JP2000188122A - 一酸化炭素除去装置 - Google Patents
一酸化炭素除去装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＯ低減効率を向上させることが可能な一酸
化炭素除去装置を提供する。 【解決手段】 一酸化炭素除去装置１００ａは、改質ガ
ス中に含まれる一酸化炭素を選択的に酸化することによ
り、二酸化炭素を生成するＣＯ選択酸化部２８と、ＣＯ
選択酸化部に酸素を供給する酸素供給部５０と、ＣＯ選
択酸化部２８に供給される改質ガスの量に応じて、ＣＯ
選択酸化部２８に供給される酸素の量を制御する制御部
４０ａとを備えている。
化炭素除去装置を提供する。 【解決手段】 一酸化炭素除去装置１００ａは、改質ガ
ス中に含まれる一酸化炭素を選択的に酸化することによ
り、二酸化炭素を生成するＣＯ選択酸化部２８と、ＣＯ
選択酸化部に酸素を供給する酸素供給部５０と、ＣＯ選
択酸化部２８に供給される改質ガスの量に応じて、ＣＯ
選択酸化部２８に供給される酸素の量を制御する制御部
４０ａとを備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス中に含まれる
一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去装置に関する。
一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、一酸化炭素選択酸化法（ＣＯ選択
酸化法）を用いて、改質器から出力される改質ガス中に
含まれる一酸化炭素（ＣＯ）の濃度を低減する一酸化炭
素選択酸化部（ＣＯ選択酸化部）を備えた燃料電池シス
テムが知られている。
酸化法）を用いて、改質器から出力される改質ガス中に
含まれる一酸化炭素（ＣＯ）の濃度を低減する一酸化炭
素選択酸化部（ＣＯ選択酸化部）を備えた燃料電池シス
テムが知られている。
【０００３】ＣＯ選択酸化法では、（ＣＯ＋１／２Ｏ2
→ＣＯ2）というＣＯの酸化反応が進行する一方で、そ
の副反応として（Ｈ2＋ＣＯ2→ＣＯ＋Ｈ2Ｏ）という逆
シフト反応も進行する。従って、ＣＯ選択酸化法を用い
て改質ガス中に含まれる一酸化炭素の濃度の低減を図る
場合には、この逆シフト反応の影響を抑えることが課題
となる。
→ＣＯ2）というＣＯの酸化反応が進行する一方で、そ
の副反応として（Ｈ2＋ＣＯ2→ＣＯ＋Ｈ2Ｏ）という逆
シフト反応も進行する。従って、ＣＯ選択酸化法を用い
て改質ガス中に含まれる一酸化炭素の濃度の低減を図る
場合には、この逆シフト反応の影響を抑えることが課題
となる。
【０００４】逆シフト反応の影響を抑える方法として
は、従来からいくつかの方法が提案されてきた。以下に
代表的な３つの方法を示す。
は、従来からいくつかの方法が提案されてきた。以下に
代表的な３つの方法を示す。
【０００５】１．ＣＯ選択酸化部を分割して多段に空気
を吹き込み、逆シフト反応によって生成されたＣＯを再
度酸化することにより、ＣＯの濃度を低減する方法。
を吹き込み、逆シフト反応によって生成されたＣＯを再
度酸化することにより、ＣＯの濃度を低減する方法。
【０００６】２．改質ガス流量に応じて触媒温度を変化
させることにより、逆シフト反応の影響を回避する方法
（特開平８−１０６９１４号参照）。
させることにより、逆シフト反応の影響を回避する方法
（特開平８−１０６９１４号参照）。
【０００７】３．改質ガス流量に応じて触媒量を変化さ
せることにより、逆シフト反応の影響を回避する方法
（特開平８−１０６９１４号参照）。
せることにより、逆シフト反応の影響を回避する方法
（特開平８−１０６９１４号参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ＣＯ選択酸化部を分割
して多段に空気を吹き込み、逆シフト反応によって生成
されたＣＯを再度酸化する方法を採用する場合には、Ｃ
Ｏ選択酸化部内に設けられた複数の反応部を切り替える
必要があり、ＣＯ選択酸化部の構造が複雑になるととも
にＣＯの酸化反応を離散的にしか制御することができな
いという問題点がある。
して多段に空気を吹き込み、逆シフト反応によって生成
されたＣＯを再度酸化する方法を採用する場合には、Ｃ
Ｏ選択酸化部内に設けられた複数の反応部を切り替える
必要があり、ＣＯ選択酸化部の構造が複雑になるととも
にＣＯの酸化反応を離散的にしか制御することができな
いという問題点がある。
【０００９】また、改質ガス流量に応じて触媒温度を変
化させる方法を採用する場合には、触媒温度の最適条件
の上限温度と下限温度も改質ガス流量に応じて変化させ
る必要がある。しかし、触媒温度が常に最適条件の範囲
内となるようにＣＯ選択酸化部の温度を可変に制御する
ことは容易ではないという問題点がある。
化させる方法を採用する場合には、触媒温度の最適条件
の上限温度と下限温度も改質ガス流量に応じて変化させ
る必要がある。しかし、触媒温度が常に最適条件の範囲
内となるようにＣＯ選択酸化部の温度を可変に制御する
ことは容易ではないという問題点がある。
【００１０】また、改質ガス流量に応じて触媒量を変化
させることにより、逆シフト反応の影響を回避する方法
を採用する場合には、触媒量を変化させる必要があるた
め、装置として大型化するという問題点がある。
させることにより、逆シフト反応の影響を回避する方法
を採用する場合には、触媒量を変化させる必要があるた
め、装置として大型化するという問題点がある。
【００１１】本発明の目的は、ＣＯの酸化反応を連続的
に制御することができるＣＯ選択酸化部を備えた一酸化
炭素除去装置を提供することにある。
に制御することができるＣＯ選択酸化部を備えた一酸化
炭素除去装置を提供することにある。
【００１２】本発明の他の目的は、温度一定の状態で、
燃料電池への要求出力に応じた一酸化炭素の酸化反応を
行うことができるＣＯ選択酸化部を備えた一酸化炭素除
去装置を提供することにある。
燃料電池への要求出力に応じた一酸化炭素の酸化反応を
行うことができるＣＯ選択酸化部を備えた一酸化炭素除
去装置を提供することにある。
【００１３】本発明の他の目的は、ＣＯ選択酸化部に含
まれる複数の選択酸化ユニットに対して異なる制御を行
うことにより、ＣＯ低減効率の向上を可能にする一酸化
炭素除去装置を提供することにある。
まれる複数の選択酸化ユニットに対して異なる制御を行
うことにより、ＣＯ低減効率の向上を可能にする一酸化
炭素除去装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の一酸化炭素除去
装置は、改質触媒によって燃料ガスを改質することによ
って得られる改質ガスに含まれる一酸化炭素を選択的に
酸化することにより、二酸化炭素を生成する一酸化炭素
選択酸化部と、前記改質ガスとともに酸素を前記一酸化
炭素選択酸化部に供給する酸素供給部と、前記一酸化炭
素選択酸化部に供給される前記改質ガスの量に応じて、
前記一酸化炭素選択酸化部への酸素供給状態を制御する
制御部とを備えており、これにより、上記目的が達成さ
れる。
装置は、改質触媒によって燃料ガスを改質することによ
って得られる改質ガスに含まれる一酸化炭素を選択的に
酸化することにより、二酸化炭素を生成する一酸化炭素
選択酸化部と、前記改質ガスとともに酸素を前記一酸化
炭素選択酸化部に供給する酸素供給部と、前記一酸化炭
素選択酸化部に供給される前記改質ガスの量に応じて、
前記一酸化炭素選択酸化部への酸素供給状態を制御する
制御部とを備えており、これにより、上記目的が達成さ
れる。
【００１５】前記一酸化炭素選択酸化部への前記酸素供
給状態は、前記一酸化炭素選択酸化部内の酸素の濃度と
一酸化炭素の濃度との比によって表されてもよい。
給状態は、前記一酸化炭素選択酸化部内の酸素の濃度と
一酸化炭素の濃度との比によって表されてもよい。
【００１６】前記制御部は、前記一酸化炭素選択酸化部
に供給される前記改質ガスの量が増大するにつれて前記
一酸化炭素選択酸化部内の酸素の濃度と一酸化炭素の濃
度との比が大きくなるように、前記一酸化炭素選択酸化
部に供給される酸素の量を制御してもよい。
に供給される前記改質ガスの量が増大するにつれて前記
一酸化炭素選択酸化部内の酸素の濃度と一酸化炭素の濃
度との比が大きくなるように、前記一酸化炭素選択酸化
部に供給される酸素の量を制御してもよい。
【００１７】前記一酸化炭素選択酸化部への前記酸素供
給状態は、前記一酸化炭素選択酸化部内の圧力によって
表されてもよい。
給状態は、前記一酸化炭素選択酸化部内の圧力によって
表されてもよい。
【００１８】前記制御部は、前記一酸化炭素選択酸化部
に供給される前記改質ガスの量が増大するにつれて前記
一酸化炭素選択酸化部内の圧力が大きくなるように、前
記一酸化炭素選択酸素部内の圧力を制御してもよい。
に供給される前記改質ガスの量が増大するにつれて前記
一酸化炭素選択酸化部内の圧力が大きくなるように、前
記一酸化炭素選択酸素部内の圧力を制御してもよい。
【００１９】前記制御部は、前記一酸化炭素選択酸化部
に供給される前記改質ガスの量が所定の値より低い場合
には、前記一酸化炭素選択酸化部に供給される前記改質
ガスの量が増大するにつれて前記一酸化炭素選択酸化部
内の酸素の濃度と一酸化炭素の濃度との比が大きくなる
ように前記一酸化炭素選択酸化部に供給される酸素の量
を制御し、前記一酸化炭素選択酸化部に供給される前記
改質ガスの量が所定の値より高い場合には、前記一酸化
炭素選択酸化部に供給される前記改質ガスの量が増大す
るにつれて前記一酸化炭素選択酸化部内の圧力が大きく
なるように前記一酸化炭素選択酸素部内の圧力を制御し
てもよい。
に供給される前記改質ガスの量が所定の値より低い場合
には、前記一酸化炭素選択酸化部に供給される前記改質
ガスの量が増大するにつれて前記一酸化炭素選択酸化部
