JP2001354404A

JP2001354404A - 水素生成装置

Info

Publication number: JP2001354404A
Application number: JP2000173135A
Authority: JP
Inventors: Kunihiro Ukai; 邦弘鵜飼; Kiyoshi Taguchi; 清田口; Takeshi Tomizawa; 猛富澤; Yutaka Yoshida; 豊吉田; Seiji Fujiwara; 誠二藤原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-06-09
Filing date: 2000-06-09
Publication date: 2001-12-25

Abstract

(57)【要約】【課題】水の凝縮を抑制し、装置の起動時間の短縮と
触媒特性を維持できる、安易な構成で起動時の各構成部
温度安定化に対応した水素生成装置を提供する。【解決手段】原料となる炭化水素成分と水を改質する
改質触媒体を有する改質部と、前記改質部に原料を供給
する原料供給部と、前記改質部に水を供給する水供給部
と、前記改質部の改質加熱部と、水と一酸化炭素をシフ
ト反応させる変成触媒体および変成加熱手段を設けた変
成部と、変成部変成触媒体の温度を測定する変成触媒温
度測定部とを具備する装置であって、前記変成触媒は金
属酸化物と貴金属を含有し、前記変成部に前記改質部か
らのガスを供給するとともに、前記改質部後ガスの水蒸
気露点以上の温度に前記変成触媒体を加熱することを特
徴とする、水素生成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、変成部に金属酸化
物と貴金属を含有する変成触媒体を用いた、水素生成装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エネルギーを有効に利用する分散型発電
装置として、発電効率の高い燃料電池コージェネレーシ
ョンは特に注目されている。燃料電池の多く、例えば実
用化されているリン酸型燃料電池、開発が進められてい
る高分子型燃料電池は、水素を原料として発電する。し
かし、水素は燃料インフラとして整備されていないた
め、設置場所で生成させる必要がある。

【０００３】水素の生成方法として、水蒸気改質法があ
る。天然ガス、ＬＰＧ等の炭化水素成分、メタノール等
のアルコール、あるいはナフサ成分等の原料と水を改質
触媒を設けた改質部で水蒸気改質反応させ、水素を発生
させる方法である。この水蒸気改質反応では一酸化炭素
が副成分として生成するため、水と一酸化炭素を水素と
二酸化炭素にシフト反応させる変成部が併用されること
が多い。

【０００４】上記改質部および変成部にはそれぞれの反
応に対応した触媒が設けられる。改質触媒としてＮｉ系
あるいは白金金属系、変成触媒としてＦｅ−Ｃｒ系ある
いはＣｕ−Ｚｎ系触媒が用いられる。

【０００５】それぞれの触媒では反応温度が相違するた
め、安定した水素供給を行うためには触媒を反応温度ま
で加熱する必要がある。改質部は約７００℃、変成部で
は５００℃から２００℃程度で制御される。原料流れ上
流に位置する改質部の温度は高いため、水蒸気改質法を
用いた水素生成装置では、改質部からの熱、例えば、改
質後ガスの保有する熱、あるいは改質部に設けた加熱部
の余剰熱で、変成部を加熱する構成が用いられることが
多い。

【０００６】改質部からの改質後ガスの熱で変成部を順
次加熱する従来の加熱方法では、各反応部の熱容量に対
応して、触媒温度が安定するまで時間がかかる。この温
度の安定化を阻害する要因として、ガス通気経路の低温
部分での加熱動作中におけるガス中の水の凝縮がある。

【０００７】一方、炭化水素系燃料を水蒸気改質する場
合、炭素析出を防止するために、燃料中の炭素数を上回
る量の水を供給する。例えば、メタン、ＬＰＧ等の炭化
水素を原料とする場合、炭素数の２．５倍以上の水を供
給し水蒸気改質を進行させることが一般的に行われてい
る。そのため、改質部を出た後のガスは、少なからず水
蒸気を含む。

