專利名稱：熱交換重整裝置和重整系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及熱交換重整裝置，其中利用從加熱部供給到重整部的熱 引起重整反應，通過該重整反應由重整原料例如烴獲得含氫重整氣。本 發(fā)明還涉及包括這種熱交換重整裝置的重整系統(tǒng)。
相關技術的說明
交替形成用于通過重整烴原料產生含氫氣體的重整通道和用于燃 燒燃料氣體以將重整反應中所用的熱供給到重整通道的燃燒通道的交 叉流式熱交換燃料重整器是已知的(參見日本專利申請公開
2004-244230 ( JP-A-2004-244230 ))。 JP-A-2004-244230描述了設定在
成的分布和重整反應的熱吸收的分布相互調節(jié)。
盡管在根據相關技術的交叉流式熱交換燃料重整器中，設計了其中 通過燃燒反應產生大量熱的區(qū)域和通過重整反應吸收大量熱的區(qū)域相 匹配的方式，但是仍然存在需改進之處以通過匹配吸熱區(qū)域和放熱區(qū)域 提高熱交換效率。此外，因為在燃料重整器中重整通道中的重整反應(主 要是蒸汽重整反應)的反應速率和在燃燒通道中的燃燒反應的反應速率 之間的差別大，也就是說，重整通道和燃燒通道之間每體積的反應量差 別大，所以當采用如上所述的僅沿堆疊方向交替形成重整通道和燃燒通 道的構造時，系統(tǒng)重整效率的提高受到限制。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供熱交換重整裝置，該熱交換重整裝置的熱交換部和重整 部之間的熱交換效率優(yōu)異。本發(fā)明還提供熱交換重整裝置和重整系統(tǒng)， 其使得可以提高重整效率。根據本發(fā)明第一方面的熱交換重整裝置包括重整部，該重整部中 負載有用于引發(fā)重整反應的重整催化劑，用于通過包括蒸汽重整反應的 重整反應由供給的重整原料產生包含氫的重整氣；加熱部，該加熱部設 置為與所述重整部鄰接，在所述加熱部和所述重整部之間插有隔離壁， 以使得氣體流動的方向與所述重整部中的氣體流動的方向相同，在所述 加熱部中負載有用于催化燃燒的氧化催化劑，所述加熱部用于將通過催 化燃燒所供給的燃料產生的熱供給到所述重整部；重整原料引入部，該 重整原料引入部的一端作為所述重整原料的供給口 ，該重整原料引入部 的另一端與所述重整部的重整原料流入側形成為一個整體；和燃料引入 部，該燃料引入部的一端作為所述燃料的供給口，該燃料引入部的另一 端與所述加熱部的燃料流入側形成為一個整體，用于將所述燃料以與所 述重整原料引入部中的所述重整原料的流動方向不同的流動方向引入 所述加熱部中。
在根據第一方面的熱交換重整裝置中，在重整部中利用由加熱部所 供給的熱并通過使所供給的重整原料接觸重整催化劑引發(fā)(促進)重整 反應，從而獲得含氫重整氣。重整反應在負載重整催化劑的區(qū)域上游側 (重整原料供給側)的端部附近產生高吸熱區(qū)域。燃燒反應在負載氧化 催化劑的區(qū)域上游側(燃料供給側)的端部附近產生高放熱區(qū)域。
重整原料(或重整氣)在重整部中流動的方向和燃料或燃料氣在加 熱部中的流動方向相同。換言之，加熱部和重整部構成平行流式熱交換 重整裝置。因此，在氣體流動方向上，可以在負載催化劑的區(qū)域的同側 (上游側)產生由加熱部中的燃燒產生的高放熱區(qū)域和由重整部中的重 整反應產生的高吸熱區(qū)域。因此，可以將產生大量熱的區(qū)域設置為靠近 吸熱需求大的區(qū)域(即，使吸熱分布和放熱分布相匹配)。
在該熱交換重整裝置中，與重整部的上游側成為一體的重整原料引 入部和與氣體流動方向與重整通道中的氣體流動方向平行的加熱部的 上游側成為一體的燃料引入部(即，所謂的熱交換器的重整部和熱交換 部的進氣口實際上位于同一位置處)構建為使氣體沿彼此不同的方向流 動。換言之，重整原料引入部和燃料引入部構成準交叉流部。因此，可 以允許單獨打開重整原料的供給口和燃料的供給口。由此可以單獨供給 重整原料和燃料到重整部和加熱部的同一側，可以構建如上所述的產生
8大量熱的區(qū)域靠近吸熱需求大的區(qū)域的平行流式熱交換重整裝置.
如上所述，根據第一實施放案的熱交換重整裝置在加熱部和重整部 之間具有優(yōu)異的熱交換效率。此外，由于在流過重整原料引入部的重整 原料和流過燃料引入部的燃料之間交換熱，所以提高了運行的穩(wěn)定性 (魯棒性)，并且可以實現(xiàn)克服波動現(xiàn)象(例如，重整原料的溫度變化) 的穩(wěn)定運行。
在根據該方面的熱交換重整裝置中，整個燃料引入部都可以是未負 載氧化催化劑的區(qū)域。
在根據該方面的熱交換重整裝置中，在燃料引入部中未負栽氧化催 化劑，因此，在燃料引入部中不發(fā)生催化燃燒。因此，防止了催化燃燒 所產生的熱未用于重整部中而是引起局部高溫區(qū)域出現(xiàn)的情形。具體 地，即使在采用重整原料引入部中負栽有重整催化劑的構造的情況下， 當氧化催化劑負栽于燃料引入部(其與重整原料引入部一起形成上述準 交叉流部)中時，因為高吸熱區(qū)域的位置和高放熱區(qū)域的位置不匹配， 所以也可能出現(xiàn)局部高溫區(qū)域。然而，當燃料引入部中未負載氧化催化 劑時，有效防止局部高溫區(qū)域的出現(xiàn)。
在根據該方面的熱交換重整裝置中，可以設置多個重整部和多個加 熱部，并且可以將其堆疊為多個重整部的至少一部分與多個加熱部的至
少一部分鄰接；可以為每個重整部設置重整原料引入部，重整原料供給 口的表面平面可以基本上在同一平面上；可以為每個加熱部設置燃料引
入部，燃料供給口的表面平面可以基本上在同一平面上。
在根據該方面的熱交換重整裝置中，多個重整部和多個加熱部相堆 疊，并且重整部的至少一部分與加熱部的至少一部分鄰接。所設置的加 熱部的數目可以等于或小于重整部的數目，并且每個加熱部可以在堆疊 方向上與加熱部每一側上的重整部鄰接。因為在同一表面平面上打開的 重整原料引入部設置在重整部的各個層中，并且在同一表面平面上打開 的燃料引入部設置在重整部的各個層中，所以可以將重整原料和燃料單 獨供給到重整部和加熱部的相同側。因此，可以構建具有表現(xiàn)出優(yōu)異熱 交換效率的多層結構的平行流式熱交換重整裝置，其中產生大量熱的區(qū) 域靠近吸熱需求大的區(qū)域。在根據該方面的熱交換重整裝置中，可以通過以預定模式堆疊多 個形成重整部的板構件和多個形成加熱部的板構件，構建熱交換重整裝
置。每個形成重整部的板構件包括第一平坦形狀的板部分；和以直立 狀態(tài)設置在所述第一平坦形狀的板部分上的第一直立壁，用于以預定方 向引導所述重整原料，其中與其它板部分一起構成所述重整部的第一熱 交換部由所述第一平坦形狀的板部分的一部分形成，并且其中與其它板 部分一起構成所述重整原料引入部的重整原料引導部由所述第一平坦 形狀的板部分的一部分和形成為與所述第一熱交換部的重整原料供給 側鄰接的所述第一直立壁形成。每個形成加熱部的板構件包括第二平 坦形狀的板部分；和以直立狀態(tài)設置在所述第二平坦形狀的板部分上的 笫二直立壁，用于以與所述預定方向相交的方向引導所述燃料，其中與 其它板部分一起構成所述加熱部的第二熱交換部由所述笫二平坦形狀 的板部分的一部分形成，并且其中與其它板部分一起構成所述燃料引入 部的燃料引導部由所述第二平坦形狀的板部分的一部分和形成為與所 述第二熱交換部的燃料供給側鄰接的所述第二直立壁形成。
在根據該方面的熱交換重整裝置中，形成重整部的板構件和形成加 熱部的板構件以預定方式堆疊，使得在板部分中的熱交換部分之間形成 重整部和加熱部，并且在板部分中的重整原料引導部和燃料引導部之間
形成重整原料引入部和燃料引入部。具體地，通過以預定模式堆疊形成 重整部的板構件和形成加熱部的板構件，在平行流式熱交換部的上游側 整體形成重整原料引入部和燃料引入部，其中重整原料引入部和燃料引 入部分別具有單獨打開的重整原料供給口和燃料供給口。
根據該方面的熱交換重整裝置還可以包括重整原料歧管，該重整 原料歧管限定所述多個重整原料引入部的所述重整原料供給口朝其打 開的收集空間，用于將所述重整原料分配到所述多個重整原料引入部； 和燃料歧管，該燃料歧管限定所述多個燃料引入部的所述燃料供給口朝 其打開的收集空間，用于將所述燃料分配到所述多個燃料引入部。
在根據該方面的熱交換重整裝置中，用于將重整原料引入各個層的 重整部中的重整原料引入部的供給口朝重整原料歧管打開，用于將燃料 引入各個層的加熱部中的燃料引入部的供給口朝燃料歧管打開。因此， 可以將來自重整原料歧管的重整原料通過各層的重整原料引入部均勻
10地分配到各層的重整部。同樣地，可以將來自燃料歧管的燃料通過各層 的燃料引入部均勻地分配到各層的加熱部。具體地，通過提供具有用于 混合燃料和助燃氣體的混合器的燃料歧管，可以將在各個層的加熱部的 恰好上游事先混合的混合氣體供給到各個層的加熱部。在該情況下，防 止出現(xiàn)燃料濃度局部高的區(qū)域，由此防止出現(xiàn)加熱部中的局部高溫區(qū) 域。
根據該方面的熱交換重整裝置還可以包括重整氣排放部，該重整 氣排放部的一端作為所述重整氣的排放口 ，該重整氣排放部的另一端與 所述重整部的重整氣的流出側形成為一個整體；和燃燒廢氣排放部，該 燃燒廢氣排放部的一端作為所述加熱部的燃燒廢氣的排放口 ，該燃燒廢 氣排放部的另一端與所述加熱部的燃燒廢氣流出側形成為一個整體，用 于將所述燃燒廢氣以與所述重整氣排放部中的所述重整氣的流動方向 不同的流動方向引入到所述燃燒廢氣的排放口 。
在根據該方面的熱交換重整裝置中，與重整部的下游側成為一體的 重整氣排放部和與氣體流動方向與重整通道中的氣體流動方向平行的 加熱部的下游側成為一體的燃燒廢氣排放部(即，所謂的熱交換器的重 整部和加熱部的出氣口實際上位于同一位置處)構建為使各氣體沿彼此 不同的方向流動。換言之，重整氣排放部和燃燒廢氣排放部構成準交叉 流部。因此，能夠單獨打開重整氣的排放口和燃燒廢氣的排放口。因此， 可以將重整氣和燃燒廢氣單獨排放到重整部和加熱部的相同側，并且可 以構建如上所述的產生大量熱的區(qū)域靠近吸熱需求大的區(qū)域的平行流 式熱交換重整裝置。
在多個重整部和多個加熱部相堆疊以4吏重整部的至少一部分與加 熱部的至少一部分鄰接的構造中，可以為各層的重整部提供重整氣排放 部，可以為各層的加熱部提供燃燒廢氣排放部。具體地，在以預定方式
堆疊形成重整部的板構件和形成加熱部的板構件的構造的情形中，可以 采用如下文所述的構造。具體而言，在熱交換部的與重整原料引導部相 對的側上的形成重整部的板構件的板部分中形成重整氣引導部。在重整 氣引導部上，以直立狀態(tài)設置用于以另 一預定方向引導重整氣的直立 壁，重整氣引導部與其它板部分一起構成重整氣排放部。同時，在熱交成廢氣引導部。在廢氣引導部上，以直立狀態(tài)設置用于以與在形成重整 部的板構件中的所述另一預定方向相交的方向上引導燃燒廢氣的直立 壁，并且廢氣引導部與其它板部分一起構成燃燒廢氣排放部。利用該結 構，通過以預定模式堆疊形成重整部的板構件和形成加熱部的板構件， 可以分別提供平行流式熱交換器的相應氣體的入口和出口。
根據本發(fā)明第二方面的熱交換重整器包括用于產生重整氣的多個 重整部，所述重整部中負栽有用于引發(fā)重整反應的重整催化劑；和用于 將通過催化燃燒所供給的燃料產生的熱供給到所述重整部的多個加熱 部，所述加熱部中負栽有用于催化燃燒的重整催化劑，其中所述加熱部 的數目小于所述重整部的數目。
