JP2002533909A - 燃料電池により電力が供給される輸送装置の作動と始動用の装置 - Google Patents

燃料電池により電力が供給される輸送装置の作動と始動用の装置

Info

Publication number
JP2002533909A
JP2002533909A JP2000591682A JP2000591682A JP2002533909A JP 2002533909 A JP2002533909 A JP 2002533909A JP 2000591682 A JP2000591682 A JP 2000591682A JP 2000591682 A JP2000591682 A JP 2000591682A JP 2002533909 A JP2002533909 A JP 2002533909A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
hydrogen
sulfur
source
hydrocarbon fuel
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
Application number
JP2000591682A
Other languages
English (en)
Inventor
アール. レジール,ロジャー
ジェイ.,ジュニア. ボンヴィル,レオナルド
ガロウ,ジャイ
ジェイ. コリガン,トーマス
エル.,ジュニア. プレストン,ジョン
Original Assignee
インターナショナル フュエル セルズ,エルエルシー
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 インターナショナル フュエル セルズ,エルエルシー filed Critical インターナショナル フュエル セルズ,エルエルシー
Publication of JP2002533909A publication Critical patent/JP2002533909A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223Auxiliary 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
    • H01M8/04225Auxiliary 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 during start-up
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/043Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
    • H01M8/04302Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during start-up
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612Combination 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223Auxiliary 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
    • H01M8/04238Depolarisation
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using 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)

