[go: up one dir, main page]

ITMI20111160A1 - Sistema e metodo per separare co2 da fumi di combustione contenenti sox ed nox mediante celle a combustibile a carbonati fusi (mcfc) - Google Patents

Sistema e metodo per separare co2 da fumi di combustione contenenti sox ed nox mediante celle a combustibile a carbonati fusi (mcfc) Download PDF

Info

Publication number
ITMI20111160A1
ITMI20111160A1 IT001160A ITMI20111160A ITMI20111160A1 IT MI20111160 A1 ITMI20111160 A1 IT MI20111160A1 IT 001160 A IT001160 A IT 001160A IT MI20111160 A ITMI20111160 A IT MI20111160A IT MI20111160 A1 ITMI20111160 A1 IT MI20111160A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
anode
unit
mcfc
battery
cells
Prior art date
Application number
IT001160A
Other languages
English (en)
Inventor
Paolo Capobianco
Biagio Passalacqua
Angelo Giovanni Perfumo
Original Assignee
Ansaldo Fuel Cells Spa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ansaldo Fuel Cells Spa filed Critical Ansaldo Fuel Cells Spa
Priority to IT001160A priority Critical patent/ITMI20111160A1/it
Priority to PCT/IB2012/053199 priority patent/WO2012176177A1/en
Publication of ITMI20111160A1 publication Critical patent/ITMI20111160A1/it

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/14Fuel cells with fused electrolytes
    • H01M8/144Fuel cells with fused electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/145Fuel cells with fused electrolytes characterised by the electrolyte material comprising carbonates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04097Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • H01M8/0668Removal of carbon monoxide or carbon dioxide
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • H01M8/0675Removal of sulfur
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018Polymeric electrolyte materials
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Description

DESCRIZIONE
"SISTEMA E METODO PER SEPARARE C02 DA FUMI DI COMBUSTIONE CONTENENTI SOX ED NOX MEDIANTE CELLE A COMBUSTIBILE A CARBONATI FUSI (MCFC) "
La presente invenzione à ̈ relativa a un sistema e un metodo per separare C02 da fumi di combustione contenenti SOX e NOX mediante celle a combustibile a carbonati fusi (MCFC).
In particolare, l'invenzione si colloca nel campo dei sistemi per la separazione di C02 da fumi di combustione e più specificatamente nel settore dei processi e dispositivi capaci di estrarre selettivamente C02 dai fumi in cui à ̈ diluita, per renderla disponibile concentrata in un flusso gassoso da cui sia facilmente separabile. Ancora più specificatamente, l'invenzione si inserisce nel campo dei sistemi MCFC-CCS , vale a dire dei sistemi in cui mediante celle a combustibile a carbonati fusi (MCFC) si estrae C02 dai fumi in cui à ̈ diluita e la si concentra in un flusso gassoso ricco di vapore di H20 e sostanzialmente privo di N2 diluente, in modo da facilitarne la successiva cattura (CCS = "Carbon Capture and Storage").
Sono noti diversi schemi di impianto per sistemi MCFC-SCC, come descritti per esempio in JP3106418, EP04188 64, US7396603.
In generale, le configurazioni note prevedono sistemi MCFC-CCS che hanno una sola batteria (stack) di celle, oppure una pluralità di batterie in parallelo (lato catodo) . In tutti i casi, il sistema comprende un dispositivo di manipolazione, in particolare per la separazione e il recupero di C02, che à ̈ disposto all'uscita finale dell'esausto anodico.
Anche per soluzioni con batterie in serie lato anodo, l'insegnamento della tecnica nota consisterebbe analogamente nel predisporre un unico dispositivo di manipolazione/separazione all'uscita anodica dell'ultima batteria della serie.
In definitiva, le soluzioni note presentano tutte un dispositivo di manipolazione dell'esausto anodico, disposto unicamente all'uscita finale del sistema.
Questa soluzione soffre di un inconveniente principale: alcuni contaminanti (per esempio, F) vanno abbattuti radicalmente, a prescindere dalla tipologia di batteria MCFC o dalle condizioni di processo, perché il loro accumularsi nelle celle porta inesorabilmente alla progressiva distruzione dei carbonati. Ma per altri contaminati, in particolare per SOx ed NOx, esistono dei margini di manovra. Per SOx ed NOx le soglie ammesse cambiano in funzione del tipo di batteria (ad esempio, con batterie tipo DIR a reformer diretto, le soglie di SOx ammesse sono di almeno un ordine di grandezza più stringenti che con batterie tipo IIR o ER) e, per un dato tipo di batteria, possono essere alzate se il gas anodico à ̈ ricco in H2, non solo in ingresso ma anche in uscita.
