RU2175799C2 - Установка реформинга для преобразования реагента в продукты реакции (варианты) и способ осуществления реформинга - Google Patents

Установка реформинга для преобразования реагента в продукты реакции (варианты) и способ осуществления реформинга Download PDF

Info

Publication number
RU2175799C2
RU2175799C2 RU98120512/09A RU98120512A RU2175799C2 RU 2175799 C2 RU2175799 C2 RU 2175799C2 RU 98120512/09 A RU98120512/09 A RU 98120512/09A RU 98120512 A RU98120512 A RU 98120512A RU 2175799 C2 RU2175799 C2 RU 2175799C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reforming
heat
reagent
conducting
plate
Prior art date
Application number
RU98120512/09A
Other languages
English (en)
Other versions
RU98120512A (ru
Inventor
Итан Д. Хоуг
Майкл С. Хсу
Original Assignee
Зтек Копэрейшн
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 Зтек Копэрейшн filed Critical Зтек Копэрейшн
Publication of RU98120512A publication Critical patent/RU98120512A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2175799C2 publication Critical patent/RU2175799C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—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
    • C01B3/382—Multi-step processes
    • 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
    • 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
    • B01D53/8643—Removing mixtures of carbon monoxide or hydrocarbons and nitrogen oxides
    • B01D53/8646—Simultaneous elimination of the components
    • B01D53/8653—Simultaneous elimination of the components characterised by a specific device
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J12/00—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor
    • B01J12/005—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor carried out at high temperatures, e.g. by pyrolysis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J12/00—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor
    • B01J12/007—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor in the presence of catalytically active bodies, e.g. porous plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J15/00—Chemical processes in general for reacting gaseous media with non-particulate solids, e.g. sheet material; Apparatus specially adapted therefor
    • B01J15/005—Chemical processes in general for reacting gaseous media with non-particulate solids, e.g. sheet material; Apparatus specially adapted therefor in the presence of catalytically active bodies, e.g. porous plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/248—Reactors comprising multiple separated flow channels
    • B01J19/249—Plate-type reactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • 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
    • C01B3/384—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 the catalyst being continuously externally heated
    • 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
    • C01B3/386—Catalytic partial combustion
    • 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
    • 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
    • H01M8/0625—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 in a modular combined reactor/fuel cell structure
    • 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
    • H01M8/0625—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 in a modular combined reactor/fuel cell structure
    • H01M8/0631—Reactor construction specially adapted for combination reactor/fuel cell
    • 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
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2404—Processes or apparatus for grouping 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
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/2425—High-temperature cells with solid electrolytes
    • H01M8/2432—Grouping of unit cells of planar configuration
    • 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
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
    • 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
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00309—Controlling the temperature by indirect heat exchange with two or more reactions in heat exchange with each other, such as an endothermic reaction in heat exchange with an exothermic reaction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/02—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor with stationary particles
    • B01J2208/021—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor with stationary particles comprising a plurality of beds with flow of reactants in parallel
    • B01J2208/022—Plate-type reactors filled with granular catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2451—Geometry of the reactor
    • B01J2219/2453—Plates arranged in parallel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2451—Geometry of the reactor
    • B01J2219/2456—Geometry of the plates
    • B01J2219/2458—Flat plates, i.e. plates which are not corrugated or otherwise structured, e.g. plates with cylindrical shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2461—Heat exchange aspects
    • B01J2219/2465—Two reactions in indirect heat exchange with each other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2461—Heat exchange aspects
    • B01J2219/2467—Additional heat exchange means, e.g. electric resistance heaters, coils
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2476—Construction materials
    • B01J2219/2477—Construction materials of the catalysts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2476—Construction materials
    • B01J2219/2477—Construction materials of the catalysts
    • B01J2219/2479—Catalysts coated on the surface of plates or inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2476—Construction materials
    • B01J2219/2477—Construction materials of the catalysts
    • B01J2219/2482—Catalytically active foils; Plates having catalytically activity on their own
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2476—Construction materials
    • B01J2219/2483—Construction materials of the plates
    • B01J2219/2485—Metals or alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2476—Construction materials
    • B01J2219/2483—Construction materials of the plates
    • B01J2219/2487—Ceramics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2491—Other constructional details
    • B01J2219/2492—Assembling means
    • B01J2219/2493—Means for assembling plates together, e.g. sealing means, screws, bolts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2491—Other constructional details
    • B01J2219/2498—Additional structures inserted in the channels, e.g. plates, catalyst holding meshes
    • 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
    • C01B2203/02—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
    • C01B2203/0238—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a carbon dioxide 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
    • C01B2203/02—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
    • C01B2203/0244—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being an autothermal reforming step, e.g. secondary reforming processes
    • 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
    • C01B2203/025—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C01B2203/0261—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step containing a catalytic partial oxidation step [CPO]
    • 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
    • C01B2203/0283—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0833—Heating by indirect heat exchange with hot fluids, other than combustion gases, product gases or non-combustive exothermic reaction product gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0838—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0838—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel
    • C01B2203/0844—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel the non-combustive exothermic reaction being another reforming reaction as defined in groups C01B2203/02 - C01B2203/0294
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0866—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combination of different heating methods
    • 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
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1005—Arrangement or shape of catalyst
    • C01B2203/1035—Catalyst coated on equipment surfaces, e.g. reactor walls
    • 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
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041—Composition of the catalyst
    • 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
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • 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
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • C01B2203/1241—Natural gas or methane
    • 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
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1276—Mixing of different feed components
    • 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
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/142—At least two reforming, decomposition or partial oxidation steps in series
    • 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
    • C01B2203/80—Aspect of integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas not covered by groups C01B2203/02 - C01B2203/1695
    • 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
    • C01B2203/80—Aspect of integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas not covered by groups C01B2203/02 - C01B2203/1695
    • C01B2203/82—Several process steps of C01B2203/02 - C01B2203/08 integrated into a single apparatus
    • 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
    • H01M2300/0074—Ion conductive at high temperature
    • H01M2300/0077—Ion conductive at high temperature based on zirconium oxide
    • 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
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H01M8/04022—Heating by combustion
    • 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
    • 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
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
    • 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)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

