專利名稱：重組系統(tǒng)、用于運(yùn)行重組系統(tǒng)的方法以及燃料電池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用重組器產(chǎn)生富含氫的重組物的重組系統(tǒng)，可向重組器輸送 燃料和氧化劑。
本發(fā)明還涉及一種用重組器生產(chǎn)富含氫的重組物的方法，可向重組器 輸送燃料和氧化劑。
本發(fā)明還涉及一種燃料電池裝置。
背景技術(shù)：
為了從燃料和氧化劑產(chǎn)生富含氫的重組物使用重組系統(tǒng)。在燃料電池 系統(tǒng)中可以將重組物輸送給燃料電池結(jié)構(gòu)，燃料電池結(jié)構(gòu)從原材料氫氣和 氧氣產(chǎn)生電能。
在重組器內(nèi)部的熱動(dòng)力和反應(yīng)動(dòng)力的過(guò)程是復(fù)雜的。其特別取決于輸 送的原料的特性，即作為氣體或液體存在的燃料和一般來(lái)說(shuō)作為氧化劑輸 送的空氣的特性。在任何情況下力求將在重組器中的進(jìn)程設(shè)計(jì)成盡可能地 可再生產(chǎn)，由此可以確保重組系統(tǒng)和燃料電池裝置的穩(wěn)定的運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的任務(wù)在于，對(duì)輸邀合重組器的原料的特性如lt戰(zhàn)行設(shè)計(jì)，使得
可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的重組運(yùn)行，其特別ilil具有極小的儀器制造費(fèi)用的有效的和可靠 的措施實(shí)現(xiàn)。
該任務(wù)艦獨(dú)立權(quán)禾腰求的特征解決。
本發(fā)明的有利的實(shí)施形式從從屬權(quán)利要求中產(chǎn)生。
本發(fā)明在此類重組系統(tǒng)的基礎(chǔ)上如此改進(jìn)，使得輸送給重組器的燃料至少可 以部分地ffiil流體^4卩，該流體在重組系統(tǒng)中或在集成有重組系統(tǒng)的上一級(jí)系統(tǒng) 中，除了具有燃半4^i呦能之外還具有其它的功能。對(duì)輸邀合重組器的燃料的冷 卻被證實(shí)可以對(duì)重組器的運(yùn)行產(chǎn)生有禾啲影響。這一方面涉M料自身的t鵬以
4及另一方面涉及在運(yùn)行期間提供具有持續(xù)不變的溫度的燃料。這種冷卻可以以特 別有效的方式得以提供，即燃料與流體以熱交換的關(guān)系出現(xiàn)，流體在重組系統(tǒng)或 者在上一級(jí)系統(tǒng)中除了具有純粹的m呦能之外，還可以具有其它的功能。 流體例如可以是作為氧化劑被輸送給重組器的空氣。
流體同樣可以是作為陰極空氣用于在重組器后面設(shè)置的燃料電池結(jié)構(gòu)的空氣。
本發(fā)明的另一種有利的實(shí)施例在于，流體是作為燃燒空氣用于在重組器后面 設(shè)置的補(bǔ)燃器的空氣。
流體同樣也可以是用于^4卩配備有重組系統(tǒng)的汽車的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液。 流體還可以是用于冷卻重組器的構(gòu)件的空氣。
根據(jù)本發(fā)明的重組系統(tǒng)在儀器設(shè)備上被特別有利地設(shè)計(jì)成，流體和燃料通過(guò) 兩個(gè)相互套設(shè)的管子進(jìn)行輸送。例如可以通過(guò)管子向重組器傳導(dǎo)輸送給重組器的 過(guò)程空氣，該管子包圍燃料管。類似的解決辦法可以結(jié)合其它的空氣和液i擬， 行選擇。
本發(fā)明在此類方法的基礎(chǔ)上如此改進(jìn)，使得輸送給重組器的燃料至少部分地 M流體冷卻，該流體在重組系統(tǒng)中或在集成有重組系統(tǒng)的上一級(jí)系統(tǒng)中，除了
具有燃粉fi卩功能之外還具有其它的功能。根據(jù)本發(fā)明的重ia^統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)禾卩特征 也以這種方式轉(zhuǎn)換到方法的范疇中。這對(duì)于下文給出的根據(jù)本發(fā)明的方法的特別 優(yōu)選的實(shí)施例也有效。
