用于制氢的重整器‑电解槽‑净化器(REP)组件、包含其的系统以及制氢的方法技术方案

高温电解槽组件，其包括至少一个电解槽燃料电池，该电解槽燃料电池包括由电解质基体分离的阳极和阴极，和用于向至少一个电解槽燃料电池施加反向电压的电源，其中包括蒸汽与CO2和烃类燃料中的一种或多种的气体进料被进料至至少一个电解槽燃料电池的阳极，和其中，当电源向至少一个电解槽燃料施加反向电压时，通过至少一个电解槽燃料电池的阳极中的电解反应生成含氢气体和将二氧化碳从含氢气体分离，使得至少一个电解槽燃料电池输出含氢气体和单独地输出包括二氧化碳和氧的氧化剂气体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及由燃料诸如天然气、甲烷、ADG消化池气体以及其它燃料制氢，具体而言，涉及使用用于制氢并能够与燃料电池系统和其它系统整合的燃料重整器-电解槽-净化器组件。该专利技术进一步涉及燃料重整器-电解槽-净化器组件以及包含其的系统的各种应用。
技术介绍
烃类燃料，诸如甲烷、丙烷、天然气、煤气等，广泛用于能量消耗设备以及用于产生能量。许多利用烃类燃料的设备和系统——包括燃料电池—需要重整燃料来制氢(H2)。例如，燃料电池汽车需要高纯度氢作为运行的燃料。目前，低温电解和蒸汽甲烷重整被用于由烃类燃料制氢。在低温电解中，电解槽由水生成氢。由于低温电解需要的较高的能量消耗，该工艺是非常无效率的。由于甲烷和CO不完全转化为氢以及其它缺陷，由天然气和其它燃料制氢的常规技术也遭受低效率和过量CO2产生。例如，使用连接至变压吸附(pressure swing adsorption)(PSA)设备的蒸汽甲烷重整器(SMR)的常规氢气制造和分离系统遭受非全部甲烷转化为氢的缺陷，并由此将大量的进给能量(feed energy)转化为热。该热生成使得系统使用来自其它来源的废热来提高效率变得不现实并且还增加了CO2排放物。这些常规的系统当规模由当前的通常500,000千克每天系统下降时还遭受效率损失和成本增加，并且除了高的CO2排放物以外，通常还产生显著量的NOx。这可使得获得批准安装和运行这些常规系统是困难的，特别地，在非工业领域。对于可再生的进料，由于进料被CO2稀释以及需要压缩进料流，这样的系统甚至更低效率地运行。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供具有低温室排放物的用于产生氢的低成本系统。本专利技术在一个步骤中重整和净化来自天然气和其它燃料的氢。用于在高温下以电化学净化氢的电同时由蒸汽电解产生额外的氢。而且，利用废热驱动吸热重整反应，这消除了否则将通过燃烧燃料产生的排放物。本专利技术的系统包含高温电化学净化系统以在重整过程期间从重整气体移除CO2和以接近理论上最小的CO2排放物的方式驱动甲烷至H2和CO2的转化至完成，从燃料产生氢。本专利技术的单步骤系统简化了操作并导致低成本系统。另外，对于集中式和分布式生产两者，本专利技术的系统可以生成氢，并且具有其它可能的用途，诸如能够实现CO2俘获和能量存储。而且，本专利技术由重整燃料——诸如天然气——和高温电解生成氢，这降低氢的边缘生产成本。结果，氢的总成本是经济上吸引人的。本专利技术涉及高温电解槽组件，其包括至少一个电解槽燃料电池，该电解槽燃料电池包括由电解质基体隔开的阳极和阴极；和用于向该至少一个电解槽燃料电池施加反向电压的电源，其中，当电源向至少一个电解槽燃料电池施加反向电压时，在至少一个电解槽燃料电池的阳极中的电解反应生成含氢气体并且从含氢气体分离二氧化碳，以便至少一个电解槽燃料电池输出含氢气体并单独地输出包括二氧化碳的氧化剂气体。