TWI397503B - 用於在可變輸送速率下可靠的原料輸送的系統和方法 - Google Patents

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Description

用於在可變輸送速率下可靠的原料輸送的系統和方法
本揭示內容大致上有關氫氣-產生之燃料處理組件及燃料電池系統，且更特別是有關用於此之原料輸送系統。
一氫氣-產生之燃料處理組件係一或多個裝置或零組件的一組件，該組件包括一具有氫氣-產生區域的燃料處理器，該氫氣-產生區域被設計成適於將一或多種原料轉換成一含有氫氣當作主要成份之產品射流。在操作中，該氫氣-產生區域典型係在一升高之溫度及壓力下操作，且包含一合適之催化劑，以由被輸送至該氫氣-產生區域之原料產生至少氫氣。被輸送至該氫氣-產生區域的原料之成份、流動速率、及性質可影響該氫氣產生組件之性能。
所產生之氫氣可被使用於各種應用中。一種此應用係能量產生，諸如於電化學之燃料電池中。一電化學之燃料電池係一種將燃料及氧化劑轉換成電力、反應產物、及熱之裝置。譬如，燃料電池可將氫氣及氧氣轉換成水及電力。於此等燃料電池中，該氫氣係該燃料，該氧氣係該氧化劑，且該水係該反應產物。燃料電池典型被耦接在一起，以形成一燃料電池堆。
一氫氣-產生之燃料電池系統係一包括氫氣產生處理組件之系統，該氫氣產生處理組件被設計成適於氫氣-產生；及一燃料電池堆，其被設計成適於承接藉由該燃料處理組件所產生之氫氣，且被設計成適於由該燃料電池堆產生一電流。當氫氣至該燃料電池堆之流動速率被原料至該氫氣生產組件之氫氣-產生區域的流動速率所影響時，這可影響該燃料電池堆之性能及/或其滿足一被施加至其上之負載的能力。
於很多燃料處理組件中，用於該氫氣-產生區域之進料射流係一液體進料射流。該液體進料射流係藉由一泵浦抽取自一合適之來源或儲存器，且此後被輸送至該氫氣-產生區域，典型在蒸發該進料射流之後。於很多此等燃料處理組件中，該液體之進料射流包括水及含碳原料、諸如酒精或碳化氫之至少一種。被由該來源泵吸至該氫氣-產生區域之進料射流的速率典型係與對於氫氣之需求有關，當對於藉由該燃料處理組件所產生之氫氣有一較大需求時，所提供之進料射流有一較大的流動速率，且當對於有一較低之需求時，所提供之進料射流有一較少的流動速率。在流動速率的一範圍內可靠地提供該進料射流之想要的流動速率係一用於燃料處理組件之設計目標，因進料射流之流動速率影響該燃料處理組件與其之任何氫氣-產生的燃料電池系統之整個性能及/或操作條件，該燃料處理組件形成該氫氣-產生之燃料電池系統的一部份。
本發明提供氫氣-產生之燃料處理組件、及用於輸送原料至氫氣-產生之燃料處理組件的氫氣-產生區域之方法。於一些實施例中，該燃料處理組件包括一原料輸送系統，該原料輸送系統包括一泵浦組件及一失速預防機件，該失速預防機件被設計成於在該泵浦組件未於氫氣-產生壓力範圍內或之上放出一液體出口射流的時期期間，適於減少一出口導管中之壓力。於一些實施例中，該出口導管中之壓力係與該燃料處理組件的氫氣-產生區域中之壓力隔絕，且係於一未在氫氣-產生壓力範圍內或之上泵吸液體射流的時期期間減少。
本發明之一目的係提供一氫氣-產生燃料處理組件，其包括：一氫氣-產生區域，其被設計成適於承接包含至少一含碳原料之至少一進料射流，及被設計成適於由該氫氣-產生區域產生一包含當作主要成份之氫氣的混合氣體射流，該氫氣-產生區域進一步被設計成適於在一氫氣-產生之壓力範圍內操作；及一原料輸送系統，其被設計成適於將該進料射流之至少一部份輸送至該氫氣-產生區域，其中該原料輸送系統係與一包含至少該含碳原料之液體供給源相通，其中該原料輸送系統包括：一泵浦組件，其被設計成適於自該液體供給源抽取一包含至少該含碳原料之液體入口射流，且被設計成適於在氫氣-產生壓力範圍內或之上至少間歇地放出一液體出口射流，該泵浦組件具有一用於承接該液體入口射流之入口及一用於放出該液體出口射流之出口；一入口導管，該等液體入口射流係經過該入口導管被抽取至該泵浦組件；一出口導管，該等液體出口射流係經過該出口導管由該泵浦組件放出；一輸送導管，其與該出口導管及該氫氣-產生區域流體相通，且一輸送射流係經過該輸送導管被輸送至該氫氣-產生區域；及一失速預防機件，該失速預防機件包括：一止回閥，其定位於該出口導管及該氫氣-產生區域之間，且被設計成適於在該泵浦組件未於氫氣-產生壓力範圍內或之上放出該液體出口射流的時期期間，將該出口導管中之壓力與該氫氣-產生區域中之壓力隔絕；及一抽氣導管，其與該出口導管及該液體供給源、該入口導管、該泵浦組件、及一燃燒器之至少一個流體相通，該燃燒器與該氫氣-產生之燃料處理組件有關連，且一抽氣射流至少間歇地流動經過該抽氣導管；其中該失速預防機件被設計成適於在該泵浦組件未於該氫氣-產生壓力範圍內或之上放出該液體出口射流的時期期間減少該出口導管中之壓力。
本發明之另一目的係提供一用於在氫氣-產生之壓力範圍內輸送原料至氫氣-產生燃料處理組件之氫氣-產生區域的方法，該氫氣-產生燃料處理組件係設計成適於由該氫氣-產生區域產生一包含當作主要成份之氫氣的混合氣體射流，該方法包括：由包含至少一含碳原料之液體供給源抽取一液體射流；在該氫氣-產生之壓力範圍內或之上至少間歇地泵吸該液體射流進入一出口導管；由該出口導管至該氫氣-產生區域輸送一包括該液體射流之至少一部份的輸送射流；在未於該氫氣-產生壓力範圍內或之上泵吸該液體射流的時期期間，將該出口導管中之壓力與該氫氣-產生區域中之壓力隔絕；及在未於該氫氣-產生壓力範圍內或之上泵吸該液體射流的時期期間，減少該出口導管中之壓力。
一包含根據本揭示內容之原料輸送系統22的燃料處理組件被顯示在圖1中，且大致上被指示在10。燃料處理組件10包括一氫氣-產生燃料處理器12，其被設計成適於由一或多個進料射流16產生一包含氫氣之產物氫氣射流14，且於很多實施例中，產生至少大體上純氫氣。進料射流16係藉由該原料輸送系統被抽取作為來自一或多個來源112之液體射流。進料射流16包括至少一含碳原料18及可包括水17。說明性地，合適之液體含碳原料18的非專有範例包括至少一碳化氫或酒精。說明性地，合適之液體碳化氫的非專有範例包括柴油、煤油、汽油、與類似物等。說明性地，合適之酒精的非專有範例包括甲醇、乙醇、及多元醇，諸如乙二醇及丙二醇。
當該含碳原料係易於與水混合時，該含碳原料可為、但非需要地在與進料射流16之水成份相同的進料射流中輸送至該燃料處理器，諸如在圖1中藉由指向該相同之進料射流16的參考數字17及18所顯示。譬如，當該燃料處理器承接一包含水及水溶性酒精、諸如甲醇之進料射流時，這些成份可被預先拌合及輸送作為單一進料射流。如一說明性、非專有之範例，一重組之進料射流可包含大約25-75體積百分比之甲醇或乙醇或另一合適之易於與水混合的含碳原料，及大約25-75體積百分比之水。用於由甲醇及水所(至少大體上)形成之進料射流，該等進料射流將典型包含大約50-75體積百分比之甲醇及大約25-50體積百分比之水。包含乙醇或其他易於與水混合之酒精的進料射流16典型將包含大約25-60體積百分比之酒精及大約40-75體積百分比之水。用於利用蒸氣重組或自熱重組反應以產生氫氣之氫氣-產生組件中，一特別適當的進料射流之說明性、非專有範例包含69體積百分比之甲醇及31體積百分比之水，雖然其他成份及液體之含碳原料可被使用，而不會由本揭示內容之範圍脫離。此一包含水及至少一含碳原料之進料射流可被用作用於氫氣-產生區域19之進料射流、及用作一用於加熱組件(當存在時)之易燃的燃料射流係在本揭示內容之範圍內，該加熱組件被設計成適於加熱至少該燃料處理組件之氫氣-產生區域、諸如加熱至一合適之氫氣-產生溫度。
雖然單一進料射流16係顯示在圖1中，超過一進料射流16可被使用及這些進料射流可包含相同或不同之原料係在該揭示內容之範圍內。這是概要地藉由圖1中之虛線的第二進料射流16之含括所說明。相同地，圖1亦於虛線中說明每一進料射流16可為(但非需要為)與一不同原料輸送系統22或其各部份有關連。譬如，當超過一原料輸送系統22被利用時，該等系統可(但非需要)由一共用之供給源抽取其出口射流之至少一部份。當進料射流16包含二或更多成份、諸如一含碳原料及水時，該等成份可被輸送於相同或不同之進料射流中。
燃料處理器12包括任何合適之裝置、或諸裝置之組合，其被設計成適於經由化學反應從進料射流16更大量地產生氫氣。據此，燃料處理器12包括一氫氣-產生區域19，一包含氫氣之輸出射流20係在該氫氣-產生區域中藉由利用任何合適之氫氣-產生機件所產生。輸出射流20包括氫氣當作至少一主要成份。輸出射流20可包括一或更多額外之氣體成份，且藉此可被稱為一混合氣體射流，其包含氫氣當作其主要成份，且其亦包含其他氣體。