Le soluzioni MCFC-CCS con dispositivo di manipolazione degli esausti solo sull'uscita finale anodica sono state concepite presupponendo fumi puliti.
Infatti in tali sistemi:
per avere un alto rendimento, ci vuole necessariamente un alto utilizzo di H2;
- se l'utilizzo di H2 Ã ̈ elevato, il gas anodico, almeno in uscita, Ã ̈ impoverito in H2;
- se il gas anodico (quantomeno in uscita) à ̈ povero in H2, la sensibilità a SOx ed NOx à ̈ alta;
- se la sensibilità a SOx ed NOx à ̈ alta, le soglie di inquinanti ammesse devono essere basse.
In sostanza, per tali sistemi c'à ̈ incompatibilità tra alto rendimento delle celle MCFC e innalzamento delle soglie tollerabili di SOx ed NOx.
Alcune delle soluzioni mostrate in US7396603 consentono in effetti di alzare il rendimento senza impoverire il gas anodico in uscita, in sistemi in cui il dispositivo di manipolazione dell'esausto anodico à ̈ solo sull'uscita finale: in queste soluzioni, l'idrogeno presente nell'uscita anodica della MCFC può essere tenuto alto perché trova comunque adeguato utilizzo all'interno del sistema o all'esterno; oppure viene ricircolato in ingresso anodo un flusso di H2 (o comunque ricco in H2) recuperato dall'organo di manipolazione dell'esausto anodico. Questi accorgimenti, che rendono possibile un rendimento elevato pur con un alto il tenore di H2 all'uscita anodica delle MCFC, hanno però effetti indiretti che impediscono comunque di alzare la soglie su H2S e ad NOx.
In particolare, in una soluzione che ricorre a pile PEM ("proton exchange membrane", pile a membrana a scambio protonico) , la soglia su SOx in ingresso diventa quella bassissima imposta dai catalizzatori della pila PEM, sulla quale la MCFC trasferirebbe in forma di H2S tutto lo zolfo presente nei fumi che non fosse stato preventivamente abbattuto .
In un'altra soluzione, che prevede un ricircolo anodico completo di H2 dopo la separazione, si innesca un meccanismo di accumulo di N2 (cosiddetto "build-up di N2) che finisce inesorabilmente per bloccare la possibilità di lavare lato anodo l'elettrolita dai nitriti e/o nitrati che si vanno formando al catodo per reazione con gli NOx presenti nei fumi (il lavaggio cessa se e quando si arriva ad inibire la conversione dei nitriti e/o nitrati in N2 e H20) . Tale soluzione impone perciò soglie basse sugli NOx in entrata.
In definitiva, per i sistemi MCFC-CCS noti con il dispositivo di manipolazione degli esausti solo sull'uscita anodica finale, le celle MCFC possono avere rendimenti elevati solo se si rispettano soglie stringenti su SOx ed NOx in ingresso catodo. Infatti:
- o il gas anodico in uscita dalle celle MCFC à ̈ povero in H2 (per 1'incompatibilità tra alto rendimento e alto tenore di H2 nel gas di uscita anodica),
- o il tenore di H2 nel gas anodico in uscita dalle celle MCFC à ̈ tenuto alto con accorgimenti che producono effetti retroattivi che accentuano la sensibilità a SOx e a NOx.
È uno scopo della presente invenzione quello di fornire un sistema e un metodo per separare C02 da fumi di combustione mediante celle a combustibile a carbonati fusi (MCFC) che sia privo degli inconvenienti qui evidenziati della tecnica nota; in particolare, à ̈ uno scopo del trovato quello di fornire un sistema di tipo MCFC-CCS che operi, rispetto ai sistemi noti, ad alta efficienza elettrica e al contempo con soglie più alte sugli SOx e sugli NOx nel gas catodico .
La presente invenzione à ̈ dunque relativa a un sistema e un metodo per separare C02 da fumi dì combustione mediante celle a combustibile a carbonati fusi (MCFC) come definiti in termini essenziali nelle annesse rivendicazioni 1 e, rispettivamente, 13, nonché, per i caratteri addizionali preferiti, nelle rivendicazioni dipendenti.