在根據該方面的熱交換重整裝置中，通過利用由加熱部供給的燃燒 熱并通過使供給的重整原料接觸重整部中的重整催化劑引發(fā)(促進)重 整反應，來獲得重整氣體。同時，因為重整反應的反應速率低于燃燒反 應的反應速率，所以重整反應需要比燃燒反應大的反應空間(體積)。 在根據該方面的熱交換重整裝置中，重整部的層數大于加熱部的層數， 通過其層數(反應空間的體積)的差異補償重整通道和燃燒通道之間的 每體積反應量的差異。也就是說，根據反應場設定反應的量，并且可以 相對于所供給的重整原料的量或熱交換重整裝置的體積增加所產生的 重整氣的量。
如上所述，利用根據本方面的熱交換重整裝置，可以提高重整效率。 重整部可以是通過包括例如蒸汽重整反應的重整反應由所供給的重整 原料產生含氫重整氣的反應部。
根據本發(fā)明第三方面的熱交換重整器包括用于產生重整氣的多個 重整部，所述重整部中負載有用于引發(fā)重整反應的重整催化劑；和用于 將通過催化燃燒所供給的燃料所產生的熱供給到所述重整部的多個加 熱部，所述加熱部中負載有用于催化燃燒的重整催化劑，其中所述多個 重整部和所述多個加熱部相堆疊，使得負載所述重整催化劑的區(qū)域的表 面積大于負載所述氧化催化劑的區(qū)域的表面積。
在根據該方面的熱交換重整裝置中，通過利用由加熱部供給的燃燒 熱并使供給的重整原料接觸重整部中的重整催化劑引發(fā)(促進)重整反應，來獲得重整氣體。在根據該方面的熱交換重整裝置中，在重整部和 加熱部之間交換熱的區(qū)域中，負載重整催化劑的區(qū)域的表面積大于負載 氧化催化劑的區(qū)域的表面積。為此，相對于燃燒反應的量增加重整反應 的量，由此減少重整部和燃燒部之間的反應量的差(補償每體積的反應 量的差)。也就是說，根據反應場設定反應量，并且可以相對于所供給 的重整原料的量或熱交換重整裝置的體積增加所產生的重整氣的量。
如上所述，利用根據本方面的熱交換重整裝置，可以提高重整效率。 重整部可以是用于通過包括例如蒸汽重整反應的重整反應由所供給的 重整原料產生含氫重整氣的反應部。
根據本發(fā)明第四方面的熱交換重整器包括用于產生重整氣的多個 重整部，所述重整部中負載有用于引發(fā)重整反應的重整催化劑；和用于 將通過催化燃燒所供給的燃料產生的熱供給到所述重整反應的多個加 熱部，所述加熱部中負載有用于催化燃燒的重整催化劑，其中所述多個 重整部和所述多個加熱部相堆疊，使得所負載的所述重整催化劑的量大 于所負載的所述氧化催化劑的量。
在根據該方面的熱交換重整裝置中，通過利用由加熱部供給的燃燒 熱并通過使供給的重整原料接觸重整部中的重整催化劑引發(fā)(促進)重 整反應，來獲得重整氣體。在根據該方面的熱交換重整裝置中，在重整 部和加熱部之間交換熱的區(qū)域中，所負栽的重整催化劑的量大于所負栽 的氧化催化劑的量。為此，相對于燃燒反應的量增加了重整反應的量， 由此減少重整部和燃燒部之間的反應量的差(補償每體積的反應量的 差)。也就是說，根據反應場設定反應的量，并且可以相對于所供給的 重整原料的量或熱交換重整裝置的體積增加所產生的重整氣的量。
如上所述，利用根據本方面的熱交換重整裝置，可以提高重整效率。 重整部可以是通過包括例如蒸汽重整反應的重整反應由所供給的重整 原料產生含氫重整氣的反應部。
根據本發(fā)明第五方面的熱交換重整器包括用于產生重整氣的多個 重整部，所述重整部中負載有用于引發(fā)重整反應的重整催化劑；和用于 將通過催化燃燒所供給的燃料產生的熱供給到所述重整反應的多個加 熱部，所述加熱部中負載有用于催化燃燒的重整催化劑，其中所述多個
13重整部和所述多個加熱部相堆疊，使得所述多個重整部的總體積大于所 述多個加熱部的總體積。
在根據該方面的熱交換重整裝置中，通過利用由加熱部供給的燃 燒熱并通過使供給的重整原料接觸重整部中的重整催化劑引發(fā)(促進) 重整反應，來獲得重整氣體。同時，因為重整反應的反應速率低于燃燒 反應的反應速率，所以重整反應需要比燃燒反應更大的反應空間(體 積)。在根據該方面的熱交換重整裝置中，在重整部和加熱部之間交換 熱的區(qū)域中，所述多個重整部的總體積(體積，即通道截面積x通道長
度x層數)大于所述多個燃燒部的總體積。為此，通過相應反應空間的
體積差(體積比)補償重整通道和燃燒通道之間的每體積反應量的差。 也就是說，根據反應場設定反應的量，并且可以相對于所供給的重整原 料的量或熱交換重整裝置的體積增加所產生的重整氣的量。
如上所述，利用根據本方面的熱交換重整裝置，可以提高重整效率。 重整部可以是通過包括例如蒸汽重整反應的重整反應由所供給的重整 原料產生含氫重整氣的反應部。
在根據該方面的熱交換重整裝置中，熱交換重整裝置可以包括其中 每一層加熱部堆疊兩層重整部的部分。
根據該方面的熱交換重整裝置包括以下部分在該部分中，堆疊重 整部和加熱部，例如使得單元堆疊為每個單元中兩層重整部都設置在一 層加熱部的同一側或使得該單元堆疊為每個單元中一層加熱部夾在兩 層重整部之間。在該部分中，兩層重整部設置在一對加熱部之間。具體 地，對每一層加熱部堆疊兩層重整部的該部分中，每個重整部的至少一 側與加熱部鄰接。以該方式，可以增加重整部的體積(催化劑負載區(qū)的 表面積或所負載催化劑的量)，而且與加熱部和重整部交替堆疊的構造 相比保持較短的加熱部和重整部之間的傳熱距離。例如，雖然重整部的 體積與重整裝置的總體積之比在加熱部和重整部交替堆疊的構造中為 約50%，但是可以將重整部的體積與重整裝置的總體積之比增加至上述 構造的約67%。
在根據該方面的熱交換重整裝置中，熱交換重整裝置可以包括對每 一層加熱部堆疊三層重整部的部分。根據該方面的熱交換重整裝置包括以下部分在該部分中，堆疊重 整部和加熱部，例如使得單元堆疊為每個單元中三層重整部設置在一層 加熱部的同一側，在該部分中，三層重整部設置在一對加熱部之間。以 該方式，雖然重整部的體積與重整裝置的總體積之比在加熱部和重整部 交替堆疊的構造中為約50V。，但是例如可以將重整部的體積與重整裝置 的總體積之比增加至上述結構的約75%。已經證實，在該構造中，當重 整部形成為不與任何加熱部鄰接(傳熱距離長)時，增加反應空間產生 的效果超過了在例如運行溫度低的運行條件下傳熱距離增加所造成的 影響。
在根據該方面的熱交換重整裝置中，熱交換重整裝置可以包括每一 層加熱部堆疊四層或更多層重整部的部分。
根據該方面的熱交換重整裝置包括以下部分在該部分中，堆疊重 整部和加熱部，例如使得單元堆疊為每一個單元中四層重整部設置在一 層加熱部的同一側。在該部分中，四層重整部i殳置在一對加熱部之間。 以該方式，雖然重整部的體積與重整裝置的總體積之比在加熱部和重整 部交替堆疊的構造中為約50%，但是，例如可以將重整部的體積與重整 裝置的總體積之比增加至上述構造的約80%或更多。已經證實，在該構 造中，當重整部形成為不與任何加熱部鄰接(傳熱距離長)時，增加反 應空間產生的效果超過了在例如運行溫度低的運行條件下傳熱距離增 加造成的影響。
根據該方面的熱交換重整裝置還可以包括用于促進從加熱部到相 鄰重整部的熱傳遞的熱傳遞促進部。
在根據上述方面的熱交換重整裝置中，通過熱傳遞促進部降低加熱 部和重整部之間的熱阻，由此促進從加熱部到重整部的熱傳遞。因此， 即使在距重整部的一部分的傳熱距離長的構造(其中擔心熱傳遞控制效 應的構造)的情形中，例如對每個加熱部設置例如三個重整部或對每個 加熱部設置四個或更多重整部的構造中，也可以將熱有效供給到傳熱距 離長的重整部。也就是說，可以拓寬其中可以利用每個加熱部設置三個 重整部或每個加熱部設置四個或更多重整部的構造以提高重整效率的 運行條件(其范圍)。作為熱傳遞促進部，可以使用例如連接每個隔離 重整部和加熱部的各隔離壁之間的連接壁等。
15根據本發(fā)明第六方面的重整系統(tǒng)包括根據上述方面的熱交換重整 裝置；和用于將水供給到所述熱交換重整裝置的重整部的水供給系統(tǒng)。
在根據該方面的重整系統(tǒng)中，經過水供給系統(tǒng)供給到重整部的水與 重整部中的重整原料反應，并且將重整原料重整成含氫重整氣。具體地， 在重整部中發(fā)生包括蒸汽重整反應的重整反應(吸熱反應)，而從加熱 部將引發(fā)蒸汽重整反應所需的熱供給到重整部。因為重整系統(tǒng)包括根據 上述方面的熱交換重整裝置，所以盡管該構造中引發(fā)的蒸汽重整反應的 反應速率低于燃燒反應的反應速率，但是重整通道(重整部)和燃燒通 道(燃燒部)之間的每體積反應量的差得到補償，并且重整系統(tǒng)相對于 所供給的重整原料的量或熱交換重整裝置的體積增加了所產生的重整 氣的量。
根據本發(fā)明上述方面的熱交換重整裝置和重整系統(tǒng)在加熱部和重 整部之間具有優(yōu)異的熱交換效率，并且表現(xiàn)出提高重整效率的有益效 果。


參照附圖，從以下優(yōu)選實施方案的說明中，本發(fā)明的前述和其它目 的、特征和優(yōu)點將變得明顯，附圖中類似的附圖標記代表類似的元件/ 要素，其中
圖1是使用根據本發(fā)明的第一到第六實施方案中任一個的熱交換重 整裝置的燃料電池系統(tǒng)的示意系統(tǒng)流程圖2是顯示根據本發(fā)明第一實施方案的熱交換重整裝置的主要部分 的分解立體圖3是根據本發(fā)明第一實施方案的熱交換重整裝置的立體圖4是顯示根據本發(fā)明第一實施方案的熱交換重整裝置的負載催化 劑的區(qū)域的分解立體圖5A 5C是顯示在根據本發(fā)明第一實施方案的熱交換重整裝置中 負載催化劑的過程的圖，其中圖5A是顯示催化劑載體正流入熱交換重 整裝置中的狀態(tài)的示意圖，圖5B是顯示催化劑載體停止流入的狀態(tài)的示意圖，圖5C是顯示引入了催化劑的狀態(tài)的示意圖6是顯示根據本發(fā)明第一實施方案的熱交換重整裝置的燃燒通道 中的溫度分布的圖7A~7C是顯示在負載催化劑方面有缺陷的例子的示意圖8A和8B是顯示根據本發(fā)明第二實施方案的熱交換重整裝置的 圖，其中圖8A是正視圖，圖8B是局部放大正視圖9是顯示根據本發(fā)明笫二實施方案的熱交換重整裝置的主要部分 的分解立體圖10是顯示根據本發(fā)明第二實施方案的熱交換重整裝置外觀的立
體圖11是顯示根據本發(fā)明第二實施方案的熱交換重整裝置中重整反 應的反應場和燃燒反應的反應場的示意圖12是顯示重整通道的體積與構成根據本發(fā)明任一實施方案的熱 交換重整裝置的多層芯單元的體積之比的圖13是顯示根據本發(fā)明任一實施方案的構成熱交換重整裝置的多 層芯單元中負載氧化催化劑的區(qū)域面積和負載重整催化劑的區(qū)域面積 之間的關系的圖14是顯示根據本發(fā)明任一實施方案的熱交換重整裝置的重整原 料的轉化率的實際測量值與重整通道的體積和多層芯單元的體積之比 的關系圖15A和15B是顯示根據本發(fā)明第三實施方案的熱交換重整裝置 的圖，其中圖15A是正視圖，圖15B是局部放大的正視圖16A和16B是顯示根據本發(fā)明第四實施方案的熱交換重整裝置 的圖，其中圖16A是正視圖，圖16B是平面圖17是構成根據本發(fā)明第四實施方案的熱交換重整裝置的多層芯 單元模制為熱傳遞翅片(pin)裝置的示意圖；圖18是顯示根據本發(fā)明任一實施方案的熱交換重整裝置的多層芯 單元的翅片效率的圖19A和19B是顯示根據本發(fā)明第五實施方案的熱交換重整裝置 的圖，其中圖19A是正視圖，圖19B是平面圖20是顯示根據本發(fā)明第六實施方案的熱交換重整裝置的正視圖21A和21B是顯示根據本發(fā)明第七實施方案的熱交換重整裝置 的圖，其中圖21A是正視圖，圖21B是局部放大的正視圖；以及
圖22A和22B是顯示根據用于與本發(fā)明實施方案對比的對比例的 熱交換重整裝置的圖，其中圖22A是正視圖，圖22B是局部放大的正 視圖。
具體實施例方式
下面將參照圖1~6描述根據本發(fā)明第一實施方案的熱交換重整裝置 10。首先，將描述使用熱交換重整裝置10的燃料電池系統(tǒng)11的整體系 統(tǒng)構造，然后將描述熱交換重整裝置10的結構詳情。
