JP2002121003A - Control of raw material feed quantity in reformer - Google Patents

Control of raw material feed quantity in reformer

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JP2002121003A
JP2002121003A JP2000313050A JP2000313050A JP2002121003A JP 2002121003 A JP2002121003 A JP 2002121003A JP 2000313050 A JP2000313050 A JP 2000313050A JP 2000313050 A JP2000313050 A JP 2000313050A JP 2002121003 A JP2002121003 A JP 2002121003A
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raw fuel
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To decrease a discharge quantity of unreacted raw fuel when starting a reforming device. SOLUTION: At the time of starting a reformer 30, the feed quantity of the raw fuel and water are controlled so that the ratio (C/S) of the mol number C of carbon contained in the raw fuel (e.g. methanol) supplied to the reformer 30 to the mol number of water S is smaller than a prescribed reasonable value (e.g. about 0.5) in the normal operation of the reformer 30.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、炭化水素系化合物
を含む原燃料から水素リッチな燃料ガスを生成するため
の燃料改質装置の起動時の制御技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control technique for starting a fuel reformer for generating a hydrogen-rich fuel gas from a raw fuel containing a hydrocarbon compound.

【0002】[0002]

【従来の技術】改質装置では、水蒸気改質反応を利用し
て、炭化水素系化合物を含む原燃料から水素リッチな燃
料ガスを生成する。改質装置への原燃料の供給量と、水
の供給量は、改質装置内における種々の化学反応を考慮
して、それぞれ適切な値に制御される。
2. Description of the Related Art A reformer generates a hydrogen-rich fuel gas from a raw fuel containing a hydrocarbon compound by utilizing a steam reforming reaction. The supply amount of the raw fuel and the supply amount of water to the reformer are respectively controlled to appropriate values in consideration of various chemical reactions in the reformer.

【0003】改質装置への原燃料と水の供給量の制御技
術としては、例えば特開平11−307110号公報に
記載されたものが知られている。この方法では、燃料電
池の負荷の変動に応じて、改質装置に供給される水蒸気
と原燃料内の炭素とのモル比(S/C)を調整してい
る。この結果、燃料電池の負荷変動に応じた適切な量の
水素ガスを得ることができる。
[0003] As a technique for controlling the supply amounts of raw fuel and water to a reformer, for example, a technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-307110 is known. In this method, the molar ratio (S / C) between the steam supplied to the reformer and the carbon in the raw fuel is adjusted according to the change in the load of the fuel cell. As a result, it is possible to obtain an appropriate amount of hydrogen gas according to the load fluctuation of the fuel cell.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の技術では、改質装置の起動時における問題点は考慮さ
れていなかった。すなわち、改質装置の起動時には、改
質触媒の温度が十分に高くなっていないので、改質反応
は十分に活性化されていない。この結果、起動時には、
多量の原燃料を投入しても、その大部分が未反応のまま
改質装置から排出されてしまうという問題がある。
However, in the above-mentioned prior art, the problem at the time of starting the reformer has not been considered. That is, when the reformer is started, the temperature of the reforming catalyst is not sufficiently high, so that the reforming reaction is not sufficiently activated. As a result, at startup,
Even if a large amount of raw fuel is charged, there is a problem that most of the raw fuel is discharged from the reformer without being reacted.

【0005】特に、メタノールの沸点は約65℃であ
り、水よりも沸点がかなり低いので、メタノール改質装
置の起動時においてメタノールリッチな原料ガスが改質
触媒に供給される。従って、メタノール改質装置では、
起動時において未反応メタノールが大量に排出されると
いう問題が顕著であった。但し、このような問題は、メ
タノールに限らず、水よりも沸点の低い炭化水素系化合
物を含む原燃料のための改質装置に共通する問題であっ
た。
In particular, methanol has a boiling point of about 65 ° C., which is much lower than that of water. Therefore, when the methanol reformer is started, a methanol-rich raw material gas is supplied to the reforming catalyst. Therefore, in the methanol reformer,
The problem that a large amount of unreacted methanol was discharged at the time of startup was significant. However, such a problem is not limited to methanol, but is a problem common to reformers for raw fuels containing hydrocarbon compounds having a boiling point lower than that of water.

【0006】本発明は、上述した従来の課題を解決する
ためになされたものであり、改質装置の起動時におい
て、改質装置からの未反応の原燃料の排出量を低減する
ことのできる技術を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and it is possible to reduce the amount of unreacted raw fuel discharged from the reformer when the reformer is started. It aims to provide technology.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記目的を達成するために、本発明の燃料改質装置は、改
質触媒を含む改質器と、水よりも沸点の低い炭化水素系
化合物を含む原燃料を、前記改質器に供給するための原
燃料供給部と、前記改質触媒における水蒸気改質反応に
利用される水を、前記改質器に供給するための水供給部
と、前記改質器の起動時の少なくとも一部の期間におい
て、前記原燃料供給部から供給される前記原燃料に含ま
れる炭素のモル数Cと、前記水供給部から供給される前
記水のモル数Sとの比(C/S)の値が、前記改質器の
定常運転時における所定の適正値よりも小さくなるよう
に、前記原燃料供給部と前記水供給部とを制御する制御
部と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a fuel reforming apparatus according to the present invention comprises a reformer including a reforming catalyst, a hydrocarbon-based reformer having a boiling point lower than that of water. A raw fuel supply unit for supplying a raw fuel containing a compound to the reformer; and a water supply unit for supplying water used for a steam reforming reaction in the reforming catalyst to the reformer. And, during at least a part of the period when the reformer is started, the number of moles C of carbon contained in the raw fuel supplied from the raw fuel supply unit and the water supplied from the water supply unit. Control for controlling the raw fuel supply unit and the water supply unit such that the value of the ratio (C / S) to the number of moles S is smaller than a predetermined appropriate value during steady operation of the reformer. And a unit.

【0008】この構成によれば、改質器の起動時に原燃
料の割合を低くしているので、未反応の原燃料の排出量
を低減することが可能である。
[0010] According to this configuration, since the ratio of the raw fuel is reduced when the reformer is started, it is possible to reduce the amount of unreacted raw fuel discharged.

【0009】なお、前記制御部は、前記改質器の起動時
において、前記比(C/S)の値が単調に増大するよう
に前記原燃料供給部と前記水供給部とを制御するように
してもよい。
The control unit controls the raw fuel supply unit and the water supply unit such that the value of the ratio (C / S) monotonously increases when the reformer is started. It may be.

【0010】この構成によれば、原燃料の割合が次第に
単調に増大するので、改質反応の活性化の増進に応じた
量の原燃料を改質器に供給することができ、未反応の原
燃料の排出量を低減することが可能である。
According to this configuration, since the ratio of the raw fuel gradually increases monotonously, the amount of the raw fuel corresponding to the increase in the activation of the reforming reaction can be supplied to the reformer, and the unreacted fuel can be supplied. Raw fuel emissions can be reduced.

