[发明专利]燃料重整装置和燃料电池系统

说明书

本分案申请是基于申请号为200610071576.2，申请日为2006年3 月30日，发明名称为燃料重整装置和燃料电池系统的中国专利申请的 分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请基于并且要求了于2005年3月30日提交的在先日本专利 申请No.2005-097970的优先权，该在先申请的整个内容在此引入作为 参考。

发明背景

1.发明领域

本发明涉及了一种适用于微型化的燃料重整装置和燃料电池系 统。

2.相关技术的描述

近年来，随着半导体技术的发展，各种电子器件例如手机、摄影 机和计算机已经被微型化并且还对它们的可携带性作出了要求。作为 满足这些要求的电源，传统上使用了可携带的一次电池和二次电池。 然而从它们的功能的观点出发，一次电池和二次电池的使用时间有限， 使用了这些电池的电子器件等的运行时间也受到限制。

即是说，尽管如果使用了一次电池和放电结束，则可以通过更换 电池来驱动电子器件，但一次电池的使用时间相对于它的重量而言仍 然短，因此一次电池并不适用于便携式的器件。虽然二次电池可以在 放电结束后重新充电，但电子器件的使用场所还是受到了限制，因为 需要用于重新充电的电源并且要花费很多时间将电池重新充电。特别 而言，引入了二次电池的电子器件的使用时间是有限的，因为即使电 池的放电结束也不能更换电池。因此难以用常规的一次电池或二次电 池来长时间地驱动各种小的器件，并且需要一种适用于更长时间地驱 动的电池。

作为该问题的一种解决方式，燃料电池近年来已经引起了公众的 注意。燃料电池不仅具有能够仅仅通过提供燃料和氧化剂而发电的优 点，而且还具有能够仅仅通过更换燃料而连续发电的优点。出于该原 因，如果要实现便携式电子器件的微型化，据信燃料电池是一种极其 有效的用于驱动便携式电子器件的系统。

在常用的燃料电池领域中，已经开发了使用燃料电池的燃料电池 系统。在燃料电池中，燃料通过内部装有重整催化剂的重整器进行重 整以生成含有氢气的重整气体。燃料的例子包括水和轻质烃例如天然 气和石脑油，以及水和醇例如甲醇。将重整气体供送到燃料电池的燃 料电极，并且将空气供送到氧化剂电极。由于这种燃料电池系统与使 用液体燃料例如甲醇的直接甲醇燃料电池等相比而具有更高的电压并 且确保了更高的效率，因此可以期待其减少的尺寸和增强的性能。

带有重整器的燃料电池系统使用包括水和可燃物质例如碳氢化物 和醇的燃料。通过重整获得的气体(重整气体)含有作为副产物的约 1％-2％的一氧化碳以及氢气。因此，对于将带有重整器的燃料电池系 统用作便携式电子器件的电源而言，则需要充分的安全措施。该措施 的一个例子披露于日本专利申请特开Nos.2002-93435和2003-45457 中。

日本专利申请特开No.2002-93435描述了通过将用于从燃料电池 等中泄漏的氢气燃烧反应的贵金属催化剂提供到容纳燃料电池的壳体 中而防止壳体中泄漏的氢气免于沉积，因为即使当燃料电池系统的通 风机停机时，也可以通过该燃烧反应将壳体中泄漏的氢气转化成水。

日本专利申请特开No.2003-45457披露了这样一种燃料电池系 统：其中具有蒸发单元(30)和用于将重整器(6)加热的燃烧器(31) 的重整装置(5)被由绝热材料形成并且底部具有圆柱形的泄漏气体收 集单元(20)密封。日本专利申请特开No.2003-45457中披露的该燃 料电池系统中的燃烧器(31)将从重整装置(5)中泄漏的气体燃烧。

如果将带有重整器的燃料电池系统装在便携式器件上，则会由于 尺寸和成本的限制而难以使用高精度流动速率的监控器和控制单元。 这使得仅仅采用催化燃烧的热量难以准确地控制重整器的温度。一般 而言，重整器是绝缘的以减少热损耗；并且由于催化燃烧量的轻微差 异，重整器的温度容易极大地变化。控制重整器温度的方法的例子已 经披露于日本专利No.2715500和日本专利申请特开No.11-86893中。

日本专利No.2715500描述了以下内容：通过用甲醇重整装置的燃 烧器将燃料电池的未反应的氢气燃烧而提供用于甲醇重整装置的催化 层的最佳热量，并且当甲醇重整装置的催化层温度降低至特定的控制 温度范围或者更低时用加热体将催化层加热。