JP2003187849A - Solid polymer fuel cell power generator - Google Patents
Solid polymer fuel cell power generatorInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、炭化水素系原燃
料ガスを水蒸気改質する改質器と、改質ガス中の一酸化
炭素濃度を低減するための一酸化炭素処理装置としての
一酸化炭素変成器および一酸化炭素除去器とを備えた固
体高分子型燃料電池発電装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reformer for steam reforming a hydrocarbon-based raw fuel gas, and a monoxide as a carbon monoxide treatment device for reducing the concentration of carbon monoxide in the reformed gas. The present invention relates to a polymer electrolyte fuel cell power generator including a carbon shifter and a carbon monoxide remover.
【０００２】[0002]
【従来の技術】燃料電池発電装置は、燃料の有する化学
エネルギーを、機械エネルギーや熱エネルギーを経由す
ることなく直接電気エネルギーに変換する装置であり、
高いエネルギー効率が実現可能である。良く知られた燃
料電池の形態としては、電解質層を挟んで一対の電極を
配置し、一方の電極（アノード側）に水素を含有する燃
料ガスを供給するとともに他方の電極（カソード側）に
酸素を含有する酸化剤ガスを供給するものであり、両極
間で起きる電気化学反応を利用して起電力を得る。2. Description of the Related Art A fuel cell power generator is a device for directly converting chemical energy of fuel into electric energy without passing through mechanical energy or thermal energy.
High energy efficiency is feasible. A well-known form of a fuel cell is that a pair of electrodes are arranged with an electrolyte layer sandwiched between them, and fuel gas containing hydrogen is supplied to one electrode (anode side) and oxygen is supplied to the other electrode (cathode side). An oxidant gas containing is supplied, and an electromotive force is obtained by utilizing an electrochemical reaction that occurs between both electrodes.
【０００３】以下に、燃料電池で起きる電気化学反応を
表す式を示す。（１）はアノード側に於ける反応、
（２）はカソード側に於ける反応を表し、燃料電池全体
では（３）式に表す反応が進行する。The following is a formula representing an electrochemical reaction that occurs in a fuel cell. (1) is the reaction on the anode side,
(2) represents the reaction on the cathode side, and the reaction represented by the formula (3) proceeds in the entire fuel cell.
【０００４】H2→2H+＋2e- （１）
1/2O2＋2H+＋2e-→H2O （２）
H2＋1/2O2→H2O （３）
燃料電池は、使用する電解質の種類により分類される
が、これらの燃料電池の中で、固体高分子型燃料電池、
リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池等では、その
電解質の性質から、二酸化炭素を含んだ酸化剤ガスや炭
酸ガスを使用することが可能である。そこで通常これら
の燃料電池では、空気を酸化剤ガスとして用い、天然ガ
ス等の炭化水素系の原燃料を水蒸気改質して生成した水
素リッチなガスを燃料ガスとして用いている。H 2 → 2H +＋ 2e- (1) 1 / 2O 2 ＋ 2H +＋ 2e- → H 2 O (2) H 2 ＋ 1 / 2O 2 → H 2 O (3) The type of electrolyte used in the fuel cell Among these fuel cells, polymer electrolyte fuel cells,
In a phosphoric acid fuel cell, a molten carbonate fuel cell, and the like, it is possible to use an oxidant gas or carbon dioxide gas containing carbon dioxide due to the nature of the electrolyte. Therefore, in these fuel cells, usually, air is used as an oxidant gas, and a hydrogen-rich gas generated by steam reforming a hydrocarbon-based raw fuel such as natural gas is used as a fuel gas.
【０００５】そのため、この様な燃料電池を備える燃料
電池発電装置においては、改質器および一酸化炭素変成
器が設けられており、この改質器および一酸化炭素変成
器において原燃料の改質を行ない燃料ガスを生成してい
る。下記の式（４）は、改質器におけるメタンの改質反
応について示す。Therefore, in a fuel cell power generator equipped with such a fuel cell, a reformer and a carbon monoxide shift converter are provided, and the reformer and the carbon monoxide shift converter reform the raw fuel. To produce fuel gas. The following formula (4) shows the reforming reaction of methane in the reformer.
【０００６】
CH4＋H2O→3H2＋CO （+206.14 kJ/mol:吸熱反応） （４）
上記式（４）に示されるとおり、メタンの改質反応は吸
熱反応であるため、メタンに水蒸気を添加したうえで、
燃料電池からの燃料オフガスを燃焼させた燃焼排ガスに
より、粒状改質触媒を６００〜７００℃に保つことによ
り、水素に富む改質ガスを生成する。CH 4 + H 2 O → 3H 2 + CO (+206.14 kJ / mol: Endothermic reaction) (4) As shown in the above formula (4), the reforming reaction of methane is an endothermic reaction, so that steam is added to methane. After adding
The flue gas produced by burning the fuel off gas from the fuel cell maintains the granular reforming catalyst at 600 to 700 ° C., thereby producing a reformed gas rich in hydrogen.
【０００７】改質器を出たこの改質ガスは、改質ガス中
の一酸化炭素を低減するために一酸化炭素変成器に供給
され、ここで一酸化炭素は１％以下に低減され、リン酸
形燃料電池(PAFC)であれば、このガスを燃料電池へ導入
して発電を行なうことができる。下記式（５）は、一酸
化炭素変成器に於ける一酸化炭素の変成反応について示
す。This reformed gas leaving the reformer is fed to a carbon monoxide shift converter in order to reduce the carbon monoxide in the reformed gas, where the carbon monoxide is reduced to below 1%, In the case of a phosphoric acid fuel cell (PAFC), this gas can be introduced into the fuel cell to generate electricity. The following formula (5) shows the carbon monoxide shift reaction in the carbon monoxide shift converter.
【０００８】
CO＋H2O→H2＋CO2 （-41.17 kJ/mol:発熱反応） （５）
式（５）に示されるとおり、一酸化炭素の変成反応は発
熱反応であるため、変成反応温度である１６０〜２５０
℃に保つためには冷却が必要となる。CO + H 2 O → H 2 + CO 2 (−41.17 kJ / mol: exothermic reaction) (5) As shown in formula (5), the carbon monoxide conversion reaction is an exothermic reaction, so at the conversion reaction temperature There is 160-250
Cooling is required to keep the temperature at ℃.
【０００９】一方、固体高分子形燃料電池(PEFC)は、そ
の動作温度が６０〜８０℃と低いために、改質ガス中に
一酸化炭素が存在すると、これが触媒毒となって性能が
劣化することから、一酸化炭素をさらに低減する必要が
あり、そのために改質ガスは一酸化炭素除去器に供給さ
れ、ここで一酸化炭素を１０ppm以下に低減する。下記
の式（６）は一酸化炭素除去器に於ける一酸化炭素の選
択酸化反応について示す。On the other hand, since the operating temperature of the polymer electrolyte fuel cell (PEFC) is as low as 60 to 80 ° C., if carbon monoxide is present in the reformed gas, it becomes a catalyst poison and its performance deteriorates. Therefore, it is necessary to further reduce carbon monoxide, and for that reason, the reformed gas is supplied to the carbon monoxide remover, where carbon monoxide is reduced to 10 ppm or less. The following formula (6) shows the selective oxidation reaction of carbon monoxide in the carbon monoxide remover.
【００１０】
CO＋1/2O2→CO2 （-257.2 kJ/mol:発熱反応） （６）
式（６）に示されるとおり、一酸化炭素の選択酸化反応
は発熱反応であるため、選択酸化反応温度である１６０
〜２３０℃に保つためには冷却が必要となる。CO + 1 / 2O 2 → CO 2 (-257.2 kJ / mol: exothermic reaction) (6) As shown in formula (6), the selective oxidation reaction of carbon monoxide is an exothermic reaction, so the selective oxidation reaction temperature Is 160
Cooling is required to keep at ~ 230 ° C.
【００１１】なお、前述の通り固体高分子形燃料電池(P
EFC)は、反応温度が低いため、リン酸形燃料電池(PAFC)
（反応温度約１８０℃）と異なり、その発熱量で改質用
の水蒸気を発生させることができないことから、改質系
機器の中でこれを発生させる必要がある。As mentioned above, the polymer electrolyte fuel cell (P
EFC) has a low reaction temperature, so phosphoric acid fuel cell (PAFC)
Unlike (reaction temperature of about 180 ° C.), steam for reforming cannot be generated with the amount of generated heat, so it is necessary to generate this in the reforming equipment.
【００１２】従来、この蒸気発生のための熱量は、改質
器を出た後の燃焼排ガスとの熱交換で得ていた。しかし
ながらこの場合、改質器において多くの燃料を消費する
ことになり効率が低下してしまうことから、放熱量を減
らして、発熱反応である一酸化炭素変成反応や一酸化炭
素除去反応の熱を有効利用することで効率を向上させる
方法が、本発明者等によって種々考えられ、特願２００
０−３０９０７５号（の出願），特願２００１−３４
００９号（の出願），特願２００１−２７２３３１号
（の出願）等により出願されている。Conventionally, the amount of heat for generating steam has been obtained by heat exchange with the combustion exhaust gas after leaving the reformer. However, in this case, since the reformer consumes a large amount of fuel and lowers the efficiency, the heat release amount is reduced and the heat of the carbon monoxide shift reaction and the carbon monoxide removal reaction, which are exothermic reactions, is reduced. The inventors of the present invention have variously conceived various methods for improving efficiency by effectively utilizing the method, and Japanese Patent Application No.
No. 0-309075 (application thereof), Japanese Patent Application No. 2001-34
No. 009 (application), Japanese Patent Application No. 2001-272331 (application), and the like.
【００１３】前記の出願は、改質器の外周に水蒸気改
質反応用の水を蒸発させるための蒸気発生器を設け、そ
の外周に断熱層を介して一酸化炭素変成器を設ける構成
を開示する。また、前記の出願は、水蒸気改質反応用
の水を、一酸化炭素除去器に加圧した状態で通流させて
予熱する方法を開示する。さらに、前記の出願は、水
蒸気改質反応用の水を、改質器の炉内で湿り蒸気に変え
た後に一酸化炭素除去器、一酸化炭素変成器に通流させ
て乾き度を上げる方法を開示する。The above-mentioned application discloses a structure in which a steam generator for evaporating water for steam reforming reaction is provided on the outer circumference of the reformer, and a carbon monoxide shift converter is provided on the outer circumference of the steam generator via a heat insulating layer. To do. Further, the above-mentioned application discloses a method for preheating by heating water for steam reforming reaction through a carbon monoxide remover under pressure. Further, the above-mentioned application discloses a method for increasing the dryness by converting water for steam reforming reaction into wet steam in a furnace of a reformer and then passing the water through a carbon monoxide remover and a carbon monoxide shift converter. Is disclosed.
【００１４】図４は、前記の出願に記載された固体高
分子形燃料電池発電装置の概略システム構成図（同出願
の図１に相当）、図５は、前記の出願に記載された固
体高分子形燃料電池発電装置の概略システム構成図（同
出願の図１に相当）を示す。以下に、図４および図５に
ついてその概要を説明するが、両図において、同一の機
能部材には同一番号を付し、重複した説明を省略する。FIG. 4 is a schematic system configuration diagram of the polymer electrolyte fuel cell power generator described in the above application (corresponding to FIG. 1 of the same application), and FIG. 5 is a solid height diagram described in the above application. The schematic system block diagram (equivalent to FIG. 1 of the same application) of a molecular fuel cell power generator is shown. The outline will be described below with reference to FIGS. 4 and 5, but in both drawings, the same functional members are denoted by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
【００１５】図４において、脱硫器１にて硫黄分を取り
除かれた原燃料ガスは、水蒸気発生器２で作られた蒸気
とともに改質器３に供給されて、式（４）に示した水蒸
気改質反応によって水素リッチなガスに改質された後
に、一酸化炭素変成器４に供給されて、式（５）に示し
た一酸化炭素変成反応によって水素濃度が高められ、さ
らにその後、図示しない一定量の空気とともに一酸化炭
素除去器５に供給されて、式（６）に示した一酸化炭素
の選択酸化反応によって、一酸化炭素を１０ppm以下に
低減された後、燃料電池６へと供給される。In FIG. 4, the raw fuel gas from which the sulfur content has been removed by the desulfurizer 1 is supplied to the reformer 3 together with the steam produced by the steam generator 2, and the steam shown in the formula (4) is obtained. After being reformed into a hydrogen-rich gas by the reforming reaction, it is supplied to the carbon monoxide shift converter 4, and the hydrogen concentration is increased by the carbon monoxide shift reaction shown in the formula (5), and then not shown. The carbon monoxide is supplied to the fuel cell 6 after being supplied to the carbon monoxide remover 5 together with a certain amount of air and reducing the carbon monoxide to 10 ppm or less by the selective oxidation reaction of the carbon monoxide shown in the formula (6). To be done.
【００１６】一酸化炭素除去器５は冷却が必要となる
が、その手段として、改質蒸気用水タンク７から改質蒸
気用水ポンプ８により供給される改質用水を、選択酸化
触媒層の中に配設された冷却管９に通流して冷却する。The carbon monoxide remover 5 needs to be cooled. As a means thereof, the reforming water supplied from the reforming steam water tank 8 by the reforming steam water pump 8 is introduced into the selective oxidation catalyst layer. It cools by flowing through the cooling pipe 9 provided.
【００１７】一酸化炭素除去器５の冷却管９において加
熱された改質用水は、供給水予熱ライン２０から水蒸気
発生器２へと供給されて蒸発される。ここで、水蒸気発
生器２の熱源は、改質器３のバーナ３ａで燃料電池６か
らの燃料オフガスを燃焼させ、その燃焼熱を吸熱反応で
あるメタンの水蒸気改質反応のために与えた後の燃焼排
ガス３ｂである。The reforming water heated in the cooling pipe 9 of the carbon monoxide remover 5 is supplied from the feed water preheating line 20 to the steam generator 2 and evaporated. Here, the heat source of the steam generator 2 burns the fuel off-gas from the fuel cell 6 in the burner 3a of the reformer 3 and supplies the combustion heat to the steam reforming reaction of methane which is an endothermic reaction. It is the combustion exhaust gas 3b.
【００１８】なお、図４において、４２，４３は、供給
水予熱ライン２０の圧力，温度を測定するための圧力計
および温度計である。さらに、供給水予熱ライン２０に
は、絞り弁１４を設けてあり、この弁の調節により、絞
り弁１４の手前の圧力計４２は、定格運転時に、約０．
２MPaGとなるように調節され、この時の絞り弁の手前の
温度計４３は１１０℃に調節される（詳細は、前記特願
２００１−３４００９号参照）。In FIG. 4, 42 and 43 are a pressure gauge and a thermometer for measuring the pressure and temperature of the feed water preheating line 20. Further, the feed water preheating line 20 is provided with a throttle valve 14, and the pressure gauge 42 in front of the throttle valve 14 is adjusted to about 0.
The temperature is adjusted to be 2 MPaG, and the thermometer 43 in front of the throttle valve at this time is adjusted to 110 ° C. (for details, refer to Japanese Patent Application No. 2001-34009).
【００１９】次に図５について説明する。図４と図５と
の相違点は、図５においては、蒸気発生部２を改質器３
における燃焼炉内に設け、供給水を蒸気発生部２に通流
して、改質用水蒸気を発生させる構成とし、前記蒸気発
生部２において発生した蒸気を、一酸化炭素除去器５の
冷却管９に通流した後、さらに一酸化炭素変成器４に通
流して一酸化炭素変成用触媒を冷却した後、改質器３の
改質触媒部へ原燃料ガスとともに導入する構成とした点
である（なお、図５において、一酸化炭素変成器４に蒸
気を通流する部分の構成や、その他詳細に関しては、前
記特願２００１−２７２３３１号参照）。Next, FIG. 5 will be described. The difference between FIG. 4 and FIG. 5 is that in FIG.
In the combustion furnace, the feed water is passed through the steam generating section 2 to generate reforming steam, and the steam generated in the steam generating section 2 is cooled by the cooling pipe 9 of the carbon monoxide remover 5. After passing through the carbon monoxide shift converter 4, the carbon monoxide shift catalyst 4 is further cooled to cool the carbon monoxide shift catalyst, and then the carbon monoxide shift catalyst is introduced into the reforming catalyst section of the reformer 3 together with the raw fuel gas. (It should be noted that, in FIG. 5, for the configuration of the portion through which the steam passes through the carbon monoxide shift converter 4 and other details, see Japanese Patent Application No. 2001-272331).
【００２０】また、図２および図３は、前記図４および
図５とは、水蒸気改質反応用蒸気または一酸化炭素変成
用蒸気の発生ならびに投入経路等に関して、さらに異な
る固体高分子形燃料電池発電装置の概略システム構成図
を示す。Further, FIGS. 2 and 3 are different from those of FIGS. 4 and 5 in the generation of the steam for steam reforming reaction or the steam for carbon monoxide shift, the input route and the like, and a solid polymer fuel cell. The schematic system block diagram of a generator is shown.
【００２１】図２に示すシステムにおいては、改質蒸気
用水タンク７から改質蒸気用水ポンプ８で供給される改
質用水を、一酸化炭素除去器５，一酸化炭素変成器４の
それぞれの触媒層の内部または外壁に配設された冷却管
１０，９に通流して冷却し、冷却に用いられて加熱され
た改質用水は、一部蒸発した状態で蒸気発生部２へと供
給され、蒸気の乾き度を上げる。蒸気発生部２での熱源
は、改質器３のバーナ３ａで燃料電池からの燃料オフガ
スを燃焼させ、その燃焼熱を吸熱反応であるメタンの水
蒸気反応のために与えた後の燃焼排ガス３ｂであって
も、また改質後ガスそのものであってもよい。なお、元
圧力の低い原燃料ガスは、原燃料ガスブロワ１１にて昇
圧されて脱硫器１へと供給される。また、燃焼空気ブロ
ワ１２は、バーナへ燃焼用空気を供給するためのもので
ある。In the system shown in FIG. 2, the reforming water supplied from the reforming steam water tank 7 by the reforming steam water pump 8 is supplied to the respective catalysts of the carbon monoxide remover 5 and the carbon monoxide shift converter 4. The reforming water, which flows through the cooling pipes 10 and 9 arranged inside or outside the layers to cool and is used for cooling and heated, is supplied to the steam generating unit 2 in a partially evaporated state, Increase the dryness of steam. The heat source in the steam generating section 2 is the combustion exhaust gas 3b after the fuel off gas from the fuel cell is burned in the burner 3a of the reformer 3 and the combustion heat is given for the steam reaction of methane which is an endothermic reaction. The reformed gas itself may be used. The raw fuel gas having a low original pressure is pressurized by the raw fuel gas blower 11 and supplied to the desulfurizer 1. The combustion air blower 12 is for supplying combustion air to the burner.
【００２２】次に、図３に示すシステムについて述べ
る。図３において、図２と異なる点は、改質蒸気用水タ
ンク７から一酸化炭素変成蒸気用水ポンプ１３を介して
一酸化炭素変成器４の改質ガス入口に蒸気を供給するラ
インを設けた点であり、一酸化炭素変成器４でより多く
の蒸気が必要となる場合に採用されるものである。この
場合、図示の通り一酸化炭素変成器４と一酸化炭素除去
器５における発熱量は、一酸化炭素変成用蒸気の発生の
みに利用され、改質用蒸気は、改質器の蒸気発生部２だ
けで発生させることになる。Next, the system shown in FIG. 3 will be described. 3 is different from FIG. 2 in that a line for supplying steam from the reforming steam water tank 7 to the reformed gas inlet of the carbon monoxide shift converter 4 via the carbon monoxide shift steam water pump 13 is provided. It is adopted when a larger amount of steam is required in the carbon monoxide shift converter 4. In this case, as shown in the figure, the calorific value in the carbon monoxide shift converter 4 and the carbon monoxide remover 5 is used only for generating the carbon monoxide shift steam, and the reforming steam is used in the steam generator of the reformer. It will be generated only by 2.
【００２３】[0023]
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のよう
な従来の燃料改質装置を有する固体高分子形燃料電池発
電装置においては、下記のような問題点があった。The polymer electrolyte fuel cell power generator having the above-described conventional fuel reformer has the following problems.
【００２４】図２〜図５に示した従来の構成において
は、いずれも、一酸化炭素変成器と一酸化炭素除去器と
が分離されていて、それぞれの断熱材最外表面積が広く
て放熱量が大きくなるため、上述の（５）および（６）
に示す一酸化炭素変成反応や一酸化炭素除去反応の熱を
有効利用することが困難であった。In each of the conventional configurations shown in FIGS. 2 to 5, the carbon monoxide shift converter and the carbon monoxide remover are separated, and the outermost surface area of each heat insulating material is wide, and the heat radiation amount is large. Becomes larger, the above (5) and (6)
It has been difficult to effectively utilize the heat of the carbon monoxide shift reaction and the carbon monoxide removal reaction shown in.
【００２５】例えば、図２に示すような構成における発
電出力１ｋＷ級の小型燃料電池システムに関して、熱収
支を考えると、一酸化炭素変成器４における発熱量はお
よそ０．２２ｋＷ、一酸化炭素除去器５における発熱量
はおよそ０．１５ｋＷであり、これらの熱量をすべて水
蒸気の発生に用いることができれば、必要水蒸気発生熱
量の約６０％を賄うことができる。しかしながら、一酸
化炭素変成器、一酸化炭素除去器が分離している従来構
成においては、各容器にて０．１ｋＷ程度の放熱が避け
られないため、その分（蒸気発生熱量の約１７％）を改
質器のバーナで余分に供給することになり、そのために
原燃料の供給量が増加して発電効率が低下するという問
題があった。For example, considering the heat balance of a small fuel cell system with a power generation output of 1 kW class having the configuration shown in FIG. 2, the heat generation amount in the carbon monoxide shift converter 4 is approximately 0.22 kW, and the carbon monoxide remover The calorific value of No. 5 is about 0.15 kW, and if all of these calorific values can be used for generating steam, about 60% of the required calorific value of steam generation can be covered. However, in the conventional configuration in which the carbon monoxide shift converter and the carbon monoxide remover are separated, heat radiation of about 0.1 kW is unavoidable in each container, so that amount (about 17% of the steam generation heat amount) Is additionally supplied by the burner of the reformer, which causes a problem that the supply amount of raw fuel increases and the power generation efficiency decreases.
【００２６】なお、従来、一酸化炭素変成器と一酸化炭
素除去器とが分離されている理由のひとつは、両反応器
の性能を満足させるために触媒層内部の温度制御が重要
であり、そのために分離形として、温度制御を放熱に頼
っていたことが挙げられる。One of the reasons why the carbon monoxide shift converter and the carbon monoxide remover are conventionally separated is that the temperature control inside the catalyst layer is important in order to satisfy the performance of both reactors. Therefore, as a separate type, the temperature control relies on heat dissipation.
【００２７】この発明は、上記問題点を解消するために
なされたもので、この発明の課題は、一酸化炭素変成器
や一酸化炭素除去器等の一酸化炭素処理装置における反
応熱を有効利用し、かつ、一酸化炭素処理装置のコンパ
クト化を図った固体高分子型燃料電池発電装置を提供す
ることにある。The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to effectively utilize the reaction heat in a carbon monoxide treatment apparatus such as a carbon monoxide shift converter and a carbon monoxide remover. In addition, it is an object of the present invention to provide a polymer electrolyte fuel cell power generator in which the carbon monoxide treatment device is made compact.
【００２８】[0028]
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、この発明は、炭化水素系原燃料ガスを水蒸気改質
する改質器と、前記改質用水蒸気を発生させる水蒸気発
生器と、改質ガス中の一酸化炭素と水蒸気とを水素と二
酸化炭素とに変成させる一酸化炭素変成器と、改質ガス
中の一酸化炭素を選択酸化反応によって二酸化炭素に変
える一酸化炭素除去器と、一方の電極に前記一酸化炭素
を除去した水素リッチなガスを供給し、他方の電極に酸
化剤ガスを供給して発電を行う燃料電池とを備える固体
高分子型燃料電池発電装置において、前記一酸化炭素除
去器および一酸化炭素変成器は、冷却用の水または蒸気
を通流する冷却管を設けた円筒とし、前記一酸化炭素変
成器は、前記一酸化炭素除去器の円筒軸を軸心として同
心状に、前記一酸化炭素除去器の外周部に配設し、改質
ガス中の一酸化炭素濃度を低減するための一酸化炭素処
理装置として一体化してなるものとする（請求項１の発
明）。In order to solve the above problems, the present invention provides a reformer for steam reforming a hydrocarbon-based raw fuel gas, and a steam generator for generating the reforming steam. , A carbon monoxide converter for converting carbon monoxide and steam in the reformed gas into hydrogen and carbon dioxide, and a carbon monoxide remover for converting carbon monoxide in the reformed gas into carbon dioxide by a selective oxidation reaction And a solid polymer fuel cell power generator comprising a fuel cell that supplies hydrogen-rich gas from which the carbon monoxide has been removed to one of the electrodes and supplies an oxidant gas to the other electrode to generate power, The carbon monoxide remover and the carbon monoxide shift converter are cylinders provided with a cooling pipe for flowing water or steam for cooling, and the carbon monoxide shift converter has a cylindrical shaft of the carbon monoxide remover. Concentrically as the axis, the monoacid Disposed on the outer periphery of the carbon remover, and made integral as carbon monoxide processing apparatus for reducing the concentration of carbon monoxide in the reformed gas (the invention of claim 1).
【００２９】上記構成によれば、一酸化炭素処理装置に
おける放熱量が、従来より低減され、また装置がコンパ
クトになる。なお、一酸化炭素除去器および一酸化炭素
変成器を一体化した前記一酸化炭素処理装置は、蒸気発
生器のポジションや構成に関し種々のバリエーションが
あるものの、基本的には、前述の固体高分子型燃料電池
発電装置システムのいずれにおいても、適用できる。ま
た、一酸化炭素処理装置における一酸化炭素除去器およ
び一酸化炭素変成器の同心状配置は、上記とは逆に、一
酸化炭素変成器を内側とし、一酸化炭素除去器を外側に
配設することも、原理的には可能である。しかしなが
ら、一般に、触媒の容量が、一酸化炭素変成器用触媒の
方が大であるので、外径寸法の大きい側に一酸化炭素変
成器用触媒を充填する方が好ましい。According to the above structure, the heat radiation amount in the carbon monoxide processing apparatus is reduced as compared with the conventional one, and the apparatus becomes compact. Although the carbon monoxide treatment device in which the carbon monoxide remover and the carbon monoxide shift converter are integrated has various variations with respect to the position and configuration of the steam generator, basically, the above-mentioned solid polymer It can be applied to any type fuel cell power generator system. In addition, concentric arrangement of the carbon monoxide remover and the carbon monoxide shifter in the carbon monoxide treatment device is opposite to the above, with the carbon monoxide shifter inside and the carbon monoxide remover outside. It is also possible in principle to do so. However, in general, the capacity of the catalyst is larger for the carbon monoxide shift converter catalyst, so it is preferable to fill the carbon monoxide shift converter catalyst on the side with the larger outer diameter dimension.
【００３０】さらに、請求項１の発明の実施態様とし
て、下記請求項２ないし８の発明が好ましい。即ち、請
求項１記載の発電装置において、前記一酸化炭素処理装
置において反応熱を得て前記冷却管を導出する蒸気は、
水蒸気改質反応用蒸気または一酸化炭素変成用蒸気とし
て、前記水蒸気発生器または一酸化炭素変成器に通流し
てなるものとする（請求項２の発明）。即ち、前記図２
または図３に示したシステムに、本発明に関わる前記一
酸化炭素処理装置は適用できる。Further, as an embodiment of the invention of claim 1, the inventions of claims 2 to 8 below are preferable. That is, in the power generator according to claim 1, the steam which obtains the reaction heat in the carbon monoxide treatment device and leads out the cooling pipe is:
The steam for the steam reforming reaction or the steam for the carbon monoxide shift is passed through the steam generator or the carbon monoxide shift converter (the invention of claim 2). That is, FIG.
Alternatively, the carbon monoxide treatment apparatus according to the present invention can be applied to the system shown in FIG.
【００３１】また、前記請求項１または２に記載の発電
装置において、前記一酸化炭素除去器および一酸化炭素
変成器に設けた冷却管は、前記円筒の内周面または外周
面に螺旋状に巻回してなるものとする（請求項３の発
明）。蒸気用水の流路を螺旋管とし、その内径を所定寸
法（例えば、５ｍｍ）より大きくし、かつ水の流れ方向
を上から下にすることによって、気化した水蒸気が未気
化の水を押し出すことによって起きる脈動現象を抑え、
構造簡単にして良好な冷却ができる。Further, in the power generator according to claim 1 or 2, the cooling pipes provided in the carbon monoxide remover and the carbon monoxide shifter are spirally formed on an inner peripheral surface or an outer peripheral surface of the cylinder. It shall be wound (the invention of claim 3). By making the flow path of steam water a spiral tube, making its inner diameter larger than a predetermined size (for example, 5 mm), and setting the flow direction of water from top to bottom, vaporized water vapor pushes out unvaporized water. Suppresses the pulsating phenomenon that occurs,
The structure is simple and good cooling is possible.
【００３２】さらに、前記請求項３に記載の発電装置に
おいて、前記一酸化炭素除去器および一酸化炭素変成器
に設けた各冷却管は、互いに直列に接続してなり、前記
一酸化炭素除去器もしくは一酸化炭素変成器に設けた冷
却管に水を導入し、ここで発生した湿り蒸気を、一酸化
炭素変成器もしくは一酸化炭素除去器に設けた冷却管に
導入してなるものとする（請求項４の発明）。機能的に
は、互いに並列に接続しても構わないが、この場合に
は、分配制御が必要となるので、直列接続の方が、制御
がシンプルである。また、前記湿り蒸気を、一酸化炭素
除去器の冷却ないし一酸化炭素変成器の冷却に用いるこ
とによって、飽和蒸気温度である一定温度での安定した
冷却を行なうことができる。Further, in the power generator according to claim 3, the cooling pipes provided in the carbon monoxide remover and the carbon monoxide shift converter are connected in series to each other, and the carbon monoxide remover is provided. Alternatively, it is assumed that water is introduced into a cooling pipe provided in the carbon monoxide shift converter, and the wet steam generated here is introduced into a cooling pipe provided in the carbon monoxide shift converter or the carbon monoxide remover ( Invention of claim 4). Functionally, they may be connected in parallel with each other, but in this case, since distribution control is required, series control is simpler. Further, by using the moist steam for cooling the carbon monoxide remover or cooling the carbon monoxide shifter, stable cooling can be performed at a constant temperature which is the saturated steam temperature.
【００３３】また、前記請求項３または４に記載の発電
装置において、前記螺旋状に巻回してなる冷却管の巻回
ピッチは、触媒層の好適な温度分布を得るべく改質ガス
の流れに沿って変化させ、一酸化炭素除去器に設けた螺
旋状に巻回してなる冷却管の巻回ピッチは、一酸化炭素
除去器における改質ガスの入口側を出口側より小とする
（請求項５の発明）。前記一酸化炭素除去器において
は、触媒層の入口において急激な選択酸化反応が起きて
発熱することから、ここでの過熱防止を図るために巻回
ピッチを小とし、反応が終わってほとんど発熱しない出
口側で大とすることにより、触媒層温度分布の適正化が
図れる。Further, in the power generator according to the third or fourth aspect, the winding pitch of the cooling pipe wound in the spiral shape is set to a flow of the reformed gas in order to obtain a suitable temperature distribution of the catalyst layer. The winding pitch of the cooling pipe, which is wound along the spiral in the carbon monoxide remover, is smaller on the inlet side of the reformed gas in the carbon monoxide remover than on the outlet side. Invention of 5). In the carbon monoxide remover, a rapid selective oxidation reaction occurs at the inlet of the catalyst layer to generate heat, so the winding pitch is made small in order to prevent overheating here, and almost no heat is generated after the reaction. By making it large on the outlet side, the catalyst layer temperature distribution can be optimized.
【００３４】さらに、請求項１記載の発電装置におい
て、前記一酸化炭素除去器は、中心部が空洞の同心二重
円筒からなり、前記二重円筒によって構成される環状筒
内に一酸化炭素除去触媒を充填してなるものとすること
（請求項６の発明）により、前記一酸化炭素除去器の冷
却構成がシンプルとなり、また冷却効率上も好ましい。Further, in the power generator of claim 1, the carbon monoxide remover comprises a concentric double cylinder having a hollow central portion, and removes carbon monoxide in an annular cylinder formed by the double cylinder. By filling the catalyst (the invention of claim 6), the cooling structure of the carbon monoxide remover becomes simple, and the cooling efficiency is preferable.
【００３５】また、一酸化炭素変成器から出た高温のガ
スを一酸化炭素除去器の触媒層に入る前に適温まで冷却
するために、触媒層の上流側にアルミナボール等を充填
した未反応層を設けることが好ましい。即ち、前記請求
項６記載の発電装置において、前記一酸化炭素除去器に
おける一酸化炭素除去触媒の充填層の前段に、改質ガス
を冷却するための前記触媒の非充填層（未反応層）を設
けるものとする（請求項７の発明）。Further, in order to cool the high temperature gas discharged from the carbon monoxide shift converter to an appropriate temperature before entering the catalyst layer of the carbon monoxide remover, an unreacted material filled with alumina balls or the like on the upstream side of the catalyst layer. It is preferable to provide layers. That is, in the power generator according to claim 6, a non-packed layer (unreacted layer) of the catalyst for cooling the reformed gas is provided in a preceding stage of the packed bed of the carbon monoxide removal catalyst in the carbon monoxide remover. Is provided (the invention of claim 7).
【００３６】さらに、請求項１記載の発電装置におい
て、前記一酸化炭素変成器と一酸化炭素除去器との間
に、断熱層を設けるものとする（請求項８の発明）。こ
れにより、一酸化炭素変成器よりも反応温度の低い一酸
化炭素除去器の過熱を防止できる。Further, in the power generator of claim 1, a heat insulating layer is provided between the carbon monoxide shift converter and the carbon monoxide remover (invention of claim 8). This can prevent overheating of the carbon monoxide remover having a lower reaction temperature than that of the carbon monoxide shift converter.
【００３７】さらにまた、請求項１記載の発電装置にお
いて、前記一酸化炭素変成器および一酸化炭素除去器の
各外筒に、温度制御用の電気ヒータを設けるものとする
（請求項９の発明）。これにより、一酸化炭素変成器お
よび一酸化炭素除去器の起動時間の短縮が図れる。触媒
層の通常の温度制御は、冷却水の流量制御により行なう
が、必要に応じて、前記電気ヒータを起動時以外にも、
省エネルギー上は好ましくないが温度制御用に利用でき
る。Furthermore, in the power generator of claim 1, an electric heater for temperature control is provided in each of the outer cylinders of the carbon monoxide shift converter and the carbon monoxide remover (the invention of claim 9). ). Thereby, the start-up time of the carbon monoxide shift converter and the carbon monoxide remover can be shortened. Normal temperature control of the catalyst layer is performed by controlling the flow rate of cooling water, but if necessary, other than when the electric heater is started,
Although it is not preferable in terms of energy saving, it can be used for temperature control.
【００３８】[0038]
【発明の実施の形態】図面に基づき、本発明の実施例に
ついて以下にのべる。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００３９】図１は、この発明の実施例に関わる一酸化
炭素処理装置の模式的構成図を示す。図２〜５と同じ機
能を有する部材には同一番号を付して詳細説明を省略す
る。FIG. 1 is a schematic block diagram of a carbon monoxide processing apparatus according to an embodiment of the present invention. Members having the same functions as those in FIGS. 2 to 5 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【００４０】一酸化炭素変成器４と一酸化炭素除去器５
とは、ともに円筒で構成され、かつ一酸化炭素除去器５
の周囲に一酸化炭素変成器４を配設している。また、一
酸化炭素変成器４の外側面部と一酸化炭素除去器５の内
側面部には、それぞれ螺旋状に冷却管２１，２２を巻回
し、冷却管内に水蒸気用水を通流し蒸発させる構成とし
ている。なお、螺旋状に巻いた冷却管２１，２２の内径
は５ｍｍ以上とし、かつ、少なくとも一酸化炭素除去器
５用の冷却管２２においては、上から下に流れるように
することによって、気化した水蒸気が未気化の水を押し
出すことによって起きる脈動現象を抑えるようにしてい
る。Carbon monoxide shift converter 4 and carbon monoxide remover 5
Are both cylinders, and the carbon monoxide remover 5
A carbon monoxide transformer 4 is arranged around the. Further, cooling pipes 21 and 22 are spirally wound around the outer side surface of the carbon monoxide shift converter 4 and the inner side surface of the carbon monoxide remover 5, respectively, and the steam water is passed through the cooling tubes to evaporate. . Note that the spirally wound cooling pipes 21 and 22 have an inner diameter of 5 mm or more, and at least in the cooling pipe 22 for the carbon monoxide remover 5, the vaporized water vapor is made to flow from top to bottom. Is trying to suppress the pulsation phenomenon caused by pushing out unvaporized water.
【００４１】また、螺旋状に巻いた冷却管２１，２２の
巻回ピッチを、改質ガスの流れに沿って変えることで、
容器内触媒層の温度を適当な温度分布にしている。一酸
化炭素除去器５においては、触媒層の入口において急激
な選択酸化反応が起きて発熱することから、ここでの過
熱防止を図るために、図１においてＰで示す部分の巻回
ピッチを狭くし、反応が終わってほとんど発熱しない出
口側で広くしている。なお、一酸化炭素除去器５の触媒
層２３の上流側には未反応層としてアルミナボール等を
充填した未反応層２４を設ける。By changing the winding pitch of the cooling pipes 21 and 22 wound in a spiral shape along the flow of the reformed gas,
The temperature of the catalyst layer in the container has an appropriate temperature distribution. In the carbon monoxide remover 5, a rapid selective oxidation reaction occurs at the inlet of the catalyst layer to generate heat. Therefore, in order to prevent overheating here, the winding pitch of the portion indicated by P in FIG. 1 is narrowed. However, it is wide on the outlet side where the reaction is over and almost no heat is generated. An unreacted layer 24 filled with alumina balls or the like is provided as an unreacted layer on the upstream side of the catalyst layer 23 of the carbon monoxide remover 5.
【００４２】さらに、一酸化炭素変成器４と一酸化炭素
除去器５との間に、断熱材２６を配設することによっ
て、一酸化炭素変成器４よりも反応温度の低い一酸化炭
素除去器５の過熱を防止している。Further, by disposing a heat insulating material 26 between the carbon monoxide shift converter 4 and the carbon monoxide remover 5, a carbon monoxide remover having a reaction temperature lower than that of the carbon monoxide shift converter 4 is provided. 5 to prevent overheating.
【００４３】また、起動時間の短縮を図るために、一酸
化炭素変成器４と一酸化炭素除去器５のそれぞれの外筒
に電気ヒータ２７，２８を取り付けることによって、一
酸化炭素変成器４と一酸化炭素除去器５のそれぞれを、
起動の際、同時に加熱できるようにしている。In order to shorten the start-up time, the electric heaters 27 and 28 are attached to the outer cylinders of the carbon monoxide shift converter 4 and the carbon monoxide remover 5, respectively. Each of the carbon monoxide removers 5
When starting, it is possible to heat at the same time.
【００４４】なお、一酸化炭素除去器５は二重円筒で構
成され、二重円筒に挟まれた空間が触媒層であり、中心
は空洞としている。これにより、断面積に対する冷却管
表面積の割合を多くでき、冷却効率が向上し、触媒層内
に過熱部分ができることを防止することができる。The carbon monoxide remover 5 is composed of a double cylinder, the space sandwiched between the double cylinders is the catalyst layer, and the center is hollow. This makes it possible to increase the ratio of the surface area of the cooling pipe to the cross-sectional area, improve the cooling efficiency, and prevent the formation of an overheated portion in the catalyst layer.
【００４５】上記の構成において、図１には図示しない
改質器から導出した改質ガスは、一酸化炭素変成器４の
紙面左上部に導入され、ＣＯ変成触媒２５により一酸化
炭素変成反応が行なわれた後、下方から導出して一酸化
炭素除去器５の紙面左上部に導入され、未反応層２４を
経てＣＯ除去触媒２３により一酸化炭素除去反応が行な
われた後、紙面右下部から導出する。In the above structure, the reformed gas derived from the reformer (not shown in FIG. 1) is introduced into the upper left portion of the carbon monoxide shift converter 4 on the paper surface, and the CO shift catalyst 25 causes the carbon monoxide shift reaction. After being carried out, it is led out from below and is introduced into the upper left portion of the paper surface of the carbon monoxide remover 5, and after the carbon monoxide removing reaction is carried out by the CO removing catalyst 23 through the unreacted layer 24, from the lower right portion of the paper surface. Derive.
【００４６】一方、蒸気用水は、一酸化炭素除去器５の
紙面右上部に入り、螺旋状の冷却管２２を流れて紙面左
下部から導出し、一酸化炭素変成器４用の冷却管２１の
紙面右下部に導入され、螺旋状の冷却管２１を流れて紙
面左上部から、湿り蒸気として導出する。この蒸気は、
前述のように、水蒸気改質反応用蒸気または一酸化炭素
変成用蒸気として、前記水蒸気発生器または一酸化炭素
変成器に導入される。On the other hand, the steam water enters the upper right portion of the carbon monoxide remover 5 on the paper surface, flows through the spiral cooling pipe 22 and is led out from the lower left portion of the paper surface, and flows through the cooling pipe 21 for the carbon monoxide shift converter 4. It is introduced into the lower right part of the paper, flows through the spiral cooling pipe 21, and is discharged as wet steam from the upper left part of the paper. This steam is
As described above, the steam for the steam reforming reaction or the steam for the carbon monoxide shift is introduced into the steam generator or the carbon monoxide shift converter.
【００４７】[0047]
【発明の効果】上記のとおり、この発明によれば、炭化
水素系原燃料ガスを水蒸気改質する改質器と、前記改質
用水蒸気を発生させる水蒸気発生器と、改質ガス中の一
酸化炭素と水蒸気とを水素と二酸化炭素とに変成させる
一酸化炭素変成器と、改質ガス中の一酸化炭素を選択酸
化反応によって二酸化炭素に変える一酸化炭素除去器
と、一方の電極に前記一酸化炭素を除去した水素リッチ
なガスを供給し、他方の電極に酸化剤ガスを供給して発
電を行う燃料電池とを備える固体高分子型燃料電池発電
装置において、前記一酸化炭素除去器および一酸化炭素
変成器は、冷却用の水または蒸気を通流する冷却管を設
けた円筒とし、前記一酸化炭素変成器は、前記一酸化炭
素除去器の円筒軸を軸心として同心状に、前記一酸化炭
素除去器の外周部に配設し、改質ガス中の一酸化炭素濃
度を低減するための一酸化炭素処理装置として一体化し
てなるものとしたことにより、一酸化炭素変成器や一酸
化炭素除去器等の一酸化炭素処理装置における反応熱を
有効利用し、かつ、前記一酸化炭素処理装置のコンパク
ト化を図った固体高分子型燃料電池発電装置が提供でき
る。As described above, according to the present invention, a reformer for steam reforming a hydrocarbon-based raw fuel gas, a steam generator for generating the reforming steam, and a reformer gas A carbon monoxide converter for converting carbon oxide and water vapor into hydrogen and carbon dioxide, a carbon monoxide remover for converting carbon monoxide in the reformed gas into carbon dioxide by a selective oxidation reaction, and one of the above electrodes. In a polymer electrolyte fuel cell power generator including a fuel cell for supplying hydrogen-rich gas from which carbon monoxide is removed and supplying an oxidant gas to the other electrode, the carbon monoxide remover and The carbon monoxide shifter is a cylinder provided with a cooling pipe for passing cooling water or steam, and the carbon monoxide shifter is concentric with the cylinder axis of the carbon monoxide remover as an axis. On the outer periphery of the carbon monoxide remover The carbon monoxide treatment equipment, such as a carbon monoxide shift converter and a carbon monoxide remover, has been integrated into a single unit to reduce the concentration of carbon monoxide in the reformed gas. It is possible to provide a polymer electrolyte fuel cell power generator which effectively utilizes the heat of reaction in the apparatus and which makes the carbon monoxide treatment apparatus compact.
【図１】この発明の実施例に関わる一酸化炭素処理装置
の模式的構成図FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a carbon monoxide processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】従来の固体高分子形燃料電池発電装置の概略シ
ステム構成図FIG. 2 is a schematic system configuration diagram of a conventional polymer electrolyte fuel cell power generator.
【図３】従来の図２とは異なる固体高分子形燃料電池発
電装置の概略システム構成図FIG. 3 is a schematic system configuration diagram of a polymer electrolyte fuel cell power generator different from the conventional FIG.
【図４】従来のさらに異なる固体高分子形燃料電池発電
装置の概略システム構成図FIG. 4 is a schematic system configuration diagram of still another conventional polymer electrolyte fuel cell power generator.
【図５】従来のさらに異なる固体高分子形燃料電池発電
装置の概略システム構成図FIG. 5 is a schematic system configuration diagram of still another conventional polymer electrolyte fuel cell power generator.
４：一酸化炭素変成器、５：一酸化炭素除去器、２１，
２２：冷却管、２３：ＣＯ除去触媒、２４：未反応層、
２５：ＣＯ変成触媒、２６：断熱材、２７，２８：電気
ヒータ。4: carbon monoxide shift converter, 5: carbon monoxide remover 21,
22: cooling pipe, 23: CO removal catalyst, 24: unreacted layer,
25: CO shift catalyst, 26: heat insulating material, 27, 28: electric heater.
Claims (9)
改質器と、前記改質用水蒸気を発生させる水蒸気発生器
と、改質ガス中の一酸化炭素と水蒸気とを水素と二酸化
炭素とに変成させる一酸化炭素変成器と、改質ガス中の
一酸化炭素を選択酸化反応によって二酸化炭素に変える
一酸化炭素除去器と、一方の電極に前記一酸化炭素を除
去した水素リッチなガスを供給し、他方の電極に酸化剤
ガスを供給して発電を行う燃料電池とを備える固体高分
子型燃料電池発電装置において、 前記一酸化炭素除去器および一酸化炭素変成器は、冷却
用の水または蒸気を通流する冷却管を設けた円筒とし、
前記一酸化炭素変成器は、前記一酸化炭素除去器の円筒
軸を軸心として同心状に、前記一酸化炭素除去器の外周
部に配設し、改質ガス中の一酸化炭素濃度を低減するた
めの一酸化炭素処理装置として一体化してなることを特
徴とする固体高分子型燃料電池発電装置。1. A reformer for steam reforming a hydrocarbon-based raw fuel gas, a steam generator for generating the reforming steam, and carbon monoxide and steam in the reformed gas for hydrogen and carbon dioxide. And a carbon monoxide remover that converts carbon monoxide in the reformed gas into carbon dioxide by a selective oxidation reaction, and a hydrogen-rich gas in which one of the electrodes has removed the carbon monoxide. In a solid polymer electrolyte fuel cell power generator including a fuel cell that supplies power to another electrode by supplying an oxidant gas to the other electrode, wherein the carbon monoxide remover and the carbon monoxide shift converter are for cooling. A cylinder provided with a cooling pipe for passing water or steam,
The carbon monoxide shift converter is arranged concentrically around the cylinder axis of the carbon monoxide remover on the outer periphery of the carbon monoxide remover to reduce the carbon monoxide concentration in the reformed gas. A solid polymer type fuel cell power generation device characterized by being integrated as a carbon monoxide processing device.
一酸化炭素処理装置において反応熱を得て前記冷却管を
導出する蒸気は、水蒸気改質反応用蒸気または一酸化炭
素変成用蒸気として、前記水蒸気発生器または一酸化炭
素変成器に通流してなることを特徴とする固体高分子型
燃料電池発電装置。2. The power generator according to claim 1, wherein the steam that obtains reaction heat in the carbon monoxide treatment device and leads out the cooling pipe is steam for steam reforming reaction or steam for carbon monoxide shift conversion, A polymer electrolyte fuel cell power generation device characterized in that it flows through the steam generator or the carbon monoxide shift converter.
いて、前記一酸化炭素除去器および一酸化炭素変成器に
設けた冷却管は、前記円筒の内周面または外周面に螺旋
状に巻回してなることを特徴とする固体高分子型燃料電
池発電装置。3. The power generator according to claim 1 or 2, wherein the cooling pipes provided in the carbon monoxide remover and the carbon monoxide shifter are spirally wound around an inner peripheral surface or an outer peripheral surface of the cylinder. A polymer electrolyte fuel cell power generator characterized by being rotated.
記一酸化炭素除去器および一酸化炭素変成器に設けた各
冷却管は、互いに直列に接続してなり、前記一酸化炭素
除去器もしくは一酸化炭素変成器に設けた冷却管に水を
導入し、ここで発生した湿り蒸気を、一酸化炭素変成器
もしくは一酸化炭素除去器に設けた冷却管に導入してな
ることを特徴とする固体高分子型燃料電池発電装置。4. The power generator according to claim 3, wherein the cooling pipes provided in the carbon monoxide remover and the carbon monoxide shift converter are connected in series with each other. Water is introduced into a cooling pipe provided in the carbon monoxide shift converter, and the wet steam generated here is introduced into a cooling pipe provided in the carbon monoxide shift converter or the carbon monoxide remover. Polymer electrolyte fuel cell power generator.
いて、前記螺旋状に巻回してなる冷却管の巻回ピッチ
は、触媒層の好適な温度分布を得るべく改質ガスの流れ
に沿って変化させ、一酸化炭素除去器に設けた螺旋状に
巻回してなる冷却管の巻回ピッチは、一酸化炭素除去器
における改質ガスの入口側を出口側より小とすることを
特徴とする固体高分子型燃料電池発電装置。5. The power generator according to claim 3, wherein the spirally wound cooling pipe has a winding pitch along the flow of the reformed gas so as to obtain a suitable temperature distribution of the catalyst layer. The winding pitch of the cooling pipe provided in the carbon monoxide remover and spirally wound is characterized in that the reformed gas inlet side of the carbon monoxide remover is smaller than the outlet side. Polymer electrolyte fuel cell power generator.
一酸化炭素除去器は、中心部が空洞の同心二重円筒から
なり、前記二重円筒によって構成される環状筒内に一酸
化炭素除去触媒を充填してなることを特徴とする固体高
分子型燃料電池発電装置。6. The power generator according to claim 1, wherein the carbon monoxide remover comprises a concentric double cylinder having a hollow central portion, and removes carbon monoxide in an annular cylinder formed by the double cylinder. A polymer electrolyte fuel cell power generator characterized by being filled with a catalyst.
一酸化炭素除去器における一酸化炭素除去触媒の充填層
の前段に、改質ガスを冷却するための前記触媒の非充填
層（未反応層）を設けることを特徴とする固体高分子型
燃料電池発電装置。7. The power generator according to claim 6, wherein a non-packed layer (unreacted) of the catalyst for cooling the reformed gas is provided before the packed layer of the carbon monoxide removal catalyst in the carbon monoxide remover. Layer) is provided. A polymer electrolyte fuel cell power generator.
一酸化炭素変成器と一酸化炭素除去器との間に、断熱層
を設けることを特徴とする固体高分子型燃料電池発電装
置。8. The polymer electrolyte fuel cell power generator according to claim 1, further comprising a heat insulating layer provided between the carbon monoxide shift converter and the carbon monoxide remover.
一酸化炭素変成器および一酸化炭素除去器の各外筒に、
温度制御用の電気ヒータを設けることを特徴とする固体
高分子型燃料電池発電装置。9. The power generator according to claim 1, wherein each outer cylinder of the carbon monoxide shift converter and the carbon monoxide remover comprises:
A polymer electrolyte fuel cell power generator comprising an electric heater for temperature control.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001380101A JP2003187849A (en) | 2001-12-13 | 2001-12-13 | Solid polymer fuel cell power generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001380101A JP2003187849A (en) | 2001-12-13 | 2001-12-13 | Solid polymer fuel cell power generator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003187849A true JP2003187849A (en) | 2003-07-04 |
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| JP2001380101A Pending JP2003187849A (en) | 2001-12-13 | 2001-12-13 | Solid polymer fuel cell power generator |
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