专利名称：蒸发器和具有该蒸发器的燃料重整器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种蒸发器和包括该蒸发器的燃料重整器。
背景技术：
燃料重整器是一种重整燃料并产生富氩气体的设备。该燃料重整器可与 燃料电池(其为一种能够通过氢和氧的电化学反应直接产生电能的清洁能源 产生设备)等一同使用。
燃料重整器大体上包括热源和重整反应器。热源向重整反应器供应必需 的热，重整反应器重整燃料并产生富氢气体。重整反应器能够利用流重整
(stream reforming )方案、自动热重整方案、部分氧化方案或其组合来产生 富氢气体。
此外，燃料重整器可进一步包括用于提高燃料效率和设备性能的蒸发 器。在这种情况下，蒸发器将从外部流入该蒸发器的液相燃料蒸发，并将该 燃料(也就是，从液相燃料蒸发的气相流体)供应到反应重整器。
也就是，当液相燃料或水利用流重整方案流入重整反应器中时，燃料重 整器的性能因不均匀的重整反应而被显著降低。换句话说，由于液相水的体 积因蒸发而增大到每1立方厘米(cc) 22.4升(L),因此，当液相水流入 重整反应器中时，流重整反应是不均匀的，使得产生的气体发生波动。为了 减轻或防止该问题，现有的蒸发器包括与燃料重整器的体积相比相对较长的 通道，以蒸发/人外部流入的液相燃料和水。
因此，现有的蒸发器因较长的通道结构而具有较大的体积。此外，在小 型蒸发器的情况下，该蒸发器因较长的通道结构而具有复杂的结构，导致难 以制造。另外，拥有较大体积的燃料重整器具有较长的预热时间。
发明内容
本发明实施例的一方面致力于一种蒸发器，其能够减少(或防止)液相 流体的排放，均匀地控制气相流体的排放量，和/或形成为较小尺寸。
本发明实施例的另一方面致力于一种燃料重整器，其包括上述能够减少 (或防止)液相流体的排放、均匀地控制气相流体的排放量、和/或形成为 较小尺寸的蒸发器。
本发明的一实施例提供一种燃料重整器的蒸发器。该蒸发器包括环壁、
底壁、蒸发室和屏障。所述底壁具有延伸穿过该底壁的出口。所述蒸发室用 于接纳液相流体，并由所述环壁和所述底壁限定。所述屏障被配置为从所述
底壁沿伸出并伸至所述蒸发室，且用于阻挡液相流体通过所述出口排;故，并 允许气相流体通过所述出口排放。
在蒸发器的一个实施例中，所述屏障位于所述出口的周边。
在蒸发器的一个实施例中，所述底壁沿第一方向与所述环壁分隔开第一 距离，所述屏障沿所述第一方向从所述底壁伸出第二距离，该第二距离小于 所述第一距离。在此，第二距离为第一距离的约25%与约75%之间。
在蒸发器的一个实施例中，蒸发室包括第一级蒸发室和第二级蒸发室。 在此，蒸发器还可包括位于底壁和环壁之间的中间壁，该中间壁将第一级蒸 发室和第二级蒸发室分隔开，并具有延伸穿过中间壁的通路。蒸发器还可包 括从中间壁延伸并伸至第一级蒸发室中的另一屏障。底壁可沿第一方向与中 间壁分隔开第一距离，屏障可沿第一方向上从底壁伸出第二距离，第二距离 小于第一距离。另外，蒸发器可进一步包括用于供应热的热源，以在所述第 一级蒸发室和所述第二级蒸发室的至少之一 中蒸发液体。
在蒸发器的 一个实施例中，所述屏障由与所述底壁的材料相同的材料构成。
在蒸发器的 一 个实施例中，所述屏障由与所述底壁的材料不同的材料构成。
6在蒸发器的 一个实施例中，所述屏障为用于阻挡液相流体从所述底壁的 第一区域流到所述底壁的第二区域的液体阻挡槛，所述出口位于所述底壁的 所述第二区域。
在蒸发器的一个实施例中，所述屏障为穿过所述出口并从所述底壁向所 述环壁伸出的管道。蒸发器可进一步包括位于所述管道的输入端或输出端的
才册网。在此，所述栅网的4册网尺寸在约200网格每平方英寸(cpsi)与约1000 cpsi之间。
