CN107847897A - 用于氢生产、分离和综合使用的涡流管重整器 - Google Patents

用于氢生产、分离和综合使用的涡流管重整器 Download PDF

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Abstract

一种重整器组件包括接收与蒸汽混合的经加热燃料的涡流管(214/700/800/900)。催化剂(226)涂覆所述涡流管的主管的内壁，并且氢可渗透管(222)与所述主管同轴定位在所述主管中间。借助此结构，所述涡流管主要从一端(224)输出氢并且从另一端(220)输出基于碳的成分。在一些实施例中，第二涡流管(708/804/902)接收所述第一涡流管的所述碳输出以形成水煤气变换反应器，从而从所述第一涡流管的所述碳输出生产氢。

Description

用于氢生产、分离和综合使用的涡流管重整器
技术领域
本申请大体涉及用于合成气生产、氢分离以及将其喷射到发动机和燃料电池的涡流管重整器。
发明内容
一种组件包括至少一个涡流管，其具有入口和氢出口。重整器机构与该涡流管相关联，以从输入到入口的碳氢燃料的分子中的碳去除氢。该重整器机构包括在涡流管内部的催化成分，和/或与所述碳氢燃料一起喷射到所述涡流管中的经加热水蒸气。
在实例性实施例中，该涡流管包括旋流室，其中所述涡流管的所述入口进入到所述旋流室中。而且，该涡流管可以包括与所述旋流室连通并具有不同于所述氢出口的出口的主管段。发动机的燃料进口可以与不同于所述涡流管的所述氢出口的出口流体连通。此外，该不同于氢出口的出口可以与所述主管段的壁的内侧表面并置。催化成分可以布置在所述主管段的所述壁的所述内侧表面上。
在一些实施例中，氢可渗透管居中布置在所述主管段中，并且在所述氢可渗透管的一端处限定氢出口。
在一些实施例中，可以按环形构造提供并布置多个涡流管，其中所述多个涡流管中的第一涡流管限定所述涡流管的所述入口并向所述多个涡流管中的下一涡流管的入口提供流体。
该发动机可以是涡轮机或内燃机，例如柴油发动机。
所述涡流管的所述入口可以与碳氢燃料源流体连通。另外或另一选择为，所述涡流管的所述入口可以与发动机的排气装置流体连通。
在另一方面中，一种方法包括使用至少一个涡流管重整碳氢燃料。所述重整包括从所述碳氢燃料的分子中的基于碳的成分去除氢。还使用涡流来使氢与基于碳的成分分离，以使氢流实质上不含碳。将氢流提供到氢接收器，例如罐或涡轮机或发动机。
在另一方面中，一种组件包括至少一第一涡流管，其被构造成用于接收碳氢燃料并将所述碳氢燃料分离成第一流和第二流。该第一流主要由氢组成，然而所述第二流包括碳，例如基于碳的成分。至少一第一氢接收器被构造成用于接收该第一流。另一方面，至少一第二涡流管被构造成用于接收来自所述第一涡流管的所述第二流、用于将该第二流分离成第三流和第四流。该第三流主要由氢组成用于将其提供到所述氢接收器，而所述第二流包括碳。
该氢接收器可以包括氢罐。另外或另一选择为，该氢接收器可以包括燃料电池。第一和第三流两者可以提供到氢接收器。该氢接收器可以包括涡轮机或其它发动机。
在一些实例中，至少一个热交换器布置成在所述涡流管之间流体连通并且被构造成用于在所述第二流输入到所述第二涡流管之前从所述第二流去除热。另外或另一选择为，至少一第一催化成分可以在第一涡流管的内侧表面上，并且至少一第二催化成分可以在第二涡流管的内侧表面上、但不在第一涡流管的内侧表面上。该第二催化成分可以包括铜，并且在具体实施例中，锌和铝还可以在所述第二涡流管的所述内侧表面上。
在另一方面中，一种重整器组件包括至少一个包括旋流室的涡流管，其具有输入端和与所述旋流室连通的主管段并具有与所述主管段的壁的内侧表面并置的第一输出端。该第一输出端用于输出在所述输入端处提供的流体的相对较热和较重成分。至少一种催化成分在所述主管段的所述壁的所述内侧表面上。
在此最后一个方面的一些实例中，至少一个氢可渗透管居中布置在所述主管段中，并且在所述氢可渗透管的一端处限定第二输出端以便输出在所述输入端处提供的流体的至少一个相对较轻和较冷成分。该至少一个相对较轻和较冷成分可以包括氢，并且在所述输入端处提供的流体的相对较热和较重成分可以包括碳。燃料电池或发动机或其它氢接收器（例如罐）可以连接到该第二输出端。
在另一方面中，一种系统包括至少一个燃料电池和至少一个涡流管组件，该涡流管组件用于接收碳氢燃料作为输入并且将从涡流管内的碳氢燃料重整的氢提供到该燃料电池。附图说明
参考附图可以最好地理解本发明的细节（关于其结构和操作），其中相似参考编号指代相似部件，并且其中：
图1是实例性能量生成系统的框图；
图2是实例性涡流管重整器/分离器组件的框图；
图3是环形涡流管组件的示意图；
图4是发动机系统中的涡流管的示意图；
图5是用于发动机的基于涡流管的氢喷射系统的示意图；
图6是涡流管的横向视图的示意图，其示出分离；
图7-9是基于涡流管的氢重整器系统的额外示意图；
图10是用于支持附图中所示涡流管系统的实例性电气部件子系统的框图；并且
图11是附图中所示的涡流管系统的实例性过程流程的流程图，其示出可以由处理器执行的逻辑。
具体实施方式
图1示出下文进一步描述的致动系统10，其在一个实例中将能量赋予给接收器（例如发动机，例如用于车辆的内燃机），或者在所示实例中，通过将转矩赋予给涡轮机12的转子来旋转涡轮机的输出轴。根据涡轮机原理，涡轮机12可以包括压缩机区段、燃烧区段和涡轮机区段，并且还可以具有通常彼此联接并且可彼此同心的一个或多个转子或轴。
图1示出，在一个实施方案中，包含基于碳氢化合物的燃料（例如但不限于喷气燃料）的燃料罐14可以向涡轮机12的进口16提供燃料。该燃料通常通过涡轮机中的喷射器喷射，在该处，其与由涡轮机的压缩机区段压缩的空气混合并在所谓的“火焰保持器”或“罐”中点燃。“进口”通常是指涡轮机的作为涡轮机叶片的准备的这些部分。该高压混合物然后被引导成撞击联接到输出轴的涡轮机叶片18。以此方式，转矩赋予给输出轴以致使其围绕其轴线旋转。在其它实施方案中，涡轮机12无需是燃气轮机，并且如上所述，可以使用其它接收器，例如车辆中的发动机。
