JP2009196833A - 水素生成装置及びそれを備える燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】 原料中の硫黄化合物により改質触媒が被毒されることを防止可能な長期間に渡り安定して水素を生成可能な水素生成装置及びそれを備える燃料電池システムを提供すること。
【解決手段】 燃料電池システムの水素生成装置１００が、原料中の硫黄化合物を除去する脱硫剤を備える脱硫器１０と、前記脱硫器の脱硫剤により硫黄化合物が除去された原料を用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器４と、前記脱硫器への累積硫黄化合物供給量が所定の閾値以上になると前記脱硫器の交換に関する警告信号を出力する制御器９とを備え、原料中の硫黄化合物の濃度に関連する情報を取得する情報取得器１２と、前記情報取得器により取得された前記硫黄化合物の濃度に関連する情報に基づき前記所定の閾値を設定する閾値設定器１１と、を更に備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水素含有ガスを生成する水素生成装置及びそれを備える燃料電池システムに関し、特に、硫黄化合物を含む原料を脱硫しこれを用いて水素含有ガスを生成する水素生成装置及びそれを備える燃料電池システムに関する。

従来から、エネルギーを有効に利用することが可能である分散型の発電装置として、発電効率及び総合効率が高い燃料電池コージェネレーションシステム（以下、単に「燃料電池システム」という）が注目されている。

燃料電池システムは、その発電部の本体として、燃料電池を備えている。この燃料電池としては、例えば、リン酸形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池、アルカリ水溶液形燃料電池、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）、又は、固体電解質形燃料電池等の燃料電池が用いられる。これらの燃料電池の内で、リン酸形燃料電池や固体高分子形燃料電池は、発電運転時の動作温度が比較的低いため、燃料電池システムを構成する燃料電池として好適に用いられる。特に、固体高分子形燃料電池は、リン酸形燃料電池と比べて、電解質の逸散が発生せず、低温で動作可能なため、携帯用電子機器や電気自動車等の用途において特に好適に用いられる。

燃料電池の多く、例えば、リン酸形燃料電池や固体高分子形燃料電池は、発電運転の際に水素を燃料として用いる。しかし、それらの燃料電池において、発電運転の際に必要となる水素の供給手段は、通常、インフラストラクチャーとして整備されてはいない。従って、リン酸形燃料電池や固体高分子形燃料電池を備える燃料電池システムにより電力を得るためには、その燃料電池システムの設置場所において水素を生成する必要がある。そのため、従来の燃料電池システムでは、燃料電池と共に、水素生成装置が併設されることが多い。この水素生成装置では、例えば、水素生成方法の１つである水蒸気改質法が用いられて水素が生成される。この水蒸気改質法では、都市ガス、プロパンガス、ナフサ、ガソリン、灯油等の炭化水素系の原料、又は、メタノール等のアルコール系の原料と、水とが混合される。そして、その原料と水との混合物が改質触媒を備える水素生成装置の改質器に供給される。すると、その水素生成装置の改質器では、水蒸気改質反応が進行することにより、水素含有ガスが生成される。この水素含有ガス中の水素が、燃料電池の発電運転のために用いられる。

ここで、水蒸気改質法により水素生成装置の改質器で生成された水素含有ガスは、副生成物として一酸化炭素（以下、「ＣＯ」という）を含有している。例えば、水素生成装置の改質器で生成された水素含有ガスは、約１０〜１５％の濃度でＣＯを含有している。このＣＯは、固体高分子形燃料電池の電極触媒を被毒し、固体高分子形燃料電池の発電性能を著しく低下させる。そのため、従来の水素生成装置では、改質器に加えて、ＣＯ濃度を低減するために、ＣＯ低減器が併設されることが多い。このＣＯ低減器により、改質器で生成された水素含有ガス中のＣＯが、１００ｐｐｍ以下、好ましくは、１０ｐｐｍ以下にまで低減される。このＣＯが十分に除去された水素含有ガスが、発電運転の際、燃料電池システムの燃料電池に供給される。これにより、固体高分子形燃料電池において、電極触媒の被毒が防止される。

尚、通常、水素生成装置を構成するＣＯ低減器は、その内部に配設される変成触媒において水性ガスシフト反応を進行させることによりＣＯと水蒸気とから水素と二酸化炭素とを生成する変成器を備えている。又、このＣＯ低減器は、その変成器の下流側に、供給される空気中の酸素とＣＯとの選択酸化反応を進行させる選択酸化触媒、又は、ＣＯのメタン化反応を進行させるメタン化触媒の少なくとも何れか一方を有する浄化器を更に備えている。これらの変成器及び浄化器により、ＣＯ低減器は、改質器で生成された水素含有ガス中のＣＯ濃度を少なくとも１００ｐｐｍ以下にまで低減する。

ところで、水素生成装置の改質器に供給される原料としての都市ガスやＬＰＧには、通常、付臭剤としてのｐｐｍオーダーの硫黄化合物が添加されている。ここで、ＬＰＧの場合には、原料に由来する硫黄化合物も混入している。この原料に由来する硫黄化合物の濃度は、その産地によっては数十ｐｐｍにも達する。これに対して、家庭用の燃料電池システムの改質触媒として最もよく用いられるＲｕ触媒は、耐硫黄被毒性が低いため、微量の硫黄化合物により容易に劣化する。

そのため、従来の家庭用の燃料電池システムは、通常、改質器の改質触媒に原料が導入される前にその脱硫処理が行われるように構成されている。例えば、従来のリン酸形燃料電池を備える燃料電池システムでは、２５０〜３５０℃という高温条件下において原料に水素を添加して、所定の反応触媒を用いて水素化反応を進行させ、この水素化反応により生成する硫化水素を３５０℃程度の温度条件下において酸化亜鉛等により除去するという水添脱硫処理が行われている。

しかし、このような、従来のリン酸形燃料電池を備える燃料電池システムは、水添脱硫処理のための所定の反応触媒や酸化亜鉛等を適切に加熱する必要があり、その一方で、高温条件下において原料に水素を添加する必要があるため、その構成が比較的複雑になるという課題を有している。又、このリン酸形燃料電池を備える燃料電池システムを家庭用の用途に用いる場合には、その総合効率の向上のため、給湯の需要が低い夏場には毎日起動停止運転を行うことが望まれるが、所定の反応触媒や酸化亜鉛等を適切に加熱する必要がある水添脱硫処理を実行させるため、その迅速な起動運転を期待することはできない。

そこで、かかる従来の第１の課題を解決するために、常温においてもある程度の脱硫性能を有する超高次脱硫方式が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

この超高次脱硫方式は、従来の脱硫処理によっては除去不能な低濃度の硫黄化合物をも除去することが可能であるため、改質触媒の長寿命化を実現することができるという利点を備えている。しかし、この超高次脱硫方式では、通常の使用時では２５０℃という高温条件下において水添脱硫処理を実行させる必要があるため、燃料電池システムの構成が比較的複雑になるという従来の課題は完全には解決されない。

