阅读说明：本技术 一种燃料电池系统 (Fuel cell system ) 是由 李萍萍 吴培华 李初福 周卫华 巴黎明 靳现林 姚金松 刘长磊 于 2019-02-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种燃料电池系统,涉及燃料电池技术领域,为有效提高燃料气体的全程燃料利用率,提高发电效率而发明。燃料电池系统包括燃料电池组件；阳极换热器,阳极换热器包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口,第一端口与第二端口连通,第三端口与所述第四端口连通,第一端口用于通过燃料气体,第二端口与燃料电池组件的阳极进气口连通,第三端口与燃料电池的阳极出气口连通,第四端口分别通过第一分流管和第二分流管与第一端口连通；脱碳脱水装置,脱碳脱水装置的进口端与第二分流管连通,出口端与第一端口连通。本发明燃料电池系统用于提高电池工作性能。(The invention discloses a fuel cell system, relates to the technical field of fuel cells, and aims to effectively improve the whole-process fuel utilization rate of fuel gas and improve the power generation efficiency. The fuel cell system includes a fuel cell assembly; the anode heat exchanger comprises a first port, a second port, a third port and a fourth port, the first port is communicated with the second port, the third port is communicated with the fourth port, the first port is used for allowing fuel gas to pass through, the second port is communicated with an anode gas inlet of the fuel cell assembly, the third port is communicated with an anode gas outlet of the fuel cell, and the fourth port is communicated with the first port through a first shunt pipe and a second shunt pipe respectively; and the inlet end of the decarburization dehydration device is communicated with the second shunt pipe, and the outlet end of the decarburization dehydration device is communicated with the first port. The fuel cell system of the present invention is used to improve the cell operation performance.)

一种燃料电池系统

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池系统。

背景技术

固体氧化物燃料电池是利用价格较为便宜的碳氢化合物例如天然气和煤燃烧后的合成气等作为燃料气体以提供氢源，利用空气作为氧源，碳氢化合物在燃料电池组件的上游进行重整。

现有的固体氧化物燃料电池的单程燃料利用率(单程燃料利用率指燃料气体从阳极进气口进入电池并燃烧，再从阳极出气口排出尾气，在此过程中，燃料气体的利用率)一般不会超过85％，因此电池阳极出气口排出的尾气中会含有部分未利用的燃料气体(主要成分为CO、H₂)，为了充分回收这部分燃气热值可以通过设置尾气循环，以提高燃料气体的全程燃料利用率(全程燃料利用率指上述描述的单程和循环之和，燃料气体的利用率)，使得燃料气体的化学能尽可能的转化为电能。

现有技术中有一种带有尾气循环的固体氧化物燃料电池发电系统，利用燃料废气采用循环管和喷射泵使燃料电池中的燃料废气再循环到该电池的燃料侧的入口。但是，燃料废气中含有高含量的惰性气体CO₂，燃料废气与燃料气体混合后不仅流量大大增加也会稀释可燃气体(CO、H₂、CH₄等)的浓度，进而影响燃料电池内化学反应的进行。

现有技术中提供了一种燃料电池尾气循环利用装置，其在燃料进口处设置一个填充有脱硫脱碳剂的吸收罐，燃料气体通过脱硫脱碳罐净化脱硫后通入燃料电池阳极，阳极的燃料废气接散热管路和保温管路返回吸收罐，保温管路上设有阀门，当吸收罐温度低于30℃时打开保温管路阀门。当吸收罐温度大于或等于60度时关闭阀门，以此维持吸收罐温度，燃料废气在吸收罐内脱除CO₂后与新鲜的燃料气体一同进入燃料电池进行阳极反应，该装置虽然有效脱除了CO₂，避免稀释可燃气体浓度的现象，但是，还存有下述技术问题：1.吸收罐的工作温度约为60℃，燃料电池的工作温度约为700-800℃，燃料电池的出口高温尾气(约800℃)必须经过降温后进入吸收罐，该装置通过散热管路以对高温尾气进行散热，造成热量严重损失，且未对该热量进行充分利用。同时经脱碳后的尾气与新鲜燃料气体混合后需要预热进入燃料电池，该装置未设置任何内部热量回收装置，需要引入外部热源(如电加热)，总体来看虽然通过燃料电池发电量有所提升，但是由于低温吸收罐的引入，整个燃料电池的发电效率提升不大，反倒有可能会下降；2.该装置也忽略了燃料电池进口水碳比(以氧原子和碳原子比例计算)的调节，含有CO、CH₄等碳氢燃料进入燃料电池中会有结焦的可能性，一般进口气体的水碳比不应低于2.0，否则需要额外在电池内加入水蒸气，水蒸气的额外补入会带走部分电池热量从而影响电池发电效率，该装置的吸收罐中的脱硫脱碳剂在脱去CO₂的同时也会将水蒸气脱去，再循环回燃料电池，水碳比是远远不够的，因此需要额外引入水蒸气，这样就会降低了发电效率。

