JP2005263584A - H2 generation device - Google Patents

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Takao Maruyama
高生 丸山
Hiroshi Akama
弘 赤間
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an H<SB>2</SB>generation device which generates a hydrogen-containing gas from a fuel and can supply a sufficient amount of a reformed gas even at a low temperature of not higher than 500°C soon after the start. <P>SOLUTION: The H<SB>2</SB>generation device for generating a hydrogen-containing gas from a fuel is equipped with an O<SB>3</SB>generator in front of a fuel reformer; and an O<SB>3</SB>-containing gas generated by the O<SB>3</SB>generator is introduced into the fuel reformer in fuel reforming. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、炭化水素系の燃料から水素を含有するガスを発生する燃料改質器を備えてなる水素発生装置(単にH発生装置ともいう。)に関するものである。 The present invention relates to a hydrogen generator (also simply referred to as an H 2 generator) including a fuel reformer that generates a gas containing hydrogen from a hydrocarbon-based fuel.

固体高分子燃料電池は比較的低温でも高電流密度が得られるため、自動車などの移動用電源として期待されている。この固体高分子燃料電池への水素含有ガスの供給源として、炭化水素の酸化反応で放出される熱量を吸熱反応である炭化水素の水蒸気改質反応に利用するオートサーマル型燃料改質器が提案されている。   Solid polymer fuel cells are expected to be used as power sources for automobiles and the like because a high current density can be obtained even at a relatively low temperature. An autothermal fuel reformer that uses the amount of heat released from the hydrocarbon oxidation reaction for the hydrocarbon steam reforming reaction as an endothermic reaction is proposed as a source of hydrogen-containing gas for this polymer electrolyte fuel cell Has been.

こうした燃料改質器では、例えば、メタノールなどの炭化水素(燃料)と空気(酸素)と水蒸気(HO)とを混合し、これを銅系触媒、貴金属あるいは、VIII族(IUPAC無機化学命名法改訂版(1989)以後の8〜10族に相当する)金属系触媒等が充填された反応器内に流し、下記式に示す水蒸気改質反応により水素および二酸化炭素を含有する改質ガスを生成する。 In such a fuel reformer, for example, hydrocarbon (fuel) such as methanol, air (oxygen), and water vapor (H 2 O) are mixed, and this is mixed with a copper-based catalyst, a noble metal, or a group VIII (IUPAC inorganic chemical nomenclature). The reformed gas containing hydrogen and carbon dioxide is flown into a reactor filled with a metal-based catalyst (corresponding to the group 8 to 10 after the revised law (1989)), and by a steam reforming reaction represented by the following formula: Generate.

Figure 2005263584
Figure 2005263584

ここで、上記水蒸気改質反応は、下記の二つの反応が同時に進行することによる全体反応として示されている。   Here, the steam reforming reaction is shown as an overall reaction by the following two reactions proceeding simultaneously.

Figure 2005263584
Figure 2005263584

さらに、上記燃料改質器においては、上記改質反応に加え、下記式に示す部分酸化反応も同時に起こっている。   Further, in the fuel reformer, in addition to the reforming reaction, a partial oxidation reaction represented by the following formula is simultaneously occurring.

Figure 2005263584
Figure 2005263584

上記改質反応は、いずれも加熱又は発熱をもたらし、プロセスとして組み込む場合、熱の授受の制御に困難を要する場合が多い。   Any of the above reforming reactions causes heating or heat generation, and when incorporated as a process, it is often difficult to control the transfer of heat.

また、上記改質反応に適用する触媒は一般にペレット状触媒であり、圧力損出が大きく、触媒粒子の接触による粉化等の問題が生じている。これに対してコージュライト製等のセラミックス基材に触媒成立をコートしたハニカム形状の触媒も提案されているが、セラミックス基材の特性上、成型性が困難であり、リアクタ内への固定も容易で無く、さらに基材の壁厚も厚いため、多量の触媒成分をコートするには限度があった。   Moreover, the catalyst applied to the above reforming reaction is generally a pellet catalyst, and the pressure loss is large, causing problems such as pulverization due to contact with catalyst particles. On the other hand, a honeycomb-shaped catalyst in which a catalyst base is coated on a ceramic base material made of cordierite has also been proposed, but due to the characteristics of the ceramic base material, moldability is difficult and fixing in the reactor is easy. In addition, since the wall thickness of the base material is thick, there is a limit to coat a large amount of the catalyst component.

このような問題を解決する手段として、熱応答性に優れ、高性能な炭化水素改質触媒として、Ti、Al、Si、Zr、Ni、Fe、Co、Cu、Zn、Pt、Pd、Ru及びRhから選ばれる少なくとも一種の触媒を金属ハニカム担体上に被覆してなるものが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   As a means for solving such a problem, Ti, Al, Si, Zr, Ni, Fe, Co, Cu, Zn, Pt, Pd, Ru, A material obtained by coating a metal honeycomb carrier with at least one catalyst selected from Rh has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

上記特許文献1に記載の触媒においては、吸熱又は発熱を伴う改質反応においても熱伝達性が良く、かつ基材の形成性の良い触媒を提供することができるため、起動時におけるガスの温度に良好に対応でき、起動時直後から直ちに炭化水素を改質できるというものである。
特開2000−126595号公報(第5頁、図5)
In the catalyst described in Patent Document 1, since a catalyst having good heat transfer and good base material formability can be provided even in a reforming reaction with endotherm or heat generation, the temperature of the gas at the time of startup The hydrocarbon can be reformed immediately after startup.
JP 2000-126595 A (page 5, FIG. 5)

しかしながら、炭化水素系の燃料を、特許文献1に記載の触媒を使った従来の燃料改質器を用いて反応させても、特許文献1の第5頁の図5にあるように、500℃以下の低温域で、改質性能が低下することになり、起動時に十分な改質ガスが得られないという課題があった。   However, even if the hydrocarbon-based fuel is reacted using a conventional fuel reformer using the catalyst described in Patent Document 1, as shown in FIG. In the following low temperature range, the reforming performance deteriorates, and there is a problem that sufficient reformed gas cannot be obtained at the time of startup.

特に、燃料電池自動車などの移動用電源として期待されている固体高分子燃料電池では、一般のガソリンエンジン自動車と同等の性能を目指し、燃料電池自動車の起動性能(例えば、起動から発進までの待機時間)を高める研究開発がなされている。この燃料電池自動車の起動時に必要なモータ駆動用の大電流を供給するには、外部からの電極供給ができないため、通常、二次電池やキャパシタ等の補助電源からの出力に加え、燃料電池の発電量(燃料電池出力)を増やす必要がある。しなしながら、搭載スペースに制限がある自動車では、こうした補助電源の大容量化は困難であり、該補助電源で賄える電力量には短時間である。そのため、できるだけ早い時期から燃料電池による十分な発電量を得ることが望まれており、補助電源の小型軽量化にも寄与し得ることにもなる。そこで、該燃料電池による十分な発電量を得るべく、該燃料電池への水素含有ガスの供給源として利用されるH発生装置として、起動直後の500℃以下の低温域でも十分な量の改質ガスを供給できるものが切望されている。 In particular, solid polymer fuel cells, which are expected to be used as power sources for mobile vehicles such as fuel cell vehicles, aim to achieve performance equivalent to that of ordinary gasoline engine vehicles, with fuel cell vehicle start-up performance (for example, waiting time from start to start) ) Research and development is underway. In order to supply a large current for driving the motor necessary for starting this fuel cell vehicle, it is not possible to supply electrodes from the outside. Therefore, in addition to the output from an auxiliary power source such as a secondary battery or a capacitor, It is necessary to increase the amount of power generation (fuel cell output). However, in an automobile with a limited mounting space, it is difficult to increase the capacity of such an auxiliary power source, and the amount of power that can be covered by the auxiliary power source is short. Therefore, it is desired to obtain a sufficient amount of power generated by the fuel cell from the earliest possible time, which can contribute to the reduction in size and weight of the auxiliary power supply. Therefore, in order to obtain a sufficient amount of power generated by the fuel cell, as a H 2 generator used as a supply source of hydrogen-containing gas to the fuel cell, a sufficient amount of modification is possible even in a low temperature region of 500 ° C. or less immediately after startup. The thing which can supply quality gas is anxious.

そこで、本発明は、上記の従来技術の課題に着目されたものであり、燃料から水素を含有するガスを発生するH発生装置において、起動時直後の500℃以下の低温域でも十分な改質ガスを供給できるH発生装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been focused on the above-mentioned problems of the prior art, and in a H 2 generator that generates hydrogen-containing gas from fuel, it is sufficiently improved even in a low temperature range of 500 ° C. or less immediately after startup. and to provide of H 2 generator that can supply quality gas.

本発明は、燃料から水素を含有するガスを発生するH発生装置において、燃料改質器の前部にオゾン(単に、Oとも記す)発生器を備え、該O発生器で発生させたO含有ガスを、燃料改質の際に該燃料改質器に導入することを特徴とするH製造装置により達成することができる。 The present invention relates to an H 2 generator that generates a hydrogen-containing gas from a fuel, and includes an ozone (simply referred to as O 3 ) generator at the front of the fuel reformer, which is generated by the O 3 generator. Further, it can be achieved by an H 2 production apparatus characterized by introducing an O 3 -containing gas into the fuel reformer during fuel reforming.

本発明のH発生装置では、燃料改質器の手前にオゾン発生器を設置することでOを発生させ、燃料などの改質原料と一緒に燃料改質器に導入することで、Oより高い燃料との反応性により改質反応を促進でき、改質される燃料が増え、改質ガスが増える。更に、Oと交じり合い一部Oと反応した燃料は水と反応しやすくなり、HOと燃料との改質反応を促進させる。かかるO発生は、起動時直後から常温(外気温)下で行い得るため、燃料改質器が暖気され500℃超の高温域になるのを待たなくともよい。その結果、起動時直後の500℃以下の低温域でも、改質性能を向上することができ、十分な量の改質ガスを供給できるH発生装置を提供することができるものである。 In the H 2 generator of the present invention, O 3 is generated by installing an ozone generator in front of the fuel reformer, and introduced into the fuel reformer together with reforming raw materials such as fuel. The reforming reaction can be promoted by the reactivity with the fuel higher than 2 , the fuel to be reformed increases, and the reformed gas increases. Further, the fuel that crosses with O 3 and partially reacts with O 3 is likely to react with water, and promotes the reforming reaction between H 2 O and the fuel. Since such O 3 generation can be performed at normal temperature (outside temperature) immediately after startup, it is not necessary to wait for the fuel reformer to warm up to a high temperature range exceeding 500 ° C. As a result, the reforming performance can be improved even in a low temperature range of 500 ° C. or less immediately after startup, and an H 2 generator capable of supplying a sufficient amount of the reformed gas can be provided.

