JP2715500B2 - メタノール改質装置を備えた燃料電池 - Google Patents
メタノール改質装置を備えた燃料電池Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、メタノール改質装置を備えた燃料電池に
関するものである。
関するものである。
［従来技術］ 従来から水素と酸素により電気を発生させる燃料電池
があり、この水素をメタノール改質反応により得る方法
がある。そして、このメタノール改質装置においては、
メタノールと水とを原料として高温触媒下で水素を生成
し燃料電池に水素を供給するとともに、燃料電池での未
反応水素を還流してその未反応水素をバーナで燃焼させ
メタノール改質反応に必要な熱を得るようになってい
る。そして、燃料電池の出力はメタノール改質装置への
改質原料（メタノール、水）供給量と相関を持たせて制
御している。
があり、この水素をメタノール改質反応により得る方法
がある。そして、このメタノール改質装置においては、
メタノールと水とを原料として高温触媒下で水素を生成
し燃料電池に水素を供給するとともに、燃料電池での未
反応水素を還流してその未反応水素をバーナで燃焼させ
メタノール改質反応に必要な熱を得るようになってい
る。そして、燃料電池の出力はメタノール改質装置への
改質原料（メタノール、水）供給量と相関を持たせて制
御している。
即ち、燃料電池の未反応水素をメタノール改質装置の
バーナで燃焼させメタノール改質装置の触媒層に最適な
熱量を供給して触媒層が常に320℃前後になるように燃
料電池の出力に合せてメタノール改質装置への改質原料
（メタノール、水）供給量を制御している。
バーナで燃焼させメタノール改質装置の触媒層に最適な
熱量を供給して触媒層が常に320℃前後になるように燃
料電池の出力に合せてメタノール改質装置への改質原料
（メタノール、水）供給量を制御している。
［発明が解決しようとする課題］ ところが、この熱バランスが保持された状態から、一
旦メタノール改質装置の触媒層の温度が下がり始めると
メタノール改質率が低下するため生成する水素量が低下
する。このとき、燃料電池の発電（水素利用率）は一定
のためメタノール改質装置のバーナに還流する未反応水
素量は減少しメタノール改質装置の触媒層の温度はさら
に下がり以後同様の悪循環により最終的なメタノール改
質装置のバーナの水素炎は消えてしまうという問題があ
った。これは、特に、燃料電池の出力を変化させるよう
な過渡的な状態で発生した。
旦メタノール改質装置の触媒層の温度が下がり始めると
メタノール改質率が低下するため生成する水素量が低下
する。このとき、燃料電池の発電（水素利用率）は一定
のためメタノール改質装置のバーナに還流する未反応水
素量は減少しメタノール改質装置の触媒層の温度はさら
に下がり以後同様の悪循環により最終的なメタノール改
質装置のバーナの水素炎は消えてしまうという問題があ
った。これは、特に、燃料電池の出力を変化させるよう
な過渡的な状態で発生した。
この発明の目的は、燃料電池の出力の変化に起因する
メタノール改質装置での熱バンラスの崩れを防止して安
定した運転を行なうことができるメタノール改質装置を
備えた燃料電池を提供することにある。
メタノール改質装置での熱バンラスの崩れを防止して安
定した運転を行なうことができるメタノール改質装置を
備えた燃料電池を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ この発明は、水素と酸素により電気を発生させる燃料
電池と、メタノール又は水素を燃焼させメタノール改質
反応に必要な熱を供給するバーナを備え、水とメタノー
ルを原料として触媒下でメタノール改質反応を行い、水
素と二酸化炭素を生成するメタノール改質装置とを具備
したメタノール改質装置を備えた燃料電池において、 前記メタノール改質装置の触媒層に設けられた発熱体
と、前記メタノール改質装置の触媒層の温度を検出する
温度検出手段と、前記温度検出手段による触媒層温度が
規定の制御温度範囲以下に下がったとき前記発熱体を動
作させ触媒層温度を上げる制御手段とを具備してなるメ
タノール改質装置を備えた燃料電池をその要旨とするも
のである。
電池と、メタノール又は水素を燃焼させメタノール改質
反応に必要な熱を供給するバーナを備え、水とメタノー
ルを原料として触媒下でメタノール改質反応を行い、水
素と二酸化炭素を生成するメタノール改質装置とを具備
したメタノール改質装置を備えた燃料電池において、 前記メタノール改質装置の触媒層に設けられた発熱体
と、前記メタノール改質装置の触媒層の温度を検出する
温度検出手段と、前記温度検出手段による触媒層温度が
規定の制御温度範囲以下に下がったとき前記発熱体を動
作させ触媒層温度を上げる制御手段とを具備してなるメ
タノール改質装置を備えた燃料電池をその要旨とするも
のである。
［作用］ 制御手段は温度検出手段によりメタノール改質装置の
触媒層温度が規定の制御温度範囲以下に下がったとき、
触媒層に設けた発熱体を動作させ触媒層を加熱する。そ
の結果、メタノール改質装置の触媒層温度が上がり、熱
バランスの崩れが防止される。
触媒層温度が規定の制御温度範囲以下に下がったとき、
触媒層に設けた発熱体を動作させ触媒層を加熱する。そ
の結果、メタノール改質装置の触媒層温度が上がり、熱
バランスの崩れが防止される。
［実施例］ 以下、この発明を車両に搭載される燃料電池に具体化
した一実施例を図面に従って説明する。
した一実施例を図面に従って説明する。
第１図は本実施例の走行モータの電源供給系を示し、
全体としてメタノール改質装置１と燃料電池２とDC/DC
コンバータ３と鉛蓄電池４と走行用直流モータ５とから
構成されている。
全体としてメタノール改質装置１と燃料電池２とDC/DC
コンバータ３と鉛蓄電池４と走行用直流モータ５とから
構成されている。
水タンク６の水はポンプ７の駆動により混合器８に供
給されるとともに、メタノールタンク９のメタノールは
メタノールポンプ10の駆動により混合器８に供給され、
この混合器８にて水とメタノールが混合され改質原料と
なり、メタノール改質装置１に供給される。
給されるとともに、メタノールタンク９のメタノールは
メタノールポンプ10の駆動により混合器８に供給され、
この混合器８にて水とメタノールが混合され改質原料と
なり、メタノール改質装置１に供給される。
メタノール改質装置１は第２図及び第２図のＡ−Ａ断
面を示す第３図に示すように、円筒形をなすフレーム11
には断熱材12が配置されている。そのフレーム11内には
触媒層13が同心円上に複数立設され、触媒層13の中には
改質触媒14が充填されている。この改質触媒14としては
CuO,ZnO系触媒を使用している。
面を示す第３図に示すように、円筒形をなすフレーム11
には断熱材12が配置されている。そのフレーム11内には
触媒層13が同心円上に複数立設され、触媒層13の中には
改質触媒14が充填されている。この改質触媒14としては
CuO,ZnO系触媒を使用している。
この各触媒層13は、第４図に示すように、円柱状に形
成され、その外周部には発熱体としてのニクロム線44が
螺旋状に巻装されている。そのニクロム線44の巻装のピ
ッチは下方ほど狭くなっている。即ち、下方ほどニクロ
ム線44の発熱量が多くなるようになっている。
成され、その外周部には発熱体としてのニクロム線44が
螺旋状に巻装されている。そのニクロム線44の巻装のピ
ッチは下方ほど狭くなっている。即ち、下方ほどニクロ
ム線44の発熱量が多くなるようになっている。
又、前記混合器８にて混合されたメタノール／水の改
質原料は改質原料供給管15を介してメタノール改質装置
１のフレーム11内に供給されるとともに、その改質原料
供給管15はフレーム11内の中心部に螺旋状に延設され、
さらに、分岐部16から各触媒層13の底部に接続されてい
る。各触媒層13の上端部は集合されて水素排出等17にて
外部に連通している。
質原料は改質原料供給管15を介してメタノール改質装置
１のフレーム11内に供給されるとともに、その改質原料
供給管15はフレーム11内の中心部に螺旋状に延設され、
さらに、分岐部16から各触媒層13の底部に接続されてい
る。各触媒層13の上端部は集合されて水素排出等17にて
外部に連通している。
フレーム11の内筒上部にはバーナ18が設けられ、その
バーナ18にはブロワ19にて空気（酸素）が供給されると
ともにメタノールポンプ20にて前記メタノールタンク９
からメタノールが供給される。そして、メタノール改質
装置１の起動時の昇温の際にはバーナ18によりメタノー
ルが空気中の酸素にて燃焼してその高温の燃焼ガスは内
筒を通過し前記改質原料供給管15内のメタノール／水の
