氫生成設(shè)備和燃料電池系統(tǒng)的制作方法

專利名稱：氫生成設(shè)備和燃料電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)重整諸如基于碳?xì)浠衔锏娜剂现惖娜剂仙芍卣細(xì)獾臍渖稍O(shè)備，以及使用該種氫生成設(shè)備的燃料電池系統(tǒng)或類似系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于使用燃料電池的燃料電池電力生成系統(tǒng)具有較高的電力生成效率并且電力生成過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量可以被有效地利用，因此可以期待在家用熱能及發(fā)電方面應(yīng)用該系統(tǒng)。
在家用的情況下，從設(shè)備的頻繁啟動(dòng)/停止、設(shè)備的使用壽命以及節(jié)省開(kāi)支的觀點(diǎn)來(lái)看，燃料電池電力生成系統(tǒng)最好工作在比較低的溫度下。因此，開(kāi)發(fā)了一種高分子型燃料電池，它使用高分子電解質(zhì)膜作為它的電力生成部件。
多數(shù)燃料電池使用氫作為燃料來(lái)生成電力。然而，因?yàn)槟壳皼](méi)有燃?xì)庵卣A(chǔ)設(shè)施，所以電力生成系統(tǒng)不僅使用燃料電池，還使用提供了重整器的氫生成設(shè)備，該重整器通過(guò)使得天然氣或LPG等碳?xì)浠衔锍煞?、甲醇等酒精成分以及石腦油成分等原料與水發(fā)生反應(yīng)來(lái)生成包含氫的重整燃?xì)狻?br> 在重整器生成的重整燃?xì)庵胁粌H包含有氫，還包含有二氧化碳和一氧化碳作為副成分。由于正在開(kāi)發(fā)的高分子型燃料電池工作在100攝氏度或者更低的溫度上，所以必須最小化重整燃?xì)庵兴囊谎趸?，以維持電池電極催化劑的活性。因此，氫生成設(shè)備具有這樣一種配置，它不僅使用生成重整燃?xì)獾闹卣鳎€使用由使得一氧化碳和水進(jìn)行變換反應(yīng)的變換器與氧化一氧化碳的凈化部件構(gòu)成的一氧化碳除去部件。
隨著將重整器加熱到重整反應(yīng)所需的溫度的熱量增加，氫生成設(shè)備的效率進(jìn)一步惡化。
氫生成設(shè)備使碳?xì)浠衔锏仍虾退魵夥磻?yīng)。然而，由于水具有極大的氣化潛熱，所以重整器需要非常多的熱量來(lái)使水氣化。因此，很難將氫生成設(shè)備的效率提高到一個(gè)特定值或者更高。
另一方面，由于變換反應(yīng)是一種放熱平衡反應(yīng)，隨著在較低溫度下水蒸氣和重整燃?xì)獾谋嚷实奶岣撸挥谥卣飨掠蔚倪M(jìn)行變換反應(yīng)的變換器較容易減少一氧化碳，而且能夠減少在處于變換器下游的凈化部件中所需要供給反應(yīng)的空氣量。因此，能夠控制氫的過(guò)量消耗，并進(jìn)行穩(wěn)定的工作。通過(guò)增加水蒸氣量和提高溫度，因?yàn)樽儞Q反應(yīng)速度的提高，有可能通過(guò)減少催化劑容積來(lái)進(jìn)一步減小變換器體積。
然而，由于變換器中的水蒸氣通過(guò)重整器獲得，且為了如上所述地提高水蒸氣量，需要大量的氣化潛熱，所以加熱重整器所需的熱量增加了，且為了提高變換器效率和減小部件體積而增加重整器中的水蒸氣量使得重整器效率更低。
為了防止上述情況的發(fā)生，提出了這樣一種技術(shù)，它通過(guò)將單獨(dú)準(zhǔn)備的水添加到原料燃?xì)庵衼?lái)進(jìn)行加濕(例如，參見(jiàn)日本專利公開(kāi)號(hào)No.10-330101和日本專利公開(kāi)號(hào)No.11-106204)。因此，由于降低了將水變成水蒸氣的氣化潛熱，有可能減少重整設(shè)備所需的熱量，并提高變換器中變換反應(yīng)的效率。另外，通過(guò)使用一氧化碳除去部件或燃料電池冷卻水的熱量，有可能在不降低效率的情況下進(jìn)行加濕。
然而，用于常規(guī)氫生成設(shè)備的一種原料燃?xì)鈨H通過(guò)使用生成器中的一個(gè)熱源來(lái)加濕。因此，就會(huì)產(chǎn)生效率的提高受到限制問(wèn)題，以及使熱回收和加濕布管變得復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明被實(shí)現(xiàn)用于解決常規(guī)氫生成設(shè)備的上述問(wèn)題，其目的是提供一種高效工作，并同時(shí)以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和較低的熱量加濕原料燃?xì)獾臍渖稍O(shè)備，以及一種使用該氫生成設(shè)備的燃料電池電力生成系統(tǒng)。
本發(fā)明的第1項(xiàng)發(fā)明是一種氫生成設(shè)備，包括重整器，它通過(guò)使得包含有機(jī)化合物的原料與水發(fā)生反應(yīng)而生成至少包含氫和一氧化碳的重整燃?xì)猓灰谎趸汲パb置，至少包括一種減少根據(jù)變換反應(yīng)所述重整器生成的所述重整燃?xì)庵兴乃鲆谎趸嫉淖儞Q器；以及原料加濕裝置，它通過(guò)直接或間接地使用所述重整燃?xì)庵兴乃畾鈦?lái)加濕所述原料。
本發(fā)明的第2項(xiàng)發(fā)明是根據(jù)第1項(xiàng)發(fā)明所述的氫生成設(shè)備，其中所述原料加濕裝置通過(guò)至少使用從燃料電池釋放出的廢氣中所包含的水氣來(lái)加濕所述原料，燃料電池使用從所述一氧化碳除去裝置輸出的重整燃?xì)膺M(jìn)行工作。
本發(fā)明的第3項(xiàng)發(fā)明是根據(jù)第1項(xiàng)發(fā)明所述的氫生成設(shè)備，其中所述原料加濕裝置通過(guò)使用從所述一氧化碳除去裝置輸出的重整燃?xì)庵兴乃畾饧訚袼鲈稀?br> 本發(fā)明的第4項(xiàng)發(fā)明是根據(jù)第2或3項(xiàng)發(fā)明所述的氫生成設(shè)備，其中所述原料加濕裝置具有透過(guò)至少水氣的水透膜，且提供所述水透膜使得在所述廢氣或所述重整燃?xì)獾穆窂脚c所述原料的路徑之間形成邊界。
