一种基于固体氧化物燃料电池的CO2捕集系统及方法技术方案

本发明专利技术属于回收CO2技术领域，具体涉及一种基于固体氧化物燃料电池的CO2捕集系统及方法，该系统主要包括换热器和膜分离组件，换热器与SOFC排放的含CO2的尾气的出口相连通，膜分离组件包括膜壳、CO2分离器及设置于所述膜壳的尾气入口，所述尾气入口与所述换热器通过缓冲装置连通，CO2分离器包括间隔设置于膜壳内的若干中空疏水性陶瓷膜，中空疏水性陶瓷膜采用涂覆法制备，包括制备无机膜基质和疏水性无机陶瓷膜。在外界压力作用下，尾气中的CO2能通过中空疏水性陶瓷膜进入其内腔中，并从其端部外排，尾气中水蒸气冷凝后回收再利用。该系统具有CO2回收效率高、CO2纯度高、工艺流程简单、易操作、能耗低等优点。

A CO2 capture system and method based on solid oxide fuel cell

The invention belongs to the technical field of CO2 recovery, and specifically relates to a CO2 capture system and method based on solid oxide fuel cell. The system mainly comprises a heat exchanger and a membrane separation component, which are connected with the outlet of SOFC exhaust gas containing CO2. The membrane separation component comprises a membrane shell, a CO2 separator and a tail gas inlet arranged on the membrane shell, and the tail gas inlet and the heat transfer. The CO2 separator consists of several hollow hydrophobic ceramic membranes spaced in the membrane shell. The hollow hydrophobic ceramic membranes are prepared by coating method, including the preparation of inorganic membrane matrix and hydrophobic inorganic ceramic membranes. Under the action of external pressure, CO 2 in tail gas can enter into its inner cavity through hollow hydrophobic ceramic membrane, and discharged from its end. The water vapor in tail gas can be condensed and recycled. The system has the advantages of high CO2 recovery efficiency, high CO2 purity, simple process flow, easy operation and low energy consumption.

【技术实现步骤摘要】
一种基于固体氧化物燃料电池的CO2捕集系统及方法
本专利技术属于回收CO2
，具体涉及一种基于固体氧化物燃料电池的CO2捕集系统及方法。
技术介绍
固体氧化物燃料电池(SolidOxideFuelCell，SOFC)通过电化学反应直接产电，突破了传统热力循环卡诺定理的限制，具有较高的效率。同时SOFC具有燃料种类多样化、发电效率高、全固态结构、无液态熔融盐腐蚀、成本相对较低、易选址、燃料种类多、结构简单以及能够实现热电联供电或SOFC与蒸汽轮机混合进行二次发电等优点，是未来化石燃料发电技术的理想选择之一。SOFC独特的内部结构使得化石燃料(如甲烷等)易与空气发生电化学反应，SOFC阳极产生的尾气的主要成分为CO2和水蒸气，因化石燃料和空气发生电化学反应时并不掺混，使排出的CO2浓度高达40％。CO2过量排放是导致全球气候变暖、海平面上升等生态问题的主要原因之一。因此，如何回收利用SOFC产生的CO2具有重要的研究意义。中国专利文献，CN107690722A中公开了一种具有CO2捕集组件的高效燃料电池系统及其方法，其中，高效燃料电池系统包括顶部电池组件、底部燃料电池组件以及分离组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于固体氧化物燃料电池的CO2捕集系统，其特征在于，包括，至少一组换热器，所述换热器与固体氧化物燃料电池排放的含CO2和水蒸气的尾气的出口相连通，以将固体氧化物燃料电池排放的含CO2和水蒸气的尾气送入所述换热器内与冷却介质换热；膜分离组件，包括膜壳、设置于所述膜壳内的CO2分离器及设置于所述膜壳上的尾气入口，所述尾气入口与所述换热器通过缓冲装置连通，所述CO2分离器包括间隔设置于所述膜壳内的若干中空疏水性陶瓷膜，在外界压力作用下，尾气中的CO2能通过所述中空疏水性陶瓷膜进入其内腔中，并从所述中空疏水性陶瓷膜的端部外排，尾气中除CO2外的其他成分被所述中空疏水性陶瓷膜截留在所述膜壳的内壁...

【技术特征摘要】
1.一种基于固体氧化物燃料电池的CO2捕集系统，其特征在于，包括，至少一组换热器，所述换热器与固体氧化物燃料电池排放的含CO2和水蒸气的尾气的出口相连通，以将固体氧化物燃料电池排放的含CO2和水蒸气的尾气送入所述换热器内与冷却介质换热；膜分离组件，包括膜壳、设置于所述膜壳内的CO2分离器及设置于所述膜壳上的尾气入口，所述尾气入口与所述换热器通过缓冲装置连通，所述CO2分离器包括间隔设置于所述膜壳内的若干中空疏水性陶瓷膜，在外界压力作用下，尾气中的CO2能通过所述中空疏水性陶瓷膜进入其内腔中，并从所述中空疏水性陶瓷膜的端部外排，尾气中除CO2外的其他成分被所述中空疏水性陶瓷膜截留在所述膜壳的内壁与所述中空疏水性陶瓷膜之间。2.根据权利要求1所述的捕集系统，其特征在于，所述膜分离组件，还包括，CO2气体出口，设置于所述膜壳的顶端，且与所述疏水性无机陶瓷膜的内腔相互连通；排气阀，设置于所述膜壳的上部，用于排出尾气中除CO2、水蒸气外的其它成分；冷凝水出口，设置于所述膜壳的底端，且与所述膜壳的内腔连通，以回收所述冷凝水；控温装置，与所述中空疏水性陶瓷膜连接，用于控制所述CO2分离器的温度，以将被所述中空疏水性陶瓷膜截留的水蒸气冷凝为冷凝水。3.根据权利要求2所述的捕集系统，其特征在于，所述冷凝水出口与所述换热器的冷却介质进口连通，以使冷凝水与来自固体氧化物燃料电池排出的含CO2的尾气在所述换热器中换热；所述换热器的冷却介质出口与所述固体氧化物燃料电池的水蒸气进口相连通。4.根据权利要求2或3所述的捕集系统，其特征在于，所述换热器由依次连通设置的第一换热器和第二换热器组成，所述第一换热器与所述固体氧化物燃料电池的含CO2和水蒸气的尾气出口相连通；所述冷凝水出口分别与所述第一换热器和第二换热器连通，以使冷凝水在所述第一换热器和第二换热器中作为冷却介质；所述第一换热器的冷却介质出口与所述固体氧化物燃料电池的水蒸气进口相连通。5.根据权利要求2-4任一项所述的捕集系统，其特征在于，还包括，水箱，设置于所述换热器与所述冷凝水出口之间；CO2回收装置，包括依次连通设置用于压缩收集CO2的压缩机和用于收集CO2的储气罐。6.一种利用权利要求1-5任一项所述捕集系统的捕集方法，其特征在于，包括将固体氧化物燃料电池中产生的含CO2和水蒸气的尾气送入所述换热器中进行降温；然后将降温后的含...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡小夫，汪洋，张南极，田立，耿宣，沈建永，李伟，王桦，
申请(专利权)人：中国华电科工集团有限公司，华电环保系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11