JP2006103978A - 燃料改質システム及び燃料電池システム - Google Patents

燃料改質システム及び燃料電池システム Download PDF

Info

Publication number
JP2006103978A
JP2006103978A JP2004288743A JP2004288743A JP2006103978A JP 2006103978 A JP2006103978 A JP 2006103978A JP 2004288743 A JP2004288743 A JP 2004288743A JP 2004288743 A JP2004288743 A JP 2004288743A JP 2006103978 A JP2006103978 A JP 2006103978A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
reformer
heat
reforming
insulating container
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2004288743A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4202993B2 (ja
Inventor
Masahiro Kuwata
正弘 桑田
Yoshiyuki Isozaki
義之 五十崎
Fuminobu Tezuka
史展 手塚
Hirosuke Sato
裕輔 佐藤
Hideo Kitamura
英夫 北村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2004288743A priority Critical patent/JP4202993B2/ja
Priority to US11/231,972 priority patent/US20060068247A1/en
Publication of JP2006103978A publication Critical patent/JP2006103978A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4202993B2 publication Critical patent/JP4202993B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0618Reforming processes, e.g. autothermal, partial oxidation or steam reforming
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • H01M8/0668Removal of carbon monoxide or carbon dioxide
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

【課題】断熱容器内に内包した改質器からの外部への熱伝導を抑制することのできる燃料改質システム及び燃料電池システムを提供する。
【解決手段】有機化合物系の燃料を供給する燃料供給手段3と、前記燃料を改質して水素を含有する改質ガスを得るための改質器5と、前記燃料供給手段3から前記改質器5へ燃料を供給するための燃料供給路17と、前記改質器5から改質ガスを排出するガス排出路19と、前記改質器5を内包した断熱容器7とを備えた燃料改質システムにおいて、前記改質器5からの熱伝導によって前記断熱容器7の開口部15から外部へ伝熱される熱エネルギーを吸収して前記燃料供給手段3から前記改質器5へ供給する燃料を気化するための燃料気化部を、前記断熱容器7の前記開口部15内に備え、前記断熱容器7は、内壁部9と外壁部11との間に備えた密封空間13を真空にした真空断熱容器である。
【選択図】図1

