JP2006315922A - Fuel reformer - Google Patents

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JP2006315922A
JP2006315922A JP2005141659A JP2005141659A JP2006315922A JP 2006315922 A JP2006315922 A JP 2006315922A JP 2005141659 A JP2005141659 A JP 2005141659A JP 2005141659 A JP2005141659 A JP 2005141659A JP 2006315922 A JP2006315922 A JP 2006315922A
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Maki Hoshino
真樹 星野
Hiroshi Akama
弘 赤間
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel reformer capable of efficiently accelerating a reforming reaction, even at a temperature lower than a conventional reforming temperature. <P>SOLUTION: The fuel reformer comprises a reforming part 10, a shift reaction part 20, a CO removal part 30 and an unreformed fuel recovery part 70. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は燃料改質装置に係り、より詳細には原燃料を水素を含むガスに改質するための燃料改質装置に係る。   The present invention relates to a fuel reformer, and more particularly to a fuel reformer for reforming raw fuel into a gas containing hydrogen.

燃料電池、各種有機化合物の水素化、または各種工業用などに水素ガスが用いられることから、水素ガスの製造に関する様々な研究開発が盛んに行われている。水素ガスを製造するための原燃料としては、メタンやガソリンなどの炭化水素、メタノールやエタノールなどのアルコールなどが用いられている。これらの原燃料を用いて水素含有ガス(以下、改質ガスと記載する)を得るための燃料改質手段として、水蒸気改質、部分酸化改質、およびオートサーマル改質が利用されている。   Since hydrogen gas is used for fuel cells, hydrogenation of various organic compounds, or various industrial applications, various research and development relating to the production of hydrogen gas have been actively conducted. As raw fuel for producing hydrogen gas, hydrocarbons such as methane and gasoline, alcohols such as methanol and ethanol, and the like are used. Steam reforming, partial oxidation reforming, and autothermal reforming are used as fuel reforming means for obtaining hydrogen-containing gas (hereinafter referred to as reformed gas) using these raw fuels.

オートサーマル改質は、発熱反応である部分酸化改質と、吸熱反応であり部分酸化改質よりも改質効率の良い水蒸気改質とを組み合わせたものであり、原理的には外部から熱を加えなくても効率良く改質反応を行うことができるとされている。   Autothermal reforming is a combination of partial oxidation reforming, which is an exothermic reaction, and steam reforming, which is an endothermic reaction and has better reforming efficiency than partial oxidation reforming. It is said that the reforming reaction can be performed efficiently without adding.

オートサーマル改質を行うための従来の燃料改質装置の構成としては、図1の符号10〜30に示す構成が挙げられる。   As a structure of the conventional fuel reformer for performing autothermal reforming, the structure shown to the codes | symbols 10-30 of FIG. 1 is mentioned.

図1を用いて、原燃料としてエタノールを用いた場合の、従来の燃料改質装置による燃料改質および電池による燃料消費のシステムを説明する。原燃料100は空気120と水蒸気140と共に改質部10に導入される。改質部10では、オートサーマル改質により燃料改質触媒を介して下記化学式1〜3に示す反応が進行することにより、原燃料100、空気120に含まれる酸素、および水蒸気140から水素を含む改質ガス110が得られる。この時、燃料改質の効率を保つために改質部10の改質温度は高温に調整されている。得られた改質ガス110はシフト反応部20に導入される。   A system for fuel reforming by a conventional fuel reformer and fuel consumption by a battery when ethanol is used as a raw fuel will be described with reference to FIG. The raw fuel 100 is introduced into the reforming unit 10 together with air 120 and water vapor 140. In the reforming unit 10, the reaction shown in the following chemical formulas 1 to 3 proceeds through the fuel reforming catalyst by autothermal reforming, so that hydrogen is contained from the raw fuel 100, oxygen contained in the air 120, and water vapor 140. A reformed gas 110 is obtained. At this time, the reforming temperature of the reforming unit 10 is adjusted to a high temperature in order to maintain fuel reforming efficiency. The obtained reformed gas 110 is introduced into the shift reaction unit 20.

Figure 2006315922
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シフト反応部20では、下記化学式4に示す反応により改質ガス110中のCO濃度が1体積%程度にまで下げられる。シフト反応部20でCO濃度を下げられた改質ガス110は、空気120と共にCO除去部30に導入される。   In the shift reaction unit 20, the CO concentration in the reformed gas 110 is lowered to about 1 vol% by the reaction shown in the following chemical formula 4. The reformed gas 110 whose CO concentration has been lowered in the shift reaction unit 20 is introduced into the CO removal unit 30 together with the air 120.

Figure 2006315922
Figure 2006315922

固体高分子型燃料電池のように低温で動作する燃料電池に用いる場合には、CO濃度を10ppm以下に下げることが好ましいため、CO除去部30では、下記化学式5に示す反応により改質ガス110中のCO濃度がppmオーダーまで下げられる。CO除去部30で、CO濃度をppmオーダーにまで下げられた改質ガス110は燃料電池40に供給され、発電のための燃料として用いられる。   When used in a fuel cell that operates at a low temperature such as a polymer electrolyte fuel cell, it is preferable to reduce the CO concentration to 10 ppm or less. Therefore, in the CO removal unit 30, the reformed gas 110 is reacted by the reaction shown in the following chemical formula 5. The CO concentration inside is reduced to the ppm order. The reformed gas 110 having the CO concentration lowered to the ppm order by the CO removing unit 30 is supplied to the fuel cell 40 and used as fuel for power generation.

Figure 2006315922
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燃料電池4の内部では、改質ガス110と酸素130とを用いた発電反応が進行し、使用済みの燃料(水素)160、および酸化剤(空気)170が燃焼部50に排出される。燃焼部50では、使用済みの燃料(水素)160、および酸化剤(空気)170が燃焼され、蒸発部60において、その燃焼熱200を利用して水150を蒸発させ、改質部10に供給される水蒸気140を発生させることにより、エネルギーの効率化を測ることができる。   Inside the fuel cell 4, a power generation reaction using the reformed gas 110 and oxygen 130 proceeds, and spent fuel (hydrogen) 160 and oxidant (air) 170 are discharged to the combustion unit 50. In the combustion unit 50, spent fuel (hydrogen) 160 and oxidant (air) 170 are combusted, and in the evaporation unit 60, water 150 is evaporated using the combustion heat 200 and supplied to the reforming unit 10. By generating the generated steam 140, the energy efficiency can be measured.

