CN104254942A - 用于燃料电池的可调节气体组合物的制造方法 - Google Patents
用于燃料电池的可调节气体组合物的制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104254942A CN104254942A CN201280062030.4A CN201280062030A CN104254942A CN 104254942 A CN104254942 A CN 104254942A CN 201280062030 A CN201280062030 A CN 201280062030A CN 104254942 A CN104254942 A CN 104254942A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fuel
- gas
- processing unit
- post
- conversion
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 83
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 37
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 61
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 21
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 20
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 44
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 17
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 15
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 13
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 12
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 11
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 7
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 claims description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 claims description 2
- 238000003541 multi-stage reaction Methods 0.000 claims description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 2
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 claims 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 3
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 3
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 3
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010744 Boudouard reaction Methods 0.000 description 1
- 206010011906 Death Diseases 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical class CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007868 Raney catalyst Substances 0.000 description 1
- 229910000564 Raney nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- -1 biogas (biogas) Substances 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 238000001833 catalytic reforming Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000003009 desulfurizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 238000006057 reforming reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000002303 thermal reforming Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 229930195735 unsaturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
- H01M8/0618—Reforming processes, e.g. autothermal, partial oxidation or steam reforming
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
- H01M8/04268—Heating of fuel cells during the start-up of the fuel cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
