JP2004525058A - アンモニアベース水素発生装置および同装置の使用方法 - Google Patents
アンモニアベース水素発生装置および同装置の使用方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004525058A JP2004525058A JP2002570274A JP2002570274A JP2004525058A JP 2004525058 A JP2004525058 A JP 2004525058A JP 2002570274 A JP2002570274 A JP 2002570274A JP 2002570274 A JP2002570274 A JP 2002570274A JP 2004525058 A JP2004525058 A JP 2004525058A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ammonia
- reactor
- combustion
- hydrogen generator
- hydrogen
- 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.)
- Granted
Links
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 210
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 210
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 203
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 533
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 title claims description 264
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 24
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 138
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 97
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims description 122
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 75
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 65
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 58
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 57
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 50
- 239000001273 butane Substances 0.000 claims description 47
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 47
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 47
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 24
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 24
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 23
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims description 21
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 17
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 15
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical group [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 10
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 9
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 8
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 6
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910001200 Ferrotitanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 4
- 239000003570 air Substances 0.000 description 33
- 239000000047 product Substances 0.000 description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 17
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 11
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 3
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 3
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004681 metal hydrides Chemical class 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 229910001026 inconel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000003562 lightweight material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 239000010421 standard material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
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
- C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
-
- 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
- B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J19/248—Reactors comprising multiple separated flow channels
- B01J19/249—Plate-type reactors
-
- 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
- C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
- C01B3/047—Decomposition of ammonia
-
- 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
- C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
- C01B3/56—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids
-
- 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
-
- 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
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00002—Chemical plants
- B01J2219/00004—Scale aspects
- B01J2219/00011—Laboratory-scale plants
-
- 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
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/0015—Controlling the temperature by thermal insulation means
- B01J2219/00155—Controlling the temperature by thermal insulation means using insulating materials or refractories
-
- 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
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
- B01J2219/245—Plate-type reactors
- B01J2219/2451—Geometry of the reactor
- B01J2219/2453—Plates arranged in parallel
-
- 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
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
- B01J2219/245—Plate-type reactors
- B01J2219/2451—Geometry of the reactor
- B01J2219/2456—Geometry of the plates
- B01J2219/2459—Corrugated plates
-
- 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
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
- B01J2219/245—Plate-type reactors
- B01J2219/2461—Heat exchange aspects
- B01J2219/2462—Heat exchange aspects the reactants being in indirect heat exchange with a non reacting heat exchange medium
- B01J2219/2464—Independent temperature control in various sections of the reactor
-
- 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
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
- B01J2219/245—Plate-type reactors
- B01J2219/2461—Heat exchange aspects
- B01J2219/2465—Two reactions in indirect heat exchange with each other
-
- 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
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
- B01J2219/245—Plate-type reactors
- B01J2219/2461—Heat exchange aspects
- B01J2219/2466—The same reactant stream undergoing different reactions, endothermic or exothermic
-
- 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
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
- B01J2219/245—Plate-type reactors
- B01J2219/2461—Heat exchange aspects
- B01J2219/2467—Additional heat exchange means, e.g. electric resistance heaters, coils
-
- 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
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
- B01J2219/245—Plate-type reactors
- B01J2219/2469—Feeding means
- B01J2219/247—Feeding means for the reactants
-
- 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
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
- B01J2219/245—Plate-type reactors
- B01J2219/2474—Mixing means, e.g. fins or baffles attached to the plates
-
- 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
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
- B01J2219/245—Plate-type reactors
- B01J2219/2476—Construction materials
- B01J2219/2477—Construction materials of the catalysts
- B01J2219/2479—Catalysts coated on the surface of plates or inserts
-
- 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
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
- B01J2219/245—Plate-type reactors
- B01J2219/2476—Construction materials
- B01J2219/2477—Construction materials of the catalysts
- B01J2219/2481—Catalysts in granular from between plates
-
- 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
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
- B01J2219/245—Plate-type reactors
- B01J2219/2476—Construction materials
- B01J2219/2483—Construction materials of the plates
- B01J2219/2485—Metals or alloys
-
- 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
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
- B01J2219/245—Plate-type reactors
- B01J2219/2476—Construction materials
- B01J2219/2483—Construction materials of the plates
- B01J2219/2485—Metals or alloys
- B01J2219/2486—Steel
-
- 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
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
- B01J2219/245—Plate-type reactors
- B01J2219/2491—Other constructional details
- B01J2219/2497—Size aspects, i.e. concrete sizes are being mentioned in the classified document
-
- 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
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
- B01J23/46—Ruthenium, rhodium, osmium or iridium
- B01J23/462—Ruthenium
-
- 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
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/74—Iron group metals
- B01J23/755—Nickel
-
- 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
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/58—Fabrics or filaments
-
- 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
- C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
- C01B2203/042—Purification by adsorption on solids
-
- 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
- C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
- C01B2203/042—Purification by adsorption on solids
- C01B2203/043—Regenerative adsorption process in two or more beds, one for adsorption, the other for regeneration
-
- 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
- C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
- C01B2203/0465—Composition of the impurity
-
- 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
- C01B2203/06—Integration with other chemical processes
- C01B2203/066—Integration with other chemical processes with fuel cells
-
- 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
- C01B2203/085—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by electric heating
