CN1914118B - 改性器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种从烃原料生成改性气体的改性器(1)，其构成具备：改性容器(4)，其具有内侧筒状体(41)和外侧筒状体(42)；填充在该改性容器(4)内的改性催化剂(40)；燃烧器(2)，用于加热该改性催化剂(40)及改性气体燃料；排气外侧流路(50)，使燃烧器(2)的排气沿改性容器(4)的外侧侧面流动；排气内侧流路(30)，使燃烧器(2)的排气沿改性容器(4)的内侧侧面流动；作为改性气体流路的多根回气管(6)。

Description

改性器
技术领域
本发明涉及然料电池的燃料改性装置所使用的改性器，具体涉及利用使燃烧器燃烧了时的排气，加热双重圆筒状的改性容器的内侧及外侧这两侧面，进而通过在改性容器内配设用于使生成的改性气体流过的回气管来提高热效率的改性器。
背景技术
燃料电池，与电分解水的工艺相反，是使从烃原料生成的氢气和氧产生化学反应，利用该化学反应时产生的电和热(温水)的电池。
上述燃料电池，作为烃原料，采用粗汽油、煤油等石油系燃料或城市煤气等，通过混合该烃原料和水蒸气形成气态的改性气体燃料，通过与改性催化剂一同加热该改性气体燃料生成氢气。
因此，燃料电池，最重要的研究课题是，如何高效率地从烃原料生成氢气，关于生成氢气的燃料改性装置及改性器，公开了各式各样的技术。
例如，在专利文献1中，公开了一种燃料改性装置的技术，是作为一个单元汇总改性器及其相关设备的燃料改性装置，其具备真空绝热容器，以该真空绝热容器的内侧空间作为改性器的燃烧气体的流路，并具有多根改性管，其与燃烧气体的流路并列设置，并且在其内部装填改性催化剂，通过使原料气体(改性气体燃料)流通而使之进行改性。
根据此技术，由于即使不使用陶瓷纤维等绝热材料，也能够用真空绝热容器绝热，因此能够实现燃料改性装置的小型化及热效率的提高。
此外，在专利文献2中，公开了一种单管圆筒式改性器的技术，该技术具备在改性催化剂层的前级设置有具有填充物的预热层的、圆筒状的改性容器，通过使排气沿改性容器的内侧侧面流动而加热改性容器，使生成在改性容器内的氢气沿形成在改性容器的外侧侧面上的流路流动。
根据该技术，通过设置预热层，不需要原料预热器，能够高效率地搅拌原料，并且能够降低热量消耗。此外，通过利用翼等将各通路等的内部形成螺旋状，能够得到均匀的温度分布，此外，由于能够提高热回收效率，因此能够将出口温度设定为期望的温度。
专利文献1：特开2003-327405号公报(权利要求1、2、3、4，图1)
专利文献2：特开2002-187705号公报(权利要求1，图1)
但是，专利文献1所记载的燃料改性装置，虽然通过真空绝热容器能够提高热效率，但是，例如，在假设是发电量为1KW程度的小型燃料电池的情况下，如要将改性器中的热效率规定为相同程度，需要更加降低单位面积的散热量。
通常，若将燃料改性装置小型化，则热效率就降低，但是期望即使小型化，也不降低热效率，优选可更加提高热效率的改性器。
此外，根据专利文献2所记载的单管圆筒式改性器，虽然使排气沿改性容器的内侧侧面流动，并且使生成在改性容器内的氢气沿形成在改性容器的外侧侧面的流路流动，但需要更加提高热效率。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种可解决上述问题的、即使小型化也能提高热效率的改性器。
为实现上述目的，本发明的改性器，是一种从烃原料生成改性气体的改性器，其构成具备：改性容器，其具有内侧筒状体和外侧筒状体；填充在该改性容器内的改性催化剂；热源，用于加热该改性催化剂及供给到所述改性容器的所述烃原料；排气外侧流路，使来自所述热源的排气沿所述改性容器的外侧侧面流动；排气内侧流路，使来自所述热源的排气沿所述改性容器的内侧侧面流动。
如果这样构成，由于能够扩大相对排气的改性容器的单位面积的导热面积，因此能够缩小改性容器，结果能够提高热效率。
此外，本发明的改性器，其构成是，所述排气外侧流路由所述外侧筒状体和外壳筒形成，并且所述排气内侧流路由所述内侧筒状体和内侧辐射筒形成。
如果这样构成，即使在将改性器设计成纵型的情况下，也能够容易用简易的结构实现排气内侧流路和排气外侧流路。
此外，本发明的改性器，其构成是，所述排气内侧流路及/或排气外侧流路的至少一部形成为螺旋状。
如果这样构成，由于能够提高排气的导热效率，从而能够提高改性器的热效率。
此外，本发明的改性器，其构成是，所述排气内侧流路及/或排气外侧流路的螺旋形状设为间距可变及/或位置可移动。
