JP2002097002A - Fuel reformer - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、水蒸気改質反応と
部分酸化反応とによる水素リッチガスを生成する燃料改
質装置に関し、特に水蒸気改質反応の吸熱と部分酸化反
応の発熱とによる反応器内の温度分布を均一にできる燃
料改質装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel reforming apparatus for producing a hydrogen-rich gas by a steam reforming reaction and a partial oxidation reaction, and more particularly to a fuel reforming apparatus in which a steam reforming reaction absorbs heat and a partial oxidation reaction generates heat. The present invention relates to a fuel reformer capable of making the temperature distribution uniform.
【０００２】[0002]
【従来の技術】燃料電池への水素含有ガスの供給源とし
て炭化水素の酸化反応で放出される熱量を利用して吸熱
反応である炭化水素の水蒸気改質反応を促進するいわゆ
るオートサーマル型燃料改質装置が、特開平９−３１５
８０１号公報等で提案されている。2. Description of the Related Art A so-called autothermal type fuel reforming system for promoting a steam reforming reaction of a hydrocarbon, which is an endothermic reaction, by utilizing the amount of heat released by a hydrocarbon oxidation reaction as a supply source of a hydrogen-containing gas to a fuel cell. Quality device is disclosed in JP-A-9-315.
801 and the like.
【０００３】この種のオートサーマル型燃料改質装置で
は、メタノールなどの炭化水素と空気（酸素）と水蒸気
とを混合し、これを銅系触媒、貴金属あるいは、ＶＩＩ
Ｉ属金属系触媒等が充填された反応器内に流し、 部分酸化反応：ＣＨ3ＯＨ＋１／２Ｏ2→２Ｈ2＋ＣＯ2＋
１８９．５kJ／mol 水蒸気改質反応：ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2−４
９．５kＪ／mol なる反応を生じさせる。そして部分酸化反応（発熱反
応）により生じた熱量により、水蒸気改質反応（吸熱反
応）に必要な熱量を賄い、バーナー等の外部加熱を必要
としない小型の燃料改質装置とすることができる。In this type of autothermal type fuel reforming apparatus, a hydrocarbon such as methanol, air (oxygen) and water vapor are mixed, and the mixture is mixed with a copper catalyst, a noble metal or VII.
Flow into a reactor filled with a Group I metal-based catalyst, etc., and a partial oxidation reaction: CH 3 OH + 1 / 2O 2 → 2H 2 + CO 2 +
189.5 kJ / mol Steam reforming reaction: CH 3 OH + H 2 O → 3H 2 + CO 2 -4
A reaction of 9.5 kJ / mol occurs. The amount of heat generated by the partial oxidation reaction (exothermic reaction) covers the amount of heat required for the steam reforming reaction (endothermic reaction), and a small fuel reformer that does not require external heating such as a burner can be provided.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した部
分酸化反応の反応速度は、水蒸気改質反応の反応速度に
比べて速いので、炭化水素と水蒸気と酸素との混合ガス
を反応器内に導入すると、反応の入口近傍で部分酸化反
応が優先して生じ、この領域が高温となって触媒の劣化
を招くという問題があった。However, since the reaction rate of the above-mentioned partial oxidation reaction is faster than the reaction rate of the steam reforming reaction, a mixed gas of hydrocarbon, steam and oxygen is introduced into the reactor. Then, there is a problem that the partial oxidation reaction occurs preferentially in the vicinity of the inlet of the reaction, and this region is heated to a high temperature to cause deterioration of the catalyst.
【０００５】また、これだけではなく、反応器の上流側
では主として部分酸化反応が生じ、反応器の下流側では
主として、水蒸気改質反応が生じることから、反応器の
下流側の温度が降下して水蒸気改質反応が活発化せず、
充分な水素リッチガスを得ることができないという問題
があった。In addition to this, a partial oxidation reaction mainly occurs on the upstream side of the reactor and a steam reforming reaction mainly occurs on the downstream side of the reactor, so that the temperature on the downstream side of the reactor decreases. The steam reforming reaction does not activate,
There is a problem that a sufficient hydrogen-rich gas cannot be obtained.
【０００６】そこで、本発明の目的は、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、反応器内の
温度分布が均一で、触媒の耐久性及び生成効率に優れた
燃料改質装置を提供することにある。Accordingly, an object of the present invention has been made in view of such problems of the prior art, and a fuel reforming method which has a uniform temperature distribution in a reactor, and has excellent catalyst durability and production efficiency. Quality equipment.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上記目的を達成すべく、新規な燃料改質装置につき、鋭
意研究した結果、燃料ガスと水蒸気、酸素含有ガスとを
混合して、水蒸気改質反応と部分酸化反応とを同時に生
じさせる従来のオートサーマル型燃料改質装置では、反
応器の上流部側で反応速度の速い部分酸化反応が生じや
すく、反応器の下流側では反応速度の遅い水蒸気改質反
応が生じやすいが、燃料ガスと水蒸気と酸素含有ガスと
の混合ガスを触媒が充填された反応器に導入して水素含
有ガスを生成する燃料改質装置において、触媒としてモ
ノリス触媒を用い、モノリス触媒の入口側の一部に触媒
冷却部として触媒を担持していない部分を設けることに
より、上流側における部分酸化反応による熱を、この触
媒冷却部を通過するガスで冷却することができ、触媒の
温度上昇を抑制することができ、また、下流側ではこの
触媒を担持していない触媒冷却部を通過したガスが、初
めて触媒の担持された部分に達し、部分酸化反応による
発熱により、下流側の触媒の温度を上昇させることがで
きることにより、反応器の上流側と下流側とで生じる発
熱反応及び吸熱反応のバランスが向上して、反応器の温
度分布が均一化され、加熱による触媒の劣化や、下流側
における水蒸気改質反応の非活発化といった問題を解決
し得ることを見出したものであるが、とりわけ、かかる
技術的知見を得るにおいて、このモノリス触媒の入口側
断面における触媒冷却部の比率と触媒冷却部の長さが重
要であることを見出すことで、本発明を完成するに至っ
たものである。Means for Solving the Problems Accordingly, the present inventors have:
In order to achieve the above object, as a result of intensive research on a novel fuel reforming apparatus, a conventional auto reformer that mixes a fuel gas with steam and an oxygen-containing gas to simultaneously generate a steam reforming reaction and a partial oxidation reaction. In a thermal-type fuel reformer, a partial oxidation reaction with a high reaction rate is likely to occur on the upstream side of the reactor, and a steam reforming reaction with a low reaction rate is likely to occur on the downstream side of the reactor. In a fuel reformer that generates a hydrogen-containing gas by introducing a mixed gas with an oxygen-containing gas into a reactor filled with a catalyst, a monolith catalyst is used as a catalyst, and a catalyst cooling unit is provided at a part of the inlet side of the monolith catalyst. By providing a portion that does not support a catalyst as described above, the heat generated by the partial oxidation reaction on the upstream side can be cooled by the gas passing through the catalyst cooling portion, and the temperature rise of the catalyst is suppressed. Also, on the downstream side, the gas that has passed through the catalyst cooling section that does not support the catalyst reaches the portion where the catalyst is supported for the first time, and the temperature of the downstream catalyst increases due to heat generated by the partial oxidation reaction. As a result, the balance between the exothermic reaction and the endothermic reaction occurring on the upstream side and the downstream side of the reactor is improved, the temperature distribution in the reactor is made uniform, the catalyst is deteriorated by heating, and the steam on the downstream side is deteriorated. It has been found that it is possible to solve the problem such as inactivation of the reforming reaction. In particular, in obtaining such technical knowledge, the ratio of the catalyst cooling section in the cross section on the inlet side of the monolith catalyst and the catalyst cooling section The finding that length is important has led to the completion of the present invention.
