[发明专利]用于SOFC的多燃料通用型重整制氢系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于SOFC的多燃料通用型重整制氢系统，储水罐经第零换热器连通至水气化器，燃料罐经第一换热器连通至燃料气化器；水气化器与燃料气化器排出的气流在管道内合并，然后依次通过第二换热器、重整器、第三换热器、第零换热器、变换分离器、氢储罐、第四换热器连接至燃料电池阳极；燃料电池阴极尾气顺次经过第四换热器、第三换热器、重整器、第二换热器，然后通过不同的管道分别与水气化器、燃料气化器连通，排出的气流在管道内合并后通过第一换热器排空。本发明通过该系统可以对多种重整燃料进行重整制氢，适用范围广，并且能够提高能源的利用率。

技术领域

本发明涉及燃料重整技术领域，更具体的说是涉及一种用于固体氧化物燃料电池SOFC的多燃料通用型重整制氢系统及方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池(SoliC OxiCe Fuel Cell，简称SOFC)是第四代燃料电池，与其他燃料电池相比，SOFC的工作温度最高，燃料能迅速氧化达到热力学平衡，因此可以不使用贵金属催化剂，与低温燃料电池磷酸盐燃料电池(PAFC)和质子交换膜燃料电池(PEMFC)相比，SOFC对燃料的适用范围广，可采用氢气、富氢合成气、天然气、水煤气等作为燃料，其中氢气和富氢合成气不是一次能源也不是二次能源，它们是由其他能源如天然气、煤及生物质和醇类等通过蒸汽重整、部分氢化、催化裂解等外部重整方式得到。鉴于以上原因，SOFC燃料内部重整逐渐成为国内研究的热点。

但是现有SOFC燃料内部重整装置仅针对某一种或者某一类燃料，不同类型的燃料重整系统不具有通用性，导致市场上重整装置类型较多且复杂，造成设备成本上的提高，并且燃料及能量的整体利用率较低。

因此，如何提供一种高效率的用于固体氧化物燃料电池SOFC的多燃料通用型重整制氢系统及方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于固体氧化物燃料电池SOFC的多燃料通用型重整制氢系统及方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

用于SOFC的多燃料通用型重整制氢系统，包括储水罐、燃料罐、水气化器、燃料气化器、重整器、变换分离器、氢储罐和多个换热器；

所述储水罐经第零换热器连通至所述水气化器，所述燃料罐经第一换热器(又称冷却器)连通至所述燃料气化器；所述水气化器与所述燃料气化器排出的气流在管道内合并，然后依次通过所述第二换热器、所述重整器、所述第三换热器、所述第零换热器、所述变换分离器、所述氢储罐、所述第四换热器连接至燃料电池阳极；

燃料电池阴极尾气顺次经过所述第四换热器、所述第三换热器、所述重整器、所述第二换热器，然后通过不同的管道分别与所述水气化器、所述燃料气化器连通，排出的气流在管道内合并后通过所述第一换热器排空。

其中燃料气化器主要是针对液体重整燃料，当重整燃料为天然气等气体重整燃料时，可以将燃料气化器视为换热器。

优选的，在上述用于SOFC的多燃料通用型重整制氢系统中，所述变换分离器排出的制氢尾气与燃料电池的阳极尾气混合形成供热燃气；

所述供热燃气通过管道分别与所述第一换热器、所述水气化器、所述燃料气化器、所述第二换热器、所述重整器、所述第三换热器、所述第四换热器连通，并最终并入阴极尾气气流。

上述技术方案的有益效果是：本发明中从燃料电池阴极排出的含有未反应的氧气的高温气体作为高温源和氧气源，并且变换分离器排出的制氢尾气和阳极尾气混合后形成的燃气气流既是高温源也是燃料源，有效解决重整制氢过程中所需的供热问题，降低燃料耗费。

优选的，在上述用于SOFC的多燃料通用型重整制氢系统中，多个所述换热器均为套管换热器，并且套管换热器为盘管型或者直管型。