JP2001068136A - Solid high-polymer fuel cell system and operating method therefor - Google Patents

Solid high-polymer fuel cell system and operating method therefor

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JP2001068136A
JP2001068136A JP23834299A JP23834299A JP2001068136A JP 2001068136 A JP2001068136 A JP 2001068136A JP 23834299 A JP23834299 A JP 23834299A JP 23834299 A JP23834299 A JP 23834299A JP 2001068136 A JP2001068136 A JP 2001068136A
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fuel cell
polymer electrolyte
cell system
electrolyte fuel
desulfurization
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Mitsuaki Echigo
満秋 越後
Osamu Okada
治 岡田
Minoru Suzuki
稔 鈴木
Osamu Yamazaki
修 山崎
Takeshi Tabata
健 田畑
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Osaka Gas Co Ltd
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Osaka Gas Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for operating a solid high-polymer fuel cell system, in which power generating efficiency can be enhanced and the trouble of sulfur poisoning in a system can be overcome, and a system capable of achieving such an operating state. SOLUTION: In a method for operating a solid high-polymer fuel cell system 100 in which raw fuel including mainly hydrocarbon and containing sulfur is reformed with steam so as to prepare reformed gas containing mainly hydrogen which then acts as anode gas for a solid high-polymer type fuel cell, the content of sulfur contained in the raw fuel 2 is desulfurized to 1 vol.ppb or less (preferably, 0.1 vol.ppb or less), followed by steam reforming, thereby obtaining reformed gas. The reformed gas is supplied to the solid high-polymer type fuel cell, thus allowing the solid high-polymer fuel cell system 100 to be operated. The steam reforming is performed in a reformer in S/C of 0.7-3.0 in the case where the number of mol of steam per 1 mol of carbon in the raw fuel 2 is represented by S/C.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、天然ガスやナフサ
等の原燃料を水蒸気改質して得られる改質ガスを、固体
高分子型燃料電池のアノード側に供給して、固体高分子
型燃料電池を作動させて発電をおこなう固体高分子型燃
料電池システムの運転方法に関するとともに、このよう
な固体高分子型燃料電池システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a polymer electrolyte fuel cell in which a reformed gas obtained by steam reforming a raw fuel such as natural gas or naphtha is supplied to the anode side of a polymer electrolyte fuel cell. The present invention relates to an operation method of a polymer electrolyte fuel cell system that generates electricity by operating a fuel cell, and also relates to such a polymer electrolyte fuel cell system.

【従来の技術】従来、天然ガスやナフサ等の炭化水素を
主成分とする原燃料を用いる固体高分子型燃料電池シス
テムでは、燃料改質系に脱硫装置、改質装置、CO変成
装置、CO除去装置を備えており、脱硫装置で硫黄成分
を取り除いた原燃料を改質装置に導入し、水蒸気改質反
応によって水素を主成分とする改質ガスに変換し、さら
にCO変成装置、CO除去装置によって改質ガス中のC
O濃度を低減させた改質ガスを固体高分子型燃料電池の
燃料極に供給することによって燃料電池を運転し、発電
を行っている。しかしながら、このような従来方法に
は、下記のような多くの問題がある。従来の脱硫装置で
行われている代表的な脱硫方法は、Ni−Mo系または
Co−Mo系触媒の存在下に原燃料中の有機硫黄を水添
分解した後、生成するH2 SをZnOに吸着させて除去
する方法であるが、水添脱硫行程において、原燃料中に
一定量以上の有機硫黄、特にチオフェンなどの難分解性
の有機硫黄が含まれている場合には、未分解のものがス
リップしてZnOに吸着されることはなく素通りする。
また、この吸着脱硫に際しては、例えば、
2. Description of the Related Art Conventionally, in a polymer electrolyte fuel cell system using a raw fuel mainly composed of a hydrocarbon such as natural gas or naphtha, a desulfurizer, a reformer, a CO shift converter, a CO Equipped with a removal device, the raw fuel from which the sulfur component has been removed by the desulfurization device is introduced into the reforming device, and converted into a reformed gas containing hydrogen as a main component by a steam reforming reaction. C in the reformed gas by the device
The fuel cell is operated by supplying a reformed gas having a reduced O concentration to the fuel electrode of the polymer electrolyte fuel cell to generate power. However, such a conventional method has many problems as described below. Typical desulfurization process taking place in the conventional desulfurization apparatus, after hydrogenolysis of organic sulfur of the raw fuel in the presence of a Ni-Mo-based or Co-Mo catalyst, ZnO the resulting H 2 S In the hydrodesulfurization process, if the raw fuel contains a certain amount or more of organic sulfur, especially unresolved organic sulfur such as thiophene, undecomposed The object does not slip and is not adsorbed to ZnO but passes through.
In addition, in this adsorption desulfurization, for example,

【0002】[0002]

【化1】 で示される平衡のため、H2 S、COSなどの量も一定
値以下とはならない。特にH2 OおよびCO2 が存在す
る場合には、この傾向は著しい。さらに、装置の起動、
停止などに際して脱硫系が不安定である場合には、水添
脱硫装置及び吸着脱硫触媒から硫黄が飛散して、精製物
中の硫黄濃度が増大することもある。従って、現在の水
蒸気改質プロセスにおける脱硫行程は、精製後の原燃料
中の硫黄濃度が数vol.ppm乃至0.1vol.p
pmとなる様なレベルで管理せざるを得ない。
Embedded image Due to the equilibrium represented by, the amounts of H 2 S, COS, and the like do not fall below a certain value. This tendency is remarkable especially when H 2 O and CO 2 are present. In addition, activation of the device,
If the desulfurization system is unstable at the time of shutdown or the like, sulfur may be scattered from the hydrodesulfurization device and the adsorption desulfurization catalyst, and the sulfur concentration in the purified product may increase. Therefore, in the desulfurization process in the current steam reforming process, the sulfur concentration in the refined raw fuel is several vol. ppm to 0.1 vol. p
pm.

【0003】上記のようにして脱硫された炭化水素を主
成分とする原燃料は、次いで改質装置においてNi系、
Ru系などの触媒の存在下に水蒸気改質に供される。し
かるに、マカーティら(McCarty et al ; J.Chem.Phys.
vol72. No.12.6332、1980:J.Chem.Phys.vol74. No.10.
5877、1981) の研究が明らかにしている様に、Niおよ
びRuの硫黄吸着力は強力であるので、原燃料中の硫黄
含有量が極微量であっても、触媒表面の大部分は硫黄に
より覆われる。具体的には、一般の水蒸気改質プロセス
の入口条件(450℃近傍)において、現在の最善のレ
ベルである硫黄含有量0.1vol.ppm程度の状態
では、NiまたはRu触媒の表面の約90%が硫黄によ
り短時間内に覆われてしまう。このことは、従来の原燃
料の脱硫レベルでは、水蒸気改質行程における触媒の硫
黄被毒を防止することが出来ないことを意味している。
[0003] The raw fuel mainly composed of hydrocarbons desulfurized as described above is then subjected to Ni-based,
It is subjected to steam reforming in the presence of a Ru-based catalyst or the like. However, McCarty et al; J. Chem.Phys.
vol72. No.12.6332, 1980: J. Chem.Phys.vol74. No.10.
5877, 1981), the sulfur adsorption power of Ni and Ru is strong, so even if the sulfur content in the raw fuel is extremely small, most of the catalyst surface is Covered. Specifically, at the inlet conditions of a general steam reforming process (around 450 ° C.), the current best level of sulfur content of 0.1 vol. In a state of about ppm, about 90% of the surface of the Ni or Ru catalyst is covered with sulfur in a short time. This means that sulfur poisoning of the catalyst in the steam reforming process cannot be prevented with the conventional desulfurization level of the raw fuel.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】一方、燃料電池とし
て、固体高分子型燃料電池を使用することが、今日提案
されている。ここで、固体高分子燃料電池は小型で起動
停止が容易などの特徴を有することから、家庭用電源や
ポータブル電源、小規模定置用電源、自動車用電源など
に利用されている。このためシステムの小型化は非常に
重要な課題となっている。このような固体高分子型燃料
電池は作動温度が約80℃と低いために、その排熱で水
蒸気が得られない。このため、天然ガスなどの原燃料を
水蒸気改質した水素リッチな改質ガスを固体高分子型燃
料電池に供給して発電するシステムでは、原燃料を水蒸
気改質する際に必要な水蒸気を天然ガスなどの原燃料の
燃焼熱、若しくは燃料電池のオフガスである水素の燃焼
熱で生成させる必要がある。この場合、天然ガスは、水
蒸気生成用のエネルギー源として消費されるため、天然
ガスなどの炭化水素を原燃料とする固体高分子型燃料電
池システムにあっては、その全体としての発電効率を低
下させる大きな要因の一つとなっている。また、オフガ
スである水素を用いると燃料電池の水素利用率を下げる
必要があり、これもシステムの発電効率を下げる要因と
なる。このため、改質装置において、天然ガスなどの原
燃料を水蒸気改質する際のS/C(スチーム/カーボン
比)を低くして、水蒸気生成用のエネルギーを減らすこ
とが好ましいが、従来技術手法では、改質装置において
は以下のような問題があることが判明した。従来用いら
れている0.1vol.ppm程度の脱硫レベルの脱硫
剤をそのまま用いた原燃料の水蒸気改質手法では、少量
の硫黄成分が脱硫装置の後段の水蒸気改質装置にスリッ
プして水蒸気改質触媒を被毒するために、従来、通常、
リン酸型燃料電池の改質装置では、S/Cが3〜3.5
程度よりも低いS/Cで水蒸気改質反応を行うとカーボ
ンが析出しやすくなり、低S/C条件で長期間にわたっ
て水蒸気改質反応を行うことはできない。すなわち、S
/Cは3〜3.5より高く設定せざるを得ない。さら
に、従来用いられている0.1vol.ppm程度の脱
硫レベルの脱硫剤を用いた原燃料の水蒸気改質手法で
は、水蒸気改質装置にスリップして水蒸気改質触媒が被
毒されても性能を維持できるだけの改質触媒を充填する
必要があったために装置の小型化が、実質上できない。
On the other hand, the use of a polymer electrolyte fuel cell as a fuel cell has been proposed today. Here, since the solid polymer fuel cell is small in size and has features such as easy start and stop, it is used as a home power source, a portable power source, a small-scale stationary power source, a vehicle power source, and the like. For this reason, miniaturization of the system is a very important issue. Since the operating temperature of such a polymer electrolyte fuel cell is as low as about 80 ° C., steam cannot be obtained by the exhaust heat. For this reason, a system that supplies a polymer-rich fuel cell with a hydrogen-rich reformed gas obtained by steam-reforming a raw fuel such as natural gas to a polymer electrolyte fuel cell generates electricity, and the steam required for steam-reforming the raw fuel is converted into natural gas. It is necessary to generate the heat of combustion of raw fuel such as gas or the heat of combustion of hydrogen which is off-gas of a fuel cell. In this case, since natural gas is consumed as an energy source for generating steam, a polymer electrolyte fuel cell system that uses hydrocarbons such as natural gas as a raw fuel reduces the power generation efficiency as a whole. This is one of the major factors that cause it. Also, when hydrogen that is an off-gas is used, it is necessary to reduce the hydrogen utilization rate of the fuel cell, which also causes a reduction in the power generation efficiency of the system. For this reason, in the reformer, it is preferable to lower the S / C (steam / carbon ratio) when steam-reforming a raw fuel such as natural gas to reduce the energy for steam generation. Then, it was found that the reformer had the following problems. Conventionally used 0.1 vol. In a steam reforming method of raw fuel using a desulfurizing agent having a desulfurization level of about ppm as it is, a small amount of a sulfur component slips to a steam reforming device at a subsequent stage of the desulfurizing device to poison the steam reforming catalyst. Conventionally, usually,
In the reformer of the phosphoric acid fuel cell, the S / C is 3 to 3.5.
If the steam reforming reaction is performed at a lower S / C than the extent, carbon tends to precipitate, and the steam reforming reaction cannot be performed for a long time under the low S / C conditions. That is, S
/ C must be set higher than 3 to 3.5. Furthermore, 0.1 vol. In the steam reforming method of raw fuel using a desulfurizing agent with a desulfurization level of about ppm, it is necessary to fill the steam reforming unit with a reforming catalyst that can maintain the performance even if the steam reforming catalyst is poisoned by slipping. Therefore, the size of the apparatus cannot be reduced substantially.

