[發(fā)明專利]用于燃料電池的多種可重整燃料輸送系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580056847.4
• 申請日: 2015-08-14
• 公開（公告）號: CN107078321B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設計）人: 保羅·德瓦爾德;凱恩·芬納蒂
• 申請（專利權(quán)）人: 瓦特燃料電池公司
• 主分類號: H01M8/04225
• 分類號: H01M8/04225;H01M8/0612
• 代理公司: 北京派特恩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11270
• 代理人: 胡春光;張穎玲

本文提供了多種可重整燃料輸送系統(tǒng)和方法，其可以在不使用液體泵的情況下將任何烴類燃料，即液體或氣體可重整燃料，例如輸送到重整器、蒸發(fā)器、燃料電池堆、后燃器和燃料電池單元或系統(tǒng)的其它組件和部件中的至少一種。更具體地說，在本教導的輸送系統(tǒng)和方法中，氣體壓力可以用于控制和輸送氣體可重整燃料和/或液體可重整燃料。輸送系統(tǒng)和方法還可以應用于諸如水的液體反應物和諸如含氧氣體(例如空氣)和蒸汽的氣體反應物的輸送。

技術(shù)領域

本教導涉及用于燃料電池單元或系統(tǒng)的液體和氣體可重整燃料輸送系統(tǒng)，操作這種輸送系統(tǒng)的方法，以及控制氣體和液體可重整燃料流動和輸送到燃料電池單元或系統(tǒng)的部件的方法。

背景技術(shù)

將氣體可重整燃料和/或液體可重整燃料轉(zhuǎn)化為富氫的含一氧化碳的氣體混合物(通常被稱為“合成煤氣”或“合成氣”的產(chǎn)物)可以根據(jù)這些眾所周知的燃料重整操作中的任一種來進行，例如蒸汽重整、干重整、自熱重整和催化部分氧化重整。

由于燃料電池系統(tǒng)或簡單地說“燃料電池”(即用于使諸如氫氣、氫氣和一氧化碳的混合物(例如合成氣)等的電化學可氧化燃料電化學轉(zhuǎn)換為電的裝置)的潛力，改進的燃料重整器、燃料重整器部件和重整工藝的發(fā)展依舊是相當多研究的焦點，以對于包括主功率單元(MPU)和輔助功率單元(APU)的一般應用發(fā)揮更大的作用。燃料電池還可以用于專門的應用，例如用作電動車輛的車載發(fā)電裝置，用于住宅使用設備的備用和主電源，用于電網(wǎng)外位置的休閑用途設備、戶外設備和其他耗電設備的主電源，以及用于替代便攜式電池組的重量更輕、功率密度更高、與環(huán)境溫度無關(guān)的替代品。

因為氫的大規(guī)模的、經(jīng)濟的生產(chǎn)，氫配給所需的基礎設施和用于其儲存(特別是作為運輸燃料)的實際裝置被廣泛認為還有很長的路要走，所以許多當前的研究和發(fā)展涉及到改進作為電化學可氧化燃料(特別是氫和一氧化碳的混合物)的來源的燃料重整器，和作為將這種燃料轉(zhuǎn)換成電的轉(zhuǎn)換器的、通常被稱為燃料電池“堆”的燃料電池組件，以及將燃料重整器和燃料電池集成到更緊湊、可靠且高效的用于產(chǎn)生電能的設備中。

在想到這些考慮的情況下，將可重整燃料儲存和輸送到燃料電池系統(tǒng)的部件(例如蒸發(fā)器和燃料重整器)是需要發(fā)展的另一個領域。例如，單一輸送系統(tǒng)和方法有效地且以容易控制的方式將氣體可重整燃料和液體可重整燃料輸送到蒸發(fā)器和重整器以轉(zhuǎn)化為供燃料電池堆使用的富氫產(chǎn)物的能力是所期望的。因此，需要改進將氣體和液體可重整燃料輸送到燃料電池單元或系統(tǒng)的部件的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于前文，本教導提供了多種可重整燃料(即，液體和氣體可重整燃料)輸送系統(tǒng)和方法，其可以在不使用液體泵的情況下將任何烴類燃料(即，液體或氣體可重整燃料)例如輸送到蒸發(fā)器、重整器、燃料電池堆和燃料電池單元或系統(tǒng)的其它部件中的至少一個。更具體地說，本教導的輸送系統(tǒng)和方法利用氣體壓力來將氣體可重整燃料和/或液體可重整燃料控制和輸送到燃料電池單元或系統(tǒng)的部件。也就是說，氣體壓力被用于輸送氣體可重整燃料和移動并輸送液體可重整燃料。因此，本教導的輸送系統(tǒng)和方法可以利用整個輸送系統(tǒng)中的氣體壓力的適當平衡，該平衡可以將計量流量的液體可重整燃料和/或氣體可重整燃料提供給燃料電池單元或系統(tǒng)的期望下游部件。

根據(jù)本教導，一個公共的輸送系統(tǒng)可以獨立地控制輸送到燃料電池單元或系統(tǒng)的部件的氣體可重整燃料和液體可重整燃料的比例。例如，本教導的輸送系統(tǒng)可以針對燃料電池單元或系統(tǒng)的啟動、穩(wěn)態(tài)和停工模式實現(xiàn)氣體和液體可重整燃料的適當混合。本教導的輸送系統(tǒng)和方法可以將含氧氣體輸送到可重整燃料以為重整提供合適的氧氣燃料比。

此外，可以在沒有液體泵的限制的情況下使用輸送系統(tǒng)并且可以實施所述方法。因此，本教導的多種可重整燃料輸送系統(tǒng)可以在較低的系統(tǒng)壓力下操作。輸送系統(tǒng)可以在啟動模式期間減小電站輔助設施上的負載。對于整個輸送系統(tǒng)的流體流量，輸送系統(tǒng)還可以具有增加的控制范圍。