專利名稱：燃料重整裝置、其驅(qū)動(dòng)方法及包括該裝置的燃料電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及重整裝置、其驅(qū)動(dòng)方法及包括該重整裝置的燃料電池系統(tǒng)。 更具體地，本發(fā)明涉及使用催化劑從燃料的氧化反應(yīng)中產(chǎn)生熱能的氧化反應(yīng)堆。
背景技術(shù)：
眾所周知，燃料電池是用于使用燃料和氧化劑氣體產(chǎn)生電能的發(fā)電系 統(tǒng)。所述燃料電池可以是聚合物電解質(zhì)膜燃料電池或直接氧化膜燃料電池。所述聚合物電解質(zhì)膜電池接收在重整裝置中產(chǎn)生的重整氣體和不同于 所述重整氣體的氧化劑氣體，并在包含在所述重整氣體中的氫的氧化反應(yīng)和 包含在所述氧化劑氣體中的氧的電化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生電能。所述重整裝置具有通過(guò)燃料燃燒產(chǎn)生熱能的加熱器和利用該熱能在燃 料的重整反應(yīng)中產(chǎn)生重整氣體的重整反應(yīng)堆。所述加熱器可以是火爐型加熱器或氧化型加熱器。所述火爐型加熱器通過(guò)燃料的直接燃燒產(chǎn)生熱能，該燃料包含諸如曱醇和乙醇的液體燃料，和 諸如LPG和LNG的氣體燃料，而氧化型加熱器從燃料的氧化反應(yīng)產(chǎn)生熱能。由于火焰導(dǎo)致火爐的熱點(diǎn)現(xiàn)象，因此火爐型加熱器具有難以驅(qū)動(dòng)和降低 整個(gè)重整裝置的壽命周期的缺陷。因此，要求火爐具有充足的空間用于消除 所述熱點(diǎn)現(xiàn)象，并且相應(yīng)地，整個(gè)裝置的體積增加。所述氧化型加熱器包括通過(guò)利用燃料的氧化方法產(chǎn)生熱能的氧化反應(yīng) 堆。然而，特別是在利用氣體燃料時(shí)，氧化反應(yīng)堆不能在室溫下通過(guò)氧化催 化劑發(fā)生氣體燃料的氧化反應(yīng)，因此需要將所述氧化催化劑預(yù)先加熱到預(yù)定 的溫度。按照慣例，已經(jīng)公開(kāi)了用于利用諸如熱導(dǎo)線的電加熱器直接或間接加熱 氧化催化劑的預(yù)熱裝置或用于利用諸如火爐的火焰直接加熱氧化催化劑的 預(yù)熱裝置，以便解決上述問(wèn)題。然而，利用電加熱器的傳統(tǒng)氧化反應(yīng)堆需要增加數(shù)量的部件，并消耗燃 料電池的能量。另外，利用火爐的傳統(tǒng)氧化反應(yīng)堆難以驅(qū)動(dòng)，以致于氧化劑由于火焰而 被粘結(jié)或損害。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明設(shè)法提供一種燃料重整裝置、其驅(qū)動(dòng)方法以及包括該裝置的燃料 電池系統(tǒng)，該燃料重整裝置具有在不使用預(yù)熱裝置的情況下，在所述燃料重 整裝置的初始驅(qū)動(dòng)階段容易地將火焰擴(kuò)散到氧化催化劑的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的示例性燃料重整裝置包括氧化反應(yīng)單元、重 整反應(yīng)單元和點(diǎn)火單元。所述氧化反應(yīng)單元中具有氧化催化劑。所述重整反 應(yīng)單元中具有重整催化劑。所述點(diǎn)火單元對(duì)含烴燃料和氧化劑進(jìn)行點(diǎn)火，并 預(yù)熱所述氧化催化劑。所述氧化反應(yīng)單元中具有彼此相對(duì)形成的第 一部件和 第二部件，以及插在所述第一部件與第二部件之間的所述氧化催化劑，并形 成從所述第一部件通過(guò)所述氧化催化劑流入所述第二部件的所述燃料與氧 化劑的流。所述點(diǎn)火單元位于所述第二部件中。所述點(diǎn)火單元可以在所述第二部件中通過(guò)利用電火花對(duì)所述燃料與氧 化劑進(jìn)行點(diǎn)火。所述氧化反應(yīng)單元可以從所述燃料與氧化劑通過(guò)所述氧化催化劑進(jìn)行 的氧化反應(yīng)中產(chǎn)生熱能。所述重整反應(yīng)單元可以接收所述熱能，并從所述燃料與水蒸汽通過(guò)所述 重整催化劑進(jìn)行的重整反應(yīng)中產(chǎn)生含氫的重整氣體。根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的示例性燃料重整裝置包括重整反應(yīng)單元、 氧化反應(yīng)單元和點(diǎn)火單元。所述重整反應(yīng)單元具有第一主體，其中形成第一催化劑和重整催化劑，并從含烴燃料與水蒸汽通過(guò)所述重整催化劑進(jìn)行的重 整反應(yīng)中產(chǎn)生含氫的重整氣體。所述氧化反應(yīng)單元具有包圍所述第一主體的 第二主體和形成在所述第一主體與第二主體之間的氧化催化劑，該氧化反應(yīng) 單元從所述含烴燃料與氧化劑通過(guò)所述氧化催化劑進(jìn)行的氧化反應(yīng)中產(chǎn)生 熱能，并向所述重整反應(yīng)單元供應(yīng)所述熱能。所述點(diǎn)火單元形成火焰以將所 述氧化催化劑預(yù)熱到反應(yīng)初始溫度。所述氧化反應(yīng)單元具有分別連接到所述第二主體的側(cè)端的第一部件和 第二部件，其連接到在所述第一主體與所述第二主體之間形成的區(qū)域，其形 成通過(guò)所述氧化催化劑從所述第一部件流入所述第二部件的所述燃料與氧 化劑的流，并將所述火焰沿與所述燃料和氧化劑的流相反的方向擴(kuò)散。所述 點(diǎn)火單元位于所述第二部件中。所述第一主體和第二主體的形狀分別為管狀，并且所述第一主體可以位 于所述第二主體中。所述重整催化劑和氧化催化劑可以分別由涂覆催化劑材料的整體式支 撐構(gòu)件形成。所述重整催化劑和氧化催化劑可以由球型單元催化劑形成。 所述燃料重整裝置進(jìn)一步包括蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器具有包圍所述第二主體的管型第三主體，并且利用從所述氧化反應(yīng)單元接收的熱能使水蒸發(fā)。所述蒸發(fā)器包括第三部件和傳遞構(gòu)件。所述第三部件通過(guò)所第三主體形成在所述第二主體與第三主體之間，并且連接到所述第二部件。所述傳遞構(gòu)件在所述第三部件中沿著所述第二主體的外表面的方向形成為線圈形狀，并傳遞水。所述燃料重整裝置可以進(jìn)一步包括第四部件，其分離地形成在所述第二 部件和蒸發(fā)器之間，并在所述第四部件中混合所述燃料和水蒸汽。所述混合單元可以包括燃料入口 ，其用于將所述燃料注入所述第四部件。