[发明专利]混合发电系统

说明书

提供一种利用燃料电池堆和发动机装置来产生电能的混合发电系统。混合发电系统包括：燃料电池堆，用于产生电能并排出第一阳极废气；脱水器，通过气液分离将第一阳极废气分离为第二阳极废气和冷凝水；第一热交换器，通过第一阳极废气、第二阳极废气和冷却介质之间的热交换来降低第一阳极废气的温度，并将第一阳极废气提供给脱水器，还能够提高第二阳极废气的温度，并将第二阳极废气排出；以及发动机装置，通过燃烧从第一热交换器排出的第二阳极废气来产生电能。

技术领域

本发明涉及一种利用燃料电池堆和发动机装置的混合发电系统。

背景技术

燃料电池通过利用氢气和氧气的反应来产生电能。这种燃料电池在直接使用氢气的情况下效率最高，但为此，将氢气存储罐直接设置在设置燃料电池的位置会导致在安全性方面存在很多问题。因此，目前通过重整碳氢燃料来产生氢气，并且将其用作燃料电池的燃料。

燃料电池比传统火力发电效率更高，因此可以节省发电燃料，也可以进行热电联产，并且由于可以使用天然气、城市煤气、甲醇、废气等多种燃料，从而被评价为可替代火力发电的能量转换装置。另外，NOx和CO2排放量明显低于燃煤发电，并且可以实现无污染运行，因此还可以设置在市区内或建筑物内。

在燃料电池中，在高温工作的固体氧化物燃料电池(SOFC)和熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)可以用作数十千瓦(kW)至兆瓦(MW)的大容量电力的分布式发电，并且有利于利用高温的阳极废气或高温的阴极废气来产生额外的电力。因此，近年来提出了一种燃料电池-发动机混合发电系统，其结合了从高温的燃料电池排出的阳极废气与发电用发动机。

然而，所述混合发电系统处于开发初期，未来需要进一步研究开发以提高所述混合发电系统的工作稳定性、发电效率等。

发明内容

发明要解决的问题

本发明的一目的在于提供混合发电系统，其能够提高工作稳定性、发电效率等。

用于解决问题的手段

根据本发明的实施例的混合发电系统包括：燃料电池堆，用于产生电能并排出第一阳极废气；第一脱水器，通过气液分离将所述第一阳极废气分离为第二阳极废气和冷凝水；第一热交换器，通过所述第一阳极废气、所述第二阳极废气和冷却介质之间的热交换来降低所述第一阳极废气的温度，并将其提供给所述第一脱水器，还能够提高所述第二阳极废气的温度，并将其排出；以及发动机装置，通过燃烧从所述第一热交换器排出的所述第二阳极废气来产生电能。

在一实施例中，所述第一热交换器可以接收从外部气源供给的空气作为所述冷却介质，通过热交换提高所述空气的温度，并将其提供给所述燃料电池堆。

在一实施例中，所述混合发电系统还可包括重整器，通过使用从所述第一脱水器供给的冷凝水来重整燃料气体，并将重整的燃料气体供给到所述燃料电池堆。

在一实施例中，所述第一热交换器可包括：第一隔壁部，形成供所述第二阳极废气移动的第一流动路径；第二隔壁部，围绕所述第一流动路径，并形成供所述第一阳极废气移动的第二流动路径；以及第三隔壁部，围绕所述第二流动路径，并形成供所述冷却介质移动的第三流动路径。

在一实施例中，所述混合发电系统还可包括用于将所述燃料电池堆容纳在内部的燃料电池壳体，在这种情况下，所述第一热交换器和所述第一脱水器可以配置在所述燃料电池壳体的外部。

在一实施例中，所述混合发电系统还可包括第二热交换器，其通过高温的发动机废气、第二阳极废气和空气之间的热交换，降低所述发动机废气的温度，提高所述第二阳极废气和所述空气的温度，将被冷却的所述废气向外部排出，并将升温的所述第二阳极废气和所述空气供给到所述发动机装置，其中，所述高温的发动机废气由所述发动机装置排出，所述第二阳极废气由所述第一热交换器供给，所述空气由外部气源供给。