整合CLP与SOFC的发电设备及其操作方法

摘要

一种整合化学回路程序与固态氧化物燃料电池的发电设备及其操作方法。所述发电设备包括腔体、固态氧化物燃料电池装置与化学回路程序装置。所述腔体具有一阀门将其分隔成第一腔室及第二腔室，固态氧化物燃料电池装置设于第一腔室内。化学回路程序装置设于第二腔室内，且化学回路程序装置会产生氢气与二氧化碳，产生的氢气作为固态氧化物燃料电池装置的阳极燃料。借由所述阀门的开启可使化学回路程序装置产生的高温二氧化碳进入第一腔室，以加热固态氧化物燃料电池装置。本发明借由化学回路程序与固态氧化物燃料电池一体成型的设计并搭配运转接口配置与兼顾固态氧化物燃料电池高温稳态运转，以兼具二氧化碳捕获、高能源使用率与高发电效率的效果。

说明书

技术领域

本发明是有关于一种发电设备，且特别是有关于一种整合化学回路程序(Chemical Looping Process,CLP)与固态氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)的发电设备及其操作方法。

背景技术

固态氧化物燃料电池系统操作温度约在850℃，由于这种燃料电池需要在高温环境下才可稳定运转发电，目前系统升温或维持系统操作环境温度方式通常使用气体加热器来符合系统的热需求。但使用气体加热器持温方式，属于耗能非具能源效益，因此，需搭配一个具高温产气的系统联供运转，利用其供应燃料需求，并有效回收高温气源的热能，则能达到系统节能与简化的目标。

发明内容

本发明提供一种整合化学回路程序与固态氧化物燃料电池的发电设备，能兼具二氧化碳捕获、高能源使用率与高发电效率的效果。

本发明另提供一种整合化学回路程序与固态氧化物燃料电池的发电设备的操作方法，能将废热再回收利用。

本发明的整合化学回路程序与固态氧化物燃料电池的发电设备，包括具有一阀门将其分隔成第一及第二腔室的腔体、设于第一腔室内的固态氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)装置以及设于第二腔室内的化学回路程序(chemical looping process,CLP)装置。CLP装置会产生高温的氢气与高温的二氧化碳，其中氢气作为SOFC装置的阳极燃料，并借由第一阀门的开启使高温的二氧化碳进入第一腔室，用以加热SOFC装置。

