CN1266814A - 氢发生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了以简单结构使各反应部分的催化剂温度在短时间内达到稳定的氢发生装置。该装置具备燃料供给部分、燃料改性用水供给部分、氧化剂气体供给部分,及从燃料供给部分开始向下依次配置的改性催化剂体、CO转化催化剂体和CO净化催化剂体。其特征是向加热过的改性部分导入燃料和水,在导入转化部分的改性气体及在转化部分获得的导入净化部分的转化气体中混合氧化剂气体供给部分提供的氧化剂气体,使转化部分和净化部分中的改性气体和转化气体中的至少一部分发生氧化。

Description

氢发生装置
本发明涉及以作为燃料的烃类等和水为原料，对燃料进行水蒸汽改性而获得氢气的氢发生装置。
使燃料进行水蒸汽改性的方法是氢生成方法的一种。该方法中，以天然气和LPG等烃类、甲醇等醇类或石脑油等燃料和水为原料，在设置了改性催化剂的改性部分使燃料发生水蒸汽改性反应而生成氢。由于上述水蒸汽改性反应还生成了作为副产品的一氧化碳，所以，以往都并用使水和一氧化碳进行转移反应的转化部分。
此外，为给燃料电池，特别是固体高分子型燃料电池提供氢而使用水蒸汽改性法时，为了进一步除去经过转化部分的转化气体中的一氧化碳，设置了利用一氧化碳氧化法或甲烷化法等的净化部分。前述改性部分、转化部分和净化部分中分别设置了对应于各自的反应的催化剂，由于反应温度因所用催化剂的不同而不同，所以，为使氢能够稳定地生成，需要将这些催化剂加热至各自的反应温度。
上述氢发生装置中，由于仅在位于上游的改性部分设置了加热部分，所以，改性部分的温度最高，然后，温度按照流入改性气体的转化部分、流入转化气体的净化部分依次降低。因此，采用了用改性部分的热量，例如以改性气体保有的热量或加热部分的余热依次对转化部分和净化部分进行加热的结构。
但是，上述结构中的各反应部分(改性部分、转化部分和净化部分)的催化剂温度达到稳定需要一定的时间。确切地说，由于工厂使用的以连续运转为基础的氢发生装置能够设定启动时间而运转，所以无特别的问题。但是，对于启动频繁，且需在短时间内稳定产生氢的氢发生装置就不太理想。
针对这种情况，使用了分别对应于改性部分和净化部分设置了专用加热部分、使加热部分在对装置启动的催化剂加热时运作，从而缩短启动时间的方法。但是该方法存在由于装置中组装入加热部分而使结构变得复杂，同时又使装置价格有所提高的问题。
鉴于上述事实，本发明的第一个目的是提供在设定了日常启动停止的氢发生装置中，以简单结构可使各反应部分的催化剂温度在短时间内达到稳定的氢发生装置。
在进行上述水蒸汽改性时，甲烷、丙烷、汽油、煤油等烃类燃料的改性温度为500～800℃左右，醇和醚类燃料的改性温度为200～400℃左右。
此时，由于越是在高温反应所产生的一氧化碳(CO)的浓度越高，特别是在使用烃类燃料的情况下，为使CO浓度降低至例如0.1～1％，使用CO转化催化剂使CO和水蒸汽反应。
特别是象固体高分子型燃料电池那样，因为有必要将100℃左右的低温下工作的燃料电池的CO浓度降至数ppm左右，加入了空气，并采用了可使CO有选择地氧化的CO净化催化剂。这些催化剂可以是圆柱状和球状等丸状催化剂体。
但是，使用丸状催化剂体时，由于燃料电池每次启动时的热冲击和车载时的振动会破坏催化剂体，所以，需要替换新的催化剂体，这样就存在催化剂组分的固有寿命不能够充分利用的问题。而且，可能还会发生催化剂体崩解时产生的催化剂粉末堵塞燃料电池的燃料通道的问题。
即，以往的氢发生装置只能够在化工厂中进行稳定运转，在不需要频繁启动操作的用途中无太大问题，但用于汽车和家用燃料电池这种需要反复启动和停止运转，有剧烈振动的场合就会出现问题。
鉴于以上事实，本发明的第二个目的是提供即使用于需要反复启动和停止运转，并有剧烈振动的场合，催化剂体的性能也能够充分发挥，其使用寿命能完全利用，可长时间稳定工作的氢发生装置。
利用上述水蒸汽改性使氢产生的传统氢发生装置的改性催化剂体、CO转化催化剂体和CO净化催化剂体之间未设置防止飞散的装置。
在未设置防止飞散的装置的情况下，使氢发生装置启动时催化剂体受到热冲击，在车载情况下因振动而使催化剂体被破坏，如果长期使用，则脱落的催化剂组分可能会飞散至催化剂体的下游侧。
这种情况下，飞散的改性催化剂使改性气体甲烷化，飞散的CO转化催化剂阻碍了CO的选择氧化，因逆转移反应使CO浓度有所增加，这就成为整个装置工作效率下降的主要原因之一。
这就说明以往的方法只适用于在化工厂中进行稳定运转，在不需要频繁启动的用途中无太大问题，但用于汽车和家用燃料电池这种需要反复启动和停止运转，且有剧烈振动的场合就会出现许多问题。
鉴于上述事实，本发明的第三个目的是为消除前述氢发生装置的问题而提供无催化剂体飞散影响的、可长期稳定工作的氢发生装置。
首先，为完成本发明的目的1，本发明提供了一种氢发生装置，该装置具备燃料供给部分、燃料改性用水供给部分、氧化剂气体供给部分、改性催化剂体、前述改性催化剂用加热部分、CO转化催化剂体及净化催化剂体，且改性催化剂体、CO转化催化剂体及CO净化催化剂体从前述燃料供给部分开始向下游侧依次设置。该装置的特征是，向经过加热的前述改性部分提供燃料和水，在导入前述转化部分的前述改性气体，以及在前述转化部分获得又导入前述净化部分的转化气体中混合入来自前述氧化剂气体供给部分的氧化剂气体，使前述转化部分和前述净化部分中的前述改性气体和前述转化气体至少一部分被氧化。
前述燃料供给部分和水供给部分为可连为一体，CO转化催化剂是水和一氧化碳的转移反应的催化剂。
这种情况下，前述转化催化剂体的转化催化剂中最好至少包含铂族催化剂。
此外，最好具有可测定前述转化催化剂体温度的转化催化剂温度测定部分，这样通过调节混合入前述改性气体中的氧化剂气体量可对转化催化剂温度进行控制。
又，最好具有可测定前述净化催化剂体温度的净化催化剂温度测定部分，这样通过调节混合入前述转化气体中的氧化剂气体量可对净化催化剂温度进行控制。
又，最好使来自前述燃料供给部分和水供给部分的燃料和水中混合入来自前述氧化剂气体供给部分的氧化剂气体。
又，最好具有可测定前述改性催化剂体温度的改性催化剂温度测定部分，这样通过调节混合入前述燃料和水中的氧化剂气体量可对改性催化剂温度进行控制。
为了完成上述目的2，本发明的氢发生装置中的改性催化剂体、CO转化催化剂体和CO净化催化剂体最好选用载有催化剂组分的具有蜂窝结构、发泡体结构或波纹结构的载体组成。
烃类燃料、醇类燃料或醚类燃料可由前述燃料供给部分提供。
此外，前述燃料改性用水供给部分可同时提供水蒸汽和空气。
又，前述燃料改性用水供给部分也可只提供空气。
构成前述载体的材料包括耐热性无机材料、金属和热传导性无机材料等。此外，前述载体还可由耐热性无机材料和金属或热传导性无机材料所组成的复合材料构成。
为达到上述目的3，本发明的氢发生装置中的前述改性催化剂体和前述CO转化催化剂体间，以及前述CO转化催化剂体和CO净化催化剂体间的至少一处设置了前述防飞散装置。
前述防飞散装置是一种过滤器，最好在前述过滤器上游侧和下游侧设置可检测前述过滤器的压力损失的压力检测装置。
前述过滤器可以由金属、陶瓷或它们的复合体组成的纤维构成。也可使用金属、陶瓷或它们的复合体组成的网眼状、蜂窝状或发泡体状过滤器。
此外，本发明的氢发生装置中的前述过滤器的温度最好高于使改性气体甲烷化的温度。
另外，最好在靠近前述过滤器的位置上设置温度检测装置。
图1是本发明实施状态1的氢发生装置构成的简单纵剖面图。
图2是本发明实施状态2的氢发生装置构成的简单纵剖面图。
图3是本发明实施状态3的氢发生装置构成的简单纵剖面图。
图4是本发明比较例1的氢发生装置构成的简单纵剖面图。
图5是本发明实施状态4的氢发生装置构成的简单纵剖面图。
图6是本发明实施状态5的氢发生装置构成的简单纵剖面图。
为了便于理解，以下面所示实施状态为代表，参考附图对本发明进行说明。
实施状态1
首先，对本发明的氢发生装置的实施状态1进行说明。
图1是本发明实施状态1的氢发生装置结构的简单纵剖面图。图1中，由兼具燃料供给部分和燃料改性用水供给部分的原料供给部分1提供作为水蒸汽改性反应的原料的烃类等燃料和水。
改性部分2中设置了包括水蒸汽改性反应的改性催化剂体2a在内的改性催化剂部分2b对燃料进行水蒸汽改性。这里，改性催化剂2a可使用例如由铂族贵金属配制成的催化剂等。
改性催化剂温度测定部分3可对负载于改性催化剂体2b上的改性催化剂2a的温度进行测定。加热部分4的作用是在进行燃料的水蒸汽改性时对改性部分进行加热，这里使用的是火焰燃烧器。
转化部分6中包括转化催化剂体6a，使在改性部分2获得的改性气体中的一氧化碳进行转移反应。另外，还设置了可检测转化催化剂体6a的温度的转化催化剂温度测定部分7。这里的负载于转化催化剂体6a上的催化剂使用了例如由铂族贵金属配制成的催化剂或至少含有铜的催化剂。
净化部分10的内部设置了铂族氧化催化剂等净化催化剂体10a，对转化部分6获得的转化气体中的一氧化碳进行氧化及/或氢化而使转化气体得到净化。另外，还设置了净化催化剂温度测定部分11。
在原料供给部分1和改性部分2间设置了原料供给通道5，为向转化部分6提供来自改性部分2的改性气体，设置了改性气体供给通道8。另外，为向净化部分10提供来自转化部分6的转化气体，设置了转化气体供给通道9。在净化部分10获得的净化气体(氢气)经过氢排气通道12排出。
此外，通过第一通道13a由氧化剂气体供给部分13向改性气体供给通道8提供空气等氧化剂气体，经过第二通道13b向转化气体供给通道9提供氧化剂气体。
然后，对实施状态1的氢发生装置中的作为本发明特征部分的产生氢时的装置工作情况进行说明。
本发明的氢发生装置中，仅在最上游的改性部分2设置了加热部分，使该加热部分工作对改性催化剂2a进行加热。然后，作为原料的烃类等燃料和水由原料供给部分1通过原料供给通道5与经过加热的改性催化剂2a接触，进行水蒸汽改性反应。
如前所述，经过改性部分的气体(改性气体)经过改性气体供给通道8被导入转化部分6，然后，在转化部分6获得的转化气体经由转化气体供给通道12被导入净化部分10。在净化部分10获得的净化气体(氢气)则通过氢排气通道9排到外部，例如供给燃料电池等。
此时，通过第一通道13a和第二通道13b在改性气体和转化气体中混合入来自氧化剂气体供给部分13的空气。这样，即使仅在改性部分2设置加热部分4，而不在转化部分6和净化部分10设置加热部分，也能够使转化部分6和净化部分10的催化剂温度上升，并可达到稳定状态。
为了能够在室温状态启动氢发生装置，稳定提供一氧化碳含量较少的氢气(净化气体)，改性部分2、转化部分6和净化部分10的催化剂的温度必须适应于反应要求。本发明的氢发生装置虽然只在改性部分2设置了加热部分，但可有效利用改性气体和转化气体的热量，在短时间内使各反应部分的催化剂温度趋于稳定。
即，本发明的氢发生装置的特征是，不仅可向使一氧化碳氧化而浓度降低、并导入净化部分的转化气体提供并混合入空气，还可向被导入转化部分的改性气体提供并混合入空气。
以下，对如何稳定具备上述构成的本发明的氢发生装置的各反应部分的催化剂温度进行更为详细的说明。
利用加热部分4对改性部分2进行加热，使改性催化剂体2b的温度迅速上升。通过改性催化剂2a被改性的燃料转变为改性气体，然后，在转化部分6转变为转化气体，在净化部分10除去转化气体中包含的一氧化碳而被净化。
本发明中，在导入转化部分6前的改性气体和导入净化部分10前的转化气体中混合了来自氧化剂气体供给部分的空气。这样，供给的空气中的氧和部分改性气体及转化气体就分别会在转化部分6和净化部分10中发生氧化反应，产生氧化热。利用这种热量就将转化部分6和净化部分10的催化剂温度迅速加热到适合于反应的温度。
本发明由于利用了转化催化剂体6a和净化催化剂体10a上的发热，所以能够通过供给的空气量对发热量进行控制，使催化剂温度的控制也变得方便。
而且，由于烃类等燃料的水蒸汽改性反应而使改性气体中包含大量的氢，所以，即使转化部分和净化部分的催化剂在刚启动后的低温状态下也能够使氧化反应容易地进行。
本发明的实施状态1中，因为可以对各反应部分分别进行加热，与依次对转化部分和净化部分进行加热的结构相比，这种只通过改性气体所保有的热量进行加热的结构能够在更短的时间内使各反应部分的催化剂达到适当的温度。
另外，本实施状态同样可适用于供给原料(燃料和水)的流量有所变化的场合。供给原料较少时，由于改性气体保有的热量的绝对值减少，所以，转化部分和净化部分的温度有降低的趋向。因此，通过对应于温度的降低调整提供的空气量，可在各反应部分发热而维持温度。
实施例1
使前述实施状态1的氢发生装置进行实际工作。首先，对装置启动时的运作进行说明。
使加热部分4启动开始对改性部分2的加热。然后，在1摩尔甲烷气体(作为原料的燃料烃类)中加入2摩尔以上的水，在改性部分2中导入改性催化剂2a(由铂族贵金属配制得的催化剂)。利用加热部分4的加热热量将改性催化剂温度控制在约700℃，使其进行水蒸汽改性反应。
接着，向填充了铂族贵金属催化剂的转化部分6中导入所得的改性气体。转化部分6中的改性气体中的一氧化碳含量因其与水发生转移反应而减少。为使转化催化剂体6a促进转移反应的进行，需将其温度迅速升至约200～350℃。因此，向改性气体中导入空气，利用转化催化剂体6a使部分改性气体发生氧化反应，将催化剂加热至适合于反应的温度。所供给的空气量由转化催化剂温度测定部分所检测的温度决定，本实施例中的上限温度为350℃。
然后，使在转化部分6获得的转化气体与供给的空气混合，并导入净化部分10。在净化部分10中，利用氧氧化除去一氧化碳。
净化部分10也可与转化部分6一样，利用具有净化催化剂(铂族氧化催化剂)的净化催化剂体10a使部分转化气体组分发生氧化反应，将催化剂加热至适合于反应的温度。本实施例中，根据100～200℃的净化催化剂温度测定部分检测出的温度对导入的空气量进行控制。
另外，导入转化部分6和净化部分10的空气量必须根据所产生的氢的量进行设定。如上所述，本实施例中的向转化部分6和净化部分10提供空气、对各反应部分加热的构成与本实施例中的不提供空气的构成相比，前者使各反应部分的催化剂温度达到适合于反应的温度所需的时间约为后者的1/4。
以下，对氢发生装置处于正常状态运作进行说明。
对加热部分4的加热情况进行控制以使改性催化剂温度达到约700℃，稳定后进行水蒸汽改性反应。在此正常状态下，利用改性气体所保有的热量，以能够维持转化部分6的温度的流量停止空气的供给。
此时，即使净化部分10的温度为100～200℃，通过向转化气体导入一氧化碳含量至少为1/2的含氧空气，也能够氧化除去一氧化碳。
此外，对原料供给量有所变化的情况也能迅速适应。
如果原料供给量提高3倍，则根据催化剂温度而不提供空气，这样催化剂温度将发生很大的变化。其结果是，净化部分10出口处的一氧化碳浓度约为正常运作时的10倍。
另一方面，根据催化剂温度而供给空气时，基本能保持正常运作时的一氧化碳浓度。
本实施例中，空气供给量是由各催化剂温度测定部分的检测温度为代表的催化剂温度控制的，但如果明确了装置的运转条件，也可根据这些条件对空气供给量进行设定。
此外，本实施例中作为含氧气体使用的是空气，事实上只要是含氧气体均可使用。另外，作为加热部分4使用的是火焰燃烧器，其实只要能够对改性催化剂进行加热，可使用任何加热装置。
实施状态2
以下，对本发明的氢发生装置的实施状态2进行说明。
图2是本发明实施状态2的氢发生装置构成的简单纵剖面图。图2所示的氢发生装置基本上具有与图1所示氢发生装置相同的构成，且运转情况相同。这里，省略两者相同部分的说明，仅对不同点进行说明。
不同点是在氧化剂气体供给部分13设置了第3通道13c，通过第3通道向导入改性部分2之前的原料(燃料和水)提供空气。
启动时，同样有必要对改性部分2的改性催化剂进行加热使其温度迅速达到适合于反应的温度。因此，本实施状态采用的是向导入改性部分2之前的原料提供空气，用改性催化剂使部分原料氧化来达到对改性催化剂进行加热的目的的构成。
利用上述构成能够使各反应部分的催化剂被加热至各自适合于反应的温度，可进一步缩短稳定获得氢气所需要的时间。
此外，由于向各反应部分提供空气会减少获得的氢气的绝对量，所以从使供给的空气量减少的观点出发，最好对各反应部分和气体供给通道采取可充分防止放热的对策。
实施例2
以下，使前述实施状态2的氢发生装置进行工作。
除了启动时向导入改性部分2之前的原料提供空气，在改性部分2使部分原料氧化这点之外，其他的运作都与前述实施例1相同。与实施例1相比，向导入改性部分2之前的原料提供空气，可使改性部分2的催化剂温度更快地达到设定温度。
本实施例中，通过在改性部分2、转化部分6和净化部分10使用铂族催化剂，可使作为原料的燃料(烃类)和改性气体的因空气而氧化的反应迅速进行。
特别是统一采用以铂为主组分的催化剂的构成时，使催化剂回收时的催化剂的循环利用变得容易。此外，不需要对催化剂进行还原处理，且很难因为装置停止运转后混入空气而引起催化剂的氧化，所以易于保养。
在不影响本发明效果的前提下，也可在改性部分2、转化部分6和净化部分10中使用除铂族催化剂以外的催化剂。例如，在改性部分2中使用镍催化剂，在转化部分6使用铜催化剂，在净化部分10使用金催化剂等，本领域的技术人员可对适应于各反应的催化剂作适当的选择。
另外，各反应部分的催化剂温度可根据所用催化剂种类进行设定。作为原料的燃料，除了甲烷之外，只要是常用的水蒸汽改性原料即可，包括天然气和LPG等烃类、甲醇等醇类或石脑油等。
根据本发明的实施状态1和2，使供给空气中的氧和原料及改性气体的一部分通过改性部分、转化部分或净化部分的催化剂进行氧化反应，产生氧化热。利用这种热量可将各反应部分的催化剂迅速地加热至适合于反应的温度。此外，由于改性、转化和净化催化剂产生的氧化热被用于加热，所以通过供给的空气量可对发热量进行控制，从而使催化剂温度可以容易地控制。
此外，在从装置启动到稳定地产生氢气所需时间大幅度缩短的同时，产生氢气的量发生变化时的各反应部分的催化剂温度变化也能相适应。
另外，由于在转化部分和净化部分不需要特别的加热装置，所以，能够获得比较简单的装置构成。
实施状态3
以下，对本发明的氢发生装置的实施状态3进行说明。为了便于理解，参照附图根据本发明的氢发生装置的燃料(原料气体)的流向依次进行说明。
图3是本发明的氢发生装置的一个实施例的结构模拟图。
图3所示氢发生装置中，燃料从燃料供给部分21导入，水蒸汽由燃料改性用水供给部分22导入。混合了燃料和水蒸汽的原料气体通过具有热交换片23的通道被加热，然后与经过加热用燃烧器25加热的改性催化剂体24接触反应生成改性气体。此时，从排气口26排出燃烧废气。接着，利用CO转化催化剂体27降低改性气体中的CO含量。由于要用于固体高分子型燃料电池，所以需将CO浓度降低至数ppm的水平，因此，由CO净化用氧化剂气体供给部分28导入微量的空气等氧化剂气体，利用CO净化催化剂体29氧化除去CO。除去了CO的改性气体从改性气体出口30供给燃料电池等。
从燃料供给部分21导入的燃料只要可产生氢即可，对其无特别限定。例如，可使用天然气、煤气、液化石油气、丙烷气体、煤油、汽油、甲醇和二甲醚等烃类、醚类及醇类等各种燃料。此外，还可使用由石油热裂解而产生的石油气和液化石油气混合而成的城市燃气。其中，13A城市燃气的主组分为甲烷，可与天然气同样使用。
本发明中，通过对前述燃料的改性产生了氢，作为改性方法，可使用加入水蒸汽的水蒸汽改性方法，也可使用加入空气进行部分改性的方法，还可使用综合上述两种方法的改性方法等。
因此，根据前述改性方法的种类，可由水供给部分22导入水蒸汽，也可导入适当的空气和水蒸汽的混合物。
燃料和水蒸汽的供给量之比因燃料种类、改性方法种类的不同而不同，只要在燃料转变为CO2和氢气的化学计量比以上，且效率不降低的范围内即可。具体来讲，化学计量比为1～3。
作为改性方法采用水蒸汽改性法时，水蒸汽供给量在以下范围内。
              燃料种类         对应于燃料为1的供给量
              天然气                     2～5
              丙烷气体                   6～15
              煤油                       20～40
              汽油                       16～32
              甲醇                       1～2
              二甲醚                     3～6
所谓“改性”一般是指通过燃料和水蒸汽或氧化剂气体(例如氧气)产生氢，利用热或催化剂的作用改变燃料的碳氢组成来改善其性状的操作。本发明中是指燃料和水蒸汽及/或氧化剂气体反应生成氢。
由燃料供给部分21和水供给部分22导入的燃料和水蒸汽原料(混合)气体通过具备热交换片23的通道与改性催化剂体24接触。通道可以由不锈钢等金属(低温时也可以用铜或铝等)等以往公知的材料构成。热交换片23也是以往公知的材料。
改性催化剂体24发挥了将前述原料气体通过加热燃烧器25加热，再与改性催化剂接触使燃料改性而产生氢气的作用。
本发明的改性催化剂体的结构具有最明显的特征。即，为解决以往使用的颗粒状催化剂体易崩解的问题，本发明者们经过认真深入研究后发明了具有以下所述结构的改性催化剂体。
即，改性催化剂体24是在具有蜂窝状结构、发泡体结构或波纹结构的载体上负载催化剂组分的结构。
采用这种结构不会引起以往催化剂那样的崩解，可长时间保持稳定的特性。而且，与以往的颗粒状催化剂体相比，由于与原料气体的接触面积大幅度增加，所以具有能够有效地进行反应，在使所用催化剂量减少的同时，催化剂体的热容量也可较小的优点。
另外，由于单位体积的表面积较大，所以因辐射和对流的放热也增加，从而还具有热传导性有所提高的优点。而且，加热燃烧器5所产生的热量可均匀地传递给整个改性催化剂体，所以，能够迅速除去反应热。
以下，对改性催化剂体24的制备方法进行说明。
将改性催化剂(催化剂组分)的粉末和分散介质混合制成淤浆后，将该淤浆涂布(coating)在载体上，使其干燥就制得了改性催化剂体24。
作为改性催化剂，只要具有可促进由燃料和水蒸汽及/或氧产生氢气的作用即可，并无特别限定。例如，氧化铝载镍等镍类催化剂，氧化铝载钌和氧化铝载铑等贵金属催化剂等。
本发明中，利用常规方法将改性催化剂粉碎成粉末状。粉末的粒径只要在制备淤浆时不会影响分散性、且负载于载体时不会剥离即可，对其无特别限定，具体来讲以0.1～2μm为宜。
使改性催化剂粉末分散的分散介质只要将所得淤浆涂布于载体后容易飞散即可，对其也无特别限定。具体来讲可使用水和醇类等。
本发明所用的载体具有蜂窝状结构、发泡体结构或波纹结构。如前所述，这样就可增加与原料气体的接触面积。具有发泡体结构时，如果各气泡都是独立的，则原料气体不易通过，所以最好是各气泡都是连通的结构。
作为载体材料，只要在含氢量较大的氛围气中和高温条件下能稳定即可，对其无特别限定。例如，可使用堇青石、氧化铝、硅铝、莫来石等耐热性无机材料，碳化硅等高热传导性材料，各种不锈钢等金属材料等。
前述耐热性无机材料在高温条件下长时间使用时，具有可保持稳定的性能的优点。
前述高热传导性材料具有可使所得改性催化剂体24的温度分布均一化、使温度控制变得容易、并可提高反应效率的优点。
此外，使用前述金属材料时，具有易成型和极高的耐振动性的优点。
利用前述材料，通过挤压成型、钎焊等以往公知的方法可制得上述载体。
对前述载体的涂布可采用以往涂料领域通用的公知方法进行，例如，喷涂法和滚涂法等。
至于干燥，可自然干燥也可加热干燥。但如果加热温度过高可能会破坏催化剂的功能，所以这点需要注意。
改性催化剂组分对载体的涂布量根据催化剂组分的种类和燃料气体的种类等的不同而不同，本领域的技术人员可作适当的选择。
按照前述方法获得的改性催化剂体24的原料气体通过时的加热温度根据燃料种类和改性催化剂种类等的不同而不同，简单地说，该温度只要可使燃料进行改性反应产生氢气即可。
以下，列举了不同燃料的加热温度范围。
                燃料种类          加热温度范围(℃)
                天然气(城市燃气)       500～800
                丙烷气体               500～800
                煤油                   500～800
                汽油                   500～800
                甲醇、二甲醚           200～400
原料气体通过改性催化剂体24而形成的改性气体中一般除了氢之外还包含CO(例如，以天然气为燃料，在500～800℃的温度下进行改性时包含约10％的CO)。另一方面，利用本发明的氢发生装置获得的氢气用于如固体高分子型燃料电池时，需要将CO浓度降至数千ppm～1％左右的水平。因此，使上述改性气体通过CO转化催化剂体27将改性气体中的CO浓度减小到数千ppm～1％左右的水平。
CO转化催化剂体27的制备方法除了所用催化剂种类不同之外，其他都与前述改性催化剂体24的制备方法相同。
这里所用的CO转化催化剂体只要具有使CO与水蒸汽反应生成CO2和氢气的功能即可，对其无特别限定。例如，一般使用Cu-Zn系催化剂、Fe-Cr系催化剂等。即，这里的“CO转化”是指使CO和水蒸汽反应，产生CO2和氢气，使CO浓度由高浓度(如10％)降低到低浓度(如1～2％以下)。
用甲醇和二甲醚等作为燃料使用时，能够在比较低的加热温度下进行改性，因为改性气体中包含的CO浓度也较低，所以可以省略CO转化催化剂体27，有时也可仅设置后述的CO净化催化剂体29。
将氢气用于固体高分子型燃料电池时，最好将CO浓度降低至数ppm的水平。因此，本发明的氢发生装置中，经过CO转化催化剂体27的改性气体通过通道c导入CO净化催化剂体29，氧化除去包含的极少量CO。此时，由于使CO氧化而需要氧，所以，从转化催化剂体27到净化催化剂体29的通道中设置了净化用氧化剂气体供给部分28，使经过CO转化催化剂体27的改性气体与空气一起和CO转化催化剂体27接触。
CO净化催化剂体29的制备方法除了所用催化剂种类不同之外，其他都与制备前述改性催化剂体24相同。这里所用的CO净化催化剂只要具有能选择性地氧化包含在改性气体中的CO的功能，或使CO转变为氢气的甲烷化功能即可，对其无特别的限定。例如，氧化铝负载的Pt系催化剂和Ru系催化剂等。此外，在含数百～数千ppm的CO还能够工作的燃料电池中使用本发明的氢发生装置制得的氢气时，可省略CO净化催化剂体29。将经过上述CO净化催化剂体29的改性气体从改性气体出口30取出，例如可用于燃料电池等。
本发明的氢发生装置中，最好用绝热材料覆盖装有各催化剂体的容器和通道等的外侧。
此外，由于改性催化剂体24、CO转化催化剂体27和CO净化催化剂体29的最合适温度分布和传热条件不同，所以，改性催化剂体24中可使用热传导性良好的金属制蜂窝状结构的载体，CO转化催化剂体27和CO净化催化剂体29中可使用堇青石制蜂窝状结构的载体。总之，可从耐热性无机材料、金属材料和高热传导性无机材料中作各种有效的选择。
使用蜂窝状结构的载体时，为改善温度分布所采用的有效手段包括在其中心位置设置金属棒，用不同的材料构成上游部分和下游部分等，或在同一催化剂体内进行复合化。
如果用加入空气进行部分改性的方法代替来自水供给部分22的水蒸汽，虽然包含在改性气体中的氢量比例会减少，但在改性催化剂体24中进行改性的同时可引起燃烧反应，使催化剂体的加热变得容易。这种情况下，通过使用具有蜂窝状结构的载体，可增加原料气体和改性催化剂体的接触面积，从而有效地进行反应。
同时导入空气和水蒸汽时，可获得介于水蒸汽改性和部分改性间的特性。
利用如不锈钢等材料，采取常规方法可制得内部包容各催化剂体的容器和通道等。
以下，通过实施例对本发明进行说明，但本发明并不仅限于此。
实施例3
分别粉碎改性用、CO转化用和CO净化用颗粒状催化剂体(粒径约为1μm)，按照催化剂组分∶水＝1∶2(重量)的比例使其分散在水中，制得淤浆。将上述淤浆涂布在堇青石制的具有蜂窝状结构的载体上，就制得了改性催化剂体24、CO转化催化剂体27和CO净化用催化剂体29。
将上述催化剂体安装在图3所示的氢发生装置中。以50升/分钟的速度由燃料供给部分21导入经过脱硫处理的城市燃气，以150升/分钟的速度由水供给部分22导入水蒸汽，然后利用加热用燃烧器25将改性催化剂体24的温度加热升至约800℃而使反应进行。
将通过改性催化剂体24后的生成气体组分中的水蒸汽除去，用气相色谱法进行测定，测得氢约为80％、CO约为12％、二氧化碳约为8％、甲烷约为500ppm。
改性气体通过CO转化催化剂体27后CO浓度转变为约3000ppm，此时再由氧化剂气体供给部分28导入空气使氧浓度达到2％，利用CO净化催化剂体29反应后CO浓度降至5ppm。
使氢发生装置暂时停止工作，然后再启动，将这样的操作反复进行1500次后对改性气体组成进行测定，测得通过改性催化剂体24后的甲烷浓度为800ppm、通过CO转化催化剂体27后的CO浓度约为4500ppm，通过CO净化催化剂体29后的CO浓度降至7ppm。
实施例4
将实施例3制得的氢发生装置、燃料电池和驱动马达一起装入轿车中，进行10万公里运行的试验。
运行结束后，与实施例3一样，用气相色谱法测定改性气体的组成，测得通过改性催化剂体24后的甲烷浓度为1000ppm、通过CO转化催化剂体27后的CO浓度约为4800ppm、通过CO净化催化剂体29后的CO浓度为9ppm。
实施例5
除了用Fe-Cr-Al系不锈钢代替堇青石作为具有蜂窝状结构的载体的材料之外，其余都与实施例3相同，使氢发生装置工作。
用气相色谱法测定通过改性催化剂体24后除去水蒸汽的生成气体组成，测得氢约为80％、CO约为12％、二氧化碳约为8％、甲烷约为300ppm。
通过CO转化催化剂体27后的CO浓度约为2500ppm，然后由氧化剂气体供给部分28导入空气使氧浓度达到2％，在CO净化催化剂体29反应后CO浓度降至3ppm。
使氢发生装置暂时停止工作，然后再启动，将这样的操作反复进行1500次后对改性气体组成进行测定，测得通过改性催化剂体24后的甲烷浓度为700ppm、通过CO转化催化剂体27后的CO浓度约为4000ppm，通过CO净化催化剂体29后的CO浓度降至6ppm。
比较例1
如图4所示，不粉碎实施例3使用的改性用、CO转化用、CO净化用颗粒状催化剂体，将它们填充入各自容器中，以50升/分钟的速度由燃料供给部分31导入经过脱硫处理的城市燃气，以150升/分钟的速度由水供给部分32导入水蒸汽。
与实施例3同样，用加热用燃烧器加热改性催化剂体34使反应进行，用气相色谱法测定通过改性催化剂体34后除去水蒸汽的生成气体组成，测得氢约为80％、CO约为12％、二氧化碳约为8％、甲烷为600ppm。
改性气体通过CO转化催化剂体37后的CO浓度约为3500ppm，然后由氧化剂气体供给部分38导入空气使氧浓度达到2％，在CO净化催化剂体39反应后CO浓度降至6ppm。
使氢发生装置暂时停止工作，然后再启动，将这样的操作反复进行1500次后对改性气体组成进行测定，测得通过改性催化剂体34后的甲烷浓度为9000ppm、通过CO转化催化剂体37后的CO浓度约为14500ppm，通过CO净化催化剂体39后的CO浓度为5500ppm。如果将催化剂体从反应室取出，可发现部分催化剂体已发生崩解，大小变为初期的3/4左右。
比较例2
将比较例1的氢发生装置、燃料电池和驱动马达一起装入轿车中，与实施例4同样，进行10万公里运行试验。
运行结束后，用气相色谱法测定改性气体的组成，测得通过改性催化剂体34后的甲烷浓度为20000ppm、通过CO转化催化剂体37后的CO浓度约为16000ppm、通过CO净化催化剂体39后的CO浓度约为9000ppm。
如果将颗粒状催化剂体从反应室取出，可发现催化剂体发生严重崩解，大小变为初期的1/2左右。
通过对上述实施例和比较例的装置的评估结果进行比较可明显看出，本发明的实施状态3提供了可使催化剂使用寿命延长，可抑制因装置反复停止运转再启动和剧烈振动所造成的影响、能够长期稳定地工作的氢发生装置。
实施状态4
以下，参考附图对本发明的实施状态4进行说明。
图5是本发明的氢发生装置的实施状态4的简单构成图。
图5所示的氢发生装置中，燃料从燃料供给部分41导入，水蒸汽由燃料改性用水供给部分42导入。燃料和水蒸汽混合而成的原料气体通过具有热交换片43的通道被加热，然后与经过加热用燃烧器44加热的改性催化剂体46接触反应而生成改性气体。此时，从排气口45排出燃烧废气。接着，利用CO转化催化剂体47降低改性气体中的CO含量。由于要用于固体高分子型燃料电池，所以需将CO浓度降低至数ppm的水平，因此，通过CO净化用氧化剂气体供给部分48导入微量的空气，利用CO净化催化剂体49氧化除去CO。除去了CO的改性气体从改性气体出口50供给如燃料电池使用。
分别在改性催化剂体46和CO转化催化剂体47的下游侧设置了第一过滤器51和第二过滤器52。
为将反应器保持在一定温度，还可用绝热材料覆盖装置的各部分。作为催化剂体可采用以往使用的材料，最好是以Ni催化剂作为改性催化剂体，Cu-Zn催化剂作为CO转化催化剂体，Pt催化剂作为CO净化催化剂体。
产生改性气体的燃料包括城市燃气(天然气)、丙烷、煤油、汽油、甲醇和二甲醚等。所用改性方法包括导入水蒸汽的水蒸汽改性法、导入空气的部分改性法和组合上述两种反应的改性方法等。
这里，以天然气为燃料进行水蒸汽改性的例子为代表进行了说明。但是，也可使用其他燃料，采用部分改性和组合了部分改性和水蒸汽改性的改性方法，虽然生成的改性气体的组成多少有些变化，且改性时的温度条件有所不同，但本方法均可适用。
以下，对实施状态4的本发明的氢发生装置的运作特性进行说明。
由燃料供给部分41导入燃料，由水供给部分42导入相当于燃料3倍量的水蒸汽。混合后的原料气体经加热用燃烧器44加热，与被加热至500～800℃左右的改性催化剂体46接触进行反应生成改性气体。由于改性气体中除了氢之外还包含10％左右的CO，所以，利用CO转化催化剂体47将一氧化碳浓度降至数千ppm～1％左右。如果所得氢气要用于固体高分子型燃料电池，则必须将CO浓度降至数ppm的水平，因此，由氧化剂气体供给部分48导入微量的空气，利用CO净化催化剂体49氧化除去CO。除去了CO的改性气体由改性气体出口50供给燃料电池使用。
如前所述，用于汽车和家用燃料电池系统时，需要频繁地反复启动和停止，这种情况下会对各催化剂体带来剧烈的热冲击。特别是用于汽车时，运行中的振动更为强烈。如果装置在上述条件下长时间运转，则催化剂体会慢慢崩解破裂而微粉化。此时，虽然对催化剂体本身的反应性无太大影响，但从催化剂体中脱落的催化剂粉末会飞散到下游侧。出现这种催化剂粉末飞散的现象时，粉末主要被位于发生飞散的催化剂体的下游侧的催化剂体捕获。具体来讲，改性催化剂被CO转化部分捕获，CO转化催化剂被CO净化部分捕获。
通常，由于适合作为烃类的改性催化剂的催化剂在使CO转化催化剂起作用的温度条件下可作为甲烷化催化剂使用，所以，从改性催化剂体飞散出来的催化剂粉末最终导致了甲烷转化率的降低。而且，由CO转化催化剂体飞散出来的粉末如果被CO净化催化剂体捕获，同样会造成不良影响。在CO净化部分中，虽然导入空气使CO进行了选择性地氧化，但被CO净化催化剂体捕获的CO转化催化剂使CO氧化的选择性降低，且到达CO净化催化剂下游部分附近的CO转化催化剂因逆转移反应而使二氧化碳和氢发生反应，从而导致CO浓度的上升。
另一方面，如本实施状态4所述，分别在改性催化剂体和CO转化催化剂体下游侧设置第一过滤器51和第二过滤器52时，上述飞散的催化剂粉末未被CO转化催化剂体和CO净化催化剂体捕获，使装置可长期稳定地工作。
这种情况下，改性催化剂体46下游部分的第一过滤器51的温度最好是实质上不进行甲烷化反应的温度。由于甲烷改性反应是依赖于温度的平衡反应，在300～400℃左右的温度范围内可进行甲烷化反应，因此，甲烷转换率有所降低。本实施状态中，最好通过使第一过滤器51靠近改性催化剂体46的下游部分而使其温度接近改性催化剂体46的温度。此外，实质上不使甲烷化反应进行的温度是指根据目标装置的甲烷转换率，甲烷浓度一般不超过1～5％的温度范围。
第一过滤器51和第二过滤器52可使用由金属、陶瓷或它们的复合体组成的纤维构成的过滤器。此外，还可使用金属、陶瓷或它们的复合体组成的网眼状、蜂窝状或发泡体状过滤器。
过滤器的制作方法包括将不锈钢、玻璃、石英等耐热性材料组成的纤维以数厘米厚的标准设置在管内部的方法，或预先将纤维压缩成型为数毫米厚的方法。
上述过滤器是可捕集飞散的催化剂粉末的装置，其材质在使用条件下可保持充分的稳定。另外，由于其表面是多孔性的，所以飞散的催化剂通过时有半数以上被捕获。
本实施状态中，第一过滤器51和第二过滤器52一般设置在较小口径的通道中，为了增大过滤面积，可扩大过滤器部分的通道，或使过滤器的形状弯曲，这样就可抑制因堵塞而造成的过滤器的压力损失的增大。
由于过滤器的堵塞而造成的压力损失较大，所以最好在第一过滤器51、第二过滤器52的上游侧和下游侧设置压力检测器。如果过滤器的压力损失变大，则输送燃料等的泵的负荷就增加，导致效率降低。因此，通过对过滤器前后的压力进行检测，就可求出第一过滤器51和第二过滤器52造成的压力损失。达到预先设定的标准值时如果及时调换过滤器，氢发生装置就能够长时间稳定地工作。
由于本实施状态中使用的是固体高分子型燃料电池，CO浓度需降至数ppm的水平，所以，对全部设置了改性催化剂体、CO转化催化剂体和CO净化催化剂体的装置进行了说明。如果燃料电池利用CO浓度为数百～数千ppm的改性气体也能够工作，则无需设置CO净化催化剂体。
此外，使用甲醇和二甲醚为燃料时，在300℃左右的低温下就可进行改性，由于改性后的CO浓度较低，所以，即使不设置CO转化催化剂体，仅靠CO净化催化剂体有时也能够工作。这种情况下，由于使用了如铜—锌系催化剂这类与CO转化催化剂类似的催化剂作为改性催化剂，所以，存在与本实施例的CO转化催化剂飞散同样的飞散的催化剂粉末造成的影响，因此最好在改性催化剂体的下游侧设置过滤器。
本实施状态中，对燃料的水蒸汽改性的例子进行了叙述，用导入空气进行部分改性代替水蒸汽改性时，改性气体中所含的氢量比例会减少，但在催化剂体上进行改性的同时会发生燃烧反应，这样就使催化剂体的加热变得容易。另外，同时导入空气和水蒸汽时，能够获得介于水蒸汽改性和部分改性间的特性。
改性催化剂体最好使用Ni系催化剂组分，CO转化催化剂体最好使用Cu-Zn系催化剂组分，CO净化催化剂体最好使用Pt系催化剂组分。本发明中的催化剂只要有活性可分别促进改性反应、CO转化反应和CO净化反应即可，对其无特别限定。
催化剂体的形状可以是颗粒状，也可使用蜂窝状催化剂体等，当然其他形状的催化剂体也可使用。
本实施例中所用的防飞散装置是过滤器，但只要是可防止催化剂粉末的飞散的装置就能够利用催化剂体下游侧通道中的改性气体流吹起粉末使其堆积而捕集，或对通道的管内部进行表面处理而使粉末吸附等。
实施状态5
对本发明的实施状态5进行说明。本实施状态中，如图6所示，在靠近第一过滤器71的位置设置了热电偶73和与其连接的检测器74，改性催化剂体下游侧的第一过滤器71的温度实质上是使甲烷化反应进行的温度。本实施状态的大部分作用效果与实施状态4相同。所以，以不同点为中心对本实施状态进行说明。
图6是本实施状态的简单构成图。第一过滤器71设置在接近改性催化剂66和CO转化催化剂体67的中间的位置，温度也在两者的中间，在400～500℃的范围内。如果由改性催化剂体66飞散的催化剂被第一过滤器71捕获，则达到甲烷化反应所需温度而发热。该发热量与被第一过滤器71捕获的飞散的催化剂量成正比，通过用设置在附近的热电偶73测定温度，就可估计出第一过滤器71捕获的飞散的催化剂量。当第一过滤器71的温度达到预先设定的标准值，如果及时更换过滤器就可使氢发生装置长期稳定地工作。
本实施状态中，如图6所示，使热电偶邻近过滤器下游侧，根据装置的结构它也邻近上游侧、侧面或管外部。此外，温度检测装置可使用热敏电阻和双金属等对温度进行检测后可发出信号的检测手段。
以下，利用实施例对本发明的实施状态4和5进行更为详细的说明，但本发明并不仅限于此。
实施例6
在图5所示氢发生装置中分别充填装入由Ni系改性催化剂组成的改性催化剂体46、由Cu-Zn系CO转化催化剂组成的转化催化剂体47，以及由Pt系CO选择氧化催化剂组成的净化催化剂体49。由不锈钢制成的线径为0.1μm的金属纤维构成的第一过滤器51和第二过滤器52分别设置在改性催化剂体46和CO转化催化剂体47的下游侧。经过脱硫处理的城市燃气以50升/分钟的速度从燃料供给部分41导入，水蒸汽以150升/分钟的速度由水供给部分42导入。利用加热用燃烧器44加热使改性催化剂体46的温度上升至约800℃进行反应。
用气相色谱法测定通过改性催化剂体46后的改性气体组成发现，除去水蒸汽，氢浓度约为80％、CO浓度约为11％、二氧化碳浓度约为9％、甲烷浓度约为0.05％。又，通过CO转化催化剂体47后的改性气体组成是，甲烷和CO浓度分别为0.05％和0.3％。通过CO净化催化剂体49后CO浓度为8ppm。此外，测得的第一过滤器51和第二过滤器52的温度分别为700℃和150℃。
使氢发生装置暂停工作，再启动，反复进行1500次这样的操作，同样测定改性气体的组成。通过第一过滤器51前后的气体中的甲烷浓度和通过CO转化催化剂体47后的气体中的甲烷浓度都为O.06％。通过CO净化催化剂体49后的气体中的CO浓度为9ppm。测定第一过滤器51和第二过滤器52前后的压力，初期压力的压力损失分别为20mAq和40mAq。将过滤器从装置中取出，测定附着在其上的催化剂粉末的重量，发现第一过滤器51和第二过滤器52的重量分别增加12g和38g。
实施例7
将氢发生装置、燃料电池和驱动马达连接在一起装入轿车中，进行2万公里运行的试验。运行后，与实施例5同样用气相色谱法对改性气体组成进行测定，通过第一过滤器51前后的气体中的甲烷浓度和通过CO转化催化剂体47后的气体中的甲烷浓度都为0.08％。通过CO净化催化剂体49后的气体中的CO浓度为10ppm。
实施例8
如图6所示，第一过滤器71设置在改性催化剂体66和CO转化催化剂体67的中间位置。设置热电偶73使其与第一过滤器71接触，利用计测器读取热电偶73的信号。
以50升/分钟的速度由燃料供给部分61导入经过脱硫处理的城市燃气，以150升/分钟的速度由水供给部分62导入水蒸汽使它们进行反应。通过改性催化剂体66后的气体组成是，氢约80％、CO约11％、二氧化碳约9％、甲烷约0.05％。通过CO转化催化剂体67后的气体组成是，甲烷和CO分别为0.05％和0.3％。通过CO净化催化剂体69后的CO浓度为8ppm。
与实施例5同样，使氢发生装置暂停工作，接着启动，反复停止启动1500次后，测定改性气体组成。通过改性催化剂体66后的气体中的甲烷浓度为0.06％，通过CO转化催化剂体27后的气体中的甲烷浓度为5.5％。通过CO转化催化剂体27后的气体中的CO浓度为0.3％，通过CO净化催化剂体29后的气体中的CO浓度为10ppm。此外，第一过滤器71的温度比初期上升了15℃。将第一过滤器71从装置中取出，测定附着在其上的催化剂粉末重量后发现，第一过滤器71上附着了12g催化剂粉末。
然后，用新的过滤器代替前述第一过滤器71，装入氢发生装置后再次启动。其结果是，通过第一过滤器71前后的气体中的甲烷浓度和通过CO转化催化剂体27后的气体中的甲烷浓度都为0.06％。此外，通过CO净化催化剂体29后的气体中的CO浓度为9ppm。
比较例3
与实施例5不同的是，除去第一过滤器51和第二过滤器52使城市燃气和水进行反应。以50升/分钟的速度由燃料供给部分41导入经过脱硫处理的城市燃气，以150升/分钟的速度由水供给部分42导入水蒸汽使它们进行反应。改性气体的组成是，氢约为80％、CO约为11％、二氧化碳约为9％、甲烷约为0.05％。通过CO转化催化剂体27后的改性气体组成是，甲烷和CO分别为0.05％和0.3％。通过CO净化催化剂体29后的气体中的CO浓度为8ppm。
与实施例5同样，使氢发生装置暂停工作，再启动，反复进行1500次上述操作后，测定改性气体组成。通过改性催化剂体24后的气体中的甲烷浓度为0.06％，通过CO转化催化剂体27后的气体中的甲烷浓度为5.5％。通过CO转化催化剂体27后的气体中的CO浓度为0.3％，通过CO净化催化剂体29后的气体中的CO浓度为350ppm。
比较以上实施例6～8和比较例3的装置的评估结果可明显看出，本发明实施状态4和5的氢发生装置能够防止因装置反复停止运转和启动，或剧烈振动而引起的催化剂飞散现象，从而使装置能够长时间地稳定运转。

Claims (12)

1.一种氢发生装置，所述装置具备燃料供给部分、燃料改性用水供给部分、氧化剂气体供给部分、改性催化剂体、前述改性催化剂用加热部分、CO转化催化剂体和CO净化催化剂体，且从前述燃料供给部分开始沿下游侧依次配置改性催化剂体、CO转化催化剂体和CO净化催化剂体；所述装置的特征是，向经过加热的前述改性部分导入燃料和水，在被导入前述转化部分的前述改性气体、以及在前述转化部分获得的被导入前述净化部分的转化气体中混合入前述氧化剂气体供给部分提供的氧化剂气体，使前述转化部分和前述净化部分中的前述改性气体和前述转化气体中的至少一部分分别发生氧化。
2.如权利要求1所述的氢发生装置，其中，前述转化催化剂体的转化催化剂中至少包含铂族催化剂。
3.如权利要求1或2所述的氢发生装置，其中，具有测定前述转化催化剂体温度的转化催化剂温度测定部分，通过调节混合入前述改性气体中的氧化剂气体量对转化催化剂温度进行控制。
4.如权利要求1～3的任一项所述的氢发生装置，其中，具有测定前述净化催化剂体温度的净化催化剂温度测定部分，通过调节混合入前述转化气体中的氧化剂气体量对净化催化剂温度进行控制。
5.如权利要求1～4的任一项所述的氢发生装置，其中，使来自前述燃料供给部分和水供给部分的燃料和水中混合入前述氧化剂气体供给部分提供的氧化剂气体。
6.如权利要求5所述的氢发生装置，其中，具有测定前述改性催化剂体温度的改性催化剂温度测定部分，通过调节混合入前述燃料和水中的氧化剂气体量对改性催化剂温度进行控制。
7.如权利要求1～6的任一项所述的氢发生装置，其中，改性催化剂体、CO转化催化剂体和CO净化催化剂体选自载有催化剂组分的具有蜂窝状结构、发泡体结构或波纹结构的载体。
8.如权利要求1～7的任一项所述的氢发生装置，其中，前述燃料改性用水供给部分在提供水蒸汽的同时还提供了空气。
9.如权利要求1～8的任一项所述的氢发生装置，其中，前述燃料改性用水供给部分只提供空气。
10.如权利要求1～9的任一项所述的氢发生装置，其中，在前述改性催化剂体和前述CO转化催化化体之间，以及前述CO转化催化剂体和CO净化催化剂体之间的至少一处设置了防飞散装置。
11.如权利要求10所述的氢发生装置，其中，前述防飞散装置为过滤器，用于检测前述过滤器的压力损失的压力检测装置被设置在前述过滤器的上游侧和下游侧。
12.如权利要求11所述的氢发生装置，其中，在邻近前述过滤器的位置处设置了温度检测装置。
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