板式重整器和包括这种重整器的燃料电池系统

摘要

一种重整器和具有该重整器的燃料电池系统，其中，板式重整器包括：带有分配板和燃烧板的板式燃烧反应器，分配板具有带多个用于提供氧化剂的分配孔的分配室，燃烧板具有带氧化催化剂层的燃烧室；包括用于导入被引入的燃料和水的混合燃料的通道的板式预热器，其适于利用板式燃烧反应器中产生的热能预热所述混合燃料；具有重整催化剂层的板式重整反应器，其用于从借助于板式预热器被预热的混合燃料中产生氢气；板式燃烧反应器被叠置于板式预热器和板式重整反应器之间。由于本发明的板式重整反应器具有快速传递热能和在各反应中有效利用热能的改进结构，故可进一步提高整个燃料电池系统的热效率和驱动性能，且使整个燃料电池系统的尺寸紧凑。

说明书

技术领域

本发明涉及一种板式重整器和包括这种重整器的燃料电池系统，更具体地说，在本发明涉及的这种板式重整器和包括该重整器的燃料电池系统中，燃烧反应器中的反应热被用于产生氢气，借此提高反应效率和热效率。

根据35U.S.C§119，本申请要求享有于2005年4月13日向韩国知识产权局提交并适时地转让的、流水号为10-2005-0030566、名称为“板式重整器和具有这种重整器的燃料电池系统”的原始申请的优先权，该申请的内容作为本申请的参考。

背景技术

燃料电池是一种由包含在如甲醇、乙醇或天然气之类的碳氢化合物材料中的氢和氧之间进行反应直接将化学反应能转变成电能的发电系统。

根据所使用的电解质类型，燃料电池可分为磷酸盐燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、聚合物电解质膜燃料电池和碱性燃料电池等。这些燃料电池都基于基本相同的工作原理，但燃料的类型、运行温度、催化剂和电解质等彼此却不同。

在这些燃料电池之间，与其他燃料电池相比，聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)的优点是具有优异的输出特性、低的工作温度以及快速启动和响应特性，而且其可被广泛用来作为用于机动车的移动电源、用于家用或公共场所的分配电源以及用于电子设备的小型电源等。

PEMFC包括电池堆(stack)、重整器、燃料箱和燃料泵。电池堆形成燃料电池的主体，燃料泵将燃料从燃料箱供应给重整器。重整器重整燃料以产生氢气，并将氢气供应给电池堆。因此，在PEMFC中，燃料泵将来自燃料箱的燃料供应给重整器，重整器重整燃料以产生氢气，电池堆使氢气和氧气进行电化学反应，从而产生电能。

在前述燃料电池系统中，电池堆具有由几个或十二个单元电池叠置而成的结构，所述单元电池包括膜电极组件(MEA)和与膜电极组件的相对侧紧密接触的隔板。MEA具有阳极和阴极由处于它们之间的电解质膜连接的结构。此外，通常被本领域技术人员称为双极板的隔板不仅用作分隔MEA和向MEA的阳极和阴极提供燃料电池反应所需的氢气和氧气的通路，而且还起将MEA的阳极和阴极电性串联连接的导体的作用。因此，氢气和氧气分别通过隔板被提供给阳极和阴极。在此过程中，在阳极氢气被氧化，在阴极氧气被还原，此时由于所产生的电子移动产生电能，伴随产生热量和水。

重整器是利用热能通过化学催化反应从含氢燃料中产生氢气的部件。通常，重整器包括产生热能的燃烧(combustion)反应器、利用热能从燃料中产生氢气的重整反应器、和降低氢气中所含的一氧化碳浓度的一氧化碳消除器。

然而，在传统的重整器中，燃烧反应器和重整反应器彼此分开设置，因此，需将燃烧反应器中产生的热量传递给重整反应器。由于传统的重整器的燃烧反应器和重整反应器之间不能直接进行热交换，这使得预热重整反应器的时间较长，热传递路径相对较长，等等。所以传统的重整器热效率差。

