JP2001325981A - 被処理ガス改質機構と固体高分子型燃料電池システム並びに被処理ガス改質方法 - Google Patents
被処理ガス改質機構と固体高分子型燃料電池システム並びに被処理ガス改質方法Info
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- reforming
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 比較的低コストで固体高分子型燃料電池に供
給する被処理ガス中のＳ分を低減化すると共に、改質ガ
ス中のＣＯを効果的に低減化可能な被処理ガス改質機構
とこれを用いた固体高分子型燃料電池システム並びに被
処理ガス改質方法を提供する。 【解決手段】 固体高分子電解質膜Ｐを備えた電解セル
１と、この電解セル１に水を供給する手段と、電解セル
１により電解されて生成した水素および酸素を個別に排
出して被処理ガス改質ラインに供給可能な配管２ａ，２
ｂとを有する被処理ガス改質機構。
給する被処理ガス中のＳ分を低減化すると共に、改質ガ
ス中のＣＯを効果的に低減化可能な被処理ガス改質機構
とこれを用いた固体高分子型燃料電池システム並びに被
処理ガス改質方法を提供する。 【解決手段】 固体高分子電解質膜Ｐを備えた電解セル
１と、この電解セル１に水を供給する手段と、電解セル
１により電解されて生成した水素および酸素を個別に排
出して被処理ガス改質ラインに供給可能な配管２ａ，２
ｂとを有する被処理ガス改質機構。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は被処理ガス改質機構
と固体高分子型燃料電池システム並びに被処理ガス改質
方法に関し、詳しくは、都市ガス等の被処理ガスを改質
してこれを固体高分子型燃料電池などに供給可能な被処
理ガス改質機構と、これを備えた固体高分子型燃料電池
システム並びに被処理ガス改質方法に関する。
と固体高分子型燃料電池システム並びに被処理ガス改質
方法に関し、詳しくは、都市ガス等の被処理ガスを改質
してこれを固体高分子型燃料電池などに供給可能な被処
理ガス改質機構と、これを備えた固体高分子型燃料電池
システム並びに被処理ガス改質方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体高分子型燃料電池は、各種燃料電池
のなかでも、近時、その使用し易さから、注目を集めて
おり、実用化が期待されている。すなわち、固体高分子
型燃料電池は作動温度が（１）７０〜８０℃で取り扱い
易く、（２）起動・停止がリン酸型、溶融炭酸塩型、固
体電解質型の燃料電池に比べて容易であり、（３）出力
密度が高い、（４）軽量・コンパクトである、（５）電
解質が高分子膜でできているため、反応ガスの差圧に耐
え、作動中に電解質の流出がないのでメンテナンスが不
要、などの利点がある。そのため、小型発電装置、小型
コージェネレーション装置として、更には低公害の電気
自動車などの移動用電源として活用が期待されている。
のなかでも、近時、その使用し易さから、注目を集めて
おり、実用化が期待されている。すなわち、固体高分子
型燃料電池は作動温度が（１）７０〜８０℃で取り扱い
易く、（２）起動・停止がリン酸型、溶融炭酸塩型、固
体電解質型の燃料電池に比べて容易であり、（３）出力
密度が高い、（４）軽量・コンパクトである、（５）電
解質が高分子膜でできているため、反応ガスの差圧に耐
え、作動中に電解質の流出がないのでメンテナンスが不
要、などの利点がある。そのため、小型発電装置、小型
コージェネレーション装置として、更には低公害の電気
自動車などの移動用電源として活用が期待されている。
【０００３】そして、固体高分子型燃料電池に供給する
燃料として、一般に都市ガスを利用し、都市ガスから、
その水蒸気改質反応などにより生成された水素を用いる
ようにしている。