Abstract

(57)【要約】 燃料処理装置(2)は、移動式の車両環境で、燃料電池電力設備(55)を駆動するために使用される炭化水素燃料供給源中に存在する実質的に全ての硫黄を除去するように機能する。燃料は、ガソリン、ディーゼル燃料、灯油、燃料油、天然ガスや比較的高い濃度の有機硫黄化合物を含む他の燃料であってもよい。燃料供給源は、ニッケル反応物脱硫床(8)に通されて、そこで有機硫黄化合物中の実質的に全ての硫黄が、ニッケル反応物と反応し、硫化ニッケルに変換される。燃料電池電力設備と燃料処理装置は、移動式の輸送装置に電力を供給するのに使用できる。燃料処理装置の始動時に燃料電池を駆動するために、水素の補助供給源(108)が設けられる。さらに、燃料処理装置の最高温度が最終の作動温度に到達するまでの暫定期間に、燃料電池を作動させるために、脱硫された燃料の第2の補助供給源(100)が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】
本発明は、輸送装置に電力を供給するのに使用される燃料電池電力設備装置に
使用するための改良された装置に関する。特に、本発明の装置によって、燃料電
池電力設備装置は、過度に遅れることなく輸送装置を始動させるのに使用するこ
とができる。
【0002】
【背景技術】
燃料電池装置は、セルスタック装置(CSA)と呼ばれ、かなりの間、据え付
け型燃料電池電力設備用の電力供給源として、ONSIのPC25電力設備など
の装置に使用されており、さらに、NASAのスペースシャトル本体輸送装置用
の電力供給源として宇宙空間でも使用されており、このスペースシャトルの本体
は、インターナショナルフューエルセルズ社(International F
uel Cells Corporation)のPC17電力設備によって電
力が供給されている。これらの燃料電池装置の大きさ、重量、費用などを考慮す
ると、これらの装置のいずれも、移動式の輸送装置用途に使用するには適合して
いないが、要求される大きさ、重量、費用を満足するとともに、ガソリン、ディ
ーゼル燃料などの改質可能な燃料によって作動する実験装置が、移動式の輸送装
置に使用するために開発されつつある。
【0003】 移動式の輸送装置で燃料電池電力設備を使用する際に取り組む必要のある最初
の作動条件は、始動の手順である。例えば、上述したPC25電力設備では、始
動条件を達成するのに約3時間が必要であり、一方、スペースシャトル本体用の
PC17では、始動条件を達成するのに1時間を下まわる時間が必要である。必
要とされるこれらの始動時間はいずれも、移動式の輸送装置用途では、許容でき
ない。燃料電池により動力が供給される移動式の輸送装置は、内燃機関により動
力が供給され点火装置が作動するとすぐ容易に作動する輸送装置と同程度に容易
に始動できる必要がある。従って、輸送装置の始動時の点火に即応する装置を開
発することは、自動車、バス、トラックなどの通常の移動式の輸送装置やボート
などの水上輸送装置に動力を供給するのに使用することができる燃料電池電力設
備装置に必要な目的である。
【0004】 燃料電池電力設備の、特に、相対的に低温で作動するPEM型燃料電池の燃料
電池CSAは、CSAが十分な作動温度に到達する前でも始動電力を供給するよ
うに設計することができる。しかも、改質油気体によって作動する燃料電池によ
り動力が供給される輸送装置を、始動時にすぐに作動させるには、燃料処理装置
を始動するのに必要な初期の過渡的時間のための装置作動方法が必要となる。燃
料処理装置の重要な要素、すなわち硫黄スクラバーと改質装置は、それらの所定
の作動温度まで到達するのに有限の長さの時間が掛かり、一方、同時に、輸送装
置は、運転者の要求に遅れることなくその要求に従って作動する必要がある。あ
る実験開発者らが追求した1つの方法は、電力設備を純水素燃料装置とすること
によって燃料処理の問題を解決することである。ガソリンは、輸送装置用に最も
一般的に入手できる燃料なので、ガソリンや通常入手可能な同様の輸送装置燃料
を使用することができる燃料電池電力設備が、最も望ましいであろう。
【0005】 ガソリンや同様の燃料は、車両用途に好ましいので、これらの燃料を水素に富
んだ燃料の流れに容易に変換できると同時に軽量で小型の設計に適した燃料処理
技術を利用する必要がある。米国特許第4,473,543号に記載された自熱
式の燃料処理装置は、そのような装置である。それは、ガソリンを処理するのに
適した温度範囲で作動し、さらに、車両用途に適した小型でかさばらない装置に
容易に形成される。
【0006】 ガソリンは、好ましい燃料と考えられるが、情況によっては、例えば、天然ガ
ス、プロパン、メタノールなどの他の燃料を使用することが保証され得る。これ
らの他の燃料がある限り、燃料処理装置には、大きさや重量の利点から自熱式の
改質装置が存続し続けるであろう。
【0007】 従って、必要とされるのは、すぐに始動し、さらにガソリンあるいは硫黄化合
物を含む同様の燃料を処理可能な軽量、小型の燃料処理装置を使用する、輸送装
置用の燃料電池電力設備である。これは、汚染物質を低減しかつ天然資源をより
効率的に使用するという環境の観点から大いに好ましい
【0008】
【発明の開示】
本発明は、移動式または水上用の輸送装置に使用するのに適しており、すぐに
始動可能であり、さらに、ガソリンなどの燃料や硫黄化合物を含む通常入手可能
なその他の燃料を処理可能な燃料電池電力設備に関する。さらに、本発明は、硫