改質原料を加熱するとともに、外筒を通過し各触媒層13
を加熱して排気通路21から外部に排出される。
バーナ18にはブロワ19にて空気（酸素）が供給されると
ともにメタノールポンプ20にて前記メタノールタンク９
からメタノールが供給される。そして、メタノール改質
装置１の起動時の昇温の際にはバーナ18によりメタノー
ルが空気中の酸素にて燃焼してその高温の燃焼ガスは内
筒を通過し前記改質原料供給管15内のメタノール／水の
改質原料を加熱するとともに、外筒を通過し各触媒層13
を加熱して排気通路21から外部に排出される。
さらに、バーナ18には燃料電池２の未反応水素が供給
され、メタノール改質装置１の昇温が終了した後におい
てはこの水素が前記ブロワ19により供給される空気中の
酸素にて燃焼してその高温の燃焼ガスは前記改質原料供
給管15を加熱するとともに、各触媒層13を加熱する。即
ち、メタノール改質装置１の昇温時はメタノール炎にて
触媒層を加熱し、一旦反応温度の約320℃に達し、メタ
ノール改質反応が行なわれた後は、メタノール炎を停止
し、燃料電池２からの未反応水素による水素炎に切換
え、改質反応に必要な熱を供給する。そして、燃焼ガス
はメタノール改質装置１の内筒から外筒を通過し、排気
通路21から外部に排出される。
され、メタノール改質装置１の昇温が終了した後におい
てはこの水素が前記ブロワ19により供給される空気中の
酸素にて燃焼してその高温の燃焼ガスは前記改質原料供
給管15を加熱するとともに、各触媒層13を加熱する。即
ち、メタノール改質装置１の昇温時はメタノール炎にて
触媒層を加熱し、一旦反応温度の約320℃に達し、メタ
ノール改質反応が行なわれた後は、メタノール炎を停止
し、燃料電池２からの未反応水素による水素炎に切換
え、改質反応に必要な熱を供給する。そして、燃焼ガス
はメタノール改質装置１の内筒から外筒を通過し、排気
通路21から外部に排出される。
又、触媒層13においては、上述したバーナ18での燃焼
による高温雰囲気下においてメタノールと水とを原料と
して改質触媒14にて水素を生成する（CH3OH＋Ｈ2Ｏ→3H
2＋CO2−ΔＱ）。この水素生成反応は吸熱反応であるた
めに加熱が必要となっている。
による高温雰囲気下においてメタノールと水とを原料と
して改質触媒14にて水素を生成する（CH3OH＋Ｈ2Ｏ→3H
2＋CO2−ΔＱ）。この水素生成反応は吸熱反応であるた
めに加熱が必要となっている。
燃料電池２は、リン酸電解質22を介して水素極23と酸
素極24が対向配置され、水素極23側に前記メタノール改
質装置１により生成された水素が前記水素排出管17から
フィルタ25を介して供給される。又、酸素極24側にブロ
ワ26により空気（酸素）が供給される。
素極24が対向配置され、水素極23側に前記メタノール改
質装置１により生成された水素が前記水素排出管17から
フィルタ25を介して供給される。又、酸素極24側にブロ
ワ26により空気（酸素）が供給される。
さらに、この燃料電池２には該燃料電池２を加熱及び
冷却するための熱交換器（オイル管）27が配置され、こ
の管内にはオイルポンプ28の駆動により熱交換器29及び
オイルタンク30を介してオイルが循環される。熱交換器
29には起動用バーナ31が設けられ、メタノールポンプ32
により前記メタノールタンク９からメタノールが供給さ
れるとともにブロワ33により空気が供給される。そし
て、燃料電池２の起動時には起動用バーナ31にてメタノ
ールが燃料してオイルが加熱され、オイルが循環され燃
料電池２が約100℃付近まで昇温される。
冷却するための熱交換器（オイル管）27が配置され、こ
の管内にはオイルポンプ28の駆動により熱交換器29及び
オイルタンク30を介してオイルが循環される。熱交換器
29には起動用バーナ31が設けられ、メタノールポンプ32
により前記メタノールタンク９からメタノールが供給さ
れるとともにブロワ33により空気が供給される。そし
て、燃料電池２の起動時には起動用バーナ31にてメタノ
ールが燃料してオイルが加熱され、オイルが循環され燃
料電池２が約100℃付近まで昇温される。
燃料電池２の温度が約100℃に達すると発電が開始さ
れる。燃料電池２は発電を開始すると発熱反応により温
度が上昇するが反応に適正な温度は190±20℃付近であ
り、その温度範囲内に温度制御する必要がある。燃料電
池２の冷却はブロワ33を駆動し、熱交換器29にて循環す
