BR102017013810A2 - Heat and hydrogen generation device - Google Patents

Heat and hydrogen generation device Download PDF

Info

Publication number
BR102017013810A2
BR102017013810A2 BR102017013810-0A BR102017013810A BR102017013810A2 BR 102017013810 A2 BR102017013810 A2 BR 102017013810A2 BR 102017013810 A BR102017013810 A BR 102017013810A BR 102017013810 A2 BR102017013810 A2 BR 102017013810A2
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
temperature
air
burner
heat
hydrogen
Prior art date
Application number
BR102017013810-0A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshima Shinichi
Nishioka Hiromasa
Fujiwara Kiyoshi
Original Assignee
Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha filed Critical Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Publication of BR102017013810A2 publication Critical patent/BR102017013810A2/pt

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/386—Catalytic partial combustion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0006—Controlling or regulating processes
    • B01J19/0013—Controlling the temperature of the process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C01B2203/0261—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step containing a catalytic partial oxidation step [CPO]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0838—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0872—Methods of cooling
    • C01B2203/0883—Methods of cooling by indirect heat exchange
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16—Controlling the process
    • C01B2203/1614—Controlling the temperature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16—Controlling the process
    • C01B2203/1614—Controlling the temperature
    • C01B2203/1619—Measuring the temperature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16—Controlling the process
    • C01B2203/169—Controlling the feed
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/80—Aspect of integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas not covered by groups C01B2203/02 - C01B2203/1695
    • C01B2203/84—Energy production
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Gas Burners (AREA)
  • Air Supply (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

trata-se de uma câmara de combustão de queimador (3), um catalisador de reformador (4) ao qual o gás de combustão de queimador é alimentado, e uma parte de troca de calor (13a) para aquecer o ar alimentado ao queimador (7) fornecidos. quando a temperatura do catalisador de reformador (4) excede a temperatura de catalisador permissível (tx) ou quanto é previsto que a temperatura do catalisador de reformador (4) excederá a temperatura de catalisador permissível (tx), a rota de circulação de ar para orientar o ar para o queimador (7) é comutada de uma rota de circulação de ar de alta temperatura (13) para orientar o ar aquecido pela parte de troca de calor (13a) até o queimador (7) para uma rota de circulação de ar de baixa temperatura (14) para orientar o ar que não está fluindo dentro da parte de troca de calor (13a) e menor em temperatura do que o ar aquecido na parte de troca de calor (13a) até o queimador (7).