另外，由于传统重整器的燃烧反应器和重整反应器分开设置，还限制了燃料电池系统尺寸的减小。

再者，传统的燃料电池系统在系统初始启动阶段要对供给重整器的燃料单独预热，因此在预热燃料的过程中必须耗费能量，因而导致燃料电池系统的工艺效率(performance efficiency)降低。

发明内容

据此，本发明要解决的技术问题之一是提供一种板式重整器和包括这种重整器的燃料电池系统，其中，燃烧反应器中的反应热被用于产生氢气，借此提高反应效率和热效率。

本发明另一要解决的技术问题是提供一种板式重整器和包括这种重整器的燃料电池系统，其中，燃料电池系统的尺寸紧凑。

在本发明的一方面中，将板式重整器设置成使其包括：板式燃烧反应器，其包括分配板和燃烧板，分配板具有带多个用于提供氧化剂的分配孔的分配室，燃烧板具有带氧化催化剂层、用于根据通过分配板的分配孔供给的与燃料反应的氧化剂产生热能的燃烧室；板式预热器，其包括用于导入被引入的燃料和水的混合燃料的通道，该板式预热器适于用板式燃烧反应器中产生的热能预热所述混合燃料；具有重整催化剂层的板式重整反应器，其用于从借助于板式预热器被预热的混合燃料中产生氢气，所述板式重整反应器利用板式燃烧反应器的热能实现重整反应；其中，所述板式燃烧反应器被设置并叠置于板式预热器和板式重整反应器之间，用于将热能从板式燃烧反应器直接传递到板式预热器和板式重整反应器。

优选将多个分配孔均匀地分布于分配室中。

优选板式预热器包括预热板，该预热板包括位于其第一侧上、用于流过混合燃料的通道和与预热板的第一侧紧密接触、用于利用所述通道限定出通路的盖板；其中，所述板式重整反应器包括具有带重整催化剂的重整反应室的重整反应板，用于在混合燃料通过预热板的通道的同时从被预热的混合燃料中产生氢气。

盖板优选包括：用于导入氧化剂的第一氧化剂入口；用于向预热板的通道供给混合燃料的第一混合燃料供应孔；用于向燃烧板供给燃料的第一燃料入口。其中，所述预热板包括：与第一氧化剂入口连通、用于向分配板的分配室供给氧化剂的第二氧化剂入口；设置在所述通道一端、用于将导入所述通道中的混合燃料供给重整反应板的第二混合燃料供应孔；与第一燃料入口连通、用于向燃烧板提供燃料的第二燃料入口；以及用于使第二氧化剂入口、通道、第二燃料入口彼此隔离的第一密封垫。

分配板优选包括：与第二混合燃料供应孔连通的第三混合燃料供应孔；与第二燃料入口连通的第三燃料入口；以及用于使分配室、第三混合燃料供应孔、第三燃料入口彼此隔离的第二密封垫。其中，所述燃烧板包括：与第三混合燃料供应孔连通的第四混合燃料供应孔；用于排出通过燃烧室中氧化剂和燃料反应产生的反应气的第一排出孔；以及用于使燃烧室与第四混合燃料供应孔隔离的第三密封垫。

优选重整反应板包括：与第一排出孔连通的第二排出孔；用于排出通过重整室中重整反应产生的氢气的氢气排出孔；以及用于使第二排出孔与重整反应室隔离的第四密封垫。

优选板式重整器还包括设置在重整反应板下方的加热板，该加热板包括用于引入和传送在燃烧板中产生的反应气的通道。

优选板式重整器还包括设置在重整反应板下方的加热板，该加热板包括用于引入和传送燃烧板中产生的且通过第二排出孔排出的反应气的通道；其中，所述加热板包括与氢气排出孔连通的第二氢气排出孔，和用于使所述通道与第二氢气排出孔隔离的第五密封垫。