涡轮机的输出轴可以联接到发电机的转子以使发电机转子在电场内旋转，并且因此致使发电机输出电力。或者，涡轮机的输出轴可以联接到飞机风扇的转子以使风扇旋转，并且因此致使其产生用于推动涡轮风扇喷气式飞机的推力。再次，涡轮机的输出轴可以联接到推进部件的转子（例如直升机的转子、其上安装有推进器的船只的轴或例如军事坦克等陆地车辆的驱动轴）以使转子/轴/驱动轴旋转，因为该情况可根据运输的性质通过空气或水或陆面上空推动平台。推进部件可以包括传动系，该传动系可以包括本领域中已知的部件（例如，曲轴、变速器、车轴等等）的组合。
除借助直接来自燃料罐14的燃料致动接收器（例如涡轮机12）以外或代替借助直接来自燃料罐14的燃料致动接收器（例如涡轮机12），致动系统10可以包括接收来自燃料罐14的燃料的重整器组件20。虽然重整器组件的一些实施例可以包括重整器和膜型氢分离器以使重整器的经重整产物中的氢与基于碳的成分分离，但是下文进一步描述基于涡流管的重整器组件。
重整器组件20从燃料生产氢，并且氢输送到燃料电池22，在一些情况下，首先通过氢罐24，如图所示。视期望，多个重整器和/或燃料电池可以相互并联和/或相互串联使用。
燃料电池22使用氢来通过借助来自（例如）环境大气的氧使氢氧化而通常以相对高的效率发电。在不限制的情况下，燃料电池22可以是聚合物交换膜燃料电池(PEMFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、碱性燃料电池(AFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、磷酸燃料电池(PAFC)或直接甲醇燃料电池(DMFC)。
继而，来自燃料电池22的电力可以输送到电马达26以致使马达26的输出轴转动。马达轴通过转子联轴器28机械联接到涡轮机12的转子。通常，马达26联接到其的涡轮机/发动机转子不是转子的承载叶片18的相同段，虽然在一些实施方案中，可以是这种情况。相反，马达26可以联接到其的转子可以是叶片转子的以下段，该段并不承载叶片或转子与叶片转子分离并与其同心或者以其它方式联接到其。在任何情况下，马达26（在由燃料电池22供能时）通过转子将转矩（视期望通过适当联轴器）赋予给涡轮机12的输出轴，在一些情况下，该输出轴可以是与形成转子相同的轴。来自马达26的动力可以提供到除由涡轮机体现的接收器以外的部件。再次，由燃料电池和涡轮机/发动机产生的电力可以输送到电存储装置（例如电池系统）或输送到电力负载（例如市政电力配电网）。
另外，为实现进一步效率，可以使燃料电池的输出（例如由燃料电池22产生的呈蒸汽形式的水）在混合器30中与输入到重整器组件20的碳氢化合物混合，该混合器可以是罐或者简单管道或水和碳可以在其中混合的其它空隙，混合物然后被引导（例如，通过适当管道系统或导管）到涡轮机进口16。视期望，来自表面活性剂罐32的表面活性剂还可以添加到蒸汽/碳混合物。或者，来自燃料电池的蒸汽可以输送到下文所述重整器组件，而不使蒸汽与碳混合和/或不使蒸汽与表面活性剂混合。
在任何情况下，现在可以了解，蒸汽/碳混合物可以将直接来自燃料罐14的燃料喷射补充到进口16，或者将直接来自燃料罐14的燃料喷射整个替代到进口16。
再进一步，由燃料电池22产生的电力不仅可以用于致动电马达26（或者向电池存储装置或电网提供电力），并且还用于为涡轮机或发动机12中的适当部件提供点火电流。而且，来自燃料电池的电力可以用于其它辅助目的，例如，除致动电动机以外，还给其它电器供电。在其中重整器组件20产生二氧化碳和蒸汽的情况下，这些流体还可以被引导到与重整器和蒸汽发电机相关联或联接到重整器和蒸汽发电机的热交换器。
在一些实施例中，视期望，水可以通过水管线34从燃料电池22返回到重整器组件20。而且，视期望，来自接收器（例如，来自涡轮机12）的热可以被收集并通过导管/管道系统36安排线路回到重整器组件20以加热该重整器组件。
图2示出基于涡流管的重整器组件20。如图所示，组件20可以包括蒸汽贮存器200和燃料贮存器202。蒸汽贮存器200和燃料贮存器202可以是热交换器，通过示出环绕相应内部流体室200b, 202b的相应外部加热室200a, 202a示意性地绘示，其中每一外部热交换室中的热加热相应内部流体室中的流体。热可以从图1的接收器（例如，涡轮机12）的排气装置经由排气管线36供应到每一热交换室200a, 202a。
首先考虑蒸汽贮存器200，用于启动的初始水或蒸汽可以供应到任选叶轮204或其它流体移动设备的进口侧，直到初始水或蒸汽可以如图所示经由管线34由来自燃料电池22的蒸汽排气补充并且优选地由其取代的此时间。还可以（例如）从流体贮存器200的热交换室200a中的电加热元件206、从来自涡轮机或发动机的余热或者从某一其它热源提供初始启动热，直到启动热可以如图所示经由排气管线36由来自接收器（例如，涡轮机12）的余热补充并且优选地由其取代的此时间。在任何情况下，加热成蒸汽用于启动的初始水和在操作期间来自燃料电池的蒸汽在叶轮204（当设置时）的影响下或仅在内部流体室200b内的蒸汽压力的影响下输送到混合器/喷射器贮存器208。
关于燃料贮存器202，碳氢燃料（例如但不限于天然气）可以从燃料罐14供应到任选叶轮210或其它流体移动设备的进口侧。还可以（例如）从燃料贮存器202的热交换室202a中的电加热元件212或者从某一其它热源提供初始启动热，直到启动热可以如图所示经由排气管线36由来自接收器（例如，涡轮机12）的余热补充并且优选地由其取代的此时间。在任何情况下，燃料贮存器202的流体室202b中的经加热燃料（优选地通过可以设置在燃料室的内壁上的脱硫剂吸附剂元件213净化掉硫）在叶轮210（在设置时）的影响下或仅在内部流体室202b内的流体压力的影响下输送到混合器/喷射器贮存器208。在某一情况下，燃料可以在提供到混合器/喷射器208之前不被加热。
在一些实例中，蒸汽贮存器200中的蒸汽和/或燃料贮存器202中的燃料可以在三个大气压至三十个大气压(3atm–30atm)的压力下加热到六百摄氏度(600°C)至一千一百摄氏度(1100°C)。更通常，施加到碳氢化合物和蒸汽混合物的反应温度可以从300C的低温进行到高达1200C。可以针对所输入碳氢化合物进料类型、该过程通过反应管的工作渡越时间和由湍流（例如在反应管中产生的涡流）导致的所施加压力对这些温度进行优化。
混合器/喷射器208使来自蒸汽贮存器200的蒸汽与来自燃料贮存器202的燃料混合。可以在相应流体进入混合器/喷射器208时该流体的浊度的影响下和/或通过混合器/喷射器208内的额外混合部件（例如旋转叶轮）和/或通过其它合适构件完成该混合。混合器/喷射器208在混合器内的流体压力的影响下（例如）通过燃料喷射器或仅通过端口和流体管线将经混合蒸汽和燃料喷射到涡流管214中。
