JP2001226103A - 燃料改質装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】連続的に水素含有ガスを製造できる燃料改質装
置を提供する。 【解決手段】オートサーマル型燃料改質装置１００であ
って、反応中に銅含有触媒が所定の活性低下率に到達す
ると、触媒への酸素含有ガスの供給を一時的に停止し、
水素含有ガスを生成しながら、触媒に生成した酸化銅を
還元することで触媒を再生する。
置を提供する。 【解決手段】オートサーマル型燃料改質装置１００であ
って、反応中に銅含有触媒が所定の活性低下率に到達す
ると、触媒への酸素含有ガスの供給を一時的に停止し、
水素含有ガスを生成しながら、触媒に生成した酸化銅を
還元することで触媒を再生する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、メタノールなどの
炭化水素燃料を改質して、水素含有ガスを製造する燃料
改質装置に関し、特に限定されないが固体高分子型燃料
電池やリン酸型燃料電池等の燃料の製造などに適し、触
媒活性が低下することなく連続的に水素含有ガスを製造
することができる燃料改質装置に関する。
炭化水素燃料を改質して、水素含有ガスを製造する燃料
改質装置に関し、特に限定されないが固体高分子型燃料
電池やリン酸型燃料電池等の燃料の製造などに適し、触
媒活性が低下することなく連続的に水素含有ガスを製造
することができる燃料改質装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、メタノール等の改質燃料と水
とから水素含有ガスを製造する方法として、以下の式
（１）で示される水蒸気改質反応が知られている。
とから水素含有ガスを製造する方法として、以下の式
（１）で示される水蒸気改質反応が知られている。
【０００３】
【化１】 ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋３Ｈ２ …（１） この反応はＣｕ−Ｚｎ系触媒上で選択的に起きるが、吸
熱反応であるため改質装置にバーナやヒータ等を設けて
加熱を行い、改質反応に必要な熱量を供給しなければな
らないという欠点を有する。
熱反応であるため改質装置にバーナやヒータ等を設けて
加熱を行い、改質反応に必要な熱量を供給しなければな
らないという欠点を有する。
【０００４】近年、自動車等への車載型燃料電池を考慮
したシステムへの適用が検討されているが、燃料改質器
の起動性、応答性およびコンパクト化が重要な課題とな
っており、その解決手段として、吸熱反応である前記式
（１）の燃料の水蒸気改質反応と、発熱反応である以下
の式（２）の酸化反応を同時に行わせるオートサーマル
改質反応が有効であるとされている。
したシステムへの適用が検討されているが、燃料改質器
の起動性、応答性およびコンパクト化が重要な課題とな
っており、その解決手段として、吸熱反応である前記式
（１）の燃料の水蒸気改質反応と、発熱反応である以下
の式（２）の酸化反応を同時に行わせるオートサーマル
改質反応が有効であるとされている。
【０００５】
【化２】 ＣＨ３ＯＨ＋１／２Ｏ２→ＣＯ２＋２Ｈ２ …（２）
【発明が解決しようとする課題】この場合、メタノール
燃料と水とに空気または酸素を供給して反応を行うこと
になるが、水蒸気改質反応に高選択性を示すＣｕ−Ｚｎ
系触媒を用いると、酸化剤である酸素の存在によって酸
化による活性劣化が生じる。また、局所的に発熱反応が
起こるので触媒に熱劣化が生じ、触媒の耐久性に問題が
あった。
燃料と水とに空気または酸素を供給して反応を行うこと
になるが、水蒸気改質反応に高選択性を示すＣｕ−Ｚｎ
系触媒を用いると、酸化剤である酸素の存在によって酸
化による活性劣化が生じる。また、局所的に発熱反応が
起こるので触媒に熱劣化が生じ、触媒の耐久性に問題が
あった。
【０００６】ところで、従来のメタノール燃料の改質用
触媒では、主に以下の式（３）のコーキング（炭素析
出）が触媒劣化の原因であり、その触媒再生方法として
は、以下の式（４）に示すように酸化処理でコークを除
去して再び再還元する方法（特開平９−７５７３４号公
報参照）や、反応中に酸素を共存して活性を回復する方
