JP2017105646A - Hydrogen generator and fuel cell system using the same - Google Patents
Hydrogen generator and fuel cell system using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017105646A JP2017105646A JP2015238166A JP2015238166A JP2017105646A JP 2017105646 A JP2017105646 A JP 2017105646A JP 2015238166 A JP2015238166 A JP 2015238166A JP 2015238166 A JP2015238166 A JP 2015238166A JP 2017105646 A JP2017105646 A JP 2017105646A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- raw material
- material gas
- preheating
- hydrodesulfurizer
- gas supply
- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
Description
本発明は、脱硫器を備えた水素生成装置及びそれを用いた燃料電池システムに関するものである。 The present invention relates to a hydrogen generator equipped with a desulfurizer and a fuel cell system using the same.
燃料電池システムは、水素を含有する改質ガスを製造する水素生成装置と、水素生成装置で生成された水素を利用して発電する燃料電池を主たる要素として構成されている。水素生成装置は、燃料電池へ燃料である水素を供給する装置であり、原料ガスを改質して水素含有ガスを生成するものである。 The fuel cell system is mainly composed of a hydrogen generator that produces reformed gas containing hydrogen and a fuel cell that generates power using hydrogen generated by the hydrogen generator. The hydrogen generator is an apparatus that supplies hydrogen as a fuel to a fuel cell, and reforms a raw material gas to generate a hydrogen-containing gas.
原料ガスには、都市ガス、LPガス、及び天然ガスなどのメタンを主成分とする炭化水素系ガスを用いるが、付臭成分として硫黄化合物を含んでいることが多い。硫黄化合物に含まれる硫黄は、水蒸気改質反応に用いられるNi系やRu系などの改質触媒の活性を低下させることが知られている。この硫黄成分を除去するため、水素生成装置は、一般に脱硫器を備える。 As the source gas, a hydrocarbon gas mainly composed of methane such as city gas, LP gas, and natural gas is used, but it often contains a sulfur compound as an odorous component. It is known that sulfur contained in the sulfur compound decreases the activity of reforming catalysts such as Ni-based and Ru-based used for the steam reforming reaction. In order to remove this sulfur component, the hydrogen generator generally includes a desulfurizer.
このような脱硫器の一例として、水添脱硫器がある。水添脱硫は、原料ガスに水素を混合したガスから硫黄成分を硫化水素に変換し、吸着剤に吸着させて除去する脱硫方法であり、脱硫剤としてCuZn系、Ni系、ZnO系などが用いられる。水添脱硫に用いる脱硫剤は、硫黄成分の吸着容量が大きいため、長期間でも交換する必要がないという特徴がある。 An example of such a desulfurizer is a hydrodesulfurizer. Hydrodesulfurization is a desulfurization method in which a sulfur component is converted to hydrogen sulfide from a gas in which hydrogen is mixed with a raw material gas, and is adsorbed and removed by an adsorbent. CuZn-based, Ni-based, ZnO-based, etc. are used as the desulfurizing agent. It is done. The desulfurization agent used for hydrodesulfurization has a feature that it does not need to be replaced even for a long period of time because of its large sulfur component adsorption capacity.
ただし、水添脱硫では、脱硫剤は脱硫に適した温度、例えば200〜300℃程度の高温状態に加熱する必要がある。脱硫剤の温度が高すぎると脱硫剤が熱劣化し、逆に温度が低すぎると脱硫剤の硫黄成分の吸着容量が低下するため水添脱硫器に搭載する脱硫剤の量が多く必要となるためである。 However, in hydrodesulfurization, it is necessary to heat the desulfurizing agent to a temperature suitable for desulfurization, for example, a high temperature of about 200 to 300 ° C. If the temperature of the desulfurizing agent is too high, the desulfurizing agent will be thermally deteriorated. Conversely, if the temperature is too low, the adsorption capacity of the sulfur component of the desulfurizing agent will decrease, so a large amount of desulfurizing agent will be required to be installed in the hydrodesulfurizer. Because.
水添脱硫器を小型化して、低コスト化するには、脱硫剤の搭載量を少なくする必要があるが、そのためには脱硫剤の全体の温度を上限に近いほぼ均一な温度、例えば250〜300℃、とすることが望ましい。 In order to reduce the size and cost of the hydrodesulfurizer, it is necessary to reduce the mounting amount of the desulfurizing agent. For that purpose, the entire temperature of the desulfurizing agent is almost uniform, for example, 250 to It is desirable to set it as 300 degreeC.
このような水添脱硫器を備えた水素生成装置として、例えば、円筒状の改質器の外周に水添脱硫器を備えた水素生成装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この水素生成装置では、径方向の中心に燃焼器が配置され、その外周部に改質器、水添脱硫器の順で配置されている。 As a hydrogen generator equipped with such a hydrodesulfurizer, for example, a hydrogen generator equipped with a hydrodesulfurizer on the outer periphery of a cylindrical reformer is known (see, for example, Patent Document 1). In this hydrogen generator, a combustor is disposed at the center in the radial direction, and a reformer and a hydrodesulfurizer are disposed in that order on the outer periphery.
改質器には、改質部、一酸化炭素低減部を備えている。改質器には水添脱硫器により脱硫された原料ガスと改質水が供給され、改質部において改質反応により水素を含有した改質ガスを生成する。 The reformer includes a reforming unit and a carbon monoxide reducing unit. The reformer is supplied with raw material gas and reformed water desulfurized by a hydrodesulfurizer, and generates reformed gas containing hydrogen by a reforming reaction in the reforming section.
改質ガスには副生成物として一酸化炭素が含まれるが、一酸化炭素は電池性能を劣化させるため、燃料電池へ供給する水素中の一酸化炭素を低減する必要がある。一酸化炭素低減部は、一酸化炭素シフト反応や一酸化炭素選択酸化反応により、改質ガスに含まれる一酸化炭素を除去する。 The reformed gas contains carbon monoxide as a by-product. Since carbon monoxide degrades battery performance, it is necessary to reduce carbon monoxide in hydrogen supplied to the fuel cell. The carbon monoxide reduction unit removes carbon monoxide contained in the reformed gas by a carbon monoxide shift reaction or a carbon monoxide selective oxidation reaction.
これら改質部、一酸化炭素低減部はそれぞれの化学反応に適した温度があり、改質反応に適した温度は、例えば400〜650℃、一酸化炭素シフト反応に適した温度は、例え
ば200〜300℃、となるように、燃焼器の周囲に配置されている。水添脱硫器は、水添脱硫に適した温度となるように、改質器の外周に断熱材を間に介して配置されている。
These reforming sections and carbon monoxide reduction sections have temperatures suitable for respective chemical reactions. The temperature suitable for the reforming reaction is, for example, 400 to 650 ° C., and the temperature suitable for the carbon monoxide shift reaction is, for example, 200. It is arrange | positioned around a combustor so that it may become -300 degreeC. The hydrodesulfurizer is disposed on the outer periphery of the reformer with a heat insulating material interposed therebetween so that the temperature is suitable for hydrodesulfurization.
