SOEC冲压和压缩的模块化可扩展性的制作方法

本发明的实施例涉及包含固体氧化物电解池(soec)的电解器系统及其操作方法。具体来说，涉及固体氧化物电解池(soec)冲压和压缩的模块化可扩展性。

背景技术：

1、固体氧化物燃料电池(sofc)可作为电解器操作，以产生氢气和氧气，称为固体氧化物电解池(soec)。在sofc模式下，氧化物离子从阴极侧(空气)传输到阳极侧(燃料)，且驱动力是电解质上氧气分压的化学梯度。在soec模式下，将正电位施加到电池的空气侧，且氧化物离子现在从燃料侧传输到空气侧。由于sofc与soec之间的阴极和阳极是相反的(即，sofc阴极是soec阳极，且sofc阳极是soec阴极)，因此sofc阴极(soec阳极)可称为空气电极，且sofc阳极(soec阴极)可称为燃料电极。在soec模式期间，燃料流中的水被还原(h2o+2e→o2-+h2)以形成h2气和o2-离子，o2-离子通过固体电解质传输，且然后在空气侧氧化(o2-到o2)，产生分子氧。由于利用空气和湿燃料(氢气、重整天然气)操作的sofc的开路电压为约0.9到1v(取决于水含量)，因此在soec模式下，施加到空气侧电极的正电压将电池电压提高到1.1到1.3v的典型工作电压。

技术实现思路

1、本发明涉及soec冲压和压缩的模块化可扩展性，其基本上消除由于相关技术的限制和缺点导致的一或多个问题。

2、本发明的额外特征和优点将在以下说明中加以陈述，且部分地将从所述说明显而易见，或可通过本发明的实践获知。本发明的目标和其它优点将通过其书面说明和权利要求书以及附图中特别指出的结构来实现和达到。

3、为实现这些和其它优点且根据本发明的目的，如具体实施和广泛描述的，soec冲压和压缩的模块化可扩展性包含：系统、装置、方法和指令，其接收氢气输入并输出湿氢气；热交换器或冷凝器，其接收湿氢气，所述热交换器或冷凝器配置成降低湿氢气的温度并去除湿氢气中的饱和水蒸汽中的至少一些；压缩机，其配置成增加湿氢气的压力；以及干燥器，其配置成降低湿氢气的露点。

4、应理解，前文总体描述以及以下详细描述都是示范性以及说明性的，并且意在提供对所主张的本发明的进一步解释。

技术特征：

1.一种固体氧化物电解池soec系统，所述系统包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述压缩机配置成支持可变数目个冲头。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述压缩机配置成支持可变数目个发电机模块。

4.根据权利要求1所述的系统，其中存在用于多个冲头的一个压缩机。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述一或多个冲头从歧管或从再循环回路接收氢气输入。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述一或多个冲头、热交换器或冷凝器、压缩机和干燥器中的每一个位于反馈回路上。

7.根据权利要求1所述的系统，其中在所述压缩机完全运行之前且在所述一或多个冲头完全运行的同时，通过打开第一转变阀来排放所述热交换器或冷凝器的输出。

8.根据权利要求1所述的系统，其中当所述压缩机开始运行时，通过打开第二转变阀并关闭第一转变阀将所述热交换器或冷凝器的输出供应到抽吸式液气分离器。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述抽吸式液气分离器配置成经由冷凝水排放管线收集和丢弃冷凝水。

10.根据权利要求1所述的系统，其中气体分析器监测并控制所述干燥器的输出。

11.一种用于操作固体氧化物电解池soec系统的方法，所述方法包括：

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述压缩机配置成支持可变数目个冲头。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述压缩机配置成支持可变数目个发电机模块。

14.根据权利要求11所述的方法，其中存在用于多个冲头的一个压缩机。

15.根据权利要求11所述的方法，其中所述一或多个冲头从歧管或从再循环回路接收氢气输入。

16.根据权利要求11所述的方法，其中所述一或多个冲头、热交换器或冷凝器、压缩机和干燥器中的每一个位于反馈回路上。

17.根据权利要求11所述的方法，其中在所述压缩机完全运行之前且在所述一或多个冲头完全运行的同时，通过打开第一转变阀来排放所述热交换器或冷凝器的输出。

18.根据权利要求10所述的方法，其中当所述压缩机开始运行时，通过打开第二转变阀并关闭第一转变阀将所述热交换器或冷凝器的输出供应到抽吸式液气分离器。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述抽吸式液气分离器配置成经由冷凝水排放管线收集和丢弃冷凝水。

20.根据权利要求10所述的方法，其中气体分析器监测并控制所述干燥器的输出。

技术总结
一种固体氧化物电解池SOEC系统，所述系统包含：一或多个冲头，其接收氢气输入并输出湿氢气；热交换器或冷凝器，其接收所述湿氢气，所述热交换器或冷凝器配置成降低所述湿氢气的温度并去除所述湿氢气中的饱和水蒸汽中的至少一些；压缩机，其配置成增加所述湿氢气的压力；以及干燥器，其配置成降低所述湿氢气的露点。

技术研发人员：J·默梅尔斯坦
受保护的技术使用者：博隆能源股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15