JP2017001922A - 水素発生装置と水素発生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一酸化除去部の温度ムラを解消し、かつ水素生成効率の低下を緩和すること。【解決手段】原料ガス供給部、水蒸気生成部、改質部、接続流路、一酸化炭素除去部、加熱部を持つ水素発生装置であって、前記改質部と前記一酸化炭素除去部の間に接続流路が存在し、前記接続流路のまわりを旋回するように冷却流路が形成され、前記冷却流路の内部を冷媒が流れ、前記冷媒は燃料処理外部から供給され、前記冷却流路を通り抜けたのち、前記原料ガス供給部と熱交換するように設けられた流路を通り、水素発生装置外部へ排出される、水素発生装置を用いる。【選択図】 図１

Description

本願発明は、水素発生装置と水素発生方法に関する。特に、燃料電池へ水素を供給する装置、水素発生する方法に関する。

近年では、水素と酸素を化学反応させて発電する燃料電池の活用が拡大しつつある。その発電に必要な水素を発生させる水素発生装置の位置づけもますます重要となっている。現在、世界で最も数多く普及している燃料電池は、ＰＥＦＣ（固体高分子形燃料電池）と呼ばれるものである。ＰＥＦＣは、他の形式の燃料電池であるＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）などに比べると、低温で作動でき素早く起動できる。

しかし、一酸化炭素に対する耐性が弱いという側面を持つ。ＰＥＦＣに一酸化炭素を投入すると、発電部が劣化し、機能が低下してしまう。したがって、ＰＥＦＣに投入される原料としては、水素を多く含み、かつ不純物である一酸化炭素が十分に除去されたガスが必要である。水素発生装置においては、水素生成と一酸化炭素除去の機能を合わせ持つものが望まれる。

本発明は、炭化水素系の原料ガスから水素を生成し、不純物となる一酸化炭素を除去する、水素発生装置に関するものである。

水素を生成させる方法としては、特許文献１の方法がある。図８を用いて、特許文献１の水素発生方法を説明する。図８は、水素発生装置１０１の断面図である。水素発生装置１０１は、円柱状の構造であり、左右対称な形状となっている。

まず、原料ガスが脱硫部１１０に投入され、原料ガスに含まれる硫黄成分を除去したのち、ガスは改質部１２０へと投入される。改質部１２０では水素と一酸化炭素が生成さる。その後、ガスは変成部１３０（一酸化炭素除去部）へと運搬され、ここで一酸化炭素が除去される。変成部１３０には変成触媒が封入されている。また、この変成部１３０に隣接するように、空気流路１４０が設けられている。変成部１３０の温度をコントロールするために、空気流路１４０に空気を流し、変成部１３０および変成触媒を冷却する仕組みを設けている。

特開２０１５−１００１１号公報

しかしながらこの冷却方式では、変成部１３０に温度ムラが発生し、一酸化炭素の除去性能が十分に確保できない。この理由を以下で説明する。図９は、図８における変成部１３０（一酸化炭素除去部）の付近を拡大した図である。

変成部１３０には一酸化炭素を含むガス２０１が流れており、空気流路１４０には空気２０２が流れている。変成部１３０は空気流路１４０側のＡ付近で温度が低く、空気流路１４０から離れたＢ付近で温度が高くなる。そのため一酸化炭素の除去性能がＡ側とＢ側で異なるため、変成部１３０の流路断面で一酸化炭素の高い部分と低い部分とが発生し、変成部１３０の全体としての一酸化炭素除去性能が低下してしまう。

これを解消するためには、変成部１３０の流路断面の温度ムラを抑制することが必要である。温度が高い部分を冷却する必要がある。

しかし、この冷却方式によって、燃料処理装置１０１（水素発生装置）からの放熱が増加し、改質部１２０の温度が低下して、水素生成効率が低下するという問題もある。

よって、本願発明の課題は、一酸化除去部の温度ムラを解消し、かつ、水素生成効率の低下を緩和した水素発生装置と水素発生方法を提供することである。

前記の課題を解決するため、原料ガス供給部と、原料ガス供給部と連結された水蒸気生成部と、水蒸気生成部と連結された改質部と、改質部と連結された一酸化炭素除去部と、加熱部と、を有する水素発生装置であって、改質部と一酸化炭素除去部の間に接続流路が存在し、接続流路に隣接して冷却流路が形成された水素発生装置を用いる。