其中，所述第一腔室位于所述第二腔室上方。

其中，所述第一腔室还包括二氧化碳排出口。

其中，所述设备还包括第二阀门，设置于所述二氧化碳排出口旁，用以开启或关闭所述二氧化碳排出口。

其中，所述设备还包括气流分布器，设置于所述第一腔室内并介于所述第一阀门与所述固态氧化物燃料电池装置之间。

其中，所述气流分布器为具有数个孔穴的平板。

其中，所述化学回路程序装置包括通入蒸汽用的蒸汽管路、通入燃料用的燃料管路、排放氢气用的氢气管路、与通入空气用的空气管路。

其中，所述固态氧化物燃料电池装置包括通入阳极燃料用的阳极管路与通入阴极燃料用的阴极管路，且所述阳极管路与所述化学回路程序装置的所述氢气管路连通。

其中，所述设备还包括蒸汽产生器，用以供应所述化学回路程序装置蒸汽。

其中，所述设备还包括第一加热单元，用以加热自所述第一腔室排出的二氧化碳，并传送到所述蒸汽产生器。

其中，所述设备还包括第二加热单元，用以加热自所述固态氧化物燃料电池装置排出的尾气，并传送到所述蒸汽产生器。

其中，所述设备还包括水帮浦，用以供应水到所述蒸汽产生器。

其中，所述设备还包括阳极燃料供应单元，用以接受稀释气体以及自所述化学回路程序装置产生的所述氢气，并供应至所述固态氧化物燃料电池装置。

其中，所述阳极燃料供应单元包括：

第一热交换器，用以降低所述氢气的温度并应用热交换取出的热能加热所述稀释气体；

第一分流阀，用以分流自所述第一热交换器进入的所述氢气；

抽气帮浦，用以抽取经过所述第一分流阀的所述氢气；

第一流量计，控制来自所述抽气帮浦的所述氢气的流量；以及

混合器，接受经所述第一流量计控制流量的所述氢气与经所述第一热交换器加热的所述稀释气体。

其中，所述阳极燃料供应单元还包括氢气储存槽，用以储存经过所述第一分流阀的部分所述氢气，在所述化学回路程序装置停机或故障时作为所述固态氧化物燃料电池装置进入停机程序所需氢气来源。

其中，所述阳极燃料供应单元还包括除尘器，设置于所述第一热交换器与所述第一分流阀之间，用以对降温后的所述氢气进行除尘步骤。

其中，所述设备还包括稀释气体供应单元，用以供应所述稀释气体至所述阳极燃料供应单元，且所述稀释气体供应单元包括：

第二分流阀，用以分流氮气与来自所述第一腔室排出的二氧化碳，所述稀释气体是选自所述氮气与所述二氧化碳其中之一；

第二热交换器，用以加热经过所述第二分流阀的所述稀释气体；以及

第三分流阀，设置于所述第二分流阀与所述第二热交换器之间，用以将所述稀释气体绕过所述第二热交换器。

其中，所述设备还包括空气供应单元，用以分别供应空气至所述化学回路程序装置与所述固态氧化物燃料电池装置。

其中，所述空气供应单元包括：

空气帮浦；

第二流量计，配合所述固态氧化物燃料电池装置所需的空气量，控制来自所述空气帮浦的所述空气的量；

第三流量计，配合所述化学回路程序装置所需的空气量，控制来自所述空气帮浦的所述空气的量；以及

第四分流阀，用以分流来自所述第二流量计的所述空气。

其中，所述设备还包括空气进气管路，设置于所述第二腔室内并与所述空气供应单元相连，以借由所述化学回路程序装置产生的所述二氧化碳加热由所述第四分流阀进入所述空气进气管路中的所述空气。

其中，所述设备还包括热箱，用以加热通过所述空气进气管路的所述空气，并传送被加热的空气到所述固态氧化物燃料电池装置。

其中，所述化学回路程序装置是使用碳基燃料与铁系载氧体作为反应原料，以产生所述氢气与所述二氧化碳。

本发明的操作方法包括供应燃料至一发电设备的CLP装置，以产生氢气与二氧化碳，其中发电设备包括被一第一阀门分隔成第一及第二腔室的一个腔体，而上述CLP装置就设置在第二腔室内。然后，开启上述第一阀门，使CLP装置产生的二氧化碳通过开启的第一阀门进入第一腔室，以加热设置在第一腔室内的SOFC装置。至于CLP装置产生的氢气则被输送至SOFC装置，以作为SOFC装置的阳极燃料。

其中，所述方法还包括控制所述第一阀门的阀开度，以根据所述固态氧化物燃料电池装置的温度，控制所述二氧化碳进入所述第一腔室的流量。

其中，所述方法还包括控制第二阀门的阀开度，以根据所述固态氧化物燃料电池装置的温度，控制所述二氧化碳排出所述第一腔室的流量，所述第二阀门设置在所述第一腔室排出所述二氧化碳的开口处。

其中，所述方法还包括使用所述固态氧化物燃料电池装置的尾气或自所述第一腔室排出的所述二氧化碳作为所述化学回路程序装置的蒸汽热源。

其中，在使用所述尾气或自所述第一腔室排出的所述二氧化碳作为所述蒸汽热源之前，还包括加热所述尾气或所述二氧化碳。

其中，所述方法还包括使用氮气对自所述第一腔室排出的所述二氧化碳进行热交换，以加热所述氮气并降低所述二氧化碳的温度，其中，经加热的所述氮气是作为所述固态氧化物燃料电池装置的稀释气体源。

