CN100519407C - 燃料处理系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种燃料处理系统10，用于向燃料电池主单元20供给富氢气体。当所述原燃料的供给停止时，所述燃料处理系统10执行净化处理来使水蒸汽作为净化气体沿正向方向流动，并且使得空气沿相反方向流动。利用此种净化处理来净化所述设备中的残余气体。

Description

燃料处理系统及其方法
技术领域
本发明涉及燃料处理系统，尤其涉及燃料电池的燃料处理系统，并且涉及包括净化残余气体的功能的燃料处理系统。
背景技术
近年来，燃料电池或利用燃料电池的发电系统的研究正在持续进步。所述燃料电池(或所述系统)被广义地分类为燃料电池主单元和向该燃料电池主单元供给燃料的燃料处理系统。
概略而言，所述燃料处理系统将原燃料(比如城市燃气、石油或丙烷)转化为富氢已重整气体，并且随后将该富氢已重整气体供给给所述燃料电池主单元。
例如，所述燃料处理系统包括脱硫器、重整反应器、一氧化碳(CO)转换反应器、一氧化碳(CO)选择性氧化反应器等。
脱硫器是一种主要用来从所述原燃料中移除硫化合物的设备。所述重整反应器是主反应器，用于产生富氢气体，也就是，包括来自所述原燃料的作为主要成分的氢气的已重整气体，其中，利用所述脱硫器已经从所述原燃料中移除硫化合物。
另一方面，所述CO转换反应器和所述CO选择性氧化反应器是用于移除在所述重整反应器中产生的所述已重整气体中包含的一氧化碳(CO)的反应器。
同时，已经确认的是，如果硫化合物被包含在所述原燃料中，则所述硫化合物中的硫被在所述重整反应器、CO转换反应器、CO选择性氧化反应器、燃料电池主单元等中使用的催化剂吸收，并且催化能力降低。其中硫化合物被催化剂等吸收的此种状态有时被称为硫中毒。
此外，已经确认的是，如果一氧化碳(CO)被包含在所述已重整气体中，则燃料电池主单元中的电极的催化剂将会处于CO中毒状态，并且由此催化能力降低。
因此，在所述燃料处理系统中，进行脱硫处理，其中，利用所述脱硫器移除所述原燃料中包含的硫化合物。而且，进行一种处理，在该处理中，利用所述CO转换反应器和所述CO选择性氧化反应器从所述已重整气体中移除一氧化碳(CO)。
接着，当所述燃料电池(或发电系统)的操作停止时，随着所述原燃料的供给停止，所述燃料处理系统停止向所述燃料电池主单元供给所述已重整气体。
当所述操作停止时，在所述燃料处理系统中，存在易燃的残余气体，比如已经供给的所述原燃料和所述产生的已重整气体。
因此，所述燃料处理系统具有一种功能：当所述原燃料的供给停止时，从所述设备中排出(净化)残余气体。具体而言，已经提出了一种方法，在该方法中，使氮气流过所述设备中的气体通道(包括所述各个反应器)，以净化所述残余气体(例如，参见日本专利申请KOKAI公开No.2000-277137)。
已经提出了另一种方法，其中，当所述燃料电池主单元的操作停止时，使水蒸汽流动来净化所述残余气体，并且随后将空气引入以移除所述水蒸汽的凝结水(例如，参见日本专利申请KOKAI公开No.2002—151124)。
然而，当仅仅使净化气体(比如氮气、水蒸汽或空气)如同现有技术方法中一样流动时，很有可能的是，所述硫中毒在所述设备的气体通道中扩散。因此，存在一个问题：在所述重整反应器等中使用的催化剂的催化能力降低。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种燃料处理系统，该燃料处理系统确保残余气体被净化，并且防止硫中毒在所述设备中扩散。
根据本发明的一个方面的燃料处理系统，包括：
反应器，该反应器引入原燃料，将所述原燃料转化为富氢已重整气体，并且供给该富氢已重整气体；
净化气体供给装置，用于供给净化气体来净化所述反应器中的残余气体；以及
