本发明专利技术涉及一种用于燃料电池系统(100)的燃烧器装置(10)，具有带有用于输入燃料
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于燃料电池系统的燃烧器装置
[0001]本专利技术涉及一种用于燃料电池系统的燃烧器装置以及一种具有这种燃烧器装置的燃料电池系统。
技术介绍
[0002]已知的是燃料电池系统具有燃烧器装置，它们尤其在燃料电池系统加热时提供呈热形式的能量。这种燃烧器装置能够在燃料电池系统的正常工作中作为补燃器用来再处理废气和/或也用作预燃器。为了在燃料电池系统启动阶段内的加热，在已知的燃料电池系统中采用两种不同的燃烧器概念。其一是火焰燃烧器，其二是所谓的催化燃烧器。
[0003]在催化燃烧器情况下，燃料流流过催化器体且因此发生催化燃烧。催化燃烧产生热，热随后被送入燃料电池系统和尤其是其中的燃料电池堆。但这种纯催化起效的燃烧的缺点是其相对低的功率能力及其缓慢的加热速度。
[0004]也知道了采用着焰燃烧器，即，这种燃烧器在形成火焰下使燃料
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空气混合物燃烧并通过这种方式也产生被输入到燃料电池系统的燃料电池堆中的热。但着焰燃烧器的缺点是它们尤其在加热工作中需要相当费事才能稳定运行。这尤其基于以下事实：在燃料电池系统加热时在局部需要这些流体的很高的质量流。这又造成尤其在燃烧器装置中的高速流动，使得在那里有“火焰在点燃之后又被吹灭且因此以不希望的方式停止加热过程”的危险。通常，通过高的结构成本来应对此缺点，以保护已经点燃的火焰以免吹灭。除结构成本外，这还导致这种燃烧器装置的高的结构空间需求和相应大的重量和高昂费用。
技术实现思路
[0005]本专利技术的任务是至少部分消除前述缺点。本专利技术的任务尤其是以低成本的简单方式减小燃烧器装置的结构空间和/或改善燃烧器装置的工作稳定性。
[0006]以上任务通过一种具有权利要求1的特征的燃烧器装置和一种具有权利要求15的特征的燃料电池系统来完成。本专利技术的其它特征和细节来自从属权利要求、说明书和图。在此，关于本专利技术的燃烧器装置所描述的特征和细节显然也与本专利技术的燃料电池系统相关地使用，反之均亦然，故关于对这些专利技术方面的公开内容总是相互参照或可相互参照。
[0007]根据本专利技术，规定一种用于燃料电池系统的燃烧器装置。这种燃烧器装置具有燃烧器壳体，其具有用于供燃料
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空气混合物进入的燃烧器入口。另外，燃烧器壳体配备有用于供燃烧器废气
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空气混合物排出的燃烧器出口。另外，燃烧器装置具有在燃烧器壳体内的催化器体，其具有的催化器空腔供燃烧器入口通入。催化器体在此是透气的且配备有至少部分带有催化涂层的催化器表面。在此，在催化器表面与燃烧器壳体之间形成通入燃烧器出口的旁通空间。催化器体具有纵轴线，其中，该催化器表面至少局部相对于纵轴线具有并非圆形的横截面轮廓。
[0008]本专利技术的燃烧器装置与已知的燃料电池系统的区别尤其是它具有混合燃烧功能性。因此它作为混合燃烧器装置用于提供燃料
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空气混合物的着焰燃烧并且也提供催化转
化反应。尤其是这基于不同的工作温度，因此在转化反应开始时燃料
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空气混合物的催化转化反应产生自由基，其又在高浓度下改善在催化器表面区域中的可点燃性。这导致在点燃之后尤其是催化燃烧以及着焰燃烧能够并行运行并且通过这种方式可以将热输出最大化。通过组合两个单独燃烧功能就已可以在结构空间条件相同或甚至减小的情况下达成排热的明显增强。所需费用和相应的重量已经可以通过燃烧器装置的混合构型而被显著减小。
[0009]为了将用于着焰燃烧点火以及催化燃烧工作的结构空间减小但仍提供足够大的催化表面，通过本专利技术的方式使催化器表面具备并非圆形的横截面轮廓。这是指在催化器体的横向于纵轴线的截面视图中催化器表面的边缘在此截面中形成该横截面轮廓。在纯圆柱形催化器体中通过这种方式将截面设计成纯圆形或基本为圆形的横截面轮廓，而本专利技术规定该横截面轮廓并非圆形。由于该横截面轮廓并非圆形，故比之圆柱形，所产生的催化器表面的几何形状延伸尺寸更大。根据本专利技术设计，横截面轮廓与圆形相差越大，用于催化器表面的几何形状延伸尺寸的增大倍数越大。
[0010]因此如从前一段落中看到地，因横截面轮廓并非圆形而在相同或基本相同的体积下相比于圆柱形催化器体获得催化器表面的增大。除了在燃烧器装置混合工作方式中将催化燃烧和着焰燃烧相结合，在结构空间相同或减小的情况下还通过增大催化器表面来增强催化作用。这能够尤其明显增大2倍以上。
[0011]总之，通过本专利技术的方式提供混合的燃烧功能性，其还基于增大的催化器表面，结果可以在结构空间减小且热输出最大化的情况下获得效率提升。
