JP2009037821A - 燃料電池用燃料ガスの脱硫方法 - Google Patents
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Abstract
【構成】水素ガス供給装置4からの水素ガスが混合された燃料ガスをニッケル−モリブデン酸化物触媒を充填した第一処理器2へ供給して加熱すると、燃料ガスに含まれる無機硫黄化合物および有機硫黄化合物が水素ガスにより還元され、硫化水素が発生する。この硫化水素を含む燃料ガスを活性酸化鉄を充填した第二処理器3へ供給すると、硫化水素が活性酸化鉄に吸着される。また、第一処理器2からの燃料ガスに残留している硫黄化合物は、硫化水素とともに第二処理器3の活性酸化鉄により吸着される。この結果、第二処理器3を通過した燃料ガスは、硫黄化合物が実質的に除去され、硫黄化合物の濃度が1マイクロリットル/m3未満の状態になる。ここで用いられる活性酸化鉄は、オキシ水酸化鉄を200〜400℃に加熱して得られたものである。
【選択図】図1
Description
図4を参照して、本発明の脱硫方法を実施するための他の脱硫装置の一例を説明する。図において、燃料ガスの脱硫装置10は、上述の実施の形態に係る脱硫装置1に対し、前処理器11を付加したものである。
室温で空気の存在下、0.1Mの硫酸鉄(II)(FeSO4)水溶液1リットルに対して1Mの水酸化ナトリウム水溶液を徐々に添加し、pHが7.0を超えたところで添加を終了した。この際、硫酸鉄水溶液を攪拌し、鉄の酸化を同時に進行させた。これにより、赤褐色〜茶褐色の沈殿物として低結晶性のオキシ水酸化鉄を得た。この低結晶性のオキシ水酸化鉄において、結晶性の酸化鉄含量は16重量%であった。ここで、結晶性の酸化鉄含量は次のようにして求めた。先ず、結晶性の酸化鉄含量が既知のゲータイト(α−FeOOH)、ヘマタイト(α−Fe2O3)およびマグネタイト(Fe3O4)(いずれも和光純薬工業株式会社製)を標準物質とし、この標準物質のX線回折図から結晶性の酸化鉄含量とピーク強度との関係の検量線を作成した。そして、得られたオキシ水酸化鉄のX線回折図を得、当該X線回折図におけるオキシ水酸化鉄のピーク強度を検量線に適用することで、オキシ水酸化鉄における結晶性の酸化鉄含量を算出した。X線回折図を得るために用いたX線構造解析装置は、理学電気株式会社製の「Mini Flex(放射線源CuKβ)」である。
ニッケル−モリブデン酸化物触媒(触媒化成工業株式会社の商品名「水素化精製用触媒」)を充填した第一カラムおよび活性酸化鉄Bを充填した第二カラムの二つのカラムを用意し、これらのカラムを連結管を用いて連結した。
活性酸化鉄Bに替えて活性酸化鉄Cを用いた点を除いて実施例1と同様に操作し、第二カラムから排出される天然ガス中における硫黄化合物の合計量を測定したところ0.4マイクロリットル/m3であった。
活性酸化鉄Bに替えて活性酸化鉄Dを用いた点を除いて実施例1と同様に操作し、第二カラムから排出される天然ガス中における硫黄化合物の合計量を測定したところ、0.6マイクロリットル/m3であった。
活性酸化鉄Bに替えて活性酸化鉄Aを用いた点を除いて実施例1と同様に操作し、第二カラムから排出される天然ガス中における硫黄化合物の合計量を測定したところ、1.4マイクロリットル/m3であった。
活性酸化鉄Bに替えて活性酸化鉄Eを用いた点を除いて実施例1と同様に操作し、第二カラムから排出される天然ガス中における硫黄化合物の合計量を測定したところ、2.7マイクロリットル/m3であった。
活性酸化鉄Bに替えて活性酸化鉄A〜Eの製造過程で得られたオキシ水酸化鉄を用いた点を除いて実施例1と同様に操作し、第二カラムから排出される天然ガス中における硫黄化合物の合計量を測定したところ、2.1マイクロリットル/m3であった。
活性酸化鉄Bを充填した第一カラムおよび第二カラムの二つのカラムと、ニッケル−モリブデン系触媒(触媒化成工業株式会社の商品名「水素化精製用触媒」)を充填した第三カラムとを用意した。そして、これらのカラムを連結管を用いて第一カラム、第三カラムおよび第二カラムの順序で直列に連結し、また、第一カラムと第三カラムとを連結する連結管に分岐管を設け、当該分岐管から連結管へ水素ガスを供給可能に設定した。
活性酸化鉄Bに替えて活性酸化鉄Cを用いた点を除いて実施例4と同様に操作し、第二カラムから排出される天然ガス中における硫黄化合物の合計量を測定したところ、0.2マイクロリットル/m3であった。
活性酸化鉄Bに替えて活性酸化鉄Dを用いた点を除いて実施例4と同様に操作し、第二カラムから排出される天然ガス中における硫黄化合物の合計量を測定したところ、0.3マイクロリットル/m3であった。
活性酸化鉄Bに替えて活性酸化鉄Aを用いた点を除いて実施例4と同様に操作し、第二カラムから排出される天然ガス中における硫黄化合物の合計量を測定したところ、0.8マイクロリットル/m3であった。
活性酸化鉄Bに替えて活性酸化鉄Eを用いた点を除いて実施例4と同様に操作し、第二カラムから排出される天然ガス中における硫黄化合物の合計量を測定したところ、1.4マイクロリットル/m3であった。
活性酸化鉄Bに替えて活性酸化鉄A〜Eの製造過程で得られたオキシ水酸化鉄を用いた点を除いて実施例4と同様に操作し、第二カラムから排出される天然ガス中における硫黄化合物の合計量を測定したところ、1.2マイクロリットル/m3であった。
活性酸化鉄Aを充填したカラムを用意し、このカラムに実施例1で用いたものと同じ天然ガスをSV3,000/hで通過させた。カラムを通過後の天然ガス中における硫黄化合物の合計量を実施例1と同様にして測定したところ、9.6マイクロリットル/m3であった。
活性酸化鉄Aに替えて活性酸化鉄Bを用いた点を除いて比較例7と同様に操作し、カラムを通過後の天然ガス中における硫黄化合物の合計量を測定したところ、5.7マイクロリットル/m3であった。
活性酸化鉄Aに替えて活性酸化鉄Cを用いた点を除いて比較例7と同様に操作し、カラムを通過後の天然ガス中における硫黄化合物の合計量を測定したところ、3.2マイクロリットル/m3であった。
活性酸化鉄Aに替えて活性酸化鉄Dを用いた点を除いて比較例7と同様に操作し、カラムを通過後の天然ガス中における硫黄化合物の合計量を測定したところ、4.5マイクロリットル/m3であった。
活性酸化鉄Aに替えて活性酸化鉄Eを用いた点を除いて比較例7と同様に操作し、カラムを通過後の天然ガス中における硫黄化合物の合計量を測定したところ、17.9マイクロリットル/m3であった。
2 第一処理器
3 第二処理器
4 水素ガス供給装置
11 前処理器
Claims (2)
- 水素と酸素との反応により電力を発生する燃料電池において用いられる、前記水素の供給源となる燃料ガスから硫黄化合物を除去するための方法であって、
前記燃料ガスに水素を供給し、前記燃料ガスに含まれる前記硫黄化合物を還元する工程Aと、
工程Aの後、前記燃料ガスを活性酸化鉄の層に通過させる工程Bとを含み、
前記活性酸化鉄は、オキシ水酸化鉄を200〜400℃の雰囲気下で加熱して得られたものである、
燃料電池用燃料ガスの脱硫方法。 - 水素と酸素との反応により電力を発生する燃料電池において用いられる、前記水素の供給源となる燃料ガスから硫黄化合物を除去するための方法であって、
前記燃料ガスを活性酸化鉄の層に通過させる工程Aと、
工程Aの後、前記燃料ガスに水素を供給し、前記燃料ガスに含まれる前記硫黄化合物を還元する工程Bと、
工程Bの後、前記燃料ガスを活性酸化鉄の層に通過させる工程Cとを含み、
前記活性酸化鉄は、オキシ水酸化鉄を200〜400℃の雰囲気下で加熱して得られたものである、
燃料電池用燃料ガスの脱硫方法。
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