JP2001158603A - メタノール改質装置の停止方法 - Google Patents
メタノール改質装置の停止方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 メタノール改質装置の停止の際、熱暴走の防
止及び残存燃料の除去を図りつつ、触媒層を迅速に冷却
する。 【解決手段】 改質器２３を停止させるにあたり、まず
初めに、空気導入を停止し、発熱反応である部分酸化反
応を抑制しつつ、吸熱反応である水蒸気改質反応を進行
させる。次いで、触媒温度が１００℃以上であるうちに
水及びメタノール導入を停止する。その後、メタノール
濃度が高速反応領域を外れる１８ｍｏｌ％以下になった
ところで、空気を再導入する。この空気導入により発生
した触媒酸化熱を利用して、改質器２３内に残存する水
及びメタノールを蒸発除去した後、１００℃以下の空気
を導入し、触媒冷却及びパージを行う。
止及び残存燃料の除去を図りつつ、触媒層を迅速に冷却
する。 【解決手段】 改質器２３を停止させるにあたり、まず
初めに、空気導入を停止し、発熱反応である部分酸化反
応を抑制しつつ、吸熱反応である水蒸気改質反応を進行
させる。次いで、触媒温度が１００℃以上であるうちに
水及びメタノール導入を停止する。その後、メタノール
濃度が高速反応領域を外れる１８ｍｏｌ％以下になった
ところで、空気を再導入する。この空気導入により発生
した触媒酸化熱を利用して、改質器２３内に残存する水
及びメタノールを蒸発除去した後、１００℃以下の空気
を導入し、触媒冷却及びパージを行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水とメタノールか
ら水素富化ガスを発生させるメタノール改質装置を停止
させる方法に関するものである。
ら水素富化ガスを発生させるメタノール改質装置を停止
させる方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、低公害化を狙った自動車の駆
動源及びその他発電装置として、燃料電池の開発が進め
られている。そのエネルギー源としての水素は、圧縮水
素又は液体水素が簡便であるが、安全性及び取扱性に問
題があるため、より安全な水素供給装置が望まれてい
る。最近では、アルコール又は炭化水素を触媒で改質し
て水素富化ガスを製造する技術開発が盛んに行われてお
り、様々な触媒及び反応装置が考案されている。
動源及びその他発電装置として、燃料電池の開発が進め
られている。そのエネルギー源としての水素は、圧縮水
素又は液体水素が簡便であるが、安全性及び取扱性に問
題があるため、より安全な水素供給装置が望まれてい
る。最近では、アルコール又は炭化水素を触媒で改質し
て水素富化ガスを製造する技術開発が盛んに行われてお
り、様々な触媒及び反応装置が考案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、引火
性，発火性の大きいメタノールをメタノール改質装置で
改質する場合、特に、部分酸化反応と水蒸気改質反応と
を同時進行させるオートサーマル方式を用いる場合に
は、メタノール蒸気と空気が高温触媒上で共存すること
になるため、水，メタノール及び空気の混合比率は、反
応が高速度に進行する範囲（以下、「高速反応領域」と
称する。）内に入ってはならず、これらの厳密な導入量
管理が必要となる。
性，発火性の大きいメタノールをメタノール改質装置で
改質する場合、特に、部分酸化反応と水蒸気改質反応と
を同時進行させるオートサーマル方式を用いる場合に
は、メタノール蒸気と空気が高温触媒上で共存すること
になるため、水，メタノール及び空気の混合比率は、反
応が高速度に進行する範囲（以下、「高速反応領域」と
称する。）内に入ってはならず、これらの厳密な導入量
管理が必要となる。
【０００４】逆に、メタノール改質装置を停止させる場
合には、水，メタノール及び空気の導入を停止し、触媒
層の冷却操作を行うことになるが、オートサーマル方式
を用いた場合において空気量が過剰な状態では、部分酸
化反応が進行し、触媒層が熱暴走してしまうおそれを生
じる。従って、メタノール改質装置の停止操作において
も、水，メタノール及び空気の混合比が高速反応領域に
入らないように厳密な制御を行うことが肝要である。
合には、水，メタノール及び空気の導入を停止し、触媒
層の冷却操作を行うことになるが、オートサーマル方式
を用いた場合において空気量が過剰な状態では、部分酸
化反応が進行し、触媒層が熱暴走してしまうおそれを生
じる。従って、メタノール改質装置の停止操作において
も、水，メタノール及び空気の混合比が高速反応領域に
入らないように厳密な制御を行うことが肝要である。
【０００５】また、一度停止したメタノール改質装置を