また、原料ガスが導入する第１導入工程と、水を導入する第２導入工程と、水を水蒸気にする水蒸気工程と、原料ガスと水蒸気を水素と一酸化炭素へ変換する改質工程と、改質工程の後の水素と一酸化炭素とを冷却する冷却工程と、一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去工程と、を含む水素発生方法を用いる。

発明の水素発生装置、水素発生方法においては、あらかじめ接続流路で冷却されたガスが一酸化炭素除去部に流入するため、一酸化炭素除去部の触媒の温度ムラを防ぐことができ、一酸化炭素の除去性能を確保することができる。

また、ガスの冷却によって奪われた熱は、原料ガス流路に回収され再び水素発生装置内部に供給されるため、水素生成触媒の温度低下防ぎ、水素生成量の低下を抑制することができる。

実施の形態１における構成図 実施の形態１の改質部の拡大図 実施の形態１のＣＣ面における冷却流路７の断面図 実施の形態１の冷媒熱回収流路および原料ガス供給部の斜視図 実施の形態２における構成図 実施の形態２における改質リターン流路近傍の拡大図 実施の形態２における改質リターン流路近傍の拡大図 特許文献１における水素発生装置の構成図 特許文献１における水素発生装置の一酸化炭素除去部近傍の拡大図

以下では実施の形態の実施の形態について説明する。

（実施の形態１）
実施の形態の水素発生装置の一実施の形態は、炭化水素系燃料を含む原料ガスと水蒸気とを水蒸気改質反応させ、水素を生成し、不純物となる一酸化炭素を除去する機能を有するものである。

実施の形態１の水素発生装置における、各構成要素の働きと、全体的なガスの流れを、図１を参照しながら説明する。図１の矢印はガスの流れ表す。図１は、円柱状の水素発生装置であり、左右対称の構造をしている。

＜構成＞
実施の形態１の水素発生装置は、水素を生成する改質部３と、改質部３に水蒸気や原料ガス１１を供給する水蒸気生成部２と、水蒸気生成部２に原料ガス１１を供給する原料ガス供給部１と、改質部３や水蒸気生成部２を加熱する加熱部２１を有する。

また、この水蒸気改質方式では、水素と同時に一酸化炭素が発生するため、これを除去する一酸化炭素除去部６を有する。

中央に加熱部２１があり、第１外周に、水蒸気生成部２、改質部３が位置し、その外周に、一酸化炭素除去部６と、改質部３と一酸化炭素除去部６とを結ぶ接続流路５とが位置する。図１では、加熱部２１に隣接して覆うように第１外周がある。第１外周に隣接して覆うように、第２外周が位置する。その外側は、第２外周は、断熱材２４で覆われる。

これらの構成要素は高温に耐えられるよう、ステンレスなどの金属容器によって形成される。また、金属容器は熱応力に強い円筒構造となっており、複数の円筒によって区切られた流路をガスが通過する。上記の結果、流路は、中空のドーナツ状形状である。

＜動作＞
次にガスの流れについて説明する。まず水素発生装置の外部から、原料ガス供給部１に、原料ガス１１が供給される。原料ガス１１の成分としては、メタン、エタン、プロパンなどの炭化水素系のガスが使用される。原料ガス供給部１を通過後、原料ガス１１は水蒸気生成部２に供給される。この水蒸気生成部２には原料ガス１１だけでなく、水１２が供給される。水１２と原料ガス１１は混合しながら周囲の熱を吸収し、高温化する。また、水蒸気生成部２では水１２が蒸発し、水蒸気となる。

水蒸気と原料ガス１１の混合によって生成される混合ガス１３は、水蒸気生成部２で高温化したのち、改質部３へと供給される。

＜改質部３＞
図２は、改質部３の断面図である。改質部３には改質触媒３１が封入されており、この改質触媒３１が水素を生成する効果を促進させる。改質触媒３１はアルミナの粉を固めた球状の粒の表面に、金属を付着させたものが用いられる。粒子の直径は１〜５ｍｍ程度のものである。金属はニッケル、白金、ルテニウム、ロジウム、などが用いられる。数千〜数万粒の改質触媒３１を改質部３に封入し、その改質触媒３１の粒の間をすり抜けるようにガスが通過する。

水蒸気と原料ガス１１を含む混合ガス１３は、改質触媒３１に触れることで化学反応が促され水素を生成する。たとえば原料ガス１１にメタン（ＣＨ_４）を含む場合は下記のような反応式であらわされる。