るオイルルが冷却することにより行なわれ、燃料電池２
の昇温はメタノールポンプ32とブロワ33を駆動するとと
もに、起動用バーナ31によりメタノール炎を着火し、熱
交換器29にて循環するオイルを加熱することにより行な
われる。
れる。燃料電池２は発電を開始すると発熱反応により温
度が上昇するが反応に適正な温度は190±20℃付近であ
り、その温度範囲内に温度制御する必要がある。燃料電
池２の冷却はブロワ33を駆動し、熱交換器29にて循環す
るオイルルが冷却することにより行なわれ、燃料電池２
の昇温はメタノールポンプ32とブロワ33を駆動するとと
もに、起動用バーナ31によりメタノール炎を着火し、熱
交換器29にて循環するオイルを加熱することにより行な
われる。
又、燃料電池２においては、メタノール改質装置１か
ら供給される水素とブロワ26により供給される空気（酸
素）により水素極23と酸素極24との間に起電力が発生す
る。又、水素の未反応物は逆火防止器34を介して前記メ
タノール改質装置１のバーナ18に戻される。
ら供給される水素とブロワ26により供給される空気（酸
素）により水素極23と酸素極24との間に起電力が発生す
る。又、水素の未反応物は逆火防止器34を介して前記メ
タノール改質装置１のバーナ18に戻される。
燃料電池２の両電極はDC/DCコンバータ３に接続され
ている。又、DC/DCコンバータ３の出力端子間には鉛蓄
電池４を介して車両の走行モータ５が接続されている。
走行モータ４は切替コンタクタ（前進用、後進用）35a,
35bが並列に接続されるとともに、走行モータ５に対し
トランジスタTrが直列に接続されている。又、接続点a,
bにはフライホイールダイオードD1,D2が接続されてい
る。そして、いずれかの切替コンタクタ35a,35bを閉路
した状態でトランジスタTrがチョッパ制御されることに
より走行モータ５の回転速度が制御されるようになって
いる。
ている。又、DC/DCコンバータ３の出力端子間には鉛蓄
電池４を介して車両の走行モータ５が接続されている。
走行モータ４は切替コンタクタ（前進用、後進用）35a,
35bが並列に接続されるとともに、走行モータ５に対し
トランジスタTrが直列に接続されている。又、接続点a,
bにはフライホイールダイオードD1,D2が接続されてい
る。そして、いずれかの切替コンタクタ35a,35bを閉路
した状態でトランジスタTrがチョッパ制御されることに
より走行モータ５の回転速度が制御されるようになって
いる。
システム全体を制御する制御手段としてのコントロー
ラ36は前記各ブロワ19,26,33、ポンプ7,10,20,28,32を
駆動制御するとともに、メタノール改質装置１の触媒温
度を検出する温度検出手段としての温度センサ37からの
信号と燃料電池２の温度を検出する温度センサ38からの
信号を入力して各温度を検知する。又、コントローラ36
は電圧検出部39による燃料電池２の出力電圧ＶFCを検知
するとともに、電圧検出部40による鉛蓄電池の端子電圧
ＶBを検知する。又、コントローラ36は電流センサ42に
よる鉛蓄電池４の充放電電流ＩBを検知するとともに、
温度センサ43による鉛蓄電池４の温度を検知する。さら
に、コントローラ36はDC/DCコンバータ３に燃料電池２
からの出力電流指令値を出力するとともに、DC/DCコン
バータ３と鉛蓄電池４との間に設けられた負荷コンタク
タ41を開閉制御する。又、コントローラ36はメタノール
改質装置１の改質触媒14に装着されたニクロム線44への
通電を制御するようになっている。
ラ36は前記各ブロワ19,26,33、ポンプ7,10,20,28,32を
駆動制御するとともに、メタノール改質装置１の触媒温
度を検出する温度検出手段としての温度センサ37からの
信号と燃料電池２の温度を検出する温度センサ38からの
信号を入力して各温度を検知する。又、コントローラ36
は電圧検出部39による燃料電池２の出力電圧ＶFCを検知
するとともに、電圧検出部40による鉛蓄電池の端子電圧
ＶBを検知する。又、コントローラ36は電流センサ42に
よる鉛蓄電池４の充放電電流ＩBを検知するとともに、
温度センサ43による鉛蓄電池４の温度を検知する。さら
に、コントローラ36はDC/DCコンバータ３に燃料電池２
からの出力電流指令値を出力するとともに、DC/DCコン