[0012]要指明的是催化涂层在本专利技术意义上是指起催化作用的材料。起催化作用的材料在此尤其用于从燃料产生用于辅助或允许形成火焰的自由基。尤其通过在催化材料处的催化转化反应产生高浓度的这种自由基，用以在催化器表面区域中形成点燃条件。在本专利技术意义上，燃料在此尤其是指气态燃料、即燃气。
[0013]催化器体优选设计成以纵轴线为主延伸方向。原则上，催化器体可以基于圆柱形基本形状，其中，遵守根据本专利技术的横截面轮廓设定条件。催化器体的各自柱体末端可以设计成闭合的。所述末端既可以设计成气密的，也可设计成透气的。优选的是该燃料
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空气混合物的主流通方向横向于纵轴线、即在径向上形成。
[0014]也还要指出的是催化器体有利地可居中安置在燃烧器壳体内。居中安置催化器体导致在催化器体与燃烧器壳体之间形成旁通空间，其均匀地且尤其是对称地围绕催化器体布置。由于旁通空间现在能够使空气在催化器体旁边经过，故可以出现规定的λ值，其在催化器体外且因而在旁通空间内提供期望的着焰燃烧。
[0015]通过如前所述地按规定设计旁通空间而可能的是，一方面形成在燃料和空气之间的用于催化燃烧的规定浓度条件，另一方面形成用于旁通空间内着焰燃烧的规定的空气比。尤其是这借助于相应的控制阀来达成，就像例如随后还要详述的那样。
[0016]当在本专利技术的燃烧器装置中燃烧器壳体具有尤其是与燃烧器入口分开的进风口以用于使空气进入旁通空间时可带来优点。显然也可以通过其它通道将空气送入旁通空间。在此，进风口可以与下述空气源以流体连通的方式相连，该空气源作为共同空气源也给燃烧器入口供应相应空气以产生燃料
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空气混合物。在燃料电池系统中，在此最简单的方式是抽吸环境空气作为空气源。
[0017]如随后还解释地，可以通过经由单独的进风口输入空气来调节旁通空间内的空气
浓度和进而旁通空间内关于燃料的化学当量比。期望的着焰燃烧可以通过这种方式被更好地控制且尤其独立于催化燃烧地被控制和/或调整。
[0018]当根据前一段落的进风口具有用于控制进入旁通空间的空气质量流的控制阀时可以带来优点。这种控制阀尤其也允许完全闭锁和/或完全打开各自进风口，从而旁通空间在极端位置可相对于空气供应被全封闭。一旦进行着焰燃烧的点燃，则可以通过用控制阀改变旁通空间内的化学当量比来借助控制阀改变着焰燃烧强度。因此得到特别简单且低成本的控制可能性，用以与催化燃烧分开地控制着焰燃本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于燃料电池系统(100)的燃烧器装置(10)，具有：
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燃烧器壳体(20)，它带有用于输入燃料
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空气混合物(BL)的燃烧器入口(22)和用于排出燃烧器废气
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空气混合物(BAL)的燃烧器出口(24)，以及
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在该燃烧器壳体(20)内的且具有催化器空腔(32)的催化器体(30)，该燃烧器入口(22)通入该催化器空腔，其中，该催化器体(30)是透气的，并且具有至少部分带有催化涂层(36)的催化器表面(34)，其中，在该催化器表面(34)与该燃烧器壳体(20)之间形成通入该燃烧器出口(24)的旁通空间(40)，其中，该催化器体(30)还具有纵轴线(LA)，并且该催化器表面(34)至少局部关于该纵轴线(LA)具有非圆形的横截面轮廓(QK)。2.根据权利要求1所述的燃烧器装置(10)，其特征是，该燃烧器壳体(20)具有尤其与该燃烧器入口(22)分开的进风口(26)，用于使空气进入该旁通空间(40)。3.根据权利要求2所述的燃烧器装置(10)，其特征是，该进风口(26)具有用于控制进入该旁通空间(40)的空气质量流的控制阀(28)。4.根据前述权利要求之一所述的燃烧器装置(10)，其特征是，在该燃烧器出口(24)之中和/或之后设置用于向该燃烧器废气
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空气混合物(BAL)可控地输送空气(L)的供风装置(29)。5.根据前述权利要求之一所述的燃烧器装置(10)，其特征是，该燃烧器入口(22)、通入该催化器空腔(32)的空腔入口(33)和/或该催化器空腔(32)具有混合部(50)，用于将空气(L)和燃料(B)混合。6.根据前述权利要求之一所述的燃烧器装置(10)，其特征是，该催化器体(30)被设计成关于该纵轴线(LA)沿径向排出燃料
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空...
【专利技术属性】
技术研发人员：拉斐尔，
申请(专利权)人：AVL李斯特有限公司，
类型：发明
国别省市：
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