法（特開昭６２−３６００１号公報）などが提案されて
いる。
触媒では、主に以下の式（３）のコーキング（炭素析
出）が触媒劣化の原因であり、その触媒再生方法として
は、以下の式（４）に示すように酸化処理でコークを除
去して再び再還元する方法（特開平９−７５７３４号公
報参照）や、反応中に酸素を共存して活性を回復する方
法（特開昭６２−３６００１号公報）などが提案されて
いる。
【０００７】
【化３】ＣＨ３ＯＨ→Ｃ＋Ｈ２Ｏ＋Ｈ２ …（３） Ｃ＋Ｏ２→ＣＯ２ …（４） しかしながら、改質器をコンパクトにするために、前記
式（１）のメタノールの水蒸気改質反応と前記式（２）
の酸化反応とを同時に行わせるオートサーマル改質方式
を採用すると、下記（５）式に示す如く、酸素の導入に
より還元した銅触媒が酸化され、これが触媒劣化の主た
る原因になる。
式（１）のメタノールの水蒸気改質反応と前記式（２）
の酸化反応とを同時に行わせるオートサーマル改質方式
を採用すると、下記（５）式に示す如く、酸素の導入に
より還元した銅触媒が酸化され、これが触媒劣化の主た
る原因になる。
【０００８】
【化４】Ｃｕ＋１／２Ｏ２→ＣｕＯ …（５） そして、この種の触媒劣化の原因が上述した従来の原因
とは異なるため、上記公報で提案された従来の方法を使
用しても触媒を再生することはできない。
とは異なるため、上記公報で提案された従来の方法を使
用しても触媒を再生することはできない。
【０００９】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、連続的に水素含有ガスを製
造できる燃料改質装置を提供することを目的とする。
鑑みてなされたものであり、連続的に水素含有ガスを製
造できる燃料改質装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、請求項１記載の燃料改質装置は、燃料ガスお
よび水に酸素含有ガスを供給して、触媒の存在下におい
て燃料ガスの一部に発熱反応である酸化反応を行わせ、
発生した酸化熱を加熱源として吸熱反応である燃料の改
質反応を行わせて水素含有ガスを生成する燃料改質装置
において、反応中に前記触媒が所定の活性低下率に到達
すると、前記触媒への酸素含有ガスの供給を一時的に停
止することを特徴とする。
るために、請求項１記載の燃料改質装置は、燃料ガスお
よび水に酸素含有ガスを供給して、触媒の存在下におい
て燃料ガスの一部に発熱反応である酸化反応を行わせ、
発生した酸化熱を加熱源として吸熱反応である燃料の改
質反応を行わせて水素含有ガスを生成する燃料改質装置
において、反応中に前記触媒が所定の活性低下率に到達
すると、前記触媒への酸素含有ガスの供給を一時的に停
止することを特徴とする。
【００１１】いわゆるオートサーマル型改質器には銅含
有触媒が使用されるが、メタノールなどの炭化水素燃料
を酸化反応させると過剰に供給された酸素により銅が酸
化され、酸化銅となって触媒作用が低下する。そこで、
本発明の燃料改質装置では、反応中に触媒の活性が低下
したら、触媒への酸素含有ガスの供給を一時的に停止す
る。これにより、改質器では炭化水素ガスと水蒸気とに
よる水蒸気改質反応のみが生じ、このときの一酸化炭素
の変成反応時に触媒が還元されるので、酸化銅が除去さ
れ、その結果、触媒の活性が再び高くなる。このとき、
水蒸気改質反応は継続されることから、水素含有ガスを
継続して供給することができる。
有触媒が使用されるが、メタノールなどの炭化水素燃料
を酸化反応させると過剰に供給された酸素により銅が酸
化され、酸化銅となって触媒作用が低下する。そこで、
本発明の燃料改質装置では、反応中に触媒の活性が低下
したら、触媒への酸素含有ガスの供給を一時的に停止す
る。これにより、改質器では炭化水素ガスと水蒸気とに
よる水蒸気改質反応のみが生じ、このときの一酸化炭素
の変成反応時に触媒が還元されるので、酸化銅が除去さ
れ、その結果、触媒の活性が再び高くなる。このとき、
水蒸気改質反応は継続されることから、水素含有ガスを
継続して供給することができる。
【００１２】（２）上記発明においては特に限定されな
いが、請求項２記載の燃料改質装置では、反応使用中に
活性が低下した触媒を、燃料ガス中に１５０℃〜４００