そこで、かかる従来の第２の課題を解決するために、吸着剤であるゼオライトを用い、常温において硫黄化合物を吸着する脱硫方式が提案されている（例えば、非特許文献２参照）。ここで、近年では、Ａｇ−Ｙ型ゼオライトやＡｇ−β型ゼオライトが都市ガス中の付臭剤の吸着に対して有効であることを報告している（例えば、非特許文献３参照）。

しかしながら、上記従来の提案では、吸着剤の吸着量が飽和吸着量近くになると、その吸着剤の脱硫能力が低下して、脱硫器の下流に位置する改質触媒に向けて硫黄化合物が排出されるため、家庭用の燃料電池システムにおいては、半年毎、或いは、一年毎に吸着剤を交換する必要がある。ここで、長時間に渡り大きな負荷の下で発電運転された場合や、メンテナンスの際に脱硫剤の交換を怠った場合には、脱硫器の脱硫能力が破過されることにより、改質器の改質触媒に硫黄化合物が供給される。この場合、改質触媒は容易に劣化する。尚、改質触媒の硫黄化合物による被毒は不可逆的な被毒であり、従って、一度改質触媒が劣化すると、最悪の場合には、水素生成装置その物を交換する必要が生じる場合がある。

そこで、脱硫器の交換時期を原料の累積使用量等が所定の基準値以上になると、交換時期がきている旨を示すメッセージをメンテナンス端末に送信する燃料電池システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
T. Horiuchi, O. Okada, Y. Hisazumi, in: Proceedings of 1st. Int. Cokemaking. Cognr., 2, (14), 1987, p. 1. H. Wakita, Y. Tachibana, M. Hosaka, Moicroporous and Mesoporous Materials, 46 (2001) 237. S. Satokawa, Y. Kobayashi, H. Fujiki, in: M. Anpo, M. Onaka, H. Yamashita (Eds.), Science and Technology in Catalysis 2002, Kodansha and Elsevier, 2003, p. 399. 特開２００４−３６２８５６号公報

しかしながら、例えば、原料として都市ガスを用いた場合、都市ガス中に含まれる硫黄化合物濃度は燃料電池システムが設置されるエリア（例：東京ガスエリア、大阪ガスエリア等）で異なるため、脱硫器の最適な交換時期は異なってくるにも拘わらず、上記交換時期（上記特許文献１であれば、所定の基準値）を全て同じ値に設定していると、交換時期の設定によっては、脱硫器が破過した後に交換され、改質触媒が劣化し、水素生成装置の耐久性が低下する設置エリアが生じてしまう可能性がある。更に、どのエリアに設置されるかを予測することは製造段階では困難であり、燃料電池システムのメーカが製造段階で最適な交換時期を設定することは困難である。

又、原料としてＬＰＧを用いる場合、現状では、燃料電池システムを設置するエリアが分かったとしても、ＬＰＧ会社によっては複数の元売会社から卸している場合があり、設置した燃料電池システムに、どこの産出ガスのＬＰＧが供給されるかは、ＬＰＧ会社でないと分からず、燃料電池システムの製造メーカの方で予め最適な交換時期を設定することは不可能であるという問題がある。

本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであって、設置エリアに最適な脱硫器の交換時期を設定可能にすることで、脱硫器が破過して、原料中の硫黄化合物により改質触媒が被毒されることを抑制し、長期間に渡り安定して水素を生成可能な水素生成装置を提供することを目的としている。

又、本発明は、この長期間に渡り安定して水素を生成可能な本発明に係る水素生成装置を備える好適な燃料電池システムを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る特徴的な水素生成装置は、原料中の硫黄化合物を除去する脱硫剤を備える脱硫器と、前記脱硫器の脱硫剤により硫黄化合物が除去された原料を用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器と、前記脱硫器への累積硫黄化合物供給量が所定の閾値以上になると前記脱硫器の交換に関する警告信号を出力する制御器と、を備える水素生成装置であって、前記原料中の硫黄化合物の濃度に関連する情報を取得する情報取得器と、前記情報取得器により取得された前記硫黄化合物の濃度に関連する情報に基づき前記所定の閾値を設定する閾値設定器と、を更に備えている。

かかる構成とすると、燃料電池システムが設置されたエリアに最適な交換時期が、設置者、使用者若しくはＬＰＧ会社等により設定され、最適な時期に脱硫器の交換に関する警告信号が出力され、脱硫器の交換が促される。これにより、脱硫器の破過により水素生成装置の改質触媒が硫黄化合物により被毒されることを抑制し、長期間に渡り安定して水素を提供することが可能になる。

この場合、前記制御器は、前記脱硫器への累積硫黄化合物供給量が所定の閾値以上になると、前記脱硫器に供給される原料の流量を低減させるか、前記水素生成装置の運転時間を低減させるか、若しくは、前記水素生成装置の運転を停止させる。

かかる構成とすると、水素生成装置の改質触媒が硫化合物による大きな被毒を受ける前に、脱硫器に供給される原料の流量が低減されるか、水素生成装置の運転時間が低減されるか、若しくは、水素生成装置の運転が停止されるため、脱硫器を交換しさえすれば、再び、長期間に渡り安定して水素を供給することが可能になる。

又、上記の場合、前記累積硫黄化合物供給量は、該累積硫黄化合物供給量を間接的に示す前記脱硫器への累積原料供給量、前記改質器への累積水供給量、前記水素生成装置の累積運転時間、若しくは、前記水素生成装置の起動回数又は停止回数の何れかを含む。

かかる構成とすると、累積硫黄化合物供給量として、これを間接的に示す脱硫器への累積原料供給量、改質器への累積水供給量、水素生成装置の累積運転時間、若しくは、水素生成装置の起動回数又は停止回数の何れかが含まれるので、累積硫黄化合物供給量を簡易な構成において容易に検知することが可能になる。

又、上記の場合、前記硫黄化合物の濃度に関連する情報は、前記硫黄化合物の濃度に係る情報、前記原料の種類に係る情報、前記水素生成装置の位置情報、若しくは、前記原料の供給主体に係る情報の何れかを含む。

かかる構成とすると、硫黄化合物の濃度に係る直接的な情報に加えて、原料の種類に係る情報、水素生成装置の位置情報、若しくは、原料の供給主体に係る情報等の間接的な情報の何れかが含まれるので、硫黄化合物の濃度を簡易な構成において容易に検知することが可能になる。

又、上記の場合、前記原料がボンベにより供給され、前記情報取得器は、前記ボンベに設けられた前記硫黄化合物の濃度に関連する情報を送信する送信器から該硫黄化合物の濃度に関連する情報を取得する。

