[发明专利]使用级联燃料电池的发电系统及其相关联方法

权利要求书

1.一种发电系统，包括：

第一燃料电池，其包括第一阳极入口通道、第一阳极出口通道和第一阴极出口通道，所述第一燃料电池被配置成产生第一阳极尾气流和第一阴极尾气流，并且使用所述第一阴极出口通道排出所述第一阴极尾气流；

第二燃料电池，其被配置成产生第二阳极尾气流和第二阴极尾气流；

分流机构，其被配置成使所述第一阳极尾气流分流成第一部分和第二部分；

第一燃料路径，其被配置成：经由烃类燃料入口通道接收所述分流机构下游的烃类燃料流；将所述烃类燃料流与所述第一阳极尾气流的所述第一部分混合以形成第一混合流；并且使所述第一混合流环流到所述第一燃料电池的阳极入口，其中所述第一燃料电池还被配置成至少部分地通过使用所述第一混合流作为燃料而产生第一电功率；

第二燃料路径，其被配置成将所述第一阳极尾气流的所述第二部分馈送到所述第二燃料电池，其中所述第二燃料电池还被配置成至少部分地通过使用所述第一阳极尾气流的所述第二部分作为燃料而产生第二电功率；以及

催化氧化器，其设置在所述第二燃料电池下游，其中所述催化氧化器被配置成（i）接收所述第二阳极尾气流、所述第二阴极尾气流和第三氧化剂流；（ii）使所述第二阳极尾气流和所述第二阴极尾气流氧化以产生氧化流；以及（iii）经由氧化器出口通道将所述氧化流馈送到所述第一阴极出口通道。

2.根据权利要求1所述的发电系统，进一步包括：第二阳极出口通道，其用于排出所述第二阳极尾气流；第二阴极出口通道，其用于排出所述第二阴极尾气流；第一流体路径，其被配置成将第一氧化剂流馈送到所述第一燃料电池；和第二流体路径，其被配置成将第二氧化剂流馈送到所述第二燃料电池。

3.根据权利要求2所述的发电系统，其中，所述第一燃料电池包括至少一个内部燃料重整器，所述至少一个内部燃料重整器被配置成接收所述第一混合流并产生重整流，使得所述第一电功率通过使用所述重整流而产生。

4.根据权利要求3所述的发电系统，进一步包括耦合到所述第一阳极出口通道和所述第一燃料路径的第一回热器，其中所述第一回热器被配置成从所述第一阳极尾气流中提取热量并将所提取的热量转移到所述第一混合流。

5.根据权利要求4所述的发电系统，进一步包括耦合到所述第一阴极出口通道和所述第一流体路径的第二回热器，其中所述第二回热器被配置成从所述第一阴极尾气流中提取热量并将所提取的热量转移到所述第一氧化剂流。

6.根据权利要求5所述的发电系统，进一步包括耦合到所述第二阳极出口通道和所述第二燃料路径的第三回热器，其中所述第三回热器被配置成从所述第二阳极尾气流中提取热量并将所提取的热量转移到所述第一阳极尾气流的所述第二部分。

7.根据权利要求6所述的发电系统，进一步包括耦合到所述第二阴极出口通道和所述第二流体路径的第四回热器，其中所述第四回热器被配置成从所述第二阴极尾气流中提取热量并将所提取的热量转移到所述第二氧化剂流。

8.根据权利要求2所述的发电系统，进一步包括耦合到所述氧化器出口通道和所述第二流体路径的第五回热器，其中所述第五回热器被配置成从所述氧化流中提取热量并将所提取的热量转移到所述第二氧化剂流。

9.根据权利要求2所述的发电系统，进一步包括设置在所述分流机构下游并耦合到所述第二燃料路径的水分离单元，其中所述水分离单元被配置成在所述第一阳极尾气流的所述第二部分被馈送到所述第二燃料电池之前使水的至少一部分与所述第一阳极尾气流的所述第二部分分离。

10.根据权利要求2所述的发电系统，进一步包括位于所述分流机构下游并耦合到所述第一燃料路径的至少一个燃料重整器，其中所述至少一个燃料重整器被配置成接收所述第一混合流，产生重整流，并且使所述重整流的第一部分环流到所述第一燃料电池，使得所述第一电功率通过使用所述重整流的所述第一部分而产生。