以低質(zhì)量副產(chǎn)物氣體操作燃料電池系統(tǒng)的方法
【專(zhuān)利摘要】一種以含燃料成分的副產(chǎn)物氣體操作燃料電池系統(tǒng)的方法。燃料電池系統(tǒng)包括用于形成重整流的燃料重整器、用于把熱能提供給燃料重整器的燃燒器、以及燃料電池疊層。該方法包括下列步驟：用氣體燃料提純器把副產(chǎn)物氣體分離成提純氣體流和剩余流、把提純氣體流饋入配置成轉(zhuǎn)換提純氣體流以產(chǎn)生重整流的燃料重整器、以及把剩余氣體流饋入燃燒器，燃燒器配置成把熱量提供給燃料重整器。提純氣體流包括比剩余氣體流中的濃度高的優(yōu)選燃料成分以及比剩余氣體流中的濃度低的污染物。
【專(zhuān)利說(shuō)明】以低質(zhì)量副產(chǎn)物氣體操作燃料電池系統(tǒng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及操作燃料電池系統(tǒng)的方法；更特定地，設(shè)計(jì)操作固體氧化物燃料電池的方法；且進(jìn)一步更特定地，涉及以低質(zhì)量副產(chǎn)物氣體操作固體氧化物燃料電池的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)提供諸如空氣那樣的含氫和氧化劑的燃料時(shí)，使用燃料電池來(lái)產(chǎn)生電?，F(xiàn)有【技術(shù)領(lǐng)域】中已知數(shù)種不同類(lèi)型的燃料電池；在這些電池中有固體氧化物燃料電池(SOFC)。SOFC被認(rèn)為是高度有效的發(fā)電機(jī)，它以燃料適應(yīng)性產(chǎn)生高功率密度。典型的SOFC包括夾在陰極層和陽(yáng)極層之間的致密電解質(zhì)?？諝庠陉帢O層的表面上通過(guò)，且含氫(H2)和一氧化碳(CO)的燃料在與陰極層相對(duì)的陽(yáng)極層的表面上通過(guò)。來(lái)自空氣的氧離子從陰極層通過(guò)致密電解質(zhì)遷移到陽(yáng)極層，其中氧離子在陽(yáng)極層中與燃料中的H2和CO反應(yīng)，形成水和CO2,且藉此在陽(yáng)極層和陰極層之間創(chuàng)建約I伏的電位。為了增加電壓和功率，以電串聯(lián)的形式堆疊多個(gè)SOFC重復(fù)單元而形成SOFC疊層。
[0003]以重整流(reformate stream)的形式向SOFC疊層提供CO和H2燃料。本【技術(shù)領(lǐng)域】中已知，使用諸如催化部分氧化(CPOx)氫重整器之類(lèi)的燃料重整器來(lái)處理諸如甲烷之類(lèi)的碳?xì)浠衔锶剂隙a(chǎn)生CO和H2。為了改進(jìn)疊層功率密度和系統(tǒng)效率，使從SOFC疊層陽(yáng)極的一部分流出的氣體再循環(huán)到燃料重整器。還已知流出氣體為陽(yáng)極尾氣，并且包括大量水蒸汽和C02。當(dāng)這 些氣體再循環(huán)而返回燃料重整器時(shí)，在燃料重整器中發(fā)生吸熱流重整，藉此降低燃料重整器的溫度。為了使燃料重整器的溫度維持在升高的優(yōu)選水平，可在燃料重整器中結(jié)合燃燒器和熱交換器。把一部分陽(yáng)極尾氣提供給燃燒器，并且與來(lái)自陰極尾氣的消耗空氣一起燃燒。然后來(lái)自燃燒器的熱流出物通過(guò)熱交換器而把熱添加到重整過(guò)程。在本【技術(shù)領(lǐng)域】中還已知，當(dāng)SOFC疊層正處于工作溫度時(shí)，某些燃料可在SOFC疊層陽(yáng)極內(nèi)部部分地或全部地重整。例如，諸如甲烷、甲醇、氨、二甲醚之類(lèi)的燃料可與重整物和/或氣體陽(yáng)極尾氣混合，并且直接引入SOFC疊層陽(yáng)極。
