水蒸气发生装置及含其的燃料电池系统制造方法及图纸

公开一种用于改性碳化氢燃料的水蒸气发生装置。水蒸气发生装置包括腔体、将腔体内部的空间划分为水蒸气排出空间及加热空间的空间划分部件、具有外部水供应装移动且位于水蒸气排出空间的端部且经过加热空间的管及向加热空间供应热能的加热装置。所述水蒸气发生装置能够向燃料改性装置稳定、均匀地供应水蒸气。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水蒸气发生装置及含其的燃料电池系统
本专利技术涉及一种向改性碳化氢燃料的燃料改性装置稳定地供应水蒸气的水蒸气发生装置及含其的燃料电池系统。
技术介绍
燃料电池利用氢和氧的反应发电。这种燃料电池在直接使用氢的情况下效率最高，但是为此将氢储存罐直接安装在安装燃料电池的位置的情况下将引起诸多安全性方面的问题。因此，目前对碳化氢燃料进行改性生成氢并将此作为燃料电池的燃料使用。主要使用的上述改性碳化氢燃料的方法为使水蒸气与碳化氢燃料反应生成氢的水蒸气改性方法。这种水蒸气改性方法通过水蒸气与碳化氢燃料的反应主要生成氢、一氧化碳、二氧化碳等，这些作为燃料气体供应到燃料电池。而根据这种水蒸气改性方法，水蒸气的量少于碳化氢燃料量或反应温度下降的情况下，其反应生成能够急剧损坏燃料电池的电极的碳(C)的问题。因此，为防止这种生成碳(C)的问题，需要向碳化氢燃料与水蒸气发生反应的燃料改性装置稳定、均匀地供应水蒸气。
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个目的是提供一种能够向燃料改性装置稳定、均匀地供应水蒸气的水蒸气发生装置。本专利技术的另一目的是提供一种包括所述水蒸气发生装置的燃料电池系统。技术方案本专利技术实施例的水蒸气发生装置包括：具有内部空间的腔体；配置于所述腔体的内部，将所述内部空间划分为水蒸气排出空间及加热空间的空间划分部件；具有连接于外部水供应装置的第一端部及位于所述水蒸气排出空间的第二端部且经过所述加热空间的管；及向所述加热空间供应热能的加热装置。这种情况下，所述腔体可具有将所述水蒸气排出空间连接到燃料改性装置的水蒸气排出口。所述加热装置可包括向所述加热空间供应高温气体的高温气体供应装置，这种情况下，所述腔体具有所述加热空间、用于来自所述高温气体供应装置的所述高温气体注入的气体注入口及从所述加热空间排出所述高温气体的气体排出口。不同于此，所述加热装置可包括设置于形成所述加热空间的所述腔体的侧壁的电热加热器。根据一个实施例，所述水蒸气发生装置还可以包括热保有介质，其配置于所述水蒸气排出空间的内部，包括比热(specificheat)大于所述腔体及所述空间划分部件的比热的物质。根据一个例子，所述热保有介质可包括多个珠或者具有发泡体或网结构。根据一个实施例，所述水蒸气排出空间可包括连接于所述水蒸气排出口的第一空间及位于所述第一空间的下部用于配置所述热保有介质的第二空间，这种情况下，可以使得所述第二空间的上部侧连接于所述第一空间且侧部或底部被所述加热空间包围。根据一个实施例，所述空间划分部件可包括具有形成于中间部分的开口部，结合于所述腔体的侧壁，位于所述第一空间和所述加热空间之间的第一划分部及从所述开口部向下部延伸形成所述第二空间，位于所述第二空间与所述加热空间之间的第二划分部。这种情况下，所述第一划分部的上部面可以具有向所述第二空间的方向倾斜的形状使得因重力而落在所述第一划分部的上部面的液态水向所述第二空间移动。根据一个实施例，所述水蒸气发生装置还可以包括配置于所述第二空间的内部感测存在于所述第二空间的液态水的水感测器。例如，所述水感测器可包括配置于所述第二空间的内部的温度测定仪或液体感测器。根据一个实施例，所述管中位于所述加热空间的内部的部分可配置成包围所述第二空间的线圈形态。本专利技术实施例的燃料电池系统包括：将水供应装置供应的液态水变成水蒸气的水蒸气发生装置；使所述水蒸气发生装置供应的水蒸气及碳化氢燃料反应生成含氢的燃料气体的燃料改性装置；及利用所述燃料改性装置供应的所述燃料气体及外部空气供应装置供应的空气发电的燃料电池堆。并且，所述水蒸气发生装置包括：具有内部空间的腔体；配置于所述腔体的内部，将所述内部空间划分为水蒸气排出空间及加热空间的空间划分部件；具有连接于所述水供应装置的第一端部及位于所述水蒸气排出空间的第二端部且经过所述加热空间的管；及向所述加热空间供应热能的加热装置，所述腔体具有将所述水蒸气排出空间连接到所述燃料改性装置的水蒸气排出口。技术效果根据以上说明的水蒸气发生装置及含其的燃料电池系统，能够显著提高燃料电池系统的稳定性。具体来讲，并非将水蒸气发生装置的管直接连接到燃料改性装置，而是通过腔体的水蒸气排出空间连接，因此不仅能够向燃料改性装置均匀地供应水蒸气，还能够在高温气体的温度减小或加热装置故障等发生异常情况而导致管处的液态水无法变成水蒸气的情况下防止液态水供应到燃料改性装置。并且，通过在所述腔体的水蒸气排出空间配置热保有介质，在发生上述异常情况时也能够利用所述热保有介质所储存的热能将供应到所述水蒸气排出空间的液态水转换成水蒸气。并且，通过在所述腔体的水蒸气排出空间设置水感测器，能够在早期确认上述异常情况的发生。附图说明图1为用于说明本专利技术实施例的水蒸气发生装置的剖面图；图2为用于说明本专利技术实施例的燃料电池系统的示意图。