涡流管214（其还可以称为兰克-赫尔胥（Ranque-Hilsch）涡流管）是将经压缩流体分离成热流和冷流的机械设备。其通常不具有移动部件。
如图所示，将来自混合器/喷射器208的蒸汽和燃料的加压混合物喷射（优选地切向）到涡流管214的旋流室216中，并且通过旋流室216与主管段218的筒形壁之间的几何形状的配合加速到高旋转速率，该主管段218如图所示垂直于旋流室216的输入轴线取向。第一锥形喷嘴220可以设置在涡流管214的一端处，以便仅允许压缩气体的外层在该端部处逸出。因此，在此端部处的开口是环形的，其中其中心部分被阻塞（例如，如下文进一步所述通过阀），以便迫使气体的剩余部分通过主内管218朝向旋流室216在如图所示实质上与主管段218同轴的具有减小的直径的内部涡流中返回。在一个实施例中，该内部涡流可以封闭在通向氢输出端224的氢可渗透管222中，氢输出端224可以由第二锥形喷嘴形成。氢可渗透管222（在设置时）优选地对于基于碳的成分是不可渗透的。管222可以包括钯。
催化层226可以形成在至少主内管218的内侧表面上或与至少主内管218的内侧表面一体制成，以将基于碳的成分吸引到由主内管形成的通道的外周。该催化层可以包括镍和/或铂和/或铑和/或钯和/或金和/或铜。管218可以由催化层组成，或者层226可以例如通过（例如）将催化层226气相沉积到管衬底上来添加到管衬底，该管衬底可以是陶瓷的。
涡流管214的结构的配合在图2向左下方看时沿着主管218的轴线迫使来自输入燃料的相对较冷的氢朝向主管218的轴线进入到氢可渗透管222（在设置时）中，同时在图2向右下方看时迫使燃料的相对较重和较热基于碳的成分向外抵靠催化层226。由于所绘示结构的配合，燃料被化学重整成氢和基于碳的成分，并且氢与基于碳的成分物理分离用于提供到燃料电池22。
视期望，可以提供抽空机构（例如真空泵228），以有助于从涡流管214的氢输出端224抽出氢。而且，视期望，在提供到燃料电池22之前，氢可以通过水煤气变换反应器(WSGR)230以进一步净化氢。下文进一步论述基于涡流管的WGSR实施例的实例。
另一方面，燃料的基于碳的成分从涡流管214的主管218的右侧送出到接收器（例如，涡轮机12），在一些情况下，经由图1中所示的混合器30。
当输入到其的氢比由常规重整器生产的氢相对较冷时，燃料电池通常工作得更好，因此其可能需要冷却。此外，可能难以采用某些氢冷却技术（例如具有来自常规重整器的极高温氢的WGSR），这意味着氢可能需要显著冷却。通过如本文中所述在单个重整器组件中重整燃料、分离氢和冷却氢（相对于基于碳的成分），产生多个益处，包括生产相对冷氢的能力，其需要较少重整后冷却并且其延长燃料电池的寿命。
因此，涡流或气旋旋流作用的应用实现这些过程的简洁整合并提供较高能量效率、经改进燃料利用率和增加的氢产量。优于常规重整器的额外优点包括化学平衡的转移以有利于氢生产。这通过将氢可渗透膜分离器管放置在涡流的低压位置处以在管中的重整过程期间从放出的碳氢化合物合成气混合物抽出或收获氢来实现。此过程通过所产生一个或多个涡流的组合实现，这增强重整和涡流气体分离，同时还增强氢的收获和冷却。
在上文所述方法中，所产生涡流提供离心旋转作用，其应用到圆形管中的气体，最初应用到碳氢化合物和蒸汽，其在较高压力和温度下切向压靠在有催化剂衬里的主管218的壁上，从而增强重整的速率。这是由于由旋流运动施加在更大量分子气体（碳氢化合物和蒸汽）上的较高温度和压力接触有催化剂衬里的管的壁。
当重整过程在涡流中沿管向下进行时，所输入碳氢化合物气体混合物根据气体密度在管中轴向区分或分层。碳氢化合物和蒸汽是管的内壁处的最密集聚集体，并且具有最低密度的氢将朝向涡流的中心移动。较高动量赋予给较重气体（最长链碳氢化合物和蒸汽），其以高的力并且以高密度与管的有催化剂衬里的壁碰撞。这针对给定压力优化顺应性和碳氢化合物、蒸汽与催化剂之间的界面。
较少量的氢被朝向涡流、朝向较低压力区、远离周边拉动。此远离周边移动氢的效果改善较重碳氢化合物、蒸汽和碳氧化物对催化剂的获得路径。管的中心（在该处，涡流具有其最低压力）包含具有用于抽出氢的抽吸口的氢可渗透过滤管222。因此，氢渗透到中心中并且以负压从反应中抽出，从而在重整过程进行时收获氢。
氢因其较低密度而被分离并抽出到涡流的中心，并且其因施加到管的负压而被进一步抽出到氢可渗透分离管的壁中。从正在进行的重整的抽出或收获氢通过耗尽氢而结合催化剂进一步改善动态化学反应，从而限制不利的氢可逆反应。这增加氢碳生产比率。
考虑到以上情况，重整反应的产物（合成气）在沿着涡流管的渡越时间期间被连续分出，从而提供经净化输出流并且进一步改变正在进行的反应的平衡，以提高所生产氢的量。涡流气旋作用可以借助于推动器或泵应用到所喷射碳氢化合物和蒸汽进料，这致使基于重碳氢化合物的气体和蒸汽朝向管壁。此作用致使一些撞击催化剂的碳氢化合物的重整，从而喷出氢和一氧化碳。这两种比CH4轻的气体被朝向涡流的中心远离涡流管的壁推动。由氢（一方面）和蒸汽、一氧化碳、二氧化碳和微量杂质（另一方面）组成的经分离输出流被单独地分出并输送到相应输出流。
借助于反应管中的涡流作用和部分产物（例如氢）的逐步去除增强输出燃料流的生产和分离，这进一步因连续非平衡条件而提供动态优化。
除适当传感器、阀和控制器电子设备以外，涡流管还可以包括燃料和蒸汽喷射器、加热输入端、热交换器、高剪切湍流混合器、过滤器和输出流分接头。输出氢和一些蒸汽可以输送到燃料电池22，其中基于碳的成分和一些蒸汽输送到接收器。在一些实施方案中，大部分蒸汽和较重部分碳氢化合物可以输送回到该涡流管或多个涡流管。
图3示出其中多个涡流管按无端回路300布置的实施例，无端回路300在本文中称为“环形”构造，而不暗示该无端回路是完全圆的。每一涡流管可以在构造和操作上与图2中的涡流管214大致相同。
如图所示，燃料可以输入到初始涡流管302，该初始涡流管302的来自氢可渗透管的氢输出作为输入输送到下一涡流管304的旋流室，该下一涡流管304的氢输出又作为输入提供到下一涡流管。“N”个涡流管可以串联布置在构造300中，其中“N”是整数（在所示实例中，N=8），并且其中第N个涡流管306的氢输出输送到燃料电池22。以此方式，氢被连续分离成用于燃料电池的纯净得多的输入，而来自每一涡流管的基于碳的成分输出可以从每一管单独地被抽出并输送到接收器，如由“N”个箭头308所指示。
