Teil Heim Produktion, Amateur Funkamateur Modellflugzeuge, Raketen- Nützlich, unterhaltsam	Stealth - Master Elektronik Physik der Technik Erfindung	Raum Geheimnis Erde Mysteries Secrets of the Ocean List Kartenausschnitt
Verwendung des Materials ist für die Referenz (für Websites - Hyperlinks) zulässig

Erfindung
Russische Föderation Patent RU2280925

Trennung von Gasen mit hoher Energieeffizienz für die Brennstoffzelle

Name des Erfinders: KIIFER Bowie G. (CA); Dennis J. Connor (CA) .; Carl F. HUNTER (CA)
Der Name des Patentinhabers: KVESTEYR TECHNOLOGIES INC. (CA)
Korrespondenzanschrift: 129010, Moskau, ul. Boris Spassky, 25, S. 3, Ltd. "Gorodissky und Partner", pat.pov. S.A.Dorofeevu, Kenn-Nr 146
Startdatum des Patents: 2001.10.26

Die Erfindung betrifft die Elektrotechnik, insbesondere auf ein System, um einen elektrischen Strom zu erzeugen, das eine Brennstoffzelle umfasst, bei einer Temperatur von etwa 250 ° C, ausgewählt aus dem geschmolzenen Carbonat oder Festoxid arbeitet. Das System erzeugt Elektrizität durch Brennstoffzellen, insbesondere Hochtemperatur-Brennstoffzellenmodul umfasst die Adsorption, die Druckdifferenz unter Verwendung der Energieeffizienz von Brennstoffzellen zu erhöhen. Das technische Ergebnis der Erfindung ist, die Effizienz der Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie zu erhöhen, indem ein Verfahren mit einer hohen Konzentration von Wasserstoff an der Anode und hoher Sauerstoffkonzentration an der Kathode zu halten, während effektiv heißem Kohlendioxid von der Anode zur Kathode übertragen werden.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein System Energieerzeugung der Brennstoffzelle basierend, die Adsorption unter Verwendung des Druckunterschieds verwendet , um die Energieeffizienz von Brennstoffzellen zu erhöhen, insbesondere Hochtemperaturbrennstoffzellen, wie Brennelementen aus dem geschmolzenen Carbonat und Festoxid.

Diese Anwendung hat einen Anspruch auf die Wirkung der Erfindung, der kanadischen Patentanmeldung №2325072 30. Oktober 2000 eingereichten und US Provisional Application №60 / 323.169 vom 17. September 2001 eingereichten, deren Offenbarungen hierin durch Bezugnahme aufgenommen sind.

Brennstoffzellen bieten eine sichere in Bezug auf Ökologie Quelle des elektrischen Stroms. Eine Art von Element für Hochenergieerzeugungs insbesondere vorgesehen für stationäre Kraftwerke, der Brennstoff ist eine Brennstoffzelle des geschmolzenen Carbonat (MCFC). MCFC umfasst einen Anodenkanal ein wasserstoffhaltiges Gas (oder Brennstoff ein Brenngas, das in dem Anodenkanal reagiert, um Wasserstoffumwandlungsreaktionen mit Wasserdampf und eine Wassergasverschiebungs erzeugen) zum Empfangen, eine Kathode Kanal zur Aufnahme Sauerstoff enthaltenden Gasstrom, um die poröse Matrix enthaltenden Elektrolyten aus geschmolzenem Carbonat, die den Anodenkanal von dem Kathodenkanal trennt. Sauerstoff und Kohlendioxid in dem Kathodenkanal reagieren Carbonationen zu bilden, die den Elektrolyten durchqueren mit Wasserstoff in dem Anodenkanal zu reagieren, einen Fluss von Elektronen bilden. Da der Wasserstoffverbrauch nimmt unter dem Einfluß von Dampf die Umwandlung von Kohlenmonoxid zu platzieren, zur Bildung von zusätzlichem Wasserstoff führt. Kohlendioxid und Wasserdampf in dem Kanal Anode hergestellt durch Oxidation von Brennstoffkomponenten und durch Reduktion von Carbonationen aus dem Elektrolyten. Typische Betriebstemperatur der Brennstoffzelle des geschmolzenen Carbonat von etwa 600 bis etwa 650 ° C.

Eine andere Art von Hochtemperatur-Brennstoffzelle ist eine Brennstoffzelle eines Festoxid (TETO). TETO umfasst einen Anodenkanal eines wasserstoffhaltigen Gasstrom (oder ein Brenngas, das in dem Anodenkanal reagiert Wasserstoff durch Reaktionen zu erzeugen Dampfreformierung und Wassergas-Shift) zum Empfangen, eine Kathode Kanal zur Aufnahme einer Strömung von Sauerstoff enthaltendem Gas und einem festen Elektrolyten, der eine keramische Membran ist die verstreicht, Sauerstoffionen und trennt den Anodenkanal von dem Kathodenkanal. Sauerstoff in dem Kathodenkanal dissoziiert zu Sauerstoffionen, die den Elektrolyten durchqueren mit Wasserstoff in dem Anodenkanal zu reagieren, einen Fluss von Elektronen bilden. Als der Verbrauch von Wasserstoff, Kohlenmonoxid kann direkt oxidiert werden, oder es kann unter dem Einfluss der Dampfumwandlung, was zur Bildung von zusätzlichem Wasserstoff auf. Kohlendioxid und durch Oxidation von Brennstoffkomponenten in dem Anodenkanal erzeugten Wasserdampf. Eine typische Brennstoffzelle Betriebstemperatur der Festoxid von etwa 500 ° C bis etwa 1000 ° C

Außer in seltenen Fällen, wenn Wasserstoff (dh, was in den Prozess der Reinigung oder chemische Behandlung von Abgasen oder aus erneuerbaren Energie durch Elektrolyse von Wasser hergestellt) kann direkt als Brennstoff dienen, muss Wasserstoff aus fossilen Brennstoffen erzeugt werden, mit Hilfe der richtigen Behandlungssystem Kraftstoff. Für die stationäre Energieerzeugung (Strom) vorzugsweise Wasserstoff aus Erdgas Dampf erzeugen Reformieren oder partielle Oxidation zu produzieren "Syngas" (Synthesegas) ein Gemisch aus Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasserdampf und eine bestimmte Menge an nicht umgesetztem enthält Methan. Da der Verbrauch von Wasserstoff in dem Anodenkanal Brennstoffzelle reagiert viel des Kohlenmonoxids mit Wasserdampf durch Umwandlung von Wasserdampf mehr Wasserstoff und Kohlendioxid zu bilden. Andere kohlenstoffhaltiges Material (das heißt, schwerere Kohlenwasserstoffe, Kohle oder Biomasse) mit Sauerstoff und Wasserdampf zur Reaktion gebracht werden Syngas durch partielle Oxidation, autotherme Vergasung oder Umwandlung zu erzeugen. Brennstoffzellen können mit Wasserstoff oder "Syngas" erzeugt außerhalb Reaktionen zu betreiben.

Der große Vorteil der MCFC und TETO Systeme ist, dass ihre hohe Betriebstemperatur enge thermische Integration der Brennstoffzelle und dem Brennstoffverarbeitungssystem erleichtert. Die hohe Temperatur und kann die Verwendung von Edelmetallkatalysatoren eliminieren für Brennstoffzellen mit niedrigeren Temperaturen erforderlich.

Systeme des Standes der Technik MCFC hatte ernsthafte Einschränkungen im Zusammenhang mit ihrer Arbeitnehmer hohen Temperaturen (Reaktionstemperaturen) und deren inhärente Notwendigkeit, das Kohlendioxid zu der Kathode zu applizieren, von der Anode zu entfernen.

TETO In Systemen des Standes der Technik sind noch kritischer Temperaturbedingungen, und sie haben den Nachteil einer Verschlechterung der Elementspannung bei hohen Temperaturen in normalen Betriebsbedingungen.

Unteren Heizwert des Kraftstoffs bestimmt typischerweise die Energie (Enthalpieänderung der Reaktion), die durch Oxidation des Brennstoffes erzeugt werden. Die elektrochemische Energie, die durch eine ideale Brennstoffzelle erzeugt werden kann, ist jedoch die Umwandlung in der Reaktion von einer Spezies in anderen freien Energie, aber es ist nicht so wichtig wie die Veränderung der Enthalpie. Die Differenz zwischen der Enthalpie Veränderung und Transformation der freien Energie ist das Produkt der Reaktion Entropieänderung von der absoluten Temperatur multipliziert. Der Unterschied steigt bei höheren Temperaturen, so daß Hochtemperatur-Brennstoffzellen natürlich Bodenfraktion der Kraftstoffenergie in elektrische Energie mit einem hohen Wirkungsgrad, während ein großer Teil der Kraftstoffenergie umgewandelt wird, kann nur als Wärme erhalten werden, die in elektrische Energie umgewandelt werden müssen, zusätzlichen Zyklus thermodynamischen Stromerzeugung aus Abwärme (zB Dampfturbine oder Gasturbinenkraftwerke), mit weniger Effizienz.

Anhäufung von Reaktionsprodukten (Kohlendioxid und Dampf) an der Brennstoffzellenanode widerelektrochemische Reaktion, so dass die Menge der freien Energie verringert wird. Erhöhten Partialdruck von Sauerstoff und Kohlendioxid über die Kathode und erhöhten Partialdruck von Wasserstoff über den Anodenentwicklungsreaktion fördern, so dass die freie Energie erhöht wird. Unglücklicherweise verbraucht die Reaktion der Sauerstoff und Kohlendioxid in dem Kathodenkanal und depletes Wasserstoff in dem Anodenkanal, dramatisch den Gegendruck von Kohlendioxid in dem Anodenkanal erhöht wird. Daher wird die Umwandlung von freier Energie reduziert wird, direkt auf die Batteriespannung der Brennstoffzelle verringert wird. Dies verringert den elektrischen Wirkungsgrad des Systems, zu einer Erhöhung der Wärme führt, die aus bereits geringeren Wirkungsgrad zusätzliche Wärmezyklus-Energieerzeugungs mit Abwärme umgewandelt werden müssen.

Die Umwandlung der freien Energie ist einfach das Produkt der elektromotorischen Kraft ( "E") des Elements und die pro Mol Reaktions "2F" übertragenen Ladung, wobei die Wertung der beiden die Wertigkeit von Carbonationen widerspiegelt. Anschließende Nernst - Gleichung für MCFC drückt die vorstehend genannte Abhängigkeit der elektromotorischen Kraft der Partialdrücke der elektrochemischen Reaktanten in den Anoden- und Kathodenkanälen, in denen die elektromotorische Kraft ( _"Eo") bei Standardbedingungen mit Wasser als Dampf auf alle Komponenten bezieht.

Systeme des Standes der Technik MCFC bieten keine zufriedenstellende Lösung für dieses Problem, die ernsthaft die Leistung des Gesamtwirkungsgrades verhindert. Die Lösung ist ein Verfahren zu schaffen, das eine hohe Konzentration von Wasserstoff an der Anode und hoher Sauerstoffkonzentration an der Kathode zu halten, während effektiv heißem Kohlendioxid von der Anode zur Kathode übertragen werden. Trotz der Versuche wiederholt, um eine effektive Kohlendioxidtransfertechnologie zu entwickeln, die mit den Betriebsbedingungen des MCFC kompatibel ist, keiner dieser Versuche war erfolgreich.

Die angenommene Methode von Kohlendioxid mit der Kathode der MCFC Zuführen bestand Verbrennungs Fraktion von verbrauchtem Anodengas (einschließlich nicht umgesetzter Wasserstoff und andere Kraftstoffkomponenten) Kohlendioxid mit Dampf und Stickstoff vermischt zu schaffen, mit zusätzlichen Luft Lieferung von Sauerstoff an die Kathode zu vermischen. Dieses Prinzip hat gravierende Einschränkungen. Für relativ effizienten elektrochemischen Stromerzeugung ist unmöglich, eine Zahl, die größer als der ursprüngliche Brennstoff zu schaffen, auch, da es können zusätzliche Verbrennung, deren Wärme benötigt nur sinnvoll, zusätzliche Zyklus Stromerzeugung mit Abwärme aufgenommen werden. Zusätzlich wird das Verhältnis von Sauerstoff / Stickstoff-Kathodengas verdünnt sogar größer als die Umgebungsluft, und das verringert die Zellenspannung und überträgt somit die zusätzliche Last erzeugte Energie ist weniger effizient bei thermischen Kraftwerks unter Verwendung von Wärme ausgestoßen.

Nach TETO Nernst-Gleichung drückt die Abhängigkeit der elektromotorischen Kraft der Partialdrücke der elektrochemischen Reaktanten in den Anoden- und Kathodenkanälen mit der vereinfachenden Annahme, dass CO in Wasserdampf Umwandlungsreaktion umgewandelt wird. Die meisten Sucht, natürlich, ist auf den höchsten Betriebstemperaturen (Reaktionstemperaturen) TETO gezeigt.

Adsorptionssystem unter Verwendung von Differenzdruck (ARA), sind in der Lage, ein Brennstoffzellengase bereitstellt. Adsorptionssystem unter Verwendung von Differenzdruck oder Vakuum Adsorptionssystem unter Verwendung von Differenzdruck (WARD) Fraktionen von Gas aus einem Gasgemisch zu trennen, indem Druckzyklisierung koordinierende und ändert die Strömungsrichtung des Adsorber oder Bett von Adsorbens, das bevorzugt die leichter adsorbierte Gaskomponente in Bezug auf die Gaskomponente adsorbieren zu adsorbierenden an der Mühelosigkeit. Der Gesamtdruck des Gasgemisches in den Adsorber steigt, wenn das Gasgemisch von einem Ende zu dem anderen Ende davon durch den Adsorber fließt, und verringert wird, wenn das Gasgemisch, das Adsorbens von dem zweiten Ende zurück zum ersten Ende fließt. Wenn der Adsorptionszyklus Differenz unter Verwendung von Druck wiederholt wird, wird eine Komponente weniger leicht adsorbierbare das zweite Ende des Adsorbers benachbarten konzentriert und die leichter adsorbierte Komponente ist das erste Ende des Adsorbers benachbarten konzentriert. Als Ergebnis eines "light" Produkt (gasförmige Fraktion in den meisten leicht adsorbierten Komponente verarmt und angereicherte Komponente adsorbiert weniger leicht) stammt aus dem zweiten Ende des Kanisters und der "schweren" Produkt (Gasfraktion in den am schnellsten adsorbierten Komponente angereichert ist) erlischt das erste Ende des Kanisters.

Jedoch in dem herkömmlichen System gegebenenfalls Adsorption unter Verwendung von Differenzdruck oder Vakuumwechsel-Adsorption eine Druckdifferenz unter Verwendung von in parallel zwei oder mehrere stationäre Adsorbern mit einer Vielzahl von zweigleisigen betrieben Schienen Ventile (Ventile) an jedem Ende eines jeden Adsorbers der Adsorber zu verbinden, um Druckquellen abwechselnder Reihenfolge und tippt. Dieses System ist oft umständlich und teuer aufgrund der großen Größe der Adsorber zu implementieren und die Komplexität der Ausrüstung erforderlichen Ventile. Die Ventile können nicht bei Betriebstemperaturen MCFC (geschmolzenes Brennstoffzelle Karbonat) funktionieren. Darüber hinaus macht das herkömmliche Adsorptionssystem eine Druckdifferenz unter Verwendung einer ineffizienten Nutzung der Energie an die irreversible Expansion des Gases angelegt, wenn der Adsorptionsprozeß eine Druckdifferenz über dem Druck Adsorbern zyklisch erhöht oder Druckentlastung auftritt verwenden. Herkömmliche PSA-Systeme sind sperrig und schwer aufgrund der niedrigen Taktfrequenz und damit große Adsorbens Struktur. Weiterhin kann ARA Stand der Technik-Technologie nicht in der Lage sein, bei einer solchen hohen Temperatur zu arbeiten. Auch Adsorptionsmittel, die Kohlendioxid in Gegenwart von Dampf trennen kann, muß für jede Anodengastrennungsprozeß zur Verfügung gestellt werden unter Verwendung von Adsorption Druckdifferenz, bei einer erhöhten Temperatur stattfindet.

Beschreibungen wurden Kombikraftwerk mit einem Gasturbinenkreislauf, verbunden mit dem Brennstoffzellensystem vorgeschlagen. Außerdem veröffentlichten internationalen Patentanmeldung (auf den gemeinsamen Rechts) von WO 00/16425 PCT stellt eine Anzahl von Beispielen, wie die Adsorption unter Verwendung des Druckunterschieds zu installieren kann mit einer Gasturbinen-Kraftwerken oder Brennstoffzellen-Kraftwerk mit einer zusätzlichen Gasturbineneinheit integriert werden.

Ein weiteres Problem, auf dem die beschriebenen Systeme und Prozesse, die die globale Erwärmung durch die gesamten Emissionen von Kohlendioxid aus stromerzeugenden Anlagen mit fossilen Brennstoffen verursacht zu überwinden.

Die beschriebenen Systeme und Prozesse und richten Sie die folgenden Fragen des Umweltschutzes:

A. Der Ursprung von konzentriertem CO ₂ für seine Entfernung und Entsorgung.

B. im wesentlichen vollständige Entfernung von toxischem _NO x -Emissionen bei der Verbrennung in Anwesenheit von Stickstoff eliminiert.

V. hohe Gesamteffizienz (Wirkungsgrad), um die am besten geeignete Nutzung von Energieressourcen zu erreichen.

Die beschriebene Energieerzeugungssystem auf Basis von MCFC oder TETO beziehen, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen, vor allem, um die Konzentration der Reagenzien einzustellen Leistung und die Effizienz zu verbessern und die MCFC-Systeme Kohlendioxid von der Anode zur Kathode übertragen werden, die Erhöhung der Energieausbeute.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System, das elektrischen Strom, umfassend erzeugt: mindestens eine Brennstoffzelle bei einer Temperatur von mindestens etwa 250 ° C betrieben wird; mindestens ein Gassystem aus dem System Wasserstoff Gas-Trenn oder ein sauerstoffhaltiges Gassystem mit der Brennstoffzelle verbunden Einspeisen umfasst das System Wasserstoffgas Trennung oder Zuführungssystem von sauerstoffhaltigen Gases zumindest eine Einrichtung aus einem Kompressor, ausgewählt oder eine Pumpe, die Wasserstoffgas-Trennsystem oder sauerstoffhaltige Gaszuführungssystem umfasst ein Modul, um die Adsorption Druckdifferenz verwendet wird; und ein Antriebssystem für den Kompressor oder die Pumpe, die Einrichtung zur Rückgewinnung von Energie in mindestens eines der Wasserstoffgasseparationssystems, Sauerstoff enthaltenden Gaszuführungssystem oder Wärme der Brennstoffzelle umfasst.

Vorzugsweise ist die Brennstoffzelle eine Brennstoffzelle oder eine Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle des festen Oxids.

Vorzugsweise wird die Brennstoffzelle bei einer Temperatur von mindestens etwa 600 ° C betrieben

Vorzugsweise Mittel zur Rückgewinnung von Energie mindestens ein System aus einer Gasturbine umfaßt, ausgewählt, Wärmetauscher oder Stirling-Motor.

Vorzugsweise ist die Pumpe eine Vakuumpumpe.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System, das elektrischen Strom erzeugt, mit: mindestens eine Brennstoffzelle bei einer Temperatur von mindestens 250 ° C arbeitet; mindestens ein Gassystem aus einem Wasserstoffgasseparationssystems ausgewählt oder Sauerstoff enthaltenden Gasversorgungssystem an die Brennstoffzelle gekoppelt ist, das Wasserstoffgas-Trennsystem oder sauerstoffhaltige Gaszuführungssystem umfasst ein Modul, um die Adsorption Druckdifferenz verwendet wird; und ein Gasturbinensystem mit dem Wasserstoffgas-Trennsystem oder einer Zufuhr von sauerstoffhaltigen Gasanlage, wobei der Gasturbinenanlage durch Leistung, die von mindestens eines der Wasserstoffgasseparationssystems regenerierten Strom versorgt wird, das Zuführsystem von Sauerstoff enthaltenden Gas oder Wärme der Brennstoffzelle.

