[发明专利]用于产生电力的基于燃料电池的系统

权利要求书

1.一种用于产生电力的系统，包括：

a)固体氧化物燃料电池，其包括

1)阳极，其具有

(i)阳极入口；和

(ii)阳极排气出口；

2)阴极，其具有

(i)阴极入口；和

(ii)阴极排气出口；和

3)位于所述阳极和阴极之间、接触阳极和阴极并分开阳极和阴极的电解质；

b)预重整反应器，其包括

1)适于使进料前体中的一或多种烃裂化以形成进料的预重整区域，所述预重整区域中包含裂化催化剂，所述裂化催化剂定位成接触进料前体的一或多种烃和蒸汽的汽化混合物；

2)与所述预重整区域以气体/流体连通方式联接的一或多个预重整反应器进料前体入口，进料前体能通过所述预重整反应器进料前体入口引入预重整区域；和

3)与所述预重整区域以气体连通方式联接并且与所述阳极排气出口以气体连通方式操作联接的一或多个预重整反应器阳极排气入口，来自燃料电池的阳极排气流能通过所述预重整反应器阳极排气入口引入预重整区域；和

4)与所述预重整区域处于气体连通的一或多个预重整反应器出口；

c)重整反应器，其包括

1)适于使包括一或多种气态烃的进料和蒸汽的汽化混合物重整的重整区域，所述重整区域中包含重整催化剂，所述重整催化剂定位成在重整区域中与进料和蒸汽的汽化混合物接触；和

2)一或多个重整区域入口，其与所述重整区域以气体连通方式联接并且与一或多个预重整反应器出口以气体连通方式操作联接，以允许来自预重整反应器的进料和蒸汽引入重整反应器的重整区域；和

d)氢分离设备，其具有

1)能选择性地使氢透过的构件，其定位于重整反应器的重整区域中并且与重整反应器的重整区域处于气体连通；

2)与所述构件处于气体连通的氢气出口，所述构件介于重整反应器的重整区域和氢气出口之间以允许氢从重整区域通过该构件到氢气出口的选择性的流动，其中，所述氢气出口与燃料电池的阳极入口以气体连通方式操作联接以允许氢气流从氢气分离设备流动到燃料电池的阳极。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述阳极排气出口与所述一或多个预重整反应器阳极排气入口以气体连通方式直接联接。

3.如权利要求1或2所述的系统，还包括第一热交换器，所述第一热交换器与所述一或多个预重整反应器出口以气体连通方式操作联接并且与重整反应器的所述一或多个重整区域入口以气体连通方式操作联接，以使得第一热交换器能冷却从预重整反应器送到重整反应器的进料。

4.如权利要求3所述的系统，还包括压缩机，所述压缩机与第一热交换器和重整反应器的重整区域入口以气体连通方式联接，以使得压缩机能压缩从第一热交换器送到重整反应器的进料。

5.如权利要求1或2所述的系统，还包括压缩机，所述压缩机与所述一或多个预重整反应器出口和重整反应器的所述一或多个重整区域入口以气体连通方式操作联接，以使得压缩机能压缩从预重整反应器送到重整反应器的进料。

6.如权利要求1或权利要求2-5中任一项所述的系统，还包括与氢分离设备的氢气出口和燃料电池阳极的阳极入口以气体连通方式操作连接的冷凝器，所述冷凝器有效地由从氢分离设备送到燃料电池阳极的氢气流冷凝出水。

7.如权利要求6所述的系统，还包括第二热交换器，所述第二热交换器与氢分离设备的氢气出口和冷凝器操作连接，所述第二热交换器有效地使从氢气分离设备送到冷凝器的氢气流冷却。

8.如权利要求1或权利要求2-5中任一项所述的系统，还包括第二热交换器，所述第二热交换器与氢分离设备的氢气出口和燃料电池阳极的阳极入口操作连接，所述第二热交换器有效地使从氢分离设备送到燃料电池阳极的氢气流冷却。

9.如权利要求1或权利要求2-8中任一项所述的系统，还包括与燃料电池阳极的阳极入口操作连接的催化性部分氧化反应器，所述催化性部分氧化反应器有效地提供启动氢气流以起始燃料电池的操作。