从至少一个电解槽燃料电池输出的含氢气体包括95％或更多的氢，和氧化剂气体包括二氧化碳和氧的混合物。在某些实施方式中，高温电解槽组件包括串联连接并形成燃料电池组的多个电解槽燃料电池。在一些实施方式中，每个电解槽燃料电池是熔融碳酸盐燃料电池。在某些实施方式中，组件进一步包括用于重整烃类燃料并输出重整的或部分重整的燃料至至少一个电解槽燃料电池的一个或多个重整器。在这样的情况中，进一步改造至少一个电解槽燃料电池以使甲烷与水反应来产生氢和二氧化碳，并且使一氧化碳与水变换(shift)来产生氢。具体地，一个或多个重整器可以包括一个或多个包括重整催化剂的内部重整燃料电池，并且在这样的实施方式中，高温电解槽组件包括多个电解槽燃料电池，并且一个或多个重整燃料电池和多个电解槽燃料电池形成为燃料电池组。本专利技术的高温电解槽组件可以进一步包括用于控制电源向至少一个电解槽燃料电池施加预定量的反向电压的控制器。预定量的反向电压大于1.0伏特。而且，高温电解槽组件可以配置为以制氢模式和发电模式(功率产生模式，power producing mode)中的一种运行，和当高温电解槽组件以制氢模式运行时，控制器控制电源向至少一个电解槽燃料电池施加反向电压，以便至少一个电解槽燃料电池生成含氢气体，和当高温电解槽组件以发电模式运行时，控制器控制电源不向至少一个电解槽燃料电池施加反向电压，以便至少一个电解槽燃料电池由燃料生成电。还描述了利用高温电解槽组件的各种系统。下面描述的系统包括但不限于生产含氢气体的重整器-电解槽-净化器系统、包含高温电解槽组件和高温燃料电池系统的发电和氢生成系统、生成用于俘获的二氧化碳气体的重整系统、用于生成电力的包括低温燃料电池和高温电解槽组件的系统、用于储存过量功率为氢的能量存储系统、用于将一种气体转化为具有低CO2含量的另一种气体的气体转化系统、用于使用高温电解槽和煤供电组件生成高纯度二氧化碳的二氧化碳俘获系统、和组合的气化器和氢生成系统。还描述了生成含氢气体和分离CO2进行俘获的各种方法。附图说明在组合附随的附图阅读下面的详细描述之后，本专利技术的上述和其它特征和方面将变得更清楚，其中：图1显示了包括本专利技术的REP组件的重整器-电解槽-净化器(REP)系统的示意图；图2显示了重整器-电解槽-净化器系统的更详细的视图；图3A和3B显示了整合有燃料电池系统的重整器-电解槽-净化器系统；图4显示了在重整器-电解槽-净化器(REP)组件中发生的反应；和图5A和5B显示了测试图2-3的重整器-电解槽-净化器系统的结果；图6显示了制氢系统的实施方式，其利用基于熔融碳酸盐燃料电池的重整器-电解槽-净化器组件并在此之后电化学氢压缩以产生高压、纯的氢；图7显示了CO2俘获系统的说明性配置，其组合重整器与本专利技术的REP组件；图8A-8F显示了氢生成系统的说明性配置，其中每个包括生成氢用于一个或多个PEM发电系统的REP组件；图9A和9B显示了包含本专利技术的REP组件的这样的能量存储系统的说明性配置；图9C显示了REP组件的示意性配置以及在其中发生的反应；图10A和10B显示了说明性ADG转化系统，其使用REP组件和甲烷化组件用于将厌氧消化池气体(ADG)转化为天然气；图11A-11C显示了CO2俘获系统的说明性配置，其使用本专利技术的REP组件用于电化学反应由另一个燃料供电设备输出的烟道气；图12显示了组合的气化器和REP系统的说明性配置，其使用本专利技术的REP组件来净化由气化器产生的氢气和/或向气化器提供氧，同时产生适合于CO2俘获的废气。具体实施方式本专利技术涉及高温电解槽组件——贯穿说明书也称为重整器-电解槽-净化器(REP)组件，和包括REP组件的各种系统。如下面所描述的，REP组件包括至少一个电解槽燃料电池以及可以包括形成燃料电池组——也被称为REP组——的多个电解槽燃料电池。