專利名稱：帶有溫度響應(yīng)自動(dòng)閥系統(tǒng)的制氫燃料加工系統(tǒng)和燃料電池系統(tǒng)的制作方法
帶有溫度響應(yīng)自動(dòng)閥系統(tǒng)的制氫燃料加工系統(tǒng)和燃料電池
系統(tǒng)相關(guān)申請(qǐng)本申請(qǐng)要求2008年8月27號(hào)提出的類似標(biāo)題的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)12/199，214 的優(yōu)先權(quán)。為了所有的目的，上述專利申請(qǐng)的完整公開內(nèi)容在此以引用方式并入。公開內(nèi)容的領(lǐng)域本公開內(nèi)容大體上涉及制氫燃料電池系統(tǒng)，且更具體地涉及具有溫度響應(yīng)閥系統(tǒng) 的制氫燃料電池系統(tǒng)，該溫度響應(yīng)閥系統(tǒng)自動(dòng)地響應(yīng)由氫生成組件產(chǎn)生的含氫氣體的溫 度，以調(diào)節(jié)氫生成組件的操作。公開內(nèi)容的背景氫生成組件或制氫燃料加工組件是將一種或多種原料轉(zhuǎn)變成含氫氣流的組件，該 含氫氣流含有作為主要組分的氫氣。所產(chǎn)生的氫氣可用在多種應(yīng)用中。一種這樣的應(yīng)用是 發(fā)電，例如在電化學(xué)燃料電池中的應(yīng)用。電化學(xué)燃料電池是將燃料和氧化劑轉(zhuǎn)變成電、反應(yīng) 產(chǎn)物和熱量的設(shè)備。例如，燃料電池可將氫氣和氧氣轉(zhuǎn)變成水和電。在這樣的燃料電池中， 氫氣是燃料，氧氣是氧化劑，而水是反應(yīng)產(chǎn)物。燃料電池通常聯(lián)接在一起以形成燃料電池 堆。制氫燃料電池系統(tǒng)是還包括燃料電池堆的制氫燃料加工組件，該燃料電池堆適合 于接收由燃料加工組件產(chǎn)生的氫氣，并且適合于自該燃料電池堆生成電流。制氫燃料加工 組件包括制氫區(qū)域，在制氫區(qū)域氫氣作為主要的反應(yīng)產(chǎn)物由一種或多種原料來生產(chǎn)。制氫 區(qū)域的反應(yīng)條件可影響氫生成組件的性能。這又可影響燃料電池堆、制氫燃料電池系統(tǒng)的 性能和/或其滿足施加在其上的外施載荷的能力。因此，制氫燃料加工組件和制氫燃料電 池系統(tǒng)通常包括用于調(diào)節(jié)制氫區(qū)域內(nèi)的反應(yīng)條件的多種控制裝置。通常，這些控制裝置包 括各種各樣的手動(dòng)的和/或計(jì)算機(jī)化的控制裝置。為了有效地生產(chǎn)氫氣，燃料加工組件的制氫區(qū)域應(yīng)該維持在期望的操作條件下， 操作條件包括用于生產(chǎn)氫氣的在預(yù)定范圍內(nèi)的溫度和壓力。如果需要，來自制氫區(qū)域的產(chǎn) 品氫流可被純化，并且此后用作燃料電池堆的燃料流，該燃料電池堆從產(chǎn)品氫流和氧化劑 如空氣產(chǎn)生電流。來自燃料電池堆的該電流或功率輸出可用于滿足耗能裝置的能量需求。有關(guān)任何制氫燃料加工組件和/或燃料電池系統(tǒng)的需要考慮的事項(xiàng)，是維持氫生 成區(qū)域在有效反應(yīng)條件范圍內(nèi)的能力。維持制氫區(qū)域的溫度是對(duì)氫生成組件的設(shè)計(jì)和操作 的一個(gè)挑戰(zhàn)。制氫區(qū)域的特定的最佳溫度范圍可基于例如所利用的制氫機(jī)制的類型、所使 用的特定原料等因素而變化。在許多應(yīng)用中，最佳的反應(yīng)條件通過手工控制來維持，然而在 其它的情況下，反應(yīng)條件可通過基于微處理器的控制器組件而維持在最高效率下。當(dāng)氫生 成組件已經(jīng)在合適的制氫溫度下，那么只要對(duì)氫氣的需求保持相對(duì)恒定，燃料電池系統(tǒng)就 能夠在最小的外部影響下操作。然而，當(dāng)制氫區(qū)域的這種需求和/或其它反應(yīng)條件或操作 參數(shù)改變時(shí)，氫生成組件(和/或燃料電池系統(tǒng))的效率和/或穩(wěn)定性可能會(huì)迅速地減小。 當(dāng)氫生成組件不是已經(jīng)在或接近期望的制氫溫度時(shí)，組件可能需要施加一些外部的影響或 控制。
照慣例，基于微處理器的控制器已經(jīng)用于提供控制信號(hào)，在不存在直接的人為干 預(yù)的情況下，該控制信號(hào)能維持氫生成組件的制氫區(qū)域在合適的制氫溫度范圍內(nèi)。一種方 法是包括一系列的閥或其它系統(tǒng)改變輸入(system-altering input)，該閥或其它系統(tǒng)改 變輸入可用于操縱向制氫區(qū)域的反應(yīng)物的流動(dòng)和/或能量輸入。然而，這種控制器的能力 是有限的，并且可能取決于其程序設(shè)計(jì)、其不受操作中斷的影響以及其被提供的輸入信號(hào)寸寸。附圖簡(jiǎn)述

圖1為根據(jù)本公開內(nèi)容的說明性的氫生成燃料電池系統(tǒng)的示意圖。圖2為根據(jù)本公開內(nèi)容的另一個(gè)說明性的氫生成燃料電池系統(tǒng)的示意圖。圖3為可以與根據(jù)本公開內(nèi)容的氫生成組件一起使用的溫度響應(yīng)閥組件的示意 圖。圖4為可以與根據(jù)本公開內(nèi)容的氫生成組件一起使用的溫度響應(yīng)閥組件的示意 性橫截面圖。圖5為圖4的示意性橫截面圖，描述在不同于圖4所呈現(xiàn)的溫度的溫度下的閥組 件的限制性組件。圖6為可以與根據(jù)本公開內(nèi)容的氫生成組件一起使用的另一個(gè)溫度響應(yīng)閥組件 的示意圖。圖7為可以與根據(jù)本公開內(nèi)容的氫生成組件一起使用的另一個(gè)溫度響應(yīng)閥組件 的示意圖。圖8為另一個(gè)溫度響應(yīng)閥組件的橫截面圖，該溫度響應(yīng)閥組件是根據(jù)本公開內(nèi)容 的且可配置成利用來自純化區(qū)域的副產(chǎn)品流作為所關(guān)注的氣流以調(diào)節(jié)副產(chǎn)品流穿過閥組 件的流動(dòng)。圖9為另一個(gè)溫度響應(yīng)閥組件的橫截面圖，該溫度響應(yīng)閥組件是根據(jù)本公開內(nèi)容 的且可配置成利用來自純化區(qū)域的重整產(chǎn)品流作為所關(guān)注的氣流以調(diào)節(jié)副產(chǎn)品流穿過閥 組件的流動(dòng)。公開內(nèi)容的詳細(xì)描沭及最佳樽式本公開內(nèi)容涉及通過制氫燃料加工組件和/或燃料電池系統(tǒng)的制氫區(qū)域至少部 分地響應(yīng)于組件和/或系統(tǒng)中的氣體的溫度來控制含氫氣體的生產(chǎn)率的系統(tǒng)和方法。通 常，這種氣體是含氫氣體，但是以下情況也在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，即氣體可以是或包括來 自與制氫區(qū)域相關(guān)的分離區(qū)域或純化區(qū)域的副產(chǎn)品氣體。根據(jù)本公開內(nèi)容的蒸汽重整氫生成組件示意性地說明在圖1中，并且通常以10指 出。氫生成組件10包括原料傳輸系統(tǒng)12和帶有制氫區(qū)域沈的制氫燃料加工組件14。燃料 加工組件或系統(tǒng)14適合于從原料傳輸系統(tǒng)接收至少一種進(jìn)料流16，該進(jìn)料流16含有用于 在制氫區(qū)域產(chǎn)生氫氣的反應(yīng)物。在某些實(shí)施方式中，原料傳輸系統(tǒng)適合于提供或傳輸至少 一種進(jìn)料流，該進(jìn)料流含有水18和含碳原料20中的至少一種。合適的含碳原料20的說明 性的、非排他的實(shí)例包括至少一種烴或醇。合適的烴的說明性的、非排他的實(shí)例包括甲烷、 丙烷、天然氣、柴油、煤油、汽油和類似物。合適的醇的說明性的、非排他的實(shí)例包括甲醇、乙 醇和多元醇，例如乙二醇和丙二醇。盡管并不要求所有的實(shí)施方式，但在某些實(shí)施方式中， 含碳原料是液態(tài)含碳原料，并且在某些實(shí)施方式中含碳原料與水可混溶。這些反應(yīng)物通常被蒸發(fā)，例如在燃料加工組件14內(nèi)的蒸發(fā)區(qū)域或在與燃料加工組件14相關(guān)的蒸發(fā)區(qū)域中。為了簡(jiǎn)潔的目的，下述討論將參考帶有制氫區(qū)域沈的燃料加工組件14，該制氫區(qū) 域適合于通過蒸汽重整一種或多種含有水18和含碳原料20的進(jìn)料流16來生產(chǎn)氫氣。以 下情況在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，即可以使用其它進(jìn)料流反應(yīng)物和/或可以利用其它制氫反 應(yīng)，包括但不限于其它吸熱反應(yīng)。在蒸汽重整反應(yīng)中，燃料加工組件14使水和含碳原料在合適的蒸汽重整催化劑 22存在下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并且產(chǎn)生含氫氣流24，該含氫氣流M含有作為主要組分的氫氣， 且在許多實(shí)施方式中含氫氣流M還包括作為次要組分的其它氣體。在某些實(shí)施方式中，產(chǎn) 品氫流含有純的或至少基本上純的氫氣。燃料加工組件14包括制氫區(qū)域沈，在制氫區(qū)域 26中，含有氫氣的輸出流觀由蒸汽重整反應(yīng)產(chǎn)生，該蒸汽重整反應(yīng)利用了合適的蒸汽重整 催化劑22，如圖1中虛線所指示。合適的蒸汽重整催化劑的說明性的、非排它的實(shí)例公開在 美國(guó)專利申請(qǐng)公布第2006/0236607號(hào)中，其完整的公開內(nèi)容在此通過引用方式并入。輸出 流觀包括作為至少主要組分的氫氣。輸出流觀可另外地或可選擇地稱作重整產(chǎn)品流或重 整產(chǎn)品氣流，并且當(dāng)輸出流還包括除氫氣之外的其他氣體時(shí)，可稱作混合氣流。輸出流觀可包括一種或多種另外的氣態(tài)組分，并且因此可稱作混合氣流，該混合 氣流含有作為其主要組分的氫氣，但還包括作為次要組分的其它氣體?？纱嬖谟趤碜栽谥?氫區(qū)域沈中發(fā)生的蒸汽重整反應(yīng)的重整產(chǎn)品流中的其他氣體的實(shí)例，包括一氧化碳、二氧 化碳、甲烷、蒸汽和/或未反應(yīng)的含碳原料。在蒸汽重整過程中，燃料加工組件14可稱作蒸 汽重整器，制氫區(qū)域沈可稱作重整區(qū)域，并且輸出流或混合氣流觀可稱作重整產(chǎn)品流。根據(jù)本公開內(nèi)容的燃料加工組件14和/或氫生成組件10可包括至少一個(gè)純化區(qū) 域30，在該純化區(qū)域30中，輸出流或重整產(chǎn)品流觀中的氫氣的濃度增大，和/或輸出流中 其它氣體中的至少一種的濃度減小。純化區(qū)域30可另外地或可選擇地稱作分離區(qū)域，并且 盡管與重整產(chǎn)品流相比，產(chǎn)品氫流中氫氣的純度增大，但不是所有的實(shí)施方式都需要產(chǎn)品 氫流為純的氫氣。輸出流觀可傳輸至純化區(qū)域30，如圖1所示，該純化區(qū)域可將輸出流分 離成富氫流32和副產(chǎn)品流34。在這樣的實(shí)施方式中，相對(duì)于輸出流，產(chǎn)品富氫流含有以下 中的至少一種較高濃度的氫氣和/或較低濃度的至少一種其它氣體。以下情況在本公開 內(nèi)容的范圍內(nèi)，即富氫流32可稱作第一產(chǎn)品流，而副產(chǎn)品流34可稱作第二產(chǎn)品流。如圖1所示，產(chǎn)品氫流對(duì)包括富氫流32的至少一部分。因此，富氫流32和產(chǎn)品氫 流24可為相同的流，并且具有相同的組成和流速。然而，以下情況也在本公開內(nèi)容的范圍 內(nèi)，即富氫流32中某些純化的氫氣可被儲(chǔ)存以備后用，例如儲(chǔ)存在合適的氫儲(chǔ)存組件中， 和/或由氫生成組件消耗，例如用作加熱組件的燃料流。副產(chǎn)品流34至少含有其它氣體中的一種或多種的大部分，并且可以但不需要包 括一些氫氣。當(dāng)存在副產(chǎn)品流34時(shí)，該副產(chǎn)品流34可被排出、送到燃燒器組件或其它燃燒 源、用作加熱的流體流、儲(chǔ)存以備后用或以其它方式被利用、儲(chǔ)存或處置。以下情況在本公 開內(nèi)容的范圍內(nèi)，即副產(chǎn)品流34可作為連續(xù)流從純化區(qū)域射出，例如響應(yīng)于輸出流觀到純 化區(qū)域的傳輸；或間歇地從純化區(qū)域射出，例如在分批過程中或當(dāng)輸出流的副產(chǎn)品部分至 少暫時(shí)地保留在純化區(qū)域時(shí)。在某些實(shí)施方式中，副產(chǎn)品流中可含有充足的氫氣和/或可 燃的其它氣體，以使副產(chǎn)品流可作為氣態(tài)燃料流用于燃燒器、燃燒區(qū)域或其它加熱組件，該 燃燒器、燃燒區(qū)域或其它加熱組件適合于在空氣存在下燃燒燃料流以生產(chǎn)加熱的輸出流。
通過蒸汽重整水和含碳原料來生產(chǎn)氫氣是一個(gè)吸熱反應(yīng)。因此，氫生成組件10可 能需要熱源或加熱組件36，該熱源或加熱組件36適合于至少加熱燃料加工組件的制氫區(qū) 域沈至合適的溫度或溫度范圍，以在制氫區(qū)域沈產(chǎn)生氫氣，并且當(dāng)制氫區(qū)域用于產(chǎn)生氫氣 時(shí)，適合于使制氫區(qū)域維持在這個(gè)溫度或在這個(gè)溫度范圍內(nèi)。加熱組件36還可加熱氫生成 組件的其它部分，并且可蒸發(fā)用于制氫區(qū)域的反應(yīng)物中的一種或多種。作為可通過使用加熱組件38而在制氫區(qū)域沈中實(shí)現(xiàn)和/或維持的溫度的說明性 實(shí)例，蒸汽重整器通常在200°C到900°C的范圍內(nèi)的溫度下操作。這個(gè)范圍之外的溫度在本 公開內(nèi)容的范圍內(nèi)。當(dāng)含碳原料是甲醇時(shí)，蒸汽重整反應(yīng)通常在大約200-500°C的溫度范 圍內(nèi)操作。這個(gè)范圍的說明性的子集包括:350-450°C、375-425°C、375-40(rC、400-50(rC和 426-4500C。當(dāng)含碳原料是烴、乙醇或另一種醇時(shí)，大約400-900°C的溫度范圍通常被用于蒸 汽重整反應(yīng)。這個(gè)范圍的說明性的子集包括750-850°C、725-825 °C、650-750°C、700-800°C、 700-900 "C、500-800 V、400-600 V 和 600-800 V。以下情況在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，即制氫區(qū)域包括兩個(gè)或更多個(gè)區(qū)或部分，其中 每一個(gè)可在相同或不同的溫度下操作。例如，當(dāng)含碳原料包含烴時(shí)，在某些實(shí)施方式中，可 能期望包括兩個(gè)不同的制氫區(qū)或部分，其中一個(gè)在比另一個(gè)低的溫度下操作，以提供預(yù)重 整區(qū)域。在這樣的實(shí)施方式中，燃料加工組件可選擇地描述成包括兩個(gè)或更多個(gè)制氫區(qū)域， 和/或描述成包括串聯(lián)連接的兩個(gè)或更多個(gè)制氫區(qū)域，且來自第一區(qū)域的輸出流形成用于 第二制氫區(qū)域的進(jìn)料流的至少一部分。加熱組件36可燃燒副產(chǎn)品流以產(chǎn)生加熱的輸出流或加熱的排氣流38，以加熱至 少燃料加工組件的制氫區(qū)域。在某些實(shí)施方式中，副產(chǎn)品流可具有足夠的燃燒值(即氫含 量和/或其它可燃?xì)怏w的含量)，以使加熱組件(當(dāng)其存在時(shí))能夠?qū)⒅茪鋮^(qū)域維持在期望 的操作(即制氫)溫度、最小的制氫溫度之上和/或所選擇的溫度范圍內(nèi)。因此，盡管不要 求，但是以下情況在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，即副產(chǎn)品流可包含氫氣，例如10-30wt%的氫氣、 15-25襯％的氫氣、20-30wt%的氫氣、至少IOwt %或15wt %的氫氣、至少20wt %的氫氣等等。在圖1所示的說明性的、非排他的實(shí)例中，燃料加工組件14包括制氫區(qū)域沈和加 熱組件36。加熱組件36適合于由加熱燃料流40 (通常為在空氣存在下燃燒)產(chǎn)生加熱的 排氣流或燃燒流38。在某些實(shí)施方式中，加熱燃料流40可至少部分地、至少基本上或甚至 完全地由副產(chǎn)品流34形成或衍生。加熱的排氣流38在圖1中示意性地說明成加熱制氫區(qū) 域沈例如至合適的制氫溫度或制氫溫度范圍。加熱組件36可利用任何合適的結(jié)構(gòu)來產(chǎn)生 加熱的排氣流38，例如燃燒器或燃燒催化劑(combustion catalyst)，燃料和空氣在燃燒器 或燃燒催化劑中一起燃燒產(chǎn)生加熱的排氣流。加熱組件36可包括適合于引起燃料燃燒并 且因此生成排氣流38的點(diǎn)火器或點(diǎn)火源42。