JP2002080869A - 燃料電池システム用燃料 - Google Patents
燃料電池システム用燃料Info
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- JP2002080869A JP2002080869A JP2001196342A JP2001196342A JP2002080869A JP 2002080869 A JP2002080869 A JP 2002080869A JP 2001196342 A JP2001196342 A JP 2001196342A JP 2001196342 A JP2001196342 A JP 2001196342A JP 2002080869 A JP2002080869 A JP 2002080869A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
- Fuel Cell (AREA)
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 重量当りの発電量が多く、ＣＯ2 発生量当た
りの発電量が大きく、燃費が良く、蒸発ガス（エバポエ
ミッション）が少なく、改質触媒、水性ガスシフト反応
触媒、一酸化炭素除去触媒、燃料電池スタック等、燃料
電池システムの劣化が小さく初期性能が長時間持続で
き、貯蔵安定性や引火点など取り扱い性が良好で、予熱
の熱量が小さい燃料電池システム用燃料を提供する。 【解決手段】 炭化水素油を燃料全量を基準として５容
量％以上、含酸素化合物を酸素元素換算で燃料全量を基
準として０．５〜２０質量％含有し、かつ炭化水素化合
物分の蒸留初留点が１００℃以上１９０℃以下、１０容
量％留出温度が１２０℃以上２１０℃以下、９５容量％
留出温度が２２０℃以上３００℃以下、蒸留終点が２３
０℃以上３２０℃以下の蒸留性状である燃料電池システ
ム用燃料。
りの発電量が大きく、燃費が良く、蒸発ガス（エバポエ
ミッション）が少なく、改質触媒、水性ガスシフト反応
触媒、一酸化炭素除去触媒、燃料電池スタック等、燃料
電池システムの劣化が小さく初期性能が長時間持続で
き、貯蔵安定性や引火点など取り扱い性が良好で、予熱
の熱量が小さい燃料電池システム用燃料を提供する。 【解決手段】 炭化水素油を燃料全量を基準として５容
量％以上、含酸素化合物を酸素元素換算で燃料全量を基
準として０．５〜２０質量％含有し、かつ炭化水素化合
物分の蒸留初留点が１００℃以上１９０℃以下、１０容
量％留出温度が１２０℃以上２１０℃以下、９５容量％
留出温度が２２０℃以上３００℃以下、蒸留終点が２３
０℃以上３２０℃以下の蒸留性状である燃料電池システ
ム用燃料。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池システム
に用いられる燃料に関する。
に用いられる燃料に関する。
【０００２】
【従来技術】近年、将来の地球環境に対する危機感の高
まりから、地球にやさしいエネルギー供給システムの開
発が求められている。特に、地球温暖化防止のためのＣ
Ｏ2低減、ＴＨＣ（排出ガス中の未反応の炭化水素）、
ＮＯｘ、ＰＭ（排出ガス中の粒子状物質：すす、燃料・
潤滑油の高沸点・高分子の未燃成分）等有害物質の低減
を、高度に達成することが要求されている。そのシステ
ムの具体例としては、従来のオットー・ディーゼルシス
テムに代わる自動車動力システム、あるいは火力に代わ
る発電システムが挙げられる。
まりから、地球にやさしいエネルギー供給システムの開
発が求められている。特に、地球温暖化防止のためのＣ
Ｏ2低減、ＴＨＣ（排出ガス中の未反応の炭化水素）、
ＮＯｘ、ＰＭ（排出ガス中の粒子状物質：すす、燃料・
潤滑油の高沸点・高分子の未燃成分）等有害物質の低減
を、高度に達成することが要求されている。そのシステ
ムの具体例としては、従来のオットー・ディーゼルシス
テムに代わる自動車動力システム、あるいは火力に代わ
る発電システムが挙げられる。
【０００３】そこで、理想に近いエネルギー効率を持
ち、基本的にはＨ2 ＯとＣＯ2 しか排出しない燃料電池
が、社会の要望に応えるにもっとも有望なシステムと期
待されている。そして、このようなシステムの達成のた
めには、機器の技術開発だけではなく、それに最適な燃
料の開発が必要不可欠である。
ち、基本的にはＨ2 ＯとＣＯ2 しか排出しない燃料電池
が、社会の要望に応えるにもっとも有望なシステムと期
待されている。そして、このようなシステムの達成のた
めには、機器の技術開発だけではなく、それに最適な燃
料の開発が必要不可欠である。
【０００４】従来、燃料電池システム用の燃料として
は、水素、メタノール、炭化水素系燃料が考えられてい
る。
は、水素、メタノール、炭化水素系燃料が考えられてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】燃料電池システム用の
燃料として、水素は、特別の改質装置を必要としない点
で有利であるが、常温で気体のため、貯蔵性並びに車両
等への搭載性に問題があり、供給に特別な設備が必要で
ある。また引火の危険性も高く取り扱いに注意が必要で
ある。
燃料として、水素は、特別の改質装置を必要としない点
で有利であるが、常温で気体のため、貯蔵性並びに車両
等への搭載性に問題があり、供給に特別な設備が必要で
ある。また引火の危険性も高く取り扱いに注意が必要で
ある。
【０００６】一方、メタノールは、水素への改質が比較
的容易である点で有利であるが、重量あたりの発電量が
小さく、ＣＯ2 発生量当たりの発電量が小さく、有毒の
ため取り扱いにも注意が必要である。また、腐食性があ
るため、貯蔵・供給に特殊な設備が必要である。
的容易である点で有利であるが、重量あたりの発電量が
