(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-07-05
(54)【発明の名称】水素発生アセンブリ
(51)【国際特許分類】
C01B 3/32 20060101AFI20240628BHJP
C01B 3/56 20060101ALI20240628BHJP
C01B 32/50 20170101ALI20240628BHJP
B01D 53/22 20060101ALI20240628BHJP
B01D 53/04 20060101ALI20240628BHJP
B01D 53/14 20060101ALI20240628BHJP
【ＦＩ】
C01B3/32 A
C01B3/56 Z
C01B32/50
B01D53/22
B01D53/04
B01D53/14 200
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023577432
(86)(22)【出願日】2022-06-07
(85)【翻訳文提出日】2024-02-14
(86)【国際出願番号】 US2022032503
(87)【国際公開番号】W WO2022265886
(87)【国際公開日】2022-12-22
(31)【優先権主張番号】17/348,400
(32)【優先日】2021-06-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】514171706
【氏名又は名称】エレメント・ワン・コーポレーション
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】デイヴィッド・ジェイ・エドランド
【テーマコード（参考）】
4D006
4D012
4D020
4G140
4G146
【Ｆターム（参考）】
4D006GA41
4D006KA01
4D006KA52
4D006KA54
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4G140EA02
4G140EA03
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4G140FB04
4G140FC01
4G140FC02
4G140FC04
4G140FE01
4G146JA02
4G146JB01
4G146JB02
4G146JC11
4G146JC28
4G146JC29
(57)【要約】
水素生成アセンブリおよび方法が開示される。一実施形態において、方法は、燃料処理アセンブリにおいて供給流を受け取るステップと、１つまたは複数のバーナを介して、燃料処理アセンブリの水素生成領域を少なくとも最低水素生成温度まで加熱するステップと、を含む。方法は、受け取った供給流から燃料処理アセンブリの加熱された水素生成領域内で出力流を生成するステップと、燃料処理アセンブリの精製領域において出力流から生成物水素流と副生成物流とを生成するステップと、を追加で含む。方法は、副生成物流よりも低い二酸化炭素濃度を有する燃料流を生成するために、副生成物流から二酸化炭素ガスの少なくとも一部を分離するステップと、燃料流を１つまたは複数のバーナに供給するステップと、をさらに含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃料処理アセンブリにおいて供給流を受け取るステップであって、前記供給流が、炭素含有原料を含む、ステップと、１つまたは複数のバーナを介して、前記燃料処理アセンブリの水素生成領域を少なくとも最低水素生成温度まで加熱するステップと、
前記受け取った供給流から、前記燃料処理アセンブリの前記加熱された水素生成領域内で出力流を生成するステップであって、前記出力流が、水素ガスと二酸化炭素ガスとを含む、ステップと、
前記燃料処理アセンブリの精製領域において前記出力流から生成物水素流と副生成物流とを生成するステップであって、前記生成物水素流が、前記出力流よりも高い水素濃度と、前記出力流よりも低い二酸化炭素濃度と、を有し、前記副生成物流が、前記出力流よりも低い水素濃度と、前記出力流よりも高い二酸化炭素濃度と、を有する、ステップと、
前記副生成物流よりも低い二酸化炭素濃度を有する燃料流を生成するために、前記副生成物流から前記二酸化炭素ガスの少なくとも一部を分離するステップと、
前記燃料流を前記１つまたは複数のバーナに供給するステップと、
を含む、水素を生成する方法。
【請求項2】
前記副生成物流から前記二酸化炭素ガスの少なくとも一部を分離するステップが、少なくとも１つの吸収剤を介して、前記副生成物流から前記二酸化炭素ガスの前記少なくとも一部を吸収するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記二酸化炭素ガスの前記少なくとも一部を吸収するステップが、少なくとも１つの固体吸収剤を介して、前記副生成物流から前記二酸化炭素ガスの前記少なくとも一部を吸収するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記副生成物流から前記二酸化炭素ガスの前記少なくとも一部を吸収するステップが、液体吸収剤流を介して、前記副生成物流から前記二酸化炭素ガスの前記少なくとも一部を吸収するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項5】
前記副生成物流から前記二酸化炭素ガスの少なくとも一部を分離するステップが、ストリッピング済み液体吸収剤流と、ストリッピング済み二酸化炭素ガスを含むオフガス流と、を形成するために、吸収された二酸化炭素ガスの少なくとも実質的な部分をストリッピングするために、前記吸収された二酸化炭素ガスを有する前記液体吸収剤流を加熱するステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
前記副生成物流から前記二酸化炭素ガスの少なくとも一部を分離するステップが、前記二酸化炭素ガスの前記少なくとも一部を少なくとも１つの二酸化炭素選択膜の供給側から透過側に通過させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記副生成物流から前記二酸化炭素ガスの少なくとも一部を分離するステップが、吸収された二酸化炭素ガスを有する液体吸収剤流をそこから生成するために、前記少なくとも１つの二酸化炭素選択膜の前記透過側を通して液体吸収剤流を流すステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
前記副生成物流から前記二酸化炭素ガスの少なくとも一部を分離するステップが、ストリッピング済み液体吸収剤流と、ストリッピング済み二酸化炭素ガスを含むオフガス流と、を形成するために、吸収された二酸化炭素ガスの少なくとも実質的な部分をストリッピングするために、前記吸収された二酸化炭素ガスを有する前記液体吸収剤流を加熱するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記燃料処理アセンブリの気化領域において、少なくとも実質的な気化流を形成するために、前記供給流の少なくとも一部を気化するステップをさらに含み、前記加熱された水素生成領域において出力流を生成するステップが、前記加熱された水素生成領域において、前記少なくとも実質的な気化流から前記出力流を生成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項10】
前記１つまたは複数のバーナを介して、前記燃料処理アセンブリの前記気化領域を少なくとも最低気化温度まで加熱するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記精製領域が、少なくとも１つの水素選択膜を含み、精製領域において生成物水素流と副生成物流とを生成するステップが、前記少なくとも１つの水素選択膜を介して、前記生成物水素流と前記副生成物流とを生成するステップを含み、前記生成物水素流が、前記少なくとも１つの水素選択膜を通過する前記出力流の部分から生成され、前記副生成物流が、前記少なくとも１つの水素選択膜を通過しない前記出力流の部分から生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項12】
エンクロージャと、前記エンクロージャ内に収容される水素生成領域であって、前記水素生成領域が、少なくとも１つの供給流から出力流を生成するように構成され、前記出力流が、水素ガスと二酸化炭素ガスとを含み、前記少なくとも１つの供給流が、炭素含有原料を含む、水素生成領域と、
少なくとも１つの空気流と少なくとも１つの燃料流とを受け取り、前記エンクロージャ内に収容される燃焼領域内で前記少なくとも１つの燃料流を燃焼させ、前記水素生成領域を少なくとも最低水素生成温度まで加熱するための加熱排気流を生成するように構成された加熱アセンブリと、
前記エンクロージャ内に収容される精製領域であって、前記精製領域が、生成物水素流と、副生成物流と、を生成するように構成され、前記生成物水素流が、前記出力流よりも高い水素濃度と、前記出力流よりも低い二酸化炭素濃度と、を有し、前記副生成物流が、前記出力流よりも低い水素濃度と、前記出力流よりも高い二酸化炭素濃度と、を有する、精製領域と、
前記副生成物流から二酸化炭素ガスの少なくとも一部を分離し、そこから前記少なくとも１つの燃料流の少なくとも一部を生成するように構成されたガス除去アセンブリと、
を備える水素生成アセンブリ。
【請求項13】
前記ガス除去アセンブリが、前記副生成物流から前記二酸化炭素ガスの少なくとも一部を吸収し、そこから前記少なくとも１つの燃料流の前記少なくとも一部を生成するように適合された少なくとも１つの固体吸収剤を受け取るように構成された少なくとも１つの吸収器を含む、請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項14】
前記ガス除去アセンブリが、（ａ）二酸化炭素ガスの前記少なくとも一部を吸収するように適合された液体吸収剤流を受け取り、（ｂ）前記副生成物流の流れを前記液体吸収剤流を通して導くように構成された少なくとも１つの吸収器を含む、請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項15】
前記ガス除去アセンブリが、（ａ）吸収された二酸化炭素ガスを有する前記液体吸収剤流を受け取り、（ｂ）そこからオフガス流を形成するために、前記液体吸収剤流から二酸化炭素ガスをストリッピングし、（ｃ）前記ストリッピング済み液体吸収剤流を前記少なくとも１つの吸収器に送達するように構成された少なくとも１つのストリッパをさらに含む、請求項１４に記載のアセンブリ。
【請求項16】
前記ガス除去アセンブリが、供給側と透過側とを有する少なくとも１つの二酸化炭素選択膜を含み、前記供給側が、前記副生成物流を受け取るように構成され、前記副生成物流内の前記二酸化炭素ガスの少なくとも一部が、前記供給側から前記透過側に通過するように構成され、前記供給側に残る前記副生成物流の残りの部分が、前記少なくとも１つの燃料流の前記少なくとも一部を形成する、請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項17】
前記ガス除去アセンブリが、（ａ）前記供給側から前記透過側に通過する二酸化炭素ガスの前記少なくとも一部を吸収するように適合された液体吸収剤流を受け取り、（ｂ）前記副生成物流の流れを前記液体吸収剤流を通して導くように構成された少なくとも１つの吸収器を含む、請求項１６に記載のアセンブリ。
【請求項18】
前記ガス除去アセンブリが、（ａ）吸収された二酸化炭素ガスを有する前記液体吸収剤流を受け取り、（ｂ）そこからオフガス流を形成するために、前記液体吸収剤流から二酸化炭素ガスをストリッピングし、（ｃ）前記ストリッピング済み液体吸収剤流を前記少なくとも１つの吸収器に送達するように構成された少なくとも１つのストリッパをさらに含む、請求項１７に記載のアセンブリ。
【請求項19】
前記エンクロージャ内に収容され、少なくとも実質的な気化流を形成するために前記少なくとも１つの供給流を受け取るように構成された気化領域をさらに備え、前記水素生成領域が、前記少なくとも実質的な気化流から前記生成物水素流を生成するように構成された、請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項20】
前記加熱排気流が、前記気化領域を少なくとも最低気化温度まで加熱するためのもの、および前記水素生成領域を少なくとも最低水素生成温度まで加熱するためのものである、請求項１９に記載のアセンブリ。
【請求項21】