具体实施方式以下，参见附图详细地说明本专利技术的实施例。本专利技术可做多种变更，可以具有多种形态，以下在附图例示特定实施例并在正文进行详细说明。但这目的并不是将本专利技术限定在所公开的形态，实际上应该理解为包括本专利技术思想及技术范围内的所有变更、等同物及替代物。在说明各附图时对类似的构成要素标注类似的附图标记。为确保本专利技术的明确性，附图中各结构的尺寸比实际有所放大。第一、第二等用语可用于说明多种构成要素，但所述构成要素不得限定于所述用语。所述用语只是用于区分一个构成要素与其他构成要素。例如，在不脱离本专利技术技术方案的前提下，可以把第一构成要素命名为第二构成要素，类似地，可以把第二构成要素命名为第一构成要素。本申请中所使用的用语只是用于说明特定实施例，并非限定本专利技术。单数的表现形式在文中无其他明确定义的情况下包括复数的表现形式。应该将本申请中的“包括”或“具有”等用语理解为存在说明书上记载的特征、步骤、动作、构成要素、部件或其组合，而不应理解为预先排除一个或多个其他特征或步骤、动作、构成要素、部件或其组合若无其他定义，此处使用的包括技术用语或科学用语在内的所有用语均表示与本领域普通技术人员的通常理解相同的意思。通常使用的词典中定义过的用语应解释为与相关技术的文章中的意思相一致的意思，本申请中没有明确定义的情况下不得解释为理想性或过度形式性的意思。<水蒸气发生装置(SteamGenerator)>图1为用于说明本专利技术实施例的水蒸气发生装置的剖面图。参见图1，本专利技术实施例的水蒸气发生装置100可向利用化学角度上含有氢的甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)、天然气(naturalgas)、煤气(coalgas)等碳化氢燃料生成燃料电池的反应所需的氢的燃料改性装置(图2的1200)供应水蒸气。根据一个实施例，供应甲烷(CH4)作为所述碳化氢燃料的情况下，所述燃料改性装置可通过所述甲烷与从所述水蒸气发生装置(100及图2的1100)供应的水蒸气的如下述反应式1所示的反应生成所述氢。[反应式1]3CH4+4H2O→10H2+2CO+CO2在上述反应的同时，基于所述燃料改性装置内部的反应温度及水蒸气和碳成分的比例，可能发生如下述反应式2所示的生成碳(C)的副反应，如上生成的碳供应到燃料电池堆(图2的1300)的情况下损坏燃料电池的燃料极，能够造成燃料电池的性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水蒸气发生装置，其特征在于，包括：具有内部空间的腔体；配置于所述腔体的内部，将所述内部空间划分为水蒸气排出空间及加热空间的空间划分部件；具有连接于外部水供应装置的第一端部及位于所述水蒸气排出空间的第二端部且经过所述加热空间的管；及向所述加热空间供应热能的加热装置，其中，所述腔体具有将所述水蒸气排出空间连接到燃料改性装置的水蒸气排出口。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.17 KR 10-2015-00543091.一种水蒸气发生装置，其特征在于，包括：具有内部空间的腔体；配置于所述腔体的内部，将所述内部空间划分为水蒸气排出空间及加热空间的空间划分部件；具有连接于外部水供应装置的第一端部及位于所述水蒸气排出空间的第二端部且经过所述加热空间的管；及向所述加热空间供应热能的加热装置，其中，所述腔体具有将所述水蒸气排出空间连接到燃料改性装置的水蒸气排出口。2.根据权利要求1所述的水蒸气发生装置，其特征在于：所述加热装置包括向所述加热空间供应高温气体的高温气体供应装置，所述腔体具有所述加热空间、用于来自所述高温气体供应装置的所述高温气体注入的气体注入口及从所述加热空间排出所述高温气体的气体排出口。3.根据权利要求1所述的水蒸气发生装置，其特征在于：所述加热装置包括设置于形成所述加热空间的所述腔体的侧壁的电热加热器。4.根据权利要求1所述的水蒸气发生装置，其特征在于，还包括：热保有介质，其配置于所述水蒸气排出空间的内部，包括比热(specificheat)大于所述腔体及所述空间划分部件的比热的物质。5.根据权利要求4所述的水蒸气发生装置，其特征在于：所述热保有介质包括多个珠或者具有发泡体或网结构。6.根据权利要求4所述的水蒸气发生装置，其特征在于：所述水蒸气排出空间包括连接于所述水蒸气排出口的第一空间及位于所述第一空间的下部用于配置所述热保有介质的第二空间，所述第二空间的上部侧连接于所述第一空间且侧部或底部被所述加热空间包围。7.根据权利要求6所述的水蒸气发生装置，其特征在于，所述空间划分部件包括：具有形成于中间部分的开口部，结合于所述腔体的侧壁，位于所述第一空间和所述加热空间之间的第一划分部；及从所述开口部向下部延伸形成所述第二空间，位于所述第二空间与所述加热空间之间的第二划分部。8.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔成皥，梁炳昶，
申请(专利权)人：美科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR