CN101911430A - 燃料电池燃料反应物流的整体式污染物分离器和控水回路 - Google Patents

Abstract

整体式污染物分离器和控水回路(10)对燃料电池(12)的燃料反应物流去除污染物。水流过分离洗涤器(58)内的氨溶解器件(61)的表面，而燃料反应物流同时经过该表面，以使得燃料反应物流中的污染物溶解到水中。收集器(68)收集分离的污染物流，并且整体形成在收集器内的离子交换材料(69)将污染物从所述流中去除。控水泵(84)引导净化的水流从收集器(68)流经具有换热器(86)的控水回路(78)并返回洗涤器(58)从而在填充床(62)上流过。从燃料反应物流中分离污染物以及然后在离子交换材料(69)中隔离和集中分离的污染物使成本和维护需求最小化。

Description

燃料电池燃料反应物流的整体式污染物分离器和控水回路

技术领域

本发明涉及适用于运输车辆、便携式发电装置或用作固定发电装置的燃料电池，本发明尤其涉及用于从进入燃料电池的燃料反应物流中有效去除污染物(例如氨)的污染物去除系统。

背景技术

燃料电池是公知，而且普遍用于由含氢的还原流体燃料和含氧的氧化剂反应物流产生电流以便为电气设备(例如运输车辆)提供动力。在现有技术的燃料电池中，由重整器产生燃料以及所得到的燃料被称作重整产品燃料，其从该重整器流动通过燃料反应物流入口管线进入燃料电池的阳极流场，这都是公知的。富含氧的反应物同时流动通过该燃料电池的阴极流场以产生电力，这也是公知的。不幸的是这种重整产品燃料通常包含污染物，特别是氨。该重整产品燃料流中存在氨对该燃料电池的性能是有害的。已知氨是重整工艺的常见副产品，而且尽管该重整工艺被设计成最小化氨的生成，但通常在重整产品燃料中还存在低水平的氨。氨的生成是由引入到重整器中的用于重整为燃料的天然气中存在的氮气所致。通常氮气含量为2-3％，但在世界上的一些地方会高达15％。在天然气中大于1-2％氮气的情况下，已知的包括磷酸作为电解质的燃料电池无法达到期望的10年寿命。另外，在自热或部分氧化重整器的情况下，当使用空气作为用于重整工艺的氧气源时，也会引入氮气。

为了从燃料电池的燃料反应物流中除去氨和其他污染物，已经采取了多种努力。例如，1989年1月31日授予Grasso的美国专利号4,801,356公开了用于从燃料电池发电装置水中除去氨的精心设计的系统。Grasso的系统包括使已经用于冷却该重整产品燃料的冷却水通过第一汽提器(steam stripper)和第二汽提器以除去氨污染物。尽管有效，但Grasso的系统需要复杂且昂贵的汽提器且需要处理大量体积的燃料电池冷却水。

新近以来，2002年4月23日授予Bonville，Jr.等的美国专利号6,376,114公开了另一种用于从重整产品燃料中除去氨和其他污染物的精心设计的系统。Bonville，Jr.等人的系统替代地包括一次性氨洗涤器、氨洗涤冷水床和氨汽提温水床、一对第一和第二可再生洗涤器或单独一个可再生洗涤器。同样，尽管有效，但Bonville，Jr.等人的系统包括了需要高水平维护以操作该系统的精心设计且昂贵的部件。现有技术中还已知其他用于燃料电池的氨和相关污染物去除系统。然而，这些都没有提供具有最小成本和最小维护需求的氨的有效去除。最熟知的氨污染物去除系统需要用于处理大量体积流体的大型部件，或者需要高频率除去和更换被污染的过滤器和/或离子床等。

因此，存在对可以长期有效操作而不需频繁维护的用于燃料反应物流的污染物去除系统的需求。

发明内容

本发明涉及用于燃料电池的燃料反应物流的整体式污染物分离器和控水回路。该整体式污染物分离器是与燃料电池的燃料反应物入口管线流体连通固定的分离洗涤器。该洗涤器包括分布在洗涤器容器内的高表面积介质的填充床。水排放装置固定在该填充床之上，用于排放水以使其通过重力流过该介质的表面区域。燃料反应物排放装置固定在该填充床之下，用于排放该燃料反应物以使其从该燃料反应物排放装置向上流动通过该填充床。收集器与该填充床流体连通固定，用于在填充床之下收集水，该收集器可以仅由在该填充床和燃料反应物排放装置之下的洗涤器容器内的水收集区域构成。离子交换材料被整体形成在收集器内，以便收集器用作离子交换材料的容器。收集器还包括邻近收集器的水出口的颗粒过滤器。这防止了离子交换材料的颗粒离开收集器。洗涤器燃料出口限定在该洗涤器容器内，用于引导该燃料反应物流从该洗涤器容器流回到该燃料反应物入口管线内及流回到燃料电池内。

