【技术实现步骤摘要】
用于重整器燃料电池系统燃料汽化的方法和装置
本专利技术涉及包括一个重整器的燃料电池系统，所述重整器由组分包含氢的液体燃料产生在燃料电池中使用的富氢气。更具体的，本专利技术涉及在燃料加入到重整器之前的燃料汽化。
技术介绍
近年来已经发现了在用于产生电能的燃料电池的兴趣方面的显著增加。一个兴趣比较高的方面在用于机动车的动力系统设计中。如公知的，典型的燃料电池结合氢和氧以产生电，产生的电然后可以被用于驱动一个可以用于提供机动车动力的电动机。更近年来，已经有了多种使用被称作重整器的燃料电池系统的建议。重整器是化学处理器，其接收输入的含烃或基于烃的原料流并将其与水反应以提供一个含有丰富氢气的输出流。这种氢气，在被进一步处理以除去对燃料电池有害的成分之后，所述有害成分最显著的是一氧化碳，然后被提供到燃料电池的阳极。大气被提供到燃料电池的阴极。空气中的氧和阳极气体中的氢反应以提供水并产生电，产生的电可以用于驱动一个例如电动机的负载。重整器必须接收蒸汽形态的燃料和水。因此，如果要消除与某些纯氢燃料电池结合的高压容器的缺点，一些输送容器中液体形态燃料的装置必须与用于在其加入重整器之前汽化水和燃料的装置一起提供，所述容器可比作汽油或柴油燃料箱。虽然对于许多非-车辆的应用，将水和燃料汽化的问题可能可以被相对简单地解决，下面的问题变得更加困难，其期望由燃料电池产生的电可以对电载荷改变作出快速响应。在上下文的车辆中，这意味着燃料电池必须快速响应由车辆驾驶员通过改变传统气动踏板的燃料电池当量位置而发出的命令改变。已经确定燃料电池对命令改变的响应速度依赖于汽化器中水和燃-->料的质量...
【技术保护点】
在一个包括燃料电池的燃料电池系统中，所述燃料电池系统包括一个汽化燃料入口、一个要被汽化的液体燃料的源和一个将燃料电池和该源互连的燃料汽化器，一种在燃料汽化器中将燃料汽化的方法，包括：（ａ）将要被汽化的液体燃料引入到该燃料汽化器的一燃 料流通道的一个燃料入口中；（ｂ）使被加热的流体通过至少一个与所述燃料流通道形成热交换关系的热流体流动通道以加热和汽化其中的燃料；以及（ｃ）当燃料从所述入口通过到达燃料以蒸汽排出的出口处时，如此控制燃料的压力下降以至压力下降的 大多数在任何液体燃料被实际汽化之前在靠近所述入口处发生。
【技术特征摘要】
US 2002-5-14 10/145,5311.在一个包括燃料电池的燃料电池系统中，所述燃料电池系统包括一个汽化燃料入口、一个要被汽化的液体燃料的源和一个将燃料电池和该源互连的燃料汽化器，一种在燃料汽化器中将燃料汽化的方法，包括：(a)将要被汽化的液体燃料引入到该燃料汽化器的一燃料流通道的一个燃料入口中；(b)使被加热的流体通过至少一个与所述燃料流通道形成热交换关系的热流体流动通道以加热和汽化其中的燃料；以及(c)当燃料从所述入口通过到达燃料以蒸汽排出的出口处时，如此控制燃料的压力下降以至压力下降的大多数在任何液体燃料被实际汽化之前在靠近所述入口处发生。2.如权利要求1所述的方法，其中所述的大多数为至少约70％。3.如权利要求1所述的方法，其中所述的大多数为至少约95％。4.如权利要求1所述的方法，其中具有数个所述的燃料流通道，它们平行连接并且具有基本相等的燃料流阻。5.如权利要求4所述的方法，其中每个所述的燃料流通道长度基本相等并且液压构形基本相同。6.如权利要求1所述的方法，其中步骤(c)通过(c1)在所述燃料流通道中在直接邻近所述入口处提供一个高流阻曲径，和(c2)使从所述曲径到所述出口的其余部分的所述燃料流通道具有低流阻而被执行。