本发明的另 一 实施例提供一种燃料重整器。该重整器包括重整反应器、 蒸发器和热源。所述蒸发器用于将燃料和水蒸发成气相流体并将该气相流体 供应到所述重整反应器。热源被叠放于蒸发器和重整反应器之间，用于向所 述蒸发器和所述重整反应器供应热。在此，蒸发器包括蒸发室和屏障。所述
蒸发室用于容纳液相流体并由底壁限定，该底壁位于蒸发室和氧化反应器之 间且具有延伸穿过该底壁的开口 。屏障被配置为从底壁延伸出并伸至蒸发室 中，并用于阻挡液相流体通过所述开口排;故，并允许气相流体通过所述开口排放。
在燃料重整器的一个实施例中，热源包括氧化反应器。 在燃料重整器的一个实施例中，所述蒸发室具有曲折形通道，该通道在
位于所述蒸发器一侧并用于将所述燃料和水供应到该蒸发室中的入口和位
于所述蒸发器另 一侧的所述开口之间延伸。
在一个实施例中，燃料重整器进一步包括分配器，该分配器用于将空气
分配给所述氧化反应器，并被叠放在该氧化反应器和所述蒸发器之间。
在一个实施例中，燃料重整器进一步包括盖。在此，所述底壁沿第一方
向与所述盖分隔开第一距离，并且所述屏障沿所述第一方向从所述底壁伸出
第二距离，该第二距离小于所述第一距离。
在燃料重整器的一个实施例中，所述屏障为穿过所述开口并从所述底壁 伸出并伸至所述蒸发室中的管道，并且该管道包括卡爪，该卡爪突出到所述 底壁的面向所述蒸发室的表面上，以与所述底壁的该表面一起支撑所述管道。在燃料重整器的一个实施例中，所述底壁具有多个开口，多个屏障分别 位于多个开口的周边。在燃料重整器的一个实施例中，蒸发器、热源和重整反应器分别由第一 板、第二板和第三板构成，所述第一板、第二板和第三板叠放在一起形成反应板堆。通过以下详细的描述，将使本领域技术人员更完整地理解所述蒸发器和 具有该蒸发器的燃料重整器。首先简要描述所参照的附图。
附图与申请文件 一 同图示说明本发明的示例性实施例，并与说明书 一 同 用于阐释本发明的原理。图l是根据本发明第一实施例的蒸发器的截面示意图； 图2是根据本发明第二实施例的蒸发器的截面示意图； 图3是根据本发明第三实施例的蒸发器的截面示意图； 图4A是根据本发明第四实施例的蒸发器的截面示意图； 图4B是图4A的蒸发器的特定部件的平面示意图； 图5是根据本发明实施例的燃料重整器的分解透视示意图； 图6是图5的燃料重整器在叠放状态下的水平截面示意图； 图7是根据本发明另一实施例的燃料重整器的水平截面示意图；并且 图8是示出根据本发明实施例和比较示例的燃料重整器的氢排放量的 曲线图。
具体实施方式
在以下详细描述中，通过图解方式，仅展示和描述本发明的特定示例性 实施例。本领域技术人员可意识到，本发明可实施为多种不同形式，且不应 限于在此提出的实施例。同样，在本发明的文本中，当一元件被提及为在另8一个元件"上，，时，该元件可以直接在另一个元件上，或者借助于插入在二 者之间的一个或多个中间元件而间接地在另 一个元件上。在整个说明书中， 相同的附图标记表示相同的元件。在以下描述中，术语"气相，，指流体的状态，在该状态下，分子由于其 间的间距和较弱的键合力而自由移动，使得流体不具有设定(或预定)形式 和体积，并趋向于充满容器。气相流体的密度小于液相或固相流体的密度， 并且气相流体由于压力的增大或减小而能够容易地改变其体积。此外，气相 流体能够被容易地压缩或热膨胀。图1是根据本发明第一实施例的蒸发器IO的截面示意图。参见图1,蒸发器包括由壁装置形成的蒸发室112。在形成蒸发室112 的壁装置的各个壁中，位于蒸发室112的沿重力方向(y方向)的下侧的一 个壁被称为底壁llld，除底壁11ld之外的其它壁被称为环壁，其中位于蒸 发室112的沿重力方向的上侧的环壁被称为上环壁lllc，其它环壁被称为侧 环壁，例如llla和lllb。进一步，蒸发器10包括形成在环壁llla中的入 口 13和形成在底壁llld中的出口 14。