黄は含まれていないが船積みや充填の間に硫黄により汚染されることがあるメタ
ノールなどの燃料供給源を処理することができる。本発明のすぐに始動させる装
置は、1998年6月24日に米国に出願された米国特許出願番号第09/10
4,254号の同一出願人による同時係属出願に記載された燃料処理装置に組み
込むことができる。そのようなすぐの始動は、始動時の装置の作動用に搭載され
燃料処理構成要素を装置の作動温度まで到達させるのに十分な補助燃料供給源を
、組み込む装置を備えることにより実現することができる。処理する燃料がメタ
ノールの場合、装置には、硫黄スクラバーは必要ではないであろうが、装置の他
の構成要素は、同じままになるであろう。
【0009】 本発明の装置は、燃料処理装置の重要な要素、すなわち硫黄スクラバーと改質
装置を、それらの作動温度まで到達させながら、燃料電池CSAを作動させる、
搭載された補助燃料供給源を備えることができる。この搭載された燃料供給源は
、通常水素であり、輸送装置の運転周期のほとんどの間、過剰に処理された燃料
が利用できるので、電力設備の通常の作動時に再生することができる。
【0010】 さらに、本発明の装置は、改質装置、通常、ガソリンなどの燃料を処理するよ
うに設計された自熱式の改質装置を備える。改質装置は、硫黄スクラバーより先
に、その作動温度に達することができるので、改質装置の燃料処理がまず開始さ
れ得る。これは、硫黄スクラバーがその加熱処理を続けている間に改質装置を作
動させるのに利用できる搭載された燃料供給源を備えることにより実現される。
この補助燃料供給源は、脱硫したガソリン供給源を使用することができ、それを
使用することで、輸送装置は、硫黄スクラバーが作動可能になって装置が完全に
作動開始するまで、この補助供給源によって作動することができる。
【0011】 従って、本発明の目的は、輸送装置に搭載された燃料電池電力設備により供給
される電気によって動力が供給される移動式の電動式輸送装置に使用するのに適
した装置を提供することである。
【0012】 本発明の別の目的は、燃料電池電力設備に適合性のある気体状の燃料の流れを
生成するのに必要とされる程度まで、未処理の炭化水素燃料原料が脱硫されると
いう説明される特徴を備えた装置を提供することである。
【0013】 本発明のさらなる目的は、実質的な燃料処理をせずに、燃料電池電力設備に使
用するのに適した燃料の補助供給源によって、輸送装置が始動できるという説明
される特徴を備えた装置を提供することである。
【0014】 本発明のこれらと他の目的は、添付の図面と併せて、本発明の以下の詳細な説
明から、より容易に明らかになるであろう。
【0015】
【発明を実施するための最良の形態】
図面を参照すると、図1は、全体が参照番号2により示された燃料処理装置の
概略図であり、この装置は、自動車などの輸送装置に使用するのに適している。
上に示したように、処理する燃料としては、ガソリンを使用することができるが
、これは、以下で、特に本発明を実施するための好ましい実施態様として参照す
るものである。燃料ポンプ4によって、ニッケル反応物脱硫床8に通じるライン
6を介して、燃料処理装置2にガソリンが供給される。分岐ライン10が、ガソ
リンの一部を抜き出し、燃料処理装置2のために水蒸気を発生させるボイラー1
4の燃焼器12に供給するために、設けられる。燃焼器12にライン16を通し
て空気が供給される。燃焼器の排気は、燃料処理装置2から排気ライン15を介
して排出される。通常の作動では、燃料は脱硫床8から自熱式の改質装置20に
供給されて、そこで燃料はまず水素に富んだ気体に変換される。この気体は、改
質装置20から、1つまたは複数の熱交換器を通した後にシフト変性装置30に
供給することができ、そこでこの気体は、気体の流れの中の水素の量を増加する
ようにさらに処理される。シフト変性装置30に続いて、気体の流れは、再度さ
まざまな熱交換器を通した後に1つまたは複数の床を有する選択的酸化装置44
に供給することができ、その後、気体の流れはライン54を介してCSA55に
供給される。
【0016】 燃料処理装置2には、燃料の予備供給源が設けられ、それによって、輸送装置
が前の作動周期の運転停止後に容易に再始動できる。一実施態様では、始動する
際に供給される脱硫された燃料は、燃料処理装置2のそれぞれの作動周期の間に
、始動燃料タンク100の中に充填される。始動のための脱硫された予備燃料の
供給源は、タンク100の中で液体の形態で維持される。脱硫装置8の中の燃料
の液体相を維持するように、弁19がライン18で使用される。脱硫された予備
液体燃料は、弁19の上流のライン18に連通する分岐ライン102を通して、
タンク100に抜き出される。従って、脱硫された燃料の予備供給源100は、
改質装置20がその作動温度に到達した後で、脱硫装置8がその作動温度に到達
する前に、一時的に改質装置20を作動させるために使用することができる。
【0017】 すぐに応答して電力設備が始動するように、付加的または補足的な始動サブア
センブリを、さらに燃料処理装置に組み込むことができる。この付加的なサブア
センブリは、圧力タンクや水素を含有する水素化物床を使用することができる水
素供給源108を含む。水素供給源は、ライン54に接続するライン120に通
じる出口ライン114に接続される。弁116によってライン120を通る水素