Description

本発明は、例えばノートパソコン,デジカメ,ビデオカメラ(カムコーダー)などのごとき小型電子機器に適用される小型の燃料電池システム及びその燃料改質システムに係り、さらに詳細には、断熱容器内に内包した改質器からの外部への熱伝導を効果的に抑制することのできる燃料改質システム及び燃料電池システムに関する。
従来、例えばノートパソコンなどのごとき小型の電子機器類に燃料電池システムを適用する場合、小型化を図ると共に、熱に弱い部品やオペレータを保護するために燃料電池や改質器の発熱による熱が過度に電子機器や外部へ伝達されないようにする必要がある。そのために、燃料電池や改質器を適宜の断熱容器内に内包することが行われており、前記断熱容器として真空断熱容器も提案されている(例えば特許文献1,2参照)。
特開2001−89104号公報 特開2003−327405号公報
前記特許文献1,2に記載されているように、内壁部と外壁部との間の密封空間を真空にした真空断熱容器内に改質器を内包した構成においては、断熱を効果的に行うことができる。しかし、真空断熱容器内に改質器を配置した構成であっても、前記改質器からの熱伝導によって真空断熱容器の開口部から外部へ熱エネルギーが移動されるものである。
したがって、断熱容器の開口部を通じて外部へ移動する熱エネルギーを抑制することが求められている。
本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、有機化合物系の燃料を供給する燃料供給手段と、前記燃料を改質して水素を含有する改質ガスを得るための改質器と、前記燃料供給手段から前記改質器へ燃料を供給するための燃料供給路と、前記改質器を内包し、内壁部と外壁部との間に備えた密封空間を真空にした断熱容器と、前記断熱容器の前記内壁面と前記外壁面とが連結する開口部と前記改質器との間に前記内壁面より熱を吸熱するための吸熱手段とを備えているものである。
また、本発明は、有機化合物系の燃料を供給する燃料供給手段と、前記燃料を改質して水素を含有する改質ガスを得るための改質器と、前記燃料供給手段から前記改質器へ燃料を供給するための燃料供給路と、前記改質器を内包し、内壁部と外壁部との間に備えた密封空間を真空にした断熱容器と、前記断熱容器の前記内壁面と前記外壁面とが連結する開口部と前記改質器との間に前記内壁面より熱を吸熱するための吸熱手段と、前記改質ガスの供給を受けて発電を行う燃料電池とを備えているものである。
本発明によれば、断熱容器の開口部を通じて外部へ移動する熱エネルギーが抑制されるものである。
以下、図面を用いて、本発明の実施形態に係る燃料改質システムについて説明するに、理解を容易にするために、先ず全体的構成について概略的、概念的に説明する。
燃料改質システム1は、有機化合物系の燃料として例えばメタノールあるいはジメチルエーテルの水溶液を貯留した燃料供給手段(燃料タンク)3を備えていると共に、前記燃料を改質して水素を含有する改質ガスを得るための改質器5を内包(内装)した断熱容器7を備えている。前記断熱容器7は、内壁部9と外壁部11との間に備えた密封空間13を真空にした真空断熱容器であって、一端側には開口部15を備えている。
前記燃料供給手段3から前記改質器5へ燃料を供給するために、前記燃料供給手段3と前記改質器5は、燃料供給路(供給管)17を介して接続してある。前記改質器5は、燃料供給手段から供給された燃料を、数百℃の高温下で水素を含有する改質ガスに改質するもので、さらに改質反応部(図1には図示省略)に必要な熱エネルギーを補うために燃焼部(図1には図示省略)を備えている。前記改質器5は、高温下にて反応を行うので熱損失を低減するためと、外部への熱害を防ぐために、前記断熱容器7の開口部15から離れた奥の部分に配置してある。なお、図1には改質器1として概略的に四角形にて図示してあるが、改質反応部、COシフト部、CO除去部、加熱部(燃焼部)などの構成要素を一つの集合体として備えた構成であっても、或は上記各構成要素を個別に備えた構成であっても良い。また、改質器に備える構成要素は、上記各構成要素に限られたものでなく、燃料から改質ガスに改質するものであれば、他の構成要素を追加したり、上記各構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたりした構成であっても良い。例えば、燃焼部に替えて電気エネルギーが供給されることによって発熱するヒータ部を設けたり、COシフト部を省略したりすることもできる。
