JP2000285950A - 燃料電池用触媒反応装置 - Google Patents
燃料電池用触媒反応装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 触媒層の反応ガスを迅速且つ均一に反応温度
まで昇温することができる燃料電池用触媒反応装置を提
供する。 【解決手段】 反応ガスを燃料電池用燃料に触媒を用い
て変換する一酸化炭素除去器（燃料電池用触媒反応装
置）４において、高温の燃焼ガスが通過する箱体４２内
に触媒が充填された複数のチューブ４５を設け、このチ
ューブ４５内を通って反応ガスが箱体４２内を通過する
ように反応ガスの流路を構成する。
まで昇温することができる燃料電池用触媒反応装置を提
供する。 【解決手段】 反応ガスを燃料電池用燃料に触媒を用い
て変換する一酸化炭素除去器（燃料電池用触媒反応装
置）４において、高温の燃焼ガスが通過する箱体４２内
に触媒が充填された複数のチューブ４５を設け、このチ
ューブ４５内を通って反応ガスが箱体４２内を通過する
ように反応ガスの流路を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼器からの燃焼
ガスで加熱された触媒下で反応ガスを反応させる燃料電
池用触媒反応装置に関する。
ガスで加熱された触媒下で反応ガスを反応させる燃料電
池用触媒反応装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、燃料ガス中の硫黄成分を除去す
る脱硫器と、炭化水素系燃料ガス及び水蒸気から水素及
び一酸化炭素を含む改質ガスを生成する改質器と、改質
ガスの一酸化炭素濃度を低減する一酸化炭素変成器と、
改質ガスの一酸化炭素を選択酸化して除去する一酸化炭
素除去器と、改質ガス中の水素を用いて発電を行う燃料
電池本体とを備えた燃料電池発電システムが知られてい
る。
る脱硫器と、炭化水素系燃料ガス及び水蒸気から水素及
び一酸化炭素を含む改質ガスを生成する改質器と、改質
ガスの一酸化炭素濃度を低減する一酸化炭素変成器と、
改質ガスの一酸化炭素を選択酸化して除去する一酸化炭
素除去器と、改質ガス中の水素を用いて発電を行う燃料
電池本体とを備えた燃料電池発電システムが知られてい
る。
【０００３】この種の燃料電池発電システムにおける前
記改質器、前記一酸化炭素除去器は、触媒下で燃料ガス
又は改質ガス等の反応ガスを反応させる燃料電池用触媒
反応装置である。この燃料電池用触媒反応装置は、触媒
が充填された触媒層を燃焼器からの燃焼ガス等により適
切な反応温度に調節して、触媒層に導入された燃料ガ
ス、改質ガス等の反応ガスを反応させる。
記改質器、前記一酸化炭素除去器は、触媒下で燃料ガス
又は改質ガス等の反応ガスを反応させる燃料電池用触媒
反応装置である。この燃料電池用触媒反応装置は、触媒
が充填された触媒層を燃焼器からの燃焼ガス等により適
切な反応温度に調節して、触媒層に導入された燃料ガ
ス、改質ガス等の反応ガスを反応させる。
【０００４】例えば燃焼器を備えた一酸化炭素除去器で
は、立ち上げ時に前記燃焼器によって触媒層を加熱し、
この触媒層を１６０〜２００℃の反応温度に昇温して改
質ガス中の一酸化炭素を二酸化炭素に転換する反応を行
う。この反応は発熱反応であるので、立ち上げ後に触媒
層を冷却する必要がある。
は、立ち上げ時に前記燃焼器によって触媒層を加熱し、
この触媒層を１６０〜２００℃の反応温度に昇温して改
質ガス中の一酸化炭素を二酸化炭素に転換する反応を行
う。この反応は発熱反応であるので、立ち上げ後に触媒
層を冷却する必要がある。
【０００５】また、燃焼器を備えた改質器では、触媒層
を燃焼器によって６００〜７００℃の反応温度まで上昇
させて燃料ガスから改質ガスを生成する反応を行う。こ
の反応は吸熱反応であるので燃焼器によって触媒層を常
時加熱する必要がある。
を燃焼器によって６００〜７００℃の反応温度まで上昇
させて燃料ガスから改質ガスを生成する反応を行う。こ
の反応は吸熱反応であるので燃焼器によって触媒層を常
時加熱する必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
一酸化炭素除去器、改質器では、立ち上げ時に、燃焼器
によって触媒層を反応温度まで昇温するのに時間がかか
ると共に触媒層の温度分布がばらつくので、触媒下での
反応を効率良く行うことができないという問題がある。
一酸化炭素除去器、改質器では、立ち上げ時に、燃焼器
によって触媒層を反応温度まで昇温するのに時間がかか
ると共に触媒層の温度分布がばらつくので、触媒下での
