JP2009541954A - 燃料電池システム用の改質器 - Google Patents

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Abstract

本発明は、一次燃料供給ユニット（１４）により燃料の供給を受け取って、酸化剤と反応させるための酸化ゾーン（１２）と、二次燃料供給ユニット（２０）により燃料の供給を受け取って、酸化ゾーン（１２）から出てくる物質と混合するための、酸化ゾーン（１２）の下流に構成された混合ゾーンとを備える、燃料電池システム用の改質器（１０）に関する。本発明は、一次燃料供給ユニットおよび二次燃料供給ユニット（１４、２０）が同一に設計されることを特徴とする。本発明は更に、そのような改質器（１０）を備える燃料電池システムにも関する。

Description

本発明は、一次燃料フィーダにより燃料の供給を受け取って、酸化剤と反応させるための酸化ゾーンと、二次燃料フィーダにより燃料の供給を受け取って、酸化ゾーンから出てくる物質と混合するための、酸化ゾーンの下流に構成された混合ゾーンとを備える、燃料電池システム用の改質器に関する。
更に、本発明は、そのような改質器を備える燃料電池システムにも関する。
改質器は、炭化水素と酸化剤を反応させて、リフォーメート、すなわち水素に富むガス混合物にする働きをする。
従来、２段の類の一般的な改質器では、従来型のバーナ、例えば自動車用のパーキング・ヒータのバーナにも応用される燃料フィーダが使用されていた。このため、適切なサイズの既存の構成要素に頼る必要があり、燃料フィーダ段ごとにカスタマイズされた燃料フィーダが必要となっていた。そのような改質器が、例えば特許文献１において開示されている。
ドイツ公開特許公報ＤＥ １０３ ５９ ２０５ Ａ１
本発明の目的は、一般的な改質器およびそのような改質器を有する燃料電池システムを、コスト節減が達成できるように高度化することである。
この目的は、請求項１に記載の改質器、および請求項４に記載の燃料電池システムによって達成される。
本発明の有利な諸態様および更なる実施形態は、従属請求項から解釈される。
本発明による改質器は、一次燃料フィーダおよび二次燃料フィーダがこの場合、同一に設計され、したがって、２通りの形でコストが節減されるという点で、一般的な従来技術に基づく。１つには、ただ１つのタイプの燃料フィーダを製造する方が、よりコスト効果が高いことであり、もう１つには、残りのタイプの燃料フィーダの２倍の燃料フィーダが必要とされ、それに伴い品目の価格が低下し、それにより、より多くの燃料フィーダが製造されるため、規模の経済性によって更なるコスト節減が達成できることである。したがって、同じタイプの燃料フィーダを用いて設計できるように改質器を設計すると、カスタマイズされた燃料フィーダを必要としながらその他の様式で設計を志向するよりも、合理的であることが分かっている。同じタイプの燃料フィーダを用いて改質器を設計することは、２つの燃料フィーダの範囲内で、物理的および化学的な周囲条件が存在する場合があり、供給量を選択すべきであり、その全てが大いに異なる場合があるということに鑑みて、有利となりさえすることがある。カスタマイズされた設計は、それ自体は有利であるが、改質器の設計および改質プロセスを適合する際に、各状況下で、前述の規模の経済性の効果を利用するよりも好都合でない場合がある。製造時にも工場においても同じ在庫であることから、更なる利点が得られるはずである。
この構成では、一次燃料フィーダおよび二次燃料フィーダが燃料注入ノズルであることが、有利に実現される。
一代替手段として、上記で列挙した利点が、一次燃料フィーダおよび二次燃料フィーダが蒸発器タイプの燃料フィーダであるという文脈においても得られる。
本発明は更に、そのような改質器を備える燃料電池システムにも関する。
次に、本発明の好ましい一実施形態を、添付の図面を例として参照して詳述する。
本発明による改質器の一実施形態例の概略図である。
ここで図１を参照すると、本発明による改質器の一実施形態例の概略図が示されている。改質器１０は、一次燃料フィーダ１４により燃料の供給を受け取る酸化ゾーン１２を備え、ディーゼルまたはレギュラ・グレード・ガソリンが使用される燃料の例である。現在の例では、一次燃料フィーダ１４が注入ノズルであるが、燃料が酸化ゾーン１２に、多孔性蒸発器ユニットを特徴としてもつ蒸発器タイプの燃料フィーダにより供給されることも、全く同様に可能である。酸化剤、すなわち特に空気をそれにより酸化ゾーン１２に供給することができる酸化剤フィーダ１６が、更に設けられる。酸化ゾーン１２内では、燃料と酸化剤の反応が、燃焼または発熱性の完全酸化反応において行われる。次いで、結果として得られる生成ガスが、下流の混合ゾーン１８、すなわち改質器の個々のゾーンが破線によって互いに分離して示されている図１において右側に入る。これらのゾーンは、構造的特徴によって互いに分離して設計しても、流れるように相互関係を有してもよい。混合ゾーン１８内では、結果として得られる生成ガスが、二次燃料フィーダ２０により追加燃料の混合を受ける。更に、混合ゾーン１８に酸化剤が供給されることを実現することもできる。追加燃料と混合された生成ガスが、ガス混合物として改質ゾーン２２に入り、そこで、好ましくはその中に構成された触媒により、吸熱反応において反応して水素に富むガス混合物になる。この水素に富むガス混合物が出力２４から出て、そこで、そのガス混合物が、燃料電池スタック内で更に使用するのに利用できるようになる。本発明によれば、一次燃料フィーダおよび二次燃料フィーダが、同一に設計される。この構成では、一次燃料フィーダ１４および二次燃料フィーダ２０が、一次燃料フィーダとして、また二次燃料フィーダとしても、同様に嵌めることができる交換可能なモジュールとして設計される。
上記の説明において開示し、図中に示し、特許請求する本発明の特徴は、本発明をそれら自体でも、任意の組合せにおいても達成するのに極めて重要となり得ることが理解されよう。
１０…改質器、１２…酸化ゾーン、１４…一次燃料フィーダ、１６…酸化剤フィーダ、１８…混合ゾーン、２０…二次燃料フィーダ、２２…改質ゾーン、２４…出力

Claims (4)

  1. 一次燃料フィーダ（１４）により燃料の供給を受け取って、酸化剤と反応させるための酸化ゾーン（１２）と、
    二次燃料フィーダ（２０）により燃料の供給を受け取って、前記酸化ゾーン（１２）から出てくる物質と混合するための、前記酸化ゾーン（１２）の下流に構成された混合ゾーン（１８）と、を備える燃料電池システム用の改質器（１０）であって、
    前記一次燃料フィーダおよび二次燃料フィーダ（１４、２０）が、同一に設計されることを特徴とする改質器（１０）。
  2. 前記一次燃料フィーダおよび二次燃料フィーダ（１４、２０）が、燃料注入ノズルであることを特徴とする、請求項１に記載の改質器（１０）。
  3. 前記一次燃料フィーダおよび二次燃料フィーダ（１４、２０）が、蒸発器タイプの燃料フィーダであることを特徴とする、請求項１に記載の改質器（１０）。
  4. 前記請求項のいずれかに記載の改質器（１０）を備える燃料電池システム。
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