重整催化剂层优选包括粒状催化剂。

第四混合燃料供应孔和所述氢气排出孔优选包括用于防止粒状催化剂散失的网状物(mesh)。

重整催化剂层优选包括粒状催化剂。

第四混合燃料供应孔和所述氢气排出孔优选包括用于防止粒状催化剂散失的网状物。

重整催化剂层优选包括修补基面涂层的催化剂(washcoated catalysts)。

优选预热板包括具有用于引入混合燃料的第一端和具有用于将混合燃料提供给重整反应板的第一混合燃料供应孔的第二端。其中，分配板包括：位于分配室的一侧中、用于引入氧化剂的入口；和与第一混合燃料供应孔连通的第二混合燃料供应孔。其中，所述燃烧板包括：入口；设置在燃烧室的相对侧的相应出口；及与第二混合燃料供应孔连通的第三混合燃料供应孔；其中，重整反应板包括：与第三混合燃料供应孔连通的重整反应室；及位于重整反应室一侧中、用于排出重整后的氢气的排出孔。

所述第一混合燃料供应孔、第二混合燃料供应孔和第三混合燃料供应孔优选分别包括多个第一混合燃料供应孔、多个第二混合燃料供应孔和多个第三混合燃料供应孔。

盖板、预热板、分配板、燃烧板和重整反应板优选通过它们的被焊接的边缘彼此连接。

重整催化剂优选包括粒状催化剂。

第三混合燃料供应孔优选包括设置在其排出孔中、用于防止粒状催化剂散失的网状物。

重整催化剂层优选包括粒状催化剂。

第三混合燃料供应孔优选包括设置在其排出孔中、用于防止粒状催化剂散失的网状物。

重整催化剂层优选包括修补基面涂层的催化剂。

盖板、预热板、分配板、燃烧板优选相对于重整反应板对称地设置于上部和下部。

在本发明的另一方面中，提供的燃料电池系统包括：利用热能通过化学催化反应从含氢燃料中产生氢气的重整器；至少一个用于通过氢气和氧的电化学反应产生电能的发电体；用于向重整器供应燃料的燃料源；以及用于向发电体供应氧化剂的氧化剂源；其中，所述重整器包括：板式燃烧反应器，其包括分配板和燃烧板，分配板具有带多个用于提供氧化剂的分配孔的分配室，燃烧板具有带氧化催化剂层、用于根据通过分配板的分配孔供给的与燃料反应的氧化剂产生热能的燃烧室；板式预热器，其包括用于导入被引入的燃料和水的混合燃料的通道，该板式预热器适于用板式燃烧反应器中产生的热能预热所述混合燃料；具有重整催化剂层的板式重整反应器，其用于从借助于板式预热器被预热的混合燃料中产生氢气，所述板式重整反应器利用板式燃烧反应器的热能实现重整反应；其中，所述板式燃烧反应器被设置并叠置于板式预热器和板式重整反应器之间，用于将热能从板式燃烧反应器直接传递到板式预热器和板式重整反应器。

附图说明

通过下面结合附图对本发明进行的详细描述，本发明的其它附加优点将更为清楚，附图中相同的附图标记表示相同或相似的部件。附图中：

图1是本发明一实施方式的燃料电池系统的示意图；

图2是本发明第一实施方式的重整器的分解透视图；

图3是图2所示的重整器中空气和燃料的流动状况图；

图4是本发明第二实施方式的重整器的分解透视图；

图5是图4所示的重整器中空气和燃料的流动状况图；

图6A和6B是传统的燃烧反应器及其温度分布图；

图7A和7B是本发明一实施方式的燃烧反应器视图及其温度分布图；

图8是本发明第三实施方式的重整器的分解透视图；

图9是图8所示的重整器中空气和燃料的流动状况图；

图10是本发明第三实施方式的重整器中空气和燃料的流动状况示意图。

具体实施方式

以下参考附图详细描述本发明的示例性实施方式。

图1是本发明一实施方式的燃料电池系统的示意图。

在本发明一实施方式的燃料电池系统100中，用于产生电能的燃料可理解为以箭头表示的含氢燃料，如甲醇、乙醇或天然气，就广义而言，水和氧也被称为燃料。为方便起见，下文中以箭头表示的液态燃料被称为燃料，而液态燃料和水的混合物被称为混合燃料。