In sostanza, l'invenzione consiste nell'innalzare il contenuto di H2 nelle uscite anodiche delle celle senza sprecare combustibile, con sistemi derivati dalla tecnica nota quali il ricircolo all'ingresso anodico di un flusso ricco in H2 oppure il recupero a fini di generazione elettrica dell'elevato contenuto di combustibile rimasto nell'esausto anodico mediante una combinazione "reattore di shift-pila PEM", ma avendo cura di aggiungere accorgimenti specifici che consentano sia di rimuovere H2S che di evitare meccanismi di accumulo di N2.
L' invenzione ha quindi per oggetto un sistema MCFC costituito da una o più batterie di celle e abbinato a dei dispositivi di manipolazione degli esausti anodici; tipologia dei dispositivi di manipolazione e modalità di organizzazione dei flussi gassosi nel sistema sono tali da consentire al sistema nel suo complesso, con limitata esigenza di pulizia supplementare dei fumi trattati, di operare come separatore di C02 da fumi di combustione contenenti SOx ed NOx, generando nel contempo energia elettrica con elevata efficienza.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione, con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui:
la figura 1 Ã ̈ una vista schematica di un sistema per separare C02 da fumi di combustione mediante celle a combustibile a carbonati fusi (MCFC) realizzato in accordo ad una prima forma di attuazione del trovato;
- le figure da 2 a 4 sono rispettive viste schematiche di ulteriori forme di attuazione del trovato.
Con riferimento alla figura 1, un sistema 1 per separare C02 da fumi di combustione mediante celle a combustibile a carbonati fusi (MCFC) comprende una o più batterie 2 di celle MCFC, e un dispositivo 3 di manipolazione dell'esausto anodico.
Nel seguito si farà riferimento, per semplicità, ad una batteria 2 di celle MCFC, schematicamente rappresentate come un unico blocco avente un comparto anodico 5 e un comparto catodico 6; ma resta inteso che il sistema 1 può comprendere più batterie 2 di celle MCFC collegate tra loro.
La batteria 2 Ã ̈ alimentata tramite una linea 7 di alimentazione anodica, che porta ad un ingresso anodico 8 del comparto anodico 5 un flusso di combustibile, e da una linea 9 di alimentazione catodica, che porta ad un ingresso catodico 10 del comparto catodico 6 un flusso di fumi di combustione da trattare, opzionalmente arricchito con aria.
Il comparto catodico 6 ha una uscita catodica 11 collegata ad una linea 12 di scarico, mentre il comparto anodico 5 ha una uscita anodica 13 collegata, tramite una linea 14 di uscita anodica, al dispositivo 3.
Il dispositivo 3 comprende una pluralità di unità 15-18 funzionali disposte in serie lungo la linea 14 di uscita anodica per manipolare il flusso di esausto anodico uscente dalla batteria 2, e specificamente per eliminare H2 ed altri combustibili residui dall'esausto anodico.
In particolare, il dispositivo 3 comprende, a partire dall'uscita anodica 13: una unità 15 di rimozione di H2S, una unità 16 di reazione di shift, una unità 17A di separazione di H20, almeno una unità 18 a pila PEM, e una ulteriore unità 17B di separazione di H20.
L'unità 15 di rimozione di H2S à ̈ collocata a monte delle altre unità del dispositivo 3 e specificamente della unità 16 di reazione di shift e della unità 18 a pila PEM.
L'unità 18 a pila PEM ha un comparto anodico 21 disposto in serie alle precedenti unità del dispositivo 3 lungo la linea 14 di uscita anodica e alimentato quindi con il flusso che ha attraversato le precedenti unità del dispositivo 3, ed un comparto catodico 22 che à ̈ alimentato con aria. Dal comparto anodico 21 dell'unità 18 a pila PEM esce un flusso contenente H20 e C02 da cui, previa rimozione di H20 nell'unità 17B, si recupera un flusso di C02 .
Opzionalmente, l'unità 15 di rimozione di H2S à ̈ configurata anche per rimuovere una prima porzione di C02 presente nell'esausto anodico.
Opportunamente, ma non necessariamente, in questa configurazione di impianto le celle MCFC della batteria 2 sono di tipo con reformer interno indiretto, o con reformer esterno, o di altro tipo ma non del tipo a reformer interno diretto (DIR).