反向运行至少一个电解槽燃料电池以便电解CO2和水来产生氢，和通过移除CO3＝来净化氢。CO2可以由烃诸如甲烷提供，并且移除CO3＝驱动重整反应至完成。在至少一个电解槽燃料电池中可以发生其它反应，如下面所描述的和附图中所显示的。REP组优选包括熔融碳酸盐燃料电池组，和REP组件包括电源，其用于向REP组供给电用于驱动电解反应至完成。控制器可以包括在REP组件中和/或REP系统中用于控制电源和用于控制REP组件和/或REP系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温电解槽组件，其包括：至少一个电解槽燃料电池，其包括由电解质基体分离的阳极和阴极；和电源，其用于向所述至少一个电解槽燃料电池施加反向电压，其中包括蒸汽以及CO2和烃类燃料中的一种或多种的气体进料被进料至所述至少一个电解槽燃料电池的所述阳极，和其中，当所述电源向所述至少一个电解槽燃料电池施加所述反向电压时，通过所述至少一个电解槽燃料电池的所述阳极中的电解反应生成含氢气体和从所述含氢气体分离二氧化碳，使得所述至少一个电解槽燃料电池输出所述含氢气体并单独地输出包括二氧化碳和氧的氧化剂气体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.31 US 61/934,4661.一种高温电解槽组件，其包括：至少一个电解槽燃料电池，其包括由电解质基体分离的阳极和阴极；和电源，其用于向所述至少一个电解槽燃料电池施加反向电压，其中包括蒸汽以及CO2和烃类燃料中的一种或多种的气体进料被进料至所述至少一个电解槽燃料电池的所述阳极，和其中，当所述电源向所述至少一个电解槽燃料电池施加所述反向电压时，通过所述至少一个电解槽燃料电池的所述阳极中的电解反应生成含氢气体和从所述含氢气体分离二氧化碳，使得所述至少一个电解槽燃料电池输出所述含氢气体并单独地输出包括二氧化碳和氧的氧化剂气体。2.根据权利要求1所述的高温电解槽组件，其中从所述至少一个电解槽燃料电池输出的所述含氢气体包括95％或更高的氢。3.根据前述权利要求中任一项所述的高温电解槽组件，其中所述高温电解槽组件包括串联且形成燃料电池组的多个电解槽燃料电池。4.根据前述权利要求中任一项所述的高温电解槽组件，其中每个电解槽燃料电池是熔融碳酸盐燃料电池。5.根据前述权利要求中任一项所述的高温电解槽组件，进一步包括一个或多个重整器，其用于重整烃类燃料和输出重整的燃料作为所述气体进料至所述至少一个电解槽燃料电池，其中所述至少一个电解槽燃料电池进一步适于下述一项或多项：使甲烷与水反应以产生氢和二氧化碳；和使一氧化碳与水变换以产生氢和二氧化碳。6.根据权利要求5所述的高温电解槽组件，其中：所述一个或多个重整器包括一个或多个内部重整燃料电池，所述一个或多个内部重整燃料电池包括重整催化剂；所述高温电解槽组件包括多个电解槽燃料电池，和所述一个或多个重整燃料电池和所述多个电解槽燃料电池形成燃料电池组。7.根据前述权利要求中任一项所述的高温电解槽组件，进一步包括控制器，其用于控制所述电源向所述至少一个电解槽燃料电池施加预定量的所述反向电压。8.根据前述权利要求中任一项所述的高温电解槽组件，其中所述预定量的反向电压大于1.0伏特。9.根据前述权利要求中任一项所述的高温电解槽组件，其中：所述高温电解槽组件配置为以制氢模式和发电模式中的一种运行，和当所述高温电解槽组件以所述制氢模式运行时，所述控制器控制所述电源向所述至少一个电解槽燃料电池施加所述反向电压，使得所述至少一个电解槽燃料电池生成所述含氢气体，和当所述高温电解槽组件以所述发电模式运行时，所述控制器控制所述电源不向所述至少一个电解槽燃料电池施加所述反向电压，使得所述至少一个电解槽燃料电池由燃料发电。