- H01M8/0668—Removal of carbon monoxide or carbon dioxide
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
- H01M8/0675—Removal of sulfur
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
用作燃料电池例如固体氧化物燃料电池(SOFC)的阳极气体的可调节气体组合物的制造方法在系统中实施，该系统包含(a)燃料处理单元(1)，其中将烃燃料原料转化成重整气体，燃烧单元(2)，其中来自燃料处理单元(a)的重整气体用氧气源部分或完全地燃烧，以及(c)后处理单元(3)，其中通过改变该单元中催化床的温度或通过前面的燃烧单元(2)部分燃烧至后处理单元的原料气体来催化改变该重整气体的平衡组成。
Description
本发明涉及一种用作燃料电池，例如固体氧化物燃料电池的阳极气体的可调节气体组合物的制造方法。本发明还涉及实施该方法的系统，其将化石燃料转化成可调节气体组合物。
更具体地，本发明涉及一种方法，其中首先在燃料处理单元中将烃燃料原料转化成合成气，于是该合成气完全或部分地燃烧，随后进行后加工处理。该处理通过改变催化床的温度而催化地改变了合成气的平衡组成，这通过在将所得的合成气送到固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极之前对该后加工单元散热(或加热)来实现。
这种方法，其是已知工艺的新颖组合，在现有技术中没有说明或建议。根据US2008/0141590A1，催化重整装置用于从烃燃料产生重整物，用于为能量产生源例如SOFC装置添加燃料，在这种情况下，尾气(合成气)从阳极放出，所述合成气含有大量剩余的氢和一氧化碳。阳极合成气的一部分回收到燃料汽化器(vaporizer)中，使得在与空气合并用于放热重整之前在汽化器中分散的燃料完全汽化和加热。
US2010/0104897A1说明了另一种用于固体氧化物燃料电池系统的燃料加工方法。所述方法能够完全去除残留在重整气体中的烃，从而防止燃料电池性能劣化。该方法包括(a)使用脱硫剂(desulfurizer)和主重整器(primary reformer)获得富氢重整气体，该主重整器重整烃基燃料来产生富氢重整气体，以及(b)选择性地分解脱硫重整气体中包含的C2-C5烃并通过使用后重整器将其转化成氢和甲烷。
在EP0673074B1中，说明了燃料电池装置，所述燃料电池装置包含预重整器，其供应有含氢的阳极废气和来自燃料电池的蒸汽，并且供应有烃燃料。该预重整器包含适用于烃燃料的低温蒸汽重整的催化剂，以及适用于烃燃料的部分氧化重整的催化剂。该预重整器还包含适用于烃燃料的加氢脱硫的催化剂。
含有镍的SOFC阳极对于氢的电化学氧化是高度活性的，同时非常易于从高级烃形成碳。在进入SOFC组之前，为了避免在阳极上形成碳，含有高级烃的燃料转化成氢、水、一氧化碳、二氧化碳和甲烷的混合物。用于该转化的最成熟的方法是蒸汽重整(SR)、部分氧化(CPO/POX)以及自动热重整(ATR)。
蒸汽重整是由天然气产生氢的主要技术，例如，在镍催化剂的帮助下，其中烃与蒸汽反应以形成一氧化碳和氢。在环境压力下，在高于850℃的温度下甲烷几乎完全转化。另一方面，该转化反应(一氧化碳与水反应以形成二氧化碳和氢的反应)的平衡常数在更高温度下降低，在此期望更低分数的氢和二氧化碳。
该重整和该转化反应同时发生，在环境压力的条件下于600℃下产生了最大的CO2含量。下表给出了用于蒸汽重整和甲烷部分氧化的模拟平衡组成。在750℃至550℃的重整温度(这是用于加热和绝热蒸汽重整器的典型工作温度范围)下该重整气体可包含几个ppm至约18％量的甲烷。
O/C＝2且1bar绝对压力下天然气(100％CH4)重整物的平衡组成
m.f.＝摩尔分数
为了调整甲烷和一氧化碳的含量以满足燃料电池组的起始寿命(begin-of-life，BOL)和终止寿命(the end-of-life，EOL)的需求，灵活的阳极气体组成是非常有利的。在BOL条件下，由于内部重整的快速动力学和强制冷效应，只允许较少量的甲烷。因此，期望高的后处理器温度来减小甲烷量(参照上表，SR750℃，SR750℃)。在阳极上已经形成了第一硫层之后，或者在将降低用于甲烷重整的阳极活性的任何其他机制之后，发生了碳形成趋势的降低，而内部重整慢得多并且该转化反应部分抑制。因此，在阳极的入口处用合适的温度梯度处理更高的甲烷流。结果，期望更低的后处理器温度(上表中的SR500℃，SR500℃)。在EOL条件下，由于燃料电池组中增加的热产生，所以甚至更加期望高的内部冷却效果。
蒸汽重整的吸热性能使得阳极气体中的甲烷成为有效的冷却剂，这减少了鼓风机的寄生损失并增加了系统的电效率。甲烷的内部重整在阳极入口处产生的温度梯度方面具有其限制。重整反应越快，温度梯度越高。Ni-阳极上的重整动力学与硫的存在密切相关。文献中对此存在这样的普遍共识，即硫对Ni阳极的电化学性能以及重整、转化反应和碳形成具有直接影响。
在SOFC组中，在系统的启动和关闭期间，燃料处理单元下游的碳形成的风险是具有挑战性的问题。这主要是由于SOFC组的低温触发的Boudouard反应。由于Boudouard反应是由反应式表示的平衡反应，，一氧化碳分压的降低会减小特别地处于阳极表面上的碳形成的风险。而且，不饱和烃比甲烷更多，主要为烯烃，可与燃料处理单元中的合成气一起产生。这些物质被怀疑在更低温度下会形成沉积在阳极和其他表面上的胶。为了避免系统启动和关闭期间的碳沉积，应该将该燃料电池组加热到高于某个安全温度，使得来自重整气体中的一氧化碳和更高级的烃被转化成非碳形成的化合物。这可通过产生合成气的燃料处理单元来实现，该合成气的组成可变。
因此，本发明涉及用作燃料电池应用，例如SOFC应用的阳极气体的可调节气体组合物的生产方法。本发明的方法包括如下步骤：
(a)在燃料处理单元中处理烃燃料原料，
(b)在燃烧单元中，可选地，通过用氧气源部分地或完全地燃烧来处理来自步骤(a)的产物气体，以及
(c)在后处理单元中通过改变温度来改变由步骤(b)所获得的产物气体的组成。
本发明还涉及通过上述方法将化石燃料转化为可调节气体组合物的系统。附图显示了根据本发明的系统，其中：
图1是根据本发明的系统的概要图，
图2是如下面的实施例1所述的关于本发明方法的具体实施方案所用的系统的示意图，以及
图3是如下面的实施例2所述的关于本发明方法的另一具体实施方案所用的系统的示意图。
