用于在可变输送速率下可靠的原料输送的系统和方法技术方案

揭示氢气－产生燃料处理组件以及用于输送原料至氢气－产生燃料处理组件的氢气－产生区域的方法。在一些实施例中，该燃料处理组件包括原料输送系统，其包括泵组件和失速预防机件，该失速预防机件被设计成适于在该泵组件未于氢气－产生压力范围内或之上放出液体出口射流的时期期间，减少出口导管中的压力。在一些实施例中，该出口导管中的压力是与该燃料处理组件的氢气－产生区域中的压力隔绝，且是在未在氢气－产生压力范围内或之上泵吸液体射流的时期期间减少。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案本申请案主张相同专利名称的美国临时专利申请案第61/008,080号的优先权，该美国临时专利申请案于2007年12月7日提出申请；以及主张美国专利申请案第12/255,063号，该美国专利申请案于2008年10月21日提出申请。上述的专利申请案的全部揭露内容包含在本文中作为参考的目的。
本揭示内容大致上有关氢气-产生的燃料处理组件及燃料电池系统，且更特别是有关用于此的原料输送系统。
技术介绍
氢气-产生的燃料处理组件是一或多个装置或零组件的组件，该组件包括具有氢气-产生区域的燃料处理器，该氢气-产生区域被设计成适于将一或多种原料转换成含有氢气当作主要成份的产品射流。在操作中，该氢气-产生区域典型是在升高的温度及压力下操作，且包含合适的催化剂，以由被输送至该氢气-产生区域的原料产生至少氢气。被输送至该氢气-产生区域的原料的成份、流动速率、及性质可影响该氢气产生组件的性能。所产生的氢气可被使用于各种应用中。一种此应用是能量产生，诸如在电化学的燃料电池中。电化学的燃料电池是一种将燃料及氧化剂转换成电力、反应产物、及热的装置。譬如，燃料电池可将氢气及氧气转换成水及电力。在此等燃料电池中，该氢气是所述燃料，该氧气是所述氧化剂，且该水是所述反应产物。燃料电池典型被偶联在一起，以形成燃料电池堆。氢气-产生的燃料电池系统是包括氢气产生处理组件的系统，该氢气产生处理组件被设计成适于氢气-产生；及燃料电池堆，其被设计成适于承接通过该燃料处理组件所产生的氢气，且被设计成适于由该燃料电池堆产生电流。当氢气至该燃料电池堆的流动速率被原料至该氢气生产组件的氢气-产生区域的流动速率所影响时，这可影响该燃料电池堆的性能和/或其满足被施加至其上的负载的能力。在很多燃料处理组件中，用于该氢气-产生区域的进料射流是液体进料射流。该液体进料射流是通过泵抽取自合适的来源或储存器，且此后被输送至该氢气-产生区域，典型在蒸发该进料射流之后。在很多此等燃料处理组件中，该液体的进料射流包括水及含碳原料、诸如醇或碳化氢的至少一种。被由该来源泵吸至该氢气-产生区域的进料射流的速率典型是与对于氢气的需求有关，当对于通过该燃料处理组件所产生的氢气有较大需求时，所提供的进料射流有较大的流动速率，且当对于有较低的需求时，所提供的进料射流有较少的流动速率。在流动速率的范围内可靠地提供该进料射流的想要的流动速率是用于燃料处理组件的设计目标，因进料射流的流动速率影响该燃料处理组件与其的任何氢气-产生的燃料电池系统的整个性能和/或操作条件，该燃料处理组件形成该氢气-产生的燃料电池系统的一部分。-->附图说明图1是具有根据本揭示内容的原料输送系统的燃料处理组件的示意图。图2是根据本揭示内容的原料输送系统的示意图。图3是根据本揭示内容的另一原料输送系统的示意图。图4是根据本揭示内容的另一原料输送系统的示意图。图5是根据本揭示内容的另一原料输送系统的示意图。图6是根据本揭示内容的另一原料输送系统的示意图。图7是具有根据本揭示内容的原料输送系统的燃料电池系统的示意图。图8是具有根据本揭示内容的原料输送系统的另一燃料处理组件的示意图。图9是燃料处理组件的另一范例的示意图，该燃料处理组件可与根据本揭示内容的原料输送系统一起使用。图10是根据本揭示内容的燃料处理组件的示意图，其中该氢气-产生区域及该加热组件两者承接包含水及液体含碳原料的燃料射流、或进料射流。图11是具有根据本揭示内容的原料输送系统的另一燃料处理组件的示意图。具体实施方式包含根据本揭示内容的原料输送系统22的燃料处理组件被显示在图1中，且大致上被指示在10。燃料处理组件10包括氢气-产生燃料处理器12，其被设计成适于由一或多个进料射流16产生包含氢气的产物氢气射流14，且于很多实施例中，产生至少大体上纯氢气。进料射流16是通过该原料输送系统被抽取作为来自一或多个来源112的液体射流。