(57)【要約】  水素生成アセンブリ、その部材及び同一物を含む燃料電池システム。いくつかの実施の形態において、水素生成アセンブリは、異なる燃料を利用する別々の起動及び主要なバーナーアセンブリを有するヒータアセンブリを含む。いくつかの実施の形態では、加熱アセンブリは、水素生成アセンブリを起動するために多量の液体燃料を利用するように構成されているが、他の実施の形態において、気体燃料が使われる。いくつかの実施の形態では、起動中に使用する燃料は、少なくとも２５容量％の水を含む。いくつかの実施の形態では、燃料電池システムは、１００−１０００ワットの範囲の定格出力を有する。いくつかの実施の形態では、水素生成アセンブリは、携帯用システムである。
2008518871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料処理アセンブリを備える水素生成アセンブリであって、
前記燃料処理アセンブリは、
少なくともカーボン含有供給原料を含んでいる供給原料流を少なくとも受け入れて、主要成分として水素ガスを含む混合ガス流を生成するように構成された、水素生成領域と、
前記混合ガス流を受け入れて、前記混合ガス流を少なくとも１つの生成水素流及び少なくとも１つの副生成流に分けるように構成された、少なくとも１つの浄化領域と、
少なくとも前記水素生成領域を加熱するための、加熱された放出流を生成するために燃料流を燃焼させるように構成されている加熱アセンブリと、
前記水素生成領域及び前記加熱アセンブリ間にある流量制限器と、
少なくともカーボン含有供給原料を含む供給原料流を前記燃料処理アセンブリの前記水素生成領域に輸送するように構成された、供給原料輸送システムと、を備え、
前記燃料処理アセンブリは、フルキャパシティで作動するときに、少なくとも３ｓｌｍ以上であり、かつ、２０ｓｌｍ以下の水素ガスを生成するように構成され、
前記加熱アセンブリは、前記水素生成領域が水素ガスを生成しているときに、前記副生成流を受け入れて燃焼させるように構成され、
前記流量制限器は、前記副生成流が前記加熱アセンブリへと流れる流体導管の背圧を生成するように構成され、
前記供給原料輸送システムは、カーボン含有供給原料を含んでいる液体供給部と流体連通しており、
前記供給原料輸送システムは、
少なくともカーボン含有供給原料を含んでいる液体入口流を前記供給部から引き出して、液体出口流を放出するように構成された、ポンプアセンブリと、
輸送導管及びリサイクル導管と流体連通する出口導管と、
前記リサイクル導管の背圧を生成するように構成された流量制限器と、
前記リサイクル導管中の液体が前記流量制限器を選択的に回避されうるように構成された圧力作動バルブと、
を備え、
前記輸送導管は、前記水素生成燃料処理アセンブリの前記水素生成領域と流体連通しており、前記リサイクル導管は、少なくとも１つの前記液体供給部と、前記ポンプアセンブリに入口流を引き出す入口導管とに流体連通しており、前記出口導管は、液体出口流を受け入れて、前記液体出口流のための前記輸送導管及び前記リサイクル導管への流路を規定するように構成される、水素生成アセンブリ。
【請求項２】
前記圧力作動バルブは、前記流量制限器の下流であって前記リサイクル導管の上流の部分と流体連通するように延在するバイパス導管と流体連通している、請求項１に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項３】
前記圧力作動バルブは、前記圧力作動バルブが前記バイパス導管を介して前記液体出口流の流れを制限する閉設定と、前記圧力作動バルブが前記バイパス導管を介して前記液体出口流の流れを許容する作動設定と、の間に選択的に設定されるように構成され、
前記圧力作動バルブは、前記閉設定に付勢されている、請求項２に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項４】
前記圧力作動バルブは、前記輸送導管中の液体出口流の圧力が閾値リサイクル圧を上回るときに、前記作動設定に移行するように構成されている、請求項３に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項５】
前記水素生成領域は、前記液体出口流が輸送される部分に対する閾値輸送圧を有し、
前記閾値リサイクル圧は、前記閾値輸送圧に相当するものである、請求項４に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項６】
前記閾値リサイクル圧は、前記閾値輸送圧未満である、請求項５に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項７】
前記圧力作動バルブは、前記閉設定に自動的に復帰するように構成されている、請求項４に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項８】
前記流量制限器は、制限オリフィスを含む、請求項１に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項９】
前記供給原料流は、水及びカーボン含有供給原料を含む、請求項１に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項１０】
前記水素生成領域は、前記輸送導管を介して前記出口流の閾値流量まで受け入れるように構成され、
前記ポンプアセンブリは、前記閾値流量よりも多い流量を有する液体出口流を放出するように構成されている、請求項１に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項１１】
前記ポンプアセンブリは、
前記水素生成領域が前記液体出口流の一部を受け入れてそこから水素ガスを生成しているときに、閾値流量を上回る液体出口流の流量を放出するように構成されている、請求項１０に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項１２】
前記水素生成領域及び少なくとも１つの浄化領域は、封止されたシェル内に収容されている、請求項１に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項１３】
酸化剤及び少なくとも一部の生成水素流から電流を生成するように構成されている燃料電池スタックと組み合わされて、
前記燃料電池スタックは、１００−１０００ワットの範囲の定格出力を有する、請求項１に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項１４】
前記燃料処理アセンブリは、フルキャパシティで作動するときに、１０ｓｌｍ未満の水素ガスを提供するように構成され、
前記燃料電池スタックは、６００ワット以下の定格出力を有している、請求項１３に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項１５】
前記燃料処理アセンブリは、フルキャパシティで作動するときに、５ｓｌｍ未満の水素ガスを提供するように構成され、
前記燃料電池スタックは、３００ワット以下の定格出力を有する、請求項１３に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項１６】
前記加熱アセンブリは、前記水素生成領域と熱伝達するものであり、
前記加熱アセンブリは、少なくとも１つの燃料チャンバ、及び、少なくとも１つの加熱点火源を有し、
前記少なくとも１つの燃料チャンバは、第１の温度で少なくとも１つの燃料流を受け入れるように構成され、
前記少なくとも１つの燃料流は、前記第１の温度よりも高い点火温度を有する、液体で可燃性のカーボン含有燃料を含み、
前記少なくとも１つの加熱点火源は、前記カーボン含有燃料の少なくとも一部の温度を、前記点火温度と少なくとも同等の第２の温度に上昇させて、前記カーボン含有燃料を点火するために、前記燃料チャンバの少なくとも一部を加熱するように構成される、請求項１に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項１７】
前記供給原料輸送システムは、前記少なくとも１つの燃料流を前記少なくとも１つの燃料チャンバに輸送するように更に構成されている、請求項１６に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項１８】
前記供給原料流及び前記燃料流の各々は、少なくとも１つの共通のカーボン含有成分を含む、請求項１７に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項１９】
前記供給原料流及び前記燃料流の各々は、少なくとも２５容量％の水及び少なくとも１つの水溶性カーボン含有成分を含む、請求項１７に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項２０】
前記加熱点火源は、加熱エレメントが前記燃料チャンバ中のカーボン含有燃料に点火するように設定される加熱エレメント着火温度に加熱されるように構成されている電気抵抗加熱エレメントを備える、請求項１７に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項２１】
前記燃料チャンバは、多量の液体可燃性のカーボン含有燃料を受け入れて、少なくとも一時的に格納するように構成されている少なくとも実質的に開放された容器を含む、請求項１７に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項２２】
前記加熱アセンブリは、前記燃料チャンバ中に配置されている輸送媒体を更に含む、請求項１７に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項２３】
前記輸送媒体は、前記液体可燃性のカーボン含有燃料を少なくとも一時的に吸収するように構成されている、請求項２２に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項２４】
前記輸送媒体は、前記燃料のための保炎面を規定するように構成されている、請求項２２に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項２５】
最小限の水素生成温度を有して、カーボン含有供給原料を少なくとも含む少なくとも１つの供給原料流を受け入れて、水素ガスを主要成分として含む出力流を生成するように構成された、水素生成領域を有する水素生成アセンブリにおける、前記水素生成アセンブリを起動及び作動する方法であって、前記方法は、
液体可燃性のカーボン含有燃料を含む少なくとも１つの燃料流を第１の温度で加熱アセンブリに輸送すること、
少なくとも１つの加熱点火源で前記加熱アセンブリ中の前記燃料流を点火温度と少なくとも同等な第２の温度に加熱すること、
燃焼流を生成するために前記少なくとも１つの加熱点火源で前記加熱アセンブリ中の前記燃料流を点火すること、
前記水素生成領域の前記最小限の水素生成温度に関連する所定の温度に前記燃焼流で前記水素生成アセンブリの前記水素生成領域を加熱すること、
水素生成燃料電池システムの前記水素生成領域に対する少なくとも１つのカーボン含有供給原料を含む供給部から液体供給原料流を引き込むこと、
輸送導管及びリサイクル導管の第１部分と流体連通している出口導管を介して前記液体供給原料流の流れを圧送すること、
前記輸送導管及び前記リサイクル導管の間の前記流れの分布を調整すること、
前記水素生成領域中の流れの少なくとも一部を受け入れること、及び、そこからの水素ガスを含む前記出力流を提供すること、
を含み、
前記カーボン含有燃料は、前記第１の温度よりも高い点火温度を有し、
前記輸送導管は、前記水素生成アセンブリの前記水素生成領域と流体連通しており、前記リサイクル導管は、前記供給部及び輸送機構からの上流位置の少なくとも一方に前記液体供給原料流を復帰させるための流路を提供するように構成され、
前記輸送機構は、前記出口導管への前記液体流を推進するように構成され、
前記圧送する段階は、前記リサイクル導管へ流れる流れの余剰の部分を有する、前記輸送導管の容量を超える液体流の流れを提供し、
前記調整することは、流量制限器で前記リサイクル導管中に背圧を生成することを含み、
前記流量制限器は、前記出口導管と前記流量制限器との間に延在する第１の部分と、前記流量制限器から延在する第２の部分とに、前記リサイクル導管を少なくとも離隔するものであり、
前記調整することは、前記リサイクル導管上流であって前記流量制限器下流の部分と流体連通しているバイパス導管を介して流すことによって、前記流量制限器からバイパスするための前記流れの余剰の部分を選択的に許容することを更に含む、方法。
【請求項２６】
前記引き込む段階は、前記水素生成領域が少なくとも所定の温度に加熱された後に発生する、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記水素生成領域は、改質触媒を含む改質領域である、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記出力流から不純物を除去することを更に含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
酸化剤及び水素ガスを含む流れの少なくとも一部からの電気的な出力を生成することを更に含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
前記輸送導管及び前記リサイクル導管との間の流量の分配を自動的に調整することを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項３１】
前記選択的に許容することは、前記流れの圧力が閾値リサイクル圧を超えるまで、前記バイパス導管を介して流れる前記液体流を制限することを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項３２】
前記閾値リサイクル圧は、前記水素生成領域に輸送される流れの部分に対する閾値輸送圧未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記選択的に許容することは、少なくとも前記流れの圧力が前記閾値リサイクル圧未満になるまで、前記バイパス導管を介して前記液体流の流れを許容すること、そしてその後に、前記バイパス導管を介して前記液体供給原料流の流れを制限することを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記選択的に許容することは、
閉設定と、作動設定との間で選択的に設定されるように構成されている圧力作動バルブを利用することを含み、
前記閉設定は、前記圧力作動バルブが前記バイパス導管を介した流れを制限するものであり、
前記作動設定は、前記圧力作動バルブが前記バイパス導管を介した余剰な部分の流れを許容するものであり、
前記圧力作動バルブは、前記閉設定に付勢されている、請求項２５に記載の方法。
【請求項３５】
前記圧力作動バルブは、前記流れの圧力が閾値リサイクル圧を超えているとき、前記作動設定に移行するように構成されている、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記流量制限器は、制限オリフィスを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項３７】
前記水素生成領域は、前記流れの１００％未満である流れ閾値部分を最大で受け入れるように構成されている、請求項２５に記載の方法。
【請求項３８】
前記液体流は、水及びカーボン含有供給原料を含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項３９】
前記水素生成領域は、水素ガス及び他のガスを含む混合ガス流を生成するように構成されている改質触媒を含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記混合ガス流から前記他のガスの部分を少なくとも除去することを更に含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記供給原料流及び前記燃料流の各々は、共通の供給部から輸送される少なくとも１つの共通のカーボン含有成分を含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項４２】
前記供給原料流及び前記燃料流の各々は、少なくとも２５容量％の水及び少なくとも１つの水溶性カーボン含有成分を含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項４３】
前記少なくとも１つの加熱点火源は、電気抵抗加熱エレメントを含み、
前記加熱アセンブリ中の前記燃料流に点火することは、電気抵抗加熱エレメントが加熱アセンブリ中のカーボン含有燃料に点火するように設定されている加熱エレメント点火温度に電気抵抗加熱エレメントを加熱することを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項４４】
前記加熱アセンブリは、液体燃料領域及び燃料蒸気領域を有する燃料チャンバを含み、
前記燃料チャンバに輸送されるカーボン含有燃料が、第１の分圧を有し、
前記カーボン含有燃料が、前記第１の分圧よりも大きい点火分圧を有し、
前記加熱アセンブリの燃料流を加熱することは、前記燃料蒸気領域の少なくとも一部における前記カーボン含有燃料の前記温度及び前記分圧のうちの少なくとも１つを点火温度又は点火分圧と少なくとも同等な第２の温度及び第２の分圧に増加させるために、前記液体燃料領域の前記カーボン含有燃料の少なくとも一部を加熱することを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項４５】
前記加熱アセンブリに燃料流を輸送することは、可燃性カーボン含有燃料の所定の量を輸送することを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項４６】
前記加熱アセンブリは、液体燃料領域及び燃料蒸気領域を有する燃料チャンバを含み、
輸送媒体は、少なくとも液体燃料領域中に配置され、
前記加熱アセンブリ中の燃料流に点火することは、前記液体燃料領域及び前記燃料蒸気領域の間の界面で炎を発生させることを含み、
前記燃焼流で前記水素生成領域を加熱することは、前記液体燃料領域及び前記燃料蒸気領域の間の前記界面に前記輸送媒体を介して前記液体カーボン含有燃料を運ぶことを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項４７】
水素生成アセンブリであって、
選択的に加熱燃料及び水素生成流体を輸送するように構成された供給原料輸送システムと、
前記供給原料輸送システムから前記水素生成流体を受け入れて、そこから主要成分として水素ガスを含む流れを生成するように構成された水素生成領域と、
前記供給原料輸送システムから前記加熱燃料を受け入れて、少なくとも水素生成領域を加熱するための燃焼放出流を生成するために前記加熱燃料を燃焼させるように構成された加熱アセンブリと、
水素ガスを含む前記流れの少なくとも一部を受け入れて、そこから電流を生成するように構成された燃料電池スタックと、
を備え、
前記供給原料輸送システムは、
前記水素生成流体及び前記加熱燃料を選択的にそして個別に放出するように構成されたバルブアセンブリを備え、
前記バルブアセンブリは、前記水素生成流体を放出する前に所定の状態が発生するまで、前記加熱燃料を放出するように構成され、
前記バルブアセンブリは、前記所定の状態の発生の際に、前記加熱燃料を放出することと、前記水素生成流体を放出することとの間で自動的に切り換えるように構成され、
前記燃料電池スタックは、１００−１０００ワットの範囲の定格出力を有する、水素生成アセンブリ。
【請求項４８】
前記バルブアセンブリは、前記加熱燃料を放出し、前記水素生成流体を放出し、又は、前記加熱燃料及び前記水素生成流体の放出を防止するために、選択的に設定される三方バルブを含む、請求項４７に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項４９】
前記所定の状態は、所定の量の経過時間を含む、請求項４７に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項５０】
前記所定の状態は、前記水素生成アセンブリの所定の動作温度を含む、請求項４７に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項５１】
前記バルブアセンブリは、自動化されたバルブアセンブリである、請求項４７に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項５２】
前記バルブアセンブリは、コンピュータ化されたコントローラからの入力を必要とすることなく、前記加熱燃料を放出することと、前記水素生成流体を放出することとの間で自動的に切り換わるように構成されている、請求項４７に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項５３】
前記バルブアセンブリを複数の設定の間に自動的に設定するように構成されているコントローラを更に備え、
前記複数の設定は、前記バルブアセンブリが前記加熱燃料を放出するように構成されている設定、及び、前記バルブアセンブリが前記水素生成流体を放出するように構成されている設定を、少なくとも含む、請求項４７に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項５４】
前記コントローラは、所定の状態の発生の際に、前記複数の設定間に前記バルブアセンブリを自動的に設定するように構成されている、請求項５３に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項５５】
前記供給原料輸送システムは、加熱燃料及び水素生成流体を含んでいる少なくとも１つの圧力容器を含み、
前記加熱燃料は、前記圧力容器中に配置され、そして、それ自体の圧力下で前記加熱アセンブリに輸送されるように設定され、
前記水素生成流体は、前記加熱燃料によって印加される圧力下で前記水素生成領域に輸送するための前記加熱燃料から少なくとも実質的に離隔した前記圧力容器中に配置されている、請求項４７に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項５６】
前記圧力容器は、第１の放出オリフィス及び第２の放出オリフィスを含み、
前記圧力容器は、前記第１の放出オリフィスを介して前記加熱燃料を放出するように構成され、
前記圧力容器は、前記第２の放出オリフィスを介して前記水素生成流体を放出するように構成されている、請求項５５に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項５７】
前記加熱燃料及び前記水素生成流体は、少なくとも実質的に非混合性である、請求項５５に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項５８】
前記圧力容器内に配置されて、前記圧力容器を加圧チャンバ及び被加圧チャンバに区画する圧力伝達部を更に備え、
前記加熱燃料は、前記加圧チャンバ中に配置され、そして、前記水素生成流体は、前記被加圧チャンバ中に配置されている、請求項５５に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項５９】
前記圧力伝達部は、前記圧力容器中に移動可能に配置されて、前記水素生成流体への圧力を実質的に一定に維持するために、前記加圧チャンバ及び前記被加圧チャンバの相対容積を調整するように構成されている、実質的に非可撓性の部材を含む、請求項５８に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項６０】
前記圧力伝達部は、前記圧力容器の内面にその周縁部で固定されて、前記水素生成流体への圧力を実質的に一定に維持するために、前記加圧チャンバ及び前記被加圧チャンバの相対容積を調整するように構成されている、可撓性隔膜を含む、請求項５８に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項６１】
前記圧力伝達部は折り畳み可能な流体用袋を含み、前記水素生成流体は前記流体用袋に配置されている、請求項５８に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項６２】
前記水素生成流体はメタノール及び水を含む、請求項５５に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項６３】
前記加熱燃料は低分子量の凝集可能な流体である、請求項５５に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項６４】
前記圧力容器は、前記水素生成アセンブリの作動中に、少なくとも略１００ｐｓｉよりも大きく、かつ、２５０ｐｓｉ未満の圧力に維持される、請求項５５に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項６５】
前記圧力容器は、前記水素生成アセンブリの作動中に、略２００ｐｓｉの圧力に維持される、請求項５５に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項６６】
前記加熱燃料は、水素生成アセンブリの作動中に、蒸気液体相平衡になっている、請求項５５に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項６７】
前記水素生成流体は、少なくとも略１００ｐｓｉよりも大きく、かつ、略２５０ｐｓｉ未満の圧力で放出される、請求項５５に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項６８】
前記水素生成領域は、水蒸気改質反応を経て水素ガスを含む流れを生成するように構成され、前記水素生成流体は、水及び少なくとも１つのカーボン含有供給原料を含む、請求項５７に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項６９】
水素ガスを含む前記流れを受け入れて、この流れを生成水素流及び副生成流に少なくとも分けるように構成される分離領域を更に含む、請求項６８に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項７０】
前記生成水素流の少なくとも受け入れるように構成される燃料電池スタックを更に含む、請求項６９に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項７１】
前記分離領域は、少なくとも１つの水素選択性膜を含む、請求項６９に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項７２】
前記分離領域は、少なくとも１つの圧力揺動吸着アセンブリを含む、請求項６９に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項７３】
前記加熱アセンブリは、少なくとも前記水素生成領域を加熱するように構成されている、請求項４７に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項７４】
前記供給原料流及び前記燃料流の各々は、共通の供給部から輸送される少なくとも１つの共通のカーボン含有成分を含む、請求項４７に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項７５】
前記供給原料流及び前記燃料流の各々は、少なくとも２５容量％の水及び少なくとも１つの水溶性カーボン含有成分を含む、請求項４７に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項７６】
携帯型の水素生成アセンブリであって、
水及びカーボン含有供給原料を含む供給原料流から水素ガスを生成するように構成された水素生成領域を有する燃料処理アセンブリと、
少なくとも最小限の水素生成温度に少なくとも前記水素生成領域を加熱するための加熱された放出流を生成するために、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バーナーアセンブリと、
少なくとも前記燃料処理アセンブリ及び前記バーナーアセンブリを含んでいるハウジングと、
前記供給原料流を前記水素生成領域に、そして、前記燃料流を前記バーナーアセンブリに選択的に輸送するように構成された供給原料輸送システムと、
前記燃料処理アセンブリによって生成された前記水素ガスの少なくとも一部を受け入れて、そこから電流を生成するように構成された、燃料電池スタックと、
を備え、
前記燃料処理アセンブリは、前記水素生成領域及び少なくとも１つの浄化領域を囲んでいる封止されたシェルを含み、
前記燃料電池スタックは、１００−１０００ワットの範囲の定格出力を有し、フルキャパシティで作動するときに、前記水素生成領域は、２０ｓｌｍ未満の水素ガスを生成するように構成されている、水素生成アセンブリ。
【請求項７７】
前記水素生成領域は、水蒸気改質触媒を含み、
前記水素生成領域は、水素ガス及び他のガスを含む混合ガス流を生成するように構成され、前記水素ガスは、前記混合ガス流の主要成分を形成している、請求項７６に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項７８】
前記少なくとも１つの浄化領域は、少なくとも１つの水素選択性膜を含んでいる領域を含む、請求項７６に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項７９】
前記少なくとも１つの浄化領域は、前記混合ガス流から一酸化炭素を除去するように構成されているメタン生成触媒を更に含む、請求項７７に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項８０】
前記水素生成領域は、フルキャパシティで作動するときに、１６ｓｌｍ未満の水素ガスを生成するように構成されている、請求項７６に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項８１】
前記水素生成領域は、フルキャパシティで作動するときに、１０ｓｌｍ未満の水素を生成するように構成され、そして、前記燃料電池スタックは、６００ワット以下の定格出力を有する、請求項７６に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項８２】
前記水素生成領域は、フルキャパシティで作動するときに、５ｓｌｍ未満の水素を生成するように構成され、そして、燃料電池スタックは、３００ワット以下の定格出力を有する、請求項８１に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項８３】
前記アセンブリは、コンピュータ化されたコントローラを必要とすることなしに、水素ガスの初期生成を始めるように構成されている、請求項７６に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項８４】
前記供給原料輸送システムは、機械式ポンプを利用することなしに、前記供給原料流を輸送するように構成されている、請求項７６に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項８５】
前記供給原料輸送システムは、機械式ポンプを利用することなしに、前記燃料流を輸送するように構成されている、請求項７６に記載の水素生成アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、米国特許仮出願番号６０／３，８９４号明細書及び６０／７１７，６４１号明細書の優先権を主張するものであり、これらの開示全体は、全て参照の目的で本願に組み込まれる。
本願の開示は、一般に水素生成アセンブリ、そのコンポーネント及びエネルギー発生アセンブリを対象としている。
【背景技術】
【０００２】
水素生成アセンブリは、１つ以上の供給原料を主要成分として水素ガスを含む生成流に変換するアセンブリである。この供給原料は、カーボン含有供給原料を含み、場合によっては付加的に水を含みうる。この供給原料は、供給原料輸送システムから、概して加圧下でそして昇温状態で輸送されている供給原料によって水素生成アセンブリの水素生成領域に輸送される。水素生成領域は、温度調整アセンブリ（例えば加熱アセンブリ又は冷却アセンブリ）としばしば関係している。そして、このアセンブリは、効果的に水素ガスを生成するために水素生成領域を適切な温度域中に維持するために１つ以上の燃料流を消費する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
生成された水素ガスは、様々な用途で用いられうる。そのような用途は、例えば電気化学的燃料電池におけるエネルギー発生である。電気化学的燃料電池は、燃料及び酸化剤を電気、反応生成物及び熱に変換する機器である。例えば、燃料電池は、水素及び酸素を水及び電気に変換することができる。この種の燃料電池において、水素は燃料、酸素は酸化剤、そして、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んで、エネルギー発生アセンブリを提供するために水素生成アセンブリによって利用されうる。燃料電池スタックは、これに対して空気流を輸送する空気輸送システム、及び／又は、電気を発生させるための適切な温度域中に燃料電池スタックを維持するための温度調整アセンブリと関係しうる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本願の開示は、電気化学的燃料電池における使用又は他の用途のために、水素ガスを１つ以上の供給原料から作り出すように構成されている、アセンブリ、システム、機器及び方法、並びに、同じものを組み込んでいるエネルギー発生アセンブリに関する。いくつかの実施の形態では水素生成アセンブリ及び／又は同じものを組み込んでいるエネルギー発生アセンブリは、携帯機器の用途に適している。いくつかの実施の形態では水素生成アセンブリ及び／又は同じものを組み込んでいるエネルギー発生アセンブリは、ポンプ及び他の電気駆動流体輸送システムを必要としない。いくつかの実施の形態では、水素生成アセンブリ及び／又は同じものを組み込んでいるエネルギー発生アセンブリは、供給物から１つ以上の供給原料流を引き出すように構成されているポンプ又は他の供給原料輸送システムを含み、いくつかの実施の形態において、非加圧又は低圧供給である。いくつかの実施の形態では、水素生成アセンブリ及び／又は同じものを組み込んでいるエネルギー発生アセンブリは、電気駆動コントローラを必要としない。いくつかの実施の形態では、水素生成アセンブリ及び／又は同じものを組み込んでいるエネルギー発生アセンブリは、コントローラを含み、いくかの実施の形態では、これは電気駆動コントローラであり、そして、いくつかの実施の形態では、コンピュータ制御の、又はコンピュータにより実行される、コントローラである。いくつかの実施の形態では水素生成アセンブリ及び同じものを組み込んでいるエネルギー発生アセンブリは、動力供給原料輸送システム又は加熱若しくは他の温度調整アセンブリを必要とせずに、純粋な水素ガスを生成するように構成される。いくつかの実施の形態では水素生成アセンブリ及び／又は同じものを組み込んでいるエネルギー発生アセンブリは、電気駆動供給原料輸送システム及び／又は加熱若しくは他の温度調整アセンブリを含む。いくつかの実施の形態では水素生成アセンブリ及び／又は同じものを組み込んでいるエネルギー発生アセンブリは、オフ操作構成から起動して、この起動の操作構成から水素生成及び／又はエネルギー生成構成に移行して、最小限のユーザーの入力及び／又はバランスオブプラント要件で選択された操作構造を維持するように、構成される。いくつかの実施の形態では、水素生成アセンブリ及び／又は同じものを組み込んでいるエネルギー発生アセンブリは、液体燃料バーナーアセンブリを使用して起動するように構成される。いくつかの実施の形態では、水素生成アセンブリ及び／又は同じものを組み込んでいるエネルギー発生アセンブリは、ガス燃料バーナーアセンブリを使用して起動するように構成される。いくつかの実施の形態では、水素生成アセンブリ及び同じものを組み込んでいるエネルギー発生アセンブリは、リサイクル流、及び、供給原料流が燃料プロセッサの水素生成領域に輸送される、流量を調整するための流量絞りバルブ、及び／又は、圧力を調整するための圧力調整バルブのうちの少なくとも１つを利用するように構成される、供給原料輸送システムを含む。いくつかの実施の形態では水素生成アセンブリ及び／又は同じものを組み込んでいるエネルギー発生アセンブリは、携帯型アセンブリで構成される。いくつかの実施の形態では水素生成アセンブリは、フルキャパシティで作動するときに、１５ｓｌｍ未満の水素ガスを生成するように構成され、いつかの実施の形態において、１０ｓｌｍ未満、又は、５ｓｌｍ未満になるような、水素ガスを生成するように構成される。いくつかの実施の形態では、本願の開示に従って水素生成アセンブリを組み込んでいるエネルギー発生アセンブリは、少なくとも１００ワット及び／又は１０００ワット以下の定格出力を有するように構成され、任意的には、１００−４００ワット、２００−６００ワット及び／又は４００−８００ワットの定格出力を有するように構成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本願の開示による水素生成アセンブリは、図１において概略図で例示されて、全体を１０で示される。水素生成アセンブリは、供給原料輸送システム２２及び燃料処理アセンブリ３１を含む。燃料処理アセンブリ又はシステム３１は、一以上の供給原料流１６から、水素ガスを含みそして好ましくは少なくとも実質的に純粋な水素ガスを含んでいる生成水素流１４を提供するように構成されている燃料プロセッサ１２を備える。供給原料流１６は、少なくとも１つのカーボン含有供給原料１８を含みうる。燃料プロセッサ１２は、水素ガスを供給原料流１６から作り出すのに非常に適している任意の好適な機器又はこのような機器の組合せを含む。従って、燃料プロセッサ１２は水素生成領域１９を含み、そこにおいて、水素ガスを含む出力流２０が任意の好適な単数又は複数の水素生成機構を利用することによって生成される。出力流２０は、少なくとも主要成分として、水素ガスを含む。出力流２０は、一以上の付加的なガス状成分を含んでもよく、このことにより、その主要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も称されうる。領域１９は、適切な触媒含有層（ベッド）又は領域を利用しうる。
【０００６】
原料輸送システム２２で輸送される１又は２以上の原料流１６から水素ガスを生成するための好適な機構の例は、水蒸気改質及び自己熱改質を含む。そこにおいて、改質触媒は、カーボン含有供給原料１８及び水１７を含む供給原料流１６から水素ガスを作り出すために用いる。水蒸気改質処理において、図１に破線で示したように、水素生成領域１９は、適切な水蒸気改質触媒２３を含む。このような実施の形態では、燃料プロセッサは水蒸気改質器と呼ばれてもよく、水素生成領域１９は改質領域と呼ばれてもよく、出力又は混合ガス流２０は改質ガソリン（リフォーメート）流と呼ばれてもよい。適切な水蒸気改質触媒の例は、低温域シフト触媒の銅−亜鉛製剤をそして、Sud‐Chemie社によって商品名KMAで販売されたクロム製剤を含むが、他のものも使用しうる。改質ガソリン流に典型的に存在する他のガスには、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、蒸気及び／又は反応していないカーボン含有供給原料が含まれる。自己熱改質反応において、適切な自動熱改質触媒は、空気がある場合に、水素ガスを水及びカーボン含有供給原料から作り出すために用いられる。自己熱改質を使用する場合、図１に破線で示したように、燃料プロセッサは、空気流を水素生成領域に輸送するように構成されている空気輸送アセンブリ５５を更に含む。自己熱の水素生成反応は、初期水素生成反応の開始に応じて水素生成領域中で熱を発生させる発熱の部分酸化反応に伴って用いられる主要な吸熱反応を利用する。
【０００７】
水素ガスを生成する他の適切な機構は、カーボン含有供給原料の熱分解及び触媒部分酸化を含む。その場合には、供給原料流は水を含まない。好適なカーボン含有供給原料１８の例としては、少なくとも１つの炭化水素又はアルコールがあげられる。好適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、ガソリンなどがあげられる。適切なアルコール類の例は、メタノール、エタノール及び多価アルコール（例えばエチレングリコール及びプロピレングリコール）を含む水素生成アセンブリ１０が水素生成領域１９中において１以上の水素生成機構を利用しうることは、本願の開示の範囲内である
【０００８】
本願の開示による燃料処理アセンブリ３１は、必須ではないが、水素リッチ流２６が出力又は混合ガス流から生成される浄化又は分離領域２４を更に含んでもよい。水素リッチ流２６は、出力流２０よりも多い水素濃度、及び、出力流に存在した他のガス又は不純物の１つ以上の縮小された濃度のうちの、少なくとも１つを含む。浄化領域２４は、図１において概略図で例示され、ここで、出力流２０は任意の浄化領域２４に輸送されることが示される。図１に示すように、生成水素流１４は、少なくとも一部の水素リッチ流２６を含む。従って、水素リッチ流２６は、同一流であってもよく、同じ組成物及び流量を有してもよい。しかしながら、水素リッチ流２６におけるいくつかの精製された水素ガスが、後の使用のために（例えば適切な水素貯蔵アセンブリ中に）格納されることができ、及び／又は、燃料処理アセンブリによって消費されうることも、本願の開示の範囲内である。
【０００９】
浄化領域２４は、必須ではないが、少なくとも１つの副生成（バイプロダクト）流２８を生成する。副生成流２８は、水素ガスを含まなくてもよく、又は、いくつかの水素ガスを含んでもよい。存在している場合、副生成流２８は放出されてもよく、バーナーアセンブリ又は他の燃焼源に輸送されてもよく、被加熱流体流として使われてもよく、後の使用のために格納されてもよく、又はさもなければ利用されてもよく、格納又は処分されてもよい。浄化領域への出力流２０の輸送に応答する連続流として、又は、バッチプロセス等において断続的に、又は出力流の副産物部分が浄化領域において少なくとも一時的に保持される時に、副生成流２８が浄化領域２４から放出されうることは、開示の範囲内である。
【００１０】
必須ではないが、燃料処理システム用の加熱アセンブリに対する燃料又は供給原料流としての用途に適している水素ガスの充分な量を含む一以上の副生成流を生成するように構成されている一以上の浄化領域を燃料処理システム３１が含みうることは、本願の開示の範囲内である。いくつかの実施の形態では、副生成流は、加熱アセンブリが存在しているときに所望の動作温度で、又は、選択された温度範囲内に、水素生成領域を維持可能である充分な燃料値（すなわち水素含有量）を有しうる。従って、必須ではないが、水素ガス（例えば１０−３０重量部の水素ガス、１５−２５重量部の水素ガス、２０−３０重量部の水素ガス、少なくとも１０又は１５重量部の水素ガス、少なくとも２０重量部の水素ガスなど）を副生成流が含みうることは、本願の開示の範囲内である。
【００１１】
浄化又は分離領域及び水素生成領域が共通のシェル又はハウジング６８に共に収容されうることは、本願の開示の範囲内である。分離領域が水素生成領域に対して別に配置されるが水素生成領域からの混合ガス流を受け入れる流体連通にあることは、本願の開示の範囲内である水素生成アセンブリが分離領域を含まないことも、本願の開示の範囲内である。
【００１２】
浄化領域２４は、出力流２０の少なくとも１つの成分の濃度を減少するように構成された、任意の好適な機構、機器又はこれらの機器の組合せを含む。大部分の用途において、水素リッチ流２６は、出力又は混合ガス流２０よりも大きな水素濃度を有する。しかしながら、水素リッチ流が出力流２０中に存在した１つ以上の非水素成分の縮小した濃度を有しうるが、同程度又は出力流として縮小された全体の水素濃度さえ有しうることは、開示の範囲内でもある。例えば、生成水素流１４が使用されうるいくつかの用途で、特定の不純物又は非水素成分は、他のものより有害である。特定の例として、従来型の燃料電池システムで、一酸化炭素は、２、３ｐｐｍ程度で存在する場合でさえ、燃料電池スタックに損害を与えるおそれがある。その一方で、出力流２０に存在しうる水のような他の非水素成分は、より大きな濃度で存在する場合でさえ、スタックに損傷を与えない。従って、この種の用途において、適切な浄化領域は、全体の水素濃度を上昇させなくてもよいが、生成水素流のための所望の用途に対して、有害又は潜在的に有害である非水素成分の濃度は減少される。
【００１３】
浄化領域２４のための適切な機器の例は、１つ以上の水素選択性膜３０、化学一酸化炭素除去アセンブリ３２及び圧力揺動吸着システム３８を含む。浄化領域２４が複数種類の浄化機器を含んでもよく、そして、これらの機器が同じであるか異なる構造を備えていてもよく、及び／又は、同じであるか異なる機構によって作動しうることは、開示の範囲内である。本願明細書において記述されるように、水素生成燃料処理アセンブリ３１は、例えば生成水素流、水素リッチ流及び／又は副生成流の１つ以上と関連した少なくとも１つの浄化領域の下流に少なくとも１つの制限オリフィス又は他の流量制限器を含んでもよい。
【００１４】
水素選択性膜３０は、水素ガスを透過しうるが、出力流２０の他の成分を、完全にでなければ少なくとも実質的に、透過させないものである。膜３０は、浄化領域２４が作動される作動環境及びパラメータに対して、適切な任意の水素透過性材料で形成されうる。膜３０のための好適な材料の例としては、パラジウム及びパラジウム合金及び特にこの種の金属及び金属合金の薄膜があげられる。パラジウム合金は、４５重量部の銅に対して３５重量部のパラジウムを有するものが、特に有効であることがわかっている。ほぼ４０重量部の銅を含むパラジウム銅合金は特に効果的であると判明した。但し、他の相対濃度及び成分も、開示の範囲内で用いられうる。米国特許第６，２２１，１１７号明細書、第６，３１９，３０６号明細書、及び、第６，５３７，３５２号明細書に開示されている、様々な膜、膜構成及び同じものを準備する方法は、いずれも全て参照目的のために本願明細書に引用したものとする。
【００１５】
化学一酸化炭素除去アセンブリ３２は、出力流２０中に存在している場合にこの出力流２０の一酸化炭素及び／又は他の望ましくない成分を化学反応させて潜在的に有害ではない他の成分に変換させる機器である。化学一酸化炭素除去アセンブリの一例は、水及び一酸化炭素から水素ガス及び二酸化炭素を生成する水性ガスシフト反応器、一酸化炭素を二酸化炭素に変換するように構成されている部分酸化反応器、一酸化炭素及び水素をメタン及び水に変換するメタン生成触媒領域又は床、を含む。燃料処理アセンブリ３１が複数の種類及び／又は複数の化学除去アセンブリ３２を含みうることは、開示の範囲内である。
【００１６】
圧力揺動吸着（ＰＳＡ）は、温度及び圧力の適当な条件の下で、特定のガスが他のガスよりも強く吸着材料上へ吸着される原理に基づいて、ガス状の不純物が出力流２０から除去される化学的方法である。概して、吸着されて、出力流２０から取り除かれるのは、不純物である。不純物ガスの吸着は、高い圧力で発生する。圧力が減少しているときに、不純物は吸着材料から脱着され、このように、吸着材料を再生させる。概して、ＰＳＡは、循環プロセスであって、（バッチと対照的に）連続作業のために少なくとも２つの床（ベッド）を必要とする。吸着材床において用いられうる適切な吸着材料の例は、活性炭及びゼオライト（特に５Å（５オングストローム）ゼオライト）である。ＰＳＡシステム３８も、副産物又は除去された成分が出力流の浄化と並行してガス流として浄化領域２３から直接放出されない浄化領域２４において使用するための機器の一例を提供する。その代わり、吸着材料が再生するか又はさもなければ浄化領域から除去されるときに、これらの副産物成分は除去される。
【００１７】
図１において、浄化領域２４は、燃料プロセッサ１２内に示されている。図１の一点鎖線において概略的に示されているように、領域２４が存在している場合に、燃料プロセッサ１２から下流に別に位置しうることは開示の範囲内である。浄化領域２４が燃料プロセッサ１２内部及び外部の部分を含みうることも、開示の範囲内である。
【００１８】
図１において、燃料プロセッサ１２は、少なくとも水素生成領域、そして、任意的な浄化領域、が含まれるシェル６８を含んで示される。シェル６８は、ハウジングと呼ばれてもよいが、蒸気改質装置又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することを可能にする。これは、保護筐体を提供することによって燃料プロセッサ１２の構成要素を損傷から保護して、燃料プロセッサの構成要素がユニットで加熱されるため燃料処理アセンブリの加熱要求をも減らす。シェル６８は、必須ではないが、例えば固体絶縁材料、ブランケット絶縁材料及び／又は空気充填キャビティといった絶縁材料７０を含む。しかしながら、燃料プロセッサがハウジング又はシェル無しで形成されうることは、開示の範囲内である。燃料プロセッサ１２が絶縁材料７０を含むときに、絶縁材料は、シェルの内部になってもよく、外部にあってもよく、又は両方にあってもよい。絶縁材料が上述の改質及び／又は浄化領域を含むシェルの外部にある場合、図１において概略的に示されるように、燃料プロセッサ１２は、絶縁材外部の外部カバー又は外部ジャケット７２を含みうる。燃料処理アセンブリが、供給原料輸送システム２２（又はその部分）を含む燃料処理アセンブリの付加的な構成要素を含むシェルとともに、異なるシェルで実施されてもよく、及び／又は、燃料電池システムの付加的な構成要素を含みうることは、本願の開示の範囲内である。燃料処理アセンブリ３１がシェル６８を含まなくてもよいことも、本願の開示の範囲内である。
【００１９】
燃料処理アセンブリ３１の１つ以上の構成要素がシェルを超えて延在してもよく、又は、少なくともシェル６８の外部に位置しうることは、更に開示の範囲内である。例えば、記載されているように、浄化領域２４は、（図５において概略図で例示されるような）シェルに直接連結される浄化領域のように、シェル６８外部に位置してもよく、又は、（図１の一点鎖線で示したように）適切な流体移送導管によって流体が連通しているがシェルから離隔していてもよい。別の例として、（例えば１つ以上の改質触媒床の部分といった）水素生成領域１９の一部は、図１において代換的な他のシェル構造を表している一点鎖線によって概略的に示したように、シェルを超えて延在してもよい。
【００２０】
図１における例示の非排他的な実施の形態において、燃料処理システム３１は、水素生成領域１９及び加熱アセンブリ６０の形態で温度調整アセンブリを含む。加熱アセンブリ６０は、典型的に空気の存在下で燃焼するときに、加熱燃料流６４から被加熱放出流又は燃焼流６６を生成するように構成されている。この放出流又は燃焼流６６は、加熱水素生成領域１９として、図１において概略的に例示される。加熱アセンブリ６０は、例えば燃料が空気で燃焼して被加熱放出流を生成するバーナー又は燃焼触媒といった、被加熱放出流６６を生成するための任意の好適な構造を利用することができる。加熱アセンブリ６０は、燃料の燃焼を開始してこれにより放出流６６を生成するように構成されている点火装置又は点火源８９を含みうる。適切な点火源の一例は、点火プラグ、グロウプラグ、燃焼触媒、パイロット灯、圧電性点火装置、などを１つ以上含む。
【００２１】
本願の開示によるいくつか燃料処理アセンブリにおいて、加熱アセンブリ６０は、バーナーアセンブリ６２を含み、このアセンブリは、燃焼ベース又は燃焼駆動加熱アセンブリと呼ばれてもよい。燃焼ベース加熱アセンブリにおいて、加熱アセンブリ６０は、少なくとも一の燃料流６４を受け入れて、燃料プロセッサの少なくとも水素生成領域１９を加熱するために用いられうる熱い燃焼流６６を提供するために空気存在下で燃料流を燃焼させるように構成されている。本願明細書において更に詳細に記述されるように、空気は様々な機構を介して加熱アセンブリに輸送されうる。図１において、空気流７４が示されているが、加熱アセンブリに輸送される空気流に加えて又は代換的に、燃料流６４のうちの少なくとも１つを加熱アセンブリに輸送して、及び／又は、加熱アセンブリが利用される環境から引き出されることは、開示の範囲内である。
【００２２】
燃料処理アセンブリの他の部分及び／又は加熱アセンブリ６０が用いられる燃料電池システムを加熱するために燃焼流６６が付加的に又は代換的に用いられうることは、開示の範囲内である。加熱アセンブリ６０の他の構成及び種類が利用されうることも、本願の開示の範囲内である。一例として、加熱アセンブリ６０は、例えば抵抗加熱エレメントといった少なくとも１つの加熱エレメントを使用して熱を発生させることによって燃料処理アセンブリの少なくとも水素生成領域を加熱するように構成されている電気駆動加熱アセンブリであってもよい。従って、水素生成領域１９を適切な水素生成温度まで加熱するために加熱アセンブリ６０が可燃燃料流を受け入れて燃焼させることは、必要でない。本願で開示されている水素生成アセンブリ、水素生成燃料処理アセンブリ、燃料電池システム等を利用されうる加熱アセンブリの付加的な非排他的な例は、２００５年９月１３日に出願されて名称「Hydrogen-Producing Fuel Processing Assemblies, Heating Assemblies, and Methods of Operating the Same」の米国特許出願公開第１１／２２６，８１０号明細書において開示され、その全体が参照目的で本願明細書に組み込まれる。
【００２３】
図１においても概略的に例示されるように、加熱アセンブリ６０が水素生成領域及び／又は分離領域とともに共通のシェル又はハウジング６８中に収容されることは本願の開示の範囲内である。但し、この構造は必須ではない。加熱アセンブリが水素生成領域に対して別に配置されうるが、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熱的連通及び／又は流体連通されることも本願の開示の範囲内である。加熱アセンブリが（シェル６８内に少なくとも一部といった）燃料プロセッサ１２内に部分的に又は完全に位置しうること、及び／又は、加熱アセンブリの少なくとも一部又は全部が燃料プロセッサの外部に位置しうることが、本発明の開示の範囲内であることを図的に示すように、図１において、加熱アセンブリ６０が燃料プロセッサ１２とオーバーラップする関係にあることが示されている。この後者（外部に位置する形態）の実施の形態において、バーナーアセンブリからの熱い燃焼気体は、燃料プロセッサ又は加熱されるシステムの他の部分に適切な伝熱導管を介して輸送される。
【００２４】
水素生成アセンブリ１０及び燃料処理システム３１の構成に応じて、加熱アセンブリ６０は、供給原料輸送システム、供給原料流、水素生成領域、浄化（又は分離）領域又はこれらの要素の任意の組合せ、又は、これらの選択された要素を加熱するように構成されうる。供給原料流の加熱は、水素生成領域において水素ガスを生成するために用いる水素生成流体の液体反応物質流又は成分を蒸発させることを含みうる。このような実施の形態では、燃料処理システムは、蒸発領域６９を含むと記述されうる。加熱アセンブリ６０は水素生成アセンブリ１０の他の部材を加熱するようにも構成されうる。例えば、加熱された放出流は、少なくとも原料流１６及び燃料流６４の一部を形成する加熱燃料及び／又は水素生成流体を含む圧力容器又は他の容器を加熱するようにも構成されうる。必須ではないが、容器の温度を上昇させることは、容器内に格納される流体の圧力を増加させることができ、このことは、いくつかの用途で望ましい。
【００２５】
加熱アセンブリ６０を用いることにより水素生成領域１９において得られうる及び／又は維持されうる温度の一例として、蒸気改質装置は、概して２００℃から９００℃の範囲の温度で作動する。この範囲外の温度も、開示の範囲内である。カーボン含有供給原料がメタノールである場合、水蒸気改質反応は、概して略２００−５００℃の範囲の温度で作動する。この範囲の例示のサブセットは、３５０−４５０℃、３７５−４２５℃及び３７５−４００℃を含む。カーボン含有供給原料が炭化水素、エタノール又は他のアルコールである場合、略４００−９００℃の温度域が、概して水蒸気改質反応のために使われる。この範囲の例示のサブセットは、７５０−８５０℃、７２５−８２５℃、６５０−７５０℃、７００−８００℃、７００−９００℃、５００−８００℃、４００−６００℃、そして、６００−８００℃を含む。水素生成領域のための２つ以上の領域又は部分を含み、それぞれは同一の、又は、異なる温度で作動されうることは、本願の開示の範囲内である。例えば、水素生成流体が炭化水素を含むときに、いくつかの実施の形態において、２つの異なる水素を生成する部分又は領域を含み、その１つがプレ改質領域を提供するために他のものよりも低い温度で作動することは、所望されうる。このような実施の形態では、燃料処理システムは、あるいは、２つ以上の水素生成領域を含むと説明されうる。
【００２６】
本願の開示における水素生成燃料処理アセンブリ又は水素生成アセンブリ１０は、少なくとも１つの供給原料流１６を燃料処理／生成アセンブリの少なくとも水素生成領域に選択的に輸送するように構成されている供給原料輸送システム２２を含みうる。いくつかの実施の形態では、供給原料輸送システムは、少なくとも水素生成領域１９を好適な水素生成温度で加熱（及び選択的に維持）するように、少なくとも水素生成領域１９を加熱するように構成されたバーナー６２又は他の加熱アセンブリ６０に燃料流６４を少なくとも選択的に輸送するように構成される。供給原料輸送システム２２は、任意の好適な輸送メカニズム（例えば積極的な移動又は液体流を推進させる他の適切なポンプ又は機構）を利用しうる。本願の開示による供給原料輸送システム２２のいくつかの実施の形態において、輸送システムは、ポンプ又は他の電気駆動流体輸送機構の使用を必要とすることなく、供給原料流及び／又は燃料流の少なくとも１つを輸送するように構成されている。
【００２７】
供給原料輸送システム２２は、概略的に図１に示した実施の形態において、２つの供給原料流１１、すなわち、少なくとも１つの水素生成流体１５を含んで燃料処理システムの水素生成領域１９に輸送されるように構成される水素生成流体供給原料流又は原料流１６を輸送するように、そして、少なくとも１つの可燃性燃料１３を含んで加熱アセンブリ６０に輸送されるように構成される加熱燃料供給原料流６４を輸送するように、構成されている。
【００２８】
単一の供給原料流１６が図１に示されているが、複数の供給原料流１６が使用されうること、そして、これらの供給原料流が同じであるか異なる供給原料を含みうることは、開示の範囲内である。これは、図１の一点鎖線における第２の供給原料流１６を含めることによって概略的に例示される。同様に、図１は、一点鎖線において、各供給原料流１６が異なる供給原料輸送システム２２又はその部分と関連しうる（しかし、必須ではない）ことも示す。例えば、複数の供給原料輸送システム２２が利用されるときに、システムは共通の供給源からの出口流の少なくとも一部を引き出してもよい（しかし、必須ではない）。供給原料流１６が２つ以上の成分（例えばカーボン含有供給原料及び水）を含むときに、これらの成分は同じであるか異なる供給原料流において輸送されうる。
【００２９】
図１に示された例示の実施の形態において概略的に示されているように、加熱アセンブリが燃料処理アセンブリの一部を形成するときに、燃料処理アセンブリは、少なくとも２つの供給原料流１１、すなわち、流体供給原料流１６及び燃料供給原料流６４を受け入れるように構成されていると記述されうる。これらの流体供給原料流１６及び燃料供給原料流６４が、一点鎖線の図１に示すように、同じであるか異なる輸送システムから輸送されうることは、本願の開示の範囲内である。流体供給原料流１６及び燃料供給原料流６４が、異なる組成物、少なくとも１つの共通の成分を有してもよく、共通の成分を有さなくてもよく、又は、同じ組成物を有しうることも、本願の開示の範囲内である。原料輸送システムは、輸送される原料流及び燃料流の成分に対して好適な任意の種類及び／又は数の供給源又は提供源１１２を含むか流体連通可能であってもよい。
【００３０】
水素生成流体１５は、上述のような生成水素流１４を生成する反応物として利用されうる一以上の流体を含みうる。水素生成流体１５の構成は、水素生成アセンブリ１０の構成及び／又は水素が水素生成領域において生成される機構に基づいて選択されうる。例えば、水素生成流体１５は、少なくとも１つのカーボン含有供給原料、水又は水及びカーボン含有供給原料の組合せを含む。カーボン含有供給原料の一例は、本願明細書において上述したものである。水素ガスを生成する反応体として水及びカーボン含有供給原料を水素生成領域が受け入れるように構成される場合、これらの反応体の一方又は両方が供給原料輸送システムによって水素生成流体として供給されうる。
【００３１】
例えば、水、例えば、メタノール又は他の水溶性アルコールといった水に混合できるカーボン含有供給原料が使われるときに、供給原料輸送システムは水及びカーボン含有供給原料の混合物を含む水素生成流体１５を輸送するように構成されうる（しかし、必須ではない）。この種の流体流におけるカーボン含有供給原料に対する水の比率は、使用される特定のカーボン含有供給原料、利用者の選好、水素生成領域の設計、その他の要因に従って、変化しうる。カーボンに対する水の分子比は、典型的には略１：１から３：１になりうる。水及びメタノールの混合物は、概して１：１付近の分子比（３１vol％（容量％）の水、６９vol％のメタノール）で輸送されうる一方、炭化水素又は他のアルコール類の混合物は、カーボンに対する水の比を典型的に１：１よりも大きい分子比で輸送されうる。
【００３２】
更なる一例として、改質供給原料流１６は、ほぼ２５−７５vol％のメタノール又はエタノール又は他の適切な水溶性カーボン含有供給原料、及び、ほぼ２５−７５vol％の水を含むことができる。メタノール及び水で（少なくとも実質的に）形成される供給原料流に対して、この供給原料流は、概しておおよそ５０−７５vol％のメタノール及びほぼ２５−５０vol％の水を含む。エタノール又は他の水溶性アルコール類を含む供給原料流は、概してほぼ２５−６０vol％のアルコール及びほぼ４０−７５vol％の水を含む。水蒸気改質又は自己熱改質反応を利用する水素−創成アセンブリのための特に適切な供給原料流の例は、６９vol％のメタノール及び３１vol％の水を含む。但し、他の組成物及び液体カーボン含有供給原料も本願の開示の範囲内において、使用されうる。
【００３３】
必須ではないが、水及び少なくとも１つのカーボン含有供給原料をいずれも含むこの種の供給原料流が水素生成領域１９のための供給原料流として、そして、燃料処理アセンブリの少なくとも水素生成領域を加熱するように構成されている加熱アセンブリのための可燃物燃料流として使われうることは、本願の開示の範囲内である。水及び水溶性液体カーボン含有供給原料が使用前に混合される場合、この種の構造の潜在的な利点は、水素ガスを水及びカーボン含有供給原料から生成する水素生成アセンブリが、単一の供給１１２よりも多くのものを含む必要はないということである。そうでない場合には、水素生成アセンブリは、水及びカーボンを含む供給原料の供給を必要とするだけである。
【００３４】
水素生成流又は供給原料流の成分を同一の又は異なる組成物を有する２以上の流の燃料処理アセンブリに供給原料輸送システム２２が輸送しうることは、本願の開示の範囲内である。例えば、燃料プロセッサが水素ガスをカーボン含有供給原料及び水から生成するように構成されるときに、これらの成分は別々の流において典型的に届けられ、そして、任意的に、互いに混合されない場合には、任意的に異なる供給原料流を示している参照番号１７及び１８によって図１に示されるように、（少なくとも両方の流が蒸発するかさもなければガス状になる）。
【００３５】
所望の熱出力を提供するために加熱アセンブリ６０によって消費されるのに好適な任意の可燃性の液体及び／又はガスを加熱燃料１３が含みうることは、本願の開示の範囲内である。本願の開示によるいくつかの加熱燃料１３は輸送されて加熱アセンブリ６０によって燃焼されるときにはガスであるが、その一方で、他のものは液体流として加熱アセンブリに輸送される。適切な加熱燃料の一例は、上述のカーボン含有供給原料（例えばメタノール、メタン、エタン、エタノール、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタン及びブタン類）を含む。さらなる例は、低分子量の凝集性燃料（例えば液化石油ガス、アンモニア、軽量のアミン、ジメチルエーテル及び低分子量の炭化水素）を含む。全ての実施の形態において必要という訳ではないが、加熱燃料流及び水素生成流体流は、異なる個々の又は全体の組成物を有することができ、異なる相で供給原料輸送システムから放出されうる。例えば、流のうちの１つは液体流であるときに、他のものはガス流であってもよい。いくつかの実施の形態では、流の両方とも、液体流であってもよい。いくつかの実施の形態では、流の両方とも、ガス流であってもよい。（例えば、発熱の水素生成プロセスが水蒸気改質のような吸熱方法の代わりに利用されるときに、使用されるような）加熱アセンブリに換えて冷却アセンブリの形で温度調整アセンブリを含む水素生成アセンブリの実施の形態において、このアセンブリに燃料又は冷却液流を供給原料輸送システムが供給するように構成されうることは、本願の開示の範囲内である。任意の好適な燃料又は冷却流体が、使用されうる。
【００３６】
本願の開示における水素生成燃料処理アセンブリ（又は水素生成アセンブリ）で使用されうる適切な供給原料輸送システムの例示の非排他的な実施の形態は、米国特許出願第１１／２２８，６３７号明細書、１１／０９６，８２７号明細書及び６０／６２３，８９４号明細書において開示され、これらの全体の開示は全ての参照目的のために本願明細書に組み込まれる。上記の組み込まれた出願も、燃料処理アセンブリ、燃料電池システム、そのための部品、及び、選択的に使用されうる及び／又は開示され、例示されて及び／又は、本願明細書において組み込まれる他の部品と統合されうる同一物を操作する方法の付加的な例を開示する。適切な水素生成アセンブリ及びその部品の図示する、追加的な例は、米国特許番号第６，２２１，１１７号明細書、５，９９７，５９４号明細書、５，８６１，１３７号明細書、及び、継続中の米国特許出願公開第２００１／００４５０６１号明細書、２００３／０１９２２５１号明細書、及び、２００３／０２２３９２６号明細書において開示される。上述した特許及び特許出願の完全な開示は、全て参照目的のために本願明細書に組み込まれうる。付加的な例は、米国特許出願第１０／９４５，７８３号明細書、１１／２２６，８１０号明細書及び１１／２２８，６３７号明細書において開示される。そして、これらの全体の開示は、全て参照目的のために本願明細書に組み込まれうる。
【００３７】
説明されるように、生成水素流１４は、高純度水素ガスが利用される用途を含む、様々な用途で使用されうる。この種の用途の一例には、燃料電池スタックのための燃料又は原料流としてのものがある。燃料電池スタックは、例えば水素ガスといった陽子の供給源、及び例えば酸素ガスといった酸化剤の供給源から電位を発生する機器である。従って、水素生成アセンブリ１０は、生成水素流１４及び空気又は他の酸化剤流８１の少なくとも一部を受け入れて電力を生成するように構成される燃料電池スタック４０の少なくとも一部を含むか又は連結されうる。これは図２において概略的に例示され、そこにおいて、燃料電池スタックは４０で示されて、電流を生じ、これは４１で概略的に例示される。空気流８１は、受動機構又は能動機構、及び、電動機構又は手動機構を含む任意の好適な機構を介して、燃料電池スタックに輸送されうる。燃料電池スタック４０に連結された場合、水素生成アセンブリは、エネルギー発生システム又は燃料電池システム４２と呼ばれてもよい。
【００３８】
本願で使用しているように、水素生成アセンブリ１０は、燃料処理システム、燃料処理アセンブリ及び／又は水素生成燃料処理システム（又はアセンブリ）であると呼ばれてもよい。本願で使用しているように、エネルギー生成システム４２は、燃料電池システム又は水素生成燃料電池システムと呼ばれてもよい。本願は、燃料処理アセンブリ、燃料電池システム又はその部品を開示する多くの異なる出願を参照として組み込む。本願明細書において開示され、例示され、そして組み込まれる変形例を含む、これらのシステム及び部材が、本願の開示の範囲を離れることなく、選択的に結合及び使用又は統合されうることは、本願の開示の範囲内である。
【００３９】
スタック４０は、空気、酸素リッチエア、酸素ガスといった酸化剤、及び、輸送される生成水素流１４の一部から電流を生成するように構成される少なくとも１つの燃料電池４４、及び典型的には複数の燃料電池４４を含む。燃料電池スタックは概して、流体輸送／除去導管を含む共通のエンドプレート４８間に結合される複数の燃料電池を含む。但し、この構造が全ての実施の形態に必要であるというわけではない。好適な燃料電池の例としては、プロトン交換膜（ＰＥＭ）燃料電池及びアルカリ性燃料電池があげられる。他には、固体酸化物燃料電池、リン酸燃料電池及び融解炭酸塩燃料電池を含む。
【００４０】
燃料電池スタック４０は、任意の好適な構造を有することができる。燃料電池スタック及びその部品の一例は、米国特許第４，２１４，９６９号明細書、４，５８３，５８３号明細書、５，３００，３７０号明細書、５，４８４，６６６号明細書、５，８７９，８２６号明細書、６，０５７，０５３号明細書、及び６，４０３，２４９号明細書に開示され、その全体が参照として本願明細書に組み込まれる。付加的な例は、米国特許仮出願第６０／６２３，１５６号明細書及び６０／６３０，７１０号明細書において開示される。そして、その全体が参照として本願明細書に組み込まれる。本願の開示による水素生成燃料処理アセンブリを含む水素生成燃料電池システムを含む、燃料電池システムにおいて使用されうる、適切な燃料電池システム、スタック及びその部品における、付加的な例示の、非排他的な例は、２００５年１０月２８日に出願された名称「Fuel Cell Stack Compression Systems, and Fuel Cell Stacks and Fuel Cell Systems Incorporating the Same」の米国特許出願第＿号明細書において開示される。そして、その全体が参照として本願明細書に組み込まれる。
本願の開示による水素生成燃料処理アセンブリを含む水素生成燃料電池システムを含む、燃料電池システムにおいて使用されうる燃料電池システム、スタック及びその部品の更なる例は、２００５年６月１０日に出願された名称「Partitioned Fuel Cell Stacks and Fuel Cell Systems Including the Same」の米国特許出願第１１／１５０，６１５号明細書において開示される。そして、その全体が参照として本願明細書に組み込まれる。
【００４１】
水素ガスの供給源を有することが要望される他の用途において本願の開示による水素生成アセンブリ１０が使用され、及び／又は、格納及び後の消費のための水素ガスを生成するために本願の開示による水素生成アセンブリ１０が使用されうることは、本願の開示の範囲内である。換言すれば、本願の開示による水素生成アセンブリ１０が、印加された電気的負荷を満足する燃料電池システムを提供するために燃料電池スタックで利用されうるが、水素生成アセンブリが燃料電池スタックから独立して利用されうることも、本願の開示の範囲内である。
【００４２】
エネルギー生成又は燃料電池システム４２は、少なくとも１つのエネルギー消費機器４６から印加された負荷に適合する電力を供給するように構成される。消費機器の一例は、以下に限定されないが、自動車、レクリエーショナルビークル（ＲＶ）、建設車両又は産業車両、ボート及びその他海航空機、及び１又は２以上の居住地、商業オフィス又は建物、近郊、ツール、照明及び照明アセンブリ、ラジオ、（家庭用具を含む）機器、コンピュータ、工業的設備、信号及び通信器材、ラジオ、ボート、レクリエーショナルビークル又は他の車両上の電気駆動部品、バッテリーチャージャ、自動バッテリーチャージャ、モバイル機器、モバイルツール、非常応答ユニット、生命維持装置、患者用モニタ装置、及び、燃料電池スタック４０が一部を形成するエネルギー生成システム４２のバランスオブプラントの電気要求、の任意の組合せをも含む。本願で使用しているように、エネルギー消費機器４６は、本願の開示によるエネルギー生成システム又は燃料電池システムから電力を引き出すように構成された１又は２以上のエネルギー消費機器を概略的及び全体的に示すように用いられる。本願の開示における水素生成アセンブリ（又は水素生成燃料処理アセンブリ）を含むこの種のシステムを含んだ本願の開示によるエネルギー生成システムが、図２において全体を５６で示しているように、エネルギー生成及び消費アセンブリ、又はシステムを提供するために、少なくとも１つのエネルギー消費機器と統合され又はさもなければ連結され、又は、共に内部に収容されうることも、本願の開示の範囲内である。
【００４３】
本願の開示による携帯用エネルギー生成システムに関して、水素生成アセンブリが水素ガスを生成するように構成されている比率及び燃料電池スタック４０の定格出力は、システム２２が出力するように構成されうるエネルギー消費機器の数及び／又は種類に寄与又はさもなければ規定する。従って、本願の開示によるより小型の携帯用エネルギー生成システムを（必須ではないが）含む、全ての燃料エネルギー生成システム（又は水素生成燃料電池システム）で必要となる訳ではないが、このシステムは、１０００ワット又はこれ未満の定格／予定の最大出力、及び対応する水素ガス生成率を有するように設計されうるか又は、さもなければ構成されうる。いくつかの実施の形態では、このシステムは、５００ワット又はこれ未満の定格／予定の最大出力、及び対応する水素ガス生成率を有するように設計されうるか又は、さもなければ構成されうる。いくつかの実施の形態では、このシステムは、３００ワット又はこれ未満の、又はさらに２５０ワットでの、定格／予定の最大出力、及び対応する水素ガス生成率を有するように設計されうるか又は、さもなければ構成されうる。このシステムは、概して少なくとも１００ワットの定格又は最大出力を有する。但し、これが全ての実施の形態に必要であるというわけではない。本願の開示におけるシステムによって使用されうる１０００ワット又はこれ未満の出力の例示の非排他的な例は、以下に限定されるものではないが、８００−５００ワット、５００−７５０ワット、７５０−１０００ワット、２００−５００ワット、２５０−５００ワット、３００−６００ワット、及び４００−８００ワットを含む。本願の開示におけるシステムによって使用されうる５００ワット又はこれ未満の出力の例示の非排他的な例は、以下に限定されるものではないが、２５−５００ワット、５０−２００ワット、５０−２５０ワット、１５０−２５０ワット、３５０−４００ワット、１００−４００ワット、１００−３００ワット、及び２５０−４５０ワットを含む。本願の開示におけるシステムによって使用されうる３００ワット又はこれ未満の出力の例示の非排他的な例は、以下に限定されるものではないが、１００−３００ワット、７５−３００ワット、１００−２００ワット、２００−３００ワット、１５０−３００ワット、及び２５０−３００ワットを含む。概して、これらのシステムは、個人による手動移送のために寸法決めされるように、比較的軽量でコンパクトである。
【００４４】
上述のように燃料電池システム４２が１ｋＷ未満の定格出力を有するように構成されるとき、対応する水素生成アセンブリ１０は、このパワー出力を生じるために、生成水素流１４中の水素ガスを適切な流量で単数又は複数の燃料電池スタックに提供しうるように構成されうる。例えば、本願明細書において例示される水素生成アセンブリは、フルキャパシティで作動するときに、２０ｓｌｍ未満の水素ガスを生成するように構成されうる。この範囲の図示するサブセットについては、１５ｓｌｍ未満、１０ｓｌｍ未満、５ｓｌｍ未満、１３−１５ｓｌｍ、３−５ｓｌｍ及び２−４ｓｌｍの水素ガスを含む。２５０ワット／時を供給するように定格化されたシステム４４に対して、例示の非限定的な例の水素生成アセンブリ１０に対する好適な容量は、３−４ｓｌｍの水素ガスである。
【００４５】
しかしながら、本願の開示による水素生成アセンブリ（そして、同じものを組み込んでいるエネルギー生成システム）が、生成水素流１４中の水素ガスの所望の流量、エネルギー生成システムの所望の定格出力、エネルギー生成アセンブリによって出力されるエネルギー消費機器の種類及び／又は数、水素生成アセンブリ及び／又はエネルギー発生アセンブリに対する利用可能なサイズの制限等に応じて、任意の好適なスケールで構築されうることは、本願の開示の範囲内である。いくつかの実施の形態では、適用負荷等を満足させる必要電力を提供するために水素ガスを提供するように構成される水素生成アセンブリを含むアセンブリを有する１−２ｋＷの範囲の定格の（所望の）出力を有する本願の開示によるエネルギー生成アセンブリを提供することが好適でありうる。他の用途では、家庭の又は他の居住区、小事務所、又は同様のエネルギー需要を有する他のエネルギー消費機器といった、アセンブリに対して４−６ｋＷの範囲の出力を有することが、好適でありうる。
【００４６】
開示されて、例示されて及び／又は、本願明細書において組み込まれる、水素生成アセンブリ、燃料処理アセンブリ、供給原料輸送システム、燃料電池スタック、及び／又は、燃料電池システムの実施の形態が、その容量を増加させるために対応する部品のうちの２つ以上の組合せにおいて利用されうることは、本願の開示の範囲内である。例えば、特定の実施の形態の水素生成アセンブリが３−４ｓｌｍの水素ガスを生成するように構成されている場合、２つのこの種のアセンブリは６−８ｓｌｍの水素ガスを生成するために用いることができる。従って、本願明細書において開示されるアセンブリ及びシステムは、計測可能なシステムと呼ばれてもよい。記載され、例示され及び／又は、本願明細書において組み込まれる水素生成アセンブリ、燃料処理アセンブリ、燃料電池スタック、燃料プロセッサ及び／又は加熱アセンブリが一緒に選択的に相互接続可能なモジュラーユニットとして構成されうることは、本願の開示の範囲内である。
【００４７】
燃料電池スタック４０は、全ての生成水素流１４を受け入れうる。いくつかの又は全部の流れ１４は、追加的にあるいは代換的に、適切な導管を介して、他の水素消費プロセスに対して輸送されてもよく、燃料又は熱のために燃焼されてもよく、又は、後の使用のために格納されうる。一例として、水素格納機器５０は、図２の一点鎖線に示される。機器５０は、少なくとも一部の生成水素流１４を保存するように構成されている。例えば、スタック４０による水素ガスの需要が燃料プロセッサ１２の水素出力より少ないときに、過剰な水素ガスは機器５０に保存されうる。適切な水素ストレージの一例は、水素化物床及び加圧タンクを含む。必須ではないが、水素の供給を含む燃料処理アセンブリ３１又は燃料電池システム４２の利点は、燃料プロセッサ１２が水素要求に応ずることが可能でない状況で、この供給がスタック４０又はこの流れ１４を使用する他の用途の水素要求を満たすために使用できることである。これらの状況の例としては、燃料プロセッサが冷却状態や不活発状態から起動されるとき、アイドル状態から（加熱及び／又は加圧されて）ランピングされるとき、メインテナンスのためのオフライン又は修理中であるとき、そして、燃料電池スタック又は用途が燃料プロセッサからの最大利用できる生成高よりも大きな水素ガスの流量を要求しているときが挙げられる。付加的又は代換的に、格納された水素が、燃料処理アセンブリ又は燃料電池システムを加熱する可燃性燃料流として用いられることもできる。燃料電池スタックと直接関係していない燃料処理アセンブリは、少なくとも１つの水素貯蔵装置を依然として含むことができ、それによって、これらの燃料処理アセンブリからの生成水素流が、後の使用のために格納されることも可能にする。
【００４８】
燃料電池システム４２は、電池５２、又は、スタック４０によって生成される電位又は電力を格納するように構成されている他の適切な電気格納機器を含みうる。過剰な水素に関する上記説明と同様で、燃料電池スタック４０は、燃料電池システム４２に所要負荷を含む機器４６によって印加され又は動作される負荷を満たすために必要なものよりも過剰な出力を生成しうる。過剰な水素ガスの上記説明に対する更なる類似性において、この過剰な出力が、燃料電池システム外の他の用途において使用されうるし、及び／又は、燃料電池システムによる後の使用のために格納されうる。例えば、電池又は他のストレージ機器は、起動中のシステム４２によって使用するための、又は、このシステムが電気及び／又は水素ガスを生成していないときに他の用途によって使用するための出力を提供することができる。図２において、流れ調整構造は、全体を５４で示されて、水素及び燃料電池スタックの出力を機器５０及びバッテリのそれぞれに選択的に輸送して、格納された水素及び出力を引き出すための、任意の好適なマニホルド、バルブ、コントローラ、スイッチ等を概略的に表す。
【００４９】
水素生成アセンブリ及び／又は燃料電池システムがコンピュータ化されたコントローラ及びコントロールシステムを備えなくてもよいことは、本願の開示の範囲内である。このような実施の形態では、コントローラを含む同等のアセンブリ又はシステムに対して、多くのセンサ、通信結合、アクチュエータ、などを含まなくてよい点で、システムがより簡便になり、より低いプラント要件でバランスをとることができる。しかしながら、実施の形態によっては、アセンブリ又はシステムの１つ以上の操作を自動化するためといった、アセンブリ又はシステム等の操作を調整するために、コントローラを含むことが、好適でありうる。そして、図３において、コントローラの一例は、８８で概略的に例示されて、水素生成アセンブリの供給原料輸送システム２２及び加熱アセンブリ６０と連絡して示される。この種の構成において、コントローラは、少なくとも水素生成アセンブリの起動を制御及び／又は調整するように構成されうる。この種のコントローラは、付加的又は代換的に、アセンブリの水素生成作動状態を制御及び／又は調整しうる。コントローラ８８は、任意の好適な電力源（例えば電池５２）によって電力を供給されうる。例えば、図３に５２’で示したように、コントローラ８８が電池５２以外の電力源によって駆動することも、本願の開示の範囲内である。例えばその作動をモニタ及び／又は制御するために、コントローラ８８が水素生成アセンブリ及び／又は燃料電池システムの他の部材と連絡してもよいことも、本願の開示の範囲内である。この種のコントローラは、図４において概略的で例示されて、燃料処理アセンブリ（例えば水素生成領域１９及び浄化領域２４）及び燃料電池スタック４０の部品に（１方向又は双方向通信のための任意の好適な通信リンクを介して）連絡していることが示される。
【００５０】
図５に破線で示したように、本願の開示による燃料処理アセンブリ１０は、液体供給原料流１６（又は、水１７の流れ又は液体カーボン含有供給原料１８の流れの液体成分といった、供給原料流１６の成分）を受け入れて、燃料プロセッサ１２の水素生成領域１９への輸送の前に供給原料流（又はその部分）を蒸発させるように構成されている蒸発領域６９を含むことができる。図５において概略的に示されるように、加熱アセンブリからの加熱された燃焼流６６は、蒸発領域６９の供給原料流を蒸発させて及び／又はさもなければ供給原料流を加熱するために用いることができる。燃料プロセッサ１２が蒸発領域なしで構築することができ、及び／又は、燃料プロセッサがガス又は蒸発済の供給原料流を受け入れるように構成されることは、開示の範囲内である。蒸発領域６９が存在しているときに、この領域６９がシェル６８（存在していれば）の外側に部分的に又は完全に延在することも、本願の開示の範囲内である。
【００５１】
本願の開示による、燃料プロセッサ１２、加熱アセンブリ６０及び供給原料輸送システム２２は、本願明細書において、記載され、例示され及び／又は、組み込まれるいずれかの配置において構成されうる。いくつかの実施の形態では、１つ以上の上記した構成からの特徴又は態様は、互いに及び／又は本願明細書において記載されている追加的な特徴とともに結合されうる。例えば、少なくとも１つの浄化領域２４を含む燃料処理アセンブリ１０が、燃料プロセッサのシェル６８内に選択的に位置しているハウジング内に、水素生成領域１９及び少なくとも一部の浄化領域を共に収容しうる（しかし、必須ではない）ことは、本願の開示の範囲内である。このことは図６において概略的に例示され、同図において、水素生成領域に輸送される供給原料流からの混合ガス流を生成するために使用される改質（又は他の）触媒２３を少なくとも含むハウジング又は容器２７内に含まれる水素生成領域とともに、燃料プロセッサの水素生成領域１９を参照番号２５は全体的に示している。
【００５２】
図６に破線で示したように、シェル２７（及びこれによる領域２５）は、必須ではないが浄化領域２４をも含みうる。例えば、図６の一点鎖線にて図示したように、ハウジング中に浄化領域が存在するときに、浄化領域は、１つ以上の水素選択性膜３０及び／又は化学一酸化炭素除去アセンブリ３２を含みうる。従って、領域２５は、水素生成領域１９及び浄化領域２４を含むときに、水素生成浄化領域と記述されうる。本願明細書において記載され、例示され及び／又は組み込まれる領域１９及び２４のいずれかが領域２５において使用されうることは、開示の範囲内である。領域２５が浄化領域を含まないとき、ハウジング２７を含む水素生成領域１９と単に記述されうる。ハウジング２７は浄化領域２４を含むとき、燃料処理アセンブリが、ハウジング２７外部（すなわち、下流からの）に（例えば同一又は異なる浄化機器／機構を含みうる）１つ以上の付加的な浄化領域を含みうることも依然として本願の開示の範囲内である。本願明細書において例示される燃料処理アセンブリは、浄化領域をも選択的に含みうるハウジング中に含まれる水素生成領域を含む。図６においても例示されるように、蒸発領域６９が存在するときに、蒸発領域６９がハウジング２７中に部分的に、又は、完全に延在しうることは本願の開示の範囲内である。
【００５３】
共通の封止されたシェル２７内に収容された少なくとも浄化領域２４上に水素生成領域を含む燃料プロセッサの図示する、より模式的でない一例は、図７及び８に示される。例示の非限定的な実施の形態において、水素生成領域１９は、流れ改質触媒２３を含み、そして、浄化領域２４は、シェル内で支持されて、改質反応によってできる混合ガス流２０を受け入れて、生成水素流１４を形成する水素リッチ流と副生成流２８にこの混合ガス流２０を分けるように配置される少なくとも１つの水素選択性膜３０を含む。図８においておそらく最も良く示される一例において、水素生成領域は、供給原料流が導入される水素生成領域の末端部の開口を有する触媒プレート２６７によって膜から離隔されている。水素生成領域中で生成される改質ガソリン又は混合ガス流は、膜３０表面で混合ガス又は原料に接触するこれらの開口を介して流れる。混合ガス流の膜を通過する部分は、水素リッチ流２６を形成し、この水素リッチ流２６は、生成水素流１４を生成する等のために、シェル２７から引き出されうる。一方、混合ガス流の膜３０を通過しない部分は、副生成流２８としてシェルから引き出される。
【００５４】
示されるように、シェル２７はエンドプレート２６２及び２６４を含み、これらは、内部に水素生成領域及び分離領域が支持される内部区画室２６５を有する封止された圧力容器を規定するために一緒に固定されるように構成されている。任意の好適な処理は、一緒にシェル２７の部分を封止するために利用されうる。膜３０に対するサポート２６６も示される。サポート２６６は、混合ガス流の膜３０に浸透する部分が流れる多孔質体で形成されるべきである。様々なサポートプレート２６８及び封止ガスケット２７０も示される。
【００５５】
単一の膜３０又は他の浄化機器より多くのものが単一のシェル２７及び／又は燃料処理アセンブリ３１において使用されうることは、本願の開示の範囲内である。このことは、図８の一点鎖線において概略的に例示され、同図において、水素リッチ流をシェルから引き出す出力ポート近傍のメタン生成触媒３２が示される。このような実施の形態では、メタン生成（又は他の一酸化炭素除去）触媒は、水素選択性膜の下流の任意の好適な位置に存在しうる。メタン生成触媒は、シェルからの流体連通において延在して、水素リッチ流がシェルから流れる流体導管中に位置することもできる。
【００５６】
水素生成領域１９及び少なくとも１つの浄化（又は分離）領域２４を含む封止されたシェル２７を含む燃料プロセッサに対する適切な構成の他の一例は、図９−図１１に示される。従って、図９−図１１は、本願の開示に従って水素生成燃料処理アセンブリ及び燃料電池システムで使われうる適切な水素生成領域の付加的な一例を提供するものとして示されうる。図示の例において、シェル２７は、水素生成領域及び任意に１つ以上の浄化領域を収容する内部区画２６５を規定するプレート又はシェル部分２６２及び２６４から、形成される。シェル及び対応する水素生成領域１９の例示の長細形状は必須ではなく、他の形状及び構成が本願の開示の範囲内において、使われうる。図９及び図１０において、任意的なマウント（架台）２７２は、シェル２７から突出して示される。マウント２７２は、燃料プロセッサ及び／又は燃料処理アセンブリが位置する部位の残りにおけるハウジング６８中の所望の位置にシェルを固定するために利用されうる。これらの任意的なマウントの数及び構成は、本願の開示の範囲内において、変化しうる。
【００５７】
図７及び図８の例と同様に、ハウジングのエンドプレートが、その中に含まれる内部部品を組み込んだ後に、溶接されうるか又はさもなければ一緒に封止されうるという点で、ハウジングは、封止されたハウジングであってもよい。しかしながら、ハウジングの溶接又は他の封止が、全ての実施の形態に必要であるというわけではない。従って、ハウジングを破壊することなく繰り返し分解されるか又はさもなければ開口してその後再組立されるように構成されているハウジング又は他の容器が、使用されうることは、本願の開示の範囲内である。上述の組み込まれた米国特許出願番号第１０／９４５，７８３号明細書に記述及び開示されるように、水素選択性膜周りの様々な封止が、溶着、蝋付け、拡散接合、又は、膜が実際に封止の一部を形成するために費やされる他の方法によって形成されうることは、本願の開示の範囲内である。
【００５８】
図９−図１１において、そして、図１０においておそらく最も良く示されるように、水素生成領域１９は、水素生成領域において行われる水素生成反応のために、改質触媒２３のような触媒領域又は触媒の充分な量を受け入れられるように寸法決めされる区画２７４を含む。触媒領域の平面内の触媒領域から、そして、触媒領域の長軸と平行して線形に延在するアクセスポート２７６も示されている。アクセスポートがエルボー又は他のターンを含まないこの種の構造は、必須ではないが、触媒の装填及び除荷（すなわち除去）をより容易に促進しうる。例えば、アクセスポートを線形に延長することで、触媒がアクセスポートを介して触媒領域又は床に注入されることを可能にして、この領域内に触媒を圧縮又はさもなければ輸送又は配置するためにロッド又は他の部材の導入さえ許容する。
【００５９】
図１０及び図１１に示されるように、そして、図１１においておそらく最も良く示されるように、シェル２７は複数の水素選択性膜３０を含む。これらの膜は、混合ガス（又は改質ガソリン）流用の膜間の流路を規定するために使用される様々なガスケット及びスペーサとともに、各々に対して間隔を置いた関係で支持される。これらの流れには、膜の一方を介して透過する精製された水素ガスを含むものと、膜と透過せずに副生成流を形成する混合ガス流の部分を含むものとがある。図示するように、水素生成領域は、様々なガスケット、スクリーン又は他の多孔質支持体層によって各々から間隔をあけて配置される３つの水素選択性膜、フレームなどによって収納される。本願の範囲から離れることなく、より多い又はより少ない膜、及びこれに対応する支持体、プレート、ガスケット等が使われうることは、本願の開示の範囲内である。例えば、付加的な膜を包含することにより、水素生成領域中で生成される混合ガス流からの改質水素ガスを増やすことができる。
【００６０】
図示するように、これらの部品が所定の構成のハウジング中にのみ存在しうるように、プレート及びガスケットは、非対称の形状によって寸法決めされる。このことは必須ではないが、これにより部品の組立が支援されうる。これらの部材が偶発的に後方に下がるか又は逆さまに配置されることがないためである。適切な非対称の形状の一例において、シェル内の各種部品の隅部領域２７８は、シェルの内部区画における対応する隅部領域の１つにのみ挿入されることが許容されるように、他の隅部領域と異なる形状を有する。従って、シェルは、その内部に積層されるガスケット、フレーム、支持体及び類似の部品の方位を規定するように、適合され、又はインデックス付きであると記述されうる。
【００６１】
図１１において、（任意の）間隔を置いたミキシングバー２８０を含むいくつかのフィードプレートが示される。ミキシングバーは、隣接する水素選択性膜と接触して輸送される混合ガス流の乱流を促進し、それによって、水素ガスと膜との接触を促進して、それによって、水素ガスの膜透過を促進する。ミキシングバーが存在しているとき、その両側部でガス流路を規定することが好ましく、そして、隣接する膜を接触させないことが好ましい。
【００６２】
シェル２７は、適切なメタン生成触媒３２を含む領域といった化学浄化領域を更に含むことができる。付加的又は代換的に、メタン生成触媒が存在しているときに、このメタン精製触媒は、図１０に破線で示したように、水素リッチ流がハウジングを出る導管中といったシェル２７の下流に含まれうる。
【００６３】
本願の開示による水素生成アセンブリ１０の例示の、非限定的な実施の形態は、概略的に図１２に示されて、全体を１０で示される。図１２で示された水素生成アセンブリは、水素生成領域１９が水蒸気改質触媒２３を含んで及び水素生成流１５（すなわち、単数及び複数の供給原料流１６）が水１７及び炭素含有原料１８を含む水蒸気改質反応を介して水素ガスを生成するように構成されていると記述されうる。従って、この例で記載されている図示の水素生成アセンブリは、改質領域と呼ばれる水素生成領域、及び、ラフィネート流と呼ばれる水素生成領域中で生成される混合ガス流２０とともに、流れ改質装置と呼ばれてもよい。
【００６４】
排他的又は必須ではない特定の例を提供するために、以下の説明において、カーボン含有供給原料は、メタノールを含むかメタノールであるものをいい、又は、加熱燃料は、プロパンを含むかプロパンであるものをいう。水素ガスを水素生成流体１５から作り出す他の過程が追加的に、又は、代換的に使われうることは、本願の開示の範囲内である。同様に、他の加熱燃料及び水素生成流体が、使われうる。例えば、流体１５は、メタノール又は他の水溶性カーボン含有供給原料に加えて、最大２５重量部又はこれを超える重量部の水を含んでもよい。別の例として、加熱アセンブリに輸送されるときに、及び／又は供給原料輸送システムから取り出されるときに、可燃性の燃料は、液体であってもよい。図１２において、水素生成流体及び加熱燃料は、水素生成領域及び加熱アセンブリに、それぞれ流体導管８５及び７９を介して、輸送されることが例示される。この種の導管の任意の好適な数及び構成が利用されうることは、本願の開示の範囲内である。記述されるように、実施の形態によっては、導管に含まれる流体を予熱するといった、加熱された放出流に導管で熱伝導を行うことは好適でありうる。図１２において、バルブアセンブリ６０は、加熱燃料及び水素生成流体の流れを選択的に制限するか又は許容するように構成されているバルブ６１及び６３を含んでいることが示される。この構造が、全ての実施の形態に必要であるというわけではない。バルブ及び／又はバルブアセンブリが存在しているときに、これらは、水素生成アセンブリ近くのオペレータ等によるマニュアル作動で構成されてもよく、及び／又は、コントローラからの入力コマンドに応答するといった自動化又は制御された作動で構成されてもよい。図１２に概略的に示された輸送システムは、これらの流れを輸送する任意の好適な種類及び／又は数の供給源又は供給原料１１２を含むか、又は、流体連通されるものであってもよい。
【００６５】
図１２に示される例において、加熱アセンブリ６０は、加熱された放出流６６を生成するために空気とともに加熱燃料を燃焼させるバーナー６２という形態をとる。加熱アセンブリ６０は、例えば本願明細書において述べられるイグナイタ又は他の任意の適切な点火源８９を加熱燃料の燃焼を始めるために利用することができる。加熱アセンブリがバーナーの代わりに燃焼触媒を含むことも、開示の範囲内である。
【００６６】
加熱アセンブリは、内部で発生する燃焼を支援するために、概して空気流も受け入れる。空気流は、例えばブロワ、ブロワ、コンプレッサ等の、任意の好適な空気送出アセンブリを介して輸送されうる。電気駆動空気輸送アセンブリは言うまでもなく、空気輸送アセンブリの無い、必要とされる加熱アセンブリが使用される環境から空気が取り出されることも、本願の開示の範囲内である。更なる変形例として、水素生成アセンブリが燃料電池スタック及び／又はエネルギー貯蔵装置に連結されているときに、スタック及び／又はエネルギー貯蔵装置は空気送出アセンブリに電力を供給することができる。一例において、空気流７４は、加熱アセンブリに入る前に、加熱燃料供給原料流６４と混合される。示されるように、空気流は、加熱アセンブリに入る前に、空気連行域２１４で加熱燃料１３と混合される。付加的又は代換的に、供給空気は、加熱燃料とは別に加熱アセンブリ６０に入ってもよい。
【００６７】
また、加熱アセンブリからの加熱された放出空気６６は、水素生成領域を加熱するとともに、水素生成領域に輸送される流体の前に、水素生成流体１５を加熱することが示される。加熱流体が燃料プロセッサに輸送されるときに液体流である場合に、この液体流は蒸発領域６９の加熱アセンブリからの加熱された放出流によって蒸発しうる。図１２において、蒸発領域は、この領域が加熱される放出流への必要な加熱（すなわち露出時間）を提供するために、任意の好適な構成内に形成され及び／又は位置されうることを視覚的に示すための正弦線の構成を含むものとして概略的に例示されている。図示するように、正弦線の領域は、いくつかの実施の形態において使われうる水平構成から全体的に９０°回転されうる。付加的に又は代換的に、水素生成流体の、全部ではないにせよ少なくとも一部が、加熱アセンブリからの加熱された放出流に晒される前に、及び／又は、燃料処理システムに輸送される前に、ガス状組成物であり及び／又は既に蒸発していることは、開示の範囲内である。
【００６８】
図１２にて図示したように、蒸発された水素生成流体流は、燃料処理システムの水素生成領域１９に輸送される。図示する蒸気改質装置の例において、水素生成領域の改質触媒２３は、水素ガスが主要成分である、水素ガス及び他のガスを含む混合ガス流２０を流体１５から生成する。Sud Chemie、BASF等で入手可能な、任意の好適な改質触媒が、使用されうる。改質触媒は、ペレット、パウダー等の、この領域内の構造をコーティングするものとして、触媒床といった任意の好適な形態で水素生成領域に配置されうる。
【００６９】
図１２にも示されるように、燃料処理システムは、水素生成領域からの混合ガス又は改質ガソリン流２０を受け入れる分離領域２４（記述されているように、浄化領域と呼ばれてもよい）をも含む。示されるように、分離領域２４は、少なくとも１つの水素選択性膜を透過する混合ガス流の部分及び少なくとも１つの水素選択性膜を透過しない混合ガス流の部分から形成されている副生成流２８の部分から形成されている生成水素流１４について、水素選択性膜３０を少なくとも含む。生成された水素ガスから不純物を除去するための複数の分離領域２４及び／又は複数の機構を含む燃料処理アセンブリの概略的な例が、図１２においても示される。生成水素流の任意の一酸化炭素の濃度を低下させるように構成されているメタン生成触媒３２を含む第２の分離領域２４が、一点鎖線で示される。この第２の分離領域は、メタン生成領域と呼ばれてもよい。
【００７０】
副生成流が加熱アセンブリ６０のための燃料流として使用される充分な燃料価を有するときに、少なくとも一部の副生成流は、燃料流として消費するための加熱アセンブリに輸送されうる。このことは、加熱アセンブリ６０の可燃性の燃料として使用される副生成流２８を輸送するように流体導管７７が構成される図１２に示される例において例示される。記述されるように、生成水素ガスのための適切な温度域中に水素生成領域を維持するための加熱アセンブリ全ての燃料要求が副生成流によって提供されうることは、本願の開示の範囲内である。いくつかの実施の形態では、副生成流の燃料価を増加させるために、生成された水素ガスのいくらかを副生成流に含むことは、好適でありうる。このことは、生成水素流のいくらかと副生成流とを混合して、生成水素流のいくらかを加熱アセンブリに独立して輸送して、水素ガスの充分な量を副生成流に残すように分離領域を設計するような例示の機構によって達成できる。このことは、水素生成領域の総合効率、すなわち水素生成流体のユニットにつき得られる水素ガスの量を低下させうる一方で、水素生成領域の作動中に別々の燃料流が、加熱アセンブリに供給される必要がないので、いくつかの用途で好適でありうる。その代わりに、水素ガスが発生するときに、この反応から生成された水素ガス及び副産物のいくらかは、所望の温度域中に水素生成領域を維持するために加熱アセンブリに輸送される。燃料プロセッサが分離領域を含まない実施の形態において、この構成は、生成水素流のいくらかを可燃物燃料流として消費するために加熱アセンブリに流用又はさもなければ輸送することによって、依然として達せられる。
【００７１】
図１２に示される一例において、水素生成アセンブリ１０は、加熱アセンブリ中で燃料流として消費される前に副生成流が通過する任意的なフィルタ２３０を含む。任意的な流れ制限オリフィス２３２も示されている。オリフィス２３２は、通過しうる副生成流２８の流量を制限することによって水素生成アセンブリ上に背圧を生成するように構成される。本願明細書において更に詳細に記述されるように、オリフィス２３２は、水素ガスを殆ど又は全く生成しないアイドル作動状態、燃料処理システムへの水素生成流の流れが停止される遮断作動状態、に対して、燃料処理システムを水素生成状態、又は活動状態、作動状態に依然として維持しつつ、生成水素流１４に対する要求が少ないときに流体１５を節約するのに有用でありうる。
【００７２】
例えば、水素生成流体１５は、５０−２５０ｐｓｉの範囲の圧力で、水素生成領域１９に輸送されうる。この圧力は、（記述される圧力容器５９又は特定の実施の形態において使用される他の任意の加圧供給源４９９を含むがこれらに限定されない）供給原料輸送システムから水素生成流体が放出される圧力によって、少なくとも部分的に決定されうる。少なくとも一例に記載されている圧力駆動分離工程に（少なくとも部分的に）起因して、副生成流２８及び生成水素流１４の圧力は、送出圧力未満である。水素生成アセンブリによって生成される水素ガスの需要がある時において、水素ガスは、混合ガス流から分離して燃料処理システムから引き出される。同様に、副生成流は、燃料処理システムからも引き出される。副生成流上のいくらかの背圧は、オリフィス２３２が副生成流及びこのことにより残りの燃料処理システム上の背圧を行っていない場合に発生しうるよりも多くの水素ガスが水素選択性膜を通過するように促進させることによって、分離領域において発生する分離を増加させることができる。
【００７３】
生成水素流１４に対する需要がより少ない場合、この流れ中の水素ガスの流量は、分離領域２４の下流に含まれるような適切なバルブアセンブリ又は他の流れ制御機器を介して、規制されうるか又は止められることさえできる。この時、水素ガスのより大きな分圧が水素選択性膜の透過側に生じ、これにより、膜を透過する水素ガスが抑制されうる。これは、次に、より多くの水素ガス及び副生成流２８のより大きな全体の流量をもたらす。この流れの流量を拘束するか又はさもなければ制限せずに、この流れは、単に加熱アセンブリ又は他の目的地へとむかう。これは、システムの作動に否定的に影響を及ぼしえないが、水素生成流体の観点から浪費的でありうる。いくつかの実施の形態では、バーナーアセンブリがより多くの燃料及び／又はより大きな発熱量を有する燃料を消費しているので、副生成流２８の増加した流れ及び／又はこの流の付加的な水素分によって、水素生成領域の全体の温度を増加させうる。副生成流２８の流量が十分に高いならば、流量が氾濫又はさもなければバーナーの作動を損なうおそれがありうる。バーナーアセンブリへの燃料を加熱するときに輸送されないように、バイパスバルブ、放出口及び、選択的に一部の副生成流を迂回させるための他の構造を含むことは、本願の開示の範囲内である。記述されるように、副生成流が燃料処理システムのための加熱アセンブリの加熱燃料として消費されないとき等の、いくつかの実施の形態によっては懸案とはなりえない。
【００７４】
オリフィス２３２又は他の適切な構造を介してシステムへの背圧を作用させることによって、分離アセンブリ下流の位置からといった生成水素流の流量が規制されるか又は止められている間、背圧によって、供給原料輸送システムからの水素生成流体のよりも流れが抑制されうる。オリフィス２３２を使用することの潜在的な利点は、オリフィスの存在によって、複雑で、典型的には電動のコントローラやセンサ及び／又はこれらに関連する構造無しで、水素生成アセンブリの作動が自動的に規制又は安定化されることである。フィルタ２３０及び／又はオリフィス２３２は、必須ではないが、本願明細書において記載され、例示され、及び／又は組み込まれている任意の水素生成アセンブリとともに使用されうる。
【００７５】
水素生成アセンブリの起動中、加熱燃料１３はまず加熱アセンブリに輸送され、ここで、放出流６６を生成するための任意の好適な機構によって点火される。この放出流６６は、次に、少なくとも水素生成領域で利用される特定の流体１５から水素ガスを生成するための適切な温度（すなわち、少なくとも最小の水素生成温度）まで加熱するために用いる。コントローラを利用する水素生成アセンブリ１０の実施の形態において、コントローラは、燃料の点火が始まったかどうか検出するように構成されうる。この検出は、任意の好適なセンサを利用することができる。このセンサの例示の非限定的な例は、例えばサーモカップルといった光学センサ及び熱センサを含む。点火が発生しない場合、コントローラは、供給原料輸送システムによって（例えば、バルブ４１及び４３を閉じたり、燃料／流体を推進するために利用されるポンプを停止する等によって）燃料及び／又は流体の流れを止めるように構成されうる。
【００７６】
一旦水素生成領域が十分に予熱されると、加熱燃料の流れが止められて、水素生成流体の流れが開始されうる。この移行は、燃料１３又は流体１５のいずれもが水素生成領域又は加熱アセンブリに輸送されていない短い期間を含んでもよく（しかし、必須ではない）又は、この種の期間は発生しなくてもよい。例えば、流体１５の流れが始まるときに燃料１３の流れは止められてもよく、又は、燃料１３が加熱アセンブリ６０に輸送され、そして、水素生成流体が水素生成領域１９に輸送される期間が存在してもよい。一例において、水素生成領域１９において利用される反応体は、流れ６４において輸送されうる。しかしながら、水素生成領域が少なくとも１つの添加された反応体又は他の流体流を受けいれることは、本願の開示の範囲内である。流れ６４において全ての反応物が輸送されることの利点は、これらの反応物が同じ圧力でユニットとして加熱されることができ、別々の輸送システム又は機構を必要としないということである。
【００７７】
記述されるように、そして、全ての実施の形態に必須ではないが、水素生成アセンブリ１０及び／又は同じものを組み込んでいるエネルギー生成システム４２が、バランスオブプラントの所要動力を、あるとしても最小限で、構築されうることは、本願の開示の範囲内である。このことは、これらのアセンブリ及び／又はシステムのために従来利用されていた流体輸送装置、コントローラ及び他の電子装置の多くを必要とせずに、システムを実施しうることを意味する。記述されるように、供給原料輸送システムから分配されるときに、これらの流体のうちの１つが液体である実施の形態でさえ、加熱燃料及び水素生成流体は加圧下で格納されうる。例えば、水素生成流体は、アルコール、液体炭化水素及び／又は液体アルコール又は炭化水素と水との混合物であってもよい。この流れから供給物から引き出して好適な加圧下で水素生成領域に輸送ために従来型のポンプ及び／又はコンプレッサが使用されていたが、本願明細書において述べられ、例示され及び／又は、組み込まれる供給原料輸送システムは、（必須ではないが）、これらのポンプ又はコンプレッサの使用を必要とせずに、水素生成アセンブリの加熱アセンブリ及びこのアセンブリの水素生成領域に水素生成流体を引き出して輸送するように構成されうる。さらにまた、燃料及び流体は、燃料容器に共通に収容されてもよく、そして、依然として別々の輸送に使用されうる。同じ圧力への燃料及び流体の統合によって、システムのコンパクト性及び／又は携帯性を増加させることができる。この種の容器又は加圧容器を利用する供給原料輸送システムにおける、例示の、非限定的な実施の形態は、図３０−図３５と関連して述べられる。
【００７８】
記述されるように、加熱燃料及び水素生成流体の流れが、加熱燃料及び水素生成流体が加圧状態で貯蔵され又は利用可能であるとき等に、バルブアセンブリによって制御されうることは、本願の開示の範囲内である。一例として、この流れは、少なくとも３つの流れ構造を提供する２つのバルブ又は三方向バルブ又は他のバルブを含みうるバルブアセンブリ６０によって制御されうる。従って、バーナーアセンブリへの燃料を加熱する流れを開始する第１のユーザー入力に応答して、加熱流体の流れを開始するか又は点火源を作動させて、水素生成領域は予熱され始める。
【００７９】
点火源のこの作動は、必要に応じて、バルブアセンブリの作動に自動的に応答するためにバルブアセンブリの作動に組み込まれていてもよく、又は、オペレータ等によって個々に開始されてもよい。点火は、加熱燃料の流れが始められるときにユーザー等によって、手動で作用されうる。点火源が燃焼触媒を含むといった、点火源が加熱燃料流を受け入れると自動的に点火するように構成されていることも、本願の開示の範囲内である。さらなる例として、点火源は、加熱燃料の流れが開始されるとき又はその後の選択された期間内に点火源が作動するように、加熱アセンブリへの加熱燃料の流れを開始するために用いるスイッチに動作可能に組み込まれていてもよい。更に例示の、非限定的な一例として、システムが電池５２又は他のエネルギー貯蔵装置（例えばコンデンサ、ウルトラコンデンサ又はフライホイール）を含むときに、この機器は加熱燃料の燃焼を始めるために充分な期間中に点火源への電力を供給するために利用されうる。
【００８０】
メタノール及び水を含む水素生成流体を利用している水蒸気改質反応のために、水素生成領域は、少なくとも３００℃に加熱されることが好ましい。予備加熱温度の閾値の示される一例は、３００℃、３２５℃、３５０℃、３７５℃、４００℃、少なくとも３５０℃の温度、３５０−４５０℃の範囲の温度、３５０−４００℃の範囲の温度、３７５−４２５℃の範囲の温度等を含む。水素生成流体の流れが開始される検出の所望の閾値温度は、水素ガスが生成される機構、水素生成流体の流れが開始された後に加熱アセンブリが加熱燃料を供給し続けるか否か、加熱アセンブリへの加熱燃料のこの供給が継続される割合及び／又は期間、水素生成流体の組成、水素生成アセンブリが使用される環境、ユーザーの嗜好、等といった要因に応じて、変化しうる。
【００８１】
選択された閾値温度まで水素生成領域が加熱されたことの判定は、任意の好適な機構及び／又は方法を介して達成されうる。例えば、温度センサは、水素生成領域の温度を示すために用いられうる。オペレータは、許容される温度範囲内である場合、温度を手動で検出してもよく、単にバルブアセンブリ６０を作動すること等によって、水素生成領域への水素生成流体の流れを開始及び／又は加熱アセンブリへの加熱燃料の流れを停止又は減少しうる。予め選択された閾値温度が検出されるときに、自動的に水素生成流体の流れを開始及び／又は加熱燃料の流れを減少又は停止するために、温度センサが、適切な温度駆動ソレノイド又はアクチュエータを経る等して、バルブアセンブリに連結されていることも、本願の開示の範囲内である。例えば、バイメタルの温度センサ、ソレノイド又は他の検出器又はアクチュエータが、利用されうる。
【００８２】
加熱燃料、操作環境又は他のパラメータが変わらない限り、水素生成領域を予熱するために必要な時間は再現可能でなければならない。従って、許容温度まで水素生成領域が予熱される所定期間に対応するこの閾値時間について、タイマーは、許容される時間がいつ経過したかを指し示すために用いられうる。このタイマーは、視覚的、聴覚的、又は他の信号をオペレータに提供するように構成されうる。予め選択された期間の満了時にタイマーが自動的に水素生成流体の流れを開始して及び／又は加熱燃料の流れを止めるか又は減少するためにバルブアセンブリに連結されることも、開示の範囲内である。
【００８３】
水素生成領域が作動するように構成されて、水素生成領域への水素生成流体の流れが開始される水蒸気改質又は他の機構を経て、水素ガスを提供するために適切な温度に水素生成領域が加熱されるときに、水素ガスは流体１５の輸送に応じて水素生成領域中で生成され始める。記述されるように、このことは、バルブアセンブリの２つ又はそれ未満の作動によって、そして、任意的な点火源の作動とともに、発生しうることは、本願の開示の範囲内である。分離領域２４において生成される副生成流は、水素生成アセンブリが生成水素流を生成するときに、加熱アセンブリの加熱燃料を提供するために充分な燃料価を有するように構成されうる。従って、水素生成流体の供給が尽きない限り、このアセンブリは適切な動作温度の範囲中で自律的であってもよい。水素生成流体の流れの不足は生成水素蒸気又は副生成流２８の流れが無くなることを意味するので、システムは自動的にシャットダウンされるように構成されるべきである。
【００８４】
エネルギー生成システム４２を提供するために水素生成アセンブリ１０が燃料電池スタックに連結されているときに、このスタックは燃料電池スタックに生成水素流１４及び空気流７４又は他の酸化剤流の輸送時に自動的に電流を生じるように構成されうる。スタックに対する水素ガスの流れは、予熱された燃料処理システムに対する流体１５の流れが開始された後、概して数秒で発生する。燃料電池スタックがファン、ブロワ又はコンプレッサを必要とせずに使われる環境から空気が自動的に引き出されるオープンカソード構造をスタックが含む場合等に、空気流が燃料電池スタックに自動的に輸送されるように構成されうる。このような実施の形態では、エネルギー生成システムは、この電流を自動的に生成して及び／又は（エネルギー生成システム４２に電子的に接続及び／又はこれに統合されうる）エネルギー消費機器の作動に電力を供給し、その一方で、最小限のオペレータの入力及び／又は上述したことが必要であるだけである。いくつかの実施の形態では、オペレータによって提供される空気の初期供給について、燃料電池スタックは、燃料電池スタックによって駆動する電気駆動ファン又はブロワを含みうる。更なる変形例として、この初期供給は、電池又は他のエネルギー貯蔵装置によって駆動する、ファン又は他のブロワによって提供されうる。燃料電池スタックの電流の生成時において、スタックがこの種の空気輸送システムの所要動力を満たすことができるため、この電池又は他のエネルギー貯蔵装置がもはや必要でない。電気点火源及び／又は時間が加熱アセンブリ及び／又は水素生成アセンブリにおいて利用されるときに、電池又は他のエネルギー貯蔵装置はそれらに対して電力を提供することもできる。実験において、これらの機器のエネルギー必要量は非常に小さくなり、そして短期間になる傾向がある、これらが全ての実施の形態に必須というわけではない。
【００８５】
生成水素流１４を生成するように構成されている燃料処理アセンブリ３１及び同じものを含む水素生成アセンブリ１０における例示の非限定的な実施の形態は、図１３−図２２に対して説明される。以下の説明において、水素生成流体１５はメタノール及び水の混合物として述べられる。但し、本願明細書において記述され及び／又は組み込まれるカーボン含有供給原料１８及び／又は水素生成流体組成物のいずれかが利用されうることは、本願の開示の範囲内である。下記の例は、対応する加熱アセンブリへの液体及びガス燃料流を輸送するように構成された供給原料輸送システムにおける示された非限定的な例を提供する。示された例は、好適な構造の例を示すことを目的としており、同一物を必須とすることや本願の開示の範囲を制限することを意図していない。
【００８６】
図１２に簡潔に戻ることによって、本願において記述され、例示され、及び／又は組み込まれている、任意のシェル２７、供給原料輸送システム等のいずれかによって行われうる示された例は、加熱アセンブリは、燃料プロセッサから副生成流を受け入れて燃焼するように構成されうる。いくつかの実施の形態では、副生成流は、水素生成アセンブリの少なくとも起動の後に、水素生成運転状態に移行して、加熱燃料の唯一の供給源として利用される充分な燃料価を有しうる。いくつかの実施の形態では、この任意的な目的が実現されるために充分な残留水素ガスを含むように燃料プロセッサを構成することは、好適でさえありうる。流れ１４に存在する水素ガスの量の縮小に伴う潜在的なトレードオフは、好適な水素生成温度範囲内といった好適な水素生成温度で水素生成領域を維持するために、燃料１３の連続流が圧送される必要が無く、又はさもなければ、加熱アセンブリに輸送されて消費される必要がないことである。
【００８７】
気体燃料１３が水素生成アセンブリの起動中に利用されるとき、そして、水素生成アセンブリが水素生成運転状態である場合に副生成流２８が加熱アセンブリ６０の燃料として利用されるときに、ガス流は、点火源（又は既存の炎）に晒されてもよく、任意の好適な機構及び／又は構造を介して水素生成領域に対して配置されうる。図示の非限定的な適切な構成の一例は、各々のガス流に対する全体的に平行な流路を画定して、及び／又は、各々のガス流を水素生成領域に対して好適な位置に位置させる流路を構築する入れ子にされたバーナーアセンブリ中をガス流が流れるようにしたものである。図１３は、ガス状可燃性燃料１３のための第１の流体導管２８４及び副生成流２８のための第２の流体導管２８６を定める構成されるバーナーアセンブリ２８２を含む加熱アセンブリ６０の例を示す。第１の流体導管は、付加的又は代換的に、起動バーナーアセンブリであると記述されうるし、第２の流体導管は、付加的又は代換的に、主要の又はメインのバーナーアセンブリであると記述されうる。図示するように、主要の及び起動バーナーアセンブリは、これらの流れの点火後まで、内部に含まれる可燃性流のための別々のガス流路を定める。図１３は、加熱アセンブリ６０において使われうる適切なバーナー構造の一例をも例示する。示された一例は、いくつかの実施の形態において加熱燃料８２及び副生成流２８のための別々の流路を含むバーナーアセンブリを利用することが好適でありうることを明示する。様々な長細（リボン）でポイントサイズのオリフィスは、内部に燃料及び／又は副生成流が流れて空気とともに燃焼されることが示される。
【００８８】
図１４及び１５には、燃料処理システム３１中において、空気がハウジングによって循環されうるように周囲に対して開口された共通のシェル又はハウジング６８中に、水素生成領域、分離領域及びバーナーアセンブリが含まれることが示される。おそらく図１４において最も良く示されるように、ハウジング６８の一例は、全体を２４０で示されて、マウントが配置される表面上方のハウジングの本体領域６２を支持する相隔たる別々の支持体２６０を含む。ハウジングは、生成水素流１４のための出口ポート、及び、水素生成流体１５の燃料流１６及び可燃性燃料１３の燃料流６４のための入口ポートを更に含む。図１５の一点鎖線において概略的に例示されるように、シェルはシステムの外部温度を低下させるために絶縁層２４２を含みうる。加熱アセンブリのための空気流７４用の入口２４４、及び、加熱アセンブリからの加熱された放出流６６用の放出口２４６も示される。図の例では、加熱放出流用の出口は、加熱プレート又はシュラウド２４８によって覆われる。必須ではないが、プレート２４８上への燃料又は流体の供給といった、少なくとも一部の供給原料輸送システムを搭載又はさもなければ配置することは、本願の開示の範囲内である。燃料処理アセンブリの使用中において、加熱された放出流は、プレートに配置される供給原料輸送システムの部材（又は他の加熱対象物）を加熱する。プレート２４８は、プレート上で加熱される対象物の位置決め及び／又は固定を容易にする、任意の好適な構成を有してもよく、そして、ポジショニングを容易にするマウント又は他のレシーバを含みうる。
【００８９】
図１５に示すように、シェルは、空気流を予熱して、加熱アセンブリ中での燃焼を支援するために使用される前に空気流が流れるジャケット又は冷却通路２５２を提供することによってシェルの外面を冷却する空気流７４に対する流路２５０を定める。図１５においておそらく最も良く示されるように、空気流は、通過２５２を介して流れ、そしてそれから、入口２５４を通って、水素生成領域、分離領域及びバーナーアセンブリが収納されるシェルの中央領域又は区画２５６に流れる。図１５は、バーナーアセンブリ２８２を有する加熱アセンブリを含む燃料処理アセンブリの一例をも示す。
【００９０】
記述されるように、本願の開示による水素生成アセンブリのためのいくつかの供給原料輸送システム２２は、液体可燃性燃料１３の流れを加熱アセンブリに輸送するように構成されている。いくつかの液体可燃性燃料流は、直ちに点火することができず及び／又は水素生成アセンブリが利用されうる特定の動作温度で燃焼することができない。非限定的な例として、燃料流は、略２５℃から略１００℃の範囲の温度で液体燃料流として加熱アセンブリに輸送されうるが、この例示の範囲よりも上又は下の温度が、本願の開示の範囲内において、使用されうる。本願で使用しているように、「液体」又は「液相」は、燃料流が加熱アセンブリに輸送される際の作動パラメータで、液相中において燃料を、ほとんど又は全てとまではいかなくても、少なくとも大部分を含む燃料流を示すことを意味する。加えて、燃料流６４がカーボン含有供給原料１８、又は、カーボン含有供給原料及び水を含む合成流（例えば後述される合成流９０）を含むときに、加熱アセンブリ６０に輸送される燃料流は、加熱アセンブリに輸送される作動パラメータで液相であってもよい。上で述べられる作動パラメータは、排他的な例であることを目的としない。その代わりに、これらのパラメータは典型的なパラメータの例示を意味し、これらの範囲外のパラメータも依然として開示の範囲内である。携帯用又は移動用の用途に対して使用される燃料処理アセンブリに組み込まれる加熱アセンブリといった、多くの用途において、燃料流６４の輸送のための作動パラメータは、燃料処理アセンブリが用いられる環境条件に応じて、広く変化しうる。例えば、燃料処理アセンブリは、０℃未満から１００℃より高い範囲の温度で加熱アセンブリ６０に燃料流６４を輸送しうる。
【００９１】
燃料処理アセンブリの使用可能な示された非限定的な例における他の温度範囲は、３０℃未満、２０℃未満、１０℃未満、−１０℃未満、−２０℃未満、−３０℃未満、−４０℃未満の温度、−５０℃から１００℃の範囲の温度、−５０℃から５０℃の範囲の温度、−５０℃から３０℃の範囲の温度、−３０℃から５０℃の範囲の温度、そして、−３０℃及び３０℃の範囲の温度を含む。記述されるように、燃料処理アセンブリの起動中において、加熱アセンブリは、液体燃料流を受け入れて燃焼を開始するように構成される。いくつかの液体燃料は、上記の例示の温度領域で液体にならず、そして、従って、使用される液体燃料の組成は、燃料処理アセンブリ周辺で予想される外気温度等の要因によって選択されうる。例えば、メタノールは、１００℃で液体ではない。
【００９２】
図１６において、液体燃料流６４を受け入れるように構成されている加熱アセンブリ６０を含む水素生成アセンブリ１０の図示の非限定的な一例が、概略的に例示される。加熱アセンブリ６０は、バーナーアセンブリ６２を含み、関連する入口、出口、及び、本願明細書において提供される加熱アセンブリに適合及び一致する他の機構含みうる。図１６において概略的に示されるように、本願の開示によるバーナーアセンブリ６２は、起動バーナーアセンブリ３５６を含み、そして、いくつかの実施の形態において、主要な又はメインのバーナーアセンブリ３５８を含みうる。文字通り、起動バーナーアセンブリは、少なくとも燃料プロセッサの水素生成領域を適切な水素生成温度まで加熱するように構成されている。主要な又はメインのバーナーは、燃料プロセッサの水素生成作動の継続中において、少なくとも水素生成領域への加熱を継続して提供するように構成されている。主要なバーナーは、気体燃料流を消費するように構成されうる。この気体燃料流は、水素生成領域によって生成される一部の混合ガス流から部分的に、又は、完全に形成される。起動及び主要なバーナーアセンブリがいずれも存在している特定の実施の形態において、これらのアセンブリは、個別のアセンブリであってもよく及び／又は１つ以上の部材を共有しうることは、本願の開示の範囲内である。
【００９３】
図１６に示されている加熱アセンブリ６０は、燃料処理アセンブリの水素生成領域１９と熱伝達するものであり、これにより加熱するように構成され、又はさもなければ、改質領域を含む燃料処理アセンブリの部分を加熱するように構成されうる。上記のように、そして、図１６にて示されたように、加熱アセンブリ６０は燃料プロセッサ１２のシェル６８内に配置されていてもよい。但し、シェルの外部に少なくとも部分的又は完全に位置しうることも、本願の開示の範囲内である。適当な導管、導電材料及び他の装置は、燃料処理アセンブリの水素生成領域に燃焼放出流６６の熱エネルギーを伝えるように提供されうる。
【００９４】
図１６において概略的に例示されるように、加熱アセンブリ６０は少なくとも１つの加熱点火源３７８の形で少なくとも１つの燃料チャンバ３７６及び点火源８９を含み、少なくとも１つの空気流７４を受け入れるように構成されている。図１６において、燃料チャンバ３７６に底部３９２及び側壁３９４を含むことが示される。燃料チャンバ３７６は、頂部３９５を含み、この頂部は、完全に又は部分的に、開口した頂部であってもよく、このことにより、輸送される液体燃料を保持するための開口保持器を形成する。このような実施の形態では、（ブロワ、ファン又は他の適切な機器によって）空気流７４が輸送されることができ、及び／又は、開口頂部３９５を介した周囲の環境から、燃料チャンバ３７６へと自然に流れうる。
【００９５】
図１６にて図示したように、燃焼放出流６６によって加熱される水素生成領域１９又は燃料処理アセンブリの他の部分は、概して燃料チャンバの開口頂部よりも上方に、しばしば比較的近接して、位置する。これにより、燃焼流が自然に燃料チャンバから流れる際に、燃焼流がこの構造を加熱することが可能になる。記述されるように、ブロワ、ファン、及び、他の適切な構造は、改質領域１９及び／又は燃料処理アセンブリの他の領域への加熱された燃焼流の輸送を促進するために、追加的に又は代換的に、用いられうる。
【００９６】
いくつかの実施の形態では、燃料チャンバ３７６は、完全に又は部分的に燃料チャンバを囲むために、完全な又は部分的な頂部部材４０４を含みうる。実質的に閉じた燃焼チャンバを形成するために燃料チャンバ３７６が完全な又は閉止された頂部部材を含むときに、燃料チャンバ３７６は、例えば上記の空気流７４といった、燃焼のための空気を燃料チャンバに入れられるような１つ以上の空気入口３９９を含みうるし、更に１つ以上の放出口をも含みうる。空気入口及び放出ポートは、自然な空気流用に構成されてもよく、又は、ポンプ、ブロワ、コンプレッサ、バルブ又は、制御され又は加圧された流体流用の他の器材に連結されていてもよい。空気流７４に対する入口ポート３９９は、（少なくとも部分的に）開口した頂部の燃料チャンバも１つ以上の入口及び／又は出口ポートを含みうることを視覚的に表すために、図１６において一点鎖線で示されうる。閉止頂部３９５を有する加熱アセンブリは、同等の開口頂部加熱アセンブリよりも放射熱をもたらすことができ、単数又は複数の放出ポート（そして、そこから延在している関連する流体導管）を用いることにより、燃料処理アセンブリの１つ以上の選択された領域又は構造に燃焼放出流６６を輸送するように構成されうる。そして、このような領域には、燃料チャンバの開口頂部によって加熱された放出流の対流のみによって最適に加熱することがより困難である領域を含む。
【００９７】
少なくとも１つの燃料チャンバは、少なくとも一部の燃料流６４を受け入れるように構成されて、本願の開示による可燃性の燃料（１３）を含む。燃料流６４は、水、空気、酸素、水素、といった追加的な成分、又は、可燃性、不燃性、及び／又は、例えば空気又は酸素といった燃焼のために必要な他の成分を含みうるカーボン含有供給原料１８を含む。単一の燃料流６４が図１６に示されているが、複数の燃料流６４が使用されうること、そして、追加的な流れが、同一又は異なるカーボン含有供給原料、他の可燃性の燃料、空気又は他の成分を供給しうることは、本願の開示の範囲内である。加えて、上記のように、燃料流６４は、燃料プロセッサ１２に輸送される同じカーボン含有供給原料である、液体、カーボン含有供給原料を含んでもよい。同様に、燃料流６４は、カーボン含有供給原料及び水を含み、そして、燃料プロセッサの水素生成領域１９のための供給原料流と同一又は基本的に同一の組成を有しうる、複合流を含んでもよい。
【００９８】
図１６に示される加熱アセンブリ６０は、加熱点火源３７８の形態の点火源を含む。この点火源３７８は、燃料流６４のカーボン含有供給原料１８を加熱して、燃焼を開始するように構成されている。加熱点火源３７８は、実線で示されるように、燃料チャンバ３７６外に配置又はさもなければ位置していてもよく、一点鎖線に示すように、燃料チャンバ３７６内に配置又はされてもよく、又は、部分的に燃料チャンバ３７６外に、そして、部分的に燃料チャンバ３７６内に、配置されていてもよい。加熱点火源３７８は、その燃焼を開始するための空気の存在下において、燃料流を加熱して点火するための任意の好適な構造又は機器を含んでもよい。いくつかの実施の形態では、加熱点火源３７８は、複数の機器を含みうる。
【００９９】
好適な加熱点火源３７８の例としては、点火プラグ、グロウプラグ、パイロット灯、燃焼触媒、燃焼触媒と結合するグロウプラグ、電気的に加熱されるセラミック・イグナイタ等のうちの少なくとも１つがあげられる。いくつかの実施の形態では、加熱点火源３７８は、単独で、又は、イグナイタ（例えば点火プラグ）と結合した、電気抵抗加熱エレメントも含む。グロウプラグは、燃料チャンバによって受け取られるカーボン含有燃料を加熱して、点火するために単独で用いられうる電気抵抗加熱エレメントの一例である。加熱点火源３７８は、赤熱又は白熱温度とも呼ばれる、燃料チャンバ３７６のカーボン含有燃料に点火するために十分に熱い温度まで加熱されるように構成される電気抵抗加熱エレメントを含みうる。
【０１００】
図１７は、加熱アセンブリ６０が点火領域３８０及び燃焼領域３８２を含んで、点火領域が燃焼領域よりも点火源に近接して位置しうることを概略的に示す。このような実施の形態では、燃料チャンバ中に配置されているカーボン含有燃料は、点火領域３８０中で空気と混合されて点火されて、加熱される燃焼流６６を生成するために燃焼されうるし、この燃焼流は、少なくとも燃料プロセッサ１２の改質領域を加熱するために加熱アセンブリ６０から放出されうる。点火領域３８０において開始される燃焼が、加熱アセンブリ６０及び／又は水素生成アセンブリ１０中の他の場所に広がりうることは、本願の開示の範囲内である。例えば、燃焼は、点火領域に留まっていてもよく、点火の後、燃焼が燃焼領域及び点火領域に起こるように、燃焼領域３８２に広がってもよい。加えて、燃料蒸気の分散により、燃焼は、燃料処理アセンブリの他の部分で起こりうる。本願明細書で使用しているように、点火領域３８０は、燃料チャンバ全体よりも小さい燃料チャンバ３７６中の区域又は領域を指すものとして使用される。すなわち、点火領域３８０は、特定の端部領域、隅部領域等の、物理的に定められうる又は燃料チャンバの領域でありうる燃料チャンバのサブセットである。
【０１０１】
図１６に実線で示されるように、燃料流６４は、本願明細書で更に詳細に記述されるように、燃料チャンバ中で燃焼を支援するために消費されるまで、燃料チャンバ中に液体燃料供給として残っているものの（その中で全てはないにしても）少なくとも実質的な部分を、大量の液体として輸送されうる。燃料流６４は、適切な流体導管を介して燃料チャンバの開口又は充填ポートに輸送されうる。液体燃料は、その後、燃料チャンバ内等の任意の構造によって印加される重力、吸着／ウィッキング力の元で、燃料チャンバ内を流れる。燃料チャンバ中に延在して、燃料チャンバ中で分注される前に液体燃料流が流通する、少なくとも１つ以上の分配導管を加熱アセンブリが含みうることは、本願の開示の範囲内である。分配導管は、その長さに沿った開口又は他の放出口を含んでもよく、（その端部又は燃料チャンバ中で）放出口を含んでもよく、及び／又は、燃料チャンバ中で更に液体燃料流を分配するために、１つ以上の分岐を含んでもよい。全ての実施の形態に必須ではないが、分配導管は、使用時に、燃料チャンバ等の１又は２以上の選択された領域に液体燃料流を分配するために、加熱点火源下方又は近接する液体燃料流の少なくとも一部を選択的に輸送するように構成されうる。図１７に関連して本願明細書において記載されているように、燃料チャンバが輸送媒体を含む場合に、分配導管は、液体燃料をこの導管から分配して燃料チャンバに流入させる前に、輸送媒体の少なくとも一部を介して液体燃料流を分配するために（必須ではないが）使用されうる。
【０１０２】
作動中において、そして、上述のように、燃料流６４は、加熱アセンブリ６０に液体として又は少なくとも部分的に液相状態で輸送されうる。燃料流６４は、第１の温度及び第１の圧力を含む作動状態又は輸送状態下の燃料チャンバ３７６に輸送されうる。燃料チャンバに輸送される単数又は複数のカーボン含有供給原料は、単数又は複数のカーボン含有供給原料が燃料チャンバに輸送される第１の温度よりも高い引火点又は最小限の着火温度を有しうる。本願明細書で使用しているように、「引火点」は、液体の蒸気圧が液体の表面近くで空気との着火性混合を形成するのに十分である最低温度を示す。燃料チャンバ３７６によって受け取られる燃料流に対する引火点は、燃料流中のカーボン含有供給原料、燃料流中のカーボン含有供給原料と他の成分との相対濃度、燃料チャンバの状況、等のような要因によって決定されうる。
【０１０３】
液体燃料が表面より上方で空気との着火性混合を形成するのに十分な蒸気圧を有しうる最低温度を引火点が示す一方で、混合物が点火するか否かは点火源の位置での空気中における可燃性燃料蒸気の濃度に依る。例えば、点火源が液体カーボン含有供給原料の表面から離隔されている場合、多くの要因によって可燃性燃料蒸気の濃度が希釈されうる。より低い燃焼性制限が、炎が伝播しうる空気中の可燃性燃料蒸気の最小限の濃度を示すためにしばしば用いられる。本願で使用しているように、「点火蒸気圧」は、空気中で燃料の点火が発生する最小限の蒸気圧を示すために用いられうる。
【０１０４】
着火性蒸気濃度（すなわち、少なくともより低い燃焼性制限に等しい濃度）を提供するために必要な燃料チャンバ３７６の液体カーボン含有供給原料の温度は、引火点温度より高くてもよく、本明細書において、着火温度と称される。点火源に隣接する領域の液体燃料より上の蒸気空間中の新鮮な空気の利用可能性、及び、燃料チャンバに放出される燃料蒸気の能力といった環境要因の原因に着火温度がなる一方で、着火温度は本明細書において、カーボン含有燃料の特性であると称される。
【０１０５】
燃料流は、第１の温度で燃料チャンバに入って、第１の温度よりも大きい着火温度を有しうる。いくつかの実施の形態では、燃料チャンバに輸送されるカーボン含有燃料は、点火分圧を有し、そして、燃料チャンバ中のカーボン含有燃料はその点火分圧未満の初期分圧を有しうる。加熱アセンブリ６０のいくつかの用途において、燃料流６４の第１の温度（輸送温度）は、蒸気相中のカーボン含有供給原料が実質的に存在しないようなものであってもよい。他の用途において、いくつかのカーボン含有供給原料が蒸気相にある第１の温度で燃料流が輸送されうる。しかしながら、多くの用途で、第１の温度で蒸気相のカーボン含有供給原料の濃度は、加熱点火源３７８の位置で可燃性混合を形成するのに十分ではない。すなわち、第１の温度は、カーボン含有燃料の着火温度未満である。水及びカーボン含有供給原料を有する合成流を燃料流６４が含む寒空での用途及び構成は、加熱点火源で着火性混合を形成するための、カーボンを含む供給原料蒸気又は燃料蒸気の十分に高い濃度が第１の温度で得られない、排他的ではないが典型的な用途である。
【０１０６】
図１６を継続して参照すると、燃料チャンバ３７６は、液体燃料領域３９６及び燃料蒸気領域３９８を含むものとして記述されうる。図示するように、燃料チャンバ３７６は開放容器であり、そして、燃料蒸気領域３９８は、液体燃料領域３９６の液体燃料の表面によって、そして、燃料チャンバ３７６の側壁３９４によって規定されるが、頂部で開放される（すなわち、理論的には、燃料蒸気が燃料処理アセンブリの範囲内で消散しうる限り、燃料蒸気領域は延在する）。燃料チャンバ３７６が頂部部材を含む実施の形態において、全体であれ一部分であれ、全体又は部分的な頂部部材によって燃料蒸気領域３９８が上部に少なくとも部分的に束縛されると記述されうる。
【０１０７】
簡潔に上述されているように、加熱アセンブリ６０は、加熱点火源３７８を含む。図１６に示したように、加熱点火源３７８は、燃料蒸気領域３９８中に完全に配置されている電気抵抗加熱エレメント４００という形態をとる。示されるように、加熱点火源は、燃料チャンバの液体燃料領域よりも上に配置されることが例示される。しかしながら、図１６の一点鎖線にて図示したように、加熱点火源の少なくとも一部が、液体燃料領域３９６中に配置されることは、本願の開示の範囲内である。同様に、他の機能的に適切な構造が、電気抵抗加熱要素とともに、加熱点火源３７８に対して用いられうること、そして、及び、図示の巻回された構成が単に図示する、非限定的な例のみであることは、本願の開示の範囲内である。加熱点火源３７８が加熱アセンブリ６０の一端に隣接して示されているが、燃料チャンバ中のカーボン含有燃料に点火するために加熱点火源３７８の少なくとも一部が燃料蒸気に充分に接触しうる加熱アセンブリ６０中の任意の場所に、加熱点火源３７８が配置されうることは本願の開示の範囲内である。図示の非限定的な一例として、加熱点火源は、燃料チャンバの横方向の壁に沿って配置されうるし、燃料チャンバの周辺領域内に配置されうるし、燃料チャンバ等の中央領域内に配置されうる。
【０１０８】
図１６を継続して参照すると、加熱点火源３７８は、巻回された構成で、そして、一体的機器として示される。他の構成は、本願の開示の範囲内である。例えば、一体的（ユニタリ）な加熱点火源３７８は、線状であってもよく、線状部分及び曲線部分を含んでもよく、又は、さもなければ巻回され、曲げられ、又は、他の形状又は構成において構成されうる。付加的又は代換的に、加熱点火源３７８は、例えば２、３又はより多くの部材といった複数の機器を含みうる。例えば、第２の機器が点火源を提供するように構成されうる一方で、第１の機器は燃料チャンバ中の液体カーボン含有燃料を加熱するように構成されうる。点火源は、スパークプラグ又は他の断続的あるいは選択的に作動される点火源であってもよく、又は、燃料チャンバ中の燃料蒸気に点火するために充分な温度の赤熱の表面を提供するグロウプラグ又は他の点火源であってもよい。別の例として、２つ以上の間隔を置いた抵抗加熱エレメントといった、２つ以上の完全な加熱点火装置が、使用されうる。
【０１０９】
記述されるように、加熱点火源３７８は１つ以上の機器を含みうる。加熱点火源３７８は、その構成に関係なく、加熱領域及び点火領域を提供するためのものであると理解されうる。加熱領域及び点火領域は、加熱点火源３７８の別々の部分であってもよく、同じ部分であってもよく、又は、重複した部分を含んでもよい。燃料蒸気領域中に完全に配置されている一体的な加熱点火源において、例えば、加熱領域及び点火領域は、同じ範囲であってもよい。複合部材の加熱点火源において、（少なくとも主として）１つの部材が液体を加熱するように構成されうる一方で、（少なくとも主として）他の部材が蒸気に点火するように構成されうる。付加的又は代換的に、一体的な機器は、例えば異なる材料といった、本願明細書において記述されるような異なる特性又は特徴を与える、２つ以上の異なる構造の部分によって構成されうる。このような１つの部分は液体を加熱することに好適でありうる（すなわち、主に構成される）一方で、他の部分は燃料を点火することに好適でありうる。さらに、共通構造の一体的な加熱点火源又は他の任意の加熱点火源は、液体燃料の第１部分及び燃料蒸気の第２部分に配置されうる。この種の構成において、燃料蒸気の部分が点火領域であると、いくつかの用途では加熱源であると見なされうる一方で、液体燃料の部分は加熱領域と見なされうる。
【０１１０】
上記のように、加熱点火源３７８は、任意の数の機器、構造、回路、部材及び／又は材料を備えうる。いくつかの実施の形態では、加熱点火源３７８は、電気抵抗加熱エレメント４００を含みうる。電気抵抗加熱エレメント４００は、電流を受けると熱を発生させる適切な電気抵抗材料で形成される従来型の導線を含みうる。この種の材料の示された非排他的な例は、タングステン及びニクロム合金（例えば８０Ｎｉ２０Ｃｒ及び６０Ｎｉ１６Ｃｒ２４Ｆｅ）を含む。加えて、電気抵抗加熱エレメント４００で使用される材料は、高い熱的絶縁破壊温度を有し、燃料チャンバ中のカーボン含有燃料に対して非反応であるといった、燃料チャンバの状態における性能、及び、さもなければ、燃料チャンバ中の燃料を加熱及び点火するための加熱点火源の能力に影響しうる好適な状態における性能、に基づいて選択されうる。典型的な材料には、炭化ケイ素及び他の耐火材が含まれる。任意の好適な材料又は材料の組合せが加熱点火源３７８において使用されうることは、本願の開示の範囲内である。所与の実施の形態において使用される特定の材料は、燃料流のカーボン含有供給原料、燃料プロセッサによって利用される単数又は複数の水素生成機構、加熱アセンブリ及び燃料チャンバの構成、加熱点火源の構成及び配列、などのような要因によって決まる。
【０１１１】
図１６を継続して参照すると、加熱点火源３７８は、加熱点火源の作動及び／又は運転状態をモニタして及び／又は制御するように構成された、コントローラ（例えばコントローラ８８）と任意的に連結され、及び／又は連絡しているものとして示される。コントローラ８８は、他の考えられる機能の中で、加熱点火源をオン／オフすること、加熱点火源３７８の加熱率を制御すること、長期に亘りその表面温度を制御することのうち少なくとも１つを行うように構成されている任意の好適なマニュアル又は自動コントローラであってもよい。コントローラ８８は、完全に加熱アセンブリ６０内に配置されていてもよく、部分的に加熱アセンブリ６０内に配置されて部分的に加熱アセンブリ６０外に配置されていてもよく、又は、完全に加熱アセンブリ６０の外に配置されていてもよいが、加熱点火源と連通している。いくつかの実施の形態では、コントローラ８８は、燃料処理アセンブリ３１内であるが加熱アセンブリ６０外にあってもよい。燃料処理アセンブリの作動中におけるより便利なユーザーアクセスのために、燃料処理アセンブリの外側にコントローラ８８が配置されうることも、本願の開示の範囲内である。いくつかの実施の形態において、コントローラ８８は、（電力の輸送を調整するためといった）加熱点火源のための電力源１０３（例えば、電池５２）を含みうるか及び／又はこれに連絡しうる。コントローラは、他の機能を実行するように構成されうるし、従って、コントローラ８８は、加熱アセンブリが利用される燃料処理アセンブリ及び／又は燃料電池システム用のコントローラ中で、部分又は機能部品として実装されうる。
【０１１２】
記述されるように、加熱アセンブリ６０（及び／又はバーナーアセンブリ６２）は、起動バーナーアセンブリ３５６に加えて主要なバーナーアセンブリ３５８を含んでもよい。図１８において、主要なバーナーアセンブリ３５８は、概略的に例示されて、気体燃料流を受け入れるように構成されうる。例えば、副生成流２８は、主要なバーナーアセンブリの燃料としての用途のために加熱アセンブリに輸送されうる。本願明細書において更に詳細に記述されるように、主要なバーナーアセンブリが存在しているときに、このアセンブリは、起動バーナーアセンブリに対して様々な方向に配置されうる。これらの図示する位置としては、限定はされないが、主要なバーナーアセンブリが起動バーナーアセンブリ内に収容される位置、主要なバーナーアセンブリが起動バーナーアセンブリよりも上に（すなわち水素生成領域に対して近接して）配置される位置、及び、バーナーアセンブリ及び起動バーナーアセンブリが水素生成領域に対して同一又は類似の距離で配置される位置、が挙げられる。図１８において例示されているが、副生成流が加熱アセンブリに輸送されないこと、他のガス燃料流が主要なバーナーアセンブリに輸送されること、加熱アセンブリが主要なバーナーアセンブリを含まないこと、及び／又は、副生成物（及び／又は他のガス燃料流）が燃料処理アセンブリの水素生成作動中に、燃焼のために起動バーナーアセンブリに輸送されることは、本願の開示の範囲内でもある。
【０１１３】
図１７は、実質的に上述したような、燃料処理アセンブリ３１、燃料プロセッサ１２、水素生成領域１９及び加熱アセンブリ６０を含む水素生成アセンブリ１０の他の例を示す。これらの部材は、前述したものと一致する参照番号で識別されている。本願明細書において記述され及び／又は例示される、構造、要素及び／又は変形例のいずれかがこれらの部材及び水素生成アセンブリ１０によって又はにおいて使用されうることは、本願の開示の範囲内である。図示するように、図１７は、起動バーナーアセンブリ３５６及びメインバーナーアセンブリ３５８を含む加熱アセンブリ６０の他の例を提供する。加熱アセンブリ６０は、燃料チャンバ３７６及び加熱点火源３７８をも含む。燃料チャンバ３７６は、底部３９２、側壁３９４、及び、頂部部材４０４で例示される。頂部部材は、図示されるような、部分的な頂部部材であってもよく、又は、上述のような完全な頂部部材であってもよい。４０５で図示するように、頂部部材４０４は、必須ではないが、１又は２以上の通気孔、又は空気通路４０５を含んでもよく、これらを介して点火蒸気及び／又は燃焼領域に空気流が引き込まれるか又は流入しうる。
【０１１４】
加えて、燃料チャンバ３７６は、図１７の点線において例示される少なくとも１つのバッフル４０６を任意的に含みうる。このバッフルは、頂部部材と協同して、少なくとも部分的に、又は、別々に、燃料蒸気領域及び／又は点火領域３８０及び燃焼領域３８２を規定しうる。上記のように、点火領域３８０は、燃料チャンバ３７６の燃料の初期点火が発生する領域を含む。点火領域３８０及び燃焼領域は、燃料蒸気が加熱点火源によって点火される領域である点火領域によって、そして、点火領域からの炎を伝播させて燃料が燃焼される任意の領域である燃焼領域によって、区別されうる。いくつかの実施の形態では、点火領域３８０及び燃焼領域３８２は、各々から離隔されうる。この種の構成の１つの例は、任意のバッフル４０６及び頂部部材４０４を含む図１７において例示される。図示するように、バッフル４０６は、少なくとも部分的に囲まれた点火室４０８を形成するために、頂部部材４０４から下方へ延在する。加熱点火源３７８は、点火チャンバ４０８内に配置されて、上記のように、その中の燃料蒸気領域内に、その中の液体燃料領域内に、又は、液体燃料領域内及び蒸気燃料領域内の両方に部分的に配置されていてもよい。
【０１１５】
点火チャンバ４０８は、燃料チャンバを加熱する加熱点火源として液体燃料から蒸発する燃料蒸気を少なくとも部分的に制限するように構成されうる。少なくとも部分的に燃料蒸気を制限することによって、点火チャンバ４０８は、燃料蒸気の消散を減らして燃料蒸気が環境条件によって加熱点火源から吹き飛ばされうるという可能性を最小化することによって、（加熱された）燃料の点火開始を促進又は支援することができる。さもなければ、これらの要因によって、特定の燃料組成物の理論的な着火温度又は引火点よりも実際の着火温度又は引火点が上昇しうる。燃料チャンバ３７６が点火領域３８０（例えば点火チャンバ４０８）を含むときに、点火領域中で開始される炎及び燃焼が燃焼領域に伝播しうるように、点火領域が燃焼領域と連絡しうることは本願の開示の範囲内である。このことは、液体燃料領域表面よりも上方で終端して、これにより、炎及び燃焼が伝播可能であるか又は燃料チャンバ３７６の剰余部分に点火室４０８から伝播可能である炎通路４０７を定めているバッフル４０６によって、図１７に示されている。
【０１１６】
図１６及び図１７を参照すると、蒸発領域６９は、加熱アセンブリ６０及び水素生成領域１９の中間に又はこれらの間に全体的に延在する管４１５の長さとして例示される。図の例では、蒸発領域（すなわち管４１５）は、加熱アセンブリ及び水素生成領域と平行して全体的に延在する複数の流路を定めるように構成される。これにより、加熱アセンブリ及び水素生成領域間を一度に単に通過するよりも、比較的より大きな熱伝達効果を提供する。図示の例は、水素生成領域下に正弦的であるか他の横方向に延在する通路に沿って管が延在することをも示す。そして、この管は、熱伝達効果（すなわち、水素生成領域に輸送される前に、加熱された放出流によって供給原料流が加熱される時間）をも増加させる。蒸発領域における形状、向き、長さ、断面積、水素生成領域及び／又は加熱アセンブリに対する相対的な位置、通路の数等、は、本願の開示の範囲内において変化しうるような一例であることを、図示の例は意図している。その特定の構成に関わらず、この領域は、燃料プロセッサの水素生成領域中に水素ガスを生成して、この流れを水素生成領域への蒸発供給原料流として輸送するために、用いられる液体供給原料流を受け入れるように設計されていなければならない。この供給原料流は、加熱アセンブリからの少なくとも放出流と熱交換を介して蒸発領域中で蒸発する。
【０１１７】
本願の開示による加熱アセンブリ６０は、燃料プロセッサの水素生成（改質）領域のための供給原料流用の蒸発領域を含まない燃料処理アセンブリで用いられてもよく、及び／又は、放出流６６によって直接加熱されない及び／又は加熱アセンブリ及び領域１９の間に配置されない蒸発領域を含みうる。管の少なくとも１つの長さを含む蒸発領域、又は、管外部に流れる加熱アセンブリからの加熱された放出流６６との熱交換で供給原料流が蒸発される他の閉止領域、又は、蒸発される供給原料流が流れる他の領域で構成されるときに、管／領域４１５は、燃料プロセッサに入る前に供給原料流に対する蒸発領域中に、所望の晒す時間及びこれに一致する伝熱量を提供するような任意の構成で形成又は設計されうる。
【０１１８】
図１７は、本願の開示による燃料チャンバ３７６が燃料チャンバ３７６の液体燃料領域中に少なくとも実質的に配置される輸送媒体４１０を含みうる（しかし、必須ではない）ことをも示す。輸送媒体４１０は、燃焼のための輸送媒体のうちの上部又は上面４１２に燃料チャンバ３７６中の液体燃料を引き込むように、構成されうる。輸送媒体の少なくとも上面、及び、この上面に近接する媒体における任意的な追加領域は、液体燃料領域の表面及び／又はその外側に延在しうる。従って、輸送媒体４１０は、燃料チャンバから輸送媒体４１２の上部又は上面に液体燃料を移動する（すなわち、運搬するか、さもなければ輸送する）ように構成された、１つ以上の材料及び／又は構造を含みうる。耐火性材料、及び、燃料チャンバ３７６の昇温状態及び特定の化学環境を許容するように構成されている材料は、利用されうる。例えば、いくつかの実施の形態において、輸送媒体４１０は、セラミック又はガラス材料を含みうる。固体ブロック又はセラミック又は他の吸収材料が輸送媒体として用いられるときに、この材料は、必須ではないが、穿設されるか又はさもなければ材料中に形成される複数の孔又は他の開口を含みうる。
【０１１９】
いくつかの実施の形態では、輸送媒体４１０は、多孔性でもよく、さもなければ、液体燃料を燃料チャンバ３７６に吸収するように構成されうる。輸送媒体４１０中の吸収材料４２２は、少なくとも実質的に上部開口された貯蔵部として構成される燃料チャンバのような、実質的に閉じられていない燃料チャンバを有する燃料処理アセンブリにおける輸送中に、液体燃料の流出を防止することができる。吸収材料は、液体燃料が消費されるときに、液体燃料を引き込むことができ、液体燃料を上部４１２の方へ動かすように構成されていてもよい。燃料チャンバに輸送される液体燃料を輸送媒体４１０が最も少なく一時的に吸収するように構成されるときに、（燃焼する前の）媒体によって吸収される液体燃料が、燃料チャンバが急に傾けられたか又は横転されるかといった、燃料領域から流出するのを防止されるという点で、輸送媒体は収納媒体と記述されうる。
【０１２０】
付加的又は代換的に、輸送媒体４１０は、図１７により明瞭に示されたように、燃料チャンバの下部から液体燃料を輸送媒体４１０の頂部へと、毛管作用といった、芯状に構成された、繊維、管、又は、他の構造体４２４、を含んでもよい。いくつかの実施の形態では、複数のガラス繊維は、液体燃料を輸送媒体４１０の頂部に動かすために毛管作用を提供するために配置されうる。但し、これは本願の開示の範囲内の媒体４１０用の多くの適切な構造のうちの１つであるにすぎない。同様に、ガラス、又は、他の吸収性及び／又はウィッキング及び／又は毛細管の繊維、より糸又は他の構造４２４が使われるときに、それらは、配列された、織られた、及び／又はランダムな構成を含む、任意の好適な方位において延在することができる。不織構成における図示する、非限定的な例は、繊維又はより糸から形成されるフェルトである。付加的な例は、ウール、ブランケット、マット、パッド及びシート形状の輸送媒体を含む。効果的であると判明した輸送媒体の例は、ＫｏａｗｏｏｌＴＭ、ＣｅｒａｂｌａｎｋｅｔＴＭの耐火性セラミック繊維である。但し、他のものも使用されうる。輸送媒体４１０は、輸送構造体と呼ばれてもよく、そして、実施の形態によっては、収納構造体と呼ばれてもよい。
【０１２１】
輸送媒体４１０は、全ての実施の形態に必要でないが、燃料チャンバの保炎面を提供しうる。例えば、輸送媒体４１０は、加熱アセンブリ６０の炎及び燃料処理アセンブリ１０の残りの構成要素の間で所望の熱特性及び熱伝導を得るための所定の距離によって、燃料プロセッサ１２、水素生成領域１９、蒸発領域６９又は水素生成アセンブリ１０の他の部位、及び／又は、燃料処理アセンブリ３１から間隔を置いて配置されて、保炎、又は火炎位置決めする頂面を提供するように構成されうる。輸送媒体４１０を利用することの１つの効果は、ちょうど液体燃料が消費されるときでさえも、燃焼の炎が燃焼プロセスの全体にわたって他の部材から一貫した距離に維持されるということである。
【０１２２】
輸送媒体４１０の頂部４１２は、加熱点火源３７８から第１の距離で、頂部部材４０４から第２の距離で、蒸発領域６９から第３の距離で、そして、水素生成領域１９から第４の距離で、間隔を置いて配置されうる。輸送媒体４１０と水素生成アセンブリ１０の他の部材との間の任意の又は全ての距離又は任意の他の間隔は、部材間において選択された、又は所望の熱伝達が得られるように変化しうることは、本願の開示の範囲内である。第１の距離がゼロ、又は略ゼロであってもよく、又は、加熱点火源が、輸送媒体の上面中に少なくとも部分的に延在してもよく、さもなければ、負の第１の距離に対応すると記述されうる、上面の下方に延在しうることは、本願の開示の範囲内である。
【０１２３】
また、燃料チャンバ中に液体燃料流を届けるために燃料チャンバ中に延在しうる分配導管の例が、図１７に一点鎖線で示されている。燃料チャンバが輸送媒体４１０を含むときに、この媒体は、分配導管に形成されるか又はさもなければその周りに延在しうるか、及び／又は、分配導管上に位置しうる、分配導管に対する通路を含みうる。
【０１２４】
主要なバーナーアセンブリが起動バーナーアセンブリの液体燃料領域中に延在することは、本願の開示の範囲内である。この構造が必須ではないが、これにより、同じ又は同程度の高さで延在するバーナーアセンブリで炎を生成することを可能にする。記述されるように、加熱される燃料処理アセンブリの部分と加熱アセンブリの構成要素との間の相対距離は、本願の開示の範囲内で変化しうる。いくつかの実施の形態では、加熱された燃焼流の発熱量を減少又はさもなければ非効率的な利用としないように、これらの部材を比較的密接にすることが、好適でありうる。しかしながら、燃料処理アセンブリの形状及び構造は、この任意の設計対象を抑える、構造上の制限（すなわちスペース及びサイズ）をもたらしうる。（例えば、起動バーナーアセンブリの液体燃料領域よりも主要なバーナーアセンブリの位置決めをする代わりに）起動バーナーアセンブリの燃料領域中で主要なバーナーアセンブリに凹部を形成することによって、バーナーアセンブリの厚さ、又は、おそらくより具体的には、起動及び主要なバーナーアセンブリによって生成される炎と、水素生成領域との間の距離が、相対的に減少されうる。
【０１２５】
燃料チャンバの液体燃料領域中に延在する輸送媒体及び主要なバーナーアセンブリを燃料チャンバが含むときに、この媒体及びバーナーアセンブリは、燃料チャンバのこの領域中に任意の好適な構成で配向されうる。図示の、非限定的な例として、輸送媒体は、主要なバーナーアセンブリにおける反対側に、そして任意的にその下方に延在してもよく、この主要なバーナーアセンブリは、輸送媒体中の凹所又は他の通路等の中で受け入れられうる。
【０１２６】
本願の開示による加熱アセンブリ６０を有する燃料処理アセンブリ３１を有する水素生成アセンブリ１０の他の一例は、図１８及び図１９に示される。特に記述されていなくても、例示の燃料処理アセンブリは、本願明細書中に記載され、例示され、及び／又は、組み込まれる部材、副次的部材及び／又は変形例のいずれかを含みうる。同様に、図１８及び図１９において新たに記載されている要素及び／又は構成は、本願明細書において記載され、例示され及び／又は、組み込まれる他の水素生成及び燃料処理アセンブリのいずれかで利用されうる。図１８及び図１９は、起動バーナーアセンブリ３５６を含む、主要なバーナーアセンブリ３５８が燃料チャンバ３７６よりも上に配置される加熱アセンブリ６０の例を提供する。例示の主要なバーナーアセンブリは、輸送媒体４１０を燃料チャンバの液体燃料領域３９６に含み、燃料チャンバ中に液体燃料流を輸送するように構成されている分配導管６７を更に含む。必須ではないが、例示の導管は、少なくとも燃料チャンバの実質部分全体に延在しており、そして、この導管に沿って配置されて、液体燃料領域に沿って液体燃料を放出させるための、開口を含みうる。図１８及び図１９は、燃料チャンバの中央領域よりも上に配置される抵抗性素子４００を含む加熱点火源３７８の図式的な例をも提供する。
【０１２７】
図の例では、主要なバーナーアセンブリ３５８は、主要なバーナーアセンブリからの気体燃料流が放出されて燃焼する開口４２８を含む主要なバーナーアセンブリとともに、燃料プロセッサの水素生成領域及び蒸発領域と少なくとも概略的に平行して延在する長細の導管を含む。図の例では、主要なバーナーアセンブリ３５８は、水素生成領域１９及び少なくとも１つの浄化領域２４を含む領域２５から副生成流２８を受け取るように構成されている。必須ではないが、示されている領域２５は、流れ又は他の改質触媒を含みうるような、水素生成領域１９を含むハウジング２７を含んでいる。ハウジング２７は、生成水素流１４及び副生成流２８への水素生成領域において生成される混合ガス流を分離するように構成されている少なくとも１つの水素選択性膜及び／又はメタン生成触媒を更に含みうる。図１８は、主要なバーナーアセンブリ３５８のためにガス燃料として消費される前に副生成流２８が流れる導管は、システムに背圧を提供して、このことにより生成水素流への水素ガスのより多くの分離を促進させる、少なくとも１つのフィルタ２３０及び／又は少なくとも１つの制限オリフィス２３２を必須ではないが含みうることをも概略的に例示する。
【０１２８】
図１８及び図１９は、液体供給原料流が蒸発領域において蒸発する前に加熱される１つ以上の予備（プレ）加熱導管４２１を、蒸発領域６９を形成する流体導管が含みうることをも示す。液体供給原料流の予備加熱は、蒸発領域の長さ、及び／又は、供給原料流が蒸発領域中で蒸発する時間、及び／又は、蒸発領域中に輸送される液体供給原料流を蒸発させるために必要な発熱量、を減らすことができる。液体供給原料流の予備加熱は、この流れの安定性又は定常性をも提供しうる。この流れが急速に蒸発すると、いくつかの液体流が急激な（サージング）流れを引き起こしうるからである。
【０１２９】
供給原料輸送システム、又は、水素生成アセンブリの起動中の加熱アセンブリのために液体可燃性燃料流を利用するための他の機構を有する、水素生成アセンブリの起動中において、燃料流の（全てではないにしても）少なくとも一部は、液体燃料流として加熱アセンブリに輸送される。液体燃料流はその後で、点火されて、空気流又は外気によって燃焼し、そして、蒸気改質装置を加熱するために用いられる加熱された燃焼流を生成する。記述されるように、実施の形態によっては、燃料流は、水素生成流体と同じ成分のうちの少なくとも１つを有することができ、そして、実施の形態によっては、少なくとも２５容量％の水を含む組成物（これに限らないが）を含むこの流と同じ組成を有してもよい。
【０１３０】
いくつかの実施の形態では、ポンプ（例えば容積移送式真空ポンプ）は、液体燃料流の所定の容量を提供するように使用されそして構成されうる。そして、この容量は、加熱アセンブリの燃料チャンバへの、液体のカーボン含有供給原料の所定の量とも記述されうる。いくつかの実施の形態では、コントローラは、ポンプの作動を制御するために用いられうる。他の実施の形態において、ポンプは手動で作動されうるし、及び／又は、所定の容量は、手動で注入されうるか、又は、さもなければ燃料チャンバに導入されうる。記述されるように、液体燃料流は、燃料チャンバに輸送されて、少なくとも燃料処理アセンブリの起動中に消費される燃料の液供給体としてその中で保持される。従って、それに対して輸送されてそのまま燃料流を消費する加熱アセンブリとは異なり、本願の開示の起動バーナーアセンブリは、一時的に少なくとも液体燃料の容積を格納する。いくつかの実施の形態において、燃料流は、少なくとも起動状態の間、そして、任意に、燃料プロセッサの（水素生成）運転状態の間、カーボン含有供給原料流を提供するように構成されうる。
【０１３１】
燃料流は、燃料チャンバに輸送されて、起動バーナーアセンブリにおける燃料蒸気領域中のカーボン含有燃料の蒸気圧を増加させるために、加熱点火源によって加熱される。燃料蒸気は、加熱点火源によって点火され、そして、燃料の燃焼が開始する。点火源に隣接する燃焼熱は放射されて隣接する液体燃料を加熱して、燃料チャンバのカーボン含有燃料の蒸気圧を更に増加させ、そして、炎及び燃焼が燃料チャンバの全体にわたって伝播することがきる。上記のように、燃料蒸気が点火する温度は、多くの要因で決定される。加熱点火源に隣接した燃料チャンバの温度が着火温度に到達するとき、燃料蒸気は着火性である。いくつかの実施の形態では、着火温度まで加熱されると、燃料蒸気は、即座に点火するか、又は、点火されている。他の実施態様において、加熱点火源の表面温度が加熱エレメント着火温度又は加熱エレメントの表面が（例えば白熱又は赤熱といった）燃料蒸気に点火するために十分に熱い温度に達するときにのみ、燃料蒸気は点火する。
【０１３２】
燃焼が燃料チャンバを介して伝播できるので、加熱点火源は燃料チャンバのサイズよりも著しく小さくてもよい。例えば、加熱点火源は、局所化された加熱源であってもよい。局所化された加熱源は、燃料チャンバよりも実質的に小さい加熱エレメントである。燃料チャンバに配置されている液体燃料は、表面積を有する上面を有する。局所化された加熱源は、巻回され、線形であってもよく、又は、さもなければ上記の通りに構成されてもよく、そして、液体燃料の上面よりも上方に、又は部分的に上方に、配置されうる。局所化された加熱源は、この加熱源に対応しているか又はこの加熱源によって位置合わせされる液体燃料の表面積に対応する設置面積（すなわち、占有スペース）を有しうる。局所化された加熱源の設置面積は、燃料チャンバの液体燃料の表面積よりも実質的に小さくてもよい。例えば、設置面積は、液体燃料領域の表面積のわずか２０％に相当するものであってもよい。他の実施態様において、加熱点火源は、前記表面積のわずか１０％、５％、又はより少ない量に対応する設置面積を有するような寸法であってもよい。加熱点火源が、液体燃料表面積のより大きい割合よりも大きいか、又はこれに対応するか、又は、加熱点火源がさらに小さくてもよいことは、本願の開示の範囲内である。加熱点火源のサイズ、そして、燃料チャンバの構成（すなわち、バッフル、頂部部材の有無、加熱点火源の配置、等）は、カーボン含有燃料の着火温度に影響を及ぼしうるし、加熱エレメント着火温度にも影響を及ぼしうる。さらに、上記の通り、点火領域及び燃焼領域のサイズ及び位置は、加熱点火源の構成で決定される。
【０１３３】
起動バーナーアセンブリ中で燃焼が一旦開始されると、改質装置又は他の水素生成領域が選択された又は所定の温度に少なくともなるまで、場合によっては輸送媒体によって支援されつつ、燃焼が継続される。燃料チャンバ中にカーボン含有供給原料の所定の量を輸送するために、定量ポンプを用いる実施の形態において、輸送される燃料の量は、水素生成領域の温度を所定の温度まで上げるのに十分なカーボン含有供給原料を少なくとも含むように算出されうる。いくつかの実施の形態では、起動バーナーアセンブリが改質装置を加熱するように構成されている所定の温度は、水素生成領域の動作温度を越えるか、又はそれ未満である。例えば、起動バーナーアセンブリが改質装置を上昇させるために選択された又は所定の温度は、２５−１２５℃、２５−７５℃、５０−１００℃といった、所望の作動又は改質温度を所定量上回るか又は下回ってもよい。
【０１３４】
燃料の所定の量を起動バーナーアセンブリに輸送する定量ポンプを利用している実施の形態において、起動バーナーアセンブリは、全ての燃料が燃焼するまで、燃料を燃焼させるように構成されうる。この燃焼時において、主要なバーナーアセンブリは燃料処理アセンブリの動作温度を維持するために作動されうる。発熱燃料処理アセンブリにおいて、起動バーナーアセンブリは、水素生成機構を作動し始めるのに十分な所定の温度まで燃料処理アセンブリを上げるように、及び／又は、燃料プロセッサのための単数又は複数の供給原料流を蒸発させるか又はさもなければ予熱するように、作動されうる。この時点で、水素生成領域の発熱反応は、水素生成領域の動作温度を維持するために用いられうる。
【０１３５】
定量ポンプ（又はカーボンを含む燃料流の所定の量を燃料チャンバに輸送するように構成されている他の輸送メカニズム）を用いていない実施の形態において、水素生成領域が所定の温度まで加熱されるまで、液体可燃性燃料流は起動バーナーアセンブリに輸送されうる。この実施の形態において、所定の温度は、上述の温度よりも、依然として低くてもよい（すなわち、所定の温度及び改質温度の間により大きな差分が存在しうる）。この理由の１つは、燃料流の起動バーナーアセンブリへの流れが止まるときに、依然として燃焼していない一定量の液体燃料を燃料チャンバが含みうるということである。この液体燃料は、液体可燃性燃料流の起動バーナーアセンブリへの流れが停止したアノードとでさえも、水素生成アセンブリの温度をさらに上昇させるために燃焼される。
【０１３６】
定量ポンプを有する実施の形態と比較すると、起動バーナーアセンブリに対する燃料の継続的な流れを有する実施の形態は、温度又は時間ベースの流れコントローラ及び／又は液体燃料、点火チャンバセパレータといった、少なくとも１つの追加的な特徴を有しうる。温度又は時間ベースの流れコントローラは、直接温度を測定することによって又は時間を測定してこれを経験的な温度／時間テーブルと比較することによって、所定の温度に達したときに、起動バーナーアセンブリへの液体可燃性燃料流の流れを突発的に又は徐々に自動的に停止するように構成されうる。燃料流の流れがいくつかの実施の形態において手動で制御されうることは、本願の開示の範囲内である。加えて、起動バーナーアセンブリは、新しく追加される燃料及びカーボン含有供給原料が加熱点火源によってすでに加熱されている液体燃料を冷やすことを防止するために、液体燃料点火チャンバセパレータを含みうる。
【０１３７】
また、起動加熱アセンブリは、加熱及び点火するための液体燃料の初期の量を提供するために定量ポンプを利用して、所定の温度が得られるまで燃焼の継続を確保するために、点火及び燃焼後に液体可燃性燃料流の継続的な供給が開始されることも本願の開示の範囲内である。
【０１３８】
定量ポンプ及び所定の容積が利用されるか否かに関わらず、水素生成領域に供給原料流が輸送されうる所定の温度まで水素生成領域の加熱下において、燃料流の連続供給、又は、この２つのいくつかの組み合わせが用いられうるし、供給原料流は改質領域に導入されうるし、水素生成が開始されうる。例えば水及びカーボン含有供給原料を含む合成流といった、共通流が供給原料流及び燃料流として使われる実施の形態において、燃料流を供給することと、供給原料流を供給することとの間の移行は瞬間的でもよく、段階的でもよく、又は、燃料流を供給して、定量ポンプが燃料の所定の量を加熱アセンブリに輸送するために用いられる供給原料流を供給することの間の区切りがあってもよい。
【０１３９】
水素ガスが蒸気改質装置の改質領域中で生成されて、その後に１つ以上の浄化領域において浄化されると、ガスの副生成流が生成されて加熱アセンブリに届けられ、主要なバーナーアセンブリによる燃料流として使用されうる。例えばカーボン含有供給原料がメタノールである多くの蒸気改質装置といったいくつかの用途において、副生成流は、（例えば水素生成領域のための供給原料流からの付加的なカーボン含有供給原料といった）任意の付加的な液体燃料をも加熱アセンブリが必要としない充分な発熱量を有しなければならない。しかしながら、他のカーボン含有供給原料及び特に炭化水素が使われるときに、（供給原料流又は他の供給源といった）カーボン含有供給原料を主要なバーナーアセンブリに供給し続けること、及び／又は、改質装置の温度を維持する充分な燃料を提供するために燃料流としていくつかの生成水素流を使用することが必要でありうる。
【０１４０】
図２０−図２２は、少なくとも燃料処理アセンブリの起動を支援するために液体可燃性燃料流を受け入れるように構成されている加熱アセンブリ６０を有する燃料処理アセンブリ３１を含んでいるハウジングの図示する、非限定的な実施の形態を示す。図示するように、アセンブリは、外部シェル６８及び様々な任意の外部熱シールド及び支持体を含む。図示の例は、少なくとも燃料処理アセンブリの水素生成領域を適切な水素を生成する温度まで加熱するために燃焼する液体燃料流を受け入れるように構成されている起動バーナーアセンブリを含む。この液体燃料流は、少なくとも１つの可燃性の液体燃料（例えばメタノール）を含む。この液体燃料は、必須ではないが、水（例えば少なくとも２５容量％の水）を含み、そして、水素ガスが水素生成領域において生じる供給原料流と同一同じ構成を有することができる（しかし、必須ではない）。適切な液体起動バーナー（そして、その変形例及びそのための任意選択部材）の付加的な例は、２００５年９月１３日に出願された名称「Hydrogen-Producing Fuel Processing Assemblies, Heating Assemblies, and Methods of Operating the Same」の米国特許出願第１１／２２６，８１０号明細書において開示され、その開示全体は、全て参照目的のために本願明細書に組み込まれる。少なくとも図２１の下側右部分において、任意的な制限オリフィス２３２及びフィルタ２３０は、燃料処理アセンブリの水素生成作動の間、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用いられうる加熱された燃焼流を生成するために副生成流を燃焼させるバーナーに輸送される図示の副生成流を有する分離領域（例えば膜ベースの分離領域）から副生成流のための流路を定める流体導管を含んで示される。図２０−図２２において示される例の水素生成アセンブリ１０は、本願明細書において記載され、例示され、及び／又は、組み込まれる液体受入加熱アセンブリ、燃料及び／又は供給原料流組成物、燃料処理アセンブリ、浄化領域、などのいずれかとともに使用されうる。特定の実施の形態において、アセンブリ１０は、図９−図１１のシェル２７及び図１８の加熱アセンブリを含むことを示される
【０１４１】
上記したように、本願の開示による水素生成アセンブリ１０は、輸送される供給原料及び／又は燃料流に適した供給原料輸送システム２２の任意の好適な種類及び／又は数を利用しうる。記述されるように、いくつかの供給原料輸送システムは、ポンプ又は他の電気駆動推進力メカニズムを含む。その一方で、他のものは、ポンプを必要としないか又はさもなければポンプを利用しない。いくつかの供給原料輸送システムは、燃料又は供給原料の加圧された供給部（１１２）と流体連通している。その一方で、他のものは、水素生成領域又はその加熱アセンブリといった燃料処理アセンブリに流体を推進するために外力を必要とする、非加圧であるか、低圧の供給部と流体連通している。燃料及び供給原料流が別々に貯蔵されそして輸送されうるが、図２３−図２７において示されるように、この完全な分離が必要ではないことも、本願の開示の範囲内である。例示の供給原料輸送システムは、本願明細書に記載され、例示されて及び／又は、組み込まれる水素生成アセンブリの任意の許容されるもののうちから選択的に利用されうることは、本願の開示の範囲内である。
【０１４２】
本願の開示の一態様によれば、全ての実施の形態に必要であるというわけではないが、液相カーボン含有供給原料８４は、図２３において概略図で例示したように、改質領域１９のための供給原料流１６のカーボンを含む供給原料部分１８及び加熱アセンブリ６０のための燃料流６４のカーボンを含む供給原料部分６５のために使われうる。カーボン含有供給原料８４のこの二重使用は、本願の開示の全ての実施の形態に必要であるというわけではない。図２３は、複数の供給原料輸送システム２２（例えば供給原料流を含んでいる水１７を輸送するように構成されている輸送システム２２、カーボン含有供給原料１８を含んでいる供給原料流及び／又は燃料流６４を輸送するように構成されている供給原料輸送システム２２）を含む水素生成燃料処理アセンブリのグラフ図をも提供する。図２３の一点鎖線にて図示したように、３つの供給原料輸送システムの前述の例は、（複数のポンプを含むことができ及び／又は複数の放出口流を生成しうる）単一の供給原料輸送システム２２として追加的に、又は、代換的に実施しうることは、本願の開示の範囲内である。燃料処理アセンブリに対する全ての液体流が供給原料輸送システム２２によって輸送されるというわけではないことも、更に本願の開示の範囲内である。その代わりに、１つ以上の流れは、異なる機構又は輸送システムによって輸送されうる。
【０１４３】
図２３に示される一例において、液体カーボン含有供給原料８４は、加熱アセンブリ６０及び水素生成領域１９に輸送される。燃料プロセッサ１２は、浄化領域を含まない構成や、複数の種類および数の浄化機構等を有する構成といった、多様な構成を有することができるので、図２３は断片図で示されている。図２３（及び以下の図）に概略的に示される断片的な燃料プロセッサは、本願明細書において記載され、例示され、及び／又は、組み込まれた蒸気改質装置及び他の燃料プロセッサのいずれかと同様に、これらの構成のいずれかを概略的に表すことを意図している。
【０１４４】
図２４は、以下の点を除いて、図２３と類似している。すなわち、液体カーボン含有供給原料８４は、単一流としてバルブアセンブリ８６に輸送され、その中で、カーボン含有供給原料は、加熱アセンブリ及び水素生成領域のうちの少なくとも１つに選択的に輸送される。バルブアセンブリ８６は、カーボン含有供給原料流を加熱アセンブリ及び水素生成領域で選択的に分けるための任意の好適な構造を含むことができる。可能な構成の範囲には、カーボン含有供給原料の全てを受け入れる加熱アセンブリ、そして、カーボン含有供給原料の全てを受け入れる水素生成領域、又は、カーボン含有供給原料を受け入れる加熱アセンブリ及び水素生成領域、が含まれる。本願明細書において記述されるように、カーボン含有供給原料の分配は、使用される特定のカーボン含有供給原料、副生成流２８が少なくとも一部の加熱アセンブリ６０の燃料として使用されるか否か、及び燃料プロセッサの特定の動作モード（例えばアイドルモード、起動モード又は水素生成モード）、に少なくとも部分的に依存する。
【０１４５】
水素生成領域及び加熱アセンブリ間の液体カーボン含有供給原料８４の分配は、手動で制御されうる。しかしながら、多くの実施の形態において、例えば水素生成領域及び加熱アセンブリ間に供給原料８４の輸送を選択的に制御するコントローラ８８を含むことによって、予め定められて及び／又は少なくとも部分的に分配が自動化されることは、好適でありうる。水蒸気改質燃料プロセッサ用の適切なコントローラの例は米国特許第６，３８３，６７０号において開示され、その完全な開示は本願明細書に参照として組み込まれる。いくつかの実施の形態では、コントローラ８８及び／又はバルブアセンブリ８６は加熱アセンブリ６０へのカーボン含有供給原料の所定の初期容積を許容するように構成されうる。そして、このことは本願明細書においてより詳細に述べられる。
【０１４６】
上記したように、水及びカーボン含有供給原料から水素を生成する蒸気改質装置又は他の燃料プロセッサに関して、供給原料流１６は、少なくとも実質的に、そして典型的には完全に、水中に又は水と好適には混和性の液相カーボン含有供給原料８４及び水の混合物を含む。このように、水１７及びカーボン含有供給原料８４を含んでいる単一の（複合の）供給原料流９０は、加熱アセンブリ燃料流６４と同様に、改質反応のための水素生成供給原料流１６として消費されうる。供給部、輸送システム、流量調整バルブ、輸送導管などの更なる減少は、水中に好ましくは混合されうるカーボン含有供給原料を含む、同一の液体カーボン含有供給原料８４及び水１７を含む、供給原料流１６及び燃料流６４によって、本願の開示の別の態様で達成されうる。これは、図２５及び図２６において概略図で例示され、この合成流は９０に示される。これらの流れ１６及び６４は、ほとんど、あるいは、完全に、同一の組成物を有することができ、流９０から全体的に形成されうる。しかしながら、少なくとも１つの流れ１６及び６４が、加熱アセンブリ又は水素生成領域によって流れを消費する前に、それに対して増大させる水又はカーボン含有供給原料の少なくとも１つの追加成分又は追加量を有しうることは、開示の範囲内である。同様に、更なる流れが、水又はカーボン含有供給原料の追加成分又は追加量を加熱アセンブリ又は燃料プロセッサに輸送しうることは、本願の開示の範囲内である。
【０１４７】
（供給原料流１６のカーボン含有供給原料成分８４だけがカーボン含有供給原料８４及び水１７よりもむしろ加熱アセンブリ６０に輸送される）図２３及び図２４の前述の代換例と同様に、図２５において概略図で例示されるにつれて、複合供給原料流９０は、同一の又は異なる供給源からの別々の流れで加熱アセンブリ６０及び水素生成領域１９に、選択的に輸送されうる。あるいは、そして、図２６において概略図で示されるように、単一の複合供給原料流９０は、燃料処理アセンブリに、そして、より詳しくはバルブアセンブリ８６に輸送されうる。ここで、この流れは加熱アセンブリ及び水素生成領域で選択的に分けられる。コントローラ８８は、手動コントローラ又はコンピュータ化された又は他の電子制御装置又はプログラム制御されたコントローラであってもよく、図２６の一点鎖線にも示される。コントローラ８８は、内部又は外部燃料プロセッサ１２に配置されてもよく、及び／又は内部及び外部部材を含みうる。
【０１４８】
複合供給原料流９０中における水１７及び液体カーボン含有供給原料８４の相対的な量は、本願の開示の範囲内で変化しうる。例えば、この比率は、使用されている特定のカーボン含有供給原料、燃料プロセッサにおいて使用されている水素生成機構、利用者の選好、利用される触媒、水素ガスに対する需要、改質触媒の効率、等のような要因に依存しうる。そして、これらの成分の相対濃度は、水の炭素に対する比率に関連して表されうる。供給原料８４がメタノールであるときに、カーボンに対する蒸気の分子比が１：１であることが有効であると示されている。供給原料８４がエタノールであるときに、カーボンに対する蒸気の分子比が２−３：１であることが有効であると示されている。供給原料８４が炭化水素であるときに、おおよそ３：１のカーボンに対する蒸気分子比が典型的に使用される。しかしながら、上記の例示された比率は、開示の範囲内の排他的な比率を意味するものではなく、そして、より大きくそしてより小さい比率を含む他のものも、使用されうる。
【０１４９】
図２７において、図２６の構成の変形例は、燃料処理アセンブリ３１の内部又は外部燃料プロセッサ１２にバルブアセンブリ８６が位置しうることが本願の開示の範囲内であることを示す。図２７は、燃料プロセッサがガスの副生成流２８を生成する浄化領域２４を含むかさもなければ関連しているときに、ガスの副生成流２８は加熱アセンブリのための気体燃料として使用されるために加熱アセンブリに輸送されうることをも示す。この気体燃料は、（例えばカーボン含有供給原料８４又は複合供給原料流９０といった）上述の液体燃料を補充しうるか、又は、特定の蒸気改質装置又は他の燃料プロセッサ及び／又は燃料プロセッサの特定の操作の構成のための充分な発熱量を含みうる。
【０１５０】
本願の開示による水素生成アセンブリ１０とともに使用されうる、他の例示の、非限定的な例の好適な供給原料輸送システム２２は、図２８に示されて、燃料処理アセンブリ３１の燃料プロセッサ１２の水素生成領域１９に供給原料流１６を輸送するように構成されている。示すように、供給原料輸送システム２２は、少なくとも１つのポンプ１０２を含むポンプアセンブリ１００を含む。ポンプ１０２は、入口１０６及び出口１０８を含む。この入口は、供給原料供給部又は供給源１１２と流体連通しており、そして、この出口は、燃料プロセッサ１２と流体連通している。ポンプ１０２は、ポンプの入口及び出口の間に通常位置する作動部分又はポンピング機構１０９を更に含む。ポンプ１０２は、供給部１１２からの液体流１１０を引き込むか又は、さもなければ受け取って、液体流１１６を放出するように構成されている。従って、供給原料輸送システム２２は、水素生成領域１９のための少なくとも１つの供給原料を含んでいる液体流を液供給原料供給部から圧送するように構成されていると記述されうる。液体流１１０は入口流又は吸入流と呼ばれてもよく、そして、液体流１１６は出口流と呼ばれてもよい。
【０１５１】
ポンプ１０２は、任意の好適な電力供給源によって駆動されうる。この例示の非限定的な例には、燃料電池スタック４０及び／又はエネルギーストレージ５２といった、水素生成燃料電池システム４２の構成要素が含まれる。付加的な一例は、外部の又は専用バッテリ、配電網等といった、燃料電池システムで生成される出力とは独立した電源供給部を含む。必須ではないが、ポンプ１０２は、ポンプが液体流１１０を受け入れて液体流１１６を放出するオン又は駆動型で構成されているか、ポンプが液体流１１６を放出しないオフ又は非駆動型で構成されている、単一速度又は単一出力のポンプであってもよい。ポンプの実際の出力は、ポンプに供給される駆動出力の電圧によって異なり、これは変化しがちである。
【０１５２】
記述されるように、ポンプアセンブリ１００は少なくとも１つのポンプを含む。従って、ポンプアセンブリ１００が単一ポンプ１０２又は複数のポンプ１０２を含みうることは、本願の開示の範囲内である。ポンプアセンブリが複数のポンプを含むときに、これらのポンプは液体流１１０を引き出して及び／又は出口流１１６を放出するために協働することができる。付加的又は代換的に、これらのポンプは、同一であるか異なる供給源１１２から液体流１１０を引き出して及び／又はそこから出口流１１６を放出するように各々構成されうる。
【０１５３】
供給部１１２は、ポンプアセンブリ１００のポンプ１０２の入口１０６によって液体流が引き出されうる又は受け入れられる、任意の好適な種類及び／又は数の貯蔵部及び／又は他の供給源を含む。図示の非限定的な例における好適な供給部１１２は、加圧又は非加圧の、タンク、小型缶、及び他の液体容器を含む。液体流１１０は、供給原料流１６（例えば水１７及び／又はカーボン含有供給原料１８）の少なくとも１つの成分を含む。図２８に一点鎖線で示すように、そして、本願明細書において記述されるように、液体流１１０及び／又は供給部１１２が供給原料流１６の少なくとも２つの異なる成分（例えば水１７及び液体カーボン含有供給原料１８）を含むことも、本願の開示の範囲内である。従って、液体流１１０が供給原料流１６の単一の成分を含んでもよく、供給原料流１６の複数の成分を含んでもよく、及び／又は、供給原料流１６の単数又は複数の成分の全てを含んでもよいことは、本願の開示の範囲内である。供給原料流１６の単数又は複数の成分は、水素生成領域１９が水素ガスを生成する供給原料と呼ばれてもよい。
【０１５４】
図２８に示すように、少なくとも一部の液体出口流１１６は、供給原料流１６を形成しうる。しかしながら、少なくとも一部の液体流１１６は、（例えば、供給部１１２又は、液体流１１０が供給部１１２からポンプ１０２に流れる流体導管への）ポンプ入口１０６の上流位置で、追加的に又は代換的に再利用されうる。本願明細書で使用しているように、「上流」及び「下流」の用語は、対応する流れの通る流体流動の方向に関して測定される。液体流１１６の再利用される部分１２０は、供給部１１２へ輸送されているものを実線で、そして、液体流１１０を含む流体導管に輸送されているものを一点鎖線で示される。図２８に一点鎖線で示されるように、リサイクル流１２０が、入口１０６で又はこれに近接するような、ポンプに直接再利用されうることは、本願の開示の範囲内である。
【０１５５】
供給原料輸送システム２２の又はこれに関連する流体導管に関して記述されるように、図２９において概略的に示されるように、供給原料輸送システムは、供給部１１２からポンプ１０２に引き出されるか又は受け入れる液体流１１０を通す吸気導管１３０を含んでいるように記述されうる。供給原料輸送システムは、ポンプ出口１０８から放出される液体流１１６を通す出口又は出力導管１３２を更に含む。出口導管は、少なくとも一部の供給原料流１６として水素生成領域１９に輸送されうる液体流１１６の少なくとも一部を通す、輸送導管１３４と流体連通している。本願の開示による供給原料輸送システム２２は、ポンプの作動部分の上流である供給原料輸送システムの一部と輸送導管との間に流体連通を構築する流体流路を定めるリサイクル導管１３６を更に含む。リサイクル導管のこの部分は、リサイクル導管のより高い圧力領域と呼ばれてもよく、そして、流量制限器下流のリサイクル導管の部分は、リサイクル導管のより低い圧力領域と呼ばれてもよい。わずかに異なる用語で表されるが、リサイクル導管は、出口導管と流量制限器の間に流体連通するように延在してこれらの間に流路を規定する第１部分と、流量制限器、供給部１１２、入口導管１３０、又は、ポンプの作動部分から上流の供給原料輸送システムの他の部分と、流体連通するように延在する第２部分と、を含むと記述されうる。リサイクル導管の第２部分は、流量制限器と供給原料輸送システムのこの上流部分との間に同様に液体の流路を定める。
【０１５６】
図２９に示される一例において、出口導管は、リサイクル及び出口導管との流体連通又は接続を構築するために分岐する。本願明細書において記載されている流体導管は、本願明細書において記載されている液体であるか他の流体流のための流路を定める任意の好適な構造を含むことができる。従って、導管は、流体流が通って及びこれにより遭遇される運転条件のための適切な材料、構造及びサイズで形成されなければならない。このような導管は、図２９において概略的に例示され、そして、例えばセンサ、バルブ、流量調節器といった、追加的な構造体及び／又は部材を含みうるか連通しうるということは、本願の開示の範囲内である。
【０１５７】
全ての実施の形態で必須という訳ではないが、ポンプ１０２が液体流１１０を連続的に引き込んでそこから液体流１１６を放出するように構成されることは、本願の開示の範囲内であり、このポンプは、所望されるよりも多い供給原料流１１６の流量を、又は、いくつかの実施の形態において、供給原料流１１６中に存在しうるよりも多い供給原料流１１６の流量を、輸送されるように構成されうることも、本願の開示の範囲内である。従って、ポンプは、燃料プロセッサ１２の水素生成領域（又は他の部分）に輸送されて生成される供給原料流１６の流量よりも多い液体の流量を有する出力流を提供するものとして記述されうる。この種の構成において、ポンプは、出力流１１６中に余剰な液体又は余剰な流量を提供して、これにより、リサイクル流１３６を形成する液体の流れを提供するように構成されうると記述されうる。
【０１５８】
水素生成領域によって要求されるよりも多い供給原料の量を含む出力流１１６を提供する運転状態にポンプを維持することによって、ポンプは、水素生成領域が少なくとも水素生成運転状態にあるときに、水素需要又は水素生成領域の要求に関わらず一定の出力を維持するように構成されうる。いくつかの実施の形態では、ポンプは、供給原料のための水素生成領域の最大需要（すなわち、水素生成領域がその最大定格生成割合にあるとき、及び／又は、水素生成領域が燃料電池スタックの最大定格駆動出力で出力を提供するために十分な水素ガスを生成しているときの、供給原料に対する要求）を上回る液体供給原料の流量を維持するように構成されうる。いくつかの実施の形態では、供給原料輸送システムは、水素生成領域によって要求される供給原料の量よりも少なくとも１０％、少なくとも２５％、又は少なくとも５０％多い流量を有する出力流を提供するように構成されうる。しかしながら、供給原料輸送システムの自動制御特性のため、余剰の供給原料は無駄にならず、その代わりに供給原料輸送システムに再循環（リサイクル）されて、そこで再利用されるか又は供給原料供給に戻されうる。
【０１５９】
図２８及び図２９において、供給原料輸送システム２２は、流量制限器１４０及び圧力作動バルブ１５０を更に含む。流量制限器１４０は、リサイクル導管１３６の断面積を減少させるか、又は制限するように構成される。例えば、図２９において概略的に示されるように、流量制限器１４０は、輸送導管の断面積よりも小さい導管１３４に対する断面積を規定しうる。従って、液体流１１６は、輸送導管１３４を介する流れに、そして、これにより水素生成領域１９への流れにバイアスされうる。このとき、水素生成領域及び／又は輸送導管１３４の圧力は、（少なくとも出口導管１３２及び流量制限器１４０との間に）リサイクル流の圧力よりも少ない。わずかに異なる用語で表されるように、流量制限器１４０は、供給原料供給部又はポンプの作動部分の他の上流部分に戻す流量制限器を介して、そして、リサイクル導管１３６を介して流れるリサイクル流１２０に対する背圧を生成するように構成されている。オリフィスによって生成される選択された背圧の量は、様々な要因（例えば１つ以上の利用者の選好、オリフィスの寸法、オリフィスの形状、ポンプアセンブリによって生成される液体の流量、輸送及びリサイクル導管のサイズ、供給原料流の組成及び性質、等）に従って変化しうる。好ましくは、流量制限器は、水素生成領域１９への供給原料流１６の選択された又は所望の輸送圧力よりも大きく、そして、以下に記述される閾値輸送圧及び／又は閾値リサイクル圧よりも小さい圧力を提供又は維持するように、寸法決めされるか又はさもなければ、構成される。
【０１６０】
流量制限器１４０は、リサイクル導管１３６によるリサイクル流の流れの道筋を制限するように構成される任意の好適な構造を含みうる。図示する、非限定的な例として、流量制限器は、オリフィス１４２上流での一部のリサイクル導管１３６よりも小さい、及び／又は、輸送導管１３４より小さい、断面積の開口１４４を有するオリフィス１４２を含みうる。この種のオリフィスの例は、図２９において概略図で例示される。オリフィス１４２は、制限オリフィスと呼ばれてもよい。オリフィス１４２は、一定の、又は調整不能なサイズの開口を有しうる。あるいは、流量制限器は、可変の又は調整可能な開口サイズを有するオリフィスを含みうる。オリフィスが、そのオリフィス寸法の調整を許容するように構成されるときに、このオリフィスは、手動制御素子へのユーザー入力に応答するといった、オリフィス寸法を手動調整するように構成されてもよく、及び／又は、燃料処理アセンブリ及び／又は燃料電池システムのコントローラ又は他の部分からの電気的な又は他の制御信号に応答するように構成されてもよい。
【０１６１】
圧力作動バルブ１５０は、リサイクル流が流量制限器を回避して、これにより、制限オリフィス１４２又は他の流量制限器１４０によって生成される背圧に制約されないが、しかし、ポンプの作動部分の上流である供給原料輸送システムの供給部又は他の部分に戻されることを、選択的に許容するように構成される。図示の非限定的な例の適切な圧力作動バルブは、本願明細書に記載されているように流動的に接続される、すなわち、液体が流量制限器を回避することを可能にするバイパス導管に選択的に液体の流れを制限又は許容するようにする、圧力安全バルブ及びチェックバルブを含む。視覚的に図２９において示されるように、圧力作動バルブ１５０は、流量制限器の上流位置からの流量制限器の下流位置へのバイパス流１５４として少なくとも一部のリサイクル流１３６が選択的に流れうるバイパス導管１５２と流体連通している。より構造的な用語で表されるように、圧力作動バルブは、流量制限器を流通することなく、導管１３０からの少なくとも一部のリサイクル流がリサイクル導管を介して、供給部１１２又は入口導管１１０に流れることを、選択的に許容するように構成されている。図２８において、圧力作動バルブは、流量制限器の上流での、バイパス導管及びリサイクル導管間の接続部で概略的に例示される。しかしながら、圧力作動バルブが流量制限器への流れを制限するときにバイパス導管を介して輸送されうる流れとともに、流量制限器への流れを制限及び許容しうる任意の好適な場所に圧力作動バルブが位置しうることは、本願の開示の範囲内である。例えば、図２９は、圧力作動バルブがバイパス導管に沿った中間地点（すなわち、バイパス導管の入口及び出口の間の任意の場所）に位置しうることを示す。バルブが導管の入口又は出口に位置しうることも、本願の開示の範囲内である。
【０１６２】
圧力作動バルブ１５０は、流量制限器の上流の（すなわち、出力配管１３２及び流量制限器１４０間の）リサイクル流１３６中の圧力が閾値リサイクル圧よりも少ないときに、バイパス導管１５２を介した流れを制限するように通常構成されるか、又はバイアスされている。この構成は、圧力作動バルブの閉設定又は流れ制限構成と呼ばれてもよい。しかしながら、圧力がこの閾値リサイクル圧に達する（又は越える）ときに、圧力作動バルブは、オリフィス１４０の上流からの液体がバイパス導管１５２を介した流れを自動的に許容するように構成されている。
【０１６３】
圧力がこの閾値リサイクル圧に達して（又は越えて）、圧力作動バルブがその作動設定に対して（自動的に）応答するように構成されるときに、少なくとも一部のリサイクル流１２０はバイパス導管中を流れて、それによって、流量制限器の上流で液体の圧力を減少しうる。これは、供給原料輸送システムによって輸送される供給原料流の圧力を減らすこともできる。この閾値リサイクル圧は、供給原料流１６に対して受入可能な最大又は閾値輸送圧と同じでもよい。しかしながら、これらの圧力が同一ではないことも、本願の開示の範囲内である。例えば、閾値リサイクル圧は、バイパス導管を介した流れを圧力作動バルブが許容するように（そしてこれにより輸送及び他の関連する流れの圧力を減らすように）設定された圧力と、輸送導管及び／又は燃料処理アセンブリが供給原料流を受け入れるために設定され又は所望される最大圧力との、バッファ又は圧力差を提供するために、決定された増加によって等により、閾値輸送圧未満に選択されうる。
【０１６４】
本願明細書において示されるように、燃料処理アセンブリ３１の少なくとも水素生成領域は、少なくとも５０ｐｓｉといった、高圧で作動するように設計されうる。燃料処理アセンブリが、例えば本願明細書において記載されているような、浄化又は、分離領域を含んでいるとき、この領域も、高圧で作動するように設計されていてもよい。特定の燃料処理アセンブリのための特定の最大及び最小作動圧力は、様々な可能な要因に基づいて変化する傾向がある。この種の要因の一例は、水素生成領域１９中で利用される水素生成反応、供給原料流１６の組成、供給原料流１６中の液体の粘性、輸送導管の構造、寸法、及び／又は、配置、燃焼処理アセンブリの構成、燃料処理アセンブリの圧力要件、及び／又は、水素生成領域からの燃料電池システム下流、設計選択、及び耐性等を含みうるが、これらに制限されるものではない。例えば、いくつかの燃料処理アセンブリは、少なくとも水素生成領域中において、そして選択的に、少なくとも１つの浄化領域中において、水素生成領域の下流の、そして高圧に維持されることが好適である任意的な浄化領域の下流の、制限オリフィス又は他の好適な流量制限器を用いることによって、高圧を維持するように設計されうる。
【０１６５】
導管１５２の中を流れる液体の量（すなわち、リサイクル流１２０の割合）は、本願の開示の範囲内で変化することができる。いくつかの実施の形態では、リサイクル流１２０を形成する全体の流れは、圧力作動バルブが作動中であるか又は流れを許容する構成であるときに、バイパス導管を介して流れてもよい。他の実施の形態において、いくつかのリサイクル流１２０は、圧力作動バルブがこの作動設定にある期間中でさえ、オリフィス１４２又は他の流量制限器１４０の中を流れてもよい。
【０１６６】
圧力作動バルブ１５０が存在しているとき、この作動バルブ１５０は、バルブ、又はその部材１５６、及び、バルブをその作動設定からより近接した配置に付勢させるように構成される付勢機構１５８を含みうる。付勢機構１５０は、循環圧力閾値に到達又は超えたときに、上述の付勢力を提供して、圧力作動バルブをその作動設定に配置されることを許容するように構成された任意の適切な構造又は機器を含みうる。図示の非限定的な例の適切な付勢機構は、流量制限器の上流でリサイクル流の液体によって圧力作動バルブに動作する力に対抗する方向のバルブ部材に対して付勢力を発揮する、バネ又は他の弾性部材である。換言すれば、流量制限器から上流の液体流は、その閉配置からその作動設定まで圧力作動バルブを圧接する力を発揮しうる。この力は、付勢機構１５８によるバイアスに対して、又は付勢機構１５８によって発揮された力に対して、印加される。この流れによって発生する力が付勢機構によって動作する力を上回るときに、圧力作動バルブはその作動設定にされる。さもなければ、流圧が付勢機構によって印加される力よりも少ない力を圧力作動バルブに作用させるときに、圧力作動バルブはその閉設定のままであるように構成されている。付勢機構１５８は、ポンプアセンブリによって放出される液体流の圧力が、リサイクル圧力閾値又は輸送圧力閾値といった、圧力閾値を超えているときに、検出するように構成される圧力探知器又は圧力センサとしても機能しうる。具体的には、付勢機構に対して印加されるような液体の圧力が付勢機構によって動作する力を充分に超えているときに、閾値圧は上回られる。従って、付勢機構は、閾値圧（例えばリサイクル圧力閾値又は輸送圧力閾値）に固定された又はこれに対応する付勢力を発揮するように構成されうる。
【０１６７】
検出される（又は印加される）圧力がリサイクル圧力閾値の下に減少したとき、付勢機構によって発揮された付勢力に打ち勝つのに充分ではない水準に圧力が減少したときに、及び／又は、圧力作動バルブがその作動設定に設定されてから所定時間が経過した、といったときに、付勢機構１５８は自動的にその閉設定に圧力作動バルブを戻すように好適に構成されている。換言すれば、一旦設定された後に、圧力作動バルブが少なくとも所定の最小限の期間にその作動設定を維持するように構成されることは、本願の開示の範囲内である。液体蒸気及び付勢機構によって発揮される力に完全に応答して、圧力作動バルブが作動設定と閉設定との間で自動的に移行するように構成されうることも、本願の開示の範囲内である。
【０１６８】
図２８及び図２９は、供給原料輸送システムのリサイクル流と関連した流量制限器及び圧力作動バルブを含む供給原料輸送システム２２を例示する。作動中において、オリフィス１４２又は他の流量制限器１４０は、ポンプアセンブリからの出力流を燃料処理アセンブリの水素生成領域の方に輸送導管１３４を介して推進又は付勢する背圧を生成するように構成されている。しかしながら、オリフィス又は他の流量制限器が詰まったり機能しなくなった場合、流量制限器によって生成される背圧の値は増加して、リサイクル流１３６を形成するように流れる液体出口流１１６の部分は、減少するか又はゼロになりさえする。このことは、流量制限器を介した流れ存在していないときに対応する。この圧力が増加し続ける場合、すなわち、水素生成アセンブリが運転中のままの場合、損傷又は損害の可能性がある。例えば、輸送圧力閾値及び／又はリサイクル圧力閾値を上回る圧力は、ポンプ１０２又は燃料処理アセンブリの１つ以上の部分に損害を与えるおそれがある。水素生成領域１９で消費されるよりも多い流量の出力流１１６を放出するようにポンプ１９が構成されているため、少なくとも出力流１１６中の、そして典型的には供給原料流１６中の、そして流量制限器からのリサイクル流１２０の部分の圧力は、本質的に増大し続ける。オリフィス又は他の流量制限器が、リサイクル流１２０を形成するために流れる余剰の液体又は余剰の液体の充分な量を許容しえないので、圧力は増加する。しかしながら、上記の供給原料輸送システムは圧力作動バルブ１５０も含むので、圧力はリサイクル圧力閾値又は輸送圧力閾値を超えて増加するのを防止される。圧力作動バルブが作動すると、少なくとも圧力作動バルブリターンが閉設定に復帰するまで、圧力は減少する。流量制限器が、継続して詰まっているか又はさもなければ作動していない又は部分的にのみ作動する場合、圧力は、再び増加し始めて、再度その作動設定に移行している圧力作動バルブによって、圧力が再度増大して又は対応する圧力閾値を超える。
【０１６９】
本願の開示による供給原料輸送システム２２が流量制限器１４０及び圧力作動バルブ１５０を含まなくてもよいことは、本願の開示の範囲内である。例えば、供給原料輸送システムは、本願明細書において記載されているような流量制限器１４０を、圧力作動バルブなしで（従って、バイパス導管１５２なしで）、含みうる。別の例として、供給原料輸送システムは、本願明細書において記載されているような圧力作動バルブ１５０を、出口流の背圧を生成して圧力作動バルブを用いて選択的にバイパスされる流量制限器なしで、含みうる。このような実施の形態では、バイパス導管は存在しておらず、そして、圧力作動バルブは、その閉設定における出口（そして、輸送）流に背圧を選択的に生成して、リサイクル流の流れは圧力作動バルブによって制限される。本願明細書において記載されているように、圧力が圧力閾値を上回ると、圧力作動バルブは、その作動設定に移行又は推進されて、この作動設定において、少なくとも一部の出口流が供給部１１２又はポンプの作動部分上流の輸送システムの他の部分に再利用される。
【０１７０】
記述されるように、システム２２が圧力作動バルブを含んでおらず、流量制限器が故障するか、詰まらされるか又は適切に機能することが可能でないときに、選択された圧力閾値を超えて圧力が増加するおそれがある。しかしながら、システム２２、及び／又は、燃料処理アセンブリ、及び／又は、供給原料輸送システム２２を含む燃料電池システムは、選択された圧力閾値に近いか又は超えている圧力を検出して応答するための他の好適な機構を含みうる。例えば、少なくとも選択された閾値に上回るか又は近づく圧力に応答する供給原料輸送システム２２の作動を制御するように構成されているコントローラを含むシステムは、流量制限器１４０の上流で、出力流１１６の、又は、他の適切な場所の圧力を測定するように構成されている圧力センサを含みうる。
【０１７１】
他の例として、供給原料輸送システム２２が流量制限器なしで実行される場合、圧力作動バルブ１５０は、出力流１１６、供給原料流１６、その他の圧力を、これらの流の圧力が選択された（上述のリサイクル圧力閾値又は輸送圧力閾値といった）圧力閾値を上回る時に応答して、選択的に減らすことが依然として可能である。このような供給原料輸送システム２２は、システム２２内のいくらかの背圧を設定する一方でリサイクル流の流れを許容する流量制限器を含まないので、システムの圧力は振動する傾向がある。より詳しくは、ポンプが水素生成領域１９において消費されるよりも多い液体の流量を発生させるにつれて、液体圧は増加する傾向がある。この増加は、圧力作動バルブが閉設定から作動設定に移行するまで、継続する傾向にある。その後で、圧力作動バルブがその閉設定に戻るまで、圧力は減少する傾向があり、戻った時には、液体圧は再び増加し始める傾向がある。供給原料流１６の圧力といった液体圧のこの振動は、燃料プロセッサによって生成される水素ガスの流量に影響を及ぼしうるし、燃料電池スタックによって生成される出力に影響を及ぼしうる。システムは、依然として活動中でなければならないが、供給原料輸送システムにおける圧力変動又は振動によって、作動状態を定常又は一定に維持されていなくてもよい。
【０１７２】
記述されるように、本願の開示によるいくつかの供給原料輸送システム２２は、従って、液体流及び気体流を輸送するように構成されている。この種の供給原料輸送システムの図示の非限定的な例は、液体水素生成流体（１５）を燃料処理アセンブリの水素生成領域に、そして、ガスの可燃性の燃料流（１３）を加熱アセンブリに、又はその逆に、輸送するために利用されうる。図３１−図３５は、液体流及びガス流を選択的にそして個々に輸送するように構成される供給原料輸送システムの図示の非限定的な例を提供する。
【０１７３】
一例において、供給原料輸送システム２２は、加熱燃料１３及び水素生成流体１５の加圧された供給源４９９を含む。供給源４９９の一例は、圧力下で燃料１３及び流体１５の一方又は両方を含む加圧タンク又は他の圧力容器を含む。しかしながら、任意の好適な加圧供給源が、本願の開示の範囲内において、使われうる。供給原料流１１のこれらの構成要素が供給原料輸送システムからの圧力下で利用できるので、水素生成アセンブリ１０は、機械式ポンプ、コンプレッサ、又は、供給源４９９から加熱燃料及び／又は水素生成流体を引き出して、燃料処理システム３１の水素生成領域及び加熱アセンブリに加圧下でこの流れを輸送するための他の電気駆動部材の使用を必要としない。その代わりに、これらの流れは、供給原料輸送システムから燃料処理システムへの流れを選択的に許容又は制限するバルブ又は他の適切な流量制御機器を開放すると、加圧された供給源から、自動的に推進される。これらの流量制限機器は、図３０において概略的に例示されて、バルブアセンブリ４６０と総称される。水素生成領域１９のための例示の送出圧力は概して５０−３００ｐｓｉの範囲である。但し、この範囲外の圧力も本願の開示の範囲内である。混合ガス流２０を生成するために水蒸気改質触媒を利用する水素生成領域の内容として、輸送圧力の非限定的な例は、１００−２５０ｐｓｉ、１２５−２２５ｐｓｉ、１５０−２２５ｐｓｉ、１７５−２２５ｐｓｉ、１５０−２００ｐｓｉ、少なくとも１００ｐｓｉ、少なくとも１５０ｐｓｉ、少なくとも２００ｐｓｉ、及び、２５０ｐｓｉ未満及び少なくとも１００又は１５０ｐｓｉ以上の輸送圧力、を含む。
【０１７４】
図３１は、別々の圧力容器４５９の形態で加圧された供給源４９９中に加熱燃料１３及び水素生成流体１５を含む供給原料輸送システム２２の例を提供する。このような実施の形態では、燃料１３及び流体１５の各々は、加圧下で格納されるガスか、加圧液体を燃料処理システムの水素生成領域に輸送するように構成されている態様で容器４５９に保存される液体である。機械式及び／又は電気ポンプ、コンプレッサ又は同様の設備の使用を必要とせずに、供給原料輸送システム２２から好適な圧力で液体流を輸送するための好適な機構の図示の例は、この流れを許容するバルブアセンブリ４６０に応じて供給原料輸送システムからの液体に加圧して、液体流を推進するガス状の推進剤を含む。適切な推進剤の一例は二酸化炭素及び窒素ガスを含む。但し、他のものも使用されうる。
【０１７５】
供給原料輸送システム２２が、加熱燃料１３及び水素生成流体１５を含む圧力容器４５９を有し、そして、バルブアセンブリの構成に応答するといった、燃料又は流体を含んでいる流れを個々に輸送するように構成されている圧力容器４５９を含みうることは、本願の開示の範囲内である。この種の供給原料輸送システムの一例は、図３２に示される。圧力容器４５９は、加熱燃料１３及び水素生成流体１５を格納するように構成されている。
【０１７６】
容器４５９中において、燃料１３及び流体１５のうちの１つがそれ自身の加圧下で放出されるように構成される一方で、燃料１３及び流体１５のうちのもう１つが、燃料１３及び流体１５のうちの第１のものからといった、印加された圧力下で圧力容器から放出されるように構成されうる。例えば、加熱燃料は、加熱アセンブリ４６０への輸送のために、それ自身の圧力下で、圧力容器中に配置されていてもよい。水素生成流体は、加熱燃料によって印加される圧力下で、水素生成領域１９への輸送のための圧力容器４５９中に配置されていてもよい。水素生成流体及び加熱燃料は、圧力容器の内部キャビティといった、少なくとも圧力容器中において実質的に別々に保たれる。これにより、燃料１３及び流体１５が圧力容器の全体に亘って混在されないことを意味する。その代わりに、加熱燃料及び水素生成流体は、圧力容器中において分離して識別可能な領域中で、燃料１３及び流体１５を殆ど又は全く混合されずに、維持される。例えば、加熱燃料はガスであってもよく、そして、水素生成流体は液体であってもよく、燃料及び流体が圧力容器中の界面５００によって離隔されうる。別の例として、加熱燃料及び水素生成流体は、非混合性でもよくて、圧力容器の界面５００によって離隔されていてもよい。必須ではないが、この界面５００は、圧力容器４５９中の加熱燃料及び水素生成流体界面層間の流体界面から形成されうる。さらなる例として、加熱燃料及び水素生成流体は、界面５００を形成する後述するような圧力伝達部といった、物理的又は構造的な、分離部材で離隔されうる。
【０１７７】
圧力容器は、燃料容器、燃料カートリッジ、又は供給原料容器又はカートリッジと記述されてもよい。本願明細書において更に詳細に記述されるように、実施の形態によっては、圧力容器は二重燃料又は複合燃料供給原料容器又はカートリッジと記述されてもよい。単一の圧力容器及び単一のバルブアセンブリで例示されているが、供給原料輸送システム２２は本願の開示の範囲内において、複数の圧力容器及び／又は複数のバルブアセンブリを含んでもよい。加えて、複数の圧力容器４５９は、単一のバルブアセンブリと流体連通していてもよい。図３２に示される一例において、流体供給源（供給原料）流１６及び燃料供給原料流６４は、同じ圧力容器４５９から放出されるように構成されて、そして、これらの流れは同じバルブアセンブリ４６０によって制御される。しかしながら、記述されるように、この構造は必須でない。
【０１７８】
図３２−図３３において、界面５００は、図示の例では流体用袋４８８である、圧力伝達部４８８の形の構造界面の形態をとっている。圧力伝達部は、あるいは、内部キャビティ４８０を第１の又は加圧チャンバ４９５と、第２の又は加圧チャンバ４９７とに区画しているとも記述されうる。圧力伝達部４８８は、第１チャンバ４９５及び第２チャンバ４９７の相対体積を、これらのチャンバ内の体積及び／又は圧力に変化に応じて、を調整するように構成されうる。例えば、圧力伝達部は、チャンバの相対寸法を調整するためにキャビティ内で自動的に移動するように構成されうる。より具体的な例として、水素生成流体１５の量がチャンバ４９５中で減少するときに、圧力伝達部は、典型的にはチャンバ４９７のサイズの増加に対応してチャンバ４９５のサイズを減少させることによって、流体１５のこの変化に適応するようにキャビティ内で移動することができる。圧力伝達部は、加圧流体にいくらかの圧力をそれ自体で印加しうるが、圧力伝達部が加圧流体に圧力を（全く、あるいは、かなり）印加しないことも、開示の範囲内である。圧力伝達部は、一例ではあるが図３２及び図３３に示される、折り畳み式の可撓性の流体用袋を有する、任意の好適な構造を有しうる。例えば、圧力伝達部は、この伝送器が摺動可能に又はさもなければキャビティ内を移動するように構成された任意の構造、この伝送器が可撓性であり、弾性的に変形可能であり、堅いが上述の規模調整が可能といった構造を含みうる。
【０１７９】
上記のように、水素生成流体を加圧して推進するために用いられるときに、加熱燃料１３は、加圧燃料と呼ばれてもよい。対応して、水素生成流体１５は、加圧された燃料又は流体と呼ばれてもよい。加熱燃料が圧力容器中に配置されているとき、この燃料は、水素生成流体１５への圧力を印加するのに十分であるそれ自体の加圧下で格納される。加圧加熱燃料１３は、液相及び蒸気相を含む、２相システムとして容器４５９中に存在するように選択されうる。これにより、特に圧力容器の温度が一定のままのときに、圧力容器が水素生成流体１５への一定又は実質的に一定の圧力を維持することが可能になる。例えば、加熱燃料は、供給原料輸送システム２２が水素生成設定になっているときに、気液平衡であるように選択されうる。２相加圧燃料１３の一例は、図３４に示され、同図において、液相が５０１で示され、そして、気相が５０３で示される。水素生成流体１５又は加熱燃料１３が圧力容器４５９から放出されるにつれて、液相の一部の加熱燃料１３は蒸気相に蒸発する。そして、内部キャビティ４８０の空いたスペースを充填する。従って、加熱燃料又は水素生成流体が放出されているときでも、加熱燃料１３は水素生成流体１５への実質的に一定の圧力を印加する。本願明細書において記載されている加熱燃料のいずれかを利用することが本願の開示の範囲内であるが、プロパンは、本願の開示による圧力容器を有する供給原料輸送システムに使用される好適な加圧燃料である。
【０１８０】
図３４は、本願の開示の供給原料輸送システムにおいて使用されうる圧力容器４５９の他の例を示す。図３２及び図３３に示される圧力容器と同様で、図３４に示される圧力容器は、加熱燃料１３及び水素生成流体１５を受け取って、少なくとも、燃料及び流体を離隔している界面１００で実質的に別々に保たれる内部キャビティ８０を画定する。同様に、燃料１３及び流体１５のうちの一方は、加圧燃料又は流体であってもよく、他方は、加圧燃料／流体によって加圧されてもよい。しかしながら、図３２及び３３に示される例とは異なり、図３４における、燃料及び流体間の界面は、キャビティ４８０を区域４９５及び４９７に分ける構造障壁又は表面を含まない。その代わりに、図３４は、界面が加熱燃料及び水素生成流体の性質によって形成されうることを示す。記述されるように、流体の間の構造障壁がない場合であっても、非混合性流体は、完全ではなくても、少なくとも実質的に別々に維持されうる。同様に、燃料１３及び流体１５のうちの一方がガスであり、そして、他方が液体である場合、燃料及び流体は、その間で再び形成される識別可能な界面によって、少なくとも実質的に別々に保たれうる。
【０１８１】
図３４は、容器の放出オリフィス４９０の末端にある流体との流体連通を構築するために内部キャビティ４８０中に延在する流体導管５２０の長さをも示す。あるいは、圧力容器は、燃料１３又は流体１５の特定の１つを含むキャビティ領域中で、放出オリフィスを含みうる。さらに別の例として、流体／燃料が位置する圧力容器の対応する領域中の入口に圧力容器の壁又は本体を介して延在する流体導管が使用されうる。加熱燃料１３及び水素生成流体１５は、図３４において実線及び点線で示されており、本願において開示された圧力容器内のこれらの部材の相対位置及び／又は加圧／被加圧の関係は全ての実施の形態において固定されておらず、圧力容器の特定の用途、水素ガスの生成に利用される機構、燃料及び／又は流体の組成、等に基づいて、変化しうるということを視覚的に示す。図示の非限定的な例の好適な要素には、プロパン又は他の液化ガスを加圧加熱燃料として使用すること、被加圧水素生成流体としてメタノール、メタノール及び水、又は、他のアルコール、又は、アルコール−水混合物を使用することを含む。
【０１８２】
図３３において、圧力容器４５９は、圧力容器の放出領域４９２で規定される放出オリフィス４９０を含んで示される。オリフィス４９０の位置、及び、容器４５９の形状及び向きは、本願の開示の範囲内において、変化しうる。放出オリフィス４９０は、内部で画定される第１及び第２の流路４９６及び４９８を有する閉止部材４９４によって閉止されているものとして例示されているが、任意の好適な構造及び／又は構成が本願の開示の範囲内において使用されうる。閉止部材は、閉止部材によって規定される流路又は出口を介した流れ以外の放出オリフィスを封止されるように構成されている任意の機器又は機器の構成を含みうる。別々で離散的な第１及び第２の流路４９６及び４９８は、上述した１つ以上の供給原料流を作製される放出流の断面積を減少又は除去するように構成される。しかしながら、流路が、バルブアセンブリ４６０の構成に依存するような、燃料１３及び流体１５を選択的に流す共通の流体導管を含むことは開示の範囲内である。シーラント、ガスケット、及び、他のこのような機器は、圧力容器内のみならず、放出されるものとして、燃料１３及び流体１５の間の離隔を維持することを支援するために、供給原料輸送システム２２に含まれうる。
【０１８３】
図３３は、第１及び第２の放出領域４９２及び４９３を含む図３３の圧力容器によって、圧力容器が複数の放出オリフィスを含みうるグラフ図を提供する。そして、第１及び第２の放出領域は、加熱燃料及び水素生成流体が（バルブアセンブリの設定に応じて）出口又は流路４９６及び４９８で選択的に放出される第１及び第２の放出オリフィス４９０及び４９１をそれぞれ含む。図３３は、バルブ４６１及び４６３を含むバルブアセンブリ４６０の例を示すとともに、加熱燃料１３及び水素生成流体１５を燃料処理システム３１に輸送するように構成されている供給原料輸送システムをも視覚的に表す。
【０１８４】
記述されるように、バルブアセンブリ４６０は、圧力容器からの加熱燃料及び水素生成流体の中で、流れを制御又は放出するように構成されている。バルブアセンブリ４６０は、少なくとも１つのバルブを含み、圧力容器から選択的に流の流れを調整するための任意の好適な構造を含みうる。図３０及び図３２のバルブアセンブリ４６０の概略図は、バルブアセンブリの構成要素が圧力容器と統合されうること、圧力容器に直接取り付けられること、及び／又は、圧力容器から下流そして水素生成領域及び加熱アセンブリから上流で接続されるといった、圧力容器と流体連通しうること、を視覚的に示すことを意図している。換言すれば、バルブアセンブリ４６０は、圧力容器４５９の一部として構成されうるし、又は、圧力容器と分離しているが加熱燃料及び水素生成流体と依然として流体連通していてもよい。
【０１８５】
バルブアセンブリ４６０は、圧力容器４５９から水素生成流体及び加熱燃料を選択的にそして別々に放出するように構成される。例えば、バルブアセンブリ４６０は、加熱燃料及び水素生成流体の選択的な放出を可能にするように構成されうるが、加熱燃料及び水素生成流体を単一の流として放出することを許容しないように構成されうる。いくつかの実施の形態では、水素生成流体のこの放出は、加熱燃料によって印加されて圧力下にあってもよい。水素生成流体によって印加される圧力下で放出されている加熱燃料について、関係が逆にされていてもよいことは、本願の開示の範囲内である。
【０１８６】
バルブ及び／又はバルブアセンブリは、一定のオリフィス寸法を介して対応する流れの流量を単純に許可又は制限するように構成されうる。バルブ及び／又はバルブアセンブリが、バルブアセンブリを介した流れを通すオリフィスの相対サイズを調整するなどで、いずれかの又はいずれもの流れの流量を調整又は変化させるように構成されうることは、本願の開示の範囲内でもある。バルブアセンブリが、流れ有設定及び流れ無し設定間で、及び／又は、任意の好適な機構を介して、流れの相対比率を調整するためなどで、作動しうることは、本願の開示の範囲内でもある。示された例は、例えばバルブアセンブリ付近にいる個人によって手動で作動するように、コントローラ又は他の電子機器又は信号によって作動するように、又は、検出温度、圧力、流れの状態といった所定のトリガーイベントの検出又は発生に応じて自動的に作動するように、構成されているバルブアセンブリを含む。
【０１８７】
図３５において視覚的に例示されるように、バルブアセンブリ４６０は加熱燃料を放出するように構成されている第１のバルブ４６１、及び、水素生成流体を放出するように構成されている第２のバルブ４６３を含みうる。バルブアセンブリ４６０は、加えて、又は、あるいは、三方バルブを含みうる。三方バルブは、選択的に加熱燃料の放出を許容するか、水素生成流体の放出を許容するか、又は、加熱燃料及び水素生成流体の放出を防止するように構成されうる。三方バルブは、圧力容器からの流体の放出を許容しないオフ設定、圧力容器からの加熱燃料の放出を許容する加熱設定、圧力容器からの水素生成流体の放出を許容する水素生成設定、を有するように考慮されうる。三方バルブは、バルブが水素生成設定を選択する前に加熱設定を通過させるように、オフ構成から加熱設定の選択のみを許容するように構成されうる。あるいは、三方バルブは、任意の選択された設定から、残っている設定のいずれかの選択を許容するように構成されうる。
【０１８８】
三方バルブ又は他の実施態様のバルブアセンブリ４６０は、水素生成流体の放出を許容又は可能とする前に、所定の状態が適合するまで、加熱燃料の放出を許容又は可能にするように構成されうる。所定の状態は、加熱設定の開始から、所定の量の経過時間の通過を含みうる。供給原料輸送システムが水素生成アセンブリ中の加熱アセンブリに加熱燃料を供給している実施の形態において、所定の状態は、所定の運転温度に達している水素生成アセンブリを含みうる。バルブアセンブリ６０は、この種の所定の状況の発生下で水素生成設定の選択を可能にするように構成されうる。
【０１８９】
この種の三方バルブ（又はバルブアセンブリ６０の他の実施態様）は、オフ設定から加熱設定の選択を許容するが、所定の状態が発生するか又はさもなければ検出されるまで水素生成設定の選択を防止する、制御機構を含みうる。この状態では、制御機構が開放されて、水素生成設定の選択が許容される。バルブアセンブリは、所定の状態が発生又はさもなければ検出されるときに、加熱設定の選択を許容して、自動的に水素生成設定に切り換えるように構成されうる。燃料１３及び流体１５の両方を同時に流すことを制限しないバルブアセンブリが用いられることも、本願の開示の範囲内である。
【０１９０】
加圧及び被加圧の関係にある加熱燃料１３及び水素生成流体１５を含んでいる圧力容器４５９を含み、そして、本願の開示に従って水素生成アセンブリにおいて使用されうる適切な供給原料輸送システム２２の付加的な例は、２００４年１０月２９日に出願された、名称「Feedstock Delivery Systems, Fuel Processing Systems, and Hydrogen Generation Assemblies Including the Same」の、米国特許仮出願第６０／６２３，２５９号明細書において開示され、その完全な開示は、参照として本願明細書に組み込まれうる。追加的な他の例は、米国特許出願第１１／０９６，８２７号明細書において開示され、その完全な開示は、参照として本願明細書に組み込まれうる。
【０１９１】
図３０において概略的に例示した水素生成アセンブリ１０と同様に、図３５における水素生成アセンブリ１０は、供給原料輸送システム２２及び燃料処理システム３１を含む。一例において、供給原料輸送システム２２は、圧力容器４５９の形態で加熱燃料１３及び水素生成流体１５の加圧された供給源４９９を含む。図示するように、圧力容器４５９は、加熱燃料１３及び水素生成流体１５の両方を含む内部区画室又はキャビティ４８０、及び、燃料１３及び流体１５の別々の流れを許容するバルブアセンブリ４６０、を含む。示されるように、バルブアセンブリ４６０は、第１及び第２のバルブ４６１及び４６３を含む。しかしながら、バルブアセンブリ４６１は、三方バルブの使用を含む、本願明細書において記載されている変形例のいずれかに従って構成されうる。図３５においても例示される供給原料輸送システム２２は、第１及び第２の放出オリフィス４９０及び４９１を含む。第１及び第２の流路４９６及び４９８は、第１及び第２の放出オリフィス４９０及び４９１から燃料処理システム３１に至るものとして、図３５において例示される。
【０１９２】
圧力容器４５９は、流体用袋中に配置されている水素生成流体１５、及び、流体用袋４８６を囲んで加圧する圧力容器の内部キャビティ４８０中に配置された加熱燃料１３、及び、内部に配置される水素生成流体１５、を有する流体用袋４８６として構成される圧力伝達部４８８を含むものとして図３５に示される、本願において記述され、例示され、及び／又は組み込まれている任意の又は他の被加圧供給源及び／又は圧力容器は、図３５に示された圧力容器４５９の代わりに使用されうる。
【０１９３】
水素生成燃料電池システム４２、水素生成燃料処理アセンブリ１０及び供給原料輸送システム２２の一例は、本願明細書において概略図で例示されている。これらのシステムは、必須ではないが、空気／酸化剤供給部及び輸送システム、熱交換アセンブリ及び／又は供給源、コントローラ、センサ、バルブ、及び他の流量コントローラ、電力制御モジュール等といった、追加的な部材を含みうる。これらの部材の１つ以上を選択的に含みうることは、本願の開示の範囲内である。同様に、単一の燃料プロセッサ１２及び／又は単一の燃料電池スタック４０が図面に示されているが、これらの部材のいずれか又はいずれもを使用しうることは、開示の範囲内である。
【０１９４】
[産業上の利用可能性]
本願の開示は、水素生成、供給原料輸送及び発電分野に適用できる。
【０１９５】
上で開示される開示は、独立した有用性を有する複数の異なった発明を含むと考えられる。本発明の各々がその好ましい形態において開示されているが、本願明細書において開示されそして示された本発明の特定の実施の形態は、限定的な意図で考慮されるべきではない。多数の変形例が可能であるためである。本発明の主題は、本願明細書において開示されている様々な要素、特徴、機能及び／又は特性の全ての新規で自明でないコンビネーション及びサブコンビネーションを含む。同様に、請求項において「１つ」又は、「第１の」要素の記述又はその同種の記述がされているときに、この種の請求項は、１つ以上のこの種の要素の含有しうるものと理解されなければならない。そして、２つ又はそれ以上のこの種の要素を必須とするものではなく、また、除外するものでもない。
【０１９６】
各請求項は、開示発明のうちの１つを対象として、新規で非自明の特定のコンビネーション及びサブコンビネーションを指し示すと考えられる。このような特徴、機能、要素及び／又は特性の他のコンビネーション及びサブコンビネーションにおいて実施される発明は、現在の請求項の補正又は新規な請求項として本願又は関連出願によって請求項に記載されうる。このような補正後の又は新規の請求項は、異なる発明を対象とするものであれ同一の発明を対象とするものであれ、当初の請求項の範囲と異なっているか、広くなっているか、狭くなっているか、同一であるかにかかわらず、本願の開示の本発明の主題の範囲内に含まれるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０１９７】
【図１】図１は、本願の開示による水素生成アセンブリの概略図である。
【図２】図２は、本願の開示による水素生成燃料電池システムの概略図である。
【図３】図３は、本願の開示による他の水素生成燃料電池システムの概略図である。
【図４】図４は、本願の開示による他の水素生成燃料電池システムの概略図である。
【図５】図５は、本願の開示による他の水素生成アセンブリの概略図である。
【図６】図６は、本願の開示による他の水素生成アセンブリの概略図である。
【図７】図７は、本願の開示による例示の燃料処理アセンブリの分解斜視図である。
【図８】図８は、図７の燃料処理アセンブリの分解斜視図である。
【図９】図９は、本願の開示による燃料処理アセンブリの他の例示の斜視図である。
【図１０】図１０は、図９の燃料処理アセンブリの断面斜視図である。
【図１１】図１１は、図９の燃料処理アセンブリの分解斜視図である。
【図１２】図１２は、本願の開示による他の例示の水素生成アセンブリの概略図である。
【図１３】図１３は、本願の開示による加熱アセンブリにおいて使用されうるバーナー構造の実施の形態を例示している部分等角図である。
【図１４】図１４は、本願の開示による水素生成燃料処理アセンブリの例示の側面図である。
【図１５】図１５は、図１４の水素生成燃料処理アセンブリの断面図である。
【図１６】図１６は、液体燃料を使用して起動するように構成される本願の開示による他の例示の水素生成アセンブリの側面図である。
【図１７】図１７は、液体燃料を使用して起動するように構成される本願の開示による他の例示の水素生成アセンブリの側面図である。
【図１８】図１８は、液体燃料を使用して起動するように構成される本願の開示による他の例示の水素生成アセンブリの側面図である。
【図１９】図１９は、図１８の水素生成アセンブリの端面図である。
【図２０】図２０は、本願の開示による例示の水素生成燃料処理アセンブリの斜視図である。
【図２１】図２１は、図２０の水素生成燃料処理アセンブリの他の斜視図である。
【図２２】図２２は、図２０の水素生成燃料処理アセンブリの部分的な断面図である。
【図２３】図２３は、水素生成領域及び供給原料輸送システムが両方とも同じ液体カーボン含有供給原料を受け入れる本願の開示による例示の供給原料輸送システムを有する水素生成アセンブリの部分概略図である。
【図２４】図２４は、同じ供給原料流から水素生成領域及びバーナーアセンブリに輸送されているカーボン含有供給原料を有する、図２３の水素生成アセンブリの変形例を示している概略図である。
【図２５】図２５は、水素生成領域及びバーナーアセンブリが両方とも、燃料、又は原料、水及び液体カーボン含有供給原料を含む流れを受け入れる、本願の開示による他の例示の水素生成アセンブリの概略図である。
【図２６】図２６は、水素生成領域及びバーナーアセンブリが両方とも、燃料、又は原料、同一の供給原料流からの水及びカーボン含有原料を含む流れを受け入れる、図２５の水素生成アセンブリの変形例を示している概略図である。
【図２７】図２７は、図２５及び２６の水素生成アセンブリの他の変形例を示している概略図である。
【図２８】図２８は、本願の開示による供給原料輸送システムの他の実施の形態での水素生成アセンブリの概略図である。
【図２９】図２９は、本願の開示による供給原料輸送システムの他の実施の形態での水素生成アセンブリの概略図である。
【図３０】図３０は、本願の開示による燃料電池システムの他の例示の概略図である。
【図３１】図３１は、本願の開示による他の例示の供給原料輸送システムの概略図である。
【図３２】図３２は、本願の開示による他の供給原料輸送システムの概略図である。
【図３３】図３３は、本願の開示による他の水素生成アセンブリの概略図である。
【図３４】図３４は、本願の開示である他の供給原料輸送システムの概略図である。
【図３５】図３５は、本願の開示である他の水素生成アセンブリの概略図である。
【符号の説明】
【０１９８】
１０  水素生成アセンブリ
１２  燃料プロセッサ
１１  供給原料流
１３  加圧燃料
１４  生成水素流
１５  水素生成流体
１６  供給原料流
１７  水
１８  カーボン含有供給原料
１９  水素生成領域
２０  出力流
２２  原料輸送システム
２３  水蒸気改質触媒
２４  浄化領域
２６  水素リッチ流
２７  ハウジング
２８  副生成流
３０  水素選択性膜
３１  燃料処理システム
３２  化学一酸化炭素除去アセンブリ
３８  圧力揺動吸着システム
４０  燃料電池スタック
４４  燃料電池
４６  エネルギー消費機器
４８  エンドプレート
５２  エネルギーストレージ
５５  空気輸送アセンブリ
６０  加熱アセンブリ
６４  燃料流
６６  放出流
６８  シェル
６９  蒸発領域
９０  複合供給原料流
１００  ポンプアセンブリ
１０２  ポンプ
１０６  入口
１０８  出口
１１０  液体流
１１２  供給部（供給源）
１１６  液体流
１２０  リサイクル流
１３０  吸気導管
１３２  出口導管
１３４  輸送導管
１３６  リサイクル導管
１４０  流量制限器
１４２  オリフィス
１４４  開口
１５０  圧力作動バルブ
１５２  バイパス導管
１５４  バイパス流
１５８  付勢機構
２３０  フィルタ
２３２  制限オリフィス
３５８  主要なバーナーアセンブリ
３７６  燃料チャンバ
３７８  加熱点火源
３８０  点火領域
４００  抵抗性素子
４０４  頂部部材
４０６  バッフル
４０７  炎通路
４０８  点火チャンバ
４１０  輸送媒体
４１２  頂部
４１５  管
４１２  予備（プレ）加熱導管
４２４  構造体
４８０  内部キャビティ
４８８  流体用袋
４９５  第１チャンバ
４９７  第２チャンバ
４９９  供給源
５００  界面（インターフェース）
【図１】
2008518871.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
2008518871.tif 000033
【図３２】
2008518871.tif 000034
【図３３】
2008518871.tif 000035
【図３４】
2008518871.tif 000036
【図３５】
2008518871.tif 000037
【手続補正書】
【提出日】平成19年6月27日(2007.6.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料処理アセンブリを備える水素生成アセンブリであって、
前記燃料処理アセンブリは、
少なくともカーボン含有供給原料を含んでいる供給原料流を少なくとも受け入れて、主要成分として水素ガスを含む混合ガス流を生成するように構成された、水素生成領域と、
前記混合ガス流を受け入れて、前記混合ガス流を少なくとも１つの生成水素流及び少なくとも１つの副生成流に分けるように構成された、少なくとも１つの浄化領域と、
少なくとも前記水素生成領域を加熱するための、加熱された放出流を生成するために燃料流を燃焼させるように構成されている加熱アセンブリと、
前記水素生成領域及び前記加熱アセンブリ間にある流量制限器と、
少なくともカーボン含有供給原料を含む供給原料流を前記燃料処理アセンブリの前記水素生成領域に輸送するように構成された、供給原料輸送システムと、を備え、
前記燃料処理アセンブリは、フルキャパシティで作動するときに、少なくとも３ｓｌｍ以上であり、かつ、２０ｓｌｍ以下の水素ガスを生成するように構成され、
前記加熱アセンブリは、前記水素生成領域が水素ガスを生成しているときに、前記副生成流を受け入れて燃焼させるように構成され、
前記流量制限器は、前記副生成流が前記加熱アセンブリへと流れる流体導管の背圧を生成するように構成され、
前記供給原料輸送システムは、カーボン含有供給原料を含んでいる液体供給部と流体連通しており、
前記供給原料輸送システムは、
少なくともカーボン含有供給原料を含んでいる液体入口流を前記供給部から引き出して、液体出口流を放出するように構成された、ポンプアセンブリと、
輸送導管及びリサイクル導管と流体連通する出口導管と、
前記リサイクル導管の背圧を生成するように構成された流量制限器と、
前記リサイクル導管中の液体が前記流量制限器を選択的に回避されうるように構成された圧力作動バルブと、
を備え、
前記輸送導管は、前記水素生成燃料処理アセンブリの前記水素生成領域と流体連通しており、前記リサイクル導管は、少なくとも１つの前記液体供給部と、前記ポンプアセンブリに入口流を引き出す入口導管とに流体連通しており、前記出口導管は、液体出口流を受け入れて、前記液体出口流のための前記輸送導管及び前記リサイクル導管への流路を規定するように構成される、水素生成アセンブリ。
【請求項２】
前記圧力作動バルブは、前記流量制限器の下流であって前記リサイクル導管の上流の部分と流体連通するように延在するバイパス導管と流体連通している、請求項１に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項３】
前記圧力作動バルブは、前記圧力作動バルブが前記バイパス導管を介して前記液体出口流の流れを制限する閉設定と、前記圧力作動バルブが前記バイパス導管を介して前記液体出口流の流れを許容する作動設定と、の間に選択的に設定されるように構成され、
前記圧力作動バルブは、前記閉設定に付勢され、
前記圧力作動バルブは、前記輸送導管中の液体出口流の圧力が閾値リサイクル圧を上回るときに、前記作動設定に移行するように構成されている、請求項２に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項４】
前記水素生成領域は、前記液体出口流が輸送される部分に対する閾値輸送圧を有し、
前記閾値リサイクル圧は、前記閾値輸送圧に相当するものであり、
前記閾値リサイクル圧は、前記閾値輸送圧未満である、請求項３に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項５】
前記水素生成領域は、前記輸送導管を介して前記出口流の閾値流量まで受け入れるように構成され、
前記ポンプアセンブリは、前記閾値流量よりも多い流量を有する液体出口流を放出するように構成されている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項６】
前記加熱アセンブリは、前記水素生成領域と熱伝達するものであり、
前記加熱アセンブリは、少なくとも１つの燃料チャンバ、及び、少なくとも１つの加熱点火源を有し、
前記少なくとも１つの燃料チャンバは、第１の温度で少なくとも１つの燃料流を受け入れるように構成され、
前記少なくとも１つの燃料流は、前記第１の温度よりも高い点火温度を有する、液体で可燃性のカーボン含有燃料を含み、
前記少なくとも１つの加熱点火源は、前記カーボン含有燃料の少なくとも一部の温度を、前記点火温度と少なくとも同等の第２の温度に上昇させて、前記カーボン含有燃料を点火するために、前記燃料チャンバの少なくとも一部を加熱するように構成される、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項７】
前記供給原料輸送システムは、前記少なくとも１つの燃料流を前記少なくとも１つの燃料チャンバに輸送するように更に構成されている、請求項６に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項８】
前記燃料チャンバは、多量の液体可燃性のカーボン含有燃料を受け入れて、少なくとも一時的に格納するように構成されている少なくとも実質的に開放された容器を含む、請求項７に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項９】
前記加熱アセンブリは、前記燃料チャンバ中に配置されている輸送媒体を更に含み、前記輸送媒体は、前記液体可燃性のカーボン含有燃料を少なくとも一時的に吸収するように構成されている、請求項７又は請求項８に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項１０】
前記加熱アセンブリは、前記燃料チャンバ中に配置されている輸送媒体を更に含み、前記輸送媒体は、前記燃料のための保炎面を規定するように構成されている、請求項７又は請求項８に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項１１】
酸化剤及び少なくとも一部の生成水素流から電流を生成するように構成されている燃料電池スタックと組み合わされて、
前記燃料電池スタックは、１００−１０００ワットの範囲の定格出力を有する、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項１２】
水素生成アセンブリであって、
選択的に加熱燃料及び水素生成流体を輸送するように構成された供給原料輸送システムと、
前記供給原料輸送システムから前記水素生成流体を受け入れて、そこから主要成分として水素ガスを含む流れを生成するように構成された水素生成領域と、
前記供給原料輸送システムから前記加熱燃料を受け入れて、少なくとも水素生成領域を加熱するための燃焼放出流を生成するために前記加熱燃料を燃焼させるように構成された加熱アセンブリと、
水素ガスを含む前記流れの少なくとも一部を受け入れて、そこから電流を生成するように構成された燃料電池スタックと、
を備え、
前記供給原料輸送システムは、
前記水素生成流体及び前記加熱燃料を選択的にそして個別に放出するように構成されたバルブアセンブリを備え、
前記バルブアセンブリは、前記水素生成流体を放出する前に所定の状態が発生するまで、前記加熱燃料を放出するように構成され、
前記バルブアセンブリは、前記所定の状態の発生の際に、前記加熱燃料を放出することと、前記水素生成流体を放出することとの間で自動的に切り換えるように構成され、
前記燃料電池スタックは、１００−１０００ワットの範囲の定格出力を有する、水素生成アセンブリ。
【請求項１３】
前記バルブアセンブリは、前記加熱燃料を放出し、前記水素生成流体を放出し、又は、前記加熱燃料及び前記水素生成流体の放出を防止するために、選択的に設定される三方バルブを含む、請求項１２に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項１４】
前記所定の状態は、所定の量の経過時間を含む、請求項１２又は請求項１３に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項１５】
前記所定の状態は、前記水素生成アセンブリの所定の動作温度を含む、請求項１２又は請求項１３に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項１６】
前記バルブアセンブリは、コンピュータ化されたコントローラからの入力を必要とすることなく、前記加熱燃料を放出することと、前記水素生成流体を放出することとの間で自動的に切り換わるように構成されている、請求項１２から請求項１５のいずれか１項に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項１７】
前記バルブアセンブリを複数の設定の間に自動的に設定するように構成されているコントローラを更に備え、
前記複数の設定は、前記バルブアセンブリが前記加熱燃料を放出するように構成されている設定、及び、前記バルブアセンブリが前記水素生成流体を放出するように構成されている設定を、少なくとも含む、請求項１２から請求項１５のいずれか１項に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項１８】
前記供給原料輸送システムは、加熱燃料及び水素生成流体を含んでいる少なくとも１つの圧力容器を含み、
前記加熱燃料は、前記圧力容器中に配置され、そして、それ自体の圧力下で前記加熱アセンブリに輸送されるように設定され、
前記水素生成流体は、前記加熱燃料によって印加される圧力下で前記水素生成領域に輸送するための前記加熱燃料から少なくとも実質的に離隔した前記圧力容器中に配置され、
前記圧力容器は、第１の放出オリフィス及び第２の放出オリフィスを含み、
前記圧力容器は、前記第１の放出オリフィスを介して前記加熱燃料を放出するように構成され、
前記圧力容器は、前記第２の放出オリフィスを介して前記水素生成流体を放出するように構成されている、請求項１２から請求項１７のいずれか１項に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項１９】
前記加熱燃料及び前記水素生成流体は、少なくとも実質的に非混合性である、請求項１８に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項２０】
前記圧力容器内に配置されて、前記圧力容器を加圧チャンバ及び被加圧チャンバに区画する圧力伝達部を更に備え、
前記加熱燃料は、前記加圧チャンバ中に配置され、そして、前記水素生成流体は、前記被加圧チャンバ中に配置されている、請求項１８又は請求項１９に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項２１】
前記圧力容器は、前記水素生成アセンブリの作動中に、少なくとも略１００ｐｓｉよりも大きく、かつ、２５０ｐｓｉ未満の圧力に維持される、請求項１８から請求項２０のいずれか１項に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項２２】
前記水素生成領域及び少なくとも１つの浄化領域は、封止されたシェル内に収容されている、請求項１から請求項２１のいずれか１項に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項２３】
携帯型の水素生成アセンブリであって、
水及びカーボン含有供給原料を含む供給原料流から水素ガスを生成するように構成された水素生成領域を有する燃料処理アセンブリと、
少なくとも最小限の水素生成温度に少なくとも前記水素生成領域を加熱するための加熱された放出流を生成するために、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バーナーアセンブリと、
少なくとも前記燃料処理アセンブリ及び前記バーナーアセンブリを含んでいるハウジングと、
前記供給原料流を前記水素生成領域に、そして、前記燃料流を前記バーナーアセンブリに選択的に輸送するように構成された供給原料輸送システムと、
前記燃料処理アセンブリによって生成された前記水素ガスの少なくとも一部を受け入れて、そこから電流を生成するように構成された、燃料電池スタックと、
を備え、
前記燃料処理アセンブリは、前記水素生成領域及び少なくとも１つの浄化領域を囲んでいる封止されたシェルを含み、
前記燃料電池スタックは、１００−１０００ワットの範囲の定格出力を有し、フルキャパシティで作動するときに、前記水素生成領域は、２０ｓｌｍ未満の水素ガスを生成するように構成されている、水素生成アセンブリ。
【請求項２４】
前記アセンブリは、コンピュータ化されたコントローラを必要とすることなしに、水素ガスの初期生成を始めるように構成されている、請求項２３に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項２５】
前記供給原料輸送システムは、機械式ポンプを利用することなしに、前記供給原料流及び前記燃料流を輸送するように構成されている、請求項２３又は請求項２４に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項２６】
前記水素生成領域は、フルキャパシティで作動するときに、１０ｓｌｍ未満の水素を生成するように構成され、そして、前記燃料電池スタックは、６００ワット以下の定格出力を有し、
任意的に、前記水素生成領域は、フルキャパシティで作動するときに、５ｓｌｍ未満の水素を生成するように構成され、そして、燃料電池スタックは、３００ワット以下の定格出力を有する、請求項１から請求項２５のいずれか１項に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項２７】
前記供給原料流は、水及びカーボン含有供給原料を含む、請求項１から請求項２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
前記供給原料流及び前記燃料流の各々は、少なくとも１つの共通のカーボン含有成分を含み、そして、任意的に、共通の供給部から輸送される少なくとも１つの共通のカーボン含有成分を含む、請求項１から請求項２７のいずれか１項に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項２９】
前記供給原料流及び前記燃料流の各々は、少なくとも２５容量％の水及び少なくとも１つの水溶性カーボン含有成分を含む、請求項１から請求項２８のいずれか１項に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項３０】
前記水素生成領域は、水蒸気改質触媒を含み、
前記水素生成領域は、水素ガス及び他のガスを含む混合ガス流を生成するように構成され、前記水素ガスは、前記混合ガス流の主要成分を形成している、請求項１から請求項２９のいずれか１項に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項３１】
前記少なくとも１つの浄化領域は、少なくとも１つの水素選択性膜を含んでいる領域を含み、そして、任意的に、前記少なくとも１つの浄化領域は、前記混合ガス流から一酸化炭素を除去するように構成されているメタン生成触媒を更に含む、請求項１から請求項３０のいずれか１項に記載の水素生成アセンブリ。
【請求項３２】
最小限の水素生成温度を有して、カーボン含有供給原料を少なくとも含む少なくとも１つの供給原料流を受け入れて、水素ガスを主要成分として含む出力流を生成するように構成された、水素生成領域を有する水素生成アセンブリにおける、前記水素生成アセンブリを起動及び作動する方法であって、前記方法は、
液体可燃性のカーボン含有燃料を含む少なくとも１つの燃料流を第１の温度で加熱アセンブリに輸送すること、
少なくとも１つの加熱点火源で前記加熱アセンブリ中の前記燃料流を点火温度と少なくとも同等な第２の温度に加熱すること、
燃焼流を生成するために前記少なくとも１つの加熱点火源で前記加熱アセンブリ中の前記燃料流を点火すること、
前記水素生成領域の前記最小限の水素生成温度に関連する所定の温度に前記燃焼流で前記水素生成アセンブリの前記水素生成領域を加熱すること、
水素生成燃料電池システムの前記水素生成領域に対する少なくとも１つのカーボン含有供給原料を含む供給部から液体供給原料流を引き込むこと、
輸送導管及びリサイクル導管の第１部分と流体連通している出口導管を介して前記液体供給原料流の流れを圧送すること、
前記輸送導管及び前記リサイクル導管の間の前記流れの分布を調整すること、
前記水素生成領域中の流れの少なくとも一部を受け入れること、及び、そこからの水素ガスを含む前記出力流を提供すること、
を含み、
前記カーボン含有燃料は、前記第１の温度よりも高い点火温度を有し、
前記輸送導管は、前記水素生成アセンブリの前記水素生成領域と流体連通しており、前記リサイクル導管は、前記供給部及び輸送機構からの上流位置の少なくとも一方に前記液体供給原料流を復帰させるための流路を提供するように構成され、
前記輸送機構は、前記出口導管への前記液体流を推進するように構成され、
前記圧送する段階は、前記リサイクル導管へ流れる流れの余剰の部分を有する、前記輸送導管の容量を超える液体流の流れを提供し、
前記調整することは、流量制限器で前記リサイクル導管中に背圧を生成することを含み、
前記流量制限器は、前記出口導管と前記流量制限器との間に延在する第１の部分と、前記流量制限器から延在する第２の部分とに、前記リサイクル導管を少なくとも離隔するものであり、
前記調整することは、前記リサイクル導管上流であって前記流量制限器下流の部分と流体連通しているバイパス導管を介して流すことによって、前記流量制限器からバイパスするための前記流れの余剰の部分を選択的に許容することを更に含む、方法。
【請求項３３】
前記輸送導管及び前記リサイクル導管との間の流量の分配を自動的に調整することを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記選択的に許容することは、前記流れの圧力が閾値リサイクル圧を超えるまで、前記バイパス導管を介して流れる前記液体流を制限することを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記閾値リサイクル圧は、前記水素生成領域に輸送される流れの部分に対する閾値輸送圧未満である、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記選択的に許容することは、少なくとも前記流れの圧力が前記閾値リサイクル圧未満になるまで、前記バイパス導管を介して前記液体流の流れを許容すること、そしてその後に、前記バイパス導管を介して前記液体供給原料流の流れを制限することを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記選択的に許容することは、
閉設定と、作動設定との間で選択的に設定されるように構成されている圧力作動バルブを利用することを含み、
前記閉設定は、前記圧力作動バルブが前記バイパス導管を介した流れを制限するものであり、
前記作動設定は、前記圧力作動バルブが前記バイパス導管を介した余剰な部分の流れを許容するものであり、
前記圧力作動バルブは、前記閉設定に付勢され、
前記圧力作動バルブは、前記流れの圧力が閾値リサイクル圧を超えているとき、前記作動設定に移行するように構成されている、請求項３２に記載の方法。
【請求項３８】
前記液体流は、水及びカーボン含有供給原料を含む、請求項３２から請求項３７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３９】
前記供給原料流及び前記燃料流の各々は、共通の供給部から輸送される少なくとも１つの共通のカーボン含有成分を含む、請求項３２から請求項３８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４０】
前記供給原料流及び前記燃料流の各々は、少なくとも２５容量％の水及び少なくとも１つの水溶性カーボン含有成分を含む、請求項３２から請求項３９のいずれか１項に記載の方法。