此外，燃料电池系统100可以采用储存在分开的储存部分中的纯氧气作为与燃料中所含的氢发生反应的氧燃料，或者采用含氧的空气。下面描述用空气作为氧燃料的实例。

参见图1，燃料电池系统100包括从液态燃料中产生氢气的重整器200、通过氢气和氧之间的反应将化学反应能转变为电能的电池堆10、向重整器200供应燃料的燃料供应部分50、以及向电池堆10和重整器200供应氧的氧供应部分70。

例如，燃料电池系统100采用PEMFC系统，其通过重整器200从混合燃料中产生氢气，并将氢气供给电池堆10，借此利用氢和氧之间的电化学反应产生电能。

燃料供应部分50包括：用来储存液态燃料的第一贮存箱51、用来储存水的第二贮存箱53、以及连接到第一和第二贮存箱51和53两者的燃料泵55。此外，氧供应部分70包括提供具有预定压力的空气的空气泵71。

图2是本发明第一实施方式的重整器的分解透视图，图3示出了图2所示的重整器中空气和燃料的流动状况。

根据第一实施方式，如图2所示，重整器200具有将板式反应器叠置而成的结构，其包括：通过氧化剂与燃料反应产生热能的燃烧反应器；利用燃烧反应器产生的热能预热由燃料和水组成的混合燃料的预热器；在混合燃料通过预热器的同时，利用燃烧反应器产生的热能通过重整反应从被预热的混合燃料中产生氢气的重整反应器。

预热器包括预热板220和盖板210，预热板形成有使混合燃料在该板的第一侧上流动的通道222，盖板与预热板220的第一侧紧密接触并利用通道222形成通路。

通道222呈狭长形，使燃料和水在其中能充分混合。通道222具有矩形弯曲形状。

根据本发明的第一实施方式，盖板210形成有第一混合燃料供应孔212，混合燃料通过该孔被导入通道222。第一混合燃料供应孔212被形成为当盖板210与预热板220叠置时第一混合燃料供应孔212与通道222的第一端连通，因此，混合燃料通过第一混合燃料供应孔212被导入通道。此外，在通道222的第二端形成有第二混合燃料供应孔224，致使混合燃料从通道222流到重整反应板250。

优选设置多个第二混合燃料供应孔224，以使混合燃料能流畅地流动。根据本发明的第一实施方式，设有两个第二混合燃料供应孔224。

此外，如图2所示，使通道222的第二端弯曲并从其中心分支，以使混合燃料均衡地流向两个第二混合燃料供应孔224。

另外，使氧化剂和燃料彼此发生反应并产生热能的燃烧反应器被设置在预热板220的下方。燃烧反应器包括分配板230和燃烧板240，分配板具有带多个分配孔231a的分配室231，通过这些分配孔可均衡地分配输入的氧化剂，燃烧板具有形成有氧化催化剂层246的燃烧室241，通过分配板230的分配孔231a供给的氧化剂与燃料反应时，在燃烧室中产生热能。

根据本发明一实施方式，用空气作为氧化剂。为了向燃烧反应器提供氧化剂，盖板210形成有使导入的氧化剂流过的第一氧化剂入口211，而预热板220形成有与第一氧化剂入口211连通的第二氧化剂入口221，通过该入口将氧化剂供给分配板230的分配室231。

为了向燃烧板240提供燃料，盖板210形成有第一燃料入口213，而预热板220形成有与第一燃料入口213连通的第二燃料入口223，通过该入口将燃料供给燃烧板240。此外，分配板230形成有与第二燃料入口223连通的第三燃料入口233，通过该入口将燃料供给燃烧板240的燃烧室241。

延伸分配室231，该分配室具有预定角度，以导引来自第二氧化剂入口221的待分配的氧化剂。分配孔231a被无规则地设置在分配室231中。

根据基于流入燃烧板240的燃烧室241的燃料的流量或流速的反应条件可改变分配孔231a的位置、直径和数量。

氧化剂流入分配室231并在分配室中散开，然后，其通过形成于分配室231的底部上的多个分配孔231a流进燃烧板240的燃烧室241。分配孔231a被分布在分配室231的底部上，因此，可使氧化剂和燃料在燃烧板240的整个燃烧室241中彼此发生反应，借此产生热量。

在该燃烧反应器中，提供氧化剂的分配孔231a被分布在分配室231的底部上，因此可在整个燃烧室241内进行燃烧反应。于是，可对作为非常快速的放热反应的燃烧反应进行控制，以防止出现辐射最强点(hot spots)，因此，燃烧热可均匀分布于燃烧室241中。

预热板220包括：对流过氧化剂的第二氧化剂入口221进行密封的第一密封垫225；流过混合燃料的通道222；使提供给燃烧板240的燃料流过的第二燃料入口223，借此可使第二氧化剂入口221、通道222和第二燃料入口223彼此密封。

利用第一密封垫225可防止氧化剂、混合燃料和燃料相互混合。第一密封垫225具有矩形形状。优选设置三个第一密封垫225，以分别密封第二氧化剂入口221、通道222和第二燃料入口223。

如图2所示，根据本发明一实施方式，设有多个第一密封垫225。当然，本发明不限于此。也可选择为将第一密封垫形成为单一体。

同样，分配板230包括使分配室231、第三混合燃料供应孔234和第三燃料入口223彼此密封的第二密封垫235。

优选设置三个第二密封垫235，以分别密封分配室231、第三混合燃料供应孔234和第三燃料入口233。此外，可将第二密封垫235形成为单一体。

再者，可将燃烧板240的燃烧室241形成为具有用以排出流过的氧化剂和燃料的反应气的第一排出孔242和第四混合燃料供应孔244，通过该混合燃料供应孔将来自形成于通道222的第二端中的第二混合燃料供应孔224的混合燃料经由第三混合燃料供应孔234提供给重整反应板250。

于是，燃烧板240包括使燃烧室241与第四混合燃料供应孔244密封的第三密封垫245。

另外，重整反应板250被设置在燃烧板240的下方，所述重整反应板具有形成有重整催化剂层256的重整反应室251，用于在混合燃料通过预热板220的同时从被预热的混合燃料中产生氢气。

重整反应室251与第四混合燃料供应孔244连通，并接收被预热的混合燃料。提供到重整反应室251的混合燃料通过重整催化剂层256被重整。

根据本发明第一实施方式，预热板220的通道222和重整反应板250彼此连通，因此可将在通过预热板220的通道222的同时被预热的混合燃料供给重整反应板250的重整反应室251。

在本发明一实施方式的具有这种结构的板式重整器中，燃烧板240被设置并叠置在预热板220和重整反应板250之间，使燃料在燃烧反应器中被氧化时产生的热能直接传递到预热板220和重整反应板250，借此对燃料进行预热。

另外，在本发明一实施方式的板式重整器中，预热板220与燃烧反应器的分配板230的上表面接触，致使在将混合燃料提供给重整反应板250之前借助于在燃烧反应器中的燃烧反应产生的热量对混合燃料进行预热。此外，是吸热反应的重整反应所需的热量可通过与重整反应板250的上表面接触的燃烧板240的燃烧反应获得。