Изобретение относится к установкам реформинга, а именно к установкам реформинга пластинчатого типа. Техническим результатом изобретения является создание компактной установки с повышенной эффективностью. Согласно изобретению установка реформинга представляет собой пакет из теплопроводных пластин, между которыми помещены каталитические пластины, и снабжена внутренними или внешними коллекторами для реагентов. Каталитическая пластина находится в непосредственном контакте с теплопроводными пластинами таким образом, что ее температура практически не отличается от температуры теплопроводной пластины, которая может быть сконструирована так, чтобы обеспечивать режим, близкий к изометрическому, в плоскости пластины. Может использоваться один или более катализаторов, распределенных вдоль направления потока в плоскости теплопроводных пластин, в дополнительных вариантах реализации изобретения. Установка может работать в режиме реформинга паром и в режиме частичного окисления. При работе в режиме реформинга паром тепловая энергия для реакции реформинга паром подается извне за счет излучения и/или теплопередачи к теплопроводным пластинам. Продуктами реакции являются оксид углерода, водород, пар и диоксид углерода. При работе в режиме частичного окисления часть природного газа окисляется в присутствии катализатора горения и катализатора реформинга. Продуктами реакции являются оксид углерода, водород, пар и диоксид углерода. Поскольку пластина катализатора находится в непосредственном тепловом контакте с теплопроводными пластинами, внутри пакета не может развиваться избыточная температура. Конструкции пластины могут видоизменяться для совмещения с различными модификациями коллекторов, при которых обеспечивается одно или более входных и выходных отверстий для ввода, предварительного нагрева и вывода реагентов. 3 с. и 33 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Изобретение относится к установкам реформинга и, в частности, к установкам, преобразующим исходное топливо в виды топлива, пригодные для использования в электрохимических конвертерах. Более конкретно, оно относится к установкам реформинга пластинчатого типа, пригодным для реформинга паром или реформинга с частичным окислением.
Использование обычных углеводородных топлив в качестве топливных реагентов для топливных элементов хорошо известно в технике. Углеводородные топлива обычно подвергаются предварительной обработке и преобразуются в более простые реагенты перед вводом в электрохимический конвертер. Обычно предварительная обработка заключается в пропускании углеводородного топлива сначала через десульфуратор, а затем через установку реформинга и реактор для преобразования оксидов (только для топливных элементов, работающих на водороде H2), в результате чего вырабатывается необходимое топливо.
Обычные установки реформинга паром, которые широко используются в технике, содержат блок реформинга, состоящий из каталитического материала, который ускоряет реакцию реформинга, и камеру сгорания, обеспечивающую тепло для эндотермической реакции реформинга. Пар из источника пара обычно подается в блок реформинга. Камера сгорания обычно работает при температурах, которые существенно выше, чем температуры, требующиеся для реакции реформинга, и рабочие температуры обычных топливных элементов, например, топливных элементов с твердым оксидным электролитом. По этой причине камера сгорания должна работать как автономный блок, независимый от топливного элемента, и как таковой он существенно увеличивает размеры, вес, стоимость и сложность всей энергетической системы. Кроме того, камера сгорания не устроена обязательно таким образом, чтобы использовать избыточное тепло, выделяемое топливным элементом. Более того, потребление избыточного топлива камерой сгорания ограничивает коэффициент полезного действия энергетической системы.
Типичная трубчатая установка реформинга содержит ряд труб, которые обычно выполнены из тугоплавких сплавов. Каждая труба содержит пакетированный гранулированный материал, на поверхности которого имеется покрытие из катализатора реформинга. Диаметр труб обычно варьируется в диапазоне 9 - 16 см, длина нагреваемого участка труб обычно составляет 6 - 12 м. Зона сгорания обычно вынесена за пределы труб и представляет собой камеру сгорания. Температура поверхности труб поддерживается камерой сгорания на уровне 900oC для того, чтобы обеспечивать соответствующую катализацию углеводородного топлива, протекающего внутри трубы, паром при температуре в диапазоне 500 - 700oC. Действие такой традиционной трубной установки реформинга основывается на теплопередаче посредством проводимости и конвекции внутри трубы для распределения тепла, необходимого для реформинга.
Установки реформинга пластинчатого типа известны в технике, пример такой установки описан в патенте США N 5015444, Кога и др. Установка реформинга, описанная в патенте, имеет чередующиеся плоские щели, в которых пропускаются смеси топливо/пар и топливо/воздух. Сгорание потока топливо/воздух внутри щелей обеспечивает тепло для реформинга потока смеси топливо/пар. Недостаток такой конструкции заключается в том, что действие установки реформинга основывается на теплопередаче между соседними плоскими щелями для катализации процесса реформинга топлива.
В патенте США N 5470670, Ясумото и др., описывается комбинированная структура (топливный элемент)/(установка реформинга), в которой используются чередующиеся слои пластин топливных элементов и установки реформинга. Теплопередача от экзотермических топливных элементов к эндотермической установке реформинга осуществляется через разделительные пластины. Недостатком такой конструкции является то, что трудно добиться, если это вообще возможно, однородности температуры в такой структуре (топливный элемент)/(установка реформинга), которая особенно важна для компактных и высокоэффективных химических или электрохимических установок. Такая структура (топливный элемент)/(установка реформинга) также требует использования сложной и громоздкой системы трубопроводов для подвода потоков реагентов к чередующимся слоям топливных элементов и установки реформинга.
Электрохимические конвертеры, такие как топливные элементы, известны как системы для непосредственного преобразования химической энергии, полученной из исходного топлива, в электрическую энергию с использованием электрохимической реакции. Одним из типов топливных элементов, используемых в электроэнергетических системах, является топливный элемент на твердом оксидном электролите, который генерирует электричество и высвобождает избыточное тепло при температуре, примерно, 1000oC.
Типичный топливный элемент состоит, в основном, из ряда блоков электролита, на которых размещены топливный и окислительный электроды, и из аналогичного ряда соединителей, размещенных между блоками электролитов так, чтобы обеспечивать последовательное электрическое соединение. Электричество возникает между электродами в электролите в результате электрохимической реакции, которая запускается, когда топливо, например водород, подается на топливный электрод и окислитель, например, кислород, подается на окислительный электрод.
Обычно электролит является проводником ионов с малым сопротивлением ионному току и, таким образом, обеспечивает перемещение ионных объектов от одной границы раздела электрод-электролит к противолежащей границе раздела электрод-электролит в рабочем режиме работы конвертера. Электрический ток может быть подан на внешнюю нагрузку с соединительных пластин.
Обычный топливный элемент с твердым оксидным электролитом содержит также, в дополнение к вышеуказанным частям, электролит, на противолежащие поверхности которого нанесены пористые материалы топливного и окислительного электродов. Электролитом обычно является материал, проводящий ионы кислорода, например стабилизированная двуокись циркония. Окислительный электрод, который, как правило, находится в окислительной среде, обычно выполнен из перовскита, имеющего высокую электрическую проводимость, например, марганцоватистый лантан, легированный стронцием (LaMnO3(Sr)). Топливный элемент, как правило, находится в богатой топливом, или восстановительной, среде и обычно выполнен из кермета, например, двуокиси циркония с никелем (ZrO2/Ni). Соединительные пластины в топливных элементах с твердым оксидным электролитом обычно изготавливают из материала с электронной проводимостью, стойкого к воздействию как окислительной, так и восстановительной среды.
До сих пор в технике существует потребность в таких установках, которые используют избыточное тепло, выделяемое топливным элементом, для целей реформинга. В частности, существует потребность в использовании конструкции, в которой установка реформинга объединена с электрохимическим конвертером.
Таким образом, задачей изобретения является создание компактной установки реформинга за счет использования технологии эффективной теплопередачи для обеспечения однородности температуры (изотермические поверхности), энергетического баланса в системе и повышения коэффициента полезного действия установки. Однородность температуры позволяет уменьшить количество материала, необходимого для реформинга подаваемых реагентов.
Объектом изобретения является установка реформинга пластинчатого типа, имеющая превосходные тепловые характеристики, которая может быть объединена с топливным элементом для эффективного использования тепловой энергии. Кроме того, изобретение относится к пластинчатым установкам реформинга, которые можно использовать либо в режиме реформинга паром, либо в режиме реформинга с частичным окислением. Когда установка используется в режиме реформинга паром, источником тепла для нее может являться топливный элемент, а источником пара - выходные продукты топливного элемента. Пар может подаваться от любого внешнего источника, например парового бойлера, или путем подачи выходных продуктов топливного элемента по системе трубопроводов в установку реформинга. В качестве источника тепла может также использоваться камера сгорания. Когда установка используется в режиме реформинга с частичным окислением, то в ней сжигается относительно небольшая часть, например приблизительно 25%, входного газа-реагента для обеспечения теплом эндотермической реакции реформинга. Установка реформинга предпочтительно имеет возможность работы в автоматическом режиме теплового баланса, который не требует ни дополнительно подачи тепла (источника тепла), ни подачи пара. Кроме того, она имеет возможность работы в режиме частичного окисления, при котором используется избыточное тепло теплового элемента.
Другим объектом изобретения является установка реформинга пластинчатого типа, в которой катализатор находится в непосредственном термическом контакте с теплопроводящими пластинами, ориентированными, например вытянутыми, в направлении потока газа таким образом, чтобы поддерживалась средняя в плане температура пластины для обеспечения эффективной реакции реформинга, а также для исключения или уменьшения возможности возникновения областей местного перегрева, которые могли бы повредить катализатор или материалы конструкции установки реформинга. Термин "в плане" используется для обозначения плоских поверхностей или стороны пластины.
Еще одним объектом изобретения является установка реформинга, обеспечивающая возможность использования избыточного тепла, выделяемого топливным элементом, для эндотермических реакций установки как в режиме реформинга с использованием пара, так и в режиме реформинга с частичным окислением.
Еще одним объектом изобретения является установка реформинга пластинчатого типа, в которой осуществляется предварительный нагрев подаваемых реагентов до температуры, при которой может осуществляться реформинг.
Еще одним объектом изобретения является установка реформинга пластинчатого типа, в которой используются входные коллекторы таким образом, что реагенты могут быть введены в установку реформинга раздельно и затем тщательно смешиваются внутри установки перед подачей в окислительную секцию и секцию реформинга установки.
Установка реформинга в соответствии с изобретением использует признак улучшения тепловых характеристик, который способствует эффективному реформингу топлива. В соответствии с одним из аспектов изобретения установка реформинга содержит плоскую конструкцию катализатора, пластины которого чередуются с теплопроводными пластинами. Последний признак существенно улучшает тепловые характеристики установки реформинга, что позволяет получить сравнительно компактную конструкцию установки. Таким образом, установка реформинга может быть термически и физически объединена с электрохимическим конвертером для эффективного реформинга углеводородного топлива и получения электричества.
Установка реформинга в соответствии с изобретением позволяет устранить недостаток известных установок: большие размеры за счет использования вышеописанной технологии эффективной теплопередачи для обеспечения однородности температуры (изотермические поверхности) и энергетического баланса в системе. Однородность температуры позволяет уменьшить количество материала, необходимого для реформинга подаваемых реагентов. Кроме того, в качестве тепловой энергии, необходимой для эндотермических реакций реформинга, используется избыточное тепло, выделяемое термически интегрированным электрохимическим конвертером. Например, в нормальном рабочем режиме конвертер выделяет избыточное тепло (тепловые потери), которое используется для поддержания рабочей температуры, соответствующей температуре, необходимой для реформинга (в диапазоне от, примерно, 500 до, примерно, 700oC). Компактность и простота коллекторов являются существенными факторами, обеспечивающими получение экономичной конструкции установки реформинга и интеграцию системы.
Вышеуказанные и другие цели, признаки и достоинства изобретения станут понятны из следующего описания, поясняемого чертежами, на которых одни и те же ссылочные номера относятся к одним и тем же частям на всех приводимых видах. Чертежи иллюстрируют принципы изобретения, и хотя они выполнены не в масштабе, на них показаны отношения размеров.
Фиг. 1 - вид поперечного сечения одного из вариантов реализации внешней установки реформинга топлива в соответствии с изобретением;
фиг. 2А-2В - виды поперечного сечения различных вариантов реализации пластин катализатора и реформинга, соответствующих фиг. 1;
фиг. 3 - общий план электрохимического конвертера в сборе, внутри которого может осуществляться реформинг;
фиг. 4 - детальный общий вид электрического элемента и соединительного элемента электрохимического конвертера, внутри которого может осуществляться реформинг;
фиг. 5 - вид поперечного сечения в сборе электролитического элемента и соединительного элемента в соответствии с изобретением, иллюстрирующий прохождение реагентов по внешней системе коллекторов;
фиг. 6 - график, подтверждающий, что соединительные пластины обеспечивают функцию теплопередачи между зоной эндотермического реформинга, зоной экзотермического горения и зоной экзотермичесого топливного элемента, следствием которой является получение изотермического в плане режима.
На фиг. 1 представлен вид поперечного сечения установки реформинга 10 в соответствии с изобретением. Установка реформинга 10 содержит ряд теплопроводных пластин 12 и каталитических пластин 14, которые чередуются для формирования пакетной структуры реформинга 13, которая формируется вдоль оси 28. Установка реформинга содержит коллектор 16, который сообщается с внутренними частями 12А, 14А пластин 12, 14. Установка реформинга 10 предпочтительно размещается внутри герметичного кожуха или корпуса 20. Изображенная установка реформинга может использоваться в режимах реформинга паром и реформинга с окислением. Тепло, необходимое для осуществления процесса реформинга, может быть получено внутри путем частичного окисления углеводородного топлива или подведено извне от внешнего источника тепла, как показано волнистыми линиями 26, в установку реформинга 10 с использованием излучения, теплопередачи или конвекции. Реагент, который должен быть подвергнут реформингу в установке 10, подается в установку по осевому коллектору 16.
Реагент предпочтительно содержит смесь углеводородного топлива и средства реформинга, например, воздуха, кислорода, воды или CO2, которые предварительно смешиваются или перед вводом в коллектор 16, или внутри установки реформинга. Изображенная установка реформинга 10 содержит, по крайней мере, один коллектор, по которому смесь топливо/средство реформинга подается в установку реформинга, и не предусматривает раздельную подачу составляющих смеси по разным коллекторам. Подача предварительно смешанных реагентов в установку реформинга 10 обеспечивает сравнительно простую конструкцию. Смесь реагентов 22 вводится в коллектор 16 с помощью подходящих средств, таких как трубопроводы.
