(57)【要約】燃料電池装置および／または内燃エンジンに使用するのに適する炭化水素燃料組成物は４〜１２個の炭素原子を有する少なくとも１種の飽和脂肪族炭化水素を含み、２０容量％未満のオレフィン含有量と、４２容量％未満の芳香族化合物含有量と、２１５℃未満の最終沸点（ｆｂｐ）と、２０ｐｐｍ未満の硫黄含有量とを特徴とする。
2004516628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池装置に燃料供給する方法において、前記方法は４〜１２個の炭素原子を有する少なくとも１種の飽和脂肪族炭化水素を含むと共に：２０容量％未満のオレフィン含有量と、
４２容量％未満の芳香族化合物含有量と、
２１５℃未満の最終沸点（ｆｂｐ）と、
２０ｐｐｍ未満の硫黄含有量と
を有することを特徴とする燃料組成物を提供し、
変換ユニットと燃料電池ユニットとからなる燃料電池装置を設け、
燃料組成物を変換ユニットに導入し、
変換ユニットを適する条件下で操作して燃料組成物の少なくとも幾分かを水素を含む生成物流まで変換させ、
必要に応じ変換ユニットで生成された水素を燃料電池ユニットに導入する
ことを特徴とする燃料電池装置に燃料供給する方法。
【請求項２】
燃料電池装置および内燃エンジンに燃料供給する方法において、前記方法は４〜１２個の炭素原子を有する少なくとも１種の飽和脂肪族炭化水素を含むと共に；
２０容量％未満のオレフィン含有量と、
４２容量％未満の芳香族化合物含有量と、
２１５℃未満の最終沸点（ｆｂｐ）と、
２０ｐｐｍ未満の硫黄含有量と
を特徴とする燃料組成物のための貯槽を設け、
前記貯槽における燃料組成物を燃料電池装置に供給する第１導管および前記貯槽における燃料組成物を内燃エンジンに供給する第２導管を設け、
必要に応じ前記貯槽における燃料組成物を前記第１導管を介し前記燃料電池装置に供給し、および／または
前記貯槽における燃料組成物を前記第２導管を介し前記内燃エンジンに供給することを特徴とする燃料電池装置および内燃エンジンに燃料供給する方法。
【請求項３】
前記燃料組成物を硫黄トラップに通過させることをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記燃料組成物を硫黄トラップに通過させることをさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項５】
硫黄トラップを第１および／または第２導管に位置せしめる請求項４に記載の方法。
【請求項６】
硫黄トラップを第３導管に位置せしめ、それを介し燃料組成物を第１および／または第２導管に流入する前に通過させる請求項４に記載の方法。
【請求項７】
内燃エンジンに使用する添加剤を第２導管における燃料組成物に添加するが、第１導管における燃料組成物は添加しないことをさらに含む請求項２、４、５または６に記載の方法。
【請求項８】
貯槽における燃料組成物または燃料電池装置を目的とする任意の燃料を汚染しないよう添加剤含有燃料を防止する手段を設けることをさらに含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記燃料組成物における飽和脂肪族炭化水素の量が５０容量％より大、好ましくは７０容量％より大、より好ましくは８０容量％より大、特に好ましくは９０容量％より大である請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
燃料組成物が１０容量％未満、好ましくは５容量％未満、より好ましくは３容量％未満のオレフィン含有量を有する請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
燃料組成物が３５容量％未満、好ましくは２５容量％未満、より好ましくは１０容量％未満の芳香族化合物含有量を有する請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
燃料組成物が好ましくは５容量％未満の量にて少なくとも１種のオキシジェネートを含有する請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
燃料組成物が１０重量ｐｐｍ未満、より好ましくは５ｐｐｍ未満、一層好ましくは１ｐｐｍ未満、特に好ましくは０．５ｐｐｍ未満の硫黄含有量を有する請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
燃料組成物が０．１重量ｐｐｍ未満の硫黄含有量を有する請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
燃料組成物が２００℃未満、より好ましくは１８５℃未満、特に好ましくは１８０℃未満の最終沸点（ｆｂｐ）を有する請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
燃料組成物が１５５〜１７５℃の範囲の最終沸点を有する請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
燃料組成物が８〜１２個の炭素原子、好ましくは８個もしくは１０個の炭素原子を有すると共に少なくとも４個のメチルおよび／またはエチル分枝鎖を有する少なくとも２容量％のトリプタンもしくはアルカン「Ａ」を含む請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
燃料組成物が８〜１２個の炭素原子、好ましくは８個もしくは１０個の炭素原子を有すると共に少なくとも４個のメチルおよび／またはエチル分枝鎖を有する７０容量％より大、好ましくは８０容量％より大、より好ましくは９０容量％より大、特に好ましくは９５容量％より大のトリプタンもしくはアルカン「Ａ」を含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