Vorzugsweise Adsorptionsmodul eine Druckdifferenz unter Verwendung angeordnet ist, um Wasserstoffgas zu der Brennstoffzelle zuzuführen, wobei die Adsorptionseinheit der Druckdifferenz enthält ein erstes Adsorptionsmittel und zumindest ein zweites Material von einem zweiten Adsorptionsmittel Umwandlungskatalysator mit Dampf ausgewählt Verwendung Katalysator oder Wassergas-Shift-Reaktion.

Vorzugsweise adsorbiert das erste Adsorptionsmittel hauptsächlich Kohlendioxid im Vergleich zu Wasserdampf.

Vorzugsweise umfasst das erste Adsorbens alkalischem Material aktiviert, und der Katalysator einen Cu-ZnO, Carbonyl oder einen Übergangsmetallkomplex-Katalysator ein Metall aus der Gruppe der Übergangsmetalle in den Zeolithen eingeführt Käfig umfasst.

Vorzugsweise wird das Gasturbinensystem weiterhin mit mindestens einer Vorrichtung aus einem Kompressor, Pumpe oder dem Zusatzgerät ausgewählt.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System, das elektrischen Strom, umfassend erzeugt: aus einer Brennstoffzelle oder eine Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle aus einem festen Oxid, ausgewählt mindestens eine Brennstoffzelle; mindestens ein Gassystem aus einem Wasserstoffgasseparationssystems ausgewählt oder Sauerstoff enthaltenden Gasversorgungssystem an die Brennstoffzelle gekoppelt ist, das Wasserstoffgas-Trennsystem oder sauerstoffhaltige Gaszuführungssystem umfasst ein Modul, um die Adsorption Druckdifferenz verwendet wird; und ein Gasturbinensystem mit dem Wasserstoffgas-Trennsystem oder einer Zufuhr von sauerstoffhaltigen Gasanlage, wobei der Gasturbinenanlage durch Leistung, die von mindestens eines der Wasserstoffgasseparationssystems regenerierten Strom versorgt wird, das Zuführsystem von Sauerstoff enthaltenden Gas oder Wärme der Brennstoffzelle.

Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System, das elektrischen Strom, umfassend erzeugt: mindestens eine Brennstoffzelle bei einer Temperatur von mindestens etwa 250 ° C betrieben wird; mindestens ein Gassystem aus dem System ausgewählt Wasserstoffgas oder ein System Abtrennung von Sauerstoff enthaltendem Gas zu der Brennstoffzelle verbunden trennen, wobei das System Wasserstoffgas-Kammer angeordnet ist, einen ersten Abgasstrom zu erzeugen, wobei das System ein sauerstoffhaltiges Gas trenn konfiguriert ist, zu erzeugen ein zweiter Abgasstrom; und ein Gasturbinensystem mit wenigstens einer der Wasserstoffgasseparationssystems oder Sauerstoff enthaltenden Gastrennungssystem, wobei das Gasturbinensystem empfängt mindestens einer der ersten Abgasstroms oder des zweiten Abgasstroms.

Vorzugsweise wird die Brennstoffzelle bei einer Temperatur von mindestens etwa 600 ° C betrieben

Vorzugsweise umfaßt Wasserstoffgas-Trennsystem mit einer ersten Adsorptions-Modul und den ersten Abgasstrom in Kohlendioxid angereichert.

Vorzugsweise umfasst das System ferner eine Verbrennungskammer, die zur Aufnahme des ersten Abgasstrom und einen Auslass zum Entfernen der Verbrennungsproduktgasstrom, der einen ersten Eingang bildet.

Vorzugsweise umfasst das System ein erstes Rohr aufweist, durch welche eine Fluidverbindung von dem Verbrennungskammerausgang und Eingang der Öffnung Kathode von der Brennstoffzelle ausgebildet ist, eine zweite Röhre, durch die Fluidverbindung Austrittskathodenöffnung durch die Brennstoffzelle und Gasturbinensystems ausgebildet ist, und, mindestens einen Wärmetauscher des mindestens einen Abschnitt des ersten Rohres und zumindest einem Teil des zweiten Rohr Aufnahme.

Vorzugsweise weist das System ferner mindestens eine Leitung, durch die die Fluidverbindung von der Verbrennungskammer und dem Gasturbinensystem verlassen.

Vorzugsweise umfasst die Gasturbinenanlage zumindest eine Einrichtung aus einem Kompressor, ausgewählt und eine Vakuumpumpe.

Vorzugsweise umfasst die erste Absorptionsmodul ein Rotations Adsorptionsmodul eine Druckdifferenz verwendet wird.

Vorzugsweise umfasst die Gasturbinenanlage wenigstens eine Vorrichtung mit einem Dreh Adsorptionsmodul verbunden, um eine Druckdifferenz unter Verwendung der Vorrichtung von einem Kompressor und einer Vakuumpumpe ausgewählt ist.

Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System, das elektrischen Strom, umfassend erzeugt: mindestens eine Brennstoffzelle, eine Brennstoffzelle aus geschmolzenem Karbonat-Brennstoffzelle und einer Festoxid-ausgewählt ist; mindestens einer Adsorptionseinheit, die Druckdifferenz verwendet, die einen Gasstrom zu erzeugen, angereichert an Sauerstoffzufuhr zu dem Brennstoffzellenabgasstrom und ein schweres Produkt angepasst ist; und zumindest eine Vakuumpumpe an das Modul mit der Adsorption Druckdifferenz angeschlossen ist, um schwere Produktgasstrom zu extrahieren.

Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System, das elektrischen Strom erzeugt, mit: einer Quelle eines Sauerstoff enthaltenden Gases; mindestens ein Wasserstoffgastrennungsmodul, das in Kohlendioxid angereichert in Wasserstoff und einen Gasstrom angereichert konfiguriert ist, um einen Gasstrom zu erzeugen, und Wasserstoffgastrennungsmodul umfasst ein Modul, um die Adsorption Druckdifferenz verwendet wird; eine Verbrennungsvorrichtung mit einer Verbrennungsproduktgasstrom aus dem sauerstoffhaltigen Gas und einem Gasstrom angereichert in Kohlendioxid zu erzeugen; und mindestens eine Brennstoffzelle des geschmolzenen Karbonaten eine Kathodeneinlassöffnung zur Aufnahme des Verbrennungsproduktgasstrom und einen Anodeneinlassöffnung zur Aufnahme des Gasstroms mit Wasserstoff angereichert ist.

Vorzugsweise Adsorptionseinheit die Druckdifferenz verwendet wird, mit einer Quelle für sauerstoffhaltiges Gas verbunden und angepasst ist, um einen Gasstrom zu der Verbrennungsvorrichtung in die Sauerstoffversorgung angereichert erzeugen.

Vorzugsweise ist die Brennstoffzelle des geschmolzenen Karbonaten einen Auslaß für mindestens einen Strom von Abgas von der Brennstoffzelle zu entfernen, wobei das System ferner einen ersten Wärmetauscher umfasst, der einen Strom von Abgas von der Brennstoffzelle und dem Verbrennungsproduktgasstrom empfängt.

Vorzugsweise umfasst das System ferner einen Reaktor Wasserstoff enthaltendes Gas zu erzeugen, und ein Rohr für ein Gemisch aus einem Kohlenwasserstoffbrennstoff / Wasser in den Reaktor zuzuführen, Erzeugen von wasserstoffhaltigen Gas, bei dem zumindest ein Teil des Rohrs für die Mischung des Kohlenwasserstoff-Brennstoff / Wasser-Wärmetauscher innerhalb des ersten angeordnet ist.

Vorzugsweise umfasst das System ferner ein Modul den Adsorptionsdruck Differential mit einer Quelle von sauerstoffhaltigen Gasstrom gekoppelt verwendet, die sauerstoffreiches Gas erzeugen kann, für die Zufuhr zu dem Reaktor, Erzeugen von wasserstoffhaltigen Gas.

Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System, das elektrischen Strom, umfassend erzeugt: mindestens eine Brennstoffzelle mit einem Ausgang Anodenöffnung zum Entfernen des Anodengas und den Einlass der Kathode, wobei die Brennstoffzelle bei einer Temperatur von mindestens etwa 250 betrieben wird, ° C; Adsorptionsmodul eine Druckdifferenz verwendet, die angepasst ist, um einen Gasstrom mit Sauerstoff angereichert zu erzeugen; und eine Verbrennungsvorrichtung für einen Verbrennungsproduktgasstrom aus dem Gasstrom in Sauerstoff angereicherter Herstellung und dem Anodenabgas; und ein Rohr, durch das die Fluidverbindung Verbrennungsvorrichtung und der Kathodeneinlassöffnung für die Kraftstoffversorgung des Verbrennungsproduktgasstroms zur Kathode der Brennstoffzelle.

Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren für zumindest einen Zufuhrstrom an mindestens eine Brennstoffzelle bei einer Temperatur von mindestens etwa 250 ° C betrieben wird, umfassend: mindestens eine der Bereitstellung eines Systems, Abtrennen von Wasserstoffgas oder ein sauerstoffhaltiges Gassystem mit der Brennstoffzelle verbunden Einspeisen umfasst das System Wasserstoffgas Trennung oder Zuführungssystem von sauerstoffhaltigen Gases zumindest eine Einrichtung aus einem Kompressor oder Vakuumpumpe ausgewählt ist, und das System Wasserstoffgas Trennung oder System Zuführen von Sauerstoff enthaltenden Einheit Gasadsorption die Druckdifferenz verwendet wird; Energierückgewinnung mindestens eines der Wasserstoffgasseparationssystems, Sauerstoff enthaltenden Gaszuführungssystem oder Wärme der Brennstoffzelle; und die Umsetzung des Kompressors oder Vakuumpumpe zumindest teilweise auf der Energie regeneriert mindestens einen Strom zu der Brennstoffzelle zugeführt zu liefern.

Vorzugsweise ausgewählt die Energierückgewinnung und den Betrieb schließen die Verabreichung von mindestens einem Abgasstrom von der Brennstoffzelle Wasserstoffgas-Trennsystem oder Sauerstoff enthaltenden Gasversorgungssystem, die mindestens eine Einheit aus einem Wärmetauscher und einer Gasturbine.

Vorzugsweise wird die Brennstoffzelle bei einer Temperatur von mindestens etwa 600 ° C betrieben

Gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zum bei einer Temperatur von mindestens etwa 250 ° C mindestens ein Brennstoffstrom, zumindest eine Brennstoffzelle arbeitet, umfassend: eine erste Druckdifferenz in dem ersten Gasstrom zu schaffen haltigen Brennstoffs unter Bedingungen, die ausreichend zum Trennen des ersten Gasstroms Kraftstoff zu dem ersten Kraftstoff angereicherter Gasstrom und einem ersten Kraftstoff abgereicherte Gasstrom enthält; zumindest die Einführung eines der ersten brennstoffangereicherten Gasstrom oder der ersten Brennstoff abgereicherte Gasstrom in einer ersten Einheit zum Erzeugen eines ersten Differenzdruck zu erzeugen und den ersten Brennstoff angereicherten Gasstrom in die Brennstoffzelle eingeführt wird.

Vorzugsweise umfasst die Schaffung des ersten Druckdifferenz Adsorptionsdruck Differenz verwenden, wobei der erste Gasstrom Kraftstoff umfasst einen Strom von wasserstoffhaltigen Gasstrom ist brennstoffreiche Gas umfasst einen Strom von angereichertem Wasserstoffgas, ein Strom von abgereichertem Gas Brennstoff enthält, umfasst, um einen Gasstrom angereichert in Kohlendioxid und Einführung Einheit einen Gasstrom reich an Kohlendioxid Einführung der Gasturbine als das Arbeitsfluid für die Adsorption Druckdifferenz verwenden.

Gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zum Sauerstoff enthaltenden Gasstrom und einen Gasstrom, der Kohlendioxid, zu der Kathode der Brennstoffzelle des geschmolzenen Karbonaten und wasserstoffhaltigen Gasstroms zur Anode der Brennstoffzelle, umfassend: einen wasserstoffhaltigen Gasstrom in einen Gasstrom in Wasserstoff und einem Strom angereichert Trenn Gas mit Kohlendioxid angereichert ist, wobei die Trennung durch Adsorption unter Verwendung von Druckdifferenz; Verbrennungsgasgemischstrom angereichert in Kohlendioxid und Sauerstoff enthaltende Gasstrom ein Verbrennungsproduktgasstrom zu erzeugen; Einführen eines Gasstroms zur Anode der Brennstoffzelle mit Wasserstoff angereichert und den Verbrennungsproduktgasstrom zur Brennstoffzellenkathode eingeführt wird.

Предпочтительно дополнительно осуществляют кислородное обогащение потока подаваемого воздуха для получения кислородосодержащего потока газа.

Предпочтительно кислородное обогащение включает введение потока подаваемого воздуха в модуль адсорбции с использованием разности давлений для получения потока газа, обогащенного кислородом.

Предпочтительно топливный элемент выделяет, по меньшей мере, один поток отходящего газа топливного элемента, при этом способ дополнительно включает передачу тепла от потока газа продукта сгорания к потоку отходящего газа топливного элемента.

Предпочтительно дополнительно вводят нагретый поток отходящего газа топливного элемента в газовую турбину.

Согласно одиннадцатому объекту настоящего изобретения создана система, вырабатывающая электрический ток, содержащая: по меньшей мере, один топливный элемент, работающий при температуре, по меньшей мере, приблизительно 250°С; систему регенерации тепла топливного элемента, соединенную с топливным элементом; по меньшей мере, одну систему подачи топливного газа, соединенную с топливным элементом, причем система подачи топливного газа содержит модуль адсорбции с использованием разности давлений; и систему газовой турбины, соединенную с системой регенерации тепла топливного элемента и системой подачи топливного газа.

Предпочтительно топливный элемент работает при температурах, по меньшей мере, приблизительно 600°С.

Предпочтительно система регенерации тепла топливного элемента содержит трубу для рециркуляции, через которую проходит рабочая среда регенерации тепла для передачи тепловой энергии из топливного элемента на энергию расширения газа для системы газовой турбины.

Предпочтительно рабочая среда регенерации тепла имеет тепловое сообщение с потоком отходящего газа топливного элемента.

Предпочтительно система газовой турбины содержит, по меньшей мере, один насос или компрессор, соединенный с модулем адсорбции с использованием разности давлений, и детандер, соединенный с насосом или компрессором.

Предпочтительно модуль адсорбции с использованием разности давлений выполнен с возможностью выработки потока газа, обогащенного кислородом, для подачи на топливный элемент.

Предпочтительно система дополнительно содержит первый модуль адсорбции с использованием разности давлений, который выполнен с возможностью выработки потока газа, обогащенного кислородом, для подачи на топливный элемент, и второй модуль адсорбции с использованием разности давлений, который выполнен с возможностью выработки потока газа, обогащенного водородом, для подачи на топливный элемент.

Согласно двенадцатому объекту настоящего изобретения создана система, вырабатывающая электрический ток, содержащая: по меньшей мере, один топливный элемент, выбранный из топливного элемента из расплавленного карбоната или топливного элемента из твердого оксида; систему регенерации тепла топливного элемента, соединенную с топливным элементом; по меньшей мере, одну систему подачи топливного газа, соединенную с топливным элементом, причем система подачи топливного газа содержит модуль адсорбции с использованием разности давлений; и систему газовой турбины, соединенную с системой регенерации тепла топливного элемента и системой подачи топливного газа.

Согласно тринадцатому объекту настоящего изобретения создана система, вырабатывающая электрический ток, содержащая: по меньшей мере, один топливный элемент, образующий, по меньшей мере, один вход для приема потока топливного газа и, по меньшей мере, один выход для выведения потока отходящего газа топливного элемента, причем топливный элемент работает при температуре, по меньшей мере, около 250°С; по меньшей мере, одну систему подачи топливного газа для подачи потока топливного газа на вход топливного элемента, причем система подачи топливного газа содержит модуль адсорбции с использованием разности давлений; систему газовой турбины, соединенную с системой подачи топливного газа; первую трубу, сообщающуюся по текучей среде с выходом топливного элемента, для прохождения через нее потока отходящего газа топливного элемента; вторую трубу для прохождения через нее рабочей среды восстановления тепла, сообщающуюся с системой турбины; и первый теплообменник, вмещающий первую часть первой трубы и вторую часть второй трубы.

Предпочтительно топливный элемент работает при температуре, по меньшей мере, приблизительно 600°С.

Предпочтительно модуль адсорбции с использованием разности давлений выполнен с возможностью выработки потока газа, обогащенного кислородом, для подачи на входное отверстие катода топливного элемента; и система газовой турбины содержит, по меньшей мере, один насос или компрессор, соединенный с модулем адсорбции с использованием разности давлений, и детандер, соединенный с насосом или компрессором, при этом детандер образует вход для приема рабочей жидкости регенерации тепла.

Предпочтительно система, вырабатывающая электрический ток, дополнительно содержит источник воздуха для подачи воздуха на модуль адсорбции с использованием разности давлений и на вторую трубу в качестве рабочей среды для регенерации тепла.

Предпочтительно первая труба и вторая труба расположены рядом внутри теплообменника, так что тепло передается из отходящего газа катода в первой трубе рабочей среде регенерации тепла во второй трубе.

Предпочтительно система подачи топливного газа содержит модуль адсорбции с использованием разности давлений, который выполнен с возможностью вырабатывания потока газа, обогащенного водородом, для подачи на входное отверстие анода топливного элемента; а система газовой турбины содержит, по меньшей мере, один насос или компрессор, соединенный с модулем адсорбции с использованием разности давлений, и детандер, соединенный с насосом или компрессором, при этом детандер образует вход для приема рабочей жидкости регенерации тепла.

Предпочтительно система дополнительно содержит систему выработки водородосодержащего газа, соединенную с модулем адсорбции с использованием разности давлений, при этом система выработки водородосодержащего газа образует выход для подачи потока водородосодержащего газа на модуль адсорбции с использованием разности давлений и вход для приема углеводородного топлива.

Предпочтительно система дополнительно содержит третью трубу, сообщающуюся по текучей среде со входом системы выработки водородосодержащего газа, по которой может проходить углеводородное топливо, четвертую трубу, устанавливающую сообщение по текучей среде между выходом системы выработки водородосодержащего газа и входом, образованным в модуле адсорбции с использованием разности давлений, для приема подаваемого потока водородосодержащего газа, и второй теплообменник, вмещающий часть третьей трубы и четвертой трубы, в котором третья труба и четвертая труба расположены рядом, так что тепло передается из подаваемого потока водородосодержащего газа в четвертой трубе углеводородному топливу в третьей трубе.

Предпочтительно насос является вакуумным насосом для извлечения потока газа, обедненного кислородом, из модуля адсорбции с использованием разности давлений, а топливный элемент работает при температуре, по меньшей мере, приблизительно 600°С.

Предпочтительно топливный элемент образует первый выход для выведения потока отходящего катодного газа и второй выход для выведения потока отходящего анодного газа, и поток отходящего катодного газа проходит по первой трубе, при этом система, вырабатывающая электрический ток, дополнительно содержит третью трубу, по которой проходит поток отходящего анодного газа, причем часть третьей трубы размещена внутри первого теплообменника.

Vorzugsweise umfasst das System zumindest einen zweiten Wärmetauscher, den zweiten Abschnitt der ersten Röhre und der zweiten Röhre aufnimmt, wobei der Gasturbinenanlage zumindest zwei Turbinenexpander und das zweite Rohr eine Verbindung zwischen dem ersten Wärmetauscher, der zweite umfasst Wärmetauscher und zwei Turbinen mit Expandern.

Vorzugsweise umfasst die Brennstoffzelle eine Brennstoffzelle eines Festoxid-Brennstoffzelle oder eine Schmelzkarbonat-; System der Brenngasversorgung umfasst eine erste Dreh Adsorptionsmodul einen Druckunterschied mit dem Gasstrom in Sauerstoff zu dem Einlass der Brennstoffzellenkathode, und eine zweite Dreh Adsorptionsmodul unter Verwendung eines Druckunterschieds angereichert zuzuführen, um den Gasstrom in Wasserstoff zu dem Einlass der Brennstoffzellenanode angereichert zuzuführen ; und ein Gasturbinensystem mit dem ersten Dreh Adsorptionsmodul mit dem Differenzdruck und dem zweiten Dreh Adsorptionsmodul eine Druckdifferenz verwendet wird.

