KR101138450B1 - 연료 처리장치의 냉매 시스템 - Google Patents

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Abstract

연료 처리장치에 사용하기 위한 냉매 하위시스템 및 이의 운영 방법이 개시되어 있다. 첫 번째 측면에 따르면, 상기 냉매 하위시스템은 처리장치 반응기에 공급되는 공급물과 분리되어 있고 상기 처리장치 반응기를 통해 냉매를 순환할 수 있다. 두 번째 측면에 따르면, 상기 연료 처리장치의 구성 요소는 캐비닛 내에 수용되어 있고, 상기 냉매 하위시스템은 처리장치 반응기 및 캐비닛의 내부를 모두 냉각할 수 있다. 다양한 변형에 있어서, 상기 연료 처리장치는 연료전지 동력 플랜트용 연료를 개질하기 위해 사용할 수 있으며 및/또는 관련되지 않은 기계 시스템의 온도 조절에 사용할 수 있다.

Description

연료 처리장치의 냉매 시스템{COOLANT SYSTEM FOR FUEL PROCESSOR}
본 발명은 연료전지 동력 플랜트에 관한 것으로 보다 상세하게는, 복합 연료전지 동력 플랜트용 냉매 시스템에 관한 것이다.
연료전지 기술은 화석 연료의 연소를 사용하는 기존의 에너지원에 대한 대체 에너지원이다. 일반적으로 연료 전지는 연료와 산소로부터 전기, 물 및 열을 생성한다. 보다 상세하게는, 연료전지는 화학적 산화-환원 반응으로부터 전기를 제공하며, 청정성 및 효율성 측면에서 다른 형태의 동력 생성 방법에 비하여 현저한 이점을 갖는다. 일반적으로, 연료전지는 수소를 연로로 사용하고, 산소를 산화제로 사용한다. 동력 생성은 반응물의 소비율에 비례한다.
연료전지의 광범위한 사용을 방해하는 심각한 단점으로는 수소 기반시설이 널리 분포되어 있지 못하다는 것이다. 수소는 비교적 낮은 부피 에너지 밀도를 가지고 있어서 현재 대부분의 동력 생성 시스템에 사용되고 있는 탄화수소 연료보다 저장 및 수송에 있어 보다 어려운 점이 있다. 이와 같은 어려움을 극복하기 위한 한 가지 방법으로는 탄화수소를 연료전지의 원료로 사용할 수 있는 수소 풍부 가스 스트림으로 전환하는 "연료 처리장치(fuel processors)" 또는 "개질장치(reformers)"를 사용하는 것이다. 천연 가스, LPG, 가솔린 및 디젤과 같은 탄화수소 계열의 연료는 대부분의 연료전지에 연료로 사용되기 위하여 전환(conversion)을 필요로 한다. 현재의 기술은 여러 번의 정화 공정을 수반하는 초기 전환 공정과 결합된 다단계 공정을 사용한다. 상기 초기 공정은 대부분 증기 개질반응( steam reforming; "SR"), 자열 개질반응(autothermal reforming; "ATR"), 촉매적 부분 산화반응(catalytic partial oxidation; "CPOX") 또는 비-촉매적 부분 산화반응(non-catalytic partial oxidation; "POX")이 있다. 상기 정화 공정은 일반적으로 탈황, 고온 물-가스 전환, 저온 물-가스 전환, 선택적 CO 산화 또는 선택적 CO 메탄화 반응의 조합으로 이루어져 있다. 선택적인 공정으로는 수소 선택적 막 반응기 및 필터를 포함한다.
따라서, 다양한 종류의 연료가 사용될 수 있으며 이들 중 일부는 화석 연료와 혼성화되지만 이상적인 연료는 수소이다. 만일 연료가 예를 들어, 수소인 경우 완전한 연소가 가능해지고, 열이 분해 및/또는 소비되고 전기가 소비된 후 실질적인 물질로서 오직 물만 남게 된다. 가장 용이하게 사용가능한 연료들(예를 들어, 천연 가스, 프로판 및 가솔린) 및 심지어 잘 사용되지 않는 연료들(예를 들어, 메탄올 및 에탄올)은 그들의 분자 구조 내에 수소를 포함한다. 그러므로, 일부의 연료 전지 이행은 특정 연료를 연료전지에 사용되는 비교적 순수한 수소 스트림을 생성하는 "연료 처리장치"를 사용한다.
양성자 교환 막 연료전지("PEMFC")로도 알려진 일반적인 고분자 전해질 연료전지("PEFC")는 일반적으로 탄화수소 개질, 물-가스 전환 및 산화 반응을 위한 반응 섹션으로 이루어져 있다. 상기 반응은 고온에서 수행되며 열 생성, 열 소비 또는 일정한 온도 변이의 조합이다. 따라서, 열 조절은 처리장치의 정확한 운영에 있어서 중요하다. 냉각 반응 공급물은 산물이 냉각되는 동안 반응물을 예열하는데 사용될 수 있으므로 처리장치 내에 존재하는 열은 조절된다. 기존의 냉각 하위시스템이 가지고 있는 한 가지 어려움은 반응기 냉각과 반응기 공급물 및 산물 간의 온도가 의존적이라는 것이다. 연료전지 동력 플랜트 즉, 연료전지 및 그 연료 처리장치의 또 다른 문제점은 하나의 캐비닛 내에 수용되어 있다는 것이다. 이는 추가적인 열 처리 문제를 유발한다. 이러한 문제점에 대한 기존의 접근들은 분리된 캐비닛 냉각기를 사용하는 것이다. 한편, 상기 분리된 캐비닛 냉각기는 대체적으로 동력 플랜트의 동력 및 비용 효율성에 불리한 영향을 준다.
본 발명은 상술한 하나 또는 모든 문제점들을 해결하거나 또는 최소한 감소시키는 것과 관련이 있다.
발명의 요약
연료 처리장치에 사용되는 냉매 하위시스템 및 이의 운영 방법이 개시되어 있다. 본 발명의 일면에 따르면, 상기 냉매 하위시스템은 처리장치 반응기로 공급 되는 공급물로부터 분리되어 있으며 처리장치 반응기를 통해 냉매를 순환시킬 수 있다. 본 발명의 두 번째 측면에 따르면, 상기 연료 처리장치의 구성 요소는 하나의 캐비닛 내에 수용되어 있으며 상기 냉매 하위시스템은 처리장치 반응기 및 캐비닛의 내부를 모두 냉각할 수 있다.
본 발명은 다음의 도면과 관련되어 있는 하기에 기술된 설명을 참고함으로써 이해될 수 있으며, 여기에서 유사한 참조번호는 유사한 요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따라 구성되고 운영되는 연료 처리장치를 개념적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 연료 처리장치에 대한 하나의 구체적인 실시예를 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 냉매 하위시스템의 하나의 구체적인 실행을 도시한 것이다.
도 4는 도 2에서 처음으로 나타낸 연료 처리장치의 자열 개질장치의 개질 공정을 그래프로 도시한 것이다.
도 5는 도 2의 연료 처리장치에 의해 생성된 수소 가스 스트림에 의해 연료가 공급된 복합 연료전지 동력 플랜트를 개념적으로 도시한 것이다.
