JP2006248864A - 水素製造装置および燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】水素製造用原料を水蒸気改質して改質ガスを得る改質部と、改質ガス中の一酸化炭素濃度をシフト反応により低減するシフト反応部とを有し、改質部は外形が円筒状の部分を有し、シフト反応部が、シフト反応触媒が充填されたシフト反応触媒層を収容する環状部分を有し、シフト反応部の環状部分の内周側に改質部の円筒状の部分が配され、ガスが流通可能な環状ガス流路が、シフト反応部の環状部分の内周側又は外周側に隔壁を介して接して設けられ、改質部、環状ガス流路及びシフト反応部がこの順に接続されて、改質ガスが改質部から環状ガス流路を経て、流れ方向を反転してシフト反応部に流入可能とされた水素製造装置。この装置を有する燃料電池システム。
【選択図】図1
Description
該改質部は外形が円筒状の部分を有し、
該シフト反応部が、シフト反応触媒が充填されたシフト反応触媒層を収容する環状部分を有し、
該シフト反応部の環状部分の内周側に該改質部の円筒状の部分が配され、
ガスが流通可能な環状ガス流路が、該シフト反応部の環状部分の内周側もしくは外周側に隔壁を介して接して設けられ、
該改質部、環状ガス流路および該シフト反応部がこの順に接続されて、改質ガスが改質部から環状ガス流路を経て、流れ方向を反転してシフト反応部に流入可能とされた
水素製造装置。
前記シフト反応部の環状部分に収容されるシフト反応触媒層には低温用シフト反応触媒が充填される3)記載の装置。
前記熱交換手段が、該加熱手段によって加熱された水の供給ラインと、水蒸気改質に用いる水の供給ラインとが、ライン切り替え手段を介して接続された熱交換器である7)記載の装置。
該改質部は外形が円筒状の部分を有し、
該シフト反応部が、シフト反応触媒が充填されたシフト反応触媒層を収容する環状部分を有し、
該シフト反応部の環状部分の内周側に該改質部の円筒状の部分が配され、
ガスが流通可能な環状ガス流路が、該シフト反応部の環状部分の内周側もしくは外周側に隔壁を介して接して設けられ、
該改質部、環状ガス流路および該シフト反応部がこの順に接続されて、改質ガスが改質部から環状ガス流路を経て、流れ方向を反転してシフト反応部に流入可能とされた
燃料電池システム。
水素製造装置は、水素製造用原料から水蒸気改質反応により水素を含有するガスである改質ガスを得る改質部を有する。水素製造装置は、さらに、改質部で得られた改質ガス中のCO濃度を低減するためにシフト反応部を有する。シフト反応部の下流に、シフト反応を経た水素含有ガスのCO濃度をさらに低減するためのCO選択酸化反応器を備えてもよい。またこれらを作動させるための周辺補機、原料や水蒸気の供給手段などは適宜設けられる。
改質部1にはバーナ1aが設けられ、燃焼時には火炎が形成される。バーナの向きは上向き、下向きのどちらも用いることが出来、バーナーの燃料として都市ガスやLPGなど気体状の燃料を用いる場合には通常上向きの場合が多いが、バーナー燃料としてナフサや灯油などの液体燃料を用いる場合には、液垂れを防止できる観点から下向きバーナーが用いられる場合もある。以下、本発明に上向きのバーナーを用いる場合について説明する。
水素製造用原料としては、改質反応により水素含有ガスを得ることのできる公知の物質を用いることができる。例えば、天然ガスもしくは都市ガス、LPG(液化石油ガス)、ナフサ、灯油等の炭化水素系燃料を用いることができる。ナフサ、灯油などの液体燃料を用いる場合には、フィードの供給量安定性の観点から、適宜気化して用いることができる。
硫黄は水蒸気改質触媒を不活性化させる作用があるため、改質部に供給される水素製造用原料中の硫黄濃度(硫黄を含む流体の単位質量あたりの硫黄原子の質量。硫黄濃度について以下同じ。)は、好ましくは1ppm以下、より好ましくは0.5ppm以下、さらに好ましくは0.1ppm以下である。このため、必要であれば水蒸気改質の前に水素製造用原料を脱硫することができる。本発明の水素製造装置に供給する前に予め脱硫された水素製造用原料を用いても良いし、水素製造装置内に脱硫器を設けても良い。脱硫器を設ける場合、脱硫器に供給する水素製造用原料は、脱硫器において例えば上記硫黄濃度まで脱硫できるものであれば使用することができる。
改質部の構成には、前述のように外形が円筒状である部分を有する限り、公知の水蒸気改質器の構成を適宜利用できる。水蒸気改質反応を行う改質部では、水素製造用原料と水が反応して水素を含む改質ガスが得られる。この反応は大きな吸熱を伴う。このため、例えば、水蒸気改質反応を行うための反応管を設け、この反応管を外部から加熱するバーナを設ける。バーナの燃焼熱により、改質管を外部から加熱し、水蒸気改質反応を進行させるための熱を供給する。反応管には粒状の水蒸気改質触媒が充填、もしくはモノリス(成型体)型の触媒が挿入され、また、水素製造用原料とスチームが供給される。
改質部から得られる改質ガスは水素の他に一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、水蒸気を含む。燃料電池のアノードに供給するガスの製造という観点からは一酸化炭素は固体高分子形燃料電池電極の触媒毒となることもあるので一酸化炭素濃度を低減するため、また水素濃度を高めるため、一酸化炭素を水と反応させ水素と二酸化炭素に転換するのがシフト反応部である。Fe−Crの混合酸化物、Zn−Cuの混合酸化物、白金、パラジウム、イリジウムなど貴金属を含有する触媒を用い、一酸化炭素含有量(ドライベースのモル%)を好ましくは2%以下、より好ましくは1%以下、さらに好ましくは0.75%以下までに落とすことができる。
