JP2013079174A - 水素生成装置及び燃料電池システム - Google Patents
水素生成装置及び燃料電池システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013079174A JP2013079174A JP2011220583A JP2011220583A JP2013079174A JP 2013079174 A JP2013079174 A JP 2013079174A JP 2011220583 A JP2011220583 A JP 2011220583A JP 2011220583 A JP2011220583 A JP 2011220583A JP 2013079174 A JP2013079174 A JP 2013079174A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reforming catalyst
- hydrogen generator
- side wall
- catalyst
- hydrogen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
【課題】改質触媒が充填された改質器を設けた水素生成装置は、装置の使用が進むにつれてアンモニアの生成量が増加する場合があった。
【解決手段】第1の改質触媒1と、第1の改質触媒1の下流かつ下方に設けられ、第1の改質触媒1よりも高温に維持される第2の改質触媒2とを備え、第1の改質触媒1は、第2の改質触媒2よりも改質反応に対する触媒能が高く、第1の改質触媒1と第2の改質触媒2との間に設けられた粉化した第1の改質触媒1をトラップするトラップ器を備える、水素生成装置。
【選択図】図1
【解決手段】第1の改質触媒1と、第1の改質触媒1の下流かつ下方に設けられ、第1の改質触媒1よりも高温に維持される第2の改質触媒2とを備え、第1の改質触媒1は、第2の改質触媒2よりも改質反応に対する触媒能が高く、第1の改質触媒1と第2の改質触媒2との間に設けられた粉化した第1の改質触媒1をトラップするトラップ器を備える、水素生成装置。
【選択図】図1
Description
本発明は、水素生成装置及び燃料電池システムに関する。より詳しくは、改質触媒を備える水素生成装置、及び、かかる水素生成装置を備えた燃料電池システムに関する。
現在、水素ガスの供給は一般的なインフラとして整備されていない。このため、大量に水素を必要とする機器、例えば分散型発電装置として開発され商品化が進められている燃料電池システムを動かす場合、機器設置場所で個別に、水素生成装置を併設する構成がとられることが多い。
水素生成装置は、都市ガスやLPG等の炭化水素原料と水蒸気とを水蒸気改質反応させることによって、水素、メタン、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気を成分とする水素含有ガスを生成する改質部を備える。改質部には、改質触媒が配設されている。
特許文献1は、改質触媒が充填された改質器を備え、改質反応に対する活性が高い貴金属系改質触媒を改質器の入口側に、改質反応に対する活性が低い卑金属酸化物系改質触媒を出口側に配設した水素生成装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
上記特許文献1に記載の水素生成装置に対して、窒素分子及び窒素含有化合物の少なくともいずれかを含む原料ガスを用いると、装置の使用が進むにつれてアンモニアの生成量が増加する場合があった。
本発明は、上記課題を解決するものであり、装置の使用が進んでも、従来の水素生成装置よりもアンモニアの生成量が抑制される水素生成装置及びかかる水素生成装置を備えた燃料電池システムを提供することを目的とする。
本発明者らは、改質触媒を備える水素生成装置において、装置の使用が進んでも従来の水素生成装置よりもアンモニアの生成量を抑制するべく、鋭意検討を行った。その結果、以下の知見を得た。
水素生成装置は、起動停止による構造体の熱伸縮により、ペレット状、粒状、ハニカム状等に形成された改質触媒の強度が低下し、割れたり、粒径が小さくなったり、粉状になったりすることがある。以下、改質触媒が割れたり、粒径が小さくなったり、粉状になったりすることを、総称して「粉化」という。
