JP2002100386A - 燃料電池システム及びその起動方法 - Google Patents
燃料電池システム及びその起動方法Info
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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池システムにおけるＣＯ除去器の昇温
時に、その選択酸化触媒を迅速に昇温できるようにす
る。 【解決手段】 ＣＯ除去器３に空気５を供給する空気供
給路９にバイパス１０を設け、このバイパス１０の加熱
部１０ａを燃焼器６の燃焼排ガス部６ｂに配設する。Ｃ
Ｏ除去器３の昇温時に、空気供給切り換え弁９ａを切り
換えて空気５をバイパス１０に導き、前記燃焼器６のバ
ーナ６ａで燃焼される改質ガスの高温排ガスを利用して
加熱部１０ａで空気５を予熱する。この予熱された空気
を前記ＣＯ除去器３に供給することで選択酸化触媒の昇
温を行う。昇温完了後は、前記空気供給切り換え弁９ａ
を切り換えて空気の予熱を停止する。
時に、その選択酸化触媒を迅速に昇温できるようにす
る。 【解決手段】 ＣＯ除去器３に空気５を供給する空気供
給路９にバイパス１０を設け、このバイパス１０の加熱
部１０ａを燃焼器６の燃焼排ガス部６ｂに配設する。Ｃ
Ｏ除去器３の昇温時に、空気供給切り換え弁９ａを切り
換えて空気５をバイパス１０に導き、前記燃焼器６のバ
ーナ６ａで燃焼される改質ガスの高温排ガスを利用して
加熱部１０ａで空気５を予熱する。この予熱された空気
を前記ＣＯ除去器３に供給することで選択酸化触媒の昇
温を行う。昇温完了後は、前記空気供給切り換え弁９ａ
を切り換えて空気の予熱を停止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池に水素リ
ッチな改質ガスを供給するための改質装置を備え、特に
改質ガス中のＣＯを除去するＣＯ除去器を含む燃料電池
システム及びその起動方法に関するものである。
ッチな改質ガスを供給するための改質装置を備え、特に
改質ガス中のＣＯを除去するＣＯ除去器を含む燃料電池
システム及びその起動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池システムにおいては、一般に原
燃料として炭化水素系の燃料ガスを用い、図４のように
燃料ガスを水蒸気と混合して改質器１で水蒸気改質を行
うことで水素リッチな改質ガスを生成する。改質器１に
おいては、バーナ１ａで高温に加熱した触媒層を通過さ
せて改質反応（ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２）を行う
が、その改質反応に伴ってＣＯも発生する。ＣＯは燃料
電池４の触媒を被毒するため除去しなければならず、こ
のためＣＯ変成器２で水蒸気を加えて濃度１％程度まで
低減（ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ）する。又、特に
固体高分子型燃料電池システムの場合、ＣＯによる電極
触媒劣化が引き起こされ易いため、更にＣＯ除去器３で
空気５を加えて選択酸化（ＣＯ＋１／２Ｏ２→ＣＯ２）
することによりＣＯ濃度を１０〜１００ｐｐｍ程度のレ
ベルまで低減している。図示は省略したが、改質器１の
前に脱硫器を設置し、この脱硫器で燃料ガス中の硫黄分
を除去してから改質器１に送るのが通常である。
燃料として炭化水素系の燃料ガスを用い、図４のように
燃料ガスを水蒸気と混合して改質器１で水蒸気改質を行
うことで水素リッチな改質ガスを生成する。改質器１に
おいては、バーナ１ａで高温に加熱した触媒層を通過さ
せて改質反応（ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２）を行う
が、その改質反応に伴ってＣＯも発生する。ＣＯは燃料
電池４の触媒を被毒するため除去しなければならず、こ
のためＣＯ変成器２で水蒸気を加えて濃度１％程度まで
低減（ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ）する。又、特に