前記改質器5において改質した改質ガスを、燃料電池(図1には図示省略)へ排出供給するために、前記改質器5にはガス排出路(排出管)19が接続してある。
上記構成において、燃料供給手段3から前記改質器5へ燃料を供給して燃料の改質を行うには、燃焼部における触媒燃焼等の発熱により数百℃の高温下で改質反応が行われる。この際、改質器5が真空断熱容器7の奥の部分に内包されていることにより、大きな断熱効果が得られる。しかし、真空断熱容器7における内壁部9と外壁部11は開口部15において連結してあるので、内壁部9を伝わる熱伝導によって外部壁11側へ熱エネルギーが移動する傾向にある。
したがって、改質器5が高温になると、真空断熱容器7においても外部壁11が高温になり、外部に対して熱害を与えることがあると共に、外部への熱放出が多くなり、熱損失が大きくなって全体として熱効率が悪くなることがある。すなわち、図1(B)に示すように、改質器5と内壁部9との接触部の温度が約250℃であると、断熱容器7の開口部15付近での温度は約100℃程度になるものである。
そこで、本実施形態においては、図1(C)に示すように、断熱容器7における内壁部9に、前記燃料供給路17の一部を接触して、前記内壁部9から燃料供給路17への熱伝導が行われるようにした。上記構成により、断熱容器7の内壁部9から燃料供給路17への熱伝導により、燃料供給路17内の燃料が加熱されることとなる。したがって、断熱容器7における開口部15付近の温度は、同一条件において、燃料供給路を内壁部9に熱的に接触しない場合(図1(B)参照)に比較して、より低温になり、開口部15付近での温度は約60℃になった。
前述のように、断熱容器7における内壁部9に、熱伝導が行なわれ得るように、燃料供給路17を熱的に接触すると、燃料供給路17内の燃料の少なくとも一部(燃料に含まれるメタノール、ジメチルエーテルあるいは水)は加熱されて気化される傾向にある。したがって、燃料供給路17が前記内壁部9に接触した部分は一種の燃料気化部(吸熱手段)と称することができる。すなわち、燃料供給路17内の燃料の少なくとも一部が沸点以上の温度に加熱される位置に、燃料供給路17が前記内壁部9に接触する部分が設けられることにより、燃料の少なくとも一部が気化する際の気化熱を利用し、より効率的に外部壁11の温度上昇を抑制することができる。
なお、燃料の気化をより効果的に行うために、燃料気化部に、網状構造体、綿状構造体、ウイック構造体、ミキサー構造体、チャネル構造体などの適宜の構造体を配置することが望ましい。
上述のごとく、断熱容器7の内壁部9に燃料気化部(燃料供給路17の一部)を熱的に接触して配置すると、前記改質器5と燃料気化部との間の温度勾配が大きくなり、改質器5側からの熱伝導により移動する熱エネルギーは大きくなる。しかし、前記燃料気化部においての燃料気化のために熱エネルギーが吸収されるので、断熱容器7の開口部15付近での温度は低温になるものである。
ところで、前記燃料気化部の配置位置は、前記断熱容器7における開口部15の端部(外端部)から燃料気化部までの距離をL1,燃料気化部から改質器5の開口部15に近い端部までの路離をL2としたときL1/(L1+L2)の比が20%以上で、前記改質器5に直接接触することのない位置(非接触位置)であることが望ましい。
すなわち、燃料気化部が改質器5に直接接触すると、熱伝導により改質器5から直接的に熱エネルギーを受けることとなり、改質器5の温度を低下する傾向にあると共に、断熱容器7における内壁部9から熱エネルギーを受けるとことが少なくなり、外壁部11への熱伝導が大きくなる傾向にあるので望ましいものではない。また、約20%以下になると、内壁部9の温度もある程度低下しており、前記燃料気化部での燃料の気化を効果的に行う上において望ましいものではない。しかし、断熱容器7における外壁部11への熱伝導を抑制する上においては、前記L1/(L1+L2)の比が約20%以下の位置に配置することも可能である。
ところで、燃料としてメタノールを採用すると、メタノール(CH3 OH)改質の場合、下記の反応式にしたがって反応が起こるため、反応の化学量論比はCH3 OH:H2 O=1:1となる。
CH3 OH+H2 O→3H2 +CO2 ……(1)
