JP2000247603A - 炭化水素系燃料の改質器 - Google Patents
炭化水素系燃料の改質器Info
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Abstract
の反応効率に影響を及ぼすガスの流路の面積や流路の抵
抗に対する設計の自由度を高めると共に水蒸気改質反応
の反応効率を高める。 【解決手段】 改質器20の反応層40に、全体として
直径に対する長さの比が5ないし18好ましくは8ない
し15で、単位平方インチ当たり600ないし3400
好ましくは900ないし3000のセルを有し、混合ガ
スの流入側端から15mmまでの部位を熱伝導率の低い
セラミックで形成すると共にその他の部位を熱伝導率の
高いメタルで形成したモノリス担体に、メタノールの水
蒸気改質反応と酸化反応とを促進する銅−亜鉛系の触媒
をコーティングしてなるモノリス触媒42を配置する。
この結果、設計の自由度と水蒸気改質反応の効率を高め
ることができる。
Description
改質器に関し、詳しくは、炭化水素系燃料を水素を含有
する水素含有ガスに改質する改質器に関する。
としては、炭化水素系燃料の一部を酸化する部分酸化反
応触媒を担持するアルミナペレットと、炭化水素系燃料
を水蒸気を用いて水素を含有する水素含有ガスに改質す
る水蒸気改質反応触媒を担持するアルミナペレットとを
充填してなるものが提案されている(特開平4−313
339号公報など)。この改質器では、部分酸化反応触
媒を担持するアルミナペレットと水蒸気改質反応触媒を
担持するアルミナペレットとを一つの反応層に充填する
ことにより、吸熱反応である水蒸気改質反応に必要な熱
を炭化水素系燃料の一部を酸化することにより得て、水
蒸気改質反応を効率よく行なうものとされている。な
お、炭化水素系燃料としてメタノールを用いた場合、水
蒸気改質反応は次式(1)で、部分酸化反応は式(2)
ないし式(4)で表わされ、この他、改質器では式
(5)および式(6)の反応も生じていると考えられ
る。
た改質器では、触媒を担持するアルミナペレットを充填
しているから、炭化水素系燃料の酸化反応や水蒸気改質
反応の反応効率に影響を及ぼすガスの流路の面積や流路
の抵抗を自由に設計できないという問題があった。この
問題は、アルミナペレットの形状と大きさとを考慮すれ
ば、ある程度解決するものの、その自由度は低い。
水素系燃料の酸化反応や水蒸気改質反応の反応効率に影
響を及ぼすガスの流路の面積や流路の抵抗に対する設計
の自由度を高めることを目的の一つとする。また、本発
明の炭化水素系燃料の改質器は、水蒸気改質反応の反応
効率を高めることを目的の一つとする。
発明の炭化水素系燃料の改質器は、上述の目的の少なく
とも一部を達成するために以下の手段を採った。
水素系燃料を水素を含有する水素含有ガスに改質する改
質器であって、ガスの流路を複数に区切る複数のセルか
らなるモノリス担体に前記炭化水素系燃料の一部を酸化
する部分酸化反応触媒と前記炭化水素系燃料を水蒸気を
用いて前記水素含有ガスに改質する水蒸気改質反応触媒
とを担持するモノリス触媒を備えることを要旨とする。
は、ガスの流路を複数に区切る複数のセルからなるモノ
リス担体に炭化水素系燃料の一部を酸化する部分酸化反
応触媒と炭化水素系燃料を水蒸気を用いて水素含有ガス
に改質する水蒸気改質反応触媒とを担持させてモノリス
触媒とするから、セルの形状や大きさなどを考慮するこ
とにより、触媒を担持するペレットを充填する改質器に
比して反応効率に影響を及ぼすガスの流路の面積や流路
の抵抗に対する設計の自由度を高めることができる。
において、前記部分酸化反応触媒と前記水蒸気改質反応
触媒は、銅−亜鉛系の触媒であるものとすることもでき
る。銅−亜鉛系の触媒が部分酸化反応触媒として機能す
ると共に水蒸気改質反応触媒として機能するから、部分
酸化反応触媒と水蒸気改質反応触媒のモノリス担体への
担持を同時に行なうことができる。
おいて、前記炭化水素系燃料はメタノールであり、メタ
ノールを前記モノリス触媒に供給するメタノール供給手
段と、該供給されるメタノールの分子のモル数に対する
酸素原子のモル数の比が0.1ないし0.42となるよ
う酸素を含有する酸素含有ガスを前記モノリス触媒に供
給する酸素含有ガス供給手段とを備えるものとすること
もできる。こうすれば、水蒸気改質反応に必要な熱を部
分酸化反応により効率よく得ることができる。
器において、前記メタノール供給手段により前記モノリ
ス触媒に供給されるメタノールの分子数に対する水分子
のモル数の比が1.0以上となるよう前記水蒸気を前記
モノリス触媒に供給する水蒸気供給手段を備えるものと
することもできる。こうすれば、水蒸気改質反応を効率
よく行なうことができる。
料の改質器において、前記モノリス担体は、単位平方イ
