。所述預(yù)定的最低陣列溫度可為跨越所述CPOX反應(yīng)器單元的陣列基本上均勻的。
[0048]在某些實施方式中，氣態(tài)燃料CPOX重整和在燃料電池單元內(nèi)將富含氫氣的重整物轉(zhuǎn)化為電力的方法可包括使用來自進(jìn)行著的CPOX反應(yīng)的放熱熱和/或來自一些其它來源例如所述燃料電池的熱來加熱所述包含氧氣的氣體組分和/或加熱待進(jìn)行CPOX重整的氣態(tài)CPOX反應(yīng)混合物的氣態(tài)可重整燃料。在【具體實施方式】中，這樣的方法可包括使用，例如，傳遞，燃料電池單元的放熱熱。
[0049]在某些實施方式中，氣態(tài)燃料CPOX重整的方法可包括將基本上均勻組成、基本上均勻速率、和/或基本上均勻溫度的包括氣態(tài)可重整燃料的氣態(tài)CPOX反應(yīng)混合物分布至若干個CPOX反應(yīng)器單元的一個或多個的入口。
[0050]在多種實施方式中，在燃料電池單元內(nèi)將所述富含氫氣的重整物轉(zhuǎn)化為電力的方法可包括使富含氫氣的重整物與燃料電池單元的陽極接觸;和使包含氧氣的氣體例如空氣與燃料電池單元的陰極接觸。
[0051]進(jìn)一步地，根據(jù)本教導(dǎo)，提供用于在啟動模式中和在穩(wěn)態(tài)模式中氣態(tài)可重整燃料的CPOX重整以制造富含氫氣的重整物和將所述重整物在燃料電池內(nèi)電化學(xué)轉(zhuǎn)化為電力的方法，其中所述方法總體上可包括:
[0052]a)在啟動模式中:
[0053](i)將包括包含氧氣的氣體和氣態(tài)可重整燃料的氣態(tài)CPOX反應(yīng)混合物引入到多個隔開的CPOX反應(yīng)器單元各自的入口中，各反應(yīng)器單元包括具有用于氣態(tài)CPOX反應(yīng)混合物的入口、用于富含氫氣的重整物的出口、擁有內(nèi)表面和外表面的壁的伸長管，所述壁圍封開放的氣流通道并且所述壁的至少一段將CPOX催化劑設(shè)置于其中(具有設(shè)置于其中的CPOX催化劑)和/或包括它的結(jié)構(gòu)體，這樣的包含催化劑的壁段和由其圍封的開放的氣流通道限定氣相CPOX反應(yīng)區(qū)，所述包含催化劑的壁段是透氣性的以容許氣態(tài)CPOX反應(yīng)混合物在其中擴(kuò)散和產(chǎn)物富含氫氣的重整物從其擴(kuò)散，同時在CPOX反應(yīng)條件下保持穩(wěn)定，
[0054]( ii )在所述CPOX反應(yīng)器單元的CPOX反應(yīng)區(qū)內(nèi)引發(fā)所述氣態(tài)CPOX反應(yīng)混合物的CP0X，從而開始富含氫氣的重整物的制造；
[0055](iii)將步驟(ii)中制造的富含氫氣的重整物傳送至包括至少一個燃料電池單元的燃料電池，使得重整物接觸所述燃料電池單元的陽極部件，同時將包含氧氣的氣體傳送至所述燃料電池，使得所述氣體接觸所述燃料電池單元的陰極部件，所述重整物在所述燃料電池單元進(jìn)行轉(zhuǎn)化以產(chǎn)生電力;和
[0056]b)在穩(wěn)態(tài)模式中:
[0057](iv)將氣態(tài)CPOX反應(yīng)混合物引入到所述CPOX反應(yīng)器單元的入口中，
[0058](V)在維持所述CPOX反應(yīng)器單元的CPOX反應(yīng)區(qū)內(nèi)的CPOX反應(yīng)，從而繼續(xù)富含氫氣的重整物的制造的同時，在步驟(iv)之前、期間或之后停止止CPOX引發(fā)步驟(ii)，和
[0059](vi)將步驟(V)中制造的富含氫氣的重整物傳送至所述至少一個燃料電池單元的陽極部件，同時將包含氧氣的氣體傳送至所述至少一個燃料電池單元的陰極部件，所述重整物繼續(xù)在所述燃料電池單元內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)化以產(chǎn)生電力。