合適的點(diǎn)火源的說明性的、非排他的實(shí)例包括 火花塞、電熱塞、燃燒催化劑、引火火焰、壓電點(diǎn)火器和類似物中的一種或多種。在根據(jù)本公開內(nèi)容的某些制氫燃料加工組件中，加熱組件36包括燃燒器或燃燒 器組件44，并且可稱作基于燃燒的或燃燒驅(qū)動(dòng)的加熱組件。在基于燃燒的加熱組件中，加 熱組件36適合于接收至少一種燃料流40，并且適合于在空氣存在下燃燒燃料流以提供熱 燃燒流38，該燃燒流38可用于加熱至少燃料加工組件的制氫區(qū)域26。如本文更詳細(xì)討論 的，空氣可通過不同的機(jī)制被傳輸至加熱組件?？諝饬?6顯示在圖1中；然而，以下情況在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，即空氣流與用于加熱組件36的燃料流40中的至少一種一起另外 地或可選擇地傳輸至加熱組件，和/或空氣流從使用加熱組件的環(huán)境中提取?？捎迷谥?氫燃料加工系統(tǒng)中的燃燒器組件的說明性的、非排他的實(shí)例公開在美國(guó)專利申請(qǐng)公布第 2003/0223926和2006/0090397號(hào)中，這些專利申請(qǐng)的完整公開內(nèi)容在此以引用方式并入。還如圖1中示意性地說明的，以下情況在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，S卩加熱組件36與 制氫區(qū)域和/或純化區(qū)域一起罩在普通的罩或殼體50中，盡管這種構(gòu)造不是必需的。以下 情況也在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，即加熱組件可相對(duì)于制氫區(qū)域獨(dú)立地定位，但與制氫區(qū)域 熱連通和/或流體連通，以提供至少制氫區(qū)域的所期望的加熱。在圖1中，加熱組件36顯 示為與燃料加工組件14呈重疊關(guān)系，以用圖形表示以下情況在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，即加 熱組件可部分地或完全地位于燃料加工組件14中，例如至少部分地在罩50中，和/或加熱 組件的至少一部分或全部位于燃料加工組件外部。在該后一種實(shí)施方式中，來自燃燒器組 件的熱燃燒氣體通過合適的熱傳遞管道傳輸至將被加熱的制氫區(qū)域或氫生成組件的其它 部分。取決于氫生成組件10和燃料加工組件14的構(gòu)型，加熱組件30可配置成加熱原料 傳輸系統(tǒng)、從原料傳輸系統(tǒng)射出的至少一種進(jìn)料流、制氫區(qū)域、純化(或分離)區(qū)域、或這些 元件或其選擇的部件的任何組合。加熱一種或多種進(jìn)料流可包括蒸發(fā)進(jìn)料流的液態(tài)組分。 加熱組件36還可配置成加熱氫生成組件10的其它部件。例如，加熱的排氣流可適用于加 熱含有形成流16和40的至少一部分的加熱燃料和/或氫產(chǎn)生流體的壓力容器或其它罐。 盡管不是必需的，但是升高容器的溫度可增大儲(chǔ)存在容器中的流體的壓力，這在某些應(yīng)用 中可能是期望的。正如這里討論的，制氫燃料加工組件14包括位于至少一個(gè)純化區(qū)域下游的至少 一個(gè)節(jié)流孔板(restrictive orifice)或其它限流器(flow restrictor)，其例如與產(chǎn)品氫 流、富氫流和/或副產(chǎn)品流中的一種或多種相關(guān)。如圖1所示，加熱組件36可使用作為燃 料的由純化區(qū)域30提供的副產(chǎn)品流34。流向加熱組件的副產(chǎn)品流34的流量可通過溫度敏 感閥組件100來調(diào)節(jié)，該溫度敏感閥組件100適合于響應(yīng)于氫生成組件的感測(cè)溫度來調(diào)節(jié) 作為加熱組件36的燃料的副產(chǎn)品流34的流量。溫度敏感閥組件可另外地或可選擇地描述 成溫度響應(yīng)閥組件。溫度響應(yīng)閥組件可配置成自動(dòng)的(非計(jì)算機(jī)化的)閥，其(直接地或 間接地)響應(yīng)于由氫生成組件射出的氣流中的至少一種的溫度變化。溫度響應(yīng)閥組件100適合于通過閥組件對(duì)所關(guān)注的氣流的溫度的響應(yīng)，來調(diào)節(jié)主 題氣流的流速?？勺鳛橹黝}氣流或所關(guān)注的氣流實(shí)施的這種氣流的說明性的、非排他的實(shí) 例包括重整產(chǎn)品流觀、產(chǎn)品流對(duì)和/或副產(chǎn)品流34。正如這里所討論的，“主題氣流”可 為這樣的氣流，它的流量通過溫度響應(yīng)閥組件100響應(yīng)于閥組件的溫度來調(diào)節(jié)；而“所關(guān)注 的氣流”可為具有下述溫度的氣流，即溫度響應(yīng)閥組件100對(duì)該溫度產(chǎn)生響應(yīng)。主題氣流和 所關(guān)注的氣流可包括單一氣態(tài)組分，或多于一種氣態(tài)組分。例如，主題氣流可為副產(chǎn)品氣流 34，而所關(guān)注的氣流可為輸出氣流觀。以下情況在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，即主題氣流和所關(guān) 注的氣流可為相同的氣流和/或可具有相同的組成，并且進(jìn)一步地，溫度響應(yīng)閥組件100可 對(duì)其流量被調(diào)節(jié)的相同氣流的溫度產(chǎn)生響應(yīng)。例如，副產(chǎn)品氣流34可響應(yīng)于其自身溫度而 被調(diào)節(jié)，且因此可形成主題氣流和所關(guān)注的氣流兩者。在另外的變體中，并且在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，主題氣流和所關(guān)注的氣流中的至少一種可包括至少一種液態(tài)組分或在操作條件下甚至可以主要為或完全為液態(tài)流，在該操 作條件下，所述流流過溫度響應(yīng)閥組件。在這樣的實(shí)施方式中，主題氣流和所關(guān)注的氣流可 分別稱作主題液流和所關(guān)注的液流。因此，以下情況在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，即涉及與氣流 有關(guān)的溫度響應(yīng)閥組件的使用的討論，可應(yīng)用于一種或多種液體(或含液體)流，并且主題 氣流和所關(guān)注的氣流可另外地或可選擇地分別稱作主題流體流和所關(guān)注的流體流，而不脫 離本公開內(nèi)容的范圍。圖1示意性地指出了溫度響應(yīng)閥組件100可并入容納從純化區(qū)域離開的副產(chǎn)品流 34的管道101。在這種構(gòu)型中，溫度響應(yīng)閥組件100可配置成輸送(entrain)副產(chǎn)品流并 且與副產(chǎn)品流熱連通，并配置成對(duì)該流的溫度做出回應(yīng)以控制其流量。在如圖2所示的另 一個(gè)實(shí)施方式中，溫度響應(yīng)閥組件100可配置成為副產(chǎn)品流34和輸出流觀兩者提供通路 或與副產(chǎn)品流；34和輸出流28兩者相互作用。在這個(gè)構(gòu)型中，溫度響應(yīng)閥組件100可配置 成輸送副產(chǎn)品流，同時(shí)還與輸出流觀熱連接或輸送輸出流28。溫度響應(yīng)閥組件100的示例 性實(shí)施方式的更多的細(xì)節(jié)在下文在圖3-8的上下文中討論。盡管在圖1中顯示單一進(jìn)料流16，但是以下情況在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，即可使 用多于一種的流16，并且這些流可含有相同的或不同的原料。這通過在圖1中包括用虛線 所示的第二進(jìn)料流16來示意性地說明。在某些實(shí)施方式中，每種進(jìn)料流16可以(但不是 必需)與不同的原料傳輸系統(tǒng)12或其部分相關(guān)。例如，當(dāng)使用多于一個(gè)原料傳輸系統(tǒng)12 時(shí)，該系統(tǒng)可以(但不是必需)從公共供給中抽取它們的出口流中的至少一部分。當(dāng)進(jìn)料 流16含有兩種或更多種組分時(shí)，例如含碳原料和水，這些組分可在相同的或不同的進(jìn)料流 中傳輸。例如，當(dāng)使用與水可混溶的液態(tài)含碳原料如甲醇或另一種水溶性醇時(shí)，原料傳輸 系統(tǒng)可以(但不是必需)適合于傳輸含有水和含碳原料的混合物的液態(tài)進(jìn)料流16。在這樣 的進(jìn)料流中，水與含碳原料的比例可根據(jù)諸如所使用的特定的含碳原料、用戶的偏好、制氧 區(qū)域的設(shè)計(jì)等等因素而改變。通常，水與碳的摩爾比為大約1 1至3 1。水和甲醇的混 合物經(jīng)常以或接近1 1的摩爾比(31Vol%的水、69Vol%的甲醇)傳輸，而烴或其它醇的 混合物經(jīng)常以大于11的水對(duì)碳的摩爾比傳輸?？捎糜诩状己退恼羝卣乃畬?duì)碳的 比的另外的說明性的、非排他的實(shí)例包括大于1 1的比，例如在1.1 1-1.5 1的范圍 內(nèi)的比。作為另外的說明性的實(shí)例，重整進(jìn)料流16可含有大約25-75Vol%的甲醇或乙醇 或另一種合適的水混溶性的含碳原料，以及大約25-75Vol%的水。對(duì)于(至少部分地)由 甲醇和水形成的進(jìn)料流，該流通常含有大約50-75vol %的甲醇和大約25-50vol %的水。含 有乙醇或其它水混溶性醇的流通常含有大約25-60vol %的醇和大約40-75vol %的水。利 用蒸汽重整反應(yīng)的氫生成組件的特別合適的進(jìn)料流的實(shí)例含有69Vol%的甲醇和31Vol% 的水，然而可使用其它組成和液態(tài)含碳原料，而不脫離本公開內(nèi)容的范圍。盡管不是必需的，但以下情況在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，即含有水和至少一種含碳 原料兩者的進(jìn)料流，可作為制氫區(qū)域26的進(jìn)料流使用。如果水和水溶性液態(tài)含碳原料預(yù) 混，那么這種構(gòu)造的潛在益處是，由水和含碳原料產(chǎn)生氫氣的氫生成組件不需要包括多于 一個(gè)單一供給12。以下情況也在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，即原料傳輸系統(tǒng)12可將制氫流體或 進(jìn)料流的組分以兩種或更多種流的形式傳輸至燃料加工組件，并且這些流具有相同的或不
12同的組成。例如，當(dāng)碳原料和水彼此不混溶時(shí)，含碳原料和水可以以單獨(dú)的流的形式傳輸并 且任選地如此傳輸(至少直到兩種流都蒸發(fā)或以另外的方式為氣態(tài))，例如圖1中通過任選 地指向不同的進(jìn)料流的參考數(shù)字18和20所示的。根據(jù)本公開內(nèi)容的、可與制氫燃料加工組件(或氫生成組件)一起使用的合適的 原料傳輸系統(tǒng)12的說明性的、非排他的實(shí)例，公開在美國(guó)專利申請(qǐng)公開第2007/0062116、 2006/0090396和2006/0090397號(hào)中。上述專利申請(qǐng)的完整的公開內(nèi)容在此以引用方式并 入。以上并入的申請(qǐng)還公開了燃料加工組件、燃料電池系統(tǒng)、其部件以及其操作方法的另外 的實(shí)例，它們可選擇地與在此所公開的、說明的和/或并入的其它部件一起使用和/或整 合。合適的氫生成組件及其部件的說明性的、非排他的實(shí)例公開在美國(guó)專利第6，221，117、 5，997，594,5, 861，137號(hào)中和在審的美國(guó)專利申請(qǐng)公布第2001/0045061,2003/0192251和 2003/02239 號(hào)中。上述專利和專利申請(qǐng)的完整的公開內(nèi)容在此以引用方式并入。另外的 實(shí)例公開在美國(guó)專利申請(qǐng)公布第2006/0060084和2007/0062116號(hào)中，每個(gè)專利申請(qǐng)的完 整的公開內(nèi)容在此以引用方式并入。正如討論的，根據(jù)本公開內(nèi)容的蒸汽重整氫生成組件10可包括至少一個(gè)純化區(qū) 域30。當(dāng)存在于特定的實(shí)施方式中時(shí)，以下情況在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，即純化區(qū)域或分離 區(qū)域與制氫區(qū)域26可一起罩在普通的罩或殼體50中。以下情況在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)， 即純化區(qū)域相對(duì)于制氫區(qū)域沈單獨(dú)地定位，如定位在制氫區(qū)域的下游，但與制氫區(qū)域流體 連通以接收來自制氫區(qū)域的混合氣流或重整產(chǎn)品流。以下情況也在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)， 即氫生成組件不包括純化區(qū)域。純化區(qū)域30可包括適合于降低輸出流28的至少一種非氫組分的濃度的任何合適 的機(jī)制、設(shè)備或設(shè)備的組合。換句話說，純化區(qū)域可適合于降低在制氫區(qū)域產(chǎn)生的或以其他 方式存在于輸出流觀中的其它氣體中的至少一種的濃度。在大多數(shù)應(yīng)用中，富氫流32與 輸出流或混合氣流觀相比具有較高的氫濃度。然而，以下情況也在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)， 即富氫流具有減小濃度的曾存在于輸出流觀中的一種或多種非氫組分，但仍具有與輸出 流相同或甚至減小的總氫氣濃度。例如，在可以使用產(chǎn)品氫流M的某些應(yīng)用中，某些雜質(zhì) 或非氫組分比其它雜質(zhì)或非氫組分更有害。作為具體的實(shí)例，在某些常規(guī)的燃料電池系統(tǒng) 中，如果存在甚至百萬分之幾的一氧化碳，一氧化碳也可損壞燃料電池堆，而可能存在于流 28中的其它非氫組分如水，即使以高得多的濃度存在，也不會(huì)損壞所述堆。因此，在這樣的 應(yīng)用中，合適的純化區(qū)域可能不會(huì)增加總氫氣濃度，但是它會(huì)降低對(duì)產(chǎn)品氫流的期望的應(yīng) 用有害的或潛在有害的非氫組分的濃度。用于純化區(qū)域30的合適的設(shè)備的說明性的、非排他的實(shí)例包括一個(gè)或多個(gè)氫選 擇性膜52、化學(xué)的一氧化碳去除組件M(如甲烷化催化劑床)和變壓吸附系統(tǒng)56。通過使 用一個(gè)或多個(gè)氫選擇性膜、變壓吸附系統(tǒng)或其它的壓力驅(qū)動(dòng)分離過程來純化氫氣，在高壓 的條件下會(huì)更有效。因此，且如此處討論的，根據(jù)本公開內(nèi)容的溫度響應(yīng)閥組件可通過其對(duì) 來自氫生成組件的輸出流的背壓的影響，來改變副產(chǎn)品流和富氫流中的氫水平。以下情況 在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，即純化區(qū)域30可包括多于一種類型的純化設(shè)備，并且這些設(shè)備可 具有相同的或不同的結(jié)構(gòu)，和/或通過相同的或不同的機(jī)制來操作。用在純化區(qū)域30的合適結(jié)構(gòu)的實(shí)例是膜模塊58，膜模塊58通常包括或界定壓力 容器，該壓力容器容納有一種或多種氫選擇性膜52。由多種氫選擇性金屬膜形成的合適的膜模塊的說明性的、非排他的實(shí)例公開在美國(guó)專利第6，319，306號(hào)中，其完整的公開內(nèi)容 在此以引用方式并入。在該‘306專利中，多個(gè)大體上平面的膜被一起組裝入具有流動(dòng)通道 (flow channel)的膜模塊中，不純的氣流通過該流動(dòng)通道傳輸至膜，純化的氣流從膜收獲 并且副產(chǎn)品流從膜除去。使用墊圈如柔性石墨墊圈來實(shí)現(xiàn)在進(jìn)料和滲透物流動(dòng)通道周圍的 密封。還公開在上述申請(qǐng)中的是管式氫選擇性膜，它也可被使用。合適的膜和膜模塊的其 它說明性的、非排他的實(shí)例公開在上述并入的專利和專利申請(qǐng)以及美國(guó)專利第6，562,111 和6，537，352號(hào)中，它們的完整的公開內(nèi)容在此通過引用方式以其整體并入。膜52還可直 接整合進(jìn)燃料處理器10的制氫區(qū)域或其它部分。薄的、平面的、氫可滲透的膜可主要由鈀合金組成，最特別地是帶有35wt%至 45wt%銅的鈀，例如大約40wt%的銅。還可稱作氫選擇性膜的這些膜，通常由大約0. 001英 寸厚的薄箔形成。然而，以下情況在本公開內(nèi)容范圍內(nèi)，即膜可由不同于上述所討論的那些 的氫選擇性金屬和金屬合金、氫可滲透的和選擇性的陶瓷或碳組合物形成。膜的厚度可大 于或小于上述討論的那些厚度。例如，膜可制得更薄，且氫氣通量也會(huì)成比例地增加。