【０００８】しかし、水が凝縮した部分では沸点以上の
温度とならないため、各反応部温度を上昇させるにはそ
の水を速やかに再蒸発させることが必要である。

【０００９】また、装置を常温状態から起動する場合、
改質部後のガスの持つ熱量で加熱する他の水素生成装置
構成部では、その余剰水蒸気の凝縮が生じる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記の水の凝縮によ
り、以下の課題が生じる。

【００１１】１点目は、凝縮で生じた水が再蒸発するま
でその部分の温度は上昇しないことである。安定的に水
素を生成させるためには、速やかに各部温度を所定温度
まで上昇させることが必要である。しかし、気体である
水蒸気と装置壁面等との熱交換は速やかに行われ、水は
凝縮するが、一度凝縮した水を蒸発させるためには液体
と装置壁面等との熱交換が律速となるため、蒸発速度は
遅くなる。特に、変成部は熱容量の大きな変成触媒体が
あるため、水が多く凝縮する。その結果、変成触媒体を
最適反応温度まで加熱するための時間が長くなり、起動
時間が長くなる。従って、起動停止を頻繁に行う装置で
は、起動時間の短縮が装置操作上の大きな課題となる。

【００１２】２点目は、凝縮した水により、変成触媒体
の触媒活性が低下することである。変成触媒として、高
い触媒活性を有するＣｕ−Ｚｎ系触媒が広く用いられて
いる。この触媒は還元状態で高い触媒活性を示す。触媒
は２００〜３００℃の温度で使われるため、通常運転時
は、水も凝縮せず還元状態が維持できる。しかし、水が
凝縮した場合は、水により触媒が酸化され、触媒反応性
が著しく低下する。従って、起動停止を頻繁に行った場
合、触媒活性の低下は著しくなり、変成部後ガス中の一
酸化炭素濃度が増加する。特に、固体高分子型燃料電池
に水素を供給する水素生成装置として用いる場合、一酸
化炭素の増加は発電特性を大きく低下させるため、深刻
な問題となる。

【００１３】すでに実用化されているリン酸型燃料電池
の多くは連続運転を行うため、起動動作は少なく、各反
応部を加熱することは頻繁に行われない。一方、発電量
の小さい（例えば家庭での使用を考慮した）燃料電池で
は、装置の起動停止を頻繁に行うことが想定されてい
る。そのため、頻繁に起動停止を行う装置での起動時間
短縮には、水の凝縮を極力少なくすることが課題とな
る。

【００１４】また、変成触媒部分で水が凝縮した場合、
触媒が酸化され水と一酸化炭素のシフト反応が阻害され
る。これは、装置の起動停止回数が多い水素発生装置で
は、変成触媒の特性低下原因の一つとなっている。特
に、Ｃｕ−Ｚｎ触媒は還元状態で高い触媒活性を示すた
め、水による触媒酸化で反応性が著しく低下する。

【００１５】このように、触媒反応性を維持するために
も、水の凝縮を極力少なくすることが望まれている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するため、原料となる炭化水素成分と水を改質する改
質触媒体を有する改質部と、前記改質部に原料を供給す
る原料供給部と、前記改質部に水を供給する水供給部
と、前記改質部の改質加熱部と、水と一酸化炭素をシフ
ト反応させる変成触媒体および変成加熱手段を設けた変
成部と、変成部変成触媒体の温度を測定する変成触媒温
度測定部とを具備する装置であって、前記変成触媒は金
属酸化物と貴金属を含有し、前記変成部に前記改質部か
らのガスを供給するとともに、前記改質部後ガスの水蒸
気露点以上の温度に前記変成触媒体を加熱することを特
徴とする水素生成装置をその一手段とした。

【００１７】さらなる本発明において、改質部後のガス
に空気を供給する変成空気供給部を設け、前記変成触媒
温度測定部の検出温度が露点以上となるように、前記変
成空気供給部からの供給空気量を制御することをその手
段とした。

