噴射腔催化加熱器的製作方法

2023-06-01 00:30:16

專利名稱：噴射腔催化加熱器的製作方法
技術領域：
本發明大體上涉及加熱系統，且具體地涉及催化加熱系統，其經由在具有多孔催化壁的腔內的氧化反應產生熱和電。
背景技術：
液體供料的加熱系統的早期發明包括油燈和蠟燭。每個早期的液體供料的加熱系統將燃料芯吸(wick)燃料可蒸發和燃燒的區域。油和煤油燈可直接使用燈芯。酒精燈、特別是甲醇燃燒器需要到燈芯的額外的導熱體和套管，以便輸送足夠的熱以預熱燃料和將汽化的燃料引導至燃燒區。在沒有圍繞酒精燈的這樣的導熱體和套管的情況下，燃料、火焰鋒或等離子體燃燒相關聯的燈芯。近來，已出現清潔地燃燒酒精而不是其他碳氫化合物諸如油和煤油的需求。這樣的酒精可來源於也稱為「生物燃料」的廢料或者由「替代性能源」製成。燃燒酒精而不是碳氫化合物具有多個優點。例如，甲醇燃燒沒有煙、菸灰和氣味。 與煤油對比，酒精燃料燃燒較冷，並且能用水熄滅。甲醇與酒精在合適的催化劑上自行起動催化燃燒，並產生基本完全的燃燒。另一方面，催化的碳氫化合物燃燒器通常需要用於催化劑的預熱步驟。在燃燒酒精而不是碳氫化合物中的這樣的優點允許低的成本以及燃料有效的加熱器。鑑於上文，本發明的各種示例性實施例獲得用於空間加熱的有效的燃燒加熱器和傳熱。其他各種和類似的應用同樣可由本發明的示例性實施例而產生。將燃料和空氣從分開的路線擴散到燃料中而不是將空氣與燃料混合到一起然後到達催化劑的機制導致顯著改善的燃燒情形。在腔內將燃料與空氣混合在一起用於燃燒的常規的燃燒器可導致燃料和空氣的不穩定和爆炸性燃燒。通常，常規燃燒器的腔越大，則相關聯的爆炸越強。這可導致燃燒器疲勞以及災難性的結果，諸如加熱器破裂。已發現，燃料空氣混合物可隨時間變化，這在重建火焰時可導致火焰鋒損耗和爆炸。這在來自兩種反應物流的精煉廠或催化反應系統的尾氣的燃燒中尤其成問題。為了避免這些可能的災難，在本發明的各種示例性實施例中，燃料與空氣被多孔的催化床分開。燃料與空氣通過多孔的催化床彼此互相擴散，並且理想的是，沒有顯著的充滿空氣燃料混合物的非催化的腔。在本發明中，令人驚訝地發現，在多孔的催化床內具有腔存在降低的成本和操作的優點，並且等離子體在這樣的腔內形成。燃料和空氣通過多孔的催化床的互相擴散對於分子在催化劑上獲得對於所有存在的分子相等的高的佔位時間，而不是通過催化床的強制流動中的情形。在後者中，通過隨機的多孔催化床的也稱為「流線流」或「非擴散地驅動」的質量流的層流導致氣體成分徑向地沿流動通道的不均勻性、以及不均勻的流動分布，使得較大的通道流支配吞吐量，並且其中的流率可能足夠高以阻止到催化部位的足夠的擴散從而使燃料和空氣的一部分催化地起反應。因此，一些燃料空氣混合物可在不互相作用的情況下經過催化表面，並產生不完全燃燒。對獲得完全燃燒說來重要的是，在催化床內，互相擴散的催化燃燒可獲得從內部腔最高的溫度梯度並然後向外部降低。本發明已發現，如果催化床的外表面在氧對甲醇燃料具有化學計量過量的情況下保持低於400°C至200°C (攝氏度)，並且巖棉/催化床均勻地催化活性，則未燃燒的燃燒產物可降低到10，000份中的1 份或者我們的測量裝備的極限。取決於通過分開的催化床壁的互相擴散的該過程，新的加熱器發明不需要風扇或泵。新的發明可使用對流氣流和/或噴射，以容許分布方式的燃料蒸汽或空氣，導致簡單、安靜、清潔燃燒和穩健的加熱器系統。面對氣流的熱的催化表面還可充分氧化，從而當空氣流中的諸如碳氫化合物和一氧化碳的氣體流過加熱器時消除所述氣體。可與加熱器進氣口耦聯的另外的裝置是空氣過濾器、靜電空氣過濾器、光催化空氣過濾器、吸收器、吸附器、洗滌器、類似的裝置或用於排氣的水冷凝器和/或二氧化碳捕集器。 可使用布置有加熱器的香味和香料發射器，並且有些高分子量的示例可穿過未氧化的加熱器並因此可生成燃料的添加劑。該加熱器系統還可與在此以參考的方式併入的未決的美國專利申請No. 10/492018的膜催化加熱器結合使用。

發明內容
本發明的各種示例性實施例包括催化加熱器，該催化加熱器包括一個或多個燃料儲存器；連接至一個或多個儲存器的一根或多根管道；連接至該一根或多根管道並被引導到腔中的一根或多根多孔管，並且所述腔由多孔的催化壁界定，該多孔的催化壁與氧化劑氣體擴散接觸，以獲得與來自所述一根或多根多孔管的燃料催化燃燒。氧化可在多孔的催化壁上出現在從多孔的催化壁外面擴散的催化劑分子與腔內朝催化壁擴散的等離子體之間。等離子體由經由所述一根或多根多孔管釋放的汽化燃料形成，使得氧化產生熱。


在以下結合附圖的詳細說明中描述本發明的隨著說明的進行將變得更顯而易見的各種示例性實施例，其中
圖1是根據本發明的示例性實施例的噴射腔加熱器和加燃料系統的剖面視圖的圖示。圖2是根據本發明的示例性實施例具有流量控制閥、毛細管網絡、熱管、氣體產物傳感器和風扇的噴射腔加熱器的剖面視圖的圖示。圖3是根據本發明的示例性實施例的加熱器系統的剖面視圖的圖示，其中加熱器系統應用熱管或流體流動系統。圖4是根據本發明的示例性實施例的催化床中的催化反應梯度的剖面視圖的圖
7J\ ο圖5是根據本發明的熱燃料電池的示例性實施例的剖面視圖的圖示。圖6是示出根據本發明的示例性實施例的照明或電器系統的圖示。圖7是根據本發明的示例性實施例具有預熱裝置的噴射腔加熱器和加燃料系統的特寫剖面視圖的圖示。
附圖標記說明
參考附圖，相似的附圖標記遍及所有附圖表示相似的元件。以下是附圖標記和相關聯的元件的列表 1催化床腔， 2催化床， 3多孔管， 4壓縮配件， 5沸騰燃料，
6 一根或多根小的毛細管， 7熱差膨脹致動安全閥， 8蠟型致動器， 9閥封，