10.一种重整器-电解槽-净化器(REP)系统，其包括：根据前述权利要求中任一项所述的高温电解槽组件，其中所述至少一个电解槽燃料电池适于接收所述气体进料并适于生成所述含氢气体；和加热器，其用于加热所述气体进料，以便在输送所述气体进料至所述至少一个电解槽燃料电池之前使水蒸发为蒸汽。11.根据权利要求10所述的REP系统，其中所述高温电解槽组件包括用于重整烃类燃料的一个或多个重整器，和其中所述气体进料包括从一个或多个重整器输出至所述至少一个电解槽燃料电池的重整的燃料和蒸汽。12.根据权利要求10和11中任一项所述的REP系统，进一步包括氧化器，其适于氧化补充燃料和空气并生成废热用于所述加热器，其中所述氧化器输出所述氧化剂气体至所述至少一个电解槽燃料电池的所述阴极。13.根据权利要求10-12中任一项所述的REP系统，进一步包括控制器，其用于下述中一项或多项：控制所述电源向所述至少一个电解槽燃料电池施加预定量的反向电压；和控制能够以制氢模式和发电模式中的一种运行的所述高温电解槽组件的运行，使得当所述高温电解槽组件以所述制氢模式运行时，所述电源向所述至少一个电解槽燃料电池施加所述反向电压，和当所述高温电解槽组件以所述发电模式运行时，所述电源不向所述至少一个电解槽燃料电池施加所述反向电压。14.根据权利要求10-13中任一项所述的REP系统，进一步包括氢净化组件，其适于接收从所述高温电解槽组件输出的所述含氢气体并进一步净化所述含氢气体中的氢。15.根据权利要求14所述的REP系统，其中所述氢净化组件包括电化学氢压缩机，用于压缩所述含氢气体至至少2000psig和输出具有至少99％纯度的净化的氢气。16.根据权利要求10-15中任一项所述的REP系统，其中所述高温电解槽组件包括用于重整烃类燃料的一个或多个重整器，和所述气体进料包括从所述一个或多个重整器输出至所述至少一个电解槽燃料电池的重整的燃料和蒸汽的混合物，和其中所述REP系统进一步包括甲烷转化器，用于将从所述高温电解槽组件输出的所述含氢气体中的任何一氧化碳转化为甲烷。17.根据权利要求16所述的REP系统，其中：所述氢净化组件接收从所述甲烷转化器输出的转化的含氢气体并将氢与甲烷分离，和通过所述氢净化组件分离的所述甲烷被循环至下述至少一个：(a)所述一个或多个重整器，和(b)所述至少一个电解槽燃料电池。18.一种发电和制氢系统，其包括：根据权利要求1-9中任一项所述的高温电解槽组件；和高温燃料电池系统，其包括至少一个高温燃料电池组；其中所述高温燃料电池系统接收燃料和空气与从所述高温电解槽组件输出的氧化剂气体中的一种或多种，并生成电力输出，和其中从所述高温燃料电池系统的阳极侧输出的阳极排气被输送至所述高温电解槽组件的所述阳极用作所述气体进料，用于生成所述含氢气体。19.根据权利要求18所述的发电和制氢系统，其中所述高温燃料电池系统的阴极侧接收从所述高温电解槽组件输出的所述氧化剂气体并输出阴极排气至所述高温电解槽组件的阴极。20.根据权利要求18和19中任一项所述的发电和制氢系统，其中所述高温燃料电池系统是熔融碳酸盐直接燃料电池系统和固体氧化物燃料电池系统中的一种。21.根据权利要求18-20中任一项所述的发电和制氢系统，其中所述高温电解槽组件包括一个或多个间接内部重整和外部重整，用于重整来自所述高温燃料电池系统的所述阳极的阳极排气。22.根据权利要求17-21中任一项所述的发电和制氢系统，其中由所述高温燃料电池系统生成的所述电力输出的全部或部分被所述高温电解槽组件的所述电源使用以向所述至少一个电解槽燃料电池施加所述反向电压。23.