℃、好ましくは２００℃〜４００℃で接触させて再生処
理を行うことを特徴とする。
いが、請求項２記載の燃料改質装置では、反応使用中に
活性が低下した触媒を、燃料ガス中に１５０℃〜４００
℃、好ましくは２００℃〜４００℃で接触させて再生処
理を行うことを特徴とする。
【００１３】特に、請求項３記載の燃料改質装置では、
前記酸素含有ガスを一定時間だけ供給することで、前記
触媒を１５０℃〜４００℃、好ましくは２００℃〜４０
０℃の温度雰囲気にさらすことを特徴とする。
前記酸素含有ガスを一定時間だけ供給することで、前記
触媒を１５０℃〜４００℃、好ましくは２００℃〜４０
０℃の温度雰囲気にさらすことを特徴とする。
【００１４】触媒をこの温度雰囲気にさらすことで、当
該触媒の還元反応が円滑に進行する。
該触媒の還元反応が円滑に進行する。
【００１５】（３）上記発明においては特に限定されな
いが、本発明の触媒として、メタノール改質反応および
一酸化炭素シフト反応に用いられる銅含有触媒を挙げる
ことができる。
いが、本発明の触媒として、メタノール改質反応および
一酸化炭素シフト反応に用いられる銅含有触媒を挙げる
ことができる。
【００１６】また、本発明の触媒は、Aｌ２Ｏ３、Ｃｅ
Ｏ２、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２、ＴｉＯ ２、ＭｇＯ、Ｚｎ
Ｏ、Ｇａ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３からなる群より選ばれた１
種以上の金属酸化物と、白金およびパラジウムからなる
群より選ばれた１種以上の貴金属とを主成分とする。
Ｏ２、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２、ＴｉＯ ２、ＭｇＯ、Ｚｎ
Ｏ、Ｇａ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３からなる群より選ばれた１
種以上の金属酸化物と、白金およびパラジウムからなる
群より選ばれた１種以上の貴金属とを主成分とする。
【００１７】さらに、本発明の触媒は、モノリス触媒で
あって、触媒担体に銅を含有する第１コート層が形成さ
れ、当該第１コート層の表面に、Aｌ２Ｏ３、Ｃｅ
Ｏ２、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、Ｚｎ
Ｏ、Ｇａ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３からなる群より選ばれた１
種以上の金属酸化物と白金およびパラジウムからなる群
より選ばれた１種以上の貴金属とを主成分とする第２コ
ート層が形成されている。
あって、触媒担体に銅を含有する第１コート層が形成さ
れ、当該第１コート層の表面に、Aｌ２Ｏ３、Ｃｅ
Ｏ２、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、Ｚｎ
Ｏ、Ｇａ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３からなる群より選ばれた１
種以上の金属酸化物と白金およびパラジウムからなる群
より選ばれた１種以上の貴金属とを主成分とする第２コ
ート層が形成されている。
【００１８】
【発明の効果】請求項１、４乃至６記載の発明によれ
ば、水素含有ガスを生成しながら触媒の活性を再生する
ことができる。
ば、水素含有ガスを生成しながら触媒の活性を再生する
ことができる。
【００１９】これに加えて、請求項２および３記載の発
明によれば、触媒の還元反応を促進できるので、触媒再
生に必要な時間を短縮することができる。
明によれば、触媒の還元反応を促進できるので、触媒再
生に必要な時間を短縮することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明の燃料改質装置の実施
形態を示すブロック図、図２は図１の燃料改質装置の制
御手順を示すフローチャート、図３は図１の燃料改質装
置における水素濃度、空気流量およびメタノール流量の
時間に対する関係を示すタイムチャート、図４（Ａ）乃
至（Ｃ）は触媒の劣化および再生の状態を示す断面図、