内の酸素の濃度と一酸化炭素の濃度との比が大きくなる
ように前記一酸化炭素選択酸化部に供給される酸素の量
を制御し、前記一酸化炭素選択酸化部に供給される前記
改質ガスの量が所定の値より高い場合には、前記一酸化
炭素選択酸化部に供給される前記改質ガスの量が増大す
るにつれて前記一酸化炭素選択酸化部内の圧力が大きく
なるように前記一酸化炭素選択酸素部内の圧力を制御し
てもよい。
【００２０】前記一酸化炭素選択酸化部は、前記改質ガ
スが流れる方向に沿って設けられた複数の選択酸化ユニ
ットを含み、前記複数の選択酸化ユニットのそれぞれ
は、前記改質ガスに含まれる一酸化炭素を選択的に酸化
することにより二酸化炭素を生成し、前記酸素供給部
は、前記複数の選択酸化ユニットに対応するように設け
られた複数の酸素供給ユニットを含み、前記複数の酸素
供給ユニットは、前記改質ガスとともに前記複数の選択
酸化ユニットのそれぞれに酸素を供給し、前記制御部
は、前記複数の選択酸化ユニットのそれぞれに供給され
る前記改質ガスの量に応じて、前記複数の選択酸化ユニ
ットへの複数の酸素供給状態を制御してもよい。
スが流れる方向に沿って設けられた複数の選択酸化ユニ
ットを含み、前記複数の選択酸化ユニットのそれぞれ
は、前記改質ガスに含まれる一酸化炭素を選択的に酸化
することにより二酸化炭素を生成し、前記酸素供給部
は、前記複数の選択酸化ユニットに対応するように設け
られた複数の酸素供給ユニットを含み、前記複数の酸素
供給ユニットは、前記改質ガスとともに前記複数の選択
酸化ユニットのそれぞれに酸素を供給し、前記制御部
は、前記複数の選択酸化ユニットのそれぞれに供給され
る前記改質ガスの量に応じて、前記複数の選択酸化ユニ
ットへの複数の酸素供給状態を制御してもよい。
【００２１】前記制御部は、前記複数の選択酸化ユニッ
トのうちの少なくとも２つが、互いに異なる酸素の濃度
と一酸化炭素の濃度との比の特性を有するように、前記
複数の酸素供給状態を制御してもよい。
トのうちの少なくとも２つが、互いに異なる酸素の濃度
と一酸化炭素の濃度との比の特性を有するように、前記
複数の酸素供給状態を制御してもよい。
【００２２】前記制御部は、前記複数の選択酸化ユニッ
トのそれぞれに供給される前記改質ガスの量に応じて、
前記複数の選択酸化ユニットのうち少なくとも１つの触
媒温度を制御してもよい。
トのそれぞれに供給される前記改質ガスの量に応じて、
前記複数の選択酸化ユニットのうち少なくとも１つの触
媒温度を制御してもよい。
【００２３】前記複数の選択酸化ユニットは、直列に配
列されていてもよい。
列されていてもよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。
の実施の形態を説明する。
【００２５】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１の燃料電池システム１ａの構成を示す。燃料電池
システム１ａは、固体高分子型燃料電池（以下、ＰＥＦ
Ｃと略称する）１０を備えている。
形態１の燃料電池システム１ａの構成を示す。燃料電池
システム１ａは、固体高分子型燃料電池（以下、ＰＥＦ
Ｃと略称する）１０を備えている。
【００２６】ＰＥＦＣ１０には、酸素ガス供給管路１２
を介して酸化剤ガスである空気が供給され、水素ガス供
給管路１４を介して燃料ガスを水蒸気改質することによ
り得られた改質ガス（水素ガス）が供給される。水素ガ
ス供給管路１４には、改質ガス中に含まれる一酸化炭素
（ＣＯ）の濃度を低減する一酸化炭素選択酸化部（ＣＯ
選択酸化部）２８と、燃料ガスを水蒸気改質する改質器
２６とが設けられている。燃料ガスとしては、例えば、
メタノールが使用される。
を介して酸化剤ガスである空気が供給され、水素ガス供
給管路１４を介して燃料ガスを水蒸気改質することによ
り得られた改質ガス（水素ガス）が供給される。水素ガ
ス供給管路１４には、改質ガス中に含まれる一酸化炭素
（ＣＯ）の濃度を低減する一酸化炭素選択酸化部（ＣＯ
選択酸化部）２８と、燃料ガスを水蒸気改質する改質器
２６とが設けられている。燃料ガスとしては、例えば、
メタノールが使用される。
【００２７】ＰＥＦＣ１０は、固体高分子電解質膜を陽
極と陰極とで挟持した構造を有している。陽極には空気
が供給され、陰極には水素ガスが供給される。その結
果、陽極と陰極のそれぞれにおいて以下に示す電極反応
が進行する。 陰極（水素極）： ２Ｈ2→４Ｈ+＋４ｅ- 陽極（酸素極）： ４Ｈ+＋４ｅ-＋Ｏ2→２Ｈ2Ｏ ＰＥＦＣ１０は、上記電極反応によって得られる起電力
により、配線１６、１８を介してＤＣ／ＤＣコンバータ
３２に電圧を供給する。
極と陰極とで挟持した構造を有している。陽極には空気
が供給され、陰極には水素ガスが供給される。その結
果、陽極と陰極のそれぞれにおいて以下に示す電極反応
が進行する。 陰極（水素極）： ２Ｈ2→４Ｈ+＋４ｅ- 陽極（酸素極）： ４Ｈ+＋４ｅ-＋Ｏ2→２Ｈ2Ｏ ＰＥＦＣ１０は、上記電極反応によって得られる起電力
により、配線１６、１８を介してＤＣ／ＤＣコンバータ
３２に電圧を供給する。
【００２８】ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、ＰＥＦＣ１
０からの電圧を所望の電圧に変換し、変換された電圧を
インバータ３６を介してモータ３８に供給する。その結
果、モータ３８が駆動される。ＤＣ／ＤＣコンバータ３
２とインバータ３６との間には、モータ３８に補助電力
を供給するバッテリ３４が接続されている。バッテリ３
４は、補助電池として機能する。
０からの電圧を所望の電圧に変換し、変換された電圧を
インバータ３６を介してモータ３８に供給する。その結
果、モータ３８が駆動される。ＤＣ／ＤＣコンバータ３
２とインバータ３６との間には、モータ３８に補助電力
を供給するバッテリ３４が接続されている。バッテリ３
４は、補助電池として機能する。
【００２９】改質器２６は、燃料タンク２２から圧送ポ
ンプ２２ａにより燃料ガスの供給を受け、水タンク２４
から圧送ポンプ２４ａにより水の供給を受ける。改質器
２６は、燃料ガスと水との改質反応を所定の温度で進行
させる。これにより、水素ガスが水蒸気と混在した状態
で生成される。改質器２６によって生成された水素ガス
は、ＣＯ選択酸化部２８に送られる。
ンプ２２ａにより燃料ガスの供給を受け、水タンク２４
から圧送ポンプ２４ａにより水の供給を受ける。改質器
２６は、燃料ガスと水との改質反応を所定の温度で進行
させる。これにより、水素ガスが水蒸気と混在した状態
で生成される。改質器２６によって生成された水素ガス
は、ＣＯ選択酸化部２８に送られる。
【００３０】ＣＯ選択酸化部２８は、改質器２６から出
力される改質ガス中に含まれるＣＯを選択的に酸化する
ことにより、改質ガス中に含まれるＣＯの濃度を低減す
る。ＣＯ選択酸化部２８におけるＣＯの酸化反応は以下
に示すとおりである。
力される改質ガス中に含まれるＣＯを選択的に酸化する
ことにより、改質ガス中に含まれるＣＯの濃度を低減す
る。ＣＯ選択酸化部２８におけるＣＯの酸化反応は以下
に示すとおりである。
【００３１】ＣＯ＋１／２Ｏ2→ＣＯ2 上記酸化反応により、改質ガス中に含まれるＣＯの濃度
を１００ｐｐｍ以下にすることができる。ＣＯ選択酸化
部２８によってＣＯの濃度が低減された改質ガスがＰＥ
ＦＣ１０に供給される。
を１００ｐｐｍ以下にすることができる。ＣＯ選択酸化
部２８によってＣＯの濃度が低減された改質ガスがＰＥ
ＦＣ１０に供給される。
【００３２】ＣＯ選択酸化部２８には、空気ポンプ５０
によって所定の量の酸素が供給される。ＣＯ選択酸化部
２８に供給される酸素の量は、ＰＥＦＣ１０への要求出
力に応じて決定される。
によって所定の量の酸素が供給される。ＣＯ選択酸化部
２８に供給される酸素の量は、ＰＥＦＣ１０への要求出
力に応じて決定される。
【００３３】図２Ａは、ＰＥＦＣ１０への要求出力（す
なわち、ＣＯ選択酸化部２８に供給される改質ガスの
量）と、ＣＯ選択酸化部２８における酸素の濃度とＣＯ
の濃度との比（すなわち、Ｏ／ＣＯ比）との関係を示
す。例えば、図２Ａに示される関係は、マップの形式
で、電子制御装置４０内のＲＯＭに格納され得る。
なわち、ＣＯ選択酸化部２８に供給される改質ガスの
量）と、ＣＯ選択酸化部２８における酸素の濃度とＣＯ
の濃度との比（すなわち、Ｏ／ＣＯ比）との関係を示
す。例えば、図２Ａに示される関係は、マップの形式
で、電子制御装置４０内のＲＯＭに格納され得る。
【００３４】電子制御装置４０は、ＰＥＦＣ１０への要
求出力をインバータ３６から受け取る。電子制御装置４
０は、インバータ３６からの要求出力に応じて、ＣＯ選
択酸化部２８におけるＯ／ＣＯ比を制御する。例えば、
図２Ａに示されるように、要求出力が値ａを有する場合
には、Ｏ／ＣＯ比は、値ａに対応する値ｂを有するよう
に制御される。
求出力をインバータ３６から受け取る。電子制御装置４
０は、インバータ３６からの要求出力に応じて、ＣＯ選
択酸化部２８におけるＯ／ＣＯ比を制御する。例えば、
図２Ａに示されるように、要求出力が値ａを有する場合
には、Ｏ／ＣＯ比は、値ａに対応する値ｂを有するよう
に制御される。
【００３５】Ｏ／ＣＯ比の制御は、ＣＯ選択酸化部２８
におけるＣＯの濃度を検出し、検出されたＣＯの濃度に
基づいて、ＣＯ選択酸化部２８に供給される酸素の量を
調整することによって達成される。ＣＯの濃度は、ＣＯ
センサ５２によって検出される。ＣＯセンサ５２は、例
えば、改質器２６の出口付近に設けられている。ＣＯ選
択酸化部２８に供給される酸素の量は、空気ポンプ５０
によって調整される。空気ポンプ５０は、電子制御装置
４０によって制御される。
におけるＣＯの濃度を検出し、検出されたＣＯの濃度に
基づいて、ＣＯ選択酸化部２８に供給される酸素の量を
調整することによって達成される。ＣＯの濃度は、ＣＯ
