在降低的電效率下使用燃料電池的綜合發電和化學生產的製作方法與工藝

2023-04-25 21:23:11 1

在各種方面中，本發明涉及與使用熔融碳酸鹽燃料電池的電力生產集成的化學生產和/或發電法。

背景技術：
熔融碳酸鹽燃料電池利用氫和/或其它燃料發電。可通過在燃料電池上遊或燃料電池內的蒸汽重整器中重整甲烷或其它可重整燃料來提供氫。可重整燃料可包括可以在升高的溫度和/或壓力下與蒸汽和/或氧反應產生含氫的氣態產物的烴質材料。或者或另外，燃料可以在熔融碳酸鹽燃料電池的陽極池中重整，可運行所述燃料電池以創造適合在陽極中重整燃料的條件。或者或另外，可以在燃料電池的外部和內部進行重整。傳統上，運行熔融碳酸鹽燃料電池以使每單位燃料輸入的發電量最大化，這可以被稱作燃料電池的電效率。這種最大化可基於獨自或與另一發電系統結合的燃料電池。為了實現提高的發電量和管理髮熱，燃料電池內的燃料利用率通常保持在70％至75％。美國公開專利申請2011/0111315描述了一種在陽極入口料流中存在顯著氫含量的運行燃料電池系統的系統和方法。』315公開中的技術涉及在陽極入口提供足夠的燃料以在燃料接近陽極出口時仍有足夠的燃料用於氧化反應。為了確保足夠的燃料，』315公開提供了具有高H2濃度的燃料。氧化反應中未用到的H2再循環到陽極以用於下一程。按單程計，H2利用率可以為10％至30％。文獻』315沒有描述陽極內的顯著重整，而是主要依靠外部重整。美國公開專利申請2005/0123810描述了一種用於氫和電能聯產的系統和方法。該聯產系統包含燃料電池和構造成接收陽極排氣料流並分離氫氣的分離單元。一部分陽極排氣也再循環到陽極入口。』810公開中給出的運行範圍看起來基於固體氧化物燃料電池。熔融碳酸鹽燃料電池被描述為替代物。美國公開專利申請2003/0008183描述了一種用於氫和電力聯產的系統和方法。作為用於將烴型燃料轉化成氫的化學轉化器的通用類型提到燃料電池。該燃料電池系統還包括外部重整器和高溫燃料電池。描述了該燃料電池系統的一個實施方案，其具有大約45％的電效率和大約25％的化學生產率，導致系統聯產效率為大約70％。『183公開看起來沒有描述獨立於該系統的燃料電池的電效率。美國專利5,084,362描述了一種將燃料電池與氣化系統集成以便可使用煤氣作為燃料電池陽極的燃料源的系統。使用燃料電池生成的氫作為用於由煤氣(或其它煤)進料生成甲烷的氣化器的進料。然後使用來自氣化器的甲烷作為燃料電池的至少一部分輸入燃料。由此，燃料電池生成的至少一部分氫以氣化器生成的甲烷的形式間接再循環到燃料電池陽極入口。JournalofFuelCellScienceandTechnology中的一篇文章(G.Manzolini等人,J.FuelCellSci.andTech.,第9卷，2012年2月)描述了一種將燃燒發電機與熔融碳酸鹽燃料電池組合的發電系統。描述了燃料電池的各種布置和運行參數。來自燃燒發電機的燃燒輸出部分地用作燃料電池陰極的輸入。Manzolini文章中的模擬的一個目標是使用MCFC從發電機的廢氣中分離CO2。Manzolini文章中描述的模擬確立了660℃的最大出口溫度並指出入口溫度必須足夠更冷以慮及經過燃料電池的升溫。基礎模型實例中MCFC燃料電池的電效率(即發電量/燃料輸入)為50％。針對CO2捕捉優化的試驗模型實例中的電效率也是50％。Desideri等人的文章(Intl.J.ofHydrogenEnergy,Vol.37,2012)描述了使用燃料電池分離CO2的發電系統的性能的建模方法。利用陽極排氣再循環到陽極入口和陰極排氣再循環到陰極入口來改進燃料電池的性能。模型參數描述了50.3％的MCFC電效率。發明概述一方面，提供了一種使用具有陽極和陰極的熔融碳酸鹽燃料電池生產電和氫或合成氣的方法。該方法包括將包含可重整燃料的燃料流引入所述熔融碳酸鹽燃料電池的陽極、與陽極相關的重整階段、或其組合；將包含CO2和O2的陰極入口料流引入燃料電池的陰極；在所述熔融碳酸鹽燃料電池內發電；和從所述陽極排氣中取出包含H2的氣流、包含H2和CO的氣流、或其組合，其中所述燃料電池的電效率為大約10％至大約40％且所述燃料電池的綜合電效率和化學效率為至少大約55％。本申請與另外21個共同待審的PCT申請有關，它們在同一日期與其一起提交並通過下列代理人案號和名稱標識：名稱為「IntegratedPowerGenerationandCarbonCaptureusingFuelCells」的2013EM104-WO；名稱為「IntegratedPowerGenerationandCarbonCaptureusingFuelCells」的2013EM107-WO；名稱為「IntegratedPowerGenerationandCarbonCaptureusingFuelCells」的2013EM108-WO；名稱為「IntegratedPowerGenerationandCarbonCaptureusingFuelCells」的2013EM109-WO；名稱為「IntegratedPowerGenerationandChemicalProductionusingFuelCells」的2013EM272-WO；名稱為「IntegratedPowerGenerationandChemicalProductionusingFuelCells」的2013EM274-WO；名稱為「IntegratedPowerGenerationandChemicalProductionusingFuelCells」的2013EM277-WO；名稱為「IntegratedCarbonCaptureandChemicalProductionusingFuelCells」的2013EM278-WO；名稱為「IntegratedPowerGenerationandChemicalProductionusingFuelCells」的2013EM279-WO；名稱為「IntegratedOperationofMoltenCarbonateFuelCells」的2013EM285-WO；名稱為「MitigationofNOxinIntegratedPowerProduction」的2014EM047-WO；名稱為「IntegratedPowerGenerationusingMoltenCarbonateFuelCells」的2014EM048-WO；名稱為「IntegratedofMoltenCarbonateFuelCellsinFischer-TropschSynthesis」的2014EM049-WO；名稱為「IntegratedofMoltenCarbonateFuelCellsinFischer-TropschSynthesis」的2014EM050-WO；名稱為「IntegratedofMoltenCarbonateFuelCellsinFischer-TropschSynthesis」的2014EM051-WO；名稱為「IntegratedofMoltenCarbonateFuelCellsinMethanolSynthesis」的2014EM052-WO；名稱為「IntegratedofMoltenCarbonateFuelCellsinaRefinerySetting」的2014EM053-WO；名稱為「IntegratedofMoltenCarbonateFuelCellsforSynthesisofNitrogenCompounds」的2014EM054-WO；名稱為「IntegratedofMoltenCarbonateFuelCellswithFermentationProcesses」的2014EM055-WO；名稱為「IntegratedofMoltenCarbonateFuelCellsinIronandSteelProcessing」的2014EM056-WO；和名稱為「IntegratedofMoltenCarbonateFuelCellsinCementProcessing」的2014EM057-WO。這些共同待審的PCT申請中的每一個全文經引用併入本文。附圖簡述圖1示意性顯示熔融碳酸鹽燃料電池和相關重整和分離階段的配置的一個實例。圖2示意性顯示熔融碳酸鹽燃料電池和相關重整和分離階段的配置的另一實例。圖3示意性顯示熔融碳酸鹽燃料電池的運行的一個實例。圖4示意性顯示基於碳基燃料燃燒的發電的聯合循環系統的一個實例。圖5示意性顯示基於碳基燃料燃燒的發電的聯合循環系統的一個實例。圖6顯示燃料利用率和各種燃料電池效率值之間的關係的一個實例。圖7示意性顯示模型系統的各種方面之間的能量平衡關係。圖8示意性顯示用於運行熔融碳酸鹽燃料電池的平衡配置的一個實例。圖9-11顯示來自用於運行熔融碳酸鹽燃料電池的各種配置的模擬數據。圖12顯示在不同燃料利用率下和使用不同燃料時總燃料電池效率、化學效率和電效率的曲線圖。圖13和14顯示在不同燃料電池工作電壓VA下的CH4轉化率的實例。實施方案詳述綜述在各種方面中，提供了在能夠改進總燃料電池效率的條件下運行熔融碳酸鹽燃料電池的系統和方法。概括而言，總燃料電池效率是指燃料電池的電效率和化學效率的綜合。下文提供總燃料電池效率的更完整定義。典型的燃料電池系統可以是以任何其它參數為代價為優化電效率而設計和運行的。可以在穩態條件下保持燃料電池運行所需的程度上使用現場生成和/或由於燃燒廢氣和陽極產物生成的熱。對於大多數發電方法，傳統燃料電池系統主要看重電產品。傳統燃料電池系統可用於以產生有效電力為主要目的的用途，例如分布式發電或備用發電。本發明的方面可以建立燃料電池運行參數以使總燃料電池效率超過傳統燃料電池效率。代替選擇用於使燃料電池的電效率最大化的傳統條件，如果允許電效率降至上述典型燃料電池系統中追求的最佳電效率以下，運行條件可以產生就整個系統而言高得多的總燃料電池效率。可以實現高的總燃料電池效率的條件能在燃料電池的陽極排氣中輸出過量的合成氣和/或氫，並可通過完全或部分斷開來自陽極和陰極的輸入和輸出之間的聯繫以過量產生某些產物來實現。可以例如通過降低電池的電效率(例如通過在較低電壓下運行)和/或利用現場生成的熱有效生產化學能(例如以合成氣形式)來實現這種過量。在陽極中發生的電化學過程可能產生含有至少H2、CO和CO2的組合的合成氣的陽極輸出流。然後可以使用水煤氣變換反應生成所需的合成氣組成和/或提高或使H2產量最大化。該合成氣和/或氫氣然後可用於各種用途，包括但不限於化學合成工藝和/或收集氫氣以用作「清潔」燃料。本文所用的術語「電效率」(「EE」)被定義為由燃料電池產生的電化學功率除以送至燃料電池的燃料輸入的低位發熱值(「LHV」)的速率。送至燃料電池的燃料輸入包括送往陽極的燃料以及用於保持燃料電池的溫度的任何燃料，例如送往與燃料電池相關的燃燒器的燃料。在本說明書中，由該燃料產生的功率可以以LHV(el)燃料速率(fuelrate)描述。本文所用的術語「電化學功率」或LHV(el)是由燃料電池中連接陰極與陽極的電路和跨過燃料電池電解質的碳酸根離子轉移而生成的功率。電化學功率不包括燃料電池上遊或下遊的設備產生或消耗的功率。例如，由燃料電池排氣流中的熱產生的電不被視為電化學功率的一部分。類似地，由燃料電池上遊的燃氣輪機或其它設備生成的功率不是生成的電化學功率的一部分。「電化學功率」不考慮燃料電池運行過程中消耗的電力或由直流電轉化成交流電引起的任何損失。換言之，不從燃料電池產生的直流電力中減去用於維持燃料電池運行或以其它方式運行燃料電池的電力。本文所用的功率密度是電流密度乘以電壓。本文所用的電流密度是每單位面積的電流。本文所用的總燃料電池功率是功率密度乘以燃料電池面積。本文所用的術語「陽極燃料輸入」，被稱作LHV(anode_in)，是陽極入口料流內的燃料的量。術語「燃料輸入」，被稱作LHV(in)，是送往燃料電池的燃料總量，包括陽極入口料流內的燃料量和用於保持燃料電池的溫度的燃料量。基於本文提供的可重整燃料的定義，該燃料可包括可重整和不可重整的燃料。燃料輸入不同於燃料利用率。本文所用的術語「總燃料電池效率」(「TFCE」)被定義為：由燃料電池生成的電化學功率加上由燃料電池產生的合成氣的LHV速率，除以陽極的燃料輸入的LHV速率。換言之，TFCE＝(LHV(el)+LHV(sgnet))/LHV(anode_in)，其中LHV(anode_in)是指送往陽極的燃料組分(例如H2、CH4和/或CO)的LHV速率，且LHV(sgnet)是指在陽極中產生合成氣(H2、CO)的速率，其是送往陽極的合成氣輸入與來自陽極的合成氣輸出之差。LHV(el)描述燃料電池的電化學功率生成。總燃料電池效率不包括由該燃料電池生成的用於該燃料電池外的有益利用的熱。在運行中，由燃料電池生成的熱可能被下遊設備有益利用。例如，該熱可用於生成額外的電力或用於加熱水。當在本申請中使用該術語時，在燃料電池外實施的這些用途不是總燃料電池效率的一部分。總燃料電池效率僅針對燃料電池運行，並且不包括燃料電池上遊或下遊的功率生成或消耗。本文所用的術語「化學效率」被定義為燃料電池的陽極排氣中的H2和CO的低位發熱值或LHV(sgout)除以燃料輸入或LHV(in)。在一些方面中，可基於電效率表徵燃料電池的運行。如果運行燃料電池以具有低的電效率(EE)，可以運行熔融碳酸鹽燃料電池以具有大約40％或更低的電效率，例如大約35％EE或更低，大約30％EE或更低，大約25％EE或更低，或大約20％EE或更低，大約15％EE或更低，或大約10％EE或更低。另外或或者，EE可以為至少大約5％，或至少大約10％，或至少大約15％，或至少大約20％。再另外或或者，可基於總燃料電池效率(TFCE)，例如燃料電池的電效率和化學效率的綜合，表徵燃料電池的運行。如果運行燃料電池以具有高的總燃料電池效率，可以運行熔融碳酸鹽燃料電池以具有約55％或更大、例如大約60％或更大、或大約65％或更大、或大約70％或更大、或大約75％或更大、或大約80％或更大、或大約85％或更大的TFCE(和/或綜合電效率和化學效率)。要指出，對於總燃料電池效率和/或綜合的電效率和化學效率，在效率計算中可不包括利用燃料電池生成的過量熱生成的任何額外電力。在本發明的各種方面中，可基於約40％或更低的所需電效率和55％或更大的所需總燃料電池效率表徵燃料電池的運行。如果運行燃料電池以具有所需電效率和所需總燃料電池效率，可以運行熔融碳酸鹽燃料電池以具有40％或更低的電效率及大約55％或更大的TFCE，例如大約35％EE或更低及大約60％或更大的TFCE，大約30％EE或更低及大約65％或更大的TFCE，大約25％EE或更低及大約70％或更大的TFCE，或大約20％EE或更低及大約75％或更大的TFCE，大約15％EE或更低及大約80％或更大的TFCE，或大約10％EE或更低及大約85％或更大的TFCE。圖7顯示熔融碳酸鹽燃料電池的運行的假設能量平衡模型的一個實例。圖7中所示的能量值以任意單位提供，以易於在不同類型的能量之間進行比較。在圖7中，顯示了燃料輸入、合成氣(化學能)輸出、電輸出和熱輸出的模型以例示本文中論述的各種特徵。圖7中所示的實例可基於以為實現與本發明的各種方面相符的電效率和總燃料電池效率而建立的運行參數運行的燃料電池。該模型基於大致恆定的電壓(～0.75V)和大致恆定的功率輸出。在圖7中，為了簡單解釋該計算，在此省略單位，但可以使用任何方便的單位，只要始終使用該單位即可。因此，例如，能量含量單位可相當於常用於描述化學能的量，例如kJ/mol。在圖7中，陽極710的燃料輸入可具有～240(任意單位)的能量含量。來自燃料電池的功率輸出716可具有～55的能量含量。因此，所示實例的電效率為～55/～240或大約23％。在燃料電池中生成並從陽極輸出712中抽提或以其它方式取出的合成氣(化學能)可具有～122的能量含量。因此，總燃料電池效率為(～55+～122)/～240或大約74％。燃料電池的熱輸出714可具有～63的能量含量。儘管可以有益地利用熱輸出，但在如本文定義的總燃料電池效率中可以不包括該熱輸出。例如，在用於這一計算的總燃料電池效率中可以不包括使用陽極排氣和/或陰極排氣作為熱源(例如用於生成蒸汽輪機用的蒸汽)生成的電。圖6顯示示例性熔融碳酸鹽燃料電池的電效率610、合成氣生成效率620和熱發生效率630vs燃料利用率的圖表600。圖6中的效率和利用率值對應於如本說明書下文中定義的效率和利用率。圖6中的圖表顯示，隨著合成氣產量提高(這可對應於降低的燃料利用率)，電效率可降低。對於圖6中的圖表所代表的燃料電池，隨著燃料利用率降低，不包括熱生產的總燃料電池效率625也可提高。如圖6中所示的關係可用於為MCFC中的電力和合成氣生產選擇所需電效率和所需總燃料電池效率。或者，操作人員可以簡單選擇在最高總燃料電池效率下運行而不考慮生成的能量的性質(不包括熱)，由此使單位能量輸出所用的燃料量最小化。該運行可產生比現有技術中描述的傳統運行高的總燃料電池效率。可以以各種方式實現運行熔融碳酸鹽燃料電池以具有所需電效率、化學效率和/或總燃料電池效率。在一些方面中，可通過相對於陽極中用於發電的氫氣氧化量提高在燃料電池內(和/或在燃料電池組件中的相關重整階段內)進行的重整量來提高熔融碳酸鹽燃料電池的化學效率。傳統上，運行熔融碳酸鹽燃料電池以在保持合適的熱平衡以保持整體系統溫度的同時相對於消耗的燃料量使電力生成效率最大化。在這種類型的運行條件中，大約70％至大約75％的陽極處的燃料利用率是合意的，以在對電輸出合意的(即，高的)電壓下使電效率最大化並保持燃料電池內的熱平衡。在高燃料利用值下，只有適中量的氫(或合成氣)留在用於形成合成氣的陽極排氣中。例如，在大約75％燃料利用率下，進入陽極的燃料的大約25％可作為合成氣和/或未反應燃料的組合離開。適中量的氫或合成氣通常可以足以維持陽極處的充足氫氣濃度，以促進陽極氧化反應和提供足以將反應物和/或入口料流加熱到適當燃料電池運行溫度的燃料。不同於這種傳統運行，可以在低燃料利用率下運行熔融碳酸鹽燃料電池，並且幾乎或完全沒有燃料從陽極排氣再循環到陽極入口。通過在降低或最大限度減少燃料再循環到陽極入口的同時在低燃料利用率下運行，在陽極排氣中可提供更大量的H2和CO。這種過量的H2和CO可作為合成氣產物和/或氫產物取出。在各種方面中，該燃料電池中的燃料利用率可以為至少大約5％，例如至少大約10％或至少大約15％，或至少大約20％。提高燃料電池的化學效率的一個選項可以是提高送往燃料電池的燃料的可重整氫含量。例如，送往陽極和/或送往與陽極相關的重整階段的輸入料流中的可重整燃料的可重整氫含量可以比在陽極處反應的氫的淨量高至少大約50％，例如，高至少大約75％或高至少大約100％。另外或或者，送往陽極和/或送往與陽極相關的重整階段的輸入料流中的燃料的可重整氫含量可以比在陽極處反應的氫的淨量高至少大約50％，例如，高至少大約75％或高至少大約100％。在各種方面中，燃料流中的可重整燃料的可重整氫含量與在陽極中反應的氫量的比率可以為至少大約1.5:1，或至少大約2.0:1，或至少大約2.5:1，或至少大約3.0:1。