在该燃烧反应器中，提供氧化剂的分配孔231a被分布成可使整个燃烧室241都能进行燃烧反应。据此，可向整个燃烧室241均匀地提供蒸气重整反应(vapor reforming reaction)所需的热量，因而可在整个重整反应板250上均一地进行重整反应。重整反应板250上形成有与第一排出孔242连通的第二排出孔252，重整反应室251形成有排出由重整反应产生的氢气的氢气排出孔254。此外，重整反应板250包括第四密封垫255，以使第二排出孔252与重整反应室251密封。

另外，根据本发明第一实施方式，在重整反应板250下方还附加设有加热板260。加热板260形成有通道262，通过该通道可引进来自燃烧板240的反应气。

加热板260形成有与氢气排出孔254连通的第二氢气排出孔261，该加热板包括使通道262与第二氢气排出孔261密封的第五密封垫165。

通道262的第一端具有反应气供应孔263，通过该孔将反应气提供给电池堆。

根据本发明的带有加热板260的第一实施方式，来自燃烧板240的反应气将热量传给重整反应板250，借此可促进重整反应。

在具有这种结构的板式重整器中，重整催化剂层256填充有粒状催化剂，以简化复杂的催化剂敷覆工艺。

为了防止粒状催化剂散失，优选用网状物253覆盖第四混合燃料供应孔244或氢气排出孔254。

将网状物253成型为呈丝网状(net)。第四混合燃料供应孔244或氢气排出孔254具有的结构可包括突起或肋，以将网状物253保持在第四混合燃料供应孔244或氢气排出孔254上。

也可用粒状催化剂填充氧化催化剂层246。

根据本发明一实施方式，燃烧反应器和重整反应器填充有粒状催化剂。当然，本发明不限于此。也可选择在其上敷覆催化剂而形成氧化催化剂层246和重整催化剂层256。

此外，还有多种敷覆催化剂的方法。例如，修补基面涂层的方法可薄薄地形成催化剂层，因此可减少催化剂量，借此可使重整器尺寸紧凑并提高传热效率。

再者，根据本发明一实施方式的板式重整器附加包括选择的燃烧反应{Preferential Oxidation(PROX)reactor}，以去除重整反应中所产生的如一氧化碳之类的副产物。

可将PROX反应器设置在重整器外侧，或与加热板260相连并一体地设置在重整器内。当然，本发明不限于此。

在具有这种结构的板式重整器中，如图3所示，通过预热板220的通道222使燃料和水混合，并利用燃烧反应器中的燃烧反应所产生的热量使混合燃料和水预热。然后，将已预热的混合燃料经第二混合燃料供应孔224、第三混合燃料供应孔234和第四混合燃料供应孔244提供给重整反应板250。

接着，利用与重整反应板250的上表面接触的燃烧板240中燃烧反应的燃烧热对提供给重整反应板250的重整反应室251的混合燃料进行重整。

如此一来，在本发明一实施方式的板式重整器中，重整反应器、燃烧反应器和预热器都被形成为板状并被叠置，借此可有效地控制反应热。

此外，用于提供氧化剂的分配孔231a被分布在分配室231的底部上，因此，可在整个燃烧室241内进行燃烧反应。所以，可对非常快速的放热反应的燃烧反应进行控制，以防止出现辐射最强点。

还可向整个燃烧室241均匀地提供蒸气重整反应所需的热量，因此，可在整个重整反应板250上均一地进行重整反应。

在第一实施方式中，将重整反应室251形成在重整反应板250中，当然本发明并不限于此。也可选择形成微小通道以代替重整反应通道251。若形成微小通道，反应器的尺寸和催化剂的用量可大大减少。

图4是本发明第二实施方式的重整器的分解透视图，图5是图4所示的重整器中空气和燃料的流动状况图。根据本发明第二实施方式，重整器包括：预热板320，其形成有使混合燃料在该板的第一侧上流动的通道321；盖板310，其与预热板320的第一侧紧密接触并利用通道321形成通路；分配板330，其具有带多个分配孔331a的分配室331，通过这些分配孔可均衡地分配输入的氧化剂；燃烧板340，其具有形成有氧化催化剂层345的燃烧室341，通过分配板330的分配孔331a供给的氧化剂与燃料反应时，在其中产生热能；重整反应板350，其具有形成有重整催化剂层355的重整反应室351，以便在混合燃料通过预热板320的通道321的同时从被预热的混合燃料中产生氢气。

