JP2023076221A - Fuel gas reformer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料ガス改質装置に関する。 The present invention relates to a fuel gas reformer.
従来の燃料ガス改質装置としては、例えば特許文献1に記載されている技術が知られている。特許文献1に記載の改質装置は、アンモニアと酸素含有ガスを供給して改質反応により水素を生成する装置である。改質装置には、自己熱改質(ATR)反応を促進するハニカム触媒が用いられている。
BACKGROUND ART As a conventional fuel gas reforming device, for example, the technology described in
また、特許文献2には、アンモニア改質触媒が記されている。特許文献2では、アンモニア改質触媒が担持された反応器を入口から出口へアンモニア及び酸素含有ガスが通過するため、入口付近で燃焼反応が起きやすい。そのため、入口付近の温度が出口付近に比べて200℃程度高い。 Further, Patent Literature 2 describes an ammonia reforming catalyst. In Patent Literature 2, ammonia and oxygen-containing gas pass from the inlet to the outlet of the reactor supporting the ammonia reforming catalyst, so a combustion reaction is likely to occur near the inlet. Therefore, the temperature near the inlet is about 200° C. higher than that near the outlet.
特許文献2に記載された技術は、触媒層の温度上昇を制御し、改質器の損傷・触媒の劣化を防止する目的の技術であるものの、改質器において依然として200℃程度の温度差が生じるので、改質器の損傷・劣化を十分に防止することができないという問題がある。また、上記の問題を解決するために改質器の温度を低下させることも考えられるが、この場合は、反応器の出口付近が低温となるために改質効率が悪化してしまう。なお、特許文献1に開示された技術は、温度差により生じる改質器の損傷・劣化を防止する点について何ら記載がない。
The technique described in Patent Document 2 is intended to control the temperature rise of the catalyst layer and prevent damage to the reformer and deterioration of the catalyst. Therefore, there is a problem that damage and deterioration of the reformer cannot be sufficiently prevented. In order to solve the above problem, it is conceivable to lower the temperature of the reformer, but in this case, the temperature around the outlet of the reactor becomes low, resulting in deterioration of reforming efficiency. The technology disclosed in
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、ハニカム担持体における反応による温度差を可及的に小さくすることができる燃料ガス改質装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a fuel gas reforming apparatus capable of minimizing the temperature difference due to reaction in a honeycomb carrier. .
上記の課題を解決するために、本発明は、上流側の端部が開口し、下流側の端部が目封止された流入セルと、下流側の端部が開口し、上流側の端部が目封止された流出セルと、流入セルと流出セルとを仕切る隔壁と、を有する多孔質のハニカム担持体と、ハニカム担持体に担持され、燃料ガスを改質するATR触媒と、を備える燃料ガス改質装置において、ATR触媒が隔壁に担持されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides an inflow cell having an open upstream end and a plugged downstream end, and an inflow cell having an open downstream end and an upstream end. A porous honeycomb carrier having outflow cells with plugged portions and partition walls partitioning the inflow cells and outflow cells; and an ATR catalyst supported on the honeycomb carrier and reforming fuel gas. The fuel gas reformer provided therein is characterized in that the ATR catalyst is supported on the partition wall.
このような改質装置においては、燃料ガスが流入セルに流入した後に隔壁を通過して流出セルに流出する。流入セル、隔壁、流出セルを配置することにより、燃料ガスが通過する箇所は隔壁内で偏りにくくなる。これは、隔壁による圧損が高いために、燃料ガスが流入セルの空間全体に行き渡ってから隔壁のほぼ全体を使って通過するためである。隔壁には、ATR触媒が担持される。燃料ガスが隔壁を通過する箇所が偏りにくくなることで、隔壁における温度差を可及的に小さくできる。 In such a reformer, the fuel gas flows into the inflow cells, passes through the partition walls, and flows out to the outflow cells. By arranging the inflow cells, the partition walls, and the outflow cells, the locations through which the fuel gas passes are less likely to be biased within the partition walls. This is because the partition wall causes a high pressure loss, so that the fuel gas spreads throughout the space of the inflow cell and then passes through almost the entire partition wall. The partition walls carry an ATR catalyst. Since the location where the fuel gas passes through the partition is less likely to be biased, the temperature difference in the partition can be minimized.