另外或或者，燃料流中的可重整燃料的可重整氫含量與在陽極中反應的氫量的比率可以為大約20:1或更低，例如大約15:1或更低或大約10:1或更低。一方面，預計陽極入口料流中的可重整氫含量的少於100％可轉化成氫。例如，陽極入口料流中的可重整氫含量的至少大約80％可以在陽極中和/或在相關重整階段中轉化成氫，例如至少大約85％，或至少大約90％。可作為化學能量輸出從陽極排氣中提取氫或合成氣。氫可用作在燃燒時不生成溫室氣體的清潔燃料。反之，對於通過烴(或烴質化合物)的重整生成的氫，已將CO2「捕集」在陽極迴路中。另外，氫可以是用於各種煉油廠工藝和/或其它合成工藝的有價值的進料。合成氣也可以是用於各種工藝的有價值的進料。除具有燃料價值外，合成氣還可用作用於生產其它更高價值產品的原材料，例如通過使用合成氣作為費託合成和/或甲醇合成工藝的進料。在各種方面中，陽極排氣可具有大約1.5:1至大約10:1、例如至少大約3.0:1、或至少大約4.0:1、或至少大約5.0:1、和/或大約8.0:1或更低或大約6.0:1或更低的H2/CO比。可以從陽極排氣中提取合成氣流。在各種方面中，從陽極排氣中取出的合成氣流可具有至少大約0.9:1、例如至少大約1.0:1、或至少大約1.2:1、或至少大約1.5:1、或至少大約1.7:1、或至少大約1.8:1、或至少大約1.9:1的H2摩爾數與CO摩爾數的比率。另外或或者，從陽極排氣中取出的合成氣中的H2與CO的摩爾比可以為大約3.0:1或更低，例如大約2.7:1或更低，或大約2.5:1或更低，或大約2.3:1或更低，或大約2.2:1或更低，或大約2.1:1或更低。需要指出，取出的合成氣流中較高的H2與CO的比率傾向於相對於陰極排氣中的CO2量降低CO量。但是，許多類型的合成氣用途獲益於具有至少大約1.5:1至大約2.5:1或更低的H2與CO摩爾比的合成氣，因此形成具有例如大約1.7:1至大約2.3:1的H2與CO含量摩爾比的合成氣流可能適用於一些用途。可以通過任何方便的方法從陽極排氣中提取合成氣。在一些方面中，可以通過對陽極排氣進行分離以除去陽極排氣中的至少一部分不同於H2和CO的組分而從陽極排氣中提取合成氣。例如，可以首先使陽極排氣經過任選的水煤氣變換階段以調節H2和CO的相對量。然後可以使用一個或多個分離階段從陽極排氣中除去H2O和/或CO2。陽極排氣的剩餘部分可然後相當於合成氣流，其可然後以任何方便的方式取出以供使用。另外或或者，可以使取出的合成氣流經過一個或多個水煤氣變換階段和/或經過一個或多個分離階段。需要指出，改變取出的合成氣中的H2/CO摩爾比的附加或替代性的方式可以是從陽極排氣和/或合成氣中分離出(例如通過進行膜分離)H2流。用於形成單獨的H2輸出流的這種分離可以在任何方便的位置進行，例如在使陽極排氣經過水煤氣變換反應階段之前和/或之後，和在使陽極排氣經過一個或多個分離階段以除去陽極排氣中的不同於H2和CO的組分之前和/或之後。任選地，可以在從陽極排氣中分離H2流之前和之後使用水煤氣變換階段。在一個附加或替代性的實施方案中，可任選從取出的合成氣流中分離H2。在一些方面中，分離出的H2流可相當於高純H2流，例如含有至少大約90體積％的H2、例如至少大約95體積％的H2、或至少大約99體積％的H2的H2流。在一些方面中，可以使用具有中等或低CO2含量的陰極輸入進料運行熔融碳酸鹽燃料電池。適用於碳分離和捕集的各種料流可包括具有中等至低CO2含量的料流。例如，陰極入口的可能的輸入料流可具有大約20體積％或更低，全如大約15體積％或更低，或大約12體積％或更低，或大約10體積％或更低的CO2含量。這種含CO2流可以由燃燒發電機(例如燃煤或燃燒天然氣的渦輪機)生成。用具有中等或低CO2含量的陰極輸入料流實現所需CO2利用水平可允許使用較低含量的CO2流，而非需要在使用該料流作為陰極輸入料流之前使該料流富集CO2。在各種方面中，燃料電池的CO2利用率可以為至少大約50％，例如至少大約55％或至少大約60％。另外或或者，CO2利用率可以為大約98％或更低，例如大約97％或更低，或大約95％或更低，或大約90％或更低，或可以剛好高到足以使足夠的CO2留在陰極排氣中以便燃料電池有效或按需運行。本文所用的CO2利用率可以是陰極出口料流中的CO2摩爾數和陰極入口料流中的CO2摩爾數之差除以陰極入口中的CO2摩爾數。以數學方式表達，CO2利用率＝(CO2(cathodein)-CO2(cathodeout))/CO2(cathodein)。作為對本文描述的燃料電池運行策略的增加、補充和/或替代，可以用相對於在燃料電池的陽極中反應的氫量過量的可重整燃料運行熔融碳酸鹽燃料電池(如燃料電池組件)。代替選擇燃料電池的運行條件以改進或使燃料電池的電效率最大化，可以將過量的可重整燃料送入燃料電池的陽極以提高燃料電池的化學能量輸出。任選但優選地，這可導致基於燃料電池的綜合電效率和化學效率的燃料電池總效率提高。在一些方面中，送往陽極和/或送往與陽極相關的重整階段的輸入料流中的可重整燃料的可重整氫含量可以比在陽極中氧化的氫量高至少大約50％，如高至少大約75％或高至少大約100％。在各種方面中，燃料流中的可重整燃料的可重整氫含量與在陽極中反應的氫量的比率可以為至少大約1.5:1，或至少大約2.0:1，或至少大約2.5:1，或至少大約3.0:1。另外或或者，燃料流中的可重整燃料的可重整氫含量與在陽極中反應的氫量的比率可以為大約20:1或更低，如大約15:1或更低或大約10:1或更低。一方面，預計陽極入口料流中的可重整氫含量的少於100％可轉化成氫。例如，陽極入口料流中的可重整氫含量的至少大約80％可以在陽極中和/或在相關重整階段中轉化成氫，如至少大約85％，或至少大約90％。另外或或者，可基於可重整燃料的低位發熱值(LHV)與在陽極中氧化的氫的LHV的比率表徵送往陽極的可重整燃料量。這可被稱作可重整燃料過剩率。在這一備選方案中，可重整燃料過剩率可以為至少大約2.0，如至少大約2.5，或至少大約3.0，或至少大約4.0。另外或或者，可重整燃料過剩率可以為大約25.0或更低，如大約20.0或更低，或大約15.0或更低，或大約10.0或更低。作為對本文描述的燃料電池運行策略的增加、補充和/或替代，可以運行熔融碳酸鹽燃料電池以便可相對於氧化量選擇重整的量，以實現燃料電池的所需熱比率。本文所用的「熱比率」被定義為由燃料電池組件中的放熱反應生成的熱除以在燃料電池組件內發生的重整反應的吸熱需求。以數學方式表達，熱比率(TH)＝QEX/QEN，其中QEX是由放熱反應生成的熱量總和且QEN是在燃料電池內發生的吸熱反應消耗的熱量總和。需要指出，由放熱反應生成的熱相當於歸因於該電池中的重整反應、水煤氣變換反應和電化學反應的任何熱。可基於跨過電解質的燃料電池反應的理想電化學勢減去燃料電池的實際輸出電壓計算由電化學反應生成的熱。例如，基於在電池中發生的淨反應，認為MCFC中的反應的理想電化學勢為大約1.04V。在MCFC的運行過程中，由於各種損失，該電池通常具有小於1.04V的輸出電壓。例如，常見輸出/工作電壓可以為大約0.7V。生成的熱等於該電池的電化學勢(即～1.04V)減去工作電壓。例如，當輸出電壓為～0.7V時，由電池中的電化學反應生成的熱為～0.34V。因此，在這種情況中，電化學反應產生～0.7V的電和～0.34V的熱能。在這種實例中，～0.7V的電能不作為QEX的一部分。換言之，熱能不是電能。在各種方面中，可以對任何方便的燃料電池結構(例如燃料電池堆、燃料電池堆內的獨立燃料電池、具有集成的重整階段的燃料電池堆、具有集成的吸熱反應階段的燃料電池堆或其組合)測定熱比率。也可以對燃料電池堆內的不同單元(例如燃料電池或燃料電池堆的組件)計算熱比率。例如，可以對單一燃料電池內的單一陽極、燃料電池堆內的陽極段或與集成的重整階段和/或集成的吸熱反應階段元件(從熱集成角度看足夠緊密靠近要集成的陽極段)一起的燃料電池堆內的陽極段計算熱比率。本文所用的「陽極段」包括在燃料電池堆內的共用共同入口或出口歧管的陽極。在本發明的各種方面中，可以基於熱比率表徵燃料電池的運行。如果運行燃料電池以具有所需熱比率，則可以運行熔融碳酸鹽燃料電池以具有大約1.5或更低、例如大約1.3或更低、或大約1.15或更低、或大約1.0或更低、或大約0.95或更低、或大約0.90或更低、或大約0.85或更低、或大約0.80或更低、或大約0.75或更低的熱比率。另外或或者，熱比率可以為至少大約0.25，或至少大約0.35，或至少大約0.45，或至少大約0.50。另外或或者，在一些方面中，可以運行燃料電池以具有大約40℃或更低，如大約20℃或更低，或大約10℃或更低的在陽極輸入與陽極輸出之間的升溫。再另外或或者，可以運行燃料電池以具有比陽極入口溫度低大約10℃至高大約10℃的陽極出口溫度。再另外或或者，可以運行燃料電池以具有比陽極出口溫度高的陽極入口溫度，例如高至少大約5℃，或高至少大約10℃，或高至少大約20℃，或高至少大約25℃。再另外或或者，可以運行燃料電池以具有比陽極出口溫度高大約100℃或更低、如高大約80℃或更低、或大約60℃或更低、或大約50℃或更低、或大約40℃或更低、或大約30℃或更低、或大約20℃或更低的陽極入口溫度。作為對本文描述的燃料電池運行策略的增加、補充和/或替代，可以在降低在陰極排氣流中離開燃料電池的CO2量或將其減至最低的同時以提高的合成氣(或氫)產量運行熔融碳酸鹽燃料電池(如燃料電池組件)。合成氣可以是用於各種工藝的有價值的進料。除具有燃料價值外，合成氣還可用作用於形成其它更高價值產品的原材料，例如通過使用合成氣作為費託合成和/或甲醇合成工藝的進料。用於製造合成氣的一個選項可以是重整烴或烴類燃料，如甲烷或天然氣。對於許多類型的工業工藝，具有接近2:1(或甚至更低)的H2與CO比率的合成氣通常是合意的。如果可提供額外的CO2(如在陽極中生成)，可以利用水煤氣變換反應降低合成氣中的H2與CO的比率。表徵通過將合成氣生成與熔融碳酸鹽燃料電池的使用集成而提供的整體效益的一種方式可基於在陽極排氣中離開燃料電池的合成氣的淨量相對於在陰極排氣中離開燃料電池的CO2量的比率。這種表徵衡量以低排放和高效率(電和化學)發電的效力。在本說明書中，陽極排氣中的合成氣的淨量被定義為陽極排氣中存在的H2摩爾數和CO摩爾數的總和減去陽極入口存在的H2和CO量。由於該比率基於陽極排氣中的合成氣的淨量，簡單地將過量H2送入陽極不會改變該比率的值。但是，由於在陽極中和/或在與陽極相關的內部重整階段中重整而生成的H2和/或CO可造成該比率的更高值。在陽極中氧化的氫可降低該比率。需要指出，水煤氣變換反應可以用H2交換CO，因此H2和CO的總摩爾數代表陽極排氣中的總潛在合成氣，無論合成氣中最終所需的H2/CO比如何。然後可以將陽極排氣的合成氣含量(H2+CO)與陰極排氣的CO2含量相比較。這可提供一種類型的效率值，其也可說明碳捕集量。這可同等表示為如下方程陽極排氣中的淨合成氣與陰極CO2的比率＝(H2+CO)陽極的淨摩爾數/(CO2)陰極的摩爾數在各種方面中，陽極排氣中的合成氣的淨摩爾數與陰極排氣中的CO2摩爾數的比率可以為至少大約2.0，如至少大約3.0，或至少大約4.0，或至少大約5.0。在一些方面中，陽極排氣中的淨合成氣與陰極排氣中的CO2量的比率可以更高，如至少大約10.0，或至少大約15.0，或至少大約20.0。另外或或者，可以實現大約40.0或更低，如大約30.0或更低，或大約20.0或更低的比率值。在陰極入口處的CO2量為大約6.0體積％或更低，如大約5.0體積％或更低的方面中，至少大約1.5的比率值可能足夠的/現實的。陽極排氣中的淨合成氣與陰極排氣中的CO2量的這種摩爾比率值可高於傳統上運行的燃料電池的值。作為對本文描述的燃料電池運行策略的增加、補充和/或替代，熔融碳酸鹽燃料電池(如燃料電池組件)可以在降低的燃料利用率值(例如大約50％或更低的燃料利用率)下運行，同時還具有高CO2利用率值，如至少大約60％。在這種類型的配置中，該熔融碳酸鹽燃料電池可有效用於碳捕集，因為CO2利用率可有利地足夠高。不同於試圖使電效率最大化，在這種類型的配置中可基於綜合電和化學效率改進或提高該燃料電池的總效率。化學效率可基於作為輸出從陽極排氣中提取的氫和/或合成氣流以用於其它工藝。儘管與一些傳統配置相比電效率可能降低，但利用陽極排氣中的化學能量輸出可實現燃料電池的合意的總效率。在各種方面中，燃料電池陽極中的燃料利用率可以為大約50％或更低，如大約40％或更低，或大約30％或更低，或大約25％或更低，或大約20％或更低。在各種方面中，為了生成至少一些電力，該燃料電池中的燃料利用率可以為至少大約5％，如至少大約10％，或至少大約15％，或至少大約20％，或至少大約25％，或至少大約30％。另外或或者，CO2利用率可以為至少大約60％，如至少大約65％，或至少大約70％，或至少大約75％。作為對本文描述的燃料電池運行策略的增加、補充和/或替代，可以在可提供提高的功率密度的條件下運行熔融碳酸鹽燃料電池(如燃料電池組件)。燃料電池的功率密度相當於實際工作電壓VA乘以電流密度I。對於在電壓VA下運行的熔融碳酸鹽燃料電池，該燃料電池還傾向於生成廢熱，廢熱被定義為(V0–VA)*I，其基於VA與提供電流密度I的燃料電池的理想電壓V0之差。可重整燃料在燃料電池的陽極內的重整可消耗一部分這種廢熱。剩餘部分的這種廢熱可以被周圍的燃料電池結構和氣流吸收，導致跨燃料電池的溫度差。在傳統運行條件下，燃料電池的功率密度可基於燃料電池在不損害燃料電池完整性的情況下可容許的廢熱量受到限制。在各種方面中，通過在燃料電池內進行有效量的吸熱反應，可以提高燃料電池可容許的廢熱量。吸熱反應的一個實例包括可重整燃料在燃料電池陽極內和/或在相關重整階段，如燃料電池堆中的集成重整階段中的蒸汽重整。通過向燃料電池的陽極(或向集成/相關重整階段)提供額外的可重整燃料，可以進行額外的重整以便可消耗額外的廢熱。這可降低跨燃料電池的溫度差的量，由此允許燃料電池在具有提高的廢熱量的運行條件下運行。電效率的損失可通過產生可用於各種用途(包括額外的發電)的額外產物料流抵消，所述額外產物料流例如為合成氣和/或H2，以進一步擴大該系統的功率範圍。在各種方面中，燃料電池生成的廢熱量，如上定義的(V0–VA)*I可以為至少大約30mW/cm2，如至少大約40mW/cm2，或至少大約50mW/cm2，或至少大約60mW/cm2，或至少大約70mW/cm2，或至少大約80mW/cm2，或至少大約100mW/cm2，或至少大約120mW/cm2，或至少大約140mW/cm2，或至少大約160mW/cm2，或至少大約180mW/cm2。另外或或者，燃料電池生成的廢熱量可以小於大約250mW/cm2，如小於大約200mW/cm2，或小於大約180mW/cm2，或小於大約165mW/cm2，或小於大約150mW/cm2。儘管生成的廢熱量可能相對較高，但這樣的廢熱不一定代表燃料電池以差的效率運行。相反，由於在提高的功率密度下運行燃料電池而生成廢熱。改進燃料電池的功率密度的部分可包括在足夠高的電流密度下運行燃料電池。在各種方面中，燃料電池生成的電流密度可以為至少大約150mA/cm2，如至少大約160mA/cm2，或至少大約170mA/cm2，或至少大約180mA/cm2，或至少大約190mA/cm2，或至少大約200mA/cm2，或至少大約225mA/cm2，或至少大約250mA/cm2。另外或或者，燃料電池生成的電流密度可以為大約500mA/cm2或更低，如450mA/cm2或更低，或400mA/cm2或更低，或350mA/cm2或更低，或300mA/cm2或更低。在各種方面中，為了能在提高的發電和提高的廢熱生成下運行燃料電池，可以進行有效量的吸熱反應(如重整反應)。或者，可通過在燃料電池陣列中布置與陽極或陰極熱連通但不流體連通的「板」或階段而使用與陽極運行無關的其它吸熱反應來利用廢熱。有效量的吸熱反應可以在相關重整階段、集成重整階段、用於進行吸熱反應的集成堆疊元件或其組合中進行。有效量的吸熱反應可相當於足以將從燃料電池入口到燃料電池出口的升溫降至大約100℃或更低，如大約90℃或更低，或大約80℃或更低，或大約70℃或更低，或大約60℃或更低，或大約50℃或更低，或大約40℃或更低，或大約30℃或更低的量。另外或或者，有效量的吸熱反應可相當於足以使從燃料電池入口到燃料電池出口的降溫為大約100℃或更低，如大約90℃或更低，或大約80℃或更低，或大約70℃或更低，或大約60℃或更低，或大約50℃或更低，或大約40℃或更低，或大約30℃或更低，或大約20℃或更低，或大約10℃或更低的量。當有效量的吸熱反應超過生成的廢熱時，可發生從燃料電池入口到燃料電池出口的降溫。另外或或者，這可相當於吸熱反應(如重整和另一吸熱反應的組合)消耗燃料電池生成的廢熱的至少大約40％，如消耗至少大約50％的廢熱，或至少大約60％的廢熱，或至少大約75％的廢熱。再另外或或者，吸熱反應可消耗大約95％或更少的廢熱，如大約90％或更少的廢熱，或大約85％或更少的廢熱。定義合成氣:在本說明書中，合成氣被定義為H2和CO的任何比率的混合物。任選地，H2O和/或CO2可存在於合成氣中。任選地，惰性化合物(如氮)和殘留可重整燃料化合物可存在於合成氣中。如果H2和CO以外的組分存在於合成氣中，合成氣中H2和CO的總體積百分比可以為合成氣總體積的至少25體積％，如至少40體積％，或至少50體積％，或至少60體積％。另外或或者，合成氣中H2和CO的總體積百分比可以為100體積％或更低，如95體積％或更低或90體積％或更低。可重整燃料:可重整燃料被定義為含有可重整生成H2的碳-氫鍵的燃料。烴是可重整燃料的實例，其它烴質化合物(例如醇)也是。儘管CO和H2O可參與水煤氣變換反應以形成氫，CO不被視為這一定義下的可重整燃料。可重整氫含量:燃料的可重整氫含量被定義為可由燃料通過重整該燃料然後驅使水煤氣變換反應完全以使H2生成最大化而形成的H2分子數。要指出，H2按定義具有1的可重整氫含量，儘管H2本身不被定義為本文中的可重整燃料。類似地，CO具有1的可重整氫含量。儘管CO嚴格來講不是可重整的，但驅使水煤氣變換反應完全會導致CO交換成H2。作為可重整燃料的可重整氫含量的實例，甲烷的可重整氫含量為4個H2分子，而乙烷的可重整氫含量為7個H2分子。更概括地，如果燃料的組成為CxHyOz，則該燃料在100％重整和水煤氣變換下的可重整氫含量為n(H2最大重整)＝2x+y/2–z。基於這一定義，電池內的燃料利用率可隨之表示為n(H2ox)/n(H2最大重整)。當然，可基於各組分的可重整氫含量確定組分混合物的可重整氫含量。也可以以類似方式計算含有其它雜原子，如氧、硫或氮的化合物的可重整氫含量。氧化反應:在這一論述中，燃料電池的陽極內的氧化反應被定義為是相當於通過與CO32-反應而將H2氧化以形成H2O和CO2的反應。需要指出，在陽極中的氧化反應的這一定義中不包括陽極內的重整反應，在重整反應中含碳-氫鍵的化合物被轉化成H2和CO或CO2。