10熱差膨脹致動恆溫閥，11蠟型致動器與閥座，12燃料管線，13重力自流進料箱，14燃料水平啟動開關，15浮子，16軌道，17減壓閥通風孔，18入口管線，19出口管線，20熱電堆，21熱電堆電插座，22散熱器，23煙囪，24絕緣層，26電二極體，27電能源，28蠕動泵，29燃料管，30主燃料儲存器，31燃料，32燃料入口和通氣帽，33氣流通道，34多孔管出口，35電線，36燃料過濾器，37氣體入口噴嘴，38蠟型膨脹元件，
39熱啟動閥，
40氣體供應管，
41小直徑燃料供給管，
43進氣口，
77 電池，
87三通流量閥，
88第一多流率毛細流量限制管，
89第二多流率毛細流量限制管，
90下熱管，
91第一側前管，
92第二側前管，
94風扇，
95燃燒電子傳感器，
97密封管，
150地平面，
151進氣口，
152氣孔蓋，
153出氣口，
154平板，
155熱管，
159熱交換器壁，
169流體儲存器，
170冷卻劑泵，
171流體流動管，
203流體迴路，
206外不鏽鋼罩，
207巖棉床，
211電連接，
213燈芯，
214冷凝，
216工作流體，
219傳導層，
218電絕緣層，
220銅或鋁塊，
223管道迴路，
225小直徑孔，
229熱管，
230內不鏽鋼罩，251源儲存器，253空氣電極，254Nafion 膜，255燃料電極，256燃料輸送膜，261不鏽鋼罩，262罩接觸，264催化床的內表 272熱管儲存器，274燃料獨立熱管，275氫氣，280流阻管，284熱交換儲存器，285閥，289燃料歧管，291熱管，300燃料電池，301止回二極體，302電容器，303電功率控制器，304發光二極體，305電扇，306電視，307第一開關，308第二開關，309第三開關，340預熱裝置。
具體實施例方式圖1是根據本發明的示例性實施例的噴射腔加熱器和加燃料系統的剖面視圖。在該示例性實施例中，主要部件包括催化燃燒器、燃料分配系統、流量控制系統和燃料箱系統。圖示的催化燃燒器具有圍繞催化床腔1的催化床2和煙囪23。燃料分配系統由多孔管3、壓縮配件4、一根或多根毛細管6和氣體入口噴嘴37組成。流量控制系統由閥封 9、蠟型致動器與閥座11以及燃料過濾器36組成。燃料箱系統被圖示成由燃料管線12、重力自流進料箱13、入口管線18、蠕動泵觀和燃料管四組成。還可存在到蠕動泵觀、熱電堆 20和優選地以可充電電池的形式的電能源27的一根或多根電線35。在示例性實施例中，加熱器通過由燒結粉末不鏽鋼形成一根或多根多孔管3構成。儘管在此使用術語「多孔管」，但管只需具有一個出口孔。因此，遍及詳細說明為了簡潔起見，術語「多孔管」用於與「具有至少一個出口孔的管」可互換以使得比較容易理解。在優選實施例中，這些多孔噴射具有大約0. 5微米的有效平均孔徑。一根或多根多孔管3的其他成分例如包括陶瓷、金屬的布置、玻璃或陶瓷毛細管、它們的組合。編織纖維基體同樣可適於所述一根或多根多孔管。優選的是，該一根或多根多孔管3具有大約0. 125英寸的內徑和大約0. 25英寸的外徑。在示例性實施例中，該一根或多根多孔管3被切割至距附接的配件連接大約5cm的長度。壓縮配件4附接至該一根或多根多孔管3。壓縮配件例如可由銅或黃銅組成。在圖1圖示的示例性示例中，存在兩根多孔管3。多孔管3和相關聯的管件通常布置成具有從底部的燃料入口，並且該一根或多根多孔管大致向上定向，多孔管出口 34位於向上的位置。該示例性定向對於保持壓縮配件4、小直徑的燃料供給管41和燃料管線12 中的燃料31是優選的，直到加熱器開始汽化燃料為止，並且在其中大致限制燃料通過多孔管出口 34簡單地倒出。優選實施例中的壓縮配件4具有直角彎頭，於是如圖1所示用大約0. 25英寸外徑的管道與另一多孔管形成大致的T形。壓縮配件4和小直徑燃料供給管41大致限制到該一根或多根多孔管的流率，並連接至熱差膨脹致動安全閥7、蠟型致動器和閥封9。熱差膨脹致動安全閥優選地安裝在催化加熱器的周緣架上。這樣的安裝提供從催化加熱器到熱差膨脹致動安全閥的足夠的傳熱，以允許熱差膨脹致動安全閥從催化床2的加熱打開，並使用傳熱煮沸燃料5以保持熱差膨脹致動安全閥打開。優選的是，熱差膨脹致動安全閥是熱膨脹閥，其在大約63°C時打開，並在大約46°C時通過離開閥座9的蠟型致動器8關閉。起動加熱器燃料輸送系統可形成有大約0. 010英寸的內徑、0. 0625英寸的外徑和靠著催化床2的內部底表面放置的所述一根或多根小的毛細管6。這樣的毛細鋼管可由不鏽鋼形成。催化床可由散布在陶瓷纖維或巖棉床上的鉬及其他催化材料形成。遍及催化床可散布按重量計算塗有1%的鉬的多個氧化鋁球，以獲得熱點起動。該一根或多根小的毛細管6連接至燃料管線12。該一根或多根小的毛細管6可具有有限的流率，該有限的流率由通過一根或多根小的毛細管的層流阻力、並由燃料31進入所述一根或多根小的毛細管6的壓力決定。通過所述一根或多根小的毛細管6、小直徑的燃料供給管41、燃料管線12和出口管線19的流阻還可取決於來自重力自流進料箱13的壓力形成加熱器系統的功率上限。 如果所述一根或多根小的毛細管6和/或小直徑的燃料供給管41中的溫度超過燃料31的沸點，並且燃料沸騰，則由於沸騰的燃料5具有明顯較高的體積和流速以及在其中改變通過所述一根或多根毛細管的阻力效應，所以加燃料速率顯著下降至燃料輸送速率的粗略地大約5%。輸送的層流燃料(流體)流率與穿過特定的管的燃料的壓力(P)、特定的管的半徑 (r)、特定的管的長度(1)、特定的燃料的粘度(μ)和流體的密度(P)的數學關係如下
