通用型固体氧化物燃料电池集成系统及工作方法.pdf

《通用型固体氧化物燃料电池集成系统及工作方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通用型固体氧化物燃料电池集成系统及工作方法.pdf（11页完成版）》请在专利查询网上搜索。

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010275395.1 (22)申请日 2020.04.09 (71)申请人 宁波洁程汽车科技有限公司 地址 315000 浙江省宁波市高新区凌云路 1177号005幢2号楼1层4区 (72)发明人 张智雄张晓燕孙强张红飞 (74)专利代理机构 北京慕达星云知识产权代理 事 务 所( 特 殊 普 通 合 伙 ) 11465 代理人 符继超 (51)Int.Cl. H01M 8/04007(2016.01) H01M 8/04082(2016.01) H01M 8/04089。

2、(2016.01) H01M 8/04223(2016.01) H01M 8/0612(2016.01) H01M 8/0662(2016.01) H01M 8/2455(2016.01) (54)发明名称 一种通用型固体氧化物燃料电池集成系统 及工作方法 (57)摘要 本发明公开了一种通用型固体氧化物燃料 电池集成系统及工作方法， 实现多型燃料产能以 及产能过程生成的附属能量的转换， 从而实现电 池集成系统的一体化产能。 电池集成系统首先对 多型燃料进行重整或裂解、 脱硫处理和干燥处 理， 其次将处理后燃料与电堆反应生成的反应剩 余物质混合进行一级预热和二级加热至设定温 度后输送至电池堆阳极。

3、， 将氧化剂进行一级预热 和二级加热后输送至电池堆阴极， 阴极的氧化剂 和阳极的燃料进行电堆反应输出电能、 反应产物 和热能。 其中， 反应产物经过处理后可与处理后 燃料混合循环用于电堆反应， 热能可用于供暖、 电池集成系统的一级预热或者经过转换生成电 能或机械能， 从而提高电池集成系统的产能效率 和供电能力。 权利要求书2页 说明书7页 附图1页 CN 111463452 A 2020.07.28 CN 111463452 A 1.一种通用型固体氧化物燃料电池集成系统， 其特征在于， 包括： 氧化剂供应模块、 燃 料供应模块、 换热模块、 电堆模块、 附属能量转换及输出模块、 SOFC控制模。

4、块； 所述氧化剂供应模块向所述换热模块供应氧化剂， 所述燃料供应模块向所述换热模块 供应燃料； 所述换热模块对所述氧化剂和所述燃料加热后传输至所述电堆模块进行电堆反 应， 生成的反应产物和热能传输至所述附属能量转换及输出模块； 所述附属能量转换及输出模块对所述反应产物进行处理并输送至所述换热模块， 经过 所述换热模块热处理传输至所述燃料供应模块； 所述附属能量转换及输出模块对所述热能 进行热电转换产生电能并输出； 所述SOFC控制模块电连接所述氧化剂供应模块、 所述燃料供应模块、 所述换热模块、 所 述电堆模块和所述附属能量转换及输出模块。 2.根据权利要求1所述的一种通用型固体氧化物燃料电池。

5、集成系统， 其特征在于， 所述 燃料供应模块包括依次连接设置的通用型重整/裂解装置、 脱硫装置、 干燥装置、 压缩机二 和混合器； 燃料经过通用型重整/裂解装置进行重整和裂解， 然后经过所述脱硫装置的脱硫 处理和所述干燥装置的干燥处理再通过所述压缩机二输送至所述混合器， 经过所述混合器 将处理后所述燃料输送至所述换热模块。 3.根据权利要求2所述的一种通用型固体氧化物燃料电池集成系统， 其特征在于， 所述 换热模块包括预热器一、 预热器二、 预热器三、 加热器一、 加热器二、 温控阀门和蒸汽发生 器； 所述氧化剂供应模块的压缩机一连接所述预热器一， 向所述预热器一输送所述氧化 剂； 所述混合器。