水添脱硫器の反応容器は同心二重円筒形状であり、脱硫剤は反応容器の上下に配した仕切り板の間に充填されている。脱硫剤を挟んで反応容器内の上側には上面板と脱硫剤との間に上側空間が形成され、また下側には底面板と脱硫剤との間に下側空間が形成されている。そして、上側空間には、脱硫済の原料ガスを排出する原料ガス排出路が接続され、下側空間には水素を添加した原料ガスを供給する原料ガス供給路が接続されている。 The reaction vessel of the hydrodesulfurizer has a concentric double cylindrical shape, and the desulfurizing agent is filled between partition plates arranged above and below the reaction vessel. An upper space is formed between the top plate and the desulfurizing agent on the upper side of the reaction vessel with the desulfurizing agent interposed therebetween, and a lower space is formed between the bottom plate and the desulfurizing agent on the lower side. The upper space is connected to a source gas discharge path for discharging the desulfurized source gas, and the lower space is connected to a source gas supply path for supplying a source gas added with hydrogen.
水素が添加された原料ガスは、原料ガス供給路から脱硫剤の下側空間に導入され、脱硫剤への流入部に導入される。原料ガスは脱硫剤内を上昇する過程で原料ガス中の硫黄化合物が水素との脱硫反応により除去される。硫黄化合物が除去された原料ガスは、脱硫剤の上側空間に達し原料ガス排出路を通って改質器へ供給される。 The raw material gas to which hydrogen is added is introduced into the lower space of the desulfurizing agent from the raw material gas supply path, and is introduced into the inflow portion to the desulfurizing agent. In the course of the source gas rising in the desulfurizing agent, sulfur compounds in the source gas are removed by a desulfurization reaction with hydrogen. The raw material gas from which the sulfur compound has been removed reaches the upper space of the desulfurizing agent and is supplied to the reformer through the raw material gas discharge passage.
しかしながら、上記従来の水素生成装置では、原料ガス供給路に流れる原料ガスは、原料ガス供給路から外部環境の温度に近い温度で水添脱硫器に供給されるため、水添脱硫器の原料ガス供給路との接続部付近では、水添脱硫に好適な温度、例えば250〜300℃に比べて、低い温度で原料ガスが流入することになる。 However, in the conventional hydrogen generator, the raw material gas flowing in the raw material gas supply path is supplied from the raw material gas supply path to the hydrodesulfurizer at a temperature close to the temperature of the external environment. In the vicinity of the connection with the supply path, the raw material gas flows at a temperature lower than a temperature suitable for hydrodesulfurization, for example, 250 to 300 ° C.
そのため、水添脱硫器の原料ガス供給路との接続部付近は低温の原料ガスにより冷やされ、水添脱硫器の原料ガス供給路との接続部に近い部分では、原料ガス供給路との接続部と離れた部分に較べ、原料ガスは低温のまま脱硫剤充填部に流入し、水添脱硫器の原料ガス供給路との接続部に近い部分の脱硫剤の温度が低くなり、脱硫剤全体の温度が不均一となる。 Therefore, the vicinity of the connection with the feed gas supply path of the hydrodesulfurizer is cooled by the low temperature feed gas, and the connection with the feed gas supply path is close to the connection with the feed gas supply path of the hydrodesulfurizer. Compared to the part far from the part, the raw material gas flows into the desulfurizing agent filling part at a low temperature, and the temperature of the desulfurizing agent in the part near the connecting part with the raw material gas supply path of the hydrodesulfurizer becomes lower. The temperature becomes uneven.
その結果、脱硫剤全体を水添脱硫に好適な温度に保つことができず、脱硫剤の搭載量を削減できないという課題を有していた。 As a result, the entire desulfurization agent cannot be maintained at a temperature suitable for hydrodesulfurization, and there is a problem that the amount of the desulfurization agent cannot be reduced.
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、脱硫剤全体の温度を均一化させ、従来の水素生成装置に比べ好適な温度で水添脱硫を行うことにより、脱硫剤の搭載量を低減した水素生成装置及びそれを用いた燃料電池システムを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and reduces the loading amount of the desulfurization agent by making the temperature of the entire desulfurization agent uniform and performing hydrodesulfurization at a temperature suitable for the conventional hydrogen generator. An object of the present invention is to provide a hydrogen generation apparatus and a fuel cell system using the same.
上記従来の課題を解決するために、本発明の水素生成装置は、原料ガスから水素含有ガスを生成する改質器と、改質器からの伝熱により加熱され、改質器に供給される原料ガス中の硫黄化合物を除去する水添脱硫器と、水添脱硫器に原料ガスを供給する原料ガス供給路と、を備え、水添脱硫器は、脱硫剤が充填される脱硫剤充填部と、原料ガス供給路と接続され、原料ガス供給路から供給される原料ガスを脱硫剤充填部における原料ガスの進行方向に対して交差する方向に分配するとともに、原料ガス供給路から供給される原料ガスを改質器からの伝熱により加熱して脱硫剤充填部へ供給する予熱部と、を備え、予熱部内を流れる原料ガスの流量は、脱硫剤充填部における原料ガスの進行方向に対して直交する方向に変化し、原料ガス供給路との接続部近傍が少なくなるように構成したものである。 In order to solve the above conventional problems, a hydrogen generator of the present invention is heated by heat transfer from a reformer that generates a hydrogen-containing gas from a raw material gas, and is supplied to the reformer. A hydrodesulfurizer for removing sulfur compounds in the raw material gas; and a raw material gas supply passage for supplying the raw material gas to the hydrodesulfurizer, wherein the hydrodesulfurizer is filled with a desulfurizing agent. And the raw material gas supplied from the raw material gas supply passage is distributed in a direction intersecting the traveling direction of the raw material gas in the desulfurizing agent filling section and supplied from the raw material gas supply passage. A preheating part that heats the raw material gas by heat transfer from the reformer and supplies the raw material gas to the desulfurizing agent filling part, and the flow rate of the raw material gas flowing in the preheating part is relative to the direction of the raw material gas in the desulfurizing agent filling part The material gas supply path In which the vicinity of the connecting portion is configured to be less.
