[发明专利]PrOx反应器和包含PrOx反应器的燃料电池装置

说明书

本发明涉及一种PrOx反应器(R)和包含PrOx反应器的燃料电池装置，PrOx反应器包括封闭反应空间的壳体，且该壳体具有用于向反应空间供应含氢的第一气体(G1)的第一入口(E1)、用于向反应供应含氧的第二气体(G2)的第二入口(E2)和用于排出第三气体(G3)的出口(A)，其中有从第二入口(E2)延伸到反应空间中的多个导管(Kv)，多个导管中的每个导管包括至少一个开口(O)，用于将第二气体(G2)供应到反应空间。

技术领域

本发明涉及一种PrOx反应器和一种包含PrOx反应器的燃料电池装置。

背景技术

根据现有技术，从碳氢化合物中产生氢气的反应器被应用于燃料电池系统。这些反应器中的一种反应器是一氧化碳的优先氧化反应器或所谓的PrOx反应器。在这种反应器中，重整气中的一氧化碳被单级添加的含氧气体优先氧化。这种含氧气体尤其可以是空气。实际上，重整气中一氧化碳的氧化是不完全的。

US 2003/0200699 A1公开了一种自热重整器，其包括第一阶段，第一阶段有选择性地接收燃料流、第一氧化剂流和蒸汽流。第一阶段具有催化剂床的第一部分。在第一阶段中，流体被引导通过催化剂床的第一部分并发生反应。在第一阶段的下游有第二阶段，第二阶段与第一阶段连通。第二阶段接收来自第一阶段的流体并也选择性地接收第二氧化剂流。第二氧化剂流和接收自第一阶段的流体流过催化剂床的第二部分并进一步反应。

专利US 6,132,689公开了一种多级等温一氧化碳优先氧化反应器(PrOx反应器)，其包括多个串联设置的催化换热器，它们通过一个混合室彼此各自分开，该混合室用于均化离开一个换热器并进入下一个换热器的气体。在优选的实施例中，用于PrOx反应的至少一部分空气被直接送入催化换热器之间的混合室中。

EP 0 776 861 A1公开了一种这样的方法，其中气体混合物和另外供应的氧化气体通过一种含有催化剂材料的反应器。建议将氧化气体沿着气体混合物的流动路径在多个点处引入，在开环或闭环的控制下，每种情况有一种流速。还建议气体混合物流通过设置在CO氧化反应器入口区域中的静态混合器结构被动冷却。以受控方式沿着反应路径影响放热CO氧化的这种方式允许一种非常可变的适应特定情况的过程管理。例如一种用途就是通过燃料电池操作机动车的甲醇重整来回收氢气。

发明内容

本发明的目的是消除现有技术的缺点。尤其是一种具有提高效率的PrOx反应器将被详细说明。

该目的通过下面的技术特征来实现。根据下面的技术特征，本发明的优选构造将是明白的。

一种PrOx反应器，包括壳体，该壳体围绕反应空间并具有用于向反应空间供应含氢的第一气体的第一入口、用于向反应空间供应含氧的第二气体的第二入口以及用于排出第三气体的出口，其中有从所述第二入口延伸到所述反应空间中的多个导管，多个导管中的每个导管包括用于将所述第二气体供应到所述反应空间的至少一个开口，其中所述导管的长度和横截面被设计为使得所述第二入口和所述相应导管的所述端部之间的压降基本相等。

根据所述的PrOx反应器，其中：壳体包括用于供应一定比例的含氧的第二气体的第三入口。

根据所述的PrOx反应器，其中：每个导管包括多个开口。

根据所述的PrOx反应器，其中：所述第一入口和所述出口布置在所述壳体的相对侧上，使得从所述第一入口到所述出口的所述第一气体的流动方向形成第一方向。

根据所述的PrOx反应器，其中：PrOx反应器包括彼此堆叠在上部的多个板，所述多个板优选地被提供有表面微结构，使得流可以沿第一个方向通过在板之间形成的空腔。

根据所述的PrOx反应器，其中：板设置有凹槽，使得在板之间形成流可以沿第一方向通过的多个通道。

根据所述的PrOx反应器，其中：导管已经被集成到板中。