CN1264600C - 紧凑的单室燃料处理装置 - Google Patents

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Abstract

一种装置(20)，以多步工艺将碳氢化合物燃料(F)转换成基本上纯净的氢气原料(H)，该装置包括许多反应区域(202、204、206、208、210)，这些反应区域配置在一个共用的反应室(212)内。该多步工艺包括将燃料(F)输入到燃料处理装置(226)，使得燃料(F)发生反应，形成富氢气体(H)，中间气体产物通过配置在反应器内的各个反应区域，产生富氢气体(H)。

Description

紧凑的单室燃料处理装置
发明背景
根据35U.S.C.§119规定，本发明要求2001年4月26日提出的美国临时专利申请No.60/286,684的优先权。
燃料电池通过化学氧化-还原反应产生电力，在清洁性和效率方面显著优于其它的发电方法。燃料电池通常用氢作燃料，用氧作氧化剂。发电量正比于反应物的消耗速度。
限制燃料电池广泛使用的一个重要缺点是氢缺乏流行的内部结构。氢的体积能量密度相当低，而且比现在用在大多数发电系统中的碳氢化合物燃料更难于储存和运输。克服这种困难的一种方法是应用重整器将碳氢化合物转换成富氢气流，将该富氢气流用作燃料电池的原料。
作为大多数燃料电池的燃料源，碳氢化合物基燃料例如天然气、LPG、汽油和柴油需要采用转换工艺。现代技术采用多步骤工艺，使固有转换工艺与若干提纯工艺相结合。固有工艺通常是蒸汽重整(SR)工艺、自热重整(ATR)工艺、催化部分氧化(SPOX)工艺，或者非催化部分氧化(POX)工艺。提纯步骤通常包括联合应用脱硫工艺、高温水煤气转换工艺、低温水煤气转换工艺、选择性一氧化碳氧化工艺，或者选择性使一氧化碳甲烷化的工艺。其它的工艺包括氢的选择性薄膜反应工艺和薄膜过滤工艺。
尽管已有上述工作，但是仍需要一种简单的装置将碳氢化合物燃料转换成富氢气流，以便用在燃料电池上。
发明概要
本发明总的目的在于一种将碳氢化合物燃料转换成富氢气体装置。在一个例示性实施例中，本发明包括将碳氢化合物原料转换成富氢气体的紧凑燃料处理装置，在这种装置中，燃料处理装置组件包括反应缸，该反应缸具有进料端和集管端、可卸下的集管和许多在反应缸内的预定反应区域，其中各个反应区的特征在于在反应区域中发生的化学反应。燃料处理装置还包括至少一个冷却盘管，该盘管具有入口端和连接于集管端的出口端，其中该至少一个冷却盘管中的至少一个盘管装在反应区域内部，以便除去特定反应区域中的热量。在此例示性实施例中，许多催化剂包括自热重整催化剂、脱硫催化剂、水煤气转换催化剂、优先氧化催化剂以及这些催化剂和类似催化剂的混合催化剂。在例示性燃料处理装置中用的碳氢化合物原料最好在进入到反应缸之前通过热交换器被预热，或者由位于自热重整反应区域上游操作位置的燃料预热器进行预热。
在一个例示性实施例中，反应缸最好大体垂直取向，使反应缸的集管端位于顶部，而反应物的气流一般从输入端向上流到集管端。这种例示性的实施例包括装有自热重整催化剂的第一反应区、装有脱硫催化剂的第二反应区、装有水煤气转换催化剂的第三反应区和装有优先氧化催化剂的第四反应区。最好是，第一反应区配置在反应缸的输入端，第二反应区邻接第一反应区，第三反应区邻接第二反应区，而第四反应区配置在反应缸的集管端板上。还在第三和第四反应区域之间配置陶瓷小球区域，以便改进富氢气体和空气的混合，该空气通过集管中固定喷管注入到陶瓷小球区域。采用众所周知的装置例如简单的气体喷射管或者多孔管可以进行这种空气注入。技术人员应当看到，许多反应区域中的各个反应区域可以包括一种或者多种催化剂。
技术人员应当看到，许多反应区域中的各个反应区域可以包括一个或者多个催化剂。在一种这样的例示实施例中，催化剂选自自热重整催化剂、脱硫催化剂、水煤气转换催化剂、优先氧化催化剂以及这些催化剂和类似催化剂的混合物和联合物。任何包含一个以上催化剂的特定反应区域可以用透气板与相邻的反应区域分开，该透气板也用来支承相邻的反应区域。在一个例示性实施例中，这种透气板可以选择有孔的金属板、金属栅板、金属网板、烧结金属板、多孔陶瓷板，或者这些材料和类似材料的联用板。在这种例示性实施例中，该透气板最好至少部分由镍铬铁合金、不锈钢、hatelloy，或者其它耐高温耐高压的材料，以及复合材料组成。
在本发明的一个优选方面中，紧凑的燃料处理装置还包括第二反应缸，该缸具有阳极尾气氧化催化剂床，以便使燃料电池中的阳极尾气氧化，形成废气。该第二反应缸具有在碳氢化合物燃料输送到第一反应缸之前加热该碳氢化合物燃料的预热热交换器，这种预热热交换器配置在阳极尾气氧催化剂床中。可以预见到，本例示性实施例还包括装有另一优先氧化催化剂床的第五反应区域。在这种实施例中，包含上述空气注入喷管的陶瓷小球第二区域配置在第四和第五反应区域之间，以便确保充分的混合。
附图的简要说明
下面参考附图进行说明，这些附图是：
图1示出本发明一个例示性实施例的简单工艺流程图；
图2示出本发明紧凑燃料处理装置的第一例示性实施例；
图3示出本发明紧凑燃料处理装置的第二例示性实施例；
图4示出本发明紧凑燃料处理装置的第三例示性实施例；
例示实施例的说明
本发明总的目的在于一种将碳氢化合物燃料转换成富氢气体的装置。在优选方面中，本文所述的装置和方法涉及一种用碳氢化合物燃料产生富氢气流的紧凑燃料处理装置，这种富氢气流用于燃料电池。然而对于所述的装置和方法也可以用在其它方面，包括需要用富氢气流的任何方面。因此，尽管本发明是说明用在燃料电池上的，但本发明的范围不限于这种应用。
本发明例示实施例中的各种实施例说明一种燃料处理装置或者使用这种燃料处理装置的工艺，碳氢化合物燃料直接通过该燃料处理装置。该碳氢化合物在环境条件下可以是液体或者气体，只要它能够蒸发。本文中所用的术语“碳氢化合物”包括具有S-H化学键的有机化合物，这些化合物可以用部分氧化或者蒸汽重整反应产生氢气。在化合物的分子结构中不排除存在除碳和氢以外的原子。因此，用在本文中方法和装置中的适合的原料包括(但不限于)碳氢化合物燃料，例如天然气、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、粗汽油、汽油和柴油燃料以及醇类燃料例如甲醇、乙醇、丙醇等。
燃料处理装置用的原料包括碳氢化合物燃料、氧和水。氧可以是空气中的氧、富含氧的空气或者完全纯的氧。水可以作为液体和蒸汽注入。原料组份的组成百分数由下面要说明的操作条件确定。本发明的燃料处理装置的流出气流包括氢气和二氧化碳，还包括一定量的水、没有转换的碳氢化合物、一氧化碳、杂质(即硫化氢和氨气)以及惰性成份(即氮气和氩气，在空气是原料气流的组份时特别容易产生)。
图1是总的工艺流程图，示出包含在本发明例示性实施例中的操作步骤。技术人员应当看到，在反应物流过本文所述的反应缸时需要某种程度的过程顺序。
操作步骤A是自热重整工艺，在这种工艺中联合两种反应即部分氧化反应(下面的反应式I)和选择性蒸汽重整反应(下面的反应是II)，将原料气流F转换成包含氢气和一氧化碳的合成气体。反应式I和II是例示性的反应式，其中甲烷是碳氢化合物：
                            (I)
                              (II)