上述のような過程を経て行われるオートサーマル改質では、一般的には、特許文献1に示すように、燃料改質の効率を保つために改質部の改質温度を600〜900℃に調整して行われる。
特許公開2002−12408号公報(請求項8)
In autothermal reforming performed through the above-described process, generally, as shown in Patent Document 1, the reforming temperature of the reforming section is set to 600 to 900 ° C. in order to maintain the efficiency of fuel reforming. It is done with adjustment.
Patent Publication 2002-12408 (Claim 8)

従来の600〜900℃といった高温の改質温度条件下で燃料改質反応を行うと、得られる改質ガス中のCO濃度が高くなる。これは、平衡組成に基づくものであり温度が高いほどCO濃度は高い。そのため、改質部の後段に設置されるCOを除去するためのシフト反応部およびCO除去部が大型化したり、これらの装置の起動時間や起動エネルギーが増加したりするという問題がある。特にシフト反応部は、改質部から導入される高濃度のCOガスに対応するために一般的には高温シフト反応部と低温シフト反応部とからなり、燃料改質装置の中で50%以上の容積を占める。   When the fuel reforming reaction is performed under a conventional reforming temperature condition of 600 to 900 ° C., the CO concentration in the resulting reformed gas becomes high. This is based on the equilibrium composition, and the higher the temperature, the higher the CO concentration. For this reason, there is a problem that the shift reaction unit and the CO removal unit for removing CO installed at the subsequent stage of the reforming unit are increased in size, and the startup time and startup energy of these apparatuses are increased. In particular, the shift reaction section is generally composed of a high temperature shift reaction section and a low temperature shift reaction section in order to cope with the high concentration CO gas introduced from the reforming section. Occupy volume.

また、オートサーマル改質を利用しても、改質反応が熱的に安定するまでは触媒が充填されている容器を加熱装置により加熱しなくてはならず、改質温度が高いほど加熱装置の起動時間や起動エネルギーが増加する。さらに、得られる改質ガスの温度も改質温度に伴い上昇するため、改質ガスを冷却するための熱交換器が大型化したり、起動時間や起動エネルギーが増加したりする。   Even when autothermal reforming is used, the container filled with the catalyst must be heated by a heating device until the reforming reaction is thermally stabilized. The higher the reforming temperature, the higher the heating device. Increases startup time and startup energy. Furthermore, since the temperature of the reformed gas obtained also rises with the reforming temperature, the heat exchanger for cooling the reformed gas is increased in size, and the startup time and startup energy are increased.

一方、改質温度を下げると、原燃料の改質率が低下するため、改質ガス中の改質されなかった原燃料(以下、未改質燃料と記載する)の割合が増加する。   On the other hand, when the reforming temperature is lowered, the reforming rate of the raw fuel is lowered, so that the proportion of raw fuel that has not been reformed (hereinafter referred to as unreformed fuel) in the reformed gas increases.

本発明は上記課題を解決するために、従来の改質温度より低い温度でも改質効率を下げることのない燃料改質装置を提供することを目的とする。   In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a fuel reformer that does not lower the reforming efficiency even at a temperature lower than the conventional reforming temperature.

本発明者らは、改質ガスから未改質燃料を回収して改質部に供給することで上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。   The present inventors have found that the above problem can be solved by recovering unreformed fuel from the reformed gas and supplying it to the reforming section, and have completed the present invention.

すなわち本発明は、改質部、シフト反応部、CO除去部を含む燃料改質装置であって、さらに未改質燃料回収部を含むことを特徴とする燃料改質装置である。   That is, the present invention is a fuel reforming apparatus including a reforming section, a shift reaction section, and a CO removal section, and further includes an unreformed fuel recovery section.

本発明の第一は、改質部、シフト反応部、CO除去部を含む燃料改質装置であって、さらに未改質燃料回収部を含むことを特徴とする燃料改質装置燃料改質装置である。   A first aspect of the present invention is a fuel reformer including a reforming unit, a shift reaction unit, and a CO removing unit, and further includes an unreformed fuel recovery unit. It is.

従来の燃料改質装置と本発明の燃料改質装置との異なる点は、本発明の燃料改質装置は未改質燃料回収部を備えていることにある。   The difference between the conventional fuel reformer and the fuel reformer of the present invention is that the fuel reformer of the present invention includes an unreformed fuel recovery unit.

改質ガス中に未改質燃料が含まれていても、未改質燃料回収部で未改質燃料を回収して改質部に供給することができるので、従来よりも低い温度で燃料改質を行っても、燃料改質装置全体で見れば高い燃料改質の効果を得ることができる。低温でも燃料改質できることにより、加熱装置、シフト反応部、およびCO除去部への負担を減らすことができ、これらの装置を従来よりもコンパクトにすることもできる。特に、改質部から排出されるCO濃度を低下させられることで従来では高温シフト反応部と低温シフト反応部とから構成されていたシフト反応部を、低温シフト反応部のみで構成することもできる。   Even if unreformed fuel is contained in the reformed gas, the unreformed fuel can be recovered by the unreformed fuel recovery unit and supplied to the reforming unit. Even if the quality is improved, a high fuel reforming effect can be obtained as viewed in the entire fuel reforming apparatus. Since the fuel reforming can be performed even at a low temperature, the burden on the heating device, the shift reaction unit, and the CO removal unit can be reduced, and these devices can be made more compact than before. In particular, the shift reaction unit, which has conventionally been composed of the high temperature shift reaction unit and the low temperature shift reaction unit, can be configured with only the low temperature shift reaction unit by reducing the CO concentration discharged from the reforming unit. .

以下、未改質燃料回収部の詳細について述べる。改質ガスの中から未改質燃料を回収するために、未改質燃料回収部では2段階の分離を行うことができる。エタノールなどの、液化が容易なものを原燃料として用いる場合には、第一段階では気液分離が行われ、水および未改質燃料と、H、COおよびCOとが分離され、第二段階では液液分離が行われ、水と未改質燃料とが分離されることが望ましい。 Hereinafter, details of the unreformed fuel recovery unit will be described. In order to recover unreformed fuel from the reformed gas, the unreformed fuel recovery unit can perform two-stage separation. When an easily liquefied material such as ethanol is used as a raw fuel, gas-liquid separation is performed in the first stage to separate water and unreformed fuel from H 2 , CO and CO 2 , In two stages, liquid-liquid separation is performed, and it is desirable to separate water and unreformed fuel.

第一段階で行われる気液分離の方法としては、冷却が好ましく挙げられる。用いられる原燃料にもよるが例えば原燃料としてエタノールを用いた場合には、改質部またはシフト反応部から導入されたガスを70℃以下に冷却することにより、水および未改質燃料を液化することができ、これらをH、COおよびCOと分離することができる。 As a gas-liquid separation method performed in the first stage, cooling is preferably mentioned. Depending on the raw fuel used, for example, when ethanol is used as the raw fuel, water and unreformed fuel are liquefied by cooling the gas introduced from the reforming section or shift reaction section to 70 ° C or lower. Which can be separated from H 2 , CO and CO 2 .