例えば固体高分子形燃料電池システムでは、さらに一酸化炭素濃度を低減させることが好ましく、このためにシフト反応器の出口ガスを選択酸化器で処理することができる。選択酸化器ではCOが選択的に酸化されて二酸化炭素となる。
本発明の燃料電池システムは、上述の水素製造装置と、この水素製造装置から得られる水素含有ガスを燃料極供給ガスとして用いる燃料電池とを備える。また、これ以外にも、カソードに空気等の酸素含有ガスを供給する手段、燃料電池から電気を取り出すための手段、計装制御機器など、従来から燃料電池システムに備わる機器等として公知の機器等を適宜設けることができる。
1a バーナ
1b 燃焼筒
1c 改質管
2 環状ガス流路
3 シフト反応部
3a シフト触媒層
4 シフト反応部冷却/加熱用熱交換器
5 断熱層
7 隔壁
8 改質ガス入口
9 改質ガス出口(シフト反応後)
10 冷却器
11 燃料電池
12 三方弁
13 三方弁
14 熱交換器(加熱手段)
Claims (11)
- 水素製造用原料を水蒸気改質して水素を含有する改質ガスを得る改質部と、該改質ガス中の一酸化炭素濃度をシフト反応により低減するシフト反応部とを有し、
該改質部は外形が円筒状の部分を有し、
該シフト反応部が、シフト反応触媒が充填されたシフト反応触媒層を収容する環状部分を有し、
該シフト反応部の環状部分の内周側に該改質部の円筒状の部分が配され、
ガスが流通可能な環状ガス流路が、該シフト反応部の環状部分の内周側もしくは外周側に隔壁を介して接して設けられ、
該改質部、環状ガス流路および該シフト反応部がこの順に接続されて、改質ガスが改質部から環状ガス流路を経て、流れ方向を反転してシフト反応部に流入可能とされた
水素製造装置。 - さらに、前記改質部の下流かつ環状ガス流路の上流に、改質ガスを冷却するための冷却手段を有する請求項1記載の装置。
- 前記冷却手段が、水蒸気改質に用いる水の供給ラインが接続された熱交換器である請求項2記載の装置。
- さらに、前記熱交換器の内部または前段に、高温用もしくは中温用シフト反応触媒を有し、
前記シフト反応部の環状部分に収容されるシフト反応触媒層には低温用シフト反応触媒が充填される請求項3記載の装置。 - 前記環状ガス流路が、シフト反応部の環状部分の内周側に接して配された請求項1〜4の何れか一項記載の装置。
- 前記改質部の円筒状部分と、前記環状ガス流路とが、断熱層を介して接する請求項5記載の装置。
- さらに、前記シフト反応部の環状部分の外周側に、該環状部分を冷却および/または加熱するための熱交換手段を有する請求項5または6記載の装置。
- 前記熱交換手段が、水蒸気改質に用いる水の供給ラインが接続された熱交換器である請求項7記載の装置。
- さらに、前記改質部が水蒸気改質に用いる水を加熱する加熱手段を有し、
前記熱交換手段が、該加熱手段によって加熱された水の供給ラインと、水蒸気改質に用いる水の供給ラインとが、ライン切り替え手段を介して接続された熱交換器である請求項7記載の装置。 - さらに、前記シフト反応部の環状部分の外周側に、電気ヒータを有する請求項5または6記載の装置。
- 水素製造用原料を水蒸気改質して水素を含有する改質ガスを得る改質部と、該改質ガス中の一酸化炭素濃度をシフト反応により低減するシフト反応部とを有する水素製造装置と、該水素製造装置から得られる水素を燃料とする燃料電池とを備える燃料電池システムであって、
該改質部は外形が円筒状の部分を有し、
該シフト反応部が、シフト反応触媒が充填されたシフト反応触媒層を収容する環状部分を有し、
該シフト反応部の環状部分の内周側に該改質部の円筒状の部分が配され、
ガスが流通可能な環状ガス流路が、該シフト反応部の環状部分の内周側もしくは外周側に隔壁を介して接して設けられ、
該改質部、環状ガス流路および該シフト反応部がこの順に接続されて、改質ガスが改質部から環状ガス流路を経て、流れ方向を反転してシフト反応部に流入可能とされた
燃料電池システム。
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011122372A1 (ja) | 2010-03-30 | 2011-10-06 | Jx日鉱日石エネルギー株式会社 | 水素製造装置及び燃料電池システム |
KR101243767B1 (ko) * | 2011-04-11 | 2013-03-14 | 부경대학교 산학협력단 | 고분자 전해질 연료전지용 수소생산시스템 |
KR101328983B1 (ko) * | 2006-10-13 | 2013-11-13 | 삼성에스디아이 주식회사 | 수소생성장치 및 그 구동 방법 |
JP6125140B1 (ja) * | 2016-02-01 | 2017-05-10 | 株式会社ルネッサンス・エナジー・リサーチ | 水蒸気改質システム及び発電システム |
WO2017134940A1 (ja) * | 2016-02-01 | 2017-08-10 | 株式会社ルネッサンス・エナジー・リサーチ | 水蒸気改質システム及び発電システム |
KR102262391B1 (ko) * | 2019-12-23 | 2021-06-08 | 주식회사 씨에이치피테크 | 연료처리장치 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06140068A (ja) * | 1992-10-26 | 1994-05-20 | Toshiba Corp | 燃料電池発電システム |