图3的构造300可以用于图2中所示的系统中，其中初始涡流管302接收来自混合器/喷射器208的燃料并将来自氢输出端224的氢输送到下一涡流管的旋流室输入，并且其中第N个涡流管306的氢输出经由真空泵228和WSGR 230输送到燃料电池22。来自图3的每一涡流管的基于碳的成分可以输送到混合器/接收器30/12。
在其它实施例中，每一管的碳输出输送到下一管的输入，其中每一管的氢输出被单独地引导出环形构造300并输送到燃料电池。
图4示出可以由上文所述并且在图2或图3中所示的（多个）涡流管形成的涡流管400。图4的涡流管400可以包括至少一个入口402、至少一个氢出口404（如图所示），其中至少一个发动机406（例如柴油发动机）具有与涡流管400的氢出口404流体连通的输入端口408。以此方式，通过在涡流管400内重整生产的氢作为氢喷射或增强提供到发动机406，其中氢可以与来自罐410的柴油燃料混合并且在发动机的燃料进口412处接收。应注意，发动机406的氢入口408可以与燃料进口412分离，或者其可以与燃料进口412相同或在相同机械组件中。
鉴于前述公开内容将了解，涡流管400可以通常包括旋流室和与该旋流室连通并具有不同于氢出口404的出口414的主管段，碳氢化合物通过入口402提供到该旋流室中。在一些实施例（例如所示出实施例）中，发动机406的燃料进口412与出口414流体连通以接收来自涡流管400的贫氢（hydrogen-depleted）重整产品。根据以上公开内容，出口414通常与主管段的壁的内侧表面并置，至少一种催化成分可以布置在该内侧表面上。
同样，涡流管400（如上文在前述涡流管的情况下所述）可以包括氢可渗透管，其居中布置在主管段中并且在氢可渗透管的一端处限定氢出口404。
如上所述，图4中的涡流管400可以表示由多个按图3的环形构造布置的涡流管形成的组件。
在所示实例中，涡流管出口导管416与涡流管出口414连通，以将贫氢重整产品输送到将燃料罐410连接到发动机的燃料进口412的发动机燃料供应导管418。以此方式，仅单个输入开口需要设置在燃料进口中。然而，在替代实施例中，涡流管出口导管416从涡流管出口414直接延伸到发动机406的燃料进口412，而不接合燃料供应导管418。
在所示实例中，涡流管400的入口402可以通过燃料罐供应导管420与燃料罐410流体连通，以接收待重整碳氢燃料。另外或另一选择为，涡流管400的入口402可以与发动机406的排气系统422流体连通，以通过车辆排气导管424接收待重整的碳氢化合物流。在所示实例中，当提供两个待重整的碳氢化合物源（发动机排气装置和燃料罐）时，车辆排气导管424可以接合燃料罐供应导管420，以便仅单个入口开口需要设置在涡流管400中。然而，在使用两个涡流管输入源的替代实施例中，车辆排气导管424可以从车辆排气装置422直接延伸到入口402，并且类似地，燃料罐供应导管420可以从燃料罐410直接延伸到入口402。
图4还示出在图4中绘示为电子操作阀的任选阀，其可以由发动机406的发动机控制模块(ECM) 426控制（通常发动机406的部件，但不容纳在发动机406的燃烧部分内）。另一选择为，所示阀中的一者或多者可以是仅准许在由相应阀旁边的相应箭头指示的方向上的单向流动的止回阀。
更具体地，氢出口阀428可以布置在从涡流管400的氢出口404延伸的氢出口导管430中。在所示实例中，氢出口阀428在出口组件432的上游，出口组件432可以包括（例如）图2中所示的泵228和WGSR 230。在其它实施例中，氢出口阀428可以在组件432的下游。
发动机排气涡流管供应阀434可以如图所示设置在车辆排气导管424中，优选地在燃料罐供应导管420接合排气导管424的位置的上游。同样，燃料罐涡流管供应阀436可以设置在燃料罐供应导管420中。涡流管供应阀434, 436可以由ECM 426控制，以选择性地控制哪一或哪些碳氢化合物源被提供到涡流管400。
为控制何种燃料由发动机406接收，第一和第二发动机供应阀438, 440可以分别设置在涡流管出口导管416和燃料供应导管418中。在所示非限制性实例中，燃料供应导管418中的第二发动机供应阀440设置在向涡流管提供燃料的燃料罐供应导管420分接（tap）到燃料供应导管418中的位置的下游，以便可以关闭第二发动机供应阀440和燃料罐涡流管供应阀436以视期望隔离其相应导管，而不影响其它导管。
现在可以了解，在操作中，涡流管400重整来自发动机的碳氢燃料和/或排气，在重整期间使氢与基于碳的成分分离，其中所分离的氢由于重整而提供到发动机406。
图5示出其中并入以上论述的具体系统。涡流管500通过混合器502接收来自燃料罐504（例如，来自其中布置图5中所示的系统的车辆的气罐）的碳氢燃料（例如汽油或柴油）。可以使用上述涡流管中的任一者。
蒸汽混合器/喷射器502使蒸汽与碳氢化合物混合并以高压将该混合物喷射到涡流管入口中。由涡流管500形成的涡流发生器定位在涡流入口后方，该涡流发生器导致输入混合物以高速率旋流并朝向管500的碳端（右侧，在图5中向下方看时）行进，从而沿着管的内周边以高速率、压力和温度旋流并与涂覆管的内侧表面的如上文针对图2中的催化层226所述的催化剂接触。合成气的此旋流作用导致最接近于涡流管500的内部室的外周边的混合物温度增加并且向管内部的催化剂衬里施加高向心力，从而增加重整反应速率并防止催化剂上的碳累积。
在重整过程期间，在催化层处产生合成气，并且合成气的氢组份然后在涡流管中朝向漩涡的中心移动，因为氢比朝向漩涡的外部推动的碳/蒸汽混合物轻。因此，涡流管的一个输出流主要由氢组成，并且输出（视期望，通过中间部件，例如下文所述泵527）到氢接收器（例如氢罐，或者在所示非限制性实例中，燃料电池520）。涡流管的第二输出端主要包括基于碳的成分以及在一些情况下包括水和残余氢。
燃料泵506可以设置有在燃料罐504上的抽吸口和进入到混合器502中的排放口以将燃料泵送到混合器502中。而且，涡流管500通过混合器502接收来自水罐508的水或蒸汽。水泵510可以设置有在水罐508上的抽吸口和进入到混合器502中的排放口以将水泵送到混合器502中。因此，涡流管可以接收来自混合器502的燃料和水的混合物。