バータ３と鉛蓄電池４との間に設けられた負荷コンタク
タ41を開閉制御する。又、コントローラ36はメタノール
改質装置１の改質触媒14に装着されたニクロム線44への
通電を制御するようになっている。
次に、このシステムの起動制御を説明する。
まず、コントローラ36はメタノール改質装置１の触媒
温度が改質反応可能な最低温度（約250℃）に達するま
での間、メタノールポンプ20とブロワ19を駆動してメタ
ノールをバーナ18で燃焼させ触媒層13を昇温する。同時
に、コントローラ36は燃料電池２が発電可能な最低温度
（約100℃）に達するでの間、メタノールポンプ32とブ
ロワ33を駆動して起動用バーナ31でメタノールを燃焼さ
せ、オイルポンプ28によりオイルを循環させ燃料電池２
を昇温させる。
温度が改質反応可能な最低温度（約250℃）に達するま
での間、メタノールポンプ20とブロワ19を駆動してメタ
ノールをバーナ18で燃焼させ触媒層13を昇温する。同時
に、コントローラ36は燃料電池２が発電可能な最低温度
（約100℃）に達するでの間、メタノールポンプ32とブ
ロワ33を駆動して起動用バーナ31でメタノールを燃焼さ
せ、オイルポンプ28によりオイルを循環させ燃料電池２
を昇温させる。
そして、コントローラ36はメタノール改質装置１で改
質反応可能な最低温度（約250℃）に達するとともに燃
料電池２で発電可能な最低温度（約100℃）に達する
と、水ポンプ７とメタノールポンプ10を駆動し、メタノ
ール改質装置１に改質原料の供給を開始する。すると、
メタノール改質装置１の改質触媒14で改質された水素は
フィルタ25を経由して燃料電池２に供給される。この
時、燃料電池からの未反応水素は逆火防止器34を介して
メタノール改質装置１のバーナ18で燃焼させる。
質反応可能な最低温度（約250℃）に達するとともに燃
料電池２で発電可能な最低温度（約100℃）に達する
と、水ポンプ７とメタノールポンプ10を駆動し、メタノ
ール改質装置１に改質原料の供給を開始する。すると、
メタノール改質装置１の改質触媒14で改質された水素は
フィルタ25を経由して燃料電池２に供給される。この
時、燃料電池からの未反応水素は逆火防止器34を介して
メタノール改質装置１のバーナ18で燃焼させる。
それ以後、コントローラ36はメタノール改質装置１の
メタノールポンプ20を停止しメタノール改質装置１での
バーナ18の燃焼を未反応水素主体で行なわせる。
メタノールポンプ20を停止しメタノール改質装置１での
バーナ18の燃焼を未反応水素主体で行なわせる。
コントローラ36は燃料電池２への水素供給が始まると
同時にブロワ26を駆動し空気（酸素）を供給する。水素
と酸素の供給が始まると燃料電池２の両電極間にオープ
ン電圧が発生する。コントローラ36はオープン電圧が規
定の電圧に達した後、負荷コンタクタ41を閉じて外部へ
の電力供給を開始する。この時、コントローラ36はDC/D
Cコンバータ３に燃料電池２からの出力電流指令値を出
力し、DC/DCコンバータ３はその値に従って多階段に定
電流出力制御を行なっている。さらに、コントローラ36
は鉛蓄電池４の端子電圧ＶBと充放電電流ＩBと温度を常
時検出することにより鉛蓄電池４の充電状態を算出して
いる。DC/DCコンバータ３への出力電流指令値は鉛蓄電
池４の充電状態に相関して出力するようにしている。即
ち、鉛蓄電池４の放電が進んでいる場合には燃料電池２
の出力を最大側に設定し、鉛蓄電池４が充分に充電され
ている場合には低出力側に設定している。コントローラ
36は燃料電池２の発電が開始されると同時に起動用バー
ナ31へのメタノール供給を停止しブロワ33により燃料電
池２を冷却する。
同時にブロワ26を駆動し空気（酸素）を供給する。水素
と酸素の供給が始まると燃料電池２の両電極間にオープ
ン電圧が発生する。コントローラ36はオープン電圧が規
定の電圧に達した後、負荷コンタクタ41を閉じて外部へ
の電力供給を開始する。この時、コントローラ36はDC/D
Cコンバータ３に燃料電池２からの出力電流指令値を出
力し、DC/DCコンバータ３はその値に従って多階段に定
電流出力制御を行なっている。さらに、コントローラ36
は鉛蓄電池４の端子電圧ＶBと充放電電流ＩBと温度を常
時検出することにより鉛蓄電池４の充電状態を算出して
いる。DC/DCコンバータ３への出力電流指令値は鉛蓄電
池４の充電状態に相関して出力するようにしている。即