本發(fā)明的第5項(xiàng)發(fā)明是根據(jù)第4項(xiàng)發(fā)明所述的氫生成設(shè)備，其中所述水透膜還透過(guò)氫。
本發(fā)明的第6項(xiàng)發(fā)明是根據(jù)第2項(xiàng)發(fā)明所述的氫生成設(shè)備，其中所述原料加濕裝置包括親水質(zhì)子傳導(dǎo)體，被提供用于在所述廢氣路徑和所述原料路徑之間形成邊界；以及加電壓裝置，用于施加電壓到所述親水質(zhì)子傳導(dǎo)體。
本發(fā)明的第7項(xiàng)發(fā)明是根據(jù)第4項(xiàng)發(fā)明所述的氫生成設(shè)備，其中所述原料加濕裝置使所述廢氣或所述重整燃?xì)馀c所述原料之間進(jìn)行熱交換。
本發(fā)明的第8項(xiàng)發(fā)明是根據(jù)第6項(xiàng)發(fā)明所述的氫生成設(shè)備，其中所述廢氣被用于加熱所述重整器，且所述加電壓裝置通過(guò)調(diào)節(jié)施加到所述親水質(zhì)子傳導(dǎo)體的電壓來(lái)控制所述重整器的溫度。
本發(fā)明的第9項(xiàng)發(fā)明是一種燃料電池電力生成系統(tǒng)，包括如第1、2、3、6或8項(xiàng)發(fā)明所述的任一種氫生成設(shè)備；以及燃料電池，用于通過(guò)從所述氫生成設(shè)備提供的重整燃?xì)馍呻娏Α?br> 本發(fā)明的第10項(xiàng)發(fā)明是一種燃料電池電力生成系統(tǒng)，包括重整器，它通過(guò)使得包含有機(jī)化合物的原料與水發(fā)生反應(yīng)而生成至少包含氫和一氧化碳的重整燃?xì)猓?
一氧化碳除去裝置，至少包括一種減少根據(jù)變換反應(yīng)由所述重整器生成的所述重整燃?xì)庵兴乃鲆谎趸嫉淖儞Q器；燃料電池，用于通過(guò)從所述一氧化碳除去裝置提供的重整燃?xì)馍呻娏?；以及原料加濕裝置，用于加濕所述原料，其中所述原料加濕裝置具有用于供水到所述原料的水熱承載體，以及讓所述水熱承載體循環(huán)的循環(huán)裝置，以及所述水熱承載體和所述燃料電池進(jìn)行熱交換。
本發(fā)明的第11項(xiàng)發(fā)明是根據(jù)第10項(xiàng)發(fā)明所述的燃料電池電力生成系統(tǒng)，其中根據(jù)所述水熱承載體的溫度控制供給所述原料的水量。
本發(fā)明的第12項(xiàng)發(fā)明是一種氫生成方法，包括重整步驟，用于通過(guò)使得包含有機(jī)化合物的原料與水發(fā)生反應(yīng)而生成至少包含氫和一氧化碳的重整燃?xì)?；一氧化碳除去步驟，至少包括一種用于根據(jù)變換反應(yīng)減少在所述重整步驟中生成的重整燃?xì)庵械乃鲆谎趸嫉淖儞Q步驟；以及原料加濕步驟，用于通過(guò)直接或間接地使用所述重整燃?xì)庵邪乃畾鈦?lái)加濕所述原料。
本發(fā)明的第13項(xiàng)發(fā)明是根據(jù)第12項(xiàng)發(fā)明所述的氫生成方法，其中所述原料加濕步驟包括通過(guò)至少使用從燃料電池釋放出的廢氣中所包含的水氣來(lái)加濕所述原料，燃料電池使用通過(guò)所述一氧化碳除去步驟輸出的重整燃?xì)膺M(jìn)行工作，且氫生成方法進(jìn)一步包括加電壓步驟，用于施加電壓到親水質(zhì)子傳導(dǎo)體，親水質(zhì)子傳導(dǎo)體被提供用于通過(guò)其在所述廢氣路徑和所述原料路徑之間形成邊界。
本發(fā)明的第14項(xiàng)發(fā)明是根據(jù)第13項(xiàng)發(fā)明所述的氫生成方法，其中通過(guò)使用在所述重整步驟中加熱的所述廢氣和調(diào)節(jié)將在所述加電壓步驟中被施加到所述親水質(zhì)子傳導(dǎo)體的電壓來(lái)控制所述重整步驟中的溫度。


圖1是顯示本發(fā)明實(shí)施例1的燃料電池電力生成系統(tǒng)配置的示意縱向截面圖。
圖2(a)是顯示本發(fā)明實(shí)施例2的燃料電池電力生成系統(tǒng)配置的示意縱向截面圖。
圖2(b)是顯示本發(fā)明實(shí)施例2的燃料電池電力生成系統(tǒng)的原料加濕部件配置的示意縱向截面圖。
圖3是顯示本發(fā)明實(shí)施例3的燃料電池電力生成系統(tǒng)配置的示意縱向截面圖。
圖4是顯示本發(fā)明實(shí)施例4的燃料電池電力生成系統(tǒng)配置的示意縱向截面圖。
圖5是顯示本發(fā)明實(shí)施例5的燃料電池電力生成系統(tǒng)配置的示意縱向截面圖。
圖6是顯示本發(fā)明實(shí)施例6的燃料電池電力生成系統(tǒng)的原料加濕部件配置的示意縱向截面圖。
圖7是顯示本發(fā)明實(shí)施例7的燃料電池電力生成系統(tǒng)的原料加濕部件配置的示意縱向截面圖。
符號(hào)描述1...重整器2...加熱部件3...原料提供部件4...重整供水部件5...CO變換器6...空氣提供部件7...CO凈化部件8...燃料電池電力生成部件9、69...原料加濕部件10...冷卻水循環(huán)部件11...冷卻水溫度檢測(cè)部件12...燃?xì)馓峁┎考?0、40、50...總熱交換部件51...變成水提供部件71...加濕水溫檢測(cè)部件
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
(實(shí)施例1)下面首先通過(guò)參考圖1描述本實(shí)施例的燃料電池電力生成系統(tǒng)的一種配置。圖1是顯示本實(shí)施例的一種氫生成設(shè)備配置的示意截面圖。