氫可 滲透的膜可以以任何合適的構(gòu)型排列，例如圍繞共同的滲透物通道成對(duì)排列，正如在所并 入的專利申請(qǐng)中公開的。一種或多種氫選擇性膜還可采取其它的構(gòu)型，例如管式構(gòu)型，該構(gòu) 型公開在并入的專利中。使用在純化區(qū)域30的合適的壓力分離過程的另一個(gè)實(shí)例是變壓吸附，變壓吸附 組件以56指出。在變壓吸附過程中，氣態(tài)雜質(zhì)從含有氫氣的流中移除。變壓吸附基于某些 氣體在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫l件下會(huì)比其它氣體更強(qiáng)地被吸附在吸附材料上的原理。通常， 被吸附并因此從重整產(chǎn)品流觀中移除的是雜質(zhì)。使用變壓吸附來氫氣純化的成功，是由于 普通雜質(zhì)氣體(例如一氧化碳、二氧化碳、烴(包括甲烷)和氮?dú)?在吸附材料上相對(duì)強(qiáng)的 吸附。氫氣僅非常弱地吸附，且因此氫氣穿過吸附床，而雜質(zhì)保留在吸附材料上。諸如氨 氣、硫化氫和水的雜質(zhì)氣體非常強(qiáng)地吸附在吸附材料上，并且因此和其它雜質(zhì)一起從流觀 中移除。如果吸附材料將被再生，并且這些雜質(zhì)存在于流觀中，那么純化區(qū)域30優(yōu)選包括 適于在流觀傳輸至吸附材料之前移除這些雜質(zhì)的合適設(shè)備，因?yàn)槭惯@些雜質(zhì)解除吸附更 困難。在變壓吸附中，雜質(zhì)氣體的吸附在高壓下發(fā)生。當(dāng)壓力減小時(shí)，雜質(zhì)從吸附材料中 解除吸附，從而再生吸附材料。通常，變壓吸附是一個(gè)循環(huán)過程并且需要至少兩個(gè)床以連續(xù) (與分批相反)操作?？捎糜谖酱驳暮线m的吸附材料的說明性的、非排他的實(shí)例是活性炭 和沸石，尤其是5 A (5埃)的沸石。吸附材料通常以小球形式存在，并且放置于利用常規(guī) 的填充床構(gòu)型的圓柱形壓力容器中?？墒褂闷渌线m的吸附材料組合物、形式和構(gòu)型。上述詳細(xì)討論的部件，不必是其相互作用僅僅由流體連通來確定的遠(yuǎn)離的或分離 的組件。如圖1所示，燃料加工組件14可包括罩50，該罩50中容納至少制氫區(qū)域和任選的 純化區(qū)域。罩50，也可稱作殼體，使蒸汽重整器或其它燃料加工機(jī)制的部件能夠作為一個(gè)單 元移動(dòng)。通過提供保護(hù)性的外殼，其還保護(hù)燃料加工組件14的部件免遭損壞，并且因?yàn)槿?料加工組件的部件可作為一個(gè)單元被加熱，所以減小了燃料加工組件的熱量需求。罩50可 以，但不是所有實(shí)施方式必需，包括絕緣材料60，例如固體絕緣材料、毯絕緣材料和/或充 氣腔。然而，以下情況也在本公開內(nèi)容范圍內(nèi)，即燃料加工組件可形成為不具有殼體或罩。 當(dāng)燃料加工組件14包括絕緣材料60時(shí)，絕緣材料可位于罩內(nèi)部、罩外部、或兩者。當(dāng)絕緣材料位于容納上述重整區(qū)域和/或純化區(qū)域的罩外部時(shí)，燃料加工組件14還可在絕緣體外 部包括外部覆蓋物或外部套。以下情況在本公開內(nèi)容范圍內(nèi)，即燃料加工組件可和不同的 罩一起實(shí)施，該罩包住燃料加工組件的另外的部件，該部件包括原料傳輸系統(tǒng)12 (或其部 分)，和/或該罩包住燃料電池系統(tǒng)的另外的部件。以下情況也在本公開內(nèi)容范圍內(nèi)，即燃 料加工組件14可不包括罩50。以下情況還在本公開內(nèi)容范圍內(nèi)，即燃料加工組件14的部件中的一個(gè)或多個(gè)可 延伸超出罩或可位于至少罩50外部。例如，并且如所討論的，純化區(qū)域30可位于罩50外 部，例如純化區(qū)域直接地與罩結(jié)合，或純化區(qū)域與罩間隔開、但通過合適的流體傳遞管道與 罩進(jìn)行流體連通。作為另一個(gè)實(shí)例，制氫區(qū)域26的一部分(例如一個(gè)或多個(gè)重整催化劑床 的部分)可延伸超出罩。如所討論的，產(chǎn)品氫流M可用于多種應(yīng)用中，包括其中利用高純度氫氣的應(yīng)用。 這種應(yīng)用的實(shí)例是作為燃料電池堆的燃料流或進(jìn)料流。燃料電池堆是從質(zhì)子源例如氫氣和 氧化劑如氧氣產(chǎn)生電位的設(shè)備。因此，氫生成組件10可包括至少一個(gè)燃料電池堆70，或與 至少一個(gè)燃料電池堆70結(jié)合，其適合于接收產(chǎn)品氫流M的至少一部分和空氣流或其它氧 化劑流78，并由其產(chǎn)生電功率輸出。這示意性地說明在圖1和圖2中，其中燃料電池堆以 70指出，并且產(chǎn)生電流或電輸出，該電流或電輸出以41示意性地說明?？諝饬?8可通過任 何合適的機(jī)制傳輸至燃料電池堆，該機(jī)制包括被動(dòng)的機(jī)制或主動(dòng)的機(jī)制，以及動(dòng)力機(jī)制或 手動(dòng)機(jī)制。當(dāng)蒸汽重整氫生成組件與燃料電池堆70結(jié)合時(shí)，該蒸汽重整氫生成組件可稱作 產(chǎn)能系統(tǒng)或蒸汽重整燃料電池系統(tǒng)43。在說明性的實(shí)施方式中，顯示和描述了單一的燃料 加工組件14和單一的燃料電池堆70，然而，這些部件中的任一種或兩種可以為多于一個(gè)地 使用。這些部件已經(jīng)被示意性地說明，并且燃料電池系統(tǒng)可包括在圖中未具體說明的另外 的部件，例如進(jìn)料泵、空氣傳輸系統(tǒng)、熱交換器和類似物。本申請(qǐng)通過引用方式并入公開了 燃料加工組件、燃料電池系統(tǒng)或其部件的許多不同的專利和專利申請(qǐng)。以下情況在本公開 內(nèi)容的范圍內(nèi)，即包括在其中和本文中所公開的、說明的和并入的變體的這些系統(tǒng)和部件， 可選擇地組合與使用或整合在一起，而不脫離本公開內(nèi)容的范圍。燃料電池堆70包括至少一個(gè)燃料電池72，并且通常包括多個(gè)燃料電池72，該燃料 電池72適合于從諸如空氣、富氧空氣或氧氣的氧化劑以及傳輸?shù)饺剂想姵氐漠a(chǎn)品氫流M 的部分產(chǎn)生電流。合適的燃料電池的說明性的、非排他的實(shí)例包括質(zhì)子交換膜(PEM)燃料 電池和堿性燃料電池。其它的實(shí)例包括固體氧化物燃料電池、磷酸燃料電池和熔融碳酸鹽 燃料電池。燃料電池堆70可具有任何合適的構(gòu)造?？捎糜诎ǜ鶕?jù)本公開內(nèi)容的制氫燃料 加工組件的制氫燃料電池系統(tǒng)中的燃料電池系統(tǒng)、燃料電池堆及其部件的說明性的、非排 他的實(shí)例，公開在美國(guó)專利第 4，214，969,4, 583，583,5, 300，370,5, 484，666,5, 879，826、 6，057，053和6，403，249號(hào)中，這些專利完整的公開內(nèi)容在此以引用方式并入。另外的實(shí)例 公開在美國(guó)專利申請(qǐng)公布第2006/0093890和2006/0M6331號(hào)中，這些專利申請(qǐng)的完整的 公開內(nèi)容在此以引用方式并入。以下情況在本公開內(nèi)容范圍內(nèi)，即根據(jù)本公開內(nèi)容的蒸汽重整氫生成組件10，可 使用在其中期望具有氫氣源和/或可用于生產(chǎn)氫氣以用于儲(chǔ)存和以后消耗的其它應(yīng)用中。 換句話說，雖然根據(jù)本公開內(nèi)容的氫生成組件10可以與燃料電池堆一起使用，以提供用于
15滿足外加的電載荷的燃料電池系統(tǒng)，但以下情況也在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，即氫生成組件 可獨(dú)立于燃料電池堆使用。產(chǎn)能系統(tǒng)或燃料電池系統(tǒng)43可適用于提供電力，以滿足來自至少一個(gè)能耗設(shè)備 45的外施載荷。能耗設(shè)備的說明性、非排他的實(shí)例包括但不限于機(jī)動(dòng)車、休閑車、建筑車輛 或工業(yè)車輛、小船或其它小型出海船舶，以及一個(gè)或多個(gè)下述內(nèi)容的任何組合，即住宅、商 業(yè)辦公室或建筑物、街道、工具、燈和發(fā)光組件、收音機(jī)、器具(包括家用器具)、計(jì)算機(jī)、工 業(yè)裝備、信號(hào)和通訊設(shè)備、收音機(jī)、小船上的供電部件、休閑車或其它車輛、蓄電池充電器、 自給電池充電器、移動(dòng)設(shè)備、移動(dòng)工具、緊急響應(yīng)單位、生命保障設(shè)備、病人的監(jiān)控設(shè)備、以 及甚至產(chǎn)能系統(tǒng)43的輔助設(shè)備電需求，燃料電池堆70形成產(chǎn)能系統(tǒng)43的一部分。正如這 里所使用的，能耗設(shè)備45用于示意性地且通常指代適合于從根據(jù)本公開內(nèi)容的產(chǎn)能系統(tǒng) 或燃料電池系統(tǒng)中獲得電力的一個(gè)或多個(gè)能耗設(shè)備。以下情況也在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)， 即根據(jù)本公開內(nèi)容的產(chǎn)能系統(tǒng)包括這樣的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括根據(jù)本公開內(nèi)容的蒸汽重整氫 生成組件(或制氫燃料加工組件)，該產(chǎn)能系統(tǒng)可與至少一個(gè)耗能設(shè)備整合或以其他方式 結(jié)合或通常罩在至少一個(gè)耗能設(shè)備內(nèi)，如以47所示意性地說明的。在包括根據(jù)本公開內(nèi)容的蒸汽重整制氫組件的便攜式產(chǎn)能系統(tǒng)的上下文中，氫生 成組件適合于產(chǎn)生氫氣的速率和燃料電池堆70的額定功率輸出有助于或以其它的方式界 定能耗設(shè)備的數(shù)量和/或類型，系統(tǒng)43適合于對(duì)該能耗設(shè)備供電。因此，盡管并不要求包括 (但不限于)根據(jù)本公開內(nèi)容的較小的、便攜式產(chǎn)能系統(tǒng)的所有燃料產(chǎn)能系統(tǒng)(或制氫燃料 電池系統(tǒng))都這樣，但是該系統(tǒng)可設(shè)計(jì)成或以其它方式配置成，具有1000瓦或更小的額定 的/預(yù)定的最大功率輸出和相應(yīng)的氫氣生產(chǎn)率。在某些實(shí)施方式中，該系統(tǒng)可設(shè)計(jì)成或以 其它方式配置成，具有額定的/預(yù)定的最大功率輸出和相應(yīng)的氫氣生產(chǎn)率；并且在某些實(shí) 施方式中，具有500瓦或更小的額定的/預(yù)定的最大功率輸出。在某些實(shí)施方式中，該系統(tǒng) 可設(shè)計(jì)成或以其它方式配置成，具有300瓦或更小或甚至250瓦的額定的/預(yù)定的最大功 率輸出和相應(yīng)的氫氣生產(chǎn)率。該系統(tǒng)通常具有至少100瓦的額定的或最大的功率輸出，盡 管這并不是所有的實(shí)施方式必需的?？捎筛鶕?jù)本發(fā)明內(nèi)容的系統(tǒng)利用的1000瓦或更小的功率輸出的說明性的、非排 他的實(shí)例包括但并不限于500-800瓦、500-750瓦、750-1000瓦、200-500瓦、250-500瓦、 300-600瓦和400-800瓦。可由根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容的系統(tǒng)利用的500瓦或更小的功率輸出 的說明性的、非排他的實(shí)例包括但并不限于25-500瓦、50-200瓦、50-250瓦、150-250瓦、 350-450瓦、100-400瓦、100-300瓦和250-450瓦?？捎筛鶕?jù)本發(fā)明內(nèi)容的系統(tǒng)利用的300 瓦或更小的功率輸出的說明性的、非排他的實(shí)例包括但并不限于100-300瓦、75-300瓦、 100-200瓦、200-300瓦、150-300瓦和250-300瓦。盡管不是必需的，但是這些系統(tǒng)可以為 相對(duì)重量輕的和緊湊的，例如尺寸設(shè)計(jì)成適于由個(gè)人手工運(yùn)輸。當(dāng)燃料電池系統(tǒng)43適合于具有IkW或更小的額定功率輸出例如上述討論的功率 輸出時(shí)，相應(yīng)的氫生成組件10可配置成在產(chǎn)品氫流M中提供適當(dāng)?shù)臍錃饬魉?，以使一個(gè)或 多個(gè)燃料電池堆能夠產(chǎn)生這種功率輸出。例如，這里所說明的氫生成組件當(dāng)滿負(fù)荷操作時(shí)， 可適合于生產(chǎn)少于20slm(標(biāo)準(zhǔn)升每分鐘)的氫氣，該范圍的說明性的子集包括少于15slm、 少于lOslm、少于5slm、13-15slm、34slm和2-4slm的氫氣。對(duì)于額定產(chǎn)生250瓦/小時(shí)的 燃料電池系統(tǒng)43，氫生成組件10的合適容量的說明性的、非排他的實(shí)例是34slm的氫氣。
然而，以下情況在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，即根據(jù)本公開內(nèi)容的蒸汽重整氫生成組 件(與并有蒸汽重整氫生成組件的產(chǎn)能系統(tǒng))可構(gòu)造成任何合適的規(guī)模，例如取決于產(chǎn)品 氫流M中的氫氣的期望流速、產(chǎn)能系統(tǒng)的期望的額定功率輸出、由產(chǎn)能組件供電的能耗設(shè) 備的類型和/或數(shù)量、用于氫生成組件和/或產(chǎn)能組件的可用尺寸上的限制等等。在某些實(shí) 施方式中，可期望產(chǎn)生具有至少IkW例如在l-2kw的范圍內(nèi)的額定(設(shè)定的)功率輸出的 根據(jù)本公開內(nèi)容的產(chǎn)能組件，并且該產(chǎn)能組件包括氫生成組件，該氫生成組件適合于提供 必需的氫氣以產(chǎn)生所需的電來滿足這樣的施加載荷。在其它應(yīng)用中，可期望該組件具有至 少2kW的功率輸出，例如在2-4kW、3-5kW、4-6kW、10kW或更多的范圍內(nèi)。例如，這樣的燃料 電池系統(tǒng)可用于為家庭或其它住宅、小辦公室或具有相似能量需求的其它能耗設(shè)備供電。以下情況在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，即在此所公開的、說明的和/或并入的蒸汽重 整氫生成組件、燃料加工組件、啟動(dòng)組件、原料傳輸系統(tǒng)、燃料電池堆和/或燃料電池系統(tǒng) 的實(shí)施方式，可以相應(yīng)部件中的兩個(gè)或更多個(gè)的組合的方式利用以增加其容量。例如，如果 氫生成組件的特定的實(shí)施方式適合于產(chǎn)生34slm的氫氣，那么兩個(gè)這種組件可用于產(chǎn)生 6-8slm的氫氣。因此，在此公開的組件和系統(tǒng)可稱作可擴(kuò)展的系統(tǒng)(scalable system)。以 下情況在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，即在此描述的、說明的和/或并入的氫生成組件、燃料加工 組件、啟動(dòng)組件、燃料電池堆、燃料加工組件和/或加熱組件，可配置成可選擇地相互連接 的模塊單元。燃料電池堆70可接收所有的產(chǎn)品氫流24。流M中的一些或全部可另外地或可選 擇地，通過合適的管道傳輸以用于另一個(gè)耗氫過程、用作燃料或用于加熱而燃燒、或儲(chǔ)存以 備后用。作為說明性的、非排他的實(shí)例，儲(chǔ)氫設(shè)備80在圖1和圖2中示出。設(shè)備80適合于 儲(chǔ)存產(chǎn)品氫流M的至少一部分。例如，當(dāng)堆70的氫氣需求少于燃料加工組件14的氫輸出 時(shí)，過量的氫氣儲(chǔ)存在設(shè)備80中。合適的儲(chǔ)氫設(shè)備的說明性的、非排他的實(shí)例包括氫化物 床和加壓罐。盡管不要求，但是燃料加工組件14或燃料電池系統(tǒng)43包括存儲(chǔ)的氫氣供應(yīng) 的的益處在于，當(dāng)燃料加工組件14不能滿足堆70的氫氣需求或使用流M的其它應(yīng)用的氫 氣需求的情況下，這種供應(yīng)可用于滿足這些氫氣需求。這些情況的實(shí)例包括當(dāng)燃料加工組 件從冷態(tài)或不活動(dòng)狀態(tài)啟動(dòng)時(shí)、從空載狀態(tài)逐漸加載(被加熱和/或加壓)時(shí)、為維護(hù)或維 修而停機(jī)時(shí)，以及當(dāng)燃料電池堆或應(yīng)用需要比從燃料加工組件的最大可獲得產(chǎn)量還要大的 流速的氫氣時(shí)。另外地或可選擇地，存儲(chǔ)的氫氣還可用作可燃的燃料流，以加熱燃料加工組 件或燃料電池系統(tǒng)。與燃料電池堆不直接連結(jié)的燃料加工組件，仍然可包括至少一個(gè)儲(chǔ)氫 設(shè)備，由此使來自這些燃料加工組件的產(chǎn)品氫流也能儲(chǔ)存以備后用。