[發(fā)明專利]用于燃料電池的燃料處理裝置及燃料電池系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580078663.8
• 申請日: 2015-04-02
• 公開（公告）號: CN107431228B
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發(fā)明（設計）人: 崔明勛;金淏碩;洪炳善;辛美男
• 申請（專利權）人: 株式會社斗山
• 主分類號: H01M8/0612
• 分類號: H01M8/0612;H01M8/04007;H01M8/04089
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 郭帆揚;安文森

根據(jù)本發(fā)明的示范性的實施例的用于燃料電池的燃料處理裝置包括重整反應器、燃燒器、水氣反應器以及閥。重整反應器用水與用于發(fā)電的原料的氣體混合物生產(chǎn)出重整氣。燃燒器將熱量供給至重整反應器。水氣反應器包括：反應器主體，其被由重整反應器供給重整氣，并且，降低重整氣中的一氧化碳的濃度；和冷卻流路，其安裝于反應器主體中。在區(qū)分水氣反應器的啟動和正常運行時，閥控制了冷卻介質(zhì)至冷卻流路的供給。

技術領域

本發(fā)明涉及用于將氫氣供給至燃料電池的燃料處理裝置和具有該燃料處理裝置的燃料電池系統(tǒng)。

背景技術

通過允許氫氣與空氣中的氧氣起化學反應而產(chǎn)生電力的燃料電池是一種高效下一代能源，其既不排出污染物，也不發(fā)出噪聲，并且，只要始終供給氫氣，就可以長期使用。燃料電池系統(tǒng)大體上包括燃料電池和燃料處理裝置，燃料處理裝置用于將氫氣供給至燃料電池。

典型的燃料處理裝置包括：重整反應器，其將蒸汽與用于發(fā)電的原料的氣體混合物轉(zhuǎn)化成氫氣；燃燒器，其將熱量供給至重整反應器；以及水氣反應器和部分氧化反應器，其降低從重整反應器排放的重整氣中的一氧化碳(CO)的濃度。由水氣反應器和部分氧化反應器處理的重整氣的一氧化碳的濃度為大約50 ppm或更低。

水氣反應器中的水氣變換反應(CO + H₂O → CO₂ + H₂)是釋放熱量的放熱反應。由于水氣反應器需要維持恒定的反應溫度，以獲得減少CO的明顯的效果，因而管道典型地安裝于水氣反應器的外壁上，并且供給冷卻介質(zhì)至管道，以防止過度加熱。

然而，冷卻介質(zhì)抑制水氣反應器啟動時的溫度的升高，因而，啟動時間延長，并且，在通過冷卻介質(zhì)而從水氣反應器吸收的熱量排放至外側的情況下，燃料電池系統(tǒng)的總效率變差。另外，由于冷卻介質(zhì)而在水氣反應器的外壁與內(nèi)部之間存在溫度偏差，因而，由于溫度偏差增大，減少CO的效率就降低。

公開

技術問題

本發(fā)明致力于提供用于燃料電池的燃料處理裝置和提供具有該燃料處理裝置的燃料電池系統(tǒng)，該燃料處理裝置通過使用冷卻介質(zhì)而防止水氣反應器的過度加熱，其中，通過重復利用從水氣反應器吸收的熱量，從而可以縮短水氣反應器的啟動時間，可以提高燃料電池系統(tǒng)的總效率，并且，通過減小水氣反應器的溫度偏差，從而可以提高減少CO的效率。

技術解決方案

本發(fā)明的示范性的實施例提供用于燃料電池的燃料處理裝置，其包括：重整反應器；燃燒器；水氣反應器；以及閥。重整反應器用水與用于發(fā)電的原料的氣體混合物生產(chǎn)出重整氣。燃燒器將熱量供給至重整反應器。水氣反應器包括：反應器主體，其被由重整反應器供給重整氣，并且，降低重整氣中的一氧化碳的濃度；和冷卻流路，其安裝于反應器主體中。在區(qū)分水氣反應器的啟動和正常運行時，閥控制了冷卻介質(zhì)至冷卻流路的供給。

可以通過燃料管和空氣管而給燃燒器供給燃燒器燃料和燃燒器空氣，并且，冷卻介質(zhì)可以是供給至燃燒器的燃燒器空氣。冷卻流路可以連接至反應器主體的外側的供給管和排放管。供給管可以連接至空氣管，并且，排放管可以連接至空氣管和燃料管中的任一個。

閥可以是三通閥，其連接至空氣管和供給管，當水氣反應器啟動時，閥可以通過空氣管提供冷卻介質(zhì)至燃燒器，并且，當水氣反應器正常地運行時，閥可以通過供給管提供冷卻介質(zhì)至冷卻流路。可以通過與水氣反應器換熱而提高提供至冷卻流路的冷卻介質(zhì)的溫度，且然后，可以通過排放管而將冷卻介質(zhì)提供至燃燒器。

反應器主體可以在其中具有催化劑。用于重整氣的入口管和出口管可以連接至反應器主體的緊靠著催化劑的側壁上端和側壁下端。