用于燃料电池的燃料处理装置及燃料电池系统制造方法及图纸

根据本发明专利技术的示范性的实施例的用于燃料电池的燃料处理装置包括重整反应器、燃烧器、水气反应器以及阀。重整反应器用水与用于发电的原料的气体混合物生产出重整气。燃烧器将热量供给至重整反应器。水气反应器包括：反应器主体，其被由重整反应器供给重整气，并且，降低重整气中的一氧化碳的浓度；和冷却流路，其安装于反应器主体中。在区分水气反应器的启动和正常运行时，阀控制了冷却介质至冷却流路的供给。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于燃料电池的燃料处理装置及燃料电池系统
本专利技术涉及用于将氢气供给至燃料电池的燃料处理装置和具有该燃料处理装置的燃料电池系统。
技术介绍
通过允许氢气与空气中的氧气起化学反应而产生电力的燃料电池是一种高效下一代能源，其既不排出污染物，也不发出噪声，并且，只要始终供给氢气，就可以长期使用。燃料电池系统大体上包括燃料电池和燃料处理装置，燃料处理装置用于将氢气供给至燃料电池。典型的燃料处理装置包括：重整反应器，其将蒸汽与用于发电的原料的气体混合物转化成氢气；燃烧器，其将热量供给至重整反应器；以及水气反应器和部分氧化反应器，其降低从重整反应器排放的重整气中的一氧化碳(CO)的浓度。由水气反应器和部分氧化反应器处理的重整气的一氧化碳的浓度为大约50ppm或更低。水气反应器中的水气变换反应(CO+H2O→CO2+H2)是释放热量的放热反应。由于水气反应器需要维持恒定的反应温度，以获得减少CO的明显的效果，因而管道典型地安装于水气反应器的外壁上，并且供给冷却介质至管道，以防止过度加热。然而，冷却介质抑制水气反应器启动时的温度的升高，因而，启动时间延长，并且，在通过冷却介质而从水气反应器吸收的热量排放至外侧的情况下，燃料电池系统的总效率变差。另外，由于冷却介质而在水气反应器的外壁与内部之间存在温度偏差，因而，由于温度偏差增大，减少CO的效率就降低。公开技术问题本专利技术致力于提供用于燃料电池的燃料处理装置和提供具有该燃料处理装置的燃料电池系统，该燃料处理装置通过使用冷却介质而防止水气反应器的过度加热，其中，通过重复利用从水气反应器吸收的热量，从而可以缩短水气反应器的启动时间，可以提高燃料电池系统的总效率，并且，通过减小水气反应器的温度偏差，从而可以提高减少CO的效率。技术解决方案本专利技术的示范性的实施例提供用于燃料电池的燃料处理装置，其包括：重整反应器；燃烧器；水气反应器；以及阀。重整反应器用水与用于发电的原料的气体混合物生产出重整气。燃烧器将热量供给至重整反应器。水气反应器包括：反应器主体，其被由重整反应器供给重整气，并且，降低重整气中的一氧化碳的浓度；和冷却流路，其安装于反应器主体中。在区分水气反应器的启动和正常运行时，阀控制了冷却介质至冷却流路的供给。可以通过燃料管和空气管而给燃烧器供给燃烧器燃料和燃烧器空气，并且，冷却介质可以是供给至燃烧器的燃烧器空气。冷却流路可以连接至反应器主体的外侧的供给管和排放管。供给管可以连接至空气管，并且，排放管可以连接至空气管和燃料管中的任一个。阀可以是三通阀，其连接至空气管和供给管，当水气反应器启动时，阀可以通过空气管提供冷却介质至燃烧器，并且，当水气反应器正常地运行时，阀可以通过供给管提供冷却介质至冷却流路。可以通过与水气反应器换热而提高提供至冷却流路的冷却介质的温度，且然后，可以通过排放管而将冷却介质提供至燃烧器。反应器主体可以在其中具有催化剂。用于重整气的入口管和出口管可以连接至反应器主体的紧靠着催化剂的侧壁上端和侧壁下端。