(57)【要約】  幾つかの諸例として、固体酸化物燃料電池を含む固体酸化物燃料電池システムを提案する。エジェクタは、前記固体酸化物燃料電池の燃料側出口から燃料リサイクル流を受け取り、また第１番目の燃料流を受け取るように構成され、前記エジェクタは、前記第１番目の燃料流の流れが前記燃料を引き込むように構成され、前記エジェククタに流れを再循環させ、前記燃料リサイクルと前記第１番目の燃料流とを混合して、メタンおよび高級炭化水素を含む混合燃料流を形成し、前記混合燃料流を前記エジェクタから受け取り、触媒転化プロセスを介して前記高級炭化水素の一部を除去して還元された高級炭化水素燃料流を形成するように構成された高級炭化水素還元ユニットとを備え、前記固体酸化物燃料電池の燃料側入口は、還元された高級炭化水素燃料流を還元ユニットから受けるように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体酸化物型燃料電池システムであって、
固体酸化物型燃料電池と、エジェクタと、高級炭化水素リダクションユニットとを備えてなるものであり、
前記固体酸化物型燃料電池は、少なくとも１つの電気化学セルと、燃料側入口と、燃料側出口と、酸化剤側入口と、及び酸化剤側出口とを備えてなり、
前記エジェクタは、第１エジェクタ入口、第２エジェクタ入口、及びエジェクタ出口を備えてなり、
前記エジェクタは、前記第１エジェクタ入口を介して、前記固体酸化物型燃料電池の前記燃料側出口から燃料リサイクルストリームを受け取るように構成されてなり、
前記エジェクタは、前記第２エジェクタ入口を介して、第１番目の燃料ストリームを受け取るように構成されてなり、
前記エジェクタは、前記第１番目の燃料ストリームの前記フローが、前記第１エジェクタ入口を介して前記燃料リサイクルストリームを前記エジェクタ内に引き込むように構成されてなり、
前記エジェクタは、前記燃料リサイクルストリームと前記第１番目の燃料ストリームとを混合し、メタン及び高級炭化水素を含んでなる混合燃料ストリームを形成するように構成されてなり、及び、
前記高級炭化水素リダクションユニットは、前記エジェクタ出口から前記混合燃料ストリームを受け取り、かつ、触媒転化プロセスを介して、前記混合燃料ストリームにおける前記高級炭化水素の少なくとも一部を除去し、還元された高級炭化水素燃料ストリームを形成するように構成されてなるものであり、
前記燃料側入口は、前記高級炭化水素リダクションユニット出口から、前記還元された高級炭化水素燃料ストリームを受け取るように構成されてなり、
前記少なくとも１つの電気化学セルは、前記酸化剤側入口を介して前記固体酸化物型燃料電池により受け取られた酸化剤ストリームと、電気化学的プロセスを介して前記還元された高級炭化水素燃料ストリーム内の前記燃料から電気が発生するように構成されてなり、並びに、
前記還元された高級炭化水素燃料ストリームは、前記燃料側出口を介して、前記固体酸化物型燃料電池から排出される、前記燃料リサイクルストリームを形成するものである、固体酸化物型燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料リサイクルストリーム中に存在するスチームは、前記システムのアノードループサイクル内で完全に生成され、実質的に追加水が外部源から加えられないものである、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記高級炭化水素リダクションユニットは、前記混合燃料ストリーム中の前記高級炭化水素の約８０％以上を転化するように構成されてなる、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記高級炭化水素リダクションユニットは、前記混合燃料ストリーム中のメタンの約２０％未満を転化するように構成されてなる、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記高級炭化水素リダクションユニットは、約６００℃以上の温度で動作するものである、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記リダクションユニット出口と前記燃料側入口との間にスチームリフォーマーを備えてなり、前記スチームリフォーマーは、燃料側入口を介して、受け取られる前に、前記還元された高級炭化水素燃料ストリーム中に残存するメタン及び高級炭化水素の少なくとも一部を一酸化炭素及び水素に転化するように構成されてなるものである、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記燃料リサイクルストリームは、前記第１番目の燃料ストリームより高い温度を有し、前記燃料リサイクルストリームと混合された際に、前記第１番目の燃料ストリームの温度は前記エジェクタ内で増加されてなるものである、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記燃料リサイクルストリームは、前記混合燃料ストリーム中に存在するスチームと水素とを含んでなり、
前記混合燃料ストリームの前記高級炭化水素の少なくとも一部は、前記混合燃料ストリーム中の前記スチーム及び水素を用いて触媒的に除去されてなる、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記混合燃料ストリームは、約３：１以上の比において、前記燃料リサイクルストリームと前記第１番目の燃料ストリームとを含んでなる、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記高級炭化水素リダクションユニットは、前記混合燃料ストリームが流れて、前記混合燃料ストリーム中の前記高級炭化水素の少なくとも一部を除去する、モノリシック形態にコーティングされた１つ以上の触媒成分を含んでなる、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記モノリシック形態がセラミックコーディエライトモノリスを備えてなる、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記高級炭化水素リダクションユニットが、触媒転化プロセスの為の触媒活性成分を含んでなり、
前記触媒活性成分がロジウム又は白金の少なくとも１つを含んでなる、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
固体酸化物型燃料電池システムを介して電気を発生させることを含んでなる方法であって、