圖1中，參考號(hào)1表示重整器，2表示加熱重整器的加熱部件，3表示提供原料到重整器1的原料提供部件，4表示提供水到重整器的重整供水部件。重整器1原料提供部件3和重整供水部件構(gòu)成了本發(fā)明的重整器。對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的變換器的CO變換器5被設(shè)置在重整器的下游，空氣提供部件6和對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的一氧化碳除去裝置的CO凈化部件7被設(shè)置在CO變換器5的下游。CO變換器5和CO凈化部件7構(gòu)成了本發(fā)明的一氧化碳除去裝置。對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的燃料電池的燃料電池電力生成部件8被設(shè)置在CO凈化部件7下游。參考號(hào)9表示對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的原料加濕裝置的原料加濕部件，10表示用于通過(guò)燃料電池電力生成部件8循環(huán)冷卻水的冷卻水循環(huán)部件。用作本發(fā)明的水熱承載體的冷卻水的溫度通過(guò)冷卻水溫度檢測(cè)器11被檢測(cè)。參考號(hào)12表示用于提供燃?xì)獾郊訜岵考娜細(xì)馓峁┎考?。通過(guò)將Ru加入氧化鋁中獲得的重整催化劑被填入重整器1，由銅和鋅制成的轉(zhuǎn)化催化劑被填入CO變換器5，通過(guò)將Pt加入氧化鋁中獲得的CO凈化催化劑被填入CO凈化部件7。這些催化劑是通常被用于氫生成設(shè)備的催化劑。即使使用具有相同功能的其它催化劑，也不會(huì)改變本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。例如，Ni催化劑可被用作重整催化劑，Pt催化劑或Fe-Cr催化劑可被用作CO轉(zhuǎn)換催化劑，而Ru催化劑等可被用作CO凈化催化劑。
接下來(lái)，下面將描述本發(fā)明的燃料電池電力生成系統(tǒng)的運(yùn)作。
將被提供給重整器1的原料包括天然氣、甲醇和汽油，而重整類型包括通過(guò)添加水蒸氣進(jìn)行的水蒸氣重整以及通過(guò)添加空氣進(jìn)行的部分重整。下面將描述通過(guò)用水蒸氣重整天然氣獲得重整燃?xì)獾囊环N情況。
原料之一的天然氣從原料提供部件3提供到重整器1。水從重整供水部件4提供到重整器1，并在重整器1中被氣化成水蒸氣。水蒸氣于原料混合，并使之和填入重整器1中的重整催化劑接觸。
重整催化劑被加熱，使之具有接近攝氏700度的溫度，讓原料與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)，并轉(zhuǎn)換成主要包含氫的重整燃?xì)?。盡管生成的重整燃?xì)獾慕M成略微依賴于重整催化劑的溫度，但除水蒸氣之外，重整燃?xì)夥謩e包含平均值約為80％的氫、10％的二氧化碳和10％的一氧化碳。通過(guò)設(shè)置在重整器1下游的CO變換器中的變換反應(yīng)，重整燃?xì)獾腃O濃度被減小至約為0.5％，然后再通過(guò)使得從凈化空氣提供部件6提供的空氣中的氧氣與CO發(fā)生反應(yīng)，該濃度進(jìn)一步被減小至10ppm或更低。
因此，不包括CO的重整燃?xì)獗惶峁┙o燃料電池電力生成部件8。因?yàn)樵谏呻娏r(shí)，熱是和電力同時(shí)生成的，所以要用冷卻水循環(huán)部件10提供的冷卻水冷卻燃料電池電力生成部件8以維持恒定的溫度。燃料電池電力生成部件8的溫度是通過(guò)增減冷卻水量來(lái)控制的，因此冷卻水溫度檢測(cè)器11所檢測(cè)到的溫度變得恒定。
經(jīng)加熱的冷卻水被送至原料加濕部件9，并被用于加濕從原料提供部件3提供的原料。原料加濕部件9進(jìn)行工作，使得原料與水充分接觸，在冷卻水溫度上的露水點(diǎn)溫度加濕原料。加濕原料被提供到重整器1。因?yàn)槔鋮s水溫度通常被設(shè)置為65攝氏度至90攝氏度，在此溫度范圍中燃料電池電力生成部件8顯示出較高的特性，在經(jīng)過(guò)原料加濕部件9之后，S/C(水蒸氣和原料中碳的比例)約為0.5到2。此外，重整供水部件4還額外地提供水，使得重整器中的S/C范圍在2.5到3.5之間。當(dāng)冷卻水溫度升高到一定程度時(shí)，需要從重整水提供部件4提供水到重整器1，因?yàn)楸匦璧乃颗c原料混合是可能的。此外，相應(yīng)的情況還可能包括當(dāng)根據(jù)冷卻水溫度檢測(cè)器11檢測(cè)的冷卻水溫度計(jì)算原料的加濕度以及控制從重整水溫度提供部件4額外提供的水量改變?nèi)剂想姵仉娏ι刹考?的溫度時(shí)，啟動(dòng)設(shè)備或繼續(xù)工作的情況。
接下來(lái)，下面將描述該實(shí)施例的工作原理。盡管從一般家庭對(duì)電力和熱量之間的需求平衡觀點(diǎn)來(lái)看，使用燃料電池電力生成系統(tǒng)的聯(lián)合生成系統(tǒng)也有效地使用伴隨電力生產(chǎn)過(guò)程所產(chǎn)生的熱，但是仍需要提高功率比，即，電力生成效率。為了提高電力生成效率，必需提高氫生成設(shè)備的效率。因此，通常有效地利用加熱重整器燃燒部件的排氣熱量，或者從氫生成設(shè)備釋放出的熱的損耗。
然而，為了回收低溫排氣熱，需要有較大的熱交換區(qū)域。由于這使得設(shè)備的體積增大，所以很難將效率提高到某個(gè)水平或者更高。尤其是，根據(jù)重整反應(yīng)，與原料反應(yīng)的水具有大量的氣化潛熱，因而這阻止了效率的進(jìn)一步提高。另外，燃料電池電力生成部件通常這樣進(jìn)行工作，使得通過(guò)用冷卻水冷卻生成電力時(shí)產(chǎn)生的熱量來(lái)保持其65攝氏度到90攝氏度的恒定溫度。該熱量通常被用于提供熱水。