しかし、H3 OH:H2 O=1:1として改質反応を行うと、副生成物としての一酸化炭素(CO)の選択率が増加してしまう。すなわち、CO生成量が増加してしまう。そこで、水素の収量を増加させるため、実用上は、CH3 OH:H2 O=1:2.0程度、好ましくは1:1.5程度で運転することが望ましい。
ここで、CH3 OH:H2 O=1:1.5として計算すると、電力として例えば20W出力を得るために必要な水素量を0℃、1atmにおける理想気体に換算して250cc/minとすると、必要なCH3 OH流量は0℃、1atmにおける理想気体に換算して83.33cc/min、H2 O流量は0℃、1atmにおける理想気体に換算して125cc/minとなる。それぞれ気温25℃の状態から気化し、気化器の温度として想定した150℃へ温度上昇するために必要な熱量は、CH3 OHが2.86W、H2 Oが4.48Wとなり、合計で7.34Wが必要となる。
一方、ジメチルエーテルを燃料として採用すると、ジメチルエーテル(DME:CH3 OCH3 )改質の場合、下記の反応式、式(2)にしたがって反応が起こるため、反応の量論比はCH3 OCH3 :H2 O=1:3となる。
CH3 OCH3 +3H2 O→6H2 +2CO2 ……(2)
しかし、CH3 OCH3:H2 O=1:3として改質反応を行うと、副生成物としての一酸化炭素(CO)の選択率が増加してしまう。すなわち、CO生成量が増加してしまう。そこで、水素の収量を増加させるため、実用上は、CH3 OCH3 :H2 O=1:3.5程度で運転することが望ましい。
ここで、電力として例えば20W出力を得るために必要な水素量を0℃、1atmにおける理想気体に換算して250cc/minとすると、必要なCH3 OCH3 量は0℃、1atmにおける理想気体に換算して41.67cc/min、H2 O流量は0℃、1atmにおける理想気体に換算して145.83cc/minとなる。CH3 OCH3 は常温でも気化をするため、150℃程度の気化器に入るときには気化していると考えられるため、CH3 OCH3 ガスが常温を25℃として150℃に温度上昇するために必要な熱量は0.36Wである。またこの量のH2 Oが25℃の液体状態から温度上昇し100℃で気化し、150℃の気体状態にまで温度上昇するために必要な熱量は5.22Wとなる。合計すると5.58Wの熱量が必要となる。
ここでメタノール改質とジメチルエーテル改質を比較すると、燃料を気化するために、メタノール改質のほうはジメチルエーテル改質に比べ、約1.3倍もの熱量を必要となることが分かる。
このことは前記構成により、メタノール改質を行う場合、気化に必要な熱量が多いことから、気化器の温度が低下し、完全に気化を行うことが出来なくなる恐れがある。また、改質装置全体での熱エネルギー収支がマイナスとなり、外部から熱エネルギーを加えなければ運転を続けることが出来なくなることがある、という問題を引き起こすおそれがある。
逆に、気化に必要な熱量がさらに小さい燃料の場合、真空容器から外部に漏れる熱量を気化器により吸収する量が小さくなることから、真空容器外面の温度が高くなる。
そのため、前記構成においては、一般的な燃料の改質に用いることは可能であるが、望ましくはジメチルエーテル改質のように気化に適度な熱量が必要な燃料を用いることが良いものである。
既に理解されるように、前記構成によれば、断熱容器7内の改質器5から当該断熱容器7の開口部15側への熱伝導が抑制されて、断熱容器7の外壁部11側が高温になることが抑制される。また、燃料供給手段3から改質器5へ供給する燃料を気化するための熱源として、前記改質器5から前記開口部15側へ熱伝導によって伝達される熱エネルギーを利用しているので、全体としての熱効率の向上を図ることができるのである。
図2は第2の実施形態を示すもので、前述した実施形態と同一機能を奏する構成要素には同一符号を付することとして、重複した説明は省略する。この第2の実施形態においては、真空断熱容器7における開口部15付近の内側に、断熱容器7における内壁部9に外周面が熱的に接触(熱伝導が良好に行なわれ得るように密に接触したこと)したプレート21を、燃料気化部として備えた構成である。
すなわち、前記プレート21には、当該プレート21の外周面に沿うようにほぼ一周する流路23が備えられており、この流路23の一端部には、前記燃料供給手段3に接続した燃料供給路25Aが接続してあり、上記流路23の他端部には、前記改質器25に接続した燃料供給路25Bが接続してある。