小さく、ＣＯ2 発生量当たりの発電量が小さく、有毒の
ため取り扱いにも注意が必要である。また、腐食性があ
るため、貯蔵・供給に特殊な設備が必要である。
【０００７】このように、燃料電池システムの能力を充
分に発揮させるための燃料は未だ開発されていない。特
に、燃料電池システム用燃料としては、重量当りの発電
量が多いこと、ＣＯ2 発生量当たりの発電量が大きいこ
と、燃料電池システム全体としての燃費が良いこと、蒸
発ガス（エバポエミッション）が少ないこと、改質触
媒、水性ガスシフト反応触媒、一酸化炭素除去触媒、燃
料電池スタック等、燃料電池システムの劣化が小さく初
期性能が長時間持続できること、システムの起動時間が
短いこと、貯蔵安定性や引火点など取り扱い性が良好な
ことなどが求められる。
分に発揮させるための燃料は未だ開発されていない。特
に、燃料電池システム用燃料としては、重量当りの発電
量が多いこと、ＣＯ2 発生量当たりの発電量が大きいこ
と、燃料電池システム全体としての燃費が良いこと、蒸
発ガス（エバポエミッション）が少ないこと、改質触
媒、水性ガスシフト反応触媒、一酸化炭素除去触媒、燃
料電池スタック等、燃料電池システムの劣化が小さく初
期性能が長時間持続できること、システムの起動時間が
短いこと、貯蔵安定性や引火点など取り扱い性が良好な
ことなどが求められる。
【０００８】なお、燃料電池システムでは、燃料および
改質器を所定の温度に保つことが必要なため、発電量か
らそれに必要な熱量（予熱及び反応に伴う吸発熱をバラ
ンスさせる熱量）を差し引いた発電量が、燃料電池シス
テム全体の発電量となる。したがって、燃料を改質させ
るために必要な温度が低い方が予熱量が小さく有利にな
り、システムの起動時間も短く有利になり、また燃料の
予熱に必要な重量当りの熱量が小さいことも必要であ
る。予熱が十分でない場合、排出ガス中に未反応の炭化
水素（ＴＨＣ）が多くなり、重量当りの発電量を低下さ
せるだけでなく、大気汚染の原因となる可能性がある。
逆に言えば、同一システムを同一温度で稼働させた場合
に、排出ガス中のＴＨＣが少なく、水素への変換率が高
い方が有利である。
改質器を所定の温度に保つことが必要なため、発電量か
らそれに必要な熱量（予熱及び反応に伴う吸発熱をバラ
ンスさせる熱量）を差し引いた発電量が、燃料電池シス
テム全体の発電量となる。したがって、燃料を改質させ
るために必要な温度が低い方が予熱量が小さく有利にな
り、システムの起動時間も短く有利になり、また燃料の
予熱に必要な重量当りの熱量が小さいことも必要であ
る。予熱が十分でない場合、排出ガス中に未反応の炭化
水素（ＴＨＣ）が多くなり、重量当りの発電量を低下さ
せるだけでなく、大気汚染の原因となる可能性がある。
逆に言えば、同一システムを同一温度で稼働させた場合
に、排出ガス中のＴＨＣが少なく、水素への変換率が高
い方が有利である。
【０００９】本発明は、このような状況を鑑み、上記し
たような要求性状をバランス良く満たした燃料電池シス
テムに適した燃料を提供することを目的とする。
たような要求性状をバランス良く満たした燃料電池シス
テムに適した燃料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】本発明者らは、上記課題
を解決するため鋭意研究を重ねた結果、含酸素化合物を
特定量含有し、かつ炭化水素化合物分が特定の蒸留性状
である燃料が、燃料電池システムに適していることを見
出した。
を解決するため鋭意研究を重ねた結果、含酸素化合物を
特定量含有し、かつ炭化水素化合物分が特定の蒸留性状
である燃料が、燃料電池システムに適していることを見
出した。
【００１１】すなわち、本発明に係る燃料電池システム
用燃料は、 （１）炭化水素油を燃料全量を基準として５容量％以
上、含酸素化合物を酸素元素換算で燃料全量を基準とし
て０．５〜２０質量％含有し、かつ炭化水素化合物分の
蒸留初留点が１００℃以上１９０℃以下、１０容量％留
出温度が１２０℃以上２１０℃以下、９５容量％留出温
度が２２０℃以上３００℃以下、蒸留終点が２３０℃以
上３２０℃以下の蒸留性状である。上記の含酸素化合物
を特定量含有し、かつ炭化水素化合物分が特定の蒸留性
状である燃料は、更に、以下のような付加的要件を満た
すものがより好ましい。 （２）硫黄分含有量が８０質量ｐｐｍ以下である。 （３）炭化水素化合物分の飽和分が７０容量％以上であ
る。 （４）炭化水素化合物分の芳香族分が３０容量％以下で
ある。 （５）炭化水素化合物分のオレフィン分が４容量％以下
である。 （６）炭化水素化合物分のナフテン分が３５容量％以下
である。 （７）１５℃での密度が、０．８３ｇ／ｃｍ3 以下であ
る。 （８）引火点が０℃以上である。 （９）炭化水素化合物分の、煙点が１８ｍｍ以上であ
る。 （１０）液体で、１気圧、１５℃における熱容量が、
２．５ｋＪ／ｋｇ・℃以下である。 （１１）蒸発潜熱が、３５０ｋＪ／ｋｇ以下である。
用燃料は、 （１）炭化水素油を燃料全量を基準として５容量％以
上、含酸素化合物を酸素元素換算で燃料全量を基準とし
て０．５〜２０質量％含有し、かつ炭化水素化合物分の
蒸留初留点が１００℃以上１９０℃以下、１０容量％留
出温度が１２０℃以上２１０℃以下、９５容量％留出温
度が２２０℃以上３００℃以下、蒸留終点が２３０℃以
上３２０℃以下の蒸留性状である。上記の含酸素化合物
を特定量含有し、かつ炭化水素化合物分が特定の蒸留性
状である燃料は、更に、以下のような付加的要件を満た
すものがより好ましい。 （２）硫黄分含有量が８０質量ｐｐｍ以下である。 （３）炭化水素化合物分の飽和分が７０容量％以上であ
る。 （４）炭化水素化合物分の芳香族分が３０容量％以下で
ある。 （５）炭化水素化合物分のオレフィン分が４容量％以下
である。 （６）炭化水素化合物分のナフテン分が３５容量％以下