燃料輸送速率=P * π *P*r4/ (8* μ *1)。該層流阻力機制可用作對加熱器的自我溫度限制效應，使得當燃料在所述一根或多根小的毛細管6和小直徑的燃料供給管41中沸騰時，燃料流率降到大致20分之一， 並且加熱器將自我限制。該效應是由於液體燃料的體積在海平面氣壓下在大約65°C時從大約.79gm/ml變成大約0. 00114gm/ml。這導致低693倍的體積變化。燃料的粘度在65°C時從液體大約0. 00403泊的μ (液體)變成甲醇氣體大約0. 000135泊的μ (氣體)。因此，估計燃料輸送速率對於除以液體燃料的燃料輸送速率的氣流降到1/23. 2倍。 燃料輸送比=氣體燃料輸送/液體燃料輸送=P (氣體)*μ (液體)/(Ρ (液體)*μ (氣體))=0. 04308=1/23. 2。在所述一根或多根多孔管3中，燃料31可以以一流率流過所述一根或多根多孔管的小的壁孔，該流率可通過使相等的小孔數量乘以由所述一根或多根多孔管中的燃料的高度形成的燃料輸送速率和壓頭來數學地建模。當燃料被完全或基本汽化時，通過小孔的燃料流量顯著減小，並且流量由通過多孔管出口 34的流量控制。本質上，在燃料的一些流量和擴散通過所述一根或多根多孔管3的小壁孔出來的同時，通過所述一根或多根多孔管的流量則由從多孔管出口 34出來的射流控制。這樣的射流可根據需要節流或調節。通過小壁孔的燃料的流在所述一個或多根多孔管3的一側上可被催化地或等離子體地燃燒或重整，在其中保持所述一根或多根多孔管被加熱以將熱傳遞到燃料中從而保持燃料沸騰和通過供應燃料31的汽化熱傳遞到蒸氣流。儘管多孔管出口在附圖中被圖示成打開的，但多孔管大致可被覆蓋或蓋帽，使得燃料的流必須逸出通過小壁孔而不通過多孔管出口。另外，儘管多孔管被圖示成處於大致豎直的方向，但多孔管可相對於加熱器的基部設置成大致水平或者在大致豎直與大致水平的位置之間的任一位置。因此，所述一根或多根多孔管的側面在空氣(氧)處於化學計量過量時可被覆蓋在等離子體或熱等離子體中，並且還可在汽化燃料從多孔管出口流出時維持火焰/等離子體。在所述一根或多根多孔管3上在通過所述一根或多根多孔管的側面的小壁孔流量之間可獲得動態平衡，所述一根或多根多孔管燃燒並傳遞熱，以提供熱來汽化和可能重整多孔管出口燃料流中的燃料。通過所述一根或多根多孔管3的側面的燃料流量和擴散的速率應自動地調節，以保持通過所述一根或多根多孔管3的燃料流量為汽化燃料。如果燃料在所述一根或多根多孔管中未被汽化，則所述一根或多根多孔管3的內表面上的液體燃料將流過並擴散通過所述一根或多根多孔管3的側面，並增強所述一根或多根多孔管的加熱，直到多孔管出口汽化燃料31中的更多燃料為止，並且反之亦然。如果當燃料到達所述一根或多根多孔管3時燃料基本被汽化，則通過所述一根或多根多孔管的側面的燃料流率將降低，並且燃料的直到液體燃料接觸為止的加熱和汽化返回到所述一根或多根多孔管3的基部。相似的動態平衡所述可通過在多孔管出口 34處圍繞被芯吸到燃燒區中的燃料的垂直芯吸布置的所述一根或多根多孔管3獲得，並且來自所述一根或多根多孔管的表面的一些燃燒熱被傳遞以煮沸燃料。如果在這樣的芯內完全汽化掉燃料，則通過所述一根或多根多孔管的側面輸送較少的燃料，並且燃料的輸送受到節流。如果芯吸更多的液體燃料，則所述一根或多根多孔管的加熱得到增強，並且燃料的汽化得到增強。預熱裝置例如可以是催化或電加熱器。對於通過所述一根或多根多孔管3的非常高的流率，需要返回到液體燃料以汽化液體燃料的傳熱，以維持燃料的汽化。在此的示例性實施例中，通過所述一根或多根多孔管 3的側面的預熱取決於閉合熱迴路中的液體或蒸汽，以獲得最大的響應性，並從而形成響應和動態的自我燃料汽化預熱系統。圖7圖示鄰近燃料管線12的預熱裝置340。這樣的預熱允許在無穩態燃料流的情況下加熱初始的燃料量，從而允許更有效的加熱器加溫和具有較少的燃料損失。
預熱裝置是液體燃料穿過並且在其中煮沸液體燃料的裝置。預熱裝置的示例包括簡單的金屬管到複雜的散熱器狀設計。如何設計該預熱裝置的細節基於因素諸如期望的預熱裝置的瓦特輸出、燃料行進通過熱交換器的速率、特定設計能將該熱傳遞至燃料的效率、 燃料的溫度、燃料的沸點等。預熱裝置還可緊密接近或者可能甚至附接至主加熱器罩，一旦主加熱器達到期望的或預定的溫度該主加熱器罩就可允許主加熱器「承接」燃料預熱。預熱裝置優選地在其熱輸出方面受限制。這可經由如下實現經由到預熱裝置的燃料限制或者經由某些恆溫控制器裝置諸如具有類似於熱動式調節閥的閥、或者經由某些電裝置例如從簡單的雙金屬恆溫器到具有溫度輸入的操作閥的計算機(微控制器)、或者甚至通過給預熱裝置加燃料的管，該管正如熱交換器由於當預熱裝置燃料沸騰時在管線中的背壓而使燃料流量顯著降低一樣通過或接近預熱裝置。在催化床腔1中，當催化床腔1中的燃料擴散遇上來自煙囪23中的空氣的氧擴散時，燃料可在高溫下與空氣燃燒，然後擴散到相鄰的催化床2中，以在催化床2中在較低的溫度下大致完全燃燒。較低溫度的催化燃燒更完全，並且相對在高溫燃燒中可產生的一氧化碳和氫促成二氧化碳和水的產物。由從催化床腔1的內部最高到催化床的外表面2的傳熱所形成的溫度梯度產生用於燃料與空氣的完全燃燒的所期望的溫度梯度。實施例的測量給出的是，催化加熱器產生的燃燒效率比在使作為燃料的甲醇與空氣燃燒中的效率好99. 984%。應提及的是，這類燃燒可用於安全地燃燒各種燃料。示例是來自精煉廠的諸如尾氣的氣體的不可燃的混合物的示例。這樣的燃料可被液體燃料代替和/或與供給催化床腔的並聯加燃料布置混合或在所述並聯加燃料布置中。甲醇、二甲醚或液體加料的多孔噴射例如可鄰近氣體入口噴嘴37供給燃料，一旦溫度足夠高以打開蠟型膨脹元件38和熱啟動閥39，該氣體入口噴嘴37就輸送作為預熱氣流的燃料。還可使用催化可燃氣體，諸如氫、一氧化碳、甲烷、丙烷、戊烷、乙醚、乙烷、丁烷、乙醇、丙醇及其他碳氫化合物。可送進精煉廠尾氣中的氣體示例是下面的氣體，該氣體由一些氫和甲烷以及一氧化碳組成，但用足夠的氮和不可燃的氣體稀釋，使得該氣體不能獨自維持火焰。氣體供應管40中的預熱氣流可由從煙@ 23、催化床2和廢氣流通道33進入氣體供應管40和催化床2的傳熱加熱，從而催化地氧化催化床2中的燃料與通過催化床2擴散的氧的貧燃料混合物。