如果这样构成，由于能够通过相对于填充在改性容器内的改性催化剂调节间距间隔，从而控制加热温度，所以，例如，能够用最适合的加热温度加热位于改性容器的下部的改性催化剂，无论填充的位置如何，都能够有效利用改性催化剂。
此外，即使在催化剂因继续使用而部分劣化的情况下，通过调节间距的位置·间隔，也能够优先加热未劣化的有效的催化剂。
此外，本发明的改性器，其构成是，在所述改性容器内设置有使生成的所述改性气体流过的改性气体流路。
如果这样构成，由于能够有效利用具有生成的改性气体的高热量，加热改性催化剂及改性气体燃料，因此能够更加提高热效率。
此外，本发明的改性器，其构成是，作为所述改性气体流路，使用多根回气管。
如果这样构成，由于能够扩大改性气体流路的导热面积，利用改性气体的显热高效率地加热改性催化剂及改性气体燃料，因此能够更加提高热效率。
此外，本发明的改性器，其构成是，所述内侧筒状体及/或外侧筒状体设有弯折部及/或凹凸。
如果这样构成，由于能够增加相对排气的导热面积，因此能够更加提高热效率。
此外，本发明的改性器，其构成是，以相对于所述热源的同心状设置有所述改性容器、排气内侧流路及排气外侧流路。
如果这样构成，由于能够在圆周方向大致均匀地加热填充在改性容器内的改性催化剂，因此能够有效地利用改性催化剂。
(发明的效果)
根据本发明的改性器，由于排气能够沿改性容器的内侧及外侧这两侧面流动，因此能够扩大相对于排气的改性容器的导热面积，能够提高热效率。此外，通过使生成的改性气体流过形成在改性容器内的流路，能够有效利用高温的改性气体具有的热量，能够更加提高热效率。
另外，通过将排气内侧流路及/或排气外侧流路的螺旋形状设定成间距可变及/或位置可移动，对于填充在改性容器内的改性催化剂，能够控制加热温度，无论填充的位置如何，都能够有效利用改性催化剂。
附图说明
图1是根据本发明的第1实施方式的改性器的简图，图1(a)表示上面方向剖面图，图1(b)表示A-A剖面图。
图2是根据第1应用例的改性容器的要部的简要放大图，图2(a)表示设置有弯折部的剖面图，图2(b)表示设置有凹凸的剖面图。
图3是根据第2应用例的改性容器的要部的简要放大图。
图4是根据本发明的第2实施方式的改性器的外部散热片的简图，图4(a)表示放大剖面图，图4(b)表示安装剖面图。
图5是根据第3应用例的改性器的外部散热片的简图，图5(a)表示放大剖面图，图5(b)表示安装剖面图。
图6是根据本发明的第3实施方式的改性器的简图，图6(a)表示上面方向剖面图，图6(b)表示B-B剖面图。
图中：1、1a、1b、1c-改性器，2-燃烧器，2c-管，3-内侧辐射筒，4-改性容器，5-真空绝热容器，6-回气管，7、7a-散热片，21-火苗，41、41a-内侧筒状体，42、42a-外侧筒状体，41b、42b-弯折部，41c、42c-凹凸，43-改性催化剂，44-改性气体燃料供给管，30-排气内侧流路，50-排气外侧流路，51-外壳筒，52-绝热材，60-气体流路，61-隔板，62-气体排出口，71、71a-散热片主体，72-散热片筒身部，73-安装用螺杆，74-螺母。
具体实施方式
[第1实施方式]
图1是根据本发明的第1实施方式的改性器的简图，图1(a)表示上面方向剖面图，图1(b)表示A-A剖面图。
在该图中，改性器1的构成是，从中心部朝外周方向设置燃烧器2、内侧辐射筒3、改性容器4及真空绝热容器5。
本实施方式的改性器1，是装入燃料电池的燃料改性装置中的改性器，虽未图示，但在改性器1的下方设有燃料改性装置所需的相关设备，例如水蒸发器、烃原料气化器、混合烃原料和水蒸气的混合喷嘴等。
另外，本发明的改性器1，不只局限于作为燃料改性装置被单元化时，例如，也可以以与水蒸发器等独立的状态用于燃料电池。
改性容器4，是具备内侧筒状体41和外侧筒状体42的筒状的密封容器，内部填充有改性催化剂40。
该改性容器4，将内侧筒状体41和外侧筒状体42形成为圆筒，形成为在这些圆筒上焊接圆环状的上盖43及底盖(未图示)的双重圆筒。
另外，改性容器4的内侧筒状体41和外侧筒状体42，不局限于上述形状，例如，如图2(a)所示，也可以设计成内侧筒状体41a和外侧筒状体42a，在其上形成有用于增加导热面积的弯折部41b、42b。此外，也可以代替弯折部41b、42b，如图2(b)所示，设计成形成凹凸41c、42c的形状。如果如此形成，由于增加相对排气的导热面积，从而能够更加提高热效率。
此外，关于改性容器4，有8根改性气体燃料供给管44在圆周方向以等间隔与底盖连结，经由该改性气体燃料供给管44向改性容器4供给改性气体燃料。如此，通过在圆周方向按等间隔配设改性气体燃料供给管44，能够以在圆周方向大致均匀的状态供给改性气体燃料，能够以在圆周方向大致相同的状态使改性容器4内的改性催化剂40反应。
