(57)【要約】【課題】水素生成アセンブリ及び水素精製装置を提供する。【解決手段】水素生成アセンブリ、水素精製装置及びそれらの構成要素が開示される。ある実施形態において装置は貫通孔を含まず、透過流の少なくとも一部に流路を提供するように構成された複数の細溝を含む第１及び第２の膜支持体プレートを備えた膜支持構造体を持つ透過フレームを含んでよい。ある実施形態においてアセンブリはバッファタンク及びリフォーメート管路と流体連通する戻り管路、戻り管路内の流れを管理するように構成された戻りバルブアセンブリ及びバッファタンク内で検知された圧力に少なくとも部分的に基づき、運転モードとスタンバイモードとの間で燃料処理アセンブリを作動し、燃料処理アセンブリがスタンバイモードにあるとき戻りバルブアセンブリを管理して製品水素流がバッファタンクからリフォーメート管路に流れることを可能にするように構成された制御アセンブリを含んでよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素生成アセンブリ中で水素を生成する方法であって、
水素生成アセンブリの燃料処理アセンブリ中で供給流を受け取るステップと、
受け取った供給流から燃料処理アセンブリ中で製品水素流を製造するステップであって、
（ａ）受け取った供給流から、燃料処理アセンブリの水素製造領域で出口流を製造するステップと、
（ｂ）出口流から、燃料処理アセンブリの精製領域で製品水素流を製造するステップとを含み、
出口流が、水素ガスを含み、製品水素流が、出口流と比較して高い水素濃度を有する、
製品水素流を製造するステップと、
燃料処理アセンブリ中の製品水素流の製造を停止するステップと、
燃料処理アセンブリが製品水素流を製造していないとき、水素製造領域および精製領域を所定の温度範囲に維持するステップと、
燃料処理アセンブリが製品水素流を製造していないとき、製造された製品水素流の一部を精製領域に送るステップと、を含む方法。
【請求項２】
水素生成アセンブリが、バッファタンクを含み、製造された製品水素流の一部を送るステップが、燃料処理アセンブリが製品水素流を製造していないとき、製造された製品水素流をバッファタンクから精製領域へと送るステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
製品水素流を製造するステップが、バッファタンク中で製造された製品水素流を収集するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
バッファタンクから製造された製品水素流を送るステップは、燃料処理アセンブリが製品水素流を製造していないとき、１つ以上の所定の時間間隔でバッファタンクから精製領域へと製造された製品水素流を送るステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
一つ以上の所定の時間間隔でバッファタンクから精製領域へと製造された製品水素流を送るステップが、燃料処理アセンブリが製品水素流を製造していないとき、所定の期間、１つ以上の所定の時間間隔で、バッファタンクから精製領域へと製造された製品水素流を送るステップを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
水素生成アセンブリが、バッファタンクを含み、燃料処理アセンブリが、水素製造領域および精製領域と流体連通する出口管路を含み、製造された製品水素流の一部を送るステップが、燃料処理アセンブリが製品水素流を製造していないとき、バッファタンクから出口管路へと製造された製品水素流を送るステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
製造された製品水素流の一部を精製領域へと送るステップが、燃料処理アセンブリが製品水素流を製造していないとき、戻りバルブアセンブリを介して、製品水素流の流れをバッファタンクから精製領域へと方向付けるステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
水素製造領域において出口流を製造するステップが、水素製造領域の改質触媒を介して、受け取った供給流から燃料処理アセンブリの水素製造領域に出口流を製造するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
精製領域中で製品水素流を製造するステップは、１つ以上の水素選択膜を介して、燃料処理アセンブリの出口流から燃料処理アセンブリの精製領域において製品水素流を製造するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
水素生成アセンブリであって、
供給流を受け取るように構成され、供給流から製品水素流を製造する燃料処理アセンブリであって、
供給流を受け取り、出口流を製造するように構成されている水素製造領域、
出口流を受け取り、製品水素流の少なくとも一部を製造するように構成されている精製領域、
水素製造領域と精製領域とを流体連通する出口管路、を含む、
燃料処理アセンブリと、
製品水素流を含むように構成されているバッファタンクと、
燃料処理アセンブリおよびバッファタンクを流体連通する製品管路と、
バッファタンクおよび出口管路を流体連通する戻り管路と、
戻り管路内の流れを管理するように構成されている戻りバルブアセンブリと、
燃料処理アセンブリが製品水素流を製造していないとき、製品水素流がバッファタンクから出口管路へと流れることを可能にするように戻りバルブアセンブリを方向付けるように構成されている制御アセンブリと、を含む水素生成アセンブリ。
【請求項１１】
制御アセンブリが、燃料処理アセンブリが製品水素流を製造していないとき、１つ以上の所定の時間間隔で、製品水素流がバッファタンクから出口管路へと流れることを可能にするように戻りバルブアセンブリを方向付けるように構成されている、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
制御アセンブリが、燃料処理アセンブリが製品水素流を製造していないとき、所定の期間、１つ以上の所定の時間間隔で、製品水素流がバッファタンクから出口管路へと流れることを可能にするように戻りバルブアセンブリを方向付けるように構成されている、請求項１１に記載のアセンブリ。
【請求項１３】
戻りバルブアセンブリが、バッファタンクからの製品水素流が戻り管路を通って出口管路へと流れる開位置と、バッファタンクからの製品水素流が戻り管路を通じて出口管路へと流れない閉位置との間を動くように構成されている少なくとも１つのバルブを含む、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項１４】
制御アセンブリが、燃料処理アセンブリが製品水素流を製造していないとき、所定の期間、少なくとも１つのバルブを開位置に動かすように構成されている、請求項１３に記載のアセンブリ。
【請求項１５】
制御アセンブリが、燃料処理アセンブリが製品水素流を製造していないとき、所定の期間、１つ以上の所定の時間間隔で、少なくとも１つのバルブを開位置に動かすように構成されている、請求項１４に記載のアセンブリ。
【請求項１６】
制御アセンブリが、燃料処理アセンブリが製品水素流を製造していないとき、１つ以上の所定の時間間隔で、少なくとも１つのバルブを開位置に動かすように構成されている、請求項１３に記載のアセンブリ。
【請求項１７】
水素製造領域および精製領域と熱連通する複数のヒーターをさらに含み、燃料処理アセンブリが製品水素流を製造していないとき、制御アセンブリが、所定の温度範囲内に水素製造領域および精製領域を維持するように複数のヒーターを作動するように構成されている、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項１８】
水素生成アセンブリ中で水素を生成する方法であって、
水素生成アセンブリの燃料処理アセンブリ中で供給流を受け取るステップと、
受け取った供給流から燃料処理アセンブリ中で製品水素流を製造するステップであって、
（ａ）受け取った供給流から、燃料処理アセンブリの水素製造領域で出口流を製造するステップと、
（ｂ）出口流から、燃料処理アセンブリの精製領域で製品水素流を製造するステップとを含み、
出口流が、水素ガスを含み、製品水素流が、出口流と比較して高い水素濃度を有する、
製品水素流を製造するステップと、
水素生成アセンブリのバッファタンク中で製造された製品水素流を受け取るステップと、
タンクセンサアセンブリを介してバッファタンク中で圧力を検知するステップと、
バッファタンク中で検知された圧力が、所定の最大圧力を超えるとき、燃料処理アセンブリ中の製品水素流の製造を停止するステップと、
製品水素流の製造が停止されたとき、製造された製品水素流をバッファタンクから精製領域へと送るステップと、を含む方法。
【請求項１９】
製品水素流の製造が停止されたとき、所定の温度範囲内に水素製造領域および精製領域を維持するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
製造された製品水素流を送るステップが、製品水素流の製造が停止されたとき、所定の期間、１つ以上の所定の時間間隔で、製造された製品水素流をバッファタンクから精製領域へと送るステップを含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、２０１３年３月１４日に出願され、発明の名称が「Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ  ａｎｄ  Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」である、米国特許出願第１３／８２９，７６６号に基づく優先権を主張する。上記出願の完全な開示が、全ての目的に関して参照によってここに組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
水素生成アセンブリは、１つ以上の原料を、主成分として水素ガスを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んでよく、ある実施形態では水を含んでもよい。原料は、原料デリバリーシステムから水素生成アセンブリの水素製造領域に送られ、典型的には原料は圧力下でかつ高い温度で送られる。水素製造領域は、水素ガスを効率的に製造するために水素製造領域を適切な温度範囲に維持するために１つ以上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と関連付けられることが多い。水素生成アセンブリは、水蒸気改質、オートサーマル改質、熱分解、および／または接触部分酸化などの、任意の適切なメカニズムを介して水素ガスを生成してよい。
【０００３】
しかしながら、生成された、または製造された水素ガスは、不純物を有する場合がある。そのようなガスは、水素ガスおよびその他のガスを含む混合ガス流と呼ばれる場合がある。混合ガス流は、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、精製されなくてはならない。したがって、水素生成アセンブリは、混合ガス流の水素純度を増加させるために水素精製装置を含んでよい。水素精製装置は、混合ガス流を生成物流および副生成物流に分離するために、少なくとも１つの水素選択膜を含んでよい。生成物流は、混合ガス流からの、高い濃度の水素ガスおよび／または低減された濃度の１つ以上の他のガスを含む。１つ以上の水素選択膜を使用する水素精製は、１つ以上の水素選択膜が圧力ベッセル内に含まれる圧力駆動分離工程である。混合ガス流は、膜の混合ガス表面に接触し、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。圧力ベッセルは、典型的には、ガスが、画定された入口または出口のポートまたは管路を通るときを除いて、圧力ベッセルに入ること、または圧力ベッセルから出ることを防ぐために密封される。
【０００４】
生成物流は様々な用途で使用されてよい。そのような用途の１つは、電気化学燃料電池などのエネルギー生成である。電気化学燃料電池は、燃料および酸化剤を、電気、反応生成物、および熱に変換する装置である。例えば、燃料電池は、水素および酸素を水および電気に変換してよい。これらの燃料電池において、水素が燃料であり、酸素が酸化剤であり、水が反応生成物である。燃料電池スタックは、複数の燃料電池を含み、水素生成アセンブリと共に使用されてよく、エネルギー製造アセンブリを提供する。
【０００５】
水素生成アセンブリ、水素処理アセンブリ、および／またはこれらのアセンブリの構成要素は、米国特許第５，８６１，１３７号明細書、米国特許第６，３１９，３０６号明細書、米国特許第６，４９４，９３７号明細書、米国特許第６，５６２，１１１号明細書、米国特許第７，０６３，０４７号明細書、米国特許第７，３０６，８６８号明細書、米国特許第７，４７０，２９３号明細書、米国特許第７，６０１，３０２号明細書、米国特許第７，６３２，３２２号明細書、米国特許出願公開第２００６／００９０３９７号明細書、米国特許出願公開第２００６／０２７２２１２号明細書、米国特許出願公開第２００７／０２６６６３１号明細書、米国特許出願公開第２００７／０２７４９０４号明細書、米国特許出願公開第２００８／００８５４３４号明細書、米国特許出願公開第２００８／０１３８６７８号明細書、米国特許出願公開第２００８／０２３００３９号明細書、米国特許出願公開第２０１０／００６４８８７号明細書、および米国特許出願公開第２０１３／００１１３０１号明細書に記載される。上記特許公報および特許公開公報の完全な開示が、全ての目的に関して参照によってここに組み込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，８６１，１３７号明細書
【特許文献２】米国特許第６，３１９，３０６号明細書
【特許文献３】米国特許第６，４９４，９３７号明細書
【特許文献４】米国特許第６，５６２，１１１号明細書
【特許文献５】米国特許第７，０６３，０４７号明細書
【特許文献６】米国特許第７，３０６，８６８号明細書
【特許文献７】米国特許第７，４７０，２９３号明細書
【特許文献８】米国特許第７，６０１，３０２号明細書
【特許文献９】米国特許第７，６３２，３２２号明細書
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００６／００９０３９７号明細書
【特許文献１１】米国特許出願公開第２００６／０２７２２１２号明細書
【特許文献１２】米国特許出願公開第２００７／０２６６６３１号明細書
【特許文献１３】米国特許出願公開第２００７／０２７４９０４号明細書
【特許文献１４】米国特許出願公開第２００８／００８５４３４号明細書
【特許文献１５】米国特許出願公開第２００８／０１３８６７８号明細書
【特許文献１６】米国特許出願公開第２００８／０２３００３９号明細書
【特許文献１７】米国特許出願公開第２０１０／００６４８８７号明細書
【特許文献１８】米国特許出願公開第２０１３／００１１３０１号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ある実施形態は、水素精製装置を提供することができる。ある実施形態において、水素精製装置は、第１および第２の端部フレームを含んでよい。第１および第２の端部フレームは、水素ガスおよび他のガスを含む混合ガス流を受け取るように構成された入口ポート、および混合ガス流と比較して高濃度の水素ガスおよび低濃度の他のガスの少なくとも１つを含む透過流を受け取るように構成された出口ポートを含んでよい。第１および第２の端部フレームは、他のガスの少なくともかなりの部分を含む副生成物流を受け取るように構成された副生成物ポートをさらに含んでよい。水素精製装置は、第１および第２の端部フレームの間に配置され、第１および第２の端部フレームに固定された少なくとも１つの水素選択膜をさらに含んでよい。少なくとも１つの水素選択膜は、供給側および透過側を有してよく、透過流の少なくとも一部は、供給側から透過側に通過する混合ガス流部分から形成され、供給側に残る混合ガス流の残りの部分は、副生成物流の少なくとも一部を形成する。
【０００８】
水素精製装置は、第１および第２の端部フレームと少なくとも１つの水素選択膜との間に配置され、第１および第２の端部フレームに固定された複数のフレームをさらに含んでよい。複数のフレームは、少なくとも１つの水素選択膜と第２の端部フレームとの間に配置された少なくとも１つの透過フレームを含んでよい。少なくとも１つの透過フレームは、周囲シェルおよび周囲シェル上に形成された出口管路を含んでよく、少なくとも１つの水素選択膜から透過流の少なくとも一部を受け取るように構成されてよい。少なくとも１つの透過フレームは、周囲シェルによって囲まれた開領域、および開領域の少なくともかなりの部分にわたり、少なくとも１つの水素選択膜を支持するように構成された少なくとも１つの膜支持構造体をさらに含んでよい。少なくとも１つの膜支持構造体は、第１および第２の膜支持体プレートを含んでよい。第１および第２の膜支持体プレートの各々は、貫通孔を有さなくてよい。第１および第２の膜支持体プレートの各々は、透過流の少なくとも一部に関して流路を提供するように構成された複数の細溝を有する第１の面、および第１の面の反対の第２の面を含んでよい。第１および第２の膜支持体プレートは、第１の膜支持体プレートの第２の面が、第２の膜支持体プレートの第２の面に向くように、少なくとも１つの膜支持構造体中で積み重ねられてよい。
【０００９】