正如圖1和圖2中的虛線所示，重整器14可以但不必需包括精煉區(qū)域(polishing region) 90o如所示，精煉區(qū)域90接收來自純化區(qū)域30的富氫流32，并通過減小其中所選 成分的濃度或移除其中所選成分而進(jìn)一步純化所述流。例如，當(dāng)流32預(yù)期使用在燃料電 池堆例如堆70中時(shí)，可損壞燃料電池堆的成分例如一氧化碳和二氧化碳，可從富氫流中移 除。一氧化碳的濃度可減小到小于10ppm(百萬分之一)、小于5ppm、或小于lppm。二氧化 碳的濃度通?？纱笥谝谎趸嫉臐舛?。例如小于25%、小于10%、小于或小于50ppm的 二氧化碳濃度可以是可接受的。應(yīng)理解，這里呈現(xiàn)的可接受的最大濃度是說明性的實(shí)例，且 除了這里呈現(xiàn)的那些濃度之外的濃度可使用且在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)。例如，特定的用戶 和制造商可能要求與這里說明的濃度不同的最小的或最大的濃度水平或范圍。類似地，當(dāng)燃料處理器14沒有和燃料電池堆一起使用時(shí)，或當(dāng)燃料處理器14和更耐受這些雜質(zhì)的燃 料電池堆一起使用時(shí)，那么產(chǎn)品氫流可含有較大量的這些氣體。精煉區(qū)域90包括用于移除流32中所選成分或減小流32中所選成分的濃度的任 何合適的結(jié)構(gòu)。例如，當(dāng)產(chǎn)品流預(yù)期使用在PEM燃料電池堆或使用在其中如果所述流含有 超過預(yù)定濃度的一氧化碳或二氧化碳則被損壞的其它設(shè)備中時(shí)，可以期望包括至少一個(gè)甲 烷化催化劑床92。床92將一氧化碳和二氧化碳轉(zhuǎn)變成甲烷和水，這兩者都不會(huì)損壞PEM燃 料電池堆。精煉區(qū)域90還可包括另一個(gè)制氫區(qū)域沈’例如另一個(gè)重整催化劑床，以將任何 未反應(yīng)的原料轉(zhuǎn)變成氫氣。在這樣的實(shí)施方式中，優(yōu)選第二重整催化劑床位于甲烷化催化 劑床上游，以便甲烷化催化劑床下游不用再次引入二氧化碳或一氧化碳。精煉區(qū)域90還可 描述成純化區(qū)域的另一個(gè)實(shí)例，并且可單獨(dú)使用或與本文描述的、說明的和/或并入的其 它純化區(qū)域組合使用。根據(jù)本公開內(nèi)容的氫生成組件10和/或燃料電池系統(tǒng)43還可以(但不要求)包 括電池組或其它合適的儲(chǔ)電設(shè)備94。設(shè)備94可另外地或可選擇地稱為儲(chǔ)能設(shè)備。設(shè)備94 可適合于提供功率輸出，以滿足組件10和/或系統(tǒng)43的輔助設(shè)備需求的至少一部分(例 如為原料傳輸系統(tǒng)12供電)。設(shè)備94可另外地或可選擇地適合于滿足燃料電池系統(tǒng)43的 外施載荷的至少一部分，例如當(dāng)燃料電池堆不產(chǎn)生電流和/或不能滿足外施載荷時(shí)。在某 些實(shí)施方式中，設(shè)備94可以是可再充電的設(shè)備，該可再充電的設(shè)備適合于儲(chǔ)存由燃料電池 堆70產(chǎn)生的電位或功率輸出的至少一部分。與上述關(guān)于過量氫氣的討論相類似，燃料電池 堆70可產(chǎn)生超出滿足設(shè)備45所施加或應(yīng)用的載荷所必需的功率輸出的功率輸出，包括為 燃料電池系統(tǒng)43供電所需的載荷。與上述關(guān)于過量氫氣的討論進(jìn)一步相類似，這種過量功率輸出可用于燃料電池系 統(tǒng)之外的其它應(yīng)用，和/或由燃料電池系統(tǒng)儲(chǔ)存以備后用。例如，電池組或其它儲(chǔ)存設(shè)備可 提供系統(tǒng)43在啟動(dòng)期間所使用的電力或提供其中系統(tǒng)不產(chǎn)生電和/或氫氣的其它應(yīng)用所 使用的電力。在圖1和圖2中，流量調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)大體上以200指出，并且示意性地表示任何合適的 歧管、閥、控制器、開關(guān)、總線(bus)和類似物，用于可選擇地分別將氫氣和/或燃料電池堆 的功率輸出傳輸至儲(chǔ)氫設(shè)備80和儲(chǔ)能設(shè)備94中，并且將存儲(chǔ)的氫氣和存儲(chǔ)的功率輸出從 儲(chǔ)氫設(shè)備80和儲(chǔ)能設(shè)備94中取出。如圖1和圖2中以202以虛線所指出的，燃料電池系統(tǒng)可以但不是必需包括至少 一個(gè)功率管理模塊202。功率管理模塊202包括任何合適的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)用于調(diào)整或以其 它的方式調(diào)節(jié)由燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)生的電輸出，例如用于傳輸至能耗設(shè)備45。功率管理模塊 202可包括這樣的說明性結(jié)構(gòu)，如降壓和/或升壓轉(zhuǎn)換器、開關(guān)、逆變器、繼電器、電源濾波 器以及類似物。以下情況在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，即根據(jù)本公開內(nèi)容的蒸汽重整氫生成組件和/ 或燃料電池系統(tǒng)，可沒有計(jì)算機(jī)化的控制器和控制系統(tǒng)。在這樣的實(shí)施方式中，該系統(tǒng)的復(fù) 雜性可以較小，因?yàn)榕c包括控制器的可比較的組件或系統(tǒng)相比，它可不包括那么多的傳感 器、通信連接設(shè)備、驅(qū)動(dòng)器及類似物，并且它可具有較低的輔助設(shè)備需求。然而，在某些實(shí)施 方式中，可能期望包括控制器，例如以使組件或系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)操作自動(dòng)化，以調(diào)節(jié)組件 或系統(tǒng)等的操作。
可沒有計(jì)算機(jī)化的控制器與計(jì)算機(jī)化的控制系統(tǒng)的本制氫燃料電池系統(tǒng)的一個(gè) 方面是反饋設(shè)備，該反饋設(shè)備配置成調(diào)節(jié)或調(diào)整制氫區(qū)域26的性能。如上述所討論的，溫 度敏感的或溫度響應(yīng)的閥組件100可配置成響應(yīng)與閥組件熱連通的氣流的溫度而提供制 氫區(qū)域沈的加熱的自動(dòng)的、非計(jì)算機(jī)實(shí)施的反饋控制。例如，當(dāng)與閥的位置相關(guān)聯(lián)的流的 溫度高于預(yù)定的或預(yù)選擇的閾值溫度或溫度范圍時(shí)，閥可通過降低副產(chǎn)品流由純化區(qū)域流 向加熱組件的流速，來自動(dòng)地響應(yīng)該過高的溫度。該副產(chǎn)品流的流速減小，可引起純化區(qū)域 的輸出流區(qū)域中的壓力升高(即系統(tǒng)的“背壓”或閥組件的上游壓力可能會(huì)升高)。這可以 增大在純化區(qū)域的輸出流區(qū)域與富氫流區(qū)域之間的壓力差，這由此可以增大富氫流中的氫 氣的量，這由此可以減小副產(chǎn)品流中的氫氣的量，這由此可以減小副產(chǎn)品流的燃燒值，這由 此可以減小加熱組件的燃燒器輸出，這由此可以降低制氫區(qū)域的溫度，這由此可以降低觸 發(fā)整個(gè)溫度響應(yīng)的調(diào)整過程的相應(yīng)流的溫度。類似地，如果與閥的位置相關(guān)聯(lián)的流的溫度低于預(yù)定的或預(yù)選擇的閾值溫度或溫 度范圍，則溫度響應(yīng)閥組件100可提供自動(dòng)的、非計(jì)算機(jī)實(shí)施的反饋響應(yīng)。在不存在典型的 基于微處理器的控制器的情況下，閥可通過增大來自純化區(qū)域的副產(chǎn)品流的流速，來自動(dòng) 地響應(yīng)于降低的流溫度。該副產(chǎn)品流的流速增大，可引起純化區(qū)域的輸出流區(qū)域中的壓力 降低(即系統(tǒng)的“背壓”或閥組件上游的壓力可能會(huì)降低)。這減小在純化區(qū)域的輸出流區(qū) 域與富氫流區(qū)域之間的壓力差，這由此減小富氫流中的氫氣的量，這由此增大副產(chǎn)品流中 的氫氣的量，這由此增大副產(chǎn)品流的燃燒值，這由此增大加熱組件的燃燒器輸出，這由此升 高制氫區(qū)域的溫度，這由此升高觸發(fā)整個(gè)調(diào)整過程的相應(yīng)流的溫度。其溫度可用于誘導(dǎo)溫度響應(yīng)閥組件的自動(dòng)響應(yīng)的流包括以下流中的至少一種或 多種來自純化區(qū)域的副產(chǎn)品流34、來自純化區(qū)域的富氫(或滲透物)流32和/或來自制 氫區(qū)域的輸出(或重整產(chǎn)品)流觀，及其它流。在某些應(yīng)用中，如果閥組件的位置與輸出 (或混合氣)流的溫度相關(guān)聯(lián)，例如如果輸出流流過閥組件的至少一部分，則閥組件可具有 更迅速的響應(yīng)時(shí)間。具體地，因?yàn)檫@一氣流離開純化區(qū)域，因此它的溫度比產(chǎn)品氫流或副產(chǎn) 品流更緊密地與純化區(qū)域的溫度相關(guān)聯(lián)。然而，且如上所指出，根據(jù)本公開內(nèi)容的閥組件 100可另外地或可選擇地配置成響應(yīng)于其它氣流的溫度。制氫區(qū)域中的溫度響應(yīng)閥組件和/或管道的合適的構(gòu)造的示意圖在圖3中示出， 并且大體上以100指出。在所說明的、非排他的實(shí)例中，溫度響應(yīng)閥組件100包括具有外壁 102與內(nèi)壁104的罩106。內(nèi)壁界定閥管道或閥通道110，該閥管道或閥通道110設(shè)計(jì)成或 適合于在氣流流過溫度響應(yīng)閥組件時(shí)，將閥管道或閥通道Iio內(nèi)的氣體流108輸送。對(duì)于 “輸送”，其意指罩內(nèi)的腔或管道界定或限制用于氣體流動(dòng)的通道。當(dāng)氣體流動(dòng)通過管道時(shí)， 流過管道的氣體會(huì)與罩的至少一部分熱接觸或熱連通。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，氣體流動(dòng)會(huì)將 其熱含量的至少一部分傳送或傳遞給罩。罩106可另外地或可選擇地稱作溫度響應(yīng)閥組件 100的主體或殼體。溫度響應(yīng)閥組件100包括限制性組件112，限制性組件112配置成可選擇地和自 動(dòng)地調(diào)節(jié)被輸送的氣體流108是否可穿過或經(jīng)過限制性組件以及被輸送的氣體流108可穿 過或經(jīng)過限制性組件的程度，例如通過一個(gè)或多個(gè)閥口(valve orifice) 113。圖3中，閥 口 113的說明性的、非排他的實(shí)例以虛線顯示為在限制性組件和罩的內(nèi)壁104之間延伸并 且穿過限制性組件，閥口 113可另外地或可選擇地描述為在限制性組件的相對(duì)部分之間延伸。圖3中，限制性組件以實(shí)線示意性地說明成大體上居中位于閥組件內(nèi)，但這不是所有的 實(shí)施方式都要求的。例如，以下情況也在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，即限制性組件定位在閥組件 的端部區(qū)域，諸如閥組件的入口或出口處。作為說明性的、非排他的實(shí)例，限制性組件112 可完全地罩在或支撐在輸送的氣流所流過的通道110內(nèi)。作為另一個(gè)說明性的、非排他的 實(shí)例，限制性組件112可罩在通道內(nèi)但在通道的一側(cè)和/或部分地罩在管道罩內(nèi)。作為另 外的說明性的、非排他的實(shí)例，限制性組件可至少部分地延伸超出相應(yīng)的溫度響應(yīng)閥組件 的通道和/或罩，或可至少部分地延伸到相應(yīng)的溫度響應(yīng)閥組件的通道和/或罩的外部。為 了用圖描繪該合適位置的范圍，在圖3中限制性組件112以虛線示意性地說明成緊鄰溫度 響應(yīng)閥組件100的入口和出口。正如所討論的，一個(gè)或多個(gè)閥口 113的相對(duì)尺寸至少響應(yīng)于限制性組件的溫度而 變化，限制性組件可響應(yīng)于閥組件中的氣體流動(dòng)的溫度。作為說明性的、非排他的實(shí)例，限 制性組件112可界定一個(gè)或多個(gè)閥口，該一個(gè)或多個(gè)閥口共同地允許充足的氣體流108穿 過閥組件，以在氣體流被燃燒以產(chǎn)生加熱的排氣流時(shí)，維持燃料加工組件的制氫區(qū)域在預(yù) 定的或預(yù)選擇的制氫溫度。當(dāng)限制性組件的溫度升高時(shí)，限制性組件可通過減小一個(gè)或多 個(gè)閥口的尺寸并由此減小每單位時(shí)間可流過該閥口的氣體的量而自動(dòng)地做出響應(yīng)，這又減 小要形成加熱的排氣流的可燃?xì)怏w的流量，這又降低制氫區(qū)域的溫度。類似地，當(dāng)限制性組 件的溫度降低時(shí)，限制性組件可通過增大一個(gè)或多個(gè)閥口的尺寸并由此增大每單位時(shí)間可 流過該閥口的氣體的量而自動(dòng)地做出響應(yīng)，這又增大要形成加熱的排氣流的可燃的氣體的 流量，這又升高制氫區(qū)域的溫度。在某些實(shí)施方式中，限制性組件可配置成允許氣體流過閥 組件而不顧及限制性組件的溫度，且限制性組件由此調(diào)節(jié)每單位時(shí)間可流過閥組件的氣體 的量，無論氣體是否可流過閥組件。在其它實(shí)施方式中，限制性組件可包括一系列相關(guān)的構(gòu) 型，該一系列相關(guān)的構(gòu)型不僅包括閥口的各種尺寸，而且還包括其中一個(gè)或多個(gè)閥口關(guān)閉 或以其它的方式阻塞以阻止氣體流過閥組件的構(gòu)型。在圖3中，限制性組件112被示意性地說明，并且包括閥構(gòu)件或阻礙元件114，閥 構(gòu)件或阻礙元件114相對(duì)于限制性組件的第二部分的相對(duì)位置和/或方位確定氣體是否可 流過閥組件以及氣體可流過閥組件的程度。該限制性組件的第二部分可稱作限制性組件的 支撐構(gòu)件或支架構(gòu)件116，并且可具有任何合適的結(jié)構(gòu)，以用于響應(yīng)阻礙元件與支架構(gòu)件的 相對(duì)移動(dòng)而與阻礙元件一起可選擇地界定一個(gè)或多個(gè)閥口。支撐構(gòu)件116的合適結(jié)構(gòu)的說 明性的、非排他的實(shí)例包括閥組件的罩、延伸入閥組件的管道110內(nèi)的內(nèi)部突出物或凸緣、 阻礙元件的區(qū)域、限制罩的通道的橫截面面積的軸頸或軸襯、附接至或鄰近閥組件的通道 的入口或出口的聯(lián)接器、另一個(gè)阻礙元件等。換句話說，只要這種結(jié)構(gòu)存在，與阻礙元件配 合以可選擇地并且自動(dòng)地界定氣體是否可流過溫度響應(yīng)閥組件以及氣體可流過溫度響應(yīng) 閥組件的程度的特定結(jié)構(gòu)不是關(guān)鍵的。因此，以下情況在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，即阻礙構(gòu)件 可相對(duì)于支撐構(gòu)件而膨脹或收縮、伸長(zhǎng)或縮短和/或偏斜或彎曲，以界定一個(gè)或多個(gè)閥口 的相對(duì)尺寸。另外地或可選擇地，兩個(gè)或更多個(gè)阻礙構(gòu)件或阻礙構(gòu)件的區(qū)域可向著彼此移 動(dòng)或遠(yuǎn)離彼此移動(dòng)、向著罩的內(nèi)壁移動(dòng)或遠(yuǎn)離罩的內(nèi)壁移動(dòng)等等，以界定一個(gè)或多個(gè)閥口 的相對(duì)尺寸。一個(gè)或多個(gè)閥口可稱作閥口組件，且這里所稱的“尺寸”意圖指代氣體可流過 的閥口組件的橫截面面積，例如橫向于氣體流動(dòng)穿過口組件的(層流(laminar)或標(biāo)準(zhǔn)化 (normalize))方向測(cè)量的。