控水回路与该分离洗涤器流体连通固定，该控水回路包括用于将水流引出该分离洗涤器的收集器并最终引回到该分离洗涤器内的回路管道。控水回路泵与该回路管道流体连通固定，用于将该水流泵送通过该回路管道。换热器与该回路管道以热交换关系固定，用于加热该回路管道内的水流或从中除去热量。回路管道返回管线在换热器的出口和该分离洗涤器的水入口之间被流体连通固定，用于将水流的流动从该换热器引回到该分离洗涤器内以通过该水排放装置排放到填充床上。在可替换实施例中，控水回路可以不具有换热器，并且替代地，燃料控制换热器在分离洗涤器上游处与燃料反应物入口管线以热交换关系固定，以便向经过燃料反应物入口管线进入洗涤器内的燃料反应物添加热能或从中除去热能。

在又一个可替换实施例中，离子交换材料不位于收集器内，而是被固定作为容器内的离子交换床。容器与回路管道流体连通固定。在这样的实施例中，在收集器中不需要颗粒过滤器。

整体式污染物分离器和控水回路也可以包括控制器，该控制器感测离开分离洗涤器的燃料反应物流的温度和/或水分含量，以控制该换热器和回路泵实现循环通过该控水回路的水的最佳温度，由此控制离开分离洗涤器和通入燃料电池内的燃料反应物流的温度和水分含量两者或其中之一。该回路泵和换热器可以被控制和/或设定成实现从燃料反应物流到分离洗涤器内的水的热传递和从燃料反应物流中除去所需水平的氨之间的平衡。氨的去除也取决于氨在水中的溶解度。因此，可以对通过分离洗涤器的水的温度进行控制以便于实现从重整器通过分离洗涤器并进入燃料电池内的热燃料的最佳氨去除和最佳热传递。

通过使得整体式污染物分离器具有在收集器内并由其支撑的离子交换材料，可以基于预期运行标准来产生收集器内的必要体积的离子交换材料，以便在所需预定时间间隔实现离子交换材料的更换。可以通过在关闭燃料电池期间将结合的收集器水和离子交换材料冲洗出分离洗涤器，从而简单地去除并更换离子交换材料。通过将离子交换材料整体形成在洗涤器内的收集器中，本公开内容省去了分离器外部的离子交换床所必须的材料。这样的材料包括用于离子交换材料的分离瓶或其他容器、以及铅管、配件及相关材料。整体式分离器还省去了与组装和安装外部离子交换床相关的组装人工成本。而且，将离子交换材料附加于收集器增加了在收集器内的结合的离子交换材料与被分离液体污染物流的粘性。增加粘性会减少材料表面处由于被分离污染物流滴落到收集器内而导致的波动的产生。减少波动具有有益效果，即最小化了对邻近收集器内的结合的离子交换材料和被分离污染物流的任意控制开关(例如控制收集器的补给和/或溢出所必需的开关)的不必要的触发。

为了用现有技术的去污系统实现这种性能，将需要更大的更昂贵且更复杂的洗涤器和/或离子交换床，或者需要在更频繁的间隔更换离子交换床或其他污染物隔离装置。本发明将污染物隔离在与所有其他发电装置水系统(例如燃料重整器系统)分开的离子交换床中，使得仅须将氨从水中除去。因比，本发明的污染物去除系统实现了燃料电池燃料反应物流内污染物的非常有效的去除，而且实现了该燃料反应物流的最佳温度和水分含量的维持。

因此，本发明总的目的是提供克服现有技术缺陷的用于燃料电池的燃料反应物流的整体式污染物分离器和控水回路。

更特别的目的是提供对从燃料电池的燃料反应物流中的污染物的去除和对燃料反应物的最佳温度和水分含量的维持都有提高的用于燃料电池的燃料反应物流的整体式污染物分离器和控水回路。

