具有催化剂装置和换热器的重组器以及运行重组器的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于将燃料（３２）和氧化剂（３４）转化成重组物（３０）的重组器（１０），具有催化剂装置（１２）和换热器（１４），燃料（３２）和氧化剂（３４）能够经过催化剂装置入口（３６）流经催化剂装置（１２）。根据本发明专利技术，换热器（１４）与至少一个与催化剂装置入口（３６）相邻的催化剂装置（１２）的部分进行热传递。此外，本发明专利技术还涉及一种用于运行这种重组器（１０）的方法。

【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用于将燃料和氧化剂转化成重组物的重组器，具有催化剂装置和换热器，燃料和氧化剂可以通过催化剂装置入口流经催化剂装置。本专利技术还涉及一种用于运行这种重组器的方法。
技术介绍
在载重汽车领域中，使用燃料电池用于产生电能具有越来越重要的意义。因此例如力求发展辅助能量源(APU，"辅助动力装置")，用以利用这种装置将能量输入到汽车的电力系统布线中并且以这种方式能够不受内燃机运行的影响向设置在汽车中的耗电设备供应电流。为了产生这种电能经常使用SOFC-燃料电池("固体氧化物燃料电池")，向燃料电池输送由重组器输出的重组物，用以产生电能。此外，催化部分氧化作为重组器的重组方式是己知的，其中，重组物在使用催化剂的情况下从氧化剂和燃料中获得。同时，燃料、例如天然气、汽油或柴油与例如作为氧化剂的空气混合并且在催化剂内或者说催化剂装置内氧化。通常在催化剂装置的催化剂装置入口处主要发生强烈的放热反应，其导致在催化剂装置入口的区域或者说周围的强烈的温度升高。在氧化剂或者燃料的流动方向上位于催化剂装置的催化剂装置入口下游的催化剂装置出口的区域中，主要发生吸热的重组反应，其导致相对于催化剂装置入口处的催化剂温度的降低。由此获得重组器的催化剂装置中的普遍公知的典型的温度分布。为了防止催化剂中过高的温度或者说防止超过催化剂中的极限温度，可以调节重组器的空气系数或者说入值(空气/燃料-比例)，即通过调节向重组器中的氧化剂量输送或者空气量输送。其例如通过调节用于向重组器中输送空气的空气鼓风机的转数实现。因为重组器将氧化剂的氧气直接在催化剂装置入口的区域或周围进行转化，所以其在具有强烈的温度梯度或者说温度波动的入值的改变下进行反应。通过至少在催化剂装置入口的区域中出现的强烈的温度波动，严重加大了调节重组器空气系数的难度。此外，常常也无法精确地调节氧化剂输送，用以能够完全排除催化剂装置的过度受热。从DE10355494A1中己经公知了一种用于将燃料和氧化剂转化成重组物的系统和方法。在属于现有技术的该文献中描述了一种重组器，其包括用于将在操作过程期间出现的反应热从重组器中输出的换热器。此外，该换热器配设给重组器的特定的部分，而不是配设给重组器的特定的部件。然而仅仅从重组器输出的热量不足以用来改善重组器的空气系数的可调性，特别是当空气系数的可调性强烈地取决于重组器的特定部件的工作温度时。此外，借助于独立于重组器部件的热输出也无法确保敏感部件的温度位于为该部件设计的温度范围之内。特别是关于包括催化剂装置的重组器，如果在通过调节鼓风机的转数来调节重组器的空气系数用以引起A值的改变，特别容易发生催化剂装置的过热。在这个关系中尽管转数微小变化，A值的改变仍然相对较大并且也导致了较高的温度升高。然而，与重组器部件无关的热输出无法平衡这种强烈的温度升高。因此还存在敏感部件过热的危险。
技术实现思路
因此本专利技术的目的在于，改进这种类型的重组器以及用于运行重组器的方法，使得在同时减小重组器部件的过热风险下能够确保重组器的空气系数的调节。根据本专利技术的重组ll^现有技术的基础上如此改进，即换热器与至少一个与催化剂装置入口相邻的催化剂装置的部皿行热传递。由此催化剂装置的该部分通过热传递不仅能够被加热也能够在重组运行中被冷却。重组器的空气系数的可调性如下得到改善，即ilil调节向换热器的热传递可以平衡在催化剂装置入口的区域中相应的温度升高。因此减小了在调节重组器的空气系数期间的过热风险并且由此改善了极大改善了重组器的可调性。根据本专利技术的重组器可以以有利的方式如此改进，即催化剂装置入口的部分向催化剂装置入口之后流经的催化剂装置出口的方向延伸到预设的范围。