Description

(54) Título: DISPOSITIVO DE GERAÇAO DE CALOR E HIDROGÊNIO (51) Int. Cl.: B01J 19/00; C01B 3/02 (52) CPC: B01J 19/0013,C01B 3/02 (30) Prioridade Unionista: 04/07/2016 JP 2016132334 (73) Titular(es): TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAISHA (72) Inventor(es): SHINICHI TAKESHIMA; HIROMASA NISHIOKA; KIYOSHI FUJIWARA (74) Procurador(es): DANIEL ADVOGADOS (ALT.DE DANIEL & CIA) (57) Resumo: Trata-se de uma câmara de combustão de queimador (3), um catalisador de reformador (4) ao qual o gás de combustão de queimador é alimentado, e uma parte de troca de calor (13a) para aquecer o ar alimentado ao queimador (7) fornecidos. Quando a temperatura do catalisador de reformador (4) excede a temperatura de catalisador permissível (TX) ou quanto é previsto que a temperatura do catalisador de reformador (4) excederá a temperatura de catalisador permissível (TX), a rota de circulação de ar para orientar o ar para o queimador (7) é comutada de uma rota de circulação de ar de alta temperatura (13) para orientar o ar aquecido pela parte de troca de calor (13a) até o queimador (7) para uma rota de circulação de ar de baixa temperatura (14) para orientar o ar que não está fluindo dentro da parte de troca de calor (13a) e menor em temperatura do que o ar aquecido na parte de troca de calor (13a) até o queimador (7).
Figure BR102017013810A2_D0001
1/38
DISPOSITIVO DE GERAÇÃO DE CALOR E HIDROGÊNIO
CAMPO DA TÉCNICA [001 ]A presente invenção refere-se a um dispositivo de geração de calor e hidrogênio.
ANTECEDENTES DA TÉCNICA [002]É conhecido na técnica um dispositivo de geração de calor e hidrogênio dotado de um queimador que tem uma câmara de combustão de queimador e uma porta de injeção de combustível para injetar combustível dentro da câmara de combustão de queimador, um dispositivo de alimentação de ar para alimentar ar dentro da câmara de combustão de queimador, e um catalisador de reformador e projetado para alimentar gás de combustão de queimador produzido na câmara de combustão de queimador para o catalisador de reformador a fim de, assim, gerar calor e hidrogênio (por exemplo, consulte Application of a Diesel Fuel Reformer for Tier 2 Bin 5 Emissions Delphi, 2006 DEER Conference, 21 de agosto de 2006, Detroit, Michigan). Nesse dispositivo de geração de calor e hidrogênio, para causar uma reação de reformação de oxidação parcial, ar e combustível são reagidos em um estado em que a razão molar de O2/C do ar e combustível é mantida em 0,5 e em que calor é gerado e hidrogênio é produzido.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Problema Técnico [003]Em relação a isso, quando se realiza uma reação de reformação de oxidação parcial de combustível com 0 uso de um catalisador de reformador, a temperatura do catalisador de reformador quando a reação de reformação de oxidação parcial atinge um estado de equilíbrio, isto é, a temperatura de equilíbrio de reação, muda dependendo da razão molar de O2/C do ar e combustível. Por exemplo, quando a razão molar de O2/C for 0,5, a temperatura do catalisador de reformador, isto é, a temperatura de equilíbrio de reação, se torna cerca de 830 °C.
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 10/95
2/38
Entretanto, a temperatura desse catalisador de reformador é o valor no caso em que a temperatura do ar alimentado é 25 °C. Se a temperatura do ar alimentado e elevar, a temperatura do catalisador de reformador aumenta juntamente com a mesma.
[004]Em relação a isso, entretanto, no dispositivo de geração de calor e hidrogênio supracitado, o ar que é alimentado é aquecido constantemente pelo gás fluindo para fora do catalisador de reformador. Portanto, se a ação de aquecimento do gás fluindo para fora do catalisador de reformador fazer com que a temperatura do ar alimentado se eleve, a temperatura do catalisador de reformador aumenta. Se a temperatura do catalisador de reformador aumentar, a temperatura do gás fluindo para fora a partir do catalisador de reformador aumenta e a temperatura do ar alimentado aumenta, então a temperatura do ar alimentado continua a aumentar. Como um resultado, o problema surge em que a temperatura do catalisador de reformador se torna maior e o catalisador de reformador degrada devido ao calor.
Solução para o Problema [005]De acordo com a presente invenção, para solucionar esse problema, é fornecido um dispositivo de geração de calor e hidrogênio que compreende uma câmara de combustão de queimador, um queimador disposto na câmara de combustão de queimador para realizar combustão de queimador, um dispositivo de alimentação de combustível com a capacidade para controlar uma quantidade de alimentação do combustível alimentado a partir do queimador para o interior da câmara de combustão de queimador, um dispositivo de alimentação de ar com a capacidade para controlar a temperatura e quantidade de alimentação do ar alimentado a partir do queimador para o interior da câmara de combustão de queimador, um dispositivo de ignição para fazer com que o combustível ignifique, um catalisador de reformador ao qual o gás de combustão de queimador é alimentado, e uma unidade de controle eletrônica, sendo que o dispositivo de alimentação de ar é dotado de uma parte de troca de calor para aquecer o ar alimentado a partir do
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 11/95
3/38 queimador para o interior da câmara de combustão de queimador através do gás de combustão de queimador, em que calor e hidrogênio são gerados realizando-se a combustão de queimador, em que uma temperatura de catalisador permissível que habilita a degradação térmica do catalisador de reformador a ser evitada é definida antecipadamente, e a unidade de controle eletrônica controla o dispositivo de alimentação de ar para reduzir a temperatura do ar alimentado a partir do queimador para o interior da câmara de combustão de queimador para manter a temperatura do catalisador de reformador (4) abaixo da temperatura de catalisador permissível quando a combustão de queimador estiver sendo realizada e quando a temperatura do catalisador de reformador exceder a temperatura de catalisador permissível ou for previsto que a temperatura do catalisador de reformador excederá a temperatura de catalisador permissível.
Efeitos Vantajosos da Invenção [006]Ao reduzir a temperatura do ar alimentado para o interior da câmara de combustão de queimador quando a temperatura do catalisador de reformador exceder a temperatura de catalisador permissível ou quando for previsto que a temperatura do catalisador de reformador excederá a temperatura de catalisador permissível, a temperatura do catalisador de reformador é impedida de aumentar excessivamente e, portanto, o catalisador de reformador é impedido de degradar devido ao calor.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [007]A Figura 1 é uma vista geral de um dispositivo de geração de calor e hidrogênio.
[008]A Figura 2 é uma vista para explicar reações de reformação de combustível diesel.
[009]A Figura 3 é uma vista que mostra uma relação de uma temperatura de equilíbrio de reação TB e uma razão molar de O2/C.
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 12/95
4/38 [010]A Figura 4 é uma vista que mostra uma relação de uma razão molar de O2/C e um número de moléculas geradas por átomo de carbono.
[011]A Figura 5 é uma vista que mostra uma distribuição de temperatura dentro de um catalisador de reformador.
[012]A Figura 6 é uma vista que mostra uma relação de uma temperatura de equilíbrio de reação TB e uma razão molar de O2/C quando a temperatura TA do ar alimentado muda.
[013]A Figura 7 é um cronograma que mostra 0 controle de geração de calor e hidrogênio.
[014]As Figuras 8A e 8B são vistas que mostram regiões operacionais para realizar a operação de aquecimento secundário.
[015]A Figura 9 é um fluxograma para 0 controle de geração de calor e hidrogênio.
[016]A Figura 10 é um fluxograma para 0 controle de geração de calor e hidrogênio.
[017]A Figura 11 é um fluxograma para 0 controle de geração de calor e hidrogênio.
[018]Figura 12 é um fluxograma para controle a fim de restringir a elevação da temperatura de catalisador.
DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES [019]A Figura 1 é uma vista geral de um dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1. Esse dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1 tem 0 formato cilíndrico como um todo. Referindo-se à Figura 1, 2 indica um alojamento cilíndrico do dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1, 3 uma câmara de combustão de queimador formada no alojamento 2, 4 um catalisador de reformador disposto no alojamento 2 e 5 uma câmara de efluxo de gás formada no alojamento. Na modalidade mostrada na Figura 1, 0 catalisador de reformador 4 é disposto no
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 13/95
5/38 centro do alojamento 2 na direção longitudinal, a câmara de combustão de queimador 3 é disposta em uma parte de extremidade do alojamento 2 na direção longitudinal e a câmara de efluxo de gás 5 é disposta na outra parte de extremidade do alojamento 2 na direção longitudinal. Conforme mostrado na Figura 1, nessa modalidade, a circunferência externa inteira do alojamento 2 é coberta por um material isolante térmico 6.
[020]Conforme mostrado na Figura 1, um queimador 7 dotado de um injetor de combustível 8 é disposto em uma parte de extremidade da câmara de combustão de queimador 3. A ponta do injetor de combustível 8 é disposta na câmara de combustão de queimador 3, e uma porta de injeção de combustível 9 é formada na ponta do injetor de combustível 8. Adicionalmente, uma câmara de ar 10 é formada ao redor do injetor de combustível 8, e uma porta de alimentação de ar 11 para injetar ar na câmara de ar 10 em direção ao interior da câmara de combustão de queimador 3 é formada ao redor da ponta do injetor de combustível 8. Na modalidade mostrada na Figura 1, o injetor de combustível 8 é conectado a um tanque de combustível 12, e o combustível dentro do tanque de combustível 12 é injetado a partir da parte de injeção de combustível 9 do injetor de combustível 8. Na modalidade mostrada na Figura 1, esse combustível é compreendido de combustível diesel.
[021 ]A câmara de ar 10 é conectada por um lado através de uma passagem de fluxo de ar de alta temperatura 13 a uma bomba de ar 15 com a capacidade para controlar a taxa de descarga e é conectada por outro lado através de uma passagem de fluxo de ar de baixa temperatura 14 à bomba de ar 15 com a capacidade para controlar a taxa de descarga. Conforme mostrado na Figura 1, uma válvula de ar de alta temperatura 16 e válvula de ar de baixa temperatura 17 são dispostas na passagem de fluxo de ar de alta temperatura 13 e na passagem de fluxo de ar de baixa temperatura 14, respectivamente. Adicionalmente, conforme mostrado na
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 14/95
6/38
Figura 1, a passagem de fluxo de ar de alta temperatura 13 é dotada de uma parte de troca de calor disposta na câmara de efluxo de gás 5. Essa parte de troca de calor é mostrada diagramaticamente na Figura 1 por notação de referência 13a. Observe que, essa parte de troca de calor também pode ser formada a jusante do catalisador de reformador 4 ao redor do alojamento 2 que define a câmara de efluxo de gás 5. Isto é, é preferível que essa parte de troca de calor 13a seja disposta ou formada em uma localização em que uma ação de troca de calor é realizada com o uso do calor do gás de alta temperatura fluindo para fora da câmara de efluxo de gás 5. Por outro lado, a passagem de fluxo de ar de baixa temperatura 14 não tem a parte de troca de calor 13a que realiza a ação de troca de calor com o uso do calor do gás de alta temperatura fluindo para fora da câmara de efluxo de gás 5 desta forma.
[022]Se a válvula de ar de alta temperatura 16 abrir e a válvula de ar de baixa temperatura 17 for fechada, o ar externo é alimentado através do limpador de ar 18, da bomba de ar 15, da passagem de fluxo de ar de alta temperatura 13 e da câmara de ar 10 para o interior da câmara de combustão de queimador 3 a partir da porta de alimentação de ar 11. Nesse momento, o ar externo, isto é, ar, é fluído dentro da parte de troca de calor 13a. Em oposição a isso, se a válvula de ar de baixa temperatura 17 abrir e a válvula de ar de alta temperatura 16 for fechada, o ar externo, isto é, o ar, é alimentado através do limpador de ar 18, da bomba de ar 15, da passagem de fluxo de ar de baixa temperatura 14 e da câmara de ar 10 partir da porta de alimentação de ar 11. Portanto, a válvula de ar de alta temperatura 16 e a válvula de ar de baixa temperatura 17 formam um dispositivo de comutação com a capacidade para comutar a passagem de fluxo ar para alimentar ar através da câmara de ar 10 à porta de alimentação de ar 11 entre a passagem de fluxo de ar de alta temperatura 13 e a passagem de fluxo de ar de baixa temperatura 14.
[023]Por outro lado, um dispositivo de ignição 19 é disposto na câmara de
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 15/95
7/38 combustão de queimador 3. Na modalidade mostrada na Figura 1, esse dispositivo de ignição 19 é compreendido de uma vela de incandescência. Essa vela de incandescência 19 é conectada através de uma chave 20 a uma fonte de alimentação 21. Por outro lado, na modalidade mostrada na Figura 1, o catalisador de reformador 4 é compreendido de uma parte de oxidação 4a e uma parte de reformação 4b. No exemplo mostrado na Figura 1, o substrato do catalisador de reformador 4 é compreendido de zeólito. Nesse substrato, na parte de oxidação 4a, principalmente paládio Pd é portado, enquanto na parte de reformação 4b, principalmente ródio Rh é portado. Adicionalmente, um sensor de temperatura 22 para detectar a temperatura da face de extremidade de lado a montante da parte de oxidação 4a do catalisador de reformador 4 é disposto na câmara de combustão de queimador 3 e um sensor de temperatura 23 para detectar a temperatura da face de extremidade de lado a jusante da parte de reformação 4b do catalisador de reformador 4 é disposto na câmara de efluxo de gás 5. Além disso, um sensor de temperatura 24 para detectar a temperatura do ar fluindo dentro da passagem de fluxo de ar de baixa temperatura 14 é disposto na passagem de fluxo de ar de baixa temperatura 14 posicionada no exterior do material isolante térmico 6.
[024]Conforme mostrado na Figura 1, o dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1 é dotado de uma unidade de controle eletrônica 30. Essa unidade de controle eletrônica 30 é compreendida de um computador digital dotado de, conforme mostrado na Figura 1, uma ROM (memória de somente leitura) 32, RAM (memória de acesso aleatório) 33, CPU (microprocessador) 34, porta de entrada 35 e porta de saída 36, que são interconectados entre si por um barramento bidirecional 31. Os sinais de saída dos sensores de temperatura 22, 23, e 24 são inseridos através de conversores de AD correspondentes 37 à porta de entrada 35 respectivamente. Adicionalmente, um sinal de saída que mostra o valor de resistência da vela de incandescência 19 é inserido através de um conversor de AD
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 16/95
8/38 correspondente 37 à porta de entrada 35. Além disso, várias instruções da parte de geração de instrução 39 que gera vários tipos de instruções são inseridas à porta de entrada 35.
[025]Por outro lado, a porta de saída 36 é conectada através de circuitos de acionamento correspondentes 38 aos injetores de combustível 8, válvula de ar de alta temperatura 16, válvula de ar de baixa temperatura 17 e chave 20. Além disso, a porta de saída 36 é conectada a um circuito de acionamento de bomba 40 que controla a taxa de descarga da bomba de ar 15. A taxa de descarga da bomba de ar 15 é controlada por esse circuito de acionamento de bomba 40 com a finalidade de se tornar o valor instruído da taxa de descarga que é emitido para a porta de saída 36.