これにより、水添脱硫器の予熱部において、原料ガスの流路長は、原料ガス供給路の接
続部近傍が、原料ガス供給路の接続部との反対側より短くなるが、予熱部にて流量が少ない原料ガス供給路の接続部近傍の流路では、流量が多い原料ガス供給路との接続部の反対側の流路より流路長当たりの原料ガスの温度上昇は大きくなるため、原料ガス供給路の接続部近傍とその反対側に流れる原料ガスの予熱後の温度差を低減することができ、脱硫剤充填部全体が水添脱硫に好適な温度とすることができる。
As a result, in the preheating part of the hydrodesulfurizer, the flow length of the raw material gas is shorter in the vicinity of the connecting part of the raw material gas supply path than the opposite side of the connecting part of the raw material gas supply path. In the flow path near the connection part of the raw material gas supply path with a low flow rate, the temperature rise of the raw material gas per flow path length is larger than the flow path on the opposite side of the connection part with the high flow rate of the raw material gas supply path. The temperature difference after preheating of the raw material gas flowing in the vicinity of the connecting portion of the gas supply path and the opposite side can be reduced, and the entire desulfurizing agent filling portion can be set to a temperature suitable for hydrodesulfurization.
本発明の水素生成装置は、脱硫剤を水添脱硫に好適な温度とすることで、脱硫剤の搭載量を低減することができるため、水素生成装置を小型化、低コスト化することができる。 The hydrogen generator of the present invention can reduce the mounting amount of the desulfurizing agent by setting the desulfurizing agent to a temperature suitable for hydrodesulfurization, so that the hydrogen generating device can be reduced in size and cost. .
第1の発明は、原料ガスから水素含有ガスを生成する改質器と、改質器からの伝熱により加熱され、改質器に供給される原料ガス中の硫黄化合物を除去する水添脱硫器と、水添脱硫器に原料ガスを供給する原料ガス供給路とを備え、水添脱硫器は、脱硫剤が充填される脱硫剤充填部と、原料ガス供給路と接続され、原料ガス供給路から供給される原料ガスを脱硫剤充填部における原料ガスの進行方向に対して交差する方向に分配するとともに、原料ガス供給路から供給される原料ガスを改質器からの伝熱により加熱して脱硫剤充填部へ供給する予熱部と、を備え、予熱部内を流れる原料ガスの流量は、脱硫剤充填部における原料ガスの進行方向に対して直交する方向に変化し、原料ガス供給路との接続部近傍が少なくなるように構成した水素生成装置である。 The first invention is a reformer that generates a hydrogen-containing gas from a raw material gas, and hydrodesulfurization that is heated by heat transfer from the reformer and removes sulfur compounds in the raw material gas supplied to the reformer. And a raw material gas supply passage for supplying a raw material gas to the hydrodesulfurizer, and the hydrodesulfurizer is connected to a desulfurizing agent filling section filled with a desulfurizing agent and a raw material gas supply passage, and is supplied with a raw material gas. The raw material gas supplied from the passage is distributed in a direction crossing the traveling direction of the raw material gas in the desulfurization agent filling section, and the raw material gas supplied from the raw material gas supply passage is heated by heat transfer from the reformer. A flow rate of the raw material gas flowing in the preheating portion is changed in a direction orthogonal to the traveling direction of the raw material gas in the desulfurizing agent filling portion, Hydrogen configured to reduce the area near the connection It is formed apparatus.
これにより、水添脱硫器の予熱部において、原料ガス供給路の接続部近傍とその反対側に流れる原料ガスの流路長は、原料ガス供給路の接続部近傍が短く、接続部の反対側は長くなるが、原料ガス供給路の接続近傍の予熱部での原料ガスの流量を接続部の反対側より少なくすることにより、原料ガスの流量が少ない原料ガス供給路の接続部近傍の流路の温度上昇は、原料ガス供給路の接続部の反対側の流路より大きくなるため、原料ガス供給路の接続近傍とその反対側に流れる原料ガスの予熱後の温度差を低減することができる。この結果、脱硫剤充填部の温度が水添脱硫に好適な温度となり、脱硫剤の搭載量を低減することができる。 As a result, in the preheating section of the hydrodesulfurizer, the length of the flow path of the raw material gas flowing in the vicinity of the connection portion of the raw material gas supply path and the opposite side thereof is short in the vicinity of the connection section of the raw material gas supply path. However, the flow rate of the raw material gas in the preheating part near the connection of the raw material gas supply path is smaller than that on the opposite side of the connection part, so that the flow rate in the vicinity of the connection part of the raw material gas supply path is low. Is larger than the flow path on the opposite side of the connecting portion of the raw material gas supply path, so that the temperature difference after preheating of the raw material gas flowing near the connection of the raw material gas supply path and the opposite side can be reduced. . As a result, the temperature of the desulfurization agent filling part becomes a temperature suitable for hydrodesulfurization, and the amount of desulfurization agent mounted can be reduced.
第2の発明は、特に、第1の発明の水添脱硫器の予熱部を、改質器からの熱を予熱部内に流れる原料ガスに伝える予熱部第1壁と、予熱部第1壁と対向し、予熱部第1壁よりも
改質器から離れて設けられた予熱部第2壁との間を、原料ガスが流れるように構成し、原料ガス供給路との接続部近傍の予熱部第1壁と予熱部第2壁との間隔は、原料ガス供給路との接続部近傍より、脱硫剤充填部における原料ガスの進行方向に対して直交する方向に離れた部分の間隔が広くしたものである。
In particular, the second invention is characterized in that the preheating part of the hydrodesulfurization unit of the first invention, the preheating part first wall for transmitting the heat from the reformer to the raw material gas flowing into the preheating part, and the preheating part first wall, A preheating part in the vicinity of the connection part with the raw material gas supply path is configured so that the raw material gas flows between the opposing preheating part second wall and the preheating part second wall provided farther from the reformer. The distance between the first wall and the preheating part second wall is wider than the vicinity of the connection part with the raw material gas supply path in the part separated in the direction perpendicular to the direction of progress of the raw material gas in the desulfurizing agent filling part. Is.
これにより、原料ガス供給路の接続部近傍の予熱部第1壁と予熱部第2壁との間に流れる原料ガスの受ける流路抵抗は、原料ガス供給路の接続部より離れた部分より大きくなるため、予熱部第1壁と予熱部第2壁との間に流れる原料ガスの流量は、原料ガス供給路の接続部近傍が少なく、原料ガス供給路の接続部の反対側が多くなる。この結果、第1の発明と同様に原料ガス供給路の接続部近傍とその反対側に流れる原料ガスの予熱後の温度の差を低減することができるため、脱硫剤充填部の温度が水添脱硫に好適な均一な温度となり、脱硫剤の搭載量を低減することができる。 Thereby, the flow resistance which the raw material gas which flows between the preheating part 1st wall and the preheating part 2nd wall near the connection part of a raw material gas supply path receives is larger than the part away from the connection part of a raw material gas supply path. Therefore, the flow rate of the raw material gas flowing between the preheating part first wall and the preheating part second wall is small in the vicinity of the connecting part of the raw material gas supply path, and is increased on the opposite side of the connecting part of the raw material gas supply path. As a result, similar to the first invention, the temperature difference after preheating of the raw material gas flowing in the vicinity of the connecting portion of the raw material gas supply path and the opposite side can be reduced. A uniform temperature suitable for desulfurization is obtained, and the loading amount of the desulfurization agent can be reduced.
