氢产生设备和燃料电池系统技术方案

技术编号:3244027 阅读:164 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术提供了一种氢产生设备,其包括周期地以重整及再生(燃烧)模式工作的两个催化反应器,其中可以抑制与对再生反应的切换频率增加相关的重整效率的降低,并可以稳定地通过重整来产生氢。在重整反应中,从具有氢可渗透膜的氢分离膜燃料电池(30)排放的阴极排气被供应至PSR重整器(10)及(20),在两者中交替进行重整反应及再生反应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种氢产生设备,其中通过在使用催化剂的燃料重整反应以及通过加热来使催化剂再生的再生反应这两者之间进行切换来交替地进行这些反应,本专利技术还涉及配备有这种设备的燃料电池系统。
技术介绍
常规电动车辆装载有作为动力源用于驱动车辆的燃料电池以及使燃料电池工作发电的燃料,该燃料是氢或用于产生氢的原料燃料。当将氢本身装载在车辆上时,氢气被压缩并被充入高压气缸,或被液化以充入液罐,或通过使用氢吸收合金或氢吸收材料被装载在车辆上。但是,高压容器的容积相对较小,由此导致充入的氢量较小,却需要较大的壁厚。使用液化氢的液化充入方法不可避免地存在汽化损耗,并需要更多的能量来对氢气进行液化。氢吸收合金或氢吸收材料不具有电动车辆等所需的足够高的氢存储密度,并且对氢气的吸收和/或吸附进行控制也较为困难。尽管还可以使用通过对原料燃料进行蒸气重整而获得氢的方法,但重整反应是吸热反应,因此需要额外的热源。因此,在采用电加热器等作为热源的系统中不可能提高总的能量效率。因此,在各种不同环境条件下均可稳定地确保氢量是必要的。需要在技术上建立一种供应氢的方法,并希望着眼于未来在各种设备中对氢的使用量的增加来建本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氢产生设备,包括至少两个重整反应器并包括供应单元,所述重整反应器包含催化剂,在所述重整反应器中,当供应待重整反应物时,所述待重整反应物在经加热的所述催化剂上进行重整反应,并且,当供应燃烧燃料时,所述燃烧燃料在所述催化剂上进行燃烧反应以加热所述催化剂,所述供应单元用于为所述重整反应将含氧气体供应至所述重整反应器中至少一者。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-3-8 064608/20051.一种氢产生设备,包括至少两个重整反应器并包括供应单元,所述重整反应器包含催化剂,在所述重整反应器中,当供应待重整反应物时,所述待重整反应物在经加热的所述催化剂上进行重整反应,并且,当供应燃烧燃料时,所述燃烧燃料在所述催化剂上进行燃烧反应以加热所述催化剂,所述供应单元用于为所述重整反应将含氧气体供应至所述重整反应器中至少一者。2.一种燃料电池系统,其包括氢产生设备以及燃料电池,所述氢产生设备包括至少两个重整反应器并包括供应单元,所述重整反应器包含催化剂,在所述重整反应器中,当供应待重整反应物时,所述待重整反应物在经加热的所述催化剂上进行重整反应,并且,当供应燃烧燃料时,所述燃烧燃料进行燃烧反应以加热所述催化剂,所述供应单元将含氧气体供应至所述重整反应器中进行所述重整反应的至少一者,所述燃料电池通过供应在所述氢产生设备中产生的经重整的含氢气体来发电,其中所述供应单元通过将从所述燃料电池排放的阴极排气直接供应至进行所述重整反应的至少一个重整反应器来供应所述含氧气体。3.根据权利要求2所述的燃料电池系统,其中,所述燃料电池包含电解质,所述电解质具有电解质层,所述电解质层形成在氢可渗透金属层的至少一个面上。4.根据权利要求2所述的燃料电池系统,其中,进行所述重整反应的至少一个重整反应器被构造成进行蒸气重整反应以及部分氧化反应,所述燃料电池系统还包括反应控制单元,所述反应控制单元用于控制所述这些反应,以在所述燃料电池的功率负载由低变高时,使所述重整反应器中所述部分氧化反应的比率大于用于低负载时的比率。5.根据权利要求3所述的燃料电池系统,其中,进行所述重整反应的至少一个重整反应器被构造成进行蒸气重整反应以及部分氧化反应,所述燃料电池系统还包括反应控制单元,所述反应控制单元用于控制所述这些反应,以在所述燃料电池的功率负载由低变高时,使所述重整反应器中所-->述部分氧化反应的比率大于用于低负载时的比率。6.根据权利要求2所述的燃料电池系统,其中,所述燃料电池还包括冷却单元,所述冷却单元使用冷却介质来冷却所述燃料电池,从所述冷却单元排放的所述冷却介质与所述阴极排气一起被供应到所述重整反应器中进行所述重整反应的至少一者中。7.根据权利要求3所述的燃料电池系统,其中,所述燃料电池还包括冷却单元,所述冷却单元使用冷却介质来冷却所述燃料电池,从所述冷却单元排放的所述冷却介质与所述阴极排气一起被供应到所述重整反应器中进行所述重整反应的至少一者中。8.根据权利要求4所述的燃料电池系统,其中,所述燃料电池还包括冷却单元...

【专利技术属性】
技术研发人员:永坂圭介伊藤直树井口哲青山智青木博史志满津孝三井宏之
申请(专利权)人:丰田自动车株式会社
类型:发明
国别省市:JP[日本]

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