La batteria 2 opera con basso utilizzo di H2: il contenuto di H2 nel flusso di esausto anodico può essere infatti mantenuto relativamente elevato, indicativamente nell'ordine di 30-50% voi., perché l'alto contenuto di H2 presente nell'esausto anodico à ̈ recuperato a fini di generazione elettrica; precisamente, l'esausto anodico ha un elevato contenuto di combustibile rimasto che viene sfruttato mediante la combinazione dell'unità 16 di reazione di shift e della unità 18 a pila PEM; si evitano però gli effetti negativi delle soluzioni note in quanto si rimuove H2S a monte dell'unità 16 di reazione di shift.
Nella forma di attuazione di figura 2, nella quale (come anche nelle figure successive) i dettagli simili o uguali a quelli già descritti sono indicati con i medesimi numeri, il sistema 1 comprende sempre una batteria 2 di celle MCFC avente un comparto anodico 5 e un comparto catodico 6 (oppure, come già evidenziato, più batterie di celle MCFC collegate tra loro), e un dispositivo 3 di manipolazione dell'esausto anodico.
La batteria 2 Ã ̈ alimentata ancora tramite una linea 7 di alimentazione anodica, che porta al comparto anodico 5 un flusso di combustibile, e da una linea 9 di alimentazione catodica, che porta al comparto catodico 6 un flusso di fumi di combustione da trattare, opzionalmente arricchito con aria.
Il comparto catodico 6 ha una uscita catodica 11 collegata ad una linea 12 di scarico, mentre il comparto anodico 5 ha una uscita anodica 13 collegata, tramite una linea 14 di uscita anodica, al dispositivo 3.
Il dispositivo 3 comprende una unità 25 di separazione selettiva per C02, che separa dall'esausto anodico un flusso di C02 contenente H2S (pronto per essere inviato alle successive operazioni di sequestro) e, separatamente, un flusso di H20; il flusso trattato residuo, ricco in H2 e contenente anche i residui non rimossi dall'unità 25 di separazione, viene ricircolato all'ingresso anodico 8 tramite una linea 26 di ricircolo che si innesta sulla linea 7 di alimentazione anodica; il flusso trattato non viene però ricircolato interamente al comparto anodico 5, ma una sua porzione viene spillata tramite una linea 27 di diramazione che si diparte dalla linea 26 di ricircolo ed à ̈ collegata ad una unità 28 bruciatore, in particolare una unità a bruciatore catalitico .
In questo modo, il sistema 1 include una via di uscita per N2, costituita dalla linea 27 di diramazione; si può così stabilire un limite al fenomeno di accumulo di N2, essenziale per poter garantire il lavaggio lato anodo dai nitriti e/o nitrati che si vanno formando al catodo per reazione con gli NOx.
Onde ridurre la penalizzazione derivante dal fatto che la linea 27 di diramazione sottrae al ricircolo anche una porzione di H2, il sistema 1 include opzionalmente dei reformer esterni (non illustrati), disposti a valle dell'unità 28 bruciatore o integrati con esso in modo che il calore generato nell'unità 28 bruciatore sia sfruttato per riformare almeno una porzione del metano occorrente per l'alimentazione anodica della batteria 2.
Anche in questa forma di attuazione à ̈ opportuno, sebbene non strettamente necessario, che le celle MCFC non siano del tipo a reformer interno diretto (DIR).
Anche in questo caso, la batteria opera con basso utilizzo di H2: il ricircolo di H2 all'ingresso anodico consente infatti di mantenere un contenuto di H2 relativamente elevato nell'esausto anodico; il dispositivo 3 assicura al contempo sia di rimuovere H2S, sia di evitare, grazie alla linea di diramazione, meccanismi di "build up" di N2 nelle celle MCFC.
Nella forma di attuazione di figura 3, il dispositivo 3 comprende due unità di separazione in serie: una prima unità 25A di separazione selettiva di H2, che estrae selettivamente dal flusso di esausto anodico solo H2, e una seconda unità 25B di separazione che tratta il flusso residuo per ricavare C02 idonea per il sequestro.
In maggior dettaglio, la prima unità 25A di separazione separa dal flusso di esausto anodico: un flusso di H2, che viene ricircolato interamente all'ingresso anodico tramite una linea 26 di ricircolo che si innesta sulla linea 7 di alimentazione anodica; un flusso di H20; e un flusso di gas residuo, contenente C02, H2S e residui.
Il flusso di gas residuo uscente dalla prima unità 25A di separazione non può essere pertanto inviato direttamente al sequestro, ma transita prima nella seconda unità 25B di separazione, che separa C02 idonea per il sequestro; preferibilmente, la seconda unità 25B di separazione comprende un ossicombustore 29 (di tipo noto) che elimina, tramite reazione con 02 e conversione in H20 e C02, i combustibili rimasti nel flusso residuo ricco in C02 uscito dalla prima unità 25A di separazione, e un separatore 30 finale di C02.
Nella forma di attuazione di figura 4, come nello schema di figura 3, il dispositivo 3 comprende una prima unità 25A di separazione selettiva di H2, e una seconda unità 25B di separazione.
La prima unità 25A di separazione estrae selettivamente un flusso di H2 dal flusso di esausto anodico, che à ̈ ancora ricircolato (integralmente) all'ingresso anodico 8 tramite la linea 26 di ricircolo, e un flusso di H20; il flusso di gas residuo, contenente C02, H2S e residui, à ̈ inviato alla seconda unità 25B di separazione, che à ̈ configurata in modo da ricavare la C02 idonea per il sequestro, separandola da H2 e H20.
Come già evidenziato, in tutte le configurazioni illustrate il sistema 1 può includere una pluralità di batterie 2 di celle MCFC.
In particolare, le batterie possono essere collegate in serie lato anodo, e il sistema include una linea anodica che collega le uscite dei comparti anodici delle varie batterie. In questo caso, vantaggiosamente, il sistema include organi per spillamenti intermedi lungo la linea anodica collegati a rispettivi dispositivo di manipolazione aventi le caratteristiche descritte in precedenza, per estrarre selettivamente prodotti dagli esausti anodici di rispettive batterie.
Resta infine inteso che al sistema e al metodo qui descritti ed illustrati possono essere apportate ulteriori modifiche e varianti che non escono dall'ambito delle annesse rivendicazioni.

Claims (22)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema (1) per separare CO2 da fumi di combustione mediante celle a combustibile a carbonati fusi (MCFC), comprendente almeno una batteria (2) di celle MCFC avente un comparto anodico (5) e un comparto catodico (6), e un dispositivo (3) di manipolazione per trattare un flusso di esausto anodico uscente dalla batteria (2) di celle MCFC; il sistema (1) essendo caratterizzato dal fatto che il dispositivo (3) à ̈ configurato in modo tale da rimuovere H2S dall’esausto anodico e separare dall’esausto anodico un flusso contenente H2 e sostanzialmente privo di H2S, e da inviare il flusso contenente H2 al comparto anodico (5; 21) di una pila a combustibile in un modo che lasci una via d’uscita per N2 originato dalla conversione di NOx presenti nei fumi.
  2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui il dispositivo (3) comprende una pluralità di unità (15-18; 25, 28) funzionali disposte in serie lungo una linea (14) di uscita anodica per manipolare il flusso di esausto anodico uscente dalla batteria (2) di celle MCFC.
  3. 3. Sistema secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il flusso contenente H2 e sostanzialmente privo di H2S à ̈ inviato al comparto anodico (21) di una unità (18) a pila PEM.
  4. 4. Sistema secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il flusso contenente H2 e sostanzialmente privo di H2S à ̈ inviato al comparto anodico (5) della batteria (2) di celle MCFC, evitando o limitando l’accumulo di N2 in detto comparto anodico (5) della batteria (2) di celle MCFC.
  5. 5. Sistema secondo la rivendicazione 3, in cui il dispositivo (3) comprende, a partire da una uscita anodica (13) della batteria (2) di celle MCFC: una unità (15) di rimozione di H2S, una unità (16) di reazione di shift, una unità (17A) di separazione di H2O, e almeno una unità (18) a pila PEM avente un comparto anodico (21) collegato in serie alle precedenti unità (15-17) del dispositivo (3) e disposto a valle di esse.
  6. 6. Sistema secondo la rivendicazione 5, in cui l’unità (15) di rimozione di H2S à ̈ collocata a monte della unità (16) di reazione di shift e della unità (18) a pila PEM.
  7. 7. Sistema secondo la rivendicazione 5 o 6, in cui l’unità (15) di rimozione di H2S à ̈ configurata per rimuovere una prima porzione di CO2 presente nell’esausto anodico; una seconda porzione di CO2 presente nell’esausto anodico essendo separata a valle della unità (18) a pila PEM, rimuovendo H2O tramite una ulteriore unità (17B) di separazione.
