用于燃料电池系统的重整器技术方案

本发明专利技术公开了一种用于燃料电池系统的重整器，包括具有用于催化剂层的空腔的平板型反应器主体。该反应器主体包括多个分别形成的板、形成在板之间并使板彼此固定的连接部分、用于加入催化剂的孔、及密封该孔的修整单元。根据本发明专利技术，因平板型重整器被构成为将珠状催化剂加入借助于铜焊法连接第一和第二金属板而形成的反应器主体内部，因此，反应器主体的催化剂层不容易因板的铜焊／连接过程中的热量而分离，整个系统紧凑，并且可以使用层叠结构，从而整体地提高了重整器的传热效率。

【技术实现步骤摘要】
用于燃料电池系统的重整器
本专利技术涉及一种燃料电池系统，尤其涉及一种从燃料产生氢的平板型重整器。
技术介绍
众所周知，燃料电池是利用燃料(即甲醇、乙醇和天然气)和氧产生电能的发电系统。近年来开发出的聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)与其它燃料电池相比具有优异的输出特性、低工作温度和快速启动及响应特性。此外，有利的是，这种燃料电池具有宽广的应用范围，其中，包括机车车辆的移动电源、家庭或建筑物的分布电源和电子设备的小型电源。PEMFC系统包括电池堆、重整器、燃料箱等等。电池堆构成通过氢和氧之间的反应产生电能的燃料电池的主体，而燃料泵将燃料箱中的燃料提供给重整器。重整器重整燃料以产生氢，并将氢提供给电池堆。在燃料电池系统中，重整器利用热能通过化学催化反应从燃料产生氢。因此，重整器可以包括多个燃料处理单元，该处理单元利用燃料产生热能、利用热能通过燃料的重整反应产生氢、并降低氢中所含的一氧化碳浓度。但是，在传统的重整器中，这种容器型(container type)燃料处理单元彼此隔开地设置。因此，不能直接进行热交换，导致传热减少。而且，具有整个系统不紧凑的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种燃料电池系统的重整器，该重整器具有平板型结构，传热效率最高，并使系统的整体尺寸减小。根据本专利技术的一实施方式，提供一种用于燃料电池系统的重整器，该重整器包括具有用于容纳催化剂层的内部空间的平板型反应器主体。该反应器主体包括多个分别形成的板、形成在这些板之间并将这些板彼此固定-->的连接部分、以及对用于插入催化剂的孔加盖(cap)并密封该孔的修整单元(finishing unit)。在本专利技术一实施方式中，可以通过焊接将修整单元固定到所述板上。在一种实施方式中，所述板可以包括具有形成内部空间的凹陷部分的第一金属板，和覆盖所述凹陷部分并与第一金属板紧密接触的第二金属板，其中通过切割处于凹陷部分边缘的第一金属板的部分壁形成所述孔。在一实施方式中，修整单元可以由与该孔的形状相应的块形成，可将修整单元插入所述孔中。在一种实施方式中，所述板可以包括具有形成内部空间的多道槽的第一金属板，和覆盖这些槽并与第一金属板紧密接触的第二金属板。所述槽由在第一金属板的一侧以特定的间隙设置的多个肋形成，并通过在每一槽的一个侧端开口来形成所述孔。在另一实施方式中，修整单元可以由条形块构成，其遮盖所述孔并被固定到第一金属板和第二金属板上。在一种实施方式中，连接部分可包括设置在这些板的边界表面之间、通过加热熔化并连接所述板的金属薄板。在一实施方式中，所述板可由不锈钢或铝制成。在一种实施方式中，所述金属薄板可以由熔点低于所述板的熔点的材料制成。在另一实施方式中，催化剂层可以由处于所述内部空间的珠状催化剂构成。在一种实施方式中，重整器可以包括多个反应器主体。附图说明通过参考附图描述本专利技术的示例性实施方式，本专利技术的上述和其它特点以及优点将更加清晰。附图中：图1是本专利技术一实施方式的燃料电池系统的示意性框图；图2是本专利技术一实施方式的用于燃料电池系统的重整器的透视图；图3是图2所示的重整器的横截面图；图4是图2所示的重整器的局部分解透视图；图5是本专利技术一实施方式的反应主体的结构及其制造方法的分解透视-->图；图6是本专利技术另一实施方式的用于燃料电池系统的重整器结构的示意性横截面图；图7是本专利技术又一实施方式的用于燃料电池系统的重整器的透视图；图8是图7所示的重整器的局部分解透视图；图9是图7所示的重整器的横截面图；图10是图7所示的重整器的反应器主体结构及其制造方法的分解透视图；图11是本专利技术再一实施方式的用于燃料电池系统的重整器结构的示意性横截面图。具体实施方式下文将参考附图详细说明本专利技术的示例性实施方式，以便于本领域技术人员方便地实施本专利技术。当然，本专利技术不限于这些示例性实施方式，而可以有多种实施形式。图1是本专利技术一实施方式的燃料电池系统的示意性框图。参考该图，在形成为聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)的燃料电池系统100中通过重整含有燃料的反应物产生氢，借此产生电能。用于燃料电池系统100的燃料包括含氢的液体或气体燃料，例如甲醇、乙醇或天然气。在一实施方式中，使用液体燃料。在一种实施方式中，燃料电池系统100包括用于通过氢和氧之间的反应产生电能的电池堆10、通过重整含燃料的反应物产生氢并将氢提供给电池堆10的重整器30、用于向重整器30提供燃料的燃料供应单元50、和用于向电池堆10提供氧的空气供应单元70。电池堆10包括用于产生电能的发电体11的至少一个单元。发电体11可以具有将隔板(在本