另一方面，由于該實(shí)施例使得可能將燃料電池電力生成部件8中產(chǎn)生的某些熱量用于原料的加濕，并取出重整器1所需的一些水蒸氣，因此可能控制用于蒸發(fā)提供到氫生成設(shè)備的水的加熱值。為了有效地在大氣壓強(qiáng)下將水蒸發(fā)，需要100攝氏度的溫度或者更高。然而，通過(guò)使得原料與低于100攝氏度的水接觸，可能有效地回收從低溫?zé)嵩?如燃料電池電力生成部件8)來(lái)的熱量，有效地以小于蒸發(fā)水的情況的加熱值獲得水蒸氣，并提高氫生成設(shè)備的效率。
該實(shí)施例使用具有這樣一種配置的部件作為原料加濕部件9，該部件具有通過(guò)存儲(chǔ)冷卻水的水箱循環(huán)原料燃?xì)獾慕Y(jié)構(gòu)。然而，可以使用任何一種裝置作為本發(fā)明的原料加濕裝置，只要該裝置具有能夠有效地使得冷卻水和原料燃?xì)庀嘟佑|的配置即可。另外，還可以使用能夠讓通過(guò)與冷卻水進(jìn)行熱交換而被加熱的水與原料相接觸的配置。此外，本發(fā)明的水熱承載體被描述成直接像原料提供熱和水氣的冷卻水。然而，還可能代之以用乙二醇等熱媒介來(lái)加熱水，并用加熱后的水加濕原料。此時(shí)，熱媒介間接地提供熱和水氣到原料。
另外，燃料電池電力生成部件8通常是通過(guò)用覆有承載貴金屬的碳的平板電極夾住高分子型電解質(zhì)、用碳或金屬隔離器分隔并碾壓它們而形成的。在該實(shí)施例的情況中，盡管部件8被構(gòu)建成使得通過(guò)在上述的隔離器上形成冷卻水通道而循環(huán)水，也可以將冷卻部分構(gòu)建成使得能有效地除去燃料電池電力生成部件8的電極所生成的熱。
(實(shí)施例2)接下來(lái)，下面將描述本發(fā)明的實(shí)施例2。如圖2(a)所示，該實(shí)施例與實(shí)施例1相類似，除了對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的原料加濕裝置的總熱交換器30被提供在燃料電池電力生成部件8下游之外。因此，將主要就與實(shí)施例1不同的地方來(lái)描述本實(shí)施例，在圖2(a)中為和圖1相同或相應(yīng)的部分提供了相同的標(biāo)識(shí)符并省略其詳細(xì)描述，因此下面描述了本發(fā)明的氫生成設(shè)備的一個(gè)例子和氫生成方法的一個(gè)例子。
圖2(a)是顯示本發(fā)明的燃料電池電力生成系統(tǒng)配置的示意截面圖。氫生成設(shè)備所生成的重整燃?xì)獗惶峁┙o燃料電池電力生成部件8，大部分氫被消耗用于電力生成，并被作為廢氣釋放。由于廢氣仍然包含氫，所以加熱部件2將其和從燃?xì)馓峁┎考?2提供的加熱燃料一起燃燒，以加熱重整器1。
由于在廢氣中包含大量水蒸氣，因此當(dāng)在加熱部件2中直接燃燒廢氣時(shí)降低了火焰的溫度和重整器1的效率。
然而，在該實(shí)施例的情況中，廢氣與從原料提供部件3提供的原料在總熱交換部件30中進(jìn)行完全地?zé)峤粨Q。另外，如圖2(b)所示，由于用來(lái)隔離廢氣和原料以及形成廢氣路徑和原料路徑之間的邊界的水透膜30a被形成在總熱交換部件30中，因此廢氣中的水蒸氣穿過(guò)水透膜30a轉(zhuǎn)移至原料，以加濕原料。
因此，通過(guò)加濕原料和獲得一部分用于由原料進(jìn)行重整反應(yīng)的水蒸氣，可能減少?gòu)闹卣峁┎考?提供到重整器1的水量，并控制重整器1的加熱值。另外，由于包含在廢氣中的水蒸氣被同時(shí)除去，并因此防止加熱部件2中的火焰溫度降低，所以氫生成設(shè)備的效率被進(jìn)一步提高。
盡管該實(shí)施例使用水透膜作為本發(fā)明的透過(guò)膜和用于高分子型燃料電池的電解質(zhì)膜，但也可以使用任一種膜，只要該膜允許水透過(guò)(如高分子水透膜)。即使在用能夠透水的沸石等材料形成膜的情況下，也可以獲得相同效果。
(實(shí)施例3)接下來(lái)，下面將描述本發(fā)明的實(shí)施例3。如圖3所示，實(shí)施例3與實(shí)施例2相類似，除了對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的原料加濕裝置的總熱交換器40被設(shè)置在CO凈化部件7和燃料電池電力生成部件8之間之外。因此，將主要就與實(shí)施例2不同的地方來(lái)描述本實(shí)施例，在圖3中為和圖2(a)相同或相應(yīng)的部分提供了相同的標(biāo)識(shí)符并省略其詳細(xì)描述。另外，總熱交換器40具有一水透膜，用于將從CO凈化部件7釋放的重整燃?xì)馀c原料隔離開(kāi)，并形成重整燃?xì)饴窂胶驮下窂街g的邊界。
圖3是顯示本實(shí)施例的燃料電池電力生成系統(tǒng)配置的示意截面圖。在該實(shí)施例的情況中，通過(guò)在經(jīng)過(guò)CO凈化部件7之后的重整燃?xì)馀c原料進(jìn)行總熱交換并由水透膜將重整燃?xì)庵械乃魵廪D(zhuǎn)移至原料，總熱交換部件40加濕原料。通過(guò)加濕原料，可能減少?gòu)闹卣┧考?提供的水量并控制重整器1的加熱值。
另外，由于通過(guò)CO凈化部件7之后的重整燃?xì)馔ǔ?00攝氏度或更高，而此溫度高于燃料電池電力生成部件8的工作溫度，因此可能在本實(shí)施例中通過(guò)回收CO凈化部件7和燃料電池電力生成部件8之間的重整燃?xì)獾乃魵夂蜔崃?，而使得不僅提高了重整器1的效率，還有效地把重整燃?xì)鉁囟冉档偷饺剂想姵仉娏ι刹考?的溫度，并控制CO凈化部件7和燃料電池電力生成部件8之間的管道中的水冷凝。
