[发明专利]反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种结合具有不同作业温度的反应炉比如汽化器、重整器，CO去除器等的反应器，每一个反应炉都用于燃料电池装置。

背景技术

近年来，人们已经开始将使用氢作为燃料的燃料电池作为具有高换能效率的清洁能源用于汽车，便携设备等。所述燃料电池是通过使燃料与空气中的氧产生电化学反应，直接从化学能变为电能的装置。

尽管氢被列为用于燃料电池的燃料，但是由于在室温下为气体，它存在处理和储存的问题。在使用液体燃料比如酒精和汽油的情况下，汽化液体燃料的汽化器，通过使液体燃料与高温蒸汽反应提取产生电能所需的氢的重整器，去除一氧化碳(它是重整反应的副产品)的CO去除器，(例如，参考JP-2002-356310A)。

在装有汽化器、重整器和CO去除器的反应器中，为了在小型电器设备中安装燃料电池，在汽化器与CO去除器的适当作业温度与重整器的适当作业温度之间存在温度差，汽化器与CO去除器的适当作业温度为大约200℃或者更低，重整器的适当作业温度为大约250℃或者更高。因此，为了不使汽化器与CO去除器由于重整器热量的扩散导致温度上升超过作业温度范围，这些相对低温的反应炉需要与相对高温的反应炉，即重整器，隔开足够长的距离。然而，这样长距离的分隔，对整个反应器而言已经成为最小化的限制。如果由此原因使小型化安装变得不可能，那么热容量变得过大，而且为改进能效而降低整个反应器的热损失是必要的。

发明内容

本发明的一个优点是提供一种反应器，它抑制热损失并在适当温度下引发化学反应。

为了解决上述问题，按照本发明的第一方面，重整燃料的反应器包括：在预定温度引发反应的低温反应单元；与低温反应单元的温度相比在较高温度引发反应的高温反应单元；使低温反应单元和高温反应单元彼此连通的连通管，其中至少低温反应单元或者高温反应单元中的一个设有凸面和凹面，每个面面向低温反应单元和高温反应单元中另一个的对立面；所述凹面和对立面之间的长度大于凸面和对立面之间的长度；并且连通管设置在所述凹面和对立面之间。

在按照本发明第一方面的反应器中，低温反应单元可以包括CO去除器或者汽化器。

高温反应单元可以包括将燃料重整为氢的重整器。

低温反应单元或者高温反应单元可包括加热器。

反应器还包括容纳低温反应单元、高温反应单元和连通管的热绝缘包。

低温反应单元或者高温反应单元可以由多层金属衬底形成。

当低温反应单元或者高温反应被加热时，为了使连通管的连接部分处因热膨胀引起的应力最小，优选地，低温反应单元、高温反应单元和连通管由相同的材料制成。

低温反应单元包括CO去除器；高温反应单元包括将燃料重整为氢的重整器；和连通管包括将由重整器重整的气体流进CO去除器的管道。

高温反应单元包括将易燃气体燃烧产生热量的燃烧室，连通管包括使易燃气体从低温反应单元流进燃烧室的管道。

低温反应单元包括装配管。

上述反应器可应用到装有燃烧电池的发电装置。

按照本发明的第一方面，连通管的距离被加长。因此，从高温反应单元到低温反应单元的热传递能够被抑制，低温反应单元和高温反应单元之间的距离能够被缩短以使微型化成为可能。

按照本发明的第二方面，重整燃料的反应器包括：在预定温度引发反应的低温反应单元；与低温反应单元的温度相比在较高温度引发反应的高温反应单元；使低温反应单元和高温反应单元彼此连通的连通管，其中的低温反应单元和高温反应单元中至少一个由多层金属板制成。

按照本发明的第二方面，低温反应单元和高温反应单元的至少一个由金属板制成。因此，金属板在热传导方面比玻璃衬底更优越，反应器能够被加工为薄件。于是，能够实现微型化，同时热容量变小。结果，通过很小的热量在适当的温度就能引发化学反应。

按照本发明的第三方面，重整燃料的反应器包括：在预定温度引发反应的低温反应单元；设置在低温反应单元内的流入槽；设置为连接流入槽的流出槽；与低温反应单元的温度相比在较高温度引发反应的高温反应单元；使低温反应单元和高温反应单元彼此连通的连通管。

按照本发明的第三方面，因为设置了流入槽和流出槽，于是它们可以彼此连接，当流体流出流出槽时，被低温部分的热量加热的流体加热流进流出槽的流体。因此，能够进行热交换，而且用于加热流体的热量减少，所述流体已经在低温反应单元在流入槽内提前被加热。由此，能够在适当温度引发化学反应。

按照本发明，能够在适当温度引发化学反应。