【技術實現步驟摘要】
本公開涉及燃料電池，具體地，涉及一種燃料處理裝置和燃料電池系統。
技術介紹
1、燃料電池是一種把燃料所具有的化學能直接轉換成電能的化學裝置，又稱電化學發電器。由于燃料電池是通過電化學反應把燃料的化學能中的吉布斯自由能部分轉換成電能，不受卡諾循環效應的限制，因此效率高。
2、相關技術中提出的一種固體氧化物氨燃料電池是在管式單電池的基礎上，在陽極管中放入氨催化劑，反應后的陽極尾氣與空氣一起進行補燃，補燃的放熱用于氨分解吸熱的熱量，此種方式盡管利用了補燃所產生的熱量來對氨分解所需的熱量進行補充，然而此種方式僅適用于管式單電池，并且由于其中的原料氣需要全部經過氨催化劑進行分解處理，因此無法實現對于燃料電池所需原料氣比例的調節，靈活性較差。
技術實現思路
1、本公開的目的是提供一種燃料處理裝置和燃料電池系統，該燃料處理裝置和燃料電池系統能夠適用于燃料電池組，并且靈活性好。
2、為了實現上述目的，本公開提供一種燃料處理裝置，應用于燃料電池組，所述燃料處理裝置包括：內通道，具有第一原料氣進口和用于與所述燃料電池組的陽極室入口連通第一原料氣出口，所述內通道中設置用于分解第一原料氣的催化劑；中通道，環繞在所述內通道外且具有燃燒氣進口和燃燒氣出口，所述燃燒氣進口用于分別與所述燃料電池組的陽極室出口和空氣源連通，所述燃燒氣出口用于與尾排管路連通；點火器，設置在所述燃燒氣進口處；以及外通道，環繞在所述中通道外且具有與所述外通道連通的第二原料氣進口和第二原料氣出口，所述第二原料氣出口
3、可選地，所述燃料處理裝置具有相對設置的第一端和第二端，所述第一原料氣進口和所述第一原料氣出口中的一者設置在所述第一端，另一者設置在所述第二端；和/或，所述燃燒氣進口和所述燃燒氣出口中的一者設置在所述第一端，另一者設置在所述第二端；和/或，所述第二原料氣進口和所述第二原料氣出口中的一者設置在所述第一端，另一者設置在所述第二端。
4、可選地，所述第一原料氣進口與所述第一原料氣出口在所述燃料處理裝置軸向上的垂直投影錯位分布；和/或，所述燃燒氣進口與所述燃燒氣出口在所述燃料處理裝置軸向上的垂直投影錯位分布；和/或，所述第二原料氣進口與所述第二原料氣出口在所述燃料處理裝置軸向上的垂直投影錯位分布。
5、可選地，所述中通道中設置有網板，所述網板上放置有所述催化劑。
6、在上述技術方案的基礎上，本公開還提供了一種燃料電池系統，所述燃料電池系統包括熱箱、燃料電池組、空氣源、尾排管路以及上述的燃料處理裝置，所述燃料電池組和至少部分所述燃料處理裝置設置在所述熱箱內部，所述空氣源和所述尾排管路設置在所述熱箱外部，所述燃料處理裝置的第一原料氣出口和第二原料氣出口與所述燃料電池組的陽極室入口連通，所述燃料處理裝置的燃燒氣進口分別與所述燃料電池組的陽極室出口和所述空氣源連通，所述燃料處理裝置的燃燒氣出口與所述尾排管路連通。
7、可選地，所述燃料處理裝置的中通道和外通道在所述燃料處理裝置軸向上的端部分別平齊，并且所述中通道與所述外通道均位于所述熱箱內部。
8、可選地，所述燃料處理裝置的內通道包括內通道主體以及在所述燃料處理裝置軸向上凸出于所述內通道主體而形成的第一外端，所述第一外端位于所述熱箱外部且與所述內通道主體可拆卸連接，網板設置于所述第一外端內部，所述燃料處理裝置的第一原料氣進口開設在所述第一外端且位于所述網板的上游。
9、可選地，所述燃料電池系統還包括第一法蘭結構，所述第一法蘭結構包括相互配合且在所述燃料處理裝置軸向上分別固定于所述第一外端和所述內通道主體的第一法蘭和第二法蘭，所述第一外端通過所述第一法蘭與所述內通道主體的所述第二法蘭連接。
10、可選地，所述內通道還包括第二外端，所述第二外端在所述燃料處理裝置軸向上凸出于所述內通道主體而形成，所述第二外端位于所述熱箱外部且與所述內通道主體可拆卸連接，所述第一原料氣出口開設在所述第二外端。