进料射流16包括至少一含碳原料18及可包括水17。说明性地，合适的液体含碳原料18的非专有范例包括至少碳化氢或醇。说明性地，合适的液体碳化氢的非专有范例包括柴油、煤油、汽油、与类似物等。说明性地，合适的醇的非专有范例包括甲醇、乙醇、及多元醇，诸如乙二醇及丙二醇。当该含碳原料是易于与水混合时，该含碳原料可为、但非需要地在与进料射流16的水成份相同的进料射流中输送至该燃料处理器，诸如在图1中通过指向该相同的进料射流16的参考数字17及18所显示。譬如，当该燃料处理器承接包含水及水溶性醇、诸如甲醇的进料射流时，这些成份可被预先拌合及输送作为单一进料射流。例如说明性、非专有的范例，重整的进料射流可包含大约25-75体积百分比的甲醇或乙醇或另一合适的易于与水混合的含碳原料，及大约25-75体积百分比的水。用于由甲醇及水所(至少大体上)形成的进料射流，所述进料射流将典型包含大约50-75体积百分比的甲醇及大约25-50体积百分比的水。包含乙醇或其它易于与水混合的醇的进料射流16典型将包含大约25-60体积百分比的醇及大约40-75体积百分比的水。用于利用蒸气重整或自热重整反应以产生氢气的氢气-产生组件中，特别适当的进料射流的说明性、非专有范例包含69体积百分比的甲醇及31体积百分比的水，虽然其它成份及液体的含碳原料可被使用，而不会由本揭示内容的范围脱离。此包含水及至少一含碳原料的进料射流可被用作用于氢气-产生区域19的进料射流、及用作用于加热组件(当存在时)的易燃的燃料射流是在本揭示内容的范围内，该加热组件被设计成适于加热至少该燃料处理组件的氢气-产生区域、诸如加热至合适的-->氢气-产生温度。虽然单一进料射流16是显示在图1中，超过进料射流16可被使用及这些进料射流可包含相同或不同的原料是在该揭示内容的范围内。这是概要地通过图1中的虚线的第二进料射流16的含括所说明。相同地，图1还在虚线中说明每一进料射流16可为(但非需要为)与不同原料输送系统22或其各部分有关连。譬如，当超过原料输送系统22被利用时，所述系统可(但非需要)由共享的供给源抽取其出口射流的至少一部分。当进料射流16包含二个或更多成份、诸如含碳原料及水时，所述成份可被输送于相同或不同的进料射流中。燃料处理器12包括任何合适的装置、或诸装置的组合，其被设计成适于经由化学反应从进料射流16更大量地产生氢气。据此，燃料处理器12包括氢气-产生区域19，包含氢气的输出射流20是在该氢气-产生区域中通过利用任何合适的氢气-产生机件所产生。输出射流20包括氢气当作至少一主要成份。输出射流20可包括一或更多额外的气体成份，且因此可被称为混合气体射流，其包含氢气当作其主要成份，且其还包含其它气体。用于由被原料输送系统22所输送的进料射流16产生氢气的合适机件的说明性、非专有范例是蒸气重整，其中重整催化剂被使用于由包含含碳原料18及水17的至少一进料射流16产生氢气。在蒸气重整的制程中，氢气-产生区域19包含合适的蒸气重整催化剂23，如于图1中的虚线所指示。在此实施例中，该燃料处理器可被称为蒸气重整器，氢气-产生区域19可被称为重整区域，及输出、或混合气体射流20可被称为重整产物射流。如在此所使用，重整区域19意指利用蒸气重整的氢气-产生机件的任何氢气-产生区域。合适的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氢气－产生燃料处理组件，其包括：氢气－产生区域，其被设计成适于承接包含至少含碳原料的至少进料射流，及被设计成适于由该氢气－产生区域产生包含当作主要成份的氢气的混合气体射流，该氢气－产生区域进一步被设计成适于在氢气－产生的压力范围内操作；及原料输送系统，其被设计成适于将该进料射流的至少一部分输送至该氢气－产生区域，其中该原料输送系统是与包含至少该含碳原料的液体供给源相通，其中该原料输送系统包括：泵组件，其被设计成适于自该液体供给源抽取包含至少该含碳原料的液体入口射流，且被设计成适于在氢气－产生压力范围内或之上至少间歇地放出液体出口射流，该泵组件具有用于承接该液体入口射流的入口及用于放出该液体出口射流的出口；入口导管，该液体入口射流是经过该入口导管被抽取至该泵组件；出口导管，该液体出口射流是经过该出口导管由该泵组件放出；输送导管，其与该出口导管及该氢气－产生区域流体相通，且输送射流是经过该输送导管被输送至该氢气－产生区域；及失速预防机件，该失速预防机件包括：止回阀，其被定位于该出口导管及该氢气－产生区域之间，且被设计成适于在该泵组件未于该氢气－产生压力范围内或之上放出该液体出口射流的时期期间，将该出口导管中的压力与该氢气－产生区域中的压力隔绝；及抽气导管，其与该出口导管及该液体供给源、该入口导管、该泵组件、与燃烧器的至少一个之间流体相通，该燃烧器与该氢气－产生的燃料处理组件有关联，且抽气射流至少间歇地流动经过该抽气导管；其中该失速预防机件被设计成适于在该泵组件未于该氢气－产生压力范围内或之上放出该液体出口射流的时期期间减少该出口导管中的压力。