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Fédération de Russie Patent RU2265920

Le système d'alimentation en hydrogène et des systèmes mobiles pour la production d'hydrogène

Le système d'alimentation en hydrogène et des systèmes mobiles pour la production d'hydrogène

Nom de l'inventeur: Taku Shimizu (JP); IYDZIMA Masaki (JP); Masahiro Hirai (JP); Kazuto KOBAYASHI (JP); Oguta Akira (JP); Kuroda Kennosuke (JP)
Le nom du titulaire du brevet: MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. (JP)
Adresse de correspondance: 103735, Moscou, ul. Ilinka, 5/2 pat.pov "Sojuzpatent". S.B.Felitsynoy
Date de début du brevet: 06.08.2003

L'invention concerne un système d'alimentation en hydrogène qui est utilisé pour alimenter des véhicules qui se déplacent sur des piles à combustible. Selon l'invention, le système d'alimentation en hydrogène comprend un point d'alimentation d'hydrogène et le système de production d'hydrogène mobile, et produite par l'hydrogène mobile est introduit dans le système au point d'alimentation de l'hydrogène. Le résultat technique de l'invention est de fournir un système d'alimentation en hydrogène avec l'utilisation maximale de l'infrastructure existante.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

La présente invention concerne un système d'alimentation en hydrogène, et le système de production d'hydrogène mobile utilisé pour les véhicules qui se déplacent sur des piles à combustible, ainsi que pour le matériel d' exploitation distribué pile à combustible.

Actuellement, les véhicules sont développés qui utilisent comme source d'énergie des piles à combustible, et l'appareil décentralisé de la pile à combustible. Par exemple, l'automobile, actionné par la pile à combustible, l'hydrogène à partir du coupleur cuve de réception, mettant en oeuvre le principe consiste en ce que la pile à combustible est alimentée en hydrogène pour produire de l'énergie électrique et l'énergie électrique obtenue par un moteur. Ce principe de l'énergie appliquée à tous les véhicules, y compris non seulement les voitures, se déplaçant sur quatre roues, mais aussi des motos, en cours d'exécution sur les rails du train, etc. Utilisation de l'appareil, le mécanisme d'entraînement qui est actionné par l'énergie de la pile à combustible peut atteindre une efficacité énergétique élevée, de réduire les émissions de CO2 et presque éliminer les émissions de NO X. Pour les émissions environnementales de CO 2 et de NO X sont un problème mondial.

Selon un mode du système proposé pour un véhicule entraîné par la pile à combustible dans un véhicule pénètre dans un matériau de départ, ne soit pas soumise à une pré-reformé, et le fond du véhicule pour produire de l'hydrogène par reformage, qui peut être utilisé dans une pile à combustible. Cependant, il semble que la mise en œuvre pratique d'un tel système d'alimentation sera possible après de nombreuses années, parce qu'un tel système provoque un certain nombre de problèmes à résoudre, tels que la durée du temps nécessaire à l'exécution, la capacité d'adaptation au début multiple et d'arrêter ainsi, et le gel des matériaux dans des zones froides . Par conséquent, il semble que très répandu actuellement trouver un véhicule à usage entraîné par une pile à combustible utilisant de l'hydrogène dans le réservoir dans la mise en œuvre sous haute pression. Le gros problème avec l'utilisation généralisée des véhicules qui fonctionnent sur piles à combustible fonctionnant en fournissant de l'hydrogène sous haute pression de la fixation du réservoir, est le développement de l'infrastructure d'approvisionnement en hydrogène (wagon-citerne de coupleur). En d'autres termes, dans ce cas, un problème se pose l'infrastructure embrassant une grande zone de couverture et permettant l'absence de ladite contraintes fournissent les véhicules à hydrogène en utilisant des piles à combustible. Actuellement, en règle générale, le développement d'une infrastructure d'approvisionnement en hydrogène, qui peut être utilisé pour mettre en œuvre l'une des trois façons suivantes:

(1) L'hydrogène est produit en grandes quantités dans une usine, etc. et transportés vers les points d'approvisionnement d'hydrogène (ou des colonnes de stations de ravitaillement en hydrogène) sous la forme d'hydrogène liquéfié ou de l'hydrogène sous haute pression, à l'aide d'un camion-citerne ou similaire;

(2) L'hydrogène est produit en grandes quantités dans une usine, etc. et transportée vers la conduite d'alimentation pour les éléments hydrogène;

(3) de l'hydrogène produit par reformage à la vapeur du gaz de ville ou d'un matériau liquide (naphta désulfuré, d'essence, de kérosène, des fractions de pétrole léger, le methanol et similaires) en utilisant l'unité de reformage installée dans la section d'alimentation en hydrogène.

