用于燃料电池发电装置的CO2捕获系统的制作方法

背景技术：

1、磷酸燃料电池(phosphoric acid fuel cell，pafc)是一种使用液体磷酸作为电解质的燃料电池。pafc发电装置可以依靠天然气运行以产生电力。天然气主要包含甲烷和较少量的高级烃，并且经由甲烷蒸汽重整(steam methane reforming，smr)而被重整以产生富氢蒸汽。重整器的输出被输送到低温变换转换器(low temperature shiftconverter，ltsc)，在其中产生水煤气变换反应(water-gas shift reaction，wgsr)以形成额外的氢并将重整器中形成的大部分一氧化碳(co)转化成二氧化碳(co2)。smr反应是吸热的并且需要热源来驱动烃转化为氢。当前的pafc发电装置的配置将输送到pafc的大约80％的氢用于产生电、水和废热的电化学反应。剩余20％的氢被输送回燃烧器，并与空气一起燃烧，以产生驱动重整反应所需的热量。

2、因此，燃烧器的输出是包含n2、o2、h2o和co2(后者是smr/wgsr的副产物)的蒸汽。当前的pafc发电装置倾向于将该蒸汽与阴极排气混合，该阴极排气被输送到冷凝器以分离出水和磷酸。冷凝器的出口处通常混合有通风空气，并且形成发电装置排气出口。离开发电装置的冷凝器排气和通风空气的组合通常含有约3％co2。

3、用于co2捕获的系统用于对抗温室气体排放对气候变化的有害影响。受到显著关注的是，在使用化石燃料(例如天然气)的任何装置(包括pafc发电装置)中捕获和储存co2。发电装置出口排气出口中的co2体积分数相对低，例如3％，使得捕获co2困难且昂贵。

技术实现思路

1、一种方法的说明性示例实施例包括：向燃料电池发电装置中的重整器供给天然气；以及将来自重整器的输出引导到co2捕获系统中。

2、在具有先前段落的方法的一个或多个特征的实施例中，该方法包括在进入co2捕获系统之前将来自重整器的输出引导到阳极中。

3、在具有前述段落中任一段的方法的一个或多个特征的实施例中，该方法包括在进入阳极之前将来自重整器的输出引导到低温变换转换器中。

4、在具有前述段落中任一段的方法的一个或多个特征的实施例中，来自阳极的输出仅被引导到co2捕获系统中。

5、在具有前述段落中任一段的方法的一个或多个特征的实施例中，该方法包括向用于重整器的燃烧器供给天然气。

6、在具有前述段落中任一段的方法的一个或多个特征的实施例中，该方法包括使用co2捕获系统来捕获co2，并且将来自co2捕获系统的主要包含氢的输出引导到重整器的燃烧器中。

7、在具有前述段落中任一段的方法的一个或多个特征的实施例中，在进入co2捕获系统之前将来自阳极的输出引导到分离系统中以分离出氢蒸汽。

8、在具有前述段落中任一段的方法的一个或多个特征的实施例中，该方法包括将氢蒸汽引导到重整器的燃烧器中。

9、在具有前述段落中任一段的方法的一个或多个特征的实施例中，该方法包括提供氢蒸汽作为燃料电池发电装置的第一输出，燃料电池发电装置提供电作为第二输出，提供热量作为第三输出，提供co2作为第四输出。

10、在具有前述段落中任一段的方法的一个或多个特征的实施例中，该方法包括：将来自阳极的输出分离成到重整器的燃烧器中的第一输出和到分离系统中的第二输出。

11、系统的说明性示例实施例包括：燃料电池发电装置和co2捕获系统，其中，燃料电池发电装置包括被供应有天然气的重整器，co2捕获系统从重整器的输出中捕获co2。

12、在具有前述段落中任一段的系统的一个或多个特征的实施例中，该燃料电池发电装置包括：燃烧器、低温变换转换器以及燃料电池阳极。燃烧器加热重整器；低温变换转换器接收重整器的输出；燃料电池阳极接收低温变换转换器的输出。并且其中，来自燃料电池阳极的排气输出被引导到co2捕获系统中。

13、在具有前述段落中任一段的系统的一个或多个特征的实施例中，来自燃料电池阳极的排气输出仅被引导到co2捕获系统中。

14、在具有前述段落中任一段的系统的一个或多个特征的实施例中，仅使用天然气来供给燃烧器。

15、在具有前述段落中任一段的系统的一个或多个特征的实施例中，co2捕获系统捕获co2并向燃烧器提供主要包含氢的输出。

16、在具有前述段落中任一段的系统的一个或多个特征的实施例中，在进入co2捕获系统之前，来自燃料电池阳极的排气输出被引导到分离系统中，以分离出氢蒸汽。

17、在具有前述段落中任一段的系统的一个或多个特征的实施例中，氢蒸汽引导到燃烧器中。

18、在具有前述段落中任一段的系统的一个或多个特征的实施例中，氢蒸汽包括燃料电池发电装置的第一输出，燃料电池发电装置提供电作为第二输出，提供热量作为第三输出，提供co2作为第四输出。

19、在具有前述段落中任一段的系统的一个或多个特征的实施例中，来自燃料电池阳极的排气输出被分离成到燃烧器中的第一输出和到分离系统中的第二输出。

20、在具有前述段落中任一段的系统的一个或多个特征的实施例中，该系统还包括控制系统，该控制系统在第一输出和第二输出之间平衡来自燃料电池阳极的排气输出，以确保向燃烧器提供足够的燃料来操作重整器。

21、通过以下详细描述，至少一个公开的示例性实施例的各种特征和优点对于本领域技术人员将变得显而易见。详细描述所附的附图可以简要描述如下。

1.一种方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，包括：

4.根据权利要求2所述的方法，其中，来自所述阳极的输出仅被引导到所述co2捕获系统中。

5.根据权利要求4所述的方法，包括：

6.根据权利要求4所述的方法，包括：

7.根据权利要求2所述的方法，其中，将来自所述阳极的输出在进入所述co2捕获系统之前引导到分离系统中，以分离出氢蒸汽。

8.根据权利要求7所述的方法，包括：

9.根据权利要求7所述的方法，包括：

10.根据权利要求9的方法，包括：将来自所述阳极的输出分离成到所述重整器的燃烧器中的第一输出和到所述分离系统中的第二输出。

11.一种系统，包括：

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述燃料电池发电装置包括：

13.根据权利要求12所述的系统，其中，来自所述燃料电池阳极的排气输出仅被引导到所述co2捕获系统中。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述燃烧器仅被供给有天然气。

15.根据权利要求13所述的系统，其中，所述co2捕获系统捕获co2并向所述燃烧器提供主要包含氢的输出。

16.根据权利要求12所述的系统，其中，来自所述燃料电池阳极的排气输出在进入所述co2捕获系统之前被引导到分离系统中以分离出氢蒸汽。

17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述氢蒸汽被引导到所述燃烧器。

18.根据权利要求16所述的系统，其中，所述氢蒸汽包括所述燃料电池发电装置的第一输出，并且其中，所述燃料电池发电装置提供电作为第二输出，提供热量作为第三输出，提供co2作为第四输出。

19.根据权利要求18所述的系统，其中，来自所述燃料电池阳极的排气输出被分离成到所述燃烧器中的第一输出和到所述分离系统中的第二输出。

20.根据权利要求18所述的系统，包括控制系统，所述控制系统在第一输出和第二输出之间平衡来自所述燃料电池阳极的排气输出，以确保向所述燃烧器提供足够的燃料来操作所述重整器。