反応を効率良く行うことができないという問題がある。
【０００７】そこで、本発明の目的は、上述した従来の
技術が有する課題を解消し、触媒層を迅速に反応温度ま
で昇温し、触媒層の温度分布を均一化することができる
燃料電池用触媒反応装置を提供することにある。
技術が有する課題を解消し、触媒層を迅速に反応温度ま
で昇温し、触媒層の温度分布を均一化することができる
燃料電池用触媒反応装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
反応ガスを燃料電池用燃料に触媒を用いて変換する燃料
電池用触媒反応装置において、高温の燃焼ガスが通過す
る筒体内に触媒が充填された複数のチューブを設け、こ
のチューブ内を通って反応ガスが前記筒体内を通過する
ように反応ガスの流路を構成することを特徴とするもの
である。
反応ガスを燃料電池用燃料に触媒を用いて変換する燃料
電池用触媒反応装置において、高温の燃焼ガスが通過す
る筒体内に触媒が充填された複数のチューブを設け、こ
のチューブ内を通って反応ガスが前記筒体内を通過する
ように反応ガスの流路を構成することを特徴とするもの
である。
【０００９】この発明によれば、高温の燃焼ガスが通過
する筒体内に触媒が充填された複数のチューブを設け、
このチューブ内を通って反応ガスが筒体内を通過するよ
うに反応ガスの流路を構成したので、各チューブを細く
構成することが可能となり、チューブ内の反応ガスの温
度を中心まで迅速且つ均一に上昇させることができる。
する筒体内に触媒が充填された複数のチューブを設け、
このチューブ内を通って反応ガスが筒体内を通過するよ
うに反応ガスの流路を構成したので、各チューブを細く
構成することが可能となり、チューブ内の反応ガスの温
度を中心まで迅速且つ均一に上昇させることができる。
【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１に記載の
発明において、前記チューブは燃焼ガスの流れに直交す
るように配置されていることを特徴とするものである。
発明において、前記チューブは燃焼ガスの流れに直交す
るように配置されていることを特徴とするものである。
【００１１】この発明によれば、チューブは燃焼ガスの
流れに直交するように配置されているので、筒体を短く
構成することが可能になり、筒体をコンパクトにするこ
とができる。
流れに直交するように配置されているので、筒体を短く
構成することが可能になり、筒体をコンパクトにするこ
とができる。
【００１２】請求項３記載の発明は、反応ガスを燃料電
池用燃料に触媒を用いて変換する触媒反応装置におい
て、触媒が充填された筒体内に高温の燃焼ガスが通過す
る複数のチューブを設け、反応ガスが前記筒体内を通過
するように反応ガスの流路を構成することを特徴とする
ものである。
池用燃料に触媒を用いて変換する触媒反応装置におい
て、触媒が充填された筒体内に高温の燃焼ガスが通過す
る複数のチューブを設け、反応ガスが前記筒体内を通過
するように反応ガスの流路を構成することを特徴とする
ものである。
【００１３】この発明によれば、触媒が充填された筒体
内に高温の燃焼ガスが通過する複数のチューブを設け、
反応ガスが筒体内を通過するように反応ガスの流路を構
成したので、筒体内に設けられた複数のチューブ内を通
過する燃焼ガスによって反応ガスが内側から加熱され、
筒体内の反応ガスの温度を迅速且つ均一に上昇させるこ
とができる。
内に高温の燃焼ガスが通過する複数のチューブを設け、
反応ガスが筒体内を通過するように反応ガスの流路を構
成したので、筒体内に設けられた複数のチューブ内を通
過する燃焼ガスによって反応ガスが内側から加熱され、
筒体内の反応ガスの温度を迅速且つ均一に上昇させるこ
とができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００１５】図１において、符号Ｓは燃料電池発電シス
テムを示し、この燃料電池発電システムＳでは、天然ガ
ス、都市ガス、ナフサ等の燃料ガスから水素が生成さ
れ、この生成された水素と空気中の酸素とを化学反応さ
せて発電が行われる。この燃料電池発電システムＳは、
燃料ガスが供給されるガス管１０１に接続された脱硫器
１と、この脱硫器１にガス管１０２を介して接続された
改質器２と、この改質器２にガス管１０３を介して接続
された一酸化炭素変成器３と、この一酸化炭素変成器３
にガス管１０４を介して接続された一酸化炭素除去器４
と、この一酸化炭素除去器４にガス管１０５を介して接
続された固体高分子型の燃料電池本体５と、この燃料電
池本体５に行き水管１０６ａ及び戻り水管１０６ｂを介