また、改質触媒は、通常、吸熱反応である改質反応の反応量が多い上流側の方が温度が低く、下流側の方が高温に維持されやすい。また、水素生成装置は、燃焼排ガスが、改質触媒の下流側から上流側に向けて加熱するよう構成される場合があり、この構成によっても、改質触媒の下流側の方が高温に維持されやすい。
さらに、反応温度が高いほど窒素と水素からアンモニアを生成する反応は促進される。従って、装置の使用が進むにつれて粉化した上流側の改質触媒が、より高温に維持されるへ脱落すると、アンモニアの生成が促進される。
また、改質反応に対する触媒能が高いほどアンモニアの生成は促進されるので、これによりアンモニアの生成を更に促進させる。
そこで本発明者らは、下流側の改質触媒よりも改質反応に対する触媒能が高い上流側の改質触媒の下方に、粉化した改質触媒をトラップするトラップ器を備え、より高温である下流側の改質触媒への混入を抑制することにより、装置の使用が進んでもアンモニアの生成を抑制しうることに想到した。
すなわち本発明の水素生成装置は、第1の改質触媒と、前記第1の改質触媒の下流かつ下方に設けられ、前記第1の改質触媒よりも高温に維持される第2の改質触媒とを備え、前記第1の改質触媒は、前記第2の改質触媒よりも改質反応に対する触媒能が高く、前記第1の改質触媒と第2の改質触媒との間に設けられた粉化した前記第1の改質触媒をトラップするトラップ器を備えるよう構成されている。
また、本発明の燃料電池システムは、前記水素生成装置と、前記水素生成装置より供給される前記水素含有ガスを用いて発電する燃料電池とを備える。
本発明の水素生成装置及び燃料電池システムは、装置の使用が進んでも、従来に比べ、アンモニアの生成量が抑制されるという効果を奏する。
(第1実施形態)
第1実施形態の水素生成装置は、第1の改質触媒と、第1の改質触媒の下流かつ下方に設けられ、第1の改質触媒よりも高温に維持される第2の改質触媒とを備え、第1の改質触媒は、第2の改質触媒よりも改質反応に対する触媒能が高く、第1の改質触媒と第2の改質触媒との間に設けられた粉化した第1の改質触媒をトラップするトラップ器を備える。
第1実施形態の水素生成装置は、第1の改質触媒と、第1の改質触媒の下流かつ下方に設けられ、第1の改質触媒よりも高温に維持される第2の改質触媒とを備え、第1の改質触媒は、第2の改質触媒よりも改質反応に対する触媒能が高く、第1の改質触媒と第2の改質触媒との間に設けられた粉化した第1の改質触媒をトラップするトラップ器を備える。
一般的に、装置の使用が進み、粉化した第1の改質触媒が、より高温に維持された第2の改質触媒に飛散すると、アンモニアの生成量が促進される。
しかしながら、かかる構成では、粉化した改質触媒がトラップされ、従来の水素生成装置及び燃料電池システムに比べ、第2の改質触媒への飛散量が低減されるので、アンモニアの生成量が抑制される。
以下、本実施形態の水素生成装置の具体的な実施例について説明する。
[実施例1]
実施例1の水素生成装置は、第1の改質触媒を支持するとともに、第1の改質触媒を通過したガスが通過する孔を備える支持体を備え、トラップ器は、支持板の下方に設けられ、粉化した第1の改質触媒を収める容体である。
[実施例1]
実施例1の水素生成装置は、第1の改質触媒を支持するとともに、第1の改質触媒を通過したガスが通過する孔を備える支持体を備え、トラップ器は、支持板の下方に設けられ、粉化した第1の改質触媒を収める容体である。
かかる構成により、装置の使用が進んだ際に第1の改質触媒が粉化し下方に落下しても、トラップ器でトラップされ、第1の改質触媒の粉体が第2の改質触媒へ飛散量が低減するので、従来の水素生成装置に比べ、アンモニアの生成量が抑制される。
図1は、実施例1にかかる水素生成装置の概略構成の一例を示す側方断面図である。
図1に示す例において、本実施例の水素生成装置は、第1の改質触媒1と、第2の改質触媒2と、トラップ器4とを備える。
第1の改質触媒1及び第2の改質触媒2は、改質反応を進行させ、原料から水素含有ガスを生成するための触媒である。改質反応は、いずれの改質反応でもよく、具体的には、水蒸気改質反応、オートサーマル反応及び部分酸化反応が例示される。本例では、水蒸気改質反応が用いられている。
第1の改質触媒1及び第2の改質触媒2は、改質反応を進行させることが可能であれば、いずれの触媒であっても構わないが、一般的に、Pt、Ru、Rh、Pd及びNiからなる群の中から選択される少なくとも1種が触媒金属に好適に用いられる。