燃料管线阀512可以设置在燃料罐504与混合器502之间的连通路径中。同样，水管线阀514可以设置在水罐508与混合器502之间的连通路径中。通常，本文中的阀可以是处理器控制式，并且因此可以包括螺线管。下文进一步描述实例性处理电路。
一个或两个阀512, 514的位置可以基于来自一个或多个混合器传感器516（为清楚起见，仅示出单个传感器）的信号确定。（多个）混合器传感器516可以是燃料传感器或氧传感器或碳传感器或温度传感器或压力传感器或感测混合器502内的混合物的组成（和/或温度和/或压力）的其它合适传感器中的一者或多者。例如，如果水与燃料的比例太高，则可致使燃料阀512打开一个或多个阀位置增量和/或可致使水阀关闭一个或多个增量。类似地，如果水与燃料的比例太低，则可致使燃料阀512关闭一个或多个阀位置增量和/或可致使水阀打开一个或多个增量。
此外，可以将热施加到混合器502（如在518处所示），并且当传感器516包括温度传感器时，可以使用来自该传感器的信号调节热输入，以优化混合器502中的混合物的温度。热施加装置518可以是与混合器502热接合的电加热器和/或用于将热从下文所述热交换器传导到混合器502的导管。
在其氢输出端处，涡流管500将氢输出到燃料电池520。燃料电池520可以用于向车辆中的电动推进马达522提供电力。燃料电池520还可以经由管线524将水输出到水罐526和/或引导到先前描述的水罐508和/或直接引导到混合器502，如图所示。氢泵527可以设置有在涡流管500上的抽吸口和进入到燃料电池520中的排放口。
在其碳输出端处，涡流管500可以将水以及基于碳的成分（包括一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)）输出到第一热交换器528。第一热交换器可以使用通过水护套泵送来自本文中所述水罐中的任一者的水的水循环泵或使用空气冷却加热或冷却供应到其的流体。来自燃料电池520和/或该系统中的任一发动机的热可以施加到热交换器以对其进行加热。来自第一热交换器的热可以通过出口530提供到本文中所示部件中的一者或多者，例如，提供到混合器502的热元件532和/或提供到比碳端更接近氢端的与涡流管500热接合的加热元件534。应注意，电加热器536还可以与涡流管500热接合以便向其提供热，直到本文中的热交换器中的一者足够热以向涡流管500供应热的此时间。
来自热交换器528的输出可以通过出口控制阀538供应到发动机540，发动机540可以由涡轮机、柴油发动机或汽油发动机实现以推动车辆。可以设置第二热交换器542以从发动机540提取热，其中来自第二热交换器542的热通过相应导管544, 546视需要供应到混合器502和涡流管500中的一者或多者。应注意，第一和第二热交换器528, 542可以视期望组合成单个单元。
而且，来自燃料罐504的一些输出可以流过燃料管线548，在燃料管线548中可以设置碳氢化合物阀550以在启动模式中向发动机540提供燃料。在启动模式中，阀550打开，从而将碳氢化合物罐连接到发动机/涡轮机以供应燃料并启动发动机/涡轮机，这继而将热供应到热交换器，这继而加热所示的基于涡流管的重整器/分离器结构。
可以设置一个或多个传感器552以感测涡流管500的碳端的输出中的参数。这一个或多个传感器可以感测温度、CO2、CO、水、氢等，并且可以向处理器输入信号以视需要控制（多个）传感器552的上游的涡流管500的碳出口中的节流控制阀554，从而确保参数可以保持在预先确定的范围内。
在更大特异性的情况下，在涡流管500的碳端处，旋流合成气遇到由节流控制阀554形成的部分堵塞。节流控制阀554的位置可以由下文所述处理器基于一个或多个来自本文中所述传感器的输入信号调节，以使较重的富碳混合物通过控制阀554的周边间隙。在一实例中，下文所述处理器根据传感器信号确定氢/碳比，并相应调节节流控制阀554的位置。
另一方面，合成气漩涡的中心（主要是氢）被反射离开节流控制阀554的中心。这防止氢通过阀554逸出并朝向涡流管500的氢端向后行进（左侧，在图5向下看时），在该氢端处，其离开管并输入到燃料电池520中。集中在涡流管的中心处的氢流在比周边漩涡和最初喷射的碳氢化合物蒸汽混合物低的温度下离开涡流管。此较低温度的氢极适用于燃料电池中。
类似地，可以设置一个或多个传感器556以感测涡流管的氢输出中的参数。这一个或多个传感器556可以感测温度、CO2、CO、水、氢等，并且可以向处理器输入信号以视需要控制阀或本文中的其它部件中的一者或多者，以确保参数可以保持在预先确定的范围内。因此，涡流管500内的温度可以通过温度传感器感测，并且可以由下文所述处理器调节以维持适当温度用于重整。
现在可以了解，图5示出连接到燃料电池520并且连接到发动机/涡轮机540以形成混合燃料电池涡轮机的集成式基于涡流管的重整器和氢分离器。图5的结构借助于将来自罐504的燃料通过管线548输送到发动机540向车辆（例如具有机上重整的汽车或卡车）提供立即启动的能力。在此情况下，当系统冷时，发动机/涡轮机540首先借助于输送通过阀550的燃料启动，以使车辆可以立即运行，并且继而在切换到氢操作之前加热重整器分离器。
一旦热到足以在氢操作模式中操作，来自涡流管500的所产生氢流便供应到燃料电池520，并且来自涡流管500的碳流供应到涡轮机/发动机540。图5的系统包括两个前端供应罐，即，经由上述控制阀512, 514将产物供应到蒸汽混合器/喷射器502的水罐508和碳氢化合物罐504。这些控制阀512, 514有利地可以基于所感测参数（例如功率需求和反应速率、温度、由图5中所示的传感器感测到的气体混合物）调节并由下文示出和描述的处理器控制。
图6示意性地示出涡流管500中的气体分离。中心的氢可渗透管600接收相对冷的氢，而相对热碳成分被朝向涡流管500的外壁的内表面上的催化衬里602抽出。箭头602表示涡流管中的气体的蒸汽/碳氢化合物漩涡。因此，图6示出碳氢化合物蒸汽混合物的旋流作用、重整和合成气的分层，其中氢朝向中心移动。
在图6中，重整器涡流管示出为具有催化剂衬里（例如基于镍的催化剂），其中集成式加热器和热交换器向重整反应提供能量。图6显示碳氢化合物蒸汽混合物的旋流作用、重整和合成气的分层，其中氢朝向中心移动，并且较重气体与周边管接触。碳氢化合物蒸汽混合物通过与有催化剂衬里的管接触而重整成合成气。这将天然气的甲烷组份分解成一氧化碳(CO)和H2气体。