도 6A 및 도 6B는 본 발명의 하나의 구체적인 실시예의 실행에 사용될 수 있는 컴퓨터 장치를 개념적으로 도시한 것이다.
도 7은 도 5의 동력 플랜트의 연료 처리장치와 연료전지 사이의 추가적인 인터페이스를 개념적으로 도시한 것이다.
본 발명은 다양한 변형 및 대체 형태로 변형될 수 있지만, 도면은 실시예를 통해 명세서에 구체적으로 기술된 특정 구현예를 나타내고 있다. 그러나, 특정 실시예에 기술된 내용은 본 발명을 개시된 특정한 형태로 한정하려는 의도는 아미며, 이와 반대로, 청구범위에서 정의된 본 발명의 사상 및 범위 내에 가능한 모든 변형, 등가물 및 대체물들을 포함하려는 의도로 이해되어야 한다.
본 발명의 실시예를 하기에 기술한다. 명확성에 중점을 두었기 때문에, 실질적인 실행에 대한 모든 특징사항들을 본 명세서에 모두 기술한 것은 아니다. 어떠한, 이와 같은 실질적인 구현예를 개발하는데 있어서, 하나의 실행으로부터 또 다른 하나의 실행까지 다양할 수 있는 시스템 관련 및 사업 관련 제약들과의 순응과 같은 개발자의 특정 목적을 달성하도록 수많은 실행 특이적 결정들이 결정되어져야 한다는 것은 당연할 것이다. 또한, 이와 같은 개발 노력은 이것이 복잡하고 시간이 소요되는 것일지라도 본 명세서에 개시된 이익을 갖는 당업자에게는 정해진 착수일 것으로 사료된다.
도 1은 본 발명에 따라 구성된 연료 처리장치(100)를 개념적으로 도시한 것이다. 상기 연료 처리장치(100)는 냉매 하위시스템(102), 공급물(104) 및 수소(또는 수소 풍부) 가스 스트림(108)를 생성하는 처리장치 반응기(106)를 포함한다. 본 발명의 하나의 측면에서, 냉매 하위시스템(102)은 공급물(104)로부터 분리되고 처리장치 반응기(106)를 통해 냉매(110)가 순환되도록 한다. 상기 냉매(110)는 공지된 모든 종류의 적합한 냉매일 수 있으며, 예를 들면, 물, 글리콜, 오일, 알코올 등일 수 있다. 본 발명의 두 번째 측면에서, 연료 처리장치(100)의 구성 요소는 하나의 캐비닛(112) 내에 수용되며, 상기 냉매 하위시스템(102)은 처리장치 반응기 106 및 캐비닛(112)의 내부를 모두 냉각할 수 있다.
도 2는 도 1의 연료 처리장치 100의 구체적인 하나의 실시예(200)를 개념적으로 도시한 것이다. 적절한 부분에서 일반적으로 열 교환 루프를 포함하는 상기 연료 처리장치(200)는 냉매 하위시스템(102)을 통해 냉매 저장소 또는 저장기에 저장된 냉매(110)를 펌핑한다. 실시예에서, 상기 냉매(110)는 물이다. 보다 구체적으로, 펌프(204)는 처리장치 반응기(106) 및 냉각기(206)를 통해 저장기(202)로부터 냉매(110)를 퍼올려서 저장기(202)로 돌려보낸다. 또한, 실시예에서 온도 조절된 냉매(100)는 처리장치 반응기(106) 및 냉각기(118) 사이의 하나 이상의 외부 유저(208)로 공급되고 리턴된다. 상기 "외부 유저"(208)는 연료 처리장치(200)와 관련되지 않은 기계 시스템 또는 관련된 동력 플랜트를 포함한다. 예를 들면, 상기 연료 처리장치(200)는 빌딩용 동력 플랜트에 동력을 공급할 수 있으며 이 경우 외부 유저(208)는 빌딩용 공기 조절기/가열 기계 시스템일 수 있다.
실시예에서 처리장치 반응기(106)는 개질단(210a), 탈황단(210b), 전환단(210c), 불활성단(210d) 및 선택적 산화단(210e)을 포함하는 몇몇의 단을 포함한다. 상기 개질단(210a)은 자열 개질장치("ATR")이고 공지된 모든 종류의 적합한 개질장치를 사용할 수 있다. 변형된 실시예는 의도하는 최종 용도에 의해 부과된 설계 제한에 따라 예시된 것에 추가하여 또는 예시된 것과 다른 단을 사용할 수 있다.
실시예에서, 냉매 하위시스템(102)은 냉매를 다수의 브랜치(226a-226d) 중 개별적인 하나를 통해 단(210b-210e)으로 독립적으로 순환시킨다. 각각의 브랜치 (226a-226d)는 온도 제어 유닛(228a-228e)을 포함한다. 각각의 온도 제어 유닛 (228a-228d)은 개별적인 단(210b-210e) 및 작동기(230a-230d) 내의 온도를 감지하는 온도 센서 Si를 포함한다. 각각의 작동기(230a-230d)는 각각의 단(210b-210e)에서 감지된 온도에 반응하여 각각의 브랜치(226a-226d)를 통한 냉매(110)의 흐름을 감속하기 위해 운영된다.
도 3은 실시예의 냉매 하위시스템(102)의 냉각기(206)의 구체적인 실행을 기재한 것이다. 도 2 및 도 3에 따르면, 냉매(110)는 외부 물 공급장치(302)(도 3에 나타냄)로부터 저장기(202)로 배출되고 펌프(204)에 의해 순환된다. 상기 펌프(204)는 공급물 DES, 전환(SHIFT), 불활성(INERT) 및 PROX(도 3에 나타냄)에 포함된 냉매(110)를 처리장치 반응기(106) 및 그것과 관련된 하위시스템의 여러 부분으로 라인(212-215)을 통해 순환시킨다. 처리장치 반응기(106)로 이전에 순환된 냉매(110)는 공급물 RETURN(도 3에 나타냄)에 포함되어 라인(218)을 통해 리턴된다. 냉매 하위시스템(102)은 공급물(104)과 분리되어 있고 처리장치 반응기(106)를 통해 냉매(110)를 순환시킬 수 있다.
처리장치 반응기(106) 구성요소에 의해 냉매(110)로 교환된 열은 냉각기(206)를 통해 주위 환경으로 배출된다. 실시예에서 상기 냉각기(206)는 2개의 열 교환기(304)와 다수의 팬(306)을 포함한다. 상기 팬(306)은 열 교환기(304)를 통해 열 교환을 촉진한다. 열 교환기(304) 및 팬(306)의 수는 본 발명의 실시를 위한 요소가 아니며 변형된 실시예에서 예를 들어 하나 또는 세 개의 열 교환기(304) 및 팬(306)이 사용될 수 있음을 주의하라. 또한, 상기 팬(306)은 캐비닛(112)(도 1에 나타냄)의 내부로부터 캐비닛(112)의 외부로 공기를 순환시킨다. 즉, 상기 팬은 가열된 공기를 외부환경으로 순환시킴으로써 캐비닛(112)의 내부를 냉각한다. 따라서, 냉매 하위시스템(102)은 처리장치 반응기(106)와 캐비닛(112)의 내부를 동시에 냉각할 수 있다.