の通過量が制御されて、水素が、燃料電池セルスタック装置55に選択的に供給
され、それによって、輸送装置の始動時に、燃料処理装置2が本出願で説明され
る装置により作動温度に到達するまで、燃料電池セルスタック装置55を作動さ
せる。水素供給源は、電力設備の作動中に、ライン230、231の弁240、
241を操作することによって、補充することができる。改質装置の加熱は、図
2に示されるガソリンと空気を燃焼させる熱交換器などのいくつかの方法によっ
て、あるいは図1で説明したように装置に直接水素と空気を供給することにより
実現することができる。
【0018】 図2には、セルスタック装置55が始動時にタンク108からの水素で作動し
ている間に、改質装置20を作動温度に到達させるのに使用することができる下
位装置が示される。ポンプ210が、燃焼器212に通じるライン211に周囲
空気を供給するために設けられる。燃料ポンプ4は、選択的に作動可能であり、
弁215を開にすることによって原料ガソリンがライン213を通して燃焼器2
12に供給され、そこでガソリンと空気が燃焼して高温の気体が発生し、この高
温の気体は、自熱式の改質装置20の中の熱交換器216に供給される。熱交換
器を通る高温の気体の流れは、自熱式の改質装置20が約450°F(約232
℃)の初期温度に到達するまで、維持される。同時に、弁201が、閉のまま維
持され、弁200が、開にされて、原料ガソリンの流れが改質装置20に供給さ
れないようにしながら、ボイラ14が燃焼される。
【0019】 一旦改質装置の温度が約450°F(約232℃)になると、図1に示される
ように、弁203を介したボイラ14からの水蒸気と弁204を介した空気との
組み合わせと、弁107を介した脱硫された燃料とによって、改質装置20への
熱が連続して発生し、同時に、燃料電池セルスタック55は、H2供給により作
動が維持される。改質装置20からの流出物は、次に、燃料処理装置の他の構成
要素を作動温度に到達させるために、それらに供給される。流出物は、弁250
により制御されるライン232を通って電力設備から排出され、触媒燃焼器25
1を通り、そこから流出物は、ライン253を通って周囲大気中に放出される。
この過渡的状態は、シフト変性装置30が約300〜450°F(約149〜2
32℃)の作動温度に到達するまで、維持される。
【0020】 シフト変性装置30が、300〜450°F(約149〜232℃)の作動温
度に到達すると、燃料処理装置2は、次の過渡的状態に移行する。燃料電池55
へのH2燃料の供給は、弁205を開にし、弁116を閉にすることにより、燃
料処理装置2からの出力に置き換えられる。この過渡的状態は、脱硫装置が約3
50°F(約177℃)に到達するまで、維持される。一旦この温度に到達する
と、脱硫された燃料の供給は、弁107を閉にすることにより遮断され、同時に
、原料燃料の供給が、弁201を開にすることにより開始される。この時点で、
装置全体が作動する。
【0021】 図3を参照すると、燃料処理装置の制御装置が燃料処理装置を作動させる始動
作動プログラムが示される。ブロックAが、セルスタック装置を含む電力設備と
燃料処理装置の停止状態を示すことが、留意される。ブロックBでは、燃料処理
装置は、電力設備の始動が差し迫っていると、警告されている。ブロックCでは
、過渡的状態1の開始が示され、そこでは、セルスタック装置55には、供給源
108からの水素が供給され、同時に、ボイラ14と改質装置の始動燃焼器12
が、作動を開始する。状態1は、ブロックCに示されるように、弁116、20
0、215を開にし送風機210を始動させて、ボイラ燃焼器12に燃料を供給
するとともに、改質装置の燃焼器212に空気と燃料を供給し、改質装置始動H
EX216を通して改質装置20を加熱することで、開始される。HEX216
からの排出気体は、蒸気過熱器(steam superheater)HEX
217に通すことによって、蒸気過熱器HEX217を加熱するのに使用するこ
とができる。過渡的状態1は、ブロックDに示されるように自熱式の改質装置2
0が約450°F(約232℃)の温度に到達するまで、維持される。
【0022】 ブロックEには、過渡的状態2の開始が示される。この状態では、セルスタッ
ク装置55には、供給源108から水素の供給が継続され、一方、ボイラ14か
らの水蒸気、送風機60からの空気、タンク100からの脱硫された燃料が、弁
107、203、204を開にすることによって、改質装置へ供給開始される。
同時に弁215が閉にされ、ライン213を通した改質装置の燃焼器212への
原料燃料の流れが遮断される。自熱式の改質装置20からの排出は、残りの燃料
処理装置の構成要素を作動温度に加熱するために、それらを通して供給され続け
る。過渡的状態2は、ブロックFに示されるようにシフト変性装置が約350°
F(約177℃)の温度に到達するまで、維持される。
【0023】 ブロックGには、過渡的状態3の開示が示される。この状態では、セルスタッ
ク装置55は、H2供給源108に基づく作動から、燃料処理装置2からの出力
に基づく作動に切り換えられる。この切り換えは、弁205を開にし、弁116
、250を閉にすることによって行われる。過渡的状態3は、ブロックHに示さ
れるように脱硫装置8が約350°F(約177℃)の温度に到達するまで、維
持される。
【0024】 ブロックIには、通常の作動モードの開始が示され、そこでは、燃料処理装置
2は、脱硫された燃料の供給から原料燃料の供給へ切り換えられる。これは、弁
201を開にし、弁107を閉にすることによって実現される。通常の作動状態
は、次に停止周期が開始するまで、継続される。
【0025】 図4を参照すると、硫黄スクラバー反応物床構成要素8’の実施態様が示され
、この構成要素8’は、ニッケル反応物で被覆することができるアルミニウム、
銅、セラミックなどの物質で形成された一体構造の連続気泡(open cel
l)スポンジまたは発泡体(foam)の形態となっており、構成要素8を通過
する流体から硫黄を取り除くことができる。構成要素8’は、ウォッシュコート
(wash coated)された連続気泡スポンジ構成要素8’を浸漬するか
、またはこれに噴霧をかけることで、大きな表面積を有するニッケル反応物層を
形成することによって形成される。
【0026】 結果として、小型、軽量で、ニッケル反応物で被覆された間隙を有する多孔質
一体構造が得られる。この構造によって、最小の重量と最小の大きさで、ニッケ
ルが被覆された大きな表面積が得られる。この構造は、ニッケルがドープされた
炭素粉末から形成されるニッケルがドープされた炭素ペレットより、遙かに望ま
しいが、それというのも、ニッケルがドープされた炭素粉末の大部分のニッケル
は、ペレットの内部に含まれており、ペレット床に通される硫黄により汚染され
た流体と接触しないことになるからである。適切な一体構造のアルミニウム発泡
体コアは、カリフォルニア州、オークランドのエネルギーリサーチアンドジェネ
レーション社(Energy Research and Generatio
n Inc.)から入手できる。脱硫装置床8が、上述したニッケルを被覆した
一体構造発泡体構成要素8’から形成されると、脱硫装置床8の温度は、電流を
構成要素8’に流し、電気抵抗に基づくことによって、作動温度まで到達させる
ことができる。装置の作動温度が安定した後で、電流は遮断される。図1に戻っ
て参照すると、上述した加熱電流を構成要素8’に供給するためのサブアセンブ
リが示される。このサブアセンブリは、ライン3、5により構成要素8’に接続
される輸送装置のバッテリ1を含む。スイッチ7によって、構成要素8’を通る
電流の流れが、選択的に制御される。
【0027】 本発明の始動装置は、セルスタック装置が輸送装置内の電気モータに電力を供
給することができるように、電力設備を停止状態から即座に始動させることがで
きることが、容易に理解されるであろう。水素や脱硫された燃料の始動時の供給
源は、輸送装置の作動中に定期的に再充填することができる。
【0028】 本発明の概念から逸脱せずに本発明の開示した実施態様にさまざまな変更、変
形を行うことができるので、特許請求の範囲により請求する以外の発明に限定さ
れるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のすぐに始動させる装置を組み込んで、輸送装置に使用するために設計
された燃料処理装置の概略図。
【図2】 改質装置が作動温度に到達するまで、水素でセルスタック装置を作動させる本
発明の実施態様。
【図3】 本発明のすぐに始動させる装置のさまざまな弁の作動モードを示すソフトウェ
アフローチャート。
【図4】 小型で非常に軽量でありながら最適な反応物表面を提供する硫黄スクラバー床
の実施態様の斜視図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 8/04 H01M 8/04 X 8/10 ZAB 8/10 ZAB (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),AE,AL,A M,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY ,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,EE, ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,HR,H U,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP ,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU, LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,N Z,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI ,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG, UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 ガロウ,ジャイ アメリカ合衆国,コネチカット,ヴァーノ ン,ベッテ サークル 22 (72)発明者 コリガン,トーマス ジェイ. アメリカ合衆国,コネチカット,ヴァーノ ン,レインボウ トレイル 188 (72)発明者 プレストン,ジョン エル.,ジュニア. アメリカ合衆国,コネチカット,ヘブロ ン,ヨークシャー ドライヴ 105 Fターム(参考) 4G040 EA02 EA03 EB01 5H026 AA06 5H027 AA06 BA01 BA13 BA16 BA17 KK26 KK42 MM08

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 搭載された燃料電池電力設備から得られる電気によって動力が
    供給される輸送装置の急速始動実行装置であって、 a)有機硫黄化合物を含有するとともに、輸送装置の長期間の使用時に燃料
    電池電力設備用の水素供給源として機能する炭化水素燃料の供給源と、 b)前記炭化水素燃料の希釈されていない流れを処理することで、前記有機
    硫黄化合物中の実質的に全ての硫黄を硫化ニッケルに変換して、実質的に硫黄の
    含まれない炭化水素燃料を生成するように機能するニッケル反応物脱硫装置部と
    、 c)前記硫黄の含まれない炭化水素燃料を改質し、水素に富んだ気体状の燃
    料の流れを供給する第1の手段と、 d)前記水素に富んだ気体状の燃料の流れの中の一酸化炭素と水を二酸化炭
    素と水素に変換する第2の手段と、 e)前記水素に富んだ気体状の燃料の流れからの一酸化炭素と酸素を二酸化
    炭素に変換する第3の手段と、 f)前記輸送装置の始動時に、前記第1、第2、第3の手段が適切な作動温
    度に到達するまで、前記燃料電池電力設備を一時的に作動させるのに使用する補
    助燃料供給源と、 を備えることを特徴とする装置。
  2. 【請求項2】 前記補助燃料供給源は水素の供給源であることを特徴とする請
    求項1記載の装置。
  3. 【請求項3】 前記補助燃料供給源は、脱硫された炭化水素燃料と水素とから
    選択されることを特徴とする請求項1記載の装置。
  4. 【請求項4】 前記補助燃料供給源は、脱硫された炭化水素燃料の供給源であ
    ることを特徴とする請求項1記載の装置。
  5. 【請求項5】 搭載された燃料電池電力設備から得られる電気によって動力が
    供給される輸送装置の急速始動実行方法であって、 a)有機硫黄化合物を含有するとともに、輸送装置の長期間の使用時に燃料
    電池電力設備用の水素供給源として機能する炭化水素燃料の供給源を設ける第1
    のステップと、 b)前記炭化水素燃料の希釈されていない流れを処理することで、前記有機
    硫黄化合物中の実質的に全ての硫黄を硫化ニッケルに変換して、実質的に硫黄の
    含まれない炭化水素燃料を生成するように機能するニッケル触媒脱硫装置部を設
    ける第2のステップと、 c)前記硫黄の含まれない炭化水素燃料を改質し、水素に富んだ気体状の燃
    料の流れを供給する第3のステップと、 d)前記水素に富んだ気体状の燃料の流れの中の一酸化炭素を二酸化炭素に
    変換する第4のステップと、 e)前記輸送装置の始動時に、前記第1、第2、第3のステップを実行する
    のに適切な作動温度に到達するまで、前記燃料電池電力設備を一時的に作動させ
    るのに使用する補助燃料供給源を設ける第5のステップと、 を含むことを特徴とする方法。
  6. 【請求項6】 前記補助燃料供給源は水素の供給源であることを特徴とする請
    求項5記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記補助燃料供給源は、脱硫された炭化水素燃料と水素とから
    選択されることを特徴とする請求項5記載の方法。
  8. 【請求項8】 前記補助燃料供給源は、脱硫された炭化水素燃料の供給源であ
    ることを特徴とする請求項5記載の方法。
  9. 【請求項9】 搭載された燃料電池電力設備から得られる電気によって動力が
    供給される輸送装置の急速始動実行装置であって、 a)輸送装置の長期間の使用時に燃料電池電力設備用の水素供給源として機
    能する硫黄の含まれない炭化水素燃料の供給源と、 b)前記硫黄の含まれない炭化水素燃料を改質し、水素に富んだ気体状の燃
    料の流れを供給する第1の手段と、 c)前記水素に富んだ気体状の燃料の流れの中の一酸化炭素と水を二酸化炭
    素と水素に変換する第2の手段と、 d)前記水素に富んだ気体状の燃料の流れからの一酸化炭素と酸素を二酸化
    炭素に変換する第3の手段と、 e)前記輸送装置の始動時に、前記第1、第2、第3の手段が適切な作動温
    度に到達するまで、前記燃料電池電力設備を一時的に作動させるのに使用する補
    助燃料供給源と、 を備えることを特徴とする装置。
  10. 【請求項10】 前記補助燃料供給源は水素の供給源であることを特徴とする
    請求項9記載の装置。
  11. 【請求項11】 前記硫黄の含まれない炭化水素燃料はメタノールであること
    を特徴とする請求項9記載の装置。
  12. 【請求項12】 炭化水素燃料から硫黄を除去することで炭化水素燃料に実質
    的に硫黄が含まれないようにする硫黄スクラバー床であって、前記床は、大きな
    表面積を有するウォッシュコートが設けられた間隙を有する一体構造の連続気泡
    スポンジ基体を備え、前記基体の前記ウォッシュコートされた間隙は、ニッケル
    で被覆されていることを特徴とする硫黄スクラバー床。
  13. 【請求項13】 硫黄スクラバー床を備える炭化水素燃料から硫黄を除去する
    装置であって、前記床は、 a)大きな表面積を有するウォッシュコートが設けられた間隙を有する一体
    構造の連続気泡スポンジ基体を備え、前記基体の前記ウォッシュコートされた間
    隙は、ニッケルで被覆されている、一体型の連続気泡スポンジ基体と、 b)前記床に接続されるとともに、前記床を作動温度まで到達させるように
    機能する電流を供給する電流供給源と、 を備えることを特徴とする装置。
JP2000591682A 1998-12-28 1999-12-17 燃料電池により電力が供給される輸送装置の作動と始動用の装置 Pending JP2002533909A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/221,428 1998-12-28
US09/221,428 US6210821B1 (en) 1998-12-28 1998-12-28 System for implementing operation and start-up of a vehicle which is powered by electricity from a fuel cell power plant
PCT/US1999/030264 WO2000039873A1 (en) 1998-12-28 1999-12-17 System for operation and start-up of a vehicle powered by a fuel cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002533909A true JP2002533909A (ja) 2002-10-08

Family

ID=22827784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000591682A Pending JP2002533909A (ja) 1998-12-28 1999-12-17 燃料電池により電力が供給される輸送装置の作動と始動用の装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6210821B1 (ja)
JP (1) JP2002533909A (ja)
AU (1) AU3206600A (ja)
DE (1) DE19983854T5 (ja)
WO (1) WO2000039873A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006523177A (ja) * 2003-04-04 2006-10-12 テキサコ ディベラップメント コーポレイション 非発火性シフト触媒を利用しての燃料プロセッサーでのオートサーマルリフォーミング

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6475376B2 (en) * 1999-06-11 2002-11-05 Chevron U.S.A. Inc. Mild hydrotreating/extraction process for low sulfur fuel for use in fuel cells
DE29917759U1 (de) * 1999-10-08 2000-01-13 Alfmeier Praezision Ag Füllstandsgeber
FR2815175B1 (fr) * 2000-10-06 2003-01-10 Renault Dispositif de maintien en temperature du reformeur du systeme de traction a pile a combustible d'un vehicule
EP1459399A2 (en) * 2001-12-21 2004-09-22 Nuvera Fuel Cells Fuel processor modules integration into common housing
ATE414753T1 (de) * 2002-02-19 2008-12-15 Honeywell Int Inc Wärmeträger mit hohem elektrischem widerstand für brennstoffzellaggregate
AUPS193402A0 (en) * 2002-04-23 2002-05-30 Ceramic Fuel Cells Limited Method of operating a fuel cell
US7410016B2 (en) * 2002-06-24 2008-08-12 Delphi Technologies,Inc. Solid-oxide fuel cell system having a fuel combustor to pre-heat reformer on start-up
US7318845B2 (en) * 2002-07-10 2008-01-15 Applied Research Associates, Inc. Compact distillates fuel processor with effective sulfur removal process
JP4641138B2 (ja) * 2002-07-23 2011-03-02 出光興産株式会社 水素製造方法
US7226679B2 (en) * 2002-07-31 2007-06-05 Siemens Power Generation, Inc. Fuel cell system with degradation protected anode
US20040063576A1 (en) * 2002-09-30 2004-04-01 Sud-Chemie Inc. Catalyst adsorbent for removal of sulfur compounds for fuel cells
US6732942B1 (en) * 2002-11-19 2004-05-11 Delphi Technologies, Inc. Heating, venting, and air conditioning system for providing supplemental heat in a vehicle
DE10258865B4 (de) * 2002-12-17 2019-12-12 Robert Bosch Gmbh Brennstoffzellenanlage mit einer Startvorrichtung
DE10301667B4 (de) * 2003-01-17 2006-05-18 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Einrichtung zum Konditionieren eines Fahrzeugs
US20050031506A1 (en) * 2003-08-07 2005-02-10 He Huang Structure for desulfurizing gasoline or diesel fuel for use in a fuel cell power plant
US7332003B1 (en) 2003-09-04 2008-02-19 Aspen Products Group, Inc. Hydrocarbon fuel processing for hydrogen generation
US20050112436A1 (en) * 2003-11-25 2005-05-26 Carol Jeffcoate Methods and devices for heating or cooling fuel cell systems
US20050242588A1 (en) * 2004-04-30 2005-11-03 Washington Krik B Integrated fuel cell and additive gas supply system for a power generation system including a combustion engine
DE102005003741B4 (de) * 2004-06-26 2007-06-06 Alfmeier Präzision AG Baugruppen und Systemlösungen Füllstandsgeber für einen Tank
US8323603B2 (en) * 2004-09-01 2012-12-04 Sud-Chemie Inc. Desulfurization system and method for desulfurizing a fuel stream
US20060043001A1 (en) * 2004-09-01 2006-03-02 Sud-Chemie Inc. Desulfurization system and method for desulfurizing afuel stream
US20060283780A1 (en) * 2004-09-01 2006-12-21 Sud-Chemie Inc., Desulfurization system and method for desulfurizing a fuel stream
US7780846B2 (en) * 2004-09-01 2010-08-24 Sud-Chemie Inc. Sulfur adsorbent, desulfurization system and method for desulfurizing
JP4806953B2 (ja) * 2005-04-14 2011-11-02 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムとその運転方法、及び燃料電池車両
US7597798B2 (en) * 2005-06-17 2009-10-06 Exxonmobil Research And Engineering Company Method for reducing the amount of high molecular weight organic sulfur picked-up by hydrocarbon streams transported through a pipeline
WO2008016361A1 (en) * 2006-08-03 2008-02-07 Utc Fuel Cells, Llc Fuel processing of feedstocks having high olefin concentrations
US20090194459A1 (en) * 2006-08-03 2009-08-06 Vincitore Antonio M Fuel processing of feedstocks having components harmful to hydrodesulfurization
US9745526B2 (en) 2006-08-03 2017-08-29 Doosan Fuel Cell America, Inc. Fuel processing of feedstocks having components harmful to hydrodesulfurization
WO2009123585A1 (en) * 2008-04-01 2009-10-08 Utc Power Corporation Fuel processing system for a fuel cell power plant
US8720620B1 (en) * 2008-07-02 2014-05-13 Power & Energy, Inc. Fuel cell powered vehicle that generates purified hydrogen gas on-demand from traditional liquid fuels

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63303801A (ja) * 1987-06-02 1988-12-12 Jgc Corp 燃料電池用水素製造装置
JPH06315628A (ja) * 1992-04-06 1994-11-15 Nippon Oil Co Ltd 燃料電池用燃料ガスの製造方法
JPH0737598A (ja) * 1993-07-23 1995-02-07 Yamaha Motor Co Ltd 燃料電池用水素ガス供給装置
JPH07169497A (ja) * 1993-12-14 1995-07-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 高温作動型燃料電池の運転方法
JPH07169490A (ja) * 1993-12-17 1995-07-04 Toshiba Corp 燃料電池発電プラント
JPH09266006A (ja) * 1996-03-29 1997-10-07 Mitsubishi Electric Corp 固体高分子型燃料電池発電装置、その装置の運転方法および改質器
JPH1064570A (ja) * 1996-08-22 1998-03-06 Tokyo Gas Co Ltd リン酸型燃料電池の起動方法
JPH10324501A (ja) * 1997-05-23 1998-12-08 Sanyo Electric Co Ltd 一酸化炭素除去装置及び一酸化炭素除去装置の起動方法
JP2000067898A (ja) * 1998-08-26 2000-03-03 Aisin Seiki Co Ltd 車載用燃料電池システム

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3982962A (en) * 1975-02-12 1976-09-28 United Technologies Corporation Pressurized fuel cell power plant with steam powered compressor
US4376097A (en) * 1981-02-27 1983-03-08 Melvin Emelock Hydrogen generator for motor vehicle
US4473543A (en) 1982-04-26 1984-09-25 United Technologies Corporation Autothermal reforming catalyst and process
US4592829A (en) * 1984-12-26 1986-06-03 Exxon Research And Engineering Co. Desulfurization of hydrocarbons
US4994331A (en) * 1989-08-28 1991-02-19 International Fuel Cells Corporation Fuel cell evaporative cooling using fuel as a carrier gas
US5290641A (en) * 1989-10-06 1994-03-01 Fuji Electric Co., Ltd. Method of controlling operation of fuel cell power supply
DE4013269A1 (de) * 1990-04-26 1991-10-31 Abb Patent Gmbh Hochtemperaturspeicherbatterie
US5688740A (en) * 1996-04-30 1997-11-18 Ard Co., Pte. Ltd. Three-way catalyst for treating exhaust gases
US5928805A (en) * 1997-11-20 1999-07-27 Siemens Westinghouse Power Corporation Cover and startup gas supply system for solid oxide fuel cell generator
US6156084A (en) 1998-06-24 2000-12-05 International Fuel Cells, Llc System for desulfurizing a fuel for use in a fuel cell power plant

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63303801A (ja) * 1987-06-02 1988-12-12 Jgc Corp 燃料電池用水素製造装置
JPH06315628A (ja) * 1992-04-06 1994-11-15 Nippon Oil Co Ltd 燃料電池用燃料ガスの製造方法
JPH0737598A (ja) * 1993-07-23 1995-02-07 Yamaha Motor Co Ltd 燃料電池用水素ガス供給装置
JPH07169497A (ja) * 1993-12-14 1995-07-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 高温作動型燃料電池の運転方法
JPH07169490A (ja) * 1993-12-17 1995-07-04 Toshiba Corp 燃料電池発電プラント
JPH09266006A (ja) * 1996-03-29 1997-10-07 Mitsubishi Electric Corp 固体高分子型燃料電池発電装置、その装置の運転方法および改質器
JPH1064570A (ja) * 1996-08-22 1998-03-06 Tokyo Gas Co Ltd リン酸型燃料電池の起動方法
JPH10324501A (ja) * 1997-05-23 1998-12-08 Sanyo Electric Co Ltd 一酸化炭素除去装置及び一酸化炭素除去装置の起動方法
JP2000067898A (ja) * 1998-08-26 2000-03-03 Aisin Seiki Co Ltd 車載用燃料電池システム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006523177A (ja) * 2003-04-04 2006-10-12 テキサコ ディベラップメント コーポレイション 非発火性シフト触媒を利用しての燃料プロセッサーでのオートサーマルリフォーミング
JP4902859B2 (ja) * 2003-04-04 2012-03-21 テキサコ ディベラップメント コーポレイション 非発火性シフト触媒を利用しての燃料プロセッサーでのオートサーマルリフォーミング

Also Published As

Publication number Publication date
WO2000039873A1 (en) 2000-07-06
US6210821B1 (en) 2001-04-03
DE19983854T5 (de) 2008-08-28
AU3206600A (en) 2000-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2002533909A (ja) 燃料電池により電力が供給される輸送装置の作動と始動用の装置
US6311650B1 (en) Vehicle having a driving internal-combustion engine and having a fuel cell system for the power supply to electric consuming devices of the vehicle and method for operating such a vehicle
US7828863B2 (en) Method and arrangement for reforming fuel
US7147946B2 (en) Fuel cell system
JP6263256B2 (ja) フレックス燃料水素発生器
JP3527691B2 (ja) 高速及び標準停止コマンドを識別するための燃料電池システムの論理
US7008707B2 (en) Direct water vaporization for fuel processor startup and transients
US6559551B2 (en) Starter device for fuel cell system
US20050242588A1 (en) Integrated fuel cell and additive gas supply system for a power generation system including a combustion engine
JP2011503770A (ja) 液化石油ガスで作動する燃料電池システム
JP2003277005A (ja) 水素製造装置及び当該水素製造装置を用いた発電システムとその運転法
JP4830567B2 (ja) 水素生成装置
JP4119752B2 (ja) 水素富化ガスを供給する改質設備とその運転方法
JPS59200050A (ja) 内燃機関の低温始動方法および始動反応装置
JP2000123846A (ja) 燃料電池システム
US7815699B2 (en) Method for starting a primary reactor
US6713202B2 (en) Multifuel fuel cell system and a method for its operation
US20090246568A1 (en) System for the generation of electric power on-board a motor vehicle which is equipped with a fuel cell and associated method
JP2002117873A (ja) 固体高分子型燃料電池・原動機複合システム
JP2011032133A (ja) 燃料製造装置及びその始動方法
JP2004311337A (ja) 燃料電池システムとその起動方法
CA2979967C (en) Exhaust gas clean-up system equipped with power generating function
JP2004288418A (ja) 燃料電池発電システム
EP2081866A1 (en) Process for the production of hydrogen and the use thereof and a process for the operation of a internal combustion engine
FR2915319A1 (fr) Dispositif et procede de mise en temperature lors du demarrage d'un systeme de pile a combustible embarque a bord d'un vehicule automobile

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061018

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100423

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100511

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20101019