图7-9示出额外系统，其中出于多种目的（包括上述任一目的（例如，氢到发动机中的喷射）以及用于石油化工装置的氢生产以及气体目的）使用涡流管作为重整器用于使氢与燃料分离。
图7示出集成式重整器和氢分离器，其连接到用于从碳氢化合物生产氢和二氧化碳的集成式水煤气变换和氢分离器。在图7中，第一级涡流管700接收来自混合器702的经加热燃料和水混合物，其中图5中公开的相关传感器、泵送、阀调节和加热部件也设置在图7中示出和标记的实例中。然而，与图5的系统相反，图7中的第一级涡流管700的碳输出视期望通过热交换器704输送到第二级涡流管708的入口706。第二级涡流管708提取第一级涡流管700的碳输出中的残余氢。有效地，第二级涡流管708可以被视为水煤气变换分离器。第二级涡流管708可以在内部涂覆有催化层（类似于图2中所示层226），其由与用于涂覆第一级涡流管700的内部的催化层不同的成分制成。例如，第一级涡流管700可以在催化层中包括镍，然而第二级涡流管708可以在其催化层中包括铜。在具体实施例中，对应于图2中所示层226的第二级涡流管708的催化层可以由氧化铜、氧化锌和氧化铝组成。在非限制性具体实例中，催化层可以由32-33% CuO、34-53% ZnO和15-33% Al2O3制成。
热交换器704从第一级涡流管700的碳输出提取热。为此，热交换器可以包括冷水护套，或者其可以包括空气冷却散热片或其它空气冷却结构。其还可以是热电热交换器。优选地，热交换器将输入流体冷却到200°C - 250°C。
在任何情况下，由于所示结构的组合，第二级涡流管708可以被视为是基于涡流管的WGSR，其中通过一氧化碳与来自第一级涡流管700的碳输出的水蒸气的组合提取第一级涡流管700的碳输出中的残余氢以产生二氧化碳和氢（以H2的形式）。
涡流管700, 708两者的氢输出可以通过一个或相应氢过滤器710, 712输送以通过过滤出非氢材料来进一步净化氢。氢过滤器的输出714, 716可以与发动机（例如本文中所述任一发动机）的进口连通以提供（例如）氢辅助燃烧。
冷凝器718可以设置在第二级涡流管708的出口处以使CO2与水分离，其中水被输送到所示出水罐，并且CO2如图所示从冷凝器的顶部排放到大气。
图8示出集成式重整器和氢分离器，其连接到与氢和碳氢燃料混合器连接的集成式水煤气变换和氢分离器，以喷射到发动机、涡轮机或燃烧器中从而提供氢辅助燃烧。
在更大特异性的情况下，图8示出第一级涡流管800，其根据以上原理接收来自混合器802的水和燃料混合物并且从其碳端输入输出到第二级涡流管804。图8的系统与图7的系统相比两者之间的差别在于，图8中的两个涡流管800, 804的氢输出可以与来自燃料罐806的燃料组合，燃料罐806还将燃料供应到燃料/氢混合器808中的第一级涡流管800的入口。燃料/氢混合器808中的混合物可以输送到发动机810，如图所示。
冷凝器 812可以设置在发动机810的出口处以使CO2与水分离，其中水输送到所示出水罐，并且CO2如图所示从冷凝器的顶部排放到大气。单独冷凝器814可以根据关于图7的先前公开内容设置在第二级涡流管804的出口处。在一些实施例中，这些冷凝器可以由单个冷凝器实现。
图9示出集成式重整器和氢分离器，其连接到集成式水煤气变换和氢分离器，从而给混合燃料电池系统供能。在更大特异性的情况下，如图9中所示，系统包括第一级和第二级涡流管900, 902，其大致如上文所述，但是每一涡流管的氢输出被供应到氢容器904，该氢容器904与燃料电池906和发动机908连通以向两者提供氢。燃料电池906可以建立氢容器904，在此情况下，不由燃料电池使用的过量氢被输送到发动机908。发动机908和燃料电池906两者都可以用于向车辆提供推进动力。
图10示出用于控制泵、阀和前述图中的其它部件的实例性处理电路。控制器1000（例如处理器）接收来自上述传感器中的任一者（示出在1002处）的输入并且还可以接收来自上述阀中的任一者（示出在1004处）的致动器的阀位置信号以及来自所要求负载信号源1006（例如车辆加速器）的所要求负载信号。控制器使用这些输入来控制热交换器和伴随部件（示出在1008处）以及节流阀（示出在1010处）中的一者或多者。控制器1000还与上述燃料电池和发动机中的任一者（分别示出在1012和1014处）中的控制部件通信或由其形成。
因此，本文中的控制系统可以包括通过网络连接的计算机和处理器，以使数据可以在客户端与服务器部件之间交换。客户端部件可以包括一个或多个计算设备，例如发动机控制模块(ECM)、便携式计算机（例如膝上型计算机和平板计算机）以及其它移动设备（包括智能电话）。这些计算设备可以在多种操作环境中操作。例如，一些客户端计算机可以采用（例如）Linux操作系统、来自Microsoft的操作系统、或Unix操作系统、或由AppleComputer或Google生产的操作系统、或来自Wind River的VxWorks嵌入式操作系统。
信息可以通过网络在部件之间交换。为此并且为安全起见，部件可以包括防火墙、负载平衡器、临时存储装置和代理服务器以及用于可靠性和安全性的其它网络基础设施。
如本文中所使用，指令是指用于处理系统中的信息的计算机实现的步骤。指令可以在软件、固件或硬件中实现，并且包括由系统的部件执行的任何类型的编程步骤。
处理器可以是可以借助于各种线（例如地址线、数据线和控制线）以及寄存器和移位寄存器执行逻辑的任何常规通用单芯片或多芯片处理器。
通过本文中的流程图和用户界面描述的软件模块可以包括各种子例程、过程等。在不限制本公开内容的情况下，指出为由特定模块执行的逻辑可以重新分配给其它软件模块和/或在单个模块中组合在一起和/或使得在库中可用。
本文中描述的原理可以实现为硬件、软件、固件或其组合；因此，根据其功能来阐述示例性部件、块、模块、电路和步骤。
进一步关于上述内容，下文所述逻辑块、模块和电路可以借助通用处理器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑设备（例如专用集成电路(ASIC)、离散门或晶体管逻辑、离散硬件部件或其设计成实施本文中所述功能的任何组合）实现或实施。处理器可以由控制器或状态机或计算设备的组合实现。
