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KR20010089127A - 연료 전지 파워 플랜트에 사용되는 연료 탈황용 시스템 - Google Patents

연료 전지 파워 플랜트에 사용되는 연료 탈황용 시스템 Download PDF

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KR20010089127A
KR20010089127A KR1020007014576A KR20007014576A KR20010089127A KR 20010089127 A KR20010089127 A KR 20010089127A KR 1020007014576 A KR1020007014576 A KR 1020007014576A KR 20007014576 A KR20007014576 A KR 20007014576A KR 20010089127 A KR20010089127 A KR 20010089127A
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fuel
nickel
fuel stream
stream
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KR1020007014576A
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본빌레레너드제이이세
디게오르게찰스엘
폴리피터에프
가로우제이
레저로저알
프레스톤존엘이세
스지드로우스키도날드에프
Original Assignee
켈리 로버트 에이치
인터내셔널 퓨얼 셀즈 코포레이션
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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

연료 처리 시스템은, 자동차, 버스, 트럭, 보트, 또는 그와 같은 종류의 이동 환경(mobile environment)에서 또는 고정 환경(stationary environment)에서 연료 전지 파워 플랜트에 파워를 부여하는데 사용되는 비-희석된 탄화수소 연료 원료 공급 시에 존재하는 황의 거의 모두를 제거하는데 사용할 수 있는 것이다. 파워 플랜트 수소 연료원은, 메르캅탄(mercaptans), 황화물, 이황화물 및 그와 같은 류의 상대적으로 높은 수준의 유기황 화합물(organic sulfur compounds)을 함유하는 부탄, 프로판, 천연가스와 같은 가솔린, 디젤 연료, 나프타, 라이트(light) 탄화수소 연료 이다. 비-희석된 탄화수소 연료 공급물은 니켈 탈황제 베드(nickel desulfurizer bed)를 통하여 지나가고, 여기서 기본적으로 탈황된 유기 잔량이 연료 처리 시스템의 나머지 부분의 통과를 지속하면서 유기황 화합물에 황의 모두가 니켈 반응물과 반응하여 황화 니켈로 변환된다. 상기 시스템은 탈황 단계에 앞서 연료 스트림에 증기 또는 수소원의 첨가를 필요로 하지 않는 것이다. 시스템은 상당히 낮은 온도에서 동작하고 그리고 액체 또는 기체 연료 스트림의 어느 하나를 탈황(脫黃)하는데 사용된다.

Description

연료 전지 파워 플랜트에 사용되는 연료 탈황용 시스템{SYSTEM FOR DESULFURIZING A FUEL FOR USE IN A FUEL CELL POWER PLANT}
천연가스, 가솔린, 디젤 연료, 나프타, 연료 오일, 및 그 유사 탄화수소 연료와 같은 미정제 연료는, 자연적으로 발생하는 혼합 유기황 화합물, 또는 메르캅탄(mercaptans) 및 티오펜(thiophenes)과 같은 방취제(防臭制)로서 첨가된 황 화합물이 상당히 높은 수준으로 존재하기 때문에 연료 전지 파워 플랜트에 적절한 처리 연료원으로 유용하지 않을 수 있다. 황이 있는 상태에서 발생하는 수소는, 흔히 연료 전지 애노드 촉매를 포함하는 수소 발생 시스템에 사용되는 모든 촉매에 악영향을 준다. 미국 특허 제 5,516,344호는, 고정식 연료 전지 파워 플랜트에 사용되는 종래 연료 처리 시스템이 서멀 스팀 리포머(thermal steam reformer)를 구비한 것을 기재한 것이다. 상기 연료 처리 시스템에서는, 일반적으로 황을 처리용 수소원으로서 어느 정도 수준의 재순환에 의지하는 종래 수소 탈황(脫黃) 기술(hydrodesulfurization techniqees)로 제거하는 것이다. 재순환 수소는 촉매 베드(bed) 내에 황화수소를 형성하도록 유기황 화합물(organic sulfur compounds)과 결합한다. 다음, 황화수소는 산화아연을 사용하여 제거하여 황화아연을 형성한다. 미국 특허 제 5,292,428호에는 일반적인 수소 탈황 처리를 기재하고 있다. 이러한 시스템이 대형 고정 적용물에 사용용으로 유효한 것이기는 하지만, 시스템의 크기, 비용, 및 복잡성 때문에 이동식 유동 적용물에는 그 자체의 이유로 적합하지 않은 것이다. 또한, 피처리되는 가스는 상술된 바와 같이 가스 스트림에 수소를 제공하도록 재순환 처리 사이클을 사용해야만 한다.
종래 서멀 스팀 리포머 보다 더 높은 작동 온도를 사용하는 종래 오토서머 리포머(autothermal reformer)와 같은 다른 연료 처리 시스템은, 사전 탈황 없이 상술된 혼합 유기황 화합물에서 수소-리치 가스를 발생할 수 있다. 혼합 유기황 화합물을 함유한 미정제 연료를 처리하는데 오토서머 리포머를 사용하면, 연료 처리 시스템의 나머지 부분의 오토서머 리포머 촉매 효과와 유용한 촉매 수명의 손실이 있게 된다. 유기황 화합물은 리포밍 공정(reforming process)의 일 파트로서 황화수소로 변환된다. 다음, 황화수소는 황화철 또는 황화아연을 형성하는 산화철 또는 산화아연 베드와 같은, 솔리드 흡수 스크러버(solid absorbent scrubber)를사용하여 제거한다. 상술된 솔리드 스크러버 시스템은, 시프트 컨버터(shift converter) 또는 그와 같은 리포머의 하방향 흐름 처리 화합물에 비-촉매 화학분해 수준으로 보다 낮은 황 농도로서, 열역학적인 이유로 인해서 제한을 받게 된다.
다르게는, 황화 수소는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 또는 아민(amines)과 같은 액체 스크러버를 통하는 가스 스트림을 지나가게 하여 가스 스트림으로부터 제거될 수 있다. 액체 스크러버는 대형이고 중량이며, 따라서 기본적으로 고정식 연료 전지 파워 플랜트에서만 유용한 것이다. 상술한 바와 같이, 연료 전지 파워 플랜트에서 사용하는 미정제 연료 스트림에 혼합 유기황 화합물의 존재를 다루는 현재의 방법은 연료 처리 시스템이 복잡하고, 체적 및 중량을 증가하게 되어서, 이동식 유동 시스템용으로는 적합하지 않은 것으로 인식되어 있다.