当结合附图阅读以下说明时，本发明的用于燃料电池的燃料反应物流的整体式污染物分离器和控水回路的这些和其他目的和优点将变得更容易显而易见。

附图说明

图1是本发明的整体式污染物分离器和控水回路的简要示意图。

图2是本发明的整体式污染物分离器和控水回路的替代实施例的简要示意图。

具体实施方式

详细参照附图，图1中显示了用于燃料电池的燃料反应物流的整体式污染物分离器和控水回路，总体上用附图标记10表示。适用于本发明的燃料电池12包括固定到电解质18的相对侧的阴极流场14和阳极流场16。电解质18可以是磷酸电解液、质子交换膜(“PEM”)电解质或现有技术中已知的任何电解质。氧供给装置20将含氧反应物流释放通过氧化剂入口22进入并通过阴极流场14，氧反应物流通过阴极出孔24离开燃料电池12。含氢还原流体燃料被引导流过燃料反应物入口管线26通过阳极流场16并通过阳极出孔28流出燃料电池12。

该燃料电池12还可包括冷却剂板30，其具有经由冷却剂回路32循环通过该板30的水基冷却剂。该冷却剂回路32可以包括将冷却剂引导通过该冷却剂回路32的冷却剂回路管道34。冷却剂供给装置36将该冷却剂选择性地引导通过冷却剂入口阀门38和冷却剂入口管线40进入冷却剂回路管道34。冷却剂泵42与该冷却剂回路管道34流体连通固定，用于将冷却剂泵送通过冷却剂回路32。冷却剂回路换热器44与冷却剂回路管道34以热交换关系固定，用于控制循环通过冷却剂回路34的冷却剂的温度。蒸汽分离器46与冷却剂回路管道34流体连通固定，用于从冷却剂回路管道34内的液体冷却剂中分离蒸汽。

将蒸汽从蒸汽分离器46引导通过蒸汽管线48进入用于将富氢燃料(例如天然气)重整为重整产品燃料(例如氢气)的重整器器件50。含氢燃料供给装置52将该燃料引导通过燃料管线54进入该重整器50。该燃料供给装置52可以是加压供给源，或者可以包括用于以本领域已知的方式提高燃料压力的加压器件。该重整器50可以是本领域中已知的任意重整器器件，用于将富氢流体重整为适用于燃料电池的重整产品燃料。该重整器器件还包括用于将富氢燃料处理为适用于燃料电池的重整产品燃料所需的相关部件，例如脱硫装置、相移交换器等。

该重整产品燃料通过该燃料反应物入口管线26的第一部分56离开该重整器50和相关部件。然后该燃料被引入污染物分离洗涤器58中，被排放通过该洗涤器58内的燃料反应物排放装置60。该分离洗涤器58包括用于将来自重整产品燃料的氨溶解到该分离洗涤器58内的液体分离污染物流中的氨溶解器件61，例如设置在洗涤器容器64内的高表面积介质的填充床62。可以使用的替代性氨溶解结构62包括开口泡沫塑料、单一整体陶瓷泡沫、蜂窝状材料、波纹状材料、钢丝绒或金属丝网结构。

水排放装置66固定在该填充床62之上，用于将水从该排放装置66中排出以通过重力向下通过填充床62。燃料气体排放装置60固定在该填充床62之下，以使在水向下流过填充床62时通过该排放装置60排出的重整产品燃料气体向上通过该填充床62。随着气态燃料经过并接触填充床62的表面区域，该气态燃料内的污染物溶解到流经该填充床62内的介质表面的水溶液中。通过该分离洗涤器58的上述填充床62的流动已经描述为通过重力向下流动的水流和与水流相反(“逆流”)的向上流动的气态燃料。然而，应当理解在本发明范围内洗涤器58的其他构造也可以提供替代的流型，其中水和燃料彼此交叉流动(“错流”)和/或彼此平行流动(“并流”)。

收集器68被限定在该洗涤器容器64内，例如在该燃料反应物排放装置60之下，以将向下流动通过该填充床62的水收集在该收集器68内。离子交换材料69被整体形成在收集器68内，以便收集器68用作离子交换材料69的容器。离子交换材料69可以是本领域公知的用于从液体流中去除污染物的任意离子交换手段，例如阳离子交换树脂，并且更具体地对于去除氨而言优选地是氢形式的阳离子交换材料。收集器68也包括邻近收集器68的水出口82的颗粒过滤设备71。颗粒过滤设备71防止离子交换材料69的颗粒离开收集器68。

