一种能量储存系统包括：燃烧式涡轮机，配置为输出加热的吹扫气体；重整器，配置为接收天然气并输出重整天然气；熔融碳酸盐电解池(MCEC)，包含MCEC阳极和MCEC阴极，其中MCEC配置为在制氢模式下运行，在制氢模式下，MCEC阳极接收来自重整器的重整天然气，并输出含有氢气的MCEC阳极排气，并且MCEC阴极配置为接收来自燃烧式涡轮机的加热的吹扫气体，并输出MCEC阴极排气；以及储罐，配置为接收含有氢气的MCEC阳极排气。MCEC阳极排气。MCEC阳极排气。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用熔融碳酸盐电解池的燃烧式涡轮机的能量储存
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年2月18日提交的美国临时申请第62/806,995号的权益和优先权，该申请的全部内容通过引用结合在本申请中。
技术介绍
[0003]本申请总体涉及使用燃料电池的能量储存领域。
[0004]可以通过从水或烃类产生氢气(H2)来储存能量。使用常规水电解槽来储存能量可能是低效的，并且可能需要控制可从燃烧式涡轮机获得的温度，从而增加了能量储存的成本和能量消耗。每产生一千克氢气常规高温和室温电解槽可能需要30至60kWh电力。
技术实现思路
[0005]本公开的系统和方法涉及一种能量储存系统，其可以将多余能量储存为氢气并从甲烷产生额外的氢气。熔融碳酸盐电解池(MCEC)(也称为重整器
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电解槽
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净化器(REP))可以用于产生H2。PCT公开号WO2015/116964中描述了REP和包括它们的系统的示例，并被转让给本申请的受让人。当部分重整的天然气进料和蒸汽送入MCEC时，使用该技术可以实现每产生一千克氢气所需电力低于8kWh。
[0006]一个实施例涉及一种能量储存系统，其包括配置为输出加热的吹扫气体的燃烧式涡轮机。能量储存系统还包括重整器，其配置为接收天然气和蒸汽并输出部分重整的天然气。能量储存系统进一步包括MCEC。MCEC包括MCEC阳极，其配置为接收来自重整器的部分重整的天然气。MCEC阳极配置为输出MCEC阳极排气，其含有比从重整器接收的部分重整的天然气更多的氢气。MCEC包括MCEC阴极，其配置为接收来自燃烧式涡轮机的加热的吹扫气体。MCEC阴极配置为输出MCEC阴极排气。MCEC配置为在制氢模式下运行。能量储存系统进一步包括储罐，其配置为接收含有氢气的MCEC阳极排气。
[0007]在可与上述实施例和方面任意组合的能量储存系统的一个方面中，电化学氢气压缩机(EHC)包括EHC阳极，其配置为接收MCEC阳极排气。EHC包括EHC阴极，其配置为将纯化的加压含氢流输出到储罐。
[0008]在可与上述实施例和方面任意组合的能量储存系统的一个方面中，EHC阳极配置为输出含有未回收的氢气和非氢燃料的EHC阳极排气。
[0009]在可与上述实施例和方面任意组合的能量储存系统的一个方面中，燃烧器配置为接收MCEC阴极排气和EHC阳极排气，并提高重整器的温度。
[0010]在可与上述实施例和方面任意组合的能量储存系统的一个方面中，燃烧器配置为接收来自燃烧式涡轮机的加热的吹扫气体和EHC阳极排气。燃烧器配置为在加热的吹扫气体被MCEC阴极接收之前对加热的吹扫气体进一步加热。
[0011]在可与上述实施例和方面任意组合的能量储存系统的一个方面中，甲烷化催化剂配置为接收MCEC阳极排气并将MCEC阳极排气中的一氧化碳转化为甲烷。
[0012]在可与上述实施例和方面任意组合的能量储存系统的一个方面中，燃烧式涡轮机
配置为接收来自重整器的部分重整的天然气，如同没有多余电力可用于存储时的情况。
[0013]在可与上述实施例和方面任意组合的能量储存系统的一个方面中，质子交换膜(PEM)燃料电池配置为接收来自MCEC的MCEC阳极排气和/或来自储罐的含氢流，并输出电。
[0014]在可与上述实施例和方面任意组合的能量储存系统的一个方面中，PEM燃料电池配置为输出未反应燃料。燃烧器配置为接收MCEC阴极排气、EHC阳极排气(如果系统包括EHC)和来自PEM燃料电池的未反应燃料，并提高重整器的温度。
[0015]在可与上述实施例和方面任意组合的能量储存系统的一个方面中，压缩机配置为加压和存储来自MCEC阳极排气的氢气。
[0016]在可与上述实施例和方面任意组合的能量储存系统的一个方面中，质子交换膜(PEM)燃料电池配置为接收来自EHC阴极和/或储罐的纯化的含氢流，并输出电。MCEC配置为在发电模式下运行，在该发电模式下，MCEC的运行方式与所述制氢模式相反。
[0017]在可与上述实施例和方面任意组合的能量储存系统的一个方面中，重整器是重整器和热回收蒸汽发生器，并且将来自热回收蒸汽发生器的蒸汽供应到重整器。
[0018]在可与上述实施例和方面任意组合的能量储存系统的一个方面中，蒸汽为低压蒸汽。