ンチ当たり600ないし3400のセルからなる担体で
あるものとすることもでき、更に好ましくは単位平方イ
ンチ当たり900ないし300のセルからなる担体であ
るものとすることもできる。こうすれば、水蒸気改質反
応を効率よく行なうことができる。
おいて、前記モノリス触媒は、前記ガスの流路の断面の
直径に対する該流路の長さの比が5ないし18となるよ
う形成されてなるものとすることもでき、更に好ましく
は前記ガスの流路の断面の直径に対する該流路の長さの
比が8ないし15となるよう形成されてなるものとする
こともできる。こうすれば、水蒸気改質反応を効率よく
行なうことができる。
において、前記モノリス担体は、前記複数のセルの断面
形状が六角形となるよう形成されてなるものとすること
もできる。こうすれば、水蒸気改質反応を効率よく行な
うことができる。
において、前記モノリス担体は、少なくとも前記ガスの
流入端部が熱伝導率の低い材料で形成されてなるものと
することもでき、あるいは、前記ガスの流入端部が他の
部より熱伝導率の低い材料で形成されてなるものとする
こともできる。こうすれば、水蒸気改質反応を効率よく
行なうことができる。この態様の本発明の炭化水素系燃
料の改質器において、前記モノリス担体は、前記ガスの
流路の全長のうち流入端から2ないし20%の部位を熱
伝導率の低い材料により形成し、他の部位を該流入端を
形成する材料より熱伝導率の高い材料により形成されて
なるものとすることもできる。
例を用いて説明する。図1は、本発明の一実施例である
炭化水素系燃料の改質器20の構成の概略を示す構成図
である。
メタノールを酸化する部分酸化反応触媒とメタノールを
水蒸気を用いて水素を含有する水素含有ガスに改質する
水蒸気改質反応触媒とを担持するモノリス触媒42が設
置された反応層40を備える。反応層40には、メタノ
ールポンプ24によるメタノールタンク22からのメタ
ノールと水ポンプ28による水タンク26からの水とが
気化器32で気化されて供給されると共に、ブロワ30
による酸素を含有する酸化ガスとしての空気が供給され
ている。
は、その断面が、図2に例示するように、六角形のセル
を複数備えるハニカムチューブとして形成されており、
その表面に上述の式(1)の水蒸気改質反応の触媒と式
(2)ないし式(4)の部分酸化反応の触媒とを兼ねる
銅−亜鉛系の触媒が担持されている。実施例では、モノ
リス触媒42を、全体として直径Dに対する長さLの比
(L/D)が5ないし18好ましくは8ないし15の円
柱形とすると共に、単位平方インチ当たり600ないし
3400好ましくは900ないし3000のセルを有す
るものとし、混合ガスの流入側端部(流入端から約15
mmまでの部位)を熱伝導率の低いセラミックにより形
成すると共にその他の部位を熱伝導率の高いメタルによ
り形成し、その表面に銅−亜鉛系の触媒を1リットルあ
たり240gの割合でコーティングした。触媒は、銅と
亜鉛とアルミニウムの硝酸塩水溶液に炭酸ナトリウム水
溶液を滴下して銅と亜鉛とアルミニウムの各水酸化物お
よび亜鉛とアルミニウムの複合水酸化物を沈殿させ、こ
れを焼成してそれぞれの酸化物とし、この酸化物に水を
添加してスラリー状にして担持させた。なお、アルミニ
ウムは、触媒として機能させるために用いるのではな
く、触媒の耐久性を向上させるために用いるものであ
り、他にジルコニアを用いるものとしてもよいし、アル
ミニウムを用いないものとしてもよい。
と水蒸気と空気との混合ガスは、メタノールのモル数に
対する水のモル数の比(水のモル数/メタノールのモル
数)が1.0以上となり、メタノールのモル数に対する
酸素原子のモル数の比(酸素原子のモル数/メタノール
のモル数)が0.1ないし0.42となるよう、メタノ
ールポンプ24や水ポンプ28,ブロワ30による気化
器32へのメタノールや水,空気の供給量を調節した。
20の性能について説明する。図3は、モノリス触媒4
2の単位平方インチ当たりのセル数がメタノールの水蒸
気改質反応に与える影響を例示するグラフである。比較
例として、単位平方インチ当たりのセル数が100,2
00,400,4000のモノリス触媒を、他の条件は
実施例のモノリス触媒42と同一のものとして作成して
用いた。この際の実施例のモノリス触媒42としては、
全体が直径が120mmで長さが600mmの円柱形の
ものを用い、混合ガスとしては、メタノールが7mol
/min、水が14mol/min、空気がメタノール
のモル数に対する酸素原子のモル数の比が0.21に相
当する流量で、反応層40に流入するときの温度が33
0℃であるものを用いた。図示するように、実施例の改
質器20は、比較例に比して反応層40の出口でのメタ
ノール濃度(図中メタノール排出濃度)が低く、メタノ
ールの改質反応性が高いことが解る。特に単位平方イン
チ当たりのセル数を900ないし3000としたもので
は、その性能は著しく高くなる。モノリス触媒42とし
て単位平方インチ当たりのセル数が600ないし340
0のうちのいずれを用いるかは、改質により得られた水
素含有ガスが供給される装置(例えば、燃料電池や水素
エンジンなど)におけるメタノールの許容濃度と改質器
20の製造コストなどによって定まる。
度の影響は次のとおりである。混合ガスにおけるメタノ
ールの成分を多くすると、実施例でも比較例でも共にメ
タノールの排出濃度は増加する傾向がある。これは上述
した式(1)や式(2)ないし式(4)の左辺における
メタノールが多くなることに基づくと考えられる。この
場合でも実施例は比較例に比して良好な性能を示す。こ
の混合ガスにおけるメタノールの成分の多少の影響は以
下のすべての比較に対しても成立する。
分)を多くすると、実施例でも比較例でも共にメタノー
ルの排出濃度は減少する傾向がある。これは上述した式
(1)の左辺における水が多くなり、反応が促進される
ことに基づくと考えられる。この場合でも実施例は比較
例に比して良好な性能を示す。この混合ガスにおける水
蒸気の成分の多少の影響は以下のすべての比較に対して
も成立する。なお、式(1)から解るように、メタノー
ルのモル数に対する水のモル数の比が1.0未満では未
反応のメタノールが生じ、排出されるメタノール濃度が
高くなるから、メタノールの水蒸気改質の効率を高める
ためにもこの比は1.0以上とするのが好ましい。
高くすると、実施例でも比較例でも共にメタノールの排
出濃度は減少する傾向がある。これは上述した式(1)
が吸熱反応であることに基づくと考えられる。この場合
でも実施例は比較例に比して良好な性能を示す。この混
合ガスの温度の影響は以下のすべての比較に対しても成
立する。
ノールの水蒸気改質反応に与える影響を例示するグラフ
を図4に示す。このグラフを得るにあたり、モノリス触
媒42としては図3に例示するグラフを得る際に用いた
ものを用い、混合ガスとしては図3に例示するグラフを
得る際に用いたガスに対して酸素の比率のみ変更するも
のとした。図示するように、混合ガスにおける酸素の成
分が多くなるほど改質器20の性能が向上することが解
る。混合ガスにおける酸素の成分が値0の混合ガスで
は、単位平方インチ当たりのセル数が多くなるほど性能
が低下し、本実施例の改質器20には不向きであること
が解る。なお、このグラフ等から、メタノールのモル数
に対する酸素原子のモル数の比は0.1以上とすること
が解り、実施例の改質器20が水素を含有する水素含有
ガスを得ることを目的としていることから、この比は
0.42以下にすることが望ましい。これは、この比を
それ以上に大きくすると水素含有ガスの生成に対する効
率が低下して、水素リッチな水素含有ガスを実用的に効
率的に得ることができなくなるからである。
る長さLの比(L/D)がメタノールの水蒸気改質反応
に与える影響を例示するグラフである。このグラフを得
るにあたり、モノリス触媒42としては単位平方インチ
当たりのセル数を900として図3に例示するグラフを
得る際に用いたものを直径Dに対する長さLの比のみ変
更して用い、混合ガスとしては図3に例示するグラフを
得る際に用いたものを用いた。また、比較例として比
(L/D)が2と20のものを用いた。図示するよう
に、実施例の改質器20は、比較例に比して反応層40
の出口でのメタノール濃度が低く、メタノールの改質反
応性が高いことが解る。特に比(L/D)を8ないし1
5としたものでは、その性能は著しく高くなる。モノリ
ス触媒42として直径Dに対する長さLの比(L/D)
が5ないし18のうちのいずれを用いるかは、改質によ
り得られた水素含有ガスが供給される装置(例えば、燃
料電池や水素エンジンなど)におけるメタノールの許容
濃度や改質器20の製造コスト,改質器20の設置スペ
ースなどによって定まる。
メタノールの水蒸気改質反応に与える影響を例示するグ
ラフである。このグラフを得るにあたり、モノリス触媒
42としては単位平方インチ当たりのセル数を900と
して図3に例示するグラフを得る際に用いたものをセル
の形状のみ変更して用い、混合ガスとしては図3に例示
するグラフを得る際に用いたガスを用いた。また、比較
例としてセルの形状が三角形と四角形のものを用いた。
図示するように、実施例の改質器20は、比較例に比し
て反応層40の出口でのメタノール濃度が低く、メタノ
ールの改質反応性が高いことが解る。これは六角形のセ
ルが、四角形や三角形のセルに比して、セルの混合ガス
の流路の中心から触媒が担持されている壁面までの距離
の変化が小さく、触媒上での反応が均等に行なわれてい
ることに基づくと考えられる。
ルの水蒸気改質反応に与える影響を例示するグラフであ
り、図8はモノリス触媒42の材質と改質器20の始動
開始からメタノールを50%転化するまでに要する時間
(暖機性能)との関係の一例を示すグラフである。これ
らグラフを得るにあたり、モノリス触媒42としては全
体として直径が200mmで長さが300mmの円柱形
とすると共に単位平方インチ当たりのセル数を900と
して図3に例示するグラフを得る際に用いたものを用
い、混合ガスも図3に例示するグラフを得る際に用いた
ガスを用いた。また、比較例1としてモノリス担体を熱
伝導性の高いメタルにより形成したものと、比較例2と
してモノリス担体を熱伝導性の低いセラミックで形成し
たものを用いた。図7に示すように、実施例の改質器2
0は、比較例1に比して反応層40の出口でのメタノー
ル濃度が低くメタノールの改質反応性は高いが、比較例
2と比べると同程度の性能を示している。一方、図8に
示すように、実施例の改質器20は、比較例1と同様に
比較例2に比して良好な暖機性能を示す。この図7と図
8から、実施例の改質器20は、メタノールの改質反応
性が高く、良好な暖機性能を示すことが解る。
媒の軸方向の位置における触媒の温度に与える影響を例
示するグラフである。図示するように、モノリス触媒の
混合ガスの流入端から10mmまではセラミックにより
形成したモノリス触媒の方がメタルで形成したものより
温度が高い。これはメタルにより形成したモノリス触媒
では、流入端付近の熱が後方に拡散しているからと考え
られる。上述した式(1)のメタノールの水蒸気改質反
応は吸熱反応であり、その反応性は、混合ガスの温度が
反応性に与える影響として前述したように、混合ガスの
温度が高くなれば向上する傾向がある。図7のグラフに
示されている比較例1と実施例の改質器20および比較
例2の相違は、図9のグラフに示される混合ガスのモノ
リス触媒における流入端部付近の温度によるものと考え
られる。これらのことから、モノリス触媒42を、その
全長のうち混合ガスの流入端から2ないし20%までの
部位好ましくは5%までの部位を熱伝導率の低い材料
(例えば、セラミックなど)により形成し、他の部位を
熱伝導率の高い材料(例えば、ステンレス等のメタルな
ど)により形成することにより、メタノールの改質反応
性を向上させると共に、暖機性能を向上させることがで
きる。
ば、モノリス担体に触媒を担持させたモノリス触媒42
を用いることにより、メタノールの水蒸気改質反応や部
分酸化反応などの反応効率に影響を及ぼす混合ガスの流
路の面積や流路の抵抗に対する設計の自由度を高めるこ
とができると共に、メタノールの水蒸気改質反応の反応
効率を高めることができる。
平方インチ当たりのセル数が600ないし3400好ま
しくは900ないし3000のモノリス触媒42を用い
ることにより、メタノールの水蒸気改質反応の反応効率
を向上させることができる。さらに、実施例の改質器2
0によれば、メタノールのモル数に対する酸素原子のモ
ル数の比が0.1ないし0.42となるよう混合ガスを
調整することにより、メタノールの水蒸気改質反応の反
応効率を向上させると共に、水素リッチな水素含有ガス
を得ることができる。あるいは、実施例の改質器20に
よれば、全体として直径Dに対する長さLの比(L/
D)が5ないし18好ましくは8ないし15のモノリス
触媒42を用いることにより、メタノールの水蒸気改質
反応の反応効率を向上させることができる。また、実施
例の改質器20によれば、セルの断面の形状が六角形の
モノリス触媒42を用いることにより、メタノールの水
蒸気改質反応の反応効率を向上させることができる。加
えて、実施例の改質器20によれば、モノリス触媒42
を全長のうち混合ガスの流入端から2ないし20%まで
の部位好ましくは5%までの部位を熱伝導率の低い材料
により形成すると共に他の部位を熱伝導率の高い材料に
より形成することにより、メタノールの改質反応性を向
上させることができると共に、暖機性能を向上させるこ
とができる。
当たりのセル数や直径Dに対する長さLの比(L/
D),セルの断面の形状,材質などのすべてにおいてメ
タノールの水蒸気改質反応の反応効率が向上する範囲で
形成されたモノリス触媒42を用いたが、いずれか一つ
あるいは複数がその範囲にないモノリス触媒を用いる構
成としても差し支えない。この場合、その範囲内にない
要素により性能の低下が定まる。
としてメタノールを用いたが、メタン等の炭化水素やエ
タノールなどのアルコールなど、他の炭化水素系燃料を
改質する改質器に適用するものとしてもよい。
と空気とを気化器32を介して混合ガスとして反応層4
0に供給するものとしたが、気化器32を備えず、気化
したメタノールと水蒸気と空気とを直接反応層40に供
給するものとしてもよい。
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。
質器20の構成の概略を示す構成図である。
する断面図である。
セル数がメタノールの水蒸気改質反応に与える影響を例
示するグラフである。
ールの水蒸気改質反応に与える影響を例示するグラフで
ある。
比(L/D)がメタノールの水蒸気改質反応に与える影
響を例示するグラフである。
の水蒸気改質反応に与える影響を例示するグラフであ
る。
気改質反応に与える影響を例示するグラフである。
開始からメタノールを50%転化するまでに要する時間
(暖機性能)との関係の一例を示すグラフである。
の位置における触媒の温度に与える影響を例示するグラ
フである。
ールポンプ、26 水タンク、28 水ポンプ、30
ブロワ、32 気化器、40 反応層、42モノリス触
媒。
Claims (12)
- 【請求項1】 炭化水素系燃料を水素を含有する水素含
有ガスに改質する改質器であって、 ガスの流路を複数に区切る複数のセルからなるモノリス
担体に前記炭化水素系燃料の一部を酸化する部分酸化反
応触媒と前記炭化水素系燃料を水蒸気を用いて前記水素
含有ガスに改質する水蒸気改質反応触媒とを担持するモ
ノリス触媒を備える改質器。 - 【請求項2】 前記部分酸化反応触媒と前記水蒸気改質
反応触媒は、銅−亜鉛系の触媒である請求項1記載の改
質器。 - 【請求項3】 請求項1または2記載の改質器であっ
て、 前記炭化水素系燃料はメタノールであり、 メタノールを前記モノリス触媒に供給するメタノール供
給手段と、 該供給されるメタノールの分子のモル数に対する酸素原
子のモル数の比が0.1ないし0.42となるよう酸素
を含有する酸素含有ガスを前記モノリス触媒に供給する
酸素含有ガス供給手段とを備える改質器。 - 【請求項4】 前記メタノール供給手段により前記モノ
リス触媒に供給されるメタノールの分子数に対する水分
子のモル数の比が1.0以上となるよう前記水蒸気を前
記モノリス触媒に供給する水蒸気供給手段を備える請求
項3記載の改質器。 - 【請求項5】 前記モノリス担体は、単位平方インチ当
たり600ないし3400のセルからなる担体である請
求項1ないし4いずれか記載の改質器。 - 【請求項6】 前記モノリス担体は、単位平方インチ当
たり900ないし300のセルからなる担体である請求
項1ないし4いずれか記載の改質器。 - 【請求項7】 前記モノリス触媒は、前記ガスの流路の
断面の直径に対する該流路の長さの比が5ないし18と
なるよう形成されてなる請求項1ないし6いずれか記載
の改質器。 - 【請求項8】 前記モノリス触媒は、前記ガスの流路の
断面の直径に対する該流路の長さの比が8ないし15と
なるよう形成されてなる請求項1ないし6いずれか記載
の改質器。 - 【請求項9】 前記モノリス担体は、前記複数のセルの
断面形状が六角形となるよう形成されてなる請求項1な
いし8いずれか記載の改質器。 - 【請求項10】 前記モノリス担体は、少なくとも前記
ガスの流入端部が熱伝導率の低い材料で形成されてなる
請求項1ないし9いずれか記載の改質器。 - 【請求項11】 前記モノリス担体は、前記ガスの流入
端部が他の部より熱伝導率の低い材料で形成されてなる
請求項1ないし9いずれか記載の改質器。 - 【請求項12】 前記モノリス担体は、前記ガスの流路
の全長のうち流入端から2ないし20%の部位を熱伝導
率の低い材料により形成し、他の部位を該流入端を形成
する材料より熱伝導率の高い材料により形成されてなる
請求項11記載の改質器。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002126538A (ja) * | 2000-10-30 | 2002-05-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ハニカム型メタノール改質触媒 |
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Families Citing this family (10)
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---|---|---|---|---|
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US7404936B2 (en) * | 2002-10-22 | 2008-07-29 | Velocys | Catalysts, in microchannel apparatus, and reactions using same |
DE102005001900B4 (de) * | 2005-01-14 | 2010-06-17 | Enerday Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Bereitstellen eines homogenen Gemisches aus Brennstoff und Oxidationsmittel |
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Family Cites Families (12)
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---|---|---|---|---|
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US4134860A (en) * | 1977-04-29 | 1979-01-16 | Engelhard Minerals & Chemicals Corporation | Catalyst manufacture |
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US4844837A (en) * | 1982-09-30 | 1989-07-04 | Engelhard Corporation | Catalytic partial oxidation process |
EP0303438A3 (en) | 1987-08-14 | 1989-12-27 | DAVY McKEE CORPORATION | Production of synthesis gas from hydrocarbonaceous feedstock |
JPH04313339A (ja) | 1991-04-12 | 1992-11-05 | Toyo Eng Corp | 触媒燃焼を利用した部分酸化改質反応器 |
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DE4423587C2 (de) | 1994-07-06 | 1996-09-05 | Daimler Benz Ag | Vorrichtung zur Wasserstoffgewinnung mittels partieller Oxidation und/oder Wasserdampfreformierung von Methanol |
DE19721630C1 (de) * | 1997-05-23 | 1999-02-11 | Fraunhofer Ges Forschung | Vorrichtung zur Reformierung von Kohlenwasserstoffe enthaltenden Edukten |
DE19727841A1 (de) | 1997-06-24 | 1999-01-07 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren und Vorrichtung zur autothermen Reformierung von Kohlenwasserstoffen |
DE19858974B4 (de) | 1998-12-19 | 2006-02-23 | Daimlerchrysler Ag | Verfahren zur katalytischen Umsetzung eines Ausgangsstoffes, insbesondere eines Gasgemisches |
-
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002126538A (ja) * | 2000-10-30 | 2002-05-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ハニカム型メタノール改質触媒 |
JP4690535B2 (ja) * | 2000-10-30 | 2011-06-01 | 三菱重工業株式会社 | ハニカム型メタノール改質触媒 |
US7753971B2 (en) | 2005-03-22 | 2010-07-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel reforming apparatus |
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Publication number | Publication date |
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DE10010009B4 (de) | 2006-09-14 |
US6692707B1 (en) | 2004-02-17 |
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