して接続された水タンク６とを備える。前記燃料電池本
体５は、燃料極（アノード）５ａ、空気極（カソード）
５ｂ、冷却部５ｃを備える。
テムを示し、この燃料電池発電システムＳでは、天然ガ
ス、都市ガス、ナフサ等の燃料ガスから水素が生成さ
れ、この生成された水素と空気中の酸素とを化学反応さ
せて発電が行われる。この燃料電池発電システムＳは、
燃料ガスが供給されるガス管１０１に接続された脱硫器
１と、この脱硫器１にガス管１０２を介して接続された
改質器２と、この改質器２にガス管１０３を介して接続
された一酸化炭素変成器３と、この一酸化炭素変成器３
にガス管１０４を介して接続された一酸化炭素除去器４
と、この一酸化炭素除去器４にガス管１０５を介して接
続された固体高分子型の燃料電池本体５と、この燃料電
池本体５に行き水管１０６ａ及び戻り水管１０６ｂを介
して接続された水タンク６とを備える。前記燃料電池本
体５は、燃料極（アノード）５ａ、空気極（カソード）
５ｂ、冷却部５ｃを備える。
【００１６】運転が開始されると、燃料ガスがガス管１
０１を通じて脱硫器１に注入され、この脱硫器１で燃料
ガスから硫黄成分が除去される。この脱硫された燃料ガ
スに例えば水蒸気発生器で生成された水蒸気が混合され
て混合ガスが生成され、この混合ガスはガス管１０２を
通じて改質器２に送られ、改質器２では水蒸気改質され
て水素と一酸化炭素を含む改質ガスが生成される。この
生成された改質ガスはガス管１０３を通じて一酸化炭素
変成器３に送られ、一酸化炭素変成器３では改質ガス中
に含まれる一酸化炭素が水蒸気改質されて二酸化炭素に
変成され、改質ガスの一酸化炭素濃度は１％程度に低減
される。この改質ガスには空気が混入され、ガス管１０
４を通じて一酸化炭素除去器４に送られる。一酸化炭素
除去器４では空気が混合された改質ガスに含まれる一酸
化炭素が選択酸化反応されて二酸化炭素に転換され、こ
の改質ガスの一酸化炭素濃度は１０ｐｐｍ程度に低減さ
れる。この改質ガスはガス管１０５を通じて燃料電池本
体５の燃料極５ａに送られ、燃料電池本体５では燃料極
５ａに導入された改質ガス中の水素と空気極５ｂに導入
された空気中の酸素との間で電気化学反応が行われて発
電される。この燃料電池本体５における反応は発熱反応
であるため、水タンク６の水が往き水管１０６ａを通じ
て冷却部５ｃに送られて燃料電池本体５を冷却し、この
冷却によって昇温した水は戻り水管１０６ｂを介して水
タンク６に戻る。
０１を通じて脱硫器１に注入され、この脱硫器１で燃料
ガスから硫黄成分が除去される。この脱硫された燃料ガ
スに例えば水蒸気発生器で生成された水蒸気が混合され
て混合ガスが生成され、この混合ガスはガス管１０２を
通じて改質器２に送られ、改質器２では水蒸気改質され
て水素と一酸化炭素を含む改質ガスが生成される。この
生成された改質ガスはガス管１０３を通じて一酸化炭素
変成器３に送られ、一酸化炭素変成器３では改質ガス中
に含まれる一酸化炭素が水蒸気改質されて二酸化炭素に
変成され、改質ガスの一酸化炭素濃度は１％程度に低減
される。この改質ガスには空気が混入され、ガス管１０
４を通じて一酸化炭素除去器４に送られる。一酸化炭素
除去器４では空気が混合された改質ガスに含まれる一酸
化炭素が選択酸化反応されて二酸化炭素に転換され、こ
の改質ガスの一酸化炭素濃度は１０ｐｐｍ程度に低減さ
れる。この改質ガスはガス管１０５を通じて燃料電池本
体５の燃料極５ａに送られ、燃料電池本体５では燃料極
５ａに導入された改質ガス中の水素と空気極５ｂに導入
された空気中の酸素との間で電気化学反応が行われて発
電される。この燃料電池本体５における反応は発熱反応
であるため、水タンク６の水が往き水管１０６ａを通じ
て冷却部５ｃに送られて燃料電池本体５を冷却し、この
冷却によって昇温した水は戻り水管１０６ｂを介して水
タンク６に戻る。
【００１７】燃料電池発電システムＳにおける前記改質
器２、前記一酸化炭素除去器４は、触媒下で燃料ガス又
は改質ガス等の反応ガスを反応させる燃料電池用触媒反
応装置である。この燃料電池用触媒反応装置は、触媒が
充填された触媒層をバーナからの燃焼ガスにより適切な
反応温度に調節して、触媒層に導入された燃料ガス又は
改質ガス等の反応ガスを触媒下で反応させる。
器２、前記一酸化炭素除去器４は、触媒下で燃料ガス又
は改質ガス等の反応ガスを反応させる燃料電池用触媒反
応装置である。この燃料電池用触媒反応装置は、触媒が
充填された触媒層をバーナからの燃焼ガスにより適切な
反応温度に調節して、触媒層に導入された燃料ガス又は
改質ガス等の反応ガスを触媒下で反応させる。
