含有多重脱硫器的燃料处理设备以及具有该设备的燃料电池系统技术方案

本发明专利技术涉及多重脱硫器的燃料处理设备以及包含该设备的燃料电池系统。根据本发明专利技术的优选实施例的用于燃料电池系统的燃料处理设备包括燃料从其中通过的第一脱硫器，其中含有用于吸附燃料中含硫的成分的吸附剂，以及燃料从其中通过的第二脱硫器，其中含有能与燃料中的含硫的成分发生放热反应的脱硫催化剂，其中第二脱硫器与第一脱硫器相连。用于燃料电池系统的燃料处理设备进一步包括燃料从其中通过的重整器，用于将燃料重整为含有氢气的重整气体，其中重整器与第二脱硫器相连。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及通过氢与氧的电化学反应产生电能的燃料电池系统，特别地，涉及一 种在燃料电池系统中重整燃料并有效去除燃料中含硫成分的创新的燃料处理设备，以及一 种包含该设备的燃料电池。
技术介绍
燃料电池系统利用含氢的燃料以及含有氧气的空气，通过电化学反应产生电能。燃料电池系统通常包括以下部件。燃料电池系统包括作为主要部件的氢和氧在其 中进行电化学反应的燃料电池堆，用于重整燃料使其转换为包含氢气的重整气体并将该重 整气体提供给燃料电池堆的燃料处理设备，以及为燃料电池堆提供含有氧的空气的空气提 供设备。燃料处理设备包括若干个适于在将燃料转化为含有氢的重整气体的过程中去除 那些能破坏燃料电池容量的元素的反应器。烃，例如LNG或者LPG，作为燃料使用，由含硫的 化合物制成的气味剂被加入烃中。因此，传统的燃料处理设备必须在反应器中包括脱硫器， 以用于去除燃料中含硫的成分或者化合物。如果燃料处理设备不能将燃料中含硫的成分或者化合物降低到低于特定水平的 量，那些含硫的成分或者化合物就会流入重整器。那么，燃料中含硫的成分或者化合物被重 整器中的重整催化剂吸附或者使其中毒，引起重整催化剂的能力退化。如上文所述，重整催 化剂能力的退化与产生含有氢的重整气体的能力有关，这会引起燃料电池堆中产生电能的 效率降低的问题。而且，含硫的成分或者化合物的浓度会随着环境发生很快的变化。因此， 传统的燃料处理设备存在的问题是由于含硫的成分或者化合物浓度的很快变化不能正常 地工作。
技术实现思路
技术问题本专利技术力争提供一种改进的燃料处理设备，其甚至在燃料中含硫的成分和化合物 的浓度变化很快的情况下也能够将含硫的成分或者化合物的数量降低到特定的水平，以及 一种包含该燃料处理设备的燃料电池系统。另外，本专利技术力争提供一种燃料处理设备和燃料电池系统，其中重整器中的重整 催化剂的能力的退化小于传统的燃料处理设备，并且重整器的更换周期会变得相对延长， 甚至在催化剂使用了很长时间的情况下。技术方案根据本专利技术的优选实施例的用于燃料电池系统的燃料处理设备包括用于燃料电 池系统的燃料从其中通过的第一脱硫器，该第一脱硫器中包括用于吸附燃料中含硫成分的 吸附剂，以及燃料从其中通过的第二脱硫器，该第二脱硫器中包括能与燃料中含硫的成分发生放热反应的脱硫催化剂，并且第二脱硫器与第一脱硫器相连。用于燃料电池系统的燃 料处理设备进一步包括重整器，燃料从其中通过并重整为含有氢的重整气体，其中重整器 与第二脱硫器相连。燃料处理设备还可进一步包括容纳第二脱硫器和重整器的箱体(case body)，其 中第一脱硫器位于该箱体之外。第一管道连接到第一脱硫器，这样燃料就可以从外部流入第一脱硫器，第一脱硫 器和第二脱硫器通过第二管道相连，并且第一管道和第二管道通过第三管道相连，这样燃 料也可以绕开第一脱硫器。使燃料的流入通路改变的转向阀设置在第一管道与第三管道连 接的点上。第二脱硫器和重整器通过第四管道相连，第二管道和第四管道通过第五管道相 连，这样燃料就可以绕开第二脱硫器。第一电磁阀设置在第二管道上，第一电磁阀选择性地 用于控制燃料的流动，第二电磁阀设置在第五管道上，第二电磁阀选择性地控制燃料的流 动，其中第二电磁阀的操作与第一电磁阀的操作相关联。活性炭、合成沸石、以及氧化铁中的至少一种在第一脱硫器中用作吸附剂。 第二脱硫器可将含硫的成分转化为硫化氢(H2S)，并且引起脱硫催化剂参与的放 热反应。氧化锌可用作脱硫催化剂。根据本专利技术的优选实施例的燃料电池系统包括通过氢气与氧气的电化学反应而 产生电能的燃料电池堆，将燃料重整为含有氢气的重整气体的燃料处理设备，以及为燃料 电池堆提供空气的空气提供设备。