JP2004534186A - No / low emission and co-production energy supply station - Google Patents

No / low emission and co-production energy supply station Download PDF

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fuel cell
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reformer
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ZTEK Corp
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Abstract

個人用及び商用交通軽車両は、無排出の電気又は燃料電池車両が選択される傾向にある。蓄電池を充電するための電気又は燃料電池を作動せる水素の需要を満たすには、変換装置を用いた現場のエネルギー供給システムにより、従来の交通燃料からオンサイトで電気及び水素を生産するのが最適である。このアプローチは、自動車及びトラックサービスステーション産業の現在のインフラストラクチャーにおける変更を最小限に抑えることができ、更に、電力業界の通常操業を妨害することもない。このオンサイト水素／電気ハイブリッド変換装置は、改質器及び／又は燃料電池である。このシステムの出力は、燃料電池車両の水素燃料需要を満たすためか、電気自動車で使われる蓄電池を充電する電気を供給するためかに従って変更可能である。発電用の高温の固体酸化物燃料電池システムと、水素生産用の統合蒸気改質システムとを利用したオンサイト分散形エネルギー供給システムは、最も望ましいアプローチである。こうしたエネルギー供給システムによれば、ＣＯ２を完全に捕捉して隔離可能とする一方、システム効率を高め、システムの完全な利用を可能とする。ＣＯ２を収集する機能によって、オンサイト設備への無／低排出エネルギー供給の商業化を推進する。Light duty personal and commercial vehicles tend to be emission-free electric or fuel cell vehicles. To meet the demand for hydrogen to operate electricity or fuel cells to charge storage batteries, it is best to produce electricity and hydrogen on-site from conventional transportation fuels with on-site energy supply systems using converters It is. This approach can minimize changes in the current infrastructure of the automotive and truck service station industry, and will not disrupt normal operation of the power industry. This on-site hydrogen / electric hybrid converter is a reformer and / or a fuel cell. The output of the system can be varied to meet the hydrogen fuel demand of the fuel cell vehicle or to provide electricity to charge a storage battery used in an electric vehicle. An on-site distributed energy supply system utilizing a high temperature solid oxide fuel cell system for power generation and an integrated steam reforming system for hydrogen production is the most desirable approach. According to such an energy supply system, the CO 2 can be completely captured and sequestered, while increasing the system efficiency and allowing the system to be fully utilized. The ability to collect the CO 2, to promote the commercialization of free / low emission energy supply to the on-site facility.

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明はエネルギー供給システムに関し、より詳細には、水素及び／又は電気を生産し、それらを例えば車両などのユーザに供給するためのエネルギー供給ステーションを利用するエネルギー供給システムに関する。
【０００２】
エネルギー供給ステーションは公知であり存在する。従来型エネルギー供給ステーションとしては、炭化水素燃料又は水素などの消耗燃料を提供するよう構成可能な独立型ステーションがある。或いは、このステーションを発電用に構成することもできる。こうした種類のステーションの一つの欠点は、燃料供給か発電かという単一目的のサービスしか提供しないことである。更に、こうしたステーションは、燃料及び電気の供給連鎖（原語：supplychain）において、環境に排出される放出物の全般的な量を減少させることはない。
【０００３】
更に、内燃機関並びにオンサイト及び集中発電所などの、従来の燃焼に基づくエネルギーシステム及びステーションに関する環境及び政治的懸念によって、代替的でクリーン（例えばグリーン）なエネルギーシステムへの関心が増大している。従って、本発明の分野では、比較的クリーンな高性能のエネルギー供給ステーションに対する必要性が存在する。具体的には、１つ又は複数種類の化学変換器を用いた改良型低排出ステーションは、この産業において大きな発展となるはずである。更に、水素燃料及び／又は電気を車両などのユーザに供給可能な低排出エネルギー供給ステーションは、この産業において大きな進歩となるはずである。
【発明の開示】
【０００４】
本発明のステーションはハイブリッド改質器／燃料電池システムを用いて、既存の電力インフラストラクチャーに負担を掛けることなく、既存の交通燃料インフラストラクチャーを使った無／低排出サービスステーションを作り出す。本発明のステーションは、同時に、温暖化放出物からＣＯ２成分を除去するか、大幅に低減する環境バランスを維持する。ガソリン、ディーゼル燃料、天然ガス、メタノール、又はバイオガスなどの伝統的な交通燃料は水素及び電気に転化されて、燃料電池車両、蓄電池式車両、又はこうした車両のハイブリッドタイプなどの無排気又は低排出車両で使用される。このステーションで発生された余剰電力は、オンサイト若しくは近傍で利用するか、又は送電線網に供給できる。
【０００５】
このハイブリッド改質器／燃料電池システムは、水素及び電気を供給するツーインワン・システムでよく、或いは、電気及び水素の一方を提供するように構成することもできる。このツーインワン・システム構成は、改質器サブシステムと燃料電池サブシステムとの間で主要な構成要素を共有させることが可能であり、ベース負荷運転において多様なエネルギーサービスを提供できるので、有利である。これにより、システムの運転効率及び費用効果が向上し、融通性がもたらされる。このシステムの大きな魅力は、その資本及び運用経済性を向上させるだけでなく、ＳＯｘ，ＮＯｘ、又はＣＯ２を排出しないという環境的利点である。
【０００６】
このバイブリッドシステムは化学変換器を利用できる。化学変換器は改質器として動作させることができる。蒸気改質器として動作させる場合は、吸熱性蒸気改質反応のための熱エネルギーは、放射及び／又は対流により外部熱源から提供される。水素、一酸化炭素、及び蒸気の分子種からのシフト反応は、水素、二酸化炭素、及び蒸気からなる流動を生成する。この蒸気を結露させることで、純粋な水素をシフト反応流から抽出でき、更に二酸化炭素を収集して隔離できる。上述の処理は、無／低排出を達成しつつエネルギーを生産するステーションを用いることで、地球温暖化問題に対処するものである。
【０００７】
この化学変換器を部分酸化又はオートサーマル改質器として動作させる場合は、天然ガスの一部が燃焼触媒及び改質触媒の存在下で酸化される。この改質器は、水素、二酸化炭素、蒸気、及び窒素の混合物を発生する。ＣＯ２の単離及び収集は、燃焼加熱に必要な空気に由来する希釈窒素の存在により容易ではない。
【０００８】
この化学変換器は、燃料電池としても動作させることができる。燃料電池として動作させる場合は、電気エネルギーが、水素又は天然ガスのような燃料の供給により発生される。高温燃料電池を用いる場合は、燃料流は、空気からの窒素で希釈することなくＣＯ２及び蒸気に転化される。凝結により蒸気を分離すると、二酸化炭素は容易に収集、単離、又は分離して、隔離（原語：sequestration）できる。
【０００９】
本発明は、蒸気改質器と高温燃料電池との組合せを利用して無排出ステーションを構成するが、改質器及び燃料電池それぞれの能力は両者の熱エネルギーのマッチングにより決定され、改質反応は吸熱性で、燃料電池反応は発熱性である。結果的に、改質器は、燃料電池の化学的マッチング必要性よりも大きな能力を備えることになる。従って、余剰改質燃料が他のステーション構成要素に利用可能となるか、車両に供給可能となる。蒸気改質器と高温燃料電池の運転をこうして組合せることで、ＣＯ２の捕捉も容易となる。
【００１０】
更に、本発明は、システム動作効率及びシステム全体の融通性を向上させるように構成した化学変換器に関する。この化学変換器は、この変換器が発生した高温排気ガスを収集する収容器内に設けてもよく、収集した排気ガスはガスタービンのような熱電併給ボトミングプラントに後に供給できる。このボトミング装置は変換器が発生した廃熱からエネルギーを抽出して、システムのエネルギー効率を向上させる。ボトミング装置は、例えば、暖房・換気・冷却（ＨＶＡＣ）システムを含むこともできる。
【００１１】
本発明はクリーンなエネルギー生産に対する今日の必要性に取り組む一方、低排出又は無排出車両で使用するエネルギー生産の必要性に取り組むものであり、こうした車両は、蓄電池、水素燃料電池、又はそれらの組合せから動力を得る。本発明がなされる前は、遠隔地にある中央生産施設で、又、既存の自動車又はトラックサービスステーションにおいてオンサイトで改質処理によって水素を生成することは可能であった。水素は、水素燃料電池式の車両などの低排出又は無排出車両により燃料として使用可能である。水素生成は、送電線網の電力を用いて電解によっても実行できる。送電線網の電力を使って電気車両の蓄電池を充電することもできる。これには相当な費用を要し、電力インフラストラクチャーに負担を掛ける。更に、水素を生成するための従来のシステムは、望ましくないＣＯ２排気を発生する。ＣＯ２温暖化ガスを燃料生産及び発電所で排出し続ければ、低排出又は無排出車両の使用から達成される利点が失われてしまう。上述の費用及びそれに対応した排出は、無／低排出車両の使用から得られる省力にとって逆効果である。
【００１２】
蒸気改質、部分酸化改質、又はオートサーマル改質を含んだ従来の改質処理では、天然ガスの一部が、吸熱改質処理用の熱を提供するため熱源によって利用される空気などの燃焼ガスの存在下で酸化される。大気に放出された排気は、常に、二酸化炭素、蒸気、及び窒素の混合物からなる。この二酸化炭素は窒素から容易には分離できないので、その隔離を行うのは経済的ではない。これは、石炭、天然ガス、又は石油を用いる現在の従来型発電所に当てはまる。
【００１３】
本発明は、炭化水素燃料を後に車両などのユーザに供給される水素及び／又は電気に転化するためのエネルギー供給ステーションを提供することで、上述の目的及び利点を達成する。このステーションは、上記燃料を処理して二酸化炭素を含有した出力媒体を生成する化学変換器と、上記出力媒体から化学成分を分離する分離段（原語：separationstage）と、上記二酸化炭素を収集するために上記分離段と共に流体回路に設けられた収集要素と、上記車両とインターフェース接続する車両インターフェースとを含む。上記車両インターフェースは、上記車両と上記ステーションとの間での電気及び／又は水素の交換を可能とする。上記ステーションは、水素を他の設備に、又は電力を送電線網に供給するよう構成することもできる。
【００１４】
一局面によれば、上記エネルギー供給ステーションは、上記燃料を上記化学変換器に導入する前に前処理する燃料処理要素を含む。上記システムは、液体改質剤を上記化学変換器に導入する前に加熱し且つ気化する気化器、及び／又は上記燃料を上記化学変換器に導入する前に加熱し且つ蒸発させる蒸発器を更に含んでもよい。上記気化器は蒸気ボイラー又は廃熱回収装置を含んでもよい。
【００１５】
別の局面によれば、前記エネルギー供給システムは、上記改質剤を気化し、上記燃料を蒸発させ、且つ／又は上記燃料と上記改質剤を混合する混合機を含むことができる。
【００１６】
別の局面では、上記エネルギー供給システムは、上記気化器及び上記混合機との間に設けた、上記改質剤を上記混合機に導入する前に加熱する二次加熱段を更に含んでもよい。
【００１７】
更に別の局面によれば、上記化学変換器は、改質剤の存在下で燃料を改質する改質器であって、水素、水、及び一酸化炭素を含有する出力媒体を生成する改質器を含むことができる。上記改質器は、上記燃料を、水素と内部で起こる中間反応の産出物として一酸化炭素とに転換する。上記改質剤には空気、水、又は上記が含まれる。上記分離段は、この構成では、上記出力媒体内の水素、水、及び二酸化炭素を別々に単離するように適合可能である。