所述傳遞構(gòu)件可以連接到所述第四部件。所述燃料重整裝置可以進(jìn)一步包括通道單元，其形成在所述蒸發(fā)器與氧 化反應(yīng)單元之間，并向所述重整反應(yīng)單元供應(yīng)由所述混合單元混合的所述燃 料和水蒸汽。所述通道單元可以包括螺旋槽，其形成在所述第二主體的外表面上；和螺旋型通路，其形成為包圍所述第二主體外表面的管型第四主體。所述通路 可以連接到所述混合單元和重整反應(yīng)單元。所述燃料重整裝置可以進(jìn)一步包括燃燒氣體流通單元，其具有包圍所述 第三主體的管型第五主體，并使經(jīng)過(guò)所述第三部件的所述燃料和氧化劑的燃4斗氣體流通。所述燃料氣體流通單元可以通過(guò)所述第五主體形成在所述第三主體與 所述第五主體之間，并且可以形成為連接到所述第三部件的第五部件。所述 燃燒氣體流通單元可以包括用于排放所述燃燒氣體的燃燒氣體出口 。所述燃料重整裝置可以進(jìn)一步包括一氧化碳減小單元，其具有包圍所述 第五主體的管型第六主體，并減小所述重整氣體中一氧化碳的濃度。所述燃 燒氣體流通單元可以向所述一氧化碳減小單元供應(yīng)所述燃燒氣體的熱能。所述 一 氧化碳減小單元可以包括第六部件，其通過(guò)所述第六主體形成在所述第五主體和第六主體之間；和水氣轉(zhuǎn)換(WGS)催化劑，其形成在所述 第六部件中，并促進(jìn)所述一氧化碳的WGS反應(yīng)。所述重整反應(yīng)單元可以包括用于排放所述重整氣體的第一重整氣體出 口 ，并且所述第一重整氣體出口可以連接到所述第六部件。所述一氧化碳減小單元可以包括第二重整氣體出口 ，其用于排放使所述 一氧化碳濃度減小的所述重整氣體。所述燃料重整裝置可以使用在室溫下處于氣態(tài)的液化氣體作為所述含 烴燃料?？梢赃x擇曱烷、乙烷、丙烷及丁烷中的至少一種作為所述燃料的主 要成分。根據(jù)本發(fā)明另 一 實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)燃料重整裝置的方法包括設(shè)置氧化反應(yīng) 單元、重整反應(yīng)單元和點(diǎn)火單元；啟動(dòng)所述點(diǎn)火單元；通過(guò)利用所述點(diǎn)火單元對(duì)所述第二部件中的所述燃料和氧化劑進(jìn)行點(diǎn)火來(lái)形成火焰；和沿與所迷 燃料和氧化劑的流相反的方向引入火焰。所述驅(qū)動(dòng)方法可以包括當(dāng)所述氧化催化劑已經(jīng)被預(yù)熱到高于250°C的溫 度時(shí)，關(guān)閉所述點(diǎn)火單元。所述氧化反應(yīng)單元的溫度可以維持在650到700。C。所述氧化反應(yīng)單元可以從所述燃料與氧化劑通過(guò)所述氧化催化劑進(jìn)行 的氧化反應(yīng)中產(chǎn)生熱能。所述重整反應(yīng)單元的溫度可以維持在700到750°C，并且所述重整反應(yīng) 單元可以從所述燃料與水蒸汽的重整反應(yīng)中產(chǎn)生重整氣體。根據(jù)本發(fā)明以上示例性實(shí)施例的一種具有所述燃料重整裝置的燃料電 池系統(tǒng)，包括通過(guò)氫與氧之間的反應(yīng)產(chǎn)生電能的堆，并且所述燃料重整裝置 利用熱能從燃料產(chǎn)生氬，并向所述堆供應(yīng)所產(chǎn)生的氫。


對(duì)本發(fā)明的更完整理解及其很多伴隨的優(yōu)點(diǎn)將從參照以下結(jié)合附圖的 詳細(xì)描述中變得明顯和更易于理解，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記指示相同或 相似的元件，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的燃料重整裝置的透視圖；圖2是圖1的橫截面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的用于描述其驅(qū)動(dòng)方法的燃料重整裝 置的橫截面圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的燃料重整裝置的橫截面圖。 圖5是根據(jù)本發(fā)明第三示例性實(shí)施例的燃料重整裝置的橫截面圖。 圖6是根據(jù)本發(fā)明第四示例性實(shí)施例的燃料重整裝置的橫截面圖。 圖7是根據(jù)本發(fā)明第五示例性實(shí)施例的燃料重整裝置的橫截面圖。 圖8是根據(jù)本發(fā)明第六示例性實(shí)施例的燃料重整裝置的橫截面圖。 圖9是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的具有燃料重整裝置的燃料電池系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
在下文中，將更加充分地參照示出本發(fā)明示例性實(shí)施例的附圖來(lái)描述本 發(fā)明。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的，可以以各種不同的方式對(duì)所描述的實(shí) 施例進(jìn)行修改，而均不脫離本發(fā)明的精神或保護(hù)范圍。圖1是根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的燃料重整裝置的透視圖。 參見(jiàn)圖1,根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的燃料重整裝置100包括燃 料處理器，其對(duì)燃料進(jìn)行重整，并產(chǎn)生富含氫的重整氣體。所述燃料重整裝置100向聚合物電解質(zhì)膜燃料電池供應(yīng)重整氣體，該聚合物電解質(zhì)膜燃料電池通過(guò)利用重整氣體的氧化反應(yīng)和氧化劑(例如空氣) 的還原反應(yīng)產(chǎn)生電能。在這種情況下，燃料被部分液化，并在預(yù)定容器內(nèi)壓縮，并且所述燃料 可以包括在室溫下作為氣體存在的液化氣體。該燃料可以提供為諸如烴族氣 體(例如，甲烷、乙烷、丙烷和丁烷)的液態(tài)氣體。圖2是圖1的橫截面圖。參見(jiàn)圖1和圖2，燃料重整氣體100包括重整反應(yīng)單元10,其在燃料 與水蒸汽的重整反應(yīng)中產(chǎn)生重整氣體；和氧化反應(yīng)單元20,其在燃料與氧 化劑的氧化反應(yīng)中產(chǎn)生熱能。重整反應(yīng)單元IO從氧化反應(yīng)單元20接收熱能，并利用催化劑執(zhí)行燃料 的蒸汽重整(SR)反應(yīng)。這種重整反應(yīng)單元10包括第一主體11和設(shè)置在第一主體11內(nèi)部的重 整催化劑12。