使燃料在與氣流通道33和進氣口 43分開的氣體供應管內預熱的具體優點是大致避免如在常規燃燒器中一樣具有大體積的混合的燃料空氣，該大體積的混合的燃料空氣可導致傷害個人和財產的爆炸。在示例性實施例中，空氣還可通過與從煙囪23傳遞到進氣口 43中的熱的熱交換來預熱。通過預熱燃料和空氣，燃燒器更有效。此外，對於氣體供應管40中低的可燃性混合物，由於燃料空氣混合物中的能量不足以將氣體加熱至燃燒溫度和/或催化燃燒溫度， 所以會需要維持燃燒。在利用尾氣的示例性實施例中，由於化學濃度和溫度變化，所以混合物的可燃性會在時間方面變化。這樣的變化可導致不穩定的燃燒和爆炸。本加熱器的示例性實施例的恆溫特徵大致維持加熱器中的操作條件；以基本上補償尾氣變化的可燃性。氣流通道33中在具有相對富氧環境的催化床2較冷的外表面上的催化氧化終止大致確保催化氧化促成氣體中的一氧化碳和氫的完全氧化。來自催化加熱器的排氣擴散到經過催化床2的對流或強制氣流中。催化床2向周圍煙@ 23輻射。從催化床2將出現傳導、對流和輻射傳熱。附加的傳熱可通過到催化床2 的傳導接觸或來自煙 23的傳導出現。熱管和循環流體導體可放置在催化床2或煙囪23 上。例如，一個或多個熱電堆20在煙 23上熱接觸或者與催化床2輻射熱接觸。熱電堆在仍然熱接觸的同時優選地通過絕緣層為電絕緣的。這樣的絕緣層優選地由氧化鋁組成。 熱電堆的也稱為冷接點的散熱器22可布置成預熱進氣口 43中的空氣。散熱器22還通過將空氣對流到周圍空氣中而被冷卻。加熱器的低溫散熱器22可結合到諸如小地毯、牆壁、 床、汽車、機械、電子設備和衣服乾燥架的結構中。到小直徑燃料供給管41和一根或多根多孔管3的燃料輸送來自重力自流進料箱 13和主燃料儲存器30。主燃料儲存器30可具有燃料入口和通氣帽32。燃料經由泵觀、燃料管四和入口管線18從主燃料儲存器30被引導至重力自流進料箱。重力自流進料箱可包括減壓閥通風孔17。從重力自流進料箱，燃料通過管道系統和一系列流量控制部件，包括出口管線19、燃料過濾器36、熱差膨脹致動恆溫閥10、蠟型致動器與燃料座11、熱差膨脹致動安全閥7、蠟型致動器8和閥座9。主燃料儲存器30可以是燃料箱，諸如可位於要加熱的建築物外部的50加侖的箱。 這樣的箱因美觀需要而可被隱藏、覆蓋等。燃料入口和通氣帽32基本防止在主燃料儲存器內過度的負壓或正壓累積。泵28可以是例如蠕動泵或壓電泵隔膜泵的形式。電功率通過電線35輸送至泵。示例性實施例的重力自流進料箱13可具有大約300ml的燃料體積，以向加熱器提供穩定的重力壓頭供給。儘管在此描述成重力自流進料箱，但燃料可通過壓力和/或泵作用流過本系統。在重力自流進料箱13內可能有位於浮子15和軌道16上的燃料水平啟動開關14。該燃料水平啟動開關在燃料水平被確定為低時接通主燃料儲存器31中的燃料泵 28,並且當燃料水平被確定處於預期水平或太高時斷開。重力自流進料箱13具有減壓閥通風孔17，以大致調節重力自流進料箱內的壓力和避免正壓或負壓累積，從而允許該箱向加熱器輸送精確的重力壓頭。減壓閥通風孔17可結合在到重力自流進料箱13的進口帽。在操作的起動模式中，可通過使重力自流進料箱13充滿燃料起動加熱器系統。這可給加熱器加燃料，並且能夠產生通過電二極體沈從熱電堆20向熱電堆插座21輸送的足夠的電，以使主燃料儲存器30中的泵觀運轉或者給一個或多個電池形式的電能源27充電，其然後可使主燃料儲存器30中的泵觀運轉。燃料過濾器36例如可以是通過不鏽鋼支架設置在出口管線19中的具有平均10 微米孔的多孔不鏽鋼過濾器板。熱差膨脹致動恆溫閥10和蠟型致動器與閥座11在低於預定溫度時打開以允許燃料流動，並然後在高於預定溫度時關閉以停止或減緩燃料流動。在變化中，熱差膨脹致動恆溫閥10和蠟型致動器與閥座11中僅一個打開，從而停止或減緩燃料的流動。預定的溫度可通過蠟型致動器與閥座11的壓抵在熱差膨脹致動恆溫閥10的螺旋度盤調節設定。還可將諸如電致動閥或電動泵的其他類型的恆溫閥用於熱差膨脹致動恆溫閥。加熱器系統還可包括諸如一氧化碳或氧含量傳感器的傳感器、風扇和光等等。在操作中，加熱熱電堆22的鄰近煙囪23的側面，其中熱然後傳遞至熱電堆22的另一側，並傳遞到被通過在進氣口中流動的空氣冷卻的散熱器22中。由熱電堆產生的電流通過熱電堆插座21、通過電二極體26，以給電池、電能源27充電。電二極體沈是必須的，以當加熱器停止時確保電池的單向電流充電並且不允許電池通過熱電堆20往回放電。應指出的是，可使用超級電容器而不是電池來儲存電能。電池例如可以是鎳氫電池、鉛酸電池、 鋰聚合物電池或鋰離子電池的形式。當燃料水平啟動開關14在燃料水平為低時閉合時，電池中的儲存電能將流動。電流流過泵觀，並且更多的燃料31泵入重力自流進料箱13。當重力自流進料箱中的燃料到達預定水平時，燃料水平啟動開關打開，並停止到泵觀的電流。 在有些情形下可能有用的是在入口管線18中具有止回閥，使得當泵觀停止泵送時，不會通過燃料管線四虹吸回主燃料儲存器30。還可利用手動和/或自動泵泵送燃料，以便使被預熱的初始的燃料量前進，使得加熱器可在無穩定燃料流的情況下更有效地達到期望的溫度。在圖2中示出了加熱器系統，其具有分別具有三通流量閥87的第一與第二多流率毛細流量限制管88和89、下熱管90、分別在熱電堆與煙囪23之間的電絕緣層上的第一與第二側前管91和92、風扇94、氣流與燃燒電子傳感器95的額外實施例。在該示例性實施例中，通過閥和毛細管的流量控制允許加熱器的功率輸出由通過第一與第二多流率毛細流量限制管88和89的不同流率設定。第一與第二多流率毛細管還可作為安全特徵設置有與催化加熱器熱接觸，使得如果加熱器諸如當氣流在煙囪中被阻塞時而過熱，則第一與第二多流率毛細管中的燃料沸騰並限制到加熱器的燃料輸送。在這樣的示例性實施例中，熱電堆與煙囪70之間的電絕緣層與下熱管90、第一與第二側前管91和 92和散熱器22結合使用，該散熱器22可以為翅式散熱器的形式。