【０００８】すなわち、上記目的を達成するための本発
明は、各請求項毎に次のように構成される。That is, the present invention for achieving the above object is configured as follows for each claim.
【０００９】請求項１に記載の発明は、燃料ガスと水蒸
気と酸素含有ガスとの混合ガスを触媒が充填された反応
器に導入して水素含有ガスを生成する燃料改質装置であ
り、該反応器に使用している触媒がモノリス触媒であ
り、かつ該モノリス触媒の入口側の一部に触媒冷却部を
設けてなる燃料改質装置であって、該モノリス触媒の入
口側の軸方向に垂直な断面における該触媒冷却部の比率
（面積比）が２０〜８０％であり、該触媒冷却部の軸方
向の長さが、該モノリス触媒の軸方向の長さの５〜６０
％であることを特徴とする燃料改質装置である。The invention according to claim 1 is a fuel reformer for generating a hydrogen-containing gas by introducing a mixed gas of a fuel gas, steam and an oxygen-containing gas into a reactor filled with a catalyst. A catalyst used in the reactor is a monolith catalyst, and a fuel reforming apparatus provided with a catalyst cooling unit at a part of the inlet side of the monolith catalyst, wherein the catalyst is provided in an axial direction on the inlet side of the monolith catalyst. The ratio (area ratio) of the catalyst cooling section in the vertical cross section is 20 to 80%, and the axial length of the catalyst cooling section is 5 to 60 times the axial length of the monolith catalyst.
%.
【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の燃料改質装置において、前記モノリス触媒の入口側の
軸方向に垂直な断面における触媒冷却部の比率（面積
比）が４０〜６０％であり、前記触媒冷却部の軸方向の
長さが、該モノリス触媒の軸方向の長さの５〜３０％で
あることを特徴とするものである。According to a second aspect of the present invention, in the fuel reforming apparatus according to the first aspect, the ratio (area ratio) of the catalyst cooling unit in a cross section perpendicular to the axial direction on the inlet side of the monolith catalyst is 40 to 40. 60%, and the axial length of the catalyst cooling section is 5 to 30% of the axial length of the monolith catalyst.
【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の燃料改質装置において、前記モノリス触媒の
入口側の触媒が担持されたセルにおいて、隣接するセル
の少なくとも1個のセルは触媒を担持していない触媒冷
却部であることを特徴とするものである。According to a third aspect of the present invention, in the fuel reforming apparatus according to the first or second aspect, at least one of adjacent cells is supported in the cell supporting the catalyst on the inlet side of the monolith catalyst. Is a catalyst cooling unit that does not carry a catalyst.
【００１２】[0012]
【発明の効果】請求項１に記載の発明にあっては、反応
器の入口側の一部に触媒冷却部として触媒を担持してい
ない部分が、モノリス触媒の入口側断面における触媒冷
却部の比率と触媒冷却部の長さを規定して設けられてい
るので、上流側（入口側）における部分酸化反応による
熱を、この触媒冷却部を通過するガスで冷却することが
でき、触媒の温度上昇を抑制することができる。また、
下流側（出口側）ではこの触媒冷却部を通過したガス
が、初めて触媒の担持された部分に達し、部分酸化反応
による発熱により、下流側の触媒の温度を上昇させるこ
とができる。これにより、反応器の上流側と下流側とで
生じる発熱反応および吸熱反応のバランスが向上して、
反応器の温度分布が均一化され、加熱による触媒の劣化
や、下流側における水蒸気改質反応の非活発化といった
問題を解決することができ、これにより本来反応で生じ
てほしくないＣＯの生成を抑制することができ、ＣＯ濃
度を低減することができ、ＣＯによる燃料電池の被毒を
大幅に抑えることができるものである。According to the first aspect of the present invention, a portion where the catalyst is not supported as a catalyst cooling portion at a part of the inlet side of the reactor is a portion of the catalyst cooling portion in the cross section on the inlet side of the monolith catalyst. Since the ratio and the length of the catalyst cooling section are defined, the heat generated by the partial oxidation reaction on the upstream side (inlet side) can be cooled by the gas passing through the catalyst cooling section, and the temperature of the catalyst can be reduced. The rise can be suppressed. Also,
On the downstream side (outlet side), the gas that has passed through the catalyst cooling section reaches the portion where the catalyst is supported for the first time, and the temperature of the downstream side catalyst can be increased by the heat generated by the partial oxidation reaction. Thereby, the balance between the exothermic reaction and the endothermic reaction occurring on the upstream side and the downstream side of the reactor is improved,
The temperature distribution in the reactor is made uniform, and it is possible to solve problems such as deterioration of the catalyst due to heating and inactivation of the steam reforming reaction on the downstream side. Thus, the CO concentration can be reduced, and the poisoning of the fuel cell by CO can be significantly suppressed.
【００１３】請求項２に記載の発明にあっては、請求項
１に記載の燃料改質装置において、反応器の入口側の一
部に設ける触媒冷却部の入口側断面の比率と長さの好適
な範囲を規定することにより、請求項１に記載の作用効
果をより顕著に発現することができる点で特に有用かつ
有利なものである。According to the second aspect of the present invention, in the fuel reforming apparatus according to the first aspect, the ratio and length of the cross section on the inlet side of the catalyst cooling section provided at a part of the inlet side of the reactor are reduced. By defining a suitable range, the operation and effect of the first aspect can be more remarkably exhibited, which is particularly useful and advantageous.