1967년 5월 16-18일에 진행된 21회 정기 파워원 회의(21st Annual Power Sources Conference)에서 에이취.제이. 세쯔에르 등(H.J. Setzer et al)에 의해 제목 "탄화수소-공기 시스템을 위한 황 제거(Sulfur Removal for Hydrocarbon-Air Systems)"로 발표된 논문은 매우 다양한 군용(軍用) 연료 전지 파워 플랜트의 사용과 관련된 것이다. 상기 논문은 연료 전지 파워 플랜트용 수소원으로서 유용한 연료를 이루도록, 제트 엔진 연료이며 등유(kerosene)와 유사한 JP-4라고 불리우는 군용 연료에서 황을 제거하는데 하이 니켈 함유 수소화합 촉매(high nickel content hydrogenation catalyst)의 사용을 개시한 것이다. 상기 논문에 기재된 시스템은 600℉ 내지 700℉의 범위에 상당히 높은 온도로 동작한다. 상기 논문은 또한 테스트 시스템이 리액터 카본 플러깅(reactor carbon plugging)으로 인하여,물 또는 수소를 첨가하지 않는, 미정제 연료 만의 탈황에는 사용할 수 없는 것으로 발표하였다. 탄소 형성 성질(the tendency for carbon formation)로 인하여 발생하는 카본 플러깅은 약 550℉ 과 약 750℉ 사이에 온도 범위에서 현저하게 증가한다. 상기 논문에서 나타낸 바와 같이 600℉ 내지 700℉ 범위에서의 동작하는 시스템은, 상기 논문에 기술된 시스템에 경우에서 발견되어진 바와 같이, 카본 플러깅에 영향을 받기가 매우 쉬운 것이다. 수소 또는 증기의 어느 하나의 첨가는 기체 탄소 화합물의 형성물 지원에 의한 탄소 형성 성질을 감소시키어, 플러깅 문제를 발생하는 탄소 디포짓(carbon deposits)을 제한한다.
예를 들어, 연료 전지 발전 전기에 의한 자동차와 같은 전기 구동식 차량에 파워를 제공할 수 있고; 그리고 전기를 생산하는 차량 연료 전지 파워 플랜트에 의해 소비되는 연료로서, 부탄, 프로판 천연가스와 같은 가솔린, 디젤 연료, 나프타, 라이터 탄화수소 연료(lighter hydrocarbon fuels), 또는 그와 같은 연료 원료를 사용할 수 있는 연료를 사용할 수 있는 환경 관점에서 보면 매우 바람직한 것이다. 상기와 같은 차량 파워원을 제공하기 위해서는, 피처리 연료 가스에 황의 량을 작게하여 약 0.05parts/million 보다 적게 유지하여야 한다.
본 발명은 자동차용 연료 셀 파워 플랜트 조립체에 사용하기에 적합한 연료를 이루도록 미정제 탄화수소 연료 스트림을 탈황시키는 개선된 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 탈황(脫黃) 시스템은 연료 전지 파워 플랜트 조립체의 연료 처리 섹션에 촉매를 유해하지 않은 수준으로 미정제 연료 스트림에서 발견되는 유기황 화합물(organic sulfur compounds)을 제거하는데 사용하는 시스템에 관한 것이다.
도1은 본 발명에 따라서 형성된 연료 처리 시스템의 제1실시예를 개략적으로 나타낸 도면.
도2는 본 발명에 따라서 형성된 연료 처리 시스템의 제2실시예를 개략적으로 나타낸 도면.
도3은 본 발명에 따라서 형성된 연료 처리 시스템의 제3실시예를 개략적으로 나타낸 도면.
도4는 본 발명에 따라서 형성되고, 시스템 시동(始動)용으로 저장된 탈황 연료 공급부를 제공하는 연료 처리 시스템의 일 부분의 단편을 개략적으로 나타낸 도면.
도5는 도4와 유사한, 시스템 시동(始動)용으로 저장된 탈황 연료 공급부를 제공하는 연료 처리 시스템의 다른 구조를 설명하는 연료 처리 시스템의 일 부분의 단편을 개략적으로 나타낸 도면.
도6은 자동차에 파워를 제공하는 전기모터와 전기모터에 전기를 공급하는 연료 전지 조립체가 장치된 자동차를 개략적으로 도시한 사시도.
본 발명은 이동 환경에서 연료 전지 파워 플랜트에 파워를 부여하는데 사용되는 비-희석된 탄화수소 연료 원료에 있는 황을 대체로 모두 제거하도록 동작할 수 있는 비-희석 연료 처리 시스템에 관한 것이다. 파워 플랜트 연료는, 티오펜,메르캅탄, 황화물, 이황화물 및 그와 같은 상당히 높은 수준의 유기황 화합물을 함유하는 부탄, 프로판, 천연가스와 같은 가솔린, 디젤 연료, 라이터 탄화수소 연료(lighter hydrocarbon fuels) 또는, 다른 유사한 연료 이다. 증기 또는 재순환된 가스 스트림의 사용이 없는 비-희석 탄화수소 연료 원료는 먼저, 니켈 탈황제 베드를 통하여 지나가며, 여기서 유기황 화합물에 모든 황은 기본적으로 니켈 반응물과 반응하여, 연료 처리 시스템의 잔여부를 통하여 이어지는 황화니켈과 탈황 탄화수소로 변환된다. 이러한 탈황제가 물 또는 재순환 첨가물을 전혀 필요로 하지 않기 때문에, 변동식 접근과 대비하여 간단하고 단순하게 만들수 있으며, 그리고 산화아연 또는 산화철과 같은 다른 흡수성 물질로서, 물의 존재가 열역학적 요소에 의해 제한되지 않는다. 예를 들면, 다음의 반응식에 의해:
ZnO + H2S <=> ZnS + H2O
황화 수소를 제거하는데 일반적으로 사용되는 산화아연은, 상기 반응이 우측에서 좌측으로 열역학적 힘을 받게 되기 때문에, 수증기가 존재하는 가스 발생 촉매를 보호하기에 충분하도록 H2S를 저하 시킬 수 없다. 황화수소를 제거하는데 흔하게 사용되는 산화철도 동일한 제한 상태로 플러그 된다.