(實(shí)施例4)接下來(lái)，下面將描述本發(fā)明的實(shí)施例4。如圖4所示，實(shí)施例4與實(shí)施例2相類似，除了總熱交換器50設(shè)置在CO變換器5和CO凈化部件7之間，并在CO變換器5的上游設(shè)置了用于供水到CO變換器5的變成水提供部件51。因此，下面將主要就與實(shí)施例2不同的地方來(lái)描述實(shí)施例4，在圖4中為和圖2(a)相同或相應(yīng)的部分提供了相同的標(biāo)識(shí)符并省略其詳細(xì)描述。另外，類似于總熱交換器30和40的情況，總熱交換器50具有一水透膜，用于將從CO變換器5釋放的重整燃?xì)馀c原料隔離開(kāi)，并形成重整燃?xì)饴窂胶驮下窂街g的邊界。
圖4是顯示本實(shí)施例的燃料電池電力生成系統(tǒng)配置的示意截面圖。
在實(shí)施例3的情況中，重整燃?xì)庵兴乃魵夂蜔崃吭贑O凈化部件7的下游被回收。然而，在增加變換器中的水蒸氣量的時(shí)候，麻煩就產(chǎn)生了，位于變換器下游的凈化部件中的反應(yīng)由于過(guò)量的水蒸氣而劣化，且電力生成效率也有可能被劣化，因?yàn)槲挥趦艋考掠蔚娜剂想姵仉娏ι刹考械乃魵饬孔兊眠^(guò)量，因此水很容易在電極表面冷凝。
然而，在本實(shí)施例的例子中，通過(guò)CO變換器5之后的原料和重整燃?xì)獗豢偀峤粨Q器50完全地?zé)峤粨Q，通過(guò)經(jīng)由水透膜將重整燃?xì)庵械乃魵廪D(zhuǎn)移至原料來(lái)加濕原料。然而，由于在通過(guò)CO變換器5之后，從重整燃?xì)庵谢厥樟怂魵夂蜔幔虼丝赡芊乐笴O凈化部件7的反應(yīng)由于過(guò)量的水蒸氣而發(fā)生劣化，或者防止水冷凝在燃料電池電力生成部件8的電極表面上。因此可能在不使得氫生成設(shè)備的效率降低的情況下減少CO變換器的容積，并穩(wěn)定地減少CO濃度。
該實(shí)施例使用總熱交換器50作為本發(fā)明的原料加濕裝置。然而，也可以使用任何配置，只要該配置使它能從CO變換器5輸出的重整燃?xì)庵谢厥账畾饧纯伞＠?，還可以使用一種通過(guò)冷卻重整燃?xì)鈴乃蟹蛛x燃?xì)獾姆椒?。重整燃?xì)庵泻杏芍卣┧考?和變成水提供部件51向重整器1和CO變換器5提供水以及重整燃?xì)庵械睦淠畾狻Ａ硗?，還可以使用不包括變成水提供部件51的配置。
(實(shí)施例5)接下來(lái)，下面將描述本發(fā)明的實(shí)施例5。如圖5所示，實(shí)施例5與實(shí)施例1相同，除了存儲(chǔ)有用陽(yáng)光加熱的水的原料加濕部件69這里被設(shè)置在原料提供部件3和重整器1之間。因此，下面將主要就與實(shí)施例1不同的地方來(lái)描述實(shí)施例5，在圖5中為和圖1相同或相應(yīng)的部分提供了相同的標(biāo)識(shí)符并省略其詳細(xì)描述。
圖5是顯示本實(shí)施例的燃料電池電力生成系統(tǒng)配置的示意截面圖。盡管實(shí)施例1在原料加濕部件9中通過(guò)使用燃料電池電力生成部件8的熱量來(lái)加熱水，但是也會(huì)產(chǎn)生麻煩，即使用燃料電池電力生成部件8的廢熱的熱水供應(yīng)效率降低了。
然而，在本實(shí)施例的情況中，可能在不使得熱水供應(yīng)效率變低的情況下來(lái)有效地提高重整器1的效率，因?yàn)樵霞訚癫考?9中的水用陽(yáng)光來(lái)加熱。
通過(guò)使用溫泉等地?zé)豳Y源來(lái)代替陽(yáng)光也可以獲得相同的效果。
(實(shí)施例6)接下來(lái)，下面將描述本發(fā)明的實(shí)施例6。實(shí)施例6與實(shí)施例2相類似，除了用原料加濕部件80來(lái)代替具有水透膜30a的總熱交換器30，該原料加濕部件80使用能透過(guò)氫的水氫透過(guò)膜。因此，下面將主要就與實(shí)施例2不同的地方來(lái)描述實(shí)施例6，并省略相同部分的詳細(xì)描述。
圖6是本實(shí)施例的燃料電池電力生成系統(tǒng)的原料加濕部件80的示意截面圖，其中可以透過(guò)水氣和氫的水氫透過(guò)膜81形成在提供水透膜30a的位置上。
在實(shí)施例2的情況中，通過(guò)用總熱交換部件30中的水透膜30a將廢氣中的水氣轉(zhuǎn)移來(lái)加濕原料，而廢氣中全部件的氫被提供給加熱部件2。然而，在本實(shí)施例的情況中，由于通過(guò)使得廢氣透過(guò)了水氫透過(guò)膜81而將廢氣中的一部分氫返回給了原料，因此可能將燃料電池電力生成部件8中未反應(yīng)的氫再次用于燃料電池電力生成，并因此提高了電力生成效率。
用于高分子型燃料電池的一種高分子型電解質(zhì)膜被用作水氫透過(guò)膜81。高分子型電解質(zhì)膜可以透過(guò)氫是眾所周知的。然而，在燃料電池部件中，不參與電力生成的透過(guò)氫與陰極上的氧發(fā)生反應(yīng)，降低了電力生成效率，或者損壞了薄膜。因此，進(jìn)行了針對(duì)控制的各種研究?？傮w而言，當(dāng)循環(huán)氣體的露水點(diǎn)較低且薄膜變得略干時(shí)氫較容易透過(guò)。在該實(shí)施例的情況中，氫較容易透過(guò)，因?yàn)樵掀魅肟?4附近的原料氣和廢氣出口83附近的廢氣分別具有較低的露水點(diǎn)。水氫透過(guò)膜不僅可以使用高分子型電解質(zhì)膜，還可以使用沸石膜，該膜具有只能透過(guò)二氧化碳和氫之中的氫的孔徑、使用硅橡膠或者使用將磷酸鹽等親水化合物混合成熱阻高分子膜如聚酰亞胺來(lái)獲得的薄膜。
氫透膜的驅(qū)動(dòng)力是廢氣和原料的氫局部壓力之間的壓力差。因此，通過(guò)保證薄膜的足夠面積，就可能在驅(qū)動(dòng)力(即，薄膜兩側(cè)的氫濃度之間的壓差)消失之前回收氫。但是，生成器的設(shè)計(jì)者能夠從成本和空間設(shè)置的觀點(diǎn)出發(fā)來(lái)自由地選擇上述薄膜。
另外，通過(guò)減壓薄膜并交替地提供廢氣和原料燃?xì)獾矫總€(gè)薄膜的兩側(cè)，以增加水氫透過(guò)膜81的面積，就可能以較小的容積實(shí)現(xiàn)將氫和水氣回收到原料的過(guò)程。