水煤氣變換反應類似地在氧化反應的這一定義之外。進一步指出，提到燃燒反應被定義為是提到H2或含碳-氫鍵的化合物在非電化學燃燒器，如燃燒供能發電機的燃燒區中與O2反應形成H2O和碳氧化物的反應。本發明的方面可調節陽極燃料參數以實現燃料電池的所需運行範圍。陽極燃料參數可以直接地和/或與其它燃料電池工藝相關地，以一種或多種比率的形式表徵。例如，可以控制陽極燃料參數以實現一種或多種比率，包括燃料利用率、燃料電池熱值利用率、燃料過剩率、可重整燃料過剩率、可重整氫含量燃料比及其組合。燃料利用率:燃料利用率是用於表徵陽極運行的一個選項，其基於相對於輸入料流的可重整氫含量的氧化的燃料量可用於確定燃料電池的燃料利用率。在這一論述中，「燃料利用率」被定義為是為發電而在陽極中氧化的氫量(如上所述)與陽極輸入(包括任何相關重整階段)的可重整氫含量的比率。可重整氫含量已在上文定義為可由燃料通過重整該燃料然後驅使水煤氣變換反應完全以使H2生成最大化而形成的H2分子數。例如，引入陽極並暴露在蒸汽重整條件下的各甲烷導致在最大產量下生成4H2分子當量。(取決於重整和/或陽極條件，重整產物可相當於非水煤氣變換產物，其中一個或多個H2分子取而代之地以CO分子的形式存在)。因此，甲烷被定義為具有4個H2分子的可重整氫含量。作為另一實例，在這一定義下乙烷具有7個H2分子的可重整氫含量。陽極中的燃料利用率也可以通過基於由於燃料電池陽極反應而在陽極中氧化的氫的低位發熱值與送往陽極和/或與陽極相關的重整階段的所有燃料的低位發熱值的比率定義熱值利用率來表徵。可以使用進入和離開燃料電池陽極的燃料組分的流速和低位發熱值(LHV)計算本文所用的「燃料電池熱值利用率」。因此，燃料電池熱值利用率可作為(LHV(anode_in)–LHV(anode_out))/LHV(anode_in)計算，其中LHV(anode_in)和LHV(anode_out)分別是指陽極入口和出口料流或流中燃料組分(如H2、CH4和/或CO)的LHV。在這一定義中，可作為輸入和/或輸出流中各燃料組分的數值總和計算料流的LHV。各燃料組分在該總和中的份額可相當於燃料組分的流速(例如摩爾/小時)乘以燃料組分的LHV(例如焦耳/摩爾)。低位發熱值:低位發熱值被定義為燃料組分燃燒成氣相完全氧化產物(即氣相CO2和H2O產物)的焓。例如，陽極輸入料流中存在的任何CO2不構成陽極輸入的燃料含量，因為CO2已完全氧化。對於這一定義，由於陽極燃料電池反應而在陽極中發生的氧化量被定義為作為如上定義的陽極中的電化學反應的一部分的陽極中的H2氧化。需要指出，對於陽極輸入流中的唯一燃料是H2的特殊情況，在陽極中可發生的涉及燃料組分的唯一反應是H2轉化成H2O。在這種特殊情況中，燃料利用率簡化成(H2-rate-in-H2-rate-out)/H2-rate-in。在這種情況下，H2是唯一的燃料組分，因此H2LHV會從該方程中消去。在更常見的情況下，陽極進料可能含有例如各種量的CH4、H2和CO。由於這些物類通常可以不同量存在於陽極出口中，可能需要如上所述求和以測定燃料利用率。作為對燃料利用率的替代或補充，可以表徵燃料電池中的其它反應物的利用率。例如，另外或或者，可以就「CO2利用率」和/或「氧化劑」利用率表徵燃料電池的運行。可以以類似方式規定CO2利用率和/或氧化劑利用率的值。燃料過剩率:表徵熔融碳酸鹽燃料電池中的反應的另一方式是通過基於送往陽極和/或與陽極相關的重整階段的所有燃料的低位發熱值與由於燃料電池陽極反應而在陽極中氧化的氫的低位發熱值的比率來定義利用率。這種量被稱作燃料過剩率。因此，燃料過剩率可作為(LHV(anode_in)/(LHV(anode_in)-LHV(anode_out))計算，其中LHV(anode_in)和LHV(anode_out)分別是指陽極入口和出口料流或流中燃料組分(如H2、CH4和/或CO)的LHV。在本發明的各種方面中，可以運行熔融碳酸鹽燃料電池以具有至少大約1.0，如至少大約1.5，或至少大約2.0，或至少大約2.5，或至少大約3.0，或至少大約4.0的燃料過剩率。另外或或者，燃料過剩率可以為大約25.0或更低。需要指出，並非陽極輸入料流中的所有可重整燃料都可被重整。優選地，進入陽極(和/或進入相關重整階段)的輸入流中至少大約90％的可重整燃料在離開陽極之前可重整，如至少大約95％或至少大約98％。在另一些方面中，可重整燃料的重整量可以為大約75％至大約90％，如至少大約80％。對燃料過剩率的上述定義提供了相對於在燃料電池陽極中發電所消耗的燃料量表徵在陽極和/或與燃料電池相關的重整階段內發生的重整的量的一種方法。任選地，可以改變燃料過剩率以慮及燃料從陽極輸出再循環到陽極輸入的情況。當燃料(如H2、CO和/或未重整或部分重整的烴)從陽極輸出再循環到陽極輸入時，這樣的再循環燃料組分不代表可用於其它用途的過剩量的可重整或重整的燃料。相反，這樣的再循環燃料組分僅指示降低燃料電池中的燃料利用率的需求。可重整燃料過剩率:計算可重整燃料過剩率是慮及這樣的再循環燃料組分的一個選項，其縮窄了過剩燃料的定義，以在陽極輸入料流中僅包括可重整燃料的LHV。本文所用的「可重整燃料過剩率」被定義為送往陽極和/或與陽極相關的重整階段的可重整燃料的低位發熱值相對於由於燃料電池陽極反應而在陽極中氧化的氫的低位發熱值的相對值。在可重整燃料過剩率的定義下，不包括陽極進料中的任何H2或CO的LHV。可重整燃料的這種LHV仍可通過表徵進入燃料電池陽極的實際組合物測量，因此不需要區分再循環組分和新鮮組分。儘管一些未重整或部分重整燃料也可能再循環，但在大多數方面中再循環到陽極的大部分燃料可相當於重整產物，例如H2或CO。以數學方式表達，可重整燃料過剩率(RRFS)＝LHVRF/LHVOH，其中LHVRF是可重整燃料的低位發熱值(LHV)且LHVOH是在陽極中氧化的氫的低位發熱值(LHV)。可通過從陽極入口料流的LHV中減去陽極出口料流的LHV(例如，LHV(anode_in)-LHV(anode_out))來計算在陽極中氧化的氫的LHV。在本發明的各種方面中，可以運行熔融碳酸鹽燃料電池以具有至少大約0.25，如至少大約0.5，或至少大約1.0，或至少大約1.5，或至少大約2.0，或至少大約2.5，或至少大約3.0，或至少大約4.0的可重整燃料過剩率。另外或或者，可重整燃料過剩率可以為大約25.0或更低。要指出，基於相對於陽極中的氧化量的送往陽極的可重整燃料量的這一較窄定義可區分具有低燃料利用率的兩種類型的燃料電池運行方法。一些燃料電池通過將相當一部分的陽極輸出物再循環回陽極輸入而實現低燃料利用率。這種再循環能使陽極輸入中的任何氫再用作陽極的輸入。這可降低重整量，因為即使在單程經過燃料電池時的燃料利用率低，至少一部分未用的燃料也再循環用於稍後的流程。因此，具有多種多樣的燃料利用值的燃料電池可具有相同的送往陽極重整階段的可重整燃料與在陽極反應中氧化的氫的比率。為了改變送往陽極重整階段的可重整燃料與陽極中的氧化量的比率，需要識別具有原始含量的不可重整燃料的陽極進料，或需要提取陽極輸出中的未用燃料以用於其它用途，或這二者。可重整氫過剩率:用於表徵燃料電池運行的另一選項基於「可重整氫過剩率」。上文定義的可重整燃料過剩率是基於可重整燃料組分的低位發熱值定義的。可重整氫過剩率被定義為送往陽極和/或與陽極相關的重整階段的可重整燃料的可重整氫含量與由於燃料電池陽極反應而在陽極中反應的氫的比率。因此，「可重整氫過剩率」可作為(RFC(reformable_anode_in)/(RFC(reformable_anode_in)-RFC(anode_out))計算，其中RFC(reformable_anode_in)是指陽極入口料流或流中的可重整燃料的可重整氫含量，而RFC(anode_out)是指陽極入口和出口料流或流中的燃料組分(如H2、CH4和/或CO)的可重整氫含量。RFC可以以摩爾/秒、摩爾/小時或類似單位表示。在送往陽極重整階段的可重整燃料與陽極中的氧化量的大比率下運行燃料電池的方法的一個實例可以是進行過量重整以平衡燃料電池中的熱發生和消耗的方法。將可重整燃料重整以形成H2和CO是一個吸熱過程。可通過燃料電池中的電流生成對抗這種吸熱反應，所述電流生成也可產生過量熱，其(大致)對應於由陽極氧化反應和碳酸鹽形成反應生成的熱量和以電流形式離開燃料電池的能量之差。陽極氧化反應/碳酸鹽形成反應中涉及的每摩爾氫的過量熱可大於通過重整生成1摩爾氫而吸收的熱。因此，在傳統條件下運行的燃料電池可表現出從入口到出口的升溫。代替這種類型的傳統運行，可以提高在與陽極相關的重整階段中重整的燃料量。例如，可以重整額外的燃料以便可通過重整中消耗的熱(大致)平衡放熱燃料電池反應生成的熱，或重整消耗的熱甚至可超過燃料氧化生成的過熱，以致跨過燃料電池的溫度下降。這可導致與電力生成所需的量相比氫顯著過量。作為一個實例，送入燃料電池的陽極入口或相關重整階段的進料可以基本由可重整燃料，如基本純的甲烷進料構成。在使用這種燃料發電的傳統運行過程中，可以以大約75％的燃料利用率運行熔融碳酸鹽燃料電池。這意味著送往陽極的燃料含量的大約75％(或3/4)用於形成氫，其然後在陽極中與碳酸根離子反應形成H2O和CO2。在傳統運行中，剩餘大約25％的燃料含量可以在燃料電池內重整成H2(或可以對於燃料中的任何CO或H2而言未反應地穿過燃料電池)，然後在燃料電池外燃燒以形成H2O和CO2以向燃料電池的陰極入口供熱。可重整氫過剩率在這種情形下可以為4/(4-1)＝4/3。電效率:本文所用的術語「電效率」(「EE」)被定義為由燃料電池產生的電化學功率除以送至燃料電池的燃料輸入的低位發熱值(「LHV」)速率。送至燃料電池的燃料輸入包括送往陽極的燃料以及用於保持燃料電池的溫度的任何燃料，如送往與燃料電池相關的燃燒器的燃料。在本說明書中，由燃料產生的功率可以以LHV(el)燃料速率(fuelrate)描述。電化學功率:本文所用的術語「電化學功率」或LHV(el)是由燃料電池中連接陰極與陽極的電路和跨過燃料電池電解質的碳酸根離子轉移生成的功率。電化學功率不包括燃料電池上遊或下遊的設備產生或消耗的功率。例如，由燃料電池排氣流中的熱產生的電不被視為電化學功率的一部分。類似地，由燃料電池上遊的燃氣輪機或其它設備生成的功率不是生成的電化學功率的一部分。「電化學功率」不考慮燃料電池運行過程中消耗的電力或由直流電轉化成交流電引起的任何損失。換言之，不從燃料電池產生的直流電力中減去用於供應燃料電池運行或以其它方式運行燃料電池的電力。本文所用的功率密度是電流密度乘以電壓。本文所用的總燃料電池功率是功率密度乘以燃料電池面積。燃料輸入:本文所用的術語「陽極燃料輸入」，被稱作LHV(anode_in)，是陽極入口料流內的燃料的量。術語「燃料輸入」，被稱作LHV(in)，是送往燃料電池的燃料總量，包括陽極入口料流內的燃料的量和用於保持燃料電池的溫度的燃料的量。基於本文提供的可重整燃料的定義，該燃料可包括可重整和不可重整的燃料。燃料輸入不同於燃料利用率。總燃料電池效率:本文所用的術語「總燃料電池效率」(「TFCE」)被定義為：由燃料電池生成的電化學功率加上由燃料電池產生的合成氣的LHV速率，除以陽極的燃料輸入的LHV速率。換言之，TFCE＝(LHV(el)+LHV(sgnet))/LHV(anode_in)，其中LHV(anode_in)是指送往陽極的燃料組分(例如H2、CH4和/或CO)的LHV速率，且LHV(sgnet)是指在陽極中產生合成氣(H2、CO)的速率，其是送往陽極的合成氣輸入與來自陽極的合成氣輸出之差。LHV(el)描述燃料電池的電化學功率生成。總燃料電池效率不包括由該燃料電池生成的用於該燃料電池外的有益利用的熱。在運行中，由燃料電池生成的熱可能被下遊設備有益利用。例如，該熱可用於生成額外的電力或用於加熱水。當在本申請中使用該術語時，在燃料電池外實施的這些用途不是總燃料電池效率的一部分。總燃料電池效率僅針對燃料電池運行，並且不包括燃料電池上遊或下遊的功率生成或消耗。化學效率:本文所用的術語「化學效率」被定義為燃料電池的陽極排氣中的H2和CO的低位發熱值或LHV(sgout)除以燃料輸入或LHV(in)。電效率和總系統效率都不考慮上遊或下遊工藝的效率。例如，可以有利地使用渦輪機排氣作為燃料電池陰極的CO2源。在這種布置中，渦輪機的效率不被視為電效率或總燃料電池效率計算的一部分。類似地，來自燃料電池的輸出物可作為輸入物再循環到燃料電池。當以單程模式計算電效率或總燃料電池效率時不考慮再循環迴路。生成的合成氣:本文所用的術語「生成的合成氣」是送往陽極的合成氣輸入與來自陽極的合成氣輸出之差。合成氣可以至少部分用作陽極的輸入或燃料。例如，系統可包括陽極再循環迴路，其將來自陽極排氣的合成氣送回陽極入口，在此對其補充天然氣或其它合適的燃料。生成的合成氣LHV(sgnet)＝(LHV(sgout)-LHV(sgin))，其中LHV(sgin)和LHV(sgout)分別是指陽極入口中的合成氣和陽極出口料流或流中的合成氣的LHV。需要指出，通過陽極內的重整反應生成的至少一部分合成氣通常可以在陽極中用於發電。用於發電的氫不包括在「生成的合成氣」的定義中，因為其不離開陽極。本文所用的術語「合成氣比率」是生成的淨合成氣的LHV除以陽極的燃料輸入的LHV或LHV(sgnet)/LHV(anodein)。可以使用合成氣和燃料的摩爾流速代替LHV以表示摩爾基合成氣比率和摩爾基的生成的合成氣。汽碳比(S/C):本文所用的汽碳比(S/C)是料流中的蒸汽與料流中的可重整碳的摩爾比。CO和CO2形式的碳不計為這一定義中的可重整碳。可以在該系統中的不同點測量和/或控制汽碳比。例如，可以控制陽極入口料流的組成以實現適合陽極中的重整的S/C。S/C可以作為H2O的摩爾流速除以(燃料的摩爾流速乘以燃料中的碳原子數(例如甲烷為1)的乘積)給出。因此，S/C＝fH20/(fCH4X#C)，其中fH20是水的摩爾流速，其中fCH4是甲烷(或其它燃料)的摩爾流速且#C是燃料中的碳數。EGR比:本發明的各方面可以使用與燃料電池協作的渦輪機。綜合燃料電池和渦輪機系統可包括排氣再循環(「EGR」)。在EGR系統中，可以將渦輪機生成的至少一部分排氣送往熱回收發生器。可以將另一部分排氣送往燃料電池。EGR比描述了送往燃料電池的排氣量vs送往燃料電池或熱回收發生器的總排氣。本文所用的「EGR比」是排氣的燃料電池相關的排氣部分的流速除以燃料電池相關部分和送往熱回收發生器的回收相關部分的總流速。在本發明的各種方面中，熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)可用於促進從含CO2流中分離CO2，同時也生成額外的電力。可以利用與燃燒基發電機(其可以向燃料電池的陰極部分提供至少一部分輸入進料)的協同作用進一步增強CO2分離。燃料電池和燃料電池部件:在這一論述中，燃料電池可相當於單電池，其中陽極和陰極被電解質隔開。陽極和陰極可接收輸入氣流以促進各自的陽極和陰極反應，以將電荷傳輸過電解質和生成電。燃料電池堆可代表集成單元中的多個電池。儘管燃料電池堆可包括多個燃料電池，但燃料電池通常可並聯並可(大致)表現得像它們集體代表尺寸更大的單燃料電池。當向燃料電池堆的陽極或陰極輸送輸入流時，該燃料堆可包括用於在該堆中的各電池之間分配輸入流的流動通道和用於合併來自各電池的輸出流的流動通道。在這一論述中，燃料電池陣列可用於表示串聯、並聯或以任何其它方便的方式(例如串聯和並聯的組合)布置的多個燃料電池(如多個燃料電池堆)。燃料電池陣列可包括燃料電池和/或燃料電池堆的一個或多個階段，其中來自第一階段的陽極/陰極輸出可充當第二階段的陽極/陰極輸入。需要指出，燃料電池陣列中的陽極不必以與該陣列中的陰極相同的方式連接。為方便起見，燃料電池陣列的第一陽極階段的輸入可以被稱作該陣列的陽極輸入，且燃料電池陣列的第一陰極階段的輸入可以被稱作該陣列的陰極輸入。類似地，最終陽極/陰極階段的輸出可以被稱作該陣列的陽極/陰極輸出。應該理解的是，在本文中提到使用燃料電池通常是指由個體燃料電池構成的「燃料電池堆」，更通常是指使用流體連通的一個或多個燃料電池堆。通常可以將個體燃料電池元件(板)一起以矩形陣列「堆疊」，這被稱作「燃料電池堆」。這種燃料電池堆通常可獲取進料流並將反應物分配在所有個體燃料電池元件之間，然後可從各元件收集產物。當被視為一個單元時，燃料電池堆在運行中可以被當作整體，儘管由許多(通常數十或數百)個體燃料電池元件構成。這些個體燃料電池元件通常具有類似電壓(因為反應物和產物濃度類似)，當這些元件電串聯時，總的電輸出來自所有電池元件中的所有電流的總和。電池堆也可以串聯布置以產生高電壓。並聯布置可提升電流。如果可提供足夠大體積的燃料電池堆以加工給定排氣料流，本文描述的系統和方法可以與單個熔融碳酸鹽燃料電池堆一起使用。在本發明的另一些方面中，由於多種原因可能合意或需要的是多個燃料電池堆。對本發明而言，除非另行規定，術語「燃料電池」應被理解為也是指和/或被定義為包括涉及具有單輸入和輸出的由一個或多個個體燃料電池元件的組合構成的燃料電池堆，因為這是燃料電池在實踐中的通常使用方式。類似地，除非另行規定，術語燃料電池(複數)應被理解為也是指和/或被定義為包括多個獨立的燃料電池堆。換言之，除非特別說明，本文內在提到時都可互換地是指燃料電池堆作為「燃料電池」運行。例如，商業規模的燃燒發電機生成的排氣體積可能太大以致無法通過常規尺寸的燃料電池(即單電池堆)加工。為了加工整個排氣，可以並聯布置多個燃料電池(即兩個或更多個獨立的燃料電池或燃料電池堆)，以使各燃料電池可加工(大致)相等部分的燃燒排氣。儘管可以使用多個燃料電池，但考慮到其(大致)相等部分的燃燒排氣，各燃料電池通常可以以大致類似的方式運行。「內部重整」和「外部重整」:燃料電池或燃料電池堆可包括一個或多個內部重整段。本文所用的術語「內部重整」是指在燃料電池、燃料電池堆的主體內或以其它方式在燃料電池組件內發生的燃料重整。通常與燃料電池聯合使用的外部重整在位於燃料電池堆外的獨立設備件中進行。換言之，外部重整器的主體不與燃料電池或燃料電池堆的主體直接物理接觸。在典型的布置中，可以將來自外部重整器的輸出送入燃料電池的陽極入口。除非特別另行說明，本申請內描述的重整是內部重整。內部重整可以在燃料電池陽極內進行。另外或或者，內部重整可以在集成在燃料電池組件內的內部重整元件內進行。集成的重整元件可位於燃料電池堆內的燃料電池元件之間。換言之，電池堆中的板之一可以是重整段而非燃料電池元件。一方面，燃料電池堆內的流布置將燃料導向內部重整元件，然後導入燃料電池的陽極部分。因此，從流動角度看，內部重整元件和燃料電池元件可串聯布置在燃料電池堆內。本文所用的術語「陽極重整」是在陽極內發生的燃料重整。本文所用的術語「內部重整」是在集成的重整元件內而非在陽極段中發生的重整。在一些方面中，在燃料電池組件內的重整階段可以被認為與燃料電池組件中的陽極相關。在另一些方面中，對於可與陽極相關(如與多個陽極相關)的燃料電池堆中的重整階段，可提供將來自重整階段的輸出流送入至少一個陽極的流動路徑。這可相當於具有燃料電池板的初始段，該段不與電解質接觸而是僅充當重整催化劑。相關重整階段的另一選項可以是具有單獨的集成重整階段作為燃料電池堆中的元件之一，其中將來自集成重整階段的輸出送回燃料電池堆中的一個或多個燃料電池的輸入側。從熱集成角度看，燃料電池堆中的特徵高度可以是個體燃料電池堆元件的高度。要指出，獨立的重整階段或獨立的吸熱反應階段在該堆中可具有與燃料電池不同的高度。在這種情況下，可以使用燃料電池元件的高度作為特徵高度。在一些方面中，集成的吸熱反應階段可以被定義為與一個或多個燃料電池熱集成的階段，以使該集成的吸熱反應階段可利用來自燃料電池的熱作為重整的熱源。這種集成的吸熱反應階段可以被定義為與向該集成階段供熱的任何燃料電池相距小於一個堆元件高度的5倍。例如，集成的吸熱反應階段(如重整階段)可以與熱集成的任何燃料電池相距小於一個堆元件高度的5倍，如不到一個堆元件高度的3倍。在這一論述中，代表燃料電池元件的相鄰堆元件的集成重整階段或集成吸熱反應階段可以被定義為與相鄰燃料電池元件相距大約一個堆元件高度或更小。在一些方面中，與燃料電池元件熱集成的獨立重整階段也可相當於與燃料電池元件相關的重整階段。在這樣的方面中，集成的燃料電池元件可以向相關重整階段提供至少一部分熱，且相關重整階段可以將至少一部分重整階段輸出作為燃料料流供往集成的燃料電池。在另一些方面中，獨立重整階段可以與燃料電池集成以傳熱，但不與燃料電池相關。在這種類型的情況中，該獨立重整階段可以從燃料電池接收熱，但重整階段的輸出不用作燃料電池的輸入。相反，這種重整階段的輸出可用於另一用途，如將該輸出直接添加到陽極排氣料流中或形成來自燃料電池組件的單獨輸出流。更通常地，可使用燃料電池堆中的單獨堆元件進行可利用集成的燃料電池堆元件提供的廢熱的任何方便類型的吸熱反應。代替適用於對烴燃料料流進行重整反應的板，單獨堆元件可具有適用於催化另一類型的吸熱反應的板。可在燃料電池堆中使用歧管或入口導管的其它布置向各堆元件提供適當的輸入流。類似的歧管或出口導管的其它布置也可用於從各堆元件中取出輸出流。任選地，可以從燃料電池堆中取出來自堆中的吸熱反應階段的輸出流而不使該輸出流經過燃料電池陽極。在這樣的任選方面中，放熱反應的產物因此在不經過燃料電池陽極的情況下離開燃料電池堆。可以在燃料電池堆中的堆元件中進行的其它類型的吸熱反應的實例包括乙醇脫水以形成乙烯，和乙烷裂化。再循環:如本文定義，一部分燃料電池輸出(如陽極排氣或從陽極排氣中分離或提取的料流)再循環到燃料電池入口，這可相當於直接或間接再循環料流。料流直接再循環到燃料電池入口被定義為不經過中間過程的料流再循環，而間接再循環涉及使料流經過一個或多個中間過程後的再循環。例如，如果陽極排氣在再循環之前經過CO2分離階段，這被視為陽極排氣的間接再循環。如果將陽極排氣的一部分，如從陽極排氣中取出的H2流送入用於將煤轉化成適合引入燃料電池的燃料的氣化器，這也被視為間接再循環。陽極輸入和輸出在本發明的各種方面中，可以向MCFC陣列供入在陽極入口接收的燃料，其包含例如氫和烴，如甲烷(或者，可能含有不同於C和H的雜原子的烴質或類烴化合物)。送入陽極的大部分甲烷(或其它烴質或類烴化合物)通常可以是新鮮甲烷。在本說明書中，新鮮燃料，例如新鮮甲烷，是指不從另一燃料電池工藝再循環而來的燃料。例如，從陽極出口料流再循環到陽極入口的甲烷不可被視為「新鮮」甲烷，而是可以被描述為再生甲烷。所用燃料源可以與其它部件分享，例如渦輪機，渦輪機利用一部分燃料源向陰極入口提供含CO2流。該燃料源輸入可包括與該燃料成一定比例的水，所述比例適於在重整段中重整烴(或類烴)化合物(這生成氫)。例如，如果甲烷是用於重整以生成H2的燃料輸入，水與燃料的摩爾比可以為大約1比1至大約10比1，如至少大約2比1。4比1或更大的比率對外部重整是典型的，但更低的值對內部重整可能是典型的。在H2作為燃料源的一部分的程度上，在一些任選方面中，在燃料中可能不需要額外的水，因為陽極處的H2氧化可傾向於產生可用於重整該燃料的H2O。燃料源還可任選含有該燃料源附帶的組分(例如，天然氣進料可含有一定含量的CO2作為附加組分)。例如，天然氣進料可含有CO2、N2和/或其它惰性(稀有)氣體作為附加組分。任選地，在一些方面中，該燃料源還可含有CO，如來自陽極排氣的再循環部分的CO。進入燃料電池組件的燃料中的CO的附加或替代的可能來源可以是由進入燃料電池組件之前對燃料進行的烴燃料蒸汽重整生成的CO。更通常，各種類型的燃料料流可適合用作熔融碳酸鹽燃料電池的陽極的輸入料流。一些燃料料流可相當於含有烴和/或還可包括不同於C和H的雜原子的類烴化合物的料流。在這一論述中，除非另行規定，提到用於MCFC陽極的含烴燃料料流時其被定義為包括含有這樣的類烴化合物的燃料料流。烴(包括類烴)燃料料流的實例包括天然氣、含C1-C4碳化合物(如甲烷或乙烷)的料流和含有更重的C5+烴(包括類烴化合物)的料流以及它們的組合。用於陽極輸入中的可能的燃料料流的另一些附加或替代的實例可包括生物氣類型的料流，如由有機材料的天然(生物)分解產生的甲烷。在一些方面中，熔融碳酸鹽燃料電池可用於加工由於存在稀釋劑化合物而具有低能量含量的輸入燃料料流，如天然氣和/或烴流。例如，甲烷和/或天然氣的一些來源是可包括顯著量的CO2或其它惰性分子，如氮、氬或氦的來源。由於存在提高量的CO2和/或惰性物，可降低基於該來源的燃料料流的能量含量。低能量含量的燃料用於燃燒反應(如用於為燃燒供能的渦輪機供能)會造成困難。但是，熔融碳酸鹽燃料電池可基於低能量含量的燃料源發電並對燃料電池的效率具有降低的或最小的影響。附加氣體體積的存在可需要附加的熱將燃料溫度升至用於重整和/或陽極反應的溫度。另外，由於燃料電池陽極內的水煤氣變換反應的平衡性質，附加CO2的存在可影響陽極輸出中存在的H2和CO的相對量。但是，另外，惰性化合物對重整和陽極反應可只具有極小的直接影響。熔融碳酸鹽燃料電池的燃料料流中CO2和/或惰性化合物(當存在時)的量可以為至少大約1體積％，如至少大約2體積％，或至少大約5體積％，或至少大約10體積％，或至少大約15體積％，或至少大約20體積％，或至少大約25體積％，或至少大約30體積％，或至少大約35體積％，或至少大約40體積％，或至少大約45體積％，或至少大約50體積％，或至少大約75體積％。另外或或者，熔融碳酸鹽燃料電池的燃料料流中CO2和/或惰性化合物的量可以為大約90體積％或更低，如大約75體積％或更低，或大約60體積％或更低，或大約50體積％或更低，或大約40體積％或更低，或大約35體積％或更低。陽極輸入料流的可能來源的另一些實例可相當於煉油和/或其它工業工藝的輸出料流。例如，煉焦是在許多煉油廠中用於將重質化合物轉化成較低沸程的常見工藝。煉焦通常產生含有在室溫下為氣體的多種化合物，包括CO和各種C1-C4烴的廢氣。這種廢氣可用作陽極輸入料流的至少一部分。另外或或者，另一些煉油廠廢氣流可適合包含在陽極輸入料流中，如在裂化或其它煉油廠工藝過程中生成的輕餾分(C1-C4)。另外或或者，另一些合適的煉油廠料流可包括含CO或CO2的煉油廠流，其還含有H2和/或可重整燃料化合物。另外或或者，陽極輸入的另一些可能的來源包括具有提高的水含量的料流。例如，來自乙醇廠(或另一類型的發酵工藝)的乙醇輸出料流在最終蒸餾之前可包括相當一部分的H2O。這樣的H2O通常可對燃料電池的運行僅造成極小的影響。因此，醇(或其它發酵產物)和水的發酵混合物可用作陽極輸入料流的至少一部分。生物氣或沼氣是陽極輸入的另一附加或替代的可能來源。生物氣可能主要包含甲烷和CO2並通常通過有機物的分解或消化產生。厭氧菌可用於消化有機物並產生生物氣。可以在用作陽極輸入之前從生物氣中除去雜質，如含硫化合物。來自MCFC陽極的輸出料流可包括H2O、CO2、CO和H2。任選地，該陽極輸出料流還可具有進料中的未反應燃料(如H2或CH4)或惰性化合物作為附加輸出組分。代替使用這種輸出料流作為向重整反應供熱的燃料源或作為用於加熱電池的燃燒燃料，可以對陽極輸出料流進行一次或多次分離以將CO2與具有作為另一工藝的輸入的潛在價值的組分，如H2或CO分離。H2和/或CO可用作用於化學合成的合成氣、用作用於化學反應的氫源和/或用作具有降低的溫室氣體排放的燃料。在各種方面中，來自陽極的輸出料流的組成可受若干因素影響。可影響陽極輸出組成的因素可包括送入陽極的輸入料流的組成、由燃料電池生成的電流量和/或陽極出口的溫度。由於水煤氣變換反應的平衡性質，陽極出口的溫度是有關聯的。在典型陽極中，構成陽極壁的至少一個板可適用於催化水煤氣變換反應。因此，如果a)陽極輸入料流的組成已知，b)陽極輸入料流中的可重整燃料的重整程度已知，和c)從陰極傳送到陽極的碳酸根的量(對應於生成的電流量)已知，則可基於水煤氣變換反應的平衡常數確定陽極輸出的組成。Keq＝[CO2][H2]/[CO][H2O]在上述方程中，Keq是該反應在給定溫度和壓力下的平衡常數，且[X]是組分X的分壓。基於水煤氣變換反應，可以指出，陽極輸入中提高的CO2濃度可傾向於導致額外的CO形成(以H2為代價)，而提高的H2O濃度可傾向於導致額外的H2形成(以CO為代價)。為了測定陽極輸出的組成，可以使用陽極輸入的組成作為起點。然後可以改變這種組成以反映在陽極內可能發生的任何可重整燃料的重整程度。這種重整可降低陽極輸入的烴含量，變換成增加的氫和CO2。接著，基於生成的電流量，可以降低陽極輸入中的H2量，變換成額外的H2O和CO2。然後可以基於水煤氣變換反應的平衡常數調節這種組成以測定H2、CO、CO2和H2O的出口濃度。表1顯示對於典型類型的燃料在不同燃料利用率下的陽極排氣組成。陽極排氣組成可反映陽極重整反應、水煤氣變換反應和陽極氧化反應的綜合結果。表1中的輸出組成值通過假設陽極輸入組成具有大約2比1的汽(H2O)/碳(可重整燃料)比而計算。假設可重整燃料是甲烷，假設其100％重整成氫。假設陽極輸入中的初始CO2和H2濃度可忽略不計，而輸入N2濃度為大約0.5％。如該表中所示使燃料利用率Uf(如本文中定義)從大約35％到大約70％改變。為了測定平衡常數的準確值，假設燃料電池陽極的出口溫度為大約650℃。表1-陽極排氣組成表1顯示在條件和陽極輸入組成的特定設置下的陽極輸出組成。更通常，在各種方面中，陽極輸出可包括大約10體積％至大約50體積％H2O。H2O的量可在很大程度上變化，因為陽極中的H2O可由陽極氧化反應產生。如果將超過重整所需量的過量H2O引入陽極，則除由於燃料重整和水煤氣變換反應消耗(或生成)的H2O外，該過量H2O通常大多未反應地通過。陽極輸出中的CO2濃度也可很大程度上變化，如大約20體積％至大約50體積％CO2。生成的電流量以及陽極輸入流中的CO2量都可影響CO2量。另外或或者，取決於陽極中的燃料利用率，陽極輸出中的H2量可以為大約10體積％H2至大約50體積％H2。在陽極輸出中，CO量可以為大約5體積％至大約20體積％。要指出，對於給定燃料電池，陽極輸出中的相對於H2量的CO量可部分取決於在燃料電池中存在的溫度和壓力下的水煤氣變換反應的平衡常數。另外或或者，陽極輸出還可包括5體積％或更少的各種其它組分，如N2、CH4(或其它未反應的含碳燃料)和/或其它組分。任選地，如果需要，可在陽極輸出後包括一個或多個水煤氣變換反應階段以將陽極輸出中的CO和H2O轉化成CO2和H2。可以例如通過在較低溫度下使用水煤氣變換反應器將陽極輸出中存在的H2O和CO轉化成H2和CO2來提高陽極輸出中存在的H2量。或者，可以提高溫度並可以逆轉水煤氣變換反應，以由H2和CO2產生更多CO和H2O。水是在陽極處發生的反應的預期輸出，因此該陽極輸出通常可具有與陽極輸出中存在的CO量相比過量的H2O。或者，可以在陽極出口後但在水煤氣變換反應前將H2O添加到料流中。由於在重整過程中的不完全碳轉化和/或由於在重整條件或在陽極反應過程中存在的條件下H2O、CO、H2和CO2之間的平衡反應(即水煤氣變換平衡)，在陽極輸出中可存在CO。水煤氣變換反應器可以在以CO和H2O為代價進一步朝形成CO2和H2的方向驅動該平衡的條件下運行。較高溫度往往有利於形成CO和H2O。因此，運行水煤氣變換反應器的一個選項可以是在合適的溫度，例如約190℃至約210℃下使陽極輸出料流暴露在合適的催化劑，如包括氧化鐵、氧化鋅、銅/氧化鋅等的催化劑下。該水煤氣變換反應器任選可包括用於降低陽極輸出料流中的CO濃度的兩個階段，其中第一較高溫階段在至少大約300℃至大約375℃的溫度下運行，第二較低溫階段在大約225℃或更低，如大約180℃至大約210℃的溫度下運行。除提高陽極輸出中存在的H2量外，另外或或者，該水煤氣變換反應可以以CO為代價提高CO2量。這可以將難除去的一氧化碳(CO)變換成二氧化碳，二氧化碳更容易地通過冷凝(例如低溫脫除)、化學反應(如胺脫除)和/或其它CO2脫除法除去。另外或或者，可能合意的是提高陽極排氣中存在的CO含量以實現所需H2/CO比。在經過任選水煤氣變換反應階段後，可以使陽極輸出經過一個或多個分離階段以從陽極輸出料流中除去水和/或CO2。例如，可通過獨立或組合使用一種或多種方法對陽極輸出進行CO2分離來形成一個或多個CO2輸出料流。這些方法可用於生成具有90體積％或更高，如至少95％體積％CO2或至少98體積％CO2的CO2含量的CO2輸出料流。這些方法可回收陽極輸出的CO2含量的大約至少70％，如陽極輸出的CO2含量的至少大約80％，或至少大約90％。或者，在一些方面中可能合意的是回收陽極輸出料流內的僅一部分CO2，回收的CO2部分為陽極輸出中的CO2的大約33％至大約90％，如至少大約40％，或至少大約50％。例如，可能合意的是使一些CO2留在陽極輸出流中以在之後的水煤氣變換階段中實現所需組成。合適的分離方法可包括使用物理溶劑(例如，SelexolTM或RectisolTM)；胺或其它鹼(例如，MEA或MDEA)；製冷(例如，深冷分離)；變壓吸附；真空變壓吸附；和它們的組合。深冷CO2分離器可以是合適的分離器的一個實例。隨著將陽極輸出冷卻，陽極輸出中的大部分水可作為冷凝(液)相分離出。貧水陽極輸出流的進一步冷卻和/或加壓可隨後分離高純CO2，因為陽極輸出流中的其它剩餘組分(如H2、N2、CH4)不容易形成冷凝相。取決於運行條件，深冷CO2分離器可回收料流中存在的CO2的大約33％至大約90％。從陽極排氣中除水以形成一個或多個水輸出料流也是有益的，無論這是在進行CO2分離之前、之中還是之後。陽極輸出中的水量可隨所選運行條件而變。例如，在陽極入口建立的汽/碳比可影響陽極排氣中的水含量，高汽/碳比通常導致大量的水，其可以未反應地通過陽極和/或僅由於陽極中的水煤氣變換平衡而反應。根據該方面，陽極排氣中的水含量可相當於陽極排氣中的體積的多達大約30％或更大。另外或或者，水含量可以為陽極排氣體積的大約80％或更小。儘管可通過壓縮和/或冷卻及隨之冷凝除去這樣的水，但這種水的脫除可需要額外的壓縮機功率和/或熱交換表面積和大量的冷卻水。除去一部分這種過量水的一種有益方式可基於使用吸附劑床，其可從溼陽極流出物中捕獲水分，然後可利用乾燥的陽極進料氣「再生」，以向陽極進料提供額外的水。HVAC-型(加熱、通風和空氣調節)吸附輪設計是適用的，因為陽極排氣和入口可在壓力上類似，且從一個料流到另一料流的輕微洩漏對整個工藝的影響極小。在使用深冷法進行CO2脫除的實施方案中，在CO2脫除之前或之中除水可能是合意的，包括通過三乙二醇(TEG)系統和/或乾燥劑除水。相反，如果使用胺洗除去CO2，則可以在CO2脫除階段下遊從陽極排氣中除水。代替或除了CO2輸出料流和/或水輸出料流外，陽極輸出可用於形成一個或多個含有所需化學或燃料產物的產物料流。這樣的產物料流可相當於合成氣流、氫氣流或合成氣產物和氫氣產物料流。例如，可形成含有至少大約70體積％H2，如至少大約90體積％H2或至少大約95體積％H2的氫氣產物料流。另外或或者，可形成含有總共至少大約70體積％的H2和CO，如至少大約90體積％的H2和CO的合成氣流。所述一個或多個產物料流可具有相當於陽極輸出中的總H2和CO氣體體積的至少大約75％，如總H2和CO氣體體積的至少大約85％或至少大約90％的氣體體積。要指出，基於利用水煤氣變換反應階段在產物之間進行轉化，產物料流中H2和CO的相對量可能不同於陽極輸出中的H2/CO比。在一些方面中，可能合意的是除去或分離陽極輸出中存在的一部分H2。例如，在一些方面中陽極排氣中的H2/CO比可以為至少大約3.0:1。相反，利用合成氣的工藝，如費託合成可以以不同比率，如接近2:1的比率消耗H2和CO。一個備選方案可以是利用水煤氣變換反應改變陽極輸出的含量以具有更接近所需合成氣組成的H2/CO比。另一備選方案可以是利用膜分離除去陽極輸出中存在的一部分H2以實現所需H2/CO比，或使用膜分離和水煤氣變換反應的組合。利用膜分離除去陽極輸出中的僅一部分H2的一個優點可以在於可以在相對溫和條件下進行所需分離。由於一個目標可以是產生仍具有顯著H2含量的滲餘物，可通過膜分離生成高純氫的滲透物而不需要苛刻的條件。例如，滲透物側可以在比環境壓力高的壓力下，同時仍具有足以進行膜分離的驅動力，而非在膜滲透物側上具有大約100kPaa或更低(如環境壓力)的壓力。另外或或者，可以使用吹掃氣體如甲烷提供膜分離的驅動力。這可降低H2滲透物料流的純度，但取決於該滲透流的所需用途，可能是有利的。在本發明的各種方面中，至少一部分陽極排氣料流(優選在分離CO2和/或H2O後)可用作燃料電池和相關重整階段外的工藝的進料。在各種方面中，陽極排氣可具有大約1.5:1至大約10:1，如至少大約3.0:1，或至少大約4.0:1，或至少大約5.0:1的H2/CO比。可以由陽極排氣生成或提取合成氣流。陽極排氣，任選在分離CO2和/或H2O之後和任選在進行水煤氣變換反應和/或膜分離以除去過量氫之後，可相當於含有相當一部分H2和/或CO的料流。對於具有相對較低CO含量的料流，如H2/CO比為至少大約3:1的料流，該陽極排氣適合用作H2進料。可獲益於H2進料的工藝的實例可包括，但不限於，煉油廠工藝、氨合成裝置或(不同)發電系統中的渦輪機或其組合。根據用途，更低的CO2含量可能是合意的。對於具有小於大約2.2比1和大於大約1.9比1的H2/CO比的料流，該料流可適合用作合成氣進料。可獲益於合成氣進料的工藝的實例可包括，但不限於，氣至液裝置(如使用藉助非變換催化劑的費託法的裝置)和/或甲醇合成裝置。用作外部工藝的進料的陽極排氣的量可以是任何方便的量。任選地，當使用一部分陽極排氣作為外部工藝的進料時，第二部分的陽極排氣可再循環到陽極輸入和/或再循環到燃燒供能發電機的燃燒區。可用於不同類型的費託合成工藝的輸入料流可提供適合由陽極輸出生成的不同類型的產物料流的一個實例。對於使用變換催化劑，如鐵基催化劑的費託合成反應系統，該反應系統的所需輸入料流除H2和CO外還可包括CO2。如果在輸入料流中不存在足量的CO2，具有水煤氣變換活性的費託催化劑可消耗CO以生成額外的CO2，導致可能CO不足的合成氣。為了將這種費託工藝與MCFC燃料電池集成，可以運行陽極輸出的分離階段以保持合成氣產物中的所需CO2(和任選H2O)量。相反，對基於非變換催化劑的費託催化劑，產物料流中存在的任何CO2可充當費託反應系統中的惰性組分。在用吹掃氣體，如甲烷吹掃氣體吹掃膜的方面中，甲烷吹掃氣體可相當於用作陽極燃料或用於不同的低壓工藝，如鍋爐、爐、燃氣輪機或其它燃料消耗裝置的甲烷流。在這一方面中，跨過該膜的低水平CO2滲透具有極小後果。可能跨膜滲透的這種CO2對陽極內的反應具有極小影響，並且這種CO2可保留在陽極產物中。因此，由於滲透而跨膜損失的CO2(如果有的話)不需要再跨過MCFC電解質轉移。這可以顯著降低對透氫膜的分離選擇性要求。這可允許例如使用具有較低選擇性的較高滲透率膜，其可以使使用較低壓力和/或降低的膜表面積成為可能。在本發明的這一方面中，吹掃氣體的體積可以為陽極排氣中的氫體積的大倍數，這能使滲透物側上的有效氫濃度保持接近0。由此分離的氫可併入渦輪機的進料甲烷中，在此其可以如上所述增強渦輪機燃燒特徵。要指出，在陽極中生成的過量H2可代表已分離出溫室氣體的燃料。陽極輸出中的任何CO2可容易地從陽極輸出中分離，如通過使用胺洗、深冷CO2分離器和/或變壓或真空變壓吸附法。陽極輸出的幾種組分(H2、CO、CH4)不容易除去，而CO2和H2O通常容易除去。根據該實施方案，可以分離出陽極輸出中的CO2的至少大約90體積％，以形成相對高純的CO2輸出料流。因此，可以有效分離出在陽極中生成的任何CO2以形成高純CO2輸出流。在分離後，陽極輸出的剩餘部分可主要相當於具有化學和/或燃料價值的組分以及降低量的CO2和/或H2O。由於由原始燃料(在重整前)生成的相當一部分CO2可已被分離出，可以降低由剩餘部分的陽極輸出的隨後燃燒生成的CO2量。特別地，在剩餘部分的陽極輸出中的燃料是H2的程度上，通常不能由這種燃料的燃燒形成額外的溫室氣體。可以對陽極排氣施以各種氣體加工選擇，包括水煤氣變換和組分的互相分離。兩種一般的陽極加工方案顯示在圖1和2中。圖1示意性顯示與化學合成工藝聯合運行熔融碳酸鹽燃料電池的燃料電池陣列的反應系統的一個實例。在圖1中，向與燃料電池120(如作為燃料電池陣列中的燃料電池堆的一部分的燃料電池)的陽極127相關的一個(或更多個)重整階段110提供燃料流105。與燃料電池120相關的重整階段110可以在燃料電池組件內。在一些任選方面中，也可以使用外部重整階段(未顯示)在將輸入料流送入燃料電池組件之前重整輸入料流中的一部分可重整燃料。燃料流105可優選包括可重整燃料，如甲烷、其它烴和/或其它類烴化合物，如含有碳-氫鍵的有機化合物。燃料流105還可任選含有H2和/或CO，如由任選的陽極再循環流185提供的H2和/或CO。要指出，陽極再循環流185是任選的，並且在許多方面中，沒有直接或通過與燃料流105或重整燃料流115結合而間接地從陽極排氣125回到陽極127的再循環流。在重整後，可以將重整燃料流115送入燃料電池120的陽極127。也可以將含CO2和O2的料流119送入陰極129。來自燃料電池的陰極部分129的碳酸根離子流122,CO32-可提供陽極燃料電池反應所需的其餘反應物。基於陽極127中的反應，所得陽極排氣125可包括H2O、CO2、相當於不完全反應的燃料的一種或多種組分(H2、CO、CH4或與可重整燃料對應的其它組分)和任選一種或多種額外非反應性組分，如N2和/或作為燃料流105的一部分的其它汙染物。然後可以將陽極排氣125送入一個或多個分離階段。例如，CO2脫除階段140可相當於深冷CO2脫除系統、用於除去酸性氣體，如CO2的胺洗階段或用於從陽極排氣中分離CO2輸出流143的另一合適類型的CO2分離階段。任選地，陽極排氣可首先經過水煤氣變換反應器130以將陽極排氣中存在的任何CO(與一些H2O一起)轉化成任選水煤氣變換的陽極排氣135中的CO2和H2。根據CO2脫除階段的性質，水冷凝或脫除階段150可能是合意的，以從陽極排氣中除去水輸出料流153。儘管在圖1中顯示的是在CO2分離階段140之後，但其可任選位於CO2分離階段140之前。另外，可使任選的用於分離H2的膜分離階段160以生成H2的高純滲透物流163。所得滲餘物流166可然後用作化學合成工藝的進料。另外或或者，料流166可以在第二水煤氣變換反應器131中變換以將H2、CO和CO2含量調節至不同比率，以產生進一步用於化學合成工藝的輸出料流168。在圖1中，顯示的是從滲餘物流166中提取陽極再循環料流185，但另外或或者，可以從各種分離階段內或之間的其它方便的位置提取陽極再循環料流185。另外或或者，分離階段和變換反應器可以以不同次序和/或以並聯構造配置。最後，可作為陰極129的輸出生成具有降低的CO2含量的料流139。為簡單起見，沒有顯示在該方法中可能有用的各種壓縮和供熱/除熱以及蒸汽添加或脫除階段。如上所述，對陽極排氣進行的各種類型的分離可以以任何方便的順序進行。圖2顯示對陽極排氣進行分離的另一順序的實例。在圖2中，可以首先將陽極排氣125送入分離階段260以從陽極排氣125中除去一部分263氫含量。這能夠例如降低陽極排氣的H2含量以提供具有接近2:1的H2/CO比的滲餘物266。然後可以在水煤氣變換階段230中進一步調節H2/CO比以實現所需值。水煤氣變換的輸出235然後可經過CO2分離階段240和除水階段250以產生適合用作所需化學合成工藝的進料的輸出料流275。任選可以對輸出料流275施以附加水煤氣變換階段(未顯示)。一部分輸出料流275可任選再循環(未顯示)到陽極輸入。當然，基於具有所需組成的陽極輸出，可以利用分離階段的其它組合和排序生成料流。為簡單起見，沒有顯示在該方法中可能有用的各種壓縮和供熱/除熱以及蒸汽添加或脫除階段。陰極輸入和輸出傳統上，可基於在消耗送往陽極的燃料流中的一部分燃料的同時提取所需荷載來運行熔融碳酸鹽燃料電池。然後可通過該荷載、陽極的燃料輸入、向陰極提供的空氣和CO2和燃料電池的內電阻確定燃料電池的電壓。送往陰極的CO2傳統上可部分地使用陽極排氣作為至少一部分陰極輸入料流來提供。相反，本發明可以對陽極輸入和陰極輸入使用分開/不同的來源。通過消除陽極輸入料流和陰極輸入料流的組成之間的任何直接聯繫，可提供用於運行燃料電池的附加選項，以例如生成過量合成氣、以改進二氧化碳捕集和/或改進燃料電池的總效率(電+化學能)等。在熔融碳酸鹽燃料電池中，跨過燃料電池中的電解質的碳酸根離子傳輸可提供從第一流動路徑向第二流動路徑傳輸CO2的方法，其中該傳輸方法可允許從較低濃度(陰極)向較高濃度(陽極)傳輸，這可因此有利於捕集CO2。該燃料電池對CO2分離的選擇性部分可基於能使該電池生成電力的電化學反應。對於有效地不參與燃料電池內的電化學反應的非反應性物類(如N2)，可以存在不明顯的反應量和從陰極到陽極的傳輸。相反，陰極和陽極之間的電位(電壓)差可提供跨燃料電池傳輸碳酸根離子的強驅動力。因此，熔融碳酸鹽燃料電池中的碳酸根離子傳輸可允許以相對較高的選擇性從陰極(較低CO2濃度)向陽極(較高CO2濃度)傳輸CO2。但是，使用熔融碳酸鹽燃料電池脫除二氧化碳的一個挑戰可能在於，該燃料電池具有有限的從相對較稀的陰極進料中除去二氧化碳的能力。隨著CO2濃度下降到大約2.0體積％以下，由碳酸鹽燃料電池生成的電壓和/或功率開始快速降低。隨著CO2濃度進一步降低，例如降到大約1.0體積％以下，在某一時刻，跨過燃料電池的電壓變得足夠低以致幾乎或完全不能發生碳酸根的進一步傳輸且燃料電池停止工作。因此，在商業可行的運行條件下來自燃料電池的陰極階段的排氣中可能存在至少一些CO。可基於陰極入口源的CO2含量確定送往燃料電池陰極的二氧化碳量。適合用作陰極輸入流的含CO2料流的一個實例可以是來自燃燒源的輸出或排氣流。燃燒源的實例包括，但不限於，基於天然氣的燃燒、煤的燃燒和/或其它烴型燃料(包括生物衍生燃料)的燃燒的來源。另外或替代的來源可包括其它類型的鍋爐、火焰加熱器、爐和/或燃燒含碳燃料以加熱另一物質(如水或空氣)的其它類型的裝置。大致上，來自燃燒源的輸出流的CO2含量可以為該流的次要部分。甚至對較高CO2含量的排氣流，如來自燃煤燃燒源的輸出而言，來自大多數商業燃煤發電廠的CO2含量可以為大約15體積％或更低。更通常，來自燃燒源的輸出或排氣流的CO2含量可以為至少大約1.5體積％，或至少大約1.6體積％，或至少大約1.7體積％，或至少大約1.8體積％，或至少大約1.9體積％，或至少大於2體積％，或至少大約4體積％，或至少大約5體積％，或至少大約6體積％，或至少大約8體積％。另外或或者，來自燃燒源的輸出或排氣流的CO2含量可以為大約20體積％或更低，如大約15體積％或更低，或大約12體積％或更低，或大約10體積％或更低，或大約9體積％或更低，或大約8體積％或更低，或大約7體積％或更低，或大約6.5體積％或更低，或大約6體積％或更低，或大約5.5體積％或更低，或大約5體積％或更低，或大約4.5體積％或更低。上文給出的濃度基於乾燥基礎。要指出，在來自一些天然氣或甲烷燃燒源(如作為可能包括或不包括排氣再循環迴路的發電系統的一部分的發電機)的排氣中可存在更低的CO2含量值。另外或或者，陰極輸入料流的其它可能的來源包括生物制CO2的來源。這可包括例如，在生物衍生化合物的加工過程中生成的CO2，如在乙醇生產過程中生成的CO2。一個附加或替代的實例可包括通過生物制燃料的燃燒，如木質纖維素的燃燒生成的CO2。另一些附加或替代的可能CO2來源可相當於來自各種工業工藝的輸出或排氣流，如由鋼、水泥和/或紙的製造裝置生成的含CO2料流。另一附加或替代的可能CO2來源可以是來自燃料電池的含CO2料流。來自燃料電池的含CO2料流可相當於來自不同燃料電池的陰極輸出料流、來自不同燃料電池的陽極輸出料流、從燃料電池的陰極輸出到陰極輸入的再循環料流和/或從燃料電池的陽極輸出到陰極輸入的再循環料流。例如，在傳統條件下以獨立模式運行的MCFC可生成具有至少大約5體積％的CO2濃度的陰極排氣。這樣的含CO2的陰極排氣可用作根據本發明的一個方面運行的MCFC的陰極輸入。更通常，可以另外或替代性地使用產生來自陰極排氣的CO2輸出的其它類型的燃料電池，以及不是由「燃燒」反應和/或燃燒供能發電機生成的其它類型的含CO2料流。任選但優選地，來自另一燃料電池的含CO2料流可來自另一熔融碳酸鹽燃料電池。例如，對於就陰極而言串聯的熔融碳酸鹽燃料電池，來自第一熔融碳酸鹽燃料電池的陰極的輸出可用作第二熔融碳酸鹽燃料電池的陰極的輸入。對於來自燃燒源以外的來源的各種類型的含CO2料流，該料流的CO2含量可在很大程序上變化。陰極輸入料流的CO2含量可含有至少大約2體積％的CO2，如至少大約4體積％，或至少大約5體積％，或至少大約6體積％，或至少大約8體積％。另外或或者，陰極輸入料流的CO2含量可以為大約30體積％或更低，如大約25體積％或更低，或大約20體積％或更低，或大約15體積％或更低，或大約10體積％或更低，或大約8體積％或更低，或大約6體積％或更低，或大約4體積％或更低。對於一些更高CO2含量的料流，CO2含量可高於大約30體積％，如僅含附帶量的其它化合物的基本由CO2構成的料流。例如，無排氣再循環的燃氣輪機可產生具有大約4.2體積％的CO2含量的排氣料流。在EGR下，燃氣輪機可產生具有大約6-8體積％的CO2含量的排氣料流。甲烷的化學計量燃燒可產生具有大約11體積％的CO2含量的排氣料流。煤的燃燒可產生具有大約15–20體積％的CO2含量的排氣料流。使用煉油廠廢氣的火焰加熱器可產生具有大約12–15體積％的CO2含量的排氣料流。無任何EGR的用低BTU氣體運行的燃氣輪機可產生具有～12體積％的CO2含量的排氣料流。除CO2外，陰極輸入料流還必須包括O2以提供陰極反應所必需的組分。一些陰極輸入料流可基於以空氣作為組分。例如，可通過在空氣存在下燃燒烴燃料形成燃燒排氣料流。這種燃燒排氣料流或由於包括空氣而具有氧含量的另一類型的陰極輸入料流可具有大約20體積％或更低，如大約15體積％或更低，或大約10體積％或更低的氧含量。另外或或者，陰極輸入料流的氧含量可以為至少大約4體積％，如至少大約6體積％，或至少大約8體積％。更通常，陰極輸入料流可具有適用於進行陰極反應的氧含量。在一些方面中，這相當於大約5體積％至大約15體積％，如大約7體積％至大約9體積％的氧含量。對於許多類型的陰極輸入料流，CO2和O2的總量可相當於該輸入料流的小於大約21體積％，如該料流的小於大約15體積％或該料流的小於大約10體積％。可以將含氧空氣流與具有低氧含量的CO2源合併。例如，通過煤燃燒生成的排氣料流可包括低氧含量，其可以與空氣混合形成陰極入口料流。除CO2和O2外，陰極輸入料流還可以由惰性/非反應性物類，如N2、H2O和其它典型的氧化劑(空氣)組分構成。例如，對於衍生自燃燒反應排氣的陰極輸入，如果使用空氣作為用於燃燒反應的氧化劑來源的一部分，則該排氣可包括空氣的典型組分，如N2、H2O和存在於空氣中的次要量的其它化合物。根據用於燃燒反應的燃料源的性質，基於燃料源在燃燒後存在的附加物類可包括H2O、氮氧化物(NOx)和/或硫氧化物(SOx)和存在於燃料中和/或作為燃料中存在的化合物的部分或完全燃燒產物的其它化合物，如CO中的一種或多種。這些物類可以以不毒化陰極催化劑表面的量存在，儘管它們可能降低總陰極活性。這樣的性能降低可能是可接受的，或可通過已知的汙染物去除技術將與陰極催化劑相互作用的物類減至可接受的水平。陰極輸入料流(如基於燃燒排氣的陰極輸入料流)中存在的O2量可有利地足以提供燃料電池中的陰極反應所需的氧。因此，O2的體積百分比可以有利地為該排氣中的CO2量的至少0.5倍。任選地，如果必要，可以向陰極輸入中加入額外空氣以向陰極反應提供足夠的氧化劑。當使用某種形式的空氣作為氧化劑時，陰極排氣中的N2量可以為至少大約78體積％，例如至少大約88體積％和/或大約95體積％或更低。在一些方面中，陰極輸入料流可另外或替代性地含有通常被視為汙染物的化合物，如H2S或NH3。在另一些方面中，可以淨化陰極輸入料流以降低或將此類汙染物的含量減至最低。除用於形成跨過電解質傳輸的碳酸根離子的反應外，陰極中的條件也可適用於將氮氧化物轉化成硝酸鹽和/或硝酸根離子。為方便起見，下面僅提到硝酸根離子。所得硝酸根離子也可跨電解質傳輸以用於陽極中的反應。陰極輸入料流中的NOx濃度通常可以為ppm級，因此這種硝酸根傳輸反應對跨電解質傳輸的碳酸根的量可具有極小影響。但是，這種NOx脫除法可對基於來自燃氣輪機的燃燒排氣的陰極輸入料流是有益的，因為這可提供降低NOx排放的機制。另外或或者，陰極中的條件適用於將未燃烴(與陰極輸入料流中的O2結合)轉化成典型燃燒產物，如CO2和H2O。適用於運行MCFC的溫度可以為大約450℃和大約750℃，如至少大約500℃，例如具有大約550℃的入口溫度和大約625℃的出口溫度。在進入陰極之前，可以向燃燒排氣引入熱，或如果需要，從燃燒排氣中除熱，以例如向其它工藝(如陽極的燃料輸入的重整)供熱。例如，如果陰極輸入料流的來源是燃燒排氣料流，該燃燒排氣料流的溫度可大於陰極入口的所需溫度。在這一方面中，可以在用作陰極輸入料流之前從燃燒排氣中除熱。或者，該燃燒排氣可以在極低溫度下，例如在燃煤鍋爐上的溼氣體洗滌器後，在這種情況下該燃燒排氣可低於大約100℃。或者，該燃燒排氣可來自以聯合循環模式運行的燃氣輪機的排氣，其中該氣體可通過生成蒸汽以運行蒸汽輪機以額外發電來冷卻。在這種情況下，該氣體可低於大約50℃。可以向比預期冷的燃燒排氣引入熱。燃料電池布置在各種方面中，燃料電池(如含有多個燃料電池堆的燃料電池陣列)的一個配置選項可以是在多個燃料電池之間分配含CO2料流。相對於個體燃料電池的容量，含CO2料流的一些類型的來源可生成大體積流速。例如，相對於尺寸合理的單MCFC的合意運行條件，來自工業燃燒源的含CO2的輸出料流通常可相當於大流量體積。代替在單MCFC中加工整個流，可以將該流在多個MCFC單元之間分配，其中至少一些通常可以並聯，以使各單元中的流速在所需流速範圍內。第二配置選項可以是利用串聯的燃料電池以從流動料流中相繼除去CO2。無論含CO2料流可並聯分配到的初始燃料電池數是多少，各初始燃料電池之後可以是串聯的一個或多個附加電池以進一步除去額外的CO2。如果陰極輸出中的CO2所需量足夠低，嘗試在單燃料電池或燃料電池階段中從陰極輸入料流中除去CO2至所需水平會造成燃料電池的低和/或不可預測的電壓輸出。不同於嘗試在單燃料電池或燃料電池階段中除去CO2至所需水平，可以在連續的電池中除去CO2直至可實現所需水平。例如，一連串燃料電池中的各電池可用於除去燃料流中存在的一定百分比(例如大約50％)的CO2。在這種實例中，如果串聯使用三個燃料電池，可以降低CO2濃度(例如降至原始存在量的大約15％或更低，這相當於經串聯的三個燃料電池的進程將CO2濃度從大約6％降至大約1％或更低)。在另一配置中，可以在串聯的較早燃料階段中選擇運行條件以提供所需輸出電壓，同時可選擇附段陣列以實現所需碳分離水平。例如，可以使用具有串聯的三個燃料電池的燃料電池陣列。串聯的前兩個燃料電池可用於在保持所需輸出電壓的同時除去CO2。然後可以運行最後一個燃料電池以除去CO2至所需濃度，但在較低電壓下。在再一配置中，燃料電池陣列中的陽極和陰極可單獨連接。例如，如果燃料電池陣列包括串聯的燃料陰極，相應的陽極可以以任何方便的方式連接，不必與它們的相應陰極相同的布置相匹配。這可包括，例如，並聯連接陽極，以使各陽極接收相同類型的燃料進料，和/或反向串聯連接陽極，以使陽極中的最高燃料濃度對應於具有最低CO2濃度的那些陰極。在又一配置中，可以控制送往一個或多個陽極階段的燃料量和/或送往一個或多個陰極階段的CO2量以改進燃料電池陣列的性能。例如，燃料電池陣列可具有串聯的多個陰極階段。在包括串聯的三個陰極階段的陣列中，這可意味著來自第一陰極階段的輸出可相當於第二陰極階段的輸入，來自第二陰極階段的輸出可相當於第三陰極階段的輸入。在這種類型的配置中，CO2濃度可隨各相繼陰極階段降低。為了補償這種降低的CO2濃度，可以向與後繼陰極階段對應的陽極階段送入附加的氫和/或甲烷。與後繼陰極階段對應的陽極中的附加的氫和/或甲烷可至少部分補償由降低的CO2濃度造成的電壓和/或電流損失，這可提高由該燃料電池產生的電壓和因此提高淨功率。在另一實例中，燃料電池陣列中的陰極可以部分串聯和部分並聯。在這種類型的實例中，代替將整個燃燒輸出送入第一陰極階段中的陰極，可以將至少一部分燃燒排氣送入後繼陰極階段。這可以在後繼陰極階段中提供提高的CO2含量。如果需要，可以使用向陽極階段或陰極階段送入可變進料的其它選項。如上所述，燃料電池的陰極可相當於來自燃料電池陣列的多個陰極。在一些方面中，可以運行燃料電池陣列以改進或使從陰極向陽極轉移的碳量最大化。在這樣的方面中，對於來自陣列序列(通常至少包括串聯布置，或最後陰極和最初陰極相同)中的最後陰極的陰極輸出，輸出組成可包括大約2.0體積％或更少的CO2(例如，大約1.5體積％或更少或大約1.2體積％或更少)和/或至少大約1.0體積％的CO2，如至少大約1.2體積％或至少大約1.5體積％。由於這種限制，使用熔融碳酸鹽燃料電池時CO2脫除的淨效率可取決於陰極輸入中的CO2量。對於CO2含量大於大約6體積％，如至少大約8％的陰極輸入料流，對可除去的CO2量的限制不嚴格。但是，對於如燃氣輪機中常見的那樣使用天然氣作為燃料和使用過量空氣的燃燒反應，燃燒排氣中的CO2量可能僅相當於小於大約5體積％的陰極輸入處的CO2濃度。排氣再循環的使用可以使陰極輸入處的CO2量提高到至少大約5體積％，例如至少大約6體積％。如果使用天然氣作為燃料時提高EGR以產生超過大約6體積％的CO2濃度，則燃燒器中的可燃性可降低且燃氣輪機變得不穩定。但是，在將H2添加到燃料中時，可以顯著提高可燃性窗口，以致能進一步提高排氣再循環的量，從而可實現至少大約7.5體積％或至少大約8體積％的陰極輸入處的CO2濃度。例如，基於陰極排氣處大約1.5體積％的脫除限，將陰極輸入處的CO2含量從大約5.5體積％提高到大約7.5體積％相當於可用燃料電池捕集並傳輸到陽極迴路以最終分離CO2的CO2量增加～10％。另外或或者，可以降低陰極輸出中的O2的量，通常以與除去的CO2量成比例的量降低，這可導致陰極出口處其它(非陰極反應性)物類的量的小幅相應提高。在另一些方面中，可以運行燃料電池陣列以提高燃料電池的能量輸出(例如總能量輸出、電能輸出、合成氣化學能量輸出或其組合)或使其最大化。例如，可以在各種情況中用過量的可重整燃料運行熔融碳酸鹽燃料電池，如用於生成用於化學合成裝置的合成氣流和/或用於生成高純氫流。該合成氣流和/或氫流可用作合成氣源、氫源、清潔燃料源和/或用於任何其它方便的用途。在這樣的方面中，陰極排氣中的CO2量可以與陰極輸入料流中的CO2量和在所需運行條件下的CO2利用率相關聯以改進或使燃料電池能量輸出最大化。另外或或者，根據運行條件，MCFC可以將陰極排氣料流的CO2含量降至大約5.0體積％或更低，例如大約4.0體積％或更低，或大約2.0體積％或更低，或大約1.5體積％或更低，或大約1.2體積％或更低。另外或或者，陰極排氣料流的CO2含量可以為至少大約0.9體積％，如至少大約1.0體積％，或至少大約1.2體積％，或至少大約1.5體積％。熔融碳酸鹽燃料電池運行在一些方面中，可以以單程或一次通過模式運行燃料電池。在單程模式中，不將陽極排氣中的重整產物送回陽極入口。因此，在單程運行中不將合成氣、氫氣或一些其它產物從陽極輸出直接再循環到陽極入口。更通常，在單程運行中，陽極排氣中的重整產物也不間接送回陽極入口，如通過利用重整產物加工隨後引入陽極入口的燃料流。任選地，來自陽極出口的CO2可以在MCFC以單程模式運行的過程中再循環到陰極入口。更通常，在另一些方面中，對於以單程模式運行的MCFC，可能發生從陽極出口到陰極入口的再循環。另外或或者，來自陽極排氣或輸出的熱可以在單程模式中再循環。例如，陽極輸出流可經過熱交換器，熱交換器將陽極輸出冷卻並將另一料流，如陽極和/或陰極的輸入料流加溫。將來自陽極的熱再循環到燃料電池與在單程或一次通過運行中的使用是一致的。任選但不優選地，在單程模式中可以燃燒陽極輸出的成分以向燃料電池供熱。圖3顯示用於發電的MCFC的運行的一個示意性實例。在圖3中，燃料電池的陽極部分可接收燃料和蒸汽(H2O)作為輸入，並輸出水、CO2和任選過量H2、CH4(或其它烴)和/或CO。燃料電池的陰極部分可接收CO2和一些氧化劑(例如空氣/O2)作為輸入，輸出相當於在貧氧氧化劑(空氣)中的降低量的CO2。在燃料電池內，在陰極側形成的CO32-離子可跨過電解質傳輸以提供在陽極處發生的反應所需的碳酸根離子。在熔融碳酸鹽燃料電池，如圖3中所示的示例性燃料電池內可發生若干反應。重整反應可以是任選的，並且如果直接向陽極提供足夠的H2，則可以減少或省去重整反應。下列反應基於CH4，但在燃料電池中使用其它燃料時，可發生類似反應。(1)CH4+H2O＝>3H2+CO(2)CO+H2O＝>H2+CO2(3)CH4+2H2O＝>4H2+CO2(4)H2+CO32-＝>H2O+CO2+2e-(5)1/2O2+CO2+2e-＝>CO32-反應(1)代表基本的烴重整反應以生成用於燃料電池的陽極的H2。反應(1)中形成的CO可通過水煤氣變換反應(2)轉化成H2。反應(1)和(2)的組合顯示為反應(3)。反應(1)和(2)可以在燃料電池外進行，和/或重整可以在陽極內進行。分別在陽極和陰極處的反應(4)和(5)代表造成燃料電池內的電力發生的反應。反應(4)將存在於進料中或任選由反應(1)和/或(2)生成的H2與碳酸根離子合併以形成H2O、CO2和送往該電路的電子。反應(5)使O2、CO2和來自該電路的電子合併以形成碳酸根離子。由反應(5)生成的碳酸根離子可跨燃料電池的電解質傳輸以提供反應(4)所需的碳酸根離子。與碳酸根離子跨電解質的傳輸相結合，然後可通過在陽極和陰極之間提供電連接形成封閉電流迴路。在各種實施方案中，運行燃料電池的目標可以是改進燃料電池的總效率和/或燃料電池+集成化學合成工藝的總效率。這通常不同於燃料電池的傳統運行，其中目標可以對於利用供給電池的燃料發電以高電效率運行燃料電池。如上定義，可通過將燃料電池的電輸出加上燃料電池輸出的低位發熱值再除以燃料電池的輸入組分的低位發熱值來確定總燃料電池效率。換言之，TFCE＝(LHV(el)+LHV(sgout))/LHV(in)，其中LHV(in)和LHV(sgout)分別是指送往燃料電池的燃料組分(如H2、CH4和/或CO)和陽極出口料流或流中的合成氣(H2、CO和/或CO2)的LHV。這可提供燃料電池和/或集成化學工藝生成的電能+化學能的量度。要指出，在總效率的這一定義下，燃料電池內使用的和/或集成的燃料電池/化學合成系統內使用的熱能可對總效率有貢獻。但是，該定義不包括從燃料電池或集成的燃料電池/化學合成系統中交換或以其它方式取出的任何過量熱。因此，如果來自燃料電池的過量熱例如用於生成蒸汽以通過蒸汽輪機發電，則總效率的定義中不包括這樣的過量熱。可以控制一些運行參數以用過量可重整燃料運行燃料電池。一些參數可類似於目前對燃料電池運行推薦的參數。在一些方面中，燃料電池的陰極條件和溫度輸入可類似於文獻中推薦的那些。例如，可以在熔融碳酸鹽燃料電池典型的燃料電池運行溫度範圍內實現所需電效率和所需總燃料電池效率。在典型運行中，溫度可跨燃料電池提高。在另一些方面中，燃料電池的運行參數可背離典型條件從而運行燃料電池以使溫度從陽極入口到陽極出口和/或從陰極入口到陰極出口降低。例如，將烴轉化成H2和CO的重整反應是吸熱反應。如果相對於用於產生電流的氫的氧化量在燃料電池陽極中進行足量重整，則該燃料電池中的淨熱平衡可以是吸熱的。這可導致燃料電池的入口與出口之間的降溫。在吸熱運行過程中，可以控制燃料電池中的溫度降低以使燃料電池中的電解質保持熔融態。可以以不同於目前推薦的方式控制的參數可包括向陽極提供的燃料量、向陽極提供的燃料的組成、和/或沒有合成氣從陽極排氣顯著再循環到陽極輸入或陰極輸入的情況下陽極輸出中的合成氣的分離和捕集。在一些方面中，沒有或不可有合成氣或氫氣從陽極排氣直接或間接再循環到陽極輸入或陰極輸入。在附加或替代性的方面中，可發生有限量的再循環。在這樣的方面中，從陽極排氣到陽極輸入和/或陰極輸入的再循環量可小於陽極排氣的大約10體積％，如小於大約5體積％或小於大約1體積％。另外或或者，運行燃料電池的目標可以是除發電外還從燃燒反應或產生CO2輸出料流的另一工藝的輸出料流中分離CO2。在這樣的方面中，燃燒反應可用於向一個或多個發電機或渦輪機供能，這可提供由綜合發電機/燃料電池系統生成的大部分能。不同於運行燃料電池以優化通過燃料電池發電，可運行該系統以在降低或將捕集二氧化碳所需的燃料電池數減至最低的同時改進來自燃燒供能發電機的二氧化碳的捕集。選擇燃料電池的輸入和輸出流的適當配置以及選擇燃料電池的適當運行條件可實現總效率和碳捕集的合意組合。在一些實施方案中，可以布置燃料電池陣列中的燃料電池以便可僅存在單一段的燃料電池(如燃料電池堆)。在這種類型的實施方案中，該單一段的陽極燃料利用率可代表該陣列的陽極燃料利用率。另一選項可以是燃料電池陣列可含有多個陽極階段和多個陰極階段，其中各陽極階段具有在相同範圍內的燃料利用率，如各陽極階段具有在規定值的10％之內、例如在規定值的5％之內的燃料利用率。再一選項可以是各陽極階段可具有等於規定值或比規定值低一定量以下的燃料利用率，例如使各陽極階段等於規定值或比規定值小10％或更低，例如5％或更低。作為一個示例性實例，具有多個陽極階段的燃料電池陣列可以使各陽極階段在50％燃料利用率的大約10％之內，這相當於各陽極階段具有大約40％至大約60％的燃料利用率。作為另一實例，具有多個階段的燃料電池陣列可以使各陽極階段為不大於60％陽極燃料利用率，最大偏差為小大約5％，這相當於各陽極階段具有大約55％至大約60％的燃料利用率。在再一實例中，燃料電池陣列中的一個或多個燃料電池階段可以以大約30％至大約50％的燃料利用率運行，如以大約30％至大約50％的燃料利用率運行該陣列中的多個燃料電池階段。更通常，任何上述類型的範圍可以與本文中規定的任何陽極陽極燃料利用值配對。另一附加或替代的選項可包括對並非所有陽極階段規定燃料利用率。例如，在本發明的一些方面中，可以至少部分在一個或多個串聯布置中布置燃料電池/堆以對串聯中的第一陽極階段、串聯中的第二陽極階段、串聯中的最後一個陽極階段或串聯中的任何其它方便的陽極階段規定陽極燃料利用率。本文所用的串聯中的「第一」階段相當於下述階段(或如果該布置也含有並聯階段，則為階段組)：從燃料源直接向該階段輸送輸入；後繼(「第二」、「第三」、「最後」等)階段代表以向其輸送來自一個或多個在先階段的輸出而非直接來自各自的燃料源的階段。在來自在先階段的輸出和直接來自燃料源的輸入二者共同供入一個階段的情況下，可以有「第一個」(組)階段和「最後一個」(組)階段，但更難在其它階段(「第二」、「第三」等)之間建立順序(例如，在這樣的情況下，可通過複合輸入進料組合物中的一種或多種組分，例如CO2的濃度水平確定序號順序，從最高濃度「第一」到最低濃度「最後」，以大致類似的組成差異代表相同的定序水平)。再一附加或替代的選項可以是規定與特定陰極階段對應的陽極燃料利用率(同樣，其中燃料電池/堆仍可以至少部分在一個或多個串聯布置中布置)。如上所述，基於陽極和陰極內的流向，第一陰極階段可不對應於第一陽極階段(可不與第一陽極階段跨過相同的燃料電池膜)。因此，在本發明的一些方面中，可以對串聯中的第一陰極階段、串聯中的第二陰極階段、串聯中的最後一個陰極階段或串聯中的任何其它方便的陰極階段規定陽極燃料利用率。又一附加或替代的選項可以是規定燃料電池陣列中的所有燃料電池的燃料利用率的總平均值。在各種方面中，燃料電池陣列的燃料利用率的總平均值可以為大約65％或更低，例如大約60％或更低，大約55％或更低，大約50％或更低，或大約45％或更低(另外或或者，燃料電池陣列的總平均燃料利用率可以為至少大約25％，例如至少大約30％，至少大約35％，或至少大約40％)。這種平均燃料利用率不必限制任一單階段中的燃料利用率，只要該燃料電池陣列符合所需燃料利用率。捕集後的CO2輸出的用途在本發明的各種方面中，上述系統和方法可允許作為加壓流體產生二氧化碳。例如，由深冷分離階段生成的CO2最初可相當於具有至少大約90％，例如至少大約95％、至少大約97％、至少大約98％或至少大約99％純度的加壓CO2液體。這種加壓CO2料流可例如用於注入井中以進一步增強採油或採氣，如在二次採油中。當在包含燃氣輪機的設施附近實施時，整個系統可獲益於電力/機械力應用中的額外協同作用和/或與整個系統的熱集成。或者，對專用於強化採油(EOR)用途的系統而言(即未合併在具有嚴格組成標準的管道系統中)，可以明顯放鬆CO2分離要求。EOR用途可對O2的存在敏感，因此在一些實施方案中在要用於EOR的CO2料流可不存在O2。但是，EOR用途可往往對溶解的CO、H2和/或CH4具有低敏感性。輸送CO2的管道也可能對這些雜質敏感。這些溶解的氣體通常可對用於EOR的CO2的增溶能力只有微小影響。作為EOR氣體注入CO、H2和/或CH4之類的氣體可導致燃料回收值(fuelvaluerecovery)的一定損失，但這些氣體可能在其它方面與EOR用途相容。另外或或者，CO2作為加壓液體的一個可能的用途是可作為生物工藝，如藻類生長/收穫中的營養素。MCFCs用於CO2分離可確保大多數生物學上重要的汙染物可被降至可接受的低水平，以產生只有少量不可能明顯不利地影響光合自養生物生長的其它「汙染」氣體(如CO、H2、N2等和它們的組合)的含CO2料流。這與大多數工業來源生成的輸出料流形成鮮明對比，大多數工業來源生成的輸出料流通常可含有可能高毒材料，如重金屬。在本發明的這一類型的方面中，在陽極迴路中通過CO2的分離生成的CO2料流可用於生產生物燃料和/或化學品以及它們的前體。再另外或或者，CO2可作為稠密流體製成，以便容易得多地跨距離泵送和運輸，例如運往光合自養生物的大田(largefields)。傳統排放源可排放含有與其它氣體和汙染物混合的適量CO2(例如大約4-15％)的熱氣。這些材料通常需要作為稀薄氣體泵往藻塘或生物燃料「農場」。相反，本發明的MCFC系統可產生濃縮CO2料流(基於乾燥基礎，～60-70體積％)，其可以進一步濃縮至95％+(例如96％+、97％+、98％+或99％+)並容易液化。這種料流然後可以以相對較低的成本容易並有效地長距離運輸並有效地大面積分配。在這些實施方案中，來自燃燒源/MCFC的餘熱也可集成到整個系統中。可採用另一實施方案，其中CO2源/MCFC和生物/化學生產現場同處一地。在這種情況下，可能只需要最小壓縮(即提供足以用於生物生產的CO2壓力，例如大約15psig至大約150psig)。在這種情況下可能有幾種新型布置。可任選對陽極排氣施加二次重整以降低CH4含量，並可另外或替代性地任選存在水煤氣變換以驅使任何剩餘CO成為CO2和H2。來自陽極輸出流和/或陰極輸出料流的組分可用於各種用途。一個選項可以是如上所述使用陽極輸出作為氫源。對於與煉油廠集成或同處一地的MCFC，該氫氣可用作各種煉油廠工藝，如加氫處理的氫源。另一選項可以是另外或替代性地使用氫氣作為燃料源，其中已「捕集」來自燃燒的CO2。這樣的氫氣可以在煉油廠或其它工業設施中用作鍋爐、爐和/或火焰加熱器的燃料，和/或該氫氣可用作發電機，如渦輪機的進料。來自MCFC燃料電池的氫氣還可另外或替代性地用作需要氫作為輸入的其它類型的燃料電池(可能包括燃料電池供能的車輛)的輸入料流。又一選項可以是另外或替代性地使用作為MCFC燃料電池的輸出生成的合成氣作為發酵輸入。另一選項可以是另外或替代性地使用由陽極輸出生成的合成氣。當然，可以使用合成氣作為燃料，儘管合成氣基燃料在作為燃料燃燒時仍可導致生成一些CO2。在另一些方面中，合成氣輸出料流可用作化學合成工藝的輸入。一個選項可以是另外或替代性地將合成氣用於費託型工藝和/或由合成氣輸入形成更大烴分子的另一工藝。另一選項可以是另外或替代性地使用合成氣形成中間產物，如甲醇。甲醇可用作最終產物，但在另一些方面中由合成氣生成的甲醇可用於生成更大化合物，如汽油、烯烴、芳烴和/或其它產物。要指出，在甲醇合成工藝和/或使用變換催化劑的費託工藝的合成氣進料中，，少量CO2是可接受的。加氫甲醯化是可利用合成氣輸入的另一合成工藝的一個附加或替代的實例。要指出，對使用MCFC生成合成氣的一個改變可以是使用MCFC燃料電池作為用於加工海上石油平臺取出的甲烷和/或天然氣的系統或距其最終市場相當遠的其它生產系統的一部分。不是嘗試運輸來自井的氣相輸出或長期儲存該氣相產物，而是可使用來自井的氣相輸出作為MCFC燃料電池陣列的輸入。這可帶來各種益處。首先，由該燃料電池陣列生成的電力可用作該平臺的電源。另外，來自該燃料電池陣列的合成氣輸出可用作生產現場的費託工藝的輸入。這可形成更容易通過管道、船舶或軌道車從生產現場運往例如岸上設施或更大終端的液烴產物。另一些集成選項可以另外或替代性地包括使用陰極輸出作為更高純度的加熱氮氣的來源。陰極輸入通常可包括一大部分空氣，這意味著在陰極輸入中可包括相當一部分氮氣。燃料電池可以從陰極跨電解質向陽極輸送CO2和O2，且陰極出口可具有比空氣中低的CO2和O2濃度和因此更高的N2濃度。在隨後除去殘留O2和CO2的情況下，這種氮氣輸出可用作用於生產氨或其它含氮化學品，如尿素、硝酸銨和/或硝酸的進料。要指出，脲合成可另外或替代性地使用從陽極輸出中分離的CO2作為輸入進料。集成實施例:與燃燒輪機集成的用途在本發明的一些方面中，用於發電並排出含CO2的排氣的燃燒源可以與熔融碳酸鹽燃料電池的運行集成。合適的燃燒源的一個實例是燃氣輪機。優選地，燃氣輪機可以與蒸汽發生和熱回收集成的聯合循環模式燃燒天然氣、甲烷氣體或另一烴氣體以獲得額外效率。對於最大最新的設計，現代天然氣聯合循環效率為大約60％。所得含CO2的排氣料流可以在與MCFC運行相容的升高的溫度，如300℃-700℃，優選500℃-650℃下產生。可任選但優選的是，在氣體源進入渦輪機前從其中清除可使MCFC中毒的汙染物，如硫。或者，該氣體源可以是燃煤發電機，其中由於排氣中較高的汙染物水平，通常在燃燒後淨化該排氣。在這一備選方案中，可能必須向/從該氣體進行一定的熱交換以便能在較低溫度下淨化。在附加或替代性的實施方案中，含CO2的排氣的來源可以是來自鍋爐、燃燒器或燃燒富碳燃料的其它熱源的輸出。在另一些附加或替代性的實施方案中，含CO2的排氣的來源可以是與其它來源結合的生物制CO2。為了與燃燒源集成，用於加工燃料電池陽極的一些備選配置可能是合意的。例如，一個備選配置可以是將至少一部分來自燃料電池陽極的排氣再循環到燃料電池陽極的輸入。來自MCFC陽極的輸出料流可包括H2O、CO2、任選CO和任選但通常是未反應的燃料(如H2或CH4)作為主要輸出組分。代替使用這種輸出料流作為外部燃料流和/或與另一工藝集成的輸入料流，可以對陽極輸出料流進行一次或多次分離以將CO2與具有潛在燃料價值的組分，如H2或CO分離。然後可以將具有燃料價值的組分再循環到陽極的輸入。這種類型的配置可提供一個或多個益處。首先，可以從陽極輸出中分離CO2，如通過使用深冷CO2分離器。陽極輸出的幾種組分(H2、CO、CH4)不是易冷凝組分，而CO2和H2O可獨立地作為冷凝相分離。根據該實施方案，可以分離出陽極輸出中至少大約90體積％的CO2以形成相對高純的CO2輸出料流。或者，在一些方面中可以從陽極輸出中除去較少CO2，因此可分離出陽極輸出中大約50體積％至大約90體積％的CO2，如大約80體積％或更少或大約70體積％或更少。在分離後，陽極輸出的剩餘部分可主要相當於具有燃料價值的組分以及降低量的CO2和/或H2O。分離後的這部分陽極輸出可再循環以與附加燃料一起用作陽極輸入的一部分。在這種類型的配置中，即使在經過MCFC的單程中的燃料利用率可能是低的，但未用的燃料可有利地再循環以再次經過陽極。因此，單程燃料利用率可在降低的水平，同時避免了未燃的燃料損失(排放)到環境中。作為將一部分陽極排氣再循環到陽極輸入的補充或替代，另一配置選項可以是使用一部分陽極排氣作為渦輪機或其它燃燒裝置，如鍋爐、爐和/或火焰加熱器的燃燒反應的輸入。再循環到陽極輸入和/或作為輸入再循環到燃燒裝置的陽極排氣的相對量可以是任何方便或合意的量。如果陽極排氣再循環到陽極輸入和燃燒裝置的僅一種中，則再循環量可以是任何方便的量，如用於除去CO2和/或H2O的任何分離後留下的那部分陽極排氣的最多100％。當一部分陽極排氣既再循環到陽極輸入又再循環到燃燒裝置時，總再循環量按定義可以為陽極排氣的剩餘部分的100％或更低。或者，可以使用陽極排氣的任何方便的分流。在本發明的各種實施方案中，再循環到陽極輸入的量可以為分離後留下的陽極排氣的至少大約10％，例如至少大約25％、至少大約40％、至少大約50％、至少大約60％、至少大約75％或至少大約90％。在這些實施方案中另外或或者，再循環到陽極輸入的量可以為分離後留下的陽極排氣的大約90％或更少，例如大約75％或更少、大約60％或更少、大約50％或更少、大約40％或更少、大約25％或更少、或大約10％或更少。再另外或或者，在本發明的各種實施方案中，再循環到燃燒裝置的量可以為分離後留下的陽極排氣的至少大約10％，例如至少大約25％、至少大約40％、至少大約50％、至少大約60％、至少大約75％或至少大約90％。在這些實施方案中另外或或者，再循環到燃燒裝置的量可以為分離後留下的陽極排氣的大約90％或更少，例如大約75％或更少、大約60％或更少、大約50％或更少、大約40％或更少、大約25％或更少、或大約10％或更少。在本發明的另一些方面中，另外或或者，燃燒裝置的燃料可以是具有提高量的惰性和/或在燃料中充當稀釋劑的組分的燃料。CO2和N2是天然氣進料中在燃燒反應過程中相對惰性的組分的實例。當燃料進料中的惰性組分量達到足夠水平時，可影響渦輪機或其它燃燒源的性能。這種影響可部分歸因於惰性組分的吸熱能力，這傾向於猝滅該燃燒反應。具有足夠的惰性組分水平的燃料進料的實例可包括含有至少大約20體積％CO2的燃料進料或含有至少大約40體積％N2的燃料進料或含有具有足夠惰性的熱容以提供類似猝滅能力的CO2和N2的組合的燃料進料。(要指出，CO2的熱容高於N2，因此較低濃度的CO2可具有與較高濃度的N2類似的影響。CO2也可比N2更容易地參與燃燒反應並在此時從該燃燒中除H2。H2的這種消耗可通過降低火焰速度和縮窄空氣和燃料混合物的可燃範圍而極大影響燃料的燃燒)。更通常，對於含有影響燃料進料的可燃性的惰性組分的燃料進料，該燃料進料中的惰性組分可以為至少大約20體積％，如至少大約40體積％，或至少大約50體積％，或至少大約60體積％。優選地，該燃料進料中的惰性組分的量可以為大約80體積％或更少。當在燃料進料中存在足量惰性組分時，所得燃料進料可能在進料的燃料組分的可燃窗口外。在這種類型的情況中，來自陽極排氣的再循環部分的H2添加到發電機的燃燒區中可擴大燃料進料和H2的組合的可燃窗口，這能使例如含有至少大約20體積％CO2或至少大約40％N2(或CO2和N2的其它組合)的燃料進料成功燃燒。相對於送往燃燒區的燃料進料和H2的總體積，用於擴大可燃窗口的H2量可以為燃料進料+H2的總體積的至少大約5體積％，如至少大約10體積％和/或大約25體積％或更低。表徵為擴大可燃窗口而添加的H2量的另一選項可基於添加H2前的燃料進料中存在的燃料組分的量。燃料組分可相當於甲烷、天然氣、其它烴和/或傳統上被視為燃燒供能的渦輪機或其它發電機的燃料的其它組分。添加到燃料進料中的H2量可相當於燃料進料中的燃料組分的體積的至少大約1/3(1:3的H2:燃料組分)，如燃料組分的體積的至少大約一半(1:2)。另外或或者，添加到燃料進料中的H2量可大致等於燃料進料中的燃料組分的體積(1:1)或更低。例如，對於含有大約30體積％CH4、大約10％N2和大約60％CO2的進料，可以將足量陽極排氣添加到燃料進料中以實現大約1:2的H2:CH4比。對僅含H2的理想化陽極排氣，添加H2以實現1:2的比率會產生含有大約26體積％CH4、13體積％H2、9體積％N2和52體積％CO2的進料。排氣再循環除向燃料電池陣列提供排氣以捕集和最終分離CO2外，排氣的另外或替代性的潛在用途可包括再循環回燃燒反應以提高CO2含量。當有氫可用於添加到燃燒反應中(如來自燃料電池陣列的陽極排氣的氫)時，可以由使用再循環的排氣提高燃燒反應內的CO2含量獲得進一步的益處。在本發明的各種方面中，發電系統的排氣再循環迴路可接收第一部分燃燒排氣，而燃料電池陣列可接收第二部分。再循環到發電系統的燃燒區的燃燒排氣的量可以是任何方便的量，如至少大約15％(按體積計)，例如至少大約25％、至少大約35％、至少大約45％或至少大約50％。另外或或者，再循環到燃燒區的燃燒排氣的量可以為大約65％(按體積計)或更低，例如大約60％或更低，大約55％或更低，大約50％或更低，或大約45％或更低。在本發明的一個或多個方面中，氧化劑(如空氣和/或富氧空氣)和燃料的混合物可以燃燒，並(同時)與再循環的排氣的料流混合。通常可包括燃燒產物如CO2的再循環排氣的料流可用作稀釋劑以控制、調節或以其它方式緩和燃燒溫度和可進入後續膨脹機的排氣的溫度。由於使用富氧空氣，再循環的排氣可具有提高的CO2含量，由此能使膨脹機在相同的入口和排放溫度下以更高膨脹比運行，由此能顯著提高功率產生。燃氣輪機系統可代表可利用再循環排氣增強該系統的性能的發電系統的一個實例。燃氣輪機系統可具有經軸與膨脹機連接的第一/主壓縮機。該軸可以是任何機械的、電的或其它能的聯接器，由此能使膨脹機生成的一部分機械能驅動主壓縮機。燃氣輪機系統還可包括構造成燃燒燃料和氧化劑的混合物的燃燒室。在本發明的各種方面中，燃料可包括任何合適的烴氣體/液體，如合成氣、天然氣、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、石腦油柴油、煤油、航空燃料、煤衍生燃料、生物燃料、氧化烴原料或它們的任何組合。氧化劑在一些實施方案中可源自流體聯接到燃燒室並適合壓縮進料氧化劑的第二或入口壓縮機。在本發明的一個或多個實施方案中，進料氧化劑可包括大氣空氣和/或富氧空氣。當氧化劑包括僅富氧空氣或包括大氣空氣和富氧空氣的混合物時，可通過入口壓縮機壓縮富氧空氣(在混合物的情況下，在與大氣空氣混合之前或之後)。富氧空氣和/或空氣-富氧空氣混合物可具有至少大約25體積％，例如至少大約30體積％、至少大約35體積％、至少大約40體積％、至少大約45體積％或至少大約50體積％的總氧濃度。另外或或者，富氧空氣和/或空氣-富氧空氣混合物可具有大約80體積％或更低，如大約70體積％或更低的總氧濃度。富氧空氣可衍生自若干來源中的任何一個或多個。例如，富氧空氣可衍生自如膜分離、變壓吸附、變溫吸附、制氮裝置副產物料流和/或它們的組合之類的分離技術。另外或或者，富氧空氣可衍生自用於生產用於保持壓力或其它用途)的氮的空氣分離單元(ASU)，如深冷ASU。在本發明的某些實施方案中，來自這種ASU的廢料流可以是富氧的，具有大約50體積％至大約70體積％的總氧含量，可用作富氧空氣的至少一部分並且如果需要，隨後用未加工的大氣空氣稀釋以獲得所需氧濃度。除燃料和氧化劑外，燃燒室任選還可接收壓縮的再循環排氣，如主要具有CO2和氮組分的排氣再循環。壓縮的再循環排氣可衍生自例如主壓縮機並適合促進氧化劑和燃料的燃燒，例如通過溫和燃燒產物的溫度。可以認識到，該排氣的再循環可用於提高CO2濃度。可作為燃燒反應的產物生成導向膨脹機入口的排氣。至少部分基於將再循環的排氣引入燃燒反應，該排氣可具有提高的CO2含量。隨著該排氣經膨脹機膨脹，其可生成機械力以驅動主壓縮機、驅動發電機和/或向其它設施供能。該發電系統在許多實施方案中還可包括排氣再循環(EGR)系統。在本發明的一個或多個方面中，EGR系統可包括熱回收蒸汽發生器(HRSG)和/或與蒸汽輪機流體聯接的另一類似裝置。在至少一個實施方案中，HRSG和蒸汽輪機的組合可表徵為發電的閉合蘭金循環。與燃氣輪機系統結合，HRSG和蒸汽輪機可構成聯合循環發電廠(例如天然氣聯合循環(NGCC)電廠)的一部分。可以將氣態排放物引入HRSG以生成蒸汽和冷卻的排氣。HRSG可包括用於從排氣料流中分離和/或冷凝出水、傳熱以形成蒸汽和/或將料流壓力調節至所需水平的各種單元。在某些實施方案中，可以將蒸汽送往蒸汽輪機以生成額外的電力。在經過HRSG和任選除去至少一些H2O後，含CO2的排氣料流在一些實施方案中可以再循環用作燃燒反應輸入。如上所述，排氣料流可以壓縮(或減壓)以匹配燃燒反應容器內的所需反應壓力。集成系統的實例圖4示意性顯示集成系統的一個實例，其包括將含CO2的再循環排氣和來自燃料電池陽極排氣的H2或CO都引入向渦輪機供能的燃燒反應。在圖4中，該渦輪機可包括壓縮機402、軸404、膨脹機406和燃燒區415。可以將氧源411(如空氣和/或富氧空氣)與再循環排氣498合併，並在進入燃燒區415之前在壓縮機402中壓縮。可以將燃料412，如CH4，和任選含H2或CO的料流187送往燃燒區。燃料和氧化劑可以在區域415中反應並任選但優選經過膨脹機406以生成電力。來自膨脹機106的排氣可用於形成兩個料流，例如含CO2料流422(其可用作燃料電池陣列425的輸入進料)和另一含CO2料流492(其可用作熱回收和蒸汽發生器系統490的輸入，這可以例如使得使用蒸汽輪機494生成額外電力成為可能)。在通過熱回收系統490，包括從含CO2料流中任選除去一部分H2O後，輸出流498可以再循環以在壓縮機402或未顯示的第二壓縮機中壓縮。可基於用於添加到燃燒區415中的所需CO2量來確定來自膨脹機406的排氣的用於含CO2流492的比例。本文所用的EGR比是排氣的燃料電池相關部分的流速除以燃料電池相關部分和送往熱回收發生器的回收相關部分的總流速。例如，圖4中所示的料流的EGR比是料流422的流速除以料流422和492的總流速。可以將含CO2料流422送入熔融碳酸鹽燃料電池陣列425的陰極部分(未顯示)。基於燃料電池陣列425內的反應，可以從料流422中分離CO2並送往燃料電池陣列425的陽極部分(未顯示)。這可產生貧CO2的陰極輸出料流424。然後可以將陰極輸出料流424送入熱回收(和任選蒸汽發生器)系統450以處用蒸汽輪機454(其可任選與上述蒸汽輪機494相同)生成熱交換和/或額外發電。在經過熱回收和蒸汽發生器系統450後，可以將所得廢氣流456排放到環境中和/或經過另一類型的碳捕集技術，如胺洗滌器。在CO2從燃料電池陣列425的陰極側傳輸到陽極側後，可任選將陽極輸出435送入水煤氣變換反應器470。水煤氣變換反應器470可用於以陽極輸出435中存在的CO(和H2O)為代價生成額外的H2和CO2。然後可以將來自任選水煤氣變換反應器470的輸出送入一個或多個分離階段440，如冷箱或深冷分離器。這可以將H2O料流447和CO2料流449與陽極輸出的其餘部分分離。陽極輸出的其餘部分485可包括通過重整生成但在燃料電池陣列425中未消耗的未反應H2。含H2料流485的第一部分445可以再循環到燃料電池陣列425中的陽極的輸入。料流485的第二部分487可用作燃燒區415的進料。第三部分465可以原樣用於另一用途和/或經處理以隨後進一步使用。儘管圖4和本文中的描述示意性詳述最多達三個部分，但預計根據本發明可以利用這三個部分的僅一個，可以僅利用其中兩個，或可以利用所有這三個。在圖4中，用於排氣再循環迴路的排氣由第一熱回收和蒸汽發生器系統490提供，而第二熱回收和蒸汽發生器系統450可用於捕集來自燃料電池陣列425的陰極輸出的過量熱。圖5顯示一個備選實施方案，其中由用於加工燃料電池陣列輸出的相同熱回收蒸汽發生器提供排氣再循環迴路。在圖5中，由熱回收和蒸汽發生器系統550作為煙氣流556的一部分提供再循環的排氣598。這可省掉與渦輪機相關的單獨熱回收和蒸汽發生器系統。在本發明的各種實施方案中，該方法可以以燃燒反應開始，該燃燒反應被視為以用於向渦輪機、內燃機或可將由燃燒反應生成的熱和/或壓力轉化成另一形式的能的另一系統供能。用於燃燒反應的燃料可包含或是氫氣、烴和/或可氧化(燃燒)以釋放能量的任何其它含碳化合物。除燃料僅含氫氣時外，來自燃燒反應的排氣的組成可具有取決於反應性質的一定範圍的CO2含量(例如至少大約2體積％至大約25體積％或更低)。因此，在燃料為碳質燃料的某些實施方案中，該排氣的CO2含量可以為至少大約2體積％，例如至少大約4體積％、至少大約5體積％、至少大約6體積％、至少大約8體積％，或至少大約10體積％。在這樣的碳質燃料實施方案中另外或或者，CO2含量可以為大約25體積％或更低，例如大約20體積％或更低，大約15體積％或更低，大約10體積％或更低，大約7體積％或更低，或大約5體積％或更低。具有較低相對CO2含量的排氣(對於碳質燃料)可相當於使用天然氣之類的燃料在稀燃(過量空氣)下的燃燒反應的排氣。相對CO2含量較高的排氣(對於碳質燃料)可對應於優化的天然氣燃燒反應，如在排氣再循環下的那些，和/或煤之類燃料的燃燒。在本發明的一些方面中，用於燃燒反應的燃料可含有至少大約90體積％的含5個或更少碳的化合物，例如至少大約95體積％。在這樣的方面中，該排氣的CO2含量可以為至少大約4體積％，例如至少大約5體積％、至少大約6體積％、至少大約7體積％或至少大約7.5體積％。另外或或者，該排氣的CO2含量可以為大約13體積％或更低，例如大約12體積％或更低，大約10體積％或更低，大約9體積％或更低，大約8體積％或更低，大約7體積％或更低，或大約6體積％或更低。該排氣的CO2含量可代表取決於燃燒供能發電機的配置的數值範圍。排氣的再循環有益於實現至少大約6體積％的CO2含量，而將氫添加到燃燒反應中能使CO2含量進一步提高以實現至少大約7.5體積％的CO2含量。備選配置–高強度NOx渦輪機燃氣輪機的運行可受若干因素限制。一個典型限制可能是可以將燃燒區中的最大溫度控制在一定界限以下以實現足夠低的氮氧化物(NOx)濃度，從而滿足監管排放限值。當使燃燒排氣排放到環境中時，監管排放限值要求燃燒排氣具有大約20vppm或更低，可能10vppm或更低的NOx含量。燃燒天然氣的燃燒輪機中的NOx形成可以隨溫度和停留時間而不同。導致形成NOx的反應在大約1500℉的火焰溫度以下具有降低的和/或極小的重要性，但隨著溫度提高到超過這一點，NOx產生可快速增加。在燃氣輪機中，可以將初始燃料產物與額外空氣混合以將該混合物冷卻到大約1200℉的溫度並可通過膨脹機葉片的冶金學限制溫度。早期的燃氣輪機通常在具有溫度遠超過1500℉的化學計量區的擴散火焰中實施燃燒，導致較高的NOx濃度。最近，目前這一代「乾式低NOx」(DLN)燃燒器可以使用特殊的預混燃燒器在更冷的稀燃(比化學計算量少的燃料)條件下燃燒天然氣。例如，可以將較多稀釋空氣混入初始火焰中，稍後可混入較少以使溫度降到～1200℉透平膨脹機入口溫度。DLN燃燒器的缺點可包括降燃(turndown)時的不良性能、較高維護、窄的運行範圍和差的燃料靈活性。後者可能是要關注的，因為DLN燃燒器可更難用於品質各異的燃料(或根本很難用於液體燃料)。對於低BTU燃料，如含有高CO2含量的燃料，通常不使用DLN燃燒器而是可使用擴散燃燒器。此外，可以使用更高的透平膨脹機入口溫度提高燃氣輪機效率。但是，由於稀釋空氣的量有限並且這種量可隨透平膨脹機入口溫度提高而降低，隨著燃氣輪機的效率改進，DLN燃燒器可變得更不太有效地保持低NOx。在本發明的各種方面中，將燃氣輪機與用於碳捕集的燃料電池集成的系統允許使用更高的燃燒區溫度，同時降低和/或將額外NOx排放減至最低，以及能通過使用目前與DLN燃燒器不相容的渦輪機燃料實現類似DLN的NOx節約。在這樣的方面中，渦輪機可以在造成較高NOx排放的較高功率(即較高溫度)以及較高功率輸出和可能較高效率下運行。在本發明的一些方面中，燃燒排氣中的NOx量可以為至少大約20vppm，如至少大約30vppm，或至少大約40vppm。另外或或者，燃燒排氣中的NOx量可以為大約1000vppm或更低，如大約500vppm或更低，或大約250vppm或更低，或大約150vppm或更低，或大約100vppm或更低。為了將NOx水平降至規章要求的水平，可通過經幾種機制之一的熱NOx破壞(將NOx水平降至排氣流中的平衡水平)平衡所產生的NOx，如氣相中的簡單熱破壞；由燃料電池陣列中的鎳陰極催化劑催化的破壞；和/或通過注入少量氨、脲或其它還原劑而在燃料電池前的輔助熱破壞。這可通過引入衍生自陽極排氣的氫氣輔助。可通過電化學破壞實現燃料電池的陰極中的NOx的進一步降低，其中NOx可以在陰極表面反應並可被破壞。這造成一些氮穿過膜電解質傳輸到陽極，在此其可形成氨或其它還原的氮化合物。就涉及MCFC的NOx減少方法而言，來自燃料電池/燃料電池陣列的預期NOx減少可以為燃料電池陰極的輸入中的NOx的大約80％或更低，如大約70％或更低，和/或至少大約5％。要指出，在傳統系統中硫化物腐蝕也可限制溫度並影響渦輪機葉片冶金學。但是，MCFC系統的硫限制可通常要求降低的燃料硫含量，這降低或最大限度減少與硫化物腐蝕有關的問題。在低燃料利用率下運行MCFC陣列可進一步緩解這些問題，如在用於燃燒反應的一部分燃料相當於來自陽極排氣的氫氣的方面中。在低電壓下運行燃料電池傳統燃料電池實踐教導了熔融碳酸鹽和固體氧化物燃料電池應運行至使功率密度最大化。使功率密度最大化的能力可受到滿足其它運行約束條件(如跨過燃料電池的溫差)的需求限制。通常，選擇燃料電池參數以在考慮到其它約束條件的前提下儘可能大地優化功率密度。例如，NETLFuelCellHandbook的圖6-13和圍繞圖6-13的論述教導了在燃料利用率降低時發生的燃料轉化率降低阻礙了在低燃料利用率下運行燃料電池。需要較高工作電壓VA以提高功率密度。本發明的一個方面可以是在低燃料利用率下運行燃料電池和通過降低電壓克服CH4轉化率降低的問題。降低的電壓可提高可供用於轉化反應的熱量。在各種方面中，燃料電池可以在小於大約0.7伏特、例如小於大約0.68V、小於大約0.67V、小於大約0.66V、或大約0.65V或更低的電壓VA下運行。另外或或者，燃料電池可以在至少大約0.60、例如至少大約0.61、至少大約0.62或至少大約0.63的電壓VA下運行。在這種情況下，隨著電壓降低，原本在高電壓下會作為電能離開燃料電池的能量可作為熱留在電池內。這種額外的熱能夠允許增加的吸熱反應，例如提高CH4轉化成合成氣的轉化率。進行一系列模擬以舉例說明根據本發明運行熔融碳酸鹽燃料電池的益處。具體而言，進行模擬以舉例說明經不同的燃料利用率在較低電壓下運行燃料電池的益處。在較低電壓和低燃料利用率下運行燃料電池的影響顯示在圖13和14中。圖13以與NETLFuelCellHandbook的圖6-13類似的表示法圖示了燃料電池的一個模型。用於產生圖13中所示結果的模擬在恆定CH4流速下運行。圖13顯示可在不同工作電壓下在不同燃料利用率1310百分比下發生的轉化率1320。在高電壓(0.8V)1350下，隨著燃料利用率降低，CH4轉化率也看起來降至低水平。隨著電壓降低(至0.7V,1340和0.6V,1330)，在建模的各燃料利用率點下的CH4轉化率看起來高於在0.8V下的相應轉化率。儘管圖13顯示CH4轉化率僅提高數個百分比，但如圖13中所示，該影響實際上可相當顯著。用於產生圖14中所示結果的模擬不是在CH4的恆定流速下進行，而是在恆定燃料電池面積下進行。在圖14中，不以CH4轉化百分比為基礎而是以固定燃料電池面積下的CH4絕對流速為基礎圖示說明燃料電池的相同運行。x軸1410顯示燃料利用率且y軸1420顯示標準化CH4轉化率。曲線1430顯示在0.6V下產生的模擬結果。曲線1440顯示在0.7V下產生的模擬結果。曲線1450顯示在0.8V下產生的模擬結果。對於圖13和14中所示的數據，隨著燃料利用率降低，尤其是隨著電壓降低，電流密度看起來提高大於5倍。因此，在與本發明的方面一致的運行條件下可通過降低工作電壓來提高功率密度。提高的功率密度和較低電壓看起來不同於在傳統運行過程中實現的影響，其中較低工作電壓通常造成較低功率密度。如圖14中所示，對總CH4轉化率的影響看起來是顯著的：在降低電壓時，在較低燃料利用率下實現了高得多的CH4轉化率(其作為絕對流速測得)。附加實施方案實施方案1.一種使用具有陽極和陰極的熔融碳酸鹽燃料電池生產電和氫或合成氣的方法，所述方法包括：將包含可重整燃料的陽極燃料流引入所述熔融碳酸鹽燃料電池的陽極、與所述熔融碳酸鹽燃料電池的陽極相關的內部重整元件、或其組合；將包含CO2和O2的陰極入口料流引入所述熔融碳酸鹽燃料電池的陰極；在所述熔融碳酸鹽燃料電池內發電；從所述熔融碳酸鹽燃料電池的陽極出口生成陽極排氣；從所述陽極排氣中分離含氫的料流、含合成氣的料流、或其組合，其中所述熔融碳酸鹽燃料電池的電效率為大約10％至大約40％且所述燃料電池的總燃料電池效率為至少大約55％。實施方案2.實施方案1的方法，其中所述含合成氣的料流具有大約3.0:1至大約1.0:1(例如大約2.5:1至大約1.0:1，大約3.0:1至大約1.5:1，或大約2.5:1至大約1.5:1)的H2與CO的摩爾比。實施方案3.上述實施方案任一項的方法，其中所述熔融碳酸鹽燃料電池的電效率為大約35％或更低(例如大約30％或更低，大約25％或更低，或大約20％或更低)。實施方案4.上述實施方案任一項的方法，其中所述熔融碳酸鹽燃料電池的總燃料電池效率為至少大約65％(例如至少大約70％、至少大約75％或至少大約80％)。實施方案5.上述實施方案任一項的方法，所述方法進一步包括重整所述可重整燃料，其中被引入所述熔融碳酸鹽燃料電池的陽極、與所述熔融碳酸鹽燃料電池的陽極相關的重整階段、或其組合的可重整燃料的至少大約90％在經過所述熔融碳酸鹽燃料電池的陽極的單程中被重整。實施方案6.上述實施方案任一項的方法，其中被引入所述熔融碳酸鹽燃料電池的陽極、與所述熔融碳酸鹽燃料電池的陽極相關的內部重整元件、或其組合的可重整燃料的可重整氫的含量比為發電而在所述熔融碳酸鹽燃料電池的陽極中氧化的H2的量大至少大約75％(例如，大至少大約100％)。實施方案7.上述實施方案任一項的方法，其中所述陽極燃料流包含至少大約10體積％的惰性化合物、至少大約10體積％的CO2、或其組合。實施方案8.上述實施方案任一項的方法，其中將a)少於10體積％的陽極排氣、b)少於10體積％的在單程中在所述熔融碳酸鹽燃料電池的陽極中產生的H2、或c)少於10體積％的所述含合成氣的料流直接或間接再循環到所述熔融碳酸鹽燃料電池的陽極或所述熔融碳酸鹽燃料電池的陰極。實施方案9.實施方案1-7任一項的方法，其中沒有一部分陽極排氣被直接或間接再循環到所述熔融碳酸鹽燃料電池的陽極、直接或間接再循環到所述熔融碳酸鹽燃料電池的陰極、或其組合。實施方案10.上述實施方案任一項的方法，其進一步包括從i)所述陽極排氣、ii)所述含氫的料流和iii)所述含合成氣的料流之一或其組合中分離CO2和H2O的至少一種。實施方案11.上述實施方案任一項的方法，其中所述陰極入口料流包含大約20體積％CO2或更低(例如大約15體積％或更低，大約12體積％或更低，或大約10體積％或更低)。實施方案12.上述實施方案任一項的方法，其中所述熔融碳酸鹽燃料電池在小於大約0.67伏特或更低(例如大約0.65伏特或更低)的電壓VA下運行。實施方案13.上述實施方案任一項的方法，其中所述陽極排氣具有大約1.5:1至大約10:1(例如大約3.0:1至大約10:1)的H2與CO的摩爾比。實施例進行一系列模擬，以舉例說明根據本發明運行熔融碳酸鹽燃料電池的益處。使用傳統「平衡」燃料電池配置進行第一種模擬。在「平衡」配置中，至少部分使用來自陽極的排氣(任選在該陽極排氣中的任何剩餘燃料的附加燃料之後)提供陰極運行所需的CO2。在這樣的傳統配置中，基於陽極排氣和陰極輸入之間的相關性質限制了送往陽極的燃料的量。這種平衡配置不同於另外的那些模擬，其中陰極輸入料流與陽極排氣的性質沒有直接關係。在另外的那些模擬中，改變陽極中的燃料利用率。在這些模擬中，模擬了模型熔融碳酸鹽燃料電池的運行。在燃料電池中發生的重整和水煤氣變換的量被模擬為基於平均燃料電池溫度的平衡。儘管燃燒器被模擬為基於燃料電池中的反應程度提供用於保持燃料電池的溫度的溫度，但沒有另外模擬熱傳輸。因此，該模擬中的模型不嘗試獲取通過燃料電池的輻射熱損失的效應。在這些模擬中，模擬了相當於傳統配置的基礎情況以提供對比數據。圖8顯示了用於以「平衡」配置運行熔融碳酸鹽燃料電池的模擬中所用的傳統配置的一個實例。在圖8中，將氧化劑源(空氣)873和燃料(甲烷)875引入燃燒器879。也將來自燃料電池陽極的排氣825引入燃燒器。運行燃燒器以燃燒合併流中的任何燃料，以生成用於在運行過程中保持燃料電池820的溫度的熱。另外，將燃燒排氣829送入燃料電池820的陰極部分以提供陰極反應所需的CO2和O2。在這些模擬中，將～2:1(2的汽碳比)的水/燃料(甲烷)源805引入燃料電池820的陽極部分。在這些模擬中，假設供入陽極的甲烷的重整足以維繫陽極反應而不需要在陽極前重整。燃料電池820生成陰極排氣839和陽極排氣825。將陽極排氣825送回燃燒器。除該基礎情況外，使用類似於圖1的配置進行各種模擬。模擬配置包括燃燒器(如圖8中所示)以向燃料電池供熱和向陰極提供含CO2和O2的料流。為模擬中的方便起見，該模擬配置與圖1的不同之處還在於如果離開燃燒器的CO2量不足，可以將來自陽極排氣的一部分CO2送回陰極入口。但是，不同於圖8，類似於圖1的配置不包括整個陽極排氣再循環回燃燒器或陰極入口。圖9顯示來自這些模擬的結果。在圖9中，在燃料電池參數區中提供用於該模擬的各種初始參數。燃料電池在穩態下的溫度分布顯示在MCFCTemps區中。能量平衡區顯示引入燃料電池陽極(用於陽極中的重整和/或發電)和/或引入燃燒器(用於向燃料電池供熱)的燃料量。另外，顯示燃料電池的淨能量輸出。要指出，由於該模型沒有明確模擬熱損失，能量平衡區中所示的熱代表基於生成的電壓和燃料電池的理想電壓之差的熱或廢熱。為易於比較該模擬中的能量值，能量平衡區中的值以兆瓦-小時(MWhr)顯示。圖9中的燃料平衡區顯示在該配置中送往燃燒器和陽極的燃料量。對圖8中的基線配置，首先將所有燃料送往陽極。陽極排氣中的剩餘過量燃料足以向燃燒器提供保持燃料電池的溫度的燃料，因此除陽極排氣中的量外不向燃燒器輸送額外燃料。在效率區中，可以在總燃料電池效率與電效率相同的事實中看出該基線配置的性質。由於將陽極排氣中的化學能送往燃燒器以加熱燃料電池，該燃料電池不提供可供外部工藝使用的化學能量輸出。因此，在該基線配置中，陽極排氣中的化學能不計入總燃料電池效率。相反，對於類似於圖1的配置，陽極排氣中存在的燃料都沒有被送往燃燒器。反之，陽極排氣的唯一(任選)再循環部分是CO2可能再循環到陰極入口。因此，保持燃料電池溫度所需的所有燃料都是新鮮送往燃燒器的。在效率區中，對於列2–7，化學效率代表陽極排氣中可供另一工藝使用的化學能(如合成氣)。另一工藝可利用這種化學能作為燃料或作為用於化學合成的原材料。要指出，對於列2–7，總燃料電池效率低於總電效率+化學效率。這反映了為保持燃料電池溫度而向燃燒器提供的化學能的量。在列3–7中，總燃料電池效率大於大約70％。圖9還顯示當燃料電池與另一類型的發電機聯合使用時如何改變能量效率。要指出，使用燃氣輪機發電機和/或蒸汽輪機發電機的額外電力生成在本說明書中的總燃料電池效率的定義外。但是，與一個或多個渦輪機和/或其它發電機聯合使用一個或多個燃料電池的系統的總系統效率可以考慮這樣的額外電能。在圖9中，「CTG」是指燃氣輪機發電機。這些行顯示當基線配置中的陽極排氣送往燃氣輪機而非將陽極排氣送往燃燒器時生成的額外功率。對於列2–7，為了有利於與基線配置比較，在列2–7的配置中從陽極排氣中分離出基線配置中的陽極排氣中存在的相同燃料量。將這種分離的燃料部分送往燃氣輪機。在圖9中，「STG」是指蒸汽輪機發電機。在圖9中，使基線配置中的陰極排氣經過與蒸汽輪機相關的熱回收系統，如圖4中所示的熱回收蒸汽發生器系統。為了利於比較，在列2-7中使用來自陰極排氣的類似熱量以藉助蒸汽輪機發電。圖9的最後三行顯示與燃料電池聯合使用CTG和STG時的效率值。圖10顯示來自這些模擬的另一些結果。圖10中所示的模擬在比圖9和11中所示的模擬低的平均陽極溫度下運行。圖9和11的模擬還保持基本恆定的平均陽極溫度，同時改變陽極輸入溫度。相反，圖10的模擬使陽極輸入溫度保持恆定，但使陽極平均溫度改變。列1102列舉各參數的行號。列1004指定與行相關的參數。列1006指定該參數的單位(如果適用)。列1008、1010、1012、1014、1016、1018和1020各自顯示基於不同燃料電池條件的不同模擬的結果。圖10中的燃料電池參數分成數個區。在圖10中，燃料電池參數區1030顯示用於該模擬的各種初始參數。對於列1008、1010、1012、1014、1016和1018中所示的模擬，選擇運行參數以保持～0.72V的輸出電壓。在列1020中所示的模擬中，選擇運行參數以保持～0.65V的輸出電壓。MCFCTemps區1032顯示燃料電池在大致穩態下的溫度分布。對於這些模擬，陽極入口溫度(行7)保持恆定在～536℃。圖10中的燃料平衡區1034顯示在該配置中送往燃燒器(行11)和陽極(行12)的燃料量。對於圖8中所示的基線配置，首先將所有燃料送往陽極。陽極排氣中的剩餘過量燃料足以向燃燒器提供保持燃料電池的溫度的燃料，因此除陽極排氣中的量外不向燃燒器輸送額外燃料。能量平衡區1036顯示引入燃料電池陽極(行16)(用於陽極中的重整和/或發電)或引入燃燒器(行15)(用於向燃料電池供熱)的燃料量。另外，顯示燃料電池的淨能量輸出(行21)。要指出，由於該模型沒有明確模擬熱損失，能量平衡區1036中所示的熱代表基於生成的電壓和燃料電池的理想電壓之差的熱或廢熱。為易於比較該模擬中的能量值，能量平衡區中的值以兆瓦-小時顯示。在效率區1038中，可以在總燃料電池效率與電效率相同的事實中看出該基線配置的性質。由於將陽極排氣中的化學能送往燃燒器以加熱燃料電池，該燃料電池不提供可供外部工藝使用的化學能量輸出。因此，在該基線配置中，陽極排氣中的化學能不計入總燃料電池效率。相反，對於類似於圖1的配置，陽極排氣中存在的燃料都沒有被送往燃燒器。反之，陽極排氣的唯一(任選)再循環部分是CO2可能再循環到陰極入口。因此，保持燃料電池溫度所需的所有燃料都是新鮮送往燃燒器的。在效率區中，對於欄1010、1012、1014、1016、1018和1020、化學效率代表陽極排氣中可供另一工藝使用的化學能(如合成氣)。另一工藝可利用這種化學能作為燃料或作為用於化學合成的原材料。要指出，對於列1010、1012、1014、1016、1018和1020，總系統效率(行25)低於總燃料電池效率(行24)。這反映了為保持燃料電池溫度而向燃燒器提供的化學能的量。在列1014、1016、1018和1020中，總系統效率大於大約70％。圖10還顯示當燃料電池與另一類型的發電機聯合使用時如何改變能量效率。要指出，使用燃氣輪機發電機和/或蒸汽輪機發電機的額外電力生成在本說明書中的總燃料電池效率的定義外。但是，與一個或多個渦輪機和/或其它發電機聯合使用一個或多個燃料電池的系統的總系統效率可以考慮這樣的額外電能。在圖10中，「CTG」是指燃氣輪機發電機。CTG區1040顯示與CTG聯用的模擬結果。行26顯示當基線配置中的陽極排氣送往燃氣輪機而非將陽極排氣送往燃燒器時生成的額外功率。對於列1010、1012、1014、1016、1018和1020，為了有利於與基線配置比較，在列1010、1012、1014、1016、1018和1020的配置中從陽極排氣中分離出基線配置中的陽極排氣中存在的相同燃料量。將這種分離的燃料部分送往燃氣輪機。在圖10中，「STG」是指蒸汽輪機發電機。STG區1042顯示與STG聯用的模擬結果。在圖10中，使基線配置中的陰極排氣經過與蒸汽輪機相關的熱回收系統，如圖4中所示的熱回收蒸汽發生器系統。為了利於比較，在列1010、1012、1014、1016、1018和1020中使用來自陰極排氣的類似熱量以藉助蒸汽輪機發電。CTG和STG區1044看起來顯示與燃料電池聯合使用CTG和STG時的效率值。圖11顯示來自這些模擬的另一些結果。圖11中所示的結果類似於圖9中所示的那些，儘管包括額外的列(即列1020和1022)以顯示在調節參數以產生～0.65V或～0.70V而非～0.72V的輸出電壓時模擬結果的變化。列1104指定與行相關的參數。列1106指定該參數的單位(如果適用)。列1108、1110、1112、1114、1116、1118、1120、1122和1124各自顯示基於不同燃料電池條件的不同模擬的結果。圖11中的燃料電池參數分成幾個區。在圖11中，燃料電池參數區1130顯示用於該模擬的各種初始參數。對於列1108、1110、1112、1114、1116、1118和1124中所示的模擬結果，選擇運行參數以保持～0.72V的輸出電壓。在列1120中所示的模擬結果中，選擇運行參數以保持～0.70V的輸出電壓。在列1122中所示的模擬結果中，選擇運行參數以保持～0.65V的輸出電壓。MCFCTemps區1132顯示燃料電池在大致穩態下的溫度分布。對於這些模擬，陽極平均溫度(行9)保持恆定在大約650℃。圖11中的燃料平衡區1134顯示在該配置中送往燃燒器(行11)和陽極(行12)的燃料量。對於圖8中所示的基線配置，首先將所有燃料送往陽極。陽極排氣中的剩餘過量燃料足以向燃燒器提供保持燃料電池的溫度的燃料，因此除陽極排氣中的量外不向燃燒器輸送額外燃料。能量平衡區1136顯示引入燃料電池陽極(行16)(用於陽極中的重整和/或發電)和/或引入燃燒器(行15)(用於向燃料電池供熱)的燃料量。另外，顯示燃料電池的淨能量輸出(行21)。要指出，由於該模型沒有明確模擬熱損失，能量平衡區1136中所示的熱代表基於生成的電壓和燃料電池的理想電壓之差的熱或廢熱。為易於比較該模擬中的能量值，能量平衡區中的值以兆瓦-小時顯示。在效率區1138中，可以在總燃料電池效率與電效率相同的事實中看出該基線配置的性質。由於將陽極排氣中的化學能送往燃燒器以加熱燃料電池，該燃料電池不提供可供外部工藝使用的化學能輸出。因此，在該基線配置中，陽極排氣中的化學能不計入總燃料電池效率。相反，對於類似於圖1的配置，陽極排氣中存在的燃料都沒有被送往燃燒器。反之，陽極排氣的唯一(任選)再循環部分是CO2可能再循環到陰極入口。因此，保持燃料電池溫度所需的所有燃料都是新鮮送往燃燒器的。在效率區中，對於列1110、1112、1114、1116、1118、1120、1122和1124，化學效率代表陽極排氣中可供另一工藝使用的化學能(如合成氣)。另一工藝可利用這種化學能作為燃料或作為用於化學合成的原材料。要指出，對於列1110、1112、1114、1116、1118、1120、1122和1124，總系統效率(行25)低於總燃料電池效率(行24)。這反映了為保持燃料電池溫度而向燃燒器提供的化學能的量。在列1114、1116、1118、1120、1122和1124中，總系統效率大於大約70％。圖11還顯示當燃料電池與另一類型的發電機聯合使用時如何改變能量效率。要指出，使用燃氣輪機發電機和/或蒸汽輪機發電機的額外電力生成在本說明書中的總燃料電池效率的定義之外。但是，與一個或多個渦輪機和/或其它發電機聯合使用一個或多個燃料電池的系統的總系統效率可以考慮這樣的額外電能。在圖11中，「CTG」是指燃氣輪機發電機。CTG區1140顯示與CTG聯用的模擬結果。行32顯示當基線配置中的陽極排氣送往燃氣輪機而非將陽極排氣送往燃燒器時生成的額外功率。對於列1110、1112、1114、1116、1118、1120、1122和1124，為了有利於與基線配置比較，在列1110、1112、1114、1116、1118、1120、1122和1124的配置中從陽極排氣中分離出基線配置中的陽極排氣中存在的相同燃料量。將這種分離的燃料部分送往燃氣輪機。在圖11中，「STG」是指蒸汽輪機發電機。STG區1142顯示與STG聯用的模擬結果。在圖11中，使基線配置中的陰極排氣經過與蒸汽輪機相關的熱回收系統，如圖4中所示的熱回收蒸汽發生器系統。為了利於比較，在列1110、1112、1114、1116、1118、1120、1122和1124中使用來自陰極排氣的類似熱量以藉助蒸汽輪機發電。CTG和STG區1144看起來顯示與燃料電池聯合使用CTG和STG時的效率值。苯vs.甲烷實施例許多上述實施例和論述使用CH4作為陽極的燃料。本發明的方面不限於使用CH4。例如，一方面，可提供苯作為可重整燃料。進行一系列模擬，以舉例說明使用苯的根據本發明的熔融碳酸鹽燃料電池的性能。苯模擬基於上文參考圖1描述的布置。圖12描繪了該MCFC’s在苯和CH4的不同燃料利用率下的總系統效率、電效率和化學效率。x軸1210顯示燃料利用率且y軸1220顯示效率。曲線1230顯示使用CH4作為燃料時在不同燃料利用率下該燃料電池的模擬總效率。曲線1232顯示使用苯作為燃料時在不同燃料利用率下該燃料電池的模擬總效率。曲線1240顯示使用CH4作為燃料時在不同燃料利用率下該燃料電池的模擬化學效率。曲線1242顯示使用苯作為燃料時在不同燃料利用率下該燃料電池的模擬化學效率。曲線1250顯示使用CH4作為燃料時在不同燃料利用率下該燃料電池的模擬電效率。曲線1252顯示使用苯作為燃料時在不同燃料利用率下該燃料電池的模擬電效率。可以看出，對於苯和CH4，在不同模擬燃料利用率下的總系統效率、電效率和化學效率類似。儘管已就具體實施方案描述了本發明，但其不限於此。適用於在具體條件下的運行的變更/修改是本領域技術人員顯而易見的。因此下列權利要求意在被解釋為涵蓋落在本發明的真實精神/範圍內的所有這樣的變更/修改。