本発明のH発生装置は、燃料から水素を含有するガスを発生するH発生装置において、燃料改質器の前部にO発生器を備え、該O発生器で発生させたO含有ガスを、燃料改質の際に該燃料改質器に導入することを特徴とするものである。本発明のH発生装置では、上記構成を有することにより、500℃以下の低温域において改質性能を向上させることができる。 The H 2 generator of the present invention is an H 2 generator that generates a hydrogen-containing gas from a fuel. The H 2 generator includes an O 3 generator at the front of the fuel reformer, and the O 3 generated by the O 3 generator. The 3 containing gas is introduced into the fuel reformer at the time of fuel reforming. In the H 2 generator of the present invention, by having the above configuration, the reforming performance can be improved in a low temperature range of 500 ° C. or lower.

以下、本発明のH発生装置の代表的な実施形態につき、それぞれ具体的な実施例及び図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, typical embodiments of the H 2 generator of the present invention will be described in detail with reference to specific examples and drawings.

第1の実施形態(実施例1)
実施例1では、燃料から水素を含有するガスを発生するH発生装置の第1の実施形態として、燃料改質器の前部に放電式のO発生器を備え、空気を該O発生器に導入し、かつ燃料と水はO発生器と燃料改質器の間に導入することを特徴とするH製造装置の具体的な実施態様につき説明する。
First Embodiment (Example 1)
In Example 1, as a first embodiment of an H 2 generator that generates a gas containing hydrogen from fuel, a discharge-type O 3 generator is provided at the front of a fuel reformer, and air is supplied to the O 3. A specific embodiment of the H 2 production apparatus, which is introduced into the generator and fuel and water are introduced between the O 3 generator and the fuel reformer will be described.

図1は、本発明のH発生装置を組み込んだ燃料電池システムの第1の実施形態の概要を模式的に表したものである。 FIG. 1 schematically shows an outline of a first embodiment of a fuel cell system incorporating the H 2 generator of the present invention.

図1に示すように、本実施形態では、燃料改質器(例えば、後述する比較例1と同様に、通常の空気を利用したオートサーマル改質器を利用できる。)11の前部に放電式のO発生器13を設置し、空気(Air)を該O発生器13に導入する。本実施例のH発生装置により、空気からOを発生させることにより、後述する比較例1に示す通常の空気を利用したオートサーマル改質反応よりも燃料改質性能を向上させることができる。 As shown in FIG. 1, in this embodiment, a fuel reformer (for example, an autothermal reformer using normal air can be used as in Comparative Example 1 described later) is discharged to the front of the fuel reformer 11. An O 3 generator 13 of the formula is installed, and air (Air) is introduced into the O 3 generator 13. By generating O 3 from air by the H 2 generator of the present embodiment, the fuel reforming performance can be improved as compared with the autothermal reforming reaction using normal air shown in Comparative Example 1 described later. .

放電式のO発生器13により、空気中のOは3O→2Oの反応により一部Oとなる。そのO濃度は、約3%程度であり、放電式のO発生器13への空気供給量を0.78mN/hとした場合、O発生量は約30kg/hである。また、その際の放電式のO発生器13における電力消費量は1kg/hのOを発生させるのに約30kW必要である。 O 2 in the air is partially converted to O 3 by the reaction of 3O 2 → 2O 3 by the discharge type O 3 generator 13. The O 3 concentration is about 3%, and when the amount of air supplied to the discharge-type O 3 generator 13 is 0.78 m 3 N / h, the amount of O 3 generated is about 30 kg / h. In addition, the power consumption in the discharge-type O 3 generator 13 at that time requires about 30 kW to generate 1 kg / h of O 3 .

燃料電池自動車のように外部電源からの供給が困難な場合、こうした電力は、起動時には補助電源である二次電池やキャパシタから供給され、その後燃料電池で発電されるようになれば、該燃料電池から供給される。よって、燃料電池自動車の場合でも、起動直後からOの安定供給が可能である。 When it is difficult to supply from an external power source as in a fuel cell vehicle, such power is supplied from a secondary battery or capacitor, which is an auxiliary power source, at startup, and then generated by the fuel cell. Supplied from Therefore, even in the case of a fuel cell vehicle, stable supply of O 3 is possible immediately after startup.

ここで、O発生器には、主に放電式、電気分解式、紫外線ランプ式(本発明では、放電式に含めるものとする)がある。 Here, the O 3 generator mainly includes a discharge type, an electrolysis type, and an ultraviolet lamp type (in the present invention, included in the discharge type).

本実施形態で用いることのできるO発生器としては、空気中のOを3O→2Oの反応により一部Oとすることができるものであればよく、放電式のものがOの生産コストが最も安価であり、好適に利用できる。該放電式は、放電の原理から主に無声放電法と沿面放電法を用いたものが利用可能である。 The O 3 generator that can be used in the present embodiment may be any generator that can partially convert O 2 in the air to O 3 by a reaction of 3O 2 → 2O 3. The production cost of No. 3 is the cheapest and can be suitably used. As the discharge type, those using a silent discharge method and a creeping discharge method mainly from the principle of discharge can be used.

かかる放電式のO発生器では、電圧として数kから1万ボルトの電圧を空気に与えることで、放電による電子が生じ、その電子が、Oを乖離させ、O原子を生じさせる。これにより空気中の酸素の一部をOに変えることができる。反応式は、下記の通りである。 In such a discharge-type O 3 generator, a voltage of several k to 10,000 volts is applied to the air as a voltage to generate electrons due to the discharge, and the electrons dissociate O 2 to generate O atoms. Thereby, a part of oxygen in the air can be changed to O 3 . The reaction formula is as follows.

Figure 2005263584
Figure 2005263584

即ち、空気を放電式のO発生器13内で電気放電することによって、上記のようにO(詳しくはO+O混合ガス)を得ることができる。 That is, O 3 (specifically, O 3 + O 2 mixed gas) can be obtained as described above by electrically discharging air in the discharge-type O 3 generator 13.

次に、放電式のO発生器13で発生したOを含有した空気(詳しくはO+O混合ガス)は、その後にHO(g;気体)や燃料(fuel(g))と混合された後に燃料改質器11中の改質触媒に送り込まれる。改質器11内部では、改質反応により水素を含有するガスが生成される。 Next, air containing O 3 generated by the discharge-type O 3 generator 13 (specifically, an O 3 + O 2 mixed gas) is then mixed with H 2 O (g; gas) or fuel (fuel (g)). And then fed into the reforming catalyst in the fuel reformer 11. Inside the reformer 11, a gas containing hydrogen is generated by the reforming reaction.

即ち、燃料のメタノール、メタン、ガソリンなどを燃料改質器11にて、例えば、水蒸気改質反応して水素を含有するガスを製造することができる。例えば、メタンを燃料として改質反応を行う場合を例にとれば、下記の通りである(以下の反応例は、メタンの主な改質反応を例示したものであり、例えば、後述するように含酸素化合物から水素を生成する反応なども改質器内で進行し得るなど、これらの反応に制限されるものではない。)。   That is, a gas containing hydrogen can be produced by, for example, a steam reforming reaction of fuel methanol, methane, gasoline, or the like in the fuel reformer 11. For example, the case of performing a reforming reaction using methane as an example is as follows (the following reaction examples illustrate the main reforming reactions of methane, for example, as described below. The reaction for generating hydrogen from the oxygen-containing compound can also proceed in the reformer, and is not limited to these reactions.

Figure 2005263584
Figure 2005263584

以上の反応形態から、Oの役割は、以下の点だと考えられる。 From the above reaction mode, the role of O 3 is considered as follows.

(A)OはOより反応性が高いため、改質される燃料が増加する。高反応性により上記反応式(1)は、上記反応式(2)よりも500℃以下の低温域でも反応が進行しやすい。 (A) Since O 3 is more reactive than O 2 , the amount of reformed fuel increases. Due to the high reactivity, the reaction formula (1) is more likely to proceed even in a low temperature range of 500 ° C. or lower than the reaction formula (2).

(B)Oと交じり合った燃料は水と反応しやすくなり、改質される燃料が増える。これは、Oと交じり合った燃料というのは、500℃以下の低温域であっても燃料がOと反応し、含酸素化合物のような状態になっているかもしくは、一部の燃料がOの高い反応性により、分解されてより水と反応されやすい状態になったと考えられる(上記反応式(4)参照のこと)。 (B) The fuel mixed with O 3 easily reacts with water, and the amount of fuel to be reformed increases. This is because fuel intermingled with O 3, the fuel be a low temperature range below 500 ℃ reacts with O 3, or either in the state, such as oxygen-containing compound, a portion of the fuel It is considered that due to the high reactivity of O 3 , it was decomposed and more easily reacted with water (see the above reaction formula (4)).