ある実施形態は、水素生成アセンブリを提供してよい。ある実施形態において、水素生成アセンブリは、供給流を受け取るように構成され、複数のモードで操作することができる燃料処理アセンブリを含んでよい。複数のモードは、燃料処理アセンブリが供給流から製品水素流を製造する運転モード、および燃料処理アセンブリが供給流から製品水素流を製造しないスタンバイモードを含んでよい。燃料処理アセンブリは、改質触媒を含み、供給流を受け取るように構成され、リフォーメート流を製造する水素製造領域、およびリフォーメート流を受け取るように構成され、リフォーメート流から製品水素流の少なくとも一部および副生成物流を製造する１つ以上の水素選択膜を含んでよい。燃料処理アセンブリは、水素製造領域と１つ以上の水素選択膜とを流体連通するリフォーメート管路をさらに含んでよい。
【００１０】
水素生成アセンブリは、製品水素流を含むように構成されたバッファタンク、および燃料処理アセンブリとバッファタンクとを流体連通する製品管路をさらに含んでよい。水素生成アセンブリは、バッファタンクとリフォーメート管路とを流体連通する戻り管路、およびバッファタンク中の圧力を検知するように構成されたタンクセンサアセンブリをさらに含んでよい。水素生成アセンブリは、バッファタンク内で検知された圧力に少なくとも部分的に基づき、運転モードとスタンバイモードとの間で燃料処理アセンブリを作動するように構成された制御アセンブリ、および戻り管路内の流れを管理するように構成された戻りバルブアセンブリをさらに含んでよく、制御アセンブリは、燃料処理アセンブリがスタンバイモードであるとき、製品水素流がバッファタンクからリフォーメート管路に流れることを可能にするように戻りバルブアセンブリを管理するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】水素生成アセンブリの例の概略図である。
【図２】水素生成アセンブリの他の例の概略図である。
【図３】図１の水素生成アセンブリの水素精製装置の概略図である。
【図４】図３の水素精製装置の例の組立分解等角図である。
【図５】図４の水素精製装置の透過フレームおよびマイクロスクリーン構造体の例の上面図である。
【図６】図４の水素精製装置の部分断面図であり、供給フレームの周囲シェル、水素選択膜、マイクロスクリーン構造体、透過フレームの周囲シェル、および透過フレームの膜支持構造体の例を示す。
【図７】図４の水素精製装置の透過フレームの周囲シェルの他の例の部分断面図である。
【図８】図４の水素精製装置の透過フレームの膜支持構造体の膜支持体プレートの例の等角図である。
【図９】図４の水素精製装置の膜支持構造体の他の例の断面図である。
【図１０】図１の水素生成アセンブリの追加の例の部分概略図である。
【図１１】図１の水素生成アセンブリのさらなる例の部分概略図である。
【図１２】図１の水素生成アセンブリの他の例の部分概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、水素生成アセンブリ２０の例を示す。特に除外されない限り、水素生成アセンブリは、本明細書に記載される他の水素生成アセンブリの１つ以上の構成要素を含んでよい。水素生成アセンブリは、製品水素流２１を生成するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。例えば、水素生成アセンブリは、原料デリバリーシステム２２および燃料処理アセンブリ２４を含んでよい。原料デリバリーシステムは、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運ぶように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。
【００１３】
ある実施形態において、原料デリバリーシステム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のバーナーまたは他の加熱アセンブリに選択的に運ぶように構成された任意の適切な構造体をさらに含んでよい。ある実施形態において、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運ばれる同じ流れであってよい。原料デリバリーシステムは、容積型または他の適切なポンプ、または流体流を推進させるためのメカニズムなど、任意の適切な輸送メカニズムを含んでよい。ある実施形態において、原料デリバリーシステムは、ポンプおよび／または他の電気を動力とする流体輸送メカニズムを必要とすることなく、供給流２６および／または燃料流２８を運ぶように構成されてよい。水素生成アセンブリ２０と共に使用され得る適切な原料デリバリーシステムの例として、米国特許第７，４７０，２９３号明細書および米国特許第７，６０１，３０２号明細書、および米国特許出願公開第２００６／００９０３９７号明細書に記載される原料デリバリーシステムが挙げられる。上記特許公報および特許公開公報の完全な開示が、全ての目的に関して参照によってここに組み込まれる。
【００１４】
供給流２６は、少なくとも１つの水素製造流３０を含んでよく、水素製造流３０は製品水素流２１を製造するための反応物として使用され得る１つ以上の流体を含むことができる。例えば、水素製造流は、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んでよい。適切な炭化水素の例としては、メタン、プロパン、天然ガス、ディーゼル、灯油、ガソリンなどが挙げられる。適切なアルコールの例としては、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）などが挙げられる。さらに、水素製造流体３０は、水蒸気改質および／またはオートサーマル改質を介して燃料処理アセンブリが製品水素流を生成するときなど、水を含んでよい。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製品水素流を生成するとき、供給流２６は水を含まない。
【００１５】
ある実施形態において、原料デリバリーシステム２２は、水および水と相溶する（メタノールおよび／またはその他の、水と相溶するアルコール）炭素含有原料の混合物を含む水素製造流体３０を輸送するように構成されてよい。そのような流体流における水と炭素含有原料との比は、特定の炭素含有原料が使用されること、使用者の選択、燃料処理アセンブリのデザイン、製品水素流を生成するための燃料処理アセンブリで使用されるメカニズムなど、１つ以上の因子に従って変わり得る。例えば、水と炭素とのモル比は、約１：１から３：１であってよい。さらに、水とメタノールの混合物が、１：１のモル比で、またはそれに近い比（３７重量％の水および６３重量％のメタノール）で輸送されてよく、一方で炭化水素または他のアルコールの混合物が、水と炭素とのモル比が１：１よりも大きい状態で輸送されてよい。
【００１６】
燃料処理アセンブリ２４が改質を介して製品水素流２１を生成するとき、供給流２６は、例えば、約２５〜７５体積％のメタノールまたはエタノール（または他の適切な水と相溶する炭素含有原料）および約２５〜７５体積％の水を含んでよい。少なくとも実質的にメタノールおよび水を含む供給流に関して、これらの流れは、約５０〜７５体積％のメタノールと約２５〜５０体積％の水を含んでよい。エタノールまたは他の水に相溶するアルコールを含む流れは、約２５〜６０体積％のアルコールおよび約４０〜７５体積％の水を含んでよい。水蒸気改質またはオートサーマル改質を使用する水素生成アセンブリ２０のための供給流の例は、６９体積％のメタノールおよび３１体積％の水を含む。
【００１７】
原料デリバリーシステム２２は単一の供給流２６を輸送するように構成されるとして示されているが、原料デリバリーシステムは２つ以上の供給流２６を輸送するように構成されてよい。これらの流れは、同じかまたは異なる原料を含んでよく、異なる組成を有してよく、少なくとも１つの共通する成分を有してよく、共通する成分が無くてよく、または同じ組成を有してよい。例えば、第１の供給流は、炭素含有原料など第１の成分を含んでよく、第２の供給流は水などの第２の成分を含んでよい。さらに、原料デリバリーシステム２２は、ある実施形態において、単一の燃料流２８を輸送するように構成されてよいが、原料デリバリーシステムは２つ以上の燃料流を輸送するように構成されてよい。燃料流は、異なる組成を有してよく、少なくとも１つの共通する成分を有してよく、共通する成分が無くてよく、または同じ組成を有してよい。さらに、供給流および燃料流は、様々な相において、供給デリバリーシステムから排出されてよい。例えば、流れの１つは液体流であってよく、一方で他の流れは気体流である。ある実施形態において、流れの双方が液体流であってよく、一方で他の実施形態において、流れの双方がガス流であってよい。さらに、水素生成アセンブリ２０が単一の原料デリバリーシステム２２を含むように示されているが、水素生成アセンブリは２つ以上の原料デリバリーシステム２２を含んでよい。
【００１８】
燃料処理アセンブリ２４は、任意の適切な水素製造メカニズムを介して水素ガスを含む出口流３４を製造するように構成された水素製造領域３２を含んでよい。出口流は、少なくとも主成分として水素ガスを含んでよく、さらなる気体成分を含んでよい。したがって出口流３４は、主成分として水素ガスを含むが他のガスも含む「混合ガス流」と呼ぶことができる。
【００１９】
水素製造領域３２は、任意の適切な触媒含有ベッドまたは領域を含んでよい。水素製造メカニズムが水蒸気改質である場合、水素製造領域は、炭素含有原料および水を含む供給流２６からの出口流３４の製造を容易にするための、適切な水蒸気改質触媒３６を含んでよい。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」と呼ばれてよく、水素製造領域３２は「改質領域」と呼ばれてよく、出口流３４は「リフォーメート流」と呼ばれてよい。リフォーメート流中に存在し得る他のガスとして、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、水蒸気、および／または未反応の炭素含有原料が挙げられる。
【００２０】
水素製造メカニズムがオートサーマル改質であるとき、水素製造領域３２は、空気の存在下での水および炭素含有原料を含む供給流２６からの出口流３４の製造を容易にするための、適切なオートサーマル改質触媒を含んでよい。さらに、燃料処理アセンブリ２４は、空気流を水素製造領域に輸送するように構成された空気デリバリーアセンブリ３８を含んでよい。
【００２１】
ある実施形態において、燃料処理アセンブリ２４は、精製（または分離）領域４０を含んでよく、この領域は、出口（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を製造するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。水素リッチ流４２は、出口流３４と比較して高い水素濃度、および／または、低減された濃度の、出口流に存在していた１つ以上の他のガス（または不純物）を含んでよい。製品水素流２１は、水素リッチ流４２の少なくとも一部を含む。その結果、製品水素流２１および水素リッチ流４２は、同じ流れであってよく、同じ組成および流速を有してよい。或いは、水素リッチ流４２中の精製された水素ガスの幾らかは、後の使用のために、適切な水素保管アセンブリ中などに保管されてよく、および／または燃料処理アセンブリによって使用されてよい。精製領域４０は、「水素精製装置」または「水素処理アセンブリ」と呼ばれてもよい。
【００２２】
ある実施形態において、精製領域４０は、少なくとも１つの副生成物流４４を製造してよく、副生成物流４４は水素ガスを含まないか、または幾らかの水素ガスを含んでよい。副生成物流は、排気され、バーナーアセンブリおよび／または他の燃焼源に送られ、加熱された流体流として使用され、後の使用のために保管され、および／または他のやり方で使用され、保管され、および／または処分されてよい。さらに、精製領域４０は、出口流３４の輸送に応じて、連続的な流れとして、副生成物流を放出してよく、または副生成物流を、バッチプロセスにおいて、または出口流の副生成物部分が少なくとも一時的に精製領域に保持されるとき、間欠的に放出してよい。
【００２３】
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）としての使用に適する十分な量の水素ガスを含む１つ以上の副生成物流を製造するように構成された１つ以上の精製領域を含んでよい。ある実施形態において、副生成物流は、十分な燃料値、または所定の操作温度に、または選択された温度範囲内に、水素製造領域を保持する加熱アセンブリを実現する水素含量を有してよい。例えば、副生成物流は、１０〜３０体積％の水素ガス、１５〜２５体積％の水素ガス、２０〜３０体積％の水素ガス、少なくとも１０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、水素ガスを含んでよい。
【００２４】
精製領域４０は、出口流２１の少なくとも１つの成分の濃度を増大（および／または増加）するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。多くの用途において、水素リッチ流４２は、出口流（または混合ガス流）３４と比較して高い水素濃度を有するだろう。水素リッチ流は、出口流３４に存在していた１つ以上の非水素成分の低減された濃度を有してよく、水素リッチ流の水素濃度は、出口流を超えるか、同じか、またはそれ未満である。例えば、従来の燃料電池システムにおいて、一酸化炭素は、もしもたとえ数ｐｐｍ存在する場合であっても、燃料電池スタックに損傷を与える場合があり、一方で、出口流３４に存在し得る、水などの他の非水素成分は、もしもより高い濃度で存在していたとしても、スタックに損傷を与えないだろう。したがって、そのような用途において、精製領域は水素の全濃度を増加し得ないが、製品水素流の所定の用途に対して有害な、または有害である可能性がある１つ以上の非水素成分の濃度を低減するだろう。
【００２５】
精製領域４０に適する装置の例として、１つ以上の水素選択膜４６、化学的な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が挙げられる。精製領域４０は、１つ以上のタイプの精製装置を含んでよく、装置は同じかまたは異なる構造体を有してよく、および／または同じかまたは異なるメカニズムで操作されてよい。燃料処理アセンブリ２４は、１つ以上の製品水素流、水素リッチ流、および／または副生成物流と関連するなどして、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／または他のフローリストリクターを含んでよい。
【００２６】
水素選択膜４６は、水素ガスを透過するが、出口流３４の他の成分に対して、少なくとも実質的に（もしも完全にではない場合）非透過性である。膜４６は、作動環境における使用および精製領域４０が作動されるパラメータに適する任意の水素透過性材料で形成されてよい。膜４６のための適切な材料の例として、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が挙げられる。パラジウム合金は特に有効であると証明されており、特に３５重量％から４５重量％の銅を有するパラジウムが挙げられる。約４０重量％の銅を含むパラジウム銅合金が特に有効であると証明されているが、他の相対濃度および成分も使用され得る。他の２つの特に有効な合金は、２重量％から１０重量％の金を有するパラジウム、特に５重量％の金を有するパラジウム、および３重量％から１０重量％のインジウムおよび０重量％から１０重量％のルテニウムを有するパラジウム、特に６重量％のインジウムおよび０．５重量％のルテニウムを有するパラジウムである。パラジウムおよびパラジウム合金が使用されるとき、水素選択膜４６は場合によっては「ホイル」と呼ばれてもよい。
【００２７】
化学的な一酸化炭素除去アセンブリ４８は、一酸化炭素および／または出口流３４の他の望ましくない成分と化学的に反応して、有害である可能性がない他の組成物を形成する装置である。化学的な一酸化炭素除去アセンブリの例としては、水および一酸化炭素から水素ガスおよび二酸化炭素を生成するように構成された水ガスシフト反応器、一酸化炭素および酸素（通常空気から）を二酸化炭素に変換する部分酸化反応器、および一酸化炭素および水素をメタンおよび水に変換するように構成されたメタネーション反応器が挙げられる。燃料処理アセンブリ２４は、１つ以上のタイプの、および／または複数の化学的な一酸化炭素除去アセンブリを含んでよい。
【００２８】
圧力スイング吸着（ＰＳＡ）は、特定の気体が、適切な温度および圧力条件の下で、他の気体よりも強く吸着材料上に吸着される原理に基づく、気体の不純物が出口流３４から除去される化学的処理である。典型的には、非水素不純物が吸着され、出口流３４から除去される。不純物気体の吸着は、高い圧力で生じる。圧力が低下するとき、不純物が吸着材料から脱着され、その結果吸着材料が再生される。典型的には、ＰＳＡはサイクル処理であり、連続（バッチとは対照的に）操作のために少なくとも２つのベッドを必要とする。吸着ベッドにおいて使用され得る適切な吸着物質の例は、活性化炭素およびゼオライトである。ＰＳＡシステム５０はまた、ガス流が出口流の精製と同時であるので、副生成物または除去された成分が領域から直接排気されない、精製領域４０において使用するための装置の例を提供する。その代わりに、吸着材料が再生されるかまたは他のやり方で精製領域から除去されるとき、これらの副生成物成分が除去される。
