一种燃料电池与燃气轮机混合动力发电装置制造方法及图纸

本申请公开一种燃料电池与燃气轮机混合动力发电装置，其包括燃料电池，连接于所述燃料电池的阳极输入端的氢气源，连接于所述燃料电池的阴极输入端的空气源，催化燃烧室和发电机；高压涡轮机，位于所述燃料电池与所述催化燃烧室之间，并分别与所述燃料电池的阴极输出端和所述催化燃烧室连接；低压涡轮机，位于所述催化燃烧室与所述发电机之间，并分别与所述催化燃烧室和所述发电机连接；所述催化燃烧室还与所述燃料电池的阳极输出端连接，使得所述燃料电池输出的尾气除了部分直接进入所述催化燃烧室之外，还可以输送至所述高压涡轮机，供所述高压涡轮机做功，提升了所述燃料电池的能源利用率。能源利用率。能源利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池与燃气轮机混合动力发电装置


[0001]本申请涉及发电装置
，尤其涉及一种燃料电池与燃气轮机混合动力发电装置。

技术介绍

[0002]燃料电池与燃气轮机混合系统中，如图1所示，往往通过氢气源100和空气源200分别为燃料电池300提供氢气和空气后，经过燃料电池300的阳极与阴极参加反应后的尾气直接进入催化燃烧室400进行燃烧，随后通入涡轮机500做功，达到驱动发电机600发电的目的。
[0003]然而现有技术中，燃料电池300反应后的尾气直接进入催化燃烧室400进行燃烧，往往造成燃料电池300产生的能量得不到充分有效的利用，最终导致燃料电池300能量利用率较低。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0005]本申请要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种燃料电池与燃气轮机混合动力发电装置，旨在提升燃料电池能量利用率。
[0006]本申请解决技术问题所采用的技术方案如下：
[0007]一种燃料电池与燃气轮机混合动力发电装置，其包括燃料电池，连接于所述燃料电池的阳极输入端的氢气源，连接于所述燃料电池的阴极输入端的空气源，催化燃烧室和发电机，其还包括：
[0008]高压涡轮机，位于所述燃料电池与所述催化燃烧室之间，并分别与所述燃料电池的阴极输出端和所述催化燃烧室连接；
[0009]低压涡轮机，位于所述催化燃烧室与所述发电机之间，并分别与所述催化燃烧室和所述发电机连接；
[0010]所述催化燃烧室还与所述燃料电池的阳极输出端连接。
[0011]所述燃料电池与燃气轮机混合动力发电装置，其中，所述氢气源包括：
[0012]甲烷源；
[0013]甲烷重整器，输入端与所述甲烷源连接，输出端与所述燃料电池的阳极输入端连接。
[0014]所述燃料电池与燃气轮机混合动力发电装置，其还包括：
[0015]换热器，位于所述甲烷源与所述甲烷重整器之间，并分别与所述甲烷源和所述甲烷重整器连接。
[0016]所述燃料电池与燃气轮机混合动力发电装置，其中，所述换热器还与所述低压涡轮机的输出端连接。
[0017]所述燃料电池与燃气轮机混合动力发电装置，其中，所述甲烷源包括生物质发酵
池。
[0018]所述燃料电池与燃气轮机混合动力发电装置，其还包括：
[0019]氢气流通管道，一端与所述甲烷重整器的输出端连接，另一端与所述燃料电池的阳极输入端连接；
[0020]第一陶瓷管，套设于所述氢气流通管道的外围。
[0021]所述燃料电池与燃气轮机混合动力发电装置，其中，所述氢气流通管道为不锈钢管道。
[0022]所述燃料电池与燃气轮机混合动力发电装置，其还包括：
[0023]空气流通管道，一端与所述空气源连接，另一端与所述燃料电池的阴极输入端连接；
[0024]第二陶瓷管，套设于所述空气流通管道的外围。
[0025]所述燃料电池与燃气轮机混合动力发电装置，其中，所述空气流通管道为不锈钢管道。
[0026]所述燃料电池与燃气轮机混合动力发电装置，其中，所述空气源包括：
[0027]启动电机；
[0028]压气机，输入端与所述启动电机连接，输出端与所述燃料电池的阴极输入端连接。
[0029]有益效果：本申请利用所述燃料电池的阴极输出的尾气温度高、压力高的特点，引入所述高压涡轮机和所述低压涡轮机，使得所述燃料电池输出的尾气除了部分直接进入所述催化燃烧室之外，还可以输送至所述高压涡轮机，供所述高压涡轮机做功，提升了所述燃料电池的能源利用率。
附图说明
[0030]图1是现有技术中燃料电池与燃气轮机混合系统的整体结构示意图；
[0031]图2是本申请中所述燃料电池与燃气轮机混合动力发电装置的结构示意图。