以有利的方式如此改進(jìn)，流體是作為氧化劑輸送給重組器的空氣。 流體還可以是作為陰極空氣用于在重組器的后面設(shè)置的燃料電池結(jié)構(gòu)的空氣。
另一種可能性在于，流體是作為燃燒空氣用于在重組器后面的補(bǔ)燃器的空氣。
流體同樣也可以是用作冷卻配備有重組系統(tǒng)的汽車的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液。 流體還可以是用來(lái)冷卻重組器的構(gòu)件的空氣。
根據(jù)本發(fā)明的方法可以以特別有禾啲方式如此轉(zhuǎn)換，g卩流體和燃料Mii兩個(gè)
相互套設(shè)的管子輸送。
本發(fā)明還涉及一種具有根據(jù)本發(fā)明的重組系統(tǒng)的燃料電池裝置。


現(xiàn)在參照附圖根據(jù)特別優(yōu)選的實(shí)施形式舉例說(shuō)明本發(fā)明。其中 圖I是根據(jù)本發(fā)明的重組系統(tǒng)的第一種實(shí)施形式的示意圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的重組系統(tǒng)的第二種實(shí)施形式的示意圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明的重組系統(tǒng)的第三種實(shí)施形式的示意圖； 圖4是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。 在下面的附圖的描述中，相同的附圖標(biāo)己表示相同或相似的部件。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的重組系統(tǒng)的第一種實(shí)施形式的示意圖。圖中示出了 重組器IO，其設(shè)計(jì)用于具有兩個(gè)過(guò)程步驟的重組過(guò)程。通過(guò)泵36和Mil^HI幾 38向重組器10的第一區(qū)域34輸送燃料12或空氣14。在第一區(qū)域34中發(fā)生放 熱的氧化反應(yīng)，其產(chǎn)物被輸送到第二區(qū)域40。通過(guò)另一個(gè)泵42向第二區(qū)域40 輸送其它燃料46。然后在配備有催化劑的第二區(qū)域40發(fā)生實(shí)際的吸熱重組，其 中生產(chǎn)出富含氫的重組物44。該重組物可以掛共給其它的應(yīng)用，特別是提供給燃 料電池堆。在泵36上連接有燃料管道24，其將燃料輸送到重組器10中。在鼓風(fēng) 機(jī)38上同樣連接有管道28，期每空氣14輸送到重組器10中。管道24、 28至少 在某個(gè)部分如此設(shè)置，使得空氣輸送管道28包圍燃料輸送管道24，由此7賴卩燃 料12。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的重組系統(tǒng)的第二種實(shí)施形式的示意圖。鑒于在重組 器10的第一區(qū)域34中的空氣和燃料供應(yīng)，這里示出的系統(tǒng)區(qū)別于結(jié)合圖1描述 的重組系統(tǒng)。在重組器10的第一區(qū)域34中使用的過(guò)程空氣14直接輸^^合該區(qū) 域34，而在jtk^前該空氣沒有用于 H卩燃料。在第二種實(shí)施形式中，燃料12通 過(guò)空氣16冷卻，空氣16在履行其7轉(zhuǎn)卩功能之后被輸邀合燃料電池堆的陰極18 或補(bǔ)燃器20。管道24、 26再次為燃料12和空氣16形成管套管結(jié)構(gòu)，與根據(jù)圖 1的結(jié)構(gòu)類似。