部分氧化反应反应很快，可以完全转换加入的氧气，产生热量。这种蒸汽重整反应反应较慢，消耗热量，在输入气流中高浓度的氧气有助于部分氧化反应，而较高浓度的水蒸汽有助于蒸汽重整。因此，氧与碳氢化合物的比例以及水与碳氢化合物的比例是特征参数。这些比值影响操作温度和氢气的产率。
自热重整步骤的操作温度在约550℃至约900℃的范围内，温度取决于输入状态和催化剂。本发明采用部分氧化催化剂的催化剂床，这种催化剂床可以加入或者不加入蒸汽重整催化剂。催化剂可以为任何形状，包括片状、球状、压出型材、大块料等。部分氧化催化剂应当是技术人员周知的催化剂，通常包括贵金属，例如铂、钯、铑和/或者钌，这些贵金属镀在大块材料、挤压型材、片或者其它载带体上的氧化铝耐洗涂层上。可以应用非贵金属例如镍或者钴。在文献中已经说明其它的耐洗涂层例如氧化钛、氧化锆、氧化硅和氧化镁涂层。在文献中还说明用很多其它的材料例如镧、铈和钾作“促进剂”，这种促进剂可以提高部分氧化催化剂的催化性。
蒸汽重整催化剂是技术人员周知的催化剂，包括具有一定量钴的镍，或者贵金属例如铂、钯、铑、钌和/或铱。催化剂可以载带在例如氧化镁、氧化铝、氧化硅、氧化锆或者铝酸镁上，可以只支承一种催化剂或者多种催化剂。或者，蒸汽重整催化剂最好包括单独或者联合载带于氧化镁、氧化铝、氧化硅、氧化锆或者铝酸镁上的镍，并用碱金属例如钾作促进剂。
操作步骤B是冷却步骤。用于将操作步骤A的合成气流冷却到约200℃到约600℃的温度，较好到约300℃至约500℃之间，最好在约375℃至约425℃之间，以便优化流入下一操作步骤的合成气体温度。可以根据设计参数和需要回收/重新利用气流中的热量，用散热器、热管或者热交换器进行这种冷却。操作步骤B的一个例示性实施例是应用热交换器，这种热交换器利用输入气流F作流过热交换器的冷却剂。该热交换器可以具有技术人员已知的任何适当结构，包括圆筒体和管子、热交换板、盘管等，可以用另外一种方式或者加上这种方式执行操作步骤B，方法是注入另外的原料成份例如燃料、空气或者水。水是最好的冷却剂，因为水在蒸发成蒸汽时可以吸收大量热量，外加成份的量取决于所需要的冷却程度，技术人员很容易确定。
操作步骤C是提纯步骤。碳氢化合物气流中主要杂质之一通常是硫，该硫由自热重整步骤A转换成硫化氢。在操作步骤C中所用的处理芯部件最好包括氧化锌和/或能够吸收和转换硫化氢的其它材料，可以包括载带体(例如大块物料、压出型件、片材等)。按照以下的反应式III转换硫化氢，实现脱硫：
                            (III)
还可除去其它的杂质例如氯化物。较好在约300℃至约500℃，最好在375℃至约425℃之间进行这种反应。氧化锌在约25℃至约700℃之间的大范围温度范围内是硫化氢的有效吸附剂，因此为适当选择操作温度而优化反应步骤的顺序，提供了很大的弹性。
然后将流出的气流输送到混合操作步骤D，在此操作步骤中，可选择性将水加到气流中。加入的水在蒸发时降低了反应物气流的温度，并为操作步骤E(下面说明)的水煤气转换反应输送了更多的水。使水蒸汽和其它的气流流出成份流过惰性材料例如陶瓷小球或者其它能够有效混合和/或有助于水蒸发的处理芯部件，可以使水蒸汽和其它的流出气流组份相混合。或者，可以将额外的水随同原料一起引入，然后再配置混合操作步骤，以便在下面说明的一氧化碳氧化步骤G中更好地混合氧化剂气体。
操作步骤E是水煤气转换反应，该反应使一氧化碳按照以下的反应式转换成二氧化碳：
                                (IV)
这是一个重要的操作步骤，因为一氧化碳不仅对于人有很大的毒性，而且对于燃料电池也是有毒的。一氧化碳的含量最好降低到燃料电池能允许的水平，通常低于50ppm。水煤气转换反应根据使用的催化剂一般在约150℃至600℃之间的温度范围发生。在这种条件下，在此操作步骤中，气流中的绝大多数一氧化碳被转换成二氧化碳。
低温转换催化剂的工作温度在约150℃至约300℃的范围内，该催化剂包括例如氧化铜，或者载带于其它过渡金属氧化物例如氧化锆的铜、载带于过渡金属氧化物或者难熔载带体例如氧化硅、氧化铝、氧化锆等的锌、或者载带于适当载带体例如氧化硅、氧化铝、氧化锆上的贵金属例如铂、铼、钯、铑或者金。
高温转换催化剂最好工作在300℃至约600℃之间的范围内，该催化剂包括过渡金属氧化物例如三氧化二铁或者三氧化铬，可以选择性包括促进剂，例如铜或者铁的硅化物。作为高温转换催化剂还包括载带的贵金属例如载带的铂、钯和/或其它的铂族元素。
用来执行这一步骤的处理芯部件包括例如上述高温或者低温转换催化剂的填充床，或者高温和低温转换催化剂的混合物填充床。水煤气转换反应工艺应当操作在适合于水煤气转换反应的温度，根据使用的催化剂类型最好在约150℃至约400℃之间的温度。冷却部件例如冷却盘管可以选择性配置在转换反应器的处理芯部件内，以便降低催化剂填充床中的反应温度。较低的温度有利于一氧化碳转换成二氧化碳。另外，可以在高温和低温转换反应之间进行提纯加工步骤C，方法是对高温和低温转换形成单独的步骤，而脱硫步骤位于高温和低温转换步骤之间。
操作步骤F是在一个实施例中由热交换器进行的冷却步骤。该热交换器可以为任何合适的结构，包括圆筒体和管、热交换板、盘管等。或者可以利用热管或者其它形式的散热器。热交换器的主要作用是降低气流的温度，形成温度最好在约90℃至约150℃的流出物。
在操作步骤F中加入氧气。下面说明的操作步骤G的反应需要氧气。该氧气可以为空气、富氧空气，或者完全纯氧。该热交换器可以设计成使空气与富氢气体混合。或者可以用操作步骤D的实施例来进行混合。
操作步骤G是氧化步骤，在该步骤中几乎所有流出流体中的剩余一氧化碳均被转换成二氧化碳。该工艺可以在存在氧化一氧化碳的催化剂条件下进行，该催化剂可以为任何形式例如片状、球状或者大块状等。一氧化碳的氧化催化剂是众所周知，通常包括贵金属(例如铂、钯)和/或过渡金属(例如铁、铬、锰)，和/或贵金属或过渡金属的化合物特别是氧化物。优选的氧化催化剂是载带于氧化铝耐洗涂层上的铂。该耐洗涂层可以涂在大块料即压出型材、片材或者其它载带体上。也可以加入其它材料例如铈或者镧来改进催化性。在文献中已经说明很多其它的催化剂配方，一些专业人士声称用铑或者氧化铝催化剂可以得到极好的催化性。在文献中已经说明钌、钯、金和其它材料，认为对于这种应用是有效的。
在操作步骤G中发生下面两个反应，即要求的一氧化碳氧化反应(反应式v)和不需要的氢的氧化反应(反应式VI)：
                             (V)
                             (VI)
低温有利于一氧化碳的优先氧化。因为两种反应都产生热量，所以最好选择性包括冷却部件，例如配置在工艺中的冷却盘管。工艺的操作温度最好保持在约90℃至约150℃之间，操作步骤G最好将一氧化碳浓度降低到小于50ppm，这一浓度是用在燃料电池上的适合浓度，但是技术人员应当看到，本发明适合于产生具有较高和较低一氧化碳浓度的富氢气体。
流出处理装置的流出物是富氢气体，该富氢气体包括二氧化碳和其它的成份例如水、惰性成份例如氮、氩气、残留的碳氢化合物等，可以用产品气体作燃料电池的原料，或者用在需要应用富氢原料气流的其它方面。该产品气流可以选择性进行进一步的处理，例如除去二氧化碳、水或者其它组份的处理。
