【技术实现步骤摘要】
具有一体化热交换器网络的高温燃料电池系统
本专利技术总体上涉及一种燃料电池，更准确地说，涉及一种高温燃料电池系统及其操作。
技术介绍
燃料电池是一种电化学装置，该装置将储存在燃料中的能量高效地转换成电能。高温燃料电池包括固态氧化物和熔化碳酸盐燃料电池。这些燃料电池可以使用氢和/或烃类燃料进行操作。具有各种类别的燃料电池，如固态氧化物再生燃料电池，该燃料电池也允许反向操作，从而可使用作为输入的电能，将氧化的燃料还原回到未氧化的燃料。在高温燃料电池系统，如固态氧化物燃料电池(SOFC)系统中，氧化流通过燃料电池的阴极侧，而燃料流则通过燃料电池的阳极侧。氧化流通常是空气，而燃料流通常是富氢的气体，该富氢的气体是通过重整烃类燃料源产生的。操作在750℃和950℃之间的典型温度的燃料电池能够将带阴电的氧离子从阴极流动流(flow stream)输送到阳极流动流中，在这里，该离子与自由氢或者烃分子中的氢相结合，以形成水蒸汽和/或与一氧化碳相结合，以形成二氧化碳。来自带阴电的离子的过量电子通过在阳极和阴极之间接通的电路迂回到燃料电池的阴极侧，从而产生流过该电路的电流。专利技术...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统，该系统包括：燃料电池叠层；以及传热装置，它适合于将热量从燃料电池叠层的阴极排气流传递到将要提供到燃料入口流的水中。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，燃料电池叠层包括固态氧化物燃料电池叠层。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，传热装置包括水蒸发器，该水蒸发器适合于将液态水转换成蒸汽，该蒸发器包括：第一输入端，它可操作地连接到燃料电池叠层的阴极排气出口上；第二输入端，它可操作地连接到水源上；以及第一输出端，它可操作地连接到燃料电池叠层的燃料入口上。4.如权利要求3所述的系统，该系统还包括燃料预热器热交换器，该热交换器包括：第一输入端，它可操作地连接到燃料电池叠层的阴极排气出口上；第二输入端，它可操作地连接到燃料源上；以及第一输出端，它可操作地连接到燃料电池叠层上。5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，燃料预热器热交换器适合于将热量从燃料电池叠层的阴极排气流传递到被提供到燃料电池叠层的燃料入口流中。6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，蒸发器包括同向流动蒸发器，在该同向流动蒸发器中，阴极排气流和水适合于沿着相同的方向流动；并且蒸发器的输出端可操作地连接到燃料预热器热交换器的入口上，使得阴极排气流从蒸发器流入燃料预热器热交换器中。7.如权利要求1所述的系统，该系统还包括空气预热器，该空气预热器适合于使用来自阳极排气流的热量来预热空气入口流。8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，在阳极排气流进入冷凝器之前，空气预热器适合于部分地冷凝阳极排气流中的水蒸汽。-->9.如权利要求7所述的系统，该系统还包括阴极同流换热器热交换器，该热交换器具有小于预定尺寸的尺寸，使得阴极同流换热器热交换器适合于提供以至少200℃的温度排出阴极同流换热器热交换器的阴极排气流。10.一种燃料电池系统，该系统包括：燃料电池叠层；第一装置，它使用来自燃料电池叠层阴极排气流的热量将水蒸发成蒸汽；以及第二装置，它将蒸汽提供到被引导到燃料电池叠层的燃料入口流中。11.如权利要求10所述的系统，该系统还包括：第三装置，它使用在蒸发水上游的阴极排气流加热空气入口流，并且在加热空气入口流之后提供具有至少200℃温度的排出的阴极排气流；以及第四装置，它在使用阴极排气流加热空气入口流之前，使用燃料电池叠层阳极排气流加热空气入口流。12.一种操作燃料电池系统的方法，该方法包括：操作燃料电池叠层，以产生电能；使用来自燃料电池叠层阴极排气流的热量将水蒸发成蒸汽；以及将蒸汽提供到被引导到燃料电池叠层的燃料入口流中。13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，燃料电池叠层包括固态氧化物燃料电池叠层。14.如权利要求12所述的方法，该方法还包括：使用蒸发水上游的阴极排气流加热空气入口...
【专利技术属性】
技术研发人员：T·M·班德豪尔，M·J·赖因克，J·瓦伦萨，
申请(专利权)人：穆丹制造公司，
类型：发明
国别省市：
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