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原文传递一种固体氧化物燃料电池和内燃机联合动力系统及其运行方法

专利名称：	一种固体氧化物燃料电池和内燃机联合动力系统及其运行方法
摘要：	本发明公开了一种固体氧化物燃料电池和内燃机联合动力系统及其运行方法，该系统将SOFC装置和HCCI内燃机结合在一起形成联合动力系统，HCCI内燃机能够利用SOFC装置的尾气进行发电，充分利用燃料中的能量，减少尾气热废热排放，是一种理想的能量综合利用方式。该系统将均质压燃型内燃机(HCCI)与固体氧化物燃料电池(SOFC)结合起来。在SOFC燃料电池装置之前放置预重整反应器，能够使燃气提前进行重整反应，能够提高燃料的利用率，使SOFC装置内部的电化学反应更加完全。该系统对燃料进行综合利用，能够满足各种大型动力设备的需求；相比于传统供能设备，效率更高，排放更少，具有更高的经济价值。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西安交通大学
发明人：	吴震;朱鹏飞;张早校;尧兢
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-19T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-02T00:00:00+0800
申请号：	CN201910318202.3
公开号：	CN110077221A
代理机构：	西安通大专利代理有限责任公司
代理人：	徐文权
分类号：	B60K6/32(2007.01);B;B60;B60K;B60K6
申请人地址：	710049 陕西省西安市咸宁西路28号
主权项：	1.一种固体氧化物燃料电池和内燃机联合动力系统，其特征在于，包括：天然气源(1)、天然气源(1)连通至预重整反应器(6)，预重整反应器(6)连通至SOFC装置(7)的阳极输入端；天然气源(1)和预重整反应器(6)之间设置有气体混合器(5)，气体混合器(5)内同时输入有水蒸气；SOFC装置(7)的阴极输入端输入有压缩空气，SOFC装置(7)输出的阳极尾气和阴极尾气共同输入至HCCI内燃机(9)；SOFC装置(7)的电能输出端和HCCI内燃机(9)的电能输出端均连通至用电设备(12)。 2.根据权利要求1所述的一种固体氧化物燃料电池和内燃机联合动力系统，其特征在于，SOFC装置(7)和HCCI内燃机(9)之间设置有混合装置(17)，SOFC装置(7)输出的阳极尾气和阴极尾气在混合装置(17)内混合，混合装置(17)内同时输入有氢气，氢气由储氢反应器(13)提供。 3.根据权利要求2所述的一种固体氧化物燃料电池和内燃机联合动力系统，其特征在于，储氢反应器(13)为固态储氢反应器。 4.根据权利要求2所述的一种固体氧化物燃料电池和内燃机联合动力系统，其特征在于，预重整反应器(6)和SOFC装置(7)之间设置有第二热交换器(14)；第二热交换器(14)的输入端一和预重整反应器(6)的输出端连通，第二热交换器(14)的输入端二和SOFC装置(7)的阳极尾气输出端连通；第二热交换器(14)的输出端一和SOFC装置(7)的阳极输入端连通，第二热交换器(14)的输出端二和混合装置(17)连通。 5.根据权利要求2所述的一种固体氧化物燃料电池和内燃机联合动力系统，其特征在于，SOFC装置(7)的阴极输入端连通至压缩机(8)，SOFC装置(7)的阴极输入端和压缩机(8)之间设置有第三热交换器(15)；第三热交换器(15)的输入端一和压缩机(8)的出口连通，第三热交换器(15)输入端二和SOFC装置(7)的阴极尾气输出端连通，第三热交换器(15)输出端一连通至SOFC装置(7)的阴极输入端，第三热交换器(15)输出端二连通至混合装置(17)。 6.根据权利要求1-5任意一项所述的固体氧化物燃料电池和内燃机联合动力系统，其特征在于，HCCI内燃机(9)的尾气输出端连通至尾气收集装置(10)，HCCI内燃机(9)和尾气收集装置(10)之间设置有第一热交换器(4)；第一热交换器(4)的输入端一和HCCI内燃机(9)的尾气输出端连通，第一热交换器(4)的输入端二为水输入端；第一热交换器(4)的输出端一和气体混合器(5)连通，第一热交换器(4)的输出端二和尾气收集装置(10)连通。 7.根据权利要求6所述的一种固体氧化物燃料电池和内燃机联合动力系统，其特征在于，第一热交换器(4)的输入端二连通至水箱(2)，水箱(2)和第一热交换器(4)之间设置有水泵(3)。 8.根据权利要求6所述的一种固体氧化物燃料电池和内燃机联合动力系统，其特征在于，第一热交换器(4)和HCCI内燃机(9)之间设置有第四热交换器(16)，第四热交换器(16)设置有分支和预重整反应器(6)连通。 9.根据权利要求1所述的一种固体氧化物燃料电池和内燃机联合动力系统，其特征在于，SOFC装置(7)的电能输出端和用电设备(12)之间设置有DC/AC转换器(11)。 10.一种权利要求1所述的固体氧化物燃料电池和内燃机联合动力系统的运行方法，其特征在于：水蒸气和由天然气源(1)输出的天然气在气体混合器(5)混合后，形成混合气体，混合气体输出至预重整反应器(6)，混合气体在预重整反应器(6)内反应生成预重整气体，预重整气体进入SOFC装置(7)；预重整气体在SOFC装置(7)内和压缩空气发生电化学反应后，形成SOFC装置(7)的阳极尾气和阴极尾气，阳极尾气和阴极尾气共同输入至HCCI内燃机(9)，HCCI内燃机(9)内利用SOFC装置(7)的阳极尾气和阴极发电，将电能输出至用电设备(12)；同时，SOFC装置(7)因电化学反应产生的电能也输入至用电设备(12)。
所属类别：	发明专利