[0019]在可与上述实施例和方面任意组合的能量储存系统的一个方面中，蒸汽为中压蒸汽。
[0020]另一实施例涉及一种使用熔融碳酸盐电解池(MCEC)的能量储存方法，所述MCEC包含MCEC阳极和MCEC阴极，其中MCEC配置为在制氢模式下运行，并且所述方法包含：从燃烧式涡轮机输出加热的吹扫气体；重整器接收天然气和蒸汽，并输出重整天然气；MCEC阳极接收来自重整器的重整天然气，并输出含有氢气的MCEC阳极排气；MCEC阴极接收来自燃烧式涡轮机的加热的吹扫气体，并输出MCEC阴极排气；以及储罐接收含有氢气的MCEC阳极排气。
[0021]在可与上述实施例和方面任意组合的能量储存方法的一个方面中，所述方法进一步包含EHC阳极接收MCEC阳极排气；以及将纯化的含氢流从EHC阴极输出到储罐。
[0022]在可与上述实施例和方面任意组合的能量储存方法的一个方面中，所述方法进一步包含甲烷化催化剂接收MCEC阳极排气；以及将MCEC阳极排气中的一氧化碳转化为甲烷。
[0023]在可与上述实施例和方面任意组合的能量储存方法的一个方面中，所述方法进一步包含接收来自EHC阴极和/或储罐的纯化的含氢流；以及输出电。
[0024]在可与上述实施例和方面任意组合的能量储存方法的一个方面中，所述方法还包含PEM燃料电池输出多余燃料；燃烧器接收MCEC阴极排气、EHC阳极排气和来自PEM燃料电池的多余燃料；以及提高重整器的温度。
附图说明
[0025]图1是根据示例性实施例的与燃烧式涡轮机联合循环系统集成的能量储存系统的示意图。
[0026]图2是根据示例性实施例的能量储存系统的另一个实施例的示意图，该能量储存系统将一部分重整天然气从重整器引导到燃烧式涡轮机。
[0027]图3是根据示例性实施例的能量储存系统的另一个实施例的示意图，该能量储存系统使用压缩机来存储氢气。
[0028]图4是现有技术的示意图，其示出了没有能量储存的燃烧式涡轮机联合循环设备。
具体实施方式
[0029]图4示出了已知的燃烧式涡轮机联合循环系统的示意图。系统400包括燃烧式涡轮机420(例如，燃气涡轮机)。将空气410经由涡轮压缩机416供应到燃烧式涡轮机420以产生压缩空气418。将燃料414(诸如天然气、脱硫天然气或其他合适的燃料)供应到燃烧式涡轮机燃烧器412。压缩空气418与燃料414混合并燃烧，产生高温气体424，将该高温气体供给涡轮膨胀机422以发电。加热的气体426从燃烧式涡轮机420输出并送到热回收蒸汽发生器(HRSG)450。在HRSG中，锅炉给水44本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种能量储存系统，包含：燃烧式涡轮机，配置为输出加热的吹扫气体；重整器，配置为接收天然气和蒸汽并输出重整天然气；熔融碳酸盐电解池(MCEC)，包含MCEC阳极和MCEC阴极，其中所述MCEC配置为在制氢模式下运行，在所述制氢模式下：所述MCEC阳极接收来自所述重整器的所述重整天然气，并输出含有氢气的MCEC阳极排气，并且所述MCEC阴极配置为接收来自所述燃烧式涡轮机的加热的吹扫气体，并输出MCEC阴极排气；以及储罐，配置为接收含有氢气的所述MCEC阳极排气。2.根据权利要求1所述的能量储存系统，进一步包含：电化学氢气压缩机(EHC)，包含：EHC阳极，配置为接收所述MCEC阳极排气，和EHC阴极，配置为将纯化的含氢流输出到所述储罐。3.根据权利要求2所述的能量储存系统，其中所述EHC阳极配置为输出含有多余燃料的EHC阳极排气。4.根据权利要求3所述的能量储存系统，进一步包含：燃烧器，配置为接收所述MCEC阴极排气和所述EHC阳极排气，并提高所述重整器的温度。5.根据权利要求3所述的能量储存系统，进一步包含：燃烧器，配置为接收来自所述燃烧式涡轮机的所述加热的吹扫气体和所述EHC阳极排气，并且在所述加热的吹扫气体被所述MCEC阴极接收之前对所述加热的吹扫气体进一步加热。6.根据权利要求2所述的能量储存系统，进一步包含：甲烷化催化剂，配置为接收所述MCEC阳极排气并将所述MCEC阳极排气中的一氧化碳转化为甲烷。7.根据权利要求2所述的能量储存系统，质子交换膜(PEM)燃料电池，配置为接收来自所述EHC阴极和/或所述储罐的纯化的含氢流，并输出电。8.根据权利要求1所述的能量储存系统，进一步包含：质子交换膜(PEM)燃料电池，配置为接收来自所述MCEC的所述MCEC阳极排气和/或来自所述储罐的含氢流，并输出电。9.根据权利要求8所述的能量储存系统，其中：所述PEM燃料电池配置为输出多余燃料，并且所述能量储存系统进一步包含燃烧器，其配置为接收所述MCEC阴极排气、EHC阳极排气和来自所述PEM燃料电池的所述多余燃料，并提高所述重整器的温度。10.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：燃料电池能有限公司，
类型：发明
国别省市：
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