-
- 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
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
Description
【0001】
本発明は一般的に化学技術に関する。特に、本発明は、アンモニア源からアンモニアを分解して水素ガスを発生させる装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【0002】
水素/空気燃料電池(H/AFC)は電池の代替品として大きな将来性がある。これらの燃料電池は、エネルギー密度の非常に高い燃料で運転するため、燃料電池ベースの電力装置は、最新式の電池に比べても単位重量あたりのエネルギー量が高い。陸軍では、ハイテクで、戦場で携帯可能な電源装置を兵士が持ち運ばなければならないため、電源装置の重量軽減に多大の努力を払っており、燃料電池に対する関心が特に高い。小型で軽量の電源装置が求められる商用アプリケーションにおいても、燃料電池ベースの電源装置を利用する可能性が十分にある。
【0003】
機能的には、燃料電池は、水素と酸素とを反応させて水を生成することにより発電する。通常、酸素は大気中から採取できるため、燃料電池を作動させるには水素源のみを供給すればよい。十分に圧縮された気体が占める実質的な容積のために、単に圧縮された水素を供給することは常に実行可能ではない。低容積の液体水素は極低温液体であり、液体としての水素を保持するために必要な超低温を維持するには膨大なエネルギー量が必要になる。
【0004】
種々の代替案が可能である。これらの代替案は、炭化水素とメタノール燃料再生、金属水素化物への水素吸収、水素発生化学反応、およびアンモニア分解を含む。アンモニア分解反応は以下のように示される:
【0005】
2NH3+エネルギー → N2+3H2
【0006】
アンモニアからの水素生成は、アンモニア1キログラムあたりの使用可能な水素収率が比較的高いこと、水素を生成するアンモニア分解は非常にわかりやすく、比較的単純な反応であることなどから、特に魅力的である。アンモニアは、常に入手でき、比較的安価であり、また、水素収率が高いことから、燃料電池やその他の目的のために、アンモニアを処理して水素を発生する効率的な装置の開発の必要性は非常に高い。
【0007】
電池ベースの電源装置、例えばH/AFCと競合させるには、装置は小型で信頼性が高い必要がある。総出力1kWh、最高50ワットの電力発電が可能である容量1リットル未満、質量1kg未満の携帯型水素発生装置を開発することもさらに必要である。市販の金属水素化物の収蔵シリンダーには、100W−h相当の水素を収容する920gmシリンダーがある。つまり、総出力1kWhは、市販の装置に比べエネルギー密度が1桁増えることを意味する。
【0008】
燃料電池用にアンモニアを利用して水素を生成する場合の問題の一つは、水素を供給する気体中のアンモニアに対する耐性がH/AFCにはないことである。そのため、アンモニア分解装置で生成されたH2/N2混合気中の微量アンモニアを、混合気が燃料電池に供給される前に除去しなければならない。市販のアンモニア吸着剤(例えば酸含浸炭素)もこの目的に使用できるが、アンモニアの分解反応装置が高い変換効率が実現しない場合、このような材料の必要な吸着剤の質量が大幅に増加する。
【0009】
比較的高い反応温度(850℃超)を使用すると、H2/N2生成物中のアンモニア量および必要な吸着剤の量が減少する。しかしながら、このような高い反応温度では、設計において非常に困難な問題が生じる。必要な吸着剤の質量は減少するが、高温反応装置はインコネルやモリブデンのような超耐熱金属で製造しなければならない。また、ステンレス鋼やチタンなどの従来の材料に用いられるろう付けやレーザー溶接のような従来型の技術ではなく、これらの材料には拡散接合のような複雑な製造技術が要求される。
【0010】
さらに、いかなる設計においても、反応装置の温度が上昇するにつれて反応装置から大気中への熱損失が増加する。反応装置の温度が上昇すると、全体のエネルギー効率が低下するか、あるいは、断熱材を追加する必要性から装置の寸法と重量が増加する。
【0011】
さらに、水素発生反応装置は触媒を使用する。触媒には、着火温度と呼ばれるアンモニア分解反応を促進させる最低温度と、触媒とそれを担持する基材が一般的に機能する最高運転温度がある。触媒材料は、担持する基材中に分散されていることが多い。例えば、アルミナ担持体に触媒材料を分散させることは非常に一般的である。このような担持体は運転許容最高温度を有する。例えば、850℃を超えるとアルミナ担持体は焼結し(アルミナ担持体成分が融合を開始する)、この時点で触媒の効率が大幅に低下する。したがって、850℃を超える温度では使用可能な触媒、特に担持された触媒の多くが適合できなくなる。
【0012】
反応装置の温度を下げてH2/N2生成物中の残存するアンモニアの水準を増加させることによって、装置の設計制限を低減できる。従来の材料や製造技術が使用でき、非常に多様な触媒や触媒担持体を使用することができる。しかしながら、先行技術の設計では、残存アンモニアを除去するために比較的大量の吸着剤を必要とし、低温型水素発生装置の質量が大幅に増加する。
【0013】
燃料電池技術の利用促進には小型の水素発生装置の製造が非常に重要であるので、使用する比較的低温の反応装置を可能とするために必要とされる吸着剤の質量の減少させることが、このような小型装置の寸法を最小限に抑えるために重要である。例えば、50ワットの電力と1kWhのエネルギーを発生でき、1kgの質量を有することができる目標装置は、アンモニア反応装置を99.0%の変換率で運転する場合、反応装置から出るH2/N2混合気から合計3.33gのアンモニアを除去しなければならない。商用グレードのアンモニアに一般的に残留している程度の微量水分(ppmレベル)が存在する場合、市販のアンモニア吸着剤は、(比較的低濃度のアンモニアが気体流に含まれている場合)最高でもアンモニア重量の約1%しか吸着しない。つまり、アンモニア分解反応装置を99.0%の変換率で効率的に運転するには、約333gの吸着剤が必要になる。これは、吸着剤の質量だけで目標質量の3分の1を占めることを意味し、水素発生装置に必要な他の要素分の質量が不足してしまう。つまり、850℃未満の温度で運転するアンモニアベース水素発生装置の開発の必要性も非常に高い。
【0014】
燃料電池や他のアプリケーション用に小型のアンモニアベース水素発生装置を製造するにあたってのさらなる課題は、所望の小型化を実現できる反応装置を選択することである。反応装置の評価にあたって考慮すべき要因は、所望の変換効率の達成に必要な滞留時間である。滞留時間の長さに比例して反応装置の容積も増やさねばならない。小型のアンモニアベース水素発生装置を実現するには、非常に短い滞留時間が必要であり、極めて小さい容積の反応装置を使用することが可能になる。反応装置の寸法が増大すると重量も増加する。
【0015】
従来の大型水素発生反応装置には充填層があり、それにはミリ単位の触媒材料のペレットを入れた加熱容器をアンモニアが通過する。多くの場合、熱変換および質量変換の抵抗のために、これらの反応装置内の実際の反応速度は理論上可能な反応速度よりもかなり遅い(固有反応速度論に基づく予想される速度)。したがって、急速な熱および質量変換、ならびに短い滞留時間に有利に働く寸法の反応装置を提供する必要性が非常に高い。
【0016】
比較的低温(約550℃から約650℃)で運転し、H2/N2生成物から残存アンモニアを除去するにも大量の吸着剤を必要とせず、また充填層反応装置を使用しない、燃料電池や他のアプリケーションに使用するアンモニアベース小型水素発生装置の提供が望ましいことは明確である。本発明は、これらのおよび他のニーズを満たし、関連するさらなる効果ももたらす。
【0017】
発明の概要
本発明に基づき、燃料電池や他のアプリケーションに使用する小型のアンモニアベース水素発生装置が見出された。この水素発生装置は、比較的低温、好ましくは約550℃から650℃、より好ましくは約550℃から580℃で運転するが、それでいて残存アンモニアを除去するために使用する吸着剤は有意な量であることを必要としない。さらに、好適な実施形態では、水素発生装置は充填層反応装置を必要としない。
【0018】
ある実施形態では、水素発生装置は、燃焼室と熱交換関係にある反応室を備えた熱触媒式反応装置を使用する。
【0019】
好適な実施形態では、反応装置は、上板、底板、および上板と底板との間に配置された反応装置中心部で構成される。反応装置中心部は、反応面と燃焼面とを有し、各面が対向する端部と対向する側部とを画定する一段高くなった外縁を有する。反応面と上板とが一緒になって反応室を画定し、燃焼面と底板とか一緒になって燃焼室を画定する。
【0020】
さらに、反応装置中心部は、反応面から延びる第1のセットの、複数の離隔した放熱フィンと、燃焼面から延びる第2のセットの、複数の離隔した放熱フィンと、を有する。ある実施形態では、少なくとも一つのセットのフィンは、厚さ約0.5mm、高さ約2mm、長さ約50mmで、隣接するフィンの間隔は約1mmである。
【0021】
第1のセットのフィンが複数の燃焼導管を画定し、一方、第2のセットのフィンが、対向する側部に平行に走り、且つ対向する端部から離隔した複数の反応導管を画定している。ある実施形態では、少なくとも一つのセットの導管によって形成される流通路は直線である。代替の実施形態では、少なくとも一つのセットの導管によって形成される流通路はジグザグである。さらに、ある実施形態では、プラチナ燃焼触媒のような燃焼触媒は、第1のセットのフィンの第2の端部の間の燃焼室に配置される。
【0022】
本発明の利点は、チタンやステンレス鋼のような非耐熱性金属で反応装置を製造できることである。本発明の別の利点は、反応に着火温度が600℃未満のアンモニア分解触媒を装着できることである。好適な触媒は、ルテニウムまたはニッケルを含有する触媒を含む。ある実施形態では、触媒を反応導管に充填するが、代替の実施形態では、触媒を反応室の流通導管の内部表面に塗布する。
【0023】
本発明の水素発生装置は、熱触媒式反応装置に加え、アンモニア発生装置、アンモニア発生装置から反応装置へアンモニアを送るアンモニア供給ライン、反応室から水素を送り出す反応生成物供給ライン、および反応装置に運転可能に接続された熱源を含む。ある実施形態では、アンモニア供給ラインおよび反応生成物供給ラインの一つが、第1の対向する端部から反応装置中心部に入り、第2のセットのフィンと平行に、反応装置の対向する端部の直前にある反応装置中心部の末端にまで伸び、一方、他のラインが第1の対向する端部で末端となる。
【0024】
また、ある実施形態では、反応室の外側に配置されている反応生成物供給ラインの少なくとも一部が、アンモニア供給ラインの外側に同軸上に配置される。
【0025】
ある実施形態では、アンモニア供給装置に流動的に接続されたアンモニア燃焼室が熱源となる。代替実施形態では、電池または燃料電池のような電気加熱器が熱源となる。
【0026】
別の代替実施形態では、炭化水素燃焼室が熱源となる。これらの実施形態では、燃焼流動体供給ラインによって、可燃性の炭化水素、好ましくはブタンが炭化水素発生装置から燃焼室へと流動的に供給される。また、燃焼室からの燃焼副生成物は排気ラインによって除去する。これらの実施形態の中には、燃焼流動体ラインまたは排気ラインの一つが、第1の対向する端部から反応装置中心部に入り、第1のセットのフィンと平行に、反応装置の対向する端部の直前にある反応装置中心部の末端にまで伸び、もう一つのラインが第1の対向する端部にて末端をなすものもある。
【0027】
ある実施形態では、水素発生装置は、水素反応生成物から残存アンモニアを除去するための反応生成物供給ラインに接続された吸着剤供給装置をさらに含む。好適な実施形態では、吸着剤は酸含浸炭素吸着剤、より好ましくは炭素1グラムあたり2ミリモルから5ミリモルの強酸性吸着サイトを有する酸含浸炭素である。
【0028】
また、ある実施形態では、アンモニア供給ラインは熱伝導性材料で製造されており、吸着剤供給装置を通過する。また、ある実施形態には、水素から残存アンモニアを除去するための反応生成物供給ラインに接続された第2の吸収剤供給装置のほか、アンモニア発生装置からアンモニアを第1または第2の吸収剤供給装置へ選択的に導入するための第1のバルブ、そして反応生成物を第1または第2の吸着剤供給装置へ選択的に導入するための第2のバルブを含む。
【0029】
ある実施形態では、水素発生装置は、反応装置と吸着剤供給装置の間の水素流動体ラインに配置された熱交換器、好ましくはカウンターフロー型熱交換器を含む。これらの実施形態では、アンモニア供給ラインは熱伝導性材料で製造され、熱交換器を通過する。
【0030】
好適な実施形態では、熱交換器は、反応装置と吸着剤供給装置との間の燃焼副生成物排気ラインに配置する。
【0031】
本発明により、水素を発生する方法も見出された。この方法は、アンモニアを熱触媒式水素発生反応装置に導入し、熱触媒式水素発生装置に熱を供給し、反応装置内のアンモニアを850℃未満、好ましくは550℃から650℃の温度に、アンモニアが水素と窒素に分解するのに十分な時間加熱し、その後、反応装置から水素を含む反応生成物を取り出す。
【0032】
ある実施形態では、アンモニアは、反応装置に入れる前に予熱しておく。また、ある実施形態では、反応生成物には残存アンモニアが含まれており、残存アンモニアは、反応生成物を吸着剤供給装置に通過させることによって除去する。
【0033】
前記の本発明の特徴とそれに伴う利点は、添付した図面と以下の詳細な説明によってさらに明確になり、容易に理解される。
【0034】
好適な実施形態の詳細説明
本発明の原理と運転を例証する目的で、以下に本発明の具体的な実施形態を詳細に説明する。しかしながら、多様な修正を加えることができ、本発明の範囲は、以下に説明する典型的な実施形態に限定されるものではない。
【0035】
図1に示した典型的なアンモニアベース水素発生装置10は、アンモニア供給装置12、吸着剤供給装置14、熱交換器16、触媒86(図9と図10)を含むアンモニアベース反応装置18、および熱源20を含む。図1に示した実施形態は、燃料電池22も含む。しかしながら、燃料電池22は、アンモニアベース水素発生装置の必須部品ではない。
【0036】
アンモニア供給装置12は、液化アンモニアを含む圧力容器である。このような圧力容器が一般的に使用、市販されていることを当業者なら理解するであろう。アンモニアは、圧縮力(1平方インチあたり114パウンド)によって、および/または約−33℃まで冷却することによって、液化することができる。アンモニア供給装置が十分な量の液体アンモニアを供給してアンモニア供給を続ける間、予定運転時間内に処理目標を達成することを確実にする。
【0037】
熱源20は、反応装置18を反応の維持に必要な温度に加熱するために必要な熱エネルギーを供給する。必要な熱量は、アンモニアの容量、反応装置の寸法、そして使用する触媒の関数である。適当な熱源であればいかなるものも使用可能である。例えば、熱は、電気、反応装置外部での燃料燃焼、あるいは反応装置内での少量のアンモニアの燃焼(すなわち自熱加熱)により供給される。
【0038】
好適な実施形態の一つでは、熱源20は、炭化水素燃料供給装置26が供給する炭化水素ガスを燃焼させることによって熱エネルギーを発生する炭化水素式燃焼器である。好適な水素発生装置では、炭化水素燃料はブタンである。
【0039】
あるいはまた、反応装置18を電気的に加熱することもできるが、この場合、熱源20は、任意の電池24によって最初に電圧を加える電気加熱器を含む。ひとたび反応装置が水素を発生すると、燃料電池22を使用して、熱源20は、さらに電圧を加えるのに必要な電気エネルギーを供給することが可能になる。しかしながら、この手法では、燃料電池にかなりの電力負荷がかかる。50ワットのH/AFCでは、反応装置を一定の温度に維持するために、燃料電池出力の約40%を反応装置に戻さねばならない。つまり、燃料電池22が供給する電気エネルギーの一部が燃料電池の水素燃料生成に使用されるため、ユーザーには、50Wの燃料電池から正味30Wの電力しか提供されない。超小型のアンモニアベース水素発生装置では、必要となる電池によって水素発生装置の質量と重量が過度に増すため、電気加熱は好ましくない。
【0040】
使用できるアンモニア供給装置による制限を受けない本発明の実施形態では、水素発生に必要な熱を供給するために、自熱加熱を利用することができる。このような実施形態では、熱源20は、アンモニア供給装置12からのアンモニアを燃焼させて、反応装置18に熱エネルギーを供給するアンモニア燃焼装置を含む。
【0041】
自熱加熱は、自熱反応(触媒の着火温度を使用)の維持に必要な温度に反応装置と触媒とを予熱することが必要である。このような予備加熱は、比較的小型の炭化水素燃料供給装置や比較的小型の電池を使用することによって、または、開始時に通常のアンモニア燃焼を促進するためにより多くの空気を供給するなど、空気/アンモニア比を調節することによって、実施する。
【0042】
ひとたび触媒と反応装置とを触媒の着火温度を超えるまで加熱すると、供給される空気の量が減少し、自熱加熱の使用が可能になる。
【0043】
このような実施形態では、追加の炭化水素燃料供給装置や電池の必要性が減少する一方、望ましい反応を促進するためにエネルギーを供給する燃焼処理では、水素に分解することができるアンモニアを代わりに使用する。つまり、このような実施形態では、必要な熱エネルギーを供給するためにアンモニアを追加供給する必要がある。さらに、燃焼装置内の残存する微量のアンモニアを除去する方法(吸着層など)も組み込まねばならない。
【0044】
装置の全質量という点においては、燃料燃焼が電気加熱より優れている。炭化水素燃料は、従来のアルカリ電池の100倍近くのエネルギー密度を有する。アンモニアのエネルギー密度は、炭化水素燃料のおよそ半分しかない。燃料燃焼によって熱が供給される場合、アンモニアを燃焼すると、ブタンのような炭化水素に比べて大幅な燃料の質量が必要である。
【0045】
炭化水素燃料を使用することで節約できる重量は、炭化水素燃料タンクが別に必要になることで一部が相殺される。しかし、ブタン燃料の蒸気圧は比較的低いため、非常に軽量のタンクを使用しても安全である。アンモニアではなくブタンを使用することで重量が節約できるほか、ブタン/空気の炎は発火やコントロールが容易なため、ブタンのほうが好ましい。このように、小型化が重要な実施形態では、ブタンの燃焼が反応装置18の加熱方法として好ましい。
【0046】
図3から図6は、小型水素発生装置で特に使用される反応装置の一つの実施形態を示す。反応装置は幅2cm、長さ7cm、高さ1cmであり、反応装置の容積(反応室の容積)は約3cm3である。しかし、大型のアンモニアベース水素発生装置用の水素を発生できる寸法にまで反応装置を大きくすることも可能である。同様に、この反応装置を大型のアンモニア発生装置や燃料供給装置を使用して、燃料電池に適量の水素を長時間にわたって供給できるアンモニアベース水素発生装置を実現することも可能である。このような装置は、海上のブイなどの遠隔アプリケーションに有用である。この反応装置の利点は、850℃未満、好ましくは550℃から650℃、さらに好ましくは550℃から580℃の温度で運転することである。したがって、反応装置は、金属合金のような優れた熱伝導性を有する多様の非耐熱金属から製造することが可能である。代表的な金属には、チタンやステンレス鋼がある。
【0047】
反応装置60は、上板62、底板66、および上板と底板との間に配置された反応装置中心部64を含む。反応装置中心部は、反応面64aと、燃焼面64bとを含み、これらの面には、対向する端部61aと61b、および対向する側部63aと63bを画定する一段高くなった外縁がある。反応面と上板とが一緒になって反応室を画定し、燃焼面と底板とが一緒になって燃焼室を画定する。上板、底板、反応装置中心部は、ろう付けやレーザー溶接などの適切な方法で互いに接合する。好適な実施形態では、反応装置18は、大気中への熱損失を最小限に抑えるために断熱材で覆う。
【0048】
反応面64a上の反応装置中心部64の中心からは、複数の離隔した実質的に真っ直ぐな放熱フィン76aが上方向に突き出ており、一方、燃焼面64bからは複数の離隔した実質的に真っ直ぐな放熱フィン76bが下方向に垂れ下がっている。フィンは、好ましくは厚さ約0.5mm、高さ約2mm、長さ約50mmである。隣接するフィンの間隔は、約1mmが好ましい。フィンは、対向する側部63aと63bに平行で、且つ対向する端部61aと61bから離隔して走る複数の燃焼導管69と複数の反応導管71を画定している。
【0049】
