JP2011057538A - 水素発生器及び水素発生装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本水素発生器は改質ゾーンと、予熱ゾーンと、熱源とを備える。改質ゾーンは改質触媒を収容し、水素生成原料の水蒸気改質反応を実行して水素を生成するために使用される。該熱源は熱を該予熱ゾーンと該改質ゾーンとに提供し、それにより該水素生成原料が先ず該予熱ゾーンで予熱され、次に該改質ゾーンで該水蒸気改質反応を行う。該改質ゾーンと該予熱ゾーンとは約0.5mm以上の最短距離だけ約60W/m-K以上の熱伝導率(K)を有する該第1媒体によって分離されている。
【選択図】図1
Description
下記に実施例を参照して本発明を更に説明する。
図1に示す円筒形水素発生器1を使用した。水素発生器1をなす第1媒体としてアルミニウム合金(Al-6061)を使用し、水素発生器1は直径約51mm、奥行き約50mmであり、チャネル間最短距離aは約1mmである。水素発生器1の中心に位置する酸化ゾーン12は直径約13mm、奥行き約50mmであり、約9gのPBN酸化触媒が充填された。予熱ゾーン14の8つのチャネルは直径約7mm、奥行き約50mmであり、改質ゾーン16の16本のチャネルは直径約7mm、奥行き約50mmであり、約43gの改質触媒JM-51が充填された。
実施例1と同じ水素発生器とプロセスを使用し、メタノール水蒸気改質反応を行った。ただし、水素発生器1をなす第1媒体として、代わりに真鍮(70%Cu、30%Zn、熱伝導率約121W/m-K)を使用した。燃料中のメタノールの供給流量を水素が200L/hrの割合で生成されるように調整した。水素発生器1の温度分布を測定し、水素及び全メタノールの熱効率を計算し、得られた水素含有気体混合物のCO含有量を分析した。結果を表1に示す。
実施例1と同じ水素発生器とプロセスを使用し、メタノール水蒸気改質反応を行った。ただし、水素発生器1をなす第1媒体として、代わりにステンレス鋼(熱伝導率約15W/m-K)を使用した。実施例1と同様に、液体状態のメタノールと水をそれぞれ約96g/hrと約60g/hrの流量で供給し、水素を200L/hrの割合で生成した。水素発生器1の温度分布を測定し、水素及び全メタノールの熱効率を計算し、得られた水素含有気体混合物のCO含有量を分析した。結果を表1に示す。
図2に示す矩形水素発生器2を使用した。水素発生器2をなす第1媒体としてアルミニウム合金(Al-6061)を使用した。水素発生器2は約55mm×約34mm×約50mmの寸法を有し、チャネル間最短距離aは約1.5mmである。水素発生器2の酸化ゾーン22はチャネル直径約9mm、奥行き約50mmであり、約4gのPBN酸化触媒が充填された。予熱ゾーン24はチャネル直径約7mm、奥行き約50mmであり、改質ゾーン26はチャネル直径約9mm、奥行き約50mmであり、そのチャネルには約29gの改質触媒JM-51が充填された。
図3に示す矩形水素発生器3を使用した。水素発生器3をなす第1媒体としてアルミニウム合金(Al-6061)を使用した。水素発生器3は約76mm×約76mm×約140mmのより大きな寸法を有し、チャネル間最短距離aは約1.9mm以上である。水素発生器3の酸化ゾーン32はチャネル直径約13mm、奥行き約140mmであり、約22gのPBN酸化触媒が充填された。予熱ゾーン34はチャネル直径約7mm、奥行き約140mmであり、改質ゾーン36はチャネル直径約13mm、奥行き約140mmであり、そのチャネルには約353gの改質触媒JM-51が充填された。
図4に示す矩形水素発生器4を使用した。水素発生器4をなす第1媒体としてアルミニウム合金(Al-6061)を使用した。水素発生器4は約100mm×100mm×220mmのより大きな寸法を有し、チャネル間最短距離aは約1mm以上である。水素発生器4の酸化ゾーン42は直径約15mm、奥行き約220mmの4つのチャネルを備え、約93gのPBN酸化触媒が充填された。予熱ゾーン44はチャネル直径約15mm、奥行き約220mmであり、改質ゾーン46は直径約15mm、奥行き約220mmの28本のチャネルを備え、そのチャネルには約1088gの改質触媒JM-51が充填された。
図5に示す水素発生装置5を、本発明の水素発生器によって生成された気体生成物を燃料電池に使用できる程度までCO含有量を更に低減するために使用した。第1媒体としてアルミニウム合金(Al-6061)を使用した。水素発生器50の寸法と構造は実施例5と全く同じであり、更なる説明を省略する。酸化ゾーン52はチャネル直径約10mm、奥行き約140mmであり、脱COエレメント54のCO反応ゾーン541はチャネル直径約13mm、奥行き約140mmであり、脱COエレメント54の保温ゾーン543はチャネル直径約7mm、奥行き約140mmである。CO反応ゾーン541は約90gのコバルト促進PBN触媒が充填され、約120℃の温度に保たれた。