前記固体酸化物型燃料電池システムは、固体酸化物型燃料電池と、エジェクタと、高級炭化水素リダクションユニットとを備えてなるものであり、
前記固体酸化物型燃料電池は、少なくとも１つの電気化学セルと、燃料側入口と、燃料側出口と、酸化剤側入口と、及び酸化剤側出口とを備えてなり、
前記エジェクタは、第１エジェクタ入口、第２エジェクタ入口、及びエジェクタ出口を備えてなり、
前記エジェクタは、前記第１エジェクタ入口を介して、前記固体酸化物型燃料電池の前記燃料側出口から燃料リサイクルストリームを受け取るように構成されてなり、
前記エジェクタは、前記第２エジェクタ入口を介して、第１番目の燃料ストリームを受け取るように構成されてなり、
前記エジェクタは、前記第１番目の燃料ストリームの前記フローが、前記第１エジェクタ入口を介して前記燃料リサイクルストリームを前記エジェクタ内に引き込むように構成されてなり、
前記エジェクタは、前記燃料リサイクルストリームと前記第１番目の燃料ストリームとを混合し、メタン及び高級炭化水素を含んでなる混合燃料ストリームを形成するように構成されてなり、及び、
前記高級炭化水素リダクションユニットは、前記エジェクタ出口から前記混合燃料ストリームを受け取り、かつ、触媒転化プロセスを介して、前記混合燃料ストリームにおける前記高級炭化水素の少なくとも一部を除去し、還元された高級炭化水素燃料ストリームを形成するように構成されてなるものであり、
前記燃料側入口は、前記高級炭化水素リダクションユニット出口から、前記還元された高級炭化水素燃料ストリームを受け取るように構成されてなり、
前記少なくとも１つの電気化学セルは、前記酸化剤側入口を介して前記固体酸化物型燃料電池により受け取られた酸化剤ストリームと、電気化学的プロセスを介して前記還元された高級炭化水素燃料ストリーム内の前記水素から電気が発生するように構成されてなり、並びに、
前記還元された高級炭化水素燃料ストリームは、前記燃料側出口を介して、前記固体酸化物型燃料電池から排出され、前記燃料リサイクルストリームを形成するものである、方法。
【請求項１４】
前記燃料リサイクルストリーム中に存在するスチームは、前記システムのアノードループサイクル内で完全に生成され、実質的に追加水が外部源から加えられないものである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記高級炭化水素リダクションユニットは、前記混合燃料ストリーム中の前記高級炭化水素の約８０％以上を転化するように構成されてなる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記高級炭化水素リダクションユニットは、前記混合燃料ストリーム中のメタンの約２０％未満を転化するように構成されてなる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記高級炭化水素リダクションユニットは、約６００℃以上の温度で動作するものである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記燃料電池システムが、前記リダクションユニット出口と前記燃料側入口との間にスチームリフォーマーを更に備えてなり、前記スチームリフォーマーは、燃料側入口を介して、受け取られる前に、前記還元された高級炭化水素燃料ストリーム中に残存するメタン及び高級炭化水素の少なくとも一部を一酸化炭素及び水素に変換するように構成されてなるものである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記燃料リサイクルストリームは、前記第１番目の燃料ストリームより高い温度を有し、前記燃料リサイクルストリームと混合された際に、前記第１番目の燃料ストリームの温度は前記エジェクタ内で増加されてなるものである、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記燃料リサイクルストリームは、前記混合燃料ストリーム中に存在するスチームと水素とを含んでなり、
前記混合燃料ストリームの前記高級炭化水素の少なくとも一部は、前記混合燃料ストリーム中の前記スチーム及び水素を用いて触媒的に除去されてなる、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願］
本願は、２０１５年８月１８日に米国において特許出願された、米国仮特許出願第６２／２０６，６４９号に基づく優先権等の効果（権利）を主張するものであり、本願明細書においては、参考のために、当該米国仮特許出願における出願内容の全てを包含する。
【０００２】
本開示内容は、一般的に、固体酸化物（型）燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
燃料電池及び燃料電池システム、例えば、固体酸化物型燃料電池及び固体酸化物型燃料電池システムは、依然として、関心のある分野である。幾つかの従来のシステムは、特定用途に対して、様々な短所、欠点、不利な点を有する。従って、これらは、依然として、当該技術分野において更なる貢献が求められている。
【発明の概要】
【０００４】
一の態様によれば、本開示（発明）は、固体酸化物型燃料電池システムに関するものであり、前記固体酸化物型燃料電池システムは、固体酸化物型燃料電池と、エジェクタと、高級炭化水素リダクション（還元）ユニット（装置）とを備えてなるものであり、
前記固体酸化物型燃料電池は、少なくとも１つの電気化学セル（電池）と、燃料側入口と、燃料側出口と、酸化剤側入口と、及び酸化剤側出口とを備えてなるものであり、
前記エジェクタは、第１エジェクタ入口、第２エジェクタ入口、及びエジェクタ出口を備えてなるものであり、
前記エジェクタは、前記第１エジェクタ入口を介して、前記固体酸化物型燃料電池の前記燃料側出口から燃料リサイクル（再循環）ストリーム（流）を受け取るように構成されてなり、
前記エジェクタは、前記第２エジェクタ入口を介して、第１番目（第１次）の燃料ストリーム（流）を受け取るように構成されてなり、
前記エジェクタは、前記第１番目の燃料ストリーム（流）の前記フロー（流入；流量）が、前記第１エジェクタ入口を介して前記燃料リサイクル（再循環）ストリーム（流）を前記エジェクタ内に引き込むように構成されてなり、
前記エジェクタは、前記燃料リサイクル（再循環）ストリーム（流）と前記第１番目（第１次）の燃料ストリーム（流）とを混合し、メタン及び高級炭化水素を含んでなる混合燃料ストリーム（流）を形成するように構成されてなり、及び、