具有i殳定(或预定)压力的液相流体,人外部流动通过入口 13，这些液 相流体的大部分在蒸发室112中被蒸发以通过出口 14排放。这里，气相流 体可与液相流体一起流动通过入口 13。所述流体可以是例如水、燃料、或 水和燃料的混合物。进一步，所述燃料可以是例如液化石油气(LPG)、石 油、曱醇、乙醇、生物燃料(biomass)，等。在本实施例中， 一些液相流体16没有4皮蒸发并残留在蒸发室112中， 但是这些液相流体被屏障15阻挡而无法通过出口 14排放。屏障15用于阻挡(或防止)未蒸发的液相流体16从蒸发室112流出至 外部。本实施例的屏障15与底壁llld形成为一体。屏障15从底壁llld突 出(或伸出)。也就是，屏障15从蒸发室112的底表面伸出至该蒸发室的 内部空间，并在出口 14处形成具有从蒸发室112的底表面延伸并伸至蒸发 室112中的设定(或预定)高度的槛(或壁)。用于4妄纳液相流体16,并由环壁 和底壁llld限定。屏障15由从底壁llld伸出并伸至蒸发室112中的液体 阻挡槛(或阻挡壁)构成，并用于阻挡液相流体16通过出口 14排放，而允 许气相流体通过出口 14排;故。这里，液体阻挡搵用于阻挡液相流体16/人底 壁llld的第一区域流动到底壁llld的第二区域，出口 14位于底壁llld的 第二区域。图2是根据本发明第二实施例的蒸发器10a的截面示意图。参见图2,蒸发器10a包括两级蒸发室结构，该结构具有比图1的蒸发 器IO更长的流场，使得从外部流入的液相流体16进行充分的热交换，从而 以蒸汽状态排放。蒸发室的两级结构是一个示例，本发明不限于此。也就是， 例如，本实施例的蒸发器10a可以具有至少三级蒸发室结构。在形成两级蒸气室结构的各个壁中，位于第一级蒸发室212a的沿重力 方向(y方向)的下侧的壁被称为中间壁211e，位于第二级蒸发室212b下 侧的另一壁^皮称为底壁211d。除了中间壁211e和底壁211d之外的其它壁寻皮 称,为环壁，其中位于第一级蒸发室212a的沿重力方向的上侧的环壁被称为 上环壁211c，其它环壁净皮称为侧环壁，例如211a和211b。此外，蒸发器10a包括形成在蒸发器10a—侧的环壁211a中的入口 13、 形成在中间壁211e中的通^各14a、和形成在底壁21 ld中的出口 14b。此外，蒸发器10a可包括与底壁211d的外表面相连的热源230。热源230供应用于蒸发蒸发室212a和212b中的流体所必需的热。热源 230包括形成燃烧室231的主体232和提供在燃烧室231中的氧化催化剂 234。主体232的一侧可被-提供有用于引入燃料和空气的入口 236，主体232 的另一侧可被提供有用于排放燃料和空气的出口 238。以i殳定(或预定)压力从外部流入第一级蒸发室212a的一些液相流体 在第一级蒸发室212a中被蒸发。蒸发的流体和一些液相流体通过通路14a 供应(或移动)到第二级蒸发室212b中。 一些液相流体在第二级蒸发室212b 中被蒸发。之后，蒸发的流体通过出口 14b排放。在此， 一些液相流体16没有被蒸发并残留在第二级蒸发室212b中，但是这些流体被屏障15a阻挡 而无法流动通过出口 14b。在本实施例中，屏障15a在出口 14b处形成槛(或壁)，该槛具有从第 二级蒸发室212b的底表面延伸并伸至第二级蒸发室212b中的设定(或预定) 高度，使得存在于第二级蒸发室212b中的液相流体不会通过出口 14b排放。 在此，在一个实施例中，屏障15a可由与壁装置相同的材料或与壁装置不同 的材料独立地制成，并能够被固定到底壁211d的一个表面上。而且，在本实施例中，另一屏障15b可被提供在蒸发器10a的中间壁 211e上。