【００１８】
更に別の局面によれば、上記エネルギー供給ステーションは、改質剤を上記改質器に導入する前に処理する処理段を更に含む。上記処理段は脱イオン装置又は気化器を含むことができる。上記脱イオン装置は、脱イオン樹脂を用いて又は逆浸透技法によって上記改質剤を処理する。
【００１９】
更に別の局面によれば、上記化学変換器が改質器の場合は、上記車両インターフェースは、水素を上記車両に供給するように構成できる。上記化学変換器が燃料電池である場合は、上記車両インターフェースは、電気を上記車両に供給するように構成できる。
【００２０】
更に別の局面によれば、上記エネルギー供給ステーションは、発電機（燃料電池又はガスタービンアッセンブリを含むことができる）を含むこともできる。上記発電機は、電気を上記車両に供給するため前記車両インターフェースに選択的に結合可能である。
【００２１】
更に別の局面によれば、上記ステーションは、上記入力燃料又は出力媒体から硫黄を除去する脱硫ユニット、上記出力媒体内の一酸化炭素及び蒸気を二酸化炭素及び水素に転化する低温及び／若しくは高温シフト反応器、並びに／又は上記出力媒体内に存在する水素を処理する水素処理機を含むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、ＣＯ２、ＳＯｘ、ＮＯｘの排出を無くすか大幅に低減させつつ、主に水素及び／又は電気を発生して、その後に無排出車両（ＺＥＶ）に供給するか或いは無排出車両で利用するように適合された、無／低排出エネルギー供給ステーション（ＺＥＳ）を提供する。このアプローチは、既存のエネルギー産業インフラストラクチャーを殆ど或いは全く変更することなく利用する。供給ステーション３０２は、図１及び２のエネルギーシステム３００に関連付けられた１つ又は複数の構成要素を含むように適合可能である。
【００２３】
図１は、本発明の教示に従った環境に優しい（例えば低排出性の）エネルギー供給システム３００を示す。本明細書では、無排出又は低排出という用語は、そこで発生又は消費される炭化水素燃料の炭素含有量の５０％以下、より好適には２５％未満、最も好適には０％近く又は０％の炭素（ＣＯ、ＣＯ２、及びＣｘＨｙ化学種を含む）を排出する供給ステーションを意図する。図示したシステム３００は、無／低排出車両３０４及び無／低排出エネルギー供給ステーション３０２を含む。このステーションは、任意所望の電力又は水素発生能力又は定格を備えた任意の大きさのステーションでよい。本明細書で使用する場合、「車両」という用語は、自動車、トラック、バス、列車、船舶、飛行機、宇宙船、運搬装置などを含むがそれらに限定されないあらゆる交通手段及び方式を指す。好適な一実施例では、図示した車両は、水素を消費する燃料電池及び／又は充電式電池を用いる燃料電池式車両である。本発明と共に使用するのに適した車両の例は、米国特許第５，８５８，５６８号及び米国特許第５，３３２，６３０号に開示されており、それら特許の内容はここに引用して援用する。具体的には、米国特許第５，８５８，５６８号は、外部ステーションに結合可能な可動式燃料電池動力システムを開示している。運搬装置は、水素又は電気を貯蔵又は運搬するよう構成された任意の装置でよい。図示した車両３０４は、車両アクセスパネル３０６を含むことができる。アクセスパネル３０６により、無／低排出エネルギー供給ステーション３０２は、車両３０４と直接的にインターフェース接続可能である。
【００２４】
図示したエネルギー供給ステーション３０２は様々な構成要素を含むことができる。一実施形態では、このステーションは、車両アクセスパネル３０６と連通するよう適合されたステーション車両インターフェース３０８を含む。この車両インターフェースは、水素及び／又は電気を車両に供給するため、ステーションによる車両へのインターフェース接続を許容、可能、又は容易にする任意の機械的、電気的、電気化学的、又は化学的構成要素でよい。車両インターフェース３０８は、随意の電力計３１０及び／又は随意の燃料計３１２と随意に通信可能である。図示した燃料計３１２は、ステーション３０２と車両３０４内の燃料タンクとの間で交換される燃料量を計量する。図示した電力計３１０は、ステーションと車両３０４との間で交換される電気を計量する。代替実施形態によれば、ステーション３０２により発生される電気は、蓄電池３１５を充電するため、オンサイト使用などのステーションでの使用のため、若しくは隣接する住宅又は商用施設での使用のため、又は、電力計３１０若しくは他の適切な構造体を介して当該地域の送電線網に供給することもできる。
【００２５】
図示したクリーンなエネルギー供給ステーション３０２は、電力計３１０と通信した発電機３１４を更に含むことができる。この発電機は、動力又は電力を発生するのに適した任意の装置を含むことができ、例としては、燃料電池、ガスタービン、蒸気タービン、ＩＣ発電機、ボトミング装置などを含むことができる。本明細書では、ボトミング装置という用語は、動力、電気、排気、又は熱エネルギーを他のステーション構成要素から受け取るために結合された任意適切な構造体を含むことを意図する。この発電機は発電目的で構成されており、発電した電気は車両インターフェース３０８を介して車両３０４に供給される。更に、ステーション３０２は、ステーション内で発電された電気を変換するためのインバーター３２７を含むこともできる。例えば、化学変換器が燃料電池の場合は、インバーターは、この電池により発電した直流電気を交流電気に変換できる。
【００２６】
エネルギー供給ステーション３０２は、更に化学変換器３１６を含む。化学変換器３１６は、改質器又は燃料電池か、両方の機能を備えた複合変換器を用いるハイブリッドシステムかの何れかでよい。この化学変換器は分離段３１８と流体連通しており、分離段３１８は二酸化炭素収集ユニット３２０に流体連通している。この収集ユニットは、二酸化炭素を収集及び／又は貯蔵するのに適した任意の機器又は装置でよい。分離段３１８は、化学変換器３１６又は他のシステム構成要素によって発生された出力媒体から１つ又は複数の成分を除去するよう適合されている。図示した化学変換器は、システム起動及び定常運転時の熱制御用の熱制御装置３２５に熱連通するように設けることもできる。化学変換器は、その機能に従って水、空気、又は燃料を受け取るように配置できる。上記熱制御装置は、燃料又は空気源と流体連通している。
【００２７】
一実施例によれば、図示した化学変換器３１６は燃料改質器でよい。この改質器は、炭化水素燃料及び水、空気、蒸気、酸素、又は二酸化炭素のような改質剤３２４を受け取るように適合されている。通常の技能を備えた当業者なら、こうした水は蒸気として改質器に供給可能なことは理解するはずである。改質器は触媒材料を用いて、炭化水素燃料の、より単純な反応種への改質を促進する。例えば、この炭化水素燃料は、Ｈ２Ｏ、Ｈ２、ＣＯ、及びＣＯ２の混合物を含んだ出力媒体に触媒的に改質できる。図示した改質器は、改質剤の存在下でこの燃料を改質して、比較的純粋な燃料ストックを生産する。図示したエネルギー供給システム３００で使用するのに適した改質器の例は、米国特許第５，８５８，３１４号に開示されており、その特許の内容はここに引用して援用する。一実施例によれば、プレート式のコンパクトな改質器を本システムに用いることができるが、通常の技能を備えた当業者であれば、従来型の反応体ベッド及び円筒状改質器を含んだ他の種類の改質器も利用可能なことは理解するはずである。改質処理に必要な熱は、炭化水素燃料のような燃料の部分酸化により内部的に供給することもでき、或いは、熱制御装置３２５、燃料電池、熱を発生する他の装置などにより熱源から外部的に供給できる。こうした熱は、放射、伝導、又は対流によって改質器に供給可能である。
【００２８】
図示した熱制御装置３２５は、化学変換器３１６の温度又はシステム３００の他の構成要素の温度を制御、調整、又は調節するために、化学変換器３１６とインターフェース接続する任意選択した構造体を含むことができる。通常の技能を備えた当業者であれば、熱制御装置３２５は、例えば始動時には加熱装置として動作可能であり、定常運転時には、ヒートシンク又は冷却装置として動作可能なことは理解するはずである。適切な加熱装置の例は、米国特許第５，３３８，６２２号に記載されており、その特許の内容はここに引用して援用する。
【００２９】
この改質器を好適な動作モードである蒸気改質器として運転している場合は、この改質器は、炭化水素燃料及び蒸気を含有した反応ガス混合物を受け取る。この吸熱性蒸気改質反応のための熱エネルギーは、放射及び／又は対流により外部から提供される。これにより、この加熱媒体とは別に燃料流中に水素が生成する。上記の分離段は、水、水素、及び二酸化炭素を出力媒体から別々に除去、分離、又は単離するように適合した１つ又は複数の段を含むことができる。蒸気を改質器の出力媒体から凝結法などにより除去又は分離した後で、水素も分離段３１８により流動から抽出し、残った二酸化炭素を二酸化炭素収集ユニット３２０に収集し、隔離し、或いは貯蔵できる。改質器により生成された出力改質燃料（すなわち水素）は、車両インターフェース３０８を介して車両３０４に供給できる。或いは、この水素は、ステーション３０２内の燃料貯蔵ユニット３２２に貯蔵できる。燃料貯蔵ユニット３２２は任意適切な貯蔵要素としてよく、金属若しくはガラス繊維製としてもよく、又は米国所在のクワンタムテクノロジーズ社（原語：QuantumTechnologies, Inc.）のタイプＩＶトライシールド（原語：TypeIV TriShield）貯蔵タンクのようなポリマーで裏打ちした複合材料から作製してもよい。
【００３０】
上述の蒸気改質を行う場合は、空気は燃料と混合されていないので、除去が困難な窒素副産物は変換器の出力媒体に存在しない。これは、部分酸化又はオートサーマル改質式改質器（天然ガスの一部が燃焼及び改質触媒の存在下で酸化される）とは正反対である。従って、この改質器は、水素、二酸化炭素、蒸気、及び窒素の混合物を産出する。
【００３１】
通常の技能を備えた当業者であれば、脱イオン又は気化ユニットのような処理ユニットを設けて、改質剤３２４を化学変換器３１６に導入する前に前処理してもよいことは理解するはずである。改質剤処理機の種類は、使用する改質剤の種類、又は化学変換器３１６の種類及び／若しくは構成に従って選択できる。改質剤が水であれば、この処理機は、脱イオン樹脂装置又は逆浸透装置を用いて改質剤を処理できる。
【００３２】
図示した分離段３１８は、化学変換器３１６によって発生された出力媒体から１つ又は複数の選択した成分を分離又は除去するよう適合又は構成されている。一実施例によれば、分離段は１つ又は複数の成分を除去して、二酸化炭素を出力媒体中に残存させるように適合されている。残存した二酸化炭素は、次に捕捉して二酸化炭素収集ユニット３２０内に収集できる。通常の技能を備えた当業者であれば、この二酸化炭素は化学変換器の排気から直接除去するか、水素などの１つ又は複数の他の排気成分を除去した上で排気中に残存させておいてもよいことは容易に理解するはずである。
【００３３】
分離段３１８は、化学変換器の出力媒体から１つ又は複数の成分を分離するよう適合又は構成された任意適切な段でよい。この分離段は、水素又は二酸化炭素を出力媒体から分離するように構成されている。分離段は、多数の技法に従って水素又は二酸化炭素を出力媒体から分離するように構成可能であり、これら技法は、化学又は物理吸収、吸着、低温蒸留、高圧液化、膜、酵素、及び分子ふるい式分離技法を含むがそれらに限定されない。一例としては、Ｃ２Ｏ及びＨ２ＯをＨ＋及びＨＣＯ３ −に転換する水性環境で行う酵素処理技法がある。重炭酸塩（ＨＣＯ３ −）は、管理処分に適した環境に安全な化学種である。
【００３４】
化学変換器３１６が改質器として機能する際は、改質した燃料は、燃料貯蔵ユニット３２２又は車両３０４内の貯蔵ユニットに貯蔵できる。これら貯蔵ユニットは、水素の貯蔵又は運搬に適した適切な貯蔵媒体を含むことができる。この貯蔵媒体は、水素を容器内での運搬態様又は容器内での水素の状態を参照することもできる。この水素は、圧縮ガスの状態（Ｈ２）、固体状態（例えば金属水素化物）、水性状態（例えば、ＮａＢＨ４、ＫＢＨ４、及びＬｉＢＨ４を含む液体水素化物）、又は液体又は冷却状態（例えば液体水素）で貯蔵又は運搬できる。水素の水性貯蔵又は運搬は、ＮａＢＯ２を４Ｈ２と反応させてＮａＢＨ４及び２Ｈ２Ｏを生成するような任意適切な化学反応を用いることができる。水素は、任意適切な既知触媒の存在下で逆方向に放出される。水溶液は水素の貯蔵には特に適した形状であり、それは既存のガソリン貯蔵庫及び運搬車両が使用できるからである。
【００３５】
又、エネルギー供給ステーション３０２は、脱硫ユニット、水素シフト反応器、水素ポリッシャ、又は水素を圧縮するための水素圧縮機などの燃料又は改質燃料の状態を付加的に調節する装置を含むこともできる。この圧縮機は、機械的圧縮機でも、リン酸、アルカリ、又は固体高分子膜装置のような電気化学圧縮機でもよい。
【００３６】
動作において、ハイブリッドエネルギー供給ステーション３０２は、車両３０４に供給できる水素及び／又は電気を発生する。化学変換器が改質器の場合は、このステーションは、空気、水、又はそれら両方のような改質剤と燃料改質剤とを改質器に供給する手段を含む。改質器出力媒体は、概して水素に富んだガスを含む。次に、出力媒体は分離段を通過させて、水素又はＣＯ２のような１つ又は複数の成分を分離できる。この水素は、次に車両インターフェース３０８を介して無排出又は低排出車両３０４に移しかえ可能である。燃料計３１２は、車両３０４に供給される燃料の量を測定できる。水素燃料も発電機３１４に供給でき、すると発電機は電気及び排気を生成する。この電気は車両インターフェース３０８を介して車両３０４に供給できる。
【００３７】