La méthode (1) présente des inconvénients en termes d'efficacité du transport des pétroliers, des restrictions sur la perte de distance de transport dues à l'évaporation pendant le transport de matériel, les frais de transport et autres. Méthode (2) nécessite un logiciel à grande échelle, telles que l'empilage le nouveau pipeline et le compresseur pour le gaz d'alimentation, de sorte que les cas dans lesquels cette méthode peut être appliquée sont limitées. L'avantage de la méthode (3) est qu'il permet un degré élevé d'utilisation des infrastructures existantes, ce qui est une tuyauterie intérieure pour les stations de gaz et de l'essence gare. Cependant, cette méthode présente des inconvénients en ce que le système de l'unité de reformage est coûteuse, et il est nécessaire pour s'adapter à une grande surface (parce que le système est grand), et en ce que le système lors de son fonctionnement et de maintenance en raison de leur complexité, il nécessite l'utilisation de haute technologie, difficile d'assurer la sécurité du personnel lors de l'entretien et du fonctionnement du système.

De ce qui précède, il résulte que le développement de l'infrastructure d'approvisionnement en hydrogène comme une condition de base pour une utilisation généralisée des véhicules qui fonctionnent sur les piles à combustible, en raison de la solution de beaucoup de problèmes, de sorte qu'il semble être un temps considérable est nécessaire pour une large utilisation de ces véhicules.

Dans le cadre de la situation décrite ci-dessus, la présente invention fournit un système d'alimentation en hydrogène qui fournit la capacité de fournir des voitures à hydrogène propulsés par des piles à combustible et de matériel distribué qui utilisent des piles à combustible, avec l'utilisation maximale des infrastructures existantes et l'utilisation des avantages de la méthode bien connue dans lequel l'hydrogène est à travers un reformage à la vapeur du gaz de ville ou d'un matériau liquide (naphta désulfuré, l'essence, le kérosène, les fractions de pétrole léger, le méthanol, etc.) par l'intermédiaire du système de reformage placé dans l'hydrogène fournissant le point et, en plus de résoudre le problème du coût élevé du réformateur système, la nécessité d'adapter une grande surface du dispositif, le personnel de sécurité de difficulté pour l'entretien et le fonctionnement du système, et des problèmes similaires, qui sont des inconvénients de cette méthode.

Pour résoudre ce problème, un système d'alimentation en hydrogène selon la présente invention comprend un atome d'hydrogène point et le système de production d'hydrogène mobile d'alimentation, et fournit l'hydrogène produit par le système mobile au point d'alimentation en hydrogène. Système mobile pour produire de l'hydrogène peut être le système de production d'hydrogène est placé sur un corps mobile, mobile par l'intermédiaire du corps mobile et analogue. élément d'alimentation en hydrogène pour l'alimentation en hydrogène du véhicule, qui source d'énergie est une pile à combustible ou d'un matériel distribué fonctionnant sur piles à combustible.

système de production d'hydrogène doit être de petite taille de sorte que la taille d'un système mobile de production d'hydrogène lui permettre d'utiliser la route pour les transports publics. Système reformeur destiné à être utilisé dans le système mobile décrit ci-dessus est utilisé de préférence système reformeur pour le type de séparation de l'hydrogène, tel qu'un système de réformage de membrane ou système de reformage du type dans lequel le procédé de séparation de gaz efficace en utilisant une membrane pour séparer un atome d'hydrogène. Le système de reformage de ce type est compact et très efficace, étant donné que l'hydrogène peut être récupéré directement d'une manière sélective sans utiliser des moyens de nettoyage tels qu'un procédé d'adsorption de conversion de CO effectuée sous une pression contrôlée, et d'un alliage absorbant l'hydrogène, grâce à quoi un tel système de technologie acceptable pour les systèmes mobiles.

La production d'hydrogène avec une utilisation maximale des infrastructures existantes de manière plus efficace si de nombreux types de matières premières peut être utilisé. Par conséquent, le système de production d'hydrogène mobile est de préférence configuré de manière à produire de l'hydrogène à l'alimentation l'un des deux ou plusieurs combustibles possibles. Autrement dit, il est préférable que le système de production d'hydrogène mobile a multifuel. Comme combustibles qui peuvent être utilisés en tant que matériau pour la production d'hydrogène peuvent être des composés à base d'hydrocarbures, comme le gaz naturel, le GPL, le kérosène, l'essence, l'huile légère, et des connexions pour l'huile à base d'au sens large du terme, qui ils comprennent l'oxygène, par exemple le methanol, l'éthanol, l'éther de diméthyle. La sélection d'un combustible particulier dépend des conditions économiques, sociales et régionales. Par exemple, lorsque le système de production d'hydrogène mobile se déplace dans un grand nombre de régions, dans certains cas, il doit produire de l'hydrogène à partir d'une variété de matériaux de départ, en fonction des capacités de chaque région. Par conséquent, il est préférable que le système de production d'hydrogène mobile peut produire de l'hydrogène en l'alimentant avec diverses substances, y compris deux ou plusieurs types des matériaux de départ.

De préférence, avant la désulfuration de réformage de la membrane a été fixée pour éliminer odorant contenu dans le gaz de ville, ou d'une installation de pré-réformage qui fournit une conversion d'hydrocarbures unique dans le carburant contenu dans les gaz d'hydrocarbures consistant principalement en méthane. En outre, dans le cas d'utilisation du methanol, etc. de préférence monté vaporisateur pour la vaporisation de celle-ci. Avec une augmentation des types d'équipements utilisés dans la fonction de la partie du système en utilisant divers combustibles et élargis en fournissant un certain nombre de système d'équipement mobile destiné à la production d'hydrogène peut être adaptée pour deux combustibles ou plus.

De préférence, le système de production d'hydrogène mobile est pourvu d'un réservoir de matière de départ. Lorsqu'il est utilisé pour produire de l'hydrogène en utilisant un schéma de système mobile, selon lequel l'hydrogène est obtenu par l'alimentation en matière de départ à l'emplacement de l'élément d'alimentation d'hydrogène et de l'hydrogène produit dans le point d'alimentation directe. Toutefois, en raison de la présence d'un système de réservoir à hydrogène mobile au matériau de départ peut être préparé à l'avance, lorsque le système se déplace, lorsque la distance par rapport à l'élément d'alimentation en hydrogène est grande, et donc le temps de production d'hydrogène peut être considérablement réduite. L'hydrogène produit au cours du déplacement, est stocké dans les moyens de stockage sont disponibles. Étant donné que les moyens de stockage peuvent être sélectionnés réservoir d'hydrogène et un dispositif de stockage d'hydrogène, muni d'un alliage absorbant l'hydrogène. En outre, pour charger le réservoir comporte un compresseur d'hydrogène pour comprimer l'hydrogène.

Dans ce cas, le système de production d'hydrogène mobile est pourvu d'un mécanisme d'entraînement en utilisant une pile à combustible produisant de l'hydrogène et en fournissant le matériau source à partir du réservoir, même pendant son déplacement.

Pour le système de production d'hydrogène mobile selon la présente invention dans un de ses modes de réalisation des points d'alimentation d'hydrogène sont placées dans deux ou plusieurs endroits, et le système mobile, l'ensemble de ces points d'alimentation d'hydrogène ou des cercles se dirige vers elle.

Système mobile de production d'hydrogène est de préférence muni d'un moyen de capture du CO 2, étant donné que le CO 2 est de préférence capturé et réutilisé pour réduire ses émissions, la protection de l'environnement contre les rejets de CO 2. Dans ce cas, il est préférable qui a été capturée par le CO 2 par absorption à l' aide d' absorbants disponibles dans le système de production d'hydrogène mobile, puis porté à la régénération de l'absorbant utilisé dans la régénération de la station absorbante.

Le CO 2 récupéré est réutilisé dans l' industrie ou associée à la formation de composés non volatils, qui est l' une des mesures de lutte contre le réchauffement de la planète, et, par ailleurs, sont parfois utilisés dans les activités liées aux normes d'émissions.

Dans un autre aspect, la présente invention concerne un système mobile de production d' hydrogène , qui est caractérisé en ce qu ' il comprend des moyens pour la production d' hydrogène, comprenant un reformeur à la membrane, un compresseur pour la compression de l' hydrogène, un réservoir pour l' hydrogène, l'évaporateur, le solvant réservoir de CO 2 réservoir pour la matière de départ . Un tel système mobile pour produire de l'hydrogène utilisé dans un mode de réalisation préféré, le système d'alimentation en hydrogène conformément à la présente invention.

Ce qui précède et d'autres objectifs, aspects et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante de réalisations préférées de l'invention en se référant aux dessins, dans lesquels:

Le système d'alimentation en hydrogène et des systèmes mobiles pour la production d'hydrogène

La figure 1 représente un schéma synoptique d'un système d'alimentation en hydrogène selon une forme de réalisation de la présente invention; 2 - un schéma synoptique d'un article et le véhicule d'alimentation en hydrogène placé sur celui-ci système de production d'hydrogène utilisé dans la présente invention.

3 - Un mode de réalisation d'un système de réformage de la membrane utilisée dans la présente invention est une vue en perspective et en coupe partielle; 4 - bloc diagramme d'un système de production d'hydrogène mobile, qui peut être utilisé dans la présente invention; 5 - un schéma synoptique d'un système de production d'hydrogène mobile selon une autre forme de réalisation de la présente invention.

Description détaillée des modes de réalisation préférés de l'invention

Système d'alimentation en hydrogène selon la présente invention sera décrite plus en détail en référence aux modes de réalisation représentés sur les dessins.

La figure 1 est un diagramme schématique illustrant une forme de réalisation d'un système d'alimentation en hydrogène conformément à la présente invention.

Ce système d'alimentation en hydrogène comprend un grand nombre de points 100, 102, 104 et 106 de l'alimentation en hydrogène. Chemin indiqué par la ligne en pointillé, se déplace le véhicule sur lequel la production d'hydrogène (non représenté).

La figure 1 montre les quatre points de l'alimentation en hydrogène. Cependant, une telle quantité est choisie uniquement pour la commodité de l'explication, et les points d'alimentation peut être supérieure à 1, ou moins. La figure 1 montre un mode de réalisation de l'invention, par rapport à la solution, selon laquelle le véhicule dans lequel la production d'hydrogène, de façon périodique tournée points d'approvisionnement. Cependant, la configuration de circuit peut être différent et correspond à une décision selon laquelle le véhicule mobile, où la production d'hydrogène, tire vers le haut jusqu'à un certain point sur la demande de fourniture sélective. Dans ce cas, le véhicule mobile tire les articles répartis sur une grande surface, immédiatement après réception de la demande.

Points alimentation en hydrogène, numéros de référence 100 à 106, peut utiliser la station de stations de gaz existante. Ce produit de l'hydrogène et de le stocker dans le réservoir d'hydrogène lors de la fourniture de kérosène ou de l'essence au véhicule, où la production d'hydrogène à partir de stations d'essence gare.

Le secteur alimentation en hydrogène, indiqués par les numéros de référence 100 et 106 peut être tel qu'un véhicule mobile est pourvu d'un système de production d'hydrogène, sera reçu divers types de substances. En tant que carburants qui peuvent servir de matières de départ, en plus du gaz domestique et le kérosène, des composés à base d'hydrocarbures tels que l'essence et le carburant diesel, on peut utiliser le composé à base d'hydrocarbure contenant de l'oxygène, par exemple le methanol, l'éthanol et de l'éther de diméthyle. En raison de la mise en oeuvre pratique décrit ci-dessous, le véhicule qui héberge la production d'hydrogène, qui est un système mobile pour produire de l'hydrogène équipé reformeur adapté pour le reformage de plusieurs types de carburant, le véhicule placé sur elle la production d'hydrogène peut être utilisé comme matériau de départ carburant différent.

Également représenté sur la figure 1 comprend un circuit 108 de la station de récupérer le solvant (absorbant) , SO 2 et CO 2, et un moyen de nettoyage 110 solvant. Solvant de nettoyage à CO 2 signifie 110 est une régénération du solvant de base de CO 2.

Suivant On décrira le fonctionnement du système d'alimentation en hydrogène configuré comme décrit ci-dessus, conformément à un mode de réalisation de l'invention illustré sur la figure 1.

Véhicule dans lequel la production d'hydrogène à prendre séquentiellement les cercles de points d'alimentation en hydrogène à partir du point 100 au point 106. A ce que ledit véhicule est arrêté au niveau de chacun des points 100 à 106, et avec un système placé sur elle produit de l'hydrogène pour donner tandis que le matériau de départ. L'hydrogène stocké dans le réservoir d'hydrogène, qui est installé dans chacun des points d'alimentation d'hydrogène, 100-106.

Placé sur le système de véhicule pour absorber le dioxyde de carbone (CO 2) produit au cours de la production d'hydrogène, à l' aide d' un solvant du CO 2, qui est l'absorbant, tel qu'une amine. Le solvant a été réduite dans l'installation de récupération de CO 2 CO 2 108 et envoyé au moyen de solvant de nettoyage 110, en fournissant un solvant de purification du CO 2. Le solvant est régénéré en CO 2 dans les moyens 110, qui produit un solvant de nettoyage, et est renvoyé à la station de CO2 de récupération de solvant 108. solvant du CO 2 réutilisation retourné sur un véhicule équipé d'un système de production d' hydrogène. Le dioxyde de carbone extrait du solvant a une pureté élevée, de sorte qu'il puisse être vendu en tant que produit.

Récupération de CO 2 station de solvant 108 et des moyens 110 nettoyage CO solvant 2 peut être placé à proximité de l'autre ou ils peuvent aller en une seule entité.

La figure 2 montre une forme de réalisation d'un véhicule placé sur elle à la production d'hydrogène, qui peut être utilisé dans le circuit d'alimentation en hydrogène représenté sur la figure 1. Le véhicule est placé sur un système, il est un mode de réalisation d'un système mobile pour la production d'hydrogène. La figure 2 illustre la position du système d'alimentation, dans lequel le véhicule avec un système de production d'hydrogène produit alimentation en hydrogène au moment de l'alimentation en hydrogène.

Le véhicule 1 illustré, qui, pris système de production d'hydrogène 2 est pourvu de production d'hydrogène, placé à l'arrière de la plate-forme de chargement. Hydrogène système de production 2 comprend un récipient 8 situé dans le reformeur à la membrane 3, l'évaporateur 20, un compresseur 4, un atome d' hydrogène, le réservoir d'hydrogène 5, un réservoir 6 avec le solvant et le réservoir de CO 2 7 avec la matière de départ.

En utilisant le système membranaire reformeur de production d'hydrogène 2 peut être rendu compact et donc facilement chargée sur le véhicule.

Les présents inventeurs ont déjà proposé divers types de reformeur à membrane qui fournit un système de production d'hydrogène compact pouvant être facilement chargée sur le véhicule, etc. (Voir., Par exemple, la publication provisoire de la demande de brevet japonais №9-2805 (№2805 / 1997)).

En outre, dans l'étape 9 du véhicule d'alimentation en hydrogène 1 sur lequel la production d'hydrogène peut recevoir du gaz naturel 10, l'énergie électrique et de l'eau 11.

1 avec le véhicule placé sur celui-ci le système de production d'hydrogène configuré comme décrit ci-dessus, produit de l'hydrogène à partir du reformeur à la membrane 3, tandis que le système d'alimentation en gaz domestique 10 et puissance / eau 11. L'évaporateur 20 est conçu pour fournir de la vapeur utilisée dans le processus de reformage à la vapeur du gaz domestique 10 (y compris une pré-réformateur). L'hydrogène est comprimé par le compresseur 4 et les stocker dans le réservoir d'hydrogène 5 ou au réservoir d'hydrogène 12 est installé dans l'hydrogène section d' alimentation 9. Le dioxyde de carbone formé au cours de la production d'hydrogène est absorbé par un absorbant tel qu'une amine (solvant: CO 2) situé dans le réservoir 6 CO 2 de solvant.

Point 9 alimente l'hydrogène d'alimentation en hydrogène au véhicule 14 en utilisant la pile à combustible comme source d'énergie, en utilisant un gaz de la colonne haute pression 13.

Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2 pour le véhicule 1 est placé sur cette production d'hydrogène gazeux domestique fourni. Cependant, le gaz naturel contient une substance odorante. Par conséquent, la substance odorante est éliminé à une étape précédente reformé dans le reformeur 3 par une désulfurisation (non représenté).

En outre, le système de véhicule 1 sur celui-ci placé est agencé pour adapter le matériau d'alimentation entrant. Par exemple, il est muni d'préréglant le procédé de reformage en une étape d'un procédé de conversion d'hydrocarbure contenu dans le matériau de départ, un hydrocarbure gazeux constitué essentiellement de méthane.

Sur le véhicule 1 est fixé à un réservoir de produit de départ 7, et par conséquent, lorsque la distance par rapport à l'alimentation en hydrogène au point 9 est grand, l'hydrogène peut être préparé à l'avance pendant le déplacement du véhicule 1, dans lequel le procédé de fabrication peut être considérablement réduit. En outre, en fournissant le véhicule 1, qui est attribué à produire actionneur d'hydrogène en utilisant comme source de pile à combustible de l'énergie, l'hydrogène produit peut être une source d'énergie pour le déplacement du véhicule 1. Dans ce cas, le véhicule 1 est en outre muni placer un réservoir d'alimentation d'eau nécessaire pour les réactions de reformage à la vapeur. L'hydrogène produit au cours du mouvement, accumuler dans le réservoir d'hydrogène 5, qui est un moyen de stockage de l'hydrogène. Pour créer un stockage d'hydrogène au lieu de l'hydrogène, le réservoir 5 peut être utilisé afin de contenir un alliage absorbant l'hydrogène.

Etant donné que l'hydrogène stocké dans le réservoir d'hydrogène 5 de cette manière, le véhicule 1, qui est affecté à la production d'hydrogène, la suspension est fournie, ce qui permet au système de limiter les vibrations 2 pour produire de l'hydrogène, autant que possible.

Point 9 est pourvu d'une alimentation en hydrogène de fuite du capteur d'hydrogène ou analogue (figure 2 est non représentées), de sorte qu'en cas de fuite d'hydrogène peut prendre les mesures nécessaires pour assurer la sécurité.

La figure 3 montre une forme de réalisation d'un système membranaire 3 reformage. Dans un tel combustible gazeux 3 mixte de reformage et de la vapeur est introduite à travers le matériau tuyau d'alimentation 30. Le mélange gazeux introduit est reformé en présence d'une couche de catalyseur de reformage 31 du procédé, en formant ainsi un gaz contenant de l'hydrogène. Contenue dans le gaz d'hydrogène produit traverse la membrane 33, un atome d' hydrogène perméable (comme un élément de la membrane) et les flux de sortie 32. En outre, le gaz (CO2, CO, H 2 O, la matière qui n'a pas réagi) qui passe à travers la membrane perméable membrane d'hydrogène 33 est évacué par le tube de sortie de gaz résiduaire de l'installation et d'utiliser comme combustible. Une couche de catalyseur de reformage 31 et le procédé à membrane 33 placée dans le cylindre intérieur 34.

Système à membrane de reformage 3 est pourvu d'un brûleur 36 monté dans l'ouverture centrale 35. Les tuiles du bouclier thermique brûleur 36 brûlures gaz combustible introduit par le tuyau 37 pour l'alimentation du gaz combustible avec de l'air par la conduite d'alimentation en air 38. Le mélange gazeux résultant de la combustion de la couche de reformage catalytique 31 fourni de l'énergie thermique nécessaire à la réaction de vaporeformage et suffisante pour maintenir la couche de catalyseur de reformage 31 à une température prédéterminée. Le cylindre intérieur 34 à l'extérieur du boîtier fermé 39, et le gaz d'échappement (de combustion) est évacué par un conduit 40 de sortie de gaz d'échappement.

Dans ce mode de réalisation, dans le catalyseur de reformage peut être tout catalyseur utilisé dans le procédé de reformage, qui est habituellement utilisé dans la préparation des substances de départ mentionnées ci-dessus au moyen de vapeur d'hydrogène de reformage. Pour permettre à différents types de matières de départ sont acceptables, par exemple, un catalyseur à base de nickel ou du ruthénium appliqué dans le cas d'une substance d'hydrocarbure tel que le gaz de ville, du GPL et de l'essence, et d'un catalyseur à base de cuivre / zinc ou de platine est adapté pour oxygéner tel que du méthane et de méthanol (DME). La membrane perméable à l'hydrogène 33 est faite de métal et de l'hydrogène peut être obtenu uniquement passer à travers. Etant donné que la membrane métallique permet sélectivement uniquement un atome d'hydrogène, l'hydrogène séparé présente une pureté de 99,999% et par conséquent, comme l'hydrogène est très approprié pour une utilisation dans une pile à combustible.

En outre, il convient de noter que l'hydrogène résultant est sélectivement séparé du produit de réaction en utilisant une membrane perméable à l'hydrogène 33 et la pression partielle d'hydrogène dans le produit de réaction diminue. Par conséquent, la réaction se déroule dans le sens de l'augmentation de la quantité d'hydrogène, et par conséquent le degré d'achèvement de la réaction à la même augmentation de température. En d'autres termes, bien que pendant que la température du méthane reformage à la vapeur dans la zone de réaction devrait être d'environ 800 ° C, la même valeur du degré de réaction complet (ce qui correspond à une température de 800 ° C) peut être réalisée à une température de 500 à 600 ° C, ce qui est obtenu selon l'invention, 33 en utilisant une membrane à travers laquelle un reformeur à la membrane 3 se prolonge de l'hydrogène. Ainsi, puisque l'hydrogène en passant à travers une membrane perméable 33 présente l'équilibre chimique peut être déplacé dans le sens de l'augmentation de la quantité d'hydrogène produit, la température de réaction de reformage est réduite à une valeur comprise entre 200 et 300 ° C réalisant ainsi la chaleur de l'épargne nécessaire pour chauffer le gaz de réaction et augmente considérablement l'efficacité thermique du procédé. En outre, étant donné que la température de réaction est faible, le système proposé pour un matériau peu coûteux, ayant une résistance à la chaleur faible peut être utilisé, et donc le coût du système peut être réduit. La membrane métallique perméable à l'hydrogène est de 5 à 50 microns d'épaisseur et monté sur une couche de matière inorganique poreuse de manière à permettre le passage sélectif de l'hydrogène à travers elle. Un matériau inorganique poreux sous la membrane métallique perméable à l'hydrogène fournit une base de fixation et de maintien du métal à la membrane perméable à l'hydrogène et en fibre poreuse non-tissé en acier inoxydable, en céramique poreuse, un verre ou un matériau analogue. L'épaisseur du substrat poreux est de 0,1 mm à 1 mm. En outre, comme un élément, qui confère une résistance structurelle, de préférence un treillis métallique constitué d'une couche unique ou une pluralité de couches. Il est préférable que l'hydrogène métallique membrane perméable est une couche non poreuse constituée d'un alliage contenant du palladium (Pd) ou un alliage contenant du nickel (Ni) ou un alliage contenant du vanadium (V). Comme alliage comprenant du Pb, peuvent être choisis alliages de Pd-Ag, Pd-Y, Pd-Ag-Au, etc. A titre d'alliage comprenant V, les alliages peuvent être choisis V-Ni, V-Ni-Co, etc. Comme un alliage contenant Ni, peut être utilisé et comme le LaNi5 Procédé de fabrication d'une couche non poreuse de palladium est décrite par exemple dans le brevet US n №3155467.

Comme cela est décrit ci-dessus, l'unité de réformage de la membrane 3, représenté sur la figure 3, peut fournir de l'hydrogène de haute pureté avec un rendement élevé et le meilleur type de reformeur est utilisé dans le système d'alimentation en hydrogène selon la présente invention. En outre, le rendement élevé du reformeur de membrane 3 vous permet de compacter, et il peut donc être chargé sur un véhicule, sur lequel est placé la production d'hydrogène.

Système d'entraînement mobile pour produire de l'hydrogène de la présente invention a été décrite ci-dessus pour le cas du véhicule 1, adapté pour produire de l'hydrogène, comme représenté sur la figure 2. Toutefois, selon le type prévu de carburant, en particulier dans le cas de nombreux types de combustibles, différents modes de réalisation d'un système peuvent être mises en œuvre. schémas possibles modes de réalisation de systèmes mobiles pour un atome d'hydrogène qui peuvent être utilisés dans la présente invention seront décrits ci-dessous en se référant aux figures 4 et 5.

La figure 4 est un diagramme correspondant au cas d'utilisation d'un combustible d'hydrocarbure tel que le gaz naturel, l'essence et du gaz de pétrole liquéfié, et un hydrocarbure contenant de l'oxygène tel que l'éther de diméthyle et de l'éthanol.

Ce régime comprend, comme éléments principaux d'un surpresseur 41, 42 désulfurant, l'installation de pré-reformeur 43, un évaporateur 44, un reformeur 45, l'échangeur de chaleur 46, le compresseur 47 et des moyens 48 pour stocker de l'hydrogène. Dans le cas du précurseur liquide 41 entre le surpresseur et un évaporateur 42 disposé désulfurant.

Ci-dessous, il sera décrit un cas d'utilisation de ce régime comme un gaz combustible domestique. Tout d'abord, le gaz naturel est comprimé à environ 10 atmosphères compresseur d'appoint 41. Le odorante au gaz de ville, comprenant un composé contenant du soufre est enlevé à l'aide de désulfurisation 42. Ensuite, le gaz naturel 43 est dirigé vers un pré-reformeur. En même temps, un gaz naturel eau introduite nécessaire pour la réaction de reformage dans la phase vapeur. De l'eau est introduite dans le reformeur préliminaire 43 sous forme de vapeur provenant de l'évaporateur 44. L'appareil 43 de pré-réformage du gaz naturel et la vapeur sont amenés à réagir les uns avec les autres, à une température comprise entre 300 et 500 ° C, et contenait une petite quantité d'hydrocarbure du gaz de ville supérieure par rapport à l' éthane, le méthane ou transformé en CO, CO 2, H 2. Après le pré-reformage du gaz résultant est envoyé au reformeur 45, où le méthane, un composant du gaz de ville, par un procédé de réaction de reformage à la vapeur effectuée à une température de 500 à 600 ° C, a été préparé CO, CO 2 et H 2. De ces substances est séparé du reste du gaz seulement par l' intermédiaire de H 2 membrane de séparation installées dans le lit de catalyseur, qui a un reformeur 45, et après refroidissement à la chaleur de la chaleur résiduelle 46 H 2 est introduit dans le compresseur 47. Dans ce cas, le reformeur 45 on peut utiliser reformeur à membrane illustré sur la figure 3, ou d'un reformeur (ou autre forme d'exécution) à l'intérieur du boîtier, qui est installé en outre une membrane pour la séparation de l'hydrogène.

La résultante de pré-réformage du gaz, qui , dans le reformeur 45 est partiellement H2 séparé peut être utilisé comme source de chaleur pour l'hydrogène reformeur 45. est comprimé dans le compresseur 47 flux dans le stockage de l' hydrogène des moyens 48 (l'alliage de réservoir d'hydrogène, absorber l'hydrogène, etc.).

Quand ce dispositif est utilisé, le système de carburant liquide tel que l'essence, le comprimé de carburant entrant surpresseur 41 puis introduit dans l'évaporateur après être passé à travers un désulfurant 42. Dans ce cas, la quasi-totalité du composant liquide tel que l'essence, est converti pour installer un pré-reformeur 43 avec un hydrocarbure faiblement le poids moléculaire, tel que le méthane.

Le circuit représenté sur la figure 5, comprend, comme éléments principaux d'un surpresseur 51, un évaporateur 54, un échangeur thermique 56, un compresseur 57 et des moyens 58 pour stocker de l'hydrogène. Dans ce schéma, le methanol et le diméthyléther peuvent être utilisés comme source de combustible. Ce combustible ne contient pas de composés contenant du soufre, et par conséquent il n'y a pas besoin d'utiliser un désulfurant.

Lorsque le carburant contenant du méthanol est sélectionné, le premier pré-mélangé avec de l'eau, le méthanol et le mélange résultant est introduit dans l'évaporateur 54. Comme cela est décrit ci-dessus, le reformeur 55 utilise un reformeur à membrane ou d'un réformateur, comprenant un boîtier et une membrane de séparation d'hydrogène, .

55 la réaction chimique de reformage se déroule à une température de 200 à 300 ° C La conception et le fonctionnement de l'échangeur de chaleur 56, le compresseur 57 et des moyens 58 pour stocker de l'hydrogène dans ce cas sont les mêmes que ceux décrits ci-dessus et en se référant à la figure 4, l'échangeur thermique 46, un compresseur 47 et des moyens 58 pour stocker de l'hydrogène.

Système d'alimentation en hydrogène selon la présente invention ne se limite pas aux exemples de réalisation décrits ci-dessus, et dans le cadre et l'esprit technique de l'invention peut avoir des changements, des modifications et des ajouts évidents à l'homme du métier.

Représenté sur la figure 2, le véhicule 1 est conçu pour produire de l'hydrogène peut être une remorque. Dans ce cas, vous avez besoin seulement pour une certaine période de temps pour établir un système pour produire de l'hydrogène dans le point d'alimentation en hydrogène. Ce système est acceptable pour les points d'alimentation d'hydrogène équipés de moyens techniques capables de stocker et de stocker de grandes quantités d'hydrogène.

D'après la description qui précède que la présente invention propose un système d'alimentation en hydrogène permettant l'alimentation de l'hydrogène dans la voiture conduite en utilisant la pile à combustible, et donc l'utilisation de l'infrastructure existante disponible.

REVENDICATIONS

1. Le système d'alimentation en hydrogène dont le point d'alimentation en hydrogène, et le système de production d'hydrogène mobile, dans lequel l'hydrogène est produit par le système de production d'hydrogène mobile est amené au point d'alimentation d'hydrogène, dans lequel le système mobile de production d'hydrogène comprend en outre un reformeur de membrane.

2. Le système d'alimentation en hydrogène selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alimentation par l'hydrogène représente un point de la voiture à l'aide de la pile à combustible comme source d'énergie d'alimentation en hydrogène.

3. Le système d'alimentation en hydrogène selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alimentation par l'hydrogène représente un point d'alimentation en hydrogène pour la pile à combustible fonctionnant de matériel distribué.

4. Le système d'alimentation en hydrogène selon la revendication 1, caractérisé en ce que le reformeur à membrane comprenant un boîtier et des moyens pour séparation de l'hydrogène en utilisant une membrane de séparation.

5. Un système d'alimentation en hydrogène selon la revendication 1, dans lequel le système de production d'hydrogène mobile est pourvu d'un vaporisateur.

6. Le système d'alimentation en hydrogène selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de production d'hydrogène mobile est équipé d'un dispositif de désulfuration.

7. Le système d'alimentation en hydrogène selon la revendication 1, dans lequel le système de production d'hydrogène mobile est pourvu d'une installation de pré-réformage, destinée à convertir l'hydrocarbure supérieur à abaisser hydrocarbures.

8. Le système d'alimentation en hydrogène selon la revendication 1, dans lequel l'hydrocarbure inférieur est un hydrocarbure de faible poids moléculaire tels que le méthane.

9. Le système d'alimentation en hydrogène selon la revendication 1, dans lequel le système de production d'hydrogène mobile est muni d'un compresseur pour la compression de l'hydrogène.

10. Le système d'alimentation en hydrogène selon la revendication 1, dans lequel le système de production d'hydrogène mobile est adapté à la production d'hydrogène lorsque la fourniture de deux ou plusieurs types de matières de départ.

11. Le système d'alimentation en hydrogène selon la revendication 1, dans lequel le système de production d'hydrogène mobile est pourvu d'un réservoir de matière de départ.

12. Le système d'alimentation en hydrogène selon la revendication 1, dans lequel le système de production d'hydrogène mobile est pourvu d'un réservoir d'hydrogène.

13. Le système d'alimentation en hydrogène selon la revendication 1, caractérisé en ce que les points d'alimentation d'hydrogène sont placées dans deux ou plusieurs endroits, et le système de production d'hydrogène mobile se rapproche du point de ces cercles ou points d'alimentation d'hydrogène.

14. Le système d'alimentation en hydrogène selon la revendication 1, dans lequel le système de production d'hydrogène mobile est pourvu d'un lecteur qui utilise une pile à combustible de telle sorte que l'hydrogène est généré au cours du mouvement du système à la réception du départ de fixation du réservoir de matière avec le matériau de départ, l'hydrogène produit est utilisé pour ce qui porte le système mobile lui-même en mouvement.

15. Le système d'alimentation en hydrogène selon la revendication 1, dans lequel le système de production d'hydrogène mobile est pourvu d'un dispositif de captage du CO 2.

16. Le système d'alimentation en hydrogène selon la revendication 1, caractérisé en ce qu ' il comprend une réduction de CO 2 par absorption de CO 2 sortant du reformeur par la présente absorbant dans le système de production d'hydrogène mobile, et pour la régénération de la station absorbant utilisé et absorbant régénéré De plus, le CO 2 est réduite.

17. Le système d'alimentation en hydrogène selon la revendication 16, dans lequel l'absorbant régénéré est à nouveau utilisé pour absorber le CO 2 dans le système de production d'hydrogène mobile.

18. Le système de production d'hydrogène mobile, comprenant un reformeur à membrane, un compresseur pour la compression de l' hydrogène, le réservoir d'hydrogène, l'évaporateur, le réservoir de solvant et d'un réservoir de CO 2 avec le produit de départ.

19. Le système d'alimentation en hydrogène selon la revendication 1, dans lequel le système de production d'hydrogène mobile est un système mobile selon la revendication 18.

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Date de publication 02.03.2007gg