图2是本发明例示实施例的燃料处理装置20的横截面图。技术人员应当看到和理解到，可以将燃料，或者燃料/氧气混合物，或者燃料/氧气/水的混合物F引入到热交换器200的入口。预热的燃料F，离开热交换器200，进入第一反应区域202。在本例示实施例中的第一反应区域202装入自热重整反应催化剂。或者，该区域可以填充蒸汽重整催化剂。这种催化剂可以是片状、小球形或者压出型材，或者载带于大块件上、网状泡沫上，或者任何其它催化剂载带材料上。在一些情况下，需要分布板(未示出)，以使燃料均匀分布在整个第一反应区域上。还可以选择性应用电加热的预热器(未示出)来起动燃料处理装置。在燃料已经在第一反应区域中反应，形成富氢气体以后，由气体压力形成的自然流动可使富氢气体流入第二反应区域204。在此例示实施例中，第二反应区域填充脱硫催化剂，该催化剂最好为氧化锌。富氢气体流过脱硫催化剂例如氧化锌将显著减小富氢气流中含硫化合物的浓度。随后，脱硫的富氢气体进入第三反应区域206。此例示实施例的第三反应区域装有上述的水煤气转换反应催化剂或者这种催化剂的混合物。富氢气体流过该催化剂可以进一步富集氢含量并减小一氧化碳浓度。在一些情况下，可以将空气或者其它合适的氧气源喷到第四反应区，使得可以优化优先氧化反应。采用众所周知的装置例如插入到部分反应催化剂床中的简单气体喷射管(未示出)可以达到这种注入。在一个优选实施例中，在优先氧化反应区域设计的装置中主要包括多孔管，该多孔管设计成可以均匀分布注入的氧气。在此图示出的实施例中，该富氢气体流过陶瓷小球208形成的区域，该区域可以使富氢气体在进入第四反应区域210之前与空气进行充分混合。然后富氢气体才流过包含优先氧化催化剂的第四反应区域210。如上所述，这种催化剂最好将一氧化碳浓度降低到小于50ppm。最后的产品是富氢气体H。还应当注意到，在一个优选例示性实施例中，可以在反应区域的过渡区域212中采用惰性的多孔柔性材料例如玻璃纤维、陶瓷纤维、矿石纤维或者其它类似的惰性材料。这种材料有助于在反应器中充填各种催化剂，有助于防止在运输期间催化剂在无意中混合，并在各个不同反应区域之间形成一个缓冲区域。在第二、第三和第四反应区域中用冷却盘管218、220、222控制反应温度，该盘管使冷却剂例如水、空气、碳氢化合物原料或者任何其它冷却剂流过催化床。在此例示性实施例中，各个冷却盘管的入口和出口端固定在集管224上，该集管装在反应缸226的顶盖上，该顶盖密封各个反应区域。技术人员应当看出，许多因素影响热量传输过程，这些因素包括燃料的流速、装在任何反应区域中的盘管的数目、用来制造盘管的管子直径、在盘管上存在与不存在叶片等等因素。然而，这种热量传输方式可以通过常规计算和试验进行优化。在此实施例中，还将空气A通过集管224中的固定喷管注入到陶瓷小球区域。富氢气体H也从集管224流出。
图2还示出加上另一热交换器214和优先氧化催化剂床216的选择性实施例。热交换器214的用途主要是冷却富氢气体H。冷却的程度可以达到或者不能达到在气体中形成冷凝水，以便在床216中进一步氧化，这样便能确保在富氢气体H′中的一氧化碳浓度低于50ppm。该富氢气体H或者H′最好用在燃料电池中，或者可以储存起来，或者用在技术人员可以明显看出的其它工艺中。本发明的另外优选实施例包括阳极尾气氧化器，该氧化器氧化燃料电池(未示出)中的阳极尾气T，这种外加的氧化器是在热交换器200中的预热碳氢化合物燃料F的有效热源。
在阅读图2的上述说明以后，技术人员应当明白和看出，各个反应区域完成单独的操作功能。反应区域202是对应于图1操作步骤A的自热重整反应区域。为开始加热，可以在反应器的底部入口处安装电热器(未示出)。反应区域204是对应于图1操作步骤C的提纯反应区域。反应区域206是对应于图1操作步骤E的水煤气转换反应区域。对应于图1操作步骤F的冷却步骤由冷却盘管220执行。反应区域210是对应图1操作步骤G的氧化步骤，空气源(未示出)构成处理气体的氧气源，以便在氧化区域210的氧化反应(反应式v)。反应区域210还包括配置在催化剂床内的或者围绕该催化剂床的冷却盘管222，从而可以保持要求的氧化反应温度。技术人员应当看出，在此实施例中说明的处理装置的结构可以根据许多因素改变，这些因素包括(但不限于)原料的质量和要求的产品质量。
图3是本发明另一例示实施例燃料处理装置30的横截面图。普通技术人员可以看到和看出，可以将燃料，或者燃料/氧气混合物，或者燃料/氧气/水的混合物F引入到容器300的入口，该容器包括阳极尾气氧化器的催化剂床，该氧化器氧化燃料电池(未示出)来的阳极尾气T。该容器还包括有效预热碳氢化合物燃料F的热交换器。已预热的燃料F′离开容器300，进入第一反应区域302。在此例示实施例中的第一反应区域302装入自热重整反应催化剂。这种催化剂可以为片状、球形或者压出型件，或者可以载带于大块载带体、网状泡沫载带体，或者任何其它催化剂载带体上。在一些情况下，需要分布板(未示出)将燃料均匀分布在整个第一反应区域中。另外，为了起动燃料处理装置，还可以选择性应用电加热的预热器(未示出)。在燃料于第一反应区域中反应，形成富氢气体以后，气体靠压力的自然流动，使得富氢气体流入第二反应区域304。在此例示性实施例中，第二反应区域包含脱硫催化剂，该脱硫催化剂最好是氧化锌。富氢气体流过脱硫催化剂例如氧化锌可以显著减小在富氢气流中含硫化合物的浓度。脱硫的富氢气体然后进入第三反应区域306。此例示性实施例的第三反应区域充填上述水煤气转换反应催化剂或者这些催化剂的混合物。富氢气体流过该催化剂可以进一步富集氢浓度，并降低一氧化碳浓度。在一些情况下，现在可以将空气或者其它适合的氧气源注入到第四反应区域，使得可以优化优先氧化反应。采用众所周知的装置例如插入部分氧化催化剂床的简单气体喷射管(未示出)可以进行这种氧气源注入。在一种优选实施例中，在优先氧化反应区域涉及的装置中主要包括多孔管，该多孔管设计成可以均匀分布注入的氧气。在此图所示的实施例中，富氢气体流过陶瓷小球区域308，此区域可以使富氢气体和空气在进入第四区域310之前进行充分混合。该富氢气体然后流入包含优先氧化催化剂的第四反应区域310。这种催化剂如上所述将使一氧化碳浓度减小到低于50ppm。或者可以采用附加的陶瓷小球区域和包含优先氧化催化剂的第五反应区域(未示出)，以确保一氧化碳浓度降低到最好小于50ppm。最后的产物是富氢气体H。还应当注意到，在一个优选的例示性实施例中，可以在反应区域的过渡区域312应用惰性的多孔的柔性材料例如玻璃纤维、陶瓷纤维、矿石纤维或者其它的类似惰性材料。这种材料有助于反应器充填各种催化剂，有助于防止在运输期间催化剂的无意混合，并在各个不同的反应区域之间形成一个缓冲区域。采用冷却盘管318、320、322控制第二、第三和第四反应区域中的反应温度，该盘管使冷却剂例如水、空气、碳氢化合物原料或者任何冷却剂流过催化剂床。在此例示性实施例中，各个冷却盘管的入口和出口固定在集管324上，该集管装在反应缸326的顶盖上，该顶盖密封各个反应区域。技术人员应当看出，许多因素影响热传输过程，这些因素包括燃料的流速、装在任何特定反应区域的盘管数目、制造盘管管子的直径、在盘管上存在或者不存在叶片等等。然而，这种热传输方式可以通过常规计算和试验进行优化。在此实施例中，空气A通过集管324中的固定喷射管注入到陶瓷小球区域。富氢气体H也通过集管324送出。
