(57)【要約】燃料処理装置１０のための改善された供給原料１６、及び供給原料１６を含む燃料処理装置１０に関する。燃料処理装置１０は、炭素含有供給原料１６から生成水素流１４を生成する燃料処理器１２を含む。燃料処理装置はまた、生成水素流１４から電流を生成する燃料セルスタック２２を含む。供給原料１６は、少なくとも実質的に水素流から形成されている。供給原料は、少なくとも実質的に炭化水素又はアルコール１８から形成されている。例として示した実施形態において、供給原料１６はメタノールを含む。供給原料１６はまた、ほんの僅かな濃度で存在するときでさえ強くかつ特徴的な臭気を生成する少なくとも一つの放臭剤２６を含む。一つの放臭剤２６、又は複数の放臭剤２６が、燃料処理器１０で使用された触媒を無力化する化合物を含まないか又は少なくとも実質的に含まなくなるよう選択される。
2004525048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料処理装置であって、
炭素含有供給原料、水、及び放臭剤を含む供給流から水素ガスを含む生成水素流を生成する燃料処理器と；
前記供給流から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構成された、前記燃料処理器内の少なくとも一つの改質触媒床と；
前記混合ガス流を受け、かつ前記混合ガス流を少なくとも実質的に水素ガスを含む水素富化流と少なくとも実質的に前記他のガスの一部を含む副産流とに分離するよう構成された、前記燃料処理器内の分離領域と；を含み、
前記生成水素流は前記水素富化流から形成されることを特徴とする燃料処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、不快な臭気を有するよう適合されていることを特徴とする燃料処理装置。
【請求項３】
請求項１記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、揮発性であることを特徴とする燃料処理装置。
【請求項４】
請求項１記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、前記炭素含有供給原料内で少なくとも実質的に混和できることを特徴とする燃料処理装置。
【請求項５】
請求項４記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、前記炭素含有供給原料内で完全に混和できることを特徴とする燃料処理装置。
【請求項６】
請求項１記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、約３００℃よりも低い沸点を有することを特徴とする燃料処理装置。
【請求項７】
請求項６記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、２００℃よりも低い沸点を有することを特徴とする燃料処理装置。
【請求項８】
請求項１記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、１０００よりも小さい分子量を有することを特徴とする燃料処理装置。
【請求項９】
請求項１記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、少なくとも実質的に硫黄、リン、重金属を含まないものであることを特徴とする燃料処理装置。
【請求項１０】
請求項９記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、硫黄を含まないものであることを特徴とする燃料処理装置。
【請求項１１】
請求項９記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、リンを含まないものであることを特徴とする燃料処理装置。
【請求項１２】
請求項９記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、重金属を含まないものであることを特徴とする燃料処理装置。
【請求項１３】
請求項１記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、約１０ｐｐｍの濃度で存在するときでさえ、強くかつ容易に検出可能な臭気を有するよう適合されていることを特徴とする燃料処理装置。
【請求項１４】
請求項１記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、少なくとも一つのアミン官能基を有する少なくとも一つの有機アミンを含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、ｎ−ペンチルアミン、ｎ−ヘキシルアミン、ｎ−ヘプチルアミン、ｎ−オクチルアミン、及びｎ−デシルアミンからなる群より選択された有機アミンを含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項１６】