燃料として、一般に都市ガスを利用し、都市ガスから、
その水蒸気改質反応などにより生成された水素を用いる
ようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水蒸気
改質反応などにより都市ガスから燃料の水素を生成する
場合、都市ガスには付臭剤（ジメチルスルファイド；３
ｍｇ−Ｓ／ｍ3 （Ｎｏｒｍａｌ）、ｔ−ブチルメルカプ
タン；２ｍｇ−Ｓ／ｍ3 （Ｎｏｒｍａｌ））が含まれて
おり、付臭剤における微量有機Ｓ分が後述する水蒸気改
質触媒を劣化させるため、微量有機Ｓ分を除去する必要
がある。ところが、付臭剤は物理化学的に安定であり、
吸着剤にも吸着し難い性質を有しているため、付臭剤を
含む都市ガス中の有機Ｓ分は除去し難い。そこで、脱硫
法としては、Ｃｏ−Ｍｏ系あるいはＮｉ−Ｍｏ系触媒を
用いると共に、水素を導入して行う水添分解した後、更
に生成した硫化水素を酸化亜鉛で吸着して除去する水添
脱硫法が採られる。しかし、この水添脱硫法は、別に水
素源を設ける必要があり、装置全体が複雑で大掛かりと
なるのみならず、水添脱硫法によっても水蒸気改質触媒
の劣化を防止するには十分ではない場合が多く、例えば
ＮｉやＲｕ触媒はｐｐｍ以下の低濃度のＳ分でもその表
面に硫化物を形成し、触媒表面をほとんど覆ってしまう
ので、劣化を確実に防止するには複雑で大掛かりな設備
を要しているのが現状である。
改質反応などにより都市ガスから燃料の水素を生成する
場合、都市ガスには付臭剤（ジメチルスルファイド；３
ｍｇ−Ｓ／ｍ3 （Ｎｏｒｍａｌ）、ｔ−ブチルメルカプ
タン；２ｍｇ−Ｓ／ｍ3 （Ｎｏｒｍａｌ））が含まれて
おり、付臭剤における微量有機Ｓ分が後述する水蒸気改
質触媒を劣化させるため、微量有機Ｓ分を除去する必要
がある。ところが、付臭剤は物理化学的に安定であり、
吸着剤にも吸着し難い性質を有しているため、付臭剤を
含む都市ガス中の有機Ｓ分は除去し難い。そこで、脱硫
法としては、Ｃｏ−Ｍｏ系あるいはＮｉ−Ｍｏ系触媒を
用いると共に、水素を導入して行う水添分解した後、更
に生成した硫化水素を酸化亜鉛で吸着して除去する水添
脱硫法が採られる。しかし、この水添脱硫法は、別に水
素源を設ける必要があり、装置全体が複雑で大掛かりと
なるのみならず、水添脱硫法によっても水蒸気改質触媒
の劣化を防止するには十分ではない場合が多く、例えば
ＮｉやＲｕ触媒はｐｐｍ以下の低濃度のＳ分でもその表
面に硫化物を形成し、触媒表面をほとんど覆ってしまう
ので、劣化を確実に防止するには複雑で大掛かりな設備
を要しているのが現状である。
【０００５】更に、固体高分子型燃料電池に使用されて
いる触媒の性能を維持するため、改質ガス中のＣＯ濃度
を低く押さえる（１０ｐｐｍ以下）必要がある。つま
り、ＣＯ被毒による白金触媒活性の劣化は低温ほど著し
いので、固体高分子型燃料電池のような低温作動型の場
合には特にその影響が大きく、ＣＯ濃度は１０ｐｐｍ以
下に押さえる必要がある。そこで、改質ガス中のＣＯ濃
度を低く押さえるため、脱硫された都市ガスに対して水
蒸気改質触媒の存在下で、約７００〜８５０℃の水蒸気
と接触させてＨ2 とＣＯに改質し、これを４００℃前後
に調整されたＦｅ−ＣｒやＦｅ−Ｃｒ−Ｃｕ触媒を充填
した高温シフトコンバータ、更に２００℃前後に調整さ
れたＺｎ−Ｃｕ触媒を充填した低温シフトコンバータに
導入する。ここで、ＣＯをＨ2 Ｏ（水蒸気）によりＨ2
とＣＯ2 に改質して、ＣＯの低減化を図るようにしてい
る。シフトコンバータを通って、更にＣＯを下げるため
にＰｔ−Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｒｕ−Ｐｔ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒を充
填したＣＯ除去器に導入され、供給される空気とＣＯが
選択酸化反応をし、更なるＣＯの低減化を図るようにし