第1の改質触媒1及び第2の改質触媒2の担持体としては、活性成分を高分散状態で担持できるものであれば、特に限定されない。担持体としては、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、マグネシア、ジルコニア、チタニア、ゼオライトからなる群の中から選択される少なくとも1種が好適に用いられる。
第1の改質触媒1及び第2の改質触媒2としては、触媒と反応室中のガスとの接触面積を充分に確保できるものが用いられる。基材としては、ハニカム形状、連通孔を有する発泡体形状の基材などが好ましく、ペレット形状でもよい。触媒の保持方法としては、基材がペレット形状もしくはコージェライトハニカムであれば、触媒充填位置の下部に網状もしくは開口部を有する触媒保持板14を設置し、保持してもよい。基材がメタルハニカムであれば、水素生成装置100のステンレス構造体に溶接し、保持してもよい。
原料は、少なくとも炭素及び水素を構成元素とする有機化合物を含み、具体的には、天然ガス、都市ガス、LPG、LNG等の炭化水素が例示される。都市ガスとは、ガス会社から配管を通じて各家庭等に供給されるガスをいう。原料供給源として、原料のインフラストラクチャ、及び、原料を貯蔵するボンベ等が例示される。
本実施例の水素生成装置100では、第1の改質触媒1が粒状に形成され、第1の改質触媒1を支持する支持体8によって保持されている。ただし、支持体8は必須ではなく、例えば、第1の改質触媒1がハニカム構造をなすように構成されているような場合には、支持体8が設けられなくてもよい。
第2の改質触媒2は、第1の改質触媒1の下流かつ下方に設けられ、かつ第1の改質触媒1よりも高温に維持される。
本実施例の水素生成装置では、第1の改質触媒1及び第2の改質触媒2は、これらを覆う第1の側壁5を介して燃焼器(図示せず)で生成され、燃焼排ガス流路3を流れる燃焼排ガスにより第2の改質触媒2及び第1の改質触媒1の順に加熱するよう構成されている。なお、第1の改質触媒1及び第2の改質触媒2を加熱する手段は、上記に限定されず、第2の改質触媒2が、第1の改質触媒1よりも高温に維持されれば、いずれの形態であっても構わない。
第1の改質触媒1は、第2の改質触媒2よりも、改質反応に対して高い触媒能を有する。具体的には、第1の改質触媒1と第2の改質触媒2において触媒金属が異なる場合、第1の改質触媒が備える触媒金属は、第2の改質触媒2が備える触媒金属よりも改質反応に対する触媒能が高い。例えば、第1の改質触媒1には第2の改質触媒2よりも高い触媒能を有するRu、及びNiからなる群の中から選択される少なくとも1種の触媒金属が好適に用いられ、第2の改質触媒2には第1の改質触媒1よりも低い触媒能を有するPt、Rh、及びPdからなる群の中から選択される少なくとも1種の触媒金属が好適に用いられる。
また、第1の改質触媒1及び第2の改質触媒2が、同種の触媒金属で、第2の改質触媒2より第1の改質触媒1の方が、担体による単位体積あたりの触媒金属の担持量が多くなるよう構成してもよい。このような構成でも、第1の改質触媒1は、第2の改質触媒2よりも、改質反応に対して高い触媒能を有する。
また、第1の改質触媒1及び第2の改質触媒2が、同種の触媒金属を同量備え、第1の改質触媒1が、第2の改質触媒2よりも高い比表面積であるよう構成してもよい。このような構成でも、第1の改質触媒1は、第2の改質触媒2よりも、改質反応に対して高い触媒能を有する。
トラップ器4は、支持体8の下方に設けられ、粉化した第1の改質触媒を収める容体である。トラップ器4の容積は、粉化して堆積した第1の改質触媒1により、第1の改質触媒1を通過したガスが第2の改質触媒2に流入するためのガス流路が塞がれることのない大きさに設定されていてもよい。
なお、本実施例の水素生成装置100は、第1の改質触媒1及び第2の改質触媒2を備える改質器の下流に反応器を設けない形態であるが、改質器の下流に水素含有ガス中の一酸化炭素を低減するCO低減器(図示せず)を設ける形態であっても構わない。なお、CO低減器は、シフト反応により水素含有ガス中の一酸化炭素を低減する変成器と、メタン化反応及び酸化反応の少なくともいずれか一方により水素含有ガス中の一酸化炭素を低減するCO除去器との少なくともいずれか一方を備える。
変成器には、変成触媒が充填される。変成触媒としては、Cu、Zn、Ptなどの金属が例示できる。
