[發明專利]一種燃料前處理裝置及燃料電池系統

在審

• 申請號: 202210606056.6
• 申請日: 2022-03-25
• 公開（公告）號: CN114824386A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 史翊翔;史繼鑫;范峻華;蔡寧生
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01M8/0606
• 分類號: H01M8/0606;H01M8/0612;H01M8/0656
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 韓靜粉

本發明公開了一種燃料前處理裝置及燃料電池系統，燃料前處理裝置包括：反應腔體；用于均化進入反應腔體內的待反應物料的均化分配件，均化分配件安裝在反應腔體內；用于催化經過均化分配件均化后的待反應物料反應的反應催化件，反應催化件填充在反應腔體內。本發明通過均化分配件均化分配待反應物料，待均化后再輸入反應催化件內進行催化反應，避免了輸入反應催化件內的待反應物料不均造成的溫度分布不均造成的局部過熱或過冷，進而造成催化劑燒結、載體破壞以及反應物轉化率低等問題，本發明提高了燃料前處理裝置的穩定性。

本申請為申請日為2022年3月25日，申請號為202210297949.7，發明創造名稱為“一種燃料前處理裝置及燃料電池系統”的分案申請。

技術領域

本發明涉及燃料前處理技術領域，尤其是涉及一種燃料前處理裝置及燃料電池系統。

背景技術

隨著無人機、水面/水下無人航行器、地面作業機器人等無人載具，車載輔助動力系統及攜行供能設備等的廣泛使用，緊湊化、輕便化的供電電源具有良好的發展前景。同時，應用功能的多樣化和使用場景的復雜化，要求上述設備具備更長的續航時間，也對供電來源提出了更高的要求。以鋰電池為代表的儲電電池是目前最常用的供電來源，受限于電池較小的儲能密度(通常小于500Wh/kg)，為滿足長時間連續運行的需求，往往需要頻繁更換新電池或進行充電。大量的一次性電池會增加攜帶和保存難度，并且造成潛在的環境污染；而二次充電電池則往往具有較長的二次充電間歇期，難以在缺少現場充電電源的場合長時間使用。

燃料電池是一種新型發電技術，通過電化學反應過程，直接將燃料的化學能轉化為電能，具有發電效率高、運行噪音低、清潔綠色的優點，能夠滿足各種不同功率規模的供電需求。氨、丙烷、丁烷、液化石油氣等容易液化的燃料(常溫下液化壓力小于10bar)，儲存密度高，具有極高的能量密度(液氨約5170Wh/kg，丙烷約13100Wh/kg，丁烷約13200Wh/kg)。基于重整、裂解等燃料前處理技術，可以將上述高能量密度的液體燃料轉化為富氫的小分子燃料，用于燃料電池進行發電，實現長時間連續供電。

現有的燃料前處理裝置多采用部分氧化重整技術或水蒸汽重整技術。隨著反應進行，入口、出口間反應物濃度的變化，反應強度發生改變，常規的燃料前處理裝置中催化劑區域內容易形成不均勻的溫度分布，造成局部過熱或過冷，造成催化劑燒結、載體破壞以及反應物轉化率低等問題，限制燃料前處理裝置的長期穩定運行。

發明內容

有鑒于此，本發明的第一個目的是提供一種燃料前處理裝置，旨在提高催化劑區域內溫度分布的均勻性，避免局部過熱或者過冷造成的催化劑燒結、載體破壞以及反應物轉化率低等問題。

本發明的第二個目的是提供一種燃料電池系統。

為了實現上述第一個目的，本發明提供了如下方案：

一種燃料前處理裝置，包括：

反應腔體；

用于將進入所述反應腔體內的待反應物料混合均勻的均化分配件，所述均化分配件安裝在所述反應腔體內；

用于催化經過所述均化分配件均化后的待反應物料反應的反應催化件，所述反應催化件填充在所述反應腔體內。

在一個具體的實施方案中，所述燃料前處理裝置還包括保溫層；

所述保溫層包覆在所述反應腔體外，且完全包覆或者部分包覆所述反應腔體。

在另一個具體的實施方案中，所述反應腔體內設置有一端連通所述均化分配件的夾層或者盤管，所述夾層或者所述盤管的另一端用于輸入待反應物料；

所述夾層為單夾層或者多折流的夾層。

在另一個具體的實施方案中，所述反應腔體內設置有換熱翅片，所述換熱翅片的個數至少為2個，且沿著所述反應腔體的周向均布。