図５（Ａ）乃至（Ｃ）は組成が異なる他の触媒の劣化お
よび再生の状態を示す断面図である。
基づいて説明する。図１は本発明の燃料改質装置の実施
形態を示すブロック図、図２は図１の燃料改質装置の制
御手順を示すフローチャート、図３は図１の燃料改質装
置における水素濃度、空気流量およびメタノール流量の
時間に対する関係を示すタイムチャート、図４（Ａ）乃
至（Ｃ）は触媒の劣化および再生の状態を示す断面図、
図５（Ａ）乃至（Ｃ）は組成が異なる他の触媒の劣化お
よび再生の状態を示す断面図である。
【００２１】本実施形態の燃料改質装置１００は、燃料
ガスと水（水蒸気）と空気とを混合し、これを触媒層で
反応させ、水素含有ガスを生成する装置である。
ガスと水（水蒸気）と空気とを混合し、これを触媒層で
反応させ、水素含有ガスを生成する装置である。
【００２２】改質燃料となるメタノールは燃料タンク５
に収容されており、これをポンプ７を用いて蒸発器２に
圧送し、ここで気化させることでメタノールガスとす
る。一方、水は水タンク６に収容されており、これをポ
ンプ８を用いて蒸発器２に圧送し、ここで気化させるこ
とで水蒸気とする。
に収容されており、これをポンプ７を用いて蒸発器２に
圧送し、ここで気化させることでメタノールガスとす
る。一方、水は水タンク６に収容されており、これをポ
ンプ８を用いて蒸発器２に圧送し、ここで気化させるこ
とで水蒸気とする。
【００２３】蒸発器２によって気化されたメタノールガ
スと水蒸気との混合ガスには、コンプレッサ４で吸引さ
れた空気（酸素含有ガス）が混合され、この混合ガスが
改質器１に供給される。
スと水蒸気との混合ガスには、コンプレッサ４で吸引さ
れた空気（酸素含有ガス）が混合され、この混合ガスが
改質器１に供給される。
【００２４】本実施形態の改質器１は、これらメタノー
ルガスと水蒸気と空気とが混合されたガスを原料とし
て、メタノールの水蒸気改質反応と酸化反応とにより改
質ガス、すなわち水素含有ガスを生成する、いわゆるオ
ートサーマル型改質器が採用されている。
ルガスと水蒸気と空気とが混合されたガスを原料とし
て、メタノールの水蒸気改質反応と酸化反応とにより改
質ガス、すなわち水素含有ガスを生成する、いわゆるオ
ートサーマル型改質器が採用されている。
【００２５】この種のオートサーマル型改質器１におい
て、メタノールの水蒸気改質反応は、メタノールガスお
よび水蒸気の供給を受けて、下記式に示すメタノールの
分解反応と一酸化炭素の変成反応とを同時進行させて水
素と二酸化炭素を含有する改質ガスを生成する。
て、メタノールの水蒸気改質反応は、メタノールガスお
よび水蒸気の供給を受けて、下記式に示すメタノールの
分解反応と一酸化炭素の変成反応とを同時進行させて水
素と二酸化炭素を含有する改質ガスを生成する。
【００２６】
【化５】 分解反応：ＣＨ３ ＯＨ →ＣＯ ＋２Ｈ２ −９０．０（kJ/mol） 変成反応：ＣＯ ＋Ｈ２ Ｏ→ＣＯ２ ＋ Ｈ２ ＋４０．５（kJ/mol） 全体反応：ＣＨ３ ＯＨ＋Ｈ２ Ｏ→ＣＯ２ ＋３Ｈ２ −４９．５（kJ/mol ） 一方、メタノールの酸化反応は、メタノールガスおよび
空気の供給を受けて下記式に示す酸化反応により水素と
二酸化炭素を含有する改質ガスを生成する。
空気の供給を受けて下記式に示す酸化反応により水素と
二酸化炭素を含有する改質ガスを生成する。
【００２７】
【化６】 酸化反応：ＣＨ３ ＯＨ＋１／２Ｏ２ →２Ｈ２ ＋ＣＯ２ ＋１８９．５（ kJ/mol） 本実施形態の改質器１にはモノリス触媒が用いられ、図
４に示すように触媒担体に銅を含有する第１コート層が
形成され、当該第１コート層の表面に、Aｌ２Ｏ３、Ｃ
ｅＯ２、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、Ｚｎ
Ｏ、Ｇａ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３からなる群より選ばれた１
種以上の金属酸化物と、白金およびパラジウムからなる
群より選ばれた１種以上の貴金属とを主成分とする第２
コート層が形成されている。同図に示す例ではＺｎＯ、
ＺｒＯ２ およびＰｔが採用されている。なお、この
触媒層で燃料改質反応が行われて、水素を含有した改質