起動する際に、燃料である水及びメタノールが装置内に
残存していると、その残存燃料が起動時の水，メタノー
ル及び空気の混合比を狂わせ、触媒層の熱暴走を招くこ
とがある。このため、メタノール改質装置の停止操作
は、水，メタノール及び空気の混合比に注意を払いなが
ら、装置内に燃料を残存させることなく停止させる必要
があり、停止に長時間を要すると共に、制御も煩雑とな
っていた。
起動する際に、燃料である水及びメタノールが装置内に
残存していると、その残存燃料が起動時の水，メタノー
ル及び空気の混合比を狂わせ、触媒層の熱暴走を招くこ
とがある。このため、メタノール改質装置の停止操作
は、水，メタノール及び空気の混合比に注意を払いなが
ら、装置内に燃料を残存させることなく停止させる必要
があり、停止に長時間を要すると共に、制御も煩雑とな
っていた。
【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、メタノール改質装置
の停止の際、熱暴走の防止及び残存燃料の除去を図りつ
つ、触媒層を迅速に冷却することにある。
であり、その目的とするところは、メタノール改質装置
の停止の際、熱暴走の防止及び残存燃料の除去を図りつ
つ、触媒層を迅速に冷却することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、まず初めに空気導入を停止し、水及び
メタノールのみを触媒層（図１では改質触媒層４１）に
導入し続けることにより、メタノール水蒸気改質反応の
吸熱反応を利用して触媒層温度を下げる。空気の導入停
止は、遮断弁による速断でも良いし、制御バルブ等によ
って徐々に導入量を遮断していっても構わない。
に、本発明では、まず初めに空気導入を停止し、水及び
メタノールのみを触媒層（図１では改質触媒層４１）に
導入し続けることにより、メタノール水蒸気改質反応の
吸熱反応を利用して触媒層温度を下げる。空気の導入停
止は、遮断弁による速断でも良いし、制御バルブ等によ
って徐々に導入量を遮断していっても構わない。
【０００８】触媒層が所定の温度まで冷却できたら、水
及びメタノール導入を停止する。これを触媒層温度が１
００℃以上であるうちに実施すれば、触媒層の残予熱を
利用してメタノール水蒸気改質反応の進行を有効に持続
させることができる。従って、触媒層冷却が促進される
と共に、混合ガス中のメタノール濃度を高速反応領域か
ら外した１８ｍｏｌ％以下に迅速に下げることが可能と
なる。
及びメタノール導入を停止する。これを触媒層温度が１
００℃以上であるうちに実施すれば、触媒層の残予熱を
利用してメタノール水蒸気改質反応の進行を有効に持続
させることができる。従って、触媒層冷却が促進される
と共に、混合ガス中のメタノール濃度を高速反応領域か
ら外した１８ｍｏｌ％以下に迅速に下げることが可能と
なる。
【０００９】発明者は、図２の水，メタノール及び空気
の３種混合相図より、混合ガス中のメタノール濃度が１
８ｍｏｌ％以下では、反応が高速度に進行しないことを
見出した。この図においては、斜線部分が高速反応領域
を示している。そこで、混合ガス中のメタノール濃度が
１８ｍｏｌ％以下となった後に、空気を触媒層に再導入
して触媒を酸化させ、その時に発生する酸化熱を利用す
れば、装置内に残存している水及びメタノール（以下、
単に「残存燃料」ということがある。）を蒸発除去する
ことが可能となる。
の３種混合相図より、混合ガス中のメタノール濃度が１
８ｍｏｌ％以下では、反応が高速度に進行しないことを
見出した。この図においては、斜線部分が高速反応領域
を示している。そこで、混合ガス中のメタノール濃度が
１８ｍｏｌ％以下となった後に、空気を触媒層に再導入
して触媒を酸化させ、その時に発生する酸化熱を利用す
れば、装置内に残存している水及びメタノール（以下、
単に「残存燃料」ということがある。）を蒸発除去する
ことが可能となる。
【００１０】以上の操作により、残存燃料を除去した
ら、最後に１００℃以下の冷空気を触媒層に導入して
も、結露を引き起こすことなく、触媒温度を迅速に下げ
ることが可能となる。また、この冷空気により、装置内
の残存燃料ガスもパージされるから、再起動時における
水，メタノール及び空気の混合比に狂いが生じるおそれ
を有効に回避することも可能となる。
ら、最後に１００℃以下の冷空気を触媒層に導入して
も、結露を引き起こすことなく、触媒温度を迅速に下げ
ることが可能となる。また、この冷空気により、装置内
の残存燃料ガスもパージされるから、再起動時における
水，メタノール及び空気の混合比に狂いが生じるおそれ
を有効に回避することも可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の一
実施の形態について説明する。図１は、電気自動車にお
ける燃料電池への燃料供給システム図であり、符号１０