下文所述功能和方法当在软件中实现时可以用适当语言（例如但不限于Java、C#或C++）编写，并且可以存储在计算机可读存储介质（例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、光盘只读存储器(CD-ROM)或其它光盘存储装置（例如数字通用盘(DVD)）、磁盘存储装置或其它磁性存储设备（包括可抽换拇指驱动器）等）上或通过其传输。连接可以形成计算机可读介质。此类连接可以包括（例如）硬线电缆（包括光纤和同轴电线）以及数字订户线(DSL)和双绞线。此类连接可以包括具有红外线和无线电的无线通信连接。
图11的操作逻辑具体涉及图5中所示的系统，虽然其原理可以适用于与本文中所示其它系统相关的位置。
该逻辑在状态1100处开始并且进行到框1102，其中打开碳氢燃料阀550以按照启动发动机将碳氢燃料输送到发动机540。在框1106处，启动热交换器520，并且使混合器502和涡流管500的电加热器通电以初始化涡流管的重整。一旦热交换器热到足以向混合器和涡流管供应热，来自热交换器的热便可以替代来自可以断电的电加热器的热。
决策菱形1108指示上文所述实施为温度传感器的传感器中的一者或多者被采样，并且当其信号指示涡流管已经达到足以从混合器502重整碳氢化合物的温度时，在框1110处致动涡流管，并且初始化燃料电池520。可以在决策菱形1112处接收输入，决策菱形1112指示驱动器已经准备好从来自发动机540的碳氢化合物推进过渡到来自燃料电池520的电推进，此时，该逻辑移动到框1114以关闭燃料阀550并且在框1116处过渡到电驱动。
包括在一个实施例中的部件可以以任何合适组合用于其它实施例中。例如，本文中所述和/或附图中绘示的各种部件中的任何可以组合、互换或从其它实施例排除。
“具有A、B和C中的至少一者的系统”（同样，“具有A、B或C中的至少一者的系统”和“具有A、B、C中的至少一者的系统”）包括单独具有A、单独具有B、单独具有C、共同具有A和B、共同具有A和C、共同具有B和C和/或共同具有A、B和C等的系统。
虽然在本文中示出并且详细描述了特定系统和方法，但是本申请的范围仅由所附权利要求限制。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种组件，其包括：
至少一个涡流管，其具有入口和至少一氢出口；以及
至少一个重整器机构，其与所述涡流管相关联以从输入到所述入口的碳氢燃料的分子中的碳去除氢，所述重整器机构包括：在所述涡流管内部的催化成分、和与所述碳氢燃料一起喷射到所述涡流管中的经加热水蒸气。
2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述涡流管包括旋流室，所述涡流管的所述入口进入到所述旋流室中，所述涡流管包括与所述旋流室连通并具有不同于所述氢出口的出口的主管段。
3.根据权利要求2所述的组件，其包括至少一个发动机，其具有与所述涡流管的所述氢出口流体连通的输入端口，其中所述发动机的燃料进口与不同于所述涡流管的所述氢出口的所述出口流体连通。
4.根据权利要求3所述的组件，其中，不同于所述氢出口的所述出口与所述主管段的壁的内侧表面并置。
5.根据权利要求4所述的组件，所述至少一种催化成分在所述主管段的所述壁的所述内侧表面上。
6.根据权利要求2所述的组件，其包括至少一个氢可渗透管，其居中布置在所述主管段中并且在所述氢可渗透管的一端处限定所述氢出口。
7.根据权利要求1所述的组件，其包括按环形构造布置的多个涡流管，所述多个涡流管中的第一涡流管限定所述涡流管的所述入口并向所述多个涡流管中的下一涡流管的入口提供流体。
8.根据权利要求1所述的组件，其中，所述涡流管的所述入口与发动机的排气装置流体连通。
9.一种方法，其包括：
将碳氢燃料和经加热水蒸气喷射到至少一个涡流管中；
使用所述涡流管重整碳氢燃料；
所述重整包括从所述碳氢燃料的分子中的基于碳的成分去除氢；
使用所述涡流管使所述氢与所述基于碳的成分分离以使氢流实质上不含碳；以及
将所述氢流提供到氢接收器。
10.一种组件，其包括：
至少一第一涡流管，其被构造成用于接收碳氢燃料并将所述碳氢燃料分离成第一流和第二流，所述第一流主要由氢组成，所述第二流包括碳；
至少一第一氢接收器，其被构造成用于接收所述第一流；以及
至少一第二涡流管，其被构造成用于接收来自所述第一涡流管的所述第二流并且用于将所述第二流分离成第三流和第四流，所述第三流主要由氢组成用于将其提供到所述氢接收器，所述第二流包括碳。
11.根据权利要求13所述的组件，其中，所述氢接收器包括氢罐。
12.根据权利要求13所述的组件，其中，所述氢接收器包括燃料电池。
13.根据权利要求13所述的组件，其中，所述第一和第三流被提供到所述氢接收器。
14.根据权利要求13所述的组件，其包括至少一个热交换器，其布置成在所述涡流管之间流体连通并且被构造成用于在所述第二流被输入到所述第二涡流管之前从所述第二流去除热。
15.根据权利要求13所述的组件，其中，至少一第一催化成分在所述第一涡流管的内侧表面上，并且至少一第二催化成分在所述第二涡流管的内侧表面上、但不在所述第一涡流管的所述内侧表面上。
16.根据权利要求18所述的组件，其中，所述第二催化成分包括铜。
17.根据权利要求19所述的组件，其还包括在所述第二涡流管的所述内侧表面上的锌和铝。
18.根据权利要求13所述的组件，其中，至少一第一催化成分在所述第一涡流管的内侧表面上，并且至少一第二催化成分在所述第二涡流管的内侧表面上、但不在所述第一涡流管的所述内侧表面上。
19.一种重整器组件，其包括：
包括旋流室的至少一第一涡流管，其具有输入端和主管段，所述主管段与所述旋流室连通并具有与所述主管段的壁的内侧表面并置的第一输出端，所述第一输出端用于输出在所述输入端处提供的流体的相对较热和较重成分；
至少一第二涡流管，其具有用于接收来自所述第一涡流管的所述第一输出端的相对较热和较重成分的至少一个入口。
20.根据权利要求22所述的重整器组件，其包括：
至少一种催化成分，其在所述主管段的所述壁的所述内侧表面上；以及
至少一个氢可渗透管，其居中布置在所述主管段中并且在所述氢可渗透管的一端处限定第二输出端用于输出在所述输入端处提供的流体中的至少一种相对较轻和较冷成分。
21.根据权利要求23所述的重整器组件，其中，所述至少一种相对较轻和较冷成分包括氢。