【００１８】以下では、燃料電池用触媒反応装置として
一酸化炭素除去器４について説明するが、燃焼器を有す
る改質器２にも適用が可能である。
一酸化炭素除去器４について説明するが、燃焼器を有す
る改質器２にも適用が可能である。
【００１９】一酸化炭素除去器４は、図２に示すよう
に、触媒を備えた除去器本体２１と、除去器本体２１に
取り付けられる燃焼ガス生成部２２とを備える。
に、触媒を備えた除去器本体２１と、除去器本体２１に
取り付けられる燃焼ガス生成部２２とを備える。
【００２０】燃焼ガス生成部２２は燃焼容器３１を備
え、この燃焼容器３１には燃焼用燃料ガスを導く燃料管
３２が接続され、この燃料管３２のガス出口は燃焼容器
３１の内壁に固定されたノズルホルダ３３に囲まれ、こ
のノズルホルダ３３には燃焼用燃料ガスを吐出するノズ
ル３４が取り付けられる。また、燃焼容器３１の内壁に
は支持部材３５が設けられ、この支持部材３５にはバー
ナ３６が取り付けられる。更に、燃焼容器３１の外部に
はバーナ３６に送風を行う送風機３７が取り付けられ
る。符号３８は燃焼室を示す。
え、この燃焼容器３１には燃焼用燃料ガスを導く燃料管
３２が接続され、この燃料管３２のガス出口は燃焼容器
３１の内壁に固定されたノズルホルダ３３に囲まれ、こ
のノズルホルダ３３には燃焼用燃料ガスを吐出するノズ
ル３４が取り付けられる。また、燃焼容器３１の内壁に
は支持部材３５が設けられ、この支持部材３５にはバー
ナ３６が取り付けられる。更に、燃焼容器３１の外部に
はバーナ３６に送風を行う送風機３７が取り付けられ
る。符号３８は燃焼室を示す。
【００２１】除去器本体２１は箱体（筒体）４２を備
え、この箱体４２の内部には燃焼ガス通路４３が形成さ
れる。また、箱体４２の側面４１ａには前記ガス管１０
４に接続されるガス分岐室４４が設けられ、箱体４２の
側面４１ａに対向する側面４１ｂには前記ガス管１０５
が接続されるガス合流室４８が設けられ、これらガス分
岐室４４とガス合流室４８の間には該ガス分岐室４４か
らガス合流室４８に向けて延びる複数のチューブ４５が
設けられる。これら複数のチューブ４５の両端には複数
の孔を有する一対の多孔仕切板（例えばパンチングメタ
ル）４６ａ、４６ｂが設けられ、これら一対の多孔仕切
板４６ａ、４６ｂの間には触媒が充填されて触媒層４７
が形成される。ガス分岐室４４と触媒層４７とは多孔仕
切板４６ａの孔を介して連通し、触媒層４７とガス合流
室４８とは多孔仕切板４６ｂの孔を通じて連通してい
る。符号２３は排ガス管を示す。
え、この箱体４２の内部には燃焼ガス通路４３が形成さ
れる。また、箱体４２の側面４１ａには前記ガス管１０
４に接続されるガス分岐室４４が設けられ、箱体４２の
側面４１ａに対向する側面４１ｂには前記ガス管１０５
が接続されるガス合流室４８が設けられ、これらガス分
岐室４４とガス合流室４８の間には該ガス分岐室４４か
らガス合流室４８に向けて延びる複数のチューブ４５が
設けられる。これら複数のチューブ４５の両端には複数
の孔を有する一対の多孔仕切板（例えばパンチングメタ
ル）４６ａ、４６ｂが設けられ、これら一対の多孔仕切
板４６ａ、４６ｂの間には触媒が充填されて触媒層４７
が形成される。ガス分岐室４４と触媒層４７とは多孔仕
切板４６ａの孔を介して連通し、触媒層４７とガス合流
室４８とは多孔仕切板４６ｂの孔を通じて連通してい
る。符号２３は排ガス管を示す。
【００２２】燃料電池発電システムＳの立ち上げ時に
は、燃焼用燃料ガスが燃料管３２を通じてノズル３４か
ら吐出され、燃焼用燃料ガスと送風機３７からの空気が
混合してバーナ３６に供給され、燃焼室３８で燃焼が行
われる。この燃焼により生じた高温の燃焼ガスは、実線
矢印方向に移動する。すなわち、燃焼ガスは、燃焼ガス
通路４３を通り、この燃焼ガスの流れに対して直交して
配置されたチューブ４５に導かれ、チューブ４５内部の
触媒層４７を加熱した後、排ガス管２３を通じて外部に
放出される。
は、燃焼用燃料ガスが燃料管３２を通じてノズル３４か
ら吐出され、燃焼用燃料ガスと送風機３７からの空気が
混合してバーナ３６に供給され、燃焼室３８で燃焼が行
われる。この燃焼により生じた高温の燃焼ガスは、実線
矢印方向に移動する。すなわち、燃焼ガスは、燃焼ガス
通路４３を通り、この燃焼ガスの流れに対して直交して
配置されたチューブ４５に導かれ、チューブ４５内部の
触媒層４７を加熱した後、排ガス管２３を通じて外部に
放出される。
【００２３】一方、一酸化炭素を含む改質ガスは点線矢
印方向に移動する。すなわち、改質ガス（反応ガス）
は、ガス管１０４を通じてガス分岐室４４に導入され、