(實(shí)施例7)下面將描述本發(fā)明的實(shí)施例7。如圖7所示，實(shí)施例7與實(shí)施例2相類似，除了對(duì)應(yīng)于本發(fā)明原料加濕裝置的原料加濕部件90被提供在燃料電池電力生成部件8的下游，而原料加濕部件90具有和高分子型電燃料電池相同的組成，即在質(zhì)子傳導(dǎo)膜91的兩面上都提供有承載鉑的碳電極92。因此，下面將主要就與實(shí)施例2不同的地方來(lái)描述該實(shí)施例，并省略相同部分的詳細(xì)描述。
圖7是本實(shí)施例的燃料電池電力生成系統(tǒng)的原料加濕部件90的示意截面圖。質(zhì)子傳導(dǎo)膜91上排列有面向廢氣流的電極92a和面向原料燃?xì)饬鞯碾姌O92b，它被提供在水透膜30a的位置上。電極92a和92b被連接到外部電壓控制器93以根據(jù)從電壓控制器93施加的電壓在原料加濕部件90中生成電勢(shì)差。在上面的配置中，質(zhì)子傳導(dǎo)膜91是親水質(zhì)子傳導(dǎo)體的一個(gè)例子，而電極92a、92b和電壓控制器93用作本發(fā)明的電壓施加裝置。
實(shí)施例6通過(guò)依賴于原料加濕部件80中水氫透過(guò)膜81所進(jìn)行的過(guò)程而透過(guò)廢氣中的水氣和氫，來(lái)加濕原料。
然而，該實(shí)施例通過(guò)在設(shè)置于質(zhì)子傳導(dǎo)膜91兩側(cè)的電極92a和92b上施加電壓來(lái)透過(guò)廢氣中的氫。因此，由于透過(guò)氫的量可以被控制，而氫離子跟隨著水分子移動(dòng)，所以可能更有效地透過(guò)水和氫。此時(shí)，電極92a和92b之間的電勢(shì)差被設(shè)置成使得電極92b的電勢(shì)高于電極92a的電勢(shì)。
盡管具有類似于原料加濕部件90的配置的高分子型電燃料電池由氫電極(重整燃?xì)怆姌O)和氧電極(空氣電極)組成，但在該實(shí)施例的情況中，在氧電極端是循環(huán)原料氣而不是氧。原料氣不作為氧化劑起作用，而是具有與氮等惰性氣體相同的功能。即，氫被氫電極分離出來(lái)變成離子，這些離子通過(guò)薄膜，并在原料氣端電極被再次組合成氫分子。由于原料加濕部件90起依賴于兩電極間的氫濃度差的濃度電池的起作用，所以氫通過(guò)短路兩電極而移動(dòng)。另外，通過(guò)施加電壓，可能增加氫的移動(dòng)距離。
另外，當(dāng)用于加熱重整器1的加熱部件2被提供在廢氣出口83下游時(shí)，可能通過(guò)控制氫的透過(guò)速率來(lái)控制重整器1的溫度?？梢酝ㄟ^(guò)根據(jù)上述原理控制將施加到設(shè)置在質(zhì)子傳導(dǎo)膜91兩邊的電極92a和92b上的電壓，來(lái)控制氫的透過(guò)速率。
(例1)在圖1的燃料電池電力生成系統(tǒng)的情況中，0.2L的Ru催化劑被加入重整器1，2L的銅-鋅催化劑被加入CO變換器5，0.2L的Pt催化劑被加入CO凈化部件7。以7L/min的速度從原料提供部件3提供的甲烷被原料加濕部件9加濕，此外，重整供水部件4加水使得S/C變成3以將它們提供到重整器1。調(diào)整加熱部件2的燃燒值使得重整器1中的Ru催化劑變成700攝氏度，以生成重整燃?xì)?，并將該燃?xì)馓峁┙o燃料電池電力生成部件8。燃料電池電力生成部件8生成電力使得DC功率變成2千瓦?？梢缘玫?7％的電力生成效率，這是通過(guò)調(diào)節(jié)冷卻水的的流量使得冷卻水溫度檢測(cè)部件11檢測(cè)到的溫度變成80攝氏度，并根據(jù)提供給原料提供部件3和加熱部件2的甲烷總熱值以及2千瓦的DC功率計(jì)算出的。
(例2)在圖2的燃料電池電力生成系統(tǒng)的情況中，類似于例1的情況，分別在重整器1、CO變換器5和CO凈化部件7中加入催化劑。以7L/min的速度從原料提供部件3提供的甲烷被總熱交換部件30加濕，此外，重整供水部件4加水使得S/C變成3以將它們提供到重整器1。調(diào)整加熱部件2的燃燒值使得重整器1中的Ru催化劑變成700攝氏度，以生成重整燃?xì)?，并將該燃?xì)馓峁┙o燃料電池電力生成部件8。燃料電池電力生成部件8生成電力使得DC功率變成2千瓦?？梢缘玫?8％的電力生成效率，這是根據(jù)提供給原料提供部件3和加熱部件2的甲烷總熱值以及2千瓦的DC功率計(jì)算出的。
(例3)在圖3的燃料電池電力生成系統(tǒng)的情況中，類似于例1的情況，分別在重整器1、CO變換器5和CO凈化部件7中加入催化劑。以7L/min的速度從原料提供部件3提供的甲烷被總熱交換部件40加濕，此外，重整供水部件4加水使得S/C變成3以將它們提供到重整器1。調(diào)整加熱部件2的燃燒值使得重整器1中的Ru催化劑變成700攝氏度，以生成重整燃?xì)猓⒃撊細(xì)馓峁┙o燃料電池電力生成部件8。燃料電池電力生成部件8生成電力使得DC功率變成2千瓦?？梢缘玫?8.5％的電力生成效率，這是根據(jù)提供給原料提供部件3和加熱部件2的甲烷總熱值以及2千瓦的DC功率計(jì)算出的。
(例4)在圖4的燃料電池電力生成系統(tǒng)的情況中，將1L的銅-鋅催化劑加入CO變換器5。在重整器1與CO凈化部件7中分別加入和例1的情況相等量的催化劑。以7L/min的速度從原料提供部件3提供的甲烷被總熱交換部件50加濕，此外，重整供水部件54加水使得S/C變成3以將它們提供到重整器1。調(diào)整加熱部件2的燃燒值使得重整器1中的Ru催化劑變成700攝氏度，以生成重整燃?xì)?。在CO變換器5上游的變成水提供部件51提供水，使得S/C變成5。燃料電池電力生成部件8生成電力使得DC功率變成2千瓦?？梢缘玫?9％的電力生成效率，這是根據(jù)提供給原料提供部件3和加熱部件2的甲烷總熱值以及2千瓦的DC功率計(jì)算出的。
