[发明专利]燃料电池系统的重整器和操作重整器的方法

说明书

本发明涉及燃料电池系统的重整器，其包含用于利用主燃料送料器接 收供应的燃料的氧化区，所述燃料用于与氧化剂反应；和设置在氧化区的 下游的混合区，接收利用辅助燃料送料器供应的燃料，所述燃料与从氧化 区形成的物质混合。

此外，本发明涉及包含一个所述重整器的燃料电池系统，并涉及包含 一个所述燃料电池系统的机动车辆。

另外，本发明还涉及操作燃料电池系统的重整器的方法，其包括下述 步骤：从燃料箱向氧化区供应燃料，在氧化区中所述燃料与氧化剂反应； 并从燃料箱向设置在氧化区的下游的混合区供应燃料，所述燃料可以在混 合区与从氧化区形成的物质混合。

燃料电池系统用于将化学能转化为电能。这种系统的核心元件是燃料 电池，其中通过氢和氧的受控反应释放电能。燃料电池系统必须能够处理 通常实际使用的燃料。因为氢和氧在燃料电池中反应，必须要调整使用的 燃料，从而使供应给燃料电池的阳极的气体的氢比例高，这是重整器的任 务。为此，重整器接收供应的燃料和氧化剂(优选空气)，然后燃料在重整器 中与氧化剂反应。将由重整器产生的重整产物送至燃料电池堆的各个燃料 电池，得到由氢和氧化剂的受控反应释放的电能，所述氢为重整产物的组 分。一种一般的重整器可从德国专利DE 103 59 205 A1得知。

本发明的目的是改进一般的重整器、一般的燃料电池系统、一般的机 动车辆和操作重整器的一般方法，从而可以优化重整器的操作。

该目的可从独立权利要求实现。

本发明的有利方面和其他实施方案可从从属权利要求得知。

根据本发明的重整器基于一般现有技术，其中设计主燃料送料器和辅 助燃料送料器以供应燃料，使由主燃料送料器供应的燃料与由辅助燃料送 料器供应的燃料在品级和/或聚集体的状态和/或送料压力和/或送料温度方 面不同。本发明基于以下发现，即在氧化区和混合区中对蒸发的质量的要 求不同。在氧化区中，当燃料的蒸发使得得到的燃烧均匀并因此均匀的气 体混合物进入混合区就足够了，而在混合区，对蒸发的要求较高。在这里 必须确保实现均匀蒸发，同时，燃料蒸汽必须与来自氧化区的气体混合物 均匀混合。这可以由本发明有利地实现，由主燃料送料器供应的燃料与由 辅助燃料送料器供应的燃料在品级和/或聚集体的状态和/或送料压力和/或 送料温度方面不同，相对于现有技术其优点在于，可以选择并调整这些参 数，从而在相应的区中得到蒸发的最佳起始条件，进一步的优点在于性能 模块化()，即重整器的工作区较宽，因为现在可以改进 重整器的操作。这意味着在实际中，可以在重整器的氧化区中燃烧一种品 级的燃料(比如柴油)，而在混合区中将另一燃料品级的燃料(例如汽油)作为 重整反应物(Eduktfür die Reformierung)，混入氧化区燃烧的产物气体中。

可以有利地改进根据本发明的重整器，所述主燃料送料器是送料压力 最大10bar的低压送料器，所述辅助燃料送料器是送料压力为50bar或更大 的高压送料器。由于在混合区中对蒸发的要求较高，使用高成本的高压送 料器具有优势。相反，在氧化区中，使用低成本的低压送料器就足够了。 除了节省能源，这还具有通过省去用于氧化区的成本高的多的高压送料器， 从而节省成本的优势。

在这种情况中，特别地，所述辅助燃料送料器是送料压力为50到100bar 的高压送料器。

可选地，所述辅助燃料送料器是送料压力为900到1100bar的高压送料 器。

此外，可以改进根据本发明的重整器，设计所述主燃料送料器，使其 与第一燃料箱相连，并设计所述辅助燃料送料器，使其与另外的第二燃料 箱相连。由于各种品级的燃料的不同的温度、焓和蒸发速度，通过用不同 品级的燃料供应氧化区和混合区，可以选择各品级，从而优化在相应区中 的蒸发和相应的反应。

此外，本发明提供燃料电池系统和包含所述燃料电池系统的机动车辆， 该燃料电池系统具有前述优点。