第3の発明は、特に、第1または第2の発明の改質器を、円筒状とし、水添脱硫器の脱硫剤充填部は、改質器の外周に配置された環状の円筒形状であり、脱硫剤充填部と予熱部は、軸方向に隣接し、水添脱硫器へ供給される原料ガスは予熱部および脱硫剤充填部内を軸方向に流れるように構成したものである。 In the third aspect of the invention, in particular, the reformer of the first or second aspect of the invention is cylindrical, and the desulfurization agent filling portion of the hydrodesulfurizer is an annular cylindrical shape disposed on the outer periphery of the reformer. The desulfurizing agent filling part and the preheating part are adjacent to each other in the axial direction, and the raw material gas supplied to the hydrodesulfurizer is configured to flow in the axial direction in the preheating part and the desulfurizing agent filling part.
これにより、予熱されて脱硫剤充填部へ供給される原料ガスの周方向の温度差は低減され、脱硫剤充填部の温度が水添脱硫に好適な温度となり、脱硫剤の搭載量を低減することができる。 As a result, the temperature difference in the circumferential direction of the raw material gas that is preheated and supplied to the desulfurizing agent filling portion is reduced, the temperature of the desulfurizing agent filling portion becomes a temperature suitable for hydrodesulfurization, and the loading amount of the desulfurizing agent is reduced. be able to.
第4の発明は、特に、第3の発明における予熱部第1壁と予熱部第2壁を、共に円筒状とし、予熱部第1壁の中心軸と予熱部第2壁の中心軸とが重ならないように構成したものである。 In the fourth invention, in particular, the preheating part first wall and the preheating part second wall in the third invention are both cylindrical, and the central axis of the preheating part first wall and the central axis of the preheating part second wall are It is configured not to overlap.
これにより、簡便な構成で水添脱硫器の予熱部第1壁と予熱部第2壁の間隔を変え、原料ガス供給路の接続部近傍の予熱部第1壁と予熱部第2壁との間に流れる原料ガスの流量を、原料ガス供給路の接続部の反対側より少なくすることができ、第3の発明と同様に、原料ガス供給路の接続部近傍とその反対側に流れる原料ガスの予熱後の温度の差を低減することができるため、脱硫剤充填部の温度が水添脱硫に好適な温度となり、脱硫剤の搭載量を低減することができる。 Thereby, the space | interval of the preheating part 1st wall and the preheating part 2nd wall of a hydrodesulfurizer is changed by simple structure, and the preheating part 1st wall and the preheating part 2nd wall near the connection part of a raw material gas supply path are made. The flow rate of the raw material gas flowing between them can be made smaller than that on the opposite side of the connecting portion of the raw material gas supply path, and the raw material gas flowing in the vicinity of the connecting portion of the raw material gas supply path and on the opposite side thereof, as in the third invention Since the temperature difference after preheating can be reduced, the temperature of the desulfurizing agent filling portion becomes a temperature suitable for hydrodesulfurization, and the amount of the desulfurizing agent mounted can be reduced.
第5の発明は、特に、第1から第4のいずれか1つの発明の水素生成装置と、この水素生成装置から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た燃料電池システムである。 The fifth aspect of the invention is particularly a fuel cell system comprising the hydrogen generator of any one of the first to fourth aspects of the invention and a fuel cell that generates power using the hydrogen-containing gas supplied from the hydrogen generator. It is.
これにより、水素生成装置を低コスト、小型化することができ、低コストで小型な燃料電池システムを実現することができる。 Thereby, the hydrogen generator can be reduced in cost and size, and a low-cost and small fuel cell system can be realized.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における水素生成装置の概略構成図である。図1において、水素生成装置10は、それぞれ円筒状の燃焼器20、改質器30、水添脱硫器40を主な構成要素とし、原料ガス供給路61と、水供給路62と、改質ガス経路64、可燃ガス経路66と接続されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hydrogen generator in Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, the
原料ガス供給路61は、原料ガス源(図示せず)から水素が添加された原料ガスを水素
生成装置10へ供給する配管から構成される経路である。水供給路62は、水供給源(図示せず)から供給される水を水素生成装置10へ供給する配管から構成される経路であって、改質器30の蒸発部31の上流側に位置する流路へ接続されている。
The source
可燃ガス経路66は、可燃ガス源(図示せず)から燃焼器20へ燃焼に供される可燃ガスを供給する配管から構成される経路である。
The
燃焼器20は、バーナ21および燃焼ガス流路22から構成される。可燃ガスの燃焼による発熱及び燃焼により生じた燃焼ガスにより、改質器30及び改質器30を介して水添脱硫器40を加熱する機器である。燃焼器20は改質器30の中央部分に挿入され、燃焼器20と改質器30は一体化されている。
