發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明構(gòu)思涉及發(fā)電系統(tǒng)，并且更具體地涉及生成電力和包括燃料電池系統(tǒng)與循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)，在燃料電池系統(tǒng)中所供應(yīng)的反應(yīng)物起反應(yīng)以生成電力，并且循環(huán)系統(tǒng)被配置為使由燃料電池系統(tǒng)生成的生成物循環(huán)并且重新供應(yīng)燃料電池系統(tǒng)生成的生成物的至少一部分，作為燃料電池系統(tǒng)的反應(yīng)物。
【背景技術(shù)】
[0002]燃料電池是一種通過電化學(xué)反應(yīng)將存儲(chǔ)在碳?xì)浠衔锶剂现械幕瘜W(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的設(shè)備。通常，燃料電池包括被電解質(zhì)分隔的陽極和陰極，電解質(zhì)將電流傳導(dǎo)至帶電的離子。恪融碳酸鹽燃料電池隨著反應(yīng)物燃料氣體(reactant fuel gas)穿過陽極而工作，同時(shí)包含二氧化碳的氣體被氧化并且氧穿過陰極。
[0003]當(dāng)使用燃料電池時(shí)，當(dāng)反應(yīng)物燃料氣體起反應(yīng)時(shí)，可排出某些生成物。然而，該生成物包含導(dǎo)致全球變暖和氣候變化的大量二氧化碳，并且因此環(huán)境受到此生成物的不利影響。因此，為了供應(yīng)和使用燃料電池，收集并且處理二氧化碳是很重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術(shù)問題
[0005]本發(fā)明構(gòu)思提供了一種生成電力并且包括燃料電池系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)，在燃料電池系統(tǒng)中所供應(yīng)的反應(yīng)物起反應(yīng)以生成電力，并且循環(huán)系統(tǒng)被配置為使由燃料電池系統(tǒng)生成的生成物循環(huán)并且將該生成物的至少一部分重新供應(yīng)，作為燃料電池系統(tǒng)的反應(yīng)物。
[0006]技術(shù)方案
[0007]根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一方面，生成電力的發(fā)電系統(tǒng)包括:燃料電池系統(tǒng)，所供應(yīng)的反應(yīng)物在燃料電池系統(tǒng)中起反應(yīng)以生成電力；和循環(huán)系統(tǒng)，用于使由燃料電池系統(tǒng)生成的生成物循環(huán)，其中，循環(huán)系統(tǒng)重新供應(yīng)由燃料電池系統(tǒng)生成的生成物的至少一部分作為燃料電池系統(tǒng)的反應(yīng)物。
[0008]燃料電池系統(tǒng)可以包括反應(yīng)物在此起反應(yīng)的陽極和陰極。氫可以被供應(yīng)給陽極，并且氧和二氧化碳可以被供應(yīng)給陰極。
[0009]循環(huán)系統(tǒng)可以包括用于分離由燃料電池系統(tǒng)生成的生成物的至少一部分并且將此重新供應(yīng)為燃料電池系統(tǒng)的反應(yīng)物的分離器。
[0010]分離器可以從通過燃料電池系統(tǒng)生成的生成物分離二氧化碳并且將二氧化碳重新供應(yīng)至燃料電池系統(tǒng)。
[0011]分離器可以是使用沸點(diǎn)差異的分相器。
[0012]發(fā)電系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括燃燒系統(tǒng)，并且燃燒系統(tǒng)可以位于燃料電池系統(tǒng)的后端，并且其中，包括在生成物中的氧和氫起反應(yīng)生成水和二氧化碳。
[0013]燃燒系統(tǒng)可以是使用預(yù)定催化劑的催化劑燃燒系統(tǒng)。
[0014]發(fā)電系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括渦輪發(fā)電系統(tǒng)，該渦輪發(fā)電系統(tǒng)包括渦輪并且被配置為通過旋轉(zhuǎn)渦輪生成電力。渦輪發(fā)電系統(tǒng)可以位于燃燒系統(tǒng)的后端并且通過使用由燃燒系統(tǒng)生成的水和二氧化碳的至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)渦輪生成電力。
[0015]發(fā)電系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括熱交換器，該熱交換器用于將由燃燒系統(tǒng)生成的生成物的熱量與外部熱量交換。
[0016]有益效果
[0017]根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式的發(fā)電系統(tǒng)包括燃料電池系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)，并且因此可以將通過燃料電池系統(tǒng)生成的生成物再利用為其反應(yīng)物。因此，可以改善發(fā)電系統(tǒng)的總發(fā)電效率，并且可以防止可作為環(huán)境污染因素的生成物排出。例如，當(dāng)循環(huán)系統(tǒng)重新循環(huán)包含于由燃料電池系統(tǒng)生成的生成物中的二氧化碳時(shí)，可以禁止導(dǎo)致全球變暖的二氧化碳被排出，從而減低污染物的生成。
[0018]另外，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式的發(fā)電系統(tǒng)包括具有分離器的循環(huán)系統(tǒng)，并且因此可以大大地增加再循環(huán)從燃料電池生成的生成物的效率。因?yàn)槎趸伎梢员环蛛x和再利用，所以可以防止環(huán)境污染。
[0019]另外，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式的發(fā)電系統(tǒng)包括燃料電池系統(tǒng)和渦輪發(fā)電系統(tǒng)，并且因此可以體現(xiàn)為混合發(fā)電系統(tǒng)。因此，使用燃料電池生成電力的同時(shí)，可以由渦輪使用從燃料電池生成的高溫生成物來生成電力，從而大大地增加電量和能量利用效率。
[0020]另外，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式的發(fā)電系統(tǒng)包括熱交換器，并且因此可以大大地增加發(fā)電系統(tǒng)的總能量利用效率。