実施例7で生成された水素含有気体混合物を様々な流量で燃料電池に使用し、燃料電池の性能を試験した。一般的なシリンダガスと比較した。試験結果を図8に示す。
5 水素発生装置
12 酸化ゾーン
14 予熱ゾーン
16 改質ゾーン
52 熱交換器
54 脱COエレメント
141 予熱ゾーン入口
143 予熱ゾーン出口
161 改質ゾーン入口
163 改質ゾーン出口
Claims (20)
- 基本的に第1媒体からなる水素発生器であって、
改質触媒を収容し、水素生成原料の水蒸気改質反応を実行して水素を生成するための改質ゾーンと、
予熱ゾーンと、
熱源と
を備え、
該熱源が提供する熱が該予熱ゾーンと該改質ゾーンとに伝達され、該水素生成原料が先ず該予熱ゾーンで予熱され、次に該改質ゾーンで該水蒸気改質反応を行うよう該改質ゾーンと該予熱ゾーンと該熱源とが配置され、該改質ゾーンと該予熱ゾーンとは0.5mm以上の最短距離だけ約60W/m-K以上の熱伝導率(K)を有する該第1媒体によって分離されている水素発生器。 - 前記熱源は酸化ゾーンであり、該酸化ゾーンは第1酸化触媒を収容し、前記改質ゾーンと前記予熱ゾーンと該酸化ゾーンとは互いに0.5mm以上の最短距離だけ前記第1媒体によって分離されている請求項1に記載の水素発生器。
- 前記第1媒体は、約100W/m-K以上の熱伝導率を有する請求項1に記載の水素発生器。
- 前記第1媒体は、約200W/m-K以上の熱伝導率を有する請求項1に記載の水素発生器。
- 前記最短距離は、約1.0mm以上である請求項1に記載の水素発生器。
- 前記改質ゾーンと前記予熱ゾーンとはそれぞれ、1つのチャネル、又は互いに平行な複数のチャネルからなり、複数のチャネルからなる場合、該チャネルはいずれも同じゾーンの他の少なくとも1つのチャネルと連通し、該水素発生器の該チャネルは互いに約0.5mm以上の最短距離だけ前記第1媒体によって分離されている請求項1に記載の水素発生器。
- 該水素発生器の前記チャネルは互いに約1.5mm以上の最短距離だけ前記第1媒体によって分離されている請求項6に記載の水素発生器。
- 前記改質ゾーンと前記予熱ゾーンと前記酸化ゾーンとはそれぞれ、1つのチャネル、又は互いに平行な複数のチャネルからなり、複数のチャネルからなる場合、該チャネルはいずれも同じゾーンの他の少なくとも1つのチャネルと連通し、該水素発生器の該チャネルは互いに約0.5mm以上の最短距離だけ前記第1媒体によって分離されている請求項2に記載の水素発生器。
- 前記第1媒体はアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、及び黒鉛からなるグループから選択された少なくとも1つである請求項1に記載の水素発生器。
- 前記第1媒体はアルミニウム合金、又は銅合金である請求項9に記載の水素発生器。
- 前記水素生成原料はC1-C12炭化水素、それらの酸化物、及びこれらの組合せからなるグループから選択される請求項1に記載の水素発生器。
- 前記水素生成原料はメタノールである請求項11に記載の水素発生器。
- 前記改質触媒は、銅亜鉛触媒(CuOZnO/Al2O3)、白金触媒(Pt/Al2O3)、パラジウム触媒(Pd/Al2O3)、及びこれらの組合せからなるグループから選択される請求項1に記載の水素発生器。
- 前記第1酸化触媒は、白金触媒(Pt/Al2O3)、パラジウム触媒(Pd/Al2O3)、白金コバルト触媒(Pt-Co/Al2O3)、窒化ホウ素促進白金触媒(Pt-hBN/Al2O3、PBN)又は窒化ホウ素促進白金コバルト触媒(Pt-Co-hBN/Al2O3)、及びこれらの組合せからなるグループから選択される請求項2に記載の水素発生器。
- 請求項1の水素発生器と、
熱交換器と、
COをCO2に酸化するための脱COエレメントと
を備えた水素発生装置であって、
該水素発生器の生成物が該水素発生装置内に導入された水素生成原料と該熱交換器において熱交換を行い、該水素生成原料を前記予熱ゾーンに導入される前に予め加熱し、該水素発生器の該生成物は該熱交換器から出た後、該脱COエレメントに入り、該生成物に含まれるCOが除去されるよう該水素発生器と該熱交換器と該脱COエレメントとが配置されている水素発生装置。 - 前記熱交換器は、前記水素発生器と前記脱COエレメントそれぞれに前記第1媒体を介して接続されている請求項15に記載の水素発生装置。
- 前記脱COエレメントはCO反応ゾーンと保温ゾーンとを備え、該CO反応ゾーンは第2酸化触媒を収容している請求項15に記載の水素発生装置。
- 前記CO反応ゾーンと前記保温ゾーンとはそれぞれ、1つのチャネル、又は互いに平行な複数のチャネルからなり、複数のチャネルからなる場合、該チャネルはいずれも同じゾーンの他の少なくとも1つのチャネルと連通している請求項17に記載の水素発生装置。
- 前記熱交換器と前記脱COエレメントとは、基本的に前記第1媒体からなる請求項15に記載の水素発生装置。