因此圖2示出了一種實(shí)施形式，其中，為7辨卩燃料所4頓的空氣16不是在 自身的重組系統(tǒng)中輸送到下一個(gè)應(yīng)用中，而是輸送到上一級(jí)系統(tǒng)的部件中，這里 是輸送到具有燃料電池堆和補(bǔ)燃器的燃料電池系統(tǒng)的部件中。以類似的方式也可 以M汽車的Jt^液實(shí)lJi料12的冷卻，該冷卻液除了具有其用于重組器的燃料的冷去呦能之外還履行用于汽車的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻功能。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的重組系統(tǒng)的第三種實(shí)施形式的示意圖。鑒于將混合 氣體輸送到氧化區(qū)域34，圖3以與根據(jù)圖1的第一種實(shí)施形式相同的方式構(gòu)建。 輸送給重組器10的重組區(qū)域40的燃料46被額外地冷卻。為此設(shè)置有另一個(gè)鼓 風(fēng)機(jī)48，其將空氣艦管道32輸送到重組區(qū)域40。用于將燃料46輸送到重組 區(qū)域40的管道30至少部分地被空氣輸送管道32包圍。除了7賴卩燃料管道30之 夕卜，為此目的所輸送的空氣22還承擔(dān)m卩蒸發(fā)區(qū)域24的任務(wù)，該蒸發(fā)區(qū)域位于 本身的重組區(qū)域40之前。
圖3示出了重組系統(tǒng)的一種實(shí)施形式，在第一區(qū)域34中將燃料12和空氣14 作為反應(yīng)物輸it^合該重組系統(tǒng)，而從外面向第二區(qū)域40僅僅輸送其它燃料46。 同樣也可以設(shè)想，向第二區(qū)域40輸送其它空氣。過(guò)程空氣也可以用作對(duì)燃料輸 微行辦P。
鑒于向重組器10的第一區(qū)域34輸送混^t體，根據(jù)圖3的實(shí)施形式在根據(jù) 圖1的實(shí)施形式的基礎(chǔ)上構(gòu)建。同樣也可以如同結(jié)合圖2所描述的那樣實(shí)施用于 重組器10的第一區(qū)域34的燃茅，令卻，以及在此基礎(chǔ)上以如圖3所示的方式設(shè)計(jì) 用于第二區(qū)域40的燃料冷卻。同樣可以棄用針對(duì)第一區(qū)域34的燃半47令卻。
圖4示出了用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。在根據(jù)本發(fā)明的工作方法 的第一步驟SOl中，輸送給重組器的燃料Mil空氣被冷卻。在下面的步驟S02中 用于冷卻的空氣作為過(guò)程空氣使用?？諝饫绫惠斔徒o氧化區(qū)或重組器的重組 區(qū)。同樣也可以將空氣用作冷卻重組器的構(gòu)件或者燃料電池堆的其它部件。還可 以將空氣作為陰極空氣或者用于補(bǔ)燃器的燃燒空氣使用。在使用空氣進(jìn)行冷卻之 外，也可以〗頓汽車的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液用于燃糾賴阱且以這種方式獲得雙 重功能。
在前述說(shuō)明書中、附圖中以及權(quán)利要求中公開的本發(fā)明的特征既可以單獨(dú)地 也可以以任意組合地用以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
7附圖禾斜己
10重組器 12燃料 14空氣/流體 16空氣/流體
20補(bǔ)
22空氣/流體
24管it/管子
26管it/管子
28管it/管子
30燃料管it/管子
32空氣輸送管it/管子
34第一區(qū)敏氧化區(qū)域
36泵
38鼓艦
40第二區(qū)isf重組區(qū)域 42泵 44重組物 46燃料 48鼓風(fēng)機(jī)
權(quán)利要求
1.一種用重組器(10)產(chǎn)生富含氫的重組物的重組系統(tǒng)，能夠向所述重組器輸送燃料(12)和氧化劑(14)，其特征在于，輸送給重組器(10)的燃料(12)至少能夠部分地通過(guò)流體(14、16、22)被冷卻，所述流體在重組系統(tǒng)或者在集成有重組系統(tǒng)的上一級(jí)系統(tǒng)中除了具有燃料冷卻功能之外還具有其它的功能。
2. 按照權(quán)利要求1戶腐的重組系統(tǒng)，其特征在于，所述流體是作為氧化劑輸 送給重組器(10)的空氣(14)。
3. 按照權(quán)利要求1所述的重組系統(tǒng)，其特征在于，所述流體是作為陰極空氣 用于在重組器(10)的后面設(shè)置的燃料電池結(jié)構(gòu)(18)的空氣(16)。
4. 按照權(quán)利要求1所述的重纟im統(tǒng)，其特征在于，所述流體是作為燃燒空氣 用于在重組器(10)后面設(shè)置的補(bǔ)燃器(20)的空氣(16)。