Vorzugsweise umfasst die Brenngas-Zufuhrsystem einen Gastrennungsmodul, das so konfiguriert ist, brennstoffreiche Gasstrom zuzuführen, um den Eingang der Brennstoffzelle zu erzeugen.

Gemäß einem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren für mindestens einen Strom von brennstoffreichen Gaserzeugungs, zumindest eine Brennstoffzelle bei einer Temperatur von mindestens etwa 250 ° C, umfassend Betreiben: Erzeugen einer Druckdifferenz in dem Gasstrom, Kraftstoff unter ausreichenden Bedingungen zur Trennung des brennstoffreiche Gasstrom von einem Gasstrom, der Kraftstoff enthält, und Erzeugen einer Druckdifferenz beinhaltet Adsorption Druckdifferenz verwendet wird; Einführen des brennstoffreichen Gasstrom zu der Brennstoffzelle; Wärme aus der Arbeitsumgebung der Brennstoffzelle Wärmerückgewinnung und Wärmerückgewinnungsverabreichungsarbeitsmedium zumindest eine Einheit zu übertragen, um eine Druckdifferenz zu schaffen.

Vorzugsweise umfasst der Gasstrom haltigen Brennstoff umfasst Luft, der Brennstoff angereicherte Gasstrom ein Gasstrom, der reich an Sauerstoff, und die Einheit umfasst eine Gasturbine.

Vorzugsweise umfassen die Wärmeübertragung Wärmeübertragung vom Rauchgasstrom, zumindest eine der Arbeitsumgebung der Brennstoffzelle Wärmerückgewinnung.

Vorzugsweise erweitern die Wärmerückgewinnung Arbeitsumgebung, wenn für den Antrieb des Kompressors oder einer Pumpe in die Gasturbine eingeführt um eine Druckdifferenz zu erzeugen.

Gemäß einem fünfzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren für mindestens einen Strom von brennstoffreichen Gas, zumindest einer der Brennstoffzelle, die Brennstoffzelle des geschmolzenen Carbonat oder der Brennstoffzelle eines Festoxid, umfassend: eine Druckdifferenz in dem Gasstrom zu schaffen, haltigen Brennstoffs unter Bedingungen, die ausreichend zur Trennung des brennstoffreiche Gasstrom von einem Gasstrom, der Brennstoff; Einführen des brennstoffreichen Gasstrom zu der Brennstoffzelle; Wärme aus der Arbeitsumgebung der Brennstoffzelle Wärmerückgewinnung und Wärmerückgewinnungsverabreichungsarbeitsmedium zumindest eine Einheit zu übertragen, um eine Druckdifferenz zu schaffen.

Gemäß einem sechzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Gasstroms in mit Sauerstoff angereicherter Herstellung mindestens eines von der Brennstoffzelle zu der Brennstoffzelle des geschmolzenen Carbonat oder der Brennstoffzelle des festen Oxids, umfassend: ein erstes Modul Adsorption unter Verwendung von Druckdifferenz schaffen, die geeignet ist, mit der Möglichkeit, einen Gasstrom zu erzeugen, in der Sauerstoffzufuhr zur Brennstoffzelle angereichert; Bereitstellen eines Gasturbinensystems zu dem ersten Modul mit der Adsorptionsdruck Differenz gekoppelt ist; und Zirkulieren des Arbeitsfluidstrom durch die Wärmerückgewinnungsgasturbinensystem, bei dem ein Teil der Wärmewiedergewinnungsarbeitsfluidströmung in der Nähe der Abgasstrom, zumindest eine Brennstoffzelle.

Vorzugsweise umfaßt das Gasturbinensystem mindestens einen Expander mit einem Kompressor oder einer Pumpe gekoppelt ist, und das Arbeitsmedium tritt in die Wärmerückgewinnung in Expander.

Vorzugsweise weiter umfassend, den Gasstrom in Sauerstoff angereicherter Erhitzen, bevor sie in mit Sauerstoff angereicherter, indem der Teil des Gasstroms zu der Brennstoffzelle zugeführt wird, angrenzend an mindestens einen Strom des Arbeitsmediums oder der Wärmerückgewinnungs tail Gasstrom der Brennstoffzelle.

Vorzugsweise ferner eine zweite Adsorptionseinheit mit der Druckdifferenz schaffen, die zur Erzeugung eines Gasstroms in Wasserstoffzufuhr zur Brennstoffzelle angereichert Lage ist, wobei die Gasturbinenanlage weiter zu einem zweiten Modul gekoppelt ist, um die Adsorption Druckdifferenz verwenden.

Gemäß einem siebzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System, das elektrischen Strom erzeugt, mit: mindestens eine Brennstoffzelle, die Brennstoffzelle des geschmolzenen Carbonat oder der Brennstoffzelle der Festoxid-Adsorptionseinheit, die Druckdifferenz verwendet, ist mit einer Brennstoffzelle verbunden ist, wasserstoff- produzieren Gaszufuhr zu der Brennstoffzelle, wobei die Adsorptionseinheit mit dem Druckunterschied einen ersten Adsorbens enthält und mindestens einen zweiten Materials von einem zweiten Adsorptionsmittel ausgewählt und katalytische Dampfreformierungskatalysator oder Wassergas-Shift-Reaktion.

Vorzugsweise adsorbiert das erste Adsorptionsmittel hauptsächlich Kohlendioxid im Vergleich zu Wasserdampf.

Vorzugsweise Adsorptionsmodul eine Druckdifferenz unter Verwendung zumindest eine erste Zone und mindestens eine zweite Zone, die erste Zone umfasst ein erstes Adsorbens.

Vorzugsweise umfasst das erste Adsorbens alkalischem Material aktiviert, und der Katalysator einen Cu-ZnO, Carbonyl oder einen Übergangsmetallkomplex-Katalysator ein Metall aus der Gruppe der Übergangsmetalle in den Zeolithen eingeführt Käfig umfasst.

Vorzugsweise umfasst das System ferner eine dritte Zone, die trockeneren mindestens eine umfasst.

Vorzugsweise wird der Katalysator in mindestens einem der ersten Zone oder der zweiten Zone enthalten.

Vorzugsweise wird die Alkaliaktivmaterial aus Aluminiumoxid mit Kaliumcarbonat, Hydrotalcit, aktiviertes Kaliumcarbonat und Mischungen davon ausgewählt imprägniert.

Gasturbinenanlage , die mit Adsorption Druckdifferenz verwenden, können alle Kompressoren und Vakuumpumpen für die Adsorption von ₂ O betätigen durch einen Druckunterschied verwendet, mit einer Vakuumpumpe und / oder Schwerrückfluss - Kompression für die Adsorption von H ₂ mit _einer Druckdifferenz verwendet wird . Dieser zusätzliche Zyklus Gasturbine ermöglicht die Vakuumpumpe für schweren Rückfluss und einer durch den Expander angetriebenen Kompressor, der die Verbrennung von restlichem Wasserstoff enthaltenden Gasadsorption erweitert um eine Druckdifferenz verwendet wird. Das Unterscheidungsmerkmal von bestimmten Ausführungsbeispielen wird Assoziation Vakuumpumpe beschrieben (en) und / oder Kompressoren mit der Gasturbine direkt oder indirekt durch tail Gasverbrennung oder indirekt durch Wärmeaustausch betätigt, um die Abwärme des Brennstoffzellenstapels gerichtet. Daher erfordert es weder ein elektrischer Generator zur weiteren Zyklus Stromerzeugung gekoppelt mit Abwärme oder Hilfsenergiequelle für den Antrieb aller Kompressoren und Vakuumpumpen für die Gastrennungssysteme. Ein Gasturbinensystem kann mit einer Hilfsvorrichtung wie beispielsweise einem elektrischen Stromgenerator verbunden sein, die Energie für die Klimaanlage des Fahrzeugs liefern kann. Kann die Struktur der Einkammer- oder Mehrkammer-Gasturbine Rechnung getragen werden. Axial oder Fliehkraftvorrichtung könnte als die Kompressoren und Pumpen verwendet werden. Die Prinzipien, basierend auf der Integration von Gasturbinen und Brennstoffzellen sind besonders vorteilhaft für hohe Leistungspegel. In einigen bevorzugten Ausführungsformen der wirtschaftlich autonomen Gasgeneratoren verwendet werden (Turbolader).

Somit werden fortschrittlichere Systeme geschaffen und TETO MCFC umfassend Adsorptionsdruck Differenz und integrierten Gasturbinensystems unter Verwendung von Wasserstoff an der Anode, mit der schnellen Trennung von Kohlendioxid (zur Kathode für MCFC-Systeme) zu bereichern. In einigen Systemen arbeitet der Wasserstoff Adsorptionssystem die Druckdifferenz unter Verwendung von bei hohen Temperaturen, sogar auf Temperaturen die MCFC System nähert.

In einer Ausführungsform sind die ersten und zweiten oben beschriebenen Ausführungsbeispielen, ein System, das elektrischen Strom erzeugt, umfasst eine Brennstoffzelle ein MCFC oder TETO, Sauerstoff enthaltenden Gasversorgungssystem und / oder wasserstoffhaltigen Gasversorgungssystem. Die Brennstoffzelle kann eine Anodenkanal umfassen eine Einlassöffnung für Anodengas, zur Aufnahme des zugeführten Wasserstoffgas (oder ein Brenngas, das Wasserstoff in dem Anodenkanal zu bilden reagiert), einem Kathodenkanal einen Einlaß für das Kathodengas und einen Auslass für eine Kathode, Gas, und einen Elektrolyten in Verbindung mit der Anode und der Kathodenkanal die Übertragung von Ionen zwischen der Anode und der Kathodenkanal zu erleichtern. Wasserstoffgaszufuhrsystem kann die Adsorption eines Differenzdrucksystem, umfassend eine Dreheinheit mit einem Stator und einem drehbaren Rotor relativ zu dem Stator, um Wasserstoff zu dem Anodenkanal Anreichern und Extrahieren von Kohlendioxid daraus. In einigen Ausführungsformen der Erfindung ist ein System, das elektrischen Strom erzeugt, ein System der Adsorption unter Verwendung von Druckdifferenz, die (PSA) oder Vakuumsystem Adsorption unter Verwendung von Druckdifferenz (WARD) zur Sauerstoffanreicherung der Luft zu dem Kathodenkanal und / oder Kraftstoffaufbereitungssystem zugeführt. Installieren der ARD für die Anreicherung von Wasserstoff und die Abtrennung von Kohlendioxid wird die erste Installation von ARA und ARA oder zweite Installation WARDA kann zur Anreicherung von Sauerstoff zur Verfügung gestellt werden werden genannt.

Fitting ARA Rotor in den beschriebenen Systemen und Verfahren verwendet wird, umfasst eine Anzahl von Wegen des empfangenen Adsorptionsmaterial um wahlweise die erste Gaskomponente adsorbieren, nachdem der Druck in dem Weg seiner Passage relativ zu der zweiten Gaskomponente zu erhöhen. Adsorptionssystem mit der Druckdifferenz und kann Verdichtungseinrichtung, die mit der Dreheinheit umfassen den Durchgang von Gas durch die Durchlaufbahn zu erleichtern, um einen ersten Gaskomponente von der zweiten Gaskomponente zu trennen. Der Stator umfasst einen ersten Stator Ventiloberflächenkontakt, wobei die zweite Kontaktfläche des Ventil Stator und mehrere Arbeitskammern der Ventilkontaktfläche des Stators gegenüber. der Bedienung der Kamera umfasst eine Kamera Gaskammer zu verlassen, die Kammer und Leichtrücklaufrück für leichten Rücklauf zu füttern.

Wasserstoff Adsorptionssystem eine Druckdifferenz verwendet, kann bei hohen Betriebstemperaturen betrieben werden. Beispielsweise im Bereich von etwa Umgebungstemperatur bis zu einer erhöhten Temperatur bis zu etwa 450 ° C, da es zwischen der ersten Installation von ARA zu dem regenerativen oder Regenerativwärmeaustausch kann die Adsorber Temperatur in der ersten Installation der Wasserstoff-Adsorption (PSA) arbeitet, und der Anodenkanal der Brennstoffzelle beitragen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform reichen die Betriebstemperatur der Adsorber kann von etwa MCFC Betriebstemperatur der Batterie (d.h. von etwa 600 bis 650 ° C) oder TETO Batterie (d.h. von etwa 500 bis 1000 ° C) bis auf ca. 450 ° C, die rekuperative oder regenerative Wärmeaustausch erleichtert werden kann. In bestimmten Ausführungsformen reicht die Betriebstemperatur des Adsorbern Wasserstoff PSA kann von Umgebungstemperatur bis etwa 800 ° C, insbesondere von etwa 150 ° C bis 800 ° C für PSA-Einheiten, die Katalysatoren und von Umgebungstemperatur bis 200 ° enthalten C für PSA-Einheiten, die Katalysatoren nicht enthalten. Diese Einstellung von ARA kann so ausgelegt werden, um den Temperaturgradienten entlang der Länge des Kanals, durch die Durchgänge fließen, so dass die Temperatur an dem zweiten Ende der Adsorber als die Temperatur am ersten Ende der Adsorber zu halten. Wie hier verwendet, "Betriebstemperatur der Adsorber" bedeutet die Temperatur des Gases durch die Adsorber und / oder die Temperatur der Adsorber Schichten fließt.

Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung offenbart ein System , das einen elektrischen Strom erzeugt, der MCFC oder TETO und Installation ARA (Adsorption durch Druckdifferenz) für das H ₂ an einem MCFC oder TETO verbunden enthält , in dem ARA für H ₂ ein erstes Adsorptionsmittel und zumin mindestens ein zweites Material aus einem zweiten Adsorptionsmittel und katalytische Dampfreformierung ausgewählt und Wassergas-Shift-Katalysator. Das erste Adsorbens chemisch verschieden von dem zweiten Adsorbens. Beispielsweise kann das Adsorbens in den Adsorbern der ersten PSA-Anlage (hydrogen) eine erste Zone des Adsorbens enthalten, das bei einer erhöhten Betriebstemperatur selektiv ist (das heißt etwa 250 ° C bis 800 ° C) zu Kohlendioxid, Wasserdampf relativ bevorzugt ist. Geeignete derartige Adsorbentien in der Technik bekannt sind, umfassen Materialien mit Alkali aktiviert. Beispiele der alkaliaktivierten Materialien umfassen solche, die Kationen der Alkalimetalle, wie beispielsweise Li, Na, K, Cs, Rb und / oder Erdalkalimetallen wie Ca, Sr und Ba. Die Materialien können in Form von Hydroxid, Carbonat, Bicarbonat, Acetat, Phosphat, Nitrat oder organisches Säuresalz-Verbindung, Alkali- oder Erdalkalimetalle im Allgemeinen sein. Solche Verbindungen können auf jedem geeigneten Substrat, wie Aluminiumoxid, abgeschieden werden. Beispiele für spezifische Materialien schließen Aluminiumoxid, imprägniert mit Kaliumcarbonat und Hydrotalcit, aktiviertes Kaliumcarbonat. Beispiele für die Umsetzung der ersten PSA-Anlage bei Temperaturen nahe Umgebungstemperatur betrieben wird, schließen geeignete Adsorbentien Aluminiumoxidgel, Aktivkohlen, Zeolithe hydrophile (z.B. 13X-Zeolith und viele andere bekannte Zeolithe), und hydrophoben Zeolithen (z.B. Typ Y oder Zeolith Silikat).

In Hochtemperatur-Ausführungsformen der Erstinstallation ARA (hydrogen) Adsorptionsmittel in dem gleichen oder in einem anderen Adsorber Zone kann eine Komponente katalytisch aktiv bei der Betriebstemperatur dieser Zone gehören für die Dampfreformierungsreaktion (z.B. Methan Brennstoff oder Brennstoff Methanol) und / oder Wassergas-Shift-Reaktion (Dampf). Die katalytisch aktive Metallkomponente kann aus der Gruppe von Übergangsmetallen oder einem Gemisch von Metallen oder einem Metall aus der Gruppe der Übergangsmetalle, dispergiert in Zeolithkäfigen zurückgewonnen werden und reversibel ein Metallcarbonyl-Komplex bei der Betriebstemperatur der zweiten Zone bildet. Da Kohlendioxid wird in Dampf selektiv relativ adsorbiert, wenn angereicherte Wasserstoff kontinuierlich der Anodenkanal entfernt wird, Kohlendioxid und Wasserstoff über die katalytisch aktive Komponente auf einem reduzierten Niveau von PSA-Verfahren gespeichert das Reaktionsgleichgewicht Wirkung, vorteilhafte Wirkungen auf den Verlauf der Umwandlungsreaktion mit Wasserdampf zu erreichen, und / oder Wasser-Gas (Dampf) in den ersten Adsorber Installation ARD. Die Umwandlung von Kohlenmonoxid und Kraftstoffkomponenten vervollständigt die Bildung von Kohlendioxid und zusätzlichen Wasserstoff. Dies ist ein Beispiel des Reaktors aus ARA, oder "Reaktor erhöht Sorption", die die Wirkung der einfachen Gastrennung beschleunigt, mit dem Ergebnis, dass zusammen mit der Entfernung von Kohlendioxid und nähert Wassergasverschiebungsreaktion (Dampf) im wesentlichen bis zur Vollständigkeit angereicherter Wasserstoff erzeugt, und somit erreicht Qualität Reinigung von Wasserstoff.

Industrie Adsorption _von H ₂ mit einem Druckunterschied wird üblicherweise bei viel höheren Drücken durchgeführt wird (> 10 bar) erreicht sowohl eine hohe Reinheit und hohe Ausbeute (~ 80% -85%). Brennstoffzellensysteme mit Reformers Pflanzen Betriebs Methanol unter Druck, oder in Verbindung mit Gasturbinenzyklen arbeiten bei relativ hohen Drücken. Brennstoffzellen des geschmolzenen Carbonat bei Drücken von Atmosphärendruck betrieben zu etwa 10 bar Druckgrenze, und die derzeit am meisten bevorzugt sind niedere Drücke ist es notwendig, die Lebensdauer der Batterie von Brennstoffzellen zu verlängern. Die Brennstoffzellen des festen Oxids mit der vorliegenden Erfindung bevorzugte Betriebsdruck von 5 bis 20 bar bei jedem Druck zu betreiben, ausgebildet sein.

Lungendruck des Gasprodukts der PSA-Systeme für Wasserstoff und Sauerstoff austritt, kann weit verbreitet in den offenbarten Systemen und Verfahren variieren. Um den Druck des resultierenden Leichtgas zu erhöhen, falls erforderlich, werden die Kompressoren und andere Mechanismen der Druck vor Einführung in die Brennstoffzelle zu erhöhen. Bei sehr niedrigen Drücken Einspeisen (2 bis 3 bar) in der ersten Installation von ARA verwendet werden, um zusätzliche Kompression der Wasserstoffgewinnung zu steigern und gleichzeitiger Erhöhung der Kohlendioxidkonzentration. Alternative Prinzipien umfassen Vakuumpumpen das Betriebsdruckverhältnis zu erhöhen, oder alternativ die "schweren Rücklauf" zu erhalten (Zwischen-) Rekompression und Rezirkulation, als einen Bruchteil des Abwasserstrom bei vollem Druck auf die PSA zugeführt. Vakuum-und schweren Reflux kann in Verbindung mit einer Vakuumpumpe überschreiten Standardabmessungen verwendet werden.

Die beschriebenen Systeme und Verfahren können die Gesamteffizienz von Brennstoffzellensystemen zu verbessern, damit die anteiligen Betrag des erzeugten Kohlendioxid zu reduzieren und zugleich in hochkonzentrierter Form zur Lieferung an den richtigen Ort und Zeit gewährleistet für die meisten bequeme Entnahme aus der Atmosphäre, zum Beispiel unter der Erde in ausgeförderten Lagerstätten natürlicher Gas oder zur Verwendung in der Ölgewinnung aus Erdöllagerstätten. Darüber hinaus kann die exportierte Energie nur aus dem Brennstoffzellenstapel zugeführt werden, kann daher nicht aus dem Energiekreislauf der zusätzlichen Stromerzeugung unter Verwendung von Wärme Abfall von den Generatoren oder Turbinen-Betriebs auf Erzeugung elektrischer Energie unter Verwendung von Abwärme, exportiert werden, die so einfach Turbolader werden. Im Gegensatz dazu wird gemäß bestimmten Ausführungsformen verwendet das System eine Hochtemperatur-Abwärme aus dem Brennstoffzellenstapel autonomen Rotor Turbolader für Kompressoren, Vakuumpumpen der Abluft mit einem hohen Gehalt an Stickstoff und Kompressionsschwerrückfluss von angereichertem Kohlendioxid Restanode erforderlich zu betätigen Gas, während die Wärme des Abfall Brennstoffzelle entspricht dieser zusätzliche Last, die hohe Stromdichte beiträgt.