新鲜水供应装置70可以与该洗涤器容器64流体连通固定，用于在启动时将水引导通过水入口管线72和水入口阀门74进入该洗涤器容器64内，或者用于在操作过程中如果没有保持水平衡那么将额外的水补充到该洗涤器58。溢流出孔76也可以固定到该洗涤器容器64，用于将过量的水引出该洗涤器58。

控水回路78与该分离洗涤器58通过回路管道80流体连通固定。该回路管道80固定到被限定在洗涤器容器64内的水出口82，并且与收集器68内的水流体连通。该控水回路78还包括用于将水流泵送出该分离洗涤器58并通过该回路78的控水泵器件84。控水换热器86与该回路管道80以热交换关系固定。该换热器86可以用于加热或冷却该回路管道80内的水流。该控水换热器86可以被构造和/或操作成与该水流进行热能传递以由此保持通过该控水回路78的水的最佳温度，由此得到通过和离开该分离洗涤器58的反应物燃料流的所需温度和相对湿度。该控水回路78还包括在该换热器86的出口92和该分离洗涤器58的水入口94之间流体连通固定的回路管道返回管线90，用于将水流从该控水回路78通过水排放装置66返回到该分离洗涤器58中。

在整体式污染物分离器和控水回路10的替代实施例中，控水回路78不包括控水换热器86。替代地，燃料控制换热器95在分离洗涤器58的上游处与燃料反应物流以热交换关系固定。例如且如图1所示，燃料控制换热器95可以与在分离洗涤器58和重整器50之间的燃料反应物入口管线26的第一部分56呈热交换关系。燃料控制换热器95可以被用于向反应物燃料流添加热能或从中去除热能，以便产生经过和离开分离洗涤器58的燃料流的所需温度。这个实施例使得换热功能分离于氨吸收功能，因此为填充床62的设计和经过控水回路78的水的流率提供了更大的灵活性。

该分离洗涤器58和控水回路78还可以包括用于感测信息(例如在洗涤器燃料出口98处离开该洗涤器58的燃料反应物流的温度和/或水分含量)的控制器器件96。该控制器器件96可以被设计用于感测这种温度、水含量和/或水分信息并将该信息通过通信线路(例如电线、无线电传输、光纤或任何能够实现这些功能的信号通信手段，例如微处理器、计算机等)传送。该控制器96可以使用该感测到的信息来通过这些通信线路(在图1中由阴影线100A、100B和100C所示)控制该控水泵84和/或控水换热器86，或者替代地来控制燃料控制换热器95(与其相连的通信线路未被示出)。这种控制器器件96可以包括计算机以及机电开关和/或响应在洗涤器燃料出口98处观测到的温度、水含量和/或水分信息而对该泵84和/或换热器86进行的手动控制。已知氨在水中的溶解度随着水温度的降低而升高。因此，可以使用该控制器器件96来调节通过水排放装置66排放的水的温度以调节溶解到水中的氨的量，由此增大或减小对该燃料反应物流的去污。

该洗涤器58也可以包括与该洗涤器燃料出口98相邻的除雾器102，用于消除任何与燃料反应物流一起运动的水滴。该除雾器102可以是任意用于实现这种功能的除雾器，例如钢丝绒等。如图1中所示，该分离洗涤器58被构造成使该洗涤器燃料出口98位于氨溶解器件61之上，且该燃料排放装置60位于该氨溶解器件61之下。因此，该洗涤器燃料出口98引导该燃料反应物流在通过该氨溶解器件61之后流出该分离洗涤器58。

该填充床62可以包含任意用于洗涤器中以通过在该介质的表面区域上的液体流动的方式除去污染物的高表面积介质。可以用于该填充床内的这种高表面积介质的示例包括鲍尔坏(pall ring)、拉西环(raschig ring)、贝尔鞍形填料(berl saddle)等，其可以由金属、陶瓷或塑料材料制成。

分离洗涤器58和控水回路78如图1中所示为在重整器器件和固定到燃料反应物入口管线26的阳极流场16之间的顺流。然而应指出该分离洗涤器58和控水回路78也可以位于产生氨或任何污染物的重整器器件的部件和阳极流场16之间的任意位置，以使一些部件(例如低温相移交换器(未示出))可以根据具体燃料电池12的多种特定因素而固定在洗涤器58和阳极流场16之间。