また、上記の燃料ガス改質装置において、前記隔壁は、前記流入セルを臨む流入セル側壁部と、前記流出セルを臨む流出セル側壁部と、を有し、前記ATR触媒は前記流入セル側壁部に担持される構成としてもよい。
このような構成では、ATR触媒は流入セル側壁部に担持されるので、剥離が生じる可能性があるATR触媒を使用したとしても剥離粉は流出セルには流出しない。
In the above fuel gas reformer, the partition wall has an inflow cell side wall portion facing the inflow cell and an outflow cell side wall portion facing the outflow cell, and the ATR catalyst has the inflow cell side wall portion facing the outflow cell. It is good also as a structure carried by.
In such a configuration, the ATR catalyst is carried on the side walls of the inflow cells, so even if the ATR catalyst, which may cause flaking, is used, flaking powder will not flow out to the outflow cells.
また、上記の燃料ガス改質装置において、前記ATR触媒は前記流出セル側壁部に担持されている構成としても良い。
このような構成では、ATR触媒は流入セル側壁部および流出セル側壁部に担持されているので、ATR触媒の量を増やすことができるため、流入セル側壁部にのみATR触媒を担持する場合と比較すると、改質効率を向上することができる。
Further, in the fuel gas reformer described above, the ATR catalyst may be supported on the outflow cell side wall.
In such a configuration, the ATR catalyst is carried on the inflow cell side wall and the outflow cell side wall, so that the amount of the ATR catalyst can be increased. Then, reforming efficiency can be improved.
また、上記の燃料ガス改質装置において、前記ATR触媒は、燃焼触媒を有し、前記燃焼触媒は前記流入セル側壁部に担持されている構成としてもよい。
このような構成では、流入セルにおいて燃料ガスの改質に必要な熱を得ることができるため、改質効率を向上することができる。
Further, in the fuel gas reforming apparatus described above, the ATR catalyst may have a combustion catalyst, and the combustion catalyst may be supported on the side walls of the inflow cells.
With such a configuration, heat necessary for reforming the fuel gas can be obtained in the inflow cell, so reforming efficiency can be improved.
また、上記の燃料ガス改質装置において、前記流入セル側壁部に担持される前記ATR触媒の材料は、前記流出セル側壁部に担持される前記ATR触媒の材料と異なる構成としても良い。
このような構成では、流入セル側と流出セル側でそれぞれに適した触媒を選択することができるため、改質効率をより向上することができる。
In the above fuel gas reformer, the material of the ATR catalyst supported on the inflow cell side wall may be different from the material of the ATR catalyst supported on the outflow cell side wall.
With such a configuration, a suitable catalyst can be selected for each of the inflow cell side and the outflow cell side, so the reforming efficiency can be further improved.
また、上記の燃料ガス改質装置において、前記ATR触媒は、前記流入セル側壁部と、前記隔壁における前記流入セル側壁部を除く内部と、に担持されている構成としても良い。
このような構成では、前記隔壁の内部にATR触媒が担持され、ATR触媒の量をさらに増やすことができるため、改質効率をより向上することができる。
Further, in the fuel gas reforming apparatus described above, the ATR catalyst may be supported on the inflow cell side wall portion and the inside of the partition wall excluding the inflow cell side wall portion.
In such a configuration, the ATR catalyst is carried inside the partition walls, and the amount of the ATR catalyst can be further increased, so that the reforming efficiency can be further improved.
また、上記の燃料ガス改質装置において、前記ATR触媒は、燃料ガスを燃焼させる燃焼触媒を有し、前記燃焼触媒は、前記流入セル側壁部のみに担持されている構成としても良い。
このような構成では、流入セルにおいて燃料ガスの改質に必要な熱を得ることができるため、改質効率を向上することができる。また、前記隔壁の内部にATR触媒が担持され、ATR触媒の量をさらに増やすことができるため、改質効率をより向上することができる。
Further, in the fuel gas reforming device described above, the ATR catalyst may have a combustion catalyst for burning the fuel gas, and the combustion catalyst may be supported only on the side walls of the inflow cells.