ガスが生成したのち、パイプ１１より排出されて燃料電
池等に供給される。
４に示すように触媒担体に銅を含有する第１コート層が
形成され、当該第１コート層の表面に、Aｌ２Ｏ３、Ｃ
ｅＯ２、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、Ｚｎ
Ｏ、Ｇａ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３からなる群より選ばれた１
種以上の金属酸化物と、白金およびパラジウムからなる
群より選ばれた１種以上の貴金属とを主成分とする第２
コート層が形成されている。同図に示す例ではＺｎＯ、
ＺｒＯ２ およびＰｔが採用されている。なお、この
触媒層で燃料改質反応が行われて、水素を含有した改質
ガスが生成したのち、パイプ１１より排出されて燃料電
池等に供給される。
【００２８】本実施形態の燃料改質装置１００では、改
質器１に当該改質器１の温度を検出する温度センサ９が
設けられ、また改質器１の排出パイプ１１に水素ガス濃
度を検出する濃度センサ１０が設けられている。これら
温度センサ９および濃度センサ１０は、何れも改質器１
の触媒の活性度Ａを測定するセンサであって、その出力
信号はコントローラ３に送出される。なお、改質器１の
触媒の活性度Ａが測定できれば、温度センサ９および濃
度センサ１０の何れか一方を省略しても良い。
質器１に当該改質器１の温度を検出する温度センサ９が
設けられ、また改質器１の排出パイプ１１に水素ガス濃
度を検出する濃度センサ１０が設けられている。これら
温度センサ９および濃度センサ１０は、何れも改質器１
の触媒の活性度Ａを測定するセンサであって、その出力
信号はコントローラ３に送出される。なお、改質器１の
触媒の活性度Ａが測定できれば、温度センサ９および濃
度センサ１０の何れか一方を省略しても良い。
【００２９】コントローラ３は、燃料ポンプ７および水
ポンプ８を制御することでメタノールガスの供給量およ
び水蒸気の供給量を制御するとともに、コンプレッサ４
を制御することでメタノールガスおよび水蒸気の混合ガ
スへ混合する空気量をも制御する。また、温度センサ９
および濃度センサ１０からの測定信号を受け、これに応
じた空気の供給量を制御する。
ポンプ８を制御することでメタノールガスの供給量およ
び水蒸気の供給量を制御するとともに、コンプレッサ４
を制御することでメタノールガスおよび水蒸気の混合ガ
スへ混合する空気量をも制御する。また、温度センサ９
および濃度センサ１０からの測定信号を受け、これに応
じた空気の供給量を制御する。
【００３０】次に図２乃至図４を参照しながら、コント
ローラ３による水素含有ガスの生成制御手順を説明す
る。従来の改質器を用いて改質反応を長時間行うと、図
３の上図に符号１５で示す如く水素濃度、すなわち触媒
の活性度Aが徐々に低下する。これは、既述したように
触媒成分である銅成分Ｃｕがコンプレッサ４から供給さ
れる空気で酸化されて酸化銅ＣｕＯとなるからである
（図４（Ａ）の右図参照）。
ローラ３による水素含有ガスの生成制御手順を説明す
る。従来の改質器を用いて改質反応を長時間行うと、図
３の上図に符号１５で示す如く水素濃度、すなわち触媒
の活性度Aが徐々に低下する。これは、既述したように
触媒成分である銅成分Ｃｕがコンプレッサ４から供給さ
れる空気で酸化されて酸化銅ＣｕＯとなるからである
（図４（Ａ）の右図参照）。
【００３１】そこで、本実施形態では、燃料の改質モー
ド中に（図２のステップ１，図３のｔ０〜ｔ１）、触媒
温度センサ９または濃度センサ１０で各種温度または濃
度を検出して触媒の活性度Ａを測定し、これが予め設定
された活性度Ａ０以下かどうかをコントローラ３で判断
する。
ド中に（図２のステップ１，図３のｔ０〜ｔ１）、触媒
温度センサ９または濃度センサ１０で各種温度または濃
度を検出して触媒の活性度Ａを測定し、これが予め設定
された活性度Ａ０以下かどうかをコントローラ３で判断
する。
【００３２】この活性度Ａは、メタノール転化率で定め
ることもできるが、本例の場合には、例えばメタノール
転化率が９０〜９９．８％のいずれかの値に達した時を
設定活性度Ａ０としている。ステップ２において、活性