一用於由被原料輸送系統22所輸送的進料射流16產生氫氣之合適機件的說明性、非專有範例係蒸氣重組，其中一重組催化劑被使用於由包含一含碳原料18及水17之至少一進料射流16產生氫氣。於一蒸氣重組之製程中，氫氣-產生區域19包含一合適之蒸氣重組催化劑23，如於圖1中之虛線所指示。於此一實施例中，該燃料處理器可被稱為一蒸氣重組器，氫氣-產生區域19可被稱為一重組區域，及輸出、或混合氣體射流20可被稱為一重組產物射流。如在此所使用，重組區域19意指利用一蒸氣重組之氫氣-產生機件的任何氫氣-產生區域。合適之蒸氣重組催化劑的說明性、非專有範例包括低溫度變化催化劑之銅-鋅配方及一藉由Sud-Chemie在該商品名稱KMA之下銷售的鉻配方，雖然其他配方可被使用。典型存在於該重組產物射流中之其他氣體包括一氧化碳、二氧化碳、甲烷、蒸氣、及/或未反應的含碳原料。
可被利用在氫氣-產生區域19中之合適氫氣-產生反應的另一說明性範例係自熱重組，其中一合適之自熱重組催化劑被使用於由水及一存在於空氣中之含碳原料產生氫氣。當自熱重組被使用時，該燃料處理器進一步包括一空氣輸送組件67，該空氣輸送組件被設計成適於輸送一氣流至該氫氣-產生區域，如於圖1中之虛線所指示。自熱氫氣-產生反應利用一主要吸熱反應，該主要吸熱反應係會同一放熱之局部氧化反應利用，於該最初氫氣-產生反應之開始時，該放熱之局部氧化反應在該氫氣-產生區域內產生熱。其他用於產生氫氣之合適機件的進一步說明性、非專有範例包括一含碳原料之熱裂解及催化局部氧化，在該案例中，該進料射流不包含水。
當被利用於產生產物氫氣射流14用之氫氣時，燃料處理組件10之至少該氫氣-產生區域19被設計成可在一升高之溫度、或在一升高之溫度範圍內操作。此氫氣-產生溫度、或溫度範圍可經過一加熱組件60或其他合適之熱源的使用被達成及/或維持在氫氣-產生區域19中。氫氣-產生之蒸氣重組器典型在攝氏200度~900度之溫度範圍中操作。在此範圍之外的溫度係在該揭示內容之範圍內。當該含碳原料係甲醇時，該蒸氣重組反應將典型在大約氏200度~500度之溫度範圍中操作。此範圍之說明性子集合包括攝氏350-450度、375-425度、375-400度、及400-450度。當該含碳原料係碳化氫、乙醇、或另一酒精時，大約攝氏400-900度之溫度範圍典型將被使用於該蒸氣重組反應。此範圍之說明性子集合包括攝氏750-850度、725-825度、650-750度、700-800度、700-900度、500-800度、400-600度、及600-800度。
該氫氣-產生區域19包括二或更多區、或部份係在本揭示內容之範圍內，該氫氣-產生區域之每一個可為在相同或在不同溫度下操作。譬如，當該含碳原料係、或包括碳化氫時，於一些實施例中，其可為想要的是包括二不同之氫氣-產生部份，使一氫氣-產生部份在比另一氫氣-產生部份較低之溫度下操作，以提供一預先重組區域。於此一實施例中，該燃料處理系統可另一選擇地被敘述為包括二或更多氫氣-產生區域。
燃料處理組件10之至少該氫氣-產生區域19亦被組構成將在一升高之壓力下操作，諸如至少每平方吋40磅或至少每平方吋50磅之壓力。此壓力在此可被稱為一氫氣產生壓力。額外或另一選擇係，一燃料處理組件之氫氣-產生區域可被設計成適於在一氫氣-產生之壓力範圍內操作。當作說明性、非專有之範例，蒸氣及自熱重組器典型係在此等氫氣-產生之壓力下操作，諸如在每平方吋40-1000磅的範圍中之壓力，包括在每平方吋40-100磅、每平方吋50-150磅、每平方吋50-200的範圍中之壓力等。在此範圍之外的壓力可被使用及在本揭示內容之範圍內。譬如，於一些實施例中，一較低之壓力可為充分的，諸如，當該氫氣-產生區域被設計成適於產生氫氣使用一局部之氧化及/或自熱重組反應時、及/或當該燃料處理組件不會利用一壓力-驅動分離製程，以增加該氫氣-產生區域中所產生之氫氣的純度。當該燃料處理組件包含括一純化、或分離、區域時，諸如在此所敘述，此區域亦可被設計成在一升高之壓力及/或在一升高之壓力範圍內及/或地在一升高之溫度及/或在一升高之溫度範圍內操作。
用於一特別之燃料處理組件的特別之最大及最小操作的壓力可能根據各種可能之因素而有不同變化。此等因素之說明性、非專有範例可包括、但不被限制於在氫氣-產生區域19中所利用之氫氣-產生反應、進料射流16之成份、進料射流16中之液體的黏性、該輸送導管結構、尺寸、及/或組構、該燃料處理組件之結構、由該氫氣-產生區域下游的燃料處理組件及/或燃料電池系統之壓力需求、設計選擇及容差等。譬如，一些燃料處理組件可被設計，以藉由利用一在該氫氣-產生區域下游之限制孔口或其他合適之流量限制器，在至少該氫氣-產生區域、及選擇性地至少其一純化區域中維持一升高之壓力，及選擇性地在一純化區域之下游，如果其係亦想要將該純化區域維持在一升高之壓力。
用於該燃料處理組件之至少氫氣-產生區域的壓力，且於一些實施例中亦用於其一壓力-驅動純化區域的壓力，可藉由進料射流16之壓力所提供。特別地是，該加壓進料射流、或一由該處所產生之氣體射流加壓該燃料處理組件之這些成份。據此，原料輸送系統22可被額外地或另一選擇地敘述為加壓該氫氣-產生燃料處理組件之至少該氫氣-產生區域19。其隨後接著進料射流16的流動速率及/或壓力中之變化或波動可影響該燃料處理組件及/或一相關燃料電池堆之其他態樣的操作參數。
當作一說明性、非專有之範例，當燃料處理組件10包括一加熱組件時，而該加熱組件燃燒藉由用於燃料的氫氣-產生區域所產生之氣體的一部份，以加熱至少該氫氣-產生區域，其隨後進料射流16至該氫氣-產生區域之流動的中斷可影響燃料至該加熱組件之流動速率。此於燃料中之中斷可影響該氫氣-產生區域之溫度，並可依序影響該氫氣-產生區域中所產生之氫氣的效率及/或數量。此氫氣輸出中之減少可影響該燃料處理組件之能力，以藉由一相關燃料電池堆滿足用於氫氣之需求，其依序可影響該燃料電池系統滿足一施加負載之能力。當作另一說明性、非專有之範例，至該燃料處理組件之氫氣-產生區域的進料射流16之流動速率中之中斷亦可影響該氫氣-產生區域內之壓力，且如此於來自該處之輸出射流中，其依序可影響來自該氫氣-產生區域下游的任何壓力驅動分離製程之性能。當作另一說明性、非專有之範例，來自該原料輸送系統之進料射流16的流動之經常及突然的開始及中止可影響該原料輸送系統之零組件，諸如藉由在一泵浦上及/或因此在驅動系統上造成磨損。
根據本揭示內容，原料輸送系統22被設計成適於抽取或以別的方式由一供給源、或來源承接至少一液體之含碳原料，且被設計成適於輸送一包含至少該含碳原料之進料射流16，供使用於該燃料處理組件之至少該氫氣-產生區域中。原料輸送系統22可利用任何合適之輸送機件，諸如一正位移或其他用於推進及加壓液體之流體射流的合適之泵浦或機件。當一或多個泵浦被使用時，該等泵浦之數目、型式及容量可有不同變化，諸如相對於待藉此泵吸之液體的想要之流動速率、將被提供至該液體之想要的壓力、或壓力範圍、該液體之成份，不論該流動速率是否係意欲被選擇性地變化等。可被使用之泵浦的說明性、非專有範例包括隔膜泵、計量泵、齒輪泵、及與類似物等。
根據本揭示內容的原料輸送系統22之說明性、非專有範例被顯示在圖2中，且被設計成適於輸送進料射流16至燃料處理組件10的燃料處理器12之氫氣-產生區域19。如所顯示，原料輸送系統22包括一泵浦組件100，該泵浦組件包括至少一泵浦102。泵浦組件100包括一入口106及一出口108，使該入口係與一液體之原料供給源、或來源112流體相通，並使該出口係與燃料處理器12流體相通。當泵浦組件100包括單一泵浦102時，入口106及出口108可被敘述為與該泵浦有關聯。當泵浦組件100包括超過一個之泵浦時，在該組件內之每一泵浦可包括一與液體之原料供給源流體相通的入口、及一與該燃料處理器流體相通之出口。一泵浦102可包括一工作部份、或泵吸機件109，其大致上係坐落於該泵浦組件的入口及出口之間，且其加壓被經由入口106抽取進入該泵浦的一孔腔107之流體。泵浦孔腔107亦可被稱為該泵浦之內部流體室107。
供給源112包括任何合適型式及/或數目之儲存器及/或其他來源，一液體入口射流110可由該等儲存器及/或來源被抽取、或以別的方式藉由泵浦組件100之入口106所承接。合適供給源112之說明性、非專有範例包括儲槽、金屬罐、及其他液體容器，該等容器可被加壓或不加壓。液體入口射流110包含進料射流16之至少一成份，諸如水17及/或一含碳原料18。如在圖2中之虛線所指示，且如在此所討論者，該液體入口射流110及/或供給源112包含進料射流16之至少二不同成份、諸如水17及一液體含碳原料18係亦在本揭示內容之範圍內。因此，該液體入口射流110可包括進料射流16之單一成份、可包含進料射流16之超過一成份、及/或可包括進料射流16之所有成份係在本揭示內容之範圍內。進料射流16之諸成份亦可被稱為原料，氫氣-產生區域19由該等原料產生氫氣。
當進料射流16包含水及一液體之含碳原料時，該含碳原料可被選擇為易於與水混合。譬如，甲醇及許多其他酒精係易於與水混合的。於一些實施例中，該進料射流亦可包括一乳化劑或另一合適之添加劑，該乳化劑或添加劑增進水及一含碳原料之混合，其以別的方式在藉由該原料輸送系統所利用之操作條件係不會、或未適當地易於與水混合。當該進料射流包含二或更多原料時，該等原料可被混合在一共用之來源、或供給源中，或可被抽取自分開之來源及此後被混合。