化学変換器３１６は、燃料電池のような電気化学装置としても動作可能である。燃料電池として動作させる際は、この装置は、燃料及び酸化剤を消費して電気エネルギー及び高温の出力媒体を生成する。固体酸化物形燃料電池を用いる場合は、燃料流の出力媒体は、窒素で希釈することなく二酸化炭素及び蒸気を含む。出力媒体から凝結法などにより分離段３１８により蒸気を除去すると、残った二酸化炭素を収集して、収集ユニット３２０に貯蔵できる。更に、この高温の出力媒体は発電機に搬送することもでき、すると発電機は付加的に発電を行う。この電気はインターフェース３０６及び／又は３０８を介して車両３０４に供給できる。本明細書では、燃料電池という用語には、米国特許第５，５０１，７８１号及び４，８５３，１００号（これらの内容はここに引用して援用する）に記載されたプレート式燃料電池、又は長方形、正方形、若しくは管状の燃料電池のような任意適切な燃料電池を含むことを意図する。この燃料電池は、溶融炭酸塩燃料電池、リン酸形燃料電池、アルカリ形燃料電池、及び固体高分子形燃料電池の何れかでよく、固体酸化物燃料電池が好ましい。
【００３８】
別の実施例によれば、この化学変換器は、この変換器が発生した高温排気ガスを収集する収容器内に設けてもよく、そうすれば収集した排気ガスは、ガスタービンのような発電機又はボトミングプラントに後に供給できる。化学変換器３１６を封入するよう適合した適切な容器は、米国特許第５，５０１，７８１号に開示されており、その特許の内容はここに引用して援用する。このボトミング装置は、変換器が発生した廃熱からエネルギーを抽出して、システムのエネルギー効率を向上させる。ボトミング装置は、例えば、暖房・換気・冷却（ＨＶＡＣ）システムを含むこともできる。
【００３９】
通常の技能を備えた当業者であれば、任意適切な数の化学変換器、熱制御装置、発電機、及び分離段を使用可能なことは容易に理解するはずである。好適な実施形態によれば、ステーション３０２は、水素及び電気を発生するため１つ又は複数の燃料電池及び１つ又は複数の改質器を含む。
【００４０】
本発明の大きな利点は、このエネルギー供給ステーションがハイブリッドモードで動作可能であり、従って水素及び電気を生成して、無排出又は低排出車両３０４に供給できる点である。一実施例によれば、改質器は、燃料電池で必要とされるより多くの改質燃料を生成する。従って、余剰の改質燃料が水素生産に利用できる。
【００４１】
本発明のエネルギー供給ステーション３０２の別の利点は、無排出又は低排出電気又は燃料電池車両の利用を容易にし、或いはそれを推進する点である。本発明のステーション３０２は、従来の交通燃料をオンサイトで変換することで、電気及び水素を車両３０４に供給できる。こうしたアプローチによって、このステーションは、送電線網、燃料供給トラック、及びパイプラインのような現在のインフラストラクチャーを利用或いはそれらにインターフェース接続できる。更に、ステーション３０２のオンサイト分散形エネルギー供給システムは、一局面では、発電用の高温燃料電池システム及び水素生産用の蒸気改質システムを利用する。これらシステムは高いシステム効率と、高いシステム利用度と、二酸化炭素の比較的容易な隔離とを提供するので好ましいアプローチである。二酸化炭素の隔離を単純化することで、このステーションは、無／低排出設備の構成及び使用を促進する。
【００４２】
図２は、本発明の教示による、反応体及び出力媒体の処理の流れを示すブロック図である。図中では、類似の参照番号を類似の構成要素を示すために用いる。図示したシステムすなわちステーション３０２は、上記システムの特定構成要素の動作及び相互関係を例示することを意図しているに過ぎない。複数の異なる段及び構成要素を用いることが示されているが、このシステムは、任意選択した数の構成要素及びそれらの構成を具備できる。図示した構成は例示に過ぎず、限定的な意味に解釈することを意図したものではない。上述した段及び構成要素の説明は繰り返す必要はない。図示したように、このシステムは、燃料電池１１２及び改質器１１０という２つの化学変換器を利用する。
【００４３】
水のような改質剤８８を処理段９２に導入し、その後、気化器９４に移入する。この気化器は水を加熱して蒸気に変え、この蒸気は混合機１７６に搬送される。気化器は蒸気ボイラー又は廃熱回収装置でよい。代替的な随意の実施形態では、二次過熱機を気化器９４と混合機１７６との間に配置して、気化器を出るガス状改質剤が混合機１７６に導入される前に、この改質剤を更に加熱できる。燃料を処理段９６に導入し、その後、混合機１７６に移入する。混合機１７６は、改質剤と燃料を改質器１１０に導入する前に混合する。更に、液体燃料が用いられており且つ蒸気がこの処理の熱源であれば、混合機は蒸発器としても機能する。蒸発器は燃料を加熱し、蒸発させる。改質器１１０は、改質剤及び触媒の存在下で燃料を改質して、Ｈ２Ｏ、Ｈ２、ＣＯ、ＣＯ２、及びＳの少なくとも１つを含んだ出力媒体を生成するのが好ましい。出力媒体の水素及び／又は他の成分は、燃料電池１１２に導入できる。この燃料電池は、酸化剤の存在下で改質燃料を電気に転化する一方、同時に主にＨ２Ｏ及びＣＯ２からなる出力媒体又は排気を生産する。燃料電池の出力媒体７５は、ガスタービン７４又はＨＶＡＣユニットなどのボトミング装置に移送可能な高温媒体でもよい。このボトミングプラントは、他の場所又はユーザに搬送可能な窒素などの排気及び電気を発生できる。反対に、このボトミングプラントは、空気のような入力媒体を受け取って、燃料電池に導入される出力流を生産できる。出力流はボトミングプラントで圧縮した媒体か、燃料電池で処理するのに適した出力放出物でよい。燃料電池で発生された電気は、この電池から取り出して、任意所望の用途で使用できる。例えば、この電気はオンサイトで或いは現場付近で使用したり、通常の電力用途のため送電線網に送ったりでき、又、電気車両３０４で使用されている種類の蓄電池４０４を充電するのに使用可能である。
【００４４】
改質器１１０の出力媒体は、次に、第２処理段４０６に搬送できる。処理段４０６は、燃料を処理又は調節するための任意適切な段でよく、例としては脱硫ユニットが含まれる。こうした脱硫ユニットはＺｎＯを用いて、硫黄を出力媒体から吸収すなわち除去できる。次に、処理した出力媒体は追加処理段４１２に導入でき、この追加処理段は、ＣＯをＨ２Ｏの存在下でＣＯ２と混ざり合ったＨ２に転化する高温シフト反応器及び低温シフト反応器を含むことができる。高温シフト反応器は、出力媒体と化学反応するＦｅ２Ｏ３／Ｃｒ２Ｏ３の反応ベッドを含み、低温シフト反応器は、出力媒体と化学反応するＣｕＯ／ＺｎＯの反応ベッドを含む。処理段階で適正な温度が確実に得られるように、熱交換器は適切な位置に設ける。
【００４５】
システム３００は、水を出力媒体から除去するための水分離段を更に含む。水は、例えば既知の凝結技法を用いて除去可能である。
【００４６】
すると、この無／低排出ハイブリッド電気供給ステーションは、Ｈ２及びＣＯ２を含み、これらは分離段に導入できる。例えば、図１の分離段３１８はＣＯ２又はＨ２を出力媒体から分離する。一実施例では、分離段は、上述の当該分野で既知の技法の何れかに従って出力媒体から水素を分離する。高水素濃度ガスと共に出力媒体中に残ったＣＯ２は、外部の望ましくないＮ２ で希釈する？ことなく、容易に隔離し収集ユニット３２０に貯蔵できる。ＣＯ２は環境に放出又は排出されないので、これは無／低排出ステーションを構成することになる。蒸気補助改質及び高温燃料電池からの廃熱を用いる上述の技法は、ＣＯ２の単離を容易に可能にする。燃料電子運転の残りの酸化性流における無害の化学種であるＮ２は、ガスタービン又はＨＶＡＣ段のようなボトミング装置を介して送られ、周囲環境に別々に排出される。
【００４７】
本発明の無排出システムは、上述の蒸気改質器と高温燃料電池との組合せを利用するが、それぞれの能力は両者の熱エネルギーのマッチングにより決定されるので、改質反応は吸熱性で、燃料電池反応は発熱性である。結果的に、改質器は燃料電池の化学的マッチング必要性よりも大きな能力を備えている。従って、余剰改質燃料が水素製造に利用可能となる。蒸気改質器と高温燃料電池との運転を組合せることで、ＣＯ２を完全に捕捉できる。更に、本発明のシステムは、付加的な燃焼加熱を用いずに全システムエネルギー収支を達成する。この環境に優しいシステムにおける電気エネルギーと水素燃料エネルギーとの併産（原語：co-production）の比率は、約２：１である。システム３００は、約４５％の電気効率及び約２５％の化学生産率を備えるので、約７０％のシステム併産効率が得られる。これは、このステーションにおいて電気車両の蓄電池を充電するのに必要な電気を提供し、このステーションの動作用の電気を供給し、周囲にある商用電気に関する要求を満たし、このステーションで燃料再補給する燃料電池車両に水素を供給することも可能である。このシステムは、より少量の水素改質製品を生成する設計外条件でも動作させることができ、この場合は、最適効率には満たないシステムとなる。一方、ステーション３０２の設計外条件を使って一定量の発電を行い（改質処理を維持するには徐々に燃焼量を増加させる必要がある）、ＣＯ２の排出を比較的低いレベルに抑えることができる。
【００４８】
システム３００には、ＳＯｘ排出を制御するため硫黄除去装置を設けることができ、電気化学的原理に基づいて１０００℃未満で動作する燃料電池段を含むように構成し、更に処理におけるＮＯｘの発生を除去できる。
【００４９】
本発明のエネルギー供給ステーション３０２の大きな付加的利点は、付加的な燃料及び空気燃焼構成要素を必要とせずに全システムエネルギー収支を達成する点である。このステーションは改質器システムと燃料電池システムとの両方の構成要素を共有可能であり、ベース負荷運転において多様なエネルギーサービスを提供できる。このシステムの魅力は、経済的なステーション構成における、例えば無排出のような環境的な利点をもたらすことである。
【００５０】
化学変換器の出力媒体から分離された水素は、図２の段４１６により処理及び／又は貯蔵することもできる。捕捉した水素は、現場又は現場以外の場所での消費に供することができる。例えば、こうした水素は、水素タンクを供えた燃料電池車両に供給でき、或いは付加的な動力及び電気を発生するためにオンサイト発電機３１４に利用させてもよい。
【００５１】
図３は本発明の教示によるステーション３０２の別の実施形態を図示したもので、内部のエネルギー及び流体の流れを示す。図中では、類似の参照番号を類似の部材を示すために用いる。複数の異なる段及び構成要素を用いることが示されているが、このステーションは任意選択した数の構成要素及びそれらの構成を具備できる。図示した構成は例示に過ぎず、限定的な意味に解釈することを意図したものではない。上述した段及び構成要素の説明は繰り返す必要はない。図示したステーション３０２は、改質剤及び触媒の存在下で入力燃料を、水素に富んだ出力媒体に改質するために配置された蒸気改質器を含んだ、高効率併産システムの例である。改質燃料の一部は燃料電池１１２に導入可能で、この燃料は空気のような酸化性反応体と電気化学的に反応して、出力排気及び電気４２８を生成する。改質器は、燃料電池からの廃熱を処理熱４２２として利用して、改質反応を実行する。水素に富んだ出力媒体４２４の残余部分は他の目的で利用できる。
【００５２】
図示した燃料電池１１２は、随意のガスタービンアッセンブリ７４に導入可能な出力排気を生成し、ガスタービンアッセンブリはこの排気を回転エネルギーに変換する。 このガスタービンは電気４２８及び排気流を発生し、次に、排気流は排熱回収装置（ＨＲＳＧ）４２０などのボイラーに導入される。ＨＲＳＧに導入されるタービン排気は、通過する際に水のような入力流体４３０を蒸気４２６に変える。ＨＲＳＧにより生成されて得られた蒸気４２６は、入力燃料を改質するために改質器１１０が利用できる。
【００５３】
図示したステーション３０２は燃料電池、改質器、及び随意のタービンを用いて、約４５％の電気効率と２５％の化学効率を供えたエネルギー効率が高い動力ステーションを形成し、結果的に約７０％の電気／化学併産効率が得られる。図３に示したように、この統合燃料電池／改質器システムは、高温燃料電池からの廃熱を十分に利用して、改質器に改質反応のための処理熱４２２及び処理蒸気４２６を提供することで性能が向上している。
【００５４】
本明細書では、水素という用語は水素に富んだ流体又はガスを含むことを意図し、ＣＯ２、ＣＯ、Ｈ２Ｏ、未処理又は未改質燃料のような任意数の他の種類の流体、ガス、又はガス種を含んでもよい。
【００５５】
従って、本発明は、これまでの記載から明らかな目的に含まれる、既に記載した目的を効果的に達成することが分かるはずである。上記の構成に対して幾つかの変更例が、本発明の範囲を逸脱することなく可能であるから、この説明に含まれ、又添付の図面に示された全ては、例示的なものとして解釈されるべきであり、限定的な意味で解釈されるべきではない。
【００５６】
更に、以下の特許請求の範囲は、ここに説明された本発明の一般的、具体的特徴を網羅するものであり、また本発明の範囲に関する全ての言明をも網羅する。
【００５７】
本発明を説明してきたが、新規なものと主張し特許証による確保を望むものは以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
本発明の上記及びその他の目的、特徴、及び利点は、次の詳細な説明及び添付の図面から明らかとなるはずである。また、図面の中の類似した参照記号は、これら複数図面を通して同一部材を示す。これら図面は本発明の原理を説明したものである。
【図１】本発明の教示に従った無排出又は低排出エネルギー供給ステーションの概略図である。
【図２】低排出エネルギー供給ステーションにおける反応体及び排気の処理の流れを示すブロック図である。
【図３】本発明の低排出エネルギー供給ステーションにおける流体及びエネルギーの流れを示すブロック図である。【Technical field】
[0001]
The present invention relates to energy supply systems, and more particularly to energy supply systems that utilize an energy supply station to produce hydrogen and / or electricity and supply them to a user, such as a vehicle.