Смесь 22 поступает во внутренние части установки реформинга по каналам реагентов 24, которые сформированы между соседними теплопроводными пластинами 12 и каталитическими пластинами 14. Каналы могут иметь любые выступы или выемки на поверхности, которые могут быть выполнены тиснением и которые составляют сквозной проход для реагента, проходящий от коллектора 16 к внешней периферийной поверхности 13А пакетной структуры реформинга 13. Каналы могут быть также сформированы посредством использования теплопроводных пластин или каталитических пластин, которые выполнены из пористого материала, или на их поверхность наносится материал катализатора, что обеспечивает прохождение реагента через установку реформинга.
Примеры таких различных устройств и конфигураций пластин показаны на фиг. 2А-2С. На фиг. 2А показана составная структура из каталитических пластин 14 и теплопроводных пластин 12. На поверхности каталитических пластин предпочтительно наносится каталитический материал 36, который находится в непосредственном контакте с теплопроводной пластиной 12. Показанные теплопроводные пластины 12 штампуются с каналами для прохождения реагента. Смесь 22 вводится в осевой коллектор 16 и поступает в каналы реагента, из которых она выходит на периферийных краях многопластинчатой структуры установки реформинга.
Каталитический материал установки реформинга может быть плотным или пористым. На фиг. 2Б показано прохождение потока смеси через установку реформинга 10 в случае использования пористого материала установки реформинга. Использование пористого материала снижает требования к штамповке пластин описанной установки реформинга.
В другой реализации, показанной на фиг. 2В, установка реформинга 10 содержит пакет пластин 38 или просто представляет собой колонну, сформированную из композита, содержащего теплопроводный материал и каталитический материал. Такая композитная пластина 38 может быть получена вкраплением подходящего теплопроводного материала в подходящий каталитический материал. Полученная пакетная структура действует совершенно так же, как пакетная структура 13 реформинга, показанная на фиг. 1, 2А и 2Б и описанная выше.
Специалист в данной области техники поймет, что существуют и другие варианты реализации установки реформинга, например, такие, в которых каталитические пластины 14 выполнены из пористого материала, а каталитический материал находится в порах. Использование пористых материалов является одним из достоинств существующих внешних установок реформинга, так как в этом случае снижаются требования к герметичности системы реформинга без ущерба для эффективности действия.
Смесь реагентов подвергается реформингу внутри составной структуры реформинга 10 по мере того, как реагент проходит по каналам реагентов и над или сквозь каталитические пластины 14. Каталитический материал, связанный с каталитическими пластинами 14, ускоряет реформинг углеводородного топлива в более простые составляющие реакции. Поток смеси реагентов, вводимый в коллектор 16, может содержать H2O, O2 и CO2 дополнительно к углеводородному топливу. Например, метан (CH4) может быть каталитически преобразован в смесь водорода, воды, оксида углерода и диоксида углерода.
Если установка реформинга работает в режиме реформинга паром, в нее подается смесь, содержащая природный газ (или метан) и пар. Катализатор реформинга в присутствии пара может быть нанесен на каталитическую пластину реформинга в виде кольца, имеющего определенную ширину. Тепловая энергия для реакции реформинга предпочтительно подводится радиально внутрь от герметичного кожухе посредством теплопроводных пластин 12. Толщина и теплопроводность этих пластин выбираются таким образом, чтобы обеспечивать достаточный радиальный тепловой поток (или в плане) для обеспечения эндотермической реакции реформинга. Теплопроводные пластины могут иметь выступы, которые входят в осевой коллектор 16 для предварительного нагрева подаваемых реагентов, как это подробно описано ниже.
Если установка реформинга работает в режиме частичного окисления, в нее подается смесь газов-реагентов, содержащая природный газ (или метан) и воздух или кислород. Один или более типов катализаторов реформинга могут быть размещены на каталитической пластине в виде колец. В соответствии с одним из аспектов изобретения пластина может иметь внутреннее кольцо, содержащее катализатор горения 92, и внешнее кольцо 90, которое содержит катализатор, ускоряющий реформинг метана с помощью водяного пара (реформинг паром) и диоксида углерода. Тепловая энергия для этих эндотермических реакций реформинга подводится радиально от кольца сгорания к кольцу реформинга по пластине 12. Могут быть введены также катализаторы других реакций, например, реакций преобразования оксидов, которые преобразуют CO в присутствии H2O в H2 и CO2. Толщина и теплопроводность теплопроводных пластин 12 выбираются таким образом, чтобы обеспечивать достаточный радиальный тепловой поток между внутренним кольцом сгорания и внешним кольцом реформинга для обеспечения эндотермических реакций реформинга. Теплопроводные пластины 12 также обеспечивают достаточный радиальный тепловой поток от кольца сгорания для предварительного нагрева поступающих реагентов во входных каналах 24 до почти рабочих температур, например, по крайней мере до 300oC, примерно. Тепловая энергия системы предпочтительно передается от внешнего источника к установке реформинга 10 через герметичный кожух 20.
Описанная установка реформинга 10 может быть использована для реформинга таких реагентов, как алканы (парафиновые углеводороды), углеводороды, связанные со спиртами (гидроксилы), углеводороды, связанные с карбоксилами, углеводороды, связанные с карбонилами, углеводороды, связанные с алкенами (олефиновые углеводороды), углеводороды, связанные с эфирами, углеводороды, связанные со сложными эфирами, углеводороды, связанные с аминами, углеводороды, связанные с ароматическими производными, и углеводороды, связанные с другими органическими производными.
Кольцо материала реформинга установки реформинга 10 может быть размещено таким образом и при этом используется такая смесь материалов, чтобы обеспечить максимальный выход газа, получаемого в результате реформинга.
Каталитическая пластина 14 может быть изготовлена из любого подходящего каталитического материала реформинга, который работает в диапазоне температур от, примерно, 200oC до, примерно, 800oC. Примеры типов материалов, которые могут быть использованы, включают платину, палладий, хром, оксид хрома, никель, оксид никеля, никель, содержащий различные составы, и другие подходящие переходные металлы и их оксиды. Кроме того, пластина 14 может содержать керамическую опорную пластину, на которую наносится материал реформинга, как показано на фиг. 2А и 2Б. Таким образом, каталитическая пластина 14 данного изобретения может содержать любую многослойную пластинчатую структуру реформинга, которая содержит подходящие катализаторы, ускоряющие реформинг углеводородного топлива в нужные продукты реакции.
Теплопроводная пластина 12 может быть изготовлена из любого подходящего теплопроводного материала, включая такие металлы, как алюминий, медь, железо, стальные сплавы, никель, сплавы никеля, хром, сплавы хрома, платина и неметаллы, такие как карбид кремния и другие композитные материалы. Толщина проводящей пластины 12 может быть выбрана таким образом, чтобы обеспечивать минимальный температурный градиент в плане пластины 12 и поддерживать, таким образом, изотермическую область для обеспечения оптимальных условий реакций реформинга и уменьшения температурных напряжений в пластинах реформинга 14. Теплопроводная пластина 12 предпочтительно должна обеспечивать близкий к изотермическому режиму работы (в плане пластины 12). Изотермическая поверхность, образованная пластиной 12, повышает эффективность всего процесса реформинга за счет обеспечения практически однородной температуры и передачи тепла по поверхности пластины для осуществления реформинга.
Кроме того, теплопроводные пластины обеспечивают изотермический режим по оси пакета (по внешней периферийной поверхности пакетной установки реформинга 13) за счет равномерного распределения смеси реагентов по каналам для реагентов, предотвращая, таким образом, возникновение "холодных" или "горячих" зон внутри установки реформинга. В результате улучшаются тепловые характеристики установки реформинга 10 и повышается коэффициент полезного действия всей системы. Используемый в описании термин "изотермический" предполагает практически постоянную температуру, которая только незначительно изменяется в осевом или радиальном направлениях. В данном изобретении предполагаются изменения температуры, примерно 50oC.
Преобразованное топливо или продукты реакции выводятся вдоль периферийной части 13А пакетной структуры 13 реформинга, как это показано волнистыми линиями 30. Вывод продуктов реакции, то есть продуктов реформинга топлива, по периферии позволяет сравнительно просто собрать реагенты. Текучая среда выходных продуктов затем собирается герметичным кожухом 20 и выводится из него по выходному трубопроводу 32. Таким образом, герметичный кожух 20 является периферийным коллектором.
В еще одном варианте технической реализации изобретения смесь реагентов 22 может вводиться в периферийный коллектор, образованный кожухом 20, и затем в пакетную структуру 13 реформинга по периферийной части структуры. Реагент пропускается по радиусу к центру через теплопроводные пластины 12 и каталитические пластины 14 и затем выводится по осевому коллектору 16.
Возможность отведения преобразованной смеси реагентов, по крайней мере, по значительной части периферии пакета, и предпочтительно почти по всей периферии, для периферийной поверхности, контактирующей с реагентами, позволяет обойтись без герметизации и герметизирующего материала. Таким образом, внешняя установка реформинга 10 в соответствии с изобретением будет иметь простую, компактную и привлекательную конструкцию.
Герметичный кожух 20 предпочтительно выполняется из теплопроводного материала, например, из металла. В описанном варианте технической реализации изобретения герметичный кожух 20 воспринимает тепловую энергию, излучаемую внешним источником, и затем переизлучает эту энергию в пакетную структуру 13 и соответственно в теплопроводные пластины 12. Пластины 12 передают тепловую энергию, необходимую для осуществления реакции реформинга, от периферийной поверхности 13А структуры 13 к коллектору 16 реагентов.
В другом варианте технической реализации изобретения внешняя поверхность установки реформинга 10 находится в контакте с внутренней поверхностью герметичного кожуха, который обеспечивает передачу тепла за счет проводимости к теплопроводным пластинам.
Для работы установки реформинга под давлением особенно подходит конструкция герметичного кожуха цилиндрической формы. Давление внутри резервуара предпочтительно от, примерно, нормального атмосферного до, примерно, 50 атм.
Для получения однородного распределения осевого потока реагентов используется следующая технология. Каналы 24, в которые поступает поток реагентов, сконструированы таким образом, чтобы падение полного давления потока реагентов в каналах реагентов было существенно больше, чем падение давления потока реагентов в коллекторе 16. Другими словами, сопротивление каналов 24 потоку существенно больше, чем сопротивление потоку осевого коллектора 16. В соответствии с предпочтительным вариантом реализации изобретения давление потока реагентов в каналах 24, примерно, в десять раз выше, чем давление потока реагентов в коллекторе. Эта разность давлений обеспечивает продольное и радиальное равномерное распределение реагентов по длине коллектора 16 и каналов реагентов 24 и, что существенно, от верхней до нижней части пакетной структуры 13 реформинга. Равномерное распределение давления обеспечивает режим однородности температуры вдоль оси установки реформинга 10.
В соответствии с предпочтительным вариантом технической реализации изобретения пакетная структура 13 реформинга представляет собой колонну, пластины которой имеют диаметр от, примерно, 2,54 см до, примерно, 51 см и толщину от, примерно, 0,05 мм до, примерно, 5 мм. Термин "колонна", используемый в данном описании, подходит для различных геометрических структур, которые получены путем пакетирования пластин и имеют, по крайней мере, один внутренний коллектор для реагентов, который служит трубопроводом для смеси реагентов.
Специалисты в данной области техники поймут, что могут быть использованы и другие геометрические конфигурации, например, имеющие прямоугольные формы с внутренними или внешними коллекторами. Могут быть собраны в пакет пластины, имеющие прямоугольную форму, и соединены с внешними коллекторами для подачи реагентов и отвода продуктов реформинга.
Сравнительно небольшие размеры пластин 12, 14 установки реформинга 10 позволяют получить компактную установку пластинчатого типа, которая осуществляет реформинг углеводородного топлива в нужные продукты реакции и которая легко может быть интегрирована в существующие энергетические системы и установки. Описанная установка реформинга 10 может быть термически интегрирована электрохимический конвертер, например, топливный элемент с твердым оксидным электролитом. В специальных применениях, в которых преобразованное топливо вводится в топливный элемент, в качестве требуемой тепловой энергии реакции используется избыточное тепло, выделяемое топливным элементом.
В соответствии с другим вариантом технической реализации изобретения конструкция установки реформинга, приведенная на фиг. 1, может также использоваться в качестве камеры сгорания пластинчатого типа.
В частности, углеводородное топливо может окисляться в присутствии воздуха или других окислителей с использованием или без использования катализатора. Вариант камеры сгорания содержит теплопроводные пластины 12 и каталитические пластины 14, которые поочередно складываются вместе, как это описано в отношении установки реформинга, представленной на фиг. 1. Камера сгорания может использовать входной коллектор 16 для ввода в камеру сгорания подаваемых реагентов. Поступающие реагенты могут содержать углеводородное топливо и окислитель, например воздух. Углеводородное топливо и окислитель могут быть поданы в камеру сгорания раздельно или могут быть предварительно смешаны. Например, если для изготовления пластин 12, 14 используются газонепроницаемые материалы, реагенты смешиваются либо перед вводом в камеру сгорания, либо внутри входного коллектора. И наоборот, если каждая пластина формируется из пористого материала, реагенты должны вводиться раздельно. Реагенты, проходящие сквозь пористый материал пластины, затем смешиваются с другими реагентами внутри каналов реагентов. Затем сгораемый или окисляемый реагент выводится по периферии пакета камеры сгорания. Окисленный реагент или выходные продукты содержат CO2, H2О и другие устойчивые продукты сгорания в зависимости от типа топлива.
Теплопроводная пластина камеры сгорания идентична пластине, используемой в установке реформинга, и служит для передачи тепла за счет проводимости пластины в плане так, чтобы формировалась изотермическая поверхность. Толщина проводящей пластины выбирается таким образом, чтобы поддерживать минимальный температурный градиент в плоскости пластины для получения изотермической области, что обеспечивает оптимальные условия реакции сгорания с уменьшенным выделением NOx, если в качестве окислителя используется воздух, и уменьшает температурные напряжения, возникающие в каталитических пластинах 14.
Кроме того, изотермический режим может поддерживаться равномерным распределением реагентов вдоль оси пакета, что предотвращает возникновение в пакете "горячих" и "холодных" зон. В результате улучшаются общие характеристики камеры сгорания и повышается ее коэффициент полезного действия.
Описанная камера сгорания дополнительно содержит каналы реагентов 24, описанные выше в связи с установкой реформинга 10. Каналы реагентов 24 сконструированы таким образом, чтобы падение полного давления потока реагентов в каналах реагентов 24 было существенно больше, чем падение давления потока реагентов в коллекторе 16. Более конкретно, сопротивление каналов 24 потоку существенно больше, чем сопротивление потоку осевого коллектора 16. Эта разность давлений обеспечивает продольное и радиальное равномерное распределение реагентов по длине камеры сгорания.
Продукты окисления могут быть выведены по периферийной части камеры сгорания. Выведенные текучие среды могут улавливаться герметичным кожухом 20, окружающим камеру сгорания.
В другом варианте технической реализации изобретения камера сгорания может содержать пакетированные пластины композита, содержащего теплопроводный материал в смеси с подходящим катализатором. Полученная пакетная конструкция работает, в основном, аналогично пакетной конструкции реформинга 13, показанной на фиг. 1 и описанной выше.
