00°C的Η2/Η20混合气体，其中H2的摩尔分数大于 0.7。
[0035]与现有技术相比，本实用新型采用固体氧化物作为电解质，将电解池与燃料电池相结合，能够实现大规t旲制取尚纯02，降低系统成本，提尚电解水制氧系统的寿命，并且能够利用风能/太阳能等可再生能源产生的电能。
【附图说明】
[0036]附图1是本实用新型一种基于固体氧化物电解质的电解水制氧系统示意图。
【具体实施方式】
[0037]下面结合附图和实施例详细说明本实用新型的实施方式。
[0038]实施例1
[0039]如图1所示，通过风力发电产生的电能输入到AC/DC转换器1，通过AC/DC转换器1将220V交流电转化为140V直流电，并输入到由100片电池组成的固体氧化物电解池2中；在固体氧化物电解池2的正极，通过电解池正极反应将来自预混器3的30mol% H2的700 °C Η2/Η20混合气中的H20转化为H2，输出80mo 1 % H2的800 °C Η 2/Η20混合气，同时在固体氧化物电解池2的负极产出高纯02(02>99.995% ) ；80mol%比的800 °C Η 2/Η20混合气进入固体氧化物燃料电池4的阳极，通过电化学反应将混合气中的Η2转化为Η 20，输出30mol %比的900°C Η2/Η20混合气，同时在固体氧化物燃料电池4的阴极消耗来自换热器二 7的高温空气中的02，与此同时固体氧化物燃料电池4向外输出70V直流电能；固体氧化物燃料电池4阳极输出的30mol%比的900°C Η 2/Η20混合气进入换热器一 5，降温至700°C后进入栗6，在栗6中进行增压至1.0MPa后，输入到预混器3中，与补给的水进行混合；固体氧化物燃料电池阴极输出的尾气(N2、02)进入换热器二 7，对冷空气进行预热，然后排空；常温空气首先进入换热器一 5升温至20(TC，然后再进入换热器二 7升温至60(TC，最后进入固体氧化物燃料电池4的阴极。固体氧化物燃料电池4所产生的70V直流电能通过DC/DC变压器8升压至140V，将直流电输入到固体氧化物电解池2中。
[0040]实施例2
[0041]如图1所示，通过太阳能发电产生的电能输入到AC/DC转换器1，通过AC/DC转换器1将220V交流电转化为280V直流电，并输入到由200片电池组成的固体氧化物电解池2中，100个固体氧化物电解池进行并联工作；在固体氧化物电解池2的正极，通过电解池正极反应将来自预混器3的20mol %比的750 °C Η2/Η20混合气中的H20转化为H2，输出70mol %比的850°C Η2/Η20混合气，同时在固体氧化物电解池2的负极产出高纯02(02>99.995% );70mol %比的850°C Η2/Η20混合气进入固体氧化物燃料电池4的阳极，通过电化学反应将混合气中的H2转化为H20，输出20mol%比的950°C Η2/Η20混合气，同时在固体氧化物燃料电池4的阴极消耗来自换热器二 7的高温空气中的02，与此同时固体氧化物燃料电池4向外输出140V直流电能；固体氧化物燃料电池4阳极输出的20mol% H2的900°C Η2/Η20混合气进入换热器一 5，降温至750°C后进入栗6，在栗6中进行增压至35.0MPa后，输入到预混器3中，与补给的水进行混合；固体氧化物燃料电池阴极输出的尾气(N2、02)进入换热器二 7，对冷空气进行预热，然后排空；常温空气首先进入换热器一 5升温至250°C，然后再进入换热器二 7升温至650°C，最后进入固体氧化物燃料电池4的阴极。固体氧化物燃料电池4所产生的140V直流电能通过DC/DC变压器8升压至280V，将直流电输入到固体氧化物电解池2中。
【主权项】
1.一种基于固体氧化物电解质的电解水制氧系统，其特征在于，包括: AC/DC转换器(1)，将交流电转化为直流电； 固体氧化物电解池(2)，与AC/DC转换器(1)连接接收其输出的电能，与预混器(3)连接接收其提供的贫Η2/Η20混合气，该贫Η2/Η20混合气在固体氧化物电解池(2)正极反应得到富Η2/Η20混合气，负极反应得到纯度大于等于99.995%的02; 固体氧化物燃料电池(4)，与固体氧化物电解池(2)连接接收其得到的富Η2/Η20混合气，该富Η2/Η20混合气在固体氧化物燃料电池(4)的阳极反应得到贫Η2/Η20混合气； 换热器一(5)，与固体氧化物燃料电池(4)连接接收其得到的贫Η2/Η20混合气，与空气源连接接收空气，对贫Η2/Η20混合气进行降温，降温后的贫Η2/Η20混合气通过栗(6)增压输入至预混器(3)，升温后的空气输入至换热器二(7); 换热器二(7)，与换热器一(5)连接接收其提供的空气，与固体氧化物燃料电池(4)连接接收其阴极输出的高温尾气，对空气进行进一步升温，进一步升温后的空气输入至固体氧化物燃料电池(4)阴极向其提供氧气。2.根据权利要求1所述基于固体氧化物电解质的电解水制氧系统，其特征在于，所述固体氧化物燃料电池(4)与固体氧化物电解池(2)连接向其提供直流电能。3.根据权利要求1所述基于固体氧化物电解质的电解水制氧系统，其特征在于，所述预混器(3)连接有补给水。
【专利摘要】一种基于固体氧化物电解质的电解水制氧系统，包括：AC/DC转换器、固体氧化物电解池、固体氧化物燃料电池、换热器一、换热器二等，将交流电转化为直流电向固体氧化物电解池提供；贫H2/H2O混合气在固体氧化物电解池正极反应输出富H2/H2O混合气，负极产出高纯O2；所得富H2/H2O混合气在固体氧化物燃料电池反应输出贫H2/H2O混合气；将空气和输出的贫H2/H2O混合气送至换热器一，降温后通过泵输入到预混器中与补给水混合；固体氧化物燃料电池阴极输出的尾气和换热器一中升温后的空气送入换热器二，进一步升温的空气回送至阴极消耗其中的O2，本实用新型能实现大规模制取高纯O2，降低系统成本，提高电解水制氧系统的寿命，并能利用可再生能源产生的电能。
【IPC分类】C25B1/04, C25B9/04, C25B9/06, H01M8/04
【公开号】CN205024329
【申请号】CN201520739771
【发明人】许世森, 王洪建, 程健, 张瑞云, 王鹏杰, 任永强
【申请人】中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年9月22日