6、连接所述预热器二， 向所述预热器二输送处理后的所述燃料； 所述预热器一连接所述加热器一， 所述预热器二连接所述加热器二； 所述温控阀门连接所述预热器二； 所述预热器三连接所述附属能量转换及输出模块和所述蒸汽发生器； 所述蒸汽发生器 连接所述混合器； 所述加热器一、 所述加热器二和所述温控阀门连接所述电堆模块。 4.一种根据权利要求1-3任一项所述的电池集成系统工作方法， 其特征在于， 包括如下 具体过程： 步骤1： 多型燃料经过重整或裂解再脱硫处理， 混合剩余反应物质进行干燥处理获得混 合燃料； 步骤2： 将混合燃料和反应生成水进行一级预热； 步骤3： 将进行所述一级预热处理后的所述混合燃料和。

7、所述反应生成水进行二级加热 处理， 到达设定温度后， 获得电堆阳极反应物并输送至电池堆阳极； 步骤4： 将氧化剂经过一级预热和二级加热到达所述设定温度后， 获得电堆阴极反应 物， 并输送至电池堆阴极； 步骤5： 电池堆的阳极和阴极发生电堆反应， 输出电能、 反应产物和热能； 步骤6： 对于所述反应产物和所述热能进行附属能量转换， 所述反应产物生成所述剩余 反应物质和所述反应生成水分别进入所述步骤1和所述步骤2中实现循环参与所述电堆反 应， 所述热能进行热电转换生成电能。 权利要求书 1/2 页 2 CN 111463452 A 2 5.根据权利要求4所述的电池集成系统工作方法， 其特征在于， 。

8、在所述步骤1中多型燃 料通过通用型重整/裂解装置进行重整或裂解后进入脱硫装置进行所述脱硫处理， 在进行 所述脱硫处理时使用碱性物质作为脱硫剂， 利用中和反应去除燃料中的含硫物质， 脱硫可 避免电池堆阳极出现硫中毒的现象； 所述干燥处理是去除所述中和反应产生的水， 脱硫后 燃料需去除中和反应产生的水， 获得干燥后燃料， 避免对后续非反应用机械装置的腐蚀和 反应温度的影响。 6.根据权利要求4所述的电池集成系统工作方法， 其特征在于， 所述步骤2中所述反应 生成水经过预热后通过蒸汽发生器变成水蒸气， 与所述脱硫处理后的所述多型燃料干燥后 的所述混合燃料进行混合， 并通过预热器进行一级预热。 7.根。

9、据权利要求4所述的电池集成系统工作方法， 其特征在于， 所述步骤5中所述电堆 反应输出直流电能经过所述整流/逆变装置进行整流或逆变后， 传输至电能输出模块做家 庭供电、 交通供电或者工业生产。 8.根据权利要求4所述的电池集成系统工作方法， 其特征在于， 所述步骤6中所述电堆 反应输出的所述热能作用于内燃机转换为机械能， 所述机械能作用于内燃机驱动设备； 或 者进行热电转换， 经过所述内燃机转换为所述机械能， 然后所述机械能经过发电机产生交 流电能， 供交流用电设备正常运行， 生成的所述交流电能经过整流器整流后转变为直流电 能输出。 9.根据权利要求4所述的电池集成系统工作方法， 其特征在于，。

10、 所述步骤6中所述反应 产物经过分流处理， 分流获得二氧化碳进行工业化肥制造； 分流获得的所述剩余反应物质 进入所述步骤1与所述脱硫处理获得的所述多型燃料混合再次进行所述电堆反应； 分流获 得的所述反应生成水经过净化器处理用于步骤2中或用于生产、 生活用水。 10.根据权利要求4所述的电池集成系统工作方法， 其特征在于， 所述电池堆为SOFC电 池堆， 连接整流/逆变装置， 通过所述整流/逆变装置输出电能至电能输出模块。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111463452 A 3 一种通用型固体氧化物燃料电池集成系统及工作方法 技术领域 0001 本发明涉及电池技术领域， 更具体的说是涉及一。

11、种通用型固体氧化物燃料电池集 成系统及工作方法。 背景技术 0002 目前， 燃料电池是已被证明为在产生电力中具有相对高效率和低污染的潜能的电 化学能转换装置。 燃料电池大致提供可被经由例如变换器转换成的交流电(ac)或直流电 (dc)。 dc或ac电压可被用于为电机、 灯、 通讯设备以及任何数量的电气装置和系统供电。 燃 料电池可以以稳态、 半稳态或便携式应用操作。 比如为SOFC的某些燃料电池可以在提供电 力以满足工业和市政需求的大型电力系统中运转。 其他燃料电池也可以用于较小的便携式 应用， 比如， 例如为汽车供电。 0003 在现代社会生活和经济建设中， 电力供应和保障的重要性越来越重。