具体实施方式
[0032]为使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本申请进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0033]专利技术人经研究发现，现有燃料电池与燃气轮机混合系统包括燃料电池300和燃气轮机，燃料电池300与燃气轮机连接；燃气轮机包括空气源100、催化燃烧室400、涡轮机500和发电机600；具体为：氢气源100与燃料电池300的阳极输入端连接，从而为燃料电池300提供氢气；空气源与燃料电池300的阴极输入端连接，从而为燃料电池300提供空气；燃料电池300的阳极与阴极参加反应后产生的尾气直接进入催化燃烧室400进行燃烧，燃烧产生的高温高压尾气随后通入涡轮机500做功，达到涡轮机500驱动发电机600发电的目的。
[0034]然而燃料电池300反应后的尾气直接进入催化燃烧室400进行燃烧，往往造成燃料电池300产生的能量得不到充分有效的利用，最终导致燃料电池300能量利用率较低。
[0035]为解决上述技术问题，本申请提供一种燃料电池与燃气轮机混合动力发电装置；如图2所示，所述燃料电池与燃气轮机混合动力发电装置包括：氢气源(图中未示出)、空气
源(图中未示出)、燃料电池19、高压涡轮机3、低压涡轮机4、催化燃烧室14和发电机5；其中，所述燃料电池19、所述高压涡轮机3、所述催化燃烧室14、所述低压涡轮机4和所述发电机5沿气流流向依次排布。所述氢气源连接于所述燃料电池19的阳极输入端，从而为所述燃料电池19的阳极11提供氢气；所述空气源连接于所述燃料电池19的阴极输入端，从而为所述燃料电池19的阴极18供应空气。
[0036]所述燃料电池19的阳极输出端与所述催化燃烧室14的输入端通过燃料电池阳极尾气流通管道13连接，所述高压涡轮机3的输入端与所述燃料电池19的阴极输出端通过燃料电池阴极尾气流通管道20连接，所述高压涡轮机3的输出端与所述催化燃烧室14的输入端连接，使得氢气和空气在所述燃料电池19内发生反应后的阴极18高温、高压尾气输送至所述高压涡轮机3，以供应所述高压涡轮机3做功，而非直接进入所述催化燃烧室14。所述催化燃烧室14通过催化燃烧室气体流通通道15与所述低压涡轮机4的输入端连接。
[0037]相比于所述燃料电池19的阴极18排出的尾气，所述高压涡轮机3排出的尾气的温度和压力都有所下降；因此所述高压涡轮机3输出的尾气再与所述燃料电池19的阳极11输出高温、高压尾气在所述催化燃烧室14内混合燃烧，从而提升进入所述低压涡轮机4的尾气的温度和压力，大幅度提升所述低压涡轮机4的做功效率。
[0038]相比于现有技术，本申请中不再将所述催化燃烧室14与所述发电机5之间仅布置一个涡轮机，而是利用所述燃料电池19的阴极18输出的尾气温度高、压力高的特点，引入所述高压涡轮机3和所述低压涡轮机4，使得所述燃料电池19输出的尾气除了部分直接进入所述催化燃烧室14之外，还可以输送至所述高压涡轮机3，供所述高压涡轮机3做功，提升了所述燃料电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池与燃气轮机混合动力发电装置，其包括燃料电池，连接于所述燃料电池的阳极输入端的氢气源，连接于所述燃料电池的阴极输入端的空气源，催化燃烧室和发电机，其特征在于，其还包括：高压涡轮机，位于所述燃料电池与所述催化燃烧室之间，并分别与所述燃料电池的阴极输出端和所述催化燃烧室连接；低压涡轮机，位于所述催化燃烧室与所述发电机之间，并分别与所述催化燃烧室和所述发电机连接；所述催化燃烧室还与所述燃料电池的阳极输出端连接。2.根据权利要求1所述燃料电池与燃气轮机混合动力发电装置，其特征在于，所述氢气源包括：甲烷源；甲烷重整器，输入端与所述甲烷源连接，输出端与所述燃料电池的阳极输入端连接。3.根据权利要求2所述燃料电池与燃气轮机混合动力发电装置，其特征在于，其还包括：换热器，位于所述甲烷源与所述甲烷重整器之间，并分别与所述甲烷源和所述甲烷重整器连接。4.根据权利要求3所述燃料电池与燃气轮机混合动力发电装置，其特征在于，所述换热器还与所述低压涡轮机的输出端连接。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔润鹏，沈强，王双双，游咏，王俊，黄志伟，黄奕添，吴璟玥，许伟，李学进，
申请(专利权)人：深圳市燃气集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：