22.根据权利要求24所述的重整器组件，其中，在所述输入端处提供的流体中的所述相对较热和较重成分包括碳。
23.根据权利要求23所述的重整器组件，其包括连接到所述第二输出端的燃料电池。
24.根据权利要求23所述的重整器组件，其包括连接到所述第一输出端的发动机。
25.一种系统，其包括：
至少一个燃料电池；以及
至少一个涡流管组件，其用于接收碳氢燃料作为输入并且将从所述涡流管内的所述碳氢燃料重整的氢提供到所述燃料电池。
26.根据权利要求22所述的重整器组件，其包括喷嘴，所述喷嘴在所述第一涡流管的所述第一输出端处布置在所述第一涡流管中，以便仅允许气体的外层在所述第一涡流管的所述第一输出端处逸出，并且迫使不在所述外层中的气体远离所述第一涡流管的所述第一输出端返回。
27.根据权利要求12所述的方法，其包括在将碳氢燃料和经加热水蒸气喷射到所述涡轮管中之前，将所述碳氢燃料、经加热水蒸气中的至少一者加热到六百摄氏度(600℃)与一千一百摄氏度(1100℃)之间。
28.根据权利要求1所述的组件，其中，所述催化成分包括镍。
29.根据权利要求1所述的组件，其中，所述催化成分包括铂。
30.根据权利要求1所述的组件，其中，所述催化成分包括铑。
31.根据权利要求1所述的组件，其中，所述催化成分包括金。
32.根据权利要求1所述的组件，其中，所述催化成分包括铜。

Claims (28)

1.一种组件，其包括：
至少一个涡流管，其具有入口和至少一氢出口；以及
至少一个重整器机构，其与所述涡流管相关联以从输入到所述入口的碳氢燃料的分子中的碳去除氢，所述重整器机构包括以下中的至少一者：在所述涡流管内部的催化成分；和与所述碳氢燃料一起喷射到所述涡流管中的经加热水蒸气。
2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述涡流管包括旋流室，所述涡流管的所述入口进入到所述旋流室中，所述涡流管包括与所述旋流室连通并具有不同于所述氢出口的出口的主管段。
3.根据权利要求2所述的组件，其包括至少一个发动机，其具有与所述涡流管的所述氢出口流体连通的输入端口，其中所述发动机的燃料进口与不同于所述涡流管的所述氢出口的所述出口流体连通。
4.根据权利要求3所述的组件，其中，不同于所述氢出口的所述出口与所述主管段的壁的内侧表面并置。
5.根据权利要求4所述的组件，其包括在所述主管段的所述壁的所述内侧表面上的至少一种催化成分。
6.根据权利要求2所述的组件，其包括至少一个氢可渗透管，其居中布置在所述主管段中并且在所述氢可渗透管的一端处限定所述氢出口。
7.根据权利要求1所述的组件，其包括按环形构造布置的多个涡流管，所述多个涡流管中的第一涡流管限定所述涡流管的所述入口并向所述多个涡流管中的下一涡流管的入口提供流体。
8.根据权利要求1所述的组件，其中，所述重整器机构包括在所述涡流管内部的所述催化成分。
9.根据权利要求1所述的组件，其中，所述重整器机构包括与所述碳氢燃料一起喷射到所述涡流管中的所述经加热水蒸气。
10.根据权利要求8所述的组件，其中，所述重整器机构包括与所述碳氢燃料一起喷射到所述涡流管中的所述经加热水蒸气。
11.根据权利要求1所述的组件，其中，所述涡流管的所述入口与发动机的排气装置流体连通。
12.一种方法，其包括：
使用至少一个涡流管重整碳氢燃料；
所述重整包括从所述碳氢燃料的分子中的基于碳的成分去除氢；
使用所述涡流管使所述氢与所述基于碳的成分分离以使氢流实质上不含碳；以及
将所述氢流提供到氢接收器。
13.一种组件，其包括：
至少一第一涡流管，其被构造成用于接收碳氢燃料并将所述碳氢燃料分离成第一流和第二流，所述第一流主要由氢组成，所述第二流包括碳；
至少一第一氢接收器，其被构造成用于接收所述第一流；以及
至少一第二涡流管，其被构造成用于接收来自所述第一涡流管的所述第二流并且用于将所述第二流分离成第三流和第四流，所述第三流主要由氢组成用于将其提供到所述氢接收器，所述第二流包括碳。
14.根据权利要求13所述的组件，其中，所述氢接收器包括氢罐。
15.根据权利要求13所述的组件，其中，所述氢接收器包括燃料电池。
16.根据权利要求13所述的组件，其中，所述第一和第三流被提供到所述氢接收器。
17.根据权利要求13所述的组件，其包括至少一个热交换器，其布置成在所述涡流管之间流体连通并且被构造成用于在所述第二流被输入到所述第二涡流管之前从所述第二流去除热。
18.根据权利要求13所述的组件，其中，至少一第一催化成分在所述第一涡流管的内侧表面上，并且至少一第二催化成分在所述第二涡流管的内侧表面上、但不在所述第一涡流管的所述内侧表面上。
19.根据权利要求18所述的组件，其中，所述第二催化成分包括铜。
20.根据权利要求19所述的组件，其还包括在所述第二涡流管的所述内侧表面上的锌和铝。
21.根据权利要求13所述的组件，其中，至少一第一催化成分在所述第一涡流管的内侧表面上，并且至少一第二催化成分在所述第二涡流管的内侧表面上、但不在所述第一涡流管的所述内侧表面上。
22.一种重整器组件，其包括：
包括旋流室的至少一个涡流管，其具有输入端和主管段，所述主管段与所述旋流室连通并具有与所述主管段的壁的内侧表面并置的第一输出端，所述第一输出端用于输出在所述输入端处提供的流体的相对较热和较重成分；
至少一种催化成分，其在所述主管段的所述壁的所述内侧表面上。
23.根据权利要求22所述的重整器组件，其包括：
至少一个氢可渗透管，其居中布置在所述主管段中并且在所述氢可渗透管的一端处限定第二输出端用于输出在所述输入端处提供的流体中的至少一种相对较轻和较冷成分。
24.根据权利要求23所述的重整器组件，其中，所述至少一种相对较轻和较冷成分包括氢。
25.根据权利要求24所述的重整器组件，其中，在所述输入端处提供的流体中的所述相对较热和较重成分包括碳。
26.根据权利要求23所述的重整器组件，其包括连接到所述第二输出端的燃料电池。
27.根据权利要求23所述的重整器组件，其包括连接到所述第一输出端的发动机。
28.一种系统，其包括：
至少一个燃料电池；以及
至少一个涡流管组件，其用于接收碳氢燃料作为输入并且将从所述涡流管内的所述碳氢燃料重整的氢提供到所述燃料电池。
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