[发明专利]用于产热、散热装置的绝热壳体

说明书

一种用于诸如集成CPOX重整器和SOFC堆等产热、散热装置的绝热壳体，该绝热壳体包括由绝热型材构成的提供间接或曲折路径的组件，该路径抑制红外矢量流向壳体的壁流动。

背景技术

本教导涉及用于产热、散热装置的绝热壳体或外壳，尤其涉及一种用于生产富氢重整产品和固体氧化物燃料电池堆(SOFC)的催化部分氧化(CPOX)重整器的集成系统，以及一种用于在燃料电池(另一种产热、散热装置)中将这种重整产品电化学转化为电和水蒸气副产物的组合后燃器单元。

气态或液态可重整燃料向富含氢的含一氧化碳气体混合物(通常称为“合成气”或“syngas”的产物)的转化可按照任何这种常规的或其它已知的燃料重整操作进行，例如蒸汽重整、干重整、自热重整和催化部分氧化(CPOX)重整。这些燃料重整工艺之中的每一种都有其独特的化学性质和要求，并且每一种都具有相对于其它工艺的特征性优点和缺点。

由于燃料电池(即，将诸如氢气、氢气和一氧化碳的混合物等可电化学氧化的燃料电化学转化为电能的装置)的潜力，改进的燃料重整器、燃料重整器部件和重整工艺的开发仍然是大量研究的焦点，在包括主电源装置(MPU)和辅助电源装置(APU)在内的常规应用中发挥了极大的作用。燃料电池还可用于特殊应用，例如作为电动车的车载发电装置、住宅用设备的备用电源、休闲用主电源、户外和其它离网位置的耗电装置、以及用于便携式电池堆的重量更轻、功率密度更高、环境温度无关的替代品。

由于氢的大规模、经济的生产、其分送所需的基础设施、以及其储存(尤其是作为运输燃料)的实用手段被广泛认为还有很长的路要走，因此目前的许多研究和开发都致力于改进作为电化学可氧化燃料(尤其是氢和一氧化碳的混合物)的来源的燃料重整器和作为这种燃料向电的转换器的燃料电池组件(通常被称为燃料电池“堆”)、以及将燃料重整器和燃料电池集成到更紧凑、可靠和高效的用于产生电能的装置中。

CPOX重整(或简称CPOX)作为向燃料电池堆(例如具有从100瓦到100千瓦的额定功率以及介于这两者之间的所有额定功率的燃料电池堆)供应富含氢的重整产物的一种方式已经引起了特别关注。与蒸汽重整和干重整(需要外部热源的吸热反应)相比，CPOX重整的优点之一是该反应是放热的。

此外，CPOX反应通常比其它重整反应快，这允许构造能够快速启动和快速响应负载变化的较小的重整器。与需要处理水和蒸汽的重整器(例如蒸汽重整器和自热重整器)相比，CPOX重整器在设计上也更简单，而蒸汽重整器和自热重整器需要储水单元、产生蒸汽的加热单元、提供热量以驱动吸热重整反应的燃烧器或燃烧单元等、以及与它们相关的流体路线和操作监控及控制装置。

已知的常规重整器的基本要求是它们的产热和散热部件具有有效的绝热，以保存和回收废热以用于重整器操作，例如预热含氧气体以支持氧化(通常在环境温度和压力下作为大气提供)，蒸发诸如柴油等液体燃料以提供适当预热的气态空气和气态CPOX反应混合物，以及从燃料电池堆所连接的后燃器单元回收废热，以利用这种热量来帮助满足家用热水需求。当然，作为一个实际问题，需要为重整器、燃料电池和集成的重整器和燃料电池系统(例如在共有的美国专利9,624,104；9,627,700；9,627,699和9,627,701中所述的系统，这些专利的全部内容通过引用结合在此)提供绝热，以防止热量损失，否则热量损失会显著降低这种装置的热运行效率。重整器、它们附带的燃料电池和后燃烧室单元以及其它产热、散热装置通常安装在外壳或壳体内。这种外壳或壳体的一个基本要求是其具有隔热性，这样壳体的外表面在接触时会较凉。

发明内容