12、要， 同时对提 高电力生产和使用效率及环境友好的要求程度不断提高。 传统的燃料发电系统为分布式发 电， 需要实现远距离材料运输传输， 和电能、 热能的传送， 考虑到使用便捷， 接近用户， 减少 电力远距离输送， 根据用电需求灵活调整的电力制造、 传输需求越来越受到重视。 0004 因此， 如何实现固体氧化物燃料电池的集成化是本领域技术人员亟需解决的问 题。 发明内容 0005 有鉴于此， 本发明提供了一种通用型固体氧化物燃料电池集成系统及工作方法， 首先对多型燃料进行重整或裂解、 脱硫处理和干燥处理， 然后和之前反应生成的反应剩余 物质混合进行一级预热和二级加热至设定温度后输送至电池堆阳极， 。

13、将氧化剂进行一级预 热和二级加热后输送至电池堆阴极， 电池堆阴极的氧化剂和阳极的燃料进行电堆反应输出 电能、 反应产物和热能， 电能可以直接用于供电， 反应产物经过处理后可与处理后燃料混合 循环用于电堆反应， 热能可用于供暖、 电池集成系统的一级预热或者经过转换生成电能或 机械能， 从而提高电池集成系统的产能效率和供电能力。 0006 为了实现上述目的， 本发明采用如下技术方案： 0007 一种通用型固体氧化物燃料电池集成系统， 包括： 氧化剂供应模块、 燃料供应模 块、 换热模块、 电堆模块、 附属能量转换及输出模块、 SOFC控制模块； 所述氧化剂供应模块向 所述换热模块供应氧化剂， 所述。

14、燃料供应模块向所述换热模块供应燃料； 所述换热模块对 所述氧化剂和所述燃料加热后传输至所述电堆模块进行电堆反应， 生成的反应产物和热能 传输至所述附属能量转换及输出模块； 所述附属能量转换及输出模块对所述反应产物进行 处理并输送至所述换热模块， 经过所述换热模块热处理传输至所述燃料供应模块； 所述附 属能量转换及输出模块对所述热能进行热电转换产生电能并输出； 所述SOFC控制模块电连 接所述氧化剂供应模块、 所述燃料供应模块、 所述换热模块、 所述电堆模块和所述附属能量 转换及输出模块。 说明书 1/7 页 4 CN 111463452 A 4 0008 优选的， 所述氧化剂供应模块设置有压缩。

15、机一， 通过所述压缩机一将所述氧化剂 输送至所述换热模块。 0009 优选的， 所述燃料供应模块包括依次连接设置的通用型重整/裂解装置、 脱硫装 置、 干燥装置、 压缩机二和混合器； 燃料经过通用型重整/裂解装置进行重整和裂解， 然后经 过所述脱硫装置的脱硫处理和所述干燥装置的干燥处理再通过所述压缩机二输送至所述 混合器， 经过所述混合器将处理后所述燃料输送至所述换热模块。 0010 优选的， 所述换热模块包括预热器一、 预热器二、 预热器三、 加热器一、 加热器二、 温控阀门和蒸汽发生器； 所述压缩机一连接所述预热器一， 向所述预热器一输送所述氧化 剂； 所述混合器连接所述预热器二， 向所述。

16、预热器二输送处理后的所述燃料； 所述预热器一 连接所述加热器一， 所述预热器二连接所述加热器二； 所述温控阀门连接所述预热器二； 所 述预热器三连接所述附属能量转换及输出模块和所述蒸汽发生器； 所述蒸汽发生器连接所 述混合器； 所述加热器一、 所述加热器二和所述温控阀门连接所述电堆模块。 0011 优选的， 所述电堆模块连接有整流/逆变装置， 在所述电堆模块经过电堆反应生成 的电能通过所述整流/逆变装置将所述电能整流成直流电或转换成交流电输出至电能输出 模块供应日常生产、 生活和交通使用。 0012 优选的， 所述附属能量转换及输出模块包括热电转换模块、 内燃机二、 内燃驱动设 备、 工业化肥。