冷却方法としては、冷媒を用いた熱交換器を配置する方法や、配管の距離を長くする方法などが有効である。   As a cooling method, a method of arranging a heat exchanger using a refrigerant, a method of increasing the distance of piping, and the like are effective.

冷却により改質ガス中の水および未改質燃料と、H、COおよびCOとを分離する場合には、未改質燃料回収部の中に熱交換器を配置せずに、従来の燃料改質装置において通常、改質部とシフト反応部との間またはシフト反応部とCO除去部との間に設けられている熱交換器を用いて行ってもよい。従来の燃料改質装置に設けられている熱交換器を利用すると、その分未改質燃料回収部の容積を大きくせずに済むため好ましい。 When the water and unreformed fuel in the reformed gas and H 2 , CO and CO 2 are separated by cooling, a conventional heat exchanger is not disposed in the unreformed fuel recovery unit. In the fuel reformer, the heat reforming may be usually performed using a heat exchanger provided between the reforming unit and the shift reaction unit or between the shift reaction unit and the CO removal unit. It is preferable to use a heat exchanger provided in a conventional fuel reforming apparatus because it is not necessary to increase the volume of the unreformed fuel recovery unit.

また、メタンガスなどの水が固化する温度で液化するものを原燃料として用いる場合には、第一段階として、気液分離の代わりに分子ふるいを用いた未改質燃料の分離方法を適用することが好ましい。分子ふるいとしては、Ca−モルデナイトなどからなるゼオライト膜が好ましく用いられる。   When using liquefied methane gas or other liquefied water as raw fuel, the first step is to apply unreformed fuel separation method using molecular sieve instead of gas-liquid separation. Is preferred. As the molecular sieve, a zeolite membrane made of Ca-mordenite or the like is preferably used.

水と未改質燃料とを分離する方法としては、従来公知の分離方法を適宜選択することができるが、膜分離法を用いることが特に好ましい。膜分離法としては逆浸透法、膜蒸留法、蒸気透過法、ベーパレーション法などの従来公知の方法を適宜選択することができる。   As a method for separating water and unreformed fuel, a conventionally known separation method can be appropriately selected, but it is particularly preferable to use a membrane separation method. As the membrane separation method, a conventionally known method such as a reverse osmosis method, a membrane distillation method, a vapor permeation method, or a vaporization method can be appropriately selected.

膜分離法に用いられる膜としてはゼオライト膜、シリコーンゴム膜、トリメチルシリルプロピレンなどの高分子膜、セルロースアセテート膜、ポリビニルアルコール膜、ポリエチレンイミン系架橋膜、ポリイミド膜、およびキトサン膜などが挙げられ、これらの膜の中ではゼオライト膜が特に好ましい。   Examples of membranes used in the membrane separation method include zeolite membranes, silicone rubber membranes, polymer membranes such as trimethylsilylpropylene, cellulose acetate membranes, polyvinyl alcohol membranes, polyethyleneimine-based crosslinked membranes, polyimide membranes, and chitosan membranes. Among these membranes, a zeolite membrane is particularly preferable.

ゼオライト膜が親水性のゼオライトを含む場合、未改質燃料よりも優先的にHOをゼオライトの孔内に吸着してゼオライト膜を透過させるため、供給側には未改質燃料が溜まり、膜を通して反対側の透過側には水が溜まり、その結果未改質燃料とHOとを分離することができる。親水性のゼオライトとしては従来公知の各種ゼオライトを適宜用いることができるが、A型ゼオライト、Y型ゼオライト、X型ゼオライトおよびMFI型ゼオライトが好ましく、原燃料とHOとの分子サイズを考慮すると、より好ましくはA型ゼオライトである。 When the zeolite membrane contains hydrophilic zeolite, H 2 O is preferentially adsorbed in the pores of the zeolite to permeate the zeolite membrane over the unreformed fuel, so that the unreformed fuel accumulates on the supply side, Water accumulates on the opposite permeate side through the membrane, so that unreformed fuel and H 2 O can be separated. Conventionally known various zeolites can be appropriately used as the hydrophilic zeolite, but A-type zeolite, Y-type zeolite, X-type zeolite and MFI-type zeolite are preferable, and the molecular size of the raw fuel and H 2 O is taken into consideration. More preferably, it is A-type zeolite.

A型ゼオライトを使用すると、未改質燃料とHOとの分離選択性が非常に優れているため、未改質燃料回収部を小型化することができ、更に、A型ゼオライトを用いた場合、ゼオライト膜の製造が容易であるため好ましい。特に原燃料としてエタノールを用いた場合には、エタノールの分子サイズが0.445nmでありHOの分子サイズが0.265nmであるのに対して、A型ゼオライトの孔径が0.41nmであることから、非常に効果的にHOのみを通過させることができる。 When the A-type zeolite is used, the separation selectivity between the unreformed fuel and H 2 O is very excellent. Therefore, the unreformed fuel recovery unit can be reduced in size, and the A-type zeolite is used. In this case, it is preferable because the zeolite membrane can be easily produced. In particular, when ethanol is used as a raw fuel, the molecular size of ethanol is 0.445 nm and the molecular size of H 2 O is 0.265 nm, whereas the pore size of A-type zeolite is 0.41 nm. Therefore, only H 2 O can be passed through very effectively.

ゼオライト膜が疎水性のゼオライトを含む場合、HOよりも優先的に未改質燃料をゼオライトの孔内に吸着してゼオライト膜を透過させるため、供給側には水が溜まり、膜を通して反対側の透過側には未改質燃料が溜まり、その結果未改質燃料とHOとを分離することができる。疎水性のゼオライトとしては従来公知の各種ゼオライトを適宜用いることができる。原燃料としてアルコールを用いた場合に、未改質燃料とHOとを分離するのに特に好適である。 When the zeolite membrane contains hydrophobic zeolite, the unreformed fuel is adsorbed into the pores of the zeolite preferentially over H 2 O and permeates the zeolite membrane, so that water accumulates on the supply side and is opposed through the membrane. The unreformed fuel accumulates on the permeate side, and as a result, the unreformed fuel and H 2 O can be separated. Various conventionally known zeolites can be appropriately used as the hydrophobic zeolite. When alcohol is used as the raw fuel, it is particularly suitable for separating unreformed fuel and H 2 O.

疎水性のゼオライトを使用すると、原燃料中に含まれるHOを非常に少なくすることができるため好ましい。 Use of a hydrophobic zeolite is preferable because H 2 O contained in the raw fuel can be extremely reduced.