流通控制装置，用于在包括所述反应器的气体通道中，沿所述已重整气体的正常流动方向的相反方向流通从所述净化气体供给装置供给的所述净化气体，
其中，所述净化气体供给装置供给包含水蒸汽的第一净化气体和包含空气的第二净化气体；以及
所述流通控制装置进行控制以沿与所述已重整气体的正常流动方向相同的方向流通所述第一净化气体，以及沿与之相反的方向流通所述第二净化气体。
根据本发明的另一个方面，提供一种燃料处理系统的操作方法，该燃料处理系统具有反应器，该反应器引入原燃料，将所述原燃料转化为富氢已重整气体，并且供给该富氢已重整气体；以及净化气体供给装置，用于供给净化气体来净化所述反应器中的残余气体；所述方法包括：
当所述原燃料的供给停止时，将所述净化气体引入包括所述反应器的气体通道；以及
执行流通控制以沿与所述已重整气体的正常流动方向相反的方向流通所述净化气体，其中
所述净化气体包括包含水蒸汽的第一净化气体和包含空气的第二净化气体；
当所述原燃料的供给停止时，所述第一和第二净化气体被引入所述气体通道；
所述第一净化气体沿与所述已重整气体的正常流动方向相同的方向流通；以及
流通控制被执行以沿所述相反方向流通所述第二净化气体。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施例的燃料处理系统的结构的方框图；
图2是示出根据本实施例的所述燃料处理系统的特定结构的方框图；
图3是用于说明根据本实施例的净化处理的示图；
图4A到图4C是示出关于根据本实施例的所述燃料处理系统中的硫中毒的实验数据的示图；和
图5是用于说明根据另一实施例的净化处理的示图。
发明详述
将会参照附图在下文描述本发明的实施例。
图1是示出根据本实施例的燃料处理系统的基本结构的方框图。
对本实施例进行说明，其中，将水蒸汽和空气的组合作为将要在后面描述的净化气体使用。然而，作为净化气体，可以单独应用水蒸汽、应用水蒸汽、空气和惰性气体的组合，应用水蒸汽和惰性气体的组合，应用惰性气体和空气的组合，或者燃烧废气。应该注意的是，所述惰性气体例如是氮气、二氧化碳气体及其混合气体。
此外，在本实施例中，在所述燃料处理系统中的气体通道中，正向方向是与其中已重整气体流动的方向相同的方向，而相反方向是与已重整气体的方向相反的方向。
在本实施例中的燃料处理系统10向燃料电池主单元20供给氢气燃料(已重整气体)，其中燃料电池主单元20作为燃料电池发电系统1的组件。
如稍后所述，所述燃料处理系统10将从外部供给的原燃料100转化为富氢已重整气体，并且随后将该富氢已重整气体供给给所述燃料电池主单元20。所述原燃料100例如是城市燃气、石油、丙烷、消化气体或煤油。
此外，本实施例的燃料处理系统10具有气体流通控制器，以控制已重整气体以及净化气体200的气体通道。所述气体流通控制器示意性地包括气体通道控制部件30A、30B以及所述已重整气体的通道控制部件30C，其中气体通道控制部件30A、30B控制所述净化气体200的流通。
当所述燃料电池发电系统1处于操作时，也就是，当所述原燃料100被供给时，所述气体流通控制器控制通道控制部件30A、30B进入阻断状态。此外，所述气体流通控制器控制所述通道控制部件30C进入打开状态，并且使得由所述燃料处理系统10产生的所述已重整气体被供给给所述燃料电池主单元20。
另一方面，当所述系统1的操作停止时，也就是，当所述原燃料100的供给停止时，所述气体流通控制器控制所述通道控制部件30C进入阻断状态，并且由此停止向所述燃料电池主单元20供给所述已重整气体。
此外，所述气体流通控制器控制通道控制部件30A、30B来引入所述净化气体200，并且在所述燃料处理系统10中通过所述气体通道(包括如后所述的各种反应器)来流通所述净化气体200。并且随后将所述净化气体200排出到所述燃料处理系统10的外部。
简而言之，所述气体流通控制器沿与所述已重整气体的流通方向(正向方向)相反的方向流通所述净化气体(在本实施例中的空气)，由此排出所述燃料处理系统10中的残余气体。