图2示出了本发明的替代实施例105，其中离子交换材料被固定作为容器108内的离子交换床106，所述容器108例如是瓶，其与控水回路管道80流体连通固定。(在图2中，实际上与图1所示部件相同的部件使用与图1所用相同的附图标记。例如，图1中的燃料电池12在图2中也被表示为具有附图标记12的燃料电池。)在图2实施例中，不需要颗粒过滤器71，并且分离污染物流离开收集器68以经过回路管道80、控水回路换热器86和离子交换床106。离子交换床从所述流中去除氨离子，并且分离污染物流经过离子交换床出口110返回回路管道80从而经过水排放装置66循环回到分离洗涤器58内，以便当水流过氨溶解器件61的填充床的表面时再次溶解氨。图2的替代实施例105也可以包括被流体连通在离子交换床容器108之间的排气旁路管线112，以便为任意的聚积气体提供从容器108返回到回路管道返回管线90的溢出管道。在离子交换床106内的这种聚积气体可能会干扰离子交换床106的有效操作。

通过首先在分离洗涤器58中将氨或其他污染物从入口管线26内的燃料反应物流中分离出来，图1的第一实施例10和图2的替代实施例105与现有技术相比均实现了显著提高的效率。如前所述，收集器或离子交换床88内的离子交换材料69的更换或其维修以除去该收集器68或离子交换床106内的污染物的维护时间间隔可以大幅度延长以使维护成本最小化。特别地，在燃料源的氨污染水平已知的情况下，该离子交换材料69或离子交换床106可以选择成使其污染物去除能力能使得收集器68或离子交换床106可以仅需要以预定时间间隔来维护，例如每年一次。另外，因为本发明的污染物去除过程基本上是包括首先在洗涤器58中将污染物从燃料反应物流中分离出来和然后将其隔离和集中在离子交换材料69或离子交换床106内的两步过程，因此燃料通过填充床62的流动的中断仅提供了非常适度的压降。因为有这种适度的压降，因此使燃料从燃料供给装置52传输通过燃料电池12的成本和复杂性最小化。

本发明的污染物分离器58和控水回路78还包括对用于燃料电池12的燃料反应物流去污的方法。该方法包括以下步骤：使燃料反应物流相邻于分离洗涤器58内的填充床62的表面流动，同时使水流过该填充床62的表面，以将污染物从燃料反应物流分离到水中；然后将已经流过填充床62的污染水收集在收集器68内；然后从离子交换材料69或离子交换床106内的污染流中去除污染物；使水从洗涤器的水出口82循环通过控水回路78进入洗涤器58内的水排放装置66内，以流过该填充床62的表面区域；以及，控制流经控水回路78的水或流经与分离洗涤器58流体连通固定的燃料反应物流入口管线26的第一部分56的燃料反应物流中的一者的温度，以便产生经过分离洗涤器58的燃料反应物流的最佳温度。附加的且任选的步骤可以包括在从离子交换床88内的分离污染物流中除去污染物的步骤之前将氨溶解度增强试剂添加到分离污染物流中。增强氨溶解度且与所述整体式污染物分离器和控水回路78相容的任意试剂都将是适合的，例如适当浓度的磷酸。应该理解，作为从碳氢化合物燃料产生富氢重整产品燃料的重整过程的副产品的溶解二氧化碳也用于通过在水中形成碳酸来增强氨在水中的溶解度。

在替代的实施方式中，本发明的污染物分离洗涤器58和控水回路78可以用于从用于将含氢燃料重整为燃料反应物流的重整器器件50流出的燃料中除去污染物，其中燃料反应物入口管线26将该燃料引向替代的耗氢设备(未示出)，例如发动机、炉子等。在这种实施例中，本公开主题10包括燃料重整器器件50、氨溶解器件61、控水回路78和与其相关的上述部件，该燃料反应物入口管线26被构造成将燃料引出污染物分离器58并引入到替代的燃料消耗设备(未示出)中。

可以看到用于燃料电池12的燃料反应物流的整体式污染物分离器和控水回路10与已知的用于从燃料反应物流中除去污染物的设备和方法相比显著地提高了效率。如上所述，通过首先将污染物从反应物流中分离到分离污染物水流中以及然后将污染物隔离和集中到离子交换材料69或离子交换床106内，本发明极大地最小化了燃料电池反应物流的去污复杂性。本发明允许反应物燃料相对自由地流动通过洗涤器然后集中和隔离污染物，而不是通过一个大的复杂的必须频繁维护的设备对反应物流进行去污。通过将水流循环通过控水回路78以便在收集器68和离子交换材料69或离子交换床106内去污并然后重复地流经填充床62，本发明能够将隔离的污染物有效集中在离子交换材料69或离子交换床106内，用于以预定时间间隔从该床中定期去除，由此使总体成本和维护需求最小化。