在这种情况下，另一屏障15b在中间壁21 le的一个表面与通路14a 之间形成具有特定高度的壁，使得存在于第一级蒸发室212a中的液相流体 不会通过通3各14a排》丈。在本实施例的蒸发器10a中，气相流体的流出量是均匀的，且液相流体 的排放能够被阻挡(或防止)。因此，在相同的流出量下，本实施例的蒸发 器可具有比现有蒸发器小的体积。此外，蒸发器的背压能够因体积的减小而 降低到约1/2与约2/5之间，使得用于向蒸发器供应液相流体的流体供应设 备(例如泵)的功耗能够被降低。作为示例，现存的蒸发器可包括用于流重整方案中的重整器的具有多级 盘结构的蒸发器。这种蒸发器具有的室结构具有至少200 cc或更大的体积和 至少八级，以获得希望的热效率和性能。在此，作为希望的性能之一，假设 由现有蒸发器的重整器产生的氢气的流速为约5cc/min。现有蒸发器的体积 与本实施例的蒸发器的体积相比相对较大。因此，当现有蒸发器被预热时， 加热面积很大，所以其预热时间长且其背压高。例如，现有蒸发器的背压可 能在约10 kPa与约20 kPa之间。然而，在本实施例的蒸发器中液相流体的排放净皮减少(或防止)，从而 可以实质上减小蒸发器的体积和提高蒸发器的性能。例如，具有八级室结构 的现有蒸发器可被改变为具有六级或四级室结构的蒸发器。换句话说，本实 施例的蒸发器能够具有与前述现有蒸发器相同的性能，但是本实施例的蒸发ii器的体积例如从约200 cc减小到约100 cc,蒸发器的背压例如乂人约10 kPa 与约20 kPa之间降低到约5 kPa与约8 kPa之间，从而提高包括本实施例的 蒸发器的燃料重整器的效率和性能。此外，引入的水的蒸发特性被提高，使 得水与引入到重整反应器中的燃料(例如，LPG )的混合能够更均勻地进行。 例如，蒸汽/碳的比例从4或更大减小到3或更小，从而进一步提高燃料重 整器的效率和性能。图3是根据本发明第三实施例的蒸发器10b的截面示意图。参见图3,蒸发器10b包括由壁装置形成的蒸发室312。在形成蒸发室 312的壁装置的各个壁中，位于蒸发室312的沿重力方向(y方向)的下側 的壁被称为底壁311d,除了底壁311d之外的其它壁净皮称为环壁，其中位于 蒸发室312的沿重力方向的上侧的环壁被称为上环壁311c，其它环壁被称为 侧环壁，例如311a和311b。此外，蒸发器10b包括形成在环壁311a中的入 口 13和形成在底壁311d中的开口部14c。此外，蒸发器10b包括插入开口部14c中的屏障20，使得该屏障具有 从底壁311d (即，蒸发室312的底表面)到蒸发室312内部的设定(或预 定)高度。屏障20可由具有设定(或预定)高度的管道(或中空管道)形 成，该管道具有用作蒸发室312出口的中空部22。在本实施例中，流动通过入口 13的大部分液相流体在蒸发室312中祐: 从外部热源供应的热蒸发以通过出口排;改。在此，流动通过入口 13的一些 液相流体可能没有被蒸发并驻留在蒸发室312中。然而，在本实施例中，驻 留在蒸发室312中的大部分液相流体16^皮在开口部14c处形成壁(或管道 壁)的屏障20阻挡而无法排放到外部，所述壁具有从蒸发室312的底表面 延伸并伸至蒸发室312中的设定(或预定)高度。屏障20的突出高度Hl被配置(或设计)为约25%与约75%之间的底 壁311d与上环壁311c之间的距离(或高度)H2。在此，屏障20的突出高 度Hl表示从底壁311d到蒸发室312内部的高度。在一个实施例中，当屏 障20的突出高度H1小于约25%时，存在于蒸发室312底表面上的大量液相流体16能够溢过屏障的突出高度H1，并被排放到中空部22。在另一实 施例中，当屏障20的突出高度Hl大于约75%时，用于从外部供应液相流 体的流体供应设备的功耗因蒸发室312中压力的增大而显著上升。在此，所 述液体供应设备可包括液泵等。