11、可選地，所述燃料電池系統還包括第二法蘭結構，所述第二法蘭結構包括相互配合且在所述燃料處理裝置軸向上分別固定于所述第二外端和所述內通道主體的第三法蘭和第四法蘭，所述第二外端通過所述第三法蘭與所述內通道主體的所述第四法蘭連接。
12、可選地，所述燃料處理裝置的點火器位于所述熱箱外部。
13、可選地，所述燃料電池組包括多個，多個所述燃料電池組環繞所述燃料處理裝置設置。
14、可選地，每個所述燃料電池組包括一個電堆；或者，每個所述燃料電池組包括多個電堆，多個所述電堆相互堆疊。
15、通過上述技術方案，在本公開提供的燃料處理裝置中，通過由內而外依次設置內通道、中通道以及外通道，在內通道中放置用于分解第一原料氣的催化劑，可以使需要經由催化劑處理的第一原料氣和不需要處理的第二原料氣分別通過各自獨立的通道通入至燃料電池組的陽極室，這樣一來，該燃料電池組中原料氣的添加便不再局限于內通道中通入的第一原料氣，還可以根據實際情況選擇從外通道中通入具有不同種類以及不同流量的第二原料氣，由此使得該燃料電池組在工作時不僅可以根據實際需求來對內通道中經由催化劑分解得到的第二原料氣的成分比例進行調節，而且也能夠根據工作過程中的不同階段來靈活調節原料氣的種類。示例性地，以氨燃料為例，氨分解生成氫氣和氮氣，比例通常為3:1，如果要提高氫氣的比例，就需要額外增加氫氣，但是如果直接將氫氣與氨混合進行氨分解，氫氣的加入可能會影響到氨分解的化學平衡，導致氨轉化率降低，因此將氫氣從外通道加入，不會對氨分解造成直接影響。此外，有時燃料電池系統在升溫時和反應時采用的原料氣種類不同，而外通道的設置提高了整個燃料電池系統的可調節度。因此，該燃料處理裝置不僅能夠適用于燃料電池組，而且在工作過程中靈活性好。
16、除此之外，由于設置了位于內通道和外通道之間的中通道，并且使中通道的燃燒氣進口用于分別與燃料電池組的陽極室出口和空氣源連通，而燃燒氣出口用于與尾排管路連通，因此使得燃料電池組的陽極室排出的陽極尾氣能夠在該中通道中得到燃燒處理。其中，由于中通道設置于內通道和外通道之間，因此，中通道中尾氣燃燒處理過程中釋放的熱量能夠對緊鄰中通道設置的內通道和外通道中通過的原料氣進行加熱，使得中通道中釋放的熱量得到充分利用，實現中通道與內通道和外通道中氣體的原位熱交換，如此一來，中通道中釋放的熱量不僅滿足了內通道中第一原料氣分解所需熱量，而且也滿足外通道中第二原料氣的預熱。示例性地，需要處理的第一原料氣如氨氣，首先進入內通道，通過氨分解催化劑分解為氮氣和氫氣，這個過程中吸熱，之后進入至燃料電池組中進行反應。不需要處理的第二原料氣如氫氣、合成氣或者保護氣等，進入外通道中，通過預熱，與內通道處理完的氣體一起進入燃料電池組中進行反應。而需要處理的反應后的陽極尾氣通常包括未反應的氨氣、氫氣以及氮氣，這些氣體與一定量的空氣進入中通道中進行混合，通過點火器進行點火燃燒，可以將氨氣和氫氣處理本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種燃料處理裝置，應用于燃料電池組，其特征在于，所述燃料處理裝置包括：
2.根據權利要求1所述的燃料處理裝置，其特征在于，所述燃料處理裝置具有相對設置的第一端和第二端，
3.根據權利要求2所述的燃料處理裝置，其特征在于，所述第一原料氣進口與所述第一原料氣出口在所述燃料處理裝置軸向上的垂直投影錯位分布；和/或，
4.根據權利要求1所述的燃料處理裝置，其特征在于，所述中通道中設置有網板，所述網板上放置有所述催化劑。
5.一種燃料電池系統，其特征在于，所述燃料電池系統包括熱箱、燃料電池組、空氣源、尾排管路以及根據權利要求1至4中任一項所述的燃料處理裝置，所述燃料電池組和至少部分所述燃料處理裝置設置在所述熱箱內部，所述空氣源和所述尾排管路設置在所述熱箱外部，所述燃料處理裝置的第一原料氣出口和第二原料氣出口與所述燃料電池組的陽極室入口連通，所述燃料處理裝置的燃燒氣進口分別與所述燃料電池組的陽極室出口和所述空氣源連通，所述燃料處理裝置的燃燒氣出口與所述尾排管路連通。