である。 （７）１５℃での密度が、０．８３ｇ／ｃｍ3 以下であ
る。 （８）引火点が０℃以上である。 （９）炭化水素化合物分の、煙点が１８ｍｍ以上であ
る。 （１０）液体で、１気圧、１５℃における熱容量が、
２．５ｋＪ／ｋｇ・℃以下である。 （１１）蒸発潜熱が、３５０ｋＪ／ｋｇ以下である。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の内容をさらに詳細
に説明する。本発明において、特定量含有する含酸素化
合物とは、炭素数２〜４のアルコール類、炭素数２〜８
のエーテル類等を意味する。具体的には例えば、メタノ
ール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、
ブタノール、イソブタノール、ジメチルエーテル、メチ
ルターシャリーブチルエーテル（ＭＴＢＥ）、エチルタ
ーシャリーブチルエーテル、ターシャリーアミルメチル
エーテル（ＴＡＭＥ）、ターシャリーアミルエチルエー
テル等が挙げられる。
に説明する。本発明において、特定量含有する含酸素化
合物とは、炭素数２〜４のアルコール類、炭素数２〜８
のエーテル類等を意味する。具体的には例えば、メタノ
ール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、
ブタノール、イソブタノール、ジメチルエーテル、メチ
ルターシャリーブチルエーテル（ＭＴＢＥ）、エチルタ
ーシャリーブチルエーテル、ターシャリーアミルメチル
エーテル（ＴＡＭＥ）、ターシャリーアミルエチルエー
テル等が挙げられる。
【００１３】これら含酸素化合物の含有量は、燃料電池
システム全体としての燃費が良いこと、排出ガス中のＴ
ＨＣ量が少ないこと、システムの起動時間が短いことな
どから、燃料全量基準で酸素元素換算で０．５質量％以
上であることが必要であり、さらに重量当りの発電量と
のバランスを考慮すると、２０質量％以下であることが
必要である。
システム全体としての燃費が良いこと、排出ガス中のＴ
ＨＣ量が少ないこと、システムの起動時間が短いことな
どから、燃料全量基準で酸素元素換算で０．５質量％以
上であることが必要であり、さらに重量当りの発電量と
のバランスを考慮すると、２０質量％以下であることが
必要である。
【００１４】本発明の燃料電池システム用燃料は、上記
した含酸素化合物に加えて、重量当りの発電量が多いこ
と、ＣＯ2 発生量当たりの発電量が大きいことなどか
ら、含酸素化合物と炭化水素油との混合物であり、炭化
水素油の配合量が燃料全量を基準として５容量％以上で
ある。
した含酸素化合物に加えて、重量当りの発電量が多いこ
と、ＣＯ2 発生量当たりの発電量が大きいことなどか
ら、含酸素化合物と炭化水素油との混合物であり、炭化
水素油の配合量が燃料全量を基準として５容量％以上で
ある。
【００１５】本発明において、炭化水素化合物分の蒸留
性状とは次のようなものである。蒸留初留点が１００℃
以上であり、１００℃以上１９０℃以下が好ましく、１
３０℃以上１９０℃以下がより好ましく、１４５℃以上
１９０℃以下が最も好ましい。蒸留初留点が低いと、引
火性が高くなり、また蒸発ガス（ＴＨＣ）が発生し易く
なり、取扱性に問題がある。
性状とは次のようなものである。蒸留初留点が１００℃
以上であり、１００℃以上１９０℃以下が好ましく、１
３０℃以上１９０℃以下がより好ましく、１４５℃以上
１９０℃以下が最も好ましい。蒸留初留点が低いと、引
火性が高くなり、また蒸発ガス（ＴＨＣ）が発生し易く
なり、取扱性に問題がある。
【００１６】また、本発明の燃料の炭化水素化合物分の
蒸留初留点以外の蒸留性状は、１０容量％留出温度（Ｔ
10）が１２０℃以上２１０℃以下が好ましく、１４０℃
以上２３０℃以下がより好ましく、１６０℃以上２３０
℃以下が最も好ましい。３０容量％留出温度（Ｔ30）が
１６０℃以上２２０℃以下が好ましく、５０容量％留出
温度（Ｔ50）が１８０℃以上２３０℃以下が好ましく、
７０容量％留出温度（Ｔ70）が２００℃以上２５０℃以
下が好ましく、９０容量％留出温度（Ｔ90）が２１０℃
以上２７０℃以下が好ましく、９５容量％留出温度（Ｔ
95）が２２０℃以上３００℃以下が好ましく、２２０℃
以上２７０℃以下がより好ましく、２２０℃以上２５０
℃以下が最も好ましい。蒸留終点が２３０℃以上３２０
℃以下が好ましく、２３０℃以上２９０℃以下がより好
ましく、２３０℃以上２６５℃以下が最も好ましい。
蒸留初留点以外の蒸留性状は、１０容量％留出温度（Ｔ
10）が１２０℃以上２１０℃以下が好ましく、１４０℃
以上２３０℃以下がより好ましく、１６０℃以上２３０
℃以下が最も好ましい。３０容量％留出温度（Ｔ30）が
１６０℃以上２２０℃以下が好ましく、５０容量％留出
温度（Ｔ50）が１８０℃以上２３０℃以下が好ましく、
７０容量％留出温度（Ｔ70）が２００℃以上２５０℃以
下が好ましく、９０容量％留出温度（Ｔ90）が２１０℃
以上２７０℃以下が好ましく、９５容量％留出温度（Ｔ
95）が２２０℃以上３００℃以下が好ましく、２２０℃
以上２７０℃以下がより好ましく、２２０℃以上２５０
℃以下が最も好ましい。蒸留終点が２３０℃以上３２０
℃以下が好ましく、２３０℃以上２９０℃以下がより好
ましく、２３０℃以上２６５℃以下が最も好ましい。
【００１７】１０容量％留出温度（Ｔ10）が低いと、引
火性が高くなり、また蒸発ガス（ＴＨＣ）が発生し易く
なり、取扱性に問題がある。
火性が高くなり、また蒸発ガス（ＴＨＣ）が発生し易く
なり、取扱性に問題がある。
【００１８】一方、９５容量％留出温度（Ｔ95）及び蒸
留終点の上限値は、重量当りの発電量が多い、ＣＯ2 発
生量当たりの発電量が大きい、燃料電池システム全体と
しての燃費が良い、排出ガス中のＴＨＣが少ない、シス
