JP2005100733A - 水素生成器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、運転停止時にＣＯ変成部とＣＯ除去部の温度上昇を防止して触媒の劣化を防止し、かつ、パージガス量を少なく短時間に改質部温度を低下させ、動作応答を良くし効率的なシステムの水素生成器を実現すること。
【解決手段】改質部１と、ＣＯ変成部６と、ＣＯ除去部７を順次接続し、ＣＯ変成部６または、ＣＯ除去部７にガス流入部９，１０を構成し、運転停止時はこのガス流入部９，１０からパージ用のガスを供給して、ＣＯ変成部６とＣＯ除去部７は高温の改質部１を通過しないガスとの混合でパージが可能となる。このため、ＣＯ変成部６とＣＯ除去部７の触媒は劣化を防止し、かつ、パージガス量を少なく短時間に改質部温度を低下でき、システムは負荷に対する動作応答が良く、より効率的となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体高分子形燃料電池の燃料として用いる水素を得る為に、所定の原料を改質して水素ガスを生成する水素生成器に関する。

水素生成器は、最近開発が進められている固体高分子形燃料電池の燃料として水素が用いられ、この水素の製造法としては炭化水素の水蒸気改質法が多く使用している。水蒸気改質法は、メタン、エタン、プロパン、ブタン、都市ガス、ＬＰガス、天然ガス、その他の炭化水素ガスを水蒸気により改質して水素リッチな改質ガスを生成させる方法である。水蒸気改質法では改質部中での接触反応によりそれら炭化水素が水素リッチな改質ガスへ変えられる。そして、得られた水素リッチな改質ガスはＣＯ除去部でＣＯを低減して利用している。

従来、この種の水素生成器は、停止時改質触媒の酸化による性能低下を防止するために窒素によるパージや水蒸気、燃料によるパージを用いている（例えば、特許文献１参照）。

図４は、水蒸気改質器を用いた原料、水蒸気の供給から水素ガスの出口に至るまでを示すブロック図である。燃焼部５を配した加熱部と改質触媒を配置した改質部１とにより構成される。高温となった改質部１では炭化水素が水蒸気と反応して水素リッチな改質ガスが生成される。改質部１は、炭化水素を原料とする場合には５００〜７００℃の温度に加温することが必要であり、改質触媒としては例えばＮｉ系、Ｒｕ系等の触媒が用いられる。改質触媒は、原料ガス中の硫黄化合物により被毒し性能劣化を来たすので、それらの硫黄化合物を除去するために脱硫部２へ導入される。

次いで、別途設けられた水蒸気発生部からの水蒸気を添加、混合して水蒸気改質器の改質部へ導入される。原料ガスがメタンである場合の改質反応は ＣＨ4＋２Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋４Ｈ2で示される。生成する改質ガス中には未反応のメタン、未反応の水蒸気、生成炭酸ガスのほか、一酸化炭素（ＣＯ）が発生して８〜１５％程度含まれている。このため改質ガスは、この一酸化炭素を二酸化炭素と水素へ変えて除去するためにＣＯ変成部６にかけられる。ＣＯ変成部６では例えばＦｅ−Ｃｒ系触媒、Ｃｕ−Ｚｎ系触媒、あるいはＰｔ触媒が用いられる。ＣＯ変成部６中での反応は ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2で必要な水蒸気は改質部１の残留水蒸気を利用する。

そして、ＣＯ変成部６から出る改質ガスは、未反応のメタンと余剰水蒸気と、水素と、二酸化炭素とからなる。しかし、この改質ガスには、ＣＯは完全には除去されず、１％程度以下ではあるがＣＯが含まれている。燃料電池８に供給する燃料水素中のＣＯの許容濃度は１０ｐｐｍ程度であり、これを越えると電池性能が著しく劣化するので、ＣＯ成分は燃料電池８へ導入する前にできる限り除去する必要がある。このため、改質ガスはＣＯ変成部６によりＣＯ濃度を１％前後まで低下させた後、ＣＯ除去部７にかけられる。ＣＯ除去部７では空気などの酸化剤が添加され、２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2とＣＯ2に変えることでＣＯを除去し、改質ガスのＣＯ濃度を１０ｐｐｍ以下に低減させる。