供给到改性容器4的改性气体燃料，一边沿改性容器4内部上升，一边被改性催化剂40改性成氢气。
另外，改性气体燃料供给管44，也不局限于8根，例如，也可以是16根或24根等。
改性容器4，作为用于回收容器上部的空隙45中生成的氢气的氢气流路，在上述改性气体燃料供给管44的之间配设有8根回气管6。此外，改性容器4，以在容器上部形成空隙45的方式，被填充改性催化剂40，回气管6，被安装为，以贯通底盖的状态，回气管6的前端从填充的改性催化剂40的上面突出，以向改性容器4的下方排出滞留在空隙45中的氢气。
此处，由于通过在改性气体燃料供给管44的之间配设各回气管6，从改性气体燃料供给管44供给的改性气体燃料大致向上方流动，因此能够防止出现发生偏流的不良状况，能够使改性催化剂40的反应速度在圆周方向大致均匀。因此，直到改性催化剂40的寿命用尽都能以稳定的状态生成氢气。
此外，通过在改性容器4的内部设置回气管6，由于在生成的高温氢气沿回气管6内流动时，加热周围的改性催化剂40及改性气体燃料，因此能够提高该部分的热效率。
此外，在本实施方式中，作为氢气流路使用回气管6，但也不局限于此构成，如图3所示，也可以在内侧筒状体41和外侧筒状体42的之间，在垂直方向焊接隔板61，在圆周方向按等间隔形成4条气体流路60。
该气体流路60，由于结构简单，因此能够实现制造成本的降低。
另外，经过了气体流路60的氢气，从气体排出口62向气体排出管(未图示)流出。
改性器1，在改性容器4的下方中心部设置燃烧器2，在该燃烧器2和改性容器4的之间，以使来自燃烧器2的火苗21不与改性容器4直接接触的方式，设置具有与改性容器4大致同等高度的内侧辐射筒3。在该内侧辐射筒3和改性容器4的之间形成排气内侧流路30，通过燃烧器2吹向上方的部分排气，经过该排气内侧流路30向下方向流动，此时与改性容器4的内侧侧面接触，加热改性容器4。
此外，在外壳筒51和改性容器4的外侧筒状体42的之间形成排气外侧流路50，被燃烧器2吹向上方的排气的残余部分，经过该排气外侧流路50向下方向流动。此时，排气与改性容器4的外侧侧面接触，加热改性容器4。
另外，在本实施方式中，作为绝热手段，使用真空绝热容器5和设在其内侧的绝热材52。此外，也能够将收容绝热材52的外壳筒51的内侧侧板用于向内侧辐射热。
此处，优选，相对于燃烧器2以同心状设置改性容器4、排气内侧流路30及排气外侧流路50，如果如此设置，能够在圆周方向大致均匀地加热填充在改性容器4内的改性催化剂40，能够有效地利用改性催化剂40。此外，由于能够相对于圆周方向使反应条件大致相同，因此能够防止出现生成的氢气的浓度因圆周方向而不同的不良状况。
另外，燃烧器2采用喷出1个火苗的构成，但也不局限于此方式的燃烧器，例如，也可以使用圆环状喷出火苗的燃烧器。
接着，说明上述构成的改性器1的工作。
改性器1，如果首先点燃燃烧器2，则经过内侧辐射筒3上升的排气就沿排气内侧流路30及排气外侧流路50流动，从改性容器4的内侧侧面及外侧侧面这两侧面加热改性容器4。然后，如果将改性容器4等加热到规定的温度，就从改性气体燃料供给管44供给升温到大约500℃的改性气体燃料。
供给的改性气体燃料，一边沿改性容器4内上升一边被加热，同时通过改性催化剂40引起化学反应，在到达改性容器4的上部时，被改性成氢气，同时被升温成大约700℃的高温气体。
如上所述生成的氢气，经过回气管6被排向改性容器4的下方。另外，在通过回气管6时，大约700℃的高温气体经由回气管6加热改性气体燃料及改性催化剂40。
如此，本实施方式的改性器1，由于从内侧及外侧这两面加热改性容器4，因此能够扩大导热面积，提高热效率。
此外，通过使生成的高温的氢气流向配设在改性容器4的内部的回气管6，由于还能够加热改性气体燃料及改性催化剂40，从而能够更加提高热效率。
[第2实施方式]
图4是根据本发明的第2实施方式的改性器的简图，图4(a)表示轴向剖面图，图4(b)表示安装剖面图。
在该图中，改性器1a的构成是，在排气外侧流路50上设置散热片7。
散热片7，由插入在外壳筒51内的散热片筒身部72、和螺旋状突设在该散热片筒身部72的内面的散热片主体71构成，通过排气与散热片7接触而改变流动方向，能够提高对改性容器4的导热效率。
该散热片7，通过在散热片主体71上贯穿设置贯通孔，在该贯通孔内插入全部由螺杆构成的安装用螺杆73，被固定在任意的高度位置。
另外，其它的构成与上述改性器1大致相同。