分離を促進する方法として、真空ポンプなどにより透過側の気圧を下げる方法などが上げられる。透過側の気圧は、10.6〜26.6Pa(0.08〜0.2Torr)が好ましい。   As a method for promoting the separation, a method of lowering the pressure on the permeate side with a vacuum pump or the like can be mentioned. The pressure on the transmission side is preferably 10.6 to 26.6 Pa (0.08 to 0.2 Torr).

ゼオライト膜の膜厚は特に限定されず、原燃料、燃料改質装置の規模などに応じて適宜決定することができるが、A型ゼオライトを含むゼオライト膜を用いる場合、膜厚は10〜15μmが好ましい。   The film thickness of the zeolite membrane is not particularly limited and can be appropriately determined according to the raw fuel, the scale of the fuel reformer, etc. When using a zeolite membrane containing A-type zeolite, the film thickness is 10 to 15 μm. preferable.

ゼオライトとしては、天然のゼオライトを用いてもよいし、人工的に合成されたゼオライトを用いてもよい。人工的にゼオライトを合成する方法は様々であり、本発明では従来公知の技術を適宜用いることができる。人工的にゼオライトを合成する方法の一例として以下に示す方法が挙げられる。   As the zeolite, natural zeolite or artificially synthesized zeolite may be used. There are various methods for artificially synthesizing zeolite, and in the present invention, conventionally known techniques can be appropriately used. Examples of methods for artificially synthesizing zeolite include the following methods.

水、Na源、Si源、およびAl源を含む混合液を調製し、種結晶を仕込んだ支持体を前記混合液に浸漬して、水熱合成を行う。合成後に水で洗浄・乾燥することにより、支持体上析出したゼオライトを得ることができる。   A liquid mixture containing water, Na source, Si source, and Al source is prepared, and a support charged with seed crystals is immersed in the liquid mixture to perform hydrothermal synthesis. The zeolite deposited on the support can be obtained by washing and drying with water after the synthesis.

Na源としては、水酸化ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、およびアルミン酸ナトリウムが挙げられ、Si源としては、ケイ酸ナトリウム、シリカゲル、シリカゾル、コロダイルシリカ、およびシリカ粉末などが挙げられ、Al源としては、アルミン酸ナトリウム、および水酸化アルミニウムなどが挙げられる。水、Na源、Si源、およびAl源は、HO/NaO、NaO/SiO、SiO/Al、の組成比が適切な範囲となるように調節する。これらの組成比としては、HO/NaO=20〜300、NaO/SiO=0.3〜2、SiO/Al=2〜4が好ましい。混合液は支持体を浸漬する前に、室温で2〜3時間攪拌するなどしてゲル化してもよい。 Examples of the Na source include sodium hydroxide, sodium silicate, and sodium aluminate. Examples of the Si source include sodium silicate, silica gel, silica sol, colloidal silica, and silica powder. Examples of the Al source include , Sodium aluminate, and aluminum hydroxide. Water, Na source, Si source, and Al source are adjusted so that the composition ratios of H 2 O / Na 2 O, Na 2 O / SiO 2 , and SiO 2 / Al 2 O 3 are in an appropriate range. These composition ratios, H 2 O / Na 2 O = 20~300, Na 2 O / SiO 2 = 0.3~2, SiO 2 / Al 2 O 3 = 2~4 is preferable. The liquid mixture may be gelled by, for example, stirring at room temperature for 2 to 3 hours before immersing the support.

種結晶としては、市販のゼオライト結晶粉末などを用いることができる。支持体に種結晶を仕込む方法としては、種結晶に水を加えてペースト状にした後、支持体上に薄く均一に塗布して乾燥させる方法などがある。   Commercially available zeolite crystal powder or the like can be used as the seed crystal. As a method for preparing the seed crystal on the support, there is a method in which water is added to the seed crystal to form a paste, which is then applied thinly and uniformly on the support and dried.

支持体としては、多孔質支持体が好ましい。多孔質支持体としては、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チッ化ケイ素、および炭化ケイ素などのセラミックス;アルミニウム、銅、およびステンレスなどの金属;ならびに、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスチレン、ポリスルホン、およびポリイミドからなるものなどが挙げられる。多孔質支持体の平均気孔径は0.05〜10μmが好ましく、気孔率は10〜70%が好ましい。多孔質支持体の形状は特に限定されないが、管状または蓮根状であることが好ましい。水熱合成は、60〜150℃で1〜24時間、1〜5回行うことが好ましい。   As the support, a porous support is preferable. Porous supports include ceramics such as alumina, silica, zirconia, silicon nitride, and silicon carbide; metals such as aluminum, copper, and stainless steel; and polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, polystyrene, polysulfone, and Examples thereof include those made of polyimide. The average pore diameter of the porous support is preferably 0.05 to 10 μm, and the porosity is preferably 10 to 70%. The shape of the porous support is not particularly limited, but is preferably tubular or lotus root. Hydrothermal synthesis is preferably performed 1 to 5 times at 60 to 150 ° C. for 1 to 24 hours.

本発明の未改質燃料回収部はシフト反応部の後段に設けられていることが好ましい。図2にシフト反応部の後段に未改質燃料回収部を配置した、本発明の燃料改質装置による燃料改質および電池による燃料消費のシステムの一例を示すが、本発明はこれに限定されない。   The unreformed fuel recovery part of the present invention is preferably provided at the rear stage of the shift reaction part. FIG. 2 shows an example of a fuel reforming system using the fuel reforming apparatus of the present invention and a fuel consuming system using a battery in which an unreformed fuel recovery unit is arranged after the shift reaction unit, but the present invention is not limited to this. .

図2を用いて、原燃料としてエタノールを用いた場合の、本発明の燃料改質装置による燃料改質のシステムを説明する。原燃料100は空気120と水蒸気140と共に改質部10に導入される。改質部10では、オートサーマル改質により燃料改質触媒を介して下記化学式1〜3に示す反応が進行するため、原燃料100、空気120に含まれる酸素、および水蒸気140から水素を含む第一改質ガス111が得られる。得られた第一改質ガス111はシフト反応部20に導入される。   A fuel reforming system using the fuel reforming apparatus of the present invention when ethanol is used as a raw fuel will be described with reference to FIG. The raw fuel 100 is introduced into the reforming unit 10 together with air 120 and water vapor 140. In the reforming unit 10, the reactions shown in the following chemical formulas 1 to 3 proceed through the fuel reforming catalyst by autothermal reforming, so that the oxygen contained in the raw fuel 100, the air 120, and the hydrogen contained from the steam 140 One reformed gas 111 is obtained. The obtained first reformed gas 111 is introduced into the shift reaction unit 20.