6.根據權利要求5所述的燃料電池系統，其特征在于，所述燃料處理
7.根據權利要求6所述的燃料電池系統，其特征在于，所述燃料處理裝置的內通道包括內通道主體以及在所述燃料處理裝置軸向上凸出于所述內通道主體而形成的第一外端，所述第一外端位于所述熱箱外部且與所述內通道主體可拆卸連接，網板設置于所述第一外端內部，所述燃料處理裝置的第一原料氣進口開設在所述第一外端且位于所述網板的上游。
8.根據權利要求7所述的燃料電池系統，其特征在于，所述燃料電池系統還包括第一法蘭結構，所述第一法蘭結構包括相互配合且在所述燃料處理裝置軸向上分別固定于所述第一外端和所述內通道主體的第一法蘭和第二法蘭，所述第一外端通過所述第一法蘭與所述內通道主體的所述第二法蘭連接。
9.根據權利要求7所述的燃料電池系統，其特征在于，所述內通道還包括第二外端，所述第二外端在所述燃料處理裝置軸向上凸出于所述內通道主體而形成，所述第二外端位于所述熱箱外部且與所述內通道主體可拆卸連接，所述第一原料氣出口開設在所述第二外端。
10.根據權利要求9所述的燃料電池系統，其特征在于，所述燃料電池系統還包括第二法蘭結構，所述第二法蘭結構包括相互配合且在所述燃料處理裝置軸向上分別固定于所述第二外端和所述內通道主體的第三法蘭和第四法蘭，所述第二外端通過所述第三法蘭與所述內通道主體的所述第四法蘭連接。
11.根據權利要求5至10中任一項所述的燃料電池系統，其特征在于，所述燃料處理裝置的點火器位于所述熱箱外部。
12.根據權利要求11所述的燃料電池系統，其特征在于，所述燃料電池組包括多個，多個所述燃料電池組環繞所述燃料處理裝置設置。
13.根據權利要求12所述的燃料電池系統，其特征在于，每個所述燃料電池組包括一個電堆；或者，
...【技術特征摘要】
1.一種燃料處理裝置，應用于燃料電池組，其特征在于，所述燃料處理裝置包括：
2.根據權利要求1所述的燃料處理裝置，其特征在于，所述燃料處理裝置具有相對設置的第一端和第二端，
3.根據權利要求2所述的燃料處理裝置，其特征在于，所述第一原料氣進口與所述第一原料氣出口在所述燃料處理裝置軸向上的垂直投影錯位分布；和/或，
4.根據權利要求1所述的燃料處理裝置，其特征在于，所述中通道中設置有網板，所述網板上放置有所述催化劑。
5.一種燃料電池系統，其特征在于，所述燃料電池系統包括熱箱、燃料電池組、空氣源、尾排管路以及根據權利要求1至4中任一項所述的燃料處理裝置，所述燃料電池組和至少部分所述燃料處理裝置設置在所述熱箱內部，所述空氣源和所述尾排管路設置在所述熱箱外部，所述燃料處理裝置的第一原料氣出口和第二原料氣出口與所述燃料電池組的陽極室入口連通，所述燃料處理裝置的燃燒氣進口分別與所述燃料電池組的陽極室出口和所述空氣源連通，所述燃料處理裝置的燃燒氣出口與所述尾排管路連通。
6.根據權利要求5所述的燃料電池系統，其特征在于，所述燃料處理裝置的中通道和外通道在所述燃料處理裝置軸向上的端部分別平齊，并且所述中通道與所述外通道均位于所述熱箱內部。
7.根據權利要求6所述的燃料電池系統，其特征在于，所述燃料處理裝置的內通道包括內通道主體以及在所述燃料處理裝置軸向上凸出于所述內通道主體而形成的第一外端，所述第一外端位于所述熱箱外部且與...
【專利技術屬性】
技術研發人員：龔思琦，許明，李初福，薛云鵬，于雙恩，
申請(專利權)人：國家能源投資集團有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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