第一主體ll具有通道，并且是側(cè)端密封的圓柱形管道。重整催化劑12促進(jìn)燃料的水蒸汽重整反應(yīng)，并產(chǎn)生含氫的重整氣體。重整催化劑12包括整體型第一催化劑模鑄框架12a和涂敷在第一催化劑模鑄框架12a上的第一催化劑層12b。第一催化劑模鑄框架12a設(shè)置在第一主體11的內(nèi)部空間，并通過(guò)陶瓷或金屬材料的擠壓模鑄制造為整體模塊。第一催化劑模鑄框架12a形成多個(gè) 與反應(yīng)物流的方向平行的蜂窩狀第 一 通路12 c 。第一催化劑層12b涂敷在第一催化劑模鑄框架12a的第一通路12c的內(nèi) 壁上。這種第一催化劑層12b由可以促進(jìn)燃料的蒸汽重整反應(yīng)的典型催化劑 材料制成，例如銅(Cu)、鎳(Ni)或鉑(Pt)。另外，重整反應(yīng)單元IO進(jìn)一步包括設(shè)置在第一主體11第一端的第一入 口 14和設(shè)置在第一主體11第二端的第一出口 16。燃料和氣流或蒸汽通過(guò)第一入口 14注入第一主體U,在通過(guò)重整催化 劑12的燃料蒸汽重整反應(yīng)中所產(chǎn)生的重整氣體通過(guò)第一出口 16輸出。水蒸汽可以由水蒸發(fā)器(未示出)提供，并且水蒸汽可以通過(guò)第一入口 14與燃料一起注入第一主體11。在本示例性實(shí)施例中，氧化反應(yīng)單元20在燃料與氧化劑通過(guò)催化劑進(jìn) 行的氧化反應(yīng)中產(chǎn)生熱能，并向重整反應(yīng)單元IO提供熱能。氧化反應(yīng)單元20包括包圍第一主體11的第二主體21和形成在第一 主體11與第二主體21之間的氧化催化劑22。第二主體21是橫截面線路面積大于第一主體11的圓柱形管道，并且第 二主體21的側(cè)端充分打開(kāi)。第一主體11沿第二主體21的中心孔方向(同 軸方向)設(shè)置，使得第一主體11的外表面距第二主體21的內(nèi)表面具有恒定 的間隔。氧化催化劑22通過(guò)促進(jìn)燃料與氧化劑之間的氧化反應(yīng)來(lái)促進(jìn)熱能。氧 化催化劑22包括整體型第二催化劑模鑄框架22a和涂覆在第二催化劑模鑄 框架22a上的第二催化劑層22b。第二催化劑模鑄框架22a布置在第一主體11與第二主體21之間的區(qū) 域，并且通過(guò)陶瓷或金屬材料的擠壓模鑄制造為整體模塊。第二催化劑模鑄 框架22a形成多個(gè)與反應(yīng)物流的方向平行的蜂窩狀第二通路22c。第二催化劑層22b形成在第二催化劑模鑄框架22a的第二通路22c的內(nèi)壁上。第二催化劑層22b由典型的催化劑材料制成，例如鉑(pt)或釕(Ru),其可以促進(jìn)燃料與氧化劑的氧化反應(yīng)。在燃料重整裝置100的初始驅(qū)動(dòng)階段，在室溫下不能通過(guò)氧化催化劑 22來(lái)產(chǎn)生燃料與氧化劑的氧化反應(yīng)，因此需要向氧化催化劑22提供高于250 。C的熱能以便開(kāi)始燃料與氧化劑的氧化反應(yīng)。因此，4艮據(jù)本示例性實(shí)施例的燃料重整裝置100包括點(diǎn)火單元30和流 形成單元40。在本示例性實(shí)施例中，點(diǎn)火單元30在初始驅(qū)動(dòng)狀態(tài)對(duì)燃料與氧化劑進(jìn) 行點(diǎn)火，并將氧化催化劑22預(yù)熱到反應(yīng)開(kāi)始溫度。點(diǎn)火單元30設(shè)置在流形成單元40中，是利用電火花產(chǎn)生火焰的典型點(diǎn) 火設(shè)備。點(diǎn)火單元30包括接收能量并產(chǎn)生電火花的電火花發(fā)生器31。典型的點(diǎn)火設(shè)備為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，并且因此沒(méi)有提供進(jìn)一 步的 描述。在本示例性實(shí)施例中，流形成單元40形成燃料與氧化劑的流，使得該 流可以通過(guò)氧化催化劑22，并由點(diǎn)火單元30點(diǎn)火。另外，流形成單元40控制在點(diǎn)火單元30對(duì)燃料與氧化劑進(jìn)行點(diǎn)火時(shí)產(chǎn) 生的火焰和熱能，使其流向與燃料與催化劑的流相反的方向。流形成單元40包括在第二主體21第一端形成空間的第一部件41和在 第二主體21第二端形成空間的第二部件42。第一部件41 一體地連接到第 二主體21的下部。第一部件41在第一主體11與第二主體21之間的區(qū)域中 形成內(nèi)部空間。在第一部件41中形成第二入口 43,以便將燃料與氧化劑注入所述內(nèi)部 空間。第二部件42—體地連接到第二主體21的上部。第二部件42在第一主 體11與第二主體12之間的區(qū)域中形成內(nèi)部空間。點(diǎn)火單元30設(shè)置在第二部件42的內(nèi)部空間。第二部件42包括第二出 口 44,其用于排放由點(diǎn)火單元30點(diǎn)火的燃料與氧化劑的燃燒氣體。在下文中，將更詳細(xì)地描述驅(qū)動(dòng)根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的燃料重整裝 置的方法。圖3是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的燃料重整裝置的橫截面圖。參見(jiàn)圖3,在初始驅(qū)動(dòng)重整裝置100期間，燃料與氧化劑通過(guò)第二入口 43注入第 一部件41的內(nèi)部空間。由于第一部件和第二部件連接到第一主體11與第二主體21之間的區(qū)域，燃料和氧化劑從第一部件41通過(guò)氧化催化劑22,并流向第二部件42， 如圖中的實(shí)箭頭線所示。也就是說(shuō)，燃料和氧化劑通過(guò)氧化催化劑22的第二通路22c，從第一 部件41的內(nèi)部空間流向第二部件42的內(nèi)部空間。燃料和氧化劑可以如上所述同時(shí)注入第一部件41的內(nèi)部空間，或者可 以分別地利用給定時(shí)間斷續(xù)注入。在以上過(guò)程中，點(diǎn)火單元30產(chǎn)生電火花，并對(duì)引入第二部件42內(nèi)部空 間的燃料和氧化劑進(jìn)行點(diǎn)火。在點(diǎn)火單元30對(duì)燃料和氧化劑進(jìn)行點(diǎn)火時(shí)產(chǎn)生的火焰對(duì)氧化催化劑22 的上部進(jìn)行加熱。也就是說(shuō)，火焰對(duì)第二部件42處的氧化催化劑22的端部 進(jìn)行加熱。因此，氧化催化劑22上部的溫度迅速被火焰升高。