このガス分岐室４４から多孔仕切板４６ａの孔を通じて
各チューブ４５内の触媒層４７に導かれる。この触媒層
４７に導かれた改質ガスは、前記バーナ３６からの燃焼
ガスにより反応温度（１６０〜２００℃）に昇温され、
改質ガスに含まれる一酸化炭素が触媒下で二酸化炭素に
転換される。一酸化炭素濃度が低減した改質ガス（燃料
電池用燃料）は、多孔仕切板４６ａの孔を介してガス合
流室４８に送られて合流し、ガス管１０５を通じて燃料
電池本体５の燃料極５ａ（図１）に送られる。
印方向に移動する。すなわち、改質ガス（反応ガス）
は、ガス管１０４を通じてガス分岐室４４に導入され、
このガス分岐室４４から多孔仕切板４６ａの孔を通じて
各チューブ４５内の触媒層４７に導かれる。この触媒層
４７に導かれた改質ガスは、前記バーナ３６からの燃焼
ガスにより反応温度（１６０〜２００℃）に昇温され、
改質ガスに含まれる一酸化炭素が触媒下で二酸化炭素に
転換される。一酸化炭素濃度が低減した改質ガス（燃料
電池用燃料）は、多孔仕切板４６ａの孔を介してガス合
流室４８に送られて合流し、ガス管１０５を通じて燃料
電池本体５の燃料極５ａ（図１）に送られる。
【００２４】触媒層４７における反応は発熱反応である
ので、立ち上げ時の昇温後は冷却が必要となる。冷却時
には、送風機３７のみを運転させて燃焼ガス通路４３を
介して複数のチューブ４５に送風し、複数のチューブ４
５内の改質ガスや触媒が空冷される。
ので、立ち上げ時の昇温後は冷却が必要となる。冷却時
には、送風機３７のみを運転させて燃焼ガス通路４３を
介して複数のチューブ４５に送風し、複数のチューブ４
５内の改質ガスや触媒が空冷される。
【００２５】本実施形態による一酸化炭素除去器４で
は、触媒が充填された複数のチューブ４５が燃焼ガス通
路４３に設けられているので、例えば一本の管内に充填
して触媒層を形成した場合に比べて、各チューブ４５を
細く構成することが可能になり、チューブ４５の外部空
間を通る燃焼ガスによってチューブ４５の中心まで熱が
伝達されやすく、触媒層４７を通る改質ガスの温度を迅
速且つ均一に反応温度まで上昇させることができる。ま
た、改質ガスを冷却する場合にも、複数のチューブ４５
が燃焼ガス通路４３に設けられているので、各チューブ
４５の中心まで冷却されやすく、チューブ４５内の改質
ガスを迅速且つ均一に冷却することができる。また、チ
ューブ４５は燃焼ガスの流れに直交するように配置され
ているので、箱体４２を短く構成することが可能にな
り、箱体４２をコンパクトにすることができる。
は、触媒が充填された複数のチューブ４５が燃焼ガス通
路４３に設けられているので、例えば一本の管内に充填
して触媒層を形成した場合に比べて、各チューブ４５を
細く構成することが可能になり、チューブ４５の外部空
間を通る燃焼ガスによってチューブ４５の中心まで熱が
伝達されやすく、触媒層４７を通る改質ガスの温度を迅
速且つ均一に反応温度まで上昇させることができる。ま
た、改質ガスを冷却する場合にも、複数のチューブ４５
が燃焼ガス通路４３に設けられているので、各チューブ
４５の中心まで冷却されやすく、チューブ４５内の改質
ガスを迅速且つ均一に冷却することができる。また、チ
ューブ４５は燃焼ガスの流れに直交するように配置され
ているので、箱体４２を短く構成することが可能にな
り、箱体４２をコンパクトにすることができる。
【００２６】次に、図３を参照して別の実施形態を説明
する。
する。
【００２７】別の実施形態による一酸化炭素除去器５０
は、触媒を備えた除去器本体５１と、この除去器本体５
１に取り付けられる燃焼ガス生成部５２とを備える。
は、触媒を備えた除去器本体５１と、この除去器本体５
１に取り付けられる燃焼ガス生成部５２とを備える。
【００２８】燃焼ガス生成部５２は燃焼容器５３を備
え、燃焼容器５３には燃焼用燃料ガスを導く燃料管５４
が接続され、この燃料管５４の出口は燃焼容器５３の内
壁に固定されたノズルホルダ５５に囲まれ、このノズル
ホルダ５５には燃焼用燃料ガスを吐出するノズル５６が
取り付けられる。また、燃焼容器５３の内壁には支持部
材５７が設けられ、この支持部材５７にはバーナ５８が
取り付けられる。更に、燃焼容器５３の外部にはバーナ
５８に送風を行う送風機５９が取り付けられる。符号６
０は燃焼室を示す。
え、燃焼容器５３には燃焼用燃料ガスを導く燃料管５４
が接続され、この燃料管５４の出口は燃焼容器５３の内
壁に固定されたノズルホルダ５５に囲まれ、このノズル
ホルダ５５には燃焼用燃料ガスを吐出するノズル５６が
取り付けられる。また、燃焼容器５３の内壁には支持部
材５７が設けられ、この支持部材５７にはバーナ５８が