With such a configuration, heat necessary for reforming the fuel gas can be obtained in the inflow cell, so reforming efficiency can be improved. In addition, since the ATR catalyst is carried inside the partition walls, the amount of the ATR catalyst can be further increased, so that the reforming efficiency can be further improved.
本発明によれば、ハニカム担持体における反応による温度差を可及的に小さくすることができる燃料ガス改質装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a fuel gas reformer capable of minimizing the temperature difference due to reaction in the honeycomb carrier.
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態では、燃料ガスとしてアンモニアガスを用いた燃料ガス改質装置としてのアンモニアガス改質装置について説明する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, an ammonia gas reforming device as a fuel gas reforming device using ammonia gas as fuel gas will be described.
図1に示すように、本実施形態のアンモニアガス改質装置11は、ハニカム構造を有する多孔質のセラミックにより形成されたハニカム担持体12を有している。ハニカム担持体12は、一方の端面である第1端面13と、他方の端面である第2端面14と、円筒状の外周壁15と、を有している。
As shown in FIG. 1, the
図1、図2に示すように、ハニカム担持体12は、複数の流入セル16、複数の流出セル17および隔壁18を有する。図3に示すように、流入セル16は、外周壁15の内側に配設され、第1端面13から第2端面14まで延在し、第2端面14の開口が流出プラグ19により目詰めされたセルである。流出セル17は、流入セル16に隣接し、第1端面13から第2端面14まで延在し、第1端面13の開口が流入プラグ20により目詰めされたセルである。
As shown in FIGS. 1 and 2 , the
隔壁18は、複数の流入セル16および流出セル17を区画形成する。複数の流入セル16および流出セル17は、隔壁18により区画形成されることにより格子状に配列されている。したがって、図2に示すように、第1端面13では流入セル16と流出セル17が市松模様のように交互に配設されている。隔壁18が円筒状の外周壁15により囲繞されていることで、ハニカム担持体12は円柱状に形成されている。本実施形態のハニカム担持体12は、流入セル16から流出セル17へ流体が流れるウォールフロー型のハニカム担持体である。図3ではアンモニアガスの流れを矢印Fにより示す。
図4に示すように、隔壁18は、流入セル16側の表面21を含む流入セル側壁部22と、流出セル17側の表面23を含む流出セル側壁部24と、流入セル側壁部22および流出セル側壁部24を除く内壁部25を有する。
As shown in FIG. 4,
本実施形態のハニカム担持体12は、多孔質セラミックスにより形成されているが、材料としては、例えば、コージェライト、ムライト、窒化珪素の耐熱性に優れたセラミックスを用いてもよく、複数のセラミックスを組み合わせ材料を用いてもよい。なお、ハニカム担持体12の材料は、コージェライト、炭化珪素、窒化珪素およびムライトからなる一群より選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。さらに言うと、この一群に列挙された材料を、20質量%以上含む材料であることが好ましく、30質量%以上含む材料であることがより好ましく、50質量%以上含む材料であることが特に好ましい。ハニカム担持体12は、水、バインダを含ませて混錬したセラミックス材料を押出成形機により押出成形し、押出成形された押出成形体を切断して乾燥させ、乾燥後に焼成することにより得られる。
The
アンモニアガス改質装置11は、ハニカム担持体12のほか、ハニカム担持体12に担持されているATR触媒を有している。ATR触媒は、オートサーマルリフォーマー(ATR)においてアンモニアガスを改質する触媒である。ATR触媒は、例えば200℃~400℃程度の温度領域においてアンモニアガスを燃焼させると共に、アンモニアガスの燃焼温度よりも高い温度領域(例えば250℃~500℃程度)においてアンモニアガスを改質する。アンモニアガスを燃焼させる燃焼触媒と、アンモニアガスを水素に改質する改質触媒を含む。燃焼触媒の触媒金属としては、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、W、Re、Os、Ir、Ptを利用できる。また、改質触媒の触媒金属としては、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、W、Re、Os、Ir、Ptを利用できる。
The
図4に示すように、本実施形態におけるATR触媒は、流入セル側壁部22にATR触媒層26として担持されている。ATR触媒は、触媒スラリーをウォッシュコート法により流入セル側壁部22に塗布し、エアブローで余分なATR触媒を除去し、ATR触媒を120℃で乾燥し、触媒スラリーの塗布と乾燥を繰り返することで、必要量が担持される。そして、ハニカム担持体12を焼成し、焼成後に還元処理することでATR触媒層26が形成される。
