JP2005340008A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【課題】 別の装置を設けることなく改質触媒を再生して装置の複雑化・高コスト化を抑制することができる燃料電池システムを提供する。
【解決手段】 燃料電池システムは、通常運転中に硫黄被毒された改質触媒21aを改質部21内に生成される改質ガスを用いて再生するため、硫黄被毒された改質触媒21aを、同改質触媒21aと硫黄の化合物から硫黄を除去できる触媒再生温度まで少なくとも昇温する。このとき、燃焼部22は通常運転中と同様に燃焼させ、触媒を再生する際に水ポンプ53を制御して通常運転中の供給量より少ない量の改質水を供給することにより、改質触媒21aを触媒再生温度まで昇温する。
【選択図】 図1
【解決手段】 燃料電池システムは、通常運転中に硫黄被毒された改質触媒21aを改質部21内に生成される改質ガスを用いて再生するため、硫黄被毒された改質触媒21aを、同改質触媒21aと硫黄の化合物から硫黄を除去できる触媒再生温度まで少なくとも昇温する。このとき、燃焼部22は通常運転中と同様に燃焼させ、触媒を再生する際に水ポンプ53を制御して通常運転中の供給量より少ない量の改質水を供給することにより、改質触媒21aを触媒再生温度まで昇温する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、供給された燃料および改質水を内部に充填された改質触媒によって改質することにより水素を含む改質ガスを生成して燃料電池に導出する改質部を備えた燃料電池システムに関し、特に、運転中に被毒された改質触媒を再生する機能を有する燃料電池システムに関する。
燃料電池システムとしては、供給された燃料および改質水を内部に充填された改質触媒によって改質することにより水素を含む改質ガスを生成して燃料電池に導出する改質部と、改質水を改質部に供給する改質水供給手段と、燃料を改質部に供給する燃料供給手段と、供給された燃焼用燃料を燃焼させてその燃焼ガスによって改質部を加熱する燃焼部とを備えてなり、通常運転中には燃焼部の燃焼を調整して改質触媒を定常運転温度範囲に維持しつつ改質部にて燃料および改質水から改質ガスを生成するものが知られている。
改質部に供給される燃料としては、天然ガスを主成分とした都市ガス、LPG、ナフサ、灯油などが用いられるが、都市ガスまたはLPGには付臭剤として硫黄化合物が数ppm含まれ、灯油には不純物として硫黄化合物が数十ppm含まれている。燃料電池システムの燃料供給手段には、硫黄化合物によって改質触媒が被毒されるのを防止するため燃料中の硫黄化合物を取り除く脱硫器が設けられている。しかし、脱硫器は完全に硫黄化合物を除去できないので、硫黄化合物が僅かながら改質触媒に流入し続ける。その結果、徐々に改質触媒が硫黄化合物によって被毒され、やがて必要な触媒機能を満たさなくなり、改質触媒および改質部を交換する手間が生じていた。
この問題を解決する触媒性能を回復する手段を備えたものとして、特許文献1に記載の燃料改質装置がある。この燃料改質装置においては、特許文献1に示されているように、改質部1に不活性ガスまたは水蒸気ガスを供給する回復用ガス供給部4を具備し、回復用ガス供給部4から改質部1へ不活性ガスまたは水蒸気ガスを供給するとともに、加熱治具2で改質部1を加熱(例えば500〜800℃程度)することで、改質触媒の触媒活性を回復している。
また、特許文献2に記載の改質触媒装置がある。この改質触媒装置においては、特許文献2の図1に示されているように、燃料と空気とを改質触媒層2に供給するとともに、改質触媒の温度を500℃以上800℃以下の範囲にし、改質触媒の性能を回復させている。燃料および空気は燃料導入手段4および空気導入手段5によってそれぞれ改質触媒層2に供給されている。
さらに、特許文献3に記載の改質触媒の生成方法がある。特許文献3には、燃料、空気、蒸気の供給比を調整したり、触媒温度を上昇させたりして触媒を再生する方法が記載されている。
特開2000−351606号公報(第3,4頁、第1図)
特開2002−282710号公報(第3,4頁、第1図)
特表2003−503186号公報(第4−10頁、第1,2図)
上述した特許文献1に記載の燃料改質装置においては、回復用ガス供給部4を設けているため、装置が複雑化・高コスト化するという問題があった。また、特許文献2に記載の改質触媒装置においては、改質触媒が何によって劣化しているかが不明である。また、改質触媒に空気を吹き込むと、ヒートスポットが発生しかえって触媒が劣化するおそれがあった。さらに、空気導入手段5を設けているため、装置が複雑化・高コスト化するという問題があった。また、特許文献3においては、硫黄被毒された触媒を解決する方法について十分に開示されていない。
本発明は、上述した各問題を解消するためになされたもので、硫黄被毒された改質触媒を改質部内に生成される改質ガスを用いて再生する際に改質触媒を触媒再生温度まで昇温することにより、別の装置を設けることなく改質触媒を再生して装置の複雑化・高コスト化を抑制することができる燃料電池システムを提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、請求項1に係る発明の構成上の特徴は、少なくとも燃料および改質水が供給されその供給された燃料および改質水を内部に充填された改質触媒によって改質することにより水素を含む改質ガスを生成して燃料電池に導出する改質部と、改質水を改質部に供給する改質水供給手段と、燃料を改質部に供給する燃料供給手段を備えた燃料電池システムにおいて、通常運転中に硫黄被毒された改質触媒を改質部内に生成される改質ガスを用いて再生するため、硫黄被毒された改質触媒を、同改質触媒と硫黄の化合物から硫黄を除去できる触媒再生温度まで少なくとも昇温することである。
また、請求項2に係る発明の構成上の特徴は、請求項1において、改質水供給手段は、触媒を再生する際に通常運転中の供給量より少ない量の改質水を供給することにより、改質触媒を触媒再生温度まで昇温することである。
また、請求項3に係る発明の構成上の特徴は、請求項1において、燃料供給手段は、触媒を再生する際に通常運転中の供給量より少ない量の燃料を供給することにより、改質触媒を触媒再生温度まで昇温することである。
また、請求項4に係る発明の構成上の特徴は、請求項1において、改質水供給手段は、触媒を再生する際に通常運転中の供給量より多い量の改質水を供給することにより、改質触媒を触媒再生温度まで昇温することである。
また、請求項5に係る発明の構成上の特徴は、請求項1において、改質部は、酸化剤ガスが供給されることなく燃料および改質水が供給され、その供給された燃料および改質水を内部に充填された改質触媒によって改質し、供給された燃焼用燃料を燃焼させてその燃焼ガスによって改質部を加熱する燃焼部をさらに備えてなることである。