JPH09306532A (ja) * | 1996-05-21 | 1997-11-28 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池用反応器 |
JP2001115172A (ja) * | 1999-10-14 | 2001-04-24 | Daikin Ind Ltd | Co変成装置 |
JP2002104806A (ja) * | 2000-07-25 | 2002-04-10 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料改質器およびそれを用いた燃料電池発電装置 |
JP2002187705A (ja) * | 2000-10-10 | 2002-07-05 | Tokyo Gas Co Ltd | 単管円筒式改質器 |
JP2002293511A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Matsushita Electric Works Ltd | Co変成装置 |
JP2004196584A (ja) * | 2002-12-18 | 2004-07-15 | Babcock Hitachi Kk | 水素製造装置および燃料電池システムの停止方法 |
JP2004262706A (ja) * | 2003-02-28 | 2004-09-24 | Kubota Corp | 燃料改質器 |
-
2005
- 2005-03-11 JP JP2005069958A patent/JP4754242B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06140068A (ja) * | 1992-10-26 | 1994-05-20 | Toshiba Corp | 燃料電池発電システム |
JPH09306532A (ja) * | 1996-05-21 | 1997-11-28 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池用反応器 |
JP2001115172A (ja) * | 1999-10-14 | 2001-04-24 | Daikin Ind Ltd | Co変成装置 |
JP2002104806A (ja) * | 2000-07-25 | 2002-04-10 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料改質器およびそれを用いた燃料電池発電装置 |
JP2002187705A (ja) * | 2000-10-10 | 2002-07-05 | Tokyo Gas Co Ltd | 単管円筒式改質器 |
JP2002293511A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Matsushita Electric Works Ltd | Co変成装置 |
JP2004196584A (ja) * | 2002-12-18 | 2004-07-15 | Babcock Hitachi Kk | 水素製造装置および燃料電池システムの停止方法 |
JP2004262706A (ja) * | 2003-02-28 | 2004-09-24 | Kubota Corp | 燃料改質器 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101328983B1 (ko) * | 2006-10-13 | 2013-11-13 | 삼성에스디아이 주식회사 | 수소생성장치 및 그 구동 방법 |
WO2011122372A1 (ja) | 2010-03-30 | 2011-10-06 | Jx日鉱日石エネルギー株式会社 | 水素製造装置及び燃料電池システム |
US9012098B2 (en) | 2010-03-30 | 2015-04-21 | Jx Nippon Oil & Energy Corporation | Hydrogen production apparatus and fuel cell system |
KR101243767B1 (ko) * | 2011-04-11 | 2013-03-14 | 부경대학교 산학협력단 | 고분자 전해질 연료전지용 수소생산시스템 |
JP6125140B1 (ja) * | 2016-02-01 | 2017-05-10 | 株式会社ルネッサンス・エナジー・リサーチ | 水蒸気改質システム及び発電システム |
WO2017134940A1 (ja) * | 2016-02-01 | 2017-08-10 | 株式会社ルネッサンス・エナジー・リサーチ | 水蒸気改質システム及び発電システム |
TWI601688B (zh) * | 2016-02-01 | 2017-10-11 | 新生能源研究股份有限公司 | Steam reorganization system and power generation system |
KR102262391B1 (ko) * | 2019-12-23 | 2021-06-08 | 주식회사 씨에이치피테크 | 연료처리장치 |
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