As shown in FIG. 4, the ATR catalyst in this embodiment is carried as an
本実施形態のアンモニアガス改質装置11の上流側には、アンモニアが貯留されるアンモニア供給器(図示せず)と、空気を供給する空気供給器(図示せず)と、が配設されている。また、アンモニアガス改質装置11の下流には、アンモニアガス改質装置11により改質された改質ガスを利用する改質ガス利用装置(図示せず)が備えられている。したがって、アンモニアと空気との混合によるアンモニアガスがアンモニアガス改質装置11に供給され、アンモニアガス改質装置11はアンモニアガスを改質し、改質ガスを生成する。生成された改質ガスは改質ガス利用装置において利用される。
An ammonia supplier (not shown) for storing ammonia and an air supplier (not shown) for supplying air are provided upstream of the
次に、本実施形態に係るアンモニアガス改質装置11によるアンモニアガスの改質について説明する。まず、アンモニアおよび空気との混合によるアンモニアガスがアンモニアガス改質装置11の上流側からアンモニアガス改質装置11へ向けて供給される。このため、アンモニアガス改質装置11に供給されたアンモニアガスは、ハニカム担持体12の第1端面13における流入セル16の開口から流入セル16内に流入する。
Next, reforming of ammonia gas by the ammonia
流入セル16に流入したアンモニアガスは、ATR触媒層26および隔壁18を通じて流出セル17へ流出する。ATR触媒層26は、ATR触媒層26を通過するアンモニアガスの一部を燃焼させ、ATR触媒層26を通過する残りのアンモニアガスをアンモニアガスの燃焼による熱によって改質する。このため、流出セル17には改質ガスが流れ、改質ガスは流出セル17から流出する。アンモニアガスは、隔壁18を通過するものの隔壁18によるアンモニアガスの圧損が高いため、流入セル16の空間全体に行き渡ってから隔壁18を通過する。よって、流入セル16の空間全体に行き渡ったアンモニアガスが偏ることなく一様に隔壁18を通過する。
The ammonia gas flowing into the
アンモニアガスが偏ることなく一様に隔壁18を通過するため、ハニカム担持体12における第1端面13から第2端面14までの長さ方向において、燃焼反応が過度に偏ることがない。つまり、ハニカム担持体12の長さ方向において燃焼反応が偏り難い。具体的には、図5において実線のグラフにより示すように、本実施形態では、アンモニアガス改質装置11におけるハニカム担持体12の上流と下流との温度差が抑制されている。なお、図5における点線のグラフはフロースルー型のハニカム担持体を用いた比較例を示す。本実施形態は比較例に比べて温度差が小さくなっている。
Since the ammonia gas uniformly passes through the
また、ATR触媒によるアンモニアガスの改質は吸熱反応であるため、アンモニアガスの温度が低下すると改質効率が低下する。図5のグラフに示すように、アンモニアガスが効率良く改質される下限温度をT1、ハニカム担持体12の損傷・劣化が起きない上限温度をT2とすると、本実施形態のアンモニアガス改質装置11における温度がT1以上、T2以下となる。因みに、比較例では、ハニカム担持体12がフロースルー型であるため、入口から出口へ向けてセルの空間を燃料ガスが通過し、燃焼反応がハニカム担持体の上流側に集中する。よって、比較例のハニカム担持体の上流では温度がT2以上になり、ハニカム担持体12が損傷・劣化するおそれがある。また、比較例のハニカム担持体の下流では温度がT1以下となるため、アンモニアガスの改質効率が低下する。
In addition, since the reforming of ammonia gas by the ATR catalyst is an endothermic reaction, the reforming efficiency decreases when the temperature of the ammonia gas decreases. As shown in the graph of FIG. 5, if the lower limit temperature at which ammonia gas is efficiently reformed is T1, and the upper limit temperature at which the
本実施形態に係るアンモニアガス改質装置11は、以下の効果を奏する。
(1)アンモニアガスが流入セル16に流入した後に隔壁18を通過して流出セル17に流出する。流入セル16、隔壁18、流出セル17を配置することにより、アンモニアガスが通過する箇所は隔壁18内で偏りにくくなる。これは、隔壁18による圧損が高いために、アンモニアガスが流入セル16の空間全体に行き渡ってから隔壁18のほぼ全体を使って通過するためである。隔壁18には、ATR触媒層26としてのATR触媒が担持される。燃料ガスが隔壁18を通過する箇所が偏りにくくなることで、隔壁18における温度差を可及的に小さくできる。その結果、アンモニアガス改質装置11の損傷・劣化を防止できるとともに、ATR触媒によるアンモニアの改質効率を向上することが可能となる。
The
(1) After the ammonia gas flows into the