また、請求項6に係る発明の構成上の特徴は、請求項5において、燃焼部は通常運転中と同様に燃焼させ、改質水供給手段は、触媒を再生する際に通常運転中の供給量より少ない量の改質水を供給することにより、改質触媒を触媒再生温度まで昇温することである。
また、請求項7に係る発明の構成上の特徴は、請求項5において、燃焼部は通常運転中と同様に燃焼させ、燃料供給手段は、触媒を再生する際に通常運転中の供給量より少ない量の燃料を供給することにより、改質触媒を触媒再生温度まで昇温することである。
また、請求項8に係る発明の構成上の特徴は、請求項5において、燃焼部は通常運転中と同様に燃焼させ、改質水供給手段は、触媒を再生する際に通常運転中の供給量より多い量の改質水を供給することにより、改質触媒を触媒再生温度まで昇温することである。
また、請求項9に係る発明の構成上の特徴は、請求項5において、燃焼部は、触媒を再生する際に通常運転中の供給量より多い量の燃焼用燃料を供給して燃焼部の燃焼力を上げることにより、改質触媒を触媒再生温度まで昇温することである。
また、請求項10に係る発明の構成上の特徴は、請求項1乃至請求項9の何れか一項において、触媒再生温度は、800℃乃至900℃であることである。
また、請求項11に係る発明の構成上の特徴は、請求項1乃至請求項9の何れか一項において、改質触媒はニッケル(Ni)系であることである。
上記のように構成した請求項1に係る発明においては、燃料電池システムの通常運転中に硫黄被毒された改質触媒を改質部内に生成される改質ガスを用いて再生するため、硫黄被毒された改質触媒を、同改質触媒と硫黄の化合物から硫黄を除去できる触媒再生温度まで少なくとも昇温する。これにより、反応平衡を利用して発熱反応である改質触媒の被毒の逆向きの化学反応を促進させることにより、改質触媒に化合した物質または吸着された物質を触媒から容易に離脱させる(除去する)ことができる。したがって、別の装置を設けることなく改質触媒を再生することにより装置の複雑化・高コスト化を抑制することができる。
上記のように構成した請求項2に係る発明においては、請求項1の燃料電池システムにおいて、改質水供給手段は、触媒を再生する際に通常運転中の供給量より少ない量の改質水を供給することにより、改質触媒を触媒再生温度まで昇温する。したがって、従来の燃料電池システムに別の装置を設けることなく、改質触媒を触媒再生温度まで昇温することにより改質触媒を再生することができるので、装置の複雑化・高コスト化を抑制することができる。
上記のように構成した請求項3に係る発明においては、請求項1の燃料電池システムにおいて、燃料供給手段は、触媒を再生する際に通常運転中の供給量より少ない量の燃料を供給することにより、改質触媒を触媒再生温度まで昇温する。したがって、従来の燃料電池システムに別の装置を設けることなく、改質触媒を触媒再生温度まで昇温することにより改質触媒を再生することができるので、装置の複雑化・高コスト化を抑制することができる。
上記のように構成した請求項4に係る発明においては、請求項1の燃料電池システムにおいて、改質水供給手段は、触媒を再生する際に通常運転中の供給量より多い量の改質水を供給することにより、改質触媒を触媒再生温度まで昇温する。したがって、従来の燃料電池システムに別の装置を設けることなく、改質触媒を触媒再生温度まで昇温することにより改質触媒を再生することができるので、装置の複雑化・高コスト化を抑制することができる。
上記のように構成した請求項5に係る発明においては、請求項1の燃料電池システムにおいて、改質部は、酸化剤ガスが供給されることなく燃料および改質水が供給され、その供給された燃料および改質水を内部に充填された改質触媒によって改質し、供給された燃焼用燃料を燃焼させてその燃焼ガスによって改質部を加熱する燃焼部をさらに備えてなる。これにより、水蒸気改質反応によって燃料を改質する場合でも、燃料電池システムの通常運転中に硫黄被毒された改質触媒を改質部内に生成される改質ガスを用いて再生するため、硫黄被毒された改質触媒を、同改質触媒と硫黄の化合物から硫黄を除去できる触媒再生温度まで少なくとも昇温することができる。
上記のように構成した請求項6に係る発明においては、請求項5の燃料電池システムにおいて、燃焼部は通常運転中と同様に燃焼させ、改質水供給手段は、触媒を再生する際に通常運転中の供給量より少ない量の改質水を供給することにより、改質触媒を触媒再生温度まで昇温する。したがって、従来の燃料電池システムに別の装置を設けることなく、改質触媒を触媒再生温度まで昇温することにより改質触媒を再生することができるので、装置の複雑化・高コスト化を抑制することができる。
上記のように構成した請求項7に係る発明においては、請求項5の燃料電池システムにおいて、燃焼部は通常運転中と同様に燃焼させ、燃料供給手段は、触媒を再生する際に通常運転中の供給量より少ない量の燃料を供給することにより、改質触媒を触媒再生温度まで昇温する。したがって、従来の燃料電池システムに別の装置を設けることなく、改質触媒を触媒再生温度まで昇温することにより改質触媒を再生することができるので、装置の複雑化・高コスト化を抑制することができる。
上記のように構成した請求項8に係る発明においては、請求項5の燃料電池システムにおいて、燃焼部は通常運転中と同様に燃焼させ、改質水供給手段は、触媒を再生する際に通常運転中の供給量より多い量の改質水を供給することにより、改質触媒を触媒再生温度まで昇温する。したがって、従来の燃料電池システムに別の装置を設けることなく、改質触媒を触媒再生温度まで昇温することにより改質触媒を再生することができるので、装置の複雑化・高コスト化を抑制することができる。
上記のように構成した請求項9に係る発明においては、請求項5の燃料電池システムにおいて、燃焼部は、触媒を再生する際に通常運転中の供給量より多い量の燃焼用燃料を供給して燃焼部の燃焼力を上げることにより、改質触媒を触媒再生温度まで昇温する。したがって、従来の燃料電池システムに別の装置を設けることなく、改質触媒を触媒再生温度まで昇温することにより改質触媒を再生することができるので、装置の複雑化・高コスト化を抑制することができる。
上記のように構成した請求項10に係る発明においては、請求項1乃至請求項9の燃料電池システムにおいて、触媒再生温度は、800℃乃至900℃であることにより、確実に改質触媒を再生することができる。
上記のように構成した請求項10に係る発明においては、請求項1乃至請求項9の燃料電池システムにおいて、改質触媒はニッケル(Ni)系であることにより、ニッケル系の改質触媒を確実に再生することができる。
1)第1の実施の形態