【0005】一方、水蒸気改質装置の下流側において
は、以下のような問題が発生することが判明した。固体
高分子型燃料電池は作動温度が約80℃と低いために、
天然ガスなどの炭化水素を改質した改質ガスをアノード
ガスとして用いると、改質ガス中のCOによってアノー
ドの電極触媒が被毒される。このため、CO変成装置の
後段にCOの選択酸化反応などを行うCO除去装置を配
置して改質ガス中のCOを100vol.ppm未満、
好ましくは10vol.ppm未満まで除去してから燃
料電池に供給している。CO除去装置で主に行われてい
るCO選択酸化反応では、CO変成装置によってCO濃
度を約1%前後にまで低減させた改質ガスに空気等の酸
化剤を添加してCO選択酸化反応器に導入してCOをC
2 に酸化させることでCO濃度を10vol.ppm
以下まで低減している。従来、CO選択酸化反応の際に
添加される酸化剤の量は、酸素として[O2 ]/[C
O]モル比で3程度前後である。COのみを完全に選択
酸化するのに必要な酸素量は、[O2 ]/[CO]モル
比で0.5であることから、[O2 ]/[CO]モル比
が3の酸素を添加してCO除去を行う際には、およそC
Oの5倍の水素を燃焼ロスすることになる。このCO除
去装置での過剰な酸化剤添加による水素ロスが、固体高
分子型燃料電池システムの発電効率低下の要因の1つに
なっているため、触媒活性の向上やCO除去器を2段に
する等の方法によってCO除去装置での[O2 ]/[C
O]モル比を下げる検討が種々なされている。しかしな
がら、改質装置における水蒸気改質反応のS/Cが3よ
り大きく3.5までの条件では、後段のCO変成装置に
おける水蒸気分圧が比較的高くなることからCO変成反
応の平衡がCO低減に有利な方向に進み、CO変成装置
の出口CO濃度が低くなる。このため、CO除去装置で
の酸化剤添加量([O2 ]/[CO]モル比)を下げ、
副反応の水素燃焼ロスを低減したとしても、その効果は
あまり大きくならず、固体高分子型燃料電池システムの
発電効率を大きく向上することはできない。一方、改質
装置における水蒸気改質反応のS/Cを3以下にする場
合、後段のCO変成装置における水蒸気分圧が低くなる
ことからCO変成反応の平衡がCO低減に不利な方向に
進み、CO変成装置の出口CO濃度が高くなるために、
CO除去装置での酸化剤添加量([O2 ]/[CO]モ
ル比)を下げ、副反応の水素燃焼ロスを低減することが
非常に効果的に作用する。このため、水蒸気改質反応の
水蒸気生成用のエネルギーを減らすという利点と、CO
除去装置での酸化剤添加量([O2 ]/[CO]モル
比)を下げ、副反応の水素燃焼ロスを低減する利点の相
乗効果によって、固体高分子型燃料電池システムの発電
効率を大きく向上できるようになるために、高効率な固
体高分子型燃料電池システムの実現に向けて改質装置に
おける水蒸気改質反応のS/Cを下げることが重要な課
題となっていた。また、CO除去装置で用いられるCO
除去触媒としては、主としてRuなどの貴金属触媒が用
いられているが、改質触媒と同様にこれらの触媒も少量
の硫黄によって被毒され、性能が低下する。即ち、従来
用いられている0.1vol.ppm程度の脱硫レベル
の脱硫剤を用いた場合、数千もしくは数万時間の長期に
わたって触媒を使用すると、0.1vol.ppm程度
ながらスリップしてきた硫黄成分によってCO除去性能
が低下し、固体高分子型燃料電池の電池性能を大幅に悪
化させることになる。
On the other hand, it has been found that the following problems occur downstream of the steam reformer. Since the operating temperature of polymer electrolyte fuel cells is as low as about 80 ° C,
When a reformed gas obtained by reforming a hydrocarbon such as natural gas is used as the anode gas, the electrode catalyst of the anode is poisoned by CO in the reformed gas. For this reason, a CO removal device for performing a selective oxidation reaction of CO is disposed at a stage subsequent to the CO shift device to reduce CO in the reformed gas to 100 vol. less than ppm,
Preferably 10 vol. The fuel is supplied to the fuel cell after being removed to less than ppm. In a CO selective oxidation reaction mainly performed in a CO removal device, an oxidizing agent such as air is added to a reformed gas in which a CO concentration is reduced to about 1% by a CO shift device, and a CO selective oxidation reactor is used. CO to C
Oxidation to O 2 reduces the CO concentration to 10 vol. ppm
It has been reduced to below. Conventionally, the amount of the oxidizing agent added during the CO selective oxidation reaction is [O 2 ] / [C
O] The molar ratio is about 3. Amount of oxygen required to completely selective oxidation of CO alone, because it is 0.5 [O 2] / [CO] molar ratio, oxygen [O 2] / [CO] molar ratio 3 When adding CO to remove CO, approximately C
Combustion loss of hydrogen five times that of O results. Hydrogen loss due to excessive addition of oxidizing agent in the CO removing device is one of the factors that lower the power generation efficiency of the polymer electrolyte fuel cell system. [O 2 ] / [C
Various studies have been made to lower the [O] molar ratio. However, under conditions where the S / C of the steam reforming reaction in the reformer is greater than 3 and up to 3.5, the equilibrium of the CO shift reaction is reduced by CO because the steam partial pressure in the subsequent CO shift device is relatively high. , And the CO concentration at the outlet of the CO converter becomes low. For this reason, the oxidizing agent addition amount ([O 2 ] / [CO] molar ratio) in the CO removing device is reduced,
Even if the hydrogen combustion loss of the side reaction is reduced, the effect is not so large, and the power generation efficiency of the polymer electrolyte fuel cell system cannot be significantly improved. On the other hand, when the S / C of the steam reforming reaction in the reformer is set to 3 or less, the equilibrium of the CO shift reaction proceeds in a direction disadvantageous to the CO reduction because the steam partial pressure in the subsequent CO shift device becomes lower, In order to increase the CO concentration at the outlet of the CO converter,
It is very effective to reduce the amount of the oxidizing agent added ([O 2 ] / [CO] molar ratio) in the CO removing device and reduce the hydrogen combustion loss of the side reaction. For this reason, the advantage of reducing the energy for generating steam in the steam reforming reaction and the advantage of reducing CO2
The power generation efficiency of the polymer electrolyte fuel cell system is increased by the synergistic effect of reducing the oxidizing agent addition amount ([O 2 ] / [CO] molar ratio) in the removal device and reducing the hydrogen combustion loss of the side reaction. In order to achieve the improvement, it has been an important issue to reduce the S / C of the steam reforming reaction in the reformer for realizing a highly efficient polymer electrolyte fuel cell system. In addition, CO used in the CO removal device
As the removal catalyst, a noble metal catalyst such as Ru is mainly used. However, like the reforming catalyst, these catalysts are also poisoned by a small amount of sulfur, and the performance is reduced. That is, 0.1 vol. When a desulfurizing agent having a desulfurization level of about ppm is used, when the catalyst is used for a long period of thousands or tens of thousands of hours, 0.1 vol. The sulfur component slipped at about ppm lowers the CO removal performance and significantly degrades the cell performance of the polymer electrolyte fuel cell.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本願発明者は、上記の如
き技術の現状に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、水蒸気改
質に供される原燃料中の硫黄含有量を1vol.ppb
以下、更に好ましくは0.1vol.ppb以下という
低いレベルとする場合には、改質装置において、S/C
を比較的低いものとして運転することが可能となり、結
果的に、システムの発電効率を向上させることが可能と
なり、固体高分子型燃料電池システムの高効率化、小型
化、起動停止性能の向上が可能になるばかりか、固体高
分子型燃料電池より上流側の系に配設される触媒の保護
も、合わせて可能となることを見出した。すなわち、本
発明は、炭化水素を主成分とし、硫黄分を含む原燃料を
改質装置により水蒸気改質して水素を主成分とする改質
ガスを製造し、その改質ガスを固体高分子型燃料電池の
アノードガスとして作動させる固体高分子型燃料電池シ
ステムの運転にあたって、請求項1に記載されているよ
うに、前記原燃料中の硫黄含有量を1vol.ppb以
下に脱硫した後、前記原燃料中に含有される炭化水素量
と、前記改質装置において供給する水蒸気量との関係に
おいて、前記原燃料中の炭素1モルあたりの水蒸気のモ
ル数をS/Cで表した場合に、前記改質装置に於ける前
記S/Cを、0.7〜3.0として改質装置を運転して
水蒸気改質を行い前記改質ガスを得て、前記固体高分子
型燃料電池に供給するものとするのである。ここで、脱
硫装置により脱硫された後の硫黄含有量は、少なけれ
ば、少ないほど良いが、現実上の分析下限は0.1vo
l.ppbであり、脱硫後の上限値の最も低い値を特定
するとすれば、この値となる。このようにすると、前述
のように、改質装置においてS/Cを比較的低いものと
して運転することが可能となり、上記、効果を得ること
ができる。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies in view of the state of the art as described above, and as a result, have determined that the sulfur content in the raw fuel supplied for steam reforming is 1 vol. ppb
Hereinafter, more preferably 0.1 vol. When the level is as low as ppb or less, the S / C
Can be operated at a relatively low level, and as a result, it is possible to improve the power generation efficiency of the system, and to improve the efficiency, downsizing, and start / stop performance of the polymer electrolyte fuel cell system. It has been found that not only becomes possible, but also the protection of the catalyst disposed in the system upstream of the polymer electrolyte fuel cell becomes possible. That is, in the present invention, a reformed gas containing hydrogen as a main component is produced by steam reforming a raw fuel containing a hydrocarbon as a main component and containing a sulfur component by a reformer, and the reformed gas is converted into a solid polymer. In the operation of a polymer electrolyte fuel cell system operated as anode gas of a fuel cell, as described in claim 1, the sulfur content in the raw fuel is 1 vol. After desulfurization to ppb or less, in relation to the amount of hydrocarbons contained in the raw fuel and the amount of steam supplied in the reformer, the number of moles of steam per mole of carbon in the raw fuel is expressed by S / C, the S / C in the reformer is set to 0.7 to 3.0 to operate the reformer to perform steam reforming to obtain the reformed gas. It is to be supplied to the polymer electrolyte fuel cell. Here, the lower the sulfur content after desulfurization by the desulfurization device, the better, but the actual lower limit of analysis is 0.1 vol.
l. ppb, which is this value if the lowest value of the upper limit after desulfurization is specified. By doing so, as described above, it is possible to operate the reformer at a relatively low S / C, and the above-described effects can be obtained.

【0007】この構成において、請求項2に記載されて
いるように、前記脱硫装置において、前記原燃料の硫黄
含有量を0.1vol.ppb以下にした後に、水蒸気
改質を行うことが好ましい。このようにすると、水蒸気
改質触媒の硫黄被毒の問題をさらに、大幅に軽減できる
ため、改質触媒の量を大幅に減らすことができるばかり
でなく、従来困難であった低S/C条件下での長期間の
運転が可能になる。さらに、CO除去触媒の硫黄被毒の
問題も解消できる。この改質装置に於ける前記S/Cの
範囲としては、請求項3に記載されているように、2.
0〜2.8として改質装置を運転した水蒸気改質を行い
前記改質ガスを得ることが好ましい。このようにする
と、改質装置の運転条件として好ましい状態を維持しや
すく、長期間に渡って安定した運転をおこなうことがで
きる。この場合、S/Cが2より小さくなると、水蒸気
量が減るために、COシフト反応の平衡がCO生成側に
移り、CO変成装置出口の改質ガス中のCO濃度が増加
するという問題が出やすい。一方、S/Cが2.8より
大きくなると、スチーム発生に必要なエネルギーが大き
くなるという問題が出やすい。
[0007] In this configuration, the desulfurization apparatus may have a sulfur content of the raw fuel of 0.1 vol. It is preferable to perform steam reforming after reducing the pressure to ppb or less. In this way, the problem of sulfur poisoning of the steam reforming catalyst can be further reduced significantly, so that not only the amount of the reforming catalyst can be significantly reduced, but also the low S / C condition which has been difficult in the past. Long-term operation is possible below. Further, the problem of sulfur poisoning of the CO removal catalyst can be solved. As described in claim 3, the range of the S / C in the reforming apparatus is set at 2.
It is preferable to perform the steam reforming by operating the reformer at 0 to 2.8 to obtain the reformed gas. By doing so, it is easy to maintain a favorable state as the operating condition of the reformer, and stable operation can be performed for a long period of time. In this case, if the S / C is smaller than 2, the amount of water vapor decreases, so that the equilibrium of the CO shift reaction shifts to the CO generation side, and there is a problem that the CO concentration in the reformed gas at the outlet of the CO shift device increases. Cheap. On the other hand, when S / C is larger than 2.8, a problem that the energy required for generating steam becomes large tends to occur.

【0008】さらにこれまで説明してきた構成にいおい
て、請求項4に記載されているように、前記CO除去装
置に、酸化剤の添加によりCOの選択酸化反応を行うこ
とによって改質ガス中のCOを除去するCO選択酸化器
を用い、CO除去装置に導入される改質ガス中のCOに
対してCO除去装置で添加する酸化剤の量が、酸素とし
て[O2 ]/[CO]モル比で0.5〜3の範囲とする
ことが好ましい。このようにすると 先にも説明したよ
うに、CO除去装置での酸化剤添加量([O2 ]/[C
O]モル比)を下げることにより、前段のCO変成装置
において水蒸気分圧が低くなりCO変成反応の平衡がC
O低減に不利な方向に進み、CO変成装置の出口CO濃
度が高くなった場合に、副反応の水素燃焼ロスを低減す
ることが非常に効果的に作用する。結果、水蒸気改質反
応の水蒸気生成用のエネルギーを減らすという利点と、
CO除去装置での酸化剤添加量([O2 ]/[CO]モ
ル比)を下げ、副反応の水素燃焼ロスを低減する利点の
相乗効果によって、固体高分子型燃料電池システムの発
電効率を大きく向上できる。また、固体高分子型燃料電
池のアノード型電極のCO被毒のうえで、好ましい状況
とすることができる。[O2 ]/[CO]モル比が、上
限値3より大きいと、副反応である酸化反応によってロ
スする水素量が増大し、燃料電池システムの効率が低下
しやすい。一方、下限値0.5より小さいと、固体高分
子型燃料電池のアノード電極のCO被毒を十分には回避
できるレベルまでCOを除去することができない傾向が
高くなる。さらに、請求項5に記載されているように、
前記[O2 ]/[CO]モル比を0.5〜2の範囲とす
ると、燃料電池システムの効率の点、固体高分子型燃料
電池のアノード電極被毒の点で、さらに、有利である。
Further, in the above-described structure, the selective removal of CO is performed by adding an oxidizing agent to the CO removing device, so that the CO is removed from the reformed gas. The amount of the oxidizing agent added by the CO removing device to the CO in the reformed gas introduced into the CO removing device by using a CO selective oxidizer for removing CO is [O 2 ] / [CO] as oxygen. The molar ratio is preferably in the range of 0.5 to 3. In this case, as described above, the oxidizing agent addition amount ([O 2 ] / [C
O] molar ratio), the partial pressure of steam is reduced in the preceding CO shift apparatus, and the equilibrium of the CO shift reaction is reduced.
In a case where the process proceeds in a direction disadvantageous to the reduction of O and the CO concentration at the outlet of the CO shift device becomes high, reducing the hydrogen combustion loss of the side reaction works very effectively. As a result, the advantage of reducing the energy for generating steam in the steam reforming reaction,
The power generation efficiency of the polymer electrolyte fuel cell system is improved by the synergistic effect of reducing the amount of the oxidant added ([O 2 ] / [CO] molar ratio) in the CO removal device and reducing the hydrogen combustion loss of the side reaction. It can be greatly improved. In addition, a favorable situation can be achieved after poisoning the anode electrode of the polymer electrolyte fuel cell with CO. If the [O 2 ] / [CO] molar ratio is larger than the upper limit of 3, the amount of hydrogen lost by the oxidation reaction, which is a side reaction, increases, and the efficiency of the fuel cell system tends to decrease. On the other hand, when the lower limit is less than 0.5, the tendency that CO cannot be removed to a level that can sufficiently avoid CO poisoning of the anode electrode of the polymer electrolyte fuel cell increases. Further, as described in claim 5,
When the molar ratio of [O 2 ] / [CO] is in the range of 0.5 to 2, it is more advantageous in terms of efficiency of the fuel cell system and poisoning of the anode of the polymer electrolyte fuel cell. .

【0009】さて、請求項6に記載されているように、
前記CO除去装置に、酸化剤の添加によりCOの選択酸
化反応を行うことによって改質ガス中のCOを除去する
CO選択酸化器を複数段用い、CO除去装置に導入され
る改質ガス中のCOに対して全てのCO選択酸化器で添
加する酸化剤の総和が、酸素として[O2 ]/[CO]
モル比で0.5〜2の範囲であることを特徴とすること
が好ましい。このようにすると、システム効率の上で好
ましく、固体高分子型燃料電池のアノード型電極のCO
被毒のうえで、好ましい状況とすることができる。[O
2 ]/[CO]モル比で、前記上限値が2より高いと、
副反応である水素の酸化反応によってロスする水素量が
増大し、燃料電池システムの効率が低下する。一方前記
下限値が0.5より低いと、固体高分子型燃料電池のア
ノード電極のCO被毒を十分回避できるレベルまでCO
を除去することができない。この場合にあっても、請求
項7に記載されているように、前記[O2 ]/[CO]
モル比が0.5〜1.5の範囲であることを特徴とする
と、燃料電池システムの効率の点、固体高分子型燃料電
池のアノード電極被毒の点で、さらに、有利である。
[0009] As described in claim 6,
In the CO removal device, a CO selective oxidizer that removes CO in the reformed gas by performing a selective oxidation reaction of CO by adding an oxidizing agent is used in a plurality of stages, and the CO in the reformed gas introduced into the CO removal device is used. The sum of the oxidizing agents added to CO in all CO selective oxidizers is [O 2 ] / [CO] as oxygen.
Preferably, the molar ratio is in the range of 0.5 to 2. This is preferable in terms of system efficiency, and the CO of the anode electrode of the polymer electrolyte fuel cell is preferable.
After poisoning, a favorable situation can be achieved. [O
2 ] / [CO] molar ratio, when the upper limit is higher than 2,
The amount of hydrogen lost by the oxidation reaction of hydrogen, which is a side reaction, increases, and the efficiency of the fuel cell system decreases. On the other hand, if the lower limit is lower than 0.5, the CO is reduced to a level that can sufficiently avoid CO poisoning of the anode electrode of the polymer electrolyte fuel cell.
Cannot be removed. Even in this case, as described in claim 7, the [O 2 ] / [CO]
When the molar ratio is in the range of 0.5 to 1.5, it is further advantageous in terms of efficiency of the fuel cell system and poisoning of the anode electrode of the polymer electrolyte fuel cell.

【0010】さらに、請求項8に記載されているよう
に、前記CO除去装置が、CO選択メタン化器とCO選
択酸化器の2段からなり、前段にCOの選択メタン化反
応を行うCO選択メタン化器、後段に酸化剤の添加によ
りCOの選択酸化反応を行うCO選択酸化器を配置し、
CO除去装置に導入される改質ガス中のCOに対してC
O除去装置で添加する酸化剤の量が、酸素として[O
2 ]/[CO]モル比が2以下であることを特徴とする
ことが好ましい。このようにすることで、系に添加され
る酸化剤量を低減することで、消費される水素量を下げ
ることができる。上記の上限値より高いと、副反応であ
る水素の酸化反応によってロスする水素量が増大し、燃
料電池システムの効率が低下する。[O2 ]/[CO]
モル比の下限値は、0.05程度となる。この場合 請
求項9に記載されているように、前記[O2 ]/[C
O]モル比が0.5以下の範囲であることを特徴とする
ことが好ましく、燃料電池システムの効率の低下を、さ
らに抑えることができる。
[0010] Further, as described in claim 8, the CO removal device comprises two stages of a CO selective methanator and a CO selective oxidizer, and a CO selective methanation reaction for performing a CO selective methanation reaction in a preceding stage. A methanizer, and a CO selective oxidizer that performs a selective oxidation reaction of CO by adding an oxidizing agent in the subsequent stage,
CO in the reformed gas introduced into the CO removal device is C
When the amount of the oxidizing agent added in the O removing device is [O 2
[ 2 ] / [CO] molar ratio is preferably 2 or less. By doing so, the amount of hydrogen consumed can be reduced by reducing the amount of the oxidizing agent added to the system. If it is higher than the above upper limit, the amount of hydrogen lost by the oxidation reaction of hydrogen as a side reaction increases, and the efficiency of the fuel cell system decreases. [O 2 ] / [CO]
The lower limit of the molar ratio is about 0.05. In this case, as described in claim 9, the [O 2 ] / [C
[O] The molar ratio is preferably in the range of 0.5 or less, and a decrease in the efficiency of the fuel cell system can be further suppressed.

【0011】上記の請求項1に記載の運転方法を採るシ
ステムとしては、請求項10に記載されているように、
原燃料を脱硫する脱硫装置と、脱硫された原燃料を水素
を主成分とする改質ガスに改質する水蒸気改質装置と、
改質ガス中のCO濃度を低減させるCO除去装置とを少
なくとも有する固体高分子型燃料電池システムにおい
て、前記原燃料の硫黄含有量を1vol.ppb以下に
脱硫する脱硫装置と、前記脱硫装置の下流側に備えら
れ、前記原燃料中に含有される炭化水素量と、前記改質
装置に供給する水蒸気量との関係において、前記原燃料
中の炭素1モルあたりの水蒸気のモル数をS/Cで表し
た場合に、前記S/Cを、0.7〜3.0として運転さ
れる改質装置を備えたことを特徴とすることで、先に請
求項1の方法で説明した作用・効果を得ることができる
固体高分子型燃料電池システムとできる。また、請求項
2に記載の方法を使用するシステムとしては、請求項1
1に記載されているように、前記脱硫装置により、燃料
の硫黄含有量を0.1vol.ppb以下にした後に、
水蒸気改質が行われることを特徴とすることで、システ
ムを構築できる。このようなシステムに使用する脱硫装
置としては、請求項12に記載されているように、銅−
亜鉛系脱硫剤を充填した脱硫器を使用することができ
る。また、脱硫装置としては、請求項13に記載されて
いるように、水添脱硫器と銅−亜鉛系脱硫剤を充填した
脱硫器とで構成することもできる。脱硫性能に優れるた
めである。ここで、前記脱硫装置としては、請求項17
に記載されているように、この脱硫装置の銅−亜鉛系脱
硫剤が、銅化合物及び亜鉛化合物を用いる共沈法により
調整した酸化銅−酸化亜鉛混合物を水素還元して得られ
た脱硫剤、又は銅化合物、亜鉛化合物及びアルミニウム
化合物を用いる共沈法により調整した酸化銅−酸化亜鉛
−酸化アルミニウム混合物を水素還元して得られた脱硫
剤であることが、好ましい。このような脱硫剤の選択、
組み合わせが、本願が必要とする脱硫性能を容易に実現
する脱硫装置を提供できるためである。一方 改質装置
としては、Ru系触媒またはNi系触媒を充填した改質
器を使用することができる。また、CO除去装置として
は、請求項15に記載されているように、Ru,Pt,
Rh,Pdのうち少なくとも1つを含む金属を担持した
触媒を充填したCO選択酸化器を1段もしくは複数段で
構成されるものを採用することができる。この場合、固
体高分子型燃料電池のアノード触媒のCO被毒を十分に
防ぐことが可能であるという利点を有するためである。
このようなCO除去装置としては、請求項16に記載さ
れているように、前記CO除去装置が、Ru,Pt,R
h,Pd,Niのうち少なくとも1つを含む金属を担持
した触媒を充填したCO選択メタン化器を前段に用い、
Ru,Pt,Rh,Pdのうち少なくとも1つを含む金
属を担持した触媒を充填したCO選択酸化器を後段に用
いた構成とされていることが好ましい。この場合は、C
O除去装置に投入される酸化剤量を低減でき、結果的に
水素消費を抑え、システムの効率向上に寄与することが
できる。なお、本発明において、硫黄濃度を示す単位
「vol.ppb」は(容量ppb)を意味する。
[0011] As a system adopting the driving method described in claim 1, as described in claim 10,
A desulfurization device for desulfurizing the raw fuel, a steam reforming device for reforming the desulfurized raw fuel to a reformed gas containing hydrogen as a main component,
In a polymer electrolyte fuel cell system having at least a CO removing device for reducing the CO concentration in the reformed gas, the sulfur content of the raw fuel is 1 vol. a desulfurization device for desulfurization to ppb or less, and a relationship between the amount of hydrocarbons contained in the raw fuel and the amount of steam supplied to the reformer provided in the downstream of the desulfurization device, In the case where the number of moles of water vapor per mole of carbon is represented by S / C, a reformer operated with the S / C set to 0.7 to 3.0 is provided. Thus, a polymer electrolyte fuel cell system capable of obtaining the functions and effects described in the method of the first aspect can be obtained. Further, a system using the method described in claim 2 includes claim 1.
As described in 1, the sulfur content of the fuel is reduced to 0.1 vol. ppb or less,
The system can be constructed by performing steam reforming. As the desulfurization device used in such a system, as described in claim 12, copper-
A desulfurizer filled with a zinc-based desulfurizing agent can be used. Further, as described in claim 13, the desulfurization apparatus may be constituted by a hydrodesulfurizer and a desulfurizer filled with a copper-zinc desulfurizing agent. This is because the desulfurization performance is excellent. Here, the desulfurization device may be a seventeenth aspect.
As described in the desulfurization apparatus copper-zinc-based desulfurization agent, a desulfurization agent obtained by hydrogen reduction of a copper oxide-zinc oxide mixture prepared by a coprecipitation method using a copper compound and a zinc compound, Alternatively, a desulfurizing agent obtained by hydrogen reduction of a copper oxide-zinc oxide-aluminum oxide mixture prepared by a coprecipitation method using a copper compound, a zinc compound and an aluminum compound is preferable. The choice of such a desulfurizing agent,
This is because the combination can provide a desulfurization device that easily realizes the desulfurization performance required by the present application. On the other hand, as the reformer, a reformer filled with a Ru-based catalyst or a Ni-based catalyst can be used. Further, as the CO removing device, Ru, Pt,
A single-stage or multiple-stage CO selective oxidizer filled with a catalyst supporting a metal containing at least one of Rh and Pd can be employed. In this case, there is an advantage that CO poisoning of the anode catalyst of the polymer electrolyte fuel cell can be sufficiently prevented.
As such a CO removing device, the CO removing device may be Ru, Pt, R
a CO selective methanator packed with a catalyst supporting a metal containing at least one of h, Pd and Ni,
It is preferable that a CO selective oxidizer filled with a catalyst supporting a metal containing at least one of Ru, Pt, Rh, and Pd is used in a subsequent stage. In this case, C
It is possible to reduce the amount of the oxidizing agent supplied to the O removing device, and consequently suppress the hydrogen consumption, thereby contributing to the improvement of the efficiency of the system. In the present invention, the unit “vol.ppb” indicating the sulfur concentration means (capacity ppb).