上述构成的改性器1a，由于能够相对于改性容器4自由地调节散热片7的高度位置，所以能够调节改性容器4的高度方向的温度。即，由于改性容器4内的改性催化剂40，在大约550～650℃的温度范围，高效率地进行化学反应，因此通过设置上述散热片7，能够强制调节上下方向的改性催化剂40的温度。
如果如此构成，例如，在向改性容器4中填充大约相当于10年的量的改性催化剂40的情况下，假设改性容器4的下方的改性催化剂40，因温度相对低而不能充分发挥性能，但是通过调节散热片7的高度，对于从改性容器4的上部到下部的改性催化剂40来说，都能够以最适合的温度进行化学反应，能够高效率且稳定地生成氢气，同时能够有效地使用改性催化剂40。
另外，在本实施方式中，在排气外侧流路50上设置散热片7，但也可以在排气内侧流路30上设置具有大致相同的结构的散热片。
此外，在本实施方式中，在排气外侧流路50的局部设置有散热器7，但也不局限于此构成，例如，如图5所示，也可以形成重叠不同间距的散热片7a的构成，如此，能够同时整体提高导热效率。
此外，在将间距窄的散热片7重叠在上级上时，能够重点使用改性容器4的上部的改性催化剂40，此外，虽未图示，但在将散热片7重叠在下级上时，能够重点使用改性容器4的下部的改性催化剂40。即，例如，由于通过在定期维修时改变散热片7、7a重叠的顺序，能够变更散热片(螺旋形状)的间距，因此不管高度位置如何，都能够将改性催化剂40加热到最适合的温度，能够有效地使用改性催化剂40全部。
以上，以优选的实施方式说明了本发明的改性器，但是本发明的改性器，并不只局限于上述的实施方式，当然能够在本发明的范围内实施种种变更。
例如，改性器1的内侧筒状体41及外侧筒状体42，也可以形成为在轴向上设置弯折部的折皱状的形状，即使如此设计，也能够增大与排气的导热面积，能够提高热效率。
此外，在固体氧化物型燃料电池(SOFC)中，除发电时的发热外，由于通常在管燃料电池出口燃烧剩余的氢，因此产生高温的排气。在此种情况下，如图6所示，也可以作为热源代替燃烧器，采用SOFC的燃料电池2c。如此，改性器1，通过利用从管2c排出的高温排气，能够简化结构，实现制造成本的降低，同时能够提高整体的能源效率。
另外，燃料电池2c的数量规定为1个或2个以上。因此，燃料电池2c包括集中单个燃料电池的组套(stack)或燃料电池群(bundle)等。此外，从燃料电池2c排出的高温水蒸气等，作为来自热源的排气发挥功能。
(产业上的可利用性)
本发明的改性器，不局限于作为催化剂采用改性催化剂、作为反应气体采用改性气体燃料时，例如，作为按规定的温度采用催化剂进行化学反应的反应装置，也能够应用本发明。

Claims (7)

1.一种改性器，从烃原料生成改性气体，其特征在于，
具备：改性容器，其具有内侧筒状体和外侧筒状体；
填充在所述改性容器的外侧筒状体和内侧筒状体之间的改性催化剂；
热源，用于加热该改性催化剂及供给到所述改性容器的所述烃原料；
排气外侧流路，其由所述外侧筒状体和外壳筒形成，使来自所述热源的排气流动；
排气内侧流路，其由所述内侧筒状体和内侧辐射筒形成，使来自所述热源的排气流动。
2.如权利要求1所述的改性器，其特征在于：
在所述改性容器内的催化剂之间设有用于排出被改性的气体的改性气体流路。
3.如权利要求2所述的改性器，其特征在于：
作为所述改性气体流路，使用多根回气管。
4.如权利要求1或2所述的改性器，其特征在于：
所述排气内侧流路及/或排气外侧流路的至少一部分形成为螺旋状。
5.如权利要求4所述的改性器，其特征在于：
所述排气内侧流路及/或排气外侧流路的螺旋形状设为间距可变及/或位置可移动。
6.如权利要求1或2所述的改性器，其特征在于：
所述内侧筒状体及/或外侧筒状体设有弯折部及/或凹凸。
7.如权利要求1或2所述的改性器，其特征在于：
以相对于所述热源的同心状设置有所述改性容器、排气内侧流路及排气外侧流路。
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Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1856443B1 (en) * 2005-03-10 2015-08-12 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. A multi-tube heat transfer system for the combustion of a fuel and heating of a process fluid and the use thereof