[026]No momento de início da operação do dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1, o combustível injetado a partir do queimador 7 é ignificado pela vela de incandescência 19. Devido a isso, o combustível e ar que são alimentados a partir do queimador 7 reagem na câmara de combustão de queimador 3 e através da mesma a combustão de queimador é iniciada. Se a combustão de queimador for iniciada, a temperatura do catalisador de reformador 4 aumenta gradualmente. Nesse momento, a combustão de queimador é realizada sob uma razão entre arcombustível pobre. A seguir, se a temperatura do catalisador de reformador 4 atingir uma temperatura com a capacidade para reformar o combustível, a razão de arcombustível é comutada da razão entre ar-combustível pobre para a razão entre arcombustível rica e a ação de reformação do combustível no catalisador de reformador 4 é iniciada. Se a ação de reformação do combustível for iniciada, o hidrogênio é gerado e gás de alta temperatura que contém o hidrogênio gerado é fluído para fora de uma porta de efluxo de gás 25 da câmara de efluxo de gás 5.
[027]Isto é, em uma modalidade da presente invenção, o dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1 é dotado da câmara de combustão de queimador 3,
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 17/95
9/38 do queimador 7 disposto na câmara de combustão de queimador 3 para realizar combustão de queimador, de um dispositivo de alimentação de combustível com a capacidade para controlar a quantidade de alimentação do combustível alimentado a partir do queimador 7 para o interior da câmara de combustão de queimador 3, de um dispositivo de alimentação de ar com a capacidade para controlar a temperatura e quantidade de alimentação do ar alimentado a partir do queimador 7 para o interior da câmara de combustão de queimador 3, do dispositivo de ignição 19 para ignificar o combustível, do catalisador de reformador 4 ao qual o gás de combustão de queimador é alimentado e da unidade de controle eletrônica 30 e o dispositivo de alimentação de ar é dotado da parte de troca de calor 13a para aquecer o ar alimentado a partir do queimador 7 para o interior da câmara de combustão de queimador 3 através do gás de combustão de queimador.
[028]Nesse caso, na modalidade da presente invenção, o injetor de combustível 8 forma o dispositivo de alimentação de combustível supracitado. A câmara de ar 10, porta de alimentação de ar 11, passagem de fluxo de ar de alta temperatura 13, parte de troca de calor 13a, passagem de fluxo de ar de baixa temperatura 14, bomba de ar 15, válvula de ar de alta temperatura 16 e válvula de ar de baixa temperatura 17 formam o dispositivo de alimentação de ar supracitado. Adicionalmente, na modalidade da presente invenção, calor e hidrogênio são gerados realizando-se a combustão de queimador no dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1.
[029]O hidrogênio gerado pelo dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1 é usado, por exemplo, para aquecer o catalisador de purificação de exaustão de um veículo. Nesse caso, o dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1 é, por exemplo, disposto dentro do compartimento de motor do veículo. Obviamente, o hidrogênio gerado pelo dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1 também é usado para várias outras aplicações. Independentemente do caso, no dispositivo de
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 18/95
10/38 geração de calor e hidrogênio 1, hidrogênio é gerado reformando-se combustível. Portanto, em primeiro lugar, referindo-se à Figura 2, as reações de reformação no caso do uso de combustível diesel como combustível serão explicadas.
[030](a) a (c) na Figura 2 mostram uma fórmula de reação quando uma reação de oxidação completa for realizada, uma fórmula de reação quando uma reação de reformação de oxidação parcial for realizada e uma fórmula de reação quando uma reação de reformação de vapor for realizada, respectivamente, com referência ao caso de uso do combustível diesel geralmente usado como combustível. Observe que, o valor de aquecimento ΔΗ° nas fórmulas de reação são mostrados pelo menor valor de aquecimento (LHV). Agora, como será compreendido a partir de (b) e (c) na Figura 2, para gerar hidrogênio a partir do combustível diesel, existem dois métodos: o método para realizar a reação de reformação de oxidação parcial e o método para realizar a reação de reformação de vapor. A reação de reformação de vapor é o método que consiste em adicionar vapor ao combustível diesel, e como será compreendido a partir de (C) na Figura 2, essa reação de reformação de vapor é uma reação endotérmica. Portanto, para causar a reação de reformação de vapor, é necessário adicionar calor a partir do exterior. Em instalações de geração de hidrogênio em grande escala, geralmente para elevar a eficácia de geração de hidrogênio, além da reação de reformação de oxidação parcial, a reação de reformação de vapor em que o calor gerado não é descartado, porém usa o calor gerado para gerar hidrogênio é usada.
[031 ]Em oposição a isso, na presente invenção, para gerar tanto hidrogênio quanto calor, a reação de reformação de vapor com o uso do calor gerado para gerar hidrogênio não é usada. Na presente invenção, apenas a reação de reformação de oxidação parcial é usada para gerar hidrogênio. Essa reação de reformação de oxidação parcial, como será compreendido a partir de (b) na Figura 2, é uma reação exotérmica. Portanto, a reação de reformação prossegue pelo calor
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 19/95
11/38 gerado de modo independente até mesmo sem adicionar calor a partir do exterior e hidrogênio é gerado. Agora, conforme mostrado pela fórmula de reação da reação de reformação de oxidação parcial de (b) na Figura 2, a reação de reformação de oxidação parcial é realizada por uma razão entre ar-combustível rica em que uma razão molar de O2/C, que mostra a razão do ar e combustível que são reagidos, é 0,5. Nesse momento, CO e H2 são gerados.
[032]A Figura 3 mostra a relação entre uma temperatura de equilíbrio de reação TB quando 0 ar e combustível forem reagidos no catalisador de reformador e atingem equilíbrio e a razão molar de O2/C do ar e combustível. Observe que, a linha sólida na Figura 3 mostra 0 valor teórico quando a temperatura de ar é 25 °C. Conforme mostrado pela linha sólida na Figura 3, quando a reação de reformação de oxidação parcial for realizada por uma razão entre ar-combustível rica de uma razão molar de O2/C=0,5, a temperatura de reação de equilíbrio TB se torna substancialmente 830 °C. Observe que, a temperatura de reação de equilíbrio TB real nesse momento se torna um pouco menor que 830 °C, mas abaixo, a temperatura de reação de equilíbrio TB será explicada por uma modalidade de acordo com a presente invenção como 0 valor mostrado pela linha sólida na Figura 3.
[033]Por outro lado, como será compreendido a partir da fórmula de reação da reação de oxidação completa de (a) na Figura 2, quando a razão molar de 02/0=1,4575, a razão do ar e combustível se torna a razão de ar-combustível estequiométrica. Conforme mostrado na Figura 3, a temperatura de equilíbrio de reação TB se torna a maior quando a razão entre ar e combustível se torna a razão de ar-combustível estequiométrica. Quando uma razão molar de O2/C estiver entre 0,5 e 1,4575, parcialmente a reação de reformação de oxidação parcial é realizada, em mesmo tempo em que parcialmente a reação de oxidação completa é realizada. Nesse caso, quanto maior for a razão molar de O2/C, maior é a razão através da
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 20/95
12/38 qual a reação de oxidação completa é realizada em comparação à razão através da qual a reação de reformação de oxidação parcial é realizada, então quanto maior for a razão molar de O2/C, maior será a temperatura de equilíbrio de reação TB.
[034]Por outro lado, a Figura 4 mostra a relação entre 0 número de moléculas (H2 e CO) produzidas por átomo de carbono e a razão molar de O2/C. Conforme explicado acima, quanto mais a razão molar de O2/C excede 0,5, menor é razão através da qual a reação de reformação de oxidação parcial é realizada. Portanto, conforme mostrado na Figura 4, quanto mais a razão molar de O2/C excede 0,5, menores são quantidades de geração de H2 e CO. Observe que, embora não seja descrita na Figura 4, se a razão molar de O2/C se tornar maior do que 0,5, devido à reação de oxidação completa mostrada em (a) da Figura 2, as quantidades de geração de CO2 e H2O aumentam. Em relação a isso, a Figura 4 mostra as quantidades de geração de H2 e CO quando se presume que nenhuma reação de deslocamento de gás de água mostrada na Figura 2(d) ocorre. Entretanto, na realidade, a reação de deslocamento de gás de água mostrada em (d) da Figura 2 ocorre devido ao CO gerado pela reação de reformação de oxidação parcial e 0 H2O gerado pela reação de oxidação completa, e hidrogênio também é gerado por essa reação de deslocamento de gás de água.
[035]Agora, então, conforme explicado acima, quanto mais a razão molar de O2/C excede 0,5, menores são as quantidades de geração de H2 e CO. Por outro lado, conforme mostrado na Figura 4, se a razão molar de O2/C se tornar menor do que 0,5, carbono C em excesso incapaz de ser reagido aumenta. Esse carbono C em excesso se deposita dentro dos poros do substrato do catalisador de reformador, isto é, um coqueamento ocorre. Se 0 coqueamento ocorrer, a capacidade de reformação do catalisador de reformador cai de modo notável. Portanto, para evitar a ocorrência de coqueamento, a razão molar de O2/C deve ser impedida de se tornar menor do que 0,5. Adicionalmente, como será compreendido a partir da Figura 4, em
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 21/95
13/38 uma faixa em que nenhum carbono em excesso seja produzido, a quantidade de geração de hidrogênio se torna maior quando a razão molar de O2/C for 0,5. Portanto, na modalidade da presente invenção, quando a reação de reformação de oxidação parcial for realizada para gerar hidrogênio, para evitar a ocorrência do coqueamento e permitir que hidrogênio seja gerado com máxima eficácia, a razão molar de O2/C é, em princípio, 0,5.
[036]Por outro lado, até mesmo se a razão molar de O2/C for tornada maior do que a razão de ar-combustível estequiométrica da razão molar de O2/C=1,4575, a reação de oxidação completa é realizada, porém quanto maior a razão molar de O2/C se torna, maior será a quantidade de ar a ser elevado em temperatura. Portanto, conforme mostrado na Figura 3, se a razão molar de O2/C for tornada maior do que a razão molar de O2/C=1,4575 mostrando a razão de ar-combustível estequiométrica, quanto maior a razão molar de O2/C se torna, mais a temperatura de equilíbrio de reação TB cairá. Nesse caso, por exemplo, se a razão molar de O2/C for tornada uma razão entre ar-combustível pobre de 2,6, quando a temperatura de ar for 25 °C, a temperatura de equilíbrio de reação TB se tornará cerca de 920 °C.
[037]Agora, então, conforme exemplificado acima, no momento de início da operação do dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1 conforme mostrado na Figura 1, 0 combustível injetado a partir do queimador 7 é ignificado pela vela de incandescência 19. Devido a isso, no interior da câmara de combustão de queimador 3, 0 combustível e ar injetados a partir do queimador 7 reagem, através da qual a combustão de queimador é iniciada. Se a combustão de queimador for iniciada, a temperatura do catalisador de reformador 4 aumenta gradualmente. Nesse momento, a combustão de queimador é realizada sob uma razão entre arcombustível pobre. A seguir, se a temperatura do catalisador de reformador 4 atingir uma temperatura com a capacidade para reformar 0 combustível, a razão de arPetição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 22/95
14/38 combustível é comutada de uma razão entre ar-combustível pobre para uma razão entre ar-combustível rica e uma ação de reformação do combustível no catalisador de reformador 4 é iniciada. Se a ação de reformação de combustível for iniciada, hidrogênio é gerado. A Figura 5 mostra a distribuição de temperatura dentro da parte de oxidação 4a e a parte de reformação 4b do catalisador de reformador 4 quando a reação no catalisador de reformador 4 se torna um estado de equilíbrio. Observe que, essa Figura 5 mostra a distribuição de temperatura no caso em que a temperatura externa de ar é 25 °C e esse ar exterior é alimentado através da passagem de fluxo de ar de baixa temperatura 14 mostrado na Figura 1 a partir do queimador 7 para o interior da câmara de combustão de queimador 3.
[038]A linha sólida da Figura 5 mostra a distribuição de temperatura dentro do catalisador de reformador 4 quando a razão molar de O2/C do ar e combustível alimentados a partir do queimador 7 for 0,5. Conforme mostrado na Figura 5, nesse caso, na parte de oxidação 4a do catalisador de reformador 4, a temperatura do catalisador de reformador 4 aumenta para 0 lado a jusante devido ao calor da reação de oxidação devido ao oxigênio restante. Quando 0 gás de combustão prossegue a partir do interior da parte de oxidação 4a do catalisador de reformador 4 para 0 interior da parte de reformação 4b, 0 oxigênio restante no gás de combustão é consumido e uma ação de reformação de combustível é realizada na parte de reformação 4b do catalisador de reformador 4. Essa reação de reformação é uma reação endotérmica. Portanto, a temperatura dentro do catalisador de reformador 4 cai à medida que a ação de reformação prossegue, isto é, para 0 lado a jusante do catalisador de reformador 4. A temperatura da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 nesse momento é 830 °C e corresponde à temperatura de equilíbrio de reação TB quando a razão molar de O2/C=0,5 mostrada na Figura 3.
[039]Por outro lado, a Figura 5 mostra por uma linha quebrada a distribuição
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 23/95
15/38 de temperatura dentro do catalisador de reformador 4 quando a razão molar de O2/C do ar e combustível alimentados a partir do queimador 7 for uma razão entre arcombustível pobre de 2,6. Além disso, nesse caso, a temperatura dentro do catalisador de reformador 4 aumenta para 0 catalisador de reformador de lado a jusante 4 devido ao calor de reação de oxidação do combustível dentro da parte de oxidação 4a do catalisador de reformador 4. Por outro lado, nesse caso, nenhuma ação de reformação é realizada dentro da parte de reformação 4b do catalisador de reformador 4, então a temperatura do catalisador de reformador 4 é mantida constante na parte de reformação 4b. A temperatura da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 nesse momento é 920 °C e corresponde à temperatura de equilíbrio de reação TB quando a razão molar de 02/0=2,6 mostrada na Figura 3. Isto é, a temperatura de equilíbrio de reação TB da Figura 3 mostra a temperatura da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 quando a temperatura externa de ar for 25 °C e esse ar exterior é alimentado através da passagem de fluxo de ar de baixa temperatura 14 mostrada na Figura 1 a partir do queimador 7 para 0 interior da câmara de combustão de queimador 3.
[040]A seguir, referindo-se à Figura 6, a temperatura de equilíbrio de reação TB quando se altera a temperatura do ar reagido com 0 combustível no catalisador de reformador será explicada. A Figura 6, da mesma forma que a Figura 3, mostra a relação entre a temperatura de equilíbrio de reação TB quando 0 ar e combustível são reagidos no catalisador de reformador e atingem equilíbrio e a razão molar de O2/C do ar e combustível. Observe que, na Figura 6, TA mostra a temperatura de ar. Nessa Figura 6, a relação entre a temperatura de equilíbrio de reação TB e a razão molar de O2/C mostrada pela linha sólida na Figura 3 é mostrada novamente por uma linha sólida. A Figura 6 mostra adicionalmente as relações entre a temperatura de equilíbrio de reação TB e a razão molar de O2/C quando se altera a temperatura de ar TA para 225 °C, 425 °C e 625 °C por linhas quebradas. A partir da Figura 6,