尽管已经关于所描述和图示的整体式污染物分离器和控水回路10、105公开了本发明，但应当理解本发明并不限于这些可替代的和所描述的实施例。例如，尽管已知具有磷酸的电解质18会受到氨污染物的有害影响并因此是受益于本发明的适合形式的燃料电池12，但本发明也将对使用其他已知电解质的燃料电池(特别是低温质子交换膜(“PEM”)电池)以及其他耗能设备具有显著优点且适用于这些应用。因此，用于确定本发明的范围主要应当参考所附权利要求而不是前面的描述。

Claims (16)

1.一种用于燃料电池(12)的燃料反应物流的整体式污染物分离器和控水回路(10)，包括：

a.与所述燃料电池(12)的燃料反应物入口管线(26)流体连通固定的分离洗涤器(58)，该分离洗涤器(58)包括：氨溶解器件(61)，该氨溶解器件设置在该分离洗涤器(58)的洗涤器容器(64)内，用于将来自所述燃料反应物流的氨溶解到分离洗涤器(58)内的分离污染物流中；构造成将水排放到氨溶解器件(61)内的水排放装置(66)；构造成将所述燃料反应物流排放到所述氨溶解器件(61)内的燃料反应物排放装置(60)；构造成收集所述分离污染物流的收集器(68)；整体形成在所述收集器(68)内的离子交换材料(69)，所述离子交换材料(69)构造成从所述分离污染物流去除污染物；颗粒过滤器设备(71)，该颗粒过滤器设备相邻于水出口(82)被固定在所述收集器内并被构造成阻止所述离子交换材料的颗粒离开所述收集器(68)；构造成将所述燃料反应物的流动从所述分离洗涤器(58)引导回到所述燃料反应物入口管线(26)内的洗涤器燃料出口(98)；以及

b.与所述分离洗涤器(58)流体连通的控水回路(78)，该控水回路(78)被构造成引导来自所述水出口(82)的水流；与所述水出口(82)流体连通固定的控水回路泵设备(84)；与所述泵设备(84)流体连通固定的并被构造成与来自所述泵设备(84)的水流进行热能传递的控水回路换热器(86)；以及，构造成将水流的流动从所述换热器(86)引导回到所述分离洗涤器(58)的回路管道返回管线(90)。

2.权利要求1的用于燃料反应物流的整体式污染物分离器和控水回路(10)，还包括除雾器(102)，该除雾器被固定成与所述洗涤器燃料出口(98)相邻并被构造成限制该燃料反应物流中的任何水滴从该分离洗涤器(58)中的通出。

3.权利要求1的用于燃料反应物流的整体式污染物分离器和控水回路(10)，还包括与该洗涤器容器(64)和新鲜水入口阀门(74)流体连通固定并被构造成将新鲜水选择地引入该洗涤器容器(64)内的新鲜水供给装置(70)。

4.权利要求1的用于燃料反应物流的整体式污染物分离器和控水回路(10)，还包括与该洗涤器容器(64)流体连通固定并被构造成将过量的水选择地引出该洗涤器(58)的溢流出孔(76)。

5.权利要求1的用于燃料反应物流的整体式污染物分离器和控水回路(10)，其中该氨溶解器件(61)包括具有高表面积介质的填充床(62)。

6.权利要求1的用于燃料反应物流的整体式污染物分离器和控水回路(10)，还包括控制器器件(96)，该控制器器件在该洗涤器燃料出口(98)附近与燃料反应物流连通地固定，用于感测来自该燃料反应物流的信息并响应于感测到的信息控制该控水回路(78)。