The
燃焼器20は中央部に下向きの火炎を形成するように構成され、供給された可燃ガスを燃焼し、燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、燃焼器20の内部において、下向きから上向きへと流れを折返し、燃焼ガス流路22を通じて、外部(大気)と連通した燃焼ガス排出口(図示せず)から排気される。
The
改質器30は、原料ガスから水素を含有する改質ガスを生成する機器であり、蒸発部31、改質部32、一酸化炭素低減部33を備える。改質部32には改質触媒が充填され、燃焼器20の外周に配置される。
The
蒸発部31は、丸棒などの棒材をらせん状にした流路などから構成され、改質部32の上流側となる改質部32の上部の燃焼器20の外周の空間に配置される。一酸化炭素低減部33には、一酸化炭素低減触媒が充填され、改質部32の下流側に、蒸発部31の外周に配置される。
The
水添脱硫器40は、改質器30及びその周囲に配置された内断熱材35の外周に配置される。水添脱硫器40の詳細な説明は後述する。
The
また、外断熱材36は燃焼器20、改質器30、水添脱硫器40全体を覆うように配置され、燃焼器20、改質器30、水添脱硫器40を保温する断熱材である。
Further, the outer
脱硫ガス経路63は、水添脱硫器40により脱硫された原料ガス(以下、脱硫ガス)を改質器30へ供給する経路であり、水添脱硫器40と改質器30の間を接続する配管である。
The
燃焼器20、改質器30、水添脱硫器40の構造体部分は、金属、セラミックス等の耐熱性及び強度を有する材料で構成され、本実施の形態では、これらはステンレスで構成され、内断熱材35及び外断熱材36はセラミック粉末を固形化した断熱材により構成される。
The structural parts of the
改質部32に充填される改質触媒は、水蒸気改質反応により水蒸気と炭化水素を反応させ水素を生成するRuを含有する触媒であり、一酸化炭素低減部33に充填される一酸化炭素低減触媒は、改質ガス中の一酸化炭素をシフト反応により低減するCu−Znを含有する一酸化炭素変成触媒である。水添脱硫器40に充填される脱硫剤は、Cu−Zn、Co−Mo、ZnOなどを主成分とした脱硫剤である。
The reforming catalyst filled in the reforming
以上のように構成された水素生成装置10について、以下その動作、作用を説明する。
The operation and action of the
水素を添加された原料ガスは、原料ガス供給路61より水添脱硫器40へ供給される。
水添脱硫器40は、高温となる改質器30の改質部32の外周に、内断熱材35を間に介して配置され、脱硫剤充填部41は、水添脱硫に適した温度である250〜300℃の範囲に保持される。水添脱硫器40では、供給された原料ガスから硫黄成分を硫化水素に変換し、化学吸着させて除去し、脱硫ガスを生成する。
The raw material gas to which hydrogen is added is supplied to the
The
脱硫ガスは、脱硫ガス経路63を通じて、改質器30へ供給される。改質器30へ流入した脱硫ガスは、水供給路62から供給された水と混合され、蒸発部31へ送られる。蒸発部31は燃焼器20により加熱され、蒸発部31へ送られた水は、燃焼ガス流路22を流れる燃焼ガスと熱交換し、水蒸気へとなる。脱硫ガスと水蒸気との混合ガスは改質部32へ供給される。
The desulfurization gas is supplied to the
燃焼器20により高温に加熱された改質部32では、供給された原料ガスと水蒸気との混合ガスから、水蒸気改質反応により、水素を含有する改質ガスを生成する。改質部32の温度は、改質反応に適した温度、400〜650℃、となるように燃焼器20により調整される。
In the reforming
改質ガスには、水蒸気改質反応の副生成物として生じる二酸化炭素と一酸化炭素が含まれる。改質ガスに含まれる一酸化炭素を低減するため、改質ガスは、一酸化炭素低減部33に送られ、一酸化炭素低減部33では、一酸化炭素変成反応により一酸化炭素濃度が1%以下程度に低減される。一酸化炭素低減部33は、一酸化炭素変成触媒に適した温度、200〜300℃、に保持されるように蒸発部31の外周に配置される。
The reformed gas contains carbon dioxide and carbon monoxide generated as byproducts of the steam reforming reaction. In order to reduce the carbon monoxide contained in the reformed gas, the reformed gas is sent to the carbon
一酸化炭素濃度を低減された改質ガスは、改質ガス経路64より改質器30の外部へ流出し、水素利用機器や改質ガスに含まれる水素を貯める水素貯蔵タンク等(図示せず)へ供給される。
The reformed gas having a reduced carbon monoxide concentration flows out of the
次に、水添脱硫器40について、図2を用いて詳細に説明する。図2は、本発明の実施の形態1における水添脱硫器の構成図であり、図2において、前述の図1と同じ構成要素には同じ符号を付与する。
Next, the
図2において、水添脱硫器40は、同心円状に配置された水添内筒45と、水添外筒46と、その間を覆う上下面を外壁として構成され、改質器30及びその周囲に配置された内断熱材35の外周に配置されている。脱硫剤充填部41は、水添内筒45と水添外筒46と通気性の仕切り板50aと仕切り板50bの間の脱硫剤が充填された領域である。
In FIG. 2, the
予熱部は、第1予熱流路43および第2予熱流路44、第3予熱流路51から構成される。
The preheating unit includes a
第1予熱流路43は、水添内筒45と水添外筒46との間の、筒状壁47の下の空間から構成される。第2予熱流路44は、予熱部第1壁を形成する水添内筒45と予熱部第2壁を形成する円筒状の筒状壁47の間の空間から構成される。第3予熱流路51は、水添内筒45と水添外筒46との間の、上下方向は仕切り板50bと筒状壁47の間の空間から構成される。
The
原料ガス供給路61は、第1予熱流路43へ水添脱硫器40の外周側面である水添外筒46から接続され、脱硫ガス経路63は水添脱硫器40と、仕切り板50aの上部空間に接続される。
The raw material
図3は、本発明の実施の形態1における水添脱硫器予熱部の断面図であり、図2に示す水添脱硫器40のA−A断面を表す。図3において、前述の図2と同じ構成要素には同じ
符号を付与する。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the hydrodesulfurizer preheating portion in Embodiment 1 of the present invention, and represents a cross section AA of the
図3に示すように、筒状壁47は水添内筒45および水添外筒46に対しての中心軸が重ならないように偏心し、筒状壁47と水添内筒45の間隔が原料ガス供給路61との接続側が狭くなるように構成される。
As shown in FIG. 3, the
以上のように構成された水添脱硫器40について、その動作、作用を、図4を用いて説明する。図4は、本発明の実施の形態1における水添脱硫器内の原料ガスの流れを示す図であり、図4において、前述の図2と同じ構成要素には同じ符号を付与し、その重複する説明を省略する。
The operation and action of the
まず、原料ガス供給路61から水添脱硫器40の第1予熱流路43へ原料ガスが供給されるが、供給される原料ガスの温度は周囲環境と同等の温度であり、第1予熱流路43の原料ガス供給路61との接続部近傍は、原料ガス供給路61から供給される原料ガスにより冷却され、周囲に比べ低温となる。
First, the raw material gas is supplied from the raw material
次に、原料ガスは、第1予熱流路43内を通流して周方向に分配される。第1予熱流路43内で周方向に供給された原料ガスは、水添内筒45と筒状壁47の間の空間から構成される第2予熱流路44へ流入する。第2予熱流路44の流路幅は周方向に変化し、原料ガス供給路61との接続側が狭いため、第2予熱流路44に流れる原料ガスの量は、原料ガス供給路61との接続側が少なくなる。
Next, the source gas flows through the
また、原料ガスは、水添内筒45の内側に配置された高温の改質器(図示せず)からの伝熱により水添内筒45を介して加熱される。第1予熱流路43内で原料ガス供給路61との接続部から第2予熱流路44へ流入する原料ガスの流路長は、原料ガス供給路61近傍は短く、原料ガス供給路61から離れるに従い長くなる。
The source gas is heated through the hydrogenated
第2予熱流路44へ流入する原料ガスへの加熱量は、原料ガス供給路61から離れるに従い多くなるため、第2予熱流路44へ流入する原料ガスの温度は、原料ガス供給路61近傍は低く、原料ガス供給路61から離れるに従い高くなる。
Since the heating amount of the source gas flowing into the
第2予熱流路44内に流入した原料ガスは軸方向に通流し、水添内筒45の内側に配置された高温の改質器(図示せず)からの伝熱により水添内筒45を介して加熱される。第2予熱流路44内での原料ガスの温度上昇は、通流する原料ガスの量が少ない原料ガス供給路61との接続部近傍が大きくなる。
The raw material gas flowing into the
このように、原料ガス供給路61との接続近傍の原料ガスは低温で第2予熱流路44に流入するが、第2予熱流路44内で原料ガス供給路61と反対側の第2予熱流路44を通過した原料ガスより温度上昇が大きいため、第2予熱流路44を通過後の原料ガスの周方向の温度差は低減され、水添脱硫に好適な温度である250〜300℃とすることができる。
Thus, the source gas in the vicinity of the connection with the source
第2予熱流路44を通流し第3予熱流路51に流入した原料ガスは、第3予熱流路51内で、軸方向の流量成分が周方向に均一となるように周方向に分配され、脱硫剤充填部41へ流入する。
The source gas flowing through the
脱硫剤充填部41内では、水添脱硫に適した温度にまで昇温された原料ガスは、水添脱硫に適した温度に保たれた脱硫剤の内部を通流し、脱硫される。脱硫された原料ガス(脱硫ガス)は、脱硫ガス経路63より水添脱硫器40から流出し、改質器(図示せず)へ供給される。
In the desulfurization
以上のように、本実施の形態においては、第2予熱流路44の流路幅を周方向に変化させ、原料ガス供給路61との接続側を狭くするように構成することにより、原料ガス供給路61との接続部近傍に通流する原料ガスの流量を少なくして、原料ガス供給路61の接続部近傍とその反対側に流れる原料ガスの予熱後の温度の差を低減することができる。これにより、脱硫剤の温度は水添脱硫に好適な均一な温度に保たれるため、脱硫剤の搭載量を低減することができ、水素生成装置10を低コスト、小型化することができる。
As described above, in the present embodiment, the source gas is configured by changing the channel width of the
なお、本実施形態においては、水素生成装置10は円筒形に形成されているが、それに限定されるものではない。また、改質器30や水添脱硫器40も、改質反応や一酸化炭素変成反応、水添脱硫を効果的に引き起こすことができる形状であればよい。そのような例として、円筒状の他、角筒状などの形状を挙げることができる。
In addition, in this embodiment, although the
(実施の形態2)
図5は、本発明の実施の形態2における燃料電池システムの概略構成図である。図5において、前述の図1と同じ構成要素には同じ符号を付与する。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 5, the same components as those in FIG.
図1に示した水素生成装置10と、図5に示す本発明の実施の形態2における水素生成装置10bは、水添脱硫器40bの構成以外は同じ構成であり、その重複する説明を省略する。水添脱硫器40bの詳細な説明については後述する。
The
また、図5において、燃料電池システム100は、水素生成装置10bと燃料電池101を備え、水素生成装置10bと燃料電池101は改質ガス経路64bにより接続され、燃料電池101と燃焼器20はオフガス経路67により接続される。燃料電池101は、水素を含有するガスを用いて発電する固体高分子型燃料電池である。
5, the
以上のように構成された燃料電池システム100について、図5を用いて、その動作、作用を説明する。
About the
原料ガス供給路61から、原料ガス源(図示せず)から水素が添加された原料ガスが水素生成装置10bへ供給され、水供給路62から、水供給源(図示せず)から供給される水が水素生成装置10bへ供給される。
From the source
水素生成装置10bは、供給された原料ガスと水より改質ガスを生成し、改質ガスは、改質ガス経路64bより燃料電池101へ供給される。燃料電池101は、供給された改質ガス中の水素を燃料として発電する。燃料電池101により発電に用いられなかった水素を含むオフガスは、オフガス経路67から燃焼器20へ供給され、燃焼器20で可燃ガスとして用いられる。
The
次に、本発明の実施の形態2おける水添脱硫器40bについて、図6を用いて詳細に説明する。図6は本発明の実施の形態2おける水添脱硫器の構成図である。図6において、前述の図2と同じ構成要素には同じ符号を付与する。
Next, the
図6において、水添脱硫器40bは、同心円状に配置された水添内筒45と、水添外筒46bと、水添内筒45および水添外筒46bに対して中心軸が偏心し、原料ガス供給路61とのとの接続側が狭くなるように配置された筒状壁47bを内外壁として構成され、改質器30及びその周囲に配置された内断熱材35の外周に配置される。
In FIG. 6, the
脱硫剤充填部41は、水添内筒45と水添外筒46bと通気性の仕切り板50aと仕切り板50bの間の脱硫剤が充填された領域である。
The desulfurization
予熱部は、第1予熱流路43b、第2予熱流路44bから構成される。第1予熱流路43bは、予熱部第1壁を形成する水添内筒45と予熱部第2壁を形成する円筒状の筒状壁47bの間の空間から構成される。第2予熱流路44bは、第1予熱流路43bの下流に位置し、水添内筒45と水添外筒46bの間の、上下方向は筒状壁47bと仕切り板50bの間の空間から構成される。原料ガス供給路61は、第1予熱流路43bへ筒状壁47bの側面から接続される。
The preheating part is composed of a
図7は、本発明の実施の形態2における水添脱硫器予熱部の断面図であり、図6に示す水添脱硫器40bのB−B断面を表す。図7において、前述の図6と同じ構成要素には同じ符号を付与する。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the hydrodesulfurizer preheating portion in Embodiment 2 of the present invention, and represents a BB cross section of the
図7に示すように、筒状壁47bは水添内筒45に対しての中心軸が重ならないように偏心し、筒状壁47bと水添内筒45の間隔が原料ガス供給路61との接続側が狭くなるように構成される。
As shown in FIG. 7, the
以上のように構成された水添脱硫器40bについて、その動作、作用を、図8を用いて説明する。
The operation and action of the
図8は、本発明の実施の形態2における水添脱硫器内の原料ガスの流れを示す斜視図であり、図8において、前述の図6と同じ構成要素には同じ符号を付与し、その重複する説明を省略する。 FIG. 8 is a perspective view showing the flow of the raw material gas in the hydrodesulfurizer in Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 8, the same components as those in FIG. A duplicate description is omitted.