[0002]
Energy supply stations are known and exist. Conventional energy supply stations include stand-alone stations that can be configured to provide consumable fuels such as hydrocarbon fuels or hydrogen. Alternatively, the station can be configured for power generation. One disadvantage of these types of stations is that they provide only a single purpose service, fueling or power generation. Further, such stations do not reduce the overall amount of emissions released to the environment in the fuel and electricity supply chain.
[0003]
In addition, environmental and political concerns regarding conventional combustion-based energy systems and stations, such as internal combustion engines and on-site and centralized power plants, have increased interest in alternative, clean (eg, green) energy systems. . Accordingly, there is a need in the field of the present invention for a relatively clean, high performance energy supply station. In particular, improved low-emission stations using one or more types of chemical converters would be a major development in the industry. Furthermore, low-emission energy supply stations that can supply hydrogen fuel and / or electricity to users, such as vehicles, should be a significant advance in the industry.
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[0004]
The station of the present invention uses a hybrid reformer / fuel cell system to create a zero / low emission service station using the existing transportation fuel infrastructure without burdening the existing power infrastructure. The station of the present invention simultaneously reduces CO2 emissions from warming emissions.2Remove components or maintain a significantly reduced environmental balance. Traditional transportation fuels, such as gasoline, diesel fuel, natural gas, methanol, or biogas, are converted to hydrogen and electricity to produce no emissions or low emissions such as fuel cell vehicles, battery powered vehicles, or hybrid types of such vehicles Used in vehicles. The surplus power generated at this station can be used on-site or nearby, or supplied to the grid.
[0005]
The hybrid reformer / fuel cell system may be a two-in-one system that provides hydrogen and electricity, or may be configured to provide one of electricity and hydrogen. This two-in-one system configuration is advantageous because it allows key components to be shared between the reformer subsystem and the fuel cell subsystem and can provide a variety of energy services during base load operation. . This increases the operating efficiency and cost effectiveness of the system and provides flexibility. The great attraction of this system is that it not only improves its capital and operational economics, but alsox, NOxOr CO2Is an environmental advantage of not emitting emissions.
[0006]
The hybrid system can utilize a chemical converter. The chemical converter can be operated as a reformer. When operated as a steam reformer, thermal energy for the endothermic steam reforming reaction is provided from an external heat source by radiation and / or convection. The shift reaction of hydrogen, carbon monoxide, and steam from molecular species produces a stream of hydrogen, carbon dioxide, and steam. Condensation of this vapor allows pure hydrogen to be extracted from the shift reaction stream, and further allows carbon dioxide to be collected and sequestered. The process described above addresses the global warming issue by using stations that produce energy while achieving zero / low emissions.
[0007]
When this chemical converter is operated as a partial oxidation or autothermal reformer, a part of natural gas is oxidized in the presence of a combustion catalyst and a reforming catalyst. The reformer produces a mixture of hydrogen, carbon dioxide, steam, and nitrogen. CO2Is not easy due to the presence of dilute nitrogen from the air required for combustion heating.
[0008]
This chemical converter can also be operated as a fuel cell. When operated as a fuel cell, electrical energy is generated by the supply of fuel such as hydrogen or natural gas. When using a high-temperature fuel cell, the fuel stream is CO2 without dilution with nitrogen from air.2And converted to steam. When the vapor is separated by condensation, the carbon dioxide can be easily collected, isolated, or separated and sequestered.
[0009]
The present invention uses a combination of a steam reformer and a high-temperature fuel cell to constitute a non-emission station, but the capacities of the reformer and the fuel cell are determined by matching the thermal energies of both, and the reforming reaction Is endothermic and the fuel cell reaction is exothermic. As a result, the reformer will have greater capacity than the fuel cell's chemical matching needs. Therefore, the surplus reformed fuel can be made available to other station components or supplied to the vehicle. This combination of steam reformer and high-temperature fuel cell operation provides CO22Also becomes easier.
[0010]
Further, the present invention relates to a chemical converter configured to improve system operating efficiency and overall system flexibility. The chemical converter may be provided in a container that collects the hot exhaust gas generated by the converter, and the collected exhaust gas can be later supplied to a combined heat and power bottoming plant such as a gas turbine. This bottoming device extracts energy from the waste heat generated by the converter to improve the energy efficiency of the system. The bottoming device may also include, for example, a heating, ventilation and cooling (HVAC) system.
[0011]
The present invention addresses the current need for clean energy production, while addressing the need for energy production for use in low-emission or zero-emission vehicles, such vehicles comprising rechargeable batteries, hydrogen fuel cells, or a combination thereof. Get power from. Prior to the present invention, it was possible to produce hydrogen by a reforming process at a remote central production facility and on site at an existing automobile or truck service station. Hydrogen can be used as fuel by low-emission or non-emission vehicles, such as hydrogen-fueled vehicles. Hydrogen production can also be carried out by electrolysis using the power of the grid. The power of the grid can also be used to charge the storage batteries of electric vehicles. This is a significant expense and burdens the power infrastructure. Further, conventional systems for producing hydrogen require undesirable CO 22Generates exhaust. CO2If greenhouse gases continue to be emitted in fuel production and power plants, the benefits achieved from the use of low or zero emission vehicles will be lost. The costs described above and the corresponding emissions are counterproductive to the labor savings obtained from the use of zero / low emission vehicles.
[0012]
In conventional reforming processes, including steam reforming, partial oxidation reforming, or autothermal reforming, some of the natural gas is converted to heat, such as air, used by a heat source to provide heat for the endothermic reforming process. Oxidized in the presence of combustion gases. Exhaust emitted to the atmosphere always consists of a mixture of carbon dioxide, steam and nitrogen. Since this carbon dioxide cannot be easily separated from nitrogen, it is not economical to sequester it. This is true for current conventional power plants that use coal, natural gas, or oil.
[0013]
The present invention achieves the above objects and advantages by providing an energy supply station for converting hydrocarbon fuel into hydrogen and / or electricity that is subsequently provided to a user, such as a vehicle. The station comprises a chemical converter for processing the fuel to produce an output medium containing carbon dioxide, a separation stage for separating a chemical component from the output medium, and for collecting the carbon dioxide. A collection element provided in the fluid circuit together with the separation stage, and a vehicle interface for interfacing with the vehicle. The vehicle interface allows for the exchange of electricity and / or hydrogen between the vehicle and the station. The station can also be configured to supply hydrogen to other equipment or power to the grid.
[0014]
According to one aspect, the energy supply station includes a fuel processing element that pre-treats the fuel before introducing the fuel into the chemical converter. The system further includes a vaporizer that heats and vaporizes the liquid modifier prior to introduction to the chemical converter, and / or an evaporator that heats and evaporates the fuel prior to introduction to the chemical converter. May be included. The vaporizer may include a steam boiler or a waste heat recovery device.
[0015]
According to another aspect, the energy supply system can include a mixer that evaporates the modifier, evaporates the fuel, and / or mixes the fuel with the modifier.
[0016]
In another aspect, the energy supply system may further include a secondary heating stage provided between the vaporizer and the mixer for heating the modifier before introducing the modifier to the mixer.
[0017]
According to yet another aspect, the chemical converter is a reformer for reforming a fuel in the presence of a reforming agent, the reformer producing an output medium containing hydrogen, water, and carbon monoxide. A porcelain can be included. The reformer converts the fuel to hydrogen and carbon monoxide as a product of an intermediate reaction that occurs therein. The modifier includes air, water, or the above. The separation stage is adaptable in this configuration to separately isolate hydrogen, water, and carbon dioxide in the output medium.
[0018]
According to yet another aspect, the energy supply station further includes a processing stage for processing the reforming agent before introducing it into the reformer. The processing stage can include a deionizer or a vaporizer. The deionizer treats the modifier with a deionized resin or by a reverse osmosis technique.
[0019]
According to yet another aspect, when the chemical converter is a reformer, the vehicle interface can be configured to supply hydrogen to the vehicle. If the chemical converter is a fuel cell, the vehicle interface can be configured to supply electricity to the vehicle.
[0020]
According to yet another aspect, the energy supply station can also include a generator (which can include a fuel cell or gas turbine assembly). The generator can be selectively coupled to the vehicle interface to supply electricity to the vehicle.
[0021]
According to yet another aspect, the station comprises a desulfurization unit for removing sulfur from the input fuel or output medium, a low and / or high temperature shift for converting carbon monoxide and vapor in the output medium to carbon dioxide and hydrogen. It may include a reactor and / or a hydrotreater for treating hydrogen present in the output medium.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0022]
The present invention relates to CO 22, SOx, NOxAdapted to generate primarily hydrogen and / or electricity and subsequently supply to or use in zero emission vehicles (ZEV) while eliminating or significantly reducing emissions Provide a Low Emission Energy Supply Station (ZES). This approach utilizes existing energy industry infrastructure with little or no change. The supply station 302 is adaptable to include one or more components associated with the energy system 300 of FIGS.
[0023]
FIG. 1 illustrates an environmentally friendly (eg, low emission) energy supply system 300 in accordance with the teachings of the present invention. As used herein, the term emission-free or low-emission refers to no more than 50%, more preferably less than 25%, most preferably close to or 0% of the carbon content of the hydrocarbon fuel generated or consumed therein. Carbon (CO, CO2, And CxHy(Including chemical species). The illustrated system 300 includes a zero / low emission vehicle 304 and a zero / low emission energy supply station 302. This station may be any size station with any desired power or hydrogen generation capability or rating. As used herein, the term "vehicle" refers to any means of transportation and mode, including, but not limited to, automobiles, trucks, buses, trains, ships, airplanes, spacecraft, vehicles, and the like. In one preferred embodiment, the vehicle shown is a fuel cell vehicle that uses a hydrogen consuming fuel cell and / or a rechargeable battery. Examples of vehicles suitable for use with the present invention are disclosed in U.S. Patent Nos. 5,858,568 and 5,332,630, the contents of which are incorporated herein by reference. I do. Specifically, U.S. Pat. No. 5,858,568 discloses a mobile fuel cell power system that can be coupled to an external station. The transport device may be any device configured to store or transport hydrogen or electricity. The illustrated vehicle 304 can include a vehicle access panel 306. The access panel 306 allows the no / low emission energy supply station 302 to directly interface with the vehicle 304.
[0024]
The illustrated energy supply station 302 can include various components. In one embodiment, the station includes a station vehicle interface 308 adapted to communicate with the vehicle access panel 306. The vehicle interface may supply any mechanical, electrical, electrochemical, or chemical components that allow, enable, or facilitate interfacing to the vehicle by stations to supply hydrogen and / or electricity to the vehicle. Is fine. The vehicle interface 308 is optionally communicable with an optional power meter 310 and / or an optional fuel meter 312. The illustrated fuel meter 312 measures the amount of fuel exchanged between the station 302 and the fuel tank in the vehicle 304. The illustrated power meter 310 meters the electricity exchanged between the station and the vehicle 304. According to an alternative embodiment, the electricity generated by station 302 charges rechargeable battery 315, for use in a station such as on-site use, or for use in an adjacent residential or commercial facility, or The power can also be supplied to the local grid via a power meter 310 or other suitable structure.
[0025]
The illustrated clean energy supply station 302 can further include a generator 314 in communication with the power meter 310. The generator may include any device suitable for generating power or power, and may include, for example, a fuel cell, a gas turbine, a steam turbine, an IC generator, a bottoming device, and the like. As used herein, the term bottoming device is intended to include any suitable structure coupled to receive power, electricity, exhaust, or thermal energy from other station components. The generator is configured for power generation, and the generated power is supplied to the vehicle 304 via the vehicle interface 308. Further, the station 302 can include an inverter 327 for converting the electricity generated in the station. For example, when the chemical converter is a fuel cell, the inverter can convert DC electricity generated by the battery into AC electricity.