したがって、上記構成においては、改質器5から断熱容器7の開口部15側へ熱伝導によって移動する熱エネルギーの一部は、プレート21への熱伝導により前記流路23内の燃料を気化するために使用されることとなる。よって、前記開口部15を経て外壁部11側へ移動する熱エネルギーを抑制することができ、前記実施形態と同様の効果を奏し得るものである。
図3は第3の実施形態を示すもので、例えばアルミニウムなどのごとく熱伝導率の良い結合部材27(吸熱手段)の外周面を、断熱容器7における内壁部9に熱的に接触し、この結合部材27によって前記燃料供給路17、ガス排出路19を支持した構成である。この構成においては、前記内壁部9の熱伝導によって移動する熱エネルギーの一部は、結合部材27を介して前記燃料供給路17へ移動することとなり、前述同様の効果を奏し得るものである。
図4は第4の実施形態を示すものである。図4に示す構成は、図3に示した構成において、断熱容器7における内壁部9と結合部材27との間に、熱効率が高くかつ比較的柔らかい金属,例えば銅を介在して、前記内壁部9と結合部材27との間の微少間隙を埋めるようにしてある。また、金属に替えて熱伝導率が高いグリス(例えばシリカやアルミナ等のフィラーが混入されたグリス)を介在して、前記内壁部9と結合部材27との間の微少間隙を埋めるようにしても良い。この構成によれば微少間隙の存在による接触熱抵抗が低減され、前記内壁部9から結合部材27への熱伝導がより効果的に行われるものである。
なお、前記内壁部9から結合部材27への熱伝導を効果的に行うために、内壁部9と結合部材27とを溶接、接合あるいは接着するなど、適宜の結合又は接合構成を採用することができる。
図5は第5の実施形態を示すもので、図5に示す構成は、断熱容器7における内壁部9から外壁部11側への熱伝導を抑制するために、開口部15と改質器5との間において、内壁部9の一部を薄肉部9Aに形成してある。そして、上記薄肉部9Aの補強を行うために、前記結合部材27の周面を前記薄肉部9Aに一体的に接合してある。
したがって、前記内壁部9から外壁部11側への熱伝導を抑制することができ、前述同様の効果を奏し得ると共に、空間13が真空であることにより、薄肉部9Aが湾曲変形することをも防止することができる。
図6は、第6の実施形態を示すもので、真空断熱容器7内に複数の改質器5A,5Bを内包し、この断熱容器7を、携帯型の電子機器などの筐体29内に内装した構成である。この構成においては、断熱容器7の外周面と前記筐体29の内面との間には、断熱材兼緩衝材31が介在してある。上記断熱材兼緩衝材31は、前記断熱容器7から筐体29への熱伝導を抑制すると共に、筐体29に対する外部の衝撃を緩衝して前記断熱容器7への衝激を緩和する作用をなすものであって、例えば適宜の樹脂よりなるものである。なお、断熱材兼緩衝材31は、断熱効果及び緩衝効果を向上するために、内部に微細な空隙部を備えた構成であることが望ましい。
前記断熱材兼緩衝材31は、前記断熱容器7の外周面を全面的に覆うように配置することも可能であるが、図7に示すように、前記断熱容器7の外周面に断熱材兼緩衝材31を適宜間隔に又は島状,筋状に配置することも可能である。
前記構成によれば、断熱容器7から筐体29への熱伝導が抑制されるものである。なお、吸熱手段は図1〜図5に示したいずれの吸熱手段を用いることができる。図6及び図7は吸熱手段を省略して図示したものである。
図8は、燃料電池システムを概念的、概略的に示すものである。この燃料電池システムにおいては前記真空断熱容器7内に改質反応部43,COシフト部33,CO除去部35及び気化部37(吸熱手段)を備え、かつガス排出路19を燃料電池39における燃料極39Aに接続し、燃料電池39からのオフガスを改質器5の燃焼部5Aへ供給すべく、接続路41を介して接続してある。改質器5は、改質反応部43、COシフト部33、CO除去部35、気化部37、燃焼部5Aおよびこれらを接続する配管等にて構成される。なお、図8において符号39Cは、燃料電池39における固体高分子電解質膜である。
燃料電池システムの詳細について説明する。改質反応部43は気化部37と燃料供給路17により接続され、気化した燃料が送り込まれてくる。気化部37は、図1〜図5に示した吸熱手段と同様に、燃料タンク3から改質反応部43に送りこまれる燃料の少なくとも一部を気化させるために設けられている。すなわち、気化部37は燃料気化部と称することができる。