取り付けられる。更に、燃焼容器５３の外部にはバーナ
５８に送風を行う送風機５９が取り付けられる。符号６
０は燃焼室を示す。
【００２９】除去器本体５１は円筒体（筒体）６１を備
え、この円筒体６１の内部には燃焼ガス通路６２が形成
される。この燃焼ガス通路６２には一対の仕切板６３
ａ、６３ｂで仕切られた円筒形状の反応室６４が形成さ
れ、この反応室６４には一方の仕切板６３ａから他方の
仕切板６３ｂに延びる複数のチューブ６９が設けられ、
各チューブ６９の内部空間は燃焼ガス通路６２に連通
し、これら複数のチューブ６９は、図４に示すように、
円筒体６１内にほぼ等間隔で並置される。また、反応室
６４内のチューブ６９の外側空間は、図３に示すよう
に、複数の孔を有する一対の多孔仕切板６５ａ、６５ｂ
で仕切られ、これら一対の多孔仕切板６５ａ、６５ｂの
間に触媒が充填されて触媒層６７が形成される。一対の
多孔仕切板６５ａ、６５ｂの外側にはガス分散室６６、
ガス合流室６８がそれぞれ形成される。
え、この円筒体６１の内部には燃焼ガス通路６２が形成
される。この燃焼ガス通路６２には一対の仕切板６３
ａ、６３ｂで仕切られた円筒形状の反応室６４が形成さ
れ、この反応室６４には一方の仕切板６３ａから他方の
仕切板６３ｂに延びる複数のチューブ６９が設けられ、
各チューブ６９の内部空間は燃焼ガス通路６２に連通
し、これら複数のチューブ６９は、図４に示すように、
円筒体６１内にほぼ等間隔で並置される。また、反応室
６４内のチューブ６９の外側空間は、図３に示すよう
に、複数の孔を有する一対の多孔仕切板６５ａ、６５ｂ
で仕切られ、これら一対の多孔仕切板６５ａ、６５ｂの
間に触媒が充填されて触媒層６７が形成される。一対の
多孔仕切板６５ａ、６５ｂの外側にはガス分散室６６、
ガス合流室６８がそれぞれ形成される。
【００３０】燃料電池発電システムＳの立ち上げ時に
は、燃焼用燃料ガスが燃料管５４を通じてバーナ５８か
ら吐出され、燃焼用燃料ガスと送風機５９からの空気が
混合してバーナ５８に供給され、燃焼室６０で燃焼が行
われる。この燃焼室６０で生じた高温の燃焼ガスは、実
線矢印方向に移動する。すなわち、燃焼ガスは燃焼ガス
通路６２を介して反応室６４のチューブ６９内部に導か
れ、触媒層６７を加熱した後、排ガス管２３を通じて外
部に放出される。
は、燃焼用燃料ガスが燃料管５４を通じてバーナ５８か
ら吐出され、燃焼用燃料ガスと送風機５９からの空気が
混合してバーナ５８に供給され、燃焼室６０で燃焼が行
われる。この燃焼室６０で生じた高温の燃焼ガスは、実
線矢印方向に移動する。すなわち、燃焼ガスは燃焼ガス
通路６２を介して反応室６４のチューブ６９内部に導か
れ、触媒層６７を加熱した後、排ガス管２３を通じて外
部に放出される。
【００３１】一方、一酸化炭素を含む改質ガス（反応ガ
ス）は点線矢印方向に移動する。すなわち、改質ガスは
ガス管１０２を通じてガス分散室６６に導かれ、このガ
ス分散室６６から多孔仕切板６５の孔を通じて加熱され
た触媒層６７に導入される。この触媒層６７に導入され
た改質ガス中の一酸化炭素は選択酸化反応によって二酸
化炭素に転換される。そして、一酸化炭素濃度が低減し
た改質ガス（燃料電池用燃料）は、ガス合流室６８で合
流し、ガス管１０６を通じて燃料電池本体５の燃料極５
ａ（図１）に送られる。
ス）は点線矢印方向に移動する。すなわち、改質ガスは
ガス管１０２を通じてガス分散室６６に導かれ、このガ
ス分散室６６から多孔仕切板６５の孔を通じて加熱され
た触媒層６７に導入される。この触媒層６７に導入され
た改質ガス中の一酸化炭素は選択酸化反応によって二酸
化炭素に転換される。そして、一酸化炭素濃度が低減し
た改質ガス（燃料電池用燃料）は、ガス合流室６８で合
流し、ガス管１０６を通じて燃料電池本体５の燃料極５
ａ（図１）に送られる。
【００３２】前述したように、触媒層６７における反応
は発熱反応であるので、立ち上げ時の昇温後は冷却が必
要となる。冷却時には、送風機５９のみを運転させて燃
焼ガス通路６２を介して複数のチューブ６９に送風して
チューブ６９が空冷される。
は発熱反応であるので、立ち上げ時の昇温後は冷却が必
要となる。冷却時には、送風機５９のみを運転させて燃
焼ガス通路６２を介して複数のチューブ６９に送風して
チューブ６９が空冷される。
【００３３】この別の実施形態によれば、触媒層６７及
び一対の仕切板６３ａ、６３ｂを貫通する複数のチュー
ブ６９が設けられ、このチューブ６９内にバーナ５８か
らの燃焼ガスが通され、触媒層６７に改質ガスが通され
るので、触媒層６７の内部のチューブ６９内を通る燃焼
ガスによって触媒層６７内の改質ガスが内側から加熱さ