まず、原料ガス供給路61から水添脱硫器40bの第1予熱流路43bへ原料ガスが供給される。供給される原料ガスの温度は周囲環境と同等の温度であり、第1予熱流路43bの原料ガス供給路61との接続部近傍は、原料ガス供給路61から供給される原料ガスにより冷却され、周囲に比べ低温となる。
First, the raw material gas is supplied from the raw material
次に、原料ガスは第1予熱流路43b内を通流して周方向に分配されると同時に、水添内筒45の内側に配置された高温の改質器(図示せず)により加熱される。
Next, the raw material gas flows through the
第1予熱流路43b内で原料ガス供給路61との接続部から第2予熱流路44bへ流入する原料ガスの流路長は、原料ガス供給路61との接続部近傍は短く、原料ガス供給路61との接続部から離れるに従い長くなり、第1予熱流路43b内での原料ガスへの加熱量は、原料ガス供給路61との接続部近傍は少なく、原料ガス供給路61との接続部から離れるに従い多くなる。
In the
第1予熱流路43bの流路幅は周方向に変化し、原料ガス供給路61との接続部近傍が狭いため、第1予熱流路43bから第2予熱流路44bへ流れる原料ガスの量は、原料ガス供給路61との接続部近傍は少なく、原料ガス供給路61との接続部から離れるに従い多くなる。
Since the flow path width of the first
第1予熱流路43bから第2予熱流路44bへ流入する原料ガスは、原料ガス供給路61近傍では、加熱量は少ないが、流量も少なく、原料ガス供給路61との接続部から離れるに従い加熱量は多くなるが、流量も多くなるため、第1予熱流路43bから第2予熱流路44bへ流入する原料ガスの温度は周方向に均温化され、水添脱硫に好適な温度である250〜300℃とすることができる。
The source gas flowing from the
第1予熱流路43bを通流し、第2予熱流路44bに流入した原料ガスは、第2予熱流路44b内で軸方向の流量成分が周方向に均一となるように周方向に分配され、脱硫剤充
填部41へ流入する。
The source gas flowing through the
脱硫剤充填部41内では、水添脱硫に適した温度にまで昇温された原料ガスは、水添脱硫に適した温度に保たれた脱硫剤の内部を通流し、脱硫される。脱硫された原料ガス(脱硫ガス)は、脱硫ガス経路63より水添脱硫器40bから流出し、改質器(図示せず)へ供給される。
In the desulfurization
以上のように本実施の形態においては、第1予熱流路43bの流路幅を周方向に変化させ、原料ガス供給路61との接続部近傍を狭くするように構成することにより、原料ガス供給路61との接続部近傍に通流する原料ガスの流量を少なくして、原料ガス供給路61との接続側とその反対側に流れる原料ガスの予熱後の温度の差を低減することができる。
As described above, in the present embodiment, the source gas is configured by changing the channel width of the
この結果、脱硫剤充填部41全体の温度が水添脱硫に好適な温度とすることができるため、脱硫剤の搭載量を低減することができ、水素生成装置10bを低コスト、小型化することができる。
As a result, since the temperature of the entire desulfurization
なお、本実施形態における燃料電池システム100に用いる燃料電池101は、水素を含有するガスを用いて発電する燃料電池であればよく、固体高分子型燃料電池の他、固体酸化物型燃料電池などでもよい。
The
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3の水素生成装置の概略構成は実施の形態1と同じであり、実施の形態3の水素生成装置の概略構成は図1に示し、その重複する説明を省略する。
(Embodiment 3)
The schematic configuration of the hydrogen generator of Embodiment 3 of the present invention is the same as that of Embodiment 1, and the schematic configuration of the hydrogen generator of Embodiment 3 is shown in FIG.
図9は、本発明の実施の形態3における水添脱硫器の構成図である。図9において、図2に示される前述の実施の形態1における水添脱硫器と同じ構成要素には同じ符号を付与し、その重複する説明を省略する。 FIG. 9 is a configuration diagram of the hydrodesulfurizer according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 9, the same components as those of the hydrodesulfurizer in the first embodiment shown in FIG.
実施の形態1との違いは、図9に示すように、水添脱硫器40cの予熱部が第1予熱流路43cと第2予熱流路44cから構成されることである。
The difference from Embodiment 1 is that the preheating part of the
第1予熱流路43c、第2予熱流路44cは、共に水添内筒45と水添外筒46の間の空間から構成され、第1予熱流路43cと第2予熱流路44cの間に分配孔49を設けた分配板48が配置される。原料ガス供給路61は、第1予熱流路43cへ水添外筒46の側面から接続される。
The first
図10は、本発明の実施の形態3における水添脱硫器予熱部の分配板を示す図である。図10に示される分配板48には、原料ガスを通過させる複数の分配孔49が周方向に配置され、分配孔49の径は、図中の右側となる原料ガス供給路61との接続部側がその反対側に較べ小さくなるように構成している。
FIG. 10 is a diagram illustrating a distribution plate of the hydrodesulfurizer preheating unit in the third embodiment of the present invention. In the
以上のように構成された水添脱硫器40cについて、その動作、作用を、図11を用いて説明する。
The operation and action of the
図11は、本発明の実施の形態3における水添脱硫器内の原料ガスの流れを示す図である。図11において、前述の図9と同じ構成要素には同じ符号を付与し、その重複する説明を省略する。 FIG. 11 is a diagram illustrating the flow of the raw material gas in the hydrodesulfurizer according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 11, the same components as those in FIG. 9 described above are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof is omitted.
まず、原料ガス供給路61から水添脱硫器40cの第1予熱流路43cへ原料ガスが供給される。供給される原料ガスの温度は周囲環境と同等の温度であり、第1予熱流路43
cの原料ガス供給路61との接続部近傍は、原料ガス供給路61から供給される原料ガスにより冷却され、周囲に比べ低温となる。
First, the raw material gas is supplied from the raw material
The vicinity of the connecting portion of c with the source
次に、原料ガスは第1予熱流路43c内を通流して周方向に分配されると同時に、水添内筒45の内側に配置された高温の改質器(図示せず)により加熱される。
Next, the source gas flows through the
原料ガスは、第1予熱流路43cから分配板48上の複数の分配孔49を通じて第2予熱流路44cへ流入するが、分配孔49の大きさは、原料ガス供給路61との接続部側がその反対側に較べ小さいため、第1予熱流路43cから第2予熱流路44cへ流れる原料ガスの量は、原料ガス供給路61との接続部側がその反対側に較べ少なくなる。
The source gas flows from the
第2予熱流路44cに流入した原料ガスは、第2予熱流路44c内で軸方向の流量成分が周方向に均一となるように周方向に分配され、脱硫剤充填部41へ流入する。また、第2予熱流路44c内の原料ガスは、水添内筒45の内側に配置された高温の改質器(図示せず)により加熱される。
The source gas flowing into the
原料ガス供給路61との接続部から、第1予熱流路43cから第2予熱流路44cを通流し、仕切り板50bから脱硫剤充填部41へ流入する原料ガスの流路長は、原料ガス供給路61との接続部近傍は短く、原料ガス供給路61との接続部から離れるに従い長くなるため、第1予熱流路43cから第2予熱流路44c内での原料ガスへの加熱量は、原料ガス供給路61との接続部近傍は少なく、原料ガス供給路61との接続部から離れるに従い多くなる。
The channel length of the source gas flowing from the
第1予熱流路43cから第2予熱流路44cへ流入する原料ガスは、原料ガス供給路61近傍では、加熱量は少ないが、流量も少なく、原料ガス供給路61との接続部から離れるに従い加熱量は多くなるが、流量も多くなるため、第1予熱流路43cから第2予熱流路44cへ流入する原料ガスの温度は周方向に均温化され、水添脱硫に好適な温度である250〜300℃とすることができる。
The source gas flowing from the
脱硫剤充填部41内では、水添脱硫に適した温度にまで昇温された原料ガスは、水添脱硫に適した温度に保たれた脱硫剤の内部を通流し、脱硫される。脱硫された原料ガス(脱硫ガス)は、脱硫ガス経路63より水添脱硫器40cから流出し、改質器(図示せず)へ供給される。
In the desulfurization
以上のように、本実施の形態においては、第1予熱流路43cおよび第2予熱流路44cからなる予熱部に通流する原料ガスの量を周方向に変化させ、原料ガス供給路61との接続部近傍に通流する原料ガスの流量を少なくして、原料ガス供給路61との接続部側とその反対側に流れる原料ガスの予熱後の温度の差を低減することができる。この結果、脱硫剤充填部41全体の温度が水添脱硫に好適な温度とすることができるため、脱硫剤の搭載量を低減することができ、水素生成装置10を低コスト、小型化することができる。
As described above, in the present embodiment, the amount of the raw material gas flowing through the preheating portion including the
なお、本実施の形態における水添脱硫器40cの分配板48には周方向に複数の分配孔49が配置され、分配孔49の径は、原料ガス供給路61との接続部側がその反対側に較べ小さくなるように構成しているが、第1予熱流路43cから第2予熱流路44cへ通過させる原料ガスの量を原料ガス供給路61との接続部側がその反対側に較べ少なくすることができる構成であればよい。
In the present embodiment, the
そのような構成として、分配孔49の径を一定として、分配孔49の数を原料ガス供給路61との接続部側がその反対側に較べて少なくなるように配置してもよく、さらに、分配孔49の大きさを、原料ガス供給路61との接続部側がその反対側に較べ小さくし、か
つ分配孔49の数を、原料ガス供給路61との接続部側がその反対側に較べ少なくしてもよい。
As such a configuration, the diameter of the distribution holes 49 may be constant, and the number of the distribution holes 49 may be arranged so that the number of the connection portions with the source
本発明の水素生成装置は、脱硫剤を水添脱硫に好適な温度とすることで、脱硫剤の搭載量を低減して、水素生成装置を小型化、低コスト化することができるので、水素生成装置に脱硫器を備えた家庭用燃料電池システムに適用できる。 In the hydrogen generator of the present invention, since the desulfurizing agent is set to a temperature suitable for hydrodesulfurization, the amount of the desulfurizing agent can be reduced, and the hydrogen generator can be reduced in size and cost. The present invention can be applied to a domestic fuel cell system provided with a desulfurizer in the generation device.
10,10b 水素生成装置
20 燃焼器
21 バーナ
22 燃焼ガス流路
30 改質器
31 蒸発部
32 改質部
33 一酸化炭素低減部
35 内断熱材
36 外断熱材
40、40b、40c 水添脱硫器
41 脱硫剤充填部
43、43b、43c 第1予熱流路
44、44b、44c 第2予熱流路
45 水添内筒
46、46b 水添外筒
47、47b 筒状壁
48 分配板
49 分配孔
50a、50b 仕切り板
51 第3予熱流路
61 原料ガス供給路
62 水供給路
63 脱硫ガス経路
64、64b 改質ガス経路
66 可燃ガス経路
67 オフガス経路
100 燃料電池システム
101 燃料電池
DESCRIPTION OF
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015238166A JP2017105646A (en) | 2015-12-07 | 2015-12-07 | Hydrogen generator and fuel cell system using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015238166A JP2017105646A (en) | 2015-12-07 | 2015-12-07 | Hydrogen generator and fuel cell system using the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017105646A true JP2017105646A (en) | 2017-06-15 |
Family
ID=59058834
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015238166A Pending JP2017105646A (en) | 2015-12-07 | 2015-12-07 | Hydrogen generator and fuel cell system using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017105646A (en) |
-
2015
- 2015-12-07 JP JP2015238166A patent/JP2017105646A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5191840B2 (en) | Cylindrical steam reformer with integrated hydrodesulfurizer | |
JP2009078954A (en) | Reforming apparatus | |
JP2009249203A (en) | System for desulfurizing raw fuel for producing fuel hydrogen for fuel cell | |
JP5301419B2 (en) | Multi-cylinder steam reformer for fuel cells | |
JP5927572B2 (en) | Hydrodesulfurization device, hydrogen generator, and fuel cell system | |
JP5160389B2 (en) | Multi-cylinder steam reformer for fuel cells | |
JP5600460B2 (en) | Hydrogen production apparatus and fuel cell system | |
JP4464230B2 (en) | Reforming apparatus and method, and fuel cell system | |
JP5371013B2 (en) | Multi-cylinder steam reformer | |
JP5161621B2 (en) | Fuel cell reformer | |
JP5895169B2 (en) | Hydrogen generator | |
JP2017105646A (en) | Hydrogen generator and fuel cell system using the same | |
JP6518086B2 (en) | Fuel cell system | |
JP5329944B2 (en) | Steam reformer for fuel cell | |
JP4764651B2 (en) | Hydrogen production apparatus and fuel cell system | |
JP2022121769A (en) | Hydrogen generating apparatus | |
JP5531168B2 (en) | Hydrogen generator | |
JP2012041238A (en) | Hydrogen generator and fuel cell system | |
JP5307043B2 (en) | CO reformer separate steam reformer | |
JP5938580B2 (en) | Hydrogen generator | |
JP2013216524A (en) | Hydrogen generation device and fuel cell system | |
JP2017077992A (en) | Hydrogen generator and fuel cell system using the same | |
JP5274986B2 (en) | Multi-cylinder steam reformer for fuel cells | |
JP5948605B2 (en) | Hydrogen generator | |
JP2015147696A (en) | Hydrogen generation device, and fuel cell system |