熱電堆的輸出用於使氣流風扇94、泵觀和電荷電池77運轉。第一與第二多流率毛細流量限制管可設置在煙囪23 的表面上，或者設置在散熱器22的表面上。在圖2圖示的示例性實施例中，更多的多孔管3由具有0. 5微米的有效平均孔徑的燒結粉末不鏽鋼組成。多孔管優選地具有0. 125英寸的內徑和0. 25英寸的外徑，並被切割至距優選地由銅組成的壓縮配件4為5cm的長度。壓縮配件優選地具有直角彎頭以及 0. 25英寸外徑的管道，以如圖2所示與另一多孔管形成T形。小直徑的燃料供給管41可由 1/8英寸直徑的管道銅焊成1/4英寸直徑的銅管。小直徑的燃料供給管毛細管限制噴射的流率並連接至閥封9，該閥封9安裝在催化加熱器的催化床2或煙囪23的周緣架上。到催化床2或煙 23的這種安裝和多孔管與小直徑燃料供給管的導熱性提供從加熱器到熱差膨脹致動安全閥7的足夠的傳熱，以允許這樣的閥從催化床的加熱打開，並使用到沸騰燃料5中的傳熱以保持熱差膨脹致動安全閥打開。來自催化加熱器的排氣擴散到經過催化床2的對流或強制氣流中。催化床2向周圍煙@ 23輻射。從催化床2將出現傳導、對流和輻射傳熱。附加的傳熱可通過到催化床2 的傳導接觸或來自煙囪23的傳導出現。在示例實施例中，熱傳遞至煙囪23的壁，並且熱通過熱電堆行進。熱電堆於是通過下熱管90和第一與第二側前管91和92散熱，該第一與第二側前管91和92通過散熱器22向周圍空氣或如小地毯、衣服、家具、管道、機械、汽車、鏡子、窗、電子設備或建築物牆壁的表面散熱。下熱管90和第一與第二側前管91和92可包括密封管97中的工作流體，該密封管97在該密封管97的內部具有芯吸材料的情況下可以為柔性壁熱管的形式。重力回流用於使冷凝的工作流體返回至芯吸材料。如果向熱管工作流體添加雜質或者使用密封管97 的加壓，則可設定工作流體的沸點，並且密封管可以以設定溫度去除熱和輸送熱。三通流量閥87在圖2圖示的實施例中設置在燃料過濾器36之後。三通閥87通常的位置為斷開和到不同流率毛細管的兩條流動路線。用於本發明的示例性實施例的電氣系統可包括熱電堆發電機、二極體、一塊或多塊電池、燃料水平開關、燃料泵、氣流風扇和廢氣流中的燃燒傳感器。燃燒傳感器可檢測諸如一氧化碳的氣體、未燃燒燃料、熱或氧含量。如果系統的氧含量太低，或者如果一氧化碳或者未燃燒燃料太高，則燃燒傳感器可切斷到燃料泵的功率並停止加熱器系統。其他可能的布置用於切斷燃料閥，並向用戶發出故障狀態的警報、光或視覺顯示。燃燒傳感器還可檢測熱，並通過控制燃料輸送閥調節加熱器的功率，以調節到房間、衣服、機械的溫度或熱輸送。氣流風扇使空氣運動通過加熱器系統，以增大通過煙 23的氣流，並增大到催化床的氧輸送和在其中增強到周圍的傳熱。加熱器可通過用通風孔覆蓋的埠將燃料倒入重力自流進料箱13來起動。燃料被自流供給通過過濾器，然後通過三通流量閥87以及第一與第二多流率毛細流量限制管 88和89中的一個。燃料流入所述一根或多根小的毛細管6。燃料芯吸到催化床中，在該催化床處，燃料被汽化、擴散並在催化床中通過來自外部空氣的氧的向內擴散催化地燃燒。來自催化燃燒的熱提高多孔管、密封管、一根或多根小的毛細管、多孔管和熱差膨脹致動安全閥的溫度。當溫度達到打開熱差膨脹致動安全閥的溫度時，這樣的閥打開，並且較大的燃料流率到多孔管。一些燃料在多孔管中汽化，並且燃料的一部分通過多孔管的側面擴散。當更多的燃料擴散遇到催化床中的氧擴散時，增強的催化燃燒出現在催化床中，直到加熱器本身溫度通過熱差膨脹致動恆溫閥調節。當獲得加熱器的穩態操作時，由於通過輻射、傳導和對流從外部的熱消除，所以溫度在催化床的內部最高，而在催化床的外部較冷。通過在外部最冷，催化床最低的平衡溫度利於完全燃燒，從而使在催化床的外部上的一氧化碳形成最少。等離子體還可在催化床的催化床腔內形成。該等離子體還可加熱多孔管和所連接的燃料管線，以保持燃料以動態平衡汽化，從而維持汽化燃料到催化床內的催化床腔的穩定噴射。這樣的動態平衡是加熱多孔管以汽化燃料和通過多孔管的側面供應燃料以加熱多孔管的側面的平衡。當多孔管為熱時，燃料被汽化，並且較少的燃料通過多孔管的側面輸送，以減少多孔管的加熱。當多孔管為冷時，較多的燃料通過多孔管的側面輸送，並增大通過多孔管的側面的燃料輸送。在操作中，加熱器形成橫跨熱電堆的高的溫差，以產生電流，從而給電池充電，使主燃料儲存器中的燃料泵運轉，使傳感器系統運轉和使氣流風扇運轉。例如包括下熱管90 和第一與第二側前管91和92的熱管系統可延伸離開加熱器，以實現諸如加熱機械、燃料電池、床、衣服、地板、建築物牆壁的任務。圖3圖示具有熱連接至熱管或流體流動系統的催化床的示例性實施例。在該特定的實施例中，加熱器低於預期冷凝區或熱輸送區的高度，從而允許對流和冷凝，以使流體和氣流循環通過催化加熱器和管道。在圖3中，示出地平面150，並且進氣口 151從地面出來。氣孔蓋或頂152用於防止雨、雪、汙垢等落入加熱器系統。氣孔蓋還可用作換向器，以防止出口廢氣與入口氣流混口 O空氣進入氣孔151，並向下流入加熱器系統。當空氣流動時，該空氣通過將進氣口與出氣口 153分開的熱交換器壁159被加熱。從廢氣進入入口空氣的該熱交換允許加熱器通過從排氣回收熱而更有效。然而，可出現廢氣中水的冷凝，這在通道加熱應用中是重要的，以減少冷凝雜質(condensation plume)和避免通道的遮蔽。熱交換器壁上的冷凝水可被收集並從系統去除。當空氣到達催化加熱器床時，該空氣擴散到催化床和催化床腔中。等離子體燃燒可出現在催化床腔內，於是催化燃燒可以相對較低的溫度出現在催化床中。催化床的外部與進氣口和熱管或流體流動管171傳導、輻射和對流熱接觸。這確保從催化床的內部到外部存在溫度梯度。催化床中這樣的溫度梯度、反應物擴散和催化床的外表面上過量的氧供應確保加熱器獲得大致完全的燃燒。