ている。これらの構成のため、複雑で大掛かりな設備と
なる。
いる触媒の性能を維持するため、改質ガス中のＣＯ濃度
を低く押さえる（１０ｐｐｍ以下）必要がある。つま
り、ＣＯ被毒による白金触媒活性の劣化は低温ほど著し
いので、固体高分子型燃料電池のような低温作動型の場
合には特にその影響が大きく、ＣＯ濃度は１０ｐｐｍ以
下に押さえる必要がある。そこで、改質ガス中のＣＯ濃
度を低く押さえるため、脱硫された都市ガスに対して水
蒸気改質触媒の存在下で、約７００〜８５０℃の水蒸気
と接触させてＨ2 とＣＯに改質し、これを４００℃前後
に調整されたＦｅ−ＣｒやＦｅ−Ｃｒ−Ｃｕ触媒を充填
した高温シフトコンバータ、更に２００℃前後に調整さ
れたＺｎ−Ｃｕ触媒を充填した低温シフトコンバータに
導入する。ここで、ＣＯをＨ2 Ｏ（水蒸気）によりＨ2
とＣＯ2 に改質して、ＣＯの低減化を図るようにしてい
る。シフトコンバータを通って、更にＣＯを下げるため
にＰｔ−Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｒｕ−Ｐｔ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒を充
填したＣＯ除去器に導入され、供給される空気とＣＯが
選択酸化反応をし、更なるＣＯの低減化を図るようにし
ている。これらの構成のため、複雑で大掛かりな設備と
なる。
【０００６】このように、従来の技術では複雑で大掛か
りな付帯設備を設置するのにかなりのコストを要し、固
体高分子型燃料電池を利用するシステムの製造コストの
高騰を招き、実用化の障害にもなっていた。
りな付帯設備を設置するのにかなりのコストを要し、固
体高分子型燃料電池を利用するシステムの製造コストの
高騰を招き、実用化の障害にもなっていた。
【０００７】そこで、本発明の目的は、比較的低コスト
で固体高分子型燃料電池などに供給する被処理ガス中の
Ｓ分を効果的に低減化すると共に、改質ガス中のＣＯを
効果的に低減化可能な被処理ガス改質機構と固体高分子
型燃料電池システム並びに被処理ガス改質方法を提供す
ることにある。
で固体高分子型燃料電池などに供給する被処理ガス中の
Ｓ分を効果的に低減化すると共に、改質ガス中のＣＯを
効果的に低減化可能な被処理ガス改質機構と固体高分子
型燃料電池システム並びに被処理ガス改質方法を提供す
ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的は各請求項記載
の発明により達成される。すなわち、本発明に係る被処
理ガス改質機構の特徴構成は、固体高分子電解質膜を備
えた電解セルと、この電解セルに水を供給する手段と、
前記電解セルにより電解されて生成した水素および酸素
を個別に排出して被処理ガス改質ラインに供給可能な排
出手段とを有することにある。
の発明により達成される。すなわち、本発明に係る被処
理ガス改質機構の特徴構成は、固体高分子電解質膜を備
えた電解セルと、この電解セルに水を供給する手段と、
前記電解セルにより電解されて生成した水素および酸素
を個別に排出して被処理ガス改質ラインに供給可能な排
出手段とを有することにある。
【０００９】この構成によれば、固体高分子電解質膜を
備えた電解セルの水分解によって生成した水素と酸素を
利用するため、装置全体を小さいものにできると共に、
装置そのものが比較的簡素な構成でよく、ことさら複雑
で大掛かりな設備を必要とすることなく、水素供給によ
り被処理ガス中のＳ分を効果的に低減化すると共に、酸
素供給により改質ガス中のＣＯを効果的に低減化するこ
とができる。しかも、水素と酸素の生成を電解で行うた
め、制御が容易で確実であり調整が行い易く、被処理ガ
ス中のＣＯの低減化に対する負荷変動への追随性が良好
であるという利点を有する。更に、固体高分子型燃料電
池を構成する固体電解質膜は、所定性能を発揮するため
には乾燥するのを確実に防止する必要性があり、そのた
め厳しい湿度管理を要するが、本発明の被処理ガス改質
機構を固体高分子型燃料電池システムに使用する場合
は、生成される酸素が水分を多量に含んだものであるた
め、その水分管理が極めて容易となる。
備えた電解セルの水分解によって生成した水素と酸素を
利用するため、装置全体を小さいものにできると共に、
装置そのものが比較的簡素な構成でよく、ことさら複雑
で大掛かりな設備を必要とすることなく、水素供給によ
り被処理ガス中のＳ分を効果的に低減化すると共に、酸
素供給により改質ガス中のＣＯを効果的に低減化するこ
とができる。しかも、水素と酸素の生成を電解で行うた
め、制御が容易で確実であり調整が行い易く、被処理ガ
ス中のＣＯの低減化に対する負荷変動への追随性が良好
であるという利点を有する。更に、固体高分子型燃料電
池を構成する固体電解質膜は、所定性能を発揮するため
には乾燥するのを確実に防止する必要性があり、そのた
め厳しい湿度管理を要するが、本発明の被処理ガス改質
機構を固体高分子型燃料電池システムに使用する場合
は、生成される酸素が水分を多量に含んだものであるた
め、その水分管理が極めて容易となる。
【００１０】その結果、本発明によれば、比較的低コス
トで固体高分子型燃料電池などに供給する被処理ガス中
のＳ分を効果的に低減化すると共に、改質ガス中のＣＯ
を効果的に低減化可能な被処理ガス改質機構を提供する
ことができた。
トで固体高分子型燃料電池などに供給する被処理ガス中
のＳ分を効果的に低減化すると共に、改質ガス中のＣＯ
を効果的に低減化可能な被処理ガス改質機構を提供する
ことができた。
【００１１】前記水素を排出する排出手段が、前記被処
理ガス改質ラインを構成する脱硫機構に導入されるよう
になっていると共に、前記酸素が前記被処理ガス改質ラ
インを構成するＣＯ除去器に導入されるようになってい
ることが好ましい。
理ガス改質ラインを構成する脱硫機構に導入されるよう
になっていると共に、前記酸素が前記被処理ガス改質ラ
インを構成するＣＯ除去器に導入されるようになってい
ることが好ましい。
【００１２】この構成によれば、比較的小規模の脱硫機
構とＣＯ除去器を使用でき、一層確実に被処理ガス中の
Ｓ分を効果的に低減化すると共に、改質ガス中のＣＯを
一層効果的に低減化することができて都合がよい。
構とＣＯ除去器を使用でき、一層確実に被処理ガス中の
Ｓ分を効果的に低減化すると共に、改質ガス中のＣＯを
一層効果的に低減化することができて都合がよい。
【００１３】又、本発明に係る固体高分子型燃料電池シ
ステムの特徴構成は、請求項１又は２の被処理ガス改質
機構を備えることにある。
ステムの特徴構成は、請求項１又は２の被処理ガス改質
機構を備えることにある。
【００１４】この構成によれば、比較的低コストで固体
高分子型燃料電池などに供給する被処理ガス中のＳ分を
効果的に低減化すると共に、改質ガス中のＣＯを効果的
に低減化可能な固体高分子型燃料電池システムを提供す
ることができる。
高分子型燃料電池などに供給する被処理ガス中のＳ分を
効果的に低減化すると共に、改質ガス中のＣＯを効果的
に低減化可能な固体高分子型燃料電池システムを提供す
ることができる。
【００１５】更に又、本発明に係る被処理ガス改質方法
の特徴構成は、固体高分子電解質膜を備えた電解セルに
水を供給し、この電解セルに通電して水素および酸素を
生成し、これら生成された水素および酸素を個別に排出
して被処理ガス改質ラインに供給することにある。
の特徴構成は、固体高分子電解質膜を備えた電解セルに
水を供給し、この電解セルに通電して水素および酸素を
生成し、これら生成された水素および酸素を個別に排出
して被処理ガス改質ラインに供給することにある。
【００１６】この構成によれば、固体高分子電解質膜を
備えた電解セルの水分解によって生成した水素と酸素を
利用するため、小型かつ簡素な装置を用いることがで