テムの起動時間が短い、改質触媒の劣化が小さく初期性
能が持続できるなどの点から規定される。なお、上記し
た蒸留初留点、１０容量％留出温度（Ｔ10）、３０容量
％留出温度（Ｔ30）、５０容量％留出温度（Ｔ50）、７
０容量％留出温度（Ｔ70）、９０容量％留出温度
（Ｔ90）、９５容量％留出温度（Ｔ95）、及び蒸留終点
は、ＪＩＳ Ｋ ２２５４「石油製品−蒸留試験方法」
によって測定される蒸留性状である。
留終点の上限値は、重量当りの発電量が多い、ＣＯ2 発
生量当たりの発電量が大きい、燃料電池システム全体と
しての燃費が良い、排出ガス中のＴＨＣが少ない、シス
テムの起動時間が短い、改質触媒の劣化が小さく初期性
能が持続できるなどの点から規定される。なお、上記し
た蒸留初留点、１０容量％留出温度（Ｔ10）、３０容量
％留出温度（Ｔ30）、５０容量％留出温度（Ｔ50）、７
０容量％留出温度（Ｔ70）、９０容量％留出温度
（Ｔ90）、９５容量％留出温度（Ｔ95）、及び蒸留終点
は、ＪＩＳ Ｋ ２２５４「石油製品−蒸留試験方法」
によって測定される蒸留性状である。
【００１９】また、本発明の燃料の硫黄分含有量につい
ては何ら制限はないが、改質触媒、水性ガスシフト反応
触媒、一酸化炭素除去触媒、燃料電池スタック等、燃料
電池システムの劣化が小さく初期性能が長時間持続でき
ることなどから、燃料全量基準で、８０質量ｐｐｍ以下
であることが好ましく、４０質量ｐｐｍ以下であること
がより好ましく、１０質量ｐｐｍ以下であることが更に
好ましく、１ｐｐｍ未満であることが最も好ましい。
ては何ら制限はないが、改質触媒、水性ガスシフト反応
触媒、一酸化炭素除去触媒、燃料電池スタック等、燃料
電池システムの劣化が小さく初期性能が長時間持続でき
ることなどから、燃料全量基準で、８０質量ｐｐｍ以下
であることが好ましく、４０質量ｐｐｍ以下であること
がより好ましく、１０質量ｐｐｍ以下であることが更に
好ましく、１ｐｐｍ未満であることが最も好ましい。
【００２０】ここで、硫黄分とは、１質量ｐｐｍ以上の
場合、ＪＩＳ Ｋ ２５４１「原油及び石油製品−硫黄
分試験方法」により測定される硫黄分を、１質量ｐｐｍ
未満の場合、ＡＳＴＭ Ｄ４０４５−９６ 「Standard
Test Method for Sulfur inPetroleum Products by Hy
drogenolysis and Rateometric Colorimetry 」により
測定される硫黄分を意味している。
場合、ＪＩＳ Ｋ ２５４１「原油及び石油製品−硫黄
分試験方法」により測定される硫黄分を、１質量ｐｐｍ
未満の場合、ＡＳＴＭ Ｄ４０４５−９６ 「Standard
Test Method for Sulfur inPetroleum Products by Hy
drogenolysis and Rateometric Colorimetry 」により
測定される硫黄分を意味している。
【００２１】また、本発明において、炭化水素化合物分
の組成については何ら制限されないが、飽和分（Ｖ
（Ｓ））が７０容量％以上、芳香族分（Ｖ（Ａｒ））が
３０容量％以下、オレフィン分（Ｖ（Ｏ））が４容量％
以下、ナフテン分（Ｖ（Ｎ））が３５容量％以下である
ことが好ましい。以下、これらを個別に説明する。
の組成については何ら制限されないが、飽和分（Ｖ
（Ｓ））が７０容量％以上、芳香族分（Ｖ（Ａｒ））が
３０容量％以下、オレフィン分（Ｖ（Ｏ））が４容量％
以下、ナフテン分（Ｖ（Ｎ））が３５容量％以下である
ことが好ましい。以下、これらを個別に説明する。
【００２２】Ｖ（Ｓ）は、重量当りの発電量が多いこ
と、ＣＯ2 発生量当たりの発電量が大きいこと、燃料電
池システム全体としての燃費が良いこと、排出ガス中の
ＴＨＣが少ないこと、システムの起動時間が短いことな
どから、７０容量％以上であり、８０容量％以上である
ことが好ましい。
と、ＣＯ2 発生量当たりの発電量が大きいこと、燃料電
池システム全体としての燃費が良いこと、排出ガス中の
ＴＨＣが少ないこと、システムの起動時間が短いことな
どから、７０容量％以上であり、８０容量％以上である
ことが好ましい。
【００２３】Ｖ（Ａｒ）は、重量当りの発電量が多いこ
と、ＣＯ2 発生量当たりの発電量が大きいこと、燃料電
池システム全体としての燃費が良いこと、排出ガス中の
ＴＨＣが少ないこと、システムの起動時間が短いこと、
改質触媒の劣化が小さく初期性能が長時間持続できるこ
となどから、３０容量％以下であり、２０容量％以下で
あり、１０容量％以下であることが最も好ましい。
と、ＣＯ2 発生量当たりの発電量が大きいこと、燃料電
池システム全体としての燃費が良いこと、排出ガス中の
ＴＨＣが少ないこと、システムの起動時間が短いこと、
改質触媒の劣化が小さく初期性能が長時間持続できるこ
となどから、３０容量％以下であり、２０容量％以下で
あり、１０容量％以下であることが最も好ましい。
【００２４】Ｖ（Ｏ）は、重量当りの発電量が多いこ
と、ＣＯ2 発生量当たりの発電量が大きいこと、燃料電
池システム全体としての燃費が良いこと、排出ガス中の
ＴＨＣが少ないこと、システムの起動時間が短いこと、
改質触媒の劣化が小さく初期性能が長時間持続できるこ
と、貯蔵安定性が良いことなどから、４容量％以下であ
り、１容量％以下であることが好ましい。
と、ＣＯ2 発生量当たりの発電量が大きいこと、燃料電
池システム全体としての燃費が良いこと、排出ガス中の
ＴＨＣが少ないこと、システムの起動時間が短いこと、
改質触媒の劣化が小さく初期性能が長時間持続できるこ
と、貯蔵安定性が良いことなどから、４容量％以下であ
り、１容量％以下であることが好ましい。
【００２５】Ｖ（Ｎ）は、重量当りの発電量が多いこ
と、ＣＯ2 発生量当たりの発電量が大きいこと、燃料電
池システム全体としての燃費が良いこと、排出ガス中の