泵浦組件100被設計成適於抽取或以別的方式承接來自供給源112之液體入口射流110，且被設計成適於放出一液體出口射流116，該液體出口射流相對液體入口射流110具有一增加之壓力及在一氫氣-產生壓力範圍內。據此，原料輸送系統22可被敘述為被設計成適於由液體之原料供給源泵吸一包含用於氫氣-產生區域19的至少一原料之液體射流。額外地或另一選擇係，液體入口射流110可被稱為一較低壓力射流，且液體出口射流116可被稱為一較高壓力射流。當該泵浦組件100包括超過一個之泵浦時，該等泵浦可配合，以抽取液體入口射流110及/或放出液體出口射流116。額外地或另一選擇係，該等泵浦之每一個可被設計成適於由相同或不同之來源112抽取一液體入口射流110，及/或該等泵浦之每一個可被設計成適於由該處放出一液體出口射流116。額外地或另一選擇係，一泵浦組件100可被設計成適於自該液體供給源抽取一包含至少一含碳原料之液體入口射流，且可被設計成適於在該氫氣-產生之壓力範圍內或之上至少間歇地放出一液體出口射流，該泵浦組件具有一用於承接該液體入口射流之入口及一用於放出該液體出口射流之出口。
以原料輸送系統22之流體導管、或與其有關者的觀點敘述，且如多少於圖3中所概要地說明，該原料輸送系統可被敘述為包括一吸入導管130，液體入口射流110係經過該吸入導管抽取或以別的方式由供給源112至泵浦組件100承接。該原料輸送系統進一步包括一出口、或輸出、導管132，液體出口射流116係經過該導管由該泵浦組件108之出口放出。該輸出導管係與一輸送導管134流體相通，液體出口射流116之至少一部份可經過該輸送導管134被輸送至氫氣-產生區域19，以形成進料射流16之至少一部份。進料射流16亦可因此被敘述為一輸送射流。如在此更詳細地討論者，液體出口射流116係一液體射流，但進料射流16可在氫氣-產生區域19及/或於輸送至該氫氣-產生區域之前、諸如於一蒸發區域中被蒸發，該蒸發區域承接當作一液體之進料射流16及如果未完全地，至少局部地輸出一蒸發氣體之進料射流16。
一泵浦組件100之泵浦102可包括任何合適之驅動器機件，並可為藉由任何合適之動力來源所供電，諸如分別概要地地指示在圖2及3中之151及153者。一合適之驅動器組件151的說明性、非專有範例係一馬達，其直接地或間接地驅動該泵浦之工作部份109的運動。該驅動器組件可經由任何合適之皮帶、齒輪組件、傳動裝置、或其他連桿組將該泵浦之旋轉式輸出耦接至該泵浦之工作部份係在本揭示內容之範圍內。該驅動器組件可被設計成適於調節該馬達之旋轉式輸出，以便增加或減少相對之旋轉速率，諸如以一合適之齒輪組件或傳動裝置係亦在本揭示內容之範圍內。
動力來源153可包括氫氣-產生燃料電池系統的一零組件，諸如該隨後敘述之燃料電池堆及/或能量儲存裝置。額外之說明性、非專有範例包括一電源，該電源係與藉由該燃料電池系統所產生之動力輸出無關，諸如一外部、或專用之電池、一來自電力網格之供電線電流等。雖然對於所有實施例非必需，泵浦102可為單一速率、或單一輸出之泵浦，其被設計成適於位在開啟、或活動組構或關閉、或無動力之組構的其中之一中，在該開啟、或活動組構中，該泵浦係至少間歇地承接液體入口射流110及至少間歇地放出液體出口射流116，在該關閉、或無動力之組構中，該泵浦未放出液體出口射流116。藉由至少間歇地承接及至少間歇地放出在一泵浦之開啟、或活動組構中，其係意指一泵浦不能在一恆定之流動速率及/或在一恆定之壓力承接及/或放出一連續之射流，但反之可於脈衝中、於一非恆定之流動速率中、及/或於非恆定之壓力中等承接及/或放出一射流，諸如可視一被使用之泵浦的特別組構而定、及/或視被輸送至該泵浦之動力而定。譬如，該泵浦之實際輸出可能隨著輸送至該泵浦的動力輸出之電壓有不同變化，於一些實施例中，該泵浦之實際輸出可傾向於變化，譬如視一對應電源上之整個負載而定。於一些實施例中，該泵浦可為一可變速率之泵浦，其被設計成可在二或更多速率及/或一速率範圍內選擇性地操作。於一些實施例中，用於該泵浦之動力來源可被組構，以調節被提供至該泵浦之負載循環、或動力，以藉此調節或控制該泵浦之輸出。
除了至少一泵浦102以外，根據本揭示內容之原料輸送系統22進一步包括一失速預防機件160，該失速預防機件被設計成適於在該原料輸送系統之操作期間防止一泵浦102之失速。特別地是，其已被發現當被利用在較低之流動速率時及/或當該想要之流動速率係減少時，在中等-至-高相對流動速率、或利用率期間用於該燃料處理組件，有效用於提供進料射流16的一想要流動之泵浦可能具有如此做而不會失速之困難。當泵浦102係一泵浦，其中緊接在該泵浦下游之壓力將傾向於在該泵浦之正常使用期間波動時，其結果可發生失速。此一泵浦之說明性、非專有範例係一隔膜泵，雖然本揭示內容不限制於泵浦102，該泵浦102係隔膜泵。然而，為著要說明如何可發生失速之目的，以下之討論將敘述泵浦102作為一隔膜泵。
隔膜泵係正位移泵浦，其被連續地組構於再裝滿循環(或衝程)及排出循環(或衝程)之間，諸如對推進該泵浦之工作部份109的運動之驅動器組件151作出回應。於隔膜泵中，排出循環亦可被稱為壓縮、或加壓循環。大致上正位移泵、及特別地是隔膜泵包括入口及出口止回閥，該等止回閥分別打開與關閉，以允許或阻止諸如液體原料之流體流動進入及流出該泵浦之內部流體室107。這些、係分別概要地說明於圖2中、在111及113，且可利用其他合適之流量控制閥或機件係在本揭示內容之範圍內。於該再裝滿衝程期間，該出口閥阻止(關閉)及該入口閥打開，以允許液體之原料被抽取進入該泵浦之室。然後，該入口閥阻止及該泵浦過渡至其排出衝程，其中該出口閥打開，以釋放該較高壓力之液體當作液體出口射流116。因為正位移泵浦之連續循環、或衝程，此等泵浦可被敘述為被設計成適於在一壓力範圍內至少間歇地放出一液體射流，使此壓力範圍係大於該正位移泵浦承接一液體射流之壓力。
既然該入口閥上游之壓力傾向於在或接近周圍之壓力，該入口止回閥之打開及關閉係相當可靠的，而不管泵浦在其額定之流動速率的範圍內及/或在其中改變之利用率程度。然而，由該泵浦下游的液體出口射流116之壓力可影響該出口止回閥可靠地打開與關閉之能力。特別地是，該泵浦下游之壓力可防止該出口止回閥能夠被打開，特別是當該泵浦正在一較低功率或較低輸出級下操作時。如在此所使用，該上游及下游等詞意指元件之相對位置係與以在其間之流體流動方向的觀點作比較。譬如，及就圖2之情況而言，液體入口射流110及來源112可被敘述為在泵浦組件100之上游，而氫氣-產生區域19可被敘述為在泵浦組件100之下游。
當該出口止回閥不能打開、或可靠地打開時，由於越過該出口止回閥之壓力差，該泵浦可被敘述為在一失速之狀態中。此失速狀態可被敘述為當該泵浦未能夠產生一壓力時發生，該壓力超過用於打開該泵浦之出口止回閥之臨界壓力。當該泵浦之利用率係突然地減少時，諸如當其係想要的減少、但未停止時，此用於失速之可能性可為特別普遍的，該比率在於藉由該燃料處理組件所產生之氫氣。失速可為更可能發生的說明性、非專有之利用率範圍，包括當該泵浦係在少於容量的百分之75、少於容量的百分之70、少於容量的百分之60、少於容量的百分之50、容量的百分之40-70、容量的百分之50-75等操作，及/或當該泵浦係在其容量的百分之75-80或更多下操作之後轉移至上面的操作百分比之一時。當該泵浦失速時，來自該處之加壓液體的流動以形成液體出口射流116被中斷，即使驅動器組件151正企圖驅動該旋轉或以別的方式致動該泵浦之工作部份。這具有一可能性，以對該泵浦及/或其驅動器組件導致損壞。一旦失速，該氫氣-產生區域、與其上游中之壓力將傾向於隨著時間之消逝而減少，因該進料射流係在該氫氣-產生區域中反應。當該壓力係充分地減少，用於該泵浦產生一達成或超過該出口止回閥臨界壓力之壓力，則該出口止回閥係能夠打開，且液體出口射流116之流動係重新恢復。
根據本揭示內容之原料輸送系統22包括失速預防機件160，且如此被組構成減少用於該泵浦之失速的可能性，及藉此提供用於進料射流16至該燃料處理器之更可靠的輸送。如在圖2及3中所指示，失速預防機件160包括一由該泵浦下游(及當存在時，由該泵浦之相關出口止回閥下游)之止回閥166。止回閥166防止進料射流16流回朝向該泵浦(亦即，遠離該氫氣-產生區域)。或許更重要的是就本揭示內容之情況而言，止回閥166能夠讓液體出口射流116之壓力甚至顯著地減少，而沒有於該燃料處理器之至少該氫氣-產生區域的壓力中之直接對應減少。據此，僅只由於液體出口射流116的壓力中之突然減少的結果，該氫氣-產生區域、及任何下游純化區域內之壓力係不會立即地減少。至少於泵浦102之再裝滿循環、或再裝滿衝程期間，止回閥166將出口導管132中之壓力與該氫氣-產生區域中之壓力隔絕(圖3中所顯示)。額外地或另一選擇係，止回閥166可被敘述為定位於該出口導管132及該氫氣-產生區域之間，且於該泵浦組件未在該氫氣-產生壓力範圍內或之上放出該液體出口射流的時期期間，被設計成適於將該出口導管中之壓力與該氫氣產生區域中之壓力隔絕，譬如，由於包括一正位移泵之泵浦組件僅只在該氫氣-產生壓力範圍內或之上間歇地放出該液體出口射流。