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 24/95
16/38 será compreendido que a temperatura de equilíbrio de reação TB se toma maior de modo geral independentemente da razão molar de O2/C se a temperatura de ar TA aumentar.
[041]Por outro lado, é confirmado que 0 catalisador de reformador 4 usado na modalidade da presente invenção não deteriora bastante devido ao calor se a temperatura de catalisador for 950 °C ou menos. Portanto, na modalidade da presente invenção, 950 °C é tomada a temperatura de catalisador permissível TX que habilita a degradação térmica do catalisador de reformador 4 a ser evitada. Essa temperatura de catalisador permissível TX é mostrada na Figura 3, Figura 5 e Figura 6. Como será compreendido a partir da Figura 5, quando a temperatura de ar TA for 25 °C, tanto quando a razão molar de O2/C for 0,5 quanto quando a razão molar de O2/C for 2.6, a temperatura do catalisador de reformador 4 quando a reação no catalisador de reformador 4 atinge um estado de equilíbrio se toma a temperatura de catalisador permissível TX ou menos em todos as localizações do catalisador de reformador 4. Portanto, nesse caso, é possível continuar a usar 0 catalisador de reformador 4 sem se preocupar sobre a degradação térmica na prática.
[042]Por outro lado, como será compreendido a partir da Figura 3, até mesmo quando a temperatura de ar TA for 25 °C, se a razão molar de O2/C se tomar ligeiramente maior do que 0,5, a temperatura da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 quando a reação no catalisador de reformador 4 atingir 0 estado de equilíbrio, isto é, a temperatura de equilíbrio de reação TB, acabará por exceder a temperatura de catalisador permissível TX. Se a razão molar de O2/C se tomar ligeiramente menor do que 2,6, a temperatura da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4, quando a reação no catalisador de reformador 4 atingir 0 estado de equilíbrio, acabará por exceder a temperatura de catalisador permissível TX. Portanto, por exemplo, quando a reação no catalisador de reformador 4 estiver em um estado de equilíbrio, se causar uma
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 25/95
17/38 reação de reformação de oxidação parcial, a razão molar de O2/C pode ser tornada maior do que 0,5, mas a faixa pela qual a razão molar de O2/C pode ser ampliada é limitada.
[043]Por outro lado, como será compreendido a partir da Figura 6, se a temperatura de ar TA se tornar maior, quando a reação no catalisador de reformador 4 atingir um estado de equilíbrio, até mesmo se tornar a razão molar de O2/C 0,5, a temperatura da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 quando a reação no catalisador de reformador 4 atingir um estado de equilíbrio se tornará maior do que a temperatura de catalisador permissível TX e, portanto, 0 catalisador de reformador 4 deteriorará devido ao calor. Portanto, quando a temperatura de ar TA se tornar alta, se a reação no catalisador de reformador 4 se tornar um estado de equilíbrio, a razão molar de O2/C não pode ser tornada 0,5. Portanto, na modalidade da presente invenção, quando a reação no catalisador de reformador 4 atingir um estado de equilíbrio, a temperatura de ar TA é tornada uma temperatura baixa de cerca de 25 °C, e a razão molar de O2/C é tornada 0,5 em um estado que mantém a temperatura de ar TA a cerca de 25 °C.
[044]A seguir, referindo-se à Figura 7, 0 método de geração de calor e hidrogênio através do dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1 mostrado na Figura 1 será explicado de modo resumido. Observe que, a Figura 7 mostra 0 estado operacional da vela de incandescência 19, a quantidade de ar alimentado a partir do queimador 7, a quantidade de combustível injetado a partir do queimador 7, a razão molar de O2/C do ar e combustível a ser reagidos, a temperatura do ar alimentado a partir do queimador 7 e a temperatura TC da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4. Observe que, as várias temperaturas-alvo para a temperatura TC da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 mostrado na Figura 7 etc. e as várias temperaturas-alvo para a temperatura do catalisador de reformador 4 são valores teóricos. Na modalidade, de
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 26/95
18/38 acordo com a presente invenção, conforme explicado acima, por exemplo, a temperatura de reação de equilíbrio TB real se torna um pouco menor do que a temperatura-alvo de 830 °C. Essas temperaturas-alvo mudam dependendo da estrutura do dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1, etc. Portanto, na realidade, é necessário realizado experimentos para estabelecer antecipadamente as temperaturas-alvo ideais correspondentes à estrutura do dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1.
[045]Se a operação do dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1 for iniciada, a vela de incandescência 19 é ligada. A seguir, o ar é alimentado através da passagem de fluxo de ar de alta temperatura 13 para o interior da câmara de combustão de queimador 3. Nesse caso, conforme mostrado pela linha quebrada na Figura 7, também é possível ligar a vela de incandescência 19 após o ar ser alimentado através da passagem de fluxo de ar de alta temperatura 13 para o interior da câmara de combustão de queimador 3. A seguir, combustível é injetado a partir do queimador 7. Se o combustível injetado a partir do queimador 7 for ignifiçado pela vela de incandescência 19, a quantidade de combustível é aumentada, a razão molar de O2/C do ar e combustível a ser reagidos é reduzida de 4,0 a 3,0, e a combustão de queimador é iniciada no interior da câmara de combustão de queimador 3. No período de tempo a partir de quando a alimentação de combustível é iniciada até quanto 0 combustível é ignificado, a razão de arcombustível é tornada uma razão entre ar-combustível pobre com a finalidade de suprimir tanto quanto possível a quantidade de geração de HC.
[046]A seguir, a combustão de queimador é continuada sob uma razão entre ar-combustível pobre. Devido a isso, a temperatura do catalisador de reformador 4 é elevada gradualmente. Por outro lado, se a combustão de queimador for iniciada, a temperatura do gás que passa através do catalisador de reformador 4 e flui para fora para 0 interior da câmara de efluxo de gás 5 aumenta gradualmente. Portanto, a
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 27/95
19/38 temperatura do ar aquecido na parte de troca de calor 13a devido a esse gás aumenta gradualmente. Como um resultado, a temperatura do ar alimentado a partir da passagem de fluxo de ar de alta temperatura 13 para o interior da câmara de combustão de queimador 3 aumenta gradualmente. Devido a isso, o aquecimento do catalisador de reformador 4 é promovido. O aquecimento do catalisador de reformador 4 realizado sob uma razão entre ar-combustível pobre desta forma, na modalidade da presente invenção, conforme mostrado na Figura 7, é chamado de aquecimento primário. Observe que, no exemplo mostrado na Figura 7, durante essa operação de aquecimento primário, a quantidade de ar de alimentação e a quantidade de combustível são aumentadas.
[047]Essa operação de aquecimento primário é continuada até a reformação do combustível no catalisador de reformador 4 se tornar possível. Na modalidade da presente invenção, se a temperatura da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 se tornar 700 °C, é julgado que a reformação do combustível se tornou possível no catalisador de reformador 4. Portanto, conforme mostrado na Figura 7, na modalidade da presente invenção, a operação de aquecimento primário é continuada até a temperatura TC da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 se tornar 700 °C. Observe que, na modalidade da presente invenção, a partir do início da operação do dispositivo de geração de hidrogênio 1 até o fim da operação de aquecimento primário do catalisador de reformador 4, conforme mostrado na Figura 7, a razão molar de O2/C do ar e combustível a ser reagidos é tornada 3,0 a 4,0. Obviamente, nesse momento, a temperatura do catalisador de reformador 4 é consideravelmente menor do que a temperatura de catalisador permissível TX, então a razão molar de O2/C do ar e combustível a ser reagidos pode ser tornada uma razão molar de O2/C próxima à razão de ar-combustível estequiométrica como 2,0 a 3.0.
[048]A seguir, se a temperatura TC da face de extremidade de lado a jusante
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 28/95
20/38 do catalisador de reformador 4 se tornar 700 °C, é julgado que a reformação do combustível se torna possível no catalisador de reformador 4, e a reação de reformação de oxidação parcial para gerar hidrogênio é iniciada. Na modalidade da presente invenção, nesse momento, conforme mostrado na Figura 7, primeiro, uma operação de aquecimento secundário é realizada, e quando a operação de aquecimento secundário termina, uma operação normal é realizada. Essa operação de aquecimento secundário é realizada para elevar adicionalmente a temperatura do catalisador de reformador 4 enquanto gera hidrogênio. Essa operação de aquecimento secundário é continuada até a temperatura TC da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 atingir a temperatura de equilíbrio de reação TB, e quando a temperatura TC da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 atinge a temperatura de equilíbrio de reação TB, a operação é alterada para a operação normal. Na Figura 8A, a região operacional GG do dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1 em que essa operação de aquecimento secundário é realizada é conforme mostrado pela região hachurada circundada pelas linhas sólidas GL, GU e GS. Observe que, na Figura 8A, a ordenada mostra a razão molar de O2/C do ar e combustível a ser reagidos enquanto a abscissa mostra a temperatura TC da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4.
[049]Conforme explicado com referência à Figura 4, se a razão molar de O2/C do ar e combustível a ser reagidos se tornar menor do que 0,5, 0 coqueamento ocorre. A linha sólida GL na Figura 8A mostra 0 limiar da razão molar de O2/C em relação à ocorrência do coqueamento, e 0 coqueamento ocorre na região da razão molar de O2/C menor do que essa GL limiar. Observe que, se a temperatura do catalisador de reformador 4 se torna menor, até mesmo se a razão molar de O2/C se tornar maior, isto é, até mesmo se 0 grau de riqueza da razão entre ar-combustível cair, carbono C se deposita dentro dos poros do substrato do catalisador de
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 29/95
21/38 reformador sem ser oxidado e o coqueamento ocorre. Portanto, conforme mostrado na Figura 8A, a GL limiar da razão molar de O2/C em que 0 coqueamento ocorre se torna maior quanto menor for a temperatura do catalisador de reformador 4. Portanto, para evitar a ocorrência do coqueamento, a reação de reformação de oxidação parcial, isto é, a operação de aquecimento secundário e a operação normal do dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1 são realizadas na GL limiar dessa razão molar de O2/C ou no lado superior da GL limiar.
[050]Por outro lado, na Figura 8A, a linha sólida GU mostra 0 valor de proteção limite superior da razão molar de O2/C para evitar que a temperatura do catalisador de reformador 4 exceda a temperatura de catalisador permissível TX no momento da operação de aquecimento secundário do dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1, enquanto a sólida GS mostra 0 valor de proteção limite superior da temperatura TC da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 para evitar que a temperatura do catalisador de reformador 4 exceda a temperatura de catalisador permissível TX no momento da operação de aquecimento secundário do dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1. Após a operação de aquecimento secundário ser iniciada, a razão molar de O2/C é tornada 0,5. Se a temperatura TC da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 atingir a temperatura de equilíbrio de reação TB na razão molar de O2/C=0,5, a operação é alterada para a operação normal e hidrogênio continua a ser gerado no estado com a temperatura TC da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 mantida na temperatura de equilíbrio de reação TB.
[051 ]A Figura 8B mostra um exemplo de um controle de aquecimento secundário até a alteração para a operação normal. No exemplo mostrado na Figura 8B, conforme mostrado pelas setas, se a temperatura da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 se tornar 700 °C, para promover 0 aquecimento secundário do catalisador de reformador 4, a reação de reformação de
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 30/95
22/38 oxidação parcial é iniciada pela razão molar de 02/0=0,56. A seguir, até que a temperatura TC da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 se torne 830 °C, a reação de reformação de oxidação parcial é continuada pela razão molar de 02/0=0,56. A seguir, se a temperatura da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 se tornar 830 °C, a razão molar de O2/C é reduzida até a razão molar de 02/0=0,5. A seguir, se a razão molar de O2/C se tornar 0,5, a reação de reformação no catalisador de reformador 4 se torna um estado de equilíbrio. A seguir, a razão molar de O2/C é mantida em 0,5 e a operação é alterada para a operação normal.
[052]Agora, quando nesta forma, a reação de reformação no catalisador de reformador 4 se torna um estado de equilíbrio, se a temperatura TA do ar preparado para reagir com 0 combustível for alta, conforme explicado referindo-se à Figura 6, a temperatura de equilíbrio de reação TB se torna maior. Como um resultado, a temperatura do catalisador de reformador 4 se torna maior do que até mesmo a temperatura de catalisador permissível TX, então 0 catalisador de reformador 4 degrada devido ao calor. Portanto, na modalidade da presente invenção, quando a razão molar de O2/C for mantida em 0,5 e a reação de reformação no catalisador de reformador 4 se tornar um estado de equilíbrio, a alimentação de ar de alta temperatura a partir da passagem de fluxo de ar de alta temperatura 13 para 0 interior da câmara de combustão de queimador 3 é parada e ar de baixa temperatura é alimentado a partir da passagem de fluxo de ar de baixa temperatura 14 para 0 interior da câmara de combustão de queimador 3. Nesse momento, a temperatura TC da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 é mantida em 830 °C, portanto, a temperatura do catalisador de reformador 4 é mantida na temperatura de catalisador permissível TX ou menos. Portanto, é possível evitar a degradação do catalisador de reformador 4 devido ao calor ao mesmo tempo em que gera hidrogênio através da reação de reformação de
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 31/95
23/38 oxidação parcial.
[053]Observe que, quando a operação de aquecimento secundário estiver sendo realizada na região operacional GG mostrada nas Figuras 8A e 8B, visto que a reação de reformação no catalisador de reformador 4 não se torna um estado de equilíbrio, até mesmo se a temperatura de ar TA for alta, a temperatura do catalisador de reformador 4 não aumentará conforme mostrado na Figura 6. Entretanto, essa operação de aquecimento secundário é realizada no estado em que a temperatura do catalisador de reformador 4 é alta, então existe o perigo de que por algum motivo ou outro, a temperatura do catalisador de reformador 4 acabe se tornando maior do que a temperatura de catalisador permissível TX. Portanto, na modalidade da presente invenção, para evitar que a temperatura do catalisador de reformador 4 se torne maior do que a temperatura de catalisador permissível TX, ao mesmo tempo em que o aquecimento secundário é iniciado, a alimentação de ar de alta pressão a partir da passagem de fluxo de ar de alta temperatura 13 para o interior da câmara de combustão de queimador 3 é parada e ar de baixa temperatura é alimentado a partir da passagem de fluxo de ar de baixa temperatura 14 para o interior da câmara de combustão de queimador 3. Isto é, conforme mostrado na Figura 7, a temperatura de ar de alimentação é reduzida. Após isso, o ar de baixa temperatura continua a ser alimentado a partir da passagem de fluxo de ar de baixa temperatura 14 para o interior da câmara de combustão de queimador 3 até a operação normal ser completada.
