[发明专利]一种基于固体氧化物电解质的电解水制氧系统与方法

权利要求书

1.一种基于固体氧化物电解质的电解水制氧系统，其特征在于，包括：

AC/DC转换器(1)，将交流电转化为直流电；

固体氧化物电解池(2)，与AC/DC转换器(1)连接接收其输出的电能，与预混器(3)连接接收其提供的贫H₂/H₂O混合气，该贫H₂/H₂O混合气在固体氧化物电解池(2)负极反应得到富H₂/H₂O混合气，正极反应得到纯度大于等于99.995％的O₂；

固体氧化物燃料电池(4)，与固体氧化物电解池(2)连接接收其得到的富H₂/H₂O混合气，该富H₂/H₂O混合气在固体氧化物燃料电池(4)的阳极反应得到贫H₂/H₂O混合气；

换热器一(5)，与固体氧化物燃料电池(4)连接接收其得到的贫H₂/H₂O混合气，与空气源连接接收空气，对贫H₂/H₂O混合气进行降温，降温后的贫H₂/H₂O混合气通过泵(6)增压输入至预混器(3)，升温后的空气输入至换热器二(7)；

换热器二(7)，与换热器一(5)连接接收其提供的空气，与固体氧化物燃料电池(4)连接接收其阴极输出的高温尾气，对空气进行进一步升温，进一步升温后的空气输入至固体氧化物燃料电池(4)阴极向其提供氧气。

2.根据权利要求1所述基于固体氧化物电解质的电解水制氧系统，其特征在于，所述固体氧化物燃料电池(4)与固体氧化物电解池(2)连接向其提供直流电能。

3.根据权利要求1所述基于固体氧化物电解质的电解水制氧系统，其特征在于，所述预混器(3)连接有补给水。

4.一种基于固体氧化物电解质的电解水制氧方法，其特征在于：

利用AC/DC转换器(1)将交流电转化为直流电并向固体氧化物电解池(2)提供；

利用预混器(3)向固体氧化物电解池(2)提供贫H₂/H₂O混合气，在其负极，通过电解池负极反应将贫H₂/H₂O混合气中的H₂O转化为H₂，输出富H₂/H₂O混合气，同时在其正极产出纯度大于等于99.995％的O₂；

将所得富H₂/H₂O混合气送至固体氧化物燃料电池(4)的阳极，通过电化学反应将富H₂/H₂O混合气中的H₂转化为H₂O，输出贫H₂/H₂O混合气；

将固体氧化物燃料电池(4)输出的贫H₂/H₂O混合气送至换热器一(5)，同时向换热器一(5)中送入空气，贫H₂/H₂O混合气在换热器一(5)中降温；

将在换热器一(5)中降温后的贫H₂/H₂O混合气送入泵(6)，在泵(6)中进行增压后，输入到预混器(3)中，与补给的水进行混合；

将固体氧化物燃料电池(4)阴极输出的尾气和换热器一(5)中升温后的空气送入换热器二(7)，对空气进行进一步升温，然后将尾气排空；进一步升温的空气送入固体氧化物燃料电池(4)的阴极，在固体氧化物燃料电池(4)的阴极消耗其中的O₂。

5.根据权利要求4所述基于固体氧化物电解质的电解水制氧方法，其特征在于，所述固体氧化物燃料电池(4)产生的直流电能通过DC/DC变压器(8)，将直流电输入到固体氧化物电解池(2)中。

6.根据权利要求4所述基于固体氧化物电解质的电解水制氧方法，其特征在于，所述AC/DC转换器(1)所转化的交流电为风能或太阳能产生的电能。