此外，该部分可以例如从由催化剂装置入口形成的催化剂装置的一个端部在朝通过催 化剂装置的另一个端部形成的催化齐蝶置出口的方向上延伸到预设的范围。相应 地，催化剂装置入口表示上游的端部以及催化剂装置出口表示下游的端部。该部 分优选具有大约催化剂装置长度的1/3长或者催化剂装置长度的1/2长。此外，根据本专利技术的重组器可以如此实现，即在催化齐蝶置前面连接混合物形成室，可向该混合物形成室输送氧化齐诉n燃料并且M:该混合物形成室可向催化剂装置输送氧化剂和燃料的混合物。此外，换热器,还与混合物形成室的一 个部分进行热传递。由此可以在混合物形成室中就能够进行加热或在某些情况下也可进行混合物的7转卩。此外，根据本专利技术的重组器可以如此实施，即在混合物形成室前面连接可流经氧化剂的并且与换热器iiaai接器相连的小室，经过该小室可以至少部分地向换热器输送氧化剂。由此可以进一步改善重组器的可调性。特别是优选由同种流 体介质如氧化剂流经换热器。 结合根据本专利技术的重组器将换热器空气作为换热器流体使用并且将重组器空气作为氧化剂使用。通il在小室和换热器之间的连接器可以依据小室和换热器之间的压力差使重组器空气流入换热器中。也就是说，重组器空气可以根据压力差漏入换热器，比如M31形成至换热器的连接器的小孔漏入换热器。在这种情况下，换热器中的压力位于混合物形成室中的压力之 下。因此在重组器中调节比通常所调节的更小的入值或者说更小的空气系数， 其前提是无法进行氧化剂的漏入。即使当作为燃料的燃烧气体的量以及作为氧化剂的重组器空气的量被提高用以保持计算的A值时，也可以额外通过调节漏入的氧化剂的程度来调节重组器中的空气系数。此外，重组器的 空气系数的调节还通过换热器空气输送以及换热器和重组器之间的压力 差实现。此外，重组器可以以有利的方式如此实现，即可通过至少一个传感器 获取至少一个在混合物形成室中存在的压力和在换热器中存在的压力之 间的压力差和/或在催化剂装置入口处的温度。由此可以例如通过传感器在 获取压力差或温度的基础上调节重组器的空气系数。此外，根据本专利技术的重组器可以如此实现，即设置配设给重组器的控 制/调节装置，其适于至少在获取的压力差和/或获取的温度的基础上控制/ 调节重组器的空气系数。通过换热器和重组器之间的压力差来调节重组器6使调节参数得以展开(aufWeiten)，其中，重组器的空气系数不再如此跳 跃式地对重组器鼓风机的转数变化进行反应，这是因为，重组器中的入值 由于重组器空气体积流的分布经受极小的改变。此外，根据本专利技术的重组器可以如此设计，即控制/调节装置适于通过 调节至少一个向换热器的换热器流体输送和/或一个向混合物形成室的氧 化剂输送来控制/调节重组器的空气系数。由此可以调节或控制向换热器中 的以及来自换热器的热传递。因此也连带调节压力差，从而可以预设向换 热器中漏入的重组器空气的比例。根据本专利技术的方法在现有技术的基础上如此改进，即通过调节从或者 向换热器的热传递调节在一个至少与催化剂装置入口相邻的催化剂装置 的部分的温度，该部分与换热器进行热传递。因此以相同或相似的方式得 出了结合按照本专利技术的重组器所阐述的优点，为了避免重复，相应的实施 方式参照结合按照本专利技术的重组器。相同地也适用于按照本专利技术的方法的 下列优选实施方式，其中，为避免重复，相应的实施方式也参照结合按照 本专利技术的重组器。根据本专利技术的方法可以以有利的方式如此改进，即控制或调节从催化 剂装置入口向催化剂装置入口之后流经的催化剂装置出口的方向延伸到 预设的范围的部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重组器（１０），用于将燃料（３２）和氧化剂（３４）转化成重组物（３０），所述重组器具有催化剂装置（１２）和换热器（１４），燃料（３２）和氧化剂（３４）能够经过催化剂装置入口（３６）流经催化剂装置（１２），其特征在于，所述换热器（１４）与至少一个与催化剂装置入口（３６）相邻的催化剂装置（１２）的部分进行热传递。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰艾希施泰特，
申请(专利权)人：艾奈德有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]