다음, 탈황된 연료는 오토서멀 리포머(autothermal reformer)와 같은 리포머를 통하여 증기 상태에서 통과하며, 여기서, 연료는 연료 전지 파워 플랜트의 연료 전지 조립체 부분의 애노드 측에 사용하기에 적합한 수소가 농후(enrich)하게된 연료로 변환된다. 연료는 기체상태에 또는 액체상태에 있는 동안에 탈황될 것이다.탈황된 연료 스트림을 처리하기 위한 증기는 증기 발생기로 제공한다. 가열된 주변 공기와 증기는 연료 가스 리포밍 스테이션(fuel gas reforming station)에서 사용된다. 리폼 가스 스트림은 가스 스트림의 CO내용물을 저하하고 H2내용물을 농후하게 하는 시프트 컨버터를 통하여 지나가서; 따라서 가스 스트림의 CO내용물을 더욱 저하시키는 1개 이상 스테이지의 선택 산화제를 통하여 지나간다. 최종 처리 단계는 암모니아 제거 단계이며, 암모니아는 연료 전지 조립체 애노드에 가스 스트림이 공급되기 전에 피처리 연료 스트림에서 제거된다. 자동차가 정지 후에 다시 출발하게 될 시에, 탈황 연료의 이용을 보장하기 위해서, 리포머와 탈황기(desulfurizer) 사이에 탈황 연료 저장소를 구비할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이동식 전기 파워 차량에 사용하기에 적합한 연료 처리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 미정재 탄화수소 연료 원료가 기체 연료 전지 파워 플랜트-양립 연료 스트림(gaseous fuel cell power plant-compatible fuel stream)을 생산하는데 소요되는 범위로 탈황되는 특징을 가진 연료 처리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 탈황된 미정재 탄화수소 연료 원료가 부탄, 프로판, 천연가스 또는 그와 같은 류의 가솔린, 디젤 연료, 나프타 및/또는 라이터 탄화수소 연료인 특징을 가진 연료 처리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 미정재 탄화수소 연료 원료가, 연료 처리 시스템을통해 이어지는 탈황 탄화수소 연료를 가지고, 베드에 디포짓 되는 황화니켈로 미정제 연료에 황 화합물을 변환하는데 작용하는 니켈 반응물 베드와 미정제 연료가 반응하여 탈황되는 특징을 가진 연료 처리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 니켈 베드는 황 화합물이 티오펜이면 황에서 2-5중량% 에서 포획되고 그리고 황 화합물이 메르캅탄이면 황에서 15중량%에 이를때 까지 포획될 수 있는 특징을 가진 연료 처리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 순차적인 연료 처리 장비가 유동 적용물에 사용할 수 있는 크기를 유지할 수 있게 하며 그리고 유동 적용물에 적합한 크기, 중량 및 복잡성으로 이루어진 황 스크러버 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적 및 그외 다른 목적은 첨부 도면과 관련하여 이하에 기술되는 설명으로 보다 용이하게 이해될 수 있을 것이다.
도1은 자동차와 같은 차량에 사용하기에 적합한 연료 처리 시스템(2)을 참고로서 개략적으로 나타낸 도면이다. 상술된 바와 같이, 처리를 받게 되는 연료는 가솔린이다. 연료 펌프(4)는 니켈 탈황기 베드(8)로 유도하는 라인(6)을 경유하여 가솔린을 시스템(2)으로 펌핑한다. 분선(分線)(10)은 가솔린의 일부를 갈취하여 연료 처리 시스템(2)용 증기를 발생하는 보일러(14)에 있는 버너(12)에 상기 가솔린을 공급하는데 사용된다. 보일러(14)는 보일러(14) 내에서 증기로 변환되는 물을 함유한다. 공기는 라인(16)을 통하여 버너(12)에 유입된다. 버너 배기는 배기 라인(15)을 경유하여 시스템(2)에서 발산된다. 가솔린내에 유기황 화합물은 다음의 일반적인 반응식에 대한 니켈 반응으로 분해된다.
Ni + CH3SH -> NiS + CH4
Ni + CH3SCH3-> NiS + C2H6
약 75℉ 온도(ambient; 대기)로 탈황기(8)에 유입하는 가솔린이 탈황기(8)에서 예비가열되어 기화되도록 약 200℉ 과 525℉ 사이의 온도와 대기와 약 150psi 사이에 압력으로 탈황기(8)가 동작한다. 탈황 가솔린의 온도는 기화 연료가 오토서멀 리포머(20)로 유도하는 통로(18)에 유입 시에, 약 375℉로 상승된다. 리포머(20)에는 전체적인 내용이 본원에 기재된 미국 특허 제 4,451,578호에 기술된 바와 같이 산화철 촉매 섹션이 설치된다. 전반적으로, 탈황 가솔린 증기 연료 가스는 CO를 CO2로의 완전한 상승을 포함하는 다음의 대표적인 반응에 대한 수소-농후 연료 가스로 변화된다.
CH2+ 2.55H2O + 0.35(O2+ 4N2) -> CO2+ 2.3H2+ 1.4N2+ 1.25H2O
리포머(20)내에서, 연료 가스는 거의 동일한 량의 CO 및 CO2와 그리고 미량의 메탄을 발생하는 1200℉에서 열역학적 평형에 이른다. 리포머(20)는 연료 가스 스트림의 일 부분이 연소되고 나머지가 H2-농후 가스 스트림으로 리폼(reform)되는 약 950℉의 유입 온도에서 동작하여서, 리폼 가스 스트림이 약 1,200℉의 온도에서 라인(22)으로 유입된다. 수소-농후 연료 가스는 열 교환기(24) 안으로 라인(22)으로부터 통과하며, 여기서, 연료 가스의 온도는 약 760℉으로 낮아진다. 냉각 가스 스트림은 라인(26)을 통하여 열 교환기(24)로부터 버너 연료 예비 가열기(28)로 지나가고, 연료 가스 스트림의 온도는 약 400℉으로 낮아진다. 다음, 냉각된 연료가스는 시프트 컨버터(30)로 라인(29)을 통하여 흐르고, 여기서, 가스 스트림의 CO내용물은 다음의 식에 의해:
CO + H2O -> CO2+ H2+ 열
약 0.5% 내지 약 1.0% 범위에 량으로 감소되고, 그리고 가스 스트림 온도는 약 525℉로 증가한다. 다음, 피처리 가스 스트림은 라인(32)을 통하여 흐르고, 탈황기(8)에 온도를 제어하는 열 교환기(34)를 통하여 흘러 간다. 가스 스트림은 열 교환기(38)에서 약 425℉의 온도로 냉각되고 다음, 연료 가스 스트림의 온도가 약 350℉으로 감소되는 열 교환기(38)로 라인(36)을 통해 흘러간다. 다음, 냉각 가스 스트림은, 공기 유입 라인(42)을 경유하여 라인(40)에 유입되는 공기와 혼합되는 라인(40)을 통하여 흐른다. 라인(42)에 산소량은 전체 가스 흐름의 약 1.0% 이다. 다음, 산화된 연료 가스 스트림은, 가스 스트림이 약 300℉ 온도로 냉각되고 CO가 다음의 반응식으로 가스 스트림으로부터 제거되는 제1선택 산화제(44)를 통해 흐른다.