ち、鉛蓄電池４の放電が進んでいる場合には燃料電池２
の出力を最大側に設定し、鉛蓄電池４が充分に充電され
ている場合には低出力側に設定している。コントローラ
36は燃料電池２の発電が開始されると同時に起動用バー
ナ31へのメタノール供給を停止しブロワ33により燃料電
池２を冷却する。
次に、この燃料電池２と鉛蓄電池４の運転方法を説明
する。
する。
燃料電池２の出力電力はDC/DCコンバータ３を経由し
て走行モータ５等の負荷、又は、補助バッテリーとして
の鉛蓄電池４に供給されるわけであるが、DC/DCコンバ
ータ３はその出力を常に鉛蓄電池４の充電電圧ＶBにな
るように制御し、燃料電池２と鉛蓄電池４によるハイブ
リッド運転が行なわせる。又、メタノール改質装置１、
燃料電池２、DC/DCコンバータ３の出力は鉛蓄電池４の
放電が進んでいる状態では出力最大側にし、満充電状態
になるにつれて低い出力にあるように制御する。即ち、
鉛蓄電池４の充電量に相関してコントローラ36から燃料
電池２の出力制御が行なわれる。この時のメタノールポ
ンプ10と水ポンプ７からの改質原料供給量は、燃料電池
２の発電量に必要な水素と、その水素を生成するための
メタノール改質反応に必要な熱量を燃料電池２の未反応
水素から得ることができ、メタノール改質装置１の触媒
層温度が常に320℃前後になるように予め設定された値
となっている。
て走行モータ５等の負荷、又は、補助バッテリーとして
の鉛蓄電池４に供給されるわけであるが、DC/DCコンバ
ータ３はその出力を常に鉛蓄電池４の充電電圧ＶBにな
るように制御し、燃料電池２と鉛蓄電池４によるハイブ
リッド運転が行なわせる。又、メタノール改質装置１、
燃料電池２、DC/DCコンバータ３の出力は鉛蓄電池４の
放電が進んでいる状態では出力最大側にし、満充電状態
になるにつれて低い出力にあるように制御する。即ち、
鉛蓄電池４の充電量に相関してコントローラ36から燃料
電池２の出力制御が行なわれる。この時のメタノールポ
ンプ10と水ポンプ７からの改質原料供給量は、燃料電池
２の発電量に必要な水素と、その水素を生成するための
メタノール改質反応に必要な熱量を燃料電池２の未反応
水素から得ることができ、メタノール改質装置１の触媒
層温度が常に320℃前後になるように予め設定された値
となっている。
しかしながら、燃料電池２の出力を変化させる過渡的
状態において、メタノール改質装置１の触媒層温度は著
しく変動する。コントローラ36は常に触媒層温度を検出
し、触媒層温度が規定された制御温度以下に下がった時
に、前記ニクロム線44を通電し発熱動作させる。このニ
クロム線44の発熱によりメタノール改質装置１の改質触
媒14が加熱される。従って、メタノール改質装置１の触
媒層13の熱バランスが崩れ改質触媒14の温度が下がろう
としても、ニクロム線44の発熱により触媒層13が加熱さ
れるためにメタノール改質率の低下が抑制され規定の水
素生成量が維持される。このとき、燃料電池２からメタ
ノール改質装置１のバーナ18に戻る水素量は変化せずバ
ーナ18の水素炎が消えることはない。
状態において、メタノール改質装置１の触媒層温度は著
しく変動する。コントローラ36は常に触媒層温度を検出
し、触媒層温度が規定された制御温度以下に下がった時
に、前記ニクロム線44を通電し発熱動作させる。このニ
クロム線44の発熱によりメタノール改質装置１の改質触
媒14が加熱される。従って、メタノール改質装置１の触
媒層13の熱バランスが崩れ改質触媒14の温度が下がろう
としても、ニクロム線44の発熱により触媒層13が加熱さ
れるためにメタノール改質率の低下が抑制され規定の水
素生成量が維持される。このとき、燃料電池２からメタ
ノール改質装置１のバーナ18に戻る水素量は変化せずバ
ーナ18の水素炎が消えることはない。
又、このニクロム線44の発熱時には、ニクロム線44の
巻装のピッチは下方ほど狭く（下方ほどニクロム線44の
発熱量が多く）なっているので、触媒層13の下方から導
入されるメタノール／水の改質原料は出口側に対し入口
側で活発な反応が行なわれる。従って、触媒層13の入口
側の方が反応により奪われる熱が大きいためにニクロム
線44の巻線密度を出口側に対し入口側を密にしている。
巻装のピッチは下方ほど狭く（下方ほどニクロム線44の
発熱量が多く）なっているので、触媒層13の下方から導