发明内容

本发明的实施例提供了一种燃料电池系统，主要目的是充分利用燃料电池的燃料废气、避免燃料废气中的CO₂稀释可燃气体浓度的现象、且充分利用燃料电池尾气所排出的热量，保障反应的水碳比，最终有效提高燃料气体的全程燃料利用率，提高发电效率。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明实施例提供了一种燃料电池系统，包括：

燃料电池组件，所述燃料电池组件用于将燃料气体和含氧气体产生电能；

阳极换热器，所述阳极换热器包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，所述第一端口与所述第二端口连通，所述第三端口与所述第四端口连通，所述第一端口用于通入所述燃料气体，所述第二端口与所述燃料电池组件的阳极进气口连通，所述第三端口与所述燃料电池的阳极出气口连通，所述第四端口分别连通第一分流管和第二分流管，所述第一分流管的另一端与所述第一端口连通；

脱碳脱水装置，所述脱碳脱水装置的进口端与所述第二分流管的另一端连通，所述脱碳脱水装置的出口端与所述第一端口连通。

本发明实施例提供的燃料电池系统，由于采用了阳极换热器，即采用燃料电池组件的阳极出气口排出的高温燃料废气与燃料气体进行热交换，以对燃料气体进行预热处理，这样充分利用了高温燃料废气的能量，保障了燃料电池组件的发电效率，且节能环保，同时，第一分流管的一端与阳极换热器的第四端口连通，另一端与阳极换热器的第一端口连通，且第二分流管的一端与阳极换热器的第四端口连通，另一端与脱碳脱水装置的进口端连通，且脱碳脱水装置的出口端与阳极换热器的第一端口连通，这样在有效利用燃料废气中有效成分，提高燃料气体全程燃料利用率，提高发电效率的情况下，且有效保障进入燃料电池组件内的燃料气体的水碳比。

可选的，所述第一分流管上安装有第一流量控制器，所述第一流量控制器用于控制从所述第四端口流入所述第一分流管的气体的流量，所述第二分流管上安装有第二流量控制器，所述第二流量控制器用于控制从所述第四端口流入所述第二分流管的气体的流量。

可选的，所述燃料电池系统还包括：

湿度测量仪，所述湿度测量仪安装在所述阳极换热器的所述第一端口处，且用于测量流入所述第一端口内的所述燃料气体中的水的含量；

处理器，所述处理器的输入端与所述湿度测量仪连接，所述处理器的输出端分别与所述第一流量控制器和所述第二流量控制器连接，所述处理器用于计算流入所述第一端口内的所述燃料气体的实际水碳比，并根据所述实际水碳比与预设水碳比，相对应的通过控制所述第一流量调节器调节所述第一分流管内的气体的流量和通过控制所述第二流量调节器调节所述第二分流管内的气体的流量。

可选的，当所述燃料气体中的氢气与一氧化碳的的体积比为1.5～2：1时，所述第一分流管内的气体的流量与所述第二分流管内的气体的流量的比值为0.9～4：1。

可选的，所述脱碳脱水装置的进口端处安装有冷却器。

可选的，所述脱碳脱水装置的出口端还连通有驰放气管。

进一步的，所述驰放气管内的气体流量占所述脱碳脱水装置的出口端排出的气体流量的5％～10％。

可选的，所述脱碳脱水装置的工作压力为2Mpa～3Mpa。

可选的，所述脱碳脱水装置的出口端处安装有第一增压装置。

可选的，所述燃料电池系统还包括：

阴极换热器，所述阴极换热器包括第五端口、第六端口、第七端口和第八端口，所述第五端口与所述第六端口连通，所述第七端口与所述第八端口连通，所述第五端口用于通入所述含氧气体，所述第六端口与所述燃料电池组件的阴极进气口连通，所述第七端口与所述燃料电池组件的阴极出气口连通。