또한, 실시예의 상기 냉매 하위시스템(102)은 연료 처리장치(200)의 다른 부분 또는 심지어 연료 처리장치(200)의 외부의 시스템에 대한 가열 및/또는 냉각을 제공할 수 있다. 이전에 기재한 바와 같이, 상기 연료 처리장치(200)는 도 2에 나타낸 바와 같이 외부 유저(208)의 온도 조절을 제공할 수 있다. 이러한 기능은 하나의 배출구(222)와 주입구(224)를 포함하는 연결장치(220)를 통해 제공된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 냉매 하위시스템(102)은 라인(308), (310) 및 공급물(L1), (L2)를 통해 연료 처리장치(102)의 다른 부분에 대한 냉각을 제공할 수 있다. 상기 라인(308), (310)은 저장소(211)로부터 냉매(110) 즉, 냉각된 냉매를 순환시킨다. 또한, 라인(308), (310)을 통한 냉매(110)의 흐름은 펌프(204)의 운영을 통한 거시적 감지(gross sense)뿐 만 아니라 밸브(312), (314)를 통한 미시적 감지(finer sense)로도 조절될 수 있다.
운영에 있어서, 처리장치 반응기(106)는 공급물(104)을 수소, 또는 수소 풍부, 가스 스트림(108) 및 물과 같은 방출 부산물로 개질시킨다. 실시예에서 상기 공급물(104)은 연료, 공기 및 산화장치(미도시) 유래의 물 혼합물을 이송한다. 처리장치 반응기(106)의 운영으로 인해 유출되는 물 부산물(미도시)은 냉매(110)로서 냉매 하위시스템 쪽으로 역순환되거나 또는 연료 처리장치(200)로부터 배출될 수 있다. 도 4는 본 발명의 실시예에 포함된 공정 단계를 도시화한 일반적인 공정 흐름도를 나타낸 것이다. 도 4와 관련된 다음의 설명은 발명의 명칭이 "수소가 풍부한 가스 생산용 컴팩트 연료 처리장치"로서 커티스 등에 의해 발명되고 2001년 12월 5일 출원되어 2002년 7월 18일자로 공개된(공개번호 제2002/0094310 A1) 미합중국 특허 제10/006,963호로부터 개조된다.
당업자는 처리장치 반응기(106)를 통한 반응물의 흐름에 있어서 일정량의 진행 순서가 필요하다는 것을 인식할 것이다. 연료 처리장치(200) 공급물(104)은 탄화수소 연료, 산소 및 물 혼합물을 포함한다. 상기 산소는 공기, 농축 공기 또는 실질적으로 순수한 산소의 형태일 수 있다. 상기 물은 액체 또는 증기로서 도입될 수 있다. 원료 성분의 조성물 백분율은 하기에 논의된 것과 같이 목적으로 하는 운영 조건에 의해 결정된다. 본 발명으로부터 유래 된 상기 연료 처리장치 유출 스트림은 수소 및 이산화탄소를 포함하며 약간의 물, 비전환된 탄화수소, 일산화탄소, 불순물(예를 들어, 황화수소 및 암모니아) 및 불활성 성분(특히 공기가 공급물 스트림의 성분인 경우 예를 들면, 질소 및 아르곤)도 포함한다.
일 실시예에서 공정 단계 A는 부분적인 산화(하기 화학식 I) 및 선택적인 스트림 개질(하기 화학식 Ⅱ)의 2가지 반응이 일어나는 자열 개질 공정이며 공급물 스트림(104)을 수소 및 일산화탄소를 함유한 합성 가스로 전환하도록 한다. 반응식 I 및 Ⅱ는 메탄이 탄화수소로 사용된 경우의 예시적인 반응 구조식이다.
CH4 + 1/2O2 --> 2H2 + CO (I)
CH4 + H2O --> 3H2 + CO (Ⅱ)
공급물(104)은 산화장치(미도시)로부터 처리장치 반응기(106)에 의해 회수된다. 공급물 스트림에서 고농도의 산소는 부분적인 산화를 선호하는 반면 고농도의 수증기는 스트림 개질을 선호한다. 따라서, 산소 대 탄화수소 및 물 대 탄화수소의 비율은 운영 온도 및 수소 수율에 영향을 주는 특징적인 파라미터이다.
자열 개질 단계 A의 운영 온도는 공급물 조건 및 촉매제에 따라 약 550℃ 내지 약 900℃의 범위 일 수 있다. 비율, 온도 및 공급물 조건은 본 발명의 제어 시스템에 의해 조절되는 모든 파라미터의 예시이다. 실시예에서는 스트림 개질 촉매의 존재 또는 부재와 함께 개질단(210a)에서 부분적인 산화 촉매의 촉매단을 사용한다.
공정 단계 B는 공정 단계 C(하기에 기재됨)를 위한 합성 가스 유출물의 온도를 준비하기 위해서 약 200℃ 내지 약 600℃, 바람직하게는 약 375℃ 내지 약 425℃가 되도록 공정 단계 A로부터 유래된 합성 가스 스트림의 냉각을 위한 냉각 단계(미도시)이다. 상기 냉각은 디자인 설계와 적합한 냉매를 이용한 가스 스트림의 열 함유량의 회복/순환을 필요로 하는지에 따라 열 소멸자(heat sinks), 열 파이프(heat pipes) 또는 열 교환기를 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들면, 공정 단계 B의 냉매로는 냉매 하위시스템(102)의 냉매(110)를 사용할 수 있다.
공정 단계 C는 산화아연(ZnO)을 황화 수소 흡수제로 사용하여 탈황반응 단계 (210b)를 수행하는 정제 단계이다. 탄화수소 스트림의 주요 불순물은 황이며 이는 자열 개질 단계 A에 의해 황화수소로 전환된다. 공정 단계 C에서 사용된 공정 코어(processing core)는 산화아연 및/또는 황화수소를 흡수 및 전환할 수 있는 다른 물질을 포함하는 것이 바람직하며 지지제(예를 들어, 모놀리스, 압출성형체 및 펠렛 등)를 포함할 수 있다. 탈황반응은 다음의 반응식 Ⅲ에 따라 황화수소를 물로 전환함으로써 수행된다.
H2S + ZnO →H2O + ZnS (Ⅲ)
상기 반응은 약 300℃ 내지 약 500℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 약 375℃ 내지 약 425℃에서 수행될 수 있다.
도 4에 의하면, 유출 스트림은 물 하위시스템(미도시)으로부터 회수된 물을 선택적으로 가스 스트림에 첨가하는 모듈(미도시) 내에서 수행되는 혼합 단계 D로 이송된다. 물의 첨가는 물이 증발됨으로써 반응물 스트림의 온도를 저하시키고 공정 단계 E(하기에 기재됨)의 물 가스 전환반응을 위한 추가의 물을 공급한다. 수증기 및 다른 유출 스트림 성분들은 세라믹 비드 또는 물의 기화에 효과적으로 혼합 및/또는 어시스트하는 유사한 다른 물질과 같은 내부 물질의 공정 코어(processing core)를 통과하는 것에 의해 혼합된다. 선택적으로, 어떠한 추가적인 물이 공급물과 함께 도입될 수 있으며, 상기 혼합 단계는 CO 산화 단계 G(하기에 기재됨)에서 산화제 가스의 보다 나은 혼합을 제공하기 위해 재배치될 수 있다. 또한, 온도는 본 발명의 제어 시스템에 의해 조절된다.
전환 단계(210c)에서 수행되는 공정 단계 E는 반응식 Ⅳ에 따라 일산화탄소를 이산화탄소로 전환하는 물 기체 전환 반응이다.
H2O + CO →H2 + CO2(Ⅳ)
일산화탄소의 농도는 연료전지에 의해 허용될 수 있는 수준보다 낮은 것이 바람직하며, 일반적으로는 50 ppm 미만이다. 일반적으로, 상기 물 기체 전환 반응은 사용되는 촉매에 따라 150℃ 내지 600℃의 온도에서 일어날 수 있다. 상기와 같은 조건하에서, 가스 스트림에 존재하는 대부분의 일산화탄소는 상기 단계에서 전환된다. 상기 온도 및 농도는 본 발명의 제어 시스템에 의해 조절되는 추가의 파라미터이다.
도 4에 있어서, 비활성단(210d)에서 수행되는 공정 단계 F는 냉각 단계이다. 공정 단계 F는 가스 스트림의 온도를 감소시켜 바람직하게는 약 90℃ 내지 약 150℃ 범위의 온도를 가지는 유출물을 생산한다. 또한, 공기 하위시스템(미도시)으로부터 유래 된 산소는 단계 F의 공정에 첨가될 수 있다. 상기 산소는 하기에 기재된 공정 단계 G의 반응에 의해 소비된다.
선택적인 산화단(210e)에서 수행되는 공정 단계 G는 유출 스트림에 잔류해 있는 일산화탄소의 대부분을 이산화탄소로 전환하는 산화 단계이다. 상기 공정은 일산화탄소의 산화를 위한 촉매의 존재하에 수행된다. 공정 단계 G에서는 2가지 반응이 일어난다: 목적으로 하는 일산화탄소(반응식 V)의 산화 및 목적으로 하지 않는 수소(반응식 Ⅵ)의 산화:
CO + 1/2O2 →CO2 (Ⅴ)
H2 + 1/2O2 →H2O (Ⅵ)
일산화탄소의 선택적인 산화는 낮은 온도에 의해 촉진된다. 두 반응이 열을 생산하기 때문에 공정 내에 배치된 냉각 코일과 같은 냉각 요소를 선택적으로 포함하는 것이 장점이 될 수 있다. 상기 공정의 조작 온도는 약 90℃ 내지 약 150℃의 범위로 유지하는 것이 바람직하다. 공정 단계 G는 일산화탄소 수준을 연료전지에 사용하기 위한 적합한 수준으로 바람직하게는 50 ppm 미만으로 감소시킨다.
연료 처리장치에서 배출되는 유출물(108)은 이산화탄소와 물, 불활성 성분(예를 들어, 질소, 아르곤) 및 탄화수소 잔여물 등과 같은 다른 성분을 함유한 수소 풍부 가스이다. 생산된 가스는 연료전지의 공급물로 사용되거나 또는 수소 풍부 공급물 스트림이 요구되는 다른 용도로 사용될 수 있다. 선택적으로, 생산된 가스는 추가의 공정 예를 들면, 이산화탄소, 물 또는 다른 성분을 제거하기 위해 이송될 수 있다.
상술한 각각의 공정 단계 A-G는 특정한 온도 범위에서 일어난다. 정확한 온도 범위는 본 발명의 실시를 위한 요소는 아니다. 또한, 단계의 특징 및 순서는 주어진 적용을 위한 공급물(104)의 투입 및 가스 스트림(108)의 생산에 따라 수행된다. 따라서, 상기 정확한 온도 범위는 특별히 디자인된 제한의 수행에 따라 조정될 것이다.
도 2 및 도 3으로 돌아가서, 냉매 하위시스템(102)은 제시된 실시예에 존재하는 것은 무엇이든지 공정 단계 A-F를 위한 온도의 획득을 돕기 위하여 사용된다. 각각의 단(210b-210e)은 냉매 하위시스템(102)의 각 브렌치(branch)(226a-226d)에 의해 냉각된다. 각각의 온도 조절 유닛(228a-228d)의 온도 센서 Si는 개개의 단(210b-210e) 내의 온도를 감지한다. 만일 각각의 단(210b-210e) 내의 온도가 각각의 공정 단계 A-G를 위해 요구되는 온도 범위 경계 이상에 근접하거나 초과하게 되면, 상기 각각의 온도 조절 유닛(228a-228d)은 냉매(110)의 흐름을 증가시키기 위하여 각각의 작동기(230a-230d)를 작동시킨다. 만일 각각의 단계(210b-210e) 내의 온도가 각각의 공정 단계 A-G를 위해 요구되는 온도 범위 경계 이하에 근접하거나 미만이 되면, 상기 각각의 온도 조절 유닛(228a-228d)은 냉매(110)의 흐름을 감소시키기 위하여 각각의 작동기(230a-230d)를 정지시킨다.
온도 조절 유닛(228a-228d)이 각각의 단(210b-210e) 내의 온도를 조절할 때, 냉매(110)는 냉각기(206)를 통해 순환한다. 단(210b-210e)으로부터 교환된 열은 대기로 배출된다. 상술한 바와 같이, 이것은 팬(306)에 의해 열 교환기(304)를 가로질러 송풍함으로써 수행된다. 또한, 열 교환기(304)를 가로질러 송풍하는 것은 캐비닛(112)으로부터 가열된 공기를 캐비닛(112)의 외부로 제거한다. 그러므로, 캐비닛(112)의 내부는 냉매 하위시스템(102)이 단(210a-210e)에 존재하는 공정 단계 A-F의 온도를 조절하고 있을 때 냉각된다.
당업자가 이해할 수 있는 것처럼, 도 1의 연료 처리장치(100)는 도시하지 않은 추가의 구성성분을 가질 것이다. 또한, 당업자가 이해할 수 있는 것처럼 연료 처리장치(100)는 각기 다른 다양한 상황에 사용될 수 있다. 도 5는 수소 가스 스트림(108)을 생성하여 연료전지(502)에 동력을 공급하는 연료전지 동력 플랜트(500) 내에 위치한 처리장치 반응기("PR")(106)를 개념적으로 도시한 것이다. 상기 동력 플랜트(500)는 "복합(integrated)" 동력 플랜트이다. 즉, 연료 처리장치(102) 및 연료전지(504)의 작동은 상호의존적이다. 상기 연료 처리장치(102) 및 연료전지(504)는 모두 캐비닛(112) 내에 수용되어 있다. 상기 연료전지(504)는 양성자 교환 막 연료전지("PEMFC")로도 알려진 고분자 전해질 연료전지("PEFC")인 것이 바람직하다. 한편, 다른 종류의 연료전지도 사용할 수 있다. 본 발명의 모든 관점은 복합 동력 플랜트와 같은 실시예에 한정되지는 않는다. 따라서, 일부 실시예는 비복합 동력 플랜트를 사용할 수 있다.
도 5에 도시된 실시예에 있어서, 연료 처리장치(200)는 몇 개의 모듈의 물리적 하위시스템을 포함하는 것이 더욱 바람직하다:
즉, 연료 처리장치(100)에 투입된 연료를 연료전지용(502) 가스(108)로 개질하는 산화-환원 반응을 수행하는 자열 개질장치("ATR)인 처리장치 반응기(106);
물, 연료 및 공기를 예열하여 공급물(104)로서 처리장치 반응기(106)로 이송된 연료 혼합물을 생성하며 실시예에서는 양극 테일가스 산화장치("ATO")인 산화장치(506);
처리장치 반응기(106)에 이송된 공급물(104)과 혼합하기 위해 투입된 연료(실시예에서 천연가스)를 산화장치(506)에 이송하는 연료 하위시스템(508);
처리장치 반응기(106)에 이송된 공급물(104)과 혼합하기 위해 물을 ATO(206)으로 이송하는 물 하위시스템(510);
처리장치 반응기(106)에 이송된 공급물(104)과 혼합하기 위해 공기를 ATO (206)으로 이송하는 공기 하위시스템(512); 및
상술한 방법에 따른 처리장치 반응기(106)의 운영에 있어서 온도를 조절하는 냉매 하위시스템(102).
또한, 동력 플랜트(500)는 총괄적으로 동력 플랜트(500)의 운영을 조절하는 제어 시스템(514)을 포함한다. 상기 제어 시스템(514)에 의해 실행된 하나의 태스크는 상술한 온도 조절 유닛(228a-228d)을 이용한 처리장치 반응기(106)의 공정을 위한 온도 조절이다.
제어 시스템(514)의 구체적인 수행은 도 2에 처음으로 나타내었고 도 6A 및 도 6B에 도시하였다. 일부 실시예에서, 상기 제어 시스템은 연료 처리장치(100) 운영의 지시된 양상을 조절할 수 있는 제어 시스템(514)과 같은 다수의 컴퓨터를 포함하는 컴퓨터 시스템으로 수행될 수 있다. 한편, 실시예에서 컴퓨터 장치(600)는 수동 조절되지 않는 연료 처리장치(100)의 모든 상태를 조절한다. 상기 컴퓨터 장치(600)는 랙 장착형(rack-mounted)이지만, 모든 실시예에 있어서 랙 장착형일 필요는 없다. 또한, 주어진 이행의 이러한 측면은 본 발명의 실행을 위한 요소는 아니다. 상기 컴퓨터 장치(600)는 데스크톱 퍼스날 컴퓨터, 워크스테이션, 노트북 또는 랩톱 컴퓨터, 임베디드 프로세서(embedded processor) 등을 사용할 수 있다.
도 6A 및 도 6B에 도시된 상기 컴퓨터 장치(600)는 버스 시스템(615)을 통해 저장장치(610)와 통신하는 프로세서(605)를 포함한다. 상기 저장장치(610)는 하드 디스크 및/또는 랜덤 어세스 메모리("RAM") 및/또는 플로피 마그네틱 디스크(617) 및 광학 디스크(620)와 같은 이동식 저장장치를 포함할 수 있다. 상기 저장장치(610)는 상술한 바와 같이 획득한 데이터 세트를 저장하는 데이터 구조(625), 운영 시스템(630), 사용자 인터페이스 소프트웨어(635) 및 어플리케이션(665)을 부호화한다. 디스플레이(640)와 함께 상기 사용자 인터페이스 소프트웨어(635)는 유저 인터페이스(645)를 실행한다. 상기 사용자 인터페이스(645)는 키 패드 또는 키보드(650), 마우스(655) 또는 조이스틱(660)과 같은 입출력장치(peripheral I/O device)를 포함할 수 있다. 상기 프로세서(605)는 공지된 제어 시스템인 제어 시스템(630)의 조절하에 운행된다. 상기 어플리케이션(665)은 운영 시스템(630)의 실행에 따라 파워 업, 리셋 또는 둘 모두에 의한 운영 시스템(630)에 의해 실시된다.
본 명세서의 상세한 설명의 일부분은 컴퓨터 시스템 또는 컴퓨터 장치의 메모리 내의 데이터 비트에 대한 운영의 부호 표현과 관련된 프로세스가 실행된 소프트웨어의 관점에서 논리적으로 나타낸 것이다. 이러한 설명과 표현은 당업자가 작업의 실체를 다른 당업자에게 가장 효과적으로 전달하기 위해 당업자에 의해 사용되는 수단이다. 상기 프로세스 및 운영은 물리량의 물리적 조작을 필요로 한다. 일반적으로 이러한 물리량은 반드시 필요하지는 않으나, 저장, 전송, 통합, 비교 및 다른 조작이 가능한 전기, 자기 또는 광학 시그날의 형태를 갖는다. 주로 상용되기 때문에 이러한 시그날은 비트(bit), 값, 요소, 기호, 문자, 단어(term), 수 등으로 간주하는 것이 대체적으로 입증되어 있다.
한편, 이러한 용어들 및 유사 용어가 모두 적합한 물리량과 관련되어 있고 단지 통용되는 문자기호(label)가 상기 양에 적용됨을 명심해야 한다. 본 발명의 명세서를 통해 특별히 언급하지 않거나 나타내지 않는 한, 이러한 설명은 일부 전기 장치의 저장장치 내의 물리량(전기, 자기 또는 광학)으로 나타나는 데이터를 저장장치, 전송장치 또는 디스플레이 장치 내의 물리량으로서 유사하게 나타나는 다른 데이터로 조작 및 전송하는 전기장치의 실행 및 프로세스로 간주 되어야 한다. 상기와 같은 설명을 표시하는 단어의 예로는 이에 한정되지는 않으나 "프로세싱", "연산(computing)", "계산", "결정(determining)", "디스플레이" 등이 있다.
또한, 본 발명의 일면에서 실행된 소프트웨어는 일반적으로 프로그램 저장장치 매체의 일부 형태 또는 실행된 전송 매체 일부 형태를 부호화한다. 상기 프로그램 저장장치 매체는 자기(예를 들어, 플로피 디스크 또는 하드 드라이브) 또는 광학(예를 들어, 컴팩트 디스크 읽기 전용 기억장치, 또는 "CD ROM")일 수 있으며, 읽기 전용 또는 렌덤 액세스일 수 있다. 유사하게, 상기 전송 매체는 트위스티드 와이어 페어(twisted wire pairs), 동축 케이블, 광학 섬유 또는 공지된 다른 종류의 적합한 전송 매체일 수 있다. 본 발명은 주어진 실행의 측면에 의해 한정되지 아니한다.
도 7은 연료 처리장치(100) 및 도 5에 처음으로 나타낸 연료전지(504) 사이의 운영 인터페이스를 도시한 것이다. 상기 인터페이스는 냉매 하위시스템(102)으로부터 순환된 냉매(110)가 통과하는 열 교환기(700)를 포함한다. 상기 열 교환기는 스트림(108)의 감지된 온도에 대해 반응하여 열 교환기(700)를 통한 냉매(110)의 흐름을 감속시키는 온도 조절 유닛(702)에 의해 조절된다. 또한, 상기 온도 조절 유닛(702)은 상기 온도 조절 유닛(228a-228d)과 동일한 방법으로 제어 시스템(514)에 의해 조절된다. 따라서, 구체적인 실시예에 있어서 상기 열 교환기(700) 및 온도 조절 유닛(702)은 냉매 하위시스템(102)의 영역을 포함한다.
이로써 상세한 설명을 종결한다. 상기에 개시된 구체적인 실시예들은 실례일 뿐이며, 본 발명은 변형될 수 있으며 다른 방법으로 실행될 수 있다. 그러나 당업자에게 명백한 등가의 방법은 본 발명의 명세서에서 교시하는 장점을 갖는다. 나아가, 하기의 청구항에서 기술된 내용 이외에도 본 명세서에 나타낸 구성 또는 설계를 제한할 의도는 없다. 그러므로 앞서 기술된 구체적인 실시예들은 변경 및 변형될 수 있으며, 이와 같은 모든 변형들은 본 발명의 범위 및 사상안에 포함된다고 간주하는 것은 명백하다. 따라서, 본 명세서에서 보호받고자 하는 내용은 하기의 청구범위에서 기술될 것이다.

Claims (110)

  1. 공급물을 수용하고 자열 반응을 수행할 수 있는 제1단과, 상기 제1단으로부터 공급물을 수용하고 이로부터 황을 제거할 수 있는 제2단과, 상기 제2단으로부터 공급물을 수용하고 일차 전환반응을 수행할 수 있는 제3단과, 상기 제3단으로부터 공급물을 수용하고 이차 전환반응을 수행할 수 있는 제4단과, 상기 제4단으로부터 공급물을 수용하고 수용된 공급물을 선택적으로 산화시킬 수 있는 제5단으로 구성되는 처리장치 반응기와;
    상기 처리장치 반응기로 공급되는 공급물과;
    상기 처리장치 반응기로부터 순환된 냉매를 수용하고 이로부터 열을 교환할 수 있는 열 교환기 및 송풍기로 구성된 냉각기와, 상기 냉각기로부터 수용한 냉매를 저장하는 탱크로 구성된 냉매 저장소와, 상기 저장된 냉매를 처리장치 반응기로 펌핑할 수 있는 펌프와, 냉매가 순환하는 처리장치 반응기 일부분의 냉매 온도를 감지하는 온도 센서 및 상기 일부분을 통한 냉매의 흐름을 감속하기 위해 상기 일부분에서 감지된 온도에 반응하여 운영되는 작동기를 포함하는 다수의 온도 조절 유닛으로 구성되는 냉매 하위시스템과;
    연료, 물 및 공기를 가열하고 상기 혼합물을 공급물을 통해 처리장치 반응기로 공급할 수 있는 산화장치와;
    상기 산화장치에 연료를 공급하는 연료 공급 하위시스템과;
    상기 산화장치에 물을 공급할 수 있는 물 하위시스템과;
    상기 산화장치에 공기를 공급할 수 있는 공기 하위시스템과;
    하나 이상의 외부 유저에 연결된 연결장치; 를 포함하는 연료 처리장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 처리장치 반응기로 공급되는 공급물은 연료, 공기 및 물 혼합물을 이송하는 것인 연료 처리장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 냉매는 물, 글리콜, 오일 및 알코올 중 적어도 하나를 포함하는 것인 연료 처리장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 연결장치는 냉매가 이를 통해 외부 유저로 순환될 수 있는 배출구 및 주입구를 포함하는 것인 연료 처리장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 공급물을 수용하고 자열 반응을 수행할 수 있는 제1단과, 상기 제1단으로부터 공급물을 수용하고 이로부터 황을 제거할 수 있는 제2단, 상기 제2단으로부터 공급물을 수용하고 일차 전환반응을 수행할 수 있는 제3단과, 상기 제3단으로부터 공급물을 수용하고 이차 전환반응을 수행할 수 있는 제4단과, 상기 제4단으로부터 공급물을 수용하고 수용된 공급물을 선택적으로 산화시킬 수 있는 제5단으로 구성되어 개질유를 생성하는 처리장치 반응기와;
    상기 처리장치 반응기로 공급되는 공급물과;
    상기 공급물과 분리되어있고 상기 처리장치 반응기를 통해 냉매를 순환시킬 수 있도록 처리장치 반응기로부터 순환된 냉매를 수용하고 이로부터 열을 교환할 수 있는 열 교환기 및 송풍기로 구성된 냉각기와, 상기 냉각기로부터 수용된 냉매를 저장하는 탱크로 구성된 냉매 저장소 및 상기 저장된 냉매를 처리장치 반응기로 펌핑할 수 있는 펌프와, 냉매가 순환하는 연료 처리장치의 일부분의 냉매 온도를 감지하는 온도 센서 및 상기 일부분을 통한 냉매의 흐름을 감속하기 위해 상기 일부분에서 감지된 온도에 반응하여 운영되는 작동기를 포함하는 다수의 온도 조절 유닛으로 구성되는 냉매 하위시스템을 포함하는 연료 처리장치와;
    상기 연료 처리장치의 처리장치 반응기에 의해 생성된 개질유에 의해 동력이 공급되는 연료전지와;
    연료, 물 및 공기를 예열하고 공급물를 통해 상기 혼합물을 처리장치 반응기로 공급할 수 있는 산화장치와;
    상기 산화장치로 연료를 공급하는 연료 공급 하위시스템과;
    상기 산화장치로 물을 공급할 수 있는 물 하위시스템과;
    상기 산화장치로 공기를 공급할 수 있는 공기 하위시스템과;
    하나 이상의 외부 유저에 연결된 연결장치; 를 포함하는 동력 플랜트.
  16. 삭제
  17. 제15항에 있어서,
    상기 처리장치 반응기로 공급되는 공급물은 연료, 공기 및 물 혼합물을 이송하는 것인 동력 플랜트.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 제15항에 있어서,
    상기 냉매는 물, 글리콜, 오일 및 알코올 중 적어도 하나를 포함하는 것인 동력 플랜트.
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 제15항에 있어서,
    상기 연결장치는 이를 통해 냉매가 순환되는 배출구 및 주입구를 포함하는 것인 동력 플랜트.
  26. 삭제
  27. 제15항에 있어서,
    상기 연료전지는 고분자 전해질 연료전지를 포함하는 것인 동력 플랜트.
  28. 연료, 물 및 공기 혼합물을 처리장치 반응기로 공급하는 단계와;
    상기 처리장치 반응기에서 혼합물을 자열반응을 수행하는 단계와, 공급물로부터 황을 세척하는 단계와, 세척된 공급물로부터 하나 이상의 전환반응을 수행하는 단계와, 전환된 공급물에서 선택적 산화반응을 수행하는 단계로 개질하는 단계와;
    공급물 혼합물로부터 분리된 냉매로 처리장치 반응기를 냉각하여 개질 온도를 조절하는 단계와;
    처리장치 반응기로부터 순환된 냉매로부터 열을 교환하는 단계와, 수용된 냉각된 냉매를 저장하는 단계와, 상기 저장된 냉매를 상기 처리장치 반응기로 펌핑하는 단계와, 상기 냉매로부터의 열을 교환하는 단계는 대류에 의해 냉매를 냉각하는 단계로 구성된 처리장치 반응기를 통한 냉매의 순환 단계와;
    하나 이상의 외부 유저에 대한 냉매의 순환 단계; 를 포함하는 연료 처리장치용 연료 처리 사용방법.