[0060]在一些實施方式中，本教導(dǎo)的方法可包括，例如，在上述步驟(i)中，將所述氣態(tài)CPOX反應(yīng)混合物的氧對碳的摩爾比調(diào)節(jié)為與貧燃料的CPOX反應(yīng)混合物的對應(yīng)。在某些實施方式中，本教導(dǎo)的方法可包括，例如，在上述步驟(i V)中，將所述氣態(tài)CPOX反應(yīng)混合物的氧對碳的摩爾比調(diào)節(jié)為與富燃料的CPOX反應(yīng)混合物的對應(yīng)。
[0061 ]在【具體實施方式】中，所述方法可包括使用鼓風(fēng)機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)例如一系列鼓風(fēng)機(jī)單元使流體例如氣體流動。所述系列中的各鼓風(fēng)機(jī)單元可包括具有軸向入口和徑向出口的外殼(casing)，設(shè)置在所述外殼內(nèi)用于將處于第一壓力的包含氧氣的氣體吸入所述入口中和通過所述出口排出處于更高壓力的包含氧氣的氣體的葉輪，用于驅(qū)動所述葉輪的馬達(dá)，和將所述系列中的至少一個鼓風(fēng)機(jī)單元的出口包含在所述系列中的至少一個其它鼓風(fēng)機(jī)單元的入口中的管道。在某些實施方式中，所述鼓風(fēng)機(jī)單元系列中的至少一個鼓風(fēng)機(jī)單元可提供所述鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的目標(biāo)氣體流量的60%-90%。在這樣的實施方式中，所述鼓風(fēng)機(jī)單元系列中的至少一個其它鼓風(fēng)機(jī)單元可提供所述鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的目標(biāo)氣體流量的余額。
[0062]在一些實施方式中，所述方法可包括，例如，在上述步驟(iii)和(vi)中，使所述至少一個管式SOFC燃料電池單元的陽極部件的至少一部分與重整催化劑、用于水煤氣變換反應(yīng)的催化劑、和對于重整和水煤氣變換反應(yīng)兩者均是催化活性的催化劑的至少一種接觸或結(jié)合。因此，所述方法可包括在這樣的催化劑的存在下使所述重整物中存在的未重整的氣化的氣態(tài)燃料、裂化的燃料、和/或一氧化碳重整和/或進(jìn)行水煤氣變換反應(yīng)，這可產(chǎn)生額外的氫氣用于電化學(xué)轉(zhuǎn)化為電力。
[0063]在本教導(dǎo)的方法的多種實施方式中，將氣態(tài)可重整燃料CPOX重整以制造富含氫氣的重整物和將所述富含氫氣的重整物在燃料電池內(nèi)電化學(xué)轉(zhuǎn)化為電力的方法包括在如本文中所述的氣態(tài)燃料多管式CPOX重整器內(nèi)進(jìn)行CPOX反應(yīng)和在如本文中所描述的和/或本領(lǐng)域中已知的燃料電池(段)中進(jìn)行電化學(xué)轉(zhuǎn)化。換而言之，本教導(dǎo)的方法可使用如本文中所描述的集成的氣態(tài)燃料(多管式)CPOX重整器和燃料電池系統(tǒng);然而，本教導(dǎo)思慮其它合適地設(shè)計和構(gòu)造的重整器段和燃料電池段。
[0064]由以下附圖、描述、詳述的示例性實施方式、和權(quán)利要求，將更充分地理解本教導(dǎo)的前述以及其它特征和優(yōu)點。
【附圖說明】
[0065]應(yīng)理解以下描述的附圖僅用于說明目的。附圖未必是按比例的，重點通常放在說明本教導(dǎo)的原理上。附圖絕不意圖限制本教導(dǎo)的范圍。相同的附圖標(biāo)記通常是指相同的部分。
[0066]圖1A和IB是兩現(xiàn)有技術(shù)類型的催化劑單塊(具體地說，分別為蜂窩狀催化劑單塊和泡沫體催化劑單塊)的縱截面圖。
[0067]圖2為根據(jù)本教導(dǎo)的集成的氣態(tài)燃料CPOX重整器-燃料電池系統(tǒng)的一種實施方式的示意性方框圖。