かかる構成とすると、情報取得器は、ボンベ毎に原料中の硫黄化合物の濃度が異なっている場合であっても、その原料中の硫黄化合物の濃度を簡易な構成により容易にかつ正確に取得することが可能になる。

又、上記の場合、前記制御器は、前記脱硫器の交換に関する警告信号を該脱硫器のメンテナンス会社に向けて出力する。

かかる構成とすると、制御器が、脱硫器への累積硫黄化合物供給量が所定の閾値以上になった場合に脱硫器の交換に関する警告信号をそのメンテナンス会社に向けて出力するので、そのメンテナンス会社に脱硫器の交換を最速することが可能になる。これにより、メンテナンス会社に対して脱硫器の交換を速やかに実施させることが可能になる。

一方、本発明に係る特徴的な燃料電池システムは、上記何れかに記載の本発明に係る特徴的な水素生成装置と、前記水素生成装置から供給される水素含有ガスと、酸素含有ガスと、を用いて発電する燃料電池と、を備えている。

かかる構成とすると、長期間に渡り安定して水素を生成可能な本発明に係る特徴的な水素生成装置を備えているので、長期間に渡り安定して電力を供給可能な好適な燃料電池システムを提供することが可能になる。

本発明に係る水素生成装置によれば、各設置エリアに最適な交換時期が設定されることにより、脱硫器が破過して、硫黄化合物により改質触媒が急激に劣化することを抑制することが可能になるので、長期間に渡り安定して水素を供給することが可能になる。その結果、長期間に渡り安定して電力を供給可能な好適な燃料電池システムを提供することが可能になる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施の形態１）
先ず、本発明の実施の形態１に係る水素生成装置１００の構成について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る水素生成装置の構成を模式的に示すブロック図である。尚、図１においては、本発明を説明するために必要となる構成要素のみを示しており、その他の構成要素については図示を省略している。又、図１では、本発明の実施の形態１に係る水素生成装置を備える燃料電池システムの構成を概略的に示している。

本実施の形態では、水素含有ガスを生成するための原料としてＬＰＧが用いられる形態について例示する。

図１に示すように、本実施の形態に係る水素生成装置１００は、ＬＰＧボンベ１５が貯蔵するＬＰＧを吸着脱硫剤が充填された脱硫器１０を通過させた後、後述する改質器４に供給する原料供給装置１を備えている。ここで、この原料供給装置１は、流量調整弁１ａを備えており、この流量調整弁１ａの動作によりＬＰＧボンベ１５から改質器４へのＬＰＧの供給量を適宜調整しながら、改質器４に向けて原料としてのＬＰＧを供給する。

又、この原料供給装置１は、流量検出部１ｂを備えている。ここで、この流量検出部１ｂは、原料供給装置１から改質器４に向けて供給されるＬＰＧの流量を適宜検出する。そして、この流量検出部１ｂは、ＬＰＧの流量に応じた電気信号を出力する。この流量検出部１ｂの出力信号に基づいて、流量調整弁１ａが制御される。これにより、原料供給装置１から改質器４へのＬＰＧの供給量が適切に調整される。

又、図１に示すように、この水素生成装置１００は、水道等の水のインフラストラクチャーから水蒸気を発生させるための水を導入してこれを上述した改質器４に供給する水供給装置２を備えている。尚、本実施の形態において、改質器４に供給する水としては、イオン交換樹脂により浄水処理した後の水を用いる。

本実施の形態において、この水供給装置２は、流量調整弁２ａを備えており、この流量調整弁２ａの動作により水道等の水のインフラストラクチャーから改質器４への水の供給量を適宜調整しながら、改質器４に向けて水を供給する。又、この水供給装置２は、流量検出部２ｂを備えている。この流量検出部２ｂは、水供給装置２から改質器４に向けて供給される水の流量を検出する。そして、この流量検出部２ｂは、水の流量に応じた電気信号を出力する。この流量検出部２ｂの出力信号に基づいて、流量調整弁２ａが適宜制御される。これにより、水供給装置２から改質器４への水の供給量が適切に調整される。

又、図１に示すように、この水素生成装置１００は、大気中から酸素の供給源としての空気を導入してこれを後述する浄化器６に供給する空気供給装置３を備えている。この空気供給装置３は、ブロア３ａを備えている。このブロア３ａは、その動作が後述する制御装置９により適宜制御されることにより、大気中から浄化器６への空気の供給量を適宜調整しながら、浄化器６に向けて酸素の供給源としての空気を供給する。

一方、本実施の形態に係る水素生成装置１００は、上述した原料供給装置１、水供給装置２、空気供給装置３に加えて、改質器４、変成器５、及び浄化器６を備えている。

改質器４は、原料供給装置１から原料としてのＬＰＧが供給されると共に、水供給装置２から水蒸気を発生させるための水が供給されて、図１では図示しない改質触媒によって水蒸気改質反応が進行することにより、水素含有ガスを生成する。ここで、水素含有ガスが改質器４において生成される際、改質器４が有する改質触媒は、水蒸気改質反応の進行に適した温度に加熱及び保温される。この改質触媒の加熱及び保温は、例えば、水素含有ガスの燃焼により発生する熱エネルギーが用いられて行われる。そこで、本実施の形態では、図１に示すように、水素生成装置１００の改質器４が加熱器４ａを備えている。この加熱器４ａは、原料として供給されるＬＰＧの一部、水素生成装置１００から排出されるＣＯが十分に除去されていない水素含有ガス、又は、後述する燃料電池８から排出される発電に用いられなかった余剰の水素含有ガス等を燃焼させることにより、熱エネルギーを発生させる。この加熱器４ａが発生させる熱エネルギーにより、改質器４の改質触媒が水蒸気改質反応の進行に適した温度にまで加熱及び保温される。これにより、改質器４は、水素含有ガスを生成する。

本実施の形態では、改質器４の改質触媒として、Ｒｕ触媒を使用している。この場合、水素含有ガスを生成する際には、改質触媒は、加熱器４ａによって６００℃〜７００℃程度の温度にまで加熱される。これにより、改質器４は、水素を主成分として含有する水素含有ガスを生成する。尚、本実施の形態では、改質器４の改質触媒としてＲｕ触媒を使用する形態について例示しているが、この形態に限定されることはなく、例えば、Ｎｉ触媒を使用する形態としてもよい。かかる形態としても、本実施の形態の場合と同様の効果を得ることが可能である。尚、Ｎｉ触媒は、耐硫黄被毒性が高いが、炭素析出を起こし易いため、水供給停止等のトラブルによりその触媒特性が低下してしまう。そのため、Ｎｉ触媒は、頻繁に起動停止を行う家庭用の燃料電池システムにおける触媒として用いるにはリスクが高い。このため、一般には、耐硫黄被毒性は低いが、炭素析出のし難いＲｕ触媒が好適に用いられる。