Die Brennstoffzelle kann arbeiten mit einer relativ hohen Stromdichte (beispielsweise etwa 200 bis 400 mA / cm ²⁾ , um die erforderliche Menge an Abwärme zu erzeugen , ist für die Hilfsdrucklasten verwendet, da die offenbarten PSA - Systeme haben sich dramatisch die Leerlaufspannung erhöht (d.h. von etwa 0,75 bis 0,95 Volt). Erforderliche Brennstoffzellenstapel Größe pro kV deutlich bei einer hohen Stromdichte reduziert werden. In ähnlicher Weise kann die Brennstoffzelle der gleichen Größe volle Energieleistung erreichen, die erreicht wird, bevor die Batterie plus extra Generator Stromerzeugung Abwärme, die in einigen Ausführungsformen vollständig eliminiert.

Die folgenden Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele derselben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor.

Unten ist eine Beschreibung einiger Beispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 - Axialschnitt des Rotationsmoduls ARD.

Fig.2-5V - mit Querschnitten des Moduls 1.

	6-9 - schematische Darstellungen eines alternativen Ausführungsbeispiels der MCFC vereinfacht und Installationen Fig.10-14 - schematische Darstellungen von alternativen TETO Installationen vereinfacht. Drehmodul ARA Oxygenierung unten beschrieben unter Bezugnahme auf fig.1-5V, aber die gleiche oder eine ähnliche Konfiguration des Dreh PSA-Modul kann für die Wasserstoffanreicherung verwendet werden (dh Raum) in dem beschriebenen System, elektrischen Strom zu erzeugen. Wie hier verwendet, schließt der Begriff "Dreh ARA" (aber nicht darauf beschränkt) oder ARA, wobei die Gruppe von Adsorbern zur stationären Ventils oder der Kontaktfläche des Stators relativ dreht, oder ARA, wobei die Kontaktfläche des Ventils oder Adsorbern zu einer Statorgruppe relativ dreht.

1 zeigt ein Rotations PSA-Modul 1, das die Adsorber eine Anzahl "N" von Adsorbern 3 in dem Gehäuse 4 zum Gehäuse umfasst. Jeder Adsorber hat ein erstes Ende 5 und dem zweiten Ende 6 durch Fluidströmung dazwischen ermöglicht, ist in Kontakt mit dem stickstoffselektiven Adsorptionsmittel (zur Sauerstoffanreicherung). Eingesetzt als in axialer Symmetrie um die Achse der Gruppe 7 für die Schalenkörper Adsorbern angeordnet Adsorbern. Die Gehäuseschale führt 4 eine Drehbewegung um die Achse 7 relativ zu den ersten und zweiten Arbeits Gehäuse 8 und 9, Oberfläche der ersten Kontakt gehen in Kontakt über 10 des Ventils mit dem ersten Körper Arbeits 8, zu dem Gasgemisch zugeführt wird und aus der ein schweres Produkt entfernt wird, und über einen zweiten Kontakt die Ventilfläche 11 mit einem zweiten Arbeitskörper 9 wird aus dem Produkt leicht entfernt werden.

In Ausführungsformen, insbesondere bei 1-5, wobei das Gehäuse 4 dreht Schale Adsorber dargestellt und wird daher als Adsorber Rotor 4, während die ersten und zweiten Betätigungskörper und zusammen eine stationäre Einheit 12 der Statoranordnung bilden bezeichnet bezeichnet. Der erste Arbeitskörper wird nachstehend als das erste Stator Ventil bezeichnet 8 und eine zweite Arbeitskörper als zweite Stator 9 des Ventils nachstehend bezeichnet wird. В других примерах реализации оболочка 4 адсорберов может быть неподвижной, а первый и второй рабочие корпуса являются роторами вращающегося клапана распределителя.

В примере реализации, показанном в Фиг.1-5, пути для прохождения потока через адсорберы параллельны оси 7, так что поток имеет осевое направление, а первая и вторая контактные поверхности клапана показаны как плоские кольцевые диски, перпендикулярные оси 7. Однако, в более широком смысле, направление потока в адсорберах может быть осевым или радиальным, а первая и вторая контактные поверхности клапана могут быть любыми телами вращения с центром на оси 7. Ступени процесса и образующиеся рабочие камеры будут находиться под теми же углами, вне зависимости от радиального или осевого направления потока в адсорберах.

2-5 zeigen Querschnitte des Moduls 1 in den Ebenen durch die Pfeile 12'-13 'angedeutet, 14'-15' und 16'-17 '. Pfeil 20 in jedem Abschnitt zeigt die Drehrichtung des Rotors 4.

2 zeigt einen Querschnitt 12'-13 'von Figur 1, die den Adsorber Rotor kreuzt. Hier ist die Anzahl "N" ist gleich 72. Die Adsorber 3 zwischen Außenwand angebracht sind, 21 und Innenwand 22 des Rades (Platte) 208 Adsorber. Jeder Adsorber umfaßt einen rechteckigen Flachgehäuse 3 von Adsorptionslagen 23, wobei Abstandshalter 24 zwischen den Folien Kanäle für die Strömung in axialer Richtung zu schaffen. Dichtungen 25 sind zwischen den Adsorbern zur Verfügung gestellt, um Leerraum zu füllen und eine Leckage zwischen den Adsorbern verhindern.

Wie in Figur 1 gezeigt, können die Adsorber 3 eine Vielzahl von verschiedenen Zonen zwischen dem ersten Ende 5 und dem zweiten Ende 6 der Strömungskanäle umfassen, werden als drei Zonen jeweils hier gezeigt, ist die erste Zone 26 neben dem ersten Ende 5, eine zweite Zone 27 in der Mitte und die dritte Adsorbern Zone 28 angrenzend an das zweite Ende 6 als Alternative zu den Zonen von Adsorbentien können durch eine Vielzahl von Adsorptionsmitteln in Schichten oder Mischungen vorgesehen werden, die verschiedene Gradienten des Adsorptionsmittels Konzentrationen entlang des Gasströmungsweges umfassen. Der Übergang von einem Adsorbens zum anderen und kann mit einem Gemisch aus zwei Adsorbentien verdünnt werden anstatt einer deutlichen Übergang. Eine andere Möglichkeit ist, Gemische verschiedener Adsorbentien zu schaffen, oder er kann nicht homogen sein kann.

Wenn die Adsorption von H ₂ , um den Differenzdruck unter Verwendung von bei einer Temperatur auftritt , erreicht 250 ° C, kann die erste Zone adsorbierten Komponenten sehr schnell ausgewählt ein Adsorbens oder Trocknungsmittel enthalten des Beschickungsgasgemisch, wie Wasser oder Methanol Dampf und etwas Kohlendioxid zu entfernen. Die zweite Zone kann ein Adsorbens enthalten typischerweise für Schütt Trennung von relativ hoher Störstellenkonzentration ausgewählt ist, und die dritte Zone ein Adsorbens typischerweise zum Fertig entfernen Verunreinigungen von relativ geringer Konzentration enthalten kann.

Wenn H & _sub2 ; -Adsorption der Druckdifferenz , die zwischen etwa 250 ° C bis 800 ° C verwendet wird , kann die erste Zone ein Adsorbens enthalten , das selektiv _CO2 relativ zum Wasserdampf absorbiert , wie oben beschrieben. Die zweite Zone kann ein Adsorbens enthalten (beispielsweise Zeolith, Cu (I) enthaltendem Material oder Ag (I) enthaltenden Material), das für Wasserdampf selektiv CO relativen absorbiert. Die dritte Zone kann ein Trockenmittel enthalten, die für Wasserdampf wie beispielsweise Aluminiumoxid-Gel zu entfernen. Gemäß einer Ausführungsform ist das Adsorbens selektiver Absorption _der CO ₂ selektive Adsorbens und die Absorption von CO kann in einer zu einer anderen Zone eingeschlossen oder gemischt werden, anstatt in zwei verschiedenen Zonen.

Der Katalysator (en) Dampfreformieren und / oder Wassergas-Shift, wie oben beschrieben, kann in einem beliebigen Teil des Adsorberbetts enthalten sein, aber in der Regel werden in der Reaktion eingeschlossen, bevor Wasserdampf entfernt wird, da Wasserdampf eine Reaktanten-Umwandlungsreaktionen mit Wasserdampf und Wasser Verschiebung Gas. Bei Temperaturen von etwa 600 ° C bis 1000 ° C Methan wirksamer Katalysator für die Dampfreformierung und Wassergas-Shift mit einer Nickel-Aluminiumoxid als Träger. Eisen / Chrom sind wirksame Katalysatoren für die Wassergas-Shift-Reaktion bei einer Temperatur von etwa 350 ° C bis 600 ° C Bei Temperaturen von etwa 200 bis 300 ° C für die Wassergasverschiebungsreaktion wirksame Oxide von Kupfer / Zink.

In Ausführungsformen , in denen die N ₂ Adsorption Druckdifferenz exotherme Wassergasreaktion durchführt, überschüssige Wärme kann aus dem Reaktions ARA - Software entfernt werden, beispielsweise Wärmeaustauschmittel in einer Wand der Anlage oder ARA Adsorber Schichten. In jenen Ausführungsformen , in denen die Adsorption von H ₂ um _eine Druckdifferenz unter Verwendung von Umwandlungs endotherme Reaktion mit dem Dampf durchführt, jede zusätzliche Wärme erforderlich ist, kann in Schichten oder kombiniert Adsorber Brenner ARA zu dem Wärmeaustauschmittel Bereitstellen ARA in der Wand der Anlage oder ARA geliefert werden.

Adsorptionslagen umfassen ein Verstärkungsmaterial (beispielsweise Glas, Metallfolie oder Metallgewebe), auf die ein geeignetes Bindermaterial Adsorbens angebracht ist. Für Luftzerlegungs angereicherten Sauerstoff in einer ersten Zone des Gel-Aluminiumoxid zu erzeugen, um Wasserdampf zu entfernen, können als typische stickstoff wirksame Adsorbentien in der zweiten und dritten Zonen sind Zeolithe X, A oder Chabasit-Typ mit herkömmlichen Kationenaustausch mit Lithium, Calcium verwendet werden, Strontium, Magnesium und / oder andere Kationen und mit optimiertem Verhältnis von Silicium / Aluminium, die denjenigen bekannt sind dem Fachmann. Zeolithkristalle verklebt Siliciumdioxid, Ton oder andere Bindemittel selbst oder gegenseitig in einer Matrix des Adsorbensfolie. Zeolithadsorbentien sind wirksame selektive Adsorption von Stickstoff im Bereich von Umgebungstemperatur bis 100 ° C

Zufriedenstellende adsorbierenden Platten wurden durch Beschichten mit einer Aufschlämmung von Zeolith-Kristallen mit Bindemittelkomponenten auf das Verstärkungsmaterial, hergestellt mit guten Beispiele umfassen Glasfasern, gewebten Bahnen, gewebte Materialien und bulk metallischen Aluminiumfolie. Abstandshalter werden durch Extrusion oder Schmieden oder Geländehöhen Platzierung hergestellt in der Herstellung von Abstandhaltern zwischen benachbarten Paaren von Platten aus Adsorbens bereitgestellt. Alternative zufriedenstellende Abstandshalter als gewebte Metallsiebe vorgesehen, nicht-gewobenen Geflechts aus Glasfasern und einer Metallfolie mit Kanälen für die Strömung, die durch photolithographische Muster Ätzen. Adsorbern angeordneten Schichten aus Folienmaterial kann durch Stapeln planer oder gekrümmter Platten, oder die Bildung einer spiralförmigen Spule von dem ersten Ende des Adsorbers zu seinem zweiten Ende mit den Strömungskanälen, wobei das Volumen des Gehäuses zum Füllen des Adsorbers gewünschten Form erstreckt, gebildet werden. Beispiele für Verfahren und Strukturen gefüllt, spiralförmig angeordneten Absorptionsmittel beschrieben sind in der gleichzeitig anhängigen vorläufigen US-Anmeldung №60 / 285.527, eingereicht am 20. April 2001 und hierin durch Bezugnahme aufgenommen.

Typische experimentelle Blechdicke 150 Mikrometer in der Höhe der Abstandshalter 100 bis 150 Mikrometer war, und der Adsorber Kanallänge war fließen 20 cm. Mit Zeolithen X, erreicht eine wunderbar Einwirkung von Sauerstoff Trennung von Luft in der ARA mit Zyklusfrequenz von 1 bis zumin mindestens 150 Zyklen pro Minute, insbesondere von mindestens 25 Zyklen pro Minute.

Figur 3 zeigt eine Anordnung von Kanälen des Rotors 4 in den ersten und zweiten Kontaktflächen des Ventils (Verteiler), die jeweils in den Ebenen, die durch die Pfeile gebildet 14'-15 'und 16'-17'. Passage 30 liefert direkt niedrigviskos Mittelverbindung Adsorber aus dem ersten oder zweiten Ende jeder Adsorber zu jeweils der ersten oder der zweiten Kontaktfläche des Ventils.

4 zeigt eine erste Kontaktfläche 100 des ersten Ventil Stator 8 in der ersten Kontaktfläche des Ventils 10 in der Ebene durch die Pfeile 14'-15 '. Zeigt die Verbindungen für eine niedrige Viskosität Medium, was zu einer Beschickungskompressor 101, Saugluft zugeführt von dem Eingangsfilter 102 mit einem Sauggebläse 103 einen zweiten stickstoffreichen Produkt zu dem Beschickungsrohr 104 des zweiten Produktzuführung. Verdichter 101 und Absauggebläse 103 verbunden sind, mit dem Antriebsmotor 105 gezeigt ist.

20 Pfeil zeigt die Drehrichtung des Rotorbehälters. Die ringförmige Kontaktfläche auf dem Ventil Abdichtung zwischen dem Umfang 106 und den offenen Raum 107 des ersten Stators Kontaktfläche 100 des Ventils mit den Versorgungs- und Ausgangskammern kommuniziert angeordnet sind, eine klare Winkelsegmente angezeigt 111-116 mit dem ersten Arbeitsanschluss entsprechend direkt mit den Arbeitskammern in Verbindung steht, bezeichnet durch die gleichen Bezugszeichen 111-116. Im Wesentlichen schraffierten Sektoren geschlossenen Raum 100 des Ventilkontaktfläche zwischen den Arbeitskammern 118 und 119 angezeigt, die mit Null-Spiel verschoben werden, oder vorzugsweise einen schmalen Zwischenraum die Reibung zu reduzieren und ohne übermäßige Leckage tragen. Typische geschlossenen Bereich 118 stellt einen Übergang in den Behälter zwischen einer Position, offen in die Kammer 114 und münden in die Kammer 115. allmählich Öffnung realisiert, die durch einen konischen Durchgang zwischen dem Schieber und der Dichtfläche des Sektors vorgesehen ist, um eine weiche Druckausgleich zu erreichen, wenn der Adsorber in einer neuen Kamera geöffnet wird. Im wesentlichen um den Strom in einem Ende oder an einem Ende des Adsorbers, wenn ein Druckanstieg oder Zurücksetzen von dem anderen Ende vorgesehen viel breitere geschlossene Sektoren (zB 119) fließt, zu schließen.

Der Beschickungskompressor liefert Gaskammern 111 und 112 und den Überdruck der Arbeitskammer 113 des Einsatzgases zu erzeugen. Die Kameras 111 und 112 sind konsequent erhöht Betriebsdrücke und die Arbeitskammer 113 steht unter hohem Betriebsdruck Zyklus ARD. Somit kann der Kompressor eine Split- oder Multi-Stream-System haben, eine geeignete Menge an Förderstrom zu jeder Kammer zuzuführen, Überdruck in den Adsorbern unter Verwendung von Zwischenstufen von Druckkammern 111 und 112, und dann die endgültige Druckbeaufschlagung für die Kammer 113. Das System lösbar zu erstellen Strömung in dem Verdichter kann in Reihen, wie die mehrstufigen Verdichter zum Zuführen von Durchgängen zwischen den Schritten oder in mehreren parallelen Verdichtern, das Speisegas auf die Arbeitsdruckkammern 111-113 sichergestellt werden. Alternativ Kompressor 101 kann durch Drosselung einer Menge an Gaszufuhr zu den Kammern 111 und 112 mit ihren jeweiligen Zwischen erhöhten Drücken alle Einsatzgas auf einen höheren Druck zu liefern.

In ähnlicher Weise entfernt der Abluftventilator 103 schwere Produktgas aus den Kammern 114 und 115 der Zähler nach und nach den Druck der Kammer reduziert zurückgesetzt und schließlich aus der Austrittskammer 116, wo der niedrigste Druck im Zyklus. Da der Kompressor 101, 103 exhauster als mehrstufiger oder Teilstrom dem System bereitgestellt werden, können die Schritte zum Empfangen von jeden Strom auf der entsprechenden Zwischendruck in Reihen oder parallel angeordnet sein, um einen niedrigeren Druck fällt.

In dem Ausführungsbeispiel 4A niedrigeren Druck ist der Umgebungsdruck, so dass die Gase in die Kammer 116 verlassen, werden direkt mit dem Rohr 104 zum Zuführen des Schwerprodukt gesendet. Abluftventilator 103 reduziert somit den Druck mit Energierückgewinnung Motor 105 von den Kammern 114 und 115 der Reset-Zähler (Purge) zu unterstützen. Der Einfachheit halber exhauster 103 kann mit Drosselöffnungen als Mittel zur Gegenrelief des Druckreduktionskammer 114 und 115 ersetzt werden.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung, je niedriger der Druck unterhalb des Atmosphären PSA-Zyklus. Dann wird das Sauggebläse mit einer Vakuumpumpe vorgesehen ist, wie in 4B gezeigt. Wiederum kann die Vakuumpumpe mehrstufiger oder Teilstrom auf das System sein, wobei die einzelnen Stufen in Reihen oder parallel angeordnet sein können, um die Rücksetzzähler Ströme zur Aufnahme ihrer Zellen bei Betriebsdrücken höher ist als der niedrigere Druck austritt, die der niedrigsten Unterdruck ist. In 4B frisch Gegenstrom Austritt aus der Kammer 114 aus bei Umgebungsdruck direkt in das Rohr 104 Fütterung schweres Produkt. Wenn der Prozess verwendet wird, um den einstufigen Vakuumpumpe, Gegenstromentladung von der Kammer 115 zu vereinfachen, indem der Druck durch das Loch zu gedrosselt mit dem Strom aus der Kammer 116 mit der Unterdruckpumpeneinlass zu verbinden. Die Vakuumpumpe ermöglicht PSA-Anlage bei niedrigeren Drücken zu arbeiten, die von Vorteil sein kann, wenn der PSA mit einer Brennstoffzelle verbunden ist, bei niedrigeren Drücken, wie beispielsweise ein MCFC Betrieb bei Umgebungsdruck betrieben wird. Die Exposition gegenüber Vakuum in der ARD fördert eine hohe Sauerstoffabgabe oder gebrochene Erholung und damit eine hohe Energieeffizienz bei der Trennung von Luft.

5A und 5B zeigen eine Kontaktfläche des zweiten Stators Ventilabschnitt 16'-17 '1. Offene Durchgänge Kontaktflächen die Arbeitsgänge des zweiten Ventils direkt mit der Kammer 121 liefert leichtes Produkt, mehrere Kameras 122, 123, 124 und 125 in Verbindung steht, das Licht Reflux und die gleiche Anzahl von Kammern 126, 127, 128 und 129 innerhalb des zweiten Stators zu verlassen Licht zurückzukehren Reflux. Arbeits zweite Ventildurchgänge sind in der von in Umfangsrichtung beabstandeten Dichtungen 131 und 132 Jedes Paar von Kammern gebildet Ring zu verlassen und Leichtrücklaufrückdruckreduktionsschritt liefert leichten Rücklauf jeweils für PSA-Prozess Funktionen wie Reverse Füllung oder eine vollständige Angleichung Partialdruck zum Reinigen und Spülen.