は燃料電池を示している。この燃料電池１０は、水素及
び空気中の酸素を燃料にして発電を行う。以下、燃料電
池１０への水素供給系及び空気供給系について説明す
る。
実施の形態について説明する。図１は、電気自動車にお
ける燃料電池への燃料供給システム図であり、符号１０
は燃料電池を示している。この燃料電池１０は、水素及
び空気中の酸素を燃料にして発電を行う。以下、燃料電
池１０への水素供給系及び空気供給系について説明す
る。
【００１２】［水素供給系］水素供給系は、燃焼器２１
と、蒸発器２２と、改質器（メタノール改質装置）２３
と、ＣＯ除去器２４と、起動用ヒータ２５と、熱交換器
２６ａ，２６ｂと、水メタノール混合液タンク２７ａ，
２７ｂと、メタノールタンク２８とを主たる構成要素と
している。
と、蒸発器２２と、改質器（メタノール改質装置）２３
と、ＣＯ除去器２４と、起動用ヒータ２５と、熱交換器
２６ａ，２６ｂと、水メタノール混合液タンク２７ａ，
２７ｂと、メタノールタンク２８とを主たる構成要素と
している。
【００１３】燃焼器２１は、着火源である電気ヒータ３
１と、燃焼状態を持続させるための燃焼用触媒３２と、
器内温度を検出するための温度センサ３３とを備えてお
り、メタノールタンク２８からのメタノールと、空気供
給系からの空気とを燃焼させて、蒸発器２２の暖機及び
蒸発器２２に供給された水メタノール混合液の気化に用
いる燃焼ガスを発生させる。
１と、燃焼状態を持続させるための燃焼用触媒３２と、
器内温度を検出するための温度センサ３３とを備えてお
り、メタノールタンク２８からのメタノールと、空気供
給系からの空気とを燃焼させて、蒸発器２２の暖機及び
蒸発器２２に供給された水メタノール混合液の気化に用
いる燃焼ガスを発生させる。
【００１４】また、燃焼器２１には、起動から定常運転
に至るまでの間に改質器２３で生成された水素富化ガス
及び定常運転時に燃料電池１０から排出された未反応水
素を含むオフガスを燃焼用燃料として再利用するための
オフガス管３４が接続されている。
に至るまでの間に改質器２３で生成された水素富化ガス
及び定常運転時に燃料電池１０から排出された未反応水
素を含むオフガスを燃焼用燃料として再利用するための
オフガス管３４が接続されている。
【００１５】蒸発器２２は、Ｓ／Ｃ比が１．５に調整さ
れた水メタノール混合液タンク２７ａ，又はＳ／Ｃ比が
４．６に調整された水メタノール混合液タンク２７ｂか
ら供給された水メタノール混合液をノズルから噴霧し、
これを燃焼器２１から供給された燃焼ガスにより気化し
て、水メタノール混合ガスを生成する。また、蒸発器２
２には、器内温度を検出するための温度センサ３６が設
けられている。
れた水メタノール混合液タンク２７ａ，又はＳ／Ｃ比が
４．６に調整された水メタノール混合液タンク２７ｂか
ら供給された水メタノール混合液をノズルから噴霧し、
これを燃焼器２１から供給された燃焼ガスにより気化し
て、水メタノール混合ガスを生成する。また、蒸発器２
２には、器内温度を検出するための温度センサ３６が設
けられている。
【００１６】改質器２３には、ハニカム構造体の表面に
Ｎｉ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｃｕ−Ｚｎ系等の触媒がコーティン
グされてなる改質触媒層４１が設けられ、蒸発器２２か
らの水メタノール混合ガスを改質触媒層４１に通して、
水素富化ガスを生成する。改質触媒層４１の入口部分に
はＯ２センサ４２が設けられ、改質触媒層４１の内部に
は温度センサ４３及び図示せぬメタノールセンサが設け
られている。
Ｎｉ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｃｕ−Ｚｎ系等の触媒がコーティン
グされてなる改質触媒層４１が設けられ、蒸発器２２か
らの水メタノール混合ガスを改質触媒層４１に通して、
水素富化ガスを生成する。改質触媒層４１の入口部分に
はＯ２センサ４２が設けられ、改質触媒層４１の内部に
は温度センサ４３及び図示せぬメタノールセンサが設け
られている。
【００１７】改質器２３では、以下のオートサーマル改
質反応が行われる。 ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2 ＋ＣＯ2 …（１） ＣＨ3ＯＨ＋２Ｏ2→２Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2 …（２）反応
式（１）は、メタノールと水による水蒸気改質反応であ
り、この反応によ り目的物たる水素が生成される。他方、反応式（２）
は、メタノールの部分酸化反応であり、吸熱反応である
反応式（１）に必要な熱量は、この酸化反応時の酸化熱
により補給される。