れ、チューブ６９の外側の改質ガスを迅速且つ均一に温
度上昇させることができる。また、触媒層６７を冷却す
る場合にも、送風機５９からの空気が触媒層６７内部の
複数のチューブ６９に導かれるので、触媒層６７が内側
から冷却され、触媒層６７の改質ガスを迅速且つ均一に
反応温度まで冷却することができる。
び一対の仕切板６３ａ、６３ｂを貫通する複数のチュー
ブ６９が設けられ、このチューブ６９内にバーナ５８か
らの燃焼ガスが通され、触媒層６７に改質ガスが通され
るので、触媒層６７の内部のチューブ６９内を通る燃焼
ガスによって触媒層６７内の改質ガスが内側から加熱さ
れ、チューブ６９の外側の改質ガスを迅速且つ均一に温
度上昇させることができる。また、触媒層６７を冷却す
る場合にも、送風機５９からの空気が触媒層６７内部の
複数のチューブ６９に導かれるので、触媒層６７が内側
から冷却され、触媒層６７の改質ガスを迅速且つ均一に
反応温度まで冷却することができる。
【００３４】以上、実施形態に基づいて本発明を説明し
たが、本発明はこれに限定されるものでないことは明ら
かである。例えば、箱体４２は円筒体でもよく、また円
筒体６１は箱体でもよい。
たが、本発明はこれに限定されるものでないことは明ら
かである。例えば、箱体４２は円筒体でもよく、また円
筒体６１は箱体でもよい。
【００３５】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、高温の燃
焼ガスが通過する筒体内に触媒が充填された複数のチュ
ーブを設け、このチューブ内を通って反応ガスが筒体内
を通過するように反応ガスの流路を構成したので、各チ
ューブを細く構成することが可能となり、チューブ内の
反応ガスの温度を中心まで迅速且つ均一に上昇させるこ
とができる。
焼ガスが通過する筒体内に触媒が充填された複数のチュ
ーブを設け、このチューブ内を通って反応ガスが筒体内
を通過するように反応ガスの流路を構成したので、各チ
ューブを細く構成することが可能となり、チューブ内の
反応ガスの温度を中心まで迅速且つ均一に上昇させるこ
とができる。
【００３６】請求項２記載の発明によれば、チューブは
燃焼ガスの流れに直交するように配置されているので、
筒体を短く構成することが可能になり、筒体をコンパク
トにすることができる。
燃焼ガスの流れに直交するように配置されているので、
筒体を短く構成することが可能になり、筒体をコンパク
トにすることができる。
【００３７】請求項３記載の発明によれば、触媒が充填
された筒体内に高温の燃焼ガスが通過する複数のチュー
ブを設け、反応ガスが筒体内を通過するように反応ガス
の流路を構成したので、筒体内に設けられた複数のチュ
ーブ内を通過する燃焼ガスによって反応ガスが内側から
加熱され、筒体内の反応ガスの温度を迅速且つ均一に上
昇させることができる。
された筒体内に高温の燃焼ガスが通過する複数のチュー
ブを設け、反応ガスが筒体内を通過するように反応ガス
の流路を構成したので、筒体内に設けられた複数のチュ
ーブ内を通過する燃焼ガスによって反応ガスが内側から
加熱され、筒体内の反応ガスの温度を迅速且つ均一に上
昇させることができる。
【図１】燃料電池発電システムを示すブロック図であ
る。
る。
【図２】本実施形態による一酸化炭素除去器を示す断面
図である。
図である。
【図３】別の実施形態による一酸化炭素除去器を示す断
面図である。
面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】 Ｓ 燃料電池発電システム ２ 改質器 ４ 一酸化炭素除去器 ３６ バーナ（燃焼器） ４２ 箱体（筒体） ４５ チューブ ４７ 触媒層 ５０ 一酸化炭素除去器 ５８ バーナ（燃焼器） ６１ 円筒体（筒体） ６３ａ、６３ｂ 仕切板 ６４ 仕切板 ６７ 触媒層 ６９ チューブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黄木 丈俊 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 田島 収 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 4G040 DA03 DB05 EA03 EA06 EB31 EB32 EB46 5H027 AA02 BA01 BA16 BA17
Claims (3)
- 【請求項１】 反応ガスを燃料電池用燃料に触媒を用い
て変換する燃料電池用触媒反応装置において、高温の燃
焼ガスが通過する筒体内に触媒が充填された複数のチュ