[0026]
The energy supply station 302 further includes a chemical converter 316. Chemical converter 316 may be either a reformer or a fuel cell, or a hybrid system using a combined converter with both functions. The chemical converter is in fluid communication with a separation stage 318, which is in fluid communication with a carbon dioxide collection unit 320. The collection unit may be any equipment or device suitable for collecting and / or storing carbon dioxide. Separation stage 318 is adapted to remove one or more components from the output medium generated by chemical converter 316 or other system components. The illustrated chemical converter can also be provided in thermal communication with a thermal controller 325 for thermal control during system startup and steady-state operation. The chemical converter can be arranged to receive water, air or fuel according to its function. The thermal control device is in fluid communication with a fuel or air source.
[0027]
According to one embodiment, the illustrated chemical converter 316 may be a fuel reformer. The reformer is adapted to receive a hydrocarbon fuel and a reforming agent 324 such as water, air, steam, oxygen, or carbon dioxide. One of ordinary skill in the art will appreciate that such water can be supplied to the reformer as steam. The reformer uses catalytic materials to promote the reforming of hydrocarbon fuels to simpler reactants. For example, the hydrocarbon fuel is H2O, H2, CO, and CO2Can be catalytically reformed into an output medium containing a mixture of The illustrated reformer reforms this fuel in the presence of a reforming agent to produce a relatively pure fuel stock. An example of a suitable reformer for use in the illustrated energy supply system 300 is disclosed in US Pat. No. 5,858,314, the contents of which are incorporated herein by reference. According to one embodiment, a compact plate reformer can be used in the present system, but those of ordinary skill in the art will be able to use conventional reactant beds and cylindrical reformers. It should be understood that other types of reformers, including, may be used. The heat required for the reforming process can be supplied internally by partial oxidation of a fuel, such as a hydrocarbon fuel, or from a heat source such as by a heat controller 325, a fuel cell, or other device that generates heat. Can be supplied externally. Such heat can be supplied to the reformer by radiation, conduction, or convection.
[0028]
The illustrated thermal controller 325 includes an optional structure that interfaces with the chemical converter 316 to control, regulate, or regulate the temperature of the chemical converter 316 or other components of the system 300. be able to. One of ordinary skill in the art will appreciate that the thermal control device 325 can operate as a heating device, for example, during startup, and as a heat sink or cooling device during steady-state operation. Examples of suitable heating devices are described in U.S. Patent No. 5,338,622, the contents of which are incorporated herein by reference.
[0029]
When the reformer is operating as a preferred mode of operation, a steam reformer, the reformer receives a reaction gas mixture containing hydrocarbon fuel and steam. The thermal energy for this endothermic steam reforming reaction is provided externally by radiation and / or convection. This produces hydrogen in the fuel stream separately from the heating medium. The above-described separation stages may include one or more stages adapted to separately remove, separate, or isolate water, hydrogen, and carbon dioxide from the output medium. After removing or separating steam from the output medium of the reformer, such as by condensation, hydrogen is also extracted from the stream by separation stage 318, and the remaining carbon dioxide is collected in carbon dioxide collection unit 320, sequestered, or stored. it can. The output reformed fuel (ie, hydrogen) generated by the reformer can be supplied to the vehicle 304 via the vehicle interface 308. Alternatively, the hydrogen can be stored in fuel storage unit 322 in station 302. The fuel storage unit 322 may be any suitable storage element, may be made of metal or fiberglass, or may be a Type IV TriShield storage tank from Quantum Technologies, Inc. of the United States. And a composite material lined with a polymer such as
[0030]
When performing the steam reforming described above, there is no nitrogen by-product in the converter output medium that is difficult to remove since the air is not mixed with the fuel. This is the exact opposite of a partial oxidation or autothermal reforming reformer, where a portion of the natural gas is oxidized in the presence of a combustion and reforming catalyst. Thus, the reformer produces a mixture of hydrogen, carbon dioxide, steam, and nitrogen.
[0031]
One of ordinary skill in the art will appreciate that a processing unit, such as a deionization or vaporization unit, may be provided to pre-treat the modifier 324 prior to introduction to the chemical converter 316. Should be. The type of the modifier processor can be selected according to the type of the modifier used or the type and / or configuration of the chemical converter 316. If the modifier is water, the processor can treat the modifier using a deionized resin device or a reverse osmosis device.
[0032]
The illustrated separation stage 318 is adapted or configured to separate or remove one or more selected components from the output medium generated by the chemical converter 316. According to one embodiment, the separation stage is adapted to remove one or more components, leaving carbon dioxide in the output medium. The remaining carbon dioxide can then be captured and collected in carbon dioxide collection unit 320. One of ordinary skill in the art would remove this carbon dioxide directly from the exhaust of the chemical converter or leave it in the exhaust after removing one or more other exhaust components such as hydrogen. It is easy to understand what may be done.
[0033]
Separation stage 318 may be any suitable stage adapted or configured to separate one or more components from an output medium of a chemical converter. The separation stage is configured to separate hydrogen or carbon dioxide from the output medium. The separation stage can be configured to separate hydrogen or carbon dioxide from the output medium according to a number of techniques, including chemical or physical absorption, adsorption, cryogenic distillation, high pressure liquefaction, membranes, enzymes, and molecular sieving. Including but not limited to separation techniques. As an example, C2O and H2O to H+And HCO3 −There is an enzymatic treatment technique performed in an aqueous environment that converts to water. Bicarbonate (HCO3 −) Are environmentally safe species suitable for controlled disposal.
[0034]
When the chemical converter 316 functions as a reformer, the reformed fuel can be stored in the fuel storage unit 322 or a storage unit in the vehicle 304. These storage units may include a suitable storage medium suitable for storing or transporting hydrogen. This storage medium can refer to the mode of transport of hydrogen in the container or the state of hydrogen in the container. This hydrogen is in a compressed gas state (H2), Solid state (eg, metal hydride), aqueous state (eg, NaBH)4, KBH4And LiBH4, Or liquid or chilled (eg, liquid hydrogen). Aqueous storage or transport of hydrogen is carried out using NaBO24H2And NaBH4And 2H2Any suitable chemical reaction that produces O can be used. Hydrogen is released in the reverse direction in the presence of any suitable known catalyst. The aqueous solution is in a form particularly suitable for storing hydrogen because existing gasoline storage and transport vehicles can be used.
[0035]
The energy supply station 302 may also include devices that additionally regulate the condition of the fuel or reformate, such as a desulfurization unit, a hydrogen shift reactor, a hydrogen polisher, or a hydrogen compressor for compressing hydrogen. . The compressor may be a mechanical compressor or an electrochemical compressor such as a phosphoric acid, alkali, or solid polymer membrane device.
[0036]
In operation, hybrid energy supply station 302 generates hydrogen and / or electricity that can be supplied to vehicle 304. If the chemical converter is a reformer, the station includes means for supplying a reformer, such as air, water, or both, and a fuel reformer to the reformer. The reformer output medium generally includes a hydrogen-rich gas. Next, the output medium is passed through a separation stage to remove hydrogen or CO2.2One or more components can be separated. This hydrogen can then be transferred to a zero or low emission vehicle 304 via the vehicle interface 308. The fuel gauge 312 can measure the amount of fuel supplied to the vehicle 304. Hydrogen fuel can also be supplied to generator 314, which generates electricity and exhaust. This electricity can be provided to the vehicle 304 via the vehicle interface 308.
[0037]
Chemical converter 316 can also operate as an electrochemical device such as a fuel cell. When operated as a fuel cell, the device consumes fuel and oxidant to produce electrical energy and a hot output medium. When using a solid oxide fuel cell, the output medium of the fuel stream contains carbon dioxide and steam without dilution with nitrogen. Once the vapors are removed from the output medium by a separation stage 318, such as by condensation, the remaining carbon dioxide can be collected and stored in the collection unit 320. In addition, the hot output medium can be conveyed to a generator, which additionally generates electricity. This electricity can be provided to the vehicle 304 via the interface 306 and / or 308. As used herein, the term fuel cell includes plate-type fuel cells described in U.S. Patent Nos. 5,501,781 and 4,853,100, the contents of which are incorporated herein by reference. Or, it is intended to include any suitable fuel cell, such as a rectangular, square, or tubular fuel cell. This fuel cell may be any of a molten carbonate fuel cell, a phosphoric acid fuel cell, an alkaline fuel cell, and a polymer electrolyte fuel cell, and a solid oxide fuel cell is preferable.
[0038]
According to another embodiment, the chemical converter may be provided in a container that collects the hot exhaust gas generated by the converter, and the collected exhaust gas may be generated by a power generator such as a gas turbine. Machine or bottoming plant. A suitable container adapted to enclose a chemical converter 316 is disclosed in US Pat. No. 5,501,781, the contents of which are incorporated herein by reference. This bottoming device extracts energy from the waste heat generated by the converter to improve the energy efficiency of the system. The bottoming device may also include, for example, a heating, ventilation and cooling (HVAC) system.
[0039]
One of ordinary skill in the art will readily appreciate that any suitable number of chemical converters, thermal controllers, generators, and separation stages can be used. According to a preferred embodiment, station 302 includes one or more fuel cells and one or more reformers to generate hydrogen and electricity.
[0040]
A significant advantage of the present invention is that the energy supply station can operate in a hybrid mode, and thus produce hydrogen and electricity and supply it to zero or low emission vehicles 304. According to one embodiment, the reformer produces more reformed fuel than is required in a fuel cell. Therefore, surplus reformed fuel can be used for hydrogen production.
[0041]
Another advantage of the energy supply station 302 of the present invention is that it facilitates or facilitates the use of zero or low emission electricity or fuel cell vehicles. The station 302 of the present invention can supply electricity and hydrogen to the vehicle 304 by converting conventional traffic fuel on-site. With this approach, the station can utilize or interface with current infrastructure such as power grids, fueling trucks, and pipelines. Further, the on-site distributed energy supply system of station 302, in one aspect, utilizes a high temperature fuel cell system for power generation and a steam reforming system for hydrogen production. These systems are the preferred approach because they provide high system efficiency, high system utilization, and relatively easy sequestration of carbon dioxide. By simplifying carbon dioxide sequestration, this station facilitates the construction and use of zero / low emission facilities.
[0042]
FIG. 2 is a block diagram illustrating a process flow for reactants and output media in accordance with the teachings of the present invention. In the figures, similar reference numbers are used to indicate similar components. The illustrated system or station 302 is merely intended to illustrate the operation and interrelationships of particular components of the system. Although shown using a plurality of different stages and components, the system can include any number of components and their configurations. The depicted configuration is exemplary only and is not intended to be construed in a limiting sense. The description of the steps and components described above need not be repeated. As shown, the system utilizes two chemical converters, a fuel cell 112 and a reformer 110.
[0043]
A modifier 88, such as water, is introduced into the processing stage 92 and then passed to a vaporizer 94. The vaporizer heats the water and converts it to steam, which is conveyed to mixer 176. The vaporizer may be a steam boiler or a waste heat recovery device. In an alternative optional embodiment, a secondary superheater is located between the vaporizer 94 and the mixer 176 so that the gaseous modifier exiting the vaporizer is introduced into the mixer 176 before it is introduced. The modifier can be further heated. The fuel is introduced into the processing stage 96 and then into the mixer 176. The mixer 176 mixes the reforming agent and the fuel before being introduced into the reformer 110. Further, if liquid fuel is used and steam is the heat source of the process, the mixer also functions as an evaporator. The evaporator heats and evaporates the fuel. The reformer 110 reforms the fuel in the presence of the reforming agent and the catalyst to form H 22O, H2, CO, CO2, And S is preferably generated. The hydrogen and / or other components of the output medium can be introduced into the fuel cell 112. This fuel cell converts the reformed fuel into electricity in the presence of an oxidant while at the same time predominantly H2O and CO2To produce an output medium or exhaust consisting of The output medium 75 of the fuel cell may be a hot medium that can be transferred to a bottoming device such as a gas turbine 74 or an HVAC unit. The bottoming plant can generate exhaust and electricity, such as nitrogen, that can be transported to other locations or users. Conversely, the bottoming plant can receive an input medium, such as air, and produce an output stream that is introduced into the fuel cell. The output stream may be a medium compressed in a bottoming plant or an output discharge suitable for processing in a fuel cell. The electricity generated by the fuel cell can be extracted from the cell and used for any desired application. For example, the electricity can be used on-site or near the site, sent to the grid for normal power use, and used to charge a battery 404 of the type used in electric vehicles 304. It is possible.