图4A是根据本发明第四实施例的蒸发器10c的截面示意图。图4B是 图4A的蒸发器10c的特定部件的平面示意图。参见图4A,蒸发器10c包括由壁装置形成的蒸发室412和从壁装置的 底壁411d突出到蒸发室412内部的屏障20a。壁装置包括位于蒸发室412的沿重力方向(y方向)的下侧的底壁411d 以及其它环壁，位于蒸发室412的沿重力方向的上侧的环壁被称为上环壁 411c，其它环壁^t称为侧环壁，例如411a和411b。侧环壁411a纟皮提供有入 口 13。底壁411d被提供有开口部14c。屏障20a穿过开口部14c,且一端从底壁411d的一个表面(即，从蒸发 室412的底表面)突出到蒸发室412内部设定(或预定)高度。屏障20a可 由具有设定(或预定)高度的中空管道形成，屏障20a的中空部22用作蒸 发室412的出口。利用上述结构，屏障20a阻挡蒸发室412中的一些液相流 体排放到外部。在本实施例中，屏障20a的一端(即，位于蒸发室412中的一端)#^是 供有栅网30。如图4B所示，栅网30被安装用于仅将具有比设定(或预定) 尺寸的蒸发的液相流体小的流体通过中空部22排放。栅网元件30可由不锈 钢、陶瓷基复合材料、陶瓷基层状结构和它们的组合中的至少一种制成。栅 网30可包括环形框架32和提供在框架32内的空间中的网状结构34。在此，在一个实施例中，具有栅网30的多个网格36的栅网30被配置 (或设计)成栅网尺寸在约200网格每平方英寸(cpsi)与约1000 cpsi之间。 在一个实施例中，当栅网元件30的栅网尺寸低于200 cpsi时，栅网元件30 的效果不明显。在另一实施例中，当栅网尺寸超过1000cpsi时，蒸发室412 中的背压增大，从而降低蒸发器10c的效率和性能。13图5是根据本发明一实施例的燃料重整器100的分解透视示意图，图6 是图5的燃料重整器100在叠放状态下的水平截面示意图。
参见图5，燃料重整器100包括蒸发器510、分配器520、氧化反应器 530、重整反应器540、盖550、以及两个屏障560a和560b。蒸发器510具 有与上述图3的实施例的蒸发器的结构和形状相似的结构和形状。本实施例 的燃料重整器100能够被用作用于将均匀流入的氢供应到燃料电池的阳极 的设备。
更具体地，蒸发器510蒸发以设定(或预定)压力从外部流入的第一燃 料和水，并将该第一燃料和水供应到重整反应器540。蒸发器510包括由壁 装置限定的蒸发室512，所述壁装置形成在平面形的第一板的一个表面上。 壁装置包括形成蒸发室512的底表面的底壁511e、以及形成蒸发室512的側 壁的环壁511a、 511b、 511c、 511d和511f。平面形的盖550叠》丈在第一板 的一个表面上，以覆盖蒸发室512的一个表面。
在上述环壁中， 一组环壁511f形成有设定(或预定)图案。例如，环 壁511f被形成为从面向彼此的第一对环壁511a和511b交替地延伸设定(或 预定)长度，从而形成两个梳齿相互交叉的形状。蒸发室512包括在面向彼 此的第一对环壁511a和511b与面向纟皮此的第二对环壁511c和511d之间具 有曲折形(或蛇形)的内部空间。
蒸发室512的内部空间的接近环壁511c的一个端部被一分为二，使得 当液相第 一燃料和/或水被蒸发以增大该第 一燃料和/或水的体积时，气相第 一燃料和/或水能够有效地移动到重整反应器540。
此外，蒸发器510包括被提供在蒸发室512—侧的入口 513和被提供在 蒸发室512另一侧的两个开口部514a和514b。入口 513被提供为去除环壁 511d的一部分的形式。两个开口部514a和514b形成在底壁511e中，以与 环壁511c相邻。 (
换言之，如图5所示的蒸发室512具有曲折形(或蛇形)，入口 513位 于蒸发室512的一侧，用于将燃料和水供应到蒸发室512中，开口部514a和514b ^皮提供在蒸发室512另 一侧。