前記水素生成領域が、触媒を含む、請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項22】
前記触媒が、改質触媒である、請求項２１に記載のアセンブリ。
【請求項23】
前記精製領域が、少なくとも１つの水素選択膜を含み、前記生成物水素流が、前記少なくとも１つの水素選択膜を通過する前記出力流の部分から生成され、前記副生成物流が、前記少なくとも１つの水素選択膜を通過しない前記出力流の部分から生成される、請求項１２に記載のアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
水素発生アセンブリは、１つまたは複数の原料を、水素ガスを主成分として含む生成物流に変換するアセンブリである。原料は、炭素含有原料を含み得、いくつかの実施形態において、水も含み得る。原料は、原料送達システムから水素発生アセンブリの水素生成領域に送達され、典型的には、圧力下および高温で送達される。水素生成領域は、しばしば、水素ガスを効果的に生成するための適切な温度範囲内に水素生成領域を維持するために、１つまたは複数の燃料流を消費する加熱アセンブリまたは冷却アセンブリなどの温度調整アセンブリに関連付けられる。水素発生アセンブリは、水蒸気改質、自己熱改質、熱分解、および／または触媒部分酸化などの任意の適切なメカニズムを介して水素ガスを発生させ得る。
【0002】
しかしながら、発生または生成された水素ガスは、不純物を有し得る。そのガスは、水素ガスと他のガスとを含む混合ガス流と呼ばれる場合がある。混合ガス流を使用する前に、他のガスの少なくとも一部を除去するなど、精製される必要がある。したがって、水素発生アセンブリは、混合ガス流の水素純度を高めるための水素精製デバイスを含み得る。水素精製デバイスは、混合ガス流を生成物流と副生成物流とに分離するために少なくとも１つの水素選択膜を含み得る。生成物流は、混合ガス流からのより高い濃度の水素ガスおよび／または低減された濃度の１つまたは複数の他のガスを含む。１つまたは複数の水素選択膜を使用する水素精製は、１つまたは複数の水素選択膜が圧力容器内に収容される圧力駆動分離プロセスである。混合ガス流は、膜の混合ガス表面と接触し、生成物流は、膜を透過する混合ガス流の少なくとも一部から形成される。圧力容器は、典型的には、画定された入口ポートおよび出口ポートまたは導管を通らない限り、ガスが圧力容器に出入りするのを防止するために密閉される。
【0003】
生成物流は、様々な用途において使用され得る。１つのそのような用途は、電気化学燃料電池などのエネルギー生産である。電気化学燃料電池は、燃料と酸化剤とを、電気と反応生成物と熱とに変換するデバイスである。例えば、燃料電池は、水素と酸素とを、水と電気とに変換し得る。それらの燃料電池において、水素は、燃料であり、酸素は、酸化剤であり、水は、反応生成物である。燃料電池スタックは、複数の燃料電池を含み、エネルギー生成アセンブリを提供するために、水素発生アセンブリと共に利用され得る。
【0004】
水素発生アセンブリ、水素処理アセンブリ、および／またはそれらのアセンブリの構成要素の例は、特許文献１～２１において記載されている。上記の特許および特許出願公開の完全な開示は、すべての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】米国特許第５８６１１３７号明細書
【特許文献2】米国特許第６３１９３０６号明細書
【特許文献3】米国特許第６４９４９３７号明細書
【特許文献4】米国特許第６５６２１１１号明細書
【特許文献5】米国特許第７０６３０４７号明細書
【特許文献6】米国特許第７３０６８６８号明細書
【特許文献7】米国特許第７４７０２９３号明細書
【特許文献8】米国特許第７６０１３０２号明細書
【特許文献9】米国特許第７６３２３２２号明細書
【特許文献10】米国特許第８９６１６２７号明細書
【特許文献11】米国特許第９１８７３２４号明細書
【特許文献12】米国特許第９９１４６４１号明細書
【特許文献13】米国特許第１０７１７０４０号明細書
【特許文献14】米国特許出願公開第２００６／００９０３９７号明細書
【特許文献15】米国特許出願公開第２００６／０２７２２１２号明細書
【特許文献16】米国特許出願公開第２００７／０２６６６３１号明細書
【特許文献17】米国特許出願公開第２００７／０２７４９０４号明細書
【特許文献18】米国特許出願公開第２００８／００８５４３４号明細書
【特許文献19】米国特許出願公開第２００８／０１３８６７８号明細書
【特許文献20】米国特許出願公開第２００８／０２３００３９号明細書
【特許文献21】米国特許出願公開第２０１０／００６４８８７号明細書
【特許文献22】米国特許第５９９７５９４号明細書
【特許文献23】米国特許第６２２１１１７号明細書
【特許文献24】米国特許第９６０５２２４号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0006】
いくつかの実施形態は、水素を生成する方法を含む。一実施形態において、方法は、燃料処理アセンブリにおいて供給流を受け取るステップを含む。供給流は、炭素含有原料を含む。方法は、１つまたは複数のバーナを介して、燃料処理アセンブリの水素生成領域を少なくとも最低水素生成温度まで加熱するステップを追加で含む。方法は、受け取った供給流から燃料処理アセンブリの加熱された水素生成領域内で出力流を生成するステップをさらに含む。出力流は、水素ガスと二酸化炭素ガスとを含む。
【0007】
方法は、燃料処理アセンブリの精製領域において出力流から生成物水素流と副生成物流とを生成するステップを追加で含む。生成物水素流は、出力流よりも高い水素濃度と、出力流よりも低い二酸化炭素濃度と、を有し、副生成物流は、出力流よりも低い水素濃度と、出力ストリームよりも高い二酸化炭素濃度と、を有する。方法は、副生成物流よりも低い二酸化炭素濃度を有する燃料流を生成するために、副生成物流から二酸化炭素ガスの少なくとも一部を分離するステップをさらに含む。方法は、燃料流を１つまたは複数のバーナに供給するステップを追加で含む。
【0008】
いくつかの実施形態は、水素生成アセンブリを含む。一実施形態において、アセンブリは、エンクロージャと、エンクロージャ内に収容される水素生成領域と、を含む。水素生成領域は、少なくとも１つの供給流から出力流を生成するように構成される。出力流は、水素ガスと二酸化炭素ガスとを含み、少なくとも１つの供給流は、炭素含有原料を含む。アセンブリは、少なくとも１つの空気流と、少なくとも１つの燃料流と、を受け取り、エンクロージャ内に収容される燃焼領域内で少なくとも１つの燃料流を燃焼させ、水素生成領域を少なくとも最低水素生成温度まで加熱するための加熱排気流を生成するように構成された加熱アセンブリを追加で含む。
【0009】
アセンブリは、エンクロージャ内に収容される精製領域をさらに含む。精製領域は、生成物水素流と、副生成物流と、を生成するように構成され、生成物水素流は、出力流よりも高い水素濃度と、出力流よりも低い二酸化炭素濃度と、を有し、副生成物流は、出力流よりも低い水素濃度と、出力流よりも高い二酸化炭素濃度と、を有する。アセンブリは、副生成物流から二酸化炭素ガスの少なくとも一部を分離し、そこから少なくとも１つの燃料流の少なくとも一部を生成するように構成されたガス除去アセンブリを追加で含む。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
図１は、水素発生アセンブリ２０の一例を示す。特に除外されない限り、水素発生アセンブリ２０は、本開示において説明する他の水素発生アセンブリの１つまたは複数の構成要素を含み得る。水素発生アセンブリは、生成物水素流２１を発生するように構成された任意の適切な構造を含み得る。例えば、水素発生アセンブリは、原料送達システム２２と、燃料処理アセンブリ２４と、を含み得る。原料送達システムは、少なくとも１つの供給流２６を燃料処理アセンブリに選択的に送達するように構成された任意の適切な構造を含み得る。
【0012】
いくつかの実施形態において、原料送達システム２２は、少なくとも１つの燃料流２８を燃料処理アセンブリ２４のバーナまたは他の加熱アセンブリに選択的に送達するように構成された任意の適切な構造をさらに含み得る。いくつかの実施形態において、供給流２６および燃料流２８は、燃料処理アセンブリの異なる部分に送達される同じ流れであり得る。原料送達システムは、流体流を推進するための容積式または他の適切なポンプまたは機構などの、任意の適切な送達機構を含み得る。いくつかの実施形態において、原料送達システムは、ポンプおよび／または他の電動流体送達メカニズムの使用を必要とすることなく、供給流２６および／または燃料流２８を送達するように構成され得る。水素発生アセンブリ２０と共に使用され得る適切な原料送達システムの例は、特許文献７、８および１４に記載された原料送達システムを含む。上記の特許および特許出願の完全な開示は、すべての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
【0013】
供給流２６は、生成物水素流２１を生成するための反応物として利用され得る１つまたは複数の流体を含み得る少なくとも１つの水素生成流体３０を含み得る。例えば、水素生成流体は、少なくとも１つの炭化水素および／またはアルコールなどの炭素含有原料を含み得る。適切な炭化水素の例は、メタン、プロパン、天然ガス、ディーゼル、ケロシン、ガソリンなどを含む。適切なアルコールの例は、メタノール、エタノール、ポリオール（エチレングリコールおよびプロピレングリコールなど）などを含む。追加的に、水素生成流体３０は、燃料処理アセンブリが水蒸気改質および／または自己熱改質を介して生成物水素流を発生する場合などに、水を含み得る。燃料処理アセンブリ２４が熱分解または触媒部分酸化を介して生成物水素流を発生する場合、供給流２６は、水を含まない。
【0014】
いくつかの実施形態において、原料送達システム２２は、水と、水と混和性の炭素含有原料（メタノールおよび／または別の水溶性アルコールなど）と、の混合物を含む水素生成流体３０を送達するように構成され得る。そのような流体流における水の炭素含有原料に対する比率は、使用される特定の炭素含有原料、ユーザの好み、燃料処理アセンブリの設計、生成物水素流を発生するために燃料処理アセンブリによって使用されるメカニズムなどの１つまたは複数の要因に従って変化し得る。例えば、水の炭素に対するモル比は、約１：１から３：１であり得る。追加的に、水とメタノールとの混合物は、１：１またはそれに近いモル比（３７重量％の水、６３重量％のメタノール）において送達され得、炭化水素または他のアルコールの混合物は、１：１よりも大きい水対炭素のモル比において送達され得る。
【0015】
燃料処理アセンブリ２４が改質を介して生成物水素流２１を発生する場合、供給流２６は、例えば、約２５体積％～７５体積％のメタノールまたはエタノール（または別の適切な水混和性炭素含有原料）と、約２５体積％～７５体積％の水と、を含み得る。メタノールと水とを少なくとも実質的に含む供給流について、それらの供給流は、約５０体積％～７５体積％のメタノールと、約２５体積％～５０体積％の水と、を含み得る。エタノールまたは他の水混和性アルコールを含む流れは、約２５体積％～６０体積％のアルコールと、約４０体積％～７５体積％の水と、を含み得る。水蒸気改質または自己熱改質を利用する水素発生アセンブリ２０のための供給流の一例は、６９体積％のメタノールと、３１体積％の水と、を含む。
【0016】
原料送達システム２２は、単一の供給流２６を送達するように構成されているように示されているが、原料送達システムは、２つ以上の供給流２６を送達するように構成され得る。それらの供給流は、同じまたは異なる原料を含み得、異なる組成を有するか、少なくとも１つの共通成分を有するか、共通成分を有さないか、または同じ組成を有し得る。例えば、第１の供給流は、炭素含有原料などの第１の成分を含み得、第２の供給流は、水などの第２の成分を含み得る。追加的に、原料送達システム２２は、いくつかの実施形態において、単一の燃料流２８を送達するように構成され得るが、原料送達システムは、２つ以上の燃料流を送達するように構成され得る。燃料流は、異なる組成を有するか、少なくとも１つの共通成分を有するか、共通成分を有さないか、または同じ組成を有し得る。さらに、供給流および燃料流は、異なる段階において原料送達システムから排出され得る。例えば、供給流および燃料流の一方は、液体流であり得、他方は、ガス流である。いくつかの実施形態において、供給流および燃料流の両方が、液体流であり得、他の実施形態において、供給流および燃料流の両方が、ガス流であり得る。さらに、水素発生アセンブリ２０は、単一の原料送達システム２２を含むように示されているが、水素発生アセンブリは、２つ以上の原料送達システム２２を含み得る。
【0017】
燃料処理アセンブリ２４は、任意の適切な水素生成メカニズムを介して水素ガスを含む出力流３４を生成するように構成された水素生成領域３２を含み得る。出力流は、少なくとも主成分として水素ガスを含み得、追加のガス状成分を含み得る。したがって、出力流３４は、その主成分として水素ガスを含むが、他のガスを含む「混合ガス流」と呼ばれる場合がある。
【0018】
水素生成領域３２は、任意の適切な触媒含有床または領域を含み得る。水素生成メカニズムが水蒸気改質である場合、水素生成領域は、炭素含有原料と水とを含む供給流２６からの出力流３４の生成を促進するために、適切な水蒸気改質触媒３６を含み得る。そのような実施形態において、燃料処理アセンブリ２４は、「水蒸気改質器」と呼ばれる場合があり、水素生成領域３２は、「改質領域」と呼ばれる場合があり、出力流３４は、「改質流」と呼ばれる場合がある。改質流内に存在し得る他のガスは、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、蒸気、および／または未反応の炭素含有原料を含み得る。
【0019】
水素生成メカニズムが自己熱改質である場合、水素生成領域３２は、空気の存在下で水と炭素含有原料とを含む供給流２６からの出力流３４の生成を促進するために、適切な自己熱改質触媒を含み得る。追加的に、燃料処理アセンブリ２４は、水素生成領域に空気流を送達するように構成された空気送達アセンブリ３８を含み得る。
【0020】
いくつかの実施形態において、燃料処理アセンブリ２４は、出力（または混合ガス）流３４から少なくとも１つの水素リッチ流４２を生成するように構成された任意の適切な構造を含み得る精製（または分離）領域４０を含み得る。水素リッチ流４２は、出力流３４よりも高い水素濃度、および／またはその出力流内に存在した１つまたは複数の他のガス（または不純物）の低下した濃度を含み得る。生成物水素流２１は、水素リッチ流４２の少なくとも一部を含む。したがって、生成物水素流２１および水素リッチ流４２は、同じ流れであり得、同じ組成と流量とを有し得る。代替的には、水素リッチ流４２中の精製された水素ガスの一部は、後の使用のために、適切な水素貯蔵アセンブリ内などに貯蔵され得、かつ／または燃料処理アセンブリによって消費され得る。精製領域４０は、「水素精製デバイス」または「水素処理アセンブリ」と呼ばれる場合もある。
【0021】
いくつかの実施形態において、精製領域４０は、水素ガスを含まないか、またはいくらかの水素ガスを含み得る少なくとも１つの副生成物流４４を生成し得る。副生成物流は、排出され、バーナアセンブリおよび／もしくは他の燃焼ソースに送られ、加熱された流体流として使用され、後の使用のために保存され、かつ／または他の方法で利用、保存、および／もしくは廃棄され得る。追加的に、精製領域４０は、出力流３４の送達に応答して、連続流として副生成物流を放出し得、またはバッチプロセスにおいて、もしくは出力流の副生成物部分が精製領域において少なくとも一時的に保持される場合などに、その流れを断続的に放出し得る。
【0022】
燃料処理アセンブリ２４は、燃料処理アセンブリのための加熱アセンブリのための燃料流（または原料流）として使用するのに適した十分な量の水素ガスを含む１つまたは複数の副生成物流を生成するように構成された１つまたは複数の精製領域を含み得る。いくつかの実施形態において、副生成物流は、加熱アセンブリが水素生成領域を所望の動作温度または選択された温度範囲内に維持することを可能にするのに十分な燃料価または水素含有量を有し得る。例えば、副生成物流は、１０体積％～３０体積％の水素ガス、１５体積％～２５体積％の水素ガス、２０体積％～３０体積％の水素ガス、少なくとも１０体積％または１５体積％の水素ガス、少なくとも２０体積％の水素ガスなどの水素ガスを含み得る。
【0023】
精製領域４０は、出力流２１の少なくとも１つの成分の濃度を濃縮する（かつ／または上昇させる）ように構成された任意の適切な構造を含み得る。ほとんどの用途において、水素リッチ流４２は、出力流（または混合ガス流）３４よりも高い水素濃度を有することになる。水素リッチ流はまた、水素リッチ流の水素濃度が出力流よりも高い、同じ、または低い状態で出力流３４内に存在していた１つまたは複数の非水素成分の低下した濃度を含み得る。例えば、従来の燃料電池システムにおいて、一酸化炭素が数ｐｐｍでも存在すると、燃料電池スタックを損傷する可能性があるが、水などの、出力流３４中に存在する他の非水素成分は、はるかにより高い濃度で存在しても、スタックを損傷することはない。したがって、そのような用途において、精製領域は、全体の水素濃度を上昇させない場合があるが、生成物水素流に関する所望の用途にとって有害または潜在的に有害である１つまたは複数の非水素成分の濃度を低下させることになる。
【0024】
精製領域４０に適したデバイスの例は、１つまたは複数の水素選択膜４６、化学的一酸化炭素除去アセンブリ４８、および／または圧力スイング吸着（ＰＳＡ）システム５０を含む。精製領域４０は、２つ以上のタイプの精製デバイスを含み得、デバイスは、同じもしくは異なる構造を有し得、かつ／または同じもしくは異なるメカニズムによって動作し得る。燃料処理アセンブリ２４は、１つまたは複数の生成物水素流、水素リッチ流、および／または副生成物流に関連するような、精製領域の下流の少なくとも１つの制限オリフィスおよび／または他の流量制限器を含み得る。
【0025】
水素選択膜４６は、水素ガスに対して透過性であるが、出力流３４の他の成分に対しては少なくとも実質的に（完全ではないにしても）不透過性である。膜４６は、精製領域４０が動作される動作環境およびパラメータにおける使用に適した任意の水素透過性材料から形成され得る。膜４６に適した材料の例は、パラジウムおよびパラジウム合金、特に、そのような金属および金属合金の薄膜を含む。パラジウム合金、特に３５重量％から４５重量％の銅を含むパラジウムが特に効果的であることが証明されている。約４０重量％の銅を含むパラジウム－銅合金が特に効果的であることが証明されているが、他の相対濃度および成分も使用され得る。他の３つの特に効果的な合金は、２重量％から２０重量％の金を含むパラジウム、特に、５重量％の金を含むパラジウム、３重量％から１０重量％のインジウムと０重量％から１０重量％のルテニウムとを含むパラジウム、特に、６重量％のインジウムと０．５重量％のルテニウムとを含むパラジウム、および２０重量％から３０重量％の銀を含むパラジウムである。パラジウムおよびパラジウム合金が使用される場合、水素選択膜４６は、時には「箔」と呼ばれる場合がある。水素透過性金属箔の典型的な厚さは、２５ミクロン（マイクロメートル）未満、好ましくは１５ミクロン以下、最も好ましくは５ミクロンと１２ミクロンとの間である。箔は、１１０ｍｍ×２７０ｍｍなどの任意の適切な寸法であり得る。
【0026】
化学的一酸化炭素除去アセンブリ４８は、それほど潜在的に有害ではない他の組成物を形成するために、出力流３４の一酸化炭素および／または他の望ましくない成分を化学的に反応させるデバイスである。化学的一酸化炭素除去アセンブリの例は、水と一酸化炭素とから水素ガスと二酸化炭素とを生成するように構成された水－ガスシフト反応器、一酸化炭素と（通常は空気からの）酸素とを二酸化炭素に変換するように構成された部分酸化反応器、および一酸化炭素と水素とをメタンと水とに変換するように構成されたメタネーション反応器を含む。燃料処理アセンブリ２４は、２つ以上のタイプおよび／または数の化学的除去アセンブリ４８を含み得る。
【0027】
圧力スイング吸着（ＰＳＡ）は、温度および圧力の適切な条件下で、特定のガスが他のガスよりも強力に吸着材料に吸着されるという原理に基づいて、ガス状不純物が出力流３４から除去される化学プロセスである。典型的には、非水素不純物は、吸着され、出力流３４から除去される。不純物ガスの吸着は、高圧において発生する。圧力が減少すると、不純物は、吸着材料から脱着され、したがって、吸着材料を再生する。典型的には、ＰＳＡは、循環プロセスであり、（バッチとは対照的に）連続動作のために少なくとも２つの床を必要とする。吸着床において使用され得る適切な吸着材料の例は、活性炭およびゼオライトである。ＰＳＡシステム５０は、副生成物または除去された成分が出力流の精製と同時にガス流として領域から直接排出されない、精製領域４０において使用するためのデバイスの例も提供する。代わりに、これらの副生成物成分は、吸着材料が再生されるか、または精製領域から他の方法で除去されたときに除去される。
【0028】
図１において、精製領域４０が燃料処理アセンブリ２４内に示されている。代替的には、精製領域は、図１において破線において概略的に示されているように、燃料処理アセンブリから下流に別個に配置され得る。精製領域４０は、燃料処理アセンブリの内部および外部の部分も含み得る。
【0029】
燃料処理アセンブリ２４は、加熱アセンブリ５２の形態における温度調整アセンブリも含み得る。加熱アセンブリは、典型的には、空気の存在下で燃焼されるような、少なくとも１つの燃料流２８から少なくとも１つの加熱排気流（または燃焼流）５４を生成するように構成され得る。加熱排気流５４は、水素生成領域３２を加熱するものとして図１において概略的に示されている。加熱アセンブリ５２は、加熱排気流を生成するために燃料が空気と共に燃焼されるバーナまたは燃焼触媒などの、加熱排気流を発生するように構成された任意の適切な構造を含み得る。加熱アセンブリは、燃料の燃焼を開始するように構成された点火器または点火源５８を含み得る。適切な点火源の例は、１つまたは複数のスパークプラグ、グロープラグ、燃焼触媒、パイロットランプ、圧電点火器、スパーク点火器、高温表面点火器などを含む。
【0030】
いくつかの実施形態において、加熱アセンブリ５２は、バーナアセンブリ６０を含み得、燃焼ベースまたは燃焼駆動の加熱アセンブリと呼ばれる場合がある。燃焼ベースの加熱アセンブリにおいて、加熱アセンブリ５２は、少なくとも１つの燃料流２８を受け取り、少なくとも燃料処理アセンブリの水素生成領域を加熱するために使用され得る高温燃焼流５４を提供するために、空気の存在下で燃料流を燃焼させるように構成され得る。空気は、様々なメカニズムを介して加熱アセンブリに送達され得る。例えば、空気流６２は、図１に示すように、別個の流れとして加熱アセンブリに送達され得る。代替的または追加的に、空気流６２は、加熱アセンブリ５２のための燃料流２８のうちの少なくとも１つと共に加熱アセンブリに送達され得、かつ／または加熱アセンブリが利用される環境から引き出され得る。
【0031】
燃焼流５４は、追加的または代替的に、加熱アセンブリが使用される燃料処理アセンブリおよび／または燃料電池システムの他の部分を加熱するために使用され得る。追加的に、他の構成およびタイプの加熱アセンブリ５２が使用され得る。例えば、加熱アセンブリ５２は、抵抗加熱素子などの少なくとも１つの加熱素子を使用して熱を発生することによって、燃料処理アセンブリ２４の少なくとも水素生成領域３２を加熱するように構成された電動加熱アセンブリであり得る。それらの実施形態において、加熱アセンブリ５２は、水素生成領域を適切な水素生成温度まで加熱するために、可燃性燃料流を受け取って燃焼させなくてよい。加熱アセンブリの例は、特許文献９において開示されており、その完全な開示は、すべての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
【0032】
加熱アセンブリ５２は、水素生成領域および／または分離領域（以下でさらに論じる）と共通のシェルまたはハウジング内に収容され得る。加熱アセンブリは、水素生成領域３２に対して別々に配置され得るが、少なくとも水素生成領域の所望の加熱を提供するために、その領域と熱連通および／または流体連通し得る。加熱アセンブリ５２は、共通のシェル内に部分的もしくは完全に配置され得、かつ／または加熱アセンブリの少なくとも一部（またはすべて）は、そのシェルの外部に配置され得る。加熱アセンブリがシェルの外部に配置される場合、バーナアセンブリ６０からの高温燃焼ガスは、適切な熱伝達導管を介してシェル内の１つまたは複数の構成要素に輸送され得る。
【0033】
加熱アセンブリはまた、原料送達システム２２、原料供給流、水素生成領域３２、精製（または分離）領域４０、またはそれらのシステム、流れ、および領域の任意の適切な組合せを加熱するように構成され得る。原料供給流の加熱は、水素生成領域において水素ガスを生成するために使用される水素生成流体の液体反応物流または成分を気化させることを含み得る。その実施形態において、燃料処理アセンブリ２４は、気化領域６４を含むものとして説明され得る。加熱アセンブリは、追加で、水素発生アセンブリの他の構成要素を加熱するように構成され得る。例えば、加熱排気流は、供給流２６および燃料流２８の少なくとも一部を形成する加熱燃料および／または水素生成流体を収容する圧力容器および／または他のキャニスターを加熱するように構成され得る。
【0034】
加熱アセンブリ５２は、水素生成領域３２において任意の適切な温度を達成および／または維持し得る。水蒸気改質器は、典型的には、２００℃から９００℃の範囲内の温度において動作する。しかしながら、この範囲外の温度は、本開示の範囲内である。炭素含有原料がメタノールである場合、水蒸気改質反応は、典型的には、約２００℃～５００℃の温度範囲において動作する。その範囲の例示的なサブセットは、３５０℃～４５０℃、３７５℃～４２５℃、および３７５℃～４００℃を含む。炭素含有原料が炭化水素、エタノール、または別のアルコールである場合、典型的には、約４００℃～９００℃の温度範囲が水蒸気改質反応に使用される。その範囲の例示的なサブセットは、７５０℃～８５０℃、７２５℃～８２５℃、６５０℃～７５０℃、７００℃～８００℃、７００℃～９００℃、５００℃～８００℃、４００℃～６００℃、および６００℃～８００℃を含む。水素生成領域３２は、２つ以上のゾーンまたは部分を含み得、その各々は、同じまたは異なる温度において動作され得る。例えば、水素生成流体が炭化水素を含む場合、水素生成領域３２は、２つの異なる水素生成部分または領域を含み得、予備改質領域を提供するために一方が他方よりも低い温度において動作する。それらの実施形態において、燃料処理アセンブリは、２つ以上の水素生成領域を含むと呼ばれる場合もある。
【0035】
燃料流２８は、所望の熱出力を提供するために加熱アセンブリ５２によって消費されるのに適した任意の可燃性液体および／またはガスを含み得る。いくつかの燃料流は、加熱アセンブリ５２によって送達および燃焼されるときにガスであり得るが、他の燃料流は、液体流として加熱アセンブリに送達され得る。燃料流２８のための適切な加熱燃料の例は、メタノール、メタン、エタン、エタノール、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタンなどの炭素含有原料を含む。追加の例は、液化石油ガス、アンモニア、軽量アミン、ジメチルエーテル、低分子量炭化水素などの低分子量凝縮性燃料を含む。さらに他の例は、水素および一酸化炭素を含む。加熱アセンブリの代わりに（水蒸気改質などの吸熱プロセスの代わりに発熱水素生成プロセス、例えば、部分酸化が利用されるときに使用され得るような）冷却アセンブリの形態における温度調整アセンブリを含む水素発生アセンブリ２０の実施形態において、原料送達システムは、燃料または冷却剤流をアセンブリに供給するように構成され得る。任意の適切な燃料または冷却液が使用され得る。
【0036】
燃料処理アセンブリ２４は、図１に示すような、少なくとも水素生成領域３２が収容されるシェルまたはハウジング６６を追加で含み得る。いくつかの実施形態において、気化領域６４および／または精製領域４０が、シェル内に追加で収容され得る。シェル６６は、水蒸気改質器または他の燃料処理メカニズムの構成要素がユニットとして移動されることを可能にし得る。シェルはまた、保護エンクロージャを提供することによって燃料処理アセンブリの構成要素を損傷から保護し得、かつ／または構成要素がユニットとして加熱されるので、燃料処理アセンブリの加熱需要を低減し得る。シェル６６は、固体断熱材料、ブランケット断熱材料、および／または空気充填空洞などの断熱材料６８を含み得る。断熱材料は、シェルの内部、シェルの外部、またはその両方にあり得る。断熱材料がシェルの外部にある場合、燃料処理アセンブリ２４は、図１に概略的に示すように、断熱材の外側に外側カバーまたはジャケット７０をさらに含み得る。燃料処理アセンブリは、原料送達システム２２および／または他の構成要素などの、燃料処理アセンブリの追加の構成要素を含む異なるシェルを含み得る。
【0037】
燃料処理アセンブリ２４の１つまたは複数の構成要素は、シェルを越えて延在するか、またはシェルの外部に配置され得る。例えば、精製領域４０は、シェルから離間されているが、適切な流体連通導管によって流体連通しているなど、シェル６６の外部に配置され得る。別の例として、水素生成領域３２の一部（１つまたは複数の改質触媒床の一部など）は、図１における代替シェル構成を表す破線で概略的に示されているように、シェルを越えて延在し得る。適切な水素発生アセンブリおよびその構成要素の例は、特許文献１、２２および２３において開示されており、それらの完全な開示は、すべての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
【0038】
水素発生アセンブリ２０の別の例が、図２において示されており、全体として７２において示されている。特に除外されない限り、水素発生アセンブリ７２は、水素発生アセンブリ２０の１つまたは複数の構成要素を含み得る。水素生成アセンブリ７２は、図２に示すように、原料送達システム７４と、気化領域７６と、水素生成領域７８と、加熱アセンブリ８０と、精製領域８２と、を含み得る。
【0039】
原料送達システムは、水素発生アセンブリの１つまたは複数の他の構成要素に１つまたは複数の供給流および／または燃料流を送達するように構成された任意の適切な構造を含み得る。例えば、原料送達システムは、原料タンク（またはコンテナ）８４およびポンプ８６を含み得る。原料タンクは、水および／または炭素含有原料（例えば、メタノール／水混合物）などの任意の適切な水素生成流体８８を収容し得る。ポンプ８６は、水と炭素含有原料とを含む少なくとも１つの液体含有供給流９０の形態であり得る水素生成流体を、気化領域７６および／または水素生成領域７８に送達するように構成された任意の適切な構造を有し得る。いくつかの実施形態において、原料送達システムは、ポンプおよび／または他の電動流体送達メカニズムの使用を必要とすることなく、供給流９０を送達するように構成され得る。
【0040】
気化領域７６は、液体含有供給流９０などの液体含有供給流の少なくとも一部を受け取り、気化するように構成された任意の適切な構造を含み得る。例えば、気化領域７６は、液体含有供給流９０を１つまたは複数の蒸気供給流に少なくとも部分的に変換するように構成された気化器９２を含み得る。蒸気供給流は、いくつかの実施形態において、液体を含み得る。適切な気化器の一例は、コイル状ステンレス鋼管などのコイル状管気化器である。
【0041】
水素生成領域７８は、主成分としての水素ガスと、二酸化炭素などの他のガスと、を含む１つまたは複数の出力流９６を生成するために、気化領域からの蒸気供給流などの１つまたは複数の供給流を受け取るように構成された任意の適切な構造を含み得る。水素生成領域は、任意の適切なメカニズムを介して出力流を生成し得る。例えば、水素生成領域７８は、水蒸気改質反応、自己熱改質反応、または部分酸化反応を介して出力流９６を生成し得る。出力流９６が水蒸気改質反応を介して生成される場合、水素生成領域７８は、水蒸気改質反応を容易にかつ／または促進するように構成された改質触媒９８を有する水蒸気改質領域９７を含み得る。水素生成領域７８が水蒸気改質反応を介して出力流９６を生成する場合、水素発生アセンブリ７２は、「水蒸気改質水素発生アセンブリ」と呼ばれる場合があり、出力流９６は、「改質流」と呼ばれる場合がある。
【0042】
加熱アセンブリ８０は、水素発生アセンブリ７２の１つまたは複数の他の構成要素を加熱するための少なくとも１つの加熱排気流９９を生成するように構成された任意の適切な構造を含み得る。例えば、加熱アセンブリは、気化領域を、少なくとも最低気化温度、または液体含有供給流の少なくとも一部が蒸気供給流を形成するために気化される温度などの、任意の適切な温度に加熱し得る。追加的または代替的に、加熱アセンブリ８０は、水素生成領域を、少なくとも最低水素生成温度、または蒸気供給流の少なくとも一部が出力流を形成するために水素ガスを生成するために反応される温度などの、任意の適切な温度に加熱し得る。加熱アセンブリは、気化領域および／または水素生成領域などの、水素発生アセンブリの１つまたは複数の構成要素と熱連通し得る。
【0043】
加熱アセンブリは、図２に示すように、バーナアセンブリ１００と、少なくとも１つの送風機１０２と、を含み得る。バーナアセンブリは、少なくとも１つの空気流１０６と少なくとも１つの燃料流１０７とを受け取り、加熱排気流９９を生成するために燃焼領域１１０内で少なくとも１つの燃料流を燃焼させるように構成された任意の適切な構造を含み得る。燃料流は、以下でさらに論じるように、原料送達システム７４および／または精製領域８２によって提供され得る。燃焼領域は、水素発生アセンブリのエンクロージャ内に収容され得る。送風機１０２は、空気流１０６を発生するように構成された任意の適切な構造を含み得る。いくつかの実施形態において、加熱アセンブリは、燃料流１０７に点火するように構成された点火器アセンブリ（図示せず）を含み得る。
【0044】
精製領域８２は、出力流９６よりも高い水素濃度、および／または出力流内に存在していた二酸化炭素などの低下した濃度の１つまたは複数の他のガスまたは不純物を含み得る、少なくとも１つの水素リッチ流または生成物水素流１１２を生成するように構成された任意の適切な構造を含み得る。精製領域は、出力流９６よりも低い水素濃度および／または上昇した濃度の１つもしくは複数の他のガスもしくは不純物を含む、少なくとも１つの副生成物流１０８を生成し得る。精製領域８２は、膜アセンブリ１１４を含み得る。いくつかの実施形態において、精製領域８２は、一酸化炭素と水素とをメタンと水とに変換するために、膜アセンブリの下流などのメタネーション反応器アセンブリも含み得る。
【0045】
膜アセンブリ１１４は、水素ガスと他のガスとを含む出力または混合ガス流９６を受け取り、混合ガス流よりも高い濃度の水素ガスおよび／または混合ガス流よりも低い濃度の他のガスを含む透過または水素リッチ流１１２を生成するように構成された任意の適切な構造を含み得る。膜アセンブリ１１４は、平面または管状の水素透過性（または水素選択性）膜を組み込み得、２つ以上の水素透過性膜が、膜アセンブリ１１４に組み込まれ得る。透過流は、１つまたは複数の燃料電池などの任意の適切な用途のために使用され得る。いくつかの実施形態において、膜アセンブリは、二酸化炭素ガスなどの他のガスの少なくとも実質的な部分を含む少なくとも１つの副生成物流１０８を生成し得る。精製領域８２は、膜アセンブリ１１４を含むように示されているが、精製領域は、代替的または追加的に、出力流９６を精製する、かつ／もしくは１つもしくは複数の生成物水素流および／もしくは１つもしくは複数の副生成物流を生成するように構成された１つまたは複数の他の構成要素を含み得る。
【0046】
いくつかの実施形態において、水素発生アセンブリ７２は、そのアセンブリの１つまたは複数の他の構成要素を少なくとも部分的に含み得るシェルまたはハウジング１２０を含み得る。例えば、シェル１２０は、図２に示すように、気化領域７６、水素生成領域７８、加熱アセンブリ８０、および／または精製領域８２を少なくとも部分的に収容し得る。シェル１２０は、加熱アセンブリ８０によって生成された少なくとも１つの燃焼排気流１２４を排出するように構成された１つまたは複数の排気ポート１２２を含み得る。
【0047】
いくつかの実施形態において、水素生成アセンブリ７２は、副生成物流よりも低い二酸化炭素ガスの濃度を有する燃料流１２８と、副生成物流よりも高い二酸化炭素ガスの濃度を有するオフガス流１２９と、を生成するために、副生成物流１０８から二酸化炭素ガスの少なくとも一部を分離するように構成されたガス除去アセンブリ１２６を含み得る。オフガス流は、圧縮および／または液化、圧縮ガスとして貯蔵、パイプラインに排出、他の化合物に化学的に変換などをされ得る。燃料流１２８は、バーナアセンブリ１００によって使用または燃焼される燃料流１０７のすべてまたは一部を形成し得る。燃料制限オリフィス１３０は、バーナアセンブリ１００への燃料流１２８の流れを制限し得る。ガス除去アセンブリ１２６は、以下でさらに論じるように、任意の適切な構成要素を含み得る。
【0048】
いくつかの実施形態において、水素発生アセンブリ７２は、水素発生アセンブリのある部分から別の部分に熱を伝達するように構成された１つまたは複数の熱交換器１３８を含み得る熱交換アセンブリ１３６を含み得る。例えば、熱交換アセンブリ１３６は、気化領域７６に入る前の供給流の温度を上昇させると共に、副生成物流１０８を冷却するために、副生成物流１０８から供給流９０に熱を伝達し得る。
【0049】
ガス除去アセンブリ１２６の一例が、図３において示されており、１８４において全体として示されている。特に除外されない限り、ガス除去アセンブリ１８４は、本開示において説明する他のガス除去アセンブリの１つまたは複数の構成要素を含み得る。ガス除去アセンブリ１８４は、少なくとも１つのガス分離アセンブリ１８６を含み得る。
【0050】
ガス分離アセンブリ１８６は、副生成物流１０８と比較して低下した濃度の二酸化炭素ガスおよび／または上昇した濃度の他のガスを有する燃料流１２８を生成するために、副生成物流１０８から二酸化炭素ガスを分離するように構成された任意の適切な構造を含み得る。例えば、ガス分離アセンブリ１８６は、可逆的な化学結合および／または物理的溶解を介して、副生成物流１０８から二酸化炭素ガスの少なくとも一部を吸収するように適合された少なくとも１つの化学剤または吸収剤１９６を受け取るように構成された少なくとも１つの吸収器１９４を含み得る。
【0051】
吸収器は、吸収剤１９６を受け取り、副生成物流１０８から二酸化炭素ガスを吸収するために、副生成物流１０８の流れを吸収剤を通して導くように構成される。本明細書で使用する「吸収する」は、二酸化炭素ガスが弱い化学結合および／または溶媒和を含む可逆的または不可逆的なプロセスを通じて吸収剤に結合または吸収剤によって固定されることを意味し、結合された二酸化炭素ガスは、吸収剤との表面相互作用、吸収剤とのバルク相互作用、またはその両方を含み得る。吸収剤１９６は、流体の形態、固体の形態、またはその組合せであり得る。二酸化炭素のための吸収剤の適切な例は、金属水酸化物（例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムなど）、金属酸化物（例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化鉄など）、有機アミン、特にアルカノールアミン（例えば、モノエタノールアミンおよびジエタノールアミン、両方とも通常の温度および圧力下で液体）、（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙによって製造および販売される）酸性ガス除去用ＵＣＡＲＳＯＬ（登録商標）配合溶剤、金属水酸化物の水溶液、Ａｓｃａｒｉｔｅ（登録商標）（Ｔｈｏｍａｓ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）、ＣａｒｂｏＬｉｍｅ（商標）（Ａｌｌｉｅｄ Ｈｅａｌｔｈ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｉｎｃ．）、ＳｏｄａＬｉｍｅ（Ａｉｒｇａｓ Ｃｏｒｐ．）、固定化された有機アミン（高分子基材、特に高分子ビーズに結合された有機アミンなど）、ジメチルポリエチレングリコール、プロピレンカーボネート、ポリエチレングリコールジアルキルエーテル（例えば、Ｃｌａｒｉａｎｔによって販売されるＧｅｎｏｓｏｒｂ（登録商標）１７５３）、有機イオン液体、上記の化学物質および／または化学薬剤の混合物、ならびに弱い化学的相互作用および／または物理的溶解によって二酸化炭素を可逆的に吸収する他の薬剤または薬剤の混合物などの、二酸化炭素と結合する任意の化学物質または化学物質の混合物を含む。
【0052】
吸収器１９４を出た燃料流１２８は、副生成物流１０８と比較して低下した濃度の二酸化炭素ガスおよび／または上昇した濃度の他のガスを含み得る。好ましくは、燃料流は、２５％未満の二酸化炭素を含み、特に好ましくは、１０％未満の二酸化炭素である。吸収器１９４は、５０ｐｓｉｇを超える圧力、好ましくは１００ｐｓｉｇと５００ｐｓｉｇとの間の圧力において動作され得る。
【0053】
吸収剤１９６が固体の形態である場合、吸収器１９４は、２つ以上の吸収剤床１９７を含み得、副生成物流１０８の流れをそれらの吸収剤床の第１の床に導くように構成され得る。その床が二酸化炭素でほぼ飽和されると、吸収器は、前の吸収剤床の吸収剤が再充填および／または再生されることを可能にするために、流れを吸収剤床の別の床に導くように構成され得る。吸収剤１９６が流体の形態である場合、吸収剤は、比較的低温において二酸化炭素ガスを吸収または結合し、次いで、高温においてガスを放出または脱着するように構成され得る。このプロセスは、温度スイング吸収またはＴＳＡとして知られる。代替的には、高圧において二酸化炭素と結合し、低圧において二酸化炭素を放出する（圧力スイング吸収として知られる）二酸化炭素吸収剤が選択され得る。
【0054】
ガス分離アセンブリ１８６は、代替的または追加的に、１つまたは複数の透過性膜２００（１つまたは複数の二酸化炭素選択膜など）を含み得る。膜接触器アセンブリ１９８は、副生成物流１０８から二酸化炭素ガスを分離するように構成され得る。例えば、透過性膜２００は、副生成物流１０８からの二酸化炭素ガスが透過性膜の供給側から透過側に通過することを可能にするために、他のガスと比較して二酸化炭素ガスに対する比較的高い透過性を有し得る。
【0055】
膜接触器アセンブリ１９８は、副生成物流１０８から分離された二酸化炭素ガス（透過性膜の供給側から透過側に通過する二酸化炭素ガスなど）から二酸化炭素ガスの少なくとも一部を吸収するように適合された少なくとも１つの液体化学剤または液体吸収剤２０２を受け取るように追加で構成され得る。例えば、膜接触器アセンブリは、透過性膜２００の透過側において吸収剤を受け取り得る。液体吸収剤２０２は、比較的低温において二酸化炭素ガスを吸収または結合し、高温においてガスを放出または脱着するように構成され得る。好ましい液体吸収剤の例は、モノエタノールアミンもしくはジエタノールアミンなどのアルカノールアミン、またはそれらの水溶液を含む。しかしながら、他の有機アミン、有機アミンの溶液、または無機水酸化物塩および／もしくは有機水酸化物塩の溶液が使用され得る。
【0056】
ガス分離アセンブリ１８６が、液体吸収剤を受け取る吸収器１９４および／または透過性膜２００を含む場合、ガス分離アセンブリは、吸収された二酸化炭素ガスを有する少なくとも１つの液体吸収剤流２０４（「使用済み液体吸収剤流」または「ガス含有液体吸収剤流」と呼ばれる場合もある）を生成し得る。使用済み液体吸収剤流２０４が生成され、その使用済み液体吸収剤流におけるガスの吸収が不可逆である場合、ガス除去アセンブリ１８４は、少なくとも１つのガス抽出アセンブリ２０６を追加で含み得る。
【0057】
ガス抽出アセンブリ２０６は、液体吸収剤流２０４から吸収されたガスを抽出（または脱着）するように構成された任意の適切な構造を含み得る。例えば、ガス抽出アセンブリ２０６は、１つまたは複数のストリッパ２０８を含み得る。いくつかの実施形態において、液体吸収剤が吸収された二酸化炭素ガスを含む場合、ガス抽出アセンブリは、二酸化炭素ガスの少なくとも実質的な部分が抽出された少なくとも実質的に再生された液体吸収剤流（またはストリッピング済み（ｓｔｒｉｐｐｅｄ）液体吸収剤流）２１０と、抽出された二酸化炭素ガスを有するオフガス流２１２と、を形成するために、吸収された二酸化炭素ガスの少なくとも実質的な部分を抽出または脱着するように構成され得る。
【0058】
ストリッピング済み液体吸収剤流２１０は、副生成物流１０８から二酸化炭素ガスをさらに吸収するために、ガス分離アセンブリ１８６にポンプで送られるか、または他の方法で輸送され得る。代替的または追加的に、ストリッピング済み液体吸収剤流２１０は、後の使用のために貯蔵され得る。オフガス流２１２は、１つまたは複数の加熱燃料流を補うなどのために、精製アセンブリの１つまたは複数の他の構成要素にポンプで送られるか、または他の方法で輸送され得る。代替的には、オフガス流２１２は、貯蔵、空気中に排出、または他の方法で廃棄され得る。
【0059】
ガス抽出アセンブリ２０６は、吸収されたガスを有する液体吸収剤流２０４を再生するために任意の適切なメカニズムを使用し得る。ガス分離アセンブリ１８６において使用される液体吸収剤が、比較的低温において二酸化炭素ガスを吸収または結合し、次いで高温においてガスを放出または脱着するように構成されている場合、ガス除去アセンブリ１８４は、少なくとも１つの加熱アセンブリ２１４をさらに含み得る。加熱アセンブリは、典型的には空気の存在下で燃焼される少なくとも１つの加熱燃料流２１８から少なくとも１つの加熱排気流（または燃焼流）２１６を生成するように構成され得る。加熱排気流２１６は、加熱ガス抽出アセンブリ２０６として図３において概略的に示されている。加熱排気流は、代替的または追加的に、図３に示すように、ガス抽出アセンブリ２０６の前に使用済み液体吸収剤流２０４を加熱し得る。
【0060】
加熱アセンブリ２１４は、加熱排気流を生成するために燃料が空気と共に燃焼されるバーナまたは燃焼触媒などの、加熱排気流を生成するように構成された任意の適切な構造を含み得る。加熱アセンブリは、燃料の燃焼を開始するように構成された点火器または点火源２２０を含み得る。加熱アセンブリ２１４は、ガス抽出アセンブリ２０６および／またはそのアセンブリの前の配管において、任意の適切な温度を達成および／または維持し得る。例えば、加熱アセンブリ２１４は、ガス抽出アセンブリを、使用される特定の液体吸収剤に関する少なくとも目標動作温度および／または少なくとも最低抽出温度もしくは離脱温度まで加熱し得る。
【0061】
いくつかの実施形態において、加熱アセンブリ２１４は、バーナアセンブリ２２２を含み得、少なくとも１つの燃料流２１８を受け取り、ガス除去反応器を加熱するために使用され得る高温燃焼流２１４を提供するために、空気の存在下で燃料流を燃焼させるように構成され得る。空気は、様々なメカニズムを介して加熱アセンブリに送達され得る。例えば、空気流２２４は、図３に示すように、別個の流れとして加熱アセンブリに送達され得る。代替的または追加的に、空気流２２４は、加熱アセンブリ２１４のための燃料流２１８のうちの少なくとも１つと共に加熱アセンブリに送達され得、かつ／または加熱アセンブリが利用される環境から引き出され得る。
【0062】
燃料流２１８は、所望の熱出力を提供するために加熱アセンブリ２１４によって消費されるのに適した任意の可燃性液体および／またはガスを含み得る。いくつかの燃料流は、加熱アセンブリ２１４によって送達および燃焼されるときにガスであり得るが、他の燃料流は、液体流として加熱アセンブリに送達され得る。燃料流２１８のための適切な加熱燃料の例は、炭素含有原料、低分子量凝縮性燃料、および低分子量炭化水素を含む。他の例は、１つまたは複数の副生成物流２２６からの二酸化炭素ガスを含む。例えば、燃料処理システムの他の構成要素および／またはアセンブリからの１つまたは複数の副生成物流２２６は、燃料流２１８のための適切な加熱燃料として使用され得る。いくつかの例において、燃料流１２８の少なくとも一部は、副生成物流２２６のために使用される。
【0063】
燃焼流２１６は、追加的または代替的に、燃料処理システムの他の部分および／または加熱アセンブリが使用される他のシステムを加熱するために使用され得る。追加的に、他の構成およびタイプの加熱アセンブリ２１４が使用され得る。例えば、加熱アセンブリ２１４は、少なくとも１つの加熱要素（抵抗加熱要素など）、廃熱流、太陽熱加熱、電気加熱などを使用して熱を発生することによって、ガス抽出アセンブリ２０６および／またはそのアセンブリの上流の配管を加熱するように構成された電動加熱アセンブリであり得る。それらの実施形態において、加熱アセンブリ２１４は、気化器を適切な気化温度まで加熱するため、かつ／またはメタン生成反応器を適切なメタン生成温度まで加熱するために、可燃性燃料流を受け取って燃焼させなくてよい。
【0064】
加熱アセンブリはまた、原料送達システム、原料供給流、メタン生成アセンブリ、および／または精製アセンブリの他のアセンブリ、またはそれらのシステム、流れ、および領域の任意の適切な組合せなどの、他の構成要素および／またはアセンブリを加熱するように構成され得る。加熱アセンブリは、追加で、精製アセンブリの他の構成要素を加熱するように構成され得る。例えば、加熱排気流は、燃料処理システムのための供給流および／または燃料流の少なくとも一部を形成する加熱燃料および／または水素生成流体を収容する圧力容器および／または他のキャニスターを加熱するように構成され得る。
【0065】
加熱アセンブリ２１４は、ガス分離アセンブリおよびガス抽出アセンブリと共に、アセンブリシェルまたはハウジング２２７内に収容され得る。加熱アセンブリは、それらのアセンブリの一方または両方に対して別々に配置され得るが、所望の加熱を提供するために、一方または両方と熱連通および／または流体連通し得る。加熱アセンブリ２１４は、共通のシェル内に部分的もしくは完全に配置され得、かつ／または加熱アセンブリの少なくとも一部（またはすべて）は、そのシェルの外部に配置され得る。加熱アセンブリがシェルの外部に配置される場合、バーナアセンブリ２２２からの高温燃焼ガスは、適切な熱伝達導管を介してシェル内の１つまたは複数の構成要素に輸送され得る。
【0066】
ガス除去アセンブリ１８４（図３）ならびに水素生成領域７８および／または気化領域７６（図２）は、各々が加熱アセンブリを含むように示されているが、ガス除去アセンブリ１８４、気化領域７６、および水素生成領域は、シェル１２０内、ガス除去アセンブリのうちの１つもしくは複数のシェル内、またはそれらのシェルの外部に配置され得る共通の加熱アセンブリを有し得る。共通の加熱アセンブリが存在する場合、加熱アセンブリは、ガス除去アセンブリの構成要素、気化領域、および／または水素生成領域に熱を伝達するための適切な熱伝達導管を含み得る。追加的に、ガス抽出アセンブリ２０６が２つ以上のストリッパ２０８を含む場合、ガス抽出アセンブリは、ストリッパのうちの２つ以上のための（いくつかの実施形態において、すべてのストリッパのための）共通の加熱アセンブリ２１４を含み得る。さらに、ガス除去アセンブリ１８４は、単一のガス分離アセンブリ１８６と、単一のガス抽出アセンブリ２０６と、単一の加熱アセンブリ２１４と、を含むように示されているが、ガス除去アセンブリは、図３に破線で示すように、２つ以上のガス分離アセンブリ、２つ以上のガス抽出アセンブリ、および／または２つ以上の加熱アセンブリを含み得る。
【0067】
ガス除去アセンブリ１８４の一例が、図４において示されており、３５０において全体として示されている。特に除外されない限り、ガス除去アセンブリ３５０は、本開示における他のガス除去アセンブリおよび／または他のアセンブリの１つまたは複数の構成要素を含み得る。ガス除去アセンブリ３５０は、少なくとも１つの吸収器３５２と、少なくとも１つのストリッパ３５４と、少なくとも１つの加熱アセンブリ３５６と、少なくとも１つのポンプ３５８と、少なくとも１つの熱交換器３６０と、を含み得る。
【0068】
吸収器３５２は、副生成物流１０８から二酸化炭素ガスの少なくとも一部を吸収するように、かつ／またはその副生成物流の流れを液体吸収剤流を通して導くように適合された液体吸収剤流３６２を受け取るように構成された任意の適切な構造を含み得る。例えば、吸収器３５２は、液体吸収剤流を１つまたは複数の噴霧液体吸収剤流３６６に少なくとも部分的に霧化するように構成された少なくとも１つのスプレーノズル３６４を含み得る。吸収器は、向流、十字流、並流などの任意の適切な流れ構成において、副生成物流１０８の流れを噴霧液体吸収剤流３６６を通して導くように構成され得る。副生成物流１０８が噴霧液体吸収剤流を通って流れるとき、二酸化炭素ガスは、吸収された二酸化炭素ガスを含まない燃料流１２８と、吸収された二酸化炭素ガスを有する使用済み液体吸収剤流３６８と、を形成するために、少なくとも部分的に、噴霧流によって吸収され得る。吸収器３５２は、５０ｐｓｉｇを超える圧力、好ましくは１００ｐｓｉｇと５００ｐｓｉｇとの間の圧力において動作され得る。
【0069】
代替的な適切な構成は、スプレーノズルを使用することなく、液体吸収剤流３６２を吸収器に戻すことである。例えば、液体吸収剤流３６２は、適切なチューブまたはパイプ接続を介して吸収器３５２の上部、中間部、または底部に入り得、液体吸収剤は、吸収器の底部における容積を満たすように蓄積させられ得る。副生成物流１０８は、燃料流１２８を形成するために、二酸化炭素ガスの少なくとも一部を除去するために、液体吸収剤の容積を通して泡立つように導かれ得る。
【0070】
ストリッパ３５４は、１つまたは複数の使用済み液体吸収剤流３６８を受け取り、それらの使用済み液体吸収剤流から吸収された二酸化炭素ガスをストリッピングし、かつ／または１つまたは複数のストリッピング済み液体吸収剤流３７０を吸収器３５２に送達するように構成された任意の適切な構造を含み得る。例えば、ストリッパ３５４は、使用済み液体吸収剤流を１つまたは複数の噴霧使用済み液体吸収剤流３７４に少なくとも部分的に霧化するように構成された少なくとも１つのスプレーノズル３７２を含み得る。ストリッパ３５４は、任意の適切なメカニズムを介して、吸収された二酸化炭素ガスをストリッピングし得る。例えば、液体吸収剤流３６２のために使用される液体吸収剤が、第１の温度範囲内で二酸化炭素ガスを吸収または結合し、第１の温度範囲よりも高い第２の温度範囲内で二酸化炭素ガスを放出または脱着する場合、ストリッパ３５４は、加熱アセンブリ３５６から１つまたは複数の加熱排気流３７６を受け取り、それらの加熱排気流の流れを噴霧使用済み液体吸収剤流を通して導くように構成され得る。
【0071】
例えば、噴霧使用済み液体吸収剤流は、少なくとも部分的に再生された液体吸収剤流３７０を生成またはもたらすために、吸収された二酸化炭素ガスを追い出すために、６０℃と２００℃との間、好ましくは８０℃と１５０℃との間の加熱排気流によって加熱され得る。放出または脱着されたガスは、少なくとも１つのオフガス流３７７を形成し得る。ストリッパ３５４は、０ｐｓｉｇから５０ｐｓｉｇ、好ましくは０ｐｓｉｇから１０ｐｓｉｇの範囲内で動作され得る。
【0072】
加熱アセンブリ３５６は、噴霧使用済み液体吸収剤流３７４を加熱するための少なくとも１つの加熱排気流３７６を生成するように構成された任意の適切な構造を含み得る。例えば、加熱アセンブリは、噴霧使用済み液体吸収剤流内の二酸化炭素ガスの少なくとも最低放出温度または脱着温度などの任意の適切な温度までストリッパを加熱し得る。
【0073】
加熱アセンブリ３５６は、少なくとも１つの電力アセンブリ（図示せず）によって電力を供給される少なくとも１つのヒータ３９４を含み得る。ヒータ３９４は、少なくとも１つの加熱要素３９８（抵抗加熱要素など）を含み得る。加熱要素は、ストリッパ３５４（および／またはスプレーノズル３７２）の前に使用済み液体吸収剤流３６８を加熱し得、かつ／またはストリッパ内の使用済み液体吸収剤流を加熱し得る。電力アセンブリは、（ユーザがヒータをコンセントに差し込むことを可能にするための）１つまたは複数の電気コード、太陽光パネル、風力タービン、燃料電池などを含み得る。
【0074】
追加的に、他の構成およびタイプの加熱アセンブリ３５６が使用され得る。例えば、加熱アセンブリ３５６は、図５に示すように、バーナアセンブリ３７８、少なくとも１つの送風機３８０、および点火器アセンブリ３８２を含み得る。バーナアセンブリは、少なくとも１つの空気流３８４と少なくとも１つの燃料流３８６とを受け取り、加熱排気流３７６を生成するために少なくとも１つの燃料流を燃焼させるように構成された任意の適切な構造を含み得る。燃料流は、原料送達システム７４、吸収器３５２、および／または１つもしくは複数の他のガス除去アセンブリによって提供され得る。追加的に、オフガス流３７７の少なくとも一部は、その副生成物燃料流として使用され得る。燃料流３８６は、ポンプおよび／または別の適切なデバイスを介してバーナアセンブリ３７８に送達され得る。送風機３８０は、空気流３８４を生成するように構成された任意の適切な構造を含み得る。点火器アセンブリ３８２は、燃料流３８６に点火するように構成された任意の適切な構造を含み得る。
【0075】
ポンプ３５８は、図４に示すように、使用済み液体吸収剤流３６８を、液体吸収剤流から吸収された二酸化炭素ガスの少なくとも一部を脱着するためにストリッパ３５４に送達または輸送するように構成され得る。代替的には、ポンプ３５８は、図５に示すように、ストリッピング済み液体吸収剤流３７０を、副生成物流１０８から二酸化炭素ガスの少なくとも一部を吸収するために吸収器３５２に送達または輸送するように構成され得る。いくつかの実施形態において、使用済み液体吸収剤流および／またはストリッピング済み液体吸収剤流は、ポンプおよび／または他の電動流体送達メカニズムの使用を必要とすることなく、吸収器とストリッパとの間を流れる。熱交換器３６０は、ストリッピング済み液体吸収剤流から使用済み液体吸収剤流に熱を伝達するように構成された任意の適切な構造を含み得る。
【0076】
いくつかの実施形態において、ガス除去アセンブリ３５０は、そのアセンブリの１つまたは複数の他の構成要素を少なくとも部分的に収容し得るシェルまたはハウジング３９２を含み得る。例えば、シェル３９２は、図５に示すように、吸収器３５２、ストリッパ３５４、加熱アセンブリ３５６、ポンプ３５８、および／または熱交換器３６０を少なくとも部分的に収容し得る。シェルまたはハウジングは、断熱材および／またはジャケットを含み得る。代替的には、ガス除去アセンブリは、燃料処理アセンブリの他の構成要素の共通のシェルまたはハウジング内に収容され得る。
【0077】
ガス除去アセンブリ１８４の別の例が図６において示されており、４００において全体として示されている。特に除外されない限り、ガス除去アセンブリ４００は、本開示において説明する他のガス除去アセンブリの１つまたは複数の構成要素を含み得る。例えば、ガス除去アセンブリ４００は、１つまたは複数の吸収器４０２を含み得る。
【0078】
吸収器４０２は、副生成物流１０８から二酸化炭素ガスの少なくとも一部を吸収するように、かつ／またはその副生成物流の流れを固体吸収剤を通して導くように適合された少なくとも１つの固体吸収剤４０６（固体吸収剤床内など）を含み得る。副生成物流１０８が固体吸収剤を通って流れるとき、二酸化炭素ガスは、少なくとも部分的に吸収され得、吸収された二酸化炭素ガスを含まない燃料流１２８を形成する。ガス除去アセンブリ４００は、任意の適切な数の吸収器４０２を含み得る。例えば、ガス除去アセンブリは、図６に示すように、第１の吸収器４０８と第２の吸収器４１０とを含み得る。第２のガス除去アセンブリ４００は、２つの吸収器４０２を含むように示されているが、アセンブリは、１つの吸収器または３つ以上の吸収器などの任意の適切な数の吸収器を含み得る。
【0079】
ガス除去アセンブリ４００が２つ以上の吸収器４０２を含む場合、ガス除去アセンブリは、１つもしくは複数の吸収器４０２を隔離するため、かつ／または流れを１つもしくは複数の他の吸収器４０２に導くための２つ以上の制御バルブ（図示せず）および／または他の構造を含み得る。例えば、副生成物流１０８は、第１の吸収器内の固体吸収剤が二酸化炭素ガスで飽和または実質的に飽和されるまで、第１の吸収器４０８を通って流れるように導かれ得る。その時点において、制御バルブは、第１の吸収器４０８を隔離し、第２の吸収器内の固体吸収剤が飽和または実質的に飽和されるまで、副生成物流１０８の流れを第２の吸収器４１０を通して導き得る。副生成物流１０８が第２の吸収器を通って流れている間、隔離された第１の吸収器内の固体吸収剤は、再充填または再生され得、その逆もまた同様である。いくつかの実施形態において、ガス除去アセンブリ４００は、そのアセンブリの１つまたは複数の他の構成要素を少なくとも部分的に収容し得るシェルまたはハウジング４１３を含み得る。例えば、シェル４１３は、図６に示すように、吸収器４０２を少なくとも部分的に収容し得る。シェルまたはハウジングは、断熱材および／またはジャケットを含み得る。代替的には、ガス除去アセンブリは、燃料処理アセンブリの他の構成要素の共通のシェルまたはハウジング内に収容され得る。
【0080】
ガス除去アセンブリ１８４の別の例が図７において示されており、４１４において全体として示されている。特に除外されない限り、ガス除去アセンブリ４１４は、本開示における他のガス除去アセンブリおよび／または他のアセンブリの１つまたは複数の構成要素を含み得る。ガス除去アセンブリ４１４は、膜アセンブリ４１８を含み得る。
【0081】
膜アセンブリ４１８は、燃料流１２８を形成するために副生成物流１０８から二酸化炭素ガスの少なくとも一部を分離するように構成された任意の適切な構造を含み得る。分離された二酸化炭素ガスは、オフガス流３３３を形成し得る。例えば、膜アセンブリ４１８は、副生成物流１０８から二酸化炭素ガスの少なくとも一部を分離するように構成された１つまたは複数の二酸化炭素選択膜４２８を含み得る。膜アセンブリ４１８は、図７に破線で示すように、任意の適切な数の膜４２８を含み得る。膜アセンブリ４１８が２つ以上の膜４２８を含む場合、それらの膜は、並列または直列に配置され得る。いくつかの実施形態において、ガス除去アセンブリ４１４は、そのアセンブリの１つまたは複数の他の構成要素を少なくとも部分的に収容し得るシェルまたはハウジング４２９を含み得る。例えば、シェル４２９は、図７に示すように、膜アセンブリ４１８を少なくとも部分的に収容し得る。シェルまたはハウジングは、断熱材および／またはジャケットを含み得る。代替的には、ガス除去アセンブリは、燃料処理アセンブリの他の構成要素の共通のシェルまたはハウジング内に収容され得る。
【0082】
ガス除去アセンブリ１８４の別の例が図８において示されており、４３０において全体として示されている。特に除外されない限り、ガス除去アセンブリ４３０は、本開示における他のガス除去アセンブリおよび／または他のアセンブリの１つまたは複数の構成要素を含み得る。ガス除去アセンブリ４３０は、膜接触器アセンブリ４３４と、少なくとも１つのストリッパ４３６と、少なくとも１つの加熱アセンブリ４３８と、少なくとも１つの熱交換器４４０と、少なくとも１つのポンプ４４２と、含み得る。
【0083】
膜接触器アセンブリ４３４は、燃料流１２８を形成するために副生成物流１０８から二酸化炭素ガスを分離するように構成された任意の適切な構造を含み得る。例えば、膜接触器アセンブリ４３４は、１つまたは複数の膜接触器４５２を含み得る。膜接触器は、副生成物流１０８から二酸化炭素ガスの少なくとも一部を分離するように構成された複数の二酸化炭素選択膜４５４を含み得る。
【0084】
膜４５４は、図９に示すように、シェル４５６に密封（またはポッティング）され得る中空繊維または小径の管状膜であり得る。シェル４５６は、入口ポートおよび出口ポート４５７と、数百から数千の膜４５４などの任意の適切な数の膜４５４と、を含み得る。膜４５４は、約１センチメートルから約２から３メートルなどの任意の適切な長さ、および／または０．１ミリメートルから５ミリメートルなどの任意の適切な直径を有し得る。膜は、微多孔質および／または二酸化炭素ガスに対して高透過性であるように構成され得る。
【0085】
膜４５４は、副生成物流１０８の成分が気相および／または液相であるかどうかにかかわらず、副生成物流１０８の成分に対して化学的に不活性な材料で構成され得る。追加的に、膜４５４が微多孔質である場合、膜は、副生成物流１０８および／または液体吸収剤流４７０の成分の液相によって濡れない１つまたは複数の材料で構成され得る。言い換えれば、それらの成分の液相は、毛細管力によって微細孔構造内に引き込まれない。そうでない場合、膜の微細孔構造が液相で満たされた場合、液体で満たされた細孔からの二酸化炭素ガスの比較的遅い拡散が膜の全体的な性能に悪影響を与える場合がある。適切な微多孔質ポリプロピレン膜の一例が、Ｃｅｌｇａｒｄ（登録商標）、ＬＬＣ（ノースカロライナ州シャーロット）によって製造されている。
【0086】
膜接触器４５２は、図１０に示すように、副生成物流１０８の流れを膜４５４の穴または内腔４５８を通して導き得る。二酸化炭素ガスの少なくとも一部は、図１０の４６２に示すように、１つまたは複数の壁４６０を通過して膜接触器シェルに入り得る。副生成物流１０８が膜４５４の内腔４５８内におよび／または内腔４５８を通って流れるように導かれる場合、内腔の内部は、「供給側４６６」と呼ばれる場合があり、シェルの内部（および／または膜の外部）は、「透過側４６８」と呼ばれる場合がある。
【0087】
代替的には、図１１に示すように、膜接触器は、副生成物流１０８の流れを、膜接触器シェルを通して、かつ／または膜の上に導き得る。二酸化炭素ガスの少なくとも一部は、図１１の４６４に示すように、壁４６０を通過して膜４５４の内腔４５８に入り得る。副生成物流１０８が膜接触器シェルに流入するように、かつ／または膜接触器シェルを通って流れるように、かつ／または膜の上に流れるように導かれる場合、膜接触器シェルの内部または膜の外部は、「供給側４６６」と呼ばれる場合があり、内腔の内部は、「透過側４６８」と呼ばれる場合がある。好ましくは、副生成物流１０８は、液体吸収剤流４７０が内腔を通して導かれる場合に遭遇するであろう高い圧力低下を防ぐために、内腔直径が小さく、膜の長さが長い場合、膜の内腔を通って流れるように導かれる。
【0088】
追加的に、膜接触器４５２は、膜の透過側において少なくとも１つの液体吸収剤流４７０を受け取り得る。液体吸収剤流は、吸収された二酸化炭素ガスを有する液体吸収剤流４７２（「使用済み液体吸収剤流４７２」と呼ばれる場合もある）を形成するために、膜４５４の供給側から透過側に通過する二酸化炭素ガスの少なくとも一部を吸収するように適合され得る。例えば、膜接触器４５２が膜４５４の内腔４５８を介して副生成物流１０８を受け取るように構成されている場合、膜接触器は、膜接触器シェル４５６内で液体吸収剤流４７０を受け取り得る。代替的には、膜接触器４５２が膜接触器シェル４５６を介して副生成物流１０８を受け取るように構成されている場合、膜接触器は、膜４５４の内腔４５８を介して液体吸収剤流を受け取り得る。液体吸収剤流４７０内の液体吸収剤は、比較的低温において二酸化炭素ガスの少なくとも一部を吸収（または結合）し、次いで、高温においてそれらのガスを放出（または脱着）するように構成され得る。代替的には、液体吸収剤流４７０内の液体吸収剤は、圧力サイクルによって駆動され、その場合、４３４における二酸化炭素の吸収は、５０ｐｓｉｇ～１００ｐｓｉｇ、または特に１００ｐｓｉｇ～５００ｐｓｉｇの比較的高い圧力であり得、４３６における脱着は、より低い圧力において発生する。
【0089】
膜接触器アセンブリ４３４は、図８に破線で示すように、任意の適切な数の膜接触器４５２を含み得る。膜接触器アセンブリ４３４は、２つ以上の膜接触器４５２を含み、それらの膜接触器は、並列または直列に配置され得る。
【0090】
ストリッパ４３６は、１つもしくは複数の使用済み液体吸収剤流４７２を受け取る、それらの使用済み液体吸収剤流から吸収された二酸化炭素ガスをストリッピングする、かつ／または１つもしくは複数のストリッピング済み液体吸収剤流４７４を膜接触器４５２に送達するように構成された任意の適切な構造を含み得る。例えば、ストリッパ４３６は、使用済み液体吸収剤流を１つまたは複数の噴霧使用済み液体吸収剤流４７８に少なくとも部分的に霧化するように構成された少なくとも１つのスプレーノズル４７６を含み得る。ストリッパ４３６は、任意の適切なメカニズムを介して、吸収された二酸化炭素ガスをストリッピングし得る。例えば、液体吸収剤流４７０のために使用される液体吸収剤が、第１の温度範囲内で二酸化炭素ガスを吸収または結合し、第１の温度範囲よりも高い第２の温度範囲内で二酸化炭素ガスを放出または脱着する場合、ストリッパ４３６は、加熱アセンブリ４３８から１つまたは複数の加熱排気流４８０を受け取り、それらの加熱排気流の流れを噴霧使用済み液体吸収剤流を通して導くように構成され得る。
【0091】
噴霧使用済み液体吸収剤流は、少なくとも部分的に再生された液体吸収剤流４７４を生成またはもたらすために、吸収された二酸化炭素ガスを追い出すために、６０℃と２００℃との間、好ましくは８０℃と１５０℃との間の加熱排気流によって加熱され得る。放出または脱着されたガスは、少なくとも１つのオフガス流３３３を形成し得る。ストリッパ４３６は、０ｐｓｉｇから５０ｐｓｉｇの範囲内、最も好ましくは０ｐｓｉｇから１０ｐｓｉｇの範囲内で動作され得る。
【0092】
加熱アセンブリ４３８は、噴霧使用済み液体吸収剤流４７８を加熱するための少なくとも１つの加熱排気流４８０を生成するように構成された任意の適切な構造を含み得る。例えば、加熱アセンブリは、噴霧使用済み液体吸収剤流内の二酸化炭素ガスの少なくとも最低放出温度または脱着温度などの任意の適切な温度までストリッパを加熱し得る。
【0093】
加熱アセンブリは、図８に示すように、バーナアセンブリ４８４と、少なくとも１つの送風機４８６と、点火器アセンブリ４８８と、を含み得る。バーナアセンブリは、少なくとも１つの空気流４９０と少なくとも１つの燃料流４９２とを受け取り、加熱排気流４８０を生成するために少なくとも１つの燃料流を燃焼させるように構成された任意の適切な構造を含み得る。燃料流４９２は、原料送達システム２３２、膜接触器アセンブリ（燃料流１２８の少なくとも一部からなど）、および／またはガス除去アセンブリのうちの１つもしくは複数によって提供され得る。いくつかの実施形態において、オフガス流３３３の少なくとも一部は、燃料流４９２を補い得る。燃料流４９２は、ポンプおよび／または他の適切なデバイスを介してバーナアセンブリ３７８に送達され得る。送風機４８６は、空気流４９２を生成するように構成された任意の適切な構造を含み得る。点火器アセンブリ４８８は、燃料流４９２に点火するように構成された任意の適切な構造を含み得る。
【0094】
追加的に、他の構成およびタイプの加熱アセンブリ４３８が使用され得る。例えば、加熱アセンブリ４３８は、図１２に示すように、少なくとも１つの電力アセンブリ５００によって電力を供給される少なくとも１つのヒータ４９８を含み得る。ヒータ４９８は、少なくとも１つの加熱要素５０２（例えば、抵抗加熱要素など）を含み得る。加熱要素は、ストリッパ４３６（および／またはスプレーノズル４７６）の前に使用済み液体吸収剤流４７２を加熱し得、かつ／またはストリッパ内の使用済み液体吸収剤流を加熱し得る。電力アセンブリ５００は、（ユーザがヒータをコンセントに差し込むことを可能にするための）１つまたは複数の電気コード、太陽光パネル、風力タービン、燃料電池などを含み得る。
【0095】
熱交換器４４０は、ストリッピング済み液体吸収剤流から使用済み液体吸収剤流に熱を伝達するように構成された任意の適切な構造を含み得る。ポンプ４４２は、副生成物流１０８からの二酸化炭素ガスの追加の吸収のために、ストリッピング済み液体吸収剤流４７４を膜接触器４５２に送達または輸送するように構成された適切な構造を含み得る。いくつかの実施形態において、使用済み液体吸収剤流および／またはストリッピング済み液体吸収剤流は、ポンプおよび／または他の電動流体送達メカニズムの使用を必要とすることなく、吸収器とストリッパとの間を流れる。
【0096】
いくつかの実施形態において、ガス除去アセンブリ４３０は、そのアセンブリの１つまたは複数の他の構成要素を少なくとも部分的に収容し得るシェルまたはハウジング５０８を含み得る。例えば、シェル５０８は、図８および図１２に示すように、膜接触器アセンブリ４３４、ストリッパ４３６、加熱アセンブリ４３８、熱交換器４４０、および／またはポンプ４４２を少なくとも部分的に収容し得る。いくつかの実施形態において、シェル５０８は、断熱材および／またはジャケットを含み得る。代替的には、ガス除去アセンブリは、燃料処理アセンブリの他の構成要素の共通のシェルまたはハウジング内に収容され得る。
【0097】
ガス除去アセンブリ１８４は、追加的または代替的に、すべての目的のために参照により本明細書に組み込まれる特許文献２３に記載されているような１つまたは複数の構造および／または構成要素を含み得る。本開示のガス除去アセンブリは、二酸化炭素を分離および／または除去するように論じられているが、それらのガス除去アセンブリは、追加的に、一酸化炭素および／または他のガスを分離および／または除去し得る。本開示の水素生成アセンブリおよびガス除去アセンブリは、ポンプを介して送達される流れを含むが、それらの流れのうちの１つまたは複数は、ポンプなしで送達され得、その逆もまた同様である。
【0098】
水素を生成する方法６００の一例を図１３に示す。特定のステップが図１３に示されているが、方法６００の他の例は、１つまたは複数のステップを省略、置換、変更、複製、および／または追加し得る。追加的に、ステップは、任意の適切な順序で実行され得る。
【0099】
６０２において、燃料処理アセンブリにおいて、炭素含有原料および／または水を含む１つまたは複数の供給流が受け取られ得る。６０４において、燃料処理アセンブリの水素生成領域が、１つまたは複数のバーナを介するなどして、少なくとも最低水素生成温度まで加熱され得る。
【0100】
６０６において、加熱された水素生成領域において、供給流から１つまたは複数の出力流が生成され得る。出力流は、水素ガスと、二酸化炭素と、１つまたは複数の他のガスと、を含み得る。６０８において、燃料処理アセンブリの精製領域において、出力流から生成物水素流および副生成物流が生成され得る。生成物水素流は、出力流よりも高い水素濃度と、出力流よりも低い二酸化炭素濃度と、を有し得る。追加的に、副生成物流は、出力流よりも低い水素濃度と、出力流よりも高い二酸化炭素濃度と、を有し得る。いくつかの例において、精製領域は、水素選択膜を通過する出力流の一部から生成物水素流が生成される１つまたは複数の水素選択膜を含み得、副生成物流は、水素選択膜を通過しない出力流の部分から生成される。
【0101】
６１０において、燃料流を生成するために、副生成物流から二酸化炭素ガスの少なくとも一部が分離または除去され得る。燃料流は、副生成物流よりも低い二酸化炭素濃度を有し得る。例えば、二酸化炭素の少なくとも一部は、副生成物流から、少なくとも１つの固体吸収剤または少なくとも１つの液体吸収剤流などの少なくとも１つの吸収剤によって、またはそれを介して吸収され得る。いくつかの例において、使用済み液体吸収剤流、または吸収された二酸化炭素ガスを有する液体吸収剤流は、ストリッピング済み液体吸収剤流と、ストリッピング済み二酸化炭素ガスを含むオフガス流と、を形成するために、吸収された二酸化炭素ガスの少なくとも実質的な部分をストリッピングするために加熱され得る。
【0102】
他の例において、副生成物流は、二酸化炭素ガスを除去するために、１つまたは複数の二酸化炭素選択膜を通って流れる。二酸化炭素ガスの少なくとも一部は、燃料流を形成するために、膜の供給側から透過側に通過するが、膜を通過しない（すなわち、供給側から透過側に通過しない）副生成物流の部分は、オフガス流を形成する。いくつかの例において、液体吸収剤流は、使用済み液体吸収剤流、または吸収された二酸化炭素ガスを有する液体吸収剤流を生成するために、二酸化炭素選択膜の透過側を通って流れる。いくつかの例において、使用済み液体吸収剤流、または吸収された二酸化炭素ガスを有する液体吸収剤流は、ストリッピング済み液体吸収剤流と、ストリッピング済み二酸化炭素ガスを含むオフガス流と、を形成するために、吸収された二酸化炭素ガスの少なくとも実質的な部分をストリッピングするために加熱され得る。６１２において、燃料流は、燃焼のためにバーナに供給され得る。
【0103】
方法６００のいくつかの例は、追加的または代替的に、１つまたは複数の他のステップを含み得る。例えば、６１４において、燃料処理アセンブリの気化領域は、１つまたは複数のバーナを介するなどして、少なくとも最低気化温度まで加熱され得る。気化領域を加熱するために使用されるバーナは、水素生成領域を加熱するために使用される１つまたは複数のバーナと同じまたは異なり得る。追加的に、６１６において、供給流の少なくとも一部は、１つまたは複数の少なくとも実質的な気化流を形成するために、燃料処理アセンブリの気化領域において気化され得る。供給流の少なくとも一部が気化されると、６０６において生成された出力流は、少なくとも実質的な気化流から少なくとも部分的に生成され得る。
【0104】
本開示の水素生成アセンブリおよび方法は、メタノールから水素を生成することなど、炭素含有原料から水素を生成するときに生成される二酸化炭素排出量を削減する有効な方法を提供する。二酸化炭素は、代替的には、燃焼排気流から除去され得る。しかしながら、燃焼排気流は、燃焼のために供給される過剰な空気による燃焼ガスの希釈などのために、比較的低い二酸化炭素濃度を有し、非常に低い圧力である。
【0105】
一例において、１．５７５Ｌ／分のメタノール／水混合物（６２．５重量％のメタノール／残部の水）は、８３％の低位発熱量（ＬＨＶ）エネルギー効率において１３９６ｓｔｄ．Ｌ／分の生成物水素をもたらす。精製領域からの副生成物流は、約１．５ＭＰａから約２．０ＭＰａおよび約１．０Ｎｍ３／分である。追加的に、副生成物流は、約２５．７％の水素、１５．８％の水、１．８％のメタノール、４７．８％の二酸化炭素、および１０％の一酸化炭素から構成される。副生成物流は、約４００℃であり、約３０℃で熱交換器を出る。供給流は、約２５℃で同じ熱交換器に入り、約１９５℃で出る。熱交換器は、約５７８ｋＪ／分の熱負荷を有する。対照的に、燃焼排気流は、約１１０ｋＰａおよび約３．２Ｎｍ３／分で、１９％～２２％の二酸化炭素濃度である。
【産業上の利用可能性】
【0106】
水素発生デバイスと、それらのデバイスの構成要素と、を含む本開示は、水素ガスが精製、生成、および／または利用される燃料処理および他の産業に適用可能である。
【0107】
上記の開示は、独立した有用性を有する複数の別個の発明を包含する。これらの発明の各々は、その好ましい形態において開示されているが、本明細書で開示および図示されているその特定の実施形態は、多数の変形が可能であるので、限定的な意味において考慮されるべきではない。本発明の主題は、本明細書で開示される様々な要素、特徴、機能、および／または特性のすべての新規かつ非自明な組合せおよび部分的組合せを含む。同様に、いずれかの請求項が「１つの」または「第１の」要素またはその等価物を記載している場合、そのような請求項は、１つまたは複数のそのような要素の組み込みを含むと理解されるべきであり、２つ以上のそのような要素を要求も排除もしない。
【0108】
特徴、機能、要素、および／または特性の様々な組合せおよび部分的組合せにおいて具現化された発明は、関連出願における新しい請求項の提示によって特許請求され得る。そのような新しい請求項は、それらが異なる発明に向けられているか、同じ発明に向けられているかにかかわらず、元の請求項と異なる範囲、より広い範囲、より狭い範囲、または等しい範囲かにかかわらず、本開示の発明の主題の範囲内に含まれるともみなされる。
【符号の説明】
【0109】
２０ 水素発生アセンブリ
２１ 生成物水素流
２２ 原料送達システム
２４ 燃料処理アセンブリ
２６ 供給流
２８ 燃料流
３０ 水素生成流体
３２ 水素生成領域
３４ 出力流、出力（または混合ガス）流、出力流（または混合ガス流）
３６ 水蒸気改質触媒
３８ 空気送達アセンブリ
４０ 精製（または分離）領域、精製領域
４２ 水素リッチ流
４４ 副生成物流
４６ 水素選択膜、膜
４８ 化学的一酸化炭素除去アセンブリ、化学的除去アセンブリ
５０ 圧力スイング吸着（ＰＳＡ）システム、ＰＳＡシステム
５２ 加熱アセンブリ
５４ 加熱排気流（または燃焼流）、加熱排気流、高温燃焼流
５８ 点火器または点火源
６０ バーナアセンブリ
６２ 空気流
６４ 気化領域
６６ シェルまたはハウジング、シェル
６８ 断熱材料
７０ 外側カバーまたはジャケット
７２ 水素発生アセンブリ
７４ 原料送達システム
７６ 気化領域
７８ 水素生成領域
８０ 加熱アセンブリ
８２ 精製領域
８４ 原料タンク（またはコンテナ）
８６ ポンプ
８８ 水素生成流体
９０ 液体含有供給流、供給流
９２ 気化器
９４ 蒸気供給流
９６ 出力流、出力または混合ガス流
９７ 水蒸気改質領域
９８ 改質触媒
９９ 加熱排気流
１００ バーナアセンブリ
１０２ 送風機
１０４ 点火器アセンブリ
１０６ 空気流
１０７ 燃料流
１０８ 副生成物流
１１０ 燃焼領域
１１２ 水素リッチ流または生成物水素流、透過または水素リッチ流
１１４ 膜アセンブリ
１２０ シェルまたはハウジング、シェル
１２２ 排気ポート
１２４ 燃焼排気流
１２６ ガス除去アセンブリ
１２８ 燃料流
１２９ オフガス流
１３０ 燃料制限オリフィス
１３６ 熱交換アセンブリ
１３８ 熱交換器
１８４ ガス除去アセンブリ
１８６ ガス分離アセンブリ
１９４ 吸収器
１９６ 吸収剤
１９７ 吸収剤床
１９８ 膜接触器アセンブリ
２００ 透過性膜
２０２ 液体化学剤または液体吸収剤、液体吸収剤
２０４ 液体吸収剤流、使用済み液体吸収剤流
２０６ ガス抽出アセンブリ、加熱ガス抽出アセンブリ
２１０ 再生された液体吸収剤流（またはストリッピング済み液体吸収剤流）、ストリッピング済み液体吸収剤流
２１２ オフガス流
２１４ 加熱アセンブリ
２１６ 加熱排気流（または燃焼流）、加熱排気流
２１８ 加熱燃料流、燃焼流
２２０ 点火器または点火源
２２２ バーナアセンブリ
２２４ 空気流
２２６ 副生成物流
２２７ アセンブリシェルまたはハウジング
２３２ 原料送達システム
３３３ オフガス流
３５０ ガス除去アセンブリ
３５２ 吸収器
３５４ ストリッパ
３５６ 加熱アセンブリ
３５８ ポンプ
３６０ 熱交換器
３６２ 液体吸収剤流
３６４ スプレーノズル
３６６ 噴霧液体吸収剤流
３６８ 使用済み液体吸収剤流
３７０ ストリッピング済み液体吸収剤流
３７２ スプレーノズル
３７４ 噴霧使用済み液体吸収剤流
３７６ 加熱排気流
３７７ オフガス流
３７８ バーナアセンブリ
３８０ 送風機
３８２ 点火器アセンブリ
３８４ 空気流
３８６ 燃料流
３９２ シェルまたはハウジング、シェル
３９４ ヒータ
３９８ 加熱要素
４００ ガス除去アセンブリ
４０２ 吸収器
４０８ 第１の吸収器
４１０ 第２の吸収器
４１３ シェルまたはハウジング、シェル
４１４ ガス除去アセンブリ
４１８ 膜アセンブリ
４２８ 二酸化炭素選択膜、膜
４２９ シェルまたはハウジング、シェル
４３０ ガス除去アセンブリ
４３４ 膜接触器アセンブリ
４３６ ストリッパ
４３８ 加熱アセンブリ
４４０ 熱交換器
４４２ ポンプ
４５２ 膜接触器
４５４ 二酸化炭素選択膜、膜
４５６ シェル、膜接触器シェル
４５７ 入口ポートおよび出口ポート
４５８ 穴または内腔、内腔
４６０ 壁
４６６ 供給側
４６８ 透過側
４７０ 液体吸収剤流
４７２ 液体吸収剤流、使用済み液体吸収剤流
４７４ ストリッピング済み液体吸収剤流
４７６ スプレーノズル
４７８ 噴霧使用済み液体吸収剤流
４８０ 加熱排気流
４８４ バーナアセンブリ
４８６ 送風機
４８８ 点火器アセンブリ
４９０ 空気流
４９２ 燃料流
４９８ ヒータ
５００ 電力アセンブリ
５０２ 加熱要素
５０８ シェルまたはハウジング、シェル
２１ 生成物水素流
２２ 原料送達システム
２４ 燃料処理アセンブリ
２６ 供給流
２８ 燃料流
３０ 水素生成流体
３２ 水素生成領域
３４ 出力流、出力（または混合ガス）流、出力流（または混合ガス流）
３６ 水蒸気改質触媒
３８ 空気送達アセンブリ
４０ 精製（または分離）領域、精製領域
４２ 水素リッチ流
４４ 副生成物流
４６ 水素選択膜、膜
４８ 化学的一酸化炭素除去アセンブリ、化学的除去アセンブリ
５０ 圧力スイング吸着（ＰＳＡ）システム、ＰＳＡシステム
５２ 加熱アセンブリ
５４ 加熱排気流（または燃焼流）、加熱排気流、高温燃焼流
５８ 点火器または点火源
６０ バーナアセンブリ
６２ 空気流
６４ 気化領域
６６ シェルまたはハウジング、シェル
６８ 断熱材料
７０ 外側カバーまたはジャケット
７２ 水素発生アセンブリ
７４ 原料送達システム
７６ 気化領域
７８ 水素生成領域
８０ 加熱アセンブリ
８２ 精製領域
８４ 原料タンク（またはコンテナ）
８６ ポンプ
８８ 水素生成流体
９０ 液体含有供給流、供給流
９２ 気化器
９４ 蒸気供給流
９６ 出力流、出力または混合ガス流
９７ 水蒸気改質領域
９８ 改質触媒
９９ 加熱排気流
１００ バーナアセンブリ
１０２ 送風機
１０４ 点火器アセンブリ
１０６ 空気流
１０７ 燃料流
１０８ 副生成物流
１１０ 燃焼領域
１１２ 水素リッチ流または生成物水素流、透過または水素リッチ流
１１４ 膜アセンブリ
１２０ シェルまたはハウジング、シェル
１２２ 排気ポート
１２４ 燃焼排気流
１２６ ガス除去アセンブリ
１２８ 燃料流
１２９ オフガス流
１３０ 燃料制限オリフィス
１３６ 熱交換アセンブリ
１３８ 熱交換器
１８４ ガス除去アセンブリ
１８６ ガス分離アセンブリ
１９４ 吸収器
１９６ 吸収剤
１９７ 吸収剤床
１９８ 膜接触器アセンブリ
２００ 透過性膜
２０２ 液体化学剤または液体吸収剤、液体吸収剤
２０４ 液体吸収剤流、使用済み液体吸収剤流
２０６ ガス抽出アセンブリ、加熱ガス抽出アセンブリ
２１０ 再生された液体吸収剤流（またはストリッピング済み液体吸収剤流）、ストリッピング済み液体吸収剤流
２１２ オフガス流
２１４ 加熱アセンブリ
２１６ 加熱排気流（または燃焼流）、加熱排気流
２１８ 加熱燃料流、燃焼流
２２０ 点火器または点火源
２２２ バーナアセンブリ
２２４ 空気流
２２６ 副生成物流
２２７ アセンブリシェルまたはハウジング
２３２ 原料送達システム
３３３ オフガス流
３５０ ガス除去アセンブリ
３５２ 吸収器
３５４ ストリッパ
３５６ 加熱アセンブリ
３５８ ポンプ
３６０ 熱交換器
３６２ 液体吸収剤流
３６４ スプレーノズル
３６６ 噴霧液体吸収剤流
３６８ 使用済み液体吸収剤流
３７０ ストリッピング済み液体吸収剤流
３７２ スプレーノズル
３７４ 噴霧使用済み液体吸収剤流
３７６ 加熱排気流
３７７ オフガス流
３７８ バーナアセンブリ
３８０ 送風機
３８２ 点火器アセンブリ
３８４ 空気流
３８６ 燃料流
３９２ シェルまたはハウジング、シェル
３９４ ヒータ
３９８ 加熱要素
４００ ガス除去アセンブリ
４０２ 吸収器
４０８ 第１の吸収器
４１０ 第２の吸収器
４１３ シェルまたはハウジング、シェル
４１４ ガス除去アセンブリ
４１８ 膜アセンブリ
４２８ 二酸化炭素選択膜、膜
４２９ シェルまたはハウジング、シェル
４３０ ガス除去アセンブリ
４３４ 膜接触器アセンブリ
４３６ ストリッパ
４３８ 加熱アセンブリ
４４０ 熱交換器
４４２ ポンプ
４５２ 膜接触器
４５４ 二酸化炭素選択膜、膜
４５６ シェル、膜接触器シェル
４５７ 入口ポートおよび出口ポート
４５８ 穴または内腔、内腔
４６０ 壁
４６６ 供給側
４６８ 透過側
４７０ 液体吸収剤流
４７２ 液体吸収剤流、使用済み液体吸収剤流
４７４ ストリッピング済み液体吸収剤流
４７６ スプレーノズル
４７８ 噴霧使用済み液体吸収剤流
４８０ 加熱排気流
４８４ バーナアセンブリ
４８６ 送風機
４８８ 点火器アセンブリ
４９０ 空気流
４９２ 燃料流
４９８ ヒータ
５００ 電力アセンブリ
５０２ 加熱要素
５０８ シェルまたはハウジング、シェル
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【国際調査報告】