燃料重整装置制造方法及图纸

燃料重整装置，包括带入口和出口的外壳。在所述外壳内配置支承催化剂的板组件。配置于所述外壳内的还有柔软挡板，所述挡板与所述板组件配合以建立从入口到出口贯穿所述重整装置的燃气流动通道。所述挡板和板组件还把所述外壳分为与所述入口连通的进入段，与所述出口连通的排出段和连接所述进入和排出段的转折段。所述挡板在结构上还能引导气流到所述转折段的预定区域。所述催化剂在配置上做到重整装置在进入段到转折段内的一个位置没有催化剂而从所述点到返回段包含催化剂，所述催化剂至少在返回段内在量上以预定的方式变化。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃料电池，具体地说，涉及燃料电池用的燃料重整装置。
技术介绍
燃料电池是把烃燃料内的化学能用电化学手段直接转变为电能的装置，一般地说，燃料电池包括用电解质分隔开的正极和负极，所述电解质起传导带电离子的作用。为了使功率达到有用的水平，要串联堆叠许多用导电分障板隔开的各个燃料电池。内转化燃料电池，在燃料电池叠堆中放置蒸汽转化催化剂以便直接使用诸如甲烷、煤气之类的烃燃料而无须昂贵而复杂的转化设备。燃料电池在转化反应中产生的水和热为转化反应所利用，燃料在内部转化产生氢用于燃料电池。因此，优点是可以使用吸热转化反应帮助冷却燃料电池叠堆。现在已经开发出了两种不同的直接式燃料电池组。直接内转化是通过把转化催化剂放于活性正极室内完成的。虽然直接内转化直接向正极提供产生的氢，但这种方法的主要缺点是催化剂暴露于燃料电池的电解质，这会大量降低其性能。例如，美国专利5,660,941号提供了一种把直接内转化催化剂放在正极流动场的详细结构。这种方法的缺点是催化剂由于电解质毒化而变质。现在已经有人提出了几种改进上述直接内转化方法避免电解质遭沾污的建议。美国专利4,365,007号说明了一种用多孔隔障使催化剂与电解质部分地隔离的直接内转化结构。这种系统依靠容纳催化剂通道与容纳电极通道之间的压力差向电极提供转化气体并阻碍电解质蒸气到达催化剂。可是，这种系统因为集电结构复杂还另有多孔部件的额外材料而有成本高的缺点。而且用压力差难以实现通过多孔隔障均匀地向活性室输送燃气。美国专利4,788,110号说明了一种用正极集电器保护催化剂不受电解质损害从而部分地保护了内重整装置的直接式内转化结构。这种系统的缺点是大部分燃气流经与催化剂隔开的通道，大大地降低了催化剂的效用。第二种转化是间接式内转化，这种转化是通过把转化催化剂放于叠堆内隔离的室里再把转化气体从此室移入燃料电池的正极室完成的。间接式内转化的优点是转化催化剂得到保护不受燃料电池电解质的毒化。美国专利4,182,795号说明了一种不依靠活性正极内的流量而根据所需的总冷却量规定隔离开的通道内燃气流量的间接式内转化技术。可是，这种系统需要两条流动通道隔离的输送管道系统、外部联结和外部阀门向正极输送转化气体。美国专利4,567,117号论述了一种使用不均匀施加催化剂促进电池内温度分布均匀的间接式内转化方法。这一系统有与4,182,795号专利相同的缺点，需要两条流动通道隔离的输送管道系统、外部联结和外部阀门。其它现有间接式内转化系统有一定的缺陷和成本高的缺点。美国专利5,175,062号披露了一种间接转化板，把它装入相邻的燃料电池壳内，所述壳的角上有燃料进口。由于燃料输送管所需的尺寸，这一系统导致燃气压降很大，结构的价格昂贵。美国专利5,348,814号说明了一种设计用来向内部装有歧管的燃料电池叠堆提供无功冷却的间接内转化板。然而，这种叠堆因为双极板结构复杂成本很高。目前本专业的状况是使用直接和间接两种内转化混合组装燃料电池。美国专利4,877,693号说明了一种使用间接和直接内转化并把转化气体从间接转化室输送到正极流动场的燃料电池系统。在美国专利6,200,696号说明的另一种混合组装里，间接内重整装置设计成具有基本为U形的流动的几何尺寸，使燃料输入管也包含在燃料转折歧管内，从而减少系统燃料泄漏的危险。由于这种结构，非最优化流动场和板内的催化剂分布导致燃料电池板的边缘附近热梯度大。另外，制造这种转化板难以在转化床各部之间形成气密封，导致没有转化的燃气通过所述床泄漏。这又导致转化不均匀和热梯度大于可接受的程度。