RU2400669C2 (ru) 2005-03-10 2010-09-27 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Способ пуска системы непосредственного нагревания (варианты), способ пуска устройства непосредственного нагревания (варианты)
KR20070110437A (ko) * 2005-03-10 2007-11-16 쉘 인터내셔날 리써취 마트샤피지 비.브이. 연료의 연소 및 공정 유체의 가열을 위한 열 전달 시스템및 이를 사용한 공정
JP4852295B2 (ja) * 2005-10-25 2012-01-11 出光興産株式会社 改質器及び燃料電池システム
KR101240704B1 (ko) * 2006-01-17 2013-03-07 삼성에스디아이 주식회사 이동가능한 열원을 갖는 연료개질 시스템 및 이를 구비한연료전지 시스템
US7506685B2 (en) * 2006-03-29 2009-03-24 Pioneer Energy, Inc. Apparatus and method for extracting petroleum from underground sites using reformed gases
JP2008120606A (ja) * 2006-11-08 2008-05-29 Idemitsu Kosan Co Ltd 改質器、改質ユニットおよび燃料電池システム
TW200837007A (en) * 2006-11-08 2008-09-16 Idemitsu Kosan Co Reformer, reforming unit and fuel cell system
KR100824526B1 (ko) * 2007-01-12 2008-04-22 삼성에스디아이 주식회사 복사 에너지를 이용하는 연료 개질장치
JP5095264B2 (ja) * 2007-05-16 2012-12-12 Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 改質器および間接内部改質型高温型燃料電池
WO2009014969A2 (en) * 2007-07-20 2009-01-29 Shell Oil Company A flameless combustion heater
ATE511062T1 (de) * 2007-07-20 2011-06-15 Shell Int Research Heizvorrichtung zur flammenlosen verbrennung
KR101266673B1 (ko) * 2007-11-01 2013-05-28 에스케이이노베이션 주식회사 수증기 개질방식에 의한 수소발생장치
KR101292737B1 (ko) * 2007-11-02 2013-08-05 에스케이이노베이션 주식회사 수증기 개질반응을 이용한 수소발생장치
BRPI0906723A2 (pt) * 2008-02-01 2019-10-01 Ihi Corp aquecedor de combustão
KR101624359B1 (ko) * 2010-02-09 2016-05-26 에스케이이노베이션 주식회사 배기가스 배출이 개선된 수증기 개질 반응을 이용한 수소발생장치
EP2555852B1 (en) * 2010-04-05 2015-09-16 Generon IGS, Inc. Integrated membrane module for gas dehydration and gas separation
US9308509B2 (en) * 2011-06-01 2016-04-12 Nissan Motor Co., Ltd. Reformer
US9556025B2 (en) * 2011-12-06 2017-01-31 Hydrip, Llc Catalyst-containing reactor system with helically wound tubular assemblies
JP6283027B2 (ja) 2012-06-14 2018-02-21 ヌヴェラ・フュエル・セルズ，エルエルシー 水蒸気改質器、モジュール、及び使用方法
JP6612166B2 (ja) * 2016-03-29 2019-11-27 東京瓦斯株式会社 燃料処理装置及び燃料電池モジュール