又、図１に示すように、水素生成装置１００は、改質器４で生成された水素含有ガスの供給方向を基準としてその下流側に、変成器５を備えている。この変成器５は、改質器４から水素含有ガスが供給されて、図１では図示しない変成触媒によって水性ガスシフト反応が進行することにより、その水素含有ガス中のＣＯを低減する。ここで、ＣＯが低減される際、変成器５が有する変成触媒は、水性ガスシフト反応の進行に適した温度に加熱及び保温される。この変成触媒の加熱及び保温は、例えば、改質器４から供給される高温状態の水素含有ガスにより変成触媒が加熱及び保温されることにより行われる。そのため、本実施の形態では、図１に示すように、水素生成装置１００の変成器５は、改質器４が有する加熱器４ａに相当する加熱器を有してはいない。

本実施の形態では、変成器５の変成触媒として、Ｐｔからなる遷移金属触媒を使用している。この場合、水素含有ガス中のＣＯ濃度を低減する際には、変成器５が備える変成触媒は、改質器４から供給される高温状態の水素含有ガスによって２００℃〜３００℃程度の温度にまで加熱される。これにより、変成器５は、改質器４で生成された水素含有ガス中のＣＯを、ＣＯと水蒸気とを反応させる水性ガスシフト反応によって、１０〜１５％から約０．３％程度にまで低減する。尚、本実施の形態では、変成器５の変成触媒としてＰｔからなる遷移金属触媒を使用する形態について例示しているが、この形態に限定されることはなく、例えばＣｕ−Ｚｎからなる触媒を使用する形態としてもよい。かかる形態としても、本実施の形態の場合と同様の効果を得ることが可能である。

又、図１に示すように、この水素生成装置１００は、変成器５においてＣＯ濃度が低減された水素含有ガスの供給方向を基準としてその下流側に、浄化器６を備えている。この浄化器６は、変成器５から水性ガスシフト反応によりＣＯが低減された水素含有ガスが供給されると共に、空気供給装置３から酸素（酸化剤）の供給源としての空気が供給され、図１では図示しない浄化触媒（本実施の形態では、選択酸化触媒）によって選択酸化反応が進行することにより、その水素含有ガス中のＣＯを更に低減する。この水素含有ガス中のＣＯが更に低減される際、浄化器６が有する選択酸化触媒は、選択酸化反応の進行に適した温度に加熱及び保温される。この選択酸化触媒の加熱及び保温は、例えば、変成器５から供給される高温状態の水素含有ガスや、選択酸化反応が進行する際に発生する反応熱により選択酸化触媒が加熱及び保温されることによって行われる。そのため、本実施の形態では、図１に示すように、浄化器６も、改質器４が有する加熱器４ａに相当する加熱器を有してはいない。その一方で、図１に示すように、この浄化器６は、選択酸化触媒の温度、又は、浄化器６内の温度の少なくとも一方の温度を検出するための温度検出器６ａを備えている。この温度検出器６ａは、例えばサーミスター等の検温素子を備え、そのサーミスター等の検温素子が選択酸化触媒層の内部、又は、浄化器６の内部等の所定位置に設けられている。この温度検出器６ａでは、選択酸化触媒の温度や浄化器６の内部を流通する水素含有ガスの温度等に応じて、例えばサーミスターの電気抵抗が変化する。この温度検出器６ａが有するサーミスターの電気抵抗の変化に基づき、浄化器６が有する選択酸化触媒が、選択酸化反応の進行に適した温度にまで加熱及び保温される。これにより、浄化器６は、変成器５で生成された水素含有ガス中のＣＯを更に低減する。

ここで、図１に示すように、本実施の形態に係る水素生成装置１００を備える燃料電池システムは、浄化器６でＣＯが更に低減された水素含有ガスの供給方向を基準としてその下流側に、流路切替弁７を備えている。この流路切替弁７は、例えば三方弁により構成され、水素生成装置１００において生成されたＣＯが十分に低減された水素含有ガスの供給先を、後述する燃料電池８と水素生成装置１００の改質器４における加熱器４ａとの間で適宜切り替える。

又、図１に示すように、この水素生成装置１００を備える燃料電池システムは、その発電部の本体としての燃料電池８を備えている。この燃料電池８としては、本実施の形態では、例えば、固体高分子形燃料電池が用いられている。この固体高分子形燃料電池は、水素生成装置１００で生成されたＣＯが十分に低減された水素含有ガスがそのアノード側に供給されると共に、空気が大気中からそのカソード側に供給され、各々の電極触媒上で所定の電気化学反応が進行することにより、所定の電力を出力する。尚、この燃料電池８としては、固体高分子形燃料電池の他に、例えば、リン酸形燃料電池を用いることも可能である。このリン酸形燃料電池は、動作温度がその他の燃料電池の場合と比較して比較的低温であるため、固体高分子形燃料電池と共に、燃料電池システムを構成する燃料電池８として好適に用いられる。

一方、図１に示すように、本実施の形態に係る水素生成装置１００は、水素生成装置１００及び燃料電池システムを構成する各構成要素の動作を適宜制御する制御装置９を備えている。

この制御装置９は、例えば、図１では図示しないが、演算部の本体としての中央演算処理装置（ＣＰＵ）や記憶部等を備えている。又、この制御装置９は、原料供給装置１及び水供給装置２が備える流量検出部１ｂ及び流量検出部２ｂの出力信号に基づいて、原料供給装置１から改質器４に供給される原料の累積供給量（つまり、後述する脱硫器１０に供給される原料の累積供給量）や、水供給装置２から改質器４に供給される水の累積供給量等を検出することが可能に構成されている。又、この制御装置９は、燃料電池システムが備えるインバータ等（図示せず）の出力信号に基づいて、燃料電池８の累積発電量や水素生成装置１００の起動回数又は停止回数を検出することが可能に構成されている。又、この制御装置９は、計時部を備えている。この計時部は、燃料電池システムや水素生成装置１００等の構成要素の連続運転時間及び累積運転時間や、予め記憶部に記憶されている処理命令が実行された場合の経過時間等を必要に応じて計測する。つまり、本実施の形態において、制御装置９は、燃料電池システムや水素生成装置１００等の構成要素の連続運転時間及び累積運転時間を計測可能に構成されている。

ここで、本実施の形態では、制御装置９が後述する脱硫器１０への累積硫黄化合物供給量を間接的に示す脱硫器１０への累積原料供給量、改質器４への累積水供給量、水素生成装置１００の累積運転時間、若しくは、水素生成装置１００の起動回数又は停止回数を検知可能に構成されているが、このような形態に限定されることはない。例えば、制御装置９が脱硫器１０への累積硫黄化合物供給量を直接検知する形態としてもよい。何れの形態によっても、本発明に係る所定の効果を得ることが可能である。