在阅读图3的上述说明后，技术人员应当理解和预见到，各个反应区域执行单独的操作功能。反应区域302是对应于图1操作步骤A的自热重整反应区域。为开始加热，可以在反应器的底部入口处安装电热器(未示出)。反应区域304是对应于图1步骤C的提纯反应区域。反应区域306是对应于图1操作步骤E的水煤气转换反应区域。对应于图1操作步骤F的冷却步骤由冷却盘管320执行。反应区域310是对应于图1操作步骤G的氧化步骤。空气源(未示出)提供氧气源，以便处理气体，便于氧化区域310的氧化反应(反应式v)。反应区域310还包括配置在催化剂床内或者围绕该催化剂床的冷却盘管322，使得可以保持要求的氧化反应温度。技术人员应当看出，在此实施例的处理装置结构取决于许多因素而改变，这些因素包括(但不限于)原料质量和要求的产品质量。
图4示出本发明再一例示性实施例燃料处理装置40的横截面图。技术人员应当看到和预见到，可以将燃料，或者燃料/氧气混合物，或者燃料/氧气/水的混合物F引入到热交换器400的入口。已预热的燃料F′离开热交换器400，流到第一反应区域402。此例示性实施例的第一反应区域402充填自热重整催化剂或者蒸汽重整催化剂。这种催化剂可以为片状、球状或者压出的型件，或者载带于大块载带材料上、网状泡沫载带材料上，或者任何其它的催化剂载带材料上。在一些情况下，需要用分布板(未示出)来使燃料均匀分布在整个第一区域中。为了起动燃料处理装置，还可以选择性应用电加热预热器(未示出)。在第一区域中燃料已经反应，形成富氢气体以后，该气体可以靠压力自然流动，使得富氢气体流入第二反应区域404。在此例示性的实施例中，第二反应区域包括脱硫催化剂，该脱硫催化剂最好是氧化锌。富氢气体流过脱硫催化剂例如氧化锌可以显著减低富氢气流中含硫化合物的浓度。脱硫的富氢气体然后进入第三反应区域406。此例示性实施例的第三反应区域包括上述水煤气转换反应催化剂或者这些催化剂的混合物。富氢气体流过这种催化剂可以进一步富集氢浓度，并降低一氧化碳浓度。在有些情况下，将空气或者其它的合适的氧气源注入到第四反应区域，以便优化优先氧化反应。采用众所周知的装置例如插入到部分氧化催化剂床中的简单气体注入管(未示出)便可以达到这种注入。在一个优选实施例中，在优先氧化反应区域设计的装置中主要包括多孔管，该多孔管设计成可以均匀分布注入的氧气。在此图示出的实施例中，富氢气体流过陶瓷小球区域408，该陶瓷小球可以使富氢气体和空气在进入第四反应区域410之前进行充分混合。富氢气体然后流入包含优先氧化催化剂的第四反应区域410。这种催化剂如上所述将使一氧化碳浓度降低到最好小于50ppm。最后的产物是富氢气体H。应当注意到，在一个优选的例示性实施例中，可以在反应区域的过渡区域412中采用惰性的多孔的柔性材料例如玻璃纤维、陶瓷纤维、矿石纤维或者其它类似的惰性材料。这种材料有助于在反应器中填充各种催化剂，有助于防止在运输期间催化剂的无意混合，并在各个不同的反应区域之间形成一层缓冲区。可以通过直接将水喷入到催化剂床来控制第二、第三、第四反应区域中的反应温度。在此例示性实施例中，各个喷射管的进入喷管固定在集管424上，该集管装在反应缸426的顶盖上，该顶盖密封各个反应区域。技术人员应当看出，各种因素影响反应温度的控制，这些因素包括喷管的尺寸、燃料的流速和在各个催化剂床中的喷管的数量和位置。然而，这种热传输方式可以通过常规计算和试验进行优化。在此实施例中，还通过固定在集管424上的喷管将空气A喷入陶瓷小球区域。富氢气体H也通过集管424送出。
图4还示出加上另一个热交换器414和优先氧化催化剂床416的选择性实施例。热交换器414的用途主要是冷却富氢气体H，由此使水W从气体中冷凝出来，以便在床416中进行进一步氧化，这样便可以确保富氢气体H′中的一氧化碳浓度低于50ppm。该富氢气体H或者H′最好用在燃料电池中，或者储存起来，或者用在技术人员应当明显看出的其它工艺上。本发明的另一优选实施例是阳极尾气氧化器，该氧化器氧化燃料电池(未示出)中的阳极尾气T。这种附加装置是在热交换器400中预热碳氢化合物F的有效热源。
在阅读图4的上述说明后，技术人员应当理解和预见到，各个反应区域执行单独的操作功能。反应区域402是对应于图1操作步骤A的自热重整反应区域。为开始加热，可以在反应器的底部入口处安装电热器(未示出)。反应区域404是对应于图1操作步骤C的提纯反应区域。反应区域406是对应于图1操作步骤E的水煤气转换反应区域。对应于图1操作步骤F的冷却步骤通过将水直接喷入到反应区域406而实现。反应区域410是对应于图1操作步骤G的氧化步骤。空气源(未示出)向处理气体提供氧气源，以便进行反应区域410的氧化反应(反应式v)。反应区域410还包括直接喷入水，以保持要求的氧化反应温度。技术人员应当看出，此实施例中的处理装置结构取决于若干因素而变化，这些因素包括(但不限于)原料质量和要求的产物质量。
通过上述的说明，技术人员应当理解和看出，本发明包括依赖设计标准的许多可能例示性实施例。一个这种例示性实施例包括用于将碳氢化合物原料转换成富氢气体的紧凑燃料处理装置，在此实施例中，燃料处理装置组件包括具有输入端和集管端的反应缸、可取下的集管以及许多位于反应缸内的预定反应区域，其中各个反应区域的特征在于在该反应区域内发生的化学反应。该燃料处理装置还包括至少一个冷却盘管，该盘管具有入口端和连接于集管端板的出口端，其中该至少一个冷却盘管中的各个管配置在内部，使其可以除去特定反应区域中的热量，或者还包括喷入水，以控制特定反应区域中的温度。在这种例示性实施例中，许多催化剂包括自热重整催化剂或者蒸汽重整催化剂、脱硫催化剂、水煤气转换催化剂、优先氧化催化剂以及这些催化剂和类似催化剂的混合物或者说联合物。在例示性燃料处理器中用的碳氢化合物原料最好使其在进入反应缸之前通过预热器进行预热，或者通过装在自热重整反应区域上游工作位置的燃料预热器进行预热。可以应用各种碳氢化合物燃料。然而在一个例示性实施例中，该碳氢化合物选自天然气、汽油、柴油、粗石油、甲烷、液化石油、甲醇、乙醇或者其它类似的适当碳氢化合物以及这些化合物的混合物。在一个优选实施例中，该反应缸最好垂直取向，汽缸的集管端位于顶部，而反应物的气流一般从入口端向上流到集管端。现在的例示性实施例包括充填自热重整催化剂的第一反应区域、充填脱硫催化剂的第二区域、充填水煤气转换催化剂的第三区域以及充填优先氧化催化剂的第四区域。最好是，第一反应区域位于反应缸的输入端，第二反应区域邻接第一反应区域，第三反应区域邻接第二反应区域，而第四反应区域配置在反应缸的集管端上。还可以在第三反应区域和第四反应区域之间配置陶瓷小球区域，以使富氢气体和空气均匀混合，该空气通过集管中的固定喷管喷入到陶瓷小球区域。利用众所周知的装置例如简单的喷气管或者多孔管可以实现这种空气的喷入。技术人员应当看到，许多反应区域中的各个反应区域可以包括一种和多种催化剂。在一个这种例示性实施例中，该催化剂选自自热重整催化剂、脱硫催化剂、水煤气转换催化剂、优先氧化催化剂以及这些催化剂和类似催化剂的混合物和联合物。包含一种以上催化剂的任何特定反应区域可以用透气板与相邻反应区域分开，该透气板也支承相邻反应区域。在此例示性实施例中，该透气板至少部分由镍铬铁合金、碳钢、不锈钢、hatelloy，或者其它的耐高温高压的材料以及复合材料构成。在本发明的优选方面中，该紧凑的燃料处理装置还包括第二反应缸，该第二反应缸具有用于氧化燃料电池中阳极尾气而产生废气的阳极尾气氧化催化剂床。该第二反应缸具有热交换器，这种热交换器可以在碳氢化合物燃料注入到第一反应缸之前加热该碳氢化合物燃料，这种预热交换器配置在阳极尾气氧化催化剂床中。应当预见到，本实施例还包括第五反应区，该第五反应区包括另外的优先氧化剂床。在这种实施例中，可以在第四反应区域和第五反应区域之间配置陶瓷小球的第二区域，包括如上所述的空气喷射喷管，以便确保充分的混合。