В другом варианте технической реализации изобретения камера сгорания может содержать цилиндрическую колонну, сформированную из композита теплопроводного материала и катализатора, полученного путем вкрапления подходящего теплопроводного материала в смеси с подходящим катализатором. Полученная структура реформинга работает, в основном, аналогично пакетной структуре 13 реформинга, показанной на фиг. 1 и описанной выше.
Все другие признаки, описанные выше в связи с установкой реформинга, равным образом применимы и к камере сгорания.
На фиг. 3 показан общий вид установки реформинга, встроенной в электрохимический конвертер. Электрохимический конвертер 40 с внутренней установкой реформинга, показанный на фиг. 3, состоит из чередующихся слоев электролитической пластины 50 и соединительной пластины 60. В качестве материала соединительной пластины обычно используется хороший проводник тепла и электричества. Отверстия или коллекторы, сформированные в структуре, образуют трубопроводы для газообразного топлива и окислителя, например, входных реагентов. Каналы для потоков реагентов, сформированные в соединительных пластинах, фиг. 4, способствуют распределению и сбору этих газов.
Пластины 50, 60 электрохимического конвертера 40 с внутренней установкой реформинга удерживаются в пакете с помощью стяжки 42 с подпружиниванием. Стяжка 42 содержит стяжной болт 44, проходящий в центральном коллекторе окислителя 47, как показано на фиг. 4, с гайкой 44А. Две пластины 46, установленные на каждом из торцов электрохимического конвертера 40 с внутренней установкой реформинга, обеспечивают равномерное сжатие пакета чередующихся электролитических и соединительных пластин 50, 60, поддерживают электрический контакт между пластинами и обеспечивают герметичность в нужных местах внутри сборки.
На фиг. 3 - 5 показан основной топливный элемент электрохимического конвертера 40, который содержит электролитическую пластину 50 и соединительную пластину 60. В одном из вариантов технической реализации изобретения электролитическая пластина 50 может быть выполнена из керамического материала, например, стабилизированного циркониевого материала ZrO2(Y2O3), проводника кислородных ионов и пористого материала окислительного электрода 50А и пористого материала топливного электрода 50Б, размещенного на нем. В качестве материала окислительного электрода могут использоваться перовскиты, например, LaMnO3(Sr). В качестве материала топливного электрода могут использоваться, например, ZrO2/Ni и ZrO2/NiO.
Соединительная пластина 60 предпочтительно выполняется из соединительного материала, обладающего электрической и тепловой проводимостью. Материалами, пригодными для изготовления соединительной пластины, являются такие металлы, как, например, алюминий, медь, железо, стальные сплавы, никель, сплавы никеля, хром, сплавы никеля, платина, сплавы платины, и такие неметаллы, как карбид кремния, La(Mn)CrO3 и другие электропроводные материалы. Соединительная пластина 60 является электрическим соединителем между соседними электролитическими пластинами и разделителем между топливом и окислителем. Кроме того, соединительная пластина 60 передает тепло за счет проводимости в плане (например, по поверхности) пластины так, чтобы обеспечивать изотермическую поверхность, как будет описано ниже. Как это лучше всего можно видеть на фиг. 4, соединительная пластина 60 имеет центральное отверстие 62 и ряд промежуточных отверстий, расположенных на концентрических окружностях. Третий внешний ряд отверстий 66 расположен вдоль внешней цилиндрической или периферийной части пластины 60.
Соединительная пластина 60 может иметь текстурированную поверхность 60А, на которой предпочтительно выполняется регулярная структура углублений, которые могут быть выполнены с использованием известной технологии штамповки и которые формируют ряд соединяющихся каналов реагентов. Предпочтительно регулярные структуры углублений формируются на обеих сторонах соединительной пластины. Хотя промежуточный и внешний ряд отверстий 64 и 66 показаны с определенным числом отверстий, специалисту понятно, что может использоваться любое число отверстий, и их расположение на пластине также может быть любым в зависимости от требований системы, потоков реагентов и их ввода в установку.
Аналогично электролитическая пластина 50 имеет центральное отверстие 52 и ряд промежуточных и внешних отверстий 54 и 56, которые расположены напротив соответствующих отверстий 62, 64 и 66 соединительной пластины 60.
Как показано на фиг. 4, между электролитической пластиной 50 и соединительной пластиной 60 может быть установлен элемент 80 регулировки потока реагентов. Регулирующий элемент 80 обеспечивает необходимое сопротивление текучей среде между пластинами 50, 60, обеспечивающее ограничение потока реагентов в каналах реагентов. Таким образом, регулирующий элемент 80 способствует улучшению однородности потока. Предпочтительным элементом является проволочная сетка или экран, но также любая подходящая конструкция может использоваться при условии, что она обеспечивает ограничение потока реагентов на заданном уровне.
В соответствии с фиг. 4 электролитические пластины 50 и соединительные пластины 60 поочередно устанавливаются в пакет таким образом, чтобы совпадали их соответствующие отверстия. Отверстия формируют осевые (относительно пакета) коллекторы, через которые в топливные элементы подаются реагенты и через которые отводятся продукты окисления топлива. В частности, центральные отверстия 52, 62 формируют входной коллектор 47 окислителя, концентрические отверстия 54, 64 формируют входной коллектор 48 топлива и совпадающие отверстия 56, 66 формируют коллектор 49 продуктов окисления топлива.
Отсутствие выступающих элементов в периферийной части соединительной пластины обеспечивает выходные каналы для отработанного топлива, которые сообщаются с внешней средой. Каналы реагентов соединяют входные коллекторы 47 и 48 реагентов с периферийной зоной установки реформинга 40, обеспечивая, таким образом, отвод наружу отработавшего топлива.
Электрохимический конвертер со встроенной установкой реформинга представляет собой пакетную структуру цилиндрической формы, и, по крайней мере, электролитическая или соединительная пластина имеет диаметр от, примерно, 2,54 см до, примерно, 51 см и толщину от, примерно, 0,05 мм до, примерно, 5,1 мм.
Электрохимический конвертер 40 со встроенной установкой реформинга в соответствии с данным изобретением имеет дополнительные признаки, описанные ниже. В случае использования пара во встроенную установку реформинга вводится смесь газов-реагентов, содержащая природный газ (или метан) и пар. Катализатор 90 реформинга паром (фиг. 5) нанесен на кольцеобразную поверхность перед материалом топливного электрода 50Б электролитической пластины 50. Тепловая энергия для реакции реформинга передается радиально пластиной 60 к кольцу реформинга. Толщина и теплопроводность пластин выбираются таким образом, чтобы обеспечить достаточный радиальный поток тепла между внутренним кольцом реформинга 90 и внешним кольцом топливного элемента (то есть кольцом 50Б) для эндотермической реакции реформинга и предварительного нагрева вводимых реагентов.
Встроенная установка реформинга может также работать в режиме частичного окисления. В этом режиме в описанный конвертер 40 подается смесь газов, содержащая природный газ (или метан) и воздух или кислород. Один или более типов катализаторов могут быть распределены в форме колец перед топливным электродом 50Б электролитической пластины 50. Как показано на фиг. 5, электролитическая пластина содержит внутреннее кольцо с катализатором горения 92, внешнее кольцо 90 с катализаторами реформинга метана водяным паром (реформинг паром) и диоксидом углерода. Тепловая энергия для указанных эндотермических реакций реформинга передается радиально от кольца горения 92 к кольцу реформинга 90. Могут быть введены и катализаторы других реакций, например, реакций преобразования оксидов и др. Толщина и теплопроводность теплопроводных пластин выбирается таким образом, чтобы обеспечить достаточный радиальный тепловой поток между внутренним кольцом сгорания 90 и внешним кольцом реформинга 92 для поддержания эндотермической реакции и предварительного нагрева вводимых реагентов. Дополнительная тепловая энергия может быть получена от экзотермической реакции топливного элемента, проходящей на топливном электроде 50Б, показанном как внешнее кольцо пластины.
В описанном электрохимическом конвертере 40 катализатор горения 92, катализатор реформинга 90 и катализатор преобразования оксидов (который может быть нанесен также в форме кольца, следующего за кольцом катализатора реформинга 80) могут быть также нанесены на элемент регулирования потока, расположенный между электролитической и теплопроводной пластинами.
В установке реформинга могут использоваться катализаторы, которые смешиваются в различных пропорциях по радиусу для получения максимального выхода продуктов реакции.
Все признаки установки реформинга, описанные выше, в связи с внешней установкой реформинга равным образом применимы к данному электрохимическому конвертеру со встроенной установкой реформинга. Например, соединительная пластина 60 может содержать выступающие поверхности 72А и 72Б, каждая из которых может использоваться для предварительного нагрева вводимых реагентов.
Электрохимический конвертер 40 со встроенной установкой реформинга может быть топливным элементом, например, топливным элементом с твердым оксидным электролитом, топливным элементом с расплавленным карбонатом, щелочным топливным элементом, топливным элементом на фосфорной кислоте и топливным элементом с мембраной, полупроницаемой для протонов. Предпочтительным топливным элементом для данного изобретения является топливный элемент с твердым оксидным электролитом. Электрохимический конвертер 40 со встроенной установкой реформинга в соответствии с изобретением имеет рабочий диапазон температур выше 600oC, предпочтительно от, примерно, 900oC, до, примерно, 1100oC и наиболее предпочтительно, примерно, 1000oC.
Средний специалист в данной области техники поймет, что описанные кольцевые полосы электродов горения и реформинга и топливного электрода являются только представлениями сравнительного расположения зон электрохимических реакций, которые происходят при использовании конвертера 40 в качестве установки реформинга.
В другом варианте технической реализации изобретения электрохимический конвертер 40 со встроенной установкой реформинга может иметь любую геометрическую конфигурацию, например, прямолинейные формы. В этом случае пакетная структура может содержать прямоугольные электролитические пластины 50 и прямоугольные соединительные пластины 60 с коллекторами, подсоединенными извне к пластинам. Материалы катализаторов и электродов могут наноситься полосами на электролитические пластины перпендикулярно направлению потока реагентов. Как это показано на фиг. 5, поток топлива 24 направлен перпендикулярно вытянутым полосам 92, 90 и 50Б. Соединительная пластина 60 передает тепло за счет проводимости полосе катализатора 90 эндотермического реформинга, полосе катализатора 92 экзотермического горения и полосе 50Б экзотермического топливного элемента, создавая практически изотермический режим, как показано на фиг. 6.
На графике фиг. 6 изображен температурный режим вводимых реагентов, например, углеводородного топлива, и продуктов реформинга, устанавливаемый теплопроводной пластиной 60 в процессе прохождения реагентов над электролитической пластиной 50. Температура топлива в процессе работы определяется по оси ординат, и направление потока топлива указано на оси абсцисс. В установке реформинга, в которой не используется теплопроводная пластина для передачи тепла в плане во время работы, температура топлива изменяется в большом диапазоне в направлении потока топлива, как показано на графике линией 110. Как было указано выше, вводимое топливо предварительно нагревается выступающими частями 72А и 72В. Эта зона предварительного нагрева 112 соответствует увеличению температуры топлива до рабочей температуры конвертера 40. Во время экзотермического частичного окисления или в зоне горения 114 температура топлива еще повышается, пока поток топлива не достигнет зоны реформинга 116. Эндотермическая зона реформинга требует значительного количества тепловой энергии для поддержания процесса реформинга. Затем топливо вступает в зону топливного элемента 118, где оно снова нагревается, например, за счет сравнительно высокой рабочей температуры окружающей среды конвертера 40. Такое изменение температуры топлива 110, напоминающее синусоиду, снижает коэффициент полезного действия конвертера, а также подвергает отдельные компоненты (электролитическая пластина 50) нежелательным температурным напряжениям. Введение теплопроводной (соединительной) пластины внутри конвертера 40 "сглаживает" изменения температуры и позволяет получить практически изотермический режим работы в плане вдоль оси пакета конвертера на всех стадиях процесса, как это показано на графике 120.
В соответствии в одним режимом работы электрохимический конвертер со встроенной установкой реформинга каталитически преобразует углеводородное топливо с помощью H2O, в результате чего образуется H2 и CO, которые в свою очередь поступают в секцию топливного элемента (например, на топливный электрод 50В), в котором вырабатывается электричество. В нем образуются выходные продукты CO2 и H2O. Тепловая энергия экзотермической реакции топливного элемента передается за счет теплопроводности в плане теплопроводным пластинам для поддержания эндотермической реакции реформинга.
В соответствии с другим режимом работы электрохимический конвертер со встроенной установкой реформинга окисляет углеводородное топливо с образованием H2 и CO, которые поступают в секцию топливного элемента, в котором вырабатывается электричество. В нем образуются продукты CO2 и H2О. Тепловая энергия экзотермической реакции топливного элемента передается в плане за счет теплопроводности теплопроводным пластинам 60 для поддержания слабо экзотермической реакции реформинга с использованием частичного окисления.
Электрохимический конвертер со встроенной установкой реформинга может быть размещен в кожухе для работы под давлением.
Другим существенным признаком изобретения является то, что выступающие нагревательные поверхности 72D и 72С нагревают реагенты, поступающие из внешних коллекторов 47 и 48 окислителя и топлива, до рабочей температуры конвертера. В частности, выступающая поверхность 72D, которая входит в коллектор окислителя 47, нагревает окислитель, а выступающая поверхность 72С, которая входит в коллектор топлива 48, нагревает топливо. Пластина 60, имеющая высокий коэффициент теплопроводности, способствует нагреванию вводимых реагентов путем передачи тепла за счет теплопроводности от полосы топливного элемента к выступающим поверхностям для нагрева реагентов до рабочей температуры. Таким образом, выступающие поверхности выступают в качестве ребер нагрева. Такая система нагрева реагентов обеспечивает компактную конструкцию конвертера, которая может быть встроена в энергетическую систему для получения повышенного коэффициента полезного действия.
Описанный электрохимический конвертер 40, приведенный на фиг. 3 - 5, может выполнять функции химического преобразования и получения нужных продуктов и в то же время наряду с получением продуктов генерировать электричество.
В соответствии с данным вариантом технической реализации изобретения электрохимический конвертер 40 приспособлен для получения электричества от внешнего источника, который инициирует электрохимическую реакцию внутри конвертера и восстанавливает выбранные загрязняющие вещества, имеющиеся в поступающем реагенте, в менее вредные продукты. Таким образом, например, электрохимический конвертер 40 может быть соединен с источником отработанного топлива, содержащего выбранные загрязняющие вещества, включая NOx и углеводородные продукты. Конвертер 40 каталитически восстанавливает загрязняющие вещества в менее вредные продукты, например N2, O2 и CO2.
Таким образом, можно видеть, что изобретение эффективно выполняет цели, поставленные выше, что становится очевидным из данного описания. Поскольку могут быть внесены определенные изменения в вышеописанные конструкции без отклонения от объема изобретения, весь материал, изложенный в описании или представленный на прилагаемых фигурах, должен рассматриваться в качестве иллюстративного и ни в коей мере не ограничивает объема изобретения.
Необходимо также понимать, что нижеприведенная формула изобретения должна охватывать все родовые и видовые признаки описанного изобретения и все утверждения об объеме изобретения, которые независимо от формы выражения должны быть в рамках указанных признаков.