[054]Conforme explicado acima, quando a temperatura TA do ar preparado para reagir com o combustível for 25 °C, a temperatura de reação de equilíbrio TB quando a razão molar de 02/0=0,5 se torna 830 °C. Portanto, de modo geral, quando a temperatura do ar preparado para reagir com o combustível for TA °C, a temperatura de reação de equilíbrio TB quando a razão molar de 02/0=0,5 se torna (TA+805°C). Portanto, na modalidade da presente invenção, quando a temperatura
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 32/95
24/38 do ar preparado para reagir com o combustível for TA, quando a operação de aquecimento secundário for iniciada, a reação de reformação de oxidação parcial é continuada pela razão molar de 02/0=0,56 até que a temperatura TC da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 se torne (TA+805°C). A seguir, quando a temperatura TC da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 se tornar (TA+805°C), a razão molar de O2/C é reduzida até que a razão molar de 02/0=0,5. A seguir, se a razão molar de O2/C se tornar 0,5, a razão molar de O2/C é mantida em 0,5.
[055]Observe que, a temperatura TA supracitada do ar preparado para reagir com 0 combustível é a temperatura do ar usado quando se calcula a temperatura de reação de equilíbrio TB conforme mostrado na Figura 3 e a temperatura do ar não afetada pelo calor da reação de combustão de queimador no interior da câmara de combustão de queimador 3. Por exemplo, 0 ar alimentado a partir da porta de alimentação de ar 11 ou 0 ar dentro da câmara de ar 10 é afetado pelo calor da reação da combustão de queimador e aumenta em temperatura absorvendo-se a energia do calor da reação de combustão de queimador. Portanto, a temperatura desse ar mostra a temperatura do ar já no processo de reação, mas não a temperatura do ar quando se calcula a temperatura de reação de equilíbrio TB.
[056]Em relação a isso, a temperatura de reação de equilíbrio TB deve ser calculada quando a reação de reformação de oxidação parcial está sendo realizada, isto é, quando 0 ar de baixa temperatura está sendo alimentado a partir da passagem de fluxo de ar de baixa temperatura 14 para 0 interior da câmara de combustão de queimador 3. Portanto, na modalidade da presente invenção, para detectar a temperatura do ar não afetado pelo calor da reação de combustão de queimador no interior da câmara de combustão de queimador 3, 0 sensor de temperatura 24 é disposto na passagem de fluxo de ar de baixa temperatura 14 posicionado no exterior do material isolante térmico 6 conforme mostrado na Figura
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 33/95
25/38
1. A temperatura detectada por esse sensor de temperatura 24 é usada como a temperatura TA do ar quando se calcula a temperatura de reação de equilíbrio TB.
[057]Por outro lado, se uma instrução de parada for emitida, a alimentação de combustível é parada conforme mostrado na Figura 7. Se a alimentação de ar for parada nesse momento, o combustível restante dentro do dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1 provavelmente causará o coqueamento do catalisador de reformador 4. Portanto, na modalidade da presente invenção, para queimar o combustível restante no dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1, o ar continua a ser alimentado a por um tempo após a instrução de parada ser emitida conforme mostrado na Figura 7.
[058]Deste modo, na modalidade da presente invenção, para evitar que a temperatura do catalisador de reformador 4 se torne maior do que a temperatura de catalisador permissível TX, ao mesmo tempo em que inicia a operação de aquecimento secundário, a alimentação de ar de alta temperatura a partir da passagem de fluxo de ar de alta temperatura 13 para o interior da câmara de combustão de queimador 3 é parada e ar de baixa temperatura é alimentado a partir da passagem de fluxo de ar de baixa temperatura 14 para o interior da câmara de combustão de queimador 3. Em outras palavras, nesse momento, a rota de fluxo de ar para alimentar ar a partir do queimador 7 para o interior da câmara de combustão de queimador 3 é comutada da rota de fluxo de ar de alta temperatura para alimentar ar de alta temperatura para a rota de fluxo de ar de baixa temperatura para alimentar ar de baixa temperatura. Para permitir que a rota de fluxo de ar para alimentar ar para o interior da câmara de combustão de queimador 3 seja comutada entre a rota de fluxo de ar de alta temperatura e a rota de fluxo de ar de baixa temperatura desta forma, na modalidade da presente invenção, um dispositivo de comutação compreendido de uma válvula de ar de alta temperatura 16 e uma válvula de ar de baixa temperatura 17 é fornecido. Nesse caso, na modalidade da
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 34/95
26/38 presente invenção, a rota de fluxo de ar a partir do limpador de ar 18 através da passagem de fluxo de ar de alta temperatura 13 até a porta de alimentação de ar 11 corresponde à rota de fluxo de ar de alta temperatura, enquanto a rota de fluxo de ar a partir do limpador de ar 18 através da passagem de fluxo de ar de baixa temperatura 14 até a porta de alimentação de ar 11 corresponde à rota de fluxo de ar de baixa temperatura.
[059]A seguir, a rotina de controle para a geração de calor e hidrogênio mostrada nas Figuras 9 a 11 será explicada. Essa rotina de controle de geração de calor e hidrogênio é realizada quando uma instrução de início de controle de geração de calor e hidrogênio for emitida na parte de geração de instrução 39 mostrada na Figura 1. Nesse caso, por exemplo, essa instrução de início de controle de geração de calor e hidrogênio é emitida quando uma chave de partida do dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1 for ligada. Adicionalmente, quando o dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1 for usado para aquecer um catalisador de purificação de exaustão de um veículo, essa instrução de início de controle de geração de calor e hidrogênio é emitida quando a chave de ignição for ligada.
[060] Se a rotina de controle para geração de calor e hidrogênio for realizada, primeiro, na etapa 100 da Figura 9, é julgado com base no sinal de saída do sensor de temperatura 22 se a temperatura TD da face de extremidade de lado a montante do catalisador de reformador 4 é uma temperatura em que uma reação de oxidação pode ser realizada sobre a face de extremidade de lado a montante do catalisador de reformador 4, por exemplo, 300 °C ou mais. Se a temperatura TD da face de extremidade de lado a montante do catalisador de reformador 4 for 300 °C ou menos, a rotina prossegue para a etapa 101 em que a vela de incandescência 19 é ligada. A seguir, na etapa 102, é julgado se um período de tempo fixo decorreu a partir de quando a vela de incandescência 19 foi ligada. Quando o período de tempo
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 35/95
27/38 fixo decorreu, a rotina prossegue para a etapa 103.
[061 ]Na etapa 103, a bomba de ar 15 é operada e ar é alimentado para a câmara de combustão de queimador 3 através da passagem de fluxo de ar de alta temperatura 13. Observe que, quando a operação do dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1 for parada, a válvula de ar de alta temperatura 16 é aberta e a válvula de ar de baixa temperatura 17 é fechada. Portanto, quando o dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1 for operado, ar é alimentado para a câmara de combustão de queimador 3 através da passagem de fluxo de ar de alta temperatura 13. A seguir, na etapa 104, a temperatura TG da vela de incandescência 19 é calculada a partir do valor de resistência da vela de incandescência 19. A seguir, na etapa 105, é julgado se a temperatura TG da vela de incandescência 19 excede 700 °C. Quando for julgado que a temperatura da vela de incandescência 19 não excede 700 °C, a rotina retorna para a etapa 103. Em oposição a isso, quando for julgado que a temperatura TG da vela de incandescência 19 excede 700 °C, é julgado que a ignição é possível e a rotina prossegue para a etapa 106.
[062]Na etapa 106, o combustível é injetado a partir do queimador 7 para a câmara de combustão de queimador 3. A seguir, na etapa 107, a temperatura TD da face de extremidade de lado a montante do catalisador de reformador 4 é detectada com base no sinal de saída do sensor de temperatura 22. A seguir, na etapa 108, é julgado a partir do sinal de saída do sensor de temperatura 22 se o combustível está ignificado. Se o combustível estiver ignificado, a temperatura TD da face de extremidade de lado a montante do catalisador de reformador 4 aumenta instantaneamente. Portanto, é possível julgar se o combustível está ignificado a partir do sinal de saída do sensor de temperatura 22. Quando, na etapa 108, for julgado que o combustível não está ignificado, a rotina retorna para a etapa 106, ao mesmo tempo em que quando, na etapa 108, for julgado que o combustível está ignificado, a rotina prossegue para a etapa 109 em que a vela de incandescência 19
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 36/95
28/38 é desligada. A seguir, a rotina prossegue para a etapa 110 da Figura 10. Observe que, se o combustível for ignificado, a temperatura TD da face de extremidade de lado a montante do catalisador de reformador 4 se torna imediatamente uma temperatura em que uma reação de oxidação pode ser realizada na face de extremidade de lado a montante do catalisador de reformador 4, por exemplo, 300 °C ou mais. Por outro lado, até mesmo quando, na etapa 100, for julgado que a temperatura TD da face de extremidade de lado a montante do catalisador de reformador 4 é 300 °C ou mais, a rotina prossegue para a etapa 110.
[063]Na etapa 110 e etapa 111, a operação de aquecimento primário é realizada. Isto é, a taxa de descarga da bomba de ar 15 é controlada na etapa 110 e a quantidade de injeção de combustível a partir do queimador 7 é controlada na etapa 111 de modo que a razão molar de O2/C se torne 3,0. Observe que, na modalidade da presente invenção, quando essa operação de aquecimento primário for realizada, a quantidade de alimentação de ar e a quantidade de injeção de combustível são aumentadas em estágios conforme mostrado na Figura 7. A seguir, na etapa 112, é julgado com base no sinal de saída do sensor de temperatura 23 se a temperatura TC da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 excede 700 °C. Quando for julgado que a temperatura TC da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 não excede 700 °C, a rotina retorna para a etapa 110 em que a operação de aquecimento primário continua a ser realizada. Em oposição a isso, quando for julgado que a temperatura TC da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 excede 700 °C, a rotina prossegue para a etapa 113 em que a reação de reformação de oxidação parcial é iniciada. Isto é, a operação de aquecimento secundário é iniciada.
[064]Se a reação de reformação de oxidação parcial for iniciada, isto é, se a operação de aquecimento secundário for iniciada, na etapa 113, a válvula de ar de baixa temperatura 17 é aberta e a válvula de ar de alta temperatura 16 é fechada.
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 37/95
29/38
Portanto, nesse momento, ar é alimentado através da passagem de fluxo de ar de baixa temperatura 14 até a câmara de combustão de queimador 3. A seguir, na etapa 115, o valor exigido da quantidade de calor de saída (kW) é adquirido. Por exemplo, quando o dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1 for usado para aquecer um catalisador de purificação de exaustão de um veículo, o valor exigido dessa quantidade de calor de saída é tornado a quantidade de calor exigido para elevar o catalisador de purificação de exaustão para a temperatura de ativação. A seguir, na etapa 116, a quantidade de injeção de combustível exigida para gerar o valor exigido da quantidade de calor de saída (kW) é calculada.
[065]A seguir, na etapa 117, o combustível é injetado pela quantidade de injeção calculada na etapa 116 e a taxa de descarga da bomba de ar 15 é controlada de modo que a razão molar de O2/C se torne 0,56. Nesse momento, a reação de reformação de oxidação parcial é realizada e hidrogênio é gerado. A seguir, na etapa 118, é julgado se a temperatura TC da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 atinge a soma (TA+805°C) da temperatura de ar TA detectada pelo sensor de temperatura 24 e 805 °C. Conforme explicado acima, essa temperatura (TA+805°C) mostra a temperatura de equilíbrio de reação TB quando a temperatura de ar for TA °C e a reação de reformação de oxidação parcial for realizada pela razão molar de 02/0=0,5. Portanto, na etapa 118, é julgado se a temperatura TC da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 atinge a temperatura de equilíbrio de reação (ΤΑ+805Ό).
[066]Quando for julgado que a temperatura TC da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 não atinge a temperatura de equilíbrio de reação (TA+805°C), a rotina retorna para a etapa 117 em que a taxa de descarga da bomba de ar 15 continua a ser controlada de modo que a razão molar de O2/C se torne 0,56. Em oposição a isso, quando, na etapa 118, for julgado que a temperatura TC da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 atinge a
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 38/95
30/38 temperatura de equilíbrio de reação (TA+805°C), a rotina prossegue para a etapa 119 em que a taxa de descarga da bomba de ar 15 é mantida constante e a quantidade de injeção de combustível é aumentada gradualmente. Como um resultado, a razão molar de O2/C é gradualmente reduzida. A seguir, na etapa 120, é julgado se a razão molar de O2/C se torna 0,5. Quando for julgado que a razão molar de O2/C não se torna 0,5, a rotina retorna para a etapa 119. Em oposição a isso, quando, na etapa 120, for julgado que a razão molar de O2/C se torna 0,5, é julgado que 0 aquecimento secundário foi completado. Quando for julgado que 0 aquecimento secundário foi completado, a rotina prossegue para a etapa 121 da Figura 11 em que a operação normal é realizada.
[067]Na modalidade da presente invenção, como os modos de operação no momento da operação normal, um modo operacional de geração de calor e hidrogênio e um modo operacional de geração de calor, isto é, dois modos de operação, podem ser selecionados. O modo operacional de geração de calor e hidrogênio é um modo operacional que realiza a reação de reformação de oxidação parcial pela razão molar de O2/C=0,5. Nesse modo operacional de geração de calor e hidrogênio, calor e hidrogênio são gerados. Por outro lado, 0 modo operacional de geração de calor é um modo operacional que realiza a reação de oxidação completa por, por exemplo, a razão molar de O2/C=2,6. Nesse modo operacional de geração de calor, hidrogênio não é gerado. Apenas calor é gerado. Esses modo operacional de geração de calor e hidrogênio e modo operacional de geração de calor são usados de modo seletivo de acordo com a necessidade.
[068]Agora, retornando novamente para a Figura 11, na etapa 121, é julgado se 0 modo é 0 modo operacional de geração de calor e hidrogênio. Quando, na etapa 121, for julgado que 0 modo é 0 modo operacional de geração de calor e hidrogênio, a rotina prossegue para a etapa 122 em que a reação de reformação de oxidação parcial é realizada pela razão molar de 02/0=0,5. Nesse momento, calor e
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 39/95