質反応が行われる。 ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2 ＋ＣＯ2 …（１） ＣＨ3ＯＨ＋２Ｏ2→２Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2 …（２）反応
式（１）は、メタノールと水による水蒸気改質反応であ
り、この反応によ り目的物たる水素が生成される。他方、反応式（２）
は、メタノールの部分酸化反応であり、吸熱反応である
反応式（１）に必要な熱量は、この酸化反応時の酸化熱
により補給される。
【００１８】なお、改質器２３では、反応式（１），
（２）の他に、不可避的に起こる以下のメタノール分解
反応により、微量ではあるが一酸化炭素が生成される。 ＣＨ3ＯＨ→２Ｈ2＋ＣＯ …（３） この一酸化炭素は、燃料電池１０内のＰｔ触媒を被毒し
て、発電効率を低下させると共に電池寿命を短くするた
め、後段に配備されたＣＯ除去器２４で除去される。
（２）の他に、不可避的に起こる以下のメタノール分解
反応により、微量ではあるが一酸化炭素が生成される。 ＣＨ3ＯＨ→２Ｈ2＋ＣＯ …（３） この一酸化炭素は、燃料電池１０内のＰｔ触媒を被毒し
て、発電効率を低下させると共に電池寿命を短くするた
め、後段に配備されたＣＯ除去器２４で除去される。
【００１９】ＣＯ除去器２４には、ハニカム構造体の表
面にＰｔ，Ｒｕ系等の触媒がコーティングされてなる選
択酸化触媒層が設けられており、改質器２３で生成され
た水素富化ガスが供給されると、以下のＣＯ選択酸化反
応により、水素富化ガス中の一酸化炭素が除去される。 ２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2 …（４）
面にＰｔ，Ｒｕ系等の触媒がコーティングされてなる選
択酸化触媒層が設けられており、改質器２３で生成され
た水素富化ガスが供給されると、以下のＣＯ選択酸化反
応により、水素富化ガス中の一酸化炭素が除去される。 ２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2 …（４）
【００２０】改質器２３とＣＯ除去器２４の間には、改
質器２３から出た水素富化ガスを冷却し、ＣＯ除去器２
４内の選択酸化触媒を熱破損から保護する目的で、熱交
換器２６ａが設けられている。同様に、ＣＯ除去器２４
と燃料電池１０の間には、ＣＯ除去器２４から出た水素
富化ガスを冷却し、燃料電池１０内のＰｔ触媒を熱破損
から保護する目的で、熱交換器２６ｂが設置されてい
る。
質器２３から出た水素富化ガスを冷却し、ＣＯ除去器２
４内の選択酸化触媒を熱破損から保護する目的で、熱交
換器２６ａが設けられている。同様に、ＣＯ除去器２４
と燃料電池１０の間には、ＣＯ除去器２４から出た水素
富化ガスを冷却し、燃料電池１０内のＰｔ触媒を熱破損
から保護する目的で、熱交換器２６ｂが設置されてい
る。
【００２１】なお、水素供給系に設けられたバルブ５
１，…、ポンプ５５，…は、ＥＣＵ（Electronic Contr
ol Unit）４５により制御される。ＥＣＵ４５は、Ｏ２
センサ４２及び温度センサ４３からの出力信号や、停止
指令等に基づき、バルブ５１，…、ポンプ５５，…に制
御指令を送り、これらを動作させる。
１，…、ポンプ５５，…は、ＥＣＵ（Electronic Contr
ol Unit）４５により制御される。ＥＣＵ４５は、Ｏ２
センサ４２及び温度センサ４３からの出力信号や、停止
指令等に基づき、バルブ５１，…、ポンプ５５，…に制
御指令を送り、これらを動作させる。
【００２２】［空気供給系］空気供給系は、ＰＣＵ６１
と、駆動モータ６２と、スーパーチャージャ６３と、イ
ンタークーラ６４と、フィルタ６５ａ，６５ｂとを主た
る構成要素としており、外部から導入した空気を燃料電
池１０，燃焼器２１及び起動用ヒータ２５に送る。ＰＣ
Ｕ６１は、主として駆動モータ６２の出力を調整するも
のであり、燃料電池１０から送られてくる電力を調整
し、これを駆動モータ６２に送給する。
と、駆動モータ６２と、スーパーチャージャ６３と、イ
ンタークーラ６４と、フィルタ６５ａ，６５ｂとを主た
る構成要素としており、外部から導入した空気を燃料電
池１０，燃焼器２１及び起動用ヒータ２５に送る。ＰＣ
Ｕ６１は、主として駆動モータ６２の出力を調整するも
のであり、燃料電池１０から送られてくる電力を調整
し、これを駆動モータ６２に送給する。
【００２３】スーパーチャージャ６３は、レゾネータ６
６を介してフィルタ６５ａから取り込まれた外部空気を
加圧圧縮する。インタークーラ６４は、スーパーチャー
ジャ６３による加圧圧縮で上昇した空気の温度を下げる
ために設けられており、これにより冷却された空気は、
インタークーラ６４の後段に設けられたフィルタ６５ｂ
を通って、燃料電池１０，燃焼器２１及び起動用ヒータ
２５に送られる。