进一步的，所述阴极换热器的所述第五端口处安装有第二增压装置。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种燃料电池系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种燃料电池系统中的控制装置的电路原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例燃料电池系统进行详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

参照图1，本发明实施例提供了一种燃料电池系统，包括：燃料电池组件1、阳极换热器2和脱碳脱水装置3，燃料电池组件1用于将燃料气体和含氧气体产生电能；阳极换热器2包括第一端口01、第二端口02、第三端口03和第四端口04，第一端01口与第二端口02连通，第三端口03与第四端口04连通，第一端口01用于通入燃料气体，第二端口02与燃料电池组件1的阳极进气口连通，第三端口03与燃料电池组件1的阳极出气口连通，第四端口04分别连通第一分流管5和第二分流管6，第一分流管5的另一端与第一端口01连通；脱碳脱水装置3的进口端与第二分流管6的另一端连通，脱碳脱水装置3的出口端与第一端口01连通。

采用该燃料电池系统进行发电时，通过燃料电池组件1的阴极进气口通入含氧气体，同时，通过阳极换热器2的第一端口01通入燃料气体，燃料气体再经第三端口03和燃料电池组件1的阳极进气口进入燃料电池组件1，通入的燃料气体和含氧气体发生电化学反应，将化学能转换成电能。随着燃料气体和含氧气体的连续通入，从燃料电池组件1的阳极出气口可排出高温气体(气体温度大概为700-800℃)，高温气体在阳极换热器2内与通入的常温燃料气体发生热交换，以对燃料气体进行预热处理，使燃料气体的温度升高至400℃以上，进而满足使燃料气体的温度满足发电需求，通过将燃料气体与阳极出气口排出的高温气体进行热交换，有效利用高温气体的热量，相比现有燃料电池系统，无需设置专用的外部热源，这样降低了制造成本，且具有节能环保功效。

从阳极出气口排出的高温气体中一般会包含有反应生成的水蒸气(H₂O)、二氧化碳(CO₂)、以及未反应的氢气(H₂)和一氧化碳(CO)，为了再次利用未反应的氢气(H₂)和一氧化碳(CO)，本实施例提供的燃料电池系统包括循环回路，以将未反应的氢气(H₂)和一氧化碳(CO)充分利用，最终提高整个燃料气体的全程燃料利用率和发电效率，同时，水蒸气也有利于燃料电池组件1内部进行水蒸气重整反应，也避免燃料电池组件1内发生结焦的现象。

从阳极出气口排出的高温气体经阳极换热器2与低温燃料气体热交换后，从第四端口04排出的气体(包含H₂O、CO₂、H₂、CO等气体，且温度在300℃左右)，为了避免具有较大含量的水蒸气和二氧化碳对一氧化碳和氢气浓度进行稀释，影响电化学反应的进行，同时为了保证进入燃料电池组件1内的燃料气体的水碳比，本发明实施例提供的燃料电池系统的循环回路包括两路循环回路：参照图1，其一循环回路，一部分气体通过第一分流管5流入阳极换热器2，其二循环回路，其余部分气体通过第二分流管6后，再经过脱碳脱水装置3对气体中的水和二氧化碳进行脱除，并将脱除后的气体流入阳极换热器2，也就是说，第一路将包含有水和二氧化碳的气体与新鲜的燃料气体混合，第二路将不包含有水和二氧化碳的气体与新鲜的燃料气体混合，这样设计的目的是：在保障有水蒸气进入燃料电池组件1内部进行重整反应的前提下，可保证进入燃料电池组件1内的燃料气体的水碳比，进而提高燃料电池组件1的发电量和发电效率。

下述以煤燃烧生成的合成气为例对燃料电池系统的具体反应过程进行说明：

煤燃烧生成的合成气主要成分包括：CO、H₂、少量的CH₄、CO₂和N₂，合成气与第一分流管5流出的H₂O、CO₂、H₂和CO、经脱碳脱水装置3流出的H₂和CO混合，并通过阳极换热器2与阳极出气口排出的气体(包括H₂O、CO₂、H₂和CO)热交换后，经第二端口02进入燃料电池组件1的阳极进气口，同时，空气经燃料电池组件1的阴极进气口进入燃料电池组件1，空气中的氧气经电解质与燃料气体中的CO、H₂、CH₄发生电化学反应从而进行发电。

