JP5113749B2

Gas separation method and apparatus using partial pressure swing adsorption

Abstract

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JP5113749B2, drawing sheet 1
Sheet 1 of 12

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Expired 24 July 2026, 0.2 years ago.

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  1. 1
    (1) 燃料電池システムを作動させる方法であって、 (2) 燃料吸入流を燃料電池スタックに供給する工程と、 (3) 前記燃料電池スタックを作動させて、電気と水素含有燃料排出流とを発生させる工程と、 (4)前 記燃料排出流に含まれる水素の少なくとも一部を分離する工程であって、 (a)第1の供給/パージ工程であって、前記燃料排出流の少なくとも一部を含む供給ガス吸気流を第1の吸着床に供給する工程と、前記供給ガスの少なくとも1つの分離された成分を含む供給ガス排気流を第1の出力側において収集する工程と、パージガス吸気流を第2の吸着床に供給する工程と、パージガス排気流を第2の出力側において収集する工程と、を含む工程、 (b)前記第1の供給/パージ工程の後に実施される第1の洗浄工程であって、前記パージガス吸気流を前記第1の吸着床に供給する工程と、前記第1の吸着床の空隙容積内に捕捉された前記供給ガスの少なくとも1つの成分を含む前記パージガス排気流を前記第1の出力側において収集する工程と、前記供給ガス吸気流を前記第2の吸着床に供給する工程と、前記第2の吸着床の空隙容積内に捕捉された前記パージガスの一部を含む前記供給ガス排気流を前記第2の出力側において収集する工程と、を含む工程、 (c)前記第1の洗浄工程の後に実施される第2の供給/パージ工程であって、前記供給ガス吸気流を前記第2の吸着床に供給する工程と、前記供給ガスの少なくとも1つの分離された成分を含む前記供給ガス排気流を前記第1の出力側において収集する工程と、前記パージガス吸気流を前記第1の吸着床に供給する工程と、前記パージガス排気流を前記第2の出力側において収集する工程と、を含む工程、及び、 (d)前記第2の供給/パージ工程の後に実施される第2の洗浄工程であって、前記パージガス吸気流を前記第2の吸着床に供給する工程と、前記第2の吸着床の空隙容積内に捕捉された前記供給ガスの少なくとも1つの成分を含む前記パージガス排気流を前記第1の供給/パージ工程における前記第1の出力側と同じ出力側である第1の出力側において収集する工程と、前記供給ガス吸気流を前記第1の吸着床に供給する工程と、前記第1の吸着床の空隙容積内に捕捉された前記パージガスの一部を含む供給ガス排気流を前記第2の出力側において収集する工程と、 を含む工程と、 (4)前 記燃料排出流から分離された前記水素を前記燃料吸入流に供給する工程と、 を含む方法。
  2. 2
    燃料電池システムであって、 燃料電池スタックと、 第1の吸着床及び第2の吸着床を備える分圧スイング吸着ユニットと、 前記燃料電池スタックの燃料排出口を前記分圧スイング吸着ユニットの第1の吸気口に動作可能に接続する第1の導管と、 パージガス源を前記分圧スイング吸着ユニットの第2の吸気口に動作可能に接続する第2の導管と、 前記分圧スイング吸着ユニットの排気口を前記燃料電池スタックの燃料吸気口に動作可能に接続する第3の導管と、 を備えるシステムにおいて、 動作中、前記第1の吸着床が、 (a)第1の供給/パージ工程において、前記燃料電池スタックの燃料排出流の少なくとも一部を含む前記供給ガス吸気流を前記第1の導管から受け取り、前記供給ガスの少なくとも1つの分離された成分を前記第3の導管に供給する機能と、 (b)前記第1の供給/パージ工程の後に実施される第1の洗浄工程において、前記パージガス吸気流を前記第2の導管から受け取り、前記第1の吸着床の空隙容積内に捕捉された前記供給ガスの少なくとも1つの成分を含むパージガス排気流を前記第3の導管に供給する機能と、 (c)前記第1の洗浄工程の後に実施される第2の供給/パージ工程において、パージガス吸気流を前記第2の導管から受け取り、パージガス排気流を前記第3の導管とは異なる出力側に供給する機能と、 (d)前記第2の供給/パージ工程の後に実施される第2の洗浄工程において、前記供給ガス吸気流を前記第1の導管から受け取り、前記第1の吸着床の空隙容積内に捕捉された前記パージガスの一部を含む供給ガス排気流を前記第3の導管とは異なる出力側に供給する機能と、を果たし、 且つ、動作中、前記第2の吸着床が、 (a)第1の供給/パージ工程において、パージガス吸気流を前記第2の導管から受け取り、パージガス排気流を前記第3の導管とは異なる出力側に供給する機能と、 (b)前記第1の供給/パージ工程の後に実施される第1の洗浄工程において、前記供給ガス吸気流を前記第1の導管から受け取り、前記第2の吸着床の空隙容積内に捕捉された前記パージガスの一部を含む前記供給ガス排気流を前記第3の導管とは異なる出力側に供給する機能と、 (c)前記第1の洗浄工程の後に実施される第2の供給/パージ工程において、前記供給ガス吸気流を前記第1の導管から受け取り、前記供給ガスの少なくとも1つの分離された成分を含む前記供給ガス排気流を前記第3の導管に供給する機能と、 (d)前記第2の供給/パージ工程の後に実施される第2の洗浄工程において、前記パージガス吸気流を前記第2の導管から受け取り、前記第2の吸着床の空隙容積内に捕捉された前記供給ガスの少なくとも1つの成分を含む前記パージガス排気流を前記第3の導管に供給する機能と、を果たす、 システム。
  3. 3
    燃料電池システムであって、 燃料電池スタックと、 分圧スイング吸着を利用して、燃料電池スタックの燃料排出流に含まれる水素の少なくとも一部を分離し、前記燃料排出流から分離された前記水素を燃料電池スタックの燃料吸入流に供給する分離手段と、 前記燃料電池スタックの燃料排出流の少なくとも一部を含む供給ガス吸気流を供給する第1の手段と、 パージガス吸気流を供給する第2の手段と、 前記供給ガスの少なくとも1つの分離された成分を収集する第3の手段と、 第4の手段であって、 (a)第1の供給/パージ工程において、前記供給ガス吸気流を前記第1の手段から受け取り、前記供給ガスの少なくとも1つの分離された成分を前記第3の手段に供給し、 (b)前記第1の供給/パージ工程の後に実施される第1の洗浄工程において、前記パージガス吸気流を前記第2の手段から受け取り、前記第4の手段の空隙容積内に捕捉された前記供給ガスの少なくとも1つの成分を含むパージガス排気流を前記第1の供給/パージ工程における前記第3の手段と同じ手段である前記第3の手段に供給し、 (c)前記第1の洗浄工程の後に実施される第2の供給/パージ工程において、パージガス吸気流を前記第2の手段から受け取り、パージガス排気流を前記第3の手段とは異なる出力側に供給し、 (d)前記第2の供給/パージ工程の後に実施される第2の洗浄工程において、前記供給ガス吸気流を前記第1の手段から受け取り、前記第4の手段の空隙容積内に捕捉された前記パージガスの一部を含む供給ガス排気流を前記第3の手段とは異なる出力側に供給する、第4の手段と、 第5の手段であって、 (a)第1の供給/パージ工程において、パージガス吸気流を前記第2の手段から受け取り、パージガス排気流を前記第3の手段とは異なる出力側に供給し、 (b)前記第1の供給/パージ工程の後に実施される第1の洗浄工程において、前記供給ガス吸気流を前記第1の手段から受け取り、前記第5の手段の空隙容積内に捕捉された前記パージガスの一部を含む前記供給ガス排気流を前記第3の手段とは異なる出力側に供給し、 (c)前記第1の洗浄工程の後に実施される第2の供給/パージ工程において、前記供給ガス吸気流を前記第1の手段から受け取り、前記供給ガスの少なくとも1つの分離された成分を含む前記供給ガス排気流を前記第3の手段に供給し、 (d)前記第2の供給/パージ工程の後に実施される第2の洗浄工程において、前記パージガス吸気流を前記第2の手段から受け取り、前記第5の手段の空隙容積内に捕捉された前記供給ガスの少なくとも1つの成分を含む前記パージガス排気流を 前記第3の手段 に供給する第5の手段と、 を備えるシステム。
  4. 4
    ガス分離方法であって、 (a)第1の供給/パージ工程であって、供給ガス吸気流を第1の吸着床に供給する工程と、前記供給ガスの少なくとも1つの分離された成分を含む供給ガス排気流を第1の出力側において収集する工程と、パージガス吸気流を第2の吸着床に供給する工程と、パージガス排気流を第2の出力側において収集する工程と、を含む第1の供給/パージ工程と、 (b)前記第1の供給/パージ工程の後に実施される第1の洗浄工程であって、前記パージガス吸気流を前記第1の吸着床に供給する工程と、前記第1の吸着床の空隙容積内に捕捉された前記供給ガスの少なくとも1つの成分を含む前記パージガス排気流を前記第1の出力側において収集する工程と、前記供給ガス吸気流を前記第2の吸着床に供給する工程と、前記第2の吸着床の空隙容積内に捕捉された前記パージガスの一部を含む前記供給ガス排気流を 前記第2の出力側 において収集する工程と、を含む第1の洗浄工程と、 (c)前記第1の洗浄工程の後に実施される第2の供給/パージ工程であって、前記供給ガス吸気流を前記第2の吸着床に供給する工程と、前記供給ガスの少なくとも1つの分離された成分を含む前記供給ガス排気流を前記第1の出力側において収集する工程と、前記パージガス吸気流を前記第1の吸着床に供給する工程と、前記パージガス排気流を 前記第2の出力側 において収集する工程と、を含む第2の供給/パージ工程と、 (d)前記第2の供給/パージ工程の後に実施される第2の洗浄工程であって、前記パージガス吸気流を前記第2の吸着床に供給する工程と、前記第2の吸着床の空隙容積内に捕捉された前記供給ガスの少なくとも1つの成分を含む前記パージガス排気流を前記第1の出力側において収集する工程と、前記供給ガス吸気流を前記第1の吸着床に供給する工程と、前記第1の吸着床の空隙容積内に捕捉された前記パージガスの一部を含む供給ガス排気流を 前記第2の出力側 において収集する工程と、を含む第2の洗浄工程と、 を含む方法。
  5. 5
    ガス分離装置であって、 供給ガス吸気流を供給する第1の手段と、 パージガス吸気流を供給する第2の手段と、 前記供給ガスの少なくとも1つの分離された成分を収集する第3の手段と、 第4の手段であって、 (a)第1の供給/パージ工程において、前記供給ガス吸気流を前記第1の手段から受け取り、前記供給ガスの少なくとも1つの分離された成分を前記第3の手段に供給し、 (b)前記第1の供給/パージ工程の後に実施される第1の洗浄工程において、前記パージガス吸気流を前記第2の手段から受け取り、前記第4の手段の空隙容積内に捕捉された前記供給ガスの少なくとも1つの成分を含むパージガス排気流を前記第3の手段に供給し、 (c)前記第1の洗浄工程の後に実施される第2の供給/パージ工程において、パージガス吸気流を前記第2の手段から受け取り、パージガス排気流を前記第3の手段とは異なる出力側に供給し、 (d)前記第2の供給/パージ工程の後に実施される第2の洗浄工程において、前記供給ガス吸気流を前記第1の手段から受け取り、前記第4の手段の空隙容積内に捕捉された前記パージガスの一部を含む供給ガス排気流を前記第3の手段とは異なる出力側に供給する第4の手段と、 第5の手段であって、 (a)第1の供給/パージ工程において、パージガス吸気流を前記第2の手段から受け取り、パージガス排気流を前記第3の手段とは異なる出力側に供給し、 (b)前記第1の供給/パージ工程の後に実施される第1の洗浄工程において、前記供給ガス吸気流を前記第1の手段から受け取り、前記第5の手段の空隙容積内に捕捉された前記パージガスの一部を含む前記供給ガス排気流を前記第3の手段とは異なる出力側に供給し、 (c)前記第1の洗浄工程の後に実施される第2の供給/パージ工程において、前記供給ガス吸気流を前記第1の手段から受け取り、前記供給ガスの少なくとも1つの分離された成分を含む前記供給ガス排気流を前記第3の手段に供給し、 (d)前記第2の供給/パージ工程の後に実施される第2の洗浄工程において、前記パージガス吸気流を前記第2の手段から受け取り、前記第5の手段の空隙容積内に捕捉された前記供給ガスの少なくとも1つの成分を含む前記パージガス排気流を前記第3の手段に供給する第5の手段と、 を備えるガス分離装置。
  6. 6
    ガス分離装置であって、 動作中に供給ガス吸気流を供給する第1の導管と、 動作中にパージガス吸気流を供給する第2の導管と、 動作中に前記供給ガスの少なくとも1つの分離された成分を収集する第3の導管と、 第1の吸着床であって、 (a)第1の供給/パージ工程において、前記供給ガス吸気流を前記第1の導管から受け取り、前記供給ガスの少なくとも1つの分離された成分を前記第3の導管に供給し、 (b)前記第1の供給/パージ工程の後に実施される第1の洗浄工程において、前記パージガス吸気流を前記第2の導管から受け取り、前記第1の吸着床の空隙容積内に捕捉された前記供給ガスの少なくとも1つの成分を含むパージガス排気流を前記第3の導管に供給し、 (c)前記第1の洗浄工程の後に実施される第2の供給/パージ工程において、パージガス吸気流を前記第2の導管から受け取り、パージガス排気流を前記第3の導管とは異なる出力側に供給し、 (d)前記第2の供給/パージ工程の後に実施される第2の洗浄工程において、前記供給ガス吸気流を前記第1の導管から受け取り、前記第1の吸着床の空隙容積内に捕捉された前記パージガスの一部を含む供給ガス排気流を前記第3の導管とは異なる出力側に供給する、 機能を動作中に果たす第1の吸着床と、 第2の吸着床であって、 (a)第1の供給/パージ工程において、パージガス吸気流を前記第2の導管から受け取り、パージガス排気流を前記第3の導管とは異なる出力側に供給し、 (b)前記第1の供給/パージ工程の後に実施される第1の洗浄工程において、前記供給ガス吸気流を前記第1の導管から受け取り、前記第2の吸着床の空隙容積内に捕捉された前記パージガスの一部を含む前記供給ガス排気流を前記第3の導管とは異なる出力側に供給し、 (c)前記第1の洗浄工程の後に実施される第2の供給/パージ工程において、前記供給ガス吸気流を前記第1の導管から受け取り、前記供給ガスの少なくとも1つの分離された成分を含む前記供給ガス排気流を前記第3の導管に供給し、 (d)前記第2の供給/パージ工程の後に実施される第2の洗浄工程において、前記パージガス吸気流を前記第2の導管から受け取り、前記第2の吸着床の空隙容積内に捕捉された前記供給ガスの少なくとも1つの成分を含む前記パージガス排気流を前記第3の導管に供給する、 機能を動作中に果たす第2の吸着床と、 を備えるガス分離装置。
Independent claims6