又、本実施の形態に係る制御装置９は、後述する脱硫器１０への累積硫黄化合物供給量が所定の閾値以上になると、その脱硫器１０への単位時間当たりの原料供給量を低減させるか、若しくは、脱硫器１０の交換に関する警告信号（メンテナンス会社に脱硫器１０の交換を催促する警報信号）を出力するように構成されている。この構成は、制御装置９の記憶部に所定のプログラムが格納されることにより実現される。

尚、本実施の形態に係る燃料電池システムの各構成要素の動作に係るプログラムは、予め制御装置９の記憶部に記憶されている。そして、この記憶部に記憶されているプログラムに基づいて、制御装置９が水素生成装置１００及び燃料電池システムの動作を適宜適切に制御する。

又、図１に示すように、この水素生成装置１００は、ＬＰＧボンベ１５から供給される原料中の硫黄化合物を除去するための脱硫器１０を備えている。そして、この脱硫器１０は、硫黄化合物を例えば吸着により除去する脱硫剤を備えている。この脱硫剤により硫黄化合物が除去された原料が、脱硫器１０から原料供給装置１に向けて供給される。

そして、図１に示すように、本実施の形態に係る水素生成装置１００は、ＬＰＧボンベ１５が供給する原料中の硫黄化合物の濃度に関連する情報を取得する情報取得器としてのバーコードリーダー１２と、このバーコードリーダー１２により取得された硫黄化合物の濃度に関連する情報に基づき所定の閾値を設定する閾値設定器１１と、を特徴的に備えている。

本実施の形態において、バーコードリーダー１２は、ＬＰＧボンベ１５が備えるバーコード１５ａの情報を読み取ることにより、ＬＰＧボンベ１５が供給する原料中の硫黄化合物の濃度に関連する情報を取得する。この原料中の硫黄化合物の濃度に関連する情報としては、例えば、原料中の硫黄化合物の濃度に直接的に係る情報に加えて、原料の種類に係る情報や、原料の供給主体に係る情報の何れかを含む。そして、制御装置９は、バーコードリーダー１２により読み込んだ所定の情報に基づき、原料中の硫黄化合物の濃度を認識する。具体的には、ＬＰＧボンベ１５が備えるバーコード１５ａは、原料中の硫黄化合物の濃度情報を含み、この硫黄化合物の濃度情報をバーコードリーダー１２が読み取る。これにより、制御装置９は、ＬＰＧボンベ１５が供給する原料中の硫黄化合物の濃度を直接認識する。或いは、ＬＰＧボンベ１５が備えるバーコード１５ａは、ＬＰＧボンベ１５を製造又はその流通を仲介した会社に関連する情報を含み、この会社に関連する情報をバーコードリーダー１２が読み取る。この場合、制御装置９は、バーコードリーダー１２が読み取る情報と原料中の硫黄化合物の濃度との予め記憶する相関情報に基づき、原料中の硫黄化合物の濃度を間接的に認識する。尚、後述するが、都市ガスのインフラストラクチャーから原料としての都市ガスが水素生成装置１００に供給される場合には、その水素生成装置１００の設置場所に係る情報（水素生成装置１００の位置情報）を情報取得器が取得する。そして、制御装置９は、情報取得器が取得した水素生成装置１００の設置場所に係る情報に基づき、原料中の硫黄化合物の濃度を認識する。

又、本実施の形態において、閾値設定器１１は、バーコードリーダー１２により取得された硫黄化合物の濃度に関連する情報に基づき、脱硫器１０への単位時間当たりの原料供給量を低減させるか、若しくは、脱硫器１０の交換に関する警告信号を出力するか否かに係る所定の閾値を設定する。例えば、閾値設定器１１は、バーコードリーダー１２により取得された硫黄化合物の濃度に関連する情報に基づき、制御装置９が原料中の硫黄化合物の濃度が比較的高濃度であることを認識した場合、脱硫器１０への単位時間当たりの原料供給量を比較的短期間後に低減させるべく、所定の閾値を比較的低い閾値に設定する。一方、閾値設定器１１は、バーコードリーダー１２により取得された硫黄化合物の濃度に関連する情報に基づき、制御装置９が原料中の硫黄化合物の濃度が比較的低濃度であることを認識した場合には、脱硫器１０への単位時間当たりの原料供給量を比較的長期間後に低減させるべく、所定の閾値を比較的高い閾値に設定する。尚、このような、閾値設定器１１の動作に係るプログラムも、制御装置９の記憶部に予め記憶されている。

尚、図１に示すように、本実施の形態に係る燃料電池システムでは、各構成要素が所定の接続配管や配線材料等によって相互に接続されている。

次に、本発明の実施の形態１に係る水素生成装置の特徴的な動作について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、本実施の形態では、原料供給装置１から改質器４に向けてＬＰＧを供給する形態を例示する。

本実施の形態では、燃料電池システムのオペレーターや制御装置９によってその燃料電池システムが起動されると、制御装置９は、燃料電池８の発電運転を開始するための所定の準備動作が行われるよう、燃料電池システムの動作を制御する。

そして、燃料電池８の発電運転を開始するための所定の準備動作が行われ、改質器４が備える改質触媒の温度が所定の温度にまで到達したことを検出すると、制御装置９は、原料供給装置１から改質器４に向けて原料としてのＬＰＧが所定の供給量で供給されるように制御する。又、制御装置９は、原料供給装置１から改質器４へのＬＰＧの供給開始と共に、水供給装置２から水素生成装置１００の改質器４に向けて水が所定の供給量で供給されるように制御する。

ここで、水素生成装置１００における変成器５及び浄化器６の変成触媒及び選択酸化触媒の温度が所定の温度に到達するまでは、水素生成装置１００から排出される水素含有ガスには、高濃度のＣＯが含まれている。そこで、本実施の形態に係る燃料電池システムでは、制御装置９が流路切替弁７を適切に制御することにより、水素生成装置１００で生成された水素含有ガスが、燃料電池８に供給されることなく、改質器４の加熱器４ａに供給される。すると、改質器４の加熱器４ａは、そのＣＯ濃度が十分に低減されてはいない水素含有ガスを燃料として用いて、改質器４の改質触媒を加熱及び保温する。

その後、改質器４、変成器５、及び、浄化器６の運転温度が各々所定の運転温度にまで到達すると、流路切替弁７を制御することにより、制御装置９は、水素生成装置１００から燃料電池８への水素含有ガスの供給を開始させる。又、制御装置９は、水素生成装置１００から燃料電池８への水素含有ガスの供給開始と共に、空気が大気中から燃料電池８に供給されるように制御する。これにより、燃料電池８は発電運転を開始する。尚、燃料電池８から排出されたアノードオフガスは、加熱器４ａに供給される。そして、加熱器４ａは、アノードオフガスを燃焼することにより、改質器４の改質触媒を加熱する。