一种生成二氧化碳气体用于俘获的重整系统，所述系统包括：根据权利要求1-9中任一项所述的高温电解槽组件；重整器组件，其适于重整燃料和输出重整的燃料至所述高温电解槽组件用作所述气体进料；和氧化器，其适于利用从所述高温电解槽组件输出的所述氧化剂气体氧化补充燃料，同时生成废热用于所述重整器组件，和输出包括二氧化碳和水的烟道气，其中所述烟道气被输出用于二氧化碳俘获。24.根据权利要求23所述的重整系统，进一步包括：甲烷化组件，其用于将从所述高温电解槽组件输出的所述含氢气体中的任意一氧化碳和二氧化碳转化为甲烷并输出转化的含氢气体；和氢净化组件，其用于将所述转化的含氢气体中的氢与甲烷分离并单独地输出净化的氢气和甲烷，其中从所述氢净化组件输出的甲烷被输送至所述氧化器用作所述补充燃料。25.根据权利要求24所述的重整系统，其中所述氢净化组件包括电化学氢压缩机，其用于压缩和净化所述转化的含氢气体中的氢至至少2,000psig的压力和至少99％的纯度。26.根据权利要求23所述的重整系统，进一步包括PSA基磨光组件，其用于净化从所述高温电解槽组件输出的所述含氢气体中的氢至至少99％的纯度。27.根据权利要求23-26中任一项所述的重整系统，其中在所述重整器组件中被接收之前，提供至所述重整器组件的所述燃料与蒸汽混合，和其中所述系统进一步包括热回收组件，用于回收来自从所述氧化器输出的烟道气和从所述高温电解槽组件输出的含氢气体中的至少一个的废热，并使用所述废热从水生成所述气体进料中的所述蒸汽。28.根据权利要求23-27中任一项所述的重整系统，进一步包括二氧化碳俘获组件，其用于冷却从所述氧化器输出的所述烟道气以通过冷凝移除水和用于压缩水分离的包括的二氧化碳的烟道气用于螯合。29.一种用于生成氢和电力的制氢系统，所述系统包括：根据权利要求1-9中任一项所述的高温电解槽组件；和低温燃料电池系统，其适于接收从所述高温电解槽输出的所述含氢气体并生成所述电力。30.根据权利要求29所述的制氢系统，其中所述低温燃料电池系统包括PEM燃料电池系统。31.根据权利要求29和30中任一项所述的制氢系统，进一步包括：重整器组件，其用于重整燃料和输出重整的燃料至所述高温电解槽组件用作所述气体进料；和氧化器，其适于利用空气和从所述高温电解槽组件输出的所述氧化剂气体中的一种或多种氧化补充燃料，同时生成废热用于所述重整器组件。32.根据权利要求31所述的制氢系统，其中所述氧化器适于利用空气氧化补充燃料和从所述高温电解槽组件输出的所述氧化剂气体被供给至所述低温燃料电池系统的阴极侧。33.根据权利要求29-32中任一项所述的制氢系统，其中从所述低温燃料电池系统输出的阳极排气被循环用于下述之一：(a)用作所述重整组件中的燃料，和(b)用作所述高温电解槽组件的所述至少一个电解槽燃料电池的所述阳极中的所述气体进料。34.根据权利要求31-33中任一项所述的制氢系统，进一步包括控制器，用于控制下述的一项或多项：(a)供给至所述氧化器组件的补充燃料和空气的量，和(b)供给至所述低温燃料电池系统的阴极侧的空气的量。35.根据权利要求29-34中任一项所述的制氢系统，进一步包括氢存储组件，其适于储存由所述高温电解槽组件生成的所述含氢气体的全部或部分，并向所述低温燃料电池系统供给额外的氢燃料。36.根据权利要求35所述的制氢系统，进一步包括氢净化组件，其适于净化从所述高温电解槽组件输出的所述含氢气体的全部或部分中的氢和输出全部或部分的净化的氢至所述氢存储组件。37.根据权利要求36所述的制氢系统，其中所述氢净化组件包括压缩机，用于压缩全部或部分的所述含氢气体；和净化设备，用于净化所述压缩的含氢气体中的氢。38.根据权利要求36和37中任一项所述的制氢系统，其中所述氢净化组件进一步适于将所述含氢气体中杂质与氢分离并循环全部的分离的杂质用于所述高温电解槽组件。