然后，如附圖的曲線所示，火焰通過(guò)氧化催化劑22的第二通3各22c沿 與燃料與氧化劑的流相反的方向移動(dòng)。因此，施加到氧化催化劑22上部的 熱能移動(dòng)到氧化催化劑22下部。相應(yīng)地，火焰和熱能以A/v第二部件42到第一部件41的方向散布，并在 短時(shí)間內(nèi)對(duì)整個(gè)氣化催化劑22進(jìn)行加熱。通過(guò)以上過(guò)程，氧化催化劑22被加熱到反應(yīng)初始溫度，以便開(kāi)始燃料 與氧化劑的氧化反應(yīng)。優(yōu)選地，氧化催化劑被加熱到高于250'C。在這種情 況下，燃料與氧化劑的燃燒氣體通過(guò)第二出口 44排放。在氧化催化劑22的溫度高于250°C，并且點(diǎn)火單元30停止運(yùn)行時(shí)，重 整裝置IOO被正常驅(qū)動(dòng)。燃料與氧化劑通過(guò)第二入口 43被連續(xù)地注入第一部件41的內(nèi)部空間。在氧化反應(yīng)單元20中，當(dāng)燃料與氧化劑的氧化反應(yīng)通過(guò)氧化催化劑22 充分進(jìn)行時(shí)，產(chǎn)生650到70(TC的熱能。熱能通過(guò)第一主體11傳遞到重整 反應(yīng)單元10的重整催化劑12。相應(yīng)地，重整反應(yīng)單元10的溫度可以維持 在用于進(jìn)行水蒸汽重整反應(yīng)的范圍，即700到75(TC。隨后，燃料與水蒸汽通過(guò)重整反應(yīng)單元IO的第一入口 14注入第一主體 11內(nèi)部。然后，重整反應(yīng)單元IO從通過(guò)重整催化劑12進(jìn)行的燃料的水蒸 汽重整反應(yīng)(吸熱反應(yīng))中產(chǎn)生含氫的重整氣體。重整氣體通過(guò)第一出口排放，然后供應(yīng)給燃料電池。燃料電池從重整氣 體中包含的氫的氧化反應(yīng)和額外提供的氧化劑的還原反應(yīng)中產(chǎn)生電能。圖4是根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的燃料重整裝置的橫截面圖。參見(jiàn)圖4,根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的燃料重整裝置200基本上與 本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的燃料重整裝置100相似，但是其進(jìn)一步包括接收 由氧化反應(yīng)單元120產(chǎn)生的熱能并利用該熱能使水蒸發(fā)的蒸發(fā)器150。在第二示例性實(shí)施例中，蒸發(fā)器150設(shè)置在氧化反應(yīng)單元120的外沿。 蒸發(fā)器150包括包圍第二主體121的第三主體151、設(shè)置在第二主體121與 第三主體151之間的第三部件153和設(shè)置在第三部件153中的傳遞構(gòu)件155。第三主體151是線路面積大于第二主體121的圓柱形狀管道。第二主體 121沿第三主體151的中心孔方向(同軸方向)設(shè)置，以便在第二主體121 的外表面與第三主體151的內(nèi)表面之間保持恒定的距離。第三部件153是設(shè)置在第二主體121與第三主體151之間的閉合空間。第三部件153連接到第二部件142。第三主體151在其第一端(圖4中 的上端)包括多個(gè)排氣孔154,用于連接第二部件142和其通過(guò)的第三主體 151。在燃料重整裝置200被初始驅(qū)動(dòng)時(shí)，由燃料與氧化劑通過(guò)點(diǎn)火單元130 的燃燒產(chǎn)生的火焰通過(guò)排氣孔154從第二部件142部分注入第三部件153, 并且在燃料重整裝置200被正常驅(qū)動(dòng)時(shí)，來(lái)自燃料與氧化劑通過(guò)氧化催化劑122的氧化反應(yīng)的熱能也被供應(yīng)給第三部件153。在燃料與氧化劑通過(guò)點(diǎn)火單元130或氧化劑催化劑122被點(diǎn)火時(shí)產(chǎn)生的 燃燒氣體通過(guò)排氣孔154從第二部件142注入第三部件153。在第三主體151 的第二端形成多個(gè)出口 144,以便排放從第二部件142注入第三部件153的 燃燒氣體。傳遞構(gòu)件155為沿第二主體121的外表面方向纏繞的螺旋形狀，并形成 水的通3各。傳遞構(gòu)件155設(shè)置為以施加到第三部件153的熱能來(lái)使水蒸發(fā)，并且為 由導(dǎo)熱性高的金屬材料制成的管道。傳遞構(gòu)件155的第一端連接到供水單元 (未示出)，傳遞構(gòu)件155的第二端連接到重整反應(yīng)單元IIO的第一注入端 口 114，如圖4的虛線箭頭所示。傳遞構(gòu)件155沿第二主體121的外表面纏繞，并且傳遞構(gòu)件155從第二 主體121的外表面隔開(kāi)。供應(yīng)給第三部件153的熱能可以容易地通過(guò)傳遞構(gòu) 件155傳遞。根據(jù)本示例性實(shí)施例，可以通過(guò)形成在氧化反應(yīng)單元120外側(cè)的蒸發(fā)器 150使水蒸發(fā)，而非通過(guò)利用附加單元用于使水蒸發(fā)，從而減小部件的數(shù)量 和整個(gè)裝置的體積。在根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的燃料重整裝置200中，在初始驅(qū)動(dòng)期 間，在燃料與氧化劑氣體被點(diǎn)火單元130點(diǎn)火時(shí)產(chǎn)生的火焰和燃燒氣體通過(guò) 排氣孔154從第二部件142注入第三部件153,并且在燃料重整裝置200被 正常驅(qū)動(dòng)時(shí)，來(lái)自燃料與氧化劑通過(guò)氧化催化劑122的氧化反應(yīng)的熱能也被 供應(yīng)給第三部件153。當(dāng)水經(jīng)過(guò)傳遞構(gòu)件155時(shí)，供應(yīng)給第三部件153的熱能^R傳遞到傳遞構(gòu) 件155,以便經(jīng)過(guò)傳遞構(gòu)件155的水被熱能蒸發(fā)。燃燒氣體通過(guò)第二出口 144 排放。當(dāng)水被蒸發(fā)時(shí)，產(chǎn)生水蒸汽，并且水蒸汽通過(guò)重整反應(yīng)單元110的第一 入口 114注入第一主體111。燃料可以通過(guò)第一入口 114分別地注入第一主體111。重整催化劑112從燃料與水蒸汽的重整反應(yīng)中產(chǎn)生重整氣體。重整氣體 通過(guò)重整反應(yīng)單元110的第一出口 116排放。燃料重整裝置200的其它結(jié)構(gòu)特征和操作與第一實(shí)施例的燃料重整裝 置相同，因此不再提供其進(jìn)一步的描述。