６を介してフィルタ６５ａから取り込まれた外部空気を
加圧圧縮する。インタークーラ６４は、スーパーチャー
ジャ６３による加圧圧縮で上昇した空気の温度を下げる
ために設けられており、これにより冷却された空気は、
インタークーラ６４の後段に設けられたフィルタ６５ｂ
を通って、燃料電池１０，燃焼器２１及び起動用ヒータ
２５に送られる。
【００２４】次に、本実施の形態に係る改質器２３の停
止方法について説明するが、その説明に先立って、定常
運転時（通常改質時）の動作例について概説する。定常
運転時においては、バルブ５０は開とされており、空気
供給系からの空気、すなわち、レゾネータ６６，フィル
タ６５ａを介して導入され、スーパーチャージャ６３に
より加圧された後、インタークーラ６４により冷却さ
れ、更に、フィルタ６５ｂを通った空気は、燃焼器２１
及びその後段に配備された蒸発器２２，改質器２３，…
へと供給されている。
止方法について説明するが、その説明に先立って、定常
運転時（通常改質時）の動作例について概説する。定常
運転時においては、バルブ５０は開とされており、空気
供給系からの空気、すなわち、レゾネータ６６，フィル
タ６５ａを介して導入され、スーパーチャージャ６３に
より加圧された後、インタークーラ６４により冷却さ
れ、更に、フィルタ６５ｂを通った空気は、燃焼器２１
及びその後段に配備された蒸発器２２，改質器２３，…
へと供給されている。
【００２５】また、バルブ５１が閉とされる一方でバル
ブ５２が開とされており、水メタノール混合液タンク２
７ａから蒸発器２２に向けて、Ｓ／Ｃ比が１．５に調整
された水メタノール混合液がポンプ５６で送給され、こ
れがノズルから蒸発器２２内に噴霧されている。蒸発器
２２では、燃焼器２１からの燃焼ガスにより、水メタノ
ール混合液が気化して水メタノール混合ガスが生成さ
れ、これが改質器２３へと送られている。
ブ５２が開とされており、水メタノール混合液タンク２
７ａから蒸発器２２に向けて、Ｓ／Ｃ比が１．５に調整
された水メタノール混合液がポンプ５６で送給され、こ
れがノズルから蒸発器２２内に噴霧されている。蒸発器
２２では、燃焼器２１からの燃焼ガスにより、水メタノ
ール混合液が気化して水メタノール混合ガスが生成さ
れ、これが改質器２３へと送られている。
【００２６】改質器２３では、水メタノール混合ガスを
改質触媒層４１に通すことにより、反応式（１），
（２）による水素富化ガスの生成が行われている。改質
器２３で生成された水素富化ガスは、熱交換器２６ａを
通過する間に、約３００℃から約１００℃にまで冷却さ
れ、ＣＯ除去器２４へ送られる。ＣＯ除去器２４では、
水素富化ガスを選択酸化触媒層に通すことにより、反応
式（４）による一酸化炭素の除去が行われる。
改質触媒層４１に通すことにより、反応式（１），
（２）による水素富化ガスの生成が行われている。改質
器２３で生成された水素富化ガスは、熱交換器２６ａを
通過する間に、約３００℃から約１００℃にまで冷却さ
れ、ＣＯ除去器２４へ送られる。ＣＯ除去器２４では、
水素富化ガスを選択酸化触媒層に通すことにより、反応
式（４）による一酸化炭素の除去が行われる。
【００２７】そして、ＣＯ除去された水素富化ガスは、
熱交換器２６ｂを通過する間に約１８０℃から約８０℃
にまで冷却され、燃料電池１０へ送られる。燃料電池１
０では、この水素供給系から供給された水素富化ガス
と、空気供給系から供給された空気とを用いて発電を行
う。燃料電池１０からは未反応水素を含むオフガスが排
出されるが、該オフガスはオフガス管３４を通って燃焼
器２１に戻され、燃焼用燃料として再利用される。
熱交換器２６ｂを通過する間に約１８０℃から約８０℃
にまで冷却され、燃料電池１０へ送られる。燃料電池１
０では、この水素供給系から供給された水素富化ガス
と、空気供給系から供給された空気とを用いて発電を行
う。燃料電池１０からは未反応水素を含むオフガスが排
出されるが、該オフガスはオフガス管３４を通って燃焼
器２１に戻され、燃焼用燃料として再利用される。
【００２８】次に、定常運転中の改質器２３を停止させ
る方法について説明する。この改質器停止方法は、改質
器２３への空気導入を停止する第１のステップと、改質
器２３への水メタノール混合ガス導入を停止する第２の
ステップと、空気を再導入する第３のステップと、１０
０℃以下の空気を導入する第４のステップとからなる。
る方法について説明する。この改質器停止方法は、改質
器２３への空気導入を停止する第１のステップと、改質
器２３への水メタノール混合ガス導入を停止する第２の
ステップと、空気を再導入する第３のステップと、１０
０℃以下の空気を導入する第４のステップとからなる。
【００２９】まず初めに行われる第１のステップでは、
定常運転時に開であったバルブ５０を閉にする。する
と、空気供給系から水素供給系、すなわち、燃焼器２１