(2)隔壁18は、流入セル16を臨む流入セル側壁部22と、流出セル17を臨む流出セル側壁部24と、を有し、ATR触媒層26としてのATR触媒は流入セル側壁部22に担持される。このため、流入セル16側のATR触媒層26に剥離の可能性があるATR触媒を使用したとしても、剥離したATR触媒の剥離粉は流入セル16に留まり流出セル17には流出しない。したがって、ATR触媒の剥離粉は、アンモニアガス改質装置11の下流側に存在する改質ガス利用装置に悪影響を与えることがない。
(2) The
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態に係るアンモニアガス改質装置について説明する。本実施形態は、ハニカム担持体の流入セルにおいて、ATR触媒層が担持される例であるが、ATR触媒層は、流入セル側壁部に担持された改質触媒層に燃焼触媒が積層されている点で、第1の実施形態と相違する。本実施形態では、第1の実施形態と同じ構成については第1の実施形態の説明を援用し、共通の符号を用いる。
(Second embodiment)
Next, an ammonia gas reforming apparatus according to a second embodiment will be described. This embodiment is an example in which an ATR catalyst layer is supported in the inflow cells of the honeycomb carrier. The ATR catalyst layer is formed by stacking a combustion catalyst on a reforming catalyst layer supported on the side walls of the inflow cells. It is different from the first embodiment in this point. In this embodiment, the description of the first embodiment is used for the same configuration as that of the first embodiment, and common reference numerals are used.
図6(a)、図6(b)に示すように、本実施形態に係るアンモニアガス改質装置31では、ハニカム担持体12の流入セル側壁部22にATR触媒層32が担持されている。ATR触媒層32は、流入セル側壁部22に担持されている改質触媒層34と、改質触媒層34を覆うように担持されている燃焼触媒層33と、を有する。つまり、ATR触媒層32は、燃焼触媒層33および改質触媒層34が混合されず、互いに積層された積層構造を有する。
As shown in FIGS. 6( a ) and 6 ( b ), in the
本実施形態では、ハニカム担持体12に供給されたアンモニアガスは、ハニカム担持体12の第1端面13における流入セル16の開口から流入セル16内に流入する。流入セル16に流入したアンモニアガスは、ATR触媒層32のうち表面側の燃焼触媒層33を通過してから隔壁18側の改質触媒層34を通過し、さらに、隔壁18を通じて流出セル17へ流出する。燃焼触媒層33は、燃焼触媒層33を通過するアンモニアガスの一部を燃焼させ、改質触媒層34は、改質触媒を通過するアンモニアガスをアンモニアガスの燃焼による熱によって改質する。
In this embodiment, the ammonia gas supplied to the
本実施形態では、流入セル側壁部22に担持されているATR触媒層32では、燃焼触媒層33が、改質触媒層34に積層されているので、ATR触媒の触媒機能を分離することができる。例えば、燃焼触媒および改質触媒の量を個別に調整することによりATR触媒としての反応を制御し易くなる。また、アンモニアガスが燃焼触媒層33を通過してから改質触媒層34を通過するので、アンモニアの改質に必要な熱を燃焼によって確保し易い。さらに、流出セル側壁部24にATR触媒が担持されないので、剥離の可能性があるATR触媒を使用したとしても剥離粉がハニカム担持体12の下流側に送り出されることはない。
In this embodiment, in the
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態に係るアンモニアガス改質装置について説明する。本実施形態は、ハニカム担持体において流入セル側だけでなく流出セル側にATR触媒を担持されている点で、第1の実施形態と相違する。本実施形態では、第1の実施形態と同じ構成については第1の実施形態の説明を援用し、共通の符号を用いる。
(Third embodiment)
Next, an ammonia gas reforming apparatus according to a third embodiment will be described. This embodiment differs from the first embodiment in that the ATR catalyst is supported not only on the inflow cell side but also on the outflow cell side of the honeycomb carrier. In this embodiment, the description of the first embodiment is used for the same configuration as that of the first embodiment, and common reference numerals are used.
