DE60020590T2 - Kompaktes plasma- brennstoffumsetzgerät mit niedrigem energiepegel - Google Patents

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Diese Erfindung bezieht sich auf ein Plasma-Brennstoffumsetzgerät und insbesondere auf ein kompaktes Niederleistungs-Plasma-Brennstoffumsetzgerät, das eine hohe Spannung und einen niedrigen Strom verwendet.
  • Plasma-Brennstoffumsetzgeräte wie etwa Plasmatrane spalten bzw. reformieren Kohlenwasserstoffe, um ein wasserstoffreiches Gas zu erzeugen. Im Stand der Technik haben Gleichstromlichtbogen-Plasmatrone eine besondere Aufmerksamkeit erfahren. Siehe beispielsweise die US-Patente Nrn. 5.425.332 und 5.437.250. Gleichstromlichtbogen-Plasmatrone arbeiten typischerweise bei einer niedrigen Spannung und einem hohen Strom. Durch das Arbeiten bei hohen Strömen und niedrigen Spannungen ist der Lichtbogenstrom so hoch, dass Vorkehrungen erforderlich sind, um eine Erosion und sogar ein Schmelzen von Elektroden zu minimieren. Um die Erosion aufzuhalten, sind hohe Durchsätze von Kühlwasser erforderlich. Ein Luftstrom ist erforderlich, um gleichzeitig die Entladung auf die Katodenspitze (die aus Hafnium oder einem anderen speziellen Werkstoff, der in einen Kupferstopfen eingebettet ist, gefertigt ist) zu konzentrieren und die Wurzel des Lichtbogens an die Anode zu bewegen, um die Erosion an der Anode zu minimieren. Außerdem ist eine Verengung erforderlich, um die Impedanz der Entladung zu erhöhen (d. h. bei hohen Spannungen und niedrigeren Strömen als frei fließende Lichtbögen zu arbeiten). Die Luftströme und die Verengung können dazu führen, dass ein Betrieb bei einem höheren Druck (von bis zu 0,5 bar über Umgebungsdruck) notwendig ist und somit ein Kompressor erforderlich ist. Trotz dieser Vorkehrungen ist es häufig schwierig, die Lebensdauer der Elektroden über etwa 1.000 Betriebsstunden hinaus zu verlängern.
  • Gleichstrom-Plasmatrone erfordern außerdem relativ hoch entwickelte Energieversorgungen zur Stabilisierung der Lichtbogenentladung. Ferner besitzen Gleichstrom-Plasmatrone eine begrenzte Fähigkeit zu einem Niederleistungsbetrieb. Bei einigen Reformierungsanwendungen kann die minimale Betriebsenergie wesentlich größer als benötigt sein, was zu einem unnötigen Energieverlust führt. Gleichstromlichtbogen-Plasmatron werden typischerweise bei Energiepegeln von einem Kilowatt oder mehr betrieben.
  • US 3.992.277 bezieht sich auf einen Prozess zum Herstellen eines Gasgemischs mittels mehrerer Lichtbögen, die unter der Oberfläche eines flüssigen Kohlenwasserstoffs zünden; DE 197 57 936 bezieht sich auf einen Entladungsreaktor mit einer Niederstrom-Gasentladung.
  • Es wäre daher ein Plasma-Brennstoffumsetzgerät wünschenswert, das keinen Kompressor und keine hoch entwickelte Energieversorgung zur Stabilisierung der Lichtbogenentladung erfordert. Es wäre außerdem ein Plasma-Brennstoffumsetzgerät wünschenswert, das eine längere Elektrodenlebensdauer und die Fähigkeit zu einem Betrieb mit niedrigerer Leistung, wenn niedrigere Durchflüsse von wasserstoffreichem Gas gefordert werden, besitzt.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • In einem Aspekt umfasst das Plasma-Brennstoffumsetzgerät der Erfindung eine elektrisch leitende Struktur, die eine erste Elektrode ausbildet. Eine zweite Elektrode ist so in einer Reaktionskammer angeordnet, dass ein Zwischenraum in Bezug auf die erste Elektrode geschaffen wird. In den Zwischenraum wird ein Brennstoff-Luft-Gemisch eingeleitet, wobei eine mit der ersten und der zweiten Elektrode verbundene stromgesteuerte Energieversorgung eine Spannung im Bereich von ungefähr 100 Volt bis 40 Kilovolt bereitstellt und den Strom auf den Bereich von ungefähr 10 Milliampere bis 1 Ampere begrenzt, um eine Entladung zu erzeugen, um den Brennstoff zu reformieren. Die Entladung kann eine Entladung des "Glimmtyps", eine stille Entladung und/oder eine Durchschlagsentladung sein. Ein bevorzugter Bereich für die Spannung entspricht 200 Volt bis 20 Kilovolt. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Plasma-Brennstoffumsetzgerät eine Reaktions-Erweiterungsregion auf, um die Verweilzeit in einer Hochtemperaturzone zu erhöhen. In der Reaktions-Erweiterungsregion und in der Reaktionskammer ist ein Einsatz vorgesehen, um die Betriebstemperatur zu erhöhen. Der Einsatz kann metallisch oder keramisch sein. Außerdem kann ein Wärmetauscher vorgesehen sein, um die von der Energieversorgung benötigte Energie zu verringern.
  • Die Energieversorgung ist vorzugsweise eine Hochspannungs-Energieversorgung wie etwa eine Energieversorgung, die einen sättigbaren Induktor umfasst, um den Strom zu begrenzen. Die Energieversorgung mit sättigbarem Induktor kann eine Neon-Transformator-Energieversorgung sein.
  • Das Brennstoff-Luft-Gemisch wird in Abhängigkeit von den Bedingungen und den Anwendungen für den Betrieb zwischen stöchiometrischer Teiloxidation und vollständiger Verbrennung ausgewählt. Zum gleichzeitigen Betrieb in einem Niederspannungs-Hochstrom-Gleichstrom-Bogen-Modus und einem Hochspannungs-Niederstrom-Glimmentladungsmodus kann eine zusätzliche Energieversorgung vorgesehen sein. Das Plasma-Brennstoffumsetzgerät kann mehrere Plasmaregionen umfassen, um die Wasserstofferzeugungsrate zu erhöhen. Die Abgabe des Plasma-Brennstoffumsetzgeräts an wasserstoffreichem Gas kann beispielsweise zur Stickoxid-Katalysatorregeneration mit einem Katalysator in Kontakt gebracht werden.
  • Das Plasma-Brennstoffumsetzgerät der Erfindung verringert und beseitigt die Nachteile, die mit den im Stand der Technik bekannten Gleichstromlichtbogen-Plasmatronen verbunden sind. Die Nachteile werden durch den speziell gesteuerten Hochspannungs-Niederstrom-Plasma-Brennstoffumsetzgerätebetrieb überwunden. Die Spannung und der Strom verändern sich zeitlich in der Weise, dass der Strom, der in dem Plasma fließt, begrenzt wird. Die elektrischen Eigenschaften des Plasmabetriebs sind ein Spannungsbereich von einigen hundert Volt bis 40 Kilovolt und ein Strombereich von 10 Milliampere bis mehrere hundert Milliampere. Im Gegensatz dazu sind die entsprechenden Bereiche bei Gleichstromlichtbogen-Plasmatron-Brennstoffreformern eine Spannung von etwa 100 Volt und Ströme, die bei 3–5 Ampere beginnen. Eine repräsentative Hochspannungs-Niederstrom-Entladung der Plasma-Brennstoffumsetzgeräte der Erfindung besitzt Merkmale der "Glimmentladung". Im Allgemeinen kann diese Art von Entladung bei atmosphärischem Druck, hoher Spannung und niedrigem Strom so gestaltet sein, dass sie bei einer mittleren Leistung von zehn bis einigen hundert Watt arbeitet. Im Gegensatz dazu werden im Stand der Technik bekannte Gleichstromlichtbogen-Plasmatrone im Allgemeinen bei Leistungspegeln von einem Kilowatt oder mehr betrieben.
  • Der Hochspannungs-Niederstrom-Betrieb der Hochspannungs-Niederstrom-Entladung wird durch Verwendung einer geeigneten Energieversorgung wie etwa einem herkömmlichen Wechselstrom-Neon-Transformator aufrechterhalten. Neon-Transformator-Energieversorgungen verwenden einen sättigbaren Induktor, um den Strom auf einen relativ niedrigen Wert in der Größenordnung von zehn bis mehreren hundert Milliampere zu begrenzen. Solche Energieversorgungen sind außerdem dazu in der Lage, Leerlaufspannungen von mehreren zehn Kilovolt zu erzeugen. Diese Energieversorgungen sind preiswert und können für eine Abgabe von mehreren zehn bis mehreren hundert Watt ausgelegt sein.
