[發明專利]PrOx反應器和包含PrOx反應器的燃料電池裝置

有效

• 申請號: 201810147676.1
• 申請日: 2018-02-13
• 公開（公告）號: CN108452761B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: D·蒂曼
• 申請（專利權）人: 迪爾航空航天有限公司
• 主分類號: B01J19/24
• 分類號: B01J19/24;C01B3/32
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 蔣旭榮

本發明涉及一種PrOx反應器(R)和包含PrOx反應器的燃料電池裝置，PrOx反應器包括封閉反應空間的殼體，且該殼體具有用于向反應空間供應含氫的第一氣體(G1)的第一入口(E1)、用于向反應供應含氧的第二氣體(G2)的第二入口(E2)和用于排出第三氣體(G3)的出口(A)，其中有從第二入口(E2)延伸到反應空間中的多個導管(Kv)，多個導管中的每個導管包括至少一個開口(O)，用于將第二氣體(G2)供應到反應空間。

技術領域

本發明涉及一種PrOx反應器和一種包含PrOx反應器的燃料電池裝置。

背景技術

根據現有技術，從碳氫化合物中產生氫氣的反應器被應用于燃料電池系統。這些反應器中的一種反應器是一氧化碳的優先氧化反應器或所謂的PrOx反應器。在這種反應器中，重整氣中的一氧化碳被單級添加的含氧氣體優先氧化。這種含氧氣體尤其可以是空氣。實際上，重整氣中一氧化碳的氧化是不完全的。

US 2003/0200699 A1公開了一種自熱重整器，其包括第一階段，第一階段有選擇性地接收燃料流、第一氧化劑流和蒸汽流。第一階段具有催化劑床的第一部分。在第一階段中，流體被引導通過催化劑床的第一部分并發生反應。在第一階段的下游有第二階段，第二階段與第一階段連通。第二階段接收來自第一階段的流體并也選擇性地接收第二氧化劑流。第二氧化劑流和接收自第一階段的流體流過催化劑床的第二部分并進一步反應。

專利US 6,132,689公開了一種多級等溫一氧化碳優先氧化反應器(PrOx反應器)，其包括多個串聯設置的催化換熱器，它們通過一個混合室彼此各自分開，該混合室用于均化離開一個換熱器并進入下一個換熱器的氣體。在優選的實施例中，用于PrOx反應的至少一部分空氣被直接送入催化換熱器之間的混合室中。

EP 0 776 861 A1公開了一種這樣的方法，其中氣體混合物和另外供應的氧化氣體通過一種含有催化劑材料的反應器。建議將氧化氣體沿著氣體混合物的流動路徑在多個點處引入，在開環或閉環的控制下，每種情況有一種流速。還建議氣體混合物流通過設置在CO氧化反應器入口區域中的靜態混合器結構被動冷卻。以受控方式沿著反應路徑影響放熱CO氧化的這種方式允許一種非常可變的適應特定情況的過程管理。例如一種用途就是通過燃料電池操作機動車的甲醇重整來回收氫氣。

發明內容

本發明的目的是消除現有技術的缺點。尤其是一種具有提高效率的PrOx反應器將被詳細說明。

該目的通過下面的技術特征來實現。根據下面的技術特征，本發明的優選構造將是明白的。

一種PrOx反應器，包括殼體，該殼體圍繞反應空間并具有用于向反應空間供應含氫的第一氣體的第一入口、用于向反應空間供應含氧的第二氣體的第二入口以及用于排出第三氣體的出口，其中有從所述第二入口延伸到所述反應空間中的多個導管，多個導管中的每個導管包括用于將所述第二氣體供應到所述反應空間的至少一個開口，其中所述導管的長度和橫截面被設計為使得所述第二入口和所述相應導管的所述端部之間的壓降基本相等。

根據所述的PrOx反應器，其中：殼體包括用于供應一定比例的含氧的第二氣體的第三入口。

根據所述的PrOx反應器，其中：每個導管包括多個開口。

根據所述的PrOx反應器，其中：所述第一入口和所述出口布置在所述殼體的相對側上，使得從所述第一入口到所述出口的所述第一氣體的流動方向形成第一方向。

根據所述的PrOx反應器，其中：PrOx反應器包括彼此堆疊在上部的多個板，所述多個板優選地被提供有表面微結構，使得流可以沿第一個方向通過在板之間形成的空腔。

根據所述的PrOx反應器，其中：板設置有凹槽，使得在板之間形成流可以沿第一方向通過的多個通道。

根據所述的PrOx反應器，其中：導管已經被集成到板中。