Claims (36)

1. Установка реформинга пластинчатого типа для преобразования реагента в продукты реакции в процессе работы, выполненная в виде пакетной структуры, образованной по меньшей мере одним слоем каталитического материала ускорения реформинга, и теплопроводными пластинами из теплопроводного материала, отличающаяся тем, что каталитический материал связан с каталитическими пластинами, расположенными чередующимися с теплопроводными пластинами с возможностью передачи тепловой энергии для поддержания процесса реформинга вдоль плоскости теплопроводных пластин посредством проводимости.
2. Установка реформинга по п.1, отличающаяся тем, что она предназначена для осуществления процесса реформинга, включающего по меньшей мере одну реакцию реформинга, состоящую из химической реакции, осуществляемой с помощью катализатора, между по меньшей мере двумя продуктами реакции, и термической диссоциации одного продукта, осуществляемой посредством катализатора.
3. Установка реформинга по п.1 или 2, отличающаяся тем, что пакетная структура реформинга имеет по крайней мере один осевой коллектор для ввода реагента в структуру и по крайней мере один коллектор для вывода продуктов реакции из пакетной структуры реформинга.
4. Установка реформинга по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что пакетная структура реформинга имеет открытую периферийную поверхность для обмена тепловой энергией с внешней средой.
5. Установка реформинга по п.1, отличающаяся тем, что пакетная структура реформинга имеет по крайней мере один осевой коллектор реагента для ввода реагента внутрь и периферийное выводное устройство для вывода продуктов реакции из периферийной части пакетной структуры реформинга.
6. Установка реформинга по любому из пп.1 - 5, отличающаяся тем, что она снабжена теплопроводным герметичным кожухом, окружающим пакетную структуру реформинга, и имеет периферийный осевой коллектор, проходящий между внутренней поверхностью кожуха и наружной поверхностью пакетной структуры, а теплопроводный герметичный кожух содержит средства обмена тепловой энергией с внешней средой или с пакетной структурой реформинга и с теплопроводной пластиной путем излучения, проводимости или конвекции, и средства для ввода продуктов реакции в периферийный осевой коллектор для улавливания продуктов реакции герметичным кожухом.
7. Установка реформинга по п.6, отличающаяся тем, что она снабжена герметичным кожухом цилиндрической формы, обеспечивающим работу установки реформинга под давлением.
8. Установка реформинга по любому из пп.1 - 7, отличающаяся тем, что теплопроводная пластина содержит средства для обеспечения изотермического режима в плоскости теплопроводной пластины.
9. Установка реформинга по любому из пп.1 - 8, отличающаяся тем, что пакетная структура реформинга содержит по крайней мере один осевой коллектор реагента для ввода реагента в пакетную структуру реформинга, а теплопроводные пластины имеют выступающие части, выполненные с пластинами как одно целое, которые входят в осевой коллектор реагентов для предварительного нагрева вводимого реагента.
10. Установка реформинга по любому из пп.1 - 9, отличающаяся тем, что на плоских поверхностях теплопроводной или каталитической пластины выполнены каналы для пропуска реагента по поверхности пластины, поддерживающие постоянное падение давления, обеспечивающее однородность потока реагентов вдоль оси пакетной структуры реформинга, которое существенно выше, чем падение давления потока реагента внутри осевого коллектора.
11. Установка реформинга по любому из пп.1 - 10, отличающаяся тем, что каталитическая или теплопроводная пластина выполнена из пористого каталитического материала, из которого сформированы каналы для прохождения входного реагента сквозь по крайней мере часть пластины.
12. Установка реформинга по любому из пп.1 - 11, отличающаяся тем, что теплопроводная пластина выполнена из по крайней мере одного неметаллического материала, например, из карбида кремния, или из композитного материала, или из металла, например, алюминия, меди, железа, стальных сплавов, никеля, сплавов никеля, хрома, сплавов хрома, платины и сплавов платины, а каталитическая пластина выполнена из керамической опорной пластины, на которую нанесено покрытие из каталитического материала, платины, никеля, оксида никеля, хрома или оксида хрома.
13. Установка реформинга по любому из пп.1 - 12, отличающаяся тем, что каталитический материал выбран из группы материалов, содержащей платину, палладий, никель, оксид никеля, железо, оксид железа, хром, оксид хрома, кобальт, оксид кобальта, медь, оксид меди, цинк, оксид цинка, молибден, оксид молибдена и другие пригодные переходные металлы и их оксиды.
14. Установка реформинга по любому из пп.1 - 13, отличающаяся тем, что в качестве реагента используется углеводородный продукт, O2, Н2О, CO2, алкан, гидроксил, углеводород, связанный с карбоксилом, углеводород, связанный с карбонилом, олефиновый углеводород, углеводород, связанный с эфиром, углеводород, связанный со сложным эфиром, углеводород, связанный с амином, углеводород, связанный с ароматическим производным, и углеводород, связанный с другим органическим производным.
15. Установка реформинга по любому из пп.1 - 14, отличающаяся тем, что она снабжена средствами подвода продуктов, получаемых в установке реформинга, к внешнему топливному элементу.
16. Установка реформинга по п.14, отличающаяся тем, что в ней углеводородное топливо и по крайней мере одно из веществ, Н2О и CO2 подвергаются эндотермическому каталитическому реформингу с использованием энергии внешнего топливного элемента, передаваемой теплопроводной пластиной за счет теплопроводности в плоскости пластины, и образованием в результате реформинга Н2, СО, H2O и CO2.
17. Установка реформинга по п.16, отличающаяся тем, что в ней углеводородное топливо и O2 подвергаются каталитическому сжиганию и реформингу, в результате чего образуются H2, СО, H2O и CO2, причем энергия по крайней мере от одной экзотермической реакции горения или реформинга внешнего топливного элемента, используемая для осуществления эндотермического реформинга, передается теплопроводной пластиной за счет термической проводимости в плоскости пластины, и в которой СО и H2О подвергаются каталитической реакции преобразования диоксидов для получения CO2 и H2.
18. Установка реформинга по любому из пп.1 - 17, отличающаяся тем, что пакетная структура реформинга имеет цилиндрическую форму и по крайней мере каталитическая или теплопроводная пластина имеет диаметр от примерно 2,54 см до примерно 51 см и толщину от примерно 0,05 мм до примерно 5,1 мм.
19. Установка реформинга для преобразования реагента в продукты реакции в процессе ее работы, содержащая сложенные в пакет теплопроводные пластины и по меньшей мере один каталитический материал ускорения процесса реформинга, отличающаяся тем, что каталитический материал рассеян по всей толщине пластин, выполненных из пористого теплопроводного материала с возможностью передачи тепловой энергии для поддержания процесса реформинга вдоль плоскости пластин посредством проводимости.
20. Установка реформинга по п.19, отличающаяся тем, что в структуре реформинга имеется по крайней мере один осевой коллектор для ввода реагента в структуру и по крайней мере один коллектор для вывода продуктов реакции из структуры реформинга и, возможно, периферийное выводное устройство для вывода продуктов реакции из периферийной части структуры реформинга.
21. Установка реформинга по п. 19 или 20, отличающаяся тем, что она снабжена теплопроводным герметичным кожухом для работы установки реформинга под давлением, окружающим пакетную структуру реформинга, и имеет периферийный осевой коллектор, расположенный проходящим между внутренней поверхностью кожуха и наружной поверхностью пакетной структуры для обмена тепловой энергией с внешней средой или со структурой реформинга путем излучения, проводимости или конвекции, и, возможно, средства для ввода продуктов реакции в периферийный осевой коллектор для улавливания продуктов реакции герметичным кожухом.
22. Установка реформинга по любому из пп.19 - 21, отличающаяся тем, что структура реформинга содержит средства для обеспечения изотермического режима в структуре реформинга.
23. Установка реформинга по п.19, отличающаяся тем, что структура реформинга содержит по крайней мере один осевой коллектор для ввода реагента в структуру реформинга и имеет выступающие части, выполненные со структурой как одно целое и входящие в осевой коллектор реагента для предварительного нагрева реагента.
24. Установка реформинга по п.19, отличающаяся тем, что она имеет осевой коллектор, расположенный в структуре реформинга, каналы прохождения реагента в поперечной плоскости структуры реформинга и поддержания практически постоянного падения давления, обеспечивающего однородность потока реагентов вдоль оси структуры реформинга, причем падение давления в потоке реагентов, проходящего по каналам, существенно выше, чем падение давления в потоке реагентов внутри осевого коллектора.
25. Установка реформинга по любому из пп.19 - 24, отличающаяся тем, что в качестве теплопроводного материала используется неметаллический материал, например, карбид кремния, композитный материал или металл, например, алюминий, медь, железо, стальные сплавы, никель, сплавы никеля, хром, сплавы хрома, платина или сплавы платины, а каталитическим материалом является платина, палладий, никель, оксид никеля, железо, оксид железа, хром, оксид хрома, кобальт, оксид кобальта, медь, оксид меди, цинк, оксид цинка, молибден, оксид молибдена и другие пригодные переходные металлы и их оксиды.
26. Установка реформинга по любому из пп.19 - 25, отличающаяся тем, что в ней реагент содержит углеводородный продукт, O2, Н2О, CO2 или углеводородное топливо, H2O и CO2 подвергаются эндотермическому каталитическому реформингу, в результате чего образуются H2, СО, H2O и CO2, а энергия, выделяемая внешним топливным элементом, используется для обеспечения эндотермической реакции реформинга путем передачи ее теплопроводным материалом и что, возможно, реагент содержит углеводородное топливо и O2, которые подвергаются каталитическому сжиганию и реформингу, в результате чего образуются Н2, СО, H2O и CO2, причем энергия по крайней мере от одной экзотермической реакции горения или реформинга внешнего топливного элемента используется для обеспечения реакции эндотермического реформинга путем передачи ее теплопроводным материалом.
27. Установка реформинга по любому из пп.19 - 26, отличающаяся тем, что она имеет средства подвода продуктов, получаемых в установке реформинга, к внешнему топливному элементу.
28. Способ реформинга реагента в продукты реакции с помощью установки реформинга пластинчатого типа, содержащей по меньшей мере один каталитический материал для ускорения преобразования и теплопроводные пластины из теплопроводного материала, собранные в пакет, отличающийся тем, что каталитический материал наносят на каталитические пластины, которые устанавливают чередующимися с теплопроводными пластинами с формированием пластинчатой структуры реформинга и передают тепловую энергию, поддерживающую процесс реформинга, посредством проводимости вдоль плоскости теплопроводной пластины.
29. Способ по п.28, отличающийся тем, что часть периферийной поверхности структуры реформинга открывают для обмена тепловой энергией с внешней средой.
30. Способ по п.28 или 29, отличающийся тем, что в структуре реформинга выполняют осевые коллекторы для ввода в нее реагента и отвода продуктов реакции от периферийной части структуры реформинга.
31. Способ по любому из пп.28 - 30, отличающийся тем, что устанавливают теплопроводный герметичный кожух вокруг структуры реформинга для формирования периферийного осевого коллектора и для возможности обеспечения работы установки реформинга под давлением, направляют продукты реакции в периферийный осевой коллектор для их улавливания герметичным кожухом.
32. Способ по любому из пп.28 - 31, отличающийся тем, что создают практически изотермический режим, в плоскости теплопроводной пластины, и при желании вдоль продольной оси структуры реформинга.
33. Способ по п.28, отличающийся тем, что формируют по крайней мере один осевой коллектор реагента для ввода в него реагента, снабжают один из внутренних или внешних краев теплопроводной пластины выступающей частью, выполненной как одно целое с пластиной, и вводят ее в осевой коллектор реагента для предварительного нагрева вводимого реагента.
34. Способ по п. 28, отличающийся тем, что формируют осевой коллектор внутри структуры реформинга, формируют каналы между теплопроводной и каталитической пластинами, создают падение давления в потоке реагента, проходящего по каналам между теплопроводной пластиной и каталитической пластиной, которое существенно выше, чем падение давления в потоке реагента в осевом коллекторе.
35. Способ по любому из пп.28 - 34, отличающийся тем, что одну из пластин, теплопроводную или каталитическую, выполняют из пористого теплопроводного материала и формируют в нем каналы, по которым вводимый реагент проходит сквозь пластину.
36. Способ по любому из пп.28 - 35, отличающийся тем, что структуру реформинга соединяют с внешним топливным элементом и передают тепловую энергию, выделяемую топливным элементом, теплопроводным пластинам путем термической проводимости в плоскости пластин.
RU98120512/09A 1996-04-12 1997-03-25 Установка реформинга для преобразования реагента в продукты реакции (варианты) и способ осуществления реформинга RU2175799C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/631,432 US5858314A (en) 1996-04-12 1996-04-12 Thermally enhanced compact reformer
US08/631,432 1996-04-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU98120512A RU98120512A (ru) 2000-09-20
RU2175799C2 true RU2175799C2 (ru) 2001-11-10

