JP2004247212A - Reforming catalyst regeneration method of fuel cell system - Google Patents
Reforming catalyst regeneration method of fuel cell system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004247212A JP2004247212A JP2003036958A JP2003036958A JP2004247212A JP 2004247212 A JP2004247212 A JP 2004247212A JP 2003036958 A JP2003036958 A JP 2003036958A JP 2003036958 A JP2003036958 A JP 2003036958A JP 2004247212 A JP2004247212 A JP 2004247212A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reforming
- reforming catalyst
- fuel cell
- cell system
- flow rate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/584—Recycling of catalysts
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、炭化水素燃料から水蒸気改質反応によって水素を得て、この水素を利用して電力を得る燃料電池システムの改質触媒再生方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来よりこの種のものでは、改質反応器内の改質触媒上に炭素(カーボン)が析出すると水素製造の効率が極端に低下するため、炭素の析出に応じて適宜触媒再生モード或いは、数ヶ月か数年に一回等のサイクルで前記の触媒再生モード運転を行うものであった。(例えば、特許文献1参照。)
【0003】
【特許文献1】
特開平9−161832号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの従来のものでは、プラント用の大型の燃料電池システムであり、通常駆動停止後及び駆動開始時の温度降下及び温度上昇に時間がかかり、効率が低下する為に、よほどのことがない限り連続運転するものであり、触媒の再生モードもそれ専用の特別のモードであって、このモードの為にわざわざ停止して行われるものであり、大がかりで複雑な制御が必要で、高価でコストアップにつながると言う問題点を有するものであった。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この発明はこの点に着目し上記課題を解決するため、特にその構成を、炭化水素燃料に水蒸気を添加して、改質触媒を用いて複数のガスに分解する水蒸気改質反応を行う改質反応器を有する燃料電池システムに於いて、前記燃料電池システムは、駆動停止信号を受けてから全停止するまでの間に、改質触媒を再生する再生モード運転を行うようにしたものである。
【0006】
これにより、家庭用等の燃料電池システムでは、その使用形態から駆動停止する頻度が高いものであるから、この駆動停止を利用して駆動停止前に改質触媒を再生する再生モード運転を行うので、改質触媒の寿命が大幅に延びると共に、効率の良い改質反応が行えるものであり、しかも常にリフレッシュした状態で運転が開始され良好な運転が行われるものである。
【0007】
又請求項2によれば、前記再生モード運転は、システムの駆動停止信号を受けて、改質反応器温度を改質触媒の耐熱温度以下の所定温度に設定し、改質反応器に入る水の流量を所定流量に保持したまま、炭化水素燃料の流量を徐々に低下させて高S/C比とさせ、燃料流量がゼロになってからも、更に水だけを流入させ一定時間運転した後、改質反応器温度を低下させて全停止させるものである。
【0008】
この請求項2により、改質触媒に析出する炭素を確実に分解して除去することが出来、即ち、改質触媒に析出した炭素質を分解するのに適した温度に保持して水蒸気によって分解することで、容易に取り除くことが出来るものであり、又これは特別な装置を付加することなく、本来の水蒸気改質で使用されるものを利用して行われるので、極めて自然であり安価で済むものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
次にこの発明に係る燃料電池システムを図面に示された一実施形態で説明する。
1は小型で各家庭に容易に設置可能な家庭用等の燃料電池システム本体で、以下の各部を内方に具備するものである。
【0010】
2は水蒸気改質反応を行う改質反応器で、内部にはニッケル系又は貴金属系等の改質触媒3が充填されており、燃焼部4からの熱供給を受けて650℃〜850℃に加熱され、ここに脱硫した炭化水素燃料ここでは灯油が第1流量調節手段5で供給量を調節されて燃料供給路6より供給されると共に、高温の水蒸気が第2流量調節手段7で供給量を調節されて水供給路8より供給されて、水蒸気改質して主にH2、CO、CO2、H2O、CH4の各生成ガスを得る。
【0011】
9はシフト反応工程を行うシフト反応部で、第1冷却部10で200℃〜300℃まで温度低下された生成ガスを高圧のまま流入させ、内部にはCu−Zu系、又はFe−Cr系等のシフト反応触媒11が充填され、一酸化炭素と水を二酸化炭素と水素に転換させるシフト反応するものである。
【0012】
12は第2冷却部13で生成ガスを100℃〜150℃にした後、COを酸化させるCO除去工程を構成するCO除去部で、内方には貴金属系のパラジュウム合金触媒14を有し、ここを通すことでCOを酸化させてCO2に変換させるものである。
【0013】
15は燃料電池スタックで、前記CO除去部12を通過したH2を含む生成ガスの供給を受けて、電力を発生するものである。
【0014】
16はマイコンから成る制御部で、前記各部の駆動を制御するものであり、運転スイッチ17の押圧で運転を開始し、停止スイッチ18の押圧では、予めプログラムされている改質触媒3を再生させる再生モード運転19を行ってから全停止させるものであり、又モード解除スイッチ20の押圧後の停止スイッチ18の押圧では、再生モード運転19をキャンセルして即全停止させ、異常時の緊急停止が可能なようにしている。
【0015】
次にこの発明一実施形態の作動を図2に示すフローチャートで説明する。
今燃料電池システムは運転中で、ステップ21でシステム駆動状態あり、ステップ22で停止スイッチ18の押圧による停止信号入力の有無を判断し、NOではステップ21に戻り、YESで次のステップ23に進み燃焼部4の燃焼量を調節し改質反応器2に供給する熱量を制御する。
【0016】
そしてステップ24では改質反応器2の温度を、改質触媒3の耐熱温度より低い所定温度に保持するように温度制御し、所定温度検知のYESでステップ25に進み第2流量調節手段7を制御して、水供給路8から改質反応器2に供給される水量を一定量に保持し、更にステップ26に進んで第1流量調節手段5を制御して、燃料供給路6を介して改質反応器2に供給される灯油量を減らし高S/C比とし、反応量を徐々に減少させてゼロとして、急停止による急激な温度上昇を防止するものである。
【0017】
前記ステップ26で燃焼が停止されることでYESとなり、次のステップ27では水のみの供給が一定時間経過したかを判断し、即ち、最終的に水蒸気により改質触媒3に析出した炭素質を分解して排出するものであり、そしてYESでステップ28に進み改質反応器2が所定温度以下に温度低下したかを確認し、ステップ29で全停止させるものである。
【0018】
以上のように、ステップ23〜ステップ28までが再生モード運転19であり、この再生モード運転19は一日一回家庭用燃料電池システムが駆動停止される毎に行われ、改質触媒の寿命が大幅に延びると共に、効率の良い改質反応が行えるものであり、しかも常にリフレッシュした状態で運転が開始され良好な運転が行われるものである。
尚、触媒活性の劣化が少ない場合は、運転停止毎に再生をする必要はなく、所定の改質反応条件下で残メタンが増加して触媒活性低下が明かになった時点で、停止時、または運転再開時に再生操作を組み込んでも良い。
【0019】
又前記再生モード運転19は、システムの駆動停止信号を受けて、改質反応器2温度を改質触媒3の耐熱温度以下の所定温度に設定し、改質反応器2に入る水の流量を所定流量に保持したまま、炭化水素燃料の流量を徐々に低下させて高S/C比とさせ、燃料流量がゼロになってからも、更に水だけを流入させ一定時間運転した後、改質反応器2温度を低下させて全停止させるものであるから、改質触媒に析出する炭素を確実に分解して除去することが出来、即ち、改質触媒に析出した炭素質を分解するのに適した温度に保持して水蒸気によって分解することで、容易に取り除くことが出来るものであり、又これは特別な装置を付加することなく、本来の水蒸気改質で使用されるものを利用して行われるので、極めて自然であり安価で済むものである。
【0020】
尚、再生モード運転19は、この他に燃料電池スタック15に空気を供給する空気ブロアーを利用して、システムの駆動停止時に改質ガスを循環させて再生することも考えられるものである。
【0021】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、家庭用等の燃料電池システムでは、その使用形態から少なくとも必ず一日一回は駆動停止するものであるから、この駆動停止を利用して駆動停止前に常に改質触媒を再生する再生モード運転を行うので、改質触媒の寿命が大幅に延びると共に、効率の良い改質反応が行えるものであり、しかも常にリフレッシュした状態で運転が開始され良好な運転が行われるものである。
【0022】
又請求項2によれば、改質触媒に析出する炭素を確実に分解して除去することが出来、即ち、改質触媒に析出した炭素質を分解するのに適した温度に保持して水蒸気によって分解することで、容易に取り除くことが出来るものであり、又これは特別な装置を付加することなく、本来の水蒸気改質で使用されるものを利用して行われるので、極めて自然であり安価で済むものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態を付した家庭用等の燃料電池システムの概略構成図。
【図2】同要部のフローチャート。
【符号の説明】
1 燃料電池システム本体
2 改質反応器
3 改質触媒
19 再生モード運転[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a reforming catalyst regeneration method for a fuel cell system in which hydrogen is obtained from a hydrocarbon fuel by a steam reforming reaction, and electric power is obtained using the hydrogen.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in this type, if carbon (carbon) is deposited on the reforming catalyst in the reforming reactor, the efficiency of hydrogen production is extremely reduced. The catalyst regeneration mode operation is performed in a cycle such as once every month or several years. (For example, refer to Patent Document 1.)
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-9-161832
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the conventional fuel cell system is a large-sized fuel cell system for a plant, and it takes time for the temperature drop and the temperature rise after the normal driving stop and at the start of the driving, and the efficiency is reduced. It is a continuous operation, and the catalyst regeneration mode is also a special mode dedicated to it, and it is stopped and performed for this mode, requiring extensive and complicated control, expensive and costly Had the problem of leading to
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention focuses on this point, and in order to solve the above-mentioned problem, particularly, a reforming method of adding steam to hydrocarbon fuel and performing a steam reforming reaction of decomposing into a plurality of gases using a reforming catalyst. In a fuel cell system having a reactor, the fuel cell system performs a regeneration mode operation for regenerating a reforming catalyst during a period from when a drive stop signal is received to when it is completely stopped.
[0006]
As a result, in a fuel cell system for home use or the like, the frequency of driving stop is high due to the usage pattern. Therefore, the regeneration mode operation of regenerating the reforming catalyst before the driving is stopped by using the driving stop is performed. In addition, the life of the reforming catalyst is greatly extended, and an efficient reforming reaction can be performed. In addition, the operation is started in a constantly refreshed state, and a good operation is performed.
[0007]
According to the second aspect of the present invention, in the regeneration mode operation, the temperature of the reforming reactor is set to a predetermined temperature equal to or lower than the heat-resistant temperature of the reforming catalyst in response to the drive stop signal of the system. After maintaining the flow rate at a predetermined flow rate, the flow rate of the hydrocarbon fuel is gradually reduced to a high S / C ratio, and even after the fuel flow rate becomes zero, only water flows in and after a certain period of operation. In addition, the temperature of the reforming reactor is lowered to completely stop the reactor.
[0008]
According to the second aspect, the carbon deposited on the reforming catalyst can be reliably decomposed and removed, that is, the temperature is maintained at a temperature suitable for decomposing the carbonaceous deposited on the reforming catalyst, and decomposed by steam. By doing so, it can be easily removed, and since this is performed using the one used in the original steam reforming without adding a special device, it is extremely natural and inexpensive. That's it.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, a fuel cell system according to the present invention will be described with reference to an embodiment shown in the drawings.
Reference numeral 1 denotes a fuel cell system main unit for home use or the like which is small and can be easily installed in each home, and includes the following components inside.
[0010]
Reference numeral 2 denotes a reforming reactor for performing a steam reforming reaction. The reforming reactor 2 is filled with a reforming
[0011]
[0012]
[0013]
[0014]
[0015]
Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
Now, the fuel cell system is in operation, the system is in the drive state in
[0016]
In
[0017]
In
[0018]
As described above, steps 23 to 28 correspond to the
When the deterioration of the catalyst activity is small, it is not necessary to regenerate each time the operation is stopped, and when the remaining methane increases under the predetermined reforming reaction conditions and the catalyst activity decreases, the stop is performed. Alternatively, a regeneration operation may be incorporated when the operation is resumed.
[0019]
The
[0020]
In the
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a fuel cell system for home use or the like, the drive is always stopped at least once a day from the usage mode. Since the regeneration mode operation for regenerating the reforming catalyst is performed, the life of the reforming catalyst is greatly extended, and the reforming reaction can be performed efficiently. Is what is done.
[0022]
According to the second aspect, carbon deposited on the reforming catalyst can be surely decomposed and removed, that is, steam maintained at a temperature suitable for decomposing carbonaceous material deposited on the reforming catalyst can be obtained. Can be easily removed by decomposing, and this is very natural since it is carried out using the original steam reforming without adding any special equipment. Inexpensive.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system for household use to which an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a flowchart of the main part.
[Explanation of symbols]
1 fuel cell system body 2 reforming
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003036958A JP2004247212A (en) | 2003-02-14 | 2003-02-14 | Reforming catalyst regeneration method of fuel cell system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003036958A JP2004247212A (en) | 2003-02-14 | 2003-02-14 | Reforming catalyst regeneration method of fuel cell system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004247212A true JP2004247212A (en) | 2004-09-02 |
Family
ID=33021905
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003036958A Pending JP2004247212A (en) | 2003-02-14 | 2003-02-14 | Reforming catalyst regeneration method of fuel cell system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004247212A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101291569B1 (en) * | 2010-12-28 | 2013-08-08 | 지에스칼텍스 주식회사 | reform catalyst regeneration method of fuel processor for fuel cell system |
JP2013197037A (en) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | Miura Co Ltd | Reformer system, fuel cell system, and operation method therefor |
-
2003
- 2003-02-14 JP JP2003036958A patent/JP2004247212A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101291569B1 (en) * | 2010-12-28 | 2013-08-08 | 지에스칼텍스 주식회사 | reform catalyst regeneration method of fuel processor for fuel cell system |
JP2013197037A (en) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | Miura Co Ltd | Reformer system, fuel cell system, and operation method therefor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4130603B2 (en) | Operation method of hydrogen production system | |
CA2400050C (en) | Method and apparatus for reformation of internal heating type by oxidation | |
JP4991571B2 (en) | Hydrogen generator, fuel cell system, and operation method thereof | |
WO2000048261A1 (en) | Carbon monoxide converting apparatus for fuel cell and generating system of fuel cell | |
JP2003282114A (en) | Stopping method of fuel cell power generating device | |
JP4030322B2 (en) | Fuel processing apparatus, fuel cell power generation system, fuel processing method, and fuel cell power generation method | |
JP2004051437A (en) | Operation method of reformer | |
JP2002060204A (en) | Fuel reformer, its operating method and fuel cell power generation unit using the same | |
JP3865479B2 (en) | Carbon monoxide removal system and carbon monoxide removal method | |
JP2006169068A5 (en) | ||
JP2004247212A (en) | Reforming catalyst regeneration method of fuel cell system | |
JP3886789B2 (en) | Reforming apparatus and operation method thereof | |
JP5348938B2 (en) | Carbon monoxide gas generator and method | |
US20070033873A1 (en) | Hydrogen gas generator | |
JP2005200292A (en) | Fuel processing system for reforming hydrocarbon fuel | |
JP2000290001A (en) | Operation of hydrogen generation device | |
JP3608872B2 (en) | Fuel cell power generation system | |
JP2017001903A (en) | Hydrogen generator, fuel cell system, and method for operating them | |
JP2002255506A (en) | Production method for high purity hydrogen from heavy hydrocarbon fuel and its apparatus | |
JP6704122B2 (en) | Hydrogen generator, fuel cell system using the same, and method of operating the same | |
KR101362209B1 (en) | Regeneration method and apparatus for sulfur-poisoned reform catalyst in the fuel processor of fuel cell system | |
JP2006169013A (en) | Hydrogen producing apparatus, fuel cell system and method of operating the same | |
US20030211025A1 (en) | Process, control system and apparatus for the optimal operation of a selective oxidation reactor | |
JP2005340008A (en) | Fuel cell system | |
JP2005289704A (en) | System for producing fuel gas and method for stopping the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040907 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050727 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080806 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080909 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090310 |