以下、本発明による燃料電池システムの第1の実施の形態について説明する。図1はこの燃料電池システムの概要を示す概要図である。この燃料電池システムは、図1に示すように、燃料電池10と燃料電池10に必要な水素ガスを生成する水蒸気改質方式の改質装置20を備えている。燃料電池10は、燃料極11と空気極12を備えており、燃料極11に供給された改質ガスおよび空気極12に供給された空気(カソードエア)を用いて発電するものである。
以下、本発明による燃料電池システムの第1の実施の形態について説明する。図1はこの燃料電池システムの概要を示す概要図である。この燃料電池システムは、図1に示すように、燃料電池10と燃料電池10に必要な水素ガスを生成する水蒸気改質方式の改質装置20を備えている。燃料電池10は、燃料極11と空気極12を備えており、燃料極11に供給された改質ガスおよび空気極12に供給された空気(カソードエア)を用いて発電するものである。
改質装置20は、燃料を改質する改質部21と、改質部21から導出された改質ガスに含まれる一酸化炭素を除去する一酸化炭素シフト反応部(以下、COシフト部という)23と、COシフト部23から導出された改質ガスに含まれる一酸化炭素をさらに除去する一酸化炭素選択酸化部(以下、CO選択酸化部という)24から構成されている。燃料としては天然ガス、LPG、灯油、ガソリン、メタノールなどがあり、本実施の形態においては天然ガスにて説明する。
改質部21は、有底筒状に形成されて下方に開放するように配置され、かつ内部に改質触媒21aが充填された反応室21bを備えている。改質部21には燃焼部22が設けられている。燃焼部22は、反応室21bに密接して設けられて反応室21bを加熱する加熱室22aと、加熱室22aに高温の燃焼ガスを供給するバーナ22bとから構成されている。
反応室21bには燃料供給源Sf(例えば都市ガス管)に接続された燃料供給管41が接続されており、燃料供給源Sfから燃料が供給されている。燃料供給管41には、上流から順番に第1燃料バルブ42、燃料ポンプ43、脱硫器44、第2燃料バルブ45および熱交換部46が設けられている。第1および第2燃料バルブ42,45は制御装置30の指令によって燃料供給管41を開閉するものである。燃料ポンプ43は燃料供給源Sfから供給される燃料を吸い込み改質部21の反応室21bに吐出するものであり、制御装置30の指令に応じて燃料供給量を調整するものである。脱硫器44は燃料中の硫黄分(例えば、硫黄化合物)を除去するものである。熱交換部46は改質部21からCOシフト部23へ供給される高温の改質ガスとの間で熱交換が行われて予熱された燃料を改質部21の反応室21bに供給するものである。これにより、燃料は硫黄分が除去され予熱されて反応室21bに供給される。
また、燃料供給管41の第2燃料バルブ45と熱交換部46との間には蒸発器55に接続された水蒸気供給管52が接続され、蒸発器55から供給された水蒸気が燃料に混合されて改質部21の反応室21bに供給されている。蒸発器55には改質水供給源である水タンクSwに接続された給水管51が接続されている。給水管51には、上流から順番に水ポンプ53および水バルブ54が設けられている。水ポンプ53は水タンクSwから供給される改質水を吸い込み蒸発器55に吐出するものであり、制御装置30の指令に応じて改質水供給量を調整するものである。水バルブ54は制御装置30の指令によって給水管51を開閉するものである。給水管51は加熱室22aの外周に巻きつけられており、給水管51内の流水が加熱室22aの高熱によって予熱される。蒸発器55には一端が加熱室22aに接続され他端が外部に開放されている排気管81が貫設されており、蒸発器55は供給される予熱された改質水を排気管81を流れる加熱室22aから外部へ排出される燃焼ガス(排気ガス)によって加熱して水蒸気にし、反応室21bに供給するものである。これにより、改質水は予熱されて蒸発器55に供給され、水蒸気となって反応室21bに供給される。なお、本第1の実施の形態においては、給水管51であって加熱室22aに巻きつけられた部分と蒸発器55とから蒸発部56が構成されている。また、蒸発器55には内部温度を検出する温度センサ55aが設けられている。
反応室21bは、後述するようにバーナ22bの燃焼ガスによって加熱されており、反応室21b内に供給された燃料と水蒸気は、下記化1に示すように、改質触媒21a(例えば、Ru、Ni系の触媒)により反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素ガスが生成されている(いわゆる水蒸気改質反応)。これと同時に反応室21b内では、水蒸気改質反応にて生成された一酸化炭素が、下記化2に示すように、水蒸気と反応して水素ガスと二酸化炭素とに変成するいわゆる一酸化炭素シフト反応が生じている。これら生成されたガス(いわゆる改質ガス)は熱交換部46を通って降温されてCOシフト部23に導出される。なお、反応室21b内には改質触媒21aの温度を検出する温度センサ21a1が設けられている。
(化1)
CH4+H2O→3H2+CO−Q1
(化2)
CO+H2O→H2+CO2+Q2
CH4+H2O→3H2+CO−Q1
(化2)
CO+H2O→H2+CO2+Q2
水蒸気改質反応は吸熱反応であり、上記化1から明らかなように右側に反応が進む際に熱量Q1が吸熱され、逆に左側に反応が進む際に熱量Q1が発熱される。また、一酸化炭素シフト反応は発熱反応であり、上記化2から明らかなように右側に反応が進む際に熱量Q2が発熱され、逆に左側に反応が進む際に熱量Q2が吸熱される。
COシフト部23においては、供給された改質ガスに含まれる一酸化炭素が、上記化2に示すように、COシフト部23内に充填された触媒23a(例えば、Cu−Zn系の触媒)により水蒸気と反応して水素ガスと二酸化炭素ガスとに変成するいわゆる一酸化炭素シフト反応が生じている。これにより、改質ガスは前述した一酸化炭素シフト反応によって一酸化炭素濃度が低減されて導出される。
COシフト部23から導出された一酸化炭素濃度が低減された改質ガスは、CO選択酸化部24に供給される。一方、CO選択酸化部24には、空気供給源Saに接続された酸化用空気供給管61が接続されており、空気供給源Sa(例えば大気)から空気が供給されている。酸化用空気供給管61には、上流から順番にフィルタ62、空気ポンプ63および空気バルブ64が設けられている。フィルタ62は空気を濾過するものである。空気ポンプ63は空気供給源Saから供給される空気を吸い込みCO選択酸化部24に吐出するものであり、制御装置30の指令に応じて空気供給量を調整するものである。空気バルブ64は制御装置30の指令によって酸化用空気供給管61を開閉するものである。これにより、空気がCO選択酸化部24に供給される。