前記高級炭化水素リダクション（還元）ユニット（装置）は、前記エジェクタ出口から前記混合燃料ストリーム（流）を受け取り、かつ、触媒転化プロセスを介して、前記混合燃料ストリーム（流）における前記高級炭化水素の少なくとも一部を除去し、還元された高級炭化水素燃料ストリーム（流）を形成するように構成されてなるものであり、
前記燃料側入口は、前記高級炭化水素リダクション（還元）ユニット（装置）出口から、前記還元された高級炭化水素燃料ストリーム（流）を受け取るように構成されてなり、
前記少なくとも１つの電気化学セル（電池）は、前記酸化剤側入口を介して前記固体酸化物型燃料電池により受け取られた酸化剤ストリーム（流）と、電気化学的プロセスを介して前記還元された高級炭化水素燃料ストリーム（流）内の前記水素（原子）から電気が発生するように構成されてなり、並びに、
前記還元された高級炭化水素燃料ストリーム（流）は、前記燃料側出口を介して、前記固体酸化物型燃料電池から排出され、前記燃料リサイクル（再循環）ストリーム（流）を形成するものである。
【０００５】
別の態様によれば、本開示（発明）は、固体酸化物型燃料電池システムを介して電気を発生させることを含んでなる方法に向けられたものである。当該方法における固体酸化物型燃料電池システムは、固体酸化物型燃料電池と、エジェクタと、高級炭化水素リダクション（還元）ユニット（装置）とを備えてなるものであり、
前記固体酸化物型燃料電池は、少なくとも１つの電気化学セル（電池）と、燃料側入口と、燃料側出口と、酸化剤側入口と、及び酸化剤側出口とを備えてなるものであり、
前記エジェクタは、第１エジェクタ入口、第２エジェクタ入口、及びエジェクタ出口を備えてなるものであり、
前記エジェクタは、前記第１エジェクタ入口を介して、前記固体酸化物型燃料電池の前記燃料側出口から燃料リサイクル（再循環）ストリーム（流）を受け取るように構成されてなり、
前記エジェクタは、前記第２エジェクタ入口を介して、第１番目（第１次）の燃料ストリーム（流）を受け取るように構成されてなり、
前記エジェクタは、前記第１番目（第１次）の燃料ストリーム（流）の前記フロー（流入；流量）が、前記第１エジェクタ入口を介して前記燃料リサイクルストリーム（流）を前記エジェクタ内に引き込むように、構成されてなり、
前記エジェクタは、前記燃料リサイクル（再循環）ストリーム（流）と前記第１番目の燃料ストリーム（流）とを混合し、メタン及び高級炭化水素を含んでなる混合燃料ストリーム（流）を形成するように、構成されてなり、及び、
前記高級炭化水素リダクション（還元）ユニット（装置）は、前記エジェクタ出口から前記混合燃料ストリーム（流）を受け取り、かつ、触媒転化プロセスを介して、前記混合燃料ストリーム（流）における前記高級炭化水素の少なくとも一部を除去し、還元された高級炭化水素燃料ストリーム（流）を形成するように構成されてなるものであり、
前記燃料側入口は、前記高級炭化水素リダクション（還元）ユニット（装置）出口から、前記還元された高級炭化水素燃料ストリーム（流）を受け取るように構成されてなり、
前記少なくとも１つの電気化学セル（電池）は、前記酸化剤側入口を介して前記固体酸化物型燃料電池により受け取られた酸化剤ストリーム（流）と、電気化学的プロセスを介して前記還元された高級炭化水素燃料ストリーム（流）内の前記水素（原子）から電気が発生するように構成されてなり、並びに、
前記還元された高級炭化水素燃料ストリーム（流）は、前記燃料側出口を介して、前記固体酸化物型燃料電池から排出され、前記燃料リサイクル（再循環）ストリーム（流）を形成するものである。
【０００６】
本開示（発明）の一以上の態様の詳細は、添付図面及び以下の本発明の詳細な説明に記載されてなる。本開示（発明）のその他の特徴、目的、及び利点は、本発明の詳細な説明及び図面、並びに特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の詳細な説明は、添付図面により参照とされ、参考番号は一連の図面を通して同様の部分を言及するものである。      
【図１】図１は、燃料電池システムの一例を示す概略図である。
【図２】図２は、本開示（発明）の一以上の態様を評価するために実施された実験結果を示すプロットである。
【図３Ａ】図３Ａは、セラミックモノリス及び金属モノリスの諸例を示す写真である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、セラミックモノリス及び金属モノリスの諸例を示す写真である。
【図４】図４は、本開示（発明）の一以上の態様を評価するために実施された実験において使用された２つのセラミック片を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
固体酸化物燃料システムは、１つ以上の電気化学セル（電池）を用いて電気を発生させるために使用されてよい。例えば、天然ガスのような、炭化水素供給原料により動作する燃料電池システムの設計は、燃料処理構成要素及び／又は燃料電池スタックにおける炭素形成の可能性を考慮しなければならない。例えば、炭素形成は、以下のように、炭化水素クラッキング（反応１）又はブードア反応（反応２）を介して高温で起こり得る。
ＣxＨ2x+2  →  ｘＣ＋（ｘ＋１）Ｈ2  ［式中、ｘ≧２である］  （反応１）
２ＣＯ  →  Ｃ＋ＣＯ2                                      （反応２）
【０００９】
前記システム内の炭素析出物（堆積物）はまた、ガスフローパス（気体流路）を遮断し、金属ダスティング（除塵）を促進し、触媒燃料電池構成成分を汚染し、前記燃料電池スタック内のアノード層間剥離を促進することにより、燃料電池性能に悪影響を及ぼすことがある。
【００１０】
本明細書においてさらに詳細に開示する通り、本発明（開示）による態様は、高級炭化水素リダクション（還元）ユニット（装置）の使用を介して、炭素形成の可能性を減少させることに用いられるものであり、ここで、前記高級炭化水素リダクションユニットは、例えば、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン等の２以上の炭素原子を有する炭化水素（以下、「高級炭化水素」と云う）を優先的に転化し、水素とスチーム（蒸気：水蒸気）の存在において、ガスフィードストリーム（気体供給流）中にメタンとして存在する（反応３）ように、構成されてなる。
ＣxＨ2x-2＋（ｘ−１）Ｈ2→ｘＣＨ4  ［式中、ｘ≧２である］  （反応３）
メタン、スチーム、水素、一酸化炭素及び二酸化炭素もまた、前記フィードストリーム中に存在するので、他の転化プロセスもまた、反応動力学、熱力学及び周囲からの熱伝達によって制限される範囲において生じてよい（反応４−７）。