31/38 hidrogênio são gerados. A seguir, a rotina prossegue para a etapa 124. Por outro lado, quando, na etapa 121, for julgado que o modo não é o modo operacional de geração de calor e hidrogênio, isto é, quando for julgado que o modo é o modo operacional de geração de calor, a rotina prossegue para a etapa 123 em que a reação de oxidação completa é realizada pela razão molar de 02/0=2,6. Nesse momento, apenas calor é gerado. A seguir, a rotina prossegue para a etapa 124.
[069]Na etapa 124, é julgado se uma instrução para interromper a operação do dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1 é emitida. A instrução para interromper a operação do dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1 é emitida na parte de geração de instrução 39 mostrada na Figura 1. Quando a instrução para interromper a operação do dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1 não for emitida, a rotina retorna para a etapa 121. Em oposição a isso, quando, na etapa 124, for julgado que a instrução para interromper a operação do dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1 é emitida, a rotina prossegue para a etapa 125 em que a injeção de combustível a partir do queimador 7 é parada. A seguir, na etapa 126, para substituir o combustível restante por ar, uma pequena quantidade de ar é alimentada a partir da bomba de ar 15. A seguir, na etapa 127, é julgado se um período de tempo fixo decorreu. Quando for julgado que o período de tempo fixo não decorreu, a rotina retorna para a etapa 126.
[070]Em oposição a isso, quando, na etapa 127, for julgado que o período de tempo fixo decorreu, a rotina prossegue para a etapa 128 em que a operação da bomba de ar 15 é parada e a alimentação de ar para o interior da câmara de combustão de queimador 3 é parada. A seguir, na etapa 129, a válvula de ar de baixa temperatura 17 é fechada e a válvula de ar de alta temperatura 16 é aberta. A seguir, enquanto a operação do dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1 é parada, a válvula de ar de baixa temperatura 17 continua fechada e a válvula de ar de alta temperatura 16 continua aberta.
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 40/95
32/38 [071 ]A seguir, referindo-se à Figura 12, uma rotina de controle para restringir a elevação da temperatura de catalisador será explicada. Essa rotina é executada por interrupção a cada intervalo de tempo fixo. Referindo-se à Figura 12, primeiro, na etapa 200, a temperatura TC da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 detectada pelo sensor de temperatura 23 é lida. A seguir, na etapa 201, é julgado se a temperatura TC da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 excede a temperatura de catalisador permissível TX. Quando for julgado que a temperatura TC da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 não excede a temperatura de catalisador permissível TX, o ciclo de processamento é terminado.
[072]Em oposição a isso, quando, na etapa 201, for julgado que a temperatura TC da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 excede a temperatura de catalisador permissível TX, a rotina prossegue para a etapa 202 em que a válvula de ar de baixa temperatura 17 é aberta. A seguir, na etapa 203, a válvula de ar de alta temperatura 16 é fechada. A seguir, o ciclo de processamento é terminado. Isto é, durante a operação do dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1, quando a temperatura TC da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 exceder a temperatura de catalisador permissível TX, a rota de fluxo de ar para alimentar ar para o interior da câmara de combustão de queimador 3 é comutada a partir da rota de fluxo de ar de alta temperatura para alimentar ar de alta temperatura para a rota de fluxo de ar de baixa temperatura para alimentar ar de baixa temperatura, e a temperatura do ar de combustão de queimador alimentado para o interior da câmara de combustão de queimador 3 é reduzida.
[073]Agora, conforme explicado acima, no momento da operação de aquecimento primário, o combustível alimentado a partir do queimador 7 para o interior da câmara de combustão de queimador 3 e o ar alimentado a partir do
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 41/95
33/38 queimador 7 para o interior da câmara de combustão de queimador 3 são preparados para queimar através do queimador sob uma razão entre ar-combustível pobre. A seguir, se mudar da operação de aquecimento primário para a operação de aquecimento secundário, imediatamente, a alimentação de ar de alta temperatura da passagem de fluxo de ar de alta temperatura 13 para a câmara de combustão de queimador 3 é parada e ar de baixa temperatura é alimentado a partir da passagem de fluxo de ar de baixa temperatura 14 para a câmara de combustão de queimador 3. Em outras palavras, se mudar da operação de aquecimento primário para a operação de aquecimento secundário, imediatamente, a rota de fluxo de ar para alimentar ar a partir do queimador 7 para o interior da câmara de combustão de queimador 3 é comutada da rota de fluxo de ar de alta temperatura para alimentar ar de alta temperatura para a rota de fluxo de ar de baixa temperatura para alimentar ar de baixa temperatura.
[074]Isto é, quando se muda da operação de aquecimento primário para a operação de aquecimento secundário, se continuar a alimentar ar de alta temperatura a partir da passagem de fluxo de ar de alta temperatura 13 para o interior da câmara de combustão de queimador 3, prevê-se que mais cedo ou mais tarde a temperatura do catalisador de reformador 4 excederá a temperatura de catalisador permissível TX. Portanto, na modalidade da presente invenção, conforme mostrado na Figura 7, quando se muda da operação de aquecimento primário para a operação de aquecimento secundário, isto é, quando for previsto que a temperatura do catalisador de reformador 4 excederá a temperatura de catalisador permissível TX, a rota de fluxo de ar para alimentar ar para o interior da câmara de combustão de queimador 3 é comutada da rota de fluxo de ar de alta temperatura para alimentar ar de alta temperatura para a rota de fluxo de ar de baixa temperatura para alimentar ar de baixa temperatura, e a temperatura do ar de combustão de queimador alimentado para o interior da câmara de combustão de queimador 3 é
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 42/95
34/38 reduzida.
[075]Por outro lado, na modalidade da presente invenção, conforme realizado na rotina de controle para restringir a elevação da temperatura de catalisador mostrado na Figura 12, quando a temperatura TC da face de extremidade de lado a jusante do catalisador de reformador 4 realmente exceder a temperatura de catalisador permissível TX durante a operação do dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1, a rota de fluxo de ar para alimentar ar a partir do queimador 7 para o interior da câmara de combustão de queimador 3 é comutada a partir da rota de fluxo de ar de alta temperatura para alimentar ar de alta temperatura para a rota de fluxo de ar de baixa temperatura para alimentar ar de baixa temperatura, e a temperatura do ar alimentado a partir do queimador 7 para o interior da câmara de combustão de queimador 3 é reduzida. Portanto, a temperatura do catalisador de reformador 4 é impedida de aumentar de modo excessivo e, portanto, o catalisador de reformador 4 é impedido de degradar devido ao calor.
[076]Isto é, na presente invenção, é fornecido um dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1 que compreende uma câmara de combustão de queimador 3, um queimador 7 disposto na câmara de combustão de queimador 3 para realizar combustão de queimador, um dispositivo de alimentação de combustível com a capacidade para controlar uma quantidade de alimentação do combustível alimentado a partir do queimador 7 para o interior da câmara de combustão de queimador 3, um dispositivo de alimentação de ar com a capacidade para controlar a temperatura e quantidade de alimentação do ar alimentado a partir do queimador 7 para o interior da câmara de combustão de queimador 3, um dispositivo de ignição 19 para fazer com que o combustível ignifique, um catalisador de reformador 4 ao qual o gás de combustão de queimador é alimentado e uma unidade de controle eletrônica 30. O dispositivo de alimentação de ar é dotado de uma parte de troca de calor 13a para aquecer o ar alimentado a partir do queimador 7 para o interior da
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 43/95
35/38 câmara de combustão de queimador 3 através do gás de combustão de queimador, e calor e hidrogênio são gerados realizando-se a combustão de queimador. Uma temperatura de catalisador permissível TX que habilita a degradação térmica do catalisador de reformador 4 a ser evitada é estabelecida antecipadamente, e a unidade de controle eletrônica 30 controla o dispositivo de alimentação de ar para reduzir a temperatura do ar alimentado a partir do queimador 7 para o interior da câmara de combustão de queimador 3 para manter a temperatura do catalisador de reformador 4 abaixo da temperatura de catalisador permissível TX quando a combustão de queimador estiver sendo realizada e quando a temperatura do catalisador de reformador 4 exceder a temperatura de catalisador permissível TX ou for previsto que a temperatura do catalisador de reformador 4 excederá a temperatura de catalisador permissível TX.
[077]Nesse caso, na modalidade da presente invenção, a unidade de controle eletrônica 30 reduz a temperatura do ar alimentado a partir do queimador 7 para o interior da câmara de combustão de queimador 3 parando-se a alimentação de ar aquecido na parte de troca de calor 13a para o interior da câmara de combustão de queimador 3 e alimentando ar de uma temperatura menor do que o ar aquecido na parte de troca de calor 13a a partir do queimador 7 para o interior da câmara de combustão de queimador 3. Explicado em maiores detalhes, na modalidade da presente invenção, um dispositivo de comutação para comutar uma rota de fluxo de ar para alimentar ar a partir do queimador 7 para o interior da câmara de combustão de queimador 3 entre a rota de fluxo de ar de alta temperatura para alimentar ar aquecido na parte de troca de calor 13a e uma rota de fluxo de ar de baixa temperatura para alimentar ar menor em temperatura do que o ar aquecido na parte de troca de calor 13a é fornecido. A unidade de controle eletrônica 30 comuta a rota de fluxo de ar para alimentar ar a partir do queimador 7 para o interior da câmara de combustão de queimador 3 a partir da rota de fluxo de
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 44/95
36/38 ar de alta temperatura até a rota de fluxo de ar de baixa temperatura quando se reduz a temperatura do ar alimentado a partir do queimador 7 para o interior da câmara de combustão de queimador 3.
[078]Em relação a isso, para suprimir a degradação térmica do catalisador de reformador 4, é suficiente fornecer apenas a rota de fluxo de ar de baixa temperatura com a finalidade de alimentar ar de baixa temperatura a partir do queimador 7 para o interior da câmara de combustão de queimador 3. Entretanto, quando se aquece o catalisador de reformador 4 através da operação de aquecimento primário, para promover o aquecimento do catalisador de reformador 4, é preferível alimentar ar de alta temperatura a partir do queimador 7 para o interior da câmara de combustão de queimador 3. Portanto, na modalidade da presente invenção, a rota de fluxo de ar de alta temperatura é fornecida para alimentar ar aquecido na parte de troca de calor 13a a partir do queimador 7 para o interior da câmara de combustão de queimador 3.
[079]Por outro lado, na modalidade da presente invenção, quando o dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1 começa a ser operado, a unidade de controle eletrônica 30 realiza uma operação de aquecimento primário em que a temperatura do catalisador de reformador 4 é elevada realizando-se a combustão de queimador por uma razão entre ar-combustível pobre e, então, realiza uma operação de aquecimento secundário em que a temperatura do catalisador de reformador 4 é elevada e hidrogênio é gerado no catalisador de reformador 4 realizando-se a combustão de queimador por uma razão entre ar-combustível rica. Observe que, nesse caso, a unidade de controle eletrônica 30 prevê que a temperatura do catalisador de reformador 4 excederá a temperatura de catalisador permissível TX quando a operação de aquecimento primário for comutada para a operação de aquecimento secundário e, assim, reduz a temperatura do ar de combustão de queimador alimentado a partir do queimador 7 para o interior da câmara de
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 45/95
37/38 combustão de queimador 3.
[080]Adicionalmente, na modalidade da presente invenção, no momento da operação de aquecimento primário, a razão molar de O2/C do ar e combustível a ser reagidos é preparada de 2,0 a 4,0, ao mesmo tempo em que no momento da operação de aquecimento secundário, a razão molar de O2/C do ar e combustível que são reagidos é preparada de 0,5 a 0,56. Adicionalmente, na modalidade da presente invenção, a unidade de controle eletrônica 30 comuta para a operação de aquecimento secundário se a temperatura do catalisador de reformador exceder uma temperatura predeterminada, por exemplo, 700 °C, quando a operação de aquecimento primário estiver sendo realizada.
[081]Por outro lado, no momento da operação de aquecimento primário, se a temperatura do ar fluindo para fora da parte de troca de calor 13a se tornar maior, existe 0 perigo de que a temperatura do catalisador de reformador 4 exceda a temperatura de catalisador permissível TX. Portanto, 0 dispositivo de geração de calor e hidrogênio pode ser configurado de modo que se a temperatura do ar fluindo para fora da parte de troca de calor 13a exceder uma temperatura predeterminada quando a operação de aquecimento primário estiver sendo realizada, a operação de aquecimento primário seja comutada para a operação de aquecimento secundário. Nesse caso, um sensor de temperatura para detectar a temperatura do ar fluindo para fora da parte de troca de calor 13a é fornecido na porta de efluxo de ar a partir da parte de troca de calor 13a, e a unidade de controle eletrônica 30 julga se a temperatura do ar detectada por esse sensor de temperatura excede uma temperatura predeterminada, e comuta da operação de aquecimento primário para a operação de aquecimento secundário quando for julgado que a temperatura do ar detectada por esse sensor de temperatura excede a temperatura predeterminada.
[082]Por outro lado, quando 0 dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1 está sendo operado normalmente, algumas vezes é exigido que 0 dispositivo de
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 46/95
38/38 geração de calor e hidrogênio 1 gere apenas calor e algumas vezes é exigido que o dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1 gere calor e hidrogênio. Portanto, na modalidade da presente invenção, conforme mostrado nas etapas 121 a 123 da Figura 11, a unidade de controle eletrônica 30 é usada para comutar o modo operacional do dispositivo de geração de calor e hidrogênio 1 para um modo operacional de geração de calor que gera calor realizando-se a reação de oxidação completa por uma razão entre ar-combustível pobre e um modo operacional de geração de calor e hidrogênio que gera calor e hidrogênio realizando-se a reação de reformação de oxidação parcial por uma razão entre ar-combustível rica.
LISTA DE SÍMBOLOS DE REFERÊNCIA
I Dispositivo de geração de calor e hidrogênio
Câmara de combustão de queimador
Catalisador de reformador
Câmara de efluxo de gás 7 Queimador
Porta de injeção de combustível
II Porta de alimentação de ar
Passagem de fluxo de ar de alta temperatura 13a Parte de troca de calor
Passagem de fluxo de ar de baixa temperatura
Bomba de ar
Válvula de ar de alta temperatura
Válvula de ar de baixa temperatura 19 Vela de incandescência
22, 23, 24 Sensor de temperatura
Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 47/95
1/4

Claims (10)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Dispositivo de geração de calor e hidrogênio CARACTERIZADO pelo fato de que compreende uma câmara de combustão de queimador (3), um queimador (7) disposto na câmara de combustão de queimador (3) para realizar combustão de queimador, um dispositivo de alimentação de combustível com a capacidade para controlar uma quantidade de alimentação do combustível alimentado a partir do queimador (7) para o interior da câmara de combustão de queimador (3), um dispositivo de alimentação de ar com a capacidade para controlar a temperatura e quantidade de alimentação do ar alimentado a partir do queimador (7) para o interior da câmara de combustão de queimador (3), um dispositivo de ignição (19) para fazer com que o combustível ignifique, um catalisador de reformador (4) ao qual o gás de combustão de queimador é alimentado, e uma unidade de controle eletrônica (30), sendo que o dito dispositivo de alimentação de ar é dotado de uma parte de troca de calor (13a) para aquecer o ar alimentado a partir do queimador (7) para o interior da câmara de combustão de queimador (3) através do gás de combustão de queimador, em que calor e hidrogênio são gerados realizando-se a combustão de queimador, em que uma temperatura de catalisador permissível que habilita a degradação térmica do dito catalisador de reformador (4) a ser evitada é definida antecipadamente, e a dita unidade de controle eletrônica (30) controla o dito dispositivo de alimentação de ar para reduzir a temperatura do ar alimentado a partir do dito queimador (7) para o interior da câmara de combustão de queimador (3) para manter a temperatura do catalisador de reformador (4) abaixo da temperatura de catalisador permissível (TX) quando a combustão de queimador estiver sendo realizada e quando a temperatura do dito catalisador de reformador (4) exceder a dita temperatura de catalisador permissível (TX) ou for previsto que a temperatura do dito catalisador de reformador (4) excederá a dita temperatura de catalisador permissível (TX).
    Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 48/95
  2. 2/4
    2. Dispositivo de geração de calor e hidrogênio, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita unidade de controle eletrônica (30) reduz a temperatura do ar alimentado a partir do dito queimador (7) para o interior da câmara de combustão de queimador (3) parando-se a alimentação de ar aquecido na dita parte de troca de calor (13a) para o interior da câmara de combustão de queimador (3) e alimentando-se ar de uma temperatura menor do que o ar aquecido na dita parte de troca de calor (13a) a partir do dito queimador (7) para o interior da dita câmara de combustão de queimador (3).
  3. 3. Dispositivo de geração de calor e hidrogênio, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito dispositivo de geração de calor e hidrogênio (1) compreende adicionalmente um dispositivo de comutação para comutar uma rota de fluxo de ar para alimentar ar a partir do dito queimador (7) para o interior da dita câmara de combustão de queimador (3) entre uma rota de fluxo de ar de alta temperatura para alimentar ar aquecido na dita parte de troca de calor (13a) e uma rota de fluxo de ar de baixa temperatura para alimentar ar menor em temperatura do que o ar aquecido na dita parte de troca de calor (13a), e uma dita unidade de controle eletrônica (30) comuta a rota de fluxo de ar para alimentar ar a partir do dito queimador (7) para o interior da dita câmara de combustão de queimador (3) a partir da dita rota de fluxo de ar de alta temperatura para a dita rota de fluxo de ar de baixa temperatura quando se reduz a temperatura do ar alimentado para o interior da dita câmara de combustão de queimador (3).
  4. 4. Dispositivo de geração de calor e hidrogênio, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que quando o dispositivo de geração de calor e hidrogênio (1) começa a ser operado, a dita unidade de controle eletrônica (30) realiza uma operação de aquecimento primário em que a temperatura do catalisador de reformador (4) é elevada realizando-se combustão de queimador por um razão entre ar-combustível pobre, e então realiza uma operação de
    Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 49/95
    3/4 aquecimento secundário em que a temperatura do catalisador de reformador (4) é elevada e hidrogênio é gerado no catalisador de reformador (4) realizando-se combustão de queimador por uma razão entre ar-combustível rica.
  5. 5. Dispositivo de geração de calor e hidrogênio, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita unidade de controle eletrônica (30) prevê que a temperatura do catalisador de reformador (4) excederá a dita temperatura de catalisador permissível (TX) quando a operação de aquecimento primário for comutada para a operação de aquecimento secundário e, assim, reduz a temperatura do ar alimentado a partir do dito queimador (7) para o interior da dita câmara de combustão de queimador (3).
  6. 6. Dispositivo de geração de calor e hidrogênio, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que no momento da dita operação de aquecimento primário, a razão molar de O2/C do ar e combustível que preparados para reagir é preparada de 2,0 a 4,0.
  7. 7. Dispositivo de geração de calor e hidrogênio, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que no momento da dita operação de aquecimento secundário, a razão molar de O2/C do ar e combustível que preparados para reagir é preparada de 0,5 a 0,56.
  8. 8. Dispositivo de geração de calor e hidrogênio, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita unidade de controle eletrônica (30) comuta para a dita operação de aquecimento secundário se a temperatura do dito catalisador de reformador (4) exceder uma temperatura predeterminada quando a dita operação de aquecimento primário estiver sendo realizada.
  9. 9. Dispositivo de geração de calor e hidrogênio, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita unidade de controle eletrônica (30) comuta para a dita operação de aquecimento secundário se a
    Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 50/95
    4/4 temperatura do dito ar fluindo para fora a partir da parte de troca de calor (13a) exceder uma temperatura predeterminada quando a dita operação de aquecimento primário estiver sendo realizada.
  10. 10. Dispositivo de geração de calor e hidrogênio, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita unidade de controle eletrônica (30) comuta um modo operacional do dispositivo de geração de calor e hidrogênio (1) para um modo operacional de geração de calor que gera calor realizando-se uma reação de oxidação completa por uma razão entre ar-combustível pobre e a modo operacional de geração de calor e hidrogênio que gera calor e hidrogênio realizando-se uma reação de reformação de oxidação parcial por uma razão entre ar-combustível rica.
    Petição 870170043952, de 26/06/2017, pág. 51/95
    1/10
BR102017013810-0A 2016-07-04 2017-06-26 Heat and hydrogen generation device BR102017013810A2 (pt)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-132334 2016-07-04
JP2016132334A JP6443404B2 (ja) 2016-07-04 2016-07-04 熱、水素生成装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BR102017013810A2 true BR102017013810A2 (pt) 2018-01-16