【００２９】
図１において、精製領域４０が燃料処理アセンブリ２４内部に示される。精製領域は、代替的に、図１に一点鎖線で概略的に示されるように、燃料処理アセンブリから下流に別個に配置されてよい。精製領域４０は、燃料処理アセンブリの内部およびその外部に部分を含めてもよい。
【００３０】
燃料処理アセンブリ２４は、加熱アセンブリ５２の形態の温度調整アセンブリを含んでよい。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とき、少なくとも１つの加熱燃料流２８から、少なくとも１つの加熱された排気流（または燃焼流）５４を製造するように構成されてよい。加熱された排気流５４が、加熱水素製造領域３２として、図１に概略的に示される。加熱アセンブリ５２は、燃料が空気と共に燃焼され加熱排気流を作り出すバーナーまたは燃焼触媒など、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体を含んでよい。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装置または着火源５８を含んでよい。適切な着火源の例として、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、パイロットライト、圧電点火装置、スパーク点火装置、熱表面点火装置などが挙げられる。
【００３１】
ある実施形態において、加熱アセンブリ５２は、バーナーアセンブリ６０を含んでよく、燃焼系または燃焼駆動型の加熱アセンブリと呼ばれてもよい。燃焼系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を受け取るように、かつ燃料処理アセンブリの少なくとも水素製造領域を加熱するのに使用され得る熱燃焼流５４を提供するために、空気の存在下で、燃料流を燃焼するように、構成されてよい。空気は、様々なメカニズムを介して、加熱アセンブリに輸送されてよい。例えば、空気流６２は、図１に示されるように、別個の流れとして加熱アセンブリに輸送されてよい。その代わりに、またはそれに加えて、空気流６２は、加熱アセンブリ５２のための少なくとも１つの燃料流２８と共に、加熱アセンブリに輸送されてよく、および／または加熱アセンブリが使用される環境から引き込まれてよい。
【００３２】
燃焼流５４は、さらに、または代替的に、燃料処理アセンブリおよび／または加熱アセンブリが使用される燃料電池システムの他の部分を加熱するのに使用されてよい。さらに、他の構成およびタイプの加熱アセンブリ５２が使用されてよい。例えば、加熱アセンブリ５２は、抵抗加熱要素など少なくとも１つの加熱要素を用いて熱を生成することによって、燃料処理アセンブリ２４の少なくとも水素製造領域３２を加熱するように構成された電動の加熱アセンブリであってよい。これらの実施形態において、加熱アセンブリ５２は、水素製造領域を適切な水素製造温度に加熱するために、燃焼可能である燃料流を受け取らなくてよく、かつ燃焼しなくてよい。加熱アセンブリの例は、米国特許第７，６３２，３２２号明細書に開示されており、全ての目的に関してその完全な開示が参照によってここに組み込まれる。
【００３３】
加熱アセンブリ５２は、水素製造領域および／または分離領域（以下にさらに議論される）と共に共通のシェルまたはハウジングに収納されてよい。加熱アセンブリは、水素製造領域３２に対して別個に位置決めされてよいが、少なくとも水素製造領域の所定の加熱を提供する領域と熱連通および／または流体連通する。加熱アセンブリ５２は、共通シェル内部に部分的にまたは完全に配置されてよく、および／または、加熱アセンブリの少なくとも一部（または全部）はそのシェルの外側に配置されてよい。加熱アセンブリがシェルの外側に配置されるとき、バーナーアセンブリ６０からの熱い燃焼ガスが、適切な熱伝達管路を介してシェル内の１つ以上の構成要素に輸送されてよい。
【００３４】
加熱アセンブリは、原料デリバリーシステム２２、原料供給流、水素製造領域３２、精製（または分離）領域４０、またはこれらのシステム、流れ、および領域の任意の適切な組み合わせを加熱するように構成されてもよい。原料供給流の加熱は、液体反応流または水素製造領域において水素ガスを製造するのに使用される水素製造流体の成分を蒸発する段階を含んでもよい。この実施形態において、燃料処理アセンブリ２４は、蒸発領域６４を含むとして記載され得る。加熱アセンブリは、水素生成アセンブリの他の構成要素を加熱するようにさらに構成されてよい。例えば、加熱された排気流は、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／または水素製造流体を含む圧力ベッセルおよび／または他のキャニスターを加熱するように構成されてよい。
【００３５】
加熱アセンブリ５２は、水素製造領域３２内を任意の適切な温度にしてよく、および／または保持してよい。水蒸気改質器は、典型的には２００℃から９００℃の範囲の温度で運転される。しかしながら、この範囲外の温度も、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とき、水蒸気改質反応は、典型的には約２００〜５００℃の範囲で行われるだろう。この範囲のサブセットの例として、３５０〜４５０℃、３７５〜４２５℃、および３７５〜４００℃が挙げられる。炭素含有原料が炭化水素、エタノール、または他のアルコールである場合、約４００〜９００℃の温度範囲が水蒸気改質反応に典型的に使用されるだろう。この範囲のサブセットの例として、７５０〜８５０℃、７２５〜８２５℃、６５０〜７５０℃、７００〜８００℃、７００〜９００℃、５００〜８００℃、４００〜６００℃、および６００〜８００℃が挙げられる。水素製造領域３２は、２つ以上の区域、または部分を含んでよく、それらの各々は同じかまたは異なる温度で操作され得る。例えば、水素製造流体が炭化水素を含むとき、水素製造領域３２は、２つの異なる水素製造部分、または領域を含んでよく、一方は他方よりも低い温度で運転され、プレ改質領域を提供する。これらの実施形態において、燃料処理アセンブリは２つ以上の水素製造領域を含むとして示されてもよい。
【００３６】
燃料流２８は、所定の熱生成を提供するために、加熱アセンブリ５２によって消費されるのに適する任意の可燃性液体および／またはガスを含んでよい。加熱アセンブリ５２によって輸送されかつ燃焼されるとき、ある燃料流はガスであってよく、一方で他は液体流として加熱アセンブリに輸送されてよい。燃料流２８の適切な加熱燃料の例として、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が挙げられる。さらなる例として、液化石油ガス、アンモニア、軽量アミン、ジメチルエーテル、および低分子量炭化水素など、低分子量の圧縮可能な燃料が挙げられる。さらに他の例として、水素および一酸化炭素が挙げられる。加熱アセンブリの代わりに冷却アセンブリの形態の温度調整アセンブリ（水蒸気改質などの吸熱過程の代わりに発熱水素生成過程、例えば部分酸化、が用いられるとき、使用され得る）を含む水素生成アセンブリ２０の実施形態において、原料デリバリー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てよい。任意の適切な燃料または冷却剤流体が使用されてよい。
【００３７】
燃料処理アセンブリ２４は、図１に示すように、少なくとも水素製造領域３２が含まれるシェルまたはハウジング６６をさらに含んでよい。ある実施形態において、蒸発領域６４および／または精製領域４０が、シェル内部にさらに含まれ得る。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動かされることを可能にしてよい。シェルは、保護筐体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てもよく、および／または、構成要素がユニットとして加熱され得るため、燃料処理アセンブリの加熱の必要性を低減してもよい。シェル６６は、固体絶縁材料、ブランケット絶縁材料、および／または空気が充填されたキャビティなどの、絶縁材料６８を含んでよい。絶縁材料は、シェルの内側、シェルの外側、またはその両方にあってよい。絶縁材料がシェルの外側にある場合、燃料処理アセンブリ２４は、図１に概略的に示されるように、絶縁の外側の、外側カバーまたはジャケット７０をさらに含んでよい。燃料処理アセンブリは、原料デリバリーシステム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さらなる構成要素を含む異なるシェルを含んでよい。
【００３８】
燃料処理アセンブリ２４の１つ以上の構成要素が、シェルを超えて伸びるか、またはシェルの外側に配置されてよい。例えば、精製領域４０は、シェルから離隔されるが適切な流体移送管路によって流体連通するなどして、シェル６６の外側に配置されてよい。他の例として、図１において代替的なシェル構成を表す点線で概略的に示されるものなど、水素製造領域３２（１つ以上の改質触媒ベッドの一部など）の一部がシェルを超えて延在してよい。適切な水素生成アセンブリおよびその構成要素の例は、米国特許第５，８６１，１３７号明細書、米国特許第５，９９７，５９４号明細書、および米国特許第６，２２１，１１７号明細書に開示され、それらの完全な開示が全ての目的に関して参照によってここに組み込まれる。
【００３９】
水素生成アセンブリ２０の他の例が図２に示され、７２として概して示される。特に除外されない限り、水素生成アセンブリ７２は、水素生成アセンブリ２０の１つ以上の構成要素を含んでよい。水素生成アセンブリ７２は、図２に示されるように、原料デリバリーシステム７４、蒸発領域７６、水素製造領域７８、および加熱アセンブリ８０を含んでよい。ある実施形態において、水素生成アセンブリ２０は精製領域８２を含んでもよい。
【００４０】
原料デリバリーシステムは、水素生成アセンブリの１つ以上の他の構成要素に、１つ以上の供給流および／または燃料流を輸送するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。例えば、原料デリバリーシステムは、原料タンク（またはコンテナ）８４およびポンプ８６を含んでよい。原料タンクは、水および炭素含有原料（例えば、メタノール／水混合物）などの、任意の適切な水素製造流体８８を含んでよい。ポンプ８６は、水素製造流体を蒸発領域７６および／または水素製造領域７８に輸送するように構成された任意の適切な構造体を有してよく、水素製造流体は、水および炭素含有原料を含む少なくとも１つの液体含有供給流９０の形態であってよい。
【００４１】
蒸発領域７６は、液体含有供給流９０など、液体含有供給流の少なくとも一部を受け取り蒸発させるように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。例えば、蒸発領域７６は、液体含有供給流９０を少なくとも部分的に１つ以上の蒸気供給流９４に変換するように構成された蒸発器９２を含んでよい。蒸気供給流は、ある実施形態において、液体を含んでよい。適切な蒸発器の例として、コイルステンレス鋼管などの、コイル管蒸発器が挙げられる。
【００４２】
水素製造領域７８は、蒸発領域から蒸気供給流９４などの１つ以上の供給流を受け取り、主成分としての水素ガスおよび他のガスを含む１つ以上の出口流９６を製造するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。水素製造領域は、任意の適切なメカニズムを介して出口流を製造してよい。例えば、水素製造領域７８は、水蒸気改質反応を介して出口流９６を生成してよい。この例において、水素製造領域７８は、水蒸気改質反応を容易にするようにおよび／または促進するように構成された改質触媒９８を備えた水蒸気改質領域９７を含んでよい。水素製造領域７８が水蒸気改質反応を介して出口流９６を生成するとき、水素生成アセンブリ７２は、「水蒸気改質水素生成アセンブリ」と呼ばれる場合があり、出口流９６は「リフォーメート流」と呼ばれる場合がある。
【００４３】
加熱アセンブリ８０は、水素生成アセンブリ７２の１つ以上の構成要素を加熱するために、少なくとも１つの加熱された排気流９９を生成するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。例えば、加熱アセンブリは蒸発領域を、少なくとも最低蒸発温度または液体含有供給流の少なくとも一部が蒸発され蒸気供給流を形成する温度など、任意の適切な温度に加熱してよい。さらに、または別法として、加熱アセンブリ８０は、水素製造領域を、少なくとも最低水素製造温度または蒸気供給流の少なくとも一部が反応され水素ガスを生成し出口流を形成する温度など、任意の適切な温度に加熱してよい。加熱アセンブリは、蒸発領域および／または水素製造領域など水素生成アセンブリの１つ以上の構成要素と熱連通してよい。
【００４４】
加熱アセンブリは、図２に示すように、バーナーアセンブリ１００、少なくとも１つの送風機１０２、および点火アセンブリ１０４を含んでよい。バーナーアセンブリは、少なくとも１つの空気流１０６および少なくとも１つの燃料流１０８を受け取るように、および燃焼領域１１０内部で少なくとも１つの燃料流を燃焼して加熱された排気流９９を製造するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。燃料流は、原料デリバリーシステム７４および／または精製領域８２によって提供されてよい。燃焼領域は、水素生成アセンブリの筐体内部に含まれてよい。送風機１０２は、空気流１０６を生成するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。点火アセンブリ１０４は、燃料流１０８に点火するように構成された任意の適切な構造体をふくんでよい。
【００４５】
精製領域８２は、少なくとも１つの水素リッチ流１１２を生成するように構成された任意の適切な構造体を含んでよく、水素リッチ流１１２は出口流９６と比較して高い水素濃度を有してよく、および／または低減された濃度の、出口流に存在していた１つ以上の他のガス（または不純物）を含んでよい。精製領域は、少なくとも１つの副生成物流または燃料流１０８を生成してよく、図２に示されるように、これらはバーナーアセンブリ１００に送られてよく、そのアセンブリのための燃料流として使用されてよい。精製領域８２は、流れ制限オリフィス１１１、フィルターアセンブリ１１４、膜アセンブリ１１６、およびメタン化反応器アセンブリ１１８を含んでよい。フィルターアセンブリ（１つ以上の熱ガスフィルターなど）が、水素精製膜アセンブリの前に、出口流９６から不純物を取り除くように構成されてよい。
【００４６】
膜アセンブリ１１６は、水素ガスおよび他のガスを含む出口ガス流または混合ガス流９６を受け取るように、および混合ガス流と比較してより高い濃度の水素ガスおよび／またはより低い濃度の他のガスを含む水素リッチ流１１２を生成または透過するように構成された任意の構造体を含んでよい。膜アセンブリ１１６は、平面または管状の水素透過（または水素選択）膜を組み込んでよく、１つ以上の水素透過膜が膜アセンブリ１１６に組み込まれてよい。透過流が、１つ以上の燃料電池など、任意の適切な用途に関して使用されてよい。ある実施形態において、膜アセンブリは、他のガスの少なくともかなりの部分を含む副生成物または燃料流１０８を生成してよい。メタン化反応器アセンブリ１１８は、一酸化炭素および水素をメタンおよび水に変換するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。精製領域８２が流れ制限オリフィス１１１、フィルターアセンブリ１１４、膜アセンブリ１１６、およびメタン化反応器アセンブリ１１８を含むように示されているが、精製領域はこれらの全てのアセンブリを持たなくてよく、および／または代替的に、またはさらに、出口流９６を精製するように構成された１つ以上の他の構成要素を含んでよい。例えば、精製領域８２は、膜アセンブリ１１６のみを含んでよい。
【００４７】
ある実施形態において、水素生成アセンブリ７２は、このアセンブリの１つ以上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を含んでよい。例えば、シェル１２０は、図２に示されるように、蒸発領域７６、水素製造領域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含んでよい。シェル１２０は、加熱アセンブリ８０によって製造される少なくとも１つの燃焼排気流１２４を排出するように構成された１つ以上の排気ポート１２２を含んでよい。
【００４８】
水素精製アセンブリ７２は、ある実施形態において、制御システム１２６を含んでよく、制御システム１２６は、水素生成アセンブリ７２の操作を制御するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。例えば、制御アセンブリ１２６は、制御アセンブリ１２８、少なくとも１つのバルブ１３０、少なくとも１つの圧力解放バルブ１３２、および１つ以上の温度測定装置１３４を含んでよい。制御アセンブリ１２８は、温度測定装置１３４を介して、水素製造領域および／または精製領域内の温度を検知してよく、温度測定装置１３４は１つ以上の熱電対および／または他の適切な装置を含んでよい。検知された温度に基づき、制御アセンブリおよび／または制御システムのオペレータは、バルブ１３０およびポンプ８６を介して蒸発領域７６および／または水素製造領域７８への供給流９０の輸送を調整してよい。バルブ１３０は、ソレノイドバルブおよび／または任意の適切なバルブを含んでよい。圧力解放バルブ１３２は、システム中の過剰な圧力が解放されることを確実にするように構成されてよい。
【００４９】
ある実施形態において水素生成アセンブリ７２は、水素生成アセンブリの一部から他の部分に熱を移送するように構成された１つ以上の熱交換機１３８を含み得る熱交換アセンブリ１３６を含んでよい。例えば、熱交換アセンブリ１３６は、蒸発領域７６に入る前に供給流の温度を上げるために、並びに水素リッチ流１１２を冷却するために、水素リッチ流１１２から供給流９０に熱を移送してよい。
【００５０】
図１の水素生成アセンブリ２０の精製領域４０（または水素精製装置）の例が、図３に１４４として概して示される。特に除外されない限り、水素精製装置は、本明細書に開示される他の精製領域の１つ以上の構成要素を含んでよい。水素精製装置４０は、水素分離領域１４６および筐体１４８を含んでよい。筐体は、内部の周囲１５２を有する内部ボリューム１５０を画定してよい。筐体１４８は、画定された入口ポートおよび出口ポートを含み得る、互いに結合されて密封された圧力ベッセルの形態のボディ１４９を形成する、少なくとも第１の部分１５４および第２の部分１５６を含んでよい。これらのポートは、気体および他の流体が筐体の内部ボリュームに輸送され、かつ筐体の内部ボリュームから除去される、流路を画定し得る。
【００５１】
第１部分１５４および第２部分１５６は、任意の適切な保持機構または構造体１５８を用いて互いに結合されてよい。適切な保持構造体の例としては、溶接および／またはボルトが挙げられる。第１部分と第２部分との間に液密界面を提供するために使用されるシールの例としては、ガスケットおよび／または溶接が挙げられる。さらに、または代替的に、第１部分１５４および第２部分１５６は、互いに固定されてよく、筐体内部で水素分離領域を画定する様々な構成要素および／または水素生成アセンブリに組み込まれてよい他の構成要素に少なくとも所定の量の圧縮を与えるようにする。与えられた圧縮は、様々な構成要素が筐体内の適切な位置に保持されることを確実にし得る。さらに、または代替的に、水素分離領域を画定する様々な構成要素および／または他の構成要素に与えられた圧縮は、水素分離領域を画定する様々な構成要素の間、様々な他の構成要素の間、および／または水素分離領域を画定する様々な構成要素と他の構成要素との間に、液密界面を提供し得る。
【００５２】
筐体１４８は、図３に示されるように、混合ガス領域１６０および透過領域１６２を含んでよい。混合ガス領域および透過領域は、水素分離領域１４６によって分離されてよい。少なくとも１つの入口ポート１６４が提供されてよく、それを通じて流体流１６６が筐体に輸送される。流体流１６６は、混合ガス領域１６０に輸送された水素ガス１７０および他のガス１７２を含む混合ガス流１６８であってよい。水素ガスは、混合ガス流の主な成分であってよい。水素分離領域１４６は、混合ガス領域１６０と透過領域１６２との間に延在し、混合ガス領域中のガスが、透過領域に入るために、水素分離領域を通過しなくてはならないようにする。ガスは、例えば、以下にさらに議論するように、少なくとも１つの水素選択膜を通過することを必要としてよい。透過領域および混合ガス領域は、筐体内で任意の適切な相対寸法を有してよい。
【００５３】
筐体１４８は、少なくとも１つの生成物出口ポート１７４を含んでよく、それを通って透過流１７６が透過領域１６２から受け取られ、移動されてよい。透過流は、混合ガス流と比較して高い濃度を有する水素ガス、および低い濃度を有する他のガスのうち少なくとも１つを含んでよい。透過流１７６は、ある実施形態において、少なくとも初期にはキャリア、または透過領域と流体連通しているスイープガスポート１８０を通ってスイープガス流１７８として輸送され得るものなどの、スイープガス成分、を含んでよい。筐体は、少なくとも１つの副生成物出口ポート１８２を含んでもよく、それを通って他のガス１７２のかなりの部分および（混合ガス流に対して）低減された濃度の水素ガス１７０の少なくとも１つを含む副生成物流１８４が混合ガス領域から移動される。
【００５４】
水素分離領域１４６は、第１の表面または混合されたガス表面１８８（混合ガス流１６８と接触するように方向付けられる）および第２の表面または透過表面１９０（概して表面１８８とは反対にある）を有する少なくとも１つの水素選択膜１８６を含んでよい。混合ガス流１６８は、筐体の混合ガス領域に輸送されてよく、１つ以上の水素選択膜の混合ガス表面と接触するようにする。透過流１７６は、水素分離領域を透過領域１６２へと通過する混合ガス流の少なくとも一部から形成されてよい。副生成物流１８４は、水素分離領域を通過しない混合ガス流の少なくとも一部から形成されてよい。ある実施形態において、副生成物流１８４は、混合ガス流に存在する水素ガスの一部を含んでよい。水素分離領域は、他のガスの少なくとも一部をトラップまたは他のやり方では保持するように構成されてもよく、他のガスはその後、分離領域が置き換えられ、再生され、または他のやり方では再充填されるとき、副生成物流として除去されてよい。
【００５５】
図３において、流れ１６６、１７６、１７８、および／または１８４は、水素精製装置１４４に流れ込むまたは流出する１つ以上の実際の流れを含んでよい。例えば、水素精製装置は、複数の混合ガス流１６８、水素分離領域１４６と接触する前に２つ以上の流れに分割される単一の混合ガス流１６８、内部ボリューム１５０内に輸送される単一の流れなどを受け取ってよい。その結果、筐体１４８は、１つ以上の入口ポート１６４、生成物出口ポート１７４、スイープガスポート１８０、および／または副生成物出口ポート１８２を含んでよい。
【００５６】
水素選択膜は、水素精製装置が操作される操作環境およびパラメータにおける使用に適する任意の水素透過材料で形成されてよい。水素精製装置の例は、米国特許第５，９９７，５９４号明細書および米国特許第６，５３７，３５２号明細書に開示され、それらの完全な開示は全ての目的に関して参照によってここに組み込まれる。ある実施形態において、水素選択膜は、パラジウムおよびパラジウム合金のうち少なくとも１つから形成されてよい。パラジウム合金の例としては、パラジウムと銅との合金、パラジウムと銀との合金、および／またはパラジウムと金との合金が挙げられる。様々な膜、膜構成、および膜および膜構成の調製方法の例は、米国特許第６，１５２，９９５号明細書、米国特許第６，２２１，１１７号明細書、米国特許第６，３１９，３０６号明細書、および米国特許第６，５３７，３５２号明細書に開示され、それらの完全な開示は全ての目的に関して参照によってここに組み込まれる。
【００５７】
ある実施形態において、複数の離隔された水素選択膜１８６が、水素分離アセンブリ１９２の少なくとも一部を形成するために水素分離領域内で使用されてよい。存在するとき、複数の膜が、１つ以上の膜アセンブリを共同して画定してよい。そのような実施形態において、水素分離アセンブリは、概して第１の部分１５４から第２の部分１５６に延在してよい。その結果、第１の部分および第２の部分は、水素分離アセンブリを効果的に圧縮することができる。ある実施形態において、筐体１４８は、さらに、またはその代わりに、本体部分の反対側に結合された端部プレート（または端部フレーム）を含んでよい。そのような実施形態において、端部プレートは、一対の対向する端部プレートの間で水素分離アセンブリ（および筐体内部に収容され得る他の構成要素）を効果的に圧縮し得る。
【００５８】
１つ以上の水素選択膜を用いた水素精製は、典型的には、水素分離領域の透過領域内のガスと比較して高い圧力で、混合ガス流が輸送され膜の混合ガス表面と接触する圧力駆動分離工程である。水素分離領域は、ある実施形態において、混合ガス流を透過流および副生成物流に分離するために水素分離領域が使用されるとき、任意の適切な機構を介して高温に加熱されてよい。パラジウムおよびパラジウム合金膜を用いた水素精製に適する操作温度の例としては、少なくとも２７５℃の温度、少なくとも３２５℃の温度、少なくとも３５０℃の温度、２７５〜５００℃の範囲の温度、２７５〜３７５℃の範囲の温度、３００〜４５０℃の範囲の温度、３５０〜４５０℃の範囲の温度、などが挙げられる。
【００５９】
水素精製装置１４４の例が、図４において概して１９６で示される。特に除外しない限り、水素精製装置１９６は、本明細書に記載される他の水素精製装置および／または精製領域の１つ以上の構成要素を含むことができる。水素精製装置１９６は、シェルまたは筐体１９８を含んでよく、これらは第１の端部プレートまたは端部フレーム２００および第２の端部プレートまたは端部フレーム２０２を含んでよい。第１および第２の端部プレートは、固定され、および／または互いに圧縮され、水素分離領域が支持される内部コンパートメント２０４を有する密封された圧力ベッセルを画定するように構成されてよい。第１および第２の端部プレートは、水素精製装置１４４と同様に、入口ポート、出口ポート、スイープガスポート、および副生成物ポート（図示されない）を含んでよい。
【００６０】
水素精製装置１９６は、少なくとも１つの水素選択膜２０６および少なくとも１つのマイクロスクリーン構造体２０８を含んでもよい。水素選択膜は、入口ポートから混合ガス流の少なくとも一部を受け取るように、かつ混合ガス流を透過流の少なくとも一部および副生成物流の少なくとも一部に分離するように、構成されてよい。水素選択膜２０６は、供給側２１０および透過側２１２を含んでよい。透過流の少なくとも一部は供給側から透過側に通過する混合ガス流の一部から形成され、供給側に残る混合ガス流の残りの部分は、副生成物流の少なくとも一部を形成する。ある実施形態において、水素選択膜２０６は、少なくとも１つの膜フレーム（図示されない）に固定されてよく、その後第１および第２の端部フレームに固定されてよい。
【００６１】
マイクロスクリーン構造体２０８は、少なくとも１つの水素選択膜を支持するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。例えば、マイクロスクリーン構造体は、図４に示されるように、透過側２１２に支持を提供するように構成された概して反対の表面２１４および２１６、および透過流がマイクロスクリーン構造体を通って流れることを可能にする、反対の表面の間に延在する、複数の流路２１８を含んでよい。マイクロスクリーン構造体２０８は、任意の適切な材料を含んでよい。例えば、マイクロスクリーン構造体は、ステンレス鋼と少なくとも１つの水素選択膜との間の拡散を防ぐように構成された酸化アルミニウム層を含むステンレス鋼などの、ステンレス鋼を含んでよい。
【００６２】
ある実施形態において、マイクロスクリーン構造体は、ステンレス鋼３０３（アルミニウム修飾された）、１７−７ＰＨ、１４−８ＰＨ、および／または１５−７ＰＨを含んでよい。ある実施形態において、ステンレス鋼は約０．６から約１．５重量％のアルミニウムを含んでよい。マイクロスクリーン構造体２０８は、図５に示されるように、透過フレームの開領域内部に含まれる（全体的に含まれるなど）、および／または、開領域内部で膜支持構造体によって支持される、寸法にされてよい。言い換えれば、マイクロスクリーン構造体は、マイクロスクリーン構造体および透過フレームが第１の端部フレームおよび第２の端部フレームに固定され、または圧縮されるとき、透過フレームの周囲シェルに接触しない寸法であってよい。
【００６３】
或いは、マイクロスクリーン構造体は、透過フレームの周囲シェルになど、非多孔質の周囲壁部分またはフレーム（図示されない）によって支持され、および／または透過フレームの周囲シェルになど、非多孔質の周囲部分またはフレームに固定されてよい。マイクロスクリーン構造体が非多孔質周囲壁部分に固定されるとき、マイクロスクリーン構造体は「多孔質中央領域部分」と呼ばれてよい。他のマイクロスクリーン構造体の例は、米国特許出願公開第２０１０／００６４８８７号明細書に開示され、その完全な開示は、全ての目的に関して参照によってここに組み込まれる。
【００６４】
水素精製装置１９６は、第１端部フレームおよび／または第２端部フレームの間に配置され、かつそれらに固定された複数のプレートまたはフレーム２２４を含んでもよい。フレームは、任意の適切な構造体を含んでよく、および／または正方形、矩形、または円形など任意の適切な形状であってよい。例えば、図４に示されるように、フレーム２２４は周囲シェル２２６および少なくとも１つの第１の支持部材２２８を含んでよい。周囲シェルは、開領域２３０およびフレーム平面２３２を画定してよい。さらに、図４に示されるように、周囲シェル２２６は第１及び第２の反対側の側部２３４および２３６、および第３及び第４の反対側の側部２３８および２４０を含んでよい。
【００６５】
第１の支持部材２２８は、図４に示されるように、水素選択膜２０６の第１の部分２４２を支持するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。例えば、複数のフレームの第１の支持部材が、図４に示されるように、水素選択膜の第１の部分２４２を支持するために、第１の支持平面２４４内部で互いに（または複数のフレームのうち他のフレームの他の第１の支持部材と）同一平面上にあってよい。言い換えれば、複数のフレームの各フレームの第１の支持部材は、複数のフレームの他のフレームの第１の支持部材と同様のもの（ミラー）であってよい。第１の支持部材はフレーム平面２３２に対して任意の適切な方向を有してよい。例えば、第１の支持平面２４４は、図４に示されるように、フレーム平面に対して垂直であってよい。或いは、第１の膜支持平面は、フレーム平面２３２と交差するが垂直ではなくてよい。
【００６６】
ある実施形態において、フレーム２２４は、第２の支持部材２４６および／または第３の支持部材２４８を含んでよく、これらは図４に示されるように、水素選択膜２０６の第２の部分２５０および／または第３の部分２５２を支持するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。例えば、複数のフレームの第２の支持部材は、水素選択膜の第２の部分２５０を支持するために第２の支持平面２５４内部で互いに（または複数のフレームの他の第２の支持部材と）同一の平面を有してよい。さらに、複数のフレームの第３の支持部材は、水素選択膜の第３の部分２５２を支持するために第３の支持平面２５６内部で互いに（または複数のフレームの他の第３の支持部材と）同一の平面を有してよい。言い換えれば、複数のフレームの各フレームの第２の支持部材は、複数のフレームの他のフレームの第２の支持部材と同様のもの（ミラー）であってよく、一方で複数のフレームの各フレームの第３の支持部材は、複数のフレームの他のフレームの第３の支持部材と同様のもの（ミラー）であってよい。第２および／または第３の支持平面は、フレーム平面２３２に対して任意の適切な方向を有してよい。例えば、第２の支持平面２５４および／または第３の支持平面２５６は、図４に示されるように、フレーム平面に垂直であってよい。或いは、第２および第３の支持平面は、フレーム平面２３２と交差するが垂直ではなくてよい。
【００６７】
第２の支持部材２４６および／または第３の支持部材２４８は、第１の支持部材２２８に対して任意の適切な方向を有してよい。例えば、第１の支持部材２２８は、周囲シェル２２６の第３の側２３８から開領域２３０内部に延在してよい；第２の支持部材２４６は、周囲シェルの第４の側２４０（第３の側と反対にある）から開領域内部に延在してよい；および第３の支持部材２４８は、第３の側から開領域内部に延在してよい。或いは、第１、第２、および／または第３の支持部材は、周囲シェルの第１の側、第２の側、第３の側、または第４の側など、同じ側から開領域内部に延在してよい。ある実施形態では、第１、第２、および／または第３の支持部材は、周囲シェルの第１の側および／または第２の側（第１の側と反対にある）から開領域内部に延在してよい。
【００６８】
第１、第２、および／または第３の支持部材は、例えば、周囲シェルに取り付けられた１つ以上の突出部または指状部２５８の形態であってよく、および／または周囲シェルと共に形成されてよい。突出部は、周囲シェルから任意の適切な方向に延在してよい。突出部は、周囲シェルの全厚みであってよく、または周囲シェルの全厚みよりも小さくてよい。フレーム２２４の各フレームの突出部は、水素選択膜に対して圧縮されてよく、それによって膜を決まった場所に固定し、かつ水素溶解に起因する水素選択膜の膨張の影響を低減する。言い換えれば、フレーム２２４の突出部は、第１および／または第２の膜支持平面内で、端部フレームの積層された延長であることによって水素選択膜を支持し得る。ある実施形態において、突出部２５８は、第１および／または第２の端部フレームにフレーム２２４を固定するために少なくとも１つの留め具（図示されない）を受けるように構成された１つまたは複数の受け口または開口（図示されない）を含んでよい。
【００６９】
フレーム２２４は、図４に示されるように、少なくとも１つの供給フレーム２６０、少なくとも１つの透過フレーム２６２、および複数のガスケットまたはガスケットフレーム２６４を含むことができる。供給フレーム２６０は、第１および第２の端部フレームの１つと少なくとも１つの水素選択膜２０６との間、または２つの水素選択膜２０６の間に配置されてよい。供給フレームは、図４に示されるように、供給フレーム周囲シェル２６６、供給フレーム入口管路２６８、供給フレーム出口管路２７０、供給フレーム開領域２７２、少なくとも第１の供給フレーム支持部材２７４を含んでよい。ある実施形態において、供給フレームは、第２の供給フレーム支持部材２７６および／または第３の供給フレーム支持部材２７８を含んでよい。
【００７０】
供給フレーム周囲シェル２６６は、任意の適切な構造体を含んでよい。例えば、供給フレーム周囲シェルは、図６に示されるように、第１のセクションまたは第１の周囲シェル２８０、および第２のセクションまたは第２の周囲シェル２８２を含んでよい。図６の構成要素は説明の目的のために誇張されていること、およびそれらの構成要素の相対的な寸法を反映していない場合があることに留意されたい。第１および第２のセクションは、周囲シェルの第１の半分および第２の半分であってよく、またはその周囲シェルの任意の適切な部分であってよい。さらに、第１および／または第２のセクションは、互いからのオフセットなど、任意の適切な相互関係にあるチャンネルまたは溝（図示されない）を含んでよい。第１のセクション２８０および第２のセクション２８２は、それらのセクションの間に気密シールを形成するための任意の適切な方法を介して結合されてよい。例えば、供給フレームガスケット２８４が、これらのセクションの間で使用されてよい。或いは、第１および第２のセクションが互いにろう付けされてよく、または米国特許出願公開第２０１３／００１１３０１号明細書に記載されるように、第１および第２のセクションを結合するためにレイヤリング金属が使用されてよい。その完全な開示が全ての目的に関して参照によってここに組み込まれる。
【００７１】
さらに、供給フレーム周囲シェル２６６は、水素精製装置１９６の他の構成要素を支持するように構成された任意の適切な寸法を含んでよい。例えば、供給フレーム周囲シェルは、複数の供給フレーム支持平面２８８に沿って、透過フレーム２６２の周囲シェルおよびそれらのフレームの膜支持構造体２８６を支持するように寸法を与えられてよい。例えば、周囲シェル２６６は、図６に示されるように、少なくとも周囲シェルの部分２９４が膜支持構造体２８６の部分２９６を支持するように、透過フレーム２６２の周囲シェルの幅２９２と比較して大きな幅２９０を有してよい。言い換えれば、供給フレーム周囲シェルは、膜支持構造体を決まった場所に固定してよく、その支持構造体の留め具として働く。供給フレーム支持平面は、供給フレーム平面３００に対して任意の適切な方向を有してよい。例えば、供給フレーム支持平面は、図６に示すように、供給フレーム平面に垂直であってよい。或いは、供給フレーム支持体平面は、供給フレーム平面３００と交差してよいが供給フレーム平面３００に垂直ではなくてよい。
【００７２】
供給フレーム入口管路は、供給フレーム周囲シェル上に形成されてよく、および／または入口ポートから混合ガス流の少なくとも一部を受け取るように構成されてよい。供給フレーム出口管路２７０は、供給フレーム周囲シェル上に形成されてよく、および／または水素選択膜２０６の供給側２１０に残る混合ガス流の残りの部分を受け取るように構成されてよい。供給フレーム開領域２７２は、供給フレーム入口管路と供給フレーム出口管路との間に配置されてよい。供給フレーム周囲シェル２６６は、入口管路および出口管路を供給フレーム開領域と流体連通する複数の溝またはチャンネル（図示されない）を含んでよい。チャンネルは任意の適切な方法を介して周囲シェル上に形成されてよく、および／または供給フレーム開領域２６０内での混合を引き起こし得る角度の方向など、任意の適切な方向を有してよい。
【００７３】
第１、第２、および／または第３の供給フレーム支持部材は、少なくとも１つの水素選択膜の第１、第２、および／または第３の部分を支持するように構成された任意の適切な構造体を含んでよく、および／または上述したように、他のフレームの第１、第２、および／または第３の支持部材と同様のもの（ミラー）であってよい。さらに、第１、第２、および／または第３の供給フレーム支持部材は、入口管路と出口管路との間で供給フレーム開領域を横切って混合ガス流が流れるとき、混合ガス流の少なくとも一部の流れの方向を変更するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。第１および／または第２の供給フレーム支持部材もまた、供給フレーム開領域内部での乱流または混合を促進するように構成されてよい。例えば、第１および／または第２の供給フレーム支持部材なしで、入口管路と出口管路との間で供給フレーム開領域を横切る混合ガス流の少なくとも一部の流れが、少なくとも第１の方向（図示されない）に移動し得る。第１および／または第２の供給フレーム膜支持構造体は、混合ガス流の少なくとも一部の流れを、少なくとも第１の方向から、第１の方向とは異なる少なくとも第２の方向（図示されない）に、変更するように構成されてよい。
【００７４】
第１、第２、および／または第３の供給フレーム支持部材は、例えば、供給フレーム周囲シェルに取り付けられた少なくとも１つの供給フレーム突出部または指状部３０２の形態であってよく、および／または供給フレーム周囲シェルを備えて形成されてよい。供給フレーム突出部は、周囲シェルから任意の適切な方向に延在してよい。例えば、供給フレーム突出部は、混合ガス流の少なくとも一部が入口管路から供給フレーム開領域に向かって流れる方向に対して、概して垂直な（および／または概して平行な）方向に、供給フレーム周囲シェルから延在してよい。例えば、もしも入口管路から供給フレーム開領域に向かう混合ガス流の流れが概して水平方向である場合、供給フレーム突出部は、供給フレーム周囲シェルから概して直角方向および／または水平方向に延在してよい。
【００７５】
透過フレーム２６２は、少なくとも１つの水素選択膜が、第１端部フレームおよび第２端部フレームのうち１つと透過フレームとの間、または２つの水素選択膜の間に配置されるように、位置決めされてよい。透過フレームは、図５に示されるように、透過フレーム周囲シェル３０４、透過フレーム出口管路３０６、透過フレーム開領域３０８、および膜支持構造体２８６を含んでよい。
【００７６】
透過フレーム周囲シェルは、任意の適切な構造体を含んでよい。例えば、透過フレーム周囲シェルは、図６に示されるように、第１のセクションまたは第１の周囲シェル３１０および第２のセクションまたは第２の周囲シェル３１２を含んでよい。第１および第２のセクションは、周囲シェルの第１および第２の半分であってよく、またはその周囲シェルの任意の適切な部分であってよい。さらに、第１および／または第２のセクションは、互いからのオフセットなど、互いに任意の適切な関係にあるチャンネルまたは溝（図示されない）を含んでよい。第１のセクション３１０および第２のセクション３１２は、これらのセクションの間に気密シールを形成するための任意の適切な方法を介して結合されてよい。例えば、透過フレームガスケット３１４が、これらのセクションの間で使用されてよい。透過フレームガスケットは、透過フレーム２６２が第１および第２の端部フレームに固定されたとき、図６に示されるように、かつ以下にさらに議論されるように、透過フレーム周囲シェルの厚み３１６が、膜支持構造体の厚み３１８に整合する、または実質的に整合する（同じか、または実質的に同じ）ように構成されてよい。
【００７７】
或いは、第１および第２のセクションは互いにろう付けされてよく、または米国特許出願公開第２０１３／００１１３０１号明細書に記載されるように、第１および第２のセクションを結合するためにレイヤリング金属が使用されてよい。その完全な開示が全ての目的に関して参照によってここに組み込まれる。
【００７８】
ある実施形態において、透過フレーム周囲シェル３０４は、図７に示されるように、第１のセクション３２０、第２のセクション３２２、および第１のセクションと第２のセクションとの間に配置された第３のセクション３２４を含んでよい。これらのセクションは、周囲シェルの第１の３分の１、第２の３分の１、および第３の３分の１であってよく、またはその周囲シェルの任意の部分であってよい。さらに、第１、第２、および／または第３のセクションは、互いからのオフセットなど、互いに任意の適切な関係にあるチャンネルまたは溝（図示されない）を含んでよい。図７の構成要素が説明の目的で誇張されており、これらの構成要素の相対的な寸法を反映していない場合があることに留意されたい。
【００７９】
第１のセクション３２０、第２のセクション３２２、および第３のセクション３２４は、これらのセクションの間に気密シールを形成する任意の適切な方法によって結合されてよい。例えば、透過フレームガスケット３２６がこれらのセクションの間で使用されてよい。透過フレームガスケットは、図６に示されるとき、透過フレーム２６２が第１および第２の端部フレームに固定されるとき、透過フレーム周囲シェルの厚み３１６が膜支持構造体の厚み３１８と整合、または実質的に整合（同じ、または実質的に同じ）するように構成されてよい。或いは、第１、第２、および／または第３のセクションは互いにろう付けされてよく、または米国特許出願公開第２０１３／００１１３０１号明細書に記載されるように、第１、第２、および／または第３のセクションを結合するためにレイヤリング金属が使用されてよい。その完全な開示が全ての目的に関して参照によってここに組み込まれる。
【００８０】
出口管路３０６が、透過フレーム周囲シェル２８２上に形成されてよく、膜支持構造体２８６、透過フレーム開領域３０８、および／または水素選択膜から透過流を受け取るように構成されてよい。周囲シェル２８２は、出口管路２８４を透過フレーム開領域および／または膜支持構造体と流体連通させる複数の溝またはチャンネル（図示されない）を含むことができる。チャンネルは、任意の適切な方法を介して周囲シェル２８２上に形成されてよく、および／または角度を有する方向など、任意の適切な方向を有してよい。
【００８１】
膜支持構造体２８６は、水素選択膜の第１、第２、第３、および／または他の部分など、少なくとも１つの水素選択膜を支持するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。ある実施形態において、膜支持構造体は、１つまたは複数の他のフレームと同様の第１、第２、および／または第３の支持部材（図示されない）を含んでよい。或いは、膜支持構造体２８８は、図６に示されるように、複数の膜支持体プレート３２８を含んでよい。膜支持体プレートは、開領域の少なくともかなりの部分など、開領域の任意の適切な部分に広がってよい。さらに、膜支持体プレートは、中実な、平坦な、または平面の、貫通孔または孔がない（貫通孔または孔を有さない）、隆起および／または突出部がない（隆起および／または突出部を有さない）ものであってよく、および／または非圧縮性（または実質的に非圧縮性）であってよい。さらに、膜支持体プレートは、透過フレーム周囲シェルに取り付けられなくてよい（または付属していない）。言い換えれば、供給フレームが第１および第２の端部プレートに固定されるとき、供給フレームのみが透過フレーム周囲シェルの開領域内部の所定の位置に膜支持構造体を固定してよい。さらに、膜支持体プレートは、ステンレス鋼などの、任意の適切な材料で作られてよい。
【００８２】
膜支持体プレート３２８は、図６に示すように、第１の面（または表面）３３０および第２の反対の面（または反対の表面）３３２を含んでよい。膜支持体プレートは、図８に示すように、複数の細溝３３４を含んでよく、細溝は透過流に対して１つ以上の流路を提供する任意の適切な構造体を含んでよい。膜支持体プレート３２８が表面細溝を含むとき、これらのプレートは「表面溝付きプレート」と呼ばれてよい。細溝は、互いに平行であるなど、任意の適切な方向を有してよい。さらに、細溝３３４は、図８に示されるように、膜支持体プレートの第１の端３３６から第２の反対の端３３８へと（または第３の端から第４の反対の端に）延在してよい。或いは、１つまたは複数の細溝は、第１の端から第２の端の手前まで、第２の端から第１の端の手前まで、第１の端と第２の端との間であるが第１の端および第２の端を含まないように延在するなどしてよい。さらに、細溝３３４は第１の面上にのみ、第２の面上にのみ、または第１の面および第２の面の両方に、存在してよい。さらに、細溝は、膜支持体プレートの全長さまたは全幅に沿って含まれてよく（図８に示されるように）、長さまたは幅の２５％、５０％、または７５％など、長さまたは幅の任意の適切な部分に沿って存在してよい。
【００８３】
細溝３３４は、任意の適切な寸法を有してよい。例えば、細溝は、０．００５インチから０．０２０インチの間（または、好ましくは０．０１０から０．０１２インチの間）の幅、および０．００３から０．０２０インチの間（または好ましくは０．００８から０．０１２インチ）の深さを有してよい。細溝は、０．００３から０．０２０インチ（または好ましくは０．００３から０．００７インチ）など、任意の適切な距離で離隔されてよい。細溝は、化学エッチング、機械加工など、任意の適切な方法で製造されてよい。
【００８４】
ある実施形態において、図６に示されるように、膜支持構造体２８６は、第１の膜支持体プレート３４０および第２の膜支持体プレート３４２を含んでよい。第１の膜支持体プレートは、第１の面３４４および第２の反対の面３４６を含んでよい。第２の膜支持体プレート３４２は、第１の面３４８および第２の反対の面３４９を含んでよい。第１および／または第２の膜支持体プレートの第１の面は細溝３３４を含んでよい。さらに、第１および第２の膜支持体プレートの第２の面は互いに向かう方向に向いていてよい。言い換えれば、第１および第２の膜支持体プレートは、第１の膜支持体プレートの第２の面が第２の膜支持体プレートの第２の面と対向するように、および／または逆もまた同様に、膜支持構造体内で積み重ねられてよい。ある実施形態において、第１の膜支持体プレートの第２の面は、第２の膜支持体プレートの第２の面と接触してよい。
【００８５】
ある実施形態において、膜支持構造体は第３の膜支持体プレート３５０を含んでよく、これは図９に示されるように、第１の膜支持体プレートと第２の膜支持体プレートとの間に配置されてよい。図９の構成部品は説明の目的で誇張されており、これらの構成要素の相対的な寸法を反映していない場合がある。膜支持構造体は、第３の膜支持体プレートが第１および／または第２の膜支持体プレートの第２の面に接触するように積層された第１、第２、および第３の膜支持体プレートを含んでよい。第３の膜支持体プレートが、第１および第２の膜支持体プレートの間に配置されるとき、第３の膜支持体プレートは「センタープレート」と呼ばれる場合がある。第３の膜支持体プレートは、その面の一方または両方に細溝を含まない場合がある。第１、第２、および第３の膜支持体プレートは、任意の適切な寸法を有してよい。例えば、第１および第２の膜支持体プレートは０．０６０インチであってよく、一方で第３の膜支持体プレートは０．１０５インチであってよい。
【００８６】
前述したように、透過フレームガスケット３１４および／または３２６は、透過フレームが第１および第２の端部フレームに固定され、および／または圧縮されるとき、透過フレームの厚みが膜支持構造体の厚みと整合するように構成されてよい。これらのガスケットは、圧縮の前に、膜支持構造体の厚みと比較して大きな厚みをもたらす場合がある。圧縮限界が１５から５０％である透過フレームガスケットに柔軟なグラファイトガスケットが使用されるとき、透過フレームガスケットは、圧縮の前に、これらの圧縮限界の範囲内で、所定の最終厚みをもたらす厚みを有してよい。透過フレームがそのようなガスケットを含むとき、透過フレームは「自己調整透過フレーム」と呼ばれる場合がある。供給フレームを通じた圧縮（１０００から２０００ｐｓｉの圧縮下など）によるアセンブリの間、自己調整透過フレームが圧縮されるとき、供給フレームと水素選択膜との間に気密シールを形成し、透過フレームに対する供給フレームの圧縮力は、供給フレームが水素選択膜に接触するとき、阻止され得、マイクロスクリーン構造体、および膜支持構造体は、共に、非圧縮性の構成要素の群または積層体を概して形成し得る。
【００８７】
一例として、もしも膜支持構造体が０．２５７インチの厚みを有する場合、透過フレームは理想的には正確にまたは約０．２５７インチの厚みを有するだろう。透過フレーム周囲シェルは、互いに、例えば０．１２０インチの厚みの、２つのセクションを含み、透過フレームガスケットは圧縮の後０．０１７インチの厚みであるように構成されるだろう。例えば、圧縮前に０．０３０インチの厚みである透過フレームガスケットが、圧縮後、０．０１７インチの厚みに、その圧縮限界の範囲内で、圧縮されてよく、これにより透過フレームの厚みが膜支持構造体の厚みと整合するようになるだろう。膜支持構造体２８６が膜支持体プレート３２８を含むように示されるが、膜支持構造体は、ワイヤメッシュおよび／または貫通孔を有する金属シート（図示されない）を含んでよい。
【００８８】
図４に示されるように、フレーム２２４もまた、ガスケットまたはガスケットフレーム２６４を含んでよい。ガスケットフレームは、第１および第２の端部プレート２００および２０２と供給フレーム２６０との間、供給フレーム２６０と水素選択膜２０６との間、水素選択膜（およびマイクロスクリーン構造体）と透過フレーム２６２との間など、他のフレームの間に液密界面を提供するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。ガスケットフレーム２６４のための適切なガスケットの例として、柔軟なグラファイトのガスケットが挙げられる。適切なガスケット材料の他の例は、Ｆｌｅｘｉｔａｌｌｉｃ  ＬＰ（Ｄｅｅｒ  Ｐａｒｋ、Ｔｅｘａｓ）によって販売されるＴＨＥＲＭＩＣＵＬＩＴＥ（登録商標）８６６である。フレーム２２４は２つの供給フレーム２６０および単一の透過フレーム２６２を含むとして示されるが、フレームは任意の適切な数の供給フレームおよび透過フレームを含んでよい。さらに、水素精製装置１９６は２つの水素選択膜２０６を含むとして示されるが、装置は任意の適切な数のこれらの膜を含んでよい。
【００８９】
１つまたは複数のフレーム２２４が、直角方向にのみ、または水平方向にのみ延在する突出部を含むように示されるが、フレームは、それに加えて、またはその代わりに、水平に、直角に、および／または、対角線など、他の適切な方向に延在した突出部を含んでよい。さらに、１つまたは複数のフレーム２２４が３つの突出部を含むように示されているが、フレームは、１つ、２つ、４つ、５つ、またはそれより多い突出部を含んでよい。さらに、１つまたは複数のフレーム２２４は、第１、第２、および／または第３の支持平面内で同一平面上にある突出部を含むように示されるが、フレームは、第４、第５、またはそれ以上の支持平面内で同一平面上にある突出部を、さらに、または代わりに、含んでよい。
【００９０】
水素生成アセンブリ２０の他の例が、図１０の３５４で、概して示される。特に除外されない限り、水素生成アセンブリ３５４は、本開示において記載される１つ以上の他の水素生成アセンブリの１つ以上の構成要素を含んでよい。水素生成アセンブリは、燃料電池、水素炉など、１つ以上の水素を消費する装置３５６に水素を提供、または供給し得る。水素生成アセンブリ３５４は、例えば、燃料処理アセンブリ３５８および製品水素管理システム３６０を含んでよい。
【００９１】
燃料処理アセンブリ３５８は、水蒸気改質、オートサーマル改質、電気分解、熱分解、部分酸化、プラズマ改質、光触媒水分解、硫黄−ヨウ素サイクルなどの、１つ以上の適切なメカニズムを介して、１つ以上の供給流３６４から、１つ以上の製品水素流３６２（１つ以上の水素ガス流など）を生成するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。例えば、燃料処理アセンブリ３５８は、改質装置、電解装置などの、１つ以上の水素生成リアクタ３６６を含んでよい。供給流３６４は、１つ以上の供給デリバリーシステム（図示されない）から、１つ以上の供給管路３６８を介して、燃料処理アセンブリに運ばれてよい。
【００９２】
燃料処理アセンブリ３５８は、運転モードおよびスタンバイモードなど、複数のモードの間で動作可能であるように構成されてよい。運転モードにおいて、燃料処理アセンブリは、供給流から製品水素流を製造または生成してよい。例えば、運転モードにおいて、原料デリバリーシステムは、供給流を燃料処理アセンブリに運んでよく、および／または他の操作を実施してよい。さらに、運転モードにおいて、燃料処理アセンブリは、供給流を受け取ってよく、加熱アセンブリを介して燃料流を燃焼してよく、蒸発領域を介して供給流を蒸発してよく、水素製造領域を介して出口流を生成してよく、精製領域を介して製品水素流および副生成物流を生成してよく、および／または他の動作を実施してよい。
【００９３】
スタンバイモードにおいて、燃料処理アセンブリ３５８は、供給流から製品水素流を製造しなくてよい。例えば、スタンバイモードにおいて、原料デリバリーシステムは、供給流を燃料処理アセンブリに運ばなくてよく、および／または他の動作を実施しなくてよい。さらに、スタンバイモードにおいて、燃料処理アセンブリは、供給流を受け取らなくてよく、加熱アセンブリを介して燃料流を燃焼しなくてよく、蒸発領域を介して供給流を蒸発しなくてよく、水素製造領域を介して出口流を生成しなくてよく、精製領域を介して製品水素流および副生成物流を生成しなくてよく、および／または他の動作を実施しなくてよい。スタンバイモードは、燃料処理アセンブリの電源を落としているとき、または燃料処理アセンブリに電気が供給されていないときを含んでよい。
【００９４】
ある実施形態において、複数のモードは、１つまたは複数の低減された出力のモードを含んでよい。例えば、燃料処理アセンブリ３５８は、運転モード（例えば最大出力レートで、または通常の出力レートで）にあるとき、第１の出力レートで製品水素流３６２を製造または生成してよく、かつ低減された出力モード（例えば最小の出力モードで）にあるとき、第１のレートと比較して低い（または高い）第２、第３、第４、またはそれ以上のレートで製品水素流を製造または生成してよい。
【００９５】
製品水素管理システム３６０は、燃料処理アセンブリ３５８によって生成される製品水素を管理するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。さらに、製品水素管理システムは、水素消費装置３５６に使用することができる任意の適切な量の製品水素を保持するために、燃料処理アセンブリ３５８と相互に作用するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。例えば、製品水素管理システム３６０は、製品管路３７０、バッファタンク３７２、バッファタンク管路３７４、センサアセンブリ３７６、および制御アセンブリ３７８を含んでよい。
【００９６】
製品管路３７０は、燃料処理アセンブリ３５８およびバッファタンク３７２に流体連通するように構成されてよい。バッファタンク３７２は、所定の量または体積の製品水素流を保持するように、および／または１つまたは複数の水素消費装置３５６に製品水素流を提供するように、製品管路３７０を介して製品水素流３６２を受け取るように構成されてよい。ある実施形態において、バッファタンクは低圧バッファタンクであってよい。バッファタンクは、水素消費装置による予想されるまたは実際の水素消費、水素生成リアクタ、燃料処理アセンブリのサイクル特性など、１つまたは複数の因子に基づく任意の適切な寸法であってよい。
【００９７】
ある実施形態において、バッファタンク３７２は、水素消費装置の最短作動時間、および／または蒸発領域、水素製造領域、および／または精製領域の最短作動時間など、燃料消費アセンブリの最短作動時間の間十分な水素を提供するように寸法が決められてよい。例えば、バッファタンクは、燃料処理アセンブリが作動する２分、５分、１０分、またはそれ以上の間に対して寸法が決められてよい。バッファタンク管路３７４は、バッファタンク３７２および水素消費装置３５６と流体連通するように構成されてよい。
【００９８】
センサアセンブリ３７６は、バッファタンク内の１つまたは複数の操作変数および／またはパラメータを検知および／または測定するように、および／または検知されたおよび／または測定された操作変数および／またはパラメータに基づく１つまたは複数の信号を生成するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。例えば、センサーアセンブリは、質量、体積、流れ、温度、電流、圧力、屈折率、熱伝導性、密度、粘度、光学的吸光度、導電性、および／または他の適切な変数、および／またはパラメータを検知してよい。ある実施形態において、センサアセンブリは、１つまたは複数のトリガリングイベントを検知してよい。
【００９９】
例えば、センサアセンブリ３７６は、圧力、温度、流速、体積、および／または他のパラメータを検知するように構成された１つまたは複数のセンサー３８０を含んでよい。センサー３８０は、例えば、バッファタンク内の１つまたは複数の適切な操作変数、パラメータ、および／またはトリガリングイベントを検知するように構成された少なくとも１つのバッファタンクセンサー３８２を含んでよい。バッファタンクセンサーは、例えば、バッファタンク内の圧力を検知し、および／または検知された圧力に基づき１つ以上の信号を検知するように構成されてよい。例えば、製品水素が、バッファタンク内部に入る流速以上の流速でバッファタンクから引き抜かれない限り、バッファタンクの圧力は増加し得、タンクセンサーはバッファタンク内の圧力の増加を検知し得る。
【０１００】
制御アセンブリ３７８は、センサアセンブリによって検知されたおよび／または測定された操作変数および／またはパラメータに少なくとも部分的に基づくなど、センサアセンブリ３７６からの入力に、少なくとも部分的に基づき、燃料処理アセンブリ３５８を制御するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。制御アセンブリ３７８は、センサアセンブリ３７６からのみ入力を受け取ってよく、または制御アセンブリは水素生成アセンブリの他のセンサアセンブリから入力を受け取ってよい。
【０１０１】
ある実施形態において、燃料処理アセンブリ３５８は、水素生成リアクタ３６６（水素生成領域３８５など）および燃焼処理アセンブリ３５８の水素選択膜３８７に隣接するおよび／または熱連通する複数のヒーター３８３を含むことができる。ヒーターは、燃料処理アセンブリの筐体の内側または外側にあってよい。これらの実施形態において、制御アセンブリは、ヒーターと通信し、および／またはヒーターを作動し、燃料処理アセンブリがスタンバイモードにあるとき、水素製造領域および／または水素選択膜を所定の温度または温度範囲に保持する。例えば、ヒーターは水素製造領域および水素選択膜を３００から４５０℃の範囲に保持してよい。
【０１０２】
水素製造領域および水素選択膜を高温に保持するためにヒーターが使用されるとき、スタンバイモードは「ホットスタンバイモード」または「ホットスタンバイ状態」と呼ばれることがある。燃料処理アセンブリは、燃料処理アセンブリがシャットダウンモードまたはシャットダウン状態から開始している場合と比較して、少ない時間遅れの範囲で、ホットスタンバイモードから運転モードにおいて製品水素流を製造することができ得る。例えば、燃料処理アセンブリは、ホットスタンバイモードから運転モードに切り替えられたとき、約５分以内に製品水素流を製造することができ得る。
【０１０３】
制御アセンブリ３７８は、燃料処理アセンブリのみを制御してよく、または制御アセンブリは水素生成アセンブリの１つまたは複数の他の構成要素を制御してよい。制御アセンブリは、通信リンケージ３８４を介して、センサアセンブリ、燃料処理アセンブリ、製品バルブアセンブリ（以下にさらに説明される）、および／または戻りバルブアセンブリ（以下にさらに説明される）と通信してよい。通信リンケージ３８４は、入力信号、コマンド信号、測定パラメータなど、対応する装置の間の一方向または双方向通信のための任意の適切な有線および／または無線の機構であってよい。
【０１０４】
制御アセンブリ３７８は、例えば、バッファタンク３７２内の検知された圧力に少なくとも部分的に基づき、運転モードとスタンバイモードとの間で燃料処理アセンブリ３５８を操作するように構成されてよい。例えば、制御アセンブリ３７８は、バッファタンク内の検知された圧力が所定の最大圧力よりも大きいとき、スタンバイモードにおいて燃料処理アセンブリを操作するように構成されてよく、および／またはバッファタンク内の検知された圧力が所定の最小圧力よりも低いとき、運転モードにおいて燃料処理アセンブリを操作するように構成されてよい。
【０１０５】
所定の最大および最小圧力は、任意の適切な最大および最小圧力であってよい。これらの所定の圧力は、独立に設定されてよく、および／または他の所定の圧力および／または他の所定の変数に関係なく設定されてよい。例えば、所定の最大圧力は、製品水素管理システムからの背圧を理由とする燃料処理アセンブリ内の過剰な圧力を防ぐなど、燃料処理アセンブリの圧力範囲の操作に基づき設定されてよい。さらに、所定の最小圧力は、水素消費装置により必要とされる圧力に基づき設定されてよい。或いは、制御アセンブリ３７８が、所定の圧力差の範囲内（燃料処理アセンブリとバッファタンクとの間および／またはバッファタンクと水素消費装置との間など）では運転モードで、所定の圧力差の範囲外のときスタンバイモードで作動するように、燃料処理アセンブリを操作してよい。
【０１０６】
ある実施形態において、製品水素管理システム３６０は、製品管路３７０内の流れを管理および／または方向付ける任意の適切な構造体を含んでよい製品バルブアセンブリ３８６を含んでよい。例えば、製品バルブアセンブリは、３８８で示されるように、製品水素流が燃料処理アセンブリからバッファタンクに流れることを可能にし得る。さらに、製品バルブアセンブリ３８６は、３９０で示されるように、燃料処理アセンブリ３５８から製品水素流３６２を抜き出すように構成されてよい。抜き出された製品水素流は、大気中に放出されてよく、および／または抜き出された製品水素の管理システム（図示されない）に放出されてよい。
【０１０７】
製品バルブアセンブリ３８６は、例えば、燃料処理アセンブリからの製品水素流が製品管路を通ってバッファタンク内部へと流れるフロー位置と、燃料処理アセンブリからの製品水素流が抜き出されるベント位置との間で作動するように構成された１つまたは複数のバルブ３９２を含んでよい。バルブ３９２は、バッファタンクの前に、製品管路の任意の適切な位置に沿って配置されてよい。
【０１０８】
制御アセンブリ３７８は、例えばセンサアセンブリからの入力に基づき、製品バルブアセンブリを作動するように構成されてよい。例えば、制御アセンブリは、燃料処理アセンブリがスタンバイモードであるとき、燃料処理アセンブリからの製品水素流を抜き出すために、製品バルブアセンブリ（および／またはバルブ３９２）を管理または制御してよい。さらに、制御アセンブリ３７８は、燃料処理アセンブリ３５８が運転モードであるか、および／または減出力モードであるとき、製品水素流が燃料処理アセンブリからバッファタンクへと流れることを可能とするように、製品バルブアセンブリ３８６（および／またはバルブ３９２）を管理または制御してよい。
【０１０９】
ある実施形態において、製品水素管理システム３６０は、図１０に示されるように、バッファタンク３７２と燃料処理アセンブリ３５８とを流体連通する戻り管路３９４を含んでよい。例えば、戻り管路は、製品管路（バッファタンクと隣接するなど）および燃料処理アセンブリと流体連通してよく、これは製品水素流が燃料処理アセンブリに戻ることを可能にし得る。戻り管路は、燃料処理アセンブリの任意の適切な部分と流体連通してよい。例えば、燃料処理アセンブリが水素製造領域７８、１つまたは複数の水素精製膜（または水素選択膜）１１６、および水素製造領域および水素選択膜と流体連通するリフォーメート管路３９６を含むとき、戻り管路３９４は、図２に示されるように、バッファタンクおよびリフォーメート管路を流体連通させてよい。戻り管路が熱ガスフィルタ１１４の下流に接続されるように示されているが、戻り管路は熱ガスフィルタおよび／または燃料処理アセンブリの任意の適切な部分の上流に接続されてもよい。
【０１１０】
戻り管路３９４を含む実施形態において、製品水素管理システム３６０もまた、戻りバルブアセンブリ３９８を含んでよく、戻りバルブアセンブリ３９８は、戻り管路３９４内で流れを管理および／または方向付けるように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。例えば、戻りバルブアセンブリは、４００で示されるように、製品水素流が、バッファタンクから燃料処理アセンブリへと流れることを可能にしてよい。
【０１１１】
戻りバルブアセンブリ３９８は、例えば、バッファタンクからの製品水素流が戻り管路を通って燃料処理アセンブリ内部へと流れる開位置と、バッファタンクからの製品水素流が戻り管路を通って燃料処理アセンブリ内部へと流れることがない閉位置との間で作動するように構成された１つまたは複数のバルブ４０２を含んでよい。バルブ４０２は、燃料処理アセンブリの前に、戻り管路の任意の適切な位置に沿って配置され得る。
【０１１２】
制御アセンブリ３７８は、例えば、センサアセンブリからの入力に基づいて、戻りバルブアセンブリを作動するように構成されてよい。例えば、制御アセンブリは、燃料処理アセンブリ３５８がスタンバイモードにあるとき、戻りバルブアセンブリ（および／またはバルブ４０２）を管理または制御して、製品水素流がバッファタンクから燃料処理アセンブリへと流れることを可能にしてよい。ある実施形態において、制御アセンブリは、燃料処理アセンブリがスタンバイモードにあるとき、戻りバルブアセンブリおよび／またはバルブ４０２を管理または制御して、１つ以上の所定の期間および／または１つ以上の所定の時間間隔、製品水素流がバッファタンクから燃料処理アセンブリへと流れることを可能にしてよい。所定の期間および／または所定の時間間隔は、水素選択膜以外の燃料処理アセンブリの構成要素への製品水素流の流れを防ぐまたは最小にすること、および／またはこれらの構成要素への製品水素流の流れを防ぐことに基づいていてよい。例えば、所定の期間は、バルブが開位置にある０．１から１０秒間であってよく、一方で所定の期間は１から１２時間であってよい。所定の期間が０．１から１０秒の間であるとき、燃料処理アセンブリへの製品水素流の導入（水素選択膜の上流など）は、「水素バープ」と呼ばれることがある。
【０１１３】
水素生成アセンブリ２０の他の例が図１１において４０４で概して示される。特に除外されない場合、水素生成アセンブリ４０４は、本開示において記載される１つまたはそれ以上の他の水素生成アセンブリの１つまたはそれ以上の構成要素を含んでよい。水素生成アセンブリは、燃料電池、水素炉などの、１つまたは複数の水素消費装置４０６に水素を提供または供給してよい。水素生成アセンブリ４０４は、例えば、燃料処理アセンブリ４０８および製品水素管理システム４１０を含んでよい。燃料処理アセンブリ４０８は、１つまたは複数の供給流４１８から１つまたは複数の適切なメカニズムを介して１つまたは複数の製品水素流４１６（１つまたは複数の水素ガス流など）を生成するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。
【０１１４】
製品水素管理システム４１０は、燃料処理アセンブリ４０８によって生成された製品水素を管理するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。さらに、製品水素管理システムは、水素消費装置４０６に利用することができる任意の適切な量の製品水素を保持するために燃料処理アセンブリ４０８と相互作用するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。例えば、製品水素管理システム４１０は、製品管路４２０、バッファタンク４２２、バッファタンク管路４２４、バッファタンクセンサアセンブリ４２６、製品バルブアセンブリ４２８、戻り管路４３０、戻りバルブアセンブリ４３２、および制御アセンブリ４３４を含んでよい。
【０１１５】
製品管路４２０は、燃料処理アセンブリをバッファタンク４２２に流体連通させるように構成されてよい。製品管路は、チェックバルブ（チェックバルブ４３６など）、制御バルブ、および／または他の任意のバルブなどの、任意の適切な数のバルブを含んでよい。チェックバルブ４３６は、燃料処理アセンブリに向かうバッファタンクからの逆流を防ぎ得る。チェックバルブは、１ｐｓｉ以下など、任意の適切な圧力で開いてよい。バッファタンク４２２は、製品管路４２０を介して、製品水素流４１６を受け取るように構成されてよく、所定の量または体積の製品水素流を保持する、および／または１つまたは複数の水素消費装置４０６に製品水素流を提供する。
【０１１６】
バッファタンク管路４２４は、バッファタンク４２２および水素消費装置４０６を流体連通するように構成されてよい。バッファタンク管路は、チェックバルブ、制御バルブ、および／または他の任意のバルブなど、任意の適切な数のバルブを含んでよい。例えば、バッファタンク管路は、１つ以上の制御バルブ４３８を含んでよい。制御バルブ４３８は、バッファタンクおよび／または水素生成アセンブリの他の構成要素を分離することを可能にしてよい。制御バルブは、例えば、制御アセンブリ４３４および／または他の制御アセンブリによって制御されてよい。
【０１１７】
タンクセンサアセンブリ４２６は、バッファタンク内の１つまたは複数の適切な操作変数および／またはパラメータを検知および／または測定し、検知されたおよび／または測定された操作変数および／またはパラメータに基づき１つまたは複数の信号を生成するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。例えば、バッファタンクセンサアセンブリは、質量、体積、流れ、温度、電流、圧力、屈折率、熱導電性、密度、粘度、吸光度、導電性、および／または他の適切な変数、および／またはパラメータを検知し得る。ある実施形態において、バッファタンクセンサアセンブリは１つ以上のトリガリングイベントを含んでよい。例えば、バッファタンクセンサアセンブリ４２６は、圧力、温度、流速、体積、および／または他のパラメータを検知するように構成された１つまたは複数のタンクセンサー４４０を含んでよい。バッファタンクセンサー４４０は、例えば、バッファタンク内の圧力を検知し、および／または検知された圧力に基づいて１つまたは複数の信号を生成するように構成されてよい。
【０１１８】
製品バルブアセンブリ４２８は、製品管路４２０内で流れを管理および／または方向付ける任意の適切な構造体を含んでよい。例えば、製品バルブアセンブリは、４４２で示されるように、製品水素流が、燃料処理アセンブリからバッファタンクに流れることを可能にし得る。さらに、製品バルブアセンブリ４２８は、４４４で示されるように、燃料処理アセンブリ４０８から製品水素流４１６を抜き出すように構成されてよい。抜き出された製品水素流は、大気に放出されてよく、および／または抜き出された製品水素を、戻りバルブアセンブリに加えて（またはその代わりに）、燃料処理アセンブリに戻す放出を含む、抜き出された製品水素管理システム（図示されない）に放出されてよい。
【０１１９】
製品バルブアセンブリ４２８は、例えば三方電磁弁４４６を含んでよい。三方電磁弁は、ソレノイド４４８および三方弁４５０を含んでよい。三方弁は、複数の位置の間を動くように構成されてよい。例えば、三方弁４５０は、流れ位置とベント位置との間で動くように構成されてよい。流れ位置において、製品水素流は、４４２で示すように、燃料処理アセンブリからバッファタンクへと移動することを可能とされる。ベント位置において、４４４で示されるように、燃料処理アセンブリからの製品水素流は抜き取られる。さらに、三方弁は、バルブがベント位置にあるとき、バッファタンクを製品水素流から分離するように構成されてよい。ソレノイド４４８は、制御アセンブリ４３４および／または他の制御アセンブリから受け取った入力に基づき、流れ位置とベント位置との間でバルブ４５０を動かすように構成されてよい。
【０１２０】
戻り管路４３０は、バッファタンク４２２および燃料処理アセンブリ４０８を流体連通するように構成されてよい（燃料処理アセンブリのリフォーメート管路など）。戻り管路は、チェックバルブ（チェックバルブ４５４など）、制御バルブ、および／または他の適切なバルブなど、任意の適切な数のバルブを含んでよい。チェックバルブ４５４は、燃料処理アセンブリからバッファタンクに向かう逆流を防いでよい。チェックバルブは、任意の適切な圧力で開いてよい。ある実施形態において、戻り管路４３０は、戻り管路を通る流れを制限するように構成された流れ制限オリフィス４５６を含んでよい。流れ制限オリフィスは、戻りバルブアセンブリの電磁弁の上流または下流であってよい。さらに、流れ制限オリフィス４５６は、０．００５インチから０．０３５インチなど、任意の適切な寸法であってよく、好ましくは０．０１０インチである。
【０１２１】
戻りバルブアセンブリ４３２は、戻り管路４３０内の流れを管理および／または方向付ける任意の適切な構造体を含んでよい。例えば、戻りバルブアセンブリは、４５８で示されるように、製品水素流がバッファタンクから燃料処理アセンブリに流れることを可能にしてよい。戻りバルブアセンブリ４３２は、例えば、電磁弁４６０を含んでよい。電磁弁はソレノイド４６２およびバルブ４６４を含んでよい。このバルブは複数の位置の間を動くように構成されてよい。例えば、バルブ４６４は、開位置と閉位置との間を動くように構成されてよい。開位置において、製品水素流は、４５８で示されるように、バッファタンクから燃料処理アセンブリへと流れることが可能となる。閉位置において、製品水素流は、バッファタンクから燃料処理アセンブリへと流れることが可能ではない（または流れが抑制される）。さらに、バルブが閉位置にあるとき、バルブはバッファタンクを分離するように構成されてよい。ソレノイド４６２は、制御アセンブリ４３４および／または他の制御アセンブリから受け取った入力に基づいて開位置と閉位置との間をバルブ４６４が動くように構成されてよい。
【０１２２】
制御アセンブリ４３４は、例えばバッファタンクセンサアセンブリによる検知されたおよび／または測定された操作変数および／またはパラメータに少なくとも部分的に基づくなど、バッファタンクセンサアセンブリ４２６からの入力に少なくとも部分的に基づき、燃料処理アセンブリ４０８、製品バルブアセンブリ４２８、および／または戻りバルブアセンブリ４３２を制御するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。制御アセンブリ４３４は、バッファタンクセンサアセンブリ４２６からのみ入力を受け取ってよく、および／または制御アセンブリは水素生成アセンブリの他のセンサアセンブリから入力を受け取ってよい。さらに、制御アセンブリ４３４は、燃料処理アセンブリのみ、製品バルブアセンブリのみ、戻りバルブアセンブリのみ、燃料処理アセンブリおよび製品バルブアセンブリの両方のみ、燃料処理アセンブリおよび戻りバルブアセンブリの両方のみ、製品バルブアセンブリおよび戻りバルブアセンブリの両方のみ、または燃料処理アセンブリ、製品バルブアセンブリ、および／または水素生成アセンブリの１つまたは複数の他の構成要素を制御してよい。
【０１２３】
制御アセンブリ４３４は、通信リンク４６６を介して、燃料処理アセンブリ、バッファタンクセンサアセンブリ、製品バルブアセンブリ、および／または戻りバルブアセンブリを通信してよい。通信リンク４６６は、例えば入力信号、命令信号、測定されたパラメータなど、対応する装置間の、一方向または双方向の通信のための任意の適切な有線および／または無線の機構であってよい。
【０１２４】
制御アセンブリ４３４は、例えば、バッファタンク４３８内の検知された圧力に少なくとも部分的に基づき、運転モードおよびスタンバイモード（および／または減出力モード）の中でまたは間で、燃料処理アセンブリ４０８を操作するように構成されてよい。例えば、制御アセンブリ４３４は、バッファタンク内の検知された圧力が所定の最大圧力を超えるとき、スタンバイモードにおいて燃料処理アセンブリを操作するように、バッファタンク内の検知された圧力が所定の最大圧力よりも低いときおよび／または所定の操作圧力よりも高いとき、燃料処理アセンブリを１つまたは複数の減出力モードで操作するように、および／またはバッファタンク内の検知された圧力が所定の操作圧力および／または所定の最小圧力よりも低いとき、燃料処理アセンブリを運転モードで操作するように、構成されてよい。所定の最大および最小圧力および／または所定の操作圧力は任意の圧力であってよい。例えば、上述の圧力の１つまたは複数が、燃料処理アセンブリ、バッファタンクにおける製品水素、および／または水素消費装置の圧力に対する必要性に関する圧力の所定の範囲に基づき独立に設定されてよい。或いは、制御アセンブリ４３４は、燃料処理アセンブリが、圧力差（燃料処理アセンブリとバッファタンクとの間など）の所定の範囲内において運転モードで、および圧力差の所定の範囲外のとき、減出力モードおよび／またはスタンバイモードで、作動するように操作してよい。
【０１２５】
さらに、制御アセンブリ４３４は、例えばセンサアセンブリ４２６からの入力に基づき、製品バルブアセンブリを作動するように構成されてよい。例えば、制御アセンブリは、燃料処理アセンブリがスタンバイモードにあるとき、ベント位置へと三方弁４５０を動かすようにソレノイド４４８を管理または制御してよい。さらに、制御アセンブリ４３４は、燃料処理アセンブリ４０８が運転モードにあるとき、三方弁４５０を流れ位置に動かすようにソレノイドを管理または制御してよい。
【０１２６】
さらに、制御アセンブリ４３４は、例えばセンサアセンブリ４２６からの入力に基づいて、戻りバルブアセンブリを作動するように構成されてよい。例えば、制御アセンブリは、燃料処理アセンブリがスタンバイモードにあるとき、バルブ４６４を開位置へと動かすようにソレノイド４６２を管理または制御してよい。制御アセンブリ４３４は、所定の期間および／または所定の間隔、バルブ４６４を開位置へと動かしてよい。さらに、制御アセンブリ４３４は、所定の期間外および／または所定の間隔外および／または燃料処理アセンブリが運転モードにあるとき、バルブ４６４を閉位置に動かすようにソレノイド４６２を管理または制御してよい。
【０１２７】
制御アセンブリ４３４は、第１の制御メカニズム４６８および第２の制御メカニズム４７０を含んでよい。第１の制御メカニズムは、例えば燃料処理アセンブリ、バッファタンクセンサアセンブリ、および製品バルブアセンブリと通信してよく、および／または製品バルブアセンブリを制御するように構成されてよい。第２の制御メカニズム４７０は、例えば燃料処理アセンブリおよび戻りバルブアセンブリと通信してよく、および／または戻りバルブアセンブリを制御するように構成されてよい。制御アセンブリ４３４が第１および第２の制御メカニズム４６８および４７０を含むように示されるが、制御アセンブリは、第１および第２の制御メカニズムの機能の大部分または全てを提供するように構成された信号制御メカニズムを含んでよい。
【０１２８】
第１の制御メカニズム４６８は、例えば、第１のコントローラ４７２、第１の切り替え装置４７４、および第１の電源４７６を含んでよい。第１のコントローラ４７２は、コンピュータ化された装置、コンピュータ上で実行されるソフトウェア、組み込みプロセッサ、プログラマブルロジックコントローラ、アナログ装置、および／または等価の機能を有する装置など、任意の適切な形態を有してよい。さらに、第１のコントローラは、任意の適切なソフトウェア、ハードウェア、および／またはファームウェアを含んでよい。
【０１２９】
第１の切り替え装置４７４は、第１のコントローラ４７２がソレノイド４４８を制御することを可能にするように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。例えば、切り替え装置は、第１のソリッドステートリレーまたは第１のＳＳＲ４７８を含んでよい。第１のソリッドッステートリレーは、第１のコントローラ４７２が、第１の電源４７６を介してソレノイド４４８を操作することを可能にしてよい。例えば、ソレノイド４４８が２４ボルトで制御されるとき、ソリッドステートリレーは、第１のコントローラ４７２が、ソレノイド４４８を制御するために、２４ボルト以外（５ボルト、１２ボルト、４８ボルトなど）の電圧信号を使用することを可能にしてよい。第１の電源４７６は、ソレノイド４４８を制御するのに十分な電力を提供するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。例えば、第１の電源４７６は、１つまたは複数の電池、１つまたは複数の太陽電池パネルなどを含んでよい。ある実施形態において、電源は、１つまたは複数の電源コンセントコネクタおよび／または１つまたは複数の整流器（図示されない）を含んでよい。第１のソレノイドおよび第１のコントローラは特定の電圧で作動するように記述されるが、第１のソレノイドおよび第１のコントローラは、任意の適切な電圧で作動してよい。
【０１３０】
第２の制御メカニズム４７０は、例えば、第２のコントローラ４８０、第２の切り替え装置４８２、および第２の電源４８４を含んでよい。第２のコントローラ４８０は、コンピュータ化された装置、コンピュータ上で実行されるソフトウェア、組み込みプロセッサ、プログラマブルロジックコントローラ、アナログ装置、および／または等価の機能を有する装置など、任意の適切な形態を有してよい。さらに、コントローラは、任意の適切なソフトウェア、ハードウェア、および／またはファームウェアを含んでよい。例えば、第２のコントローラ４８０は、所定の期間および／または所定の時間間隔でバルブ４６４を開位置に動かすようにソレノイド４６２に信号を提供するタイマーリレーを含んでよい。タイマーリレーは、燃料処理アセンブリがスタンバイモードにあるときのみ、通電されてよい。第２の切り替え装置４８２は、第２のコントローラ４８０がソレノイド４６２を制御することを可能にするように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。例えば、第２の切り替え装置は、第２のソリッドステートリレーまたは第２のＳＳＲ４８６を含んでよい。第２のソリッドステートリレーは、第２のコントローラ４８０が第２の電源４８４を介してソレノイド４６２を制御することを可能にしてよい。例えば、ソレノイド４６２が２４ボルトで制御されるとき、ソリッドステートリレーは、第２のコントローラ４８０が、ソレノイド４６２を制御するために、２４ボルト以外（５ボルト、１２ボルト、４８ボルトなど）の電圧信号を使用することを可能にしてよい。第２の電源４８４は、ソレノイド４６２を制御するのに十分な電力を提供するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。例えば、第２の電源４８４は、１つまたは複数の電池、１つまたは複数の太陽電池パネルなどを含んでよい。ある実施形態において、第２の電源は、１つまたは複数の電源コンセントコネクタおよび／または１つまたは複数の整流器（図示されない）を含んでよい。第２のソレノイドおよび第２のコントローラは特定の電圧で作動するように記述されるが、第２のソレノイドおよび第２のコントローラは、任意の適切な電圧で作動してよい。
【０１３１】
ある実施形態において、第１および／または第２の制御メカニズム（またはこれらのメカニズムの構成要素）が水素生成アセンブリの他の構成要素を制御するように構成されてよく、および／または他の制御メカニズムおよび／または制御アセンブリに組み込まれてよい。
【０１３２】
例えば、第１および／または第２の制御メカニズムは、電源を共有してよい。さらに、第２の制御メカニズムは、水素製造領域および水素選択膜と熱連通するヒーターの作動を制御するように構成されてよく、および／またはそれらのヒーターを制御する制御アセンブリに接続されてよい。
【０１３３】
水素生成アセンブリ２０の他の例は、図１２において４８８で概して示される。特に除外されない限り、水素生成アセンブリ４８８は、本開示において記載される１つまたは複数の他の水素生成アセンブリの１つまたは複数の構成要素を含んでよい。図１１における水素生成アセンブリ４０４の構成要素と同様のまたは同一の水素生成アセンブリ４８８の構成要素が、水素生成アセンブリ４０４の構成要素と同じ参照番号で提供される。これらの構成要素については既に議論されているので、本開示のこの部分は、水素生成アセンブリ４０４とは異なる構成要素に注目する。
【０１３４】
製品管路４２０は、フローポーションまたはレッグ４８９およびベントポーションまたはレッグ４９１を含んでよい。水素生成アセンブリ４８８は、製品バルブアセンブリ４９０を含んでよく、製品バルブアセンブリ４９０は製品管路４２０内の流れを管理および／または方向付けるように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。例えば、製品バルブアセンブリは、製品水素流４１６が、燃料処理アセンブリからバッファタンクへと（４４２で示されるように）流れることを、および／または製品水素流４１６が、燃料処理アセンブリ４０８から（４４４で示されるように）引き抜かれることを可能にしてよい。引き抜かれた製品水素流は、大気および／または引き抜かれた製品水素の管理システム（図示されない）に放出されてよい。
【０１３５】
製品バルブアセンブリ４９０は、例えば、第１のソレノイドバルブ４９２および第２のソレノイドバルブ４９４を含んでよい。第１のソレノイドバルブは、第１のソレノイド４９６および第１のバルブ４９８を含んでよく、一方で第２のソレノイドバルブは、第２のソレノイド５００および第２のバルブ５０２を含んでよい。第１のバルブは、第１の開位置および第１の閉位置を含む、複数の位置の間を動くように構成されてよい。さらに、第２のバルブは、第２の開位置および第２の閉位置を含む、複数の位置の間を動くように構成されてよい。
【０１３６】
第１のバルブが開位置にあるとき、製品水素流は、燃料処理アセンブリからバッファタンクへと流れることが可能である。対照的に、第１のバルブが閉位置にあるとき、バッファタンクは、燃料処理アセンブリからの製品水素流から分離される（または、燃料処理アセンブリからの製品水素流は、バッファタンクへと流れることが可能ではない）。第２のバルブが開位置にあるとき、燃料処理アセンブリからの製品水素流は引き抜かれる。対照的に、第２のバルブが閉位置にあるとき、燃料処理アセンブリからの製品水素流は引き抜かれない。
【０１３７】
第１のソレノイド４９６は、制御アセンブリ４３４から受け取った入力に基づき、開位置と閉位置との間で第１のバルブ４９８を動かすように構成されてよい。さらに、第２のソレノイド５００は、制御アセンブリから受け取った入力に基づき、開位置と閉位置との間で第２のバルブ５０２を動かすように構成されてよい。
【０１３８】
制御アセンブリ４３４は、例えばセンサアセンブリからの入力に基づき、製品バルブアセンブリを操作するように構成されてよい。例えば、制御アセンブリは、燃料処理アセンブリがスタンバイモードにあるとき、閉位置の第１のバルブおよび／または開位置の第２のバルブを動かすように第１および／または第２のソレノイドを管理または制御してよい。さらに、制御アセンブリ４３４は、燃料処理アセンブリ４０８が運転モードおよび／または減出力モードにあるとき、閉位置の第１のバルブおよび／または開位置の第２のバルブを動かすように第１および／または第２のソレノイドを管理または制御してよい。
【０１３９】
本開示の水素生成アセンブリは以下のうち１つまたは複数を含んでよい。
・水素ガスおよび他のガスを含む混合ガス流を受けとるように構成された入口ポートを含む第１および第２の端部フレーム。
・混合ガス流と比較して高い濃度の水素ガスおよび低い濃度の他のガスのうち少なくとも１つを含む透過流を受け取るように構成された出口ポートを含む第１および第２の端部フレーム。
・他のガスの少なくともかなりの部分を含む副生成物流を受け取るように構成された副生成物ポートを含む第１および第２の端部フレーム。
・第１および第２の端部フレームの間に配置され、かつこれらに固定された少なくとも１つの水素選択膜。
・供給側および透過側を有する少なくとも１つの水素選択膜であって、透過流の少なくとも一部は、供給側から透過側へと通過する混合ガス流の一部から形成され、供給側に残る混合ガス流の残りの部分は、副生成物流の少なくとも一部を形成する。
・第１および第２の端部フレームおよび少なくとも１つの水素選択膜の間に配置され、第１および第２の端部フレームに固定された、複数のフレーム。
・少なくとも１つの水素選択膜と第２の端部フレームとの間に配置された少なくとも１つの透過フレームを含む複数のフレーム。
・周囲シェルを含む少なくとも１つの透過フレーム。
・周囲シェル上に形成された出口管路を含み、少なくとも１つの水素選択膜からの透過流の少なくとも一部を受け取るように構成された、少なくとも１つの透過フレーム。
・周囲シェルにより囲まれた開領域を含む少なくとも１つの透過フレーム。
・少なくとも１つの膜支持構造体を含む少なくとも１つの透過フレーム。
・開領域の少なくともかなりの部分に及ぶ少なくとも１つの膜支持構造体。
・少なくとも１つの水素選択膜を支持するように構成された少なくとも１つの膜支持構造体。
・第１および第２の膜支持体プレートを含む少なくとも１つの膜支持構造体。
・貫通孔を持たない、第１および第２の膜支持体プレート。
・透過流の少なくとも一部に流路を提供するように構成された複数の細溝を有する第１の面を有する第１および第２の膜支持体プレート。
・第１の面に向かう第２の面を有する第１および第２の膜支持体プレート。
・少なくとも１つの膜支持構造体中に積み重ねられた第１および第２の膜支持体プレート。
・第１の膜支持体プレートの第２の面が第２の膜支持体プレートの第２の面に向くように、少なくとも１つの膜支持構造体中に積み重ねられた第１および第２の膜支持体プレート。
・非圧縮性の第１および第２の膜支持体プレート。
・平坦な第１および第２の膜支持体プレート。
・第１の端部フレームと少なくとも１つの水素選択膜との間に配置された少なくとも１つの供給フレーム。
・周囲シェルを含む少なくとも１つの供給フレーム。
・少なくとも１つの供給フレームの周囲シェル上に形成された入口管路を含む少なくとも１つの供給フレーム。
・入口ポートからの混合ガス流の少なくとも一部を受け取るように構成された入口管路を含む少なくとも１つの供給フレーム。
・少なくとも１つの供給フレームの周囲シェル上に形成された出口管路を含む少なくとも１つの供給フレーム。
・少なくとも１つの水素選択膜の供給側に残る混合ガス流の少なくとも一部の残りの部分を受け取るように構成された出口管路を含む少なくとも１つの供給フレーム。
・供給フレームの周囲シェルによって囲まれ、入口管路と出口管路との間に配置された、供給フレーム開領域を含む少なくとも１つの供給フレーム。
・少なくとも１つの供給フレームの周囲シェルが、少なくとも１つの透過フレームの周囲シェルおよび少なくとも１つの膜支持構造体の一部を支持するように、寸法が決められた少なくとも１つの供給フレームの周囲シェル。
・複数のフレームの各々のフレームのフレーム平面に垂直な複数の支持平面に沿って、少なくとも１つの供給フレームの周囲シェルが、少なくとも１つの透過フレームの周囲シェルおよび少なくとも１つの膜支持構造体の一部を支持するように、寸法が決められた少なくとも１つの供給フレームの周囲シェル。
・少なくとも１つの水素選択膜と少なくとも１つの透過フレームとの間に配置された少なくとも１つのマイクロスクリーン構造体。
・少なくとも１つの水素選択膜を支持するように構成された少なくとも１つのマイクロスクリーン構造体。
・少なくとも１つのマイクロスクリーン構造体が、透過側に支持を提供するように構成された概して対向する表面を含む。
・少なくとも１つのマイクロスクリーン構造体が、対向する表面の間に延在する複数の流路を含む。
・少なくとも１つのマイクロスクリーン構造体が、少なくとも１つの透過フレームの周囲シェルと接触しないように寸法決めされている。
・少なくとも１つのマイクロスクリーン構造体が、少なくとも１つのマイクロスクリーン構造体と少なくとも１つの透過フレームが第１および第２の端部フレームに固定されるとき、周囲シェルと接触しないように寸法決めされている。
・第３の膜支持体プレートを含む少なくとも１つの膜支持構造体。
・第１および第２の膜支持体プレート間に配置された第３の膜支持体プレート。
・非圧縮性の第３の膜支持体プレート。
・平坦な第３の膜支持体プレート。
・貫通孔を持たない第３の膜支持体プレート。
・細溝を持たない第３の膜支持体プレート。
・第１および第２の周囲シェルを含む透過フレームの周囲シェル。
・第１および第２の周囲シェルの間に配置されたガスケットを含む透過フレームの周囲シェル。
・透過フレーム周囲シェルの厚みが膜支持構造体の厚みと整合するように構成されたガスケット。
・透過フレームが第１および第２の端部フレームに固定されるとき、透過フレーム周囲シェルの厚みが膜支持構造体の厚みと整合するように構成されたガスケット。
・第１、第２、および第３の周囲シェルを含む透過フレーム周囲シェル。
・第１および第２の周囲シェルの間に配置された第１のガスケットを含む透過フレーム周囲シェル。
・第２および第３の周囲シェルの間に配置された第２のガスケットを含む透過フレーム周囲シェル。
・透過フレーム周囲シェルの厚みが膜支持構造体の厚みと整合するように構成された第１および第２のガスケット。
・透過フレームが第１および第２の端部フレームに固定されるとき、透過フレーム周囲シェルの厚みが膜支持構造体の厚みと整合するように構成された第１および第２のガスケット。
・各々が第１および第２の反対の端部を有する第１および第２の膜支持体プレート。
・第１の端部から第２の端部に延在する複数の細溝。
・複数の平行な細溝。
・供給流を受け取るように構成された燃料処理アセンブリ。
・複数のモードの間で操作可能であるように構成された燃料処理アセンブリ。
・燃料処理アセンブリが供給流から製品水素流を生成する運転モード、および燃料処理アセンブリが供給流から製品水素流を生成しないスタンバイモードを含む、複数のモードの間で操作可能であるように構成された燃料処理アセンブリ。
・改質触媒を含む水素製造領域。
・供給流を受け取り、リフォーメート流を製造するように構成された水素製造領域。
・リフォーメート流を受け取るように構成された１つまたは複数の水素選択膜。
・リフォーメート流から製品水素流の少なくとも一部および副生成物流を製造するように構成された１つまたは複数の水素選択膜。
・水素製造領域および１つまたは複数の水素選択膜を流体連通するリフォーメート管路。
・製品水素流を含むように構成されたバッファタンク。
・燃料処理アセンブリおよびバッファタンクを流体連通する製品管路。
・バッファタンクおよびリフォーメート管路を流体連通する戻り管路。
・バッファタンク内で圧力を検知するよう構成されたタンクセンサアセンブリ。
・戻り管路内で流れを管理するよう構成された戻りバルブアセンブリ。
・少なくとも１つのバルブを含む戻りバルブアセンブリ。
・バッファタンクからの製品水素流が戻り管路を通ってリフォーメート管路へと流れる開位置と、バッファタンクからの製品水素流が戻り管路を通って流れずかつリフォーメート管路へと流れない閉位置との間で作動するように構成された少なくとも１つのバルブ。
・水素製造領域および１つまたは複数の水素選択膜と熱連通する複数のヒータ。
・運転モードおよびスタンバイモードの間で燃料処理アセンブリを作動するよう構成された制御アセンブリ。
・バッファタンク内で検知された圧力に少なくとも部分的に基づき、運転モードとスタンバイモードとの間で燃料処理アセンブリを作動するように構成された制御アセンブリ。
・製品水素流がバッファタンクからリフォーメート管路へと流れることを可能にするように戻りバルブアセンブリを管理するように構成された制御アセンブリ。
・燃料処理アセンブリがスタンバイモードにあるとき、製品水素流がバッファタンクからリフォーメート管路へと流れることを可能にするように戻りバルブアセンブリを管理するように構成された制御アセンブリ。
・１つまたは複数の所定の時間間隔で、製品水素流がバッファタンクからリフォーメート管路へと流れることを可能にするように戻りバルブアセンブリを管理するように構成された制御アセンブリ。
・燃料処理アセンブリがスタンバイモードにあるとき、１つまたは複数の所定の時間間隔で、製品水素流がバッファタンクからリフォーメート管路へと流れることを可能にするように戻りバルブアセンブリを管理するように構成された制御アセンブリ。
・１つまたは複数の所定の時間間隔で、所定の期間、製品水素流がバッファタンクからリフォーメート管路へと流れることを可能にするように戻りバルブアセンブリを管理するように構成された制御アセンブリ。
・燃料処理アセンブリがスタンバイモードにあるとき、１つまたは複数の所定の時間間隔で、所定の期間、製品水素流がバッファタンクからリフォーメート管路へと流れることを可能にするように戻りバルブアセンブリを管理するように構成された制御アセンブリ。
・所定の期間、かつ所定の時間間隔で、少なくとも１つのバルブを開位置に動かすように構成された制御アセンブリ。
・燃料処理アセンブリがスタンバイモードにあるとき、所定の期間、かつ１つまたは複数の所定の時間間隔で、少なくとも１つのバルブを開位置に動かすように構成された制御アセンブリ。
・水素製造領域および１つまたは複数の水素選択膜を所定の温度範囲に維持するように、複数のヒーターを作動するように構成された制御アセンブリ。
・燃料処理アセンブリがスタンバイモードにあるとき、水素製造領域および１つまたは複数の水素選択膜を所定の温度範囲に維持するように、複数のヒーターを作動するように構成された制御アセンブリ。
【０１４０】
産業上利用性
水素生成アセンブリ、水素精製装置、およびこれらのアセンブリおよび装置の構成要素を含む本開示は、水素ガスが精製され、製造され、および／または利用される燃料処理および他の産業に利用可能である。
【０１４１】
前述の開示は、独立した有用性を有する複数の異なる発明を包含する。これらの発明の各々がその好ましい形態で開示される一方で、ここに開示され、説明されるその特定の実施形態は、多くの変形が可能であり、限定する意味では考慮されない。本発明の主題は、ここに開示される様々な要素、特徴、機能、および／または特性の、全ての新規かつ非自明な組み合わせおよび部分的組み合わせを含む。同様に、任意の請求項が「１つの」または「第１の」要素またはその等価物を記載し、そのような請求項は、２つまたはそれ以上のそのような要素を要求することも排除することもなく、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る。
【０１４２】
特徴、機能、要素、および／または性質の様々な組み合わせおよび部分的組み合わせに具現化される発明は、関連する出願において新たな請求項を表すことを通じて請求されてよい。そのような新たな請求項は、それらが異なる発明に関しようがまたは同じ発明に関しようが、元々の請求項の範囲において異なる、広い、狭い、または同じものであろうが、本開示の発明の主題の範囲内に含まれるとみなされる。
【符号の説明】
【０１４３】
２０  水素生成アセンブリ
２１  製品水素流
２２  原料デリバリーシステム
２４  燃料処理アセンブリ
２６  供給流
２８  燃料流
３０  水素製造流
３２  水素製造領域
３４  出口流
４０  精製領域
４２  水素リッチ流
４６  水素選択膜
４８  一酸化炭素除去アセンブリ
５０  圧力スイング吸着（ＰＳＡ）システム
５２  加熱アセンブリ
５４  排気流
５８  着火源
６０  バーナーアセンブリ
６４  蒸発領域
６６  シェルまたはハウジング
７０  外側カバーまたはジャケット
７２  水素生成アセンブリ
７４  原料デリバリーシステム
８２  精製領域
９６  出口流
９９  排気流
１００  バーナーアセンブリ
１０２  送風機
１０４  点火アセンブリ
１０６  空気流
１０８  燃料流
１００  バーナーアセンブリ
１１０  燃焼領域
１１１  流れ制限オリフィス
１１４  フィルターアセンブリ
１１６  膜アセンブリ
１１８  メタン化反応器アセンブリ
１２６  制御システム
１２８  制御アセンブリ
１３０  バルブ
１３２  圧力解放バルブ
１３４  温度測定装置
１３６  熱交換アセンブリ
１４６  水素分離領域
１４８  筐体
１６０  混合ガス領域
１６２  透過領域
１６４  入口ポート
１６６  流体流
１６８  混合ガス流
１７０  水素ガス
１７２  他のガス
１７４  生成物出口ポート
１７６  透過流
１８０  スイープガスポート
１８２  副生成物出口ポート
１８４  副生成物流
１８６  水素選択膜
１９６  水素精製装置
２０６  水素選択膜
２０８  マイクロスクリーン構造体
２２４  複数のプレートまたはフレーム
２２６  周囲シェル
２３０  開領域
２３２  フレーム平面
２６２  透過フレーム
２６６  供給フレーム周囲シェル
２８４  供給フレームガスケット
２８６  膜支持構造体
２８８  供給フレーム支持平面
２９４  周囲シェルの部分
３００  供給フレーム平面
３０４  透過フレーム周囲シェル
３０６  出口管路
３０８  透過フレーム開領域
３２６  透過フレームガスケット
３２８  膜支持体プレート
３３４  細溝
４０８  燃料処理アセンブリ
４２０  製品管路
４２６  センサアセンブリ
４３４  制御アセンブリ
４３８  バッファタンク
４４８  ソレノイド
４５０  三方弁
４８８  水素生成アセンブリ
４９０  製品バルブアセンブリ
【図１】
2020114800.tif 000003
【図２】
2020114800.tif 000004
【図３】
2020114800.tif 000005
【図４】
2020114800.tif 000006
【図５】
2020114800.tif 000007
【図６】
2020114800.tif 000008
【図７】
2020114800.tif 000009
【図８】
2020114800.tif 000010
【図９】
2020114800.tif 000011
【図１０】
2020114800.tif 000012
【図１１】
2020114800.tif 000013
【図１２】
2020114800.tif 000014
【外国語明細書】
2020114800000001.pdf