通常，根据本发明的系统包含：
(a)燃料处理单元1，其中将烃燃料原料转化成重整气体，
(b)任选的燃烧单元2，其中将来自燃料处理单元(a)的重整气体用氧气源部分或完全地燃烧，以及
(c)后处理单元3，其中通过改变该单元中催化床的温度或通过在前面的燃烧单元2中部分燃烧至后处理单元的原料气体来催化改变该重整气体的平衡组成。
根据上述通常工艺实施方案，来自燃料处理单元1的重整气体，其通过使燃料与空气或蒸汽或其组合反应来产生，在两个后续步骤中进行处理，更具体地，在燃烧单元2中的燃烧步骤来完全或部分地燃烧该重整气体，和处理单元3中的后处理步骤来催化改变重整气体的平衡组成，这通过经由后处理单元的散热(或加热)来改变催化床温度或者通过在燃烧单元2中部分燃烧后至处理单元3的原料气体来实现。
本发明利用包含各种比例的H和C的烃燃料。烃燃料的例子包括饱和烃化合物(例如，甲烷，乙烷，丙烷和丁烷)，天然气，沼气(biogas)，汽油，气化煤或生物质(biomass)，柴油，合成燃料，船用燃料和喷气燃料。术语“烃燃料”还包括通常作为燃料的醇类，例如甲醇、乙醇和丁醇。
燃料原料优选化石燃料和/或合成燃料，并且来自步骤(a)的重整气体优选合成气。
在该方法的优选实施方案中，通过步骤(c)中的转化反应，将一氧化碳转化成氢和二氧化碳。在该方法的另一个优选实施方案中，通过步骤(c)中的甲烷化反应，将一氧化碳转化成甲烷。
优选通过使用内部或外部热源/散热器(heat source/sink)或者内部和外部热源/散热器，或者通过在前面的燃烧单元中部分燃烧至后处理单元的原料气体，来改变步骤(c)中的温度。
上述系统优选还包含辅助燃烧器4，其产生热烟道气以任选被用于燃料处理单元的加热、被用于部分燃烧燃料处理单元中产生的氢或一氧化碳，或者被用于通过阴极槽(cathode channel)加热燃料电池。该系统可以包含另一个燃烧器5，以加热阴极空气。
通过下述实施例进一步描述本发明。
实施例1
本实施例描述了一种方法，其中在燃料处理单元1中，该燃料处理启动并产生重整气体。在下面的步骤中，单元1的重整气体用燃烧器2中的启动空气燃烧，这里产生的热量由阴极空气回收。来自燃烧器2的烟道气，其不含氢和一氧化碳，用于将下游组分加热到低于某个安全温度的温度，在这个温度不会对催化剂的氧化产生大的风险。
在下一个步骤中，包含脱硫和转化/甲烷化催化剂或耐硫转化/甲烷化催化剂的后处理单元3，将一氧化碳转化成氢和二氧化碳(转化反应)或甲烷(甲烷化)。离开后处理单元中的被处理后的气体几乎不含一氧化碳并且富含氢和甲烷。
实施例2
在本实施例中，辅助燃烧器4用过量空气运行并产生烟道气，该烟道气具有少量、典型地为百分之几的氧气。热烟道气用于任选加热该燃料处理单元(流1)、通过催化合成气燃烧器中的烟道气氧部分地燃烧该燃料处理单元中产生的氢和一氧化碳(流1或2或二者)、通过阴极槽加热该燃料电池组(流3)或者通过燃烧器5加热该阴极空气(流4)。
Claims (16)
1.用作燃料电池，例如固体氧化物燃料电池(SOFC)的阳极气体的可调节气体组合物的制造方法，包括以下步骤：
(a)在燃料处理单元中处理烃燃料原料，
(b)任选地，通过在燃烧单元中用氧气源部分或完全的燃烧来处理来自步骤(a)的产物气体，以及
(c)在后处理单元中通过改变温度来改变由步骤(b)获得的产物气体的组成。
2.根据权利要求1的方法，其中该烃燃料原料是化石燃料和/或合成燃料。
3.根据权利要求1的方法，其中来自步骤(b)的产物气体为合成气。
4.根据权利要求1的方法，其中步骤(a)中的燃料与空气、蒸汽、阳极循环物或步骤(a)至(c)内的任何循环物或其组合反应。
5.根据前述任一权利要求的方法，其中阳极循环物在步骤(a)下游的任意一个或多个位置加入。
6.根据前述任一权利要求的方法，其中通过使用内部或外部热源/散热器或者内部和外部热源/散热器两者，或者通过在前面的燃烧单元中部分燃烧至后处理单元的原料气体，来改变步骤(c)中的温度。
7.根据前述任一权利要求的方法，其中通过平衡或非平衡型反应用催化剂进行步骤(c)中的组成改变。
8.根据前述任一权利要求的方法，其中步骤(b)中的燃烧单元是催化燃烧单元。
9.根据前述任一权利要求的方法，其中通过步骤(c)中的转化反应，将一氧化碳转化成氢和二氧化碳。
10.根据前述任一权利要求的方法，其中通过步骤(c)中的甲烷化反应，将一氧化碳转化成甲烷。
11.根据前述任一权利要求的方法，其中将重整气体用空气燃烧，并且其中来自燃烧的不含氢和一氧化碳的烟道气，用于将下游组分加热到低于安全温度，在该安全温度下没有对催化剂的氧化的风险。
12.根据权利要求11的方法，其中包含脱硫和转化/甲烷化催化剂或耐硫转化/甲烷化催化剂的后处理单元将一氧化碳转化为氢和二氧化碳(转化反应)或转化成甲烷(甲烷化)。
13.根据权利要求1-10的任一的方法，其中在辅助燃烧器中产生的包含少量氧气的热烟道气用于加热该燃料处理单元、通过在催化合成气燃烧器中的烟道气氧部分地燃烧燃料处理单元中产生的氢和一氧化碳、通过阴极槽加热该燃料电池组或通过另外的燃烧器加热阴极空气。
14.通过根据上述任一权利要求的方法将化石燃料转化成可调节气体组合物的系统，所述系统包含：
(a)燃料处理单元(1)，其中，将烃燃料原料转化成重整气体，
(b)任选的燃烧单元(2)，其中将来自燃料处理单元(a)的重整气体用氧气源部分或完全地燃烧，以及
(c)后处理单元(3)，其中通过改变该单元中催化床的温度或通过在前面的燃烧单元(2)中部分燃烧至后处理单元的原料气体来催化改变该重整气体的平衡组成。
15.根据权利要求14的系统，还包含辅助燃烧器(4)，其产生热烟道气，该烟道气用于任选加热燃料处理单元(1)、用于部分燃烧燃料处理单元(1)中产生的氢或一氧化碳、或者用于通过阴极槽加热燃料电池。
16.根据权利要求14的系统，其包含用于加热阴极空气的另外的燃烧器(5)。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DKPA201100970 | 2011-12-15 | ||
| DKPA201100970 | 2011-12-15 | ||
| PCT/EP2012/073162 WO2013087377A1 (en) | 2011-12-15 | 2012-11-21 | Process for producing an adjustable gas composition for fuel cells |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104254942A true CN104254942A (zh) | 2014-12-31 |