失速預防機件160係亦至少於該泵浦之再裝滿循環期間被組構成產生一抽氣射流120。抽氣射流120係由液體出口射流116放出，或在其他場所由該泵浦組件之出口的下游及由止回閥166上游放出。如圖3中所顯示，抽氣射流120由一抽氣導管136中之出口導管132流動，使一抽氣孔口138被顯示為在出口導管132及抽氣導管136之間提供一流體介面。雖然概要地指示為單一孔口、或流體通道，於圖3中，該抽氣孔口138能以開口或其他通道的任何合適之數目、尺寸、及型式提供係在本揭示內容之範圍內，該等通道允許由該泵浦組件所放出之液體原料由出口導管132流入該抽氣導管35。於圖3中之實線中，抽氣孔口138被概要地說明當作進入抽氣通道136之入口，使該抽氣孔口及抽氣通道具有相同之內部尺寸。該抽氣孔口可相對該通道為任何合適之尺寸、組構、及位置係在本揭示內容之範圍內，諸如使該抽氣孔口比該抽氣通道具有一較小之內部尺寸(亦即，開口尺寸)。該抽氣孔口可被施行為一在該抽氣通道之入口、或在其內之頸縮部份或減少直徑部份係亦在本揭示內容之範圍內。這是概要地說明於圖3中之虛線中，設有一被指示在該抽氣通道內之抽氣孔口138，及具有一比該抽氣通道減少之開口(或內部尺寸)。抽氣射流120、抽氣導管136、及抽氣孔口138可在此額外地或另一選擇地被分別稱為洩壓射流120、洩壓導管136、及洩壓孔口138。抽氣射流120具有與液體入口射流110及/或液體輸出射流116相同之成份。抽氣射流120減少液體出口射流116中之流體的數量，諸如該泵浦及止回閥166間之流體的數量，且如此減少由該泵浦組件下游之壓力。此壓力中之減少導致該臨界壓力中之減少，對於一正位移泵之出口止回閥，必需達成或超過該臨界壓力，以打開及如此允許加壓液體將由該泵浦放出。
於圖2及3中，抽氣射流120及/或抽氣導管136係以局部片段格式顯示，以圖示地指示該射流及/或導管可流動及/或延伸至各種位置，而不會由本揭示內容之範圍脫離。特別地是，用於失速預防機件160操作，該抽氣射流將由該出口導管移去加壓液體。在此該液體流動及/或如何其被利用可能有不同變化，而不會由本揭示內容之範圍脫離。於一些實施例中，該抽氣射流可被該燃料處理組件所利用，反之於其他方面中，其不能被利用。其數個說明性、非專有之範例被說明於圖2中之虛線中，包括燃燒該抽氣射流(以產生一已加熱之排氣射流，該排氣射流被該燃料處理組件所使用)，或以別的方式用於其熱值，將該抽氣射流返回至供給源112、將該抽氣射流返回至與入口射流110混合、將該抽氣射流返回至該泵浦之入口106或該泵浦之內部流體室107、輸送該抽氣射流至被用作一用於加熱組件之燃料等，該加熱組件用於該燃料處理組件。據此，於一些實施例中，該抽氣導管可被敘述為在該出口導管及該液體供給源、該入口導管、該泵浦組件、與一燃燒器的至少一個之間流體相通，該燃燒器與該氫氣-產生之燃料處理組件有關，且一抽氣射流至少間歇地流動經過該燃燒器。
亦以虛線顯示於圖2及3中者係選擇性過濾器155，其可被併入根據本揭示內容之原料輸送系統22，以便捕捉流動經過該原料輸送系統的液體射流中之顆粒物質。
當提供失速預防機件160時，其可為想要的是相對該出口導管設計該抽氣導管136及/或該抽氣孔口138之尺寸，以致提供該想要程度之壓力減少。特別地是，如果該抽氣導管及/或孔口之尺寸係太小，失速預防機件160於該泵浦之再裝滿循環期間未能夠充分地減少出口導管132中之壓力，而該泵浦能夠轉移至一加壓循環，而不會失速。然而，當該泵浦交替位於排出及再裝滿循環之間時(如在此選擇性地討論者)，且特別於一導管及/或孔口未被選擇性地打開及關閉之案例中，其亦遵循著一抽氣導管及/或孔口之太大尺寸可導致一原料輸送系統將未能夠在所需之氫氣-產生壓力範圍(及/或此一射流之充分流動速率內)有效地提供一進料射流16，因為太多之液體出口射流116將流動經過該抽氣導管當作抽氣射流120。由此後來的討論之後，由該泵浦組件於一泵浦之排出循環期間所放出的加壓液體之流動速率應超過在該加壓循環期間經過抽氣導管136的液體之流動速率。
於一些實施例中，相對該出口導管設計該抽氣導管之至少一部份的尺寸，以於該泵浦組件未在該氫氣-產生之壓力範圍內或之上放出該液體出口射流時期期間，減少該出口導管中之壓力，譬如，由於該泵浦組件包括一僅只在該氫氣-產生之壓力範圍內或之上間歇地放出該液體出口射流的正位移泵。額外地或另一選擇係，於一些實施例中，該抽氣導管可包括一抽氣孔口，相對該出口導管設計該抽氣孔口之尺寸，以於該泵浦組件未在該氫氣-產生之壓力範圍內或之上放出該液體出口射流時期期間，減少該出口導管中之壓力，譬如，由於該泵浦組件包括一僅只在該氫氣-產生之壓力範圍內或之上間歇地放出該液體出口射流的正位移泵。
於一些實施例中，利用一用於泵浦組件100的泵浦102之驅動器組件151可為有利的，該驅動器組件採用一滿足此參數之充分的齒輪減速(亦即，進一步確保該抽氣射流的一適當之流動速率)。於泵浦102被設計成在高達每平方吋100磅的壓力下提供每分鐘高達7-8毫升之加壓液體原料的實驗中，90:1齒輪減速已經證實有效的，以導致每秒0.5-1周轉之泵浦速度。此範例被提供用於說明之目的，且非其限制，因該原料輸送系統將被設計成提供一較大或較少之流動速率、一具有較高或較低壓力之輸出射流、及該齒輪減速(假如利用)將為比於上面之範例中較大或較少在本揭示內容之範圍內。利用超過一個之泵浦、超過一個之重組區域、及/或超過一個之原料輸送系統係亦在本揭示內容之範圍內，該原料輸送系統具有一根據本揭示內容之燃料處理組件。
另一具有根據本揭示內容之失速預防機件160的原料輸送系統22之說明性、非專有範例被顯示在圖4中。圖4中所顯示之範例可與在此以別的方式敘述、說明及/或併入的原料輸送系統、燃料處理組件、及燃料電池系統之其他零組件、變型、及子元件的任何一種一起被利用，而不會由本揭示內容之範圍脫離。於圖4中，失速預防機件160包括一限制閥170，其選擇性地允許及限制加壓液體由出口導管132至抽氣導管136之流動。額外地或另一選擇係，該限制閥被設計成適於選擇性地允許及選擇性地限制該抽氣射流經過該抽氣導管之流動。藉由限制，其係意指經過該抽氣導管之流動係至少選擇性地減少，且可被全然地選擇性中止。額外地或另一選擇係，該限制閥可被設計成適於當該出口導管中之壓力係少於該氫氣-產生之壓力範圍時允許該抽氣射流之流動經過該抽氣導管，且進一步被設計成適於當該出口導管中之壓力係在該氫氣-產生之壓力範圍內或之上時限制該抽氣射流之流動經過該抽氣導管。額外地或另一選擇係，該限制閥可被設計成適於當該泵浦組件不會在該氫氣-產生之壓力範圍內或之上放出該液體出口射流時允許該抽氣射流之流動經過該抽氣導管，且進一步被設計成適於當該泵浦組件在該氫氣-產生之壓力範圍內或之上放出該液體出口射流時限制該抽氣射流之流動經過該抽氣導管。
如圖4中之虛線所指示，該限制閥170可代替抽氣孔口138被利用或可與抽氣孔口138串連地被使用係在本揭示內容之範圍內(但不須受限於所有實施例)。當與抽氣孔口138串連地被使用時，該限制閥可由該抽氣孔口之上游或下游被選擇性地定位，而不會由本揭示內容之範圍脫離。當存在時，孔口138及限制閥170之相對位置可能由圖2-4中所顯示之說明性位置變化，而不會由本揭示內容之範圍脫離，只要該孔口及/或閥之流動調節態樣被維持。如在圖4中之虛線所指示，一釋壓閥、或另一合適之壓力調整器156可被(但非需要為)利用以代替抽氣孔口138進一步係在本揭示內容之範圍內。
當被利用時，該限制閥可被控制，以經由任何合適之機件打開與關閉。於一些實施例中，該限制閥可被控制，以當一泵浦組件之泵浦係位於其再裝滿衝程時打開，且如果在該排出衝程開始之前或當該排出衝程開始時未關閉，在該泵浦開始其排出衝程之後至少稍微地關上。據此，該限制閥可被有效運作地連結至該泵浦組件。限制閥170可被一或多個各種機件所控制。此等機件之說明性、非專有範例包括機械、電氣、及壓力-驅動控制機件。額外之範例包括對一用於該馬達之編碼器或另一用於該馬達之驅動器組件作出回應、對該泵浦之工作部份的位置作出回應等控制該限制閥。於該泵浦之加壓循環期間，圖4之失速預防機件的一潛在利益係該液體經過抽氣導管136之流動可被防止。然而，該限制閥之花費及其控制需求係亦一將被深思熟慮之因素。一限制閥之說明性、非專有範例係一電磁閥，其可被使用於根據本揭示內容之失速預防機件。
一具有根據本揭示內容之失速預防機件160的原料輸送系統22之另一說明性、非專有範例被顯示在圖5中。圖5中所顯示之範例可為與在此以別的方式敘述、說明及/或併入的原料輸送系統、燃料處理組件、及燃料電池系統之其他零組件、變型、及子元件的任何一種一起被利用，而不會由本揭示內容之範圍脫離。於圖5中，失速預防機件160包括一抽氣孔口138'，其被整合進入泵浦組件100。於此組構中，該泵浦組件本身被設計成使得該液體由一泵浦之內部流體室107流動經過該抽氣孔口係自動地被限制及允許分別於該加壓與再裝滿循環之間對該泵浦之工作部份109的運動作出回應。
一具有根據本揭示內容之失速預防機件160的原料輸送系統22之另一說明性、非專有範例被顯示在圖6中。圖6中所顯示之範例可為與在此以別的方式敘述、說明及/或併入的原料輸送系統、燃料處理組件、及燃料電池系統之其他零組件、變型、及子元件的任何一種一起被利用，而不會由本揭示內容之範圍脫離。於圖6中，失速預防機件160包括一抽氣孔口136，其被整合至該泵浦組件100。於此組構中，該泵浦組件本身被設計成使得一抽氣射流係在離開該泵浦組件之前由該液體出口射流轉移及譬如在該泵浦之再裝滿衝程期間直接地遞送回至一泵浦102之內室107。於一些此等實施例中，該泵浦組件可進一步包括一限制閥170，如在圖6中所概要地說明。
