JP2000036314A - 再循環ラインを備えた改質器 - Google Patents
再循環ラインを備えた改質器Info
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- JP2000036314A JP2000036314A JP10201963A JP20196398A JP2000036314A JP 2000036314 A JP2000036314 A JP 2000036314A JP 10201963 A JP10201963 A JP 10201963A JP 20196398 A JP20196398 A JP 20196398A JP 2000036314 A JP2000036314 A JP 2000036314A
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- reformer
- gas
- inlet
- outlet
- hydrogen
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 改質器停止時改質触媒の機能低下を再循環ラ
インを用いて防止するようにした改質器を提供する。 【解決手段】 燃料と水とを触媒により改質して水素を
含む改質ガスを生成する改質器１において、改質器内部
のガスを改質器出口より入り口に循環する再循環ライン
３を設け、この再循環ライン３の改質器出口側に出口弁
１４、入り口側に入り口弁１５を設け、さらにガスを冷
却して水分を除去する冷却器１１とガスを循環する再循
環ブロワ１２とを設け、改質器停止時、燃料と水の流入
および改質ガスの流出を遮断し、出口弁１４と入り口弁
１５を開とし、再循環ブロワ１２と冷却器１１を稼働し
て改質器内の残留ガスを水素ガスを主とするドライなガ
スとする。
インを用いて防止するようにした改質器を提供する。 【解決手段】 燃料と水とを触媒により改質して水素を
含む改質ガスを生成する改質器１において、改質器内部
のガスを改質器出口より入り口に循環する再循環ライン
３を設け、この再循環ライン３の改質器出口側に出口弁
１４、入り口側に入り口弁１５を設け、さらにガスを冷
却して水分を除去する冷却器１１とガスを循環する再循
環ブロワ１２とを設け、改質器停止時、燃料と水の流入
および改質ガスの流出を遮断し、出口弁１４と入り口弁
１５を開とし、再循環ブロワ１２と冷却器１１を稼働し
て改質器内の残留ガスを水素ガスを主とするドライなガ
スとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池の改質器
に係わり、特に再循環ラインを設け、改質器停止時に改
質触媒の機能低下を防止する様にした改質器に関する。
に係わり、特に再循環ラインを設け、改質器停止時に改
質触媒の機能低下を防止する様にした改質器に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）は室
温でも発電でき、高い出力密度が得られることから、小
型の定置型、可搬電源や電気自動車用の電源として期待
されている。燃料電池は電池本体と、この電池本体に空
気を供給する装置と、水素を主とするガスを供給する改
質器よりなり、燃料としてはメタノールを用いるものが
一般的である。このメタノールを用いる改質器はメタノ
ールと水蒸気の混合ガスを、改質触媒の存在下で反応さ
せることにより原料のメタノールを改質して水素を主と
する改質ガスにする。
温でも発電でき、高い出力密度が得られることから、小
型の定置型、可搬電源や電気自動車用の電源として期待
されている。燃料電池は電池本体と、この電池本体に空
気を供給する装置と、水素を主とするガスを供給する改
質器よりなり、燃料としてはメタノールを用いるものが
一般的である。このメタノールを用いる改質器はメタノ
ールと水蒸気の混合ガスを、改質触媒の存在下で反応さ
せることにより原料のメタノールを改質して水素を主と
する改質ガスにする。
【０００３】メタノールと水蒸気の反応式は次のように
なる。 ＣＨ3 ＯＨ＋ｎＨ2 Ｏ→３Ｈ2 ＋ＣＯ2 ＋（ｎ−１）Ｈ2 Ｏ…（１） ここで（ｎ−１）Ｈ2 Ｏは余剰水分である。この反応は
２５０〜３００℃で行われ、吸熱反応である。改質触媒
としてＣｕ−Ｚｎ系等が用いられ、還元状態で用いられ
る。これらの触媒表面に液体が付着したり、触媒が酸化
したりすると触媒としての機能を有しなくなる。
なる。 ＣＨ3 ＯＨ＋ｎＨ2 Ｏ→３Ｈ2 ＋ＣＯ2 ＋（ｎ−１）Ｈ2 Ｏ…（１） ここで（ｎ−１）Ｈ2 Ｏは余剰水分である。この反応は
２５０〜３００℃で行われ、吸熱反応である。改質触媒
としてＣｕ−Ｚｎ系等が用いられ、還元状態で用いられ
る。これらの触媒表面に液体が付着したり、触媒が酸化
したりすると触媒としての機能を有しなくなる。
【０００４】改質器を停止した場合、改質器中にメタノ
ールおよび水分等が改質されず残るため、そのままの状
態にしておくと、改質器停止時、メタノール、水分等が
改質触媒の表面に付着し、触媒の性能が低下する。また
部分酸化を用いる改質器では、改質に酸素を用いるた
め、そのままだと、停止中に改質触媒が酸化される。こ
のため窒素等で長時間パージして触媒表面を十分ドライ
な状態にするとともに、酸素が残らないようにしてから
停止している。また、特開昭６３−４４９３４号公報に
は、改質運転に先立ち酸化物状態にある改質触媒を還元
させるため、別系統から水素ガスを改質器に供給する装
置が記載されている。特開平７ー２６７６０３号公報に
は、改質触媒が酸化され易い改質器入り口側に水素リッ
チな改質ガスを送り込む装置を設け、改質運転に先立っ
て改質触媒を還元する作業を短時間に効率的に行う装置
が記載されている。
ールおよび水分等が改質されず残るため、そのままの状
態にしておくと、改質器停止時、メタノール、水分等が
改質触媒の表面に付着し、触媒の性能が低下する。また
部分酸化を用いる改質器では、改質に酸素を用いるた
め、そのままだと、停止中に改質触媒が酸化される。こ
のため窒素等で長時間パージして触媒表面を十分ドライ
な状態にするとともに、酸素が残らないようにしてから
停止している。また、特開昭６３−４４９３４号公報に
は、改質運転に先立ち酸化物状態にある改質触媒を還元
させるため、別系統から水素ガスを改質器に供給する装
置が記載されている。特開平７ー２６７６０３号公報に
は、改質触媒が酸化され易い改質器入り口側に水素リッ
チな改質ガスを送り込む装置を設け、改質運転に先立っ
て改質触媒を還元する作業を短時間に効率的に行う装置
が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】燃料電池を電気自動車
の電源として用いる場合、停止時窒素パージする方式は
多量の窒素ボンベ等の窒素供給装置を必要とし車載用電
源に適さない。特開昭６３−４４９３４号記載の装置も
多量の水素ボンベ等の水素供給装置を必要とし車載用電
源に適さない。また、特開平７ー２６７６０３号公報記
載の装置は改質器停止時改質触媒が酸化するのは防止せ
ず、酸化した改質触媒を起動時還元して使用する装置で
ある。
の電源として用いる場合、停止時窒素パージする方式は
多量の窒素ボンベ等の窒素供給装置を必要とし車載用電
源に適さない。特開昭６３−４４９３４号記載の装置も
多量の水素ボンベ等の水素供給装置を必要とし車載用電
源に適さない。また、特開平７ー２６７６０３号公報記
載の装置は改質器停止時改質触媒が酸化するのは防止せ
ず、酸化した改質触媒を起動時還元して使用する装置で
ある。
【０００６】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
もので、改質器停止時の水分、メタノール等の改質触媒
表面への付着、および改質触媒の酸化を再循環ラインを
用いて防止するようにした改質器を提供することを目的
とする。
もので、改質器停止時の水分、メタノール等の改質触媒
表面への付着、および改質触媒の酸化を再循環ラインを
用いて防止するようにした改質器を提供することを目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明では、燃料と水とを触媒により改質
して水素を含む改質ガスを生成する改質器において、改
質器内部のガスを改質器出口より入り口に循環する再循
環ラインを設け、この再循環ラインの改質器出口側に出
口弁、入り口側に入り口弁を設け、さらにガスを冷却し
て水分を除去する冷却器とガスを循環する再循環ブロワ
とを設け、改質器停止時、燃料と水の流入および改質ガ
スの流出を遮断し、出口弁と入り口弁を開とし、再循環
ブロワと冷却器を稼働して改質器内の残留ガスを水素を
主とするドライな改質ガスとする。
め、請求項１の発明では、燃料と水とを触媒により改質
して水素を含む改質ガスを生成する改質器において、改
質器内部のガスを改質器出口より入り口に循環する再循
環ラインを設け、この再循環ラインの改質器出口側に出
口弁、入り口側に入り口弁を設け、さらにガスを冷却し
て水分を除去する冷却器とガスを循環する再循環ブロワ
とを設け、改質器停止時、燃料と水の流入および改質ガ
スの流出を遮断し、出口弁と入り口弁を開とし、再循環
ブロワと冷却器を稼働して改質器内の残留ガスを水素を
主とするドライな改質ガスとする。
【０００８】改質器停止時に燃料ガスと水の流入および
改質ガスの流出を遮断し、改質器内部のガスを閉じ込め
るとともに、再循環ラインの出口弁と入り口弁を開と
し、再循環ブロワと冷却器を稼働して、閉じ込められた
ガスを循環し、冷却器で水分とメタノールをドレンとし
て除去する。この後再循環ブロワを停止し、出口弁と入
り口弁を閉鎖することにより、改質器停止時の水分、メ
タノール等の改質触媒表面への付着を防止することがで
きる。
改質ガスの流出を遮断し、改質器内部のガスを閉じ込め
るとともに、再循環ラインの出口弁と入り口弁を開と
し、再循環ブロワと冷却器を稼働して、閉じ込められた
ガスを循環し、冷却器で水分とメタノールをドレンとし
て除去する。この後再循環ブロワを停止し、出口弁と入
り口弁を閉鎖することにより、改質器停止時の水分、メ
タノール等の改質触媒表面への付着を防止することがで
きる。
【０００９】請求項２の発明では、燃料と水とを触媒に
より改質して水素を含む改質ガスを生成する改質器にお
いて、改質器内部のガスを改質器出口より入り口に循環
する再循環ラインを設け、この再循環ラインの改質器出
口側に出口弁、入り口側に入り口弁を設け、さらにガス
を循環する再循環ブロワと、ガスを加熱するヒータと、
水素ガスのみ透過する水素透過膜とを設け、改質器停止
時、燃料と水の流入および改質ガスの流出を遮断し、出
口弁と入り口弁を開とし、再循環ブロワとヒータを稼働
して改質器内の残留ガスを水素ガスにする。
より改質して水素を含む改質ガスを生成する改質器にお
いて、改質器内部のガスを改質器出口より入り口に循環
する再循環ラインを設け、この再循環ラインの改質器出
口側に出口弁、入り口側に入り口弁を設け、さらにガス
を循環する再循環ブロワと、ガスを加熱するヒータと、
水素ガスのみ透過する水素透過膜とを設け、改質器停止
時、燃料と水の流入および改質ガスの流出を遮断し、出
口弁と入り口弁を開とし、再循環ブロワとヒータを稼働
して改質器内の残留ガスを水素ガスにする。
【００１０】請求項２の発明は、請求項１の発明が、再
循環ラインに冷却器を設け水分、メタノールを除去して
水分およびメタノールの改質触媒への付着を防止したの
に対し、ヒータと水素透過膜を設け、水素のみ透過さ
せ、残留ガスを水素ガスにする。水素透過膜が効率よく
作動する温度があるので、ヒータにより循環ガスをこの
温度になるよう加熱する。（１）式で示したようにメタ
ノールと水蒸気が反応するとＣＯ2 も発生する。改質触
媒によっては、このＣＯ2 も触媒の活性低下の原因とな
るので、水素透過膜により、ＣＯ2 、メタノールおよび
水分を除去することにより、改質器停止時の水分、メタ
ノール等の改質触媒表面への付着を防止することができ
る。
循環ラインに冷却器を設け水分、メタノールを除去して
水分およびメタノールの改質触媒への付着を防止したの
に対し、ヒータと水素透過膜を設け、水素のみ透過さ
せ、残留ガスを水素ガスにする。水素透過膜が効率よく
作動する温度があるので、ヒータにより循環ガスをこの
温度になるよう加熱する。（１）式で示したようにメタ
ノールと水蒸気が反応するとＣＯ2 も発生する。改質触
媒によっては、このＣＯ2 も触媒の活性低下の原因とな
るので、水素透過膜により、ＣＯ2 、メタノールおよび
水分を除去することにより、改質器停止時の水分、メタ
ノール等の改質触媒表面への付着を防止することができ
る。
【００１１】請求項３の発明では、燃料と水と空気とを
触媒により改質して水素を含む改質ガスを生成する改質
器において、改質器内部のガスを改質器出口より入り口
に循環する再循環ラインを設け、この再循環ラインの改
質器出口側に出口弁、入り口側に入り口弁を設け、さら
にガスを循環する再循環ブロワと、ガスを加熱するヒー
タと、水素ガスのみ透過する水素透過膜とを設け、改質
器停止時、燃料と水と空気の流入および改質ガスの流出
を遮断し、出口弁と入り口弁を開とし、再循環ブロワと
ヒータを稼働して改質器内の残留ガスを水素ガスにす
る。
触媒により改質して水素を含む改質ガスを生成する改質
器において、改質器内部のガスを改質器出口より入り口
に循環する再循環ラインを設け、この再循環ラインの改
質器出口側に出口弁、入り口側に入り口弁を設け、さら
にガスを循環する再循環ブロワと、ガスを加熱するヒー
タと、水素ガスのみ透過する水素透過膜とを設け、改質
器停止時、燃料と水と空気の流入および改質ガスの流出
を遮断し、出口弁と入り口弁を開とし、再循環ブロワと
ヒータを稼働して改質器内の残留ガスを水素ガスにす
る。
【００１２】燃料と水蒸気による改質反応は（１）式で
説明したように吸熱反応であるため、改質器は外部より
加熱する必要がある。これに対し、燃料と水と空気とを
反応させると、先ず燃料の一部と空気中の酸素とが部分
酸化して発熱し、この熱により燃料の残部と水蒸気が
（１）式の吸熱反応を行い、改質ガスを生成するので、
外部加熱は不要になる。この場合も、請求項２の発明と
同様に、再循環ラインにヒータと水素透過膜を設け、水
素のみ透過させ残留ガスを水素ガスにすることにより、
改質器停止時の水分、メタノール等の改質触媒表面への
付着を防止することができるとともに、酸素による改質
触媒の酸化を防止することができる。
説明したように吸熱反応であるため、改質器は外部より
加熱する必要がある。これに対し、燃料と水と空気とを
反応させると、先ず燃料の一部と空気中の酸素とが部分
酸化して発熱し、この熱により燃料の残部と水蒸気が
（１）式の吸熱反応を行い、改質ガスを生成するので、
外部加熱は不要になる。この場合も、請求項２の発明と
同様に、再循環ラインにヒータと水素透過膜を設け、水
素のみ透過させ残留ガスを水素ガスにすることにより、
改質器停止時の水分、メタノール等の改質触媒表面への
付着を防止することができるとともに、酸素による改質
触媒の酸化を防止することができる。
【００１３】請求項４の発明では、燃料と水と空気とを
触媒により改質して水素を含む改質ガスを生成する改質
器において、改質器内部のガスを改質器出口より入り口
に循環する再循環ラインを設け、この再循環ラインの改
質器出口側に出口弁、入り口側に入り口弁を設け、さら
にガスを冷却して水分を除去する冷却器と、ガスを循環
する再循環ブロワと、ガス中の酸素を燃焼する触媒燃焼
器とを設け、改質器停止時、燃料と水と空気の流入およ
び改質ガスの流出を遮断し、出口弁と入り口弁を開と
し、再循環ブロワと冷却器と触媒燃焼器とを稼働して改
質器内の残留ガスを水素ガスを主とするドライな改質ガ
スにする。
触媒により改質して水素を含む改質ガスを生成する改質
器において、改質器内部のガスを改質器出口より入り口
に循環する再循環ラインを設け、この再循環ラインの改
質器出口側に出口弁、入り口側に入り口弁を設け、さら
にガスを冷却して水分を除去する冷却器と、ガスを循環
する再循環ブロワと、ガス中の酸素を燃焼する触媒燃焼
器とを設け、改質器停止時、燃料と水と空気の流入およ
び改質ガスの流出を遮断し、出口弁と入り口弁を開と
し、再循環ブロワと冷却器と触媒燃焼器とを稼働して改
質器内の残留ガスを水素ガスを主とするドライな改質ガ
スにする。
【００１４】請求項４の発明は、請求項３の発明が、最
循環ラインにヒータと水素透過膜を設け、改質器内の残
留ガスを水素ガスのみにするのに対し、冷却器と触媒燃
焼器を設け、冷却器により水分、メタノールをドレンと
して除去するとともに、改質器に供給された空気中の酸
素と改質ガス中の水素を用いて触媒燃焼器で燃焼する。
この燃焼によって発生する水分は冷却器によりドレンと
して除去される。改質ガス中の酸素は水素よりもずっと
少ないので、酸素がなくなると燃焼が停止し、水分の発
生もなくなる。その後、冷却器、最循環ブロワを停止
し、出口弁と入り口弁を閉鎖することにより改質器停止
時の水分、メタノール等の改質触媒表面への付着を防止
することができるとともに、酸素による改質触媒の酸化
を防止することができる。
循環ラインにヒータと水素透過膜を設け、改質器内の残
留ガスを水素ガスのみにするのに対し、冷却器と触媒燃
焼器を設け、冷却器により水分、メタノールをドレンと
して除去するとともに、改質器に供給された空気中の酸
素と改質ガス中の水素を用いて触媒燃焼器で燃焼する。
この燃焼によって発生する水分は冷却器によりドレンと
して除去される。改質ガス中の酸素は水素よりもずっと
少ないので、酸素がなくなると燃焼が停止し、水分の発
生もなくなる。その後、冷却器、最循環ブロワを停止
し、出口弁と入り口弁を閉鎖することにより改質器停止
時の水分、メタノール等の改質触媒表面への付着を防止
することができるとともに、酸素による改質触媒の酸化
を防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は第１実施形態の再循環ライン
を有する改質器の構成を示す図である。燃料電池システ
ムは、改質ガスを生成する改質器１と、この改質ガスと
空気により発電する燃料電池２とから構成され、改質器
１には本発明の再循環ライン３が設けられている。改質
器１は（１）式で示す改質反応を行う改質部１ａと、改
質反応に必要な熱を供給する燃焼部１ｂとからなり、改
質部１ａにはＣｕ−Ｚｎ系等の改質触媒が充填されてい
る。燃料電池２は改質ガスが供給される燃料極と空気が
供給される空気極からなり、電池反応により発電し、燃
料極より排ガスを排出する。なお、燃焼部１ｂは、必ず
しも改質器と一体とする必要はなく、別置きでもよい。
また燃焼部１ｂの燃料も燃料極排ガスでなく、メタノー
ルでもよい。
参照して説明する。図１は第１実施形態の再循環ライン
を有する改質器の構成を示す図である。燃料電池システ
ムは、改質ガスを生成する改質器１と、この改質ガスと
空気により発電する燃料電池２とから構成され、改質器
１には本発明の再循環ライン３が設けられている。改質
器１は（１）式で示す改質反応を行う改質部１ａと、改
質反応に必要な熱を供給する燃焼部１ｂとからなり、改
質部１ａにはＣｕ−Ｚｎ系等の改質触媒が充填されてい
る。燃料電池２は改質ガスが供給される燃料極と空気が
供給される空気極からなり、電池反応により発電し、燃
料極より排ガスを排出する。なお、燃焼部１ｂは、必ず
しも改質器と一体とする必要はなく、別置きでもよい。
また燃焼部１ｂの燃料も燃料極排ガスでなく、メタノー
ルでもよい。
【００１６】改質部１ａより燃料電池２の燃料極に改質
ガスライン４が設けられている。改質ガスライン４には
改質部１ａ側に改質器出口弁１８が設けられ、改質部１
ａで発生した改質ガスを燃料極に供給する。燃料極と燃
焼部１ｂとを結ぶ排ガスライン５が設けられ、燃料極で
発生し未燃焼成分を含む排ガスを燃焼部１ｂへ供給す
る。改質部１ａには、燃料としてメタノールを供給する
燃料ライン６と、水を供給する水ライン７が設けられ、
燃料ライン６には燃料供給弁１６が設けられ、水ライン
７には水供給弁１７が設けられている。
ガスライン４が設けられている。改質ガスライン４には
改質部１ａ側に改質器出口弁１８が設けられ、改質部１
ａで発生した改質ガスを燃料極に供給する。燃料極と燃
焼部１ｂとを結ぶ排ガスライン５が設けられ、燃料極で
発生し未燃焼成分を含む排ガスを燃焼部１ｂへ供給す
る。改質部１ａには、燃料としてメタノールを供給する
燃料ライン６と、水を供給する水ライン７が設けられ、
燃料ライン６には燃料供給弁１６が設けられ、水ライン
７には水供給弁１７が設けられている。
【００１７】再循環ライン３には、改質部１ａ出口側に
出口弁１４、入り口側に入り口弁１５が設けられ、入り
口弁１４側より順に冷却器１１、再循環ブロワ１２、ヒ
ータ１３が設けられている。冷却器１１は冷却水により
ガスを冷却し水蒸気を水としてドレンで排出し、再循環
ブロワ１２は再循環ライン３のガスを循環させる。ヒー
タ１３は改質触媒の温度が下がった場合に循環ガスを改
質に必要な温度まで加熱する。
出口弁１４、入り口側に入り口弁１５が設けられ、入り
口弁１４側より順に冷却器１１、再循環ブロワ１２、ヒ
ータ１３が設けられている。冷却器１１は冷却水により
ガスを冷却し水蒸気を水としてドレンで排出し、再循環
ブロワ１２は再循環ライン３のガスを循環させる。ヒー
タ１３は改質触媒の温度が下がった場合に循環ガスを改
質に必要な温度まで加熱する。
【００１８】このように構成された装置の停止時の動作
について説明する。燃料電池２を停止させるとともに改
質器１に接続するラインを遮断するため、燃料供給弁１
６、水供給弁１７、改質器出口弁１８を閉鎖する。これ
とともに出口弁１４と入り口弁１５を開き、冷却器１１
と再循環ブロワ１２を稼働する。ヒータ１３は改質温度
が下がった時稼働する。これにより改質部１ａ内の残留
ガスは再循環ライン３に入り、水分およびメタノールは
冷却器１１でドレンとして排出される。水分およびメタ
ノールが完全に除去された後、出口弁１４と入り口弁１
５を閉鎖することにより、改質触媒は水素を主とする改
質ガス内に存在することになり、停止中に水分やメタノ
ールが触媒表面に付着するのを防止することができる。
について説明する。燃料電池２を停止させるとともに改
質器１に接続するラインを遮断するため、燃料供給弁１
６、水供給弁１７、改質器出口弁１８を閉鎖する。これ
とともに出口弁１４と入り口弁１５を開き、冷却器１１
と再循環ブロワ１２を稼働する。ヒータ１３は改質温度
が下がった時稼働する。これにより改質部１ａ内の残留
ガスは再循環ライン３に入り、水分およびメタノールは
冷却器１１でドレンとして排出される。水分およびメタ
ノールが完全に除去された後、出口弁１４と入り口弁１
５を閉鎖することにより、改質触媒は水素を主とする改
質ガス内に存在することになり、停止中に水分やメタノ
ールが触媒表面に付着するのを防止することができる。
【００１９】次に第２実施形態を図２を用いて説明す
る。図１と同一符号は同一のものを表す。第２実施形態
は、第１実施形態に対して再循環ライン３が相違し、冷
却器１１を取り外し、ヒータ１３の下流側に水素透過膜
２０を設けたもので、他は図１と同じである。水素透過
膜２０は、（１）式で発生する水分や炭酸ガス等の水素
ガス以外のガスを除去し水素ガスのみ透過する膜で、３
００℃程度で効率よく作動するので、ヒータ１３によ
り、循環ガスを３００℃程度に加熱する。第１実施形態
は冷却器１１で、循環ガス中の水分を除去したのに対
し、第２実施形態では、水素透過膜で水分及び炭酸ガス
等水素ガス以外のものを除去する点が相違し、他は同じ
である。
る。図１と同一符号は同一のものを表す。第２実施形態
は、第１実施形態に対して再循環ライン３が相違し、冷
却器１１を取り外し、ヒータ１３の下流側に水素透過膜
２０を設けたもので、他は図１と同じである。水素透過
膜２０は、（１）式で発生する水分や炭酸ガス等の水素
ガス以外のガスを除去し水素ガスのみ透過する膜で、３
００℃程度で効率よく作動するので、ヒータ１３によ
り、循環ガスを３００℃程度に加熱する。第１実施形態
は冷却器１１で、循環ガス中の水分を除去したのに対
し、第２実施形態では、水素透過膜で水分及び炭酸ガス
等水素ガス以外のものを除去する点が相違し、他は同じ
である。
【００２０】次に第３実施形態を図３を用いて説明す
る。図２と同一符号は同一のものを表す。第３実施形態
は、第２実施形態に対して再循環ライン３の構成は同一
であるが、改質器１が改質部のみで燃焼部は設けられて
いない。改質器１には、燃料ライン６と水ライン７と空
気ライン８とが設けられ、空気ライン８には空気供給弁
１９が設けられている。改質器１には部分酸化および水
蒸気改質を行う触媒が充填されている。この触媒の下で
先ず燃料ガスのメタノールの一部と空気が次の（２）式
で示す部分酸化を行う。 ＣＨ3 ＯＨ＋1/2 Ｏ2 →2 Ｈ2 ＋ＣＯ2 …（２） この反応は発熱反応である。
る。図２と同一符号は同一のものを表す。第３実施形態
は、第２実施形態に対して再循環ライン３の構成は同一
であるが、改質器１が改質部のみで燃焼部は設けられて
いない。改質器１には、燃料ライン６と水ライン７と空
気ライン８とが設けられ、空気ライン８には空気供給弁
１９が設けられている。改質器１には部分酸化および水
蒸気改質を行う触媒が充填されている。この触媒の下で
先ず燃料ガスのメタノールの一部と空気が次の（２）式
で示す部分酸化を行う。 ＣＨ3 ＯＨ＋1/2 Ｏ2 →2 Ｈ2 ＋ＣＯ2 …（２） この反応は発熱反応である。
【００２１】この発熱反応による熱で、（１）式に示す
改質反応が行われる。このように発熱反応と吸熱反応が
行われるので、外部から改質部に熱を供給する必要がな
い。
改質反応が行われる。このように発熱反応と吸熱反応が
行われるので、外部から改質部に熱を供給する必要がな
い。
【００２２】改質器１の構成が変わっても改質器１停止
時の動作は第２実施形態の場合と同じである。つまり、
燃料電池２を停止させるとともに改質器１に接続するラ
インを遮断するため、燃料供給弁１６、水供給弁１７、
空気供給弁１９、改質器出口弁１８を閉鎖する。これと
ともに出口弁１４と入り口弁１５を開き、再循環ブロワ
１２とヒータ１３を稼働する。これにより改質器１内の
残留ガスは再循環ライン３に入り、水分、炭酸ガス、そ
の他のガス等、水素ガス以外のガスや水分を水素透過膜
２０で除去し、水素ガスのみ改質器１に戻す。改質器内
残留ガスを水素ガスにした後、出口弁１４と入り口弁１
５を閉鎖することにより、改質触媒は水素ガス内に存在
することになり、改質触媒中に供給空気の酸素が残留す
ることによる酸化を防止することができ、また、停止中
に水分やメタノールが触媒表面に付着するのを防止する
ことができる。
時の動作は第２実施形態の場合と同じである。つまり、
燃料電池２を停止させるとともに改質器１に接続するラ
インを遮断するため、燃料供給弁１６、水供給弁１７、
空気供給弁１９、改質器出口弁１８を閉鎖する。これと
ともに出口弁１４と入り口弁１５を開き、再循環ブロワ
１２とヒータ１３を稼働する。これにより改質器１内の
残留ガスは再循環ライン３に入り、水分、炭酸ガス、そ
の他のガス等、水素ガス以外のガスや水分を水素透過膜
２０で除去し、水素ガスのみ改質器１に戻す。改質器内
残留ガスを水素ガスにした後、出口弁１４と入り口弁１
５を閉鎖することにより、改質触媒は水素ガス内に存在
することになり、改質触媒中に供給空気の酸素が残留す
ることによる酸化を防止することができ、また、停止中
に水分やメタノールが触媒表面に付着するのを防止する
ことができる。
【００２３】次に第４実施形態を図４を用いて説明す
る。図３と同一符号は同一のものを表す。第４実施形態
は、第３実施形態が再循環ライン３にヒータ１３と水素
透過膜２０を設け、改質器内の残留ガスを水素ガスのみ
にするのに対し、図１に示す冷却器１１と触媒燃焼器２
１を設け、冷却器１１により水分、メタノールをドレン
として除去するとともに、改質器１に供給された空気中
の酸素と改質ガス中の水素を用いて触媒燃焼器２１で燃
焼する。この燃焼によって発生する水分は冷却器１１に
よりドレンとして除去される。改質ガス中の酸素は水素
よりもずっと少ないので、酸素がなくなると燃焼が停止
し、水分の発生もなくなる。その後、冷却器１１、最循
環ブロワ１２を停止し、出口弁１５と入り口弁１４を閉
鎖することにより改質器停止時の水分、メタノール等の
改質触媒表面への付着を防止することができるととも
に、酸素による改質触媒の酸化を防止することができ
る。
る。図３と同一符号は同一のものを表す。第４実施形態
は、第３実施形態が再循環ライン３にヒータ１３と水素
透過膜２０を設け、改質器内の残留ガスを水素ガスのみ
にするのに対し、図１に示す冷却器１１と触媒燃焼器２
１を設け、冷却器１１により水分、メタノールをドレン
として除去するとともに、改質器１に供給された空気中
の酸素と改質ガス中の水素を用いて触媒燃焼器２１で燃
焼する。この燃焼によって発生する水分は冷却器１１に
よりドレンとして除去される。改質ガス中の酸素は水素
よりもずっと少ないので、酸素がなくなると燃焼が停止
し、水分の発生もなくなる。その後、冷却器１１、最循
環ブロワ１２を停止し、出口弁１５と入り口弁１４を閉
鎖することにより改質器停止時の水分、メタノール等の
改質触媒表面への付着を防止することができるととも
に、酸素による改質触媒の酸化を防止することができ
る。
【００２４】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
は、改質器に再循環ラインを設け、改質器停止時に改質
器内のガスを循環して水分や炭酸ガスを除去して水素ガ
スまたは水素ガスを主とするドライなガスを改質器に戻
し、このガスを保持することにより、停止中に水分やメ
タノールが触媒表面に付着するのを防止することがで
き、また部分酸化等で改質に酸素を用いる場合は、酸素
による改質触媒の酸化を防止することができる。
は、改質器に再循環ラインを設け、改質器停止時に改質
器内のガスを循環して水分や炭酸ガスを除去して水素ガ
スまたは水素ガスを主とするドライなガスを改質器に戻
し、このガスを保持することにより、停止中に水分やメ
タノールが触媒表面に付着するのを防止することがで
き、また部分酸化等で改質に酸素を用いる場合は、酸素
による改質触媒の酸化を防止することができる。
【図１】本発明の第１実施形態の構成を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態の構成を示す図である。
【図３】本発明の第３実施形態の構成を示す図である。
【図４】本発明の第４実施形態の構成を示す図である。
１ 改質器 １ａ 改質部 １ｂ 燃焼部 ２ 燃料電池 ３ 再循環ライン ４ 改質ガスライン ５ 排ガスライン ６ 燃料ライン ７ 水ライン ８ 空気ライン １１ 冷却器 １２ 再循環ブロワ １３ ヒータ １４ 出口弁 １５ 入り口弁 １６ 燃料供給弁 １７ 水供給弁 １８ 改質器出口弁 １９ 空気供給弁 ２０ 水素透過膜 ２１ 触媒燃焼器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡部 武憲 東京都江東区豊洲３丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内 Ｆターム(参考） 5H027 AA06 BA01 BA09 BA16 MM12
Claims (4)
- 【請求項１】 燃料と水とを触媒により改質して水素を
含む改質ガスを生成する改質器において、改質器内部の
ガスを改質器出口より入り口に循環する再循環ラインを
設け、この再循環ラインの改質器出口側に出口弁、入り
口側に入り口弁を設け、さらにガスを冷却して水分を除
去する冷却器とガスを循環する再循環ブロワとを設け、
改質器停止時、燃料と水の流入および改質ガスの流出を
遮断し、出口弁と入り口弁を開とし、再循環ブロワと冷
却器を稼働して改質器内の残留ガスを水素を主体とする
ドライな改質ガスとすることを特徴とする再循環ライン
を備えた改質器。 - 【請求項２】 燃料と水とを触媒により改質して水素を
含む改質ガスを生成する改質器において、改質器内部の
ガスを改質器出口より入り口に循環する再循環ラインを
設け、この再循環ラインの改質器出口側に出口弁、入り
口側に入り口弁を設け、さらにガスを循環する再循環ブ
ロワと、ガスを加熱するヒータと、水素ガスのみ透過す
る水素透過膜とを設け、改質器停止時、燃料と水の流入
および改質ガスの流出を遮断し、出口弁と入り口弁を開
とし、再循環ブロワとヒータを稼働して改質器内の残留
ガスを水素ガスにすることを特徴とする再循環ラインを
備えた改質器。 - 【請求項３】 燃料と水と空気とを触媒により改質して
水素を含む改質ガスを生成する改質器において、改質器
内部のガスを改質器出口より入り口に循環する再循環ラ
インを設け、この再循環ラインの改質器出口側に出口
弁、入り口側に入り口弁を設け、さらにガスを循環する
再循環ブロワと、ガスを加熱するヒータと、水素ガスの
み透過する水素透過膜とを設け、改質器停止時、燃料と
水と空気の流入および改質ガスの流出を遮断し、出口弁
と入り口弁を開とし、再循環ブロワとヒータを稼働して
改質器内の残留ガスを水素ガスにすることを特徴とする
再循環ラインを備えた改質器。 - 【請求項４】 燃料と水と空気とを触媒により改質して
水素を含む改質ガスを生成する改質器において、改質器
内部のガスを改質器出口より入り口に循環する再循環ラ
インを設け、この再循環ラインの改質器出口側に出口
弁、入り口側に入り口弁を設け、さらにガスを冷却して
水分を除去する冷却器と、ガスを循環する再循環ブロワ
と、ガス中の酸素を燃焼する触媒燃焼器とを設け、改質
器停止時、燃料と水と空気の流入および改質ガスの流出
を遮断し、出口弁と入り口弁を開とし、再循環ブロワと
冷却器と触媒燃焼器とを稼働して改質器内の残留ガスを
水素ガスを主とするドライな改質ガスにすることを特徴
とする再循環ラインを備えた改質器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10201963A JP2000036314A (ja) | 1998-07-16 | 1998-07-16 | 再循環ラインを備えた改質器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10201963A JP2000036314A (ja) | 1998-07-16 | 1998-07-16 | 再循環ラインを備えた改質器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000036314A true JP2000036314A (ja) | 2000-02-02 |
Family
ID=16449674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10201963A Pending JP2000036314A (ja) | 1998-07-16 | 1998-07-16 | 再循環ラインを備えた改質器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000036314A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1398843A2 (en) * | 2002-09-11 | 2004-03-17 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system |
| JP2006001750A (ja) * | 2004-06-15 | 2006-01-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水素生成器 |
| JP2009534971A (ja) * | 2006-04-27 | 2009-09-24 | ノキア コーポレイション | マルチキャリア通信システムにおける信号検出 |
-
1998
- 1998-07-16 JP JP10201963A patent/JP2000036314A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1398843A2 (en) * | 2002-09-11 | 2004-03-17 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system |
| EP1398843A3 (en) * | 2002-09-11 | 2005-09-21 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system |
| JP2006001750A (ja) * | 2004-06-15 | 2006-01-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水素生成器 |
| JP2009534971A (ja) * | 2006-04-27 | 2009-09-24 | ノキア コーポレイション | マルチキャリア通信システムにおける信号検出 |
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