KR20180038551A - 고급 탄화수소 환원 장치를 포함하는 고체 산화물 연료 전지 시스템 - Google Patents

고급 탄화수소 환원 장치를 포함하는 고체 산화물 연료 전지 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20180038551A
KR20180038551A KR1020187007612A KR20187007612A KR20180038551A KR 20180038551 A KR20180038551 A KR 20180038551A KR 1020187007612 A KR1020187007612 A KR 1020187007612A KR 20187007612 A KR20187007612 A KR 20187007612A KR 20180038551 A KR20180038551 A KR 20180038551A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel
stream
ejector
fuel cell
hydrocarbon
Prior art date
Application number
KR1020187007612A
Other languages
English (en)
Inventor
존 알 버지
제라드 디 애그뉴
Original Assignee
엘지 퓨얼 셀 시스템즈 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지 퓨얼 셀 시스템즈 인코포레이티드 filed Critical 엘지 퓨얼 셀 시스템즈 인코포레이티드
Publication of KR20180038551A publication Critical patent/KR20180038551A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/864—Removing carbon monoxide or hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0618—Reforming processes, e.g. autothermal, partial oxidation or steam reforming
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/22—Fuel cells in which the fuel is based on materials comprising carbon or oxygen or hydrogen and other elements; Fuel cells in which the fuel is based on materials comprising only elements other than carbon, oxygen or hydrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1021—Platinum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1023—Palladium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1025—Rhodium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1028—Iridium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/24—Hydrocarbons
    • B01D2256/245—Methane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/702—Hydrocarbons
    • B01D2257/7022—Aliphatic hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/066—Integration with other chemical processes with fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
    • H01M2300/0071—Oxides
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

일부 실례에서, 고체 산화물 연료 전지; 이젝터, 여기서 이젝터는 고체 산화물 연료 전지의 연료측 출구로부터의 연료 재활용 스트림을 수용하고 또한 일차 연료 스트림을 수용하기 위해 구성되며, 이젝터는 일차 연료 스트림의 흐름이 이젝터 안으로 연료 재활용 스트림을 끌어당기고 연료 재활용 및 일차 연료 스트림을 혼합하여 메탄 및 고급 탄화수소를 포함하는 혼합된 연료 스트림을 형성하도록 구성되고; 및 이젝터로부터 혼합된 연료 스트림을 수용하고 촉매적 변환 과정을 통해 고급 탄화수소의 일부를 제거하여 환원된 고급 탄화수소 연료 스트림을 형성하도록 구성된 고급 탄화수소 환원 장치를 포함하고, 여기서 고체 산화물 연료 전지의 연료측 입구는 환원 장치로부터 환원된 고급 탄화수소 연료 스트림을 수용하기 위해 구성되는, 고체 산화물 연료 전지 시스템이 기술된다.

Description

고급 탄화수소 환원 장치를 포함하는 고체 산화물 연료 전지 시스템
본 출원은 2015년 8월 18일에 출원된 미국 가출원 번호 62/206,649의 유익을 주장하며, 상기 출원의 전체 내용은 본원에 참조로 포함된다.
연료 전지 및 연료 전지 시스템, 예컨대 고체 산화물 연료 전지 및 고체 산화물 연료 전지 시스템은 관심의 영역을 유지한다. 일부 기존 시스템은 특정 용도에 비해 다양한 단점, 결점 및 불리한 점들을 가진다. 따라서 이런 기술분야에서 추가로 기여하기 위한 필요가 남아 있다.
한 실례에서, 개시는 적어도 하나의 전기화학 전지, 연료측 입구, 연료측 출구, 산화제측 입구 및 산화제측 출구를 포함하는 고체 산화물 연료 전지; 제1 이젝터(ejector) 입구, 제2 이젝터 입구, 이젝터 출구를 포함하는 이젝터, 여기서 이젝터는 제1 이젝터 입구를 통해 고체 산화물 연료 전지의 연료측 출구로부터의 연료 재활용 스트림을 수용하기 위해 구성되며, 이젝터는 제2 이젝터 입구를 통해 일차 연료 스트림을 수용하기 위해 구성되고, 이젝터는 일차 연료 스트림의 흐름이 제1 이젝터 입구를 통해 이젝터 안으로 연료 재활용 스트림을 끌어당기도록 구성되며, 이젝터는 메탄과 고급 탄화수소를 포함하는 혼합된 연료 스트림을 형성하기 위해 연료 재활용 스트림과 일차 연료 스트림을 혼합하기 위해 구성되는 이젝터; 및 이젝터 출구로부터 혼합된 연료 스트림을 수용하고 혼합된 연료 스트림의 고급 탄화수소의 적어도 일부를 촉매 변환 과정을 통해 제거하여 환원된 고급 탄화수소 연료 스트림을 형성하기 위해 구성된 고급 탄화수소 환원 장치를 포함하는 고체 산화물 연료 전지 시스템에 관한 것으로, 여기서 연료측 입구는 환원 장치 출구로부터 환원된 고급 탄화수소 연료 스트림을 수용하기 위해 구성되고, 적어도 하나의 전기화학 전지는 산화제측 입구를 통해 고체 산화물 연료 전지에 의해 수용된 산화제 스트림으로 전기화학 과정을 통해 환원된 고급 탄화수소 연료 스트림 중의 수소로부터 전기를 발생시키도록 구성되며, 환원된 고급 탄화수소 연료 스트림은 연료측 출구를 통해 고체 산화물 연료 전지를 빠져나가는 연료 재활용 스트림을 형성한다.
다른 실례에서, 개시는 고체 산화물 연료 전지 시스템을 통해 전기를 발생시키는 단계를 포함하는 방법에 관련되는데, 연료 전지 시스템은 적어도 하나의 전기화학 전지, 연료측 입구, 연료측 출구, 산화제측 입구 및 산화제측 출구를 포함하는 고체 산화물 연료 전지; 제1 이젝터 입구, 제2 이젝터 입구, 이젝터 출구를 포함하는 이젝터, 여기서 이젝터는 제1 이젝터 입구를 통해 고체 산화물 연료 전지의 연료측 출구로부터의 연료 재활용 스트림을 수용하기 위해 구성되며, 이젝터는 제2 이젝터 입구를 통해 일차 연료 스트림을 수용하기 위해 구성되고, 이젝터는 일차 연료 스트림의 흐름이 제1 이젝터 입구를 통해 이젝터 안으로 연료 재활용 스트림을 끌어당기도록 구성되며, 이젝터는 메탄과 고급 탄화수소를 포함하는 혼합된 연료 스트림을 형성하기 위해 연료 재활용 스트림과 일차 연료 스트림을 혼합하기 위해 구성되는 이젝터; 및 이젝터 출구로부터 혼합된 연료 스트림을 수용하고 혼합된 연료 스트림의 고급 탄화수소의 적어도 일부를 촉매 변환 과정을 통해 제거하여 환원된 고급 탄화수소 연료 스트림을 형성하기 위해 구성된 고급 탄화수소 환원 장치를 포함하고, 여기서 연료측 입구는 환원 장치 출구로부터 환원된 고급 탄화수소 연료 스트림을 수용하기 위해 구성되고, 적어도 하나의 전기화학 전지는 산화제측 입구를 통해 고체 산화물 연료 전지에 의해 수용된 산화제 스트림으로 전기화학 과정을 통해 환원된 고급 탄화수소 연료 스트림 중의 수소로부터 전기를 발생시키도록 구성되며, 환원된 고급 탄화수소 연료 스트림은 연료측 출구를 통해 고체 산화물 연료 전지를 빠져나가는 연료 재활용 스트림을 형성한다.
개시의 하나 이상의 구체예들의 상세한 내용은 첨부되는 도면 및 아래의 설명에서 제시된다. 개시의 다른 특징, 목적 및 장점들은 설명 및 도면으로부터, 그리고 청구범위로부터 드러날 것이다.
본원에서 설명은 첨부되는 도면을 참조로 하고 도면에서 같은 참조 숫자들은 여러 도면 전체를 통해 같은 부품을 참조한다.
도 1은 예시 연료 전지 시스템을 예시하는 개략적인 도면이다.
도 2는 개시의 하나 이상의 측면을 평가하기 위해 수행된 실험의 결과를 예시하는 도표이다.
도 3a 및 3b는 세라믹 및 금속성 모노리스의 실례를 보여주는 사진이다.
도 4는 개시의 하나 이상의 측면을 평가하기 위해 수행된 실험에서 사용된 두 세라믹 조각을 보여주는 사진이다.
고체 산화물 연료 시스템은 하나 이상의 전기화학 전지를 사용하여 전기를 발생시키기 위해 사용될 수 있다. 탄화수소 공급 스톡, 예컨대 천연 가스를 사용하여 작동하는 연료 전지 시스템의 디자인은 연료 처리 성분 및/또는 연료 전지 스택에서 탄소 형성을 위한 가능성을 고려해야 한다. 예를 들어, 탄소 형성은 고온에서 다음과 같이 탄화수소 균열(반응 1)을 통해 또는 부다 반응(반응 2)으로부터 일어날 수 있다:
CxH2x+2 → xC + (x+1)H2(식에서 x ≥ 2)(반응 1)
2CO → C + C02(반응 2).
시스템에서 탄소 침착은 또한 가스 흐름 통로를 차단하고, 금속 분진을 촉진하고, 촉매적 연료 전지 성분을 파울링하고, 연료 전지 스택에서 애노드 박리를 촉진함으로써 연료 전지 성능에 불리하게 영향을 줄 수 있다.
본원에서 추가로 상세하게 기술되는 것과 같이, 개시의 실례들은 가스상 공급 스트림에 존재하는 둘 이상의 탄소 원자를 가지는 탄화수소(본원에서 "고급 탄화수소"로 언급됨), 예컨대 에탄, 프로판, 부탄, 펜탄 등을 수소 및 증기의 존재하에 메탄으로 우선적으로 변환시키기 위해(반응 3) 구성된 고급 탄화수소 환원 장치의 사용을 통해 탄소 형성의 가능성을 감소시키기 위해 사용될 수 있다:
CxH2x+2 + (x-1)H2 → xCH4(식에서 x≥ 2)(반응 3).
메탄, 증기, 수소, 일산화탄소 및 이산화탄소가 또한 공급 스트림에 존재하기 때문에, 다른 변환 처리 또한 반응 동역학, 열역학 및 주변으로부터의 열 전달에 의해 제한된 정도로 일어날 수 있다(반응 4 내지 7)
CH4 + H20 ↔ CO + 3H2(반응 4)
CO + H2O ↔ CO2 + H2(반응 5)
CO + 3H2 ↔ CH4 + H2O(반응 6)
CxH2x+2 + xH2O ↔ (2x+1)H2 + xCO(반응 7)
고급 탄화수소 환원 장치는 고급 탄화수소가 실질적으로 없는 가스 스트림을 제공하고 실질적으로 전지 시스템 사이클에 투입된 직후 또는 상대적으로 곧, 그리고 고체 산화물 연료 전지의 애노드 측에 도입되기 전에 주로 메탄, 수소, 이산화탄소 및 일산화탄소로 구성되었다. 메탄, 일산화탄소 및 수소는 고온에서 훨씬 더 안정하고 고급 탄화수소보다 열적 균열이 일어날 경향이 적어진다. 일부 실례에서, 약 80% 이상, 예컨대 약 90% 이상, 95% 이상, 또는 실질적으로 모든 고급 탄화수소가 고체 산화물 연료 전지의 애노드(연료) 측에 도입되기 전에 가스상 탄화수소 공급으로부터 고급 탄화수소 환원 장치에 의해 제거된다. 일부 실례에서, 고체 산화물 연료 전지의 애노드 측에 도입되기 전에, 탄화수소 환원 장치를 빠져나가는 연료 증기는 증기 개질기에서 추가로 처리되어 반응 4 내지 5에 따라 부분적으로 또는 평형 한계로 가스의 메탄 함량이 감소될 수 있다.
고급 탄화수소 환원 장치에 공급된 가스상 탄화수소 스트림은 일차 연료 스트림(예컨대 천연 가스 스트림)과 애노드(연료) 측으로부터 시스템의 고체 산화물 연료 전지를 빠져나가는 연료 재활용 스트림의 혼합물일 수 있다. 이젝터(또한 이덕터로도 언급됨)가 일차 연료 스트림과 연료 재활용 스트림을 혼합하기 위해 사용될 수 있다. 이젝터는 일차 연료 스트림의 흐름이 이젝터 안으로 재활용 연료 스트림을 끌어당기도록(예컨대 재활용 스트림을 이젝터 안으로 펌프질할 필요 없이) 구성될 수 있고, 이젝터에서 재활용 연료 스트림은 일차 연료 스트림과 혼합된다. 연료 재활용 스트림은 고체 산화물 연료 전지의 높은 작동 온도로 인해 상대적으로 고온일 수 있다. 그러므로, 연료 재활용 스트림은 유익하게도 이젝터에서 혼합될 때 일차 연료 스트림의 온도를 증가시키는 작용을 할 수 있다. 더욱이, 재활용 연료 스트림은 또한 고농도의 증기(예컨대 약 30 내지 약 60%의 증기)를 포함할 수 있다. 그러므로, 재활용 연료 스트림은 유익하게도 고급 탄화수소 환원 및 이젝터 하류의 증기 개질 장치를 위한 열 및 증기 공급원을 제공한다.
도 1은 본 개시의 구체예에 따라 예시 고체 산화물 연료 전지 시스템(10)을 예시하는 개략적인 도면이다. 연료 전지 시스템(10)은 고체 산화물 연료 전지 스택(12), 선택적 증기 개질기(14), 애노드 이젝터(16) 및 고급 탄화수소("HC") 환원 장치(18)를 포함한다.
고체 산화물 연료 전지(12)는 화학적 반응을 통하여 전기를 발생시키는 데 사용되는, 하나 이상의 전기화학 전지를, 예컨대 연료 전지 스택의 형태로 포함할 수 있다. 하나 이상의 전기화학 전지를 포함하는 임의의 적합한 고체 산화물 연료 전지 시스템이 본 개시에서 활용될 수 있다. 적합한 실례는 2013년 5월 16일에 공개된 Liu 등의 미국 특허 출원 공개 번호 2003/0122393(전체 내용은 참조로 포함됨)에 기술된 실례들을 포함한다.
고체 산화물 연료 전지 스택(12)의 전기화학 전지는 애노드, 캐소드 및 전해질을 포함하고, 고체 산화물 연료 전지 스택(12)은 애노드(연료) 측(20) 및 캐소드(산화제) 측(22)을 포함한다. 연료 전지 시스템(12)의 작동 중에, 산화제 스트림(예컨대 도 1에서 표지된 바 공기(24)의 형태로)이 산화제측 입구(44)를 통해 캐소드 측(22)에 공급되고, 산화제측 출구(26)를 통해 연료 전지(12)의 캐소드 측(24)을 빠져나간다. 유사하게, 수소를 포함하는 연료 스트림이 연료측 입구(28)를 통해 애노드 측(20)에 공급되고, 연료측 출구(30)를 통해 연료 전지(12)의 애노드 측(24)을 빠져나간다. 애노드에서 수소와 산화물 이온과의 전기화학적 반응(H2 + O2- → H2O + 2e-)은 연료 처리 성분들에 의해 사용되는 애노드 재활용 스트림(38) 중의 대부분의 증기를 생성한다. 도 1에서 나타낸 것과 같이, 시스템(10)은 입구(28)를 통해 애노드 측(20)에 들어가는 연료 스트림이 고급 HC 환원 장치(18)에 의해 생성된 환원된 고급 HC 연료 스트림(32)일 수 있도록 구성된다.
연료측 출구(30)는 제1 이젝터 입구(34)와 유체 연결될 수 있어서 애노드측 출구(30)(도 1에서 애노드 재활용 스트림(38)로서 표지되고 언급됨)를 빠져나가는 스트림이 고체 산화물 연료 전지(12)를 빠져나간 후에 이젝터(16)에 들어갈 수 있다. 추가로, 일차 연료 스트림(36)(예컨대 천연 가스 스트림)은 별도로 제2 이젝터 입구(38)를 통해 이젝터(16)에 들어간다. 이젝터(16)는 이젝터(16) 안으로의 일차 연료 스트림(36)의 흐름이 이젝터(16) 안으로 애노드 재활용 스트림(38)을 끌어당기도록 구성될 수 있다. 이런 의미에서, 제1 이젝터 입구(34)는 흡인 입구로서 언급될 수 있고 제2 이젝터 입구(38)는 동기(motive) 입구로서 언급될 수 있다. 일차 연료 스트림(36)의 흐름은 예를 들면 이젝터를 가스 유량을 조정하기 위해 사용되는 인-라인 밸브와의 배관을 통해 압축된 연료 공급원에 연결시킴으로써 생성될 수 있고, 이젝터(16)의 작동과 관련하여 동기 유체로 여겨질 수 있다.
이젝터(16)는 또한 애노드 재활용 스트림(38)이 제1 입구(34)를 통해 이젝터(16) 안으로 끌어당겨질 때 일차 연료 스트림(36)과 혼합되도록 구성될 수 있다. 이젝터 디자인은 바람직하게는 유체 스트림들의 신속한 혼합을 촉진하고 혼합 과정 중에 이젝터의 고온 표면 및 그것의 디퓨저와 탄화수소 연료와의 접촉을 최소화할 수 있어야 한다. 이젝터(16)는 고급 HC 환원 장치(18)와 유체를 통해 결합되어서 이젝터로부터의 혼합된 연료 스트림이 하나 이상의 출구(도 1에는 도시되지 않음)를 통해 고급 HC 환원 장치(18)로 공급된다. 종래의 금속 또는 세라믹 배관이 이젝터를 고급 탄화수소 환원 장치에 연결시키기 위해 사용될 수 있다. 금속 배관이 사용될 때, 배관의 내부 금속 표면은 바람직하게는 가스 스트림에 존재하는 고급 탄화수소가 고온 금속 표면과 접촉하는 것을 방지하는 세라믹 물질로 코팅된다. 바람직하게, 이젝터(16)는 고급 HC 환원 장치(18)에 공급된 혼합된 연료 스트림이 애노드 재활용 스트림(38)과 일차 연료 스트림(36)의 실질적으로 균일한 조성물이도록 구성되어야 한다.
이젝터(16)는 본원에서 기술된 대로 작동하도록 구성된 임의의 적합한 이젝터이거나 이덕터일 수 있다. 예시 이젝터 또는 이덕터는 Blanchet 등에 부여된 미국 특허 제 6,902,840호, Merritt 등에 부여된 미국 특허 제 5,441,821호 및/또는 유럽 특허 출원 공개 번호 2565970에서 기술된 하나 이상의 실례를 포함할 수 있다. 상기 문헌들 각각의 전체 내용은 본원에 참조로 포함된다. 다른 예시 이젝터 또는 이덕터 또한 고려된다.
애노드 재활용 스트림(38) 및 일차 연료 스트림(36)은 애노드 이젝터(16)에 들어갈 때 임의의 적합한 조성을 가질 수 있다. 일부 실례에서, 애노드 재활용 스트림(38)은 증기, 메탄, 일산화탄소, 이산화탄소, 질소 및/또는 수소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 애노드 재활용 스트림(38)은 약 30 내지 약 70 부피%의 증기(바람직하게는 약 45 내지 약 55 부피%의 증기); 약 0 내지 약 1 부피%의 메탄(바람직하게는 약 0 내지 약 0.05 부피%의 메탄); 약 10 내지 약 40 부피%의 일산화탄소 플러스 수소(바람직하게는 약 20 내지 약 30 부피%의 일산화탄소 플러스 수소); 및 약 10 내지 약 40 부피%의 이산화탄소 플러스 질소(바람직하게는 약 20 내지 약 30 부피%의 이산화탄소 플러스 질소)를 포함할 수 있다. 정확한 조성은 무엇보다도, 재활용 비율, 즉 애노드 재활용 속도 대 일차 연료 속도의 비율, 고체 산화물 연료 전지의 작동 온도 및 연료 활용에 따라 좌우될 것이다. 일부 실례에서, 일차 연료 스트림(36)은 예컨대 이산화탄소 및 질소와 같은 다른 성분들뿐만 아니라 탄화수소(예컨대 메탄 및 고급 탄화수소)를 포함하는 탈황된 천연 가스 연료 스트림일 수 있다. 예를 들어, 일차 연료 스트림(36)은 약 50 부피% 이상의 메탄(바람직하게는 약 75 내지 약 98 부피%); 약 0.1 내지 약 40 부피%의 고급 탄화수소; 약 0 내지 약 15 부피%의 이산화탄소 플러스 질소; 및 바람직하게는 약 5 부피% 미만의 물을 포함할 수 있다. 본원에 기술된 것들 이외의 예시 연료 조성도 고려된다. 이들 연료는 원하는 열 함량을 가지는 가스 혼합물을 제공하기 위해 맞춤된 액화된 석유 가스 또는 합성 천연 및 연료 블렌드를 포함한다. 황-함유 연료는 내황 연료 전지 시스템 및 연료 처리 성분들과 사용될 수 있는 한편, 통상적으로 연료를 탈황시키는 데 유익하다. 탄화수소 연료로부터 황을 제거하는 방법은 a) 종래의 수소-탈황 처리(예컨대 Villa-Gracia 등에 부여된 미국 특허 제 5,010,049호에 기술된 것과 같음), b) 존재하는 황 화합물을 흡착하는 수동 흡착제의 사용(예컨대 Ratnasamy 등에 의한 미국 특허 출원 공개 US20130078540에 기술된 것과 같음) 및 c) 선택적 촉매적 황 산화(SCSO) 및 그 후 황 산화 생성물의 포획(예컨대 Lampert에 부여된 미국 특허 제 7,074,375호에 기술된 것과 같음)을 포함한다. 상기 열거된 참조물은 각각 전체 내용이 본원에 포함된다.
일부 실례에서, 이젝터(16)에 들어갈 때 애노드 재활용 스트림(38)의 온도는 이젝터(16)에 들어갈 때 일차 연료 스트림(36)의 온도보다 훨씬 더 높을 수 있다. 유익하게도, 일부 실례에서, 애노드 재활용 스트림(38)의 고온은 일차 연료 스트림(36)의 온도를 증가시키기 위해, 예컨대 고급 HC 환원 장치(18) 및 애노드 측(20) 전에 일차 연료 스트림(36)을 예열하기 위해 작용한다. 일부 실례에서, 이젝터(16)에 들어갈 때 애노드 재활용 스트림(38)의 온도는 약 500℃보다 높을 수 있고, 바람직하게는 약 650℃보다 높을 수 있으며, 더 바람직하게는 약 750℃ 내지 약 950℃일 수 있다. 일부 실례에서, 이젝터(16)에 들어갈 때 일차 연료 스트림(36)의 온도는 약 50℃보다 높을 수 있고, 바람직하게는 약 75℃보다 높을 수 있으며, 더 바람직하게는 약 90℃ 내지 약 150℃일 수 있다. 이젝터(16)에서 혼합된 후에, 고급 HC 환원 장치(18)에 들어가는 혼합된 애노드 재활용 스트림(38) 및 일차 연료 스트림(36)의 온도는 약 400℃보다 높을 수 있고, 바람직하게는 약 500℃보다 높을 수 있으며, 더 바람직하게는 약 600℃ 내지 약 750℃일 수 있다.
고급 HC 환원 장치(18)에 들어가는 혼합된 스트림의 온도 및 전체적인 조성은 서로에 비해 이젝터(16)에 들어가는 일차 연료 스트림(36) 및 애노드 재활용 스트림(38)의 부피 유량에 좌우될 수 있다. 일부 실례에서, 애노드 재활용 스트림(38)의 부피 유량 대 일차 연료 스트림(36)의 부피 유량의 비율은 대략 2:1 이상, 예컨대 대략 4:1 이상일 수 있다. 천연 가스에 대해 작동하는 대략 30 k-We 연료 전지 동력 스택과 관련된 일부 실례에서, 애노드 재활용 스트림(38)의 부피 유량은 약 150 SLM 이상, 바람직하게는 약 200 내지 약 300 SLM일 수 있다. 일차 연료 스트림(36)의 부피 유량은 약 25 SLM 이상, 바람직하게는 약 40 내지 약 60 SLM일 수 있다. 추가로, 일부 실례에서, 애노드-재활용 대 일차-연료 속도의 비율(즉 재활용 비율)은, 애노드 재활용 스트림이 하류의 고급 HC 환원 장치 및 선택적인 증기 개질 장치에서의 효과적인 처리를 위해 충분한 증기를 함유하는 것을 보장하기 위해 약 2보다 크고 바람직하게는 약 4보다 커야 한다.
애노드 재활용 스트림(38) 및 일차 연료 스트림(36)의 조성을 기반으로, 이젝터(16)로부터의 혼합된 연료 스트림은 메탄뿐 아니라 고급 탄화수소, 예컨대 에탄, 프로판, 부탄, 펜탄 등을 포함할 수 있다. 혼합된 스트림 중의 고급 탄화수소는, 특히 연료 스트림(36)이 천연 가스 스트림의 형태일 때, 주로 일차 연료 스트림(36)으로부터 기원할 수 있다(그렇지만 천연 가스 스트림 이외의 고급 탄화수소를 함유하는 일차 연료 스트림, 예컨대 액화된 석유 가스 및 바이오가스가 고려되기도 한다). 전형적인 가스 스트림 조성은 약(부피%)의 범위일 수 있다: 약 5 내지 약 35%의 메탄, 약 0.01 내지 약 15%의 고급 탄화수소, 약 10 내지 약 40%의 이산화탄소 플러스 질소, 약 20% 내지 약 60%의 증기, 및 약 10 내지 약 35%의 수소 플러스 일산화탄소. 고급 HC 환원 장치(18)는 이젝터(16)로부터 받아들인 혼합된 연료 스트림 중의 고급 탄화수소의 양을, 반응 3에 따라 이젝터로부터의 고급 탄화수소의 적어도 일부를 변환시킴으로써 감소시키기 위해 구성될 수 있다. 예를 들어, 고급 HC 환원 장치(18)는 고급 탄화수소의 적어도 60%, 바람직하게는 적어도 80%를 상기 기술된 반응 3에 따라 변환시키기 위해 구성될 수 있다.
고급 HC 환원 장치(18)에 사용하기에 적합한 촉매 조성물은 적어도 하나의 제 VIII족 금속, 더 바람직하게는 적어도 하나의 제 VIII족 귀금속을 포함한다. 제 VIII족 귀금속은 백금, 팔라듐, 로듐, 이리듐 또는 그것들의 조합물을 포함한다. 로듐 및 또는 백금을 포함하는 촉매들이 특히 바람직하다. 한 형태로, 촉매는 담체 상에 지지된다. 적합한 담체는 기술분야에 공지되어 있고 내화 산화물, 예컨대 실리카, 알루미나, 티타니아(이산화 티탄), 지르코니아 및 산화 텅스텐, 및 그것들의 혼합물을 포함한다. 적어도 두 양이온을 포함하는 혼합된 내화 산화물 또한 촉매용 담체 물질로서 사용될 수 있다. 다른 구체예에서, 촉매는 임의의 편리한 고체 및/또는 다공성 표면 또는 다른 구조물 상에 지지될 수 있다. 또 다른 구체예에서, 촉매는 담체 또는 임의의 다른 구조물 상에 지지되지 않을 수 있다. 일부 구체예에서, 촉매는 또한 촉매 활성 및 내구성을 개선하고 탄소 형성을 억제하기 위해 촉진제 원소들을 포함한다. 촉진제 원소들의 실례는, 한정하는 것은 아니지만, 제 IIa-VIIa족, 제 Ib-Vb족, 란탄 계열 및 악티니드 계열로부터 선택된 원소들을 포함한다(예컨대 주기율표의 구 국제 순수
Figure pct00001
응용 화학 연합(IUPAC) 버전을 사용함). 마그네시아, 세리아 및 바리아와 같은 촉진제들은 촉매 상의 탄소 형성을 억제할 수 있다.
촉매적으로 활성인 금속 및 선택적 촉진제 원소들은 기술분야에 공지인 기법들에 의해 담체 상에 침착될 수 있다. 한 형태로, 촉매는 침지에 의해, 예컨대 담체 물질을 촉매 금속 용액과 접촉시키고, 이어서 건조시키고 그 결과의 물질을 하소함으로써 담체 상에 침착된다. 촉매는 원하는 고급 탄화수소 변환을 이루는 임의의 적합한 양으로 촉매적으로 활성인 금속을 포함할 수 있다. 일부 실례에서, 촉매는 0.01 내지 40 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 15 중량%, 더 바람직하게는 0.5 내지 5 중량%의 범위로 활성 금속을 포함한다. 촉진제 원소들은 0.01 내지 약 10 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%의 범위의 양으로 존재할 수 있다. 본 발명의 구체예들은 또한 더 많거나 적은 백분율의 활성 금속 및/또는 촉진제 원소들을 포함할 수 있다.
다양한 구체예에서, 고급 HC 환원 장치(18)는 고급 HC 환원 과정 중에 촉매와 반응물 사이의 접촉을 제공하는 임의의 적합한 반응 체제를 제공하기 위해 구성될 수 있다. 한 형태로, 고급 HC 환원 장치(18)는 고정상 반응기이고, 그곳에서 촉매는 고정된 배열로 반응 구역 내에 보유된다. 한 형태로, 촉매 펠릿이 고정상 체제로 사용되며, 예컨대 종래 기법들에 의해 제자리에 보유된다. 다른 구체예에서, 다른 반응기 유형 및 반응 체제, 예컨대 유동상 반응기가 사용될 수 있고, 그곳에서 촉매는 작은 입자로서 존재하며 처리 가스 스트림에 의해 유동화된다.
일부 구체예에서, 고정상 배열은 다른 형태를 취할 수 있고, 예컨대 촉매는 모노리스 구조물상에 배치된다. 예를 들어, 일부 전형적인 구체예들은 모노리스 구조물 상에 워시-코팅된 촉매를 포함할 수 있다. 적합한 모노리스 구조물은 내화성 산화물 모노리스, 세라믹 발포체 및 금속성 모노리스 및 발포체, 뿐만 아니라 내화성 산화물, 세라믹 및/또는 금속으로 형성된 다른 구조물을 포함한다. 모노리스 구조물의 바람직한 유형은 그것을 통해 뻗어 있는 복수의 미세하게 분할된 흐름 통로를 가지는 하나 이상의 모노리스 바디, 예컨대 벌집형이지만, 다른 유형의 모노리스 구조물도 사용될 수 있다. 모노리스 지지체는 하나 이상의 금속 산화물, 예를 들면 알루미나, 실리카-알루미나, 알루미나-실리카-티타니아, 뮬라이트, 코어디어라이트, 지르코니아, 지르코니아-스피넬, 지르코니아-뮬라이트, 탄화 규소 등으로부터 제작될 수 있다. 모노리스 구조물은 그것을 통해 뻗어 있는 규칙적인 다각형 단면의 복수의 평행한 가스 흐름 통로를 가진 원주형 형태를 가질 수 있다. 가스 흐름 통로는 제곱 인치당 약 50 내지 1500개의 가스 흐름 채널을 제공하기 위한 크기일 수 있다. 본원에서 언급된 범위들보다 크거나 작은 크기를 가지는 흐름 통로를 포함하여, 다른 물질, 크기, 형상 및 유량이 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 모노리스 구조물은 스테인리스 강 등과 같은 열 및 산화 내성 금속으로부터 제작될 수 있다. 모노리스 지지체는 그런 물질로부터, 예컨대 평평하고 골이 진 시트를, 하나를 다른 것 위에 놓고 쌓여진 시트들을 축의 주변에 관형 형태로 압연하여 복수의 미세한 평행한 가스 흐름 통로를 가지는 원주형 구조를 제공함으로써 만들어질 수 있다. 흐름 통로들은 특정 용도를 위한 크기, 예컨대 관형 롤의 종단면 영역의 제곱 인치당 약 200 내지 1200개의 통로일 수 있다. 촉매 물질은 하나 이상의 다양한 공지된 코팅 기법에 의해 벌집형 구조물의 표면상에 코팅될 수 있다. 도 3a 및 3b는 각각 적합한 원주형 세라믹 및 금속성 모노리스의 실례를 보여주는 사진이다.
고급 HC 환원 장치(18)에 대한 정확한 작동 매개변수들은 연료 전지 시스템 형태에 좌우될 수 있지만, 예시 작동 매개변수들은 약 1 내지 약 15 바(bar), 약 400 내지 약 750℃, 약 5000 내지 200,000 h-1의 기체 공간 속도(Gas Hourly Space Velocity, GHSV) 및 약 1.5 내지 약 4 또는 그 이상의 증기-대-탄화수소 공급 비율(C-1 기준으로 계산됨)의 범위일 수 있다. 일부 실례에서, 시스템은 약 30% 미만의 메탄 변환율, 예컨대 약 20% 미만, 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만의 메탄 변환율, 실질적으로 완전한 고급 탄화수소 변환율을 제공하기 위해 구성될 수 있다. 고급 HC 환원 장치(18)는 고체 산화물 연료 전지 스택(12) 외부에 있을 수 있으며 장치와 그것의 주변 사이에서 일부 열 전달을 허용하기 위해 구성될 수 있다.
일부 실례에서, 고급 HC 환원 장치(18)는 이젝터(16)로부터 고급 HC 환원 장치(18)로 들어가는 혼합된 연료 스트림으로부터 약 80% 이상, 예컨대 약 85% 이상, 약 90% 이상, 또는 바람직하게는 95% 이상의 고급 탄화 수소를 제거하기 위해 구성될 수 있다. 일부 실례에서, 고급 HC 환원 장치(18)에 의한 변환 후에 환원된 고급 HC 연료 시스템(40) 중의 고급 탄화수소의 농도는 약 5 부피% 이하, 예컨대 약 1 부피% 이하, 바람직하게는 약 0.3 부피% 이하일 수 있다.
일부 실례에서, 고급 HC 환원 장치(18)는 약 400℃ 이상, 예컨대 약 500℃ 내지 600℃, 또는 바람직하게는 약 650℃ 이상의 온도에서 작동할 수 있다. 일부 실례에서, 열이 고급 HC 환원 장치(18)에 첨가되어 바람직한 온도에서 작동된다. 다르게는, 이젝터(16)로부터의 혼합된 연료 스트림은 상기 기술된 것과 같이, 애노드 재활용 스트림(38)이 이젝터(16)에 들어가고 일차 연료 스트림(36)과 혼합되는 상대적으로 높은 온도로 인해 그러한 고온에서 고급 HC 환원 장치(18)에 들어갈 수 있다.
상기에서 주지된 것과 같이, 고급 HC 환원 장치(18)에서, 고급 탄화수소는 이젝터(16)를 빠져나가는 혼합된 연료 스트림 중의 고급 탄화수소의 양을 감소시키기 위한 촉매의 존재하에 반응 3에 따라 고온에서 반응할 수 있다. 유익하게도, 고급 HC 환원 장치(18) 및/또는 선택적인 하류 증기 개질기에서 반응에 필요한 모든 증기는, 고체 산화물 연료 전지(12)의 애노드 측을 빠져나갈 때 애노드 재활용 스트림(38)에 이미 함유된 증기에 의해 공급될 수 있다. 이것은 이젝터(16)로부터 공급된 혼합된 연료 스트림 중의 고급 탄화수소의 농도를 감소시키기 위해 고급 HC 환원 장치(18)에 공급될 증기의 별도의 공급원에 대한 요구를 제거해준다.
일부 실례에서, 애노드 재활용 스트림(38)에 존재하는 증기는 시스템(10)의 애노드 루프 사이클 내에서 완전히 생성될 수 있고, 이때 실질적으로 추가의 물이 외부 공급원으로부터 첨가되지 않는다(예컨대 추가의 물이 없음). 예를 들어, 이젝터(16)에 들어갈 때(예컨대 이젝터(16)에 들어가기 전에 일차 연료 스트림(36)의 SCSO 처리로 인해) 일차 연료 스트림(36)에 존재할 수 있는 상대적으로 소량의 물(예컨대 5 부피% 미만)을 넘어 이젝터(16) 내에서, 및 고급 HC 환원 장치(18) 내에서, 실질적으로 추가의 물이 외부 공급원으로부터 연료측 출구(30)와 이젝터 입구(34) 사이의 애노드 재활용 스트림(38)에 첨가되지 않을 수 있다(예컨대 추가의 물이 없음). 추가로, 임의의 증기 개질된 장치(14) 내에서 입구(42)와 선택적인 증기 개질기 장치(14) 사이에서, 및 증기 개질기 장치(14)를 빠져나가는 출구 스트림과 애노드 측 입구(28) 사이에서, 실질적으로 추가의 물이 외부 공급원으로부터 환원된 고급 HC 연료 스트림(40)에 첨가되지 않을 수 있다(예컨대 추가의 물이 없음). 외부 공급원으로부터 연료 전지(12)의 애노드 측(20)에 실질적으로 물이 첨가되지 않을 수 있다(예컨대 추가의 물이 없음).
상기에서 기술된 것과 같이, 고급 HC 환원 장치(18)는 연료 중의 및 임의의 후속되는 증기 개질 과정에서 고급 탄화수소의 농도를 감소시키기 위해 사용될 수 있고, 나머지 탄화수소는 연료 전지에 사용하기 위해, 촉매의 존재하에 일산화탄소 및 수소로 변환될 수 있다. 연료 개질이 연료 전지 스택에서 수행되는 연료 전지 시스템에서, 고급 HC 환원 장치(18)를 빠져나가는 스트림은 직접 연료 전지 스택에 공급될 수 있다. 본원에서 기술된 발명의 과정은 고급 탄화수소 제거를 위해 종래의 사전-개질 과정을 능가하는 여러 장점을 제공한다; 이런 가압된 과정들은 증기 생성을 필요로 하고, 상대적으로 큰 단열 반응기(~3000 h-1의 GHSV)를 사용하며, 대략 450℃의 온도에서 작동한다. 그런 다음 연료 조성 및 예열의 추가 조정이 후속되는 고온 증기 개질 및 연료 전지 스택에서의 사용을 위해 필요할 수 있다.
도 1을 참조하면, 환원된 고급 HC 연료 스트림(40)은 출구(42)를 통해 고급 HC 환원 장치(18)를 빠져나갈 수 있고, 예컨대 일단 이젝터(16)로부터의 혼합된 연료 스트림 중의 고급 탄화수소의 농도는 원하는 수준으로 감소되었다. 출구(42)는 증기 개질기 장치(14)를 통해 연료 전지(12)의 애노드 입구(28)와 유체 연통된다. 증기 개질기(14)는 환원된 고급 HC 연료 스트림(40)을 빠져나가는 환원된 고급 HC 연료 스트림(40)의 조성을 변형시키기 위해 구성될 수 있다. 증기 개질기 장치(14)는 환원된 고급 HC 연료 스트림(40) 중의 탄화수소(대부분 메탄)를 연료 전지(12)의 작동에 사용하기 위한 수소 및 일산화탄소로 변환시켜서(반응 4) 전기를 발생시킨다. 메탄 증기 개질이 흡열반응이기 때문에, 캐소드 배출 스트림(26)으로부터의 열은 과정을 거의 완전하게 구동시키기 위해 사용된다. 바람직한 구체예에서, 증기 개질기(14)는 열 교환기로서 구성되고, 이때 캐소드 배출 스트림(26)은 열-교환기의 고온-측 채널을 통과하며 환원된 고급 HC 연료 스트림(40)은 또한 증기 개질용 촉매를 함유한 열 교환기의 저온-측 채널을 통과한다.
일부 실례에서, 환원된 고급 HC 연료 스트림(40)은 고급 HC 환원 장치(18)를 연료 전지(12)에 의해 사용된 연료 스트림에 바람직한 조성으로 빠져나갈 수 있어서 환원된 고급 HC 연료 스트림(40)이 스트림의 함량을 추가로 변형시키지 않으면서 애노드 입구(28)에 공급될 수 있다. 이런 접근법은 특히 인-스택 개질을 위해 디자인된 연료 스택에 아주 적합하다. 인-스택 개질을 사용하여, 반응 4는 연료 전지 스택 내부에서 수행되어 전기화학 전지에 매우 근접한 곳에서 수소 및 일산화탄소를 생성한다. 인-스택 개질은 또한 연료 전지 스택 전체에 걸쳐 보다 균일한 온도 프로파일을 제공하고 개질기 장치(14)에 대한 요구를 제거할 수 있다.
설명으로부터 분명해지는 것과 같이, 개시의 일부 실례는 하나 이상의 장점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 개시의 한 실례를 따르는 연료 처리 하위시스템은 보다 쉽게 탄소로 변환되는 고급 탄화수소를 제거함으로써 연료 전지 시스템에서 탄소 형성의 위험을 크게 감소시킬 수 있다. 시스템의 일부 실례는 특히 연료 전지 시스템이 연료 전지 스택의 고온에서 탄소 형성의 감소된 위험으로 인해 인-스택 개질로 작동될 때 유익할 수 있다. 개시의 일부 실례는 적어도 일부의 증기 개질이 연료 전지 스택에서 실행될 수 있기 때문에 사용될 다소 값비싼 증기 개질기 장치의 제거 또는 사용을 허용할 수 있다. 추가로, 본 개시의 일부 실례에서, 애노드 재활용 스트림은 하위시스템에 의해 요구되는 실질적으로 모든 증기를 제공하고 외부 공급원으로부터 증기를 공급받을 필요가 없다. 증기는 a) 고급 탄화수소 환원, b) 연료 전지 스택에서의 또는 외부의 메탄 증기 개질, c) 연료 전지 애노드 루프에서의 탄소 형성의 방지 및 d) 연료 전지 스택으로부터의 열 전달에 필요하다.
실시예
본 개시의 실례들과 관련된 하나 이상의 측면을 평가하기 위해 일련의 실험을 수행하였다.
실시예 1
촉매 성분의 유효성을 벤치-규모 시험 장치로 증명하였다. 로듐과 백금을 포함하는 촉매로 워시-코팅된 0.43" 직경 x 6" 길이의 세라믹 벌집형 구조물(400 cpsi)을 관형 반응기에 로딩하고 대략 678℃로 가열하였다.
4 바에서 모조 애노드 이젝터 배출 스트림을 0.708 SLM의 탈황 천연 가스 [81.8% CH4, 8.02% C2H6, 0.35% C3H8, 0.11% C4H10, 0.034% C5H12, 1.27% C02 및 8.11% N2; 부피%]를 0.467 SLM의 일산화탄소, 0.708 SLM의 수소, 0.906 SLM의 이산화탄소 및 1.982 SLM의 증기와 혼합함으로써 생성시켰다. 모조 가스 공급을 대략 678℃로 예열한 다음 고급 탄화수소 환원 촉매 위로 21,011 h-1의 GHSV로 통과시켰다.
건조 반응기 유출물의 조성은 (부피%로) CH4 11.3%, CO 14.6%, C02 26.9%, H2 39.8% 및 N2 7.5%인 것으로 나타났다.
유출물 조성을 기반으로, 고급 탄화수소 환원 촉매는 생성물 스트림으로부터 고급 탄화수소를 완전히 제거하였다.
실시예 2
C2+ 탄화수소의 변환율에 대한 처리량의 효과를 벤치-규모 시험 장치에서 평가하였다. 로듐과 백금을 포함하는 촉매로 워시-코팅된 0.43" 직경 x 1" 길이의 세라믹 벌집형 구조물(400 cpsi)을 관형 반응기에 로딩하고 대략 678℃로 가열하였다.
4 바에서 모조 애노드 이젝터 배출 스트림을 탈황 천연 가스 [82% CH4, 7.4% C2H6, 0.48% C3H8, 0.15% C4H10, 0.04% C5H12, 1.41% C02 및 8.1% N2; 부피%]를 일산화탄소, 수소, 이산화탄소 및 증기와 혼합함으로써 생성하여, 14.2% CH4, 1.3% C2H6, 0.083% C3H8, 0.026% C4H10, 0.006% C5H12, 7.3% CO, 19.6% C02, 13.0% H2, 3.1% N2 및 41.4% H20 (부피%)를 포함하는 모조 가스 공급을 얻었다.
모조 공급을 대략 678℃로 예열한 다음 고급 탄화수소 환원 촉매 위로 38,100 내지 130,400 h-1의 GHSV로 통과시켰다.
C2+ 탄화수소 변환율 데이터를 하기 표 1 및 도 2에 요약한다.
GHSV(h-1) C2+ 탄화수소 변환율
38,128 93%
75,779 79%
130,399 65%
C2+ 탄화수소 변환율 데이터에 의해 예시된 것과 같이, 고급 HC 환훤 촉매는 고처리량에서 작동할 때에도(GHSV > 35,000 h-1) 생성물 스트림 중의 고급 탄화수소 수준을 상당히 감소시켰다.
실시예 3
탄소 형성을 감소시키기 위한 촉매 성분의 유효성을 벤치-규모 시험 장치로 증명하였다. 로듐과 백금을 포함하는 촉매로 워시-코팅된 0.43" 직경 x 0.5" 길이의 세라믹 벌집형 구조물(400 cpsi)을 관형 반응기에 로딩하고 대략 785℃로 가열하였다.
4 바에서 모조 애노드 이젝터 배출 스트림을 0.54 SLM의 탈황 천연 가스 [82.1% CH4, 7.54% C2H6, 0.51% C3H8, 0.13% C4H10, 0.03% C5H12, 1.5% C02 및 7.9% N2; 부피%]를 0.22 SLM의 일산화탄소, 0.39 SLM의 수소, 0.58 SLM의 이산화탄소 및 1.244 SLM의 증기와 혼합함으로써 생성시켰다. 모조 가스 공급을 대략 785℃로 예열한 다음 고급 탄화수소 환원 촉매 위로 151,557 h-1의 GHSV로 776 시간 동안 통과시켰다.
건조 반응기 유출물의 조성은 (부피%로) CH4 16.8%, CO 15.1%, C02 27.5%, H2 39.8%, N2 3.7% 및 0.3% C2+ 탄화수소의 평균 조성을 가졌다. 도 4는 고급 HC 환원 촉매의 상류(A) 및 하류(샘플 B)에 위치한 두 세라믹 시험 조각을 보여주는 사진이다. 도시된 것과 같이, 촉매의 상류에 위치한 시험 조각(A)는 상당한 탄소 침착을 가진 한편 하류의 시험 조각(B)는 깨끗하였다, 예컨대 가시적인 탄소 침착이 없었다. 시험은 분명하게 연료 전지 시스템에서 탄소 침착을 감소시키기 위한 고급 HC 환원 촉매의 유효성을 증명하였다.
발명의 다양한 구체예가 기술되었다. 이것들 및 다른 구체예들은 다음의 청구범위의 범주 내에 있다.

Claims (20)

  1. 적어도 하나의 전기화학 전지, 연료측 입구, 연료측 출구, 산화제측 입구 및 산화제측 출구를 포함하는 고체 산화물 연료 전지;
    제1 이젝터 입구, 제2 이젝터 입구, 이젝터 출구를 포함하는 이젝터, 여기서 이젝터는 제1 이젝터 입구를 통해 고체 산화물 연료 전지의 연료측 출구로부터의 연료 재활용 스트림을 수용하기 위해 구성되며, 이젝터는 제2 이젝터 입구를 통해 일차 연료 스트림을 수용하기 위해 구성되고, 이젝터는 일차 연료 스트림의 흐름이 제1 이젝터 입구를 통해 이젝터 안으로 연료 재활용 스트림을 끌어당기도록 구성되며, 이젝터는 메탄과 고급 탄화수소를 포함하는 혼합된 연료 스트림을 형성하기 위해 연료 재활용 스트림과 일차 연료 스트림을 혼합하기 위해 구성되는 이젝터; 및
    이젝터 출구로부터 혼합된 연료 스트림을 수용하고 혼합된 연료 스트림의 고급 탄화수소의 적어도 일부를 촉매 변환 과정을 통해 제거하여 환원된 고급 탄화수소 연료 스트림을 형성하기 위해 구성되고, 연료측 입구는 환원 장치 출구로부터 환원된 고급 탄화수소 연료 스트림을 수용하기 위해 구성된 고급 탄화수소 환원 장치를 포함하는 고체 산화물 연료 전지 시스템으로서,
    상기 적어도 하나의 전기화학 전지는 산화제측 입구를 통해 고체 산화물 연료 전지에 의해 수용된 산화제 스트림으로 전기화학 과정을 통해 환원된 고급 탄화수소 연료 스트림 중의 연료로부터 전기를 발생시키도록 구성되며,
    상기 환원된 고급 탄화수소 연료 스트림은 연료측 출구를 통해 고체 산화물 연료 전지를 빠져나가는 연료 재활용 스트림을 형성하는, 고체 산화물 연료 전지 시스템.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 연료 재활용 스트림에 존재하는 증기는 실질적으로 외부 공급원으로부터 첨가되는 추가의 물이 없이 시스템의 애노드 루프 사이클 내에서 완전하게 생성되는 것인 연료 전지 시스템.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 고급 탄화수소 환원 장치는 혼합된 연료 스트림 중의 대략 80% 이상의 고급 탄화수소를 변환시키기 위해 구성되는 것인 연료 전지 시스템.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 고급 탄화수소 환원 장치는 혼합된 연료 스트림 중의 메탄의 약 20% 미만을 변환시키기 위해 구성되는 것인 연료 전지 시스템.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 고급 탄화수소 환원 장치는 대략 600℃ 이상의 온도에서 작동하는 것인 연료 전지 시스템.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 환원 장치 출구와 연료측 입구 사이에, 연료측 입구를 통해 수용되기 전에 환원된 고급 탄화수소 연료 스트림 중의 나머지 메탄의 적어도 일부와 고급 탄화수소를 일산화탄소 및 수소로 변환시키기 위해 구성된 증기 개질기를 더 포함하는 것인 연료 전지 시스템.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 연료 재활용 스트림은 일차 연료 스트림보다 높은 온도를 가져서 일차 연료 스트림의 온도가 연료 재활용 스트림과 혼합될 때 이젝터에서 증가되는 것인 연료 전지 시스템.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 연료 재활용 스트림은 혼합된 연료 스트림에 존재하는 증기 및 수소를 포함하고, 상기 혼합된 연료 스트림의 고급 탄화수소의 적어도 일부는 혼합된 연료 스트림 중의 증기 및 수소를 사용하여 촉매적으로 제거되는 것인 연료 전지 시스템.
  9. 제1 항에 있어서, 상기 혼합된 연료 스트림은 연료 재활용 스트림 및 일차 연료 스트림을 대략 3:1 이상의 비율로 포함하는 것인 연료 전지 시스템.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 고급 탄화수소 환원 장치는 그 위로 혼합된 연료 스트림이 흘러 혼합된 연료 스트림 중의 고급 탄화수소의 적어도 일부가 제거되는 모노리스 형태 위에 코팅된 하나 이상의 촉매 성분을 포함하는 것인 연료 전지 시스템.
  11. 제1 항에 있어서, 상기 모노리스 형태는 세라믹 코어디어라이트 모노리스인 것인 연료 전지 시스템.
  12. 제1 항에 있어서, 상기 고급 탄화수소 환원 장치는 촉매적 변환 과정을 위해 촉매적으로 활성인 성분을 포함하고, 촉매적으로 활성인 성분은 로듐 또는 백금 중 적어도 하나를 포함하는 것인 연료 전지 시스템.
  13. 고체 산화물 연료 전지 시스템을 통해 전기를 발생시키는 단계를 포함하는 방법으로서, 연료 전지 시스템은
    적어도 하나의 전기화학 전지, 연료측 입구, 연료측 출구, 산화제측 입구 및 산화제측 출구를 포함하는 고체 산화물 연료 전지;
    제1 이젝터 입구, 제2 이젝터 입구, 이젝터 출구를 포함하는 이젝터, 여기서 이젝터는 제1 이젝터 입구를 통해 고체 산화물 연료 전지의 연료측 출구로부터의 연료 재활용 스트림을 수용하기 위해 구성되며, 이젝터는 제2 이젝터 입구를 통해 일차 연료 스트림을 수용하기 위해 구성되고, 이젝터는 일차 연료 스트림의 흐름이 제1 이젝터 입구를 통해 이젝터 안으로 연료 재활용 스트림을 끌어당기도록 구성되며, 이젝터는 메탄과 고급 탄화수소를 포함하는 혼합된 연료 스트림을 형성하기 위해 연료 재활용 스트림과 일차 연료 스트림을 혼합하기 위해 구성되는 이젝터; 및
    이젝터 출구로부터 혼합된 연료 스트림을 수용하고 혼합된 연료 스트림의 고급 탄화수소의 적어도 일부를 촉매 변환 과정을 통해 제거하여 환원된 고급 탄화수소 연료 스트림을 형성하기 위해 구성되고, 연료측 입구는 환원 장치 출구로부터 환원된 고급 탄화수소 연료 스트림을 수용하기 위해 구성된 고급 탄화수소 환원 장치를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 전기화학 전지는 산화제측 입구를 통해 고체 산화물 연료 전지에 의해 수용된 산화제 스트림으로 전기화학 과정을 통해 환원된 고급 탄화수소 연료 스트림 중의 수소로부터 전기를 발생시키도록 구성되고,
    상기 환원된 고급 탄화수소 연료 스트림은 연료측 출구를 통해 고체 산화물 연료 전지를 빠져나가는 연료 재활용 스트림을 형성하는, 방법.
  14. 제12 항에 있어서, 상기 연료 재활용 스트림에 존재하는 증기는 실질적으로 외부 공급원으로부터 첨가되는 추가의 물이 없이 시스템의 애노드 루프 사이클 내에서 완전하게 생성되는 것인 방법.
  15. 제12 항에 있어서, 상기 고급 탄화수소 환원 장치는 혼합된 연료 스트림 중의 대략 80% 이상의 고급 탄화수소를 변환시키기 위해 구성되는 것인 방법.
  16. 제12 항에 있어서, 상기 고급 탄화수소 환원 장치는 혼합된 연료 스트림 중의 메탄의 약 20% 미만을 변환시키기 위해 구성되는 것인 방법.