ブタンは、燃焼室の流動熱伝達によって燃焼流動体ライン68から燃焼室に送られ、燃焼導管69全体に拡散される。燃焼生成物は、流動体排出ライン70から排出される。ブタンの燃焼を補助するため、ブタン燃料とともに空気も供給しなければならない。ブタンを燃焼室に送る前に、空気を予めブタンと混合しておくことが好ましい。好適な実施形態では、バルブ52と一体化したベンチュリ(個別には非表示)がブタン供給装置50(図2参照)からのブタンと周囲の空気を混合する。あるいはまた、ブタンを燃焼室に送る前にブタン流動体ラインと合流する空気ライン(非表示)から空気を供給するために、エアポンプを別に含ませることも可能である。
【0050】
ある実施形態では、空気/ブタン混合気を燃焼室へ送る前に、高温の燃焼生成ガスからの排熱を利用して空気/ブタン混合気を予熱する。例えば、ブタン/空気供給ラインが流動体排出ライン内に配置されたチューブインチューブ式の熱交換器(非表示)を使用し、燃焼前にブタン/空気混合体の温度を上げることも可能である。しかしながら、自動発火温度(スパークを必要とせずに空気/ブタン混合体が燃焼する温度)は430℃であるので、過度の予熱を防止するのに注意しなければならない。
【0051】
図6で明らかなように、燃焼流動体ライン68は、第1の対向する端部61aから反応装置中心部64に入り、フィン76bと平行に、反応装置中心部の中を反応装置中心部の対向する端部61bの直前まで伸びる。燃焼流動体ラインのすぐ隣にはフィンを配置せず、燃焼流動体ラインが反応装置中心部を横断できるようにして、ブタンは、燃焼生成物が排出される燃焼室の点とは異なる点から燃焼室へ送られ、したがってブタンは燃焼室の長さ分だけ自由に横断できる。この配置により、反応装置から排出される未燃焼ブタンが最小限に抑えられ、高温の燃焼ガスがフィンと熱エネルギー交換する時間を最大にする。
【0052】
図3から図6に示した実施形態では、ブタンが、燃焼流動体ライン68から排出されると、第2の端部61b、フィン76bおよび燃焼流動体ラインの端部の間の燃料室に配置されたプラチナガーゼ触媒78に接触する。通常、ガーゼには約20から80のメッシュがあるが、約52のメッシュがあるガーゼが好適である。
【0053】
その後、ブタンを燃焼させる。プラチナガーゼ78で発生するプラチナ触媒による燃焼によって、高温の燃焼ガスが発生し、そのガスは、燃焼導管69に沿って燃焼室の対向する端部の流動体排出ライン70の方向に導かれる。高温のガスが流動体排出ラインに到達するのに必要な時間の間、フィン76bはかなりの量の熱エネルギーを吸収するが、この熱エネルギーはその後、反応装置中心部の反応面部分64に配されたフィン76aに移動する。燃焼面64bからの熱は、対応するフィン76aと熱交換を行うフィン76bによって吸収される。これらのフィンによって移動した熱がアンモニアを十分に加熱し、望ましい分解反応が起こる。また、フィンによって形成された流路は、燃焼装置全体の圧力降下を抑え、燃焼用の空気を供給する軽量の空気送風装置の使用を可能にする。
【0054】
燃焼副生成物は、燃焼室から流動体排出ライン70を通って排出される。触媒およびフィン76aと76bを利用することにより、使用可能な燃焼エネルギーの90%以上をブタンの燃焼から抽出して、反応室へ移動させることが可能である。
【0055】
アンモニアは、アンモニア供給ライン72から反応室へと流れ、ブタン燃焼による熱エネルギーによって、アンモニアは水素と窒素に分解する。このように生成された水素と窒素は、反応生成物供給ライン74を通って反応装置から排出される。
【0056】
反応室へ送られるアンモニアの流路と反応室から排出される水素/窒素生成物を図5に示す。アンモニア供給ライン72は、第1の対向する端部61aから反応装置中心部64へ入り、フィン76aと平行に、反応装置中心部の対向する端部61bの直前まで伸びる。図4で明らかなように、アンモニア供給ラインまたは反応生成物供給ライン74のすぐ隣にはフィンを配置せず、アンモニア供給ラインが反応装置中心部を横断できるようにするため、アンモニアは、水素/窒素生成物が排出される反応室の点とは異なる点から反応室へ送られる。アンモニア供給ラインの出口を反応生成物供給ラインとは反対側の反応装置に配置することにより、アンモニアは、反応装置中心部から排出される前に、反応室の長さだけ移動しなければならない。この構成により、微量のアンモニア以外の全てが、望ましい水素/窒素生成物に分解されるまでの十分な滞留時間を確保できる。
【0057】
図3から図6に示した実施形態では、反応室ライン74の外側に配置された反応生成物流動体の少なくとも一部が、アンモニア供給ライン72の外側に同軸上に配置されており、反応生成物供給ラインとアンモニア供給ラインの間にカウンターフロー式の熱交換関係を作っている。反応生成物供給ラインを通って反応装置から排出される高温の水素と窒素生成物は、アンモニア供給ラインから流れてくる比較的低温のアンモニアを加熱する。反応室にアンモニアを送る前にアンモニアに熱エネルギーを加えることにより、反応装置中央部64の燃焼面でのブタン燃焼から得なければならない熱エネルギー量が減少する。
【0058】
図7、8Aや8Bは、反応装置60の組立図である。ブタン流動体ライン68、流動体排出ライン70、アンモニア供給ライン72、水素流動体ライン74、フィン76aと76b、プラチナガーゼ78触媒が示されている。
【0059】
反応装置には、適当なアンモニア分解触媒を入れる。使用する特定の触媒は、反応装置の運転温度をもとに選択する。好適な実施形態では、装置は約550℃から650℃の温度で運転するが、約550℃から580℃が最も好ましい。これらの温度範囲であれば、反応装置の製造に標準の製造材料を使用することが可能になる。
【0060】
反応装置を高温にすると、水素と窒素へのアンモニア変換効率は向上するが、850℃を超える温度で運転するこのような反応装置は、耐熱金属などの非標準材料で製造しなければならない。
【0061】
この目的には異なる種類の触媒も使用でき、特定の触媒(およびアルミナなどの必要な触媒担持体)の特性が反応装置の設計に影響する。触媒は、着火温度が600℃未満、運転最適温度が650℃未満が好ましい。このような温度条件では、高温で運転する触媒で得られる変換率よりも低い変換率しか得られないが、前記の低温の好適な条件では、チタンやステンレス鋼のような標準金属を使用して反応装置18を製造することが可能である。
【0062】
特定の触媒は、反応装置の寸法に影響を与える特徴的な活性も持つ。例えば、一定の容積を用いる場合、同じ変換効率を達成するために必要な流速は触媒によって異なる。同様に、一定の流速の場合、同じ変換効率を達成するために必要な反応装置の容積は触媒によって異なる。このように、選択した触媒は、最適温度条件、流速、反応装置の容積に影響を与える。好適な触媒は、Johnson Mattheyが製造するType 146などの酸化アルミニウム担持体に分散されるルテニウムのようなルテニウム触媒である。しかしながら、反応装置は650℃未満の温度で運転するので、ガンマアルミナやナノフェーズチタニアのような非常に表面積の大きい触媒担持体も使用できる。したがって、本発明の利点の一つは、ガンマアルミナまたはナノフェーズチタニアのマトリックスに分散したルテニウム触媒が使用できることである。
【0063】
自熱加熱を利用する場合、燃焼を促進するためにアンモニアとともに酸素が必要になる。酸素は、ルテニウム触媒などの特定の触媒にマイナスの影響を与える。従って、自熱加熱を利用する装置の場合、酸化に対する耐性の大きい触媒が必要である。さらに、燃焼によって生成されるアンモニアと水が腐食性の混合物を形成するので、ステンレス鋼に代えて、耐食材料を使用しなければならない。
【0064】
さらに、酸素に敏感な触媒を含む反応装置を組み立てる(上部カバーを反応装置中心部にろう付けする)場合、触媒の酸化を防止するために、還元性雰囲気を供給することが有用である場合がある。
【0065】
英国のICI/Katalcoから入手できるKatalco27−7(登録商標)のようなニッケル触媒も好ましい。しかしながら、ニッケル触媒は、ルテニウム触媒よりも同様の変換効率を実現するために長い滞留時間が必要である。ルテニウム触媒の滞留時間は、ニッケル触媒の約10分の1である。
【0066】
他の適切な触媒には、酸化鉄、ロジウム、レニウム触媒がある。
【0067】
水素/窒素混合気から残存アンモニアを除去する炭素ベースの吸着剤の効力により、反応装置18は、少なくとも99.9%のアンモニアを水素と窒素に分解することが好ましく、その場合、反応生成物には、1000ppm未満の残存アンモニアしか含まれない。
【0068】
図1に示した実施形態では、高温の窒素と水素混合気は、反応装置18から排出された後熱交換器16に流れ込み、そこで、低温の(アンモニア供給ライン15を通ってアンモニア供給装置12から反応装置18へ流れる)アンモニアが、反応装置から排出される高温の窒素と水素から熱エネルギーを吸収する。カウンターフロー型熱交換器を採用することが好ましいが、ある実施形態では、熱交換器はチューブインチューブ型で構成される。好適な実施形態では、大気への熱損失を最小限に抑えるため、熱交換器を断熱材で覆う。
【0069】
アンモニア供給装置12から反応装置18へ流れるアンモニアと吸着剤供給装置14に含まれる吸着剤との間で熱交換を行う目的は2つある。第1の目的は、反応装置に送る前にアンモニアを予熱することは、エネルギー効率の高い水素発生装置を実現するために重要であることである。熱交換器がない場合、反応装置から排出される高温の水素/窒素混合気からエネルギーを回収することができず、大量のエネルギーが失われる。このような熱損失によって、反応装置を熱する燃料の消費が増え、装置の寸法、重量、運転費用も増加する。第2の目的は、吸着剤供給装置に送る前に水素/窒素混合気を冷却すると、吸着剤における水素/窒素混合気からの熱エネルギーの蓄積を最小限に抑える、もしくは排除することができ、吸着剤の効率が向上することである。熱交換器16は、水素/窒素生成物の温度を約80℃未満に下げることが好ましいが、大気温度近くにまで下げることがさらに好ましい。
【0070】
冷却された水素/窒素生成物は熱交換器16から排出され、吸着剤供給装置14に流れ込み、吸着剤はここで反応装置18から排出される水素と窒素に含まれる残存アンモニアを吸着する。吸着剤を補充する傍ら、予定運転時間内に処理目標を達成するために、十分な量の吸着剤を供給する。
【0071】
吸着剤供給装置内の吸着剤は、水素/窒素生成物の残存アンモニアを実質的にすべて(残存量1ppm未満)除去することが好ましい。
【0072】
好適な吸着剤には、炭素や活性炭素吸着剤がある。ほとんどの好適な吸着剤は、表面に結合した酸性分子が付いた炭素を含む。このように結合した酸は残存アンモニアを中和させる。最も好適な吸着剤は、最小でも炭素1グラムあたり2ミリモルの強酸性吸着サイトを有するが、最も好適な吸着剤は炭素1グラムあたり5ミリモルまで有する。
【0073】
液体アンモニアはアンモニア供給ライン15を経由して吸着剤供給装置14を通過する。アンモニア供給ラインは吸着剤を通過するので、アンモニア供給ライン内を流れるアンモニアと吸着剤との間で熱エネルギー交換が発生する。アンモニアは流動体ライン内に残存し、吸着剤と接触しないことから、吸着剤によってろ過されることはない。
【0074】
吸着剤供給装置14に留まっている間に、液体アンモニアの少なくとも一部が気体状態に戻り、周囲の吸着剤から実質的な量の熱を吸収する(アンモニア1グラムは327カロリーの熱を吸収する)。このように、アンモニア供給装置から供給されたアンモニアは吸着剤供給装置内の吸着剤を冷却し、熱に敏感な吸着剤の効率を維持する。吸着剤供給装置から排出されると、アンモニア供給ライン15は流動体伝達にて熱交換器16と結合し、反応装置18から排出される高温の水素と窒素ガスが、より低温のアンモニアガスと熱エネルギーを交換することで、水素/窒素混合気を冷却し、アンモニアの温度は上昇する。
【0075】
図1で検討した水素発生装置10の機能要素は、図2に示した好適な小型の実施形態に組み立てられる。小型水素発生装置30は、容量が1リットル未満、質量が1kg未満で、総出力が1kWh、最高50ワットの電力を発生させるのに十分な水素燃料を供給することが好ましい。
【0076】
圧力調整装置32は液体アンモニア供給装置36に取り付けられる。アンモニア供給装置の重量を最小限に抑えるため、チタン合金のような軽量で且つ強い材料を使用する。333gのアンモニアを保管できるように、アンモニア供給装置の容量は約600mlある。容量600mlのチタン系容器の質量は、約84gである。このように、アンモニアおよび供給タンクは、目標質量1000gのうちの417gを占める。
【0077】
アンモニア供給ライン40を圧力調整装置32上の流動体調整器38aに取り付け、流動体調整38bを吸着剤小型容器42に取り付ける。約30gの吸着剤を入れた吸着剤小型容器42に液化アンモニアが流れ込み、中の吸着剤を冷やす。反応装置46から排出される高温の水素/窒素混合気は、吸着剤小型容器内の吸着剤と流体伝達する。比較的低温のアンモニアが吸着剤の熱エネルギーの一部を吸収するので、アンモニアが加熱される一方で吸着剤は冷却され、吸着剤の処理能力が最適化される。(吸着剤を含まない)吸着剤小型容器の質量は約15gである。小型水素発生装置30のアンモニア保管タンク、アンモニア自体、吸着剤カラム、および吸着部分の質量は462gである(調整器や管を除く)。
【0078】
アンモニアは吸着剤小型容器42から流動体調整器38cを通って排出され、アンモニア供給ライン40bを通って熱交換器44に流れ込む。アンモニアは、流動体調整器38dを通って熱交換器に入る。熱交換器と反応装置46の両方を収容する筐体で熱交換器の細部を覆い、熱交換器は、熱交換器に入るアンモニアが、反応装置30から排出される高温の水素および窒素ガスと熱エネルギー交換をすることを可能にするカウンターフロー型熱交換器である。熱交換器は、質量約30gのチューブインチューブ型熱交換器が好ましい。一つの実施形態では、熱交換器は長さは約15センチである。ある実施形態では、熱交換器の長さを抑えるためにコイル式のチューブインチューブ形状の熱交換器を採用しているものもある。
【0079】
熱交換器44は、アンモニアを反応装置46に送る前に、アンモニアの温度をさらに上昇させる。その後、予熱されたアンモニアが反応装置に送られ、そこで反応装置内に配置された炭化水素燃焼装置(または他の熱源)から追加の熱エネルギーが供給される。十分な熱エネルギーを供給して反応装置を運転温度にまで上げ、反応装置をその運転温度に維持する。ブタンが比較的軽量の加圧容器50に供給される。圧力調整装置52が反応装置に入るブタンの流量を制御する。
【0080】
燃焼を促進するために空気とブタン燃料とを混合しなければならない。付属のエアポンプと気体ライン(非表示)を小型水素発生装置30に組み込むことは可能であるが、圧力調整装置52は、ブタン燃料の流量を測定するだけでなく、燃焼発生に必要な適当な燃料/空気混合気を供給するため、空気とブタンを混合することが好ましい。ブタンは、圧力調整装置と流動体調整器38iからブタン容器50に排出され、ブタン流動体ライン48に流れ込む。ブタン流動体ラインが流動体調節器38eと流体伝達している時に、ブタンを反応装置46に送って、必要な熱エネルギーを供給するために燃焼する。
【0081】
ある実施形態では、ブタンまたは他の水素ガスが臨界開口部(非表示)を流れ、ガスが反応装置に送られる前に臨界流量を作る。その特定のガスでは、開口部のガスの速度が音速に等しくなったときに、臨界流量が達成される。上方圧力が一定で、上方圧力に対する下方圧力の比が「臨界比率」未満である場合、下方圧力が一定でないにもかかわらず、ほとんど一定のガス流量が維持されるので、臨界流量に到達することは有益である。一般的なガスの多くの臨界比率は約0.5であり、熱力学の原理に基づいて計算される。空気を例に取ると、上方圧力が20PSIG(34.7PSIA)の場合、下方圧力が約2.7PSIG(17.4PSIAで、34.7PSIAに臨界比率0.5を乗じたものに等しい)未満である限り、ガス流量は一定となる。
【0082】
333gのアンモニアを分解するのに十分な熱を供給するには、約40gのブタンが必要である。ブタン容器50の質量が約30gである一方、調整装置/空気混合器の質量は20g未満である。必要な調整器と管の質量は約80gである。熱源がブタンのような炭化水素燃料である実施形態では、反応装置46に送られる燃料が燃焼を開始するためには、圧電着火器(非表示)などで着火しなければならない。このような着火器の質量は約20gである。
【0083】
反応装置46は軽量材料で製造することが好ましい。チタンは軽量で必要な温度にも耐性がある。質量を最小に抑えるため、反応装置を実質的に覆う断熱材料は真空成形されたエアロゲルパネルが好ましい。触媒を含むチタン反応装置の質量は約50gで、熱交換器と反応装置の筐体と断熱材の質量は約110gである。
【0084】
高温の水素と窒素混合気は熱交換器44を通して反応装置46から排出され、流動体調整器38fを通って反応生成物供給ライン54に流れ込む。反応生成物供給ラインは、流動体調整器38gを通って吸着剤小型容器42に接続されている。
【0085】
水素と窒素の混合ガスが吸着剤小型容器に送り込まれると、残存アンモニアが除去される。このように、アンモニアを含まない水素が、吸着剤小型容器から流動体調整器38hを通って排出される。
【0086】
調整器と管の質量は約80gであるので、装置の総質量は842gになる。図2と併せて説明した質量は典型的な例に過ぎず、容量が1リットル以外で熱容量も50ワット/1kWh超えまたは未満の小型水素発生装置も、小型水素発生装置30の部品の寸法および質量を増減させることにより実現可能である。
【0087】
【表1】
【0088】
図9と図10に示した実施形態では、触媒86を反応導管に充填する。図11に示した2つの代替実施形態では、反応室のフィンには触媒が塗布されている。代替実施形態の一つでは、塗布された表面積を最大にするため、フィン76cは直線ではなく、ジグザグまたは他の非直線構造になっている。別の代替実施形態では、フィン76dは図3から図6に示したフィンよりも薄く、同じ容積の反応装置では、この薄構造のフィンをより多く配置することができ、それにより触媒を置くことのできる表面積が増加する。反応装置側の内部表面積を増加させるフィンのこれ以外の構造を代わりに使用することも考えられる。一種類のフィンあるいはフィンの種類を組み合わせることも考えられる。一般的に、反応装置の各部分は同様のフィン構造を持つことが好ましく、そうすれば、反応装置の異なる部分の流路が実質上同一になる。
【0089】
本発明による装置の代替実施形態は、長期間にわたり、保守(アンモニアあるいは吸着剤の補給)の必要もなく、35ワット程度の適度なレベルの電力を供給するために設計されている。一つの特定の実施形態を採用し、遠隔の海上ブイ(一般的に天候データの収集や、ナビゲーションの役目を果たす)に電力を供給する。継続して35ワットの電力を発電できる装置の重さは約5kgで、その上にアンモニア、アンモニアタンク、吸着剤の重さが加わる。6ヶ月分のアンモニアと吸着剤の供給質量は約52kgである。長期間の運転は、アンモニアタンクの容量を大きくすることによって実現できる。
【0090】
海洋環境での使用に適切なアンモニアベース水素発生装置10aの機能要素を、図12に示す。これらの機能要素は、送風装置92と空気清浄機90が含まれていること以外は、図1に示した機能要素と同一である。海洋環境条件により、燃料電池に送る空気から海水を除去しなければならない。燃料電池22から供給される電気で動く送風機は、空気を空気清浄機に送り込むために使用する。空気清浄機は、電気を発生させるために燃料電池22で水素と混合させる空気から塩分と水分を除去する。この実施形態では、開始電池94は最初に、燃料電池が発電を開始するまで送風機に電圧を加える。この時点で、燃料電池が送風機に電圧を加え、また開始電池94の再充電に使用することも可能である。
【0091】
図示したように、アンモニアベース水素発生装置10aの熱源は電気加熱器が好ましく、最初は開始電池94で、その後、燃料電池22で電圧を加える。あるいはまた、熱源20を炭化水素燃焼装置またはアンモニア燃焼装置としてもよい。炭化水素燃料はアンモニアよりエネルギー密度が濃いが、アンモニアベース水素発生装置10aの設計は、小型化の設計よりも長期間の運転に最適化されている。炭化水素燃料供給装置を排除すると、アンモニアと吸着剤の補給だけが必要になるので、保守要件は少なくなる。
【0092】
このように、長期間の運転に最適化されたアンモニアベース水素発生装置には、電気加熱またはアンモニア燃焼装置が熱源として好ましい。アンモニアベース水素発生装置10aが35ワットの電力を6ヶ月間継続して発電できるようにするには、吸着剤供給性装置14に2kgの吸着剤を装填する必要がある。
【0093】
図13に示したアンモニアベース水素発生装置10bは、さらに長期間の保守を必要としない運転が可能である。非常に大型のアンモニア供給装置12aが含まれる。例えば、35ワットの電力を継続的に発電できる十分な水素を生成するために使用する場合、150kgのアンモニア供給装置が18か月分のアンモニアを供給する。
【0094】