【附圖說明】
[0021]圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式的發(fā)電系統(tǒng)的概念圖。
[0022]圖2是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式的發(fā)電系統(tǒng)的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]最佳模式
[0024]根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式的生成電力的發(fā)電系統(tǒng)包括其中所供應(yīng)的反應(yīng)物起反應(yīng)以生成電力的燃料電池系統(tǒng)以及使由燃料電池系統(tǒng)生成的生成物循環(huán)的循環(huán)系統(tǒng)。循環(huán)系統(tǒng)被配置為將通過燃料電池系統(tǒng)生成的生成物的至少一部分重新供應(yīng)，作為燃料電池系統(tǒng)的反應(yīng)物。
[0025]本發(fā)明構(gòu)思的模式
[0026]在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施方式。然而，本發(fā)明構(gòu)思不由這些示例性實(shí)施方式限制。
[0027]結(jié)合附圖從示例性實(shí)施方式的以下描述中，本發(fā)明構(gòu)思的優(yōu)點(diǎn)和特征以及實(shí)現(xiàn)它們的方法將變得清晰可見且更容易理解。然而，本發(fā)明構(gòu)思可以許多不同形式體現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為局限于本文中所闡述的實(shí)施方式。相反，這些實(shí)施例被提供以使得本公開詳盡和完整，并且將本發(fā)明構(gòu)思的范圍完整地傳達(dá)給本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。本發(fā)明構(gòu)思的范圍在權(quán)利要求和它們的等同物中限定。貫穿【具體實(shí)施方式】相同的參考標(biāo)號(hào)表示相同的元件。
[0028]本文中所使用的術(shù)語的目的僅在于描述特定實(shí)施方式，并且不旨在限制本發(fā)明構(gòu)思。除非上下文另有明確說明，否則如本文中使用的，單數(shù)形式“一(a)”、“一個(gè)(an)”和“該(the)”旨在也包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)進(jìn)一步理解的是，術(shù)語“包含”和/或“包括”在本說明書中使用時(shí)，指定存在所陳述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組合。
[0029]除非另外有定義，否則本文使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)與本發(fā)明構(gòu)思所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常所理解的術(shù)語具有同樣的含義。將進(jìn)一步理解，除非本文中明確定義如此，否則術(shù)語(諸如在常用字典中定義的那些)，應(yīng)解釋為具有與它們?cè)谙嚓P(guān)領(lǐng)域的上下文中的含義一致的含義，并且將不以理想化或過于正式的意義來解釋。
[0030]圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式的發(fā)電系統(tǒng)I的概念圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式的發(fā)電系統(tǒng)I的電路圖。
[0031]根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式的發(fā)電系統(tǒng)I被配置為生成電力，并且可以包括燃料電池系統(tǒng)100，其中反應(yīng)物起反應(yīng)以生成電力；和循環(huán)系統(tǒng)200，使由燃料電池系統(tǒng)100生成的生成物循環(huán)。循環(huán)系統(tǒng)200被配置為將通過燃料電池系統(tǒng)100生成的生成物的至少一部分重新供應(yīng)，作為燃料電池系統(tǒng)100的反應(yīng)物。
[0032]燃料電池系統(tǒng)100可以是通過預(yù)定反應(yīng)物的反應(yīng)從化學(xué)能生成電能的系統(tǒng)。即，燃料電池系統(tǒng)100是從用作燃料的反應(yīng)物被氧化時(shí)生成的化學(xué)能生成電能的系統(tǒng)。當(dāng)反應(yīng)物反應(yīng)時(shí)可以產(chǎn)生生成物。例如，生成物可以是氣體。
[0033]在此，生成物應(yīng)當(dāng)被理解為不僅包括當(dāng)反應(yīng)物在燃料電池系統(tǒng)100中反應(yīng)時(shí)生成的物質(zhì)而且包括當(dāng)反應(yīng)效率不是100%時(shí)不再反應(yīng)且因此被排出的反應(yīng)物的殘留物的概念，即，包括從燃料電池系統(tǒng)100排出的所有物質(zhì)的概念。
[0034]燃料電池系統(tǒng)100可以包括陽極110、陰極120以及存在于陽極110和陰極120之間的電解質(zhì)。燃料電池系統(tǒng)100可以根據(jù)電解質(zhì)的類型體現(xiàn)為各種系統(tǒng)，例如，磷酸燃料電池系統(tǒng)、熔融碳酸鹽燃料電池系統(tǒng)、固體電解質(zhì)燃料電池系統(tǒng)、固體聚合物燃料電池系統(tǒng)等。在本公開內(nèi)容中，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)100可以是熔融碳酸鹽燃料電池系統(tǒng)。
[0035]陽極110用作供應(yīng)反應(yīng)物中的預(yù)定燃料的燃料電極。例如，燃料可以是氫。陰極120可以用作供應(yīng)反應(yīng)物中的氧和二氧化碳的氧化物電極。因此，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)100可以是使用純氧的純氧燃燒裝置。
[0036]氫可被注入陽極110以通過氧化反應(yīng)生成電子，并且氧和二氧化碳可以被供應(yīng)給陰極120以生成碳酸根離子。
[0037]碳酸根離子可以通過