ーブを設け、このチューブ内を通って反応ガスが前記筒
体内を通過するように反応ガスの流路を構成することを
特徴とする燃料電池用触媒反応装置。 - 【請求項２】 前記チューブは燃焼ガスの流れに直交す
るように配置されていることを特徴とする請求項１に記
載の燃料電池用触媒反応装置。 - 【請求項３】 反応ガスを燃料電池用燃料に触媒を用い
て変換する触媒反応装置において、触媒が充填された筒
体内に高温の燃焼ガスが通過する複数のチューブを設
け、反応ガスが前記筒体内を通過するように反応ガスの
流路を構成することを特徴とする燃料電池用触媒反応装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11093116A JP2000285950A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 燃料電池用触媒反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11093116A JP2000285950A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 燃料電池用触媒反応装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000285950A true JP2000285950A (ja) | 2000-10-13 |
Family
ID=14073561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11093116A Pending JP2000285950A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 燃料電池用触媒反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000285950A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1369946A1 (en) * | 2002-06-04 | 2003-12-10 | Nissan Motor Co., Ltd. | Warm-up device for catalytic reactor |
| JP2005146897A (ja) * | 2003-11-11 | 2005-06-09 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 排熱回収改質装置およびその組立工法 |
| JP2012218964A (ja) * | 2011-04-07 | 2012-11-12 | Aienji:Kk | Ｃｏｇ水素回収装置 |
| CN117080504A (zh) * | 2023-10-13 | 2023-11-17 | 成都岷山绿氢能源有限公司 | 一种燃料电池系统以及控制方法 |
-
1999
- 1999-03-31 JP JP11093116A patent/JP2000285950A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1369946A1 (en) * | 2002-06-04 | 2003-12-10 | Nissan Motor Co., Ltd. | Warm-up device for catalytic reactor |
| JP2005146897A (ja) * | 2003-11-11 | 2005-06-09 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 排熱回収改質装置およびその組立工法 |
| JP4607446B2 (ja) * | 2003-11-11 | 2011-01-05 | 関西電力株式会社 | 排熱回収改質装置およびその組立工法 |
| JP2012218964A (ja) * | 2011-04-07 | 2012-11-12 | Aienji:Kk | Ｃｏｇ水素回収装置 |
| CN117080504A (zh) * | 2023-10-13 | 2023-11-17 | 成都岷山绿氢能源有限公司 | 一种燃料电池系统以及控制方法 |
| CN117080504B (zh) * | 2023-10-13 | 2024-01-26 | 成都岷山绿氢能源有限公司 | 一种燃料电池系统以及控制方法 |
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