17、制造设备、 尾气分流器和净化器； 所述电堆模块分别连接所述热电转换模块、 所述内燃机二和所述尾气分流器； 所述内燃机二连接所述内燃气驱动设备； 所述尾气分流 器连接所述工业化肥制造设备、 所述净化器和所述干燥装置； 所述净化器连接所述预热器 三。 0013 优选的， 还设置有SOFC控制模块， 包括进料控制模块、 热管理模块和电堆控制模 块， 其中， 所述进料控制模块连接控制燃料供应和氧化剂供应， 所述热管理模块连接控制所 述一级预热和所述二级加热， 所述电堆控制模块连接控制电池堆的所述电堆反应， 以及产 生的所述电能和所述所述热能的分配， 当所需电能量大时， 将所述热能分配用于所述热电 转换。

18、产生电能， 同时部分所述热能用于所述一级预热。 0014 优选的， 所述热电转换模块包括依次连接的内燃机一、 发电机和整流器； 所述内燃 机连接所述电堆模块； 所述发电机输出交流电能， 所述整流器输出直流电能。 0015 电池集成系统工作方法， 包括如下具体过程： 0016 步骤1： 多型燃料经过重整或裂解再脱硫处理， 混合剩余反应物质进行干燥处理获 得混合燃料； 0017 步骤2： 将混合燃料和反应生成水进行一级预热； 0018 步骤3： 将进行所述一级预热处理后的所述混合燃料和所述反应生成水进行二级 加热处理， 到达设定温度后， 获得电堆阳极反应物并输送至电池堆阳极； 0019 步骤4： 。

19、将氧化剂经过一级预热和二级加热到达所述设定温度后， 获得电堆阴极反 应物， 并输送至电池堆阴极； 0020 步骤5： 电池堆的阳极和阴极发生电堆反应， 输出电能、 反应产物和热能； 0021 步骤6： 对于所述反应产物和所述热能进行附属能量转换， 所述反应产物生成所述 剩余反应物质和所述反应生成水分别进入所述步骤1和所述步骤2中实现循环参与所述电 堆反应； 所述热能进行热电转换生成电能。 说明书 2/7 页 5 CN 111463452 A 5 0022 优选的， 在所述步骤1中多型燃料通过通用型重整/裂解装置进行重整或裂解后进 入脱硫装置进行所述脱硫处理， 所述脱硫处理时使用碱性物质作为脱硫。

20、剂， 利用中和反应 去除燃料中的含硫物质， 脱硫可避免电池堆阳极出现硫中毒的现象； 进入干燥装置进行所 述干燥处理前的燃料， 除原始燃料脱硫后的一级燃料(即没有经过所述电堆反应的燃料) 外， 还包括由附属能量转换及输出模块传输的二级燃料(即经过所述电堆反应后还可以进 入电堆发生二次氧化还原反应的尾气成分)， 也就是所述剩余反应物质； 所述干燥处理是去 除所述中和反应产生的水， 脱硫后燃料需进入干燥装置去除中和反应产生的水， 获得干燥 后燃料， 避免对后续非反应用机械装置的腐蚀和换热模块反应温度的影响。 0023 优选的， 所述步骤2中将所述脱硫处理后的所述多型燃料干燥后燃料经过压缩机 二压缩进。

21、入混合器， 所述反应生成水经过预热器三进行预热后通过蒸汽发生器变成水蒸气 与所述混合器内的所述混合燃料进行混合， 并通过预热器二进行一级预热。 0024 优选的， 所述步骤5中所述电堆反应输出直流电能经过所述整流/逆变装置进行整 流或逆变后传输至电能输出模块做家庭供电、 交通供电或者工业生产。 0025 优选的， 所述步骤6中所述电堆反应输出的所述热能作用于内燃机转换为机械能， 所述机械能作用于内燃机驱动设备， 如传统汽车、 轮船等； 或者进行热电转换， 经过所述内 燃机转换为所述机械能， 然后所述机械能经过发电机产生交流电能， 供交流用电设备正常 运行， 生成的所述交流电能经过整流器整流后转。