ＣＨ_４＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ_２ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（式１）
またエタン（Ｃ_２Ｈ_６）やプロパン（Ｃ_３Ｈ_８）などの高次の炭化水素を含む場合は下記のような反応が同時に発生し、水素が生成される。

Ｃ_ｍＨ_ｎ＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ＋（ｍ−１）ＣＨ_４＋（ｎ―４ｍ＋６）Ｈ_２ ・・・（式２）
これらの反応を発生させるためには改質部３を４００℃〜７００℃程度の高温に保つ必要がある。また、これらの反応は吸熱反応であるため、改質部３の外部から熱を加える必要がある。実施の形態１の構成要素である加熱部２１（図１）は、改質部３を加熱できる位置に配置する。加熱方法としては可燃ガスを燃焼させるバーナー２２が用いられる。可燃ガスは原料ガス１１と同様に、炭化水素系のガスなどが用いられる。バーナー２２の燃焼量は改質部３の温度が適切に保たれるように調整する。

改質部３に投入された混合ガス１３は、化学反応によって水素を多く含むガス（改質ガス１４）となって改質部３から流出する。その後、改質ガス１４は、改質部３に隣接し改質部３に対して折り返すように設けられた流路（改質リターン流路４）を通る。改質リターン流路４を流れるガスの熱は、隣接する改質部３に吸収される。

上記の式１、式２に示されるように、改質部３においては水素が発生すると同時に、不純物となる一酸化炭素も発生するため、これを除去するための機構として、改質リターン流路４よりも後流に一酸化炭素除去部６を設ける。

＜一酸化炭素除去部６＞
一酸化炭素を除去する方法としては、一酸化炭素を酸化反応させて、二酸化炭素に変化させる方法が用いられる。一酸化炭素除去部６には変成触媒と呼ばれる触媒が封入されており、この触媒が一酸化炭素の酸化を促進させるはたらきをもつ。変成触媒はアルミナの粉を固めた粒の表面に、銅や亜鉛などの金属を付着させたものが用いられる。粒の形状は球状、または円柱状のものが用いられる。粒子の直径は１〜５ｍｍ程度である。数千〜数万粒の触媒を一酸化炭素除去部６に封入し、その触媒の粒の間をすり抜けるようにガスが通過する。

改質ガス１４に含まれる一酸化炭素は、変成触媒に触れることにより、水蒸気と化学反応を起こす。この反応は下記のような反応式によって表される。

ＣＯ ＋ Ｈ_２Ｏ → ＣＯ_２ ＋ Ｈ_２・・・・・・・・・・・・・・・・・（式３）
このような化学反応によって改質ガス１４中の一酸化炭素が酸化される。また式３に示すように、変成触媒は一酸化炭素を除去するだけでなく、水素を生成するはたらきをもつ。これらの反応を発生させるためには変成触媒を１５０℃〜３００℃の温度に保つ必要がある。

改質リターン流路４の段階ではガスの温度は３５０〜５５０℃になっているため、改質リターン流路４から一酸化炭素除去部６の入口に至るまでの間に、ガスを３００℃以下まで冷却する必要がある。

改質リターン流路４と一酸化炭素除去部６の間には両者をつなぐ接続流路５を設け、この接続流路５においてガスを冷却させる。接続流路５は水蒸気生成部２に隣接しており、ガスの持つ熱を水蒸気生成部２に吸収させる事によってその温度を低下させることができる。

本実施の形態における水素発生装置を流れる原料ガス１１は、原料ガス供給部１、水蒸気生成部２、改質部３、改質リターン流路４、接続流路５、一酸化炭素除去部６の順に流れていき、その後、水素発生装置の外部へと排出される。

水素発生装置を形成する金属容器のまわりには断熱材２４が取り付けられている。この断熱材２４は水素発生装置からの放熱を防ぎ、装置全体の温度を低下させないことを目的として取り付けられている。また、一酸化炭素除去部６に封入される変成触媒はその温度が常に１５０〜３００℃に保たれるようにしなければならない。

しかしながらこの一酸化炭素除去部６の温度は、原料ガス１１の流量や水の流量などが変化することによって、大きく変わるという性質を持つ。特に、原料ガス１１の量を増加させて生成水素量を増加させる際に、このことが起こりやすい。原料ガス１１の量を増加させる場合、それに応じて改質部３の温度を保つように加熱部２１の加熱量を増加させることが必要になる。このとき、改質ガス１４の持つ熱量が増加するが、その熱量に対して接続流路５での冷却効果が不十分になるため、一酸化炭素除去部６に至るまでにガスを３００℃まで冷却することができなくなり、変成触媒の温度が増加する。

実施の形態１における水素発生装置では、ガスの流量変化やそれにともなう加熱部２１での加熱量増加といったことによって引き起こされる、変成触媒の高温化を避けるための工夫として、以下のような構成を設ける。

＜冷却流路７＞
すなわち、接続流路５に隣接し、接続流路５内部のガスをさらに冷却するための冷却流路７を設ける。この冷却流路７は接続流路５を取り囲むように配置され、内部には、改質ガス１４を冷却するための冷媒１５が流れている。つまり、図１に示すように、冷却流路７は、接続流路５の外周部分に位置する。図１では、接続流路５がドーナツ状であるので、冷却流路７は、そのドーナツ状形状の外周をドーナツ状形状で覆う。

冷媒１５には例えば空気などが用いられる。この冷媒１５を流すことで接続流路５を流れる改質ガス１４を冷却し、変成触媒の高温化を抑制する。冷媒１５は一酸化炭素除去部６を直接冷却するのではなく、その上流に位置する接続流路５を冷却するということが特に重要である。一酸化炭素除去部６を直接冷却すると、変成触媒が部分的に冷却され、温度ムラが発生してしまう。しかしその上流に位置する接続流路５を冷却すれば、一酸化炭素除去部６に流入する前に冷却された改質ガス１４が触媒全体に拡散するので、温度ムラなく均一に触媒を冷却することができる。

冷媒１５は外部からパイプなどの流路を通って外部から供給され、冷却流路７に投入される。また、冷却流路７の内部の冷媒１５は、改質ガス１４が流れる方向を軸方向としてその周りを旋回するように流れる。この旋回によって、流動距離が大きくなり、改質ガス１４を冷却する効果が大きくなる。図３は図１の断面ＣＣによって冷却流路７を切断した断面図である。冷却流路７は図３に示されるように、内部に仕切り４１を設け、この仕切り４１の片面の近傍に入口パイプ４２を、その逆側の面の近傍に出口パイプ４３を設ける。この仕切り４１が存在することにより、常に一定方向に流れが保たれるため、安定して旋回流を発生させることができる。
＜冷却流路７の制御＞
一酸化炭素除去部６には変成触媒の温度を測定するための温度測定器２５（図１）が挿入されており、この温度が常に３００℃以下になるように冷媒１５の流量を制御する。たとえば、原料ガス１１の流量を増加させたときに発生する変成触媒の温度上昇が確認された場合は、冷媒１５の流量を増加させ、改質ガス１４に対する冷却効果を増大させて、高温化を抑制する、といった具合である。

外部から供給される冷媒１５は、常温程度（１０〜３０℃）でも十分に冷却効果を発揮することができる。空気を冷媒にする場合は、常温で存在する大気中の空気をそのまま活用すればよい。

上記で説明した冷却流路７は、一酸化炭素除去部６の温度コントロールを実現するためのものであるが、単に冷却するだけでは燃料処理器の水素生成効率を低下させてしまう。本来、接続流路５を流れる改質ガス１４は、水蒸気生成部２と熱交換するように設計されている。改質ガス１４のもつ熱が水蒸気生成部２を流れる混合ガス１３に受け渡されることで、排熱を有効利用し、混合ガス１３の温度を高めることで改質部３を高温に保ち、効率的に水素生成を行えるように構成されている。

しかしながら、冷却流路７の効果によって冷媒１５が改質ガス１４から熱を受け取り、改質ガス１４が冷却される。このことで、水蒸気生成部２への伝熱量が減少し、水蒸気生成部２よりも後流に位置する改質部３の温度が低下し、発生する水素の量も低下する。これを補うために加熱部２１の加熱量を増加させる。この結果、改質部３の温度コントロールは可能となる。しかし、加熱部２１に余分なエネルギーを投入しなければならないため、投入エネルギーに対する水素生成量の割合（すなわち水素生成効率）は悪化することになる。

この問題を解決するため、本実施の形態における水素発生装置は、冷媒１５が改質ガス１４から受け取った熱を回収し、再び水素発生装置内部へ投入する仕組みを設けている。冷却流路７を通り抜け、温度が高温化した冷媒１５は、パイプなどを通して冷媒熱回収流路８へ流れる。この冷媒熱回収流路８は、原料ガス供給部１の流路に隣接し、熱交換可能な構成になっており、具体的には図４に示すような構成をとる。

図４は冷媒熱回収流路８と原料ガス供給部１の斜視図である。原料ガス供給部１と冷媒熱回収流路８は互いに接触しあうように構成されており、その接触面積も十分に確保しておくことがポイントである。

図４の構成によって熱交換が行われ、冷媒１５のもつ熱が原料ガス１１に引き渡され、水蒸気生成部２へと投入される。この熱交換によって低温化した冷媒１５は水素発生装置外部へと排出される。冷却流路７を流れる冷媒が改質ガス１４の温度を低下させ、水蒸気生成部２への伝熱が減少させたとしても、高温化した冷媒１５が原料ガス１１を温めるため、水素発生装置全体の熱損失は抑制される。それによって、水蒸気生成部２を流れる混合ガス１３や改質部３は高温に保たれるため、水素生成効率の低下を抑制することが可能となる。

なお、冷却流路７を設けることは必要であるが、改質リターン流路４を設けることは必須ではなく、より好ましい例である。
（実施の形態２）
実施の形態１における水素発生装置は、冷却流路７によって改質ガス１４を冷却し、一酸化炭素除去部６の温度コントロールを行う仕組みを導入している。これは水素発生装置を流れるガスの流量変化によって一酸化炭素除去部６が高温化することを前提に設けられている。

しかし、ガスの流量の変化の仕方によっては、逆に低温化する場合も考えられる。冷却流路７に冷媒１５が流れている状態で低温化しているのであれば、その流量を減少させることで一酸化炭素除去部６を適切な温度に戻すことができる。

しかし、冷媒１５が流れていない状態で低温化しているのであれば、別の手段で対策をとる必要がある。

方法としては、外部から高温状態の流体を冷却流路７に投入し、改質ガス１４を加熱する方法が考えられるが、これを行うには３００℃以上の高温流体を必要とする。ヒーターなどの加熱装置を導入しても、流体を３００℃以上に加熱するには時間を要するため、一酸化炭素除去部６の低温化に対しては即座に対処できない。

また一酸化炭素除去部６の低温化にそなえて、３００℃以上の流体をあらかじめ常備しておくことは、常に保温のためのエネルギーを必要とするため経済的ではない。

実施の形態２では、これらの問題点を勘案した構成を採用した。すなわち、実施の形態１の構成に対して、外部からの高温流体の供給を必要とせず、一酸化炭素除去部６の低温化に即座に対処可能な構成を追加している。

図５は、実施の形態２における水素発生装置の構成をあらわすものである。改質リターン流路４の外部および接続流路５の外部に、空洞領域５１が設けてあり、その空洞領域５１の中で、位置を調整できるように設けられた可動断熱材５２が配置されている。可動断熱材５２は駆動装置５３に接続されている。一酸化炭素除去部６に設置されている温度測定器２５が一酸化炭素除去部６の温度低下を感知すると、その情報はすぐさま駆動装置５３に伝えられ、可動断熱材５２を図の下方向に移動させ、空洞領域５１の大きさを広げる。これにより、接続流路５を流れる改質ガス１４の温度が上昇し、一酸化炭素除去部６の低温化が緩和される。説明しない事項は、実施の形態１と同様である。
＜メカニズム＞
以下では、空洞領域５１の大きさが広がることによる、改質ガス１４の温度上昇のメカニズムについて図６と図７を参照しながら詳しく説明する。

本来、改質リターン流路４は、改質部３と熱交換可能になるように隣接して配置されている（図６）。改質部３では吸熱反応が発生しているため、改質リターン流路４を流れる改質ガス１４がもつ熱は、隣接する改質部３へと吸収され、改質ガス１４の温度は低下する。ここで図７のように改質リターン流路４の外側に空洞領域５１が設けられた場合、改質ガス１４のもつ熱の一部は空洞領域５１へと伝えられる。また空洞領域５１で熱対流が発生するため、熱は空洞領域５１の上部へと伝えられ、その熱は接続流路５を流れる改質ガス１４へと伝搬する。つまり、改質リターン流路４が持つ熱の一部を、いったん空洞領域へ逃がし、再び接続流路５へ取り込むことにより、接続流路５の改質ガス１４を高温化させる仕組みとなっている。

空洞領域５１での十分な熱対流効果を発生させるため、空洞領域５１の幅は改質リターン流路４の幅の、３〜１０倍程度を確保することが望ましい。

この実施の形態２における水素発生装置は、一酸化炭素除去部６が高温化した場合には冷媒１５を流動させ、低温化した場合には可動断熱材５２の位置を調整する。このような二段構えの機能を有しており、さまざまなガスの流動条件に対応可能である。いずれの場合にも、一酸化炭素除去部６を直接温度制御するのではなく、その直前の接続流路５を冷却もしくは加熱するため、変成触媒の温度ムラが少なく、一酸化炭素除去性能を確保しやすい。また、水素発生装置全体の熱損失も少なく、水素生成効率の低下を抑制できる。さらに、外部からの高温流体の供給を必要としないため、低温化に対しても素早く対処可能である。

（なお書き）
上記水素発生装置は、燃料電池へ水素を供給する水素発生装置だけでなく、各種水素が必要な機器へ水素を供給する水素発生装置である。

実施の形態の水素発生装置は、さまざまなガスの流量条件に対して、水素生成効率と、一酸化除去性能を確保できる。したがって、ＰＥＦＣを搭載した燃料電池コージェネレーションシステムに利用できる。

１ 原料ガス供給部
２ 水蒸気生成部
３ 改質部
４ 改質リターン流路
５ 接続流路
６ 一酸化炭素除去部
７ 冷却流路
８ 冷媒熱回収流路
１１ 原料ガス
１２ 水
１３ 混合ガス
１４ 改質ガス
１５ 冷媒
２１ 加熱部
２２ バーナー
２４ 断熱材
２５ 温度測定器
３１ 改質触媒
４１ 仕切り
４２ 入口パイプ
４３ 出口パイプ
５１ 空洞領域
５２ 可動断熱材
５３ 駆動装置
１０１ 水素発生装置
１１０ 脱硫部
１２０ 改質部
１３０ 変成部
１４０ 空気流路
２０１ 一酸化炭素を含むガス
２０２ 空気

Claims (9)

1. 原料ガス供給部と、
   前記原料ガス供給部と連結された水蒸気生成部と、
   前記水蒸気生成部と連結された改質部と、
   前記改質部と連結された一酸化炭素除去部と、
   加熱部と、を有する水素発生装置であって、
   前記改質部と前記一酸化炭素除去部の間に接続流路が存在し、
   前記接続流路に隣接し冷却流路が形成された水素発生装置。
2. 前記冷却流路は、さらに、前記原料ガス供給部と隣接し設けられた流路である請求項１記載の水素発生装置。
3. 前記改質部の後流路は折り変えされ、前記改質部に隣接し、前記後流路にリターン流路が形成され、
   前記接続流路は、前記リターン流路の後流に設けられた請求項１または２記載の水素発生装置。
4. 前記接続流路は、前記水蒸気生成部に隣接し配置される請求項１から３のいずれか１項に記載の水素発生装置。
5. 前記冷却流路は、前記接続流路の外周を覆うように形成された請求項１から４のいずれか１項に記載の水素発生装置。
6. 前記水素発生装置の内部に、前記加熱部があり、
   前記加熱部の外周に位置する第１外周に、前記水蒸気生成部と前記改質部とがあり、
   前記第１外周の外周に位置する第２外周に、前記接続流路と前記一酸化炭素除去部とがある請求項１から５のいずれか１項に記載の水素発生装置。
7. 前記加熱部は、円柱形状であり、
   前記加熱部の外周に隣接して覆うように前記第１外周が位置し、
   前記第１外周に隣接して覆うように前記第２外周が位置する請求項６記載の水素発生装置。
8. 前記接続流路と前記リターン流路の外周には空間領域が設けられ、
   前記空間領域の内を可動できるように配置された可動断熱部が設けられ、
   前記可動断熱部の位置を変更する駆動部を備える請求項３から７のいずれか１項に記載の水素発生装置。
9. 原料ガスが導入する第１導入工程と、
   水を導入する第２導入工程と、
   前記水を水蒸気にする水蒸気工程と、
   前記原料ガスと前記水蒸気を水素と一酸化炭素へ変換する改質工程と、
   前記改質工程の後の前記水素と前記一酸化炭素とを冷却する冷却工程と、
   前記一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去工程と、を含む水素発生方法。
   

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