[0004]美國(guó)專(zhuān)利5，451，249號(hào)公開(kāi)了可處理從垃圾填埋場(chǎng)發(fā)出的氣體流使之基本上包含諸如甲烷之類(lèi)的碳?xì)浠衔?，這可用來(lái)作為燃料電池發(fā)電站中的燃料源。美國(guó)專(zhuān)利’ 249教導(dǎo)的方法包括使垃圾填埋場(chǎng)氣體通過(guò)硫化氫吸附床，使硫化氫減少到5ppm或更小的水平；使所產(chǎn)生的氣體冷卻以使水蒸汽和較重的碳?xì)浠衔锢淠?；吸收水蒸汽和較重的碳?xì)浠衔锊糠忠孕纬山?jīng)干燥的氣體流；通過(guò)活性炭除去碳?xì)浠衔镂廴疚?；以及從?jīng)干燥的氣體流中除去污染物顆粒。該方法還產(chǎn)生含碳?xì)浠衔锖途哂凶钚TU值的其它污染物的廢氣流；因此要求附加燃料源來(lái)燃燒(flare)進(jìn)入大氣的廢氣流以防止污染環(huán)境。
[0005]處理垃圾填埋場(chǎng)氣體以獲得燃料電池要求的甲烷的純度的方法是復(fù)雜的、高成本的，并且涉及效率方面的實(shí)質(zhì)性的損耗。由于基本除去所有雜質(zhì)(包括可毒害重整催化劑和燃料電池的硫化合物)的高處理水平，該方法限制了使用垃圾填埋場(chǎng)氣體作為燃料電池的燃料源的經(jīng)濟(jì)吸引力。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]簡(jiǎn)單地描述，本發(fā)明提供一種方法，用于在包含一個(gè)或多個(gè)期望燃料成分的副產(chǎn)物氣體上操作燃料電池系統(tǒng)。本發(fā)明可應(yīng)用于所有類(lèi)型的燃料電池，但是特定地可應(yīng)用于高溫燃料電池，諸如固體氧化物燃料電池(SOFC)以及熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)。這里描述的實(shí)施例是關(guān)于SOFC應(yīng)用的，但是系統(tǒng)的變型可應(yīng)用于其它類(lèi)型的燃料電池。燃料電池系統(tǒng)包括用于形成重整流的燃料重整器、用于向燃料重整器提供熱能量的燃燒器、以及SOFC疊層。該方法包括下列步驟:用氣體燃料提純器把副產(chǎn)物氣體分離成提純氣體流和剩余流；把提純氣體流饋入配置成轉(zhuǎn)換提純氣體流以產(chǎn)生重整流的燃料重整器；以及把剩余氣體流饋入燃燒器，該燃燒器配置成把熱量提供給燃料重整器。提純氣體流包括比剩余氣體流中濃度高的優(yōu)選燃料成分以及比剩余氣體流中濃度低的污染物。對(duì)于給定的硬件組，通過(guò)使全局系統(tǒng)(包括提純系統(tǒng)和燃料電池系統(tǒng))效率最優(yōu)化，來(lái)確定提純?nèi)剂狭髦械膬?yōu)選燃料成分的期望回收百分率 。從通過(guò)在邊上(marginally)把更多燃料引入重整器中得到的SOFC的效率中的增益可與操作提純系統(tǒng)中的寄生損耗保持平衡。
[0007]該方法還包括下列步驟:把重整流饋入發(fā)出陽(yáng)極尾氣的SOFC疊層。陽(yáng)極尾氣可分成第一部分以及第二部分，其中使第一部分再循環(huán)回燃料重整器以補(bǔ)充提純氣體流，而使第二部分再循環(huán)回燃燒器以補(bǔ)充剩余氣體流。
[0008]操作SOFC系統(tǒng)的方法的一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于:該方法與將剩余氣體燃燒到大氣中且添加高質(zhì)量燃料相反，允許使用剩余氣體流作為燃燒器的補(bǔ)充燃料。另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于通過(guò)基本上或完全維持重整過(guò)程吸熱而增加燃料到電效率。再有，另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于燃燒器中需要較少能量來(lái)維持燃料重整器的期望溫度。再者，另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于在分離或提純將被用作燃料的副產(chǎn)物氣體時(shí)的損耗可基本上，因?yàn)椴恍枰獌?yōu)選燃料成分的高產(chǎn)量回收。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]現(xiàn)在將通過(guò)示例、參考附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，其中:
[0010]圖1是SOFC系統(tǒng)的示意性流程圖，該系統(tǒng)使得第一部分陽(yáng)極尾氣在重整器前再循環(huán)進(jìn)入燃料流，且第二部分陽(yáng)極尾氣再循環(huán)進(jìn)入燃燒器熱交換器；
[0011]圖2是根據(jù)本發(fā)明的SOFC系統(tǒng)的示意性流程圖，示出在重整器前進(jìn)入燃料流的經(jīng)處理的副產(chǎn)物氣體的第一部分以及進(jìn)入燃料重整器的燃燒器的經(jīng)處理的副產(chǎn)物氣體的第二部分；
[0012]圖3是圖2的SOFC系統(tǒng)的示意性流程圖，示出在SOFC疊層前進(jìn)入重整流的經(jīng)處理的副產(chǎn)物氣體的第三部分；
[0013]圖4是圖3的SOFC系統(tǒng)的示意性流程圖，示出分離的絕熱重整器以及燃燒器熱交換器。
【具體實(shí)施方式】
[0014]在圖1-4中，在所有的附圖中，類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相應(yīng)的部件。在圖1中示出的是固體氧化物燃料電池(SOFC)系統(tǒng)100，用于把存儲(chǔ)在碳?xì)浠衔锶剂现械臐撛诘幕瘜W(xué)能轉(zhuǎn)換成電能。SOFC系統(tǒng)100包括配置成從碳?xì)浠衔锶剂狭?15中產(chǎn)生重整流110的燃料重整器105。然后重整流110與陰極空氣流125 —起饋入SOFC疊層120，在其中產(chǎn)生電流。提供陰極空氣熱交換器130以在到SOFC疊層120之前預(yù)熱陰極空氣流125的溫度。為了更高的燃料處理效率，SOFC系統(tǒng)100還包括燃燒器135，用于使燃料重整器105的溫度維持在預(yù)定的溫度?？砂焉狭胁考菁{在絕緣容器101中。
[0015]圖1中示出的示例性燃料重整器105是催化燃料重整器，諸如部分氧化(CPOx)重整器，把它配置成將碳?xì)浠衔锶剂狭?15轉(zhuǎn)換成含CO和H2的重整流110。燃料重整器105可包括與燃料重整器105熱通信的結(jié)合的燃燒器135。燃燒空氣流140和燃燒器燃料流141分別經(jīng)由燃燒空氣入口 136和燃燒空氣入口 137提供給燃燒器135。在燃燒器135中燃燒預(yù)定比例的燃燒器空氣/燃料混合物而產(chǎn)生熱能。把燃燒器135產(chǎn)生的熱能傳送到燃料重整器105以便將燃料重整器105的溫度維持在升高的優(yōu)選水平，用于把碳?xì)浠衔锶剂狭?15有效地重整為重整流110。離開(kāi)燃燒器135的流出燃燒氣體144包含廢熱，下游的陰極熱交換器130捕獲這些廢熱。使用廢熱來(lái)預(yù)熱到SOFC疊層120的陰極空氣流125，以通過(guò)將工作溫度維持在約650到850°C而增加SOFC疊層120的工作效率。
[0016]圖1所示的SOFC疊層120包括接收來(lái)自燃料重整器105的重整流110的重整流入口 145、接收來(lái)自陰極熱交換器130的預(yù)熱的陰極空氣流125的空氣流入口 147、用過(guò)的空氣流出口 149、以及陽(yáng)極尾氣出口 151。多個(gè)串聯(lián)堆疊的重復(fù)的匣子(cassette)形成SOFC疊層120，以產(chǎn)生較高的電壓輸出。重復(fù)匣子的堆疊包括多個(gè)工作匣子，其中每個(gè)工作匣子包括圍繞SOFC的圖像幀組件。由夾在陰極層和陽(yáng)極層之間的高密度電解質(zhì)層形成S0FC。