度Ａが設定された活性度Ａ０以下になった場合は、コン
プレッサ４、燃料ポンプ７および水ポンプ８の運転を制
御できるコントローラ3によって、触媒の再生操作を行
う。
ることもできるが、本例の場合には、例えばメタノール
転化率が９０〜９９．８％のいずれかの値に達した時を
設定活性度Ａ０としている。ステップ２において、活性
度Ａが設定された活性度Ａ０以下になった場合は、コン
プレッサ４、燃料ポンプ７および水ポンプ８の運転を制
御できるコントローラ3によって、触媒の再生操作を行
う。
【００３３】触媒の再生操作は次の手順で行う。まず、
燃料の改質反応および触媒の還元を行うためには、触媒
に一定以上の熱容量が必要となる。本例では、触媒の還
元に必要とされる温度は１５０℃（好ましくは２００
℃）〜４００℃と考えられる。そこで、ステップ３にお
いて一定時間だけ発熱反応である酸化反応用の空気をコ
ンプレッサ４から送り込み（図２のステップ３，図３の
ｔ１〜ｔ２）、触媒温度が上昇したところで空気の供給
を停止する（図２のステップ４，図３のｔ２〜ｔ３）。
燃料の改質反応および触媒の還元を行うためには、触媒
に一定以上の熱容量が必要となる。本例では、触媒の還
元に必要とされる温度は１５０℃（好ましくは２００
℃）〜４００℃と考えられる。そこで、ステップ３にお
いて一定時間だけ発熱反応である酸化反応用の空気をコ
ンプレッサ４から送り込み（図２のステップ３，図３の
ｔ１〜ｔ２）、触媒温度が上昇したところで空気の供給
を停止する（図２のステップ４，図３のｔ２〜ｔ３）。
【００３４】ここで、空気の供給を停止すると、改質器
１に供給されるのはメタノールガスと水蒸気のみである
ことから、図４（Ｂ）の左図に示されるように、Ｐｔ／
ＺｒＯ２ 層にてメタノールガスの分解反応が生じ、さ
らに同図の右図に示されるように、Ｃｕ／ＺｎＯ層にて
一酸化炭素の変成反応が生じる。この変成反応の際に酸
化銅が還元されることで触媒が再生される。
１に供給されるのはメタノールガスと水蒸気のみである
ことから、図４（Ｂ）の左図に示されるように、Ｐｔ／
ＺｒＯ２ 層にてメタノールガスの分解反応が生じ、さ
らに同図の右図に示されるように、Ｃｕ／ＺｎＯ層にて
一酸化炭素の変成反応が生じる。この変成反応の際に酸
化銅が還元されることで触媒が再生される。
【００３５】こうして触媒が再生され、触媒活性度Ａが
再生時の設定活性度Ａ１に到達したかどうかを判断し
（ステップ５）、活性度Ａが設定活性度Ａ１に達したら
再生操作を終了し、改質反応を再開する（図２のステッ
プ５→ステップ１）。この改質反応の正常時の状態を図
４（Ｃ）に示すが、空気の供給バランスが良好であると
きは触媒層に酸化銅の層は生成しない。
再生時の設定活性度Ａ１に到達したかどうかを判断し
（ステップ５）、活性度Ａが設定活性度Ａ１に達したら
再生操作を終了し、改質反応を再開する（図２のステッ
プ５→ステップ１）。この改質反応の正常時の状態を図
４（Ｃ）に示すが、空気の供給バランスが良好であると
きは触媒層に酸化銅の層は生成しない。
【００３６】また、触媒活性度Ａが再生時の設定活性度
Ａ１に到達しない場合は、触媒温度Ｔを温度センサ９で
測定し、設定触媒温度Ｔ０以上である場合は、引き続き
空気の供給を停止して、再生操作を続行する（図２のス
テップ６→ステップ４）。ステップ６において、触媒温
度Ｔが設定触媒温度Ｔ０以下である場合は、触媒温度を
還元可能な温度である１５０℃（好ましくは２００℃）
〜４００℃に加熱するために、一定時間に空気を供給し
たのち（図３のｔ３〜ｔ４）、空気の供給を停止して触
媒の再生を再開する（図２のステップ６→ステップ３→
ステップ４，図３のｔ４〜ｔ５）。
Ａ１に到達しない場合は、触媒温度Ｔを温度センサ９で
測定し、設定触媒温度Ｔ０以上である場合は、引き続き
空気の供給を停止して、再生操作を続行する（図２のス
テップ６→ステップ４）。ステップ６において、触媒温
度Ｔが設定触媒温度Ｔ０以下である場合は、触媒温度を
還元可能な温度である１５０℃（好ましくは２００℃）
〜４００℃に加熱するために、一定時間に空気を供給し
たのち（図３のｔ３〜ｔ４）、空気の供給を停止して触
媒の再生を再開する（図２のステップ６→ステップ３→
ステップ４，図３のｔ４〜ｔ５）。