改質反応部43に送られた気化した燃料は、例えば燃料がメタノールの場合は式(1)、燃料がジメチルエーテルの場合は式(2)に示す改質反応にて改質され、水素を含有する気体(改質ガス)となる。改質反応部43の内部には気化した燃料が通過する流路が設けられており、流路の内壁面には気化した燃料の改質ガスへの改質反応を促進するための改質触媒が設けられている。
式(1)または式(2)に示す改質反応を行うために、改質反応部43の温度は燃料がメタノールの場合、200〜300℃とすることが好ましい。さらに好ましくは220〜250℃である。また燃料としてジメチルエーテルを用いる場合、300〜400℃とすることが好ましい。さらに好ましくは320〜380℃である。
しかし、実際には式(1)または式(2)の改質反応が完全に起こらず、副反応物として1〜5%の一酸化炭素が含まれてしまう場合がある。一酸化炭素は燃料電池39のアノード触媒を劣化させ、燃料電池システムの発電性能を低下させる原因となる場合がある。そこで、改質反応部43の後段で必要であればCOシフト部33、更にCO除去部35に改質ガスを通過させることにより、一酸化炭素の濃度を低減させても良い。
COシフト部33は改質反応部と配管等により接続されている。COシフト部33にて一酸化炭素を二酸化炭素と水素へシフト反応させて、水素生成量の増加を図る。COシフト部33の内部には、改質された燃料が通過する流路が設けられており、流路の内壁面には改質ガスに含まれる一酸化炭素のシフト反応を促進するためのシフト触媒が設けられている。シフト反応を行うために、COシフト部33の温度は200〜300℃とすることが好ましい。前述の条件にてCOシフト反応を行うことにより、CO濃度を2000ppm〜1%に低下させることが出来る。
COシフト部33を出た改質ガスは未だ2000ppm〜1%の一酸化炭素が含まれている。そのため、前述の通り燃料電池システムの発電性能を低下させる原因となる場合がある。そこでさらにCO除去部35にて一酸化炭素を除去することにより、一酸化炭素濃度を低減させる。
CO除去部35はCOシフト部33と配管等により接続されている。CO除去部35は、改質反応部43から燃料電池39へ改質ガスを供給する前に、例えばCO除去部35にて一酸化炭素をメタンと水へ転化するメタン化反応させて、一酸化炭素の濃度が100ppm以下になるまで一酸化炭素を除去する。CO除去部35の内部には、改質された燃料を通過させるための流路が設けられており、流路の内壁面には改質ガスに含まれる一酸化炭素のメタン化反応を促進するためのメタネーション触媒が設けられている。メタン化反応を行うために、CO除去部の温度は200〜300℃とすることが好ましい。一酸化炭素を除去することにより、CO濃度を100ppm以下に低下させることが出来る。
上記構成によれば、燃料電池システムにおいて、前述同様に断熱容器7の外壁部側への熱伝導を抑制することができると共に熱効率の向上を図ることができ、燃料電池システムの全体的構成の小型化,熱効率向上を図ることができる。
また、さらに断熱容器7の外壁部側への熱伝導の抑制、燃料電池システムの熱効率向上を図るために、燃焼部5Aにてオフガスを燃焼する際に用いられる供給される酸素(酸素を含む空気)を酸素の供給路の一部である吸熱部47(吸熱手段)に通過させることもできる。断熱容器7の開口部15側へ熱伝導によって移動する熱エネルギーの一部は、吸熱部47への熱伝導により燃焼部5Aに供給される酸素に移動させることができる。
本発明の第1の実施形態に係る燃料改質システムの概念的,概略的な説明図である。 本発明の第2の実施形態に係る燃料改質システムの概念的,概略的な説明図である。 本発明の第3の実施形態に係る燃料改質システムの概念的,概略的な説明図である。 本発明の第4の実施形態に係る燃料改質システムの概念的,概略的な説明図である。 本発明の第5の実施形態に係る燃料改質システムの概念的,概略的な説明図である。 本発明の第6の実施形態に係る燃料改質システムの概念的,概略的な説明図である。 本発明の第7の実施形態に係る燃料改質システムの概念的,概略的な説明図である。 燃料電池システムの概念的,概略的な説明図である。
符号の説明
3 燃料供給手段(燃料タンク)
5 改質器
7 断熱容器
9 内壁部
11 外壁部
13 密封空間
15 開口部
17 燃料供給路
19 ガス排出路(排出管)