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下に本発明の固体高分子型燃料
電池システムの実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、固体高分子型燃料電池システム100を示して
おり、原燃料2の供給側から脱硫装置5、熱交換器6、
水蒸気改質を行う改質装置3、CO変成装置7及びCO
除去装置8を備えて、生成される水素リッチなガスを、
固体高分子型燃料電池1のアノード1a側に供給するよ
うに構成されている。さらに、水蒸気改質用、冷却水用
の水の循環系20が設けられており、水タンク21から
の水は、改質装置3に改質用の水蒸気(改質装置3にお
いては、水は加熱され水蒸気の状態で、水蒸気改質器3
aに供給される)が供給されるように構成されていると
ともに、固体高分子型燃料電池1の冷却水として供給さ
れる構成とされている。上記したように、この固体高分
子型燃料電池の動作温度は、80℃程度であるため、燃
料電池の排熱で直接、改質用の水蒸気を作ることは、固
体高分子型燃料電池にあってはできない。このことが、
システムの発電効率の低下の一要因となっている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the polymer electrolyte fuel cell system of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a polymer electrolyte fuel cell system 100 in which a desulfurizer 5, a heat exchanger 6,
Reforming device 3 for performing steam reforming, CO shift device 7 and CO
With the removal device 8, the generated hydrogen-rich gas is
It is configured to supply to the anode 1a side of the polymer electrolyte fuel cell 1. Further, a water circulation system 20 for steam reforming and cooling water is provided, and water from the water tank 21 is supplied to the reforming device 3 for reforming steam (in the reforming device 3, water is In the state of heated and steam, steam reformer 3
a) is supplied, and is supplied as cooling water for the polymer electrolyte fuel cell 1. As described above, since the operating temperature of this polymer electrolyte fuel cell is about 80 ° C., it is difficult for the polymer electrolyte fuel cell to directly produce reforming steam by exhaust heat of the fuel cell. Can not do. This is
This is one of the factors that lowers the power generation efficiency of the system.

【0013】以下、システム100を構成するそれぞれ
の機器の概略及びその作動状態に関して説明する。 1 脱硫装置5 この脱硫装置5は、炭化水素を主成分とし、硫黄分を含
む原燃料を、硫黄含有量を1vol.ppb以下、更に
好ましくは0.1vol.ppb以下にまで減少させる
為のものである。このような脱硫を高次脱硫と呼ぶ。こ
の様な高次脱硫方法としては、特開平1−123627
号および特開平1−123628号に開示された銅−亜
鉛系および銅−亜鉛−アルミニウム系脱硫剤を使用する
脱硫が好ましい例として挙げられる。この種の脱硫装置
5にあっては、反応容器(図外)内に以下に記載される
ような脱硫剤が収納された高次脱硫器5aが使用され
る。図2(イ)に示す例は、高次脱硫器5aのみを使用
した例であり、図2(ロ)は、高次脱硫器5aと吸着器
5bとを併用する例であり、図2(ハ)は、図2(ロ)
の構成に水添脱硫器5cを併用する例を示している。
Hereinafter, the outline of each device constituting the system 100 and the operation state thereof will be described. 1 Desulfurization unit 5 This desulfurization unit 5 converts a raw fuel containing hydrocarbon as a main component and a sulfur content to a sulfur content of 1 vol. ppb or less, more preferably 0.1 vol. The purpose is to reduce it to ppb or less. Such desulfurization is called higher desulfurization. Such a high-order desulfurization method is disclosed in JP-A-1-123627.
And desulfurization using a copper-zinc-based and copper-zinc-aluminum-based desulfurizing agent disclosed in JP-A-2001-123628 and JP-A-1-123628. In this type of desulfurization apparatus 5, a high-order desulfurizer 5a in which a desulfurizing agent as described below is stored in a reaction vessel (not shown) is used. The example shown in FIG. 2A is an example using only the high-order desulfurizer 5a, and FIG. 2B is an example using both the high-order desulfurizer 5a and the adsorber 5b. Fig. 2 (b)
The example in which the hydrodesulfurizer 5c is used in combination with the above configuration is shown.

【0014】高次脱硫器5aに使用される脱硫剤は、下
記に示す様な方法により調製される。 (1)銅−亜鉛系脱硫剤 銅化合物(例えば、硝酸銅、酢酸銅等)及び亜鉛化合物
(例えば、硝酸亜鉛、酢酸亜鉛等)を含む水溶液とアル
カリ物質(例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等)
の水溶液を使用して、常法による共沈法により沈殿を生
じさせる。精製した沈殿を乾燥し、300℃程度で焼成
して、酸化銅−酸化亜鉛混合物(原子比で通常銅:亜鉛
=1:約0.3〜10、好ましくは1:約0.5〜3、
より好ましくは1:約1〜2.3)を得た後、水素含有
量6容量%以下、より好ましくは0.5〜4容量%程度
となる様に不活性ガス(例えば、窒素ガス等)により稀
釈された水素ガスの存在下に150〜300℃程度で上
記混合物を還元処理する。この様にして得られる銅−亜
鉛系脱硫剤には、他の担体成分としてある種の金属酸化
物、例えば、酸化クロムなどを含有させても良い。 (2)銅−亜鉛−アルミニウム系脱硫剤 銅化合物(例えば、硝酸銅、酢酸銅等)、亜鉛化合物
(例えば、硝酸亜鉛、酢酸亜鉛等)及びアルミニウム化
合物(例えば、硝酸アルミニウム、アルミン酸ナトリウ
ム等)を含む水溶液とアルカリ物質(例えば、炭酸ナト
リウム、炭酸カリウム等の)の水溶液を使用して、常法
による共沈法により、沈殿を生じさせる。生成した沈殿
を乾燥し、約300℃で焼成して、酸化銅−酸化亜鉛−
酸化アルミニウム混合物(原子比で通常銅:亜鉛:アル
ミニウム=1:約0.3〜10:約0.05〜2、より
好ましくは1:約0.6〜3:約0.3〜1)を得た
後、水素含有量6容量%以下、より好ましくは0.5〜
4容量%程度となる様に不活性ガスにより稀釈された水
素ガスの存在下に、150〜300℃程度で上記混合物
を還元処理する。この様にして得られる銅−亜鉛−アル
ミニウム系脱硫剤には、他の担体成分としてある種の金
属酸化物、例えば、酸化クロムなどを含有させても良
い。
The desulfurizing agent used in the high-order desulfurizer 5a is prepared by the following method. (1) Copper-zinc desulfurizing agent An aqueous solution containing a copper compound (eg, copper nitrate, copper acetate, etc.) and a zinc compound (eg, zinc nitrate, zinc acetate, etc.) and an alkaline substance (eg, sodium carbonate, potassium carbonate, etc.)
Is formed by a conventional coprecipitation method using an aqueous solution of The purified precipitate is dried and calcined at about 300 ° C. to obtain a copper oxide-zinc oxide mixture (generally copper: zinc = 1: about 0.3 to 10, preferably 1: about 0.5 to 3,
More preferably 1: after obtaining about 1 to 2.3), an inert gas (for example, nitrogen gas or the like) such that the hydrogen content becomes 6% by volume or less, more preferably about 0.5 to 4% by volume. The mixture is reduced at about 150 to 300 ° C. in the presence of hydrogen gas diluted by the above method. The copper-zinc desulfurizing agent thus obtained may contain a certain metal oxide such as chromium oxide as another carrier component. (2) Copper-zinc-aluminum desulfurizing agent Copper compound (eg, copper nitrate, copper acetate, etc.), zinc compound (eg, zinc nitrate, zinc acetate, etc.) and aluminum compound (eg, aluminum nitrate, sodium aluminate, etc.) And an aqueous solution of an alkaline substance (for example, sodium carbonate, potassium carbonate, etc.) containing water is used to cause precipitation by a common coprecipitation method. The formed precipitate is dried and calcined at about 300 ° C. to obtain copper oxide-zinc oxide-
An aluminum oxide mixture (generally copper: zinc: aluminum = 1: about 0.3-10: about 0.05-2, more preferably 1: about 0.6-3: about 0.3-1) After obtaining, the hydrogen content is 6% by volume or less, more preferably 0.5 to
The mixture is reduced at about 150 to 300 ° C. in the presence of hydrogen gas diluted to about 4% by volume with an inert gas. The copper-zinc-aluminum desulfurizing agent thus obtained may contain a certain metal oxide, for example, chromium oxide, as another carrier component.

【0015】上記(1)及び(2)の方法で得られる銅
系脱硫剤は、大きな表面積を有する微粒子状の銅が、酸
化亜鉛(及び酸化アルミニウム)中に均一に分散してい
るとともに、酸化亜鉛(及び酸化アルミニウム)との化
学的な相互作用により高活性状態になっている。従っ
て、図2(イ)に示すように、これらの脱硫剤を単に使
用する場合にあっても、炭化水素を主成分とする原燃料
中の硫黄含有量を1vol.ppb以下、さらに最適条
件下には容易に0.1vol.ppb以下とすることが
でき、またチオフェン等の難分解性の硫黄化合物をも確
実に除去することができる。特に、銅−亜鉛−アルミニ
ウム系脱硫剤にあっては、酸化アルミニウムの作用によ
り、耐熱性に優れ、高温での強度低下及び硫黄吸着力の
低下を著しく減少させることができるという利点が得ら
れる。
The copper desulfurizing agent obtained by the above methods (1) and (2) is characterized in that fine-particle copper having a large surface area is uniformly dispersed in zinc oxide (and aluminum oxide), and It is in a highly active state due to chemical interaction with zinc (and aluminum oxide). Therefore, as shown in FIG. 2 (a), even when these desulfurizing agents are simply used, the sulfur content in the raw fuel mainly containing hydrocarbons is 1 vol. ppb or less, and easily under 0.1 vol. ppb or less, and it is also possible to reliably remove hardly decomposable sulfur compounds such as thiophene. In particular, in the case of a copper-zinc-aluminum desulfurizing agent, there is obtained an advantage that due to the action of aluminum oxide, heat resistance is excellent, and a decrease in strength at a high temperature and a decrease in sulfur adsorption power can be remarkably reduced.

【0016】上記の銅系脱硫剤を用いる高次脱硫は、通
常、常温〜400℃程度、好ましくは200〜350
℃、圧力常圧〜50kg/cm2 ・G程度、GHSV=
5000/h程度以下の条件下にて、通常0.1vo
l.ppb以下に脱硫できる。
The high-order desulfurization using the above-mentioned copper-based desulfurizing agent is usually performed at room temperature to about 400 ° C., preferably 200 to 350 ° C.
° C, pressure normal pressure-about 50 kg / cm 2 · G, GHSV =
Under conditions of about 5000 / h or less, usually 0.1 vo
l. It can be desulfurized to ppb or less.

【0017】図2(ロ)は、全硫黄化合物含有量が10
vol.ppm以上であるが、難分解性の有機硫黄化合
物含有量が10vol.ppm未満である原燃料に対応
する場合を示す。この場合には、まず、原燃料を例えば
ZnO系脱硫剤を使用する常法による一次吸着脱硫(吸
着器5bでおこなう)に供する。この際の条件は、特に
限定されるものではないが、後続の高次脱硫行程での硫
黄化合物吸着効果を最大限に発揮させるために、炭化水
素中の硫黄含有量を1〜0.1vol.ppm程度に低
下させておくことが望ましい。従って、一次吸着脱硫に
おいては、ZnO系脱硫剤の存在下温度250〜400
℃程度、圧力常圧〜10kg/cm2 ・G程度、GHS
V1000/h程度の条件を採用することが好ましい
が、その他条件を採用することも、当然可能である。次
いで、一次吸着脱硫を終えた原燃料を上記と同様の高次
脱硫工程に送り硫黄含有量を1vol.ppb以下、好
ましくは0.1vol.ppb以下とした後、常法によ
る水蒸気改質を行う。
FIG. 2B shows that the total sulfur compound content is 10%.
vol. ppm or more, but the content of the hardly decomposable organic sulfur compound is 10 vol. The case corresponding to the raw fuel which is less than ppm is shown. In this case, first, the raw fuel is subjected to primary adsorption desulfurization (performed in the adsorber 5b) by a conventional method using, for example, a ZnO-based desulfurizing agent. The conditions at this time are not particularly limited, but in order to maximize the sulfur compound adsorption effect in the subsequent high-order desulfurization step, the sulfur content in the hydrocarbon is set to 1 to 0.1 vol. It is desirable to reduce it to about ppm. Therefore, in the primary adsorptive desulfurization, a temperature of 250 to 400 in the presence of a ZnO-based desulfurizing agent is used.
℃, pressure normal pressure ~ 10kg / cm 2 · G, GHS
It is preferable to employ a condition of about V1000 / h, but it is of course possible to employ other conditions. Next, the raw fuel after the first adsorptive desulfurization was sent to the same high-order desulfurization step as described above to reduce the sulfur content to 1 vol. ppb or less, preferably 0.1 vol. After reducing to ppb or less, steam reforming is performed by a conventional method.

【0018】図2(ハ)は、難分解性の有機硫黄化合物
を主とする全硫黄化合物の含有量が10vol.ppm
以上である原燃料の場合に対応するための構成である。
この場合には、まず、原燃料は、常法に従って、例え
ば、Ni−Mo系等の触媒の存在下温度350〜400
℃程度、圧力常圧〜10kg/cm2 ・G程度、GHS
V3000/h程度以下の条件下に水添脱硫する(これ
は水添脱硫器5cでおこなう)。引き続いて、図2
(ロ)に関連して延べたと同様の一次吸着脱硫を行った
後、高次脱硫を行ない、炭化水素中の硫黄含有量を1v
ol.ppb以下、好ましくは0.1vol.ppb以
下とする。この際、吸着脱硫処理された炭化水素は高温
となっているので、耐熱性に優れた銅−亜鉛−アルミニ
ウム系脱硫剤を使用して、高次脱硫を行うことが好まし
い。
FIG. 2 (c) shows that the content of all sulfur compounds mainly composed of hardly decomposable organic sulfur compounds is 10 vol. ppm
This is a configuration for coping with the case of the raw fuel described above.
In this case, first, the raw fuel is heated to a temperature of 350 to 400 in the presence of a catalyst such as a Ni-Mo system according to a conventional method.
℃, pressure normal pressure ~ 10kg / cm 2 · G, GHS
Hydrodesulfurization is performed under the condition of about V3000 / h or less (this is performed by the hydrodesulfurizer 5c). Subsequently, FIG.
After performing the same primary adsorptive desulfurization as described in relation to (b), high-order desulfurization is performed to reduce the sulfur content in the hydrocarbon to 1 v.
ol. ppb or less, preferably 0.1 vol. ppb or less. At this time, since the hydrocarbon subjected to the adsorption desulfurization treatment has a high temperature, it is preferable to perform a high-order desulfurization using a copper-zinc-aluminum desulfurizing agent having excellent heat resistance.

【0019】前記のようにして脱硫処理された原燃料
を、熱交換器6で予熱した後、水蒸気改質器3に導く。 2 水蒸気改質装置3 この水蒸気改質装置3は常用のものであり、内部に水蒸
気改質用触媒(Ru触媒、Ni触媒等)を備えた水蒸気
改質器3aを備えるとともに、この触媒充填部を加熱す
るための水蒸気改質用バーナ3bを備えている。この水
蒸気改質用バーナ3bには、原燃料及び空気が燃焼用に
供給される構成が採用されている。さらに、前記水蒸気
改質器3aには上述の水蒸気が供給されるように構成さ
れている。ここで、水蒸気改質器3a内における改質条
件(反応条件)は、温度400〜800℃程度、圧力常
圧〜10kg/cm2 ・G程度、GHSV5000/h
程度以下の条件である。この工程により炭化水素を水素
に改質できる。改質ガスは、熱交換器6において水蒸気
改質装置3に供給される原燃料の予熱に利用された後、
CO変成装置7、CO除去装置8に順次供給される。
The raw fuel desulfurized as described above is preheated in the heat exchanger 6 and then guided to the steam reformer 3. 2. Steam Reforming Apparatus 3 The steam reforming apparatus 3 is a conventional one and includes a steam reformer 3a having a steam reforming catalyst (Ru catalyst, Ni catalyst, etc.) therein, and a catalyst filling section. And a steam reformer burner 3b for heating the steam. The steam reformer burner 3b has a configuration in which raw fuel and air are supplied for combustion. Further, the steam reformer 3a is configured to be supplied with the steam described above. Here, the reforming conditions (reaction conditions) in the steam reformer 3a are a temperature of about 400 to 800 ° C., a normal pressure of about 10 kg / cm 2 · G, a GHSV of 5000 / h.
The condition is less than or equal to. By this step, hydrocarbons can be reformed to hydrogen. The reformed gas is used for preheating the raw fuel supplied to the steam reformer 3 in the heat exchanger 6,
The CO is supplied to the CO conversion device 7 and the CO removal device 8 in order.

【0020】3 CO変成装置7 CO変成装置7にあっては、改質ガス中に残存するCO
の一部が、CO2に変成される。このCO変成装置7は
常用のものであるとともに、常用の条件で運転される
が、本願において触媒としては、銅・亜鉛系触媒等の触
媒が使用される。
3 CO shift unit 7 In the CO shift unit 7, CO remaining in the reformed gas
Is converted to CO 2 . The CO shift apparatus 7 is a common type and is operated under normal conditions. In the present application, a catalyst such as a copper / zinc catalyst is used as the catalyst.

【0021】4 CO除去装置8 CO除去装置8としては、CO選択メタン化器(1)及
び/またはCO選択酸化装置(2)が使用される。
4 CO Removal Device 8 As the CO removal device 8, a CO selective methanator (1) and / or a CO selective oxidation device (2) are used.

【0022】(1) CO選択メタン化器 このCO選択メタン化反応器内には、選択メタン化反応
触媒として、Ru、Pt,Rh、Pd,Niから選択さ
れた一種以上の金属をアルミナ等の担体に0.1〜5%
担持した触媒が収納される。ここで、触媒反応における
GHSV(Gas Hourly Space Vel
ocity:処理対象ガス流量/触媒体積(1/h))
は、500〜100000/h(好ましくは3000〜
30000/h)程度の範囲内)、また、反応温度
(℃)は、160〜230℃の範囲内に設定(現実的に
実施上適切な設定)にしてCOの選択メタン化を行う。
(1) CO selective methanation reactor In the CO selective methanation reactor, one or more metals selected from Ru, Pt, Rh, Pd, and Ni are used as a selective methanation reaction catalyst such as alumina. 0.1-5% for carrier
The supported catalyst is stored. Here, GHSV (Gas Hourly Space Vel) in the catalytic reaction is used.
ocity: flow rate of gas to be treated / catalyst volume (1 / h))
Is 500 to 100000 / h (preferably 3000 to
Selective methanation of CO is performed by setting the reaction temperature (° C.) within a range of 160 to 230 ° C. (setting which is practically appropriate).

【0023】(2) CO選択酸化器 CO選択酸化器内には、酸化触媒として、Ru、Pt、
Rh、Pd,Niから選択された一種以上の金属をアル
ミナ等の担体に0.1〜5%担持した触媒が収納され
る。ここで、酸化剤としての空気の供給を受けての酸化
触媒反応におけるGHSV(Gas Hourly S
pace Velocity:処理対象ガス流量/触媒
体積(1/h))は、500〜100000/h程度の
範囲内、また、反応温度(℃)は、50〜250℃の範
囲内に設定(現実的に実施上適切な設定)にして、酸化
剤供給下にCOの選択酸化を行う。本願において、上述
のようにCO選択メタン化器(1)とCO選択酸化器
(2)を組み合わせて使用する場合は、前者を前段に後
者を後段に配設する構成とすることで、CO除去装置全
体に要する酸化剤量を低減することができる。このよう
にして、脱硫処理を受けるとともに、CO濃度の低い水
素リッチな改質ガスを、固体高分子型燃料電池のアノー
ド1aに供給して、システムを運転する。
(2) CO selective oxidizer In the CO selective oxidizer, Ru, Pt,
A catalyst in which 0.1 to 5% of one or more metals selected from Rh, Pd, and Ni are supported on a carrier such as alumina is stored. Here, GHSV (Gas Hourly S) in an oxidation catalytic reaction under the supply of air as an oxidizing agent.
(space velocity: flow rate of gas to be treated / catalyst volume (1 / h)) is set in the range of about 500 to 100,000 / h, and the reaction temperature (° C.) is set in the range of 50 to 250 ° C. (practically). (Appropriate setting for practical use) to perform selective oxidation of CO while supplying an oxidizing agent. In the present application, when the CO selective methanizer (1) and the CO selective oxidizer (2) are used in combination as described above, the configuration is such that the former is disposed in the former stage and the latter is disposed in the latter stage, thereby removing CO. The amount of the oxidizing agent required for the entire apparatus can be reduced. In this way, the system is operated by receiving the desulfurization treatment and supplying the hydrogen-rich reformed gas having a low CO concentration to the anode 1a of the polymer electrolyte fuel cell.