(燃料处理系统的结构)
接着，参考图2和图3来描述本实施例中的燃料处理系统10的具体结构。
所述燃料处理系统10从原燃料供给器2引入原燃料100，并且还从水蒸汽供给器3引入水蒸汽，以及从空气供给器4引入空气。所述水蒸汽和空气被用作净化气体来净化残余气体，如后所述。
其中，所述燃料电池主单元20具有阴极电极和阳极电极，该阴极电极和阳极电极包括包含比如铂的贵重金属的催化剂层。在由在所述电极之间叠夹的比如固态聚合膜之类的电解膜制成的电池的单元中，所述燃料电池主单元20包括大量堆栈电池。所述燃料电池主单元20使氧气与氢气反应，以产生电能。
从燃料处理系统10向燃料电池主单元20供给氢气，作为所述已重整气体。此外，在所述燃料电池主单元20中，从阴极空气供给器5向阴极电极供给空气，如图3中所示。应该注意的是，所述阴极空气供给器5可以包括鼓风机等，该鼓风机在高压下供给空气。
原燃料供给器2供给通常从碳氢化合物(比如城市燃气)提取的原燃料100。硫化合物被原始地或人工地添加到这个原燃料100，以确保安全。
水蒸汽供给器3向包括重整反应器12和一氧化碳转换反应器13的气体通道供给作为净化气体的水蒸汽。
空气供给器4不仅供给作为所述净化气体的空气，而且将空气供给给一氧化碳(CO)选择性反应器14。应该注意的是，空气供给器4包括鼓风机等，该鼓风机在高压下供给空气。
所述燃料处理系统10包括脱硫器11、重整反应器12、一氧化碳(CO)转换反应器13、一氧化碳(CO)选择性氧化反应器14等，如图2所示。
此外，所述燃料处理系统10具有控制器31和包括多个通道控制部件32到38的气体通道控制器。如稍后参考图3所述，通道控制部件32到38具体是电操作阀V32、V33、V35到V40，以控制气体的流通。控制器31控制通道控制部件32到38的操作(打开/关闭操作)。
所述脱硫器11通过催化作用或吸收移除在所述原燃料100中包含的硫化合物。
所述重整反应器12将原燃料100与水蒸汽反应以产生富氢气体，其中，硫化合物已经在脱硫器11中从所述原燃料100中移除。
应该注意的是，所述重整反应器12可以是水蒸汽重整反应器、部分氧化反应器、自热反应器(autothermal reactor)等。然而，在本实施例中，假定的是，重整反应器12是水蒸汽型重整器。
其中，所述重整反应器12在约为300℃到850℃的出口温度下使原燃料和水蒸汽反应，以产生富氢已重整气体。因为在此种情况下的反应是吸热反应，所以重整催化层的温度被重整燃烧器15升高。
一氧化碳(CO)转换反应器13使来自重整反应器12的已重整气体中包含的一氧化碳(CO)与水蒸汽在催化剂的作用下进行反应，以减少一氧化碳。
应该注意的是，所述已重整气体通常包含大约10％的CO。所述CO转换反应器13将CO减少到大约1％或更少。在这种情况下的反应温度是大约200℃到300℃。
一氧化碳选择性氧化反应器14使从所述CO转换反应器13输送的所述已重整气体中剩余的一氧化碳在催化剂的作用下与空气中的氧气反应，以减少一氧化碳。
也就是，不能由CO转换反应器13移除的CO被减少到10ppm或更少。在这种情况下的反应温度是大约100℃到200℃。
(发电操作)
首先，将会参照图2和图3描述在所述系统1处于操作时燃料处理系统10的操作。
如图2所示，在操作中，控制器31控制来使通道控制部件32、33、36和38进入打开状态，使得所述已重整气体被从所述燃料处理系统10供给到燃料电池主单元20。在下文中，将会参照图3来具体描述气体流通控制。
如图3所示，控制器31打开电操作阀V38，以经由管道P9将来自空气供给器4的空气供给到CO选择性氧化反应器14。在此时，控制器31关闭电操作阀V37来阻断空气的流通。
此外，控制器31打开电操作阀V39，以经由管道P2将来自水蒸汽产生器3的水蒸汽供给到重整反应器12。
而且，控制器31控制来打开电操作阀V32、V33和V36。按照这种方式，在利用脱硫器11将硫化合物从原燃料100移除后，经由管道P1将来自原燃料供给器2的原燃料100供给给重整反应器12。
重整反应器使已在脱硫器11中从其中移除了硫化合物的原燃料100与来自水蒸汽供给器3的水蒸汽反应，以产生富氢已重整气体。在此种情况中的反应是吸热反应。
其中，如图2所示，从燃料电池主单元20排出的所述使用的已重整气体被用作重整燃烧器15中的燃料。
如图3中所示，经由管道P5将来自重整反应器12的已重整气体供给到CO转换反应器13。在CO转换反应器13中，执行转换反应，在该转换反应中，由一氧化碳(CO)和所述已重整气体中包含的水蒸汽转换为氢气和二氧化碳(CO2)。随后，经由管道P6将所述已重整气体从CO转换反应器13供给到CO选择性氧化反应器14。
在CO选择性氧化反应器14中，利用经由管道P9从空气供给器4供给的空气对所述已重整气体中剩余的一氧化碳进行氧化，以生成二氧化碳。因此，其中CO被进一步减少的所述已重整气体被作为用于阳极电极的燃料气体另外供给给燃料电池主单元20。
按照这种方式，所述富氢已重整气体被作为燃料气体供给给所述燃料电池主单元20的阳极电极。另一方面，将空气从阴极空气供给器5供给给阴极电极，如上所述。
在燃料电池主单元20中，利用阳极电极中的催化剂来对氢气进行电离，并且由此分离为质子和电子。经由固态聚合电离膜将质子传导到阴极电极。经由外部电路将所述电子传导到阴极电极。在这个阴极电极中，由质子、电子和氧气来发生水生成反应(water-generatingreaction)。
另一方面，由于经由外部电路的电子流动(电流)，所以可以得到DC能量。也就是，实现在燃料电池主单元20中的发电。
(净化处理)
接着，当发电系统1的操作停止时，则随着来自所述原燃料供给器2的原燃料的供给停止，燃料处理系统10执行净化处理来净化(排出)残余气体。
本实施例中的燃料处理系统10利用控制器31的气体流通控制，来使水蒸汽作为净化气体沿正向方向(与已重整气体的方向相同的方向)流动，并且随后使得空气作为净化气体沿相反方向流动。所述空气的这种供给使得能够移除来自用于净化残余气体的水蒸汽的水材料。
在下文中，将会参照图3描述在所述净化处理期间进行的气体流通控制。
其中，本实施例的燃料处理系统10具有废气处理单元16，该废气处理单元16处理待净化的残余气体(例如，移除氧化硫)，如图3所示。
在所述净化处理中，所述控制器31首先打开电操作阀V39，以引入来自水蒸汽产生器3的水蒸汽，并且经由管道P2使所述水蒸汽流到重整反应器12。同时，所述控制器31打开电操作阀V35，经由管道P5、P6、P7和P10使所述水蒸汽沿正向方向(由实线指示的方向)从重整反应器12流出。
应该注意的是，由于所述操作停止，所以控制器31控制电操作阀V32和V36进入阻断状态。
因此，使所述水蒸汽作为净化气体流动，使得所述残余气体被净化到废气处理单元16，同时冷却所述重整反应器12、CO转换反应器13和CO选择性氧化反应器14。
接着，控制器31打开电操作阀V37和V40，使得经由管道P8和P5，使来自空气供给器4的空气沿相反方向流到重整反应器12。也就是，空气通过重整反应器12，并且经由管道P3和电操作阀V40沿相反方向(由点状线指示的方向)流动。
应该注意的是，来自空气供给器4的空气在管道P5上分支，以流到CO转换反应器13、CO选择性氧化反应器14和管道P10。
因此，首先是使所述水蒸汽沿着正向方向作为净化气体流动，使得可以净化残余气体，同时冷却重整反应器12、CO转换反应器13和CO选择性氧化反应器14。
此外，使空气沿相反的方向作为净化气体流动，使得来自所述水蒸汽的水材料尤其在重整反应器12中被移除，并且所述残余气体被净化。其中，使空气沿相反方向流动，使得可以阻止硫中毒的扩散，在硫中毒的扩散中，由重整反应器12的催化剂吸收的硫化合物被扩散到CO转换反应器13、CO选择性氧化反应器14等。