如果加熱器用過量的燃料或類似地不足夠的氣流操作，則加熱器在排氣中產生未燃燒燃料，並可用圖2所示的排氣灰中的催化傳感器檢測，於是可節流或停止燃料泵。通過與流體流動管的傳導、對流和輻射傳熱，流體沸騰或通過加熱器流動。當流體的沸騰沒出現時，泵觀可用於使流體循環。流體的儲存器169用於允許系統將全部流體保持在系統的管中，以允許停止流體循環。因此，流體的儲存器169和泵觀可用作熱管155的開關機構。流體的儲存器169還可用於簡單地能夠允許倒空管，以修理管。可以預料的是，在管嵌入在跑道、道路或建築物的混凝土板的工作情形下，可出現洩露。熱管操作通過允許空氣進入管而受洩露阻礙，但仍可通過利用冷卻劑泵170使液體或液體與氣體蒸汽的混合物循環來作業系統。流體的儲存器169可具有足夠的尺寸，以允許流體循環系統不大的洩漏率和耐用的再填充。管中的工作流體合乎需要地為具有高的熱容量的惰性低成本流體，不凍結，並且在如下溫度處沸騰，在該溫度處，加熱器需要向跑道、 著陸墊、道路、走道、運動場、溫室、建築物地板、船甲板、汽車、機械或建築物的表面輸送足夠的熱。這樣的流體的示例例如包括含氯氟烴液體、氨、水、甲醇、乙醇、二氧化碳。諸如混凝土板154的特定應用可能需要高於地面的熱儲的溫度，因而加熱器被接通並將工作流體溫度提高至高於加熱器，以獲得較高的進入板154的熱流率。熱儲可以是由太陽能、地熱能、或來自熱管系統的廢熱或熱電站的廢熱加熱的地面150、工作流體或水體。流體的熱儲169可通過來自熱源的循環流體填充管與熱源熱接觸，並用於將熱能儲存在流體的工作流體儲存器169和地面150中。在圖4中示出耦聯至熱管和流體流動傳熱系統的加熱器系統的示例性實施例。加熱器系統構造有大致被催化床2的催化床腔包圍的多孔管。催化床可用作預熱裝置，用於在無穩定燃料流的情況下加熱初始的燃料量。催化床腔優選地具有內部不鏽鋼罩230和外部不鏽鋼罩206，該外部不鏽鋼罩206由多孔催化塗覆巖棉床207和嵌入多孔催化塗覆巖棉床207的催化劑塗覆氧化鋁球232組成。如自始至終所使用的術語「罩」意指具有打開、穿孔、通風等的至少一些部分的圍繞裝置。多孔管在噴嘴的側面上具有允許通過管的側面的低的燃料輸送速率的小直徑孔隙255，以維持噴嘴的加熱，從而維持液體燃料的沸騰和離開多孔管出口的端部的射流。獲得穩定射流率的適度燃料加熱速率由通過多孔管出口的小直徑孔隙225的液體與氣體加燃料速率差之間的動態平衡維持。氣流在該實施例中流過圍繞催化床的煙囪中的催化加熱器床。來自催化床2的熱可通過一根或多根熱管或者流體泵送或閥循環的系統傳遞至加熱器和煙 外部的空氣或流體。泵送或閥的流體循環系統可使液體、沸騰液體和氣體循環。示出的無源熱管系統通過銅或鋁塊220熱接觸至內部不鏽鋼罩230並通過從催化床內的催化床腔1的輻射傳熱。 在這樣的布置中，熱接觸是與催化床腔，以獲得橫跨熱電堆的最高可能的溫差。由於該催化床的擴散性質的特性，所以當來自催化床內部的排氣產物冷卻時，在氧擴散出來的同時加熱在催化床的表面上擴散進去的氧，加熱器較高的溫度是反應物互相擴散相遇的位置，以獲得燃燒和/或催化燃燒。通過恆溫控制燃料輸送，催化床中的最高溫度區和催化床腔中的等離子體可布置成靠近如下位置，在該位置處，不鏽鋼罩可收集熱並將熱輸送至銅塊220 和熱電堆以便最高效率。在穩態操作中，燃燒區在催化床內可以是不動的，並且通過催化床的傳導和輻射的熱損失與通過不鏽鋼罩230輸送的熱相比可保持小。這與流動燃燒系統形成對比，在流動燃燒系統中熱通過在金屬表面上流動的熱氣去除，並且隨後較低溫度的熱沿著流動被進一步去除。在流動燃燒系統中，通過用排氣與輸入空氣之間的熱交換器預熱空氣來獲得有效的熱輸送。因此，催化加熱器具有在不利用入口和出口氣流和泵的熱交換器的情況下通過不鏽鋼罩有效地輸送高勢熱的能力。如早先所提及地，這在催化地燃燒低能量值燃料、小型或不可燃的燃料氣體混合物諸如來自精煉廠的尾氣的情形下尤其有用。銅或鋁塊220放置成大致鄰近熱接觸氧化鋁的電絕緣但導熱的層219、或者在諸如銅上的金剛砂的塗層或銅或鋁塊220上的陽極氧化塗層處。電絕緣層219與熱電堆熱接觸。熱電堆在熱源與散熱器之間具有碲化鉍半導體(交替摻雜)與金屬導體的結，以由熱源與散熱器之間的溫度差形成電壓和電流。熱電堆上的電連接211向諸如燈、風扇、收音機、行動電話、電視的外部應用輸送電功率。熱管2 通過諸如例如氧化鋁片的電絕緣層219熱連接至熱電堆，以通過煮沸工作流體和通過冷凝向精細對流和輻射散熱器22傳遞熱來去除熱。散熱器將熱消散到如周圍對流氣流或諸如熱水箱中的水體的流體中。該熱管2 可嵌入結構，或機械加工以維持結構或機器中的溫度。在熱管內是芯吸材料，以將諸如水、甲醇、氨或氟利昂的液體工作流體從冷凝的較冷區域吸取回到熱的沸騰表面。在圖4中，工作流體216的冷凝214被示出冷凝成小滴，並且通過重力，較大的小滴沿冷凝表面的表面流動，以返回至工作流體的儲存器216。然後，工作流體的儲存器與沸騰表面接觸，並且燈芯213還用於移動液體流體與沸騰表面接觸。流動自熱電堆的熱煮沸工作流體液體，然後作為氣體行進至冷凝表面214，以當工作流體從氣體冷凝成液體時將熱輸送至散熱器22。在加熱器的相對側上，較低溫度的排熱系統熱耦聯至不鏽鋼罩的外部。 銅或者不鏽鋼管道223的迴路可銅焊至圍繞催化床的不鏽鋼罩206。可圍繞催化床的不鏽鋼罩上的管道泵送甲醇、甲醇和水、乙二醇和水、水、氨、氫或氟利昂的工作流體。當工作流體沸騰時，工作流體能在液體的沸點處去除熱。如果流體不沸騰，則當工作流體溫度升高並且向流體添加熱時，流體能在橫跨加熱器的表面的溫度範圍去除熱。泵觀可用於改變工作流體循環的速率。這繼而可以不同的溫度輸送熱。如果使泵觀停止或降速，則流動降速或者被阻塞，並且熱輸送降速或者停止。來自催化床的流體迴路203穿過煙囪23外部的翅式或非翅式散熱器22，該流體迴路203冷凝工作流體氣體或降低工作流體溫度，並隨後將熱傳遞至散熱器22。散熱器向諸如空氣或水的流體傳導、對流和輻射熱。散熱器可嵌入地板、道路、跑道、著陸墊、走道、運動場、溫室、壁、家具、氣流管道、衣服、鏡子、窗、電池、電子設備、機械或汽車。