ところで、改質によって水素ガスを生成する水素生成器は、燃料電池の運転を停止する時など、改質ガスの必要に応じて運転停止させることが必要である。これに伴い、水蒸気改質器に連なるＣＯ変成部６とＣＯ除去部７の起動、停止を行う必要がある。水素生成器から可燃性ガスおよび毒性を有するガスを排出して、漏洩した場合の弊害や、燃料電池の電極の被毒などの弊害を防止するため、従来、水素生成器と燃料電池のシステムの運転停止時には、不活性ガスを供給することによって、システム内の残留可燃物がパージしていた。

しかし、一般家庭向けなどに用いる燃料電池においては、不活性ガスを用いることは、不活性ガスを用いるための設備が必要となり、不活性ガスの残量管理も必要となる。

そこで、起動時及び停止時に、水蒸気改質器の燃焼部で燃料ガスを不完全燃焼させて生成した部分燃焼ガスを水蒸気改質器の改質部に供給して改質触媒の酸化を防止するようにしてなる改質装置であって、ＣＯ除去部７の下流側に続く導管から分岐して空気による部分燃焼ガスの酸化処理部を備え、且つ、燃焼部から酸化処理部にいたる燃焼ガスバイパスラインから構成されている。
特開２００３−１６０３０７号公報

しかしながら、前記従来の構成では、停止時に、部分燃焼ガスを水蒸気改質器の改質部１に供給することにより、改質器系内の可燃性ガスと水蒸気をパージできる。

そして、停止時のＣＯ除去部からのパージガスは、ＣＯ除去部下流側に連結された酸化処理部で空気酸化して排出される。そのため、改質部中の改質触媒の酸化を回避してその劣化を防止し、部分燃焼ガスの外部排出をも防止できる。

一方、運転中は、改質部１は吸熱反応であり、その温度は前述の通り５００〜７００℃と高温に保つため加熱しており、ＣＯ変成部６とＣＯ除去部７は発熱反応であり、ＣＯ変成部６は３００℃程度、ＣＯ除去部７は１００℃程度と低く設定する為放熱して動作している。停止時に、パージガスを流すと改質部１の熱容量の為に加熱され高温ガスとなって、編成部からＣＯ除去部７をとおり排出され、編成部とＣＯ除去部７が高温となる。

しかし、ＣＯ変成部６とＣＯ除去部７の触媒は高温になるとシンタリング等触媒性能が劣化する。このため、停止時は、ＣＯ変成部６とＣＯ除去部７の触媒が著しい高温（例えば３５０℃）にならない様に、パージガスを少しずつ流して改質部１の温度を低下させていた。そのため、パージガスの量が多く必要であり、かつ停止に要する時間が長くなり、負荷に対して動作応答が悪く運転コスト上の無駄が大きかった。また、ＣＯ変成部６とＣＯ除去部７は停止時に運転時よりも高温となるため、触媒の劣化は避けられず長期信頼性を確保できなくシステム効率が低下するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、運転停止時にＣＯ変成部とＣＯ除去部の温度上昇を防止して触媒の劣化を防止し、かつ、パージガス量を少なく短時間に改質部温度を低下させることにより、負荷に対する動作応答良くし効率的なシステムの水素生成器を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の水素生成器は、原料と水を供給し加熱手段を有する改質部と、ＣＯ変成部と、ＣＯ除去部を順次接続し、前記ＣＯ変成部または、前記ＣＯ除去部にガス流入部を構成し、運転停止時はこのガス流入部からパージ用のガスを供給する構成としている。

このことにより、ＣＯ変成部とＣＯ除去部の運転停止時のパージは、改質部をパーシした高温のガスと、ガス流入部からのガスでパージしてガス置換と低温化する。ＣＯ変成部とＣＯ除去部は高温の改質部を通過しないガスとの混合でパージが可能となる。このため、ＣＯ変成部とＣＯ除去部が高温になることを防止でき、ＣＯ変成部とＣＯ除去部の触媒は劣化を防止し、かつ、パージガス量を少なく短時間に改質部温度を低下でき、システムは負荷に対する動作応答良く、より効率的とできる。

本発明の水素生成器は、原料と水を供給し加熱手段を有する改質部と、ＣＯ変成部と、ＣＯ除去部を順次接続し、前記ＣＯ変成部または、前記ＣＯ除去部にガス流入部を構成し、運転停止時はこのガス流入部からパージ用のガスを供給することにより、ＣＯ変成部とＣＯ除去部は高温の改質部を通過しないガスと混合させてパージできる。このため、ＣＯ変成部とＣＯ除去部が高温になることを防止でき、ＣＯ変成部とＣＯ除去部の触媒は劣化を防止し信頼性を高め、かつ、パージガス量を少なく短時間に改質部温度を低下でき、システムは負荷に対する動作応答良く、より効率的なシステムの水素生成器となる。

第１の発明は、原料と水を供給し加熱手段を有する改質部と、ＣＯ変成部と、ＣＯ除去部を順次接続し、前記ＣＯ変成部または、前記ＣＯ除去部にガス流入部を構成し、運転停止時はこのガス流入部からガスを供給することにより、ＣＯ変成部とＣＯ除去部は高温の改質部を通過しないガスと混合させたパージが可能となる。このため、ＣＯ変成部とＣＯ除去部が高温になることを防止でき、ＣＯ変成部とＣＯ除去部の触媒は劣化を防止し、かつ、パージガス量を少なく短時間に改質部温度を低下でき、システムは負荷に対する動作応答良く、より効率的となる。

請求項２記載の発明は、特に請求項１の水素生成器をＣＯ変成部とＣＯ除去部に複数のガス流入部を構成したことにより、ＣＯ変成部とＣＯ除去部のおのおのの温度上昇に合せてパージガス量を調節できる。そのため、パージに必要なガス量を大幅に低減でき、かつ停止動作に必要な時間も短縮し動作応答が向上する。

請求項３記載の発明は、特に請求項１〜２の水素生成器を供給するガスを空気としたことにより、不活性ガスの貯蔵、生成等が必要でなく、装置全体が非常に簡単となり、小型化、操作性の優れた装置となる。すなわち、触媒が高温時空気などの酸化ガスと接すると触媒性能が劣化するが、常温レベルでは前記劣化はほとんど生じない。そこで、低温のパージガスを注入して急速に温度低下させると、空気でパージしても触媒性能の維持が可能である。

請求項４記載の発明は、特に請求項１〜２の水素生成器を供給するガスを水蒸気としたことにより、比較的簡単な構成が可能となり、小型化、操作性と信頼性の優れた装置となる。すなわち、水蒸気改質の水素生成器では、運転中は原料ガスに水蒸気を供給している。この水蒸気を利用して停止時パージする。パージに供給する水蒸気の温度は１５０度程度とすれば十分冷却作用があり、改質部、ＣＯ変成部、ＣＯ除去部がこの温度まで低下して後、空気に切り替えて冷却を追加する。このことにより、各触媒の触媒性能劣化を防止して、より耐久信頼性の向上が可能である。

請求項５記載の発明は、特に請求項１〜２の水素生成器を改質部にガス排出部を設けてある。このことにより、運転停止時のパージガスは、ガス流入部からガス排出部に流すことが出来る。すなわち、パージガスは、ガス流入部から比較的低温のＣＯ除去部とＣＯ変成部を冷却と置換をした後、高温の改質部に入りさらに冷却と置換してガス排出部から排出する。ＣＯ除去部とＣＯ変成部はパージによって加熱されることが無く、改質部も冷却が容易である。そのため、さらにパージに必要なガス量を大幅に低減でき、かつ停止動作に必要な時間も短縮し動作応答がさらに向上できる。

請求項６記載の発明は、特に請求項５の水素生成器のガス排出部を燃焼器の燃料管に接続したことにより、停止時のガスパージした時にガス排出部から出てくる可燃ガスを燃焼器で燃焼させることにより、外部に排出しなくて処理が完了できる。そのため、運転停止時、外部に可燃ガス等排出し環境的に不具合を生じることを防止できる。

請求項７記載の発明は、特に請求項１〜６の水素生成器のガス流入部とガス排出部は、電磁弁または逆止弁を介して接続したことにより、水素生成器の運転中は確実に閉塞を可能にしてガス洩れによる性能劣化を生じない。また、運転停止時は改質部、ＣＯ変成部、ＣＯ除去部の温度の変化に応じてガス流入部とガス排出部の通路を開閉してガスの流れを制御が可能となる。そのため、最適な流量設定がパージに必要なガス量を大幅に低減でき、かつ停止動作に必要な時間も短縮し動作応答がさらに向上できる。

請求項８記載の発明は、特に請求項１〜７の水素生成器を改質部の温度が所定の温度以下になるとガス流入部からのガス供給を停止することにより、各触媒の冷却が完了する。すなわち、運転時は高温である改質部の温度が下がっていればＣＯ変成部とＣＯ除去部は当然低温となりパージが完了と判断できる。そこで、改質部の温度低下から改質部、ＣＯ変成部、ＣＯ除去部のガスパージ完了を判断し処理を完了することにより、システムの信頼性を確保できる。

請求項９記載の発明は、特に請求項１〜８の水素生成器をＣＯ除去部と燃料電池を接続し、前記燃料電池とガス流入部を接続したことにより、特別な装置を必要とせずに不活性のかつ低温のガスで水素生成器をガスパージできる。すなわち、運転停止時、燃料電池は水素を中心としたガスで通路は充満しており、また燃料電池は熱的な容量がある。そのため、燃料電池からガス流入部に入ってくるガスは低温の不活性ガスである。このガスをＣＯ変成部、ＣＯ除去部へ流し高温となったガスを再び燃料電池に流し低温化する。このサイクルを繰り返すことにより、不活性ガスで冷却と置換が可能となる。前記ガスの循環には専用のポンプフロアを用いてもよい、また、改質部も同様にパージしても効果がある。

請求項１０記載の発明は、特に請求項９の水素生成器を燃料電池は、冷却手段を有し、改質部の温度が所定の温度以下になると前記冷却手段を停止することにより、簡単に不活性ガスでパージできながら、冷却効果が大幅に能力アップでき運転停止時間が短縮できると共に、補機電力を削減でき運転効率が向上し省エネルギー化が図れる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における水素生成器におけるブロック図を示すものである。図１において、１は改質部であり、脱硫部２を介した原料の供給手段３と水の供給手段４と加熱手段である燃焼部５に接続する。６はＣＯ変成部、７はＣＯ除去部であり、改質部１から、ＣＯ変成部６、ＣＯ除去部７を順次接続し燃料電池８と接続してある。ＣＯ変成部６と、ＣＯ除去部７にはおのおのガス流入部９、１０を構成してある。運転停止時は、ガス流入部９、１０からガスを供給する。

改質部１は、原料を改質するための触媒を担持した多数の触媒粒が充填されている。触媒の担持には、例えば、鉄板やセラミックス等の支持体を用いることができる。気化された原料、水蒸気、空気が供給されると、水素および一酸化炭素が生成される。この反応は、通常、６００℃前後の高温状態で行われる。そのため、燃焼部５に燃料ガスと燃焼用空気を供給して改質部１を加熱する。高温となった改質部では炭化水素が水蒸気と反応して水素リッチな改質ガスが生成される。改質部１は、炭化水素を原料とする場合には５００〜７００℃の温度に加温することが必要であり、改質触媒としては例えばＮｉ系、Ｒｕ系等の触媒が用いられる。灯油その他の炭化水素系原料を使用する場合には、特に高級炭化水素系化合物に対し、改質時の条件によって、炭素が析出しやすいことが知られている。改質部１での改質条件は、反応を促進しつつ、炭素の析出を抑制するようにする。
脱硫部２は、原料供給手段３から送られた原料を脱硫する。硫黄分を含んだガスは改質部の触媒劣化のみならず燃料電池８の発電性能を劣悪にする。そのため、予め脱硫部２にて原料の硫黄分を吸着等により除去する。

ＣＯ変成部６について述べる。生成する改質ガス中には未反応のメタン、未反応の水蒸気、生成炭酸ガスのほか、一酸化炭素（ＣＯ）が発生して８〜１５％程度含まれている。このため改質ガスは、この一酸化炭素を二酸化炭素と水素へ変えて除去するためにＣＯ変成部を設ける。ＣＯ変成部６では例えばＦｅ−Ｃｒ系触媒、Ｃｕ−Ｚｎ系触媒、あるいはＰｔ触媒が用いられ、約３００℃程度で反応が行われる。

ＣＯ変成部６中での反応は ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2で必要な水蒸気は改質部１の残留水蒸気を利用する。そして、ＣＯ変成部６から出る改質ガスは、未反応のメタンと余剰水蒸気と、水素と、二酸化炭素とからなる。しかし、この改質ガスには、ＣＯは完全には除去されず、１％程度以下ではあるがＣＯが含まれている。燃料電池８に供給する燃料水素中のＣＯの許容濃度は１０ｐｐｍ程度であり、これを越えると電池性能が著しく劣化するので、ＣＯ成分は燃料電池８へ導入する前にできる限り除去する必要がある。このため、改質ガスはＣＯ変成部６によりＣＯ濃度を１％前後まで低下させた後、ＣＯ除去部７を設ける。ＣＯ除去部７は、一酸化炭素を選択的に酸化する触媒が担持されており、空気などの酸化剤が添加され、２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2とＣＯ2に変えることでＣＯを除去し、改質ガスのＣＯ濃度を１０ｐｐｍ以下に低減させる。このような構成と動作で、定常時は原料ガスから水素に改質して燃料電池８を運転し発電を継続する。そして、運転停止時は、ガス流入部９、１０からガスを供給するように、ＣＯ変成部６とＣＯ除去部７には、おのおのガス流入部９，１０を構成している。

以上のように構成された水素生成器について、以下その動作、作用を説明する。定常運転時、改質部１は約６００℃、ＣＯ変成部６は約３００℃、ＣＯ除去部７は約１５０℃、燃料電池８は約７０℃に夫々加熱冷却されてその温度を保っている。また、改質部１、ＣＯ変成部とＣＯ除去部７は内部に触媒を充填しているため、熱容量が大きく、燃料電池８は、構成するＭＥＡの固体高分子膜が１００℃以上になると劣化し熱に弱い特性がある。以前は、この高温による劣化を防止するため、改質部１の上流に位置するパージガス流入部１１からガスを極端に少なくした流量を流し、改質部１の温度が低下してからこのパージ量を増加させていた。そのため、パージに要する時間が長く要し、トータルのパージガス量も多かった。

そこで、運転停止時は、改質部１の上流に位置するパージガス流入部１１からガスを流すとともに、ガス流入部９と１０からもガスを供給する。パージガス流入部１１から入ったガスは改質部１を冷却しガス自身は６００℃近い高温となりＣＯ変成部６に供給するが、ガス流入部９から入ったガスと混合して３００℃以下の低温で流入が可能となる。ＣＯ変成部６がら出たパージガスは、同様にガス流入部９から入ったガスと混合してＣＯ除去部７を１５０℃以下で流しパージが可能となる。ことにより、ＣＯ変成部６とＣＯ除去部７は高温の改質部１を通過しないガスと混合させたパージが可能となるため、ＣＯ変成部６とＣＯ除去部７が高温になることを防止でき、ＣＯ変成部６とＣＯ除去部７の触媒は劣化を防止し、かつ、パージガス量を少なく短時間に改質部温度を低下でき、システムは負荷に対する動作応答良く、より効率的とできる。

また、本実施の形態では、ＣＯ変成部６とＣＯ除去部７に複数のガス流入部を構成したことにより、ＣＯ変成部６とＣＯ除去部７のおのおのの温度上昇に合せてパージガス量を調節できる。そのため、パージに必要なガス量を大幅に低減でき、かつ停止動作に必要な時間も短縮し動作応答が向上する。ＣＯ変成部６とＣＯ除去部７に温度検知手段を設けて、パージガス量を調節してもよい。

また、本実施の形態では、供給するガスを空気としたことにより、不活性ガスの貯蔵、生成等が必要でなく、装置全体が非常に簡単となり、小型化、操作性の優れた装置となる。すなわち、触媒が高温時空気などの酸化ガスと接すると触媒性能が劣化するが、常温レベルでは前記劣化はほとんど生じない。そこで、低温のパージガスを注入して急速に温度低下させると、空気でパージしても触媒性能の維持が可能である。

また、本実施の形態では、供給するガスを水蒸気としたことにより、比較的簡単な構成が可能となり、小型化、操作性と信頼性の優れた装置となる。すなわち、水蒸気改質の水素生成器では、運転中は原料ガスに水蒸気を供給している。この水蒸気を利用して停止時パージする。パージに供給する水蒸気の温度は１５０度程度とすれば十分冷却作用があり、改質部、ＣＯ変成部、ＣＯ除去部がこの温度まで低下して後、空気に切り替えて冷却を追加する。このことにより、各触媒の触媒性能劣化を防止して、より耐久信頼性の向上が可能である。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における水素生成器におけるブロック図を示すものである。実施の形態１と異なるところは、改質部１にガス排出部１２を設けてある。このことにより、運転停止時のパージガスを、ガス流入部９，１０からガス排出部１２に流すことが出来る。すなわち、パージガスは、ガス流入部９，１０から比較的低温のＣＯ除去部７とＣＯ変成部６を冷却と置換をした後、高温の改質部１に入りさらに冷却と置換してガス排出部１２から高温で排出する。ＣＯ除去部７とＣＯ変成部６はパージによって加熱されることが無く、改質部１も冷却が容易である。そのため、さらにパージに必要なガス量を大幅に低減でき、かつ停止動作に必要な時間も短縮し動作応答がさらに向上できる。

また、本実施の形態では、ガス排出部１２を燃焼部５の燃焼器の燃料管１３に接続してある。このことにより、停止時のガスパージした時にガス排出部１２から出てくる可燃ガスを燃焼部５で燃焼させることが可能となり、外部に排出しなくて処理が完了できる。そのため、運転停止時、外部に可燃ガス等排出し環境的に不具合を生じることを防止できる。

また、本実施の形態では、ガス流入部９，１０とガス排出部１２は、電磁弁（または逆止弁）１４，１５，１６をを介しておのおの接続してある。

このことにより、水素生成器の運転中は確実に閉塞を可能にしてガス洩れによる性能劣化を生じない。また、運転停止時は改質部１、ＣＯ変成部６、ＣＯ除去部７の温度の変化に応じてガス流入部９，１０とガス排出部１２の通路を開閉してガスの流れを制御することが可能となる。そのため、最適な流量設定が可能となり、パージに必要なガス量を大幅に低減でき、かつ停止動作に必要な時間も短縮し動作応答がさらに向上できる。

また、本実施の形態では、改質部１の温度が所定の温度以下になるとガス流入部９，１０からのガス供給を停止することにより、各触媒の冷却が完了する。改質部1の温度を検知して電磁弁１４，１５，１６の開閉動作を制御部１７で動作させる。すなわち、運転時に高温である改質部１の温度が下がっていればＣＯ変成部６とＣＯ除去部７は当然低温となりパージが完了と判断できる。そこで、改質部１の温度低下から改質部１、ＣＯ変成部６、ＣＯ除去部７のガスパージ完了を判断し処理を完了することにより、システムの信頼性を確保できる。

（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における水素生成器におけるブロック図を示すものである。実施の形態１と異なるところは、ＣＯ除去部７と燃料電池８を接続し、燃料電池８とガス流入部９，１０を接続して構成してある。このことにより、特別な装置を必要とせずに不活性のかつ低温のガスで水素生成器をガスパージできる。すなわち、運転停止時、燃料電池８は水素を中心としたガスで通路は充満しており、また燃料電池８はセパレータ、端版、等熱的な容量がある。そのため、燃料電池８からガス流入部９，１０に入ってくるガスは低温の不活性ガスである。このガスをＣＯ変成部６、ＣＯ除去部７へ流し高温となったガスを再び燃料電池８に流し低温化する。このサイクルを繰り返すことにより、不活性ガスで冷却と置換が可能となる。前記ガスの循環には専用のポンプフロアを用いてもよい、また、改質部１も同様にパージしても効果がある。

また、本実施の形態では、燃料電池８は、冷却手段１８を有し、改質部１の温度が所定の温度以下になると冷却手段１８を停止する。燃料電池８は高効率のため、発電と給湯のコージェネを求められ、燃料電池８の発電時の発熱を放熱のため水、空気等で冷却している。このため、運転停止時、この冷却を遅延して冷却手段１８とできる。このことにより、簡単に不活性ガスでパージできながら、冷却効果が大幅に能力アップでき運転停止時間が短縮できると共に、補機電力を削減でき運転効率が向上し省エネルギー化が図れる。

以上のように、本発明にかかる水素生成器は、ＣＯ変成部または、ＣＯ除去部にガス流入部を構成し、運転停止時はこのガス流入部からパージ用のガスを供給することが可能となるので、ＣＯ変成部とＣＯ除去部が高温になることを防止でき、ＣＯ変成部とＣＯ除去部の触媒は劣化を防止し信頼性を高め、かつ、パージガス量を少なく短時間に改質部温度を低下でき、システムは負荷に対する動作応答良く、より効率的なシステムの水素生成器となるので、固体高分子形燃料電池の燃料として用いる水素を得る為に、所定の原料を改質して水素ガスを生成する水素生成器の運転停止方法等の用途にも適応できる。

本発明の実施の形態１における水素生成器におけるブロック図 本発明の実施の形態２における水素生成器におけるブロック図 本発明の実施の形態３における水素生成器におけるブロック図 従来の水蒸気改質器を用いた原料、水蒸気の供給から水素ガスの出口に至るまでを示すブロック図

符号の説明

１ 改質部
６ ＣＯ変成部
７ ＣＯ除去部
９、１０ ガス流入部
１２ ガス排出部
１３ 燃料管
１４、１５、１６ 電磁弁

Claims (10)

1. 原料と水を供給し加熱手段を有する改質部と、ＣＯ変成部と、ＣＯ除去部とを順次接続し、前記ＣＯ変成部または前記ＣＯ除去部にガス流入部を接続して構成し、運転停止時は前記ガス流入部からガスを供給することを特徴とする水素生成器。
2. ＣＯ変成部とＣＯ除去部に複数のガス流入部を接続して構成した請求項１に記載の水素生成器。
3. 供給するガスを空気とした請求項１または２に記載の水素生成器。
4. 供給するガスを水蒸気とした請求項１または２に記載の水素生成器。
5. 改質部にガス排出部を設けた請求項１または２に記載の水素生成器。
6. ガス排出部を燃焼器の燃料管に接続した請求項５に記載の水素生成器。
7. ガス流入部とガス排出部は、電磁弁または逆止弁を介して接続した請求項１〜６のいずれか１項に記載の水素生成器。
8. 改質部の温度が所定の温度以下になるとガス流入部からのガス供給を停止する請求項１〜７のいずれか１項に記載の水素生成器。
9. ＣＯ除去部と燃料電池を接続し、前記燃料電池とガス流入部を接続した請求項１〜８のいずれか１項に記載の水素生成器。
10. 燃料電池は、冷却手段を有し、改質部の温度が所定の温度以下になると前記冷却手段を停止する請求項９に記載の水素生成器。

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