入されるメタノール／水の改質原料は出口側に対し入口
側で活発な反応が行なわれる。従って、触媒層13の入口
側の方が反応により奪われる熱が大きいためにニクロム
線44の巻線密度を出口側に対し入口側を密にしている。
このように本実施例によれば、メタノール改質装置１
の触媒層13に当該触媒を加熱するニクロム線44を巻装
し、触媒層13の温度センサ37の検出値が規定制御温度以
下になったときニクロム線44を通電し発熱動作させるよ
うにした。従って、メタノール改質装置１の触媒層13の
熱バランスの崩れをニクロム線44の発熱により回避して
水素生成量が維持され燃料電池２からメタノール改質装
置１のバーナ18に戻る水素量は変化せずバーナ18の水素
炎が消えることはなく、燃料電池２の出力の変化に起因
するメタノール改質装置１での熱バランスの崩れを防止
して安定した運転を行なうことができる。
の触媒層13に当該触媒を加熱するニクロム線44を巻装
し、触媒層13の温度センサ37の検出値が規定制御温度以
下になったときニクロム線44を通電し発熱動作させるよ
うにした。従って、メタノール改質装置１の触媒層13の
熱バランスの崩れをニクロム線44の発熱により回避して
水素生成量が維持され燃料電池２からメタノール改質装
置１のバーナ18に戻る水素量は変化せずバーナ18の水素
炎が消えることはなく、燃料電池２の出力の変化に起因
するメタノール改質装置１での熱バランスの崩れを防止
して安定した運転を行なうことができる。
又、メタノール改質装置１の触媒層13の温度が下がる
とメタノール改質率が低下し未改質メタノールが燃料電
池２の水素極23に入り電極の劣化等の悪影響を及ぼす虞
があるが、本実施例ではニクロム線44の発熱動作により
改質触媒14の温度低下が抑制され未改質メタノールによ
る燃料電池２の水素極23の劣化等を未然に回避すること
ができる。
とメタノール改質率が低下し未改質メタノールが燃料電
池２の水素極23に入り電極の劣化等の悪影響を及ぼす虞
があるが、本実施例ではニクロム線44の発熱動作により
改質触媒14の温度低下が抑制され未改質メタノールによ
る燃料電池２の水素極23の劣化等を未然に回避すること
ができる。
さらに、本実施例ではニクロム線44の巻装のピッチは
メタノール／水の改質原料の入口側ほど狭くしたので、
反応が活発となる触媒層入口部で多くの熱量が供給でき
るとともに反応が活発でない出口部では余り熱を必要と
しないため、改質触媒14全体として温度分布を均一とす
ることができる。
メタノール／水の改質原料の入口側ほど狭くしたので、
反応が活発となる触媒層入口部で多くの熱量が供給でき
るとともに反応が活発でない出口部では余り熱を必要と
しないため、改質触媒14全体として温度分布を均一とす
ることができる。
［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、燃料電池の出
力の変化に起因するメタノール改質装置での熱バランス
の崩れを防止して安定した運転を行なうことができる優
れた効果を発揮する。
力の変化に起因するメタノール改質装置での熱バランス
の崩れを防止して安定した運転を行なうことができる優
れた効果を発揮する。
第１図は実施例の燃料電池の概略構成図、第２図はメタ
ノール改質装置の断面図、第３図は第２図のＡ−Ａ断面
図、第４図は改質触媒を示す斜視図である。 １はメタノール改質装置、２は燃料電池、13は触媒層、
36は制御手段としてのコントローラ、37は温度検出手段
としての温度センサ、44は発熱体としてのニクロム線。
ノール改質装置の断面図、第３図は第２図のＡ−Ａ断面
図、第４図は改質触媒を示す斜視図である。 １はメタノール改質装置、２は燃料電池、13は触媒層、
36は制御手段としてのコントローラ、37は温度検出手段
としての温度センサ、44は発熱体としてのニクロム線。
Claims (1)
- 【請求項１】水素と酸素により電気を発生させる燃料電
池と、 メタノール又は水素を燃焼させメタノール改質反応に必
要な熱を供給するバーナを備え、水とメタノールを原料
として触媒下でメタノール改質反応を行い、水素と二酸
化炭素を生成するメタノール改質装置と を具備したメタノール改質装置を備えた燃料電池におい
て、 前記メタノール改質装置の触媒層に設けられた発熱体
と、 前記メタノール改質装置の触媒層の温度を検出する温度
検出手段と、 前記温度検出手段による触媒層温度が規定の制御温度範