  8. 8. Sistema secondo la rivendicazione 4, in cui il dispositivo (3) comprende: una unità (25) di separazione selettiva per CO2, che separa dall’esausto anodico un flusso di CO2 contenente H2S e pronto per essere inviato a successive unità di sequestro; una linea (26) di ricircolo che collega l’unità (25) di separazione ad una linea (7) di alimentazione anodica della batteria (2) di celle MCFC per ricircolare al comparto anodico (5) della batteria (2) di celle MCFC un flusso trattato residuo, ricco in H2 e contenente anche i residui non rimossi dall’unità (25) di separazione; ed una linea (27) di diramazione che si diparte dalla linea (26) di ricircolo ed à ̈ collegata ad una unità (28) bruciatore, in particolare una unità a bruciatore catalitico, per spillare una porzione del flusso trattato residuo.
  9. 9. Sistema secondo la rivendicazione 8, in cui il sistema (1) include uno o più reformer esterni, disposti a valle dell’unità (28) bruciatore o integrati con esso, in modo che il calore generato nell’unità (28) bruciatore sia sfruttato per riformare almeno una porzione del combustibile occorrente per l’alimentazione anodica della batteria (2) di celle MCFC.
  10. 10. Sistema secondo la rivendicazione 4, in cui il dispositivo 3 comprende due unità (25) di separazione in serie; una prima unità (25A) di separazione essendo una unità di separazione selettiva di H2, che estrae selettivamente dal flusso di esausto anodico solo H2; una seconda unità (25B) di separazione essendo configurata in modo da trattare il flusso residuo uscente dalla prima unità (25A) di separazione e ricavare CO2 idonea per il sequestro.
  11. 11. Sistema secondo la rivendicazione 10, in cui la prima unità (25A) di separazione separa dal flusso di esausto anodico un flusso di H2, che viene ricircolato interamente ad un ingresso anodico (8) della batteria (2) di celle MCFC tramite una linea (26) di ricircolo che si innesta su una linea (7) di alimentazione anodica.
  12. 12. Sistema secondo la rivendicazione 10 o 11, in cui la seconda unità (25B) di separazione comprende un ossicombustore (29) che elimina, tramite reazione con O2 e conversione in H2O e CO2, i combustibili rimasti nel flusso residuo ricco in CO2 uscito dalla prima unità (25A) di separazione.
  13. 13. Metodo per separare CO2 da fumi di combustione mediante celle a combustibile a carbonati fusi (MCFC), comprendente le fasi di trattare un flusso di esausto anodico uscente da un comparto anodico (5) di una batteria (2) di celle MCFC in modo tale da rimuovere H2S dall’esausto anodico e separare dall’esausto anodico un flusso contenente H2 e sostanzialmente privo di H2S, e da inviare il flusso contenente H2 al comparto anodico di una pila a combustibile in modo tale da lasciare una via d’uscita per N2 originato dalla conversione di NOx presenti nei fumi.
  14. 14. Metodo secondo la rivendicazione 13, in cui il flusso contenente H2 e sostanzialmente privo di H2S à ̈ inviato al comparto anodico (21) di una unità (18) a pila PEM.
  15. 15. Metodo secondo la rivendicazione 13, in cui il flusso contenente H2 e sostanzialmente privo di H2S à ̈ inviato al comparto anodico (5) della batteria (2) di celle MCFC, evitando o limitando l’accumulo di N2 in detto comparto anodico (5) della batteria (2) di celle MCFC.
  16. 16. Metodo secondo la rivendicazione 13 o 14, comprendente, nell’ordine, le fasi di: rimuovere H2S dall’esausto anodico; condurre una reazione di shift sull’esausto anodico privo di H2S; inviare l’esausto anodico ad un comparto anodico (21) di una unità (18) a pila PEM.
  17. 17. Metodo secondo la rivendicazione 13, 14 o 16, in cui insieme a H2S à ̈ rimossa dall’esausto anodico una prima porzione di CO2; una seconda porzione di CO2 presente nell’esausto anodico essendo separata a valle della unità (18) a pila PEM, rimuovendo H2O tramite una unità (17B) di separazione.
  18. 18. Metodo secondo la rivendicazione 13 o 15, comprendente le fasi di: separare selettivamente dall’esausto anodico un flusso di CO2 contenente H2S; ricircolare una prima porzione del flusso trattato residuo al comparto anodico (5) della batteria (2) di celle MCFC; e inviare una seconda porzione del flusso trattato residuo ad una unità (28) bruciatore, in particolare una unità a bruciatore catalitico.