アンモニアベース水素発生装置10bは、単一の吸着剤供給装置を使用するのではなく、一対の吸着剤供給装置14aと14bを採用する。吸着剤供給装置14aが接続され、反応生成ガスから残留水素を除去している間は、吸着剤供給装置14bが再生され、その逆も同様に行われる。このように、必要な吸着剤の質量が大幅に減少する。事実、必要な吸着剤の質量は、ろ過される水素生成物の総容量の関数ではなく、接続されていない吸着供給装置の再生に必要な時間内に処理される水素生成物の容量の関数である。吸着剤供給装置の再生に約10時間が必要な場合、各々の吸着剤供給装置の必要寸法は、水素生成物の10時間の流量速度が基準になる。吸着剤を再生しない場合、このような装置は20時間運転することができる。しかし、吸着剤の再生を継続し、各々の再生後に吸着剤供給装置14aと14bを交互に使用すると、装置は20時間を大幅に上回る長時間に渡って機能する。再生サイクルを何回か繰り返すと、吸着剤の効力は劣化する。このような装置は吸着剤の入れ替え前に何千時間も運転することができる。再生の間に発生するアンモニアは、熱供給のために燃焼させるか、水素を発生させるために分解させる。あるいはまた、酸性溶液に吸収させることも可能である。
【0095】
運転では、アンモニア供給装置12aからのアンモニアは、接続された状態で、且つ再生が行われていない吸着剤供給装置14aまたは14bにアンモニアを導入するために使用するバルブ98aに送られる。アンモニア供給ライン15は、接続されている吸着剤供装置給を通って吸着剤を冷やす。次に、アンモニアは、熱交換器16を通って反応装置18に入る。水素/窒素生成物が熱交換器から排出されると、接続されている吸着剤供給装置に反応生成物を送るために、バルブ98bをセットする。吸着剤は水素生成物からアンモニアを除去するので、生成物には1ppm未満の残存アンモニアが含まれるだけになり、アンモニアをほとんど含まない水素が、電力発電のために燃料電池22に供給される。
【0096】
最初は再充電型開始電池94によって電圧が加えられるが、その後、水素発生が開始されると、燃料電池22から電圧が加えられるようになる電気発熱器が熱源20aとして好ましい。熱源は、アンモニア分解反応を促進するために反応装置18に熱エネルギーを供給するだけでなく、接続されていない吸着剤供給装置の再生のためにも熱エネルギーを供給する。
【0097】
好適な実施形態では、吸着剤は熱により再生される。吸着剤は、吸収されたアンモニアを熱発生のために燃焼、あるいは水素を発生させるために分解させて除去するのに十分な温度と時間で加熱される。熱源20aは、吸着剤供給装置と反応装置との両方の単一の抵抗要素であり、また、別個の電気加熱器を各々の吸着剤供給装置と反応装置に提供することも可能である。装置の熱効率を向上させる方法の一つは、熱交換器(非表示)を各吸着剤供給装置に組み込み、反応装置から接続されていない吸着剤供給装置の熱交換器に高温の燃焼ガスを導入し、吸着剤の再生に必要な熱の一部を供給することである。
【0098】
送風機92と空気フィルター90aは任意の要素として示されている。炭素再生処理は、再生処理中に清浄な空気流が吸着剤に送り込まれれば、さらに迅速に、あるいはより低温で実行することが可能になる。バルブ98cによって、空気流が再生中の吸着剤供給装置に確実に導入される。空気フィルター90aの設計は、アンモニアベース水素発生装置10bが導入される環境によって決定される。海洋環境では、フィルター90aは水分と塩分を除去するよう設計する必要がある。砂漠環境では、フィルター90aは微粒子(砂や塵)を除去しなければならない。
【0099】
代替実施形態には追加の吸着供給装置が含まれる。吸着剤供給装置を追加すると、装置を中断させることなく、再生サイクルを長くすることが可能になる。
【0100】
本発明については実施の好適な形態と関連して説明してきたが、本発明の思想を逸脱することなく、数々の修正が行われる可能性を当業者なら理解するだろう。したがって、本発明の範囲は上記の説明に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【0101】
【図1】本発明のアンモニアベース水素発生装置に使用する主要部品を示すブロック図である。
【図2】本発明のアンモニアベース水素発生装置の好適な実施形態の等角図である。
【図3】本発明による水素発生反応装置の分解図である。
【図4】図3の反応装置の内部詳細を示す正面分解図である。
【図5】図3の反応装置の反応装置中心部分の平面図である。
【図6】図3の反応装置の反応装置中心部分の底面図である。
【図7】図3の反応装置の平面図である。
【図8A】図3の反応装置を図7のA−A線で切断した断面図である。
【図8B】図3の反応装置を図7のB−B線で切断した断面図である。
【図9】第1の触媒実施形態を示す反応装置の平面図である。
【図10】第2の触媒実施形態を示す反応装置中心部分の平面図である。
【図11】図9の反応装置を図9のC−C線で切断した断面図である。
【図12】アンモニアベース水素発生装置の代替実施形態に使用する主要部品を示すブロック図である。
【図13】アンモニアベース水素発生装置の別の代替実施形態の主要部品を示すグロック図である。
Claims (65)
- アンモニアベース水素発生装置であって、
アンモニア供給装置;
燃焼室と熱交換関係にある反応室を含む熱触媒式水素発生反応装置と、
アンモニアをアンモニア供給装置から反応室に送るアンモニア供給ラインと、
反応室から水素を送り出す反応生成物供給ラインと、
燃焼室に可燃流動体を送る燃焼流動体供給ラインと、
燃焼室から燃焼副生成物を送り出す燃焼副生成物排気ラインと、
反応装置に運転可能に接続された熱源と、
を含む水素発生装置。 - 水素発生反応装置が、上板、底板、および上板と底板との間に配置された反応装置中心部を含み、
反応装置中心部が反応面と燃焼面とを有し、各面が対向する端部と対向する側部とを画定する一段高くなった外縁を有し、そして反応装置中心部が、反応面から外側に延びて離隔した第1のセットのフィンと、燃焼面から外側に延びて離隔した第2のセットのフィンとを有し、第1のセットのフィンは第1の複数の燃焼導管を画定し、第2のセットのフィンは第2の複数の反応導管を画定し、各セットの導管が、一つの対向する側部からもう一つの対向する側部に向かい、且つ対向する端部から離隔したガス流路を形成し;
反応面と上板とが一緒になって反応室を画定し、燃焼面と底板とが一緒になって燃焼室を画定する、請求項1記載の水素発生装置。 - 少なくとも一つのセットのフィンが、厚さ約0.5mm、高さ約2mm、および長さ約50mmであり、隣接するフィンの間隔が約1mmである、請求項2記載の水素発生装置。
- 少なくとも一つのセットの導管で形成される流路が一直線である、請求項2記載の水素発生装置。
- 少なくとも一つのセットの導管で形成される流路がジグザグである、請求項2記載の水素発生装置。
- 反応装置が非耐熱金属で製造される、請求項2記載の水素発生装置。
- 非耐熱金属がチタンまたはステンレス鋼である、請求項6記載の水素発生装置。
- 反応室を着火温度600℃未満のアンモニア分解触媒で装填する、請求項2記載の水素発生装置。
- 触媒を反応導管に充填する、請求項8記載の水素発生装置。
- 触媒を反応室の流通導管の内部表面に被覆する、請求項8記載の水素発生装置。
- アンモニア分解触媒がルテニウムを含む、請求項8記載の水素発生装置。
- アンモニア分解触媒がニッケルを含む、請求項8記載の水素発生装置。
- アンモニア供給ラインおよび反応生成物供給ラインの少なくとも一つが、第1の対向する端部から反応装置中心部に入り、第2のセットのフィンと平行に、反応装置の対向する端部の直前にある反応装置中心部の末端にまで伸び、他のラインが第1の対向する端部で末端となる、請求項2記載の水素発生装置。
- 反応生成物ラインの外側に位置する反応生成物ラインの少なくとも一部をアンモニア供給ラインの外側に同軸上に配置する、請求項2記載の水素発生装置。
- 第1のセットのフィンの第2の端部と燃焼流動体ラインの末端との間にある燃焼室に配置された燃焼触媒をさらに含む、請求項2記載の水素発生装置。
- 燃焼触媒がプラチナ燃焼触媒である、請求項15記載の水素発生装置。
- 熱源がアンモニア供給装置に流動的に接続されたアンモニア燃焼器である、請求項2記載の水素発生装置。
- アンモニア供給装置がアンモニアをアンモニア燃焼室に供給する、請求項2記載の水素発生装置。
- 熱源が炭化水素燃焼器である、請求項2記載の水素発生装置。
- 燃焼流動体ラインが第1の対向する端部から反応装置中心部に入り、第1のセットのフィンと平行に、反応装置の対向する端部の直前にある反応装置中心部の末端にまで伸びる、請求項2記載の水素発生装置。
- 炭化水素供給装置がブタン供給装置である、請求項2記載の水素発生装置。
- 水素から残存アンモニアを除去するために反応生成物供給ラインに接続された第1の吸着剤供給装置をさらに含む、請求項2記載の水素発生装置。
- アンモニア供給ラインが熱伝導性金属で製造され、吸着剤供給装置を通る、請求項2記載の水素発生装置。
- 吸着剤が酸含浸炭素吸着剤である、請求項2記載の水素発生装置。
- 吸着剤が炭素1グラムあたり2ミリモルから5ミリモルの強酸性吸着サイトを有する、請求項24記載の水素発生装置。
- 水素から残存アンモニアを除去するために反応生成物供給ラインに接続された第2の吸着剤供給装置と、アンモニアを選択的に、アンモニア供給装置から第1または第2のいずれかの吸着剤供給装置に導入する第1のバルブと、反応生成物を選択的に、第1または第2のいずれかの吸着剤供給装置に導入する第2のバルブと、をさらに含む、請求項22記載の水素発生装置。
- 燃焼副生物排気ラインおよびアンモニア供給ラインに運転可能に接続された熱交換器をさらに含む、請求項2記載の水素発生装置。
- 熱交換器を、反応装置と吸着剤供給装置との間の燃焼副生成物排気ラインに配置する、請求項27記載の水素発生装置。
- 反応生成物供給ラインに流動的に接続された燃料電池をさらに含む、請求項2記載の水素発生装置。
- アンモニアベース水素発生装置であって、
アンモニア供給装置と、
上板、底板、および上板と底板との間に配置された反応装置中心部を含む熱触媒式水素発生反応装置と、を含み、
反応装置中心部は反応面と燃焼面とを有し、各面が対向する端部と対向する側部とを画定する一段高くなった外縁を有し、そして反応装置中心部が、反応面から外側に延びて離隔した第1のセットのフィンと、燃焼面から外側に延びて離隔した第2のセットのフィンとを有し、第1のセットのフィンは第1の複数の燃焼導管を画定し、第2のセットのフィンは第2の複数の反応導管を画定し、各セットの導管が、一つの対向する側部からもう一つの対向する側部に向かい、且つ対向する端部から離隔したガス流路を形成し、
反応面と上板とが一緒になって反応室を画定し、燃焼面と底板とが一緒になって燃焼室を画定し、
反応室に装填される着火点が600℃未満のアンモニア分解触媒と、
第1のセットのフィンの第2の端部と燃焼流動体ラインの末端の間の燃焼室に配置されたプラチナ燃焼触媒と、
アンモニアをアンモニア供給装置から反応室に送るアンモニア供給ラインと、
反応室から水素を送り出す反応生成物供給ラインと、
燃焼室へ可燃流動体を送る燃焼流動体ラインと、
燃焼室から燃焼副生成物を送り出す燃焼副生成物排気ラインと、
反応装置に接続された炭化水素燃焼器と、
水素から残存アンモニアを除去するために反応生成物供給ラインに接続され、熱伝導性材料で製造されたアンモニア供給ラインが吸着剤供給装置を通過する、炭素1グラムあたり2ミリモルから5ミリモルの強酸性吸着サイトを有する酸含浸炭素吸着剤供給装置と、
反応装置と吸着剤供給装置との間に配置されて、アンモニア供給ラインに接続される燃焼副生成物排気ラインに運転可能に接続された熱交換器と、
反応生成物供給ラインに流動的に接続された燃料電池と、
を含む水素発生装置。 - 少なくとも一つのセットの導管で形成された流路が一直線である、請求項30記載の水素発生装置。
- 少なくとも一つのセットの導管で形成された流路がジグザグである、請求項30記載の水素発生装置。
- 触媒を反応導管に充填する、請求項30記載の水素発生装置。
- 触媒を反応室の流通導管の内部表面に被覆する、請求項30記載の水素発生装置。
- アンモニア分解触媒がルテニウムを含む、請求項30記載の水素発生装置。
- アンモニア分解触媒がニッケルを含む、請求項30記載の水素発生装置。
- アンモニア供給ラインおよび反応生物物ラインの少なくとも一つが、第1の対向する端部から反応装置中心部に入り、第2のセットのフィンと平行に、反応装置の対向する端部の直前にある反応装置中心部の末端にまで伸び、他のラインが第1の対向する端部で末端となる、請求項30記載の水素発生装置。
- 燃焼流動体ラインが、第1の対向する端部から反応装置中心部に入り、第1のセットのフィンと平行に、反応装置の対向する端部の直前にある反応装置中心部の末端にまで伸びる、請求項30記載の水素発生装置。
- アンモニアベース水素発生装置であって、
アンモニア供給装置と、
熱触媒式水素発生反応装置と、
アンモニアをアンモニア供給装置から反応室に送るアンモニア供給ラインと、
反応室から水素を送り出す反応生成物供給ラインと、
燃焼室へ可燃流動体を送る燃焼流動体供給ラインと、
燃焼室から燃焼副生成物を送り出す燃焼副生成物排気ラインと、
反応装置に運転可能に接続された熱源と、
水素から残存アンモニアを除去するために水素流動体ラインへ接続され、熱伝導性材料で製造されたアンモニア供給ラインが通過する、第1の吸着剤供給装置と、
を含む水素発生装置。 - 吸着剤が酸含浸炭素吸着剤である、請求項39記載の水素発生装置。
- 吸着剤が炭素1グラムあたり2ミリモルから5ミリモルの強酸性吸着サイトを有する、請求項40記載の水素発生装置。
- 水素から残存アンモニアを除去するための反応生成物供給ラインに接続された第2の吸着剤供給装置と、アンモニア供給装置から第1または第2のいずれかの吸着剤供給装置へアンモニアを選択的に導入する第1のバルブと、第1または第2のいずれかの吸着剤供給装置に反応生成物を選択的に導入する第2のバルブと、をさらに含む、請求項39記載の水素発生装置。
- 燃焼副生成物排出ラインおよびアンモニア供給ラインに運転可能に接続された熱交換器をさらに含む、請求項39記載の水素発生装置。
- 熱交換器を、反応装置と吸着剤供給装置との間の燃焼副生成物排気ラインに配置する、請求項43記載の水素発生装置。
- 熱源が電気加熱器である、請求項39記載の水素発生装置。
- 電気加熱器が電池である、請求項45記載の水素発生装置。
- 電気加熱器が燃料電池である、請求項46記載の水素発生装置。
- 反応生成物供給ラインに流動的に接続された燃料電池をさらに含む、請求項47記載の水素発生装置。
- アンモニアベース水素発生装置であって、
アンモニア供給装置と、
熱触媒式水素発生反応装置と、
アンモニアをアンモニア供給装置から反応室に送るアンモニア供給ラインと、
反応室から水素を送り出す反応生成物供給ラインと、
燃焼室へ可燃流動体を送る燃焼流動体供給ラインと、
燃焼室から燃焼副生成物を送り出す燃焼副生成物排出ラインと、
反応装置に運転可能に接続された熱源;
水素から残存アンモニアを除去するために水素流動体ラインに接続され、熱伝導材料で製造されたアンモニア供給ラインが通過する、炭素1グラムあたり2ミリモルから5ミリモルの強酸性吸着サイトを有する酸含浸炭素を含む第1の吸着剤供給装置と、
反応装置と吸着剤供給装置の間の燃焼副生成物排気ラインに配置された熱交換器と、
反応生成物供給ラインに流動的に接続された燃料電池と、
を含む水素発生装置。 - 水素から残存アンモニアを除去するための反応生成物供給ラインに接続された第2の吸着剤供給装置と、アンモニア供給装置から第1または第2のいずれかの吸着剤供給装置へアンモニアを選択的に導入する第1のバルブと、第1または第2のいずれかの吸着剤供給装置に反応生成物を選択的に導入する第2のバルブと、を含む、請求項49記載の水素発生装置。
- アンモニアベース水素発生装置であって、
アンモニア供給装置と、
熱触媒式水素発生反応装置と、
アンモニアをアンモニア供給装置から反応室に送るアンモニア供給ラインと、
反応室から水素を送り出す反応生成物供給ラインと、
燃焼室へ可燃流動体を送る燃焼流動体供給ラインと、
燃焼室から燃焼副生成物を送り出す燃焼副生成物排出ラインと、
反応装置に運転可能に接続された熱源と、
燃焼副生成物排出ラインとアンモニア供給ラインに運転可能に接続された熱交換器と、
を含む水素発生装置。 - 熱交換器を、反応装置と吸着剤供給装置との間の燃焼副生成物排気ラインに配置する、請求項51記載の水素発生装置。
- 熱源が電気加熱器である、請求項51記載の水素発生装置。
- 電気加熱器が電池である、請求項51記載の水素発生装置。
- 電気加熱器が燃料電池である、請求項51記載の水素発生装置。
- 反応生成物供給ラインと流動的に接続された燃料電池をさらに含む、請求項51記載の水素発生装置。
- 水素発生方法であって、
上板、底板、および上板と底板との間に配置された反応装置中心部を含む、熱触媒式水素発生反応装置の反応室にアンモニアを導入することを含み、
反応装置中心部は反応面と燃焼面とを有し、各面が対向する端部と対向する側部とを画定する一段高くなった外縁を有し、そして反応装置中心部が、反応面から外側に延びて離隔した第1のセットのフィンと、燃焼面から外側に延びて離隔した第2のセットのフィンとを有し、第1のセットのフィンは第1の複数の燃焼導管を画定し、第2のセットのフィンは第2の複数の反応導管を画定し、各セットの導管が、一つの対向する側部からもう一つの対向する側部に向かい、且つ対向する端部から離隔したガス流路を形成し、
反応面と上板とが一緒になって反応室を画定し、燃焼面と底板とが一緒になって燃焼室を形成し、
反応装置に熱を与えることと、
アンモニアが水素と窒素を含む反応生成物に分解されるまでの十分な時間に渡って、反応装置のアンモニアを550℃から650℃まで加熱することと、
反応装置から反応生成物を取り出すことと、
を含む方法。 - さらに、アンモニアを反応装置に導入する前に、アンモニアを予熱する、請求項57記載の方法。
- 反応装置に熱を供給するためにアンモニアを燃焼する、請求項57記載の方法。
- 反応装置に熱を供給するために炭化水素を燃焼する、請求項57記載の方法。
- 反応装置に熱を供給するためにブタンを燃焼する、請求項57記載の方法。
- 反応生成物が残存アンモニアを含み、残存アンモニアを反応生成物を吸着剤供給装置に通すことによって除去する、請求項57記載の方法。
- 水素発生方法であって、
アンモニアを熱触媒式水素発生反応装置に導入することと、
反応装置に熱を与えることと、
アンモニアが、水素、窒素、および残存アンモニアを含む反応生成物に分解されるまでの十分な時間に渡って、反応装置のアンモニアを550℃から650℃まで加熱することと、
反応装置から反応生成物を取り出すことと、
残存アンモニアを除去するために反応生成物を吸着剤供給装置に通し、反応装置に導入する前にアンモニアを吸着剤供給装置に通すことと、
を含む方法。 - 水素発生方法であって、
アンモニアを熱触媒式水素発生反応装置に導入すること;
反応装置に熱を与えること;
アンモニアが、水素、窒素、および残存アンモニアを含む反応生成物に分解されるまでの十分な時間に渡って、反応装置のアンモニアを550℃から650℃まで加熱すること;
反応装置から反応生成物を取り出すこと;そして
熱を反応装置および反応生成物に与える前に、アンモニアと熱交換すること、
を含む方法。 - さらに、残存アンモニアを除去するために反応生成物を吸着剤供給装置に通し、アンモニアを反応装置に送る前に吸着剤供給装置に通し、反応生成物を、吸着剤供給装置に通す前にアンモニアと熱交換する、請求項63記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US27280601P | 2001-03-02 | 2001-03-02 | |
PCT/US2002/006767 WO2002071451A2 (en) | 2001-03-02 | 2002-03-04 | Ammonia-based hydrogen generation apparatus and method for using same |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008182149A Division JP5068707B2 (ja) | 2001-03-02 | 2008-07-14 | アンモニアベース水素発生装置および同装置の使用方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004525058A true JP2004525058A (ja) | 2004-08-19 |
JP4267325B2 JP4267325B2 (ja) | 2009-05-27 |
Family
ID=23041373