[0068]圖3A為用于管理圖2的集成的氣態(tài)燃料CPOX重整器-燃料電池系統(tǒng)的操作的示例性控制系統(tǒng)的示意性方框圖。
[0069]圖3B為通過控制器例如圖3A中所示的控制系統(tǒng)執(zhí)行的示例性控制程序的流程圖。
[0070]圖4A為根據(jù)本教導(dǎo)的集成的氣態(tài)燃料CPOX重整器-燃料電池系統(tǒng)的一種實施方式的縱截面圖，其中燃料電池段包括管式固體氧化物燃料電池堆。
[0071 ]圖4B為圖4A中所示的集成的氣態(tài)燃料CPOX重整器-燃料電池系統(tǒng)的氣態(tài)燃料CPOX重整器段的橫向(垂直于縱軸的)截面圖。
[0072]圖4C為圖4A中所示的集成的氣態(tài)燃料CPOX重整器-燃料電池系統(tǒng)的氣態(tài)燃料CPOX重整器段的一部分的俯視截面圖。
[0073]圖4D為圖4A-4C中所示的集成的氣態(tài)燃料CPOX重整器-燃料電池系統(tǒng)的重整器段的點火器部件的放大的透視圖。
[0074]圖4E為圖4A-4C中所示的集成的氣態(tài)燃料CPOX重整器-燃料電池系統(tǒng)的重整器段的一部分歧管和相關(guān)的管式CPOX反應(yīng)器單元的放大的縱截面圖。
[0075]圖4F和4G分別為圖4E中所示的管式CPOX反應(yīng)器單元之一的放大的縱截面圖和橫截面圖。
[0076]圖4H和41為本教導(dǎo)的氣態(tài)燃料CPOX重整器的管式CPOX反應(yīng)器單元的兩個其它實施方式的橫截面圖。
[0077]圖4J為總體上圓柱形的固體氧化物燃料電池單元的等軸視圖，其中部分被局部地切掉以更好地說明其陽極、電解質(zhì)、和陰極部件。
[0078]圖4K為管式SOFC單元的一種實施方式的橫截面圖，該截面對應(yīng)于圖4H中所示的管式CPOX反應(yīng)器單元的橫截面。
[0079]圖4L和4M分別說明圖4A和5A-D中所示的集成的氣態(tài)燃料CPOX重整器-燃料電池系統(tǒng)的鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)部件的透視圖和俯視圖。
[0080]圖5A為根據(jù)本教導(dǎo)的集成的重整器-燃料電池系統(tǒng)的另一實施方式的縱截面圖，其中燃料電池段包括平面型燃料電池。
[0081]圖5B為根據(jù)本教導(dǎo)的集成的重整器-燃料電池系統(tǒng)的另一實施方式的縱截面圖，其中重整器段和管式SOFC段以特別緊湊的構(gòu)型布置。
[0082]圖5C為根據(jù)本教導(dǎo)的集成的重整器-燃料電池系統(tǒng)的另一實施方式的縱截面圖，其中燃料電池段包括整體式燃料電池。
[0083]圖5D為根據(jù)本教導(dǎo)的集成的重整器-燃料電池系統(tǒng)的另一實施方式的縱截面圖，其中燃料電池段包括聚合物電解質(zhì)膜燃料電池。
[0084]圖6A呈現(xiàn)顯示在本教導(dǎo)的氣態(tài)燃料CPOX重整器內(nèi)當(dāng)所述重整器以穩(wěn)態(tài)模式操作時在最大燃料(丙烷)轉(zhuǎn)化本領(lǐng)的變化的百分?jǐn)?shù)下在CPOX反應(yīng)混合物的氧對碳的摩爾比對CPOX反應(yīng)溫度之間的關(guān)系的圖形數(shù)據(jù)。
[0085]圖6B呈現(xiàn)顯示根據(jù)本教導(dǎo)的集成的氣態(tài)燃料CPOX重整器-燃料電池系統(tǒng)的去往氣態(tài)燃料CPOX重整器段的燃料(丙烷)流速和燃料電池段的電流輸出之間的關(guān)系的圖形數(shù)據(jù)。
【具體實施方式】