  19. 19. Metodo secondo la rivendicazione 18, comprendente una fase di sfruttare almeno una parte del calore generato nell’unità (28) bruciatore per riformare almeno una porzione del combustibile alimentato al comparto anodico (5) della batteria (2) di celle MCFC.
  20. 20. Metodo secondo la rivendicazione 13 o 15, comprendente una prima fase di separazione selettiva di H2, in cui si estrae selettivamente dal flusso di esausto anodico solo H2; e una seconda fase di separazione, condotta in serie alla prima fase di separazione e in cui si separa CO2 idonea per il sequestro.
  21. 21. Metodo secondo la rivendicazione 20, in cui il flusso di H2 separato nella prima fase di separazione dal flusso di esausto anodico à ̈ ricircolato interamente al comparto anodico (5) della batteria (2) di celle MCFC.
  22. 22. Metodo secondo la rivendicazione 21, in cui la seconda fase di separazione include una fase di ossicombustione che elimina, tramite reazione con O2 e conversione in H2O e CO2, i combustibili rimasti nel flusso residuo ricco in CO2 uscito dalla prima fase di separazione.
IT001160A 2011-06-24 2011-06-24 Sistema e metodo per separare co2 da fumi di combustione contenenti sox ed nox mediante celle a combustibile a carbonati fusi (mcfc) ITMI20111160A1 (it)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT001160A ITMI20111160A1 (it) 2011-06-24 2011-06-24 Sistema e metodo per separare co2 da fumi di combustione contenenti sox ed nox mediante celle a combustibile a carbonati fusi (mcfc)
PCT/IB2012/053199 WO2012176177A1 (en) 2011-06-24 2012-06-25 System and method for separating c02 from combustion flue gas containing sox and nox by means of molten carbonate fuel cells (mcfc)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT001160A ITMI20111160A1 (it) 2011-06-24 2011-06-24 Sistema e metodo per separare co2 da fumi di combustione contenenti sox ed nox mediante celle a combustibile a carbonati fusi (mcfc)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ITMI20111160A1 true ITMI20111160A1 (it) 2012-12-25

Family

ID=44898750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
IT001160A ITMI20111160A1 (it) 2011-06-24 2011-06-24 Sistema e metodo per separare co2 da fumi di combustione contenenti sox ed nox mediante celle a combustibile a carbonati fusi (mcfc)

Country Status (2)

Country Link
IT (1) ITMI20111160A1 (it)
WO (1) WO2012176177A1 (it)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105209387B (zh) 2013-03-15 2017-03-15 埃克森美孚研究工程公司 用于氮化合物合成的集成熔融碳酸盐燃料电池
US9077008B2 (en) 2013-03-15 2015-07-07 Exxonmobil Research And Engineering Company Integrated power generation and chemical production using fuel cells
US9819042B2 (en) 2013-09-30 2017-11-14 Exxonmobil Research And Engineering Company Fuel cell integration within a heat recovery steam generator
US9755258B2 (en) 2013-09-30 2017-09-05 Exxonmobil Research And Engineering Company Integrated power generation and chemical production using solid oxide fuel cells
US9556753B2 (en) 2013-09-30 2017-01-31 Exxonmobil Research And Engineering Company Power generation and CO2 capture with turbines in series
WO2020112834A1 (en) 2018-11-30 2020-06-04 Exxonmobil Research And Engineering Company Fuel cell staging for molten carbonate fuel cells
US11888187B2 (en) 2018-11-30 2024-01-30 ExxonMobil Technology and Engineering Company Operation of molten carbonate fuel cells with enhanced CO2 utilization
KR102662253B1 (ko) 2018-11-30 2024-04-29 퓨얼셀 에너지, 인크 Co2 이용률이 향상된 용융 탄산염 연료 전지의 증가된 압력 작동
WO2020112806A1 (en) 2018-11-30 2020-06-04 Exxonmobil Research And Engineering Company Layered cathode for molten carbonate fuel cell
WO2020112895A1 (en) 2018-11-30 2020-06-04 Exxonmobil Research And Engineering Company Reforming catalyst pattern for fuel cell operated with enhanced co2 utilization