也就是，使空气作为净化气体沿相反方向流动，由此使得可能由于重整反应器12的催化剂吸收的硫化合物与氧气之间的反应，而恢复催化剂的活性。而且，所述硫中毒可以被阻止在燃料处理系统10中扩散。并且因此可以延长所述设备的寿命。
(本实施例的效果)
其中，参照图4(A)到4(C)具体描述本实施例中的净化处理的效果。
图4(A)示出了指示在与重整反应器12相关的催化剂层上的硫中毒的实验结果。图4(B)示出了与一氧化碳转换反应器13有关的实验结果。图4(C)示出了与一氧化碳选择性氧化反应器14有关的实验结果。
在图中，曲线400指示在发电之后的硫中毒量，而曲线401指示在使水蒸汽和空气沿正向方向流动时的硫中毒量。曲线402指示在使空气作为净化气体在本实施例的净化处理中沿相反方向流动时的硫中毒量。应该注意的是，垂直轴和水平轴是基于任意单位的。
如同从这些图形可以理解的，不管是使所述水蒸汽和空气沿正向方向流动还是沿相反方向流动，在所述发电之后的催化剂层的硫浓度分布都相对地指示了一个降低量。所述降低量在入口端附近特别显著。这意味着中毒的催化剂中吸收的硫被移除且催化剂被激活(下文中，这个结果被称为“催化剂激活现象”)。
另外，根据激活的催化剂和中毒的催化剂的研究活动，已经确认的是：通过移除硫，可以在重整反应器12的催化剂和一氧化碳转换反应器13的催化剂中恢复催化能力。
而且，空气对催化剂激活现象的贡献要多于水蒸汽。
当使所述空气和水蒸汽沿正向方向流动时，产生一个区域，其中所述硫浓度分布指示中途的量高于在发电之后的量，如图4(A)和4(B)中可以明显看出。这意味着，在发电之后还未处于中毒状态的催化剂由于沿正向方向的净化而中毒(在下文中，这个结果被称为“中毒扩散现象”)。
具体地，从图4(C)中可见，在发电之后一氧化碳选择性氧化反应器14的少量催化剂中毒，但是如果沿正向方向执行所述净化，则几乎所有催化剂(从入口端到出口端的催化剂)中毒，同时如果使所述净化沿相反方向流动，则催化剂的中毒很难被检测到。
而且，从图4(A)到4(C)的所有图中，应该理解的是：硫浓度分布指示在使所述水蒸汽和空气沿相反方向流动时的浓度量要小于使所述水蒸汽和空气沿正向方向流动时的浓度量(在下文中，这个结果被称为“中毒扩散阻止现象”)。
其中，将要描述其中使净化气体沿正向方向流动的情形，该净化气体是水蒸汽和空气。
如果使水蒸汽和空气流动，由于水蒸汽和空气中包含的氧气，重整反应器12、一氧化碳转换反应器13和一氧化碳选择性氧化反应器14中吸收的硫将成为二氧化硫(SO2)，由此暴露出金属活动点(催化剂激活现象)。
如果此时二氧化硫与水蒸汽和空气一起沿正向方向流动，则二氧化硫的一部分被其中已经移除硫的下游催化剂以及未被初始中毒的催化剂吸收，由此产生中毒扩散。
即使由此使水蒸汽和空气沿正向方向流动，所述催化剂激活现象也会发生，但是在正向方向的情况下，水蒸汽和空气从硫浓度高的部分流到硫浓度低的部分。因此，已激活的催化剂再次中毒的可能性增加，使得在所有反应器中，比如重整反应器12、一氧化碳转换反应器13和一氧化碳选择性氧化反应器14，已中毒的催化剂的量高于激活的催化剂的量。因此，认为所述中毒被扩散，且催化剂激活现象的效果降低。
而且，在使水蒸汽和空气如同先前沿正向方向流动时，冷却效率低，其理由被认为如下。
也就是，重整反应器12的反应温度是大约300℃到850℃。一氧化碳转换反应器13的反应温度是大约200℃到300℃。一氧化碳选择性氧化反应器14的反应温度是大约100℃到200℃。燃料电池主单元20的反应温度是大约50℃到100℃。也就是，沿着燃料电池主单元20的方向反应温度降低。
因此，当使水蒸汽和空气沿着正向方向流动时，它们从高温侧流到低温侧，从而冷却效率降低。
例如，假定一种情形，在该情形中，水蒸汽冷却重整反应器12，并且随后流到一氧化碳转换反应器13。如果重整反应器12的温度为800℃，则已经冷却重整反应器12且达到高温度的水蒸汽流入处于大约300℃的一氧化碳转换反应器13。因此，出现一种情形，在该情形中，一氧化碳转换反应器13不能被充足地冷却，并且一氧化碳转换反应器13反而被加热，导致冷却效率降低。
根据上述结果，在本实施例中，在使空气沿正向方向流动后，使作为净化气体的空气沿相反方向流动，使得不仅可以净化残余气体，而且可以防止中毒扩散，恢复催化能力和改进冷却效率。
具体而言，在执行被称为每天开停操作(DSS操作)的操作的燃料电池发电系统1中，在延长所述系统的寿命方面存在显著的效果，其中在DSS操作中每天重复打开和停止。
此外，由于由此可以激活催化剂，可以补偿已经被认为对硫中毒非常敏感的催化剂的贵重金属催化剂的弱点。并且可以增加在选择催化剂时的自由度。
而且，迄今为止，已经成为必要的是使用具有高脱硫能力的贵重脱硫器11，以便防止硫中毒。然而，由于催化剂的激活行为，可以使用廉价的脱硫器11，并且降低燃料电池发电系统1的成本。
此外，由于冷却效率方面的改进，冷却所需要的水蒸汽等的量减少，并且可以实现能量节省。
应该注意的是，在本实施例中，电操作阀被假定为气体通道控制部件，但是气体通道控制部件还可以是手动操作阀。然而，在手动操作阀的情况下，控制器31是不必要的。
此外，在本实施例中，在引入水蒸汽后开始引入空气，并且这是因为如果空气混入易燃气体中，则会危险。因此，可以在一个点上开始引入空气，在该点上，由于残余气体和空气之间的反应而造成风险降低。在此点上引入空气使得可以减少从水蒸汽凝结的水的量，并且可以在较短的时间内完成废气的处理。
而且，认为利用氧气进行的催化剂激活更容易发生在较高的温度，并且如果在空气的流动不包含风险时且在催化剂的温度不是足够低时引入空气，则催化剂可以被有效地激活。
举例而言，在重整反应器12中，此种温度的范围是200℃到900℃。在一氧化碳转换反应器13中，此种温度的范围是大约为100℃到550℃。在一氧化碳选择性氧化反应器14中，此种温度的范围是80℃到250℃。
此外，在本实施例中，在已经由废气处理单元16根据所述净化处理进行处理后，所述残余气体被释放进空气中。在这种情况下，可以设置此种结构，在该结构中，经由重整燃烧器15将所述残余气体输送到废气处理单元16。
(替换实施例)
图5是说明根据一个替换实施例的燃料处理系统10的净化处理的示图。在本实施例的净化处理中，使水蒸汽与空气一起作为净化气体沿着相反方向流动。
应该注意的是，同样的数字用于与图3中相同的组件，并且所述组件的说明被近似省略。
在本实施例的结构中，图3中的电操作阀V35和管道P10被省略，并且电操作阀V41和V42以及管道P11被添加，如图5中所示。
在此种结构中，将会描述净化处理，在该净化处理中，使水蒸汽和空气流动来净化残余气体。
首先，图2中示出的控制器31打开图5中示出的电操作阀V39、V41、V42和V40，以引入来自水蒸汽产生器3的水蒸汽。也就是，控制器31使水蒸汽经由管道P11和电操作阀V41沿相反方向(由实线指示的方向)流到重整反应器12。
此外，控制器31使水蒸汽经由管道P11和电操作阀V42沿相反方向(由实线指示的方向)流到CO转换反应器13。
应该注意的是，由于所述操作停止，所以控制器31控制电操作阀V32和V36进入阻断状态。
因此，使所述水蒸汽作为净化气体流动，使得所述残余气体被净化到废气处理单元16，同时冷却重整反应器12和CO转换反应器13。
接着，控制器31打开电操作阀V37和V40来使来自空气供给器4的空气经由管道P8和P5，沿相反方向流到重整反应器12。也就是，空气通过重整反应器12，并且经由管道P3和电操作阀V40，沿相反方向流动。