センサ５２によって検出される。ＣＯセンサ５２は、例
えば、改質器２６の出口付近に設けられている。ＣＯ選
択酸化部２８に供給される酸素の量は、空気ポンプ５０
によって調整される。空気ポンプ５０は、電子制御装置
４０によって制御される。
【００３６】このように、電子制御装置４０は、ＰＥＦ
Ｃ１０への要求出力（すなわち、ＣＯ選択酸化部２８に
供給される改質ガスの量）に応じて、ＣＯ選択酸化部２
８に供給される酸素の量を制御する。これにより、ＣＯ
選択酸化部２８への酸素供給量を連続的に制御すること
ができる。その結果、ＣＯ選択酸化部２８におけるＣＯ
の酸化反応を連続的に制御することが可能になる。
Ｃ１０への要求出力（すなわち、ＣＯ選択酸化部２８に
供給される改質ガスの量）に応じて、ＣＯ選択酸化部２
８に供給される酸素の量を制御する。これにより、ＣＯ
選択酸化部２８への酸素供給量を連続的に制御すること
ができる。その結果、ＣＯ選択酸化部２８におけるＣＯ
の酸化反応を連続的に制御することが可能になる。
【００３７】さらに、燃料電池システム１ａでは、ＰＥ
ＦＣ１０への要求出力が増大するにつれてＣＯ選択酸化
部２８におけるＯ／ＣＯ比が大きくなるように、ＣＯ選
択酸化部２８に供給される酸素の量が制御される。ＣＯ
選択酸化部２８におけるＯ／ＣＯ比は、ＰＥＦＣ１０へ
の要求出力の大きさにかかわらず、常に１より大きくな
るように設定される。その結果、ＣＯ選択酸化部２８の
温度一定という条件下でもＰＥＦＣ１０への要求出力が
増大するにつれてＣＯの酸化反応が進行する。Ｏ／ＣＯ
比が常時１より大きくかつ要求出力に応じて酸素過剰の
度合が大きくなるため、要求出力すなわち改質ガスのガ
ス量が増加しても一定温度下でＣＯ酸化を十分に反応さ
せることが可能となる。このようにして、ＣＯ選択酸化
部２８の温度を一定に保ちつつ、ＰＥＦＣ１０への要求
出力に応じたＣＯの酸化反応を行うことが可能になる。
ＦＣ１０への要求出力が増大するにつれてＣＯ選択酸化
部２８におけるＯ／ＣＯ比が大きくなるように、ＣＯ選
択酸化部２８に供給される酸素の量が制御される。ＣＯ
選択酸化部２８におけるＯ／ＣＯ比は、ＰＥＦＣ１０へ
の要求出力の大きさにかかわらず、常に１より大きくな
るように設定される。その結果、ＣＯ選択酸化部２８の
温度一定という条件下でもＰＥＦＣ１０への要求出力が
増大するにつれてＣＯの酸化反応が進行する。Ｏ／ＣＯ
比が常時１より大きくかつ要求出力に応じて酸素過剰の
度合が大きくなるため、要求出力すなわち改質ガスのガ
ス量が増加しても一定温度下でＣＯ酸化を十分に反応さ
せることが可能となる。このようにして、ＣＯ選択酸化
部２８の温度を一定に保ちつつ、ＰＥＦＣ１０への要求
出力に応じたＣＯの酸化反応を行うことが可能になる。
【００３８】図２Ｂは、従来の方法によるＣＯ選択酸化
部２８の温度の最適条件の範囲を示す。図２Ｃは、本発
明の方法によるＣＯ選択酸化部２８の温度の最適条件の
範囲を示す。図２および図２Ｃにおいて、斜線で示され
る範囲が最適条件の範囲である。
部２８の温度の最適条件の範囲を示す。図２Ｃは、本発
明の方法によるＣＯ選択酸化部２８の温度の最適条件の
範囲を示す。図２および図２Ｃにおいて、斜線で示され
る範囲が最適条件の範囲である。
【００３９】図２Ｃに示される最適条件の範囲内に入る
ようにＣＯ選択酸化部２８の温度を制御することは、図
２Ｂに示される最適条件の範囲内に入るようにＣＯ選択
酸化部２８の温度を制御することに比べて格段に容易で
ある。ＰＥＦＣ１０への要求出力にかかわらずＣＯ選択
酸化部２８の温度を一定に制御することは、例えば、Ｃ
Ｏ選択酸化部２８内のＣＯの酸化反応（発熱反応）によ
る温度上昇を防ぐように冷却水を循環させる冷却系を設
けることによって容易に達成することができる。この制
御を図１の電子制御装置４０からＣＯ選択酸化部２８へ
の点線の矢印で示す。このように、ＰＥＦＣ１０への要
求出力にかかわらずＣＯ選択酸化部２８の温度を一定に
制御することは、ＰＥＦＣ１０への要求出力に応じてＣ
Ｏ選択酸化部２８の温度を可変に制御する場合に比べ
て、ＣＯ選択酸化部２８の温度制御機構を簡略化するこ
とができるという利点を提供する。
ようにＣＯ選択酸化部２８の温度を制御することは、図
２Ｂに示される最適条件の範囲内に入るようにＣＯ選択
酸化部２８の温度を制御することに比べて格段に容易で
ある。ＰＥＦＣ１０への要求出力にかかわらずＣＯ選択
酸化部２８の温度を一定に制御することは、例えば、Ｃ
Ｏ選択酸化部２８内のＣＯの酸化反応（発熱反応）によ
る温度上昇を防ぐように冷却水を循環させる冷却系を設
けることによって容易に達成することができる。この制
御を図１の電子制御装置４０からＣＯ選択酸化部２８へ
の点線の矢印で示す。このように、ＰＥＦＣ１０への要
求出力にかかわらずＣＯ選択酸化部２８の温度を一定に
制御することは、ＰＥＦＣ１０への要求出力に応じてＣ
Ｏ選択酸化部２８の温度を可変に制御する場合に比べ
て、ＣＯ選択酸化部２８の温度制御機構を簡略化するこ
とができるという利点を提供する。
【００４０】なお、図１に示される構成のうち一点鎖線
によって囲まれた部分を一酸化炭素除去装置１００ａと
して把握することもできる。すなわち、一酸化炭素除去
装置１００ａは、改質触媒によって燃料ガスを改質する
ことによって得られる改質ガスに含まれるＣＯを選択的
に酸化することにより、二酸化炭素を生成するＣＯ選択
酸化部２８と、改質ガスとともに酸素をＣＯ選択酸化部
２８に供給する酸素供給部５０と、ＣＯ選択酸化部２８
に供給される改質ガスの量に応じて、ＣＯ選択酸化部２
８への酸素供給状態を制御する制御部４０ａとを含む。
制御部４０ａは、電子制御装置４０の一部に組み込まれ
ている。ＣＯ選択酸化部２８に供給される改質ガスの量
に応じて、ＣＯ選択酸化部２８への酸素供給状態を制御
することにより、ＣＯの酸化反応の応答性を決定するＣ
Ｏ選択酸化部２８の温度制御を簡素化し、かつ、その酸
化反応を連続的に制御することが可能になる。
によって囲まれた部分を一酸化炭素除去装置１００ａと
して把握することもできる。すなわち、一酸化炭素除去
装置１００ａは、改質触媒によって燃料ガスを改質する
ことによって得られる改質ガスに含まれるＣＯを選択的
に酸化することにより、二酸化炭素を生成するＣＯ選択
酸化部２８と、改質ガスとともに酸素をＣＯ選択酸化部
２８に供給する酸素供給部５０と、ＣＯ選択酸化部２８
に供給される改質ガスの量に応じて、ＣＯ選択酸化部２
８への酸素供給状態を制御する制御部４０ａとを含む。
制御部４０ａは、電子制御装置４０の一部に組み込まれ
ている。ＣＯ選択酸化部２８に供給される改質ガスの量
に応じて、ＣＯ選択酸化部２８への酸素供給状態を制御
することにより、ＣＯの酸化反応の応答性を決定するＣ
Ｏ選択酸化部２８の温度制御を簡素化し、かつ、その酸
化反応を連続的に制御することが可能になる。
【００４１】本実施の形態では、ＣＯ選択酸化部２８へ
の酸素供給状態は、ＣＯ選択酸化部２８内のＯ／ＣＯ比
によって表される。この場合には、ＣＯ選択酸化部２８
に供給される酸素の量を制御することにより、ＣＯ選択
酸化部２８内のＯ／ＣＯ比を容易に制御することができ
る。その結果、ＣＯ選択酸化部２８への酸素供給状態の
制御を容易に行うことができる。
の酸素供給状態は、ＣＯ選択酸化部２８内のＯ／ＣＯ比
によって表される。この場合には、ＣＯ選択酸化部２８
に供給される酸素の量を制御することにより、ＣＯ選択
酸化部２８内のＯ／ＣＯ比を容易に制御することができ
る。その結果、ＣＯ選択酸化部２８への酸素供給状態の
制御を容易に行うことができる。
【００４２】（実施の形態２）図３は、本発明の実施の
形態２の燃料電池システム１ｂの構成を示す。燃料電池
システム１ｂは、ＣＯ選択酸化部２８内の圧力を検出す
る圧力センサ５４と、ＣＯ選択酸化部２８内の圧力を調
整するための圧力調整弁５６とを含む。
形態２の燃料電池システム１ｂの構成を示す。燃料電池
システム１ｂは、ＣＯ選択酸化部２８内の圧力を検出す
る圧力センサ５４と、ＣＯ選択酸化部２８内の圧力を調
整するための圧力調整弁５６とを含む。
【００４３】圧力センサ５４は、ＣＯ選択酸化部２８の
出口付近に設けられている。あるいは、圧力センサ５４
は、ＣＯ選択酸化部２８の内部に設けられていてもよ
い。圧力調整弁５６の開度は、電子制御装置４０によっ
て制御される。
出口付近に設けられている。あるいは、圧力センサ５４
は、ＣＯ選択酸化部２８の内部に設けられていてもよ
い。圧力調整弁５６の開度は、電子制御装置４０によっ
て制御される。
【００４４】ＣＯ選択酸化部２８には、空気ポンプ５０
によって所定の量の酸素が供給される。ＣＯ選択酸化部
２８に供給される酸素の量は、ＰＥＦＣ１０への要求出
力に応じて決定される。
によって所定の量の酸素が供給される。ＣＯ選択酸化部
２８に供給される酸素の量は、ＰＥＦＣ１０への要求出
力に応じて決定される。
【００４５】図４Ａは、ＰＥＦＣ１０への要求出力（す
なわち、ＣＯ選択酸化部２８に供給される改質ガスの
量）と、ＣＯ選択酸化部２８内の圧力との関係を示す。
例えば、図４Ａに示される関係は、マップの形式で、電
子制御装置４０内のＲＯＭに格納され得る。
なわち、ＣＯ選択酸化部２８に供給される改質ガスの
量）と、ＣＯ選択酸化部２８内の圧力との関係を示す。
例えば、図４Ａに示される関係は、マップの形式で、電
子制御装置４０内のＲＯＭに格納され得る。
【００４６】電子制御装置４０は、ＰＥＦＣ１０への要
求出力をインバータ３６から受け取る。電子制御装置４
０は、インバータ３６からの要求出力に応じて、ＣＯ選
択酸化部２８内の圧力を制御する。例えば、図４Ａに示
されるように、要求出力が値ｃを有する場合には、ＣＯ
選択酸化部２８内の圧力は、値ｃに対応する値ｄを有す
るように制御される。ここで、ＣＯ選択酸化部２８にお
けるＯ／ＣＯ比は一定に制御されていることが前提条件
である。
求出力をインバータ３６から受け取る。電子制御装置４
０は、インバータ３６からの要求出力に応じて、ＣＯ選
択酸化部２８内の圧力を制御する。例えば、図４Ａに示
されるように、要求出力が値ｃを有する場合には、ＣＯ
選択酸化部２８内の圧力は、値ｃに対応する値ｄを有す
るように制御される。ここで、ＣＯ選択酸化部２８にお
けるＯ／ＣＯ比は一定に制御されていることが前提条件
である。
【００４７】ＣＯ選択酸化部２８内の圧力の制御は、Ｃ
Ｏ選択酸化部２８内の圧力を検出し、検出された圧力に
基づいて、圧力調整弁５６の開度を調整することによっ
て達成される。また、Ｏ／ＣＯ比を一定に制御するため
にＣＯ選択酸化部２８に供給される酸素の量が調整され
る。このようなＯ／ＣＯ比の制御は、実施の形態１と同
様の方法で行われる。
Ｏ選択酸化部２８内の圧力を検出し、検出された圧力に
基づいて、圧力調整弁５６の開度を調整することによっ
て達成される。また、Ｏ／ＣＯ比を一定に制御するため
にＣＯ選択酸化部２８に供給される酸素の量が調整され
る。このようなＯ／ＣＯ比の制御は、実施の形態１と同
様の方法で行われる。
【００４８】燃料電池システム１ｂでは、ＰＥＦＣ１０
への要求圧力が増大するにつれてＣＯ選択酸化部２８内
の圧力が大きくなるように、圧力調整弁５６の開度が制
御される。ＣＯ選択酸化部２８内の圧力は、ＰＥＦＣ１
０への要求出力の大きさにかかわらず、常に大気圧より
大きくなるように設定される。ＣＯ選択酸化部２８内の
圧力が大きくなると、ＣＯと触媒との接触時間が長くな
るのでＣＯの酸化反応が進行する。その結果、ＣＯ選択
酸化部２８の温度一定という条件下でもＰＥＦＣ１０へ
の要求出力が増大するにつれてＣＯの酸化反応が進行す
る。このようにして、ＣＯ選択酸化部２８の温度を一定
に保ちつつ、ＰＥＦＣ１０への要求出力に応じたＣＯの
酸化反応を行うことが可能になる。
への要求圧力が増大するにつれてＣＯ選択酸化部２８内
の圧力が大きくなるように、圧力調整弁５６の開度が制
御される。ＣＯ選択酸化部２８内の圧力は、ＰＥＦＣ１
０への要求出力の大きさにかかわらず、常に大気圧より
大きくなるように設定される。ＣＯ選択酸化部２８内の
圧力が大きくなると、ＣＯと触媒との接触時間が長くな
るのでＣＯの酸化反応が進行する。その結果、ＣＯ選択
酸化部２８の温度一定という条件下でもＰＥＦＣ１０へ
の要求出力が増大するにつれてＣＯの酸化反応が進行す
る。このようにして、ＣＯ選択酸化部２８の温度を一定
に保ちつつ、ＰＥＦＣ１０への要求出力に応じたＣＯの
酸化反応を行うことが可能になる。
【００４９】図４Ｂは、従来の方法によるＣＯ選択酸化
部２８の温度の最適条件の範囲を示す。図４Ｃは、本発
明の方法によるＣＯ選択酸化部２８の温度の最適条件の
範囲を示す。図４Ｂおよび図４Ｃにおいて、斜線で示さ
れる範囲が最適条件の範囲である。
部２８の温度の最適条件の範囲を示す。図４Ｃは、本発
明の方法によるＣＯ選択酸化部２８の温度の最適条件の
範囲を示す。図４Ｂおよび図４Ｃにおいて、斜線で示さ
れる範囲が最適条件の範囲である。
【００５０】図４Ｃに示される最適条件の範囲内に入る
ようにＣＯ選択酸化部２８の温度を制御することは、図
４Ｂに示される最適条件の範囲内に入るようにＣＯ選択
酸化部２８の温度を制御することに比べて格段に容易で
ある。ＰＥＦＣ１０への要求出力にかかわらずＣＯ選択
酸化部２８の温度を一定に制御することは、例えば、Ｃ
Ｏ選択酸化部２８内のＣＯの酸化反応（発熱反応）によ
る温度上昇を防ぐように冷却水を循環させる冷却系を設
けることによって容易に達成することができる。この制
御を図３の電子制御装置４０からＣＯ選択酸化部２８へ
の点線の矢印で示す。このように、ＰＥＦＣ１０への要
求出力にかかわらずＣＯ選択酸化部２８の温度を一定に
制御することは、ＰＥＦＣ１０への要求出力に応じてＣ
Ｏ選択酸化部２８の温度を可変に制御する場合に比べ
て、ＣＯ選択酸化部２８の温度制御機構を簡略化するこ
とができるという利点を提供する。
ようにＣＯ選択酸化部２８の温度を制御することは、図
４Ｂに示される最適条件の範囲内に入るようにＣＯ選択
酸化部２８の温度を制御することに比べて格段に容易で
ある。ＰＥＦＣ１０への要求出力にかかわらずＣＯ選択
酸化部２８の温度を一定に制御することは、例えば、Ｃ
Ｏ選択酸化部２８内のＣＯの酸化反応（発熱反応）によ
る温度上昇を防ぐように冷却水を循環させる冷却系を設
けることによって容易に達成することができる。この制
御を図３の電子制御装置４０からＣＯ選択酸化部２８へ
の点線の矢印で示す。このように、ＰＥＦＣ１０への要
求出力にかかわらずＣＯ選択酸化部２８の温度を一定に
制御することは、ＰＥＦＣ１０への要求出力に応じてＣ
Ｏ選択酸化部２８の温度を可変に制御する場合に比べ
て、ＣＯ選択酸化部２８の温度制御機構を簡略化するこ
とができるという利点を提供する。
【００５１】さらに、Ｏ／ＣＯ比の制御とＣＯ選択酸化
部２８内の圧力の制御とを組み合わせてもよい。
部２８内の圧力の制御とを組み合わせてもよい。
【００５２】Ｏ／ＣＯ比の制御によるメリットは、酸素
供給量を早く変化させることが可能であるため応答性が
高いことである。一方、Ｏ／ＣＯ比の制御によるデメリ
ットは、ＣＯ選択酸化部２８に供給される酸素とＣＯ選
択酸化部２８内の水素とが反応して水が生成されるため
ＣＯの酸化反応の効率が悪いことである。
供給量を早く変化させることが可能であるため応答性が
高いことである。一方、Ｏ／ＣＯ比の制御によるデメリ
ットは、ＣＯ選択酸化部２８に供給される酸素とＣＯ選
択酸化部２８内の水素とが反応して水が生成されるため
ＣＯの酸化反応の効率が悪いことである。
【００５３】ＣＯ選択酸化部２８内の圧力の制御による
メリットは、Ｏ／ＣＯ比が一定に保たれるためＣＯの酸
化反応の効率がよいことである。一方、ＣＯ選択酸化部
２８内の圧力の制御によるデメリットは、圧力調整には
タイムラグがあるため応答性が低いことである。
メリットは、Ｏ／ＣＯ比が一定に保たれるためＣＯの酸
化反応の効率がよいことである。一方、ＣＯ選択酸化部
２８内の圧力の制御によるデメリットは、圧力調整には
タイムラグがあるため応答性が低いことである。
【００５４】ＰＥＦＣ１０への要求出力が低出力である
場合には、ＣＯの酸化反応の効率よりも応答性を優先さ
せ、ＰＥＦＣ１０への要求出力が高出力である場合に
は、応答性よりもＣＯの酸化反応の効率を優先させるこ
とにより、要求出力に対して最適化された燃料電池シス
テムを実現することができる。
場合には、ＣＯの酸化反応の効率よりも応答性を優先さ
せ、ＰＥＦＣ１０への要求出力が高出力である場合に
は、応答性よりもＣＯの酸化反応の効率を優先させるこ
とにより、要求出力に対して最適化された燃料電池シス
テムを実現することができる。
【００５５】好ましい実施形態では、ＰＥＦＣ１０への
要求出力が所定の値より低い場合には、ＰＥＦＣ１０へ
の要求出力が増大するにつれてＯ／ＣＯ比が大きくなる
ようにＣＯ選択酸化部２８に供給される酸素の量が制御
される。ＰＥＦＣ２８への要求出力が所定の値より高い
場合には、ＰＥＦＣ１０への要求出力が増大するにつれ
てＣＯ選択酸化部２８内の圧力が大きくなるようにＣＯ
選択酸化部２８内の圧力が制御される。これにより、Ｐ
ＥＦＣ１０への要求出力が低出力である場合には応答性
が高く、ＰＥＦＣ１０への要求出力が高出力である場合
にはＣＯの反応効率が高いという最適化された燃料電池
システムを実現することができる。
要求出力が所定の値より低い場合には、ＰＥＦＣ１０へ
の要求出力が増大するにつれてＯ／ＣＯ比が大きくなる
ようにＣＯ選択酸化部２８に供給される酸素の量が制御
される。ＰＥＦＣ２８への要求出力が所定の値より高い
場合には、ＰＥＦＣ１０への要求出力が増大するにつれ
てＣＯ選択酸化部２８内の圧力が大きくなるようにＣＯ
選択酸化部２８内の圧力が制御される。これにより、Ｐ
ＥＦＣ１０への要求出力が低出力である場合には応答性
が高く、ＰＥＦＣ１０への要求出力が高出力である場合
にはＣＯの反応効率が高いという最適化された燃料電池
システムを実現することができる。
【００５６】なお、図３に示される構成のうち一点鎖線
によって囲まれた部分を一酸化炭素除去装置１００ｂと
して把握することもできる。すなわち、一酸化炭素除去
装置１００ｂは、改質触媒によって燃料ガスを改質する
ことによって得られる改質ガスに含まれるＣＯを選択的
に酸化することにより、二酸化炭素を生成するＣＯ選択
酸化部２８と、改質ガスとともに酸素をＣＯ選択酸化部
２８に供給する酸素供給部５０と、ＣＯ選択酸化部２８
に供給される改質ガスの量に応じて、ＣＯ選択酸化部２
８への酸素供給状態を制御する制御部４０ａとを含む。
制御部４０ａは、電子制御装置４０の一部に組み込まれ
ている。ＣＯ選択酸化部２８に供給される改質ガスの量
に応じて、ＣＯ選択酸化部２８への酸素供給状態を制御
することにより、ＣＯの酸化反応の応答性を決定するＣ
Ｏ選択酸化部２８の温度制御を簡素化し、かつ、その酸
化反応を連続的に制御することが可能になる。
によって囲まれた部分を一酸化炭素除去装置１００ｂと
して把握することもできる。すなわち、一酸化炭素除去
装置１００ｂは、改質触媒によって燃料ガスを改質する
ことによって得られる改質ガスに含まれるＣＯを選択的
に酸化することにより、二酸化炭素を生成するＣＯ選択
酸化部２８と、改質ガスとともに酸素をＣＯ選択酸化部
２８に供給する酸素供給部５０と、ＣＯ選択酸化部２８
に供給される改質ガスの量に応じて、ＣＯ選択酸化部２
８への酸素供給状態を制御する制御部４０ａとを含む。
制御部４０ａは、電子制御装置４０の一部に組み込まれ
ている。ＣＯ選択酸化部２８に供給される改質ガスの量
に応じて、ＣＯ選択酸化部２８への酸素供給状態を制御
することにより、ＣＯの酸化反応の応答性を決定するＣ
Ｏ選択酸化部２８の温度制御を簡素化し、かつ、その酸
化反応を連続的に制御することが可能になる。
【００５７】（実施の形態３）図５は、本発明の実施の
形態３の一酸化炭素除去装置１００ｃの構成を示す。
形態３の一酸化炭素除去装置１００ｃの構成を示す。
【００５８】一酸化炭素除去装置１００ｃは、改質触媒
によって燃料ガスを改質することによって得られる改質
ガス（水素リッチガス）に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）
を選択的に酸化することにより、二酸化炭素を生成する
一酸化炭素選択酸化部（ＣＯ選択酸化部）１２８と、改
質ガスとともに酸素をＣＯ選択酸化部１２８に供給する
酸素供給部１５０と、ＣＯ選択酸化部１２８に供給され
る改質ガスの量に応じて、ＣＯ選択酸化部１２８への酸
素供給状態を制御する制御部１４０とを備えている。
によって燃料ガスを改質することによって得られる改質
ガス（水素リッチガス）に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）
を選択的に酸化することにより、二酸化炭素を生成する
一酸化炭素選択酸化部（ＣＯ選択酸化部）１２８と、改
質ガスとともに酸素をＣＯ選択酸化部１２８に供給する
酸素供給部１５０と、ＣＯ選択酸化部１２８に供給され
る改質ガスの量に応じて、ＣＯ選択酸化部１２８への酸
素供給状態を制御する制御部１４０とを備えている。
【００５９】ＣＯ選択酸化部１２８は、改質ガスが流れ
る方向に沿って設けられたＣＯ選択酸化ユニット１２８
ａとＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂとを含む。ＣＯ選択
酸化ユニット１２８ａ、１２８ｂは、改質ガスがＣＯ選
択酸化ユニット１２８ａを通過した後にＣＯ選択酸化ユ
ニット１２８ｂを通過するように直列に配列されてい
る。ＣＯ選択酸化ユニット１２８ａ、１２８ｂのそれぞ
れは、改質ガスに含まれるＣＯを選択的に酸化すること
により二酸化炭素を生成する選択酸化反応のための触媒
を有している。その触媒に、改質ガスと酸素とが供給さ
れることにより、ＣＯの選択酸化反応が進行する。
る方向に沿って設けられたＣＯ選択酸化ユニット１２８
ａとＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂとを含む。ＣＯ選択
酸化ユニット１２８ａ、１２８ｂは、改質ガスがＣＯ選
択酸化ユニット１２８ａを通過した後にＣＯ選択酸化ユ
ニット１２８ｂを通過するように直列に配列されてい
る。ＣＯ選択酸化ユニット１２８ａ、１２８ｂのそれぞ
れは、改質ガスに含まれるＣＯを選択的に酸化すること
により二酸化炭素を生成する選択酸化反応のための触媒
を有している。その触媒に、改質ガスと酸素とが供給さ
れることにより、ＣＯの選択酸化反応が進行する。
【００６０】酸素供給部１５０は、ＣＯ選択酸化ユニッ
ト１２８ａ、１２８ｂにそれぞれ対応するように設けら
れた酸素供給ユニット１５０ａ、１５０ｂを含む。酸素
供給ユニット１５０ａは、ＣＯ選択酸化ユニット１２８
ａに酸素を供給する。酸素供給ユニット１５０ｂは、Ｃ
Ｏ選択酸化ユニット１２８ｂに酸素を供給する。酸素供
給ユニット１５０ａ、１５０ｂは、例えば、空気を送出
する空気ポンプである。
ト１２８ａ、１２８ｂにそれぞれ対応するように設けら
れた酸素供給ユニット１５０ａ、１５０ｂを含む。酸素
供給ユニット１５０ａは、ＣＯ選択酸化ユニット１２８
ａに酸素を供給する。酸素供給ユニット１５０ｂは、Ｃ
Ｏ選択酸化ユニット１２８ｂに酸素を供給する。酸素供
給ユニット１５０ａ、１５０ｂは、例えば、空気を送出
する空気ポンプである。
【００６１】ＣＯ選択酸化ユニット１２８ａに供給され
る酸素の量と、ＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂに供給さ
れる酸素の量とは、改質ガスの流量に応じてそれぞれ独
立に制御される。なお、改質ガスの流量は、例えば、流
量計を用いて測定され得る。
る酸素の量と、ＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂに供給さ
れる酸素の量とは、改質ガスの流量に応じてそれぞれ独
立に制御される。なお、改質ガスの流量は、例えば、流
量計を用いて測定され得る。
【００６２】図６Ａおよび図６Ｂは、ＣＯ選択酸化ユニ
ット１２８ａに供給される改質ガスの量とＣＯ選択酸化
ユニット１２８ａにおけるＯ／ＣＯ比との関係と、ＣＯ
選択酸化ユニット１２８ｂに供給される改質ガスの量と
ＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂにおけるＯ／ＣＯ比との
関係とを示す。図６Ａおよび図６Ｂにおいて、１段目の
ＣＯ選択酸化ユニット１２８ａにおける関係は実線Ｌ１
によって表され、２段目のＣＯ選択酸化ユニット１２８
ｂにおける関係は実線Ｌ２によって表される。
ット１２８ａに供給される改質ガスの量とＣＯ選択酸化
ユニット１２８ａにおけるＯ／ＣＯ比との関係と、ＣＯ
選択酸化ユニット１２８ｂに供給される改質ガスの量と
ＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂにおけるＯ／ＣＯ比との
関係とを示す。図６Ａおよび図６Ｂにおいて、１段目の
ＣＯ選択酸化ユニット１２８ａにおける関係は実線Ｌ１
によって表され、２段目のＣＯ選択酸化ユニット１２８
ｂにおける関係は実線Ｌ２によって表される。
【００６３】制御部１４０は、図６Ａおよび図６Ｂに示
される関係を満たすように、ＣＯ選択酸化ユニット１２
８ａ、１２８ｂにおけるＯ／ＣＯ比を制御する。
される関係を満たすように、ＣＯ選択酸化ユニット１２
８ａ、１２８ｂにおけるＯ／ＣＯ比を制御する。
【００６４】図６Ａに示される関係を満たすようにＣＯ
選択酸化ユニット１２８ａ、１２８ｂにおけるＯ／ＣＯ
比を制御することは、ＣＯ選択酸化部１２８に供給され
る改質ガス中のＣＯ濃度が比較的高い場合に好適であ
る。例えば、ＣＯ選択酸化部１２８に供給される改質ガ
ス中のＣＯ濃度が５％程度である場合（例えば、燃料ガ
スが天然ガスである場合）には、図６Ａに示される関係
を満たすように、ＣＯ選択酸化ユニット１２８ａ、１２
８ｂにおけるＯ／ＣＯ比が制御される。
選択酸化ユニット１２８ａ、１２８ｂにおけるＯ／ＣＯ
比を制御することは、ＣＯ選択酸化部１２８に供給され
る改質ガス中のＣＯ濃度が比較的高い場合に好適であ
る。例えば、ＣＯ選択酸化部１２８に供給される改質ガ
ス中のＣＯ濃度が５％程度である場合（例えば、燃料ガ
スが天然ガスである場合）には、図６Ａに示される関係
を満たすように、ＣＯ選択酸化ユニット１２８ａ、１２
８ｂにおけるＯ／ＣＯ比が制御される。
【００６５】図６Ｂに示される関係を満たすようにＣＯ
選択酸化ユニット１２８ａ、１２８ｂにおけるＯ／ＣＯ
比を制御することは、ＣＯ選択酸化部１２８に供給され
る改質ガス中のＣＯ濃度が比較的低い場合に好適であ
る。例えば、ＣＯ選択酸化部１２８に供給される改質ガ
ス中のＣＯ濃度が１％程度である場合（例えば、燃料ガ
スがメタノールである場合）には、図６Ｂに示される関
係を満たすように、ＣＯ選択酸化ユニット１２８ａ、１
２８ｂにおけるＯ／ＣＯ比が制御される。
選択酸化ユニット１２８ａ、１２８ｂにおけるＯ／ＣＯ
比を制御することは、ＣＯ選択酸化部１２８に供給され
る改質ガス中のＣＯ濃度が比較的低い場合に好適であ
る。例えば、ＣＯ選択酸化部１２８に供給される改質ガ
ス中のＣＯ濃度が１％程度である場合（例えば、燃料ガ
スがメタノールである場合）には、図６Ｂに示される関
係を満たすように、ＣＯ選択酸化ユニット１２８ａ、１
２８ｂにおけるＯ／ＣＯ比が制御される。
【００６６】ＣＯ選択酸化ユニット１２８ａにおけるＯ
／ＣＯ比の制御は、ＣＯ選択酸化ユニット１２８ａにお
けるＣＯの濃度を検出し、検出されたＣＯの濃度に基づ
いて、ＣＯ選択酸化ユニット１２８ａに供給される酸素
の量を調整することによって達成される。ＣＯの濃度
は、ＣＯセンサ１５２ａによって検出される。ＣＯセン
サ１５２ａは、例えば、ＣＯ選択酸化ユニット１２８ａ
の入口付近に設けられている。
／ＣＯ比の制御は、ＣＯ選択酸化ユニット１２８ａにお
けるＣＯの濃度を検出し、検出されたＣＯの濃度に基づ
いて、ＣＯ選択酸化ユニット１２８ａに供給される酸素
の量を調整することによって達成される。ＣＯの濃度
は、ＣＯセンサ１５２ａによって検出される。ＣＯセン
サ１５２ａは、例えば、ＣＯ選択酸化ユニット１２８ａ
の入口付近に設けられている。
【００６７】ＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂにおけるＯ
／ＣＯ比の制御は、ＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂにお
けるＣＯの濃度を検出し、検出されたＣＯの濃度に基づ
いて、ＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂに供給される酸素
の量を調整することによって達成される。ＣＯの濃度
は、ＣＯセンサ１５２ｂによって検出される。ＣＯセン
サ１５２ｂは、例えば、ＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂ
の入口付近に設けられている。
／ＣＯ比の制御は、ＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂにお
けるＣＯの濃度を検出し、検出されたＣＯの濃度に基づ
いて、ＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂに供給される酸素
の量を調整することによって達成される。ＣＯの濃度
は、ＣＯセンサ１５２ｂによって検出される。ＣＯセン
サ１５２ｂは、例えば、ＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂ
の入口付近に設けられている。
【００６８】このように、制御部１４０は、ＣＯ選択酸
化ユニット１２８ａ、１２８ｂが互いに異なるＯ／ＣＯ
比の特性を有するように、ＣＯ選択酸化ユニット１２８
ａ、１２８ｂに供給される酸素の量を制御する。特に、
２段目のＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂの入口における
ＣＯ濃度が低いほど、Ｏ／ＣＯ比を全体的に高く設定す
ることが好ましい。
化ユニット１２８ａ、１２８ｂが互いに異なるＯ／ＣＯ
比の特性を有するように、ＣＯ選択酸化ユニット１２８
ａ、１２８ｂに供給される酸素の量を制御する。特に、
２段目のＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂの入口における
ＣＯ濃度が低いほど、Ｏ／ＣＯ比を全体的に高く設定す
ることが好ましい。
【００６９】図６Ａおよび図６Ｂに示されるように、改
質ガスの流量が増大するにつれて、１段目のＣＯ選択酸
化ユニット１２８ａにおけるＯ／ＣＯ比が増大し、２段
目のＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂにおけるＯ／ＣＯ比
が減少するように、ＣＯ選択酸化ユニット１２８ａ、１
２８ｂに供給される酸素の量が制御される。
質ガスの流量が増大するにつれて、１段目のＣＯ選択酸
化ユニット１２８ａにおけるＯ／ＣＯ比が増大し、２段
目のＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂにおけるＯ／ＣＯ比
が減少するように、ＣＯ選択酸化ユニット１２８ａ、１
２８ｂに供給される酸素の量が制御される。
【００７０】このような制御により、１段目のＣＯ選択
酸化ユニット１２８ａでは、低負荷時ほど、ＣＯ酸化の
選択性が向上し余分な水素燃焼が減少する。その結果、
ＣＯ低減効率が向上する。これは、低負荷時はもともと
改質ガスの流量が少ないので酸素量が少なくてもＣＯを
低減することが可能だからである。２段目のＣＯ選択酸
化ユニット１２８ｂでは、低負荷時ほど逆シフト反応に
よって発生しやすいＣＯの量を酸素供給量を増大させる
ことによって抑制することができる。その結果、逆シフ
ト反応による影響が低減されるのでＣＯ低減効率が向上
する。
酸化ユニット１２８ａでは、低負荷時ほど、ＣＯ酸化の
選択性が向上し余分な水素燃焼が減少する。その結果、
ＣＯ低減効率が向上する。これは、低負荷時はもともと
改質ガスの流量が少ないので酸素量が少なくてもＣＯを
低減することが可能だからである。２段目のＣＯ選択酸
化ユニット１２８ｂでは、低負荷時ほど逆シフト反応に
よって発生しやすいＣＯの量を酸素供給量を増大させる
ことによって抑制することができる。その結果、逆シフ
ト反応による影響が低減されるのでＣＯ低減効率が向上
する。
【００７１】例えば、ＣＯ選択酸化部１２８に供給され
る改質ガス中のＣＯ濃度が５％程度であると仮定する。
この場合、低負荷時には、１段目のＣＯ選択酸化ユニッ
ト１２８ａにおけるＯ／ＣＯ比が例えば１となり、２段
目のＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂにおけるＯ／ＣＯ比
が例えば４となるように制御される。これにより、１段
目のＣＯ選択酸化ユニット１２８ａの出口においてＣＯ
濃度は２％程度に低減され、２段目のＣＯ選択酸化ユニ
ット１２８ｂの出口においてＣＯ濃度は１００ｐｐｍ程
度に低減される。一方、高負荷時には、１段目のＣＯ選
択酸化ユニット１２８ａにおけるＯ／ＣＯ比が例えば４
となり、２段目のＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂにおけ
るＯ／ＣＯ比が例えば３となるように制御される。これ
により、１段目のＣＯ選択酸化ユニット１２８ａの出口
においてＣＯ濃度は１％程度に低減され、２段目のＣＯ
選択酸化ユニット１２８ｂの出口においてＣＯ濃度は１
００ｐｐｍ程度に低減される。
る改質ガス中のＣＯ濃度が５％程度であると仮定する。
この場合、低負荷時には、１段目のＣＯ選択酸化ユニッ
ト１２８ａにおけるＯ／ＣＯ比が例えば１となり、２段
目のＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂにおけるＯ／ＣＯ比
が例えば４となるように制御される。これにより、１段
目のＣＯ選択酸化ユニット１２８ａの出口においてＣＯ
濃度は２％程度に低減され、２段目のＣＯ選択酸化ユニ
ット１２８ｂの出口においてＣＯ濃度は１００ｐｐｍ程
度に低減される。一方、高負荷時には、１段目のＣＯ選
択酸化ユニット１２８ａにおけるＯ／ＣＯ比が例えば４
となり、２段目のＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂにおけ
るＯ／ＣＯ比が例えば３となるように制御される。これ
により、１段目のＣＯ選択酸化ユニット１２８ａの出口
においてＣＯ濃度は１％程度に低減され、２段目のＣＯ
選択酸化ユニット１２８ｂの出口においてＣＯ濃度は１
００ｐｐｍ程度に低減される。
【００７２】図７は、ＣＯ選択酸化ユニット１２８ａに
供給される改質ガスの量とＣＯ選択酸化ユニット１２８
ａの触媒温度との関係と、ＣＯ選択酸化ユニット１２８
ｂに供給される改質ガスの量とＣＯ選択酸化ユニット１
２８ｂの触媒温度との関係とを示す。図７において、１
段目のＣＯ選択酸化ユニット１２８ａにおける関係は実
線Ｌ１によって表され、２段目のＣＯ選択酸化ユニット
１２８ｂにおける関係は実線Ｌ２によって表される。
供給される改質ガスの量とＣＯ選択酸化ユニット１２８
ａの触媒温度との関係と、ＣＯ選択酸化ユニット１２８
ｂに供給される改質ガスの量とＣＯ選択酸化ユニット１
２８ｂの触媒温度との関係とを示す。図７において、１
段目のＣＯ選択酸化ユニット１２８ａにおける関係は実
線Ｌ１によって表され、２段目のＣＯ選択酸化ユニット
１２８ｂにおける関係は実線Ｌ２によって表される。
【００７３】制御部１４０は、図７に示される関係を満
たすように、ＣＯ選択酸化ユニット１２８ａ、１２８ｂ
の触媒温度を制御する。
たすように、ＣＯ選択酸化ユニット１２８ａ、１２８ｂ
の触媒温度を制御する。
【００７４】図７に示されるように、改質ガスの流量が
増大するにつれて、１段目のＣＯ選択酸化ユニット１２
８ａの触媒温度が増大し、２段目のＣＯ選択酸化ユニッ
ト１２８ｂの触媒温度が一定に保たれるように、ＣＯ選
択酸化ユニット１２８ａ、１２８ｂの触媒温度が制御さ
れる。図７に示される触媒温度の制御は、図６Ａおよび
図６Ｂに示されるＯ／ＣＯ比の制御と組み合わせて、あ
るいは、独立して行うことができる。このような触媒温
度の制御は、例えば、ＣＯ選択酸化ユニット１２８ａ、
１２８ｂのそれぞれに独立した温度制御機構を設けるこ
とによって達成される。そのような温度制御機構は、例
えば、ＣＯの酸化反応（発熱反応）による温度上昇を調
整するために冷却水を循環させる冷却系を有していれば
よい。
増大するにつれて、１段目のＣＯ選択酸化ユニット１２
８ａの触媒温度が増大し、２段目のＣＯ選択酸化ユニッ
ト１２８ｂの触媒温度が一定に保たれるように、ＣＯ選
択酸化ユニット１２８ａ、１２８ｂの触媒温度が制御さ
れる。図７に示される触媒温度の制御は、図６Ａおよび
図６Ｂに示されるＯ／ＣＯ比の制御と組み合わせて、あ
るいは、独立して行うことができる。このような触媒温
度の制御は、例えば、ＣＯ選択酸化ユニット１２８ａ、
１２８ｂのそれぞれに独立した温度制御機構を設けるこ
とによって達成される。そのような温度制御機構は、例
えば、ＣＯの酸化反応（発熱反応）による温度上昇を調
整するために冷却水を循環させる冷却系を有していれば
よい。
【００７５】このような制御により、１段目のＣＯ選択
酸化ユニット１２８ａでは、低負荷時ほど、ＣＯ酸化の
選択性が向上し余分な水素燃焼が減少する。その結果、
ＣＯ低減効率が向上する。さらに、１段目のＣＯ選択酸
化ユニット１２８ａでは、高負荷時ほど、触媒温度が高
くなることにより触媒活性が向上し少ない触媒量でＣＯ
を低減することが可能になる。その結果、１段目のＣＯ
選択酸化ユニット１２８ａに必要とされる触媒量を少な
くすることができる。これにより、１段目のＣＯ選択酸
化ユニット１２８ａを小型化することができ、さらに、
ＣＯ選択酸化部１２８全体を小型化することができる。
また、２段目のＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂでは、触
媒温度は負荷によらず一定に保たれるため、逆シフト反
応が起こりにくい。その結果、逆シフト反応による影響
を低減することができる。なお、ＣＯ選択酸化ユニット
１２８ｂの触媒温度は必ずしも一定である必要はない。
ＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂにおける逆シフト反応の
発生が抑制されるようにＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂ
の触媒温度が制御されればよい。
酸化ユニット１２８ａでは、低負荷時ほど、ＣＯ酸化の
選択性が向上し余分な水素燃焼が減少する。その結果、
ＣＯ低減効率が向上する。さらに、１段目のＣＯ選択酸
化ユニット１２８ａでは、高負荷時ほど、触媒温度が高
くなることにより触媒活性が向上し少ない触媒量でＣＯ
を低減することが可能になる。その結果、１段目のＣＯ
選択酸化ユニット１２８ａに必要とされる触媒量を少な
くすることができる。これにより、１段目のＣＯ選択酸
化ユニット１２８ａを小型化することができ、さらに、
ＣＯ選択酸化部１２８全体を小型化することができる。
また、２段目のＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂでは、触
媒温度は負荷によらず一定に保たれるため、逆シフト反
応が起こりにくい。その結果、逆シフト反応による影響
を低減することができる。なお、ＣＯ選択酸化ユニット
１２８ｂの触媒温度は必ずしも一定である必要はない。
ＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂにおける逆シフト反応の
発生が抑制されるようにＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂ
の触媒温度が制御されればよい。
【００７６】図８は、ＣＯ選択酸化ユニット１２８ａに
供給される改質ガスの量とＣＯ選択酸化ユニット１２８
ａの出口におけるＣＯ濃度との関係と、ＣＯ選択酸化ユ
ニット１２８ｂに供給される改質ガスの量とＣＯ選択酸
化ユニット１２８ｂの出口におけるＣＯ濃度との関係と
を示す。図７において、１段目のＣＯ選択酸化ユニット
１２８ａにおける関係は実線Ｌ１によって表され、２段
目のＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂにおける関係は実線
Ｌ２によって表される。
供給される改質ガスの量とＣＯ選択酸化ユニット１２８
ａの出口におけるＣＯ濃度との関係と、ＣＯ選択酸化ユ
ニット１２８ｂに供給される改質ガスの量とＣＯ選択酸
化ユニット１２８ｂの出口におけるＣＯ濃度との関係と
を示す。図７において、１段目のＣＯ選択酸化ユニット
１２８ａにおける関係は実線Ｌ１によって表され、２段
目のＣＯ選択酸化ユニット１２８ｂにおける関係は実線
Ｌ２によって表される。
【００７７】図８に示されるように、改質ガスの流量が
増大するにつれて、１段目のＣＯ選択酸化ユニット１２
８ａの出口におけるＣＯ濃度は減少し、２段目のＣＯ選
択酸化ユニット１２８ｂの出口におけるＣＯ濃度は一定
に保たれる。このように、改質ガスの流量に応じてＣＯ
の低減配分を可変にすることは、例えば、図６Ａおよび
図６Ｂに示されるようにＯ／ＣＯ比を制御することによ
って達成される。あるいは、これは、図７に示されるよ
うに触媒温度を制御することによっても達成される。そ
の他の方法によっても図８に示されるような特性を有す
る制御が実現され得る。
増大するにつれて、１段目のＣＯ選択酸化ユニット１２
８ａの出口におけるＣＯ濃度は減少し、２段目のＣＯ選
択酸化ユニット１２８ｂの出口におけるＣＯ濃度は一定
に保たれる。このように、改質ガスの流量に応じてＣＯ
の低減配分を可変にすることは、例えば、図６Ａおよび
図６Ｂに示されるようにＯ／ＣＯ比を制御することによ
って達成される。あるいは、これは、図７に示されるよ
うに触媒温度を制御することによっても達成される。そ
の他の方法によっても図８に示されるような特性を有す
る制御が実現され得る。
【００７８】このような制御により、１段目のＣＯ選択
酸化ユニット１２８ａでは、低負荷時ほどＣＯを緩やか
に酸化することができるので、ＣＯ酸化の選択性が向上
し余分な水素燃焼が減少する。その結果、ＣＯ低減効率
が向上する。
酸化ユニット１２８ａでは、低負荷時ほどＣＯを緩やか
に酸化することができるので、ＣＯ酸化の選択性が向上
し余分な水素燃焼が減少する。その結果、ＣＯ低減効率
が向上する。
【００７９】なお、ＣＯ選択酸化部１２８に含まれる選
択酸化ユニットの数は２に限定されない。ＣＯ選択酸化
部１２８は、３以上の選択酸化ユニットを含み得る。例
えば、ＣＯ選択酸化部１２８がＮ（Ｎ≧３）段の選択酸
化ユニットを含む場合には、最終段（Ｎ段）の選択酸化
ユニットを選択酸化ユニット１２８ｂと同様に制御し、
それ以外の段（１段から（Ｎ−１）段）の選択酸化ユニ
ットを選択酸化ユニット１２８ａと同様に制御するよう
にすればよい。
択酸化ユニットの数は２に限定されない。ＣＯ選択酸化
部１２８は、３以上の選択酸化ユニットを含み得る。例
えば、ＣＯ選択酸化部１２８がＮ（Ｎ≧３）段の選択酸
化ユニットを含む場合には、最終段（Ｎ段）の選択酸化
ユニットを選択酸化ユニット１２８ｂと同様に制御し、
それ以外の段（１段から（Ｎ−１）段）の選択酸化ユニ
ットを選択酸化ユニット１２８ａと同様に制御するよう
にすればよい。
【００８０】なお、一酸化炭素除去装置１００ｃを図１
に示される一酸化炭素除去装置１００ａの代わりに図１
に示される燃料電池システム１ａに組み込んでもよい
し、一酸化炭素除去装置１００ｃを図３に示される一酸
化炭素除去装置１００ｂの代わりに図３に示される燃料
電池システム１ｂに組み込んでもよい。
に示される一酸化炭素除去装置１００ａの代わりに図１
に示される燃料電池システム１ａに組み込んでもよい
し、一酸化炭素除去装置１００ｃを図３に示される一酸
化炭素除去装置１００ｂの代わりに図３に示される燃料
電池システム１ｂに組み込んでもよい。
【００８１】
【発明の効果】本発明の一酸化炭素除去装置によれば、
一酸化炭素選択酸化部に供給される改質ガスの量に応じ
て、一酸化炭素選択酸化部への酸素供給状態を制御する
制御部が設けられている。これにより、一酸化炭素の酸
化反応の応答性を決定する一酸化炭素選択酸化部の温度
制御を簡素化し、かつ、その酸化反応を連続的に制御す
ることが可能になる。
一酸化炭素選択酸化部に供給される改質ガスの量に応じ
て、一酸化炭素選択酸化部への酸素供給状態を制御する
制御部が設けられている。これにより、一酸化炭素の酸
化反応の応答性を決定する一酸化炭素選択酸化部の温度
制御を簡素化し、かつ、その酸化反応を連続的に制御す
ることが可能になる。
【００８２】一酸化炭素選択酸化部への酸素供給状態
は、一酸化炭素選択酸化部内の酸素の濃度と一酸化炭素
の濃度との比によって表され得る。この場合には、一酸
化炭素選択酸化部に供給される酸素の量を制御すること
により、一酸化炭素選択酸化部内の酸素の濃度と一酸化
炭素の濃度との比を容易に制御することができる。その
結果、一酸化炭素選択酸化部への酸素供給状態の制御を
容易に行うことができる。
は、一酸化炭素選択酸化部内の酸素の濃度と一酸化炭素
の濃度との比によって表され得る。この場合には、一酸
化炭素選択酸化部に供給される酸素の量を制御すること
により、一酸化炭素選択酸化部内の酸素の濃度と一酸化
炭素の濃度との比を容易に制御することができる。その
結果、一酸化炭素選択酸化部への酸素供給状態の制御を
容易に行うことができる。
【００８３】本発明の１つの実施形態では、一酸化炭素
選択酸化部に供給される改質ガスの量が増大するにつれ
て一酸化炭素選択酸化部内の酸素の濃度と一酸化炭素の
濃度との比（すなわち、Ｏ／ＣＯ比）が大きくなるよう
に、一酸化炭素選択酸化部に供給される酸素の量が制御
される。その結果、一酸化炭素選択酸化部の温度一定と
いう条件下でも、一酸化炭素選択酸化部に供給される改
質ガスの量が増大するにつれて一酸化炭素の酸化反応が
進行する。Ｏ／ＣＯ比が常時１より大きくかつ改質ガス
の量に応じて酸素過剰の度合が大きくなるため、改質ガ
スの量が増加しても一定温度下でＣＯ酸化を十分に反応
させることが可能となる。このようにして、一酸化炭素
選択酸化部の温度を一定に保ちつつ、改質ガスの量に応
じた一酸化炭素の酸化反応を行うことが可能になる。
選択酸化部に供給される改質ガスの量が増大するにつれ
て一酸化炭素選択酸化部内の酸素の濃度と一酸化炭素の
濃度との比（すなわち、Ｏ／ＣＯ比）が大きくなるよう
に、一酸化炭素選択酸化部に供給される酸素の量が制御
される。その結果、一酸化炭素選択酸化部の温度一定と
いう条件下でも、一酸化炭素選択酸化部に供給される改
質ガスの量が増大するにつれて一酸化炭素の酸化反応が
進行する。Ｏ／ＣＯ比が常時１より大きくかつ改質ガス
の量に応じて酸素過剰の度合が大きくなるため、改質ガ
スの量が増加しても一定温度下でＣＯ酸化を十分に反応
させることが可能となる。このようにして、一酸化炭素
選択酸化部の温度を一定に保ちつつ、改質ガスの量に応
じた一酸化炭素の酸化反応を行うことが可能になる。
【００８４】本発明の他の１つの実施形態では、一酸化
炭素選択酸化部に供給される改質ガスの量が増大するに
つれて一酸化炭素選択酸化部の圧力が大きくなるよう
に、一酸化炭素選択酸化部の圧力が制御される。一酸化
炭素の選択酸化部内の圧力が大きくなると、一酸化炭素
と触媒との接触時間が長くなるので一酸化炭素の酸化反
応が進行する。その結果、一酸化炭素選択酸化部の温度
一定という条件下でも一酸化炭素選択酸化部に供給され
る改質ガスの量が増大するにつれて一酸化炭素の酸化反
応が進行する。このようにして、一酸化炭素選択酸化部
の温度を一定に保ちつつ、改質ガスの量に応じた一酸化
炭素の酸化反応を行うことが可能になる。
炭素選択酸化部に供給される改質ガスの量が増大するに
つれて一酸化炭素選択酸化部の圧力が大きくなるよう
に、一酸化炭素選択酸化部の圧力が制御される。一酸化
炭素の選択酸化部内の圧力が大きくなると、一酸化炭素
と触媒との接触時間が長くなるので一酸化炭素の酸化反
応が進行する。その結果、一酸化炭素選択酸化部の温度
一定という条件下でも一酸化炭素選択酸化部に供給され
る改質ガスの量が増大するにつれて一酸化炭素の酸化反
応が進行する。このようにして、一酸化炭素選択酸化部
の温度を一定に保ちつつ、改質ガスの量に応じた一酸化
炭素の酸化反応を行うことが可能になる。
【００８５】さらに、本発明の他の１つの実施形態で
は、一酸化炭素選択酸化部に供給される改質ガスの量が
所定の値より低い場合には、一酸化炭素選択酸化部に供
給される改質ガスの量が増大するにつれて一酸化炭素選
択酸化部内の酸素の濃度と一酸化炭素の濃度との比（す
なわち、Ｏ／ＣＯ比）が大きくなるように一酸化炭素選
択酸化部に供給される酸素の量が制御され、一酸化炭素
選択酸化部に供給される改質ガスの量が所定の値より高
い場合には、一酸化炭素選択酸化部に供給される改質ガ
スの量が増大するにつれて一酸化炭素選択酸化部内の圧
力が大きくなるように一酸化炭素選択酸化部の圧力が制
御される。これにより、低負荷時には応答性が高く、高
負荷時には一酸化炭素の酸化反応の効率が高いという最
適化された一酸化炭素除去装置を実現することができ
る。
は、一酸化炭素選択酸化部に供給される改質ガスの量が
所定の値より低い場合には、一酸化炭素選択酸化部に供
給される改質ガスの量が増大するにつれて一酸化炭素選
択酸化部内の酸素の濃度と一酸化炭素の濃度との比（す
なわち、Ｏ／ＣＯ比）が大きくなるように一酸化炭素選
択酸化部に供給される酸素の量が制御され、一酸化炭素
選択酸化部に供給される改質ガスの量が所定の値より高
い場合には、一酸化炭素選択酸化部に供給される改質ガ
スの量が増大するにつれて一酸化炭素選択酸化部内の圧
力が大きくなるように一酸化炭素選択酸化部の圧力が制
御される。これにより、低負荷時には応答性が高く、高
負荷時には一酸化炭素の酸化反応の効率が高いという最
適化された一酸化炭素除去装置を実現することができ
る。
【００８６】一酸化炭素選択酸化部に供給される改質ガ
スの量に応じて、一酸化炭素選択酸化部に含まれる複数
の選択酸化ユニットへの複数の酸素供給状態を制御する
ことにより、低負荷時に一酸化炭素の酸化の選択性が向
上し余分な水素燃焼が減少する。
スの量に応じて、一酸化炭素選択酸化部に含まれる複数
の選択酸化ユニットへの複数の酸素供給状態を制御する
ことにより、低負荷時に一酸化炭素の酸化の選択性が向
上し余分な水素燃焼が減少する。
【００８７】複数の選択酸化ユニットにおいてＯ／ＣＯ
比の特性が異なるように制御することにより、上流側の
選択酸化ユニットにおいてＣＯの酸化の選択性を高めて
ＣＯの酸化を十分に行った後、下流側の選択酸化ユニッ
トにおいて逆シフト反応による影響を低減することがで
きる。
比の特性が異なるように制御することにより、上流側の
選択酸化ユニットにおいてＣＯの酸化の選択性を高めて
ＣＯの酸化を十分に行った後、下流側の選択酸化ユニッ
トにおいて逆シフト反応による影響を低減することがで
きる。
【００８８】さらに、選択酸化ユニットの触媒温度を制
御することにより、ＣＯの酸化反応を少ない触媒量で行
うことができる。これにより、選択酸化ユニットを小型
化することができる。
御することにより、ＣＯの酸化反応を少ない触媒量で行
うことができる。これにより、選択酸化ユニットを小型
化することができる。
【図１】本発明の実施の形態１の燃料電池システム１ａ
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図２Ａ】ＰＥＦＣ１０への要求出力とＣＯ選択酸化部
２８におけるＯ／ＣＯ比との関係を示す図である。
２８におけるＯ／ＣＯ比との関係を示す図である。
【図２Ｂ】従来の方法によるＣＯ選択酸化部２８の温度
の最適条件の範囲を示す。
の最適条件の範囲を示す。
【図２Ｃ】本発明の方法によるＣＯ選択酸化部２８の温
度の最適条件の範囲を示す。
度の最適条件の範囲を示す。
【図３】本発明の実施の形態２の燃料電池システム１ｂ
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図４Ａ】ＰＥＦＣ１０への要求出力とＣＯ選択酸化部
２８内の圧力との関係を示す図である。
２８内の圧力との関係を示す図である。
【図４Ｂ】従来の方法によるＣＯ選択酸化部２８の温度
の最適条件の範囲を示す。
の最適条件の範囲を示す。
【図４Ｃ】本発明の方法によるＣＯ選択酸化部２８の温
度の最適条件の範囲を示す。
度の最適条件の範囲を示す。
【図５】本発明の実施の形態３の一酸化炭素除去装置１
００ｃの構成を示す図である。
００ｃの構成を示す図である。
【図６Ａ】改質ガスの流量とＯ／ＣＯ比との関係を示す
図である。
図である。
【図６Ｂ】改質ガスの流量と各ユニットにおけるＯ／Ｃ
Ｏ比との関係を示す図である。
Ｏ比との関係を示す図である。
【図７】改質ガスの流量と各ユニットの触媒温度との関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図８】改質ガスの流量と各ユニットの出口におけるＣ
Ｏ濃度との関係を示す図である。
Ｏ濃度との関係を示す図である。
１ａ、１ｂ 燃料電池システム １０ ＰＥＦＣ １２ 酸素ガス供給管路 １４ 水素ガス供給管路 １６、１８ 配線 ２２ 燃料タンク ２４ 水タンク ２２ａ、２４ａ 圧送ポンプ ２６ 改質器 ２８ ＣＯ選択酸化部 ３２ ＤＣ／ＤＣコンバータ ３４ バッテリ ３６ インバータ ３８ モータ ４０ 電子制御装置 ５０ 空気ポンプ ５２ ＣＯセンサ ５４ 圧力センサ ５６ 圧力調整弁 １００ａ、１００ｂ、１００ｃ 一酸化炭素除去装置 １２８ ＣＯ選択酸化部 １２８ａ、１２８ｂ ＣＯ選択酸化ユニット １４０ 制御部 １５０ 酸素供給部 １５０ａ、１５０ｂ 酸素供給ユニット １５２ａ、１５２ｂ ＣＯセンサ
Claims (10)
- 【請求項１】 改質触媒によって燃料ガスを改質するこ
とによって得られる改質ガスに含まれる一酸化炭素を選
択的に酸化することにより、二酸化炭素を生成する一酸
化炭素選択酸化部と、 前記改質ガスとともに酸素を前記一酸化炭素選択酸化部
に供給する酸素供給部と、 前記一酸化炭素選択酸化部に供給される前記改質ガスの
量に応じて、前記一酸化炭素選択酸化部への酸素供給状
態を制御する制御部とを備えた一酸化炭素除去装置。 - 【請求項２】 前記一酸化炭素選択酸化部への前記酸素
供給状態は、前記一酸化炭素選択酸化部内の酸素の濃度
と一酸化炭素の濃度との比によって表される、請求項１
に記載の一酸化炭素除去装置。 - 【請求項３】 前記制御部は、前記一酸化炭素選択酸化
部に供給される前記改質ガスの量が増大するにつれて前
記一酸化炭素選択酸化部内の酸素の濃度と一酸化炭素の
濃度との比が大きくなるように、前記一酸化炭素選択酸
化部に供給される酸素の量を制御する、請求項２に記載
の一酸化炭素除去装置。 - 【請求項４】 前記一酸化炭素選択酸化部への前記酸素
供給状態は、前記一酸化炭素選択酸化部内の圧力によっ
て表される、請求項１に記載の一酸化炭素除去装置。 - 【請求項５】 前記制御部は、前記一酸化炭素選択酸化
部に供給される前記改質ガスの量が増大するにつれて前
記一酸化炭素選択酸化部内の圧力が大きくなるように、
前記一酸化炭素選択酸素部内の圧力を制御する、請求項
４に記載の一酸化炭素除去装置。 - 【請求項６】 前記制御部は、前記一酸化炭素選択酸化
部に供給される前記改質ガスの量が所定の値より低い場
合には、前記一酸化炭素選択酸化部に供給される前記改
質ガスの量が増大するにつれて前記一酸化炭素選択酸化
部内の酸素の濃度と一酸化炭素の濃度との比が大きくな
るように前記一酸化炭素選択酸化部に供給される酸素の
量を制御し、前記一酸化炭素選択酸化部に供給される前
記改質ガスの量が所定の値より高い場合には、前記一酸
化炭素選択酸化部に供給される前記改質ガスの量が増大
するにつれて前記一酸化炭素選択酸化部内の圧力が大き
くなるように前記一酸化炭素選択酸素部内の圧力を制御
する、請求項１に記載の一酸化炭素除去装置。 - 【請求項７】 前記一酸化炭素選択酸化部は、前記改質
ガスが流れる方向に沿って設けられた複数の選択酸化ユ
ニットを含み、前記複数の選択酸化ユニットのそれぞれ
は、前記改質ガスに含まれる一酸化炭素を選択的に酸化
することにより二酸化炭素を生成し、 前記酸素供給部は、前記複数の選択酸化ユニットに対応
するように設けられた複数の酸素供給ユニットを含み、
前記複数の酸素供給ユニットは、前記改質ガスとともに
前記複数の選択酸化ユニットのそれぞれに酸素を供給
し、 前記制御部は、前記複数の選択酸化ユニットのそれぞれ
に供給される前記改質ガスの量に応じて、前記複数の選
択酸化ユニットへの複数の酸素供給状態を制御する、請
求項１に記載の一酸化炭素除去装置。 - 【請求項８】 前記制御部は、前記複数の選択酸化ユニ
ットのうちの少なくとも２つが、互いに異なる酸素の濃
度と一酸化炭素の濃度との比の特性を有するように、前
記複数の酸素供給状態を制御する、請求項７に記載の一
酸化炭素除去装置。 - 【請求項９】 前記制御部は、前記複数の選択酸化ユニ
ットのそれぞれに供給される前記改質ガスの量に応じ
て、前記複数の選択酸化ユニットのうち少なくとも１つ
の触媒温度を制御する、請求項７に記載の一酸化炭素除
去装置。 - 【請求項１０】 前記複数の選択酸化ユニットは、直列
に配列されている、請求項７に記載の一酸化炭素除去装
置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11032002A JP2000188122A (ja) | 1998-10-12 | 1999-02-09 | 一酸化炭素除去装置 |
| US09/394,909 US6332901B1 (en) | 1998-10-12 | 1999-09-13 | Carbon monoxide reducing device for reducing carbon monoxide in a reformate gas |
| CA002282960A CA2282960C (en) | 1998-10-12 | 1999-09-16 | Carbon monoxide reducing device and carbon monoxide reducing method |
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