  • Im Gegensatz dazu liefert im Fall von herkömmlichen Funkenentladungen die auf Kapazität basierende Energieversorgung einen Hochspannungskurzimpuls, der den Zwischenraum zwischen den Elektroden durchschlägt und zu einer Entladung führt. Dieser Durchschlagphase folgt eine Entladung mit niedrigerer Spannung und geringerer Leistung. Der größte Teil der Energie wird während des relativ langen Niederspannungs-Niederleistungs-Teils der Entladung abgegeben. Die pro gepulste Entladung abgegebene Energie ist gering und liegt in der Größenordnung von mehreren zehn Millijoule. Mittlere Leistungspegel betragen typischerweise einige Watt, was im Allgemeinen für Wasserstofferzeugungsanwendungen zu niedrig ist.
  • Somit kann bei einem Plasma-Brennstoffumsetzgerät, das einen Hochspannungs-Niederstrom-Betrieb gemäß der Erfindung verwendet, die Leistung, die durch die Entladung bereitgestellt wird, in der Größenordnung von einem Zehntel der minimalen Leistung eines im Stand der Technik bekannten kompakten Gleichstromlichtbogen-Plasmatrons sein. Der Reformer oder das Reformiergerät der Erfindung ist daher für niedrige Wasserstofferzeugungsraten geeignet, wobei es genügend Leistung bereitstellt, um die Enthalpie der Reaktionspartner wesentlich zu erhöhen. Solche niedrigen Raten können für manche Anwendungen wie etwa eine Katalysatorregeneration geeignet sein. Hohe Wasserstofferzeugungsraten sind durch Verwendung mehrerer Einheiten möglich. Eine weitere Steigerung der Wasserstofferzeugungsrate ist durch Erhöhen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses und des Brennstoffdurchsatzes möglich. Alternativ wird das Niederleistungs-Hochspannungs- Niederstrom-Plasma als Zünder eines expandierten Volumens und als Quelle für Radikale verwendet, um die Teiloxidationsreaktion mit der durch andere Mittel bewirkten erforderlichen Enthalpieerhöhung zu verstärken. Diese anderen Mittel umfassen chemische Luft-Brennstoff-Reaktionen und/oder von einem Wärmetauscher gelieferte Wärme. In dieser Betriebsart wird im Wesentlichen die gesamte Enthalpie (wenigstens 80% und vorzugsweise 90% oder mehr) durch diese anderen Mittel bewirkt. Diese Betriebsart ermöglicht höhere Wasserstofferzeugungsraten, als es andernfalls durch eine begrenzte Plasmaleistung oder Generator/Batterie-Energieversorgungsfähigkeit möglich wäre.
  • In manchen Fällen kann es sinnvoll sein, die Teiloxidationsreaktion mit zusätzlichem Sauerstoff (d. h. eine Teiloxidation mit einem Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis, das größer als jenes für die stöchiometrische Teiloxidation ist) durchzuführen. Der Sauerstoff wird im Allgemeinen durch Zusatzluft bereitgestellt. In diesem Fall ist der Wasserstoffertrag (als Anteil des Wasserstoffs im Brennstoff, der während des Prozesses freigesetzt wird, definiert) geringer, jedoch ist die Anforderung an elektrischer Energie niedriger. Es gibt einen Kompromiss zwischen der Anforderung an elektrischer Energie für das Plasma und dem für das Brennstoffumsetzgerät erforderlichen Brennstoff. Im Fall von zusätzlichem Sauerstoff wird die Teiloxidationsreaktion durch das vollständige Oxidieren eines Anteils des Brennstoffs und das teilweise Oxidieren des restlichen Brennstoffs unterstützt. Durch Anwendung dieser Lösung ist es möglich, die erforderliche elektrische Energie auf Kosten eines erhöhten Brennstoffdurchflusses bei einem gegebenen Wasserstoffdurchfluss zu senken. Bei manchen Anwendungen, bei denen für eine begrenzte Zeitspanne begrenzte Mengen an Wasserstoff gefordert werden, beeinflusst der zusätzliche erforderliche Brennstoff den Gesamtbrennstoffwirkungsgrad nicht wesentlich. Jedoch verringern die niedrigeren Energieanforderungen für das Plasma gekoppelt mit einer viel längeren Lebensdauer der Elektrode und einem viel einfacheren Gesamtsystem die Komplexität und die Kosten des Plasma-Brennstoffumsetzgeräts.
  • Alternativ kann bei der gleichen Plasmatronleistung ein höheres Luft-Brennstoff-Verhältnis (im Vergleich zur stöchiometrischen Teiloxidation) verwendet werden, um die Wasserstofferzeugungsrate durch Verwendung von höheren Brennstoff- und Luftdurchsätzen zu erhöhen. Somit kann der Wasserstoffdurchsatz erhöht werden, ohne die elektrische Energie für das Plasmatron erhöhen zu müssen, jedoch zu Bedingungen, die den Wasserstoffertrag verkleinern. Es ist außerdem möglich, zusätzliche Mengen an Brennstoff nach dem Plasma-Brennstoffumsetzgerät einzuspritzen und eine endgültige Gaszusammensetzung zu erzeugen, die stöchiometrischen oder Teiloxidationsbedingungen nahe kommt.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Energie für das Plasmatron durch Verändern der Betriebsfrequenz der Energieversorgung eingestellt. In einer nochmals weiteren Ausführungsform bedecken Dielektrika eine oder beide der Elektrodenoberflächen, so dass im Gas Mikroentladungen erzeugt werden. Es wird außerdem bevorzugt, den Brennstoff und die Luft in eine Region einzuführen, derart, dass die Strömung die Reaktionspartner in eine Region in der Nähe der Entladung trägt.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • 1 ist eine Querschnittsansicht eines Hochspannungs-Niederstrom-Entladungs-Plasma-Brennstoffumsetzgeräts gemäß der Erfindung.
  • 2 ist ein solches Plasma-Brennstoffumsetzgerät, das einen Reaktions-Erweiterungszylinder umfasst.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht eines Hochspannungs-Niederstrom-Glimmentladungs-Plasmatrons mit Wärmeisolierung.
  • 4 ist eine Querschnittsansicht eines Hochspannungs-Niederstrom-Glimmentladungs-Plasmatrons, das einen Wärmetauscher umfasst.
  • 5 ist eine Querschnittsansicht eines weiteren Glimmentladungs-Plasmatrons mit einem Wärmetauscher.
  • 6 ist ein Schaltplan eines Hochspannungs-Niederstrom-Mikroplasmatrons, das mit einer Energieversorgung mit einer geerdeten Elektrode verbunden ist.
  • 7 ist ein Schaltplan eines Hochspannungs-Niederstrom-Mikroplasmatrons, das mit einer Energieversorgung verbunden ist, wobei beide Elektroden mit dem Mikroplasmatron verbunden sind.
  • 8 ist ein Schaltplan eines Hochspannungs-Niederstrom-Mikroplasmatrons, das mit einer Energieversorgung verbunden ist, wobei eine einzige Elektrode mit dem Mikroplasmatron verbunden ist.
  • 9 ist eine Querschnittsansicht eines Plasmatrons der Erfindung, das eine herkömmliche Zündkerze als eine der Elektroden verwendet.
  • 10 ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform, bei der ein Dielektrikum die Elektroden abdeckt.
  • 11 ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Erfindung, die eine Fritte verwendet.
  • Die 12 und 13 sind Querschnittsansichten von weiteren Ausführungsformen der Erfindung.
  • 14 ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Erfindung, die einen Wärmetauscher und einen Wasserverschiebungsreaktor verwendet.
  • Die 15 und 16 sind Querschnittsansichten von Ausführungsformen der Erfindung mit elektrisch beheizten Erweiterungszonen.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • In 1 umfasst ein Plasma-Brennstoffumsetzgerät 10 eine leitende Struktur 12 und eine Elektrode 14. Die leitende Struktur 12 und die Elektrode 14 bilden in einer Reaktionskammer 18 einen Zwischenraum 16 aus. In die Reaktionskammer 18 wird durch eine Leitung 20, die zu einer radialen Einführung führt, ein Luft-Brennstoff-Gemisch eingeleitet. Wie weiter unten beschrieben wird, tritt an dem Zwischenraum 16 bei Speisung durch eine geeignete Energieversorgung eine Entladung 22 auf. Die Energie der Entladung 22 dient dazu, den Brennstoffanteil des Luft-Brennstoff-Gemischs zu reformieren und wasserstoffreiches Gas zu erzeugen. Die Elektrode 14 ist durch einen Isolator 24 von der leitenden Struktur 12 isoliert.
  • 2 zeigt die Ausführungsform von 1, die jedoch einen Reaktions-Erweiterungszylinder 26 umfasst, die die Verweilzeit der Reaktionspartner in der Hochtemperaturzone verlängern und dadurch die Erträge an wasserstoffreichem Gas erhöhen.
  • Es ist möglich, durch Minimieren von Wärmeverlusten stromabwärts von der Plasmaentladung 22 die Erträge weiter zu erhöhen. Wie in 3 gezeigt ist, kann eine Minimierung von Wärmeverlusten durch Verwendung eines Wärmeschildes 28 in der Region unmittelbar stromabwärts vom Plasma und im Reaktions-Erweiterungszylinder 26, der sich weiter stromabwärts befindet, erreicht werden. Das Wärmeschild 28 kann eine dünne, metallische Barriere mit einer niedrigen Wärmekapazität (und daher einer kurzen thermischen Reaktionszeit) sein, die die Strahlungsverluste minimal hält. Alternativ kann das Wärmeschild 28 eine keramische Barriere mit einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit, jedoch mit einer hohen Wärmekapazität und daher einer längeren thermischen Reaktionszeit sein.
  • Wie in den 4 und 5 gezeigt ist, kann anstelle einer Wärmebarriere ein kompakter Wärmetauscher 30 verwendet werden, um teilweise die Luft und/oder teilweise den Brennstoff in einer Gegenstrom-Wärmetauscher-Konfiguration vorzuheizen.
  • Wie oben besprochen worden ist, werden die Plasma-Brennstoffumsetzgeräte der Erfindung durch eine stromgesteuerte Hochspannungs-Energieversorgung, die zum Steuern von Plasmen des Glimmentladungstyps verwendet wird, gespeist. 6 zeigt eine Schaltungsanordnung. Ein Sättigungs-Kerntransformator 32 entnimmt Leistung aus einem Versorgungsnetz 34, das entweder Wechselstrom oder Gleichstrom transportieren kann. Die Wechselstromenergie kann von einer herkömmlichen Wechselstromenergiequelle erlangt werden oder durch Verwendung eines Gleichstrom-Wechselstrom-Umformers aus Gleichstrom (beispielsweise an Bord von Fahrzeugen) erzeugt werden. Bei dieser Anordnung besitzt der Sättigungs-Kerntransformator eine geerdete Elektrode 36, wobei eine weitere Elektrode 38 mit der Elektrode 14 des Plasmatrons 10 verbunden ist. Die leitende Struktur 12 des Plasmatrons 10 ist ebenfalls geerdet. Eine weitere Schaltungsanordnung ist in 7 gezeigt, bei der beide Elektroden 36 und 38 der Energieversorgung 32 mit dem Plasmatron 10 verbunden sind. Diese Anordnung erfordert besondere Sicherheitsvorkehrungen (eine zusätzliche Isolation), gibt jedoch die volle Leistung an das Plasma in dem Plasmatron 10 ab. Eine nochmals weitere Ausführungsform ist in 8 gezeigt, bei der die einzige Elektrode 38 mit dem Plasmatron 10 verbunden ist. In diesem Fall erfordert die Spannungsversorgung eine Isolation für höhere Spannung, um dieselbe Leistung abzugeben.
  • Es gibt mehrere Verfahren zum Einstellen der Leistung in einem Niederleistungs-Plasma-Brennstoffumsetzgerät. Sie kann variiert werden, indem die an den sättigbaren Induktor (Neon-Transformator oder vergleichbare Vorrichtung) angelegte Spannung verändert wird. Ein zweites Verfahren ist das Betreiben einer Anzahl von Plasma-Brennstoffumsetzgeräteeinheiten entweder in einer parallelen oder in einer seriellen Konfiguration, wobei die Leistung gesteigert wird, indem die Anzahl von betriebenen Einheiten erhöht wird. Ein drittes Verfahren des Einstellens der Leistung ist das Verändern der Betriebsfrequenz der Energieversorgung. Wie oben beschrieben worden ist, ist die Energie für die Plasmaentladungen zeitlich veränderlich. Die höhere Energie tritt zur Entladungsauslösungszeit, wenn die Spannung sehr hoch ist und der Strom niedrig ist, während der ein Gasdurchschlag erfolgt, auf. Zu dieser Zeit erzeugt die hohe Spannung relativ energiereiche Elektronen, die sehr effizient Radikale erzeugen und bei minimalen Spannungsabfällen (Abschirmungen) in der Nähe der Elektroden ihre Energie sehr effizient in das Gas einkoppeln. Die Energie nimmt ab, wenn sich die Entladung dem einem Glimmen ähnlichen Betriebszustand annähert. Es können Frequenzen von bis zu 100–200 kHz und sogar höher durch Verwendung von Feststoffkomponenten des Standes der Technik wie etwa IGBTs erzielt werden.
  • Durch Arbeiten mit höheren Frequenzen ist es möglich, den Betrieb in dem einem Durchschlag ähnlichen Betriebszustand mit höherer Spannung und höherem Wirkungsgrad zu maximieren und den Betrieb in dem einer Glimmentladung ähnlichen Betriebszustand mit niedrigerer Spannung zu minimieren. Die Frequenz eines Resonanzwechselrichters kann gesteuert werden und die Energie durch einfaches Variieren der Frequenz verändert werden.
  • Die Erfinder haben im Versuch einen Betrieb des Plasma-Brennstoffumsetzgeräts bei niedrigen Pegeln von etwa 50 Watt erreicht. Obwohl in unseren Versuchen eine Energieversorgung mit Neon-Transformator verwendet worden ist, ist dies nicht die einzig mögliche Energieversorgung. Zum Steuern von Plasmen des Glimmentladungstyps kann auch eine stromgesteuerte Hochspannungsenergieversorgung verwendet werden. 9 ist eine schematische Darstellung des Versuchs-Plasmatrons 10. Es wurde in diesen Versuchen eine Elektrode aus einer herkömmlichen Zündkerze 40 als Elektrode 14 verwendet. Die andere Elektrode war ein Stahlrohr 42, das auf Erdpotential gehalten wurde (die Erdungselektrode von der Zündkerze 40 war entfernt worden). Dieses Versuchs-Plasmatron wurde im Hochspannungs-Niederstrom-Modus der Erfindung mit Benzin betrieben. Die Energieversorgung war ein Sättigungstransformator (Neon-Transformator). Zwei solche Einheiten mit jeweils 50 Watt waren parallel geschaltet. Es ist nicht bekannt, ob die vollen 100 Watt von beiden Einheiten an das Plasmatron abgegeben wurden. Die wirkliche Leistungseingabe in das Plasmatron 10 kann tatsächlich kleiner als 100 Watt gewesen sein. Die Energieversorgung war eine Wechselstromversorgung, die bei Netzfrequenz arbeitete. Das Plasmatron war mit einem herkömmlichen Reaktions-Erweiterungszylinder 26 verbunden, um die Verweilzeit und den Umsetzungswirkungsgrad zu erhöhen.
  • Die Ergebnisse aus den Tests (nach Optimierung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses) sind in der Tabelle 1 gezeigt. Der Energieverbrauch ist um etwa eine Größenordnung im Vergleich zu den mit herkömmlichen Niederspannungs-Hochstrom-Plasmareformern erzielten Ergebnissen gesenkt worden. Der Verbrauch an elektrischer Energie pro erzeugtem Wasserstoff ist etwa um den Faktor 5 gesenkt worden.
  • Tabelle 1
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  • Die Elektrode 14 zeigte keine Anzeichen einer Verschlechterung, was zu der Erwartung führte, dass eine lange Elektrodenlebensdauer möglich ist, wenn mit dem mikroplasmatronreformer in der Niederstrom-Hochspannungs-Betriebsart gemäß der Erfindung gearbeitet wird. Außerdem war kein Kühlwasser erforderlich und waren die Luftdruckanforderungen wesentlich niedriger. Es wird auch erwartet, dass die Leistung bei besseren Möglichkeiten des Einleitens von Brennstoff in den Reaktor mittels einer Düse/eines Zerstäubers verbessert werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung kann auch bei einem Betrieb mit höheren Drücken sehr nützlich sein. Hochdruck erhöht die erforderlichen Spannungen für die Erhaltung sowohl eines Durchschlags als auch einer Glimmentladung. Ein Hochdruckbetrieb mit Niederspannungs-Gleichstromlichtbogen-Plasmatronen ist, durch den sehr hohen Elektrodenverschleiß bedingt, sehr schwierig. Der Hochspannungs-Niederstrom- Betrieb des Plasmatrons beseitigt dieses Problem. Die höhere Spannung in Verbindung mit einem höheren Druck erfordert an manchem Punkt hoch entwickelte Hochspannungsisolatoren und -durchführungen. Eine mögliche Anwendung könnte die Wasserstoffhinzugabe in Gasturbinen, das Einblasen des wasserstoffreichen Gases stromabwärts vom Turbinenkompressor an oder vor der Haupt-Brennstoffeinspritzung sein. Dies könnte den Nutzen haben, dass die Magerverbrennungsgrenze der Turbine erweitert wird, was ferner die Emissionen senkt und möglicherweise den Turbinenwirkungsgrad erhöht.
  • Außerdem kann der Typ von elektrischer Energieversorgung, der hier betrachtet wird, mit einer herkömmlichen Gleichstromlichtbogen-Energieversorgung kombiniert werden. Die Neon-Transformator-Energieversorgung kann, wenn sie in einer parallelen Konfiguration verbunden ist, zum Stabilisieren des Lichtbogens und während Übergängen wie etwa beim Starten, bei Leistungsschwankungen oder Schwankungen des Durchsatzes durch das Plasma aus Brennstoff, Luft oder anderen Flüssen verwendet werden. In der Parallelschaltung können die Anforderungen hinsichtlich Stabilität, die der Gleichstromenergieversorgung auferlegt sind, außer Acht gelassen werden, was diese billiger macht. Eine Möglichkeit ist, ein Plasmatron zu verwenden, das direkt mit einer drehenden Generatoreinheit (wie etwa einer Kraftfahrzeug-Lichtmaschine) verbunden ist, um den Großteil der Energie zu liefern, und dann die andere Energieversorgung zu verwenden, um die Stabilisierung herbeizuführen und den Einschaltanforderungen zu genügen.
  • Außerdem ist es möglich, das Plasmatron zu betreiben, wenn beide Energieversorgungen eingeschaltet sind. Wenn die Gleichstrom-Plasmatronenergie zugeschaltet ist, arbeitet es bei Hochleistung, während es dann, wenn im Modus, der dem Glimmen ähnlich ist, gearbeitet wird und die Gleichstrom-Plasmatron-Energieversorgung keinerlei Elektrizität liefert, bei Niederleistung arbeitet. In dieser Weise kann eine große dynamische Leistungsänderung von zehn Watt bis 1–2 kW erreicht werden. Dieser dynamische Bereich kann für die Lastfolge des Motors oder für eine andere Mission verwendet werden. Beispielsweise können die für die Motorabgas-Katalysatorregeneration erforderlichen Gasdurchsätze wesentlich niedriger als die für eine Wasserstoffzusatzoperation oder einen Kaltstart erforderlichen Durchsätze sein. In dieser Weise kann der Plasma-Brennstoffreformer, wenn die augenblicklichen Wasserstoffanforderungen einen kleinen Durchsatz verlangen, in einem dem Glimmen ähnlichen Entladungsmodus arbeiten, während er bei höheren Wasserstoffanforderungen in einer Kombination aus beiden Modi arbeiten kann.
  • Diese Niederleistungs-Plasma-Brennstoffumsetzgeräte sind besonders attraktiv für Katalysatorregenerationsanwendungen mit Plasma-Brennstoffumsetzgeräten. Niederspannungs-Gleichstromlichtbogen-Plasmatrone mit einer begrenzten Fähigkeit zum Niederleistungsbetrieb müssen für diese Anwendung, bedingt durch den niedrigen mittleren Bedarf an Wasserstoffproduktion, bei einem sehr niedrigen Auslastungsgrad arbeiten. Wenn der Wasserstoffgenerator in einem Hochspannungs-Niederstrom-Modus betrieben wird, ist es möglich, die Plasmatronleistung zu senken und mit einem hohen Auslastungsgrad zu arbeiten.
  • Jedes Hochspannungs-Niederstrom-Glimmentladungs-Plasmatron kann mit lediglich etwa 100 Watt arbeiten. Es ist möglich, die Leistung durch Platzieren mehrerer Hochspannungs-Niederstrom-Entladungen in dem Plasma-Brennstoffreformer zu steigern. Diese Hochspannungs-Niederstrom-Glimmentladungsplasma-Quellen können entweder in einer seriellen oder in einer parallelen Konfiguration mit einer einzigen Energieversorgung verbunden sein. Jedoch ist die bevorzugte Ausführungsform für jedes Hochspannungs-Niederstrom-Glimm-Plasmatron, wenn es mit seiner eigenen Energieversorgung verbunden ist.
  • Neben der Katalysatorregeneration umfassen Anwendungen die Kaltstart-Emissionsreduktion bei Brennkraftmaschinen mit Funkenzündung und die Stickoxidreduktion während des gesamten Fahrzyklus. Weitere Anwendungen umfassen die Wasserstoffproduktion bei Dieselmotoren, Brennstoffzellen und Gasturbinen sowie bei kleinen Wasserstoffquellen für industrielle Anwendungen. Die selbstständigen Niederleistungs-Niederstrom-Plasma-Brennstoffumsetzgeräte können bei Kleinleistungsmotoren (mit erzeugten Leistungspegeln im Bereich von 1–40 kW) besonders nützlich sein.
  • Die oben besprochenen Ausführungsformen geben einen Betrieb an, bei dem Elektroden in direktem Kontakt mit dem Plasma sind. Dieses Verfahren ist bei Gleichstrom- oder Niederfrequenz-Wechselstrom-Entladungen bestens geeignet. Da die Frequenz der Entladung hoch ist, kann sich ein direkter Elektrodenkontakt mit der Entladung erübrigen. Wie in 10 gezeigt ist, können Mikroentladungen erzeugt werden, wenn zwischen der Elektrode und dem Gas ein dielektrisches Material 50 angeordnet ist. Diese Mikroentladungen sind von sehr kurzer Dauer (in der Größenordnung von 1 oder weniger als 1 Mikrosekunde) und wirken bei Hochspannung und Hochstrom. Die Mikroentladungen werden gelöscht, wenn der Ladungsaufbau in dem Dielektrikum die Spannung unter jene absenkt, die für eine Stromaufrechterhaltung erforderlich ist. Dieser Typ von Entladung wird stille Entladung genannt.
  • Ein Plasmatron-Brennstoffumsetzgerät, das die Betriebsart der stillen Entladung verwendet, minimiert den Leistungsverlust für eine gekühlte oder kalte Elektrode durch Verwendung eines Hochtemperaturbetriebs des Dielektrikums 50. Diese Betriebsart ermöglicht eine sehr lange Lebensdauer, da der Strom an der Elektrode klein ist und das dielektrische Material aus hochfester Hochtemperaturkeramik hergestellt sein kann.
  • Es ist möglich, die dielektrische Beschichtung 50 an beiden Elektrodenoberflächen oder nur an einer der Oberflächen anzubringen. Die Leistungsfähigkeiten des Plasmatrons mit stiller Entladung sind niedriger als jene des Plasmatrons mit unbedecktem Dielektrikum, jedoch kann der energetische Wirkungsgrad höher sein. Die Leistung kann, wie oben beschrieben worden ist, variiert werden, indem die Betriebsfrequenz der Energieversorgung, die die Entladung steuert, verändert wird.
  • Das Plasma wird benötigt, um die Teiloxidationsreaktionen in dem Plasma-Brennstoffumsetzgerät während der Übergänge auszulösen und aufrechtzuerhalten. Während des Startens, wenn die Oberflächen des Plasma-Brennstoffumsetzgeräts kalt sind, kann mehr thermische Energie erforderlich sein, um die geforderte Temperatur zu erreichen. Während des Startens ist es deshalb notwendig, das Plasma-Brennstoffumsetzgerät mit einer relativ hohen Leistung und/oder mit Sauerstoff/Brennstoff-Verhältnissen zu betreiben, die höher sind als während des Normalbetriebs, wenn die Oberflächen warm sind. Der erhöhte Abbrand von Brennstoff aufgrund der höheren Sauerstoff/Brennstoff-Verhältnisse kann zu einem niedrigeren Ertrag an wasserstoffreichem Gas führen (wobei der Ertrag das Verhältnis zwischen dem Wasserstoff im Reformat zur Menge von Wasserstoff im Brennstoff ist). Der höhere Durchsatz an wasserstoffreichem Gas während der Startperiode des Fahrzeugs kann erzielt werden, indem das Sauerstoff/Brennstoff-Verhältnis gleichzeitig mit dem Erhöhen der Luft- und Brennstoffdurchflüsse erhöht wird. Der Wasserstoffertrag nimmt ab, jedoch nimmt der Durchsatz an wasserstoffreichem Gas zu. Das Plasma muss sowohl durch direkte Zündung der Gase als auch durch Schalten von Radikalen, die die chemischen Reaktionen verstärken, betriebsbereit sein, um die Stabilität der Reaktion zu erhöhen. Von uns sind in dieser Weise sehr schnelle Einschaltzeiten für die Produktion von wasserstoffreichem Gas bei einem Betrieb mit Sauerstoff-Kohlenstoff-Atomverhältnissen zwischen 1,2 und 2,5 demonstriert worden.
  • Nach der Aufwärmphase des Plasma-Brennstoffumsetzgeräts tritt normalerweise ein Betrieb bei einem Sauerstoff/Brennstoff-Verhältnis ein, der (bei einem Sauerstoff/Kohlenstoff-Atomverhältnis von 1–1,5) näher bei der stöchiometrischen Teiloxidation liegt. Es wäre möglich, das Plasma in intermittierender Weise zu- und wegzuschalten. Ein intermittierender Betrieb des Plasmas senkt den Verbrauch an elektrischer Energie. Die Flexibilität des Brennstoffreformers wird erhöht, indem ein Kompromiss zwischen niedrigerem Verbrauch des Plasmas an elektrischer Energie und niedrigerem Wasserstoffertrag geschlossen wird. Es ist möglich, den Reformer zu betreiben, wenn das Plasma bei Sauerstoff/Brennstoff-Verhältnissen zugeschaltet wird, die näher an den Bedingungen einer stöchiometrischen Teiloxidation, als wenn das Plasma weggeschaltet ist, liegen. Der Betriebszustand (Plasma zugeschaltet, höherer Wasserstoffertrag gegenüber Plasma weggeschaltet, niedrigerer Wasserstoffertrag) kann durch Optimierung des Gesamtsystems bestimmt werden.
  • Während Übergängen, bei denen der Durchsatz des wasserstoffreichen Gases verändert wird, kann ein Betrieb mit zugeschaltetem Plasma dem Brennstoffreformer Stabilität verleihen. Schließlich beeinflusst der Plasmabetrieb, sobald der Verbrauch des Plasmas an elektrischer Energie auf Pegel abgenommen hat, die wesentlich niedriger sind als der Energieverlust infolge des Teiloxidationsprozesses, den Wirkungsgrad des Gesamtsystems nicht, weshalb er weiter laufen darf, um Übergängen eine zusätzliche Stabilität zu verleihen.
  • Der Wirkungsgrad der Umsetzung durch Teiloxidation von Kohlenwasserstoff in wasserstoffreiches Gas kann, bedingt durch endliche Wärmeverluste, zufällige Übergänge (die beispielsweise durch Vibration, Beschleunigung, plötzliche Änderungen des Flusses, Brennstoffverschmutzung, Staub in der Luft usw.) und Ändern des Durchsatzes an wasserstoffreichem Gas, schwanken. Um einen niedrigeren Reformierungswirkungsgrad zu kompensieren, ist es erforderlich, entweder: a) das Plasma zuzuschalten (im Fall eines intermittierenden Plasmatronbetriebs), b) die Plasmaleistung zu erhöhen, falls das Plasma bereits zugeschaltet ist, c) das Sauerstoff-Kohlenstoff-Verhältnis zu erhöhen (indem das Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis erhöht wird), um die durch den Reformierungsprozess erzeugte Wärme zu vermehren, oder d) einiges oder alles des Obigen zu kombinieren. Es ist daher notwendig, den Reformierungsprozess zu überwachen.
  • Während eines wirksamen Reformierens ist die Sauerstoffkonzentration des Reformats sehr niedrig, gewöhnlich kleiner als 1%. Höhere Konzentrationen im Reformat indizieren ein schwaches Reformieren. Es kann daher eine Sauerstoffdetektion durch Verwendung herkömmlicher Sauerstoffsensoren verwendet werden, um den Reformierungsprozess zu überwachen und den Plasmatronbetrieb (die Leistung und das Sauerstoff/Brennstoff-Verhältnis) zu steuern.
  • Der Betrieb des Plasmatrons im Hochspannungs-Niederstrom-Modus erlaubt einen Betrieb des Brennstoffreformers bei hohen Drücken. Für einen Hochdruckbetrieb werden stromaufwärts liegende Luft- und Brennstoffkompressoren benötigt (die im Fall einer durch wasserstoffreiches Gas betriebenen Turbine in das System eingebaut sind).
  • Um den Durchsatz und den Umsetzungsertrag von Kohlenwasserstoff in Wasserstoff zu maximieren, ist es reizvoll, ein Mischen stromabwärts vom Plasmatron einzuführen. In dieser Weise werden die Größe und die Anzahl von Taschen, die entweder von erhöhtem oder verringertem Kohlenwasserstoffgehalt (bezogen auf den Mittelwert) sind, wesentlich gesenkt, was einen höheren Ertrag an Wasserstoff und einen kleineren Energieverbrauch ermöglicht. Wie in 11 gezeigt ist, ist es sinnvoll, stromabwärts von der Plasmaentladung eine Fritte 52 (oder ein vergleichbares Material, das eine vergrößerte Mantelfläche besitzt) anzuordnen, um das Durchmischen zu verstärken. Die Fritte 52 kann entweder eine herkömmliche Fritte sein, die einfach verwendet wird, um das Durchmischen zu verstärken, oder aus einem Material, das eine katalytische Reaktion bewirkt, hergestellt sein. Im letzten Fall ist die Fritte 50 aus einem katalytischen Material auf einem Substrat wie etwa ein Nickelkatalysator auf einem Aluminiumsubstrat (ideal für Dampfreformierung) hergestellt.
  • Das bevorzugte Verfahren der Sekundärlufteinblasung ist, einen Teil der Luft stromaufwärts vom Plasma einzublasen. Ein Teil des Brennstoffs kann entweder vor dem Plasma in die Entladung eingespritzt werden, was das bevorzugte Verfahren im Fall des Niederleistungs-Plasma-Brennstoffumsetzgeräts ist, oder bei dem Hochleistungs-Gleichstromlichtbogen-Plasma-Brennstoffumsetzgerät, das in früheren Patenten und Patentanmeldungen der Erfinder beschrieben worden ist, stromabwärts vom Plasma eingespritzt werden. Dies geschieht, um an dem kleinen Katode-Anode-Zwischenraum eine Rußbildung zu verhindern.
  • Der Fluss ist derart, dass sich die Flamme in der gleichen Richtung, in die der Großteil der Luft strömt, ausbreitet. In herkömmlichen Reformern breitet sich Flamme auch dann, wenn eine Zündkerzenentladung verwendet wird, um den Prozess auszulösen, wenigstens teilweise entgegen der Hauptrichtung des Flusses aus. Das Vorhandensein eines Flusses in der gleichen Richtung wie die Flamme führt zu einem stabileren Reformieren.
  • Das gewünschte Flammen- und Flussmuster wird bei der vorliegenden Erfindung durch das Vorhandensein einer kleinen Region, wo ein Teil der Luft oder die gesamte Luft und ein Teil des Brennstoff, der gesamte Brennstoff oder kein Brennstoff stromaufwärts von der Entladung eingeführt werden, und das Vorhandensein einer Erweiterungsregion, wo sich das Luft/Brennstoff-Gemisch wegen des vergrößerten Querschnitts des Erweiterungsregion mit einer viel kleineren Geschwindigkeit ausbreitet, erreicht. Der Erweiterungsregion kann eine Reaktions-Erweiterungsregion folgen, die die Verweilzeit in dem Plasma-Brennstoffumsetzgerät verlängert. Sowohl die Erweiterungsregion als auch die Reaktions-Erweiterungsregion sind thermisch gut isoliert, um Enthalpieverluste zu minimieren, was den Ertrag an wasserstoffreichem Gas erhöht.
  • Obwohl es am besten ist, vor der Entladung Luft und Brennstoff einzuleiten, ist es nicht notwendig, solange der Punkt der Einleitung von Luft und Brennstoff in der Nähe der Region der Entladung liegt. Der Brennstoff und die Luft werden am besten in einer solchen Region eingeleitet, bei der alle Reagenzien stromaufwärts von dem Plasmafluss durch den Elektrodenzwischenraum eingeleitet werden. In dieser Weise werden die durch die elektrische Entladung und die zugeordnete Enthalpieerzeugung in dem Gas erzeugten Radikale gleichmäßig auf die Reagenzien (Luft und Brennstoff) verteilt.
  • Die 12 und 13 zeigen bevorzugte Ausführungsformen hinsichtlich des Luft/Brennstoff-Flusses. Luft und Brennstoff 54 werden in die Region der Entladung 22 eingeleitet und strömen in eine erweiterte Region 56. Wie in 13 gezeigt ist, werden Luft und Brennstoff 54 längsseits der Elektrode 14 in der Nähe der Entladung 22 eingeleitet und strömen in die erweiterte Region 56 weiter.
  • Um zu dem oben besprochenen Teiloxidationsvorgang zurückzukehren, tritt in dem vorgeschlagenen Prozess die Reaktion bei Sauerstoff-Kohlenstoff-Verhältnissen von 1,2–2,5 ein. Unter diesen Bedingungen besitzt das Produktgas einen wesentlichen Wassergehalt. Dieses Wasser (oder dieser Dampf) kann verwendet werden, um die Wasserstofferzeugungsraten durch Verändern (Verschieben) des bei der Teiloxidationsreaktion erzeugten Kohlenmonoxids durch eine Wasser-Gas-Verschiebungsreaktion: H2O + CO → CO2 + H2 zu Wasserstoff zu erhöhen. Die Wasser-Gas-Verschiebung ist leicht exotherm und kann bei relativ niedrigen Temperaturen (200–700°C) nahezu zum Abschluss kommen. Daher kann stromabwärts vom Reaktions-Erweiterungszylinder ein Wärmetauscher vorhanden sein, um die Reformattemperatur auf jene zu senken, die für die katalytische Wasserverschiebungsreaktion optimal ist. In dieser Weise kann die Wasserstoffkonzentration im Reformat bei einer minimalen Abnahme des Heizwerts des wasserstoffreichen Gases erhöht werden.
  • 14 zeigt die Hinzufügung des Wärmetauschers und eines katalytischen Wasserverschiebungsreaktors. Ein Wärmetauscher 60 ist stromabwärts von den Reak tions-Erweiterungszylindern 26 angeordnet, um die Reformattemperatur vor dem Eintritt in einen katalytischen Wasserverschiebungsreaktor 62 zu senken und somit die Wasserstoffkonzentration im Reformat zu erhöhen. Der katalytische Wasserverschiebungsreaktor umfasst einen geeigneten Katalysator 63, der die Wasserverschiebungsreaktion fördert. Somit erhöht die Ausführungsform nach 14 die Wasserstoffkonzentration, während sie unerwünschtes Kohlenmonoxid verringert.
  • In dieser Anmeldung wurden oben Verfahren, um den geforderten Wasserstoff während Übergängen, insbesondere während des Übergangs beim Starten, zu erzeugen, beschrieben. Diese Verfahren umfassen das Erhöhen der Leistung des Plasmatrons, das Erhöhen der Anzahl von Plasmatronen oder das Erhöhen des Sauerstoff-Kohlenstoff-Verhältnisses (und dadurch das Erhöhen des Anteils des Brennstoffs, der vollständig verbrannt wird). Eine Alternative ist, elektrisches Beheizen der Reaktions-Erweiterungszylinder 26 anzuwenden, wie es in den 15 und 16 gezeigt ist. Wie in 15 gezeigt ist, werden elektrisch beheizte Wände 64 über elektrische Zuleitungen 66 und 68 gespeist, wobei in der Nähe der elektrisch beheizten Wand 64 eine Hochtemperaturisolierung 70 vorgesehen ist. Alternativ, wie in 16 gezeigt ist, ist in dem Reaktions-Erweiterungszylinder 26 eine elektrisch leitende Fritte oder eine elektrisch leitende Honigwabenstruktur 72 angeordnet. Die Fritte oder die metallische Honigwabe 72 wird durch Zuführen von Elektrizität durch elektrische Zuleitungen 74 und 76 beheizt. Die Honigwabenstruktur kann auf ihrer Oberfläche einen Katalysator wie etwa den Wasserverschiebungs- oder Dampfreformierungskatalysator, wie er in 14 gezeigt ist, aufweisen.
  • Selbstverständlich werden Fachleuten auf diesem Gebiet Abänderungen und Abwandlungen der hier offenbarten Erfindung offenbar, wobei alle solche Abänderungen und Abwandlungen als im Umfang der beigefügten Ansprüche eingeschlossen sein sollen.

Claims (25)

  1. Plasma-Brennstoffumsetzgerät mit: einer elektrisch leitenden Struktur, die eine erste Elektrode ausbildet; einer zweiten Elektrode, die so in einer Reaktionskammer angeordnet ist, dass ein Zwischenraum im Bezug auf die erste Elektrode geschaffen wird; einem Brennstoff-Luft-Gemisch, das sich in dem Zwischenraum befindet; und einer Energieversorgung, welche einen Strom steuert bzw. regelt und mit der ersten und der zweiten Elektrode verbunden ist, um eine Spannung im Bereich von ungefähr 100 Volt bis 40 Kilovolt bereitzustellen und den Strom auf einen Bereich von ungefähr 10 Milliampere bis 1 Ampere zu begrenzen, um eine Entladung zu erzeugen, um den Brennstoff zu reformieren.
  2. Plasma-Brennstoffumsetzgerät nach Anspruch 1, das ferner eine Reaktions-Erweiterungsregion aufweist, um die Verbleibzeit in einer Hochtemperaturzone zu erhöhen.
  3. Plasma-Brennstoffumsetzgerät nach Anspruch 2, das ferner einen Einsatz in der Reaktions-Erweiterungsregion und in der Reaktionskammer umfasst, um die Temperatur zu erhöhen.
  4. Plasma-Brennstoffumsetzgerät nach Anspruch 3, bei dem der Einsatz metallisch ist.
  5. Plasma-Brennstoffumsetzgerät nach Anspruch 3, bei dem der Einsatz keramisch ist.
  6. Plasma-Brennstoffumsetzgerät nach Anspruch 2, das ferner einen Wärmetauscher umfasst, um die Energie aus der Energieversorgung zu verringern.
  7. Plasma-Brennstoffumsetzgerät nach Anspruch 1, bei dem die Energieversorgung eine stromgesteuerte bzw. -geregelte Hochspannungs-Energieversorgung ist.
  8. Plasma-Brennstoffumsetzgerät nach Anspruch 7, bei dem die Energieversorgung einen sättigbaren Induktor umfasst, um den Strom zu begrenzen.
  9. Plasma-Brennstoffumsetzgerät nach Anspruch 8, bei dem die Energieversorgung eine Neon-Transformator-Energieversorgung ist.
  10. Plasma-Brennstoffumsetzgerät nach Anspruch 1, bei dem das Brennstoff-Luft-Gemisch für den Betrieb zwischen stoichiometischer Teiloxidation und vollständiger Oxidation ausgewählt wird.
  11. Plasma-Brennstoffumsetzgerät nach Anspruch 1, das ferner eine zusätzliche Energieversorgung zum gleichzeitigen Betrieb in einem Niederspannungs-Hochstrom-Gleichstrom-Bogenmodus und einem Hochspannungs-Niederstrom-Entladungsmodus aufweist.
  12. Plasma-Brennstoffumsetzgerät nach Anspruch 1, das ferner eine Vielzahl von Plasmatron-Regionen umfasst, um die Wasserstofferzeugungsrate zu erhöhen.
  13. Plasma-Brennstoffumsetzgerät nach Anspruch 1, bei dem eine Abgabe des Plasma-Brennstoffumsetzgeräts mit einem Katalysator in Kontakt gebracht wird.
  14. Plasma-Brennstoffumsetzgerät nach Anspruch 13, für die Stickoxid-Katalysatorregeneration.
  15. Plasma-Brennstoffumsetzgerät nach Anspruch 1, bei dem die Entladung zum Reformieren des Brennstoffes ein Plasma ist.
  16. Plasma-Brennstoffumsetzgerät nach Anspruch 15, bei dem eine durchschnittliche Leistungsabgabe an das Plasma zwischen 10 und 1000 Watt liegt.
  17. Plasma-Brennstoffumsetzgerät nach Anspruch 15, bei dem eine Teiloxidations-Reaktion von Kohlenwasserstoff-Brennstoff und Sauerstoff Reaktionsprodukte erzeugt, die Wasserstoff und Kohlenmonoxid umfassen.
  18. Plasma-Brennstoffumsetzgerät nach Anspruch 16, bei dem das Plasma die Teiloxidationsreaktion von Kohlenwasserstoff-Brennstoff und Sauerstoff aufrechterhält.
  19. Plasma-Brennstoffumsetzgerät nach Anspruch 1, bei dem das Brennstoff- und Luft-Gemisch stromaufwärts von dem Plasma eingebracht wird und zusätzliches Luft/Brennstoff-Gemisch von möglicherweise unterschiedlicher Zusammensetzung stromabwärts vom Plasma eingebracht wird.
  20. Plasma-Brennstoffumsetzgerät nach Anspruch 15, bei dem die Energieversorgung eine variable Frequenz hat, wobei die Energie- bzw. Leistung durch das Einstellen der Frequenz der Energieversorgung gesteuert bzw. geregelt wird.
  21. Plasma-Brennstoffumsetzgerät nach Anspruch 20, bei dem die Energieversorgungs-Frequenz bis zu 100 Kilohertz eingestellt werden kann.
  22. Plasma-Brennstoffumsetzgerät nach Anspruch 15, bei dem mindestens entweder die erste oder die zweite Elektrode mit einer dielektrischen Beschichtung bedeckt ist, um eine Entladung in dem Zwischenraum zwischen entweder dem Dieelektrikum oder zwischen Dieelektrikum-Elektrode zu erzeugen.
  23. Plasma-Brennstoffumsetzgerät nach Anspruch 22, bei dem die Leistung bzw. Energie durch das Variieren der Frequenz der Energieversorgung gesteuert bzw. geregelt wird.
  24. Plasma-Brennstoffumsetzgerät nach Anspruch 15, bei dem das Sauerstoff/Brennstoff-Verhältnis des Brennstoff/Luft-Gemisches während Übergangsbedingungen variiert wird.
  25. Plasma-Brennstoffumsetzgerät nach Anspruch 15, bei dem das Plasma in einem intermittierenden Modus arbeitet.
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WO (1) WO2001033056A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010005797A1 (de) * 2009-12-23 2011-06-30 Volkswagen AG, 38440 Verfahren sowie Kraftfahrzeug mit einer Abgasreinigung zum Reinigen eines Abgasstroms einer ersten Brennstelle und zumindest einer weiteren Brennstelle eines Verbrennungsmotors

Families Citing this family (95)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6272846B1 (en) * 1999-04-14 2001-08-14 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Reduced toxicity fuel satellite propulsion system
US7029636B2 (en) 1999-12-15 2006-04-18 Plasmasol Corporation Electrode discharge, non-thermal plasma device (reactor) for the pre-treatment of combustion air
BR0016773A (pt) 1999-12-15 2002-09-03 Stevens Inst Technology Aparelho de plasma não térmico de descarga capilar em eletrodo segmentado e processo para promover reações quìmicas.
US6923890B2 (en) * 1999-12-15 2005-08-02 Plasmasol Corporation Chemical processing using non-thermal discharge plasma
US6955794B2 (en) * 1999-12-15 2005-10-18 Plasmasol Corporation Slot discharge non-thermal plasma apparatus and process for promoting chemical reaction
US7094322B1 (en) 1999-12-15 2006-08-22 Plasmasol Corporation Wall Township Use of self-sustained atmospheric pressure plasma for the scattering and absorption of electromagnetic radiation
US7192553B2 (en) 1999-12-15 2007-03-20 Plasmasol Corporation In situ sterilization and decontamination system using a non-thermal plasma discharge
US6745744B2 (en) * 2000-06-08 2004-06-08 Szymon Suckewer Combustion enhancement system and method
US20070151846A1 (en) * 2001-04-04 2007-07-05 Hydrogen Technology Applications, Inc. Apparatus and method for the conversion of water into a clean burning combustible gas for use as an additive with other forms of fuels
US20040149591A1 (en) * 2001-04-04 2004-08-05 Dennis J. Klein Apparatus and method for the conversion of water into a new gaseous and combustible form and the combustible gas formed thereby
JP2002338203A (ja) * 2001-05-22 2002-11-27 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 低温プラズマによる水素の製造方法
JP2004535041A (ja) 2001-07-02 2004-11-18 プラズマゾル・コーポレイション 大気圧プラズマ照射装置用の新規な電極及びその使用方法
EP1427522A1 (de) * 2001-08-02 2004-06-16 Plasmasol Corp. Vorrichtung (reaktor) zur erzeugung von nichtthermischem plasma durch elektrodenentladung zur vorbehandlung von verbrennungsluft
US20030047146A1 (en) * 2001-09-10 2003-03-13 Daniel Michael J. Plasmatron-internal combustion engine system having an independent electrical power source
DE10162245A1 (de) * 2001-12-18 2003-07-10 Siemens Ag Verfahren zur selektiven Erzeugung reaktiver Teilchen
DE10162244A1 (de) * 2001-12-18 2003-07-10 Siemens Ag Verfahren zur selektiven Erzeugung reaktiver Teilchen
DE10163475C1 (de) * 2001-12-21 2003-09-25 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung oder Umwandlung von gasförmigen Brennstoffen
US7021048B2 (en) 2002-01-25 2006-04-04 Arvin Technologies, Inc. Combination emission abatement assembly and method of operating the same
US7014930B2 (en) * 2002-01-25 2006-03-21 Arvin Technologies, Inc. Apparatus and method for operating a fuel reformer to generate multiple reformate gases
US6976353B2 (en) * 2002-01-25 2005-12-20 Arvin Technologies, Inc. Apparatus and method for operating a fuel reformer to provide reformate gas to both a fuel cell and an emission abatement device
US6651597B2 (en) 2002-04-23 2003-11-25 Arvin Technologies, Inc. Plasmatron having an air jacket and method for operating the same
US6881386B2 (en) * 2002-05-30 2005-04-19 Massachusetts Institute Of Technology Low current plasmatron fuel converter having enlarged volume discharges
US6793898B2 (en) * 2002-08-15 2004-09-21 Texaco Inc. Compact plasma-based fuel reformer
US6919551B2 (en) * 2002-08-29 2005-07-19 Micron Technology Inc. Differential column readout scheme for CMOS APS pixels
US6758035B2 (en) 2002-09-18 2004-07-06 Arvin Technologies, Inc. Method and apparatus for purging SOX from a NOX trap
US20040052693A1 (en) * 2002-09-18 2004-03-18 Crane Samuel N. Apparatus and method for removing NOx from the exhaust gas of an internal combustion engine
US6702991B1 (en) 2002-11-12 2004-03-09 Arvin Technologies, Inc. Apparatus and method for reducing power consumption of a plasma fuel reformer
US6715452B1 (en) 2002-11-13 2004-04-06 Arvin Technologies, Inc. Method and apparatus for shutting down a fuel reformer
US6981472B2 (en) * 2002-11-18 2006-01-03 Massachusetts Institute Of Technology Homogeneous charge compression ignition control utilizing plasmatron fuel converter technology
US6903259B2 (en) * 2002-12-06 2005-06-07 Arvin Technologies, Inc. Thermoelectric device for use with fuel reformer and associated method
US20040139730A1 (en) * 2003-01-16 2004-07-22 William Taylor Method and apparatus for directing exhaust gas and reductant fluid in an emission abatement system
US6843054B2 (en) * 2003-01-16 2005-01-18 Arvin Technologies, Inc. Method and apparatus for removing NOx and soot from engine exhaust gas
JP4426764B2 (ja) * 2003-01-21 2010-03-03 株式会社日立製作所 コンパイラテストプログラムの自動生成方法
US20040144030A1 (en) * 2003-01-23 2004-07-29 Smaling Rudolf M. Torch ignited partial oxidation fuel reformer and method of operating the same
US6851398B2 (en) 2003-02-13 2005-02-08 Arvin Technologies, Inc. Method and apparatus for controlling a fuel reformer by use of existing vehicle control signals
US20040185396A1 (en) * 2003-03-21 2004-09-23 The Regents Of The University Of California Combustion enhancement with silent discharge plasma
US7407634B2 (en) * 2003-04-11 2008-08-05 Massachusetts Institute Of Technology Plasmatron fuel converter having decoupled air flow control
US20040216378A1 (en) * 2003-04-29 2004-11-04 Smaling Rudolf M Plasma fuel reformer having a shaped catalytic substrate positioned in the reaction chamber thereof and method for operating the same
JP2004344719A (ja) * 2003-05-20 2004-12-09 Toyota Motor Corp 排気浄化装置
US7241429B2 (en) * 2003-06-02 2007-07-10 Arvin Technologies, Inc. Fuel reformer with cap and associated method
WO2005007567A1 (en) * 2003-06-20 2005-01-27 Detroit Edison Company Device and method for reforming a voc gas
WO2004112950A2 (en) * 2003-06-20 2004-12-29 Drexel University Plasma reactor for the production of hydrogen-rich gas
US8361404B2 (en) 2003-06-20 2013-01-29 Drexel University Cyclonic reactor with non-equilibrium gliding discharge and plasma process for reforming of solid hydrocarbons
WO2005004556A2 (en) 2003-06-20 2005-01-13 Drexel University Vortex reactor and method of using it
JP4038770B2 (ja) * 2003-08-27 2008-01-30 トヨタ自動車株式会社 改質器の状態判定装置および方法
US7785527B1 (en) 2003-11-06 2010-08-31 Drexel University Method of making mixed metal oxide ceramics
US7381382B2 (en) * 2004-03-29 2008-06-03 Massachusetts Institute Of Technology Wide dynamic range multistage plasmatron reformer system
US20050255011A1 (en) * 2004-05-12 2005-11-17 Greathouse Michael W Plasma fuel reformer with one-piece body
US20050274104A1 (en) * 2004-06-15 2005-12-15 Leslie Bromberg Optimum regeneration of diesel particulate filters and NOx traps using fuel reformers
JP4301094B2 (ja) * 2004-06-25 2009-07-22 トヨタ自動車株式会社 燃料又は還元剤添加装置及び方法、並びにプラズマトーチ
WO2006011409A1 (ja) * 2004-07-28 2006-02-02 Nissan Motor Co., Ltd. 燃料供給システム
JP4703157B2 (ja) * 2004-10-04 2011-06-15 日野自動車株式会社 燃料改質器
WO2006099070A1 (en) * 2005-03-10 2006-09-21 Arvin Technologies, Inc. Electrode assembly of a plasma fuel reformer
WO2006099069A1 (en) * 2005-03-10 2006-09-21 Arvin Technologies, Inc. Plasma fuel reformer
US7776280B2 (en) 2005-05-10 2010-08-17 Emcon Technologies Llc Method and apparatus for selective catalytic reduction of NOx
FR2888835A1 (fr) * 2005-07-25 2007-01-26 Armines Ass Loi De 1901 Procede de production d'hydrogene a partir d'hydrocarbures ou de composes hydrocarbones
US7625531B1 (en) 2005-09-01 2009-12-01 Los Alamos National Security, Llc Fuel injector utilizing non-thermal plasma activation
US20080173270A1 (en) * 2005-09-01 2008-07-24 Perriquest Defense Research Enterprises Llc Fuel injection device including plasma-inducing electrode arrays
US20090114178A1 (en) * 2005-09-01 2009-05-07 Perriquest Defense Research Enterprises Llc Fuel injection device including plasma-inducing electrode arrays
FR2891434A1 (fr) * 2005-09-23 2007-03-30 Renault Sas Generateur de plasma et dispositif de reformage d'hydrocarbures pourvu d'un tel generateur de plasma.
WO2007043783A1 (en) * 2005-10-10 2007-04-19 Korea Institute Of Machinery And Materials Apparatus for plasma reaction and method of plasma reaction using it
US20070101648A1 (en) * 2005-11-10 2007-05-10 Robert Iverson Method and apparatus for endothermic fuel reformation
US7678352B2 (en) 2005-11-14 2010-03-16 Robert Bosch Gmbh Device and procedure for the production of ammonia
US7595031B2 (en) * 2006-01-12 2009-09-29 Nanoenergy Group (Uk) Plasma reformer with extended volume discharge
US20070267289A1 (en) * 2006-04-06 2007-11-22 Harry Jabs Hydrogen production using plasma- based reformation
GB2450035A (en) * 2006-04-07 2008-12-10 Qinetiq Ltd Hydrogen production
WO2007133511A2 (en) * 2006-05-08 2007-11-22 Ceramatec, Inc. Plasma-catalyzed, thermally-integrated, reformer for fuel cell systems
US20090035619A1 (en) * 2006-10-20 2009-02-05 Charles Terrel Adams Methods and systems of producing molecular hydrogen using a plasma system in combination with an electrical swing adsorption separation system
US8211276B2 (en) * 2006-10-20 2012-07-03 Tetros Innovations, Llc Methods and systems of producing fuel for an internal combustion engine using a plasma system at various pressures
US20080131360A1 (en) * 2006-10-20 2008-06-05 Charles Terrel Adams Methods and systems of producing molecular hydrogen using a plasma system at various pressures
US7946258B2 (en) * 2006-10-20 2011-05-24 Tetros Innovations, Llc Method and apparatus to produce enriched hydrogen with a plasma system for an internal combustion engine
US8220440B2 (en) * 2006-10-20 2012-07-17 Tetros Innovations, Llc Methods and systems for producing fuel for an internal combustion engine using a low-temperature plasma system
US20080138676A1 (en) * 2006-10-20 2008-06-12 Charles Terrel Adams Methods and systems of producing molecular hydrogen using a plasma system in combination with a membrane separation system
US20080131744A1 (en) * 2006-10-20 2008-06-05 Charles Terrel Adams Methods and systems of producing molecular hydrogen using a low-temperature plasma system
EP1972776A2 (de) * 2007-03-19 2008-09-24 Nissan Motor Co., Ltd. Katalysator zur Oktanzahlerhöhung, Brennstoffumformer für einen Verbrennungsmotor und Verbrennungsmotor
US20080302342A1 (en) * 2007-06-07 2008-12-11 Horng Jiang Method of fuel conversion for engine and an apparatus of the same
US20090151322A1 (en) * 2007-12-18 2009-06-18 Perriquest Defense Research Enterprises Llc Plasma Assisted Combustion Device
JP5027732B2 (ja) * 2008-05-13 2012-09-19 日本碍子株式会社 プラズマ処理装置
US20090308729A1 (en) * 2008-06-13 2009-12-17 Gallimore Alec D Hydrogen production from water using a plasma source
WO2010017513A2 (en) 2008-08-08 2010-02-11 Ceramatec, Inc. Plasma-catalyzed fuel reformer
JP2010215468A (ja) 2009-03-18 2010-09-30 Ngk Insulators Ltd リアクタ
CN101734620B (zh) * 2009-12-15 2011-10-05 太原理工大学 一种富甲烷气等离子体制氢气的方法
WO2011119274A1 (en) 2010-03-25 2011-09-29 Drexel University Gliding arc plasmatron reactor with reverse vortex flow for the conversion of hydrocarbon fuel into synthesis gas
US20130305738A1 (en) * 2012-05-17 2013-11-21 General Electric Company System and method for producing hydrogen rich fuel
CA2882863C (en) * 2012-09-17 2017-01-24 Prometheus Applied Technologies, Llc Time-varying spark current magnitude to improve spark plug performance and durability
US9017437B2 (en) 2012-12-11 2015-04-28 Ceramatec, Inc. Method for forming synthesis gas using a plasma-catalyzed fuel reformer
JP6015640B2 (ja) * 2013-12-05 2016-10-26 株式会社デンソー 高活性物質添加装置
CN107001033B (zh) * 2014-09-30 2020-07-10 普拉斯科转换技术有限公司 一种精炼合成气的非平衡等离子体系统和方法
US10208651B2 (en) 2016-02-06 2019-02-19 Prometheus Applied Technologies, Llc Lean-burn pre-combustion chamber
ES2639664B1 (es) * 2016-04-27 2018-09-21 Blueplasma Power, S.L. Procedimiento para la oxidación parcial de combustibles, dispositivo para aplicar dicho procedimiento y gas obtenido con dicho procedimiento
WO2018172736A1 (en) * 2017-03-23 2018-09-27 Bae Systems Plc Electrical power generation on a vehicle
WO2018172737A1 (en) 2017-03-23 2018-09-27 Bae Systems Plc Electrical power generation on a vehicle
EP3574991A1 (de) 2018-05-31 2019-12-04 Haldor Topsøe A/S Durch widerstandsheizung erhitzte dampfreformierung
KR102130971B1 (ko) * 2018-08-08 2020-07-08 한국화학연구원 플라즈마 개질 모듈을 이용한 전력 계통 안정화 시스템
WO2023225617A2 (en) * 2022-05-20 2023-11-23 Plasmerica, Llc Apparatus and method for hydrogen generation

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3649195A (en) 1969-05-29 1972-03-14 Phillips Petroleum Co Recovery of electrical energy in carbon black production
US4059416A (en) 1972-07-13 1977-11-22 Thagard Technology Company Chemical reaction process utilizing fluid-wall reactors
US3879680A (en) 1973-02-20 1975-04-22 Atlantic Res Corp Device for removing and decontaminating chemical laser gaseous effluent
DE2402844A1 (de) 1974-01-22 1975-07-31 Basf Ag Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines acetylen, aethylen, methan und wasserstoff enthaltenden gasgemisches durch thermische spaltung von fluessigen kohlenwasserstoffen
US4339546A (en) 1980-02-13 1982-07-13 Biofuel, Inc. Production of methanol from organic waste material by use of plasma jet
JPS60192882A (ja) * 1984-02-10 1985-10-01 Sutekiyo Uozumi Ｈ↓２ｏを利用して多段階プラズマにより機械的エネルギ−を取り出す方法
US5138959A (en) 1988-09-15 1992-08-18 Prabhakar Kulkarni Method for treatment of hazardous waste in absence of oxygen
US5095247A (en) * 1989-08-30 1992-03-10 Shimadzu Corporation Plasma discharge apparatus with temperature sensing
US5560890A (en) 1993-07-28 1996-10-01 Gas Research Institute Apparatus for gas glow discharge
US5437250A (en) * 1993-08-20 1995-08-01 Massachusetts Institute Of Technology Plasmatron-internal combustion engine system
US5425332A (en) 1993-08-20 1995-06-20 Massachusetts Institute Of Technology Plasmatron-internal combustion engine system
US5887554A (en) 1996-01-19 1999-03-30 Cohn; Daniel R. Rapid response plasma fuel converter systems
GB9616841D0 (en) * 1996-08-10 1996-09-25 Aea Technology Plc The detection of volatile substances
DE19757936B4 (de) 1997-12-27 2005-08-25 Abb Research Ltd. Verfahren zur Herstellung eines H2-CO-Gasgemisches

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010005797A1 (de) * 2009-12-23 2011-06-30 Volkswagen AG, 38440 Verfahren sowie Kraftfahrzeug mit einer Abgasreinigung zum Reinigen eines Abgasstroms einer ersten Brennstelle und zumindest einer weiteren Brennstelle eines Verbrennungsmotors

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003514166A (ja) 2003-04-15
WO2001033056A1 (en) 2001-05-10
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ATE296949T1 (de) 2005-06-15
US6322757B1 (en) 2001-11-27
DE60020590D1 (de) 2005-07-07
CA2389009A1 (en) 2001-05-10
EP1226343B1 (de) 2005-06-01
EP1226343A1 (de) 2002-07-31

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