[发明专利]整合化学回路程序装置与SOFC的发电设备及其操作方法

说明书

一种整合化学回路程序装置与固态氧化物燃料电池的发电设备及其操作方法。所述发电设备包括腔体、固态氧化物燃料电池装置与化学回路程序装置。所述腔体具有一阀门将其分隔成第一腔室及第二腔室，固态氧化物燃料电池装置设于第一腔室内。化学回路程序装置设于第二腔室内，且化学回路程序装置会产生氢气与二氧化碳，产生的氢气作为固态氧化物燃料电池装置的阳极燃料。借由所述阀门的开启可使化学回路程序装置产生的高温二氧化碳进入第一腔室，以加热固态氧化物燃料电池装置。本发明借由化学回路程序装置与固态氧化物燃料电池一体成型的设计并搭配运转接口配置与兼顾固态氧化物燃料电池高温稳态运转，以兼具二氧化碳捕获、高能源使用率与高发电效率的效果。

技术领域

本发明是有关于一种发电设备，且特别是有关于一种整合化学回路程序装置(Chemical Looping Process,CLP)与固态氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)的发电设备及其操作方法。

背景技术

固态氧化物燃料电池系统操作温度约在850℃，由于这种燃料电池需要在高温环境下才可稳定运转发电，目前系统升温或维持系统操作环境温度方式通常使用气体加热器来符合系统的热需求。但使用气体加热器持温方式，属于耗能非具能源效益，因此，需搭配一个具高温产气的系统联供运转，利用其供应燃料需求，并有效回收高温气源的热能，则能达到系统节能与简化的目标。

发明内容

本发明提供一种整合化学回路程序装置与固态氧化物燃料电池的发电设备，能兼具二氧化碳捕获、高能源使用率与高发电效率的效果。

本发明另提供一种整合化学回路程序装置与固态氧化物燃料电池的发电设备的操作方法，能将废热再回收利用。

本发明的整合化学回路程序装置与固态氧化物燃料电池的发电设备，包括具有一阀门将其分隔成第一及第二腔室的腔体、设于第一腔室内的固态氧化物燃料电池(solidoxide fuel cell,SOFC)装置以及设于第二腔室内的化学回路程序(chemical loopingprocess,CLP)装置。CLP装置会产生高温的氢气与高温的二氧化碳，其中氢气作为SOFC装置的阳极燃料，并借由第一阀门的开启使高温的二氧化碳进入第一腔室，用以加热SOFC装置。

其中，所述第一腔室位于所述第二腔室上方。

其中，所述第一腔室还包括二氧化碳排出口。

其中，所述设备还包括第二阀门，设置于所述二氧化碳排出口旁，用以开启或关闭所述二氧化碳排出口。

其中，所述设备还包括气流分布器，设置于所述第一腔室内并介于所述第一阀门与所述固态氧化物燃料电池装置之间。

其中，所述气流分布器为具有数个孔穴的平板。

其中，所述化学回路程序装置包括通入蒸汽用的蒸汽管路、通入燃料用的燃料管路、排放氢气用的氢气管路、与通入空气用的空气管路。

其中，所述固态氧化物燃料电池装置包括通入阳极燃料用的阳极管路与通入阴极燃料用的阴极管路，且所述阳极管路与所述化学回路程序装置的所述氢气管路连通。

其中，所述设备还包括蒸汽产生器，用以供应所述化学回路程序装置蒸汽。

其中，所述设备还包括第一加热单元，用以加热自所述第一腔室排出的二氧化碳，并传送到所述蒸汽产生器。

其中，所述设备还包括第二加热单元，用以加热自所述固态氧化物燃料电池装置排出的尾气，并传送到所述蒸汽产生器。

其中，所述设备还包括水帮浦，用以供应水到所述蒸汽产生器。

其中，所述设备还包括阳极燃料供应单元，用以接受稀释气体以及自所述化学回路程序装置产生的所述氢气，并供应至所述固态氧化物燃料电池装置。