Un procesador de combustible para una configuración de célula de combustible y un método para operar un procesador de combustible para una configuración de célula de combustible.

Un método para operar un procesador de combustible para una configuración de célula de combustible que comprende las etapas de

(a) el suministro de gas seguro a la configuración de célula de combustible en un primer modo de funcionamiento comprende la desulfuración de un combustible de hidrocarburo, la realización de una oxidación parcial catalítica sobre el combustible de hidrocarburo desulfurado para producir un gas de síntesis, el quemado del combustible de hidrocarburo desulfurado para producir un gas empobrecido en oxígeno y la mezcla del gas de síntesis con el gas empobrecido en oxígeno para producir un gas seguro,

(b) suministrar gas de síntesis a la configuración de célula de combustible en un segundo modo de funcionamiento y

(c) suministrar combustible de hidrocarburo procesado a la configuración de célula de combustible en un tercer modo de funcionamiento.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2006/000487.

Solicitante: LG Fuel Cell Systems, Inc.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 6065 Strip Avenue North Canton OH 44720 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: SAUNDERS,GARY JOHN, CERUTTI,FABIO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA INORGANICA > ELEMENTOS NO METALICOS; SUS COMPUESTOS (procesos... > Hidrógeno; Mezclas gaseosas que contienen hidrógeno;... > C01B3/26 (con catalizadores)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej., BATERIAS, PARA LA... > Pilas de combustible; Su fabricación > H01M8/06 (Combinación de pilas de combustible con medios para la producción de reactivos o para el tratamiento de residuos (pilas de combustible regenerativas H01M 8/18))

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Fragmento de la descripción:

Un procesador de combustible para una configuración de célula de combustible y un método para operar un procesador de combustible para una configuración de célula de combustible La presente invención se refiere a un procesador de combustible para una configuración de célula de combustible y a un método para operar un procesador de combustible para una configuración de célula de combustible.

El documento WO00/66487A expone un sistema de reformación de hidrocarbono integrado para utilizar en una célula de combustible. El sistema incluye un generador de gas que tiene una cámara de oxidación parcial, una cámara de reformación de vapor, cama de desplazamiento, un reactor de oxidación preferencial que incluye un segundo reactor preferencial y un condensador refrigerador interpuesto en línea con los dos reactores de oxidación, un reactor auxiliar con capacidades de combustión de precalentamiento y generación de vapor y un sistema de fluido integrado, mediante el cual el agua, el vapor, el combustible y el aire se pueden intercambiar de forma efectiva entre los componentes del sistema para aumentar la eficacia y el funcionamiento.

El documento EP1273552A expone un aparato de producción de hidrógeno con control de retroalimentación del suministro de aire, oxígeno o agente de oxidación para mantener la temperatura de reacción. El hidrógeno puede ser suministrado a una célula de combustible.

El documento WO03/0921102A expone un método de generación de hidrógeno para utilizar en un sistema de célula de combustible que comprende procesar un combustible que está esencialmente libre de compuestos que contengan sulfuros orgánicos para producir un vapor que contenga hidrógeno.

El documento EP1198020A expone que un gas de reducción a alta temperatura es suministrado a un catalizador de reformación de un reformador y un catalizador de extracción de monóxido de carbono de un dispositivo de extracción de monóxido de carbono desde una cámara de combustión de inicio. El dispositivo de extracción de monóxido de carbono está conectado fluidamente a una célula de combustible.

Se conoce de la patente europea EP0673074B1 el proporcionar una configuración de célula de combustible que comprende un prereformador, al que se le suministra un gas saliente del ánodo que contiene hidrógeno, y vapor desde las células de combustible al que se suministra un combustible hidrocarburo. El prereformador comprende un catalizador adecuado para la reformación de vapor de baja temperatura del combustible de hidrocarburo y un catalizador para la reformación de oxidación parcial del combustible de hidrocarburo. El prereformador comprende también un catalizador adecuado para la hidrodesulfurización del combustible de hidrocarburo.

Un problema con esta disposición es que en condiciones de carga eléctrica baja, o en condiciones de circuito abierto, de la configuración de célula de combustible, las células de combustible no generan vapor para la reacción de reformación de vapor de baja temperatura. Un problema adicional con esta disposición es que la hidrodesulfurización del combustible de hidrocarburo depende del régimen del gas saliente del ánodo, del hidrógeno, de la recirculación y esta es dependiente de las condiciones de funcionamiento de la configuración de célula de combustible.

Por consiguiente, la presente invención busca proporcionar un procesador de combustible novedoso para la configuración de célula de combustible y un método novedoso para operar un procesador de combustible para una configuración de célula de combustible para al menos reducir o superar el problema anteriormente mencionado.

Por consiguiente, la presente invención proporciona un procesador de combustible para una configuración de célula de combustible como se expone en las reivindicaciones adjuntas.

La presente invención proporciona también un método para operar un procesador de combustible para una configuración de célula de combustible como se expone en las reivindicaciones adjuntas.