ＣＨ4＋Ｈ2Ｏ  ⇔  ＣＯ＋３Ｈ2                          （反応４）
ＣＯ＋Ｈ2Ｏ  ⇔  ＣＯ2＋Ｈ2                            （反応５）
ＣＯ＋３Ｈ2  ⇔  ＣＨ4＋Ｈ2Ｏ                          （反応６）
ＣxＨ2x-2＋ｘＨ2Ｏ  ⇔  （２ｘ＋１）Ｈ2  ＋ｘＣＯ      （反応７）
【００１１】
前記高級炭化水素リダクションユニットは、前記電池システムサイクルへの注入後及び固体酸化物型燃料電池の前記アノード側に導入される前に、実質的に炭化水素を含まず、並びに、実質的に直ちに又は比較的直ぐに、主としてメタン、水素、二酸化炭素、及び一酸化炭素を含んでなる、ガスストリームを付与する。メタン、一酸化炭素及び水素は、高級炭化水素よりも高い温度ではるかに安定であり、熱クラッキング（分解）は起こり難い。幾つかの諸例では、約８０％以上、例えば、約９０％以上、９５％以上、又は実質的に全ての高級炭化水素が、固体酸化物型燃料電池のアノード（燃料）側に導入される前に、前記高級炭化水素リダクションユニットによって前記ガス状炭化水素フィードから除去される。幾つかの諸例では、前記固体酸化物型燃料電池の前記アノード側に導入する前に、前記高級炭化水素リダクションユニットから出る前記燃料ストリームをスチームリフォーマ（蒸気改質器）でさらに処理して、反応４−５に従って部分的又は平衡限度まで、前記ガスのメタン含有量を減少させてよい。
【００１２】
前記高級炭化水素リダクションユニットに供給される前記ガス状炭化水素ストリームは、第１番目（第１次；第１主）の燃料ストリーム（例えば、天然ガスストリーム）と、前記アノード（燃料）側から前記システムの固体酸化物型燃料電池から排出される燃料リサイクル（再循環）ストリームとの混合物であってよい。前記エジェクタ（エダクタ：「排出器（装置）」とも云われる）は、前記第１番目の燃料ストリームと、燃料リサイクルストリームとを混合するのに使用されうる。前記エジェクタ〔排出器（装置）、放出器、放射器、噴出器等〕は、前記第１番目の燃料ストリームのフロー（流れ）が前記リサイクル燃料ストリームをエジェクタに引き込むように（例えば、前記リサイクルストリームを前記エジェクタにポンプで汲み上げる必要なしに）、構成することができ、ここで、前記リサイクル燃料ストリームは、第１番目の燃料ストリームとともに混合される。前記燃料リサイクルストリームは、前記固体酸化物型燃料電池の高い動作温度のために、比較的高い温度であってよい。従って、前記燃料リサイクルストリームは、前記エジェクタ内で混合された際、前記第１番目の燃料ストリームの温度を上昇させるのに有利に役立ってよい。さらに、前記リサイクル燃料ストリームはまた、高濃度のスチーム（例えば、約３０〜約６０％のスチーム）を含んでもよい。従って、前記リサイクル燃料ストリームは、前記エジェクタの下流にある、前記高級炭化水素リダクションユニット及びスチームリフォームユニット（蒸気改質装置）の為の、熱及びスチーム供給源を付与する。
【００１３】
図１は、本開示（発明）の一実施形態による、固体酸化物型燃料電池システム１０の一の例を示す概略図である。燃料電池システム１０は、固体酸化物型燃料電池スタック１２、任意のスチームリフォーマー１４、アノードエジェクタ１６、及び高級炭化水素（「ＨＣ」）リダクションユニット１８を備えてなる。
【００１４】
固体酸化物型燃料電池１２は、例えば、燃料電池スタックの形態において、１つ以上の電気化学セル（電池）を含んでよく、化学反応を介して電気を発生するために使用される。本開示（発明）において、１つ以上の電気化学セルを含む幾つかの好適な固体酸化物型燃料電池システムを利用することができる。好適な例には、米国特許出願公開第２００３／０１２２３９３号公報（Ｌｉｕ等、２０１３年５月１６日に公開）において公開された諸例を包含するものであり、この公開公報の内容は、参考のために、本明細書に包含される。
【００１５】
固体酸化物型燃料電池スタック１２の前記電気化学セルは、アノード、カソード、及び電解質を含んでなり、及び、前記固体酸化物型燃料電池スタック１２は、アノード（燃料）側２０及びカソード（酸化剤）側２２を含んでなる。前記燃料電池システム１２の動作の間に、酸化剤ストリーム（例えば、図１に標記したエアー（空気）２４の形態において）は、酸化剤側入口４４を介してカソード側２２に供給されてよく、酸化剤側出口２６を介して燃料電池１２のカソード側２４から排出してよい。同様に、水素を含む燃料ストリームは、燃料側入口２８を介してアノード側２０に供給されてよく、燃料側出口３０を介して燃料電池１２のアノード側２４から排出してよい。アノードにおいて水素と酸化物イオンの電気化学反応（Ｈ2＋Ｏ2-  →  Ｈ2Ｏ＋２e‐）は、前記燃料処理構成成分によって使用された、アノードリサイクルストリーム３８内の前記スチームの大部分を生成する。図１に示すように、システム１０は、入口２８を介してアノード側２０に入る燃料ストリームが、高級ＨＣリダクションユニット１８によって生成された高級ＨＣ燃料ストリーム３２を還元させるように、構成される。
【００１６】
燃料側出口３０は、第１エジェクタ入口３４と流体接続してよく、固体酸化物型燃料電池１２に入った（流入した）後に、アノード側出口３０から排出される前記ストリーム（図１に標記されたアノードリサイクルストリーム３８と呼ばれる）をエジェクタ１６に入れてよい（流入してよい）。さらに、第１番目の燃料ストリーム３６（例えば、天然ガスストリーム）は、第２エジェクタ入口３８を介してエジェクタ１６に別個に入る。エジェクタ１６は、エジェクタ１６内における前記第１番目の燃料ストリーム３６の前記フロー（流れ）が、エジェクタ１６内にアノードリサイクルストリーム３８を引き込むように、構成されてよい。この意味において、第１エジェクタ入口３４は吸引入口と呼ばれ、第２エジェクタ入口３８は動力入口と呼ばれてもよい。前記第１番目の燃料ストリーム３６の前記フローは、例えば、ガスフローレート（流速：流量）を調整するために使用されるインラインバルブを備えた配管を介して、圧縮された燃料源にエジェクタを接続することによって生成することができ、エジェクタ１６の動作に関して動力流体と考えてもよい。
【００１７】