図7(a)、図7(b)に示すように、本実施形態に係るアンモニアガス改質装置41では、ハニカム担持体12の流入セル側壁部22にATR触媒層26が担持されているほか、流出セル側壁部24にATR触媒層42が担持されている。流入セル側壁部22に担持されているATR触媒層26と流出セル側壁部24に担持されているATR触媒層42とは、同じ組成の触媒から構成される。
As shown in FIGS. 7(a) and 7(b), in the
本実施形態では、ハニカム担持体12に供給されたアンモニアガスは、ハニカム担持体12の第1端面13における流入セル16の開口から流入セル16内に流入する。流入セル16に流入したアンモニアガスは、ATR触媒層26、隔壁18およびATR触媒層32を通じて流出セル17へ流出する。ATR触媒層26、42は、ATR触媒層26、42を通過するアンモニアガスの一部を燃焼させるとともに残りのアンモニアガスをアンモニアガスの燃焼による熱によって改質する。
In this embodiment, the ammonia gas supplied to the
本実施形態のアンモニアガス改質装置41は、ハニカム担持体12における温度均一化については、第1の実施形態の効果と同等の効果を奏する。さらに、本実施形態のアンモニアガス改質装置41は、流入セル側壁部22にATR触媒層26が担持されるほか、流出セル側壁部24にATR触媒層42が担持されているので、第1の実施形態に比べてハニカム担持体12におけるATR触媒の量を増やすことができる。よって、第1の実施形態と比較すると、アンモニアの改質効率を向上することができる。
The ammonia
本実施形態では、ATR触媒層26、42を同じ組成の触媒としたが、ATR触媒層26、42を異なる組成の触媒としてもよい。例えば、流入セル側壁部22のATR触媒層26の材料としては、例えば、コバルト系触媒、ロジウム系触媒、ルテニウム系触媒およびパラジウム系触媒のうち、少なくとも一つを含んでいる組成の触媒とする。一方、流出セル側壁部24のATR触媒層42は、コバルト系触媒、ロジウム系触媒、ルテニウム系触媒またはおよびパラジウム系触媒のうち、少なくとも一つを含み、かつ、流入セル側壁部22のATR触媒層26と異なる材料であればよい。この場合、流入セル16側のATR触媒層26と流出セル17側のATR触媒層42とのそれぞれに対して適切な触媒を選択することができるため、アンモニアの改質効率を向上することができる。
In this embodiment, the ATR catalyst layers 26 and 42 have the same composition, but the ATR catalyst layers 26 and 42 may have different compositions. For example, the material of the
(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態に係るアンモニアガス改質装置について説明する。本実施形態は、ハニカム担持体において流入セル側に燃焼触媒が担持され、流出セル側に改質触媒を担持されている点で、第1の実施形態と相違する。本実施形態では、第1の実施形態と同じ構成については第1の実施形態の説明を援用し、共通の符号を用いる。
(Fourth embodiment)
Next, an ammonia gas reforming apparatus according to a fourth embodiment will be described. This embodiment differs from the first embodiment in that the combustion catalyst is carried on the inflow cell side of the honeycomb carrier and the reforming catalyst is carried on the outflow cell side of the honeycomb carrier. In this embodiment, the description of the first embodiment is used for the same configuration as that of the first embodiment, and common reference numerals are used.