き、ことさら複雑で大掛かりな設備を必要とすることが
ないので、比較的低コストで、水素供給により被処理ガ
ス中のＳ分を効果的に低減化すると共に、酸素供給によ
り改質ガス中のＣＯを効果的に低減化することができ
る。
備えた電解セルの水分解によって生成した水素と酸素を
利用するため、小型かつ簡素な装置を用いることがで
き、ことさら複雑で大掛かりな設備を必要とすることが
ないので、比較的低コストで、水素供給により被処理ガ
ス中のＳ分を効果的に低減化すると共に、酸素供給によ
り改質ガス中のＣＯを効果的に低減化することができ
る。
【００１７】生成した前記水素を、前記被処理ガス改質
ラインを構成する脱硫機構に導入すると共に、生成した
前記酸素を、前記被処理ガス改質ラインを構成するＣＯ
除去器に導入するようになっていることが好ましい。
ラインを構成する脱硫機構に導入すると共に、生成した
前記酸素を、前記被処理ガス改質ラインを構成するＣＯ
除去器に導入するようになっていることが好ましい。
【００１８】この構成によれば、比較的小規模の脱硫機
構とＣＯ除去器を使用して被処理ガスを改質でき、一層
確実に被処理ガス中のＳ分を効果的に低減化すると共
に、改質ガス中のＣＯを一層効果的に低減化することが
できる。
構とＣＯ除去器を使用して被処理ガスを改質でき、一層
確実に被処理ガス中のＳ分を効果的に低減化すると共
に、改質ガス中のＣＯを一層効果的に低減化することが
できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図面を参
照して詳細に説明する。図１は、本実施形態の固体高分
子型燃料電池システム（以下、単に「燃料電池システ
ム」ということがある）の概略構造を示す。この燃料電
池システムは、固体高分子型燃料電池Ｃに燃料ガスとし
ての都市ガスを燃料極に供給すると共に、空気極に空気
を供給することにより電力を出力するようになってい
る。都市ガス供給の途中には、被処理ガスである都市ガ
スに含まれるＳ分を低減化する共に、ＣＯを低減化する
ための脱硫器やＣＯ変成器などからなる被処理ガス改質
ラインが設けられている。
照して詳細に説明する。図１は、本実施形態の固体高分
子型燃料電池システム（以下、単に「燃料電池システ
ム」ということがある）の概略構造を示す。この燃料電
池システムは、固体高分子型燃料電池Ｃに燃料ガスとし
ての都市ガスを燃料極に供給すると共に、空気極に空気
を供給することにより電力を出力するようになってい
る。都市ガス供給の途中には、被処理ガスである都市ガ
スに含まれるＳ分を低減化する共に、ＣＯを低減化する
ための脱硫器やＣＯ変成器などからなる被処理ガス改質
ラインが設けられている。
【００２０】本実施形態では、更に、被処理ガス改質ラ
インの途中に、都市ガス中のＳ分とＣＯを効果的に低減
化する被処理ガス改質機構が接続されて構成されてい
る。この被処理ガス改質機構は、固体高分子電解質膜Ｐ
を備えた電解セル１を備えていて、この電解セル１に水
供給手段（図示略）から水を供給し、ここで水を酸素と
水素に電解するようになっている。つまり、固体高分子
型燃料電池の逆反応を生起させるのである。図番Ｅは、
電解セル１に電力を供給する直流電源であり、この直流
電源Ｅを制御することにより、生成する水素や酸素の量
を容易に調整することがてきる。又、固体高分子電解質
膜Ｐとしては、フッ素樹脂系スルホン酸膜などの高分子
膜を使用できる。
インの途中に、都市ガス中のＳ分とＣＯを効果的に低減
化する被処理ガス改質機構が接続されて構成されてい
る。この被処理ガス改質機構は、固体高分子電解質膜Ｐ
を備えた電解セル１を備えていて、この電解セル１に水
供給手段（図示略）から水を供給し、ここで水を酸素と
水素に電解するようになっている。つまり、固体高分子
型燃料電池の逆反応を生起させるのである。図番Ｅは、
電解セル１に電力を供給する直流電源であり、この直流
電源Ｅを制御することにより、生成する水素や酸素の量