圖5是根據(jù)本發(fā)明第三示例性實(shí)施例的燃料重整裝置的橫截面圖。參見(jiàn)圖5,根據(jù)本發(fā)明第三示例性實(shí)施例的燃料重整裝置300基本上與 本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的燃料重整裝置200相同，其進(jìn)一步包括混合單 元260，其對(duì)燃料和水蒸汽進(jìn)行混合，并向重整反應(yīng)單元210供應(yīng)混合的燃 料和水蒸汽?；旌蠁卧?60包括分別在第二部件242與水蒸發(fā)器250之間隔開(kāi)的第四 部件261和用于將燃4十注入第四部件261的第三入口 263。第四部件261位于蒸發(fā)器250的上部，并且在蒸發(fā)器250的第二部件 242和第三部件253之間形成獨(dú)立分割的空間。在本示例性實(shí)施例中，第四部件261連接到傳遞構(gòu)件255的第一端，并 連接到傳遞構(gòu)件255的通路。第三入口 263連接到第四部件261,并連接到穿過(guò)第二部件242的管道。第四部件261和重整反應(yīng)單元210的第一入口 214通過(guò)管道(未示出) 彼此相連。也就是說(shuō)，在第四部件261中混合的燃料和水蒸汽流經(jīng)管道，并 通過(guò)第一入口 214供應(yīng)給第一主體211。因此，可以通過(guò)利用在第二部件242和蒸發(fā)器250之間隔開(kāi)的混合單元 260代替利用附加設(shè)備來(lái)對(duì)燃料和水蒸汽進(jìn)行混合，從而減小零件的數(shù)量和 燃料重整裝置300的體積。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明第三示例性實(shí)施例的燃料重整裝置300的操作，燃料通 過(guò)第三入口 263注入第四部件261。同時(shí)，從經(jīng)過(guò)傳遞構(gòu)件255的水蒸發(fā)得到的水蒸汽注入第四部件261, 并與其中的燃料進(jìn)行混合。因此，混合的燃料和水蒸汽從第四部件261排放以流經(jīng)管道，并通過(guò)重整反應(yīng)單元210的第一入口 214供給第一主體211。重整反應(yīng)單元210從燃料與水蒸汽通過(guò)重整催化劑212的重整反應(yīng)中產(chǎn) 生重整氣體。燃料重整裝置300的其它結(jié)構(gòu)特征和操作與第一和第二示例性實(shí)施例的燃料重整裝置相同，因此不再提供進(jìn)一步的描述。圖6是根據(jù)本發(fā)明第四示例性實(shí)施例的燃料重整裝置的橫截面圖。 參見(jiàn)圖6,根據(jù)本示例性實(shí)施例的燃料重整裝置400基本上與本發(fā)明第三示例性實(shí)施例的燃料重整裝置300相同，其進(jìn)一步包括通道單元370,在混合單元360中混合的燃料與水蒸汽通過(guò)通道單元370供應(yīng)給重整反應(yīng)單元310。通道單元370形成在蒸發(fā)器350與氧化反應(yīng)單元320之間?；旌系娜剂?與水蒸汽流經(jīng)通道單元370，通道單元370連接到混合單元360的第四部件 361和重整反應(yīng)單元310的第一主體311。在本示例性實(shí)施例中，通道單元370包括形成在第二主體321外表面上 的螺旋槽371和由包圍螺旋通路375外表面的管型第四主體373形成的螺旋 通路375。槽371以螺旋形狀形成在第二主體321的外表面上，并且第四主體373 接觸第二主體321的外表面。螺旋通路375由槽371和第四主體373以螺旋形狀形成為燃料與水蒸汽流經(jīng)的通道。通路375以螺旋形狀形成在第二主體321外表面上的原因是為了增加燃 料與水蒸汽的持續(xù)時(shí)間，并容易向燃料與水蒸汽提供從氧化反應(yīng)單元320產(chǎn) 生的熱能。通路375的第一端連接到混合單元360的第四部件361,通路375的第 二端連接到重整反應(yīng)單元310的第一入口 314。通路375的第二端和第一入 口 314通過(guò)由圖6中的虛線箭頭表示的管道連接。通過(guò)燃料重整裝置400的操作，在混合單元360中混合的燃料與水蒸汽 從第四部件361流經(jīng)螺旋形狀的通路375 ，如同在第三示例性實(shí)施例中的那樣。因此，在流經(jīng)通路375時(shí)，燃料與水蒸汽接收通過(guò)氧化反應(yīng)單元320產(chǎn) 生的熱能。燃料與水蒸汽通過(guò)重整反應(yīng)單元310的第一入口 314供應(yīng)纟會(huì)第一主體311.重整反應(yīng)單元310從燃料與水蒸汽通過(guò)重整催化劑312進(jìn)行的重整反應(yīng) 中產(chǎn)生重整氣體。根據(jù)本發(fā)明的第四示例性實(shí)施例，設(shè)置通道單元370來(lái)向燃料與水蒸汽 提供氧化反應(yīng)單元所產(chǎn)生的熱能，以便使燃料與水蒸汽的重整反應(yīng)所需的熱 能傳輸中的效率最大化，從而提高整個(gè)裝置的熱效率。燃料重整裝置400的其它結(jié)構(gòu)特征和操作與第一和第二示例性實(shí)施例 的燃料重整裝置相同，因此不再提供進(jìn)一步的描述。圖7是根據(jù)本發(fā)明第五示例性實(shí)施例的燃料重整裝置的橫截面圖。參見(jiàn)圖7,根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的燃料重整裝置500與本發(fā)明先前 的示例性實(shí)施例的燃料重整裝置基本上相似，其進(jìn)一步包括燃燒氣體流通 單元480，用于進(jìn)行燃料與氧化劑的燃燒氣體的流通；和一氧化碳減少單元 490,用于減少由重整反應(yīng)單元410產(chǎn)生的重整氣體中的一氧化碳。在本示例性實(shí)施例中，燃料氣體流通單元480對(duì)已經(jīng)經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器450的 燃料與氧化劑的燃燒氣體進(jìn)行流通，并向一氧化碳減少單元490供應(yīng)燃燒氣 體的熱能。燃燒氣體流通單元480包括第五主體481，其包圍蒸發(fā)器450的第三主 體451;和由第五主體481在第三主體451與第五主體481之間形成的第五 部件483。第五主體481形成為容納第四示例性實(shí)施例的燃料重整裝置400的形 狀。第五主體481是線路面積比第三主體451更大的圓柱形狀管道。第三主體451是以第五主體481的中心孔方向(同軸方向)設(shè)置的，使得第三主體451的外表面距第五主體481的內(nèi)表面具有恒定的間隔。