【0024】[0024]

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。以下、実施例及び比較例に基づき、本発明をより
詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定され
るものではない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0025】〔実施例1〕図2−(ハ)に示される脱硫
装置5を有する固体高分子型燃料電池システムを用いて
試験を行った。なお、脱硫装置5としては、硝酸銅、硝
酸亜鉛及び硝酸アルミニウムを含有する混合水溶液にア
ルカリ物質として炭酸ナトリウム水溶液を加え、生じた
沈殿を洗浄及び濾取した後、高さ1/8インチ×直径1
/8インチの大きさに打錠成型し、約400℃で焼成
し、次いで該焼成体(酸化銅45%、酸化亜鉛45%、
酸化アルミニウム10%)を水素2容量%を含む窒素ガ
スを用いて、温度約200℃で還元して得られた銅−亜
鉛−アルミニウム系脱硫剤300ccを、市販のNi−
Mo系水添脱硫触媒300cc及びZnO吸着脱硫剤6
00ccの後流側に充填した脱硫装置を用いた。また、
水蒸気改質装置3として、Ru触媒(Ru2wt%、A
23 担持)300ccを充填した水蒸気改質器を用
いた。原燃料2として、下記表1に示される成分からな
る都市ガス13A(0.18m3 /h)を約380℃に
予熱した後、原燃料に対して2容量%のリサイクル改質
ガス(即ち、CO変成装置7からリサイクルされる燃料
ガス)とを、共に上記脱硫装置5に導入して脱硫した。
脱硫されたガスを、S/C(原燃料炭化水素中の炭素1
モル当りの水蒸気のモル数)=2.2、反応温度450
℃(入口)及び665℃(出口)、反応圧力0.2kg
/cm2 ・Gの条件下に水蒸気改質反応に付した。水蒸
気改質された燃料ガスは、CO変成装置7さらにCO除
去装置8を経て、固体高分子型燃料電池本体のアノード
極1aに導き、カソード極1bに導入された空気中の酸
素と反応させて、電気エネルギーを取り出した。この場
合CO除去装置8としては、Ru触媒等(Rulwt
%,Al23 担持)200ccを備えたものをCO/
2 =3,168℃で使用した。上記の試験において、
脱硫装置5出口のガス中の硫黄含有量を経時的に測定し
たが、1000時間経過後も硫黄含有量は0.1vo
l.ppb以下であった。また、水蒸気改質触媒は、1
000時間経過後においても触媒活性の劣化は認められ
ず、反応開始直後と同様な活性を維持しており、固体高
分子型燃料電池は正常に作動した。
Example 1 A test was conducted using a polymer electrolyte fuel cell system having a desulfurization device 5 shown in FIG. As the desulfurization device 5, an aqueous solution of sodium carbonate was added as an alkaline substance to a mixed aqueous solution containing copper nitrate, zinc nitrate and aluminum nitrate, and the resulting precipitate was washed and filtered. 1
錠 inch tablet size, fired at about 400 ° C., and then fired (copper oxide 45%, zinc oxide 45%,
300% of a copper-zinc-aluminum desulfurizing agent obtained by reducing aluminum oxide (10%) at a temperature of about 200 ° C. using a nitrogen gas containing 2% by volume of hydrogen, and obtaining a commercial Ni
300 cc of Mo-based hydrodesulfurization catalyst and ZnO adsorption desulfurizer 6
A desulfurization unit charged on the downstream side of 00 cc was used. Also,
As a steam reformer 3, a Ru catalyst (Ru 2 wt%, A
A steam reformer filled with 300 cc (l 2 O 3 supported) was used. As raw fuel 2, a city gas 13A (0.18 m 3 / h) composed of the components shown in Table 1 below was preheated to about 380 ° C., and then 2% by volume of the recycled fuel based on the raw fuel (ie, The fuel gas (recycled from the CO shift unit 7) was introduced into the desulfurization unit 5 for desulfurization.
The desulfurized gas is converted to S / C (carbon 1 in raw fuel hydrocarbons).
(Moles of water vapor per mol) = 2.2, reaction temperature 450
° C (inlet) and 665 ° C (outlet), reaction pressure 0.2 kg
/ Cm 2 · G and subjected to a steam reforming reaction. The steam reformed fuel gas passes through a CO shifter 7 and a CO remover 8, and is led to the anode 1a of the polymer electrolyte fuel cell main body, where it reacts with oxygen in the air introduced into the cathode 1b. , Took out the electrical energy. In this case, as the CO removal device 8, a Ru catalyst or the like (Rulwt
%, Al 2 O 3 supported)
O 2 was used at 3,168 ° C. In the above test,
The sulfur content in the gas at the outlet of the desulfurization device 5 was measured over time, and even after 1000 hours, the sulfur content was 0.1 vol.
l. ppb or less. In addition, the steam reforming catalyst comprises 1
Even after the elapse of 000 hours, no deterioration in the catalytic activity was observed, and the activity was maintained the same as immediately after the start of the reaction, and the polymer electrolyte fuel cell operated normally.

【0026】[0026]

【表1】 メタン 86.9容量% エタン 8.1容量% プロパン 3.7容量% ブタン 1.3容量% 付臭剤 ジメチルスルフィド 3mg−S/Nm3 t−ブチルメルカプタン 2mg−S/Nm3 Table 1 Methane 86.9% by volume Ethane 8.1% by volume Propane 3.7% by volume Butane 1.3% by volume Odorant Dimethyl sulfide 3mg-S / Nm 3 t-Butyl mercaptan 2mg-S / Nm 3

【0027】〔比較例1〕実施例1の銅−亜鉛−アルミ
ニウム系脱硫剤の代わりに、市販のZnO吸着脱硫剤の
みを同量充填した脱硫装置5を用いる以外は、実施例1
と同様である固体高分子型燃料電池システム(図1)を
用いて、実施例1と同様な実験を行った。その結果、反
応開始直後の脱硫装置出口のガスの硫黄含有量は、0.
2vol.ppmであり、その後もほぼ変わらなかった
が、500時間経過後から水蒸気改質装置3の出口でメ
タンのスリップが増大し、固体高分子型燃料電池1の電
気出力が低下し始め、やがて、システムを停止せざるを
えなくなった。このとき改質触媒はほぼ完全に劣化して
いた。
Comparative Example 1 The procedure of Example 1 was repeated except that a desulfurizing apparatus 5 was used in which the same amount of a commercially available ZnO adsorption desulfurizing agent was used instead of the copper-zinc-aluminum desulfurizing agent of Example 1.
An experiment similar to that of Example 1 was performed using a polymer electrolyte fuel cell system (FIG. 1) similar to that of Example 1. As a result, the sulfur content of the gas at the outlet of the desulfurization device immediately after the start of the reaction was 0.1%.
2 vol. ppm, which remained almost unchanged after that, but after 500 hours, the slip of methane increased at the outlet of the steam reformer 3 and the electric output of the polymer electrolyte fuel cell 1 began to decrease. I had to stop. At this time, the reforming catalyst was almost completely degraded.

【0028】〔実施例2〕原燃料2として、フルレンジ
ナフサ(硫黄含有量100vol.ppm)0.18L
/hを気化し、380℃に予熱した後、原燃料に対して
2容量%のリサイクル改質ガスと共に実施例1と同様の
脱硫装置5に導入して脱硫した。脱硫したガスを実施例
1と同様に水蒸気改質反応等に付し、固体高分子型燃料
電池を作動させた。上記の試験において、脱硫装置出口
のガス中の硫黄含有量を経時的に測定したが、1000
時間経過後も硫黄含有量は0.1vol.ppb以下で
あった。また、水蒸気改質触媒は、1000時間経過後
においても触媒活性の劣化は認められず、反応開始直後
と同様な活性を維持しており、固体高分子型燃料電池は
正常に作動した。
Example 2 As raw fuel 2, 0.18 L of full-range naphtha (sulfur content: 100 vol. Ppm)
/ H was vaporized and preheated to 380 ° C., and then introduced into a desulfurization apparatus 5 similar to that of Example 1 together with 2% by volume of a recycled reforming gas with respect to the raw fuel for desulfurization. The desulfurized gas was subjected to a steam reforming reaction or the like in the same manner as in Example 1 to operate a polymer electrolyte fuel cell. In the above test, the sulfur content in the gas at the outlet of the desulfurization device was measured over time.
After the elapse of time, the sulfur content is 0.1 vol. ppb or less. The steam reforming catalyst did not show any deterioration in catalytic activity even after 1000 hours, and maintained the same activity as immediately after the start of the reaction, and the polymer electrolyte fuel cell operated normally.

【0029】〔比較例2〕比較例1と同様のシステムを
用いて、実施例2と同様の試験を行った。その結果、反
応開始直後の脱硫装置出口のガスの硫黄含有量は、0.
4vol.ppmであり、その後もほぼ変わらなかった
が、200時間経過後から水蒸気改質装置3の出口で原
料炭化水素のスリップが増大し、固体高分子型燃料電池
1の電気出力が低下し始め、やがてシステムを停止せざ
るをえなくなった。このとき改質触媒はほぼ完全に劣化
していた。
Comparative Example 2 Using the same system as in Comparative Example 1, the same test as in Example 2 was performed. As a result, the sulfur content of the gas at the outlet of the desulfurization device immediately after the start of the reaction was 0.1%.
4 vol. ppm, which was almost unchanged after that, but after 200 hours, the slip of the raw hydrocarbons increased at the outlet of the steam reformer 3, and the electric output of the polymer electrolyte fuel cell 1 began to decrease, and eventually I had to stop the system. At this time, the reforming catalyst was almost completely degraded.

【0030】〔実施例3〕原燃料2として、LPG(硫
黄含有量5vol.ppm)0.18L/hを気化し、
380℃に予熱した後、原燃料に対して2容量%のリサ
イクル改質ガスと共に実施例1と同様の脱硫装置5に導
入して脱硫した。脱硫したガスを実施例1と同様に水蒸
気改質反応等に付し、固体高分子型燃料電池1を作動さ
せた。上記の試験において、脱硫機構出口のガス中の硫
黄含有量を経時的に測定したが、1000時間経過後も
硫黄含有量は0.1vol.ppb以下であった。ま
た、水蒸気改質触媒は1000時間経過後においても触
媒活性の劣化は認められず、反応開始直後と同様な活性
を維持しており、固体高分子型燃料電池1は正常に作動
した。
Example 3 As raw material 2, 0.18 L / h of LPG (sulfur content: 5 vol. Ppm) was vaporized.
After preheating to 380 ° C., the raw fuel was introduced into a desulfurization apparatus 5 similar to that of Example 1 together with 2% by volume of a recycled reformed gas for desulfurization. The desulfurized gas was subjected to a steam reforming reaction or the like in the same manner as in Example 1, and the polymer electrolyte fuel cell 1 was operated. In the above test, the sulfur content in the gas at the outlet of the desulfurization mechanism was measured over time, and even after 1000 hours, the sulfur content was 0.1 vol. ppb or less. In addition, the catalyst activity of the steam reforming catalyst was not deteriorated even after 1000 hours, and the activity was maintained the same as immediately after the start of the reaction. Thus, the polymer electrolyte fuel cell 1 operated normally.

【0031】〔比較例3〕比較例1と同様のシステムを
用いて、実施例3と同様の試験を行った。その結果、反
応開始直後の脱硫装置出口のガス硫黄含有量は、0.2
vol.ppmであり、その後もほぼ変わらなかった
が、500時間経過後から水蒸気改質装置3の出口で原
料炭化水素のスリップが増大し、固体高分子型燃料電池
1の電気出力が低下し始め、やがて装置を停止せざるを
えなくなった。このとき改質触媒はほぼ完全に劣化して
いた。
Comparative Example 3 Using the same system as in Comparative Example 1, the same test as in Example 3 was performed. As a result, the gas sulfur content at the desulfurizer outlet immediately after the start of the reaction was 0.2
vol. ppm, which was almost unchanged after that, but after 500 hours, the slip of the raw material hydrocarbons increased at the outlet of the steam reformer 3, and the electric output of the polymer electrolyte fuel cell 1 began to decrease. I had to stop the equipment. At this time, the reforming catalyst was almost completely degraded.

【0032】〔実施例4〕実施例1において、脱硫装置
5として、硝酸銅、硝酸亜鉛及び硝酸アルミニウムを含
有する混合水溶液にアルカリ物質として炭酸ナトリウム
水溶液を加え、生じた沈殿を洗浄及び濾取した後、高さ
1/8インチ×直径1/8インチの大きさに打錠成型
し、約300℃で焼成し、次いで該焼成体(酸化銅45
%、酸化亜鉛45%、酸化アルミニウム10%)を水素
2容量%を含む窒素ガスを用いて、温度約200℃で還
元して得られた銅−亜鉛−アルミニウム系脱硫剤300
ccのみを充填した脱硫装置を用いて、実施例1と同様
な試験を行った。その結果、実施例1と同様に、脱硫装
置出口ガス中の硫黄含有量を0.1vol.ppb以下
に脱硫でき、水蒸気改質触媒の劣化を抑制することがで
きることが判明し、また固体高分子型燃料電池1は正常
に作動した。
Example 4 In Example 1, as a desulfurizer 5, an aqueous solution of sodium carbonate was added as an alkaline substance to a mixed aqueous solution containing copper nitrate, zinc nitrate and aluminum nitrate, and the resulting precipitate was washed and filtered. Thereafter, it is tablet-molded to a size of 1/8 inch high x 1/8 inch diameter, fired at about 300 ° C, and then fired (copper oxide 45
%, Zinc oxide 45%, aluminum oxide 10%) using a nitrogen gas containing 2% by volume of hydrogen at a temperature of about 200 ° C. to obtain a copper-zinc-aluminum desulfurizing agent 300
The same test as in Example 1 was performed using a desulfurization apparatus filled with only cc. As a result, as in Example 1, the sulfur content in the gas at the outlet of the desulfurizer was set to 0.1 vol. It was found that desulfurization could be carried out to ppb or less and deterioration of the steam reforming catalyst could be suppressed, and the polymer electrolyte fuel cell 1 operated normally.