Family

ID=24531182

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98120512/09A RU2175799C2 (ru) 1996-04-12 1997-03-25 Установка реформинга для преобразования реагента в продукты реакции (варианты) и способ осуществления реформинга

Country Status (16)

Country Link
US (3) US5858314A (ru)
EP (1) EP0904608B1 (ru)
JP (1) JP2000508616A (ru)
CN (1) CN100367556C (ru)
AT (1) ATE211312T1 (ru)
AU (1) AU2545597A (ru)
CA (1) CA2251627C (ru)
CZ (1) CZ324098A3 (ru)
DE (1) DE69709348T2 (ru)
DK (1) DK0904608T3 (ru)
IL (1) IL126469A0 (ru)
NO (1) NO322074B1 (ru)
PL (1) PL329316A1 (ru)
RU (1) RU2175799C2 (ru)
TW (1) TW328655B (ru)
WO (1) WO1997039490A2 (ru)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2465194C1 (ru) * 2011-05-18 2012-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Газохим Техно" Реактор для получения синтез-газа
RU2516009C2 (ru) * 2009-04-30 2014-05-20 Фди Энерджи, Инк. Компоновка топливного элемента, производимого в промышленном маштабе, и способ его изготовления
RU2543967C1 (ru) * 2011-03-11 2015-03-10 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Нагревательный модуль
WO2015105433A1 (ru) 2014-01-13 2015-07-16 Общество с ограниченной ответственностью "Газохим Техно" Реактор для парциального окисления углеводородных газов
RU2677269C2 (ru) * 2014-03-12 2019-01-16 Серес Интеллекчуал Проперти Компани Лимитед Устройство батареи топливных элементов