請求項１記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、少なくとも２つのアミン官能基を有する少なくとも一つの有機アミンを含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の燃料処理装置において、
前記少なくとも一つの有機アミンは、１，３−ジアミノプロパン、１，４−ジアミノブタン、１，５−ジアミノペンタン、及び１，７−ジアミノヘプタンからなる群より選択されたことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項１８】
請求項１記載の燃料処理装置において、
前記供給流は、前記炭素含有供給原料及び前記放臭剤を含む第１流と、前記水を含む第２流と、を含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項１９】
請求項１記載の燃料処理装置において、
前記供給流は、前記炭素含有供給原料、前記放臭剤、及び前記水を含む複合流を含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項２０】
請求項１記載の燃料処理装置において、
前記炭素含有供給原料は、少なくとも一つの炭化水素又は少なくとも一つのアルコールを含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項２１】
請求項２０記載の燃料処理装置において、
前記炭素含有供給原料は、メタノールを含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項２２】
請求項１記載の燃料処理装置において、
前記分離領域は、圧力駆動分離プロセスによって前記水素富化流及び前記副産流を生成するよう適合されていることを特徴とする燃料処理装置。
【請求項２３】
請求項２２記載の燃料処理装置において、
前記分離領域は、圧力振動吸収プロセスを介して前記水素富化流及び前記副産流を生成するよう適合されていることを特徴とする燃料処理装置。
【請求項２４】
請求項２２記載の燃料処理装置において、
前記分離領域は、前記供給流が接触して通過する少なくとも一つの水素透過膜を含み、
前記水素富化流は、前記膜を通過する前記混合ガス流の一部から形成され、
前記副産流は、前記膜を通過しない前記混合ガス流の一部から形成されていることを特徴とする燃料処理装置。
【請求項２５】
請求項２４記載の燃料処理装置において、
前記分離領域は、複数の水素透過膜を含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項２６】
請求項２４記載の燃料処理装置において、
前記水素透過膜は、パラジウム及びパラジウム合金のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項２７】
請求項２６記載の燃料処理装置において、
前記水素透過膜は、パラジウム・銅合金を含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項２８】
請求項１記載の燃料処理装置において、
前記燃料処理器は、前記水素富化流を受けるための、及び前記生成水素流を生成するために前記水素富化流内の前記水素ガスの純度を高めるための、ポリシング領域をさらに含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項２９】
請求項２８記載の燃料処理装置において、
前記ポリシング領域は、メタン生成触媒床を含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項３０】
請求項２８記載の燃料処理装置において、
前記ポリシング領域は、改質触媒を含む透過改質触媒床を含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項３１】
請求項３０記載の燃料処理装置において、
前記ポリシング領域は、前記透過改質触媒床の下流にメタン生成触媒床をさらに含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項３２】
請求項１記載の燃料処理装置において、
前記生成水素流の少なくとも一部を受けるよう構成された燃料セルスタックをさらに備え、かつ
前記生成水素流から電流を生成するよう構成された複数の燃料セルを含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項３３】
請求項３２記載の燃料処理装置において、
前記燃料セルスタックは、少なくとも一つのプロトン交換膜燃料セルを含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項３４】
請求項３２記載の燃料処理装置において、
前記燃料セルスタックは、少なくとも一つのアルカリ燃料セルを含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項３５】
炭素含有供給原料を含む供給流から水素ガスを含む水素流を生成するよう構成された燃料処理器を含む燃料処理装置であって、
前記供給流は、前記炭素含有供給原料とは異なる強くかつ検出可能な臭気を有する放臭剤をさらに含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項３６】
請求項３５記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、不快な臭気を有するよう適合されていることを特徴とする燃料処理装置。
【請求項３７】
請求項３５記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、揮発性であることを特徴とする燃料処理装置。
【請求項３８】
請求項３５記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、前記炭素含有供給原料と少なくとも実質的に混和できることを特徴とする燃料処理装置。
【請求項３９】
請求項３８記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、前記炭素含有供給原料と完全に混和できることを特徴とする燃料処理装置。
【請求項４０】
請求項３５記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、約３００℃よりも低い沸点を有することを特徴とする燃料処理装置。
【請求項４１】
請求項４０記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、２００℃よりも低い沸点を有することを特徴とする燃料処理装置。
【請求項４２】
請求項３５記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、１０００よりも低い分子量を有することを特徴とする燃料処理装置。
【請求項４３】
請求項３５記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、少なくとも実質的に硫黄、リン、及び重金属を含まないものであることを特徴とする燃料処理装置。
【請求項４４】
請求項４３記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、硫黄を含まないものであることを特徴とする燃料処理装置。
【請求項４５】
請求項４３記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、リンを含まないものであることを特徴とする燃料処理装置。
【請求項４６】
請求項４３記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、重金属を含まないものであることを特徴とする燃料処理装置。
【請求項４７】
請求項３５記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、約１０ｐｐｍの濃度で存在するときでさえ、強くかつ容易に検出可能な臭気を有するよう適合されていることを特徴とする燃料処理装置。
【請求項４８】
請求項３５記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、少なくとも一つのアミン官能基を有する少なくとも一つの有機アミンを含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項４９】
請求項４８記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、ｎ−ペンチルアミン、ｎ−ヘキシルアミン、ｎ−ヘプチルアミン、ｎ−オクチルアミン、及びｎ−デシルアミンからなる群より選択された有機アミンを含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項５０】
請求項３５記載の燃料処理装置において、
前記放臭剤は、少なくとも２つのアミン官能基を有する少なくとも一つの有機アミンを含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項５１】
請求項５０記載の燃料処理装置において、
前記少なくとも一つの有機アミンは、１，３−ジアミノプロパン、１，４−ジアミノブタン、１，５−ジアミノペンタン、及び１，７−ジアミノヘプタンからなる群より選択されたことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項５２】
請求項３５記載の燃料処理装置において、
前記炭素含有供給原料は、少なくとも一つの炭化水素又は少なくとも一つのアルコールを含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項５３】
請求項３５記載の燃料処理装置において、
前記燃料処理器は、前記供給流の触媒部分酸化を介して前記生成水素流を生成するよう適合されていることを特徴とする燃料処理装置。
【請求項５４】
請求項３５記載の燃料処理装置において、
前記供給流は、水をさらに含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項５５】
請求項５４記載の燃料処理装置において、