【００１４】請求項３に記載の発明にあっては、請求項
１〜２に記載の燃料改質装置において、前記モノリス触
媒の入口側の触媒が担持されたセルにおいて、隣接する
セルの少なくとも1個のセルは触媒を担持していない触
媒冷却部であることを特徴とするものであるので、請求
項１〜２と同様の作用効果を奏する事ができる。特に、
触媒担持セルと触媒非担持セルをバランスよく効果的に
分散配置させることができ、両セル間での接触面積が大
きくできるため熱交換効率に優れるとする点で有用かつ
有利なものである。また、触媒担持セル同士や触媒非担
持セル同士が集まった配置に比して、上流側における部
分酸化反応による熱による局所的な温度上昇を防止する
ことができ、触媒冷却部を通過するガスにより極めて効
率よく冷却することができ、触媒の温度上昇を効果的に
抑制することができる点でも有用かつ有利なものであ
る。According to a third aspect of the present invention, in the fuel reforming apparatus according to the first or second aspect, at least one of the adjacent cells in the cell supporting the catalyst on the inlet side of the monolith catalyst is supported. Since each cell is a catalyst cooling unit that does not carry a catalyst, the same function and effect as those of claims 1 and 2 can be obtained. In particular,
This is useful and advantageous in that the catalyst-carrying cells and the non-catalyst-carrying cells can be dispersed and arranged effectively in a well-balanced manner, and the contact area between the two cells can be increased, resulting in excellent heat exchange efficiency. In addition, compared to an arrangement in which catalyst-carrying cells and non-catalyst-carrying cells are gathered, a local temperature increase due to heat due to a partial oxidation reaction on the upstream side can be prevented, and gas passing through the catalyst cooling unit can be used. This is also useful and advantageous in that cooling can be performed extremely efficiently and a rise in the temperature of the catalyst can be effectively suppressed.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態
を、図面に基いて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１６】図１は、燃料改質装置を組み込んだ燃料電
池システムの実施形態を示すブロック図である。図２
は、本発明の燃料改質装置の代表的な一実施形態を示す
該装置の軸方向に沿う断面図である。図３（Ａ）〜
（Ｄ）は、図２のＸ−Ｘ線に沿う断面図であって、本発
明で採用し得る触媒冷却部の断面配置の異なる実施態様
を例示的に表したものである。図３（Ａ）〜（Ｄ）にお
いて、各断面はいずれも網目状に区切られたいわばハニ
カム状のセル構造である。これらセルのうち、黒く塗り
つぶされたセルは、触媒が担持されたセル（触媒付着
部）を表し、反対に白抜きのセルは触媒が担持していな
いセル（触媒冷却部）を表す。なお、セル間は反応器の
軸方向に平行に互いに薄い壁によって仕切られ、ガス流
路を形成する構造となっている（図２参照）。図４は、
均一にコーティングしたモノリス触媒の一実施形態を示
す該モノリス触媒の軸方向に沿う断面図である。図５
（Ｅ）は、図４のＺ−Ｚ線に沿う断面図である。図６
は、本発明の実施例で使用した各種の改質器（燃料改質
装置）の入口からの距離と触媒層の温度との関係を示す
グラフである。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a fuel cell system incorporating a fuel reformer. FIG.
1 is a cross-sectional view of a typical embodiment of a fuel reformer according to the present invention, taken along an axial direction of the device. FIG.
(D) is a cross-sectional view along the line XX of FIG. 2, which exemplarily shows a different embodiment of the cross-sectional arrangement of the catalyst cooling unit that can be adopted in the present invention. 3 (A) to 3 (D), each section is a honeycomb-like cell structure which is divided into a mesh. Of these cells, the cells filled in black represent the cells carrying the catalyst (catalyst attached portion), while the cells outlined in white represent the cells not carrying the catalyst (catalyst cooling portion). The cells are separated from each other by thin walls in parallel with the axial direction of the reactor to form a gas flow path (see FIG. 2). FIG.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of a monolith catalyst uniformly coated along an axial direction of the monolith catalyst. FIG.
(E) is a sectional view along the line ZZ in FIG. 4. FIG.
4 is a graph showing the relationship between the distance from the inlet of each type of reformer (fuel reformer) used in the example of the present invention and the temperature of the catalyst layer.
【００１７】図1に示す改質器13における燃料ガス（こ
こでは、代表的な1種であるメタノールにつき、以下説
明するが、これに限定されるべきものではない）の水蒸
気改質反応は、メタノール及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、一酸化炭素の変性
反応とを同時進行させて、水素と二酸化炭素とを含有す
る改質ガスを生成する。しかし、一酸化炭素を完全に無
くすことができていない状況であり燃料電池を被毒する
一酸化炭素の更なる低減も必要となっている。In the reformer 13 shown in FIG. 1, the steam reforming reaction of a fuel gas (here, a representative type of methanol is described below, but is not limited to methanol) Receiving the supply of methanol and water vapor, the decomposition reaction of methanol and the modification reaction of carbon monoxide represented by the following formula are simultaneously advanced to generate a reformed gas containing hydrogen and carbon dioxide. However, carbon monoxide has not been completely eliminated, and it is necessary to further reduce carbon monoxide that poisons the fuel cell.
【００１８】メタノール反応：ＣＨ3ＯＨ→ＣＯ＋２Ｈ2
−９０．０ｋＪ／mol 変性反応：ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2＋４０．５ｋＪ／m
ol 全体反応：ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋３Ｈ2−４９．５
ｋＪ／mol 一方、メタノールの酸化反応は、メタノールおよび酸素
含有ガス（ここでは、代表的な1種である空気につき、
以下説明するが、これに限定されるべきものではない）
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。Methanol reaction: CH 3 OH → CO + 2H 2
-90.0 kJ / mol Denaturation reaction: CO + H 2 O → CO 2 + H 2 +40.5 kJ / m
ol Total reaction: CH 3 OH + H 2 O → CO 2 + 3H 2 -49.5
kJ / mol On the other hand, the oxidation reaction of methanol is based on methanol and an oxygen-containing gas (here, air, which is a representative type,
It is described below, but should not be limited to this)
, A reformed gas containing hydrogen and carbon dioxide is generated by an oxidation reaction represented by the following formula.
【００１９】酸化反応：ＣＨ3ＯＨ＋１／２Ｏ2→２Ｈ2
＋ＣＯ2＋１８９．５ｋＪ／mol 尚、改質器13から燃料電池11の陽極113側へ供給される
燃料ガス中に一酸化炭素が含まれていると、燃料電池11
が被毒するため、改質器13と燃料電池11との間の配管19
2に一酸化炭素の含有量を低減させる一酸化炭素低減装
置（図示せず）を設けておくことが望ましい。この一酸
化炭素低減装置は、改質器13で得られた改質ガス中の未
反応の一酸化炭素と水とを同じ変性反応（ＣＯ＋Ｈ2Ｏ
→ＣＯ2＋Ｈ2）により、水素と二酸化炭素に変性して水
素含有量の多い燃料ガスを生成するシフト器（図示せ
ず）やさらにこのシフト器を通過した改質ガスに含まれ
た一酸化炭素を選択酸化して（ＣＯ＋１／２Ｏ2→Ｃ
Ｏ2）二酸化炭素とする選択酸化器（図示せず）などが
含まれる。Oxidation reaction: CH 3 OH + 1 / 2O 2 → 2H 2
+ CO 2 +189.5 kJ / mol If the fuel gas supplied from the reformer 13 to the anode 113 side of the fuel cell 11 contains carbon monoxide, the fuel cell 11
Pipes 19 between the reformer 13 and the fuel cell 11
It is desirable that a carbon monoxide reducing device (not shown) for reducing the content of carbon monoxide is provided in 2. This carbon monoxide reduction device converts the unreacted carbon monoxide and water in the reformed gas obtained in the reformer 13 into the same modification reaction (CO + H 2 O).
(→ CO 2 + H 2 ), a shifter (not shown) for producing a fuel gas having a high hydrogen content by being transformed into hydrogen and carbon dioxide, and further a monoxide contained in the reformed gas passing through the shifter Selective oxidation of carbon (CO + 1 / 2O 2 → C
A selective oxidizer (not shown) for converting O 2 ) carbon dioxide is included.
【００２０】改質器13は、図２に示されるように入口13
2と出口133とが形成された筒状の反応器131内に触媒134
が設けられてなり、上述したメタノールガス、水蒸気お
よび空気の混合ガスが入口132から導入されて、触媒134
を通過する際に、上述した水蒸気改質反応と部分酸化反
応とが生じ、生成された水素リッチガスが出口133から
燃料電池11の陽極（燃料極）113側へ配管192を通じて供
給されるものである。The reformer 13 has an inlet 13 as shown in FIG.
The catalyst 134 is placed in a cylindrical reactor 131 in which the outlet 2 and the outlet 133 are formed.
The above-mentioned mixed gas of methanol gas, water vapor and air is introduced from the inlet 132, and the catalyst 134 is provided.
When passing through, the above-described steam reforming reaction and partial oxidation reaction occur, and the generated hydrogen-rich gas is supplied from the outlet 133 to the anode (fuel electrode) 113 side of the fuel cell 11 through the pipe 192. .
【００２１】ここで、改質器13に設けられる触媒は、１
個に限定されるものではなく、複数個（例えば、２個ま
たは３個、あるいはそれ以上）であってもよい。また、
触媒の種類についても、特に制限されるものではなく、
１種単独であっても、２種以上を併用してもよい。Here, the catalyst provided in the reformer 13 is 1
The number is not limited to two, and may be plural (for example, two or three or more). Also,
The type of the catalyst is not particularly limited, either.
One type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
【００２２】反応器131の形状は、筒状であって、その
断面形状が、円形、楕円形、多角形（四角形、六角形な
ど）など、特に限定されるべきものではない。The shape of the reactor 131 is cylindrical, and the sectional shape thereof is not particularly limited, such as a circle, an ellipse, and a polygon (square, hexagon, etc.).
【００２３】反応器131内に収納される触媒134は、例え
ば、三角形、四角形、あるいは六角形などの断面形状を
した孔がハニカム状に開設されたモノリス担体に、Ｃｕ
−Ｚｎなどの銅系触媒、ＰｔやＰｄなどの貴金属あるい
はＮｉなどのVIII属金属系触媒を担持したものである
（以下、かかる触媒を単にモノリス触媒ともいう）。こ
こで使用されるモノリス担体は、いわゆるセラミック担
体に限らず、金属箔を使用した担体であってもよい。ま
た、上記孔の大きさに関しても、使用する燃料電池シス
テムの規模や装置構成、さらには担持する触媒の特性や
ガス流量などにより適宜決定されるべきものであり、特
に制限されるべきものではない。これら孔の断面形状お
よび配置構成についても、特に制限されるべきものでは
なく、特定の形状を単独で用いて構成してもよいし、複
数種を適当に組み合わせて配置構成してもよい。The catalyst 134 accommodated in the reactor 131 is formed, for example, by adding Cu, a monolithic carrier having a honeycomb-shaped hole having a triangular, quadrangular, or hexagonal cross-sectional shape.
-Supports a copper catalyst such as Zn, a noble metal such as Pt or Pd, or a Group VIII metal catalyst such as Ni (hereinafter, such a catalyst is also simply referred to as a monolith catalyst). The monolith carrier used here is not limited to a so-called ceramic carrier, and may be a carrier using a metal foil. Also, the size of the hole should be appropriately determined according to the scale and the configuration of the fuel cell system to be used, the characteristics of the catalyst to be supported, the gas flow rate, and the like, and is not particularly limited. . The cross-sectional shape and arrangement of these holes are not particularly limited either, and a specific shape may be used alone, or a plurality of types may be appropriately combined and arranged.
【００２４】本実施形態の改質器13は、モノリス触媒13
4の入口側の一部に触媒冷却部として触媒を担持してい
ない部分を設けるようにしたもので、モノリス触媒の入
口側断面における触媒冷却部の比率（面積比）は、２０
〜８０％、好ましくは４０〜６０％であり、該触媒冷却
部の軸方向の長さは、該モノリス触媒の軸方向の長さの
５〜６０％、好ましくは５〜３０％となるようにしたも
のである。入口側断面における触媒冷却部の面積比率が
２０％未満の場合、あるいは触媒冷却部の長さが触媒の
長さの５％未満の場合には、触媒冷却部を設けたことに
よる冷却効果が十分に得られず、入口側の触媒の温度上
昇を抑制することが十分に行えず、反応器の上流側と下
流側とで生じる発熱反応および吸熱反応のバランスの向
上が十分でなく、反応器の温度分布が均一化されにくく
（図６の比較例２のグラフを参照のこと）、加熱による
触媒の劣化や下流側における水蒸気改質反応の非活発化
といった問題が十分に解決されず、本来反応で生じてほ
しくないＣＯの生成を十分に抑制することができず、Ｃ
Ｏ濃度をより一層低減することが困難であり（表1の比
較例２参照のこと）、燃料電池の被毒を招く虞れがあ
り、一酸化炭素低減装置を余分に設置する必要が生じる
場合がある。一方、入口側断面における触媒冷却部の面
積比率が８０％を超える場合、あるいは触媒冷却部の長
さが、触媒の長さの６０％を超える場合には、この触媒
冷却部による冷却効果が大きくなり過ぎ、上流側（入口
側）における部分酸化反応を抑制することになる。その
ため、触媒の温度上昇は抑制することができるが、メタ
ノール改質率が大幅に低下することになり（表1の比較
例３を参照のこと）、十分な水素リッチガスを得ること
ができない。また、下流側（出口側）ではこの触媒冷却
部を通過した大量のガスが、初めて触媒の担持された部
分に達し、部分酸化反応による発熱により、下流側の触
媒の温度を急上昇させることになり、反応器の上流側と
下流側とで生じる発熱反応および吸熱反応のバランスが
崩れることになり、反応器の温度分布も均一化も十分で
はなく、また下流側における水蒸気改質反応の非活発化
といった問題も解決しえず、ここでも十分な水素リッチ
ガスを得ることができない。さらに本来反応で生じてほ
しくないＣＯの生成を抑制することができず、ＣＯ濃度
がむしろ増加してしまう（表１の比較例３と従来の改質
器特性を示す比較例１を比較参照のこと）ので好ましく
ない。なお、ここでいうモノリス触媒の入口側の軸方向
に垂直な断面における触媒冷却部の比率（面積比）と
は、モノリス触媒の入口側の軸方向に垂直な断面の総面
積Ｓ1に占める触媒冷却部の面積Ｓ2の割合＝Ｓ2／Ｓ1×
100（％）を指すものとする。またモノリス触媒の軸方
向の長さとは、モノリス触媒の入口側から出口側まで軸
方向に沿った長さ（触媒担体の長さに等しい）を指す。The reformer 13 of the present embodiment comprises a monolith catalyst 13
The catalyst cooling section is provided with a portion not carrying a catalyst as a catalyst cooling section at a part of the inlet side of the catalyst 4. The ratio (area ratio) of the catalyst cooling section in the cross section on the inlet side of the monolith catalyst is 20%.
So that the axial length of the catalyst cooling section is 5 to 60%, preferably 5 to 30% of the axial length of the monolith catalyst. It was done. When the area ratio of the catalyst cooling section in the cross section on the inlet side is less than 20%, or when the length of the catalyst cooling section is less than 5% of the length of the catalyst, the cooling effect provided by the catalyst cooling section is sufficient. And the temperature rise of the catalyst on the inlet side cannot be sufficiently suppressed, and the balance between the exothermic reaction and the endothermic reaction occurring on the upstream and downstream sides of the reactor is not sufficiently improved. It is difficult to make the temperature distribution uniform (see the graph of Comparative Example 2 in FIG. 6), and problems such as deterioration of the catalyst due to heating and inactivation of the steam reforming reaction on the downstream side cannot be sufficiently solved. Can not sufficiently suppress the generation of CO that is not desired in
When it is difficult to further reduce the O concentration (see Comparative Example 2 in Table 1), there is a possibility that the fuel cell may be poisoned, and it is necessary to additionally install a carbon monoxide reduction device. There is. On the other hand, when the area ratio of the catalyst cooling section in the inlet-side cross section exceeds 80%, or when the length of the catalyst cooling section exceeds 60% of the length of the catalyst, the cooling effect of the catalyst cooling section is large. This will suppress the partial oxidation reaction on the upstream side (inlet side). Therefore, the temperature rise of the catalyst can be suppressed, but the methanol reforming rate is significantly reduced (see Comparative Example 3 in Table 1), and a sufficient hydrogen-rich gas cannot be obtained. On the downstream side (outlet side), a large amount of gas that has passed through the catalyst cooling section first reaches the portion where the catalyst is supported, and the temperature of the downstream side catalyst rapidly rises due to the heat generated by the partial oxidation reaction. Therefore, the balance between the exothermic reaction and the endothermic reaction occurring on the upstream and downstream sides of the reactor will be lost, and the temperature distribution and uniformity of the reactor will not be sufficient, and the steam reforming reaction on the downstream side will be inactive. Such a problem cannot be solved, and a sufficient hydrogen-rich gas cannot be obtained here. Furthermore, the generation of CO that is not desired to be caused by the reaction cannot be suppressed, and the CO concentration is rather increased (Comparative Example 3 in Table 1 and Comparative Example 1 showing the conventional reformer characteristics are compared. That is not preferred. Here, the ratio (area ratio) of the catalyst cooling portion in the cross section perpendicular to the axial direction on the inlet side of the monolith catalyst refers to the catalyst occupying the total area S 1 of the cross section perpendicular to the axial direction on the inlet side of the monolith catalyst. Ratio of cooling area S 2 = S 2 / S 1 ×
100 (%). The axial length of the monolith catalyst refers to the length along the axial direction from the inlet side to the outlet side of the monolith catalyst (equal to the length of the catalyst carrier).
【００２５】モノリス触媒において、本触媒のように触
媒冷却部として触媒を担持していない部分を設けるため
には、触媒担体入口に規定の比率（上記面積比）となる
ように触媒冷却部側にマスキングを施し、この後、規定
の比率の長さまで、触媒スラリー中にモノリス担体を浸
漬し、余分のスラリーをエアーブローまたは吸引負圧な
どで取り除き、コーティング、乾燥する。これにより、
上流側（入口側）の触媒付着部と触媒冷却部が同時に形
成される。次に触媒出口側を触媒スラリー中に規定の長
さまで浸漬し、エアーブローまたは吸引負圧などで取り
除き、コーティング、乾燥、焼成し、モノリス触媒134
とすることができる。In the monolithic catalyst, in order to provide a portion not carrying a catalyst as a catalyst cooling portion as in the present catalyst, the catalyst cooling portion is provided with a specified ratio (the above-mentioned area ratio) at the catalyst carrier inlet. After masking, the monolith carrier is immersed in the catalyst slurry to a specified length, excess slurry is removed by air blow or suction negative pressure, etc., followed by coating and drying. This allows
The catalyst attachment portion and the catalyst cooling portion on the upstream side (inlet side) are formed at the same time. Next, the catalyst outlet side is immersed in a catalyst slurry to a specified length, removed by air blow or suction negative pressure, etc., coated, dried and calcined to obtain a monolithic catalyst 134.
It can be.
【００２６】こうした方法により形成される触媒入口側
断面における触媒冷却部の形状（断面配置）について
は、特に制限されるべきものではなく、例えば、図３の
（Ａ）〜（Ｄ）に示すような種々の形状（断面配置）が
利用できる。これらは、いずれも本発明の範囲内であ
り、このような態様はこれら以外にも種々考えられ、い
ずれを採用してもよい。好ましくは、上記図３に例示し
たように、モノリス触媒の入口側の触媒が担持されたセ
ル（触媒付着部）において、隣接するセルの少なくとも
1個のセルは触媒を担持していない触媒冷却部であり、
好ましくは、触媒が担持されたセルと触媒を担持してい
ないセルとがバランスよく交互に分散配置されているこ
とが望ましい。The shape (cross-sectional arrangement) of the catalyst cooling section in the cross section on the catalyst inlet side formed by such a method is not particularly limited. For example, as shown in FIGS. Various shapes (cross-sectional arrangements) can be used. These are all within the scope of the present invention, and such aspects are variously conceivable, and any of them may be adopted. Preferably, as illustrated in FIG. 3 above, in a cell (catalyst attachment portion) on which the catalyst on the inlet side of the monolithic catalyst is supported, at least
One cell is a catalyst cooling unit not carrying a catalyst,
Preferably, cells carrying a catalyst and cells not carrying a catalyst are desirably arranged alternately in a well-balanced manner.
【００２７】なお、触媒冷却部として触媒を担持してい
ない部分を設ける別の方法としては、図４のように入口
側から出口側まで均一にコーティング、乾燥、焼成して
触媒を担持させたモノリス触媒を調製する。この段階で
は、図４のＺ−Ｚ線に沿う断面図である図５に示すよう
に、すべてのセルに触媒が担持されている。次に、この
モノリス触媒の入口側からドリル、バンドソーなどで触
媒断面に規定する径や幅、および長さの孔または溝を設
け、触媒冷却部として触媒を担持していない部分を形成
することもできる（以下、単に触媒冷却部の後加工法と
も称する）。As another method of providing a portion not supporting a catalyst as a catalyst cooling portion, as shown in FIG. 4, a monolith having a catalyst supported by uniformly coating, drying and calcining from the inlet side to the outlet side is used. Prepare the catalyst. At this stage, as shown in FIG. 5, which is a cross-sectional view taken along the line ZZ in FIG. 4, the catalyst is supported on all the cells. Next, from the inlet side of the monolith catalyst, a hole or a groove having a diameter, width, and length defined in the catalyst cross section may be provided with a drill, a band saw, or the like to form a portion not supporting the catalyst as a catalyst cooling unit. (Hereinafter simply referred to as a post-processing method of the catalyst cooling section).
【００２８】上述したように、触媒冷却部として触媒を
担持していない部分を設ける方法に関しては、上記規定
する入口側断面における触媒冷却部の比率および触媒冷
却部の長さを満足するものであれば、特に制限されるべ
きものではなく、従来公知の各種製造技術が適宜利用可
能である。As described above, the method of providing a portion not supporting a catalyst as the catalyst cooling portion may satisfy the ratio of the catalyst cooling portion and the length of the catalyst cooling portion in the cross section on the inlet side specified above. There is no particular limitation, and various conventionally known manufacturing techniques can be used as appropriate.
【００２９】次に、図２を用いて本発明の作用を説明す
る。Next, the operation of the present invention will be described with reference to FIG.
【００３０】メタノールガス、水蒸気および空気の混合
ガスが、反応器131の入口132から導入されると、まず上
流側触媒層135を通過するが、このとき一部の混合ガス
は、触媒を担持していない触媒冷却部を通過し、残りは
触媒付着部を通過することになる。When a mixed gas of methanol gas, water vapor and air is introduced from the inlet 132 of the reactor 131, it first passes through the upstream catalyst layer 135. At this time, a part of the mixed gas carries the catalyst. The catalyst passes through the uncooled catalyst cooling section, and the rest passes through the catalyst attachment section.
【００３１】本発明の燃料改質装置では、反応器の入口
側の一部に触媒冷却部として触媒を担持していない部分
が設けられているので、上流側（入口側）における部分
酸化反応による熱を、この触媒を担持していない部分を
通過するガスで冷却することができ、触媒の温度上昇を
大幅に抑制することができる（図６のグラフを参照のこ
と）。また、下流側（出口側）では触媒冷却部である触
媒を担持していない部分を通過したガスが初めて触媒の
担持された部分に達し、部分酸化反応による発熱によ
り、下流側の触媒の温度を上昇させることができる。In the fuel reformer of the present invention, since a portion not carrying a catalyst is provided as a catalyst cooling portion at a part of the inlet side of the reactor, a partial oxidation reaction on the upstream side (inlet side) is performed. The heat can be cooled by the gas passing through the portion not supporting the catalyst, and the temperature rise of the catalyst can be significantly suppressed (see the graph of FIG. 6). On the downstream side (outlet side), the gas that has passed through the part that does not support the catalyst, which is the catalyst cooling part, reaches the part where the catalyst is supported for the first time, and the heat of the partial oxidation reaction causes the temperature of the downstream catalyst to decrease. Can be raised.
【００３２】このように、本実施形態の改質器13とする
ことにより、反応器131の入口132から出口133までの温
度が均一化されるので、加熱による触媒層135の劣化と
いう問題や、下流側触媒層136の温度低下による水素ガ
スの生成不足、また一酸化炭素の残留といった問題を解
決することができる。As described above, by using the reformer 13 of the present embodiment, the temperature from the inlet 132 to the outlet 133 of the reactor 131 is made uniform, so that the problem of deterioration of the catalyst layer 135 due to heating, Problems such as insufficient generation of hydrogen gas due to a decrease in the temperature of the downstream side catalyst layer 136 and residual carbon monoxide can be solved.
【００３３】[0033]
【実施例】以下、本発明の実施例により具体的に説明す
る。The present invention will now be described more specifically with reference to examples.
【００３４】比較例１ 従来の改質器で、使用されているモノリス触媒には均一
に触媒が担持されたものを使用した（図４、５の状態の
もの）。触媒としては、Ｃｕ−Ｚｎ系の触媒を使用し
た。この改質器を用いて図１に示す燃料電池システムを
稼動し、この際の当該改質器における触媒入口ピーク温
度、メタノール改質率、触媒出口ＣＯ濃度を測定した。
得られた結果を下記表１および図６のグラフに示す。Comparative Example 1 In the conventional reformer, the monolith catalyst used was one in which the catalyst was uniformly supported (the state shown in FIGS. 4 and 5). As the catalyst, a Cu-Zn-based catalyst was used. Using this reformer, the fuel cell system shown in FIG. 1 was operated, and at this time, the catalyst inlet peak temperature, the methanol reforming rate, and the catalyst outlet CO concentration in the reformer were measured.
The obtained results are shown in Table 1 below and the graph of FIG.
【００３５】比較例２ 比較例１と同一の触媒を使用し、モノリス触媒の入口側
の軸方向に垂直な断面における触媒冷却部の比率（面積
比）を１０％とし、触媒冷却部の軸方向の長さをモノリ
ス触媒の軸方向の長さ（触媒担体の長さ）の３％とした
改質器を使用し、比較例１と同様にして燃料電池システ
ムを稼動し、当該改質器における触媒入口ピーク温度、
メタノール改質率、触媒出口ＣＯ濃度を測定した。得ら
れた結果を下記表１および図６のグラフに示す。Comparative Example 2 The same catalyst as in Comparative Example 1 was used, and the ratio (area ratio) of the catalyst cooling section in the section perpendicular to the axial direction on the inlet side of the monolith catalyst was 10%. The fuel cell system was operated in the same manner as in Comparative Example 1 using a reformer having a length of 3% of the length of the monolith catalyst in the axial direction (length of the catalyst carrier). Catalyst inlet peak temperature,
The methanol reforming rate and the catalyst outlet CO concentration were measured. The obtained results are shown in Table 1 below and the graph of FIG.
【００３６】比較例３ 比較例１と同一の触媒を使用し、モノリス触媒の入口側
の軸方向に垂直な断面における触媒冷却部の比率（面積
比）を９０％とし、触媒冷却部の軸方向の長さをモノリ
ス触媒の軸方向の長さ（触媒担体の長さ）の７０％とし
た改質器を使用し、比較例１と同様にして燃料電池シス
テムを稼動し、当該改質器における触媒入口ピーク温
度、メタノール改質率、触媒出口ＣＯ濃度を測定した。
得られた結果を下記表１および図６のグラフに示す。Comparative Example 3 The same catalyst as in Comparative Example 1 was used, and the ratio (area ratio) of the catalyst cooling section in the section perpendicular to the axial direction on the inlet side of the monolith catalyst was 90%. The fuel cell system was operated in the same manner as in Comparative Example 1 using a reformer having a length of 70% of the length of the monolith catalyst in the axial direction (length of the catalyst carrier). The catalyst inlet peak temperature, the methanol reforming rate, and the catalyst outlet CO concentration were measured.
The obtained results are shown in Table 1 below and the graph of FIG.
【００３７】実施例１ 比較例１と同一の触媒を使用し、モノリス触媒の入口側
の軸方向に垂直な断面における触媒冷却部の比率（面積
比）を５０％とし、触媒冷却部の軸方向の長さをモノリ
ス触媒の軸方向の長さ（触媒担体の長さ）の３０％とし
た改質器を使用し、比較例１と同様にして燃料電池シス
テムを稼動し、当該改質器の触媒入口ピーク温度、メタ
ノール改質率、触媒出口ＣＯ濃度を測定した。得られた
結果を下記表１および図６のグラフに示す。Example 1 The same catalyst as in Comparative Example 1 was used, and the ratio (area ratio) of the catalyst cooling section in the section perpendicular to the axial direction on the inlet side of the monolith catalyst was set to 50%. The fuel cell system was operated in the same manner as in Comparative Example 1 using a reformer in which the length of the reformer was 30% of the axial length of the monolith catalyst (the length of the catalyst carrier). The catalyst inlet peak temperature, the methanol reforming rate, and the catalyst outlet CO concentration were measured. The obtained results are shown in Table 1 below and the graph of FIG.
【００３８】実施例２ 比較例１と同一の触媒を使用し、モノリス触媒の入口側
の軸方向に垂直な断面における触媒冷却部の比率（面積
比）を４０％とし、触媒冷却部の軸方向の長さをモノリ
ス触媒の軸方向の長さ（触媒担体の長さ）の３０％とし
た改質器を使用し、比較例１と同様にして燃料電池シス
テムを稼動し、当該改質器の触媒入口ピーク温度、メタ
ノール改質率、触媒出口ＣＯ濃度を測定した。得られた
結果を下記表１および図６のグラフに示す。Example 2 The same catalyst as in Comparative Example 1 was used, and the ratio (area ratio) of the catalyst cooling section in the section perpendicular to the axial direction on the inlet side of the monolith catalyst was 40%. The fuel cell system was operated in the same manner as in Comparative Example 1 using a reformer in which the length of the reformer was 30% of the axial length of the monolith catalyst (the length of the catalyst carrier). The catalyst inlet peak temperature, the methanol reforming rate, and the catalyst outlet CO concentration were measured. The obtained results are shown in Table 1 below and the graph of FIG.
【００３９】実施例３ 比較例１と同一の触媒を使用し、モノリス触媒の入口側
の軸方向に垂直な断面における触媒冷却部の比率（面積
比）を３０％とし、触媒冷却部の軸方向の長さをモノリ
ス触媒の軸方向の長さ（触媒担体の長さ）の３０％とし
た改質器を使用し、比較例１と同様にして燃料電池シス
テムを稼動し、当該改質器の触媒入口ピーク温度、メタ
ノール改質率、触媒出口ＣＯ濃度を測定した。得られた
結果を下記表１および図６のグラフに示す。Example 3 The same catalyst as in Comparative Example 1 was used, and the ratio (area ratio) of the catalyst cooling section in the section perpendicular to the axial direction on the inlet side of the monolith catalyst was 30%. The fuel cell system was operated in the same manner as in Comparative Example 1 using a reformer in which the length of the reformer was 30% of the axial length of the monolith catalyst (the length of the catalyst carrier). The catalyst inlet peak temperature, the methanol reforming rate, and the catalyst outlet CO concentration were measured. The obtained results are shown in Table 1 below and the graph of FIG.
【００４０】実施例４ 比較例１と同一のモノリス触媒を使用し、上述した触媒
冷却部の後加工法により、モノリス触媒の入口側の軸方
向に垂直な断面の５０％を触媒冷却部とするため、モノ
リス触媒の入口側に等間隔に（すなわち、図３（Ａ）に
示すように、触媒が担持されたセルと触媒が担持してい
ないセルとが交互に隣接するように）、モノリス触媒の
入口側からモノリス触媒の軸方向の長さ（触媒担体の長
さ）の３０％の深さまで溝を設け、触媒冷却部とした。
これにより、モノリス触媒の入口側の軸方向に垂直な断
面における触媒冷却部の比率（面積比）を５０％とし、
触媒冷却部の軸方向の長さをモノリス触媒の軸方向の長
さ（触媒担体の長さ）の３０％とした改質器を使用し、
比較例１と同様にして燃料電池システムを稼動し、当該
改質器の触媒入口ピーク温度、メタノール改質率、触媒
出口ＣＯ濃度を測定した。得られた結果を下記表１およ
び図６のグラフに示す。Example 4 The same monolith catalyst as in Comparative Example 1 was used, and 50% of the cross section perpendicular to the axial direction on the inlet side of the monolith catalyst was used as the catalyst cooling section by the post-processing method of the catalyst cooling section described above. Therefore, the monolith catalyst is placed at equal intervals on the inlet side of the monolith catalyst (that is, as shown in FIG. 3A, cells carrying the catalyst and cells not carrying the catalyst are alternately adjacent to each other). A groove was provided from the inlet side to a depth of 30% of the axial length of the monolith catalyst (the length of the catalyst carrier) to form a catalyst cooling section.
Thereby, the ratio (area ratio) of the catalyst cooling section in the cross section perpendicular to the axial direction on the inlet side of the monolith catalyst is set to 50%,
Using a reformer in which the axial length of the catalyst cooling section is 30% of the axial length of the monolith catalyst (the length of the catalyst carrier),
The fuel cell system was operated in the same manner as in Comparative Example 1, and the catalyst inlet peak temperature, methanol reforming rate, and catalyst outlet CO concentration of the reformer were measured. The obtained results are shown in Table 1 below and the graph of FIG.
【００４１】[0041]
【表１】 [Table 1]
【図１】 燃料改質装置を組み込んだ燃料電池システム
の実施形態を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a fuel cell system incorporating a fuel reformer.
【図２】 本発明の燃料改質装置の代表的な一実施形態
を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a typical embodiment of the fuel reformer of the present invention.
【図３】 図３（Ａ）〜（Ｄ）は、図２のＸ−Ｘ線に沿
う断面図であって、本発明で採用し得る触媒冷却部の断
面配置の異なる実施態様を例示的に表したものである。
図３中、黒く塗りつぶされたセルは、触媒が担持された
セル（触媒付着部）を表し、白抜きのセルは、触媒が担
持していないセル（触媒冷却部）を表す。3 (A) to 3 (D) are cross-sectional views taken along line XX in FIG. 2, and exemplify different embodiments of a cross-sectional arrangement of a catalyst cooling unit which can be adopted in the present invention. It is a representation.
In FIG. 3, cells filled in black represent cells supporting the catalyst (catalyst attached portion), and white cells represent cells not supporting the catalyst (catalyst cooling unit).
【図４】 均一にコーティングしたモノリス触媒の一実
施形態を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating one embodiment of a uniformly coated monolithic catalyst.
【図５】 図５（Ｅ）は、図４のＺ−Ｚ線に沿う断面図
である。FIG. 5E is a sectional view taken along line ZZ in FIG.
【図６】 図６は、実施例１〜４および比較例１〜３で
使用した改質器（燃料改質装置）における入口からの距
離と触媒層の温度との関係をそれぞれ示すグラフであ
る。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the distance from the inlet and the temperature of the catalyst layer in the reformer (fuel reformer) used in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3, respectively. .
1…燃料電池システム、 11…燃料電池、 111…電解質、 112…陰極、 113…陽極、 12…コンプレッサ
ー、 13…改質器（燃料改質装置）、 131…反応器、 132…入口、 133…出口、 134…モノリス触媒、 135…上流側触媒
層、 136…下流側触媒層、 137…触媒冷却部、 14…メタノールタンク、 15…水タンク、 16、17…ポンプ、 18…蒸発器、 191…空気供給用配管、 192…改質ガス供給
用配管。1 ... fuel cell system, 11 ... fuel cell, 111 ... electrolyte, 112 ... cathode, 113 ... anode, 12 ... compressor, 13 ... reformer (fuel reformer), 131 ... reactor, 132 ... inlet, 133 ... Outlet, 134: Monolith catalyst, 135: Upstream catalyst layer, 136: Downstream catalyst layer, 137: Catalyst cooling section, 14: Methanol tank, 15: Water tank, 16, 17 ... Pump, 18: Evaporator, 191 ... Air supply piping, 192 ... Reformed gas supply piping.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G040 EA02 EA03 EA06 EA07 EC02 EC03 EC08 4G140 EA02 EA03 EA06 EA07 EC02 EC03 EC08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page F term (reference) 4G040 EA02 EA03 EA06 EA07 EC02 EC03 EC08 4G140 EA02 EA03 EA06 EA07 EC02 EC03 EC08
Claims (3)
合ガスを、触媒が充填された反応器に導入して水素含有
ガスを生成する燃料改質装置で、 該反応器に使用している触媒がモノリス触媒であり、か
つ該モノリス触媒の入口側の一部に触媒冷却部を設けて
なる燃料改質装置であって、 該モノリス触媒の入口側の軸方向に垂直な断面における
該触媒冷却部の比率（面積比）が２０〜８０％であり、 該触媒冷却部の軸方向の長さが、該モノリス触媒の軸方
向の長さの５〜６０％であることを特徴とする燃料改質
装置。1. A fuel reformer for producing a hydrogen-containing gas by introducing a mixed gas of a fuel gas, water vapor and an oxygen-containing gas into a reactor filled with a catalyst, which is used in the reactor. A fuel reformer in which a catalyst is a monolith catalyst and a catalyst cooling unit is provided on a part of an inlet side of the monolith catalyst, wherein the catalyst cooling in a cross section perpendicular to an axial direction on an inlet side of the monolith catalyst is provided. Fuel ratio, wherein the axial length of the catalyst cooling section is 5 to 60% of the axial length of the monolith catalyst. Quality equipment.
直な断面における触媒冷却部の比率（面積比）が４０〜
６０％であり、 前記触媒冷却部の軸方向の長さが、該モノリス触媒の軸
方向の長さの５〜３０％であることを特徴とする請求項
１に記載の燃料改質装置。2. A ratio (area ratio) of a catalyst cooling portion in a section perpendicular to an axial direction on an inlet side of the monolith catalyst is 40 to 40.
2. The fuel reformer according to claim 1, wherein the axial length of the catalyst cooling unit is 5 to 30% of the axial length of the monolith catalyst. 3.
されたセルにおいて、隣接するセルの少なくとも1個の
セルは触媒を担持していない触媒冷却部であることを特
徴とする請求項１または２に記載の燃料改質装置。3. A cell in which a catalyst on the inlet side of the monolith catalyst is loaded, wherein at least one of adjacent cells is a catalyst cooling section not loaded with a catalyst. 3. The fuel reforming apparatus according to 2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (1)
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008001584A (en) * | 2006-05-26 | 2008-01-10 | Nippon Oil Corp | Reformer and indirect internal reforming type solid oxide fuel cell |
-
2000
- 2000-09-22 JP JP2000288748A patent/JP2002097002A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008001584A (en) * | 2006-05-26 | 2008-01-10 | Nippon Oil Corp | Reformer and indirect internal reforming type solid oxide fuel cell |
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