IMPROVED FUEL CELL SYSTEMS AND METHODS

• Main Authors: EVANS CHRISTOPHER JOHN, HAZELL ANDREW, SELBY MARK, BARNARD PAUL
• Format: Patent
• Language: English; Korean
• Published: 16.03.2016
• Subjects: BASIC ELECTRIC ELEMENTS; ELECTRICITY; PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSIONOF CHEMICAL INTO ELECTRICAL ENERGY

개량된 연료 전지 시스템 및 방법에 관한 것이다. 중간 온도 고체 산화물 연료 전지 (intermediate-temperature solid oxide fuel cell; IT-SOFC) 시스템은 (ⅰ) 적어도 하나의 중간 온도 고체 산화물 연료 전지를 포함하며, 애노드 입구, 캐소드 입구, 애노드 오프-가스 배출구, 및 캐소드 오프-가스 배출구를 구비하고, 애노드 입구 가스, 캐소드 입구 가스, 애노드 오프-가스 및 캐소드 오프-가스의 플로우를 위한 개별 유로들을 한정하는 적어도 하나의 연료 전지 스택; 및 (ⅱ) 애노드 입구 가스를 위한 리포머 입구, 애노드 입구 가스를 배출하는 리포머 배출구, 및 리포머 열 교환기를 구비하며, 탄화수소 연료를 리포메이트로 리포밍하기 위한 증기 리포머를 포함한다. (a) 연료 원으로부터 상기 증기 리포머 및 상기 적어도 하나의 연료 전지 스택 애노드 입구로의 애노드 유입 가스 유체 유로; (b)상기 적어도 하나의 연료 전지 스택 애노드 오프-가스 배출구로부터 연료 전지 시스템 배기로의 애노드 오프-가스 유체 유로; (c) 적어도 하나의 산화제 주입구로부터 상기 리포머 열 교환기 및 상기 적어도 하나의 연료 전지 스택 캐소드 입구로의캐소드 유입 가스 유체 유로; 및 (d)상기 적어도 하나의 연료 전지 스택 캐소드 오프-가스 배출구로부터 상기 연료 전지 시스템 배기로의캐소드 오프-가스 유체 유로가 정의된다. 상기 리포머 열 교환기는 (i) 상기 적어도 하나의 산화제 주입구 및 상기 적어도 하나의 연료 전지 스택 캐소드 입구, 및 (ii) 상기 연료 원 및 상기 적어도 하나의 연료 전지 스택 애노드 입구와 유체 유동 연통하는 병렬-유동 열 교환기이며, 상기 캐소드 입구 가스 및 상기 애노드 입구 가스 사이의 열 교환을 하도록 배치된다. The present invention is concerned with improved fuel cell systems and methods. The present invention provides an intermediate-temperature solid oxide fuel cell (IT-SOFC) system comprising: (i) at least one fuel cell stack comprising at least one intermediate-temperature solid oxide fuel cell, and having an anode inlet, a cathode inlet, an anode off-gas outlet, a cathode off-gas outlet, and defining separate flow paths for flow of anode inlet gas, cathode inlet gas, anode off-gas and cathode off-gas; and (ii) a steam reformer for reforming a hydrocarbon fuel to a reformate, and having a reformer inlet for anode inlet gas, a reformer outlet for exhausting anode inlet gas, and a reformer heat exchanger; and defining: (a) an anode inlet gas fluid flow path from a fuel source to said steam reformer to said at least one fuel cell stack anode inlet; (b) an anode off-gas fluid flow path from said at least one fuel cell stack anode off-gas outlet to a fuel cell system exhaust; (c) a cathode inlet gas fluid flow path from an at least one oxidant inlet to said reformer heat exchanger to said at least one fuel cell stack cathode inlet; and (d) a cathode off-gas fluid flow path from said at least one fuel cell stack cathode off-gas outlet to said fuel cell system exhaust; wherein said reformer heat exchanger is a parallel-flow heat exchanger in fluid flow communication with (i) said at least one oxidant inlet and said at least one fuel cell stack cathode inlet, and (ii) said fuel source and said at least one fuel cell stack anode inlet, and is arranged for exchanging heat between said cathode inlet gas and said anode inlet gas.