ＴＨＣが少ないこと、システムの起動時間が短いことな
どから、３５容量％以下であり、３０容量％以下であ
り、２０容量％以下であることが最も好ましい。
と、ＣＯ2 発生量当たりの発電量が大きいこと、燃料電
池システム全体としての燃費が良いこと、排出ガス中の
ＴＨＣが少ないこと、システムの起動時間が短いことな
どから、３５容量％以下であり、３０容量％以下であ
り、２０容量％以下であることが最も好ましい。
【００２６】そして、上記硫黄分の好ましい範囲と上記
組成の好ましい範囲が二つながらに満足することが、改
質触媒、水性ガスシフト反応触媒、一酸化炭素除去触
媒、燃料電池スタック等、燃料電池システムの劣化が小
さく初期性能が長時間持続できることから、最も好まし
い。
組成の好ましい範囲が二つながらに満足することが、改
質触媒、水性ガスシフト反応触媒、一酸化炭素除去触
媒、燃料電池スタック等、燃料電池システムの劣化が小
さく初期性能が長時間持続できることから、最も好まし
い。
【００２７】上記のＶ（Ｓ）、及びＶ（Ａｒ）は、全て
ＪＩＳ Ｋ ２５３６「石油製品−炭化水素タイプ試験
方法」の蛍光指示薬吸着法により測定される値である。
また、Ｖ（Ｎ）は、ＡＳＴＭ Ｄ２４２５「Standard Te
st Method for HydrocarbonTypes in Middle Distillat
es by Mass Spectrometry」 により測定される値であ
る。
ＪＩＳ Ｋ ２５３６「石油製品−炭化水素タイプ試験
方法」の蛍光指示薬吸着法により測定される値である。
また、Ｖ（Ｎ）は、ＡＳＴＭ Ｄ２４２５「Standard Te
st Method for HydrocarbonTypes in Middle Distillat
es by Mass Spectrometry」 により測定される値であ
る。
【００２８】また、本発明の密度については何ら制限は
ないが、重量当りの発電量が多く、ＣＯ2 発生量当たり
の発電量が大きく、燃料電池システム全体としての燃費
が良いこと、排出ガス中のＴＨＣが少ないこと、システ
ムの起動時間が短いことなどから、改質触媒の劣化が小
さく初期性能が長時間持続できるなどの点から、１５℃
で０．８３ｇ／ｃｍ3 以下のものが好ましく、０．８１
ｇ／ｃｍ3 以下のものがより好ましく、０．７９ｇ／ｃ
ｍ3 以下のものが最も好ましい。なお、１５℃での密度
は、ＪＩＳ Ｋ ２２４９「原油及び石油製品の密度試
験方法並びに密度・質量・容量換算表」により測定され
る。
ないが、重量当りの発電量が多く、ＣＯ2 発生量当たり
の発電量が大きく、燃料電池システム全体としての燃費
が良いこと、排出ガス中のＴＨＣが少ないこと、システ
ムの起動時間が短いことなどから、改質触媒の劣化が小
さく初期性能が長時間持続できるなどの点から、１５℃
で０．８３ｇ／ｃｍ3 以下のものが好ましく、０．８１
ｇ／ｃｍ3 以下のものがより好ましく、０．７９ｇ／ｃ
ｍ3 以下のものが最も好ましい。なお、１５℃での密度
は、ＪＩＳ Ｋ ２２４９「原油及び石油製品の密度試
験方法並びに密度・質量・容量換算表」により測定され
る。
【００２９】また、本発明の引火点については何ら制限
はないが、引火性の点から、０℃以上であるものが好ま
しく、４０℃以上であるものがより好ましい。なお、引
火点は、ＪＩＳ Ｋ ２２６５「原油及び石油製品−引
火点試験方法」によって測定される。
はないが、引火性の点から、０℃以上であるものが好ま
しく、４０℃以上であるものがより好ましい。なお、引
火点は、ＪＩＳ Ｋ ２２６５「原油及び石油製品−引
火点試験方法」によって測定される。
【００３０】また、本発明の炭化水素分の煙点について
は何ら制限はないが、重量当りの発電量が多いこと、Ｃ
Ｏ2 発生量当たりの発電量が大きいこと、燃料電池シス
テム全体としての燃費が良いこと、排出ガス中のＴＨＣ
が少ないこと、システムの起動時間が短いこと、改質触
媒の劣化が小さく初期性能が長時間持続できることなど
から、１８ｍｍ以上であるものが好ましく、２１ｍｍ以
上であるものがより好ましく、２３ｍｍ以上であるもの
がさらに好ましく、２５ｍｍ以上であるものがさらに好
ましく、２７ｍｍ以上であるものが最も好ましい。
は何ら制限はないが、重量当りの発電量が多いこと、Ｃ
Ｏ2 発生量当たりの発電量が大きいこと、燃料電池シス
テム全体としての燃費が良いこと、排出ガス中のＴＨＣ
が少ないこと、システムの起動時間が短いこと、改質触
媒の劣化が小さく初期性能が長時間持続できることなど
から、１８ｍｍ以上であるものが好ましく、２１ｍｍ以
上であるものがより好ましく、２３ｍｍ以上であるもの
がさらに好ましく、２５ｍｍ以上であるものがさらに好
ましく、２７ｍｍ以上であるものが最も好ましい。
【００３１】なお、煙点は、ＪＩＳ Ｋ ２５３７「石
油製品−航空タービン燃料油及び灯油−煙点試験方法」
によって測定される。
油製品−航空タービン燃料油及び灯油−煙点試験方法」
によって測定される。
【００３２】また、本発明において、燃料の熱容量につ
いては何ら制限はないが、燃料電池システム全体として
の燃費が良いことから、液体で、１気圧、１５℃におけ
る熱容量が、２．５ｋＪ／ｋｇ・℃以下が好ましい。
いては何ら制限はないが、燃料電池システム全体として
の燃費が良いことから、液体で、１気圧、１５℃におけ
る熱容量が、２．５ｋＪ／ｋｇ・℃以下が好ましい。
【００３３】また、本発明において、燃料の蒸発潜熱に
ついては何ら制限はないが、燃料電池システム全体とし
ての燃費が良いことから、蒸発潜熱が、３５０ｋＪ／ｋ
ｇ以下が好ましい。
ついては何ら制限はないが、燃料電池システム全体とし
ての燃費が良いことから、蒸発潜熱が、３５０ｋＪ／ｋ
ｇ以下が好ましい。
【００３４】これら熱容量及び蒸発潜熱は、水熱量計、
氷熱量計、真空熱量計、断熱熱量計等の熱量計によって
測定される。
氷熱量計、真空熱量計、断熱熱量計等の熱量計によって
測定される。
【００３５】本発明の燃料の製造方法については、特に
制限はない。具体的には例えば、原油を蒸留して得られ
る灯油留分を脱硫した脱硫灯油、脱硫灯油を水素処理し
て低芳香族、低硫黄化した脱硫水添灯油、天然ガス等を
一酸化炭素と水素に分解した後にＦ−Ｔ（Fischer-Trop
sch ）合成で得られる「ＧＴＬ（Gas to Liquids）」
の灯油留分、減圧留出油等を水素化脱硫・分解して得ら
れる灯油相当留分、残油・減圧留出油等を接触分解して
得られる灯油相当留分、等の基材を1 種または２種以上
を用いて製造される。
制限はない。具体的には例えば、原油を蒸留して得られ
る灯油留分を脱硫した脱硫灯油、脱硫灯油を水素処理し
て低芳香族、低硫黄化した脱硫水添灯油、天然ガス等を
一酸化炭素と水素に分解した後にＦ−Ｔ（Fischer-Trop
sch ）合成で得られる「ＧＴＬ（Gas to Liquids）」
の灯油留分、減圧留出油等を水素化脱硫・分解して得ら
れる灯油相当留分、残油・減圧留出油等を接触分解して
得られる灯油相当留分、等の基材を1 種または２種以上
を用いて製造される。
【００３６】これらの中でも、本発明の燃料の製造基材
として好ましいものとしては、脱硫灯油留分、脱硫水添
灯油、ＧＴＬ灯油留分、水素化分解灯油留分、メタノー
ル、イソプロパノール、メチルｔ−ブチルエーテル（Ｍ
ＴＢＥ）、イソブタノール等が挙げられる。
として好ましいものとしては、脱硫灯油留分、脱硫水添
灯油、ＧＴＬ灯油留分、水素化分解灯油留分、メタノー
ル、イソプロパノール、メチルｔ−ブチルエーテル（Ｍ
ＴＢＥ）、イソブタノール等が挙げられる。
【００３７】本発明の燃料電池システム用燃料には、ク
マリン等の識別剤を添加することもできる。
マリン等の識別剤を添加することもできる。
【００３８】改質触媒の劣化が小さく初期性能が長時間
維持できることから、識別剤は１ｐｐｍ以下が好まし
い。
維持できることから、識別剤は１ｐｐｍ以下が好まし
い。
【００３９】本発明の燃料は、燃料電池システム用燃料
として用いられる。本発明でいう燃料電池システムに
は、燃料の改質器、一酸化炭素浄化装置、燃料電池等が
含まれるが、本発明の燃料は如何なる燃料電池システム
にも好適に用いられる。
として用いられる。本発明でいう燃料電池システムに
は、燃料の改質器、一酸化炭素浄化装置、燃料電池等が
含まれるが、本発明の燃料は如何なる燃料電池システム
にも好適に用いられる。
【００４０】燃料の改質器は、燃料を改質して燃料電池
の燃料である水素を得るためのものである。改質器とし
ては、具体的には、例えば、（１）加熱気化した燃料と
水蒸気を混合し、銅、ニッケル、白金、ルテニウム等の
触媒中で加熱反応させることにより、水素を主成分とす
る生成物を得る水蒸気改質型改質器、（２）加熱気化し
た燃料を空気と混合し、銅、ニッケル、白金、ルテニウ
ム等の触媒中または無触媒で反応させることにより、水
素を主成分とする生成物を得る部分酸化型改質器、
（３）加熱気化した燃料を水蒸気及び空気と混合し、
銅、ニッケル、白金、ルテニウム等の触媒層前段にて、
（２）の部分酸化型改質を行ない、後段にて部分酸化反
応の熱発生を利用して、（１）の水蒸気型改質を行なう
ことにより、水素を主成分とする生成物を得る部分酸化
・水蒸気改質型改質器、等が挙げられる。
の燃料である水素を得るためのものである。改質器とし
ては、具体的には、例えば、（１）加熱気化した燃料と
水蒸気を混合し、銅、ニッケル、白金、ルテニウム等の
触媒中で加熱反応させることにより、水素を主成分とす
る生成物を得る水蒸気改質型改質器、（２）加熱気化し
た燃料を空気と混合し、銅、ニッケル、白金、ルテニウ
ム等の触媒中または無触媒で反応させることにより、水
素を主成分とする生成物を得る部分酸化型改質器、
（３）加熱気化した燃料を水蒸気及び空気と混合し、
銅、ニッケル、白金、ルテニウム等の触媒層前段にて、
（２）の部分酸化型改質を行ない、後段にて部分酸化反
応の熱発生を利用して、（１）の水蒸気型改質を行なう
ことにより、水素を主成分とする生成物を得る部分酸化
・水蒸気改質型改質器、等が挙げられる。
【００４１】一酸化炭素浄化装置とは、上記の改質装置
で生成されたガスに含まれ、燃料電池の触媒毒となる一
酸化炭素の除去を行なうものであり、具体的には、
（１）改質ガスと加熱気化した水蒸気を混合し、銅、ニ
ッケル、白金、ルテニウム等の触媒中で反応させること
により、一酸化炭素と水蒸気より二酸化炭素と水素を生
成物として得る水性ガスシフト反応器、（２）改質ガス
を圧縮空気と混合し、白金、ルテニウム等の触媒中で反
応させることにより、一酸化炭素を二酸化炭素に変換す
る選択酸化反応器等が挙げられ、これらを単独または組
み合わせて使用される。
で生成されたガスに含まれ、燃料電池の触媒毒となる一
酸化炭素の除去を行なうものであり、具体的には、
（１）改質ガスと加熱気化した水蒸気を混合し、銅、ニ
ッケル、白金、ルテニウム等の触媒中で反応させること
により、一酸化炭素と水蒸気より二酸化炭素と水素を生
成物として得る水性ガスシフト反応器、（２）改質ガス
を圧縮空気と混合し、白金、ルテニウム等の触媒中で反
応させることにより、一酸化炭素を二酸化炭素に変換す
る選択酸化反応器等が挙げられ、これらを単独または組
み合わせて使用される。
【００４２】燃料電池としては、具体的には、例えば、
固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）、リン酸型燃料電池
（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）、固
