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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2265920

Das Wasserstoffversorgungssystem und mobile Systeme für die Wasserstoffproduktion

Das Wasserstoffversorgungssystem und mobile Systeme für die Wasserstoffproduktion

Name des Erfinders: Taku Shimizu (JP); IYDZIMA Masaki (JP); Masahiro Hirai (JP); Kazuto Kobayashi (JP); Oguta Akira (JP); Kuroda Kennosuke (JP)
Der Name des Patentinhabers: MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. (JP)
Korrespondenzanschrift: 103735, Moskau, ul. Ilinka, 5/2 "Sojuzpatent" pat.pov. S.B.Felitsynoy
Startdatum des Patents: 2003.08.06

Die Erfindung betrifft eine Wasserstoffversorgungssystem, das verwendet wird, um Kraftstoff, der Fahrzeuge mit Brennstoffzellen betrieben. Erfindungsgemäß umfasst das Wasserstoffversorgungssystem einen Wasserstoffversorgungspunkt und den beweglichen Wasserstoffproduktionssystem, und durch die mobile Wasserstoff in das System Wasserstoffzuführungspunkt zugeführt wird. Das technische Ergebnis der Erfindung ist es, eine Wasserstoffversorgungssystem mit der maximalen Nutzung der vorhandenen Infrastruktur.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wasserstoffversorgungssystem und der mobilen Wasserstoffproduktionssystem für Fahrzeuge , die mit Brennstoffzellen betrieben, und für die verteilte Hardware - Brennstoffzelle arbeitet.

Derzeit entwickelt werden Fahrzeuge, die als Energiequelle von Brennstoffzellen zu verwenden, und die dezentrale Geräte der Brennstoffzelle. Beispielsweise Automobil, durch die Brennstoffzelle betätigt, Wasserstoff aus dem Kupplungsaufnahmetank, Umsetzung des Prinzips der die darin besteht, daß die Brennstoffzelle mit Wasserstoff versorgt wird, um elektrische Energie zu erzeugen, und elektrische Energie angetriebenen Motor erhalten. Dieses Prinzip der Energie auf alle Fahrzeuge angewendet wird, die nicht nur Automobilen, auf vier Rädern bewegen, sondern auch Motorräder, auf den Schienen des Zuges ausgeführt wird, usw. das Gerät mit der Antriebsmechanismus, der durch die Energie der Brennstoffzelle betrieben wird , kann eine hohe Energieeffizienz zu erreichen, die CO2 - Emissionen und fast beseitigen Emissionen von NO X reduzieren Für Umwelt Emissionen von CO 2 und NO X sind ein globales Problem.

In Übereinstimmung mit einem der vorgeschlagenen System für ein Fahrzeug, die von der Brennstoffzelle in einem Fahrzeug angetriebenen Ausgangsmaterial eintritt, unterzogen wird, nicht-reformierten Pre und die Substanz des Fahrzeugs zur Erzeugung von Wasserstoff durch Reformieren, die in einer Brennstoffzelle verwendet werden kann. Allerdings scheint es, dass die praktische Umsetzung einer solchen Versorgungssystem möglich sein wird, nach vielen Jahren, weil ein solches System eine Reihe von Problemen verursacht gelöst, wie die Dauer der Zeit erforderlich, auszuführen, Anpassungsfähigkeit an mehrere Start- und Stopp als auch, und das Einfrieren von Materialien in kalten Gebieten . Daher scheint es, dass derzeit weit verbreitete Verwendung Fahrzeug durch eine Brennstoffzelle unter Verwendung von Wasserstoff in dem Tank in der Umsetzung unter hohem Druck angetrieben finden. Das große Problem mit den weit verbreiteten Einsatz von Fahrzeugen, die auf Brennstoffzellen laufen Betrieb von Wasserstoff unter hohem Druck aus dem Tank Befestigung liefert, ist die Entwicklung der Infrastruktur für die Wasserstoffversorgung (Kesselwagen-Koppler). Mit anderen Worten, in diesem Fall entsteht ein Problem Infrastruktur einen großen Abdeckungsbereich umfassen und ermöglicht das Fehlen der genannten Einschränkungen bereitzustellen mit Brennstoffzellen Wasserstoff Fahrzeuge. Derzeit in der Regel eine Infrastruktur zur Wasserstoffversorgung zu entwickeln, das verwendet werden kann, eine der folgenden drei Möglichkeiten zu implementieren:

(1) Der Wasserstoff wird in einer Fabrik in großen Mengen produziert usw. und die Wasserstoffversorgungspunkten transportiert (oder Spalten von Wasserstoff-Tankstellen) in Form von verflüssigtem Wasserstoff oder Wasserstoff unter hohem Druck, mit einem Tankwagen oder dergleichen;

(2) Der Wasserstoff wird in einer Fabrik in großen Mengen produziert usw. und für Wasserstoff zu dem Artikel Zufuhrleitung transportiert werden;

(3) Wasserstoff durch Dampfreformierung von Stadtgas oder flüssiges Material hergestellt (entschwefelte Naphtha, Benzin, Kerosin, Leichtölfraktionen, Methanol und dergleichen), um die Reformereinheit in dem Wasserstoffzufuhrabschnitt installiert ist.

Das Verfahren (1) hat Nachteile in Bezug auf die Transporteffizienz von Tankern, Beschränkungen für Transportentfernung Verlust durch Verdunstung während des Transports von Material, Transportkosten und dergleichen. Verfahren (2) erfordert eine umfangreiche Software, wie die neue Rohrleitung und der Kompressor für die Einspeisungsgas Stapelung, so dass die Fälle, in denen dieses Verfahren angewendet werden kann, begrenzt sind. Der Vorteil des Verfahrens (3) ist, dass es einen hohen Grad der Nutzung der vorhandenen Infrastruktur ermöglicht, die eine Hausrohrleitungen für Gas und Tankstellen-Station ist. Jedoch hat dieses Verfahren den Nachteil, daß das System der Reformereinheit ist kostspielig, und es ist erforderlich, eine große Fläche unterzubringen (da das System groß ist), und daß das System während des Betriebs und Wartungs aufgrund ihrer Komplexität, erfordert es die Verwendung von Hochtechnologie, schwierig, dass die Sicherheit des Personals während der Wartung und dem Betrieb des Systems zu gewährleisten.

Aus dem Vorstehenden folgt, dass die Entwicklung der Infrastruktur zur Wasserstoffversorgung als Grundvoraussetzung für die weit verbreitete Verwendung von Fahrzeugen, die mit Brennstoffzellen betrieben aufgrund der Lösung vieler Probleme, so scheint es, für einen breiten Einsatz solcher Fahrzeuge eine beträchtliche Zeit erforderlich werden.

In Verbindung mit dem oben beschriebenen Situation stellt die vorliegende Erfindung eine Wasserstoffversorgungssystem, das die Fähigkeit Fahrzeuge mit Brennstoffzellen und verteilte Hardware, die mit der maximalen Nutzung der bestehenden Infrastruktur und die Nutzung der Vorteile der bekannten Verfahren verwenden Brennstoffzellen angetrieben zu versorgen Wasserstoff liefert, in dem Wasserstoff durch eine Dampfreformierung von Stadtgas oder flüssiges Material (entschwefelt Naphtha, Benzin, Kerosin, Leichtölfraktionen, Methanol und dergleichen) über das Reformersystem in der Wasserstoff-Versorgung gestellt Punkt und außerdem das Problem der hohen Kosten des Reformers zu lösen System, die Notwendigkeit, eine große Fläche der Vorrichtung Schwierigkeiten Sicherheitspersonal für die Wartung und den Betrieb des Systems und ähnlichen Problemen gerecht zu werden, die Nachteile des Verfahrens sind.

Zu lösen, enthält dieses Problem in einem Wasserstoffversorgungssystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, eine Wasserstoffversorgungspunkt und den beweglichen Wasserstoffproduktionssystem und führt Wasserstoff durch das mobile System am Punkt der Wasserstoffzufuhr erzeugt wird. Mobiles System zur Herstellung von Wasserstoff kann Wasserstoffproduktionssystem wird auf einem beweglichen Körper angeordnet ist, beweglich mittels des beweglichen Körpers und dergleichen. Wasserstoffversorgung für das Bezugsfahrzeug Wasserstoffversorgung, die Stromquelle ist eine Brennstoffzelle oder eine verteilte Hardware läuft auf Brennstoffzellen.

Wasserstoff-Produktionssystem muss von klein sein, so dass die Größe eines mobilen Systems zur Erzeugung von Wasserstoff erlauben sie den Weg für die öffentlichen Verkehrsmittel zu benutzen. Als Reformersystem zur Verwendung in dem oben beschriebenen mobilen Systems wird vorzugsweise Reformersystem für die Wasserstofftrennungstyp, wie beispielsweise ein Membransystem oder Reformers Reformierungssystem des Typs, in dem die effektive Gastrennungsverfahren unter Verwendung einer Membran verwendet zu trennen Wasserstoff. Der Reformer System dieser Art ist kompakt und sehr leistungsfähig, kann, da Wasserstoff ohne Reinigung direkt selektiv zurückgewonnen werden, bedeutet, wie beispielsweise ein CO-Konverter Adsorptionsverfahren unter kontrolliertem Druck durchgeführt wird, und eine Legierung Wasserstoff absorbiert, aufgrund derer eine solche Technologie System akzeptabel für mobile Systeme.

Wasserstoffproduktion mit maximaler Nutzung der vorhandenen Infrastruktur effizienter, wenn viele Arten von Rohstoffen verwendet werden können. Daher wird die bewegliche Wasserstoffproduktionssystem vorzugsweise konfiguriert Wasserstoff bei seiner Zufuhr eines der zwei oder mehr mögliche Brennstoffe zu erzeugen. Das heißt, es ist bevorzugt, dass der mobile Wasserstoffproduktionssystem multifuel hat. Als Brennstoffe, die zur Herstellung von Wasserstoff als ein Material verwendet werden können, Verbindungen auf Basis von Kohlenwasserstoffen, wie Erdgas, Flüssiggas, Kerosin, Benzin, Leichtöl, und Anschlüsse für Ölbasis im weitesten Sinne des Wortes kann die sie schließen Sauerstoff, beispielsweise Methanol, Ethanol, Dimethylether. Die Auswahl eines bestimmten Kraftstoff hängt von wirtschaftlichen, regionalen und sozialen Bedingungen. Wenn beispielsweise der mobile Wasserstoffproduktionssystem innerhalb einer Vielzahl von Bereichen bewegt, in einigen Fällen ist es von Wasserstoff aus einer Vielzahl von Ausgangsmaterialien, je nach den Fähigkeiten der jeweiligen Region zu erzeugen. Daher ist es bevorzugt, dass die bewegliche Wasserstoffproduktionssystem Wasserstoff mit verschiedenen Substanzen produzieren kann durch Zuführen, einschließlich zwei oder mehr Arten der Ausgangsmaterialien.

Vorzugsweise wird vor der Membran Reformers Entschwefelungsvorrichtung eingestellt wurde Odoriermittel in Stadtgas enthalten ist, zu beseitigen oder Pre-Reformierungs-Installation, die eine einzelne Kohlenwasserstoffumwandlung in dem Kraftstoff in dem Kohlenwasserstoffgas aus Methan hauptsächlich enthaltenen liefert. Ferner wird in dem Fall von Methanol usw. vorzugsweise Verdampfer davon für die Verdampfung montiert. Mit einem Anstieg der Ausrüstungstypen in der Funktion des Systemteils verwendet unter Verwendung verschiedener Brennstoffe und erweitert, indem eine bestimmte Anzahl von mobilen Geräten Systems zum Erzeugen von Wasserstoff kann für zwei oder mehr Brennstoffe angepasst werden.

Vorzugsweise ist der mobile Wasserstoffproduktionssystem mit einem Behälter für Ausgangsmaterial bereitgestellt. Bei der Verwendung eines mobilen Systemdiagramm zur Erzeugung von Wasserstoff unter Verwendung von, nach der Wasserstoff durch die Fütterung in einem Ausgangsmaterial an der Stelle des Elements Wasserstoff Versorgung und der Wasserstoff in der direkten Versorgung Punkt erzeugt erhalten wird. Jedoch aufgrund des Vorhandenseins von beweglichen Wasserstofftanksystems auf das Ausgangsmaterial kann im Voraus vorbereitet werden, wenn das System in Bewegung ist, wenn der Abstand zu dem Punkt Wasserstoffversorgung ist groß, und daher ist die Zeit, Wasserstoff erzeugen, wesentlich reduziert werden. Der Wasserstoff während der Bewegung erzeugt wird, wird in der Speichereinrichtung gespeichert sind, zur Verfügung. Da die Speichermittel Wasserstofftank und eine Wasserstoffspeichervorrichtung kann mit absorbierenden Legierung Wasserstoff bereitgestellt ausgewählt. Darüber hinaus hat das Reservoir zum Laden eines Wasserstoffkompressor zum Verdichten von Wasserstoff.

In diesem Fall wird der mobile Wasserstoffproduktionssystem mit einem Antriebsmechanismus versehen ist, eine Brennstoffzelle und erzeugt unter Verwendung von Wasserstoff durch seine Ausgangsmaterial aus dem Vorratsbehälter zuzuführen, selbst während seiner Bewegung.

Für die mobile Wasserstoffproduktionssystem gemß der vorliegenden Erfindung in einer ihrer Ausführungsformen Wasserstoffversorgungspunkte in zwei oder mehr Orten platziert, und das mobile System, all diese Kreise Wasserstoffversorgungspunkten oder bewegt sich in Richtung zu ihm.

Mobile Wasserstoffproduktionssystem ist vorzugsweise mit einer Einrichtung versehen CO 2 einzufangen, da CO 2 wird vorzugsweise aufgefangen und wiederverwendet , die Emissionen zu reduzieren, 2 die Umwelt vor der Freisetzung von CO zu schützen. In diesem Fall ist es bevorzugt , dass durch das CO 2 durch Absorption unter Verwendung von Absorptionsmittel in der mobilen Wasserstoffproduktionssystem, und dann erfolgt die Regenerierung des Absorptionsmittels in der Regeneration des Absorptionsmittels Station erfasst wurde.

Das zurückgewonnene CO 2 in der Industrie wiederverwendet wird oder mit der Bildung assoziiert nichtflüchtiger Verbindungen, die eine der Maßnahmen ist die globale Erwärmung zu begegnen, und außerdem werden manchmal in Aktivitäten verwendet , um Emissionsstandards bezogen.

In einem anderen Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein mobiles System zur Erzeugung von Wasserstoff , das dadurch gekennzeichnet ist , daß sie Mittel zum Erzeugen von Wasserstoff enthält, mit einer Membran Reformers, einen Kompressor für die Kompression von Wasserstoff, mit einem Tank für Wasserstoff, den Verdampfer, den Lösungsmittelbehälter CO 2 Reservoir zu dem Ausgangsmaterial . Ein solches mobiles System für Wasserstoff in einer bevorzugten Ausführungsform verwendet wird, wobei das Wasserstoffversorgungssystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.

Die vorstehenden und andere Ziele, Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ersichtlich, in denen:

Das Wasserstoffversorgungssystem und mobile Systeme für die Wasserstoffproduktion

1 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems, Wasserstoffzufuhr zu einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 2 - Blockschaltbild eines Elements und dem Wasserstoffversorgungsfahrzeug darauf Wasserstoffproduktionssystem in der vorliegenden Erfindung verwendet platziert.

3 - ein Ausführungsbeispiel eines Systems Membran Reformers in den vorliegenden Erfindungen verwendet wird, ist eine perspektivische Ansicht, im Teilschnitt; 4 - Blockdiagramm eines mobilen Wasserstofferzeugungssystem, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann; 5 - ein Blockschaltbild eines mobilen Wasserstoffproduktionssystems gemß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

Wasserstoffversorgungssystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird weiter anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen dargestellt beschrieben.

1 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines Wasserstoffversorgungssystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt.

Diese Wasserstoffversorgungssystem enthält eine große Anzahl von Punkten 100, 102, 104 und 106 der Wasserstoffzufuhr. Pfad durch die gepunktete Linie gezeigt ist, bewegt sich das Fahrzeug, auf dem der Wasserstofferzeugung (nicht gezeigt).

Abbildung 1 zeigt die vier Punkte der Wasserstoffzufuhr. Jedoch ist eine solche Menge gewählt wird, nur zur Vereinfachung der Erläuterung und Versorgungspunkte kann größer als 1 sein, oder weniger. Figur 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bezogen auf die Lösung, nach der das Fahrzeug, in dem die Wasserstoffproduktion, periodisch Versorgungspunkte bereist. Jedoch kann die Schaltungskonfiguration unterschiedlich sein können und zu einer Entscheidung entsprechen, nach der die Mobilfahrzeug, in dem die Wasserstoffproduktion, auf selektivem Versorgungsanforderung an einen bestimmten Punkt zieht. In diesem Fall zieht das mobile Fahrzeug auf die Elemente über eine große Fläche verteilt, sofort nach Eingang des Antrags.

Punkte Wasserstoffversorgung, die Bezugszeichen 100 bis 106, können die bestehenden Tankstellen Station nutzen. Dies erzeugt Wasserstoff und speichern es in dem Wasserstofftank während der Zufuhr von Kerosin oder Benzin auf das Fahrzeug, in dem die Wasserstoffproduktion von Tankstellen-Station.

Punkte Wasserstoffzufuhr, angedeutet durch die Bezugszeichen 100 und 106 kann derart sein, dass ein Mobilfahrzeug mit Wasserstoffproduktionssystem vorgesehen ist, werden verschiedene Arten von Substanzen empfangen werden. Als Brennstoffe, die als Ausgangsmaterialien, neben Haushaltsgas und Kerosin, Kohlenwasserstoff-basierende Verbindungen, wie Benzin und Dieselkraftstoff dienen können, können kohlenwasserstoffbasierten Verbindung, umfassend Sauerstoff, wie beispielsweise Methanol, Ethanol und Dimethylether verwendet werden. Aufgrund unten beschriebenen praktischen Umsetzung, das Fahrzeug, das die Produktion von Wasserstoff beherbergt, die zum Erzeugen von Wasserstoff ausgestattet Reformers angepasst für die Reformierung von vielen Arten von Kraftstoff, wobei das Fahrzeug ein mobiles System ist mit der Erzeugung von Wasserstoff auf sie gesetzt wird, als Ausgangsmaterial verwendet werden, verschiedene Kraftstoff.

gezeigt , auch in Figur 1 eine Station umfasst Schaltung 108 erholen das Lösungsmittel (Absorptionsmittel) SO 2 und CO 2, und der Reinigungseinrichtung 110 Lösungsmittel. Reinigungsmittel CO 2 Mittel 110 ist eine Basis Lösungsmittel Regeneration von CO 2.

Als nächstes wird der Betrieb der Wasserstoffversorgungssystems beschrieben werden, wie oben, mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in Figur 1 veranschaulicht in Übereinstimmung beschrieben konfiguriert.

Das Fahrzeug, in dem die Produktion von Wasserstoff sequentiell Wasserstoffzufuhrpunkte von Punkt 100 genommen Kreisen Punkt 106. An dass das Fahrzeug an jedem der Punkte 100 bis 106, und mit einem System darauf erzeugt Wasserstoff platziert angehalten wird, zu geben, während das Ausgangsmaterial. Der Wasserstoff in dem Wasserstofftank gespeichert, der in jedem der Wasserstoffversorgungspunkte installiert, 100-106.

Platziert auf das Fahrzeugsystem von Kohlendioxid (CO 2) bei der Herstellung von Wasserstoff unter Verwendung eines Lösungsmittels aus CO 2, zu absorbieren , die das Absorptionsmittel, wie einem Amin. Das Lösungsmittel wurde im CO 2 Rückgewinnungsanlage CO 2 108 reduziert und an Reinigungsmittel zu Lösungsmittel 110, eine CO 2 -Reinigung Lösungsmittel bereitstellt. Das Lösungsmittel wird regeneriert CO 2 in der Einrichtung 110, die Lösungsmittel erzeugt Reinigen und wird dem CO2 Lösungsmittelrückgewinnungsstation 108 zurückgegeben. Zurück Lösungsmittel CO 2 Weiterverwendung an einem Fahrzeug mit einem System ausgestattet , zur Herstellung von Wasserstoff. Das Kohlendioxid aus dem Lösungsmittel extrahiert hat eine hohe Reinheit, so daß es als ein Produkt verkauft werden kann.

Rückgewinnung von CO 2 Lösungsmittel Station 108 und eine Einrichtung 110 Lösungsmittel CO 2 Reinigung kann in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet werden , oder sie kann eine einzelne Einheit zu gehen.

2 zeigt eine Ausführungsform eines Fahrzeugs, an es mit der Produktion von Wasserstoff gesetzt, die in dem Wasserstoffversorgungsschaltung in Figur 1 gezeigt verwendet werden kann. Das Fahrzeug auf einem System angeordnet ist, es ist eine Ausführungsform eines mobilen Systems zum Erzeugen von Wasserstoff. 2 veranschaulicht die Position des Versorgungssystems, in dem das Fahrzeug mit einem System zur Herstellung von Wasserstoff Wasserstoffzufuhr an der Stelle der Wasserstoffversorgung erzeugt.

Die dargestellte Fahrzeug 1, das Wasserstoffproduktionssystem genommen 2 mit Wasserstofferzeugung vorgesehen ist, an der Rückseite der Ladeplattform angeordnet. Wasserstofferzeugungssystem 2 enthält einen Behälter 8 befindet sich in der Membran Reformer 3, der Verdampfer 20, einen Verdichter 4, einen Wasserstoff, der Wasserstofftank 5, einen Behälter 6 mit dem Lösemittel und CO 2 Behälter 7 mit dem Ausgangsmaterial.

Durch Verwendung der Membran Reformers Wasserstofferzeugungssystem 2 kompakt hergestellt werden und somit leicht auf das Fahrzeug geladen.

Die Erfinder haben zuvor verschiedene Arten von Membran Reformers vorgeschlagen, eine kompakte Wasserstofferzeugungssystem in der Lage liefert leicht am Fahrzeug geladen zu werden, usw. (Siehe., Zum Beispiel, die vorläufige Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung №9-2805 (№2805 / 1997)).

Darüber hinaus kann in Schritt 9 die Wasserstoffversorgungsfahrzeug 1, auf dem die Wasserstoffproduktion 11 Erdgas 10, elektrische Energie und Wasser erhalten.

konfiguriert 1 mit dem Fahrzeug darauf Wasserstofferzeugungssystem angeordnet, wie oben beschrieben, erzeugt Wasserstoff aus der Membran Reformer 3 während Haushaltsgasversorgungssystem 10 und Strom / Wasser 11. Der Verdampfer 20 ist so ausgelegt Dampf in verwendet zuzuführen der Prozess der Dampf inländischen Gasreformierung 10 (einschließlich eines Pre-Reformer). Der Wasserstoff wird durch den Kompressor 4 komprimiert und speichert sie in dem Wasserstofftank 5 oder dem Wasserstofftank 12 in dem Wasserstoffabschnitt installiert 9. Das Kohlendioxid bei der Herstellung von Wasserstoff wird durch ein Absorptionsmittel , wie einem Amin (Lösungsmittel: CO 2) absorbiert gebildet Zuführen sich in dem Vorratsbehälter 6 CO 2 Lösungsmittel.

Punkt 9 liefert die Wasserstoffzufuhr von Wasserstoff zu dem Fahrzeug 14, um die Brennstoffzelle als Energiequelle verwendet wird, ein Gas mit Hochdruckkolonne 13 verwendet.

In dem Ausführungsbeispiel in Figur 2 gezeigte Fahrzeug 1 angeordnet ist auf sie Wasserstoffgas zugeführt Haushalts erzeugen. Allerdings enthält Erdgas einen Geruchsstoff. Daher wird der Geruchsstoff in einer Stufe entfernt gegangen ist, in dem Reformer 3 durch eine Entschwefelungsvorrichtung reformierten (nicht gezeigt).

Auch ist das Fahrzeugsystem 1 darauf plazierten angeordnet, um das ankommende Beschickungsmaterial anzupassen. Beispielsweise ist es mit Voreinstellung Einstufen-Reformierverfahren für ein Kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren, enthalten in dem Ausgangsmaterial vorgesehen ist, ein Kohlenwasserstoffgas, das hauptsächlich aus Methan.

An dem Fahrzeug 1 ist mit einem Ausgangsmaterialbehälter gesetzt 7 und daher wird, wenn der Abstand zu dem Punkt 9 Wasserstoffversorgung groß ist, kann der Wasserstoff im Voraus vorbereitet werden kann während der Bewegung des Fahrzeugs 1, wobei das Herstellungsverfahren erheblich reduziert werden. Ferner wird durch das Fahrzeug 1 schaffen, die Wasserstoff Aktuator zugeordnet erzeugt, wobei als Energiequelle Brennstoffzelle erzeugte Wasserstoff kann eine Energiequelle für die Bewegung der 1. In diesem Fall Fahrzeugs das Fahrzeug 1 ferner mit vorgesehen ist, ein Reservoir für die Versorgung mit Wasser kommen für die Dampfreformierungsreaktionen erforderlich. Der Wasserstoff während der Bewegung erzeugt wird, reichern sich in dem Wasserstofftank 5, der ein Mittel zum Speichern von Wasserstoff. Zu schaffen, eine Wasserstoffspeicher anstelle des Wasserstofftanks 5 ein Mittel enthält absorbierenden Legierung Wasserstoff verwendet werden.

Da der Wasserstoff in dem Wasserstofftank 5 in dieser Weise gespeichert ist, das Fahrzeug 1, das die Produktion von Wasserstoff zugeordnet ist, wird die Suspension vorgesehen ist, die das System Schwingungs 2 zu beschränken erlaubt Wasserstoff so viel wie möglich zu erzeugen.

Punkt 9 ist mit einer Zufuhr von Wasserstoffsensor Wasserstoffleckage oder dergleichen versehen (Figur 2 nicht gezeigt), so dass im Falle eines Wasserstoffleck, die erforderlichen Maßnahmen zur Gewährleistung der Sicherheit nehmen könnte.

3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Reformierungssystem 3 Membran. In einem solchen Reformer 3 gemischten gasförmigem Brennstoff und Dampf wird durch die Zuführungsleitung 30 Material eingebracht. Das eingeführte gemischte Gas wird in Gegenwart einer Reformierungskatalysatorschicht 31 des Prozesses reformiert, wodurch ein Formiergas Wasserstoff enthält. Enthalten in dem erzeugten Wasserstoffgas tritt durch die Membran 33, permeable Wasserstoff (als Membranelement), und fließt aus der Austritts 32. Zusätzlich wird das Gas (CO 2, CO, H 2 O, nicht umgesetztes Material) , die die permeable durchläuft Wasserstoff Membran 33 wird durch die Restgasaustrittsrohr in der Anlage ausgetragen und die Verwendung als Brennstoff. Eine Reformierungskatalysatorschicht 31 und der Membranprozess 33 in dem Innenzylinder 34 angeordnet.

Membran Reformersystem 3 ist mit einem Brenner 36 in der mittleren Öffnung montiert ist 35. Die Hitzeschildplatten Brenner 36 verbrennt brennbare Gas durch das Rohr eingeführt, 37 zum Zuführen des Brenngases zusammen mit der Luft über die Luftzufuhrleitung 38. Die resultierenden Verbrennungsgasgemisch zu dem Reformierungskatalysatorschicht 31 zugeführte Wärmeenergie für die Dampfreformierung erforderliche Reaktions und ausreichend, um die reformierende Katalysatorschicht 31 auf einer vorbestimmten Temperatur zu halten. Der innere Zylinder 34 außerhalb des geschlossenen Gehäuses 39, und das Abgas (Verbrennungs) wird durch ein Rohr 40 der Abgasauslaß abgegeben wird.

In dieser Ausführungsform kann in den Reformer-Katalysator jeder Katalysator in dem Reformierungsverfahren verwendet werden, die üblicherweise bei der Herstellung der vorgenannten Ausgangsstoffe mittels Wasserstoff Dampfreformierung verwendet wird. Zu ermöglichen verschiedene Arten von Ausgangsmaterialien akzeptabel sind, beispielsweise ein Katalysator auf Basis von Nickel oder Ruthenium in dem Fall einer Kohlenwasserstoffsubstanz aufgetragen, wie beispielsweise Stadtgas, LPG und Benzin, und einem Katalysator auf Basis von Kupfer / Zink oder Platin ist geeignet für Oxygenat wie Methan und Methanol (DME). Der Wasserstoff permeable Membran 33 ist aus Metall und Wasserstoff kann nur hindurch erhalten werden. Da die Metallmembran selektiv nur Wasserstoff ermöglicht, hat der abgetrennte Wasserstoff mit einer Reinheit von bis zu 99,999% und damit eine solche Wasserstoff zur Verwendung in einer Brennstoffzelle sehr geeignet.

Außerdem sollte beachtet werden, dass die sich ergebende Wasserstoff selektiv aus dem Reaktionsprodukt unter Verwendung einer wasserstoffdurchlässigen Membran 33 und den Partialdruck von Wasserstoff in dem Reaktionsprodukt nimmt getrennt ist. Daher schreitet die Reaktion in der Richtung der Wasserstoffmenge zu erhöhen und somit den Grad der Vollständigkeit der Reaktion bei der gleichen Temperaturerhöhung. In anderen Worten, obwohl sollte während der Methandampfreformierungstemperatur in der Reaktionszone etwa 800 ° C, der gleiche Wert für den Grad der Reaktion Vollständigkeit (entsprechend einer Temperatur von 800 ° C) bei einer Temperatur von 500 bis 600 ° C realisiert werden, die gemäß der Erfindung erreicht wird 33 durch eine Membran, durch die eine Membran Reformers 3 erstreckt sich unter Verwendung von Wasserstoff. Somit kann, da, indem sie durch Wasserstoff permeable Membran 33 das chemische Gleichgewicht hat, kann in der Richtung der Erhöhung der Menge an Wasserstoff erzeugt, die Reformierungsreaktionstemperatur auf einen Wert von 200 bis 300 ° C reduziert wird, verschoben werden, Wodurch Einsparungen erforderliche Wärme zum Beheizen des Reaktionsgases zu erreichen und erhöht die thermische Effizienz des Prozesses. Ferner kann, da die Reaktionstemperatur niedrig ist, das System zur kostengünstigen Material mit geringer Wärmebeständigkeit verwendet werden können, vorgeschlagen, und daher kann die Systemkosten reduziert werden. Der Wasserstoff permeable Metallmembran beträgt 5 bis 50 Mikrometer dick und auf einer porösen Schicht aus anorganischem Material, um eine selektive Passage von Wasserstoff durch sie zu sorgen. Ein poröses anorganisches Material, das unter der Metallmembran durchlässig für Wasserstoff stellt eine Basis für die Befestigung und das Metall für die wasserstoffdurchlässige Membran und aus porösem Faservlies aus Edelstahl, poröse Keramik, Glas oder ähnlichem Material zu halten. Die Dicke des porösen Substrats beträgt 0,1 mm bis 1 mm. Auch als Element, das strukturelle Festigkeit verleiht, vorzugsweise ein Drahtgeflecht, bestehend aus einer einzelnen Schicht oder mehreren Schichten. Es ist besser, dass Metall Wasserstoff permeable Membran eine nichtporöse Schicht aus einer Legierung, die Palladium (Pd) oder eine Legierung, die Nickel (Ni) oder eine Legierung, die Vanadium (V) hergestellt. Als Legierung mit Pb, werden Legierungen von Pd-Ag, Pd-Y, Pd-Ag-Au, usw. Als Legierung einschließlich V können Legierungen V-Ni, V-Ni-Co, ausgewählt werden, usw. Als Legierung Ni enthält, verwendet werden kann , und dergleichen LaNi 5 Verfahren zur Herstellung einer nicht-porösen Schicht aus Palladium Herstellung ist beispielsweise in dem US-Patent №3155467 beschrieben.

Wie oben beschrieben, kann die Membran Reformereinheit 3, gezeigt in Figur 3, mit einer hochreinen Wasserstoff mit hohem Wirkungsgrad bereitzustellen, und die beste Art der Reformer in dem Wasserstoffversorgungssystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Zusätzlich 3 der hohe Wirkungsgrad der Membran Reformers ermöglicht es kompakt und daher kann es leicht auf ein Fahrzeug verladen werden, an dem die Produktion von Wasserstoff angeordnet ist.

Antriebssystem für mobile Wasserstoff der vorliegenden Erfindung wurde oben für den Fall des Fahrzeugs 1 angepasst beschrieben worden Wasserstoff zu erzeugen, wie in Figur 2 gezeigt. Jedoch abhängig von der beabsichtigten Art von Kraftstoff, insbesondere im Fall von vielen Arten von Kraftstoff, verschiedene Ausführungsformen eines Systems implementiert werden kann. Mögliche Systeme Ausführungsformen von Mobilsystemen für Wasserstoff, der in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, wird unter Bezugnahme auf die 4 und 5 nachstehend offenbart werden.

4 ist ein Diagramm für den Fall entspricht, um einen Kohlenwasserstoffbrennstoff zu verwenden, wie beispielsweise Erdgas, Benzin und verflüssigtes Erdölgas und sauerstoffhaltigen Kohlenwasserstoff wie Dimethylether und Ethanol.

Dieses Schema enthält als Hauptelemente einen Boosterkompressor 41, Entschwefler 42, den Einbau von Vorreformer 43, einen Verdampfer 44, einen Reformer 45, der Wärmetauscher 46, Kompressor 47 und eine Einrichtung 48 zum Speichern von Wasserstoff. Im Fall von flüssigen Vorläufers 41 zwischen dem Booster-Verdichter und einem Verdampfer angeordnet Entschwefelungsvorrichtung 42.

Im Folgenden wird ein Fall der Verwendung dieses Schema als Hausbrenngas beschrieben. Erstens Erdgas zu etwa 10 Atmosphären Boosterkompressor komprimiert 41. Die Stadtgas Odoriermittel umfassend eine Verbindung, enthaltend Schwefel entfernt wird Entschwefelungsvorrichtung unter Verwendung von 42. Danach 43 Erdgas ist mit einem Vorreformer gerichtet. Zur gleichen Zeit eine Erdgaswasser gespeist, die für die Reformierungsreaktion in der Dampfphase. Wasser wird zu dem Vorreformer 43 in Form von Wasserdampf zugeführt, aus dem Verdampfer kommenden 44. Die Vorrichtung 43 vorge Reformierung von Erdgas und Wasserdampf werden miteinander bei einer Temperatur von 300 bis 500 ° C umgesetzt wird, und enthielt eine kleine Menge an Stadtgas Kohlenwasserstoff- höher im Vergleich zu Ethan, Methan oder umgewandelt CO, CO 2, H 2. Nach Vorreformieren das resultierende Gas wird in den Reformer 45 zugeführt, wo Methan, eine Komponente von Stadtgas, durch Wasserdampfreformierungsreaktion bei einer Temperatur von 500 bis 600 ° C durchgeführt wurde , hergestellt CO, CO 2 und H 2. Dieser Stoffe aus dem Rest des Gases über H 2 Trennmembran in dem Katalysatorbett installiert nur getrennt wird, die einen Reformer 45 hat, und nach 46 H in der Abwärme Hitzeabkühlen 2 zu dem Kompressor zugeführt wird 47. In diesem Fall ist der Reformer 45 kann Membran Reformers in 3, oder einen Reformer (oder andere Leistungs) dargestellt verwendet werden innerhalb des Gehäuses, die weitere Membran zur Wasserstoffabtrennung eingebaut ist.

Das sich ergebende pre-Reformierungs das Gas, das in dem Reformer 45 teilweise getrennt ist H 2 kann als Wärmequelle für den Reformer 45 Wasserstoff komprimiert wird in dem Kompressor 47 strömt in die Wasserstoffspeichereinrichtung 48 (der Wasserstoffspeicher - Legierung verwendet werden, wasserstoffabsorbierenden, etc.).

Wenn dieses Schema das System für Flüssigbrennstoff verwendet wird, wie beispielsweise Benzin, ankommende Kraftstoff Booster-Kompressor 41 komprimiert und dann dem Verdampfer zugeführt, nachdem 42. In diesem Fall durch eine Entschwefelungsvorrichtung vorbei, fast das gesamte flüssige Komponente, wie beispielsweise Benzin, wird umgewandelt, um ein Vorreformer 43 mit einem niedrigen Kohlenwasserstoff zu installieren Molekulargewicht, wie Methan.

Die Schaltung in 5 gezeigt ist, enthält als Hauptelemente einen Booster-Verdichter 51, einen Verdampfer 54, Wärmetauscher 56, Kompressor 57, und Mittel 58 zum Speichern von Wasserstoff. In diesem Schema, Methanol und Dimethylether kann als Brennstoffquelle verwendet werden. Dieser Kraftstoff enthält keine schwefelhaltigen Verbindungen, und daher gibt es keine Notwendigkeit, ein Entschwefelungsmittel zu verwenden.

Wenn Methanol-Brennstoff ausgewählt ist, wird das erste vorgemischt mit Wasser, Methanol und die resultierende Mischung in den Verdampfer eingespeist 54. Wie oben beschrieben, da der Reformer 55 eine Membran Reformer oder einen Reformer verwendet, für ein Gehäuse und eine Membran, die Wasserstofftrenn .

Der Reformer 55 chemische Reaktion verläuft bei einer Temperatur von 200 bis 300 ° C. Das Design und die Funktion des Wärmetauschers 56, Kompressor 57 und eine Einrichtung 58 für Wasserstoff in diesem Fall speichert die gleichen sind wie oben unter Bezugnahme auf 4 beschrieben, Wärmetauscher 46, Kompressor 47 und eine Einrichtung 58 zum Speichern von Wasserstoff.

Wasserstoffversorgungssystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die obigen Beispiele offenbarten Ausführungsformen beschränkt, und innerhalb des Umfangs und technischen Geist der Erfindung kann Änderungen, Modifikationen und Ergänzungen werden offensichtlich für einen Fachmann auf dem Gebiet.

In 2 gezeigt ist das Fahrzeug 1 geeignet ist, Wasserstoff zu erzeugen, kann ein Anhänger sein. In diesem Fall braucht man nur für eine gewisse Zeit ein System zur Erzeugung von Wasserstoff in dem Wasserstoffversorgungspunkt zu etablieren. Dieses System ist annehmbar für die Punkte Wasserstoffzufuhr mit technischen Mitteln ausgestattet ist, zu speichern, und große Mengen an Wasserstoff speichern.

Aus der vorangehenden Beschreibung erkennen, dass die vorliegende Erfindung eine Wasserstoffversorgungssystem bietet damit Wasserstoff in das Auto Einspeisen angetrieben durch die Brennstoffzelle und somit die bestehende Infrastruktur verfügbar verwendet.

FORDERUNGEN

1. Die Wasserstoffversorgungssystem, das Wasserstoffversorgungspunkt und dem beweglichen Wasserstoffproduktionssystem, in dem Wasserstoff durch die mobile Wasserstoffproduktionssystems erzeugt wird, wird zu dem Wasserstoffzuführungspunkt zugeführt wird, wobei die mobile Wasserstofferzeugungssystem ferner einen Membran Reformers umfasst.

2. Die Wasserstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die para Wasserstoffzufuhr eine Wasserstoffversorgungspunkt für das Fahrzeug repräsentiert die Brennstoffzelle als Energiequelle verwenden.

3. Das Wasserstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die para Wasserstoffversorgung für eine verteilte Hardware-Betriebs Brennstoffzelle mit einer Wasserstoffversorgungspunkt darstellt.

4. Das Wasserstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran Reformer, umfassend ein Gehäuse und Mittel zur Wasserstoffabtrennung einer Trennmembran verwendet wird.

5. Ein Wasserstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, wobei die mobile Wasserstoffproduktionssystem mit einem Verdampfer versehen ist.

6. Das Wasserstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das mobile Wasserstoffproduktionssystem mit einem Entschwefelungsmittel ausgestattet ist.

7. Der Wasserstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, worin das bewegliche Wasserstoffproduktionssystem mit einer vorgeReformierungsAnlage vorgesehen ist, die zur Umwandlung des Kohlenwasserstoff-Kohlenwasserstoff höher zu senken.

8. Das Wasserstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, wobei die niederen Kohlenwasserstoff ein Kohlenwasserstoff mit niedrigem Molekulargewicht ist, wie beispielsweise Methan.

9. Das Wasserstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, worin das bewegliche Wasserstoffproduktionssystem mit einem Kompressor zur Kompression von Wasserstoff vorgesehen ist.

10. Das Wasserstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, wobei der mobile Wasserstoffproduktionssystem die Wasserstofferzeugung, wenn die Versorgung von zwei oder mehr Arten der Ausgangsmaterialien angepaßt ist.

11. Das Wasserstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, worin das bewegliche Wasserstoffproduktionssystem mit einem Behälter für Ausgangsmaterial vorgesehen ist.

12. Das Wasserstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, wobei die mobile Wasserstoffproduktionssystem mit einem Wasserstofftank vorgesehen ist.

13. Das Wasserstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserstoffversorgungspunkte in zwei oder mehr Orten platziert sind, und das bewegliche Wasserstoffproduktionssystem nähert sich die Wasserstoffversorgungspunkte dieser Kreise oder Punkte.

14. System Wasserstoffversorgung nach Anspruch 1, worin das bewegliche Wasserstoffproduktionssystem mit einem Antrieb versehen ist, das eine Brennstoffzelle verwendet, so dass Wasserstoff während der Bewegung des Systems bei Empfang des Ausgangsmaterials Tankbefestigungs mit dem Ausgangsmaterial, der erzeugte Wasserstoff verwendet wird, erzeugt wird, bringt das mobile System selbst in Bewegung.

15. Das Wasserstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, worin das bewegliche Wasserstoffproduktionssystem mit einer Vorrichtung zur Erfassung von CO 2 vorgesehen ist.

16. Das Wasserstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Verringerung des CO 2 durch die Absorption von CO 2 umfasst des Reformers durch das Absorptions in dem beweglichen Wasserstoffproduktionssystem, und zur Regeneration von gebrauchten absorbierenden Station verlass und regenerierte Absorptionsmittel Außerdem wird das CO 2 reduziert.

17. Das Wasserstoffversorgungssystem nach Anspruch 16, wobei das regenerierte Absorptionsmittel wieder verwendet wird , um die CO 2 in dem beweglichen Wasserstoffproduktionssystem zu absorbieren.

18. Das bewegliche Wasserstoffproduktionssystem, umfassend eine Membran Reformers, einen Kompressor für die Kompression von Wasserstoff, Wasserstofftank, dem Verdampfer, dem Lösungsmittelvorratsbehälter und Vorratsbehälter CO 2 mit dem Ausgangsmaterial.

19. System Wasserstoffversorgung nach Anspruch 1, worin das bewegliche Wasserstoffproduktionssystem ein Mobilsystem nach Anspruch 18.

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Erscheinungsdatum 02.03.2007gg