JP2012142175A - 燃料電池用脱硫システム、燃料電池用水素製造システム、燃料電池システム及び炭化水素系燃料の脱硫方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の燃料電池用脱硫システムは、燃料電池用の脱硫システムであって、硫黄化合物が含まれる流通する炭化水素系燃料から硫黄化合物を除去するための脱硫部を備え、脱硫部が、多孔質体を含有する細孔径が異なる複数の多孔質脱硫剤によって構成され、細孔径が異なる複数の多孔質脱硫剤が炭化水素系燃料の流通方向の上流側から下流側に向かって細孔径が小さなものから大きなものとなる順序で配置されている脱硫剤を有する。
【選択図】 図2
Description
市販品である、A型ゼオライト(細孔径0.41nm、SiO2/Al2O3モル比:2)、ZSM−5型ゼオライト(細孔径0.54nm、SiO2/Al2O3モル比:30)、モルデナイト型ゼオライト(細孔径0.67nm、SiO2/Al2O3モル比:20)、Y型ゼオライト(細孔径0.74nm、SiO2/Al2O3モル比:4.5)、及びX型ゼオライト(細孔径0.74nm、SiO2/Al2O3モル比:2.7)を用意した。
市販品である、MCM−41(細孔径3.5nm、メソポーラスシリカ)を用意した。
(実施例1)
固定床流通式反応管に、A型ゼオライト(細孔径0.41nm、SiO2/Al2O3モル比:2)、ZSM−5型ゼオライト(細孔径0.54nm、SiO2/Al2O3モル比:30)、モルデナイト型ゼオライト(細孔径0.67nm、SiO2/Al2O3モル比:20)、Y型ゼオライト(細孔径0.74nm、SiO2/Al2O3モル比:4.5)、VPI−5型ゼオライト(細孔径1.21nm、P2O5/Al2O3モル比:1)、及びMCM−41(細孔径3.5nm、メソポーラスシリカ)をこの順に各充填量2ml、5ml、5ml、8ml、5ml及び5mlで充填し、上記6種の多孔質脱硫剤が積層された触媒層を作成した。
固定床流通式反応管に、A型ゼオライト(細孔径0.41nm、SiO2/Al2O3モル比:2)、Y型ゼオライト(細孔径0.74nm、SiO2/Al2O3モル比:4.5)、及びVPI−5型ゼオライト(細孔径1.21nm、P2O5/Al2O3モル比:1)をこの順に各充填量4ml、13ml及び8mlで充填し、上記3種の多孔質脱硫剤が積層された触媒層を作成した。
固定床流通式反応管に、A型ゼオライト(細孔径0.41nm、SiO2/Al2O3モル比:2)、X型ゼオライト(細孔径0.74nm、SiO2/Al2O3モル比:2.7)、VPI−5型ゼオライト(細孔径1.21nm、P2O5/Al2O3モル比:1)をこの順に各充填量4ml、13ml及び8mlで充填し、上記3種の多孔質脱硫剤が積層された触媒層を作成した。
A型ゼオライト、ZSM−5型ゼオライト、モルデナイト型ゼオライト、Y型ゼオライト、VPI−5型ゼオライト及びMCM−41の各多孔質脱硫剤に担体基準でAgを15質量%担持させたものを用いた以外は実施例1と同様にして、Agが担持された上記6種の多孔質脱硫剤が積層された触媒層を作成した。
A型ゼオライト、Y型ゼオライト及びVPI−5型ゼオライトの各多孔質脱硫剤に担体基準でAgを15質量%担持させたものを用いた以外は実施例2と同様にして、Agが担持された上記3種の多孔質脱硫剤が積層された触媒層を作成した。なお、Agの担持は実施例4と同様の方法で行った。
A型ゼオライト、Y型ゼオライト及びVPI−5型ゼオライトの各多孔質脱硫剤に担体基準でCuを15質量%担持させたものを用いた以外は実施例2と同様にして、Cuが担持された上記3種の多孔質脱硫剤が積層された触媒層を作成した。
多孔質脱硫剤の積層順序を実施例1とは逆にして触媒層を形成した。この触媒層が充填された反応管のMCM−41層側から、実施例1と同様に都市ガスをGHSV:6000h−1、温度30℃、大気圧の条件下で流通させた。そして、実施例1と同様にして硫黄破過時間を測定した。
多孔質脱硫剤の積層順序を実施例2とは逆にして触媒層を形成した。この触媒層が充填された反応管のVPI−5型ゼオライト層側から、実施例1と同様に都市ガスをGHSV:6000h−1、温度30℃、大気圧の条件下で流通させた。そして、実施例1と同様にして硫黄破過時間を測定した。
多孔質脱硫剤の積層順序を実施例3とは逆にして触媒層を形成した。この触媒層が充填された反応管のVPI−5型ゼオライト層側から、実施例1と同様に都市ガスをGHSV:6000h−1、温度30℃、大気圧の条件下で流通させた。そして、実施例1と同様にして硫黄破過時間を測定した。
多孔質脱硫剤の積層順序を実施例4とは逆にして触媒層を形成した。この触媒層が充填された反応管のMCM−41層側から、実施例1と同様に都市ガスをGHSV:6000h−1、温度30℃、大気圧の条件下で流通させた。そして、実施例1と同様にして硫黄破過時間を測定した。
多孔質脱硫剤の積層順序を実施例5とは逆にして触媒層を形成した。この触媒層が充填された反応管のVPI−5型ゼオライト層側から、実施例1と同様に都市ガスをGHSV:6000h−1、温度30℃、大気圧の条件下で流通させた。そして、実施例1と同様にして硫黄破過時間を測定した。
多孔質脱硫剤の積層順序を実施例6とは逆にして触媒層を形成した。この触媒層が充填された反応管のVPI−5型ゼオライト層側から、実施例1と同様に都市ガスをGHSV:6000h−1、温度30℃、大気圧の条件下で流通させた。そして、実施例1と同様にして硫黄破過時間を測定した。
Claims (14)
- 燃料電池用の脱硫システムであって、
硫黄化合物が含まれる流通する炭化水素系燃料から前記硫黄化合物を除去するための脱硫部を備え、
前記脱硫部が、多孔質体を含有する細孔径が異なる複数の多孔質脱硫剤によって構成され、前記細孔径が異なる複数の多孔質脱硫剤が炭化水素系燃料の流通方向の上流側から下流側に向かって細孔径が小さなものから大きなものとなる順序で配置されている脱硫剤を有する、燃料電池用脱硫システム。 - 前記細孔径が異なる複数の多孔質脱硫剤は、細孔径が0.4nm〜5.0nmの範囲にある、請求項1に記載の燃料電池用脱硫システム。
- 前記細孔径が異なる複数の多孔質脱硫剤が、A型ゼオライトと、X型ゼオライト及び/又はY型ゼオライトと、VPI−5型ゼオライトと、を含む、請求項1に記載の燃料電池用脱硫システム。
- 前記細孔径が異なる複数の多孔質脱硫剤が、金属が担持された多孔質体を含有するものである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の燃料電池用脱硫システム。
- 分子サイズが0.2nm〜2.0nmである硫黄化合物が含まれる炭化水素系燃料を前記脱硫部に供給する燃料供給部を更に備える、請求項1〜4のいずれか一項に記載の燃料電池用脱硫システム。
- 硫黄化合物と炭素数4以下の炭化水素化合物とが含まれる炭化水素系燃料を前記脱硫部に供給する燃料供給部を更に備える、請求項1〜5のいずれか一項に記載の燃料電池用脱硫システム。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の燃料電池用脱硫システムと、該燃料電池用脱硫システムの前記脱硫部を経た炭化水素系燃料から水素を発生させる水素発生部と、を備える、燃料電池用水素製造システム。
- 請求項7に記載の燃料電池用水素製造システムを備える、燃料電池システム。
- 硫黄化合物が含まれる炭化水素系燃料を、多孔質体を含有する細孔径が異なる複数の多孔質脱硫剤の細孔径が小さなものから順に流通させる、炭化水素系燃料の脱硫方法。
- 前記細孔径が異なる複数の多孔質脱硫剤は、細孔径が0.4nm〜5.0nmの範囲にある、請求項9に記載の炭化水素系燃料の脱硫方法。
- 前記細孔径が異なる複数の多孔質脱硫剤が、A型ゼオライトと、X型ゼオライト及び/又はY型ゼオライトと、VPI−5型ゼオライトと、を含む、請求項9に記載の炭化水素系燃料の脱硫方法。
- 前記細孔径が異なる複数の多孔質脱硫剤が、金属が担持された多孔質体を含有するものである、請求項9〜11のいずれか一項に記載の炭化水素系燃料の脱硫方法。
- 前記硫黄化合物が、分子サイズが0.2nm〜2.0nmである硫黄化合物を含む、請求項9〜12のいずれか一項に記載の炭化水素系燃料の脱硫方法。
- 前記炭化水素系燃料が炭素数4以下の炭化水素化合物を含む、請求項9〜13のいずれか一項に記載の炭化水素系燃料の脱硫方法。
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