体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）等が挙げられる。
固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）、リン酸型燃料電池
（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）、固
体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）等が挙げられる。
【００４３】また、上記したような燃料電池システム
は、電気自動車、従来エンジンと電気のハイブリッド自
動車、可搬型電源、分散型電源、家庭用電源、コージェ
ネレーションシステム等に用いられる。
は、電気自動車、従来エンジンと電気のハイブリッド自
動車、可搬型電源、分散型電源、家庭用電源、コージェ
ネレーションシステム等に用いられる。
【００４４】
【実施例】実施例および比較例の各燃料に用いた基材
（灯油）の性状等を表１に示す。
（灯油）の性状等を表１に示す。
【００４５】
【表１】 実施例および比較例に用いた各燃料の性状等を表２に示
す。
す。
【００４６】
【表２】
【００４７】これら各燃料について、燃料電池システム
評価試験、貯蔵安定性試験を行なった。燃料電池システム評価試験 （１）水蒸気改質型 燃料と水を電気加熱により気化させ、貴金属系触媒を充
填し電気ヒーターで所定の温度に維持した改質器に導
き、水素分に富む改質ガスを発生させた。改質器の温度
は、試験の初期段階において改質が完全に行なわれる最
低の温度（改質ガスにＴＨＣが含まれない最低温度）と
した。改質ガスを水蒸気と共に一酸化炭素処理装置（水
性ガスシフト反応）に導き、改質ガス中の一酸化炭素を
二酸化炭素に変換した後、生成したガスを固体高分子型
燃料電池に導き発電を行なった。評価に用いた水蒸気改
質型の燃料電池システムのフローチャートを図１に示
す。
評価試験、貯蔵安定性試験を行なった。燃料電池システム評価試験 （１）水蒸気改質型 燃料と水を電気加熱により気化させ、貴金属系触媒を充
填し電気ヒーターで所定の温度に維持した改質器に導
き、水素分に富む改質ガスを発生させた。改質器の温度
は、試験の初期段階において改質が完全に行なわれる最
低の温度（改質ガスにＴＨＣが含まれない最低温度）と
した。改質ガスを水蒸気と共に一酸化炭素処理装置（水
性ガスシフト反応）に導き、改質ガス中の一酸化炭素を
二酸化炭素に変換した後、生成したガスを固体高分子型
燃料電池に導き発電を行なった。評価に用いた水蒸気改
質型の燃料電池システムのフローチャートを図１に示
す。
【００４８】（２）部分酸化型 燃料を電気加熱により気化させ、予熱した空気と共に貴
金属系触媒を充填し電気ヒーターで１２００℃に維持し
た改質器に導き、水素分に富む改質ガスを発生させた。
改質ガスを水蒸気と共に一酸化炭素処理装置（水性ガス
シフト反応）に導き、改質ガス中の一酸化炭素を二酸化
炭素に変換した後、生成したガスを固体高分子型燃料電
池に導き発電を行なった。評価に用いた部分酸化型の燃
料電池システムのフローチャートを図２に示す。
金属系触媒を充填し電気ヒーターで１２００℃に維持し
た改質器に導き、水素分に富む改質ガスを発生させた。
改質ガスを水蒸気と共に一酸化炭素処理装置（水性ガス
シフト反応）に導き、改質ガス中の一酸化炭素を二酸化
炭素に変換した後、生成したガスを固体高分子型燃料電
池に導き発電を行なった。評価に用いた部分酸化型の燃
料電池システムのフローチャートを図２に示す。
【００４９】（３）評価方法 評価試験開始直後に改質器から発生する改質ガス中のＨ
2 、ＣＯ、ＣＯ2 、ＴＨＣ量について測定を行った。同
じく、評価試験開始直後に一酸化炭素処理装置から発生
する改質ガス中のＨ2 、ＣＯ、ＣＯ2 、ＴＨＣ量につい
て測定を行った。評価試験開始直後および開始２４時間
後の燃料電池における発電量、燃料消費量、並びに燃料
電池から排出されるＣＯ2 量について測定を行なった。
各燃料を所定の改質器温度にまで導くために要する熱量
（予熱量）は、熱容量、蒸発潜熱から計算した。また、
これら測定値・計算値および燃料発熱量から、改質触媒
の性能劣化割合（試験開始２４時間後の発電量／試験開
始直後の発電量）、熱効率（試験開始直後の発電量／燃
料発熱量）、予熱量割合（予熱量／発電量）を計算し
た。
2 、ＣＯ、ＣＯ2 、ＴＨＣ量について測定を行った。同
じく、評価試験開始直後に一酸化炭素処理装置から発生
する改質ガス中のＨ2 、ＣＯ、ＣＯ2 、ＴＨＣ量につい
て測定を行った。評価試験開始直後および開始２４時間
後の燃料電池における発電量、燃料消費量、並びに燃料
電池から排出されるＣＯ2 量について測定を行なった。
各燃料を所定の改質器温度にまで導くために要する熱量
（予熱量）は、熱容量、蒸発潜熱から計算した。また、
これら測定値・計算値および燃料発熱量から、改質触媒
の性能劣化割合（試験開始２４時間後の発電量／試験開
始直後の発電量）、熱効率（試験開始直後の発電量／燃
料発熱量）、予熱量割合（予熱量／発電量）を計算し
た。
【００５０】貯蔵安定度試験 各燃料を耐圧密閉容器に酸素と共に充填し、８０℃に加
熱、温度を保ったまま７日間放置した後、貯蔵後のパー
オキサイド値、及び実在ガム分をＪＩＳ Ｋ２２６１に
定める実在ガム試験法にて評価を行なった。各測定値・
計算値を表３に示す。
熱、温度を保ったまま７日間放置した後、貯蔵後のパー
オキサイド値、及び実在ガム分をＪＩＳ Ｋ２２６１に
定める実在ガム試験法にて評価を行なった。各測定値・
計算値を表３に示す。
【００５１】
【表３】
【００５２】
【発明の効果】上記の通り、含酸素化合物を特定量含有
し、かつ炭化水素化合物分が特定の蒸留性状である燃料
を燃料電池に用いることにより、性能劣化割合の少ない
電気エネルギーを高出力で得ることができる他、燃料電
池用として各種性能を満足する燃料であることが分る。
し、かつ炭化水素化合物分が特定の蒸留性状である燃料
を燃料電池に用いることにより、性能劣化割合の少ない
電気エネルギーを高出力で得ることができる他、燃料電
池用として各種性能を満足する燃料であることが分る。
【図１】 本発明の燃料電池システム用燃料の評価に用
いた水蒸気改質型燃料電池システムのフローチャート。
いた水蒸気改質型燃料電池システムのフローチャート。
【図２】 本発明の燃料電池システム用燃料の評価に用
いた部分酸化型燃料電池システムのフローチャート。
いた部分酸化型燃料電池システムのフローチャート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 定兼 修 神奈川県横浜市中区千鳥町８番地日石三菱 株式会社中央技術研究所内 (72)発明者 松原 三千郎 神奈川県横浜市中区千鳥町８番地日石三菱 株式会社中央技術研究所内 Ｆターム(参考） 4H013 CD02 CD06 5H026 AA02 BB01 HH00 HH05 HH08 HH09 5H027 AA05 AA06 AA08 BA03 BA17 CC11
Claims (11)
- 【請求項１】 炭化水素油を燃料全量を基準として５容
量％以上、含酸素化合物を酸素元素換算で燃料全量を基
準として０．５〜２０質量％含有し、かつ炭化水素化合
物分の蒸留初留点が１００℃以上１９０℃以下、１０容
量％留出温度が１２０℃以上２１０℃以下、９５容量％
留出温度が２２０℃以上３００℃以下、蒸留終点が２３
０℃以上３２０℃以下の蒸留性状である燃料電池システ
ム用燃料。 - 【請求項２】 硫黄分含有量が８０質量ｐｐｍ以下であ
る請求項１記載の燃料電池システム用燃料。 - 【請求項３】 炭化水素化合物分の飽和分が７０容量％
以上である請求項１または２に記載の燃料電池システム
用燃料。 - 【請求項４】 炭化水素化合物分の芳香族分が３０容量
％以下である請求項１〜３何れかに記載の燃料電池シス
テム用燃料。 - 【請求項５】 炭化水素化合物分のオレフィン分が４容
量％以下である請求項１〜４何れかに記載の燃料電池シ
ステム用燃料。 - 【請求項６】 炭化水素化合物分のナフテン分が３５容
量％以下である請求項１〜５何れかに記載の燃料電池シ
ステム用燃料。 - 【請求項７】 １５℃での密度が、０．８３ｇ／ｃｍ3
以下である請求項１〜６何れかに記載の燃料電池システ
ム用燃料。 - 【請求項８】 引火点が０℃以上である請求項１〜７何
れかに記載の燃料電池システム用燃料。 - 【請求項９】 炭化水素化合物分の、煙点が１８ｍｍ以
上である請求項１〜８何れかに記載の燃料電池システム
用燃料。 - 【請求項１０】 液体で、１気圧、１５℃における熱容
量が、２．５ｋＪ／ｋｇ・℃以下である請求項１〜９の
何れかに記載の燃料電池システム用燃料。 - 【請求項１１】 蒸発潜熱が、３５０ｋＪ／ｋｇ以下で
ある請求項１〜１０の何れかに記載の燃料電池システム
用燃料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001196342A JP4598889B2 (ja) | 2000-06-29 | 2001-06-28 | 燃料電池システム用燃料 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000197087 | 2000-06-29 | ||
| JP2000-197087 | 2000-06-29 | ||
| JP2001196342A JP4598889B2 (ja) | 2000-06-29 | 2001-06-28 | 燃料電池システム用燃料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002080869A true JP2002080869A (ja) | 2002-03-22 |
| JP4598889B2 JP4598889B2 (ja) | 2010-12-15 |
Family
ID=26595025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001196342A Expired - Fee Related JP4598889B2 (ja) | 2000-06-29 | 2001-06-28 | 燃料電池システム用燃料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4598889B2 (ja) |
Cited By (5)
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| WO2003100898A1 (fr) * | 2002-05-28 | 2003-12-04 | Nec Corporation | Combustible liquide destine a une pile a combustible, pile a combustible employant ce combustible, et procede d'utilisation de telles piles a combustible |
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-
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- 2001-06-28 JP JP2001196342A patent/JP4598889B2/ja not_active Expired - Fee Related
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