7.如权利要求6所述的方法，其中步骤(c2)通过产生所述其余部分使其由十字形交叉槽构成而完成，十字形交槽叉对于穿过所述燃料汽化器的燃料流平均方向的角度从邻接所述曲径的点到所述出口逐步递减。8.如权利要求7所述的方法，其中步骤(c2)进一步通过使所述槽的宽度从所述点到所述出口逐步增加而完成。-->9.如权利要求7所述的方法，其中步骤(c2)进一步通过使至少一些所述槽的宽度从最接近所述入口的槽上游端到最接近所述出口的槽下游端增加而实现。10.如权利要求9所述的方法，其中存在数个所述的燃料流通道，所述燃料流通道平行连接并具有基本相等的燃料流阻，并且其中所述的大多数为至少约80％。11.如权利要求10所述的方法，其中步骤(c1)通过产生所述曲径使其包括数个互连的相对短并且窄的槽和一个相对长的总管槽而完成，所述数个互连的相对短并且窄的槽以液压顺序连接并且与所述入口形成流体连通，所述相对长的总管槽大致横向于所述燃料流的平均方向，并且其包括以均匀间隔延伸到所述十字形交叉细长槽构成的其余部分的数个小孔槽。12.如权利要求11所述的方法，其中步骤(c1)进一步通过在所述燃料流通道中在所述窄槽下游并在所述第一指定小孔槽上游包括另外的一些所述小孔槽而完成。13.一种燃料电池系统，包括：一个用于为燃料电池存储液体燃料的燃料存储器；一个用于消耗燃料并从那里产生电的燃料电池；一个用于接收汽化状态燃料的燃料重整器，并且其连接到燃料电池用于为其提供在其中消耗的燃料；以及一个设置在燃料存储器和燃料重整器之间的燃料汽化器，用于从燃料存储器接收液体燃料并将液体燃料汽化成汽化状态用以输送到燃料重整器，并且包括一个热交换器，所述热交换器具有一个热流体入口、一个热流体出口和一个将所述入口和所述出口互连的芯部，所述芯部具有在所述热流体入口和所述热流体出口之间延伸的并且与液体/汽化燃料通道形成热交换的交替的热流体通道，所述热流体通道每一个都包括一个或数个延伸达其长度的肋片，以及两个结合到并夹住所述(数个)肋片的隔板，所述热交换器进一步包括一个液体燃料入口和一个汽化燃料出口，所述液体/汽化燃料通道在所述液体燃料入口和-->所述汽化燃料出口之间延伸并且包括两个邻接的板，每一个邻接的板具有在其中的细长槽或沟，并且所述细长槽或沟相对于所述液体/汽化燃料通道中燃料流的平均方向对角延伸，在一个板中的槽或沟与另一个板中的槽或沟十字形交叉以与其形成流体连通，所述槽或沟具有关于穿过所述燃料汽化器的燃料流平均方向从所述液体燃料入口到所述汽化燃料出口逐步递减的角度。14.如权利要求13所述的燃料电池系统，其中所述槽或沟的横截面面积从所述液体燃料入口到所述汽化燃料出口逐步递增。15.如权利要求13所述的燃料电池系统，其中至少一些所述槽或沟在它们靠近所述液体燃料入口的末端比在它们靠近所述汽化燃料出口的末端更窄。16.如权利要求15所述的燃料电池系统，其中至少一些所述槽或沟是锥形的。17.如权利要求16所述的燃料电池系统，其中所述槽或沟是大致直的。18.如权利要求16所述的燃料电池系统，其中所述槽或沟是不直的。19.如权利要求18所述的燃料电池系统，其中所述槽或沟是V-形的。20.如权利要求16所述的燃料电池系统，其中所述槽或沟成行排列并且包括与相对短的槽或沟交替的相对长的槽或沟。21.