【0011】また、前記原燃料は、水よりも沸点の低い
炭化水素系化合物を主要な成分とするものであることが
好ましい。例えば、前記原燃料としては、メタノールを
使用することができる。
It is preferable that the raw fuel contains a hydrocarbon compound having a boiling point lower than that of water as a main component. For example, methanol can be used as the raw fuel.

【0012】起動時における未反応原燃料の排出の問題
は、水よりも沸点の低い炭化水素系化合物に関してより
重大なので、メタノールのように、水よりも沸点の低い
炭化水素系化合物を主要な成分とする原燃料を用いた場
合には、本発明の効果が特に顕著である。
The problem of unreacted raw fuel emissions at start-up is more serious for hydrocarbons having a lower boiling point than water, so hydrocarbons having a lower boiling point than water, such as methanol, are the major constituents. The effect of the present invention is particularly remarkable when the raw fuel is used.

【0013】なお、本発明は、種々の態様で実現するこ
とが可能であり、例えば、燃料改質装置およびその制御
方法、燃料電池システムおよびその制御方法、それらの
方法または装置の機能を実現するためのコンピュータプ
ログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録
媒体、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具
現化されたデータ信号、等の態様で実現することができ
る。
The present invention can be realized in various modes. For example, a fuel reformer and its control method, a fuel cell system and its control method, and the functions of those methods or devices are realized. Program, a recording medium on which the computer program is recorded, a data signal including the computer program and embodied in a carrier wave, and the like.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて以下の順序で説明する。 A.第1実施例: B.他の実施例: C.変形例:
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described based on examples in the following order. A. First embodiment: B. Other examples: C.I. Modification:

【0015】A.第1実施例:図1は、本発明の第1実
施例としての燃料電池システムの構成を示す説明図であ
る。この燃料電池システム200は、メタノールを貯蔵
する原燃料タンク10と、水を貯蔵する水タンク20
と、改質反応により原燃料から燃料ガス(「改質ガス」
とも呼ぶ)を生成する改質器30と、燃料電池40と、
コントローラ50とを備えている。改質器30は、改質
原料を気化する気化部32と、気化部32に熱を供給す
る加熱部34と、改質触媒を収納した改質部36と、改
質ガス中の一酸化炭素を低減するための選択酸化を行う
選択酸化部38と、を有している。なお、気化部32と
加熱部34とを合わせて「蒸発部」と呼ぶこともある。
A. First Embodiment FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a fuel cell system as a first embodiment of the present invention. The fuel cell system 200 includes a raw fuel tank 10 for storing methanol and a water tank 20 for storing water.
And fuel gas (“reformed gas”)
, A fuel cell 40,
And a controller 50. The reformer 30 includes a vaporizing section 32 for vaporizing the reforming raw material, a heating section 34 for supplying heat to the vaporizing section 32, a reforming section 36 containing a reforming catalyst, and carbon monoxide in the reformed gas. And a selective oxidizing unit 38 for performing selective oxidation for reducing the amount of oxidization. Note that the vaporizing section 32 and the heating section 34 may be collectively referred to as an “evaporating section”.

【0016】原燃料タンク10には原燃料供給路102
が接続されており、水タンク20には水供給路108が
接続されている。原燃料供給路102は2つの分岐流路
104,106に分岐している。第1の分岐流路104
は、水供給路108と合流しており、合流後の流路11
0は気化部32に接続されている。一方、第2の分岐流
路106は、加熱部34に接続されている。第1の分岐
流路104には流量計51とポンプ52が設けられてお
り、第2の分岐流路106にも流量計53とポンプ54
が設けられている。また、水供給路108にも、流量計
55とポンプ56が設けられている。
A raw fuel supply passage 102 is provided in the raw fuel tank 10.
Are connected, and a water supply path 108 is connected to the water tank 20. The raw fuel supply passage 102 branches into two branch passages 104 and 106. First branch channel 104
Merges with the water supply path 108 and the flow path 11 after the merger.
0 is connected to the vaporizing section 32. On the other hand, the second branch channel 106 is connected to the heating unit 34. A flow meter 51 and a pump 52 are provided in the first branch channel 104, and a flow meter 53 and a pump 54 are also provided in the second branch channel 106.
Is provided. The water meter 108 and the pump 56 are also provided in the water supply path 108.

【0017】なお、原燃料タンク10と、原燃料供給路
102およびその第1の分岐流路104と、流量計51
と、ポンプ52とは、本発明における原燃料供給部を構
成している。また、水タンク20と、水供給路108
と、流量計55と、ポンプ56とは、本発明における水
供給部を構成している。
The raw fuel tank 10, raw fuel supply path 102 and its first branch flow path 104, flow meter 51
And the pump 52 constitute a raw fuel supply unit in the present invention. Further, the water tank 20 and the water supply path 108
, The flow meter 55, and the pump 56 constitute a water supply unit in the present invention.

【0018】メタノールと水は、ポンプ52,56によ
ってそれぞれ吸い出され、混合された状態で気化部32
に導入される。この混合物を、以下では「改質原料」と
呼ぶ。改質原料は気化部32において気化されて蒸気
(メタノール蒸気および水蒸気)となり、改質部36に
供給される。このガス状の改質原料(「改質原料ガス」
と呼ぶ)は、改質部36と選択酸化部38における化学
反応によって水素ガスリッチな燃料ガスHRGに変換さ
れる。改質部36における化学反応については後述す
る。
Methanol and water are sucked out by pumps 52 and 56, respectively, and are mixed and vaporized in the vaporizing section 32.
Will be introduced. This mixture is hereinafter referred to as “reforming raw material”. The reforming raw material is vaporized in the vaporization section 32 to become steam (methanol vapor and steam), and is supplied to the reforming section 36. This gaseous reforming raw material ("reforming raw material gas"
) Is converted into a hydrogen gas-rich fuel gas HRG by a chemical reaction in the reforming unit 36 and the selective oxidizing unit 38. The chemical reaction in the reforming section 36 will be described later.

【0019】改質器30で生成された燃料ガスHRG
は、燃料ガス流路112を介して燃料電池40内の燃料
ガス通路42に導入される。また、燃料電池40内の空
気通路44には、エアーポンプ46によって空気AR4
0が供給される。このエアーポンプ46としては、例え
ばブロアを利用することができる。燃料電池40内で
は、燃料ガスHRG内の水素と、空気AR40内の酸素
との電気化学反応によって発電が行われ、この結果、燃
料ガスHRG中の水素が消費される。
The fuel gas HRG generated in the reformer 30
Is introduced into the fuel gas passage 42 in the fuel cell 40 via the fuel gas passage 112. The air AR4 is supplied to the air passage 44 in the fuel cell 40 by the air pump 46.
0 is supplied. As the air pump 46, for example, a blower can be used. In the fuel cell 40, power is generated by an electrochemical reaction between hydrogen in the fuel gas HRG and oxygen in the air AR40, and as a result, hydrogen in the fuel gas HRG is consumed.

【0020】燃料電池40からの燃料排ガスの排出路1
14は、改質器30の加熱部34に戻されている。加熱
部34は、燃料排ガス中の水素を燃焼させて、その熱を
気化部32に供給している。加熱部34としては、白金
触媒やパラジウム触媒などの貴金属触媒を用いて燃料排
ガスやメタノールの燃焼反応を促進する装置や、あるい
は、バーナを用いて燃料排ガスやメタノールを燃焼させ
る装置を利用することができる。気化部32では、加熱
部34から与えられた熱によって改質原料が気化され
る。燃料排ガスの燃焼による熱では熱量が不足する場合
には、ポンプ54を介して原燃料であるメタノールが加
熱部34に供給される。加熱部34には、さらに、第1
の空気供給部64によって加熱用空気AR34が供給さ
れている。この空気供給部64は、エアーポンプ64a
と、圧力計64bと、電動弁64cとを有している。ま
た、これと同様な第2の空気供給部66が、改質部36
の上流側の混合室36aに空気AR36を供給してい
る。
Exhaust path 1 for fuel exhaust gas from fuel cell 40
14 is returned to the heating section 34 of the reformer 30. The heating unit 34 burns hydrogen in the fuel exhaust gas and supplies the heat to the vaporization unit 32. As the heating unit 34, a device that promotes a combustion reaction of fuel exhaust gas or methanol using a noble metal catalyst such as a platinum catalyst or a palladium catalyst, or a device that burns fuel exhaust gas or methanol using a burner may be used. it can. In the vaporizing section 32, the reforming raw material is vaporized by the heat given from the heating section 34. When the amount of heat generated by the combustion of the fuel exhaust gas is insufficient, methanol as raw fuel is supplied to the heating unit 34 via the pump 54. The heating unit 34 further includes a first
The heating air AR34 is supplied by the air supply unit 64 of the air conditioner. The air supply unit 64 includes an air pump 64a
, A pressure gauge 64b, and an electric valve 64c. A similar second air supply unit 66 is provided to the reforming unit 36.
Is supplied to the mixing chamber 36a on the upstream side of the air AR36.

【0021】改質部36には、改質触媒の温度を測定す
るための温度センサ92が設けられている。また、改質
器30と燃料電池40との間の燃料ガス流路112に
は、酸素濃度センサ94と一酸化炭素濃度センサ96と
原燃料センサ98(本実施例ではメタノール濃度セン
サ)が設けられている。コントローラ50は、これらの
センサ92,94,96,98や、流量計51,53,
55を含む複数のセンサで測定された測定値を制御入力
として用いて、燃料電池システム200の制御を実行す
る。なお、図1では、コントローラ50は、図示の便宜
上、一部の構成部品(センサやポンプ)への接続のみが
描かれており、他の構成部品への接続は図示が省略され
ている。
The reforming section 36 is provided with a temperature sensor 92 for measuring the temperature of the reforming catalyst. Further, an oxygen concentration sensor 94, a carbon monoxide concentration sensor 96, and a raw fuel sensor 98 (a methanol concentration sensor in this embodiment) are provided in a fuel gas flow path 112 between the reformer 30 and the fuel cell 40. ing. The controller 50 includes these sensors 92, 94, 96, 98, the flow meters 51, 53,
The control of the fuel cell system 200 is performed using the measurement values measured by the plurality of sensors including the control signal 55 as a control input. In FIG. 1, for the sake of illustration, the controller 50 only shows connections to some components (sensors and pumps), and illustration of connections to other components is omitted.

【0022】改質器30内の各部において利用されてい
る主な化学反応は、以下の通りである。改質部36で
は、主として下記のようなメタノールの水蒸気改質反応
が発生する。
The main chemical reactions used in each part of the reformer 30 are as follows. In the reforming section 36, the following steam reforming reaction of methanol mainly occurs.

【0023】 CH3OH+H2O → CO2+3H2−49.5(kJ/mol) …(1)CH 3 OH + H 2 O → CO 2 + 3H 2 −49.5 (kJ / mol) (1)

【0024】メタノールの水蒸気改質反応の触媒として
は、例えば銅−亜鉛系の触媒を用いることが可能であ
る。第2の空気供給部66によって改質部36に空気A
R36が投入されると、改質部36内において以下に示
す部分酸化反応も発生する。
As the catalyst for the steam reforming reaction of methanol, for example, a copper-zinc catalyst can be used. The air A is supplied to the reforming unit 36 by the second air supply unit 66.
When R36 is charged, the following partial oxidation reaction also occurs in the reforming section 36.

【0025】 CH3OH+(1/2)O2 → CO2+2H2+189(kJ/mol) …(2)CH 3 OH + (1 /) O 2 → CO 2 + 2H 2 +189 (kJ / mol) (2)

【0026】上記(1)式の水蒸気改質反応は吸熱反応
であり、(2)式の部分酸化反応は発熱反応である。改
質器30の起動時には、部分酸化反応による発熱を利用
して、改質触媒を昇温することができる。また、改質器
30の定常運転時には、両者を適度な比率で行わせるこ
とによって、改質部36を適切な運転温度に維持するこ
とが可能である。なお、改質部36に供給される空気A
R36は、上記の部分酸化反応に利用されるので、以下
ではこれを「部分酸化用空気」と呼ぶ。
The steam reforming reaction of the above formula (1) is an endothermic reaction, and the partial oxidation reaction of the formula (2) is an exothermic reaction. When the reformer 30 is started, the temperature of the reforming catalyst can be raised by utilizing the heat generated by the partial oxidation reaction. In addition, during the steady operation of the reformer 30, by performing both at an appropriate ratio, it is possible to maintain the reforming unit 36 at an appropriate operating temperature. The air A supplied to the reforming unit 36
Since R36 is used in the above partial oxidation reaction, it is hereinafter referred to as "partial oxidation air".

【0027】なお、上記(1)式の水蒸気改質反応は、
例えば下記の2つの反応の結果であると考えることがで
きる。
The steam reforming reaction of the above formula (1) is
For example, it can be considered as a result of the following two reactions.

【0028】 CH3OH → CO+2H2−90.0(kJ/mol) …(3) CO+H2O → CO2+H2+40.5(kJ/mol) …(4)CH 3 OH → CO + 2H 2 -90.0 (kJ / mol) (3) CO + H 2 O → CO 2 + H 2 +40.5 (kJ / mol) (4)

【0029】しかし、(3)式の反応で発生した一酸化
炭素の一部は、二酸化炭素に変換されずにそのまま改質
部36から選択酸化部38に供給される。そこで、選択
酸化部38では、以下の選択酸化反応によって一酸化炭
素濃度を低下させている。
However, part of the carbon monoxide generated by the reaction of the formula (3) is supplied from the reforming unit 36 to the selective oxidizing unit 38 without being converted into carbon dioxide. Therefore, in the selective oxidation section 38, the concentration of carbon monoxide is reduced by the following selective oxidation reaction.

【0030】 CO+(1/2)O2 → CO2+279.5(kJ/mol)…(5)CO + (1/2) O 2 → CO 2 +279.5 (kJ / mol) (5)

【0031】この選択酸化反応の触媒としては、白金触
媒やルテニウム触媒などの貴金属触媒や、アルミニウム
触媒などを利用することができる。選択酸化部38を通
過したガスは、水素リッチな燃料ガスHRGとして燃料
電池40に供給される。選択酸化部38において一酸化
炭素濃度を低減させる理由は、良く知られているよう
に、一酸化炭素が燃料電池40内の白金触媒に対して被
毒作用があり、燃料電池40の起電力を低下させてしま
うからである。
As a catalyst for the selective oxidation reaction, a noble metal catalyst such as a platinum catalyst or a ruthenium catalyst, an aluminum catalyst, or the like can be used. The gas that has passed through the selective oxidation section 38 is supplied to the fuel cell 40 as a hydrogen-rich fuel gas HRG. As is well known, the reason why the concentration of carbon monoxide is reduced in the selective oxidation section 38 is that carbon monoxide has a poisoning effect on the platinum catalyst in the fuel cell 40 and reduces the electromotive force of the fuel cell 40. It is because it lowers.

【0032】ところで、上記(1)式から解るように、
理想的な水蒸気改質反応では、炭素原子1モルに対して
水分子1モルが必要になる。しかし、実際の改質反応で
は、水をやや多めに添加する方が改質効率(水素分子の
生成率)が高くなることが知られている。改質部36に
供給される原料ガス中の炭素原子1モルに対する水分子
のモル数の比は、スチーム・カーボン比(S/C)と呼
ばれている。メタノールを原燃料とする改質器30が定
常運転状態にあるときには、スチーム・カーボン比(S
/C)の適正値は、例えば約2.0程度の値である。
By the way, as understood from the above equation (1),
In an ideal steam reforming reaction, one mole of water molecule is required for one mole of carbon atom. However, it is known that in an actual reforming reaction, adding a little more water increases the reforming efficiency (production rate of hydrogen molecules). The ratio of the number of moles of water molecules to 1 mole of carbon atoms in the raw material gas supplied to the reforming section 36 is called a steam-carbon ratio (S / C). When the reformer 30 using methanol as a raw fuel is in a steady operation state, the steam-carbon ratio (S
The appropriate value of / C) is, for example, about 2.0.

【0033】図2は、比較例における改質原料の投入量
制御の様子を示す説明図である。図2(A)は、改質器
30の起動時における水の投入量の時間変化を示してい
る。ここで「改質器の起動」とは、室温状態からの起動
を意味している。図2(B)はメタノールの投入量を示
し、図2(C)はスチーム・カーボン比(S/C)の逆
数を、図2(D)は出口メタノール濃度をそれぞれ示し
ている。なお、図2(A),(B),(D)の縦軸は、
相対値目盛りであるが、図2(C)の縦軸は絶対値目盛
りである。水とメタノールの投入量は、それぞれの流量
計55,51(図1)で測定された流量から算出された
ものである。スチーム・カーボン比(S/C)の逆数
は、水とメタノールの投入量から計算されたものであ
る。また、出口メタノール濃度は、メタノール濃度セン
サ98で測定されたものである。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the state of controlling the input amount of the reforming raw material in the comparative example. FIG. 2A shows a change over time in the amount of water input when the reformer 30 is started. Here, “starting the reformer” means starting from a room temperature state. FIG. 2 (B) shows the amount of methanol charged, FIG. 2 (C) shows the reciprocal of the steam-carbon ratio (S / C), and FIG. 2 (D) shows the outlet methanol concentration. Note that the vertical axis in FIGS. 2A, 2B, and 2D is
As for the relative value scale, the vertical axis in FIG. 2C is the absolute value scale. The input amounts of water and methanol were calculated from the flow rates measured by the respective flow meters 55 and 51 (FIG. 1). The reciprocal of the steam / carbon ratio (S / C) is calculated from the input amounts of water and methanol. The outlet methanol concentration is measured by the methanol concentration sensor 98.

【0034】この比較例においては、時刻t0において
改質器30の運転が開始されると、時刻t1までは加熱
部34のみが運転されて昇温される。加熱部34の温度
がある程度高くなると、時刻t1から水とメタノールの
気化部32への供給が開始される。水の投入量とメタノ
ールの投入量は、時刻t1からほぼ一定の値LW1,L
M1にそれぞれ設定されている。また、スチーム・カー
ボン比(S/C)の逆数も、時刻t1以降は一定値(C
/S)1 (=0.5)である。この(C/S) 1 の値
は、定常運転時におけるスチーム・カーボン比(S/
C)の適正な値(約2.0)に相当する。
In this comparative example, at time t0
When the operation of the reformer 30 is started, heating is performed until time t1.
Only the section 34 is operated to raise the temperature. Temperature of heating unit 34
Is higher to some extent, from time t1, water and methanol
The supply to the vaporizer 32 is started. Water input and methano
From the time t1 are substantially constant values LW1 and LW1.
M1. Also, steam car
The reciprocal of the Bonn ratio (S / C) also has a constant value (C
/ S)1 (= 0.5). This (C / S) 1 The value of the
Is the steam-carbon ratio (S /
C) corresponds to an appropriate value (about 2.0).

【0035】ところで、時刻t1では、改質部36内の
改質触媒の温度はあまり高くなっていないので、時刻t
1以降にメタノールを大量に投入しても、ほとんどのメ
タノールは改質部36内で化学反応を起こさない。特
に、メタノールは水よりも沸点が低いので、メタノール
リッチな燃料ガスが改質部36に供給され、起動時には
改質器30から大量の未反応メタノールが排出される。
この結果、図2(D)に示すように、出口メタノール濃
度が時刻t1から急激に立ち上がるという現象が発生す
る。
By the way, at time t1, since the temperature of the reforming catalyst in the reforming section 36 is not so high, the time t1
Even if a large amount of methanol is introduced after 1, most of the methanol does not cause a chemical reaction in the reforming section 36. In particular, since methanol has a lower boiling point than water, methanol-rich fuel gas is supplied to the reforming unit 36, and a large amount of unreacted methanol is discharged from the reformer 30 at the time of startup.
As a result, as shown in FIG. 2D, a phenomenon occurs in which the outlet methanol concentration sharply rises from time t1.

【0036】また、改質部36にメタノールリッチな燃
料ガスが供給されるので、一部の未反応メタノールは改
質部36の内部(特に改質触媒の後端側)や選択酸化部
38の内部で凝縮して貯留してしまうという現象も発生
する。このようにして凝縮したメタノールは、改質触媒
の温度が上昇して十分な改質反応が起こり始めると徐々
に蒸発するが、この蒸発が終了するまでは、出口メタノ
ール濃度は緩慢に減少する。すなわち、この比較例で
は、改質触媒の温度が上昇して十分な改質反応が起こり
始めた後も、出口メタノール濃度がなかなか低下せず、
燃料電池40には、かなりの未反応メタノールを含む燃
料ガスが供給されるという現象が発生する。
Further, since the methanol-rich fuel gas is supplied to the reforming section 36, a part of the unreacted methanol is supplied to the inside of the reforming section 36 (particularly, the rear end side of the reforming catalyst) and the selective oxidation section 38. The phenomenon of condensing and storing inside also occurs. The methanol condensed in this way evaporates gradually when the temperature of the reforming catalyst rises and a sufficient reforming reaction starts to occur, but the concentration of methanol at the outlet gradually decreases until this evaporation is completed. That is, in this comparative example, even after the temperature of the reforming catalyst has increased and a sufficient reforming reaction has started, the outlet methanol concentration does not readily decrease,
A phenomenon occurs in which fuel gas containing considerable unreacted methanol is supplied to the fuel cell 40.

【0037】図3は、本発明の第1実施例における改質
原料の投入量制御の様子を示す説明図である。図2の場
合と同様に、時刻t0から時刻t1までは加熱部34が
昇温され、時刻t1から水とメタノールの供給が開始さ
れる。第1実施例においても、水の投入量は時刻t1か
らほぼ一定値LW1に保たれているが、メタノールの投
入量が比較例と異なる。すなわち、メタノールの投入量
は、時刻t1ではほぼゼロであり、その後ほぼ直線的に
増加して、時刻t2でほぼ一定の値LM1に到達する。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the manner of controlling the input amount of the reforming raw material in the first embodiment of the present invention. As in the case of FIG. 2, the heating unit 34 is heated from time t0 to time t1, and the supply of water and methanol is started from time t1. Also in the first embodiment, the input amount of water is maintained at a substantially constant value LW1 from time t1, but the input amount of methanol is different from that of the comparative example. That is, the input amount of methanol is substantially zero at the time t1, then increases substantially linearly, and reaches a substantially constant value LM1 at the time t2.

【0038】図3(C)に示すスチーム・カーボン比
(S/C)の逆数は、メタノールの投入量の変化に応じ
て変化している。すなわち、この値(C/S)は、時刻
t1ではほぼゼロであり、その後はほぼ直線的に増加し
て、時刻t2でほぼ一定の値(C/S)1 に到達する。
この値(C/S)1 は約0.5であり、定常運転時にお
けるスチーム・カーボン比(S/C)の適正値(約2.
0)に相当している。
The reciprocal of the steam-carbon ratio (S / C) shown in FIG. 3 (C) changes according to the change in the amount of methanol charged. That is, this value (C / S) is substantially zero at time t1, thereafter increases almost linearly, and reaches a substantially constant value (C / S) 1 at time t2.
This value (C / S) 1 is about 0.5, which is an appropriate value of the steam-carbon ratio (S / C) during steady operation (about 2.
0).

【0039】図3(D)に示すように、この第1実施例
では、出口メタノール濃度は時刻t1から増加するが、
そのピークは比較例(図2(D))に比べて低い値に留
まっている。また、ピークに達した後も、出口メタノー
ル濃度が急速に下降していることが理解できる。従っ
て、改質器30からは、メタノール濃度の低い良質の燃
料ガスHRGを、比較例よりも早い時点から燃料電池4
0に供給することが可能である。
As shown in FIG. 3D, in the first embodiment, the outlet methanol concentration increases from time t1,
The peak remains at a lower value than the comparative example (FIG. 2D). Also, it can be understood that the outlet methanol concentration is rapidly decreasing even after reaching the peak. Accordingly, the high-quality fuel gas HRG having a low methanol concentration is supplied from the reformer 30 to the fuel cell 4 earlier than the comparative example.
0 can be supplied.

【0040】図3(D)のような出口メタノール濃度の
変化は、以下のような現象に起因するものと推測され
る。すなわち、メタノールの投入開始直後は改質触媒の
温度が十分に高まっていないが、投入されるメタノール
が少量なので、投入されたメタノールのかなりの部分が
部分酸化反応(上記(2)式)等の発熱反応に利用され
て、改質触媒を昇温させる。従って、メタノールの投入
開始直後であっても、未反応メタノールがそれほど多く
排出されることはない。また、このように未反応メタノ
ールが少ないと、改質器30内部で凝縮するメタノール
も少量である。その後、改質触媒の温度が次第に上昇す
ると、部分酸化反応や水蒸気改質反応に使用されるメタ
ノール量が増加するので、メタノールの投入量を徐々に
増加させていっても未反応メタノールが過度に増加する
ことは無い。そして、時刻t2付近で改質触媒が定常運
転状態に適した温度にほぼ達すると、未反応メタノール
は急速に低下する。また、起動直後に改質触媒中に凝縮
している未反応メタノールの量は比較例の場合に比べて
極めて少ないので、時刻t2付近で改質触媒が定常運転
状態の温度にほぼ達すると、出口メタノール濃度も急速
に低下することになる。
The change in outlet methanol concentration as shown in FIG. 3D is presumed to be caused by the following phenomenon. That is, although the temperature of the reforming catalyst is not sufficiently high immediately after the start of the introduction of methanol, since a small amount of methanol is supplied, a considerable portion of the supplied methanol is subjected to partial oxidation reaction (formula (2)) or the like. It is used for an exothermic reaction to raise the temperature of the reforming catalyst. Therefore, even immediately after the start of the introduction of methanol, not much unreacted methanol is discharged. When the amount of unreacted methanol is small, the amount of methanol condensed inside the reformer 30 is also small. Thereafter, when the temperature of the reforming catalyst gradually increases, the amount of methanol used for the partial oxidation reaction and the steam reforming reaction increases, so that even if the amount of methanol is gradually increased, the unreacted methanol is excessively increased. It does not increase. Then, when the temperature of the reforming catalyst substantially reaches a temperature suitable for the steady operation state around time t2, the amount of unreacted methanol rapidly decreases. Further, since the amount of unreacted methanol condensed in the reforming catalyst immediately after the start-up is extremely small as compared with the comparative example, when the temperature of the reforming catalyst almost reaches the temperature in the steady operation state around time t2, the outlet The methanol concentration will also drop rapidly.

【0041】第1実施例は、さらに以下のような利点も
有している。第1の利点は、未反応メタノールの排出量
を低減できるので、原燃料としてのメタノールを節約で
きる点である。従って、燃料電池システム200の発電
効率を高めることが可能である。
The first embodiment also has the following advantages. The first advantage is that the amount of unreacted methanol discharged can be reduced, so that methanol as a raw fuel can be saved. Therefore, it is possible to increase the power generation efficiency of the fuel cell system 200.

【0042】第2の利点は、改質器30の起動に要する
時間を短縮できる点である。すなわち、第1実施例で
は、出口メタノール濃度が比較例に比べて早期に低下す
るので、より早い時点から良質な燃料ガスHRGを燃料
電池40に供給して発電を開始することができる。
A second advantage is that the time required for starting the reformer 30 can be reduced. That is, in the first embodiment, since the outlet methanol concentration decreases earlier than in the comparative example, it is possible to supply the high-quality fuel gas HRG to the fuel cell 40 from an earlier point in time to start power generation.

【0043】第3の利点は、メタノールの投入開始直後
におけるメタノール投入量を少量に抑えているので、部
分酸化反応による改質触媒の急激な温度上昇を防止する
ことができる点である。メタノールが改質触媒に過度に
投入されると、部分酸化反応の発熱によって改質触媒の
温度が急激に上昇する可能性がある。また、改質触媒
は、高温で、かつ、メタノールリッチな環境では、劣化
し易い傾向にある。第1実施例では、メタノールの投入
開始直後におけるメタノールの投入量を少量に抑えてい
るので、高温でメタノールリッチな環境を防止すること
ができ、改質触媒の劣化を防止することができる。
A third advantage is that since the amount of methanol charged immediately after the start of methanol charging is suppressed to a small amount, a sharp rise in the temperature of the reforming catalyst due to a partial oxidation reaction can be prevented. If methanol is excessively introduced into the reforming catalyst, the temperature of the reforming catalyst may rise sharply due to the heat generated by the partial oxidation reaction. Further, the reforming catalyst tends to deteriorate easily in a high temperature and methanol-rich environment. In the first embodiment, since the amount of methanol charged immediately after the start of the introduction of methanol is suppressed to a small amount, it is possible to prevent a high-temperature, methanol-rich environment and prevent deterioration of the reforming catalyst.

【0044】第4の利点は、起動時における一酸化炭素
の発生量を低減できる点である。メタノールリッチな原
料ガスが改質部36に投入されると、メタノールが上記
(3)式に示すように分解して、一酸化炭素が生成され
る。第1実施例では、起動時に改質部36に投入される
原料ガス中のメタノールが従来よりも少ないので、起動
時における一酸化炭素の発生量を低減することが可能で
ある。
A fourth advantage is that the amount of carbon monoxide generated during startup can be reduced. When the methanol-rich raw material gas is injected into the reforming section 36, methanol is decomposed as shown in the above formula (3), and carbon monoxide is generated. In the first embodiment, since the amount of methanol in the raw material gas supplied to the reforming unit 36 at the time of startup is smaller than in the conventional case, it is possible to reduce the amount of carbon monoxide generated at the time of startup.

【0045】図4は、第2実施例における改質原料の投
入量制御の様子を示す説明図である。第2実施例では、
水の投入量は第1実施例と同じであり、メタノール投入
量の時間変化が第1実施例と異なるだけである。すなわ
ち、第2実施例では、時刻t1におけるメタノール投入
量の値LM0が定常運転状態の値LM1よりもかなり低
い値に設定されている(図4(B))。但し、時刻t1
以降は、メタノールの投入量はほぼ直線的に増加して時
刻t2でほぼ一定値LM1に到達する。スチーム・カー
ボン比(S/C)の逆数の値も、これに応じて変化して
おり、時刻t1では0よりも高い所定の値(C/S)0
に設定され、その後、ほぼ直線的に増加して時刻t2で
ほぼ一定値(C/S)1 に到達している。なお、第2実
施例における出口メタノール濃度のグラフは、図示が省
略されている。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the manner of controlling the feed rate of the reforming raw material in the second embodiment. In the second embodiment,
The input amount of water is the same as that of the first embodiment, and the time change of the input amount of methanol is different from that of the first embodiment. That is, in the second embodiment, the value LM0 of the methanol input amount at the time t1 is set to a value considerably lower than the value LM1 in the steady operation state (FIG. 4B). However, at time t1
Thereafter, the amount of methanol charged increases almost linearly and reaches a substantially constant value LM1 at time t2. The value of the reciprocal of the steam carbon ratio (S / C) also changes accordingly, and at time t1, a predetermined value (C / S) 0 higher than 0
, And thereafter increases almost linearly and reaches a substantially constant value (C / S) 1 at time t2. The graph of the outlet methanol concentration in the second embodiment is not shown.

【0046】この第2実施例においても、メタノールの
投入開始直後の期間では、スチーム・カーボン比(S/
C)の逆数の値を、定常運転時における適切な値(C/
S) 1 よりも小さく設定しているので、上記第1実施例
とほぼ同様な効果や利点がある。
Also in the second embodiment, methanol
In the period immediately after the start of introduction, the steam carbon ratio (S /
The value of the reciprocal of C) is changed to an appropriate value (C /
S) 1 Is set smaller than that of the first embodiment.
There are almost the same effects and advantages.

【0047】図5は、第3実施例における改質原料の投
入量制御の様子を示す説明図である。第3実施例も、メ
タノール投入量の時間変化が第1実施例と異なるだけで
ある。すなわち、第3実施例では、時刻t1から時刻t
2の期間ではメタノール投入量が、定常運転状態の値L
M1よりも低い一定値LM0に保たれており、時刻t2
において、定常運転状態における値LM1にステップ状
に上昇している。スチーム・カーボン比(S/C)の逆
数の値も、これに応じて変化していることが理解できる
(図5(C))。なお、このようなステップ状の変化
は、1回に限らず、複数回行われるようにしてもよい。
FIG. 5 is an explanatory view showing the state of controlling the input amount of the reforming raw material in the third embodiment. The third embodiment also differs from the first embodiment only in the time change of the methanol input amount. That is, in the third embodiment, from time t1 to time t
In the period of 2, the methanol input amount is the value L in the steady operation state.
It is kept at a constant value LM0 lower than M1, and at time t2
, The value is stepwise increased to the value LM1 in the steady operation state. It can be understood that the reciprocal value of the steam-carbon ratio (S / C) also changes according to this (FIG. 5 (C)). Note that such a step-like change is not limited to one time, and may be performed a plurality of times.

【0048】この第3実施例においても、メタノールの
投入開始直後の期間において、スチーム・カーボン比
(S/C)の逆数の値を、定常運転時における適切な値
(C/S)1 よりも小さく設定している。従って、第3
実施例も、上記第1実施例や第2実施例とほぼ同様な効
果や利点を有している。
Also in the third embodiment, in the period immediately after the start of the introduction of methanol, the reciprocal value of the steam-carbon ratio (S / C) is set to be smaller than the appropriate value (C / S) 1 in the steady operation. It is set small. Therefore, the third
The embodiment also has substantially the same effects and advantages as those of the first and second embodiments.

【0049】なお、スチーム・カーボン比(S/C)の
逆数の値を単調に増大させているという点では、第3実
施例も、第1および第2実施例と共通している。ここ
で、ある値が「単調に増大する」とは、その値が実質的
に減少することが無く、増大する期間と一定値に保たれ
る期間のみが存在することを意味している。
The third embodiment is common to the first and second embodiments in that the reciprocal of the steam-carbon ratio (S / C) is monotonically increased. Here, that a certain value “increases monotonically” means that the value does not substantially decrease and only a period in which the value increases and a period in which the value is kept at a constant value are present.

【0050】但し、第3実施例では、メタノール投入量
やスチーム・カーボン比(S/C)が時刻t2において
ステップ状に変化しているので、時刻t2までに改質触
媒の温度を十分に上昇させることができない可能性があ
る。従って、改質器の起動時間を短縮するという観点か
らは、上述した第1実施例や第2実施例のように、スチ
ーム・カーボン比(S/C)の逆数の値を連続的に上昇
させる制御方法が好ましい。
However, in the third embodiment, since the methanol input amount and the steam / carbon ratio (S / C) change stepwise at the time t2, the temperature of the reforming catalyst is sufficiently increased by the time t2. It may not be possible to do so. Therefore, from the viewpoint of shortening the start-up time of the reformer, the value of the reciprocal of the steam / carbon ratio (S / C) is continuously increased as in the above-described first and second embodiments. A control method is preferred.

【0051】なお、第2実施例や第3実施例のように、
メタノールの投入開始直後におけるスチーム・カーボン
比(S/C)の逆数を、ゼロでない値(C/S)0 に設
定する場合には、この初期値(C/S)0 は、定常運転
状態における適切な値の約1/2以下に設定することが
好ましい。例えば、定常運転状態におけるスチーム・カ
ーボン比(S/C)の適正値の範囲が約1.5〜約2.
0であるときには、その逆数(C/S)の範囲は約0.
50〜約0.67となる。この場合に、メタノールの投
入開始直後におけるスチーム・カーボン比(S/C)の
逆数の値(C/S)0 としては、約0.25以下の値が
好ましい。このように、メタノールの投入開始直後の投
入量を比較的低い値に設定すれば、起動時におけるメタ
ノールの投入量を抑制することによる上述の効果や利点
を、より効率良く発揮させることが可能である。
As in the second and third embodiments,
When the reciprocal of the steam-carbon ratio (S / C) immediately after the start of the introduction of methanol is set to a non-zero value (C / S) 0 , this initial value (C / S) 0 It is preferable to set the value to about 1/2 or less of an appropriate value. For example, the range of the appropriate value of the steam carbon ratio (S / C) in the steady operation state is about 1.5 to about 2.
When it is 0, its reciprocal (C / S) range is about 0,0.
50 to about 0.67. In this case, the value (C / S) 0 of the reciprocal of the steam-carbon ratio (S / C) immediately after the start of the introduction of methanol is preferably a value of about 0.25 or less. As described above, if the input amount immediately after the start of the input of methanol is set to a relatively low value, the above-described effects and advantages by suppressing the input amount of methanol at the time of startup can be exhibited more efficiently. is there.

【0052】図6は、第4実施例における改質原料の投
入量制御の様子を示す説明図である。第4実施例では、
メタノール投入量の時間変化は第1実施例と同じである
が、水の投入量の時間変化が第1実施例と異なってい
る。すなわち、第4実施例では、時刻t1における水の
投入量が定常運転状態の値LW1よりも低い値LW0に
設定されており、時刻t1から時刻t2までは水の投入
量も直線的に上昇している。スチーム・カーボン比(S
/C)の逆数の値も、これに応じて曲線的に変化してい
ることが理解できる(図6(C))。
FIG. 6 is an explanatory view showing the manner of controlling the input amount of the reforming raw material in the fourth embodiment. In the fourth embodiment,
The time change of the methanol input amount is the same as that of the first embodiment, but the time change of the water input amount is different from that of the first embodiment. That is, in the fourth embodiment, the amount of water input at time t1 is set to a value LW0 lower than the value LW1 in the steady operation state, and the amount of water input also increases linearly from time t1 to time t2. ing. Steam carbon ratio (S
It can be seen that the value of the reciprocal of / C) also changes in a curve according to this (FIG. 6C).

【0053】この第4実施例においても、メタノールの
投入開始直後の期間では、スチーム・カーボン比(S/
C)の逆数の値を、定常運転時における適切な値(C/
S) 1 よりも小さく設定しているので、上記第1ないし
第3実施例とほぼ同様な効果や利点がある。
In this fourth embodiment, too,
In the period immediately after the start of introduction, the steam carbon ratio (S /
The value of the reciprocal of C) is changed to an appropriate value (C /
S) 1 Is set to be smaller than
There are substantially the same effects and advantages as in the third embodiment.

【0054】C.変形例:なお、この発明は上記の実施
例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲において種々の態様において実施することが
可能であり、例えば次のような変形も可能である。
C. Modifications: The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be carried out in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are also possible. is there.

【0055】C1.変形例1:改質器の原燃料として
は、メタノール以外のアルコールや、天然ガス、ガソリ
ン、アルデヒド、エーテルなどの種々の炭化水素系燃料
を利用可能である。すなわち、メタノール以外の原燃料
を用いた場合にも、改質器の起動時において、原燃料内
の炭素のモル数Cと水のモル数Sとの比(C/S)の値
が、改質器の定常運転時における所定の適正値よりも小
さくなるように、水や原燃料の投入量が制御されていれ
ばよい。
C1. Modification 1 As a raw fuel for the reformer, various hydrocarbon-based fuels such as alcohol other than methanol, natural gas, gasoline, aldehyde, and ether can be used. That is, even when a raw fuel other than methanol is used, the value of the ratio (C / S) of the number of moles C of carbon and the number of moles S of water in the raw fuel is improved when the reformer is started. It suffices that the input amounts of water and raw fuel are controlled so as to be smaller than a predetermined appropriate value during the steady operation of the plaster.

【0056】なお、ガソリンは、沸点が約40℃〜22
0℃の範囲の極めて多数の炭化水素を含んでいるが、沸
点が100℃以下の炭化水素もかなり多く含んでいる。
従って、ガソリン改質装置においても本発明の効果が得
られる。但し、本発明は、メタノール改質装置のよう
に、水よりも沸点が低い炭化水素系化合物を主成分とす
る原燃料のための改質装置に適用すると特に有効であ
る。
Gasoline has a boiling point of about 40 ° C. to 22 ° C.
It contains a very large number of hydrocarbons in the 0 ° C. range, but also contains quite a few hydrocarbons with boiling points below 100 ° C.
Therefore, the effects of the present invention can be obtained in a gasoline reformer. However, the present invention is particularly effective when applied to a reformer for a raw fuel mainly composed of a hydrocarbon compound having a lower boiling point than water, such as a methanol reformer.

【0057】C2.変形例2:上述した各実施例では、
時刻t1〜t2の期間を改質器30の起動期間としてい
たが、改質器30の起動期間の定義にはかなりの任意性
がある。例えば、時刻t2以降の一定の時刻までを起動
期間として定義することもでき、また、改質触媒が一定
温度に達した時刻までを起動期間として定義することも
可能である。従って、本発明では、改質器の起動時の少
なくとも一部の期間において、原燃料内の炭素のモル数
Cと水のモル数Sとの比(C/S)の値が上記のように
制御されていればよい。但し、上記各実施例でも説明し
たように、改質器の起動期間のうちで、改質器への原燃
料の投入開始時点を含む初期の期間において、本発明を
適用することが好ましい。
C2. Modification 2: In each of the above-described embodiments,
Although the period from the time t1 to t2 is set as the activation period of the reformer 30, the definition of the activation period of the reformer 30 has considerable arbitrariness. For example, a period from time t2 to a certain time can be defined as a starting period, and a period until the reforming catalyst reaches a certain temperature can be defined as a starting period. Therefore, in the present invention, the value of the ratio (C / S) of the number of moles C of carbon and the number of moles S of water in the raw fuel is at least partly at the time of starting the reformer as described above. It only has to be controlled. However, as described in each of the above-described embodiments, it is preferable to apply the present invention during an initial period including the starting point of the input of the raw fuel into the reformer during the starting period of the reformer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例としての燃料電池システム
の構成を示す説明図。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a fuel cell system as a first embodiment of the present invention.

【図2】比較例における改質原料の投入量制御の様子を
示す説明図。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a state of controlling the amount of input of a reforming raw material in a comparative example.

【図3】第1実施例における改質原料の投入量制御の様
子を示す説明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state of controlling the input amount of the reforming raw material in the first embodiment.

【図4】第2実施例における改質原料の投入量制御の様
子を示す説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state of controlling the input amount of a reforming raw material in a second embodiment.

【図5】第3実施例における改質原料の投入量制御の様
子を示す説明図。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state of controlling the input amount of a reforming raw material in a third embodiment.

【図6】第4実施例における改質原料の投入量制御の様
子を示す説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a state of controlling the input amount of a reforming raw material in a fourth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…原燃料タンク 20…水タンク 30…改質器 32…気化部 34…加熱部 36…改質部 36a…混合室 38…選択酸化部 40…燃料電池 42…燃料ガス通路 44…空気通路 46…エアーポンプ 50…コントローラ 51,53,55…流量計 52,54,56…ポンプ 64,66…空気供給部 64a,66a…エアーポンプ 64b,66b…圧力計 64c,66b…電動弁 92…温度センサ 94…酸素濃度センサ 96…一酸化炭素濃度センサ 98…原燃料センサ(メタノール濃度センサ) 102…原燃料供給路 104,106…分岐流路 108…水供給路 110…流路 112…燃料ガス流路 114…排出路 200…燃料電池システム DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Raw fuel tank 20 ... Water tank 30 ... Reformer 32 ... Vaporization part 34 ... Heating part 36 ... Reforming part 36a ... Mixing chamber 38 ... Selective oxidation part 40 ... Fuel cell 42 ... Fuel gas passage 44 ... Air passage 46 ... Air pump 50 ... Controller 51,53,55 ... Flow meter 52,54,56 ... Pump 64,66 ... Air supply unit 64a, 66a ... Air pump 64b, 66b ... Pressure gauge 64c, 66b ... Electric valve 92 ... Temperature sensor 94: oxygen concentration sensor 96: carbon monoxide concentration sensor 98: raw fuel sensor (methanol concentration sensor) 102: raw fuel supply passage 104, 106 ... branch passage 108 ... water supply passage 110 ... passage 112 ... fuel gas passage 114: exhaust passage 200: fuel cell system

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭化水素系化合物を含む原燃料から水素
リッチな燃料ガスを生成するための燃料改質装置であっ
て、 改質触媒を含む改質器と、 前記原燃料を、前記改質器に供給するための原燃料供給
部と、 前記改質触媒における水蒸気改質反応に利用される水
を、前記改質器に供給するための水供給部と、 前記改質器の起動時の少なくとも一部の期間において、
前記原燃料供給部から供給される前記原燃料に含まれる
炭素のモル数Cと、前記水供給部から供給される前記水
のモル数Sとの比(C/S)の値が、前記改質器の定常
運転時における所定の適正値よりも小さくなるように、
前記原燃料供給部と前記水供給部とを制御する制御部
と、を備えることを特徴とする燃料改質装置。
1. A fuel reformer for producing a hydrogen-rich fuel gas from a raw fuel containing a hydrocarbon-based compound, comprising: a reformer including a reforming catalyst; A raw fuel supply section for supplying the reformer, a water supply section for supplying water used for the steam reforming reaction in the reforming catalyst to the reformer, At least for some periods,
The value of the ratio (C / S) of the number of moles C of carbon contained in the raw fuel supplied from the raw fuel supply unit to the number of moles S of water supplied from the water supply unit is changed. So that it becomes smaller than a predetermined appropriate value during steady operation of the
A fuel reforming apparatus comprising: a control unit that controls the raw fuel supply unit and the water supply unit.
【請求項2】 請求項1記載の燃料改質装置であって、 前記制御部は、前記改質器の起動時において、前記比
(C/S)の値が単調に増大するように前記原燃料供給
部と前記水供給部とを制御する、燃料改質装置。
2. The fuel reforming apparatus according to claim 1, wherein the control unit is configured to control the engine so that the value of the ratio (C / S) monotonically increases when the reformer is started. A fuel reformer for controlling a fuel supply unit and the water supply unit.
【請求項3】 請求項2記載の燃料改質装置であって、 前記原燃料は、水よりも沸点の低い炭化水素系化合物を
主要な成分とするものである、燃料改質装置。
3. The fuel reformer according to claim 2, wherein the raw fuel mainly comprises a hydrocarbon compound having a boiling point lower than that of water.
【請求項4】 請求項3記載の燃料改質装置であって、 前記原燃料はメタノールである 燃料改質装置。4. The fuel reformer according to claim 3, wherein the raw fuel is methanol. 【請求項5】 水よりも沸点の低い炭化水素系化合物を
含む原燃料から、水素リッチな燃料ガスを生成するため
の改質器の制御方法であって、 前記改質器の起動時の少なくとも一部の期間において、
前記改質器に供給される前記原燃料内の炭素のモル数C
と水のモル数Sとの比(C/S)の値が、前記改質器の
定常運転時における所定の適正値よりも小さくなるよう
に、前記原燃料と水の供給量を制御することを特徴とす
る制御方法。
5. A method for controlling a reformer for producing a hydrogen-rich fuel gas from a raw fuel containing a hydrocarbon compound having a boiling point lower than that of water, the method comprising: In some periods,
Number of moles C of carbon in the raw fuel supplied to the reformer
Controlling the supply amounts of the raw fuel and water such that the value of the ratio (C / S) of the water and the mole number S of water becomes smaller than a predetermined appropriate value during steady operation of the reformer. A control method characterized by the above-mentioned.
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