另一个这样的例示性实施例包括用于将碳氢化合物燃料转换成富氢气体的紧凑燃料处理装置，在这种实施例中，燃料处理装置组件包括具有输入端和集管端的反应缸、可取下的集管以及许多在反应缸内的预定反应区域，其中各个反应区域的特征在于在该反应区域内发生的化学反应。通过直接喷水来控制各个反应区域中的温度，而不用冷却盘管或者其它的热交换器。在一个例示性实施例中，该反应缸最好基本上垂直取向，反应缸的集管端位于顶部，而反应物的气流一般从进料端向上流到集管端。此例示性实施例包括装有自热重整催化剂的第一区域、装有脱硫催化剂的第二区域、装有水煤气转换催化剂的第三区域以及装有优先氧化催化剂的第四区域。最好是，第一反应区域配置在反应缸的进料端，第二反应区域邻接第一反应区域，第三反应区域邻接第二反应区域，而第四反应区域位于反应缸的集管端上。还可以在第三反应区域和第四反应区域之间配置陶瓷小球区域，以便使富氢气体和空气充分混合，该空气通过在集管中的固定喷管注入到陶瓷小球区域。可以采用众所周知的装置例如简单的气体喷射管或者多孔管实现这种空气喷入。技术人员应当看到，许多反应区域中的各个反应区域可以包括一种和多种催化剂。在一种这样的例示性实施例中，该催化剂选自自热重整催化剂或者蒸汽重整催化剂、脱硫催化剂、水煤气转换催化剂、优先氧化催化剂以及这些催化剂和类似催化剂的混合物和联合物。包含一个以上催化剂的任何特定反应区域可以用通气板与相邻区域分开，该通气板也可以支承相邻的反应区域。在一个例示性实施例中，该空气板选自多孔金属板、金属栅板、金属网板、烧结金属板、多孔陶瓷板，或者这种材料和类似材料的混合材料板。在这种例示性的实施例中，该通气板最好至少部分由镍铬钛合金、碳钢、不锈钢、hastelloy，或者其它耐高温高压的材料以及复合材料构成。
尽管已利用优选或者例示性的实施例说明本发明的装置、组成和方法，但是技术人员可以明显看出，本文所述的工艺可以改变而不超出本发明的原理和范围。技术人员可以明显看出的所有这些替代装置和变型可认为是在以下权利要求书陈述的本发明的范围和原理内。

Claims (25)

1.一种紧凑燃料处理装置，用于将输入的碳氢化合物燃料转换成富氢气体，该处理装置包括：
反应缸，具有输入端和集管端，其中反应缸具有可取下的集管；
在反应缸中的许多预定反应区域，其中，化学反应发生在各个反应区域；
至少一个冷却盘管，具有连接于集管端的入口端和出口端，其中每一所述至少一个冷却盘管配置在内部，从而可以移除特定反应区域中的热量。
2.如权利要求1所述的紧凑燃料处理装置，其特征在于，所述反应缸垂直取向，反应缸的集管端位于顶部。
3.如权利要求1所述的紧凑燃料处理装置，其特征在于，所述许多预定反应区域包括四个反应区域，其中，第一反应区域包括自热重整催化剂或者蒸汽重整催化剂，第二反应区域包含脱硫催化剂，第三反应区域包含水煤气转换催化剂，而第四反应区域包含优先氧化催化剂。
4.如权利要求3所述的紧凑燃料处理装置，其特征在于，该第一反应区域邻接反应缸的输入端，该第二反应区域邻接第一反应区域，该第三反应区域邻接第二反应区域，而第四反应区域配置在反应缸的集管端上。
5.如权利要求4所述的紧凑燃料处理装置，其特征在于，在所述第三反应区域和第四反应区域之间配置一层陶瓷小球。
6.如权利要求5所述的紧凑燃料处理装置，其特征在于，还包括将空气喷入到该陶瓷小球区域的空气喷射装置，该空气喷射装置连接集管。
7.如权利要求4所述的紧凑燃料处理装置，其特征在于，包含一种以上催化剂的反应区域通过透气板与相邻反应区域分开。
8.如权利要求7所述的紧凑燃料处理装置，其特征在于，该透气板是多孔金属板、金属栅板、金属网板、烧结金属板，或者多孔陶瓷板。
9.如权利要求8所述的紧凑燃料处理装置，其特征在于，该透气板的材料选自一组材料，该组材料包括镍铬铁合金、碳钢、不锈钢、哈斯特镍合金和耐高温高压的其它材料以及复合材料。
10.如权利要求1所述的紧凑燃料处理装置，其特征在于，还包括第二反应缸，该第二反应缸连接在所述反应缸输入端，包括阳极尾气氧化催化剂床，用于氧化燃料电池中的阳极尾气，产生废气。
11.如权利要求10所述的紧凑燃料处理装置，其特征在于，该第二反应缸还包括预热交换器，用于在碳氢化合物燃料进入第一反应缸之前加热该碳氢化合物燃料。
12.如权利要求11所述的紧凑燃料处理装置，其特征在于，该预热热交换器配置在阳极尾气氧化催化剂床中。
13.如权利要求3所述的紧凑燃料处理装置，其特征在于，所述许多预定反应区域包括一个第五反应区域，该区域装有优先氧化催化剂。
14.如权利要求13所述的紧凑燃料处理装置，其特征在于，所述第一反应区域靠近反应缸的输入端配置，第二反应区域邻接第一反应区域，第三反应区域邻接第二反应区域，第四反应区域邻接第三反应区域，而第五反应区域配置在反应缸的集管端上。
15.如权利要求14所述的紧凑燃料处理装置，其特征在于，还包括在第三反应区域和第四反应区域之间配置的第一陶瓷小球层以及在第四反应区域和第五反应区域之间配置的第二陶瓷小球层。
16.如权利要求15所述的紧凑燃料处理装置，其特征在于，还包括将空气喷入各个陶瓷小球层的空气喷射装置，该空气喷射装置连接于集管。
17.一种紧凑燃料处理装置，用于将输入的碳氢化合物燃料转换成富氢气体，该处理装置包括：
反应缸，具有输入端和集管端板，其中该反应缸具有可取下的集管；
在反应缸内的许多预定反应区域，各个反应区域的特征在于在反应区域内发生化学反应；
至少一个喷射装置，用于将水喷入到特定的反应区域，其中每一喷射装置连接于集管。
18.如权利要求17所述的紧凑燃料处理装置，其特征在于，该反应缸垂直取向，该反应缸的集管端位于顶部。
19.如权利要求17所述的紧凑燃料处理装置，其特征在于，所述许多预定反应区域包括四个反应区域，其中，第一反应区域包括自热重整催化剂或者蒸汽重整催化剂，第二反应区域包括脱硫催化剂，第三反应区域包括水煤气转换催化剂，而第四反应区域包括优先氧化催化剂。
20.如权利要求19所述的紧凑燃料处理装置，其特征在于，所述第一反应区域配置在反应缸的输入端，第二反应区域邻接第一反应区域，第三反应区域邻接第二反应区域，而第四反应区域配置在反应缸的集管端上。
21.如权利要求20所述的紧凑燃料处理装置，其特征在于，在第三反应区域和第四反应区域之间配置一层陶瓷小球。
22.如权利要求21所述的紧凑燃料处理装置，其特征在于，还包括用于将空气喷入该陶瓷小球层的空气喷射装置，该空气喷射装置连接于集管。
23.如权利要求19所述的紧凑燃料处理装置，其特征在于，所述反应区域通过透气板与相邻反应区域分开。
24.如权利要求23所述的紧凑燃料处理装置，其特征在于，该透气板是多孔金属板、金属栅板、金属网板、烧结金属板或者多孔陶瓷板。
25.如权利要求24所述的紧凑燃料处理装置，其特征在于，该透气板由从一组材料中选出的材料构成，该组材料包括镍铬铁合金、碳钢、不锈钢、哈斯特镍合金和耐高温高压的其它材料以及复合材料。
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Families Citing this family (65)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7160340B2 (en) * 2001-04-26 2007-01-09 Texaco Inc. Single chamber compact fuel processor