【００１８】また、本発明は、原料となる炭化水素成分
と水を改質する改質触媒体を有する改質部と、前記改質
部に原料を供給する原料供給部と、前記改質部に水を供
給する水供給部と、前記改質部の改質加熱部と、水と一
酸化炭素をシフト反応させる変成触媒体を設けた変成部
と、変成部変成触媒体の温度を測定する変成触媒温度測
定部と、改質部後ガスの露点調整手段を具備する装置で
あって、前記変成触媒は金属酸化物と貴金属を含有し、
前記改質部後ガスの露点を下げた後に、前記変成部への
ガスの供給を開始することを特徴とする水素生成装置を
その一手段とした。

【００１９】さらなる本発明において、露点調整手段が
空気供給部であり、前記空気供給部が改質部の前に位置
し、原料および水とともに空気を改質部に供給して、変
成部後ガスの露点を低下させることをその手段とした。

【００２０】好ましくは、上記の本発明において、金属
酸化物は、少なくとも、Ｃｅ、ＺｒまたはＺｎのいずれ
か１つを含み、貴金属はＰｔまたはＲｈである。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面とともに説明する。

【００２２】（実施の形態１）図１は、本発明による水
素生成装置の一実形態の要部縦断面図である。

【００２３】図１において、１は、水蒸気改質反応の改
質触媒体１ａを設けた改質部である。改質触媒体は、貴
金属をアルミナ基体に担持したもの（Ｎ．Ｅ．ケムキャ
ット社から購入）を用いた。

【００２４】２は、改質部の改質加熱部である。３は、
変成触媒体３ａを納めた変成部である。変成触媒体は、
ＰｔとＣｅ酸化物をコージライトハニカムに担持して調
製した。４は炭化水素を供給する原料供給部、５は水供
給部で、ともに水素を生成する原料として改質触媒体１
ａに供給する。６は、改質部１後のガスを変成部３に供
給するガス通気経路である。７は、変成部内に設けた変
成加熱手段としての変成ヒーターで、改質部１からのガ
スと変成触媒体を加熱する。８は変成触媒体前のガス温
度を測定する第一温度測定部、９は変成触媒体後のガス
温度を測定する第二温度測定部で、ともに変成部３に設
けた。

【００２５】水素供給時は、まず、改質加熱部２を作動
させ改質部１の改質触媒体１ａを７００から７５０℃の
温度に加熱する。なお、本発明では、改質加熱体２とし
て火炎バーナーを用いたがこれに限定されず、目的の加
熱温度が達せられる加熱手段であればよい。

【００２６】次いで、原料である炭化水素成分を原料供
給部４から、水を水供給部５から加熱中の改質触体１ａ
に供給し、水蒸気改質反応を進行させる。改質部後のガ
スは、ガス供給経路６を通して変成部３に通気する。

【００２７】変成部３には、変成部および変成触媒体を
加熱するための変成ヒーター（例えば、電気ヒーター）
を設けた。それにより、装置起動時における特に変成部
での水の凝縮を最小限に抑制し、起動時間を短縮すると
ともに変成触媒の触媒活性を維持した。

【００２８】本発明の改質部１後ガスの水蒸気露点は、
供給した原料および水の量から算出することが可能であ
る。例えば、原料をメタンとしそのメタンのモル数の３
倍の水を供給した場合、メタンが１００％二酸化炭素と
水素に改質反応したと仮定すると、改質反応後のガスの
水蒸気分圧は反応式より１／６となる。これより容易に
水蒸気露点は算出できる。

【００２９】上記の構成により、本発明では、変成部に
設けた第一温度測定部８および第二温度測定部９で検出
した変成触媒体前後のガス温度が水蒸気露点以上の温度
となるように、変成ヒータの動作を制御する。この動作
により、変成部での水凝縮が防止でき、装置起動時間の
短縮と変成触媒特性の低下防止が可能である。また、最
終的に定常運転時は改質部１後の保有熱量により、変成
部をはじめ装置各部が水蒸気露点以上の温度に加熱され
るため、装置内での水の凝縮が起こらなくなり、水素が
安定に供給される。