を容易に調整することがてきる。又、固体高分子電解質
膜Ｐとしては、フッ素樹脂系スルホン酸膜などの高分子
膜を使用できる。
【００２１】電解セル１によって生成された水素は、水
素排出手段である配管２ａを通して都市ガス供給路に導
入されるようになっている。都市ガスは水添脱硫器３に
導入され、ここで都市ガス中に含まれる有機Ｓ分をＣｏ
−Ｍｏ系触媒やＮｉ−Ｍｏ系触媒を用いて、電解セル１
から生成された水素を導入することにより、都市ガス中
に含まれる有機Ｓ分を水添分解し、生成する硫化水素を
酸化亜鉛に吸着させる機能を有して、都市ガス中の有機
Ｓ分を顕著に低減化できることになる。
素排出手段である配管２ａを通して都市ガス供給路に導
入されるようになっている。都市ガスは水添脱硫器３に
導入され、ここで都市ガス中に含まれる有機Ｓ分をＣｏ
−Ｍｏ系触媒やＮｉ−Ｍｏ系触媒を用いて、電解セル１
から生成された水素を導入することにより、都市ガス中
に含まれる有機Ｓ分を水添分解し、生成する硫化水素を
酸化亜鉛に吸着させる機能を有して、都市ガス中の有機
Ｓ分を顕著に低減化できることになる。
【００２２】更に、水添脱硫器３で有機Ｓ分を低減化さ
れた都市ガスは、活性炭あるいはモレキュラーシーブス
等の吸着剤を備えて構成される吸着型脱硫器４に導入さ
れ、ここで有機Ｓ分は一層顕著に低減化される。もっと
も、高性能吸着型脱硫器を用いる場合には、水添脱硫器
３は必ずしも必要ではなく、吸着型脱硫器４に導入して
もよいが、吸着型脱硫器４の前段階に水添脱硫器３を設
けておくと、それだけ吸着型脱硫器４の負荷が軽減され
るため、吸着型脱硫器４中の吸着剤の再生あるいは更新
期間を長くすることができて好ましい。
れた都市ガスは、活性炭あるいはモレキュラーシーブス
等の吸着剤を備えて構成される吸着型脱硫器４に導入さ
れ、ここで有機Ｓ分は一層顕著に低減化される。もっと
も、高性能吸着型脱硫器を用いる場合には、水添脱硫器
３は必ずしも必要ではなく、吸着型脱硫器４に導入して
もよいが、吸着型脱硫器４の前段階に水添脱硫器３を設
けておくと、それだけ吸着型脱硫器４の負荷が軽減され
るため、吸着型脱硫器４中の吸着剤の再生あるいは更新
期間を長くすることができて好ましい。
【００２３】これら脱硫機構３，４により有機Ｓ分を十
分に低減化された都市ガスは、水蒸気改質器５に導入さ
れ、ここでは、スチーム／カーボン比＝２〜３．５に調
節されて、７００〜８５０℃に加熱され、ＣＯ濃度は１
０数％である。
分に低減化された都市ガスは、水蒸気改質器５に導入さ
れ、ここでは、スチーム／カーボン比＝２〜３．５に調
節されて、７００〜８５０℃に加熱され、ＣＯ濃度は１
０数％である。
【００２４】次に、改質された都市ガスはＣＯ変成器６
に送給される。このＣＯ変成器６は、高温シフト反応用
変成器６ａと低温シフト反応用変成器６ｂに２段階構成
となっている。高温シフト反応用変成器６ａには触媒と
して３００〜５００℃に加熱されたＦｅ−Ｃｒ系あるい
はＦｅ−Ｃｒ−Ｃｕ系のものが用いられていて、ここで
ＣＯ濃度を１０数％から約２％程度にまで低減する。そ
して、低温シフト反応用変成器６ｂでは１８０〜２５０
℃に加熱したＣｕ−Ｚｎ系触媒を用いており、ここでは
ＣＯ濃度を約２％から約１０００〜５０００ｐｐｍ程度
にまで低減する。もっとも、ＣＯ変成器６は必ずしも２
段階構成である必要はない。
に送給される。このＣＯ変成器６は、高温シフト反応用
変成器６ａと低温シフト反応用変成器６ｂに２段階構成
となっている。高温シフト反応用変成器６ａには触媒と
して３００〜５００℃に加熱されたＦｅ−Ｃｒ系あるい
はＦｅ−Ｃｒ−Ｃｕ系のものが用いられていて、ここで
ＣＯ濃度を１０数％から約２％程度にまで低減する。そ
して、低温シフト反応用変成器６ｂでは１８０〜２５０
℃に加熱したＣｕ−Ｚｎ系触媒を用いており、ここでは
ＣＯ濃度を約２％から約１０００〜５０００ｐｐｍ程度