図8(a)、図8(b)に示すように、本実施形態に係るアンモニアガス改質装置51は、ハニカム担持体12の流入セル側壁部22に燃焼触媒層52が担持されているほか、流出セル側壁部24に改質触媒層53が担持されている。燃焼触媒層52の燃焼触媒および改質触媒層53の改質触媒は、第1の実施形態の燃焼触媒および改質触媒と同一である。
As shown in FIGS. 8(a) and 8(b), in the
本実施形態では、ハニカム担持体12に供給されたアンモニアガスは、ハニカム担持体12の第1端面13における流入セル16の開口から流入セル16内に流入する。流入セル16に流入したアンモニアガスは、燃焼触媒層52、隔壁18および改質触媒層53を通じて流出セル17へ流出する。燃焼触媒層52は、通過するアンモニアガスの一部を燃焼させ、改質触媒層53は、通過する残りのアンモニアガスをアンモニアガスの燃焼による熱によって改質する。
In this embodiment, the ammonia gas supplied to the
本実施形態では、ATR触媒に含まれる燃焼触媒が燃焼触媒層52として流入セル側壁部22に担持され、ATR触媒に含まれる改質触媒が改質触媒層53として流出セル側壁部24に担持されるので、ATR触媒の触媒機能を分離することができる。例えば、燃焼触媒および改質触媒の量を個別に調整することによりATR触媒としての反応を制御をし易くなる。また、本実施形態では、流入セル16において燃料ガスの改質に必要な熱を得やすいため、流出セル17における改質触媒層53によるアンモニアガスの改質効率を向上することができる。
In this embodiment, the combustion catalyst contained in the ATR catalyst is carried as the
(第5の実施形態)
次に、本実施形態に係るアンモニアガス改質装置について説明する。本実施形態のアンモニアガス改質装置では、ATR触媒が、流入セル側壁部と、隔壁における流入セル側壁部を除く内部と、に担持されている点で、第1の実施形態と相違する。本実施形態では、第1の実施形態と同じ構成については第1の実施形態の説明を援用し、共通の符号を用いる。
(Fifth embodiment)
Next, the ammonia gas reformer according to this embodiment will be described. The ammonia gas reformer of this embodiment differs from the first embodiment in that the ATR catalyst is supported on the inflow cell side wall and the interior of the partition wall excluding the inflow cell side wall. In this embodiment, the description of the first embodiment is used for the same configuration as that of the first embodiment, and common reference numerals are used.
図9(a)、図9(b)に示すように、本実施形態に係るアンモニア改質装置61は、流入セル側壁部22にATR触媒層26が担持されるほか、隔壁18における流入セル側壁部22を除く部位に、ATR触媒が含浸されている。つまり、隔壁18の内部としての内壁部25にATR触媒が含浸されている。図9(b)では、隔壁18においてATR触媒が含浸されている部位と触媒含浸部62とし、隔壁18においてATR触媒が含浸されていない部位を触媒非含浸部63とする。本実施形態では、内壁部25の一部が触媒非含浸部63であり、残りが触媒含浸部62である。
As shown in FIGS. 9A and 9B, in the
本実施形態では、ハニカム担持体12に供給されたアンモニアガスは、ハニカム担持体12の第1端面13における流入セル16の開口から流入セル16内に流入する。流入セル16に流入したアンモニアガスは、ATR触媒層26、隔壁18を通じて流出セル17へ流出する。触媒含浸部72におけるATR触媒は、隔壁18を通過するアンモニアガスの一部を燃焼させるとともに残りのアンモニアガスをアンモニアガスの燃焼による熱によって改質する。
In this embodiment, the ammonia gas supplied to the
本実施形態によれば、ハニカム担持体12における温度均一化については、第1の実施形態と同等の効果を奏する。さらに、本実施形態のアンモニア改質装置61によれば、隔壁18を通過するアンモニアガスを燃焼させるとともに改質することができる。また、ATR触媒が隔壁18に含浸されることで、第1の実施形態と比べてATR触媒の量を増やすことができるため、アンモニアガスの改質効率をより向上することができる。さらに、流出セル側にATR触媒層が設けられないので、ATR触媒の剥離粉を生じさせることなく、ハニカム担持体12におけるATR触媒を増大させることができる。
According to the present embodiment, an effect equivalent to that of the first embodiment can be obtained in uniformizing the temperature of the
本実施形態では、内壁部25の一部が触媒非含浸部63であり、残りが触媒含浸部62であるとしたが、これに限らない。例えば、隔壁18の全てにATR触媒を含浸してもよい。また、流出セル側壁部24にATR触媒層26を設けるようにしてもよい。
In the present embodiment, part of the
なお、上記の実施形態は、本発明の一実施形態を示すものであり、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、下記のように発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能である。 It should be noted that the above embodiment shows one embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the invention as described below. It is possible.