圖l是燃料電池系統(tǒng)ll的系統(tǒng)構造圖(工藝流程圖)。如圖l所示， 燃料電池系統(tǒng)11構建為利用使用氫發(fā)電的燃料電池12和用于產生待供 給到燃料電池12的含氫重整氣的熱交換重整裝置(重整器)IO作為主 要部件。
燃料電池12構建有插在陽極電極(燃料電極)14和陰極電極(空 氣電極)16之間的電解質(未圖示)，并且配置為主要通過供給到陽極 電極14的氫和供給到陰極電極16的氧發(fā)生電化學反應來發(fā)電。盡管可 以使用各種類型的燃料電池作為燃料電池12，但是在該實施方案中使用 具有質子導電電解質的燃料電池(例如固體聚合物燃料電池和氫膜燃料 電池)，該燃料電池在中等溫度(約300~700。C)下運行，并且隨著發(fā) 電在陰極電極16處產生水。
如圖1所示，熱交換重整裝置10包括重整通道18，其構成用于 產生待供給到燃料電池12的陽極電極14的含氫重整氣的重整部；和燃 燒通道20，其構成用于供給重整通道18中使用的熱以引發(fā)重整反應的 加熱部。重整通道18負載重整催化劑22，使得通過催化反應所供給的烴氣體(例如汽油、甲醇和天然氣)和重整用氣(蒸汽)產生含氫重整 氣(引發(fā)重整反應)。
重整通道18中的重整反應包括包含由式(1)代表的蒸汽重整反 應的反應，如下式(1)到(4)所示。因此，通過重整過程獲得的重整 氣含有可燃氣體，例如氫(H2)、 一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)、分解 的烴和未反應的烴原料(CxHy),以及不可燃氣體，例如二氧化碳(C02) 和水(H20)。
CnHra+nH20 nCO+(ii+ma)H2.,, (1)
CnHm+n/202 nCO+m/2H2,., (2)
CO+HnO何CO2+H2 ". (3)
C。+3H2 CH4+H20,,. (4)
式(1 )所代表的蒸汽重整反應是這些重整反應中的主要反應，為吸熱M, 并且在重整通道18中，在等于或高于預定溫度的溫度下進行操作，以 將重整氣供給到在如上所述的中等溫度或更高溫度下運行的燃料電池 12。燃燒通道20設置為供給用于維持重整通道18中的重整反應和工作 溫度的熱。燃燒通道20負載有氧化催化劑24，并且設置為與重整通道 18相鄰，從而將燃燒通道20設置為使供給的燃料和氧接觸氧化催化劑 24以引起催化燃燒。式(2)代表的部分氧化M是放熱反應。通過部分 氧化反應產生的熱與由燃燒通道20供給的熱一起用于蒸汽重整^^應。
熱交換重整裝置10設計為將通過在燃燒通道20中催化燃燒燃料獲 得的燃燒熱通過下文所述的板部分52供給到重整通道18。因此，熱交 換重整裝置10設置為能夠將熱直接供給到重整通道18,而不是如利用 加熱介質(流體)如燃燒氣體加熱重整通道18的結構的情形中那樣將 熱轉化成溫度。
燃料電池系統(tǒng)11包括用于將烴原料供給到重整通道18的原料泵 26。原料泵26的排放口經原料供給管28連接至重整通道18的原料入 口 18A。烴原料包括非常少量的硫成分(含硫化合物)，該硫成分對上 述重整反應沒有貢獻。通過蒸發(fā)裝置等(未顯示，例如蒸發(fā)器和噴霧器)， 烴原料以氣相或以霧化形式供給到重整通道18。
重整通道18的重整氣出口 18B連接到重整氣供給管30的上游端， 該重整氣供給管30的下游端連接至陽極電極14的燃料入口 14A。因此，
19在重整通道18中產生的重整氣供給到燃料電池12的陽極電極14。陽極 廢氣管32的上游端連接到陽極電極14的廢氣出口 14B。陽極廢氣管32 的下游端連接到氣體混合器33的燃料入口 33A。氣體混合器33基本均 勻地混合陽極廢氣和通過下述助燃氣體供給管46供給的冷卻劑廢氣。 氣體混合器33的混合氣體出口 33B連接至燃燒通道20的燃料(混合氣 體)入口 20A。
以該方式，燃料電池系統(tǒng)11設計為使重整通道18中產生的重整氣 中的氫用于燃料電池12中，除使用的氫之外的其余成分作為陽極廢氣 引入燃燒通道20中，并且其中的可燃成分(H2、 CO、 HC和CH4)用 作燃燒通道20中的燃料。用于將燃燒廢氣排出該系統(tǒng)的廢氣管34連接 至排氣出口 20B。
燃料電池系統(tǒng)11包括用于將陰極空氣供給到陰極電極16的陰極空 氣泵36。陰極空氣泵36的排放口連接到陰極空氣供給管38的上游端， 該陰極空氣供給管38的下游端連接到陰極電極16的空氣入口 16A。蒸 汽供給管40的上游端連接至陰極電極16的廢氣出口 16B，蒸汽供給管 40的下游端連接至重整通道18的蒸汽入口 18C。因此，包含通過陰極 電極16產生的蒸汽和在陰極電極16上未使用的氧的陰極廢氣供給到重 整通道18。陰極廢氣中的蒸汽用于式(1)代表的蒸汽重整反應中，氧用 于式(2)代表的部分氧化反應中。根據笫一實施方案的熱交換重整裝置 10設置為在以下特定條件下運行，在所述條件下，通過將含氧的陰極廢 氣供給到重整通道18將O/C比(所供給的氧的量和烴原料中的碳的量之 比)設定為具體的比。
燃料電池系統(tǒng)11包括用于將冷卻空氣供給到燃料電池12的冷卻空 氣泵42 。該冷卻空氣泵42的排放口連接到冷卻空氣供給管44的上游端， 冷卻空氣供給管44的下游端連接到燃料電池12的冷卻劑通道(未顯示) 的入口 12A。冷卻劑通道的出口 12B連接到助燃氣體供給管46的上游 端。助燃氣體供給管46連接到氣體混合器33的助燃氣體入口 33C以將 作為助燃氣體的含氧冷卻劑廢氣供給到氣體混合器33。因此，在燃燒通 道20中，使通過在氣體混合器33中混合經陽極廢氣管32供給的陽極 廢氣和經助燃氣體供給管46供給的冷卻劑廢氣獲得的混合氣體接觸燃 燒通道20中具有的氧化催化劑24，由此引起催化燃燒。應當注意，可 以采用例如陽極廢氣管32的下游端和助燃氣體供給管46的下游端分別連接到燃燒通道20的構造來代替設置有氣體混合器33的構造。
在上述構造中，可以將燃料電池12 (陰極電極16 )和蒸汽供給管40 視為本發(fā)明的供水裝置，并且可以將燃料電池系統(tǒng)ll(更具體地，燃料 電池系統(tǒng)ll的一部分，包括熱交換重整裝置IO、陰極電極16和蒸汽供 給管40)視為本發(fā)明的重整系統(tǒng)。
對于燃料電池系統(tǒng)11，可以采用如下的構造蒸汽供給管40設置 有選擇性地只允許陰極廢氣中的蒸汽透過的分離膜(由例如聚酰亞胺和 陶瓷制成的多孔分離膜)，或從系統(tǒng)外引入重整所用的蒸汽使得氧不供 給到重整通道18,或所供給的氧的量與烴原料中的碳的量之比(0/C比) 小。在這類構造的情況下，熱交換重整裝置10中的重整反應的主要反 應是蒸汽重整反應，因此，不引發(fā)部分氧化反應，或者通過部分氧化反 應產生的熱的量變得非常小。
圖2顯示以分解立體圖示出的熱交換重整裝置10的多層芯單元65。 如圖2中所示，在熱交換重整裝置10中，構成重整部的重整通道18和 構成加熱部的燃燒通道20形成為單元板構件50和51之間的獨立氣體 通道的形式，該單元板構件50和51設置為相互堆疊的多個形成重整部 的板構件和多個形成加熱部的板構件，其中重整通道18和燃燒通道20 通過作為隔離壁的板部分52隔開，該板部分52可以視為單元板構件50 和51的平坦形狀的板部分。在該實施方案中，重整通道18和燃燒通道 20沿堆疊方向(板部分52的厚度方向)交替堆疊。重整通道18和燃燒 通道20彼此相鄰，中間插有板部分52。下文將給出具體說明。
單元板構件50包括形成為平坦形狀的板部分52。通過在構成形成為 矩形(從上方觀察時)的熱交換部的平行流動部52的縱向兩端處提供 流動方向改變部52B和52C來整體形成板部分52。在該實施方案中， 流動方向改變部52B和52C形成為三角形，使得其底部與平行流動部 52A(具有矩形形狀)的相應短側重疊。因此，板部分52作為整體形成 為基本上六邊形形狀。每個單元板構件50包括外壁54，該外壁54以直 立狀態(tài)設置在板部分52的形成有重整通道18的側上的邊緣處。
外壁54以直立狀態(tài)設置在除方向改變部52B和52C的各自的一側 部分之外的板部分52的整個周圍，使得外壁54起將重整通道18限定 在堆疊的單元板構件50和51之間的隔離物的作用，并且還起防止氣體從重整通道18流出的外壁的作用，同時在流動方向改變部52B側上產 生氣體入口 50A,在流動方向改變部52C側上產生氣體出口 50B。相對 于板部分52的形心對稱形成氣體入口 50A和氣體出口 50B，并且其開 口方向分別為流動方向改變部52B和52C旁邊的箭頭Cl和C2所指的 方向，該方向與沿外壁54的縱向方向延伸的平行流動部52A的方向相 對。
將重整通道18分割成多個平行通道的多個直立壁(隔離壁)56以直 立狀態(tài)設置在單元板構件50的板部分52的形成重整通道18的側上。直立 壁56從氣體入口 50A到氣體出口 50B與外壁54基本平行，并且設置為將 重整通道18分割成多個隔開的通道(微通道)58。每個隔開的通道58形 成為曲柄狀，使得從氣體入口 50A到氣體出口 50B的通道長度因上述氣體 入口 50A和氣體出口 50B的對稱布置而基本相等。
平行流動部52A中隔開的通道58 ,皮沿平行流動部52A縱向i殳置的 直立壁56的隔離壁部分56A所隔開的部分用作熱交換通道58A。同時， 隔開的通道58之間在流動方向改變部52B上以直立狀態(tài)設置有入口引 導壁56B的隔開的通道58的部分用作構成重整原料引導部的重整原料 引導通道58B。入口引導壁56B是直立壁56的一部分，并且沿箭頭Cl 所指的方向設置。此外，隔開的通道58之間在流動方向改變部52C上以 直立狀態(tài)設置有出口引導壁56C的隔開的通道58的部分用作構成重整 氣引導部的重整氣引導通道58C。重整氣引導壁56C是直立壁56的一 部分，并且沿箭頭C2所指的方向設置。
分52，并且包括外壁60，'該;壁60以直立狀態(tài)設置在;部分52 ^形成;^ 燒通道20的側的周緣上。外壁60以直立狀態(tài)設置在除方向改變部52B 和52C的各自 一側部分之外的板部分52的整個周圍，使得外壁60起在 堆疊的單元板構件50和51之間形成燃燒通道20的隔離物的作用，并 且還起防止氣體從燃燒通道20流出的作用，并且使外壁60在流動方向 改變部52B側上形成氣體入口 51A和在流動方向改變部52C側上形成 氣體出口 51B。
氣體入口 51A在縱向方向上形成在平行流動部52A的與單元板構件 50的氣體入口 50A相同的一側(即，在圖2中箭頭A所指的一側)上， 以朝箭頭Dl所示的方向打開，箭頭Dl所示的方向與氣體入口 50A朝其打開的箭頭Cl所示的方向不同(即，其相對于平行流動部52A的縱 軸對稱)。同時，氣體出口 51B在縱向方向上形成在平行流動部52A的 與單元板構件50的氣體出口 50B相同的一側(即，在圖2中箭頭B所 指的側)上，以朝箭頭D2所示的方向打開，箭頭D2所示的方向與氣 體出口 50B朝其打開的箭頭C2所示的方向不同(即，其相對于平行流 動部52A的縱軸對稱)。
將燃燒通道20分割成多個平行通道的多個直立壁(隔離壁)62以直 立狀態(tài)設置在單元板構件51的板部分52的形成燃燒通道20的側上。直立 壁62從氣體入口 51A到氣體出口 51B與外壁60基本平行，并且設置為將 燃燒通道20分割成多個隔開的通道(微通道)64。每個隔開的通道64形 成為曲柄狀，使得從氣體入口 51A到氣體出口 51B的通道長度因上述氣體 入口 51A和氣體出口 51B的對稱布置而基本相等。
平4亍流動部52A中,皮沿平行流動部52A縱向i殳置的直立壁62的隔 離壁部分62A所隔開的隔開的通道64的部分用作熱交換通道64A。同時， 隔開的通道64之間在流動方向改變部52B上以直立狀態(tài)i殳置有入口引 導壁62B的隔開的通道64的部分用作構成燃料引導部的混合氣體引導 通道64B。入口引導壁62B是直立壁62的一部分，并且沿箭頭Dl所示 的方向設置。此外，隔開的通道64之間在流動方向改變部52C上以直 立狀態(tài)設置有出口引導壁62C的隔開的通道64的部分用作構成燃燒廢 氣引導部的燃燒廢氣引導通道64C。出口引導壁62C是直立壁62的一 部分，并且沿箭頭D2所指的方向設置。
在上述熱交換重整裝置10中，氣體入口 50A和51A位于平行流動 部52A (熱交換通道58A和64A )的相同側(即，在箭頭A所指的側)， 而氣體出口 50B和51B如上所述位于平4亍流動部52A的相同側(即， 在箭頭B所指的側)，使得將氣體在各層上的熱交換通道58A和64A中 流動的方向i殳定為同一方向(箭頭F所指的方向)。
在上述單元板構件50和51的每一個中，該部分(板部分52、外壁54 和直立壁56;或板部分52、外壁60和直立壁62)由諸如不銹_鋼的金屬材 料或固體(非多孔)陶瓷整體形成。多個單元板構件50和多個單元板構件 51構成熱交換重整裝置10的多層芯單元65，其中板構件52和外壁54 和60 (直立壁56和62 )通過例如利用，釬焊或擴散接合來氣密性接合。 如圖3所示，在熱交換重整裝置10中，在該實施方案中，將其上未以直
23立狀態(tài)設置有外壁54等的平坦形狀的板部分52 (蓋)放置在熱交換重 整裝置10的頂上以閉合重整通道18。
如圖3所示，限定各層的氣體入口 50A朝其打開的收集空間的重整入 口歧管66連接至多層芯單元65。此外，限定各層的氣體出口 50B朝其打 開的收集空間的重整出口歧管68連接至多層芯單元65。而且，限定各層 的氣體入口 51A朝其打開的收集空間的燃^V口歧管70連接至多層芯單 元65。而且，限定各層的氣體出口 51B朝其打開的收集空間的燃燒出口 歧管72連接至多層芯單元65。歧管66、 68、 70和72均形成為矩形管狀， 并且其一開口端通過例如釬焊連接到頂板和底板部分52的末端部分和各 層的外壁54和60的末端部分。
用于分別引入重整原料(烴)和蒸汽(陰極廢氣)的原料入口 18A和 蒸汽入口 18C設置在重整入口歧管66中，用于排放重整氣的重整氣出口 18B設置在重整出口歧管68中。同時，用于從氣體混合器33中引入混合 氣體的燃料入口 20A設置在燃燒入口歧管70中，而用于排放燃燒廢氣的 廢氣出口 20B設置在燃燒出口歧管72中。
在如上所述的熱交換重整裝置10 (多層芯單元65 )中，重整催化劑 22負載在單元板構件50上的隔開的通道58的內表面上，氧化催化劑24 負載在單元板構件51上的隔開的通道64的內表面上。圖4是省去直立壁 56和62的分解平面圖，如圖4中所示，重整催化劑22負載于隔開的通 道58(重整通道18)中不包括氣體入口 50A側的隔開的通道58的部分 的預定區(qū)域中，氧化催化劑24負載于隔開的通道58 (燃燒通道20)中 不包括氣體入口 51A側的隔開的通道64的部分的預定區(qū)域中。
更具體地，如圖4中所示，對于重整催化劑22，作為供給重整原料 的氣體流動方向上的上游側(即，箭頭A所指的側)上的末端的上游側 負載區(qū)末端22A與隔開的通道58的熱交換通道58A(平行流動部52A ) 和重整原料引導通道58B (流動方向改變部52B )之間的邊界基本一致。 對于氧化催化劑24，作為供給燃料的氣體流動方向上的上游側(即，箭 頭A所指的側)上的末端的上游側負載區(qū)末端24A與隔開的通道64的 熱交換通道64A (平行流動部52A )和混合氣體引導通道64B (流動方 向改變部52B)之間的邊界基本一致。應當注意，氧化催化劑24的上游 側負載區(qū)末端24A與重整催化劑22的上游側負載區(qū)末端22A—致，或 者位于比上游側負載區(qū)末端22A稍更下游的位置。對于熱交換重整裝置10,如圖5A和5B所示，通過將多層芯單元 65從其在氣體出口 50B側或51B側的末端浸沒到儲存在儲槽76中的漿 狀催化劑載體75中，將催化劑載體施加到重整通道18的隔開的通道58 和燃燒通道20的隔開的通道64上。然后，使施加到隔開的通道58和 64上的催化劑載體75分別負載重整催化劑22和氧化催化劑24。為了使 催化劑載體在上游側負栽區(qū)末端22A和24A (控制線)處停止，^_用來 自一個或更多個用于檢測催化劑載體的催化劑傳感器74的檢測信號， 該催化劑傳感器74設置在隔開的通道58和64的代表性通道或全部通 道中。下面將描述制造熱交換重整裝置10的方法。
在制造熱交換重整裝置10時，如圖3所示，交替堆疊單元板構件50 和51，并且將外壁54和60的自由邊緣分別連接到相鄰單元板構件51和 50的板部分52。因此，形成多層芯單元65。然后，如圖5A所示，將催 化劑負載區(qū)位置傳感器74設置在多層芯單元65的隔開的通道58和64 上。催化劑負載區(qū)位置傳感器74設計為在催化劑載體接觸設置在傳感 器尖端上的漿檢測部74A時將ON信號輸出到報告裝置(未顯示)，例 如顯示器和報告發(fā)聲裝置。因此，將催化劑負載區(qū)位置傳感器74從氣 體入口 50A側或51A側插入隔開的通道58和64的代表性通道或全部 通道中，使得將漿檢測部74A定位在期望位置處，其中將隔開的通道 58和64上的重整催化劑22的上游側負載區(qū)末端22A和氧化催化劑24 的上游側負載區(qū)末端24A控制在該期望位置處。
將設置有催化劑負載區(qū)位置傳感器74的多層芯單元65從氣體出口 50B或51B側浸沒到儲槽76中的催化劑載體75中?？紤]到在具有微通 道結構的多層芯單元65中，由于毛細現(xiàn)象，隔開的通道58和64中的 催化劑載體75的表面的水平面高于其在儲槽76中的水平面，所以將多 層芯單元65逐漸(緩慢)浸沒到催化劑載體75中，直至報告裝置發(fā)出 報告(直至一個或更多個催化劑負載區(qū)位置傳感器74檢測到催化劑栽 體75),如圖5A和5B所示。在激活報告裝置后，將多層芯單元65從 儲槽76中取出，并且例如通過氣體入口 50A和51A將空氣吹入隔開的 通道58和64中來除去其中多余的催化劑載體75。
隨后，如圖5C所示，通過氣體出口 50B將重整催化劑22供給到隔 開的通道58中以使隔開的通道58中的催化劑載體75負載重整催化劑 22。然后，通過氣體出口 51B將氧化催化劑24供給到隔開的通道64中
25以使隔開的通道64中的催化劑載體75負載氧化催化劑24。因此，多層 芯單元65構建為重整催化劑22負載于隔開的通道58的熱交換通道 58A和重整氣引導通道58C中，但不負栽于重整原料引導通道58B中； 和，氧化催化劑24負栽于隔開的通道64的熱交換通道64A和燃燒廢氣 引導通道64C中，但是不負載于混合氣體引導通道64B中。
然后，將重整入口歧管66、燃^V口歧管70、重整出口歧管68和燃 燒出口歧管72分別連接到多層芯單元65的各層的氣體入口 50A和51A 以及其體出口 50B和51B的開口部分。如此，完成了如圖3所示的熱交換 重整裝置10的制造過程。
下面將描述第一實施方案的操作。
在具有上述結構的燃料電池系統(tǒng)ll中，操作原料泵26和陰極空氣泵 36,將烴原料和蒸汽(陰極廢氣)通過原料供給管28引入到熱交換重整 裝置10的重整通道18中。在熱交換重整裝置10的重整通道18中，通 過使引入的烴材料和蒸汽接觸重整催化劑22并通過利用由燃燒通道20 供給的熱引發(fā)包括式(1)代表的蒸汽重整反應和式(2)代表的部分氧化 反應的重整反應(參見上述式(1)到(4)),從而產生含高濃度氫的重整 氣。
將在重整通道18中產生的重整氣通過陽極電極14的燃料入口 14A供 給到陽極電極14。在燃料電池12中，供給到陽極電極14的重整氣中的氳 變成質子，并JLt子穿過電解質遷移到陰極電極16以與引入陰極電極16 的空氣中的fi^應。當質子以該方式遷移時，電子從陽極電極14經過外部 導體朝陰極電極16流動，從而發(fā)電。
在燃料電池12中，利用根據發(fā)電量(負載的功耗)供給到陽極電極 14的重整氣中的氫和供給到陰極電極16的陰極空氣中的氧進行發(fā)電，并 且在陰極電極16處產生水(在運行溫度條件下為蒸汽)。含有蒸汽的氣體 作為如上所述的陰極廢氣從陰極電極16排放到蒸汽供給管40，并且經過 蒸汽入口 18C引入到重整通道18中。
發(fā)電時根據發(fā)電量在使用重整氣中的氫之后所產生的氣體作為陽極廢 氣從陽極電極14排出。陽極廢氣經過陽極廢氣管32供給到熱交換重整裝 置10的燃燒通道20。此外，冷卻燃料電池12之后的冷卻劑廢氣經過助燃 氣體供給管46供給到燃燒通道20。在燃燒通道20中，通過使陽極廢氣中的可燃成分(燃料)與作為助燃氣體的冷卻廢氣中的氧一^^接觸氧化催化
劑24，引發(fā)催化燃燒。由催化燃燒產生的熱通it^部分52供給到重整通 道18。在重整通道18中，利用該熱維持作為吸熱反應的重整反應，并將 運行溫度(重整氣溫度)維持在進行重整反應所需的溫度。
以該方式，燃料電池系統(tǒng)11將烴燃料供給到熱交換重整裝置10，并 且有效地利用燃料電池12的各種廢氣(含有蒸汽的陰極廢氣、含有可燃 成分的陽極廢氣、和含氧的冷卻劑廢氣)來維持熱交換重整裝置10的運 行，熱交換重整裝置10的運行產生供給到燃料電池12的氫。
重整通道18中的重整反應在重整原料入口側，即在負載有重整催化 劑22的區(qū)域的上游側催化劑負載區(qū)22A側上具有吸熱峰。燃燒通道20 中的燃燒反應在燃料入口側，即負載重整催化劑24的區(qū)域的上游側催化劑 負載區(qū)24A側上具有放熱峰。因此，在交叉流式熱交換重整裝置中，例如， 重整部和加熱部中的氣體流動方向彼此相交，因此，存在因結構所致的局 部高溫區(qū)域的問題。同時，在逆流式熱交換重整裝置中，例如，相對于熱 交換部中的氣體流動方向，在相反的末端部分處出現(xiàn)重整部和加熱部中的 吸熱峰和放熱峰，因此，逆流式熱交換重整裝置不適用于重整器中的熱交 換器。
對于熱交換重整裝置10,構建重整通道18的熱交換通道58A中的氣 體流動方向和燃燒通道20的熱交換通道64A中的氣體流動方向相同的平 行流式熱交換器，即，可以將吸熱峰和放熱峰設定在相對于氣體流動方向 的同一側，其中，在重整反應中，吸熱峰出現(xiàn)在供給重整原料的氣體入口 50A側，在燃燒反應中，放熱峰出現(xiàn)在供給燃料的氣體入口 51A側。因此， 提高了重整通道18和燃燒通道20之間的熱交換效率。因此，利用熱交換 重整裝置10，可以有效利用燃燒通道20中產生的熱通過重整有效地產生 氫。
因此，在才艮據第一實施方案的熱交換重整裝置10中，燃燒通道20和 重整通道18之間的熱交換效率優(yōu)異。
此外，在熱交換重整裝置10中，位于基本構成平行流式熱交換器的 熱交換通道58A和64A的上游側的重整原料引導通道58B和混合氣體 引導通道64B構成交叉流式熱交換部，使得其中的熱交換能夠克服波動 實現(xiàn)穩(wěn)定操作(魯棒性提高)。圖6示出實驗例子。圖6是顯示當供給的混合氣體的溫度保持在400n的恒溫下時沿隔開的通道64中氣體流 動方向的點處的溫度分布圖。實線代表供給到隔開的通道58的重整原 料的溫度為600。C的情形，虛線代表供給到隔開的通道58的重整原料的 溫度為400"C的情形。從該圖可見，甚至是當流入隔開的通道58中的氣 體溫度變化200。C時，隔開的通道64中最高溫度的增加也限制于30'C。 也就是說，熱交換重整裝置10使得可以有效抑制反應場溫度隨氣體入 口溫度的劇烈變化。