在圖5中，噴射加熱器構造成加熱燃料電池。在該示例性實施例中，通過多孔的或者選擇性地可透過諸如矽橡膠的燃料輸送膜256給燃料電池加燃料，該燃料輸送膜256基本上阻塞液體通過燃料電池的自由流動，但輸送並控制燃料電池燃料電極的表面上的燃料輸送速率。燃料電池包括燃料輸送膜256、以活性炭顆粒上的鉬和釕催化劑的形式的燃料電極255和諸如Nafion膜254的電解質、諸如活性碳顆粒上的鉬催化劑的空氣電極253。在該示例中使用的擴散供給甲醇燃料電池具有在65°C比在20°C時高10到30倍的性能。同樣重要的是在操作期間維持燃料電池的高溫，以允許產品水汽化，並以足夠的速率離開燃料電池空氣電極253，從而避免產品水淹沒燃料電池的空氣電極253。在鹼性電解質燃料電池的情況下，可提高燃料電池溫度，以防止電解質中碳酸鹽的形成。對於固體氧化物和碳酸鹽電解質燃料電池，人們必須保持電解質傳導率足夠高以可用。由於使用在該實施例中的燃料的沸點並可設定燃料的壓力，所以設定到燃料電池的輸送燃料的冷凝點和溫度。可使用具有較高沸點的諸如甲醇和水或乙醇的其他燃料，但可由該效應設定冷凝點和熱輸送。當燃料電池溫度超過冷凝溫度時，燃料不再冷凝在膜上，並且液體燃料可在儲存器中沸騰，並通過閥285被迫使回至源儲存器251。這樣，加燃料速率降低，而且催化床通過不向多孔管輸送燃料而節流。燃料電池運行在穿過燃料輸送膜256 的燃料蒸汽上。這可降低燃料電池的功率輸出，並顯著減少來自加熱器的熱和像恆溫加熱器一樣作用於燃料電池。因此，人們應避免燃料電池過熱的溫度並維持燃料電池中的最適溫度。燃料首先通過將液體燃料輸送至多孔管出口的毛細管6在多孔管3處輸送至催化床腔。毛細管6設定到加熱器的燃料輸送速率。當毛細管6中的溫度達到燃料的沸點時，在氣體代替液體穿過毛細管6時，燃料輸送速率將顯著降低。當燃料沸騰並在儲存器中被加壓時，燃料水平在燃料被推回到源儲存器251中時降低，並且熱交換儲存器中的燃料水平低於毛細管6降至所述至少兩根管觀1。流阻管280用作到熱交換儲存器觀4的燃料蒸汽通風孔。這允許熱交換儲存器284通過該流阻管280通風至通過噴射腔加熱器的大氣，並避免過度加壓。熱交換器中的汽化和冷凝取決於具有從迴路和熱交換儲存器去除的大氣的工作流體。因此，通過毛細管觀0的通風孔需要作為清洗路線。被清洗的燃料蒸汽和空氣流過多孔管，並在催化床腔和催化床中燃燒。由於在不同的溫度時該兩個不同的加燃料路線的流率對比，所以可選擇蒸汽蒸汽路線和液體路線管的直徑和長度，以設定加熱器的冷加燃料與熱空閒率之間的功率輸出率。由於作為液體到達噴射的部分優選地通過多孔管出口的多孔側行進，所以燃料流向多孔管。多孔管和入口管線的壁的高溫和催化特性足夠高，使得諸如甲醇的燃料當它們通過噴嘴流入腔時分解成富氫氣(或等離子體)。燃料的該分解進一步增強腔壁處的燃料和氧的完全燃燒和催化反應。由於作為蒸汽到達噴射的部分更優選地通過多孔管的出口噴嘴進入腔，所以燃料流向多孔管。當燃料通過來自煙囪中的周圍氣流的氧的互相擴散擴散到內表面沈4中時，催化燃燒的完成通過低氧催化燃燒出現在催化床中，並通過從外部空氣朝富氧環境中的催化床的外表面的催化燃燒完成。當不鏽鋼罩和冷卻迴路通過沿煙囪的氣流與輻射冷卻和對流冷卻一起去除熱時，在該情形下的溫度梯度從催化床腔中或催化床的內表面264上最高到催化床的周邊。耦聯至燃料電池的加熱器系統的另一示例是具有熱連接至噴射腔加熱器的外部罩261的燃料獨立熱管274。在該實施例中，熱管可以是具有諸如氟利昂、水、氨、乙醇、丙烷、丁烷、戊烷和甲醇的工作流體的熱管四1。在熱管內，靠著熱管的加熱器內表面包裝諸如編織網或玻璃纖維布的芯吸材料。這用於將液體工作流體芯吸至熱管291的內表面。工作流體沸騰，作為蒸汽穿過熱管，然後冷凝在與燃料電池289熱接觸的熱管的內表面上。這向燃料電池輸送熱。在該圖示中示出的是，熱管291與熱管的燃料歧管289熱接觸。冷凝物268液體工作流體於是沿內部冷凝表面流動(例如為重力所吸引)，以使液體工作流體返回至熱管儲存器272。 芯吸材料可延伸至冷凝表面268，以便諸如當燃料電池289低於噴射腔催化加熱器罩接觸 262的垂直高度時，能夠克服重力芯吸液體工作流體。燃料電池洲9例如可以是氫加燃料的燃料電池，並且歧管289充滿氫氣275和允許導熱性的纖維基體或通道觀9。這些燃料電池 289還可以是與燃料電極269和/或用於氫氣的流動路線接觸的電導體。應提及的是，對於氫燃料電池，用來自燃料電池的氮稀釋的排出氣體可終止在催化腔四0中，以安全地燃燒氫氣，諸如如圖1中入口管37所示。氫燃料電池可包括燃料歧管觀9、氣體入口線路18、塗鉬活性炭顆粒燃料電極269、電解質270例如氫離子傳導電解質諸如Nafion或陰離子傳導電解質諸如氫氧化鉀浸漬石棉氈、塗鉬活性碳顆粒空氣電極271。在圖6中示出電輸出和接口系統。熱電堆、熱電能量轉換器和/或燃料電池300 輸送DC電流，以給電池或電容器302充電。可通過諸如DC-DC轉換器300的裝置調製或轉換直流電流輸出，以匹配電池或電容器302上期望的充電電壓。尤其地，熱電堆和燃料電池的高電流低電壓可通過開關DC電流、升壓變壓器和整流器300轉換成高電壓低電流。止回二極體301設置在電路中，以阻止電流從電池或電容器302進入熱電堆或燃料電池300的回流。電功率控制器303電連接至電池302，以向諸如例如發光二極體304、螢光燈、風扇、 收音機306、電視、行動電話、檢測器、電話機等等的電器輸送合適的電。第一開關307、第二開關308和第三開關309用於控制各種電器。儘管已結合以上概述的特定的實施例描述了本發明，但顯然的是，許多的替代、變型和變體將對本領域的技術人員顯而易見。因此，如上所述的本發明的優選實施例是說明性的，而非限制性的。在不偏離本發明的精神和範圍的情況下可作出各種變化。