燃料組成物が内燃エンジンに使用するための添加剤をさらに含む請求項１〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
燃料電池装置および内燃エンジンに使用するのに適する炭化水素燃料組成物において、前記炭化水素燃料組成物は４〜１２個の炭素原子を有する少なくとも１種の飽和脂肪族炭化水素を含むと共に：
２０容量％未満のオレフィン含有量と、
４２容量％未満の芳香族化合物含有量と、
２１５℃未満の最終沸点（ｆｂｐ）と、
２０ｐｐｍ未満の硫黄含有量と
を特徴とする炭化水素燃料組成物。
【請求項２１】
前記燃料組成物における飽和脂肪族炭化水素の量が５０容量％より大、好ましくは７０容量％より大、より好ましくは８０容量％より大、特に好ましくは９０容量％より大である請求項２０に記載の燃料組成物。
【請求項２２】
１０容量％未満、好ましくは５容量％未満、より好ましくは１容量％未満のオレフィン含有量を有する請求項２０または２１に記載の燃料組成物。
【請求項２３】
３５容量％未満、好ましくは２５容量％未満、より好ましくは１０容量％未満の芳香族化合物含有量を有する請求項２０〜２２のいずれか一項に記載の燃料組成物。
【請求項２４】
少なくとも１種のオキシジェネートを好ましくは５容量％未満の量にて含有する請求項２０〜２３のいずれか一項に記載の燃料組成物。
【請求項２５】
１０重量ｐｐｍ未満、より好ましくは５ｐｐｍ未満、一層好ましくは１ｐｐｍ未満、特に好ましくは０．５ｐｐｍ未満の硫黄含有量を有する請求項２０〜２４のいずれか一項に記載の燃料組成物。
【請求項２６】
０．１重量ｐｐｍ未満の硫黄含有量を有する請求項２５に記載の燃料組成物。
【請求項２７】
１８０℃未満の最終沸点（ｆｂｐ）を有する請求項２０〜２６のいずれか一項に記載の燃料組成物。
【請求項２８】
１５５〜１７５℃の範囲の最終沸点を有する請求項２７に記載の燃料組成物。
【請求項２９】
８〜１２個の炭素原子、好ましくは８個もしくは１０個の炭素原子を有すると共に少なくとも４個のメチルおよび／またはエチル分枝鎖を有する少なくとも２容量％のトリプタンもしくはアルカン「Ａ」を含む請求項２０〜２８のいずれか一項に記載の燃料組成物。
【請求項３０】
８〜１２個の炭素原子、好ましくは８個もしくは１０個の炭素原子を有すると共に少なくとも４個のメチルおよび／またはエチル分枝鎖を有する７０容量％より大、好ましくは８０容量％より大、より好ましくは９０容量％より大、特に好ましくは９５容量％より大のトリプタンもしくはアルカン「Ａ」を含む請求項２９に記載の燃料組成物。
【請求項３１】
内燃エンジンに使用するための添加剤をさらに含む請求項２０〜３０のいずれか一項に記載の燃料組成物。
【請求項３２】
燃料電池自動車の燃料としての請求項２０〜３１のいずれか一項に記載の燃料組成物の使用。
【請求項３３】
燃料電池装置に燃料供給する方法において、前記方法は：請求項２０〜３１のいずれか一項に記載の燃料組成物を供給し、
変換ユニットと燃料電池ユニットとからなる燃料電池装置を設け、
燃料組成物を変換ユニットに導入すると共に変換ユニットを適する条件下で操作して燃料組成物の少なくとも幾分かを水素を含む生成物流まで変換させ、
必要に応じ変換ユニットで生成された水素を燃料電池ユニットに導入する
ことを特徴とする燃料電池装置に燃料供給する方法。
【請求項３４】
燃料電池装置および内燃エンジンに燃料供給する方法において、前記方法は：
請求項２０〜３１のいずれか一項に記載の燃料組成物のための貯槽を設け、
前記貯槽における燃料組成物を燃料電池装置に供給する第１導管および前記貯槽における燃料組成物を内燃エンジンに供給する第２導管を設け、
必要に応じ前記貯槽における燃料組成物を前記第１導管を介し前記燃料電池装置に供給し、および／または前記貯槽における燃料組成物を前記第２導管を介し前記内燃エンジンに供給する
ことを特徴とする燃料電池装置および内燃エンジンに燃料供給する方法。
【請求項３５】
前記燃料組成物を硫黄トラップに通過させることをさらに含む請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記燃料組成物を硫黄トラップに通過させることをさらに含む請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
硫黄トラップを第１および／または第２導管に位置せしめる請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
硫黄トラップを第３導管に位置せしめ、これを介し燃料組成物を第１および／または第２導管に流入する前に通過させる請求項３６に記載の方法。
【請求項３９】
内燃エンジンに使用するための添加剤を第２導管における燃料組成物に添加するが、第１導管における燃料組成物には添加しないことをさらに含む請求項３４、３６、３７または３８に記載の方法。
【請求項４０】
添加剤含有燃料が貯槽における燃料組成物または燃料電池装置を目的とした任意の燃料を汚染するのを防止する手段を設けることをさらに含む請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
イソパラフィン（アルキレート）とヒドロクラッケートとイソメレートとを配合することを特徴とする請求項２０〜３１のいずれか一項に記載の燃料組成物を作成するための、または請求項１〜１９もしくは３２〜４０のいずれか一項に記載の方法もしくは用途に使用するための方法。
【請求項４２】
用いるイソパラフィンの量が最終燃料組成物の２０〜８０容量％、好ましくは５０〜７０容量％、たとえば６０容量％を形成するような量である請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
用いるヒドロクラッケートの量が最終燃料組成物の５〜３５容量％、好ましくは１０〜３０容量％、たとえば２０容量％を形成するような量である請求項４１または４２に記載の方法。
【請求項４４】
使用するイソメレートの量が最終燃料組成物の１０〜５０容量％、好ましくは２０〜４０容量％、たとえば３０容量％を形成するような量である請求項４１〜４３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４５】
燃料組成物にはリフォーメートおよび／またはフルレンジ接触熱分解スピリット（ＦＲＣＣＳ）を含ませる請求項４１〜４４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４６】
リフォーメートを最終組成物の０〜４０容量％より大、たとえば２０容量％の量にて含ませる請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
ＦＲＣＣＳを０〜３０容量％より大、たとえば１５容量％の量にて燃料組成物に含ませる請求項４５または４６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は燃料組成物に関し、特に燃料電池装置および内燃エンジンの両者のための燃料として併用するのに適する燃料組成物に関するものである。
【０００２】
燃料電池は、水素燃料と空気からの酸素とを合して電気、熱および水を発生させる電気化学デバイスである。燃料電池は燃焼なしに作動して、これを綺麗かつ確実なエネルギー供給源にする。この理由で、自動車用の動力源として燃料電池を使用することに関心が増大しつつある。
【０００３】
燃料電池に用いる水素は直接貯蔵することができ、或いはたとえばディーゼルもしくはガソリンのような炭化水素燃料をリフォーミングすることにより現場で生成させることができる。しかしながら、内燃エンジンに使用する慣用の炭化水素燃料は燃料電池装置に使用するには適していない。何故なら、これらは燃料電池装置の各部品を損傷する副生物（たとえばコークス）をもたらすからである。
【０００４】
今回、燃料電池装置と内燃エンジンとの両者に使用するのに適する燃料組成物を開発した。
【０００５】
従って本発明は燃料電池装置および内燃エンジンに使用するのに適する炭化水素燃料組成物を提供し、前記炭化水素燃料組成物は４〜１２個の炭素原子を有する少なくとも１種の飽和脂肪族炭化水素を含むと共に：
２０容量％未満のオレフィン含有量と、
４２容量％未満の芳香族化合物含有量と、
２１５℃未満の最終沸点（ｆｂｐ）と、
２０ｐｐｍ未満の硫黄含有量と
を特徴とする。
【０００６】
さらに本発明によれば燃料電池装置および内燃エンジンに使用するのに適する炭化水素燃料組成物も提供され、前記炭化水素燃料組成物は４〜１２個の炭素原子を有する少なくとも１種の飽和脂肪族炭化水素を含むと共に：
２０容量％未満のオレフィン含有量と、
４２容量％未満の芳香族化合物含有量と、
１８５℃未満の最終沸点（ｆｂｐ）と、
２０ｐｐｍ未満の硫黄含有量と
を特徴とする。
【０００７】
本発明はさらに燃料電池装置および内燃エンジンの両者に対する燃料としてのこの種の燃料組成物の使用をも提供する。
【０００８】
従って本発明の他面によれば燃料電池装置に燃料供給する方法が提供され、この方法は４〜１２個の炭素原子を有する少なくとも１種の飽和脂肪族炭化水素を含むと共に：
２０容量％未満のオレフィン含有量と、
４２容量％未満の芳香族化合物含有量と、
２１５℃未満の最終沸点（ｆｂｐ）と、
２０ｐｐｍ未満の硫黄含有量と
を特徴とする燃料組成物を供給し、
変換ユニットと燃料電池ユニットとからなる燃料電池装置を設け、
燃料組成物を変換ユニットに導入し、
変換ユニットを適する条件下で操作して燃料組成物の少なくとも幾分かを水素を含む生成物流まで変換させ、
必要に応じ変換ユニットで生成された水素を燃料電池ユニットに導入する
ことを特徴とする。
【０００９】
さらに本発明によれば燃料電池装置および内燃エンジンに燃料供給する方法も提供され、前記方法は：
４〜１２個の炭素原子を有する少なくとも１種の飽和脂肪族炭化水素を含むと共に：
２０容量％未満のオレフィン含有量と、
４２容量％未満の芳香族化合物含有量と、
２１５℃未満の最終沸点（ｆｂｐ）と、
２０ｐｐｍ未満の硫黄含有量と
を特徴とする燃料組成物のための貯槽を設け、
前記貯槽における燃料組成物を燃料電池装置に供給する第１導管と前記貯槽における燃料組成物を内燃エンジンに供給する第２導管とを設け、
必要に応じ前記貯槽における燃料組成物を前記第１導管を介し前記燃料電池装置に供給し、および／または前記貯槽における燃料組成物を前記第２導管を介し前記内燃エンジンに供給する
ことを特徴とする。
【００１０】
本発明の炭化水素燃料組成物は、４〜１２個の炭素原子を有する少なくとも１種の飽和脂肪族炭化水素からなっている。好ましくは飽和脂肪族炭化水素は４〜１０個、たとえば５〜８個の炭素原子を有する。飽和脂肪族炭化水素の混合物を燃料組成物に存在させることもできる。この混合物は少なくとも１種の分枝鎖飽和脂肪族炭化水素化合物を含むことができる。好ましくは混合物は主としてこの種の分枝鎖化合物で構成される。適する分枝鎖炭化水素は、そのアルキル鎖に少なくとも１個の分枝（たとえば２もしくは３個の分枝）を有する４〜１２個の炭素原子のアルカンを包含する。分枝鎖炭化水素の例はイソブタン、イソペンタン、イソヘキサンおよびイソオクタンを包含する。好ましくは混合物は高分枝鎖のアルカンを含む。適する高分枝鎖アルカンの好適例は式：
Ｒ−ＣＨ２−ＣＨ（ＣＨ３）−Ｃ（ＣＨ３）２−ＣＨ３          Ｉ
［式中、Ｒは水素または好ましくはメチルである］
を有するものである。Ｒがメチルであれば、式Ｉにより示されるアルカンはトリプタンと呼ばれる。この種のアルカンはＥＰ  １０６８２８２号（参考のためここに引用する）に詳細に記載されている。この種のアルカンは、任意適する方法を用いて、たとえば２００１年３月２日付け出願のＧＢ  ０１０５１６５．５号に記載された方法を用いて作成することができる。
【００１１】
適するアルカンの他の例は、８〜１２個の炭素原子、好ましくは８個もしくは１０個の炭素原子を有すると共に少なくとも４個のメチルおよび／またはエチル分枝鎖を有するアルカンである。メチル分枝鎖が一般に好適である。この種のアルカンはＰＣＴ／ＧＢ００／０３５６９号に詳細に記載され、以下アルカン「Ａ」と称する。アルカン「Ａ」を作成するのに適する方法もＰＣＴ／ＧＢ００／０３５６９号に記載されている。
【００１２】
一般にアルカン「Ａ」は４〜７個、好ましくは４〜６個、より好ましくは４もしくは５個の炭素原子を有する骨格鎖を含む。メチルおよび／またはエチル分枝鎖がこの骨格鎖に結合する。有利には、メチルもしくはエチル以外の分枝鎖を構成する分枝基は存在しない。１個もしくは２個のメチルもしくはエチル基が骨格鎖の同じ炭素原子に結合しうる。好ましくはアルカン「Ａ」は骨格鎖に沿った２、３および／または４Ｃ位置、より好ましくは２もしくは３Ｃ位置に１対のメチル置換基を有する。
【００１３】
アルカン「Ａ」の好適例は３，３，４，４−テトラメチルヘキサン、２，２，３，３−テトラメチルブタン、２，２，３，３−テトラメチルペンタン、２，２，３，３，４−ペンタメチルペンタン、２，２，３，４，４−ペンタメチルペンタン、２，３，３，４−テトラメチルペンタン、２，２，３，４−テトラメチルペンタン、２，２，３，３，４，４−ヘキサメチルペンタン、２，２，４，４，６−ペンタメチルヘプタンを包含する。
【００１４】
飽和脂肪族炭化水素は燃料組成物中に蒸留生成物として、および／または精油所からの反応生成物として存在させることができる。この種の精油所生成物は少なくとも６０％ｗ／ｗ、好ましくは少なくとも７０％ｗ／ｗ、たとえば６０〜９５％ｗ／ｗの飽和脂肪族炭化水素を含有することができる。適する精油所蒸留生成物の例はナフサおよび／または直留ガソリンを包含する。適する精油所反応生成物の例はアルキレート、イソメレート、軽質リフォーメート、軽質ヒドロクラッケートおよびその混合物を包含する。
【００１５】
燃料組成物における飽和脂肪族炭化水素の量は５０容量％より大、好ましくは７０容量％より大、より好ましくは８０容量％より大、特に好ましくは９０容量％より大とすることができる。
【００１６】
燃料組成物は有効量（たとえば少なくとも２容量％）の高分枝鎖アルカン、たとえばトリプタンもしくはアルカン「Ａ」を含むことができる。他の具体例において、燃料生成物は７０容量％より大のトリプタンもしくはアルカン「Ａ」を含み、好ましくは８０容量％より大、より好ましくは９０容量％より大、特に好ましくは９５容量％より大である。
【００１７】
上記したように本発明の燃料組成物は２０容量％未満のオレフィン含有量を有する。好ましくは燃料組成物のオレフィン含有量は１０容量％未満、より好ましくは５容量％未満、特に好ましくは１容量％未満である。燃料組成物に存在するオレフィンは５〜１０個、たとえば６〜８個の炭素原子を有するアルケンとすることができる。この種のアルケンは線状もしくは分枝鎖とすることができる。適する例はペンテン、イソペンテン、ヘキセン、イソヘキセン、ヘプテンまたは２−メチル−２−ペンテンおよびその混合物を包含する。この種のアルケンは当業界で知られた任意適する方法（たとえば原油からの残油の接触もしくは熱クラッキング）により生成させることができる。
【００１８】
燃料組成物は４２容量％未満、好ましくは３５容量％未満、より好ましくは２５容量％未満、特に好ましくは１０容量％未満の芳香族化合物含有量を有する。燃料組成物に存在させうる適する芳香族化合物化合物はトルエン、ｏ−ｍ−ｐ−キシレンおよびトリメチルベンゼンを包含する。芳香族化合物化合物の混合物も存在させることができる。この種の混合物は、接触リフォームもしくは熱分解されたガソリンから（たとえば重質ナフサから）誘導することができる。好ましくは燃料組成物は実質的にベンゼンを含まない。燃料組成物をさらに芳香族化合物も実質的に含まなくてもよい。
【００１９】
燃料組成物はたとえばシクロペンタンのようなオクタン促進剤を含むことができる。
【００２０】
本発明の燃料組成物はさらに少なくとも１種のオキシジェネートを含有することができる。適するオキシジェネートはアルコールおよびエーテル、たとえばジアルキルエーテルを包含する。好ましくは不整エーテルが用いられる。その例はメチルｔ−ブチルエーテル（ＭＴＢＥ）、エーテルｔ−ブチルエーテルおよびメチルｔ−アミルエーテルを包含する。好ましくは、燃料組成物におけるオキシジェネートの量は５容量％未満、より好ましくは３容量％未満である。
【００２１】
好ましくは燃料電池装置に使用する燃料組成物のｆｂｐは２００℃未満、より好ましくは１８５℃未満、特に好ましくは１８０℃未満、たとえば１５５〜１７５℃である。
【００２２】
燃料組成物の硫黄含有量は好ましくは１０ｐｐｍ未満である。より好ましくは５ｐｐｍ未満、一層好ましくは１ｐｐｍ未満、特に好ましくは０．５ｐｐｍ未満である。たとえば燃料組成物の硫黄含有量は０．１ｐｐｍ未満とすることもできる。
【００２３】
本発明の炭化水素燃料組成物は少なくとも８０のモーターオクタン価（ＭＯＮ）および少なくとも９０のリサーチオクタン価（ＲＯＮ）を有することができる。好ましくは燃料組成物は少なくとも８５のＭＯＮと少なくとも９５のＲＯＮとを有する。
【００２４】
本発明の炭化水素燃料組成物は１００まで、好ましくは３５〜１００、より好ましくは４２〜１００ｋＰａのライド蒸気圧（ＲＶＰ）を有することができる。
【００２５】
燃料組成物の密度は０．４ｇ／ｃｍ３より大、好ましくは０．５ｇ／ｃｍ３より大、より好ましくは０．７ｇ／ｃｍ３より大、特に好ましくは０．７〜０．８ｇ／ｃｍ３とすることができる。
【００２６】
本発明の燃料組成物は、たとえば内燃エンジンに使用するための慣用の燃料組成物に使用されるものなど添加剤を含むことができる。しかしながら同等にこの種の添加剤を燃料組成物に実質的に存在させなくとも良い。
【００２７】
本発明の燃料組成物は任意適する方法により、たとえば適する各成分を配合して作成することができる。本発明の１具体例は、イソパラフィン（アルキレート）とヒドロクラッケートとイソメレートとを互いに配合して作成される。イソパラフィンの使用量は、最終燃料組成物の２０〜８０容量％、好ましくは５０〜７０容量％、たとえば６０容量％を形成するような量とすることができる。ヒドロクラッケートの使用量は最終燃料組成物の５〜３５容量％、好ましくは１０〜３０容量％、たとえば２０容量％を形成するような量とすることができる。イソメレートの使用量は最終燃料組成物の１０〜５０容量％、好ましくは２０〜４０容量％、たとえば３０容量％を形成するような量とすることができる。さらにリフォーメートおよび／またはフルレンジ接触熱分解スピリット（ＦＲＣＣＳ）を燃料組成物に含ませることも望ましい。前者は０〜４０容量％、たとえば２０容量％の量にて使用することができ、後者は０〜３０容量％、たとえば１５容量％の量にて使用することができる。
【００２８】
上記したように、本発明の燃料組成物は燃料電池装置に適している。従って本発明の他面によれば燃料電池装置に燃料供給する方法が提供され、前記方法は：
本発明の燃料組成物を供給し、
変換ユニットと燃料電池ユニットとからなる燃料電池装置を設け、
本発明の燃料組成物を変換ユニットに導入すると共に変換ユニットを適する条件下で操作して本発明の燃料組成物の少なくとも幾分かを水素を含む生成物流まで変換させ、必要に応じ
変換ユニットで形成された水素を燃料電池ユニットに導入する
ことを特徴とする。
【００２９】
変換ユニットは、炭化水素を水素を含む生成物流まで変換させるよう操作しうる任意の変換ユニットとすることができる。一般に、一酸化炭素および／または二酸化炭素が水素の他に生成される。典型的には、一酸化炭素と二酸化炭素との両者がこの種の変換ユニットで生成され、たとえば０．１：１〜１０：１のモル比にて生成される。適する変換ユニットはリフォーマーおよび部分酸化装置を包含する。本発明の或る具体例においては、リフォマーと部分酸化装置との両者が使用される。
【００３０】
適するリフォーマーは、炭化水素を水蒸気と反応させて水素と一酸化炭素および／または二酸化炭素とを生成させるよう操作する水蒸気リフォーマーである。水蒸気リフォーマーは、リフォーミング触媒の不存在下に操作する熱リフォーマーとすることができる。たとえば圧力および温度などの慣用の熱リフォーミング条件を用いることができる。
【００３１】
熱リフォーマーの代案として、接触リフォーマーも使用することができる。接触リフォーマーは、炭化水素をリフォーミング触媒の存在下に水蒸気と反応させることにより作動する。適する水蒸気リフォーミング触媒は当業界にて公知である。これらは遷移金属触媒、たとえばロジウム、ニッケル、コバルト、白金、パラジウム、ルテニウムおよびイリジウムを包含する。触媒は支持されても支持されなくても良い。接触リフォーマーは６００〜１０００℃、好ましくは７００〜１８００℃の温度にて操作することができる。適する接触リフォーミング圧力は１〜５気圧の範囲である。
【００３２】
上記したように、変換ユニットは部分酸化装置で構成することもできる。この種の装置は、炭化水素を部分酸化条件下で酸素と反応させて水素と一酸化炭素および／または二酸化炭素とを生成させることにより操作する。部分酸化反応は部分酸化触媒の存在下または不存在下で行うことができる。適する部分酸化触媒は当業界で周知されている。これらは遷移金属触媒、たとえばロジウム、ニッケル、コバルト、白金、パラジウム、ルテニウムおよびイリジウムを包含する。触媒は支持されても、されなくても良い。部分酸化反応は６００〜１０００℃、好ましくは７００〜１８００℃の温度にて行うことができる。適する反応圧力は１〜５気圧の範囲である。
【００３３】
上記したように、変換ユニットからの流出液は水素を含む生成物流からなっている。典型的には、この生成物流はさらに一酸化炭素をも含む。一酸化炭素は酸化により生成物流から除去することができる。反応は一酸化炭素を二酸化炭素まで変換させて、プロセスに熱を放出する。この熱を用いて変換（たとえばリフォーミング反応）を促進することができる。
【００３４】
さらに或いは代案として、一酸化炭素を水ガスシフト反応により生成物流から除去することができる。水ガスシフト反応において、一酸化炭素は触媒の存在下に水蒸気と反応して二酸化炭素および水素を生成する。適する水ガスシフト触媒は酸化鉄および酸化クロムを包含する。たとえば圧力および温度のような慣用の水ガスシフト条件を用いることができる。水シフト反応で生成された水素を燃料電池ユニットに導入することができる。
【００３５】
変換ユニットからの水素は必要に応じ燃料電池ユニットに導入される。典型的には燃料電池ユニットは、水素を水まで変換させるのに適する条件下で操作される。適する燃料電池触媒は当業界で周知されている。適する燃料電池操作温度および圧力も周知されている。
【００３６】
本発明のこの面における燃料電池装置はたとえば自動車、ローリー、トラック、ＳＵＶ（スポーツ用自動車）またはバスのような車両に位置せしめることができる。代案として、たとえば燃料電池ユニットのような燃料電池装置の１部のみを車両に位置せしめることもできる。たとえば変換ユニットのような燃料電池装置の残部は、たとえば充填ステーションのような固定箇所に位置せしめることができる。変換ユニットで生成された水素を、燃料電池ユニットに導入するに先立ち貯蔵することも可能である。たとえば水素を、車両および／または固定箇所に位置せしめた水素貯蔵部に貯蔵することができる。
【００３７】
燃料電池ユニットを用いて、自動車を駆動させるのに要する動力の少なくとも幾分かを発生させることができる。燃料電池ユニットが自動車を駆動させるのに必要な全動力を発生させるのに不適当であれば、追加動力を代案手段により供給することができる。適するエネルギー源の例は慣用の電気化学電池、太陽電池および内燃エンジンを包含する。１具体例において、追加動力源は同じ自動車に設けられた内燃エンジンである。内燃エンジンには本発明の燃料組成物を用いて直接に燃料供給することができる。
【００３８】
上記したように、本発明の燃料組成物は燃料電池装置および内燃エンジンの両者に燃料として使用するのに適する。たとえば、燃料組成物は燃料電池自動車および内燃エンジンにより駆動される自動車のための燃料として使用することができる。代案として燃料組成物は、燃料電池および内燃エンジンの両者により駆動される自動車につき燃料として使用することができる。すなわち本発明の他面によれば燃料電池装置および内燃エンジンに燃料供給する方法が提供され、前記方法は燃料組成物の貯槽を設け、
前記貯槽における燃料組成物を燃料電池装置に供給する第１導管と前記貯槽における燃料組成物を内燃エンジンに供給する第２導管とを設け、必要に応じ
前記貯槽における燃料組成物を前記第１導管を介し前記燃料電池装置に供給し、および／または
前記貯槽における燃料組成物を前記第２導管を介し前記内燃エンジンに供給することを特徴とする。
【００３９】
燃料組成物を燃料電池装置および／または内燃エンジンに供給するに先立ち、燃料組成物の硫黄含有量を所望レベルまで減少させることが望ましい。これは、燃料組成物を硫黄トラップに通過させて行うことができる。この種の硫黄トラップは第１導管および／または第２導管に位置せしめることができる。代案として、硫黄トラップを第３導管に位置せしめ、これを介して燃料組成物を第１および／または第２導管に流入する前に通過させることができる。
【００４０】
上記したように、本発明の燃料組成物はたとえば内燃エンジンのための慣用の燃料組成物で用いられるような添加剤を含むことができる。しかしながらこの種の添加剤は燃料電池装置の操作に有害である。従って、この種の添加剤を内燃エンジンを目的とする燃料組成物のみに添加することが有利である。これはたとえばこの種の添加剤を第２導管における燃料組成物に添加するが第１導管における燃料組成物には添加しないことにより達成することができる。第２導管には、添加剤含有燃料が貯槽における燃料組成物または燃料電池装置を目的とした任意の燃料組成物を汚染しないよう防止する手段を設けることができる。この種の手段は１個もしくはそれ以上のタップもしくは弁を包含する。
【００４１】
以下、本発明のこれらおよび他の特徴を例として図１を参照しながら説明する。
【００４２】
図１は、貯槽１０とディスペンスユニット１２とディスペンスノズル１４および１６とを備えた装置を示す。貯槽１０を地面より低く、すなわちディスペンスユニット１２の下に位置せしめる。ディスペンスユニット１２を地面、たとえばサービスステーション前コートに位置せしめる。
【００４３】
貯槽１０は導管１８、２０を介してディスペンスノズル１４、１６に至る。特に、導管１８はノズル１４に供給し、このノズルは燃料電池自動車に燃料供給することを目的とする。他方、導管２０はノズル１６に供給し、このノズルは内燃エンジンにより駆動される自動車に燃料供給することを目的とする。導管２０を点Ｐにて添加剤の供給原（図示せず）に連結する。さらに導管２０にはタップ２２をも設け、これは導管における燃料が貯槽１０に戻るのを防止するよう作動することができる。
【００４４】
装置には硫黄トラップ２４を設ける。これらを導管１８および２０に位置せしめて、導管を流過する燃料の硫黄含有量を所望レベルまで減少させる。
【００４５】
使用に際し、貯槽１０には燃料電池装置および内燃エンジンの両者に燃料供給するのに適する燃料組成物を充填する。ノズル１４を作動させると、貯槽１０における燃料はディスペンスユニット１２を導管１８を介し上昇すると共に、ノズル１４から流出する。このように導管１８に通過させることにより、燃料は硫黄トラップ２４と接触して燃料の硫黄含有量を所望レベルまで減少させる。ノズル１４から流出する燃料は従って燃料電池自動車に燃料供給するのに適する。
【００４６】
ノズル１６を作動させると、貯槽１０における燃料はディスペンスユニット１２を導管２０を介し上昇すると共に、ノズル１６から流出する。このように導管１８を通過することにより燃料は硫黄トラップ２４と接触して燃料の硫黄含有量を所望レベルまで低下させる。さらにノズル１６の作動は、添加剤を添加剤供給源（図示せず）から点Ｐにて導管２０まで流動させる。従ってノズル１６から流出する燃料は、内燃エンジンの円滑な操作を確保するのに必要な添加剤を含有する。充分な燃料がノズル１６を介してディスペンスされた後、ノズル１６を作動させてタップ２２を閉鎖することができる。これは、添加剤含有燃料が貯槽１０に戻らないよう防止する。
【００４７】
実施例１〜３
処方された燃料の組成を表１に示す。
【００４８】
それぞれの場合、各燃料をＭＯＮおよびＲＯＮ、その３７．８℃におけるライド蒸気圧、そのカロリー値、およびその蒸留特性につき試験した。その結果をも表１に示す。
【００４９】
【表１】
2004516628.tif 000003
【００５０】
他の実施例
適する各成分を配合することにより３種の燃料組成物を作成した。本発明の場合は、接触熱分解スピリット（ＣＣＳ）とアルキレートと適する最終沸点値まで蒸留されたリフォーメートとを配合した。３種の成分は容量比ＣＣＳ：アレキレート：リフォーメートを２０：５０：３０の容量比にして配合した。燃料組成物を分析し、その結果を表２に示す。各成分の密度に従い、容量による芳香族化合物およびオレフィンの含有量は、重量で現された数値に匹敵し或いはそれより若干低いと予測される。
【００５１】
【表２】
2004516628.tif 000004
【００５２】
単一シリンダ内燃エンジンにおける使用
各燃料組成物を単一シリンダ内燃エンジンにおける燃料として試験した。
【００５３】
触媒消費の時間までこれら燃料の効果を示すべく多数の配慮を加えた。触媒消費の前に生ずる最も顕著な現象は低温からの初期エンジン始動およびその後の操作に基づく点を考慮し、試験エンジン潤滑剤および冷却剤システムを外部冷却しながら行い、それぞれ約２９℃および４７℃の安定な操作温度を達成した。これら試験に使用したエンジン速度および負荷は、ヨーロッパ自動車放出物試験に際しエンジン始動時と触媒消費時との間に生ずる典型的なエンジン操作条件に基づいた。エンジン始動時から触媒消費までのこの時間に際し、自動車をＥＣＥ試験サイクルの第一  ２サイクルにわたり駆動させる。一般的に言えば、静止から加速したり或いは丘を登ったりする場合、よりリッチな混合物が必要とされ（１．０００未満のラムダ）、特にエンジンが低温の場合はそうである。ラムダは、計算化学量論的空気：燃料比により割算した実空気：燃料の比である。一定速度にて走行する場合、僅かな量しか必要とせず、燃料供給はラムダ１．０００に一層近く制御され、特にエンジンがウォームアップし始める場合である。
【００５４】
ＥＣＥサイクルの第１の２試験サイクルヒル（ヒル）にわたるエンジン速度の推定値は約１８００ｒｐｍであって１ｓｔギア加速および走行を示し、次いで第２試験サイクルヒルにわたり２ｎｄギア加速および走行につき２１００ｒｐｍを示した。これら２つのエンジン速度を０．９００および１．０００の２ラムダ設定と共にこれら試験につき選択し、これはそれぞれサイクルの同じ部分にわたるエンジンの加速および走行燃料供給要求を示す。
【００５５】
各試験をパートスロットルにて行った。イソオクタン燃料をこの試験プログラムにつき比較燃料として使用した。この比較燃料は、候補燃料を試験する前後に全試験モードにて試験した。イソオクタンで走行する場合、エンジンは４試験モードにわたり最適化させた：
１８００ｒｐｍ／ラムダ０．９００  １８００ｒｐｍ／ラムダ１．０００
２１００ｒｐｍ／ラムダ０．９００  ２１００ｒｐｍ／ラムダ１．０００
【００５６】
各試験モードにて、スパークタイミングを調整して上記速度およびラムダ設定でＭＢＴ（最良トルクにつき最小スパークアドバンス）を達成した。上記試験条件のそれぞれにおける安定条件下でエンジン、排気放出および環境パラメータを記録した。
【００５７】
各候補試験燃料を次いで比較燃料に対するＭＢＴスパーク要求を用いて試験した。スロットル位置および燃料供給パラメータを調整して、比較燃料で達成されたと同じ観察トルク設定を得た。エンジン、排気放出および環境パラメータを各試験モードで安定試験条件下に記録した。
【００５８】
比較燃料試験を、候補燃料の試験完了の後に反復した。
【００５９】
Ｗ０１／４６４およびＷ０１／４６５の性能を比較燃料としてのＷ０１／４６３と比較し、その結果を表３に示す。
【００６０】
結果の要約
両試験エンジン速度にて燃料消費および放出における顕著な減少が燃料Ｗ０１／４６４およびＷ０１／４６５につき０．９００ラムダにて達成され、これはＷ０１／４６３に対比される。Ｗ０１／４６４につき１８００ｒ／ｍｉｎおよび０．９００ラムダにて、燃料消費における１０％利得はＣＯ２放出におけるその後の１０％減少およびブレーキ比（ＢＳ）ＨＣ放出における相応の２５％減少に関連する。さらに減少がＢＳＣＯおよびＢＳＮＯｘ放出にも記録されたが、同じ程度でなかった。
【００６１】
Ｗ０１／４６４は、２１００ｒｐｍおよびラムダ０．９００におけるＷ０１／４６３と比較して、燃料消費およびＢＳＣＯ２放出にて５％減少、並びにＢＳＨＣ放出にてさらに１５％を与えた。ＢＳＣＯおよびＢＳＮＯｘ放出利得が再び見えたが、顕著でなかった。
【００６２】
Ｗ０１／４６５は、１８００ｒｐｍの低速度および０．９００のラムダでＷ０１／４６３と対比して燃料消費ＢＳＣＯ２およびＢＳＨＣ放出にて顕著な減少をも示した。この燃料の利点は２１００ｒｐｍおよび０．９００ラムダにて減少する。
【００６３】
化学量論的ラムダ１．０００にて、無視しうる燃料消費利得がＷ０１／４６３と比較してＷ０１／４６４もしくはＷ０１／４６５燃料のいずれかにつきエンジン速度にて記録された。放出利得は一般にラムダ１．０００にて低かったが両エンジン速度にて顕著なＢＳＨＣ減少がＷ０１／４６４につき記録され、顕著なＢＳＣＯ減少がＷ０１／４６５につき記録された。しかしながら、この燃料で同じ条件下にＢＳＮＯｘ放出における増加が記録された。
【００６４】
Ｗ０１／４６３と対比した各試験からＷ０１／４６４およびＷ０１／４６５の両者は、リッチ混合物で走行する比較的低温エンジン（消費前の時間で経験される条件）にて燃料経済および排気放出における顕著な利得を示したと結論しうる。この種類の条件は良好であることを示し、朝における或いは低温からのエンジン始動と最初の数分間の駆動との間に良好な時間を示す。Ｗ０１／４６３と比較して、Ｗ０１／４６４は全ての試験速度およびラムダ設定にわたりＢＳＨＣ放出にて常に顕著な減少を示した。一般的に言えば、他の放出および燃料経済の利得はラムダ１．０００にて低く、大抵の数値は再現性の限界内にある。
【００６５】
Ｗ０１／４６４は全ての試験速度およびラムダ設定にわたりＢＳＨＣ放出にて常に顕著な減少を示す。一般的に言えば、他の放出および燃料経済の利得はラムダ１．０００にて低く、大抵の数値は再現性の限界内にある。
【００６６】
【表３】
2004516628.tif 000005
【００６７】
３種の燃料は全て内燃エンジン試験における燃料として機能した。３種の燃料組成物は全て固有の低いフロントエンド揮発性パラメータＲＶＰおよびＥ７０を有し、従ってこれら燃料組成物は高温気候操作と関連した駆動性機能障害を示さないと思われることを示した。さらにＶＬＩ＝ＲＶＰ＋７ｘＥ７０として規定されるベーパー・ロック・インデックス（ＶＬＩ）をも高温駆動性問題を示す燃料傾向の定量化尺度として使用し、現在の燃料明細にて制御する。燃料Ｗ０１／４６４およびＷ０１／４６５はＷ０１／４６３と比較してＶＬＩにおける減少を示し、ここでもこれら燃料につきｆｂｐの減少が高温気候駆動性能を犠牲にしないことを確認した。絶対的意味で、３種の燃料組成物Ｗ０１／４６３、Ｗ０１／４６４およびＷ０１／４６５の低いＥ１００値は、これら燃料組成物が或る種の自動車における低温気候駆動性（ＣＷＤ）問題を極めて低い外気温度にて受け易いことを示唆する。しかしながら相対的意味で、低い最終沸点を有する試験燃料（Ｗ０１／４６４およびＷ０１／４６５）はその増加Ｅ１００レベルの観点でＷ０１／４６３よりも優秀なＣＷＤを示す筈である。これは、これら燃料につき最終沸点の低下がＥ１００を増大させると共に向上ＣＷＤ性能に貢献するであろうことを示す。
【００６８】
さらに、３種の燃料は全て５５５のワールド・ワイド・フューエル・チャーター（ＷＷＦＣ）推奨よりも高い駆動性指数（ＤＩ＝１．５ｘＴ１０＋３ｘＴ５０＋Ｔ９０）を有したが、Ｗ０１／４６４およびＷ０１／４６５はそれぞれ５５７および５７１の駆動性指数を有し、これらはＷ０１／４６３で達成された６１５よりも優秀である。これら燃料につき最終沸点の低下はＤＩを減少させ、従って向上ＣＷＤ性能に貢献する。
【００６９】
燃料電池装置に関する燃料組成物の使用
上記で作成された３種の燃料組成物をリフォーマー（変換ユニット）で試験して、燃料電池ユニットに入力すべく使用しうる水素を発生させた。
【００７０】
触媒作成
触媒は直径２７ｍｍｘ長さ３０ｍｍの円筒状α−アルミナフォームで構成した。多孔度は３０ｐｐｉであり、空間率は約８５％であった。これらフォームをジルコニア／γ−アルミナ混合物で洗浄被覆し、これを５００℃まで焼成し、さらにこの上に三塩化ロジウムの水溶液を用いてロジウムを負荷させた。負荷はロジウム金属の０．５重量％（全フォーム重量の０．５重量％）に等しく、これは７５０℃にて６時間にわたり焼成した後にセスキオキサイドの形態であった。
【００７１】
リフォーマー操作
実験は全て水揮発器と燃料揮発器と反応器とガス試料サンプリングシステムとよりなる自熱リフォーマー（ＡＴＲ）リグにて行った。燃料と水と空気とを１９，０００ｈｒ−１のガス空時速度（ＧＨＳＶ）並びに名目０．５、０．２および０．０７の水蒸気と炭素とのモル比（Ｓ／Ｃ）を有する３種の条件で反応器に供給した。酸素と炭素とのモル比（Ｏ／Ｃ）を名目０．８４にて一定処理量に維持した。各実験を順次に上記した順序で各条件にて１時間にわたり行うと共に、供給速度における急速な工程変化を切換に際し行った。
【００７２】
燃料および空気／水混合物を、所要のＯ／ＣおよびＳ／Ｃ比、並びにＧＨＳＶを与えるよう選択された流速にて、別々の気化器にポンプ輸送した。気化した燃料を予熱空気と水蒸気との混合物に注入した。液体供給物の急速気化および完全混合は、熱移動につき大表面積を与えると共に多数の混合チューブを使用して達成した。反応体ガス混合物は石英反応器に直接供給した。これは３００ｍｍ長さの供給パイプで構成し、これを直径２８ｍｍの反応帯域を形成するよう開口させると共にその底部に焼結部を設けた。触媒をその外周に沿って適する封止材料でラップすると共に、焼結部に接触するよう反応器に充填した。反応体予熱温度は反応器供給パイプをチューブ炉で加熱して３００℃に維持し、焼結部に接触する熱電対により制御した。反応器の反応帯域を第２のチューブ炉内に包封した。その温度を、熱化学的データに基づき予想触媒出口温度に設定した。石英ウールのプラグを触媒上方にて反応器に挿入し、触媒からのラジェーションロスを最小化させた。
【００７３】
触媒からの生成ガスを触媒表面から１０ｍｍ高い箇所で試料採取し、その組成をオフラインガスクロマトグラフィー（ＧＣ）により測定した。試料採取された生成物ガスにおける水濃度をＧＣデータを用いて行った質量バランスから算し、次いでその結果の規準化につき使用した。
【００７４】
３時間の各実験の終了後に空気および液体供給を停止させ、リグに対する窒素パージを開始すると共に、予熱および反応器の各炉を滅勢させた。触媒を冷却した後に取出した。
【００７５】
３時間の長さの各実験の後に触媒に蓄積した炭素を、温度プログラミングされた酸化（ＴＰＯ）により決定した。触媒を室温から１０００℃まで空気の流れ中で１０℃／ｍｉｎにて加熱し、この時間にわたり発生した二酸化炭素の濃度を質量スペクトロメータにより測定した。
【００７６】
これら結果を下表４に示す。
【００７７】
分散性燃料添加剤であるケロプールを用いて１つの実験を行った。表４における結果は燃料組成物がリフォーマーにて水素を発生しうることを示し、従って燃料電池ユニットのための燃料として有用である。表４における結果は、多数のパラメータ（すなわち高い水素生成および炭素変換率、並びに低いエチレン生成および触媒に対する炭素沈着）に基づき、添加剤を含有する燃料Ｗ０１／４６３、Ｗ０１／４６４およびＷ０１／４６５が添加剤なしのＷ０１／４６３よりもＡＴＲ用途につき顕著に向上した性能を示したことを示す。
【００７８】
【表４】
2004516628.tif 000006
【００７９】
【表５】
2004516628.tif 000007
【００８０】
【表６】
2004516628.tif 000008
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の方法を実施するのに適する装置の略図である。
【図１】
2004516628.tif 000009
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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