- 前記第2酸化触媒は、窒化ホウ素促進白金触媒(Pt-hBN/Al2O3、PBN)、白金コバルト触媒(Pt-Co/Al2O3)、白金ルテニウム触媒(Pt-Ru/Al2O3)、窒化ホウ素促進白金コバルト触媒(Pt-Co-hBN/Al2O3)、窒化ホウ素促進白金ルテニウム触媒(Pt-Ru-hBN/Al2O3)、及びこれらの組合せからなるグループから選択される請求項17に記載の水素発生装置。
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TWI681926B (zh) * | 2018-12-17 | 2020-01-11 | 國立成功大學 | 產氫裝置與氫氣的製造方法 |
KR102323731B1 (ko) * | 2019-12-31 | 2021-11-11 | 한국과학기술연구원 | 수소 생산용 다연료 개질 시스템 |
KR102428962B1 (ko) * | 2020-07-07 | 2022-08-04 | 한국과학기술연구원 | 고효율 복합 소재를 구비한 초경량 수소 생산 반응기 |
CN214468510U (zh) * | 2020-12-10 | 2021-10-22 | 广东醇氢新能源研究院有限公司 | 一种氢气反应器和制氢系统 |
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Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06287003A (ja) * | 1993-03-31 | 1994-10-11 | Chubu Electric Power Co Inc | 燃料改質装置 |
JP2000281312A (ja) * | 1999-03-31 | 2000-10-10 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池用改質装置 |
JP2000344503A (ja) * | 1999-04-01 | 2000-12-12 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料改質装置 |
WO2001047800A1 (fr) * | 1999-12-28 | 2001-07-05 | Daikin Industries,Ltd. | Dispositif de modification par oxydation partielle |
JP2001212458A (ja) * | 2000-02-04 | 2001-08-07 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 改質ガス中の一酸化炭素の選択酸化触媒 |
JP2002104809A (ja) * | 2000-09-27 | 2002-04-10 | Hitachi Ltd | 燃料改質装置 |
JP2004066008A (ja) * | 2002-08-01 | 2004-03-04 | Casio Comput Co Ltd | 化学反応装置 |
JP2005206404A (ja) * | 2004-01-21 | 2005-08-04 | Katsusato Hanamura | メタンを水素ガスに改質する方法およびメタンの改質反応炉 |
JP2005538022A (ja) * | 2002-09-05 | 2005-12-15 | シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ | 高純度水素の製造装置及び方法 |
JP2005342689A (ja) * | 2004-06-07 | 2005-12-15 | Nissan Motor Co Ltd | 一酸化炭素選択酸化触媒およびその製造方法 |
JP2006176350A (ja) * | 2004-12-21 | 2006-07-06 | Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd | メタノール改質装置 |
JP2007119315A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-17 | Babcock Hitachi Kk | 燃料改質装置 |
JP2007149710A (ja) * | 2007-03-20 | 2007-06-14 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池装置 |
JP2007524562A (ja) * | 2003-06-27 | 2007-08-30 | ウルトラセル コーポレイション | 環状燃料処理装置及び方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7270688B2 (en) * | 2001-04-26 | 2007-09-18 | Texaco Inc. | Compact fuel processor for producing a hydrogen rich gas |