及びその後段に配備された蒸発器２２，改質器２３，…
への空気導入が遮断される。このとき、改質器２３で
は、水及びメタノールに比して空気の混合比が低下する
から、反応式（２）の発熱反応が抑制されつつ、反応式
（１）の吸熱反応が進行し、改質触媒層４１は効果的に
冷却されることになる。
定常運転時に開であったバルブ５０を閉にする。する
と、空気供給系から水素供給系、すなわち、燃焼器２１
及びその後段に配備された蒸発器２２，改質器２３，…
への空気導入が遮断される。このとき、改質器２３で
は、水及びメタノールに比して空気の混合比が低下する
から、反応式（２）の発熱反応が抑制されつつ、反応式
（１）の吸熱反応が進行し、改質触媒層４１は効果的に
冷却されることになる。
【００３０】次に行われる第２のステップでは、冷却途
中にある改質触媒層４１が１００℃以上であるうちに、
定常運転時に開であったバルブ５２を閉にする。改質触
媒層４１の温度は、その内部に配された温度センサ４３
により検出され、ＥＣＵ４５は、この温度センサ４３か
らの出力結果に基づき、バルブ５２を閉動作させる。
中にある改質触媒層４１が１００℃以上であるうちに、
定常運転時に開であったバルブ５２を閉にする。改質触
媒層４１の温度は、その内部に配された温度センサ４３
により検出され、ＥＣＵ４５は、この温度センサ４３か
らの出力結果に基づき、バルブ５２を閉動作させる。
【００３１】すると、水メタノール混合液タンク２７ａ
から蒸発器２２への水メタノール混合液供給が遮断さ
れ、改質器２３への水メタノール混合ガス導入が停止す
る。この停止後であっても、水蒸気改質反応は改質触媒
層４１の残予熱を利用して有効に持続するから、改質触
媒層４１の冷却は促進され、また、混合ガス中のメタノ
ール濃度は高速反応領域外の１８ｍｏｌ％以下に迅速に
低下する。
から蒸発器２２への水メタノール混合液供給が遮断さ
れ、改質器２３への水メタノール混合ガス導入が停止す
る。この停止後であっても、水蒸気改質反応は改質触媒
層４１の残予熱を利用して有効に持続するから、改質触
媒層４１の冷却は促進され、また、混合ガス中のメタノ
ール濃度は高速反応領域外の１８ｍｏｌ％以下に迅速に
低下する。
【００３２】次に行われる第３のステップでは、メタノ
ール濃度が１８ｍｏｌ％以下となった後に、第１のステ
ップで閉にしたバルブ５０を開にする。メタノール濃度
は、改質触媒層４１内に配されたメタノールセンサによ
り検出され、ＥＣＵ４５はメタノールセンサからの出力
結果に基づき、バルブ５０を開動作させる。
ール濃度が１８ｍｏｌ％以下となった後に、第１のステ
ップで閉にしたバルブ５０を開にする。メタノール濃度
は、改質触媒層４１内に配されたメタノールセンサによ
り検出され、ＥＣＵ４５はメタノールセンサからの出力
結果に基づき、バルブ５０を開動作させる。
【００３３】これにより、空気供給系から改質触媒層４
１へと空気が再導入され、触媒が酸化及びリフレッシュ
される。そして、この触媒酸化時に発生する酸化熱によ
り、改質器２３内に残存する水及びメタノール、すなわ
ち残存燃料が蒸発除去される。この第３のステップで空
気を再導入し得るのは、メタノール濃度が高速反応領域
外の１８ｍｏｌ％以下になっているからである。
１へと空気が再導入され、触媒が酸化及びリフレッシュ
される。そして、この触媒酸化時に発生する酸化熱によ
り、改質器２３内に残存する水及びメタノール、すなわ
ち残存燃料が蒸発除去される。この第３のステップで空
気を再導入し得るのは、メタノール濃度が高速反応領域
外の１８ｍｏｌ％以下になっているからである。
【００３４】最後に行われる第４のステップでは、空気
供給系にてインタークーラ６４を通過して１００℃以下
に冷却された空気を改質触媒層４１に導入する。このと
き、第３のステップで残存燃料が効果的に除去されてい
るため、結露を引き起こすことなく、冷空気により触媒
温度を迅速に下げることができる。更に、残存燃料ガス
も同時にパージされるから、再起動時における水，メタ
ノール及び空気の混合比に狂いが生じるおそれを有効に
回避することができる。
供給系にてインタークーラ６４を通過して１００℃以下
に冷却された空気を改質触媒層４１に導入する。このと
き、第３のステップで残存燃料が効果的に除去されてい
るため、結露を引き起こすことなく、冷空気により触媒
温度を迅速に下げることができる。更に、残存燃料ガス
も同時にパージされるから、再起動時における水，メタ
ノール及び空気の混合比に狂いが生じるおそれを有効に
回避することができる。
【００３５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、以下の効果を得ることができる。 （ａ）メタノール改質装置の停止時に、空気導入を停止
して水蒸気改質反応により触媒温度を低下させた後、該