正如所討論的，閥組件100的限制性組件112的這種相對(duì)構(gòu)型是自動(dòng)的，并且不需 要電的、計(jì)算機(jī)實(shí)施的、人工的、液壓的或其它控制的信號(hào)或命令。相反，響應(yīng)是自動(dòng)的，并 且對(duì)至少所關(guān)注的氣流的溫度做出響應(yīng)。限制性組件的相對(duì)移動(dòng)可經(jīng)由任何合適的機(jī)制給 予，所述機(jī)制包括形成限制性組件的材料和/或其熱膨脹系數(shù)。例如，阻礙構(gòu)件相對(duì)于支撐 構(gòu)件可具有極大不同的熱膨脹系數(shù)(至少在預(yù)定的溫度范圍內(nèi)，該預(yù)定的溫度范圍包括閥 組件允許充足的氣體流動(dòng)穿過閥組件以維持制氫區(qū)域在合適的制氫溫度的溫度)，以通過 以下來響應(yīng)于溫度的變化當(dāng)阻礙構(gòu)件和支撐構(gòu)件因該熱膨脹系數(shù)的不同而相對(duì)彼此移動(dòng) 時(shí)改變一個(gè)或多個(gè)閥口的尺寸。該相對(duì)移動(dòng)可由阻礙元件單獨(dú)進(jìn)行，或由阻礙構(gòu)件和支撐 構(gòu)件一起進(jìn)行。作為合適材料的說明性的、非排他的實(shí)例，不銹鋼304和Kovar (—種鎳鈷 鐵合金)是適合用于根據(jù)本公開內(nèi)容的溫度響應(yīng)閥組件100的限制性組件112的阻礙構(gòu)件 和支撐構(gòu)件的材料的實(shí)例，且SS 304相比于Kovar具有相對(duì)高的熱膨脹系數(shù)(CTE)。另外 地或可選擇地，至少阻礙構(gòu)件可由雙金屬材料形成，該雙金屬材料響應(yīng)于溫度的變化，彎曲 或以其它方式改變它相對(duì)于支撐構(gòu)件的相對(duì)方位。圖4和圖5提供了，阻礙構(gòu)件和支撐構(gòu)件之間的CTE的相對(duì)差異可如何自動(dòng)地調(diào) 節(jié)閥口 113的尺寸并且由此調(diào)節(jié)氣體穿過閥口 113的相對(duì)流速的圖解說明。圖4中，溫度 響應(yīng)閥組件100的一部分以橫截面的形式顯示。正如所示的，閥組件包括具有外壁102與 內(nèi)壁104的罩106，罩106界定或限制穿過閥組件的閥通道110。罩在該示意性實(shí)例中顯示 為具有圓形橫截面的構(gòu)型，但這不是所有實(shí)施方式都需要的。在圖4和圖5中稍微示意性 地說明的是具有阻礙構(gòu)件114的限制性組件112，阻礙構(gòu)件114延伸穿過支撐構(gòu)件116中的 開口 115，支撐構(gòu)件116在說明性實(shí)例中顯示為從內(nèi)壁104延伸進(jìn)入通道110。阻礙構(gòu)件和 支撐構(gòu)件之間的開放區(qū)(open area)表示閥口 113。為了說明的目的，認(rèn)為圖4中示意性地 顯示的構(gòu)型表示當(dāng)燃料加工組件的相應(yīng)制氫區(qū)域處在用于產(chǎn)生重整產(chǎn)品流的合適的制氫 溫度下時(shí)的溫度響應(yīng)閥組件，且來自純化區(qū)域的副產(chǎn)品流與閥組件流體地連接以流過閥組 件。因此，副產(chǎn)品流的溫度對(duì)限制性組件的阻礙構(gòu)件和支撐構(gòu)件的溫度會(huì)有影響。在圖5中，來自圖4的示意性地說明的閥組件被顯示為描繪限制性組件的溫度變 化，例如對(duì)副產(chǎn)品流具有高于圖4所表示的溫度的溫度所做出的響應(yīng)。如圖5所示，閥口的 相對(duì)尺寸比圖4的實(shí)例有所減小。因此，在這樣的實(shí)施方式中，較少的副產(chǎn)品流可通過閥組 件流到將副產(chǎn)品流接收為用于加熱制氫區(qū)域的可燃的燃料流的燃燒器或其它加熱組件。這 樣會(huì)在燃料加工組件中產(chǎn)生背壓，并降低制氫區(qū)域的溫度。當(dāng)制氫區(qū)域冷卻時(shí)，副產(chǎn)品流的 溫度也會(huì)變低，由此會(huì)使限制性組件冷卻，且從而使閥組件的尺寸返回至圖4所示的位置。 當(dāng)副產(chǎn)品流的溫度從圖4中表現(xiàn)的溫度下降時(shí)，可產(chǎn)生相似但相反的影響，例如圖5中虛線 所指出。在這個(gè)描繪的圖形實(shí)例中，支撐構(gòu)件的相對(duì)尺寸顯示為比阻礙構(gòu)件中的任何變化 都更加顯著地變化，例如當(dāng)支撐構(gòu)件受熱時(shí)由開口 115的橫截面面積的減小所表現(xiàn)的。這 說明支撐構(gòu)件是由具有比限制性構(gòu)件的CTE大的CTE的材料形成的。以下情況在本公開內(nèi) 容的范圍內(nèi)，即這種關(guān)系對(duì)于根據(jù)本公開內(nèi)容的某些限制性組件112可以是相反的。這在 圖4中以虛線示意性地描繪出，在圖4中虛線112表示為處于擴(kuò)大構(gòu)型的阻礙構(gòu)件112，例 如這在以下情況可以發(fā)生如果阻礙構(gòu)件從實(shí)線所示的構(gòu)型受熱，以及如果阻礙構(gòu)件相比 于支撐構(gòu)件具有更大的CTE。以下情況另外地或可選擇地處于本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，即閥組件的相對(duì)尺寸包括軸向與橫向(和/或橫向與縱向)兩者上的變化。圖4和圖5示意性地說明了，限制性組件可在一組操作條件下較大程度地上起到 阻礙通道110的作用，并在另一組操作條件下較小程度地起到阻礙通道110的作用。這些操 作條件可描述成限制性組件的活動(dòng)構(gòu)型(active configuration)，因?yàn)檫@些操作條件可對(duì) 應(yīng)于當(dāng)限制性組件由所關(guān)注的氣流加熱時(shí)的限制性組件的構(gòu)型。由此可見，限制性組件112 的多個(gè)部件的一系列的相對(duì)位置也可具有不活動(dòng)構(gòu)型(inactive configuration)，該不活 動(dòng)構(gòu)型指的是當(dāng)溫度響應(yīng)閥組件未被例如所關(guān)注的氣流加熱時(shí)限制性組件的相對(duì)位置，以 及由此的一個(gè)或多個(gè)閥口的尺寸。由不活動(dòng)構(gòu)型向活動(dòng)構(gòu)型的可逆且自動(dòng)的轉(zhuǎn)變，反之亦 然，可通過傳輸與閥組件熱連通的所關(guān)注的氣流來啟動(dòng)，并且在包括以上所述的那些的多 個(gè)活動(dòng)構(gòu)型之間的可逆且自動(dòng)的轉(zhuǎn)變，可由所關(guān)注的氣流例如通過溫度響應(yīng)閥組件100的 非零流速的變化來啟動(dòng)。在沒有外部控制信號(hào)的情況下，溫度響應(yīng)閥組件100可以可逆地 采取這些活動(dòng)構(gòu)型和不活動(dòng)構(gòu)型(或它們之間的位置的連續(xù)體(continuum)中的任何一 個(gè))，且構(gòu)象轉(zhuǎn)變依賴于限制性組件的構(gòu)成材料的溫度。已經(jīng)進(jìn)行了限制氣體例如副產(chǎn)品流通過在溫度響應(yīng)閥組件上游的燃料加工組件 中產(chǎn)生背壓的閥組件的流速。只要當(dāng)燃料加工組件的部件以其它方式在可接受的參數(shù)下 操作時(shí)，在使用閥組件期間允許燃料加工組件的連續(xù)操作，則產(chǎn)生背壓的程度對(duì)于本公開 內(nèi)容不是關(guān)鍵的。在某些實(shí)施方式中，溫度響應(yīng)閥組件可配置成，限制性組件中的溫度每 變化一度(攝氏度)產(chǎn)生至少0.25psi的背壓。溫度響應(yīng)閥組件可配置成產(chǎn)生的背壓 的其它說明性的、非排他的實(shí)例包括至少0. 4psi/°C、至少0. 5psi/°C、至少0. 8psi/V、 至少 lpsi/ °C、至少 1. 2psi/ °C、至少 2psi/ °C、0. 25-0. 75psi/ °C、0. 5-1. 5psi/ "C 和 1-2. 5psi/°C。以下情況還在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，即限制性組件可以是可調(diào)節(jié)的限制性組 件，因?yàn)樵谑褂瞄y組件之前可由用戶選擇阻礙構(gòu)件與支撐構(gòu)件的移動(dòng)的相對(duì)方位和/或范 圍。在圖3顯示的溫度響應(yīng)閥組件100的示意性的、非排他的實(shí)例中，所關(guān)注的氣流與 主題氣流是相同的氣流，其作為氣體流108流過通道110。以下情況也在本公開內(nèi)容的范圍 內(nèi)，即閥組件的限制性組件的構(gòu)型至少部分地由燃料加工組件內(nèi)的另一種流體流的溫度例 如未流過通道110的所關(guān)注的氣流的溫度界定。例如并且如所討論的，溫度響應(yīng)閥組件可 包括罩，該罩界定先前討論的通道110，通道110用于輸送作為氣體流108的主題氣流，該 主題氣流的流量由限制性組件自動(dòng)地調(diào)節(jié)。罩可還界定第二通道210，第二通道210輸送 作為第二氣體流208的所關(guān)注的氣流，該所關(guān)注的氣流與限制性組件熱連通。因此，流過通 道210的所關(guān)注的氣流的溫度可影響閥組件的限制性組件的構(gòu)型，并由此影響主題氣流被 限制流過限制性組件的閥口組件113的程度。這樣的溫度響應(yīng)閥組件100的說明性的、非排他的實(shí)例顯示在圖6和圖7中。在 圖6中，罩106界定通道110和210，通道110和210以橫向間隔的關(guān)系彼此平行(或大體 上平行)延伸。圖7中，罩106合并有殼管式構(gòu)造(shell-and-tube construction)，在該 殼管式構(gòu)造中，通道110以嵌套布置的方式延伸入通道210內(nèi)，但與通道210流體地隔離。 氣體流108和208可分別以并流或逆流的方向流過通道110和210。圖7可另外地或可選 擇地描述成示意性地表示閥組件100，在該閥組件100中，所關(guān)注的氣流在主題氣流在其內(nèi) 流動(dòng)的通道的相對(duì)側(cè)上流動(dòng)。在示意性地說明的圖3和圖6-7中，通道已經(jīng)被說明成直線通道。然而，以下情況在本公開的范圍內(nèi)，即可使用任何合適的幾何形狀或相對(duì)的幾何形狀， 例如弓形的通道、螺旋形或盤繞的通道等等。此外，溫度響應(yīng)閥組件100可與任何裝備或流 體流熱連通，該裝備或流體流的溫度與相應(yīng)的燃料加工組件的制氫區(qū)域的性能相關(guān)聯(lián)。根據(jù)本公開內(nèi)容的溫度響應(yīng)閥組件100的較少示意性的說明性的、非排他的實(shí)例 顯示在圖8和圖9中。圖8提供溫度響應(yīng)閥組件的實(shí)例，其中所關(guān)注的氣流與主題氣流是 相同的氣流。在這一實(shí)例中，這一氣流作為氣體流108流過閥組件內(nèi)的通道110，如由限制 性組件112調(diào)節(jié)的。如所描繪的，閥組件包括罩106和任選的導(dǎo)槽組件(throat assembly) 或聯(lián)接器120，每一個(gè)可至少起到與通向或離開閥組件的罩的流體通道的另一部分提供位 置流體連接(location-providing fluid connection)的作用。因?yàn)闇囟软憫?yīng)閥組件100 可提供用于所關(guān)注的氣流的流體管道的至少一部分，因此罩106與導(dǎo)槽組件120兩者可界 定主題氣流可流過的內(nèi)部通道或腔110、110’。在圖9中，溫度響應(yīng)閥組件包括第一通道110 和第二通道210，主題氣流與所關(guān)注的氣流可分別作為氣流108和氣流208而流過第一通道 110和第二通道210。通道110和210可另外地或可選擇地分別(描述地)稱為調(diào)節(jié)氣體 通道和被調(diào)節(jié)的氣體通道。如所討論的，在這樣的實(shí)施方式中這些氣流可以是相同的或不 同的流。如進(jìn)一步所討論的，在某些實(shí)施方式中，所關(guān)注的氣流可以是來自燃料加工組件的 制氫區(qū)域的重整產(chǎn)品流，而主題氣流可以是來自純化區(qū)域的副產(chǎn)品流，該純化區(qū)域接收重 整產(chǎn)品流以分離重整產(chǎn)品流為副產(chǎn)品流和產(chǎn)品氫流。流過閥組件的副產(chǎn)品流可與燃燒器或 其它加熱組件流體連通，該燃燒器或其它加熱組件適合于接收副產(chǎn)品流并且適合于將副產(chǎn) 品流作為可燃的燃料流燃燒以產(chǎn)生加熱的排氣流或加熱的輸出流，以加熱至少燃料加工組 件的制氫區(qū)域，例如以維持制氫區(qū)域在合適的制氫溫度或制氫溫度范圍。在圖8和圖9所示的說明性的、非排他的實(shí)例中，溫度響應(yīng)閥組件100的導(dǎo)槽組件 120罩在罩106內(nèi)，并且每個(gè)導(dǎo)槽組件120的一部分延伸進(jìn)入由罩形成的通道內(nèi)。然而，以 下情況在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，即可以使用導(dǎo)槽組件的其它構(gòu)造，例如其它構(gòu)造可使導(dǎo)槽 組件能夠支撐在溫度響應(yīng)閥組件100的罩上、支撐在溫度響應(yīng)閥組件100的罩內(nèi)或支撐在 靠近溫度響應(yīng)閥組件100的罩附近，該溫度響應(yīng)閥組件100同時(shí)還支撐通道110內(nèi)的阻礙 構(gòu)件。還如所討論的，不是所有的實(shí)施方式都需要導(dǎo)槽組件120，且因此可以使用具有其它 構(gòu)型的支撐構(gòu)件和阻礙構(gòu)件的限制性組件。在圖8和圖9所示的說明性的、非排他的實(shí)例中，限制性組件描繪成包括細(xì)長(zhǎng)的阻 礙構(gòu)件114和支撐構(gòu)件116，阻礙構(gòu)件114和支撐構(gòu)件116形成導(dǎo)槽組件120的一部分。如 所討論的，其它構(gòu)型在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)。例如，支撐構(gòu)件116可代替地是成環(huán)形的或其 它突出物，該突出物自罩的殼體的內(nèi)壁104延伸，并且不形成導(dǎo)槽組件的一部分或其它流 體連接器的一部分，該導(dǎo)槽組件或其它的流體連接器位于閥組件與鄰近結(jié)構(gòu)之間。在所描 繪的實(shí)例中，阻礙元件包括端部區(qū)域122和124，其由導(dǎo)槽組件120分別地支撐在通道110 內(nèi)。端部區(qū)域124固定至導(dǎo)槽組件120上，并且以下情況在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，即端部區(qū) 域IM可以例如通過緊固件1 可調(diào)整地固定至導(dǎo)槽組件上。在描繪的實(shí)例中，緊鄰端部 區(qū)域1 的導(dǎo)槽組件包括多個(gè)未阻塞的開口 128，主題氣流可通過未阻塞的開口 1 流入通 道110內(nèi)，以形成氣體流108。阻礙構(gòu)件的端部區(qū)域122延伸穿過支撐構(gòu)件116中的開口 115，說明性的實(shí)例中支 撐構(gòu)件116在閥組件的導(dǎo)槽組件120中的一個(gè)中形成。如所示，端部區(qū)域122延伸完全穿過開口 115，并且終止于擴(kuò)大的頭部130，擴(kuò)大的頭部130比開口 115大。該構(gòu)型不是所有 的實(shí)施方式都需要的。在某些實(shí)施方式中，端部區(qū)域122可延伸僅部分地穿過開口 115，而 在某些實(shí)施方式中，端部區(qū)域122可在開口 115內(nèi)和緊鄰開口 115具有恒定的橫截面。一 個(gè)或多個(gè)閥口 113界定在阻礙構(gòu)件的端部區(qū)域122與支撐構(gòu)件之間。如所說明的，一個(gè)或 多個(gè)閥口由未被端部區(qū)域122占用的開口 115的一部分形成。如所討論的，限制性組件包括阻礙構(gòu)件和支撐構(gòu)件，阻礙構(gòu)件和支撐構(gòu)件配置成 響應(yīng)于至少所關(guān)注的氣流的溫度而相對(duì)彼此移動(dòng)。如進(jìn)一步所討論的，這種相對(duì)移動(dòng)可通 過由具有足夠不同的CTE的材料形成這些構(gòu)件以在所選擇的溫度范圍內(nèi)界定預(yù)定的相對(duì) 移動(dòng)范圍來實(shí)現(xiàn)。通常，具有較高CTE的材料在響應(yīng)于溫度的變化時(shí)，比具有較低CTE的材 料將經(jīng)歷更大的體積變化。因此，如果溫度響應(yīng)閥組件的限制性組件的罩、導(dǎo)槽組件或其 它支撐構(gòu)件相比于阻礙構(gòu)件具有更高的CTE，則對(duì)于給定的溫度變化，支撐構(gòu)件比阻礙構(gòu)件 將經(jīng)歷更大的體積變化。溫度響應(yīng)閥組件100的限制性組件的兩個(gè)部件的不同體積變化， 可導(dǎo)致支撐構(gòu)件與阻礙構(gòu)件之間的改變的空間關(guān)系，并由此導(dǎo)致由這些構(gòu)件界定的一個(gè)或 多個(gè)閥口 113的尺寸上的變化。例如，如果導(dǎo)槽組件和/或罩形成支撐構(gòu)件，并且相比于阻 礙構(gòu)件具有更高的CTE，那么如果限制組件的溫度升高，例如響應(yīng)于所關(guān)注的氣流的溫度升 高，罩/導(dǎo)槽組件可比阻礙構(gòu)件膨脹得更大。那么支撐構(gòu)件相對(duì)于阻礙構(gòu)件的相對(duì)較大膨 脹，可引起支撐構(gòu)件主要在一個(gè)方向上膨脹，或在多于一個(gè)方向例如沿著其橫軸和其縱軸 膨脹。