【００３７】このように触媒の再生操作を行うことによ
り、図２の上図に符号１６で示すが如く、触媒の活性低
下が規定値以上に抑えられて、一定値Ｃｏ以上の水素濃
度を連続的に維持することができる。
り、図２の上図に符号１６で示すが如く、触媒の活性低
下が規定値以上に抑えられて、一定値Ｃｏ以上の水素濃
度を連続的に維持することができる。
【００３８】なお、以上説明した実施形態は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。
【００３９】図５（Ａ）乃至（Ｃ）は組成が異なる他の
触媒を用いた場合の、劣化および再生の状態を示す断面
図であり、本例では第２コート層の貴金属としてパラジ
ウムＰｄが採用されている。この場合の触媒の再生制御
も図２乃至図３に示すルーチンにて実行することができ
る。
触媒を用いた場合の、劣化および再生の状態を示す断面
図であり、本例では第２コート層の貴金属としてパラジ
ウムＰｄが採用されている。この場合の触媒の再生制御
も図２乃至図３に示すルーチンにて実行することができ
る。
【図１】本発明の燃料改質装置の実施形態を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】図１の燃料改質装置の制御手順を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図３】図１の燃料改質装置における水素濃度、空気流
量およびメタノール流量の時間に対する関係を示すタイ
ムチャートである。
量およびメタノール流量の時間に対する関係を示すタイ
ムチャートである。
【図４】（Ａ）乃至（Ｃ）は触媒の劣化および再生の状
態を示す断面図である。
態を示す断面図である。
【図５】（Ａ）乃至（Ｃ）は組成が異なる他の触媒の劣
化および再生の状態を示す断面図である。
化および再生の状態を示す断面図である。
１００…燃料改質装置 １…改質器 ２…蒸発器 ３…コントローラ ４…コンプレッサ ５…燃料タンク ６…水タンク ７…燃料ポンプ ８…水ポンプ ９…温度センサ １０…濃度センサ １１…排出パイプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G040 EA02 EA06 EA07 EB03 EB12 EB23 EB32 EC01 EC03 EC04 EC05 4G069 AA03 AA10 BA01A BA02A BA04A BA05A BA05B BA06A BB02A BB04A BB04B BC17A BC18A BC31A BC31B BC35A BC35B BC43A BC72A BC75A BC75B CC25 CC26 CC32 EC28 GA06
Claims (6)
- 【請求項１】燃料ガスおよび水に酸素含有ガスを供給し
て、触媒の存在下において燃料ガスの一部に発熱反応で
ある酸化反応を行わせ、発生した酸化熱を加熱源として
吸熱反応である燃料の改質反応を行わせて水素含有ガス
を生成する燃料改質装置において、 反応中に前記触媒が所定の活性低下率に到達すると、前
記触媒への酸素含有ガスの供給を一時的に停止すること
を特徴とする燃料改質装置。 - 【請求項２】反応使用中に活性が低下した触媒を、燃料
ガス中に１５０℃〜４００℃で接触させて再生処理を行
うことを特徴とする請求項１記載の燃料改質装置。 - 【請求項３】前記酸素含有ガスを一定時間だけ供給する
ことで、前記触媒を１５０℃〜４００℃の温度雰囲気に
さらすことを特徴とする請求項２記載の燃料改質装置。 - 【請求項４】前記触媒が、メタノール改質反応および一
酸化炭素シフト反応に用いられる銅含有触媒であること
を特徴とする請求項１〜３記載の燃料改質装置。 - 【請求項５】前記触媒が、Aｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｚｒ
Ｏ２、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｇａ２Ｏ
３、Ｉｎ２Ｏ３からなる群より選ばれた１種以上の金属
酸化物と、白金およびパラジウムからなる群より選ばれ
た１種以上の貴金属とを主成分とすることを特徴とする