Family Applications (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002570274A Expired - Fee Related JP4267325B2 (ja) | 2001-03-02 | 2002-03-04 | アンモニアベース水素発生装置および同装置の使用方法 |
JP2008182149A Expired - Fee Related JP5068707B2 (ja) | 2001-03-02 | 2008-07-14 | アンモニアベース水素発生装置および同装置の使用方法 |
JP2012126333A Pending JP2012162457A (ja) | 2001-03-02 | 2012-06-01 | アンモニアベース水素発生装置および同装置の使用方法 |
Family Applications After (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008182149A Expired - Fee Related JP5068707B2 (ja) | 2001-03-02 | 2008-07-14 | アンモニアベース水素発生装置および同装置の使用方法 |
JP2012126333A Pending JP2012162457A (ja) | 2001-03-02 | 2012-06-01 | アンモニアベース水素発生装置および同装置の使用方法 |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7875089B2 (ja) |
EP (1) | EP1372839A4 (ja) |
JP (3) | JP4267325B2 (ja) |
KR (1) | KR100868392B1 (ja) |
CN (1) | CN1239244C (ja) |
AU (1) | AU2002335499A1 (ja) |
CA (1) | CA2439586C (ja) |
MX (1) | MXPA03007886A (ja) |
WO (1) | WO2002071451A2 (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004303482A (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-28 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 燃料電池発電プロセス、および燃料電池システム |
JP2008536795A (ja) * | 2005-04-18 | 2008-09-11 | インテリジェント エナジー インコーポレイテッド | アンモニアに基づく水素発生装置及びその使用方法 |
JP2008536796A (ja) * | 2005-04-18 | 2008-09-11 | インテリジェント エナジー インコーポレイテッド | 純水素発生用小型装置 |
JP2009035458A (ja) * | 2007-08-03 | 2009-02-19 | Tama Tlo Kk | 水素生成装置 |
JP2009507755A (ja) * | 2005-04-18 | 2009-02-26 | インテリジェント エナジー インコーポレイテッド | 水素発生装置およびその使用方法 |
WO2009116679A1 (ja) * | 2008-03-18 | 2009-09-24 | トヨタ自動車株式会社 | 水素生成装置、アンモニア燃焼内燃機関、及び燃料電池 |
WO2010058807A1 (ja) * | 2008-11-19 | 2010-05-27 | 日立造船株式会社 | アンモニアエンジンシステム |
US8272216B2 (en) | 2008-02-22 | 2012-09-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for converting solar thermal energy |
JP2019189467A (ja) * | 2018-04-18 | 2019-10-31 | 三菱重工エンジニアリング株式会社 | アンモニア分解システム及びアンモニア分解方法 |
Families Citing this family (66)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6742774B2 (en) | 1999-07-02 | 2004-06-01 | Holl Technologies Company | Process for high shear gas-liquid reactions |
AU2002335499A1 (en) | 2001-03-02 | 2002-09-19 | Mesosystems Technology, Inc. | Ammonia-based hydrogen generation apparatus and method for using same |
CA2445615C (en) | 2001-04-23 | 2011-06-14 | Mesosystems Technology, Inc. | Hydrogen generation apparatus and method for using same |
US7067208B2 (en) * | 2002-02-20 | 2006-06-27 | Ion America Corporation | Load matched power generation system including a solid oxide fuel cell and a heat pump and an optional turbine |
US8172913B2 (en) | 2002-04-23 | 2012-05-08 | Vencill Thomas R | Array of planar membrane modules for producing hydrogen |
US7220699B2 (en) * | 2003-03-31 | 2007-05-22 | Intelligent Energy, Inc. | Catalyst incorporation in a microreactor |
US20060026900A1 (en) * | 2004-08-09 | 2006-02-09 | Jang Bor Z | Method for storing and delivering hydrogen to fuel cells |
US8795926B2 (en) | 2005-08-11 | 2014-08-05 | Intelligent Energy Limited | Pump assembly for a fuel cell system |
KR100660176B1 (ko) * | 2005-12-09 | 2006-12-21 | 주식회사 미즈이엔지 | 물 전해 수소 발생장치 |
KR100828704B1 (ko) * | 2006-01-24 | 2008-05-09 | 삼성엔지니어링 주식회사 | 열 사이펀 반응기 및 이를 구비한 수소 발생기 |
KR100825260B1 (ko) * | 2006-07-20 | 2008-04-25 | 주식회사 제이오 | 탄소나노튜브제조장치에 사용되는 연속생산형 수소추출장치 |
US9034531B2 (en) * | 2008-01-29 | 2015-05-19 | Ardica Technologies, Inc. | Controller for fuel cell operation |
US20100003184A1 (en) * | 2008-02-22 | 2010-01-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for storing solar thermal energy |
JP5505297B2 (ja) * | 2008-02-29 | 2014-05-28 | 日本電気株式会社 | コールバックシステム、発信端末、電話中継サーバ、コールバック方法、及びコールバックプログラム |
US7867465B2 (en) * | 2008-05-29 | 2011-01-11 | Kellogg Brown & Root Llc | Cold wall horizontal ammonia converter |
EP2406545B1 (en) | 2008-09-26 | 2019-05-29 | The Ohio State University | Conversion of carbonaceous fuels into carbon free energy carriers |
CN103877983A (zh) | 2009-03-17 | 2014-06-25 | 株式会社日本触媒 | 制氢催化剂和使用该制氢催化剂的制氢方法 |
JP5352323B2 (ja) * | 2009-04-07 | 2013-11-27 | トヨタ自動車株式会社 | 水素生成装置及び水素生成方法 |
DE102009024223A1 (de) * | 2009-06-08 | 2010-12-09 | Dotech Gmbh | Anlage zur Wiederverwendung von Ammoniak |
US8808410B2 (en) * | 2009-07-23 | 2014-08-19 | Intelligent Energy Limited | Hydrogen generator and product conditioning method |
US8741004B2 (en) | 2009-07-23 | 2014-06-03 | Intelligent Energy Limited | Cartridge for controlled production of hydrogen |
WO2011031752A2 (en) | 2009-09-08 | 2011-03-17 | The Ohio State University Research Foundation | Synthetic fuels and chemicals production with in-situ co2 capture |
JP4915452B2 (ja) * | 2010-01-12 | 2012-04-11 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法 |
US8940458B2 (en) | 2010-10-20 | 2015-01-27 | Intelligent Energy Limited | Fuel supply for a fuel cell |
CN103354763B (zh) | 2010-11-08 | 2016-01-13 | 俄亥俄州立大学 | 具有反应器之间的气体密封和移动床下导管的循环流化床 |
WO2012155054A1 (en) | 2011-05-11 | 2012-11-15 | The Ohio State University | Systems for converting fuel |
EP2707583B1 (en) | 2011-05-11 | 2019-07-10 | Ohio State Innovation Foundation | Oxygen carrying materials |
US20130130136A1 (en) | 2011-06-24 | 2013-05-23 | Miles Page | Use of Ammonia as Source of Hydrogen Fuel and as a Getter for Air-CO2 in Alkaline Membrane Fuel Cells |
US9169976B2 (en) | 2011-11-21 | 2015-10-27 | Ardica Technologies, Inc. | Method of manufacture of a metal hydride fuel supply |
WO2013133802A1 (en) * | 2012-03-06 | 2013-09-12 | International Engine Intellectual Property Company, Llc | Ammonia canister having integral electric heating elements |
WO2014003718A1 (en) * | 2012-06-26 | 2014-01-03 | International Engine Intellectual Property Company, Llc | Modular exhaust treatment system |
TWI478864B (zh) * | 2012-11-08 | 2015-04-01 | Ind Tech Res Inst | 氫氣回收系統與發電系統 |
EP2953892B1 (en) | 2013-02-05 | 2023-04-05 | Ohio State Innovation Foundation | Methods for fuel conversion |
US20150238915A1 (en) | 2014-02-27 | 2015-08-27 | Ohio State Innovation Foundation | Systems and methods for partial or complete oxidation of fuels |
CN104029803B (zh) * | 2014-06-17 | 2016-07-06 | 哈尔滨工程大学 | 基于纳米金属粉末的水下打捞装置 |
JP6439190B2 (ja) * | 2015-01-13 | 2018-12-19 | 株式会社日本触媒 | アンモニアを燃料とする発電装置および該発電装置を用いた発電方法 |
WO2016114214A1 (ja) * | 2015-01-13 | 2016-07-21 | 株式会社豊田自動織機 | 燃料電池システム、発電方法、及び発電装置 |
CN104675580B (zh) * | 2015-02-13 | 2017-01-11 | 王海斌 | 一种新型汽车发动机氢氨混合燃料供应装置 |
US10450192B2 (en) | 2015-07-22 | 2019-10-22 | Gencell Ltd. | Process for the thermal decomposition of ammonia and reactor for carrying out said process |
US11111143B2 (en) | 2016-04-12 | 2021-09-07 | Ohio State Innovation Foundation | Chemical looping syngas production from carbonaceous fuels |
US20190119107A1 (en) * | 2016-05-25 | 2019-04-25 | Ohio State Innovation Foundation | Chemical looping systems for conversion of low- and no-carbon fuels to hydrogen |
WO2019027972A1 (en) | 2017-07-31 | 2019-02-07 | Ohio State Innovation Foundation | REACTOR SYSTEM WITH UNEQUAL OPERATING PRESSURE OF REACTOR ASSEMBLY |
TWI812634B (zh) | 2017-08-24 | 2023-08-21 | 丹麥商托普索公司 | 自熱性氨裂解製程 |
KR20190051178A (ko) * | 2017-11-06 | 2019-05-15 | 숙명여자대학교산학협력단 | 신재생 에너지 서비스 방법 및 시스템 |
CN107720705B (zh) * | 2017-11-08 | 2024-02-13 | 中国石油化工集团公司 | 一种克劳斯制硫耦合氨分解制氢的装置及制氢方法 |
US10549236B2 (en) | 2018-01-29 | 2020-02-04 | Ohio State Innovation Foundation | Systems, methods and materials for NOx decomposition with metal oxide materials |
WO2020033500A1 (en) | 2018-08-09 | 2020-02-13 | Ohio State Innovation Foundation | Systems, methods and materials for hydrogen sulfide conversion |
JP7285098B2 (ja) | 2019-03-15 | 2023-06-01 | 三菱重工業株式会社 | アンモニア分解設備、これを備えるガスタービンプラント、アンモニア分解方法 |
AU2020271068A1 (en) | 2019-04-09 | 2021-09-30 | Ohio State Innovation Foundation | Alkene generation using metal sulfide particles |
CN110203882B (zh) | 2019-06-20 | 2023-07-07 | 福大紫金氢能科技股份有限公司 | 一种氨分解装置及系统和制氢方法 |
KR102526470B1 (ko) * | 2021-03-26 | 2023-04-28 | 대우조선해양 주식회사 | 유기 랭킨 사이클 발전 유니트 및 이를 포함하는 수소 생산 시스템 |
US11287089B1 (en) * | 2021-04-01 | 2022-03-29 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process for fueling of vehicle tanks with compressed hydrogen comprising heat exchange of the compressed hydrogen with chilled ammonia |
WO2022221890A1 (en) * | 2021-04-19 | 2022-10-27 | Innio Jenbacher Gmbh & Co Og | Internal combustion engine |
CA3203646A1 (en) * | 2021-04-19 | 2022-10-27 | Nikolaus Spyra | Internal combustion engine |
US11724245B2 (en) | 2021-08-13 | 2023-08-15 | Amogy Inc. | Integrated heat exchanger reactors for renewable fuel delivery systems |
US11994061B2 (en) | 2021-05-14 | 2024-05-28 | Amogy Inc. | Methods for reforming ammonia |
KR20240020274A (ko) | 2021-06-11 | 2024-02-14 | 아모지 인크. | 암모니아의 가공처리를 위한 시스템 및 방법 |
CA3228859A1 (en) | 2021-08-13 | 2023-02-16 | Carsten HENSCHEL | Method and device for obtaining high-purity hydrogen from methanol or ammonia for operating fuel cells |
US11539063B1 (en) | 2021-08-17 | 2022-12-27 | Amogy Inc. | Systems and methods for processing hydrogen |
EP4201873A1 (en) * | 2021-12-21 | 2023-06-28 | L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude | Method and apparatus to generate a hydrogen-rich product |
CN115057408A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-09-16 | 蓝海易氢动力(青岛)有限公司 | 制氢装置及制氢方法 |
CN115106035B (zh) * | 2022-07-04 | 2023-12-05 | 福州大学 | 一种用于氨分解的微通道反应器 |
US11834334B1 (en) | 2022-10-06 | 2023-12-05 | Amogy Inc. | Systems and methods of processing ammonia |