一根據本揭示內容而用於在氫氣-產生的壓力範圍內輸送原料至氫氣-產生燃料處理組件之氫氣-產生區域的方法之說明性、非專有範例可包括以下之一或多項，而該氫氣-產生燃料處理組件被設計成適於產生一混合氣體射流，該混合氣體射流包含當作來自該處當作主要成份之氫氣：(i)由包含至少一含碳原料之液體供給源抽取一液體射流；(ii)在該氫氣-產生之壓力範圍內或之上至少間歇地泵吸該液體射流進入一出口導管；(iii)由該出口導管至該氫氣-產生區域輸送一包括該液體射流之至少一部份的輸送射流；(iv)在未於該氫氣-產生壓力範圍內或之上泵吸該液體射流的時期期間，將該出口導管中之壓力與該氫氣-產生區域中之壓力隔絕；及(v)在未於該氫氣-產生壓力範圍內或之上泵吸該液體射流的時期期間，減少該出口導管中之壓力。
額外地或另一選擇係，在未於該氫氣-產生壓力範圍內或之上泵吸該液體射流的時期期間，減少該出口導管中之壓力亦可包括由該出口導管經過一抽氣導管轉移一包括該液體射流之至少一部份的抽氣射流。
額外地或另一選擇係，一根據本揭示內容之方法可進一步包括輸送該抽氣射流到該液體供給源、該出口導管的上游之液體射流、及一與該氫氣-產生燃料處理組件有關之燃燒器的至少一種。
額外地或另一選擇係，一根據本揭示內容之方法可進一步包括在未於該氫氣-產生壓力範圍內或之上泵吸該液體射流的時期期間，限制該抽氣射流經過該抽氣導管之流動。
額外地或另一選擇係，一根據本揭示內容之方法可進一步包括該出口導管中之壓力係在該氫氣-產生壓力範圍內或之上的時期期間，限制該抽氣射流經過該抽氣導管之流動。
額外地或另一選擇係，泵吸該液體射流可藉由一包括具有內室之正位移泵的泵浦組件而變容易，且該正位移泵被設計成適於在一再裝滿衝程期間承接進入該內室之液體射流，及被設計成適於在該氫氣-產生壓力範圍內或之上於一排出衝程期間由該內室排出該輸送射流至該出口導管。
額外地或另一選擇係，一根據本揭示內容之方法可進一步包括於該正位移泵之再裝滿衝程期間輸送該抽氣射流至該正位移泵之內室。
於很多應用中，其想要的是對於燃料處理器12及/或燃料處理組件10產生一包含至少大體上純氫氣之產物氫氣射流14。據此，該燃料處理器可利用一固有地產生充分之純氫氣的製程。當該輸出射流包含充分之純氫氣及/或用於特別應用之一或多個非氫氣成份的充分低濃度時，產物氫氣射流14可直接地由輸出射流20所形成。然而，於很多氫氣-產生製程中，輸出射流20將為一混合氣體射流，其包含氫氣隨同其他氣體當作一主要成份。相同地，於很多應用中，該輸出射流20可為大體上純氫氣，但仍然包含一或多個非氫氣成份之濃度，其於該應用中係有害的或在其他方面不想要的，而該產物氫氣射流係意欲被使用於該應用中。
據此，燃料處理組件10可(但係不須要)進一步包括一純化區域24，其中一富含氫氣之射流26係由該輸出、或混合氣體射流產生。富含氫氣之射流26包含比輸出射流20較大氫濃度及一或多個其他氣體或雜質之減少濃度的至少一種，該等氣體或雜質係存在於該輸出射流中。純化區域24係概要地說明於圖1中，在此輸出射流20被顯示為輸送至一選擇性之純化區域24。如在圖1中所顯示，富含氫氣之射流26的至少一部份形成產物氫氣射流14。據此，富含氫氣之射流26及產物氫氣射流14可為相同之射流，且具有相同之成份及流動速率。然而，富含氫氣射流26中之一些被純化的氫氣可被儲存供稍後使用係亦在本揭示內容之範圍內，諸如儲存在一合適之氫氣儲存組件中，而遭受進一步之純化製程，及/或被該燃料處理組件所消耗(諸如供使用當作一用於加熱組件之燃料射流)。
純化區域24可、但不需要產生至少一副產物射流28。當存在時，副產物射流28可被排出，送至一燃燒器組件或另一燃燒來源，用作一被加熱之流體射流，儲存供稍後使用，或以別的方式被利用、儲存或處理。副產物射流28可對至該純化區域之輸出射流20的輸送作出回應由該純化區域放出當作一連續之射流，或間歇地，諸如於一批次製程中或當該輸出射流之副產物部份至少暫時地被保留在該純化區域中係在該揭示內容之範圍內。當純化區域24產生一副產物射流28時，該純化區域可額外地或另一選擇地被稱為一分離區域，如將該(混合氣體)輸出射流20分離成富含氫氣射流26及副產物射流28之區域。
純化區域24包括任何合適之裝置、或諸裝置之組合，其被設計成適於減少輸出射流20之至少一成份的濃度。於大部份之應用中，富含氫氣射流26將比輸出、或混合氣體射流20具有一較大之氫濃度。然而，該富含氫氣射流將具有一或多個非氫成份之減少的濃度係亦在該揭示內容之範圍內該等非氫成份係存在於輸出射流20中，然而具有相同、或甚至減少之總氫濃度，當作該輸出射流。譬如，於一些應用中，在此產物氫氣射流14可被使用，某些雜質、或非氫成份係比其他成份更有害的。當作一特定之範例，於很多傳統燃料電池系統(諸如質子交換隔膜燃料電池系統)中，一氧化碳可損壞一燃料電池堆，如果其存在於甚至每百萬數個部份，而其他可存在於輸出射流20中之非氫成份、諸如水將不會損壞該電池堆，縱使存在於遠較大之濃度。因此，於此一應用中，一合適之純化區域不能增加該全部氫濃度，但其將減少一對於該產物氫氣射流之想要的應用有害、或潛在地有害之非氫成份的濃度。
用於純化區域24之合適裝置的說明性、非專有範例包括一或多個氫-選擇性隔膜30、化學一氧化碳移除組件32、及變壓吸附系統38。該純化區域24可包括超過一種型式之純化裝置，且這些裝置可具有相同或不同結構及/或藉由該相同或不同機件操作係在該揭示內容之範圍內。如所討論者，氫氣-產生燃料處理組件10可包括至少一限制孔口或在至少一純化區域的下游之另一流量限制器，諸如與該產物氫氣射流、富含氫氣射流、及/或副產物射流之一或多個有關者。
氫-選擇性隔膜30係可讓氫氣透過的，但係最少大體上、如果不完全地、不能讓輸出射流20之其他成份透過的。隔膜30可為由任何可讓氫透過的材料所形成，該材料適用於純化區域24被操作之操作環境及參數。用於隔膜30之合適材料的範例包括鈀及鈀合金，且特別是此此金屬及金屬合金之薄膜。鈀合金已證實特別有效，尤其具有35重量百分比之鈀至45重量百分比之銅。一包含大約40重量百分比之銅的鈀-銅合金已證實特別有效，雖然其他相對濃度及成份可被使用在該揭示內容之範圍內。
氫-選擇性隔膜典型係很薄的、諸如一薄的箔片，其大約係0.001吋厚。然而，該等隔膜可為由其他可讓氫透過的及/或氫-選擇性材料所形成，包括異於那些在上面所討論之金屬及金屬合金以及非金屬材料與成份，且該等隔膜可具有比上述討論者較大或較少之厚度，係在本揭示內容之範圍內。譬如，該隔膜可被製成較薄，具有氫氣通量中之成比例的增加。用於減少該等隔膜之厚度的合適機件之範例包括滾動、濺鍍及蝕刻。各種隔膜、隔膜組構、及用於製備該隔膜之方法的範例被揭示美國專利第6,221,117號、第6,319,306號及第6,537,352號中，該等專利之整個揭示內容係用於所有目的以引用的方式併入本文中。
化學之一氧化碳移除組件32係諸裝置，其以化學方式反應如果存在於輸出射流20中之輸出射流20的一氧化碳及/或其他不想要之成份，以形成其他不會為潛在有害之成份。化學的一氧化碳移除組件之範例包括水煤氣轉移反應器及其他將一氧化碳轉換成二氧化碳之裝置，及將一氧化碳及氫轉換成甲烷及水之甲烷化催化劑床。該燃料處理組件10可包括超過一種型式及/或數目之化學移除組件32係在該揭示內容之範圍內。
變壓吸附(PSA)係一化學製程，其中氣體之雜質係基於該原理從輸出射流20移去，該原理即在適當的溫度及壓力條件之下，某些氣體將比其他氣體更堅牢地被吸附至一吸附劑材料上。典型地，被吸附至輸出射流20及由輸出射流20移去者係該等雜質。使用供氫純化之PSA的成功係由於相當普通雜質氣體(諸如CO、CO2 、包括CH4 及N2 之碳化氫)在該吸附劑材料上之堅牢吸附。氫吸附僅只很微弱地，且如此當該等雜質被保留在該吸附劑材料上時，氫通過該吸附劑床。諸如NH3 、H2 S、及H2 O之雜質氣體很堅牢地吸附在該吸附劑材料上，且伴隨著其他雜質被由輸出射流20移去。如果該吸附劑材料將要被再生，且這些雜質係存在於輸出射流20中，純化區域24較佳地是包括一合適之裝置，其被設計成適於在輸出射流20輸送至該吸附劑材料之前移去這些雜質，因為其係更難以吸附這些材料。
雜質氣體之吸附發生在升高之壓力。當該壓力係減少時，該等雜質係由該吸附劑材料釋出被吸附之物，如此再生該吸附劑材料。典型地，PSA係一循環的製程，且需要用於連續(與批次相反)式操作之至少二機床。可被使用於吸附劑床之合適吸附劑材料的範例係活性碳及泡沸石，特別是5(5埃)泡沸石。該吸附劑材料一般係呈丸粒之形式，且其被放置於一利用傳統填充床組構之圓柱形壓力容器中。其他合適之吸附劑材料的成份、形式、及組構可被使用。
PSA系統38亦提供一供用於純化區域24中之裝置的範例，其中該等副產物、或被移除之成份不會直接地由該區域排出當作一與該輸出射流之純化同時發生的氣體射流。代替之，當該吸附劑材料被再生或以別的方式由該純化區域移去時，這些副產物成份被移去。