在圖8和圖9所示的說明性實(shí)例中，阻礙構(gòu)件和支撐構(gòu)件可由下述的材料形成，即 對(duì)于所關(guān)注的氣流的溫度變化，所述材料具有足夠不同的熱膨脹系數(shù)以充分改變一個(gè)或多 個(gè)閥口的尺寸來調(diào)節(jié)穿過閥口的氣體流，例如調(diào)節(jié)副產(chǎn)品流的流速，該副產(chǎn)品流將用作燃 料以產(chǎn)生用于加熱相應(yīng)的燃料加工組件的制氫區(qū)域的加熱的排氣流。這種相對(duì)移動(dòng)的說明 性的、非排他的實(shí)例通過比較圖8和圖9的限制性組件而示出，其中圖9描繪了，端部區(qū)域 122的頭部130比圖8中還要遠(yuǎn)離開口 115延伸。這樣的結(jié)果可通過相比于支撐構(gòu)件116 具有更大的CTE的阻礙構(gòu)件114或其至少一部分而獲得。類似地，以下情況在本公開內(nèi)容 的范圍內(nèi)，即閥組件可代替地配置成將端部區(qū)域122的頭部拉向開口 115。例如，如果阻礙 構(gòu)件相比于支撐構(gòu)件具有更低的CTE。在某些實(shí)施方式中，導(dǎo)槽組件120如同上文描述的罩一樣，相比于阻礙構(gòu)件可具 有更高的CTE。因此，對(duì)于由導(dǎo)槽組件遇到或感測(cè)到的給定的溫度變化，導(dǎo)槽組件相比于阻 礙構(gòu)件114可經(jīng)歷更大的體積變化。在那種情況下，開口 115也可經(jīng)歷其尺寸的變化，因?yàn)?形成支撐構(gòu)件116的導(dǎo)槽組件120與阻礙構(gòu)件114的體積變化之間的差異可導(dǎo)致它們的相 對(duì)尺寸的差異，并由此導(dǎo)致開口 115的尺寸變化。不依賴于導(dǎo)槽組件的CTE與阻礙構(gòu)件的 CTE之間的關(guān)系，可以是這樣的情況，即導(dǎo)槽組件120與罩由相同材料構(gòu)造，使得它們具有 相同的CTE，并且響應(yīng)于給定的溫度范圍而膨脹和收縮至相同的程度。然而，以下情況在本 公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，即罩和導(dǎo)槽組件可僅具有相似的CTE，或它們具有不同的CTE，只要溫 度響應(yīng)閥組件100的整個(gè)功能未削弱。支撐構(gòu)件與阻礙構(gòu)件114之間的空間關(guān)系，在不存在由溫度響應(yīng)閥組件100感測(cè) 的溫度變化的情況下可以是可調(diào)節(jié)的。具體地，當(dāng)限制性構(gòu)件正在安裝時(shí)或否則處于不活 動(dòng)構(gòu)型時(shí)，可調(diào)節(jié)的或可重新定位的緊固件126可用于允許對(duì)阻礙構(gòu)件的相對(duì)位置選擇性地調(diào)節(jié)。例如，這種調(diào)節(jié)至少在所選擇的溫度范圍內(nèi)可在限制性組件的構(gòu)件之間界定構(gòu)型 的范圍，并從而界定一個(gè)或多個(gè)閥口的尺寸的范圍。螺紋緊固件是合適的可調(diào)節(jié)的緊固件 的說明性的、非排他的實(shí)例，但可使用其它緊固件。在所說明的實(shí)例中，頭部130包括槽或 凹處132，槽或凹處132按尺寸制造成接收螺絲刀或其它合適的打入工具的頂端，以便當(dāng)閥 組件處于不活動(dòng)構(gòu)型時(shí)，使用戶能手動(dòng)地轉(zhuǎn)動(dòng)阻礙構(gòu)件，并由此調(diào)整阻礙構(gòu)件相對(duì)于支撐 構(gòu)件的軸向位置。這種情況可能會(huì)發(fā)生在，例如，當(dāng)閥組件或相關(guān)的流體管道被拆解或以其 他方式操作以允許接近頭部時(shí)。還如所討論的，限制性組件的阻礙構(gòu)件和支撐構(gòu)件的相對(duì)移動(dòng)可以以任何合適的 方式實(shí)現(xiàn)，該方式可包括形成這些構(gòu)件的材料的CTE上的差異，但是該方式并非排他地需 要通過該差異來實(shí)現(xiàn)。雖然在本文中稱為阻礙構(gòu)件和支撐構(gòu)件，但是該術(shù)語(yǔ)并不是意圖要 求這些構(gòu)件中的每一個(gè)形成為單一結(jié)構(gòu)和/或由單一材料形成，也不是意圖排除這些構(gòu)件 中的每一個(gè)形成為單一結(jié)構(gòu)和/或由單一材料形成。下面列舉的段落闡明了描述根據(jù)本公開內(nèi)容的發(fā)明的說明性的、非排他的方式。 描述根據(jù)本公開內(nèi)容的發(fā)明的其它方式也在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)。1. 一種自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，包括制氫區(qū)域，其配置成產(chǎn)生含氫的重整產(chǎn)品氣流，該重整產(chǎn)品氣流含有作為主要組 分的氫氣；加熱組件，其配置成燃燒燃料流，以產(chǎn)生加熱的排氣流，以加熱制氫區(qū)域；分離區(qū)域，其配置成接收重整產(chǎn)品氣流，并配置成將重整產(chǎn)品氣流分離成至少產(chǎn) 品氫流和副產(chǎn)品流，產(chǎn)品氫流相比于重整產(chǎn)品氣流含有更高濃度的氫氣，副產(chǎn)品流相比于 重整產(chǎn)品氣流具有減小濃度的氫氣；第一流體管道，其在制氫區(qū)域與分離區(qū)域之間為重整產(chǎn)品氣流建立流體連通；第二流體管道，其在分離區(qū)域與加熱組件之間為副產(chǎn)品流建立流體連通；和自動(dòng)溫度響應(yīng)閥組件，其配置成響應(yīng)閥組件的溫度而可逆地改變產(chǎn)品氫流與副產(chǎn) 品流中的至少一個(gè)的氣體流動(dòng)。2.段落1的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，自動(dòng)溫度響應(yīng)閥組件配置成可逆地改變通 向加熱組件的副產(chǎn)品流的氣體流動(dòng)。3.段落1或段落2的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，自動(dòng)溫度響應(yīng)閥組件配置成可逆地 改變來自分離區(qū)域的產(chǎn)品氫流的氣體流動(dòng)。4.段落1-3中任一個(gè)的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，閥組件包括罩，該罩界定一通 道，氣體流動(dòng)可以與閥組件成熱交換的關(guān)系而可選擇地流過通道。5.段落4的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，響應(yīng)于氣體流動(dòng)的溫度的升高，自動(dòng)溫度響 應(yīng)閥組件配置成通過增大穿過通道的氣體流動(dòng)而改變氣體流動(dòng)。6.段落4的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，響應(yīng)于氣體流動(dòng)的溫度的升高，自動(dòng)溫度響 應(yīng)閥組件配置成通過降低穿過通道的氣體流動(dòng)而改變氣體流動(dòng)。7.段落4的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，響應(yīng)于氣體流動(dòng)的溫度的降低，自動(dòng)溫度響 應(yīng)閥組件配置成通過增大穿過通道的氣體流動(dòng)而改變氣體流動(dòng)。8.段落4的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，響應(yīng)于氣體流動(dòng)的溫度的降低，自動(dòng)溫度響 應(yīng)閥組件配置成通過降低穿過通道的氣體流動(dòng)而改變氣體流動(dòng)。
9.段落4-8中任一個(gè)的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，通道為第一通道，其中氣體流動(dòng) 為第一氣體流動(dòng)，并且進(jìn)一步地，其中閥組件的罩還界定第二通道，第二氣體流動(dòng)可以與閥 組件成熱交換的關(guān)系而可選擇地流過第二通道。10.段落9的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，第二氣體流動(dòng)是重整產(chǎn)品氣流的流動(dòng)，且 第一氣體流動(dòng)是副產(chǎn)品流的流動(dòng)。11.段落9的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，第二氣體流動(dòng)是重整產(chǎn)品氣流的流動(dòng)，且 第一氣體流動(dòng)是產(chǎn)品氫流的流動(dòng)。12.段落1-11中任一個(gè)的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，氣體流動(dòng)具有一溫度，并且進(jìn) 一步地，其中響應(yīng)于氣體流動(dòng)的溫度高于預(yù)定的閾值溫度，閥組件適合于自動(dòng)地減小副產(chǎn) 品流從分離區(qū)域到加熱組件的流速。13.段落12的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，響應(yīng)于氣體流動(dòng)的溫度高于預(yù)定的閾值 溫度，閥組件還適合于增大分離區(qū)域內(nèi)的背壓。14.段落12或段落13的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，響應(yīng)于氣體流動(dòng)的溫度高于預(yù) 定的閾值溫度，閥組件還適合于增大重整產(chǎn)品氣流中的氫氣的比例，該重整產(chǎn)品氣流中的 氫氣作為產(chǎn)品氫流中的氫氣存在。15.段落1-11中任一個(gè)的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，氣體流動(dòng)具有一溫度，并且進(jìn) 一步地，其中響應(yīng)于氣體流動(dòng)的溫度低于預(yù)定的閾值溫度，閥組件適合于自動(dòng)地增大副產(chǎn) 品流從分離區(qū)域到加熱組件的流速。16.段落15的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，響應(yīng)于氣體流動(dòng)的溫度低于預(yù)定的閾值 溫度，閥組件還適合于降低分離區(qū)域內(nèi)的背壓。17.段落15或段落16的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，響應(yīng)于氣體流動(dòng)的溫度低于預(yù) 定的閾值溫度，閥組件還適合于降低重整產(chǎn)品氣流中的氫氣的比例，該重整產(chǎn)品氣流中的 氫氣作為產(chǎn)品氫流中的氫氣存在。18.段落1-17中任一個(gè)的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，閥組件還包括限制性組件，該 限制性組件至少帶有具有第一熱膨脹系數(shù)的阻礙構(gòu)件和具有第二熱膨脹系數(shù)的支撐構(gòu)件， 并且其中閥組件配置成使第一熱膨脹系數(shù)與第二熱膨脹系數(shù)之間的差異確定閥組件改變 產(chǎn)品氫流與副產(chǎn)品流中的至少一個(gè)的氣體流動(dòng)穿過通道的方式。19.段落18的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，支撐構(gòu)件形成罩的一部分。20.段落1-19中任一個(gè)的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，制氫區(qū)域適合于利用隨溫度 變化的反應(yīng)產(chǎn)生重整產(chǎn)品氣流，其中自動(dòng)溫度響應(yīng)閥組件配置成通過改變流向加熱組件的 副產(chǎn)品流的流動(dòng)以改變由加熱組件提供給制氫區(qū)域的熱量，來改變重整產(chǎn)品氣流的生產(chǎn)， 并且其中加熱組件配置成燃燒作為燃料的副產(chǎn)品流的至少一部分，以產(chǎn)生加熱的排氣流以 加熱制氫區(qū)域。21.段落20的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，制氫區(qū)域容納有重整催化劑，該重整催化 劑適合于經(jīng)由吸熱的蒸汽重整反應(yīng)而產(chǎn)生重整產(chǎn)品氣流。22.段落1-21中任一個(gè)的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，自動(dòng)溫度響應(yīng)閥組件配置成 響應(yīng)閥組件的熱力學(xué)性質(zhì)而改變氣體流動(dòng)。23.段落22的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，自動(dòng)溫度響應(yīng)閥組件由多種材料形成，并 且進(jìn)一步地，其中閥組件的熱力學(xué)性質(zhì)是由其構(gòu)造所述閥組件的材料的多個(gè)熱膨脹系數(shù)之間的關(guān)系。24.段落23的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，閥組件包括罩，該罩界定一通道，氣體流 動(dòng)可以可選擇地流過通道，其中，閥組件還包括限制性組件，該限制性組件至少帶有具有第 一熱膨脹系數(shù)的阻礙構(gòu)件和具有第二熱膨脹系數(shù)的支撐構(gòu)件，并且其中閥組件配置成使第 一熱膨脹系數(shù)與第二熱膨脹系數(shù)之間的差異確定閥組件改變產(chǎn)品氫流與副產(chǎn)品流中的至 少一個(gè)的流動(dòng)穿過通道的方式。25.段落M的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，支撐構(gòu)件和阻礙構(gòu)件在它們之間可選擇 地界定至少一個(gè)閥口，氣體流動(dòng)必須經(jīng)過閥口而行進(jìn)流過閥組件，并且進(jìn)一步地，其中第一 熱膨脹系數(shù)與第二熱膨脹系數(shù)之間的關(guān)系響應(yīng)于支撐構(gòu)件和阻礙構(gòu)件的溫度而改變至少 一個(gè)閥口的尺寸。26.段落25的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，支撐構(gòu)件和阻礙構(gòu)件可選擇地界定至少 一個(gè)閥口，以使至少一個(gè)閥口總是開啟，而不顧及支撐構(gòu)件和阻礙構(gòu)件的溫度。27.段落25的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，支撐構(gòu)件和阻礙構(gòu)件可選擇地界定至少 一個(gè)閥口，以使至少一個(gè)閥口總是允許氣體流過至少一個(gè)閥口，而不顧及支撐構(gòu)件和阻礙 構(gòu)件的溫度。28.段落M-27中任一個(gè)的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，支撐構(gòu)件形成罩的一部分。29.段落I-M中任一個(gè)的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，自動(dòng)溫度響應(yīng)閥組件可選擇 地配置成響應(yīng)于在界定閥口尺寸的一系列構(gòu)型之間的閥組件的溫度。30.段落四的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，一系列構(gòu)型包括其中閥口阻塞的構(gòu)型并 且由此阻止氣體流過閥口。31.段落四的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，一系列構(gòu)型不包括其中閥口阻塞的構(gòu)型 并且由此不阻止氣體流過閥口。32.段落四的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，一系列構(gòu)型僅界定其中閥口不阻塞的構(gòu)型。33.段落1-32中任一個(gè)的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，分離區(qū)域是壓力驅(qū)動(dòng)的分離 區(qū)域，并且其中壓力驅(qū)動(dòng)的分離區(qū)域配置成響應(yīng)閥組件所引起的流動(dòng)改變而增大產(chǎn)品氫流 中的氫氣的濃度。34.段落1-33中任一個(gè)的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，分離區(qū)域包括壓力容器，該壓 力容器容納有至少一個(gè)氫選擇性膜，其中產(chǎn)品氫流包括穿過至少一個(gè)氫選擇性膜的氫氣， 并且其中副產(chǎn)品流含有未穿過至少一個(gè)氫選擇性膜的重整產(chǎn)品氣流的一部分。35.段落34的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，至少一個(gè)氫選擇性膜由鈀和鈀合金中的 至少一種形成。36.段落35的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，至少一個(gè)氫選擇性膜由含有鈀和銅的合 金形成。37.段落34-36中任一個(gè)的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，至少一個(gè)氫選擇性膜包括一 對(duì)間隔開的氫選擇性膜，該一對(duì)間隔開的氫選擇性膜界定在該一對(duì)間隔開的氫選擇性膜之 間延伸的管道。38.段落33-37中任一個(gè)的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，分離區(qū)域包括甲烷化催化劑床。