第五部件483是由第五主體481在第三主體451與第五主體481之間形 成的閉合空間。第五部件483連接到蒸發(fā)器450的第三部件453。在第三主體451的第 一端(圖7中第三主體451的下部)，形成至少一個(gè)排氣孔485以用于將第 三部件453連接到第五部件483。因此，引入第三部件453的燃料與氧化劑的燃燒氣體通過(guò)排氣孔485流 通到第五部件483。流通到第五部件483的燃燒氣體可以通過(guò)多個(gè)形成在第五主體481的第 一端(圖7中的第五主體481的下部)的第二出口 444來(lái)排放。如所述，根據(jù)第五示例性實(shí)施例的燃料重整裝置500包括燃燒氣體流 通單元480,其用于對(duì)燃料與氧化劑的燃燒氣體進(jìn)行流通，以便混合氣體的 熱能可以供給一氧化碳減小單元490,并將一氧化碳減小單元490預(yù)熱到反 應(yīng)初始溫度。在本示例性實(shí)施例中， 一氧化碳減小單元490接收由重整反應(yīng)單元410 產(chǎn)生的重整氣體(在下文中稱為第一重整氣體)，并通過(guò)包含在第一重整氣 體中的一氧化碳的水氣轉(zhuǎn)換(WGS )產(chǎn)生一氧化碳濃度減小的重整氣體(在 下文中稱為第二重整氣體)。一氧化碳減小單元490包括包圍第五主體481的第六主體491和形成在 第五主體481與第六主體491之間的水氣轉(zhuǎn)換(WGS)催化劑492。第六主體491是線路面積比第五主體481更大的圓柱形狀管道。第六主 體491容納第五主體481,除了如圖7中所示的第五主體481的下部。第五主體481以第六主體491的中心孔方向(同軸方向)設(shè)置，使得第 六主體491的外表面距第六主體491的內(nèi)表面具有恒定的間隔。也就是說(shuō)， 第六主體493形成在第五主體481與第六主體491之間，以容納水氣轉(zhuǎn)換催 化劑492。WGS催化劑492促進(jìn)一氧化碳的WGS反應(yīng)。WGS催化劑492包括整 體式第三催化劑模鑄框架492a和涂覆在第三催化劑模鑄框架492a上的第三 催化劑層492b。第三催化劑模鑄框架492a設(shè)置在第六部件493中，并制造為通過(guò)陶瓷 或金屬材料擠壓模鑄的整體模塊。第三催化劑模鑄框架492a形成多個(gè)與第 一重整氣體的流向平行的蜂窩狀第三通路492c 。第三催化劑層492b涂覆在第三催化劑模鑄框架492a的第三通路492c 的內(nèi)壁上。這種第三催化劑層492b由可以促進(jìn)一氧化碳的WGS反應(yīng)的典型 催化劑材料制成，例如銅(Cu)、鋅(Zn)、鐵(Fe)或鉻(Cr)。重整反應(yīng)單元410包括用于排放第一重整氣體的第一出口 416,并且第 一出口 416連接到第六部件493。一氧化碳減小單元490形成用于排放第二重整氣體的第二出口 494。第 二出口 494形成在第六主體492中，以連接到第六部件493。通過(guò)本發(fā)明第五示例性實(shí)施例的燃料重整裝置500的操作，引入蒸發(fā)器 450的第三部件453的燃料與氧化劑的燃燒氣體通過(guò)排氣孔485流通到第五 部件483,如在本發(fā)明第二示例性實(shí)施例中的那樣。一氧化碳減小單元490接收流通到第五部件483的燃燒氣體的熱能，并 -故預(yù)熱到反應(yīng)初始溫度，例如230到280°C 。在以上過(guò)程中，由于第一出口 416連接到第六部件493，由重整反應(yīng)單 元410產(chǎn)生的第一重整氣體通過(guò)第一出口 416排放，并引入第六部件493。因此，由于第一重整氣體中的一氧化碳的WGS反應(yīng)被WGS催化劑492 加速， 一氧化碳減小單元490減小了 一氧化碳的濃度。一氧化碳濃度減小的第二重整氣體通過(guò)第二出口 494排放。第二重整氣 體通過(guò)附加的管道供應(yīng)給燃料電池。燃料重整裝置500的其它結(jié)構(gòu)特征和操作與先前示例性實(shí)施例的燃料 重整裝置相同，因此不再提供進(jìn)一步的描述。圖8是根據(jù)本發(fā)明第六示例性實(shí)施例的燃料重整裝置的橫截面圖。參見(jiàn)圖8，根據(jù)本發(fā)明第六示例性實(shí)施例的燃料重整裝置600與先前的示例性實(shí)施例基本相似，除了重整催化劑512、氧化催化劑522和WGS催 化劑592分別組成由^^型單元催化劑形成的重整反應(yīng)單元510、氧化反應(yīng)單 元520和一氧化碳減小單元590。也就是i兌，重整催化劑512由填充在重整反應(yīng)單元510的第一主體511 中的單元催化劑512a形成，氧化催化劑522由填充在第一主體511與第二 主體521之間區(qū)域中的氧化催化劑522a構(gòu)成，WGS催化劑592由填充在第 六部件593中的單元催化劑592a構(gòu)成。這些單元催化劑512a、 522a和592a以將催化劑材料涂覆在由鋁制成的 預(yù)定支撐構(gòu)件表面的架構(gòu)形成。燃料重整裝置600的其它結(jié)構(gòu)特征和操作與先前示例性實(shí)施例的燃料 重整裝置相同，因此不再提供進(jìn)一步的描述。圖9是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的具有燃料重整裝置的燃料電池系統(tǒng) 的示意性結(jié)構(gòu)圖。參見(jiàn)圖9，燃料電池系統(tǒng)700通過(guò)對(duì)燃料進(jìn)行重整產(chǎn)生重整氣體，并通 過(guò)重整氣體的氧化反應(yīng)和氧化劑氣體的還原反應(yīng)產(chǎn)生電能。用于燃料電池系統(tǒng)700的氧化劑氣體可以是存儲(chǔ)在分離的存儲(chǔ)裝置中 的氧。作為替代地，含氧的空氣可以用作氧化劑氣體。燃料電池系統(tǒng)700包括堆710,用于通過(guò)氫與氧的反應(yīng)產(chǎn)生電能；燃 料重整裝置720，用于通過(guò)對(duì)燃料進(jìn)行重整來(lái)產(chǎn)生重整氣體，并向堆710供 應(yīng)重整氣體；燃料供應(yīng)單元750,用于向燃料重整裝置720供應(yīng)燃料；和供 氧單元770，用于向堆710供應(yīng)氧。堆710包括連接到燃料重整裝置720和供氧單元770的發(fā)電機(jī)711。發(fā) 電機(jī)711從燃料重整裝置720接收重整氣體，從供氧單元770供應(yīng)氧，以通 過(guò)氫與氧的反應(yīng)產(chǎn)生電能。發(fā)電機(jī)711可以設(shè)置在電池單元中，因此，多個(gè) 發(fā)電機(jī)711順序地布置，從而以發(fā)電機(jī)711的堆疊架構(gòu)形成堆710。