[发明专利]氢燃料供给系统和燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于例如将含氢燃料气体供给至燃料电池的氢燃料供给系统以及设置有该氢燃料供给系统的燃料电池系统。

背景技术

作为用于将含氢燃料气体供给至燃料电池的氢燃料供给系统，已知一种用于实现循环烃转化的系统，所述系统交替重复转化过程和再生过程，其中所述转化过程通过使烃燃料与蒸汽反应以生成含氢气体，所述再生过程用于升高在转化过程中被降低的催化剂温度(例如，参见US专利申请公开No.2004/0170559A)。该文献中描述的系统设置有一对可以进行转化过程和再生过程的反应器。该系统通过进行间歇式烃转化将含氢气体连续地供给至燃料电池，其中，一个反应器进行转化过程，而另一个反应器进行再生过程。在转化过程之后，进行转移反应和氢分离以将富氢燃料供给至燃料电池。而且，通过氢分离器的净化气体被用作再生过程的再生(燃料)用气体，而不被供给至燃料电池。燃料电池的阴极废气(含氧气体)被引入进行用于燃烧净化气体的再生过程的反应器，从而通过净化气体的燃烧来将催化剂升至可以进行转化过程的温度。

然而，根据上述现有技术，并没有考虑对从转化过程切换至再生过程时或从再生过程切换至转化过程时反应器中残留的气体进行处理。

发明内容

因此，本发明考虑了上述情况，并提供了一种氢燃料供给系统和燃料电池系统，所述系统可以有效地处理从转化过程切换至再生过程时或从再生过程切换至转化过程时反应器中的残余气体。

本发明的第一方面提供了一种氢燃料供给系统，包括：可被切换以进行转化过程和再生过程的反应器，所述转化过程用于由反应剂生成含氢燃料气体，所述再生过程用于通过反应再生用供给气体来将被转化过程所降低的温度升至可以进行转化反应的温度；切换装置，用于在将反应剂供给至反应器同时排出燃料气体的第一状态与将再生用气体供给至反应器同时排出再生排气的第二状态之间交替切换；以及控制设备，用于切换所述切换装置，以使得当从第一状态切换至第二状态时，切换前反应器中残留的残余转化气体在未被处理的条件下不会作为残余转化气体排放。

本发明的第二方面提供了一种氢燃料供给系统，包括：可被切换以进行转化过程和再生过程的反应器，所述转化过程用于由反应剂生成含氢燃料气体，所述再生过程用于通过反应再生用供给气体来将被转化过程所降低的反应器内温度升至可以进行转化反应的温度；切换装置，用于进行切换以构造如下状态的交替状态，即，将反应剂供给至反应器同时排出燃料气体的第一状态与将再生用气体供给至反应器同时排出再生排气的第二状态；以及控制设备，用于切换所述切换装置，以使得当从第二状态切换至第一状态时，切换前反应器中残留的残余再生气体在未被处理的条件下不被供给至燃料气体的供给目标。

本发明的第三方面提供了一种包括氢燃料供给系统和燃料电池的燃料电池系统，其中所述氢燃料供给系统包括：可被切换以进行转化过程和再生过程的反应器，所述转化过程用于由反应剂生成含氢燃料气体，所述再生过程用于通过反应再生用供给气体来将被转化过程所降低的温度升至可以进行转化反应的温度；切换装置，用于在将反应剂供给至反应器同时排出燃料气体的第一状态与将再生用气体供给至反应器的第二状态的组态之间交替切换构造，以使这两种状态交替发生以排出再生排气；以及控制设备，用于切换所述切换装置，以使得当将第一状态切换成第二状态时，切换前反应器中残留的残余转化气体在未被处理的条件下不会作为残余转化气体排放，并且，所述燃料电池消耗由所述氢燃料供给系统在转化过程中所生成的燃料气体中的氢气并产生电力，其中所述燃料电池系统使用从燃料电池排出的燃料排气作为再生用气体。

本发明的第四方面提供了包括氢燃料供给系统和燃料电池的燃料电池系统，其中所述氢燃料供给系统包括：可被切换以进行转化过程和再生过程的反应器，所述转化过程用于由反应剂生成含氢燃料气体，所述再生过程用于通过反应再生用供给气体来将被转化过程所降低的温度升至可以进行转化反应的温度；切换装置，用于在将反应剂供给至反应器同时排出燃料气体的第一状态的构造与将再生用气体供给至反应器同时排出再生排气的第二状态的构造之间交替切换；以及控制设备，用于切换所述切换装置，以使得当将第二状态切换成第一状态时，切换前反应器中残留的残余再生气体在未被处理的条件下不会作为残余再生气体供给至燃料气体的供给目标，所述燃料电池消耗由所述氢燃料供给系统在转化过程中所生成的燃料气体中的氢气并产生电力，其中所述燃料电池系统使用从燃料电池排出的燃料排气作为再生用气体。

通过下面结合附图的描述，本发明的其它方面、特征和优点将变得清楚。