其中，所述方法还包括使用自所述第一腔室排出的所述二氧化碳作为所述固态氧化物燃料电池装置的稀释气体源。

其中，所述方法还包括使用所述化学回路程序装置产生的所述氢气对所述固态氧化物燃料电池装置的稀释气体源进行热交换，以加热所述稀释气体源并降低所述氢气的温度。

其中，所述方法还包括储存所述化学回路程序装置产生的所述氢气的一部分，以在所述化学回路程序装置停机或故障时供应至所述固态氧化物燃料电池装置，作为所述固态氧化物燃料电池装置进入停机程序所需氢气来源。

其中，所述方法还包括借由所述化学回路程序装置产生的所述二氧化碳加热设置于所述第二腔室内的空气进气管路中的空气，并以经加热的所述空气作为所述固态氧化物燃料电池装置的阴极燃料。

其中，所述方法还包括使用所述固态氧化物燃料电池装置的尾气对空气进行热交换，以加热空气，并以经加热的所述空气作为所述固态氧化物燃料电池装置的阴极燃料。

基于上述，本发明能借由化学回路程序与固态氧化物燃料电池一体成型的设计，并搭配运转接口配置与兼顾固态氧化物燃料电池高温稳态运转，以兼具二氧化碳捕获、高能源使用率与高发电效率的效果。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1是依照本发明的第一实施例的一种整合化学回路程序与固态氧化物燃料电池的发电设备的简图。