Um die mögliche Verringerung der Licht Reflux Druck Energierückgewinnung illustrieren zeigt Dilatationsvorrichtung (Expander) 140 intermittierenden Strom leichten Rücklauf 1 und 5A, zum Reduzieren des Drucks von vier Stufen des leichten Rücklauf mit Energierückgewinnung. Leichter Reflux Expander liefert Druckreduzierung für jede der vier Licht Reflux Stufen zwischen den Kammern 122 und 129, 123 und 128, 124 und 127 und 125 und 126 jeweils zu beenden und leichten Rückfluss zurück, wie gezeigt. Reflux Expander 140 kann der Kompressor 145 mit dem Verlängerungsprodukt des Lichts Antrieb durch eine Antriebswelle 146, die den Sauerstoff leichtes Produkt zu Sauerstoffzuführungsleitung 147 unter Druck gesetzt auf einen Druck oberhalb des Hochdruck-PSA-Zyklus angereichert liefert. Um die mögliche Reduzierung des Drucks von leichten Rücklauf mit Energierückgewinnung Expander 140 für den intermittierenden milden Rückflußstrom illustrieren vorgesehen, um den Druck der vier Licht Reflux Stufen mit Energierückgewinnung zu reduzieren. Licht Rückfluß Expander dient als Mittel zur Verringerung des Drucks für jeden der vier Licht Rückfluß Stufen zwischen den Kammern 122 und 129, 123 und 128, 124 und 127 und 125 bzw. 126, verlassen und Leichtrücklaufrück wie gezeigt.

Da das Licht Reflux und leichtes Produkt in etwa die gleiche Reinheit aufweisen, Expander 140 und Kompressor 145 Produkt einfache Erweiterung hermetisch sein kann in einem Gehäuse umschlossen, das mit dem zweiten Stator integriert werden kann, wie in Abbildung 1. Der "Turbolader" Diese Struktur weiter verbesserte Effizienz gezeigt, ohne einen separaten Antriebsmotor ist geeignet, da es möglich ist, ohne die Verwendung von externen Motor gewünschten Druckanstieg zu erreichen und Wellendichtungen entsprechen, und darüber hinaus kann diese Anordnung sehr kompakt sein, wenn große Wellendrehzahlen der Handhabung.

5B zeigt die einfachere alternative Verwendung der Öffnung 150 als Druckmittel für jede der leichten Rückfluß Stufen reduziert.

Bezugnehmend auf Figur 1 strömt das komprimierte Gas in die Kammer 113, wie durch Pfeil 125 gezeigt, während schweres Produkt aus der Kammer austritt 117, wie durch den Pfeil 126. Der Rotor durch ein Lager 160 mit Wellendichtung abgestützt gezeigt ist 161 auf der Rotorantriebswelle 162 in der erste Stator 8, der in der Montage der ersten und zweiten Ventil Statoren integriert ist. Adsorber Rotor wird durch einen Motor 163 als Rotorantriebseinrichtung angetrieben.

Anschlagdichtung 170 festgelegt ist eine Dichtungskraft der Pufferkammer 171 zwischen den Dichtungen 131 und 171. bereitzustellen ferner der Leckage und Reibmoment reduzieren Puffer abzudichten 171 auf der Dichtfläche eine Dichtung liefert 172 viel kleiner als der Durchmesser der an der Dichtung angeordnet Kreis 131. Die Dichtung 170 Buffer stellt eine Dichtung zwischen der Verlängerung 175 des Adsorbers Rotor 4 und der Dichtfläche 172 am zweiten Ventil Stator 9 mit Rotorverlängerung 175 den hinteren Abschnitt des zweiten Ventil Stators abdeckt 9 Pufferkammer 171. Element 180 Aufnahme des Statorgehäuses als strukturelle Verbindung zwischen der ersten vorgesehen ist, zu bilden, Ventil Stator 8 und dem zweiten Ventil Stator 9. direkten Passagen Adsorbern auf die Oberfläche des Stators Bereitstellung ist eine alternative solche Dichtungen bereitzustellen und in einem gemeinsamen beschrieben, gleichzeitig anhängigen US Provisional Application №60 / 301723, eingereicht am 28. Juni 2001 Jahr, das hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.

In der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen sind vereinfachte Darstellungen einer Vorrichtung oder eines Moduls ARA. In diesem sehr vereinfachtes Diagramm zeigt nur eine Leitung 181 mit der ersten Kontaktfläche 10 des Ventils führt; und ein Rohr für das schwere Produkt 182 von der Kontaktfläche 10 erstreckt des Ventils; Versorgungsleitung 147 und leichtes Produkt und ein leichtes Rücklaufstufe 184 mit Druckmittel zu reduzieren mit der zweiten Kontaktfläche in Verbindung steht 11 des Ventils.

Abb.6-14 zeigen verschiedene Energierückgewinnungssysteme fließfähige unterschiedliche Arbeitsumgebung für die Energierückgewinnung. In einer Ausführungsform wird der Sauerstoff PSA Verdichter mit einem Gasturbinenkreislauf integriert weitere indirekte Beheizung Erzeugungs Strom unter Verwendung von Abwärme, wobei Luft als Arbeitsmedium verwendet wird. Wenigstens ein Teil der Luft wird zur Sauerstoffanreicherung PSA bei geeigneten Drücken für das Verfahren vorgesehen ist; die verbleibende Luft auf einen höheren Druck als Gasturbinenkreislauf Arbeitsfluid komprimiert wird, um indirekten Wärmebrennstoffzellenstapel durch die Wärmetauscher mit den Konturen der Kathoden- und / oder Anodenströmungs zugeordnet unterworfen werden.

In anderen Ausführungsformen können zusätzliche Arbeitsmedium Zyklus-Energieerzeugungs eine Gas unter Verwendung von Wärme abgeführt Anodenkreislauf in einem Gasturbinenkreislauf. Wenn Wasserstoffanreicherung von ARA durchgeführt nahe der Umgebungstemperatur, einen rekuperativen Wärmetauscher hohen thermodynamischen Wirkungsgrad zu erzielen. Alternativ wird, wenn die Wasserstoffanreicherungs PSA durchgeführt, so dass die zweite Installationsende einer erhöhten Temperatur, um die Temperatur des Brennstoffzellenstapels nähert, und dessen erstes Ende bei einer Temperatur nahe der Umgebungstemperatur gehalten wird, kann es als Wärmerotations Regenerator Gasturbinenkreislauf verwendet werden, mit Anodengas als Arbeitsfluid.

Wasserstoff kann als Brennstoff für Kraftwerke verwendet werden, unter Verwendung von TETO. Wenn Anodengas als Arbeitsfluid zusätzliche Energieerzeugung unter Verwendung von Wärme verwendet wird, Wasserstoff einen wesentlichen Anteil an Dampf enthält (beispielsweise von etwa 25% bis 50%), können für die Expansion als Arbeitsfluid dienen, während das Arbeitsfluid für die Kompression Wasserstoff , die von der Brennstoffzelle Wasser erhalten wird wurde durch Kondensation weitgehend entfernt. Radialströmungs Expanders können in Mischung aus Wasserstoff / Wasserdampf aus der Anode austretenden der Brennstoffzelle verwendet werden. Da die relativ trockenen Wasserstoff; nach Kondensation der Kompression ein niedriges Molekulargewicht hat, geeignete Alternative Kompressoren gehören High-Speed-Kreiselpumpe, mehrstufige Kreisel und Verdrängungsverdichter.

Für Kleinkraftwerke erzeugen. Strom mehr Zyklus entladen unter Verwendung von Wärme kann ein separater Arbeitsgase von der Anode und Kathode, wie Dampf verwenden (Rankine-Zyklus) und Wasserstoff (Stirling-Zyklus) Für kleine TETO Brennstoffzelle mit Wasserstoff betrieben wird, die Verwendung von Stirlingmotor zur Erzeugung von zusätzlicher Elektrizität Wärme abgeführt Verwendung ist besonders vorteilhaft, da der Motorbetriebsmedium von einer Zufuhr von Wasserstoffkraftstoff nachgefüllt werden. Notwendigkeit Stirling-Motordichtungen für Arbeitsfluid-Dichtung so in der vorliegenden Erfindung reduziert.

Wie hier beschrieben, Systeme und Verfahren, die Sauerstoffanreicherung und Wasserstoffanreicherungsprozess ARA mit der Spannung und / oder Stromdichte von dem Brennstoffzellenstapel, der Bruchteil des Brennstoffes erhalten zu erhöhen, pro Zyklus zusätzliche Energieerzeugung in Form von Hochtemperaturabwärme erhalten entladen mit Wärme stark im Vergleich mit dem Stand der Technik reduziert. Dementsprechend werden die Arbeitsfluidströmungsrate und Wärmebelastung verringert. Nominalen Tastverhältnis nimmt proportional zum Anstieg der elektrischen Leistung durch den Brennstoffzellenstapel direkt erzeugt. Nützliche mechanische Energie zusätzlichen Zyklus Stromerzeugung mit Abwärme erhalten wird, wird in erster Linie oder ausschließlich für Druckbelastungen im Zusammenhang mit Zubehör ARD Prozess verwendet.

Jeder der Figuren 6-9 ist eine vereinfachte schematische Darstellung einer Beispielanlage 200, dem Thermoelement ein geschmolzenes Carbonat, umfassend ein Thermoelement 202, 204 passend mit einem hohen Adsorptionsdruck Differenz (ARA), die mit der Verbrennungskammer 206 Betriebs Kohlendioxid zu übertragen die Anodenseite zur Kathodenseite der Brennstoffzelle, und kombiniert sie mit der Gasturbine 208 zur Gaskompression und Expansion. Installation ARA 204 erhöht die Wasserstoffkonzentration und reduziert die Kohlendioxidkonzentration über die Kathode, wodurch Zellenspannung zu erhöhen. Dies erhöht direkt Brennstoffzellenstapel Effizienz und Leistungsabgabe, während die von der Brennstoffzelle erzeugte Wärme zu reduzieren, so dass die Fraktion, die die Installation von Strom verlässt regenerierten zusätzlichen Zyklus weniger effizient Energieerzeugungs Abwärme verringert. Die Systeme in den Figuren 6-9 sind nur Beispiele und können mit anderen Systemen und Vorrichtungen unterschiedliche Anordnung von Rohrleitungen oder zusätzliche Vorrichtungen und Rohrleitungen oder deren weniger verwendet werden.

Batterie 202 der Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle umfaßt eine Schmelzkarbonat-Elektrolyt 210 auf einer porösen keramischen Matrix angeordnet sind, die sich zwischen Anodenkanal 212 und dem Kathodenkanal 214. Der Anodenkanal hat einen Einlass 216 und einen Auslass 218, während die Kathodenkanal 214 hat einen Einlass 220 und einen Auslass 222.

Beispiel 6 zeigt die Implementierung von zwei alternativen Kombinationen von Gaszuführungsprinzip. Genauer gesagt, allein in jeder MCFC Installation verwendet jeder dieser Einsatzgase werden. Diese Alternativen davon abhängen, ob das Speisegas für den direkten Zugriff auf die Anode geeignet oder für den Zugriff nur nach der Verarbeitung in der ersten Installation von ARA. Wenn der Brennstoff Erdgas ist, hängt diese Alternativen für die Verarbeitung von Kraftstoff oder eine Kombination von (1) "Internal Conversion" innerhalb des Brennstoffzellenstapels (2) "Umwandlung erhöhte Sorption" in der ersten Installation ARA oder (3) "externe Umwandlung" außen liegenden in Nähe MCFC System wie hier beschrieben.

Umwandlungsreaktionen sind endotherm

CH ₄ + H ₂ O CO + 3H ₂ und

CH ₄ + 2H ₂ O CO ₂ + 4H ₂

mit der exothermen Umwandlung von Wasserdampf

CO + H ₂ O CO ₂ + H ₂

durch partielle Verbrennung im Falle der autothermen Umsetzung von CH ergänzt ₄ + 1 / 2O & _sub2 ; CO + 2H _2.

Der Einlass 230 des ersten Gaszuführungs kommuniziert mit dem Einlass der Anode 214 wird das erste Einsatzgas einzuführen bereits unter Druck gesetzt und erhitzt MCFC Betriebsbedingungen. Erste podavaemmym Gas kann Wasserstoff, ein Industriegas, das durch externe Mittel für die Brennstoffverarbeitung (z.B. Kohlevergasers oder Reformer mit Dampf für die Reformierung von Methan) hergestellt werden oder Erdgas für interne Konversion innerhalb des Anodenkanal 212, der dann als bekannte modifizierte im Stand der Technik geeignete Umwandlungskatalysatoren mit Wasserdampf, wie zum Beispiel Nickel-Aluminiumoxid als Träger enthalten.

Der Einlaß 240 für das zweite Speisegaserzeugungskammer wird mit dem Einsatzgas in der ersten Kontaktfläche des Drehventils 204 wird zuerst ARA installiert, wieder Einführen eines bereits komprimiert und erhitztes Gas auf die erste PSA-Einheit mit höherem Druck und Arbeitstemperatur in Verbindung. Angereicherter Kohlendioxid und schwere Produktstrom Dampf wird aus dem Rücksetz und der Ausgangskammer in der ersten Kontaktfläche 10 des Drehventils 242 in einem Rohr mit einer Niederdruckschleife Erstinstallation ARA freigegeben. Hochdruck erste Installation ARA geringfügig übersteigt MCFC Arbeitsdruck und der niedrigere Druck kann atmosphärisch oder Unterdruck sein. Wenn der MCFC Arbeitsdruck im Bereich von Atmosphären ausgewählt wird, würde die erste PSA eine Vakuumanlage sein, wobei der untere Zyklus Druck von etwa 0,1 bis 0,5 bar absoluter Druck reichen wird.

Futtermittel schweres Produkt aus dem Schlauch 242 zusammengedrückt wird wieder auf einen höheren Druck Erstinstallation PSA Kompressor 244 für Kohlendioxid, die das komprimierte schweren Produktstrom liefert 246 zu der Leitung, die einen Auslass in der Leitung hat 247 zu einem schweren Reflux, die Kommunikation mit der Kamera des Beschickungsgases in der ersten Erzeugungs die Kontaktfläche 10 des Drehventils 204 wird zuerst ARA und dem Auslass 206 in die Verbrennungskammer einer Gasturbine installiert. Alternativ ist, wenn der Schwerproduktstrom in der Leitung 242 weniger als der Atmosphärendruck, dann Gerät 244 kann zum Extrahieren der schweren Produktstrom eine Vakuumpumpe sein.

Moderate Wasserstoffgas aus der ersten PSA 204 Installationsrohr angereicherter 250 ist mit der zweiten Kontaktfläche 11 des ersten Ventilmontagedrehmoment an den Eingang 216 von ARA Anode zugeführt. Stufe für leichten Rückfluß gezeigt sind, in denen die einzelnen Lichtgasströme mit einem Druck allmählich von der zweiten Kontaktfläche des Drehventils entfernt Ablehnung der Druck in den jeweiligen Stufen des leichten Rück Expander 140 und dann Rückführen des Ventils in die zweite Kontaktfläche zu verringern, zu reinigen und um den Druck der Adsorber wieder herzustellen. Nach Durchlaufen des Anodenkanal 212 Anodengas in Wasserstoff abgereichert und in Kohlendioxid angereichert ist, aus dem Auslass 218 der Anode durch das Rohr 255 zur Verarbeitung entfernt in der ersten Einheit 204 PSA Wasserstoffrückgewinnung von Kohlendioxid und Methan Kraftstoffkomponenten, während Kohlendioxid zu entfernen und wenigstens ein Teil des Wasserdampf.

Anodenkanal 212, die Leitung 255, die Anlage 204 und ARA Röhrenanode 250 bilden eine geschlossene Schleife, in der Wasserstoff zurückgeführt wird und für eine im wesentlichen vollständige Nutzung des Wasserstoffs und anderer Kraftstoffbestandteile aufgefüllt, während Kohlendioxid kontinuierlich Installation 204 ARA entfernt wird. Hilfsdruckerhöhung kann nützlich sein, um Strömungsdruckabfall entlang der Kontur der Anode überwinden. Die 6 mittels steigendem Druck beträgt 204 ARD zu installieren, benötigt sie keine mechanische Druckerhöhungsmittel. Der Ausfluß aus dem Anodengas in der Röhre 255 ist bei mäßig niedrigeren Druck als das Speisegas in das Zuführungsrohr 240 und schwere Rücklaufgas in der Leitung 247. Das so erhaltene Produkt Anodenabgas zu der Druckrückgewinnungskammer Speisegas in der ersten Kontaktfläche 10 des Drehzugeführt wird Ventil. Nachdem das Anodenabgas der Adsorber 3 eintritt, wird es komprimiert dort wieder nach oben Gas zu dem höheren Druckzufuhrgas und Schwerrückfluss in den Adsorber von den Rohren 240 und 247 eingeben.

Gegebenenfalls kann die schwere Reflux Schritt und das Rohr 247 eliminiert werden, was den Anteil der Brenngaskomponenten (Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Methan) zu der 206. Brennkammer zugeführt wird steigen mit einem relativ hohen Druckverhältnis zwischen den hohen und niedrigen Drücken in der ersten PSA-Anlage erreicht wird relativ hohe Rückgewinnung der Brenngaskomponenten in dem Leichtproduktgas (zur Rückführung in die Anode der Brennstoffzelle). Mit einer ausreichend großen, schweren Rückflußstrom Produkt und der entsprechenden Energieverbrauch in Schwerrückfluss-Kompression, Brenngaskomponenten im wesentlichen aus dem Schwerprodukt Kohlendioxid entfernt werden und / oder Wasserdampf, so dass die Verbrennungskammer 206 beseitigt, und mit einer kleinen katalytischen Brennkammer ersetzt werden.

Sauerstoffanreicherung von Luft durch die Verbrennungseinrichtung 206 bereitgestellt wird, kann im wesentlichen die Sättigung von inertem Stickstoff und Argon in dem Kathodenkanal zu verringern, wodurch die elektromechanische Energieumwandlungs zunimmt, wie oben beschrieben. Arbeitsmedium für den Gasturbinenexpander 262 ist somit hochkonzentriertem Kohlendioxid nur sehr geringe Mengen von atmosphärischen Gasen ist. Darüber hinaus kann die Sauerstoffanreicherung bieten eine vollständigere Verbrennung ohne Katalysator oder Katalysatoren mit geringeren Mengen und die toxischen Emissionen im wesentlichen zu eliminieren kann.

9 zeigt die Zusatzfunktion in demjenigen Teil des angereicherten Sauerstoff von PSA 400 Installation besteht wird zur Brennstoffverarbeitung verwendet werden, entweder innerhalb der Anlage, wie hier gezeigt, oder außerhalb, wie in dem Beispiel, wo die Kohlevergasung verwendet wird, ein Synthesegaszufuhr zu erzeugen. Hier ist der Teil der komprimierten Sauerstoff in Leitung 434 über Leitung 440 geleitet wird, zu der Reformereinheit 310, gibt es ein System zur autothermen von Erdgas mit Dampf zu reformieren.

10 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer Ausführungsform TETO System 450, zu dem Gas durch den Einlass zugeführt wird, 230 mit dem Brennstoff (Erdgas, das sein kann, Synthesegas oder Wasserstoff). Beispiel 450 Implementierung umfasst Sauerstoff WARD, Verdichtungsgeräte, die hauptsächlich durch regenerative Gasturbinenkreislauf unter Verwendung von Anodengasfluid als Arbeits angetrieben wird, um die Abwärme der Brennstoffzellen-Batterien zu regenerieren, als Zyklus zusätzlichen Strom zu erzeugen unter Verwendung von Wärme Hilfsverdichter Lasten zu steuern entladen. Alternativ angereicherter Sauerstoff kann mit einem positiven PSA-Verfahren (Überschuß) Druck zugeführt werden, wie in 4A gezeigt. Die Komponenten und die Bezugszeichen im Allgemeinen auf die Beschreibung entsprechen, für Figuren oben dargelegten 6 und 9. Die Systeme in Fig.10-14 sind nur Beispiele und andere Systeme gezeigt werden, mit unterschiedlichen Anordnungen von Geräten und Rohrleitungen oder zusätzliche Geräte und Leitungen verwendet werden oder mit weniger Geräten und Leitungen.