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-12-17 61/008,080;US 2008-10-21 12/255,0631.一种氢气-产生燃料处理组件，其包括：氢气-产生区域，其被设计成适于承接包含至少含碳原料的至少进料射流，及被设计成适于由该氢气-产生区域产生包含当作主要成份的氢气的混合气体射流，该氢气-产生区域进一步被设计成适于在氢气-产生的压力范围内操作；及原料输送系统，其被设计成适于将该进料射流的至少一部分输送至该氢气-产生区域，其中该原料输送系统是与包含至少该含碳原料的液体供给源相通，其中该原料输送系统包括：泵组件，其被设计成适于自该液体供给源抽取包含至少该含碳原料的液体入口射流，且被设计成适于在氢气-产生压力范围内或之上至少间歇地放出液体出口射流，该泵组件具有用于承接该液体入口射流的入口及用于放出该液体出口射流的出口；入口导管，该液体入口射流是经过该入口导管被抽取至该泵组件；出口导管，该液体出口射流是经过该出口导管由该泵组件放出；输送导管，其与该出口导管及该氢气-产生区域流体相通，且输送射流是经过该输送导管被输送至该氢气-产生区域；及失速预防机件，该失速预防机件包括：止回阀，其被定位于该出口导管及该氢气-产生区域之间，且被设计成适于在该泵组件未于该氢气-产生压力范围内或之上放出该液体出口射流的时期期间，将该出口导管中的压力与该氢气-产生区域中的压力隔绝；及抽气导管，其与该出口导管及该液体供给源、该入口导管、该泵组件、与燃烧器的至少一个之间流体相通，该燃烧器与该氢气-产生的燃料处理组件有关联，且抽气射流至少间歇地流动经过该抽气导管；其中该失速预防机件被设计成适于在该泵组件未于该氢气-产生压力范围内或之上放出该液体出口射流的时期期间减少该出口导管中的压力。2.根据权利要求1所述的氢气-产生燃料处理组件，其中相对该出口导管设计该抽气导管的至少一部分的尺寸，以于该泵组件未在该氢气-产生的压力范围内或之上放出该液体出口射流时期期间，减少该出口导管中的压力。3.根据权利要求2所述的氢气-产生燃料处理组件，其中该抽气导管包括孔口，相对该出口导管设计该孔口的尺寸，以于该泵组件未在该氢气-产生的压力范围内或之上放出该液体出口射流时期期间，减少该出口导管中的压力。4.根据权利要求1所述的氢气-产生燃料处理组件，其中该失速预防机件进一步包括限制阀，该限制阀被设计成适于选择性地允许及选择性地限制该抽气射流经过该抽气导管的流动。5.根据权利要求4所述的氢气-产生燃料处理组件，其中该限制阀是电磁阀。6.根据权利要求4所述的氢气-产生燃料处理组件，其中该限制阀被设计成适于当该出口导管中的压力是少于该氢气-产生的压力范围时允许该抽气射流的流动经过该抽气导管，且被设计成适于当该出口导管中的压力是在该氢气-产生的压力范围内或之上时限制该抽气射流的流动经过该抽气导管。7.根据权利要求4所述的氢气-产生燃料处理组件，其中该限制阀被设计成适于当该泵组件不会在该氢气-产生的压力范围内或之上放出该液体出口射流时允许该抽气射流的流动经过该抽气导管，且其中该限制阀被设计成适于当该泵组件在该氢气-产生的压力范围内或之上放出该液体出口射流时限制该抽气射流的流动经过该抽气导管。8.根据权利要求7所述的氢气-产生燃料处理组件，其中该限制阀是有效运作地连结至该泵组件，以(i)当该泵组件不会在该氢气-产生的压力范围内或之上放出该液体出口射流时允许该抽气射流的流动经过该抽气导管，与(ii)当该泵组件在该氢气-产生的压力范围内或之上放出该液体出口射流时限制该抽气射流的流动经过该抽气导管。9.根据权利要求1所述的氢气-产生燃料处理组件，其中该泵组件包括至少一正排量泵，该正排量泵被设计成适于在再装满冲程期间承接该液体入口射流、及在排出冲程期间放出该液体出口射流；及其中该失速预防机件被设...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗能威德庞普汉，
申请(专利权)人：伊达科技公司，
类型：发明
国别省市：US