JP3924150B2 (ja) * 2001-10-26 2007-06-06 三菱重工業株式会社 ガス燃焼処理方法およびその装置
US9113577B2 (en) * 2001-11-27 2015-08-18 Thermotek, Inc. Method and system for automotive battery cooling
US7108933B2 (en) * 2002-02-28 2006-09-19 Intel Corporation Thermally efficient hydrogen storage system
US20040175310A1 (en) * 2003-03-06 2004-09-09 Feaviour Mark Robert Selective methanation reactor for reducing carbon monoxide in a reformate stream
US6759156B1 (en) * 2003-04-04 2004-07-06 Texaco Inc. Operating states for fuel processor subsystems
US7235217B2 (en) * 2003-04-04 2007-06-26 Texaco Inc. Method and apparatus for rapid heating of fuel reforming reactants
US20040197622A1 (en) * 2003-04-04 2004-10-07 Texaco Inc. Method and apparatus for separating liquid from a gas stream
US20040197619A1 (en) 2003-04-04 2004-10-07 Deshpande Vijay A. Coolant system for fuel processor
US7101175B2 (en) * 2003-04-04 2006-09-05 Texaco Inc. Anode tailgas oxidizer
US7829227B2 (en) * 2003-04-04 2010-11-09 Texaco Inc. Integrated fuel processor apparatus and enclosure and methods of using same
US6979503B2 (en) * 2003-04-04 2005-12-27 Texaco Inc. Method and apparatus for burst disk identification
US7160343B2 (en) * 2003-05-16 2007-01-09 General Motors Corporation Systems and methods for carbon monoxide clean-up
US7169376B2 (en) * 2004-06-10 2007-01-30 Chevron U.S.A. Inc. Method for making hydrogen using a gold containing water-gas shift catalyst
JP2005200258A (ja) * 2004-01-14 2005-07-28 Honda Motor Co Ltd 水素製造方法及び水素製造装置
DE102004007344A1 (de) * 2004-02-14 2005-09-01 Robert Bosch Gmbh Integrierter Reaktor zur thermischen Kopplung von Reaktionen und Verfahren zur Steuerung des Temperaturfeldes in einem solchen Reaktor
US20050229490A1 (en) * 2004-04-19 2005-10-20 Texaco Inc. Reactor and apparatus for hydrogen generation
US20050268553A1 (en) * 2004-06-04 2005-12-08 Ke Liu Hybrid water gas shift system
KR100542217B1 (ko) 2004-06-07 2006-01-12 삼성에스디아이 주식회사 연료 전지 시스템 및 이에 사용되는 개질기
KR101126201B1 (ko) 2004-06-23 2012-03-28 삼성에스디아이 주식회사 연료 전지 시스템 및 이에 사용되는 개질기
KR100551053B1 (ko) 2004-06-29 2006-02-09 삼성에스디아이 주식회사 연료 전지 시스템의 개질기 및 이를 채용한 연료 전지시스템
DK1645540T3 (en) 2004-10-06 2017-10-16 Kt - Kinetics Tech S P A APPARATUS AND PROCEDURE FOR PREPARING HYDROGEN AND SYN-TESEGAS FROM LIQUID HYDROCARBON.
US20060183009A1 (en) * 2005-02-11 2006-08-17 Berlowitz Paul J Fuel cell fuel processor with hydrogen buffering
DE102005007180B4 (de) * 2005-02-14 2011-11-17 ZAE Bayern Bayerisches Zentrum für angewandte Energieforschung e.V. Ein begrenzt wärmebelastbares System mit einem Brennstofffzellenstapel und Verfahren zum Betreiben eines begrenzt wärmebelastbaren Systems mit einem Brennstoffzellenstapel
DE102005048385A1 (de) * 2005-10-10 2007-04-19 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Verdampfung und Reformierung flüssiger Brennstoffe
US7758846B2 (en) * 2005-12-16 2010-07-20 Battelle Memorial Institute Methods of producing hydrogen via the water-gas shift reaction over a Pd-Zn catalyst
GB2450042B (en) * 2006-03-24 2012-02-01 Ceres Ip Co Ltd Fuel cell stack system assembly
US9605522B2 (en) * 2006-03-29 2017-03-28 Pioneer Energy, Inc. Apparatus and method for extracting petroleum from underground sites using reformed gases