以252L/Min的流速向燃料电池组件1的阳极通入合成气，同时以6347L/Min的流速向燃料电池组件1的阴极通入空气，通过实验数据对本发明实施例提供的燃料电池系统所产生的效果进行分析：

若将燃料电池组件1的阳极出气口排出的全部气体通过阳极换热器2的第一端口01，则进入燃料电池组件1的阳极进气口的燃料气体的水碳比为3.3，且CO和H₂的浓度分别为5.1％和9.2％，电堆发电效率为58.6％，合成气的全程燃料利用率95.0％，驰放气比率为10％；

若将燃料电池组件1的阳极出气口排出的全部气体经脱碳脱水装置3脱出碳水后通过阳极换热器2的第一端口01，则进入燃料电池组件1的阳极进气口的燃料气体的水碳比为0.96，且CO和H₂的浓度分别为32.2％和58.1％，合成气的全程燃料利用率93.8％，电堆发电效率64.1％。

若将燃料电池组件1的阳极出气口排出的全部气体中50％的气体经脱碳脱水装置3脱出碳水后通过阳极换热器2的第一端口01，剩余气体通过阳极换热器2的第一端口01，则进入燃料电池组件1的阳极进气口的燃料气体的水碳比为2.1，且CO和H₂的浓度分别为19.4％和35.1％，电堆的发电效率为62.6％，合成气全程燃料利用率为97.4％。

从上述实验数据明显得出：采用本发明实施例对合成气与空气进行电化学反应时，进入燃料电池组件1的阳极进气口的燃料气体的水碳比高于2.0即可以有效的防止电池内部结焦及积碳，且合成气的全程燃料利用率明显高于其余两种情况，且保障了电堆发电效率，所以，该燃料电池系统可有效提高合成气全程燃料利用率。

为了使进入燃料电池组件1的阳极进气口的燃料气体的水碳比始终高于2.0，当燃料气体中的氢气与一氧化碳的体积比为1.5～2：1时，则第一分流管5内的气体的流量与第二分流管6内的气体的流量的比值为0.9～4：1，若比值大于4，就会增加燃料气体中水蒸气的含量，水蒸气含量较高时，相应的会降低一氧化碳和氢气的浓度，降低电化学反应的效率，若比值小于0.9，又会增加燃料气体中的CO的浓度进而造成一系列的积碳结焦过程，影响电堆的性能，造成电堆的衰减，严重时可能会导致系统停机。优选的，当燃料气体中的氢气与一氧化碳的体积比为1.6：1时，则第一分流管5内的气体的流量与第二分流管6内的气体的流量的比值为1：1。

第一分流管5的气体流入阳极换热器2的第一端口01时，为了避免气体在第一分离管5内流动时热量损失，保障热量的有效利用，第一分流管5上设置有保温结构，通过保温结构可有效利用第一分流管5内的气体的能量，进而提高整个燃料电池系统的能量利用率。示例的，保温结构可以为保温层，且保温层包覆在第一分流管5的外壁上；再示例的，第一分流管5套设在外管内，且外管与第一分流管5之间形成真空腔，真空腔形成保温结构；另外，保温结构也可以为其他结构。

为了更加准确的控制流入第一分流管5的气体的流量，参照图1，第一分流管5上安装有第一流量控制器，第一流量控制器用于控制从第四端口24流入第一分流管5的气体的流量。

为了更加准确的控制流入第二分流管6的气体的流量，参照图1，第二分流管6上安装有第二流量控制器，第二流量控制器用于控制从第四端口24流入第二分流管6的气体的流量。

需要说明的是：可以在第四端口04处设置总流量控制器，这样可实施的方案包括：示例的，在第一分流管5上安装有第一流量控制器和在第四端口04处设置总流量控制器；再示例的，在第二分流管6上安装有第二流量控制器和在第四端口04处设置总流量控制器；再示例的，在第一分流管5上安装有第一流量控制器，在第二分流管6上安装有第二流量控制器。在此对具体实施方式不做限定，只要能准确控制进入第一分流管5和第二分流管6内的气体的流量均可。