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供具有更优流动场和催化剂分布的改进的燃料重整装置，从而减少非均匀性并缩小热梯度。本专利技术还有一个目的是提供能在暴露于催化剂之前阻止燃气漏出重整装置的多元件燃料重整装置。上述目的和其它目的是根据本专利技术的原理用一种重整装置实现的，所述重整装置包括有入口和出口的外壳；支承配置于所述外壳内的催化剂的板组合；柔软挡板，所述挡板与所述板组合协同构建从所述入口贯穿所述重整装置到所述出口的燃气流动通道。所述挡板和板组合还把所述外壳分隔成与所述入口相通的进入段，与所述出口相通的排出段和与所述进入段与排出段连结的转折段。在本专利技术的其它方面所述挡板在结构上还能把气流引导到所述转折段的预定区域；催化剂在配置上做到所述重整装置在进入段到转折段的一点没有催化剂，从转折段的所述点到返回段的末端有催化剂；催化剂在量上至少在返回段内以预定方式变化。重整装置有了这种结构，所述柔软挡板就便于改进重整装置部件的密封从而能更好地防止气体从重整装置逸出，另外，使用挡板在转折段引导气流和催化剂的分布使重整装置能促进改善温度分布并缩小热梯度。而且，催化剂分布可以改变以辅助提供所需的气体组分。附图说明结合附图阅读下面的详细说明就会对本专利技术的上述优点和方面以及其它优点和方面更加清楚，附图中图1示出的是根据本专利技术原理的燃料重整装置的顶视图；图2是把转化催化剂投入图1的燃料重整装置内的说明图；图3示出的是使用图1的燃料重整装置的交叉流动燃料电池叠堆；图4是图3的交叉流动燃料电池叠堆的示意断面图；图5显示测定的图4的燃料电池叠堆流量分布数据和测定的使用一般重整装置的交叉流动燃料电池叠堆流量分布数据；图6显示测定的使用一般重整装置的交叉流动燃料电池叠堆温度分布数据； 图7显示测定的图4的交叉流动燃料电池叠堆温度分布数据。具体实施例方式图1是根据本专利技术原理的重整装置100的平面图。重整装置100包括一个外壳或箔1，所述外壳内装有或包有由波纹状金属板2A-2C组成的金属板组件2。重整装置100的入口4和出口5位于所述重整装置的同一面101。入口和出口互相相邻而又分开。参看图3，燃料电池叠堆200内有多个所述堆叠的交叉式燃料电池组202的重整装置100。各重整装置100的表面101形成燃料电池叠堆200的表面201的一部分，所述表面201就是所述叠堆有燃料电池的正极室入口202的表面。重整装置燃料输送系统300向重整装置100供应燃料，各个重整装置的所述系统都有压力通风装置301和输送管段302、303，所述压力通风装置301安装于各自重整装置的入口4。燃气从一根共同的燃料进入总管304供应到各重整装置100的输送管段302、303，再从各输送管段输送到相联的压力通风装置301。然后，燃气从各压力通风装置301经入口4输送到各自的重整装置100。重整装置燃料输送系统300以及重整装置的入口4、出口5封装于燃料转角歧管203内。所述歧管203覆盖叠堆的表面201，起防止总管304、输送管段302、303或压力通风装置301漏失燃料的作用。如图4所示，燃料电池叠堆200还包括容纳从叠堆分别经燃气出口面207和氧化气体出口面208排出的废氧化气和废燃气的歧管205和206。因此，这两种气体互相交叉流动经过燃料电池202，从而所述电池202和叠堆200被称为交叉流动电池和交叉流动叠堆。现在回到图1，重整装置100的波纹状金属薄板2A-2C安装成能为燃气提供总的为U形的流动通道。如图所示，板2B是三角形的，而板2A和板2C则基本上是长方形的，板2A比板2C窄。板2A的远端有成角度紧靠并沿着板2A和板2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料重整装置，包括：有入口和出口的外壳；用于支承设置于所述外壳内的催化剂的板组件；柔软挡板，所述挡板与所述板组件配合以建立从所述入口通过所述重整装置到所述出口的一个燃气流动通道。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：S布兰切特，L诺瓦科，
申请(专利权)人：燃料电池能有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]