【００３０】（実施の形態２）本発明の第２の実施形態
を図２に示す。図２は、図１に示す実施の形態１とほぼ
同一構成である。同一の部分の説明は省略する。相違点
は、変成ヒータ７を構成からはずし、空気供給部１０を
設けた点である。また、実施の形態１とほぼ同様の動作
を行うが、相違点は改質部１後の改質ガスに空気供給部
１０より空気を供給する点である。

【００３１】本実施形態の変成部および変成触媒体の加
熱は、空気供給部を用いて行なわれる。すなわち、起動
改質部後のガスに空気供給部より空気を供給することに
より行なう。さらに。本発明の変成触媒を用いると、供
給した空気中の酸素により、改質後ガス成分の一部が容
易に酸化され。この酸化時の発熱により、変成部および
変成触媒体を加熱できる。

【００３２】このように、本実施形態では、実施の形態
１と同様に変成部を加熱し、変成部での水凝縮が防止で
き、装置起動時間の短縮と変成触媒特性の低下防止が可
能である。さらに、供給する空気量により変成触媒上で
の酸化反応すなわち発熱量が制御できるため、触媒温度
の制御は容易となる。

【００３３】（実施の形態３）本発明の第３の実施形態
を図３に示す。図３は、図１に示す実施の形態１とほぼ
同一構成であり、同一の部分の説明は省略し相違点のみ
を説明する。相違点は、変成ヒータ７を構成からはず
し、空気供給部１０を設けた点である。また、実施の形
態１とほぼ同様の動作を行うが、相違点は改質部１導入
前の原料に空気供給部１１より空気を供給する点であ
る。

【００３４】本実施形態は、実施の形態１と同様に、装
置起動時の水の凝縮を制御し、起動時間の短縮と変成触
媒の触媒活性低下を防止する。従って、水の凝縮を制御
の手段として、原料に空気を混合し改質触媒に供給す
る。

【００３５】本実施形態では、原料ガスに空気を供給す
ることで、原料の一部が酸化するため改質反応に必要な
水量が低減できるとともに、空気中の窒素により改質部
１後のガスの水蒸気露点を下げることができる。その結
果、装置各構成部での水の凝縮量を低減できる。さらに
空気中の窒素ガスによるガス流量増加に伴ったガス保有
熱量の増加により、各構成部を速やかに加熱することが
できる。

【００３６】また、改質触媒体は、改質加熱部により加
熱される。また、供給した空気により原料の一部が改質
触媒上で酸化することによる発熱でも加熱される。この
時、原料に一部として水も供給し、残りの原料の改質反
応を同時に進行させることができる。

【００３７】なお、本実施形態では、従来より変成触媒
として広く用いられているＣｕ−Ｚｎ系触媒は、不向き
である。なぜなら、本実施形態の加熱方法は空気導入に
よるため、空気により酸化されて活性が低下するＣｕ−
Ｚｎ系触媒は好ましくない。このことを考慮すると、酸
化還元により触媒活性がほとんど低下しない貴金属（特
に、ＰｔまたはＲｈ）と金属酸化物を変成触媒として用
いることが好ましい。

【００３８】

【実施例】（実施例１）本発明の実施の形態１におけ
る、水素生成装置の一動作例を示す。

【００３９】まず、装置起動時において、加湿加熱部２
を作動し改質部加熱を開始した。続いて、原料である炭
化水素成分としてメタンガスを用い、メタンガス１モル
に対して２．５モルの水を付加して、改質部１の改質触
媒１ａに供給した。なお、供給メタン流量は、３００Ｌ
／時間とした。改質触媒体温度を約７００℃となるよう
に加熱部２の加熱熱量を制御し、水蒸気改質反応を進行
させた。改質部１後のガスは、変成部３に供給した。

【００４０】装置起動直後は、変成部３をはじめ各構成
部が室温に近い状態であるため水が凝縮する。改質部後
のガスの水蒸気露点は約４５℃となる。そこで、変成部
での水の凝縮を防止するため、第一温度測定部８および
第二温度測定部９で検出したガス温度が４５℃以上とな
るように変成ヒーターを動作させた。これにより変成
部、特に変成触媒体での水の凝縮は防止できた。この
時、変成ヒータの消費電力は約１００Ｗ程度であった。

【００４１】定常運転時は、変成部で改質部後ガス中の
一酸化炭素を水とのシフト反応により効果的に低下させ
るため、約３００℃の温度となるように動作させた。加
熱ヒーターを動作させない場合は、変成部を約３００℃
にして安定して動作させるに約６０分かかったが、変成
ヒーターを動作させることで、これを約３０分に短縮で
きた。

【００４２】なお、動作時間は、装置の大きさ、原料の
供給量、および加熱ヒータの制御温度で左右される。

【００４３】定常運転時は、改質部後のガスは約７００
℃となるため、この熱量で順次装置構成部を加熱し、変
成部を安定的に動作させた。

【００４４】（実施例２）本発明の実施の形態２におけ
る、水素生成装置の一動作例を示す。実施例１とほぼ同
じ条件で装置を作動した。

【００４５】改質部後のガスに空気を６０Ｌ／時間の量
で供給することにより、変成触媒体で改質部後のガスを
酸化し、その酸化熱で変成触媒体を加熱した。変成部に
供給する空気量は、発生する水素量に応じて設定する必
要がある。発熱量は、供給空気６０Ｌ／時間当たり約３
２０ｋＪ／時間の発熱が見込まれる。これは発熱量約８
９Ｗのヒータに相当する。その結果、変成ヒータがない
本実施例でも、実施例１と同等の程度の起動時間が達成
できた。

【００４６】なお、炭化水素成分の水蒸気改質反応によ
り、改質部後ガス中には水素が多量に含まれるため、起
動直後の低温状態においても、酸化反応を容易に進行さ
せることができる。

【００４７】本実施例で供給した空気量は、改質ガス中
の水素ガスの爆発限界濃度を考慮して、酸素濃度が４％
以下となるように供給した。

【００４８】（実施例３）本発明の実施の形態３におけ
る、水素生成装置の一動作例を示す。

【００４９】実施例１とほぼ同様の条件で装置を作動さ
せた。相違点として、起動時に改質部導入前の原料であ
るメタンに、原料の完全酸化に必要な量の約１／４の空
気を供給し酸化した。原料の酸化は、水蒸気改質反応よ
りも優先されるため、原料が１／４酸化されたとし、酸
化により発生した水を含めて、残りの炭素数の２．５倍
に相当するように、水を供給した。

【００５０】改質部導入前の原料に空気を供給すること
で、改質部後のガスの露点は約４０℃となり、導入しな
い場合と比較して水の凝縮は起こりにくくなる。さら
に、空気の導入でガス量が増加したことにより、空気中
の窒素ガスによるガス流量増加に伴ったガス保有熱量の
増加により、各構成部を速やかに加熱されやすくなる。
それらの結果、実施例１では変成部が約３００℃となる
のに約３０分かかったが、本実施例では、その時間を約
２５分に短縮できた。

【００５１】なお、空気供給は装置起動時だけでなく、
定常動作時に行っても大きな問題は生じない。また、原
料の炭化水素成分としてメタンを用いたが、天然ガス、
ＬＰＧ等の炭化水素成分、メタノール等のアルコール、
あるいはナフサ成分等一般に水蒸気改質の原料として用
いられているものであればよい。

【００５２】（実施例４）本発明に使用した変成触媒
は、ＣｅＯ₂とＰｔ塩溶液とを用いて、ＣｅＯ₂にＰｔを
分散担持させ焼結させることで調製した。このＰｔを担
持したＣｅＯ₂（Ｐｔの担持量は３重量％）を、直径１
００ｍｍ、長さ５０ｍｍのコージェライトハニカムにコ
ーティングして、変成触媒体を作製した。