CO除去器には、メタン化触媒及び酸化触媒の少なくともいずれか一方が充填される。酸化触媒としては、一般的に、Pt、Ru、Rh、Pd及びNiからなる群の中から選択される少なくとも1種が好適に用いられる。メタン化触媒としては、Ru等が好適に用いられる。
水素生成装置100の水素生成運転時において、変成器の温度は例えば、摂氏160度以上かつ摂氏320度以下であり、CO除去器の温度は例えば、摂氏120度以上かつ摂氏240度以下である。
図1の例では、トラップ器4が、底面と、底面の縁から立ち上がる第2の側壁6とを備え、底面と第2の側壁6とで粉化した第1の改質触媒1を保持するように構成されている。ただし、トラップ部は、本構成に限定されるものではなく、粉化した改質触媒をトラップ可能であれば、いずれの構成であっても構わない。例えば、トラップ器4が第1の側壁5から斜め上方に延びる斜面をなすように構成されていてもよい。また図1の例では、トラップ器4が第1の側壁5により支持されているが、他の部位によって支持されていてもよい。
本実施例の水素生成装置100では、第1の改質触媒1を通過した水素含有ガスは、第2の改質触媒2へと供給される。本例においては、第1の改質触媒1を通過した水素含有ガスは、トラップ器4の第2の側壁6と第1の改質触媒1及び第2の改質触媒2を保持する第3の側壁10との間に形成されたガス流路を通じて第2の改質触媒2に流入する。
[実施例2]
実施例2の水素生成装置は、第1の改質触媒を支持するとともに、第1の改質触媒を通過したガスが通過する孔を備える支持体を備え、トラップ器は、支持板の下方に設けられ、粉化した第1の改質触媒を収める容体である。
[実施例2]
実施例2の水素生成装置は、第1の改質触媒を支持するとともに、第1の改質触媒を通過したガスが通過する孔を備える支持体を備え、トラップ器は、支持板の下方に設けられ、粉化した第1の改質触媒を収める容体である。
また、本実施例の水素生成装置は、トラップ器の側壁が、第1の改質触媒を保持する側壁の外側に形成されている。
また、本実施例の水素生成装置は、第1の改質触媒を保持する側壁とトラップ器の側壁とで形成される流路を通過した後のガスを転回させトラップ器の側壁の外側を通過させるためのガイド部を備える。
トラップ器の側壁が長いほど、トラップ器に蓄積された第1の改質触媒の粉体が第2の改質触媒に流入しにくくなるので好ましいが、実施例1の水素生成装置において、トラップ器の側壁を長くすると第1の改質触媒と第2の改質触媒とを隔てる距離が長くなる。第1の改質触媒及び第2の改質触媒を保持する側壁(第1の側壁5及び第3の側壁10)で囲まれた空間のうち各触媒を最適な温度に維持する範囲は決まっているので、上記のように第1の改質触媒と第2の改質触媒とを隔てる距離が長くなると、第1の改質触媒及び第2の改質触媒の少なくともいずれか一方の充填長を短くせざるを得ない。第1の改質触媒及び第2の改質触媒の少なくともいずれか一方の充填長が短くなると、改質反応の転化率が低下してしまう。 しかしながら、かかる構成により、第1の改質触媒及び第2の改質触媒を隔てる距離を長くすることなく、トラップ器の側壁の長さを長くすることができるので、改質反応の転化率の低下を抑制しながら、実施例1の水素生成装置よりトラップ器に蓄積された第1の改質触媒の粉体の流出を抑制し得る。 図2は、本実施例にかかる水素生成装置の概略構成の一例を示す側方断面図である。
図2に示すように、本実施例の水素生成装置100では、トラップ器4の第2の側壁6が、第1の改質触媒1を保持する第4の側壁10aよりも外側に形成されている。
ガイド部11は、第1の改質触媒1を保持する第4の側壁10aとトラップ器4の第2の側壁6とで形成される流路を通過した後のガスを転回させトラップ器4の第2の側壁6の外側を通過させるように構成されている。
水素生成装置100において、その他の構成要素は、図1の水素生成装置100と同様とすることができる。よって、図1と図2とで共通する構成については同一の符号および名称を付して、詳細な説明を省略する。
[実施例3]
実施例3の水素生成装置は、実施例2の水素生成装置において、トラップ器の側壁が、第1の改質触媒を保持する側壁よりも外側に形成されるとともに支持板の下方において段形状を有する。
[実施例3]
実施例3の水素生成装置は、実施例2の水素生成装置において、トラップ器の側壁が、第1の改質触媒を保持する側壁よりも外側に形成されるとともに支持板の下方において段形状を有する。