[0086]現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，氣態(tài)燃料CPOX反應(yīng)器段可有效率地且有效地與燃料電池段集成以提供集成的氣態(tài)燃料CPOX重整器-燃料電池系統(tǒng)。具體地，所述重整器段的設(shè)計的特征是多管式CPOX反應(yīng)器單元的陣列，其中所述管式CPOX反應(yīng)器單元可具有可與多管式燃料電池段的入口的橫截面匹配的橫截面。因此，所述重整器單元的出口可安置成與多管式燃料電池的入口直接流體連通或者直接耦接以便有效率且有效聯(lián)合以提供集成的重整器-燃料電池系統(tǒng)。此外，這樣的重整器和燃料電池的設(shè)計的兼容性可允許針對不同應(yīng)用而言重整器和燃料電池的互換性，例如，對于不同氣態(tài)可重整燃料為集成的重整器-燃料電池系統(tǒng)供以動力而言不同的催化劑負(fù)載量。
[0087]另外，重整器段可包括隔開的CPOX反應(yīng)器單元的陣列，其可利用放熱的CPOX反應(yīng)以提供更有效率的重整工藝。不同于采用易于閃燃、形成局部熱點和冷點、快速焦炭累積、過高尖峰的(spiking)CPOX反應(yīng)溫度、和/或高的背壓的催化劑單塊的已知且常規(guī)的CPOX重整器，本教導(dǎo)的隔開的CPOX反應(yīng)器單元的陣列可減輕或消除這些缺點的一個或多個。
[0088]例如，關(guān)于所述CPOX重整器段，總的CPOX重整或CPOX轉(zhuǎn)化負(fù)荷在隔開的CPOX反應(yīng)器單元的陣列之間的分布可簡化和促進(jìn)有效熱平衡的維持和整個CPOX重整的控制。這樣的設(shè)計可允許對于給定的能量輸入，通過降低操作溫度而對于給定的CPOX催化劑負(fù)載量處理更多的氣態(tài)可重整燃料。
[0089]如本文中所述的氣態(tài)燃料CPOX重整器的改善的熱管理還可對在所述CPOX反應(yīng)器單元的每一個內(nèi)發(fā)生的CPOX反應(yīng)的穩(wěn)定化有貢獻(xiàn)。因此，這樣的改善的熱管理可維持在集成的重整器-燃料電池系統(tǒng)的氣態(tài)燃料CPOX重整器的CPOX反應(yīng)器單元之間合適地均勻的CPOX轉(zhuǎn)化性能。
[0090]另外，本教導(dǎo)的CPOX重整器的設(shè)計可利用放熱的CPOX反應(yīng)并且可允許用最少數(shù)量的點火器例如單個點火器對隔開的CPOX反應(yīng)器單元的陣列進(jìn)行點火，由此在所述CPOX反應(yīng)器單元之一中的CPOX反應(yīng)的引發(fā)可為相鄰CPOX反應(yīng)器單元(一個或多個)提供足夠的熱以在其中并且最終在所述氣態(tài)燃料CPOX重整器的CPOX反應(yīng)器單元的每一個中開始CPOX重整。雖然在氣態(tài)燃料CPOX重整器中單個點火器可為有利的，但是本教導(dǎo)思慮在所述氣態(tài)燃料CPOX重整器中使用超過單個或者一個點火器，因為所述陣列和CPOX反應(yīng)器單元的具體尺寸、所述CPOX反應(yīng)器單元和點火器的安排、以及其它因素可對CPOX重整的總體有效率的引發(fā)或啟動過程有貢獻(xiàn)。不過，與可比較的燃料轉(zhuǎn)化本領(lǐng)的單個CPOX反應(yīng)器單元形成對比，將總的CPOX轉(zhuǎn)化負(fù)荷在多個CPOX反應(yīng)器單元之間分布的優(yōu)點是與對于單個、更大的重整器而言是典型的相比更短的啟動時間。集成的重整器-燃料電池系統(tǒng)的重整器段的更短的啟動時間轉(zhuǎn)化為預(yù)期耦接的燃料電池段的更短的啟動時間。
