[发明专利]甲烷化阳极废气以提高二氧化碳捕获

权利要求书

1.一种发电系统，其包含：

烟气发生器，其配置成产生包括二氧化碳和氧气的烟气；

燃料供应；

燃料电池组件，其包括：

阴极部分，其配置成接收由所述烟气发生器产生的烟气并输出阴极废气，和

阳极部分，其配置成接收来自所述燃料供应的燃料气体并输出含有20mol％-25mol％氢气和65mol％-75mol％二氧化碳的阳极废气；

甲烷转化器，其配置成接收所述阳极废气，将所述阳极废气中的至少一部分氢气转化为甲烷，并输出含有5mol％-10mol％氢气和75mol％-85mol％二氧化碳的甲烷化的阳极废气；

冷却器组件，其配置成将所述甲烷化的阳极废气冷却至预定温度以便液化所述甲烷化的阳极废气中的二氧化碳；和

气体分离组件，其配置成接收冷却的甲烷化的阳极废气并将液化二氧化碳与残余燃料气体分离。

2.根据权利要求1所述的发电系统，其中，由所述烟气发生器产生的所述烟气包括3-15％的二氧化碳、1-20％的水和3-15％的氧气，余量为氮气。

3.根据权利要求1所述的发电系统，其还包含补充空气源，所述补充空气源配置成在所述燃料电池组件的所述阴极部分处接收所述烟气之前将所述补充空气提供给所述烟气。

4.根据权利要求1所述的发电系统，其还包含热量回收组件，所述热量回收组件配置成接收所述阴极废气，从所述阴极废气中回收废热并提供所述废热以驱动所述冷却器组件。

5.根据权利要求1所述的发电系统，其中，所述燃料电池组件的所述阴极部分配置成专门接收由所述烟气发生器产生的全部或部分所述烟气。

6.根据权利要求1所述的发电系统，其还包含除水组件，所述除水组件配置成接收所述甲烷化的阳极废气并将经水分离的甲烷化的阳极废气提供给所述冷却器组件。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的发电系统，其还包含压缩机，所述压缩机配置成在将所述甲烷化的阳极废气提供给所述冷却器组件之前压缩所述甲烷化的阳极废气。

8.根据权利要求7所述的发电系统，其中，所述压缩机配置成将所述甲烷化的阳极废气压缩到至少200psi。

9.根据权利要求1所述的发电系统，其中，所述冷却器组件配置成将所述甲烷化的阳极废气冷却至低于-40℃的温度。

10.根据权利要求1所述的发电系统，其还包含：

氧化器，其配置成：

接收来自所述烟气发生器的所述烟气，

接收来自所述气体分离组件的残余燃料气体，

氧化所述残余燃料气体以加热所述烟气，并且

将加热的烟气提供给所述燃料电池组件的所述阴极部分。

11.根据权利要求10所述的发电系统，其还包含热交换器，所述热交换器配置成使用所述阴极废气中的废热来加热来自所述烟气发生器的所述烟气，并将所述加热的烟气提供给所述氧化器。

12.根据权利要求1所述的发电系统，其还包含热交换器，所述热交换器配置成使用所述阴极废气中的废热来加热来自所述烟气发生器的所述烟气，并将所述加热的烟气提供给所述燃料电池组件的所述阴极部分。

13.根据权利要求1所述的发电系统，其还包含热交换器，所述热交换器配置成使用所述阴极废气中的废热来加热来自所述燃料供应的所述燃料气体，并将加热的燃料气体提供给所述燃料电池组件的所述阳极部分。

14.根据权利要求1所述的发电系统，其中，所述燃料电池组件的所述阳极部分配置成从所述气体分离组件接收一部分所述残余燃料气体。