JP7286769B2 (ja) 2018-11-30 2023-06-05 エクソンモービル・テクノロジー・アンド・エンジニアリング・カンパニー 溶融炭酸塩型燃料電池のカソード集電体構造
US11211621B2 (en) 2018-11-30 2021-12-28 Exxonmobil Research And Engineering Company Regeneration of molten carbonate fuel cells for deep CO2 capture
SG11202105644RA (en) 2018-11-30 2021-06-29 Exxonmobil Res & Eng Co Flow field baffle for molten carbonate fuel cell cathode
KR102861227B1 (ko) 2019-11-26 2025-09-18 엑손모빌 테크놀로지 앤드 엔지니어링 컴퍼니 연료 전지 모듈 조립체 및 이를 사용하는 시스템
JP7465966B2 (ja) 2019-11-26 2024-04-11 エクソンモービル テクノロジー アンド エンジニアリング カンパニー 平行な流れのための外部マニホールドを有する燃料電池アセンブリ
EP4066301A1 (en) 2019-11-26 2022-10-05 ExxonMobil Technology and Engineering Company Operation of molten carbonate fuel cells with high electrolyte fill level
US11978931B2 (en) 2021-02-11 2024-05-07 ExxonMobil Technology and Engineering Company Flow baffle for molten carbonate fuel cell

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050271914A1 (en) * 2004-06-03 2005-12-08 Mohammad Farooque Integrated high efficiency fossil fuel power plant/fuel cell system with CO2 emissions abatement
WO2010125443A1 (en) * 2009-04-29 2010-11-04 Ansaldo Fuel Cells S.P.A. System and process for separation of co2 and recovery of fuel from anodic exhaust gas of molten-carbonate fuel cells

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2025654C (en) 1989-09-19 1998-12-01 Toshio Miyauchi Method of and apparatus for utilizing and recovering co2 combustion exhaust gas
JP3106418B2 (ja) 1996-07-30 2000-11-06 株式会社東京精密 研磨装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050271914A1 (en) * 2004-06-03 2005-12-08 Mohammad Farooque Integrated high efficiency fossil fuel power plant/fuel cell system with CO2 emissions abatement
WO2010125443A1 (en) * 2009-04-29 2010-11-04 Ansaldo Fuel Cells S.P.A. System and process for separation of co2 and recovery of fuel from anodic exhaust gas of molten-carbonate fuel cells

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012176177A1 (en) 2012-12-27
WO2012176177A8 (en) 2013-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ITMI20111160A1 (it) Sistema e metodo per separare co2 da fumi di combustione contenenti sox ed nox mediante celle a combustibile a carbonati fusi (mcfc)
ITMI20111161A1 (it) Sistema mcfc multi-stack e metodo per separare co2 da fumi di combustione contenenti nox e sox
US11456472B2 (en) Method and device for generating electric energy
ITMI20092259A1 (it) Sistema e metodo per separare co2 da fumi di combustione mediante pile mcfc pluri-stack
CN107690722B (zh) 具有二氧化碳捕集组件的高效燃料电池系统及其方法
EP2240977B1 (en) Water recovery assembly for use in high temperature fuel cell systems
US20170175277A1 (en) Electrolysis method and electrolyis system comprising recirculating flushing media
ITMI20090733A1 (it) Sistema e processo per separazione di co2 e recupero di combustibile da gas esausti anodici di celle a combustibile a carbonati fusi
KR20190087529A (ko) 연료 전지 시스템
CN104025357B (zh) 以低质量副产物气体操作燃料电池系统的方法
KR20180078320A (ko) 연료 전지로부터 co2를 포집하기 위한 시스템
KR20180078319A (ko) 향상된 co2 포집을 갖는 연료 전지 시스템
JP6439545B2 (ja) 燃料電池システム
JP6089325B2 (ja) 水素生成装置及び燃料電池システム
JP6238842B2 (ja) 水素製造装置およびその運転方法
JP2020537807A5 (it)
US8394544B2 (en) Solid oxide fuel cell steam reforming power system
WO2015039673A1 (en) Fuel cell system and operation method thereof
JP2009016151A (ja) 燃料電池発電装置のドレン回収装置
KR101662671B1 (ko) 불순물 원료화 구조를 가지는 연료전지 시스템
ITMI20091246A1 (it) Apparato e metodo per la gestione termica di pile mcfc
JP2012155979A (ja) 燃料電池システム
ITMI20092260A1 (it) Apparato e metodo per produrre energia elettrica tramite sistemi mcfc con autocattura di co2
US10411277B2 (en) Gas circuit for a solid oxide fuel cell system and a solid oxide fuel cell system
KR101750902B1 (ko) 연료전지유닛과 연계된 가스 처리 장치