[发明专利]一种燃料前处理装置及燃料电池系统

说明书

本发明公开了一种燃料前处理装置及燃料电池系统，燃料前处理装置包括：反应腔体；用于均化进入反应腔体内的待反应物料的均化分配件，均化分配件安装在反应腔体内；用于催化经过均化分配件均化后的待反应物料反应的反应催化件，反应催化件填充在反应腔体内。本发明通过均化分配件均化分配待反应物料，待均化后再输入反应催化件内进行催化反应，避免了输入反应催化件内的待反应物料不均造成的温度分布不均造成的局部过热或过冷，进而造成催化剂烧结、载体破坏以及反应物转化率低等问题，本发明提高了燃料前处理装置的稳定性。

本申请为申请日为2022年3月25日，申请号为202210297949.7，发明创造名称为“一种燃料前处理装置及燃料电池系统”的分案申请。

技术领域

本发明涉及燃料前处理技术领域，尤其是涉及一种燃料前处理装置及燃料电池系统。

背景技术

随着无人机、水面/水下无人航行器、地面作业机器人等无人载具，车载辅助动力系统及携行供能设备等的广泛使用，紧凑化、轻便化的供电电源具有良好的发展前景。同时，应用功能的多样化和使用场景的复杂化，要求上述设备具备更长的续航时间，也对供电来源提出了更高的要求。以锂电池为代表的储电电池是目前最常用的供电来源，受限于电池较小的储能密度(通常小于500Wh/kg)，为满足长时间连续运行的需求，往往需要频繁更换新电池或进行充电。大量的一次性电池会增加携带和保存难度，并且造成潜在的环境污染；而二次充电电池则往往具有较长的二次充电间歇期，难以在缺少现场充电电源的场合长时间使用。

燃料电池是一种新型发电技术，通过电化学反应过程，直接将燃料的化学能转化为电能，具有发电效率高、运行噪音低、清洁绿色的优点，能够满足各种不同功率规模的供电需求。氨、丙烷、丁烷、液化石油气等容易液化的燃料(常温下液化压力小于10bar)，储存密度高，具有极高的能量密度(液氨约5170Wh/kg，丙烷约13100Wh/kg，丁烷约13200Wh/kg)。基于重整、裂解等燃料前处理技术，可以将上述高能量密度的液体燃料转化为富氢的小分子燃料，用于燃料电池进行发电，实现长时间连续供电。

现有的燃料前处理装置多采用部分氧化重整技术或水蒸汽重整技术。随着反应进行，入口、出口间反应物浓度的变化，反应强度发生改变，常规的燃料前处理装置中催化剂区域内容易形成不均匀的温度分布，造成局部过热或过冷，造成催化剂烧结、载体破坏以及反应物转化率低等问题，限制燃料前处理装置的长期稳定运行。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的是提供一种燃料前处理装置，旨在提高催化剂区域内温度分布的均匀性，避免局部过热或者过冷造成的催化剂烧结、载体破坏以及反应物转化率低等问题。

本发明的第二个目的是提供一种燃料电池系统。

为了实现上述第一个目的，本发明提供了如下方案：

一种燃料前处理装置，包括：

反应腔体；

用于将进入所述反应腔体内的待反应物料混合均匀的均化分配件，所述均化分配件安装在所述反应腔体内；

用于催化经过所述均化分配件均化后的待反应物料反应的反应催化件，所述反应催化件填充在所述反应腔体内。

在一个具体的实施方案中，所述燃料前处理装置还包括保温层；

所述保温层包覆在所述反应腔体外，且完全包覆或者部分包覆所述反应腔体。

在另一个具体的实施方案中，所述反应腔体内设置有一端连通所述均化分配件的夹层或者盘管，所述夹层或者所述盘管的另一端用于输入待反应物料；

所述夹层为单夹层或者多折流的夹层。

在另一个具体的实施方案中，所述反应腔体内设置有换热翅片，所述换热翅片的个数至少为2个，且沿着所述反应腔体的周向均布。