以上のことにより改質性能が向上すると考えられる。改質性能とは具体的には以下のことを表す。燃料転化率の向上、500℃以下の低温域での転化率の向上、H選択性の向上、CO及びCH等の未反応燃料の低減である。燃料転化率の向上及び500℃以下の低温転化率の向上に関しては、OはOより反応性が高いために燃料がより反応しやすくなるという効果と、Oと交じり合い、反応し、含酸素化合物のようになることで、より改質されやすくなるという効果がある。一般に、イソオクタンなどの酸素を有していない炭化水素はエタノール、メタノールなどの化合物に比べると反応性が悪いことが知られている。また、H選択性の向上及び、CO及びCH等の未反応燃料の低減であるが、これも含酸素化合物には特徴的で、一般に、メタノールなどの含酸素化合物はCuやPd/ZnOなどの触媒を使用すると、CO、CH等が低減されてH選択性が向上することが知られている(例えば、反応式(4)の含酸素化合物は、燃料改質器11中のCuやPd/ZnOなどの触媒下で、更に反応し水素を生成する;CHO+HO→2H+CO)。従って、Oを燃料と反応させて、含酸素化合物のような燃料にすることで、CO、CH等が低減されて、H選択性が向上すると考えられる。 It is thought that the reforming performance is improved as described above. Specifically, the reforming performance represents the following. Improvement of fuel conversion rate, improvement of conversion rate in a low temperature range of 500 ° C. or lower, improvement of H 2 selectivity, reduction of unreacted fuel such as CO and CH 4 . Regarding the improvement of the fuel conversion rate and the improvement of the low temperature conversion rate of 500 ° C. or less, the reaction of O 3 is more reactive than O 2, and the effect that the fuel becomes easier to react, and O 3 is mixed and reacted. By becoming like an oxygen-containing compound, there exists an effect that it becomes easier to modify | reform. In general, it is known that hydrocarbons having no oxygen such as isooctane are less reactive than compounds such as ethanol and methanol. In addition, the improvement of H 2 selectivity and the reduction of unreacted fuel such as CO and CH 4 are also characteristic of oxygen-containing compounds. In general, oxygen-containing compounds such as methanol are Cu and Pd / ZnO. It is known that the use of such a catalyst reduces CO, CH 4 and the like and improves H 2 selectivity (for example, the oxygen-containing compound in the reaction formula (4) is contained in the fuel reformer 11). Under a catalyst such as Cu or Pd / ZnO, it further reacts to produce hydrogen; CH 2 O + H 2 O → 2H 2 + CO 2 ). Therefore, it is considered that CO 3, CH 4, and the like are reduced and H 2 selectivity is improved by reacting O 3 with fuel to obtain a fuel such as an oxygen-containing compound.

ここで、本発明に用いることのできる燃料としては、炭化水素系燃料であればよく、特に制限されるものではない。例えば、炭化水素がCH、C、C等のパラフィン類;ベンゼン、トルエン等の芳香族類;C、C等のオレフィン類;ナフラン類;さらにガソリン、灯油、軽油等の混合物あるいはメタノール、エタノール等のアルコール類などが挙げられる。 Here, the fuel that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it is a hydrocarbon-based fuel. For example, paraffins whose hydrocarbons are CH 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8 ; aromatics such as benzene and toluene; olefins such as C 2 H 4 and C 3 H 6 ; nafurans; , A mixture of kerosene, light oil or the like, or an alcohol such as methanol or ethanol.

なお、本実施例では燃料改質器11とO発生器13の間に水と燃料を導入している。これはOと燃料を予め混合していないと、改質反応としての効果が落ちる。そのため、燃料改質器11への直接導入ではなく、燃料改質器11とO発生器13の間に導入することが望ましい。さらに、水と燃料を比較した時、水より先に燃料がOと反応する方が、より燃料と交じり合って反応しやすいために、改質性能が向上するのでより望ましい。よって、図1に示すように、燃料改質器11とO発生器13の間を移送されるOを含有した空気に対して、燃料をまず導入し、その後方でHO(g)を導入することができる装置構成とするのがより望ましい。 In this embodiment, water and fuel are introduced between the fuel reformer 11 and the O 3 generator 13. If the O 3 and the fuel are not mixed in advance, the effect as a reforming reaction is reduced. Therefore, it is desirable not to introduce the fuel reformer 11 directly but to introduce it between the fuel reformer 11 and the O 3 generator 13. Furthermore, when water and fuel are compared, it is more preferable that the fuel reacts with O 3 before water because the reforming performance is improved because the fuel reacts more easily with the fuel. Therefore, as shown in FIG. 1, the fuel is first introduced into the air containing O 3 transferred between the fuel reformer 11 and the O 3 generator 13, and H 2 O (g ) Is more preferable.

上記燃料改質器11に用いられる改質触媒としては、特に制限されるものではなく、燃料の種類ごとに、従来の燃料改質器で用いられているものと同様の数多くの改質触媒をそのまま適用できるものである。例えば、上記メタンを燃料として改質反応を行う場合を例にとれば、上記したCO、CH等を低減しH選択性を向上し得るCuやPd/ZnOなどの触媒、特開2000−126595号公報(特許文献1)に記載の熱応答性に優れる炭化水素改質触媒であるTi、Al、Si、Zr、Ni、Fe、Co、Cu、Zn、Pt、Pd、Ru及びRhから選ばれる少なくとも一種の触媒を金属ハニカム担体上に被覆してなるもの、特開2002−126522号公報などに記載のRu、Rh、Ir、NiをAlやZrO担体に含浸し、耐熱性酸化物からなる助触媒成分にZrO、MgOを用いたものなどの炭化水素改質触媒など、更にはこれらを適宜組み合わせたものなどを用いることができるが、これらに何ら制限されるものではない。即ち、本発明では、燃料改質器に用いる触媒を、本発明のO含有原料(燃料+水+O+O)に合わせて新たに開発する必要がない点で有利である。好ましくはOによる改質効果のより高い触媒種を適宜選択して用いることが望ましい。但し、本発明では、O改質効果のより高い触媒種として、既存の触媒種の組合せや複合化や配合比率等の設計変更等による改良、あるいは全く新しい触媒種の開発等により得られたものを用いてもよいことは言うまでもない。 The reforming catalyst used in the fuel reformer 11 is not particularly limited, and many reforming catalysts similar to those used in conventional fuel reformers are used for each type of fuel. It can be applied as it is. For example, taking the case of performing the reforming reaction using methane as a fuel, a catalyst such as Cu or Pd / ZnO that can reduce CO, CH 4, etc. and improve H 2 selectivity, for example, Selected from Ti, Al, Si, Zr, Ni, Fe, Co, Cu, Zn, Pt, Pd, Ru, and Rh, which are hydrocarbon reforming catalysts having excellent thermal responsiveness described in Japanese Patent No. 126595 (Patent Document 1) A material formed by coating at least one kind of catalyst on a metal honeycomb carrier, Ru, Rh, Ir, Ni described in JP-A No. 2002-126522 etc. is impregnated in an Al 2 O 3 or ZrO 2 carrier, such as a hydrocarbon reforming catalyst, such as those using ZrO 2, MgO, but still it can be used as a combination thereof as appropriate, are those in any limitation to the cocatalyst component comprising an oxide Not to. That is, the present invention is advantageous in that it is not necessary to newly develop a catalyst used in the fuel reformer in accordance with the O 3 -containing raw material (fuel + water + O 2 + O 3 ) of the present invention. Preferably, it is desirable to appropriately select and use a catalyst type having a higher reforming effect by O 3 . However, in the present invention, as a catalyst type having a higher O 3 reforming effect, it was obtained by improving the combination of existing catalyst types, combining, changing the design of the blending ratio, etc., or developing a completely new catalyst type. It goes without saying that things may be used.

同様に、反応温度や空間速度などに関しても、従来の燃料改質器で行われている条件を適用できるが、よりO改質効果が高くなるように、適宜調整してもよい。即ち、燃料改質器での反応温度は、燃料や触媒種などに応じて従来同様に調整すればよく、起動直後から昇温(ヒートアップ)し、200〜500℃の低温域から装置を稼動させ、その後定常時には500〜800℃の高温域で安定化するように制御するのが一般的であるが、本発明では、上記した通り、500℃以下の低温域でも良好な改質性能を発現できることから、従来よりも低温域で運転してもよいといえる。また、空間速度に関しても、従来と同様に調整すればよく、GHSV(Gas Hourly Space Velocity;排ガス空間速度)=排ガス量(mN/h)/触媒量(m)=10000〜300000(1/h)の範囲であればよく、この範囲内で制御するのが望ましい。ただし、起動時などは、上記範囲に制限されることなく、すばやく定常状態に移行できるように制御してもよいなど、装置の運転状況(起動時、定常時、停止時など)に応じて制御する。また、改質器やオゾン発生器(更には、後述する除湿装置、シフト反応器、prox反応器、燃料電池等)には、温度や空間速度のほか、湿度、ガス組成(ガス濃度)、ガス流量(流速)、圧力等が制御可能なようにヒータやポンプ等のほか、これらの制御装置、例えば、温度、湿度、圧力、流量、ガスセンサ等の検出部(計測部)、演算処理部(調節部)、ノズル、バルブ等の操作部などが付設されていてもよい。 Similarly, with respect to the reaction temperature, space velocity, and the like, the conditions used in the conventional fuel reformer can be applied, but they may be appropriately adjusted so that the O 3 reforming effect becomes higher. That is, the reaction temperature in the fuel reformer may be adjusted in the same manner as in the past depending on the fuel, catalyst type, etc., the temperature is raised (heated up) immediately after startup, and the apparatus is operated from a low temperature range of 200 to 500 ° C. After that, it is generally controlled to stabilize in a high temperature range of 500 to 800 ° C. during steady state, but in the present invention, as described above, good reforming performance is exhibited even in a low temperature range of 500 ° C. or less. Therefore, it can be said that it may be operated in a lower temperature range than in the past. Also, the space velocity may be adjusted in the same manner as in the past, and GHSV (Gas Hourly Space Velocity) = exhaust gas amount (m 3 N / h) / catalyst amount (m 3 ) = 10000 to 300,000 (1 / H), and it is desirable to control within this range. However, at the time of start-up, etc., it is not limited to the above range and may be controlled so that it can quickly shift to a steady state. To do. In addition, the reformer and ozone generator (further, dehumidifiers, shift reactors, prox reactors, fuel cells, etc. described later), in addition to temperature and space velocity, humidity, gas composition (gas concentration), gas In addition to heaters and pumps so that the flow rate (flow velocity), pressure, etc. can be controlled, these control devices, for example, temperature, humidity, pressure, flow rate, gas sensor detection units (measurement units), arithmetic processing units (adjustment) Part), an operation part such as a nozzle or a valve may be provided.