【００５３】同様の方法により、金属酸化物としてＺｒ
あるいはＺｎ、もしくはＣｅとそれらの混合物あるいは
固溶物を用いた変成触媒体も作製した。

【００５４】また、Ｒｈ−Ｃｅ系触媒についても、上記
と同様に作製した。

【００５５】（実施例５）本実施例では、触媒活性の低
下について、本発明のＰｔ−Ｃｅ系触媒と従来のＣｕ−
Ｚｎ系触媒との比較を行った。

【００５６】Ｐｔ−Ｃｅ系触媒を用いた場合、起動停止
を１０回以上繰り返し行っても、変成部触媒体の触媒活
性の低下はほとんどないものとなった。これは、Ｐｔ−
Ｃｅ系触媒が、酸化による触媒活性低下の影響がほとん
どないためである。

【００５７】Ｃｕ−Ｚｎ系触媒を用いた場合、装置の起
動停止を１０回以上行うと、起動１回目と比較して変成
部後の一酸化炭素濃度は約２倍となり、触媒活性の低下
を示した。これは、起動停止時に、触媒が酸化され活性
が低下するためである。

【００５８】従って、本発明のＰｔ−Ｃｅ系触媒は、従
来のＣｕ−Ｚｎ系触媒と比較して、触媒活性が低下しに
くい。

【００５９】このことは、主に、ＰｔとＣｕの一酸化炭
素吸着特性の違いによるもとの考えられる。

【００６０】すなわち、Ｐｔは、酸化によりシンタリン
グが起こりにくいが、Ｃｕは、酸化によって、Ｐｔより
もシンタリングが起こりやすく、その結果、一酸化炭素
への吸着性が低下するためである。この触媒の酸化は、
空気の導入あるいは水凝縮時に起こる。

【００６１】本発明では、従来から広く用いられている
Ｃｕ−Ｚｎ系触媒ではなく、酸化劣化の少ないＰｔ−Ｃ
ｅ系触媒を、本発明中に記載の水凝縮手段に組み合わせ
ることで、より活性低下の少ない変成部を構成すること
を可能にした。

【００６２】（実施例６）変成触媒特性について、本発
明のＰｔ−Ｃｅ系触媒とＲｈ−Ｃｅ系触媒との比較を図
１の構成を用いて行なった。

【００６３】変成触媒としての基本特性は、酸化による
触媒活性低下の影響がほとんどないため、Ｐｔ−Ｃｅ系
変成触媒とほぼ同等の特性が得られた。しかし、二酸化
炭素あるいは一酸化炭素と水素のメタネーション反応に
対する活性はＰｔよりもよいため、変成部後ガス中のメ
タン濃度が若干増加した。

【００６４】３００℃の触媒温度で比較すると、Ｐｔ−
Ｃｅ系変成触媒では０．１％（ｄｒｙベース）であるの
に対し、Ｒｈ−Ｃｅ系変成触媒では０．２％（ｄｒｙベ
ース）となった。しかし、出口の一酸化炭素濃度はほぼ
一定の値は示した。この程度のメタン濃度増加は、実用
上何ら問題なく、Ｒｈ−Ｃｅ系触媒も変成触媒として使
用できる。

【００６５】また、ここに示すＰｔおよびＲｈ触媒との
組み合わせのみが触媒活性を示すものではなく、それぞ
れの貴金属によってその特性は若干相違するが、他の貴
金属であるＲｕまたはＰｄにおいても、同等の変成反応
性を示すことを確認した。

【００６６】（実施例７）実施例１に記載される様々な
変成触媒の変成反応性を、各実施例において確認した。

【００６７】その結果、金属酸化物としてＺｒあるいは
Ｚｎ、もしくはＣｅとそれらの混合物あるいは固溶物を
用いて調製した触媒が、Ｃｕ−Ｚｎ系変成触媒にはない
耐酸化性の優れた変成触媒体として働くことを確認し
た。ただし、それぞれの金属酸化物により若干変成反応
性は相違した。

【００６８】例えば、Ｚｒを用いた場合、二酸化炭素あ
るいは一酸化炭素と水素とのメタネーション反応が進行
しやすくなり、変成部出口のメタン濃度が若干増加する
傾向が得られた。触媒条件により相違するが、３００℃
の触媒温度で比較すると、Ｐｔ−Ｃｅ系変成触媒では
０．１％（ｄｒｙベース）であるのに対し、Ｐｔ−Ｚｒ
系変成触媒では０．１５％（ｄｒｙベース）となった。

