内部蒸气输送系统的制作方法

本发明的实施例大体上涉及固态氧化物电解槽(soec)机械系统及其内部蒸气输送。

背景技术：

1、电化学装置(如燃料电池)可将储存在燃料中的能量以高效率转化成电能。在燃料电池系统(如固态氧化物燃料电池(sofc)系统)中，氧化流通过燃料电池的阴极侧，而燃料管道流通过燃料电池的阳极侧。氧化流通常为空气，而燃料流可为烃燃料，诸如甲烷、天然气、液化石油气(lpg)/丙烷、乙醇或甲醇。燃料电池使能将来自阴极流物流的带负电氧离子运输到阳极流物流，其中所述离子与游离氢或烃分子中的氢组合以形成水蒸汽及/或与一氧化碳组合以形成二氧化碳。来自带负电离子的过量电子通过在阳极与阴极之间完成的电路路由回到燃料电池的阴极侧，从而导致通过电路的电流流。燃料电池系统可包含多个热箱，其每一者可产生电。热箱可包含燃料管道物流，其对一或多个燃料堆叠提供氧化燃料，其中所述燃料在电产生期间被氧化。

2、为产生氢气及氧气，sofc可作为电解槽操作，称作固态氧化物电解槽电池(soec)。soec位于热箱中。在sofc模式中，氧化物离子从阴极侧(空气)运输到阳极侧(燃料)并且驱动力是跨电解质的氧气分压的化学梯度。在soec模式中，将正电势施加到电池的空气侧并且现在将氧化物离子从蒸气侧运输到空气侧。因为阴极和阳极在sofc与soec之间可逆(即，sofc阴极为soec阳极，并且sofc阳极为soec阴极)，所以可将sofc阴极(soec阳极)称作空气电极，并且可将sofc阳极(soec阴极)称作蒸气电极。

3、在soec模式期间，燃料物流中的水被还原(h2o+2e→o2-+h2)，形成h2气和o2-离子，o2-离子通过固态电解质运输，并且然后在空气侧氧化(o2-到o2)以产生分子氧。因为利用空气及湿燃料(氢气、重整天然气)操作的sofc的开路电压在0.9到1v的数量级(取决于含水量)，所以施加到soec模式的空气侧电极的正电压将电池电压升高到1.1到1.45v的典型操作电压。

技术实现思路

1、本发明的实施例是针对各种蒸气使用和安全系统，其实质上排除由于相关领域的限制和缺点所致的一或多个问题。

2、本发明的实施例涉及内部蒸气输送系统，其包括包含控制到循环加热器的液态水流率的质量流量控制器的系统，其中在蒸气转化之前利用液态水进行量测和控制。

3、本发明的另外特征和优点将在跟随描述中阐述，并且部分将自所述描述显然，或可通过实践本发明学习到。本发明的目标和其他优点将通过在书面描述及其权利要求以及附图中特别指出的结构来实现和达成。

4、应理解，上述一般描述和下列具体实施方式二者均为示例性和解释性并且意欲提供如所主张的本发明的进一步解释。

技术特征：

1.一种固态氧化物电解池(soec)系统，其包含：

2.根据权利要求1所述的soec，其中所述一或多个加热器包含多个串联连接的加热器。

3.根据权利要求1所述的soec，其中所述一或多个加热器包含多个并联连接的加热器。

4.根据权利要求1所述的soec，其中所述一或多个加热器包含循环加热器。

5.根据权利要求1所述的soec，其中退出所述一或多个加热器的蒸气的质量流量等于进入所述一或多个加热器的液态水的质量流量。

6.根据权利要求1所述的soec，其中氢气和蒸气排放物流被再循环回到所述堆叠。

7.根据权利要求6所述的soec系统，其进一步包含分离器，所述分离器将所述氢气和蒸气排放的一部分供应到蒸气再循环鼓风机。

8.根据权利要求1所述的soec系统，其中所述电解池的堆叠被配置为当所述soec系统正在稳态下操作时，停止接收氢气。

9.根据权利要求1所述的soec系统，其中所述电解池的堆叠被配置为当所述soec系统处于启动、关机时，或当所述soec系统不产生氢气时，接收氢气。

10.根据权利要求1所述的soec系统，其中所述电解池的堆叠被配置为当所述soec系统检测到安全事件时，停止接收氢气。

11.根据权利要求10所述的soec系统，其中所述安全事件通过压力检测器或热检测器检测到。

12.根据权利要求1所述的soec系统，其中将蒸气、氢气和被加热的去离子水的组合供应到再循环蒸气入口。

13.根据权利要求1所述的soec系统，其中所述质量流量控制器包含作为单独装置或作为集成装置的流量阀和水流量计。

14.一种操作固态氧化物电解池(soec)系统的方法，其包括：

技术总结
本发明涉及固态氧化物电解池(SOEC)系统，其包含电解池的堆叠，其被配置为接收使用一或多个加热器加热的液态水；和质量流量控制器，其被配置为控制到所述一或多个加热器的所述液态水流率。

技术研发人员：S·贝尔,安迪·塔,C·麦克林蒂克,A·布鲁尔,J·卢娜,M·斯坦顿,A·萨伊德马尼什,E·拉乌法特
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