(例5)在圖5的燃料電池電力生成系統(tǒng)的情況中，與例1的情況相類似，以7L/min的速度從原料提供部件3提供的甲烷被原料加濕部件69加濕，并被提供給重整器1。原料加濕部件69被涂成黑色，使得它充分地暴露在陽(yáng)光下。用加濕水溫度檢測(cè)部件71測(cè)量的原料加濕部件69中的水溫結(jié)果顯示水溫為93攝氏度。作為測(cè)量通過(guò)原料加濕部件69之后的氣體中的水蒸氣量的結(jié)果，S/C顯示為3.1。因此，不再加水到重整供水部件4。調(diào)整加熱部件2的燃燒值使得重整器1中的Ru催化劑變成700攝氏度，以生成重整燃?xì)?，并將該燃?xì)馓峁┙o燃料電池電力生成部件8。燃料電池電力生成部件8生成電力使得DC功率變成2千瓦?？梢缘玫?1％的電力生成效率，這是根據(jù)提供給原料提供部件3和加熱部件2的甲烷總熱值以及2千瓦的DC功率計(jì)算出的。
(例6)在圖2的燃料電池電力生成系統(tǒng)的情況中，類似于例1的情況，分別在重整器1、CO變換器5和CO凈化部件7中加入催化劑。設(shè)置了圖6所示的原料加濕部件80以取代總熱交換部件30。以7L/min的速度從原料提供部件3提供的甲烷被原料加濕部件80加濕，此外，重整供水部件4加水使得S/C變成3以將它們提供到重整器1。調(diào)整加熱部件2的燃燒值使得重整器1中的Ru催化劑變成700攝氏度，以生成重整燃?xì)?，將該燃?xì)馓峁┙o燃料電池電力生成部件8，并使部件8生成電力?？梢缘玫?1.5％的電力生成效率，這是根據(jù)提供給原料提供部件3和加熱部件2的甲烷總熱值以及生成的DC功率計(jì)算出的。
(例7)在圖2的燃料電池電力生成系統(tǒng)的情況中，類似于例1的情況，分別在重整器1、CO變換器5和CO凈化部件7中加入催化劑。設(shè)置了圖7所示的原料加濕部件90以取代總熱交換部件30。以7L/min的速度從原料提供部件3提供的甲烷被原料加濕部件80加濕，此外，重整供水部件4加水使得S/C變成3以將它們提供到重整器1。調(diào)整加熱部件2的燃燒值使得重整器1中的Ru催化劑變成700攝氏度，以生成重整燃?xì)猓瑢⒃撊細(xì)馓峁┙o燃料電池電力生成部件8，并使部件8生成電力。在位于質(zhì)子傳導(dǎo)膜91兩面上的電極92a和92b上施加200毫伏的電壓?？梢缘玫?2％的電力生成效率，這是根據(jù)提供給原料提供部件3和加熱部件2的甲烷總熱值以及生成的DC功率計(jì)算出的。
(比較例1)在例1的情況中，以7L/min的速度從原料提供部件3提供的甲烷被直接提供給重整器1，而不用原料加濕部件9加濕甲烷。和例1的情況類似，燃料電池電力生成部件8生成電力使得DC功率變成2千瓦。調(diào)節(jié)冷卻水的流量使得冷卻水溫度檢測(cè)部件11檢測(cè)到的溫度變成80攝氏度?？梢缘玫?3％的電力生成效率，這是根據(jù)提供給原料提供部件3和加熱部件2的甲烷總熱值以及2千瓦的DC功率計(jì)算出的。
上面的每一個(gè)實(shí)施例都被描述成包括燃料電池電力生成部件8的燃料電池電力生成系統(tǒng)。然而，還可以不包括燃料電池電力生成部件8的單個(gè)氫生成設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
另外，在上面每個(gè)實(shí)施例的情況中，燃料電池電力生成系統(tǒng)形成了一個(gè)循環(huán)，即，把從燃料電池電力生成部件8釋放出的廢氣提供到重整器1的加熱部件2。然而，還可以將從燃料電池電力生成部件8釋放出的廢氣用于其它外部裝置，而本發(fā)明的燃料電池電力生成系統(tǒng)不必形成任何種類的閉循環(huán)，以循環(huán)任何氣體和原料。
另外，在上面每個(gè)實(shí)施例中，加濕原料是從重整器1直接輸出的重整燃?xì)饣驈娜剂想姵仉娏ι上到y(tǒng)8輸出的廢氣，但是本發(fā)明的并不限于這種成分。也就是說(shuō)在本發(fā)明中間接加濕原料的原料加濕裝置可以用除了從燃料電池電力生成系統(tǒng)中的重整器1直接輸出的重整氣體之外的其它氣體來(lái)加濕原料。
另外，在上面例5的情況中，假設(shè)本發(fā)明的外部裝置是原料加濕部件69，熱量以陽(yáng)光或地?zé)岬男问教峁┙o它。然而，外部裝置并不限于部件69。還可以使用鍋爐和冷凍機(jī)等獨(dú)立于燃料電池電力生成系統(tǒng)的為原料提供熱源和供水源的系統(tǒng)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，使水蒸發(fā)所需的加熱值可以由重整器控制。
另外，通過(guò)使得經(jīng)過(guò)燃料電池電力生成部件之后的廢氣與原料進(jìn)行完全的熱交換，可能不僅控制使水蒸發(fā)所需的加熱值，還能夠從廢氣中將水蒸氣除去。因此可能防止加熱部件中火焰溫度的降低。
另外，通過(guò)使得經(jīng)過(guò)CO凈化部件之后的重整氣體與原料進(jìn)行總的熱交換，可能不僅控制使水蒸發(fā)所需的加熱值，還能夠有效地將重整氣體的溫度降低到燃料電池電力生成部件的工作溫度，并同時(shí)控制管道中水的冷凝。
另外，通過(guò)使得經(jīng)過(guò)CO變換器之后的重整氣體與原料進(jìn)行總的熱交換，可能不僅控制使水蒸發(fā)所需的加熱值，還能夠減小CO變換器的容積，并穩(wěn)定地減小CO濃度。
另外，通過(guò)用陽(yáng)光加熱原料加濕部件，可能提高氫生成部件的效率，而不降低熱水供應(yīng)的效率。
因此，根據(jù)本發(fā)明，可能提供一種具有較高電力生成效率的燃料電池電力生成系統(tǒng)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可能提高氫生成設(shè)備的效率，并減小CO變換器的催化劑容積。
權(quán)利要求