在熱交換重整裝置10中，未將重整催化劑22和氧化催化劑24負載 于由重整原料引導部58B和混合氣體引導部64B構成的交叉流式熱交換部 中，因此，在重整原料引導部58B和混合氣體引導部64B中，既不發(fā)生重 整反應也不發(fā)生燃燒反應。因此，防止了由于吸熱區(qū)和放熱區(qū)的位置之間 的不平衡而引起的局部高溫區(qū)域的出現(xiàn)，出現(xiàn)局部高溫區(qū)域是在使用交叉 流式熱交換重整裝置時出現(xiàn)的問題。已得實驗結果表明，在將重整催化劑 22和氧化催化劑24分別負載于重整原料引導部58B和混合氣體引導部 64B中的情形中，當從隔開的通道58 (重整出口歧管68)中排出的重整 氣的溫度控制在約650。C時，重整原料引導部58B中的最高溫度為約 800°C，而在相同^Ht下熱交換重整裝置10中重整原料引導部58B中的 最高溫度為約180。C。
因此，通過在由熱交換通道58A和熱交換通道64A構成的平行流式熱 交換部的上游，提供由重整原料引導部58B和混合氣體引導部64B構成的 交叉流式熱交換部(準交叉流動部)，4吏得可以在重整通道18和燃燒通道 20中實現(xiàn)理想的>^應場(熱平衡)，并且還提高了系統(tǒng)的魯棒性。
此外，因為利用催化劑負載區(qū)位置傳感器74控制設置有催化劑載體 75的區(qū)域，即負載重整催化劑22和氧化催化劑24的區(qū)域，所以可以準 確形成重整催化劑22和氧化催化劑24的上游側負載區(qū)域末端22A和 24A。具體地，對于其中堆疊多個單元板構件50和51的多層芯單元65， 盡管不可看到隔開的通道58和64的內部，但是可以通過使用催化劑負 載區(qū)位置傳感器74防止以下情形如圖7A中所示的將催化劑負載于重 整原料引導通道58B和混合氣體引導通道64B中、如圖7B所示負載于熱 交換通道58A和64A中的催化劑的量不足、和如圖7C中所示負載重整催 化劑22和氧化催化劑24的區(qū)域明顯不同。
而且，在熱交換重整裝置10的多層芯單元65中，位于基本構成平行流式熱交換器的熱交換通道58A和64A的上游的重整原料引導通道 58B和混合氣體引導通道64B構成交叉流動(準交叉流動)部，使得可以 以朝不同方向打開的獨立開口部的形式形成氣體入口 50A和氣體入口 51A,其中氣體入口 50A的表面平面在各層中基本在相同平面上，氣體入 口 51A的表面平面在各層中基本在相同平面上。因此，實現(xiàn)了一種結構， 其中，在釆用如上所述顯示出優(yōu)異的熱產生和熱吸收之間的平衡的平行流 式構造的同時，限定各層的氣體入口 50A朝其打開的收集空間的重整入口 歧管66連接到多層芯單元65，并且限定各層的氣體入口 51A朝其打開的 收集空間的燃燒入口歧管70連接到多層芯單元65。因此，與將重整原料 和混合氣體(作為燃料的陽極廢氣份別供給到各層的氣體入口 50A和51A 的構i^目比，可以提高流入隔開的通道58和64中的氣體量分布的均勻性。
具體地，當設置燃燒入口歧管70時，可以使將供給混合氣體至隔開的 通道64 (燃燒通道20)的氣體混合器33'f^設置在氣體入口 51A之前。 當以設置在微通道結構下游的混合空間的形式構建該氣體混合器33時，可 以將氣體混合器33設置或形成于燃燒入口歧管70中(或在連接至燃^ 口歧管70的矩形截面的管中)，其中所述微通道結構是通過交替堆疊例如 通過從單元板構件50和51除去流動方向改變部52C和出口引導壁56C或 62C所得的單元板構建而成。
在熱交換重整裝置10的多層芯單元65中，位于基本構成平行流式熱 交換器的熱交換通道58A和64A下游的重整氣引導通道58C和燃燒廢氣 引導通道64C構成交叉流動(準交叉流動)部，4吏得可以以朝不同方向打 開的單獨的開口部的形式形成氣體出口 50B和51B。因此，實現(xiàn)了一種結 構，在采用如上所述顯示出優(yōu)異的熱產生和熱吸收之間的平衡的平^f亍流式 構造的同時，限定各層的氣體出口 50B朝其打開的收集空間的重整出口歧 管68連接到多層芯單元65,并且限定各層的氣體出口 51B朝其打開的收 集空間的燃燒出口歧管72連接到多層芯單元65。因此，與上述通過提供 重整入口歧管66和燃^口歧管70所產生的效果結合，與從各個層的氣 體出口 50B和51B分別排出重整氣和燃燒廢氣的構it^目比，可以提高^tX 隔開的通道58和64中的氣體量分布的均勻性。
此外，在上述實施方案中示出了設置有單元板構件50和51的實例， 在每個所述單元板構件50和51中，基本上矩形的平^f亍流動部52A (熱交 換通道58A和64A)與基本三角形的流動方向改變部52B和52C (氣體引導通道58B和58C以及64B和64C )成為一整體。然而，本發(fā)明不限于 這些實例，而是可以設置具有各種形狀的流動方向改變部52B和52C。此 夕卜，與流動方向改變部52B等一起構成氣體引導通道58B等的引導壁56B 等的構造不限于具有直的形狀的構造。引導壁56B等可以具有例如彎曲形 狀。
下面將參照圖1、 4和8A 11描述根據本發(fā)明第二實施方案的熱交換 重整裝置10。圖8A顯示作為熱交換重整裝置10的主要部件的多層芯單元 65的正視截面圖。圖9顯示多層芯單元65的分解立體圖。如這些圖所示 的，在熱交換重整裝置10的多層芯單元65中，作為重整部的重整通道18 和作為加熱部的燃燒通道20以單獨氣體通道的形式形成于堆疊的作為多 個形成重整部的板構件和多個形成加熱部的板構件設置的單元板構件50 和51之間，其中重整通道18和燃燒通道20通過作為隔離壁的板部分52 隔開，該板部分52可以視為單元板構件50和51的平坦形狀的板部分。多 層芯單元65的結構中重整通道18的層數和燃燒通道20的層數互不相同。 下面將給出具體說明。
單元板構件50包括形成為平坦形狀的板部分52。如圖9所示，通過 在作為形成為矩形(從上方觀察時)的熱交換部的平行流動部52的縱 向兩端處以連續(xù)方式分別提供流動方向改變部52B和52C，形成板部分 52。在該實施方案中，流動方向改變部52B和52C形成為三角形，4吏 其底部與平行流動部52A(具有矩形的形狀)的相應短側相重疊。因此， 板部分52作為整體形成為基本上六邊形形狀。每個單元板構件50包括 外壁54，該外壁54以直立狀態(tài)設置在板部分52的形成重整通道18的 側上的邊緣處。
外壁54以直立狀態(tài)i殳置在除流動方向改變部52B和52C的各自一 側部分之外的板部分52的整個周圍，使得外壁54起在堆疊的單元板構 件50和51之間限定重整通道18的隔離物的作用，并且還起防止氣體 從重整通道18流出的作用，以及同時在流動方向改變部52B側產生氣 體入口 50A和在流動方向改變部52C側產生氣體出口 50B。在流動方 向改變部52B和52C中，相對于板部分52的形心對稱形成氣體入口 50A 和氣體出口 50B,并且其開口的方向分別為箭頭C1和C2所示的方向， 該方向與沿外壁54的縱向方向延伸的平4亍流動部52A的方向相對。
將重整通道18分割成多個平行通道的多個直立壁(隔離壁)56以直立狀態(tài)設置在單元板構件50的板部分52的形成重整通道18的側上。直立 壁56從氣體入口 50A到氣體出口 50B與外壁54基本平行，并且設置為將 重整通道18分割成多個隔開的通道(微通道)58。每個隔開的通道58形 成為曲柄狀，使得從氣體入口 50A到氣體出口 50B的通道長度因上述氣體 入口 50A和氣體出口 50B的對稱布置而基^目等。
平行流動部52A中的隔開的通道58的由沿平行流動部52A縱向 設置的直立壁56的隔離壁部分56A隔開的部分，作為熱交換通道58A。 同時，隔開的通道58之間在流動方向改變部52B上以直立狀態(tài)設置有 入口引導壁56B的隔開的通道58的部分用作構成重整原料引導部的重 整原料引導通道58B。入口引導壁56B是直立壁56的一部分，并且沿箭 頭Cl所示的方向^1置。此外，隔開的通道58之間在流動方向改變部52C 上以直立狀態(tài)設置有出口引導壁56C的隔開的通道58的部分，用作構 成重整氣引導部的重整氣引導通道58C。出口引導通壁56C是直立壁56 的一部分，并且沿箭頭C2所示的方向設置。
單元板構件51包括形狀與構成單元板構件50的板部分52相同的板 部分52，并且包括外壁60，該外壁60以直立狀態(tài)^i殳置在板部分52的形成 燃燒通道20的側的周緣上。外壁60以直立狀態(tài)設置在除方向改變部52B 和52C的各自 一側部分之外的板部分52的整個周圍，使得外壁60起在 堆疊的單元板構件50和51之間形成燃燒通道20的隔離物的作用，并 且還起防止氣體從燃燒通道20流出的作用，并且使外壁60在流動方向 改變部52B側形成氣體入口 51A和在流動方向改變部52C側形成氣體 出口 51B。
氣體入口 51A在縱向方向上形成在平行流動部52A的與單元板構 件50的氣體入口 50A相同的一側(即，在圖9中箭頭A所指的側)上， 以朝與箭頭Cl所示的方向不同的由箭頭Dl所示的方向打開(即，其 相對于平行流動部52A的縱軸對稱)。同時，氣體出口51B在縱向方向 上形成在平行流動部52A的與單元板構件50的氣體出口 50B相同的一側 (即，在圖9中箭頭B所指的側)上，以朝箭頭D2所示的方向打開， 箭頭D2所示的方向與氣體出口 50B朝其打開的箭頭C2所示的方向不 同(即，其相對于平行流動部52A的縱軸對稱)。
將燃燒通道20分割成多個平行通道的多個直立壁(隔離壁)62以 直立狀態(tài)i史置在單元板構件51的板部分52的形成燃燒通道20的側上。直
31立壁62從氣體入口 51A到氣體出口 51B與外壁60基本平行，并且設置為 將燃燒通道20分割成多個隔開的通道(微通道)64。每個隔開的通道64 形成為曲柄狀，使得從氣體入口 51A到氣體出口 51B的通道長度因上述氣 體入口 51A和氣體出口 51B的對稱布置而基本相等。
在隔開的通道64中，平行流動部52A的被沿平行流動部52A縱 向設置的直立壁62的隔離壁部分62A所隔開的部分用作熱交換通道64A。 同時，隔開的通道64的通過在流動方向改變部52B上i更置作為直立壁 62的一部分的入口引導壁62B而形成的部分用作構成燃料引導部的混 合氣體引導通道64B，入口引導壁62B沿箭頭Dl所示的方向設置并處于 直立狀態(tài)。此外，隔開的通道64的通過在流動方向改變部52C上i殳置 作為直立壁62 —部分的出口引導壁62C而形成的部分用作構成燃燒廢 氣引導部的燃燒廢氣引導通道64C,出口引導壁62C沿箭頭D2所示方 向設置并且處于直立狀態(tài)。
在上述熱交換重整裝置10中，通過以如下方式堆疊單元板構件50 和51構建多層芯單元65:氣體入口 50A和51A位于平行流動部52A(熱 交換通道58A和64A)的相同側(即，在箭頭A所指的側)上，氣體 出口 50B和51B位于如上所述的平4亍流動部52A的相同側(即，在箭 頭B所示的側)上，使得氣體在相應層上的熱交換通道58A和64A中 流動的方向i殳定為同一方向(箭頭F所示的方向)。
如圖8A和9中所示，在該實施方案中，通it^t每一個單元板構件 51 (—層燃燒通道20)堆疊兩個單元板構件50 (兩層重整通道18)構 建多層芯單元65。具體地，在多層芯單元65中，通it^每一個單元中將 兩個單元板構件50堆疊在一個單元板構件51的相同側來堆疊各單元， 或者這樣堆疊各單元在每一個單元中將一個單元板構件51沿堆疊方 向夾在單元板構件50之間，將兩層重整通道18設置在一對燃燒通道20 之間，使得燃燒通道20沿堆疊方向不與另一燃燒通道20相鄰，如圖8B 所示。因此，在多層芯單元65中，每層的重整通道18在其任一側上與 燃燒通道20相鄰，其間插入有板部分52。
在上迷單元板構件50和51的每一個中，所迷部分(板部分52、外 壁54和直立壁56;或板部分52、外壁60和直立壁62 )例如由諸如不銹 鋼的金屬材料或固體(非多孔)陶瓷整體形成。多個單元板構件50和多個 單元板構件51構成熱交換重整裝置10的多層芯單元65，其中板構件52與外壁54和60 (直立壁56和62 )通過例如利用4W的釬焊或擴散接合而 氣密性連接。如圖10所示，在熱交換重整裝置10中，在該實施方案中， 將其上未以直立狀態(tài)設置外壁54等的平坦形狀的板部分52 (蓋)放置 在熱交換重整裝置10的頂上以閉合重整通道18。
如圖IO所示，限定各層的氣體入口 50A朝其打開的收集空間的重 整入口歧管66連接至多層芯單元65。此外，限定各層的氣體出口 50B朝 其打開的收集空間的重整出口歧管68連接至多層芯單元65。而且，限定 各層的氣體入口 51A朝其打開的收集空間的燃燒入口歧管70連接至多層 芯單元65。而且，限定各層的氣體出口 51B朝其打開的收集空間的燃燒 出口歧管72連接至多層芯單元65。歧管66、 68、 70和72均形成為矩形 管狀，并且其一個開口端通過例如釬焊連接到頂板和底板部分52的末端部 分和各層的外壁54和60的末端部分。
盡管圖中未示出，但是在重整入口歧管66中設置有分別用于引入重 整原料(烴)和蒸汽(陰極廢氣)的原料入口 18A和蒸汽入口 18C，并且 在重整出口歧管68中設置用于排放重整氣的重整氣出口 18B。同時，在燃 燒入口歧管70中設置用于從氣體混合器33引入混合氣體的燃料入口 20A， 并且在燃燒出口歧管72中設置用于排放燃燒廢氣的廢氣出口 20B。
在如上所述的熱交換重整裝置10 (多層芯單元65)中，重整催化 劑22設置在單元板構件50上的隔開的通道58的內表面上，而氧化催化 劑24設置在單元板構件51上的隔開的通道64的內表面上。圖4是省去直 立壁56和62的分解平面圖，如圖4所示，重整催化劑22負載于隔開的 通道58(重整通道18)中不包括氣體入口 50A側上隔開的通道58的部 分的預定區(qū)域中，氧化催化劑24負栽于隔開的通道58 (燃燒通道20) 中不包括氣體入口 51A側上隔開的通道64的部分的預定區(qū)域中。
更具體地，對于重整催化劑22，作為供給重整原料的氣體流動方 向的上游側(即，箭頭A所指的側)上的末端的上游側負載區(qū)末端22A 與隔開的通道58的熱交換通道58A (平行流動部52A)和重整原料引 導通道58B (流動方向改變部52B)之間的邊界基本一致。對于氧化催 化劑24，作為供給燃料的氣體流動方向的上游側(即，箭頭A所指的 側)上的末端的上游側負載區(qū)末端24A與隔開的通道64的熱交換通道 64A(平行流動部52A )和混合氣體引導通道64B(流動方向改變部52B ) 之間的邊界基本一致。應當注意，氧化催化劑24的上游側負載區(qū)末端24A與重整催化劑22的上游側負栽區(qū)末端22A —致，或者位于比所述上游 側負載區(qū)末端22A稍更下游的位置。
下面將描述第二實施方案的^Mt。
在具有上述結構的燃料電池系統(tǒng)ll中，操作原料泵26和陰極空氣 泵36將烴原料和蒸汽(陰極廢氣)通過原料供給管28引入到熱交換重整 裝置10的重整通道18中。在熱交換重整裝置10的重整通道18中，通 過使引入的烴原料和蒸汽接觸重整催化劑22并利用由燃燒通道20供給的 熱引發(fā)包括式(1)代表的蒸汽重整反應和式(2)代表的部分氧化反應的 重整反應(參見上述式(1)到(4))，從而產生含高濃度氫的重整氣。
將在重整通道18中產生的重整氣通過陽極電極14的燃料入口 14A 供給到陽極電極14。在燃料電池12中，供給到陽極電極14的重整氣中的 氫變成質子，并且質子穿過電解質遷移到陰極電極16以與引入到陰極電極 16的空氣中的fL^應。隨著質子以該方式遷移，電子從陽極電極14經過 外部導體朝陰極電極16流動，從而發(fā)電。
在燃料電池12中，根據發(fā)電量(負載的功耗)利用供給到陽極電極 14的重整氣中的氫和供給到陰極電極16的陰極空氣中的氧發(fā)電，并且在 陰極電極16處產生水(在運行溫度狀態(tài)下為蒸汽)。如上所述含有蒸汽的 氣體作為陰M氣從陰極電極16排放到蒸汽供給管40,并且經過蒸汽入 口 18C引入到重整通道18中。
發(fā)電時根據發(fā)電量使用重整氣中的氫之后產生的氣體作為陽極廢氣 從陽極電極14排出。陽極廢氣經過陽極廢氣管32供給到熱交換重整裝置 10的燃燒通道20。此外，冷卻燃料電池12之后的冷卻劑廢氣經過助燃氣 體供給管46供給到燃燒通道20。在燃燒通道20中，通過使陽極廢氣中的 可燃成分(燃料)與作為助燃氣體的冷卻劑廢氣中的氧一^^接觸氧化催化 劑24，引起催化燃燒。催化燃燒產生的熱通it^L部分52供給到重整通道 18。在重整通道18中，利用該熱維持作為吸熱反應的重整反應并將運行溫 度(重整氣溫度)維持在進行重整^^應所需的溫度。
以該方式，燃料電池系統(tǒng)11將烴原料供給到熱交換重整裝置10， 并且有效地利用燃料電池12的各種廢氣(含有蒸汽的陰極廢氣、含有可 燃成分的陽極廢氣和含氧的冷卻劑廢氣)來維持產生供給到燃料電池12 的氫的熱交換重整裝置10的運行。因為燃燒通道20中的燃M應具有高的反應速率，所以主要在燃料 入口側上，即在負載氧化催化劑24的區(qū)域的上游側負載區(qū)末端24A側上 產生反應場，如圖ll所示。另一方面，重整通道18中的重整反應(該反 應的主要反應是蒸汽重整反應)的反應速率明顯低于燃燒反應的反應速 率，因此，從原料入口 18A (重整催化劑22的上游側負載區(qū)末端22A) 直至重整氣出口 18B附近處產生(維持)重整反應的反應場。因此，獲 得以下認識可以在單位體積空間中進行的重整反應的量少于已在單位 體積空間中進行的燃燒反應的量。
在熱交換重整裝置10中，重整通道18的堆疊層(通道)數大于燃 燒通道20的堆疊層數。因此，在保持總體積(重整通道18的總體積與 燃燒通道20的總體積之和)不變的同時，增加了重整通道18 (隔開的 通道58)的體積(比例)。結果，在熱交換重整裝置10中，重整通道18 中的重整反應的總量和燃燒通道20中燃燒反應的總量相匹配(根據重 整反應場設置重整反應的量和燃燒反應的量)，這實現(xiàn)了高空速運行。 假定熱交換重整裝置10的總體積(m3)是Va，重整原料的進料流量是 Qr (m3/h),重整通道18 (所有的隔開的通道58)的總體積是Vr，并 且燃燒通道20 (所有的隔開的通道64)的總體積是Vc，則空速SV定 義如下SV(l/hH2r/Va-Qr/(Vr+Vc)。下面將描述熱交換重整裝置10的操作 和效果，同時與圖22A和22B所示的對比例進行比較。
通過交替堆疊重整通道18和燃燒通道20構建根據圖22A和22B 所示的對比例的熱交換重整裝置200。因此，在熱交換重整裝置200中， 重整通道18的體積和熱交換重整裝置200的體積(總體積)之比為約 50% (參見圖12中的"1/1"(層比例)柱)。同時，如上所述具有低反 應速率的重整反應需要一定的反應空間。因此，對于重整原料，通過利 用熱交換重整裝置200難以獲得高的空速。具體地，當增加供給到重整通 道18的重整原料的量以實現(xiàn)高空速下的運行時，也增加了重整通道18 中的氣體流速。結果，不能確保具有低反應速率的重整反應的反應時間 (反應場)，由此降低了重整效率。
另一方面，在熱交換重整裝置10中，對每一層燃燒通道20堆疊兩 層重整通道18，使得重整通道18的體積與熱交換重整裝置10的總體積 之比增加至約67%,如圖12所示(見圖中的"2/1"(層比例)柱)。此夕卜， 因為在通過堆疊單元板構件50和51形成有多層芯單元65的熱交換重整裝置10中，每層的重整通道18的體積是恒定的，所以與具有1/1的層 比例(參見圖13中的"1/1"(層比例)柱)的熱交換重整裝置200相比， 重整通道18的內表面積，即負載重整催化劑22的區(qū)域的面積，即所負 載的催化劑的量增加了約34%，如圖13所示(參見圖中的"2/l"(層比 例)柱)。
如上所述，利用熱交換重整裝置IO，獲得了與熱交換重整裝置200 相比更高的空速，即實現(xiàn)了高空速下的運行(所供給的重整原料的量增加) 有助于提高重整效率的結構。圖14顯示了當空速恒定(為約50000/h)時， 重整通道18所占據的區(qū)域比例(體積，或負載重整催化劑22的區(qū)域的 表面積)與轉化率(重整率)之間的關系。轉化率代表作為重整原料的 烴轉化為一氧化碳、二氧化碳或曱烷的比例。當上述式(l)代表的蒸 汽重整反應完全進行(即，當重整氣中除甲烷之外的烴的量為零時)， 轉化率定義為1 (100% )。
如同14所示，在出口處重整氣的溫度為650。C的運行條件下，與熱 交換重整裝置200 (其中相同的體積比是50。/。)相比，熱交換重整裝置10 (其中重整通道18所占據的體積比是67 % )的轉化率提高了約10%。
以該方式，根據第二實施方案的熱交換重整裝置10提高了重整效率。
下面將描述本發(fā)明的其它實施方案。應當注意，與第二實施方案或 前述結構基本相同的構件/部分用與第二實施方案或前述結構中相同的附 圖標記表示，并且將省略其說明。在一些情況下，還會省略其圖示。
第三實施方案
圖15A顯示與圖8A對應的根據第三實施方案的熱交換重整裝置80 的正視截面圖。如圖15A所示，熱交換重整裝置80與包括每一層燃燒通 道20堆疊兩層重整通道18的多層芯單元65的熱交換重整裝置10的差 別在于，熱交換重整裝置80包括每一個單元板構件51 (—層燃燒通道 20)堆疊三個單元板構件50 (三層重整通道18)的多層芯單元82。
具體而言，在多層芯單元82中，通it^每一個單元中將三個單元板 構件50堆疊在一個單元板構件51的相同側上來堆疊各單元，將三層重 整通道18設置在一對燃燒通道20之間，如圖15B所示。因此，在多層 芯單元82中， 一層重整通道18設置為夾在兩層重整通道18之間(該兩層重整通道18中的每一層在其任意的一側上與燃燒通道20相鄰，其間 插入有板部分52)即，以便在重整通道18的任一側上不與燃燒通道20 相鄰。
如上所述，在其中每一層燃燒通道20堆疊三層重整通道18的多層 芯單元82中，重整通道18的體積與總體積之比是約75%，如圖12所 示(參見圖中的"3/1"柱)。此外，因為在熱交換重整裝置80中一層重整 通道18的體積是恒定的，所以與熱交換重整裝置200(參見圖中的"1/1"
(層比例)柱)相比，燃燒通道20的內表面積，即催化劑負栽區(qū)域面積
(負載量)增加了約50%。
在其它點上，熱交換重整裝置80的構造與熱交換重整裝置10的構 造相同。因此，如在根據第二實施方案的熱交換重整裝置10的情形中，根 據第三實施方案的熱交換重整裝置80也可以使重整通道18中重整反應的 總量與燃燒通道20中燃燒反應的總量相匹配(即，根據重整反應場設 定重整反應的量和燃燒反應的量)，并由此獲得了高空速。也就是說， 可以提高重整效率。
在圖14中，顯示熱交換重整裝置80(其中重整通道18所占的體積 比為75%)的轉化率(見空心符號)的結果小于熱交換重整裝置10 (其 中相同的體積比為67%)。該結果可能因為如下事實因為從燃燒通道20 到與在重整通道18的任一側上的任意燃燒通道20不相鄰的重整通道18 的傳熱距離，同時，熱從一層燃燒通道20傳遞到該燃燒通道20每一側 上的一層半重整通道18 (總共傳遞到3層)，所以熱交換重整裝置80的 熱性能低于熱交換重整裝置10的熱性能。也就是說，因為熱性能降低(熱 傳遞控制效果)，所以在高空速且重整氣的溫度為650'C的運行條件下，與 熱交換重整裝置10相比，轉化率降低.
已經過實驗證實但未在本文中說明的是，在例如重整反應速率低(需 要較大的反應空間)，例如當重整原料的溫度低時的運行條件下，重整通 道18的體積(負載重整催化劑22的區(qū)域的表面積)增加的效果超過了 熱性能降低的效果，并且熱交換重整裝置80的轉化率明顯大于熱交換重 整裝置10的轉化率。
第四實施方案
圖16A示出才艮據第四實施方案的熱交換重整裝置90的截面正視圖。圖16B示出構成熱交換重整裝置卯的重整通道18 (燃燒通道20 )的平 面圖。如這些圖所示的，熱交換重整裝置90與熱交換重整裝置80的不同 之處在于，包括其中按如下方式堆疊這種單元板構件50和51的多層芯 單元94。具體而言，在單元板構件50中，構成熱傳遞促進部的輔助熱 傳遞的肋92以直立狀態(tài)設置在單元板構件50的氣體入口 50A側的直立 壁56的端部之間，和在單元板構件51中，構成熱傳遞促進部的輔助熱 傳遞的肋92以直立狀態(tài)設置在單元板構件51的氣體入口 51A側的直立 壁62的端部之間。
在第四實施方案中，兩個輔助熱傳遞的肋92以直立狀態(tài)i殳置在相 鄰的直立壁56之間(包括外壁54和相鄰直立壁56之間)和相鄰的直 立壁62之間(包括外壁60和相鄰直立壁62之間)的板部分52上，使 得直立壁56和62的高度彼此相等。其中以直立狀態(tài)設置輔助熱傳遞的 肋92的部分設置為基本上與燃燒通道20中主要發(fā)生燃燒反應的反應 場，即，產生大量熱的區(qū)域相對應。
當層間的板部分52視為傳熱翅片時，其中翅片的寬度為W、連接 部(直立壁56、直立壁64和輔助熱傳遞的肋92)的厚度為d，且熱導 率為？(如圖17所示)，提供輔助熱傳遞的肋92使多層芯單元94具有 其中與第三實施方案相比寬度W減小的構造。當就圖18所示的翅片效 率而言比較這些時，雖然熱交換重整裝置80的多層芯單元82的翅片效率 為0.89，但是熱交換重整裝置90的多層芯單元94的翅片效率提高至0.98。 圖17中的箭頭顯示傳熱路徑。
在其它點上，熱交換重整裝置80的構造與熱交換重整裝置10的構 造相同。因此，如同在才艮據第二實施方案的熱交換重整裝置10的情形中， 根據第四實施方案的熱交換重整裝置90也可以使重整通道18中重整反應 的總量與燃燒通道20中燃燒反應的總量相匹配(即，根據重整反應場 設定重整反應的量和燃燒反應的量)，并由此獲得了高空速。也就是說， 可以提高重整效率。
在熱交換重整裝置90中，輔助熱傳遞的肋92促進熱從燃燒通道 20傳遞到重整通道18，尤其是傳遞到與每個重整通道18任一側上的燃 燒通道20不相鄰的重整通道18，這消除了在第三實施方案中引起的熱 效率的降低(熱傳遞控制效果)。因此，在熱交換重整裝置90 (其中重 整通道18所占的體積比是75%)中，在高空速且重整氣溫度為650'C的
38運行條件下，獲得了超過熱交換重整裝置10的轉化率，如圖14中的實心 符號所示的。也就是說，通過利用輔助熱傳遞的肋92促進熱傳遞，增加 了重整通道18的體積(負載重整催化劑22的區(qū)域的表面積)，促進轉 化率的提高。此外，因為設置輔助熱傳遞的肋92的區(qū)域局限在氣體入 口 50A側或51A側的端部，所以可以相對于熱交換重整裝置80佳在力 損失的增加最小化。
笫五實施方案
圖19A示出才艮據第五實施方案的熱交換重整裝置100的截面正視 圖。圖19B示出構成熱交換重整裝置100的重整通道18 (燃燒通道20 ) 的平面圖。如這些圖所示的，熱交換重整裝置100與熱交換重整裝置80 的不同之處在于，包括其中堆疊如下所述的這些單元板構件50和51的 多層芯單元104。具體而言，在單元板構件50和51中，氣體入口 50A 側的直立壁56的端部和氣體入口 51A側的直立壁62的端部形成為作為 輔助熱傳遞的厚部102的熱傳遞促進部，該輔助熱傳遞的厚部102比直 立壁56和62的其余部分厚。
輔助熱傳遞的厚部102設置為基本上與燃燒通道20中主要發(fā)生的 燃燒反應的反應場，即，產生大量熱的區(qū)域相對應。因此，當視為圖17 中所示的傳熱翅片時，通過提供輔助熱傳遞的厚部102，多層芯單元94 變成具有與第三實施方案相比在板部分52之間的連接部的厚度d增加 的構造。當就圖18所示的翅片效率而言比較這些時，雖然熱交換重整 裝置80的多層芯單元82的翅片效率為0.89，但是熱交換重整裝置100的 多層芯單元104的翅片效率提高至0.99。
在其它點上，熱交換重整裝置100的構造與熱交換重整裝置80的構 it^目同。因此，如同在根據第二實施方案的熱交換重整裝置10的情形中， 根據第五實施方案的熱交換重整裝置100也可以使重整通道18中重整反 應的總量與燃燒通道20中燃燒反應的總量相匹配(即，根據重整反應 場設定重整反應的量和燃燒反應的量)，并由此獲得高空速。也就是說， 可以提高重整效率。
在熱交換重整裝置100中，輔助熱傳遞的厚部102促進熱從燃燒通 道20傳遞到重整通道18，尤其是傳遞到與每個重整通道18任一側上的 燃燒通道20不相鄰的重整通道18，這消除了在第三實施方案的情形中引起的熱效率的降低(熱傳遞控制效果)。因此，在熱交換重整裝置IOO (其中重整通道18所占的體積比是75%)中，在高空速且重整氣溫度為 650'C的運行條件下，獲得了超過熱交換重整裝置10的轉化率，如圖14 中的實心符號所示。也就是說，通過利用輔助熱傳遞的厚部102促進熱 傳遞，增加了重整通道18的體積(負載重整催化劑22的區(qū)域的表面積)， 促進轉化率的提高，此外，因為設置輔助熱傳遞的厚部102的區(qū)域限制 在氣體入口 50A側或51A側的端部，所以可以相對于熱交換重整裝置 80 4吏壓力損失的增加最小化。
第六實施方案
圖20顯示了根據第六實施方案的熱交換重整裝置110的截面正視 圖。如該圖所示，熱交換重整裝置110與熱交換重整裝置80的不同之處在 于，包括多層芯單元116，多層芯單元116具有均構成熱傳遞促進部的板 部分112和直立壁114來代替構成單元板構件50的板部分52和直立壁 56的部分，其中所述板部分112和直立壁114由熱導率高于板部分52 和直立壁56的材料(高導熱不銹鋼)制成。
在除了構成燃燒通道20的部分處，設置板部分112，換言之，以 將在堆疊方向上彼此相鄰的重整通道18隔開。直立壁114設置在將與 燃燒通道20相鄰的重整通道18分割成隔開的通道58的部分處。在圖 20中，只用陰影線示出單元板構件50和51的部件中的板部分112和直 立壁114。
因此，當視為圖17中所示的傳熱翅片時，通過提供板部分112和 直立壁114，多層芯單元116的結構變成具有在堆疊方向上彼此相鄰的 重整通道18之間的每個隔離壁的熱導率？，并且與第三實施方案相比 增加了厚度為d的連接部分。當就圖18所示的翅片效率而言比較這些 時，雖然熱交換重整裝置80的多層芯單元82的翅片效率為0.89，但是熱 交換重整裝置110的多層芯單元116的翅片效率提高至0.99。
在其它點上，熱交換重整裝置110的構造與熱交換重整裝置80的構 造相同。因此，如同在才艮據第二實施方案的熱交換重整裝置10的情形中， 根據笫六實施方案的熱交換重整裝置110也可以使重整通道18中重整反 應的總量與燃燒通道20中燃燒反應的總量相匹配(即，根據重整反應 場設定重整反應的量和燃燒反應的量)，并由此獲得了高空速。
40在熱交換重整裝置110中，板部分112和直立壁114促進熱從燃燒 通道20傳遞到重整通道18，尤其是傳遞到與每個重整通道18任一側上 的燃燒通道20不相鄰的重整通道18，這消除了在第三實施方案的情形 中引起的熱效率的降低(熱傳遞控制效果)。因此，在熱交換重整裝置 110 (其中重整通道18所占的體積比是75%)中，在高空速且重整氣溫 度為650'C的運行條件下，獲得了超過熱交換重整裝置10的轉化率，如圖 14中的實心符號所示的。也就是說，通it^部分112和直立壁114促進 熱傳遞，增加了重整通道18的體積(負栽重整催化劑22的區(qū)域的表面 積)，促進轉化率的提高。此外，因為板部分112和直立壁114不改變 重整通道18的橫截面積，所以避免了相對于熱交換重整裝置80的壓力 損失的增加。
第七實施方案
圖21A示出與圖8A對應的根據第七實施方案的熱交換重整裝置120 的截面正視圖。如該圖所示的，熱交換重整裝置120與熱交換重整裝置10 的不同之處在于，包括其中每一個單元板構件50堆疊兩層重整通道18 的多層芯單元65，并且包括其中每一個單元板構件51 (—層燃燒通道 20)堆疊四個單元板構件50 (四層重整通道18)的多層芯單元122。
具體而言，在多層芯單元112中，通過在每個單元中將四個單元板 構件50堆疊在一個單元板構件51的相同側上來堆疊各單元，將四層重 整通道18設置在一對燃燒通道20之間，如圖21B所示。因此，在多層 芯單元122中，兩層重整通道18設置為夾在兩層重整通道18之間(該 兩層重整通道18中的每一層在其任一側上與燃燒通道20相鄰，在其間 在堆疊方向上插入有板部分52)即，以便在所涉及的重整通道18的任 一側上不與燃燒通道20相鄰。
如上所述，在其中每一層燃燒通道20堆疊四層重整通道18的多層 芯單元122中，重整通道18的體積與總體積之比是約80%。此外，因 為在熱交換重整裝置120中一層重整通道18的體積是恒定的，所以與熱 交換重整裝置200中的相比，燃燒通道20的內表面積，即，催化劑負載 區(qū)域面積(負載量)增加了約60%。
在其它點上，熱交換重整裝置120的構造與熱交換重整裝置10的構 造相同。因此，如同在根據第二實施方案的熱交換重整裝置10的情況下，根據第七實施方案的熱交換重整裝置120也可以使重整通道18中重整反 應的總量與燃燒通道20中燃燒反應的總量相匹配(即，根據重整反應 場設定重整反應的量和燃燒反應的量)，并由此獲得了高空速。也就是 說，可以提高重整效率。
在熱交換重整裝置120中，為了消除必須將熱傳遞到每一層燃燒通 道20對應的兩層重整通道18的所導致的熱性能降低(熱傳遞控制效 果)，可以提供輔助熱傳遞的肋92、輔助熱傳遞的厚部102，或板部分 112和直立壁114兩者(熱傳遞促進部)。
在上述實施方案中，盡管示出了在燃料電池系統(tǒng)中使用熱交換重整 裝置的實例，但是本發(fā)明不限于這些實施方案。本發(fā)明不限于具體的應用， 只要熱交換重整裝置為用于從重整原料獲得含氳氣體的各種熱交換重整 裝置之一即可。因此，本發(fā)明不限于7jc供給系統(tǒng)的構造。例如，可以采用 其中提供7jc槽、水管、水蒸發(fā)器等作為供水系統(tǒng)的構造。
此外，盡管在上述實施方案中示出了其中熱交換重整裝置IO、 80、 90、 100、 110和120均為平行流式熱交換重整裝置的實例，但是本發(fā)明不 限于這些實施方案。本發(fā)明可應用于例如交叉流式熱交換重整裝置。
而且，在上述實施方案中，示出了其中一層重整通道18和一層燃燒 通道20具有相同體積(通道橫截面)的實例，但是本發(fā)明不限于這些實施 方案。例如，其中一層重整通道18和一層燃燒通道20具有不同體積(通 道橫截面)的構造。
權利要求
1. 一種熱交換重整裝置，其特征在于包括重整部，該重整部中負載有用于引發(fā)重整反應的重整催化劑，用于通過包括蒸汽重整反應的重整反應由供給的重整原料產生包含氫的重整氣；加熱部，該加熱部設置為與所述重整部鄰接，在所述加熱部和所述重整部之間插有隔離壁，以形成以與所述重整部中的氣體流動的方向相同方向的氣體流動，在所述加熱部中負載有用于催化燃燒的氧化催化劑，所述加熱部用于將通過催化燃燒所供給的燃料所產生的熱供給到所述重整部；重整原料引入部，該重整原料引入部的一端作為所述重整原料的供給口，該重整原料引入部的另一端與所述重整部的重整原料流入側形成為一個整體；和燃料引入部，該燃料引入部的一端作為所述燃料的供給口，該燃料引入部的另一端與所述加熱部的燃料流入側形成為一個整體，用于將所述燃料以與所述重整原料引入部中所述重整原料的流動方向不同的流動方向引入所述加熱部中。
2. 根據權利要求1所述的熱交換重整裝置，其中整個所述燃料引入部是 未負栽氧化催化劑的區(qū)域。
3. 根據權利要求1或2所述的熱交換重整裝置，其中提供多個所述重整 部和多個所述加熱部，所述多個重整部和所述多個加熱部相堆疊，^^得 所述多個重整部的至少一部分與所述多個加熱部的至少一部分鄰接，其中對于所述重整部的每一個都設置有所述重整原料引入部，并且 所述重整原料供給口的表面平面基本上在相同的平面上，和其中對于所述加熱部的每一個都設置有所述燃料引入部，并且所述 燃料供給口的表面平面基本上在相同的平面上。
4. 根據權利要求3所述的熱交換重整裝置，其中所述熱交換重整裝置包 括多個形成重整部的板構件，所述多個形成重整部的板構件的每一個 都包括第一平坦形狀的板部分；和以直立狀態(tài)設置在所述第一平坦形狀的板部分上的第一直立 壁，用于以預定方向引導所述重整原料，其中與其它板部分一起構 成所述重整部的第一熱交換部由所述第一平坦形狀的板部分的一 部分形成，其中與其它板部分一起構成所述重整原料引入部的重整 原料引導部由所述第一平坦形狀的板部分的一部分和形成為鄰接所述第一熱交換部的重整原料供給側的所述第一直立壁形成；和多個形成加熱部的板構件，所述多個形成加熱部的板構件的每 一個都包括第二平坦形狀的板部分；和以直立狀態(tài)設置在所述第二平坦形狀的板部分上的第二直立 壁，用于以與所述預定方向相交的方向引導所述燃料，其中與其它 板部分一起構成所述加熱部的第二熱交換部由所述第二平坦形狀 的板部分的一部分形成，其中與其它板部分一起構成所述燃料引入 部的燃料引導部由所述第二平坦形狀的板部分的一部分和形成為 鄰接所述第二熱交換部的燃料供給側的所述第二直立壁形成，其中所述形成重整部的板構件和所述形成加熱部的板構件以預定方式 堆疊。
5. 根據權利要求3和4所述的熱交換重整裝置，還包括重整原料歧管，該重整原料歧管限定所述多個重整原料引入部的所 述重整原料供給口朝其打開的收集空間，用于將所述重整原料分配到所 述多個重整原料引入部；和燃料歧管，該燃料歧管限定所述多個燃料引入部的所述燃料供給口 朝其打開的收集空間，用于將所述燃料分配到所述多個燃料引入部。
6. 根據權利要求1~5中任一項所述的熱交換重整裝置，還包括重整氣排放部，該重整氣排放部的一端作為所述重整氣的排放口 ， 該重整氣排放部的另一端與所述重整部的重整氣流出側形成為一個整體；和燃燒廢氣排放部，該燃燒廢氣排放部的一端作為所述加熱部的燃燒 廢氣排放口 ，該燃燒廢氣排放部的另一端與所述加熱部的燃燒廢氣流出 側形成為一個整體，用于將所述燃燒廢氣以與所述重整氣排放部中所述 重整氣的流動方向不同的流動方向引入到所述燃燒廢氣的排放口。
7. 根據權利要求1~6中任一項所述的熱交換重整裝置，其中提供多個 所述重整部，并且提供至少一個所述加熱部，使得所述加熱部在數目上 少于所述重整部。
8. 根據權利要求1~6中任一項所述的熱交換重整裝置，其中提供多個 所述重整部和多個所述加熱部，其中所述多個重整部和所述多個加熱部 相堆疊，使得負載所述重整催化劑的區(qū)域的表面積大于負載所述氧化催 化劑的區(qū)域的表面積。
9. 根據權利要求1~6中任一項所述的熱交換重整裝置，其中提供多個 所述重整部和多個所述加熱部，其中所述多個重整部和所述多個加熱部 相堆疊，使得所負載的所述重整催化劑的量大于所負載的所述氧化催化 劑的量。
10. 根據權利要求1~6中任一項所述的熱交換重整裝置，其中提供多個 所述重整部和多個所述加熱部，其中所述多個重整部和所述多個加熱部 相堆疊，使得所述多個重整部的總體積大于所述多個加熱部的總體積。
11. 一種熱交換重整裝置，其特征在于包括用于產生重整氣的多個重整部，所述重整部中負載有用于引發(fā)重整 反應的重整催化劑；和用于將通過催化燃燒所供給的燃料所產生的熱供給到所述重整部 的多個加熱部，所述加熱部中負載有用于催化燃燒的重整催化劑，其中 所述加熱部在數目上少于所述重整部。
12. —種熱交換重整裝置，其特征在于包括用于產生重整氣的多個重整部，所述重整部中負載有用于引發(fā)重整反 應的重整催化劑；和用于將通過催化燃燒所供給的燃料所產生的熱供給到所述重整部 的多個加熱部，所述加熱部中負載有用于催化燃燒的重整催化劑，其中所述多個重整部和所述多個加熱部相堆疊，使得負載所述重整 催化劑的區(qū)域的表面積大于負載所述氧化催化劑的區(qū)域的表面積。
13. —種熱交換重整裝置，其特征在于包括用于產生重整氣的多個重整部，所述重整部中負載有用于引發(fā)重整反 應的重整催化劑；和用于將通過催化燃燒所供給的燃料所產生的熱供給到所述重整部 的多個加熱部，所述加熱部中負載有用于催化燃燒的重整催化劑，其中所述多個重整部和所述多個加熱部相堆疊，4吏得所負載的所述 重整催化劑的量大于所負載的所述氧化催化劑的量。
14. 一種熱交換重整裝置，其特征在于包括用于產生重整氣的多個重整部，所述重整部中負載有用于引發(fā)重整反 應的重整催化劑；和用于將通過催化燃燒所供給的燃料所產生的熱供給到所述重整部 的多個加熱部，所述加熱部中負載有用于催化燃燒的重整催化劑，其中所述多個重整部和所述多個加熱部相堆疊，使得所述多個重整 部的總體積大于所述多個加熱部的總體積。
15. 根據權利要求11 ~ 14中任一項所述的熱交換重整裝置，其中所述熱 交換重整裝置包括其中對于每一層所述加熱部堆疊兩層所述重整部的部 分。
16. 根據權利要求11 ~ 15中任一項所述的熱交換重整裝置，其中所述熱 交換重整裝置包括其中對于每一層所述加熱部堆疊三層所述重整部的部 分。
17，根據權利要求11 ~ 15中任一項所述的熱交換重整裝置，其中所述熱 交換重整裝置包括其中對于每一層所述加熱部堆疊四層或更多層所述重 整部的部分。
18. 根據權利要求11~ 17中任一項所述的熱交換重整裝置，還包括用于 促進熱從所述加熱部傳遞到鄰接的重整部的熱傳遞促進部。
19. 根據權利要求18所述的熱交換重整裝置，其中所述熱傳遞促進部以 直立狀態(tài)^1置在所述重整部和所述加熱部的任意一個或每一個中，其中 所述熱傳遞促進部是從鄰接的重整部和加熱部的隔離壁中的一個向其 它隔離壁延伸的直立壁。
20. 根據權利要求19所述的熱交換重整裝置，其中所述直立壁比所述重 整部和鄰接的所述加熱部之間的所述隔離壁厚。
21. 根據權利要求18~20中任一項所述的熱交換重整裝置，其中所述熱 傳遞促進部的導熱率大于形成所述加熱部的隔離壁的材料的導熱率。
22. 根據權利要求18~21中任一項所述的熱交換重整裝置，其中所述熱 傳遞促進部形成在用于產生重整氣的重整原料的供給口附近。
23. —種重整系統(tǒng)，其特征在于包括 根據權利要求1 22中任一項所述的熱交換重整裝置，和 用于將水供給到所述熱交換重整裝置的重整部的水供給系統(tǒng)。
全文摘要
在熱交換重整裝置10中，負載有用于引發(fā)重整反應的重整催化劑22的重整通道18和負載用于燃燒的氧化催化劑24的燃燒通道20彼此相鄰地設置，中間插有板部分52。從供給的重整原料產生含氫重整氣的重整通道18的熱交換通道58A和將通過催化燃燒所供給的燃料產生的熱供給到重整通道18的燃燒通道20的熱交換通道64A構成平行流式熱交換器。熱交換通道58A和64A中的氣體流動方向均為箭頭F所指的方向。用于將重整原料以預定方向引入熱交換通道58A的重整原料引導通道58B、和用于將燃料以與重整原料引導通道58B中的氣體流動方向相交的方向將燃料引入熱交換通道64A中的混合氣體引導通道64B設置在氣體流動方向上的熱交換通道58A和64A的上游。多層重整通道18和多層燃燒通道20相堆疊，其中重整通道18的層數大于燃燒通道20的層數。
文檔編號C01B3/38GK101426720SQ200780014543
公開日2009年5月6日 申請日期2007年4月24日 優(yōu)先權日2006年4月24日
發(fā)明者志滿津孝, 木村憲治, 若杉知壽 申請人:豐田自動車株式會社