US11795055B1 (en) | 2022-10-21 | 2023-10-24 | Amogy Inc. | Systems and methods for processing ammonia |
US11866328B1 (en) | 2022-10-21 | 2024-01-09 | Amogy Inc. | Systems and methods for processing ammonia |
CN115557467B (zh) * | 2022-11-23 | 2023-04-25 | 浙江百能科技有限公司 | 煤炭分级利用废水制氢反应系统及方法 |
Family Cites Families (178)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1212049B (de) | 1961-07-15 | 1966-03-10 | Robert V Linde | Diffusionszelle zur Abtrennung von reinem Wasserstoff aus Gasgemischen |
DE1202772B (de) * | 1963-01-25 | 1965-10-14 | Still Fa Carl | Verfahren zur Verbrennung des bei der Aufarbeitung von Kokerei- oder Gaswerksgas anfallenden Ammoniaks |
FR89943E (fr) | 1965-07-27 | 1967-09-08 | Exxon Standard Sa | Gazéification des hydrocarbures |
US3682142A (en) | 1971-05-06 | 1972-08-08 | Intern Materials | Method and means for generating hydrogen and a motive source incorporating same |
US3907511A (en) | 1973-09-20 | 1975-09-23 | Universal Oil Prod Co | Apparatus for countercurrent catalytic contact of a reactant stream in a multiple-stage process |
US4106439A (en) * | 1975-05-27 | 1978-08-15 | Mitsuhiro Kanao | Internal combustion engine |
JPS5231995A (en) | 1975-09-08 | 1977-03-10 | Nissan Motor Co Ltd | Gas generator |
US4155712A (en) | 1976-04-12 | 1979-05-22 | Taschek Walter G | Miniature hydrogen generator |
CA1095696A (en) | 1976-12-22 | 1981-02-17 | Richard F. Buswell | Catalytic reaction apparatus |
CA1103428A (en) | 1976-12-22 | 1981-06-23 | George R. Krar | Compact multi-tube catalytic reaction apparatus |
CA1101194A (en) | 1976-12-22 | 1981-05-19 | Richard F. Buswell | Multi-tube catalytic reaction apparatus |
US4113838A (en) * | 1976-12-30 | 1978-09-12 | Mitsubishi Chemical Industries, Ltd. | Method of treating combustion exhaust gas containing nitrogen oxides |
US4157270A (en) * | 1977-09-12 | 1979-06-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Hydrogen gas generator from hydrazine/ammonia |
JPS54126689A (en) * | 1978-03-27 | 1979-10-02 | Daiyo Sanso | High purity hydrogen gas generating method |
US4211537A (en) | 1978-07-24 | 1980-07-08 | Teitel Robert J | Hydrogen supply method |
US4293315A (en) | 1979-03-16 | 1981-10-06 | United Technologies Corporation | Reaction apparatus for producing a hydrogen containing gas |
US4248941A (en) | 1979-12-26 | 1981-02-03 | United Tecnologies Corporation | Solid electrolyte electrochemical cell |
US4438082A (en) * | 1982-09-30 | 1984-03-20 | Engelhard Corporation | Platinum gold catalyst for removing NOx and NH3 from gas streams |
US4454207A (en) | 1983-07-13 | 1984-06-12 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Steam reforming of fuel to hydrogen in fuel cells |
CA1229485A (en) | 1984-01-23 | 1987-11-24 | Toyo Engineering Corporation | Process for refining an ammonia synthesis gas |
US4761164A (en) | 1985-03-01 | 1988-08-02 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method for gas separation |
DE3679090D1 (de) | 1985-03-08 | 1991-06-13 | Ici Plc | Synthesegas. |
US4670359A (en) | 1985-06-10 | 1987-06-02 | Engelhard Corporation | Fuel cell integrated with steam reformer |
US4650727A (en) | 1986-01-28 | 1987-03-17 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Fuel processor for fuel cell power system |
US4692306A (en) | 1986-03-24 | 1987-09-08 | Kinetics Technology International Corporation | Catalytic reaction apparatus |
US4746329A (en) | 1986-11-26 | 1988-05-24 | Energy Research Corporation | Methanol fuel reformer |
US4861347A (en) | 1986-12-29 | 1989-08-29 | International Fuel Cells Corporation | Compact chemical reaction vessel |
US4737161A (en) | 1987-01-27 | 1988-04-12 | International Fuel Cells Corporation | Compact hydrogen generator |
US4781214A (en) | 1987-03-09 | 1988-11-01 | Scaramucci John P | Swing check valve disc |
JPS6456301A (en) * | 1987-08-27 | 1989-03-03 | Nippon Kokan Kk | Treatment of ammonia |
US4781241A (en) | 1987-08-27 | 1988-11-01 | International Fuel Cells Corporation | Heat exchanger for fuel cell power plant reformer |
JPH0422827Y2 (ja) | 1987-09-25 | 1992-05-26 | ||
JPH07109773B2 (ja) | 1989-02-28 | 1995-11-22 | 石川島播磨重工業株式会社 | 燃料電池を用いた発電装置 |
JP2835851B2 (ja) | 1989-06-23 | 1998-12-14 | ヤマハ発動機株式会社 | 燃料電池用改質装置 |
US5084363A (en) | 1990-01-10 | 1992-01-28 | International Fuel Cells Corp. | Molten carbonate fuel cell power plant |
US5215729A (en) | 1990-06-22 | 1993-06-01 | Buxbaum Robert E | Composite metal membrane for hydrogen extraction |
JP2755804B2 (ja) | 1990-08-27 | 1998-05-25 | 株式会社東芝 | 水素製造方法 |
JPH05196386A (ja) * | 1991-11-22 | 1993-08-06 | Nippondenso Co Ltd | 積層プレート式熱交換器 |
US5364711A (en) | 1992-04-01 | 1994-11-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fuel cell |
JP3302402B2 (ja) * | 1992-05-27 | 2002-07-15 | 関西熱化学株式会社 | アンモニア分解触媒 |
JPH05330802A (ja) * | 1992-05-27 | 1993-12-14 | Kansai Coke & Chem Co Ltd | アンモニア分解ガスの製造法および水素の製造法 |
US5451386A (en) | 1993-05-19 | 1995-09-19 | The State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Osu | Hydrogen-selective membrane |
US5389230A (en) | 1993-06-11 | 1995-02-14 | Exxon Research & Engineering Co. | Catalytic hydroconversion process |
US5360461A (en) | 1993-08-23 | 1994-11-01 | United Technologies Corporation | Polymeric storage bed for hydrogen |
JPH07315801A (ja) | 1994-05-23 | 1995-12-05 | Ngk Insulators Ltd | 高純度水素製造システム、高純度水素の製造方法及び燃料電池システム |
JP3403494B2 (ja) | 1994-05-23 | 2003-05-06 | 日本碍子株式会社 | 改質反応器 |
JP3432892B2 (ja) | 1994-06-08 | 2003-08-04 | 日本碍子株式会社 | 改質ガスのco除去方法 |
JPH0812303A (ja) | 1994-07-05 | 1996-01-16 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | プレートリフォーマ |
US6126723A (en) | 1994-07-29 | 2000-10-03 | Battelle Memorial Institute | Microcomponent assembly for efficient contacting of fluid |
US5811062A (en) | 1994-07-29 | 1998-09-22 | Battelle Memorial Institute | Microcomponent chemical process sheet architecture |
JPH0878037A (ja) | 1994-08-31 | 1996-03-22 | Aqueous Res:Kk | 燃料電池発電システム及びその運転方法 |
US5601937A (en) | 1995-01-25 | 1997-02-11 | Westinghouse Electric Corporation | Hydrocarbon reformer for electrochemical cells |
US5641585A (en) | 1995-03-21 | 1997-06-24 | Lockheed Idaho Technologies Company | Miniature ceramic fuel cell |
US5593640A (en) | 1995-06-07 | 1997-01-14 | Ball Corporation | Portable hydrogen generator |
JP3553210B2 (ja) | 1995-06-26 | 2004-08-11 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池を搭載した移動体における燃料電池システム |
JPH0930801A (ja) | 1995-07-19 | 1997-02-04 | Mitsubishi Electric Corp | 改質反応器 |
US5939025A (en) | 1995-08-23 | 1999-08-17 | The University Of Chicago | Methanol partial oxidation reformer |
US5631099A (en) | 1995-09-21 | 1997-05-20 | Hockaday; Robert G. | Surface replica fuel cell |
US6045933A (en) | 1995-10-11 | 2000-04-04 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Method of supplying fuel gas to a fuel cell |
US5888273A (en) | 1996-09-25 | 1999-03-30 | Buxbaum; Robert E. | High temperature gas purification system |
US6461408B2 (en) | 1995-11-06 | 2002-10-08 | Robert E. Buxbaum | Hydrogen generator |
US5676911A (en) * | 1995-12-14 | 1997-10-14 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of National Defence Of Her Majesty's Canadian Government | Radial flow fuel processor |
US5733347A (en) | 1995-12-27 | 1998-03-31 | International Fuel Cells Corp. | Compact fuel gas reformer assemblage |
DE69708715T2 (de) | 1996-02-05 | 2002-08-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Brennstoffzelle zur Befestigung auf Geräten |
US5858314A (en) | 1996-04-12 | 1999-01-12 | Ztek Corporation | Thermally enhanced compact reformer |
US6129861A (en) | 1996-05-10 | 2000-10-10 | Forschungszentrum Julich Gmbh | Membrane reactor for producing CO- and CO2 -free hydrogen |
GB9611491D0 (en) | 1996-06-01 | 1996-08-07 | Johnson Matthey Plc | Gas separation devices |
EP0813264A3 (en) | 1996-06-14 | 2004-02-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fuel cell system, fuel feed system for fuel cell and portable electric appliance |
DE19624433C1 (de) | 1996-06-19 | 1997-12-11 | Daimler Benz Ag | Reformierungsreaktor, insbesondere zur Wasserdampfreformierung von Methanol |
CA2259386C (en) | 1996-06-28 | 2002-06-25 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Modification apparatus |
US6183895B1 (en) | 1996-07-02 | 2001-02-06 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Fuel-cell power generating system |
US6007699A (en) | 1996-08-21 | 1999-12-28 | Energy And Environmental Research Corporation | Autothermal methods and systems for fuels conversion |
US6126908A (en) | 1996-08-26 | 2000-10-03 | Arthur D. Little, Inc. | Method and apparatus for converting hydrocarbon fuel into hydrogen gas and carbon dioxide |
US6245303B1 (en) | 1998-01-14 | 2001-06-12 | Arthur D. Little, Inc. | Reactor for producing hydrogen from hydrocarbon fuels |
US6171574B1 (en) | 1996-09-24 | 2001-01-09 | Walter Juda Associates, Inc. | Method of linking membrane purification of hydrogen to its generation by steam reforming of a methanol-like fuel |
US5686196A (en) | 1996-10-09 | 1997-11-11 | Westinghouse Electric Corporation | System for operating solid oxide fuel cell generator on diesel fuel |
US5997594A (en) | 1996-10-30 | 1999-12-07 | Northwest Power Systems, Llc | Steam reformer with internal hydrogen purification |