El método comprende las etapas de:

(a) suministrar gas seguro a una configuración de célula de combustible en un primer modo de funcionamiento,

(b) suministrar gas de síntesis a la configuración de célula de combustible en un segundo modo de funcionamiento y

(c) suministrar combustible de hidrocarburo procesador a la configuración de célula de combustible en un tercer modo de funcionamiento.

El primer modo son condiciones de inicio y/o parada de la configuración de célula de combustible.

El segundo modo son condiciones de ralentí en caliente y/o carga parcial de la configuración de célula de combustible.

El tercer modo son condiciones normales de la configuración de célula de combustible.

El primer modo de funcionamiento comprende desulfurar un combustible de hidrocarburo, realizando la oxidación parcial catalítica en el combustible de hidrocarburo desulfurado para producir gas de síntesis, quemar en combustible de hidrocarburo desulfurado para producir gas con reducir oxígeno para producir gas seguro.

El segundo modo de funcionamiento comprende la desulfuración de un combustible de hidrocarburo, realizando la oxidación parcial catalítica en el combustible de hidrocarburo desulfurado para producir un gas de síntesis.

El tercer modo de funcionamiento comprende desulfurar un combustible de hidrocarburo, realizando la oxidación parcial catalítica en el combustible de hidrocarburo desulfurado para producir un gas de síntesis, mezclar el gas de síntesis con el combustible de hidrocarburo desulfurado y reformar el combustible de hidrocarburo desulfurado para producir el combustible de hidrocarburo procesado.

La desulfuración comprende mezclar gas de síntesis y el combustible de hidrocarburo para hacer reacciona el hidrógeno en el gas de síntesis con los compuestos de azufre en el combustible de hidrocarburo con el sulfuro de hidrógeno.

La desulfuración comprende la absorción del sulfuro de hidrógeno.

La reformación del combustible de hidrocarburo desulfurado comprende la hidrogenólisis.

El gas seguro comprende presiones parciales bajas de hidrógeno y de monóxido de carbono. El gas seguro contiene aproximadamente un 5% en volumen de gases inflamables y el resto son gases no inflamables.

El gas de síntesis comprende altas presiones parciales de hidrógeno y monóxido de carbono. El gas de síntesis contiene aproximadamente un 33 % en volumen de hidrógeno y un 17 % en volumen de monóxido de carbono y el resto son gases no inflamables.

La presente invención se describirá con más detalle a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la Figura 1 muestra un procesador de acuerdo con la presente invención.

La Figura 2 muestra un procesador de combustible alternativo de acuerdo con la presente invención.

Un procesador de combustible 10 para una configuración de célula de combustible de acuerdo con la presente invención, como se muestra en la Figura 1, comprende un reactor de hidrodesulfurización 12, un reactor de oxidación parcial catalítica 14, una cámara de combustión 16 y un prereformador 18. Existen medios 20 para suministrar un combustible de hidrocarburo al reactor de hidrodesulfurización 12 a través de una tubería 22 y existen medios 24 para suministrar aire al reactor de oxidación parcial catalítica 14 a través de una tubería 26 y medios 24 para suministrar aire a la cámara de combustión 16 a través de una tubería 28 y una válvula 30. El reactor de hidrodesulfurización 12 está conectado al prereformador 18 a través de una tubería 32 y una válvula 34. El reactor de hidrodesulfuración está conectado al reactor... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método para operar un procesador de combustible para una configuración de célula de combustible que comprende las etapas de

(a) el suministro de gas seguro a la configuración de célula de combustible en un primer modo de funcionamiento comprende la desulfuración de un combustible de hidrocarburo, la realización de una oxidación parcial catalítica sobre el combustible de hidrocarburo desulfurado para producir un gas de síntesis, el quemado del combustible de hidrocarburo desulfurado para producir un gas empobrecido en oxígeno y la mezcla del gas de síntesis con el gas empobrecido en oxígeno para producir un gas seguro,

(b) suministrar gas de síntesis a la configuración de célula de combustible en un segundo modo de funcionamiento y

(c) suministrar combustible de hidrocarburo procesado a la configuración de célula de combustible en un tercer modo de funcionamiento.

2. Un método como el reivindicado en la reivindicación 1, en el que el primer modo son condiciones de inicio y/o parada de la configuración de célula de combustible.

3. Un método como el reivindicado en la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el segundo modo de funcionamiento son condiciones de ralentí en caliente y/o carga parcial de la configuración de célula de combustible.

4. Un método como el reivindicado en la reivindicación 1, la reivindicación 2 o la reivindicación 3, en el que el tercer modo de funcionamiento son condiciones normales de la configuración de célula de combustible.

5. Un método como el reivindicado en la reivindicación 1, en el que el segundo modo de funcionamiento comprende la desulfuración de un combustible de hidrocarburo, realizando la oxidación parcial catalítica sobre el combustible de hidrocarburo desulfurado para producir un gas de síntesis.

6. Un método como el reivindicado en la reivindicación 1, en el que el tercer modo de funcionamiento comprende desulfurar de un combustible de hidrocarburo, realizar la oxidación parcial catalítica en el combustible de hidrocarburo desulfurado para producir un gas de síntesis, mezclar el gas de síntesis con el combustible de hidrocarburo desulfurado y prereformar el combustible de hidrocarburo desulfurado para producir el combustible de hidrocarburo procesado.

7. Un método como el reivindicado en la reivindicación 1, la reivindicación 5 o la reivindicación 6, en el que la desulfuración comprende mezclar el gas de síntesis y el combustible de hidrocarburo para que reaccione el hidrógeno del gas de síntesis con los compuestos de azufre del combustible de hidrocarburo para formar sulfuro de hidrógeno.

8. Un método como el reivindicado en la reivindicación 7, en el que la desulfuración comprende absorber el sulfuro de hidrógeno.

9. Un método como el reivindicado en la reivindicación 6, en el que la prereformación del combustible de hidrocarburo desulfurado comprende la hidrogenólisis.

10. Un procesador de combustible (10) para una configuración de célula de combustible que comprende:

medios que incluyen un reactor de desulfuración (12) para suministrar gas seguro, que comprende una mezcla de gas de síntesis y gas empobrecido en oxígeno, a la configuración de célula de combustible en un primer modo de funcionamiento;

medios que incluyen un reactor de oxidación parcial catalítica (14) para suministrar gas de síntesis a la configuración de célula de combustible en un segundo modo de funcionamiento; y medios para suministrar combustible de hidrocarburo procesado a la configuración de célula de combustible en un tercer modo de funcionamiento;

en el que o bien:

el procesador de combustible (10) comprende una cámara de combustión (16) y un prereformador (18) , medios (20) para suministrar un combustible de hidrocarburo al reactor de desulfuración (12) , medios (24) para suministrar aire al reactor de oxidación parcial catalítica (14) , medios (24) para suministrar aire a la cámara de combustión (16) , estando el reactor de desulfuración (12) dispuesto para suministrar combustible de hidrocarburo desulfurado al reactor de oxidación parcial catalítica (14) , a la cámara de combustión (16) y al prereformador (18) , estando la cámara de combustión (16) dispuesta para suministrar aire empobrecido en oxígeno y vapor al prereformador (18) , estando el reactor de oxidación parcial catalítica (14) dispuesto para suministrar gas de síntesis, que comprende hidrógeno, al reactor de desulfuración (12) , estando el reactor de oxidación parcial catalítica (14) dispuesto para suministrar gas de síntesis que comprende hidrógeno al prereformador (18) , estando el prereformador (18) dispuesto para suministrar gases de producto a la configuración de célula de combustible; o bien

el procesador de combustible (10) comprende una cámara de combustión (16) y un prereformador (18) , medios (20) para suministrar un combustible de hidrocarburo al reactor de desulfuración (12) , medios (20) para suministrar combustible de hidrocarburo al reactor de oxidación parcial catalítica (14) , medios (24) para suministrar aire al reactor de oxidación parcial catalítica (14) , medios (24) para suministrar aire a la cámara de combustión (16) ,

estando el reactor de desulfuración (12) dispuesto para suministrar combustible de hidrocarburo desulfurado a la cámara de combustión (16) y al prereformador (18) , estando la cámara de combustión (16) dispuesta para suministrar aire empobrecido en oxígeno y vapor al prereformador (18) , estando el reactor de oxidación parcial catalítica (16) dispuesto para suministrar hidrógeno de gas de síntesis al reactor de desulfuración (12) , estando el prereformador (18) dispuesto para suministrar gases de producto a la configuración de célula de combustible.

11. Un procesador de combustible como el reivindicado en la reivindicación 10, en el que el reactor de desulfuración (12) comprende un catalizador de hidrodesulfuración para hacer reaccionar el hidrógeno con el azufre del combustible de hidrocarburo.

12. Un procesador de combustible como el reivindicado en la reivindicación 11, en el que el catalizador de desulfuración comprende molibdato de níquel y/o molibdato de cobalto.

13. Un procesador de combustible como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que el reactor de desulfuración (12) comprende óxido de cinc y óxido de cinc con cobre para absorber el sulfuro de hidrógeno.

14. Un procesador de combustible como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en el que el preformador (18) comprende un catalizador de prereforma.

15. Un procesador de combustible como el reivindicado en la reivindicación 14, en el que el catalizador de prereformación comprende un catalizador de hidrogenólisis.

16. Un procesador de combustible como el reivindicado en la reivindicación 14 o la reivindicación 15, en el que el catalizador comprende níquel o cobalto.

17. Un procesador de combustible como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 10 a 16, en el que 25 el reactor de oxidación parcial catalítica (16) comprende un catalizador de oxidación parcial.

18. Un procesador de combustible como el reivindicado en la reivindicación 17, en el que el catalizador de oxidación parcial comprende uno o más de cobalto, níquel, hierro, platino, rodio, rutenio o molibdeno.