触媒温度が１００℃以上であるうちに水及びメタノール
導入を停止するものであるから、触媒の残予熱を利用し
てメタノール水蒸気改質反応の進行を有効に持続させる
ことができる。よって、迅速な触媒冷却が可能になると
共に、メタノール濃度を高速反応領域外の１８ｍｏｌ％
以下に迅速に下げることが可能になる。
によれば、以下の効果を得ることができる。 （ａ）メタノール改質装置の停止時に、空気導入を停止
して水蒸気改質反応により触媒温度を低下させた後、該
触媒温度が１００℃以上であるうちに水及びメタノール
導入を停止するものであるから、触媒の残予熱を利用し
てメタノール水蒸気改質反応の進行を有効に持続させる
ことができる。よって、迅速な触媒冷却が可能になると
共に、メタノール濃度を高速反応領域外の１８ｍｏｌ％
以下に迅速に下げることが可能になる。
【００３６】（ｂ）また、メタノール濃度を１８ｍｏｌ
％以下にした後、空気を再導入し、触媒が酸化した時に
発生する酸化熱を利用して、装置内に残存している水及
びメタノールを蒸発除去した場合には、起動時における
水，メタノール及び空気の混合比に狂いが生じるおそれ
を有効に回避することが可能となる。
％以下にした後、空気を再導入し、触媒が酸化した時に
発生する酸化熱を利用して、装置内に残存している水及
びメタノールを蒸発除去した場合には、起動時における
水，メタノール及び空気の混合比に狂いが生じるおそれ
を有効に回避することが可能となる。
【００３７】（ｃ）さらに、水及びメタノールを蒸発除
去した後に、１００℃以下の空気を導入した場合には、
結露を引き起こすことなく、触媒温度を迅速に下げるこ
とが可能となる。また、この空気導入は、装置内の残存
燃料ガスをパージするから、上記混合比に狂いが生じる
おそれをより有効に回避することが可能となる。
去した後に、１００℃以下の空気を導入した場合には、
結露を引き起こすことなく、触媒温度を迅速に下げるこ
とが可能となる。また、この空気導入は、装置内の残存
燃料ガスをパージするから、上記混合比に狂いが生じる
おそれをより有効に回避することが可能となる。
【図１】 本発明の一実施の形態による電気自動車にお
ける燃料電池への燃料供給システム図である。
ける燃料電池への燃料供給システム図である。
【図２】 水／メタノール／空気の３種混合相図であ
る。
る。
２３ 改質器（メタノール改質装置） ４１ 改質触媒層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 隅 英明 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 古山 雅孝 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 磯部 昭司 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 平松 靖史 新潟県新潟市太夫浜字新割182番地 三菱 瓦斯化学株式会社新潟研究所内 (72)発明者 米岡 幹男 新潟県新潟市太夫浜字新割182番地 三菱 瓦斯化学株式会社新潟研究所内 Ｆターム(参考） 4G040 EA02 EA06 EB03 EB35 EB43 5H027 AA02 BA01 BA09 BA16
Claims (3)
- 【請求項１】 水，メタノール及び空気の混合ガスを触
媒上で反応させて水素富化ガスを発生させるメタノール
改質装置の停止方法であって、 空気導入を停止して水蒸気改質反応により触媒温度を低
下させ、該触媒温度が１００℃以上であるうちに水及び
メタノール導入を停止し、メタノール濃度を１８ｍｏｌ
％以下にすることを特徴とするメタノール改質装置の停
止方法。 - 【請求項２】 メタノール濃度を１８ｍｏｌ％以下にし
た後、空気を再導入し、残存する水及びメタノールをそ
の時の触媒酸化熱で蒸発除去することを特徴とする請求
項１記載のメタノール改質装置の停止方法 - 【請求項３】 水及びメタノールを蒸発除去した後、１
００℃以下の空気を導入し、触媒冷却及びパージを行う
ことを特徴とする請求項２記載のメタノール改質装置の
停止方法
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34144499A JP4212738B2 (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | メタノール改質装置の停止方法 |
| DE10059578A DE10059578B4 (de) | 1999-11-30 | 2000-11-30 | Verfahren zum Starten und Anhalten einer Methanolreformiervorrichtung |