US6319306B1 (en) | 2000-03-23 | 2001-11-20 | Idatech, Llc | Hydrogen-selective metal membrane modules and method of forming the same |
US6221117B1 (en) | 1996-10-30 | 2001-04-24 | Idatech, Llc | Hydrogen producing fuel processing system |
US5861137A (en) | 1996-10-30 | 1999-01-19 | Edlund; David J. | Steam reformer with internal hydrogen purification |
US6537352B2 (en) | 1996-10-30 | 2003-03-25 | Idatech, Llc | Hydrogen purification membranes, components and fuel processing systems containing the same |
US6376113B1 (en) | 1998-11-12 | 2002-04-23 | Idatech, Llc | Integrated fuel cell system |
US6152995A (en) | 1999-03-22 | 2000-11-28 | Idatech Llc | Hydrogen-permeable metal membrane and method for producing the same |
JP4000608B2 (ja) | 1996-11-07 | 2007-10-31 | トヨタ自動車株式会社 | 水素製造充填装置および電気自動車 |
FR2757499B1 (fr) | 1996-12-24 | 2001-09-14 | Etievant Claude | Generateur d'hydrogene |
US5759712A (en) | 1997-01-06 | 1998-06-02 | Hockaday; Robert G. | Surface replica fuel cell for micro fuel cell electrical power pack |
JP3129670B2 (ja) | 1997-02-28 | 2001-01-31 | 三菱電機株式会社 | 燃料改質装置 |
JPH10265202A (ja) * | 1997-03-25 | 1998-10-06 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 水素製造装置 |
US6244367B1 (en) | 1997-06-02 | 2001-06-12 | The University Of Chicago | Methanol partial oxidation reformer |
US5961932A (en) | 1997-06-20 | 1999-10-05 | Eastman Kodak Company | Reaction chamber for an integrated micro-ceramic chemical plant |
US5904754A (en) | 1997-06-20 | 1999-05-18 | Walter Juda Associates | Diffusion-bonded palladium-copper alloy framed membrane for pure hydrogen generators and the like and method of preparing the same |
US6200536B1 (en) | 1997-06-26 | 2001-03-13 | Battelle Memorial Institute | Active microchannel heat exchanger |
DE19727589B4 (de) | 1997-06-28 | 2004-07-08 | Ballard Power Systems Ag | Vorrichtung und Verfahren zum Starten der Vorrichtung zur Erzeugung von wasserstoffreichem Gas |
US6299744B1 (en) | 1997-09-10 | 2001-10-09 | California Institute Of Technology | Hydrogen generation by electrolysis of aqueous organic solutions |
DE19743673C2 (de) | 1997-10-02 | 2002-05-08 | Xcellsis Gmbh | Vorrichtung zur Wasserstofferzeugung aus Kohlenwasserstoffen und Verfahren zur Herstellung eines Katalysators |
DE19746251C2 (de) | 1997-10-20 | 1999-09-09 | Dbb Fuel Cell Engines Gmbh | Anlage zur Wasserdampfreformierung eines Kohlenwasserstoffs und Betriebsverfahren hierfür |
JPH11139802A (ja) | 1997-11-04 | 1999-05-25 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池用改質装置 |
US5938800A (en) | 1997-11-13 | 1999-08-17 | Mcdermott Technology, Inc. | Compact multi-fuel steam reformer |
US6232005B1 (en) | 1997-11-20 | 2001-05-15 | General Motors Corporation | Fuel cell system combustor |
US6190124B1 (en) | 1997-11-26 | 2001-02-20 | United Technologies Corporation | Columnar zirconium oxide abrasive coating for a gas turbine engine seal system |
US6007606A (en) | 1997-12-09 | 1999-12-28 | Praxair Technology, Inc. | PSA process and system |
US6152987A (en) | 1997-12-15 | 2000-11-28 | Worcester Polytechnic Institute | Hydrogen gas-extraction module and method of fabrication |
EP0924162A3 (de) | 1997-12-16 | 1999-10-20 | dbb fuel cell engines GmbH | Wasserstoffabtrennmembran, damit ausgerüstete Methanolreformierungsanlage und Betriebsverfahren hierfür |
GB9806199D0 (en) | 1998-03-24 | 1998-05-20 | Johnson Matthey Plc | Catalytic generation of hydrogen |
US5980726A (en) | 1998-05-05 | 1999-11-09 | Proton Energy Systems | Hydrogen electrochemical system environment |
DE19825102C2 (de) * | 1998-06-05 | 2001-09-27 | Xcellsis Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines kompakten katalytischen Reaktors |
US6348278B1 (en) | 1998-06-09 | 2002-02-19 | Mobil Oil Corporation | Method and system for supplying hydrogen for use in fuel cells |
US6274093B1 (en) | 1998-08-06 | 2001-08-14 | Ball Aerospace & Technologies Corp. | Self-regulating hydrogen generator |
US6180846B1 (en) | 1998-09-08 | 2001-01-30 | Uop Llc | Process and apparatus using plate arrangement for combustive reactant heating |
US6122909A (en) | 1998-09-29 | 2000-09-26 | Lynntech, Inc. | Catalytic reduction of emissions from internal combustion engines |
US6488900B1 (en) | 1998-10-20 | 2002-12-03 | Mesosystems Technology, Inc. | Method and apparatus for air purification |
US6296814B1 (en) | 1998-11-10 | 2001-10-02 | International Fuel Cells, L.L.C. | Hydrocarbon fuel gas reformer assembly for a fuel cell power plant |
US6103441A (en) | 1998-11-12 | 2000-08-15 | Ricoh Company, Ltd. | Color toner for electrophotography |
US6207132B1 (en) | 1998-12-04 | 2001-03-27 | Chinese Petroleum Corporation | Process for producing high purity hydrogen |
US6326097B1 (en) | 1998-12-10 | 2001-12-04 | Manhattan Scientifics, Inc. | Micro-fuel cell power devices |
TW414722B (en) * | 1998-12-14 | 2000-12-11 | Japan Pionics | Process and equipment for purifying waste gases |
US6238465B1 (en) | 1998-12-31 | 2001-05-29 | Walter Juda Associates, Inc. | Method of producing thin palladium-copper and the like, palladium alloy membranes by solid-solid metallic interdiffusion, and improved membrane |
US6103143A (en) | 1999-01-05 | 2000-08-15 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process and apparatus for the production of hydrogen by steam reforming of hydrocarbon |
DE19902926C2 (de) | 1999-01-26 | 2001-01-04 | Daimler Chrysler Ag | Reaktoranlage und Betriebsverfahren hierfür |
US6268077B1 (en) | 1999-03-01 | 2001-07-31 | Motorola, Inc. | Portable fuel cell power supply |
US6192596B1 (en) | 1999-03-08 | 2001-02-27 | Battelle Memorial Institute | Active microchannel fluid processing unit and method of making |
JP2000351607A (ja) | 1999-06-09 | 2000-12-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水素製造装置 |
US6280864B1 (en) | 1999-06-18 | 2001-08-28 | Uop Llc | Control system for providing hydrogen for use with fuel cells |
US6190623B1 (en) | 1999-06-18 | 2001-02-20 | Uop Llc | Apparatus for providing a pure hydrogen stream for use with fuel cells |
US6299994B1 (en) | 1999-06-18 | 2001-10-09 | Uop Llc | Process for providing a pure hydrogen stream for use with fuel cells |
US6375906B1 (en) | 1999-08-12 | 2002-04-23 | Idatech, Llc | Steam reforming method and apparatus incorporating a hydrocarbon feedstock |
AU779487B2 (en) * | 1999-08-17 | 2005-01-27 | Battelle Memorial Institute | Chemical reactor and method for catalytic gas phase reactions |
US6269625B1 (en) | 1999-09-17 | 2001-08-07 | Solo Energy Corporation | Methods and apparatus for igniting a catalytic converter in a gas turbine system |
US6242120B1 (en) | 1999-10-06 | 2001-06-05 | Idatech, Llc | System and method for optimizing fuel cell purge cycles |
US6383670B1 (en) | 1999-10-06 | 2002-05-07 | Idatech, Llc | System and method for controlling the operation of a fuel processing system |
US6368735B1 (en) | 1999-10-19 | 2002-04-09 | Ford Global Technologies, Inc. | Fuel cell power generation system and method for powering an electric vehicle |
US6627338B2 (en) | 1999-12-22 | 2003-09-30 | Ballard Power Systems Inc. | Integrated fuel cell and pressure swing adsorption system |
US6451464B1 (en) | 2000-01-03 | 2002-09-17 | Idatech, Llc | System and method for early detection of contaminants in a fuel processing system |
US6465118B1 (en) | 2000-01-03 | 2002-10-15 | Idatech, Llc | System and method for recovering thermal energy from a fuel processing system |
DK1559475T3 (da) * | 2000-01-11 | 2008-09-22 | Compactgtl Plc | Katalytisk reaktor |
US7022294B2 (en) | 2000-01-25 | 2006-04-04 | Meggitt (Uk) Limited | Compact reactor |
DE10007764A1 (de) | 2000-02-20 | 2001-08-23 | Gen Motors Corp | Brennerelement |
US20010045061A1 (en) | 2000-03-13 | 2001-11-29 | Ida Tech, L.L.C. | Fuel processor and systems and devices containing the same |
US6352792B1 (en) | 2000-03-17 | 2002-03-05 | Clean Fuel Generation, Llc | Portable congeneration fuel-cell power generator for recreational vehicles |
US6835481B2 (en) | 2000-03-29 | 2004-12-28 | Idatech, Llc | Fuel cell system with load management |
AU2001250055A1 (en) | 2000-03-30 | 2001-10-15 | Manhattan Scientifics, Inc. | Portable chemical hydrogen hydride system |
US6670058B2 (en) | 2000-04-05 | 2003-12-30 | University Of Central Florida | Thermocatalytic process for CO2-free production of hydrogen and carbon from hydrocarbons |
US6329091B1 (en) | 2000-04-14 | 2001-12-11 | Ford Global Technologies, Inc. | Fuel reformer system for a fuel cell |
US6372363B1 (en) | 2000-04-24 | 2002-04-16 | Walter Juda Associates, Inc. | Method of improving and optimizing the hydrogen permeability of a palladium-copper membrane and novel membranes manufactured thereby |
US6562496B2 (en) | 2000-05-01 | 2003-05-13 | Delphi Technologies, Inc. | Integrated solid oxide fuel cell mechanization and method of using for transportation industry applications |
US6653005B1 (en) | 2000-05-10 | 2003-11-25 | University Of Central Florida | Portable hydrogen generator-fuel cell apparatus |
AU2001263069A1 (en) * | 2000-05-12 | 2001-11-26 | Gradient Technology | Production of hydrogen by autothermic decomposition of ammonia |
DE10026540A1 (de) * | 2000-05-27 | 2001-11-29 | Gfe Met & Mat Gmbh | Gegenstand, insbesondere Implantat |
WO2001093362A1 (en) | 2000-06-01 | 2001-12-06 | Idatech, Llc | Fuel cells and fuel cell systems containing non-aqueous electrolytes |