にまで低減する。もっとも、ＣＯ変成器６は必ずしも２
段階構成である必要はない。
【００２５】ＣＯ濃度を低減された都市ガスは、更にＣ
Ｏ除去器７に送給される。このＣＯ除去器７に、上記し
た電解セル１より発生した湿度の高い酸素を、酸素排出
手段である配管２ｂを通して供給する。従来技術ではＣ
Ｏ除去器７に空気を供給するが、本実施形態の場合、酸
素そのものを供給するので、ＣＯ低減反応に寄与しない
窒素が含まれておらず効率的である。
Ｏ除去器７に送給される。このＣＯ除去器７に、上記し
た電解セル１より発生した湿度の高い酸素を、酸素排出
手段である配管２ｂを通して供給する。従来技術ではＣ
Ｏ除去器７に空気を供給するが、本実施形態の場合、酸
素そのものを供給するので、ＣＯ低減反応に寄与しない
窒素が含まれておらず効率的である。
【００２６】ＣＯ除去器７は、Ｐｔ−Ａｌ2 Ｏ3 系ある
いはＲｕ−Ｐｔ−Ａｌ2 Ｏ3 系の触媒を用いて、選択酸
化反応を起こさせることにより、ＣＯの一層の低減化を
図るようになっているが、電解セル１より発生した酸素
の存在により、ＣＯ濃度を約１０００〜５０００ｐｐｍ
から１０ｐｐｍ以下に確実に低減させる。
いはＲｕ−Ｐｔ−Ａｌ2 Ｏ3 系の触媒を用いて、選択酸
化反応を起こさせることにより、ＣＯの一層の低減化を
図るようになっているが、電解セル１より発生した酸素
の存在により、ＣＯ濃度を約１０００〜５０００ｐｐｍ
から１０ｐｐｍ以下に確実に低減させる。
【００２７】以上のＣＯ低減工程を経た都市ガスは、十
分に改質されており、水分に富み湿度の高い改質ガスが
固体高分子型燃料電池Ｃに供給される。そして、固体高
分子型燃料電池Ｃにより発電された電力はインバータ８
を介して外部電源として取り出される。
分に改質されており、水分に富み湿度の高い改質ガスが
固体高分子型燃料電池Ｃに供給される。そして、固体高
分子型燃料電池Ｃにより発電された電力はインバータ８
を介して外部電源として取り出される。
【００２８】〔別実施の形態〕 （１） 上記実施形態では、都市ガスを燃料ガスとする
固体高分子型燃料電池システムの例を挙げて説明した
が、本発明に係る被処理ガス改質機構と被処理ガス改質
方法は、エタノール等のアルコール、ナフサ、灯油など
を燃料ガスとする固体高分子型燃料電池システムに対し
ても適用できる。
固体高分子型燃料電池システムの例を挙げて説明した
が、本発明に係る被処理ガス改質機構と被処理ガス改質
方法は、エタノール等のアルコール、ナフサ、灯油など
を燃料ガスとする固体高分子型燃料電池システムに対し
ても適用できる。
【００２９】（２） 上記実施形態では、固体高分子型
燃料電池システムの例を挙げて説明したが、本発明に係
る被処理ガス改質機構と被処理ガス改質方法は、固体高
分子型燃料電池システムのみならず、都市ガス、その他
の炭化水素ガスの脱硫、低ＣＯ処理に広く適用できる。
燃料電池システムの例を挙げて説明したが、本発明に係
る被処理ガス改質機構と被処理ガス改質方法は、固体高
分子型燃料電池システムのみならず、都市ガス、その他
の炭化水素ガスの脱硫、低ＣＯ処理に広く適用できる。
【図１】本発明に係る固体高分子型燃料電池システムの
一実施形態を示す概略構成図
一実施形態を示す概略構成図
１ 電解セル ２ａ，２ｂ 排出手段 ３，４ 脱硫機構 ７ ＣＯ除去器 Ｐ 固体高分子電解質膜
Claims (5)
- 【請求項１】 固体高分子電解質膜を備えた電解セル
と、この電解セルに水を供給する手段と、前記電解セル
により電解されて生成した水素および酸素を個別に排出
して被処理ガス改質ラインに供給可能な排出手段とを有
する被処理ガス改質機構。 - 【請求項２】 前記水素を排出する排出手段が、前記被
処理ガス改質ラインを構成する脱硫機構に導入されるよ
うになっていると共に、前記酸素が前記被処理ガス改質
ラインを構成するＣＯ除去器に導入されるようになって
いる請求項１の被処理ガス改質機構。 - 【請求項３】 請求項１又は２の被処理ガス改質機構を