  29. 삭제
  30. 제28항에 있어서,
    상기 냉매로 처리장치 반응기를 냉각하는 단계는 물, 글리콜, 오일 및 알코올 중 적어도 하나를 이용하여 처리장치 반응기를 냉각하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 삭제
  34. 제28항에 있어서, 상기 냉매로 처리장치 반응기를 냉각하는 단계는 냉매가 순환하는 처리장치 반응기 일부분의 온도를 감지하는 단계; 및
    감지된 온도에 반응하여 처리장치의 일부분을 통한 냉매 공급을 감속하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  35. 삭제
  36. 캐비닛과;
    공급물을 수용하고 자열반응을 수행할 수 있는 제1단과, 상기 제1단으로부터 공급물을 수용하고 이로부터 황을 제거할 수 있는 제2단과, 상기 제2단으로부터 공급물을 수용하고 제1차 전환반응을 수행할 수 있는 제3단과, 상기 제3단으로부터 공급물을 수용하고 제2차 전환반응을 수행할 수 있는 제4단과, 상기 제4단으로부터 공급물을 수용하고 수용된 공급물을 선택적으로 산화시킬 수 있는 제5단으로 구성된 처리장치 반응기와;
    상기 처리장치 반응기로 공급되는 공급물; 및
    상기 처리장치 반응기로부터 순환된 냉매를 수용하고 이로부터 열을 교환하여 처리장치 반응기를 냉각할 수 있고, 캐비닛의 내부로부터 캐비닛의 외부로 열을 순환하여 캐비닛의 내부를 냉각할 수 있도록 열 교환기와 대류에 의해 상기 열 교환기와 캐비닛 내부를 냉각할 수 있는 송풍기와, 처리장치 반응기로부터 순환된 냉매를 수용하고 이로부터 열을 교환할 수 있고 캐비닛의 내부로부터 캐비닛의 외부로 열을 순환할 수 있는 냉각기와, 냉각기로부터 회수한 냉매를 저장할 수 있는 탱크로 형성된 냉매 저장소 및 상기 저장된 냉매를 처리장치 반응기로 펌핑할 수 있는 펌프와, 열 교환기 및 대류에 의해 상기 열 교환기 및 캐비닛의 내부를 냉각할 수 있는 송풍기와, 순환하는 처리장치 반응기 일부분의 온도를 감지하는 온도 센서와, 상기 일부분을 통한 냉매의 흐름을 감속하기 위해 상기 일부분에서 감지된 온도에 반응하여 운영하는 작동기를 포함하는 다수의 온도 조절 유닛으로 구성된 냉매 하위 시스템과;
    연료, 물 및 공기를 가열하고 공급물을 통해 상기 혼합물을 처리장치 반응기로 공급할 수 있는 산화장치와;
    상기 산화장치에 연료를 공급하는 연료 공급 하위시스템과;
    상기 산화장치에 물을 공급할 수 있는 물 하위시스템과;
    상기 산화장치에 공기를 공급할 수 있는 공기 하위시스템과;
    하나 이상의 외부 유저에 연결된 연결장치; 를 포함하며, 캐비닛에 수용된 연료 처리장치를 포함하는 장치.
  37. 삭제
  38. 제36항에 있어서,
    상기 처리장치 반응기로 공급되는 공급물은 연료, 공기 및 물 혼합물을 이송하는 것인 장치.
  39. 삭제
  40. 삭제
  41. 삭제
  42. 제36항에 있어서,
    상기 냉매는 물, 글리콜, 오일 및 알코올 중 적어도 하나를 포함하는 것인 장치.
  43. 삭제
  44. 삭제
  45. 삭제
  46. 삭제
  47. 삭제
  48. 삭제
  49. 삭제
  50. 삭제
  51. 제36항에 있어서, 상기 연결장치는 이를 통해 냉매가 순환되는 배출구 및 주입구를 포함하는 것인 장치.
  52. 삭제
  53. 캐비닛과;
    공급물을 수용하고 자열반응을 수행할 수 있는 제1단과, 상기 제1단으로부터 공급물을 수용하고 이로부터 황을 제거할 수 있는 제2단과, 상기 제2단으로부터 공급물을 수용하고 제1차 전환반응을 수행할 수 있는 제3단과, 상기 제3단으로부터 공급물을 수용하고 제2차 전환반응을 수행할 수 있는 제4단과, 상기 제4단으로부터 공급물을 수용하고 수용된 공급물을 선택적으로 산화시킬 수 있는 제5단으로 구성된 처리장치 반응기와;
    상기 처리장치 반응기로 공급되는 공급물과;
    상기 처리장치 반응기로부터 순환된 냉매를 수용하고 이로부터 열을 교환하여 처리장치 반응기를 냉각할 수 있고, 캐비닛의 내부로부터 캐비닛의 외부로 열을 순환하여 캐비닛의 내부를 냉각할 수 있도록 열 교환기와 대류에 의해 상기 열 교환기와 캐비닛 내부를 냉각할 수 있는 송풍기와, 처리장치 반응기로부터 순환된 냉매를 수용하고 이로부터 열을 교환할 수 있고 캐비닛의 내부로부터 캐비닛의 외부로 열을 순환할 수 있는 냉각기와, 냉각기로부터 회수한 냉매를 저장할 수 있는 탱크로 형성된 냉매 저장소 및 상기 저장된 냉매를 처리장치 반응기로 펌핑할 수 있는 펌프와, 열 교환기 및 대류에 의해 상기 열 교환기 및 캐비닛의 내부를 냉각할 수 있는 송풍기와, 순환하는 처리장치 반응기 일부분의 온도를 감지하는 온도 센서와, 상기 일부분을 통한 냉매의 흐름을 감속하기 위해 상기 일부분에서 감지된 온도에 반응하여 운영하는 작동기를 포함하는 다수의 온도 조절 유닛으로 구성된 냉매 하위 시스템을 포함하며, 캐비닛에 수용된 연료 처리장치와;
    연료, 물 및 공기를 가열하고 공급물을 통해 상기 혼합물을 처리장치 반응기로 공급할 수 있는 산화장치와;
    상기 산화장치에 연료를 공급하는 연료 공급 하위시스템과;
    상기 산화장치에 물을 공급할 수 있는 물 하위시스템과;
    상기 산화장치에 공기를 공급할 수 있는 공기 하위시스템과;
    하나 이상의 외부 유저에 연결된 연결장치; 를 포함하며, 캐비닛에 수용되고 연료 처리장치의 처리장치 반응기에 의해 생성된 개질유에 의해 동력이 공급되는 연료전지를 포함하는 동력 플랜트.
  54. 삭제
  55. 제53항에 있어서,
    상기 처리장치 반응기로 공급되는 공급물은 연료, 공기 및 물 혼합물을 이송하는 것인 동력 플랜트.
  56. 삭제
  57. 삭제
  58. 삭제
  59. 제53항에 있어서,
    기 냉매는 물, 글리콜, 오일 및 알코올 중 적어도 하나를 포함하는 것인 동력 플랜트.
  60. 삭제
  61. 삭제
  62. 삭제
  63. 삭제
  64. 삭제
  65. 삭제
  66. 삭제
  67. 삭제
  68. 제53항에 있어서,
    상기 연결장치는 이를 통해 냉매가 순환되도록 하는 출구 및 입구를 포함하는 것인 동력 플랜트.
  69. 삭제
  70. 제53항에 있어서, 상기 연료전지는 고분자 전해질 연료전지를 포함하는 것인 동력 플랜트.
  71. 삭제
  72. 삭제
  73. 삭제
  74. 삭제
  75. 삭제
  76. 삭제
  77. 삭제
  78. 삭제
  79. 삭제
  80. 삭제
  81. 삭제
  82. 삭제
  83. 삭제
  84. 공급물을 수용하고 이로부터 자열반응을 수행할 수 있는 제1단과, 상기 제1단으로부터 공급물을 수용하고 이로부터 황을 제거할 수 있는 제2단과, 상기 제2단으로부터 공급물을 수용하고 제1차 전환반응을 수행할 수 있는 제3단과, 상기 제3단으로부터 공급물을 수용하고 제2차 전환반응을 수행할 수 있는 제4단과, 상기 제4단으로부터 공급물을 수용하고 수용한 공급물을 선택적으로 산화시킬 수 있는 제5단으로 구성된 처리장치 반응기와;
    상기 처리장치 반응기로 공급되는 공급물과;
    상기 처리장치 반응기를 통해 냉매를 순환시킬 수 있도록 처리장치 반응기로부터 순환된 냉매를 수용하고 이로부터 열을 교환할 수 있는 열 교환기 및 송풍기로 구성된 냉각기와, 상기 냉각기로부터 회수된 냉매를 저장할 수 있는 탱크로 형성된 냉매 저장소와, 상기 처리장치 반응기로 저장된 냉매를 펌핑할 수 있는 펌프와, 냉매가 순환하는 처리장치 반응기 일부분의 냉매 온도를 감지하는 온도 센서 및 상기 일부분을 통한 냉매의 흐름을 감속하기 위해 상기에서 감지된 온도에 반응하여 운영하는 작동기를 포함하는 다수의 온도 조절 유닛으로 구성된 냉매 하위시스템과;
    연료, 물 및 공기를 가열하고 공급물을 통해 상기 혼합물을 처리장치 반응기로 공급할 수 있는 산화장치와;
    상기 산화장치에 연료를 공급하는 연료 공급 하위시스템과;
    상기 산화장치에 물을 공급할 수 있는 물 하위시스템과;
    상기 산화장치에 공기를 공급할 수 있는 공기 하위시스템과;
    연료 처리장치의 하나 이상의 외부 유저에 연결된 연결장치를 포함하는 연료 처리장치.
  85. 삭제
  86. 제84항에 있어서,
    상기 처리장치 반응기에 공급되는 공급물은 연료, 공기 및 물 혼합물을 이송하는 것인 연료 처리장치.
  87. 삭제
  88. 삭제
  89. 제86항에 있어서,
    상기 냉매는 물, 글리콜, 오일 및 알코올 중 적어도 하나를 포함하는 것인 연료 처리장치.
  90. 삭제
  91. 삭제
  92. 제84항에 있어서,
    상기 외부 유저는 연료 처리장치와 관련되지 않은 다른 기계 시스템을 포함하는 것인 연료 처리장치.
  93. 제92항에 있어서,
    상기 기계 시스템은 공기 조절장치/가열 기계 시스템인 것인 연료 처리장치.
  94. 제84항에 있어서,
    상기 연결장치는 이를 통해 냉매가 외부 유저로 순환될 수 있는 배출구 및 주입구를 포함하는 것인 연료 처리장치.
  95. 제84항에 있어서, 연료, 물 및 공기를 예열하여 공급물을 통해 처리장치 반응기에 도입되는 공정 공급물 스트림을 생성할 수 있는 산화장치를 추가로 포함하는 연료 처리장치.
  96. 삭제
  97. 공급물을 수용하고 자열 반응을 수행할 수 있는 제1단과, 상기 제1단으로부터 공급물을 수용하고 이로부터 황을 제거할 수 있는 제2단과, 상기 제2단으로부터 공급물을 수용하고 제1차 전환반응을 수행할 수 있는 제3단과, 상기 제3단으로부터 공급물을 수용하고 제2차 전환반응을 수행할 수 있는 제4단과, 상기 제4단으로부터 공급물을 수용하고 수용된 공급물을 선택적으로 산화시킬 수 있는 제5단으로 구성되어 개질유를 생성하는 처리장치 반응기와;
    상기 처리장치 반응기로 공급되는 공급물과;
    상기 처리장치 반응기를 통해 냉매를 순환시킬 수 있도록 처리장치 반응기로부터 순환된 냉매를 수용하고 이로부터 열을 교환할 수 있는 열 교환기 및 송풍기로 구성된 냉각기와, 상기 냉각기로부터 수용된 냉매를 저장할 수 있는 탱크로 형성된 냉매 저장소와, 상기 저장된 냉매를 처리장치 반응기로 펌핑할 수 있는 펌프와, 냉매가 순환하는 연료 처리장치 일부분의 냉매 온도를 감지하는 온도 센서 및 상기 일부분을 통한 냉매의 흐름을 감속하기 위해 상기 일부분에서 감지된 온도에 반응하여 운영하는 작동기로 구성된 냉매 하위시스템: 및 상기 연료 처리장치의 하나 이상의 외부 유저에 연결된 연결장치를 포함하는 연료 처리장치; 및
    연료, 물 및 공기를 예열하고 공급물을 통해 상기 혼합물을 처리장치 반응기로 공급할 수 있는 산화장치와;
    상기 산화장치에 연료를 공급하는 연료 공급 하위시스템과;
    상기 산화장치에 물을 공급할 수 있는 물 하위시스템와;
    상기 산화장치에 공기를 공급할 수 있는 공기 하위시스템과;
    상기 연료 처리장치의 처리장치 반응기에 의해 생성된 개질유에 의해 동력이 공급되는 연료전지를 포함하는 동력 플랜트.
  98. 삭제
  99. 제97항에 있어서,
    상기 처리장치 반응기로 공급되는 공급물은 연료, 공기 및 물 혼합물을 이송하는 것인 동력 플랜트.
  100. 삭제
  101. 삭제
  102. 삭제
  103. 제97항에 있어서,
    상기 냉매는 물, 글리콜, 오일 및 알코올 중 적어도 하나를 포함하는 것인 동력 플랜트.
  104. 삭제
  105. 삭제
  106. 제97항에 있어서,
    상기 외부 유저는 연료 처리장치와 관련되지 않은 다른 기계 시스템인 동력 플랜트.
  107. 제106항에 있어서,
    상기 기계 시스템은 공기 조절장치/가열 기계 시스템인 동력 플랜트.
  108. 제97항에 있어서,
    상기 연결장치는 이를 통해 냉매가 순환할 수 있도록 배출구 및 주입구를 포함하는 것인 동력 플랜트.
  109. 삭제
  110. 제97항에 있어서,
    상기 연료전지는 고분자 전해질 연료전지를 포함하는 것인 동력 플랜트.
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