エジェクタ１６はまた、第１入口３４を介してエジェクタ１６に引き込まれた際に、アノードリサイクルストリーム３８は第１番目の燃料ストリーム３６と混合されるように、構成されてもよい。前記エジェクタ設計は、好ましくは、前記流体ストリームの迅速な混合を促進し、かつ、前記混合プロセス中に、炭化水素燃料と、前記エジェクタ及び前記エジェクタのディフューザ（拡散器）の高温面との接触を最小にするべきである。エジェクタ１６は高級ＨＣリダクションユニット１８に流体的に結合され、１つ以上の出口（図１には図示されていない）を介して、前記エジェクタから前記混合燃料ストリームが高級ＨＣリダクションユニット１８に供給される。従来の金属配管又はセラミック配管を用いて、前記エジェクタと前記高級炭化水素リダクションユニットに接続してもよい。金属配管が使用される場合、配管の内部金属表面は、好ましくは、ガスストリーム中に存在する高級炭化水素が前記熱い金属表面に接触することを防止するセラミック材料で被覆される。好ましくは、エジェクタ１６は、高級ＨＣリダクションユニット１８に供給される混合燃料ストリームが、アノードリサイクルストリーム３８及び第１番目の燃料ストリーム３６の実質的に均一な組成であるように、構成されるべきである。
【００１８】
エジェクタ１６は、本明細書において開示されたように、動作するように構成された幾つかの適切なエジェクタ又はエダクタであってよい。エジェクタ又はエダクタの諸例は、米国特許第６，９０２，８４０号（Ｂｌａｎｃｈｅｔ等）、米国特許第５，４４１，８２１号（Ｍｅｒｒｉｔｔ等）及び／又は欧州特許出願公開第２５６５９７０号に開示された一種以上の諸例を含むことができる。これら特許文献の其々に開示された内容は、参考のために、本明細書に組み込まれる。エジェクタ又はエダクタの他の諸例もまた設計されてよい。
【００１９】
アノードリサイクルストリーム３８及び第１番目の燃料ストリーム３６は、アノードエジェクタ１６に入る際に、幾つかの好適な組成を有することができる。いくつかの諸例において、アノードリサイクルストリーム３８は、スチーム、メタン、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素、及び／又は水素を含んでもよい。例えば、アノードリサイクルストリーム３８は、約３０〜約７０体積％のスチーム（好ましくは、約４５〜約５５体積％のスチーム）と、約０〜約１体積％のメタン（好ましくは、約０〜約０．０５体積％のメタン）と、約１０〜約４０体積％の一酸化炭素プラス（＋）水素（好ましくは、約２０〜約３０体積％の一酸化炭素プラス水素）と、約１０〜約４０体積％の二酸化炭素プラス（＋）窒素（好ましくは、約２０〜約３０体積％の二酸化炭素プラス（＋）窒素）とを含んでなる。正確な組成は、とりわけ、リサイクル率、即ち、アノードリサイクルレートと第１番目の燃料レートとの率、前記固体酸化物型燃料電池の動作温度及び燃料利用率に依存する。いくつかの諸例において、第１番目の燃料ストリーム３６は、炭化水素（例えば、メタン及び高級炭化水素等）と同様に、二酸化炭素及び窒素等の他の成分を含んでなる脱硫天然ガス燃料ストリームであってもよい。例えば、第１番目の燃料ストリーム３６は、約５０体積％以上のメタン（好ましくは、約７５〜約９８体積％）と、約０．１〜約４０体積％の高級炭化水素と、約０〜約１５体積％の二酸化炭素プラス（＋）窒素と、好ましくは、約５体積％未満の水を含んでもよい。本明細書に記載された燃料組成物以外の例示的な燃料組成物が企図されてよい。これらの燃料には、所望の熱容量を有するガス混合物を提供するように調整された液化石油ガス又は合成天然及び燃料ブレンドを含んでなる。硫黄含有燃料は耐硫黄型燃料電池システム及び燃料処理部品とともに使用することができる一方、燃料を脱硫することが通常有利である。炭化水素燃料からの硫黄除去方法は、ａ）従来の水素化脱硫処理（例えば、米国特許第５，０１０，０４９号、Ｖｉｌｌａ−Ｇｒａｃｉａ等、に開示されている）、ｂ）存在する硫黄化合物を吸着する受動吸着剤の使用（例えば、米国特許出願公開第２０１３／００７８５４０号、Ｒａｔｎａｓａｍｙ等、に開示されている）、ｃ）選択的硫黄酸化触媒（ＳＣＳＯ）、その後、硫黄酸化生成物を捕捉（例えば、米国特許第７，０７４，３７５号、Ｌａｍｐｅｒｔに開示されている）等が例示され、包含される。先に列記した特許文献の各々の開示内容の全ては本明細書に包摂される。
【００２０】
幾つかの諸例において、エジェクタ１６に入る際のアノードリサイクルストリーム３８の温度は、エジェクタ１６に入る際の第１番目の燃料ストリーム３６の温度よりも非常に高いものであってよい。有利には、幾つかの諸例において、アノードリサイクルストリーム３８の高い温度は、高級ＨＣリダクションユニット１８及びアノード側２０以前に、例えば、第１番目の燃料ストリーム３６を予熱するために、第１番目の燃料ストリーム３６の温度を上昇させる働きをする。幾つかの諸例において、エジェクタ１６に入る際のアノードリサイクルストリーム３８の温度は、約５００℃超過、好ましくは約６５０℃超過、より好ましくは約７５０℃から約９５０℃である。幾つかの諸例において、エジェクタ１６に入る際の第１番目の燃料ストリーム３６の温度は、約５０℃超過、好ましくは約７５℃超過、より好ましくは約９０℃から約１５０℃である。エジェクタ１６で混合した後、高級ＨＣリダクションユニット１８に入る際の、混合アノードリサイクルストリーム３８及びより第１番目の燃料ストリーム３６の温度は、約４００℃超過、好ましくは約５００℃超過、より好ましくは約６００から約７５０℃の間であってもよい。
【００２１】
高級ＨＣリダクションユニット１８に入る際の、前記混合ストリームの温度及び全体組成は、お互いに関連して、エジェクタ１６に入る際の、第１番目の燃料ストリーム３６及びアノードリサイクルストリーム３８のフローレート〔体積流量（流速）〕に依存し得る。幾つかの諸例において、アノードリサイクルストリーム３８のフローレートと第１番目の燃料ストリーム３６のフローレートとの比は、約２：１以上、例えば、約４：１以上である。天然ガスで動作する約３０ｋＷの燃料電池出力スタックに関連する幾つかの諸例において、アノードリサイクルストリーム３８の体積流量は約１５０ＳＬＭ以上、好ましくは約２００〜約３００ＳＬＭであってよい。第１番目の燃料ストリーム３６のフローレートは、約２５ＳＬＭ以上、好ましくは約４０〜約６０ＳＬＭであってよい。さらに、幾つかの諸例において、第１番目の燃料速度に対する前記アノードリサイクルの比（即ち、リサイクル比）は、約２超過、好ましくは約４超過とすべきであって、これにより、前記アノードリサイクルストリームは、下流における高級ＨＣリダクションユニット及び任意のスチームリフォーミング（蒸気改質）ユニットにおける効率的な処理のために、十分なスチーム（蒸気）を含有することを確実にする。
【００２２】
アノードリサイクルストリーム３８及び第１番目の燃料ストリーム３６の組成に基づいて、エジェクタ１６からの前記混合燃料ストリームは、メタン及び高級炭化水素、例えば、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン等を含有する。前記混合ストリーム中の前記高級炭化水素は、特に、燃料ストリーム３６が天然ガスストリームの形態である場合（天然ガス流、例えば、液化石油ガス及びバイオガス以外の高級炭化水素を含有する第１番目の燃料ストリームが企図されている）、第１番目の燃料ストリーム３６から主として生じたものであってよい。典型的なガススチーム組成は、約（体積％）の範囲として、約５〜約３５％のメタンと、約０．０１〜約１５％の高級炭化水素と、約１０〜約４０％の二酸化炭素プラス（＋）窒素と、約２０〜約６０％のスチームと、約１０〜約３５％の水素プラス（＋）一酸化炭素とを含んでよい。高級ＨＣリダクションユニット１８は、反応３に従って、エジェクタから、前記高級炭化水素の少なくとも一部を転化することによって、エジェクタ１６から受け取った混合燃料ストリーム中の高級炭化水素の量を減少（還元）するように、構成することができる。例えば、高級ＨＣリダクションユニット１８は、上記反応３に従って、高級炭化水素の少なくとも６０％、好ましくは少なくとも８０％を転化するように構成されてよい。
【００２３】
高級ＨＣリダクションユニット１８における使用に好適な触媒組成物は、少なくとも１つの第ＶＩＩＩ族金属、より好ましくは少なくとも１つの第ＶＩＩＩ族貴金属を含んでなる。第ＶＩＩＩ族貴金属には、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム又はこれらの組合せが含まれる。ロジウム及び／又は白金を含んでなる触媒が特に好ましい。１つの形態において、前記触媒は担体上に担持される。好適な担体は、当該技術分野において公知のものであり、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア（二酸化チタン）、ジルコニア、酸化タングステン又はこれらの混合物等のような耐火性酸化物を含んでなる。少なくとも２つのカチオンを備えた混合耐火性酸化物もまた、前記触媒用担体材料として使用してもよい。他の実施形態においては、前記触媒は、任意の好都合な固体及び／又は多孔質表面又は他の構造体に担持されてもよい。さらに他の実施形態においては、前記触媒は担体又は他の任意の構造体に担持されないものであってよい。幾つかの実施形態において、前記触媒は、触媒活性及び耐久性を改善し、炭素形成を抑制するためのプロモーター成分（元素）〔促進剤〕をも含んでもよい。プロモーター成分（元素）の例としては、限定されるものではないが、第ＩＩａ族〜ＶＩＩａ族、第Ｉｂ族〜Ｖｂ族、ランタニド系列及びアクチノイドシリーズ〔例えば、旧International Union of Pure and Applied Chemistry（ＩＵＰＡＣ）版の周期表を使用〕から選択されてよい。マグネシア、セリア及びバリアのようなプロモーター（促進剤）は、触媒上の炭素形成を抑制することができる。
【００２４】
触媒的に活性金属及び任意のプロモーター成分（元素）〔促進剤〕は、当技術分野で公知の技術によって担体上に堆積させることができる。一の形態によれば、前記触媒は、担体材料に触媒金属溶液とを、例えば接触させるなどして、含浸させて、続いて、得られた材料を乾燥し、焼成することによって、担体上に堆積される。前記触媒は、所望の高級炭化水素転化率を達成する任意の適切な量の触媒活性金属を含んでもよい。幾つかの諸例において、前記触媒は０．０１〜４０重量％、好ましくは０．１〜１５重量％、より好ましくは０．５〜５重量％の範囲の活性金属を含んでなる。プロモーター成分（元素）〔促進剤〕は、０．０１〜約１０重量％、好ましくは０．１〜５重量％の範囲の量で存在し得る。本発明の実施態様は、大小の百分率の活性金属及び／又はプロモーター成分（元素）を含んでもよい。
【００２５】
様々な実施形態において、前記高級ＨＣリダクションユニット１８は、前記高級ＨＣリダクションプロセスの際に、前記触媒と前記反応物の間における接触を付与する、幾つかの好適な反応領域を提供するように構成されてよい。１つの形態において、前記高級ＨＣリダクションユニット１８は固定床反応器であり、ここでは、前記触媒は固定配置で反応ゾーン内に保持されてなる。１つの形態において、触媒ペレットが固定床方式で使用され、例えば、従来の技術によって所定の位置に保持されてなる。他の実施形態において、前記触媒が小粒子として存在し、かつ、プロセスガスの前記ストリームによって流動化される場合には、他の反応器タイプ及び反応領域は、例えば、流動床反応器のように使用してもよい。
【００２６】
幾つかの実施形態において、固定床装置は、他の形態を採用することができ、例えば、前記触媒がモノリシック構造体上に配置されている形態を採用してよい。例えば、幾つかの典型的な実施形態は、モノリシック構造体上にウォッシュコートされた触媒を含んでもよい。好適なモノリシック構造体は、耐火性酸化物モノリス、セラミックフォーム、及び金属モノリス及び金属フォーム、並びに、耐火性酸化物、セラミック及び／又は金属から形成された他の構造体を含まれる。モノリシック構造体の好ましいタイプは、それを通じて延びる複数の細かく分割された流路、例えばハニカムを有する１つ以上のモノリスボディであるが、けれども、他のタイプのモノリシック構造体をも採用してもよい。モノリシック支持体は、例えば、アルミナ、シリカ−アルミナ、アルミナ−シリカ−チタニア、ムライト、コーディエライト、ジルコニア、ジルコニア−スピネル、ジルコニア−ムライト、シリコンカーバイド等の１種以上の金属酸化物から製造されてよい。モノリス構造体は、それを通じて延びる規則的な多角形断面の複数の平行なガス流路を有する円筒形状を有してもよい。ガス流路は、１平方インチ当たり約５０〜１５００個のガスフローチャンネルを提供するようなサイズにしてもよい。他の材料、サイズ、形状及び流速もまた採用してもよく、本明細書に記載された範囲よりも大小のサイズを有する流路を含めてもよい。例えば、モノリシック構造体は、ステンレス鋼などのような耐熱性及び耐酸化性の金属から製造してもよい。モノリス支持体は、例えば、平らなシート及び波形シートを重ねて配置し、積み重ねられたシートを波形の軸の周りに管状の形状内に回転させて、そのような材料から製造されて、複数の微細な平行ガス流路を有する円筒状構造体を提供する。前記流路は、例えば、管状ロールの端面領域の１平方インチ当たり約２００から１２００のような、特定の用途のために寸法を定めてよい。前記触媒材料は、様々な公知のコーティング技術の１つ以上によって、ハニカムの表面上にコーティングしてもよい。また、図３Ａ及び図３Ｂはそれぞれ、適切な円筒状のセラミックモノリス及び金属モノリスの例を示す写真である。