備える固体高分子型燃料電池システム。 - 【請求項４】 固体高分子電解質膜を備えた電解セルに
水を供給し、この電解セルに通電して水素および酸素を
生成し、これら生成された水素および酸素を個別に排出
して被処理ガス改質ラインに供給する被処理ガス改質方
法。 - 【請求項５】 生成した前記水素を、前記被処理ガス改
質ラインを構成する脱硫機構に導入すると共に、生成し
た前記酸素を、前記被処理ガス改質ラインを構成するＣ
Ｏ除去器に導入するようになっている請求項４の被処理
ガス改質方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000141111A JP2001325981A (ja) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | 被処理ガス改質機構と固体高分子型燃料電池システム並びに被処理ガス改質方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000141111A JP2001325981A (ja) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | 被処理ガス改質機構と固体高分子型燃料電池システム並びに被処理ガス改質方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001325981A true JP2001325981A (ja) | 2001-11-22 |
Family
ID=18648275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000141111A Pending JP2001325981A (ja) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | 被処理ガス改質機構と固体高分子型燃料電池システム並びに被処理ガス改質方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001325981A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006008418A (ja) * | 2004-06-22 | 2006-01-12 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 水素製造装置及び燃料電池システム |
| JP2006517905A (ja) * | 2003-02-18 | 2006-08-03 | ハイドロジェンソース エルエルシー | 炭化水素供給物の水素脱硫のための水素生成装置 |
| JP2010058995A (ja) * | 2008-09-01 | 2010-03-18 | Tokyo Gas Co Ltd | 水添脱硫器一体型円筒式水蒸気改質器 |
| WO2010041471A1 (ja) * | 2008-10-09 | 2010-04-15 | パナソニック株式会社 | 水素生成装置、燃料電池システム、及び水素生成装置の運転方法 |
| JP2012176897A (ja) * | 2012-06-21 | 2012-09-13 | Tokyo Gas Co Ltd | 水添脱硫器一体型円筒式水蒸気改質器 |
| JP2014234322A (ja) * | 2013-05-31 | 2014-12-15 | 株式会社神戸製鋼所 | 水素製造装置の停止方法及び水素製造装置 |
-
2000
- 2000-05-15 JP JP2000141111A patent/JP2001325981A/ja active Pending
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