第一流量控制器和第二流量控制器的结构可以相同，也可以不同，为了实施方便，优选于结构相同的第一流量控制器和第二流量控制器。

在一些实施方式中，第一流量控制器包括第一控制阀7，第一分流管5上安装有的第一流量计15，第一流量计15用于检测第一分流管5内的气体的流量值，通过第一控制阀7的开度大小控制流入第一分流管5内的气体的流量；第二流量控制器包括第二控制阀8，第二分流管6上安装有的第二流量计16，第二流量计16用于检测第二分流管6内的气体的流量值，通过第二控制阀8的开度大小控制流入第二分流管6内的气体的流量。

第一控制阀7和第二控制阀8可以选择截止阀、蝶阀等。

第一流量计15和第二流量计16可选择耐高温气体、耐腐蚀的流量计，例如，差压式流量计、超声波流量计等，或者选择测量精度较高的质量流量计。

参照图1和图2，燃料电池系统还包括：湿度测量仪13，湿度测量仪13安装在阳极换热器2的第一端口01处，且用于测量流入第一端口01内的燃料气体中的水的含量；处理器14，处理器14的输入端与湿度测量仪13连接，处理器14的输出端分别与第一流量控制器(具体的，可以为第一控制阀7)和第二流量控制器(具体的，可以为第二控制阀8)连接，处理器14用于计算流入第一端口01内的燃料气体的实际水碳比，并根据实际水碳比与预设水碳比，相对应的通过控制第一流量调节器调节第一分流管5内的气体的流量和通过控制第二流量调节器调节第二分流管6内的气体的流量，且，处理器14的输入端也与第一流量计15和第二流量计16连接。具体实施时，通过处理器14、第一控制阀7和第二控制阀8的相配合，可精确控制流入第一端口01内的燃料气体的水碳比，以使实际水碳比满足预设水碳比。

脱碳脱水装置3具有多种结构，例如，可以选择热钾碱吸收装置，即通过含有化学活性物质的溶液对气体进行洗涤，以将水和二氧化碳脱除；再例如，也可以选择变压吸附装置，利用不同气体在不同分压下有不同的吸附容量，以对水蒸气和二氧化碳进行吸附；再例如，也可以选择MEDA(甲基二乙醇胺)即通过含有化学活性物质的溶液对气体进行洗涤，以将水和二氧化碳脱除。在此对脱碳脱水装置3的具体结构不做限定，任何结构的脱碳脱水装置3具在本发明的保护范围之内。

为了保障脱碳脱水装置3的脱碳脱水效率，脱碳脱水装置3的工作压力为2Mpa～3Mpa。

为了能够保证燃料电池组件1的阳极出气口排出的气体能够顺利的进入脱碳脱水装置3，且不需要增压装置，则燃料电池组件1的工作压力也为2Mpa～3Mpa，这样既可简化结构，同时，燃料电池组件1在2Mpa～3Mpa下工作时，可以有效的保证发电电压和发电效率。

通常，脱碳脱水装置3的工作温度为30℃～60℃，但是从阳极换热器2的第四端口24排出的气体温度为300℃左右，为了保证脱碳脱水装置3的工作性能，脱碳脱水装置3的进口端处安装有冷却器9。即阳极换热器2的第四端口04流出的气体经第二分流管6后进入冷却器9，通过冷却器9对气体的冷却作用，以使进入脱碳脱水装置3的气体温度满足脱碳脱水装置3的工作温度。

在一些实施方式中，可以在第二分流管6上设置冷却结构，通过该冷却结构对流经第二分离管6内的气体进行降温，例如，将第二分离管6套在外筒内，外筒与第二分离管6之间填充有冷却介质，该冷却介质形成冷却结构。

当气体从脱碳脱水装置3的出口端排出时，气压压力较小，为了提高脱碳脱水装置3的出口端排出的气体的流动压力，参照图1，脱碳脱水装置3的出口端处安装有第一增压装置10，第一增压装置10的进口端与脱碳脱水装置3的出口端连通，第一增压装置10的出口端与阳极换热器2的第一端口01连通。第一增压装置10可以为增压泵、风机或其他增压装置。

在阳极出气口排出的气体中会混合有惰性气体，例如，氮气、氩气等，为了防止惰性气体在整个燃料电池系统中累积，影响电化学的反应效率，参照图1，脱碳脱水装置3的出口端还连通有驰放气管12，通过驰放气管12将气体中的微量的惰性气体排出，保障反应效率和发电量。

燃料电池系统还包括：气体回收装置，气体回收装置与脱碳脱水装置3连通，用于回收脱碳脱水装置3脱除的二氧化碳和水。通过气体回收装置将二氧化碳和水进行收集，以备其余化工装置使用。

参照图1，燃料电池系统还包括：阴极换热器4，阴极换热器4包括第五端口05、第六端口06、第七端口07和第八端口08，第五端口05与第六端口06连通，第七端口07与第八端口08连通，第五端口05用于通过含氧气体，第六端口06与燃料电池组件1的阴极进气口连通，第七端口07与燃料电池组件1的阴极出气口连通。

燃料电池系统在具体发电时，随着燃料气体和含氧气体的连续通入，从阴极出气口可排出高温气体(气体温度为700-800℃)，高温气体在阴极换热器4内与通入的常温含氧气体发生热交换，以对含氧气体进行预热处理，使含氧气体的温度升高至400℃以上。通过设置阴极换热器4，有效利用阴极出气口排出的高温气体的热量，这样就不需要专门设置加热装置，降低了整个燃料电池系统的能耗。

为了提高含氧气体的流动压力，参照图1，阴极换热器4的第五端口05处安装有第二增压装置11，第二增压装置11的进气端用于通入含氧气体，第二增压装置11的出气端与阴极换热器4的第五端口05连通。第二增压装置11可以为增压泵、风机或其他增压装置。

采用本发明实施例提供的燃料电池系统进行模拟实验，其中，燃料气体为一段水煤气变化反应得到的合成气，含氧气体为空气，该合成气包括：H₂、CO、少量N₂和CO₂，且氢碳比约为1.6:1，设定的操作参数包括：

电池单程转化率	65％
		第一分流管内的气体流量占比	50％
脱碳脱水装置的CO<sub>2</sub>脱除率	100％
		脱碳脱水装置的H<sub>2</sub>0脱除率	100％
驰放气比率	10％

需要说明的是：在实际过程中CO₂和H₂O不可能完全脱除，在低温甲醇洗工艺中可以将CO₂和H₂O脱至ppm和ppb级别，如此微量的CO₂对于工艺计算影响很小，因此为了模拟计算方便，在这里将CO₂和H₂O的脱除率设定为100％。

利用Aspen Plus软件进行模拟计算，模拟结果为：

阳极进气口的水碳比	2.1
		阳极进气口的N<sub>2</sub>含量	8.3％
电池的发电效率	62.6％
		系统的净电效率	60.2％

从模拟结果可以得到：

1.第一分流管内的气体流量占比为50％时，燃料气体的水碳比可以达到2.1，有效的防止结焦，即通过调节第一分流管内的气体比率可以方便、准确的调节水碳比。

2.设置10％驰放气的情况下，可以很好的防止N₂积累，以使阳极进气口的燃料气体中N₂含量仅为8.3％，并没有发生大规模积累和稀释有效气体的情况。

3.电池直流发电效率可高达62.6％，扣除脱碳脱水装置3、增压装置等动力设备的耗电量后，系统的净发电效率依然有60.2％。

下述对比表为四种燃料电池系统的模拟实验结果对比表，其中，第一种燃料电池系统为不包括阳极尾气循环和阳极尾气脱碳脱水处理，第二种燃料电池系统为不包括阳极尾气循环，包括阳极尾气脱碳脱水处理再循环，第三种燃料电池系统为包括阳极尾气循环，不包括阳极尾气脱碳脱水处理，第四种为本发明实施例提供的燃料电池系统，上述四种燃料电池系统是在相同的反应条件下进行发电，反应条件包括：燃料气体的成分、燃料气体的单程燃料利用率、燃料气体的流速、电堆工作压力、电堆工作温度、驰放气比率：

上述四种燃料电池系统所用燃料气体均为合成气，其中合成气中主要成分H2和CO的比例为1.6:1。

从上述对比表明显得出：在水碳比满足需求的条件下，本发明实施例提供的燃料电池系统的净电效率相比其余三种燃料电池系统，具有明显的优势。第二种燃料电池系统虽然电效率较高，但其水碳比仅为0.96，会造成电堆的积碳进而影响电堆性能。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。