冷却流路可以包括：第一盖板，其覆盖催化剂的上端；第二盖板，其覆盖催化剂的下端；以及多个冷却管，其连接至第一盖板和第二盖板并且穿透催化剂。用于冷却介质的供给管和排放管可以连接至反应器主体的下端和上端。可以将第一盖板的边缘和第二盖板的边缘密封，以防止输入至催化剂的重整气的泄漏。本专利技术的另一示范性的实施例提供燃料电池系统，其包括：燃料电池；和燃料处理装置，其给燃料电池供给含有氢气的重整气。燃料处理装置包括重整反应器、燃烧器、水气反应器以及阀。重整反应器用水与用于发电的原料的气体混合物生产重整气。燃烧器将热量供给至重整反应器。水气反应器包括：反应器主体，其被由重整反应器供给重整气，并且，降低重整气中的一氧化碳的浓度；和冷却流路，其安装于反应器主体中。在区分水气反应器的启动和正常运行时，阀控制了冷却介质至冷却流路的供给。可以通过燃料管和空气管而给燃烧器供给燃烧器燃料和燃烧器空气，并且，冷却介质可以是供给至燃烧器的燃烧器空气。冷却流路可以连接至反应器主体的外侧的供给管和排放管。供给管可以连接至空气管，并且，排放管可以连接至空气管和燃料管中的任一个。阀可以是三通阀，其连接至空气管和供给管，当水气反应器启动时，阀可以通过空气管提供冷却介质至燃烧器，并且，当水气反应器正常地运行时，阀可以通过供给管提供冷却介质至冷却流路。可以通过与水气反应器换热而提高提供至冷却流路的冷却介质的温度，且然后，可以通过排放管而将冷却介质提供至燃烧器。反应器主体可以在其中具有催化剂。用于重整气的入口管和出口管可以连接至反应器主体的紧靠着催化剂的侧壁上端和侧壁下端。冷却流路可以包括：第一盖板，其覆盖催化剂的上端；第二盖板，其覆盖催化剂的下端；以及多个冷却管，其连接至第一盖板和第二盖板并且穿透催化剂。用于冷却介质的供给管和排放管可以连接至反应器主体的下端和上端。可以将第一盖板的边缘和第二盖板的边缘密封，以防止输入至催化剂的重整气的泄漏。有利的效果根据本专利技术的示范性的实施例，当启动水气反应器时，可以通过截断至水气反应器的冷却流路的冷却介质的供给，从而缩短启动时间，并且，当使水气反应器正常地运行时，可以通过将冷却介质供给至冷却流路，从而防止水气反应器的过度加热。另外，被输入至冷却流路中且在水气反应器的正常运行的期间被加热的冷却介质供给至燃烧器，而不是排放至外侧，因而，可减少燃烧器燃料的使用量，并且，改进燃料电池系统的总效率。附图描述图1是根据本专利技术的示范性的实施例的燃料电池系统的配置图。图2是图1中所图示的燃料电池系统的水气反应器的示意横截面图。图3是图2中所图示的水气反应器的冷却流路的透视图。图4是图示对比示例的水气反应器的横截面图。专利技术模式接下来，将在下文中参考附图而更全面地描述本专利技术，其中，示出本专利技术的示例实施例。如本领域技术人员将认识到的，在所有不背离本专利技术的实质或范围的情况下，可以按各种不同的方式修改所描述的实施例。而且，在本说明书中，当诸如层、膜、区域以及板的部件存在于另一个部件的“上部上”或“上部处”时，该情况不仅包括部件“直接地存在于另一个部件上”的情况，而且还包括在其间仍然存在另一个部件的情况。而且，“一个物体定位于另一个物体上”意味着，一个物体定位于另一个物体的上方或下方，但不一定意味着一个物体基于重力方向而定位于另一个物体的上方。在整个说明书中，除非明确地相反地描述，否则单词“包含”和诸如“包括”或“含有”之类的变型将被理解为暗示包括所述的元件。为了理解且容易描述，任意地示出了在附图中图示的各构件的尺寸和厚度，但本专利技术不限于此。图1是根据本专利技术的示范性的实施例的燃料电池系统的配置图。