Family
ID=47257794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201280062030.4A Pending CN104254942A (zh) | 2011-12-15 | 2012-11-21 | 用于燃料电池的可调节气体组合物的制造方法 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20140342256A1 (zh) |
| EP (1) | EP2792009A1 (zh) |
| JP (1) | JP2015516641A (zh) |
| KR (1) | KR20140103141A (zh) |
| CN (1) | CN104254942A (zh) |
| AU (1) | AU2012350998A1 (zh) |
| CA (1) | CA2859100A1 (zh) |
| EA (1) | EA201491169A1 (zh) |
| IN (1) | IN2014CN04299A (zh) |
| WO (1) | WO2013087377A1 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110474073A (zh) * | 2019-09-02 | 2019-11-19 | 潍柴动力股份有限公司 | 检测固态氧化物燃料电池系统内部积碳的方法及装置 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140264176A1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-09-18 | Membrane Technology And Research, Inc. | Membrane-Based Gas Separation Processes to Produce Synthesis Gas With a High CO Content |
| CN105169531A (zh) * | 2015-10-12 | 2015-12-23 | 上海合既得动氢机器有限公司 | 一种水氢注射泵 |
| CN105304924A (zh) * | 2015-10-22 | 2016-02-03 | 上海合既得动氢机器有限公司 | 一种水氢手术无影灯 |
| CN105390719A (zh) * | 2015-11-03 | 2016-03-09 | 上海合既得动氢机器有限公司 | 一种醇氢发电设备及其存储装置 |
| CN105428674A (zh) * | 2015-11-03 | 2016-03-23 | 上海合既得动氢机器有限公司 | 无尾气排放的水氢动力摩托车 |
| CN105390718A (zh) * | 2015-11-03 | 2016-03-09 | 上海合既得动氢机器有限公司 | 无尾气排放的水氢动力列车 |
| CN105258265A (zh) * | 2015-11-03 | 2016-01-20 | 上海合既得动氢机器有限公司 | 一种水氢加湿器 |
| CN105304918A (zh) * | 2015-11-03 | 2016-02-03 | 上海合既得动氢机器有限公司 | 无尾气排放的水氢动力采掘机 |
| US10680261B2 (en) * | 2017-10-26 | 2020-06-09 | Lg Electronics, Inc. | Fuel cell systems with in-block reforming |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1643724A (zh) * | 2002-03-15 | 2005-07-20 | 日产自动车株式会社 | 燃料电池系统及其控制方法 |
| US20080044699A1 (en) * | 2006-08-17 | 2008-02-21 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Fuel processor having carbon monoxide removing unit and method of operating the same |
| US20080141590A1 (en) * | 2006-10-27 | 2008-06-19 | Haltiner Karl J | Method and apparatus for vaporizing fuel for a catalytic hydrocarbon fuel reformer |
| CN101400602A (zh) * | 2006-03-27 | 2009-04-01 | 丰田自动车株式会社 | 重整装置 |
| CN101855165A (zh) * | 2007-11-14 | 2010-10-06 | 株式会社Ihi | 循环流化床重整装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9403198D0 (en) | 1994-02-19 | 1994-04-13 | Rolls Royce Plc | A solid oxide fuel cell stack |
| KR101077929B1 (ko) | 2008-10-27 | 2011-10-31 | 한국과학기술원 | 고체산화물 연료전지 시스템의 연료 개질 방법 |
-
2012
- 2012-11-21 AU AU2012350998A patent/AU2012350998A1/en not_active Abandoned
- 2012-11-21 WO PCT/EP2012/073162 patent/WO2013087377A1/en active Application Filing
- 2012-11-21 IN IN4299CHN2014 patent/IN2014CN04299A/en unknown