Batterie 502 der Brennstoffzelle umfasst eine Festoxid-Elektrolytmembran 510 des Festoxid angeordnet zwischen Anodenkanal 512 und Kathodenkanal 514. Der Anodenkanal hat einen Einlass 516 und einen Auslass 518 verbunden Anodenschleife 519, während der Kathodenkanal 514 hat einen Einlass 520 und einen Auslass 522. Wenn Brennstoff ist Erdgas, es erfährt Umwandlung in dem Anodenkanal 512, während in der Anodenschleife 519 Dampfkonzentration geeignet zur Verhinderung von Kohlenstoffabscheidung erhalten.

Schwerproduktgas aus der ersten PSA-Installation austritt teilweise über die Leitung 455 der sich von dem Überführungsrohr 242 und dem Gas, das aus dem Anodenkreislauf der Brennkammer 206. Cathode Endgas tritt kann von dem Ausgang 522 Kathode als Oxidationsmittel in der Brennkammer 206 und übertragen werden Rohr 457 zu der Brennkammer. Flüchtiges Gas aus der Verbrennungskammer 206 Auslassrohr 459 wird nach Wärmerückgewinnung in Wärmetauscher 460 abgegeben, wo das Gas auf milden Rückfluß erhöht Erwärmung ausgesetzt wird, bevor der Expanderstufe 140 die leichte Fraktion eintritt. Arbeitsmittel in der Expansionseinrichtung 140 ist ein Gemisch aus Wasserdampf und Wasserstoff, wenn Wasserstoff der Brennstoff ist, einschließlich Kohlendioxid und, wenn der Brennstoff Methan oder Synthesegas ist, das durch den Einlass eingeführt werden 230 Kraftstoff zuzuführen.

Die Betriebstemperatur der ersten PSA-Adsorber kann auf Umgebungstemperatur nahe sein, und in diesem Fall Wärmetauschern 256 und 257 wird stark belastet Rekuperatoren. Alternativ kann bei erhöhter Temperatur die erste PSA Einstellung arbeiten kann, die zweite Temperatur benachbart dem zweiten Ventilkontaktfläche ist vorzugsweise relativ erhöht auf die erste Temperatur benachbart zu der ersten Kontaktfläche des Ventils, so daß der Adsorber Rotor funktioniert als ein Wärmerotations Regenerator.

In einer Ausführungsform arbeitet die erste Zone 26 der Adsorber in einem Temperaturbereich von im wesentlichen Umgebungstemperatur bis etwa 300 ° C unter Verwendung von Aluminiumoxid, Zeolith 13X, oder zumindest mäßig hydrophobes Zeolith, wie Zeolith Y als Adsorbens. Die zweite Zone 27 der Adsorber kann in einem Temperaturbereich von etwa 300 ° C bis 500 ° C unter Verwendung von beispielsweise Aluminiumoxid oder aktiviertem Hydrotalcit Adsorbens bedienen. Die dritte Zone 28 der Adsorber bei einer Temperatur von etwa 530 bis 800 ° C betrieben werden kann unter Verwendung von zum Beispiel Aluminiumoxid oder Hydrotalcit sverhstoykogo Zeolith Y. Alternativ kann die dritte Zone 28 können (anstelle von Adsorbens) enthalten eine im wesentlichen neadsorbtsionny Keramik- oder Metallmaterial ausgewählt für den Einsatz in der Hochtemperaturzone des Dreh Regenerator.

11 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht einer anderen Ausführungsform des Brennstoffzellensystems 475 TETO, für die der Brennstoff Wasserstoff ist. Diese Ausführungsform ist besonders nützlich für kleinere Anlagen, die eine hohe Effizienz erforderlich. In der Ausführungsform 475 der Stirlingmaschine 480 ist als eine thermische Energieerzeugungssystem verwendet, um die Wärme an die Abgaswärmerückgewinnungs entladen werden. Motor 480 hat ein heißes Ende 481, die die Ausdehnung der Arbeitsumgebung des Stirling-Zyklus durchgeführt wird, um Wärme von dem thermisch isolierten Mantel unter 482 den Brennstoffzellenstapel umgibt. Motor 480 hat ein kühles Ende 483, in der Kompression von Arbeitsfluid Stirling-Zyklus durchgeführt Wärme bei im wesentlichen Umgebungstemperatur von Kühler 484. komprimiertem Wasserstoff zu entfernen, kann als der Stirling-Zyklus Arbeitsfluid verwendet werden.

Der Stirling-Motor einen Kurbelmechanismus 485 kann mit einem Ventilator 490 zum Rezirkulieren Anodengaszufuhrventilator 260 für Sauerstoff PSA enthalten optional Vakuumpumpe 424 ARA und optional Generator 264. Alternativ Welle 486 verbunden zu fahren, kann der Mechanismus verwendet werden, eine freie Schwimmkolben Stirling-Motor einige oder alle der oben genannten Druckbelastungen direkt ohne Verbindung zu einer Welle durchzuführen.

12 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels 500 TETO System, das durch den Einlass 230 extern erzeugten versorgt wird und gereinigter Wasserstoff. Die Ausführungsform 500 zeigt Sauerstoff WARDA wo die Verdichtungseinrichtung hauptsächlich durch eine in sich geschlossene Gasturbine (Turbolader) angetrieben wird, die Abwärme der Brennstoffzelle als eine zusätzliche Energieerzeugungszyklus mit Abwärme Regenerieren, die nur für die Hilfsdrucklasten verwendet. Angereichertem Sauerstoff kann wahlweise mit einem positiven PSA-Verfahren (Überschuß) Druck zugeführt werden, wie in 4A gezeigt.

Batterie 502 des Festoxid-Brennstoffzelle umfasst eine Elektrolytmembran 510 des Festoxid angeordnet zwischen Anodenkanal 512 und Kathodenkanal 514. Der Anodenkanal hat einen Einlass 516 und einen Auslass 518 verbunden Anodenschleife 519, während der Kathodenkanal 514 hat einen Einlass 520 und einen Auslass 522 durch Kathodenzerstäubung verbunden Schaltung 523. die Anode und Kathode Schaltungen passieren durch einen Wärmetauscher 525 zur Entfernung von Abwärme, wenn die Batterie im wesentlichen die Betriebstemperatur der Brennstoffzelle ist. Rezirkulationsventilatoren (oder Ejektoren) 526 und 527 kann einen Rücklaufstrom in Anoden- und Kathodenschaltungen, die jeweils zur Herstellung zur Verfügung gestellt werden, wenn die Umluft erforderlich ist.

Kompressionsausrüstung WARD Sauerstoff arbeitet wie in 4B und 5A gezeigt, mit Modifikationen, wie unten beschrieben. Der Zuluftventilator 530 liefert Luft zu dem Verdichtereinlass 101 zum Zuführen des gespaltenen Durchflußkanals. Der Ventilator 530 durch einen Motor angetrieben (oder eines Verbrennungsmotors) 531, die Turbinen laufen erforderlich ist, die den Kompressor 101 und die Vakuumpumpe 103. Das Umgehungsrückschlagventil 532 vorgesehen ist, fahren 530 das Gebläse zu stoppen, wenn das System 500 bei Bedarf vollständig gestartet und die Temperatur erreicht Betriebstemperatur.

Der Beschickungskompressor 101 weist die Niederdruckstufe zu der Lufteinheit 401 WARD Sauerstoff zuzuführen, beispielsweise über die Leitung 181, wie in 4A oder 4B gezeigt ist, und die Bühne 538 und ein Hochdruck, der als Arbeitsmedium zusätzliche Druckluft liefert Wärmerückgewinnung durch das Rohr 540 mit dem ersten Ende 541 des ersten Wärmetauschers 542, und welches ein zweites Ende 543 mit einer Temperatur, die Betriebstemperatur des Brennstoffzellenstapels nähert. Arbeitsumgebung für Regenerationswärme wird im Rekuperator erwärmt und dann 542 Wärmetauscher 525 vor der Eingabe 549 des ersten Turbinenexpander 550 eintritt. Nach der Expansion in der ersten Turbine 550 die Arbeitsumgebung für die Regeneration des Wärmeübertragungsrohres 551 auf zusätzliche Erwärmung im Wärmetauscher 525, bevor mit dem Eingang 559 des zweiten Turbinenexpander 560 zugeführt wird. Nachdem das Arbeitsfluid expandiert für die Wärmerückgewinnung im wesentlichen Atmosphärendruck in der zweiten Turbine 560 wird über die Leitung 561 durch Rekuperator 542 überführt, wo die verbleibenden fühlbare Wärme zum Erwärmen der Luft in der Leitung zurückgewonnen 540 und angereichertem Sauerstoff in der Leitung 567, und dann verwendet, Arbeitsfluid wird durch ein Rohr 565 entfernt wird.

In dem Beispiel von 12 wird die erste Turbine 550 wird verwendet, Vakuum 103 Turbolader in Betrieb der Pumpe 572. Es versteht sich, zum Antrieb Beschickungskompressor 101 in Wirkung Turboladers 570, und die zweite Turbine 560 verwendet zu fahren, dass die Verwendung der ersten und zweiten Turbinen kontraproduktiv sein könnte, Ordnung und der elektrische Generator und kann mit jedem der Turbine oder einer dritten Turbine angeschlossen werden. Neben der Turbine kann ein Arbeitsmedium für die Wärmerückgewinnung parallel anstatt Serie zu bekommen. Arbeitsreihen Heizung ist effizienter in Bezug auf die Thermodynamik. und es ist möglich, eine Zwischenkühlung zu schaffen zwischen dem Kompressor 101 Stufen.

Angereicherter Sauerstoff von der Einheit 401 WARD Sauerstoff zu dem Kompressor 145 über das Rückschlagventil 430 zugeführt, um den Druck des angereicherten Sauerstoff erhöhen, um im wesentlichen die Kathodenkanal 514. Der Arbeitskreisdruck in Übereinstimmung mit dem gewählten Betriebsdruck des Kompressors 145 kann mehrere Stufen aufweisen und die Stufen können aus der entsprechenden betreiben Motor oder eine andere Antriebsmittel. 12 zeigt eine Turbinenexpander 140 für leichten Rückfluß als Stromquelle für den Sauerstoffverdichter 145, wie in 5A gezeigt. Diese Anordnung erzielt die höchste Effizienz der Regeneration von Energie aus dem Gasdruckabfall milden Rückfluss und hat den Vorteil, dass der Sauerstoffverdichter 145 durch ein Sauerstoff Expander 140 in einem Stand-alone-Rotoranordnung angetrieben wird, die in einem verschlossenen Umschlag eingeschlossen werden kann. Für hohe Betriebsdrücke (> 5 bar) kann notwendig sein, zusätzliche Sauerstoffkompressionsstufen mit einer anderen Energiequelle oder eine Hilfslicht für den Ausbau der Rückfluß bereitzustellen.

Da das mit Sauerstoff angereicherte durch einfache WARD Systeme geliefert typischerweise etwa 5% Argon und eine geringe Menge an Stickstoffverunreinigung enthält, kann es ratsam sein, einen Spülstrom von der Kathodenschleife 523 durch das Spülrohr 580. Das Rohr 580 verläuft durch Rekuperator 542 zur Rückgewinnung von Energie Wärmeinhalt (Enthalpie) zu entfernen, von Purge-Strom und umfasst ein Drosselventil 581 oder andere Mittel für den Druck vor der Öffnung 582 zu reduzieren Spülstrom zu verlassen. Falls nötig, alle oder einen Teil des Entleerungsstroms kann in der Atmosphäre oder die gesamte oder ein Teil des Spülstrom entfernt werden kann von der Öffnung 582 in der Druckkammer Speisegasanlagen 401 WARD recycelt werden, um mit Sauerstoff angereicherten halten und auch für die Wiederherstellung Kompressorenergie während WARDA. Fractional Anzahl der Spülstrom, der zurückgeführt wird WARDA installieren wird auf der Analyse abhängen, die die zulässige Akkumulation bestimmt, in einer Argon-Verunreinigung in dem Anodenschleifenprozess zurückgeführt. Durch Rückführung kann das Spülgas aus Argon moderate Konzentration als ein nützliches Nebenprodukt des kommerziellen Strom 500 zurückgewonnen werden.

Es kann auf der Anodenseite durch den Einlass 230 mit dem auf den Betriebsdruck des Anodenkanals entspricht Kraftstoffdruck geliefert zum Vorwärmen Wasserstoff als Kraftstoff einen zweiten Wärmetauscher 590 sein. Das erste Ende 591 des Rekuperators 590 kann Umgebungstemperatur (oder der Temperatur des Wasserstoffspeicherung). Das zweite Ende des Wärmetauschers 592 590 hat eine Betriebstemperatur der Batterie. Um eine unerwünschte Anreicherung von Wasserdampf als Reaktionsprodukt der Brennstoffzelle Anodenkanal zu verhindern, wird eine Fraktion zu der Reaktion des Anodengases wird durch eine Kondensationsschleife mit einem Rohr 593 Kühlung durch Rekuperator 590 entladen zurück 595 zum Kondensator und 596 mit dem Eingang durch Rekuperator 590 zurück 516 Nachheizen Leitung Anode. Die Kühlschlange 597 und das Drosselventil 598 für die Freigabe von Flüssigkeit, die in dem Kondensator 595.

Nach 12 bedenkt es wird klar, dass die Installation von WARDA für Sauerstoff und die damit verbundene Kompression Ausrüstung, indem sie es in der Form eines Dreh "turbozaryadnyh" Einheiten zur Regeneration des Abgaswärme der Brennstoffzelle Batterie zur Verfügung gestellt und kann in Systemen für MCFC mit einem Strom von konzentrierten CO verwendet werden ₂ und an die Kathodenschleife zugeführt , so dass man zwei Mol CO ₂ pro Mol O ₂ in der MCFC Kathodenreaktion verbraucht erhalten.

13 und 14 zeigen Beispiele von TETO 600, wo die Umwandlung von Erdgas Brennstoff mit Dampf. Das entschwefelte Erdgas wird im wesentlichen in der Brennstoffzelle Arbeitsdruck zu dem Einlaß 601 und von dort durch das Rohr eingeführt 602 tritt in das erste Ende 603 des Rekuperators 604 der Reformereinheit, der das einströmende Gas erwärmt, wie es in das zweite Ende 605 des Rekuperators Reformer fließt. Das zweite Ende 605 ist auf einer erhöhten Temperatur die Betriebstemperatur des Brennstoffzellenstapels nähert. Das vorgewärmte Gas strömt durch die Leitung 610 von dem zweiten Ende 605 des Rekuperators 619 mit dem Eingang 620 des Reaktors Reformers. Das Erdgas reagiert mit Dampf im Reaktor 620, die Herstellung von Wasserstoff enthaltenden Synthesegas, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid; ein Teil des Kohlenmonoxid mit Wasserdampf reagieren, um mehr Wasserstoff zu erzeugen.

Synthesegas in dem Reaktor 620 produziert wird von seinem Ausgang 621 über eine Leitung 622 zurück durch den Wärmetauscher Reformereinheit (oder ein Teil) zugeführt zum Kühlen des Synthesegases auf die Betriebstemperatur der ersten Installation ARA (für die Extraktion von Kohlendioxid aus der Wasserstoffanode fuel), und tritt dann in durch das Rohr 623 die erste Installation von 204 ARD - Kamera für H ₂ zu _liefern.

Wie oben beschrieben, kann auf die Temperatur des Reaktors Batterie Reformer-Brennstoffzellen-nahe der Betriebstemperatur der ersten PSA 204 Montage. Zum Beispiel kann die Betriebstemperatur für die Installation von ARA H ₂ in dem Bereich von etwa 100 bis 200 ° C Reaktorbrennstoffzellen Reformer sein kann. Wenn die Betriebstemperatur der ersten Installation ARA ausreichend hoch für die Reformierungsreaktion von Wasserdampf mit Methan (mindestens 600 ° C) und Adsorbern geeigneten Katalysator enthalten ist, kann die Umwandlungsreaktion mit Wasserdampf in Form von verbesserten Sorptions-Reaktions Installation ARA in einem Adsorber Zonentemperatur durchgeführt werden, Annäherung bis etwa 600 ° C oder darüber. Bei niedrigeren Temperaturen ist die erste Installation von ARA (zB mindestens etwa 200 ° C bis 300 ° C) Dampf-Umwandlung kann Sorption verbesserte Reaktion über einem geeigneten Katalysator in den Adsorbern durchgeführt werden. Bei noch niedrigeren Temperaturen, bis Umgebungstemperatur erreicht ist , kann die erste PSA die Installation mit herkömmlichen Adsorptionsmitteln betrieben für CO ₂ aus dem Wasserstoff zu adsorbieren.

Angereicherter Wasserstoffprodukt aus der ersten PSA-Anlage wird als leichtes Produkt durch die Leitung 630 zur Anodenschleifenleitung 632 zugeführt und dann nach weiterer Druck Umwälzgebläse 526 Anode, wobei die Anode 516 mit dem Eingang des Brennstoffzellenstapels. Die Anodenaustrittsgas aus der Anode 518 in das Rohr 640 entfernt, welche die Heizvorrichtung 642 Reformers Reaktor durchläuft und von dort in das Rohr 632 des Anodenkreises.

Angereichert Kohlendioxid aus der ersten Installation ARA als schweres Produkt bei niedrigerem Druck durch die Leitung 242 mit dem Kompressor C-Eingang (oder Vakuumpumpe) 244, die schwere Rückfluss dient als Kompressor entfernt und komprimiert das in Kohlendioxid angereicherte Strom zurück zu dem Topping-Zyklus Druck die erste Installation der ARD. Ein Teil des CO ₂ an der Reaktion in der PSA - Einheit über die Leitung 247 in die Kammer zurückgeführt, um die erste Installation von schweren Rückfluß ARA zu versorgen. CO ₂ komprimiert Rest wird über die Leitung 650 entfernt, Schauspiel, in diesem Fall die Installation TETO.

Im umgekehrten Fall, wenn die MCFC Anlage eingesetzt wird (und die in Abbildung 13 werden dargestellt) koppelt den CO ₂ wird zum Mischen mit dem mit Sauerstoff angereicherten Strom zwischen dem Rückschlagventil 430 und dem Kompressor 145 über eine Leitung 651 (durch die gepunktete Linie in 13 gezeigt) transportiert , angereicherten Sauerstoff eine ausreichende Strömung des Kathodenoxidationsmittel MCFC zwei Mol _CO2 pro Mol O ₂ -Verbrauch zu liefern.

Kohlendioxid Kompressor oder schweren Rückfluß Kompressor 244 ist in den 13 und 14 gezeigt, wo es läuft von einer dritten Expansionsturbine 670 in einem Dreh Autonom "turbozaryadnom" node 672. In Figur 13 ist die dritte Turbine 670 ist mit einer ersten Turbine 550 im Parallelbetrieb gezeigt, so daß das Einlaßrohr 675 zu der Turbine 670 ist mit einem Rohr 540 verbunden, der Eingang mit dem Rohrturbine 550 und Auslass 676 aus der Turbine 670 mit einem Rohr 551 verbunden ist, der der Ausgang der Turbine 550 ist.

14 In allen drei Reihen von Turbinen arbeiten für schrittweise Expansion des Arbeitsmediums zur Wärmerückgewinnung Luft. Tube 540 gibt erhitzte Luft zu der Turbine Eingang 550, so wird die Röhre 677 gibt zu der teilweise expandierte Luft zum Eingang der Turbine 670 und dem Rohr 678 die weitere expandierte Luft zugibt Tauscher 526 für Wiedererwärmungs aufzuheizen und dann über die Leitung 551 mit dem Eingang der Turbine 560 für die endgültige Expansion auf Atmosphärendruck . Wünschenswerterweise ist das Rohr 677 und entlang der Kontur des Wärmetauschers 525 zur Wiedererwärmungs geleitet, so dass der Einlass zu jeder Turbinenstufe auf die höchste Temperatur erwärmt wird, die erreicht werden kann.