囲以下に下がったとき前記発熱体を動作させ触媒層温度
を上げる制御手段と を具備してなるメタノール改質装置を備えた燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63325465A JP2715500B2 (ja) | 1988-12-22 | 1988-12-22 | メタノール改質装置を備えた燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63325465A JP2715500B2 (ja) | 1988-12-22 | 1988-12-22 | メタノール改質装置を備えた燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02170367A JPH02170367A (ja) | 1990-07-02 |
| JP2715500B2 true JP2715500B2 (ja) | 1998-02-18 |
Family
ID=18177174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63325465A Expired - Lifetime JP2715500B2 (ja) | 1988-12-22 | 1988-12-22 | メタノール改質装置を備えた燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2715500B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001118593A (ja) * | 1999-08-06 | 2001-04-27 | Denso Corp | 燃料電池システム |
| KR102188389B1 (ko) * | 2020-06-24 | 2020-12-08 | 국방과학연구소 | 연료개질 플랜트의 다단연소기 연소촉매 시동 방법 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3564214B2 (ja) * | 1995-11-17 | 2004-09-08 | 三菱重工業株式会社 | 固体高分子型燃料電池 |
| US8133622B2 (en) | 2004-09-08 | 2012-03-13 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Heated reformer and fuel cell system having the same |
| KR100805582B1 (ko) | 2006-08-16 | 2008-02-20 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료전지 시스템용 가열기 |
| JP5337553B2 (ja) * | 2009-03-31 | 2013-11-06 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | 脱硫装置及び燃料電池システム |
| JP5337556B2 (ja) * | 2009-03-31 | 2013-11-06 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | 脱硫装置及び燃料電池システム |
-
1988
- 1988-12-22 JP JP63325465A patent/JP2715500B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001118593A (ja) * | 1999-08-06 | 2001-04-27 | Denso Corp | 燃料電池システム |
| KR102188389B1 (ko) * | 2020-06-24 | 2020-12-08 | 국방과학연구소 | 연료개질 플랜트의 다단연소기 연소촉매 시동 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02170367A (ja) | 1990-07-02 |
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