图2是依照本发明的第二实施例的一种整合化学回路程序与固态氧化物燃料电池的发电设备的示意图。

图3是依照本发明的第三实施例的一种整合化学回路程序与固态氧化物燃料电池的发电设备的示意图。

图4是依照本发明的第四实施例的一种整合化学回路程序与固态氧化物燃料电池的发电设备的示意图。

图5是依照本发明的第五实施例的一种整合化学回路程序与固态氧化物燃料电池的发电设备的示意图。

图6是依照本发明的第六实施例的一种整合化学回路程序与固态氧化物燃料电池的发电设备的示意图。

其中，附图标记：

10、20：整合CLP与SOFC的发电设备

100、200：腔体

102、202、210：阀门

104、204：第一腔室

106、206：第二腔室

108、208：固态氧化物燃料电池装置

110：化学回路程序装置

212：气流分布器

214：还原反应器

216：氧化反应器

218：燃烧器

220：旋风分离器

222：燃料管路

224：蒸汽管路

226：空气管路

228：排气管路

230：氢气管路

232：阳极管路

234：阴极管路

300：蒸汽产生器

302：第一加热单元

304：第二加热单元

306、512：后燃器

308、402、418、514：热交换器

310：水帮浦

400：阳极燃料供应单元

404、420、422、508、600：分流阀

406：抽气帮浦

408、504、506：流量计

410：混合器

412：氢气储存槽

414：除尘器

416：稀释气体供应单元

500：空气供应单元

502：空气帮浦

510：热箱

具体实施方式

图1是依照本发明的第一实施例的一种整合化学回路程序(CLP)与固态氧化物燃料电池(SOFC)的发电设备的简图。

请参照图1，本实施例的发电设备10中的主要系统都设置在一腔体100内，且腔体100具有一阀门102将其分隔成第一腔室104与第二腔室106，而发电设备10中的固态氧化物燃料电池(SOFC)装置108和化学回路程序(CLP)装置110就分别设置在第一腔室104与第二腔室106内。当燃料被供应至发电设备10的CLP装置110，会产生高温的二氧化碳与高温的氢气，且二氧化碳温度约在900℃以上。举例来说，CLP装置110是使用碳基燃料作为反应原料，而铁系载氧体则为化学反应过程中氧气源的提供来源，并借以产生氢气与二氧化碳。然后，可借由开启阀门102，使高温的二氧化碳进入第一腔室102，进而加热设置在第一腔室102内的SOFC装置108。本实施例中的阀门102可根据需求作不同设计，譬如图中有搭配耐高温的档板，但本发明并不限于此，且用于发电设备10的阀门102(与档板)较佳是可耐温1000℃以上，其耐温范围例如在1000℃～1800℃之间。至于CLP装置110产生的氢气则被输送至SOFC装置108，以作为SOFC装置108的阳极燃料。在本实施例中，第一腔室104是位于第二腔室106上方，但本发明并不限于此，只要高温的二氧化碳能在阀门102开启后进入第一腔室102内，无论是借由热气往上升的原理或者是借由其它抽气装置辅助，均可采用以能达到上述效果。

在本实施例中，进入第一腔室102的高温二氧化碳能加热SOFC装置108，使其达到可应用的操作温度，并可借由量测SOFC装置108(如燃料电池堆)的温度，来决定是否继续加热或者加热的程度。举例来说，可根据SOFC装置108的温度，控制阀门102的阀开度，借此控制二氧化碳进入第一腔室102的流量。文中所谓的「阀开度」是指阀门开启的程度，即阀开度为0代表阀门全关、阀开度为100％代表阀门全开、阀开度为50％代表阀门半开，依此类推。

图2是依照本发明的第二实施例的一种整合化学回路程序与固态氧化物燃料电池的发电设备的示意图。

请参照图2，本实施例的发电设备20中的主要系统设置在一腔体200内，且腔体200具有一第一阀门202将其分隔成第一腔室204与第二腔室206，而发电设备20中的固态氧化物燃料电池(SOFC)装置208和化学回路程序(CLP)装置就分别设置在第一腔室204与第二腔室206内。在本实施例中，第一腔室204可具有二氧化碳排出口200a，并且在二氧化碳排出口200a旁设置一第二阀门210，用以开启或关闭二氧化碳排出口200a。另外，因二氧化碳气流的温度极高，为避免气流分散不均造成SOFC装置208的电池温度分布不均进而影响反应效率，因此，可在第一腔室204内的SOFC装置208与第一、第二阀门202和210之间，加设一气流分布器212。当高温的二氧化碳气流欲进入时，能借由气流分布器212进行气流分布，以达一均匀散布的流场，其中气流分布器212例如具有数个孔穴的平板或其它适合的设计。

至于CLP装置可包含还原反应器214、氧化反应器216、燃烧器218以及旋风分离器220，其工作原理为应用载氧体于化学回路程序中进行氧化还原反应，燃料(如：碳基燃料)先由燃料管路222中通入，于还原反应器214中进行化学反应生成高温的二氧化碳，高温的二氧化碳将经由排气管路228排出，而载氧体会继续落入氧化反应器216中，同时也将于氧化反应器216内由蒸汽管路224中通入蒸汽以进行第二次化学反应。排气管路228除向上排放，亦可为侧边排放，或上方与侧边同时排放至第二腔室206，而排出的高温二氧化碳汇流到第一腔室204作为SOFC装置208预热或持温的热源。氧化反应将生成高温氢气，而高温氢气也将由氧化反应器216中排放至氢气管路230中。此时，未反应完全的载氧体将继续落入燃烧器218中，且经由空气管路226中通入空气到燃烧器218进行反应，借以还原反应的载氧体，随后载氧体将进入旋风分离器220，持续进行此化学回路反应程序。SOFC装置208则可包括通入阳极燃料用的阳极管路232与通入阴极燃料用的阴极管路234，且阳极管路232与CLP装置的氢气管路230连通，因此，能接受氢气作为SOFC装置208的阳极燃料。

在本实施例中，第一阀门202和第二阀门210可搭配耐高温的挡板设计出气流通路，因此，当第一阀门202和第二阀门210开启后，高温的二氧化碳气流会通过第一阀门202并通过气流分布器212将气流均匀散布，此时SOFC装置208周围均散布高温的二氧化碳气流，应用此高温气流加热SOFC装置208使其达到所需的操作温度后，高温气流将再度通过气流分布器212进入第二阀门210，随后离开第一腔室204。而且，可借由量测SOFC装置208的温度来决定是否继续进行加热，若要继续加热则控制第一阀门202与第二阀门210持续开启；反之，若已达到SOFC装置208的操作温度，则将关闭第一阀门202与第二阀门210，借由第一阀门202与第二阀门210的开启或关闭，来决定高温二氧化碳气流进入第一腔室204中的流量。此外，还可借由控制第二阀门210的阀开度，来控制二氧化碳排出第一腔室204的流量。举例来说，当SOFC装置208在开机升温阶段，则第一阀门202与第二阀门210都全开；当SOFC装置208在持温阶段，第一阀门202与第二阀门210也都全开；当SOFC装置208在负载阶段，则第一阀门202与第二阀门210都全关；当SOFC装置208在关机降温阶段，第一阀门202与第二阀门210则都半开。

图3是依照本发明的第三实施例的一种整合化学回路程序与固态氧化物燃料电池的发电设备的示意图，其中使用与图2相同的元件符号来表示相同或类似的构件。

请参照图3，本实施例中除了图2的构件之外，还可使用SOFC装置208的尾气或自第一腔室204排出的二氧化碳作为CLP装置的蒸汽热源，且在将上述气体作为蒸汽热源之前，还可先加热上述尾气或二氧化碳。举例来说，氧化反应器216中的反应所需蒸汽可由一蒸汽产生器300产生，蒸汽产生器300所需的热源则经由第一加热单元302(如热交换器)加热自第一腔室204排出的二氧化碳来提供；亦或，经由第二加热单元304加热自SOFC装置208排出的尾气来提供，其中第二加热单元304例如由后燃器306和热交换器308组成的装置，上述尾气可为热交换器308后的尾气。至于蒸汽产生器300所需的水源可由水帮浦310提供，但本发明并不限于此。蒸汽产生器300所需的水源也可采用各个热交换器冷凝收集而来的水。

以SOFC装置208的操作为例，当SOFC装置208在开机升温阶段，SOFC装置208的尾气与自第一腔室204排出的二氧化碳都不需升温；当SOFC装置208在持温阶段，SOFC装置208的尾气与自第一腔室204排出的二氧化碳都要维持高温；当SOFC装置208在负载阶段，SOFC装置208的尾气与自第一腔室204排出的二氧化碳都要维持高温；当SOFC装置208在关机降温阶段，SOFC装置208的尾气与自第一腔室204排出的二氧化碳都不需升温。

图4是依照本发明的第四实施例的一种整合化学回路程序与固态氧化物燃料电池的发电设备的示意图，其中使用与图2相同的元件符号来表示相同或类似的构件。

请参照图4，本实施例中除了图2的构件之外，还可包括一阳极燃料供应单元400，用以接受稀释气体以及自CLP装置产生的氢气，并供应至SOFC装置208。因SOFC的氢气浓度不需要太高，因此，在本实施例中可应用氮气或二氧化碳来作为上述稀释氢气用的气体，而氮气的来源可来自液态氮钢瓶或是制氮机。上述阳极燃料供应单元400可包括热交换器402、分流阀404、抽气帮浦406、流量计408与混合器410。举例来说，由化学回路程序中所生成的高温氢气气流，经由氢气管路230中进入热交换器402中。热交换器402至少具有两个功用，第一为降低高温氢气的温度，以利后续气体除尘步骤；第二为应用热交换取出的热作为加热稀释气体使用。氢气经过降温后可直接进入一除尘器414中进行除尘步骤，再进入分流阀404；或者借由在燃料进入燃料管路222时先用筛网过筛去除其中的粉末，达到除尘效果，所以降温后的氢气也可直接进入分流阀404中进行分流。在此过程中还可将CLP装置产生的部分氢气经过分流阀404分流而储存至氢气储存槽412，以在CLP装置停机或故障时，作为SOFC装置208进入停机程序所需氢气来源，也可直接将部分氢气输送后端化学工艺产线，用以制造工业或民生化学品。另一部分的氢气则可应用抽气帮浦406将其抽入管路中，并应用流量计408控制所需流入混合器410中的氢气量，混合器410的功能主要为混合欲进入SOFC装置208的气体(稀释气体以及氢气)，当气体于此混合完成后随之将进入SOFC装置208的阳极管路232中作为阳极所需的燃料。上述流量计408可为质量流量计或质量流量控制器(Mass flowcontroller,MFC)。

上述稀释气体的来源可以是氮气(N₂)或自第一腔室204排出的二氧化碳。如以氮气作为稀释气体，可使用氮气(N₂)对自第一腔室204排出的二氧化碳进行热交换，以加热氮气并降低二氧化碳的温度。而当二氧化碳的气流温度降低后，即可进行二氧化碳捕获程序。举例来说，可设置一稀释气体供应单元416，用以供应稀释气体至阳极燃料供应单元400的热交换器402，且稀释气体供应单元416可包括热交换器418与分流阀420与422。

当分流阀420选择以氮气作为稀释气体时，氮气随后进入分流阀422，分流阀422主要为控制氮气是否需要通过热交换器418来进行氮气加热升温。氮气于整个发电设备中会经过两道热交换器，即热交换器418及热交换器402，热交换器402的热源主要是由化学回路程序中所生成的氢气，经由热交换后提供来加热氮气，氮气经加热后即往混合器410输送，但由于SOFC装置208于初期升温拉载时不需要温度太高的氮气，因此，氮气就可应用分流阀422绕过热交换器418；反之，若热交换器402所加热的氮气温度未达到所需温度，则将应用分流阀422使氮气通过热交换器418来多一段氮气加热的程序。此处热交换器418的热能是由自第一腔室204排出的二氧化碳取得。加热后的氮气将与氢气依照所需比例于混合器410中进行混合，随后进入阳极管路232中。

当分流阀420选择以二氧化碳作为稀释气体时，其可由第一腔室204流出的高温二氧化碳降温取得，流出的高温二氧化碳经热交换器418后，将二氧化碳的温度降至可捕获的温度，随后，流入分流阀420，并从分流阀420处控制使二氧化碳气流进入分流阀422，如上述氮气的描述，若稀释用的二氧化碳需要额外加温，则将应用分流阀422使二氧化碳通过热交换器418，来多一段加热程序；若稀释用的二氧化碳不需额外加温，则将应用分流阀422绕过热交换器418。加热后的二氧化碳将与氢气依照所需比例于混合器410中进行混合，随后进入阳极管路232中。

以SOFC装置208的操作为例，当SOFC装置208在开机升温阶段，则稀释气体不通过热交换器418，但会经过热交换器402；当SOFC装置208在持温阶段，稀释气体会通过热交换器418，也会经过热交换器402；当SOFC装置208在负载阶段，稀释气体会通过热交换器418和热交换器402；当SOFC装置208在关机降温阶段，稀释气体不通过热交换器418，但会经过热交换器402。

图5是依照本发明的第五实施例的一种整合化学回路程序与固态氧化物燃料电池的发电设备的示意图，其中使用与图2相同的元件符号来表示相同或类似的构件。

请参照图5，本实施例中除了图2的构件之外，还可包括一空气供应单元500，用以分别供应空气至CLP装置的燃烧器218与供应至SOFC装置208。上述空气供应单元500可包括空气帮浦502、流量计504与506以及分流阀508。举例来说，SOFC装置208的阴极燃料为空气，其来源即可应用空气帮浦502来抽取，其中空气帮浦502也可用大型空气储槽、空气压缩机或鼓风机代替。抽取的空气气流将分成两部分使用，一部分当作SOFC装置208的阴极燃料使用，另一部分则作为化学回路程序中燃烧器218所需的反应空气使用。而流量计504是配合SOFC装置208所需的空气量，控制来自空气帮浦502的空气量；流量计506则是配合CLP装置所需的空气量，控制来自空气帮浦502的空气量。

作为SOFC装置208的阴极燃料使用时，先经过流量计504控制流量并进入分流阀508，其中流量计504可用大型空气储槽并于后端衔接质量流量控制器(MFC)来代替。上述分流阀508可将空气分为两道气流，一道进入设置于第二腔室206内并与空气供应单元500相连的一空气进气管路516，另一道则作为SOFC装置208升温或负载操作时的温度调节用的空气。上述空气进气管路516可盘绕于腔体200内壁方式增加空气预热量，预热量多寡可由管路盘绕圈数决定。当空气进入空气进气管路516时，流经空气进气管路516内部的空气受到CLP装置产生的高温二氧化碳影响，而进行第一次加热。然后可使用SOFC装置208的尾气在热箱510中对上述空气进行热交换，以加热空气，并以经加热的空气作为阴极燃料。详细而言，若SOFC装置208初始运作时其空气的温度太高，欲进入热箱510前需先与温度调节用的空气混合再进入热箱510中。热箱510中包含两个单元，分别为后燃器512及热交换器514，其中后燃器512可将燃烧未反应的尾气再燃烧，再接着经由热交换器514进行热交换取出热量，给予通过空气进气管路516的空气进行第二次加热使用，随即进入SOFC装置208的阴极管路234。

来自空气帮浦502的空气若是作为化学回路程序中燃烧器218所需的反应空气时，则将应用流量计506控制需进入燃烧器的流量。流量计506例如质量流量计，或可用大型空气储槽，并于后端衔接质量流量控制器(MFC)来代替。

以SOFC装置208的操作为例，当SOFC装置208在开机升温阶段，则空气在空气进气管路516被加热，但后燃器512不作动；当SOFC装置208在持温阶段，空气在空气进气管路516被加热，也经后燃器512加热；当SOFC装置208在负载阶段，空气在空气进气管路516与后燃器512被加热；当SOFC装置208在关机降温阶段，空气在空气进气管路516被加热，但后燃器512不作动。

图6是依照本发明的第六实施例的一种整合化学回路程序与固态氧化物燃料电池的发电设备的示意图，其中使用与图2至图5相同的元件符号来表示相同或类似的构件。

在图6中，用于加热空气的热箱510可同时作为供应蒸汽产生器300热源的第二加热单元(如图3的304)，例如热箱510内的后燃器512与热交换器514配置均不变，在空气进气管路516可提供足够气体预热量的前提下，热箱510所产生的高温废气热量可转供应蒸汽产生器300，来产生足量蒸汽供化学回路程序的氧化反应器216产生氢气。

至于用来加热蒸汽产生器300所需的热源的热交换器302也可同时作为加热稀释用气体的热交换器(如图4的418)；也就是说，经热交换器302后的二氧化碳气流，可经过分流器600分流。此时若要应用二氧化碳作为稀释气体，则可从分流阀600处控制使二氧化碳气流进入分流阀420中；若要将二氧化碳作为蒸汽产生器300所需的热源，则可从分流阀600处控制使二氧化碳气流提供到蒸汽产生器300。此外，由经蒸汽产生器300排放的低温二氧化碳，还可回送至分流阀420位置，作为稀释气体的来源。

综上所述，本发明借由整合化学回路程序与固态氧化物燃料电池系统，可不使用电子式气体加热器，来提供高温运行环境，并能使发电设备内所有废热再回收利用，故可达到兼具二氧化碳捕获、高能源使用率与高发电效率的效果。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。