[发明专利]一种模块化高效制氢燃料处理器及应用

说明书

本发明属于燃料电池技术领域，特别涉及一种模块化高效制氢燃料处理器及应用。该处理器包括燃烧腔室模块及多个串联或并联的重整腔室模块；重整腔室模块包括燃烧尾气腔及设置于燃烧尾气腔内且具有波浪型结构的重整腔，燃烧尾气腔与燃烧腔室模块连接，燃烧腔室模块进行催化燃烧反应产生的燃烧尾气进入燃烧尾气腔内，为重整腔提供热量。本发明具有高度紧凑的结构，制造成本低，热效率高，同时解决了重整腔室内易出现气体短路的问题，有利于燃料电池系统的体积比功率的提升，方便进行设备放大。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，特别涉及一种模块化高效制氢燃料处理器及应用。

背景技术

燃料电池是一种通过化学反应将储存在化合物燃料中的化学能直接转化为电能的装置。燃料处理器为燃料电池供氢装置，主要包括吸热的重整腔室，提供热源的燃烧腔室及相关附件等，如果布置不合理，会出现内部气体“短路”(不参与反应)、燃料热利用效率低、启动时间长、制氢效率差、体积大不紧凑等情况，对整个电池组的发电效率、比功率及寿命有着重要影响；同时由于结构较复杂，制造成本较高。

本发明提出一种燃料处理器，具有高度紧凑的结构，可以通过铝挤出式方式制造，制造成本低，热效率高，同时解决了重整腔室内颗粒状催化剂沉积易出现气体“短路”的问题，方便进行设备放大，尤其适用于大功率高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)中甲醇水蒸气重整制氢反应领域，有效提升燃料处理器与燃料电池系统效率。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种模块化高效制氢燃料处理器及应用，以解决现有燃料处理器结构复杂、会出现内部气体“短路”、燃料热利用效率低、启动时间长、制氢效率差、体积大不紧凑、制造成本较高的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一实施例提供一种模块化高效制氢燃料处理器，包括：燃烧腔室模块及多个串联或并联的重整腔室模块；

重整腔室模块包括燃烧尾气腔及设置于燃烧尾气腔内且具有波浪型结构的重整腔，燃烧尾气腔与燃烧腔室模块连接，燃烧腔室模块进行催化燃烧反应产生的燃烧尾气进入燃烧尾气腔内，为重整腔提供热量。

所述重整腔室模块为长方体结构；多个所述重整腔室模块并列设置，且相邻两个所述重整腔室模块的燃烧尾气腔横向相对接；

相邻两个所述重整腔室模块的重整腔的首尾端通过重整集流腔依次串联，且整个重整腔的前后端分别设有重整反应甲醇水蒸汽入口和重整尾气出口。

所述燃烧尾气腔内平行设有两个波浪形结构的重整腔盖板，两个重整腔盖板之间形成波浪形的所述重整腔；

位于上方的重整腔盖板的波峰与所述燃烧尾气腔的上内壁连接，位于下方的重整腔盖板的波谷与所述燃烧尾气腔的下内壁连接，在所述重整腔的上下侧形成多个独立的小腔室。

所述重整腔室模块通过铝挤出式的方式制造而成。

所述燃烧腔室模块包括燃烧腔室及与燃烧腔室连接的燃烧集流腔Ⅰ，其中燃烧腔室内设有燃烧催化剂，燃烧腔室的前端设有燃烧空气入口、阳极尾气入口及启动燃料入口。

多个所述重整腔室模块的两侧分别设有燃烧集流腔Ⅱ和燃烧集流腔Ⅲ，其中燃烧集流腔Ⅱ位于所述燃烧腔室模块与所述重整腔室模块之间，燃烧集流腔Ⅱ的后端设有燃烧尾气进口，燃烧尾气进口与所述燃烧集流腔Ⅰ的末端连通；所述燃烧集流腔Ⅲ的前端设有燃烧尾气出口。

所述燃烧集流腔Ⅱ内设有位于燃烧尾气进口前侧的隔板Ⅰ；

所述燃烧集流腔Ⅲ内设有位于所述燃烧尾气出口后侧的隔板Ⅱ。

所述重整腔的外壁上设有多个锯齿形翅片。

本发明另一实施例提供一种如上所述的模块化高效制氢燃料处理器的应用，所述的模块化高效制氢燃料处理器用于给燃料电池单元提供所需反应气。