【００２７】
高級ＨＣリダクションユニット１８の正確な動作パラメータは、燃料電池システムの構成に依存してよいが、しかし、例示的な動作パラメータは、約１〜約１５バール、約４００〜約７５０℃、ガス毎時空間速度（ＧＨＳＶ）が約５０００〜２００，０００ｈ-1であり、スチーム対炭化水素の供給比（Ｃｌ基準で換算）が約１．５〜約４以上であることが好ましい。幾つかの諸例において、前記システムは、実質的に完全な高級炭化水素転化率と、約３０％未満のメタン転化率、例えば、約２０％未満のメタン転化率、好ましくは５％未満のメタン転化率を与えるように構成されてよい。高級ＨＣリダクションユニット１８は、固体酸化物型燃料電池スタック１２の外部にあってもよく、かつ、前記ユニットとその周囲の間で若干の熱伝達を可能とするように構成してよい。
【００２８】
幾つかの諸例において、高級ＨＣリダクションユニット１８は、エジェクタ１６から前記高級ＨＣリダクションユニット１８に入る前記混合燃料ストリームから、約８０％以上、例えば約８５％以上、約９０％以上、好ましくは約９５％以上の高級炭化水素を除去するように構成されてなる。幾つかの諸例において、高級ＨＣリダクションユニット１８による転化に続く還元された高級ＨＣ燃料ストリーム４０における高級炭化水素の濃度は、約５容量％以下、例えば約１容量％以下、好ましくは約０．３容量％以下であってよい。
【００２９】
幾つかの諸例において、高級ＨＣリダクションユニット１８は、約４００℃以上の温度、例えば約５００℃〜６００℃の温度、好ましくは約６５０℃以上の温度で動作してもよい。幾つかの諸例において、高級ＨＣリダクションユニット１８に熱が加えられて、好ましい温度で動作する。或は、エジェクタ１６からの前記混合燃料ストリームは、そのような高い温度で高級ＨＣリダクションユニット１８に入り、それにより、アノードリサイクルストリーム３８はエジェクタ１６に入り、上記した通り、第１番目の燃料ストリーム３６と混合する際に、比較的高い温度となる。
【００３０】
上述したように、高級ＨＣリダクションユニット１８において、高級炭化水素は、触媒の存在下で、反応３に従って高温で反応し、エジェクタ１６から出る前記混合燃料ストリーム中の高級炭化水素の量（濃度）を低減（還元）してよい。高級ＨＣリダクションユニット１８及び／又は下流の任意のスチームリフォーム装置における反応に必要なスチームの全ては、固体酸化物型燃料電池１２の前記アノード側を出る際に、アノードリサイクルストリーム３８に既に含まれている蒸気によって供給されてよい。これは、高級ＨＣリダクションユニット１８用に供給されるべき別個のスチーム源の必要性を排除し、エジェクタ１６から供給される前記混合燃料ストリーム中の高級炭化水素の量（濃度）を低減（還元）してよい。
【００３１】
幾つかの諸例において、アノードリサイクルストリーム３８内に存在するスチームは、システム１０のアノードループサイクル内において完全に生成され、外部源から追加水は実質的に加えられない（例えば、追加水はない）。例えば、エジェクタ１６に入った際に（例えば、エジェクタ１６に入る前に、第１番目の燃料ストリーム３６のＳＣＳＯ処理に起因して）、第１番目の燃料ストリーム３６内に存在してもよい比較的少量の水（例えば、５体積％未満）を越えたエジェクタ１６の範囲内において、及び高級ＨＣリダクションユニットの範囲内において、燃料側出口３０とエジェクタ入口３４との間のアノードリサイクルストリーム３８に外部源から追加水が実質的に加えられない。さらに、任意のスチームリフォーマーユニット１４、スチームリフォーマーユニット１４を出る出口ストリーム、及びアノード側入口２８の範囲内において、外部源から追加水が実質的に加えられない（例えば、追加水はない）。燃料電池１２のアノード側２０に外部源から水が実質的に加えられない（例えば、追加水はない）。
【００３２】
上述したように、前記高級ＨＣリダクションユニット１８を使用して、前記燃料中の高級炭化水素の濃度を低下（還元）させてよく、そして、その後のスチームリフォームプロセスの何れにおいても、前記残存炭化水素を、前記触媒の存在下で、一酸化炭素及び水素に転化する、前記燃料電池での使用に適している。燃料改質が燃料電池スタック内で実施される燃料電池システムでは、高級ＨＣリダクションユニット１８を出る前記ストリーム（流れ）は、前記燃料電池スタックに直接供給されてよい。本明細書に記載された本発明の方法は、高級炭化水素除去のための従来の予備改質方法に比べて幾つかの利点を提供する。これらの加圧プロセスは蒸気発生を必要とし、比較的大きな断熱反応器（ＧＨＳＶ〜３０００ｈ-1）を使用し、約４５０℃の温度で作動する。燃料組成及び予熱の更なる調整は、その後の高温スチームリフォーム及び燃料電池スタックにおける使用のために必要とされる。
【００３３】
依然として図１を参照する。図１に示すように、例えば、エジェクタ１６からの混合燃料ストリーム中の高級炭化水素の濃度が所望のレベルに低下すると、リデュース（還元）された高級ＨＣ燃料ストリーム４０は、出口４２を介して高級ＨＣリダクションユニット１８から出てよい。出口４２は、ストリームリフォーマーユニット１４を介して燃料セル１２のアノード側入口２８と共に流体接続にある。スチームリフォーマー１４は、リデュース（還元）された高級ＨＣ燃料ストリーム４０から出てくる際に、前記高級ＨＣ燃料ストリーム４０の組成（物）を改質するように構築されてよい。前記スチームリフォーマーユニット１４は、燃料セル１２の動作に使用し電気を発生する為に、前記リデュース（還元）された高級ＨＣ燃料ストリーム４０中の炭化水素（主にメタン）を水素及び一酸化炭素（反応４）に転化する。メタンスチームリフォーミングは吸熱性であるので、カソード排気流２６からの熱を使用して前記プロセスをほぼ完了させる。好ましい一の実施態様によれば、スチームリフォーマー１４は前記熱交換器の高温側チャネルを通過するカソード排気流２６と、及び、前記熱交換器の低温側チャネルを通過するリデュース（還元）された高級ＨＣ燃料ストリーム４０とを伴った、熱交換器として構成され、スチームリフォーミングのための触媒をも包含するものである。
【００３４】
幾つかの諸例において、リデュース（還元）された高級ＨＣ燃料ストリーム４０は、燃料電池１２によって使用される燃料ストリームに望ましい組成（物）を有する高級ＨＣリダクションユニット１８を出てよく、リデュース（還元）された高級ＨＣ燃料ストリーム４０は、前記ストリームの前記成分の更なる改質をせずに、アノード入口２８へ供給されることとなる。このようなアプローチは、スタック内改質用に設計された燃料スタックに特に適している。スタック内リフォーミングにおいて、反応４が燃料電池スタック内部で行われ、電気化学電池に近接して水素及び一酸化炭素が発生される。スタック内リフォーミングはまた、燃料電池スタックにわたってより均一な温度プロファイルを付与し、前記リフォーマーユニット１４の必要性を排除してよい。
【００３５】
本明細書における開示内容から明らかなように、本開示（発明）の幾つかの諸例は、１つ以上の利点を付与してもよい。例えば、幾つかの諸例において、本開示（発明）の一例による燃料処理サブシステムは、より容易に炭素に転化される高級炭化水素を除去することによって、燃料電池システムにおける炭素形成の危険性を大幅に低減してよい。燃料電池スタック内の高温において炭素形成のリスクを低減する為に、燃料電池システムがスタック内のリフォーミングとで動作する際に、前記システムの幾つかの諸例は特に有利であってよい。スチームリフォーミングの少なくとも一部が燃料電池スタック内で実行され得ることから、本開示（発明）の幾つかの諸例は、使用されるべき、前記廃棄又はより小型で安価なスチームリフォームユニットの使用の為に許容しうる。さらに、この開示（発明）の幾つかの諸例において、アノードリサイクルストリームは、サブシステムによって必要とされる実質的に全てのスチームを付与し、外部源からスチームを供給する必要は全くない。スチームは、下記：ａ）高級炭化水素リダクション、ｂ）燃料電池スタック内において又は燃料電池スタック外部のメタンスチームリフォーミング、ｃ）燃料電池アノードループにおける炭素形成の防止、及びｄ）燃料電池スタックからの熱伝達、の為に必要とされる。
【００３６】
実施例
【００３７】
一連の実験を行って、本開示（発明）の実施例に関連する１つ以上の態様を評価した。
【００３８】
実施例１
【００３９】
ベンチスケール試験ユニットにおいて、触媒成分の有効性が実証された。ロジウム及び白金を含む触媒でウォッシュコートされた０．４３“直径ｘ６”長さのセラミックハニカム（４００cpsi）を管状反応器に装填し、約６７８℃に加熱した。
【００４０】
０．７０８ＳＬＭの脱硫天然ガス［８１．８％ＣＨ4，８．０２％Ｃ2Ｈ6，０．３５％Ｃ3Ｈ8，０．１１％Ｃ4Ｈｉｏ，０．０３４％ＣｓＨｉ2，１．２７％Ｃ０2及び８．１１％Ｎ2；体積−％］、０．４６７ＳＬＭの一酸化炭素、０．７０８ＳＬＭの水素、０．９０６ＳＬＭの二酸化炭素、及び１．９８２ＳＬＭのスチームを混合することにより、４バール（bara）での模擬アノードエジェクタ排出ストリームを生成した。模擬ガス供給物を約６７８℃に予熱し、次いで、ＧＨＳＶ２１，０１１ｈ-1の高級炭化水素リダクション（還元）触媒上を通過させた。
【００４１】
乾燥した反応器流出物の組成は、（ｖ−％で）ＣＨ4１１．３％，ＣＯ１４．６％，Ｃ０2２６．９％，Ｈ2３９．８％，及びＮ2７．５％であることが見出された。
【００４２】
前記流出物の組成に基づいて、高級炭化水素リダクション（還元）触媒は生成物ストリームから高級炭化水素を完全に除去した。
【００４３】
実施例２
【００４４】
ベンチスケール試験ユニットにおいて、Ｃ2+炭化水素の転化に対するスループットの影響を評価した。ロジウム及び白金を含む触媒でウォッシュコートされた０．４３“直径ｘ１”長さのセラミックハニカム（４００cpsi）を管状反応器に装填し、約６７８℃に加熱した。
【００４５】
脱硫天然ガス［８２％ＣＨ4，７．４％Ｃ2Ｈ6，０．４８％Ｃ3Ｈ8，０．１５％Ｃ4Ｈ10，０．０４％ＣsＨ12，１．４１％ＣＯ2及び８．１％Ｎ2；体積−％］、一酸化炭素、水素、二酸化炭素およびスチーム（蒸気）と混合して、４バール（bara）での模擬アノードエジェクタ排出ストリームを生成し、１４．２％ＣＨ4，１．３％Ｃ2Ｈ6，０．０８３％Ｃ3Ｈ8，０．０２６％Ｃ4Ｈ10，０．００６％ＣｓＨ12，７．３％ＣＯ，１９．６％ＣＯ2，１３．０％Ｈ2，３．１％Ｎ2及び４１．４％Ｈ2Ｏ（体積−％）を含む模擬ガス供給物を付与した。前記模擬ガス供給物を約６７８℃に予熱し、次いで、ＧＨＳＶが３８，１００−１３０，４００ｈ-1で前記高級炭化水素リダクション（還元）触媒上を通過させた。
【００４６】
Ｃ2+炭化水素転化データは下記表１及び図２に概説された通りである。
【表１】
2018525791.tif 000003
【００４７】
Ｃ2+炭化水素転化率データによって表示されている通り、高級ＨＣリダクション触媒は、非常に高いスループット（ＧＨＳＶｓ＞３５，０００ｈ-1）で動作する場合であっても、生成物ストリーム中に高いレベルの炭化水素を実質的に低減した。
【００４８】
実施例３
【００４９】
炭素形成を減少させるための触媒成分の有効性は、ベンチスケール試験装置により実証された。ロジウム及び白金を含む触媒でウォッシュコートされた０．４３“直径ｘ０．５”長さのセラミックハニカム（４００cpsi）を管状反応器に装填し、約７８５℃に加熱した。
【００５０】
脱硫天然ガス［８２％．１ＣＨ4，７．５４％Ｃ2Ｈ6，０．５１％Ｃ3Ｈ8，０．１３％Ｃ4Ｈ10，０．０３％Ｃ5Ｈ12，１．５％ＣＯ2及び７．９％Ｎ2；体積−％］、０．２２ＳＬＭの一酸化炭素、０．３９ＳＬＭの水素、０．５８ＳＬＭの二酸化炭素、及び１．２４４ＳＬＭのスチームと混合して、４バール（bara）での模擬アノードエジェクタ排出ストリームを生成した。前記模擬ガス供給物を約７８５℃に予熱し、次いで、ＧＨＳＶが１５１，５５７ｈ-1で、７７６時間、前記高級炭化水素リダクション（還元）触媒上を通過させた。
【００５１】
乾燥反応器流出物の組成は、（体積−％で）、１６．８％ＣＨ4、１５．１％ＣＯ、２７．５％ＣＯ2、３９．８％Ｈ2、３．７％Ｎ2、及び０．３％Ｃ2+炭化水素による平均組成を有した。図４は、高級ＨＣリダクション（還元）触媒の上流（Ａ）及び下流（試料Ｂ）に位置する２つのセラミック試験片を示す写真である。示されている通り、前記触媒の上流に位置する試験片（Ａ）は実質的な炭素析出を有している一方で、下流（Ｂ）試験片はきれいであったし、例えば、目に見える炭素析出が存在しなかった。試験は、燃料電池システムにおける炭素析出を低減するための高級ＨＣリダクション（還元）触媒の有効性を明らかに実証した。
【００５２】
本発明による様々な実施形態が開示されている。これら及び他の実施形態は、以下の特許請求の範囲内に存在する。
【図１】
2018525791.tif 000004
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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