[发明专利]用于混合可重整燃料和含氧气体和/或蒸汽的装置和方法

权利要求书

1.一种燃料电池系统，包括：

流体混合设备，用于混合用于燃料电池系统的重整器和/或燃料电池堆的可重整燃料与含氧气体和/或蒸汽，所述流体混合设备包括：

管，具有入口、出口和定位于所述入口和所述出口之间的喉部，其中

所述喉部所具有的内径小于所述出口的内径，

从所述入口穿过所述管到所述出口的纵向轴线限定下游方向，

在所述喉部和所述出口之间，所述管的内壁的至少一部分包括螺旋混合结构，以及

所述管在所述喉部的下游处包括一个或多个燃料入口；

套环，所述套环在所述管的外表面上包围所述一个或多个燃料入口，并与所述管创建与所述一个或多个燃料入口流体连通的燃料注入室，其中，所述套环包括燃料源入口，并将所述一个或多个燃料入口与所述管外部的周围环境隔开；以及

重整器和燃料电池堆中的至少之一，与所述管的出口流体连通。

2.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述一个或多个燃料入口包括一系列孔，所述一系列孔在所述管的内部和所述管的外部之间提供流体连通。

3.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述一个或多个燃料入口由多孔阻隔件限定。

4.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中，在所述喉部的下游处，所述管的至少一部分包括陶瓷。

5.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中，在所述喉部的下游处，所述管的内壁的至少一部分包括重整催化剂。

6.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述管的内径以沿着所述纵向轴线测量的10°或更小的角度，在所述喉部的下游方向上线性地增加。

7.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述管的内壁包括阶梯式结构，所述阶梯式结构为在所述一个或多个燃料入口的上游处开始并朝向所述出口结束的凹陷部或凹槽，且所述阶梯式结构包括一个或多个燃料入口。

8.如权利要求1所述的燃料电池系统，包括第一测压孔和第二测压孔，其中，所述第一测压孔和所述第二测压孔中的每个定位于所述一个或多个燃料入口的上游处。

9.如权利要求1所述的燃料电池系统，包括：与所述管的入口流体连通的含氧气体和/或蒸汽的源；与所述一个或多个燃料入口流体连通的可重整燃料的源；以及选择性地包括正气态压力的源，以将所述含氧气体和/或蒸汽输送至所述管的入口并通过所述管。

10.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中，在所述喉部的上游、穿过所述喉部以及在所述喉部的下游，所述管的内壁包括螺旋混合结构。

11.一种混合可重整燃料和含氧气体和/或蒸汽以输送至如权利要求1至10中的任一项所述的燃料电池系统的重整器和/或燃料电池堆的方法，所述方法包括：

通过所述流体混合设备输送含氧气体和/或蒸汽，使得所述含氧气体和/或蒸汽通过所述喉部而经历速度的增加和压力的降低，并在所述喉部的下游处随着压力的增加和速度的降低而经历膛线运动或扭曲运动；以及

在所述喉部的下游处，将可重整燃料引入含氧气体和/或蒸汽的流中，借此，所述可重整燃料与所述含氧气体和/或蒸汽的流混合，以提供气态重整反应混合物。

12.如权利要求11所述的方法，包括在所述气态重整反应混合物排出所述管的出口之前，重整或部分地重整所述气态重整反应混合物。

13.如权利要求12所述的方法，包括：在将所述可重整燃料引导至所述含氧气体和/或蒸汽的流中之前，将通过重整或部分地重整所述气态重整反应混合物而生成的热传递至所述可重整燃料。

14.如权利要求11所述的方法，包括将所述气态重整反应混合物输送至重整器和/或燃料电池堆。

15.如权利要求11所述的方法，其中，所述可重整燃料是液态可重整燃料、汽化的液态可重整燃料和气态可重整燃料中的至少一种。