請求項１〜４記載の燃料改質装置。 - 【請求項６】前記触媒がモノリス触媒であって、触媒担
体に銅を含有する第１コート層が形成され、当該第１コ
ート層の表面に、Aｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＺｒＯ２、Ｓ
ｉＯ２、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｇａ２Ｏ３、Ｉｎ
２Ｏ３からなる群より選ばれた１種以上の金属酸化物と
白金およびパラジウムからなる群より選ばれた１種以上
の貴金属とを主成分とする第２コート層が形成されてい
ることを特徴とする請求項１〜５記載の燃料改質装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000041191A JP2001226103A (ja) | 2000-02-18 | 2000-02-18 | 燃料改質装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000041191A JP2001226103A (ja) | 2000-02-18 | 2000-02-18 | 燃料改質装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001226103A true JP2001226103A (ja) | 2001-08-21 |
Family
ID=18564460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000041191A Pending JP2001226103A (ja) | 2000-02-18 | 2000-02-18 | 燃料改質装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001226103A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002179404A (ja) * | 2000-12-08 | 2002-06-26 | Toho Gas Co Ltd | 燃料改質器の運転制御システム |
| JP2008519746A (ja) * | 2004-12-10 | 2008-06-12 | ベバスト・アクチィエンゲゼルシャフト | 改質装置を再生する方法 |
| JP2012101982A (ja) * | 2010-11-11 | 2012-05-31 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | 水素ガス製造装置 |
| WO2012105355A1 (ja) * | 2011-01-31 | 2012-08-09 | 住友精化株式会社 | 水素ガスの製造方法 |
-
2000
- 2000-02-18 JP JP2000041191A patent/JP2001226103A/ja active Pending
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| CN102530866A (zh) * | 2010-11-11 | 2012-07-04 | 住友精化株式会社 | 制氢装置 |
| CN102530866B (zh) * | 2010-11-11 | 2016-01-13 | 住友精化株式会社 | 制氢装置 |
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| KR20140023895A (ko) | 2011-01-31 | 2014-02-27 | 스미토모 세이카 가부시키가이샤 | 수소 가스의 제조 방법 |
| JPWO2012105355A1 (ja) * | 2011-01-31 | 2014-07-03 | 住友精化株式会社 | 水素ガスの製造方法 |
| KR101869580B1 (ko) * | 2011-01-31 | 2018-06-20 | 스미토모 세이카 가부시키가이샤 | 수소 가스의 제조 방법 |
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