US7506685B2 (en) * 2006-03-29 2009-03-24 Pioneer Energy, Inc. Apparatus and method for extracting petroleum from underground sites using reformed gases
US20070264190A1 (en) * 2006-05-09 2007-11-15 Qinglin Zhang Fixed-bed reactors and catalytic processes
DE102006032104A1 (de) * 2006-07-11 2008-01-24 Linde Ag Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff und Wasserstoff enthaltenden Gasgemischen
KR100859940B1 (ko) * 2006-11-02 2008-09-23 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 개질장치
US7832364B2 (en) * 2006-12-14 2010-11-16 Texaco Inc. Heat transfer unit for steam generation and gas preheating
US7578669B2 (en) * 2006-12-14 2009-08-25 Texaco Inc. Hybrid combustor for fuel processing applications
US20080257719A1 (en) * 2007-04-21 2008-10-23 Ted Suratt Apparatus And Method For Making Flammable Gas
US7918906B2 (en) * 2007-05-20 2011-04-05 Pioneer Energy Inc. Compact natural gas steam reformer with linear countercurrent heat exchanger
US8616294B2 (en) * 2007-05-20 2013-12-31 Pioneer Energy, Inc. Systems and methods for generating in-situ carbon dioxide driver gas for use in enhanced oil recovery
CN101314128B (zh) * 2007-05-31 2013-02-13 中国科学院大连化学物理研究所 一种自热重整制氢催化剂及其制备方法
AU2008278345B2 (en) * 2007-07-25 2012-05-03 Osaka Gas Co., Ltd. Combustable gas processing system and combustable gas processing method
US8852820B2 (en) 2007-08-15 2014-10-07 Bloom Energy Corporation Fuel cell stack module shell with integrated heat exchanger
US20090113796A1 (en) * 2007-11-07 2009-05-07 Battelle Memorial Institute Compact, space-saving arrangement of microchannel steam reforming reactors with improved performance
US8450536B2 (en) * 2008-07-17 2013-05-28 Pioneer Energy, Inc. Methods of higher alcohol synthesis
US8940660B2 (en) * 2008-12-04 2015-01-27 Uop Llc Simultaneous warm gas desulfurization and complete CO-shift for improved syngas cleanup
KR101001395B1 (ko) * 2009-03-03 2010-12-14 삼성에스디아이 주식회사 연료 개질기
TWI465393B (zh) * 2009-09-14 2014-12-21 Green Hydrotec Inc 氫氣產生器及其應用
US7937948B2 (en) * 2009-09-23 2011-05-10 Pioneer Energy, Inc. Systems and methods for generating electricity from carbonaceous material with substantially no carbon dioxide emissions
CA2795015A1 (en) 2010-03-31 2011-10-06 Council Of Scientific & Industrial Research Hydrogen/syngas generator
US8877399B2 (en) 2011-01-06 2014-11-04 Bloom Energy Corporation SOFC hot box components
US8852538B2 (en) * 2011-08-02 2014-10-07 Basf Se Reactor for carrying out an autothermal gas-phase dehydrogenation
US9012707B2 (en) * 2011-08-02 2015-04-21 Basf Se Continuous process for carrying out autothermal gas-phase dehydrogenations
KR101275826B1 (ko) 2011-11-17 2013-06-18 한국과학기술연구원 연료 처리 장치 및 방법
WO2015061274A1 (en) 2013-10-23 2015-04-30 Bloom Energy Corporation Pre-reformer for selective reformation of higher hydrocarbons
JP6549600B2 (ja) 2013-11-06 2019-07-24 ワット・フューエル・セル・コーポレイションＷａｔｔ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ Ｃｏｒｐ． 液体燃料ｃｐｏｘ改質器と燃料セルの統合システム、及び電気を生成する方法
MX352227B (es) 2013-11-06 2017-11-15 WATT Fuel Cell Corp Reformadores cpox de combustible liquido y metodo de reformacion cpox.