DE10028865C2 (de) | 2000-06-10 | 2002-09-26 | Xcellsis Gmbh | Vorrichtung zur katalytischen Wasserstofferzeugung aus Kohlenwasserstoffen |
JP4742405B2 (ja) | 2000-06-28 | 2011-08-10 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料改質装置 |
US6923944B2 (en) | 2000-07-07 | 2005-08-02 | Robert E. Buxbaum | Membrane reactor for gas extraction |
US6338913B1 (en) | 2000-07-24 | 2002-01-15 | Microcell Corporation | Double-membrane microcell electrochemical devices and assemblies, and method of making and using the same |
WO2002008117A1 (en) * | 2000-07-25 | 2002-01-31 | Apollo Energy Systems, Incorporated | Ammonia cracker for production of hydrogen |
US7048897B1 (en) * | 2000-08-28 | 2006-05-23 | Motorola, Inc. | Hydrogen generator utilizing ceramic technology |
US20020071976A1 (en) | 2000-11-03 | 2002-06-13 | Edlund David J. | Sulfur-absorbent bed and fuel processing assembly incorporating the same |
US7201783B2 (en) | 2000-11-13 | 2007-04-10 | Idatech, Llc | Fuel processing system and improved feedstock therefor |
JP3882567B2 (ja) | 2000-11-24 | 2007-02-21 | 住友電気工業株式会社 | 物質分離構造体 |
US6652830B2 (en) | 2001-02-16 | 2003-11-25 | Battelle Memorial Institute | Catalysts reactors and methods of producing hydrogen via the water-gas shift reaction |
US20020114984A1 (en) | 2001-02-21 | 2002-08-22 | Edlund David J. | Fuel cell system with stored hydrogen |
AU2002335499A1 (en) | 2001-03-02 | 2002-09-19 | Mesosystems Technology, Inc. | Ammonia-based hydrogen generation apparatus and method for using same |
US6821501B2 (en) | 2001-03-05 | 2004-11-23 | Shell Oil Company | Integrated flameless distributed combustion/steam reforming membrane reactor for hydrogen production and use thereof in zero emissions hybrid power system |
JP3700603B2 (ja) | 2001-04-06 | 2005-09-28 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池システム |
CA2445615C (en) | 2001-04-23 | 2011-06-14 | Mesosystems Technology, Inc. | Hydrogen generation apparatus and method for using same |
WO2002089243A2 (en) | 2001-04-27 | 2002-11-07 | Alberta Reasearch Council Inc. | Metal-supported solid electrolyte electrochemical cell and multi cell reactors incorporating same |
US6503298B1 (en) | 2001-04-30 | 2003-01-07 | Battelle Memorial Institute | Apparatus and methods for hydrogen separation/purification utilizing rapidly cycled thermal swing sorption |
KR100715103B1 (ko) | 2001-10-26 | 2007-05-07 | 에스케이 주식회사 | 수소정제모듈 |
US7077643B2 (en) | 2001-11-07 | 2006-07-18 | Battelle Memorial Institute | Microcombustors, microreformers, and methods for combusting and for reforming fluids |
US7182132B2 (en) | 2002-01-15 | 2007-02-27 | Independant Energy Partners, Inc. | Linearly scalable geothermic fuel cells |
US6693138B2 (en) | 2002-04-09 | 2004-02-17 | Chevron U.S.A. Inc. | Reduction of carbon dioxide emissions from Fischer-Tropsch GTL facility by aromatics production |
DE10230342C1 (de) | 2002-07-05 | 2003-10-30 | Daimler Chrysler Ag | Membranmodul zur Wasserstoffabtrennung |
JP2004307328A (ja) | 2003-03-25 | 2004-11-04 | Sanyo Electric Co Ltd | 水素製造方法、水素製造装置およびこれを備えた発動機 |
US6932958B2 (en) | 2003-03-26 | 2005-08-23 | Gas Technology Institute | Simplified three-stage fuel processor |
US7220699B2 (en) | 2003-03-31 | 2007-05-22 | Intelligent Energy, Inc. | Catalyst incorporation in a microreactor |
US7077889B2 (en) | 2003-04-04 | 2006-07-18 | Intelligent Engery, Inc. | Surface modification of porous metal substrates |
US7462208B2 (en) | 2003-06-27 | 2008-12-09 | Ultracell Corporation | Planar micro fuel processor |
US20050039400A1 (en) | 2003-08-22 | 2005-02-24 | Francis Lau | Hydrogen production process from carbonaceous materials using membrane gasifier |
US7335432B2 (en) | 2004-04-30 | 2008-02-26 | Motorola, Inc. | Solid oxide fuel cell portable power source |
-
2002
- 2002-03-04 AU AU2002335499A patent/AU2002335499A1/en not_active Abandoned
- 2002-03-04 MX MXPA03007886A patent/MXPA03007886A/es active IP Right Grant
- 2002-03-04 CA CA2439586A patent/CA2439586C/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-03-04 KR KR1020037011554A patent/KR100868392B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2002-03-04 US US10/469,464 patent/US7875089B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-03-04 JP JP2002570274A patent/JP4267325B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2002-03-04 CN CNB028093259A patent/CN1239244C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2002-03-04 EP EP02748399A patent/EP1372839A4/en not_active Withdrawn
- 2002-03-04 WO PCT/US2002/006767 patent/WO2002071451A2/en active Application Filing
-
2008
- 2008-07-14 JP JP2008182149A patent/JP5068707B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2012
- 2012-06-01 JP JP2012126333A patent/JP2012162457A/ja active Pending
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004303482A (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-28 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 燃料電池発電プロセス、および燃料電池システム |
JP4605992B2 (ja) * | 2003-03-28 | 2011-01-05 | 三井造船株式会社 | 燃料電池発電プロセス、および燃料電池システム |
JP2009507755A (ja) * | 2005-04-18 | 2009-02-26 | インテリジェント エナジー インコーポレイテッド | 水素発生装置およびその使用方法 |
JP4890538B2 (ja) * | 2005-04-18 | 2012-03-07 | インテリジェント エナジー インコーポレイテッド | 純水素発生用小型装置 |
JP2008536796A (ja) * | 2005-04-18 | 2008-09-11 | インテリジェント エナジー インコーポレイテッド | 純水素発生用小型装置 |
JP2011168486A (ja) * | 2005-04-18 | 2011-09-01 | Intelligent Energy Inc | アンモニアに基づく水素発生装置及びその使用方法 |
JP2011168488A (ja) * | 2005-04-18 | 2011-09-01 | Intelligent Energy Inc | 純水素発生用小型装置 |
JP4762314B2 (ja) * | 2005-04-18 | 2011-08-31 | インテリジェント エナジー インコーポレイテッド | 水素発生装置およびその使用方法 |
JP2008536795A (ja) * | 2005-04-18 | 2008-09-11 | インテリジェント エナジー インコーポレイテッド | アンモニアに基づく水素発生装置及びその使用方法 |
JP2009035458A (ja) * | 2007-08-03 | 2009-02-19 | Tama Tlo Kk | 水素生成装置 |
US8272216B2 (en) | 2008-02-22 | 2012-09-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for converting solar thermal energy |
JP2009221086A (ja) * | 2008-03-18 | 2009-10-01 | Toyota Motor Corp | 水素生成装置、アンモニア燃焼内燃機関、及び燃料電池 |
WO2009116679A1 (ja) * | 2008-03-18 | 2009-09-24 | トヨタ自動車株式会社 | 水素生成装置、アンモニア燃焼内燃機関、及び燃料電池 |
US9506400B2 (en) | 2008-03-18 | 2016-11-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Hydrogen generator, ammonia-burning internal combustion engine, and fuel cell |
WO2010058807A1 (ja) * | 2008-11-19 | 2010-05-27 | 日立造船株式会社 | アンモニアエンジンシステム |
US9341111B2 (en) | 2008-11-19 | 2016-05-17 | Hitachi Zosen Corporation | Ammonia-engine system |
JP2019189467A (ja) * | 2018-04-18 | 2019-10-31 | 三菱重工エンジニアリング株式会社 | アンモニア分解システム及びアンモニア分解方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009007245A (ja) | 2009-01-15 |
EP1372839A4 (en) | 2006-11-29 |
JP2012162457A (ja) | 2012-08-30 |
KR100868392B1 (ko) | 2008-11-11 |
US7875089B2 (en) | 2011-01-25 |
CN1507369A (zh) | 2004-06-23 |
MXPA03007886A (es) | 2004-10-15 |
KR20040012729A (ko) | 2004-02-11 |
CN1239244C (zh) | 2006-02-01 |
US20040154223A1 (en) | 2004-08-12 |
WO2002071451A3 (en) | 2002-10-24 |
WO2002071451A2 (en) | 2002-09-12 |
JP4267325B2 (ja) | 2009-05-27 |
CA2439586C (en) | 2012-02-28 |
CA2439586A1 (en) | 2002-09-12 |
JP5068707B2 (ja) | 2012-11-07 |
EP1372839A2 (en) | 2004-01-02 |
AU2002335499A1 (en) | 2002-09-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5068707B2 (ja) | アンモニアベース水素発生装置および同装置の使用方法 | |
JP4990267B2 (ja) | アンモニアに基づく水素発生装置及びその使用方法 | |
JP4762314B2 (ja) | 水素発生装置およびその使用方法 | |
US7811529B2 (en) | Hydrogen generation apparatus and method for using same | |
US8397509B2 (en) | Catalytic engine | |
US20060127718A1 (en) | Fuel cell, operating method thereof, sintering furnace, and power generator | |
EP1670090A1 (en) | Molten carbonate fuel cell, operating method thereof, sintering furnace, and power generator | |
US9985307B2 (en) | Fuel treatment device | |
JPH0812301A (ja) | メタノール改質器 | |
CN1244048A (zh) | 配有高温燃料电池的设备 | |
JP2004256336A (ja) | 水素製造装置及び水素製造方法 | |
Chellappa et al. | Compact fuel processors for PEM fuel cells | |
JP2003321208A (ja) | 天然ガス改質装置 | |
JP2003238111A (ja) | 燃料改質装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20050107 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20050107 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20050107 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050228 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080212 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20080501 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20080512 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20080612 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20080619 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080714 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090210 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090218 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120227 Year of fee payment: 3 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120227 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120227 Year of fee payment: 3 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D02 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120227 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130227 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130227 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140227 Year of fee payment: 5 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |