JP2008037692A - 一酸化炭素低減装置、一酸化炭素低減方法、水素製造装置および燃料電池発電システム - Google Patents
一酸化炭素低減装置、一酸化炭素低減方法、水素製造装置および燃料電池発電システム Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】改質ガス中のCOを低減するCO選択酸化反応器5に充填されたCO選択酸化反応触媒からなる触媒層の温度検出器6と、触媒層を冷却する冷却器7をCO選択酸化反応器5に設け、温度検出手段6が検出した触媒層の温度があらかじめ設定された温度より高い場合に冷却器7が作動してCO選択酸化反応触媒を冷却する。
【選択図】図1
Description
さらには、CO選択酸化反応ではRu系触媒などを用いてメタン(CH4)生成反応も利用して、COを低減するが、CH4生成には製造したH2が消費される為にH2製造効率は低下する。また、近年の液化天然ガス(LNG)価格の上昇傾向の影響から水素製造用燃料としてジメチルエーテルが注目されている。一般的にジメチルエーテル等の炭化水素系燃料を改質して水素を製造する場合、改質ガス中にはCH4が低濃度で含まれており、これらを燃料電池などに適用した場合、CH4自体は発電反応には利用されず、最終的には改質反応に必要な熱源の燃焼用燃料として利用されるだけであり、水素生産効率を低下させるだけである。そのため、改質率が高く、また、CH4を生成しないような改質システムが必要となってくる。
2 H2O供給部
3 改質器
4、4’ 酸化剤供給部
5、5’ CO選択酸化反応器
5a CO選択酸化反応触媒層
6、6’ 温度検出器
7、7’ 冷却器
8 制御部
9 シフト反応器
10 未分解・未反応原料検出器
11 CH4検出器
12 コイル
13 冷媒導入口
14 冷媒排出口
15 改質ガス導入口
16 改質ガス排出口
17a、17b、17c、17d 弁
18 水素貯蔵媒体
19 酸化ガス供給部
20 燃料電池
30a、30b 三方弁
Claims (11)
- 原料となる酸素含有炭化水素を供給する原料供給部と、
前記原料を改質反応によって改質ガスとし、改質ガスを排出する改質器と、
内部に触媒からなる触媒層を有し、触媒とCOとを酸化反応させることにより前記改質ガス中のCO濃度を低減させるCO選択酸化反応器と、
前記触媒層の冷却を行う冷却器と、
前記触媒層の温度を検出する温度検出器と、
前記温度検出器によって検出された前記触媒層の温度と設定された温度を比較し、前記触媒層の温度のほうが高い場合に前記冷却器を動作させる制御部と、
を備えることを特徴とする一酸化炭素低減装置。 - 前記改質器から排出された前記改質ガスに含まれる、前記改質器でH2まで分解されなかった未分解原料および前記改質器で反応しなかった未反応原料の少なくとも何れか一つの成分を検出する未分解・未反応原料検出器を有し、前記制御部は前記触媒層の温度が設定された温度より高く、かつ前記未分解・未反応原料検出器が未分解・未反応原料を検出した場合に前記冷却器を動作させることを特徴とする請求項1に記載の一酸化炭素低減装置。
- 前記CO選択酸化反応器の後段に配置され、前記改質ガス中のCH4を検出するCH4検出器を有し、前記制御部は前記CH4検出器がCH4を検出すると前記冷却器を動作させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の一酸化炭素低減装置。
- 前記触媒が、Pt、Au、Pdのうち少なくとも何れか一つを含有することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の一酸化炭素低減装置。
- 前記CO選択酸化反応器を2つ以上備えることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の一酸化炭素低減装置。
- 前記CO選択酸化反応器は並列に設置され、前記改質ガスが前記CO選択酸化反応器へ導入される配管および前記CO選択酸化反応器から排出される配管に弁を有し、前記制御部は前記弁の開閉を制御することを特徴とする請求項5に記載の一酸化炭素低減装置。
- 前記原料がジメチルエーテルであることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の一酸化炭素低減装置。
- 原料となる酸素含有炭化水素を改質して改質ガスとし、前記改質ガスに含まれる一酸化炭素をCO選択酸化触媒との酸化反応によって低減させる一酸化炭素低減方法において、
前記CO選択酸化触媒の温度を検出し、前記触媒層の温度が設定された温度よりも高い場合に前記CO選択酸化触媒を冷却して前記CO選択酸化触媒を設定された温度以下に維持することを特徴とする一酸化炭素低減方法。 - 前記改質ガスに含まれる未分解または未反応原料を検出する手段を有し、前記未分解または未反応原料が検出されなければ前記CO選択酸化触媒の冷却を行わないことを特徴とする請求項8に記載の一酸化炭素低減方法。
- 原料となる酸素含有炭化水素を供給する原料供給部と、
前記原料を改質反応によって改質ガスとし、改質ガスを排出する改質器と、
内部に触媒からなる触媒層を有し、触媒とCOとを酸化反応させることにより前記改質ガス中のCO濃度を低減させるCO選択酸化反応器と、
前記触媒層の冷却を行う冷却器と、
前記触媒層の温度を検出する温度検出器と、
前記温度検出器によって検出された前記触媒層の温度と設定された温度を比較し、前記触媒層の温度のほうが高い場合に前記冷却器を動作させる制御部と、
前記CO選択酸化反応器によってCOが低減された前記改質ガスを貯蔵する水素貯蔵媒体と、
を備えることを特徴とする水素製造装置。 - 原料となる酸素含有炭化水素を供給する原料供給部と、
前記原料を改質反応によって改質ガスとし、改質ガスを排出する改質器と、
内部に触媒からなる触媒層を有し、触媒とCOとを酸化反応させることにより前記改質ガス中のCO濃度を低減させるCO選択酸化反応器と、
前記触媒層の冷却を行う冷却器と、
前記触媒層の温度を検出する温度検出器と、
前記温度検出器によって検出された前記触媒層の温度と設定された温度を比較し、前記触媒層の温度のほうが高い場合に前記冷却器を動作させる制御部と、
前記CO選択酸化反応器によってCOが低減された前記改質ガスと酸素を用いて発電する燃料電池と、
を備えることを特徴とする燃料電池発電システム。
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