  17. 제12 항에 있어서, 상기 고급 탄화수소 환원 장치는 대략 600℃ 이상의 온도에서 작동하는 것인 방법.
  18. 제12 항에 있어서, 상기 연료 전지 시스템은 환원 장치 출구와 연료측 입구 사이에, 연료측 입구를 통해 수용되기 전에 환원된 고급 탄화수소 연료 스트림 중의 나머지 메탄의 적어도 일부와 고급 탄화수소를 일산화탄소 및 수소로 변환시키기 위해 구성된 증기 개질기를 더 포함하는 것인 방법.
  19. 제12 항에 있어서, 상기 연료 재활용 스트림은 일차 연료 스트림보다 높은 온도를 가져서 일차 연료 스트림의 온도가 연료 재활용 스트림과 혼합될 때 이젝터에서 증가되는 것인 방법.
  20. 제12 항에 있어서, 상기 연료 재활용 스트림은 혼합된 연료 스트림에 존재하는 증기 및 수소를 포함하고, 상기 혼합된 연료 스트림의 고급 탄화수소의 적어도 일부는 혼합된 연료 스트림 중의 증기 및 수소를 사용하여 촉매적으로 제거되는 것인 방법.
KR1020187007612A 2015-08-18 2016-08-18 고급 탄화수소 환원 장치를 포함하는 고체 산화물 연료 전지 시스템 KR20180038551A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562206649P 2015-08-18 2015-08-18
US62/206,649 2015-08-18
PCT/US2016/047590 WO2017031337A1 (en) 2015-08-18 2016-08-18 Solid oxide fuel cell system comprising a higher hydrocarbon reduction unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180038551A true KR20180038551A (ko) 2018-04-16

Family

ID=56853829

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187007612A KR20180038551A (ko) 2015-08-18 2016-08-18 고급 탄화수소 환원 장치를 포함하는 고체 산화물 연료 전지 시스템

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20170054168A1 (ko)
EP (1) EP3338319A1 (ko)
JP (1) JP2018525791A (ko)
KR (1) KR20180038551A (ko)
CN (1) CN107925104A (ko)
WO (1) WO2017031337A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10693158B2 (en) 2017-10-26 2020-06-23 Lg Electronics, Inc. Methods of operating fuel cell systems with in-block reforming
US10680261B2 (en) 2017-10-26 2020-06-09 Lg Electronics, Inc. Fuel cell systems with in-block reforming
AT521903B1 (de) * 2018-11-27 2021-04-15 Avl List Gmbh Brennstoffzellensystem und Verfahren zur Rezirkulation von Abgas in einem Brennstoffzellensystem

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5010049A (en) 1989-03-24 1991-04-23 The Regents Of The University Of Michigan Modified molybdenum sulfide hydrodesulfurization/hydrodenitrogenation catalysts
JPH07230816A (ja) * 1994-02-16 1995-08-29 Tokyo Gas Co Ltd 内部改質型固体電解質燃料電池システム
US5441821A (en) 1994-12-23 1995-08-15 Ballard Power Systems Inc. Electrochemical fuel cell system with a regulated vacuum ejector for recirculation of the fluid fuel stream
US20020168307A1 (en) * 2001-03-09 2002-11-14 James Seaba Micro component hydrocarbon steam reformer system and cycle for producing hydrogen gas
JP2003115315A (ja) * 2001-10-05 2003-04-18 Nippon Steel Corp 固体電解質型燃料電池の運転方法
GB0131088D0 (en) 2001-12-29 2002-02-13 Meritor Automotive Gmbh Sun blind assembly
US6902840B2 (en) 2002-07-02 2005-06-07 Fuelcell Energy, Inc. Fuel cell system with mixer/eductor
US7285350B2 (en) * 2002-09-27 2007-10-23 Questair Technologies Inc. Enhanced solid oxide fuel cell systems
US7074375B2 (en) 2002-12-03 2006-07-11 Engelhard Corporation Method of desulfurizing a hydrocarbon gas by selective partial oxidation and adsorption
US8323603B2 (en) 2004-09-01 2012-12-04 Sud-Chemie Inc. Desulfurization system and method for desulfurizing a fuel stream
US20060090398A1 (en) * 2004-11-02 2006-05-04 Katikaneni Sai P Pre-processing assembly for pre-processing fuel feedstocks for use in a fuel cell system
US8123826B2 (en) * 2006-11-08 2012-02-28 Saudi Arabian Oil Company Process for the conversion of oil-based liquid fuels to a fuel mixture suitable for use in solid oxide fuel cell applications
WO2008131051A1 (en) * 2007-04-17 2008-10-30 Modine Manufacturing Company Fuel cell system with partial external reforming and direct internal reforming
US8097381B2 (en) * 2007-09-21 2012-01-17 Siemens Energy, Inc. Solid oxide fuel cell generator including a glass sealant
JP5006775B2 (ja) * 2007-12-10 2012-08-22 本田技研工業株式会社 燃料改質装置
US9118048B2 (en) * 2009-09-04 2015-08-25 Lg Fuel Cell Systems Inc. Engine systems and methods of operating an engine
EP2336083A1 (en) * 2009-12-17 2011-06-22 Topsøe Fuel Cell A/S Gas generator and processes for the conversion of a fuel into an oxygen-depleted gas and/or hydrogen-enriched gas
US8586252B2 (en) * 2010-11-18 2013-11-19 Acumentrics Corporation Integral reactor system and method for fuel cells
EP2565970A1 (en) 2011-09-02 2013-03-06 Belenos Clean Power Holding AG Fuel cell system comprising an ejector for recirculating off-gas from a stack
EP2783413B1 (en) * 2011-11-21 2018-10-17 Saudi Arabian Oil Company Method and a system for combined hydrogen and electricity production using petroleum fuels
US20140322619A1 (en) * 2013-04-29 2014-10-30 Ballard Power Systems Inc. Fuel cell system

Also Published As

Publication number Publication date
EP3338319A1 (en) 2018-06-27
WO2017031337A1 (en) 2017-02-23
JP2018525791A (ja) 2018-09-06
CN107925104A (zh) 2018-04-17
US20170054168A1 (en) 2017-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8137422B2 (en) Steam-hydrocarbon reforming with reduced carbon dioxide emissions
US6524550B1 (en) Process for converting carbon monoxide and water in a reformate stream
AU2011279129B2 (en) Fuel cell system and desulfurization system
JP2004530272A5 (ko)
KR20060127197A (ko) 천연가스의 장쇄 탄화수소로의 변이방법
JP2008518870A5 (ko)
KR20060126604A (ko) 장쇄 탄화수소를 형성하기 위한 천연가스 처리방법
US6811907B1 (en) Fuel processor
US20230242397A1 (en) Steam reforming
US20140120023A1 (en) Methods and systems for ammonia production
KR20180038551A (ko) 고급 탄화수소 환원 장치를 포함하는 고체 산화물 연료 전지 시스템
AU2007232922B2 (en) Liquid fuel synthesis system
JP2005530911A (ja) 熱分解ガソリンを水素化処理するための装置および方法
US20080227626A1 (en) Method of regenerating absorbent
EP2565155A1 (en) Method of reforming gasification gas
WO2013164583A1 (en) A process for purging a catalytic reactor used to convert synthesis gas
AU2014237583A1 (en) Catalysts for hydrocarbon reforming
RU2530066C1 (ru) Способ получения водородсодержащего газа
JP5348938B2 (ja) 一酸化炭素ガス発生装置および方法
TW201336589A (zh) 觸媒再生
RU2211081C1 (ru) Способ очистки водородсодержащей газовой смеси от оксида углерода
WO2011055130A1 (en) Catalytic reactor shutting-in process
CN117425618A (zh) 具有减少的金属粉尘化的换热反应器
JP2009269793A (ja) 一酸化炭素ガス発生装置および方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X601 Decision of rejection after re-examination