通过将盖板310、预热板320、分配板330、燃烧板340和重整反应板350的边缘焊接使它们连接在一起。

在预热板320中，通道321具有用作入口321a的第一端和用作第一混合燃料供应孔322的第二端，混合燃料通过所述入口引入，混合燃料通过所述第一混合燃料供应孔被提供给重整反应板350。

在分配板330中，分配室331包括使氧化剂通过而被引入的入口334和与第一混合燃料供应孔322连通的第二混合燃料供应孔332。

在燃烧板340中，燃烧室341形成有燃料入口344、在其对侧与之相应的燃料出口343和与第二燃料供应孔322连通的第三混合燃料供应孔342。

重整反应板350包括与第三混合燃料供应孔342连通的重整反应室351。重整反应室351的一侧形成有排出孔352，以排出重整后的氢气。

优选设有几个第一混合燃料供应孔322、几个第二混合燃料供应孔332和几个第三混合燃料供应孔342。

优选用粒状催化剂填充氧化催化剂层345和重整催化剂层355。为防止粒状催化剂散失，优选用网状物(未示出)覆盖第二混合燃料供应孔332或第三混合燃料供应孔342。此外，也可用网状物(未示出)覆盖燃料入口344、燃料出口343和排出孔352。

本发明第二实施方式的具有这种结构的重整器的工作状况如下。

氧化剂通过入口334被引入分配板330，然后经设置于分配室331上的分配孔331a供给燃烧板340。

同时，将燃料供给燃烧板340，借助于通过燃烧板340的氧化催化剂层的氧化催化反应液体燃料和氧化剂发生反应。通过此过程液体燃料和空气通过氧化催化反应被消耗(burn)，借此产生反应热。

反应热被传给与分配板330接触的预热板320并对在预热板320的通道321中流动的混合燃料进行预热。

此时，使已预热的混合燃料经第一混合燃料供应孔322、第二混合燃料供应孔332和第三混合燃料供应孔342供应给重整反应板350。

燃烧板340直接与重整反应板350的上表面接触，重整反应板350接收来自燃烧板340的反应热，于是，在反应器351中借助于重整催化剂层355重整混合燃料，借此生成含一氧化碳和氢的氢气。

根据本发明第二实施方式，用于提供氧化剂的分配孔331a被分布在分配室331的底部上，因此，可在整个燃烧室341内进行燃烧反应。所以，可对非常快速的放热反应的燃烧反应进行控制，以防止出现辐射最强点，而且还可将蒸气重整反应所需的燃烧热均匀地分布于整个燃烧室341。

下面将对具有分配板330的燃烧反应器与传统的燃烧反应器进行仔细比较。

图6A和6B是传统的燃烧反应器及其温度分布图，图7A和7B是本发明一实施方式的燃烧反应器的视图及其温度分布图。传统的燃烧反应器(参见图6A)具有空气和燃料通过一个入口引入的结构。

也就是说，燃烧室的真空区(empty space)填充有催化剂，空气和燃料同时被引入。在传统的燃烧反应器中，如图6B所示，温度分布的模拟结果表示最高温度为2040K，最低温度为300K，因此，ΔT是1740K。

具体而言，在传统的燃烧反应器中，在引入空气和燃料的入口周围的温度高达2040K，其温度提高到接近出口的温度。于是，形成约300K的大的低温区。因此，这意味着在入口附近将进行非常快速的放热反应，即燃烧反应。

所以，在传统的燃烧反应器中，局部区域的温度提高，以至于出现高温的辐射最强点，且使催化反应的效率降低。

另一方面，如图7A所示，本发明一实施方式的燃烧反应器另外包括分配板和燃烧板，因此可分开供给空气和燃料。此外，通过形成于燃烧板上的分配孔可将空气均衡地供给燃烧板，所以，可在整个燃烧板上进行燃烧反应。