如权利要求13所述的燃料电池系统，其中所述液体/汽化燃料通道包括一个曲径，所述曲径可以在邻近所述入口处提供高的压力下降，并且可以提供一个在所述曲径和所述汽化燃料出口之间延伸的低压力下降区域。22.如权利要求21所述的燃料电池系统，其中所述曲径被构造形成为在所述液体燃料入口和所述汽化燃料出口之间产生压力下降的大多数。23.如权利要求22所述的燃料电池系统，其中所述的大多数为至-->少约70％。24.如权利要求23所述的燃料电池系统，其中所述的大多数为至少约95％或更多。25.如权利要求23所述的燃料电池系统，其中所述曲径包括：数个交叉的相对短且窄的槽或沟，所述数个交叉的相对短且窄的槽或沟以液压顺序连接并且与所述的液体燃料入口形成流体连通；和一个大致横向于燃料流的所述平均方向的相对长的总管，并且所述总管包括以均匀间隔延伸到十字形交叉细长槽的所述其余部分的数个小孔槽或沟。26.如权利要求25所述的燃料电池系统，包括在所述流体流通道中在所述窄槽或沟下游并在所述第一次指定的小孔槽或沟上游的另外的一些所述小孔槽或沟。27.如权利要求13所述的燃料电池系统，其中每个所述液体/燃料通道包括数个从所数液体燃料入口延伸到所述汽化燃料出口的液压隔离通道，每个通道具有基本相等的燃料流阻。28.如权利要求27所述的燃料电池系统，其中每个所述通道具有基本相同的长度和基本相同的液压构形。29.一种燃料电池系统，包括：一个为燃料电池存储液体燃料的燃料存储器；一个用于消耗燃料并从那里产生电的燃料电池；一个用于接收汽化状态燃料的燃料重整器，并且其连接到燃料电池用于为其提供在其中消耗的燃料；以及一个设置在燃料存储器和燃料重整器之间的燃料汽化器，用于从燃料存储器接收液体燃料并将液体燃料汽化成汽化状态用以输送到燃料重整器，并且包括一个热交换器，该热交换器具有一个热流体入口、一个热流体出口和一个将所述热流体入口和所述出口互连的芯部，所述芯部具有在所述热流体入口和所述热流体出口之间延伸并且与液体/汽化燃料通道形成热交换的交替的热流体通道，所述热流体通道每一个都包括一个或数个延伸达其长度的肋片，以及两个结合到并夹住所-->述(数个)肋片的隔板，所述热交换器进一步包括一个液体燃料入口和一个汽化燃料出口，所述液体/汽化燃料通道在所述液体燃料入口和所述汽化燃料出口之间延伸并且包括两个邻接的板，每一个邻接的板具有在其中的细长流动通道，并且所述细长流动通道相对于所述液体/汽化燃料通道中燃料流的平均方向对角延伸，在一个板中的流动通道与另一个板中的流动通道十字形交叉以与其形成流体连通，所述流动通道具有从所述液体燃料入口到所述汽化燃料出口逐步递增的宽度。30.如权利要求29所述的燃料电池系统，其中所述的流动通道具有关于通过所述燃料汽化器的燃料流的平均方向从所述液体燃料入口到所述汽化燃料出口逐步递减的角度。31.如权利要求29所述的燃料电池系统，其中所述的流动通道由槽或沟限定。32.如权利要求29所述的燃料电池系统，其中所述的流动通道由槽限定。33.如权利要求32所述的燃料电池系统，其中所述至少一些槽是锥形的。34.如权利要求32所述的燃料电池系统，其中所述的槽是大致直的。35.如权利要求32所述的燃料电池系统，其中所述的槽是不直的。36.如权利要求35所述的燃料电池系统，其中所述的槽是V-形的。37.如权利要求32所述的燃料电池系统，其中所述的槽成行排列并且包括与相对短的槽交替的相对长的槽。38.如权利要求29所述的燃料电池系统，其中所述液体/汽化燃料通道包括一个曲径，该曲径可以在邻近所述入口处提供高的压力下降，并且可以提供一个在所述曲径和所述汽化燃料出口之间延伸的低压力下降区域。