[發明專利]一種燃料電池系統用的燃燒重整預混一體化裝置

有效

• 申請號: 201310138809.6
• 申請日: 2013-04-19
• 公開（公告）號: CN104112866A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 黃媛;葉爽;王蔚國;關有明;彭軍;姜松林
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;H01M8/06
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 崔佳佳;祝蓮君

技術領域

本發明涉及一種燃燒重整預混一體化裝置，尤其是一種用于燃料電池系統的燃燒重整預混一體化裝置。

背景技術

燃料電池可以高效、環境友好地將儲存在燃料中的化學能等溫和地轉化為電能，氫是燃料電池的最佳燃料，而如果僅采用氫氣作為燃料則會限制燃料電池系統產業化、規模化發展，如何將天然氣等燃料轉化為氫氣顯得至關重要。

在工業上的蒸汽重整制氫技術(CH₄+H₂O→CO+3H₂）已相當成熟，但這種大規模制氫技術并不能滿足燃料電池系統緊湊、小型化的要求。

由于燃料電池系統氫需求量少，故而無法單純縮小成熟的大型制氫工藝的設計參數，因此，本領域迫切需要開發出適用于燃料電池系統的且的蒸汽重整一體化小型裝置。

發明內容

本發明提供了一種用于燃料電池系統的集燃燒、重整、汽化、預熱及混合功能于一體的重整裝置。

本發明的第一方面，提供了一種燃料電池系統用燃燒重整預混一體化裝置，所述的裝置自下而上地連接設有燃燒器、重整腔以及汽化預混腔。

在另一優選例中，所述的燃燒器還包括煙氣膨脹腔，且所述煙氣膨脹腔設于燃燒器上部，向上延伸并包圍所述重整腔以及汽化預混腔。

在另一優選例中，所述煙氣膨脹腔的外殼形成所述重整腔以及汽化預混腔的封閉外殼。

在另一優選例中，所述煙氣膨脹腔的煙氣出口位于煙氣膨脹腔的上部或頂部。

在另一優選例中，所述的煙氣膨脹腔(或其外殼)是不銹鋼材質、或合金材質。

在另一優選例中，所述的煙氣膨脹腔的大小為90-320,較佳地，100-305mm，更佳地，133-245mm。

在另一優選例中，所述的燃燒器還包括燃料進口、空氣進口和燃料-空氣混合腔，且燃料進口、空氣進口和燃料-空氣混合腔與所述的煙氣膨脹腔相互連通。

在另一優選例中，所述的燃燒器還包括火花塞、火焰盤和/或煙氣出口。

在另一優選例中，所述的燃燒器還包括防爆開關、氣體流量計。

在另一優選例中，所述的燃料進口的管道直徑為5-20mm，更佳地為10-15mm。

在另一優選例中，所述的空氣進口的管道直徑為5-40mm，更佳地為10-30mm。

在另一優選例中，所述的燃料-空氣混合腔包括初混腔和終混腔，且所述的燃料進口的燃燒器端伸入初混腔中。

在另一優選例中，所述的初混腔和終混腔的形狀包括圓錐形、或圓柱形。

在另一優選例中，所述的燃料進口的燃燒器端管壁設有多孔狀開口。

在另一優選例中，所述的多孔狀開口的排列方式是沿圓周均勻排列的。

在另一優選例中，所述的初混腔與終混腔之間設有可拆卸的連接裝置。

在另一優選例中，所述的可拆卸的連接裝置包括法蘭連接。

在另一優選例中，所述的汽化預混腔包括原料進口、變徑預混盤管、混合緩沖罐以及混合氣體出口，其中，所述原料進口、變徑預混盤管、混合緩沖罐以及混合氣體出口按序互相相通。

在另一優選例中，所述的汽化預混腔包括原料進口、變徑預混盤管、混合緩沖罐以及混合氣體出口，其中，所述原料進口、變徑預混盤管、混合緩沖罐以及混合氣體出口按序互相連通。

在另一優選例中，所述的變徑預混盤管盤繞設于混合緩沖罐外側。

在另一優選例中，所述的混合緩沖罐中設有導熱材料。

在另一優選例中，所述的導熱材料包括蜂窩狀金屬、網狀金屬、多孔介質材料、或其組合。

在另一優選例中，所述的原料進口包括水進口和甲烷進口。

在另一優選例中，所述的變徑預混盤管的直徑由進口-出口方向增粗；和/或

所述的變徑預混盤管至少包括兩種直徑。

在另一優選例中，所述的變徑預混盤管包括細管徑盤管和粗管徑盤管。

在另一優選例中，所述的細管徑盤管包繞于粗管徑盤管外圍。

在另一優選例中，所述的重整腔包括混合氣體出口、重整列管以及重整產物出氣口，且所述的混合氣體出口、重整列管以及重整產物出氣口按序相互連通。

在另一優選例中，所述的混合氣體出口及重整列管間設有氣體分流盤，其中，所述氣體分流盤用于收集自混合緩沖罐內流出的混合氣體，并將所述的混合氣體排入重整列管；和/或

所述的重整列管及重整產物出氣口間設有氣體集流盤，其中，所述的氣體集流盤用于收集重整列管中的重整氣體，并將所述的重整氣體排入重整產物出氣口。