燃料电池-燃机混合发电系统及通过其发电方法
专利汇可以提供燃料电池-燃机混合发电系统及通过其发电方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 燃料 电池 -燃机混合发电系统及通过其发电的方法，该系统包括 燃料电池 、在燃料电池前端的 重整器 、和在燃料电池后端用来进一步燃烧剩余热排放气的燃机以及 朗肯循环 发电系统。所述燃料电池从重整器中接收包含CO，H2，CO2及H2O的重整气作为燃料，同时另外一路压 力 大于等于 大气压 的空气也被引入，与所述燃料气进行电化学反应产生 电能 。燃料电池反应剩余的包含CO和H2的燃料气以及剩余的空气(O2浓度低于正常空气)可被送入燃机，通过燃烧把 化学能 转变成为电能。该系统通过朗肯循环系统等方法吸收余热，也转换成为电能。该燃料电池-燃机混合发电系统能进一步将效率从50％左右提高到70％以上。，下面是燃料电池-燃机混合发电系统及通过其发电方法专利的具体信息内容。
1.一种燃料电池-燃机混合发电系统，该系统包括：
包括阳极和阴极的燃料电池，单独地或者与外部重整器一起用来在大于或等于工作压力的压力下重整碳氢燃料和水蒸气产生重整气，使该重整气与燃料电池所接收的压力大于或等于工作压力的空气混合，并基于该重整气及空气产生电能并生成一股包括剩余空气和未反应的一氧化碳及和氢气的热排放气，其中所述剩余空气中的氧气摩尔百分比低于所述进入燃料电池的空气中的氧气摩尔百分比；
内燃机或外燃机，用来将所述燃料电池产生的加压热排放气进一步通过燃烧生成电能；及
朗肯循环系统，用来回收燃料电池和燃机产生的热排放气中的热量来发电。
2.如权利要求1所述的燃料电池-燃机混合发电系统，其中所述燃料电池包括固体氧化物燃料电池。
3.如权利要求1所述的燃料电池-燃机混合发电系统，其中所述燃料电池包括熔融碳酸盐燃料电池。
4.如权利要求1所述的燃料电池-燃机混合发电系统，其中所述燃料电池包括固体氧化物燃料电池和熔融碳酸盐燃料电池。
5.如权利要求1所述的燃料电池-燃机混合发电系统，其中所述朗肯循环系统包括二次再热超临界二氧化碳朗肯循环系统。
6.如权利要求1的燃料电池-燃机混合发电系统，其中所述朗肯循环系统包括有机朗肯循环系统。
7.如权利要求1的燃料电池-燃机混合发电系统，其进一步包括涡轮增压机或涡轮压缩机，由燃机产生的热排放气驱动用来产生压缩空气。
8.如权利要求7的燃料电池-燃机混合发电系统，其进一步包括复热器，用来从所述燃料电池产生的热排放气和所述燃机产生的热废气中的至少一个系统里回收热量，以进一步加热所述进入到燃料电池阴极的压缩空气。
9.如权利要求1的燃料电池-燃机混合发电系统，其进一步包括压缩机，用来压缩进入燃机前的压缩燃料电池产生的热排放气。
10.如权利要求1的燃料电池-燃机混合发电系统，其进一步包括冷凝器，用来冷却所述燃料电池所产生的加压热排放气，并在排放气进入燃机之前除去水。
11.如权利要求1的燃料电池-燃机混合发电系统，其中所述燃机包括往复式燃气发动机。
12.如权利要求1的燃料电池-燃机混合发电系统，其中所述燃机包括燃气轮机。
13.如权利要求1的燃料电池-燃机混合发电系统，其中重整器、燃料电池、燃机和朗肯循环系统一起配置成可提供以大于60％的效率来运行的燃料电池-燃机混合发电系统的形式。
14.如权利要求1的燃料电池-燃机混合发电系统，其中重整器、燃料电池、内燃机和朗肯循环系统一起配置成可提供以大于65％的效率来运行的燃料电池-燃机混合发电系统的形式。
15.如权利要求1的燃料电池-燃机混合发电系统，其中重整器、燃料电池、内燃机和朗肯循环系统一起配置成可提供以大于70％的效率来运行的燃料电池-燃机混合发电系统的形式。
16.如权利要求1的燃料电池-燃机混合发电系统，其中重整器、燃料电池、内燃机和朗肯循环系统一起配置成可提供以在50％和75％之间的效率来运行的燃料电池-燃机混合发电系统的形式。
17.一种通过燃料电池-燃机混合发电系统来发电的方法，该方法包括：