固体高分子型燃料電池システムの場合、ＣＯによる電極
触媒劣化が引き起こされ易いため、更にＣＯ除去器３で
空気５を加えて選択酸化（ＣＯ＋１／２Ｏ２→ＣＯ２）
することによりＣＯ濃度を１０〜１００ｐｐｍ程度のレ
ベルまで低減している。図示は省略したが、改質器１の
前に脱硫器を設置し、この脱硫器で燃料ガス中の硫黄分
を除去してから改質器１に送るのが通常である。
【０００３】ＣＯ除去器３において良好な選択酸化を得
るためには、選択酸化触媒を所定の運転温度に保つ必要
がある。この運転温度は、触媒の種類によって異なるが
通常１００℃〜２００℃程度であって、燃料電池の起動
時にはこの運転温度まで昇温する必要がある。このた
め、従来は例えば選択酸化触媒層の周りにヒータ（図
略）を設置して加熱する方法、或は改質器１のバーナ１
ａで改質器１自体を昇温すると共に高温の改質ガスを生
成してＣＯ除去器３に送り込むことで酸化触媒も昇温す
る方法等が一般的な昇温方法として知られている。
るためには、選択酸化触媒を所定の運転温度に保つ必要
がある。この運転温度は、触媒の種類によって異なるが
通常１００℃〜２００℃程度であって、燃料電池の起動
時にはこの運転温度まで昇温する必要がある。このた
め、従来は例えば選択酸化触媒層の周りにヒータ（図
略）を設置して加熱する方法、或は改質器１のバーナ１
ａで改質器１自体を昇温すると共に高温の改質ガスを生
成してＣＯ除去器３に送り込むことで酸化触媒も昇温す
る方法等が一般的な昇温方法として知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＣＯ除
去器３の運転温度が１００℃以上の場合、選択酸化触媒
層をヒータで加熱する方法では昇温に多くの時間が掛か
る。又、ヒーターを用いた場合、システム起動前の昇温
に使用するために別途電源が必要となる。一方改質器１
の高温ガスを選択触媒酸化層に送り込んで加熱する方法
では、改質器１自体とＣＯ除去器３の選択酸化触媒層と
の両方を昇温するためバーナ１ａの容量を大きくする必
要があるといった問題がある。
去器３の運転温度が１００℃以上の場合、選択酸化触媒
層をヒータで加熱する方法では昇温に多くの時間が掛か
る。又、ヒーターを用いた場合、システム起動前の昇温
に使用するために別途電源が必要となる。一方改質器１
の高温ガスを選択触媒酸化層に送り込んで加熱する方法
では、改質器１自体とＣＯ除去器３の選択酸化触媒層と
の両方を昇温するためバーナ１ａの容量を大きくする必
要があるといった問題がある。
【０００５】本発明は、このような従来の問題を解決す
るためになされ、ＣＯ除去器３の昇温時に、ヒータを用
いることなく、又改質器１から高温ガスを送り込まなく
ても選択酸化触媒を迅速に昇温できるようにした燃料電
池システム及びその起動方法を提供することを目的とす
る。
るためになされ、ＣＯ除去器３の昇温時に、ヒータを用
いることなく、又改質器１から高温ガスを送り込まなく
ても選択酸化触媒を迅速に昇温できるようにした燃料電
池システム及びその起動方法を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの具体的手段として、本発明は、ＣＯを含む水素リッ
チな改質ガスを空気と混合して選択酸化触媒部を通過さ
せることによって、改質ガス中のＣＯを選択的に酸化す
るＣＯ除去器を含む燃料電池システムであって、前記Ｃ
Ｏ除去器に供給する空気を予熱するための予熱手段が設
けられたことを要旨とする。又、この燃料電池システム
において、前記予熱手段は、ＣＯ除去器に空気を供給す
る空気供給路にバイパスを設け、その一部を改質器バー
ナーの燃焼排ガス部に配設してなること、前記予熱手段
は、ＣＯ除去器に空気を供給する空気供給路にバイパス
を設け、その一部をＣＯ除去器から分岐した燃焼器バー
ナーの燃焼排ガス部に配設してなること、前記空気供給
路には空気供給切り換え弁を設置し、且つバイパスの要
所にガス抜き弁を設置したこと、前記空気供給路には、
ＣＯ除去器に供給する空気の量を調整する空気調整手段
を設けたこと、を特徴とするものである。更に、ＣＯを
含む水素リッチな改質ガスを空気と混合して選択酸化触