Figure 2006315922
Figure 2006315922

シフト反応部20では、下記化学式4に示す反応により第一改質ガス111中のCO濃度が1体積%程度にまで下げられる。シフト反応部20でCO濃度を下げられた第二改質ガス112は、未改質燃料回収部70に導入される。   In the shift reaction unit 20, the CO concentration in the first reformed gas 111 is lowered to about 1% by volume by the reaction shown in the following chemical formula 4. The second reformed gas 112 whose CO concentration has been lowered in the shift reaction unit 20 is introduced into the unreformed fuel recovery unit 70.

Figure 2006315922
Figure 2006315922

第二改質ガス112には、CO、CO、H、HO、および未改質燃料が混在しているが、これらは未改質燃料回収部70において冷却され、HOおよび未改質燃料は凝縮液化する。CO、COおよびHは第三改質ガス113として空気120と共にCO除去部30に導入される。一方、凝縮液化したHOおよび未改質燃料の混合物は未改質燃料回収部70において、水と未改質燃料とに分離される。分離された未改質燃料は原燃料100として改質部10に供給される。分離された水は蒸発部60に供給することができ、水を再利用することにより水のタンクをコンパクトにすることもできる。その他の部分に付いては、図1と同様であるため説明を省略する。 In the second reformed gas 112, CO 2 , CO, H 2 , H 2 O, and unreformed fuel are mixed, but these are cooled in the unreformed fuel recovery unit 70, and H 2 O and Unreformed fuel is condensed and liquefied. CO 2 , CO, and H 2 are introduced into the CO removing unit 30 together with the air 120 as the third reformed gas 113. On the other hand, the condensed liquefied mixture of H 2 O and unreformed fuel is separated into water and unreformed fuel in the unreformed fuel recovery unit 70. The separated unreformed fuel is supplied to the reforming unit 10 as the raw fuel 100. The separated water can be supplied to the evaporator 60, and the water tank can be made compact by reusing the water. Since other parts are the same as those in FIG.

未改質燃料回収部の項に記載したように、第二改質ガス112に含まれているCO、COおよびHと、HOおよび未改質燃料との分離は、シフト反応部20から排出するガスを冷却するための従来公知の熱交換器を用いて行うこともできる。 As described in the section of the unreformed fuel recovery section, the separation of CO 2 , CO and H 2 contained in the second reformed gas 112 from H 2 O and unreformed fuel is performed by the shift reaction section. It can also carry out using the conventionally well-known heat exchanger for cooling the gas discharged | emitted from 20. FIG.

未改質燃料回収部70をシフト反応部20の後段に設けると、CO除去部の負担を低減することができるため、CO除去部をコンパクトにすることができるといった点で好ましい。   It is preferable to provide the unreformed fuel recovery unit 70 after the shift reaction unit 20 because the burden on the CO removal unit can be reduced and the CO removal unit can be made compact.

本発明の未改質燃料回収部はCO除去部の後段に設けることもできる。図3にCO除去部の後段に未改質燃料回収部を配置した本発明の燃料改質装置による燃料改質および電池による燃料消費のシステムの一例を示すが、本発明はこれに限定されない。   The unreformed fuel recovery part of the present invention can also be provided at the subsequent stage of the CO removal part. FIG. 3 shows an example of a fuel reforming system using the fuel reforming apparatus of the present invention in which an unreformed fuel recovery unit is arranged at the subsequent stage of the CO removing unit and a fuel consumption system using a battery, but the present invention is not limited to this.

未改質燃料回収部がCO除去部の後段に配置されている場合には、シフト反応部20においてCO濃度を下げられた第二改質ガス112は空気120と共にCO除去部30に導入され、下記化学式5に示す反応により第三改質ガス113中のCO濃度がppmオーダーまで下げられる。CO除去部30で、CO濃度を下げられた第三改質ガス113は、未改質燃料回収部70に導入される。   In the case where the unreformed fuel recovery unit is arranged at the subsequent stage of the CO removal unit, the second reformed gas 112 whose CO concentration has been lowered in the shift reaction unit 20 is introduced into the CO removal unit 30 together with the air 120, The CO concentration in the third reformed gas 113 is lowered to the ppm order by the reaction shown in the following chemical formula 5. The third reformed gas 113 whose CO concentration has been lowered by the CO removal unit 30 is introduced into the unreformed fuel recovery unit 70.

Figure 2006315922
Figure 2006315922

第三改質ガス113には、CO、CO、H、HO、および未改質燃料が混在しているが、これらは未改質燃料回収部70において冷却され、HOおよび未改質燃料は凝縮液化する。CO、COおよびHは第四改質ガス114として固体高分子型燃料電池40導入される。一方、凝縮液化したHOおよび未改質燃料の混合物は未改質燃料回収部70において、水と未改質燃料とに分離される。分離された未改質燃料は原燃料100として改質部10に供給される。分離された水は蒸発部60に供給することができ、水を再利用することにより、水のタンクをコンパクトにすることもできる。その他の部分に付いては、図1〜2と同様であるため説明を省略する。 The third reformed gas 113 contains CO 2 , CO, H 2 , H 2 O, and unreformed fuel, which are cooled in the unreformed fuel recovery unit 70, and H 2 O and unreformed fuel is condensed liquefied coagulation. CO 2 , CO, and H 2 are introduced into the polymer electrolyte fuel cell 40 as the fourth reformed gas 114. On the other hand, the condensed liquefied H 2 O and unreformed fuel mixture is separated into water and unreformed fuel in the unreformed fuel recovery section 70. The separated unreformed fuel is supplied to the reforming unit 10 as the raw fuel 100. The separated water can be supplied to the evaporator 60, and the water tank can be made compact by reusing the water. Since other parts are the same as those in FIGS.

未改質燃料回収部の項に記載したように、第三改質ガス113に含まれているCO、COおよびHと、HOおよび未改質燃料との分離は、CO除去部30から排出するガスを冷却するための従来公知の熱交換器を用いて行うこともできる。 As described in the section of the unreformed fuel recovery unit, the separation of CO 2 , CO and H 2 contained in the third reformed gas 113 from H 2 O and unreformed fuel is performed by the CO removal unit. It can also carry out using the conventionally well-known heat exchanger for cooling the gas discharged | emitted from 30. FIG.

未改質燃料回収部70をCO除去部30の後段に設けると、燃料電池の電解触媒に対する未改質燃料の影響をより効果的に防ぐことができる点で好ましい。   It is preferable to provide the unreformed fuel recovery unit 70 at the subsequent stage of the CO removal unit 30 in that the influence of the unreformed fuel on the electrolytic catalyst of the fuel cell can be more effectively prevented.