5. 按照權(quán)利要求i所述的重組系統(tǒng)，其特征在于，戶;M流體是也用于冷卻配備有重組系統(tǒng)的汽車的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液。
6. 按照權(quán)利要求1戶脫的重組系統(tǒng)，其特征在于，戶腿流體是用于7轉(zhuǎn)腫組 器(10)的構(gòu)件(24)的空氣(22)。
7. 按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的重組系統(tǒng)，其特征在于，戶，流體(14、 16、 22)和所述燃料(12)通過(guò)兩個(gè)相互套設(shè)的管子(24、 26、 28、 30、 32)輸 送。
8. —種用重組器(10)產(chǎn)生富含氫的重組物的方法，能夠向所述重組器輸送 燃料(12)和氧化劑(14)，其特征在于，輸送給重組器(10)的燃料(12)至 少部分i"H31流體(14、 16、 22)冷卻，所述流體在重組系統(tǒng)或者在,有重組 系統(tǒng)的上一級(jí)系統(tǒng)中除了具有燃M7令卻功能之外還具有其它的功能。
9. 按照權(quán)利要求8戶，的方法，其特征在于，戶/M流體是作為氧化齊輸送給 重組器(10)的空氣(14)。
10. 按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述流體是作為陰極空氣用 于在重組器(10)的后面設(shè)置的燃料電池結(jié)構(gòu)的空氣(16)。
11. 按照權(quán)禾頓求8所述的方法，其特征在于，戶脫流體是作為燃燒空氣用 于在重組器(10)后面設(shè)置的補(bǔ)燃器的空氣(16)。
12. 按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述流體是也用作冷卻配備有重組系統(tǒng)的汽車的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液。
13. 按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，戶，流體是用于7辨卩重組器(10)的構(gòu)件(24)的空氣(22)。
14. 按照權(quán)利要求8至13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，戶，流體(14、 16、 22)和所述燃料(12) M兩個(gè)相互套設(shè)的管子(24、 26、 28、 30、 32)輸送。
15. —種具有按照權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的重組系統(tǒng)的燃料電 置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用重組器(10)產(chǎn)生富含氫的重組物的重組系統(tǒng)，能夠向重組器輸送燃料(12)和氧化劑(14)。根據(jù)本發(fā)明，輸送給重組器(10)的燃料(12)至少能夠部分地通過(guò)流體(14、16、22)冷卻，流體在重組系統(tǒng)或者在集成有重組系統(tǒng)的上一級(jí)系統(tǒng)中除了具有燃料冷卻功能之外還具有其它的功能。本發(fā)明還涉及一種產(chǎn)生富含氫的重組物的方法以及一種具有根據(jù)本發(fā)明的重組系統(tǒng)的燃料電池裝置。
文檔編號(hào)C01B3/36GK101626975SQ200780049621
公開日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2007年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月9日
發(fā)明者A·恩格爾, A·林德邁爾, B·布里克, J·艾希斯塔特, M·居瑟爾, M·法爾茨格拉夫, M·波爾策, M·米爾納, M·羅祖梅克, M·貝登貝克, N·岡特, S·凱丁, S·卡 申請(qǐng)人:艾奈德有限公司