分配器520和氧化反应器530形成介于蒸发器510和重整反应器540之 间的热源，该热源向蒸发器510和重整反应器540供应热。
分配器520将来自外部的空气基本均匀地分配到氧化反应器530的整个 内部空间中。分配器520包括凹陷地形成在平面形的第二板的一个表面上 的分配室522;才是供在分配室522 —侧的入口 523;形成在分配室522底表 面中的多个分配孔524;以及穿过第二板的与分配室522分立的两个开口部 524a和524b。
两个开口部524a和524b被安装为与提供在第一板的蒸发室512中的两 个开口部514a和514b相对应。第二板叠放在第一板的另 一表面上，以通过 第一板的另一表面来覆盖分配室522的一个表面。
氧化反应器530燃烧第二燃料并利用燃烧反应产生反应热。氧化反应器 530包括凹陷地形成在平面形的第三板的一个表面上的燃烧室532;提供 在燃烧室532 —側的入口 533;提供在燃烧室532另一侧的出口 534;提供 在燃烧室532内部的氧化催化剂535;以及穿过第三板的与燃烧室532分立 的两个开口部534a和534b。
两个开口部534a和534b被安装为与提供在第二板中的两个开口部524a 和524b相对应。第三板叠》文在第二4反的另一表面上，以通过第二板的另一 表面来覆盖燃烧室532的一个表面。
颗粒状的催化剂可被用作氧化催化剂535。在这种情况下，为了减少(或 防止)颗粒形式的氧化催化剂535分散，燃烧室532的入口 533和出口 534 可被提供有网状元件536。
引入燃烧室532的第二燃料通过与氧化催化剂535表面上的空气发生反 应而燃烧。在此，空气通过多个分配孔524^皮分配到燃烧室532的整个区域 中。利用这种配置，当放热反应的燃烧反应在燃烧室532中以相当快速的方 式发生时，局部过热点的产生能够被减少或防止。进一步，反应热能够通过 均匀的燃烧反应被均匀地供应给蒸发器510和重整反应器540。
15重整反应器540利用流重整反应来重整第一燃料，以产生氪气并排放所 产生的氢气。重整反应器540包括凹陷地形成在平面形的第四板的一个表 面上的重整室542;提供在重整室542 —侧的出口 544;以及提供在重整室 542中的重整催化剂545。第四板叠放在第三板的另一表面上，以通过第三 板的另一表面来覆盖重整室542的一侧。作为重整催化剂545,可以使用颗 粒状的催化剂。
为了允许蒸发室512与重整室542流体连通，第一屏障560a和第二屏 障560b各自均可由具有设定(或预定)长度的中空管道来形成。第一屏障 560a包括第 一 中空部564a,第二屏障560b包括第二中空部564b。
第一屏障560a插入第一板的第一开口部514a、第二板的第一开口部 524a以及第三板的第一开口部534a中。第二屏障560b插入第 一板的第二开 口部514b、第二板的第二开口部524b以及第三4反的第二开口部534b中。
第一屏障560a和第二屏障560b的一个端部(即，位于蒸发室512的部 分)从蒸发室512的底表面突出到蒸发室512内部设定(或预定)长度。第 一屏障560a和第二屏障560b的突出高度Hl为约25%与约75%之间的如图 6所示的蒸发室512的对应部分的内部高度H2。屏障560a和560b的突出结 构阻挡(或阻隔)液相第一燃料或水流到重整反应器540。
此外，在本发明另一个实施例中的燃料重整器100a可进一步包括分别 提供在如图7所示的第一屏障560a和第二屏障560b的端部的网状元件570a 和570b。在这种情况下，网状元件570a和570b各自均可类似于图4B的网 状元件。