そして、本実施の形態では、制御装置９が、脱硫器１０への累積原料供給量、改質器４への累積水供給量、水素生成装置１００の累積運転時間、若しくは、水素生成装置１００の起動回数又は停止回数等の情報に基づき、脱硫器１０への累積硫黄化合物供給量を認識して、その累積硫黄化合物供給量が所定の閾値以上に到達したことを検知すると、流量調整弁１ａにより脱硫器１０に供給される原料の流量を低減させるか、水素生成装置１００の運転時間を低減させるか、若しくは、水素生成装置１００の運転を停止させる。

例えば、制御装置９は、脱硫器１０への累積原料供給量に基づき、脱硫器１０への累積硫黄化合物供給量を認識する。そして、制御装置９は、その累積硫黄化合物供給量が第１の閾値に到達したことを検知すると、流量調整弁１ａにより脱硫器１０に供給される原料の供給量上限値を低減させることで、水素生成装置１００による水素含有ガスの生成に係る生成量上限値を低減させる。その結果、燃料電池８の最高出力は低下するが、脱硫器１０の交換時期に達する前に脱硫剤が破過して、改質器４の改質触媒に硫黄化合物が供給される事態を避けることが可能になる。尚、この場合、水素生成装置１００による水素含有ガスの生成に係る生成量上限値を低減させることに代えて、水素生成装置１００の１日当たりの運転時間を制限することにより、脱硫器１０が備える脱硫剤の破過を避ける形態としてもよい。このような形態としても、水素生成装置１００による水素含有ガスの生成に係る生成量上限値を低減させる場合と同様の効果を得ることができる。

又、例えば、制御装置９は、脱硫器１０への累積硫黄化合物供給量が第１の閾値を越えて第２の閾値に到達したことを検知した場合、脱硫器１０の脱硫剤が破過する危険性が更に増すため、水素生成装置１００の運転を強制的に停止させる。そして、この場合、制御装置９は、燃料電池システムのリモコン装置が備える表示画面に「脱硫器を交換して下さい」と表示させる等の対策を施すことにより、脱硫器１０の交換を促す。これにより、燃料電池システムの正常な発電運転を速やかに再開させることが可能になる。

更には、制御装置９は、脱硫器１０への累積硫黄化合物供給量が第１，２の閾値を越えて第３の閾値に到達したことを検知した場合、脱硫器１０の脱硫剤が破過する危険性が著しく増すため、脱硫器１０の交換に関する警告信号を、脱硫器１０のメンテナンス会社に向けて送信する。ここで、制御装置９から脱硫器１０のメンテナンス会社への警告信号の送信は、例えば、制御装置９とメンテナンス会社のサービスサーバとが有線電話回線又は無線電話回線により相互に接続され、その有線電話回線又は無線電話回線を介して行われる。これにより、メンテナンス会社に対して脱硫器１０の交換を速やかに実施させることが可能になる。

尚、本実施の形態において、水素生成装置１００に原料を供給するためのＬＰＧボンベ１５は定期的に交換されるが、その交換の際にはバーコードリーダー１２により新たなバーコード１５ａが読み取られる。これにより、新たなＬＰＧボンベ１５が供給する原料中の硫黄化合物の濃度に関連する情報が更新される。そして、燃料電池システムの次回運転時には、閾値設定器１１により新たな閾値が設定され、この新たな閾値と累積硫黄化合物供給量とに基づき、制御装置９により水素生成装置１００の運転が適切に制御される。

又、通常、半年から一年に一回の割合で、脱硫器１０は交換される。この場合、脱硫器１０への累積硫黄化合物供給量の値はリセットされ、再び０から累積される。

又、本実施の形態では、水素生成装置１００がバーコードリーダー１２を備える形態を例示したが、このような形態に限定されることはない。例えば、ＬＰＧボンベ１５の容器に貼り付けられたバーコード１５ａを水素生成装置１００のバーコードリーダー１２により読み取る形態に代えて、バーコードリーダー１２をＬＰＧボンベ１５の設置場所の近傍に設置して、ＬＰＧボンベ１５を所定の位置に設置することによりバーコード１５ａを自動的に取得する形態としてもよい。

以上、本実施の形態によれば、各設置エリアに最適な交換時期が設定されるため、脱硫器１０が破過して、硫黄化合物により改質触媒が急激に劣化することを抑制することが可能になるので、長期間に渡り安定して水素含有ガスを供給することが可能になる。その結果、長期間に渡り安定して電力を供給可能な好適な燃料電池システムを提供することが可能になる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る水素生成装置及びそれを備える燃料電池システムの構成並びにその動作は、実施の形態１で示した水素生成装置１００及びそれを備える燃料電池システムの構成並びにその動作と基本的に同様である。従って、以下の説明では、実施の形態１との相違点について説明する。

図２は、本発明の実施の形態２に係る水素生成装置を備える燃料電池システムの構成を模式的に示すブロック図である。

図２に示すように、本実施の形態に係る水素生成装置２００は、図１に示すバーコードリーダー１２に代えてＩＣタグリーダー１３を備えている点で、実施の形態１に示す水素生成装置１００の構成と異なっている。又、図２に示すように、ＬＰＧボンベ１５は、バーコード１５ａに代えてＩＣタグ１５ｂを備えている。

ＩＣタグ１５ｂは、小型の情報チップであって、ＲＦＩＤの一種である。そして、このＩＣタグ１５ｂは、水素生成装置２００のＩＣタグリーダー１３から発射される電波によって微量な電力が回路内に発生し、その電力を利用して情報を処理して、その情報をＩＣタグリーダー１３に送信する。ここで、通常、ＩＣタグリーダー１３とＩＣタグ１５ｂとの間で送受信される電波の出力電力の関係等により、ＬＰＧボンベ１５が供給する原料中の硫黄化合物の濃度に関連する情報を取得する際には、ＩＣタグ１５ｂとＩＣタグリーダー１３とを相互に近づける必要がある。

さて、本実施の形態では、ＩＣタグリーダー１３は、ＬＰＧボンベ１５が備えるＩＣタグ１５ｂからの電波を受信することにより、ＬＰＧボンベ１５が供給する原料中の硫黄化合物の濃度に関連する情報を取得する。そして、制御装置９は、ＩＣタグリーダー１３により受信した所定の情報に基づき、原料中の硫黄化合物の濃度を認識する。この場合、制御装置９は、ＩＣタグリーダー１３が受信する情報と原料中の硫黄化合物の濃度との予め記憶する相関情報に基づき、原料中の硫黄化合物の濃度を認識する。一方、水素生成装置２００の閾値設定器１１は、ＩＣタグリーダー１３により取得された硫黄化合物の濃度に関連する情報に基づき、所定の閾値を設定する。そして、本実施の形態では、実施の形態１の場合と同様、制御装置９が、脱硫器１０への累積原料供給量、改質器４への累積水供給量、水素生成装置２００の累積運転時間、若しくは、水素生成装置２００の起動回数又は停止回数等の情報に基づき、脱硫器１０への累積硫黄化合物供給量を認識して、その累積硫黄化合物供給量が所定の閾値以上に到達したことを検知すると、流量調整弁１ａにより脱硫器１０に供給される原料の流量を低減させるか、水素生成装置２００の運転時間を低減させるか、若しくは、水素生成装置２００の運転を停止させる。

又、実施の形態１の場合と同様、制御装置９は、必要に応じて、脱硫器１０の交換に関する警告信号を、電話回線等を介して、メンテナンス会社に向けて送信する。

尚、本実施の形態においても、水素生成装置２００に原料を供給するためのＬＰＧボンベ１５は定期的に交換されるが、その交換の際にはＩＣタグリーダー１３はＩＣタグ１５ｂから新たな情報を受信する。これにより、実施の形態１の場合と同様、新たなＬＰＧボンベ１５が供給する原料中の硫黄化合物の濃度に関連する情報が更新される。そして、閾値設定器１１により新たな閾値が設定され、この新たな閾値と累積硫黄化合物供給量とに基づき、制御装置９により水素生成装置２００の運転が適切に制御される。

又、本実施の形態では、水素生成装置２００がＩＣタグリーダー１３を備える形態を例示したが、このような形態に限定されることはない。例えば、ＩＣタグリーダー１３をＬＰＧボンベ１５の設置場所の近傍に設置して、ＬＰＧボンベ１５を所定の位置に設置することによりＩＣタグ１５ｂから硫黄化合物の濃度に関連する情報を自動的に取得する形態としてもよい。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る水素生成装置及びそれを備える燃料電池システムの構成並びにその動作は、実施の形態１で示した水素生成装置１００及びそれを備える燃料電池システムの構成並びにその動作と基本的に同様である。従って、以下の説明では、実施の形態１との相違点について説明する。

図３は、本発明の実施の形態３に係る水素生成装置を備える燃料電池システムの構成を模式的に示すブロック図である。

図３に示すように、本実施の形態では、メタンを主成分として有する都市ガスがそのインフラストラクチャーから水素生成装置３００の脱硫器１０に供給される。そして、本実施の形態に係る水素生成装置３００は、図１に示すバーコードリーダー１２や、図２に示すＩＣタグリーダー１３に代えて、無線装置１４を備えている点で、実施の形態１，２に示す水素生成装置１００，２００の構成と異なっている。

無線装置１４は、ＧＰＳ衛星１６からの電波を受信することにより、水素生成装置３００の設置場所に係る情報（水素生成装置３００の位置情報）を取得する。そして、水素生成装置３００の制御装置９は、無線装置１４により取得した水素生成装置３００の設置場所に係る情報に基づき、都市ガス中の硫黄化合物の濃度を認識する。この場合、制御装置９は、無線装置１４により取得する位置情報と都市ガス中の硫黄化合物の濃度との予め記憶する相関情報に基づき、都市ガス中の硫黄化合物の濃度を間接的に認識する。

或いは、無線装置１４は、携帯電話等のための無線局１７と通信を行うことにより、実施の形態１，２の場合と同様にして、都市ガス中の硫黄化合物の濃度に関連する情報（例えば、都市ガスを供給する会社名等の情報）、又は、都市ガス中の硫黄化合物の濃度情報を取得する。そして、水素生成装置３００の制御装置９は、無線装置１４により取得した都市ガス中の硫黄化合物の濃度に関連する情報又は濃度情報に基づき、都市ガス中の硫黄化合物の濃度を認識する。

以下、無線装置１４がＧＰＳ衛星１６からの電波を受信する形態について説明する。

都市ガスは、その都市ガスを供給する地域（原料の供給地域）や、都市ガスを供給する供給会社（原料の供給主体）によっても異なるが、通常、付臭剤として数ｐｐｍ程度の硫黄化合物を含有している。ここで、付臭剤としては、ジメチルスルフィド（ＤＭＳ）やターシャリーブチルメルカプタン（ＴＢＭ）やテトラヒドロチオフェン（ＴＨＴ）等が用いられ、嗅覚障害のある消費者をも考慮して、二種類以上の硫黄化合物が添加されている。

図４（ａ）は、硫黄化合物の濃度に関連する情報を特定するためのマップを概念的に示す模式図である。尚、図４（ａ）において、符号Ａ１〜Ａ４は都市ガスの供給エリア（原料の供給地域）を示し、符号Ｘ１〜Ｘ４は都市ガス中の硫黄化合物の添加内容（付臭剤の種類と添加量）を示している。

又、図４（ｂ）は、都市ガス中の硫黄化合物の組成に基づき所定の閾値を特定するための特定図である。

図４（ａ）に示すように、都市ガス中の硫黄化合物の添加内容は、一部重複する地域もあるが、基本的には、緯度及び経度が異なる供給エリアＡ１〜Ａ４のそれぞれにおいて、Ｘ１〜Ｘ４とされている。例えば、供給エリアＡ１では、ジメチルスルフィドとターシャリーブチルメルカプタンとが１：１の割合で混合され、付臭剤の含有濃度が４ｐｐｍである都市ガスが供給される。又、供給エリアＡ１から離れた供給エリアＡ３では、ターシャリーブチルメルカプタンとテトラヒドロチオフェンとが１：１の割合で混合され、付臭剤の含有濃度が４ｐｐｍである都市ガスが供給される。

そこで、本実施の形態では、無線装置１４が、ＧＰＳ衛星１６からの電波を受信することにより、緯度及び経度により示される水素生成装置３００の位置情報を取得する。これにより、水素生成装置３００の制御装置９は、その水素生成装置３００が都市ガスの供給を受ける供給エリアを特定する。そして、制御装置９は、その特定した都市ガスの供給エリアの情報に基づき、都市ガス中の硫黄化合物の添加内容を認識する。これにより、水素生成装置３００の制御装置９は、都市ガス中の硫黄化合物の濃度を認識する。

都市ガス中の硫黄化合物の濃度が認識されると、水素生成装置３００の制御装置９は、その認識された都市ガス中の硫黄化合物の濃度に基づき、実施の形態１，２の場合と同様にして、所定の閾値を設定する。そして、制御装置９は、実施の形態１，２の場合と同様にして、脱硫器１０への累積原料供給量、改質器４への累積水供給量、水素生成装置３００の累積運転時間、若しくは、水素生成装置３００の起動回数又は停止回数等の情報に基づき、脱硫器１０への累積硫黄化合物供給量を認識して、その累積硫黄化合物供給量が所定の閾値以上に到達したことを検知すると、流量調整弁１ａにより脱硫器１０に供給される原料の流量を低減させるか、水素生成装置３００の運転時間を低減させるか、水素生成装置３００の運転を停止させる。

又、実施の形態１，２の場合と同様、制御装置９は、必要に応じて、脱硫器１０の交換に関する警告信号を、電話回線等を介して、メンテナンス会社に向けて送信する。

図４（ｂ）を参照しながら説明すると、制御装置９は、水素生成装置３００が都市ガスの供給を受ける供給エリアＡ１，Ａ２，Ａ３を特定すると、その特定した都市ガスの供給エリアの情報に基づき、都市ガス中のジメチルスルフィドとターシャリーブチルメルカプタンとテトラヒドロチオフェンとの含有濃度を特定することで、供給エリアＡ１，Ａ２，Ａ３に応じた第１の閾値及び第２の閾値を設定する。そして、制御装置９は、都市ガスの供給エリアがＡ１である場合には、累積硫黄化合物供給量に関連する累積原料供給量が第１の閾値（１，０００，０００リットル）に到達すると水素生成量の上限値を低下させ、累積硫黄化合物供給量に関連する累積原料供給量が第２の閾値（１，１００，０００リットル）に到達すると水素生成装置３００の運転を禁じる。又、燃料電池システムが異なる地域に設置され、都市ガスの供給エリアがＡ２となった場合には、制御装置９により、供給エリアがＡ１である場合とは異なる第１の閾値（６７０，０００リットル）と第２の閾値（７５０，０００リットル）とが設定される。これは、都市ガスに含まれる硫黄化合物の濃度が異なるためである。

ここで、本実施の形態では、制御装置９が、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す所定の情報をその記憶部に予め記憶している。

本実施の形態によれば、都市ガス中の硫黄化合物の組成が異なる他の地域へ燃料電池システムの設置場所を移動させた場合であっても、無線装置１４により都市ガス中の硫黄化合物の濃度に関連する情報を自動的に取得することができるので、水素生成装置３００の運転に係る所定の閾値を自動的に変更することが可能になる。これにより、バーコードリーダーやＩＣタグリーダー等の情報取得器を用いる形態と比べて、より一層利便性に優れた水素生成装置及びそれを備える燃料電池システムを提供することが可能になる。

尚、本実施の形態では、無線装置１４がＧＰＳ衛星１６又は無線局１７の何れか一方から都市ガス中の硫黄化合物の濃度に関連する情報を取得する形態を例示したが、このような形態に限定されることはない。例えば、無線装置１４がＧＰＳ衛星１６及び無線局１７の双方から都市ガス中の硫黄化合物の濃度に関連する情報を取得する形態としてもよい。

本発明に係る水素生成装置は、原料中の硫黄化合物により改質触媒が被毒されることを防止可能な、長期間に渡り安定して水素を生成可能な水素生成装置として、産業上の利用可能性を十分に備えている。

又、本発明に係る燃料電池システムは、長期間に渡り安定して電力を供給可能な好適な燃料電池システムとして、産業上の利用可能性を十分に備えている。

図１は、本発明の実施の形態１に係る水素生成装置を備える燃料電池システムの構成を模式的に示すブロック図である。 図２は、本発明の実施の形態２に係る水素生成装置を備える燃料電池システムの構成を模式的に示すブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態３に係る水素生成装置を備える燃料電池システムの構成を模式的に示すブロック図である。 図４（ａ）は硫黄化合物の濃度に関連する情報を特定するためのマップを概念的に示す模式図であり、図４（ｂ）は都市ガス中の硫黄化合物の組成に基づき所定の閾値を特定するための特定図である。

符号の説明

１ 原料供給装置
１ａ 流量調整弁
１ｂ 流量検出部
２ 水供給装置
２ａ 流量調整弁
２ｂ 流量検出部
３ 空気供給装置
３ａ ブロア
４ 改質器
４ａ 加熱器
５ 変成器
６ 浄化器
６ａ 温度検出器
７ 流路切替弁
８ 燃料電池
９ 制御装置
１０ 脱硫器
１１ 閾値設定器
１２ バーコードリーダー
１３ ＩＣタグリーダー
１４ 無線装置
１５ ボンベ
１５ａ バーコード
１５ｂ ＩＣタグ
１６ ＧＰＳ衛星
１７ 無線局
１００〜３００ 水素生成装置
Ａ１〜Ａ４ 供給エリア
Ｘ１〜Ｘ４ 硫黄化合物の添加内容

Claims (7)

1. 原料中の硫黄化合物を除去する脱硫剤を備える脱硫器と、
   前記脱硫器の脱硫剤により硫黄化合物が除去された原料を用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器と、
   前記脱硫器への累積硫黄化合物供給量が所定の閾値以上になると前記脱硫器の交換に関する警告信号を出力する制御器と、
   を備える水素生成装置であって、
   前記原料中の硫黄化合物の濃度に関連する情報を取得する情報取得器と、
   前記情報取得器により取得された前記硫黄化合物の濃度に関連する情報に基づき前記所定の閾値を設定する閾値設定器と、
   を更に備えている、水素生成装置。
2. 前記制御器は、前記脱硫器への累積硫黄化合物供給量が所定の閾値以上になると、前記脱硫器に供給される原料の流量を低減させるか、前記水素生成装置の運転時間を低減させるか、若しくは、前記水素生成装置の運転を停止させる、請求項１記載の水素生成装置。
3. 前記累積硫黄化合物供給量は、該累積硫黄化合物供給量を間接的に示す前記脱硫器への累積原料供給量、前記改質器への累積水供給量、前記水素生成装置の累積運転時間、若しくは、前記水素生成装置の起動回数又は停止回数の何れかを含む、請求項１記載の水素生成装置。
4. 前記硫黄化合物の濃度に関連する情報は、前記硫黄化合物の濃度に係る情報、前記原料の種類に係る情報、前記水素生成装置の位置情報、若しくは、前記原料の供給主体に係る情報の何れかを含む、請求項１記載の水素生成装置。
5. 前記原料がボンベにより供給され、
   前記情報取得器は、前記ボンベに設けられた前記硫黄化合物の濃度に関連する情報を送信する送信器から該硫黄化合物の濃度に関連する情報を取得する、請求項１記載の水素生成装置。
6. 前記制御器は、前記脱硫器の交換に関する警告信号を該脱硫器のメンテナンス会社に向けて出力する、請求項１記載の水素生成装置。
7. 請求項１乃至６の何れかに記載の水素生成装置と、
   前記水素生成装置から供給される水素含有ガスと、酸素含有ガスと、を用いて発電する燃料電池と、
   を備えている、燃料電池システム。

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