Families Citing this family (192)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5858314A (en) * 1996-04-12 1999-01-12 Ztek Corporation Thermally enhanced compact reformer
US6245303B1 (en) * 1998-01-14 2001-06-12 Arthur D. Little, Inc. Reactor for producing hydrogen from hydrocarbon fuels
US6537352B2 (en) 1996-10-30 2003-03-25 Idatech, Llc Hydrogen purification membranes, components and fuel processing systems containing the same
US6376113B1 (en) * 1998-11-12 2002-04-23 Idatech, Llc Integrated fuel cell system
US6152995A (en) 1999-03-22 2000-11-28 Idatech Llc Hydrogen-permeable metal membrane and method for producing the same
US6319306B1 (en) 2000-03-23 2001-11-20 Idatech, Llc Hydrogen-selective metal membrane modules and method of forming the same
US7195663B2 (en) * 1996-10-30 2007-03-27 Idatech, Llc Hydrogen purification membranes, components and fuel processing systems containing the same
US6783741B2 (en) * 1996-10-30 2004-08-31 Idatech, Llc Fuel processing system
US6494937B1 (en) 2001-09-27 2002-12-17 Idatech, Llc Hydrogen purification devices, components and fuel processing systems containing the same
JPH10265202A (ja) * 1997-03-25 1998-10-06 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 水素製造装置
US6244367B1 (en) * 1997-06-02 2001-06-12 The University Of Chicago Methanol partial oxidation reformer
US6616909B1 (en) * 1998-07-27 2003-09-09 Battelle Memorial Institute Method and apparatus for obtaining enhanced production rate of thermal chemical reactions
US6540975B2 (en) * 1998-07-27 2003-04-01 Battelle Memorial Institute Method and apparatus for obtaining enhanced production rate of thermal chemical reactions
US6419726B1 (en) 1999-10-21 2002-07-16 Ati Properties, Inc. Fluid separation assembly and fluid separation module
KR100592625B1 (ko) * 1998-11-10 2006-06-23 에이티아이 프로퍼티즈, 인코퍼레이티드 수소 분리 멤브레인
US6602325B1 (en) 1999-10-21 2003-08-05 Ati Properties, Inc. Fluid separation assembly
US6835232B2 (en) * 1998-11-10 2004-12-28 Frost Chester B Fluid separation assembly and fluid separation module
US6203587B1 (en) * 1999-01-19 2001-03-20 International Fuel Cells Llc Compact fuel gas reformer assemblage
US6200696B1 (en) * 1999-02-16 2001-03-13 Energy Research Corporation Internal reforming fuel cell assembly with simplified fuel feed
US6767389B2 (en) * 1999-03-22 2004-07-27 Idatech, Llc Hydrogen-selective metal membranes, membrane modules, purification assemblies and methods of forming the same
US6596057B2 (en) 1999-03-22 2003-07-22 Idatech, Llc Hydrogen-selective metal membranes, membrane modules, purification assemblies and methods of forming the same
US6641625B1 (en) 1999-05-03 2003-11-04 Nuvera Fuel Cells, Inc. Integrated hydrocarbon reforming system and controls
US6299994B1 (en) 1999-06-18 2001-10-09 Uop Llc Process for providing a pure hydrogen stream for use with fuel cells
US6190623B1 (en) 1999-06-18 2001-02-20 Uop Llc Apparatus for providing a pure hydrogen stream for use with fuel cells
US6280864B1 (en) 1999-06-18 2001-08-28 Uop Llc Control system for providing hydrogen for use with fuel cells
US6746651B1 (en) * 1999-08-10 2004-06-08 Aerojet-General Corporation Axial flow catalyst pack
US6375906B1 (en) * 1999-08-12 2002-04-23 Idatech, Llc Steam reforming method and apparatus incorporating a hydrocarbon feedstock
US7135048B1 (en) 1999-08-12 2006-11-14 Idatech, Llc Volatile feedstock delivery system and fuel processing system incorporating the same
US6969506B2 (en) * 1999-08-17 2005-11-29 Battelle Memorial Institute Methods of conducting simultaneous exothermic and endothermic reactions
US6488838B1 (en) * 1999-08-17 2002-12-03 Battelle Memorial Institute Chemical reactor and method for gas phase reactant catalytic reactions
US6322920B1 (en) * 1999-08-26 2001-11-27 Plug Power, Inc. Fuel cell isolation system
JP4045564B2 (ja) * 1999-10-20 2008-02-13 株式会社日本ケミカル・プラント・コンサルタント 自己酸化内部加熱型改質装置及び方法
US6465118B1 (en) * 2000-01-03 2002-10-15 Idatech, Llc System and method for recovering thermal energy from a fuel processing system
US7691271B1 (en) 2007-05-30 2010-04-06 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Filamentous carbon particles for cleaning oil spills and method of production
US6653005B1 (en) 2000-05-10 2003-11-25 University Of Central Florida Portable hydrogen generator-fuel cell apparatus
US7125540B1 (en) * 2000-06-06 2006-10-24 Battelle Memorial Institute Microsystem process networks
US6569553B1 (en) * 2000-08-28 2003-05-27 Motorola, Inc. Fuel processor with integrated fuel cell utilizing ceramic technology
US7048897B1 (en) * 2000-08-28 2006-05-23 Motorola, Inc. Hydrogen generator utilizing ceramic technology
US7081312B1 (en) * 2000-09-26 2006-07-25 General Motors Corporation Multiple stage combustion process to maintain a controllable reformation temperature profile
US6531238B1 (en) 2000-09-26 2003-03-11 Reliant Energy Power Systems, Inc. Mass transport for ternary reaction optimization in a proton exchange membrane fuel cell assembly and stack assembly
AU2002249811B2 (en) * 2000-10-30 2005-05-26 Ztek Corporation Multi-function energy system operable as a fuel cell, reformer, or thermal plant
US6824577B2 (en) * 2000-12-12 2004-11-30 Texaco Inc. Nested compact fuel processor for producing hydrogen rich gas
US7160342B2 (en) * 2001-02-13 2007-01-09 Delphi Technologies, Inc. Fuel reformer system
US7867300B2 (en) * 2001-03-02 2011-01-11 Intelligent Energy, Inc. Ammonia-based hydrogen generation apparatus and method for using same
US7922781B2 (en) 2001-03-02 2011-04-12 Chellappa Anand S Hydrogen generation apparatus and method for using same
CA2439586C (en) * 2001-03-02 2012-02-28 Mesosystems Technology, Inc. Ammonia-based hydrogen generation apparatus and method for using same
US20060037476A1 (en) * 2001-03-08 2006-02-23 Edlund David J Hydrogen purification devices, components and fuel processing systems containing the same
US6569227B2 (en) * 2001-09-27 2003-05-27 Idatech, Llc Hydrogen purification devices, components and fuel processing systems containing the same
DE10119721A1 (de) * 2001-04-21 2002-10-31 Bayer Cropscience Gmbh Herbizide Mittel enthaltend Benzoylcyclohexandione und Safener
US6635375B1 (en) * 2001-05-29 2003-10-21 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Planar solid oxide fuel cell with staged indirect-internal air and fuel preheating and reformation
EP1306351B1 (de) * 2001-06-15 2007-09-12 Umicore AG & Co. KG Verfahren zur Herstellung eines schwefelarmen Reformatgases zur Verwendung in einem Brennstoffzellensystem
US7550218B2 (en) * 2001-10-11 2009-06-23 Airbus Deutschland Gmbh Apparatus for producing water onboard of a craft driven by a power plant
US7585472B2 (en) * 2001-11-07 2009-09-08 Battelle Memorial Institute Microcombustors, microreformers, and methods involving combusting or reforming fluids
US7077643B2 (en) * 2001-11-07 2006-07-18 Battelle Memorial Institute Microcombustors, microreformers, and methods for combusting and for reforming fluids
AUPR981702A0 (en) * 2002-01-04 2002-01-31 Meggitt (Uk) Limited Steam reformer
US7967878B2 (en) * 2002-01-04 2011-06-28 Meggitt (Uk) Limited Reformer apparatus and method
DE10203022B4 (de) * 2002-01-26 2008-02-07 Forschungszentrum Jülich GmbH Reaktor mit siebförmigen Körpern und Verfahren für den Reaktorbetrieb
US7122262B2 (en) * 2002-03-05 2006-10-17 Guan-Wu Wang Miniature fuel cell system having integrated fuel processor and electronic devices
US7070743B2 (en) * 2002-03-14 2006-07-04 Invista North America S.A R.L. Induction-heated reactors for gas phase catalyzed reactions
US6936366B2 (en) * 2002-04-03 2005-08-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Single chamber solid oxide fuel cell architecture for high temperature operation
US20030194363A1 (en) * 2002-04-12 2003-10-16 Koripella Chowdary Ramesh Chemical reactor and fuel processor utilizing ceramic technology
US7527661B2 (en) * 2005-04-18 2009-05-05 Intelligent Energy, Inc. Compact devices for generating pure hydrogen
US8172913B2 (en) * 2002-04-23 2012-05-08 Vencill Thomas R Array of planar membrane modules for producing hydrogen
CA2428548C (en) * 2002-05-14 2011-05-10 Her Majesty The Queen In Right Of Canada As Represented By The Minister Of National Defence Of Her Majesty's Canadian Government Methanol-steam reformer
US6858341B2 (en) * 2002-05-21 2005-02-22 Idatech, Llc Bipolar plate assembly, fuel cell stacks and fuel cell systems incorporating the same
CA2489299A1 (en) * 2002-06-13 2003-12-24 Darryl Pollica Preferential oxidation reactor temperature regulation
US7071783B2 (en) * 2002-07-19 2006-07-04 Micro Mobio Corporation Temperature-compensated power sensing circuit for power amplifiers
US7493094B2 (en) * 2005-01-19 2009-02-17 Micro Mobio Corporation Multi-mode power amplifier module for wireless communication devices
US6774718B2 (en) * 2002-07-19 2004-08-10 Micro Mobio Inc. Power amplifier module for wireless communication devices
US20040232982A1 (en) * 2002-07-19 2004-11-25 Ikuroh Ichitsubo RF front-end module for wireless communication devices
US7250151B2 (en) * 2002-08-15 2007-07-31 Velocys Methods of conducting simultaneous endothermic and exothermic reactions
US6969505B2 (en) * 2002-08-15 2005-11-29 Velocys, Inc. Process for conducting an equilibrium limited chemical reaction in a single stage process channel
US7014835B2 (en) 2002-08-15 2006-03-21 Velocys, Inc. Multi-stream microchannel device
US6622519B1 (en) * 2002-08-15 2003-09-23 Velocys, Inc. Process for cooling a product in a heat exchanger employing microchannels for the flow of refrigerant and product
US6915796B2 (en) * 2002-09-24 2005-07-12 Chien-Min Sung Superabrasive wire saw and associated methods of manufacture
FR2846002B1 (fr) * 2002-10-22 2006-12-15 Totalfinaelf France Nouveau carburant a indice d'octane eleve et a teneur abaissee en plomb
DE10313868B4 (de) * 2003-03-21 2009-11-19 Siemens Ag Katheter zur magnetischen Navigation
CA2520077C (fr) * 2003-03-27 2010-11-23 Total France Nouveau carburant a indice d'octane eleve et a teneurs abaissees en aromatiques
US7220699B2 (en) * 2003-03-31 2007-05-22 Intelligent Energy, Inc. Catalyst incorporation in a microreactor
US7244526B1 (en) 2003-04-28 2007-07-17 Battelle Memorial Institute Solid oxide fuel cell anodes and electrodes for other electrochemical devices
US7351491B2 (en) * 2003-04-28 2008-04-01 Battelle Memorial Institute Supporting electrodes for solid oxide fuel cells and other electrochemical devices
US20040219418A1 (en) * 2003-04-30 2004-11-04 Peter Mardilovich Fuel cell assembly and method for controlling reaction equilibrium
US7294734B2 (en) * 2003-05-02 2007-11-13 Velocys, Inc. Process for converting a hydrocarbon to an oxygenate or a nitrile
US7220390B2 (en) * 2003-05-16 2007-05-22 Velocys, Inc. Microchannel with internal fin support for catalyst or sorption medium
US8580211B2 (en) * 2003-05-16 2013-11-12 Velocys, Inc. Microchannel with internal fin support for catalyst or sorption medium
US7307104B2 (en) * 2003-05-16 2007-12-11 Velocys, Inc. Process for forming an emulsion using microchannel process technology
US7485671B2 (en) * 2003-05-16 2009-02-03 Velocys, Inc. Process for forming an emulsion using microchannel process technology
US20040253495A1 (en) * 2003-06-11 2004-12-16 Laven Arne Fuel cell device condition detection
US20060156627A1 (en) * 2003-06-27 2006-07-20 Ultracell Corporation Fuel processor for use with portable fuel cells
US8821832B2 (en) 2003-06-27 2014-09-02 UltraCell, L.L.C. Fuel processor for use with portable fuel cells
WO2005004256A2 (en) * 2003-06-27 2005-01-13 Ultracell Corporation Annular fuel processor and methods
US20050112425A1 (en) * 2003-10-07 2005-05-26 Ztek Corporation Fuel cell for hydrogen production, electricity generation and co-production
KR100542911B1 (ko) * 2003-10-25 2006-01-11 한국과학기술연구원 연료전지 자동차에 이용되는 가솔린 개질용 저압차 촉매와 이의 제조방법
DE60328102D1 (de) * 2003-11-04 2009-08-06 Methanol Casale Sa Wärmeaustauscher und Verfahren zur Durchführung chemischer Reaktionen unter pseudo-isothermen Bedingungen
US7029647B2 (en) * 2004-01-27 2006-04-18 Velocys, Inc. Process for producing hydrogen peroxide using microchannel technology
US7084180B2 (en) 2004-01-28 2006-08-01 Velocys, Inc. Fischer-tropsch synthesis using microchannel technology and novel catalyst and microchannel reactor
US9023900B2 (en) 2004-01-28 2015-05-05 Velocys, Inc. Fischer-Tropsch synthesis using microchannel technology and novel catalyst and microchannel reactor
US8747805B2 (en) * 2004-02-11 2014-06-10 Velocys, Inc. Process for conducting an equilibrium limited chemical reaction using microchannel technology
US20050205986A1 (en) * 2004-03-18 2005-09-22 Ikuroh Ichitsubo Module with integrated active substrate and passive substrate
KR100627334B1 (ko) * 2004-06-29 2006-09-25 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 개질기 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템
CA2574113C (en) 2004-07-23 2014-02-18 Anna Lee Tonkovich Distillation process using microchannel technology
US7305850B2 (en) * 2004-07-23 2007-12-11 Velocys, Inc. Distillation process using microchannel technology
CN101023068B (zh) * 2004-08-12 2013-02-13 万罗赛斯公司 使用微通道工艺技术将乙烯转化成环氧乙烷的方法
US7254371B2 (en) 2004-08-16 2007-08-07 Micro-Mobio, Inc. Multi-port multi-band RF switch
DE102004040664A1 (de) * 2004-08-20 2006-02-23 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmeüberträger, Stromerzeuger und Heizungs- und/oder Klimaanlage
US7374834B2 (en) * 2004-09-07 2008-05-20 Gas Technology Institute Gas flow panels integrated with solid oxide fuel cell stacks
US7297183B2 (en) * 2004-09-20 2007-11-20 Idatech, Llc Hydrogen purification devices, components, and fuel processing systems containing the same
WO2006039568A1 (en) * 2004-10-01 2006-04-13 Velocys Inc. Multiphase mixing process using microchannel process technology
US7389090B1 (en) 2004-10-25 2008-06-17 Micro Mobio, Inc. Diplexer circuit for wireless communication devices
US7262677B2 (en) * 2004-10-25 2007-08-28 Micro-Mobio, Inc. Frequency filtering circuit for wireless communication devices
US20060093890A1 (en) * 2004-10-29 2006-05-04 Steinbroner Matthew P Fuel cell stack compression systems, and fuel cell stacks and fuel cell systems incorporating the same
US7470293B2 (en) * 2004-10-29 2008-12-30 Idatech, Llc Feedstock delivery systems, fuel processing systems, and hydrogen generation assemblies including the same
CA2663967C (en) * 2004-10-31 2010-07-20 Idatech, Llc Hydrogen generation and energy production assemblies
US9150494B2 (en) * 2004-11-12 2015-10-06 Velocys, Inc. Process using microchannel technology for conducting alkylation or acylation reaction
WO2006055609A1 (en) 2004-11-16 2006-05-26 Velocys Inc. Multiphase reaction process using microchannel technology
EP1830952A2 (en) * 2004-11-17 2007-09-12 Velocys Inc. Process for making or treating an emulsion using microchannel technology
US7221225B2 (en) 2004-12-03 2007-05-22 Micro-Mobio Dual band power amplifier module for wireless communication devices
DE102004059014B4 (de) * 2004-12-08 2009-02-05 Lurgi Gmbh Reaktionsbehälter zur Herstellung von H2 und CO enthaltendem Synthesegas
US7548111B2 (en) * 2005-01-19 2009-06-16 Micro Mobio Corporation Miniature dual band power amplifier with reserved pins
US7580687B2 (en) * 2005-01-19 2009-08-25 Micro Mobio Corporation System-in-package wireless communication device comprising prepackaged power amplifier
US7769355B2 (en) * 2005-01-19 2010-08-03 Micro Mobio Corporation System-in-package wireless communication device comprising prepackaged power amplifier
US7084702B1 (en) * 2005-01-19 2006-08-01 Micro Mobio Corp. Multi-band power amplifier module for wireless communication devices
US7507274B2 (en) * 2005-03-02 2009-03-24 Velocys, Inc. Separation process using microchannel technology
US20060246331A1 (en) * 2005-04-29 2006-11-02 Steinbroner Matthew P Partitioned fuel cell stacks and fuel cell systems including the same
GB0509670D0 (en) * 2005-05-11 2005-06-15 Prototech As Fuel processing system
EP1890802A2 (en) * 2005-05-25 2008-02-27 Velocys, Inc. Support for use in microchannel processing
JP4673679B2 (ja) * 2005-06-20 2011-04-20 大日本印刷株式会社 水素製造装置
US20070004810A1 (en) * 2005-06-30 2007-01-04 Yong Wang Novel catalyst and fischer-tropsch synthesis process using same
WO2007008495A2 (en) * 2005-07-08 2007-01-18 Velocys Inc. Catalytic reaction process using microchannel technology
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
WO2007035467A2 (en) * 2005-09-16 2007-03-29 Idatech, Llc Self-regulating feedstock delivery systems and hydrogen-generating fuel processing assemblies and fuel cell systems incorporating the same
US20070063982A1 (en) * 2005-09-19 2007-03-22 Tran Bao Q Integrated rendering of sound and image on a display
EP1941008B1 (en) * 2005-10-17 2018-05-02 Intelligent Energy, Inc. Steam reforming unit
US8696771B2 (en) * 2005-12-16 2014-04-15 Battelle Memorial Institute Compact integrated combustion reactors, systems and methods of conducting integrated combustion reactions
CN100535572C (zh) * 2005-12-28 2009-09-02 中国科学院大连化学物理研究所 催化燃烧蒸发器
US7477204B2 (en) * 2005-12-30 2009-01-13 Micro-Mobio, Inc. Printed circuit board based smart antenna
JP2007200702A (ja) * 2006-01-26 2007-08-09 Nippon Oil Corp 固体酸化物形燃料電池およびその運転方法
JP2007200709A (ja) * 2006-01-26 2007-08-09 Nippon Oil Corp 固体酸化物形燃料電池スタックおよびその運転方法
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
US7477108B2 (en) * 2006-07-14 2009-01-13 Micro Mobio, Inc. Thermally distributed integrated power amplifier module
US20080210088A1 (en) * 2006-10-23 2008-09-04 Idatech, Llc Hydrogen purification membranes, components and fuel processing systems containing the same
US8262752B2 (en) 2007-12-17 2012-09-11 Idatech, Llc Systems and methods for reliable feedstock delivery at variable delivery rates
US8318131B2 (en) * 2008-01-07 2012-11-27 Mcalister Technologies, Llc Chemical processes and reactors for efficiently producing hydrogen fuels and structural materials, and associated systems and methods
US9188086B2 (en) 2008-01-07 2015-11-17 Mcalister Technologies, Llc Coupled thermochemical reactors and engines, and associated systems and methods
CN101771160B (zh) * 2008-12-29 2012-02-15 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种热耦合天然气重整器
US8441361B2 (en) 2010-02-13 2013-05-14 Mcallister Technologies, Llc Methods and apparatuses for detection of properties of fluid conveyance systems
US8318269B2 (en) * 2009-02-17 2012-11-27 Mcalister Technologies, Llc Induction for thermochemical processes, and associated systems and methods
JP5317756B2 (ja) * 2009-02-25 2013-10-16 京セラ株式会社 改質器、セルスタック装置および燃料電池モジュールならびに燃料電池装置
JP2010210118A (ja) * 2009-03-09 2010-09-24 Jamco Corp 漏水防止用安全弁を備えた旅客機搭載用スチームオーブン
JP2010235406A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Toyota Industries Corp 改質器
DE102009037148B4 (de) * 2009-08-06 2014-02-20 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Festoxid-Brennstoffzellen-System
US8759047B2 (en) * 2009-09-16 2014-06-24 Coskata, Inc. Process for fermentation of syngas from indirect gasification
CA2789689A1 (en) 2010-02-13 2011-08-18 Mcalister Technologies, Llc Reactor vessels with transmissive surfaces for producing hydrogen-based fuels and structural elements, and associated systems and methods
KR101297906B1 (ko) * 2010-02-13 2013-08-22 맥알리스터 테크놀로지즈 엘엘씨 수소계 연료 및 구조적 성분을 생성하기 위한 압력 및 열전달 특성을 갖는 반응기 용기와，관련 시스템 및 방법
BR112012022038A2 (pt) 2010-03-02 2019-05-14 Velocys Corp aparelho laminado, soldado, metodos de produção, e metodos de uso do aparelho
WO2012151545A2 (en) * 2011-05-04 2012-11-08 Ztek Corporation Zero emission power plant with co2 waste utilization
US8821602B2 (en) 2011-08-12 2014-09-02 Mcalister Technologies, Llc Systems and methods for providing supplemental aqueous thermal energy
US8826657B2 (en) 2011-08-12 2014-09-09 Mcallister Technologies, Llc Systems and methods for providing supplemental aqueous thermal energy
US8734546B2 (en) 2011-08-12 2014-05-27 Mcalister Technologies, Llc Geothermal energization of a non-combustion chemical reactor and associated systems and methods
WO2013025647A2 (en) 2011-08-12 2013-02-21 Mcalister Technologies, Llc Fuel-cell systems operable in multiple modes for variable processing of feedstock materials and associated devices, systems, and methods
US8911703B2 (en) 2011-08-12 2014-12-16 Mcalister Technologies, Llc Reducing and/or harvesting drag energy from transport vehicles, including for chemical reactors, and associated systems and methods
US8888408B2 (en) 2011-08-12 2014-11-18 Mcalister Technologies, Llc Systems and methods for collecting and processing permafrost gases, and for cooling permafrost
CN103857873A (zh) 2011-08-12 2014-06-11 麦卡利斯特技术有限责任公司 从水下来源除去和处理气体的系统和方法
US8669014B2 (en) 2011-08-12 2014-03-11 Mcalister Technologies, Llc Fuel-cell systems operable in multiple modes for variable processing of feedstock materials and associated devices, systems, and methods
WO2013025659A1 (en) 2011-08-12 2013-02-21 Mcalister Technologies, Llc Reducing and/or harvesting drag energy from transport vehicles, includings for chemical reactors, and associated systems and methods
US9302681B2 (en) 2011-08-12 2016-04-05 Mcalister Technologies, Llc Mobile transport platforms for producing hydrogen and structural materials, and associated systems and methods
GB201214122D0 (en) 2012-08-07 2012-09-19 Oxford Catalysts Ltd Treating of catalyst support
US8926719B2 (en) 2013-03-14 2015-01-06 Mcalister Technologies, Llc Method and apparatus for generating hydrogen from metal
FR3004179B1 (fr) * 2013-04-08 2015-05-01 Commissariat Energie Atomique Procedes d'obtention de gaz combustible a partir d'electrolyse de l'eau (eht) ou de co-electrolyse avec h2o/co2 au sein d'une meme enceinte, reacteur catalytique et systeme associes
US10071333B2 (en) * 2014-10-07 2018-09-11 Honeywell International Inc. Gas separation cartridge
GB2554618B (en) 2015-06-12 2021-11-10 Velocys Inc Synthesis gas conversion process
IL244698A (en) 2016-03-21 2017-10-31 Elbit Systems Land & C4I Ltd Basic fuel cell system with spare membrane with bipolar plate
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
WO2018104526A1 (en) * 2016-12-08 2018-06-14 Technip France Scalable heat exchanger reformer for syngas production
WO2018234971A1 (en) * 2017-06-19 2018-12-27 Sabic Global Technologies, B.V. IMPROVED PROCESS FOR PRODUCTION OF SYNTHESIS GAS FOR PETROCHEMICAL APPLICATIONS
CN109950590B (zh) * 2019-04-02 2020-11-10 中氢新能技术有限公司 燃料电池甲醇重整器
US10697630B1 (en) 2019-08-02 2020-06-30 Edan Prabhu Apparatus and method for reacting fluids using a porous heat exchanger
GB201917650D0 (en) * 2019-12-03 2020-01-15 Ceres Ip Co Ltd Cell unit and cell stack
US11712655B2 (en) 2020-11-30 2023-08-01 H2 Powertech, Llc Membrane-based hydrogen purifiers
SE544946C2 (en) * 2021-06-14 2023-02-07 Catator Ab A catalytic reactor and a method for providing a catalytic reaction
US11433352B1 (en) 2021-10-18 2022-09-06 Edan Prabhu Apparatus and method for oxidizing fluid mixtures using porous and non-porous heat exchangers
US11933216B2 (en) 2022-01-04 2024-03-19 General Electric Company Systems and methods for providing output products to a combustion chamber of a gas turbine engine
US11719441B2 (en) 2022-01-04 2023-08-08 General Electric Company Systems and methods for providing output products to a combustion chamber of a gas turbine engine
US11794912B2 (en) 2022-01-04 2023-10-24 General Electric Company Systems and methods for reducing emissions with a fuel cell
US11970282B2 (en) 2022-01-05 2024-04-30 General Electric Company Aircraft thrust management with a fuel cell
US11804607B2 (en) 2022-01-21 2023-10-31 General Electric Company Cooling of a fuel cell assembly
US11967743B2 (en) 2022-02-21 2024-04-23 General Electric Company Modular fuel cell assembly
US11817700B1 (en) 2022-07-20 2023-11-14 General Electric Company Decentralized electrical power allocation system
US11923586B1 (en) 2022-11-10 2024-03-05 General Electric Company Gas turbine combustion section having an integrated fuel cell assembly
US11859820B1 (en) 2022-11-10 2024-01-02 General Electric Company Gas turbine combustion section having an integrated fuel cell assembly
US11939901B1 (en) 2023-06-12 2024-03-26 Edan Prabhu Oxidizing reactor apparatus