39.段落1-38中任一個(gè)的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，自動(dòng)溫度響應(yīng)閥組件配置成 至少響應(yīng)重整產(chǎn)品氣流的溫度。40.段落1-38中任一個(gè)的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，自動(dòng)溫度響應(yīng)閥組件配置成 至少響應(yīng)產(chǎn)品氫流和副產(chǎn)品流中的至少一個(gè)的溫度。41.段落1-40中任一個(gè)的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，自動(dòng)溫度響應(yīng)閥組件配置成 非電力地和在沒有計(jì)算機(jī)控制的情況下操作。42.段落1-41中任一個(gè)的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，自動(dòng)溫度響應(yīng)閥組件配置成 響應(yīng)與閥組件熱連通的氣流的溫度而提供制氫區(qū)域的加熱的自動(dòng)的、非計(jì)算機(jī)實(shí)施的反饋 控制。43.段落1-42中任一個(gè)的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，自動(dòng)溫度響應(yīng)閥組件配置成 響應(yīng)閥組件的溫度而不是響應(yīng)電信號(hào)、計(jì)算機(jī)實(shí)施的信號(hào)、人工信號(hào)或液壓控制信號(hào)來可 選擇地改變氣體流動(dòng)。44.段落1-43中任一個(gè)的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)還包括燃料電池堆，該 燃料電池堆適合于接收產(chǎn)品氫流的至少一部分。45. 一種自動(dòng)改變配置成產(chǎn)生氫氣的制氫組件內(nèi)的管道系統(tǒng)中的氣體流動(dòng)的裝 備，該裝備包括產(chǎn)生重整產(chǎn)品氣流的裝置，重整產(chǎn)品氣流含有作為主要組分的氫氣；加熱組件，其配置成加熱產(chǎn)生重整產(chǎn)品氣流的裝置至制氫溫度；分離重整產(chǎn)品氣流為產(chǎn)品氫流和副產(chǎn)品流的裝置，其中產(chǎn)品氫流相對(duì)于重整產(chǎn)品 氣流具有增大濃度的氫氣，而副產(chǎn)品流相對(duì)于重整產(chǎn)品氣流具有減小濃度的氫氣；第一氣體管道，其在產(chǎn)生重整產(chǎn)品氣流的裝置與分離重整產(chǎn)品氣流為產(chǎn)品氫流和 副產(chǎn)品流的裝置之間建立流體連通；第二氣體管道，其在分離裝置與加熱組件之間建立流體連通；以及自動(dòng)地并且可逆地改變第二氣體管道中的氣體流動(dòng)的裝置，自動(dòng)地并且可逆地改 變第二氣體管道中的氣體流動(dòng)響應(yīng)于自動(dòng)地并且可逆地改變氣體流動(dòng)的裝置的溫度，其中 自動(dòng)地并且可逆地改變氣體流動(dòng)的裝置包括至少兩種具有不同熱膨脹系數(shù)的材料，并且進(jìn) 一步地，其中氣體流動(dòng)的自動(dòng)的并且可逆的改變至少部分地是由熱膨脹系數(shù)之間的差異確 定的。46.段落45的裝備，其中，自動(dòng)地并且可逆地改變氣體流動(dòng)的裝置配置成誘導(dǎo)第 一氣體管道中的背壓的增大。47.段落46的裝備，其中，分離裝置配置成通過改變產(chǎn)品氫流中的氫氣與副產(chǎn)品 流中的氫氣的比例，以響應(yīng)第一氣體管道的背壓的增大。48.段落45-47中任一個(gè)的裝備，其中，第二氣體管道配置成為副產(chǎn)品流提供通 道，并且其中加熱組件配置成燃燒副產(chǎn)品流的至少一部分，以加熱產(chǎn)生重整產(chǎn)品氣流的裝置。49.段落45-47中任一個(gè)的裝備，其中，自動(dòng)地并且可逆地改變氣體流動(dòng)的裝置配 置成響應(yīng)可逆地改變氣體流動(dòng)的裝置的溫度的升高而增大至少第一氣體管道內(nèi)的氣體的 壓力。50.段落49的裝備，其中，分離裝置配置成通過改變產(chǎn)品氫流中的氫氣與副產(chǎn)品流中的氫氣的比例，以響應(yīng)第一氣體管道內(nèi)的壓力的增大。51.段落45-50中任一個(gè)的裝備，其中，自動(dòng)地并且可逆地改變氣體流動(dòng)的裝置配 置成使得兩種材料的不均勻膨脹引起更多的或更少的氣體流動(dòng)穿過自動(dòng)地并且可逆地改 變氣體流動(dòng)的裝置。52.段落51的裝備，其中，自動(dòng)地并且可逆地改變氣體流動(dòng)的裝置配置成響應(yīng)兩 種材料的不均勻膨脹而增大至少第一氣體管道內(nèi)的氣體的壓力，并且其中分離裝置配置成 通過改變產(chǎn)品氫流中的氫氣與副產(chǎn)品流中的氫氣的比例，以響應(yīng)第一氣體管道內(nèi)的壓力的 增大。53.段落45-52中任一個(gè)的裝備，其中，自動(dòng)地并且可逆地改變氣體流動(dòng)的裝置是 配置成非電力地和在沒有計(jì)算機(jī)控制的情況下操作的溫度響應(yīng)閥組件。54.段落45-53中任一個(gè)的裝備，其中，自動(dòng)地并且可逆地改變氣體流動(dòng)的裝置包 括限制性組件，限制性組件包括阻礙構(gòu)件和支撐構(gòu)件，阻礙構(gòu)件和支撐構(gòu)件在它們之間可 選擇地界定至少一個(gè)閥口，并且進(jìn)一步地，其中閥口的尺寸是由兩種材料的不均勻膨脹確 定的。55.段落M的裝備，其中，阻礙構(gòu)件和支撐構(gòu)件與副產(chǎn)品流熱連通，以被所述副產(chǎn) 品流加熱。56.段落M或段落55的裝備，其中，阻礙構(gòu)件和支撐構(gòu)件與重整產(chǎn)品氣流熱連通， 以被重整產(chǎn)品氣流加熱。57.段落45-56中任一個(gè)的裝備，其中，產(chǎn)生含有氫氣作為主要組分的重整產(chǎn)品氣 流的裝置包括容納有重整催化劑的制氫區(qū)域并且適合于從進(jìn)料流產(chǎn)生重整產(chǎn)品氣流，進(jìn)料 流含有至少含碳原料和可選擇的水。58.段落45-57中任一個(gè)的裝備，其中，分離重整產(chǎn)品氣流的裝置包括壓力驅(qū)動(dòng)分 離過程。59.段落58的裝備，其中，分離重整產(chǎn)品氣流的裝置包括壓力容器，該壓力容器容 納有至少一個(gè)氫選擇性膜，其中產(chǎn)品氫流包括穿過至少一個(gè)氫選擇性膜的氫氣，并且其中 副產(chǎn)品流含有未穿過至少一個(gè)氫選擇性膜的重整產(chǎn)品氣流的一部分。60.段落45-59中任一個(gè)的裝備，其中，分離裝置包括甲烷化催化劑床。61.段落45-60中任一個(gè)的裝備，其中，自動(dòng)地并且可逆地改變的裝置包括自動(dòng) 溫度響應(yīng)閥組件，該自動(dòng)溫度響應(yīng)閥組件配置成響應(yīng)該閥組件的溫度而可逆地改變氣體流 動(dòng)。62.段落61的裝備，其中，自動(dòng)溫度響應(yīng)閥組件配置成響應(yīng)該閥組件的溫度而可 逆地改變產(chǎn)品氫流與副產(chǎn)品流中的至少一個(gè)的氣體流動(dòng)。63. 一種用于制氫燃料加工系統(tǒng)中的自動(dòng)氣體分配的方法，該方法包括在制氫區(qū)域中產(chǎn)生混合氣流，該混合氣流含有氫氣和其它氣體；在純化組件處接收所述混合氣流；用純化組件將混合氣流分離成至少產(chǎn)品氫流和副產(chǎn)品流；用溫度響應(yīng)閥組件熱接觸第一氣體流動(dòng)，該第一氣體流動(dòng)選自由混合氣流、產(chǎn)品 氫流和副產(chǎn)品流組成的組；以及基于第一氣體流動(dòng)的溫度和溫度響應(yīng)閥組件的熱力學(xué)性質(zhì)，可逆地改變第二氣體流動(dòng)。64.段落63的方法，其中，第二氣體流動(dòng)包括用于由加熱組件燃燒以加熱制氫區(qū) 域的燃料，并且進(jìn)一步地，其中該方法包括燃燒第二氣體流動(dòng)，以加熱制氫區(qū)域。65.段落64的方法，還包括以下步驟用溫度響應(yīng)閥組件改變提供至加熱組件的
第二氣體流動(dòng)。66.段落65的方法，還包括以下步驟與提供至加熱組件的第二氣體流動(dòng)的量成 比例地加熱制氫區(qū)域。67.段落63-66中任一個(gè)的方法，其中，溫度響應(yīng)閥組件至少包括具有第一熱膨脹 系數(shù)的第一材料和具有第二熱膨脹系數(shù)的第二材料，并且進(jìn)一步地，其中熱力學(xué)性質(zhì)包括 第一熱膨脹系數(shù)與第二熱膨脹系數(shù)之間的差異。68.段落63-67中任一個(gè)的方法，其中，混合氣流由與溫度響應(yīng)閥組件流體連通的 第一氣體管道運(yùn)送，并且其中該方法包括響應(yīng)于第一氣體管道中的混合氣流的溫度而由溫 度響應(yīng)閥組件自動(dòng)地改變第二氣體流動(dòng)。69.段落63-68中任一個(gè)的方法，其中，第一氣體流動(dòng)和第二氣體流動(dòng)是相同的氣流。70.段落63-69中任一個(gè)的方法，其中，第一氣體流動(dòng)和第二氣體流動(dòng)主要由副產(chǎn) 品流組成。71.段落63-68中任一個(gè)的方法，其中，第一氣體流動(dòng)是混合氣流，而第二氣體流 動(dòng)是副產(chǎn)品流。72.段落63-71中任一個(gè)的方法，其中，溫度響應(yīng)閥組件包括段落1-44中任一個(gè)的 自動(dòng)溫度響應(yīng)閥組件的結(jié)構(gòu)和/或功能性。73.段落63-71中任一個(gè)的方法，在根據(jù)段落1_44中任一個(gè)的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng) 中實(shí)施。74.使用段落1-44中任一個(gè)的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)、段落45_62中任一個(gè)的裝備和 /或段落63-72中任一個(gè)的方法，來控制含有氫氣的氣流的氣體流動(dòng)。工業(yè)實(shí)用性這里公開的制氫燃料加工組件和燃料電池系統(tǒng)，可應(yīng)用于制氫工業(yè)、發(fā)電工業(yè)和 燃料電池工業(yè)。在某些應(yīng)用中，熱響應(yīng)的閥組件和相應(yīng)的方法，可提供這樣的反饋機(jī)制，即 如果不是完全地則至少部分地響應(yīng)于含氫的產(chǎn)品氣體被傳輸至氫生成組件的純化區(qū)域的 溫度，而允許燃料流被燃燒以加熱制氫區(qū)域的速率的自動(dòng)的、溫度響應(yīng)的調(diào)節(jié)。如果在此以引用方式并入的任何一個(gè)參考文獻(xiàn)以某種方式定義術(shù)語(yǔ)，或要么與非 并入的本申請(qǐng)內(nèi)容不一致，要么與任何一個(gè)其它的并入的參考文獻(xiàn)不一致，則以非并入的 本申請(qǐng)內(nèi)容為準(zhǔn)，其中所使用的術(shù)語(yǔ)或術(shù)語(yǔ)組僅根據(jù)定義有該術(shù)語(yǔ)或術(shù)語(yǔ)組的專利文件為 準(zhǔn)。認(rèn)為，這里所陳述的公開內(nèi)容包括具有獨(dú)立效用的多個(gè)獨(dú)特的發(fā)明。雖然這些發(fā) 明中的每一個(gè)已經(jīng)以其優(yōu)選的形式被公開，但是這里所公開和說明的其具體的實(shí)施方式不 應(yīng)當(dāng)被視為以限定的含義，因?yàn)槎喾N變體是可能的。本公開內(nèi)容的主題包括這里所公開的 不同元件、特征、功能和/或性質(zhì)的所有新穎的和非明顯的組合和子組合。類似地，在權(quán)利 要求敘述“一種(a)”或“第一(a first)”元件或其等同物的地方，這樣的權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)理解為包括一個(gè)或多個(gè)這樣的元件的合并，既不要求也不排除兩個(gè)或更多個(gè)這樣的元件。
認(rèn)為，以下權(quán)利要求具體指出的某種組合與子組合，是涉及所公開的發(fā)明中的一 個(gè)，并且是新穎的和非明顯的。以特征、功能、元件和/或性質(zhì)的其它組合與子組合體現(xiàn) 的發(fā)明，可以通過在本申請(qǐng)或相關(guān)的申請(qǐng)中修改本權(quán)利要求或提出新的權(quán)利要求而要求保 護(hù)。這些修改的或新的權(quán)利要求，無論它們是涉及不同的發(fā)明還是涉及相同的發(fā)明，無論是 不同于、寬于、窄于還是等同于原始權(quán)利要求的范圍，還視為包括在本公開內(nèi)容的發(fā)明主題 之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，包括制氫區(qū)域，其配置成產(chǎn)生含氫的重整產(chǎn)品氣流，所述重整產(chǎn)品氣流含有作為主要組分 的氫氣；加熱組件，其配置成燃燒燃料流，以產(chǎn)生加熱的排氣流，以加熱所述制氫區(qū)域；分離區(qū)域，其配置成接收所述重整產(chǎn)品氣流，并配置成將所述重整產(chǎn)品氣流分離成至 少產(chǎn)品氫流和副產(chǎn)品流，所述產(chǎn)品氫流相比于所述重整產(chǎn)品氣流含有更高濃度的氫氣，所 述副產(chǎn)品流相比于所述重整產(chǎn)品氣流具有減小濃度的氫氣；第一流體管道，其在所述制氫區(qū)域與所述分離區(qū)域之間為所述重整產(chǎn)品氣流建立流體 連通；第二流體管道，其在所述分離區(qū)域與所述加熱組件之間為所述副產(chǎn)品流建立流體連 通；和自動(dòng)溫度響應(yīng)閥組件，其配置成響應(yīng)所述閥組件的溫度而可逆地改變所述產(chǎn)品氫流與 所述副產(chǎn)品流中的至少一種的氣體流動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，所述自動(dòng)溫度響應(yīng)閥組件配置成可 逆地改變通向所述加熱組件的所述副產(chǎn)品流的氣體流動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，所述自動(dòng)溫度響應(yīng)閥組件配置成可 逆地改變來自所述分離區(qū)域的所述產(chǎn)品氫流的氣體流動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，所述閥組件包括罩，所述罩界定一通 道，所述氣體流動(dòng)可以與所述閥組件成熱交換的關(guān)系而可選擇地流過所述通道。
5.如權(quán)利要求4所述的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，所述通道為第一通道，其中所述氣體 流動(dòng)為第一氣體流動(dòng)，并且進(jìn)一步地，其中所述閥組件的罩還界定第二通道，第二氣體流動(dòng) 可以與所述閥組件成熱交換的關(guān)系而可選擇地流過所述第二通道。
6.如權(quán)利要求5所述的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，所述第二氣體流動(dòng)是所述重整產(chǎn)品 氣流的流動(dòng)，且所述第一氣體流動(dòng)是所述副產(chǎn)品流的流動(dòng)。
7.如權(quán)利要求5所述的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，所述第二氣體流動(dòng)是所述重整產(chǎn)品 氣流的流動(dòng)，且所述第一氣體流動(dòng)是所述產(chǎn)品氫流的流動(dòng)。