在燃料电池内部，或者通过燃料电池前端的一个外部重整器，重整碳氢基燃料和水蒸气，产生压力大于或等于工作大气压的重整气；
产生压力大于或等于工作大气压的空气；
通过所述燃料电池用所述重整气及空气发电并产生一种包括未反应的一氧化碳、氢气及剩余空气的热排放气，该剩余空气中的氧气摩尔百分比低于所述进入燃料电池的空气的氧气摩尔百分比，其中，若所述重整气和空气在进入所述燃料电池时的压力大于大气压，则所述产生的热排放气的压力也大于大气压；
将所述热排放气引入燃机用来发电；及
通过朗肯循环系统回收所述燃料电池产生的热排放气及所述燃机产生的热废气中的至少一种的热量用于发电，以使燃料电池-燃机混合发电系统的效率在50％到75％之间。
18.如权利要求17的通过燃料电池-燃机混合发电系统发电的方法，其中所述驱动燃机的步骤包括驱动往复式燃气发动机。
19.如权利要求17的通过燃料电池-燃机混合发电系统发电的方法，其进一步包括：
通过由所述燃机所产生的热废气驱动的涡轮增压机或涡轮压缩机，用来压缩空气至高于大气压。
20.如权利要求19的通过燃料电池-燃机混合发电系统发电的方法，其进一步包括：
使用复热器用来从所述燃料电池产生的热排放气和所述燃机产生的热废气中的至少一个里回收热量，以进一步加热由所述涡轮增压机或涡轮压缩机产生的压缩空气。
21.如权利要求17的通过燃料电池-燃机混合发电系统发电的方法，其进一步包括：
冷却所述燃料电池产生的热排放气，以使其中所含的水蒸气进入所述燃机之前被冷却并除去。
22.如权利要求21的通过燃料电池-燃机混合发电系统发电的方法，其进一步包括：
在所述得到冷却的燃料电池产生的热排放气进入燃机之前，首先进行压缩。
23.如权利要求17的通过燃料电池-燃机混合发电系统发电的方法，其中所述产生热排放气的步骤包括通过固体氧化物燃料电池或熔融碳酸盐燃料电池产生热排放气。
24.如权利要求17的通过燃料电池-燃机混合发电系统发电的方法，其中所述通过朗肯循环系统回收所述燃料电池产生的热排放气及所述燃机产生的热废气中的至少一个的热量用于发电的步骤包括通过有机朗肯循环系统发电。
25.如权利要求17的通过燃料电池-燃机混合发电系统发电的方法，其中所述通过朗肯循环回收所述燃料电池产生的热排放气及所述燃机产生的热废气中的至少一个的热量用于发电的步骤包括通过二次再热超临界二氧化碳朗肯循环系统发电。
燃料电池-燃机混合发电系统及通过其发电方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
在一个实施例中，如图2所示的，一种燃料电池-燃机混合发电系统30包括用来将压缩的碳氢燃料11和的水蒸气13转换为大于等于大气压的重整气17的重整器18、用所述重整气
17来发电并产生热排放气14的燃料电池12、在燃料电池12后端进一步用热排放气14产生电能的燃机16、以及用来吸收余热的朗肯循环系统32，如二次再热超临界二氧化碳朗肯循环系统(Dual reheat supercritical CO2 Rankine cycle)。在一个实施例中，所述朗肯循环系统32同时从燃料电池12的热排放气14和后端燃机16的最终废气中收回热量用于进一步产生电能。在一个实施例中，所述系统30还可用一个由燃机16产生的废气驱动的涡轮增压器或压缩机-涡轮系统40对来自大气的空气进行加压，该加压空气可用于预热碳氢燃料11和空气15和/或用来发电以驱动压缩机20。前文中参照图1和图2所描述的的实施例通过提高燃料的利用率来提高燃料电池-燃机混合发电系统的整体效率，使其高于目前实际应用中50％的效率上限值。模拟显示，在一些实施例中，混合发电系统的整体效率，在排除了朗肯循环系统带来的效率增长因素后，仍可被提高至65％，且包括由重整器
18所消耗的热量。系统的整体效率理论上可高于70％。
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