【００６９】また、Ｚｎを用いた場合、低温での酸素供
与性がＣｅより優れるため低温度での変成反応性が向上
するが、高温（例えば５００℃以上）で用いた場合、Ｚ
ｎ酸化物の還元傾向が大きくなり触媒活性が低下する傾
向となった。なお、Ｃｅ、Ｚｒ、Ｚｎ、の酸化物での組
み合わせのみが触媒活性を示すものではない。

【００７０】

【発明の効果】本発明により、炭化水素成分を水蒸気改
質し水素を供給する水素生成装置において装置起動時の
水凝縮を抑制することで、装置起動時の水素安定供給ま
でに必要な時間を短縮させるとともに、水凝縮によって
生じる変成触媒活性の低下を防止し、水素の安定供給を
実現する装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における水素生成装置
の要部縦断面図

【図２】本発明の第２の実施形態における水素生成装置
の要部縦断面図

【図３】本発明の第３の実施形態における水素生成装置
の要部縦断面図

【符号の説明】

１改質部１ａ改質触媒体２改質加熱部３変成部３ａ変成触媒４原料供給部５水供給部６ガス供給経路７変成ヒーター８第一温度測定部９第二温度測定部１０空気供給部

フロントページの続き (72)発明者富澤猛大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者吉田豊大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者藤原誠二大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 4G040 EA03 EA06 EB03 EB16 EB32 EC01 EC03 EC04 4G069 AA03 BA13B BC35A BC35B BC43A BC43B BC51A BC51B BC71A BC71B BC75A BC75B CC32 DA05 FA02 4H006 AA02 AA04 AC12 5H027 AA02 AA04 AA06 BA01 BA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原料となる炭化水素成分と水を改質する
改質触媒体を有する改質部と、前記改質部に原料を供給
する原料供給部と、前記改質部に水を供給する水供給部
と、前記改質部の改質加熱部と、水と一酸化炭素をシフ
ト反応させる変成触媒体および変成加熱手段を設けた変
成部と、前記変成触媒体の温度を測定する変成触媒温度
測定部とを具備する装置であって、前記変成触媒は金属
酸化物と貴金属を含有し、前記変成部に前記改質部から
のガスを供給するとともに、前記改質部後ガスの水蒸気
露点以上の温度に前記変成触媒体を加熱することを特徴
とする、水素生成装置。
【請求項２】改質部後のガスに空気を供給する変成空
気供給部を設け、前記変成触媒温度測定部の検出温度が
露点以上となるように、前記変成空気供給部からの供給
空気量を制御することを特徴とする、請求項１記載の水
素生成装置。
【請求項３】原料となる炭化水素成分と水を改質する
改質触媒体を有する改質部と、前記改質部に原料を供給
する原料供給部と、前記改質部に水を供給する水供給部
と、前記改質部の改質加熱部と、水と一酸化炭素をシフ
ト反応させる変成触媒体を設けた変成部と、変成部変成
触媒体の温度を測定する変成触媒温度測定部と、改質部
後ガスの露点調整手段を具備する装置であって、前記変
成触媒は金属酸化物と貴金属を含有し、前記改質部後ガ
スの露点を下げた後に、前記変成部へのガスの供給を開
始することを特徴とする、水素生成装置。
【請求項４】露点調整手段が空気供給部であり、前記
空気供給部が改質部の前に位置し、原料および水ととも
に空気を改質部に供給して、変成部後ガスの露点を低下
させることを特徴とする、請求項３記載の水素生成装
置。
【請求項５】金属酸化物が、少なくとも、Ｃｅ、Ｚ
ｒ、またはＺｎのいずれか１つを含む、請求項１〜４の
いずれかに記載の水素生成装置。
【請求項６】貴金属がＰｔまたはＲｈである、請求項
１〜５のいずれかに記載の水素生成装置。