[发明专利]集成的气态燃料催化部分氧化重整器和燃料电池系统、以及产生电力的方法

权利要求书

1.集成的气态燃料CPOX重整器和燃料电池系统，所述集成系统包括：

隔开的CPOX反应器单元的阵列，各CPOX反应器单元包括具有拥有内表面和外表面的透气性壁的伸长管，所述透气性壁围封开放的气流通道并且限定所述CPOX反应器单元的入口和出口，所述开放的气流通道为从所述CPOX反应器单元的入口延伸到出口的中空钻孔，

其中CPOX反应器单元至少与所述阵列中的相邻CPOX反应器单元热连通，和

如下的至少一种的CPOX催化剂：(i)设置在所述透气性壁的至少一段的结构体内和(ii)形成所述透气性壁的至少一段的结构体，

与至少一个CPOX反应器单元的CPOX催化剂热连通的点火器；

包括阳极、阴极、和设置在其间的电解质的燃料电池单元，其中所述阳极与所述CPOX反应器单元的出口流体连通并且所述阴极与包含氧气的气体流体连通；和

与所述燃料电池单元的阳极和阴极电耦接的集流体。

2.权利要求1的集成系统，其进一步包括与CPOX反应器单元的至少所述包含CPOX催化剂的壁段的外表面结合的氢气阻挡物。

3.权利要求1或2的集成系统，其中相邻CPOX反应器单元之间的最大距离为那样的距离：超过该距离，无法通过来自运行着的CPOX反应器单元中的CPOX反应的热在相邻CPOX反应器单元中引发CPOX反应和/或在操作的稳态模式期间，所述隔开的CPOX反应器单元的阵列的温度下降至低于预定的最低阵列温度；并且相邻CPOX反应器单元之间的最小距离为那样的距离：低于该距离，CPOX反应器单元的出口处的温度大于预定的最高温度。

4.权利要求3的集成系统，其中所述预定的最高温度为与CPOX反应器单元的出口热和流体连通的燃料电池堆的入口能忍受的温度。

5.权利要求2的集成系统，其中所述氢气阻挡物包括加压流体。

6.权利要求1或2任一项的集成系统，其包括超过一个点火器，其中各点火器安置成与至少一个CPOX反应器单元的CPOX催化剂热连通。

7.权利要求1、2或4任一项的集成系统，其中所述燃料电池包括管式固体氧化物燃料电池单元的阵列并且CPOX反应器单元的出口直接连接至所述燃料电池单元的入口，其中所述燃料电池单元的入口与所述燃料电池单元的阳极流体连通。

8.权利要求1、2或4任一项的集成系统，其包括与燃料电池单元的出口流体连通的后燃烧器。

9.采用权利要求1的集成的气态燃料CPOX重整器和燃料电池系统将气态可重整燃料CPOX重整为富含氢气的重整物和将富含氢气的重整物电化学转化为电力的方法，所述方法包括：

将包括气态可重整燃料的气态CPOX反应混合物引入到所述CPOX反应器单元的入口中；

通过点火器在至少一个CPOX反应器单元中引发所述气态CPOX反应混合物的催化部分氧化以开始富含氢气的重整物的制造；

维持所述至少一个CPOX反应器单元中的气态CPOX反应混合物的催化部分氧化，所述至少一个CPOX反应器单元的透气性的包含CPOX催化剂的壁段容许气态CPOX反应混合物在其中扩散和产物富含氢气的重整物从其扩散；和

在燃料电池单元内将所述富含氢气的重整物转化为电力。

10.权利要求9的方法，其中氢气阻挡物与CPOX反应器单元的至少所述包含CPOX催化剂的壁段的外表面结合。

11.权利要求9或10的方法，其中相邻CPOX反应器单元之间的最大距离为那样的距离：超过该距离，无法通过来自运行着的CPOX反应器单元中的CPOX反应的热在相邻CPOX反应器单元中引发CPOX反应和/或在操作的稳态模式期间，CPOX反应器单元的温度下降至低于预定的最低阵列温度；并且相邻CPOX反应器单元之间的最小距离为那样的距离：低于该距离，CPOX反应器单元的出口处的温度大于预定的最高温度。