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1452145A (en) * 1922-03-14 1923-04-17 Cederberg Ivar Walfrid Apparatus and method for carrying out catalytic oxidation of ammonia with oxygen
US2127561A (en) * 1936-04-29 1938-08-23 Du Pont Heat exchange catalytic converter
US4174954A (en) * 1975-12-29 1979-11-20 Siemens Aktiengesellschaft Method for converting a reaction mixture consisting of hydrocarbon-containing fuel and an oxygen-containing gas into a fuel gas
GB2057908A (en) * 1979-09-06 1981-04-08 Ici Ltd Fluid-solid contact
US4490445A (en) * 1982-05-24 1984-12-25 Massachusetts Institute Of Technology Solid oxide electrochemical energy converter
US4614628A (en) * 1982-05-26 1986-09-30 Massachusetts Institute Of Technology Solid electrolyte structure and method for forming
US5039510A (en) * 1983-03-25 1991-08-13 Imperial Chemical Industries Plc Steam reforming
US4629537A (en) * 1985-05-17 1986-12-16 Hsu Michael S Compact, light-weight, solid-oxide electrochemical converter
JPH0692242B2 (ja) * 1986-01-16 1994-11-16 株式会社日立製作所 燃料改質装置
DE3611291A1 (de) * 1986-04-04 1987-10-15 Dornier System Gmbh Herstellung von langzeitbestaendigen sauerstoffelektroden fuer elektrolysezellen mit festelektrolyt
US4812329A (en) * 1986-05-28 1989-03-14 Westinghouse Electric Corp. Method of making sulfur tolerant composite cermet electrodes for solid oxide electrochemical cells
JPS63110557A (ja) * 1986-10-27 1988-05-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 固体電解質燃料電池の運転方法
US4770955A (en) * 1987-04-28 1988-09-13 The Standard Oil Company Solid electrolyte fuel cell and assembly
JPH0422827Y2 (ru) * 1987-09-25 1992-05-26
GB8722847D0 (en) * 1987-09-29 1987-11-04 Electricity Council Performing endothermic catalytic reactions
DE3806408A1 (de) * 1988-02-29 1989-09-07 Uhde Gmbh Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines h(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts) und co-enthaltenden synthesegases
JPH02120206A (ja) * 1988-10-28 1990-05-08 Yamaha Motor Co Ltd 燃料電池用改質装置
US5021304A (en) * 1989-03-22 1991-06-04 Westinghouse Electric Corp. Modified cermet fuel electrodes for solid oxide electrochemical cells
US4921680A (en) * 1989-09-12 1990-05-01 International Fuel Cells Corporation Reformer seal plate arrangement
JPH085644B2 (ja) * 1989-11-27 1996-01-24 石川島播磨重工業株式会社 プレート型改質器
JPH03283266A (ja) * 1990-03-29 1991-12-13 Nkk Corp 内部改質式固体電解質型燃料電池
US5080689A (en) * 1990-04-27 1992-01-14 Westinghouse Electric Co. Method of bonding an interconnection layer on an electrode of an electrochemical cell
US5085742A (en) * 1990-10-15 1992-02-04 Westinghouse Electric Corp. Solid oxide electrochemical cell fabrication process
EP0559816B1 (en) * 1990-11-23 1997-05-28 Vickers Shipbuilding & Engineering Limited Application of fuel cells to power generation systems
US5073405A (en) * 1991-01-15 1991-12-17 Westinghouse Electric Corp. Applying a tapered electrode on a porous ceramic support tube by masking a band inside the tube and drawing in electrode material from the outside of the tube by suction
CH682270A5 (ru) * 1991-03-05 1993-08-13 Ulf Dr Bossel
JP3151933B2 (ja) * 1992-05-28 2001-04-03 株式会社村田製作所 固体電解質型燃料電池
JPH0613096A (ja) * 1992-06-25 1994-01-21 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 燃料電池発電装置における改質方法及び装置
TW216453B (en) * 1992-07-08 1993-11-21 Air Prod & Chem Integrated plate-fin heat exchange reformation
ATE148583T1 (de) * 1992-11-25 1997-02-15 Michael S Hsu Elektrochemische hochtemperaturkonvertor mit integrierter strahlungswärmerückwinnung und regenerative wärmetauscher
GB9225188D0 (en) * 1992-12-02 1993-01-20 Rolls Royce & Ass Combined reformer and shift reactor
JPH06260189A (ja) * 1993-03-01 1994-09-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池
US5338622A (en) * 1993-04-12 1994-08-16 Ztek Corporation Thermal control apparatus
JPH0729589A (ja) * 1993-07-09 1995-01-31 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 燃料電池発電装置におけるプレート型改質器の差圧制御方法
US5366819A (en) * 1993-10-06 1994-11-22 Ceramatec, Inc. Thermally integrated reformer for solid oxide fuel cells
US5693201A (en) * 1994-08-08 1997-12-02 Ztek Corporation Ultra-high efficiency turbine and fuel cell combination
CN1097860C (zh) * 1994-03-21 2003-01-01 兹特克公司 具有最佳压力分布的电化学转化器
JPH0812303A (ja) * 1994-07-05 1996-01-16 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd プレートリフォーマ
US5858314A (en) * 1996-04-12 1999-01-12 Ztek Corporation Thermally enhanced compact reformer

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2516009C2 (ru) * 2009-04-30 2014-05-20 Фди Энерджи, Инк. Компоновка топливного элемента, производимого в промышленном маштабе, и способ его изготовления
RU2543967C1 (ru) * 2011-03-11 2015-03-10 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Нагревательный модуль
RU2465194C1 (ru) * 2011-05-18 2012-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Газохим Техно" Реактор для получения синтез-газа
WO2015105433A1 (ru) 2014-01-13 2015-07-16 Общество с ограниченной ответственностью "Газохим Техно" Реактор для парциального окисления углеводородных газов
RU2677269C2 (ru) * 2014-03-12 2019-01-16 Серес Интеллекчуал Проперти Компани Лимитед Устройство батареи топливных элементов
US10270119B2 (en) 2014-03-12 2019-04-23 Ceres Intellectual Property Company Limited Fuel cell stack arrangement

Also Published As

Publication number Publication date
DE69709348T2 (de) 2002-09-26
NO984721L (no) 1998-12-07
CA2251627C (en) 2002-07-30
CN100367556C (zh) 2008-02-06
EP0904608A2 (en) 1999-03-31
IL126469A0 (en) 1999-08-17
US5858314A (en) 1999-01-12
NO984721D0 (no) 1998-10-09
DE69709348D1 (de) 2002-01-31
EP0904608B1 (en) 2001-12-19
CZ324098A3 (cs) 1999-04-14
WO1997039490A2 (en) 1997-10-23
CN1222256A (zh) 1999-07-07
AU2545597A (en) 1997-11-07
JP2000508616A (ja) 2000-07-11
WO1997039490A3 (en) 1998-01-08
CA2251627A1 (en) 1997-10-23
PL329316A1 (en) 1999-03-15
NO322074B1 (no) 2006-08-14
US6183703B1 (en) 2001-02-06
ATE211312T1 (de) 2002-01-15
DK0904608T3 (da) 2002-04-15
US20020102188A1 (en) 2002-08-01
TW328655B (en) 1998-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2175799C2 (ru) Установка реформинга для преобразования реагента в продукты реакции (варианты) и способ осуществления реформинга
US7311986B2 (en) Multi-function energy system operable as a fuel cell, reformer, or thermal plant
US7659022B2 (en) Integrated solid oxide fuel cell and fuel processor
CA2142757C (en) Solid oxide fuel cell stack
US5763114A (en) Integrated reformer/CPN SOFC stack module design
RU2180978C2 (ru) Энергетическая система с электрохимическим конвертером, система с электрохимическим конвертером и устройство ввода-вывода для использования с резервуаром высокого давления
US20070196704A1 (en) Intergrated solid oxide fuel cell and fuel processor
RU2168806C2 (ru) Газотурбинная электроэнергетическая система, электроэнергетическая система и узел электрохимического конвертера
EP2008331B1 (en) Fuel cell system
AU2002249811A1 (en) Multi-function energy system operable as a fuel cell, reformer, or thermal plant
WO2008021718A2 (en) Integrated solid oxide fuel cell and fuel processor
EP0724780A4 (ru)
JP4706190B2 (ja) 固体酸化物形燃料電池
US8080346B2 (en) Current collector for solid oxide fuel cell tube with internal fuel processing
KR100462352B1 (ko) 열강화된소형개질기
IL141313A (en) Thermally enhanced compact reformer
MXPA98008429A (es) Reformador compacto termicamente mejorado
NZ508238A (en) Pressure vessel feedthrough

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060326