[0091]此外，所述多個CPOX反應(yīng)器單元的隔開的布置可簡化氣態(tài)燃料CPOX重整器的相關(guān)系列或管線(line)的設(shè)計和制造，其中各個氣態(tài)燃料CPOX重整器可在它們的燃料重整本領(lǐng)方面不同。例如，可通過向現(xiàn)有設(shè)計添加標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)格的另外的氣態(tài)燃料CPOX反應(yīng)器單元而在如果有也很少其它顯著改動的情況下構(gòu)造期望容易地提高燃料重整本領(lǐng)的新的、氣態(tài)燃料CPOX重整器設(shè)計。當(dāng)與簡單地設(shè)計的多管式燃料電池單元集成時，這樣的氣態(tài)燃料CPOX重整器和燃料電池單元可允許在集成的重整器-燃料電池系統(tǒng)的構(gòu)造和改動方面的靈活性。
[0092]而且，在根據(jù)本教導(dǎo)的氣態(tài)燃料CPOX重整器和/或集成的重整器-燃料電池系統(tǒng)的多種構(gòu)型中和操作中，遍及重整器段和/或集成的重整器-燃料電池系統(tǒng)的流體發(fā)送部件和通道的背壓可降低或者最小化。例如，不超過約3英寸的水(0.0075巴)例如不超過約2英寸的水或者不超過約I英寸的水的背壓是可實現(xiàn)的。
[0093]將理解，本文中的本教導(dǎo)不限于所描述的具體程序、材料、和改動并且因此可變化。還將理解，所使用的術(shù)語僅用于描述【具體實施方式】的目的并且不意圖限制本教導(dǎo)的范圍，本教導(dǎo)的范圍將僅由所附權(quán)利要求限制。
[0094]在整個本申請中，當(dāng)組合物被描述為具有、包含、或包括特定組分時，或者當(dāng)工藝被描述為具有、包含、或包括特定工藝步驟時，所思慮的是，本教導(dǎo)的組合物還基本上由所列舉的組分構(gòu)成或者由所列舉的組分構(gòu)成，和本教導(dǎo)的工藝還基本上由所列舉的工藝步驟構(gòu)成、或者由所列舉的工藝步驟構(gòu)成。
[0095]在本申請中，當(dāng)一個元件或部件被稱為包括在所列舉的元件或部件的列表中或者選自所列舉的元件或部件的列表時，應(yīng)理解，所述元件或部件可為所列舉的元件或部件的任一個，或者所述元件或部件可選自所列舉的元件或部件的兩個或更多個。進(jìn)一步地，應(yīng)理解，在不背離本教導(dǎo)的焦點和范圍的情況下，本文中描述的組合物、設(shè)備、或方法的要素和/或特征可以多種方式組合，無論在本文中是明示的還是暗示的。例如，當(dāng)提及具體結(jié)構(gòu)時，該具體結(jié)構(gòu)可在本教導(dǎo)的設(shè)備的各種實施方式中和/或在本教導(dǎo)的方法中使用。
[0096]術(shù)語“包含”、“具有”、或“含有”(包括其語法上的等同物)的使用應(yīng)通常被理解為開放式和非限制性的，例如，不排除另外的未列舉的要素或步驟，除非從上下文另有具體敘述或者理解。
[0097]本文中單數(shù)例如“一個(種)(a，an)”和“該(所述)”的使用包括復(fù)數(shù)(并且反過來也成立)，除非另有具體敘述。
[0098]當(dāng)在數(shù)量值之前使用術(shù)語“約”時，本教導(dǎo)也包括所述具體數(shù)量值本身，除非另有具體敘述。如本文中使用的，術(shù)語“約”指的是離標(biāo)稱值±10%的變化，除非另有指示或暗不O
[0099]應(yīng)理解，步驟的順序或者用于進(jìn)行某些動作的順序是不重要的，只要本教導(dǎo)仍然是可操作的。例如，此處描述的方法可以任何合適的順序進(jìn)行，除非本文中另有指示或者明顯與上下文矛盾。而且，兩個或更多個步驟或動作可同時進(jìn)行。
[0100]在本說明書的多個位置處，值是以集合或以范圍公開的。具體意圖是，該描述包括這樣的集合和范圍的成員的每個單獨的子組合以及這樣的集合或范圍的各個端點的任意組合。例如，在0-40范圍內(nèi)的整數(shù)具體地意圖單獨地公開0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、和40，和在1-20范圍內(nèi)的整數(shù)具體地意圖單獨公開1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、