本実施例のH製造装置では、上記燃料改質器11と放電式のO発生器13の装置構成を備えてなるものであればよい。すなわち、本実施例のH製造装置では、燃料改質器11の前段にO発生器13が設けられており、O発生器13に空気を導入できる装置構成を有している。さらに燃料改質器11とO発生器13の間に燃料と水を導入できる装置構成を有しているものであればよい。 In the H 2 manufacturing apparatus of the present embodiment, any apparatus having the fuel reformer 11 and the discharge-type O 3 generator 13 may be used. That is, with H 2 producing apparatus of this embodiment, O 3 generator 13 in front of the fuel reformer 11 is provided, has a device structure capable of introducing air into the O 3 generator 13. Furthermore, what is necessary is just to have an apparatus configuration capable of introducing fuel and water between the fuel reformer 11 and the O 3 generator 13.

尚、本実施例では、上記H製造装置を組み込んだ、燃料電池システムの概要を簡略化して示しているが、本発明のH製造装置は、これら燃料電池システムへの適用のみに制限されるものではない。本実施例の燃料電池システムでは、上記H製造装置の燃料改質器11の後部に、シフト反応器15、prox反応器17、燃料電池19が設けられている。また、燃料改質器11とシフト反応器15の間にHO(g)を導入できる装置構成を有しており、シフト反応器15とprox反応器17の間、prox反応器17と燃料電池19の間に空気(酸素含有ガス)を導入できる装置構成を有してなるものである。 In this embodiment, the outline of the fuel cell system in which the H 2 manufacturing apparatus is incorporated is shown in a simplified manner. However, the H 2 manufacturing apparatus of the present invention is limited to application to these fuel cell systems. It is not something. In the fuel cell system of the present embodiment, a shift reactor 15, a prox reactor 17, and a fuel cell 19 are provided in the rear part of the fuel reformer 11 of the H 2 production apparatus. Moreover, it has an apparatus configuration capable of introducing H 2 O (g) between the fuel reformer 11 and the shift reactor 15, and between the shift reactor 15 and the prox reactor 17, the prox reactor 17 and the fuel. The apparatus has a device configuration capable of introducing air (oxygen-containing gas) between the batteries 19.

本実施例に示す燃料電池システムでは、上記H製造装置により燃料から水素を含有するガスを発生させた後、H製造装置からの水素を含有するガスに、HO(g)を導入してシフト反応器15に送り、シフト反応(CO+HO→CO+H)を行い、水素含有ガス中のCO濃度を低減し、同時に水素を生成する。 In the fuel cell system shown in the present embodiment, after generating a gas containing hydrogen from the fuel by the H 2 production apparatus, the gas containing hydrogen from H 2 production apparatus, H 2 O introduced (g) Then, the gas is sent to the shift reactor 15 to perform a shift reaction (CO + H 2 O → CO 2 + H 2 ) to reduce the CO concentration in the hydrogen-containing gas and simultaneously generate hydrogen.

本発明の上記H製造装置を組み込んだ燃料電池システムでは、該H製造装置から出てくる水素を含有するガス組成は、オゾンによる改質性能の向上によりその濃度は異なるものの、ガス種は従来の燃料改質器の場合と変わらない。そのため、後部に設けるシフト反応器15やprox反応器17の装置構成(触媒種や触媒形状等)、反応温度、空間速度等に関しては、特に変更・改良を加えなくとも十分に適用するころができる利点を有する。 In the fuel cell system incorporating the above-described H 2 production apparatus of the present invention, the gas composition containing hydrogen coming out of the H 2 production apparatus differs in concentration due to the improvement of the reforming performance by ozone, but the gas type is It is not different from the conventional fuel reformer. Therefore, the device configuration (catalyst type, catalyst shape, etc.), reaction temperature, space velocity, etc. of the shift reactor 15 and the prox reactor 17 provided at the rear part can be sufficiently applied without any particular change or improvement. Have advantages.

また、いずれの炭化水素燃料を用いても改質反応を行うことで、副生成物として一酸化炭素(CO)を生成する。即ち、燃料のメタノール、メタン、ガソリンなどを従来の燃料改質器にて水蒸気改質反応して水素を含有するガスを製造した場合、副生成物として1〜25%程度のCOが生成する。しかしながら、本実施例では、改質性能の向上によりCO濃度が低減できるため、後部のシフト反応器15やprox反応器17への負荷が軽くてよい。そのため、触媒寿命の改善も図られ、メンテナンス(交換期間)頻度も低減可能となるなど、本発明のH製造装置を組み込むことによる燃料電池システムへの波及的な効果も得られる点で有利である。 Moreover, carbon monoxide (CO) is produced | generated as a by-product by performing reforming reaction even if it uses any hydrocarbon fuel. That is, when a gas containing hydrogen is produced by a steam reforming reaction of fuel methanol, methane, gasoline, or the like in a conventional fuel reformer, about 1 to 25% of CO is generated as a by-product. However, in this embodiment, since the CO concentration can be reduced by improving the reforming performance, the load on the rear shift reactor 15 and the prox reactor 17 may be light. Therefore, the catalyst life can be improved, and the frequency of maintenance (replacement period) can be reduced, which is advantageous in that the ripple effect on the fuel cell system can be obtained by incorporating the H 2 production apparatus of the present invention. is there.

次にシフト反応器15からのCO濃度が低減された水素含有ガスに空気(酸素含有ガス)を導入してprox(COの選択酸化除去)反応器17に送り、燃料電池のPt触媒電極を被毒するCOの選択酸化除去反応を行い、CO濃度を燃料電池に使用可能なレベルである100ppm以下、好ましくは10ppm以下にまで低減する。こうして得られた高純度の水素含有ガスと空気(酸素含有ガス)とを、燃料電池19の燃料極と空気極とにそれぞれ供給する。   Next, air (oxygen-containing gas) is introduced into the hydrogen-containing gas with reduced CO concentration from the shift reactor 15 and sent to the prox (CO selective oxidation removal) reactor 17 to cover the Pt catalyst electrode of the fuel cell. A selective oxidation removal reaction of poisoning CO is performed, and the CO concentration is reduced to 100 ppm or less, preferably 10 ppm or less, which is a level usable for a fuel cell. The high-purity hydrogen-containing gas and air (oxygen-containing gas) thus obtained are supplied to the fuel electrode and the air electrode of the fuel cell 19, respectively.

(比較例1)
比較例1では、従来の代表的なH製造装置の1例として、通常の空気を利用した燃料改質器(オートサーマル改質器)を用いた比較実施形態を説明する。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, a comparative embodiment using a fuel reformer (autothermal reformer) using normal air will be described as an example of a conventional representative H 2 production apparatus.

図6は、通常の空気を利用したオートサーマル改質器を用いた燃料電池システムを概要を模式的に表したものである。   FIG. 6 schematically shows an outline of a fuel cell system using an autothermal reformer using normal air.

図6では、上記H製造装置として燃料改質器(=オートサーマル改質器)11を用い、その後部に、シフト反応器15、prox反応器17、燃料電池19が設けられている。燃料改質器11には直接、燃料、水及び空気を導入できる装置構成を有している。更に、燃料改質器11とシフト反応器15の間にHO(g)を導入できる装置構成を有しており、シフト反応器15とprox反応器17の間、prox反応器17と燃料電池19の間に空気(酸素含有ガス)を導入できる装置構成を有してなるものである。 In FIG. 6, a fuel reformer (= autothermal reformer) 11 is used as the H 2 production apparatus, and a shift reactor 15, a prox reactor 17, and a fuel cell 19 are provided in the rear part thereof. The fuel reformer 11 has an apparatus configuration capable of directly introducing fuel, water and air. Furthermore, it has an apparatus configuration capable of introducing H 2 O (g) between the fuel reformer 11 and the shift reactor 15, and between the shift reactor 15 and the prox reactor 17, the prox reactor 17 and the fuel. The apparatus has a device configuration capable of introducing air (oxygen-containing gas) between the batteries 19.

本比較例に示す燃料改質器11を用いた燃料電池システムでは、H製造装置に燃料、水及び空気を導入することで、水蒸気改質反応を行い、燃料から水素を含有するガスを発生させる。本比較例の燃料電池システムでは、該燃料改質器11から出てくる水素を含有するガス組成としては、上記したように、例えば、燃料のメタノール、メタン、ガソリンなどを既存の燃料改質器にて水蒸気改質反応して水素を含有するガスを製造しても、オゾンによる改質性能向上効果が得られないため、従来通り副生成物として1〜25%程度のCOが生成する。そこで、燃料改質器11からの水素含有ガスに、HO(g)を導入してシフト反応器15に送り、シフト反応(CO+HO→CO+H)を行い、水素含有ガス中のCO濃度を低減し、同時に水素を生成する。更にシフト反応器15からのCO濃度が低減された水素含有ガスに空気(酸素含有ガス)を導入してprox(COの選択酸化除去)反応器17に送り、燃料電池のPt触媒電極を被毒するCOの選択酸化除去反応を行い、CO濃度を燃料電池に使用可能なレベルである10〜100ppm程度まで低減する。こうして得られた高純度の水素含有ガスと空気(酸素含有ガス)とを、燃料電池19の燃料極と空気極とにそれぞれ供給する。 In the fuel cell system using the fuel reformer 11 shown in this comparative example, by introducing fuel, water and air into the H 2 production apparatus, a steam reforming reaction is performed, and a gas containing hydrogen is generated from the fuel. Let In the fuel cell system of the present comparative example, as described above, as the gas composition containing hydrogen coming out of the fuel reformer 11, for example, methanol, methane, gasoline, or the like of fuel is used as an existing fuel reformer. Even if a gas containing hydrogen is produced by steam reforming reaction in step 1, since the reforming performance improvement effect by ozone is not obtained, about 1 to 25% of CO is generated as a by-product as usual. Therefore, H 2 O (g) is introduced into the hydrogen-containing gas from the fuel reformer 11 and sent to the shift reactor 15 to perform a shift reaction (CO + H 2 O → CO 2 + H 2 ). Reduces the CO concentration of hydrogen and at the same time produces hydrogen. Further, air (oxygen-containing gas) is introduced into the hydrogen-containing gas with reduced CO concentration from the shift reactor 15 and sent to the prox (CO selective oxidation removal) reactor 17 to poison the Pt catalyst electrode of the fuel cell. The selective oxidation removal reaction of CO is performed, and the CO concentration is reduced to about 10 to 100 ppm, which is a level usable for a fuel cell. The high-purity hydrogen-containing gas and air (oxygen-containing gas) thus obtained are supplied to the fuel electrode and the air electrode of the fuel cell 19, respectively.

本比較例では、上記実施例1と異なり、起動直後からのオゾンによる改質性能向上効果が得られない。そのため、起動直後の500℃以下の低温域では、燃料改質器11で十分な改質ガスが生成できない。その結果、該改質ガス(水素ガス)を原料とする燃料電池19では水素供給不足により大きな発電量を生み出せない。そのため該燃料電池19では、自動車を始動、加速させる際に必要なモータ駆動力を得るための電力を十分に供給することができない。その結果、こうした起動直後の燃料電池からの電力不足を賄う為だけに大容量の補助電源(二次電池やキャパシタ)を搭載する必要があり、広い車内空間を提供するのが困難となっていた。あるいは500℃超の高温域になるまでの十数秒間は、自動車を発進させることができなかった。本実施例では、こうした待機時間や大容量の補助電源を搭載する必要がなくなるという点でも極めて有用であるといえる。また、本比較例では、上記実施例1と異なり、Oを燃料と反応させて、含酸素化合物のような燃料にすることもできないため、CO、CH等の低減効果やH選択性の向上効果も得られにくい。 In this comparative example, unlike the first embodiment, the reforming performance improvement effect by ozone immediately after startup cannot be obtained. Therefore, sufficient reformed gas cannot be generated by the fuel reformer 11 in a low temperature range of 500 ° C. or less immediately after startup. As a result, the fuel cell 19 using the reformed gas (hydrogen gas) as a raw material cannot produce a large amount of power generation due to insufficient hydrogen supply. Therefore, the fuel cell 19 cannot sufficiently supply electric power for obtaining a motor driving force necessary for starting and accelerating the automobile. As a result, it was necessary to install a large-capacity auxiliary power source (secondary battery or capacitor) just to cover the shortage of power from the fuel cell immediately after startup, making it difficult to provide a wide interior space. . Alternatively, the car could not be started for ten or more seconds until the temperature reached a high temperature range exceeding 500 ° C. In this embodiment, it can be said that it is extremely useful in that it is not necessary to mount such a standby time and a large-capacity auxiliary power supply. Further, in this comparative example, unlike the first embodiment, since O 3 cannot be reacted with fuel to make a fuel such as an oxygen-containing compound, the reduction effect of CO, CH 4, etc., and H 2 selectivity can be obtained. It is difficult to obtain an improvement effect.

第2の実施形態(実施例2)
実施例2では、燃料から水素を含有するガスを発生するH発生装置の第2の実施形態として、燃料改質器の前部に放電式のオゾン発生器を備え、かつ該オゾン発生器の前部に除湿装置を備え、空気を該除湿装置に導入し、かつ、燃料と水は、該オゾン発生器と該燃料改質器の間に導入することを特徴とするH製造装置の具体的な実施態様につき説明する。
Second Embodiment (Example 2)
In Example 2, as a second embodiment of the H 2 generator that generates hydrogen-containing gas from fuel, a discharge-type ozone generator is provided at the front of the fuel reformer, and the ozone generator A specific example of the H 2 production apparatus comprising a dehumidifier at the front, introducing air into the dehumidifier, and introducing fuel and water between the ozone generator and the fuel reformer. A specific embodiment will be described.

図2は、本発明のH発生装置の第2の実施形態の概要を模式的に表したものである。実施例2では、装置構成上、実施例1のH発生装置とほとんど同様であるが、異なる点は、放電式のO発生器の手前に除湿装置が設置されている点である。従って、本実施例では、H発生装置以外の燃料電池システムに関しては、上記実施例1と同様であるため、図面も含め、その説明は省略する。 FIG. 2 schematically shows an outline of the second embodiment of the H 2 generator of the present invention. The second embodiment is almost the same as the H 2 generator of the first embodiment in terms of the device configuration, but the difference is that a dehumidifier is installed in front of the discharge type O 3 generator. Accordingly, in the present embodiment, the fuel cell system other than the H 2 generator is the same as that in the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted including the drawings.

図2に示すように、本実施形態のH発生装置では、放電式のO発生器13の手前に更に除湿装置21が設置されており、空気を該除湿装置21に導入する装置構成が設けられている点を除いては、第1の実施形態のH発生装置と同様の装置構成である。 As shown in FIG. 2, in the H 2 generator of this embodiment, a dehumidifier 21 is further installed in front of the discharge-type O 3 generator 13, and the apparatus configuration for introducing air into the dehumidifier 21 is as follows. Except for the points provided, the apparatus configuration is the same as that of the H 2 generator of the first embodiment.

放電式のオゾン発生器13は、空気と同時に水が導入されると、水から分解したOHラジカルが生じ、Oを分解し、収率を低下させるだけでなく、窒素酸化物から硝酸を生成することで、電極の劣化原因となってしまう。ここでいう、窒素酸化物とは、主に空気中に微量含まれるNO成分である。特に燃料電池自動車用途では、走行量の多い市街地などにおいて、走行中に周りのガソリンエンジン自動車の排ガス成分が多く含まれた空気を取り込むことになるため、このNO成分が増える傾向にある。そのため、特に除湿装置21の設置が望ましいと言える。 When water is introduced simultaneously with air, the discharge-type ozone generator 13 generates OH radicals decomposed from water, decomposes O 3 , reduces the yield, and generates nitric acid from nitrogen oxides. This will cause deterioration of the electrode. The nitrogen oxide here is a NO x component mainly contained in a trace amount in the air. Especially in a fuel cell vehicle applications, such as in running intensive urban, since the exhaust gas components of a gasoline engine vehicle would incorporate a number contained air around while traveling, there is a tendency that the NO x components is increased. Therefore, it can be said that installation of the dehumidifying device 21 is particularly desirable.

そこで、本実施例では、除湿装置21を設置し、空気中に含まれる水分を取り除き、乾燥空気を放電式のO発生器13に送り込むことで、O濃度を向上させることとしたものである。そうして得られた、Oを含有した空気は、実施例1の第1の実施形態に比べて、得られるO量は増加するので、O濃度が高く、さらに、Oと燃料との高い反応性により改質反応を促進させるだけでなく、Oと交じり合った燃料が水と反応しやすくなり、改質反応を促進させる。それゆえ改質性能もより一層向上するという利点を有するものである。また、本実施例では、放電式のO発生器13の電極の劣化を抑制することができ、部品の補修や交換頻度が低減できる。本実施例でも、起動時からOによる改質向上効果が得られることから、500℃以下の低温域において改質性能を向上させられる。更に、実施例1と同様に、Oを燃料と反応させて、含酸素化合物のような燃料にすることで、CO、CH等が低減されて、H選択性が向上すると考えられる(以下の実施例においても同様である)。 Therefore, in this embodiment, the dehumidifying device 21 is installed, moisture contained in the air is removed, and dry air is sent to the discharge-type O 3 generator 13 to improve the O 3 concentration. is there. So obtained, air containing O 3, as compared to the first embodiment of Example 1, since the O 3 amounts obtained increases, O 3 concentration is high, further, O 3 and the fuel Not only promotes the reforming reaction but also facilitates the reaction of the fuel mixed with O 3 with water, thereby promoting the reforming reaction. Therefore, the modification performance is further improved. Further, in this embodiment, it is possible to suppress deterioration of the electrodes of the discharge type O 3 generator 13 and to reduce the frequency of repair and replacement of parts. Also in the present embodiment, the reforming improvement effect due to O 3 can be obtained from the time of startup, so that the reforming performance can be improved in a low temperature range of 500 ° C. or lower. Furthermore, as in Example 1, it is considered that CO 3, CH 4, etc. are reduced and H 2 selectivity is improved by reacting O 3 with a fuel to produce a fuel such as an oxygen-containing compound ( The same applies to the following examples).

本発明に用いることのできる除湿装置としては、特に制限されるものではなく、使用目的に応じて適宜決定すればよい。   The dehumidifying device that can be used in the present invention is not particularly limited, and may be appropriately determined according to the purpose of use.

一般的な除湿装置は、原理、構造から大きく次の4種類に分類される。   General dehumidifiers are roughly classified into the following four types based on the principle and structure.

1) 冷却式除湿装置:冷却コイル方式、エアワッシャ方式;
2) 吸着式除湿装置:固定式(2塔切替え方式)、回転式(ロータ式);
3) 吸収式除湿装置:湿式、乾式(ロータ式);
4) 圧縮式除湿装置
一般に、除湿処理後の空気の露点温度が5℃程度以上の場合は、構造、取扱いが簡単な冷却コイル方式除湿装置が広く利用可能である。冷水を利用したエアワッシャ方式は、装置の大きさ、水処理などから、搭載スペースに制約のある自動車用の燃料電池システムよりも定置型の燃料電池システム用途に利用可能である。また、低い露点温度が要求される場合は、除霜(デフロスト)機構を持った冷却式除湿装置やロータ式除湿装置が有効に利用できる。2塔切替え方式の吸着式や湿式の吸収式も、装置が大きくなることや、取扱いが難しいことから、やはり搭載スペースに制約のある自動車用の燃料電池システム用途よりも定置型の燃料電池システムの用途に利用される。ロータ式除湿装置は、単独で使用されることは少なく、ほとんどが冷却式を併用したハイブリッド型が多い。圧縮式除湿装置は、他の方式に比較して所要動力が大きく、圧縮空気を必要とするため、外部電源の供給の困難な自動車用の燃料電池システムの用途よりも定置型の燃料電池システムの用途に利用可能である。さらに、例えば、ゼオライトのような水分を吸着する除湿剤を充填したような除湿装置を用いてもよいし、上記した装置と適当に組み合わせてもよい。
1) Cooling dehumidifier: cooling coil method, air washer method;
2) Adsorption type dehumidifier: fixed type (two tower switching type), rotary type (rotor type);
3) Absorption type dehumidifier: wet type, dry type (rotor type);
4) Compression type dehumidifier In general, when the dew point temperature of the air after dehumidification is about 5 ° C. or higher, a cooling coil type dehumidifier having a simple structure and handling is widely available. The air washer method using cold water can be used for a stationary fuel cell system rather than a fuel cell system for automobiles with limited mounting space due to the size of the apparatus and water treatment. Further, when a low dew point temperature is required, a cooling dehumidifier or a rotor dehumidifier having a defrosting mechanism can be used effectively. The two-column switching type adsorption type and the wet type absorption type are also larger in size and difficult to handle, so that the stationary type fuel cell system is used rather than the fuel cell system application for automobiles where the mounting space is limited. Used for applications. The rotor type dehumidifier is rarely used alone, and most of them are hybrid type using a cooling type in combination. Compressed dehumidifiers require more power than other systems and require compressed air. Therefore, the compression type dehumidifier is more suitable for stationary fuel cell systems than for automotive fuel cell systems where external power supply is difficult. Available for use. Further, for example, a dehumidifying device filled with a dehumidifying agent that adsorbs moisture such as zeolite may be used, or may be appropriately combined with the above-described device.