JP6285563B2 (ja) 2013-11-06 2018-02-28 ワット・フューエル・セル・コーポレイションＷａｔｔ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ Ｃｏｒｐ． 構造成分としてペロブスカイトを有する改質器
JP6253795B2 (ja) 2013-11-06 2017-12-27 ワット・フューエル・セル・コーポレイションＷａｔｔ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ Ｃｏｒｐ． ガス状燃料ｃｐｏｘ改質器及びｃｐｏｘ改質の方法
US10106406B2 (en) 2013-11-06 2018-10-23 Watt Fuel Cell Corp. Chemical reactor with manifold for management of a flow of gaseous reaction medium thereto
CA2929886C (en) 2013-11-06 2019-03-05 WATT Fuel Cell Corp Integrated gaseous fuel cpox reformer and fuel cell systems, and methods of producing electricity
WO2015123304A1 (en) 2014-02-12 2015-08-20 Bloom Energy Corporation Structure and method for fuel cell system where multiple fuel cells and power electronics feed loads in parallel allowing for integrated electrochemical impedance spectroscopy ("eis")
KR20160118795A (ko) * 2015-04-03 2016-10-12 에이치앤파워(주) 연료전지 시스템용 연료 개질기 및 이를 포함하는 연료전지 시스템
CA3023944A1 (en) * 2016-05-10 2017-11-16 Usha P. Reddy Hygienic tissue
US11398634B2 (en) 2018-03-27 2022-07-26 Bloom Energy Corporation Solid oxide fuel cell system and method of operating the same using peak shaving gas
US11013340B2 (en) 2018-05-23 2021-05-25 L&P Property Management Company Pocketed spring assembly having dimensionally stabilizing substrate
CN111111563B (zh) * 2018-10-30 2022-07-12 中国石油化工股份有限公司 芳烃氨氧化制芳腈的流化床反应装置及其反应方法
CN111326772B (zh) * 2018-12-14 2022-03-04 中国科学院大连化学物理研究所 一种基于广谱燃料的燃料电池系统及其运行方法

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3825501A (en) * 1969-11-26 1974-07-23 Texaco Inc Exothermic reaction process
CA1019775A (en) * 1972-09-08 1977-10-25 Gerald A. White Process for the production of substitute natural gas
US4356804A (en) * 1979-08-17 1982-11-02 Nippon Soken, Inc. Fuel evaporator
US4522894A (en) * 1982-09-30 1985-06-11 Engelhard Corporation Fuel cell electric power production
JPH0422827Y2 (zh) * 1987-09-25 1992-05-26
JPH07109773B2 (ja) * 1989-02-28 1995-11-22 石川島播磨重工業株式会社 燃料電池を用いた発電装置
US5209906A (en) * 1991-05-10 1993-05-11 Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of National Defence Modular isothermal reactor
US5316747A (en) * 1992-10-09 1994-05-31 Ballard Power Systems Inc. Method and apparatus for the selective oxidation of carbon monoxide in a hydrogen-containing gas mixture
US5534328A (en) * 1993-12-02 1996-07-09 E. I. Du Pont De Nemours And Company Integrated chemical processing apparatus and processes for the preparation thereof
US5869011A (en) * 1994-02-01 1999-02-09 Lee; Jing Ming Fixed-bed catalytic reactor
JPH0812303A (ja) * 1994-07-05 1996-01-16 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd プレートリフォーマ
US6245303B1 (en) * 1998-01-14 2001-06-12 Arthur D. Little, Inc. Reactor for producing hydrogen from hydrocarbon fuels
US6126908A (en) * 1996-08-26 2000-10-03 Arthur D. Little, Inc. Method and apparatus for converting hydrocarbon fuel into hydrogen gas and carbon dioxide
KR100209989B1 (ko) * 1996-12-23 1999-07-15 남창우 천연가스형 수소발생장치
JP3129670B2 (ja) * 1997-02-28 2001-01-31 三菱電機株式会社 燃料改質装置
JPH10265202A (ja) * 1997-03-25 1998-10-06 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 水素製造装置
US6238815B1 (en) * 1998-07-29 2001-05-29 General Motors Corporation Thermally integrated staged methanol reformer and method
EP1181241B1 (en) * 1999-05-03 2005-08-24 Nuvera Fuel Cells Autothermal reforming system with integrated shift beds, preferential oxidationreactor, auxiliary reactor, and system controls
US6641625B1 (en) * 1999-05-03 2003-11-04 Nuvera Fuel Cells, Inc. Integrated hydrocarbon reforming system and controls
NL1013478C2 (nl) * 1999-05-27 2000-11-28 Plug Power Inc Brandstofprocessor voor het produceren van waterstof en inrichting geschikt voor gebruik in een dergelijke processor voor het uit een eerste en tweede gasstroom genereren van een derde en vierde gasstroom.
US6797244B1 (en) * 1999-05-27 2004-09-28 Dtc Fuel Cells Llc Compact light weight autothermal reformer assembly
US20010045061A1 (en) * 2000-03-13 2001-11-29 Ida Tech, L.L.C. Fuel processor and systems and devices containing the same
US6670058B2 (en) * 2000-04-05 2003-12-30 University Of Central Florida Thermocatalytic process for CO2-free production of hydrogen and carbon from hydrocarbons
US6835354B2 (en) * 2000-04-05 2004-12-28 Hyradix, Inc. Integrated reactor
US20020018738A1 (en) * 2000-04-05 2002-02-14 Richard Woods Pulsed flow preferential oxidation reactor
US6497856B1 (en) * 2000-08-21 2002-12-24 H2Gen Innovations, Inc. System for hydrogen generation through steam reforming of hydrocarbons and integrated chemical reactor for hydrogen production from hydrocarbons
WO2002045836A1 (en) * 2000-12-05 2002-06-13 Texaco Development Corporation Conversion of hydrocarbon fuel to hydrogen rich gas for feeding a fuel cell
US20020131919A1 (en) * 2001-03-15 2002-09-19 Debellis Crispin L. Modular fuel processing system for plate reforming type units
US7160340B2 (en) * 2001-04-26 2007-01-09 Texaco Inc. Single chamber compact fuel processor

Also Published As

Publication number Publication date
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US20030021742A1 (en) 2003-01-30
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