於圖1中，純化區域24被顯示在燃料處理器12內。當存在時，該區域24可另一選擇地位於下游而由該燃料處理器分開係在該揭示內容之範圍內，如被概要地說明於圖1中之虛線者。該純化區域24可包括在燃料處理器12內及燃料處理器12外部之各部份係亦在該揭示內容之範圍內。
就一燃料處理器、或燃料處理組件之情況而言，該燃料處理器被設計成適於產生一產物氫氣射流，該產物氫氣射流將被用作一用於燃料電池堆之進料、或燃料射流，該燃料處理器可被設計成適於產生大體上純氫氣、或甚至純氫氣。為著本揭示內容之目的，大體上純氫氣意指大於百分之90的純度之氫氣，且其可為大於百分之95的純度之氫氣、大於百分之99的純度之氫氣、且甚至大於百分之99.5的純度之氫氣。包括零組件之說明性(非專屬)範例及因此用於產生至少大體上純氫氣之射流的組構，合適之燃料處理器及燃料處理組件被揭示於美國專利第6,319,306號、第6,221,117號、第5,997,594號、第5,861,137號及待決的美國專利公告第2001/0045061號、第2003/0192251號、第2003/0223926號、第2006/0090397號及第2007/0062116號中。上面標記之專利及專利申請案公告之整個揭示內容係以引用的方式併入本文中。
於圖1中，燃料處理器12被顯示為包括一殼層68，至少該氫氣-產生區域、及視需要該純化區域被包含在該殼層中。亦可被稱為一外殼之殼層68能夠使該蒸氣重組器或另一燃料處理機件之零組件將被當作一單元運動。其亦藉由提供一保護機罩保護燃料處理器12之零組件免於遭受損壞，且減少該燃料處理組件之加熱需求，因為該燃料處理器之零組件可被當作一單元加熱。殼層68可、但不須包括隔離材料70，諸如一實心之隔離材料、毛毯隔離材料、及/或一充滿空氣之孔腔。然而，該燃料處理器可被形成為沒有一外殼或殼層係在該揭示內容之範圍內。當燃料處理器12包括隔離材料70時，該隔離材料可為在該殼層內部、該殼層外部、或兩者。當該隔離材料係在一包含該上述重組及/或純化區域之殼層的外部時，燃料處理器12進一步可包括一在該隔離材料外部之外蓋、或夾套72，如在圖1中所概要地說明。該燃料處理組件可被提供以一不同殼層係在本揭示內容之範圍內，使一殼層包括該燃料處理組件之額外零組件、包括原料輸送系統22(或其各部份)，及/或包括該燃料電池系統之額外零組件。一燃料處理組件10不能包括一殼層68係亦在本揭示內容之範圍內。該燃料處理組件10的一或更多零組件可延伸超出該殼層或至少坐落在殼層68外部其中之一係進一步在該揭示內容之範圍內。譬如，及如先前所討論，純化區域24可為坐落在外部殼層68，諸如使該純化區域被直接地耦接至該殼層(如於圖8中所概要地說明)或由該殼層隔開，但藉由合適之流體傳送導管(如在圖1中之虛線所指示)與該殼層流體相通。當作另一範例，氫氣-產生區域19的一部份(諸如一或多個重組催化劑床的各部份)可延伸超出該殼層，諸如以一代表圖1中之另一選擇殼層組構。的虛線所概要地指示者
亦如在至少圖1及7-9中所顯示，根據本揭示內容之燃料處理組件(及燃料電池系統)可包括一加熱組件60，其被設計成適於加熱該燃料處理器之至少該氫氣-產生區域、或重組區域。於根據本揭示內容的一些燃料處理組件中，加熱組件60包括一燃燒器組件62及可被稱為一以燃燒為基礎、或燃燒驅動式加熱組件。於一以燃燒為基礎之加熱組件中，該加熱組件60被設計成適於承接至少一燃料射流64，且被設計成適於在空氣存在時燃燒該燃料射流，以提供一熱的燃燒射流66，該燃燒射流可被用於加熱該燃料處理器之至少該氫氣-產生區域19。射流66亦可被稱為一已加熱之排氣射流。如在此更詳細地討論者，空氣可經由各種機件被輸送至該加熱組件。於圖8中，一空氣射流74係以實線顯示；然而，以用於該加熱組件60之燃料射流64的至少一個，該空氣射流被額外地或另一選擇地輸送至該加熱組件及/或抽取自該環境係在該揭示內容之範圍內，該加熱組件被使用在該環境內。
該燃燒射流66可額外地或另一選擇地被用於加熱該燃料處理組件及/或燃料電池系統之其他部份係在該揭示內容之範圍內，該加熱組件60係與該等燃料電池系統一起使用。可利用加熱組件60之其他組構及型式係亦在本揭示內容之範圍內。當作一說明之範例，一加熱組件60可為一供電式加熱組件，其被設計成適於藉由使用至少一加熱元件、諸如一電阻式加熱元件產生熱量，以加熱該燃料處理組件之至少該氫氣-產生區域。因此，其不需要該加熱組件60承接及燃燒一易燃之燃料射流，以將氫氣-產生區域19加熱至一合適之氫氣-產生溫度。
於圖1及7-9中，加熱組件60被顯示為與燃料處理器12呈一重疊之關係，以圖解地表示該加熱組件可被局部地或完全地坐落在燃料處理器12內、諸如至少局部地坐落在殼層68內，及/或該加熱組件之至少一部份、或全部可被坐落在該燃料處理器外部係在該揭示內容之範圍內。於此後一實施例中，來自該燃燒器組件之熱的燃燒氣體將被經由合適之熱傳送導管輸送至該燃料處理器或將被加熱之系統的另一部份。用於與根據本揭示內容的燃料處理組件一起使用之合適加熱組件的說明性、非專有範例被揭示於美國專利申請案公告第2003/0192251號、第2003/0223926號及第2006/0272212號中，其整個揭示內容係以引用的方式併入本文中。
如在圖8中之虛線所指示，根據本揭示內容之燃料處理器12及/或燃料處理組件10可包括一蒸發區域69，其被設計成適於承接一液體之進料射流16(或進料射流16的一液體成份，諸如一道水17之射流或一道液體之含碳原料18的射流)，且被設計成適於在輸送至燃料處理器12的氫氣-產生區域19之前蒸發該進料射流(或其一部份)。如在圖8中所概要地指示，來自該加熱組件之經加熱的燃燒射流66可被用來蒸發該蒸發區域69中之進料射流及/或以別的方式加熱該進料射流。該燃料處理器12可被製成為沒有一蒸發區域及/或該燃料處理器被設計成適於承接一進料射流係在該揭示內容之範圍內，該進料射流係氣態的或業已被蒸發。當存在時，該蒸發區域69局部地或完全地延伸在殼層68(當存在時)之外側係亦在本揭示內容之範圍內。
根據本揭示內容之燃料處理器12、加熱組件60、及原料輸送系統22可被以在此所敘述、說明、及/或併入之配置的任何一種組構。於一些實施例中，來自上述組構的一或多個之特色或態樣可被互相組合及/或與在此所敘述之額外特色組合。譬如，包括至少一純化區域24之燃料處理組件10可(但非需要)容納該氫氣-產生區域19及一起在一共用外殼中之純化區域的至少一部份係在本揭示內容之範圍內，使此外殼視需要坐落在該燃料處理器之殼層68內。這係概要地說明於圖9中，其中參考數字25大致上指示一燃料處理器之氫氣-產生區域19，使該氫氣-產生區域被包含在一外殼、或容器27內，該外殼、或容器包含至少該重組(或其它)催化劑23，用於由被輸送至該氫氣-產生區域之進料射流產生該混合氣體射流。
如於圖9中之虛線所指示，殼層27(與藉此區域25)可、但不需要亦包括一純化區域24。譬如，如於圖9中之虛線所指示，當存在於該外殼中時，該純化區域可包括一或多個氫-選擇性隔膜30及/或一化學之一氧化碳移除組件32。據此，當區域25包含一氫氣-產生區域19及一純化區域24兩者時，其可被敘述為一氫氣-產生及純化區域。在此所敘述、說明，及/或併入之區域19及24的任何一個可被使用於區域25中係在該揭示內容之範圍內。當區域25未包括一純化區域時，其可僅只被敘述為包括一外殼27之氫氣-產生區域19。當外殼27包括一純化區域24時，該燃料處理組件可在外殼27外部(亦即下游)包括一或多個額外之純化區域(諸如其可包括相同或不同之純化裝置/機件)係仍然在本揭示內容之範圍內。在此所說明之燃料處理組件藉此包括一氫氣-產生區域，其被包含在一外殼中，使此外殼亦選擇性地包含一純化區域。亦如在圖9中所說明，當存在時，該蒸發區域69可局部地或完全地延伸在外殼27內係在本揭示內容之範圍內。
如所討論者，產物氫氣射流14可被使用於各種應用中，包括利用高純淨之氫氣的諸應用。此一應用之範例係如用於一燃料電池堆之燃料、或進料射流。一燃料電池堆係由諸如氫氣的質子之來源、及諸如氧氣之氧化劑產生一電位之裝置。據此，一燃料電池堆可被設計成適於承接產物氫氣射流14之至少一部份及一道氧氣射流(其典型被輸送當作一空氣射流)，且由該處產生一電流。這是概要地說明於圖7中，其中一燃料電池堆被指示在40及產生一電流，該電流被概要地說明在41。於此一組構中，其中該燃料處理器或燃料處理組件係耦接至一燃料電池堆，該結果之系統可被稱為一燃料電池系統42，因為其包括一燃料電池堆及一用於該燃料電池堆之燃料的來源。根據本揭示內容之燃料處理器、原料輸送系統、及加熱組件可被使用於不包括一燃料電池堆之應用中係在本揭示內容之範圍內。
當產物氫氣射流14係意欲用在一燃料電池堆時，如果需要，可損壞該燃料電池堆之成份、諸如一氧化碳及二氧化碳可由該富含氫氣射流被移去，諸如藉由純化區域24。用於燃料電池堆、諸如質子交換隔膜(PEM)及鹼性燃料電池堆，其可為想要的是一氧化碳之濃度為少於10ppm(百萬分之一)、少於5ppm、或少於1ppm。二氧化碳之濃度可為大於一氧化碳之濃度。譬如，少於百分之25的二氧化碳之濃度於一些實施例中能為可接受的，使額外之說明性、非專有範例包括少於百分之10、少於百分之1、或甚至少於50ppm的濃度。在此所呈現之可接受的最小濃度係說明性範例，且那些異於在此所呈現者之濃度可被使用及在本揭示內容之範圍內。譬如，特別之使用者或製造商可需要最小或最大濃度程度或範圍，該等程度或範圍係與那些在此所認知者不同。
燃料電池堆40包含至少一個、及典型多數燃料電池44，該等燃料電池被設計成適於由諸如空氣、富含氧之空氣、或氧氣、及被輸送至其上之部份產物氫氣射流14的氧化劑產生一電流。一燃料電池堆典型包括於共用的端板48之間接合在一起的多數燃料電池，該等端板包含流體輸送/移除導管，雖然並非所有實施例皆需要此結構。合適之燃料電池的範例包括質子交換隔膜(PEM)燃料電池及鹼性燃料電池。其他者包括固體氧化物燃料電池、磷酸燃料電池、及熔融碳酸鹽燃料電池。
藉由燃料電池堆40所產生之電流、或電輸出可被用來滿足至少一相關能量消耗裝置46之能量需求、或施加負載。裝置46之說明性範例包括、但將不會受限於機動車輛、活動房屋旅遊車、建築工程用或工業用車輛、船艇或其他海船、工具、發光體或照明組件、器械(諸如一般用途的或其它器械)、家庭或其他住處、辦公室或其他商業建設物、電腦、傳訊或通訊設備、電池充電器等。相同地，燃料電池堆40可被用來滿足燃料電池系統42之動力需求，其可被稱為該燃料電池系統之工廠動力需求的平衡。其應被了解該裝置46係概要地說明於圖7中，且被意指代表一或多個裝置、或諸裝置之集合，該等裝置被設計成適於自該燃料電池系統抽取電流。
燃料電池堆40可承接所有產物氫氣射流14。一些或所有射流14可額外地、或另一選擇地經由合適之導管被輸送，供用在另一消耗氫之製程中，被燃燒用於燃料或熱量、或儲存供稍後使用。當作一說明性範例，一氫氣儲存裝置50係以圖7中之虛線所顯示。根據本揭示內容之燃料處理及/或燃料電池系統可、但不需要包括至少一氫氣儲存裝置。裝置50被設計成適於儲存產物氫氣射流14的至少一部份。譬如，當藉由燃料電池堆40用於氫氣之需求係少於燃料處理器12之氫氣輸出時，該超過之氫氣可被儲存於裝置50中。合適之氫氣儲存裝置的說明性範例包括氫化物床及加壓槽。雖然非必需，於當燃料處理器12不能夠滿足這些氫需求時之狀態中，包括被儲存氫氣之供給的燃料處理組件10或燃料電池系統42之利益係此供給可被用來滿足燃料電池堆40之氫需求、或另一使用該射流14之應用。這些狀態之範例包括當該燃料處理器正由冷卻或非活動之狀態啟動、由一空轉狀態向上猛衝(正加熱及/或加壓)、用於維護或修理之離線時，及當該燃料電池堆或應用正需求一比來自該燃料處理器的最大可用生產較大之氫氣流動速率時。額外地或另一選擇係，所儲存之氫氣亦可被用作一易燃之燃料射流，以加熱該燃料處理組件或燃料電池系統，未直接地與一燃料電池堆有關連之燃料處理組件可仍然包括至少一氫氣儲存裝置，藉此能夠使來自這些燃料處理組件之產物氫氣射流亦被儲存供稍後使用。
燃料電池系統42亦可包括至少一電池52或另一合適之能量儲存、或電力儲存裝置，其被設計成適於儲存藉由燃料電池堆40所產生之電位、或動力輸出。可被使用之其他能量儲存裝置的說明性、非專有範例包括儲能輪及電容器、諸如超電容器或超級電容器。類似於上面關於超量之氫氣的討論，燃料電池堆40可產生一超過所需要之動力輸出，以滿足藉由裝置46所施加、或應用之負載，包括對燃料電池系統42供給動力所需之負載。在對於上面超量氫氣之討論的進一步類似性中，此超量之動力輸出可被使用於在該燃料電池系統之外側的其他應用中、及/或藉由該燃料電池系統儲存供稍後使用。譬如，該電池或另一儲存裝置可提供動力供藉由系統42或其他應用於起動期間使用，該系統在該等其他應用中不產生電力及/或氫氣。於圖7中，流量調節結構大致上被指示在54，且概要地代表任何合適之歧管、閥門、控制器、開關與類似物等，用於分別選擇性地輸送氫及該燃料電池堆之動力輸出至裝置50與電池52，及由該處抽取該儲存之氫及所儲存之動力輸出。
圖10提供燃料處理組件10的一圖解範例，其包括一具有根據本揭示內容之失速預防機件160的原料輸送系統22，且其中來自該原料輸送系統之加壓液體出口射流被選擇性地用作一用於燃料處理器12之氫氣-產生區域的氫氣-產生進料射流16、及用作一用於加熱組件60之易燃的燃料射流64，諸如可採取一燃燒器之型式，該燃燒器以來自一空氣射流74之空氣燃燒此燃料射流。在圖10中所顯示之範例中，氫氣-產生區域19被顯示為包括一重組催化劑23，使來自該氫氣-產生區域之混合氣體、或出口射流20被輸送至一純化區域24。純化區域24把該混合氣體射流分開成一富含氫氣射流26，其可形成產物氫氣射流14之至少一部份；及一副產物射流28，其可當作一用於加熱組件60之氣體燃料被消耗。加熱組件60被顯示為產生一經加熱之排氣射流66，該經加熱之排氣射流可被用來將至少氫氣-產生區域19加熱至一合適之氫氣-產生溫度。如所討論，原料輸送系統22亦產生一具有合適之氫氣-產生壓力的進料射流16，以加壓該氫氣-產生區域，及視情況加壓該純化區域24。圖10亦說明一用於該燃料處理器之選擇性殼層68；一選擇性閥門組件86，其可被用來按比例分配或以別的方式將來自該原料輸送系統之出口射流引導至該氫氣-產生區域及該加熱組件及一用於該閥門組件之選擇性控制器88、或於它們之間。
一具有原料輸送系統22之燃料處理組件10的進一步說明性、非專有範例被顯示在圖11中，該原料輸送系統具有以一根據本揭示內容之失速預防機件160。為著要簡潔之目的，被圖解式地描述在圖11中之先前已討論的零組件係不再被討論。於圖11中，燃料處理組件10被顯示為具有一燃料處理器12，其包括一純化區域24，該純化區域包括一含有至少一氫-選擇性隔膜30之隔膜純化(或分離)區域180、及一諸如甲烷化催化劑床182之化學氧化碳移除組件32兩者。
工業適用性
該等原料輸送系統、及包含在此所揭示之原料輸送系統的氫氣-產生燃料處理與燃料電池系統係適用於該氫及能量產生工業，包括該燃料電池工業。
吾人相信在上面所提出之揭示內容涵括多數具有獨立之效用的不同發明。雖然這些發明之每一個，以用其較佳之形式被揭示，如在此所揭示及說明者，其特定實施例不會以一限制之意義被考慮，因極多之變化係可能的。本發明之主題包括在此所揭示之各種元件、特色、功能、及/或性質的所有新穎與非明顯之組合及次組合。相同地，在該等申請專利範圍列舉“一”或“第一”元件或其同等項之處，此等申請專利範圍應被了解包括併入一或多個此等元件，既無需要也不排除二或更多此等元件。
吾人相信以下之申請專利範圍特別地指出某些組合及次組合，該等組合及次組合係針對所揭示發明之一及為新穎與非明顯的。化於諸特色、功能、元件、及/或性質的其他組合及次組合中之發明，可經過所提出之申請專利範圍的修正或在此申請案或相關申請案中之新的申請專利範圍之呈現被申請。此等被修改或新的申請專利範圍，不論它們是否針對一不同之發明或針對相同之發明，是否對於該等原始之申請專利範圍具有不同、更寬廣、較狹窄、或相等之範圍，係亦被當作含括在本揭示內容之發明的主題內。
10．．．燃料處理組件
12．．．氫氣-產生燃料處理器
14．．．產物氫氣射流
16．．．進料射流
17．．．水
18．．．含碳原料
19．．．氫氣-產生區域
20．．．射流
22．．．原料輸送系統
23．．．蒸氣重組催化劑
24．．．純化區域
25．．．區域
26．．．富含氫氣之射流
27．．．外殼
28．．．副產物射流
30．．．隔膜
32．．．化學之一氧化碳移除組件
38．．．變壓吸附系統
40．．．燃料電池堆
41．．．電流
42．．．燃料電池系統
44．．．燃料電池
46．．．能量消耗裝置
48．．．端板
50．．．氫氣儲存裝置
52．．．電池
54．．．流量調節結構
60．．．加熱組件
62．．．燃燒器組件
64．．．燃料射流
66．．．燃燒射流
67．．．空氣輸送組件
68．．．殼層
69．．．蒸發區域
70．．．隔離材料
72．．．外蓋
74．．．空氣射流
100．．．泵浦組件
102．．．泵浦
106．．．入口
107．．．孔腔
108．．．出口
109．．．泵吸機件
110．．．液體入口射流
111．．．閥門
112．．．供給源
113．．．閥門
116．．．液體出口射流
120．．．抽氣射流
130．．．吸入導管
132．．．出口導管
134．．．輸送導管
136．．．抽氣導管
138．．．抽氣孔口
151．．．驅動器組件
153．．．動力來源
155．．．過濾器
156．．．洩壓閥
160．．．失速預防機件
166．．．止回閥
170．．．限制閥
180．．．隔膜純化區域
182．．．甲烷化催化劑床
圖1係一具有根據本揭示內容之原料輸送系統的燃料處理組件之示意圖。
圖2係一根據本揭示內容之原料輸送系統的示意圖。
圖3係根據本揭示內容之另一原料輸送系統的示意圖。
圖4係根據本揭示內容之另一原料輸送系統的示意圖。
圖5係根據本揭示內容之另一原料輸送系統的示意圖。
圖6係根據本揭示內容之另一原料輸送系統的示意圖。
圖7係一具有根據本揭示內容之原料輸送系統的燃料電池系統之示意圖。