【0033】〔実施例5〕図2−(イ)に示される脱硫
装置5を有する図1に示す燃料電池発電システムを用い
て試験を行った。なお、脱硫装置5として、硝酸銅、硝
酸亜鉛及び硝酸アルミニウムを含有する混合水溶液にア
ルカリ物質として炭酸ナトリウム水溶液を加え、生じた
沈殿を洗浄及び濾取した後、高さ1/8インチ×直径1
/8インチの大きさに打錠成型し、約300℃で焼成
し、次いで該焼成体(酸化銅45%、酸化亜鉛45%、
酸化アルミニウム10%)を水素2容量%を含む窒素ガ
スを用いて、温度約200℃で還元して得られた銅−亜
鉛−アルミニウム系脱硫剤のみ300ccを充填した脱
硫装置を用いた。また、水蒸気改質装置3として、Ru
触媒(Ru2wt%、Al23 担持)300ccを充
填した水蒸気改質器を用いた。原燃料2として、表1に
示される成分からなる都市ガス13A(0.18m3
h)を約300℃に予熱した後、上記脱硫装置5に導入
して脱硫した。脱硫されたガスを、S/C(原燃料炭化
水素中の炭素1モル当りの水蒸気のモル数)=2.2、
反応温度450℃(入口)及び665℃(出口)、反応
圧力0.2kg/cm2 ・Gの条件下に水蒸気改質反応
に付した。水蒸気改質された燃料ガスは、CO変成装置
7さらにCO除去装置8を経て、固体高分子型燃料電池
1のアノード極1aに導き、カソード極1bに導入され
た空気中の酸素と反応させて、電気エネルギーを取り出
した。ここで、CO変成装置7とCO除去装置8として
は、実施例1で使用したものを使った。上記の試験にお
いて、脱硫装置出口のガス中の硫黄含有量を経時的に測
定したが、1000時間経過後も硫黄含有量は0.1v
ol.ppb以下であった。また、水蒸気改質触媒は、
1000時間経過後においても触媒活性の劣化は認めら
れず、反応開始直後と同様な活性を維持しており、固体
高分子型燃料電池1は正常に作動した。
Example 5 A test was performed using the fuel cell power generation system shown in FIG. 1 having the desulfurization device 5 shown in FIG. In addition, as a desulfurization device 5, an aqueous solution of sodium carbonate was added as an alkaline substance to a mixed aqueous solution containing copper nitrate, zinc nitrate and aluminum nitrate, and the resulting precipitate was washed and filtered.
錠 inch tablet, baked at about 300 ° C., and then baked (copper oxide 45%, zinc oxide 45%,
A desulfurization apparatus filled with 300 cc of only a copper-zinc-aluminum desulfurizing agent obtained by reducing aluminum oxide (10%) at a temperature of about 200 ° C. using nitrogen gas containing 2% by volume of hydrogen was used. Further, as the steam reformer 3, Ru
A steam reformer packed with 300 cc of a catalyst (Ru 2 wt%, loaded with Al 2 O 3 ) was used. As raw fuel 2, city gas 13A (0.18 m 3 /
h) was preheated to about 300 ° C., and then introduced into the desulfurizer 5 to desulfurize. The desulfurized gas was subjected to S / C (moles of water vapor per mole of carbon in the raw fuel hydrocarbon) = 2.2,
The steam reforming reaction was performed under the conditions of a reaction temperature of 450 ° C. (inlet) and 665 ° C. (outlet) and a reaction pressure of 0.2 kg / cm 2 · G. The steam reformed fuel gas passes through a CO shift device 7 and a CO removing device 8 and is led to the anode 1a of the polymer electrolyte fuel cell 1, where it reacts with oxygen in the air introduced into the cathode 1b. , Took out the electrical energy. Here, the CO conversion device 7 and the CO removal device 8 used were those used in Example 1. In the above test, the sulfur content in the gas at the outlet of the desulfurization device was measured with time, and even after 1000 hours, the sulfur content was 0.1 v
ol. ppb or less. Also, the steam reforming catalyst is
No deterioration of the catalyst activity was observed even after 1000 hours, and the same activity as that immediately after the start of the reaction was maintained, and the polymer electrolyte fuel cell 1 operated normally.

【0034】〔実施例6〕1wt%Ru/Al23
媒を用い[O2 ]/[CO](モル比)=2に相当する
空気を添加してCO選択酸化を行うCO除去装置8を有
する、都市ガス13Aを原燃料とする実施例5と同様の
固体高分子型燃料電池システムでは、S/C=2.5の
条件では、S/C=3.5の条件に比べて、発電効率
(DC端、LHV)が約1.2%向上した。(発電効率
は40.8%→42.0%と向上した)
Example 6 A CO removing apparatus 8 for performing selective oxidation of CO by adding air corresponding to [O 2 ] / [CO] (molar ratio) = 2 using a 1 wt% Ru / Al 2 O 3 catalyst. In the polymer electrolyte fuel cell system similar to that of Example 5 using city gas 13A as a raw fuel, the condition of S / C = 2.5 is smaller than that of S / C = 3.5. The power generation efficiency (DC end, LHV) improved by about 1.2%. (Power generation efficiency improved from 40.8% to 42.0%)

【0035】〔実施例7〕CO除去装置8が1wt%R
u/Al23 触媒を用いた2段のCO選択酸化器から
なり、1段目のCO選択酸化器で添加する空気量と2段
目のCO選択酸化器で添加する空気量の総和が、CO除
去装置の入口CO濃度(CO変成装置7の出口CO濃
度)に対して、[O2 ]/[CO](モル比)=1.2
に相当する空気をCO除去装置で添加してCO除去を行
える、都市ガス13Aを原燃料とする実施例5と同様の
固体高分子型燃料電池システムでは、S/C=2.5の
条件では、S/C=3.5の条件に比べて、発電効率
(DC端、LHV)が約1.7%向上した。(発電効率
は41.0%→42.7%と向上した)
[Embodiment 7] CO removal device 8 is 1 wt% R
It consists of a two-stage CO selective oxidizer using a u / Al 2 O 3 catalyst, and the sum of the amount of air added by the first-stage CO selective oxidizer and the amount of air added by the second-stage CO selective oxidizer is [O 2 ] / [CO] (molar ratio) = 1.2 with respect to the CO concentration at the inlet of the CO removing device (CO concentration at the outlet of the CO shift converter 7).
In a polymer electrolyte fuel cell system similar to that of Example 5 using city gas 13A as a raw fuel and capable of removing CO by adding air corresponding to , S / C = 3.5, the power generation efficiency (DC end, LHV) was improved by about 1.7%. (Power generation efficiency improved from 41.0% to 42.7%)

【0036】〔実施例8〕CO除去装置8がCO選択メ
タン化器とCO選択酸化器の2段からなり、1段目での
1wt%Ru/Al23 触媒を用いたCOの選択メタ
ン化除去を行い2段目で1wt%Ru/Al23 触媒
を用いたCOの選択酸化することによってCO除去装置
の入口CO濃度(CO変成装置7の出口CO濃度)に対
して[O2]/[CO](モル比)=0.2に相当する
空気をCO除去装置で添加してCO除去を行える、都市
ガス13Aを原燃料とする実施例5と同様の固体高分子
型燃料電池システムでは、S/C=2.2の条件では、
S/C=3.5の条件に比べて、発電効率(DC端、L
HV)が約2.1%向上した。(発電効率は41.1%
→43.2%と向上した)
[Embodiment 8] The CO removing device 8 has two stages of a CO selective methanator and a CO selective oxidizer, and in the first stage, CO selective methane using a 1 wt% Ru / Al 2 O 3 catalyst. In the second stage, CO is selectively oxidized using a 1 wt% Ru / Al 2 O 3 catalyst, thereby reducing the CO concentration at the inlet of the CO remover (CO concentration at the outlet of the CO shift converter 7) by [O 2 ] / [CO] (molar ratio) = Solid polymer fuel cell similar to Example 5 using city gas 13A as a raw fuel and capable of removing CO by adding air corresponding to 0.2 with a CO removing device In the system, under the condition of S / C = 2.2,
Compared to the condition of S / C = 3.5, the power generation efficiency (DC end, L
HV) improved by about 2.1%. (Power generation efficiency is 41.1%
→ Improved to 43.2%)

【0037】〔実施例9〕天然ガスを燃料とする固体高
分子型燃料電池システムにおいて、炭化水素を高次脱硫
剤により硫黄含有量を1vol.ppb以下に脱硫した
後に水蒸気改質を行ったところ、従来の脱硫剤を使用し
た場合に水蒸気改質触媒の量を約2/3に減らすことが
できた。
[Embodiment 9] In a polymer electrolyte fuel cell system using natural gas as fuel, a sulfur content of 1 vol. When steam reforming was performed after desulfurization to ppb or less, the amount of the steam reforming catalyst could be reduced to about 2/3 when a conventional desulfurizing agent was used.

【0038】〔別実施の形態〕本発明において原燃料と
しては、天然ガス、エタン、プロパン、ブタン、LPG
(液化石油ガス)、ライトナフサ、ヘビーナフサ、軽灯
油、コークス炉ガス、各種の都市ガス等が例示される。
[Other Embodiments] In the present invention, natural gas, ethane, propane, butane, LPG
(Liquefied petroleum gas), light naphtha, heavy naphtha, light kerosene, coke oven gas, various city gases, and the like.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明によれば、水蒸気改質をおこなう
改質装置のS/Cを低下することができることにより、
システム全体の発電効率を向上させることができた。さ
らに、水蒸気改質触媒の硫黄被毒及び該触媒に対する炭
素の析出が極めて効果的に防止されるので、必要水蒸気
量を減少させることができる。即ち、従来の水蒸気改質
方法では、長時間の運転を行うためには、S/C(炭化
水素中の炭素1モル当りの水蒸気のモル数)を3〜3.
5より高くする必要があったが、本発明方法によれば、
S/Cが0.7〜3.0でも、長時間安定に運転するこ
とができることになり、天然ガスなどの炭化水素を原燃
料とする高効率な固体高分子型燃料電池システムの実現
が可能となった。そして、水蒸気改質触媒の硫黄被毒及
び該触媒に対する炭素の析出が極めて効果的に防止され
ることから、水蒸気改質触媒の硫黄被毒分を大幅に削減
できるために改質触媒の必要量を大幅に低減でき、従来
の炭化水素等を原燃料とする固体高分子型燃料電池シス
テムをさらに小型化することが可能になった。また、炭
化水素中の硫黄含有量を1vol.ppb以下に脱硫可
能な高次脱硫剤を用いると、数千時間もしくは数万時間
の長期にわたって触媒を使用しても硫黄のスリップを抑
えることができるために、Ruなどの貴金属触媒を用い
るCO除去器の性能も長期間にわたって維持できる。
According to the present invention, the S / C of the reformer for performing steam reforming can be reduced,
The power generation efficiency of the entire system could be improved. Further, since sulfur poisoning of the steam reforming catalyst and deposition of carbon on the catalyst are extremely effectively prevented, the required amount of steam can be reduced. That is, in the conventional steam reforming method, in order to perform the operation for a long time, the S / C (the number of moles of steam per mole of carbon in the hydrocarbon) is 3 to 3.
Although it was necessary to be higher than 5, according to the method of the present invention,
Even when the S / C is 0.7 to 3.0, stable operation can be performed for a long time, and a highly efficient polymer electrolyte fuel cell system using a hydrocarbon such as natural gas as a raw fuel can be realized. It became. Further, since the sulfur poisoning of the steam reforming catalyst and the deposition of carbon on the catalyst are extremely effectively prevented, the required amount of the reforming catalyst is required to greatly reduce the sulfur poisoning content of the steam reforming catalyst. And the size of the conventional polymer electrolyte fuel cell system using a hydrocarbon or the like as a raw fuel can be further reduced. Further, the sulfur content in the hydrocarbon is 1 vol. If a high-order desulfurizing agent capable of desulfurizing to ppb or less is used, even if the catalyst is used for a long period of thousands or tens of thousands of hours, the slip of sulfur can be suppressed. Therefore, CO removal using a noble metal catalyst such as Ru is required. The performance of the vessel can be maintained over a long period of time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本願の固体高分子型燃料電池システムの構成の
1例を示す図
FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration of a polymer electrolyte fuel cell system of the present application.

