JP2018500726A - 高圧蒸気の生成のために廃熱回収を用いる燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、米国特許法第120条の下で、内容が全体として参照により本明細書に援用される2014年11月21日に出願された米国特許出願第14/550,320号の優先権を主張する。
Claims (15)
- 陽極側及び陰極側を有し、発電するように構成された少なくとも1つの高温燃料電池スタックと、
前記少なくとも1つの高温燃料電池スタックから出力される排気及び/又は前記排気から得られるガスを酸化し、高レベルの熱を発生させるように構成された酸化剤と、
前記酸化剤で発生する前記高レベルの熱を回収するように構成された高レベル熱回収システムと
を備える気体酸化剤/高レベル熱回収アセンブリと
を備える燃料電池システム。 - 前記高レベル熱回収システムが、給水を受け取り、前記酸化剤によって発生する前記高レベルの熱を使用し、高圧高温蒸気を発生させるように構成されたボイラーを備える、請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記排気が前記少なくとも1つの高温燃料電池スタックから出力される陽極排気である、請求項1又は請求項2に記載の燃料電池システム。
- 前記排気又は前記排気から得られる前記ガスが前記酸化剤に提供される前に前記少なくとも1つの燃料電池スタックから出力された前記排気を冷却し、前記加熱されたオキシダントガスが前記酸化剤に提供される前に前記排気の熱を使用し、入力オキシダントガスを予熱するように構成された排気レキュペレータと、
前記排気から水を回収し、水が分離された排気を出力するように構成された水移動アセンブリであって、前記水が分離された排気を酸化剤が酸化するように構成される、水移動アセンブリと
の内の1つ又は複数をさらに備える、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 - 前記システムが前記排気レキュペレータ及び前記水移動アセンブリを備え、前記排気レキュペレータが、前記水が分離された排気を予熱し、前記加熱された水が分離された排気を前記酸化剤に出力するように構成される、請求項4に記載の燃料電池システム。
- 前記加熱されたオキシダントガスが前記酸化剤に提供される前に前記少なくとも1つの高温燃料電池スタックから出力された燃料電池オキシダント排気からの廃熱を使用し、オキシダントガスを加熱するように構成された加熱器をさらに備える、請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記排気が前記少なくとも1つの高温燃料電池スタックから出力された陽極排気であり、
前記システムが、入力燃料を処理し、前記少なくとも1つの高温燃料電池スタックに前記処理済みの燃料を供給するように構成された燃料処理アセンブリをさらに備え、前記燃料処理アセンブリが、水、及び前記ボイラーで発生する前記高圧高温蒸気の第1の部分の内の1つ又は複数を使用し、前記入力燃料を加湿し、前記少なくとも1つの高温燃料電池スタックによって出力されたオキシダント排気からの廃熱を使用し、加湿された燃料を予熱するように構成された加湿器/熱交換器アセンブリを含む
請求項2に記載の燃料電池システム。 - 前記システムが、(i)前記陽極排気から水を回収し、前記入力燃料を加湿するために前記加湿器/熱交換器アセンブリに回収された水を出力し、(ii)前記酸化剤での使用のために水が分離された陽極排気を出力するように構成された水移動アセンブリをさらに備える、請求項7に記載の燃料電池システム。
- 前記高圧高温蒸気の前記第1の部分を膨張させ、前記膨張プロセスから発電しながら、前記加湿器/熱交換器アセンブリにより低圧の蒸気を出力するように構成されたエキスパンダアセンブリをさらに備え、前記エキスパンダアセンブリによって発電される前記電力が前記システムから出力される、又は前記システムの中で使用される、請求項7又は請求項8に記載の燃料電池システム。
- 前記システムにオキシダントガスを供給するように構成された送風機をさらに備え、前記送風機が、前記エキスパンダアセンブリによって発電される前記電力が前記送風機によって直接的に使用可能であるように前記エキスパンダアセンブリと直接的に結合される、請求項7から請求項9のいずれか1項に記載の燃料電池システム。
- 前記気体酸化剤/高レベル熱回収アセンブリが、前記少なくとも1つの高温燃料電池スタックの前記陰極側に高温オキシダントガスを出力するように構成されるように、前記気体酸化剤/高レベル熱回収アセンブリが前記少なくとも1つの高温燃料電池スタックと結合される、請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の燃料電池システム。
- 前記高レベル熱回収システムが、燃料改質アセンブリ、精製装置コーカーユニット、重油蒸留ユニット、及びエキスパンダの内の1つ又は複数に高レベルの熱を提供するように構成される、請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の燃料電池システム。
- 発電するために陽極側及び陰極側を有する少なくとも1つの高温燃料電池スタックを操作することと、
前記少なくとも1つの高温燃料電池スタックから出力される排気及び/又は酸化剤の前記排気から得られるガスを酸化し、一方で前記酸化プロセスの結果として高レベルの熱を発生させることと、
前記酸化プロセスの結果として発生する前記高レベルの熱を回収することと
を含む方法。 - 高レベルの熱を回収する前記ステップが、前記酸化するステップで発生する前記高レベルの熱を直接的に使用することによって給水から高圧高温蒸気を発生させることを含む、請求項13に記載の方法。
- 前記排気が前記少なくとも1つの高温燃料電池スタックから出力される陽極排気である、請求項13又は請求項14に記載の方法。
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