圖8係一具有根據本揭示內容之原料輸送系統的另一燃料處理組件之示意圖。
圖9係一燃料處理組件之另一範例的示意圖，該燃料處理組件可與根據本揭示內容之原料輸送系統一起使用。
圖10係一根據本揭示內容之燃料處理組件的示意圖，其中該氫氣-產生區域及該加熱組件兩者承接包含水及液體含碳原料之燃料射流、或進料射流。
圖11係一具有根據本揭示內容之原料輸送系統的另一燃料處理組件之示意圖。
10．．．燃料處理組件
12．．．氫氣-產生燃料處理器
14．．．產物氫氣射流
16．．．進料射流
17．．．水
18．．．含碳原料
19．．．氫氣-產生區域
20．．．射流
22．．．原料輸送系統
23．．．蒸氣重組催化劑
24．．．純化區域
26．．．富含氫氣之射流
28．．．副產物射流
30．．．隔膜
32．．．化學之一氧化碳移除組件
38．．．變壓吸附系統
60．．．加熱組件
62．．．燃燒器組件
64．．．燃料射流
66．．．燃燒射流
67．．．空氣輸送組件
68．．．殼層
70．．．隔離材料
72．．．外蓋
112．．．供給源

Claims (20)

  1. 一種氫氣-產生燃料處理組件，包括：一氫氣-產生區域，其被設計成適於承接包含至少一含碳原料之至少一進料射流，及被設計成適於由該氫氣-產生區域產生一包含當作主要成份之氫氣的混合氣體射流，該氫氣-產生區域進一步被設計成適於在一氫氣-產生之壓力範圍內操作；及一原料輸送系統，其被設計成適於將該進料射流之至少一部份輸送至該氫氣-產生區域，其中該原料輸送系統係與一包含至少該含碳原料之液體供給源相通，其中該原料輸送系統包括：一泵浦組件，其被設計成適於自該液體供給源抽取一包含至少該含碳原料之液體入口射流，且被設計成適於在氫氣-產生壓力範圍內或之上至少間歇地放出一液體出口射流，該泵浦組件具有一用於承接該液體入口射流之入口及一用於放出該液體出口射流之出口；一入口導管，該液體入口射流係經過該入口導管被抽取至該泵浦組件；一出口導管，該液體出口射流係經過該出口導管由該泵浦組件放出；一輸送導管，其與該出口導管及該氫氣-產生區域流體相通，且一輸送射流係經過該輸送導管被輸送至該氫氣-產生區域；及一失速預防機件，該失速預防機件包括：一止回閥，其被定位於該出口導管及該氫氣-產生區域之間，且被設計成適於在該泵浦組件未於該氫氣-產生壓力範圍內或之上放出該液體出口射流的時期期間，將該出口導管中之壓力與該氫氣-產生區域中之壓力隔絕；及一抽氣導管，其與該出口導管及該液體供給源、該入口導管、該泵浦組件、與一燃燒器之至少一個之間流體相通，該燃燒器與該氫氣-產生之燃料處理組件有關連，且一抽氣射流至少間歇地流動經過該抽氣導管；其中該失速預防機件被設計成適於在該泵浦組件未於該氫氣-產生壓力範圍內或之上放出該液體出口射流的時期期間減少該出口導管中之壓力。
  2. 如申請專利範圍第1項之氫氣-產生燃料處理組件，其中相對該出口導管設計該抽氣導管之至少一部份的尺寸，以於該泵浦組件未在該氫氣-產生之壓力範圍內或之上放出該液體出口射流時期期間，減少該出口導管中之壓力。
  3. 如申請專利範圍第2項之氫氣-產生燃料處理組件，其中該抽氣導管包括一孔口，相對該出口導管設計該孔口之尺寸，以於該泵浦組件未在該氫氣-產生之壓力範圍內或之上放出該液體出口射流時期期間，減少該出口導管中之壓力。
  4. 如申請專利範圍第1項之氫氣-產生燃料處理組件，其中該失速預防機件進一步包括一限制閥，該限制閥被設計成適於選擇性地允許及選擇性地限制該抽氣射流經過該抽氣導管之流動。
  5. 如申請專利範圍第4項之氫氣-產生燃料處理組件，其中該限制閥係一電磁閥。
  6. 如申請專利範圍第4項之氫氣-產生燃料處理組件，其中該限制閥被設計成適於當該出口導管中之壓力係少於該氫氣-產生之壓力範圍時允許該抽氣射流之流動經過該抽氣導管，且被設計成適於當該出口導管中之壓力係在該氫氣-產生之壓力範圍內或之上時限制該抽氣射流之流動經過該抽氣導管。
  7. 如申請專利範圍第4項之氫氣-產生燃料處理組件，其中該限制閥被設計成適於當該泵浦組件不會在該氫氣-產生之壓力範圍內或之上放出該液體出口射流時允許該抽氣射流之流動經過該抽氣導管，且其中該限制閥被設計成適於當該泵浦組件在該氫氣-產生之壓力範圍內或之上放出該液體出口射流時限制該抽氣射流之流動經過該抽氣導管。
  8. 如申請專利範圍第7項之氫氣-產生燃料處理組件，其中該限制閥係有效運作地連結至該泵浦組件，以(i)當該泵浦組件不會在該氫氣-產生之壓力範圍內或之上放出該液體出口射流時允許該抽氣射流之流動經過該抽氣導管，與(ii)當該泵浦組件在該氫氣-產生之壓力範圍內或之上放出該液體出口射流時限制該抽氣射流之流動經過該抽氣導管。
  9. 如申請專利範圍第1項之氫氣-產生燃料處理組件，其中該泵浦組件包括至少一正位移泵，該正位移泵被設計成適於在一再裝滿衝程期間承接該液體入口射流、及於一排出衝程期間放出該液體出口射流；及其中該失速預防機件被設計成適於在該正位移泵之排出衝程期間限制該抽氣射流經過該抽氣導管之流動。
  10. 如申請專利範圍第1項之氫氣-產生燃料處理組件，其中該泵浦組件包括至少一正位移泵，該正位移泵被設計成適於在一再裝滿衝程期間承接該液體入口射流、及於一排出衝程期間放出該液體出口射流；及其中該失速預防機件進一步包括一限制閥，該限制閥被有效運作地連結到該至少一正位移泵，以(i)在該至少一正位移泵之再裝滿衝程期間允許該抽氣射流之流動經過該抽氣導管，與(ii)在該至少一正位移泵之排出衝程期間限制該抽氣射流之流動經過該抽氣導管。
  11. 如申請專利範圍第1項之氫氣-產生燃料處理組件，其中該泵浦組件包括至少一正位移泵，該正位移泵具有一內室；其中該抽氣導管係在該出口導管及該至少一正位移泵的內室之間流體相通；及其中該至少一正位移泵被設計成適於在一再裝滿衝程期間承接該液體入口射流及該抽氣射流，且於一排出衝程期間放出該液體出口射流。
  12. 如申請專利範圍第1項之氫氣-產生燃料處理組件，其中該抽氣導管係整合至該泵浦組件。
  13. 如申請專利範圍第12項之氫氣-產生燃料處理組件，其中該泵浦組件包括：一正位移泵，其被設計成適於在一再裝滿衝程期間承接該液體入口射流及該抽氣射流，且於一排出衝程期間放出該液體出口射流；及一限制閥，其被設計成適於在該正位移泵之再裝滿衝程期間允許該抽氣射流之流動經過該抽氣導管，與在該正位移泵之排出衝程期間限制該抽氣射流經過該抽氣導管。
  14. 一種用於在氫氣-產生之壓力範圍內輸送原料至氫氣-產生燃料處理組件之氫氣-產生區域的方法，該氫氣-產生燃料處理組件係設計成適於由該氫氣-產生區域產生一包含當作主要成份之氫氣的混合氣體射流，該方法包括：由包含至少一含碳原料之液體供給源抽取一液體射流；在該氫氣-產生之壓力範圍內或之上至少間歇地泵吸該液體射流進入一出口導管；由該出口導管至該氫氣-產生區域輸送一包括該液體射流之至少一部份的輸送射流；在未於該氫氣-產生壓力範圍內或之上泵吸該液體射流的時期期間，將該出口導管中之壓力與該氫氣-產生區域中之壓力隔絕；及在未於該氫氣-產生壓力範圍內或之上泵吸該液體射流的時期期間，減少該出口導管中之壓力。
  15. 如申請專利範圍第14項用於在氫氣-產生之壓力範圍內輸送原料至氫氣-產生燃料處理組件之氫氣-產生區域的方法，其中減少該出口導管中之壓力包括未於該氫氣-產生壓力範圍內或之上泵吸該液體射流的時期期間，使含有該液體射流之至少一部份的抽氣射流由該出口導管轉向經過一抽氣導管。
  16. 如申請專利範圍第15項用於在氫氣-產生之壓力範圍內輸送原料至氫氣-產生燃料處理組件之氫氣-產生區域的方法，進一步包括：將該抽氣射流輸送至該液體供給源、該出口導管之上游的液體射流、及一與該氫氣產生燃料處理組件有關之燃燒器的至少一種。
  17. 如申請專利範圍第15項用於在氫氣-產生之壓力範圍內輸送原料至氫氣-產生燃料處理組件之氫氣-產生區域的方法，進一步包括：於該氫氣-產生之壓力範圍內或之上泵吸該液體射流的時期期間，限制該抽氣射流之流動經過該抽氣導管。
  18. 如申請專利範圍第15項用於在氫氣-產生之壓力範圍內輸送原料至氫氣-產生燃料處理組件之氫氣-產生區域的方法，進一步包括：於該出口導管中之壓力係在該氫氣-產生之壓力範圍內或之上的時期期間，限制該抽氣射流之流動經過該抽氣導管。
  19. 如申請專利範圍第15項用於在氫氣-產生之壓力範圍內輸送原料至氫氣-產生燃料處理組件之氫氣-產生區域的方法，其中泵吸該液體射流係藉由一包括具有內室之正位移泵的泵浦組件而變容易，且該正位移泵被設計成適於在一再裝滿衝程期間承接進入該內室之液體射流，及被設計成適於在該氫氣-產生壓力範圍內或之上於一排出衝程期間由該內室排出該輸送射流至該出口導管；且其中該方法進一步包括：於該正位移泵之再裝滿衝程期間將該抽氣射流輸送至該正位移泵之內室。
  20. 如申請專利範圍第19項用於在氫氣-產生之壓力範圍內輸送原料至氫氣-產生燃料處理組件之氫氣-產生區域的方法，其中該抽氣導管係整合至該泵浦組件。
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