かかる構成により、粉化した第1の改質触媒が蓄積するトラップ器の底の断面積が小さくなるので、第1の改質触媒を通過した水素含有ガスが第1の改質触媒が蓄積する箇所に流入しにくくなり、ガス流れに淀みが生じ易くなる。これにより、本実施例の水素生成装置は、実施例2の水素生成装置に比べ、トラップ器に蓄積した第1の改質触媒の粉体が、第2の改質触媒へ飛散することをより抑制し得る。
図3は、実施例3にかかる水素生成装置100の概略構成の一例を示す側方断面図である。
図3に示すように、本実施例の水素生成装置100では、トラップ器4の第2の側壁6が、第1の改質触媒1を保持する第4の側壁10aよりも外側に形成されるとともに、支持体8の下方において段形状を有する。
水素生成装置100において、その他の構成要素は、図2の水素生成装置100と同様とすることができる。よって、図2と図3とで共通する構成については同一の符号および名称を付して、詳細な説明を省略する。
ここで、図3に示すように本実施例の水素生成装置は、実施例2の水素生成装置100に比べ、トラップ器4の底断面積が小さくなるので、第1の改質触媒を通過した水素含有ガスが第1の改質触媒が蓄積する箇所に流入しにくくなり、ガス流れに淀みが生じ易くなる。
従って、本実施例の水素生成装置は、実施例2の水素生成装置に比べ、トラップ器に蓄積した第1の改質触媒の粉体が、第1の改質触媒を通過した水素含有ガスの流れに乗って第2の改質触媒へ飛散しにくくなる。
[実施例4]
実施例4の水素生成装置は、第1の改質触媒1を支持するとともに、第1の改質触媒を通過したガスが通過する孔を備える支持体を備え、トラップ器は、支持板の下方に設けられ、粉化した第1の改質触媒を収める容体である。
[実施例4]
実施例4の水素生成装置は、第1の改質触媒1を支持するとともに、第1の改質触媒を通過したガスが通過する孔を備える支持体を備え、トラップ器は、支持板の下方に設けられ、粉化した第1の改質触媒を収める容体である。
また、本実施例の水素生成装置は、トラップ器の側壁が、第1の改質触媒を保持する側壁よりも外側に形成されている。
また、本実施例の水素生成装置は、第1の改質触媒を保持する側壁とトラップ器の側壁とで形成される流路を通過した後のガスを転回させトラップ器の側壁の外側を通過させるためのガイド部を備える。
さらに、トラップ器の側壁は、第1の改質触媒の側壁及び第2の改質触媒の側壁の外に設けられている。
かかる構成により、トラップ器4は、第1の改質触媒の側壁及び第2の改質触媒2の側壁の外にまで、その底部を拡張しているため、実施例2の水素生成装置に比べ、トラップ器の容体の容積を低下させずに、第1の改質触媒と第2の改質触媒とを隔てる距離を短くし得る。
図4は、実施例4にかかる水素生成装置の概略構成の一例を示す側方断面図である。
図4に示すように、本実施例の水素生成装置では、ガイド部11は、第1の改質触媒1の第4の側壁10a及び第2の改質触媒2の第5の側壁10bの外に設けられている。
水素生成装置100において、その他の構成要素は、図2の水素生成装置100と同様とすることができる。よって、図4と図2とで共通する構成については同一の符号および名称を付して、詳細な説明を省略する。
本実施形態の構成では、トラップ器4を第1の改質触媒1の第4の側壁10a及び第2の改質触媒2の第5の側壁10bの外に設けているため、トラップ器4の容体の容積を水素含有ガス流路が塞がれることがないよう設定する際に、実施例1よりもトラップ器4を高さ方向に短小化させることができる。
なお、上記実施例1−4の水素生成装置100において、トラップ器4の容体の容積が、粉化して堆積した第1の改質触媒1により、第1の改質触媒1を通過したガスが第2の改質触媒2に流入するためのガス流路が塞がれることのない大きさに設定されていてもよい。
かかる構成により、第1の改質触媒1が粉化してトラップ器4に堆積しても、第1の改質触媒1を通過した水素含有ガスが、第2の改質触媒2に流入するまでに流れるガス流路が閉塞されにくくなる。
また、上記実施例1−4の水素生成装置100において、支持体8とトラップ器4との距離が、粉化して堆積した第1の改質触媒1により、第1の改質触媒1を通過したガスが第2の改質触媒2に流入するためのガス流路が塞がれることのない長さに設定されていてもよい。
かかる構成により、第1の改質触媒1が粉化してトラップ器4に堆積しても、第1の改質触媒1を通過した水素含有ガスが、第2の改質触媒2に流入するまでに流れるガス流路が閉塞されにくくなる。
[実施例5]
実施例5の水素生成装置は、トラップ器4が、第1の改質触媒1を支持するとともに、粉化した前記第1の改質触媒1を通過させず、かつ第1の改質触媒1を通過したガスが通過する孔を備える支持体である。
[実施例5]
実施例5の水素生成装置は、トラップ器4が、第1の改質触媒1を支持するとともに、粉化した前記第1の改質触媒1を通過させず、かつ第1の改質触媒1を通過したガスが通過する孔を備える支持体である。
かかる構成では、トラップ部と支持板を共用しているため、実施例1−4の水素生成装置に比べ、トラップ器4の構成が簡素化されるとともに、低コスト化される。
図5は、実施例5にかかる水素生成装置の概略構成の一例を示す側方断面図である。
図5に示すように、本実施例の水素生成装置100では、トラップ器4が、第1の改質触媒1を支持するとともに、粉化した第1の改質触媒1を通過させず、かつ第1の改質触媒1を通過したガスが通過する孔を備える支持体である。ただし、トラップ部は、本構成に限定されるものではなく、粉化した改質触媒をトラップ可能であれば、いずれの構成であっても構わない。
水素生成装置100において、図1と同様の符号を付したその他の構成要素は、実施例1の水素生成装置とその名称及び具体的な構成が同様であるので、詳細な説明を省略する。
(第2実施形態)
第2実施形態の燃料電池システムは、第1実施形態及びその実施例1−5のいずれかの水素生成装置と、該水素生成装置より供給される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池とを備える。
図6は、第2実施形態にかかる燃料電池システムの概略構成の一例を示す側方断面図である。
(第2実施形態)
第2実施形態の燃料電池システムは、第1実施形態及びその実施例1−5のいずれかの水素生成装置と、該水素生成装置より供給される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池とを備える。
図6は、第2実施形態にかかる燃料電池システムの概略構成の一例を示す側方断面図である。
図6に示すように、本実施形態の燃料電池システム200は、水素生成装置100と、燃料電池20とを備える。
燃料電池20は、水素生成装置より供給される水素含有ガスを用いて発電する。燃料電池20は、水素含有ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電する。燃料電池20は、いずれの種類の燃料電池であってもよいが、例えば、高分子電解質形燃料電池、固体酸化物形燃料電池、リン酸形燃料電池、または溶融炭酸塩形燃料電池等を用いることができる。
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び/又は機能の詳細を実質的に変更できる。
本発明の水素生成装置及び燃料電池は、従来の水素生成装置及び燃料電池システムに比べ、転化率が向上される水素生成装置及び燃料電池として有用である。
1 第1の改質触媒
2 第2の改質触媒
3 燃焼排ガス流路
4 トラップ器
5 第1の側壁
6 第2の側壁
8 支持体
10 第3の側壁
10a 第4の側壁
10b 第5の側壁
11 ガイド部
20 燃料電池
100 水素生成装置
200 燃料電池システム
2 第2の改質触媒
3 燃焼排ガス流路
4 トラップ器
5 第1の側壁
6 第2の側壁
8 支持体
10 第3の側壁
10a 第4の側壁
10b 第5の側壁
11 ガイド部
20 燃料電池
100 水素生成装置
200 燃料電池システム
Claims (9)
- 第1の改質触媒と、前記第1の改質触媒の下流かつ下方に設けられ、前記第1の改質触媒よりも高温に維持される第2の改質触媒とを備え、前記第1の改質触媒は、前記第2の改質触媒よりも改質反応に対する触媒能が高く、前記第1の改質触媒と第2の改質触媒との間に設けられた粉化した前記第1の改質触媒をトラップするトラップ器を備える、水素生成装置。
- 前記トラップ器が、前記第1の改質触媒を支持するとともに、粉化した前記第1の改質触媒を通過させず、かつ前記第1の改質触媒を通過したガスが通過する孔を備える支持体である、請求項1記載の水素生成装置。
- 前記第1の改質触媒を支持するとともに、前記第1の改質触媒を通過したガスが通過する孔を備える支持体を備え、前記トラップ器は、前記支持体の下方に設けられ、粉化した前記第1の改質触媒を収める容体である、請求項1記載の水素生成装置。
- 前記容体の容積が、粉化して堆積した前記第1の改質触媒により、前記第1の改質触媒を通過したガスが前記第2の改質触媒に流入するためのガス流路が塞がれることのない大きさに設定されている、請求項3のいずれかに記載の水素生成装置。
- 前記支持体と前記トラップ器との距離が、粉化して堆積した前記第1の改質触媒により、前記第1の改質触媒を通過したガスが前記第2の改質触媒に流入するためのガス流路が塞がれることのない長さに設定されている、請求項3記載の水素生成装置。
- 前記トラップ器の側壁が、前記第1の改質触媒を保持する側壁の外側に形成されている、請求項3−5のいずれかに記載の水素生成装置。
- 前記第1の改質触媒を保持する側壁と前記トラップ器の側壁とで形成される流路を通過した後のガスを転回させ前記トラップ器の側壁の外側を通過させるためのガイド部を備える、請求項6記載の水素生成装置。
- 前記トラップ器の側壁が、第1の改質触媒の側壁及び第2の改質触媒の側壁の外に設けられている、請求項6または7記載の水素生成装置。
- 請求項1−8のいずれかに記載の水素生成装置と、前記水素生成装置より供給される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池とを備える、燃料電池システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011220583A JP2013079174A (ja) | 2011-10-05 | 2011-10-05 | 水素生成装置及び燃料電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011220583A JP2013079174A (ja) | 2011-10-05 | 2011-10-05 | 水素生成装置及び燃料電池システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013079174A true JP2013079174A (ja) | 2013-05-02 |
Family
ID=48525891
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011220583A Pending JP2013079174A (ja) | 2011-10-05 | 2011-10-05 | 水素生成装置及び燃料電池システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013079174A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016131065A (ja) * | 2015-01-13 | 2016-07-21 | 株式会社日本触媒 | アンモニアを燃料とする発電装置および該発電装置を用いた発電方法 |
CN108550861A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-09-18 | 芜湖天科生物科技有限公司 | 一种燃料电池用触媒层 |
-
2011
- 2011-10-05 JP JP2011220583A patent/JP2013079174A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016131065A (ja) * | 2015-01-13 | 2016-07-21 | 株式会社日本触媒 | アンモニアを燃料とする発電装置および該発電装置を用いた発電方法 |
CN108550861A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-09-18 | 芜湖天科生物科技有限公司 | 一种燃料电池用触媒层 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lucentini et al. | Review of the decomposition of ammonia to generate hydrogen | |
Dou et al. | Hydrogen production by sorption-enhanced steam reforming of glycerol | |
Han et al. | Hydrogen production from oxidative steam reforming of ethanol over rhodium catalysts supported on Ce–La solid solution | |
JP5895241B2 (ja) | 水素生成装置及び燃料電池システム | |
Yan et al. | Antioxidative and stable PdZn/ZnO/Al2O3 catalyst coatings concerning methanol steam reforming for fuel cell-powered vehicles | |
Ren et al. | Methanation of CO/CO2 for power to methane process: Fundamentals, status, and perspectives | |
Djinović et al. | CO Methanation Over Ru–Al 2 O 3 Catalysts: Effects of Chloride Doping on Reaction Activity and Selectivity | |
Yu et al. | Pt–Co catalyst-coated channel plate reactor for preferential CO oxidation | |
Chen et al. | Efficient hydrogen production from coke oven gas by sorption-enhanced steam reforming in a membrane-assisted fluidized bed reactor | |
US7985704B2 (en) | Method of regenerating absorbent | |
Adiya et al. | Steam reforming of shale gas with nickel and calcium looping | |
JP2013079174A (ja) | 水素生成装置及び燃料電池システム | |
KR100824527B1 (ko) | 평판형 prox 반응기 | |
CN102712849A (zh) | 催化反应器处理方法 | |
Hsu et al. | Reforming of natural gas using coking-resistant catalyst for fuel cell system applications | |
Camacho et al. | Biogas robust processing with combined catalytic reformer and trap: BioRobur Project | |
JP2014201507A (ja) | 水素生成装置及び燃料電池システム | |
JP5369656B2 (ja) | 水素生成装置 | |
Chen et al. | The Effects of Promoter Cs Loading on the Hydrogen Production from Ammonia Decomposition Using Ru/C Catalyst in a Fixed-Bed Reactor. Catalysts 2021, 11, 321 | |
JP2012250873A (ja) | 水素生成装置およびこれを用いた燃料電池システム | |
JP5938563B2 (ja) | 水素生成装置、および水素生成装置の触媒充填方法 | |
JP2013023410A (ja) | 水素生成装置及び燃料電池システム | |
Di Filippi | Development and experimental validation of CPOx reforming dynamic model for fault detection and isolation in SOFC systems | |
JP4431455B2 (ja) | 改質器 | |
JP2013212968A (ja) | 水素生成装置 |