在本发明一实施方式的燃烧反应器中，如图7B所示，温度分布的模拟结果表示最高温度为1490K，最低温度为300K，因此，ΔT是1190K。

燃烧板的入口内和燃烧室的内部温度显示出最低温度为300K，在953K至1490K的温度范围内进行燃烧反应，所以整个燃烧反应器的温度几乎相等。

于是，根据本发明一实施方式，采用形成有分布孔的分布板，可使温度偏差大大减小，且使辐射最强点的温度降低。因此，温度分布均匀，不仅可抑制侧向反应而且还可使辐射最强点分散。

图8是本发明第三实施方式的重整器的分解透视图。盖板410、预热板420、分配板430和燃烧板440相对于重整反应板450对称地被设置于上部和下部。

也就是说，盖板410、预热板420、分配板430和燃烧板440被叠置在重整反应板450之上。此外，盖板490、预热板480、分配板470和燃烧板460以相反的顺序被叠置在重整反应板450之下。这样，这些板相对于重整反应板450可对称地被叠置于上部和下部。

根据本发明第三实施方式，在重整反应板450上方和下方设置热源，因此，可更平稳地进行重整反应。再者，用于混合燃料的通道或用于提供氧化剂的构件具有与第二实施方式相同的结构，在此不再赘述。

采用本发明第三实施方式所述结构的板式重整器，其燃料电池系统的运行如下。

首先，在初始启动时驱动燃料泵55，将贮存在第一贮存箱51中的液体燃料提供给燃烧板340。此时驱动空气泵71，以将空气供给分配板330的内部空间。

借助于通过燃烧板340的氧化催化剂层的氧化催化反应，液体燃料和空气发生反应。通过此过程液体燃料和空气通过氧化催化反应被消耗，借此产生反应热。反应热被传给预热板320和重整反应板350。

驱动燃料泵55，以将贮存在第一贮存箱51中的液体燃料和贮存在第二贮存箱53中的水提供给预热板320。由液体燃料和水组成的混合燃料流过预热板320的通道321，由于预热板320和分配板330接触，混合燃料可被燃烧板340的热量预热。

使已预热的混合燃料经第一混合燃料供应孔322、第二混合燃料供应孔332和第三混合燃料供应孔342供应给重整反应板350。混合燃料在流过重整催化剂层355的同时吸收热量，此时混合燃料在重整反应室351中通过重整催化剂层355重整混合燃料，借此生成含一氧化碳和氢的氢气。

将所生成的氢气供给电池堆10，同时驱动空气泵71，将空气供给电池堆10。

氢气通过隔板的氢通路被提供给MEA的阳极，而空气通过隔板的空气通路被提供给MEA的阴极。

通过氧化反应阳极将氢气还原成电子和质子(氢离子)，然后，质子通过电解质膜迁移到阴极，而电子通过隔板而不是电解质膜迁移到相邻MEA的阴极。电子的流动产生电流，还产生作为副产物的热量和水。

如上所述，本发明提供了一种板式重整器和包括该重整器的燃料电池系统，在这种重整器中，在分配室的底部上分布有提供氧化剂的分配孔，因此可在整个燃烧室内进行燃烧反应，而且可对非常快速的放热燃烧反应进行控制，可避免辐射最强点，还可将燃烧热分散到整个燃烧室，借此可获得均一的重整反应。

另外，本发明一实施方式的重整器具有快速传递热能和在各反应中有效利用热能的改进结构，因此，可进一步提高整个燃料电池系统的热效率和驱动性能，而且整个燃料电池系统的尺寸紧凑。

尽管上面已结合一些示例性实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员应懂得本发明并不限于所公开的实施方式，反之，本发明涵盖了落入所附权利要求的构思和保护范围内的各种改型。