Claims (8)

  1. 有機化合物系の燃料を供給する燃料供給手段と、
    前記燃料を改質して水素を含有する改質ガスを得るための改質器と、
    前記燃料供給手段から前記改質器へ燃料を供給するための燃料供給路と、
    前記改質器を内包し、内壁部と外壁部との間に備えた密封空間を真空にした断熱容器と、
    前記断熱容器の前記内壁面と前記外壁面とが連結する開口部と前記改質器との間に前記内壁面より熱を吸熱するための吸熱手段とを備えていることを特徴とする燃料改質システム。
  2. 請求項1に記載の燃料改質システムにおいて、前記断熱容器の外部の少なくとも一部を、断熱材によって覆ったことを特徴とする燃料改質システム。
  3. 請求項1又は2に記載の燃料改質システムにおいて、前記吸熱手段は、前記改質器へ流体を供給するための供給路の一部であることを特徴とする燃料改質システム。
  4. 請求項1又は2に記載の燃料改質システムにおいて、前記吸熱手段は、前記燃料供給路の一部であることを特徴とする燃料改質システム。
  5. 請求項4に記載の燃料改質システムにおいて、前記吸熱手段は、前記燃料の少なくとも一部を気化するための燃料気化部であることを特徴とする燃料改質システム。
  6. 請求項1〜5のいずれかに記載の燃料改質システムにおいて、前記断熱容器の前記開口部の端部から前記吸熱手段までの距離をL1、前記改質器の前記開口部に近い端部から前記吸熱手段までの距離をL2としたとき、L1/(L1+L2)の比が20%以上で、前記改質器から離れた位置に前記吸熱手段が配置してあることを特徴とする燃料改質システム。
  7. 請求項1〜6のいずれかに記載の燃料改質システムにおいて、前記燃料は少なくともジメチルエーテルを含むことを特徴とする燃料改質システム。
  8. 有機化合物系の燃料を供給する燃料供給手段と、
    前記燃料を改質して水素を含有する改質ガスを得るための改質器と、
    前記燃料供給手段から前記改質器へ燃料を供給するための燃料供給路と、
    前記改質器を内包し、内壁部と外壁部との間に備えた密封空間を真空にした断熱容器と、
    前記断熱容器の前記内壁面と前記外壁面とが連結する開口部と前記改質器との間に前記内壁面より熱を吸熱するための吸熱手段と、
    前記改質ガスの供給を受けて発電を行う燃料電池とを
    備えていることを特徴とする燃料電池システム。
JP2004288743A 2004-09-30 2004-09-30 燃料改質システム及び燃料電池システム Expired - Fee Related JP4202993B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004288743A JP4202993B2 (ja) 2004-09-30 2004-09-30 燃料改質システム及び燃料電池システム
US11/231,972 US20060068247A1 (en) 2004-09-30 2005-09-22 Fuel reforming system and fuel cell system therewith