[0044]
The output medium of the reformer 110 can then be transported to a second processing stage 406. Processing stage 406 may be any suitable stage for processing or conditioning fuel, and includes, for example, a desulfurization unit. Such desulfurization units can use ZnO to absorb or remove sulfur from the output medium. The processed output media can then be introduced into an additional processing stage 412, which converts CO to H2CO in the presence of O2H mixed with2And high and low temperature shift reactors. The high-temperature shift reactor is composed of Fe, which chemically reacts with the output medium.2O3/ Cr2O3The low temperature shift reactor includes a reaction bed of CuO / ZnO that chemically reacts with the output medium. Heat exchangers are provided in appropriate locations to ensure that the proper temperature is obtained during the processing stage.
[0045]
System 300 further includes a water separation stage for removing water from the output medium. Water can be removed, for example, using known condensation techniques.
[0046]
Then, the no / low emission hybrid electricity supply station is H2And CO2Which can be introduced into the separation stage. For example, the separation stage 318 of FIG.2Or H2From the output medium. In one embodiment, the separation stage separates hydrogen from the output medium according to any of the techniques known in the art described above. CO remaining in the output medium with high hydrogen concentration gas2Is the external undesired N2 Dilute with? And can be easily separated and stored in the collection unit 320. CO2This constitutes a no / low discharge station, since no is released or discharged into the environment. The technique described above using steam-assisted reforming and waste heat from a high temperature fuel cell uses2Can be easily isolated. N, a harmless species in the remaining oxidizing stream of fuel electronic operation2Are sent through a bottoming device, such as a gas turbine or HVAC stage, and are separately discharged to the surrounding environment.
[0047]
The non-emission system of the present invention utilizes a combination of the above-described steam reformer and a high-temperature fuel cell. Fuel cell reactions are exothermic. As a result, reformers have greater capacity than the chemical matching needs of fuel cells. Therefore, surplus reformed fuel can be used for hydrogen production. By combining the operation of the steam reformer and the high-temperature fuel cell, CO2Can be completely captured. Further, the system of the present invention achieves a total system energy balance without using additional combustion heating. The ratio of co-production of electrical energy and hydrogen fuel energy in this environmentally friendly system is about 2: 1. System 300 has an electrical efficiency of about 45% and a chemical production rate of about 25%, resulting in a system co-production efficiency of about 70%. This provides the electricity needed to charge the battery of the electric vehicle at this station, supplies electricity for the operation of this station, meets the demands of the surrounding commercial electricity and refuels at this station It is also possible to supply hydrogen to fuel cell vehicles. The system can be operated under off-design conditions that produce smaller amounts of hydrogen reformed products, resulting in less than optimal efficiency. On the other hand, a certain amount of power generation is performed using non-design conditions of the station 302 (it is necessary to gradually increase the combustion amount in order to maintain the reforming process).2Emissions can be kept relatively low.
[0048]
The system 300 includes SOxA sulfur removal device can be provided to control emissions and is configured to include a fuel cell stage operating at less than 1000 ° C. based on electrochemical principles and to further reduce NOxCan be eliminated.
[0049]
A significant additional advantage of the energy supply station 302 of the present invention is that it achieves a total system energy balance without the need for additional fuel and air combustion components. This station can share components of both the reformer system and the fuel cell system and can provide a variety of energy services at base load operation. The attraction of this system is that it provides environmental benefits, such as no emissions, in an economical station configuration.
[0050]
Hydrogen separated from the output medium of the chemical converter may also be processed and / or stored by stage 416 of FIG. The captured hydrogen can be provided for on-site or off-site consumption. For example, such hydrogen may be supplied to a fuel cell vehicle with a hydrogen tank, or may be utilized by an on-site generator 314 to generate additional power and electricity.
[0051]
FIG. 3 illustrates another embodiment of a station 302 in accordance with the teachings of the present invention, showing the energy and fluid flow therein. In the figures, like reference numerals are used to indicate like parts. Although the use of a plurality of different stages and components is shown, the station can include any number of components and their configurations. The depicted configuration is exemplary only and is not intended to be construed in a limiting sense. The description of the steps and components described above need not be repeated. The illustrated station 302 is an example of a high efficiency co-production system that includes a steam reformer arranged to reform an input fuel into a hydrogen-rich output medium in the presence of a reforming agent and a catalyst. is there. A portion of the reformed fuel can be introduced into the fuel cell 112, which reacts electrochemically with an oxidizing reactant, such as air, to produce output exhaust and electricity 428. The reformer executes a reforming reaction using waste heat from the fuel cell as processing heat 422. The remainder of the hydrogen-rich output medium 424 can be used for other purposes.
[0052]
The illustrated fuel cell 112 produces an output exhaust that can be introduced into an optional gas turbine assembly 74, which converts the exhaust into rotational energy. The gas turbine produces electricity 428 and an exhaust stream, which is then introduced into a boiler, such as a heat recovery system (HRSG) 420. Turbine exhaust introduced into the HRSG converts an input fluid 430, such as water, into steam 426 as it passes. The resulting steam 426 generated by the HRSG can be used by the reformer 110 to reform the input fuel.
[0053]
The illustrated station 302 uses a fuel cell, reformer, and optional turbine to form an energy efficient power station with about 45% electrical efficiency and 25% chemical efficiency, resulting in about 70% power efficiency. % Electric / chemical co-production efficiency. As shown in FIG. 3, the integrated fuel cell / reformer system fully utilizes the waste heat from the high-temperature fuel cell to cause the reformer to process heat 422 for the reforming reaction and process steam 426. The performance is improved by providing.
[0054]
As used herein, the term hydrogen is intended to include hydrogen-rich fluids or gases,2, CO, H2It may include any number of other types of fluids, gases, or gaseous species, such as O, raw or unreformed fuel.
[0055]
Thus, it should be seen that the present invention effectively achieves the objects set forth above, which are among the objects apparent from the preceding description. Since several modifications to the above arrangement are possible without departing from the scope of the present invention, all that is included in this description and shown in the accompanying drawings is to be interpreted as illustrative. And should not be construed in a limiting sense.
[0056]
Further, the following claims are intended to cover the general and specific features of the invention described herein, as well as all statements regarding the scope of the invention.
[0057]
Having described the invention, those that claim novelty and desire to be secured by a patent are as follows.
[Brief description of the drawings]
[0058]
The above and other objects, features, and advantages of the present invention will be apparent from the following detailed description and the accompanying drawings. Further, similar reference symbols in the drawings denote the same members throughout the drawings. These drawings illustrate the principles of the present invention.
FIG. 1 is a schematic diagram of a no-emission or low-emission energy supply station in accordance with the teachings of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a flow of processing of a reactant and exhaust gas at a low emission energy supply station.
FIG. 3 is a block diagram showing the flow of fluid and energy in the low-emission energy supply station of the present invention.

Claims (79)

炭化水素燃料を、後に車両に供給するために水素及び電気の少なくとも一方に転化するためのエネルギー供給ステーションであって、
燃料を受け取るように配置され、前記燃料を処理して二酸化炭素を含有した出力媒体を生成する１つ又は複数の化学変換器と、
前記出力媒体から化学成分を分離する分離段と、
前記分離段と共に流体回路に設けられ、前記二酸化炭素を収集する収集要素と、
前記車両とインターフェース接続する車両インターフェースとを含む、エネルギー供給ステーション。An energy supply station for converting hydrocarbon fuel to hydrogen and / or electricity for later supply to a vehicle,
One or more chemical converters arranged to receive a fuel and processing the fuel to produce an output medium containing carbon dioxide;
A separation stage for separating a chemical component from the output medium;
A collection element provided in the fluid circuit together with the separation stage to collect the carbon dioxide;
An energy supply station including a vehicle interface that interfaces with the vehicle. 水素及び電気を炭化水素燃料から生産するための併産エネルギー供給ステーションであって、
前記炭化水素燃料を受け取るように配置され、前記燃料を処理して二酸化炭素を含んだ出力媒体を生成する複数の化学変換器であって、前記水素及び前記電気も生成する複数の化学変換器と、
化学成分を前記出力媒体から分離する分離段と、
前記分離段と共に流体回路に設けられた、前記水素をその供給に先だって貯蔵するための貯蔵要素とを含む、併産エネルギー供給ステーション。A co-production energy supply station for producing hydrogen and electricity from a hydrocarbon fuel, comprising:
A plurality of chemical converters arranged to receive the hydrocarbon fuel and processing the fuel to produce an output medium containing carbon dioxide, the plurality of chemical converters also producing the hydrogen and the electricity; and ,
A separation stage for separating a chemical component from the output medium;
A co-production energy supply station, comprising: a storage element provided in the fluid circuit with the separation stage for storing the hydrogen prior to its supply. 前記炭化水素燃料が、天然ガス、石炭ガス、プロパン、ナフサ、ガソリン、ディーゼル燃料、メタノール、及びバイオガスの何れかを含む、請求項１又は２に記載のエネルギー供給ステーション。The energy supply station according to claim 1 or 2, wherein the hydrocarbon fuel includes any of natural gas, coal gas, propane, naphtha, gasoline, diesel fuel, methanol, and biogas. 前記燃料を、前記化学変換器の少なくとも１つに導入する前に前処理する燃料処理要素を更に含む、請求項１又２に記載のエネルギー供給ステーション。The energy supply station according to claim 1 or 2, further comprising a fuel processing element for pretreating the fuel before introducing it into at least one of the chemical converters. 液体改質剤を、前記化学変換器の少なくとも１つに導入する前に加熱し、気化する１つ又は複数の気化器を更に含む、請求項１又２に記載のエネルギー供給ステーション。The energy supply station according to claim 1 or 2, further comprising one or more vaporizers that heat and vaporize the liquid modifier before introducing it into at least one of the chemical converters. 前記燃料を、前記化学変換器の少なくとも１つに導入する前に加熱し、蒸発させる１つ又は複数の蒸発器を更に含む、請求項１又２に記載のエネルギー供給ステーション。3. The energy supply station according to claim 1 or 2, further comprising one or more evaporators for heating and evaporating the fuel before introducing it to at least one of the chemical converters. 前記気化器が前記ボイラー又は排熱回収装置を含む、請求項５に記載のエネルギー供給ステーション。The energy supply station according to claim 5, wherein the vaporizer includes the boiler or a waste heat recovery device. 前記気化器と共に流体回路に設けられ、前記気化した改質剤及び前記燃料を受け取るように適合された混合機であって、前記燃料を蒸発させ、前記改質剤を前記燃料と混合するよう適合された混合機を更に含む、請求項５に記載のエネルギー供給ステーション。A mixer provided in the fluid circuit with the vaporizer and adapted to receive the vaporized reformate and the fuel, wherein the mixer is adapted to evaporate the fuel and mix the reformate with the fuel. The energy supply station according to claim 5, further comprising a configured mixer. 前記気化器及び前記混合機との間に設けた、前記改質剤を前記混合機に導入する前に加熱する二次加熱段を更に含む、請求項８に記載のエネルギー供給ステーション。The energy supply station according to claim 8, further comprising a secondary heating stage provided between the vaporizer and the mixer to heat the modifier before introducing the modifier into the mixer. 前記化学変換器が改質器を含み、前記出力媒体が水素、水、及び二酸化炭素を含み、前記分離段が、前記出力媒体内の前記水素、水、及び二酸化炭素の少なくとも１つを別々に単離するよう適合されている、請求項１又２に記載のエネルギー供給ステーション。The chemical converter includes a reformer, the output medium includes hydrogen, water, and carbon dioxide, and the separation stage separates at least one of the hydrogen, water, and carbon dioxide in the output medium. The energy supply station according to claim 1, wherein the energy supply station is adapted to be isolated. 前記燃料を、前記改質器内部で起こる中間反応の産出物として水素及び一酸化炭素に転換するのに適した改質剤を、前記改質器に供給するための手段を更に含む、請求項１０に記載のエネルギー供給ステーション。The apparatus further comprises means for supplying a reformer to the reformer, the reformer being suitable for converting the fuel to hydrogen and carbon monoxide as a product of an intermediate reaction occurring within the reformer. An energy supply station according to claim 10. 前記改質剤が空気、水、及び蒸気の何れかである、請求項１１に記載のエネルギー供給ステーション。The energy supply station according to claim 11, wherein the modifier is any of air, water, and steam. 改質剤を前記改質器に導入する前に処理する処理段を更に含む、請求項１０に記載のエネルギー供給ステーション。The energy supply station according to claim 10, further comprising a processing stage for processing a modifier before introducing it into the reformer. 前記処理段が脱イオン装置又は気化器を含む、請求項１３に記載のエネルギー供給ステーション。14. The energy supply station according to claim 13, wherein the processing stage comprises a deionizer or a vaporizer. 前記脱イオン装置が、脱イオン樹脂及び逆浸透の何れかを用いて前記改質剤を処理する、請求項１４に記載のエネルギー供給ステーション。15. The energy supply station of claim 14, wherein the deionizer treats the modifier using either deionized resin or reverse osmosis. 前記化学変換器が少なくとも１つの改質器を含み、前記出力媒体が水素、水、及び二酸化炭素を含み、前記車両インターフェースが水素を前記車両に供給するよう構成されている、請求項１に記載のエネルギー供給ステーション。The method of claim 1, wherein the chemical converter includes at least one reformer, the output medium includes hydrogen, water, and carbon dioxide, and the vehicle interface is configured to supply hydrogen to the vehicle. Energy supply station. 前記化学変換器が少なくとも１つの燃料電池を含み、前記燃料電池が電気を発生する、請求項１又は２に記載のエネルギー供給ステーション。The energy supply station according to claim 1, wherein the chemical converter includes at least one fuel cell, wherein the fuel cell generates electricity. 前記化学変換器が少なくとも１つの燃料電池を含み、前記燃料電池が電気を発生し、前記車両インターフェースが、電気を前記車両と前記ステーションとの間で交換するよう適合されている、請求項１に記載のエネルギー供給ステーション。The method of claim 1, wherein the chemical converter includes at least one fuel cell, wherein the fuel cell generates electricity, and wherein the vehicle interface is adapted to exchange electricity between the vehicle and the station. An energy supply station as described. 前記燃料電池が、固体酸化物燃料電池、溶融炭酸塩燃料電池、リン酸形燃料電池、アルカリ形燃料電池、固体高分子形燃料電池の何れかである、請求項１７に記載のエネルギー供給ステーション。The energy supply station according to claim 17, wherein the fuel cell is any one of a solid oxide fuel cell, a molten carbonate fuel cell, a phosphoric acid fuel cell, an alkaline fuel cell, and a polymer electrolyte fuel cell. 電気を発生するための発電機を更に含む、請求項１又は２に記載のエネルギー供給ステーション。The energy supply station according to claim 1 or 2, further comprising a generator for generating electricity. 前記発電機が、燃料電池、ガスタービン、内燃機関、及びスターリングエンジンアッセンブリの少なくとも１つを含む、請求項２０に記載のエネルギー供給ステーション。21. The energy supply station according to claim 20, wherein said generator comprises at least one of a fuel cell, a gas turbine, an internal combustion engine, and a Stirling engine assembly. 前記発電機が、前記改質器の水素出力を受け取るように配置された燃料電池であって、前記水素を酸化剤の存在下で電気エネルギーに電気化学的に変換する燃料電池を含む、請求項２０に記載のエネルギー供給ステーション。7. The fuel cell of claim 1, wherein the generator comprises a fuel cell arranged to receive the hydrogen output of the reformer, wherein the fuel cell electrochemically converts the hydrogen to electrical energy in the presence of an oxidant. 21. The energy supply station according to 20. 前記発電機が燃料電池であって、該燃料電池が、固体酸化物燃料電池、溶融炭酸塩燃料電池、リン酸形燃料電池、アルカリ形燃料電池、固体高分子形燃料電池の何れかである、請求項２０に記載のエネルギー供給ステーション。The generator is a fuel cell, and the fuel cell is any one of a solid oxide fuel cell, a molten carbonate fuel cell, a phosphoric acid fuel cell, an alkaline fuel cell, and a polymer electrolyte fuel cell. The energy supply station according to claim 20. 前記発電機が、電気を前記車両に供給するため前記車両インターフェースに選択的に結合される、請求項２０に記載のエネルギー供給ステーション。21. The energy supply station according to claim 20, wherein the generator is selectively coupled to the vehicle interface to supply electricity to the vehicle. 前記化学変換器が発生した直流電気を交流電流に変換するインバーターを更に含む、請求項１又は２に記載のエネルギー供給ステーション。3. The energy supply station according to claim 1, further comprising an inverter that converts direct current generated by the chemical converter into alternating current. 4. 前記燃料又は前記出力媒体から硫黄を除去する脱硫ユニットと、
前記出力媒体内の一酸化炭素及び蒸気を二酸化炭素及び水素に転化する低温及び高温シフト反応器のうち少なくとも一方と、
前記出力媒体内に存在する水素を処理する水素処理機と、の内の１つ又は複数を更に含む、請求項１又は２に記載のエネルギー供給ステーション。A desulfurization unit for removing sulfur from the fuel or the output medium;
At least one of a low and high temperature shift reactor for converting carbon monoxide and steam in the output medium to carbon dioxide and hydrogen,
3. The energy supply station according to claim 1, further comprising one or more of a hydrogen processor that processes hydrogen present in the output medium. 4. 前記水素処理機が機械的圧縮機及び電気化学的圧縮機の何れかを含む、請求項２６に記載のエネルギー供給ステーション。27. The energy supply station of claim 26, wherein said hydrotreater comprises one of a mechanical compressor and an electrochemical compressor. 前記電気化学的圧縮機が、リン酸装置、アルカリ装置、及び固体高分子膜装置の何れかを含む、請求項２７に記載のエネルギー供給ステーション。28. The energy supply station of claim 27, wherein said electrochemical compressor comprises one of a phosphoric acid device, an alkaline device, and a solid polymer membrane device. 前記化学変換器の前記出力媒体が蒸気を含み、前記分離段が前記出力媒体からの前記蒸気を凝結させて、前記出力媒体から水素及び二酸化炭素を分離可能な手段を含む、請求項１又は２に記載のエネルギー供給ステーション。The output medium of the chemical converter comprises steam, and the separation stage comprises means capable of condensing the steam from the output medium to separate hydrogen and carbon dioxide from the output medium. An energy supply station according to claim 1. 前記分離段が水素を前記出力媒体から分離する、請求項１又は２に記載のエネルギー供給ステーション。The energy supply station according to claim 1 or 2, wherein the separation stage separates hydrogen from the output medium. 前記分離段が、ＣＯ２の物理吸着、吸着、低温蒸留、高圧液化、膜、酵素、及び分子ふるい式分離技法の何れかによって、前記出力媒体から前記水素を単離する、請求項３０に記載のエネルギー供給ステーション。The separation stage, physical adsorption of CO 2, adsorption, cryogenic distillation, pressure liquefaction, membrane, enzymes, and by any of the molecular sieve type separation techniques to isolate the hydrogen from said output medium, according to claim 30 Energy supply station. 前記分離段が、液体又は固体水素化合物を生成して、そこから水素を単離する１つ又は複数の手段と、前記化学変換器の前記出力媒体を冷却して、そこから水素を分離する手段と、前記化学変換器の前記出力媒体を加圧して、そこから水素を分離する手段と、前記化学変換器の前記出力媒体を薄膜フィルタにかけて、そこから水素を分離する手段との内の１つ又は複数を含む、請求項１又は２に記載のエネルギー供給ステーション。The separation stage producing one or more liquid or solid hydrogen compounds and isolating hydrogen therefrom; and the means for cooling the output medium of the chemical converter and separating hydrogen therefrom. One of: means for pressurizing the output medium of the chemical converter and separating hydrogen therefrom; and means for filtering the output medium of the chemical converter through a membrane filter and separating hydrogen therefrom. The energy supply station according to claim 1 or 2, comprising a plurality. 前記分離段により前記出力媒体から分離された前記水素を貯蔵するための貯蔵ユニットを更に含む、請求項１又は２に記載のエネルギー供給ステーション。The energy supply station according to claim 1 or 2, further comprising a storage unit for storing the hydrogen separated from the output medium by the separation stage. 前記水素を、圧縮ガスの状態、固体状態、水性状態、又は冷却状態で前記貯蔵ユニット内に貯蔵するための手段を更に含む、請求項３３に記載のエネルギー供給ステーション。The energy supply station according to claim 33, further comprising means for storing the hydrogen in a compressed gas state, a solid state, an aqueous state, or a cooled state in the storage unit. 前記水素を、選択した触媒の存在下で水素を放出する化合物ＮａＢＨ４、ＫＢＨ４、及びＬｉＢＨ４のうち少なくとも一つとして、水性状態で前記貯蔵ユニット内に貯蔵するための手段を更に含む、請求項３４に記載のエネルギー供給ステーション。The hydrogen, as at least one of the compounds NaBH 4, KBH 4, and LiBH 4 that releases hydrogen in the presence of the selected catalyst, further comprising means for storing in said storage unit in a aqueous state, wherein Item 34. The energy supply station according to Item 34. １つの蒸気改質器および１つの高温燃料電池を含む２つ以上の化学変換器を更に含み、それぞれの能力は、付加的燃焼加熱を必要とせずに前記燃料電池及び改質器の熱エネルギーのマッチング特性により決定され、前記改質器は吸熱改質反応を行い、前記燃料電池は発熱反応を行い、前記改質器は、前記燃料電池の化学的マッチング必要性よりも大きな能力を備えており、従って、前記改質器が生成した余剰改質燃料を水素生成のために利用可能とする、請求項１又は２に記載のエネルギー供給ステーション。It further includes two or more chemical converters, including one steam reformer and one high temperature fuel cell, each of which is capable of reducing the thermal energy of said fuel cell and reformer without requiring additional combustion heating. Determined by matching characteristics, the reformer performs an endothermic reforming reaction, the fuel cell performs an exothermic reaction, and the reformer has a capacity greater than the chemical matching needs of the fuel cell. The energy supply station according to claim 1 or 2, wherein the surplus reformed fuel generated by the reformer is made available for hydrogen generation. 複数の化学変換器を更に含み、該化学変換器が、前記燃料を水素に改質する改質器と、電気を発生する燃料電池とを含み、電気エネルギーと水素エネルギーの併産比を約２：１とする、請求項１又は２に記載のエネルギー供給ステーション。The fuel cell further includes a plurality of chemical converters, the chemical converter including a reformer for reforming the fuel into hydrogen, and a fuel cell for generating electricity, wherein a co-production ratio of electric energy and hydrogen energy is about 2%. The energy supply station according to claim 1, wherein the energy supply station is set to 1: 1. 複数の化学変換器を更に含み、該化学変換器が、前記燃料を水素に改質する改質器と、電気を発生する燃料電池とを含み、前記ステーションは、前記改質器でより少量の水素を生成して併産効率を低下させる第１状態で動作させるか、或いは前記燃料電池でより少量の電気を発生し、従って、前記改質器の改質処理を維持してＣＯ２排出レベルを低く維持するには、燃焼プロセスから熱エネルギーを必要とする第２状態で動作可能な、請求項１又は２に記載のエネルギー供給ステーション。The fuel cell further includes a plurality of chemical converters, the chemical converter including a reformer for reforming the fuel to hydrogen, and a fuel cell for generating electricity, wherein the station comprises a lower amount of fuel at the reformer. Either operate in the first state to generate hydrogen and reduce co-production efficiency, or generate less electricity in the fuel cell, thus maintaining the reforming process of the reformer to reduce CO2 emission levels 3. The energy supply station according to claim 1 or 2, operable in a second state requiring thermal energy from the combustion process to keep it low. 前記二酸化炭素を処分する前に前記出力媒体内に収集するための収集ユニットを更に含む、請求項２に記載のエネルギー供給ステーション。The energy supply station according to claim 2, further comprising a collection unit for collecting the carbon dioxide in the output medium prior to disposal. 前記貯蔵要素が、ポリマーで裏打ちした複合材料製の貯蔵タンクを含む、請求項２に記載のエネルギー供給ステーション。3. The energy supply station according to claim 2, wherein the storage element comprises a storage tank made of a polymer lined composite material. ステーション内で、炭化水素燃料から水素及び電気を併産するための方法であって、