22、变为直流电能输出。 0026 优选的， 所述步骤6中所述反应产物经过尾气分流器进行分流处理， 分流获得二氧 化碳进行工业化肥制造； 分流获得的所述剩余反应物质进入所述步骤1与所述脱硫处理获 得的所述多型燃料混合再次进行所述电堆反应； 分流获得的所述反应生成水经过净化器处 理用于步骤2中或用于生产、 生活用水。 0027 优选的， 所述电池堆为SOFC电池堆， 所述电堆模块连接整流/逆变装置， 所述燃料 和所述氧化剂传输至所述电堆模块经过电堆反应产生电能、 热能及反应产物， 所述电能经 过所述整流/逆变装置的转换传输至电能输出模块， 用于日常生产、 生活和交通。 0028 经由上述的技术方案可知。

23、， 与现有技术相比， 本发明公开提供了一种通用型固体 氧化物燃料电池集成系统及工作方法， 首先对燃料及反应剩余物质进行处理混合获得反应 燃料， 然后对反应燃料和反应所需的氧化剂进行预热和加热处理， 升温至反应所需的设定 温度， 然后将反应燃料输送至电堆模块的SOFC电池堆阳极， 氧化剂输送至SOFC电池堆阴极， 实现阳极和阴极的电堆反应， 产生电能、 热能和剩余反应物质， 电能和热能可以直接用于生 产、 生活， 剩余反应物质经过分流处理后可用于生产、 生活和电堆反应原料， 当需要增加电 能输出时可以通过热电转换模块将产生的热能转换为电能输出， 保证生产、 生活所需。 附图说明 0029 为了更。

24、清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据 提供的附图获得其他的附图。 0030 图1附图为本发明提供的通用型固体氧化物燃料电池集成系统连接关系示意图。 说明书 3/7 页 6 CN 111463452 A 6 具体实施方式 0031 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于 本。

25、发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例， 都属于本发明保护的范围。 0032 本发明实施例公开了一种通用型固体氧化物燃料电池集成系统， 包括： 氧化剂供 应模块、 燃料供应模块、 换热模块、 电堆模块、 附属能量转换及输出模块、 SOFC控制模块； 氧 化剂供应模块向换热模块供应氧化剂， 燃料供应模块向换热模块供应燃料； 换热模块对氧 化剂和燃料加热后传输至电堆模块进行电堆反应， 反应产物和热能传输至附属能量转换及 输出模块； 附属能量转换及输出模块对反应产物进行处理并输送至换热模块， 经过换热模 块热处理传输至燃料供应模块； 附属能量转换及输出。

26、模块对热能进行热电转换产生电能并 输出； SOFC控制模块电连接至氧化剂供应模块、 燃料供应模块、 换热模块、 电堆模块和附属 能量转换及输出模块。 0033 为了进一步优化上述技术方案， 氧化剂供应模块设置有压缩机一， 通过压缩机一 将氧化剂输送至换热模块。 0034 为了进一步优化上述技术方案， 燃料供应模块包括依次连接设置的通用型重整/ 裂解装置、 脱硫装置、 干燥装置、 压缩机二和混合器； 燃料经过通用型重整/裂解装置进行重 整和裂解， 然后经过脱硫装置的脱硫处理和干燥装置的干燥处理再通过压缩机二输送至混 合器， 经过混合器将处理后燃料输送至换热模块。 0035 为了进一步优化上述技术。

27、方案， 换热模块包括预热器一、 预热器二、 预热器三、 加 热器一、 加热器二、 温控阀门和蒸汽发生器； 压缩机一连接预热器一， 向预热器一输送氧化 剂； 混合器连接预热器二， 向预热器二输送处理后的燃料； 预热器一连接加热器一， 预热器 二连接加热器二； 温控阀门连接预热器二； 预热器三连接附属能量转换及输出模块和蒸汽 发生器； 蒸汽发生器连接混合器； 加热器一、 加热器二和温控阀门连接电堆模块。 温控阀门 连接电堆模块的SOFC电池堆， 感受电堆模块温度变化， 并传输电堆反应产生的热能至预热 器一和预热器二。 0036 为了进一步优化上述技术方案， 附属能量转换及输出模块包括热电转换模块、。

28、 内 燃机二、 内燃驱动设备、 工业化肥制造设备、 尾气分流器和净化器； 电堆模块分别连接热电 转换模块、 内燃机二和尾气分流器； 内燃机二连接内燃气驱动设备； 尾气分流器连接工业化 肥制造设备、 净化器和干燥装置； 净化器连接预热器三。 尾气分流器接收电堆模块输送的反 应产物， 分流出二氧化碳传输至工业化肥制造设备进行工业化肥生产； 分流出剩余燃料反 应物质传输至燃料供应模块的干燥装置再次参与电堆反应产生电能和热能， 实现燃料的充 分利用； 分流出水经过净化器进行净化， 依次回传经过预热器三和蒸汽发生器最终传输至 混合器， 参与燃料的预热和电堆反应， 或者经过净化生成中水、 供暖用水和工业用。

29、水等供日 常生活使用。 0037 为了进一步优化上述技术方案， SOFC控制模块包括进料控制模块、 热管理模块和 电堆控制模块； 进料控制模块连接控制氧化剂供应模块和燃料供应模块； 热管理模块连接 控制换热模块； 电堆控制模块连接控制电堆模块和附属能量转换及输出模块。 0038 为了进一步优化上述技术方案， 换热模块的加热器一、 加热器二、 温控阀门和蒸汽 说明书 4/7 页 7 CN 111463452 A 7 发生器均安装有温度传感器， 加热器一、 加热器二、 温控阀门、 蒸汽发生器和温度传感器均 与热管理模块电连接， 向热管理模块发送温度信息， 热管理模块根据温度信息控制加热器 一、 加。

30、热器二、 温控阀门和蒸汽发生器的开启、 关闭和调节。 0039 为了进一步优化上述技术方案， 氧化剂供应模块的压缩机一上设置有压力传感 器， 压缩机一和压力传感器均电连接进料控制模块， 向进料控制模块发送压力信息， 并由进 料控制模块根据压力信息控制压缩机一的开启、 关闭和调节。 0040 为了进一步优化上述技术方案， 燃料供应模块的多燃料存储装置和压缩机二上安 装有压力传感器， 脱硫装置出口处安装有成分检测装置； 压缩机二、 压力传感器和成分检测 装置均电连接进料控制模块， 压力传感器和成分检测装置向进料控制模块发送压力信息和 成分检测结果， 进料控制模块根据压力信息调节多然料存储装置的储存。

31、燃料量和压缩机二 向混合器二输送燃料的量， 进料控制模块根据成分检测结果控制燃料在脱硫装置中的处理 时间， 保证燃料脱硫效果。 0041 为了进一步优化上述技术方案， 热电转换模块包括依次连接的内燃机一、 发电机 和整流器； 内燃机连接电堆模块； 发电机输出交流电能， 整流器输出直流电能。 内燃机将电 堆模块提供的热能转换成动能驱动发电机进行发电， 产生交流电用于日常生产和生活； 发 电机可以将产生的交流电传输至整流器， 整流形成直流电， 输出用于日常生产和生活。 0042 为了进一步优化上述技术方案， 电堆模块为SOFC电池堆， 电堆模块连接整流/逆变 装置， 燃料和氧化剂传输至电堆模块经过。

32、电堆反应产生电能、 热能及反应产物， 电能经过整 流/逆变装置的转换传输至电能输出模块， 用于日常生产、 生活和交通。 SOFC电池堆上设置 有压力传感器， 与电堆控制模块电连接， 传输SOFC电池堆压力信息， 控制氧化剂和燃料的输 入量， 控制电堆反应进度。 0043 为了进一步优化上述技术方案， 附属能量转换及输出模块的尾气分流器安装有成 分检测装置， 用于不同成分的检测和分流； 其中内燃机一和内燃机二电连接电堆控制模块， 由电堆控制模块控制工作， 从而控制电堆模块向内燃机一和内燃机二传输的热量进行能量 转化处理。 0044 为了进一步优化上述技术方案， 附属能量转换及输出模块输出直流和交。

33、流电能至 电能输出模块， 用于日常生活、 汽车动力和工厂生产制造等。 0045 为了进一步优化上述技术方案， 电堆模块产生电能通过整流/逆变装置对直流电 进行整流和逆变转换用于日常生活、 交通动力和工厂生产制造等供能。 0046 为了进一步优化上述技术方案， 净化器利用反应产物经过尾气分流器处理输出的 水进行进一步净化处理， 形成中水、 供暖用水和工业用水， 用于日常生活和生产。 0047 电池集成系统工作方法， 包括如下具体过程： 0048 S1： 多型燃料经过重整或裂解再脱硫处理， 混合剩余反应物质进行干燥处理获得 混合燃料； 多型燃料和剩余反应物质在燃料供应模块进行处理， 多型燃料经过通。

34、用型重整/ 裂解装置进行重整或裂解， 然后进入脱硫装置进行脱硫处理， 可使用碱性物质作为脱硫剂， 利用中和反应去除燃料中的含硫物质， 脱硫可避免SOFC电池堆阳极出现硫中毒的现象； 0049 脱硫后燃料需进入干燥装置进行干燥处理去除中和反应产生的水， 获得干燥后燃 料， 避免对后续非反应用机械装置的腐蚀和热换模块反应温度的影响； 0050 进入干燥装置前的燃料， 除原始燃料脱硫后的一级燃料(即没有经过电堆反应的 说明书 5/7 页 8 CN 111463452 A 8 燃料)外， 还包括由附属能量转换及输出模块传输的二级燃料(即剩余反应物质， 是经过电 堆反应后还可以进入电堆发生二次氧化还原反。

35、应的尾气成分)； 0051 S2： 将混合燃料和反应生成水进行一级预热， 干燥后的混合燃料经过压缩机二压 缩进入混合器， 同时经过电堆反应传输至附属能量转换及输出模块经过净化的反应生成 水， 经过预热器三进行预热再经过蒸汽发生器生成水蒸气(蒸汽发生器生成的水蒸气温度 通常低于电堆反应的理想温度， 所以还需要再进行加热， 由于直接采用加热器加热时需要 额外的能量， 因此电池系统利用自身电堆反应产生的热能进行预热)， 水蒸气进入混合器与 混合燃料混合后进入换热模块的预热器二， 进行一级预热(预热的能量来自于电堆模块的 电堆反应产生的附加热量)； 0052 S3： 将进行一级预热处理后的混合燃料和水。

36、蒸汽输送至换热模块的加热器二进行 二级加热处理， 到达设定温度后， 获得电堆阳极反应物并输送至电堆模块的SOFC电池堆阳 极； 0053 S4： 氧化剂供应模块将氧化剂(空气、 氧气或其它氧化剂)通过压缩机一压缩输送 至换热模块的预热器一经过一级预热， 再输送至加热器一进行二级加热到达所述设定温度 后， 获得电堆阴极反应物， 并输送至电堆模块的SOFC电池堆阴极； 参与电堆反应的氧化剂和 燃料必须达到一定的理想温度， 因此需要对氧化剂进行加热， 其中进行一级预热的预热器 一的热能来自电池系统自身的电堆反应产生的热能， 实现了能量的二次利用； 0054 S5： SOFC电池堆的阳极和阴极发生电堆。

37、反应， 输出电能、 反应产物和热能； 电堆模 块的SOFC电池堆的阳极和阴极发生电堆反应输出的直流电能， 经过整流/逆变装置进行转 换后传输至电能输出模块做家庭供电、 交通供电或者工业生产； 0055 S6： 对于反应产物和热能进行附属能量转换， 反应产物生成剩余反应物质和反应 生成水分别进入S1和S2中实现循环参与电堆反应； 热能进行热电转换生成电能； 0056 反应产物经过尾气分流器进行分流处理， 分流获得二氧化碳进行工业化肥制造， 分流获得的剩余反应物质进入S1与脱硫处理获得的所述多型燃料混合再次进行电堆反应， 分流获得的所述反应生成水经过净化器处理用于S2中或用于作为中水、 供暖用水、。

38、 工业用 水使用； 0057 电堆反应输出的热能传输至附属能量转换及输出模块， 可作用内燃机二然后转换 为机械能作用于内燃机驱动设备， 如传统汽车、 轮船等； 或者通过热电转换模块， 经过内燃 机一转换为机械能， 然后经过发电机产生电能， 发电机端产生的交流电可输出到电能输出 模块， 供交流用电设备正常运行； 生成的交流电也可经过整流器整流后转变为直流电后输 出到电能输出模块。 0058 为了进一步优化上述技术方案， 集成系统还包括SOFC控制模块， SOFC控制模块作 为整个集成系统工作的主控器， 主要包括进料控制模块、 热管理模块和电堆控制模块； 0059 进料控制模块： 主要包括检测燃料。

39、存储装置内的压力传感器， 判断燃料存储量是 否充足； 通过成分检测装置检测脱硫装置中硫成分是否在限定值以下； 检测燃料供应模块 的用于压缩输送混合燃料的压缩机二与氧化剂供应模块用于压缩输送空气(氧气)等氧化 剂的压缩机一， 通过压力传感器检测压缩机一和压缩机二的压力值是否大于设定最低值， 如果小于或等于设定最低值则判定压缩机损坏； 0060 换热模块： 主要包括燃料两级加热、 (水)蒸汽两级加热和温度调控； 说明书 6/7 页 9 CN 111463452 A 9 0061 电堆反应生成的水， 经过净化后伴随着热量和反应物循环与燃料混合后进入热换 模块， 附属能量及转换模块输出的净化的水通过蒸。

40、汽发生器生成水蒸气， 水蒸气的温度通 常低于电堆反应的理想温度， 所以需要进行加热， 通过预热器进行一级预热， 预热器的能量 来自电堆反应生成的热量， 实现能量的二次利用， 避免了采用加热器直接加热时需要输入 额外的能量， 节省能源， 同时为避免过度预热增加了温控阀门， 来调节电堆模块向预热器传 递的热量； 然后再经过加热器实现混合后的燃料和水蒸气的二次加热， 达到电堆反应的所 需温度； 0062 电堆控制模块： 主要包括通过压力传感器检测的电池阴极入口处空气的分布密度 判断， 监督空气可以均匀的到达个单体； 0063 进行热电分配， 根据用电需求功率判断电堆的工作模式， 当需求比较小时， 可。

41、提前 停止电堆反应， 电堆生成的电能输出到电能输出模块的用户端， 剩下需求电能可利用电堆 反应生成的通过附属热能通过热电转换模式生成电能辅助实现需求电能供应； 当需求功率 较大时， 在电堆持续工作的同时在附属能量转换及输出模块利用电堆反应产生的热能进行 热电转换模块工作， 增大电能输出功率。 0064 附属能量转换及输出模块的热电转换模块： 0065 1)避免能源浪费： 提高电堆反应附属输出热能的再利用， 电堆反应生成的热量可 以通过热电转换装置直接转换为用户端所需的电能， 包括直流电和交流电； 0066 2)提高电能输出能力： 电堆的输出能量与电堆系统本身容量有关， 需求的输出能 量越高， 。

42、对电堆的容量需求越大， 成本越高。 当电堆设备的成本确定以后， 基本电能的输出 能量也就确定了， 为了节约成本实现一定范围内的电能输出变化， 采用热电转换模块实现 电能供应变化； 0067 当用户端用电需求大于电堆额定输出功率时， 热电转换模块可以凭借电堆反应产 生的热能辅助发电， 热能驱动热电转换模块的内燃机工作产生机械能， 机械能带动发电机 转动产生交流电作用于用户端交流用电设备， 同时也可以将交流电经过整流器整流为直流 电作用于用户端直流用电设备； 0068 3)可根据用户端直流/交流用电需求， 调整对热电转换模块的热能供应， 以及发电 机和整流器的工作状态， 从而调节直流电和交流电的输。

43、出量。 0069 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述， 每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处， 各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。 对于实施例公开的装置 而言， 由于其与实施例公开的方法相对应， 所以描述的比较简单， 相关之处参见方法部分说 明即可。 0070 对所公开的实施例的上述说明， 使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的， 本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。 因此， 本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。 说明书 7/7 页 10 CN 111463452 A 10 图1 说明书附图 1/1 页 11 CN 111463452 A 11 。