[发明专利]用于堆内燃料电池重整的蒸汽重整器

权利要求书

1.一种用于在燃料电池系统中控制混合物中的重整物和未重整的烃燃料的体积比的方法，所述燃料电池系统包括

烃燃料的源；

蒸汽重整器，其用于接收烃燃料并将至少一部分烃燃料转化为重整物；和

燃料电池堆，其配置用于未重整的烃燃料的堆内重整，所述燃料电池堆具有用于接收重整物和未重整的烃燃料的混合物的阳极入口；

所述方法包括：

将部分烃燃料在重整器中的多个高蒸汽重整活性通道中进行重整，所述重整器输出包含完全平衡的重整物混合物的燃料流；

将部分烃燃料在重整器中的多个低蒸汽重整活性通道中进行重整，所述重整器输出其烃水平仅略低于烃燃料的烃水平的燃料流；

将来自高蒸汽重整活性通道和低蒸汽重整活性通道的燃料流输出物进行混合，并将混合物提供给燃料电池堆的阳极入口；和

选择所述高蒸汽重整活性通道数与所述低蒸汽反应性通道数的比以及选择通道的活性水平，从而控制混合物中重整物和未重整的烃燃料的体积比。

2.如权利要求1所述的方法，其包括通过将来自所述燃料电池堆的阴极排气的至少一部分引导至所述重整器中的多个通道来将热量提供至所述高和低蒸汽重整活性通道中的燃料。

3.一种用于操作燃料电池系统的方法，所述燃料电池系统被配置以用于将燃料电池堆中的烃燃料进行内部重整，所述方法包括：

向系统供应烃燃料；

将一部分烃燃料进料至蒸汽重整器中的多个高蒸汽重整活性通道中，从而在主要的工艺条件下提供包含完全平衡的重整物混合物的燃料流；

将一部分烃燃料进料至蒸汽重整器中的多个低蒸汽重整活性通道，从而提供其烃水平仅略低于烃燃料的烃水平的燃料；

将高蒸汽重整活性通道和低蒸汽重整活性通道提供的燃料进行合并；和

将合并的燃料供应至燃料电池堆的阳极入口。

4.如权利要求3所述的方法，其还包括通过传递热量来加热所述高蒸汽重整活性通道和低蒸汽重整活性通道中的燃料，所述热量来自从燃料电池堆的阴极排气供应的气体。

5.一种燃料电池系统，其包括：

燃料电池堆，其配置用于烃燃料的内部重整，所述燃料电池堆包括：

阳极部分，其与阳极入口和阳极排气流体连通；

阴极部分，其与阴极入口和阴极排气流体连通；

烃燃料的源；

重整器装置，其用于将烃燃料转化为重整物，所述重整器装置包括：

一个或多个高重整活性冷侧通道，其配置为将通过其中的第一百分比的烃燃料转化为重整物；

一个或多个低重整活性冷侧通道，其配置为将通过其中的第二百分比的烃燃料转化为重整物，所述第二百分比低于所述第一百分比；

燃料供应管道，其与所述燃料源和所述高重整活性和低重整活性的冷侧通道流体连通；

燃料排气管道，其与所述高重整活性和低重整活性冷侧通道和所述阳极入口流体连通，所述燃料排气管道被配置为将从所述冷侧通道排出的燃料供应至所述燃料电池堆的所述阳极入口；

一个或多个热侧通道，其被配置为用于使气体通过所述重整装置的通道，所述气体的温度高于所述冷侧通道中的流体温度，所述热侧通道足够接近所述冷侧通道，以用于在流过各个通道的流体之间实现热量传递；和

气体供应管道，其配置为向所述热侧通道供应气体。

6.如权利要求5所述的燃料电池系统，其中所述气体供应管道被配置为接收从所述燃料电池堆的所述阴极排气排出的至少一部分气体。

7.如权利要求5所述的燃料电池系统，其中通过所述高重整活性冷侧通道的燃料体积与通过所述低重整活性冷侧通道的燃料体积的比为1:10至10:1。

8.如权利要求7所述的燃料电池系统，其中所述比为1:3至3:1。

9.如权利要求8所述的燃料电池系统，其中所述比为1:1。

10.如权利要求5所述的燃料电池系统，其中所述第一百分比为75％至100％。