因此，在本实施例的所述结构中，按照如空气相同的方式，使作为净化气体的水蒸汽沿相反方向流动。因此，如上所述，不仅可以净化残余气体，而且可以防止中毒扩散，并且激活所述催化剂。因此，可以延长燃料处理系统10的寿命，改善冷却效率，并且由于冷却所需要的水蒸汽等中的降低而节省能量。
另外，在上述实施例和替换实施例中已经描述了其中水蒸汽和空气的组合用作净化气体的情形。然而，如上所述，可以应用水蒸汽、空气和惰性气体的组合，应用水蒸汽和惰性气体的组合，应用惰性气体和空气的组合，或者燃烧废气作为净化气体。
工业应用性
根据本发明的燃料处理系统，燃料被供给到燃料电池或燃料电池发电系统，并且确保在所述操作停止时残余气体被净化。

Claims (11)

1、一种燃料处理系统，包括：
反应器，该反应器引入原燃料，将所述原燃料转化为富氢已重整气体，并且供给该富氢已重整气体；
净化气体供给装置，用于供给净化气体来净化所述反应器中的残余气体；以及
流通控制装置，用于在包括所述反应器的气体通道中，沿所述已重整气体的正常流动方向的相反方向流通从所述净化气体供给装置供给的所述净化气体，
其中，所述净化气体供给装置供给包含水蒸汽的第一净化气体和包含空气的第二净化气体；以及
所述流通控制装置进行控制以沿与所述已重整气体的正常流动方向相同的方向流通所述第一净化气体，以及沿与之相反的方向流通所述第二净化气体。
2、如权利要求1所述的燃料处理系统，其中，按照连接多种反应器的方式配置所述反应器，所述多种反应器包括将所述原燃料转化为所述已重整气体的重整反应器；以及
所述流通控制装置进行控制以将来自所述各个反应器的连接的所述第一净化气体和第二净化气体供给给所述各个反应器。
3、如权利要求1或2所述的燃料处理系统，具有废气处理单元，用于排出包含由所述流通控制装置从所述气体通道排出的所述残余气体的废气，所述废气处理单元净化所述废气，并且随后排出所述废气。
4、如权利要求1或2所述的燃料处理系统，其中该燃料处理系统可应用于燃料电池，该燃料电池使用所述已重整气体作为燃料来产生电能。
5、如权利要求3所述的燃料处理系统，其中该燃料处理系统可应用于燃料电池，该燃料电池使用所述已重整气体作为燃料来产生电能。
6、如权利要求1或2所述的燃料处理系统，其中，所述流通控制装置被设置在所述气体通道中的多个地方，并且包括控制所述气体的阻断或通过的阀。
7、如权利要求3所述的燃料处理系统，其中，所述流通控制装置被设置在所述气体通道中的多个地方，并且包括控制所述气体的阻断或通过的阀。
8、如权利要求4所述的燃料处理系统，其中，所述流通控制装置被设置在所述气体通道中的多个地方，并且包括控制所述气体的阻断或通过的阀。
9、如权利要求5所述的燃料处理系统，其中，所述流通控制装置被设置在所述气体通道中的多个地方，并且包括控制所述气体的阻断或通过的阀。
10、一种燃料处理系统的操作方法，该燃料处理系统具有反应器，该反应器引入原燃料，将所述原燃料转化为富氢已重整气体，并且供给该富氢已重整气体；以及净化气体供给装置，用于供给净化气体来净化所述反应器中的残余气体；所述方法包括：
当所述原燃料的供给停止时，将所述净化气体引入包括所述反应器的气体通道；以及
执行流通控制以沿与所述已重整气体的正常流动方向相反的方向流通所述净化气体，其中
所述净化气体包括包含水蒸汽的第一净化气体和包含空气的第二净化气体；
当所述原燃料的供给停止时，所述第一和第二净化气体被引入所述气体通道；
所述第一净化气体沿与所述已重整气体的正常流动方向相同的方向流通；以及
流通控制被执行以沿所述相反方向流通所述第二净化气体。
11、如权利要求10所述的所述燃料处理系统的操作方法，其中，所述燃料处理系统包括废气处理单元，该废气处理单元用于处理包括从所述气体通道排出的所述残余气体的废气，并且将所述废气排出到外部；以及
在所述废气被排出到外部时，所述废气是在所述废气处理单元中进行净化后进行排出的。
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