中称为“二极板”)设置为与膜电极组件(MEA)的两个表面紧密接触的结构。在一种实施方式中，燃料电池系统100的电池堆10可以通过依次设置多个发电体11而构成。因为可将电池堆10构成为常规的聚合物电解质膜燃料电池的电池堆，所以下面省略对其的详细说明。-->在一实施方式中，重整器30由燃料处理单元组成，该燃料处理单元以化学方式改变前面提到的反应物，并最后重整由燃料供应单元50提供的燃料，从而产生氢。在一实施方式中，燃料处理单元可以包括利用热能通过燃料的重整反应产生氢的重整反应单元、通过燃料的氧化反应产生热能的氧化反应单元、以及降低氢中含有的一氧化碳浓度的一氧化碳纯化单元。在一种实施方式中，向重整器30提供燃料的燃料供应单元50可以包括储存燃料的燃料箱51和排出燃料并向重整器30供应燃料的燃料泵53。在一实施方式中，空气供应单元70可以包括以预定的泵压从大气中抽吸空气并向电池堆10供应空气的空气泵71。这里，空气供应单元70不局限于前面所提到的空气泵71，且该空气供应单元70可以包括具有常规结构的风扇。下文将参考附图详细说明本专利技术这些实施方式中的重整器30。图2是本专利技术一实施方式的燃料电池系统的重整器的透视图。图3是图2所示的重整器的横截面图。参考这些附图，重整器30包括利用热能通过燃料的重整反应产生氢的燃料处理单元的重整反应单元。在一实施方式中，重整器30包括平板型反应器主体41，其中形成有催化剂层38，以促进重整反应。在一种实施方式中，反应器主体41由基本上为矩形(参见图2，x轴方向的长度比y轴方向的长度长的矩形)并且其中形成特定空腔(cavity)43(参见图3)的金属板构成。在空腔43中，加入珠状催化剂，以形成前面提到的催化剂层38。在另一实施方式中，反应器主体41包括孔45和修整单元47，催化剂通过该孔被加入空腔43，修整单元47实际上封闭孔45。在一实施方式中，孔45是通向空腔43的洞，其被形成于反应器主体41一侧。实际上，如图4所示，孔45是形成在反应器主体41一侧的开口46，致使可将修整单元47插入以盖住(cap off)开口46。在一实施方式中，如这些附图所示，孔45可以是形成在反应器主体41侧表面上的单个洞，当然孔45不局限于此。也可以在反应器主体41的侧表面形成多个洞。-->修整单元47可以由连接到插入催化剂的孔45的修整块48形成。修整块48通过孔45的开口端46被插入，以密封孔45。如图3所示，在反应器主体41上设置焊道49，以将修整块48与孔45的开口端46连接。焊道49可以通过激光焊接修整块48和孔46的开口端46的边缘来形成。对修整块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃料电池系统的重整器，包括具有用于催化剂层的空腔的平板型反应器主体，其中，该反应器主体包括：多块板；形成在所述板之间并将所述板彼此固定的连接部分；至少一个位于所述板上用于插入催化剂的孔；及密封 所述孔的修整单元。

【技术特征摘要】
KR 2005-4-12 30268/05;KR 2005-6-24 54828/051.一种用于燃料电池系统的重整器，包括具有用于催化剂层的空腔的平板型反应器主体，其中，该反应器主体包括：多块板；形成在所述板之间并将所述板彼此固定的连接部分；至少一个位于所述板上用于插入催化剂的孔；及密封所述孔的修整单元。2.如权利要求1所述的重整器，其中，所述修整单元通过焊接被固定到所述板上。3.如权利要求1所述的重整器，其中，所述板包括：具有凹陷部分以形成所述空腔的第一金属板；所述孔是通过切割沿所述凹陷部分边缘设置的所述第一金属板的壁的一部分形成的；及遮盖所述凹陷部分并与所述第一金属板紧密接触的第二金属板。4.如权利要求3所述的重整器，其中，所述修整单元与所述孔的形状相应并被插入连接的孔的块。5.如权利要求1所述的重整器，其中，所述板包括：具有形成空腔的多道槽的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东旭，金周龙，朴真，孔相畯，徐东明，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]