O2)。在本发明的至少一个实施方案中，固体氧化物电解质204不含液体或水相。
[0060]回流电子20允许电子从多孔阳极206流出，从而多孔阳极206带正电。氧尚子穿过固体氧化物电解质204然后穿过多孔阳极206。氧离子在合成气制备单元200的氧气侧208的多孔阳极206的氧气侧(图中未示出)释放电子。在本发明的至少一个实施方案中，合成气制备单元200的氧气侧208不含!12或!12放出物。根据以下反应，多孔阳极206氧气侧的氧离子经过氧化反应形成氧分子:
[0061]202、_>02+4丨
[0062]多孔阳极206包括(例如)允许氧离子从电解质侧(图中未示出)穿过并接受来自氧离子的电子从而在氧气侧(图中未示出)形成氧分子的任意材料。多孔阳极206包括(例如)金属陶瓷、陶瓷和金属的复合材料。金属陶瓷包括(例如)镍/钇稳定的氧化锆(N1-YSZ)或镧锶锰氧化物-YSZ (LSM-YSZ)。根据本发明的一个实施方案，多孔阴极202为钙钛矿的陶瓷氧化物。在本发明的至少一个实施方案中，多孔阳极206不包括流体或水相。
[0063]氧分子以氧气流28的形式通过氧出口 228离开合成气制备单元200的氧气侧208。在本发明的至少一个实施方案中，氧气侧208不含液体或水相。根据至少一个实施方案，氧气流28储存、或供入另一处理单元、或运输至另一地点。
[0064]在本发明的至少一个实施方案中，具有SOEC 220的合成气制备单元200为电的净消耗者。
[0065]图4提供了合成气制备单元的一个实施方案的平面图，其中合成气制备单元200包括固体氧化物燃料电池(SOFC) 230。如图3所示，SOFC 230包括多孔阳极206、固体氧化物电解质204和多孔阴极202。
[0066]根据如图4所示的合成气制备单元200的一个实施方案，燃料原料流4是二氧化碳流45和甲烷流60的混合物。甲烷流60可以为任意来源的气态烃。在本发明的至少一个实施方案中，甲烷流60包括气态烃。在本发明的至少一个实施方案中，甲烷流60包括在合成气制备单元200的运行温度下为气态的任意烃类。在本发明的至少一个实施方案中，甲烷流60包括在标准温度和压力下为气态的烃类。在本发明的至少一个实施方案中，甲烷流60包括CH4、C2H6、C3H8、及其组合。在本发明的至少一个实施方案中，甲烷流60包括CH4。
[0067]在本发明的至少一个实施方案中，燃料原料流4包括C02、H2O和CH4。燃料原料流4通过位于燃料侧210的燃料入口 214进入合成气制备单元200。在本发明的一个可选实施方案中，燃料原料流4和甲烷流60通过单独的入口进入合成气制备单元200。在本发明的至少一个实施方案中，将蒸汽也供入位于合成气制备单元200的燃料侧210的阳极206处。在本发明的至少一个实施方案中，燃料原料流4处于气相，以不含液体或水相的状态存在。
[0068]在阳极206处，燃料原料流4的组分CO2XH4和H 20经过重整反应(蒸汽重整和干重整)以及氧化反应以制备合成气流22中的合成气。在本发明的至少一个实施方案中，阳极206作为重整反应的催化剂。重整反应根据如下化学式进行:
[0069]H20+CH4— C0+3H 2
[0070]C02+CH4— 2C0+2H 2
[0071]氧化反应根据如下化学式进行:
[0072]H2+02 — H 20+2e
[0073]CH4+02-— C0+2H 2+2e_
[0074]氧化反应的氧离子在多孔阴极202在氧气侧208产生。通过氧气入口 218将氧供料24供应至氧气侧208。氧供料24可以为任意来源的氧。在本发明的至少一个实施方案中，氧供料24为纯氧(O2)源。在本发明的一个可选实施方案中，氧供料24为空气。在本发明的至少一个实施方案中，氧供料24为富氧空气。
[0075]电流18向多孔阴极202供应电子，从而使多孔阴极202带负电。氧供料24中的O2与多孔阴极202接触并产生氧离子(O 2_)。过量的氧供料24通过氧气流28离开合成气制备单元200。
[0076]氧离子扩散通过多孔阴极202到达固体氧化物电解质204。氧离子扩散通过固体氧化物电解质204到达多孔阳极206。氧离子扩散通过多孔阳极206到达燃料侧210，在此处它们根据上述氧化反应发生反应。