- 2012-11-21 EP EP12791750.8A patent/EP2792009A1/en not_active Withdrawn
- 2012-11-21 KR KR1020147018942A patent/KR20140103141A/ko not_active Application Discontinuation
- 2012-11-21 EA EA201491169A patent/EA201491169A1/ru unknown
- 2012-11-21 CA CA2859100A patent/CA2859100A1/en not_active Abandoned
- 2012-11-21 CN CN201280062030.4A patent/CN104254942A/zh active Pending
- 2012-11-21 US US14/365,249 patent/US20140342256A1/en not_active Abandoned
- 2012-11-21 JP JP2014546394A patent/JP2015516641A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1643724A (zh) * | 2002-03-15 | 2005-07-20 | 日产自动车株式会社 | 燃料电池系统及其控制方法 |
| CN101400602A (zh) * | 2006-03-27 | 2009-04-01 | 丰田自动车株式会社 | 重整装置 |
| US20080044699A1 (en) * | 2006-08-17 | 2008-02-21 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Fuel processor having carbon monoxide removing unit and method of operating the same |
| US20080141590A1 (en) * | 2006-10-27 | 2008-06-19 | Haltiner Karl J | Method and apparatus for vaporizing fuel for a catalytic hydrocarbon fuel reformer |
| CN101855165A (zh) * | 2007-11-14 | 2010-10-06 | 株式会社Ihi | 循环流化床重整装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110474073A (zh) * | 2019-09-02 | 2019-11-19 | 潍柴动力股份有限公司 | 检测固态氧化物燃料电池系统内部积碳的方法及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2012350998A1 (en) | 2014-07-03 |
| US20140342256A1 (en) | 2014-11-20 |
| EP2792009A1 (en) | 2014-10-22 |
| JP2015516641A (ja) | 2015-06-11 |
| CA2859100A1 (en) | 2013-06-20 |
| IN2014CN04299A (zh) | 2015-09-04 |
| EA201491169A1 (ru) | 2014-12-30 |
| KR20140103141A (ko) | 2014-08-25 |
| WO2013087377A1 (en) | 2013-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104254942A (zh) | 用于燃料电池的可调节气体组合物的制造方法 | |
| CN110799452B (zh) | 用于制备合成气的方法 | |
| ES2960926T3 (es) | Procedimiento para la preparación de gas de síntesis | |
| CA3127978A1 (en) | Chemical synthesis plant | |
| CN110944937A (zh) | 用于制备合成气的方法 | |
| JP2000185904A (ja) | 高級炭化水素を含む炭化水素供給材料の自熱式改質方法 | |
| JP2004520694A (ja) | 燃料電池システム | |
| US20230174376A1 (en) | Production of Hydrocarbons | |
| CN116249671A (zh) | 用于制备包含一氧化碳的气体料流的方法 | |
| WO2016203944A1 (ja) | 合成ガスの製造方法および装置 | |
| US20230339747A1 (en) | Syngas stage for chemical synthesis plant | |
| KR20180123065A (ko) | 연료 가스 공급 장치 및 연료 가스 공급 방법 | |
| JP2023552460A (ja) | メタノール及び水素生成物流への炭化水素アップグレード法 | |
| KR20230053593A (ko) | 전열 개질 플랜트에서 오프가스 활용 | |
| TW201333181A (zh) | 氣體至液體的轉換技術 | |
| Gallucci et al. | Conventional Processes for Hydrogen Production | |
| US8100994B2 (en) | Process for generating electricity and hydrogen that comprises a hybrid reformer | |
| JP2003238113A (ja) | 燃料改質方法および燃料改質装置 | |
| KR20090067429A (ko) | 이산화탄소를 이용한 합성가스 제조방법 | |
| JP2006249252A (ja) | 水素製造システム用燃料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20141231 |