39.如权利要求38所述的燃料电池系统，其中所述曲径被构造形-->成为在所述液体燃料入口和所述汽化燃料出口之间产生压力下降的大多数。40.如权利要求38所述的燃料电池系统，其中所述的大多数为至少约70％。41.如权利要求39所述的燃料电池系统，其中所述的大多数为至少约95％或更多。42.如权利要求38所述的燃料电池系统，其中所述曲径包括：数个交叉的相对短且窄的槽或沟，其以液压顺序连接并且与所述入口形成流体连通；和一个大致横向于所述燃料流的平均方向的相对长的总管，并且该总管包括以均匀间隔延伸到所述十字形交叉细长槽的其余部分的数个小孔槽。43.如权利要求42所述的燃料电池系统，包括在所述燃料流通道中在所述窄槽下游并在所述第一次指定的小孔槽上游的另外的一些所述小孔槽。44.如权利要求29所述的燃料电池系统，其中每个所述液体/燃料通道包括数个从所数液体燃料入口延伸到所述汽化燃料出口的液压隔离通道，每个通道具有基本相等的燃料流阻。45.如权利要求43所述的燃料电池系统，其中每个所述液压隔离通道具有基本相同的长度和基本相同的液压构形。46.一种燃料电池系统，包括：一个用于为燃料电池存储液体燃料的燃料存储器；一个用于消耗燃料并从其上产生电的燃料电池；一个用于接收汽化状态燃料的燃料重整器，并且其连接到燃料电池用于为其提供在其中消耗的燃料；以及一个设置在燃料存储器和燃料重整器之间的燃料汽化器，用于从燃料存储器接收液体燃料并将液体燃料汽化成汽化状态用以输送到燃料重整器，并且包括一个热交换器，该热交换器具有一个热流体入口、一个热流体出口和一个将所述入口和所述出口互连的芯部，所述芯部具有在所述热流体入口和所述热流体出口之间延伸并且与液体/汽化-->燃料通道形成热交换的交替的热流体通道，所述热流体通道每一个都包括一个或多个延伸达其长度的肋片，以及两个结合到并夹住所述(数个)肋片的隔板，所述热交换器进一步包括一个液体燃料入口和一个汽化燃料出口，所述液体/汽化燃料通道在所述液体燃料入口和所述汽化燃料出口之间延伸并且包括两个邻接的板，每一个板具有在其中并且相对于所述液体/汽化燃料通道中燃料流的平均方向对角延伸的细长槽，在一个板中的槽与另一个板中的槽十字形交叉以与其形成流体连通，并且所述液体/汽化燃料通道还包括结合到并夹住所述邻接的板的隔板，所述槽具有从所述液体燃料入口到所述汽化燃料出口逐步递增的宽度。47.一种燃料电池系统，包括：一个燃料电池；一个用于所述燃料电池的液体燃料源；以及一个设置在所述燃料电池和所述源之间的燃料汽化器，用于汽化从所述源接收的液体燃料并提供汽化燃料到所述的燃料电池，所述汽化器包括一个与用于加热热交换介质的通道形成热交换关系的燃料通道结构，其被下列部件限定：在其中具有数个燃料流区域的至少一个燃料通道片，一个处于或靠近所述片一端连接以输送液体燃料到所述燃料流区域的入口，一个处于或靠近所述片相对端的出口，并且包括一个在片中连接到所述燃料流区域并用作使...
【专利技术属性】
技术研发人员：MJ赖因克，J瓦特莱，MG沃斯，M魏瑟尔，B莫策特，S图姆，DC格拉内茨克，
申请(专利权)人：穆丹制造公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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