前記燃料を処理して二酸化炭素を備えた出力媒体を形成することにより、複数の化学変換器を用いて水素及び電気を併産する段階と、
前記出力媒体から化合物を分離する段階と、
供給前に前記水素を貯蔵する段階とを含んだ方法。A method for co-producing hydrogen and electricity from a hydrocarbon fuel in a station, comprising:
Co-producing hydrogen and electricity using a plurality of chemical converters by processing the fuel to form an output medium with carbon dioxide;
Separating a compound from the output medium;
Storing said hydrogen prior to dispensing. 前記炭化水素燃料が、天然ガス、石炭ガス、プロパン、ナフサ、ガソリン、ディーゼル燃料、メタノール、及びバイオガスの何れかを含む、請求項４１に記載の方法。42. The method of claim 41, wherein the hydrocarbon fuel comprises any of natural gas, coal gas, propane, naphtha, gasoline, diesel fuel, methanol, and biogas. 前記燃料を、前記化学変換器の少なくとも１つに導入する前に前処理する段階を更に含む、請求項４１に記載の方法。42. The method of claim 41, further comprising pre-treating the fuel before introducing it to at least one of the chemical converters. 液体改質剤を、前記化学変換器の少なくとも１つに導入する前に加熱及び気化する段階を更に含む、請求項４１に記載の方法。42. The method of claim 41, further comprising heating and vaporizing a liquid modifier before introducing it to at least one of the chemical converters. 前記燃料を、前記化学変換器の少なくとも１つに導入する前に加熱及び蒸発させる段階を更に含む、請求項４１に記載の方法。42. The method of claim 41, further comprising heating and evaporating the fuel before introducing the fuel into at least one of the chemical converters. 液体改質剤を、前記化学変換器に導入する前に気化する段階を更に含み、前記気化器が蒸気ボイラー又は排熱回収装置を含む、請求項４１に記載の方法。42. The method of claim 41, further comprising evaporating a liquid modifier prior to introduction to the chemical converter, wherein the evaporator comprises a steam boiler or a waste heat recovery device. 改質剤を気化し、前記燃料と混合する段階を更に含む、請求項４１に記載の方法。42. The method of claim 41, further comprising vaporizing a reforming agent and mixing with the fuel. 前記改質剤を気化し、前記燃料と混合するための混合機を提供する段階と、前記改質剤を前記混合機に導入前に加熱する段階とを更に含む、請求項４７に記載の方法。50. The method of claim 47, further comprising: providing a mixer for vaporizing the reformer and mixing with the fuel; and heating the reformer prior to introduction to the mixer. . 前記化学変換器の１つ又は複数が改質器であり、そこで生成された前記出力媒体が水素、水、及び二酸化炭素を含み、前記分離する段階が、前記出力媒体内の前記水素、水、及び二酸化炭素の少なくとも１つを別々に単離する段階を含む、請求項４１に記載の方法。One or more of the chemical converters is a reformer, wherein the output medium produced includes hydrogen, water, and carbon dioxide, and wherein the separating comprises removing the hydrogen, water, 42. The method of claim 41, comprising separately isolating at least one of the carbon dioxide and carbon dioxide. 前記化学変換器の１つ又は複数が改質器であり、前記燃料を、前記改質器内部で起こる中間反応の産出物として水素及び一酸化炭素に転換するための改質剤を、前記改質器に供給する段階を更に含む、請求項４１に記載の方法。One or more of the chemical converters is a reformer, and the reformer for converting the fuel to hydrogen and carbon monoxide as a product of an intermediate reaction occurring inside the reformer is provided by the reformer. 42. The method of claim 41, further comprising the step of feeding the genitalia. 前記改質剤が空気、水、及び蒸気の何れかである、請求項４４に記載の方法。The method according to claim 44, wherein the modifier is any of air, water, and steam. 前記改質剤を、改質段を備えた前記改質器に導入する前に処理する段階を更に含む、請求項５０に記載の方法。51. The method of claim 50, further comprising treating the modifier before introducing it to the reformer with a reforming stage. 前記処理段が脱イオン装置又は気化器を含む、請求項５２に記載の方法。53. The method of claim 52, wherein the processing stage comprises a deionizer or a vaporizer. 前記脱イオン装置が、脱イオン樹脂及び逆浸透の何れかを用いて前記改質剤を処理する、請求項５３に記載の方法。54. The method of claim 53, wherein the deionizer treats the modifier with either a deionized resin or reverse osmosis. 前記化学変換器が少なくとも１つの改質器を含み、前記出力媒体が水素、水、及び二酸化炭素を含み、車両インターフェースを介して水素を車両に供給する段階を更に含む、請求項４１に記載の方法。42. The method of claim 41, wherein the chemical converter includes at least one reformer, the output medium includes hydrogen, water, and carbon dioxide, and further comprising supplying hydrogen to the vehicle via a vehicle interface. Method. 前記化学変換器が少なくとも１つの燃料電池を含み、該燃料電池が電気を発生する、請求項４１又は４９に記載の方法。50. The method of claim 41 or 49, wherein the chemical converter includes at least one fuel cell, wherein the fuel cell generates electricity. 前記車両と前記ステーションとの間で電気を交換するよう適合された車両インターフェースを提供する段階を更に含む、請求項５６に記載の方法。57. The method of claim 56, further comprising providing a vehicle interface adapted to exchange electricity between the vehicle and the station. 前記燃料電池が、固体酸化物燃料電池、溶融炭酸塩燃料電池、リン酸形燃料電池、アルカリ形燃料電池、固体高分子形燃料電池の何れかである、請求項５６に記載の方法。57. The method of claim 56, wherein the fuel cell is any of a solid oxide fuel cell, a molten carbonate fuel cell, a phosphoric acid fuel cell, an alkaline fuel cell, and a polymer electrolyte fuel cell. 電気を発生する発電機を提供する段階を更に含む、請求項４１に記載の方法。42. The method of claim 41, further comprising providing a generator to generate electricity. 前記発電機が、燃料電池、ガスタービン、内燃機関、及びスターリングエンジンアッセンブリの少なくとも１つを含む、請求項５９に記載の方法。The method of claim 59, wherein the generator comprises at least one of a fuel cell, a gas turbine, an internal combustion engine, and a Stirling engine assembly. 前記発電機が、前記改質器の水素出力を受け取るように配置された燃料電池であって、前記水素を酸化剤の存在下で電気エネルギーに電気化学的に変換する燃料電池を含む、請求項５９に記載の方法。7. The fuel cell of claim 1, wherein the generator comprises a fuel cell arranged to receive the hydrogen output of the reformer, wherein the fuel cell electrochemically converts the hydrogen to electrical energy in the presence of an oxidant. 59. The method according to 59. 前記発電機が燃料電池であって、該燃料電池が、固体酸化物燃料電池、溶融炭酸塩燃料電池、リン酸形燃料電池、アルカリ形燃料電池、固体高分子形燃料電池の何れかである、請求項５９に記載の方法。The generator is a fuel cell, and the fuel cell is any one of a solid oxide fuel cell, a molten carbonate fuel cell, a phosphoric acid fuel cell, an alkaline fuel cell, and a polymer electrolyte fuel cell. 60. The method according to claim 59. 前記発電機が、電気を車両に供給するため車両インターフェースに選択的に結合される、請求項５９に記載の方法。60. The method of claim 59, wherein the generator is selectively coupled to a vehicle interface to supply electricity to the vehicle. 前記化学変換器が発生した直流電気を交流電流に変換する段階を更に含む、請求項４１に記載の方法。42. The method of claim 41, further comprising converting the direct current generated by the chemical converter to an alternating current. 前記燃料又は前記出力媒体から硫黄を除去する脱硫ユニットと、
前記出力媒体内の一酸化炭素及び蒸気を二酸化炭素及び水素に転化する低温及び高温シフト反応器のうち少なくとも一方と、
前記出力媒体内に存在する水素を処理する水素処理機と、の内の１つ又は複数を更に含む、請求項４１に記載の方法。A desulfurization unit for removing sulfur from the fuel or the output medium;
At least one of a low and high temperature shift reactor for converting carbon monoxide and steam in the output medium to carbon dioxide and hydrogen,
42. The method of claim 41, further comprising one or more of: a hydrogen processor for processing hydrogen present in the output medium. 前記水素処理機が機械的圧縮機及び電気化学的圧縮機の何れかを含む、請求項６５に記載の方法。66. The method of claim 65, wherein said hydrotreater comprises any of a mechanical compressor and an electrochemical compressor. 前記電気化学的圧縮機が、リン酸装置、アルカリ装置、及び固体高分子膜装置の何れかを含む、請求項６６に記載の方法。67. The method of claim 66, wherein the electrochemical compressor comprises one of a phosphoric acid device, an alkaline device, and a solid polymer membrane device. 前記化学変換器の前記出力媒体が蒸気を含み、前記の分離する段階が、前記出力媒体からの前記蒸気を凝結させて、前記出力媒体から水素及び二酸化炭素を分離可能とする段階を含む、請求項４１に記載の方法。The output medium of the chemical converter comprises steam, and the separating comprises condensing the steam from the output medium to enable separation of hydrogen and carbon dioxide from the output medium. Item 42. The method according to Item 41. 前記の分離する段階が、前記出力媒体から水素を分離する段階を含む、請求項４１に記載の方法。42. The method of claim 41, wherein said separating comprises separating hydrogen from said output medium. ＣＯ２の物理吸着、吸着、低温蒸留、高圧液化、膜、酵素、及び分子ふるい式分離技法の何れかによって、前記出力媒体から前記水素を単離する段階を更に含む、請求項６９に記載の方法。Physical adsorption of CO 2, adsorption, cryogenic distillation, pressure liquefaction, membrane, enzymes, and by any of the molecular sieve type separation technique, further comprising the step of isolating the hydrogen from the output medium, according to claim 69 Method. 前記の分離する段階が分離段を用いて実行され、該分離段が、液体又は固体水素化合物を生成して、そこから水素を単離する１つ又は複数の手段と、前記化学変換器の前記出力媒体を冷却して、そこから水素を分離する手段と、前記化学変換器の前記出力媒体を加圧して、そこから水素を分離する手段と、前記化学変換器の前記出力媒体を薄膜フィルタにかけて、そこから水素を分離する手段との内の１つ又は複数を含む、請求項４１に記載の方法。The step of separating is performed using a separation stage, the separation stage producing one or more liquid or solid hydrides and isolating hydrogen therefrom, and the separation of the chemical converter. Means for cooling the output medium and separating hydrogen therefrom; means for pressurizing the output medium of the chemical converter to separate hydrogen therefrom; and applying a thin film filter to the output medium of the chemical converter. 42. The method of claim 41, comprising one or more of: a means for separating hydrogen therefrom. 前記出力媒体から分離された水素を貯蔵する段階を更に含む、請求項４１に記載の方法。42. The method of claim 41, further comprising storing hydrogen separated from the output medium. 前記出力媒体から分離された前記水素を、圧縮ガスの状態、固体状態、水性状態、又は冷却状態で貯蔵ユニット内に貯蔵する段階を更に含む、請求項４１に記載の方法。42. The method of claim 41, further comprising storing the hydrogen separated from the output medium in a compressed gas, solid, aqueous, or cooled state in a storage unit. 前記水素を、選択した触媒の存在下で水素を放出する化合物ＮａＢＨ４、ＫＢＨ４、及びＬｉＢＨ４のうち少なくとも一つとして、水性状態で前記貯蔵ユニット内に貯蔵する段階を更に含む、請求項７３に記載の方法。The hydrogen, as at least one of the compounds NaBH 4, KBH 4, and LiBH 4 that releases hydrogen in the presence of the selected catalyst, further comprising the step of storing in said storage unit in a aqueous state, claim 73 The method described in. 前記化学変換器が１つの蒸気改質器および１つの高温燃料電池を含み、前記燃料電池及び前記改質器の能力を、付加的燃焼加熱を必要とせずに前記燃料電池及び改質器の熱エネルギーのマッチング特性により決定する段階を更に含み、前記改質器が吸熱改質反応を行い、前記燃料電池が発熱反応を行い、前記改質器は、前記燃料電池の化学的マッチング必要性よりも大きな能力を備えており、従って、前記改質器が生成した余剰改質燃料を水素生成のために利用可能とする、請求項４１に記載の方法。The chemical converter includes one steam reformer and one high-temperature fuel cell, and the capacity of the fuel cell and the reformer can be increased without the need for additional combustion heating. Determining the energy-matching characteristics, wherein the reformer performs an endothermic reforming reaction, the fuel cell performs an exothermic reaction, and the reformer performs a chemical matching of the fuel cell more than necessary. 42. The method of claim 41, comprising a large capacity, thus making excess reformed fuel produced by the reformer available for hydrogen production. 前記化学変換器が前記燃料を水素に改質する改質器と、電気を発生する燃料電池とを含み、電気エネルギーと水素エネルギーの併産比が約２：１である、請求項４１に記載の方法。42. The chemical converter of claim 41, wherein the chemical converter includes a reformer for reforming the fuel to hydrogen and a fuel cell for generating electricity, wherein a co-production ratio of electric energy and hydrogen energy is about 2: 1. the method of. 前記化学変換器が、前記燃料を水素に改質する改質器と、前記ステーション内に配置された電気を発生する燃料電池とを含み、前記ステーションは、前記改質器でより少量の水素を生成して併産効率を低下させる第１状態で動作させるか、或いは前記燃料電池でより少量の電気を発生し、従って、前記改質器の改質処理を維持してＣＯ２排出レベルを低く維持するには、燃焼プロセスから熱エネルギーを必要とする第２状態で動作可能な、請求項４１に記載の方法。The chemical converter includes a reformer for reforming the fuel to hydrogen, and a fuel cell for generating electricity disposed in the station, wherein the station produces a smaller amount of hydrogen at the reformer. Operate in the first state to generate and reduce co-production efficiency, or generate less electricity in the fuel cell, thus maintaining the reforming process of the reformer to keep the CO2 emission level low 42. The method of claim 41, wherein the method is operable in a second state requiring heat energy from a combustion process. 前記二酸化炭素を処分する前に収集する段階を更に含む、請求項４１に記載の方法。42. The method of claim 41, further comprising collecting the carbon dioxide prior to disposal. 前記の貯蔵する段階が、水素をポリマーで裏打ちした複合材料製の貯蔵タンクに貯蔵する段階を含む、請求項４１に記載の方法。42. The method of claim 41, wherein said storing comprises storing hydrogen in a polymer-lined composite storage tank.
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