前記燃料処理器は、改質触媒を含みかつ前記供給流から改質油流を生成する、少なくとも一つの改質領域を含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項５６】
請求項５５記載の燃料処理装置において、
前記改質触媒は水蒸気改質触媒であり、前記燃料処理器は水蒸気改質によって前記改質油流を生成するよう適合されていることを特徴とする燃料処理装置。
【請求項５７】
請求項５５記載の燃料処理装置において、
前記改質触媒は自動熱改質器であり、前記燃料処理器は自動熱改質によって前記改質油流を生成するよう適合されていることを特徴とする燃料処理装置。
【請求項５８】
請求項３５記載の燃料処理装置において、
前記燃料処理器は、前記供給流を受けかつ該供給流から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構成された水素生成領域を含み、
前記燃料処理器は、前記混合ガス流が少なくとも実質的に水素ガスを含む水素富化流と少なくとも実質的に前記他のガスの一部を含む副産流とへ分離される分離領域をさらに含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項５９】
請求項５８記載の燃料処理装置において、
前記分離領域は、圧力振動吸収プロセスを介して前記水素富化流及び前記副産流を生成するよう適合されていることを特徴とする燃料処理装置。
【請求項６０】
請求項５８記載の燃料処理装置において、
前記分離領域は、前記混合ガス流が接触して通過する少なくとも一つの水素透過膜を含み、
前記水素富化流は、前記膜を通過する前記混合ガス流の一部から形成され、
前記副産流は、前記膜を通過しない前記混合ガス流の一部から形成されていることを特徴とする燃料処理装置。
【請求項６１】
請求項６０記載の燃料処理装置において、
前記分離領域は、複数の水素透過膜を含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項６２】
請求項６０記載の燃料処理装置において、
前記水素透過膜は、パラジウム及びパラジウム合金のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項６３】
請求項６２記載の燃料処理装置において、
前記水素透過膜は、パラジウム・銅合金を含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項６４】
請求項５８記載の燃料処理装置において、
前記生成水素流は、前記水素富化流から形成されていることを特徴とする燃料処理装置。
【請求項６５】
請求項５８記載の燃料処理装置において、
前記燃料処理器は、前記水素富化流を受けるための、及び前記生成水素流を生成するために該水素富化流内の前記水素ガスの純度を高めるための、ポリシング領域をさらに含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項６６】
請求項６５記載の燃料処理装置において、
前記ポリシング領域は、メタン生成触媒床を含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項６７】
請求項６５記載の燃料処理装置において、
前記ポリシング領域は、改質触媒を含む透過改質触媒床を含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項６８】
請求項６７記載の燃料処理装置において、
前記ポリシング領域は、前記透過改質触媒床の下流にメタン生成触媒床をさらに含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項６９】
請求項３５記載の燃料処理装置において、
前記生成水素流の少なくとも一部を受けるよう構成された燃料セルスタックをさらに含み、
前記生成水素流から電流を生成するよう構成された複数の燃料セルを含む
ことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項７０】
請求項６９記載の燃料処理装置において、
前記燃料セルスタックは、少なくとも一つのプロトン交換膜燃料セルを含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項７１】
請求項６９記載の燃料処理装置において、
前記燃料セルスタックは、少なくとも一つのアルカリ燃料セルを含むことを特徴とする燃料処理装置。
【請求項７２】
少なくとも一つの改質触媒床を含む燃料処理装置のための供給原料であって、
少なくとも一つのアルコール又は少なくとも一つの炭化水素を含む炭素含有供給原料と；
少なくとも一つのアミン官能基を有する少なくとも一つの有機アミンを含む放臭剤と；を含み、
前記放臭剤は、前記炭素含有供給原料と少なくとも実質的に混和でき、かつ約３００℃よりも低い沸点を有することを特徴とする供給原料。
【請求項７３】
請求項７２記載の供給原料において、
前記放臭剤は、前記炭素含有供給原料と完全に混和できることを特徴とする供給原料。
【請求項７４】
請求項７２記載の供給原料において、
前記放臭剤は、少なくとも実質的に硫黄、リン、及び重金属を含まないものであることを特徴とする供給原料。
【請求項７５】
請求項７２記載の供給原料において、
水をさらに含むことを特徴とする供給原料。
【請求項７６】
請求項７２記載の供給原料において、
前記放臭剤は、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、ｎ−ペンチルアミン、ｎ−ヘキシルアミン、ｎ−ヘプチルアミン、ｎ−オクチルアミン、及びｎ−デシルアミンからなる群より選択された有機アミンを含むことを特徴とする供給原料。
【請求項７７】
請求項７２記載の供給原料において、
前記放臭剤は、少なくとも２つのアミン官能基を有する少なくとも一つの有機アミンを含むことを特徴とする供給原料。
【請求項７８】
請求項７７記載の供給原料において、
前記少なくとも一つの有機アミンは、１，３−ジアミノプロパン、１，４−ジアミノブタン、１，５−ジアミノペンタン、及び１，７−ジアミノヘプタンからなる群より選択されたことを特徴とする供給原料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般的には燃料処理装置に関し、より特には燃料処理装置のための改善された供給原料及び該供給原料を利用する燃料処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
燃料処理装置は、炭素含有供給原料から水素ガスを生成する燃料処理器を含む。適切な燃料処理器の例は、水蒸気改質器と炭素含有供給原料及び水から水素ガスを生成するために改質触媒を利用する自動熱改質器（ａｕｔｏｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｆｏｒｍｅｒ）とを含む。この装置は、燃料処理器によって生成された水素ガスから電流を生成する燃料セルスタックを含んでよいが、必ずしも必要という訳ではない。
【０００３】
適切な炭素含有供給原料の例は、炭化水素及びアルコールを含む。メタノールは、燃料処理器で生成された水素ガスがプロトン交換膜（ＰＥＭ）燃料セル又はアルカリ燃料セルを含む燃料セルスタックのような低温燃料セルスタックに供給される場合に特に、燃料処理装置で使用する上で理想的な供給原料である。
【０００４】
しかしながら、メタノールはまた、（蒸気の吸入、液体との接触、及び液体の摂取によって）有毒なアルコールとなるので健康への危険を有している。メタノールはまた、ほとんど臭気を有していない。このために、貯蔵装置、燃料処理器、移送導管（ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｃｏｎｄｕｉｔ）、又は同様のものからこぼれているか又は漏れているか、メタノールのにおいを感じることは困難である。したがって、リークするか、流出するか又はそうでなければ故意でなく放出されるメタノールを検出するための適切な方法が必要とされている。天然ガスと一緒に使用された従来の放臭剤は、燃料処理装置で使用する上で適切ではない。というのもこれらの放臭剤は改質触媒を無力化するアルキルチオールであり、これによって燃料処理器を利用できなくするからである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、燃料処理装置のための改善された供給原料、及び該供給原料を含む燃料処理装置へ向けられている。燃料処理装置は、炭素含有供給原料から生成水素流を生成するよう構成された燃料処理器を含む。燃料処理装置はまた、生成水素流から電流を生成するよう構成された燃料セルスタックを含んでもよい。供給原料は炭化水素又はアルコールから少なくとも実質的に形成されている。例として示した実施形態では、供給原料はメタノールを含む。この供給原料はまた、ほんの僅かな濃度で存在するときでさえ、強くかつ特徴的な臭気を発生する少なくとも一つの放臭剤を含む。一つ又は複数の放臭剤が、燃料処理器で使用された触媒を無力化する化合物を含まないか又は少なくとも実質的に含まないよう選択されている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
この発明に係る燃料処理装置が図１に示され、全体的に符号１０が付されている。装置１０は、炭素含有供給原料１８を含む供給流１６から水素ガスを含む生成水素流（ｐｒｏｄｕｃｔ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｓｔｒｅａｍ）１４を生成する少なくとも一つの燃料処理器１２を備えている。供給流１６は、あらゆる適切な機構を介して燃料処理器１２へ供給されてよい。供給原料１８は、少なくとも一つの炭化水素又は少なくとも一つのアルコールを含む。適切な炭化水素の例として、メタン、プロパン、天然ガス、ディーゼル、灯油、ガソリン、及び同様のものを含む。適切なアルコールの例として、メタノール、エタノール、並びにエチレングリコール及びプロピレングリコールのようなポリオールを含む。
【０００７】
燃料処理器１２は、あらゆる適切な機構を介して炭素含有供給原料１８から水素ガスを生成することができる。適切な機構の例は、炭素含有供給原料１８及び水２０から水素ガスを生成するために改質触媒が用いられる水蒸気改質及び自動熱改質を含む。水素ガスを生成するための他の適切な機構は、アルコール又は炭化水素の触媒部分酸化である。
【０００８】
唯一の供給流１６のみが図１に示されているが、一つ以上の流れ１６が用いられてよく、かつこれらの流れは同一の又は異なる成分を含んでよいということに留意されたい。炭素含有供給原料１８が水と混和することができる場合には、供給原料は通常、図１に示したように、供給流１６の水成分と一緒に供給される。炭素含有供給原料が水と混和することができないか又はほんの僅かだけ混和することができる場合には、これらの成分は通常、図２に示したように、個別流で燃料処理器１２へ供給される。
【０００９】
燃料処理装置１０はさらに、少なくとも一つの燃料セルスタック２２を含んでよいが、必ずしも必要というわけではない。燃料セルスタック２２は、該燃料セルスタック２２へ供給された生成水素流の一部から電流を生成する少なくとも一つの、かつ通常複数の燃料セル２４を含む。適切な燃料セルの例は、プロトン交換膜（ＰＥＭ）燃料セル及びアルカリ燃料セルを含む。少しの又は全ての流れ１４がさらに、又はあるいは、他の水素消費プロセスで使用するために適切な導管を介して供給され得るか、燃料／加熱のために燃焼され得るか、又は後に使用するために蓄えられ得る。適切な貯蔵機構の例は、加圧タンク及び水素化物床（ｈｙｄｒｉｄｅ ｂｅｄ）を含む。
【００１０】
上述したように、炭素含有供給原料１８はあらゆる適切な炭化水素又はアルコールとすることができる。燃料処理装置１０が燃料セルスタックを含む場合には、好ましい供給原料はメタノールであり、より特には燃料セル等級のメタノールである。一般的に、水性ガスシフト反応（ｗａｔｅｒ−ｇａｓ ｓｈｉｆｔ ｒｅａｃｔｉｏｎ）を実施するために用いられる触媒は水蒸気改質メタノールに適している。一般的に用いられた（かつ商業的に利用できる）メタノール水蒸気改質触媒は、銅及び亜鉛・酸化物と銅及びクロム・酸化物との混合物からなる。これらの触媒単位（ｃａｔａｌｙｓｔ ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）は、硫黄の化合物、リンの化合物、揮発性重金属（例えばカドミウム、水銀）、及び重金属の化合物によって非常に迅速かつ完全に無力化される。したがってメタノールは、改質触媒が無力化されないように、これらの化合物を含まないことが好ましい。同様に、他の炭素含有供給原料は、水素ガスを生成するために用いられた改質触媒又は他の触媒を無力化するであろうこれらの又は他の化合物を十分含まないことが望ましい。
【００１１】
メタノールは有毒なので、摂取されるか又は吸入される場合に健康への危険を有している。メタノールは一般的に無臭なので、燃料処理装置からこぼれるか又は故意でなく排出された場合に容易に識別できないか又は気づかれない。したがって、炭素含有供給原料１８は一つ又は複数の放臭剤２６を含むのが好ましい。
【００１２】
放臭剤は揮発性であることが望ましく、かつ燃料処理器１２で使用される触媒を無力化するであろう化合物のような、燃料処理装置１０の稼動を弱める化合物を完全に又は十分に含まないものであることが望ましい。例えば、改質触媒と共に用いられる放臭剤は、痕跡のみを含むことが望ましく、硫黄、リン、及び重金属を含まないものであることが好ましい。「揮発性」とは、放臭剤が約３００℃よりも低い沸点を有することを意味する。通常これらの化合物はまた低分子量を有するが、必ずしもそうである必要はない。「低分子量」とは、これらの化合物が約１０００よりも小さな分子量を有することを意味する。放臭剤２６は、放臭剤と共に用いられるメタノール又は他の炭素含有供給原料と部分的に又は完全に混和できることが望ましい。
【００１３】
放臭剤２６は、放臭剤が低い濃度で存在するときでさえ、強くかつ検出可能な臭気を発生することが望ましい。好ましくは、放臭剤は特有の臭気を発生する。さらにより好ましくは、放臭剤は不快な臭気を発生する。「特有の臭気」とは、燃料処理装置を取り囲む環境で、そのような環境に一般的に存在する臭気ではないことによって、臭気が容易に検出可能であることを意味する。したがって、放臭剤２６がそれ自身が臭気を有する炭素含有供給原料と共に用いられるときでさえ、放臭剤の特有のにおいは検出可能である。「不快な」とは、腐敗した卵、魚、肉等のような匂いのする臭気が腐敗した匂いを感じるということを意味する。このことは特に、炭素含有供給原料が、摂取された場合に有毒であるか又はそうでなければ危険である場合に有効である。というのも、たとえ人が炭素含有供給原料／放臭剤・混合物が有毒であるか又は危険であるということを知らなくとも、放臭剤の不快な匂いは当該混合物を吸い込むことに拒絶感を抱かせるであろうからである。
【００１４】
ここで述べられた規準を満たすあらゆる適切な放臭剤が用いられてよい。適切な放臭剤２６の例は、少なくとも一つのアミン官能基を有する有機アミンを含む。次の表は、いくつかの有機アミンの候補並びにそれらの融点及び沸点を表にしたものである。
【００１５】
【表１】
2004525048.tif 000003
全てのこれら放臭剤は、非常に低い濃度で検出可能な特徴的な不快な臭気を有する。例えば、トリメチルアミンは、トリメチルアミンが１０ｐｐｍ（体積百万分率）の濃度でメタノール／水・混合物で溶解されるときに容易に匂いを感じる特徴的な「腐敗した魚」の臭気を有する。トリメチルアミンは、Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ． ｏｆ Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ， Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ から、水の４０％溶液として利用できる。
【００１６】
メタノール／水・溶液（６７体積％のメタノールと３３体積％の水とを含むメタノール／水・混合物に加えられた１０ｐｐｍトリメチルアミン）が添加されたトリメチルアミンを用いた実験は、商業用の銅／亜鉛・酸化物改質触媒（Ｇ６６Ｂ， Ｓｕｄ−Ｃｈｅｍｉｅ ｏｆ Ｌｏｕｉｓｖｉｌｌｅ， Ｋｅｎｔｕｃｋｙ から販売）の活量がトリメチルアミンによって影響されないということを示した。
【００１７】
これら揮発性の有機アミンは有効な放臭剤であるが、これらアミンはまた、不快な匂いのために人がこれを消費することを防止するという付加的な利点を示す。特に、トリメチルアミンは腐敗した魚のように匂う。ここで１，４−ジアミノブタン及び１，５−ジアミノペンタン（つまり、それぞれの慣用名はプトレシン及びカダベリンである）が腐敗した魚の特徴的な匂いである。
【００１８】
上述したように、適切な燃料処理器１２の例は水蒸気改質器である。適切な水蒸気改質器の例が図３に示されており、全体的に符号３０が付されている。改質器３０は、水蒸気改質触媒３４を含む改質領域、すなわち水素生成領域３２を含む。あるいは、改質器３０は、自動熱改質触媒を含む自動熱改質器であってよい。領域３２において、水素含有流３６が、供給流１６を形成している水及び炭素含有供給原料から生成される。水素含有流は通常不純物を含み、それ故に分離領域、すなわち浄化領域３８へ供給され、そこで流れが精製される。分離領域３８において、水素含有流は、あらゆる適切な圧力駆動分離プロセスによって、一つ又は複数の副産流４０と水素富化流４２とへ分離される。図３において、水素富化流４２は、生成水素流１４を形成して示されている。
【００１９】
分離領域３８で使用する上で適切な構造の例は、一つ又は複数の水素透過金属膜４６を含む膜モジュール４４である。複数の水素選択金属膜から形成された適切な膜モジュールの例は、米国特許出願第０９／２９１，４４７号明細書として１９９９年４月１３日に出願された米国特許第６，２２１，１１７号明細書に「Ｆｕｅｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ」というタイトルで開示されており、当該明細書の完全な開示内容はここで参照として組み入れられる。当出願において、複数の一般的な平面膜は、不純なガス流が膜へ供給され、精製されたガス流が膜から採取され、かつ副産流が膜から除去されるフローチャンネルを有する膜モジュールへ一体に組み立てられている。可撓性を有するグラファイト・ガスケットのようなガスケットが、供給及び透過フローチャンネルの周囲をシールするために用いられる。他の実施例が、２００１年３月１９日に出願された米国特許出願第０９／８１２，４９９号明細書に「Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ， Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ Ｆｕｅｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ Ｔｈｅ Ｓａｍｅ」というタイトルで開示されており、当該明細書の完全な開示内容はここで参照として組み入れられる。他の適切な燃料処理器がまた、組み入れられた特許出願に開示されている。
【００２０】
薄く平らな水素透過膜は、好ましくはパラジウム合金、より特には３５重量％から４５重量％の銅を有するパラジウムからなる。これらの膜は通常、約０．００１インチの厚さの薄い箔から形成されている。しかしながら、この膜が上記以外の水素選択膜及び金属合金、水素透過及び選択セラミックス、又は炭素混合物から形成されてよいということは、この発明の範囲内である。これらの膜は、上述した厚さよりも厚い又は薄い厚さを有してよい。例えば膜は、水素フラックス（ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｆｌｕｘ）が増加するのに比例して、より薄くなるように形成されてよい。水素透過膜は、組み入れられた特許出願に開示されているように、共通の透過チャンネルの周囲に対となって配置されるように、あらゆる適切な配置に配置することができる。一つ又は複数の水素透過膜は同様に、管状配置のような他の配置を取り得る。
【００２１】
適切な圧力分離プロセスの他の例は、圧力振動吸収（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｗｉｎｇ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ：ＰＳＡ）である。したがって、領域３８はあるいは、圧力振動吸収を実施するために適切な構造を含むことができる。
【００２２】
改質器３０はさらに、図４に示すようなポリシング領域４８を含むこともできるが、必ずしも必要というわけではない。ポリシング領域４８は分離領域３８から水素富化流４２を受け、さらに該流れを流れの中の選択された組成の濃度を減少させるか又は選択された組成を除去することによって精製する。例えば、燃料処理装置１０が燃料セルスタックを含む場合、又は生成水素流１４が燃料セルスタックで使用されることを意図されている場合には、燃料セルスタックに損害を与える可能性のある組成、例えば一酸化炭素及び二酸化炭素のような組成は、水素富化流から除去されてよい。領域４８は、流れ４２中の選択された組成の濃度を減少させるか又は除去するためのあらゆる適切な構造を含む。例えば、流れが所定の濃度以上の一酸化炭素又は二酸化炭素を含む場合に損害を受けるであろうＰＥＭ燃料セルスタック又は他の装置で使用するよう生成流が意図されている場合には、少なくとも一つのメタン生成触媒床５０を含むことが望ましい。床５０は一酸化炭素及び二酸化炭素を、両方が共にＰＥＭ燃料セルスタックに損害を与えないメタン及び水へ転化させる。ポリシング領域４８はまた、あらゆる反応していない供給原料を水素ガスへ転化させるために、他の改質触媒床のような他の水素生成装置５２を含む。そのような実施形態では二酸化炭素又は一酸化炭素がメタン生成触媒床の下流に再導入されないように、メタン生成触媒床の上流に第２改質触媒床があることが好ましい。
【００２３】
〈産業上の利用〉
この発明は、水素ガスが炭素含有供給原料から生成されるあらゆる燃料処理装置で利用することができる。本発明は特に、他の炭化水素及びアルコールと一緒に使用されてもよいが、炭素含有供給原料がメタノールであるときに役立つ。
【００２４】
上述の開示内容は、独立した有用性を伴う複数の異なる発明を包含していると思われる。これらの発明のそれぞれは好ましい形態で開示されてきたが、ここで開示されかつ図示されたようなこれら発明の具体的な実施形態は、数多くの変形例が可能なように、限定的な意味で考えられるべきではない。本発明の主題は、様々な要素、特徴、機能、及び／又はここで開示された性質の、全ての新しくかつ自明でない組み合わせ及びサブコンビネーションを含む。同様に、請求項が「一の」又は「第１の」構成要素又は同等のものを引用する箇所では、そのような請求項は、一つ又は複数のそのような構成要素の合同を、２つ又はそれ以上のそのような構成要素を要求することも排除することもなく含むと理解されたい。
【００２５】
上述の請求項は特に、開示された発明のうちの一つに向けられかつ新しくかつ自明でない、ある組み合わせ及びサブコンビネーションを示すと思われる。他の組み合わせと特徴、機能、要素、及び／又は特性のサブコンビネーションとに包含される発明は、この請求項の補正、又はこの出願又は関連した出願の新しい請求項の説明を介してクレームされてよい。そのような補正された又は新しい請求項は、それら請求項が異なる発明又は同一の発明に向けられていようが、元の請求項の範囲と異なる、より広い、より狭い、又は同一であろうが、この開示の本発明の主題内に含まれるものとしてみなされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る燃料処理装置の概略図である。
【図２】この発明に係る他の燃料処理装置の概略図である。
【図３】図１の装置で使用するのに適切な燃料処理器の概略図である。
【図４】図１の装置で使用するのに適切な他の燃料処理器の概略図である。
【符号の説明】
１０      燃料処理装置
１６      炭素含有供給原料
１４      生成水素流
１２      燃料処理器
２２      燃料セルスタック
１８      炭化水素又はアルコール
２６      放臭剤
【国際公開パンフレット】
2004525048.tif 000004
2004525048.tif 000005
2004525048.tif 000006
2004525048.tif 000007
2004525048.tif 000008
2004525048.tif 000009
2004525048.tif 000010
2004525048.tif 000011
2004525048.tif 000012
2004525048.tif 000013
2004525048.tif 000014
2004525048.tif 000015
2004525048.tif 000016
2004525048.tif 000017
2004525048.tif 000018
2004525048.tif 000019
2004525048.tif 000020
2004525048.tif 000021
2004525048.tif 000022
2004525048.tif 000023
【国際調査報告】
2004525048.tif 000024
2004525048.tif 000025