[发明专利]采用等离子体系统生产内燃机燃料的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机燃料的生成。更具体地说，本发明涉及采用等 离子体系统生成作为内燃机燃料的分子氢的系统和方法。

背景技术

由于内燃机的排放物作为空气污染源受到越来越大的关注，用于 内燃机的可替代燃料也受到了越来越大的提倡。其中一种可替代燃料 是分子氢。分子氢可以用来作为内燃机的燃料，或者作为燃料电池的 燃料，该燃料电池可以产生能量，以代替内燃机或者与内燃机一起使 用。因为分子氢不是自然资源，它一般可以从一种或者更多种包含分 子氢的化合物中产生。例如，分子氢可以由碳氢化合物的蒸气转化产 生。

碳氢化合物的蒸气转化是一个吸热过程。因此，必须为蒸气转化 过程提供热量源。采用蒸气甲烷转化过程产生分子氢需要产生足够热 量，加热反应器来产生该热量所需的处理设备和/或时间不能使碳氢 化合物的蒸气转化满足快速启动、密集、便携式应用的需求(例如， 汽车和/或公交)。

Daniel等申请的专利号为6976353的美国专利；Ciray等申请的 专利号为6903259的美国专利；Kong等申请的专利号为6804950的 美国专利；Bromberg等申请的专利号为6793899的美国专利；Voecks 等申请的申请号为2007/0059235的美国专利申请公开；Voecks等申 请的申请号为2004/0206618的美国专利申请公开；及Fletcher申请的 申请号为2004/0148860的美国专利申请公开描述了使用等离子体转 化碳氢化合物和/或气态碳氢化合物。

由于分子氢是一种可生产资源，而且如原油等氢资源正在减少， 从可替代资源的供给产生内燃机燃料的经济而有效的方法和系统令 人期盼。

发明内容

本发明提供从低温等离子体转化器(reformer)生产燃料的系统 和方法。

在一些实施方案中，生产分子氢的系统包括等离子体转化器。该 等离子体转化器可以接收液体供应源，并从该液体供应源产生气流。 该等离子体转化器可以产生温度最高约为400℃的等离子体。在一些 实施方案中，等离子体转化器的压力约为0.3个大气压到5个大气压 之间。该气流包括分子氢和碳氧化物。

在一些实施方案中，等离子体转化器与分离系统连通。该分离系 统包括变电吸附分离系统和/或膜分离系统。该分离系统可以至少清 除该气流中的一部分碳氧化物，以便产生与进入该分离系统的气流相 比含有更多分子氢的气流。

在一些实施方案中，等离子体转化器和/或分离系统与一内燃机 连接。在等离子体转化器中产生的分子氢可以被提供给内燃机，作为 该内燃机的燃料。在一些实施方案中，该等离子体转化器的气流与一 种替代燃料相混合，该混合物被提供给该内燃机作为燃料。

在一些实施方案中，该等离子体转化器的气流与水煤气变换触媒 接触。气流与水煤气变换触媒的接触将气流中的一部分一氧化碳转换 成与水煤气变换触媒接触之前的气流相比含有更多分子氢的气流。该 富含分子氢的气流可以被提供给内燃机。

现在描述采用上述系统来生产内燃机燃料的方法。在一些实施方 案中，生产内燃机燃料的方法可以包括为等离子体转化器提供液体供 应源。在该等离子体转化器中，该液体供应源可以被转换成包含分子 氢的气流。在一些实施方案中，该气流还包括一氧化碳和/或碳氧化 物。该气流可以被提供给内燃机。在一些实施方案中，该气流在被传 送到内燃机之前，先将其提供给分离系统。该分离系统可以将气流中 的分子氢与其它化合物分离，以形成分子氢流。该分子氢流可以被提 供给内燃机。在一些实施方案中，该分子氢流与替代燃料混合形成燃 料混合物。该燃料混合物可以被提供给内燃机。

附图说明

通过以下对依照本发明的示例性优选实施方案的详细说明并结 合附图，将会更充分地理解本发明的方法和设备的特征和优点。

图1图示了等离子体转化器系统的实施方式；

图2图示了等离子体转化器的电极配置的实施方式；

图3A和图3B图示了包含介电壁垒的等离子体转化器的实施方 式；

图4图示了包含一个或多个尖头加长部件的电极的实施方式；

图5图示了包含一个或多个中凸加长部件的电极的实施方式的仰 视图；

图6图示了包含开口的电极的实施方式；

图7图示了电极的俯视图的实施方式；