未改質燃料回収部がシフト反応部またはCO除去部の後段に配置される場合、上述の水および未改質燃料と、H、COおよびCOと分離する気液分離の段階を、シフト反応部またはCO除去部で行なうこともできる。 When the unreformed fuel recovery unit is arranged after the shift reaction unit or the CO removal unit, the above-mentioned water and unreformed fuel and the gas-liquid separation stage for separating H 2 , CO and CO 2 are shifted. It can also be carried out in the reaction section or the CO removal section.

本発明の第二は上述の燃料改質装置を用いて原燃料を改質することを特徴とする燃料改質方法である。   The second of the present invention is a fuel reforming method characterized by reforming raw fuel using the above-described fuel reformer.

本発明の燃料改質装置を用いた燃料改質には、原燃料として、メタンなどの天然ガスまたは都市ガス;ナフサ、ガソリンなどの炭化水素;ならびにメタノール、エタノールおよびプロパノールなどのアルコール等の、従来公知の原燃料を好ましく用いることができ、より好ましくは、メタノール、エタノールおよびプロパノールなどのアルコールであり、更に好ましくはエタノールである。   For fuel reforming using the fuel reformer of the present invention, natural gas such as methane or city gas; hydrocarbons such as naphtha and gasoline; and alcohols such as methanol, ethanol and propanol, etc. are used as raw fuel. A well-known raw fuel can be preferably used, More preferably, it is alcohol, such as methanol, ethanol, and a propanol, More preferably, it is ethanol.

アルコールは、A型ゼオライトを含む膜により水と分離することが容易であるため好ましい。A型ゼオライトを含む膜を用いた場合の利点については、上述したとおり、ゼオライト膜の製造が容易なことである。エタノールは、毒性が低く、さらにイモ類、トウモロコシなどの穀類およびサトウキビ等の植物を原料として製造することができるため、再生可能なエネルギー源と考えられる。   Alcohol is preferable because it can be easily separated from water by a membrane containing A-type zeolite. As described above, the advantage of using a membrane containing A-type zeolite is that the zeolite membrane can be easily manufactured. Ethanol is considered to be a renewable energy source because it has low toxicity and can be produced from cereals such as potatoes and corn and plants such as sugar cane.

本発明の燃料改質装置は、改質ガスを製造するための様々な装置に適用することができるが、装置のサイズを従来のものよりも小さくすることが可能であることから、装置の搭載スペースが非常に限られる車両に用いられることが特に好ましい。車両用の用途としては、上述のように固体高分子型燃料電池に接続して用いる方法や、エンジンに接続して用いる方法などがある。   The fuel reforming apparatus of the present invention can be applied to various apparatuses for producing reformed gas. However, since the apparatus size can be made smaller than that of the conventional apparatus, mounting of the apparatus is possible. It is particularly preferred for use in vehicles with very limited space. Applications for vehicles include a method of connecting to a polymer electrolyte fuel cell as described above, a method of connecting to an engine, and the like.

次に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、これらの実施例は何ら本発明を制限するものではない。   EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated concretely, these Examples do not restrict | limit this invention at all.

(実施例1)
(燃料改質触媒の調製)
希硝酸水溶液に硝酸ロジウムを濃度11.4質量%となるように溶解してRh触媒調製溶液を作製した。Rh触媒調整溶液にアルミナ(平均比表面積200m/g)を含浸した。次に、150℃で4時間乾燥後、500℃で1時間焼成を行い、Rh担持粉末を得た。Rh担時量は4質量%(金属換算)であった。
(Example 1)
(Preparation of fuel reforming catalyst)
A rhodium nitrate solution was dissolved in a dilute nitric acid aqueous solution to a concentration of 11.4% by mass to prepare an Rh catalyst preparation solution. The Rh catalyst adjustment solution was impregnated with alumina (average specific surface area 200 m 2 / g). Next, after drying at 150 ° C. for 4 hours, firing was performed at 500 ° C. for 1 hour to obtain an Rh-supported powder. Rh loading time was 4 mass% (in metal conversion).

上記Rh担持粉末200グラム、アルミナゾル6グラム、および水0.3リットルを磁性ボールミルポットに入れ、2時間混合・粉砕してスラリー化した。   200 g of the above Rh-supported powder, 6 g of alumina sol, and 0.3 liter of water were placed in a magnetic ball mill pot and mixed and ground for 2 hours to form a slurry.

上記スラリーを吸引コーティング装置を用いてコージェライトからなるハニカムに塗布し、130℃で通風乾燥後、400℃で1時間焼成して燃料改質触媒を得た。   The slurry was applied to a honeycomb made of cordierite using a suction coating apparatus, dried by ventilation at 130 ° C., and then fired at 400 ° C. for 1 hour to obtain a fuel reforming catalyst.

(シフト改質触媒の調製)
希硝酸水溶液にジニトロジアミン白金溶液を濃度8.5質量%となるように溶解してPt触媒調製溶液を作製した。Pt触媒調整溶液にセリア(平均比表面積100m/g)を含浸した。次に、150℃で4時間乾燥後、500℃で1時間焼成を行い、Pt担持粉末を得た。Pt担時量は5質量%(金属換算)であった。
(Preparation of shift reforming catalyst)
A dinitrodiamine platinum solution was dissolved in a dilute nitric acid aqueous solution to a concentration of 8.5% by mass to prepare a Pt catalyst preparation solution. The Pt catalyst adjustment solution was impregnated with ceria (average specific surface area 100 m 2 / g). Next, after drying at 150 ° C. for 4 hours, firing was performed at 500 ° C. for 1 hour to obtain a Pt-supported powder. The amount of Pt supported was 5% by mass (metal conversion).

上記Pt担持粉末200グラム、アルミナゾル6グラム、および水0.3リットルを磁性ボールミルポットに入れ、2時間混合・粉砕してスラリー化した。   200 grams of the Pt-supported powder, 6 grams of alumina sol, and 0.3 liter of water were placed in a magnetic ball mill pot and mixed and ground for 2 hours to form a slurry.

上記スラリーを吸引コーティング装置を用いてコージェライトからなるハニカムに塗布し、130℃で通風乾燥後、400℃で1時間焼成してシフト改質触媒を得た。   The slurry was applied to a honeycomb made of cordierite using a suction coating apparatus, dried by ventilation at 130 ° C., and then fired at 400 ° C. for 1 hour to obtain a shift reforming catalyst.

(CO除去触媒の調製)
希硝酸水溶液にジニトロジアミン白金溶液を濃度8.5質量%となるように溶解し、さらに硝酸Fe(III)九水和物を濃度7質量%となるように溶解してPt−Fe触媒調製溶液を作製した。Pt−Fe触媒調整溶液にアルミナ(平均比表面積200m/g)を含浸した。次に、150℃で4時間乾燥後、500℃で1時間焼成を行いPt−Fe担持粉末を得た。Pt担時量は5質量%(金属換算)であり、Fe担時量は0.8質量%(金属換算)であった。
(Preparation of CO removal catalyst)
A dinitrodiamine platinum solution is dissolved in dilute nitric acid aqueous solution to a concentration of 8.5% by mass, and further Fe (III) nitrate nonahydrate is dissolved to a concentration of 7% by mass to prepare a Pt-Fe catalyst preparation solution. Was made. The Pt—Fe catalyst adjustment solution was impregnated with alumina (average specific surface area 200 m 2 / g). Next, after drying at 150 ° C. for 4 hours, baking was performed at 500 ° C. for 1 hour to obtain a Pt—Fe-supported powder. The amount of Pt supported was 5% by mass (metal conversion), and the amount of Fe supported was 0.8% by mass (metal converted).

上記Pt担持粉末200グラム、アルミナゾル6グラム、および水0.3リットルを磁性ボールミルポットに入れ、2時間混合・粉砕してスラリー化した。   200 grams of the Pt-supported powder, 6 grams of alumina sol, and 0.3 liter of water were placed in a magnetic ball mill pot and mixed and ground for 2 hours to form a slurry.

上記スラリーを吸引コーティング装置を用いてコージェライトからなるハニカムに塗布し、130℃で通風乾燥後、400℃で1時間焼成してCO除去触媒を得た。   The slurry was applied to a honeycomb made of cordierite using a suction coating apparatus, dried by ventilation at 130 ° C., and then fired at 400 ° C. for 1 hour to obtain a CO removal catalyst.

(ゼオライト膜の作製)
O、NaO、SiO、およびAlの組成比がHO/NaO=60、NaO/SiO=1、SiO/Al=2となるように、濃度20質量%のケイ酸ナトリウム水溶液、水酸化ナトリウム、および水酸化アルミニウムからなる混合液を1リットル調製し、前記混合液をガラス容器に移した。前記ガラス容器に表面にA型ゼオライトの微結晶からなる種結晶を仕込んだ管状の多孔質アルミナ支持体(外径10mm、長さ200mm、肉厚1mm、孔径1μm、気効率40%)を浸漬後、100℃で3時間水分を蒸発させながら水熱合成を行った。次に水で洗浄し、70℃で乾燥してA型ゼオライト膜を得た。得られたA型ゼオライト膜の厚みは10μmであった。
(Production of zeolite membrane)
The composition ratio of H 2 O, Na 2 O, SiO 2 , and Al 2 O 3 is H 2 O / Na 2 O = 60, Na 2 O / SiO 2 = 1, SiO 2 / Al 2 O 3 = 2. As described above, 1 liter of a mixed solution composed of a 20 mass% sodium silicate aqueous solution, sodium hydroxide, and aluminum hydroxide was prepared, and the mixed solution was transferred to a glass container. After immersing a tubular porous alumina support (outer diameter 10 mm, length 200 mm, wall thickness 1 mm, pore diameter 1 μm, gas efficiency 40%) with a seed crystal composed of A-type zeolite microcrystals on the surface of the glass container Hydrothermal synthesis was performed while evaporating water at 100 ° C. for 3 hours. Next, it was washed with water and dried at 70 ° C. to obtain an A-type zeolite membrane. The thickness of the obtained A-type zeolite membrane was 10 μm.

(燃料改質)
上述の燃料改質触媒60gを容積1リットルの燃料改質部に配置し、シフト触媒500gを容積2.5リットルのシフト反応部に配置し、CO除去触媒150gを容積1.5リットルのCO除去部に配置し、A型ゼオライト膜300gを容積3リットルの未改質燃料回収部に配置した。燃料改質装置は、燃料改質部、シフト反応部、CO除去部、未改質燃料回収部の順で配置した。
(Fuel reforming)
The above-described fuel reforming catalyst 60 g is disposed in the fuel reforming section having a capacity of 1 liter, the shift catalyst 500 g is disposed in the shift reaction section having a capacity of 2.5 liters, and the CO removal catalyst 150 g is removed from the volume of 1.5 liters of CO. The 300 g A-type zeolite membrane was placed in the unreformed fuel recovery part with a volume of 3 liters. The fuel reformer was arranged in the order of the fuel reforming section, the shift reaction section, the CO removal section, and the unreformed fuel recovery section.

触媒の前処理として500℃で1時間、10%H/Nバランスガスで処理した後に、スチーム/カーボン比(S/C)=2.0、O/C=0.4、LHSV(液空間速度)=20h−1、GHSV(ガス空間速度)=93000h−1となるように調整した。 After treating with 10% H 2 / N 2 balance gas at 500 ° C. for 1 hour as a pretreatment of the catalyst, steam / carbon ratio (S / C) = 2.0, O 2 /C=0.4, LHSV ( liquid hourly space velocity) = 20h -1, GHSV (and adjusted to a gas hourly space velocity) = 93000h -1.

未改質燃料回収部ではA型ゼオライト膜の透過側の気圧を真空ポンプにより13.3Pa(0.1Torr)に維持した。未改質燃料の回収は75℃で行った。   In the unreformed fuel recovery section, the pressure on the permeate side of the A-type zeolite membrane was maintained at 13.3 Pa (0.1 Torr) by a vacuum pump. Unreformed fuel was recovered at 75 ° C.

改質入口のガス温度350℃で、エタノールを改質した際の燃料改質部出口のエタノール濃度、CO濃度、およびCH濃度をガスクロマトグラフで分析し、下記式から、エタノールの転化率を求めた。 Analyze the ethanol concentration, CO concentration, and CH 4 concentration at the outlet of the fuel reforming section when reforming ethanol at a reforming inlet gas temperature of 350 ° C., and obtain the ethanol conversion rate from the following equation. It was.

Figure 2006315922
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燃料改質を開始してから30分後の燃料改質部のエタノール転化率は95%、燃料改質部出口のCO濃度4%、およびCH濃度1%であった。CO除去部後段では、CO濃度30ppmのH含有ガスと共にエタノール6%含有水溶液が得られ、未改質燃料回収部でCO濃度30ppmのH含有ガスと、エタノール6%含有水溶液とが分離され、エタノール6%含有水溶液は水と99.5%エタノールとに分けられた。 After 30 minutes from the start of fuel reforming, the ethanol conversion rate in the fuel reforming section was 95%, the CO concentration at the fuel reforming section outlet was 4%, and the CH 4 concentration was 1%. The CO remover subsequent ethanol 6% aqueous solution containing obtained with CO concentration 30ppm of containing H 2 gas, and H 2 containing gas CO concentration 30ppm in unreformed fuel recovery unit, and ethanol 6% aqueous solution containing isolated The aqueous solution containing 6% ethanol was separated into water and 99.5% ethanol.

燃料改質部でのエタノール転化率は95%であるが、未改質燃料回収部により未改質燃料が再び燃料改質部に供給されたため、燃料改質装置全体から見るとエタノールの転化率は100%となった。   Although the ethanol conversion rate in the fuel reforming unit is 95%, since the unreformed fuel is supplied again to the fuel reforming unit by the unreformed fuel recovery unit, the ethanol conversion rate is seen from the whole fuel reformer. Became 100%.

(比較例1)
改質触媒180gを容積3リットルの燃料改質部に配置したこと、シフト触媒600gを容積3リットルの第一シフト反応部に配置し、シフト触媒900gを容積4.5リットルの第二シフト反応部に配置したこと、未改質燃料回収部を配置しなかったこと、S/C=2.0、O/C=0.4、LHSV(液空間速度)=5h−1、GHSV(ガス空間速度)=23000h−1で改質部入口のガス温度600℃で改質反応を行ったこと以外は、実施例1と同様に行った。
(Comparative Example 1)
180 g of the reforming catalyst is disposed in the fuel reforming section having a capacity of 3 liters, 600 g of the shift catalyst is disposed in the first shift reaction section having a capacity of 3 liters, and 900 g of the shift catalyst is disposed in the second shift reaction section having a capacity of 4.5 liters. , S / C = 2.0, O 2 /C=0.4, LHSV (liquid space velocity) = 5 h −1 , GHSV (gas space The same procedure as in Example 1 was performed except that the reforming reaction was performed at a gas velocity of 600 ° C. at the reforming section inlet at a speed of 23000 h −1 .

燃料改質を開始してから30分後の燃料改質部のエタノール転化率は100%、燃料改質部出口のCO濃度11%、およびCH濃度4%であった。CO除去部後段では、CO濃度30ppmのH含有ガスが得られた。 The ethanol conversion rate of the fuel reforming section 30 minutes after the start of fuel reforming was 100%, the CO concentration at the fuel reforming section outlet was 11%, and the CH 4 concentration was 4%. In the latter part of the CO removal unit, an H 2 -containing gas having a CO concentration of 30 ppm was obtained.

従来の燃料改質装置による燃料改質および電池による燃料消費のシステムを示す図である。It is a figure which shows the fuel reforming system by the conventional fuel reformer, and the fuel consumption system by a battery. 本発明の燃料改質装置による燃料改質および電池による燃料消費のシステムの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the system of the fuel reforming by the fuel reformer of this invention, and the fuel consumption by a battery. 本発明の燃料改質装置による燃料改質および電池による燃料消費のシステムの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the system of the fuel reforming by the fuel reformer of this invention, and the fuel consumption by a battery.

符号の説明Explanation of symbols

10 改質部、
20 シフト反応部、
30 CO除去部、
40 固体高分子型燃料電池、
50 燃焼部、
60 蒸発部、
70 未改質燃料回収部、
100 原燃料、
110 改質ガス、
111 第一改質ガス、
112 第二改質ガス、
113 第三改質ガス、
114 第四改質ガス、
120 空気、
130 酸素、
140 水蒸気、
150 水、
160 使用済みの燃料、
170 酸化剤、
200 燃焼熱。
10 reforming section,
20 shift reaction part,
30 CO removal section,
40 solid polymer fuel cell,
50 combustion section,
60 evaporation section,
70 Unreformed fuel recovery unit,
100 raw fuel,
110 reformed gas,
111 first reformed gas,
112 second reformed gas,
113 third reformed gas,
114 fourth reformed gas,
120 air,
130 oxygen,
140 water vapor,
150 water,
160 spent fuel,
170 oxidizing agent,
200 Combustion heat.

Claims (10)

改質部、シフト反応部、およびCO除去部からなる燃料改質装置であって、
未改質燃料回収部を含むことを特徴とする燃料改質装置。
A fuel reformer comprising a reforming section, a shift reaction section, and a CO removal section,
A fuel reformer comprising an unreformed fuel recovery unit.
前記未改質燃料回収部は、未改質燃料とHOとの混合物から、前記未改質燃料と前記HOとを分離することを特徴とする請求項1に記載の燃料改質装置。 2. The fuel reforming according to claim 1, wherein the unreformed fuel recovery unit separates the unreformed fuel and the H 2 O from a mixture of unreformed fuel and H 2 O. 3. apparatus. 前記未改質燃料回収部はゼオライト膜を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の燃料改質装置。   The fuel reformer according to claim 1 or 2, wherein the unreformed fuel recovery unit includes a zeolite membrane. 前記ゼオライト膜が親水性ゼオライトを含むことを特徴とする請求項3に記載の燃料改質装置。   The fuel reformer according to claim 3, wherein the zeolite membrane contains hydrophilic zeolite. 前記親水性ゼオライトがA型ゼオライトであることを特徴とする請求項4に記載の燃料改質装置。   The fuel reformer according to claim 4, wherein the hydrophilic zeolite is an A-type zeolite. 前記ゼオライト膜が疎水性ゼオライトを含むことを特徴とする請求項3に記載の燃料改質装置。   The fuel reformer according to claim 3, wherein the zeolite membrane contains hydrophobic zeolite. 前記未改質燃料回収部はシフト反応部の後段に設けられていることを特徴とする請求項1〜6に記載の燃料改質装置。   The fuel reformer according to any one of claims 1 to 6, wherein the unreformed fuel recovery unit is provided at a stage subsequent to the shift reaction unit. 前記未改質燃料回収部はCO除去部の後段に設けられていることを特徴とする請求項1〜7に記載の燃料改質装置。   The fuel reformer according to claim 1, wherein the unreformed fuel recovery unit is provided at a stage subsequent to a CO removal unit. 請求項1〜8に記載の燃料改質装置を用いて原燃料を改質することを特徴とする燃料改質方法。   A fuel reforming method comprising reforming a raw fuel using the fuel reforming apparatus according to claim 1. 前記原燃料がエタノールであることを特徴とする請求項9に記載の燃料改質方法。   The fuel reforming method according to claim 9, wherein the raw fuel is ethanol.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009093893A (en) * 2007-10-05 2009-04-30 Nippon Oil Corp Fuel cell system

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