13、14、15、16、17、18、19、和20。
[0101]本文中提供的任意和全部實例、或示例性語言例如“例如”的使用僅意圖更好地闡明本教導(dǎo)并且不對本發(fā)明的范圍加以限制，除非有聲明。本說明書中沒有語言應(yīng)被解釋為將任何未聲明的要素指示為對于本教導(dǎo)的實踐是必要的。
[0102]指示空間方位或高度的術(shù)語和表述例如“上部”、“下部”、“頂部”、“底部”、“水平(的)”、“豎直(的)”等除非它們的上下文用法另有指示，否則在本文中將被理解為不具有結(jié)構(gòu)、功能或操作意義并且僅反映附圖的某些中所說明的本教導(dǎo)的氣態(tài)燃料CPOX重整器的多種視圖的任意選擇的方位。
[0103]術(shù)語“陶瓷”除了其本領(lǐng)域公認(rèn)的含義之外在本文中還應(yīng)被理解為包括玻璃、玻璃-陶瓷、和陶瓷金屬(即，陶瓷-金屬復(fù)合物)。
[0104]表述“透氣性的”在其在本文中應(yīng)用于CPOX反應(yīng)器單元的壁時應(yīng)被理解為意味著能透過氣態(tài)CPOX反應(yīng)混合物和氣態(tài)產(chǎn)物重整物(包括如下而沒有限制:氣態(tài)CPOX反應(yīng)混合物的氣態(tài)可重整燃料組分和產(chǎn)物重整物的氫氣組分)的壁結(jié)構(gòu)。
[0105]表述“液體可重整燃料”應(yīng)被理解為包括在經(jīng)歷重整時進(jìn)行向富含氫氣的重整物的轉(zhuǎn)化的在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力(STP)條件下為液體的可重整的包含碳和氫的燃料，例如，甲醇、乙醇、石腦油、餾出物、汽油、煤油、噴氣發(fā)動機(jī)燃料、柴油、生物柴油等。表述“液體可重整燃料”應(yīng)進(jìn)一步理解為包括這樣的燃料，無論它們處于液態(tài)還是氣態(tài)即蒸氣。
[0106]表述“氣態(tài)可重整燃料”應(yīng)被理解為包括在經(jīng)歷重整時進(jìn)行向富含氫氣的重整物的轉(zhuǎn)化的在STP條件下為氣體的可重整的包含碳和氫的燃料，例如，甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、異丁烷、乙烯、丙烯、丁烯、異丁烯、二甲基醚、它們的混合物，例如天然氣和液化天然氣(LNG)(其主要為甲烷)、以及石油氣和液化石油氣(LPG)(其主要為丙烷或丁烷，但是包括主要由丙烷和丁烷組成的所有混合物)等。氣態(tài)可重整燃料還包括氨，其像其它氣態(tài)可重整燃料一樣可作為液體存儲。
[0107]表述“CP0X反應(yīng)”應(yīng)被理解為包括在可重整燃料向富含氫氣的重整物的催化部分氧化重整或轉(zhuǎn)化期間發(fā)生的反應(yīng)(一種或多種)。
[0108]表述“氣態(tài)CPOX反應(yīng)混合物”指的是包括氣態(tài)可重整燃料和包含氧氣的氣體例如空氣的混合物。如本文中使用的，氣態(tài)CPOX反應(yīng)混合物可包括如下、基本上由如下構(gòu)成、或者由如下構(gòu)成:氣態(tài)可重整燃料和包含氧氣的氣體。本教導(dǎo)的CPOX反應(yīng)混合物不包括液體可重整燃料例如氣化的液體可重整燃料或者氣態(tài)的液體可重整燃料。
[0109]表述“開放的氣流通道”指的是用于使氣體通過其的導(dǎo)管或溝道，其中跨越所述導(dǎo)管或溝道的整個截面平面不存在固體(包括多孔固體或材料)，即，沒有固體(包括多孔固體)的導(dǎo)管或溝道。例如，在CPOX反應(yīng)器單元的情況下，不能跨越與管式CPOX反應(yīng)器單元的縱軸垂直的整個內(nèi)部截面平面存在CPOX催化劑，包括多孔催化劑例如單塊。這樣的結(jié)構(gòu)區(qū)別于如之前討論的用多孔催化劑例如單塊堆積的通道。在可定義為限定中空鉆孔的管、或者限定沿著其縱軸穿過其的中空鉆孔的圓柱形基底的CPOX反應(yīng)器單元中也可存在開放的氣流通道。在這些示例性描述中，所述中空鉆孔可被認(rèn)為是開放的氣流通道。雖然開放的氣流通道通?？裳刂鳦POX反應(yīng)器單元的縱軸延伸，但是曲折的導(dǎo)管或溝道也是本教導(dǎo)所思慮的并且可能夠具有開放的氣流通道，條件是，所述曲折的導(dǎo)管或溝道沒有跨越所述CPOX反應(yīng)器單元的截面平面的固體。還應(yīng)理解，開放的氣流通道的截面尺度可沿著其縱軸或者沿著所述曲折的導(dǎo)管或溝道變化。
[0110]本教導(dǎo)的氣態(tài)燃料CPOX重整器的重要特征是所述隔開的CPOX反應(yīng)器單元的陣列。CPOX反應(yīng)器單元的陣列可指一個CPOX反應(yīng)器單元相對于其它CPOX反應(yīng)器單元(一個或多個)的有序布置或者規(guī)則安排。換而言之，所述CPOX反應(yīng)器單元典型地不是無規(guī)安置或者安排的。雖然通常使用直線、正方形、和矩形構(gòu)型，但是其它構(gòu)型例如六邊形和八邊形是本教導(dǎo)所思慮的。
[0111]所述CPOX反應(yīng)器單元的布置或安排，例如，相對于相鄰CPOX反應(yīng)器單元的距離和位置，可由多種因素決定，所述因素尤其包括，所述多個CPOX反應(yīng)器單元的安置和構(gòu)型，所述CPOX反應(yīng)器單元的構(gòu)造(例如其壁和CPOX催化劑)的材料，所述氣態(tài)可重整燃料，所述CPOX反應(yīng)器單元的操作溫度，和產(chǎn)物富含氫氣的重整物的期望用途和輸出，例如，所述CPOX重整器將集成例如連接或者耦接至其的燃料電池單元或系統(tǒng)的構(gòu)造的材料。如果(相鄰)CPOX反應(yīng)器單元之間的距離太大，則所述CPOX反應(yīng)器單元例如對于引發(fā)相鄰CPOX反應(yīng)器單元中的CPOX反應(yīng)而言和/或?qū)τ诰S持大致涵蓋所述多個CPOX反應(yīng)器單元的熱傳遞區(qū)而言將不是熱連接的或者具有不足的熱連通。相反，如果(相鄰)CP0X反應(yīng)器單元之間的距離太小，則所述CPOX反應(yīng)器單元可經(jīng)歷過熱和退化，這可導(dǎo)致所述氣態(tài)燃料CPOX重整器的故障。
[0112]更特別地，相鄰CPOX反應(yīng)器單元之間的最大距離可為那樣的距離:超過該距離，無法通過由在第一個被點火的CPOX反應(yīng)器單元中的初始CPOX反應(yīng)(例如，通過點火器引發(fā)的初始CPOX反應(yīng))或者由操作(運行)著的CPOX反應(yīng)器單元的CPOX反應(yīng)產(chǎn)生的熱在相鄰CPOX反應(yīng)器單元內(nèi)引發(fā)CPOX反應(yīng)。所述最大距離可為那樣的距離:超過過該距離，在操作的穩(wěn)態(tài)模式期間，所述隔開的CPOX反應(yīng)器單元的陣列的溫度下降至低于預(yù)定的最低陣列溫度。取決于多種因素(包括本文中討論的那些)，隔開的CPOX反應(yīng)器單元的陣列在操作的穩(wěn)態(tài)模式期間的所述預(yù)定的最低陣列溫度可為約550°c、約575°C、約600°C、約625°C、約650°C、約675°C、約700°C、約725°C、約750°C、約775°C、約800°C、約825°C、或約850°C。
[0113]相鄰CPOX反應(yīng)器單元之間的最小距離可為那樣的距離:低于該距離，則CPOX反應(yīng)器單元的出口處的溫度大于預(yù)定的最高溫度。所述預(yù)定的最高溫度可為與CPOX反應(yīng)器單元的出口熱和流體連通的燃料電池堆的入口能忍受的溫度，例如，所述燃料電池堆的入口的密封不退化并且保持起作用的溫度。取決于多種因素(包括本文中討論的那些)，