[0017]重整流110進(jìn)入SOFC疊層120，并且在陽(yáng)極層的表面上通過(guò)。來(lái)自陰極空氣熱交換器130的加熱的陰極空氣流125在陰極層的表面上通過(guò)，其中來(lái)自空氣的氧離子從陰極層通過(guò)致密電解質(zhì)遷移到陽(yáng)極層，在其中氧離子與重整流中的H2和CO反應(yīng)，形成H2O蒸汽和CO2，且藉此在陽(yáng)極層和陰極層之間產(chǎn)生電位。
[0018]為了改進(jìn)SOFC 疊層功率密度、系統(tǒng)效率、并且減少SOFC系統(tǒng)100中的碳沉淀和沉積，使來(lái)自SOFC疊層120的一部分陽(yáng)極尾氣流出物152再循環(huán)回到燃料重整器105上游的碳?xì)浠衔锶剂狭?15。陽(yáng)極尾氣具有豐富的H2O蒸汽和CO2以及未反應(yīng)的H2和CO氣體。當(dāng)這些氣體反饋回燃料重整器105時(shí)，在燃料重整器105中發(fā)生吸熱流重整。在這個(gè)吸熱反應(yīng)存在時(shí)，燃燒器135提供的熱維持重整器105的最佳工作溫度。同樣，來(lái)自陽(yáng)極尾氣流出物152的熱有助于維持重整器105的最佳工作溫度；陽(yáng)極尾氣流出物152的溫度約為650到850°C。可把離開(kāi)SOFC疊層120的陽(yáng)極尾氣流出物152分成第一部分153和第二部分155，其中使第一部分153再循環(huán)回到重整器105的燃料入口?？墒沟诙糠?55再循環(huán)回到燃燒器以補(bǔ)充或替換燃燒器燃料流141。還可使離開(kāi)SOFC疊層120的用過(guò)的空氣出口149的用過(guò)的陰極空氣流排出物157再循環(huán)回燃燒器以補(bǔ)充或替換燃燒空氣流140。
[0019]圖2-4示出可使用氣體燃料提純器200來(lái)分離和提純含一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選燃料成分的副產(chǎn)物氣體203的流使之成為提純氣體流205和剩余氣體流207。副產(chǎn)物氣體203的示例包括從垃圾填埋場(chǎng)、廢水處理操作、以及工業(yè)化學(xué)處理、有機(jī)材料的部分氧化或熱解、以及煤或燃料油的氣化發(fā)出的氣體。可把提純氣體流205作為燃料流115提供至燃料重整器105?？砂咽Ｓ鄽怏w流207與未引導(dǎo)到重整器入口的陽(yáng)極尾氣的第二部分155 —起提供給燃燒器135作為燃燒器燃料流141。為了示意的目的，將到燃料重整器105和燃燒器135的提純的和剩余的燃料流205、207分別示出為到各自部件的分立的輸入點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，可分別把提純的和剩余的燃料流205、207直接引入重整器105和燃燒器135的燃料入口。與到燃燒器135的剩余氣體流207相比，到重整器105的剩余氣體流207是更高等級(jí)的燃料。定義更高等級(jí)的燃料為意味著提純氣體流205具有更高的優(yōu)選燃料成分濃度，并且與剩余氣體流207相比，其包含顯著少的污染物。優(yōu)選燃料成分可包括諸如甲烷之類(lèi)的輕質(zhì)碳?xì)浠衔?；諸如甲醇和乙醇之類(lèi)的醇類(lèi)；或其它燃料，諸如氫、一氧化碳、二甲醚或氨。優(yōu)選燃料流還可包括惰性氣體，諸如氮、二氧化碳、和水蒸氣。優(yōu)選燃料成分和惰性氣體可接受的水平可取決于燃料電池系統(tǒng)100和燃料電池堆120的特定設(shè)計(jì)。污染物可包括硫、磷、硅氧烷、鹵素、以及顆粒物質(zhì)。
[0020]作為本發(fā)明的示例性實(shí)施例，可配置氣體燃料提純器200使之通過(guò)移除對(duì)SOFC系統(tǒng)100可能有害的任何污染物而處理來(lái)自市政垃圾填埋場(chǎng)中的有機(jī)物質(zhì)的生物降解的排出廢氣流，并且產(chǎn)生提純氣體流205以及剩余氣體流207。廢氣可包括大多數(shù)輕鏈碳?xì)浠衔?，包括甲烷，以及二氧化碳、水蒸氣、和痕量的硫化氫和其它無(wú)機(jī)物。氣體燃料提純器200可以是典型氣體分離系統(tǒng)的氣體燃料提純器，并且取決于存在的污染物的類(lèi)型，可包括硫化氫吸附床、水冷凝器、蒸汽碳?xì)浠衔镂談?、活性炭、以及機(jī)械裝置，諸如過(guò)濾器和旋流器，來(lái)移除顆粒。氣體燃料提純器200還可包括本【技術(shù)領(lǐng)域】中已知的變壓凈化系統(tǒng)，該系統(tǒng)可包括變壓吸收、變溫吸收、以及真空變壓吸收。
[0021]優(yōu)選地，諸如顆粒物質(zhì)、鹵素、硫化合物、硅氧烷之類(lèi)的基本所有污染物，以及可不利于燃料電池系統(tǒng)100的任何其它污染物都要從提純流205中除去?？稍诳筛鼡Q的吸附劑中(未示出)捕獲(trap)和消耗(disposed of) —些污染物，而其它污染物可存在于剩余氣體流207中。然而，提純氣體流205不需要優(yōu)選燃料成分的極高的回收水平。與用于把提純?nèi)剂咸峁┙o燃料電池發(fā)電站的美國(guó)專(zhuān)利’249教導(dǎo)的方法相比，圖2到圖4所示的操作SOFC系統(tǒng)100的方法不需要提純氣體流205是基本上純的甲烷或其它要求的燃料成分。換言之，對(duì)于氣體燃料提純器200來(lái)說(shuō)，優(yōu)選在小于100%的回收的情況下工作，藉此產(chǎn)生包含期望燃料成分以及一些其它可容忍的氣體(諸如原來(lái)存在于副產(chǎn)物氣體中的氮、二氧化碳以及水蒸氣)的提純氣體流205。優(yōu)選燃料成分的未回收部分可有利地留存在剩余氣體流207中。
[0022]在小于約90%的回收的情況下，操作氣體燃料提純器200的工作和資本成本大大地小于在基本100%的回收情況下操作燃料提純器200。即時(shí)方法提倡提純垃圾填埋場(chǎng)氣體以提供足夠期望的燃料成分，用作燃料重整器105的燃料，同時(shí)含足夠少的污染物，以避免毒害催化劑。該方法還提倡剩余氣體流207、垃圾填埋場(chǎng)氣體提純過(guò)程的氣體副產(chǎn)物包含足夠期望的燃料成分、惰性氣體以及可燃污染物，與來(lái)自SOFC疊層的陽(yáng)極尾氣一起可用作燃燒器135的燃料源。剩余氣體流207可包含足夠少的污染物。對(duì)于正常工程約束下的一組給定的硬件，可通過(guò)使包括氣體燃料提純器200和SOFC系統(tǒng)100的全局系統(tǒng)效率最優(yōu)，來(lái)確定提純氣體流205中的優(yōu)選燃料成分的期望的濃度和回收百分率(fraction)。
[0023] 把剩余氣體流207饋入燃燒器135，當(dāng)其與陽(yáng)極尾氣流出物152的第二部分155中包含的H2混合時(shí)，產(chǎn)生在燃燒器135中燃燒的氣體的可燃混合物，且藉此把有用的熱能提供給燃料重整器105，同時(shí)消除了提供商用級(jí)燃料來(lái)燒去來(lái)自氣體提純過(guò)程的廢氣的需求?？赏ㄟ^(guò)氣體燃料提純器200來(lái)控制提純氣體流205中的硫含量至含硫化合物的低濃度，以避免毒害燃料重整器105中的催化劑或SOFC疊層120中的S0FC。通過(guò)饋送剩余氣體流207來(lái)補(bǔ)充燃燒器燃料流141，剩余氣體流207中剩余的任何污染物不會(huì)影響燃料重整器或SOFC陽(yáng)極的催化劑。這提供了沉積和顆粒物更少傾向的優(yōu)勢(shì)，限制了通過(guò)燃料重整器105和SOFC疊層120的流路；因此允許SOFC系統(tǒng)100以較低質(zhì)量燃料可靠地工作。而在氣體燃料提純器200和燃燒器135中，諸如來(lái)自任何無(wú)機(jī)物的灰塵副產(chǎn)物之類(lèi)的污染物和剩余物仍會(huì)積累到某個(gè)程度，可設(shè)計(jì)氣體燃料提純器200和燃燒器135使之為日常維護(hù)而便于接近，從而移除這些污染物和剩余物。
[0024]圖3示出圖2的SOFC系統(tǒng)100，具有分離成第一部分提純氣體流205a和第二部分提純氣體流205b的提純氣體流205。把第一部分提純氣體流205a作為燃料提供給燃料重整器105。第二部分提純氣體流205b旁通燃料重整器105，且可直接引入SOFC疊層120或SOFC疊層120上游的重整燃料110。如果提純氣體流205的優(yōu)越的燃料成分在SOFC疊層120的陽(yáng)極內(nèi)能夠完全地或部分地重整，SOFC系統(tǒng)100的這個(gè)實(shí)施例是有利的。已知諸如甲烷、甲醇、氨和二甲醚之類(lèi)的燃料成分對(duì)于內(nèi)部重整是有吸引力的，因此允許使用更簡(jiǎn)單的和更低成本的預(yù)重整器，并且通過(guò)吸熱燃料重整反應(yīng)來(lái)改進(jìn)呢SOFC疊層120的冷卻，且因此減少了與用陰極空氣冷卻相關(guān)聯(lián)的寄生損耗。
[0025]圖4示出圖3的SOFC系統(tǒng)100的可選實(shí)施例，具有用預(yù)重整器/粉碎器159以及獨(dú)立的燃燒器161代替燃料重整器105以及一體式燃燒器135。這對(duì)可充分地內(nèi)部重整的燃料提供了簡(jiǎn)單的SOFC系統(tǒng)100。
[0026]操作SOFC系統(tǒng)100的該方法的一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于允許氣體燃料提純器200更有效，因?yàn)榕c用添加外部高質(zhì)量燃料來(lái)燒去較低質(zhì)量的剩余氣體流207相反，有用地把剩余氣體流207的加熱值提供給燃燒器135。另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于允許更高的回收百分率和提供給燃料重整器105更高的較少 的空氣要求，這通過(guò)保持基本上或完全地吸熱的重整過(guò)程還增加了燃料到電效率。再有，另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于SOFC疊層120可在更高的燃料利用率下運(yùn)轉(zhuǎn)，因?yàn)樵谌紵?35中需要較少能量來(lái)維持要求的溫度，因?yàn)槭Ｓ鄽怏w流205正在向燃燒器135提供一些有用的能量。再有，另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于基本上可減小在分離和提純要作為燃料使用的廢氣時(shí)的損耗，因?yàn)椴恍枰獜娜剂咸峒兤?00得到優(yōu)選燃料成分的高回收率。
[0027]已經(jīng)根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，并不旨在如此地限制，而是在某種程度上如下述權(quán)利要求書(shū)所闡明。
【權(quán)利要求】
1.一種以低質(zhì)量副產(chǎn)物氣體操作燃料電池系統(tǒng)的方法，包括下列步驟: 把所述副產(chǎn)物氣體分離成提純氣體流和剩余流； 把所述提純氣體流饋入配置成轉(zhuǎn)換所述提純氣體流以產(chǎn)生重整流的燃料重整器； 把所述剩余氣體流饋入燃燒器，所述燃燒器配置成燃燒所述剩余流以提供熱能；其中所述提純氣體流包括比所述剩余氣體流中的濃度高的燃料成分以及比所述剩余氣體流中的濃度低的污染物。
2.如權(quán)利要求1所述的操作燃料電池系統(tǒng)的方法，其特征在于，通過(guò)選自如下組中的過(guò)程來(lái)產(chǎn)生所述副產(chǎn)物氣體:有機(jī)物質(zhì)的生物降解、有機(jī)材料的熱解、有機(jī)材料的部分氧化、以及化石燃料的氣化。
3.如權(quán)利要求1所述的操作燃料電池系統(tǒng)的方法，其特征在于，所述副產(chǎn)物氣體是從垃圾填埋場(chǎng)發(fā)出的氣體。
4.如權(quán)利要求1所述的操作燃料電池系統(tǒng)的方法，其特征在于，所述燃料成分包括甲燒、甲醇、氨、和二甲醚。
5.如權(quán)利要求1所述的操作燃料電池系統(tǒng)的方法，其特征在于，所述污染物包括硫化合物、磷化合物、硅氧烷、鹵素、以及顆粒物質(zhì)。
6.如權(quán)利要求1所述的操作燃料電池系統(tǒng)的方法，其特征在于，還包括下列步驟: 把所述重整流饋入固體氧化物燃料電池(SOFC)疊層，產(chǎn)生陽(yáng)極尾氣， 其中把一部分所述陽(yáng)極尾氣引導(dǎo)到所述燃燒器以補(bǔ)充所述剩余氣體流，所述燃燒器配置為燃燒所述剩余氣體流和陽(yáng)極尾氣以提供熱能。
7.如權(quán)利要求1所述的操作燃料電池系統(tǒng)的方法，其特征在于， 把所述重整流饋入固體氧化物燃料電池(SOFC)疊層，產(chǎn)生陽(yáng)極尾氣， 其中把所述陽(yáng)極尾氣分成第一部分和第二部分； 其中把所述第二部分引導(dǎo)到所述燃燒器以補(bǔ)充所述剩余氣體流，所述燃燒器配置為燃燒所述剩余氣體流和陽(yáng)極尾氣的所述第二部分以提供熱能，以及 其中使所述第一部分再循環(huán)回所述燃料重整器以補(bǔ)充所述提純氣體流，所述燃料重整器配置為轉(zhuǎn)換所述提純氣體流和所述第一部分陽(yáng)極尾氣以產(chǎn)生所述重整流。
8.如權(quán)利要求7所述的操作燃料電池系統(tǒng)的方法，其特征在于， 其中把所述提純氣體流分成第二部分， 其中使提純氣體流的所述第二部分與位于所述燃料重整器下游且位于所述SOFC疊層上游的所述重整流混合。
9.如權(quán)利要求1所述的操作燃料電池系統(tǒng)的方法，其特征在于， 其中把所述提純氣體流分成第二部分， 其中使提純氣體流的所述第二部分與位于所述燃料重整器下游且位于所述SOFC疊層上游的所述重整流混合。
10.如權(quán)利要求1所述的操作燃料電池系統(tǒng)的方法，其特征在于，還包括下列步驟:通過(guò)最小化提純過(guò)程中的寄生能量損耗、同時(shí)增加所述燃料電池系統(tǒng)的余量工作效率而確定提純?nèi)剂狭髦兴鋈剂铣煞值钠谕厥瞻俜致省?br> 11.如權(quán)利要求1所述的操作燃料電池系統(tǒng)的方法，其特征在于，還包括下列步驟:通過(guò)使得所述提純過(guò)程中的能量損耗與所述燃料電池系統(tǒng)的操作效率中的余量增加保持平衡，來(lái)確定所述提純?nèi)剂狭髦兴鋈剂铣煞值钠谕厥瞻俜致省?br> 12.如權(quán)利要求1所述的操作燃料電池系統(tǒng)的方法，其特征在于，所述提純流基本上是無(wú)硫化合物的。
13.如權(quán)利要求1所述的操作燃料電池系統(tǒng)的方法，其特征在于，還包括向所述燃料重整器提供所述熱能的步驟。
14.如權(quán)利要求1所述的操作燃料電池系統(tǒng)的方法，其特征在于，還包括向陰極空氣熱交換器提供所述熱能的步驟。
15.如權(quán)利要求1所述的操作燃料電池系統(tǒng)的方法，其特征在于，分離所述副產(chǎn)物氣體的步驟包括過(guò)濾、冷凝、以及傳送氣體流通過(guò)選中的吸附床中的至少一個(gè)。
16.如權(quán)利要求1所述的操作 燃料電池系統(tǒng)的方法，其特征在于，分離所述副產(chǎn)物氣體的步驟還包括變壓吸收、變溫吸收、以及真空變壓吸收中的至少一個(gè)。
【文檔編號(hào)】H01M8/04GK104025357SQ201280060219
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月9日
【發(fā)明者】M·G·格里夫 申請(qǐng)人:德?tīng)柛＜夹g(shù)有限公司