【図2】脱硫装置の形態例を示す図FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of a desulfurization device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 固体高分子型燃料電池 2 原燃料 4 空気 5 脱硫装置 6 熱交換器 7 CO変成装置 8 CO除去装置 REFERENCE SIGNS LIST 1 solid polymer fuel cell 2 raw fuel 4 air 5 desulfurization device 6 heat exchanger 7 CO conversion device 8 CO removal device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 稔 大阪府大阪市中央区平野町四丁目1番2号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 山崎 修 大阪府大阪市中央区平野町四丁目1番2号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 田畑 健 大阪府大阪市中央区平野町四丁目1番2号 大阪瓦斯株式会社内 Fターム(参考) 4G040 EA03 EA06 EB01 EB03 EB16 EB32 EB43 EC03 4H060 AA01 BB08 BB12 CC18 FF02 GG02 5H026 AA06 5H027 AA06 BA01 BA09 BA16 BA17 CC06  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Minoru Suzuki, Inventor Minoru Suzuki 4-1-2, Hirano-cho, Chuo-ku, Osaka, Osaka Inside Osaka Gas Co., Ltd. (72) Inventor Osamu Yamazaki 4-chome, Hirano-cho, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka 1-2-2 Osaka Gas Co., Ltd. (72) Inventor Takeshi Ken Tabata 4-1-2 Hirano-cho, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka F-term in Osaka Gas Co., Ltd. 4G040 EA03 EA06 EB01 EB03 EB16 EB32 EB43 EC03 4H060 AA01 BB08 BB12 CC18 FF02 GG02 5H026 AA06 5H027 AA06 BA01 BA09 BA16 BA17 CC06

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 原燃料を脱硫する脱硫装置と、脱硫され
た原燃料を水素を主成分とする改質ガスに改質する改質
装置と、改質ガス中のCO濃度を低減させるCO除去装
置とを少なくとも有する固体高分子型燃料電池システム
において、 前記原燃料の硫黄含有量を脱硫装置において1vol.
ppb以下に脱硫した後、前記原燃料中に含有される炭
化水素量と、前記改質装置に供給する水蒸気量との関係
において、前記原燃料中の炭素1モルあたりの水蒸気の
モル数をS/Cで表した場合に、前記改質装置に於ける
前記S/Cを、0.7〜3.0として改質装置を運転し
て水蒸気改質を行い、 前記改質ガスを得て固体高分子型燃料電池に供給するこ
とを特徴とする固体高分子型燃料電池システムの運転方
法。
1. A desulfurization device for desulfurizing raw fuel, a reforming device for reforming desulfurized raw fuel into a reformed gas containing hydrogen as a main component, and a CO removing device for reducing a CO concentration in the reformed gas A solid polymer fuel cell system having at least a sulfur content of the raw fuel in a desulfurization device of 1 vol.
After desulfurization to ppb or less, in relation to the amount of hydrocarbons contained in the raw fuel and the amount of steam supplied to the reformer, the number of moles of steam per mole of carbon in the raw fuel is S / C, the S / C in the reformer is set to 0.7 to 3.0, the reformer is operated to perform steam reforming, and the reformed gas is obtained to obtain a solid. A method for operating a solid polymer fuel cell system, wherein the method is supplied to a polymer fuel cell.
【請求項2】 前記脱硫装置により、前記原燃料の硫黄
含有量を0.1vol.ppb以下にした後に、水蒸気
改質を行うことを特徴とする請求項1記載の固体高分子
型燃料電池システムの運転方法。
2. The desulfurization device reduces the sulfur content of the raw fuel to 0.1 vol. 2. The method for operating a polymer electrolyte fuel cell system according to claim 1, wherein steam reforming is performed after the pressure is reduced to ppb or less.
【請求項3】 前記改質装置に於ける前記S/Cを、
2.0〜2.8として改質装置を運転した水蒸気改質を
行い前記改質ガスを得ることを特徴とする請求項1、2
記載の固体高分子型燃料電池システムの運転方法。
3. The S / C in the reformer,
The reformed gas is obtained by performing steam reforming by operating a reformer at 2.0 to 2.8 to obtain the reformed gas.
An operation method of the polymer electrolyte fuel cell system according to the above.
【請求項4】 前記CO除去装置に、酸化剤の添加によ
りCOの選択酸化反応を行うことによって改質ガス中の
COを除去するCO選択酸化器を用い、CO除去装置に
導入される改質ガス中のCOに対してCO除去装置で添
加する酸化剤の量が、酸素として[O2 ]/[CO]モ
ル比で0.5〜3の範囲であることを特徴とする請求項
1〜3記載の固体高分子型燃料電池システムの運転方
法。
4. A reformer introduced into a CO removal device, wherein the CO removal device is provided with a CO selective oxidizer that removes CO in a reformed gas by performing a selective oxidation reaction of CO by adding an oxidizing agent. the amount of oxidizing agent added in CO remover for CO in the gas, [O 2] / [CO ] claims, characterized in that in the range of 0.5 to 3 in molar ratio 1 as an oxygen 4. The method for operating the polymer electrolyte fuel cell system according to 3.
【請求項5】 前記[O2 ]/[CO]モル比が0.5
〜2の範囲であることを特徴とする請求項4記載の固体
高分子型燃料電池システムの運転方法。
5. The [O 2 ] / [CO] molar ratio is 0.5
5. The operating method for a polymer electrolyte fuel cell system according to claim 4, wherein
【請求項6】 前記CO除去装置に、酸化剤の添加によ
りCOの選択酸化反応を行うことによって改質ガス中の
COを除去するCO選択酸化器を複数段用い、CO除去
装置に導入される改質ガス中のCOに対して全てのCO
選択酸化器で添加する酸化剤の総和が、酸素として[O
2 ]/[CO]モル比で0.5〜2の範囲であることを
特徴とする請求項1〜3記載の固体高分子型燃料電池シ
ステムの運転方法。
6. A CO selective oxidizer for removing CO in a reformed gas by performing a selective oxidation reaction of CO by adding an oxidizing agent to the CO removing device and introducing the CO into the CO removing device. All CO for the CO in the reformed gas
The total amount of the oxidizing agent added in the selective oxidizer is [O
The method for operating a polymer electrolyte fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, wherein the molar ratio of [ 2 ] / [CO] is in the range of 0.5 to 2.
【請求項7】 前記[O2 ]/[CO]モル比が0.5
〜1.5の範囲であることを特徴とする請求項6記載の
固体高分子型燃料電池システムの運転方法。
7. The [O 2 ] / [CO] molar ratio is 0.5
7. The operating method for a polymer electrolyte fuel cell system according to claim 6, wherein the range is from 1.5 to 1.5.
【請求項8】 前記CO除去装置が、CO選択メタン化
器とCO選択酸化器の2段からなり、前段にCOの選択
メタン化反応を行うCO選択メタン化器、後段に酸化剤
の添加によりCOの選択酸化反応を行うCO選択酸化器
を配置し、CO除去装置に導入される改質ガス中のCO
に対してCO除去装置で添加する酸化剤の量が、酸素と
して[O2 ]/[CO]モル比が2以下であることを特
徴とする請求項1〜3記載の固体高分子型燃料電池シス
テムの運転方法。
8. The CO removal device is composed of a CO selective methanator and a CO selective oxidizer in two stages, a CO selective methanator for performing a selective methanation reaction of CO in a preceding stage, and an oxidizing agent in a latter stage. A CO selective oxidizer for performing a selective oxidation reaction of CO is disposed, and CO in the reformed gas introduced into the CO removing device is disposed.
Adding a CO remover to the amount of the oxidizing agent, [O 2] / [CO ] a polymer electrolyte fuel cell of claim 1, wherein the molar ratio is equal to or is 2 or less as an oxygen How the system operates.
【請求項9】 前記[O2 ]/[CO]モル比が0.5
以下の範囲であることを特徴とする請求項8記載の固体
高分子型燃料電池システムの運転方法。
9. The [O 2 ] / [CO] molar ratio is 0.5
The method for operating a polymer electrolyte fuel cell system according to claim 8, wherein the range is as follows.
【請求項10】 原燃料を脱硫する脱硫装置と、脱硫さ
れた原燃料を水素を主成分とする改質ガスに改質する改
質装置と、改質ガス中のCO濃度を低減させるCO除去
装置とを少なくとも有する固体高分子型燃料電池システ
ムにおいて、前記原燃料の硫黄含有量を1vol.pp
b以下に脱硫する脱硫装置と、前記脱硫装置の下流側に
備えられ、前記原燃料中に含有される炭化水素量と、前
記改質装置に供給する水蒸気量との関係において、前記
原燃料中の炭素1モルあたりの水蒸気のモル数をS/C
で表した場合に、前記S/Cを、0.7〜3.0として
運転される改質装置を備えたことを特徴とする固体高分
子型燃料電池システム。
10. A desulfurization device for desulfurizing raw fuel, a reforming device for reforming desulfurized raw fuel into a reformed gas containing hydrogen as a main component, and CO removal for reducing the CO concentration in the reformed gas A solid polymer fuel cell system having at least a sulfur content of 1 vol. pp
b, a desulfurization device for desulfurizing the raw fuel, and a desulfurization device provided downstream of the desulfurization device, wherein the amount of hydrocarbons contained in the raw fuel and the amount of steam supplied to the reforming device, The number of moles of water vapor per mole of carbon in S / C
A polymer electrolyte fuel cell system comprising a reformer operated at a S / C of 0.7 to 3.0 when expressed by:
【請求項11】 前記脱硫装置により、燃料の硫黄含有
量を0.1vol.ppb以下にした後に、水蒸気改質
が行われることを特徴とする請求項10記載の固体高分
子型燃料電池システム。
11. The desulfurization device reduces the sulfur content of the fuel to 0.1 vol. The polymer electrolyte fuel cell system according to claim 10, wherein steam reforming is performed after the pressure is reduced to ppb or less.
【請求項12】 前記脱硫装置が、銅−亜鉛系脱硫剤を
充填した脱硫器で構成されることを特徴とする請求項1
0,11記載の固体高分子型燃料電池システム。
12. The desulfurizer according to claim 1, wherein the desulfurizer is a desulfurizer filled with a copper-zinc desulfurizing agent.
The polymer electrolyte fuel cell system according to 0,11.
【請求項13】 前記脱硫装置が、水添脱硫器と銅−亜
鉛系脱硫剤を充填した脱硫器とで構成されることを特徴
とする請求項10,11記載の固体高分子型燃料電池シ
ステム。
13. The polymer electrolyte fuel cell system according to claim 10, wherein said desulfurization device comprises a hydrodesulfurizer and a desulfurizer filled with a copper-zinc desulfurizing agent. .
【請求項14】 前記脱硫装置の銅−亜鉛系脱硫剤が、
銅化合物及び亜鉛化合物を用いる共沈法により調整した
酸化銅−酸化亜鉛混合物を水素還元して得られた脱硫
剤、又は銅化合物、亜鉛化合物及びアルミニウム化合物
を用いる共沈法により調整した酸化銅−酸化亜鉛−酸化
アルミニウム混合物を水素還元して得られた脱硫剤であ
ることを特徴とする請求項12,13記載の固体高分子
型燃料電池システム。
14. The desulfurizing apparatus, wherein the copper-zinc desulfurizing agent is:
Copper oxide prepared by a coprecipitation method using a copper compound and a zinc compound-a desulfurization agent obtained by hydrogen reduction of a zinc oxide mixture, or copper oxide prepared by a coprecipitation method using a copper compound, a zinc compound and an aluminum compound- 14. The polymer electrolyte fuel cell system according to claim 12, which is a desulfurizing agent obtained by reducing a zinc oxide-aluminum oxide mixture with hydrogen.
【請求項15】 前記CO除去装置が、Ru,Pt,R
h,Pdのうち少なくとも1つを含む金属を担持した触
媒を充填したCO選択酸化器を1段もしくは複数段で構
成されることを特徴とする請求項10〜14記載の固体
高分子型燃料電池システム。
15. The device for removing CO, Ru, Pt, R
15. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 10, wherein the CO selective oxidizer packed with a catalyst supporting a metal containing at least one of h and Pd is composed of one or more stages. system.
【請求項16】 前記CO除去装置が、Ru,Pt,R
h,Pd,Niのうち少なくとも1つを含む金属を担持
した触媒を充填したCO選択メタン化器を前段に用い、
Ru,Pt,Rh,Pdのうち少なくとも1つを含む金
属を担持した触媒を充填したCO選択酸化器を後段に用
いることで構成されることを特徴とする請求項10〜1
4記載の固体高分子型燃料電池システム。
16. The device for removing CO, Ru, Pt, R
a CO selective methanator packed with a catalyst supporting a metal containing at least one of h, Pd and Ni,
The CO selective oxidizer packed with a catalyst supporting a metal containing at least one of Ru, Pt, Rh, and Pd is used in a subsequent stage, and is configured by using a subsequent stage.
5. The polymer electrolyte fuel cell system according to 4.
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