CO選択酸化部24に供給された改質ガスに残留している一酸化炭素は、下記化3に示すように、CO選択酸化部24に充填された触媒24a(例えば、Ru系またはPt系の触媒)により上述のように供給された空気中の酸素と反応して二酸化炭素になる。これにより、改質ガスは酸化反応によって一酸化炭素濃度がさらに低減されて(10ppm以下)導出されて、燃料電池10の燃料極11に供給されるようになっている。なお、改質ガス中の水素も酸化されて水となる。また、CO選択酸化部24内には触媒24aの温度を検出する温度センサ24a1が設けられている。
(化3)
CO+1/2O2→CO2+Q3
この反応は発熱反応であり、上記化3から明らかなように右側に反応が進む際に熱量Q3が発熱され、逆に左側に反応が進む際に熱量Q3が吸熱される。
CO+1/2O2→CO2+Q3
この反応は発熱反応であり、上記化3から明らかなように右側に反応が進む際に熱量Q3が発熱され、逆に左側に反応が進む際に熱量Q3が吸熱される。
燃料電池10の燃料極11の導入口には改質ガス供給管71を介してCO選択酸化部24が接続されており、燃料極11に改質ガスが供給されるようになっている。燃料極11の導出口にはオフガス供給管72を介してバーナ22bが接続されており、燃料電池10から排出されるアノードオフガス(燃料極11にて未使用な水素を含んだ改質ガス)をバーナ22bに供給するようになっている。バイパス管73は燃料電池10をバイパスして改質ガス供給管71およびオフガス供給管72を直結するものである。改質ガス供給管71にはバイパス管73との分岐点と燃料電池10との間に第1改質ガスバルブ74が設けられている。オフガス供給管72にはバイパス管73との合流点と燃料電池10との間にオフガスバルブ75が設けられている。バイパス管73には第2改質ガスバルブ76が設けられている。第1および第2改質ガスバルブ74,76およびオフガスバルブ75はそれぞれの管を開閉するものであり、制御装置30により制御されている。
また、燃料電池10の空気極12の導入口には、空気ポンプ63の上流にて酸化用空気供給管61から分岐したカソード用空気供給管67の先端が接続されており、空気極12内に空気が供給されるようになっている。カソード用空気供給管67には上流から順にカソード用空気ポンプ68およびカソード用空気バルブ69が設けられている。カソード用空気ポンプ68は空気供給源Saから供給される空気を吸い込み燃料電池の空気極12に吐出するものであり、制御装置30の指令に応じてカソード用空気供給量を調整するものである。カソード用空気バルブ69は制御装置30の指令によってカソード用空気供給管67を開閉するものである。さらに、燃料電池10の空気極12の導出口には、他端が外部に開放されている排気管82の一端が接続されている。
また、バーナ22bには、燃料ポンプ43の上流にて燃料供給管41から分岐した燃焼用燃料供給管47が接続されており、燃焼用燃料が供給されるようになっている。燃焼用燃料供給管47には燃焼用燃料ポンプ48が設けられており、燃焼用燃料ポンプ48は燃料供給源Sfから供給される燃料を吸い込みバーナ22bに吐出するものであり、制御装置30の指令に応じて燃焼用燃料供給量を調整するものである。さらにバーナ22bには空気ポンプ63の上流にて酸化用空気供給管61から分岐した燃焼用空気供給管65が接続されており、燃焼用燃料、改質ガスまたはオフガスを燃焼させるための燃焼用空気が供給されるようになっている。燃焼用空気供給管65には燃焼用空気ポンプ66が設けられており、燃焼用空気ポンプ66は空気供給源Saから供給される空気を吸い込みバーナ22bに吐出するものであり、制御装置30の指令に応じて燃焼用空気供給量を調整するものである。バーナ22bが制御装置30の指令によって着火されると、バーナ22bに供給された燃焼用燃料、改質ガスまたはアノードオフガスは燃焼されて高温の燃焼ガスが発生し、この燃焼ガスが加熱室22aに供給されて反応室21bが加熱されることにより改質触媒21aが加熱される。加熱室22aを通過した燃焼ガスは排気管81および蒸発器55を通って排気ガスとして外部に排気される。
また、改質ガス供給管71、オフガス供給管72および排気管82の途中には、それぞれ改質ガス用凝縮器77、アノードオフガス用凝縮器78およびカソードオフガス用凝縮器79が設けられている。改質ガス用凝縮器77は改質ガス供給管71中を流れる燃料電池10の燃料極11に供給される改質ガス中の水蒸気を凝縮する。アノードオフガス用凝縮器78はオフガス供給管72中を流れる燃料電池10の燃料極11から排出されるアノードオフガス中の水蒸気を凝縮する。カソードオフガス用凝縮器79は排出管82中を流れる燃料電池10の空気極12から排出されるカソードオフガス中の水蒸気を凝縮する。なお、各凝縮器77〜79には、図示しない貯湯槽の低温液体またはラジエータおよび冷却ファンによって冷却された液体が供給される冷媒管が貫設されており、この液体との熱交換によって各ガス中の水蒸気を凝縮している。
これら凝縮器77,78,79は配管84を介して純水器95に連通しており、各凝縮器77,78,79にて凝縮された凝縮水は、純水器95に導出され回収されるようになっている。純水器95は、各凝縮器77,78,79から供給された凝縮水すなわち回収水を内蔵のイオン交換樹脂によって純水にするものであり、純水化した回収水を水タンクSwに導出するものである。なお、純水器95には水道水供給源(例えば水道管)から供給される補給水(水道水)を導入する配管が接続されており、純水器95内の貯水量が下限水位を下回ると水道水が供給されるようになっている。
また、燃料電池システムは制御装置30を備えており、この制御装置30には、上述した各温度センサ21a1,24a1、各ポンプ43,48,53,63,66,68、各バルブ42,45,54,64,69,74,75,76、およびバーナ22bが接続されている(図2参照)。制御装置30はマイクロコンピュータ(図示省略)を有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、CPU、RAMおよびROM(いずれも図示省略)を備えている。CPUは、図5のフローチャートに対応したプログラムを実行して、燃料電池システムの運転中に被毒された改質触媒21aを改質部21内に生成される改質ガスを用いて再生する際に、改質触媒21aを、定常運転温度範囲より高温であり、かつ改質触媒の耐熱温度より低温である触媒再生温度まで昇温するように制御している。RAMは同プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものであり、ROMは前記プログラムを記憶するものである。
次に、上述した燃料電池システムの作動について図3および図4を参照して説明する。先に燃料電池システムの通常運転について説明する。制御装置30は、時刻t0にて図示しない起動スイッチがオンされると、図3に示すプログラムを実行して図4に示すように燃料電池システムを制御する。制御装置30は、ステップ102にて、第1改質ガスバルブ74およびオフガスバルブ75を閉じ第2改質ガスバルブ76を開いてCO選択酸化部24をバーナ22bに接続し、第1燃料バルブ42を開き第2燃料バルブ45を閉じて燃焼用燃料ポンプ48および燃焼用空気ポンプ66を駆動して燃焼用燃料および燃焼用空気をバーナ22bに供給してバーナ22bを着火する。これにより、燃焼用燃料が燃焼され、燃焼ガスにより改質部21内の改質触媒21aおよび蒸発器55が加熱される。