此外，在燃料重整器100a中，第一屏障560a的一端和第二屏障560b 的一端可分别提供有卡爪(或卡爪部)565a及565b。卡爪565a和565b各 自从中空管道的外表面沿径向稍孩H申出一些。各个卡爪部565a和565b均用 于支撑第一屏障560a和第二屏障560b，并且蒸发室512的底表面处于第一 屏障560a和第二屏障560b在蒸发室512的底表面上突出设定(或预定)长 度的状态。盖550、第一板510、第二板520、第三板530和第四板540能够被装 配成其角部通过焊接结合的结构(或者能够通过焊接装配)。在此，具有适 当形状的衬垫也可安装在各个板之间。
在本发明的一实施例中，蒸发器、热源和重整反应器分别包括第一板、 第二板和第三板，该第一板、第二板和第三板被叠放在一起成为反应板堆以 形成重整器100或100a。
图8是示出根据本发明实施例(本实施例)和比较示例(比较实施例) 的燃料重整器的氢排放量的曲线图。
如图8所示，本发明的燃料重整器基本以6cc/min的均匀方式产生氢， 并维持约土0.2L/min的重整物的波动(或流动偏差)。与比较示例的燃料重 整器获得的重整物的波动相比，这是相当低的值。也就是，比较示例具有约 ± 0.65 L/min的波动。此外，在比4交示例的情况下，与本实施例相比，氢产 生量因相对较大的波动而不均匀(即约5-6 cc/min)。
利用上述配置，可阻挡(或防止)液相燃料或水从蒸发器流入重整反应 器。因此，燃料重整器的性能能够通过减少(或防止)不均匀的重整反应而 提高。进一步，在相同输出能力下，设备内部的通道长度可被缩短，以使设 备易于制造且使设备的体积减小。此外，通过减小设备的体积，设备的准备 时间可纟皮缩短。
换言之，传统的用于燃料重整器的蒸发器可允许液相流体(例如，水) 流入重整反应器。这样，重整反应器的性能因液相流体引起的不均匀重整反 应而被降低。作为该问题的解决方法，现有蒸发器被提供有长通道，以将液 相流体蒸发成气相。然而，长通道增大蒸发器的整体尺寸以及预热蒸发器所 需的时间。
相比之下，根据以上所述，本发明的实施例提供一种位于蒸发器内的屏 障，用于阻挡液相流体排放到重整反应器中，而不增大蒸发器的体积。在一 个实施例中，蒸发器包括限定蒸发室的环壁和底壁。底壁具有延伸穿过该底 壁的出口 ，以及环绕该出口并乂人底壁沿伸出并伸至蒸发室中以阻挡液相流体
17通过出口排放的屏障。在此，屏障消除了长通道的需求并阻挡液相流体，因 而在不增大蒸发器体积的情况下提高使用该蒸发器的重整反应器的性能。
虽然结合特定示例性实施例描述了本发明，但应该理解的是本发明并不 限于所公开的实施例，相反，而是致力于覆盖包含在所附权利要求及其等同 替换的范围内的各种修改和等同替换构造。
权利要求
1、一种燃料重整器的蒸发器，包括环壁；底壁，其具有延伸穿过该底壁的出口；蒸发室，其用于接收液相流体，并由所述环壁和所述底壁限定；屏障，其从所述底壁伸出并伸至所述蒸发室中，用于阻挡所述液相流体通过所述出口排放，而允许气相流体通过所述出口排放。
2、 根据权利要求l所述的燃料重整器的蒸发器，其中，所述屏障位于所述 出口的周边。
3、 根据权利要求1所述的燃料重整器的蒸发器，其中 所述环壁包括上环壁和侧环壁，所述底壁沿第一方向与所述上环壁分隔开第一距离，并且 所述屏障沿所述第一方向从所述底壁上伸出第二距离，该第二距离小于所 述第一距离。
4、 根据权利要求3所述的燃料重整器的蒸发器，其中，所述第二距离为所 述第一距离的25%与75%之间。
5、 根据权利要求1所述的燃料重整器的蒸发器，其中，所述蒸发室包括第 一级蒸发室和第二级蒸发室。
6、 根据权利要求5所述的燃料重整器的蒸发器，进一步包括位于所述底壁 和所述环壁之间的中间壁，该中间壁将所述第一级蒸发室与所述第二级蒸发室 分隔开，并具有延伸穿过该中间壁的通if各。