39.根据权利要求35-38中任一项所述的制氢系统，进一步包括控制器，用于控制下述的一项或多项：(a)从所述高温电解槽组件输送至所述氢净化组件的含氢气体的量；(b)基于所述低温燃料电池系统的燃料需求输送至所述氢存储组件的含氢气体的量；和(c)基于所述低温燃料电池系统的燃料需求从所述氢存储组件输送至所述低温燃料电池系统的额外的氢燃料的量。40.根据权利要求29-39中任一项所述的制氢系统，其中：所述低温燃料电池系统包括第一低温燃料电池组件和第二低温燃料电池组件，所述第一低温燃料电池组件和所述第二低温燃料电池组件中的每个接收各自部分的从所述高温电解槽组件输出的所述含氢气体，和所述第一低温燃料电池组件接收从所述高温电解槽组件输出的所述氧化剂气体和输出包括二氧化碳和水的第一阴极排气。41.根据权利要求40所述的制氢组件，进一步包括二氧化碳俘获组件，其用于通过从所述第一阴极排气冷凝出水俘获所述第一阴极排气中的二氧化碳。42.根据权利要求31所述的制氢系统，其中所述氧化器适于利用空气氧化补充燃料并输出烟道气至所述高温电解槽组件。43.一种用于储存过量功率的能量存储系统，所述系统包括：根据权利要求1-9中任一项所述的高温电解槽组件；和燃料电池发电组件，用于发电，其中从所述燃料电池发电组件的阳极侧输出的阳极排气的第一部分被输送至所述高温电解槽组件用作所述气体进料，和其中当过量功率是可用的时，所述电源向所述高温电解槽组件的所述至少一个电解槽燃料电池施加所述反向电压，以便从所述阳极排气的所述第一部分生成氢。44.根据权利要求43所述的能量存储系统，其中当过量功率是可用的和所述高温电解槽组件从所述阳极排气的所述第一部分生成氢时，从所述高温电解槽组件输出的所述含氢气体经历下述一个或多个：(a)从所述能量存储系统输出或(b)循环至所述燃料电池发电组件的所述阳极。45.根据权利要求43和44中任一项所述的能量存储系统，进一步包括阳极排气氧化器，其适于氧化下述中的一种或多种：(a)从所述燃料电池发电组件输出的所述阳极排气的第二部分，和(b)从所述高温电解槽组件输出的所述含氢气体的至少部分，其中从所述阳极排气氧化器输出的烟道气被输送至所述高温电解槽组件。46.根据权利要求43-45中任一项所述的能量存储系统，其中从所述高温电解槽组件输出的所述氧化剂气体被输送至所述燃料电池发电组件的阴极侧。47.根据权利要求43-45中任一项所述的能量存储系统，其中当过量功率是不可用的时，所述电源不向所述至少一个电解槽燃料电池施加反向电压，和来自所述燃料电池发电组件的所述阳极排气的所述第一部分被未变化地输送通过所述高温电解槽组件，而在所述高温电解槽组件中没有生成氢。48.根据权利要求43-46中任一项所述的能量存储系统，进一步包括控制器，用于控制下述中的一项或多项：(a)基于过量功率的可用性，所述电源向所述至少一个电解槽燃料电池施加反向电压；(b)基于过量功率的可用性和所述阳极排气氧化器中的温度中的至少一个，输送至所述阳极排气氧化器的所述阳极排气的所述第二部分的量和从所述高温电解槽组件输送至所述阳极排气氧化器的至少部分的所述含氢气体的量。49.根据权利要求43-47中任一项所述的能量存储系统，其中从所述燃料电池发电组件输出的所述阳极排气的第三部分被循环至所述燃料电池发电组件的所述阳极侧，和其中所述控制器基于循环的气体混合物中H2/CO2比例控制所述阳极排气的所述第三部分的量。50.根据权利要求43-47中任一项所述的能量存储系统，其中：所述燃料电池发电组件包括第一燃料电池组组件和第二燃料电池组组件，从所述第一燃料电池组组件和所述第二燃料电池组组件输出的阳极排气被输送至所述高温电解槽组件作为所述气体进料，和从所述高温电解槽组件输出的所述氧化剂气体的各自部分被输送至所述第一燃料电池组组件和所述第二燃料电池组组件的各自的阴极侧。