上記したように定置型の燃料電池システムに適用するような場合には、任意の除湿装置を利用可能である。一方、自動車の燃料電池システムに適用するような場合には、搭載スペースに制約があり、小型軽量化が要求される用途においては、小型軽量で、メンテナンス(取替え・交換作業等)ができるだけ不要な高性能な除湿装置を採用するのが望ましいと言える。   As described above, when applying to a stationary fuel cell system, any dehumidifier can be used. On the other hand, when it is applied to a fuel cell system for automobiles, there is a restriction on the mounting space, and in applications where a reduction in size and weight is required, it is small and lightweight, and maintenance (replacement / replacement work, etc.) is unnecessary as much as possible. It can be said that it is desirable to adopt a high-performance dehumidifier.

さらに、自動車の燃料電池システム用途では、除湿装置21で取り除かれた水は、そのまま排出してもよいが、回収して燃料電池システムに循環利用するのが望ましい。例えば、図1では、2箇所で水(g)を導入しており、これらの一部として利用するのが望ましいと言える。   Furthermore, in a fuel cell system application of an automobile, the water removed by the dehumidifying device 21 may be discharged as it is, but it is desirable to collect it and circulate it in the fuel cell system. For example, in FIG. 1, water (g) is introduced at two locations, and it can be said that it is desirable to use them as a part of them.

第3の実施形態(実施例3)
実施例3では、燃料から水素を含有するガスを発生するH発生装置の第3の実施形態として、燃料改質器の前部に電気分解式のO発生器を備え、水を該O発生器に導入し、かつ、燃料と水と空気は、該O発生器と該燃料改質器の間に導入することを特徴とするH製造装置の具体的な実施態様につき説明する。
Third Embodiment (Example 3)
In Example 3, as a third embodiment of the H 2 generation device that generates hydrogen-containing gas from fuel, an electrolytic O 3 generator is provided at the front of the fuel reformer, and water is supplied to the O 2 generator. A specific embodiment of the H 2 production apparatus, which is introduced into the three generators and fuel, water, and air are introduced between the O 3 generator and the fuel reformer will be described. .

図3は、本発明のH発生装置の第3の実施形態の概要を模式的に表したものである。実施例3では、実施例1、2で用いた放電式のO発生器ではなく、電気分解式のO発生器を用いている。従って、本実施例では、H発生装置以外の燃料電池システム(シフト反応器、prox反応器、燃料電池等)に関しては、上記実施例1と同様であるため、図面も含め、その説明は省略する。 FIG. 3 schematically shows the outline of the third embodiment of the H 2 generator of the present invention. In the third embodiment, an electrolytic O 3 generator is used instead of the discharge O 3 generator used in the first and second embodiments. Accordingly, in the present embodiment, the fuel cell system (shift reactor, prox reactor, fuel cell, etc.) other than the H 2 generator is the same as that in the first embodiment, and the description thereof is omitted including the drawings. To do.

図3に示すように、本実施形態のH発生装置では、電気分解式のO発生器31が燃料改質器11の手前に設置されている。 As shown in FIG. 3, in the H 2 generator of the present embodiment, an electrolytic O 3 generator 31 is installed in front of the fuel reformer 11.

これに併せて、水(液体;主にO生成用)を電気分解式のO発生器31に導入する装置構成、及び電気分解式のO発生器31で副生するHガスのみを選択的に分離して燃料電池(図示せず)へ導入する装置構成も設けられている。更に、電気分解式のO発生器31で得られたO含有ガスまたは燃料改質器11に、燃料(g)、空気(g)及び水(g;燃料改質用)を導入する装置構成が設けられている点を除いては、第1〜2の実施形態のH発生装置で説明したと略同様の装置構成である。なお、O含有ガスまたは燃料改質器11への原料の導入順序は、燃料、空気、水をまとめて、あるいは順々に導入してもよいなど制限されるものではないが、実施例1で説明したように、燃料、空気、水の順でO含有ガスに導入するのが望ましい。 At the same time, the apparatus configuration for introducing water (liquid; mainly for O 3 generation) into the electrolysis-type O 3 generator 31 and only H 2 gas by-produced in the electrolysis-type O 3 generator 31 are included. There is also provided a device configuration for selectively separating and introducing the fuel cell into a fuel cell (not shown). Further, an apparatus for introducing fuel (g), air (g) and water (g; for fuel reforming) into the O 3 -containing gas obtained by the electrolysis-type O 3 generator 31 or the fuel reformer 11. Except for the point that the configuration is provided, the apparatus configuration is substantially the same as that described in the H 2 generator of the first and second embodiments. The order in which the O 3 -containing gas or the raw material is introduced into the fuel reformer 11 is not limited, for example, the fuel, air, and water may be introduced together or one after another. As described above, it is desirable to introduce the O 3 -containing gas in the order of fuel, air, and water.

本実施例で用いる電気分解式のO発生器31は、以下のような特徴がある。 The electrolytic O 3 generator 31 used in this embodiment has the following characteristics.

電気分解式:水を大きな密度で電解すると、HとOとOが発生する。O発生の反応式は、3HO→O+6Hである。O発生濃度は、約20〜35体積%である。発生量は0.1〜1kg/hである。電力消費量は1kg/hのOを発生させるのに約100kW必要である。本実施例で用いる電気分解式のオゾン発生器31でも起動直後から水を導入することで、高濃度のOを発生することができるため、500℃以下の低温域において改質性能を向上させられる。特に、以下に述べる点で、実施例1、2よりも高い改質効果を得ることができる点で有利である。 Electrolytic formula: When water is electrolyzed at a high density, H 2 , O 2 and O 3 are generated. The reaction formula for O 3 generation is 3H 2 O → O 3 + 6H 2 . The O 3 generation concentration is about 20 to 35% by volume. The generated amount is 0.1-1 kg / h. The power consumption is about 100 kW to generate 1 kg / h O 3 . In the electrolysis type ozone generator 31 used in this embodiment, high concentration of O 3 can be generated by introducing water immediately after startup, so that the reforming performance is improved in a low temperature range of 500 ° C. or lower. It is done. In particular, the following points are advantageous in that a higher reforming effect than those of Examples 1 and 2 can be obtained.

即ち、電気分解式と放電式のO発生器と比べると、O発生量には以下のような違いがある。 That is, there are the following differences in the amount of O 3 generated as compared with the electrolytic and discharge O 3 generators.

放電式:1kg/h×3/100→0.03kW・kg/h(30kW)
電気分解式:1kg/h×20/100→2kW・kg/h(100kW)
このように、電気分解式では電力量は約3倍かかるが、放電式に比べて高濃度(20%)のOが発生し、得られるO量が増加する。
Discharge type: 1 kg / h × 3/100 → 0.03 kW · kg / h (30 kW)
Electrolytic type: 1 kg / h × 20/100 → 2 kW · kg / h (100 kW)
As described above, although the amount of electric power is about three times higher in the electrolysis method, O 3 having a higher concentration (20%) is generated than in the discharge method, and the amount of O 3 obtained is increased.

そのため、電気分解式のO発生器31で得られたO含有ガスを燃料改質器11に導入することで、Oと燃料との反応性(反応量)が増し、高い反応性により改質反応を促進させるだけでなく、Oと交じり合い改質されやすくなった燃料が飛躍的に増加し、この燃料が水と反応しやすくなり改質反応を促進させる。従って、改質性能も実施例1、2に比べて向上し、燃料との反応性が飛躍的に向上すると考えられる。その結果、起動直後から燃料電池で十分な発電量が確保できるため、電気分解式のO発生器31で必要な電力を発電直後から燃料電池により供給することが可能となる。そのため、起動直後の極短時間にのみ補助電源から電気分解式のO発生器31に電力を供給すればよく、該補助電源を大容量化しなくても対応できるので、燃料電池自動車にも適用可能である。 Therefore, by introducing the O 3 -containing gas obtained by the electrolytic O 3 generator 31 into the fuel reformer 11, the reactivity (reaction amount) between O 3 and the fuel is increased, and the high reactivity is achieved. In addition to promoting the reforming reaction, the amount of fuel that has been mixed with O 3 and easily reformed increases dramatically, and this fuel easily reacts with water to promote the reforming reaction. Therefore, it is considered that the reforming performance is improved as compared with Examples 1 and 2, and the reactivity with the fuel is drastically improved. As a result, a sufficient amount of power generated by the fuel cell can be secured immediately after startup, so that the electric power required by the electrolysis-type O 3 generator 31 can be supplied by the fuel cell immediately after power generation. Therefore, it is only necessary to supply power from the auxiliary power source to the electrolysis-type O 3 generator 31 in a very short time immediately after startup, and it can be handled without increasing the capacity of the auxiliary power source. Is possible.

さらに、水を分解させて発生させたO量が多いため、実施例1、2の空気導入量に比べて、より低い空気導入量で済むことが考えられる。従って、空気中のN量を減らすことができ、その結果、より高純度のHを得ることができる。尚、電気分解式のO発生器31に供給する水は、燃料改質器11に供給する水と同じ水貯蔵タンクから、その一部を分配して供給してもよい。あるいは、燃料改質器11に供給する水が燃料と混合された状態で貯蔵されているような場合(例えば、燃料含有水貯蔵タンクの場合)には、別の水貯蔵タンクを設け、そこから供給してもよい。さらに、燃料電池内の反応で生成する水なども回収して供給するようにしてもよいなど、特に制限されるものではない。 Further, since the amount of O 3 generated by decomposing water is large, it can be considered that a lower air introduction amount is sufficient as compared with the air introduction amounts of Examples 1 and 2. Therefore, the amount of N 2 in the air can be reduced, and as a result, higher-purity H 2 can be obtained. A part of the water supplied to the electrolysis type O 3 generator 31 may be distributed and supplied from the same water storage tank as the water supplied to the fuel reformer 11. Alternatively, when the water supplied to the fuel reformer 11 is stored in a state of being mixed with the fuel (for example, in the case of a fuel-containing water storage tank), another water storage tank is provided, and from there You may supply. Furthermore, there is no particular limitation such that water generated by the reaction in the fuel cell may be recovered and supplied.

また、実施例1、2と異なり、電気分解式のO発生器31ではHが発生するため、それを燃料電池の方に供給することもでき、より有利である。電気分解式のO発生器31で得られるガスからHを回収するには、従来公知の水素分離技術を適宜利用することができる。例えば、水素分離膜などを利用することができる。 Further, unlike the first and second embodiments, the electrolytic O 3 generator 31 generates H 2 , which can be supplied to the fuel cell, which is more advantageous. In order to recover H 2 from the gas obtained by the electrolysis-type O 3 generator 31, a conventionally known hydrogen separation technique can be used as appropriate. For example, a hydrogen separation membrane can be used.

第4の実施形態(実施例4)
実施例4では、燃料から水素を含有するガスを発生するH発生装置の第4の実施形態として、燃料改質器の前部に電気分解式のO発生器を備え、水を該O発生器に導入し、かつ該O発生器と該燃料改質器の間に放電式のO発生器を備え、空気を該放電式のO発生器に導入し、燃料と水は、該電気分解式のO発生器と該燃料改質器の間から導入することを特徴とするH製造装置の具体的な実施態様につき説明する。
Fourth Embodiment (Example 4)
In Example 4, as a fourth embodiment of the H 2 generator that generates hydrogen-containing gas from fuel, an electrolysis-type O 3 generator is provided at the front of the fuel reformer, and water is added to the O 2 generator. 3 was introduced to the generator, and comprises the O 3 generator and fuel discharge type of O 3 generator during reformer, introducing air into the O 3 generator the discharge type, fuel and water A specific embodiment of the H 2 production apparatus, which is introduced between the electrolytic O 3 generator and the fuel reformer, will be described.

図4は、本発明のH発生装置の第4の実施形態の概要を模式的に表したものである。 FIG. 4 schematically shows the outline of the fourth embodiment of the H 2 generator of the present invention.

実施例4では実施例1、2で使用した放電式のO発生器と実施例3で使用した電気分解式のO発生器を組み合わせたものである。具体的には、実施例3の空気供給部が、放電式のO発生器と入れ替わっている。そうすることで、得られるO量が更に増加し、実施例3に比べて改質性能が向上する。具体的には、放電式O発生器13で分解して得られたO濃度が約3体積%程度のO含有空気と、電気分解式のO発生器31で得られたO濃度が約20〜35体積%のO含有ガスを混合でき、より高濃度のOを燃料の改質反応に利用できる。そのため本実施例でも、起動時からOによる改質向上効果が得られることから、500℃以下の低温域において改質性能を向上させられる。なお、本実施例では、H発生装置以外の燃料電池システム(シフト反応器、prox反応器、燃料電池等)に関しては、上記実施例1と同様であるため、図面も含め、その説明は省略する。 In Example 4, the discharge type O 3 generator used in Examples 1 and 2 and the electrolysis type O 3 generator used in Example 3 were combined. Specifically, the air supply unit of the third embodiment is replaced with a discharge-type O 3 generator. By doing so, the amount of O 3 obtained is further increased, and the reforming performance is improved as compared with Example 3. Specifically, a discharge type O 3 generator and O 3 content air O 3 concentration of about 3 volume percent obtained by decomposing at 13, O 3 obtained in O 3 generator 31 of the electrolysis formula An O 3 -containing gas having a concentration of about 20 to 35% by volume can be mixed, and a higher concentration of O 3 can be used for a fuel reforming reaction. Therefore, also in the present embodiment, the reforming improvement effect by O 3 can be obtained from the time of startup, and thus the reforming performance can be improved in a low temperature range of 500 ° C. or lower. In the present embodiment, the fuel cell system (shift reactor, prox reactor, fuel cell, etc.) other than the H 2 generator is the same as that in the first embodiment, and the description thereof will be omitted including the drawings. To do.

本実施形態のH発生装置では、図4に示すように、本実施形態のH発生装置では、電気分解式のO発生器31が燃料改質器11の手前に設置されている。 In the H 2 generator of the present embodiment, as shown in FIG. 4, in the H 2 generator of the present embodiment, an electrolytic O 3 generator 31 is installed in front of the fuel reformer 11.

これに併せて、水(液体;主にO生成用)を該電気分解式のO発生器31に導入する装置構成、及び該電気分解式のO発生器31で副生するHガスのみを選択的に分離して燃料電池(図示せず)へ導入する装置構成も設けられている。更に、該電気分解式のO発生器31で得られたO含有ガスまたは燃料改質器11に、燃料(g)、空気(g)及び水(g;燃料改質用)を導入する装置構成が設けられている。 At the same time, an apparatus configuration for introducing water (liquid; mainly for O 3 generation) into the electrolysis-type O 3 generator 31 and H 2 produced as a by-product in the electrolysis-type O 3 generator 31. An apparatus configuration for selectively separating only gas and introducing it into a fuel cell (not shown) is also provided. Further, fuel (g), air (g) and water (g; for fuel reforming) are introduced into the O 3 -containing gas obtained by the electrolysis type O 3 generator 31 or the fuel reformer 11. A device configuration is provided.

更に、本実施形態のH発生装置では、上記空気を導入する装置構成内に、放電式のO発生器13も並設されている。 Further, in the H 2 generator of this embodiment, a discharge-type O 3 generator 13 is also provided in parallel in the apparatus configuration for introducing the air.

これに併せて、放電式のO発生器13に空気を導入する装置構成、及び該O発生器13で得られたO含有空気を、電気分解式のO発生器31で得られたO含有ガスまたは燃料改質器11に導入できる装置構成が設けられている。これらの点を除いては、第1〜3の実施形態のH発生装置で説明したと略同様の装置構成である。 Along with this, the configuration in which air is introduced into the O 3 generator 13 of the discharge type, and O 3 content air obtained by the O 3 generator 13, obtained in the O 3 generator 31 of the electrolysis formula An apparatus configuration that can be introduced into the O 3 -containing gas or the fuel reformer 11 is provided. Except for these points is substantially the same apparatus configuration as that described with H 2 generating device according to the first to the third embodiment.

なお、上記燃料及び水は、図4に示すように、電気分解式のO発生器31から燃料改質器11の間に設ければよく、図4に示すように、電気分解式のO発生器31で得られたO含有ガスに順次供給捨てもよい。あるいは、燃料と水をまとめて(燃料と水を混合した混合物(g)の形態で)供給するようにしてもよい。さらに、放電式のO発生器13で得られたO含有空気(O+O含有ガス)に順次またはまとめて供給し、これらを電気分解式のO発生器31で得られたO含有ガスに供給してもよい。さらに、燃料及び水は、放電式のO発生器13で得られたO含有空気や電気分解式のO発生器31で得られたO含有ガスとは別に、燃料改質器11に別々に又はまとめて供給してもよい。ただし、本発明では、これらに何ら制限されるものではない。この点は、後述する実施例5でも同様である。 The fuel and water may be provided between the electrolysis type O 3 generator 31 and the fuel reformer 11 as shown in FIG. 4, and as shown in FIG. The supply of the O 3 -containing gas obtained by the three generator 31 may be discarded. Or you may make it supply a fuel and water collectively (in the form of the mixture (g) which mixed the fuel and water). Further, the O 3 -containing air (O 3 + O 2 -containing gas) obtained by the discharge-type O 3 generator 13 is sequentially or collectively supplied, and these are supplied by the electrolysis-type O 3 generator 31. You may supply to 3 containing gas. Further, the fuel and water are separated from the O 3 -containing air obtained by the discharge-type O 3 generator 13 and the O 3 -containing gas obtained by the electrolysis-type O 3 generator 31. May be supplied separately or collectively. However, the present invention is not limited to these. This also applies to Example 5 described later.

第5の実施形態(実施例5)
実施例5では、燃料から水素を含有するガスを発生するH発生装置の第5の実施形態として、燃料改質器の前部に電気分解式のO発生器を備え、水を該O発生器に導入し、かつ該O発生器と該改質器の間に放電式のO発生器を備え、かつ該放電式のO発生器の前部に除湿装置を備え、空気を該除湿装置に導入し、燃料と水は、該電気分解式のO発生器と該燃料改質器の間から導入することを特徴とするH製造装置の具体的な実施態様につき説明する。
Fifth embodiment (Example 5)
In Example 5, as a fifth embodiment of the H 2 generator for generating a gas containing hydrogen from fuel, an electrolysis type O 3 generator is provided at the front of the fuel reformer, and water is added to the O 2 generator. 3 was introduced to the generator, and the O 3 with a discharge type of O 3 generator between the generator and the reformer, and includes a dehumidifier in front of the O 3 generator the discharge type, air was introduced into the dehumidifier, fuel and water are explained specific embodiments of the H 2 production apparatus characterized by introducing from between the electrical resolving the O 3 generator and fuel reformer To do.

図5は、本発明のH発生装置の第5の実施形態の概要を模式的に表したものである。 FIG. 5 schematically shows the outline of the fifth embodiment of the H 2 generator of the present invention.

実施例5では、実施例1と2の関係と同じであり、実施例4に比べて追加されたところは除湿装置だけである。具体的には、放電式のO発生器の手前に除湿装置が設けられている。これにより、実施例4に比べて、得られるO量が増え改質性能が飛躍的に増大する。また、放電式のO発生器13の電極の劣化を抑制することができ、部品の補修や交換頻度が低減できる。更に本実施例でも、起動時からOによる改質向上効果が得られることから、500℃以下の低温域において改質性能を向上させられる。なお、本実施例では、H発生装置以外の燃料電池システム(シフト反応器、prox反応器、燃料電池等)に関しては、上記実施例1と同様であるため、図面も含め、その説明は省略する。 In the fifth embodiment, the relationship between the first and second embodiments is the same as that of the first and second embodiments, and only the dehumidifying device is added compared to the fourth embodiment. Specifically, a dehumidifying device is provided in front of the discharge-type O 3 generator. Thereby, compared with Example 4, the amount of O 3 obtained increases and the reforming performance increases dramatically. Moreover, deterioration of the electrode of the discharge-type O 3 generator 13 can be suppressed, and the frequency of parts repair and replacement can be reduced. Further, in this embodiment, the reforming improvement effect by O 3 can be obtained from the time of start-up, so that the reforming performance can be improved in a low temperature range of 500 ° C. or lower. In the present embodiment, the fuel cell system (shift reactor, prox reactor, fuel cell, etc.) other than the H 2 generator is the same as that in the first embodiment, and the description thereof will be omitted including the drawings. To do.

本実施形態のH発生装置では、図5に示すように、本実施形態のH発生装置では、電気分解式のO発生器31が燃料改質器11の手前に設置されている。 In the H 2 generator of the present embodiment, as shown in FIG. 5, in the H 2 generator of the present embodiment, an electrolytic O 3 generator 31 is installed in front of the fuel reformer 11.

これに併せて、水(液体;主にO生成用)を該電気分解式のO発生器31に導入する装置構成、及び該O発生器31で副生するHガスのみを選択的に分離して燃料電池(図示せず)へ導入する装置構成も設けられている。更に、該電気分解式のO発生器31で得られたO含有ガスまたは燃料改質器11に、燃料(g)、空気(g)及び水(g;燃料改質用)を導入する装置構成が設けられている。 At the same time, an apparatus configuration for introducing water (liquid; mainly for O 3 generation) into the electrolysis type O 3 generator 31 and only H 2 gas by-produced in the O 3 generator 31 are selected. There is also provided an apparatus configuration for separating them into a fuel cell (not shown). Further, fuel (g), air (g) and water (g; for fuel reforming) are introduced into the O 3 -containing gas obtained by the electrolysis type O 3 generator 31 or the fuel reformer 11. A device configuration is provided.

更に、本実施形態のH発生装置では、上記空気を導入する装置構成内に、放電式のO発生器13、更にその前方に除湿装置21が設置されている。 Further, in the H 2 generator of the present embodiment, the discharge type O 3 generator 13 is further installed in the apparatus configuration for introducing the air, and a dehumidifier 21 is further provided in front of the discharge O 3 generator 13.

これに併せて、除湿装置21に空気を導入する装置構成、該除湿装置21で乾燥された空気を放電式のO発生器13に導入する装置構成、及び該放電式のO発生器13で得られたO含有空気(O+O含有ガス)を、該電気分解式のO発生器31で得られたO含有ガスまたは燃料改質器11に導入できる装置構成が設けられている。さらに必要があれば、除湿装置21で回収した水を、他の燃料電池システムで利用できる装置構成が設けられていてもよい。これらの点を除いては、第1〜4の実施形態のH発生装置で説明したと略同様の装置構成である。 At the same time, a device configuration for introducing air into the dehumidifying device 21, a device configuration for introducing air dried by the dehumidifying device 21 into the discharge-type O 3 generator 13, and the discharge-type O 3 generator 13. A device configuration is provided that can introduce the O 3 -containing air (O 3 + O 2 -containing gas) obtained in step 1 into the O 3 -containing gas obtained by the electrolysis-type O 3 generator 31 or the fuel reformer 11. ing. Furthermore, if necessary, a device configuration in which water collected by the dehumidifying device 21 can be used in other fuel cell systems may be provided. Except for these points, the apparatus configuration is substantially the same as that described in the H 2 generators of the first to fourth embodiments.

以上の結果から、改質性能に優れた順番で並べると、実施例5>実施例4>実施例3>実施例2>実施例1の順である。   From the above results, when arranged in the order of excellent reforming performance, the order is: Example 5> Example 4> Example 3> Example 2> Example 1.

本発明のH発生装置を組み込んだ燃料電池システムの第1の実施形態の概要を模式的に表した概略図である。1 is a schematic view schematically showing an outline of a first embodiment of a fuel cell system incorporating an H 2 generator of the present invention. 本発明のH発生装置の第2の実施形態の概要を模式的に表した概略図である。The outline of the second embodiment of the H 2 generation apparatus of the present invention is a schematic diagram schematically showing. 本発明のH発生装置の第3の実施形態の概要を模式的に表した概略図である。Description of the third embodiment of the H 2 generation apparatus of the present invention is a schematic diagram schematically showing. 本発明のH発生装置の第4の実施形態の概要を模式的に表した概略図である。Description of the fourth embodiment of the H 2 generation apparatus of the present invention is a schematic diagram schematically showing. 本発明のH発生装置の第5の実施形態の概要を模式的に表した概略図である。The outline of the fifth embodiment of the H 2 generation apparatus of the present invention is a schematic diagram schematically showing. 通常の空気を利用したオートサーマル改質器を用いた燃料電池システムを概要を模式的に表した概略図である。It is the schematic which represented the outline | summary typically about the fuel cell system using the autothermal reformer using normal air.

符号の説明Explanation of symbols

11 燃料改質器(オートサーマル改質器)、
13 放電式のO発生器、
15 シフト反応器、
17 prox反応器、
19 燃料電池、
21 除湿装置、
31 電気分解式のO発生器。
11 Fuel reformer (autothermal reformer),
13 Discharge O 3 generator,
15 shift reactor,
17 prox reactor,
19 Fuel cell,
21 Dehumidifier,
31 Electrolytic O 3 generator.

Claims (6)

燃料から水素を含有するガスを発生するH発生装置において、
燃料改質器の前部にオゾン発生器を備え、
該オゾン発生器で発生させたオゾン含有ガスを該燃料改質器に導入することを特徴とするH製造装置。
In an H 2 generator that generates a gas containing hydrogen from fuel,
Equipped with an ozone generator at the front of the fuel reformer,
An H 2 production apparatus, wherein an ozone-containing gas generated by the ozone generator is introduced into the fuel reformer.
燃料から水素を含有するガスを発生するH発生装置において、
燃料改質器の前部に放電式のオゾン発生器を備え、空気を該オゾン発生器に導入し、かつ、
燃料と水は、該オゾン発生器と該燃料改質器の間に導入することを特徴とするH製造装置。
In an H 2 generator that generates a gas containing hydrogen from fuel,
A discharge-type ozone generator at the front of the fuel reformer, introducing air into the ozone generator; and
Fuel and water, H 2 production apparatus characterized by introducing between the ozone generator and the fuel reformer.
燃料から水素を含有するガスを発生するH発生装置において、
燃料改質器の前部に放電式のオゾン発生器を備え、かつ該オゾン発生器の前部に除湿装置を備え、空気を該除湿装置に導入し、かつ、
燃料と水は、該オゾン発生器と該燃料改質器の間に導入することを特徴とするH製造装置。
In an H 2 generator that generates a gas containing hydrogen from fuel,
A discharge type ozone generator at the front of the fuel reformer, and a dehumidifier at the front of the ozone generator, introducing air into the dehumidifier; and
Fuel and water, H 2 production apparatus characterized by introducing between the ozone generator and the fuel reformer.
燃料から水素を含有するガスを発生するH発生装置において、
燃料改質器の前部に電気分解式のオゾン発生器を備え、水を該オゾン発生器に導入し、かつ、
燃料と水と空気は、該オゾン発生器と該燃料改質器の間に導入することを特徴とするH製造装置。
In an H 2 generator that generates a gas containing hydrogen from fuel,
An electrolytic ozone generator at the front of the fuel reformer, introducing water into the ozone generator; and
Fuel, water and air, H 2 production apparatus characterized by introducing between the ozone generator and the fuel reformer.
燃料から水素を含有するガスを発生するH発生装置において、
燃料改質器の前部に電気分解式のオゾン発生器を備え、水を該オゾン発生器に導入し、かつ
該オゾン発生器と該燃料改質器の間に放電式のオゾン発生器を備え、空気を該放電式のオゾン発生器に導入し、
燃料と水は、該電気分解式のオゾン発生器と該燃料改質器との間から導入することを特徴とするH製造装置。
In an H 2 generator that generates a gas containing hydrogen from fuel,
An electrolysis type ozone generator is provided at the front of the fuel reformer, water is introduced into the ozone generator, and a discharge type ozone generator is provided between the ozone generator and the fuel reformer. , Introducing air into the discharge ozone generator,
Fuel and water, H 2 production apparatus characterized by introducing from between the electric decomposition ozone generator and fuel reformer.
燃料から水素を含有するガスを発生するH発生装置において、
燃料改質器の前部に電気分解式のオゾン発生器を備え、水を該オゾン発生器に導入し、かつ
該オゾン発生器と該改質器の間に放電式のオゾン発生器を備え、かつ該放電式のオゾン発生器の前部に除湿装置を備え、空気を該除湿装置に導入し、
燃料と水は、該電気分解式のオゾン発生器と該燃料改質器との間から導入することを特徴とするH製造装置。
In an H 2 generator that generates a gas containing hydrogen from fuel,
An electrolysis type ozone generator is provided at the front of the fuel reformer, water is introduced into the ozone generator, and a discharge type ozone generator is provided between the ozone generator and the reformer, And equipped with a dehumidifier at the front of the discharge type ozone generator, introducing air into the dehumidifier,
Fuel and water, H 2 production apparatus characterized by introducing from between the electric decomposition ozone generator and fuel reformer.
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