CO + 1/2 O2-> CO2
다음, 냉각 처리된 연료 가스 스트림이, 공기 유입 라인(48)을 경유하여 라인(46)으로 도입되는 공기와 다시 혼합되는 라인(46)을 통하여 흐른다. 라인(48)에 산소량은 전체 가스 흐름의 약 0.35% 또는 그 이하 이다. 다음, 산화된 연료 가스 스트림이, 연료 가스 스트림의 온도가 약 170℉으로 낮게되고 그리고 CO 내용물이 체적으로 10ppm보다 작게 감소되는, 제2선택 산화제(50)를 통해 지나간다.다음, 냉각된 가스 스트림은 인산-포화된 탄소 베드가 있는 암모니아 스크러버(52)로 라인(53)을 통해 지나간다. 상기 과정의 예는 미국 특허 제 4,379,036호에 기재되어 있다. 일부 환경에서는, 첨가 공기를 사용하고, 170℉ 범위에서 냉각 및 동작하는 단일 스테이지 선택 산화제가 사용되어야 한다. 약 170℉ 온도에서, 암모니아는 다음의 반응식에 의해 스크러버(52)에 가스 스트림에서 제거된다.
3NH3+ H3PO4-> (NH4)3PO4
다르게는, 암모니아가 물에 용해되거나 또는 (NH4)2PO4와 같은 암모늄염에 나피온(NafionR)과 같은 산성 폴리머에 산과 반응한다. 완전 처리된 연료 가스 스트림은, 파워 플랜트의 파워 섹션에서 처리되는 전기화학 반응용의 반응물 연료로서 역활을 하는 연료 전지 파워 플랜트의 연료 전지 스택 조립체(55)의 애노드 측에 라인(54)을 통하여 흐른다.
선택 산화제(50, 44)와 암모니아 스크러버(52)의 온도는, 개별적으로 선택 산화제(50, 44)와 암모니아 스크러버(52)와 상관되는 열 교환기(58, 60, 62)를 통하고 그리고 라인(56)을 통하여 흐르는 차량 냉각제(vehicle coolant)로 제어된다. 차량 냉각제는 가스 스트림에 대해 역 방향으로 열 교환기(58, 60, 62)를 통하여 흘러가, 냉각제 유체의 온도가 그 유입구에서 약 160℉에서 그 유출구에서 약 270℉로 증가한다.
오토서머 리포머 처리 공기는, 펌프(66)에 의해 압축되는 라인(64)을 경유하여 시스템(2)에 유입된다. 공기 유입 시스템(2)은 주위 온도가 약 75℉ 이다. 공기 스트림은, 공기 스트림의 온도가 약 225℉로 상승되는, 보일러(14)에 열 교환기(70)로 라인(68)을 통하여 지나간다. 가열된 공기는 열 교환기(70)로부터 라인(72)으로 지나가서, 보일러(14)에서 방출되는 증기와 혼합되는 제2라인(74)으로 흐른다. 다음, 공기-증기 혼합물은 열 교환기(38)를 통하여 흐르고, 여기서 공기-증기 혼합물의 온도는 약 330℉까지 상승된다. 가열된 공기-증기 혼합물은 열 교환기(24)를 통하여, 라인(76)을 통해 흐르고, 여기서 공기-증기 혼합물의 온도는 약 950℉까지 상승된다. 가열된 공기-증기 혼합물은 라인(78)과 라인(18)을 통해 흐르며, 여기서 공기-증기 혼합물과 가솔린 연료 기화물과의 혼합이 발생한다. 다음, 연료-공기-증기 혼합물은 리포머(20)로 유입된다.
에너지원으로 사용되는 애노드 배기는 약 120℉의 온도로 라인(80)을 경유하여 버너 연료 예비 가열기(28)에 유입된다. 애노드 배기 스트림은 예비 가열기(28)에서 약 700℉의 온도까지 가열된다. 가열된 애노드 배기 스트림은 라인(82)을 통하여 버너(12)로 흐르고, 여기서 공기와 가솔린이 혼합된다.
상기 시스템(2)은 탈황기(8)에서 기화된 연료 공급물을 처리하도록 설계된다. 상기 시스템(2)은 또한 탈황기(8)에 액체 연료 공급물도 처리하는 것이다. 액체 연료 공급물이 처리되면, 연료 펌프(4)에 의해 약 150psig에 이를 때까지 압축할 수 있는 탈황기(8)의 고 작동 온도에서 연료가 액체 상태를 유지할 수 있도록 라인(18)에 가압 밸브(19)(점선 도시)가 배치된다.
상당히 증가된 파워가 필요하게 되면, 탈황기(8)의 밸브(19)의 하류 흐름부를 개방하여 고 연료 흐름율을 제공한다. 밸브 유입구에서의 대부분의 액체 연료는 증기에 의해 증발되는 잔량을 남기고, 밸브를 통하여 순간적으로 증발하여서, 리포머(20)에 신속 반응하는 기체 연료를 제공한다.
시스템(2)의 다른 실시예를 나타낸 도2를 참고로 설명한다. 리포머에 소요되는 증기를 발생하도록 연료 원료에 의해 연료 공급되는 보일러를 사용하는 대신에, 시스템은 라인(86)으로부터 물을 수용하고 그리고 라인(86)에 물을 라인(88)을 통하여 열 교환기(62)를 빠져나가는 증기로 변환하는데 열 교환기(58, 60, 62)를 사용하는 제1증기 발생기 소-조립체(84)를 사용한다. 대기 공기가 라인(64)과 펌프(66)를 통하여 시스템(2)에 유입되고, 라인(88)으로 라인(90)을 통해 향해지며, 여기서 공기는 라인(88)에 증기와 혼합된다. 프리-시프트 컨버터 열 교환기(28)는 물 스트림이 열 교환기(28)를 통하여 라인(92)을 통해 지나가서 제2증기 발생기로서 사용된다. 증기는 라인(94)을 통해 열 교환기(28)로부터 배출되고 그리고 라인(88)에 공기와 증기가 화합된다. 화합된 스트림은 라인(78)을 통하여 프리-리포머 라인(18)으로 흐르고 그리고, 처리공정은 상술된 바와 같이 진행된다.