7.一种用于燃料电池(12)的燃料反应物流的整体式污染物分离器和控水回路(10)，包括：

a.与所述燃料电池(12)的燃料反应物入口管线(26)流体连通固定的分离洗涤器(58)，该分离洗涤器(58)包括：氨溶解器件(61)，该氨溶解器件设置在该分离洗涤器(58)的洗涤器容器(64)内，用于将来自所述燃料反应物流的氨溶解到分离洗涤器(58)内的分离污染物流中；固定成与氨溶解器件(61)相邻的并被构造成将水排出流过氨溶解器件(61)的水排放装置(66)；固定成与氨溶解器件(61)相邻的并被构造成将所述燃料反应物流排出流过所述氨溶解器件(61)的燃料反应物排放装置(60)；与所述氨溶解器件(61)流体连通固定的并被构造成接收并收集分离污染物流的收集器(68)；整体形成在所述收集器(68)内的离子交换材料(69)，该离子交换材料(69)构造成从所述分离污染物流去除污染物；颗粒过滤器(71)，该颗粒过滤器相邻于水出口(82)被固定在所述收集器内并被构造成阻止所述离子交换材料的颗粒通过所述过滤器(71)；固定在所述洗涤器容器(64)内的并被构造成将所述燃料反应物的流动从所述氨溶解器件(61)及从所述分离洗涤器(58)引导回到所述燃料反应物入口管线(26)内的洗涤器燃料出口(98)；

b.在所述分离洗涤器(58)的上游与所述燃料反应物流以热交换关系固定从而向进入所述分离洗涤器(58)的燃料反应物流添加热能或从中去除热能的燃料控制换热器(95)；以及，

c.与所述分离洗涤器(58)流体连通固定的控水回路(78)，该控水回路(78)包括被构造成引导从所述水出口(82)离开所述收集器(68)的水流的回路管道(80)；与所述回路管道(80)流体连通固定以便泵送所述水流通过所述回路管道(80)的控水回路泵器件(84)；以及，在所述控水回路泵(84)和所述分离洗涤器(58)内的所述水排放装置(66)之间流体连通固定并被构造成将所述水流的流动从所述泵(84)引导回到所述分离洗涤器(58)的回路管道返回管线(90)。

8.权利要求7的用于燃料反应物流的整体式污染物分离器和控水回路(10)，还包括除雾器(102)，该除雾器被固定成与该洗涤器燃料出口(98)相邻并被构造成限制该燃料反应物流中的任何水滴从该分离洗涤器(58)中的通出。

9.权利要求7的用于燃料反应物流的整体式污染物分离器和控水回路(10)，还包括与该洗涤器容器(64)和新鲜水入口阀门(74)流体连通固定并被构造成将新鲜水选择地引入该洗涤器容器(64)内的新鲜水供给装置(70)。

10.权利要求7的用于燃料反应物流的整体式污染物分离器和控水回路(10)，还包括与该洗涤器容器(64)流体连通固定并被构造成将过量的水选择地引出该洗涤器(58)的溢流出孔(76)。

11.权利要求7的用于燃料反应物流的整体式污染物分离器和控水回路(10)，其中该氨溶解器件(61)包括具有高表面积介质的填充床(62)。

12.权利要求7的用于燃料反应物流的整体式污染物分离器和控水回路(10)，还包括控制器器件(96)，该控制器器件在该洗涤器燃料出口(98)附近与燃料反应物流连通地固定，用于感测来自该燃料反应物流的信息并响应于感测到的信息控制该控水回路(78)。

13.一种用于燃料电池(12)的燃料反应物流的去污方法，包括步骤：

a.使该燃料反应物流流动通过用于在分离洗涤器(58)内溶解来自该燃料反应物流的氨的氨溶解器件(61)，同时使水流动通过该氨溶解器件(61)，以将污染物从该燃料反应物流分离到分离污染物水流中；

b.将所述分离污染物流从填充床收集到收集器(68)内；

c.将污染物从所述分离污染物水流移除到被整体形成在所述收集器(68)内的离子交换材料(69)的颗粒上；

d.使得去污水流从该收集器(68)循环通过控水回路(78)；

e.使得所述去污水流从所述控水回路(78)循环返回通过所述氨溶解器件(61)；以及

f.控制流经所述控水回路(78)的水或在所述分离洗涤器(58)上游的燃料反应物流中的一者的温度，从而产生流经所述分离洗涤器(58)的燃料反应物流的预定温度。

14.权利要求13的方法，包括在所述分离洗涤器(58)中向分离污染物水流添加氨溶解度增强试剂的附加步骤。

15.权利要求13的方法，包括在预定的时间间隔更换离子交换材料(69)的附加步骤。

16.权利要求13的方法，包括选择被整体形成在所述收集器(68)内的所述离子交换材料(69)的体积以便能够在预定的时间间隔更换所述体积的离子交换材料(69)的附加步骤。

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