媒部を通過させることによって、改質ガス中のＣＯを選
択的に酸化するＣＯ除去器を含む燃料電池システムにお
いて、前記ＣＯ除去器の昇温時に、このＣＯ除去器に供
給する空気を予熱して供給する燃料電池システムの起動
方法を要旨とする。この起動方法において、前記ＣＯ除
去器の選択酸化触媒部が運転温度に昇温された後は、前
記空気の余熱を停止すること、を特徴とするものであ
る。
めの具体的手段として、本発明は、ＣＯを含む水素リッ
チな改質ガスを空気と混合して選択酸化触媒部を通過さ
せることによって、改質ガス中のＣＯを選択的に酸化す
るＣＯ除去器を含む燃料電池システムであって、前記Ｃ
Ｏ除去器に供給する空気を予熱するための予熱手段が設
けられたことを要旨とする。又、この燃料電池システム
において、前記予熱手段は、ＣＯ除去器に空気を供給す
る空気供給路にバイパスを設け、その一部を改質器バー
ナーの燃焼排ガス部に配設してなること、前記予熱手段
は、ＣＯ除去器に空気を供給する空気供給路にバイパス
を設け、その一部をＣＯ除去器から分岐した燃焼器バー
ナーの燃焼排ガス部に配設してなること、前記空気供給
路には空気供給切り換え弁を設置し、且つバイパスの要
所にガス抜き弁を設置したこと、前記空気供給路には、
ＣＯ除去器に供給する空気の量を調整する空気調整手段
を設けたこと、を特徴とするものである。更に、ＣＯを
含む水素リッチな改質ガスを空気と混合して選択酸化触
媒部を通過させることによって、改質ガス中のＣＯを選
択的に酸化するＣＯ除去器を含む燃料電池システムにお
いて、前記ＣＯ除去器の昇温時に、このＣＯ除去器に供
給する空気を予熱して供給する燃料電池システムの起動
方法を要旨とする。この起動方法において、前記ＣＯ除
去器の選択酸化触媒部が運転温度に昇温された後は、前
記空気の余熱を停止すること、を特徴とするものであ
る。
【０００７】上記構成による本発明では、昇温時にＣＯ
除去器に供給する空気を改質器バーナーの燃焼排ガス部
で、又は燃焼器バーナーの燃焼排ガス部で予熱した後に
供給するのでＣＯ除去器の酸化触媒の昇温を短時間で効
率良く行うことができる。
除去器に供給する空気を改質器バーナーの燃焼排ガス部
で、又は燃焼器バーナーの燃焼排ガス部で予熱した後に
供給するのでＣＯ除去器の酸化触媒の昇温を短時間で効
率良く行うことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に、本発明に係る燃料電池シス
テムの実施形態及びその起動方法について添付図面（従
来の部材に対応する部材は同一符号）を参照しながら説
明する。図１は、本発明の一実施形態での燃料電池シス
テムの一部構成図を示すものであり、この燃料電池シス
テムは、天然ガス、都市ガス、ナフサ等炭化水素系の燃
料ガスを用いて発電を行ない、燃料ガスを水素リッチな
改質ガスに水蒸気改質する改質器１と、改質ガス中に含
まれるＣＯを変成するＣＯ変成器２と、改質ガス中のＣ
Ｏを選択酸化して除去するＣＯ除去器３等から構成され
ている。
テムの実施形態及びその起動方法について添付図面（従
来の部材に対応する部材は同一符号）を参照しながら説
明する。図１は、本発明の一実施形態での燃料電池シス
テムの一部構成図を示すものであり、この燃料電池シス
テムは、天然ガス、都市ガス、ナフサ等炭化水素系の燃
料ガスを用いて発電を行ない、燃料ガスを水素リッチな
改質ガスに水蒸気改質する改質器１と、改質ガス中に含
まれるＣＯを変成するＣＯ変成器２と、改質ガス中のＣ
Ｏを選択酸化して除去するＣＯ除去器３等から構成され
ている。
【０００９】改質器１には、図示は省略したが改質用触
媒が充填された円筒形状の改質管と、高熱の燃焼ガスを
発生して改質管を加熱するバーナ１ａが設けられてお
り、燃料ガスと水蒸気との混合ガスを水蒸気改質して水
素リッチな改質ガスを生成し、ＣＯ変成器２に送り込
む。改質器１のバーナ１ａは、燃料ガスの一部を供給し
て燃焼させる。
媒が充填された円筒形状の改質管と、高熱の燃焼ガスを
発生して改質管を加熱するバーナ１ａが設けられてお
り、燃料ガスと水蒸気との混合ガスを水蒸気改質して水
素リッチな改質ガスを生成し、ＣＯ変成器２に送り込
む。改質器１のバーナ１ａは、燃料ガスの一部を供給し
て燃焼させる。
【００１０】ＣＯ変成器２は、変成用触媒が充填されて
いるものであって、前記改質器１から熱を受けて２００
℃〜２５０℃程度の温度範囲に保たれるようにしてあ
り、このＣＯ変成器２では改質ガス中に含まれているＣ
Ｏを変成反応してＣＯ濃度を１％程度まで低減する。
いるものであって、前記改質器１から熱を受けて２００
℃〜２５０℃程度の温度範囲に保たれるようにしてあ
り、このＣＯ変成器２では改質ガス中に含まれているＣ
Ｏを変成反応してＣＯ濃度を１％程度まで低減する。
【００１１】ＣＯ除去器３は、選択酸化触媒が充填され
ているものであって、前記ＣＯ変成器２から送られた改
質ガス中のＣＯを選択酸化することで、更にＣＯ濃度を
１０〜１００ｐｐｍ程度の低レベルまで低減して燃料電
池４に供給する。
ているものであって、前記ＣＯ変成器２から送られた改
質ガス中のＣＯを選択酸化することで、更にＣＯ濃度を
１０〜１００ｐｐｍ程度の低レベルまで低減して燃料電
池４に供給する。
【００１２】システム起動時においては、燃料電池６が
未だ運転に必要な温度まで昇温していないため、ガス供
給路７に設けられているバルブ７ａを閉じて燃料電池６
への改質ガスの供給を行わない。この時、ガス供給路７
から分岐された分岐路８のバルブ８ａを開いて、ＣＯ除
去器３からの改質ガスを燃焼器６のバーナ６ａに送り込
んで燃焼させる。
未だ運転に必要な温度まで昇温していないため、ガス供
給路７に設けられているバルブ７ａを閉じて燃料電池６
への改質ガスの供給を行わない。この時、ガス供給路７
から分岐された分岐路８のバルブ８ａを開いて、ＣＯ除
去器３からの改質ガスを燃焼器６のバーナ６ａに送り込
んで燃焼させる。
【００１３】本発明では、ＣＯ除去器３に空気５を供給
するための空気供給路９にバイパス１０を設け、このバ
イパス１０の一部を加熱部１０ａとして前記燃焼器６の
燃焼排ガス部６ｂ（例えば煙道）内に配設してある。空
気供給路９の要所には、空気供給切り換え弁９ａと空気
の供給量を調整する空気調整手段９ｂ（例えばバルブ）
とを設置し、バイパス１０の要所にはバルブ１０ｂ、１
０ｃ及びガス抜き弁１０ｄをそれぞれ設置してある。
するための空気供給路９にバイパス１０を設け、このバ
イパス１０の一部を加熱部１０ａとして前記燃焼器６の
燃焼排ガス部６ｂ（例えば煙道）内に配設してある。空
気供給路９の要所には、空気供給切り換え弁９ａと空気
の供給量を調整する空気調整手段９ｂ（例えばバルブ）
とを設置し、バイパス１０の要所にはバルブ１０ｂ、１
０ｃ及びガス抜き弁１０ｄをそれぞれ設置してある。
【００１４】ＣＯ除去器３は、前記のように所定の運転
温度まで昇温する必要があり、このためブロア等で取り
込んだ空気５をそのまま直ちにＣＯ除去器３に供給しな
いで、バイパス１０の加熱部１０ａを利用して燃焼器６
の燃焼排ガス部６ｂで室温から約１００℃〜１３０℃に
予熱した後にＣＯ除去器３に供給する。即ち、空気供給
路９の空気供給切り換え弁９ａを閉じ、バイパス１０の
バルブ１０ｂ、１０ｃを共に開き、取り込んだ空気５を
バルブ１０ｂを介してバイパス１０に導き、その加熱部
１０ａで空気５を加熱した後バルブ１０ｃを介して空気
供給路９に流入させ、ＣＯ除去器３に供給する。この
時、加熱部１０ａは前記のようにＣＯ除去器３から分岐
路８を通って燃焼器６のバーナ６ａに供給される改質ガ
スの燃焼高温排ガスによって加熱される。
温度まで昇温する必要があり、このためブロア等で取り
込んだ空気５をそのまま直ちにＣＯ除去器３に供給しな
いで、バイパス１０の加熱部１０ａを利用して燃焼器６
の燃焼排ガス部６ｂで室温から約１００℃〜１３０℃に
予熱した後にＣＯ除去器３に供給する。即ち、空気供給
路９の空気供給切り換え弁９ａを閉じ、バイパス１０の
バルブ１０ｂ、１０ｃを共に開き、取り込んだ空気５を
バルブ１０ｂを介してバイパス１０に導き、その加熱部
１０ａで空気５を加熱した後バルブ１０ｃを介して空気
供給路９に流入させ、ＣＯ除去器３に供給する。この
時、加熱部１０ａは前記のようにＣＯ除去器３から分岐
路８を通って燃焼器６のバーナ６ａに供給される改質ガ
スの燃焼高温排ガスによって加熱される。
【００１５】予熱空気は、前記ＣＯ変成器２からの高温
の改質ガスと混合してＣＯ除去器３に供給され、酸化触
媒を所定温度まで昇温する。図３は、ＣＯ除去器３の酸
化触媒の昇温時間と温度との関係を測定した実験結果を
示すグラフであり、これによると酸化触媒の温度がほぼ
１００℃に達するまでの時間は従来例では約３０分であ
るのに対し、本発明では約２０分であり、ほぼ２００℃
に達するまでの時間は従来例では９０分以上であるのに
対し、本発明では約６０分であった。本発明の場合は、
従来例に比して極めて短時間にて酸化触媒層をその運転
温度まで昇温できることが判明した。
の改質ガスと混合してＣＯ除去器３に供給され、酸化触
媒を所定温度まで昇温する。図３は、ＣＯ除去器３の酸
化触媒の昇温時間と温度との関係を測定した実験結果を
示すグラフであり、これによると酸化触媒の温度がほぼ
１００℃に達するまでの時間は従来例では約３０分であ
るのに対し、本発明では約２０分であり、ほぼ２００℃
に達するまでの時間は従来例では９０分以上であるのに
対し、本発明では約６０分であった。本発明の場合は、
従来例に比して極めて短時間にて酸化触媒層をその運転
温度まで昇温できることが判明した。
【００１６】ＣＯ除去器３の酸化触媒が昇温完了となっ
た時点で、空気供給路９は切り換えられ、酸化触媒は所
定の温度（１００℃〜２００℃）に保たれる。即ち、前
記空気供給切り換え弁９ａを開くと同時に、バイパス１
０のバルブ１０ｂ、１０ｃを閉じ、これにより取り込ん
だ空気をバイパス１０に通さずに空気供給路９を介して
ＣＯ除去器３に供給する。供給する空気の量は、前記空
気調整手段９ｂにより調整する。空気供給路９から遮断
されたバイパス１０内には空気が閉じ込められるため、
前記ガス抜き弁１０ｄを開いて残存する空気を排出す
る。
た時点で、空気供給路９は切り換えられ、酸化触媒は所
定の温度（１００℃〜２００℃）に保たれる。即ち、前
記空気供給切り換え弁９ａを開くと同時に、バイパス１
０のバルブ１０ｂ、１０ｃを閉じ、これにより取り込ん
だ空気をバイパス１０に通さずに空気供給路９を介して
ＣＯ除去器３に供給する。供給する空気の量は、前記空
気調整手段９ｂにより調整する。空気供給路９から遮断
されたバイパス１０内には空気が閉じ込められるため、
前記ガス抜き弁１０ｄを開いて残存する空気を排出す
る。
【００１７】前記のように起動時においては、ＣＯ除去
器３から燃料電池４に改質ガスが供給されないが、燃料
電池４が運転温度まで昇温すると、前記ガス供給路７の
バルブが開かれると共に分岐路８のバルブ８ａが閉じら
れ、ＣＯ除去器３から燃料電池４に改質ガスが供給さ
れ、燃料電池４の発電が開始される。供給される改質ガ
ス中のＣＯ濃度は前記のように１０〜１００ｐｐｍ程度
であるから、燃料電池４の触媒を被毒から保護すること
ができる。又、燃焼器６には改質ガスが供給されないこ
とからバーナ６ａの燃焼は停止する。燃料電池４での未
使用ガスは燃料極（アノード）から排出されると共に、
前記改質器１のバーナ１ａに導かれて燃焼される。
器３から燃料電池４に改質ガスが供給されないが、燃料
電池４が運転温度まで昇温すると、前記ガス供給路７の
バルブが開かれると共に分岐路８のバルブ８ａが閉じら
れ、ＣＯ除去器３から燃料電池４に改質ガスが供給さ
れ、燃料電池４の発電が開始される。供給される改質ガ
ス中のＣＯ濃度は前記のように１０〜１００ｐｐｍ程度
であるから、燃料電池４の触媒を被毒から保護すること
ができる。又、燃焼器６には改質ガスが供給されないこ
とからバーナ６ａの燃焼は停止する。燃料電池４での未
使用ガスは燃料極（アノード）から排出されると共に、
前記改質器１のバーナ１ａに導かれて燃焼される。
【００１８】図２は、本発明に係る燃料電池システムの
他の実施形態を示すもので、ＣＯ除去器３に供給する空
気５を、改質器１におけるバーナ１ａの燃焼排ガス部１
ｂ（例えば煙道）で予熱する構成にしたものである。こ
の場合、空気供給路９のバイパス１０の加熱部１０ａを
燃焼排ガス部１ｂ内に配設する。
他の実施形態を示すもので、ＣＯ除去器３に供給する空
気５を、改質器１におけるバーナ１ａの燃焼排ガス部１
ｂ（例えば煙道）で予熱する構成にしたものである。こ
の場合、空気供給路９のバイパス１０の加熱部１０ａを
燃焼排ガス部１ｂ内に配設する。
【００１９】前記と同様に、ＣＯ除去器３の昇温時に
は、ブロア等で取り込んだ空気５をそのまま直ちにＣＯ
除去器３に供給しないで、バイパス１０の加熱部１０ａ
を利用して改質器１の燃焼排ガス部１ｂで予熱した後に
ＣＯ除去器３に供給する。即ち、空気供給路９の空気供
給切り換え弁９ａを閉じ、バイパス１０のバルブ１０
ｂ、１０ｃを共に開き、取り込んだ空気５をバルブ１０
ｂを介してバイパス１０に導き、その加熱部１０ａで空
気５を加熱した後バルブ１０ｃを介して空気供給路９に
流入させ、ＣＯ除去器３に供給する。この時、加熱部１
０ａは改質器１のバーナ１ａに供給される燃料ガスの燃
焼高温排ガスによって加熱される。
は、ブロア等で取り込んだ空気５をそのまま直ちにＣＯ
除去器３に供給しないで、バイパス１０の加熱部１０ａ
を利用して改質器１の燃焼排ガス部１ｂで予熱した後に
ＣＯ除去器３に供給する。即ち、空気供給路９の空気供
給切り換え弁９ａを閉じ、バイパス１０のバルブ１０
ｂ、１０ｃを共に開き、取り込んだ空気５をバルブ１０
ｂを介してバイパス１０に導き、その加熱部１０ａで空
気５を加熱した後バルブ１０ｃを介して空気供給路９に
流入させ、ＣＯ除去器３に供給する。この時、加熱部１
０ａは改質器１のバーナ１ａに供給される燃料ガスの燃
焼高温排ガスによって加熱される。
【００２０】ＣＯ除去器３に供給される予熱空気は、前
記ＣＯ変成器２からの高温改質ガスと混合してＣＯ除去
器３の酸化触媒を所定の温度まで昇温する。この場合
も、前記と同様にＣＯ除去器３に送り込む空気５を予熱
することで、従来よりも約１０分〜３０分程度昇温時間
を短縮することができる。
記ＣＯ変成器２からの高温改質ガスと混合してＣＯ除去
器３の酸化触媒を所定の温度まで昇温する。この場合
も、前記と同様にＣＯ除去器３に送り込む空気５を予熱
することで、従来よりも約１０分〜３０分程度昇温時間
を短縮することができる。
【００２１】ＣＯ除去器３の酸化触媒が昇温完了となっ
た時点で、空気供給路９は空気供給切り換え弁９ａによ
り外部に切り換えられる。即ち、前記空気供給切り換え
弁９ａを開くと同時に、バイパス１０のバルブ１０ｂ、
１０ｃを閉じ、これにより取り込んだ空気をバイパス１
０に通さずに空気供給路９を介してＣＯ除去器３に供給
する。供給する空気の量は、前記と同様に空気調整手段
９ｂにより調整する。空気供給路９から遮断されたバイ
パス１０内には空気が閉じ込められるため、ガス抜き弁
１０ｄを開いて残存空気を排出する。
た時点で、空気供給路９は空気供給切り換え弁９ａによ
り外部に切り換えられる。即ち、前記空気供給切り換え
弁９ａを開くと同時に、バイパス１０のバルブ１０ｂ、
１０ｃを閉じ、これにより取り込んだ空気をバイパス１
０に通さずに空気供給路９を介してＣＯ除去器３に供給
する。供給する空気の量は、前記と同様に空気調整手段
９ｂにより調整する。空気供給路９から遮断されたバイ
パス１０内には空気が閉じ込められるため、ガス抜き弁
１０ｄを開いて残存空気を排出する。
【００２２】この場合も、起動時においてはＣＯ除去器
３から燃料電池４に改質ガスが供給されず、燃料電池４
が運転温度まで昇温すると、前記ガス供給路７のバルブ
が開かれると共に分岐路８のバルブ８ａが閉じられ、Ｃ
Ｏ除去器３から燃料電池４に改質ガスが供給され、燃料
電池４の発電が開始される。供給される改質ガス中のＣ
Ｏ濃度は前記のように１０〜１００ｐｐｍ程度であるか
ら、燃料電池４の触媒を被毒から保護することができ
る。燃料電池４での未使用ガスは燃料極（アノード）か
ら排出されると共に、改質器１のバーナ１ａに導かれて
燃焼される。
３から燃料電池４に改質ガスが供給されず、燃料電池４
が運転温度まで昇温すると、前記ガス供給路７のバルブ
が開かれると共に分岐路８のバルブ８ａが閉じられ、Ｃ
Ｏ除去器３から燃料電池４に改質ガスが供給され、燃料
電池４の発電が開始される。供給される改質ガス中のＣ
Ｏ濃度は前記のように１０〜１００ｐｐｍ程度であるか
ら、燃料電池４の触媒を被毒から保護することができ
る。燃料電池４での未使用ガスは燃料極（アノード）か
ら排出されると共に、改質器１のバーナ１ａに導かれて
燃焼される。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＣＯ除去器の昇温時に予熱手段で空気を予熱してから供
給するようにしたので、酸化触媒の昇温時間を短縮する
ことができ、燃料電池システムの効率を著しく向上させ
ることができる。又、予熱手段は、改質器バーナーの燃
焼排ガス部又は燃焼器バーナーの燃焼排ガス部を利用す
ることから、別個に予熱手段を設ける必要がなく、装置
が大型化せず且つ経済的である等の優れた効果を奏す
る。
ＣＯ除去器の昇温時に予熱手段で空気を予熱してから供
給するようにしたので、酸化触媒の昇温時間を短縮する
ことができ、燃料電池システムの効率を著しく向上させ
ることができる。又、予熱手段は、改質器バーナーの燃
焼排ガス部又は燃焼器バーナーの燃焼排ガス部を利用す
ることから、別個に予熱手段を設ける必要がなく、装置
が大型化せず且つ経済的である等の優れた効果を奏す
る。
【図１】本発明の一実施形態による燃料電池システムの
一部構成図
一部構成図
【図２】本発明の他の実施形態による燃料電池システム
の一部構成図
の一部構成図
【図３】ＣＯ除去器の酸化触媒昇温時間と温度との関係
を測定した実験結果を示すグラフ
を測定した実験結果を示すグラフ
【図４】従来例の燃料電池システムの一部構成図
１…改質器 １ｂ…燃焼排ガス部 ２…ＣＯ変成器 ３…ＣＯ除去器 ４…燃料電池 ５…空気 ６…燃焼器 ６ｂ…燃焼排ガス部 ７…ガス供給路 ８…分岐路 ９…空気供給路 １０…バイパス １０ａ…加熱部 １０ｂ、１０ｃ…バルブ １０ｄ…ガス抜き弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小田 勝也 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 門脇 正天 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 上田 雅敏 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 黄木 丈俊 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 田島 収 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H027 AA02 BA09 BA16 BA17 KK41 MM01 MM09
Claims (7)
- 【請求項１】ＣＯを含む水素リッチな改質ガスを空気と
混合して選択酸化触媒部を通過させることによって、改
質ガス中のＣＯを選択的に酸化するＣＯ除去器を含む燃
料電池システムであって、前記ＣＯ除去器に供給する空
気を予熱するための予熱手段が設けられたことを特徴と
する燃料電池システム。 - 【請求項２】前記予熱手段は、ＣＯ除去器に空気を供給
する空気供給路にバイパスを設け、その一部を改質器バ
ーナーの燃焼排ガス部に配設してなる請求項１記載の燃
料電池システム。 - 【請求項３】前記予熱手段は、ＣＯ除去器に空気を供給
する空気供給路にバイパスを設け、その一部をＣＯ除去
器から分岐した燃焼器バーナーの燃焼排ガス部に配設し
てなる請求項１記載の燃料電池システム。 - 【請求項４】前記空気供給路には空気供給切り換え弁を
設置し、且つバイパスの要所にガス抜き弁を設置した請
求項２又は３記載の燃料電池システム。 - 【請求項５】前記空気供給路には、ＣＯ除去器に供給す
る空気の量を調整する空気調整手段を設けた請求項４記
載の燃料電池システム。 - 【請求項６】ＣＯを含む水素リッチな改質ガスを空気と
混合して選択酸化触媒部を通過させることによって、改
質ガス中のＣＯを選択的に酸化するＣＯ除去器を含む燃
料電池システムにおいて、 前記ＣＯ除去器の昇温時に、このＣＯ除去器に供給する
空気を予熱して供給することを特徴とする燃料電池シス
テムの起動方法。 - 【請求項７】前記ＣＯ除去器の選択酸化触媒部が運転温
度に昇温された後は、前記空気の余熱を停止する請求項
６記載の燃料電池システムの起動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000291071A JP2002100386A (ja) | 2000-09-25 | 2000-09-25 | 燃料電池システム及びその起動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000291071A JP2002100386A (ja) | 2000-09-25 | 2000-09-25 | 燃料電池システム及びその起動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002100386A true JP2002100386A (ja) | 2002-04-05 |
Family
ID=18774205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000291071A Pending JP2002100386A (ja) | 2000-09-25 | 2000-09-25 | 燃料電池システム及びその起動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002100386A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007091632A1 (ja) * | 2006-02-08 | 2007-08-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 燃料電池システム |
| CN114904359A (zh) * | 2022-05-05 | 2022-08-16 | 大连大学 | 一种选择性脱除co的装置及其使用方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1040942A (ja) * | 1996-07-22 | 1998-02-13 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池発電装置の起動方法 |
| JPH1167256A (ja) * | 1997-08-27 | 1999-03-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池システム |
-
2000
- 2000-09-25 JP JP2000291071A patent/JP2002100386A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1040942A (ja) * | 1996-07-22 | 1998-02-13 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池発電装置の起動方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007091632A1 (ja) * | 2006-02-08 | 2007-08-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 燃料電池システム |
| US8129058B2 (en) | 2006-02-08 | 2012-03-06 | Panasonic Corporation | Fuel cell system |
| CN114904359A (zh) * | 2022-05-05 | 2022-08-16 | 大连大学 | 一种选择性脱除co的装置及其使用方法 |
| CN114904359B (zh) * | 2022-05-05 | 2023-06-27 | 大连大学 | 一种选择性脱除co的装置及其使用方法 |
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