参考图1，燃料电池系统100包括燃料电池200和燃料处理装置300，燃料处理装置300将氢气供给至燃料电池200。燃料处理装置300以用于发电的原料产生含有大量的氢气的重整气，并且，将重整气供给至燃料电池200，并且，燃料电池200允许所供给的氢气与空气中的氧气起化学反应，从而产生电能。燃料处理装置300包括：重整反应器310，其将水(蒸汽)与用于发电的原料的气体混合物转化成氢气；燃烧器320，其将热量供给至重整反应器310；水气反应器330，其降低从重整反应器310排放的重整气中的一氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃料电池的燃料处理装置，包含：重整反应器，其由水与用于发电的原料的气体混合物生产重整气；燃烧器，其将热量供给至所述重整反应器；水气反应器，其包括反应器主体和冷却流路，所述反应器主体被由所述重整反应器供给所述重整气，并且，降低所述重整气中的一氧化碳的浓度，所述冷却流路安装于所述反应器主体中；以及阀，其在区分所述水气反应器的启动和正常运行时控制了冷却介质至所述冷却流路的供给。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.09 KR 10-2015-00196461.一种用于燃料电池的燃料处理装置，包含：重整反应器，其由水与用于发电的原料的气体混合物生产重整气；燃烧器，其将热量供给至所述重整反应器；水气反应器，其包括反应器主体和冷却流路，所述反应器主体被由所述重整反应器供给所述重整气，并且，降低所述重整气中的一氧化碳的浓度，所述冷却流路安装于所述反应器主体中；以及阀，其在区分所述水气反应器的启动和正常运行时控制了冷却介质至所述冷却流路的供给。2.根据权利要求1所述的燃料处理装置，其中：通过燃料管和空气管而给所述燃烧器供给燃烧器燃料和燃烧器空气，并且，所述冷却介质是供给至所述燃烧器的所述燃烧器空气。3.根据权利要求2所述的燃料处理装置，其中：所述冷却流路连接至所述反应器主体的外侧的供给管和排放管，所述供给管连接至所述空气管，并且，所述排放管连接至所述空气管和所述燃料管中的任一个。4.根据权利要求3所述的燃料处理装置，其中：所述阀是三通阀，其连接至所述空气管和所述供给管，当所述水气反应器启动时，所述阀通过所述空气管提供所述冷却介质至所述燃烧器，并且，当所述水气反应器正常地运行时，所述阀通过所述供给管提供所述冷却介质至所述冷却流路。5.根据权利要求4所述的燃料处理装置，其中：通过与所述水气反应器换热而提高提供至所述冷却流路的所述冷却介质的温度，且然后，通过所述排放管提供所述冷却介质至所述燃烧器。6.根据权利要求3所述的燃料处理装置，其中：所述反应器主体在其中具有催化剂，并且，用于所述重整气的入口管和出口管连接至所述反应器主体的紧靠着所述催化剂的侧壁上端和侧壁下端。7.根据权利要求6所述的燃料处理装置，其中：所述冷却流路包括：第一盖板，其覆盖所述催化剂的上端；第二盖板，其覆盖所述催化剂的下端；以及多个冷却管，其连接至所述第一盖板和所述第二盖板并且穿透所述催化剂，并且，用于所述冷却介质的所述供给管和所述排放管连接至所述反应器主体的下端和上端。8.根据权利要求7所述的燃料处理装置，其中：将所述第一盖板的边缘和所述第二盖板的边缘密封，以防止输入至所述催化剂的重整气的泄...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔明勋，金淏硕，洪炳善，辛美男，
申请(专利权)人：株式会社斗山，
类型：发明
国别省市：韩国,KR