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004288743A JP4202993B2 (ja) 2004-09-30 2004-09-30 燃料改質システム及び燃料電池システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006103978A true JP2006103978A (ja) 2006-04-20
JP4202993B2 JP4202993B2 (ja) 2008-12-24

Family

ID=36099566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004288743A Expired - Fee Related JP4202993B2 (ja) 2004-09-30 2004-09-30 燃料改質システム及び燃料電池システム

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20060068247A1 (ja)
JP (1) JP4202993B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7713317B2 (en) 2005-09-08 2010-05-11 Casio Computer Co., Ltd. Reformer for power supply of a portable electronic device

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006266900A (ja) * 2005-03-24 2006-10-05 Toshiba Corp 分析装置
JP2008045700A (ja) * 2006-08-21 2008-02-28 Toshiba Corp 連結部材、水素発生装置及び燃料電池システム
JP5130684B2 (ja) * 2006-09-27 2013-01-30 カシオ計算機株式会社 反応装置及び電子機器
JP2008084698A (ja) * 2006-09-27 2008-04-10 Toshiba Corp 燃料改質装置及び燃料電池システム
JP2008091095A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Toshiba Corp 化学反応システムおよび燃料電池システム
US7879501B2 (en) * 2006-10-11 2011-02-01 Lilliputian Systems, Inc. Systems and methods for processing fuel for fuel cells
DE102007061991B4 (de) * 2007-12-21 2009-12-03 Airbus Deutschland Gmbh Brennstoffzellensystemmodul, Set von Brennstoffzellensystemmodulen und Verwendung eines Brennstoffzellensystemmoduls in einem Luftfahrzeug
KR20180044059A (ko) * 2016-10-21 2018-05-02 엘지전자 주식회사 연료 개질 장치

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6682841B1 (en) * 2000-04-19 2004-01-27 Delphi Technologies, Inc. Thermal management for a vehicle mounted fuel cell system
KR100533298B1 (ko) * 2002-09-30 2005-12-05 가부시끼가이샤 도시바 연료 전지 시스템
US20040247960A1 (en) * 2003-03-31 2004-12-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Fuel cell system
JP4245464B2 (ja) * 2003-11-28 2009-03-25 株式会社東芝 燃料電池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7713317B2 (en) 2005-09-08 2010-05-11 Casio Computer Co., Ltd. Reformer for power supply of a portable electronic device

Also Published As

Publication number Publication date
US20060068247A1 (en) 2006-03-30
JP4202993B2 (ja) 2008-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3941632B2 (ja) 改質装置、改質装置の製造方法及び発電システム
JP2004303695A (ja) 高温体収納装置
JP4687455B2 (ja) 断熱容器
JP2006351293A (ja) 固体酸化物形燃料電池システム
JP4202993B2 (ja) 燃料改質システム及び燃料電池システム
JP2009099437A (ja) 燃料電池モジュール
JP4341587B2 (ja) 反応装置
JP4155314B2 (ja) 反応装置、その反応装置を用いた発電装置、及び、電子機器
JP3539562B2 (ja) 固体酸化物形燃料電池スタック
JP2008045700A (ja) 連結部材、水素発生装置及び燃料電池システム
JP3706610B2 (ja) 燃料電池用水素発生装置
JP2012046395A (ja) 水素生成装置および燃料電池システム
JP2009221082A (ja) 改質装置
JP4983170B2 (ja) 反応器及び電子機器
JP4687886B2 (ja) 燃料電池用水素発生装置
JP4479237B2 (ja) 断熱容器構造
JP5154993B2 (ja) 改質装置
JP2014107186A (ja) 固体酸化物形燃料電池システム
JP2009082810A (ja) 断熱装置及び燃料電池システム並びに断熱容器の冷却方法
JP5103047B2 (ja) 気化装置、水素製造装置および燃料電池システム
JP5263275B2 (ja) 断熱容器
JP4258554B2 (ja) 改質装置の封止方法
JP5168750B2 (ja) 気化装置、反応装置及び発電装置
JP5047880B2 (ja) 水素生成装置
JP2006104015A (ja) 水蒸気発生装置

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080618

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080624

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080819

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080930

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20081009

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111017

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees