JP2009137817A - 燃料改質装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料が流通する燃料流路11aと、燃料流路11aを流通した燃料を噴射する噴射器11bと、を備える燃料導入手段11と、空気が流通する空気流路12aと、空気流路12a内の圧力を調整して流通する空気量を調整する圧力調整手段12bと、を備える空気導入手段12と、燃料導入手段11により導入された燃料と、空気導入手段12により導入された空気とを混合して混合ガスとする混合器13と、混合器13で混合された混合ガス中の燃料を、触媒反応により改質する触媒コンバータを備える改質部14と、改質部14で改質された改質ガスが流通する改質ガス流路15と、空気流路12aと改質ガス流路15とを接続し、空気流路12aを通じて改質ガスを混合器13内に循環させる循環流路16と、を備えることを特徴とする燃料改質装置10を提供する。
【選択図】図1
Description
燃料導入手段11は、燃料が流通する燃料流路11aと、この燃料流路11aを流通した燃料を噴射する噴射器11bと、を備える。燃料流路11aは、一端が燃料タンク(図示せず)に接続されており、他端が噴射器11bに接続されている。燃料流路11aは、燃料タンク中に貯留されている燃料を、燃料タンクから噴射器11bへと導く。噴射器11bは、燃料流路11aを流通した燃料を、混合器13内に噴射する。噴射された燃料は、混合器13内で均一に気化され、空気と混合される。
空気導入手段12は、空気が流通する空気流路12aと、この空気流路12a内の圧力を調整して流通する空気量を調整する圧力調整手段12bと、を備える。空気流路12aの一端はエアフィルタに接続されており、他端は混合器13に接続されている。空気流路12aの途中には、空気流路12a内の圧力を調整して流通する空気量を調整する圧力調整手段12bが設けられている。
混合器13では、燃料導入手段11により導入された燃料と、空気導入手段12により導入された空気とが均一に混合された混合ガスが生成される。混合器13内において混合された混合ガスは、改質部14内に導かれる。
改質部14は、混合器13で混合された混合ガス中の燃料を、触媒反応により改質する触媒コンバータを備える。本実施形態では、触媒コンバータとして、水素化分解触媒を有する第1触媒コンバータ14aと、この第1触媒コンバータ14aの下流側に配置され、且つ部分酸化触媒を有する第2触媒コンバータ14bとが用いられている。
改質ガス流路15は、改質部14で改質された改質ガスが流通する流路である。改質ガス中には、水素の他に、水蒸気や一酸化炭素等が含まれる。
循環流路16は、空気流路12aと改質ガス流路15とを接続し、空気流路12aを通じて改質ガスを混合器13、改質部14内に循環させるための流路である。上述した通り、空気流路12aと改質ガス流路15との合流点よりも下流側に配置された圧力調整手段12bから付与される駆動力(吸引力)により、改質ガスが混合器13、改質部14内にスムーズに循環される。
流量調整手段17は、循環流路16の途中に配置されている。流量調整手段17により、流通する改質ガスの流量が調整される。流量調整手段17としては、流量調整弁等が用いられる。流量調整弁の開弁時間や開弁度合いを変更することにより、循環する改質ガスの流量が調整される。
本実施形態に係る燃料改質装置10の作用について説明する。先ず、燃料導入手段11により、混合器13内に燃料が導入されるとともに、空気導入手段12により、混合器13内に空気が導入される。導入される空気中には、循環流路16により循環される改質ガスが含まれる。導入された燃料及び空気は、混合器13内で均一に混合されて混合ガスとされ、改質部14内に導入される。混合ガスは、先ず、水素化分解触媒を有する第1触媒コンバータ14aに導入され、混合ガス中に含まれる水素と、水素化分解触媒とにより水素化分解され、燃料中の炭化水素が軽質化される。次いで、軽質化された炭化水素は、部分酸化触媒を有する触媒コンバータ14bに導入され、部分酸化されて改質され、水素を含む改質ガスが生成される。生成した改質ガスの一部分は、圧力調整手段12bにより付与される駆動力(吸引力)により、循環流路16を通じて空気流路12aに導かれ、混合器13、改質部14に再度、導入され、改質反応に利用される。
本実施形態に係る燃料改質装置10の効果について説明する。燃料改質装置10では、循環流路16を通じて改質ガスを空気流路12aに導入するため、改質部14に導入する空気中の酸素量を低減でき、触媒コンバータでの急激な酸化反応を抑制できる。これにより、触媒コンバータの高温化を抑制できるため、燃料投入量を増やして触媒コンバータの体積当りの水素製造量を増大させることができる。また、触媒コンバータの高温化を抑制できるため、燃料改質装置10の制御が容易となる。
アルミナに対して白金が質量比で1%となるように粉末を秤量し、水系媒体とともにボールミルに投入して、攪拌・混合することでスラリーを製造した。得られたスラリーをアルミナ製多孔質担体にコーティングし、600℃で2時間の乾燥、焼成を行うことにより、水素化分解触媒を調製した。
アルミナに対してロジウムが質量比で1%となるように粉末を秤量し、水系媒体とともにボールミルに投入して、攪拌・混合することでスラリーを製造した。得られたスラリーをアルミナ製多孔質担体にコーティングし、600℃で2時間の乾燥、焼成を行うことにより、部分酸化触媒を調製した。
図1に示される燃料改質装置10を利用して燃料改質を実施し、水素収率を求めた。燃料としては軽油を用いた。水素化分解触媒及び部分酸化触媒としては、上記で調製した触媒を用いた。燃料改質の条件、及び評価結果を表1に示した。
図2に示される従来の燃料改質装置20を利用して燃料改質を実施し、実施例と同様にして水素収率を求めた。燃料改質の条件、及び評価結果を表1に示した。なお、燃料改質装置20は、図2に示されるように、触媒コンバータ24が一段のみからなり、循環流路、改質ガス流量調整手段、空燃比センサを有していない以外は、燃料改質装置10と同様の構成からなり、燃料流路21aと噴射器21bとを備える燃料導入手段21、空気流路22aと圧力調整手段22bとを備える空気導入手段22、混合器23、触媒コンバータ24、改質ガス流路25を備える。
11 燃料導入手段
11a 燃料流路
11b 噴射器
12 空気導入手段
12a 空気流路
12b 圧力調整手段
12c 空燃比センサ
13 混合器
14a 第1触媒コンバータ
14b 第2触媒コンバータ
14 改質部
15 改質ガス流路
16 循環流路
Claims (5)
- 炭化水素を含む燃料を触媒反応により改質して水素を生成する燃料改質装置であって、
燃料が流通する燃料流路と、この燃料流路を流通した燃料を噴射する噴射器と、を備える燃料導入手段と、
空気が流通する空気流路と、この空気流路内の圧力を調整して流通する空気量を調整する圧力調整手段と、を備える空気導入手段と、
前記燃料導入手段により導入された燃料と、前記空気導入手段により導入された空気とを混合して混合ガスとする混合器と、
前記混合器で混合された混合ガス中の燃料を、触媒反応により改質する触媒コンバータを備える改質部と、
前記改質部で改質された改質ガスが流通する改質ガス流路と、
前記空気流路と前記改質ガス流路とを接続し、前記空気流路を通じて改質ガスを前記混合器内に循環させる循環流路と、を備えることを特徴とする燃料改質装置。 - 前記改質部が、水素化分解触媒を有する第1触媒コンバータと、この第1触媒コンバータの下流側に配置され、且つ部分酸化触媒を有する第2触媒コンバータと、を備えることを特徴とする請求項1記載の燃料改質装置。
- 前記圧力調整手段が、前記空気流路と前記循環流路との合流点よりも下流側に設けられていることを特徴とする請求項1又は2記載の燃料改質装置。
- 前記循環流路の途中に設けられ、流通する改質ガスの流量を調整する流量調整手段をさらに備える請求項1から3いずれか記載の燃料改質装置。
- 前記燃料が軽油であることを特徴とする請求項1から4いずれか記載の燃料改質装置。
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