[發(fā)明專利]用于燃料電池系統(tǒng)的蒸發(fā)器及燃料重整裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810174611.2
• 申請(qǐng)日: 2008-10-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101425593A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李圣哲;金周龍;申又澈;李勇杰;孔相畯;孫寅赫;安鎮(zhèn)九;金兌根
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三星SDI株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M8/06
• 分類號(hào): H01M8/06
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 王 冉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的各個(gè)方面涉及一種燃料電池系統(tǒng)，更具體地，涉及一種用于燃 料電池系統(tǒng)的蒸發(fā)器(evaporator)，其產(chǎn)生用于蒸汽重整反應(yīng)(reforming? reaction)的蒸汽。

背景技術(shù)

燃料電池形成發(fā)電系統(tǒng)以利用碳?xì)浠衔?hydrocarbon)組燃料產(chǎn)生電 能。將這樣的燃料電池分類為聚合物電解質(zhì)膜燃料電池(polymer?electrolyte? membrane?fuel?cell)和直接氧化物膜燃料電池(direct?oxidation?membrane?fuel? cell)。直接氧化物膜燃料電池通常被稱為直接甲醇式燃料電池(DMFC，direct? methanol?fuel?cell)。

聚合物電解質(zhì)膜燃料電池具有優(yōu)越的輸出性能、低工作溫度(operating? temperature)以及快速起動(dòng)和響應(yīng)性能。已經(jīng)將聚合物電解質(zhì)膜燃料電池廣 泛用作用于交通工具的便攜式能源(portable?power?source)、用于房屋和公 共建筑的分布式能源(distributed?power?source)以及用于電子器件的微型能 源。

采用聚合物電解質(zhì)膜燃料電池的燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池主體、燃料 重整器、燃料供給裝置以及氧化劑(oxidizing?agent)供給裝置。燃料供給裝 置包括燃料箱(fuel?tank)和燃料泵(fuel?bump)，并且燃料供給裝置向燃料 重整器供給燃料。燃料重整器通過(guò)重整燃料產(chǎn)生氫氣并且將該氫氣供給燃料 電池主體。燃料電池主體通過(guò)誘發(fā)來(lái)自燃料重整器的氫氣和氧化劑氣體之間 的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能。

燃料重整器可以根據(jù)燃料重整方案包括各種構(gòu)成組分。對(duì)于蒸汽重整反 應(yīng)，燃料重整器可以包括熱源、重整反應(yīng)部分以及蒸發(fā)器。熱源產(chǎn)生熱，重 整反應(yīng)部分利用熱能對(duì)燃料進(jìn)行重整。蒸發(fā)器把水加熱并且產(chǎn)生蒸汽從而向 用于蒸汽重整反應(yīng)的重整反應(yīng)部分提供蒸汽。

燃料電池系統(tǒng)的蒸發(fā)器通常具有管形(tubular?shape)或者板形(plate? shape)。然而，在管形蒸發(fā)器中，因?yàn)榻孛媪鲃?dòng)面積是大的，所以水和蒸發(fā) 器之間的接觸面積的增加與流體的量的增加不成比例。也就是，接觸面積的 增量小于流體的量的增量。因此，管形的蒸發(fā)器具有低傳熱效率的缺點(diǎn)。同 時(shí)，如果板形蒸發(fā)器具有大的面積以增加水和蒸發(fā)器之間的接觸面積，則蒸 發(fā)器的整個(gè)面積將增加。從而，由于蒸發(fā)器，燃料電池系統(tǒng)不能被減小尺寸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的各個(gè)方面提供用于燃料電池系統(tǒng)的蒸發(fā)器，其在減小尺寸的同 時(shí)，通過(guò)增加水和蒸發(fā)器的接觸面積提高傳熱效率。

本發(fā)明的各個(gè)方面提供蒸發(fā)器，其包括：具有中空的內(nèi)部空間的本體， 流體流動(dòng)通過(guò)該些中空的內(nèi)部空間；以及將中空的內(nèi)部空間分成多個(gè)空間的 多個(gè)單元隔擋件，該些單元隔擋件在多個(gè)空間之間傳導(dǎo)熱。根據(jù)本發(fā)明的各 個(gè)方面，空間包括燃料氣體通過(guò)其流動(dòng)的至少一個(gè)第一空間以及水通過(guò)其流 動(dòng)的至少一個(gè)第二空間。根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面，所述空間可以布置成多行 和多列。根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面，單元隔擋件可將內(nèi)部空間的截面分成格子 形狀。

根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面，該至少一個(gè)第一空間可以與該至少一個(gè)第二空 間鄰近。

根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面，該至少一個(gè)第一空間可以包括多個(gè)第一空間， 該至少一個(gè)第二空間可以包括多個(gè)第二空間。根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面，當(dāng)觀 察本體的內(nèi)部空間的截面時(shí)，第一空間和第二空間可以沿第一方向交替布 置。根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面，當(dāng)觀察本體的內(nèi)部空間的截面時(shí)，第一空間和 第二空間可以沿與第一方向交叉的第二方向交替布置。

根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面，可以從在重整器中產(chǎn)生熱的重整器的熱源向第 一空間供給燃料氣體。

根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面，當(dāng)觀察本體的內(nèi)部空間的截面時(shí)，第一空間可 以在與第一方向交叉的第二方向相鄰地布置。根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面，當(dāng)觀 察本體的內(nèi)部空間的截面時(shí)，第二空間可以在第二方向相鄰地布置。

根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面，單元隔擋件可以包括沿第二方向形成并且在第 一方向彼此分隔開(kāi)的第一單元隔擋件以及沿第一方向形成并且在第二方向 彼此分隔開(kāi)的第二單元隔擋件。