Family

ID=59383938

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR102017013810-0A BR102017013810A2 (pt) 2016-07-04 2017-06-26 Heat and hydrogen generation device

Country Status (13)

Country Link
US (1) US10494256B2 (pt)
EP (1) EP3266741B1 (pt)
JP (1) JP6443404B2 (pt)
KR (1) KR20180004666A (pt)
CN (1) CN107572479B (pt)
AU (1) AU2017203575B2 (pt)
BR (1) BR102017013810A2 (pt)
CA (1) CA2972132C (pt)
ES (1) ES2846149T3 (pt)
MX (1) MX2017008565A (pt)
PH (1) PH12017000167A1 (pt)
RU (1) RU2667280C1 (pt)
TW (1) TWI645106B (pt)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6958464B2 (ja) 2018-04-11 2021-11-02 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
RU2723656C1 (ru) * 2019-10-07 2020-06-17 Акционерное общество "Радиотехнические и Информационные Системы Воздушно-космической обороны (АО "РТИС ВКО") Водогрейный котел

Family Cites Families (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3909299A (en) * 1973-10-01 1975-09-30 United Technologies Corp Fuel cell system including reform reactor
US3982910A (en) * 1974-07-10 1976-09-28 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Hydrogen-rich gas generator
US4033133A (en) 1976-03-22 1977-07-05 California Institute Of Technology Start up system for hydrogen generator used with an internal combustion engine
JPH07215702A (ja) * 1994-01-28 1995-08-15 Shin A C Ii:Kk 燃料改質装置
JP3915139B2 (ja) 1996-05-30 2007-05-16 トヨタ自動車株式会社 燃料電池発電装置
US20020006535A1 (en) * 1996-11-01 2002-01-17 Richard Woods Integrated power module
US6472092B1 (en) 1998-08-12 2002-10-29 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel-reforming apparatus comprising a plate-shaped reforming catalyst
DE10196614T1 (de) * 2000-09-14 2003-10-30 Toshiba Kk Festpolymer-Brennstoffzellensystem
JP3826770B2 (ja) * 2001-11-16 2006-09-27 日産自動車株式会社 燃料改質システム
US8177868B2 (en) * 2002-01-04 2012-05-15 Meggitt (Uk) Limited Reforming apparatus and method
US7967878B2 (en) * 2002-01-04 2011-06-28 Meggitt (Uk) Limited Reformer apparatus and method
JP3807361B2 (ja) 2002-02-08 2006-08-09 日産自動車株式会社 燃料改質システムおよび燃料電池システム
JP4000588B2 (ja) 2002-02-12 2007-10-31 株式会社Ｉｈｉ 燃料処理装置とその起動方法
JP4209625B2 (ja) * 2002-04-09 2009-01-14 新日本石油株式会社 オートサーマルリフォーミング改質器およびそれを用いたオートサーマルリフォーミング方法
JP4363002B2 (ja) * 2002-04-18 2009-11-11 日産自動車株式会社 燃料改質システムとその暖機装置
US7172638B2 (en) 2002-04-29 2007-02-06 General Motors Corporation Staged air autothermal reformer for improved startup and operation
JP2004018363A (ja) * 2002-06-20 2004-01-22 Nissan Motor Co Ltd 燃料改質装置
US7001682B2 (en) * 2002-06-24 2006-02-21 Delphi Technologies, Inc. Solid-oxide fuel cell system having means for controlling tail gas combustion temperature
DE10237744A1 (de) * 2002-08-17 2004-03-04 Daimlerchrysler Ag Reaktorsystem zur Wasserstofferzeugung
JP2004176710A (ja) * 2002-10-01 2004-06-24 Toyota Motor Corp 動力出力装置及びハイブリッド型の動力出力装置、それらの制御方法並びにハイブリッド車両
JP4457559B2 (ja) * 2003-01-09 2010-04-28 日産自動車株式会社 燃料蒸発装置
US20040144030A1 (en) * 2003-01-23 2004-07-29 Smaling Rudolf M. Torch ignited partial oxidation fuel reformer and method of operating the same
JP4251321B2 (ja) * 2003-01-28 2009-04-08 トヨタ自動車株式会社 内燃機関および内燃機関の運転方法
EP1750836A4 (en) * 2004-05-28 2008-04-02 Hyradix Inc METHOD FOR PRODUCING HYDROGEN BY PARTIAL OXIDATION / STEAM REFORMING
EP1787951B1 (en) * 2004-07-12 2015-04-08 Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd. Hydrogen production system and reforming apparatus
JP4786162B2 (ja) 2004-10-21 2011-10-05 東芝燃料電池システム株式会社 液体燃料改質システムと方法
JP4664709B2 (ja) * 2005-03-08 2011-04-06 トヨタ自動車株式会社 水素生成装置および燃料電池システム
TW200708709A (en) * 2005-08-31 2007-03-01 Yei-Chin Chao Catalytic heat exchanger of extra heat generation
JP2008120678A (ja) * 2007-12-14 2008-05-29 Toyota Motor Corp 一酸化炭素選択酸化装置と水蒸気生成装置とのコンバインシステム並びに燃料改質装置システム
US20100275582A1 (en) * 2008-01-08 2010-11-04 Honda Motor Co., Ltd. Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP4530081B2 (ja) * 2008-07-25 2010-08-25 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の触媒劣化診断装置及び触媒劣化診断方法
EP2420472B1 (en) * 2008-11-20 2019-09-18 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Hydrogen generation and fuel cell system comprising the same
EP2351703B1 (en) * 2008-11-20 2016-01-27 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Method of operating a hydrogen generator
US9147894B2 (en) * 2009-01-09 2015-09-29 Ballard Power Systems Inc. Solid oxide fuel system
KR20120030329A (ko) * 2009-06-11 2012-03-28 파나소닉 주식회사 수소 생성 장치 및 그 운전 방법
JP2012012952A (ja) 2010-06-29 2012-01-19 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化システム
JP5616754B2 (ja) * 2010-11-11 2014-10-29 住友精化株式会社 水素ガス製造装置
US8561578B2 (en) * 2010-12-30 2013-10-22 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Hydrogen generator and internal combustion engine provided with hydrogen generator
US20130302708A1 (en) * 2011-01-24 2013-11-14 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel cell power generation system and method of controlling fuel cell power generation system
JP6097384B2 (ja) 2013-03-25 2017-03-15 住友精密工業株式会社 燃料改質器及び燃料電池
CA2924201A1 (en) * 2013-10-08 2015-04-16 Praxair Technology, Inc. System and method for temperature control in an oxygen transport membrane based reactor
EP3118156B1 (en) * 2014-03-11 2020-12-16 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Hydrogen generation apparatus, method for driving same, and fuel cell system
JP6374780B2 (ja) 2014-12-03 2018-08-15 日本碍子株式会社 触媒劣化診断システムおよび触媒劣化診断方法
WO2016145245A1 (en) * 2015-03-10 2016-09-15 Van Dyke Don Calvin Exhaust gas reformation using humic substances

Also Published As

Publication number Publication date
CA2972132A1 (en) 2018-01-04
JP6443404B2 (ja) 2018-12-26
RU2667280C1 (ru) 2018-09-18
KR20180004666A (ko) 2018-01-12
EP3266741A1 (en) 2018-01-10
TWI645106B (zh) 2018-12-21
US10494256B2 (en) 2019-12-03
CA2972132C (en) 2019-02-26
US20180002175A1 (en) 2018-01-04
CN107572479A (zh) 2018-01-12
PH12017000167A1 (en) 2018-07-23
TW201804069A (zh) 2018-02-01
EP3266741B1 (en) 2020-12-16
CN107572479B (zh) 2021-02-26
AU2017203575A1 (en) 2018-01-18
MX2017008565A (es) 2018-09-10
ES2846149T3 (es) 2021-07-28
JP2018002549A (ja) 2018-01-11
AU2017203575B2 (en) 2018-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BR102017013810A2 (pt) Heat and hydrogen generation device
BR102017014027A2 (pt) Heat and hydrogen generation device
CN108571359B (zh) 内燃机的排气净化装置
EP3333384B1 (en) Exhaust purification system of internal combustion engine
US10358963B2 (en) Exhaust purification system of internal combustion engine
JP6551385B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2018076798A (ja) 内燃機関の排気浄化装置

Legal Events

Date Code Title Description
B03A Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette]
B08F Application dismissed because of non-payment of annual fees [chapter 8.6 patent gazette]

Free format text: REFERENTE A 4A ANUIDADE.

B08K Patent lapsed as no evidence of payment of the annual fee has been furnished to inpi [chapter 8.11 patent gazette]

Free format text: EM VIRTUDE DO ARQUIVAMENTO PUBLICADO NA RPI 2625 DE 27-04-2021 E CONSIDERANDO AUSENCIA DE MANIFESTACAO DENTRO DOS PRAZOS LEGAIS, INFORMO QUE CABE SER MANTIDO O ARQUIVAMENTO DO PEDIDO DE PATENTE, CONFORME O DISPOSTO NO ARTIGO 12, DA RESOLUCAO 113/2013.