51.根据权利要求49所述的能量存储系统，其中：当过量功率是可用的且反向电压被施加至所述至少一个电解槽燃料电池时，所述高温电解槽组件适于以制氢模式运行，和当过量功率是不可用的时，所述高温电解槽组件适于以发电模式运行，当所述高温电解槽组件在高电流下以所述发电模式或所述制氢模式中的任一种运行时，控制补充甲烷供给至所述高温电解槽组件以冷却所述高温电解槽组件，和所述控制器基于所述高温电解槽组件中电流密度和温度控制供给所述补充甲烷的速率。52.一种用于将具有第一二氧化碳含量的第一烃类燃料转化为具有第二二氧化碳含量的第二烃类燃料的气体转化系统，所述第二二氧化碳含量小于所述第一二氧化碳含量，所述气体转化系统包括：根据权利要求1-9中任一项所述的高温电解槽组件，其中所述高温电解槽组件接收作为所述气体进料的所述第一燃料和蒸汽的混合物，并输出所述含氢气体；和甲烷化反应器，其适于接收所述含氢气体和使所述含氢气体中的二氧化碳和氢反应以形成甲烷并输出混合有蒸汽的所述第二烃类燃料。53.根据权利要求51所述的气体转化系统，其中所述第一烃类燃料是厌氧消化池气体和所述第二烃类燃料是天然气。54.根据权利要求51和52中任一项所述的气体转化系统，进一步包括加热器，用于使用废热加热所述第一烃类燃料和水以便使所述水蒸发。55.根据权利要求51-53中任一项所述的气体转化系统，其中在被输送至所述甲烷化反应器之前，从所述高温电解槽组件输出的所述含氢气体被冷却。56.根据权利要求51-54中任一项所述的气体转化系统，进一步包括氧化器，其用于氧化补充燃料以生成废热用于所述加热器，用来加热所述第一烃类燃料和水，其中所述氧化器输出烟道气至所述高温电解槽组件。57.一种用于生成高纯度二氧化碳用于俘获的二氧化碳俘获系统，所述系统包括：根据权利要求1-9中任一项所述的高温电解槽组件；和燃料发电组件，其适于接收来自所述高温电解槽组件的所述氧化剂气体和利用所述氧化剂气体燃烧煤和烃类中的一种或多种，其中所述燃料发电组件输出包括二氧化碳的排气用于二氧化碳俘获。58.根据权利要求56所述的二氧化碳俘获系统，其中所述燃料发电组件不接收任何空气用于燃烧煤和烃类中的一种或多种。59.根据权利要求56和57中任一项所述的二氧化碳俘获系统，其中所述燃料发电组件包括燃煤锅炉、烃类锅炉、煤发电设备和烃类发电设备中的一种。60.根据权利要求56-58中任一项所述的二氧化碳俘获系统，进一步包括烟道气生成组件，其中所述高温电解槽组件接收包括下述中一个的气体进料：(a)从所述烟道气生成组件输出的烟道气、甲烷和蒸汽的混合物，和(b)源于烟道气、甲烷和蒸汽的混合物的气体。61.根据权利要求59所述的二氧化碳俘获系统，进一步包括催化剂组件，用于使氧和所述烟道气、甲烷和蒸汽的混合物中的甲烷反应并生成热以产生用于所述高温电解槽组件的所述气体进料。62.根据权利要求59-60中任一项所述的二氧化碳俘获系统，其中所述烟道气生成组件是下述中的一个：燃煤发电设备、燃煤锅炉、燃烃锅炉和燃天然气锅炉。63.根据权利要求56-61中任一项所述的二氧化碳俘获系统，进一步包括电化学分离器，用于净化从所述高温电解槽组件输出的所述含氢气体中的氢。64.根据权利要求56-58中任一项所述的二氧化碳俘获系统，进一步包括高温燃料电池，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·C·扬克，M·朗布雷克，P·帕特尔，M·法鲁克，CY·舆，
申请(专利权)人：燃料电池能有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US