US20030192251A1 (en) * | 2002-04-12 | 2003-10-16 | Edlund David J. | Steam reforming fuel processor |
US7722854B2 (en) * | 2003-06-25 | 2010-05-25 | Velocy's | Steam reforming methods and catalysts |
US6926007B2 (en) * | 2003-06-30 | 2005-08-09 | Simon J Frank | Medical device for overcoming airway obstruction |
US7252692B2 (en) * | 2004-01-21 | 2007-08-07 | Min-Hon Rei | Process and reactor module for quick start hydrogen production |
TWI358847B (en) * | 2007-12-28 | 2012-02-21 | Ind Tech Res Inst | Flow field plate for a fuel battery and reformer t |
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Patent Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06287003A (ja) * | 1993-03-31 | 1994-10-11 | Chubu Electric Power Co Inc | 燃料改質装置 |
JP2000281312A (ja) * | 1999-03-31 | 2000-10-10 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池用改質装置 |
JP2000344503A (ja) * | 1999-04-01 | 2000-12-12 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料改質装置 |
WO2001047800A1 (fr) * | 1999-12-28 | 2001-07-05 | Daikin Industries,Ltd. | Dispositif de modification par oxydation partielle |
JP2001212458A (ja) * | 2000-02-04 | 2001-08-07 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 改質ガス中の一酸化炭素の選択酸化触媒 |
JP2002104809A (ja) * | 2000-09-27 | 2002-04-10 | Hitachi Ltd | 燃料改質装置 |
JP2004066008A (ja) * | 2002-08-01 | 2004-03-04 | Casio Comput Co Ltd | 化学反応装置 |
JP2005538022A (ja) * | 2002-09-05 | 2005-12-15 | シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ | 高純度水素の製造装置及び方法 |
JP2007524562A (ja) * | 2003-06-27 | 2007-08-30 | ウルトラセル コーポレイション | 環状燃料処理装置及び方法 |
JP2005206404A (ja) * | 2004-01-21 | 2005-08-04 | Katsusato Hanamura | メタンを水素ガスに改質する方法およびメタンの改質反応炉 |
JP2005342689A (ja) * | 2004-06-07 | 2005-12-15 | Nissan Motor Co Ltd | 一酸化炭素選択酸化触媒およびその製造方法 |
JP2006176350A (ja) * | 2004-12-21 | 2006-07-06 | Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd | メタノール改質装置 |
JP2007119315A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-17 | Babcock Hitachi Kk | 燃料改質装置 |
JP2007149710A (ja) * | 2007-03-20 | 2007-06-14 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池装置 |
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