發(fā)電機(jī)711組成燃料電池的最小單元，其中隔板716被布置為緊密接觸膜組件712的兩個(gè)表面。由于堆710可以被構(gòu)造為傳統(tǒng)聚合物電解質(zhì)膜燃料電池的堆疊，省略其詳細(xì)描述。燃料重整裝置720可以是上述燃料電池重整裝置中的一種。用于向燃料重整裝置720供應(yīng)燃料的燃料供應(yīng)單元750包括用于存儲(chǔ)燃料的燃料箱751和用于釋放存儲(chǔ)在燃料箱751中的燃料的燃料泵753。供氧單元70包括空氣泵771,其用于吸取空氣，并使用預(yù)定的泵壓向堆710的發(fā)電機(jī)711供應(yīng)空氣。供氧單元770不局限于前述的空氣泵771，作為替換的，供氧單元770可以包括具有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的風(fēng)扇。根據(jù)本發(fā)明上述示例性實(shí)施例，可以在燃料重整裝置的初始驅(qū)動(dòng)階段對(duì)氧化催化劑進(jìn)行加熱，以便可以減小初始驅(qū)動(dòng)所需的能量，從而提高整個(gè)裝置的驅(qū)動(dòng)效率。另外，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例，火焰可以迅速傳送到氧化催化劑，以 便可以減小燃料重整裝置的初始驅(qū)動(dòng)時(shí)間。另外，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例，與傳統(tǒng)的燃料重整裝置不同，由火焰 引起的對(duì)氧化催化劑的損害可以減小，并且氧化反應(yīng)單元的熱梯度和耐久性 更加提高，從而增加整個(gè)裝置的壽命周期。此外，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例，不需要附加的預(yù)熱裝置，因此燃料重 整裝置可以具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和減小的體積。雖然已經(jīng)結(jié)合目前被認(rèn)為是實(shí)用的示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述， 應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不局限于所公開(kāi)的實(shí)施例，但是，相反，本發(fā)明意在覆蓋 各種修改和等同方案，這些修改和等同方案都在所附權(quán)利要求的精神和保護(hù) 范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種燃料重整裝置，包括氧化反應(yīng)單元，其包括用于承載氧化催化劑的氧化催化劑承載部分，該氧化反應(yīng)單元用于加熱包括重整催化劑的重整反應(yīng)單元；和點(diǎn)火單元，其用于對(duì)含烴燃料與氧化劑進(jìn)行點(diǎn)火，并對(duì)所述氧化催化劑進(jìn)行預(yù)熱；其中所述氧化反應(yīng)單元包括第一部件和第二部件，其分別彼此對(duì)立地設(shè)置，所述第一部件和所述第二部件之間具有氧化催化劑承載部分，其便于所述燃料與氧化劑的流從所述第一部件通過(guò)所述氧化催化劑流入所述第二部件，其中所述點(diǎn)火單元設(shè)置在所述第二部件中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料重整裝置，其中所述點(diǎn)火單元在所述第二部 件中利用電火花對(duì)所述燃料與氧化劑進(jìn)行點(diǎn)火。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料重整裝置，其中所述氧化反應(yīng)單元從所述燃 料與氧化劑通過(guò)所述氧化催化劑的氧化反應(yīng)產(chǎn)生熱能。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料重整裝置，其中所述重整反應(yīng)單元接收所述 熱能，并從所述燃料與水蒸汽通過(guò)所述重整催化劑進(jìn)行的重整反應(yīng)中產(chǎn)生含氫 的重整氣體。
5、 一種燃料重整裝置，其包括重整反應(yīng)單元，其包括設(shè)置在第一主體中的第一催化劑和重整催化劑，所 述重整反應(yīng)單元從利用所述重整催化劑進(jìn)行的含烴燃料與水蒸汽的重整反應(yīng)中 產(chǎn)生含氫的重整氣體；氧化反應(yīng)單元，其具有包圍所述第一主體的第二主體和設(shè)置在所述第一主 體與所述第二主體之間的氧化催化劑，所述氧化反應(yīng)單元從利用所述氧化催化 劑進(jìn)行的所述含烴燃料與催化劑的氧化反應(yīng)中產(chǎn)生熱能，并向所述重整反應(yīng)單 元供應(yīng)所述熱能；和點(diǎn)火單元，其用于產(chǎn)生火焰，以將所述氧化催化劑預(yù)熱到反應(yīng)初始溫度；其中所述氧化反應(yīng)單元具有第 一部件和第二部件，其分別連接到所述第二 主體的側(cè)端，并連接到位于所述第一主體與第二主體之間的區(qū)域；所述點(diǎn)火單元設(shè)置在所述第二部件中；所述燃料與氧化劑的流通過(guò)所述氧化催化劑從所述第 一部件流向所述第二 部件。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料重整裝置，其中所述第一主體和所述第二主 體分別為管道形狀，其中所述第一主體設(shè)置在所述第二主體內(nèi)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料重整裝置，其中所述重整催化劑和所述氧化 催化劑分別為涂覆催化劑材料的整體式支撐構(gòu)件。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料重整裝置，其進(jìn)一步包括蒸發(fā)器，所述蒸發(fā) 器具有包圍所述第二主體的管型的第三主體，所述蒸發(fā)器利用從所述氧化反應(yīng) 單元接收的所述熱能使水蒸發(fā)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料重整裝置，其中所述蒸發(fā)器包括 第三部件，其設(shè)置在所述第二主體與第三主體之間，并連接到所述第二部件；和線圈狀傳遞構(gòu)件，其在所述第三部件中沿所述第二主體的外表面方向設(shè)置， 并傳送所述水。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料重整裝置，其進(jìn)一步包括第四部件，其 分離地設(shè)置在所述第二部件與所述蒸發(fā)器之間；和混合單元，其用于在所述第 四部件中混合所述燃料與水蒸汽。
11、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的燃料重整裝置，其中所述混合單元包括燃料入 口，其用于將所述燃料引入所述第四部件。
12、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的燃料重整裝置，其中所述蒸發(fā)器包括設(shè)置在 第三部件中的線圈狀傳遞構(gòu)件，所述第三部件設(shè)置在所述第二主體與第三主體 之間，其中所述混合單元包括用于將所述燃料？ 1入所述第四部件的燃料入口 ， 所述傳遞構(gòu)件連接到所述第四部件。
13、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的燃料重整裝置，其進(jìn)一步包括設(shè)置在所述蒸發(fā)器與氧化反應(yīng)單元之間的通道單元，所述通道單元向所述重整反應(yīng)單元供應(yīng)由 所述混合單元混合的所述燃料與水蒸汽。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的燃料重整裝置，其中所述通道單元包括設(shè)置 在所述第二主體外表面的螺旋槽和設(shè)置為包圍所述第二主體外表面的管型第四 主體的螺旋通路。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃料重整裝置，其中所述螺旋通路連接到所述 混合單元和重整反應(yīng)單元。
16、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料重整裝置，其進(jìn)一步包括燃燒氣體流通單 元，該燃燒氣體流通單元具有包圍所述第三主體的管型第五主體，所述燃燒氣 體流通單元對(duì)通過(guò)所述第三部件傳送的所述燃料與氧化劑的燃燒氣體進(jìn)行流 通。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的燃料重整裝置，其中所述燃燒氣體流通單元設(shè) 置在所述第三主體與第五主體之間，并且設(shè)置為連接到所述第三部件的第五部件。
18、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的燃料重整裝置，其中所述燃燒氣體流通單元包 括用來(lái)排放所述燃燒氣體的燃燒氣體出口 。
19、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料重整裝置，其中所述燃料重整裝置釆用室 溫下為氣態(tài)的液化氣體作為所述含烴燃料。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的燃料重整裝置，其中所述含烴燃料包括甲烷、 乙烷、丙烷和丁烷中的至少一種。
21、 一種驅(qū)動(dòng)燃料重整裝置的方法，該驅(qū)動(dòng)方法包括 設(shè)置根據(jù)權(quán)利要求5所述的氧化反應(yīng)單元，重整反應(yīng)單元和點(diǎn)火單元； 形成燃料與氧化劑的流，其經(jīng)過(guò)氧化催化劑，并從第一部件流入第二部件，以便預(yù)熱所述氧化反應(yīng)單元的氧化催化劑；使用所述點(diǎn)火單元對(duì)所述流點(diǎn)火，以用于通過(guò)燃燒所述第二部件中的所述 燃料與氧化劑來(lái)形成火焰。
22、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中當(dāng)所述氧化催化劑已經(jīng)被預(yù)熱到高于250。C的溫度時(shí)，關(guān)閉所述點(diǎn)火單元。
23、根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述氧化反應(yīng)單元的溫度維持在650到700 。C。
24、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述氧化反應(yīng)單元從所述燃料與氧 化劑通過(guò)所述氧化催化劑進(jìn)行的氧化反應(yīng)中產(chǎn)生熱能。
25、 一種燃料電池系統(tǒng)，其包括堆，其用于通過(guò)氫與氧之間的反應(yīng)產(chǎn)生電能；和燃料重整裝置，其用于利用熱能通過(guò)所述燃料的催化反應(yīng)從燃料中產(chǎn)生氫， 并向所述堆供應(yīng)所產(chǎn)生的氫； 其中所述燃料重整裝置包括氧化反應(yīng)單元，其包括用于承載氧化催化劑的氧化催化劑承載部分，該氧化反應(yīng)單元用于加熱包括重整催化劑的重整反應(yīng)單元；和用于對(duì)含烴燃料與氧化劑進(jìn)行點(diǎn)火來(lái)預(yù)熱所述氧化催化劑的點(diǎn)火單元； 其中所述氧化反應(yīng)單元包括分別彼此相對(duì)設(shè)置的第 一部件和第二部件，和插在所述第一部件和第二部件之間的所述氧化催化劑承載部分，所述氧化反應(yīng)單元產(chǎn)生從所述第一部件通過(guò)所述氧化催化劑流向所述第二部件的所述燃料與氧化劑的流，其中所述點(diǎn)火單元設(shè)置在所述第二部件中。
全文摘要
一種燃料重整裝置，其包括其中包括氧化催化劑的氧化反應(yīng)單元、其中包括重整催化劑的重整反應(yīng)單元和用于在初始驅(qū)動(dòng)階段對(duì)含烴燃料與氧化劑進(jìn)行點(diǎn)火并預(yù)熱所述氧化催化劑的點(diǎn)火單元。所述氧化反應(yīng)單元具有分別彼此相對(duì)形成的第一部件和第二部件以及插在所述第一部件與第二部件之間的所述氧化催化劑，并且形成從所述第一部件通過(guò)所述氧化催化劑流向所述第二部件的所述燃料與氧化劑的流，所述點(diǎn)火單元位于所述第二部件中。
文檔編號(hào)H01M8/10GK101295794SQ20081000735
公開(kāi)日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2008年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月24日
發(fā)明者安鎮(zhèn)九, 李勇杰, 李圣哲, 金俊植, 金周龍, 韓萬(wàn)錫 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社