制御装置30は、温度センサ55aにより蒸発器55の温度を検出し、この検出した温度が第1の所定温度Th1以上となれば(時刻t1)、水バルブ54を開き、水ポンプ53を駆動させ水タンクSwの水を所定流量(所定供給量:通常運転流量)だけ蒸発器55を介して改質部21に供給する(ステップ104,106)。
制御装置30は、蒸発器55の温度が所定温度Th1以上となった時点(時刻t1)からタイマのカウントを開始する。タイマが第1所定時間T1(例えば1分)以上となれば、第2燃料バルブ45を開いて燃料ポンプ43を駆動させ燃料供給源Sfの燃料を所定流量(所定供給量:通常運転流量)だけ改質部21に供給するとともに、空気バルブ64を開いて空気ポンプ63を駆動させ空気供給源Saの空気を所定流量(所定供給量:通常運転流量)だけCO選択酸化部24に供給する(ステップ108,110)。これにより、改質部21では上述した水蒸気改質反応および一酸化炭素シフト反応が生じて改質ガスが生成される。そして、改質部21から導出された改質ガスはCOシフト部23およびCO選択酸化部24により一酸化炭素ガスを低減されてCO選択酸化部24から導出され、燃焼部22のバーナ22bに供給され燃焼される。
このように改質ガスの生成中において、制御装置30は、温度センサ24a1によりCO選択酸化部24の触媒24aの温度を検出し、この検出した温度が第2の所定温度Th2以上となれば(時刻t4)、第1改質ガスバルブ74およびオフガスバルブ75を開き第2改質ガスバルブ76を閉じてCO選択酸化部24を燃料電池10の燃料極11の導入口に接続するとともに燃料極11の導出口をバーナ22bに接続する(ステップ112,114)。
そして、制御装置30は、ステップ116において、定常運転(燃料電池10を発電させる運転モード)を開始する。このとき、燃料ポンプ43、水ポンプ53および空気ポンプ63の駆動を継続させて燃料、水(水蒸気)および空気を改質装置20に供給する。具体的には、改質水の供給流量は時刻t1からほぼ一定であり、燃料の供給流量は時刻t2からほぼ一定であるので、改質部21にはそれぞれ供給開始時と同一量(通常運転中の供給量)の改質水および燃料が所定の比率(例えばS/C(スチーム・カーボン比)=3)にて供給され続けている。また、酸化用空気の供給流量も時刻t2からほぼ一定である。また、燃焼用燃料ポンプ48および燃焼用空気ポンプ66を駆動させ燃焼用燃料および燃焼用空気をアノードオフガスの供給量を考慮した所定流量(所定供給量:定常運転流量)となるようにバーナ22bに供給する。そして、停止スイッチが押されると、燃料電池システムは停止する。
このような通常運転の起動・停止が繰り返し行われる燃料電池システムを長い間使用すると、通常運転中に改質触媒21aが硫黄化合物によって被毒される。これは以下の理由による。改質部21に供給される燃料としては、天然ガスを主成分とした都市ガス、LPG、ナフサ、灯油などが用いられるが、都市ガスまたはLPGには付臭剤として硫黄化合物が数ppm含まれ、灯油には不純物として硫黄化合物が数十ppm含まれている。改質部21に燃料を供給する燃料供給管41には、硫黄化合物によって改質触媒21aが被毒されるのを防止するため燃料中の硫黄化合物を取り除く脱硫器44が設けられている。しかし、脱硫器44は完全に硫黄化合物を除去できないので、硫黄化合物が僅かながら改質触媒21aに流入し続ける。その結果、徐々に改質触媒21aが硫黄化合物によって被毒される。
具体的には、改質触媒21aがRu(ルテニウム)系である場合、改質触媒21aが、下記化4に示すような化学反応によって硫黄化合物によって被毒される。
(化4)
Ru+2H2S→RuS2+2H2−Q4
この反応は、上記化4から明らかなように右側に反応が進む際に熱量Q4が吸熱され、逆に左側に反応が進む際に熱量Q4が発熱される。
Ru+2H2S→RuS2+2H2−Q4
この反応は、上記化4から明らかなように右側に反応が進む際に熱量Q4が吸熱され、逆に左側に反応が進む際に熱量Q4が発熱される。
また、改質触媒21aがNi(ニッケル)系である場合、改質触媒21aが、下記化5〜化7に示すような各化学反応によって硫黄化合物によって被毒される。
(化5)
Ni+2H2S→NiS2+2H2−Q5
(化6)
Ni+H2S→NiS+H2−Q6
(化7)
3Ni+2H2S→Ni3S2+2H2−Q7
これら各反応は、上記化5〜化7からそれぞれ明らかなように右側に反応が進む際に熱量Q4〜Q7が吸熱され、逆に左側に反応が進む際に熱量Q4〜Q7が発熱される。
(化5)
Ni+2H2S→NiS2+2H2−Q5
(化6)
Ni+H2S→NiS+H2−Q6
(化7)
3Ni+2H2S→Ni3S2+2H2−Q7
これら各反応は、上記化5〜化7からそれぞれ明らかなように右側に反応が進む際に熱量Q4〜Q7が吸熱され、逆に左側に反応が進む際に熱量Q4〜Q7が発熱される。
次にこのように被毒されたRu系触媒の改質触媒21aを再生する方法について図4および図5を参照して説明する。なお、燃料電池システムの起動時に再生処理をする場合について説明する。制御装置30は、図3のステップ110の処理を実行した後に、図5に示すステップ202の処理をする。なお、図5に示すフローチャートは改質水の流量制御のみを示しており他の制御は図3に示すフローチャートと同様に行われる。
制御装置30は、時刻t2からタイマのカウントを開始する。タイマが第2所定時間T2(例えば1分)以上となれば(時刻t3)、水ポンプ53を制御して水タンクSwの水を通常運転流量から減少させて第1再生運転流量とする(ステップ202,204)。そして、時刻t3から再びタイマのカウントを開始し、タイマが第3所定時間T3(例えば5分)以上となれば(時刻t5)、水ポンプ53を制御して水タンクSwの水を通常運転流量に戻す(ステップ206,208)。これにより、改質水の供給量が減少している間(時刻t3から時刻t5まで)、改質部21にはそれぞれ第1再生運転流量の改質水および通常運転流量の燃料が所定の比率(例えばS/C(スチーム・カーボン比)=2.5)にて供給されている。
改質水の供給量が少なくなると、改質部21においては、吸熱反応である水蒸気改質反応が減少するため、燃焼ガスから供給される熱がその水蒸気改質反応に消費されず減少しないので、また供給した改質水の蒸発および昇温に用いられる熱量が減少するので、その熱によって改質部21が定常運転温度範囲より昇温される。なお、第1再生運転流量は、改質部21の温度が触媒再生温度(具体的には500〜800℃)となるように設定されている。触媒再生温度は、定常運転温度範囲より高温でありかつ触媒の耐熱温度(約800℃)より低温であり、改質触媒21aと硫黄の化合物から硫黄を除去できる温度(温度範囲)である。さらに、触媒再生温度は、上記化4と同じ下記化8において、左側に反応が進むに必要な温度に設定されている。
(化8)
Ru+2H2S→RuS2+2H2−Q4
したがって、改質触媒21aにおいては、上記化8から明らかなように左側に進む反応が起きるので、被毒された触媒と改質ガス中の水素が反応して硫化物とRu(ルテニウム)が生成されることにより、被毒された触媒から硫黄が除去されて触媒が再生される。
(化8)
Ru+2H2S→RuS2+2H2−Q4
したがって、改質触媒21aにおいては、上記化8から明らかなように左側に進む反応が起きるので、被毒された触媒と改質ガス中の水素が反応して硫化物とRu(ルテニウム)が生成されることにより、被毒された触媒から硫黄が除去されて触媒が再生される。
上述した説明から理解できるように、この第1の実施の形態においては、燃料電池システムの通常運転中に硫黄被毒された改質触媒21aを改質部21内に生成される改質ガスを用いて再生するため、硫黄被毒された改質触媒21aを、同改質触媒21aと硫黄の化合物から硫黄を除去できる触媒再生温度まで少なくとも昇温する。これにより、反応平衡を利用して発熱反応である改質触媒の被毒の逆向きの化学反応を促進させることにより、改質触媒に化合した物質または吸着された物質を触媒から容易に離脱させる(除去する)ことができる。したがって、別の装置を設けることなく改質触媒を再生することにより装置の複雑化・高コスト化を抑制することができる。
また、燃焼部22は通常運転中と同様に燃焼させ、触媒を再生する際に水ポンプ53を制御して通常運転中の供給量より少ない量の改質水を供給することにより、改質触媒21aを触媒再生温度まで昇温する。したがって、従来の燃料電池システムに別の装置を設けることなく、改質触媒を触媒再生温度まで昇温することにより改質触媒を再生することができるので、装置の複雑化・高コスト化を抑制することができる。
なお、上述した第1の実施の形態においては、触媒を再生する際に水ポンプ53を制御して通常運転中の供給量より少ない量の改質水を供給することにより、改質触媒21aを触媒再生温度まで昇温したが、これに代えて、燃料ポンプ43を制御して通常運転中の供給量より少ない量の燃料を供給することにより、改質触媒21aを触媒再生温度まで昇温するようにしてもよい。これによっても、燃料の供給量が少なくなると、改質部21においては、吸熱反応である水蒸気改質反応が減少するため、燃焼ガスから供給される熱がその水蒸気改質反応に消費されず減少しないので、その熱によって改質部21が定常運転温度範囲より昇温される。したがって、従来の燃料電池システムに別の装置を設けることなく、改質触媒を触媒再生温度まで昇温することにより改質触媒を再生することができるので、装置の複雑化・高コスト化を抑制することができる。
また、上述した第1の実施の形態においては、本発明をRu系触媒である改質触媒21aに適用したが、Ni系触媒である改質触媒21aに適用するようにしてもよい。この場合、第1再生運転流量は、改質部21の温度が触媒再生温度(具体的には800〜900℃)となるように設定されている。触媒再生温度は、定常運転温度範囲より高温でありかつ触媒の耐熱温度(約900℃)より低温であり、改質触媒21aと硫黄の化合物から硫黄を除去できる温度(温度範囲)である。さらに、触媒再生温度は、上記化5〜化7と同じ下記化9〜化11において、左側に反応が進むに必要な温度に設定されている。
(化9)
Ni+2H2S→NiS2+2H2−Q5
(化10)
Ni+H2S→NiS+H2−Q6
(化11)
3Ni+2H2S→Ni3S2+2H2−Q7
したがって、改質触媒21aにおいては、上記化9〜化11から明らかなように左側に進む反応が起きるので、被毒された触媒と改質ガス中の水素が反応して硫化物とNi(ニッケル)が生成されることにより、被毒された触媒から硫黄が除去されて触媒が再生される。
Ni+2H2S→NiS2+2H2−Q5
(化10)
Ni+H2S→NiS+H2−Q6
(化11)
3Ni+2H2S→Ni3S2+2H2−Q7
したがって、改質触媒21aにおいては、上記化9〜化11から明らかなように左側に進む反応が起きるので、被毒された触媒と改質ガス中の水素が反応して硫化物とNi(ニッケル)が生成されることにより、被毒された触媒から硫黄が除去されて触媒が再生される。
2)第2の実施の形態
以下、本発明による燃料電池システムの第2の実施の形態について図6および図7を参照して説明する。図6は図3に示すフローチャートの代わりに実行されるフローチャートである。
以下、本発明による燃料電池システムの第2の実施の形態について図6および図7を参照して説明する。図6は図3に示すフローチャートの代わりに実行されるフローチャートである。
上述した第1の実施の形態においては、触媒を再生する際に水ポンプ53を制御して通常運転中の供給量より少ない量の改質水を供給することにより、改質触媒21aを触媒再生温度まで昇温したが、これに代えて、水ポンプ53を制御して通常運転中の供給量より多い量の改質水を供給することにより、改質触媒21aを触媒再生温度まで昇温するようにしてもよい。
具体的には、制御装置30は、時刻t10にて図示しない起動スイッチがオンされると、図6に示すプログラムを実行して図7に示すように燃料電池システムを制御する。制御装置30は、ステップ302にて、第1改質ガスバルブ74およびオフガスバルブ75を閉じ第2改質ガスバルブ76を開いてCO選択酸化部24をバーナ22bに接続し、第1燃料バルブ42を開き第2燃料バルブ45を閉じて燃焼用燃料ポンプ48および燃焼用空気ポンプ66を駆動して燃焼用燃料および燃焼用空気をバーナ22bに供給してバーナ22bを着火する。これにより、燃焼用燃料が燃焼され、燃焼ガスにより改質部21内の改質触媒21aおよび蒸発器55が加熱される。
制御装置30は、温度センサ55aにより蒸発器55の温度を検出し、この検出した温度が第1の所定温度Th1以上となれば(時刻t11)、水バルブ54を開くとともに、水ポンプ53を駆動させ水タンクSwの水を上述した通常運転流量より多い第2再生運転流量だけ蒸発器55を介して改質部21に供給する(ステップ304〜308)。この供給は後述するように第4所定時間T4だけ行われる。第4所定時間T4は、改質部21の温度が触媒再生温度となるに十分である時間に設定されている。例えば、改質水の第2再生運転流量が通常運転流量の燃料に対してS/C(スチーム・カーボン比)=15となるように供給されている。このように所定温度まで加熱された改質部21内に改質水のみ多量に投入されると、多量の水蒸気が発生し、この水蒸気が熱媒体として機能するため、改質触媒21aの熱伝導性が向上し燃焼部22から供給される熱および局所的に熱せられた改質装置の熱容器から熱媒体に受熱された熱が触媒内を伝播しやすくなる。したがって、改質部21が定常運転温度範囲より昇温される。なお、第2再生運転流量は、改質部21の温度が触媒再生温度(具体的には500〜600℃)となるように設定されている。
さらに、触媒再生温度は、上記化8において、左側に反応が進むに必要な温度に設定されている。したがって、改質触媒21aにおいては、上記化8から明らかなように左側に進む反応が起きるので、被毒された触媒と改質ガス中の水素が反応して硫化物とRu(ルテニウム)が生成されることにより、被毒された触媒から硫黄が除去されて触媒が再生される。
制御装置30は、時刻t11からタイマのカウントを開始する。タイマが第4所定時間T4(例えば3分)以上となれば(時刻t12)、第2燃料バルブ45を開いて燃料ポンプ43を駆動させ燃料供給源Sfの燃料を所定流量(所定供給量:通常運転流量)だけ改質部21に供給するとともに、空気バルブ64を開いて空気ポンプ63を駆動させ空気供給源Saの空気を所定流量(所定供給量:通常運転流量)だけCO選択酸化部24に供給する(ステップ310,312)。これにより、改質部21では上述した水蒸気改質反応および一酸化炭素シフト反応が生じて改質ガスが生成される。そして、改質部21から導出された改質ガスはCOシフト部23およびCO選択酸化部24により一酸化炭素ガスを低減されてCO選択酸化部24から導出され、燃焼部22のバーナ22bに供給され燃焼される。
このように改質ガスの生成中において、制御装置30は、温度センサ24a1によりCO選択酸化部24の触媒24aの温度を検出し、この検出した温度が第2の所定温度Th2以上となれば、第1改質ガスバルブ74およびオフガスバルブ75を開き第2改質ガスバルブ76を閉じてCO選択酸化部24を燃料電池10の燃料極11の導入口に接続するとともに燃料極11の導出口をバーナ22bに接続する。一方で、制御装置30は、時刻t12からタイマのカウントを開始する。タイマが第5所定時間T5(例えば1分)以上となれば(時刻t13)、水ポンプ53を駆動させ改質部21への供給量を通常運転流量に戻す(ステップ316,318)。そして、制御装置30は、ステップ322において、上述した定常運転(燃料電池10を発電させる運転モード)を開始する。
上述した説明から理解できるように、この第2の実施の形態においては、燃料電池システムの通常運転中に被毒された改質触媒21aを改質部21内に生成される改質ガスを用いて再生する際に、燃焼部22は通常運転中と同様に燃焼させ、水ポンプ53を制御して通常運転中の供給量より多い量の改質水を供給することにより、改質触媒21aを触媒再生温度まで昇温する。これにより、反応平衡を利用して発熱反応である改質触媒の被毒の逆向きの化学反応を促進させることにより、改質触媒に化合した物質または吸着された物質を触媒から容易に離脱させる(除去する)ことができる。したがって、従来の燃料電池システムに別の装置を設けることなく改質触媒を再生することにより装置の複雑化・高コスト化を抑制することができる。
なお、上述した第2の実施の形態においては、本発明をRu系触媒である改質触媒21aに適用したが、Ni系触媒である改質触媒21aに適用するようにしてもよい。この場合、上述したステップ310にて第4所定時間T4の代わりにこれより長い第6所定時間T6を使用し、ステップ314にて第5所定時間T5の代わりにこれより長い第7所定時間T7を使用する。図8は燃料電池システムのタイムチャートを示す。Ru系触媒よりNi系触媒の触媒再生温度が高いからである。また、第2再生運転流量は、改質部21の温度が触媒再生温度(具体的には800〜900℃)となるように設定されている。触媒再生温度は、定常運転温度範囲より高温でありかつ触媒の耐熱温度(約900℃)より低温であり、改質触媒21aと硫黄の化合物から硫黄を除去できる温度(温度範囲)である。さらに、触媒再生温度は、上記化5〜化7と同じ下記化9〜化11において、左側に反応が進むに必要な温度に設定されている。
(化9)
Ni+2H2S→NiS2+2H2−Q5
(化10)
Ni+H2S→NiS+H2−Q6
(化11)
3Ni+2H2S→Ni3S2+2H2−Q7
したがって、改質触媒21aにおいては、上記化9〜化11から明らかなように左側に進む反応が起きるので、被毒された触媒と改質ガス中の水素が反応して硫化物とNi(ニッケル)が生成されることにより、被毒された触媒から硫黄が除去されて触媒が再生される。
Ni+2H2S→NiS2+2H2−Q5
(化10)
Ni+H2S→NiS+H2−Q6
(化11)
3Ni+2H2S→Ni3S2+2H2−Q7
したがって、改質触媒21aにおいては、上記化9〜化11から明らかなように左側に進む反応が起きるので、被毒された触媒と改質ガス中の水素が反応して硫化物とNi(ニッケル)が生成されることにより、被毒された触媒から硫黄が除去されて触媒が再生される。
また、上述した各実施の形態においては、バーナ22bに供給する燃料の総供給量、すなわち燃焼用燃料のみを供給する場合の燃焼用燃料の供給量、またはアノードオフガスと追い炊き燃料(アノードオフガスの不足分を補充する燃焼用燃料)の総供給量を通常運転中の供給量より多い量となるように燃焼用燃料ポンプ48を制御することにより、バーナ22dの燃焼力を上げて改質触媒21aを触媒再生温度まで昇温するようにしてもよい。これによっても、従来の燃料電池システムに別の装置を設けることなく、改質触媒を触媒再生温度まで昇温することにより改質触媒を再生することができるので、装置の複雑化・高コスト化を抑制することができる。
また、上述した実施の形態においては、本発明を、水蒸気改質方式の改質装置20を備えた燃料電池システムに適用したが、オートサーマル方式の改質装置を備えた燃料電池システムに適用可能である。水蒸気改質方式は、吸熱反応である水蒸気改質反応に必要な熱を外部(例えばバーナなどの燃焼部)から供給するものであり、これに対して、オートサーマル方式は、改質部に燃料および改質水とともに酸化剤ガス(空気)を供給して燃料を酸化剤ガスによって発熱反応である酸化反応させその際発生する熱を水蒸気改質反応に使用するものである。したがって、通常運転中に水蒸気改質反応に必要な熱を供給するため燃焼部の燃焼量などを調整する必要はないが、改質部への燃料、改質水および酸化剤ガスの供給量比などを調整する必要がある。
このオートサーマル方式の場合において、改質水供給手段は、触媒を再生する際に通常運転中の供給量より少ない量の改質水を供給することにより、改質触媒を触媒再生温度まで昇温することが好ましく、燃料供給手段は、触媒を再生する際に通常運転中の供給量より少ない量の燃料を供給することにより、改質触媒を触媒再生温度まで昇温することが好ましく、さらに、改質水供給手段は、触媒を再生する際に通常運転中の供給量より多い量の改質水を供給することにより、改質触媒を触媒再生温度まで昇温することが好ましい。
また、上述した各実施の形態においては、再生処理を燃料電池システムの起動時に行う場合について説明したが、再生処理を燃料電池システムの稼動中に定期的に行うようにしてもよい。
10…燃料電池、11…燃料極、12…空気極、20…改質装置、21…改質部、21a…改質触媒、21a1…温度センサ、21b…反応室、22…燃焼部、22b…バーナ、23…COシフト部、23a…触媒、24…CO選択酸化部、24a…触媒、24a1…温度センサ、30…制御装置、41…燃料供給管、42…第1燃料バルブ、43…燃料ポンプ、44…脱硫器、45…第2燃料バルブ、46…熱交換部、47…燃焼用燃料供給管、48…燃焼用燃料ポンプ、51…給水管、52…水蒸気供給管、53…水ポンプ、54…水バルブ、55…蒸発器、55a…温度センサ、61…酸化用空気供給管、62…フィルタ、63…空気ポンプ、64…空気バルブ、65…燃焼用空気供給管、66…燃焼用空気ポンプ、67…カソード用空気供給管、68…カソード用空気ポンプ、69…カソード用空気バルブ、71…改質ガス供給管、72…オフガス供給管、73…バイパス管、74…第1改質ガスバルブ、75…オフガスバルブ、76…第2改質ガスバルブ、77,78,79…凝縮器、81,82…排気管、84…回収水導出管、Sa…空気供給源、Sf…燃料供給源、Sw…改質水供給源。
Claims (11)
- 少なくとも燃料および改質水が供給されその供給された燃料および改質水を内部に充填された改質触媒によって改質することにより水素を含む改質ガスを生成して燃料電池に導出する改質部と、前記改質水を前記改質部に供給する改質水供給手段と、前記燃料を前記改質部に供給する燃料供給手段を備えた燃料電池システムにおいて、
通常運転中に硫黄被毒された前記改質触媒を前記改質部内に生成される前記改質ガスを用いて再生するため、硫黄被毒された前記改質触媒を、同改質触媒と硫黄の化合物から硫黄を除去できる触媒再生温度まで少なくとも昇温することを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1において、前記改質水供給手段は、前記触媒を再生する際に前記通常運転中の供給量より少ない量の前記改質水を供給することにより、前記改質触媒を前記触媒再生温度まで昇温することを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項1において、前記燃料供給手段は、前記触媒を再生する際に前記通常運転中の供給量より少ない量の前記燃料を供給することにより、前記改質触媒を前記触媒再生温度まで昇温することを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項1において、前記改質水供給手段は、前記触媒を再生する際に前記通常運転中の供給量より多い量の前記改質水を供給することにより、前記改質触媒を前記触媒再生温度まで昇温することを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項1において、前記改質部は、酸化剤ガスが供給されることなく燃料および改質水が供給され、その供給された燃料および改質水を内部に充填された改質触媒によって改質し、
供給された燃焼用燃料を燃焼させてその燃焼ガスによって前記改質部を加熱する燃焼部をさらに備えてなることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項5において、前記燃焼部は前記通常運転中と同様に燃焼させ、前記改質水供給手段は、前記触媒を再生する際に前記通常運転中の供給量より少ない量の前記改質水を供給することにより、前記改質触媒を前記触媒再生温度まで昇温することを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項5において、前記燃焼部は前記通常運転中と同様に燃焼させ、前記燃料供給手段は、前記触媒を再生する際に前記通常運転中の供給量より少ない量の前記燃料を供給することにより、前記改質触媒を前記触媒再生温度まで昇温することを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項5において、前記燃焼部は前記通常運転中と同様に燃焼させ、前記改質水供給手段は、前記触媒を再生する際に前記通常運転中の供給量より多い量の前記改質水を供給することにより、前記改質触媒を前記触媒再生温度まで昇温することを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項5において、前記燃焼部は、前記触媒を再生する際に前記通常運転中の供給量より多い量の前記燃焼用燃料を供給して前記燃焼部の燃焼力を上げることにより、前記改質触媒を前記触媒再生温度まで昇温することを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項1乃至請求項9の何れか一項において、前記触媒再生温度は、800℃乃至900℃であることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項1乃至請求項9の何れか一項において、前記改質触媒はニッケル(Ni)系であることを特徴とする燃料電池システム。
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JP2019202897A (ja) * | 2018-05-21 | 2019-11-28 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 水素生成装置、及びそれを用いた燃料電池システム、並びにその運転方法 |
JP2020059626A (ja) * | 2018-10-11 | 2020-04-16 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 水素生成装置及びそれを用いた燃料電池システム並びにその運転方法 |
JP2021077539A (ja) * | 2019-11-11 | 2021-05-20 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池の触媒被毒再生方法 |
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2004
- 2004-05-27 JP JP2004157715A patent/JP2005340008A/ja not_active Withdrawn
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