[0077]氧化反应中释放的电子穿过多孔阳极206并由回流电子20运送至变电站116。变电站116使太阳能热发电系统100(未示出)产生的电与由合成气制备单元200产生的回流电子20中的电合并。变电站116可用于供应本地电网(未示出)或可用于其它处理单元(未示出)。
[0078]在本发明的至少一个实施方案中，具有SOFC 230的合成气制备单元200为电的净制备者。
[0079]图5为碳捕集系统的一个实施方案的示意图。碳捕集系统400可以为能从烟道气流50中分离0)2和/或H2O的任意碳捕集系统。碳捕集系统400包括(例如)燃烧后、燃烧前或富氧燃烧系统中的任意类型。在实施例中描述了一个常规的碳捕集系统。本领域技术人员能够理解可以根据烟道气的组成和燃料原料流的期望组成来调节任意碳捕集系统。
[0080]根据一个实施方案，根据图1所述，从操作单元500(图中未示出)供应烟道气50。将烟道气50供应至吸收器402底部，并使其流动至吸收器402顶部。吸收器402含有来自溶剂流43 (即如下所述的贫溶剂流)的溶剂，所述溶剂流被供应至吸收器402的顶部。吸收器402中的溶剂包括(例如)胺溶剂，如碳酸钾；或有机胺。吸收器402包括(例如)任意类型的吸收单元，如膜吸收器、填充床吸收器或板式吸收塔。随着溶剂流43向下流过吸收器，溶剂流43中的溶剂与向上通过吸收器402的烟道气接触。烟道气中的0)2和至少一些水蒸气被溶剂吸附产生富二氧化碳溶剂41，其从吸收器402的底部离开。根据本发明的一个实施方案，富二氧化碳溶剂41不含水蒸气。根据本发明的至少一个实施方案，富二氧化碳溶剂41包括烟道气50中全部或基本上全部的水蒸气。基本上不含CO2的废气40从吸收器402顶部离开，并且可根据本地环境规章的要求进行下一步加工和排放步骤，包括例如净化工艺和燃烧工艺。
[0081]如图5所示，富二氧化碳溶剂41供应至热交换器412。热交换器412为(例如)交叉式热交换器，其中来自贫二氧化碳溶剂47的热用于加热富二氧化碳溶剂41。
[0082]加热的富二氧化碳溶剂42供应至再生器404的顶部。再生器404可以为能够处理从溶剂中解吸附的CO2的任意类型的装置(如汽提装置)。再生器404包括(例如)再沸器414，其将底部二氧化碳溶剂44加热至约80°C至约120°C的温度。具体的操作温度取决于溶剂类型和希望的0)2的组成。热二氧化碳溶剂46进入再生器404，在此处CO2从溶剂中分离并离开形成二氧化碳流45。
[0083]将贫二氧化碳溶剂47供入热交换器412，在此处除去来自贫二氧化碳溶剂47的一定热量。贫溶剂48然后供应至冷却器413，此处所述流冷却至低于约40°C的温度。然后将溶剂流43供应回吸收器402。
[0084]如图1、3和4所示，二氧化碳流45可直接供应至合成气制备单元200或与其它流混合以产生燃料原料流4。
[0085]尽管已经详细描述了本发明，应当理解可以在不偏离本发明的原理和范围下对本发明进行各种变化、替代和改变。因此本发明的范围应由如下权利要求及其适当的法律等同物来确定。
[0086]除非文中明确指出，所述单数形式的“一”、“一个”以及“所述”包括复数的指代对象。
[0087]“任选”或“任选地”表示其后描述的项目或者情况可能发生或者可能不发生。本说明书包括其中的项目或者情况发生的实例以及不发生的实例。
[0088]此处的范围可以表示从大约一个特定值和/或至大约另一个特定值。当表示这样的范围时，认为另一个实施方案是从一个特定值和/或至另一个特定的值，包括所述范围之内的所有组合。
[0089]在本申请的上下文中，提到了专利或申请，这些参考文献的全部内容旨在通过引用的方式并入本文，从而更好地描述本发明所属技术领域的状态，除非这些参考文献与本文的描述相矛盾。
[0090]在本文和所附权利要求中使用的词语“包含”、“具有”和“包括”以及其所有语法变化表示开放的、非限制性的含义，其不排除另外的要素和步骤。
[0091]如本文所用，如“第一”和“第二”等术语是随意指定的，并且仅仅旨在区分装置中的两个或多个组件。应该理解的是，词语“第一”和“第二”并没有其他目的，并且不是组件的名字或说明的一部分，它们也不必然地限定组件的相对定位和位置。另外，应该理解的是仅仅使用术语“第一”和“第二”并不要求一定存在任何“第三”组件，但是在本发明的范围内涵盖这种可能性。
【主权项】
1.一种利