[发明专利]熔融碳酸盐燃料电池的集成运行

摘要

在各种方面中，提供以提高的燃料利用率和/或提高的CO₂利用率运行熔融碳酸盐燃料电池的系统和方法。这可部分通过以集成方式在燃料电池堆内进行有效量的吸热反应实现。这可允许在燃料电池内保持所需温度差。

主权项

1.一种使用包含阳极和阴极的熔融碳酸盐燃料电池发电的方法，所述方法包括：将包含燃料的燃料料流引入熔融碳酸盐燃料电池的阳极、与熔融碳酸盐燃料电池的阳极相关的内部重整元件或其组合；将包含CO2和O2的阴极入口料流引入熔融碳酸盐燃料电池的阴极；在所述熔融碳酸盐燃料电池内发电；和由所述熔融碳酸盐燃料电池的阳极出口生成阳极排气，所述方法进一步包括下列一项或多项：i)在所述熔融碳酸盐燃料电池内在大约80％至大约99％的燃料利用率下发电，其中a)在所述熔融碳酸盐燃料电池内在至少大约0.6V的燃料电池工作电压下发电；b)所述阳极排气料流包含在无水基础上至少大约75体积％的(CO+CO2)；或c)a)和b)的组合；ii)在所述熔融碳酸盐燃料电池内在大约75％至大约99％的燃料利用率和至少大约80％的CO2利用率下发电，其中阴极入口料流中至少大约60％的CO2来自未与阳极出口流体连通的来源；iii)通过对含甲烷的进料实施摆动吸附工艺以产生富甲烷产物而生产包含燃料的燃料料流，所述燃料料流包含至少一部分富甲烷产物，所述含甲烷的进料具有相对于含甲烷的进料的总烃含量计至少大约2.0体积％的C2+烃含量，所述富甲烷产物具有比所述含甲烷的进料的C2+烃含量低的相对于富甲烷产物的总烃含量计的C2+烃含量，所述摆动吸附工艺任选包含变压吸附工艺；iv)将所述阴极入口料流以阴极流速引入阴极，阴极流路横截面积与阳极流路横截面积的比率为大约1.05至大约6.00，阴极流速与阳极流速的比率为至少大约5；和v)在第一燃料电池堆的稳态运行过程中测量在第一燃料电池堆内的多个位置的温度，第一燃料电池堆在稳态运行过程中具有平均燃料电池堆温度；形成第一燃料电池堆的温度分布，所述温度分布包括与第一燃料电池堆的平均燃料电池堆温度不同的最大温度，所述最大温度在第一燃料电池堆的阳极和阴极的至少一个内的位置处；对于阳极和阴极的至少一个，基于具有最大温度的位置，建立局部改性阳极催化剂、局部改性阴极催化剂和局部改性电解质的至少一种；和在稳态下运行包含熔融碳酸盐燃料电池的第二燃料电池堆，所述熔融碳酸盐燃料电池包含局部改性阳极催化剂、局部改性阴极催化剂和局部改性电解质的至少一种，第二燃料电池堆在稳态运行过程中的平均燃料电池堆温度大于第一燃料电池堆的平均燃料电池堆温度。