JP6506856B2 (ja) 2016-06-16 2019-04-24 京セラ株式会社 改質器、セルスタック装置、燃料電池モジュールおよび燃料電池装置
CN109798508B (zh) * 2017-11-17 2020-11-03 韩国能量技术研究院 原料预热部一体型水蒸气改质器及含其的氢制备系统
US10933369B2 (en) * 2018-05-25 2021-03-02 Generon Igs, Inc. Gas dehydration membrane module with integral filter
KR102315289B1 (ko) * 2019-12-18 2021-10-20 에이치앤파워(주) 다중 개질 반응기 구성이 가능한 수증기 개질장치
TWI759922B (zh) 2020-10-23 2022-04-01 財團法人工業技術研究院 具燃燒重組功能之燃燒噴嘴

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61106401A (ja) 1984-10-30 1986-05-24 Fuji Electric Co Ltd 改質装置
JPS6311501A (ja) 1986-07-03 1988-01-19 Fuji Electric Co Ltd 改質装置
JP2572251B2 (ja) * 1988-02-12 1997-01-16 東京瓦斯株式会社 燃料改質装置
JPH02102101A (ja) * 1988-10-12 1990-04-13 Fuji Electric Co Ltd 燃料電池の改質器
KR100209989B1 (ko) 1996-12-23 1999-07-15 남창우 천연가스형 수소발생장치
US6296686B1 (en) * 1998-06-03 2001-10-02 Praxair Technology, Inc. Ceramic membrane for endothermic reactions
JP2000351607A (ja) * 1999-06-09 2000-12-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 水素製造装置
WO2001047801A1 (fr) 1999-12-28 2001-07-05 Daikin Industries, Ltd. Dispositif modificateur
JP2001342002A (ja) 2000-05-30 2001-12-11 Kansai Electric Power Co Inc:The 燃料改質器
AU2001267921A1 (en) * 2000-07-04 2002-01-14 Sanyo Electric Co., Ltd. Fuel reforming reactor
JP3808743B2 (ja) 2000-10-10 2006-08-16 東京瓦斯株式会社 単管円筒式改質器
JP2003040605A (ja) * 2001-07-31 2003-02-13 Daikin Ind Ltd 改質装置及び燃料電池システム
JP4161612B2 (ja) * 2002-05-15 2008-10-08 株式会社Ｉｈｉ 燃料改質装置の起動方法
WO2004022480A2 (en) * 2002-09-05 2004-03-18 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Apparatus and process for production of high purity hydrogen
US7341609B2 (en) * 2002-10-03 2008-03-11 Genesis Fueltech, Inc. Reforming and hydrogen purification system
US7517372B2 (en) * 2004-02-26 2009-04-14 General Motors Corporation Integrated fuel processor subsystem with quasi-autothermal reforming

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CA2553406A1 (en) 2005-08-11

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