1.一種氫生成設(shè)備，包括重整器，它通過(guò)使得包含有機(jī)化合物的原料與水發(fā)生反應(yīng)而生成至少包含氫和一氧化碳的重整燃?xì)?；一氧化碳除去裝置，至少包括根據(jù)變換反應(yīng)減少所述重整器生成的所述重整燃?xì)庵兴乃鲆谎趸嫉淖儞Q器；以及原料加濕裝置，它通過(guò)直接或間接地使用所述重整燃?xì)庵邪乃畾鈦?lái)加濕所述原料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫生成設(shè)備，其特征在于，所述原料加濕裝置通過(guò)至少使用從燃料電池釋放出的廢氣中所包含的水氣來(lái)加濕所述原料，燃料電池使用從所述一氧化碳除去裝置輸出的重整燃?xì)膺M(jìn)行工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫生成設(shè)備，其特征在于，所述原料加濕裝置通過(guò)使用從所述一氧化碳除去裝置輸出的重整燃?xì)庵兴乃畾饧訚袼鲈稀?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的氫生成設(shè)備，其特征在于，所述原料加濕裝置具有透過(guò)至少水氣的水透膜，且提供所述水透膜使得在所述廢氣或所述重整燃?xì)獾穆窂脚c所述原料的路徑之間形成邊界。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氫生成設(shè)備，其特征在于，所述水透膜還透過(guò)氫。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氫生成設(shè)備，其特征在于，所述原料加濕裝置包括親水質(zhì)子傳導(dǎo)體，被提供用于在所述廢氣路徑和所述原料路徑之間形成邊界；以及加電壓裝置，用于施加電壓到所述親水質(zhì)子傳導(dǎo)體。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氫生成設(shè)備，其特征在于，所述原料加濕裝置在所述廢氣或所述重整燃?xì)馀c所述原料之間進(jìn)行熱交換。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氫生成設(shè)備，其特征在于，所述廢氣被用于加熱所述重整器，且所述加電壓裝置通過(guò)調(diào)節(jié)施加到所述親水質(zhì)子傳導(dǎo)體的電壓來(lái)控制所述重整器的溫度。
9.一種燃料電池電力生成系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1、2、3、6或8所述的氫生成設(shè)備；以及燃料電池，用于通過(guò)從所述氫生成設(shè)備提供的重整燃?xì)馍呻娏Α?br> 10.一種燃料電池電力生成系統(tǒng)，包括重整器，它通過(guò)使得包含有機(jī)化合物的原料與水發(fā)生反應(yīng)而生成至少包含氫和一氧化碳的重整燃?xì)猓灰谎趸汲パb置，至少包括根據(jù)變換反應(yīng)減少所述重整器生成的所述重整燃?xì)庵兴乃鲆谎趸嫉淖儞Q器；燃料電池，用于通過(guò)從所述一氧化碳除去裝置提供的重整燃?xì)馍呻娏?；以及原料加濕裝置，用于加濕所述原料，其中所述原料加濕裝置具有用于供水到所述原料的水熱承載體，以及讓所述水熱承載體循環(huán)的循環(huán)裝置，以及所述水熱承載體和所述燃料電池進(jìn)行熱交換。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料電池電力生成系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)所述水熱承載體的溫度控制供給所述原料的水量。
12.一種氫生成方法，包括重整步驟，用于通過(guò)使得包含有機(jī)化合物的原料與水發(fā)生反應(yīng)而生成至少包含氫和一氧化碳的重整燃?xì)?；一氧化碳除去步驟，至少包括用于根據(jù)變換反應(yīng)減少所述重整步驟中生成的重整燃?xì)庵械乃鲆谎趸嫉淖儞Q步驟；以及原料加濕步驟，用于通過(guò)直接或間接地使用所述重整燃?xì)庵邪乃畾鈦?lái)加濕所述原料。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的氫生成方法，其特征在于，所述原料加濕步驟包括通過(guò)至少使用從燃料電池釋放出的廢氣中所包含的水氣來(lái)加濕所述原料的步驟，燃料電池使用通過(guò)所述一氧化碳除去步驟輸出的重整燃?xì)膺M(jìn)行工作，且氫生成方法包括加電壓步驟，用于施加電壓到親水質(zhì)子傳導(dǎo)體，親水質(zhì)子傳導(dǎo)體被提供用于通過(guò)其在所述廢氣路徑和所述原料路徑之間形成邊界。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的氫生成方法，其特征在于，通過(guò)使用在所述重整步驟中加熱的所述廢氣和調(diào)節(jié)所述加電壓步驟中被施加到所述親水質(zhì)子傳導(dǎo)體的電壓來(lái)控制所述重整步驟中的溫度。
全文摘要
一種氫生成設(shè)備，它具有重整器，它通過(guò)使得包含有機(jī)化合物的原料與水發(fā)生反應(yīng)而生成至少包含氫和一氧化碳的重整燃?xì)?；一氧化碳除去裝置，至少包括根據(jù)變換反應(yīng)減少重整器生成的重整燃?xì)庵兴囊谎趸嫉淖儞Q器；以及原料加濕裝置，它通過(guò)直接或間接地使用重整燃?xì)庵邪乃畾鈦?lái)加濕原料。
文檔編號(hào)E04B1/36GK1428884SQ0215898
公開(kāi)日2003年7月9日 申請(qǐng)日期2002年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月16日
發(fā)明者田口清, 鵜飼邦弘, 脇田英延, 藤原誠(chéng)二 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社