| US09/725,808 US6290877B2 (en) | 1999-11-30 | 2000-11-30 | Method of starting and stopping methanol reforming apparatus and apparatus for supplying fuel to said apparatus |
| US09/912,306 US7101513B2 (en) | 1999-11-30 | 2001-07-26 | Method of starting and stopping methanol reforming apparatus and apparatus for supplying fuel to said apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34144499A JP4212738B2 (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | メタノール改質装置の停止方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001158603A true JP2001158603A (ja) | 2001-06-12 |
| JP4212738B2 JP4212738B2 (ja) | 2009-01-21 |
Family
ID=18346140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34144499A Expired - Fee Related JP4212738B2 (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | メタノール改質装置の停止方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4212738B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002179401A (ja) * | 2000-12-11 | 2002-06-26 | Toyota Motor Corp | 水素ガス生成システムの運転停止方法 |
| WO2005097317A1 (ja) * | 2004-04-08 | 2005-10-20 | Nippon Oil Corporation | 水蒸気改質触媒、水蒸気改質方法、水素製造装置および燃料電池システム |
| JP2005314180A (ja) * | 2004-04-30 | 2005-11-10 | T Rad Co Ltd | 自己酸化内部加熱型改質装置の停止方法 |
| JP2007012313A (ja) * | 2005-06-28 | 2007-01-18 | Kyocera Corp | 高温形燃料電池の運転方法 |
| CN100414757C (zh) * | 2003-06-17 | 2008-08-27 | 乐金电子(天津)电器有限公司 | 燃料电池的燃料浓度调节装置 |
| WO2017098787A1 (ja) * | 2015-12-11 | 2017-06-15 | 日産自動車株式会社 | 固体酸化物型燃料電池システム、及び固体酸化物型燃料電池システムの換気方法 |
-
1999
- 1999-11-30 JP JP34144499A patent/JP4212738B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002179401A (ja) * | 2000-12-11 | 2002-06-26 | Toyota Motor Corp | 水素ガス生成システムの運転停止方法 |
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| JP2005314180A (ja) * | 2004-04-30 | 2005-11-10 | T Rad Co Ltd | 自己酸化内部加熱型改質装置の停止方法 |
| JP2007012313A (ja) * | 2005-06-28 | 2007-01-18 | Kyocera Corp | 高温形燃料電池の運転方法 |
| WO2017098787A1 (ja) * | 2015-12-11 | 2017-06-15 | 日産自動車株式会社 | 固体酸化物型燃料電池システム、及び固体酸化物型燃料電池システムの換気方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4212738B2 (ja) | 2009-01-21 |
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