7、 根据权利要求6所述的燃料重整器的蒸发器，进一步包括从所迷中间壁 延伸并伸至所述第一级蒸发室中的另 一屏障。
8、 根据权利要求6所述的燃料重整器的蒸发器，其中 所述底壁沿第一方向与所述中间壁分隔开第一距离，并且 所述屏障沿所述第一方向伸出所述底壁第二距离，该第二距离小于所述第一距离。
9、 根据权利要求5所述的燃料重整器的蒸发器，进一步包括热源，用于供 应热，以在所述第一级蒸发室和所述第二级蒸发室的至少之一中蒸发液体。
10、 根据权利要求1所述的燃料重整器的蒸发器，其中，所述屏障由与所 述底壁的材料相同的材料构成。
11、 根据权利要求1所述的燃料重整器的蒸发器，其中，所述屏障由与所 述底壁的材料不同的材料构成。
12、 根据权利要求1所述的燃料重整器的蒸发器，其中，所述屏障为用于阻挡液相流体从所述底壁的第 一 区域流到所述底壁的第二区域的液体阻挡槛， 所述出口位于所述底壁的所述第二区域。
13、 根据权利要求1所述的燃料重整器的蒸发器，其中，所述屏障为穿过所述出口并从所述底壁向所述环壁伸出的管道。
14、 根据权利要求13所述的燃料重整器的蒸发器，进一步包括位于所述管道的iir入端或输出端的片册网。
15、 根据权利要求14所述的燃料重整器的蒸发器，其中，所述栅网的栅网 尺寸在200网才各每平方英寸与1000网才各每平方英寸之间。
16、 一种燃料重整器，包括 重整反应器；蒸发器，用于将燃料和水蒸发成气相流体并将该气相流体供应到所述重整 反应器；和热源，其被叠放于所述蒸发器和所述重整反应器之间，用于向所述蒸发器 和所述重整反应器供应热， 所述蒸发器包括用于容纳液相流体并由底壁限定的蒸发室，所述底壁位于所述蒸发室 和所述热源之间且具有延伸穿过该底壁的开口；以及屏障，其从所述底壁伸出并伸至所述蒸发室中，用于阻挡所述液相流 体通过所述开口排放，而允许所述气相流体通过所述开口排放。
17、 根据权利要求16所述的燃料重整器，其中，所述蒸发室具有曲折形通道，该通道延伸在位于所述蒸发室一侧并用于将所述燃料和水供应到该蒸发室 中的入口和位于所述蒸发室另 一侧的所述开口之间。
18、 根据权利要求16所述的燃料重整器，其中，所述热源包括氧化反应器。
19、 根据权利要求18所述的燃料重整器，进一步包括分配器，该分配器用 于将空气分配给所述氧化反应器，并被叠放在该氧化反应器和所述蒸发器之间。
20、 根据权利要求16所述的燃料重整器，进一步包括盖，其中 所述底壁沿第一方向与所述盖分隔开第一距离，并且所述屏障沿所述第一方向从所述底壁伸出第二距离，该第二距离小于所述第一距离。
21、 根据权利要求16所述的燃料重整器，其中所述屏障为穿过所述开口并从所述底壁伸出并伸至所迷蒸发室中的管道，并且该管道包括卡爪，该卡爪突出到所述底壁的面向所述蒸发室的表面上，以 与所述底壁的该表面一起支撑所述管道。
22、 根据权利要求16所述的燃料重整器，其中 所述开口的数量为多个，并且所述屏障的数量为多个，且所述多个屏障分别位于所述多个开口的周边。
23、 根据权利要求16所述的燃料重整器，其中，所述蒸发器、所述热源和 所述重整反应器分别包括第一板、第二板和第三板，所述第一板、第二板和第 三才反叠》i:在一起形成反应+反堆。
全文摘要
本发明公开了一种蒸发器和具有该蒸发器的燃料重整器。所述蒸发器包括具有环壁和底壁的壁装置，所述环壁和底壁限定(或围绕)蒸发室；设置在所述蒸发室一侧的入口；形成在所述底壁中的出口；以及位于(或围绕)所述出口并从所述底壁突出到所述蒸发室内部的屏障。
文档编号C01B3/32GK101665242SQ20091017203
公开日2010年3月10日 申请日期2009年9月3日 优先权日2008年9月5日
发明者孙寅赫, 安镇九, 李圣哲, 申又澈 申请人:三星Sdi株式会社