KR20040015719A - 연료처리기 공급원료 분배시스템 - Google Patents

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에드룬드데이빗제이.
플레저윌리엄에이.
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아이다테크 엘엘씨
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Abstract

본 발명은 연료처리 시스템(11)을 위한 공급원료 혼합장치(10)와, 이를 이용한 연료처리 및 연료전지 시스템(11)에 관한 것이다. 본 발명에 따른 연료처리 시스템(11)은 물(20) 및 탄소함유 공급원료(18)가 함유된 공급스트림(16)으로부터 산물 수소스트림(14)을 생성하는 하나이상의 연료처리기(12)를 포함한다. 상기 연료처리 시스템(11)은 공급스트림(16)의 성분들을 설정의 혼합비율로 혼합한 후 이러한 공급스트림(16)을 연료처리기(12)로 분배하는 공급원료 분배시스템(26)을 부가로 포함한다. 상기 연료처리 시스템(11)은 연료처리 시스템(11)에 의해 생성된 산물 수소스트림(14)으로부터 전류를 생성하는 하나이상의 연료전지 스택(22)을 포함한다. 연료처리 시스템(11)이 하나이상의 연료전지 스택을 포함하는 경우에는 연료전지 시스템으로 불리워진다.

Description

연료처리기 공급원료 분배시스템{FUEL PROCESSOR FEEDSTOCK DELIVERY SYSTEM}
연료처리 시스템은 탄소함유 공급원료 등과 같은 통상의 연료로부터 수소가스 또는 수소풍부 가스를 생성하는 연료처리기를 포함한다. 연료전지 시스템은 연료처리기와, 수소가스로부터 전류를 생성하는 연료전지 스택을 포함한다. 연료처리기에 의해 생성된 수소 또는 수소풍부 가스는 연료전지 스택의 아노드영역으로 공급되고, 에어는 연료전지 스택의 캐소드영역으로 공급되어, 전류가 발생된다.
일부 연료처리기에 있어서, 연료처리기로 공급되는 공급원료는 단지 하나의 성분을 포함한다. 이러한 연료처리기의 실시예로는 하나의 공급원료가 물(water)인 전기분해 유니트와, 하나의 공급원료가 탄소이거나 알콜인 피롤리시스 및 부분적인 산화반응기를 들 수 있다. 그러나, 여러 연료처리기에 있어서, 공급원료는 물과 탄소함유 공급원료 등과 같은 하나이상의 성분을 포함한다. 탄소함유 공급원료의 실시예로는 알콜과, 탄화수소를 들 수 있다. 공급원료가 하나이상의 성분을포함할 때, 이러한 성분들은 혼합되어 연료처리기로 분배될 필요가 있다. 공급원료는 단일의 성분을 포함하지 않기 때문에, 공급원료를 형성하는 2개이상의 성분이 다양한 비율로 존재하게 되며, 이러한 비율의 상대적 혼합은 연료처리기의 작동 및/또는 효율과 산물 스트림의 메이크업에 영향을 미치게 된다.
본 발명은 수소가스를 생성하는 연료처리기를 포함하는 연료처리 시스템과, 연료처리기 및 연료전지 스택을 포함하는 연료전지 시스템에 관한 것으로서, 특히 연료처리기에 혼합 공급원료를 공급하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
도1은 본 발명에 따른 공급원료 분배시스템을 구비한 연료전지 시스템의 개략적인 다이아그램.
도2는 도1의 연료전지 시스템에 사용하기 적합한 연료처리기의 개략적인 다이아그램.
도3은 도1의 연료전지 시스템에 사용하기 적합한 또 다른 연료처리기의 개략적인 다이아그램.
도4는 도1의 연료전지 시스템에 사용하기 적합한 연료전지 스택의 개략적인 다이아그램.
도5는 본 발명에 따른 공급원료 분배시스템의 개략적인 다이아그램.
도6은 본 발명에 따른 다른 공급원료 분배시스템의 개략적인 다이아그램.
도7은 본 발명에 따른 또 다른 공급원료 분배시스템의 개략적인 다이아그램.
도8은 본 발명에 따른 다른 공급원료 분배시스템의 개략적인 다이아그램.
도9는 본 발명에 따른 또 다른 공급원료 분배시스템의 개략적인 다이아그램.
도10은 본 발명에 따른 다른 공급원료 분배시스템의 개략적인 다이아그램.
도11은 본 발명에 따른 또 다른 공급원료 분배시스템의 개략적인 다이아그램.
도12는 도1 및 도5 내지 도11의 공급원료 분배시스템에 사용하기 적합한 제어기의 개략적인 다이아그램.
도13은 도12의 제어기에 사용하기 위한 사용자 인터페이스의 개략적인 다이아그램.
도14는 본 발명에 따른 제어기가 구비된 공급원료 분배시스템을 포함하는 연료전지 시스템의 개략적인 다이아그램.
도15는 본 발명에 따른 공급원료 분배시스템에 사용하기 적합한 개질제의 개략적인 다이아그램.
도16은 본 발명에 따른 공급원료 분배시스템에 사용하기 적합한 또 다른 개질제의 개략적인 다이아그램.
본 발명은 연료처리 시스템을 위한 공급원료 혼합장치와, 이를 구비한 연료처리 및 연료전지 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 연료처리 시스템은 물과 탄소함유 공급원료를 포함하는 공급스트림으로부터, 산물 수소스트림을 생성하는 하나이상의 연료처리기를 포함한다. 상기 연료처리 시스템은, 공급스트림의 성분들을 설정의 혼합비로 혼합한 후 이러한 공급스트림을 연료처리기로 분배하는 공급원료 분배시스템을 부가로 포함한다. 상기 연료처리 시스템은 연료처리 시스템에 의해 생성된 산물 수소스트림에서 전류를 생성하는 하나이상의 연료전지 스택을 포함한다. 적어도 하나의 연료전지 스택을 포함하는 경우에 연료전지 시스템으로 언급된다.
도1에는 본 발명에 따른 연료전지 시스템(10)이 도시되어 있다. 상기 시스템(10)은 적어도 하나의 연료처리기(12)와, 적어도 하나의 연료전지 스택(22)과, 공급원료 분배시스템(26)을 포함한다. 도1에서, 연료처리 시스템은 도면부호 11로 도시되어 있다. 상기 연료처리 시스템(11)에는 공급원료 분배시스템(26)과, 상기 공급원료 분배시스템(26)에 의해 분배된 공급스트림(16)으로부터 산물 수소스트림(14)을 생성하는 적어도 하나의 연료처리기(12)가 내장되어 있다. "연료처리 시스템"이라는 용어는 공급스트림으로부터 수소를 생성하는 시스템을 의미하며, "연료전지 시스템"이라는 용어는 연료처리 시스템으로부터 산물 수소스트림의 적어도 일부를 수용하여 이로부터 전류를 생성하는 적어도 하나의 연료전지 스택과 조합된 연료처리 시스템을 의미한다.
공급원료 분배시스템(26)은 연료처리기(12)에 공급스트림(16)으로 분배되는 성분을 포함하는 2개이상의 스트림(18, 20)을 수용하며, 이러한 성분들을 설정된 비율로 연료처리기로 분배한다. 상기 연료처리기(12)는 공급스트림(16)으로부터 수소가스를 함유한 산물 수소스트림(14)을 생성한다. 연료전지 스택(22)은 분배된 산물 수소스트림(14)의 일부로부터 전류를 생성한다. 도시된 실시예에서는 단일의 연료처리기(12)와 단일의 연료전지 스택(22)이 도시되었지만, 이러한 부품들중 어느 하나 또는 둘 모두 사용될 수 있으며, 이러한 실시예도 본 발명의 범주에 속하는 것임을 인식해야 한다. 이러한 부품들은 개략적으로 도시되었으며, 연료전지시스템은 도면에 도시되지 않은 부품 즉, 급수펌프, 에어 분배시스템, 가열조립체, 열교환기 등을 부가로 포함할 수도 있음을 인식해야 한다.
연료처리기(12)는 공급스트림(16)으로부터 수소가스를 생성하는 적절한 장치를 포함한다. 상기 연료처리기는 거의 순수한 수소가스 또는 순수 수소가스를 양호하게 생성할 수 있다. 본 발명에서, 거의 순수한 수소가스는 90% 이상 순수한, 양호하기로는 95% 이상 순수한, 더욱 양호하기로는 99% 이상 순수한, 가장 양호하기로는 99.5% 순수한 수소가스이다. 본 발명에 참조인용되었으며 2001년 3월 8일자 출원되고 발명의 명칭이 "연료 처리기 및 시스템과 이를 포함하는 장치"인 계류중인 미국 특허출원 09/802,361호와, 미국특허 제5.997.594호 및 제6.221.117호에는 적절한 연료처리기가 개시되어 있다.
도2에는 연료처리기(12)의 실시예가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 연료처리기(12)는 상술한 바와 같은 기구들을 사용하여 공급스트림으로부터 수소가스가 함유된 스트림(36)을 생성하는 수소생성영역을 포함한다. 스트림(36)은 순수한 수소가스, 거의 순수한 수소가스, 또는 수소가스 및 기타 다른 가스가 함유된 혼합가스 스트림을 포함한다. 생성된 수소가스를 사용하기에 스트림의 순도가 충분치 않은 연료처리기(12)의 실시예에서, 스트림(36)은 정화영역(38)으로 분배되고; 이러한 영역에서는 스트림(36)으로부터 적어도 일부의 다른 가스가 제어되어 정화된 수소스트림(42)이 생성되며, 일부 실시예에서는 부산물 스트림(40)이 생성된다. 정화영역이 없는 연료처리기의 실시예에서는 스트림(36)이 연료 처리기를 빠져 나갈 때 산물 수소스트림(14)을 생성한다. 정화영역을 갖는 실시예에서, 정화된 수소스트림(42)은 산물 수소스트림(14)을 생성한다. 연료처리기(12)는 산물 수소스트림(14)으로부터 기타 다른 가스 및/또는 불순물을, 화학적으로 및/또는 기계적으로 분리시키는 등과 같은 부가의 여과영역이나 정화영역을 포함할 수도 있다.
도2에 도시된 실시예에서, 상술한 영역은 공통의 쉘(shell)(48)에 수용된다. 그러나, 연료처리기에 쉘이 제공되지 않는 구성과, 하나이상의 쉘에 상기 영역이 수용되는 구성과, 적어도 하나의 영역이 쉘(48)을 완전히 지나가거나 부분적으로 지나가는 구성 또는 상기 적어도 하나의 영역이 쉘의 외부에 배치되는 구성은 본 발명의 범주에 속한다.
여러 실시예에 있어서, 연료처리기(12)는 200℃ 내지 700℃의 높은 온도에서 작동될 것이다. 따라서, 연료처리기(12)는 도3에 도시된 바와 같은 가열조립체(44)를 포함할 수도 있다. 상기 가열조립체(44)는 연료처리기(12) 또는 선택된 성분을 충분한 작동온도로 가열하기에 적합한 형태를 취할 수 있다. 가열조립체(44)는 쉘(48)의 내부에 포함되거나 쉘(48)의 외부에 배치되어, 가열된 유체 스트림을 분배한다. 도3은 가열조립체가 쉘의 내부에 완전히, 또는 쉘의 외부에 완전히, 또는 쉘의 내부에 부분적으로 배치될 수 있는 상태를 도시하기 위해, 조립체(44)는 쉘(48)의 내외부에 부분적으로 배치된 상태를 도시하고 있다.
전형적으로, 가열조립체(44)는 도3에 도시된 바와 같은 연료스트림(46)을 수용한다. 적절한 가열조립체의 실시예는 전기저항 히터 등과 같은 전기히터(50)와, 전력을 갖는 연료스트림(46)을 수용하고, 이로부터 연료처리기를 가열할 수 있는 열을 생성한다. 상기 전력은 외부원으로부터, 연료전지 스택(22)으로부터, 스택에이미 저장된 동력으로부터, 또는 이들의 조합으로부터 제공된다.
적절한 가열조립체(44)의 또 다른 실시예는 점화원(54)을 포함하며, 연소가능한 연료를 포함하는 연료스트림(46)을 연소하여 연료처리기를 가열하는 열을 생성하는 연소장치(52)이다. 적절한 연소장치(52)의 실시예는 버너와 연소촉매 베드를 포함하며, 이들은 연소가능한 연료가 에어와 혼합되는 연소실 또는 연소영역(55)과 함께 사용된다. 적절한 점화원(54)의 실시예는 스파크 플러그와, 백열 플러그와, 연소촉매와, 파일럿 광과, 이들의 조합체를 포함한다. 연소장치가 구비된 가열조립체를 위한 적절한 연료 스트림(46)의 실시예는 하나이상의 부산물 스트림(40)과; 연료처리기(12) 또는 연료전지 스택(22)으로부터의 통기가스나 배출가스와; 프로판, 가솔린, 케로신, 디젤, 천연가스 등과 같은 연소가능한 연료의 외부공급원이나 자체내장원으로부터의 연료스트림을 포함한다. 또 다른 실시예는 산물 수소스트림(14)으로부터의 반류(伴流: slipstream)와, 혼합가스 스트림(36) 및/또는 공급스트림(16)을 포함한다.
도3에는 연소 배출스트림(59)이 배출되는 연소영역 등과 같은 연료처리기(12)로 에어스트림(58)을 분배하는 에어 분배조립체(56)가 도시되어 있다. 상기 에어 분배조립체(56)는 도3에 개략적으로 도시되어 있으며, 적절한 형태를 취할 수 있다. 연료처리기(12) 및/또는 가열조립체(44)는 가열조립체가 작동되는 특정 기구에 따라, 에어 분배조립체(56)를 포함하지 않고서도 형성될 수 있다.
도1을 참조하여 서술되는 바와 같이, 본 발명에 따른 연료전지 시스템(10)은 연료처리 시스템(11)으로부터, 특히 연료처리기(12)로부터 산물 수소스트림(14)을수용하는 하나이상의 연료전지 스택(22)을 포함한다. 연료전지 스택(22)은 모든 산물 수소스트림(14)을 수용한다. 선택적으로 스트림(14)의 일부 또는 전부는 수소가 소비되는 또 다른 처리과정에 사용하기 위하여 적절한 도관을 거쳐 분배된 후 연소되거나 가열되며, 또는 저장되어 나중에 사용된다.
도1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 연료전지 스택(22)에는 적어도 하나의, 전형적으로는 다수개의 연료전지(24)가 포함되며; 이러한 연료전지는 공통의 단부판(23) 사이에서 서로 연결되며, 유체 분배/제거 도관(도시않음)을 포함한다. 적절한 연료전지의 실시예는 양성자 교환막(proton exchange membrane: PEM) 연료전지 및 알카라인 연료전지를 포함한다. 각각의 연료전지(24)는 분배된 산물 수소스트림(14)의 일부로부터 전류를 생성한다. 이러한 전류는 연관된 에너지 소비장치(25)에서 에너지 요구 또는 부하 인가를 만족시키는데 사용된다. 상기 에너지 소비장치(25)의 실시예로는 원동기, 레저용차, 보트, 공구, 조명기구 또는 조명기구 조립체, 설비(가정용 또는 기타 용도), 다세대 주택용, 호출용 또는 통신설비 등이 포함되지만, 이에 한정되지 않는다. 상기 장치(25)는 도1에 개략적으로 도시되어 있으며, 연료전지 시스템으로부터 전류를 인출하는 하나이상의 장치 또는 이러한 장치들의 조합체를 제공한다. 상기 "연관된" 이라는 용어는 장치(25)가 스택(22)에 의해 생성된 전력을 수용하는 것을 의미한다. 장치(25)로 분배되기 전에, 이러한 전력의 저장과, 변조 또는 기타 달리 처리되는 것도 본 발명의 범주에 속한다. 이와 마찬가지로, 장치(25)는 스택(22)과 일체로 형성되거나, 또는 전력전송선 등을 통해 스택(22)에 의해 생성된 전류를 인출하도록 형성될 수도 있다.
도4에는 연료전지 스택의 실시예가 도시되어 있다. 스택(22)[그리고 이에 포함된 각각의 연료전지(24)]은 수소이온이 통과하는 전해막 또는 장벽(64)에 의해 분리된 아노드영역(60)과 캐소드영역(62)을 포함한다. 상기 아노드영역 및 캐소드영역은 아노드 전극(66)과 캐소드 전극(68)을 각각 포함한다. 연료전지 스택(22)의 캐소드영역(62)은 수소스트림을 수용한다. 연료전지 스택(22)의 캐소드영역(62)은 에어 스트림(70)을 수용하며, 산소가 부분적으로 고갈되거나 또는 거의 고갈된 캐소드 에어 배출 스트림(72)을 방출한다. 수소가스로부터 해방된 전자는 장벽(64)을 통과할 수는 없고 그 대신 외부회로(74)를 통과해야만 하므로, 연료전지 시스템을 작동시키는 것처럼 하나이상의 장치(25)에 의해 인가되는 전기 부하의 요구에 부응해야만 하는 전류를 생성하게 된다.
아노드영역(60)은 주기적으로 퍼지(purge)되며, 수소가스를 포함할 수도 있는 퍼지스트림(76)을 방출한다. 선택적으로, 수소가스는 연료전지 스택의 아노드영역으로부터 연속적으로 통기되어 재순환될 수도 있다. 전류는 연료전지 스택(22)에 의해 생성되어, 장치(25) 등에 의해 인가되는 부하를 만족시킨다. 도3에는 에어스트림(82)을 캐소드영역(62) 등과 같은 연료전지 스택(22)으로 분배하는 에어 분배조립체(78)가 도시되어 있다. 도3에 개략적으로 도시된 상기 에어 분배조립체(78)는 적절한 형태를 취할 수 있다. 상기 에어 분배조립체(56)가 단일의 장치이거나 분리된 장치도 본 발명의 범주내에 속한다.
상술한 바와 같이, 공급원료 분배시스템(26)은 공급스트림(16)의 성분을 포함하는 스트림을 수용하고, 이러한 부품들의 설정비율로 공급스트림(16)을 형성한다. 도5에 도시된 바와 같이, 시스템(26)은 제1공급원료 성분(84)과 제2공급원료성분(85)을 각각 포함하는 스트림(18, 20)을 수용한다. 상기 시스템(26)은 성분(84, 85)을 설정의 비율로 공급스트림(16)을 통해 연료처리기(12)로 분배한다. 상기 공급스트림(16)과 공급원료 성분을 시스템(26)으로 분배하는 스트림은 적어도 하나의 펌프가 구비된 펌프조립체나 중량 등과 같은 적절한 기구에 의해 이송된다. 이와 마찬가지로, 하기에 서술되는 중간스트림도 이러한 기구나 기타 다른 적절한 기구에 의해 이송될 수 있다.
도5에는 시스템(26)으로 분배되는 오직 2개의 스트림(18, 20)이 도시되어 있으며; 공급원료 분배시스템(26)은 공급원료 성분을 포함하는 2개이상의 스트림을 수용하며, 일정비율을 갖는 이러한 성분들을 연료처리기(12)로 분배한다. 이러한 점을 나타내기 위하여, 도5에 점선으로 도시된 제3스트림(86)은 제3공급원료 성분(87)을 포함한다. 3개이상의 스트림 및/또는 성분이 사용될 수 있는 점도 본 발명의 범주에 속한다.
공급원료 성분(84, 85, 87)은 전형적으로 하나이상의, 완전하지는 않지만, 상이한 성분을 포함할 것이다. 예를 들어 스트림(18, 20)에서 어느 하나의 스트림은 탄소함유 공급원료를 포함하며, 또 다른 하나의 스트림은 물을 포함할 것이다. 또 다른 실시예에서, 스트림(18, 20)에서 어느 하나의 스트림은 2개이상의 탄소함유 공급원료의 혼합물을 포함하며, 또 다른 하나의 스트림은 물을 포함할 것이다. 또 다른 실시예에서, 스트림(18, 20, 86)에서 어느 하나의 스트림은 물을 포함하며, 나머지 스트림은 탄소함유 공급원료를 포함할 것이다. 또 다른 실시예에서,스트림(18, 20)(및/또는 86)에서 어느 하나의 스트림은 2개이상의 성분의 혼합물인 대응의 성분(84, 85)(또는 87)을 포함할 것이다.
상술한 실시예는 본 발명의 공급원료 분배시스템에 사용되는 단지 몇개의 가능한 성분(84, 85, 87)을 도시하고 있으며, 이러한 실시예는 가능한 모든 조합 및 실시예의 예시적인 것에 지나지 않음을 인식해야 한다. 하기의 서술에 있어서, 시스템(26)은 2개의 스트림, 즉 스트림(18, 20)을 포함하고 있으며; 스트림(18)은 탄소함유 공급원료(88)의 형태로 성분(84)을 포함하며, 스트림(20)은 도6에 도시된 바와 같이 물(89)의 형태로 성분(85)을 포함한다.
적절한 탄소함유 공급원료(88)의 실시예는 적어도 하나의 탄화수소 또는 알콜을 포함한다. 적절한 탄화수소의 실시예는 메탄, 프로판, 천연가스, 디젤, 등유, 가솔린 등을 포함한다. 적절한 알콜의 실시예는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 에틸렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜 등과 같은 폴리올을 포함한다.
도5에는 단일의 공급스트림(16)이 도시되어 있지만, 시스템(26)이 2개이상의 공급스트림(16)을 연료처리기(12)로 분배하고, 공급스트림이 동일한 성분이나 상이한 성분을 갖는 것도 본 발명의 범주에 속한다. 이러한 점을 나타내기 위하여, 도5에는 한쌍의 공급스트림(16)이 점선으로 도시되어 있다. 탄소함유 공급원료가 물과 혼합가능하거나 물에 용해될 때, 도5에 도시된 바와 같이 공급원료 성분은 전형적으로 단일의 공급스트림(16)으로서, 또는 도5에 점선으로 도시된 바와 같이 조성이 동일한(기본적으로는 동일한 조성을 갖는다) 2개이상의 공급스트림으로서 분배된다. 탄소함유 공급원료가 물과 혼합될 수 없거나 단지 약간만 혼합가능할 때,이러한 성분들은 전형적으로 분리된 저장조나 공급부로부터 분리된 스트림으로 연료처리기(12)로 분배된다. 이러한 경우에 있어서, 공급원료 분배시스템(26)은 필요로 하는 성분의 상대적인 양을 연료처리기(12)와는 분리된 시스템(26)에 분배한다. 단일의 공급스트림(16) 또는 동일한 성분을 갖는 다수의 공급스트림(16)의 장점은 성분의 연관된 부분이나 혼합비가 스트림(들)이 연료처리기로 분배되는 비율에 따라 변화되지 않으며, 펌프나 기타 다른 기구의 동작이 공급스트림(들)을 분배하는데 사용될 수 있다는 점이다. 예를 들어, 만일 공급스트림(16)이 스트림(84, 85) 등과 같이 동일한 공급원료 성분을 포함한 저장조로부터 인출된다면, 설정의 혼합비는 유체가 저장조로부터 인출되는 비율 및/또는 저장조로부터 인출되는 공급스트림(16)의 갯수에 관계없이 유지된다.
본 발명의 범주에 속하며 단일 스트림에서 연료처리기(12)로 분배되는 공급스트림(16)의 다른 실시예는 물과, 이러한 물과 혼합될 수 없는 하나이상의 탄소함유 공급원료(88)로부터 형성되는 에멀션이다. 이러한 실시예에서, 공급원료 분배시스템은 전형적으로 스트림(86)처럼 분리된 스트림으로서, 또는 탄소함유 공급원료(88) 또는 물(89)과 미리 혼합된 혼합물로서 계면활성제(91)를 수용한다. 도6에서, 계면활성제(91)는 후자의 분배기구를 나타내도록 점선으로 도시되었다. 적절한 계면활성제 또는 계면활성제의 혼합물이 사용될 수도 있다. 에멀션이 포함된 공급스트림(16)을 생성 및 분배하는 공급원료 분배시스템은 전형적으로 기계적 교반기와 같은 에멀션 생성장치(94)를 포함한다. 상기 "에멀션 생성장치"는 물과 탄소함유 공급원료를 상호작용시키거나 이로부터 에멀션을 형성하는 적절한 구동식또는 비구동식 장치를 의미한다. 시스템(26)의 실시예에서, 공급원료 성분은 혼합가능하며 계면활성제(91) 및 장치(94)는 필요없다는 것을 인식해야 한다.
물과 혼합가능한 탄소함유 공급원료와 마찬가지로, 물과 탄소함유 공급원료의 에멀션 또한 일반적으로 동종의 공급원료 성분의 혼합물을 생성할 수 있으므로, 단일의 스트림 또는 다수의 스트림을 생성하게 되며; 이러한 스트림은 스트림이 공급원료 분배시스템으로부터 인출되는 시간이나 위치에 관계없이, 동일하거나 또는 기본적으로 동일한 성분을 가질 것이다. 본 발명에 서술된 공급원료 분배시스템의 에멀션 실시예나 혼합가능한 실시예에 있어서, 분배시스템은 일반적으로 균일하거나 동일한 공급원료 성분 혼합물을 포함한 저장조로부터 하나이상의 스트림(16)을 인출하거나, 상기 스트림을 연료처리기로 분배하며; 인출된 스트림은 동일하거나 또는 기본적으로 저장조내의 혼합물 액체와 동일한 성분을 갖는다.
다른 성분과 혼합가능하거나 용해될 수 있는 공급원료 성분을 수용하는 본 발명에 따른 공급원료 분배시스템의 실시예가 도6에 도시되어 있다. 도시된 실시예에서, 공급원료 분배시스템(26)은 스트림(18, 20) 등과 같은 공급원료 성분을 포함하는 스트림 수용 저장조(90)를 포함한다. 스팀이나 자열형 개질제 등과 같은 개질제에 있어서, 성분들중 하나는 물이며, 탄소함유 공급원료는 수용성이다. 수용성 탄소함유 공급원료의 비배타적 실시예는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 에틸렌, 글리콜 및 프로필렌 글리콜 등을 포함한다. 선택적으로, 탄소함유 공급원료는 계면활성제(91) 및/또는 교반기 또는 기타 다른 에멀션 생성장치(94) 등이 존재할 때, 물과 에멀션을 형성할 수도 있다.
공급원료 분배시스템은 저장조와 연관된 센서조립체(92)를 부가로 포함한다. 상기 "연관된"이라는 용어는 센서조립체가 저장조에서 하나이상의 공급원료 성분의 양을 나타내거나 또는 이와 연관된 하나이상의 설정된 트리거 동작을 검출하는 것을 의미한다. 상기 센서조립체(92)는 적어도 하나의 센서(93)를 포함하며, 일부 실시예에서는 다수의 센서를 포함하기도 한다. 상기 센서조립체는 저장조(90)의 내부에 부분적으로 위치될 수도 있고, 또는 완전히 저장조내에 위치되거나, 또는 부분적으로 저장조(90)의 외부에 위치될 수도 있다. 저장조(90)에 대한 센서조립체(92)의 위치와는 관계없이, 상기 센서조립체는 저장조(90)에서 하나이상의 공급원료의 양을 측정하며, 이에 연관된 하나이상의 트리거동작을 검출한다. 센서조립체(92)의 예시적인 형태를 제공하기 위해, 도6에서는 저장조(90)의 내부에 센서조립체(92)가 위치되어 있으며, 도7은 센서조립체(92)가 저장조(90)의 내외부에 부분적으로 위치된 상태를 도시하고 있으며, 도8은 센서조립체(92)가 저장조(90)의 외부에 위치된 것을 개략적으로 도시하고 있다. 이러한 예시적인 형태는 본 발명의 범주에 속하는 적절한 그래픽 형상을 제공하며, 본 발명에 따른 공급원료 분배시스템은 이러한 형상들중 어떠한 형상이라도 채택될 수 있으며, 기타 다른 형상도 채택될 수 있음을 인식해야 한다.
본 발명에 따른 "트리거동작"은 측정가능한 동작으로서, 이러한 동작은 설정의 임계값 또는 공급스트림(16)을 형성하는 하나이상의 성분의 설정량을 표시하는 값의 범위에 도달하므로써 하나이상의 성분의 설정량이 저장조에 존재하고 있음을 표시하는 동작을 의미한다. "초과"라는 용어는 특정의 임계동작이 측정됨에 따라,두 방향으로의 값의 범위나 임계값으로부터 이탈을 포함한다. 예를 들어, 설정된 유체의 최대체적을 함유하는 저장조에 대응하는 임계동작은 저장조에 이러한 체적 보다 많이 부가되었을 때 초과하게 될 것이다. 한편, 저장조에서 설정의 최소 유체수위에 대응하는 트리거동작은 유체레벨이 이러한 레벨 이하로 하강하였을 때 초과하게 된다.
트리거동작의 실시예는 질량, 체적 및/또는 하나이상의 성분의 흐름 또는 저장조(90)내에 있는 성분의 전체 질량 및/또는 체적을 포함한다. 다른 트리거 동작은 전체 액체의 저장조에서의 전체 액체나 혼합된 공급원료 성분의 물리적 특성, 예를 들어 저장조내 액체의 전기도전성, 굴절률, 열도전율, 밀도, 점도, 광흡수성 등과 연관이 있다.
특정의 센서조립체에서 센서(93)의 형태와 갯수는 검출될 트리거동작의 형태에 의해 적어도 부분적으로 결정된다. 예를 들어, 만일 트리거동작이 저장조내에서의 액체 체적으로 설정되었다면, 센서조립체는 저장조내의 액체 체적을 측정하는 적절한 장치를 포함한다. 적절한 센서(93)의 실시예는 플로우트(float) 등과 같은 레벨 검출기 또는 스위치, 광 레벨검출기 등을 포함한다. 만일 트리거동작이 저장조내의 액체 질량으로 선택되었다면, 센서조립체는 압력변환기나 질량변환기 등과 같은 적절한 중량측정장치 형태를 취하는 적어도 하나의 센서(93)를 포함한다. 만일 트리거동작이 저장조(90)내 액체의 물리적 특성으로 선택되었다면, 센서는 굴절률 센서, 열도전율 센서, 사진농도계(밀도 센서), 점도계(점도 센서), 등과 같은 물리적 특성을 측정하는 하나이상의 장치를 포함한다. 이러한 센서들은 저장조내에 필요한 체적 레벨에 위치되므로써 체적측정 센서로서 사용된다. 그렇지 않을 경우, 물리적 특성 센서는 전형적으로 저장조내에 최대 설정레벨 이하에 위치된다.
상기 센서조립체(92)는 하나의 센서 또는 하나이상의 센서를 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 여분의 센서 즉, 부분적인 또는 전체적인 여분의 센서를 포함할 수도 있음을 인식해야 한다. 예를 들어 조립체(92)는 각 성분의 트리거동작(들)과 연관된 적어도 하나의 센서와, 저장조로 분배된 제1성분의 트리거동작(들)과 연관된 적어도 하나의 센서와, 및/또는 저장조의 전체 액체량의 트리거동작(들)과 연관된 적어도 하나의 센서를 포함한다.
트리거동작의 검출에 응답하여, 공급원료 분배시스템(26)은 미리 설정된 공급스트림(16)의 성분비를 얻기 위해 저장조(90)의 내부로 및/또는 저장조의 외부로 공급원료 성분의 흐름을 제어한다. 전형적으로, 연료처리기(12)의 효율에 영향을 미치는 것은 공급스트림(16)에서의 탄소-산소 원자의 몰비율이기 때문에, 상기 비율은 성분들 사이에 선정된 몰비율이다. 그러나, 필요로 하는 또는 설정의 몰비율과 공급스트림(16)을 형성하는 성분들은 미리 설정되기 때문에, 성분들의 혼합비는 미리 설정되며; 성분의 혼합비는 서로에 대한 및/또는 저장조 또는 저장조들에서의 성분의 전체 체적에 대한 성분들의 상대적 질량이나 체적 등과 같은 다른 용어로 표시된다.
예를 들어 공통의 저장조(90)에 공급원료 성분(88, 89)이 혼합되는 도6에 도시된 공급원료 분배시스템(26)의 실시예에 있어서, 특히 중량측정 또는 체적측정 센서가 사용될 때, 일반적으로 성분들은 저장조로 연속적으로 분배된다. 따라서,필요로 하는 제1공급원료 성분의 양에 대응하는 대응의 트리거동작이 센서조립체(92)에 의해 검출될 때까지, 제1스트림(18)은 저장조(90)로 분배된다. 트리거동작의 검출에 따라, 스트림(18)의 분배가 정지되고, 스트림(20)으로부터 물[또는 기타 다른 성분(85)]과 같은 제2공급원료 성분의 분배가 시작된다. 제2공급원료 성분은 센서조립체(92)가 설정된 양의 제2성분에 대응하는 제2트리거동작을 검출하는 시간까지, 저장조(90)로 분배된다. 제2트리거동작의 검출에 따라, 제2공급원료 성분의 분배가 정지된다. 이러한 사이클은 필요로 하는 모든 공급원료 성분이 저장조(90)로 분배될 때까지 반복되며, 이러한 시간에 저장조내의 공급원료 혼합물은 하나이상의 공급스트림(16)으로서 연료처리기(12)로 분배된다. 공급원료 분배시스템이 선택순서에 따라 성분을 수용하도록 설정되는 한, 성분이 분배되는 순서는 중요하지 않다는 것을 인식해야 한다. 공급스트림이 저장조(90)로부터 분배되기 때문에, 또한 공급원료 성분이 다른 성분과 혼합가능하거나 에멀션으로 형성될 수 있기 때문에, 공급스트림(들)이 저장조로부터 인출되는 비율이나 위치와는 관계없이 설정의 혼합비가 유지될 수 있다.
시스템(26)이 기계적 교반기나 기타 다른 에멀션 생성장치를 포함할 때, 공급원료 성분은 성분이 저장조(90)에 첨가됨에 따라 일정하게 교반되며, 제1공급원료 성분이나 제2공급원료 성분이 저장조에 도입된 후 교반되며, 또는 모드 공급원료 성분이 필요량만큼 첨가된 후 교반된다. 간결하게 서술하기 위하여, 하기에서는 탄소함유 공급원료의 혼합물 즉, 물과 혼합가능한 메탄올 등과 같은 혼합물에 대해 서술될 것이다. 하기의 서술에 있어서, 탄화수소처럼 물과는 혼합불가능하지만 계면활성제 및/또는 기계적 교반에 의해 에멀션을 형성하는 탄소함유 공급원료가 양호하게 사용된다.
도7에는 체적측정에 대응하는 트리거동작을 측정하는 센서조립체(92)의 실시예가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 저장조(90)는 저장조내의 유체체적에 대응하는 트리거동작을 검출하는 다수의 센서가 구비된 센서조립체(92)를 포함한다. 센서조립체(92)는 저장조에 제1공급원료 성분의 설정체적이 존재하는 시간을 검출하는 즉, 저장조내 전체 체적이 설정의 체적에 도달하는 시간을 검출하는 제1센서(93')를 포함한다. 센서가 공급 성분을 설정순서로 수용하는한, 공급원료 성분의 분배순서는 변화된다. 저장조에 필요로 하는 양의 공급원료 성분이 제공된 후, 혼합된 성분은 저장탱크로 분배되거나 연료처리기(12)로 분배된다. 혼합된 성분을 저장탱크나 연료처리기로 분배하기 전에, 공급스트림(16)을 형성하는 혼합물의 동질성을 향상시키기 위하여, 상기 성분들은 부가로 혼합되거나 교반될 수 있다.
센서조립체(92)는 저장조의 액체 레벨이 설정의 최소레벨 이하인 것을 검출하고, 충진처리가 반복되어야 할 것을 표시하는 제3센서(93")를 부가로 포함한다. 그러나, 센서(93, 93', 93")의 체적이 서로에 대해 설정되어 있기 때문에, 공급원료 성분이 첨가되는 순서나 설정의 혼합비 및 최소최적은 저장조내의 유체의 일부설정량에 대응한다.
센서조립체(92)는 저장조에 설정의 최대 액체체적이 존재하는지의 여부를 검출하는 또 다른 센서(93"')를 포함할 수도 있지만, 이것은 필수적인 사항은 아니다. 상기 센서(93"')는 공급원료 성분의 전체 설정체적 보다 많은 체적을 표시하며, 이것은 안전 메카니즘을 제공한다. 특히 센서(93"')는 만일 저장조가 저장조의 용량을 초과하거나 이에 근접하는 경우 트리거동작만을 검출한다. 센서(93"')의 작동은 다음과 같은 동작 즉, 저장조(90)로 도입되는 공급원료 성분의 즉시정지, 연료처리기(12)로 분배되는 공급스트림(16)의 즉시정지, 연료처리기의 정지 또는 아이들링, 연료전지 스택(22)의 절연, 경보, 사이렌, 발광장치, 모니터상의 출력 등의 사용자 경보장치의 작동 등과 같은 동작을 한가지 이상 유발시킨다.
도8에는 저장조(90)에 제공된 공급원료 성분량의 중량측정(압력 및/또는 질량)에 대응하는 트리거동작을 측정하는 센서조립체(92)를 구비한 공급원료 분배시스템(26)의 실시예가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 저장조(90)는 저장조내의 액압이나 질량에 대응하는 트리거동작을 검출하는 센서(93)가 구비된 센서조립체(92)를 포함한다. 도6에 도시된 실시예와 마찬가지로, 제1공급원료 성분은 센서조립체가 설정량의 성분에 대응하는 트리거동작을 검출할 때까지 분배되며, 제2성분은 대응의 제2트리거동작이 검출될 때까지 분배된다. 상술한 체적측정의 실시예와 마찬가지로, 센서조립체(92)가 공급원료 성분을 설정순서로 수용하는한, 공급원료 성분의 분배순서는 변화된다.
중량측정 시스템을 위한 트리거동작은 제1공급원료 성분의 설정량에 대응하는 압력이나 질량처럼, 또한 조합된 제1성분 및 제2성분에 대응하는 질량이나 압력처럼, 저장조내의 필요로 하는 액압이나 질량에 의해 결정된다. 저장조(90)의 단면적이 균일할 때, 저장조내의 액체질량은 액체밀도 ×저장조의 단면적 ×저장조내액체의 높이 와 동일하다. 저장조의 바닥에서 측정한 액압은 액체밀도 ×중력가속도 ×저장조내 액체의 높이 와 동일하다. 또한, 저장조내 액압과 질량은 비례하며, 질량은 압력 ×비례상수(즉, 저장조의 단면적을 중력가속도로 나눈 값)와 동일하다.
중량측정 시스템에 있어서, 센서조립체 또는 센서조립체와 연관된 제어기가 사이클 사이에서 제로이면, 저장조는 충진시 또는 사이클시 완전히 비울 필요가 없다. 선택적으로, 저장조에 첨가되는 공급원료 성분의 질량은 특정의 또는 어떤 공급원료 성분을 분배하기 전에 얻은 초기값의 편차에 의해 결정된다. 센서조립체 또는 이러한 센서조립체와 연관된 제어기가 사이클 사이 또는 공급원료 성분의 도입 사이에서 제로이거나 제로가 아닌 것도 본 발명의 범주에 속한다. 특정 사이클후 저장조(90)에 남아있는 액체량은 동종의 또는 거의 동종인 공급원료 성분 혼합물을 포함하고 있기 때문에, 저장조내에 남아있는 잔류량을 포함하는 각각의 혼합물의 파편(fraction)은 동일한 성분을 포함하거나 거의 동일한 성분을 포함한다. 따라서, 만일 저장조에 잔존하는 어떤 성분량과 함께 저장조에 공급원료 성분의 설정량이 첨가된다면, 미리 설정된 혼합비가 유지되어, 센서조립체는 사이클 이전의 잔류량과 함께 첨가되는 설정량을 얻기 위하여 저장조의 용량과 충진 사이에서 제로로 되거나 리셋된다. 이것은 다음과 같은 사항을 제외하고는 즉, 저장조의 잔류 액체레벨을 계산하기 위해 체적측정 시스템의 센서가 재위치되는 경우나, 공급스트림 성분이 저장조에 분배되는 한가지 이상의 연속적인 순서로 센서를 사전배치하기 위해 체적측정 시스템의 센서가 충분한 여유로 제공될 필요가 없는 경우를 제외하고는, 체적측정 시스템에도 적용된다.
중량측정 방법의 장점은 온도에 민감하게 반응하고 압력이나 무게를 쉽고 정밀하게 측정할 수 있다는 점이다. 연료처리기용 공급원료를 준비할 때의 중량측정의 또 다른 장점은 연료처리기가 작동중일동안 공급스트림의 비율이 변화될 수 있다는 점이다. 예를 들어, 제어기는 탄소함유 공급원료 및 물의 중량측정 설정점을 변화시키도록 프로그램될 수 있다(예를 들어, 탄소함유 공급원료-물의 비율을 증가시키거나 감소시키기 위해). 이러한 변화는 촉매상에 탄소침착을 표시하는, 연료처리기의 개질 촉매베드를 통한 압력강하의 증가 등과 같은 외부 요소에 응답한 것이며; 예방적 유지보수로서 프리셋 간격으로 발생하도록 프로그램될 수도 있다. 탄소함유 공급원료가 없는 물을 함유한 공급스트림(16) 또는 고비율의 물-탄소함유 공급원료를 고온 개질 촉매베드를 통과시키면, 개질 촉매로부터 탄소를 제거할 수 있다. 또한, 센서조립체나 저장조에 변화를 유발하지 않고, 부가의 공급원료 성분도 저장조에 첨가될 수 있다.
촉매교체후 최초작동시, 제어기는 고비율의 물-탄소함유 공급원료를 연료처리기에 공급하도록 프로그램될 수 있다. 물이 풍부한 이러한 공급원료 혼합물은 개질 촉매의 활동을 증가시키며, 부가의 물은 개질 촉매가 과열되는 것을 방지한다. 제어기는 이러한 기능을 수행하도록 프로그램될 수 있으며, 또는 이러한 공급율을 분배하기 위해 적절한 사용자 입력을 수용한다.
도7은 공급원료 분배시스템(26)의 실시예로서, 공급원료 성분을 포함한 스트림이나 하나이상의 공급스트림(16)은 분리된 입출력부를 통해 저장조로 분배되거나저장조로부터 제거된다. 그러나, 시스템이 매니폴드(96)를 포함하고, 이러한 매니폴드를 통해 스트림(18, 20)이 성분을 저장조로 분배하는 경우와, 상기 매니폴드를 통해 하나이상의 공급스트림(16)이 저장조로부터 제거되는 경우도 본 발명의 범주에 속한다. 도8에는 이러한 실시예가 도시되어 있다. 또한, 도7에도 다양한 유동제어장치(104)가 도시되어 있으며; 이러한 장치에서는 탱크 및 저장조로의 유동출입을 제어하기 위해, 본 발명에 따른 공급원료 분배시스템이 전형적으로 밸브조립체(106)의 형태의 유동제어장치(104)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 이와 마찬가지로, 펌프(108) 형태의 유동제어장치(104)도 개략적으로 도시되어 있으며, 상기 펌프는 공급스트림 및 공급원료 성분을 이송하는데 사용된다. 이러한 유동제어장치는 적절한 장치의 실시예 및 이러한 장치의 대체품을 나타내기 위해 개략적으로 도시되었으며, 서술한 바와 같은 이러한 모든 공급원료 분배시스템은 적절한 형태의 유동제어장치와 연합될 수 있다. 이러한 장치의 일부 또는 전부는 센서조립체와 통신할 수 있으므로, 트리거동작의 검출은 적어도 하나의 대응의 유동제어장치에서 설정의 응답을 유발시킨다. 적절한 응답의 실시예는 하나이상의 밸브조립체를 개폐하는 단계와, 펌프로 하여금 펌핑액체에 대한 작동을 개시하거나 정지하는 단계를 포함한다. 센서조립체와 유동제어장치 사이의 통신은 적절한 기계적 및/또는 전기적 통신부를 통해 이루어진다.
상술한 바와 같이, 공급원료 분배시스템(26)은 공급원료 성분을 포함한 2개이상의 스트림을 수용하며; 선택적으로 이러한 스트림들을 서로 혼합하여, 동종의 또는 거의 균일한 성분혼합물을 형성한 후, 적어도 하나의 공급스트림(16)을 설정된 혼합비의 공급원료 성분을 포함하는 연료처리기(12)로 분배한다. 분배된 성분의 체적량과 분배된 성분혼합물의 물리적 특성에 기초하여 설정의 혼합비가 측정된 반면, 이러한 양들은 일반적으로 공급스트림(16)에서 탄소 및 산소의 설정된 몰비율에 기초한다. 예를 들어, 개질 촉매의 존재하에 탄소함유 공급원료가 물과 반응하여 수소가스와 여러 부산물을 생성하는, 스팀 또는 자열형 개질제 형태의 연료처리기를 상상해보자. 만일 탄소함유 공급원료가 메탄올이라면, 이상적인 반응 화학양론은 다음과 같다.
CH3OH + H2O = CO2+ 3H2
도시된 바와 같이, 각각의 메탄올 몰에 대해 1몰의 물이 필요하다. 이와 마찬가지로, 각각의 탄소 몰에 대해 1몰의 물이 필요하다. 체적측정면에서, 약 31 내지 33%의 물이 약 67 내지 69%의 메탄올과 혼합되어 이러한 혼합비를 달성하게 된다. 이러한 범위는 물이 모자라는 혼합 즉, 상기 화학식에 도시된 이상적인 화학양론적 물의 양 보다 적은 양을 포함하는 혼합을 피할 수 있다. 예를 들어, 4.5리터의 물은 10리터의 메탄올과 혼합될 수 있다. 중량분석적으로, 18그램의 물이 32그램의 메탄올과 혼합되어, 상기 화학양론 혼합비를 달성할 수 있다(예를 들어 64중량%의 메탄올).
이와 비교하면, 반응은 탄소함유 공급원료가 에탄올일 경우 하기의 이상적인 화학양론을 따른다.
CH3CH2OH + 3H2O = 2CO2+ 6H2
도시된 바와 같이, 각각의 에탄올 1몰에는 물 3몰이 필요하다. 탄소원자에 있어서, 각각의 탄소 1몰에는 1.5몰의 물이 필요하거나, 또는 전체적으로 각각의 1몰 탄소에 대해서는 2몰의 산소가 필요하다. 체적측정면에서, 54mL의 물이 58.3mL의 에탄올과 실온에서 혼합되어, 이러한 화학양론 혼합비를 생성한다. 중량측정면에서, 54g의 물이 46g의 에탄올과 혼합되어, 상기 화학양론 혼합비를 생성한다. 물론, 이러한 상대적 체적측정 및 중량측정 측정값은 예시적인 것이며, 저장조(90)의 체적, 필요로 하는 생성될 전체체적 및/또는 공급스트림이 연료처리기로 분배되는 비율 등과 같은 요소에 따라 비례하여 높아지거나 낮아진다.
또 다른 실시예로서, 개질제에서 하기의 이상적인 화학양론에 따라 반응하는, 헥산과 물로 형성된 에멀션을 가정하자.
C6H14+ 12H2O = 6CO2+ 19H2
탄소원자에 대해, 각각의 탄소 1몰에는 2몰의 물이 필요하며, 또는 전체적으로 탄소와 산소 원자에 대해서는 각각의 탄소 1몰에 대해 2몰의 산소원자가 필요다.
상술한 화학양론 혼합비 보다 크거나 작은 혼합비를 포함하여, 화학양론 혼합비 이외의 혼합비가 사용될 수 있는 점도 본 발명의 범주에 속한다. 스팀이나 자열성 개질제 등과 같은 개질제에서의 혼합비는 화학양론 혼합비나 이러한 화학양론 혼합비 보다 높은 것이 바람직하다. 화학양론 혼합비 보다 낮은 혼합비가 사용될 때, 탄소의 몰당 필요한 물의 화학양론 양 보다 물이 적다는 것을 의미하며, 공급스트림은 "물-희박(water lean)"으로 언급된다. 이러한 공급스트림은 개질 촉매에서 반응지역을 차단하는 탄소침착물이나 코우크를 생성하려는 경향을 나타내므로써, 개질 영역을 통한 압력강하를 증가시키거나 및/또는 전형적으로 하나이상의 개질 촉매베드를 포함하는 수소생성영역의 효율을 감소시킨다. 코우크 개질을 보호하기 위해, 공급스트림은 "물-풍부(water rich)"이며, 이것은 공급스트림이 물-탄소의 화학양론 비율 이상을 포함한다는 것을 의미한다. 실제로, 축적된 코우크를 제거하기 위해서는 과도한 물을 포함하는(화학양론 혼합비 보다 50% 이상) 공급스트림(16)을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, "과도한 물" 혼합비는 화학양론 혼합비 보다 적어도 50% 이상의 물을 포함하는 혼합비를 의미한다. 과도한 물 혼합비가 100% 의 여분의 물 또는 그 이상인 것도 본 발명의 범주에 속한다. 이상적인 화학양론과는 달리 발생되는 실제 반응인 것으로 인식되지만, "화학양론"이라는 용어는 이상적인 반응을 언급하기 위해 사용된다.
상술한 코우크 및 에너지를 고려할 때, 개질제는 화학양론 혼합비 보다 10 내지 25% 물이 많은 몰 혼합비에서 많은 탄소함유 공급원료에 대해, 전형적으로 화학양론 혼합비가 아닌 몰을 기본으로 했을 때, 화학양론 혼합비로부터 10 내지 50% 물이 많은 범위의 혼합비로 작동될 것이다. 코우크가 형성되지 않을 것 같은 메탄올 등에 대해서는 화학양론 혼합비와 물이 10% 많은(몰 기준) 혼합비 사이, 양호하기로는 2 내지 4% 물이 많은(몰 기준) 혼합비 사이의 혼합비가 사용된다.
또 다른 실시예로서, 메탄올-물 공급원료가 사용될 때, 필요로 하는 몰비율은 1:1인 경우가 많다. 이러한 몰비율은 메탄올이나 물을 설정의 질량이나 체적으로 혼합하므로써 얻을 수 있다. 예를 들어, 이러한 설정비는 10리터의 메탄올과 4.5리터의 물을 혼합하여 얻을 수 있다. 이러한 실시예에서, 물을 첨가하기 전에 메탄올을 저장조에 첨가할 때, 센서조립체는 저장조가 10리터의 액체와 14.5리터의 액체를 포함하는 시기를 검출한다. (선택적으로, 메탄올을 첨가하기 전에 물을 첨가할 때, 센서조립체는 저장조가 4.5리터의 액체와 14.5리터의 액체를 포함하는 시기를 검출한다). 동일한 몰비율을 얻기 위해 다른 적절한 체적도 사용될 수 있음을 인식할 수 있다. 체적측정면에서, 1:1 몰비율은 약 69%의 메탄올과 31%의 물이다.
하기의 표1에는 수용성 탄소함유 공급원료와 물을 혼합하는데 필요로 하는 화학양론 및 과도한 물 비율의 예시적인 실시예가 도시되어 있다. 그러나, 상기 표1에 도시된 것 이외의 다른 비율이 사용될 수 있는 것도 본 발명의 범주에 속한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 하기의 화학양론 비율과 과도한 물 비율 사이의 비율이 사용될 수도 있다. 이러한 비율 이외의 비율이 사용될 수 있음도 본 발명의 범주에 속한다.
수용성 탄소함유 공급원료 및 물의 예시적인 혼합비
탄소함유 공급원료 화학양론 비율(산소:탄소) 과도 물비율(산소:탄소)
메탄올 1:1 2-3:1
에탄올 2:1 3:1
에틸렌 글리콜 2:1 3:1
프로필렌 글리콜 2:1 3:1
예를 들어, 에탄올과 물을 포함하는 공급스트림에 대해, 상술한 화학양론 비율을 달성하기 위해 58.4mL의 에탄올이 58.4mL의 물과 혼합되며, 58.4mL의 에탄올이 90mL의 물과 혼합된다. 에틸렌 글리콜과 물을 포함하는 공급스트림에 대해, 55.8mL의 에틸렌 글리콜은 36mL의 물과 혼합하여 상기 화학양론 비율을 달성하며, 55.8mL의 에틸렌 글리콜은 72mL의 물과 혼합하여, 상기 화학양론 비율을 달성한다. 프로필렌 글리콜과 물을 포함하는 공급스트림에 대해, 73.2mL의 프로필렌 글리콜은 72mL의 물과 혼합하여 상기 화학양론 비율을 달성하며; 73.2mL의 프로필렌 글리콜은 126mL의 물과 혼합하여, 상기 화학양론 비율을 달성한다. 시스템(26)은 상술한 2:1 및 3:1 이외의 산소:탄소 비율 즉, 2:1 또는 3:1 사이의 비율이나 이러한 비율보다 높거나 낮은 산소:탄소 비율을 포함하는 공급스트림을 분배할 수 있음을 인식해야 한다. 이와 마찬가지로, 산소-탄소의 몰 이외의 연관에 기초한 몰비율 즉, 물의 몰에 대한 특정한 탄소함유 공급원료의 몰이나 제1성분 내지 제2성분의 몰 등과 같은 몰비율이 선택될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 물과 혼합되지 않는(또는 미소하게 혼합가능한) 탄소함유 공급원료와 물로부터 에멀션을 생성하는 공급원료 분배시스템(26)은 전형적으로 교반기 또는 기타 다른 에멀션 생성장치(94)를 포함한다. 공급원료 성분이 서로 혼합가능한 시스템(26)의 실시예에서, 저장조는 공급원료의 혼합을 촉진시켜 저장조내의 동종성 향상을 유발하는 하나이상의 혼합장치(98)를 선택적으로 포함할 수도 있다. 적절한 혼합장치(98)의 실시예는 배플, 나선형 핀(fin) 등과 같은 정지장치(100)를 포함하며; 공급원료 성분을 함유한 스트림은 저장조로 지향된다. 예를 들어, 스트림을 저장조의 측벽에 경사시키면, 저장조내에서의 혼합이 촉진된다. 혼합장치(98)의 다른 실시예는 장치를 타격하는 공급원료 성분의 흐름에 응답하여 이동하는 장치인 베인이나 기타 가동형 배플 등과 같은 다이나믹 장치(102)와, 저장조에서 액체를 교반하는 전기구동식 장치를 포함한다. 정지장치의 장점은 일반적으로 가동부가 없기 때문에 작동을 위한 동력부가 필요없고, 고장이 없다는 점이다. 도7 및 도8에는 혼합장치의 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 서술한 공급원료 분배시스템은 혼합장치(98)를 포함하며, 도7 및 도8에 도시된 시스템은 혼합장치없이 형성되었음을 인식해야 한다.
도6 내지 도8에 도시된 바와 같이 공급원료 성분을 설정의 혼합비로 분배하기 위해, 저장조(90)로부터 하나이상의 공급스트림(16)이 연료처리기(12)로 분배된다. 개질제나 기타 다른 연료처리기로 분배하기 전에, 혼합된 공급원료 성분이 저장탱크로 분배되는 것도 본 발명의 범주에 속한다. 이러한 공급원료 분배시스템의 실시예가 도9에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 스트림(110)은 저장조를 혼합된 공급원료 성분을 수용하는 용기인 저장탱크(112)에 유체연결시키며, 이러한 용기로부터 성분을 연료처리기(12)로 분배하기 위해 하나이상의 공급스트림(16)이 선택적으로 유출된다. 스트림(110)과 본 발명에 개시된 기타 다른 스트림은 중량흐름 및 펌프 등과 같은 적절한 기구를 통해 분배된다. 전형적으로, 저장탱크(112)는 적어도 저장조(90)와 같은 대용량을 갖게 된다. 상기 탱크(12)는 일련의 저장조로 언급되며, 이 경우 공급원료 분배시스템은 공급스트림을 설정의 혼합비로 연료처리기(12)로 분배하기 전에 공급원료 성분을 수용 및 혼합하는 적어도 2개의 일련의 저장조를 갖는다.
공급스트림을 연료처리기(12)로 분배하기 전에, 혼합된 공급원료 성분을 저장탱크로 이송하는 것은 탱크(112)로의 유입과 마찬가지로, 저장조(90)로부터 탱크(112)로 유입될 동안 공급원료 성분의 혼합을 증가시킬 기회를 제공한다. 예를 들어 공급원료 성분은 탱크(12)로의 유입시 이미 설정의 비율로 제공되어 있기 때문에, 유체의 소용돌이나 기타 교반 등이 혼합을 촉진시키지만, 2개의 공급원료 성분이 저장조에 제공될 때까지는 저장조(90)에서 혼합이 이루어지지 않는다.
사용시, 탱크(112)는 설정의 비율로 혼합된 공급원료 성분의 배치가 연료처리기(12)로 선택적으로 분배될 수 있게 하며, 다른 공급원료 성분의 배치는 설정의 혼합비로 준비된다. 이것은 설정의 혼합비를 유지하면서, 가해진 요구사항에 부응할 수 있는 연료전지 시스템 또는 연료처리 시스템의 능력을 증가시킨다.
탱크(112)는 탱크내에서 하나이상의 트리거동작을 검출하는 적어도 하나의 센서(116)가 구비된 센서조립체(114)를 포함한다. 상기 센서조립체(114)와 센서(116)는 조립체(92) 및 센서(93)에 대해 서술한 바와 같은 적절한 구조 및 위치를 갖는다. 이러한 트리거동작의 실시예는 저장탱크내의 혼합된 공급원료 성분의 양이 설정의 최소량 보다 적을 때 이루어진다. 예를 들어, 이러한 트리거동작을 검출하기 위해 중량측정 또는 체적측정 센서 등과 같은 센서(116')가 사용될 수 있다. 이와 마찬가지로, 레벨센서로서 작용하도록 배치된 물리적 특성의 센서가 사용될 수도 있다. 이러한 동작의 검출에 응답하여, 공급원료 분배시스템은 저장조(90)로부터 더욱 많은 혼합된 공급원료 성분을 분배하고 및/또는 혼합된 공급원료 성분의 또 다른 배치를 준비한다. 상술한 트리거동작에 대해, 센서조립체의 응답성이 공급원료 성분의 혼합비에 영향을 미치지 않기 때문에 고정밀도의 레이저가 사용될 수도 있다. 저장조(90)와 마찬가지로, 탱크(12)는 탱크내의 액체 체적이 설정의 최대체적을 초과할 때에 대응하는 트리거동작을 검출하는 센서(116") 등과 같은 하나이상의 센서를 포함한다. 이러한 트리거동작에 응답하여, 시스템(26)은 저장조로부터 혼합된 공급원료 성분의 흐름을 정지시키고, 스트림(16)의 유동비를 증가시키며, 및/또는 저장조(90) 또는 탱크(112)에서 공급원료 성분의 적어도 일부를 부가의 저장탱크, 연소원 또는 폐기부 등과 같은 보조원으로 분배한다. 탱크(112)는 도9에 점선으로 개략적으로 도시된 바와 같은 에멀션 생성장치(94) 및/또는 혼합장치(98)를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
도6 내지 도9에 있어서, 공급원료 분배시스템(26)은 단일의 저장조(90)를 공급원료 성분으로 충진한다. 연료처리기(12)로 분배하기 전에 주저장조[저장조(90) 등과 같은]와 상기 주저장조의 내용물이 비워지는 부저장조 또는 하류저장조[탱크(112) 등과 같은]를 포함하는 시스템의 실시예와 마찬가지로, 상기 시스템(26)이 하나이상의 저장조를 포함하는 것도 본 발명의 범주에 속한다. 또한, 공급원료 분배시스템이 하나이상의 주저장조 및/또는 다수의 영역에 분할되는 주저장조를 포함하는 것도 본 발명의 범주에 속한다.
예를 들어, 도10에 도시된 공급원료 분배시스템의 실시예에서, 공급원료 성분을 포함하는 스트림이 분리된 주저장조로 각각 분배된다. 도5를 참조하여 서술된 스트림 및 성분은 도10에 도시되었다. 그러나, 상술한 바와 같이, 스트림(86)은 생략될 수 있으며, 성분(84, 85)중 어느 하나는 물(89)을 포함하며, 다른 하나의 성분은 탄소함유 공급원료(88)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 시스템(26)은 저장조(90', 90", 90"')를 포함하며, 이들 각각은 설정된 양의 대응의 공급원료 성분을 소용하며, 이러한 성분을 포함한 스트림(110', 110", 110"')을 제2저장조 또는 저장탱크(112)에 분배한다. 도시된 바와 같이, 각각의 주저장조는 적어도 하나의 센서(93)가 구비된 센서조립체(92)를 포함하며, 저장탱크(112)는 적어도 하나의 센서(116)가 구비된 센서조립체(114)를 포함한다.
도10에 도시된 실시예의 변형예로서, 분배시스템은 탱크(112)를 구비하지 않고서도 형성될 수 있으며, 공급스트림(16)은 하나의 유니트로서 연료처리기(12)에 분배되고 각각의 저장조로부터 분리된 스트림으로 형성될 수 있다. 이러한 실시예는 공급원료 성분이 혼합될 수 없고 에멀션으로 형성될 수 없는 실시예에 사용하기 적합하다. 이러한 실시예에서, 스트림이 연료처리기(12)로 분배될 때까지 혼합되지 않는 상이한 성분을 포함하고 있다 하더라도, 스트림은 스트림 각각의 상대적 유동비가 다른 스트림의 상대적 유동비에 대응하여 제어되므로써, 설정의 혼합비를 유지할 수 있는 기구를 통해 분배되는 것이 바람직하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 이러한 기구의 실시예로는 이중 또는 멀티헤드 펌프가 있으며; 상기 펌프는 본 발명에 참조인용된, 1998년 11월 12일자로 출원되고 발명의 명칭이 "연료전지 시스템"인 미국 특허출원 제09/190.917호에 개시되어 있다.
도11에는 분할된 저장조(90)의 실시예가 도면부호 120으로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 저장조(120)는 저장조와 다수의 영역(124, 126)을 분리하는 격벽(122)을 포함한다. 달리 언급하지 않으며, 도시된 각각의 저장조(및 영역)는 하나이상의 선택된 트리거동작을 검출하는 하나이상의 센서(93)가 구비된 센서조립체(92)를 포함한다. 상기 영역(124)은 저장조에 첨가될 제1공급원료 성분의 양에 대응하는 크기를 갖는 것이 바람직하다. 저장조의 이러한 선택적 크기는 체적측정시의 정밀도를 높이는데, 그 이유는 제1공급원료 성분의 체적이 도관이나 네크부(128)에서 측정되기 때문이며; 상기 도관이나 네크부는 영역들을 상호연결시키고, 영역(124, 126)에 비해 단면적이 축소되어 있다. 센서조립체(92)가 체적측정값에 대응하는 트리거동작을 검출하는 경우, 상기 두 영역은 이러한 영역에 포함된 액체의 체적에 대응하는 크기를 갖는 것이 바람직하며, 체적측정이 실행되는 축소단면적을 갖는 도관이나 네크부(128)를 포함하는 것이 바람직하다. 저장조(120)는 제1저장조(90')를 흘러넘치는 액체가 제2저장조(90")로 유입되도록 유체연결된 한쌍의 주저장조일 수도 있다.
예를 들어, 상술한 바와 같이 필요로 하는 메탄올-물 몰비율은 주로 1:1이며, 이러한 비율은 10리터의 메탄올을 4.5리터의 물과 혼합하여 얻을 수 있다. 따라서, 물을 첨가하기 전에 메탄올을 가하면, 영역(124)은 10리터의 용량을 갖게 되며, 영역(126)은 4.5리터 용량을 갖게 될 것이다. 이러한 실시예에서, 센서조립체는 영역의 상부에 배치되어 각각의 부분이 충진되었음을 표시하는 레벨 센서와 같은, 체적측정 센서(93)를 포함한다. 예견할 수 있는 바와 같이, 상기 영역은 설정의 혼합비율을 얻을 수만 있다면 상술한 바와는 다른 용량을 갖게 된다. 예를 들어 적어도 하나의 영역은 영역에 수용되는 필요로 하는 액체체적을 초과하는 용량을 갖는다. 이러한 실시예에서, 상기 영역과 연관된 센서 또는 센서조립체는 필요로 하는 체적이 달성되는 시기를 검출하도록 배치된다.
도11에 있어서, 저장조(120, 90")는 저장조내의 과도한 액체가 배출되는 통기부(130)를 포함하는 것으로 도시되었다. 상기 통기부(130)는 이를 통과하는 그 어떤 공급원료 성분을 주위로 배출하거나, 상기 성분을 연소원으로 분배한다. 그러나, 상기 통기부(130)는 자체내장형 스필 방지조립체(132)의 일부를 형성하는 것이 바람직하다. 상기 "자체내장형"이라는 용어는 스필 방지조립체가 이를 통과하는 액체를 과잉 스트림(136)을 통해 억제구조물로 분배하는 것을 의미한다. 예를 들어, 과잉 스트림(136)은 이를 통과하는 액체를, 폐기물이나 통기된 공급원료 성분을 단독으로 저장하는 탱크(134), 혼합탱크(112), 또는 연료처리기(12) 등과 같은 스필 방지조립체로 분배한다. 스필 탱크(134) 등과 같은 제거유니트의 장점으로는 통기된 공급원료 성분이 연료처리기로 도입되지 않는다는 점이다. 그러나, 특히 시스템(26)이 통기 스트림(136)에서 공급원료 성분의 흐름 형태로 트리거동작을 검출하는 경우, 스트림(136)에서 공급원료 성분의 양은 전형적으로 매우 작으며, 이에 따라 설정의 혼합비에 대한 영향은 무시할 수 있다.
본 발명에 따른 공급원료 분배시스템(26)은 제어기(140)를 포함하지만, 이러한 사항이 필수적인 것은 아니다. 상기 제어기(140)는 공급원료 분배시스템에서 센서조립체에 의한 미리 설정된 트리거동작의 검출 등과 같은 설정의 작동변수, 및/또는 압력, 온도, 연료전지 또는 연료처리 시스템의 유동비 등을 관찰하고; 관찰한 값에 응답하여, 공급원료 성분 및 공급스트림(16)의 상대적 유동비를 공급원료 분배시스템(26)에 적어도 부분적으로 지향시킨다. 제어기의 실시예는 도12에개략적으로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 제어기(140)는 통신링크(148)를 통해 센서(144) 및 제어장치(146)와 연결되는 프로세서(142)를 포함한다. 상기 통신링크(148)는 입력신호, 명령신호, 측정변수 등과 같은 대응의 장치들 사이에서 일방향 또는 쌍방향 통신을 위한 유선형 또는 무선형 기구이다.
제어장치(146)의 예시적인 실시예는 밸브 및 펌프 등과 같은 유동 제어장치(104)를 포함한다. 다른 실시예는 압축기, 가열조립체, 연료처리기(12), 및 연료전지 스택(22) 등을 포함한다. 센서(144)의 예시적인 실시예는 센서(93 및/또는 116)를 포함할 수 있다. 그러나, 프로세서(142)는 공급원료 분배시스템의 기타 다른 작동변수 및/또는 연료처리 시스템 또는 연료전지 시스템의 기타 다른 성분을 관찰하기 위하여, 부가의 센서(144)와 통신할 수 있다. 이와 마찬가지로, 상기 프로세서는 측정된 성분이 예상했던 성분에 대응하는지의 여부를 결정하기 위하여 하나이상의 스트림의 성분을 특정하는 여러 센서들과 통신한다. 이러한 센서들과 함께, 다른 적절한 센서의 실시예는 온도센서, 전류계, 특정 스트림의 성분을 측정하는 센서를 포함할 수 있다.
프로세서(142)는 연산장치, 컴퓨터상에서 실행되는 소프트웨어, 임베디드형 프로세서, 프로그램가능한 로직 제어기 또는 기능적으로 유사한 장치 등을 포함하여, 기타 다른 적절한 형태를 취할 수 있다. 상기 제어기는 적절한 소프트웨어, 하드웨어, 또는 펌웨어를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어기는 설정의 프로그램가능한 및/또는 사용자선택 작동변수가 저장되는 메모리장치(150)를 포함한다. 상기 메모리장치는 휘발성 부분과, 비휘발성 부분 또는 양자 모두를 포함할 수 있다.
프로세서, 센서 및 제어 소자들 사이의 특정한 통신형태는 적절한 형태를 취할 수 있음을 인식해야 한다. 예를 들어, 센서는 측정값을 연소적으로 또는 주기적으로 프로세서로 전송하며; 프로세서는 측정값이 미리프로그램가능한 값 또는 저장값의 범위를 초과하는지의 여부를 결정하기 위하여, 측정값과 저장된 임계값 또는 범위값을 비교한다. 만일 초과하였다면, 프로세서는 하나이상의 제어장치에 명령신호를 전송한다. 다른 실시예에서, 센서 자체가 작동변수를 측정하고 이를 저장값이나 설정의 임계값이나 범위값과 비교한 후, 측정값이 저장값이나 범위값을 초과한 경우에만 프로세서에 신호를 전송한다. "초과"라 함은 측정값이 설정값 또는 저장값이나 범위값을 두 방향으로 이탈하고, 이러한 이탈이 선택적으로 5% 이상, 10% 이상, 25% 이상 등과 같이 설정의 공차를 포함하는 것을 의미한다.
센서에 의해 측정된 작동변수의 실시예는 상술한 트리거동작을 포함한다. 제어기의 메모리장치는 한세트 이상의 트리거동작에 대응하는 범위값이나 임계값을 포함한다. 예를 들어, 특정한 세트의 공급원료 성분에 있어서, 상기 제어기는 화학양론 혼합비, 과잉 물 혼합비, 이러한 비율 사이 또는 이러한 비율 이하의 또 다른 혼합비에 대응하는 임계값을 포함한다. 일련의 사용자 인터페이스로의 사용자 입력에 응답하여, 또는 센서에 의해 검출된 측정변수에 응답하여, 제어기는 이러한 저장된 혼합비 및 대응의 임계값을 절환한다. 이와 마찬가지로, 성분들이 상이한 순서로 공급원료 분배시스템으로 분배될 때, 제어기는 공급원료 성분에 대한 하나이상의 임계값 세트 또는 범위값 세트를 포함한다. 또 다른 실시예로서, 제어기는 상이한 공급원료 성분 세트에 대응하는 하나이상의 임계값 세트 또는 범위값 세트를 포함한다. 이러한 각각의 임계값 세트는 제어기의 메모리장치에 저장된다.
제어기(140)에 의해 측정될 작동변수의 또 다른 실시예는 다양한 양의 공급원료 성분과 및/또는 공급원료 분배시스템(26)의 내외로 이동하는 중간 또는 공급스트림에 소용되는 시간 이다. 특히, 제어기(140)는 설정된 액체량이 공급원료 분배시스템으로 흐르는데 걸리는 시간을 측정하고, 이러한 시간을 저장된 임계값과 비교하므로써 부가적인 안전점검을 제공한다. 상기 시간은 예를 들어 유동제어장치(104)가 액체흐름을 시작하도록 작동되었을 때 또한 설정된 액체량에 대응하는 트리거동작이 수용되었을 때 측정된다. 만약 이러한 시간이 초과되었거나 설정의 공차를 초과하였다면, 시간주기 자체가 공급원료 분배시스템내에서 오동작을 표시하는 트리거동작으로 된다.
상술한 바와 같이, 시스템(26)의 동작은 센서(144)에 의해 검출된 측정변수에 의해 적어도 부분적으로 제어된다. 프로세서는 측정된 변수를 저장된 임계값과 비교하고, 만일 하나이상의 측정변수가 대응의 임계값이나 범위값을 초과하였다면, 프로세서는 제어신호를 공급재료 분배시스템내 및/또는 완전한 연료전지 또는 연료처리 시스템내의 하나이상의 제어장치(146)로 전송한다.
제어기(140)는 제어기의 동작을 관찰하거나 및/또는 제어기동작과 연동하는 사용자 인터페이스를 포함한다. 사용자 인터테이스의 실시예가 도13에 도면부호 150으로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 인터페이스(150)는 사용자에게 정보가 제공되는 스크린(154) 또는 기타 다른 적절한 디스플레이 기구가 구비된 디스플레이 영역(152)을 포함한다. 예를 들어, 디스플레이 영역(152)은 하나이상의센서(142)에 의해 측정된 전류값과, 시스템의 전류 작동변수, 저장된 임계값 또는 범위값 등을 표시한다. 이미 측정한 값도 표시될 수 있다. 연료처리 시스템의 작동 및 성능에 관한 기타 다른 정보도 영역(152)에 표시될 수 있다.
사용자 인터페이스(150)는 사용자가 전송명령 등과 같이 제어기와 통신할 수 있는 사용자 입력장치(156)를 포함한다. 예를 들어, 입력장치(156)에 의해 사용자는 연료전지 시스템의 연료처리 동작상태를 변화시키는 명령을 입력할 수 있으며; 사용되는 혼합비와, 공급원료 성분이 공급원료 분배시스템으로 분배되는 순서 등을 변화시키는 명령을 입력할 수 있으며; 하나이상의 저장된 임계값 및/또는 시스템의 작동변수를 변화시키는 명령을 입력할 수 있으며; 및/또는 시스템의 이전 작동변수 또는 현재의 작동변수에 관한 정보를 제어기로부터 요구하는 명령 등을 입력할 수 있다. 입력장치(156)는 회전식 다이알 및 스위치, 푸시버튼, 키패드, 키보드, 터치스크린 등과 같이, 사용자 입력장치를 수용하기 위한 적절한 장치를 포함한다. 또한 도13에는 허용임계값을 초과하였을 때 사용자에게 경보를 발하는 사용자 경보장치(158)가 도시되어 있다. 상기 장치(158)는 알람, 광, 또는 사용자에게 경보를 발하기 위한 기타 다른 적절한 기구를 포함한다.
공급원료 분배시스템은 사용자 인터페이스 없이 제어기를 포함할 수 있으며, 또한 서술되는 바와 같은 모든 요소를 포함할 필요가 없다는 것도 본 발명의 범주에 속한다. 상기 요소는 도13에 개략적으로 도시되었지만, 이러한 요소들은 분리되어 사용될 수 있다는 점도 본 발명의 범주에 속한다. 예를 들어, 사용자 인터페이스는 멀티플 디스플레이 영역을 포함하며, 이들 각각은 상술한 바와 같은 하나이상의 사용자 인터페이스 형태를 디스플레이한다. 이와 마찬가지로, 단일의 사용자 입력장치가 사용될 수 있으며, 상기 입력장치는 사용자가 필요로 하는 값을 입력시키는 것을 촉진시키고 사용자를 입력스크린 사이에서 토글시키는 디스플레이를 포함한다.
도14에 있어서, 제어기(140)는 센서 조립체(92, 1447)와 연결된 상태로 도시되어 있다. 상기 제어기(140)는 연료처리 시스템(11) 및 연료전지 시스템(10)에 배치된 다양한 센서(144)에 연결되어 있다. 인식할 수 있는 바와 같이, 제어기(140)는 공급원료 분배시스템(26)의 내부에, 외부에, 또는 선택적으로 공급원료 분배시스템의 내외부에 배치될 수 있다.
도14에 도시된 유량제어장치는 본 발명의 범주내의 제어장치일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 밸브(106)는 제어 공급스트림(18, 20)과, 중간 스트림(110)과, 공급스트림(16)에 연결될 수 있다. 제어기(140)는 센서조립체(92, 114)와 마찬가지로 제어밸브(106)와 연결될 수 있다. 또한, 상기 제어기(140)는 혼합펌프(108)를 제어할 수 있다. 시스템(10)은 적은 수의 통신선을 포함할 수도 있고, 많은 수의 통신선을 포함할 수도 있다. 제어기(140)는 상술의 시스템을 사용하여, 공급원료의 혼합 및 분배를 연료처리 시스템으로 지향시킨다.
시스템(10, 11)에 사용하기 적합한 적절한 연료처리기(12)의 실시예로는 스팀 개질제를 들 수 있다. 적절한 스팀 개질제의 실시예가 도15에 도면부호 230으로 도시되어 있다. 상기 개질제(230)는 스팀 개질 촉매(234)를 포함하는 수소생성영역(32)을 포함한다. 스팀 개질제에 있어서, 수소생성영역(32)은 개질 영역으로 언급된다. 선택적으로, 개질제(230)는 자열형 개질 촉매를 포함하는 자열형 개질제일 수도 있다. 개질 영역(32)에 있어서, 수소 가스 및 기타 다른 가스를 포함하는 혼합된 가스스트림(36)은 공급스트림(16)으로부터 생성된다. 스팀 개질제에 있어서, 스트림(36)은 개질된 스트림으로 언급된다. 스트림(36)은 분리영역 또는 정화영역(38)으로 분배되고, 이러한 영역에서 수소가스가 정화된다. 상기 분리영역에서, 수소함유 스트림은 적절한 압력구동식 분리처리에 의해 도면부호 40에서 수집되는 하나이상의 부산물 스트림과, 수소풍부 스트림(42)으로 분리된다. 도15에서, 수소풍부 스트림(42)은 부산물 수소스트림(14)을 형성하는 것으로 도시되어 있다.
분리영역(38)에 사용하기 적합한 구조의 실시예는 하나이상의 수소선택적 금속 멤브레인(246)을 포함하는 멤브레인 모듈(244)이다. 다수의 수소선택적 금속 멤브레인으로 형성된 적절한 멤브레인 모듈의 실시예는, 본 발명에 참조인용되고 1999년 4월 13일자로 출원된 발명의 명칭이 "연료처리 시스템"인 미국 특허출원 제09/291,447호에 개시되어 있다. 이러한 특허출원에 있어서, 일반적으로 평탄한 다수의 멤브레인은 불순한 가스스트림이 멤브레인으로 분배되는 유동채널을 구비한 멤브레인으로 조립되며, 정화된 가스스트림은 멤브레인으로부터 얻어지며, 부산물 스트림은 상기 멤브레인에서 제거된다. 가요성 그라파이트 가스켓 등과 같은 가스켓은 공급채널 및 투과유동채널 주위를 밀봉하는데 사용된다. 또한, 상기 특허출원에서는 관형의 수소선택적 멤브레인이 사용되고 있다. 또 다른 적절한 멤브레인및 멤브레인 모듈은 2000년 7월 19일자 출원되고 발명의 명칭이 "수소여과성 금속 멤브레인 및 이러한 처리를 위한 방법"인 미국 특허출원 제09/618,866호와, 2001년 3월 19일자로 출원되고 발명의 명칭이 "수소선택적 금속 멤브레인 모듈 및 그 제조방법"인 미국 특허출원 제09/812,499호에 개시되어 있으며, 이러한 미국 특허출원들은 본 발명에 참조인용되었다. 상기 미국 특허출원에는 다른 적절한 연료처리기도 개시되어 있다.
얇고 평탄한 수소여과성 멤브레인은 특히 35중량% 내지 45중량%의 구리로 이루어진 팔라듐 합금으로 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 멤브레인은 수소선택적 멤브레인으로 언급되며, 전형적으로 약 0.001인치 두께의 얇은 포일(foil)로 형성된다. 그러나, 상기 멤브레인이 수소선택성 금속이나 상술한 이외의 금속합금으로 형성되는 것과, 수소투과성 및 선택적 세라믹 또는 탄소 조성물로 형성되는 것도 본 발명의 범주에 속한다. 상기 멤브레인은 상술한 두께 보다 두껍거나 얇은 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 멤브레인은 얇게 제조되어, 수소 플럭스의 증가에 대응한다. 수소투과성 멤브레인은 상기 참조용 특허출원서에 개시된 바와 같이 공통의 투과채널 주위에서 쌍으로 배치될 수도 있다. 수소투과성 멤브레인(또는 멤브레인들)은 상기 참조용 특허출원서에 개시된 바와 같이 관형 등의 적절한 여러 형태를 취할 수 있다.
분리영역(38)에 사용하기 적합한 압력분리 처리의 실시예는 압력 스윙 흡수(pressure swing absorption: PSA) 이다. 압력 스윙 흡수(PSA) 처리에 있어서, 기체형 불순물은 수소가스를 함유한 스트림으로부터 제거된다. 상기 PSA는 적절한 조건의 온도 및 압력하의 가스가 다른 가스 보다 더욱 강력하게 흡수성 물질에 흡수되는 원리에 기초하고 있다. 전형적으로, 개질된 스트림(36)으로부터 흡수된 후 제거되는 것은 불순물이다. 수소 정화를 위한 PSA의 사용에 따른 성공은 흡수성 물질에서 공통적인 불순물 가스(CO, CO2, 및 CH4와 N2를 포함한 탄화수소 등과 같은)의 매우 강력한 흡수에 기인하고 있다. 수소는 단지 매우 약하게 흡수되기 때문에 흡수성 베드를 통과하게 되고, 불순물은 흡수성 물질에 남게 된다. NH3, H2S, H2O 등과 같은 불순물 가스는 흡수성 물질상에서 매우 강하게 흡수하며, 따라서 다른 불순물과 함게 스트림(36)으로부터 제거된다. 만일 흡수성 물질이 재생되고 상기 불순물들이 스트림(36)에 존재하게 된다면, 분리영역(38)은 이러한 불순물을 흡수하는 것이 더욱 어려워지기 때문에, 흡수성 물질로 스트림(36)을 분배하기 전에, 이러한 불순물을 제거할 수 있는 적절한 장치를 포함하는 것이 바람직하다.
불순물 가스의 흡수는 상승 온도에서 이루어진다. 압력이 감소되었을 때, 불순물은 흡수성 물질로부터 탈착되어, 흡수성 물질을 재생한다. 전형적으로, PSA는 주기적인 처리과정으로서, 연속적인(배치와는 상반된) 작동을 위해서는 적어도 2개의 베드를 필요로 한다. 흡수성 베드에 사용되는 적절한 흡수성 물질의 실시예는 활성 탄소 및 제올라이트, 특히 5Å 제올라이트이다. 흡수성 물질은 통상적으로 팰릿의 형태를 취하며, 종래의 패킹베드 형태를 이용하는 원통형 압력용기에 위치된다. 그러나, 다른 적절한 흡수성 물질 조성물이나 형상 및 형태 등도 사용될수 있음을 인식해야 한다.
개질제(230)는 도16에 도시된 바와 같은 폴리싱영역(252)을 부가로 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 상기 폴리싱영역(252)은 분리영역(38)으로부터 수소풍부 스트림(42)을 수용하며, 선택된 조성물을 제거하거나 그 농도를 감소시키므로써 상기 스트림을 부가로 정화한다. 예를 들어, 스트림(42)을 스택(22) 등과 같은 연료전지 스택에 사용하고자 할 때, 일산화탄소 및 이산화탄소처럼 연료전지 스택에 손상을 가할 수도 있는 조성물은 수소풍부 스트림으로 제거된다. 상기 영역(252)은 스트림(42)에서 선택된 조성물을 제거하거나 그 농도를 감소시키기 위한 적절한 구조를 포함한다. 예를 들어, 만일 스트림에 설정농도의 일산화탄소나 이산화탄소가 포함되어 있을 경우 손상을 받게 되는 PEM 연료전지 스택이나 기타 다른 장치에 산물 스트림을 하고자 할 때는 적어도 하나의 메탄 촉매베드(254)를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 베드(254)는 일산화탄소와 이산화탄소를 메탄과 물로 전환시키며, 이들 두 요소는 PEM 연료전지 스택에 영향을 미치지 않는다. 폴리싱영역(252)은 불활성 공급원료를 수소가스로 전환하기 위하여 또 다른 개질 촉매베드 등과 같은 수소생성장치(256)를 부가로 포함한다. 이러한 실시예에서는 일산화탄소나 이산화탄소가 메탄 촉매베드의 다운스트림에 재도입되지 않도록, 제2개질 촉매베드가 메탄 촉매베드로부터 업스트림인 것이 바람직한다.
도15 및 도16에서 개질제(230)는 상술의 성분들이 구비된 쉘(48)을 포함하는 것으로 도시되었다. 하우징으로도 언급되는 상기 쉘(48)에 의해 개질제(230) 등과 같은 연료처리기는 하나의 유니트로서 이동될 수 있다. 또한 외부 커버를 제공하므로써 연료처리기의 부품손상을 보호할 수 있으며; 연료처리기의 부품들이 하나의 유니트로서 가열되고 하나의 부품에 의해 생성된 열이 다른 부품을 가열하는데 사용되기 때문에, 연료처리기의 가열손상을 감소시킬 수 있다. 상기 쉘(48)은 고체 절연물이나 에어로 채워진 캐비티 등과 같은 절연물질 내층을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 그러나, 개질제가 하우징 또는 외측 쉘이 없이 형성되거나 또는 선택적으로 하나이상의 성분이 쉘을 지나 연장되거나 또는 쉘의 내측에 위치되는 것도 본 발명의 범주에 속한다. 예를 들어, 도15에 개략적으로 도시된 바와 같이, 폴리싱영역(252)은 외측 쉘(48)이 되거나 및/또는 개질 영역(32)의 일부는 쉘을 지나 연장될 수도 있다. 이러한 형상을 나타내는 연료처리기의 다른 실시예는 본 발명에 참조인용된 문헌에 도시되어 있다.
본 발명에 따른 연료전지 시스템(10)은 일체형 또는 보드형 에너지원이 구비된 장치를 제공하기 위해, 장치(25) 등과 같은 에너지 소비장치와 조합될 수 있다. 이러한 장치의 실시예는 레저용차량, 자동차, 보트 또는 해양차량 등과 같은 원동기와; 주택, 아파트, 듀플렉스, 아파트단지, 사무실, 상점 등과 같은 주거지와; 마이크로웨이브 릴레이 스테이션, 전동조립체, 원격 신호장치 또는 통신설비 등과 같은 자체내장형 설비를 포함한다.
마지막으로, 상술한 연료처리기와 공급원료 분배시스템이 연료전지 스택과는 독립적으로 사용되는 것도 본 발명의 범위에 속한다. 이러한 실시예에서, 상기 시스템은 연료처리 시스템으로 언급되며, 순수 수소 또는 거의 순수한 수소의 공급에 사용된다. 이렇게 공급된 수소는 저장되거나, 또는 일체형 또는 분리형 수소소비장치로 제공된다.
본 발명은 적어도 2개의 성분을 포함하는 공급스트림으로부터 수소가스가 생성되는 연료처리 시스템 또는 연료전지 시스템에 사용될 수 있다.
상술한 바는 다수의 독특한 발명에 독립적으로 사용될 수 있다. 이들 각각의 발명은 양호한 형태로 개시되었지만, 서술한 바와 같은 특정 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 실시예도 가능하다. 본 발명의 주제는 신규한 것이며, 여러 요소의 불명확한 조합 및 차조합과, 특징, 기능 및/또는 특성을 포함한다. 상술의 특허명세서 및 일련의 출원서 청구범위에는 "요소" 또는 "제1요소" 등이 개시되어 있지만, 이러한 특허명세서 및 일련의 출원서 청구범위는 이러한 소자들을 하나이상 하나이상 포함할 뿐만 아니라, 이러한 소자들을 2개 이상 포함하는 것도 배제되지 않는다는 것도 본 발명의 범주에 속한다.
본 출원인은 하나이상의 개시된 발명에 관한 신규하고 불명확한 것으로 여겨지는 조합 및 차조합에 대한 청구범위를 제출한 권리를 보존하고 있다. 이러한 출원이나 관련의 출원서에서 상술의 청구범위의 보정이나 새로운 청구범위에 의해 특징, 기능, 요소 및/또는 특성들의 기타 다른 조합 및 차조합에 포함된 발명도 청구된다. 다른 발명이나 동일한 발명에 대한 것일지라도 또한 본래의 청구범위와 상이하거나 넓거나 좁은 또는 동일하더라도, 이러한 보정이나 새로운 청구범위는 본 발명의 범주에 속하는 것으로 간주되어야 한다.

Claims (66)

  1. 연료처리 시스템에 있어서,
    개질 영역을 가지며, 공급스트림으로부터 수소가스를 함유한 산물 스트림을 생성하는 연료처리기와,
    설정된 혼합비의 공급원료 성분이 함유된 공급스트림을 연료처리기로 분배하는 공급원료 분배시스템을 포함하며,
    상기 공급원료 분배시스템은,
    물을 함유한 스트림을 제공하는 물 분배조립체와,
    탄소함유 공급원료를 함유한 스트림을 제공하는 탄소함유 공급원료 분배조립체와,
    물 및 탄소함유 공급원료 분배조립체로부터, 물의 체적과 탄소함유 공급원료의 체적을 수용하는 저장조와,
    저장조에 연결되고, 저장조내 하나이상의 공급원료 성분의 양과 연관된 적어도 하나의 트리거 동작을 검출하는 센서조립체를 포함하며,
    상기 공급원료 분배조립체는 설정된 혼합비의 물 및 탄소함유 공급원료가 함유된 공급스트림을 생성하기 위하여, 센서조립체에 의해 적어도 하나의 트리거동작의 검출에 응답하여, 물 및 탄소함유 공급원료가 함유된 스트림의 유동을 적어도 부분적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 센서조립체는 저장조로 분배된 제1의 물 또는 탄소함유 공급원료의 양과 연관된 제1트리거동작과; 제2의 물 또는 탄소함유 공급원료의 양, 또는 저장조로 분배된 물 및 탄소함유 공급원료의 전체량과 연관된 제2트리거동작을 검출하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 각각의 트리거동작은 물, 탄소함유 공급원료 또는 저장조내의 전체 액체의 하나이상의 설정량을 표시하는 설정의 임계값이나 범위값에 도달하거나 이를 초과하는 측정가능한 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 센서조립체는 저장조에 제공된 제1의 물 또는 탄소함유 공급원료의 양과 연관된 제1트리거동작과, 제2의 물 또는 탄소함유 공급원료 또는 저장조에 제공된 물 및 탄소함유 공급원료의 전체량과 연관된 제2트리거동작을 검출하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 각각의 트리거동작은 물, 탄소함유 공급원료 또는 저장조내의 전체 액체의 하나이상의 설정량을 표시하는 설정의 임계값이나 범위값에 도달하거나 이를 초과하는 측정가능한 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 공급원료 분배시스템은 화학양론 혼합비의 물-탄소함유 공급원료의 포함한 공급스트림을 생성하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 공급원료 분배시스템은 물-탄소함유 공급원료의 화학양론 혼합비 보다 큰 공급스트림을 생성하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 상기 공급원료 분배시스템은 물-탄소함유 공급원료의 화학양론 혼합비 보다 10 내지 50%의 물이 많은 공급스트림을 생성하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  9. 제6항에 있어서, 공급원료 분배시스템은 화학양론 혼합비의 물-탄소함유 공급원료 보다 100% 이상의 물을 포함하는 공급스트림을 생성하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 센서조립체는 저장조의 외부에 적어도 하나의 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 센서조립체는 저장조의 내부에 적어도 하나의 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 센서조립체는 저장조의 내외부에 적어도 부분적으로 위치되는 적어도 하나의 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 센서조립체는 적어도 하나의 중량측정용 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 센서조립체는 적어도 하나의 체적측정용 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  15. 제1항에 있어서, 센서조립체는 저장조내 액체의 적어도 하나의 물리적 특성을 측정하는 적어도 하나의 물리적 특성센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 물리적 특성센서는 굴절률 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  17. 제15항에 있어서, 상기 물리적 특성센서는 사진농도계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  18. 제15항에 있어서, 상기 물리적 특성센서는 점도계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  19. 제15항에 있어서, 상기 물리적 특성센서는 분광 측광기를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  20. 제15항에 있어서, 상기 물리적 특성센서는 전기도전성 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  21. 제1항에 있어서, 상기 저장조는 저장조를 적어도 2개의 영역으로 분리시키는 적어도 하나의 격벽을 포함하며, 상기 센서조립체는 각각의 영역내의 액체 체적을 검출하는 적어도 하나의 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 상기 영역들중 적어도 하나의 영역은 나머지 영역에 비해 단면적이 감소된 네크부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  23. 제22항에 있어서, 상기 센서조립체는 단면적이 감소된 네크부를 포함하는 적어도 하나의 영역의 네크부에서 액체의 체적을 검출하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  24. 제22항에 있어서, 상기 저장조는 2개의 영역을 포함하며, 각각의 영역은 나머지 영역에 비해 단면적이 감소된 네크부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  25. 제1항에 있어서, 상기 저장조는 용량을 가지며; 저장조의 용량을 초과하는 액체를 수용하고, 저장조 용량을 초과하는 액체를 억제구조물로 분배하는 통기조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  26. 제1항에 있어서, 상기 저장조는 저장조내의 물과 탄소함유 공급원료의 혼합을 촉진시키는 혼합장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  27. 제1항에 있어서, 공급스트림을 연료처리기로 분배하기 전에 저장조로부터의 공급스트림을 수용하는 제2저장조를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  28. 제27항에 있어서, 상기 제2저장조는 제2센서조립체를 포함하며; 상기 제2센서조립체는 제2저장조에 연결되어, 제2저장조내의 공급스트림의 양과 연관된 적어도 하나의 트리거동작을 검출하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  29. 제27항에 있어서, 상기 제2저장조는 공급스트림내의 물과 탄소함유 공급원료의 혼합을 촉진시키는 혼합장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  30. 제1항에 있어서, 상기 탄소함유 공급원료는 물에 용해가능하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  31. 제1항에 있어서, 상기 탄소함유 공급원료는 물과 함께 에멀션을 형성하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  32. 제31항에 있어서, 상기 탄소함유 공급원료는 계면활성제를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  33. 제31항에 있어서, 상기 저장조는 물과 탄소함유 공급원료의 에멀션을 생성하는 에멀션 생성장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  34. 제1항에 있어서, 상기 공급원료 분배시스템은 센서조립체에 의해 검출되는 트리거동작에 응답하여 저장조내로의 스트림 유동을 적어도 부분적으로 제어하는 제어기를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  35. 제24항에 있어서, 상기 제어기는 컴퓨터제어되는 제어기인 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  36. 제34항에 있어서, 상기 제어기는 연료처리 시스템의 선택된 작동변수를 관찰하고, 이에 응답하여 공급원료 분배시스템의 작동을 적어도 부분적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  37. 제36항에 있어서, 상기 작동변수는 물 또는 탄소함유 공급원료중 적어도 하나가 저장조로 분배되기 시작한 후의 경과시간을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  38. 제34항에 있어서, 공급원료 분배시스템은 다수의 유동제어장치를 포함하며, 상기 제어기는 센서조립체에 의해 검출된 트리거동작에 응답하여 유동제어장치의 동작을 적어도 부분적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  39. 제38항에 있어서, 각각의 트리거동작은 물, 탄소함유 공급원료, 또는 저장조내의 전체 액체의 하나이상의 설정량을 표시하는 범위값 또는 임계값에 도달하거나 이를 초과하는 측정가능한 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  40. 제35항에 있어서, 상기 제어기는 설정된 혼합비의 물 및 탄소함유 공급원료에 대응하는 다수의 설정 임계값을 저장하는 메모리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  41. 제40항에 있어서, 상기 제어기는 설정된 제2혼합비의 물 및 탄소함유 공급원료에 대응하는 다수의 제2설정 임계값을 저정하는 메모리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  42. 제34항에 있어서, 상기 공급원료 분배시스템은 제어기와 통신하는 사용자 인터페이스를 부가로 포함하며, 상기 제어기는 사용자 인터페이스로의 사용자 입력에 응답하여 저장조로의 스트림 유동을 적어도 부분적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  43. 제42항에 있어서, 상기 사용자 인터페이스는 설정의 혼합비를 선택하는 사용자 입력을 수용하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  44. 제43항에 있어서, 상기 제어기는 사용자 인터페이스를 통해 사용자에게 다수의 설정 혼합비를 디스플레이하고, 다수의 설정 혼합비중 하나를 선택하는 사용자 입력을 수용하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  45. 제1항에 있어서, 개질 영역은 공급스트림으로부터 수소가스 및 기타 다른 가스를 함유한 혼합가스를 생성하며, 연료처리기는 혼합가스 스트림을 적어도 거의 순수한 수소가스를 함유한 산물 스트림과, 적어도 다른 가스를 함유한 부산물 스트림으로 분리시키는 분리영역을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  46. 제45항에 있어서, 상기 분리영역은 적어도 하나의 수소-선택적 금속 멤브레인을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  47. 제46항에 있어서, 상기 분리영역은 다수의 평탄한 수소-선택적 금속 멤브레인을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  48. 제46항에 있어서, 상기 분리영역은 적어도 하나의 관형 수소-선택적 금속 멤브레인을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  49. 제45항에 있어서, 상기 분리영역은 메탄생성 촉매를 포함하는 폴리싱 촉매와 유체연결되는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  50. 제1항에 있어서, 산물 수소스트림의 적어도 일부를 수용하고 이로부터 전류를 생성하는 연료전지 스택을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  51. 제50항에 있어서, 상기 연료전지 스택에 의해 생성된 전류의 적어도 일부를 인출하는 적어도 하나의 에너지 소비장치를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  52. 연료처리 시스템에 있어서,
    공급스트림으로부터 수소가스를 함유한 산물 스트림을 생성하는 연료처리기와,
    설정된 혼합비의 공급원료 성분이 함유된 공급스트림을 연료처리기로 분배하는 공급원료 분배시스템을 포함하며,
    상기 공급원료 분배시스템은,
    물을 함유한 스트림을 제공하는 물 분배조립체와,
    탄소함유 공급원료를 함유한 스트림을 제공하는 탄소함유 공급원료 분배조립체와,
    물 및 탄소함유 공급원료 분배조립체로부터, 물의 체적과 탄소함유 공급원료의 체적을 수용하는 저장조와,
    설정된 혼합비의 물과 탄소함유 공급원료를 함유한 공급스트림을 생성하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  53. 제52항에 있어서, 상기 공급스트림 생성수단은 화학양론 혼합비의 물-탄소함유 공급원료를 함유한 공급스트림을 생성하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  54. 제53항에 있어서, 상기 공급스트림 생성수단은 물-탄소함유 공급원료의 화학양론 혼합비 보다 큰 혼합비를 갖는 공급스트림을 생성하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  55. 제53항에 있어서, 상기 공급스트림 생성수단은 물-탄소함유 공급원료의 화학양론 혼합비 보다 적어도 10% 많은 물을 함유한 공급스트림을 생성하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  56. 제53항에 있어서, 상기 공급스트림 생성수단은 물-탄소함유 공급원료의 화학양론 혼합비 보다 적어도 50% 많은 물을 함유한 공급스트림을 생성하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  57. 제53항에 있어서, 상기 공급스트림 생성수단은 저장조내의 하나이상의 공급원료 성분과 연관된 적어도 하나의 트리거동작의 발생을 검출하는 수단을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  58. 제57항에 있어서, 상기 검출수단은 저장조로 분배된 제1의 물 또는 탄소함유 공급원료의 양과 연관된 제1트리거동작과, 제2의 물 또는 탄소함유 공급원료 또는 저장조로 분배된 물 및 탄소함유 공급원료의 전체량과 연관된 제2트리거동작을 검출하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  59. 제57항에 있어서, 적어도 하나의 트리거동작의 검출에 응답하여 연료처리 시스템의 동작을 적어도 부분적으로 제어하는 수단을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  60. 제52항에 있어서, 탄소함유 공급원료는 물과 함께 에멀션을 형성하며, 상기 저장조는 물 및 탄소함유 공급원료로부터 에멀션을 생성하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료처리 시스템.
  61. 연료처리기용 공급스트림을 생성하기 위한 배치방법에 있어서,
    센서조립체가 설정된 양의 제1공급원료 성분에 대응하는 제1트리거동작의 발생을 검출할 때까지 제1공급원료 성분을 분배하는 단계와,
    센서조립체가 제2공급원료 성분의 설정량과 제1 및 제2공급원료 성분의 혼합물의 설정 특성중 적어도 하나에 대응하는 제2트리거동작의 발생을 검출할 때까지, 제2공급원료 성분을 분배하는 단계와,
    개질 영역을 포함하는 연료처리기에 공급스트림으로서의 제1 및 제2공급원료 성분을 분배하는 단계와,
    공급스트림으로부터 수소가스를 함유한 산물 수소스트림을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배치방법.
  62. 제61항에 있어서, 제1 및 제2공급원료 성분을 공급스트림으로서 연료처리기에 분배하기 전에, 제1 및 제2공급원료 성분을 혼합하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 배치방법.
  63. 제62항에 있어서, 제1 및 제2공급원료 성분을 공급스트림으로서 연료처리기에 분배하기 전에, 제1 및 제2공급원료 성분으로부터 에멀션을 형성하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 배치방법.
  64. 제62항에 있어서, 제1 및 제2공급원료 성분을 공급스트림으로서 연료처리기에 분배하기 전에, 제1 및 제2성분을 저장조에 분배하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 배치방법.
  65. 제64항에 있어서, 제1 및 제2공급원료 성분을 공급스트림으로서 연료처리기에 분배하기 전에, 제1 및 제2성분을 제2저장조에 분배하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 배치방법.
  66. 수소가스를 생성하는 방법에 있어서,
    센서조립체가 제1트리거동작을 검출할 때까지, 적어도 설정의 제1트리거동작 및 제2트리거동작을 검출하는 센서조립체를 포함하는 혼합챔버에 제1공급원료 성분을 분배하는 단계와,
    센서조립체가 제2트리거동작을 검출할 때까지 제2공급원료 성분을 혼합챔버에 분배하는 단계와,
    공급스트림으로부터 수소가스를 함유한 산물 스트림을 생성하기 위해, 개질 영역을 갖는 연료처리기에 공급스트림의 적어도 일부를 분배하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 및 제2공급원료 성분은 설정된 혼합비의 제1 및 제2공급원료 성분을 함유한 공급스트림을 생성하는 것을 특징으로 하는 수소가스 생성방법.
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Families Citing this family (77)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2002130712A (ru) * 2000-04-18 2004-03-10 Селлтек Пауэр, Инк. (Us) Электрохимическое устройство и способы конверсии энергии
AU2002316379A1 (en) * 2001-06-25 2003-01-08 Celltech Power, Inc. Electrode layer arrangements in an electrochemical device
US6890672B2 (en) * 2001-06-26 2005-05-10 Idatech, Llc Fuel processor feedstock delivery system
DE10148854B4 (de) * 2001-10-04 2009-02-26 Robert Bosch Gmbh Kraft-Wärme-Anlage und Verfahren zur Erzeugung von elektrischer und thermischer Energie
US6828049B2 (en) * 2001-10-29 2004-12-07 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Replaceable fuel cell apparatus having information storage device
US6713201B2 (en) * 2001-10-29 2004-03-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Systems including replaceable fuel cell apparatus and methods of using replaceable fuel cell apparatus
AU2002363943A1 (en) * 2001-11-20 2003-06-10 Celltech Power, Inc. An electrochemical system and methods for control thereof
US6887596B2 (en) 2002-01-22 2005-05-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Portable disposable fuel-battery unit for a fuel cell system
US20030138679A1 (en) * 2002-01-22 2003-07-24 Ravi Prased Fuel cartridge and reaction chamber
US6869706B2 (en) * 2002-01-25 2005-03-22 Exxonmobil Research And Engineering Company Alkoxylated alkyl ester and alcohol emulsion compositions for fuel cell reformer start-up
US20030165722A1 (en) * 2002-01-25 2003-09-04 Ramesh Varadaraj Microemulsion compositions for fuel cell reformer start-up
US7132180B2 (en) * 2002-01-25 2006-11-07 Exxonmobil Research And Engineering Company Alkyl sorbitan emulsion compositions for fuel cell reformer start-up
US20030223926A1 (en) * 2002-04-14 2003-12-04 Edlund David J. Steam reforming fuel processor, burner assembly, and methods of operating the same
US7731491B2 (en) * 2002-10-16 2010-06-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fuel storage devices and apparatus including the same
US7132697B2 (en) 2003-02-06 2006-11-07 Weimer Alan W Nanomaterials for quantum tunneling varistors
JP2004277189A (ja) * 2003-03-13 2004-10-07 Honda Motor Co Ltd 燃料ガス発生装置
US20060040167A1 (en) * 2003-10-16 2006-02-23 Celltech Power, Inc. Components for electrochemical devices including multi-unit device arrangements
US7943270B2 (en) * 2003-06-10 2011-05-17 Celltech Power Llc Electrochemical device configurations
WO2004112175A2 (en) * 2003-06-10 2004-12-23 Celltech Power, Inc. Oxidation facilitator
US8821832B2 (en) * 2003-06-27 2014-09-02 UltraCell, L.L.C. Fuel processor for use with portable fuel cells
US20050084388A1 (en) * 2003-07-17 2005-04-21 Hayes Alan E. Positive displacement liquid pump
US20050056661A1 (en) * 2003-08-19 2005-03-17 Hydrogenics Corporation Method and system for distributing hydrogen
US7489859B2 (en) * 2003-10-09 2009-02-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fuel storage devices and apparatus including the same
US20050188616A1 (en) * 2004-02-27 2005-09-01 Bizjak Travis A. Fuel processing treatment system and fuel processing systems containing the same
US8084150B2 (en) * 2004-04-28 2011-12-27 Eveready Battery Company, Inc. Fuel cartridges and apparatus including the same
WO2005112157A2 (en) * 2004-05-13 2005-11-24 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Fuel cell system with designed water reservoir and vehicle transporting the same
JP2006023671A (ja) * 2004-07-09 2006-01-26 Sharp Corp 画像形成装置及びそれを用いた画像形成方法
JP4296144B2 (ja) * 2004-09-29 2009-07-15 本田技研工業株式会社 燃料電池二輪車
US7470293B2 (en) * 2004-10-29 2008-12-30 Idatech, Llc Feedstock delivery systems, fuel processing systems, and hydrogen generation assemblies including the same
US7393382B2 (en) * 2004-12-20 2008-07-01 Idatech Llc Temperature-based breakthrough detection and pressure swing adsorption systems and fuel processing systems including the same
US7833311B2 (en) * 2004-12-20 2010-11-16 Idatech, Llc Temperature-based breakthrough detection and pressure swing adsorption systems and fuel processing systems including the same
US7399342B2 (en) * 2004-12-22 2008-07-15 Idatech, Llc Systems and methods for regulating heating assembly operation through pressure swing adsorption purge control
US7275019B2 (en) * 2005-05-17 2007-09-25 Dell Products L.P. System and method for information handling system thermal diagnostics
US7632322B2 (en) * 2005-06-07 2009-12-15 Idatech, Llc Hydrogen-producing fuel processing assemblies, heating assemblies, and methods of operating the same
US7601302B2 (en) 2005-09-16 2009-10-13 Idatech, Llc Self-regulating feedstock delivery systems and hydrogen-generating fuel processing assemblies and fuel cell systems incorporating the same
TWI328898B (en) 2005-09-16 2010-08-11 Idatech L L C Self-regulating feedstock delivery systems and hydrogen-generating fuel processing assemblies and fuel cell systems incorporating the same
US7824654B2 (en) * 2005-11-23 2010-11-02 Wilson Mahlon S Method and apparatus for generating hydrogen
WO2007106139A2 (en) * 2006-03-10 2007-09-20 Intelligent Energy, Inc. Hydrogen purification process and system
US9605522B2 (en) * 2006-03-29 2017-03-28 Pioneer Energy, Inc. Apparatus and method for extracting petroleum from underground sites using reformed gases
US7506685B2 (en) * 2006-03-29 2009-03-24 Pioneer Energy, Inc. Apparatus and method for extracting petroleum from underground sites using reformed gases
US7887958B2 (en) * 2006-05-15 2011-02-15 Idatech, Llc Hydrogen-producing fuel cell systems with load-responsive feedstock delivery systems
US7972420B2 (en) 2006-05-22 2011-07-05 Idatech, Llc Hydrogen-processing assemblies and hydrogen-producing systems and fuel cell systems including the same
US7939051B2 (en) 2006-05-23 2011-05-10 Idatech, Llc Hydrogen-producing fuel processing assemblies, heating assemblies, and methods of operating the same
US8616294B2 (en) * 2007-05-20 2013-12-31 Pioneer Energy, Inc. Systems and methods for generating in-situ carbon dioxide driver gas for use in enhanced oil recovery
US7650939B2 (en) * 2007-05-20 2010-01-26 Pioneer Energy, Inc. Portable and modular system for extracting petroleum and generating power
US20080296018A1 (en) * 2007-05-29 2008-12-04 Zubrin Robert M System and method for extracting petroleum and generating electricity using natural gas or local petroleum
DE102007028805B4 (de) 2007-06-19 2010-11-25 Samsung SDI Co., Ltd., Suwon Kombinierte Gas-Flüssigkeitsseparator- und Mischer-Vorrichtung für DMFC Brennstoffzellensysteme und integrierte Flüssigkeitsmanagementeinheit
US7837765B2 (en) 2007-12-12 2010-11-23 Idatech, Llc Systems and methods for supplying auxiliary fuel streams during intermittent byproduct discharge from pressure swing adsorption assemblies
US8070841B2 (en) * 2007-12-12 2011-12-06 Idatech, Llc Systems and methods for supplying auxiliary fuel streams during intermittent byproduct discharge from pressure swing adsorption assemblies
US8262752B2 (en) 2007-12-17 2012-09-11 Idatech, Llc Systems and methods for reliable feedstock delivery at variable delivery rates
US20090280367A1 (en) * 2008-05-12 2009-11-12 Clearedge Power, Inc. Extraction of Energy From Used Cooking Oil
US8450536B2 (en) * 2008-07-17 2013-05-28 Pioneer Energy, Inc. Methods of higher alcohol synthesis
US8021447B2 (en) * 2008-07-30 2011-09-20 Idatech, Llc Hydrogen-producing assemblies
US7937948B2 (en) 2009-09-23 2011-05-10 Pioneer Energy, Inc. Systems and methods for generating electricity from carbonaceous material with substantially no carbon dioxide emissions
GB2476965B (en) * 2010-01-15 2014-12-10 Intelligent Energy Ltd Transfer mechanism
US8920996B2 (en) 2010-05-11 2014-12-30 Dcns Systems and methods for regulating fuel cell air flow during low loads or cold temperature operation
US8449649B2 (en) 2010-05-11 2013-05-28 Idatech, Llc Systems and methods for starting up pressure swing adsorption assemblies and hydrogen-producing fuel processing systems including the same
DE102010049794A1 (de) * 2010-05-25 2011-12-01 Diehl Aerospace Gmbh Verfahren zur Erzeugung von Energie und die Verwendung eines Stoffgemisches zur Erzeugung von Energie
AU2011276451B2 (en) 2010-07-09 2014-03-06 Eco Technol Pty Ltd Syngas production through the use of membrane technologies
DE102010052723B4 (de) 2010-11-25 2013-11-07 Technische Universität Ilmenau Verfahren und Vorrichtung zum Vorbereiten oder Bearbeiten von Prozessgut, insbesondere biologischen Prozesgut
US8920732B2 (en) 2011-02-15 2014-12-30 Dcns Systems and methods for actively controlling steam-to-carbon ratio in hydrogen-producing fuel processing systems
US8961627B2 (en) 2011-07-07 2015-02-24 David J Edlund Hydrogen generation assemblies and hydrogen purification devices
JP6135039B2 (ja) * 2012-03-22 2017-05-31 三浦工業株式会社 改質器システム、燃料電池システム、及びその運転方法
US9187324B2 (en) 2012-08-30 2015-11-17 Element 1 Corp. Hydrogen generation assemblies and hydrogen purification devices
US10717040B2 (en) 2012-08-30 2020-07-21 Element 1 Corp. Hydrogen purification devices
US11738305B2 (en) 2012-08-30 2023-08-29 Element 1 Corp Hydrogen purification devices
US20140065020A1 (en) 2012-08-30 2014-03-06 David J. Edlund Hydrogen generation assemblies
GB2544878B (en) 2014-06-12 2021-03-10 Halliburton Energy Services Inc Determination of substance presence, identity and/or level in vessels
US9777237B2 (en) 2014-11-12 2017-10-03 Element 1 Corp. Refining assemblies and refining methods for rich natural gas
US9828561B2 (en) 2014-11-12 2017-11-28 Element 1 Corp. Refining assemblies and refining methods for rich natural gas
US9605224B2 (en) 2014-11-12 2017-03-28 Element 1 Corp. Refining assemblies and refining methods for rich natural gas
US10476093B2 (en) 2016-04-15 2019-11-12 Chung-Hsin Electric & Machinery Mfg. Corp. Membrane modules for hydrogen separation and fuel processors and fuel cell systems including the same
US10870810B2 (en) 2017-07-20 2020-12-22 Proteum Energy, Llc Method and system for converting associated gas
US11177494B2 (en) * 2018-03-05 2021-11-16 H2 Powertech, Llc Systems and methods for forming a liquid mixture having a predetermined mix ratio and reforming systems, reforming methods, fuel cell systems, and fuel cell methods that utilize the liquid mixture
WO2021016057A1 (en) * 2019-07-19 2021-01-28 Bloom Energy Corporation Integrated power generation, carbon dioxide separation and downstream processing system and method
US11618676B2 (en) 2020-10-23 2023-04-04 H2 Powertech, Llc Systems and methods for increasing the hydrogen permeance of hydrogen-separation membranes in situ
US11712655B2 (en) 2020-11-30 2023-08-01 H2 Powertech, Llc Membrane-based hydrogen purifiers

Family Cites Families (130)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2824620A (en) 1955-09-12 1958-02-25 Universal Oil Prod Co Purification of hydrogen utilizing hydrogen-permeable membranes
US3094391A (en) 1960-04-22 1963-06-18 Kellogg M W Co Hydrocarbon conversion
US3144312A (en) 1961-06-06 1964-08-11 Mertens Carl Catalytic conversion plant for the continuous generation of gases of any kind out of ydrocarbons
US3338681A (en) 1963-12-18 1967-08-29 Union Carbide Corp Apparatus for hydrogen generation
US3350176A (en) 1964-03-24 1967-10-31 Engelhard Ind Inc Hydrogen generator
US3336730A (en) 1964-11-17 1967-08-22 Union Carbide Corp Hydrogen continuous production method and apparatus
US3522019A (en) * 1965-08-03 1970-07-28 United Aircraft Corp Apparatus for generating hydrogen from liquid hydrogen - containing feedstocks
US3469944A (en) 1968-05-13 1969-09-30 Joseph P Bocard Process and apparatus for the manufacture of hydrogen for fuel cells
AT325082B (de) 1970-01-04 1975-10-10 Vnii Prirodnykh Gazov Reformator zur beheizung eines strahlungsofens und betriebsweise dieses reformators
US4084934A (en) 1972-02-05 1978-04-18 Mitsubishi Precision Co., Ltd. Combustion apparatus
US3955941A (en) 1973-08-20 1976-05-11 California Institute Of Technology Hydrogen rich gas generator
US3920416A (en) 1973-12-26 1975-11-18 California Inst Of Techn Hydrogen-rich gas generator
US3982910A (en) 1974-07-10 1976-09-28 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Hydrogen-rich gas generator
US4048963A (en) 1974-07-18 1977-09-20 Eric Charles Cottell Combustion method comprising burning an intimate emulsion of fuel and water
US4127393A (en) 1975-01-13 1978-11-28 British Gas Corporation Method and apparatus for vaporizing hydrocarbon based liquids
US4072625A (en) 1975-03-03 1978-02-07 Imperial Chemical Industries Limited Steam-hydrocarbon process
US4003343A (en) 1975-04-04 1977-01-18 Phillips Petroleum Company Method and apparatus for maintaining the operating temperature in a device for reducing engine exhaust pollutants
US4024912A (en) 1975-09-08 1977-05-24 Hamrick Joseph T Hydrogen generating system
US4302177A (en) 1976-03-26 1981-11-24 The M. W. Kellogg Company Fuel conversion apparatus and method
DE2614673C3 (de) 1976-04-05 1981-06-25 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Startvorrichtung für einen Spaltgasgenerator
CA1095696A (en) 1976-12-22 1981-02-17 Richard F. Buswell Catalytic reaction apparatus
CA1101194A (en) 1976-12-22 1981-05-19 Richard F. Buswell Multi-tube catalytic reaction apparatus
US4071330A (en) 1976-12-22 1978-01-31 United Technologies Corporation Steam reforming process and apparatus therefor
CA1103428A (en) 1976-12-22 1981-06-23 George R. Krar Compact multi-tube catalytic reaction apparatus
US4098960A (en) 1976-12-27 1978-07-04 United Technologies Corporation Fuel cell fuel control system
US4098959A (en) 1976-12-27 1978-07-04 United Technologies Corporation Fuel cell fuel control system
DE2703921C3 (de) 1977-01-31 1980-09-11 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Verfahren zur Inbetriebnahme oder Herstellung der Betriebsbereitschaft eines Reaktors für die partielle Oxidation von schwerflüchtigen flüssigen oder festen Brennstoffen
US4203950A (en) 1977-12-27 1980-05-20 United Technologies Corporation Steam reforming reactor designed to reduce catalyst crushing
DE2800972B2 (de) * 1978-01-11 1980-03-06 Ortmann & Herbst Gmbh, 2000 Hamburg Behälterfüllorgan mit Kolben/Zylinder-Hubanordnung
US4245980A (en) 1978-06-19 1981-01-20 John Zink Company Burner for reduced NOx emission and control of flame spread and length
US4214969A (en) 1979-01-02 1980-07-29 General Electric Company Low cost bipolar current collector-separator for electrochemical cells
US4468235A (en) 1979-02-15 1984-08-28 Hill Eugene F Hydrogen separation using coated titanium alloys
US4331520A (en) 1979-10-26 1982-05-25 Prototech Company Process for the recovery of hydrogen-reduced metals, ions and the like at porous hydrophobic catalytic barriers
DE2949011A1 (de) 1979-12-06 1981-06-11 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover Verfahren und vorrichtung zur elektrochemischen energiegewinnung
US4567857A (en) 1980-02-26 1986-02-04 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Combustion engine system
GB2072216A (en) 1980-03-18 1981-09-30 British Gas Corp Treatment of hydrocarbon feedstocks
US4381641A (en) 1980-06-23 1983-05-03 Gulf Research & Development Company Substoichiometric combustion of low heating value gases
US4292274A (en) 1980-08-04 1981-09-29 United Technologies Corporation Catalytic reactor with improved burner
US4387434A (en) 1980-10-24 1983-06-07 Process Technologies, Inc. Intelligent field interface device for fluid storage facility
JPS5929766B2 (ja) 1981-05-15 1984-07-23 明雄 田中 燃焼方法及び装置
US4509915A (en) 1981-09-21 1985-04-09 Osaka Gas Company Limited Liquid fuel combustion apparatus
US4430304A (en) 1981-11-13 1984-02-07 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Slab reformer
US4504447A (en) 1981-11-13 1985-03-12 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Slab reformer
US4444158A (en) 1982-09-03 1984-04-24 Conoco Inc. Alcohol dissociation process for automobiles
US4466253A (en) 1982-12-23 1984-08-21 General Electric Company Flow control at flash tank of open cycle vapor compression heat pumps
US4473622A (en) 1982-12-27 1984-09-25 Chludzinski Paul J Rapid starting methanol reactor system
JPS59213601A (ja) 1983-05-19 1984-12-03 Mitsubishi Electric Corp 燃料電池の改質反応制御装置
CA1169753A (en) 1983-08-24 1984-06-26 Gerard De Maisonneuve Flame retention burner head venturi for gaseous products and liquids
DE3332348A1 (de) 1983-09-08 1985-04-04 Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich Wasserstoff-permeationswand
US4666457A (en) * 1984-09-24 1987-05-19 Petroleum Fermentations N.V. Method for reducing emissions utilizing pre-atomized fuels
US4533607A (en) 1984-12-06 1985-08-06 United Technologies Corporation Process for removing electrolyte vapor from fuel cell exhaust gas
US4659634A (en) 1984-12-18 1987-04-21 Struthers Ralph C Methanol hydrogen fuel cell system
JPS61236601A (ja) 1985-04-10 1986-10-21 Hitachi Ltd 燃料電池システム用の水蒸気改質装置
JPS61233976A (ja) 1985-04-10 1986-10-18 Fuji Electric Co Ltd 燃料電池設備
US4670359A (en) 1985-06-10 1987-06-02 Engelhard Corporation Fuel cell integrated with steam reformer
US4717332A (en) 1985-11-22 1988-01-05 Edens P Clifton Flame retention burner apparatus and method
US4692306A (en) 1986-03-24 1987-09-08 Kinetics Technology International Corporation Catalytic reaction apparatus
EP0254395B1 (en) 1986-05-27 1990-11-22 Imperial Chemical Industries Plc Method of starting a process for the production of a gas stream containing hydrogen and carbon oxides
DE3860569D1 (de) 1987-01-26 1990-10-18 Siemens Ag Hybridbrenner fuer vormischbetrieb mit gas und/oder oel, insbesondere fuer gasturbinenanlagen.
US5392745A (en) 1987-02-20 1995-02-28 Servojet Electric Systems, Ltd. Expanding cloud fuel injecting system
JPH0642940B2 (ja) 1987-03-31 1994-06-08 東洋エンジニアリング株式会社 気体吸熱反応用装置
US4880040A (en) 1988-09-16 1989-11-14 Raymond Pierson Liquid petroleum confinement system
JP2689638B2 (ja) 1988-10-07 1997-12-10 富士電機株式会社 改質触媒温度制御方法および装置
USRE35002E (en) 1988-10-28 1995-07-25 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Fuel cell system
US5229102A (en) 1989-11-13 1993-07-20 Medalert, Inc. Catalytic ceramic membrane steam-hydrocarbon reformer
US4981676A (en) 1989-11-13 1991-01-01 Minet Ronald G Catalytic ceramic membrane steam/hydrocarbon reformer
JPH03232703A (ja) 1989-12-26 1991-10-16 Tokyo Electric Power Co Inc:The 炭化水素の改質装置
US5112219A (en) 1990-09-14 1992-05-12 Rocky Mountain Emprise, Inc. Dual mixing gas burner
DE4193026T1 (de) 1990-11-23 1993-10-07 Vickers Shipbuilding & Eng Anwendung von Brennstoffzellen in Energieerzeugungssystemen
US5516344A (en) 1992-01-10 1996-05-14 International Fuel Cells Corporation Fuel cell power plant fuel processing apparatus
JP3352716B2 (ja) 1992-03-31 2002-12-03 株式会社東芝 固体高分子電解質型燃料電池装置
JP2888717B2 (ja) 1992-04-06 1999-05-10 公生 石丸 エネルギー供給システム
GB9225188D0 (en) 1992-12-02 1993-01-20 Rolls Royce & Ass Combined reformer and shift reactor
CA2118956C (en) 1993-03-16 1998-08-25 Yoshinori Shirasaki Hydrogen producing apparatus
US5358696A (en) 1993-12-01 1994-10-25 Texaco Inc. Production of H2 -rich gas
US5470360A (en) 1994-03-10 1995-11-28 International Fuel Cells Corporation Fuel cell power plant reformer burner gas flow control system
JPH07315801A (ja) 1994-05-23 1995-12-05 Ngk Insulators Ltd 高純度水素製造システム、高純度水素の製造方法及び燃料電池システム
CA2153304C (en) 1994-07-07 2007-12-18 Peter William Lednor Process for the preparation of hydrogen and carbon monoxide containing mixtures
JP3564742B2 (ja) 1994-07-13 2004-09-15 トヨタ自動車株式会社 燃料電池発電装置
JPH0869808A (ja) 1994-08-30 1996-03-12 Toyota Motor Corp 改質装置と燃料電池システム
JPH08106914A (ja) 1994-09-30 1996-04-23 Aisin Aw Co Ltd 燃料電池発電装置
US5833723A (en) 1995-02-27 1998-11-10 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Hydrogen generating apparatus
US6303092B1 (en) 1995-04-10 2001-10-16 Air Products And Chemicals, Inc. Process for operating equilibrium controlled reactions
US6162046A (en) 1995-05-10 2000-12-19 Allports Llc International Liquid vaporization and pressurization apparatus and methods
JP3577781B2 (ja) 1995-05-22 2004-10-13 富士電機ホールディングス株式会社 燃料電池発電装置の出力制御装置
JP3553210B2 (ja) 1995-06-26 2004-08-11 本田技研工業株式会社 燃料電池を搭載した移動体における燃料電池システム
US6045933A (en) 1995-10-11 2000-04-04 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Method of supplying fuel gas to a fuel cell
JP3554092B2 (ja) 1995-10-11 2004-08-11 本田技研工業株式会社 燃料電池の燃料ガス供給方法
US6461408B2 (en) 1995-11-06 2002-10-08 Robert E. Buxbaum Hydrogen generator
US6201029B1 (en) 1996-02-13 2001-03-13 Marathon Oil Company Staged combustion of a low heating value fuel gas for driving a gas turbine
JPH09315801A (ja) 1996-03-26 1997-12-09 Toyota Motor Corp 燃料改質方法と燃料改質装置ならびに該燃料改質装置を備えた燃料電池システム
US5798186A (en) 1996-06-07 1998-08-25 Ballard Power Systems Inc. Method and apparatus for commencing operation of a fuel cell electric power generation system below the freezing temperature of water
DK0814526T3 (da) 1996-06-19 2003-03-31 Sulzer Hexis Ag Fremgangsmåde til drift af en anordning med brændstofceller
AU3358097A (en) 1996-07-02 1998-01-21 Matsushita Electric Works Ltd. Fuel-cell power generating system
DE59609016D1 (de) 1996-07-11 2002-05-08 Sulzer Hexis Ag Winterthur Verfahren zur gleichzeitigen Erzeugung von elektrischer Energie und Wärme für Heizzwecke
US6171574B1 (en) 1996-09-24 2001-01-09 Walter Juda Associates, Inc. Method of linking membrane purification of hydrogen to its generation by steam reforming of a methanol-like fuel
US6494937B1 (en) 2001-09-27 2002-12-17 Idatech, Llc Hydrogen purification devices, components and fuel processing systems containing the same
US6152995A (en) 1999-03-22 2000-11-28 Idatech Llc Hydrogen-permeable metal membrane and method for producing the same
US5997594A (en) 1996-10-30 1999-12-07 Northwest Power Systems, Llc Steam reformer with internal hydrogen purification
US6319306B1 (en) 2000-03-23 2001-11-20 Idatech, Llc Hydrogen-selective metal membrane modules and method of forming the same
US5861137A (en) 1996-10-30 1999-01-19 Edlund; David J. Steam reformer with internal hydrogen purification
US6376113B1 (en) * 1998-11-12 2002-04-23 Idatech, Llc Integrated fuel cell system
US6537352B2 (en) 1996-10-30 2003-03-25 Idatech, Llc Hydrogen purification membranes, components and fuel processing systems containing the same
US6221117B1 (en) 1996-10-30 2001-04-24 Idatech, Llc Hydrogen producing fuel processing system
DK0855366T3 (da) 1997-01-22 2001-08-13 Haldor Topsoe As Syntesegasproduktion ved dampreforming under anvendelse af katalyseret hardware
DE19707814C1 (de) 1997-02-27 1998-08-20 Dbb Fuel Cell Engines Gmbh Brennstoffzellen-Energieerzeugungsanlage
US5811065A (en) 1997-04-24 1998-09-22 Ballard Generation Systems Inc. Burner exhaust gas collection assembly for a catalytic reformer
JPH10330101A (ja) 1997-05-27 1998-12-15 Sanyo Electric Co Ltd 水素製造装置及び水素製造方法
US5938800A (en) 1997-11-13 1999-08-17 Mcdermott Technology, Inc. Compact multi-fuel steam reformer
US6077620A (en) 1997-11-26 2000-06-20 General Motors Corporation Fuel cell system with combustor-heated reformer
US6348278B1 (en) 1998-06-09 2002-02-19 Mobil Oil Corporation Method and system for supplying hydrogen for use in fuel cells
US6045772A (en) 1998-08-19 2000-04-04 International Fuel Cells, Llc Method and apparatus for injecting a liquid hydrocarbon fuel into a fuel cell power plant reformer
DK173742B1 (da) 1998-09-01 2001-08-27 Topsoe Haldor As Fremgangsmåde og reaktorsystem til fremstilling af syntesegas
JP2000351607A (ja) 1999-06-09 2000-12-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 水素製造装置
US6190623B1 (en) 1999-06-18 2001-02-20 Uop Llc Apparatus for providing a pure hydrogen stream for use with fuel cells
JP2001015142A (ja) 1999-06-30 2001-01-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料電池車両の走行方法及び燃料電池車両
CA2377412C (en) * 1999-07-27 2003-08-05 Idatech, Llc Fuel cell system controller
US7135048B1 (en) * 1999-08-12 2006-11-14 Idatech, Llc Volatile feedstock delivery system and fuel processing system incorporating the same
US6375906B1 (en) * 1999-08-12 2002-04-23 Idatech, Llc Steam reforming method and apparatus incorporating a hydrocarbon feedstock
EP1085261A1 (en) 1999-09-13 2001-03-21 Ballard Generation Systems Inc. Improved nozzle-mix burner
US6383670B1 (en) 1999-10-06 2002-05-07 Idatech, Llc System and method for controlling the operation of a fuel processing system
US6242120B1 (en) 1999-10-06 2001-06-05 Idatech, Llc System and method for optimizing fuel cell purge cycles
US6290877B2 (en) 1999-11-30 2001-09-18 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Method of starting and stopping methanol reforming apparatus and apparatus for supplying fuel to said apparatus
US6451464B1 (en) 2000-01-03 2002-09-17 Idatech, Llc System and method for early detection of contaminants in a fuel processing system
US6465118B1 (en) 2000-01-03 2002-10-15 Idatech, Llc System and method for recovering thermal energy from a fuel processing system
JP4310881B2 (ja) 2000-04-12 2009-08-12 トヨタ自動車株式会社 燃焼加熱装置およびこれを備える燃料改質装置並びに燃料電池システム
DE10045322C2 (de) 2000-09-12 2002-07-18 Messer Griesheim Gmbh Zerstäubungsbrenner für die thermische Spaltung von schwefelhaltigem Reststoff
US6964692B2 (en) 2001-02-09 2005-11-15 General Motors Corporation Carbon monoxide adsorption for carbon monoxide clean-up in a fuel cell system
US6890672B2 (en) * 2001-06-26 2005-05-10 Idatech, Llc Fuel processor feedstock delivery system
JP4338101B1 (ja) 2008-06-17 2009-10-07 熊倉 京子 下肢健康器具

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