Hitzen oder Nachheizen in den 13 und 14 und die Brennkammer des Anodenrestgas (oder der erste PSA-Abgas) zur Verfügung gestellt werden, die nicht in diesen vereinfachten Schema dargestellt ist. Der Brenner für die Anodenrestgas wird verströmen keine toxischen Wahlen, wenn das Oxidationsmittel stark mit Sauerstoff durch die Installation von 401 oder ARD WARDA erzeugten Sauerstoff angereichert ist. Da Anodenrestgas meist ₂ CO mit einem sehr geringen Heizwert der Brennstoffkomponenten sein wird, wird mit Sauerstoff angereicherten wünschenswerterweise als das Oxidationsmittel verwendet wird , zu vermeiden oder die Notwendigkeit für einen Katalysator zu reduzieren , die für das Verbrennungsgas mit einem extrem geringen BTU (Brit. Thermal Units benötigt würde , ) in der Luft.

In Figur 13 das Brenngas in dem Anodenkanal enthält Wasserstoff und wird wahrscheinlich als Kraftstoffkomponente umfassen und Kohlenmonoxid, so daß Wasserdampf und Kohlendioxid werden als Reaktionsprodukte kontinuierlich gebildet. Schlupfanodengasstrom kontinuierlich aus dem Raum nahe der Anoden Ausgang 518 durch die Leitung 680 und gekühlt durch den Wärmetauscher Reformereinheit 604 auf die geeignete Temperatur für die Aufnahme in die Förderkammer in die erste PSA-Einheit durch eine Leitung 681. In dieser Ausführungsform ist die erste PSA-Anlage so entfernt wird, erhält drei Strom gespeist , die Konzentration von CO ₂ zu _erhöhen: (1) der Abstrom des Anodengases in der Leitung 680, (2) Synthesegasumwandlungsreaktor mit Dampf in der Leitung 622, und (3) ₂ CO konzentriert schweren Rücklauf aus dem Rohr 247. im Inneren des PSA - Verfahren, wobei jeder Adsorber empfangen sollten diese drei Speiseströme in derselben Reihenfolge (von dem Rohr 681, Rohr 623 und dann, und dann das Rohr 247) , um die richtige Reihenfolge der Erhöhung der Konzentration von CO ₂ zu _halten. Sorgfalt sollte in Koordination Dampf Ausführungsform 13 getroffen werden, um ein angemessenes Verhältnis von Dampf / Kohlenstoff in dem Reformer und in dem Anodenkanal aufrechtzuerhalten jede Kohlenstoffabscheidung und anschließende Deaktivierung des Katalysators zu verhindern. Wasserdampf ist mit einem Zufuhrgas, das von Erdgas oder He zugeführt werden. Es kann erforderlich sein, einen etwas hydrophobes Adsorbens in dem ersten PSA zu verwenden oder zusätzliche Dampf in die Brennstoffzellenanodenkanal injiziert installieren. In dieser Ausführungsform ist eine klare Trennung der weniger denn wenn CO ₂ entfernt und aufkonzentriert, besteht keine Notwendigkeit , CO zu trennen.

In Figur 14 das Brenngas in dem Anodenkanal wird als gereinigte Wasserstoff bereitgestellt , die durch die erste PSA - Anlage aufgebaut und betrieben getrennt wurde , um die Verunreinigungen , CO und CH ₄ und CO ₂ und zu entfernen. (Auch hier ist der Restgasbrenner zur Verbrennung von Restkraftstoffkomponenten in dem Rückfluß von Schwerproduktstrom angereichert in CO _2, wobei der Nutzwärme aufgebracht Vorwärmen oder Nacherwärmung in einem Abwärmerückgewinnungsturbinenexpander) eingesetzt. Erstinstallation von ARA 14 empfängt zwei Beschickungsströme, Synthesegas Reformers Reaktor für die Umwandlung von Methan mit Dampf aus dem Rohr kommenden 623, und tritt dann in die Druckschwerrückfluss aus dem Rohr 247, und nicht mit dem Rückführpfad von der Anode zur Reaktion gebracht, beispiels schickte er einen gereinigten Wasserstoff. In diesem Fall wird in dem Anodenkanal nicht ausgebildet CO ₂ ist das einzige Reaktionsprodukt Wasserdampf. Wasserdampf kann aus dem Anodenkreislauf rekuperativen Wärmeaustausch zu einem Kondensator entfernt werden, wie in 12 gezeigt, aber Dampf 14 wird durch Rotations einem Trocknungsfeuchtigkeitsaustauscher 690, 610 zwischen den Rohren 690 und 640. Der Feuchtigkeitsaustauscher umfasst einen Ringtrockner 691, der in Kontakt ist mit entfernt mit Kontakt 692 und 693. Ventilfeuchtigkeitsoberflächen Wasserdampfaustauscher überträgt von Anodenaustrittsrohr 640 zur Anodenproduktzufuhrkanal 610 des Reaktors für die Umwandlung mit Dampf, Wasserdampf von der Anodenschleife zu entfernen, während all den Wasserdampf, die für die Umwandlung von Methan Bereitstellung Dampf.

Das Rohr 14 ist 640 trägt feuchte Anodengas durch den Ventilkontaktfläche 692 auf einer Seite des Ringtrockner, wobei das getrocknete Anodengas durch die Kontaktfläche 693 des Ventils in das Rohr 640 ', Rohr 632 gekoppelt mit einem Anodenkreislauf zugeführt wird. Rohr 610 liefert befeuchteten Dampfgas durch die Kontaktfläche 692 des Ventils auf der anderen Seite des Ringtrockner Reformieren, die trocken vorgewärmte Gas durch die Kontaktfläche des Ventils 693 der Leitung 610 'zugeführt wird. Die treibende Kraft für die Feuchtigkeitsübertragung kann entweder durch Festlegung einer höheren Temperatur in der Leitung 610 von relativ niedriger Temperatur in der Leitung 640 erhöht werden, einen höheren Druck in den Rohren 640 und 640 'in Bezug auf den niedrigeren Druck in den Rohren 610 und 610' herzustellen.

Es versteht sich, dass es können viele Alternativen und Variationen der beschriebenen Systeme und Verfahren sein.

Zum Beispiel sind die beschriebenen Systeme und Verfahren können in Verbindung mit verschiedenen Brennstoffzellen, Gaszuführungseinheiten und ARA, beispielsweise verwendet werden, wie beispielsweise

A. Der direkte Betrieb mit Erdgas oder MCFC Brennstoffzelleneinheiten TETO mit ARA als Anode und Kathode.

B. MCFC oder TETO Arbeit an Synthesegas, beispielsweise Sauerstoff Einblasen Kohlevergasung, PSA-Einheiten sowohl mit der Anode und Kathode.

B. Indirect Arbeit TETO Wasserstoff aus Erdgas Umwandlung zu ARA Einheiten Reformers (Entfernung von CO ₂₎ erhalten wird _, wobei die Anode (H ₂ O Auslass, und die durch Kondensation durchgeführt werden kann) und der Kathode (Stickstoffabscheideeinheit).

G. Arbeits TETO auf Wasserstoff aus einer beliebigen Quelle, PSA - Einheiten mit an der Anode (H ₂ O Auslass, und die durch Kondensation gebildet werden kann) und der Kathode (Stickstoffabscheideeinheit).

Bestimmung der Effizienz auf weniger Kraftstoff Heizwert auf Basis liegt im Bereich von etwa 60% für die Beispiele für die Umsetzung von MCFC, 70% für TETO läuft auf fossilen Brennstoffen und 80% für TETO mit Wasserstoff, mit kommerziell akzeptablen Stromdichten.

Für MCFC beschriebenen Systeme Systeme und Verfahren können Ansammlung von CO ₂ an der Anode zu vermeiden, wo das CO ₂ erzeugt wird, die Reaktionen _{von CH4} und CO, und Carbonat und übertragen durch den Elektrolyten; zugleich verhindert die Ansammlung von inertem Stickstoff an der Kathode.

Einige der hier beschriebenen Ausführungsformen der TETO haben die folgende potenzielle Vorteile:

1. Das Problem der Verringerung der Zellspannung bei einer zu hohen Temperatur kann durch Manipulieren der Partialdrücke überwunden werden.

2. Der Massenstrom von CO ₂ von der Anode pro Treibstoffeinheit entladen kann größer sein als etwa 20% nur in den Massenstrom von CO ₂ in der MCFC Anode in dem Elektrolyt aus einer größeren Menge an CO ₂ zugeführt _wird, so _dass die schwere Rückfluß Kompressor oder Vakuumpumpe sein kann , viel kleiner und benötigen weniger Strom.

3. Hohe Temperatur (hohes Potential) Abwärme verbessert die Effizienz der Wärmerückgewinnung turbozaryadnyh.

Trotz der Tatsache, dass unsere Erfindung unter Bezugnahme ist in der Fachmann auf mehrere Ausführungsbeispiele gezeigt und beschrieben wird erkennen, daß die Erfindung in Anordnung und Detail modifiziert werden, ohne vom Umfang dieser Prinzipien abzuweichen.

FORDERUNGEN

1. Ein System, das elektrischen Strom erzeugt, mit zumindest einer Brennstoffzelle bei einer Temperatur von mindestens etwa 250 ° C, mindestens ein Gassystem aus einem Wasserstoffgasseparationssystems oder Sauerstoff enthaltenden Gasversorgungssystem ausgewählten Betriebs verbunden mit der Brennstoffzelle umfasst das System Wasserstoffgas Trennung oder Zuführungssystem von sauerstoffhaltigen Gases zumindest eine Einrichtung aus einem Kompressor oder einer Pumpe, ausgewählt, und das System Wasserstoffgas Trennung oder Zuführungssystem von sauerstoffhaltigen Gases umfasst Adsorptionseinheit den Unterschied unter Verwendung von Druck und das Antriebssystem für den Kompressor oder einer Pumpe, die aus dem Wasserstoffgasseparationssystems, Sauerstoff enthaltenden Gasversorgungssystem der Brennstoffzelle davon zu erwärmen oder eine beliebige Kombination ausgewählt Mittel zur Rückgewinnung von Energie enthält.

2. System nach Anspruch 1, wobei die Brennstoffzelle eine Brennstoffzelle oder eine Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle des festen Oxids.

3. System nach Anspruch 1, wobei die Brennstoffzelle bei einer Temperatur von mindestens etwa 600 ° C betrieben wird,

4. System nach Anspruch 1, wobei die Mittel zur Wiedergewinnung von Energie mindestens ein System aus einer Gasturbine umfaßt, ausgewählt, Wärmetauscher oder Stirling-Motor.

5. System nach Anspruch 1, wobei die Pumpe eine Vakuumpumpe ist.

6. Ein System, das elektrischen Strom erzeugt, mit zumindest einer Brennstoffzelle bei einer Temperatur von mindestens 250 ° C, mindestens ein Gassystem aus einem Wasserstoffgasseparationssystems oder Sauerstoff enthaltenden Gasversorgungssystem ausgewählten Betriebs, verbunden mit der Brennstoffzelle umfasst das System Wasserstoffgas Trennung oder Zuführungssystem von Sauerstoff enthaltendem Gas Adsorptionsmodul eine Druckdifferenz verwendet, und ein System Gasturbine zu dem Wasserstoffgastrennungssystem gekoppelt ist oder eine Zufuhr von Gasanlage sauerstoffhaltigen wobei das Gasturbinensystem mit Energie versorgt wird, regenerierte Mittel aus der Wasserstoffgas-Trennsystem gewählt, Sauerstoff enthaltenden Gasversorgungssystem, die Wärme der Brennstoffzelle oder eine beliebige Kombination davon.

7. System nach Anspruch 6, wobei die Adsorptionseinheit mit einem Differenzdruck angeordnet ist, Wasserstoffgas zu der Brennstoffzelle zuzuführen, wobei die Adsorptionseinheit der Druckdifferenz enthält ein erstes Adsorptionsmittel und mindestens einem zweiten Material, ausgewählt unter Verwendung von aus dem zweiten Adsorptionsmittel, katalytischen Dampfreformierungskatalysator oder Wassergas-Shift-Reaktion.

8. System nach Anspruch 7, wobei das erste Adsorbens hauptsächlich Kohlendioxiddampf im Vergleich zu Wasser adsorbiert.

9. System nach Anspruch 8, wobei das erste Adsorbens alkalischem Material aktiviert umfaßt und der Katalysator umfaßt einen Cu-ZnO, Carbonyl oder einen Übergangsmetallkomplex-Katalysator ein Metall aus der Gruppe der Übergangsmetalle umfasst, in den Zeolith Käfig eingeführt.

10. System nach Anspruch 6, wobei das Gasturbinensystem ferner wenigstens eine Einrichtung aus einem Kompressor, Pumpe oder der Hilfsvorrichtung ausgewählt gekoppelt ist.

11. Ein System, das elektrischen Strom erzeugt, der zumindest eine Brennstoffzelle, eine Brennstoffzelle aus geschmolzenem Karbonat-Brennstoffzelle oder Festoxid mindestens eines Gassystems aus einem Wasserstoffgasseparationssystems oder Sauerstoff-Abgabesystem ausgewählt Gas, verbunden mit der Brennstoffzelle, wobei das System Wasserstoffgas Trennung oder Zuführungssystem von sauerstoffhaltigen Gas umfasst Adsorptionsmodul eine Druckdifferenz aus, und ein Gasturbinensystem mit dem Wasserstoffgas-Trennsystem oder einer Zufuhr von sauerstoffhaltigen Gassystem, bei dem die Gasturbinenanlage wird angetrieben durch Energie regeneriert Mittel, ausgewählt aus dem Wasserstoffgasseparationssystems, Sauerstoff enthaltenden Gasversorgungssystem, die Wärme der Brennstoffzelle oder eine beliebige Kombination davon.

12. Ein System, das elektrischen Strom erzeugt, mit zumindest einer Brennstoffzelle bei einer Temperatur von mindestens etwa 250 ° C, mindestens ein Gassystem aus einem Wasserstoffgasseparationssystems oder Sauerstoff enthaltenden Gasseparationssystems ausgewählten Betriebs verbunden mit der Brennstoffzelle, wobei das System Wasserstoffgas-Kammer angeordnet ist, einen ersten Abgasstrom zu erzeugen, wobei das System ein sauerstoffhaltiges Gas Trennen des zweiten Stroms von Abgas und einer Gasturbinenanlage mit mindestens einem der angepasst ist, zu erzeugen, Systeme, Wasserstoffgas-Trennsystem oder Sauerstoff enthaltenden Gastrennungssystem, wobei das Gasturbinensystem mit mindestens einem des ersten Abgasstroms oder des zweiten Abgasstrom empfängt.

13. System nach Anspruch 12, wobei die Brennstoffzelle bei einer Temperatur von mindestens etwa 600 ° C betrieben wird,

14. System nach Anspruch 12, wobei das Wasserstoffgas-Trennsystem mit einer ersten Adsorptions-Modul und den ersten Abgasstrom in Kohlendioxid angereichert enthält.

15. System nach Anspruch 14, ferner umfassend eine Brennkammer, die zur Aufnahme des ersten Abgasstrom und einen Auslass zum Entfernen der Verbrennungsproduktgasstrom, der einen ersten Eingang bildet.

16. System nach Anspruch 15, ferner mit einem ersten Rohr, durch das die Fluidverbindung der Brennkammer Auslaß und Einlaß der Kathode umfasst, die von der Brennstoffzelle durch die Fluid ausgebildet ist, die Kommunikation durch das Brennstoffzellensystem eine zweite Röhre ein Auslass der Kathode gebildet ist und eine Gasturbine und zumindest die zumindest einen Abschnitt des ersten Rohrs einen Wärmetauscher und mindestens ein Teil des zweiten Rohrs Aufnahme.

17. System nach Anspruch 15, ferner umfassend mindestens ein Rohr, durch das die Fluidverbindung von der Verbrennungskammer und dem Gasturbinensystem verlassen.

18. System nach Anspruch 12, wobei die Gasturbinenanlage zumindest eine Einrichtung aus einem Kompressor und einer Vakuumpumpe, ausgewählt.

19. System nach Anspruch 14, wobei das erste Modul eine Adsorption Rotations Adsorptionsmodul Verwendung einer Druckdifferenz umfaßt.

20. System nach Anspruch 19, wobei die Gasturbinenanlage wenigstens eine Vorrichtung mit einem Dreh Adsorptionsmodul unter Verwendung eines Druckunterschieds verbunden ist, das Gerät von einem Kompressor und einer Vakuumpumpe ausgewählt ist.

21. Ein System, das elektrischen Strom erzeugt, mit zumindest einer Brennstoffzelle, eine Brennstoffzelle aus einer Brennstoffzelle mit geschmolzenen Karbonaten ausgewählt und einem festen Oxid von mindestens einer Adsorptionseinheit, die Druckdifferenz verwendet, die Strömung zu erzeugen, konfiguriert ist, sauerstoffreiches Gas, zur Versorgung der Brennstoffzelle und eine Schwerproduktstrom des Abgases, und mindestens eine Vakuumpumpe mit dem Modul verbunden mit dem Adsorptionsdruck Differenz für schwere Produktgasstrom zu extrahieren.

22. Ein System, das elektrischen Strom erzeugt, eine Quelle für sauerstoffhaltiges Gas umfaßt, mindestens ein Wasserstoffgastrennungsmodul, das konfiguriert ist, um einen Gasstrom in Wasserstoff und einen Gasstrom in Kohlendioxid angereichert angereichert zu erzeugen, und Wasserstoffgastrennungsmodul umfasst Adsorptionsmodul Verwendung von Differenzdruck, eine Verbrennungsvorrichtung mit einem Gasstrom Verbrennungsprodukt von sauerstoffhaltigen Gas und einem Gasstrom angereichert in Kohlendioxid und mindestens eine Brennstoffzelle des geschmolzenen Karbonaten einem Einlass der Kathodenöffnung zur Aufnahme des Verbrennungsproduktgasstrom und einen Einlaß für die Herstellung mit eine Anode für einen Gasstrom in Wasserstoff angereichertes empfängt.

23. System nach Anspruch 22, wobei die Adsorptionseinheit die Druckdifferenz unter Verwendung mit einer Quelle für sauerstoffhaltiges Gas verbunden ist und in die Sauerstoffversorgung angereichert angepasst ist, um die Verbrennungsvorrichtung mit einem Gasstrom zu erzeugen.

24. System nach Anspruch 22, wobei die Brennstoffzelle des geschmolzenen Karbonaten einen Auslass mindestens einen Abgasstrom von der Brennstoffzelle zu entfernen, wobei das System ferner einen ersten Wärmetauscher umfasst, der einen Strom von Abgas von der Brennstoffzelle und die Gasströmung empfängt Verbrennungsprodukt.

25. System nach Anspruch 24, das ferner einen Reaktor Erzeugung wasserstoffhaltigen Gases umfasst, und eine Leitung für Kohlenwasserstoff-Kraftstoffgemisch zuzuführen - das Wasser an der Reaktorerzeugungs Wasserstoff enthaltenden Gas, wobei zumindest ein Teil des Rohrs den Kohlenwasserstoffbrennstoff zu mischen, - das Wasser innerhalb des ersten angeordnet ist, Tauscher.

26. System nach Anspruch 25, die ferner eine Adsorptionseinheit mit der Druckdifferenz aufweist, ist mit einer Quelle eines Sauerstoff enthaltenden Gasstrom verbunden ist, die sauerstoffreiches Gas erzeugen kann, für die Zufuhr zu dem Reaktor, Erzeugen von wasserstoffhaltigen Gas.

27. Das System, das elektrischen Strom erzeugt, mit zumindest einer Brennstoffzelle zum Entfernen der Anode eine Anodenaustrittsöffnung Abgas und Kathodeneinlass, während die Brennstoffzelle bei einer Temperatur von mindestens etwa 250 ° C betrieben wird, das Modul Adsorptions Druckdifferenz verwenden, die einen Gasstrom, der reich an Sauerstoff zu erzeugen, und eine Verbrennungsvorrichtung mit einer Strömung der Verbrennungs aus dem Gasstrom von Produktgas reich an Sauerstoff und das Anodenabgas und ein Rohr, durch das die Fluidverbindung Verbrennungseinrichtung konfiguriert ist zum erzeugen und Kathodeneinlassöffnung zur Kraftstoffversorgung von Verbrennungsproduktgasstroms zur Kathode der Brennstoffzelle.

28. Verfahren für mindestens etwa 250 ° C bei einer Temperatur von Betriebs mindestens einen Beschickungsstrom zu mindestens einer Brennstoffzelle, umfassend: mindestens eines der Wasserstoffgastrennungssystem oder Systeme, die Sauerstoff enthaltendes Gas zu der Brennstoffzelle zuzuführen verbunden, wobei das System Wasserstoffgas Trennung oder Zuführungssystem von sauerstoffhaltigen Gases zumindest eine Vorrichtung aus einem Kompressor oder Vakuumpumpe ausgewählt ist, und das System Wasserstoffgas Trennung oder Zuführungssystem von sauerstoffhaltigen Gas umfasst ein Modul Adsorptions Druckdifferenz unter Verwendung der Regenerationsenergie Mittel aus der Wasserstoffgas-Trennsystem gewählt, das Zuführsystem von sauerstoffhaltigen Gas, Wärme der Brennstoffzelle oder jede Kombination davon und die Durchführung des Kompressors oder Vakuumpumpe zumindest teilweise auf der rückgewonnene Energie zu liefern, mindestens eine Strömung zu der Brennstoffzelle zugeführt.

29. Verfahren nach Anspruch 28, wobei die Energierückgewinnungsvorgang und umfasst die Verabreichung von mindestens einem Abgasstrom von der Brennstoffzelle Wasserstoffgas-Trennsystem oder Sauerstoff enthaltenden Gasversorgungssystem, die mindestens eine Einheit vom Austauscher gewählt und Gasturbine.

30. Verfahren nach Anspruch 28, wobei die Brennstoffzelle bei einer Temperatur von mindestens etwa 600 ° C betrieben wird,

mindestens etwa 250 ° C mindestens ein Brennstoffstrom, zumindest eine Brennstoffzelle arbeitet Herstellung bei einer Temperatur von, umfassend das Bilden eines ersten Differenzdruck in dem ersten Gasstrom 31. Verfahren für Kraftstoff enthält, unter ausreichend, um den ersten Gasstrom, der Brennstoff zu trennen und einen ersten Strom angereicherten Gasbrennstoff und den ersten Strom von abgereichertem Gas-Kraftstoff mindestens einem des ersten Stroms angereicherten Gasbrennstoff oder einen ersten Strom von abgereichertem Gas-Kraftstoffs in der ersten Adsorptionseinheit Einführen der Unterschied unter Verwendung von für eine Druckdifferenz zwischen dem ersten Druck erzeugt und die erste Kraftstoff angereicherten Gasstrom in die Brennstoffzelle eingeführt wird.

32. Verfahren nach Anspruch 31, wobei der Differenzdruck erzeugt Druckdifferenz unter Verwendung einer ersten Adsorption umfasst, wobei der erste Gasstrom Brennstoffstrom enthaltende Gas Wasserstoff enthält, brennstoffreichen Gasstrom umfasst wasserstoffreichen Gasstrom, erschöpften Gasstrom enthält einen Brennstoff Gasstrom in Kohlendioxid angereichert ist, und Einführen des Adsorptionseinheit mit einem Druckwechselgasstrom umfasst mit Kohlendioxid angereichert Einführung der Gasturbine als das Arbeitsfluid für die Adsorption Druckdifferenz verwenden.

33. Verfahren zur Herstellung eines sauerstoffhaltigen Gasstrom und einen Gasstrom, der Kohlendioxid, zu der Kathode der Brennstoffzelle des geschmolzenen Carbonat und wasserstoffhaltigen Gasstroms zur Anode der Brennstoffzelle, umfassend die Trennung von wasserstoffhaltigen mit Wasserstoff angereicherten Gasstrom zu dem Gasstrom und einen Strom von Gas reich an Kohlenstoff Gas, wobei die Trennung durch Adsorption unter Verwendung von Druckdifferenz ist, angereichert die Verbrennungsgasgemischstrom in Kohlendioxid und Sauerstoff enthaltende Gasstrom ein Verbrennungsproduktgasstrom zu erzeugen, um einen Gasstrom in Wasserstoff der Brennstoffzelle mit der Anode angereichert Einführen und Einführen des Verbrennungsproduktgasstroms zum Kathoden Brennstoffzelle.

34. Verfahren nach Anspruch 33, weiter mit Sauerstoff angereicherten Luftstrom, umfassend eine Sauerstoff enthaltende Einsatzgasstrom erhalten wird.

35. Verfahren nach Anspruch 34, wobei die Sauerstoffanreicherungszufuhrstrom Luft Einführen in die Adsorptionseinheit mit dem Druckunterschied für den Gasstrom in Sauerstoff angereicherter umfaßt.

36. Verfahren nach Anspruch 33, bei dem das Brennstoffelement des mindestens einen Abgasstrom der Brennstoffzelle identifiziert, umfasst das Verfahren ferner eine Wärmeübertragung von dem Verbrennungsproduktgasstrom zur Strömung des Abgases von der Brennstoffzelle.

37. Verfahren nach Anspruch 36, ferner umfassend einen beheizten Strömungs injizierter Brennstoffzellenabgas in die Gasturbine.

38. Das System, das elektrischen Strom erzeugt, mit zumindest einer Brennstoffzelle bei einer Temperatur von mindestens etwa 250 ° C, das Wärmerückgewinnungssystem der Brennstoffzelle betrieben wird, wird die Brennstoffzelle mindestens eine der Kraftstoffversorgungssystem angeschlossen Gas, verbunden mit der Brennstoffzelle, der Brenngasversorgungssystem schließt Adsorptionsmodul eine Druckdifferenz aus, und ein Gasturbinensystem mit dem Wärmerückgewinnungssystem der Brennstoffzelle und dem Brenngaszuführungssystem.

39. System nach Anspruch 38, wobei die Brennstoffzelle bei Temperaturen von mindestens etwa 600 ° C betrieben wird,

zur Rezirkulation durch die das Arbeitsmedium für einen Wärmerückgewinnungswärmeübertragung von der Brennstoffzelle zur Gasexpansionsenergie für das Gasturbinensystem 40. Das System nach Anspruch 38, wobei das Regenerationssystem ein Rohr Brennstoffzelle Wärme umfaßt.

41. System nach Anspruch 40, wobei das Arbeitsmedium ein Wärmerückgewinnungswärmeströmungsverbindung mit dem Brennstoffzellenabgas aufweist.

42. System nach Anspruch 38, wobei die Gasturbinenanlage mit mindestens einer Pumpe oder einem Kompressor zur Adsorptionseinheit mit der Druckdifferenz und einen Expander gekoppelt ist mit der Pumpe oder des Kompressors gekoppelt ist.

43. System nach Anspruch 42, wobei die Adsorptionseinheit eine Druckdifferenz unter Verwendung angeordnet ist, um einen Gasstrom in der Sauerstoffzufuhr zur Brennstoffzelle angereichert zu erzeugen.

44. System nach Anspruch 42, ferner mit einer ersten Adsorptionseinheit durch Druckunterschied aufweist, der in Sauerstoffzufuhr zur Brennstoffzelle und eine zweite Adsorptionseinheit um eine Druckdifferenz unter Verwendung angereicherter angepasst ist um einen Gasstrom zu erzeugen, der eine Strömung zu erzeugen, angeordnet ist, Gas mit Wasserstoff angereichert zu der Brennstoffzelle zugeführt werden.

45. Das System, das elektrischen Strom erzeugt, mit zumindest einer Brennstoffzelle von einer Brennstoffzelle oder eine Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle des festen Oxids ausgewählt, das Wärmerückgewinnungssystem der Brennstoffzelle ist die Brennstoffzelle mit mindestens einem Zuführungssystem verbunden Brenngas, verbunden mit der Brennstoffzelle, der Brenngasversorgungssystem schließt Adsorptionsmodul eine Druckdifferenz aus, und ein Gasturbinensystem mit dem Wärmerückgewinnungssystem der Brennstoffzelle und dem Brenngaszuführungssystem.

46. ​​Das System, das elektrischen Strom erzeugt, mit zumindest einer Brennstoffzelle mindestens einen Einlass definiert, um einen Brenngasstrom zu empfangen und mindestens einen Auslass zum Entfernen von Abgasstrom der Brennstoffzelle, die Brennstoffzelle bei einer Temperatur von mindestens etwa 250 ° C betrieben wird, zumindest eine Brenngas-Zufuhrsystem einen Brennstoffgasstrom an den Eingang der Brennstoffzelle für die Zuführung umfasst das System Zuführen von Kraftstoff Gasadsorption Modul eine Druckdifferenz unter Verwendung koppelte Gasturbinenanlage ein Brenngasversorgungssystem des ersten Rohrs in Flüssigkeitsverbindung mit dem Auslass der Brennstoffzelle für einen ersten Abschnitt hindurch Abgas der Brennstoffzelle fließen, ein zweites Rohr hindurch Arbeitsfluid Wärmerückgewinnung ist und mit dem Turbinensystem und dem ersten Wärmetauscher vorbei aufnimmt zur Weiterleitung ein erstes Rohr und ein zweiter Abschnitt des zweiten Rohres.

47. System nach Anspruch 46, wobei die Brennstoffzelle bei einer Temperatur von mindestens etwa 600 ° C betrieben wird,

48. System nach Anspruch 46, wobei die Adsorptionseinheit eine Druckdifferenz verwendet, ist angeordnet, um einen Gasstrom mit Sauerstoff angereichert zu erzeugen, um den Einlass der Brennstoffzellenkathode, und ein Gasturbinensystem zugeführt wird, umfasst mindestens eine Pumpe oder einen Kompressor, verbundene Einheit zur Adsorption einer Druckdifferenz verwendet und einem Expander gekoppelt mit der Pumpe oder dem Kompressor, wobei der Expander zum Aufnehmen der Wärmerückgewinnungsarbeitsfluid den Einlass bildet.

Luft an die Adsorptionseinheit zum Zuführen einer Luftquelle umfasst, mit dem Differenzdruck und die zweite Leitung als Arbeitsfluid für die Wärmerückgewinnung 49. System nach Anspruch 48, wobei das System, das weitere elektrische Strom erzeugt.

50. System nach Anspruch 46, wobei das erste Rohr und das zweite Rohr in der Nähe der Wärmetauscher derart ist, dass Wärme aus dem Kathodenabgas in dem ersten Wärmerohrarbeitsmittel in der zweiten Rückgewinnungsleitung übertragen angeordnet ist.

51. System nach Anspruch 46, wobei das System eine Adsorption Unterschied unter Verwendung von Druck Brenngasversorgungsmodul umfasst, das zum Erzeugen eines Gasstroms in Wasserstoff zur Zuführung zu einem Einlass des Brennstoffzellenanode und dem Gasturbinensystem umfasst angereichert Lage ist, an mindestens eine Pumpe oder ein Kompressor zur Adsorptionseinheit gekoppelt Druckdifferenz verwendet und eine Expansionsvorrichtung an der Pumpe oder dem Kompressor gekoppelt ist, wobei der Aufweiter den Einlass zur Aufnahme des Wärmerückgewinnungsarbeitsfluid bildet.

52. System nach Anspruch 51, ferner mit einem Wasserstoffgaserzeugungssystem, das an die Adsorptionseinheit gekoppelt, um die Druckdifferenz verwendet, wobei der Wasserstoffgaserzeugungssystem-Auslass für die Wasserstoffgaszufuhrstrom in die Adsorptionseinheit mit einem Differenzdruck und einen Eingang bilden kohlenwasserstoffhältigen zur Aufnahme Kraftstoff.

53. System nach Anspruch 50, die ferner eine dritte Leitung in Fluidverbindung mit dem Einlass Wasserstoffgas-Erzeugungssystem umfasst, das am einen Kohlenwasserstoffbrennstoff zu nehmen, ein viertes Rohr, das zwischen dem Auslass des Systems und erzeugen Wasserstoffgaseintritts gebildet Fluidverbindung herstellt Modul Adsorption Druckdifferenz, zur Aufnahme des Einspeisungsstrom von wasserstoffhaltigem Gas und einen zweiten Spulenaufnahmeabschnitt des dritten Rohr und dem vierten Rohr ist, wobei das dritte Rohr und das vierte Rohr nahe sind, so daß Wärme von dem Beschickungsstrom von wasserstoffhaltigen Gases in dem vierten Rohr Kohlenwasserstoffbrennstoff übertragen wird im dritten Rohr.

54. System nach Anspruch 48, wobei die Pumpe zum Extrahieren der Gasstrom abgereicherte Sauerstoffadsorption aus dem Modul unter Verwendung einer Druckdifferenz, und die Brennstoffzelle wird bei einer Temperatur von mindestens etwa 600 ° C betrieben, um eine Vakuumpumpe ist,

55. System nach Anspruch 46, wobei die Brennstoffzelle zur Entfernung des Kathodenabgasstrom und einen zweiten Auslass zum Entfernen des Anodengasströmungsstrom und dem Kathodenabgas strömt durch den ersten Tunnel einen ersten Auslass definiert, wobei das System, das elektrischen Strom erzeugt, ferner einen dritten Schlauch, der den Anodenabgasstrom bildet, wobei der dritte Rohrabschnitt innerhalb des ersten Wärmetauschers angeordnet ist.

56. System nach Anspruch 46, ferner umfassend zumindest einen zweiten Wärmeaustauscher, wobei der zweite Aufnahmeabschnitt des ersten Rohrs und des zweiten Rohrs, wobei das Gasturbinensystem Satz mindestens zwei Expanderturbine und das zweite Rohr umfasst Kommunikation zwischen dem ersten Wärmetauscher und einem zweiten Wärmetauscher und einem Twin-Turbo-Expander.

57. System nach Anspruch 46, wobei die Brennstoffzelle eine Brennstoffzelle eines Festoxid-Brennstoffzelle oder eine Schmelzkarbonat-Brenngas-Zufuhrsystem umfasst umfasst einen ersten Dreh Adsorptionsmodul einen Druckunterschied mit dem Gasstrom in Sauerstoff zu der Kathodeneinlassöffnung angereichert zuzuführen eine Brennstoffzelle und ein zweites Dreh Adsorptionsmodul einen Druckunterschied mit dem Gasstrom in Wasserstoff zu dem ersten Drehmodul gekoppelt Adsorption unter Verwendung von Druckdifferenz und der zweiten Drehmodul Adsorption Druckdifferenz an dem Einlass des Brennstoffzellenanode und ein Gasturbinensystem angereichert zuzuführen .

58. System nach Anspruch 46, wobei das Brenngaszuführungssystem eine Gastrennungsmodul umfasst, das so konfiguriert ist, brennstoffreiche Gasstrom zuzuführen, um den Eingang der Brennstoffzelle zu erzeugen.

59. Способ получения, по меньшей мере, одного потока обогащенного топливом газа, по меньшей мере, на один топливный элемент, работающий при температуре, по меньшей мере, приблизительно 250°С, включающий создание разности давлений в потоке газа, содержащего топливо, в условиях, достаточных для отделения потока обогащенного топливом газа от потока газа, содержащего топливо, причем создание разности давлений включает адсорбцию с использованием разности давлений, введение потока обогащенного топливом газа в топливный элемент, передачу тепла из топливного элемента рабочей среде регенерации тепла, и введение рабочей среды регенерации тепла, по меньшей мере, в один модуль адсорбции с использованием разности давлений для создания разности давлений.

60. Способ по п.59, при котором поток газа, содержащий топливо, содержит воздух, поток обогащенного топливом газа содержит поток газа, обогащенного кислородом, и модуль адсорбции с использованием разности давлений содержит газовую турбину.

61. Способ по п.59, при котором передача тепла включает передачу тепла от потока отходящего газа, по меньшей мере, одного топливного элемента рабочей среде регенерации тепла.

62. Способ по п.60, в котором рабочую среду регенерации тепла расширяют при введении в газовую турбину для приведения в действие компрессора или насоса, вырабатывающего разность давлений.

63. Способ получения, по меньшей мере, одного потока обогащенного топливом газа, по меньшей мере, на один из топливных элементов, топливный элемент из расплавленного карбоната или топливный элемент из твердого оксида, включающий создание разности давлений в потоке газа, содержащего топливо, в условиях, достаточных для отделения потока обогащенного топливом газа от потока газа, содержащего топливо, введение потока, обогащенного топливом газа в топливный элемент, передачу тепла из топливного элемента рабочей среде регенерации тепла и введение рабочей среды регенерации тепла, по меньшей мере, в один модуль адсорбции с использованием разности давлений для создания разности давлений.

64. Способ получения потока газа, обогащенного кислородом, по меньшей мере, на один из топливных элементов, к топливному элементу из расплавленного карбоната или топливному элементу из твердого оксида, включающий обеспечение первого модуля адсорбции с использованием разности давлений, который выполнен с возможностью вырабатывания потока газа, обогащенный кислородом, для подачи на топливный элемент, обеспечение системы газовой турбины, соединенной с первым модулем адсорбции с использованием разности давлений, и циркуляцию потока рабочей жидкости регенерации тепла через систему газовой турбины, в которой часть потока рабочей среды регенерации тепла расположена рядом с потоком отходящего газа, по меньшей мере, одного топливного элемента.

65. Способ по п.64, при котором система газовой турбины содержит, по меньшей мере, один детандер, соединенный с компрессором или насосом, а рабочая среда регенерации тепла вводится в детандер.

66. Способ по п.64, дополнительно включающий нагрев потока газа, обогащенного кислородом, перед подачей на топливный элемент путем расположения части потока газа, обогащенного кислородом рядом, по меньшей мере, с одним из потока рабочей среды регенерации тепла или потока отходящего газа топливного элемента.

67. Способ по п.64, дополнительно включающий обеспечение второго модуля адсорбции с использованием разности давлений, который выполнен с возможностью вырабатывания потока газа, обогащенного водородом, для подачи на топливный элемент, при этом систему газовой турбины дополнительно соединяют со вторым модулем адсорбции с использованием разности давлений.

68. Система, вырабатывающая электрический ток, содержащая, по меньшей мере, один топливный элемент, топливный элемент из расплавленного карбоната или топливный элемент из твердого оксида, и модуль адсорбции с использованием разности давлений, соединенный с топливным элементом, который может вырабатывать водородосодержащий газ для подачи на топливный элемент, причем модуль адсорбции с использованием разности давлений содержит первый адсорбент и, по меньшей мере, один второй материал, выбранный из второго адсорбента и катализатора конверсии с водяным паром или катализатора реакции конверсии водяного газа.

69. Система по п.68, в которой первый адсорбент преимущественно адсорбирует углекислый газ по сравнению с водяным паром.

70. Система по п.69, в котором модуль адсорбции с использованием разности давлений включает в себя, по меньшей мере, одну первую зону и, по меньшей мере, одну вторую зону, при этом первая зона включает первый адсорбент.

71. Система по п.70, в которой первый адсорбент содержит активированный щелочью материал, а катализатор содержит Си -ZnO, карбонильный комплекс переходного металла, или катализатор, содержащий металл из группы переходных металлов, введенный в клетку цеолита.

72. Система по п.70, дополнительно содержит третью зону, которая включает в себя, по меньшей мере, один осушитель.

73. Система по п.69, в которой катализатор включен, по меньшей мере, в одну из первой зоны или второй зоны.

74. Система по п.71, в которой активированный щелочью материал выбран из оксида алюминия, пропитанного карбонатом калия, гидротальцита, активированного карбонатом калия, и их смесей.

Druckversion
Дата публикации 09.02.2007гг

NEUE ARTIKEL UND VERÖFFENTLICHUNGEN
	Die Technologie der Herstellung von Kardangelenken für besvarochnogo, gewinde, besflyantsevogo Verbindungsrohrsegmente in Hochdruckleitungen (ein Video)
	Erdöl und Erdölprodukte Reinigungstechnologie
	Auf die Möglichkeit aufgrund der inneren Kräfte mechanisches System von beweglichen
	Glow Flüssigkeit in einem dünnen dielektrischen kanaloh
	Die Beziehung zwischen Quanten und der klassischen Mechanik
	Millimeterwellen in der Medizin. Ein neuer Look. IIM - Therapie
	Magnetmotor
	Die Wärmequelle auf der Basis von Einheiten nososnyh