權利要求
1.一種催化加熱器，包括一個或多個燃料儲存器；連接至所述一個或多個儲存器的一根或多根管道；連接至所述一根或多根管道並被引導到腔中的一根或多根多孔管；以及所述腔由多孔的催化壁界定，所述多孔的催化壁與氧化劑氣體擴散接觸，以獲得與來自所述一根或多根多孔管的燃料的催化燃燒；其中氧化可在所述多孔的催化壁上出現在從所述多孔的催化壁外面擴散的氧化劑分子與所述腔內朝所述催化壁擴散的等離子體之間，其中所述等離子體由經由所述一根或多根多孔管釋放的汽化燃料形成，使得氧化產生熱。
2.根據權利要求1所述的加熱器，其中，所述燃料沸騰並獲得自動恆溫行為的狀態。
3.根據權利要求1所述的加熱器，其中，所述一根或多根管道包括燃料供應管，所述燃料供應管具有限制到所述一根或多根多孔管的液體燃料的流量的足夠小的直徑和足夠長的長度，並且所述燃料供應管與催化燃燒熱接觸，使得所述燃料在所述燃料供應管中汽化， 並通過較強的體積效應降低通過所述供應管的燃料流量輸送速率。
4.根據權利要求1所述的加熱器，其中，所述多孔催化壁由高溫襯底材料的多孔基體和催化材料的塗層組成。
5.根據權利要求4所述的加熱器，其中，所述多孔催化壁包含有基體罩。
6.根據權利要求5所述的加熱器，其中，所述基體罩為導熱體並可具有流體循環。
7.根據權利要求1所述的加熱器，其中，所述多孔催化壁由塗有催化劑的巖棉組成，所述催化劑選自由鉬、鈀、銠、銅、鋅、鎳、銥、錫、鋨、釕、銀、氧化鈦、鐵和過渡金屬構成的組。
8.根據權利要求1所述的加熱器，其中，所述多孔催化壁緊密接近高度催化的顆粒。
9.根據權利要求1所述的加熱器，其中，所述一根或多根多孔管垂直取向，以在所述一根或多根多孔管的頂部處具有出口。
10.根據權利要求1所述的加熱器，其中，通過與所述多孔催化壁的傳導接觸從所述加熱器去除熱。
11.根據權利要求1所述的加熱器，其中，通過從所述多孔催化壁的輻射傳熱去除熱。
12.根據權利要求1所述的加熱器，其中，由熱管或流體循環系統去除熱。
13.根據權利要求12所述的加熱器系統，其中，所述流體循環系統由泵、閥、流體儲存器、儲熱器或它們的組合組成。
14.根據權利要求1所述的加熱器，還包括與所述腔、多孔催化壁或它們的組合熱接觸的熱電堆或熱電轉換裝置。
15.根據權利要求1所述的加熱器，其中，所述燃料沸騰，這樣加壓所述燃料並沿離開所述一根或多根多孔管的方向推動所述燃料。
16.根據權利要求1所述的加熱器，其中，所述加熱器用於加熱燃料電池、機械、恆溫熱燃料電池、衣服、汽車、溫室、衣服、運動場、船甲板、著陸墊、走道、牆壁、電子設備、鏡子、窗、 溫室、電池、結構、建築物、空氣管道、家、道路或它們的組合。
17.根據權利要求1所述的加熱器，其中，所述加熱器燃燒氫、一氧化碳、甲烷、丁烷、丙烷、甲醇、乙醇、乙醚、乙烷、戊烷、二甲醚的氣體。
18.根據權利要求1所述的加熱器，其中，所述加熱器燃燒來自燃料電池、精煉廠或產生不可燃的氣體的過程的排出氣體。
19.根據權利要求1所述的加熱器，還有熱致動閥組成，以取決於溫度允許流動或阻塞流動。
20.根據權利要求1所述的加熱器，還由燃料過濾器、空氣過濾器或它們的組合組成。
21.根據權利要求1所述的加熱器，還由排氣上的熱交換器組成，所述熱交換器具有進氣口、燃料入口或它們的組合。
22.根據權利要求1所述的加熱器，其中，煙囪或風扇中的對流氣流補充靠緊所述多孔催化壁的氧。
23.根據權利要求1所述的加熱器，其中，所述加熱器向DC-DC轉換器、電池、電容器、 DC-AC轉換器、電壓調節器、發光二極體、馬達、風扇、開關、收音機、電視、行動電話或它們的組合輸送電。
24.根據權利要求1所述的加熱器，其中，所述一根或多根多孔管由燒結金屬、陶瓷基體、纖維基體、毛細管或它們的組合製成。
25.根據權利要求1所述的加熱器，其中，所述一根或多根管由燒結金屬、陶瓷基體、纖維基體、毛細管或它們的組合製成。
26.根據權利要求1所述的加熱器，還由鄰近所述一根或多根管中的至少一根管的預熱裝置組成。
27.根據權利要求沈所述的加熱器，其中，所述預熱裝置從所述主加熱器緊密接近或附接至作為導熱體的基體罩，從而允許手動地或自動地停止所述預熱裝置，以允許所述加熱器預熱其自身的燃料。
28.根據權利要求沈所述的加熱器，其中，所述預熱裝置包括燃料限制器，以限制熱輸出ο
29.根據權利要求1所述的加熱器，其中，所述一根或多根管的所述至少一個出口孔能夠調節，以改變相關的燃燒。
30.根據權利要求1所述的加熱器，其中，所述一根或多根管的所述至少一個出口孔為燒結金屬、陶瓷基體、纖維基體或它們的組合的孔隙，沒有另一出口孔大於所述孔隙。
31.根據權利要求1所述的加熱器，其中，所述一根或多根管的所述至少一個出口孔為所述至少一根管中的單個開口。
全文摘要
本發明是在等離子體腔和周圍多孔催化腔具有分開供應並且從不同路線到催化劑彼此互相擴散的燃料蒸汽和空氣的情況下、通過導熱多孔噴嘴將汽化的酒精燃料輸送至催化燃燒器的方法，以獲得氫承載的燃料有效、穩定和完全的燃燒。耦聯至熱電堆、熱管和流體加熱系統的具有無源自動恆溫性能的該加熱系統可給地板、道路、跑道、電子裝置、冰箱、機械、汽車、結構和燃料電池的應用提供有用的熱和電。
文檔編號F23D3/40GK102333992SQ200980157490
公開日2012年1月25日 申請日期2009年12月28日 優先權日2008年12月26日
發明者瓦卡 G., 波斯頓 J., 韋伯 L., A. 斯萬克 M., 巴格裡伊 P., G. 霍卡迪 R. 申請人:瓦卡公司