8.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，所述氣體流動(dòng)具有一溫度，并且進(jìn)一 步地，其中響應(yīng)于所述氣體流動(dòng)的溫度高于預(yù)定的閾值溫度，所述閥組件適合于自動(dòng)地減 小所述副產(chǎn)品流從所述分離區(qū)域到所述加熱組件的流速。
9.如權(quán)利要求8所述的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，響應(yīng)于所述氣體流動(dòng)的溫度高于預(yù) 定的閾值溫度，所述閥組件還適合于增大所述分離區(qū)域內(nèi)的背壓。
10.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，所述氣體流動(dòng)具有一溫度，并且進(jìn) 一步地，其中響應(yīng)于所述氣體流動(dòng)的溫度低于預(yù)定的閾值溫度，所述閥組件適合于自動(dòng)地 增大所述副產(chǎn)品流從所述分離區(qū)域到所述加熱組件的流速。
11.如權(quán)利要求10所述的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，響應(yīng)于所述氣體流動(dòng)的溫度低于 預(yù)定的閾值溫度，所述閥組件還適合于降低所述分離區(qū)域內(nèi)的背壓。
12.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，所述閥組件還包括限制性組件，所 述限制性組件至少帶有具有第一熱膨脹系數(shù)的阻礙構(gòu)件和具有第二熱膨脹系數(shù)的支撐構(gòu) 件，并且其中所述閥組件配置成使所述第一熱膨脹系數(shù)與所述第二熱膨脹系數(shù)之間的差異確定所述閥組件改變所述產(chǎn)品氫流與所述副產(chǎn)品流中的至少一種的氣體流動(dòng)穿過所述通 道的方式。
13.如權(quán)利要求12所述的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，所述支撐構(gòu)件形成所述罩的一部分。
14.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，所述制氫區(qū)域適合于利用隨溫度變 化的反應(yīng)產(chǎn)生所述重整產(chǎn)品氣流，其中所述自動(dòng)溫度響應(yīng)閥組件配置成通過改變流向所述 加熱組件的所述副產(chǎn)品流的流動(dòng)以改變由所述加熱組件提供給所述制氫區(qū)域的熱量，來改 變所述重整產(chǎn)品氣流的生產(chǎn)，并且其中所述加熱組件配置成燃燒作為燃料的所述副產(chǎn)品流 的至少一部分，以產(chǎn)生加熱的排氣流以加熱所述制氫區(qū)域。
15.如權(quán)利要求14所述的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，所述制氫區(qū)域容納有重整催化劑， 所述重整催化劑適合于經(jīng)由吸熱的蒸汽重整反應(yīng)而產(chǎn)生所述重整產(chǎn)品氣流。
16.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，所述自動(dòng)溫度響應(yīng)閥組件配置成響 應(yīng)所述閥組件的熱力學(xué)性質(zhì)而改變所述氣體流動(dòng)，其中所述自動(dòng)溫度響應(yīng)閥組件由多種材 料形成，并且進(jìn)一步地，其中所述閥組件的熱力學(xué)性質(zhì)是由其構(gòu)造所述閥組件的材料的多 個(gè)熱膨脹系數(shù)之間的關(guān)系。
17.如權(quán)利要求16所述的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，所述閥組件包括罩，所述罩界定一 通道，所述氣體流動(dòng)可以可選擇地流過所述通道，其中，所述閥組件還包括限制性組件，所 述限制性組件至少帶有具有第一熱膨脹系數(shù)的阻礙構(gòu)件和具有第二熱膨脹系數(shù)的支撐構(gòu) 件，并且其中所述閥組件配置成使所述第一熱膨脹系數(shù)與所述第二熱膨脹系數(shù)之間的差異 確定所述閥組件改變所述產(chǎn)品氫流與所述副產(chǎn)品流中的至少一種的流動(dòng)穿過所述通道的 方式。
18.如權(quán)利要求17所述的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，所述支撐構(gòu)件和所述阻礙構(gòu)件在 它們之間可選擇地界定至少一個(gè)閥口，所述氣體流動(dòng)必須經(jīng)過所述閥口而行進(jìn)流過所述閥 組件，并且進(jìn)一步地，其中所述第一熱膨脹系數(shù)與所述第二熱膨脹系數(shù)之間的關(guān)系響應(yīng)于 所述支撐構(gòu)件和所述阻礙構(gòu)件的溫度而改變所述至少一個(gè)閥口的尺寸。
19.如權(quán)利要求18所述的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，所述支撐構(gòu)件和所述阻礙構(gòu)件可 選擇地界定所述至少一個(gè)閥口，以使所述至少一個(gè)閥口總是允許氣體流過所述至少一個(gè)閥 口，而不顧及所述支撐構(gòu)件和所述阻礙構(gòu)件的溫度。
20.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，所述自動(dòng)溫度響應(yīng)閥組件可選擇地 配置成響應(yīng)于在界定閥口尺寸的一系列構(gòu)型之間的所述閥組件的溫度；并且進(jìn)一步地，其 中所述一系列構(gòu)型包括其中所述閥口阻塞的構(gòu)型并且由此阻止氣體流過所述閥口。
21.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，所述自動(dòng)溫度響應(yīng)閥組件可選擇地 配置成響應(yīng)于在界定閥口尺寸的一系列構(gòu)型之間的所述閥組件的溫度；并且進(jìn)一步地，其 中所述一系列構(gòu)型不包括其中所述閥口阻塞的構(gòu)型并且由此不阻止氣體流過所述閥口。
22.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，所述分離區(qū)域包括壓力容器，所述 壓力容器容納有至少一個(gè)氫選擇性膜，其中所述產(chǎn)品氫流包括穿過所述至少一個(gè)氫選擇性 膜的氫氣，并且其中所述副產(chǎn)品流含有未穿過所述至少一個(gè)氫選擇性膜的所述重整產(chǎn)品氣 流的一部分。
23.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，所述自動(dòng)溫度響應(yīng)閥組件配置成至少響應(yīng)所述重整產(chǎn)品氣流的溫度。
24.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，所述自動(dòng)溫度響應(yīng)閥組件配置成至 少響應(yīng)所述產(chǎn)品氫流和所述副產(chǎn)品流中的至少一種的溫度。
25.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，所述自動(dòng)溫度響應(yīng)閥組件配置成非 電力地和在沒有計(jì)算機(jī)控制的情況下操作。
26.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，所述自動(dòng)溫度響應(yīng)閥組件配置成響 應(yīng)與所述閥組件熱連通的氣流的溫度而提供所述制氫區(qū)域的加熱的自動(dòng)的、非計(jì)算機(jī)實(shí)施 的反饋控制。
27.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)氣體分配系統(tǒng)，其中，所述自動(dòng)溫度響應(yīng)閥組件配置成響 應(yīng)所述閥組件的溫度而不是響應(yīng)電信號(hào)、計(jì)算機(jī)實(shí)施的信號(hào)、人工信號(hào)或液壓控制信號(hào)來 可選擇地改變所述氣體流動(dòng)。
28.一種用于自動(dòng)改變配置成產(chǎn)生氫氣的制氫組件內(nèi)的管道系統(tǒng)中的氣體流動(dòng)的裝 備，所述裝備包括產(chǎn)生重整產(chǎn)品氣流的裝置，所述重整產(chǎn)品氣流含有作為主要組分的氫氣；加熱組件，其配置成加熱所述產(chǎn)生重整產(chǎn)品氣流的裝置至制氫溫度；分離所述重整產(chǎn)品氣流為產(chǎn)品氫流和副產(chǎn)品流的裝置，其中所述產(chǎn)品氫流相對(duì)于所述 重整產(chǎn)品氣流具有增大濃度的氫氣，而所述副產(chǎn)品流相對(duì)于所述重整產(chǎn)品氣流具有減小濃 度的氫氣；第一氣體管道，其在所述產(chǎn)生重整產(chǎn)品氣流的裝置與所述分離重整產(chǎn)品氣流為產(chǎn)品氫 流和副產(chǎn)品流的裝置之間建立流體連通；第二氣體管道，其在所述分離裝置與所述加熱組件之間建立流體連通；以及自動(dòng)地并且可逆地改變所述第二氣體管道中的氣體流動(dòng)的裝置，所述自動(dòng)地并且可逆 地改變所述第二氣體管道中的氣體流動(dòng)響應(yīng)于所述自動(dòng)地并且可逆地改變氣體流動(dòng)的裝 置的溫度，其中所述自動(dòng)地并且可逆地改變氣體流動(dòng)的裝置包括至少兩種具有不同熱膨脹 系數(shù)的材料，并且進(jìn)一步地，其中所述氣體流動(dòng)的自動(dòng)的并且可逆的改變至少部分地是由 所述熱膨脹系數(shù)之間的差異確定的。
29.如權(quán)利要求觀所述的裝備，其中，所述自動(dòng)地并且可逆地改變氣體流動(dòng)的裝置配 置成誘導(dǎo)所述第一氣體管道中的背壓的增大。
30.如權(quán)利要求四所述的裝備，其中，所述分離裝置配置成通過改變所述產(chǎn)品氫流中 的氫氣與所述副產(chǎn)品流中的氫氣的比例，以響應(yīng)所述第一氣體管道的背壓的增大。
31.如權(quán)利要求30所述的裝備，其中，所述第二氣體管道配置成為所述副產(chǎn)品流提供 通道，并且其中所述加熱組件配置成燃燒所述副產(chǎn)品流的至少一部分，以加熱所述產(chǎn)生重 整產(chǎn)品氣流的裝置。
32.如權(quán)利要求31所述的裝備，其中，所述自動(dòng)地并且可逆地改變氣體流動(dòng)的裝置配 置成響應(yīng)所述可逆地改變氣體流動(dòng)的裝置的溫度的升高而增大至少所述第一氣體管道內(nèi) 的氣體的壓力。
33.如權(quán)利要求32所述的裝備，其中，所述分離裝置配置成通過改變所述產(chǎn)品氫流中 的氫氣與所述副產(chǎn)品流中的氫氣的比例，以響應(yīng)所述第一氣體管道內(nèi)的壓力的增大。
34.如權(quán)利要求28所述的裝備，其中，所述自動(dòng)地并且可逆地改變氣體流動(dòng)的裝置配置成使得所述兩種材料的不均勻膨脹引起或多或少的氣體流動(dòng)穿過所述自動(dòng)地并且可逆 地改變氣體流動(dòng)的裝置。
35.如權(quán)利要求34所述的裝備，其中，所述自動(dòng)地并且可逆地改變氣體流動(dòng)的裝置配 置成響應(yīng)所述兩種材料的不均勻膨脹而增大至少所述第一氣體管道內(nèi)的氣體的壓力，并且 其中所述分離裝置配置成通過改變所述產(chǎn)品氫流中的氫氣與所述副產(chǎn)品流中的氫氣的比 例，以響應(yīng)所述第一氣體管道內(nèi)的壓力的增大。
36.如權(quán)利要求觀所述的裝備，其中，所述自動(dòng)地并且可逆地改變氣體流動(dòng)的裝置是 配置成非電力地和在沒有計(jì)算機(jī)控制的情況下操作的溫度響應(yīng)閥組件。
37.如權(quán)利要求觀所述的裝備，其中，所述自動(dòng)地并且可逆地改變氣體流動(dòng)的裝置包 括限制性組件，所述限制性組件包括阻礙構(gòu)件和支撐構(gòu)件，所述阻礙構(gòu)件和所述支撐構(gòu)件 在它們之間可選擇地界定至少一個(gè)閥口，并且進(jìn)一步地，其中所述閥口的尺寸是由所述兩 種材料的不均勻膨脹確定的。
38.如權(quán)利要求37所述的裝備，其中，所述阻礙構(gòu)件和所述支撐構(gòu)件與所述副產(chǎn)品流 熱連通，以被所述副產(chǎn)品流加熱。
39.如權(quán)利要求37所述的裝備，其中，所述阻礙構(gòu)件和所述支撐構(gòu)件與所述重整產(chǎn)品 氣流熱連通，以被所述重整產(chǎn)品氣流加熱。
40.一種用于制氫燃料加工系統(tǒng)中的自動(dòng)氣體分配的方法，所述方法包括在制氫區(qū)域中產(chǎn)生混合氣流，所述混合氣流含有氫氣和其它氣體；在純化組件處接收所述混合氣流；用所述純化組件將所述混合氣流分離成至少產(chǎn)品氫流和副產(chǎn)品流；用溫度響應(yīng)閥組件熱接觸第一氣體流動(dòng)，所述第一氣體流動(dòng)選自由所述混合氣流、所 述產(chǎn)品氫流和所述副產(chǎn)品流組成的組；以及基于所述第一氣體流動(dòng)的溫度和所述溫度響應(yīng)閥組件的熱力學(xué)性質(zhì)，可逆地改變第二 氣體流動(dòng)。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，其中所述第二氣體流動(dòng)包括用于由加熱組件燃燒以加 熱所述制氫區(qū)域的燃料，并且進(jìn)一步地，其中所述方法包括燃燒所述第二氣體流動(dòng)，以加熱 所述制氫區(qū)域。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，還包括以下步驟用所述溫度響應(yīng)閥組件改變提供至 所述加熱組件的所述第二氣體流動(dòng)。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，還包括以下步驟與提供至所述加熱組件的所述第二 氣體流動(dòng)的量成比例地加熱所述制氫區(qū)域。
44.如權(quán)利要求40所述的方法，其中所述溫度響應(yīng)閥組件至少包括具有第一熱膨脹系 數(shù)的第一材料和具有第二熱膨脹系數(shù)的第二材料，并且進(jìn)一步地，其中所述熱力學(xué)性質(zhì)包 括所述第一熱膨脹系數(shù)與所述第二熱膨脹系數(shù)之間的差異。
45.如權(quán)利要求40所述的方法，其中所述混合氣流由與所述溫度響應(yīng)閥組件流體連通 的第一氣體管道運(yùn)送，并且其中所述方法包括響應(yīng)于所述第一氣體管道中的所述混合氣流 的溫度而由所述溫度響應(yīng)閥組件自動(dòng)地改變所述第二氣體流動(dòng)。
46.如權(quán)利要求40所述的方法，其中所述第一氣體流動(dòng)和所述第二氣體流動(dòng)是相同的 氣流。
47.如權(quán)利要求40所述的方法，其中所述第一氣體流動(dòng)和所述第二氣體流動(dòng)主要由所 述副產(chǎn)品流組成。
48.如權(quán)利要求40所述的方法，其中所述第一氣體流動(dòng)是所述混合氣流，而所述第二 氣體流動(dòng)是所述副產(chǎn)品流。
全文摘要
一種帶有至少一個(gè)溫度響應(yīng)閥組件的制氫燃料加工組件和燃料電池系統(tǒng)，以及反饋調(diào)節(jié)制氫區(qū)域的方法。該溫度響應(yīng)閥組件適合于自動(dòng)響應(yīng)所關(guān)注的氣流的溫度，以調(diào)節(jié)通過其的主題氣流的流量。在某些實(shí)施方式中，這些氣流是相同的氣流；然而在有些實(shí)施方式中，它們是不同的氣流。氣流可包括至少來自燃料加工組件的制氫區(qū)域的重整產(chǎn)品流、來自純化區(qū)域的副產(chǎn)品流，以及來自純化區(qū)域的產(chǎn)品氣流。在某些實(shí)施方式中，主題氣流可以是副產(chǎn)品流，該副產(chǎn)品流形成流體連通以作為燃燒器或其它加熱組件的可燃的燃料流而傳輸，該燃燒器或其它加熱組件產(chǎn)生熱的排氣流，以加熱燃料加工組件的制氫區(qū)域。
文檔編號(hào)B01J8/00GK102137712SQ200980133877
公開日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2009年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月27日
發(fā)明者約翰·R·阿諾德, 詹姆士·A·吉溫斯, 阿恩·拉聞 申請(qǐng)人:益達(dá)科技有限責(zé)任公司