燃料处理设备包括燃料经过的其中含有用来吸附燃料中 含硫的成分的吸附剂的第一脱硫器，以及燃料经过的其中含有能与燃料中含硫的成分发生 放热反应的脱硫催化剂的第二脱硫器，其中第二脱硫器与第一脱硫器相连，燃料处理设备 还包括燃料经过的重整器，该重整器将燃料重整为含有氢的重整气体，其中该重整器与第 二脱硫器相连。有益效果根据本专利技术的优选实施例的燃料处理设备，包括多重脱硫结构，这样重整器中的 重整催化剂的能力的退化就会小于传统技术中重整催化剂能力的退化，甚至在燃料中含硫 的成分或者化合物的浓度变化很快时也是这样。因此，重整器的能力的耐久性就大于传统 技术，根据本专利技术的优选实施例的燃料处理设备的稳定性和耐久性也得到提高。而且，根据本专利技术的实施例，重整催化剂的能力的退化不象现有技术中那样快，重 整器的更换周期也变得相对延长。因此，根据本专利技术的实施例的维护成本要更小，并且也更 便于维护。附图说明图1是燃料电池系统中各部件的示意图。图2是根据本专利技术的第一优选实施例的燃料处理设备中各部件的示意图。图3是根据本专利技术的第二优选实施例的燃料处理设备中各部件的示意图。图4是根据本专利技术的第三优选实施例的燃料处理设备中各部件的示意图。<附图中用于指代基本部件的附图标记说明>100，200，300 燃料处理设备101，201，301 箱体110，210，310 第一脱硫器120，220，320 第二脱硫器130，230，330 重整器140，240，340 一氧化碳消减器150，250，350 —氧化碳去除器最佳方式下文中将结合附图对本专利技术的优选实施例进行详细的描述，使本领域的技术人员 可以毫无困难地实施该专利技术。本领域技术人员应当意识到，所记载的实施例可以通过多种 不同的方式来改进，所有这些改进都属于本专利技术的精神和保护范围内。图1是燃料电池系统中各部件的示意图。如图1所示，根据本专利技术的优选实施例的燃料电池系统包括通过氢与氧的电化学 反应产生电能的燃料电池堆10，将燃料重整为含有氢的重整气体的燃料处理设备100，以 及为燃料电池堆10提供氧气的空气提供设备30。进一步地，燃料电池系统还包括用于将直 流电能转换为交流电能的电能转换器40，用于冷却燃料电池堆10到特定温度以下的冷却 器50，其他设备(Β0Ρ，周边设备)，以及控制器。燃料电池系统使用烃类例如液化天然气(LNG)或者液化石油气(LPG)作为燃料。 烃燃料中要加入气味剂，这样如果气体泄漏的话可以很容易地察觉。气味剂主要有含硫的 化合物构成。然而，如上文中所述，含硫的成分或者化合物会降低重整器的能力，并造成产生电 能的效率退化。因此，燃料处理设备100包括脱硫器，用于在进入重整器也就是用于将燃料 重整为含有氢的重整气体的重整器之前将含硫的成分或者化合物的数量降低到低于预定 的水平。燃料处理设备100包括如下部件。图2是根据本专利技术的第一优选实施例的燃料处理设备中各部件的示意图。如图2所示，燃料处理设备100包括燃料在第一位置通过的第一脱硫器110。第一 脱硫器110包括用于吸附燃料中含硫的成分的吸附剂，作为降低燃料中含硫的成分或者化 合物的数量的第一步骤。活性炭，合成沸石(例如，分子筛)，和氧化铁中的至少一种在第一 脱硫器110中用作吸附剂。也就是说，第一脱硫器110可通过将含硫的成分或化合物吸附 到吸附剂的表面来降低燃料中含硫的成分或化合物的含量。第一脱硫器110叫做低温类型 的脱硫器，因为当含硫的成分或化合物被吸附到吸附剂的表面时伴随着低的热量的产生。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池处理设备，包括：用于燃料电池系统的燃料通过其中的第一脱硫器，其包括吸附燃料中含硫的成分的吸附剂；燃料通过其中的第二脱硫器，其包括与燃料中含硫的成分发生放热反应的脱硫催化剂，其中第二脱硫器与第一脱硫器相连；和燃料通过其中的重整器，其将燃料重整为含有氢气的重整气体，其中该重整器与第二脱硫器相连。

【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：崔明勋，金淏硕，洪炳善，辛美男，
申请(专利权)人：燃料电池能量公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]