도3을 참고로 시스템(2)의 다른 실시예를 기술한다. 도3의 실시예에서는, 암모니아 스크러버(52)가 물 흡수제의 형태를 취하고, 여기서 연료 가스 스트림에 암모니아는 미국 특허 제 4,816,040호에 기술된 바와 같이 접촉 냉각제(contact cooler)에 의해 스크러버(52)에 물에 용해 된다. 물은 라인(96)을 통하여 스크러버(52)에 유입되고 그리고 용해된 암모니아를 가진 물은 라인(98)을 경유하여 스크러버(52)로부터 제거되어 보일러(14)에 유입되며, 여기서 암모니아는 물에서 평형 상태가 된다. 상술된 디바이스의 사용은 애노드 가스 공급 온도와 가스 이슬점을제어하는 능력을 제공한다. 시스템(2)의 나머지 부분은 기본적으로 도1과 관련하여 기술된 바와 같이 동작한다.
이전 동작 사이클이 정지된 후에 용이하게 차량의 재시동이 이루어지도록 보유된 탈황 연료를 공급하는 시스템의 일부분의 2개 변형예를 나타낸 도4 및 도5를 참고로 설명한다. 탈황 연료의 재시동 공급물은 시스템(2)의 동작 사이클 중에 재시동 연료 탱크(100)로 흘러간다. 양쪽 변형에서, 밸브(19)는 탱크(100)에 연료의 액체 상태를 유지하도록 라인(18)에서 이용되고, 그리고 보유된 액체 탈황 연료는 밸브(19)의 상류 라인(18)과 소통하는 분선(102)을 통하여 탱크(100)로 흘러간다.
도4에 도시된 실시예에서, 펌프(104)는 탱크(100)에 인접하여 배치되고 그리고 시동 시에 탱크(100)로부터 탈황 연료를 인출하는 동작을 하며 그리고 라인(106)을 통하여 연료를 펌핑하고 그리고 선택적 개방 밸브(107)는 탈황 연료가 리포머(20)에 유입하는 곳에서는 밸브(19)의 하류 라인(18)으로 후퇴시킨다.
도5에 도시된 실시예에서는, 펌프(4)가 밸브(21)의 개방 후에 라인(106)을 통하여 탱크(100)로부터 탈황 연료를 인출하는데 사용된다. 다음, 펌프(4)는 연료를, 탈황기(8)를 통하고, 밸브(19)를 통하여, 리포머(20) 안으로 역으로 펌핑한다.
도6은 본 발명의 연료 전지 파워 플랜트 전기원-및-연료-처리 조립체로 작동되도록 개조되어져 있는 자동차(110)를 설명을 목적으로 개략적으로 나타낸 도면이다. 자동차(110)는 트랜스-엑슬(114)을 구동하는 전기모터(112)에 의해 파워를 얻는다. 도면에 도시된 자동차(110)의 실시예는 전기모터(112)용 이중-형식 전원(bi-modal source of electricity)을 활용하며, 여기서 전원은 연료 전지 파워플랜트 조립체(116)와 저장 밧데리, 가스-파워 발전기, 또는 그와 같은 류의 추가 전원(122)을 구비하는 것이다. 시동 밧데리(127)도 파워 시스템(2)의 콤포넌트를 개시하도록 자동차 내에 설치된다. 연료 전지 파워 플랜트 조립체(116)만을 활용하여 자동차(110)가 전기 모터(112)용 전기를 제공하여야 함을 예견할 수 있을 것이다. 자동차(110)는 연료 처리 조립체(2)로 유도되는 라인(120)을 가진 연료 탱크(118)를 구비한다. 도6은 연료 처리 조립체(2), 보일러(14), 암모니아 스크러버(52), 전지 스택(55), 및 냉각제 시스템(124)와 물 탈황기(126)의 배치 상태를 평면으로 나타낸 도면이다.
초기 니켈 탈황제(initial nickel desulfurizer)를 사용하여, 피처리 연료 스트림에 황의 량을, 리포머, 선택 산화제, 및 시프트 컨버터에 촉매 베드에 또는 연료 전지 조립체의 활성 섹션에 주요하게 작용하지 않는 수준으로, 약 0.05parts/million 보다 낮게 할 수 있음을 용이하게 예견할 수 있을 것이다. 그러한 결과로서, 부탄, 프로판, 및 천연가스와 같은 라이터 탄화수소 연료, 디젤 연료, 가솔린과 같은 유기황 화합물 또는 그 유사 연료 원료의 상대적으로 큰 퍼센테이지를 소유하는 연료가, 차량을 작동시키는 전기를 생산하는 연료 전지 파워 플랜트에서 탄화 수소 연료 가스 반응물로서 연장된 시간 기간용으로 안전하게 사용될 수 있다. 본 발명의 시스템은 차량 또는 고정식 파워 플랜트용의 단독 전원으로 사용될 수 있거나 또는, 연료 전원 전력원에 더하여 전력용 밧데리 또는 발전기도구비하는 하이브리드 시스템에 사용될 수 있는 것임을 예견할 수 있는 것이다.
본 발명의 상술된 다양한 변경예는 설명을 목적으로 기재된 것이기에 본 발명을 한정하는 것이 아니고, 따라서 본 발명은 첨부 청구범위의 정신을 이탈하지 않는 범위 내에서의 변경이 가능한 것이다.

Claims (82)

  1. 연료 전지 파워 플랜트에 전지 스택 조립체에 사용용으로 적합한 가스로서, 수소-리치 가스로 탄화수소 연료 스트림을 변환하도록 비-희석된 탄화수소 연료 스트림을 탈황하는 시스템에 있어서, 상기 시스템은:
    a)황화 니켈로 연료 스트림에 함유된 유기황 화합물에 함유된 황을 변환시키는 작용을 하는 니켈 반응물을 함유하는 니켈 탈황제;
    b)상기 니켈 탈황 스테이션으로 비-희석된 탄화수소 연료 스트림을 도입시키는 수단; 및
    c)시스템을 동작하는 중에 약 250℉ 내지 약 525℉ 범위에 작동 온도로 니켈 탈황 스테이션을 유지하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    연료 스트림은 니켈 탈황 스테이션에 액체 상태에서 유지되는 가솔린, 나프타, 디젤 연료 또는 라이트 탄화수소 연료인 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    연료 스트림의 액체 상태를 보장하는 압력으로 니켈 탈황 스테이션를 가압하는 수단을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    니켈 탈황 스테이션은 대기 압력에서부터 약 150psi까지의 압력으로 동작하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    연료 스트림은 니켈 탈황 스테이션에 기화 상태에서 유지되는 가솔린 또는 디젤 연료인 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    연료 스트림은 대기 압력에서 기체로 있는 가솔린; 디젤 연료; 나프타; 및, 라이트 탄화수소 연료로 이루어진 그룹에서 선택되는 탄화수소 연료인 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    연료 스트림은 가솔린, 디젤 연료, 나프타, 부탄, 프로판 및 천연 가스로 이루어진 그룹에서 선택되는 탄화수소 연료인 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    오토서멀 리포머 스테이션; 증기 발생용 수단; 및 공기 공급용 수단을 부가로 포함하며, 오토서멀 리포머 스테이션은, 니켈 탈황 스테이션으로부터의 탈황된 연료, 증기 발생용 수단으로부터의 증기, 및 공기 공급용 수단으로부터의 공기의 혼합물을 수용하고 그리고, 수소-리치 가스 스트림을 생산하는데 연료, 증기 및 공기 혼합물을 활용하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    오토서멀 리포머 스테이션으로부터 수소-리치 가스 스트림을 수용하여 처리하는 시프트 컨버터 스테이션을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    시프트 컨버터 스테이션으로부터의 출력을 수용하여 처리하는 선택적 산화제 스테이션을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 시프트 컨버터 스테이션으로부터의 출력은 약 0.5% 내지 1.0% 범위에 CO내용물을 함유하는 수소-리치 가스인 것을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    선택적 산화제 스테이션으로부터의 출력을 수용하여 처리하는 암모니아 스크러버 스테이션을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 암모니아 스크러버 스테이션은 접촉 냉각제인 것을 특징으로 하는 시스템.
  14. 제 10 항에 있어서,
    증기 발생 수단은 상기 연료 스트림으로부터의 비-처리 연료와 연료 전지 애노드 배기를 조합하여 가열되는 보일러인 것을 특징으로 하는 시스템.
  15. 제 10 항에 있어서,
    증기 발생 수단은 연료 전지 애노드 배기에 의해 가열되는 보일러인 것을 특징으로 하는 시스템.
  16. 제 10 항에 있어서,
    증기 발생 수단은 오토서멀 리포머 스테이션의 하류에 열 교환 성분을 구비하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 선택적 산화제 스테이션은, 그 하나가 약 300℉의 온도에서 동작하고 다른 하나가 약 170℉의 온도에서 동작하는, 적어도 2개 베드를 구비하고, 그리고 선택적 산화제에서 유출되는 수소-리치 가스는 약 10ppm 밑에 CO내용물을 가지는 것을 특징으로 하는 시스템.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 선택적 산화제 스테이션은 약 170℉의 온도에서 동작하는 단일 베드를구비하고, 그리고 선택적 산화제에서 유출되는 수소-리치 가스는 약 10ppm 밑에 CO내용물을 가지는 것을 특징으로 하는 시스템.
  19. 제 8 항에 있어서,
    오토서멀 리포머 스테이션은, 그 하나가 란타늄 안정 알루미나에 디포짓되는 산화철 촉매를 함유하고 그리고 다른 하나가 란타늄 안정 알루미나에 디포짓되는 니켈 촉매를 함유하는, 적어도 2개 촉매 베드를 구비하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템에 오토서멀 리포머를 작동시키는 증기를 발생하는 증기 보일러 스테이션을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서,
    증기 보일러 스테이션은 비-희석된 연료 스트림의 전환 부분에의해 점화되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 증기 보일러 스테이션은 연료 전지 애노드 배기에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 증기 보일러 스테이션에 연소 공기의 공급을 배급하는 수단을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 증기 보일러 스테이션에 애노드 배기를 배급하는 수단을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  25. 제 11 항에 있어서,
    전지 스택 조립체에 유입하기에 앞서 약 170℉의 온도로 수소-리치 가스를 전하는 전지 스택 조립체와 오토서멀 리포머 사이에 개재된 열 교환 수단을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  26. 제 12 항에 있어서,
    전지 스택 조립체에 유입하기에 앞서 수소-리치 가스로부터 암모니아를 제거하는 수단을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  27. 연료 전지 파워 플랜트에 전지 스택 조립체에 사용용으로 적합한 수소-리치 가스로서, 수소-리치 가스로 탄화수소 연료 스트림을 변환하도록 비-희석된 탄화수소 연료 스트림을 탈황하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    a)비-희석된 탄화수소 연료 스트림을 제공하는 단계;
    b)황화 니켈로 탄화수소 연료 스트림에 유기황 화합물에 함유된 황을 변환시키는 작용을 하는 니켈 반응물을 함유하는 니켈 탈황 스테이션을 제공하는 단계;
    c)상기 니켈 탈황 스테이션으로 탄화수소 연료 스트림을 도입하는 단계; 및
    c)방법을 이행하는 중에 약 250℉ 내지 약 525℉ 범위에 작동 온도로 니켈 탈황 스테이션을 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    탄화수소 연료 스트림은 천연가스, 프로판, 및 그와 같은 연료를 대기압에서 기화시키는 가솔린, 나프타, 디젤 연료 또는 라이트 탄화수소 연료로 이루어진 그룹에서 선택되는 탄화 수소 연료인 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제 27 항에 있어서,
    탄화수소 연료 스트림의 액체 상태를 보장하도록 니켈 탈황 스테이션를 가압하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 탄화수소 연료 스트림은 가솔린인 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 탄화수소 연료 스트림은 디젤 연료인 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제 27 항에 있어서,
    상기 방법을 실행하는 자동서멀 리포머를 동작시키는 증기 공급부를 제공하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 탄화수소 연료 스트림을 처리하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    a)비-희석된 탄화수소 연료 스트림을 제공하는 단계;
    b)황화 니켈로 탄화수소 연료 스트림에 유기황 화합물에 함유된 황을 변환시키는 작용을 하는 니켈 반응물을 함유하는 니켈 탈황 스테이션을 제공하는 단계;
    c)상기 니켈 탈황 스테이션으로 탄화수소 연료 스트림을 도입하는 단계; 및
    c)방법을 이행하는 중에 약 250℉ 내지 약 525℉ 범위에 작동 온도로 니켈 탈황 스테이션을 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 이동 차륜장착 육상 차량 조립체(mobile wheeled land vehicle assemblage)는:
    a)차량 조립체(vehicle assemblage)용으로 적어도 부분 유인 파워(motive power)를 제공하는 탑재 전기 모터(onboard electric motor);
    b)전기 모터를 작동시키기 위해 적어도 일 부분의 전기를 제공하는 탑재 연료 전지 스택 조립체; 및
    c)전지 스택 조립체에 사용하기에 적합한 수소-리치 가스로 탄화수소 연료 스트림을 변환하도록 비-희석된 탄화수소 연료 스트림을 탈황하는 탑재 연료 처리 시스템을 포함하며, 상기 연료 처리 시스템은:
    i)황화 니켈로 연료 스트림에서 발견된 유기황 화합물에 함유된 황을 변환하도록 작용하는 니켈 반응물을 함유하는 니켈 탈황 스테이션;
    ⅱ)니켈 탈황 스테이션에 비-희석된 탄화수소 연료 스트림을 도입시키는 수단; 및
    ⅲ)상기 시스템을 동작하는 중에 약 250℉ 내지 약 525℉ 범위에 작동 온도로 니켈 탈황 스테이션을 유지하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 차륜 장착 육상 차량 조립체.
  35. 비-희석된 탄화수소 연료 스트림으로부터 전기를 발생하는 조립체에 있어서, 상기 조립체는:
    a)연료 전지 스택 조립체;
    b)황화 니켈로 연료 스트림에 함유된 유기황 화합물에 함유된 황을 변환하도록 작용하는 니켈 반응물을 함유하는 니켈 탈황 스테이션;
    c)니켈 탈황 스테이션에 비-희석된 탄화수소 연료 스트림을 도입시키는 수단; 및
    d)상기 조립체를 동작하는 중에 약 250℉ 내지 약 525℉ 범위에 작동 온도로 니켈 탈황 스테이션을 유지하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  36. 제 35 항에 있어서,
    연료 스트림은 니켈 탈황 스테이션에 액체 상태에서 유지되는 가솔린, 나프타, 또는 디젤 연료인 것을 특징으로 하는 조립체.
  37. 제 36 항에 있어서,
    연료 스트림의 액체 상태를 보장하는 압력으로 니켈 탈황 스테이션를 가압하는 수단을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  38. 제 37 항에 있어서,
    니켈 탈황 스테이션은 대기 압력에서부터 약 150psi까지의 압력으로 동작하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  39. 제 35 항에 있어서,
    연료 스트림은 니켈 탈황 스테이션에 기화 상태에서 유지되는 가솔린, 나프타 또는 디젤 연료인 것을 특징으로 하는 조립체.
  40. 제 35 항에 있어서,
    연료 스트림은 대기 압력에서 기체로 있는 가솔린; 디젤 연료; 나프타; 및, 라이트 탄화수소 연료로 이루어진 그룹에서 선택되는 탄화수소 연료인 것을 특징으로 하는 조립체.
  41. 제 35 항에 있어서,
    연료 스트림은 가솔린, 디젤 연료, 나프타, 부탄, 프로판 및 천연 가스로 이루어진 그룹에서 선택되는 탄화수소 연료인 것을 특징으로 하는 조립체.
  42. 제 35 항에 있어서,
    오토서멀 리포머 스테이션; 증기 발생용 수단; 및 공기 공급용 수단을 부가로 포함하며, 오토서멀 리포머 스테이션은, 니켈 탈황 스테이션으로부터의 탈황된 연료, 증기 발생용 수단으로부터의 증기, 및 공기 공급용 수단으로부터의 공기의 혼합물을 수용하고 그리고, 수소-리치 가스 스트림을 생산하는데 연료, 증기 및 공기 혼합물을 활용하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  43. 제 42 항에 있어서,
    오토서멀 리포머 스테이션으로부터 수소-리치 가스 스트림을 수용하여 처리하는 시프트 컨버터 스테이션을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  44. 제 43 항에 있어서,
    시프트 컨버터 스테이션으로부터의 출력을 수용하여 처리하는 선택적 산화제 스테이션을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  45. 제 43 항에 있어서,
    상기 시프트 컨버터 스테이션으로부터의 출력은 약 0.5% 내지 1.0% 범위에 CO내용물을 함유하는 수소-리치 가스인 것을 특징으로 하는 조립체.
  46. 제 44 항에 있어서,
    선택적 산화제 스테이션으로부터의 출력을 수용하여 처리하는 암모니아 스크러버 스테이션을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  47. 제 46 항에 있어서,
    상기 암모니아 스크러버 스테이션은 접촉 냉각제인 것을 특징으로 하는 조립체.
  48. 제 44 항에 있어서,
    증기 발생 수단은 상기 연료 스트림으로부터의 비처리 연료와 연료 전지 애노드 배기의 조합에 의해 또는 연료 전지 애노드 배기에 의해 가열되는 보일러인 것을 특징으로 하는 조립체.
  49. 제 44 항에 있어서,
    증기 발생 수단은 오토서멀 리포머 스테이션의 하류에 열 교환 성분을 구비하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  50. 제 44 항에 있어서,
    상기 선택적 산화제 스테이션은, 그 하나가 약 300℉ 의 온도에서 동작하고 다른 하나가 약 170℉ 의 온도에서 동작하는, 적어도 2개 베드를 구비하고, 그리고 수소-리치 가스는 약 10ppm 밑에 CO내용물을 가지는 것을 특징으로 하는 조립체.
  51. 제 44 항에 있어서,
    상기 선택적 산화제 스테이션은 약 170℉ 의 온도에서 동작하는 단일 베드를 구비하고, 그리고 수소-리치 가스는 약 10ppm 밑에 CO내용물을 가지는 것을 특징으로 하는 조립체.
  52. 제 42 항에 있어서,
    오토서멀 리포머 스테이션은, 그 하나가 란타늄 안정 알루미나에 디포짓되는 산화철 반응물을 함유하고 그리고 다른 하나가 란타늄 안정 알루미나에 디포짓되는 니켈 반응물을 함유하는, 적어도 2개 반응물 베드를 구비하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  53. 제 35 항에 있어서,
    상기 시스템에 오토서멀 리포머를 작동시키는 증기를 발생하는 증기 보일러 스테이션을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  54. 제 53 항에 있어서,
    증기 보일러 스테이션은 비-희석된 연료 스트림의 전환 부분에 의해 점화되는 것을 특징으로 하는 조립체.
  55. 제 53 항에 있어서,
    상기 증기 보일러 스테이션에 연소 공기의 공급을 배급하는 수단을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  56. 제 53 항에 있어서,
    상기 증기 보일러 스테이션에 애노드 배기를 배급하는 수단을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  57. 제 45 항에 있어서,
    전지 스택 조립체에 유입하기에 앞서 약 170℉ 의 온도로 수소-리치 가스를 전하는 전지 스택 조립체와 오토서멀 리포머 사이에 개재된 열 교환 수단을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  58. 제 35 항에 있어서,
    전지 스택 조립체는 양성자(proton) 교환 막 전해질을 구비하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  59. 전기 모터에 의해 파워를 얻는 이동 차륜 육상 차량 조립체에 있어서, 상기 조립체는:
    a)연료 전지 스택 조립체;
    b)황화 니켈로 연료 스트림에 함유된 유기황 화합물에 함유된 황을 변환하도록 작용하는 니켈 반응물을 함유하는 니켈 탈황 스테이션;
    c)니켈 탈황 스테이션에 비-희석된 탄화수소 연료 스트림을 도입시키는 수단; 및
    d)상기 조립체를 동작하는 중에 약 250℉ 내지 약 525℉ 범위에 작동 온도로 니켈 탈황 스테이션을 유지하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  60. 제 59 항에 있어서,
    연료 스트림은 니켈 탈황 스테이션에 액체 상태에서 유지되는 가솔린, 나프타, 또는 디젤 연료인 것을 특징으로 하는 조립체.
  61. 제 60 항에 있어서,
    연료 스트림의 액체 상태를 보장하는 압력으로 니켈 탈황 스테이션을 가압하는 수단을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  62. 제 61 항에 있어서,
    니켈 탈황 스테이션은 대기 압력에서부터 약 150psi까지의 압력으로 동작하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  63. 제 59 항에 있어서,
    연료 스트림은 니켈 탈황 스테이션에 기화 상태에서 유지되는 가솔린, 나프타 또는 디젤 연료인 것을 특징으로 하는 조립체.
  64. 제 59 항에 있어서,
    연료 스트림은 대기 압력에서 기체로 있는 가솔린; 디젤 연료; 나프타; 및, 라이트 탄화수소 연료로 이루어진 그룹에서 선택되는 탄화수소 연료인 것을 특징으로 하는 조립체.
  65. 제 59 항에 있어서,
    연료 스트림은 가솔린, 디젤 연료, 나프타, 부탄, 프로판 및 천연 가스로 이루어진 그룹에서 선택되는 탄화수소 연료인 것을 특징으로 하는 조립체.
  66. 제 59 항에 있어서,
    오토서멀 리포머 스테이션; 증기 발생용 수단; 및 공기 공급용 수단을 부가로 포함하며, 오토서멀 리포머 스테이션은, 니켈 탈황 스테이션으로부터의 탈황된 연료, 증기 발생용 수단으로부터의 증기, 및 공기 공급용 수단으로부터의 공기의 혼합물을 수용하고 그리고, 수소-리치 가스 스트림을 생산하는데 연료, 증기 및 공기 혼합물을 활용하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  67. 제 66 항에 있어서,
    오토서멀 리포머 스테이션으로부터 수소-리치 가스 스트림을 수용하여 처리하는 시프트 컨버터 스테이션을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  68. 제 67 항에 있어서,
    시프트 컨버터 스테이션으로부터의 출력을 수용하여 처리하는 선택적 산화제 스테이션을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  69. 제 67 항에 있어서,
    시프트 컨버터 스테이션으로부터의 출력은 약 0.5% 내지 1.0% 범위에 CO내용물을 함유하는 수소-리치 가스인 것을 특징으로 하는 조립체.
  70. 제 68 항에 있어서,
    선택적 산화제 스테이션으로부터의 출력을 수용하여 처리하는 암모니아 스크러버 스테이션을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  71. 제 70 항에 있어서,
    상기 암모니아 스크러버 스테이션은 접촉 냉각제인 것을 특징으로 하는 조립체.
  72. 제 68 항에 있어서,
    증기 발생 수단은 상기 연료 스트림으로부터의 비-처리 연료와 연료 전지 애노드 배기의 조합에 의해 가열되는 보일러인 것을 특징으로 하는 조립체.
  73. 제 68 항에 있어서,
    증기 발생 수단은 오토서멀 리포머 스테이션의 하류에 열 교환 성분을 구비하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  74. 제 68 항에 있어서,
    상기 선택적 산화제 스테이션은, 그 하나가 약 300℉ 의 온도에서 동작하고 다른 하나가 약 170℉의 온도에서 동작하는, 적어도 2개 베드를 구비하고, 그리고 수소-리치 가스는 약 10ppm 밑에 CO내용물을 가지는 것을 특징으로 하는 조립체.
  75. 제 68 항에 있어서,
    상기 선택적 산화제 스테이션은 약 170℉의 온도에서 동작하는 단일 베드를 구비하고, 그리고 수소-리치 가스는 약 10ppm 밑에 CO내용물을 가지는 것을 특징으로 하는 조립체.
  76. 제 62 항에 있어서,
    오토서멀 리포머 스테이션은, 그 하나가 란타늄 안정 알루미나에 디포짓되는 산화철 촉매를 함유하고 그리고 다른 하나가 란타늄 안정 알루미나에 디포짓되는 니켈 촉매를 함유하는, 적어도 2개 촉매 베드를 구비하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  77. 제 59 항에 있어서,
    상기 시스템에 오토서멀 리포머를 작동시키는 증기를 발생하는 증기 보일러 스테이션을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  78. 제 72 항에 있어서,
    증기 보일러 스테이션은 비-희석된 연료 스트림의 전환 부분에 의해 점화되는 것을 특징으로 하는 조립체.
  79. 제 72 항에 있어서,
    상기 증기 보일러 스테이션에 연소 공기의 공급을 배급하는 수단을 부가로포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  80. 제 72 항에 있어서,
    상기 증기 보일러 스테이션에 애노드 배기를 배급하는 수단을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  81. 제 68 항에 있어서,
    전지 스택 조립체에 유입하기에 앞서 약 170℉ 의 온도로 수소-리치 가스를 전하는 전지 스택 조립체와 오토서멀 리포머 사이에 개재된 열 교환 수단을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  82. 제 59 항에 있어서,
    전지 스택 조립체는 양성자(proton) 교환 막 전해질을 구비하는 것을 특징으로 하는 조립체.
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