○ 上記の実施形態では、燃料ガスとしてアンモニアガスを例示して説明したが、これに限らない。燃料ガスは、アンモニアガスのほか、メタン等の炭化水素系ガスであってもよい。この場合、炭化水素系ガスの改質に適したATR触媒を選択すればよい。 (circle) said embodiment illustrated and demonstrated ammonia gas as fuel gas, However, It does not restrict to this. The fuel gas may be ammonia gas or hydrocarbon-based gas such as methane. In this case, an ATR catalyst suitable for reforming hydrocarbon gas should be selected.
11、31、41、51、61 アンモニアガス改質装置
12 ハニカム担持体
13 第1端面
14 第2端面
15 外周壁
16 流入セル
17 流出セル
18 隔壁
19 流出プラグ
20 流入プラグ
21 表面
22 流入セル側壁部
23 表面
24 流出セル側壁部
25 内壁部
26、32、42 ATR触媒層
33、52 燃焼触媒層
34、53 改質触媒層
62 触媒含浸部
63 触媒非含浸部
F 矢印(アンモニアガスの流れ)
11, 31, 41, 51, 61
Claims (7)
前記ハニカム担持体に担持され、燃料ガスを改質するATR触媒と、を備える燃料ガス改質装置において、
前記ATR触媒が前記隔壁に担持されていることを特徴とする燃料ガス改質装置。 an inflow cell with an open upstream end and a plugged downstream end; an outflow cell with an open downstream end and a plugged upstream end; a porous honeycomb carrier having partition walls partitioning the cells and the outflow cells;
A fuel gas reforming device supported on the honeycomb carrier and including an ATR catalyst for reforming fuel gas,
A fuel gas reformer, wherein the ATR catalyst is supported on the partition wall.
前記流入セルを臨む流入セル側壁部と、
前記流出セルを臨む流出セル側壁部と、を有し、
前記ATR触媒は、前記流入セル側壁部に担持されていることを特徴とする請求項1記載の燃料ガス改質装置。 The partition is
an inflow cell sidewall facing the inflow cell;
an outflow cell sidewall facing the outflow cell,
2. A fuel gas reforming apparatus according to claim 1, wherein said ATR catalyst is supported on said inflow cell sidewall.
前記燃焼触媒は、前記流入セル側壁部に担持されていることを特徴とする請求項2又は3記載の燃料ガス改質装置。 The ATR catalyst has a combustion catalyst,
4. The fuel gas reforming apparatus according to claim 2, wherein the combustion catalyst is supported on the side walls of the inflow cells.
前記燃焼触媒は、前記流入セル側壁部のみに担持されていることを特徴とする請求項6に記載の燃料ガス改質装置。
The ATR catalyst has a combustion catalyst that burns fuel gas,
7. The fuel gas reforming apparatus according to claim 6, wherein the combustion catalyst is supported only on the side walls of the inflow cells.
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