JP2789201B2 - Cooling device for fuel cell reformer - Google Patents
Cooling device for fuel cell reformerInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は燃料電池用改質装置の冷却装置に関するもの
である。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a cooling device for a reformer for a fuel cell.
燃料電池システムは例えばメタノールと水とを混合さ
せた原料を水素ガスに改質する改質装置と、この改質装
置で発生した水素ガスと空気中の酸素とを電気化学的に
反応させて電気エネルギに変換する燃料電池本体などか
ら構成されている。A fuel cell system is, for example, a reformer that reforms a raw material obtained by mixing methanol and water into hydrogen gas, and electrochemically reacts the hydrogen gas generated by the reformer with oxygen in the air to generate electricity. It is composed of a fuel cell main body that converts energy into energy.
ところで、このような燃料電池システムにおいては、
運転停止後、改質装置は放熱によって温度が徐々に低下
する。このため、改質装置中の気体状態にあるメタノー
ルおよび水が凝縮して液体になり、それに伴って改質装
置系統内が負圧レベルが高い状態になる。その結果、弁
類の締りが不十分であったり、配管等のシール状態が不
十分であったりすると、外気を吸い込む場合があり、改
質装置内の改質用の触媒が外気中に含まれる酸素によっ
て酸化されてしまい、改質能力が低下するようになる。
この触媒は一般に耐熱性が悪く、高温時に酸化されると
その熱によって著しく劣化してしまう。By the way, in such a fuel cell system,
After the operation is stopped, the temperature of the reformer gradually decreases due to heat radiation. For this reason, the gaseous methanol and water in the reformer are condensed to become liquid, and the negative pressure level in the reformer system is increased accordingly. As a result, if the valves are insufficiently tightened or the sealing state of the pipes or the like is insufficient, the outside air may be sucked in, and the reforming catalyst in the reformer is included in the outside air. It is oxidized by oxygen, and the reforming ability is reduced.
This catalyst generally has poor heat resistance, and when oxidized at a high temperature, it is significantly deteriorated by the heat.
このため、従来、燃料電池システムの停止時に、改質
装置系統内へ窒素ガスなどの不活性ガスを触媒温度が低
下するまでパージし続けることによって、触媒が酸化す
るのを防止するようにしている。For this reason, conventionally, when the fuel cell system is stopped, an inert gas such as nitrogen gas is continuously purged into the reformer system until the catalyst temperature decreases, thereby preventing oxidation of the catalyst. .
しかし、このような構造では、不活性ガスを溜めてお
くボンベなど特別な装置が必要になるために、装置が複
雑になるという不具合があった。本発明はこのような事
情に鑑みなされたもので、構造が複雑になることなく、
改質用の触媒の酸化を防止することができる燃料電池用
改質装置の冷却装置を提供するものである。However, in such a structure, a special device such as a cylinder for storing an inert gas is required, and there is a problem that the device becomes complicated. The present invention has been made in view of such circumstances, without complicating the structure,
An object of the present invention is to provide a cooling device of a reformer for a fuel cell, which can prevent oxidation of a reforming catalyst.
本発明に係る改質装置の冷却装置は、原料を気化させ
触媒に導いて水素ガスに改質するとともに燃料電池本体
に接続された原料通路と、上流側の送風装置によって外
部から導入されたバーナで加熱された加熱ガスを前記原
料通路を加熱するように流す加熱通路とを有する改質装
置を備えた燃料電池において、前記原料通路に原料を供
給する原料供給装置と、前記バーナに燃料を供給する燃
料供給装置とを、気化された原料ガスの化学反応によっ
て吸熱現象によって起こるように燃料電池の停止冷却時
にそれぞれ供給量を徐々に減少させる構成とするととも
に、前記加熱通路の出口に切換弁を介して燃料電池本体
と冷却用の送風装置とを接続し、前記冷却用の送風装置
を燃料電池の停止冷却時に作動させて加熱通路に空気を
燃料電池運転時より多く送風する構成としたものであ
る。The cooling device of the reforming apparatus according to the present invention comprises a source passage connected to the fuel cell main body while vaporizing the raw material and guiding the catalyst to hydrogen gas, and a burner introduced from the outside by an upstream blower. A fuel cell provided with a reformer having a heating passage for flowing the heated gas heated in the raw material passage so as to heat the raw material passage, and supplying a fuel to the burner and a raw material supply device for supplying a raw material to the raw material passage The fuel supply device is configured to gradually decrease the supply amount when the fuel cell is stopped and cooled so as to be caused by an endothermic phenomenon due to a chemical reaction of the vaporized source gas, and a switching valve is provided at an outlet of the heating passage. The fuel cell body is connected to a cooling air blower through the air blower, and the cooling air blower is operated when the fuel cell is stopped and cooled, so that air is supplied to the heating passage from the fuel cell during operation. It is obtained by a configuration in which Ku blowing.
本発明においては、原料が触媒層で化学反応するとき
に発生する吸熱作用を利用して触媒を冷却することがで
きるとともに、熱気が溜り易い加熱通路の出口側を冷却
用の送風装置によって換気して強制空冷によって触媒を
効率よく冷却することができる。In the present invention, the catalyst can be cooled by utilizing an endothermic effect generated when the raw material chemically reacts in the catalyst layer, and the outlet side of the heating passage in which hot air easily accumulates is ventilated by a blower for cooling. Thus, the catalyst can be efficiently cooled by forced air cooling.
以下、本発明の一実施例を図により詳細に説明する。
第１図は本発明に係る燃料電池用改質装置の冷却装置の
第１の実施例が備えられた燃料電池システムを示す構成
図、第２図は改質装置の拡大断面図、第３図は四方弁を
示す構成図、第４図は要部が拡大して示す構成図であ
る。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram showing a fuel cell system provided with a first embodiment of a cooling device for a reformer for a fuel cell according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view of the reformer, and FIG. FIG. 4 is a configuration diagram showing a four-way valve, and FIG. 4 is a configuration diagram showing an enlarged main part.
これらの図において符号１で示すものは改質装置を示
し、それぞれ有底円筒状の内部空間を有しかつ有底円筒
状に形成された内ケース1aおよび外ケース1bと、外ケー
ス1bの外側を覆うカバー1cなどから構成されている。外
ケース1bは開口部を下方へ向けて内ケース1aに被冠さ
れ、これらの部材の内部空間は開口縁付近において互い
に連通されている。また、これらケースの内部空間には
後述する原料を化学反応させる触媒からなる触媒層２が
設けられている。触媒としては例えば銅系，銅−亜鉛
系，銅−クロム系触媒などを用いることができる。In these figures, reference numeral 1 denotes a reformer, which has an inner case 1a and an outer case 1b, each having a bottomed cylindrical inner space and formed in a bottomed cylindrical shape, and an outer case 1b. And a cover 1c that covers The outer case 1b is covered by the inner case 1a with the opening directed downward, and the internal spaces of these members communicate with each other near the opening edge. Further, a catalyst layer 2 made of a catalyst for chemically reacting a raw material described later is provided in the internal space of these cases. As the catalyst, for example, a copper-based, copper-zinc-based, copper-chromium-based catalyst, or the like can be used.
３は内外ケースの下方に配設された気化器で、中央部
は内ケース1aの開口部内に臨むようにコイルに巻回され
ている。この気化器３の入口側は改質装置入口弁４およ
び供給ポンプ５を備えた原料供給管路６を経てメタノー
ルと水とを所定の比率で混合した原料を溜めた原料タン
ク７に接続され、出口側は前記触媒層２の入口側にあた
る内ケース1aの内部空間の項部に接続されている。前記
改質装置入口弁４、供給ポンプ５、原料供給管路６およ
び原料タンク７が本発明に係る原料供給装置を構成して
いる。また、触媒層２の出口側にあたる外ケース1bの内
部空間の項部は、後述する水素供給管路で燃料電池本体
16に接続されている。すなわち、気化器３と内外ケース
とによって原料を気化させて触媒層２に導いて水素ガス
に改質させると共に、燃料電池本体16に接続された原料
通路Ａが形成されている。Reference numeral 3 denotes a vaporizer disposed below the inner and outer cases, and a center portion is wound around a coil so as to face the opening of the inner case 1a. The inlet side of the vaporizer 3 is connected to a raw material tank 7 for storing a raw material obtained by mixing methanol and water at a predetermined ratio through a raw material supply line 6 having a reformer inlet valve 4 and a supply pump 5. The outlet side is connected to a section of the internal space of the inner case 1a corresponding to the inlet side of the catalyst layer 2. The reformer inlet valve 4, supply pump 5, raw material supply line 6, and raw material tank 7 constitute a raw material supply device according to the present invention. A part of the inner space of the outer case 1b corresponding to the outlet side of the catalyst layer 2 is connected to a fuel cell main body by a hydrogen supply pipe described later.
Connected to 16. That is, the raw material is vaporized by the vaporizer 3 and the inner and outer cases and is led to the catalyst layer 2 to be reformed into hydrogen gas, and a raw material passage A connected to the fuel cell main body 16 is formed.
前記気化器３の下方には水素バーナ８およびメタノー
ルバーナ９が配設されている。メタノールバーナ９はバ
ーナ入口弁11およびバーナポンプ12を備えた燃料供給管
路13を経てメタノールを溜めた燃料タンク14に接続され
ている。前記バーナ入口弁11、バーナポンプ12および燃
料供給管路13が本発明に係る燃料供給装置を構成してい
る。A hydrogen burner 8 and a methanol burner 9 are provided below the vaporizer 3. The methanol burner 9 is connected to a fuel tank 14 storing methanol through a fuel supply line 13 having a burner inlet valve 11 and a burner pump 12. The burner inlet valve 11, the burner pump 12, and the fuel supply line 13 constitute a fuel supply device according to the present invention.
ここで、バーナ上方の空間と内外ケース間に形成され
た空間とは、内外ケース1aの頂部を貫通する連絡管1dで
連通されており、内外ケース間に間に形成された空間
と、カバー1cで外ケース1bの外側に形成された空間とは
外ケース1bの開口縁付近で互いに連通されている。した
がって、メタノールバーナ９等で加熱された加熱ガス
は、内ケース1aの内側から内外ケース間を経て外ケース
1bの外側を流れた後に、外部に排出されるように流れ
る。すなわち、内外ケース1a,1bおよびカバー1cによっ
て、加熱ガスを前記原料通路Ａを加熱するように流す加
熱通路Ｂが形成されている。Here, the space above the burner and the space formed between the inner and outer cases are communicated by a communication pipe 1d penetrating the top of the inner and outer cases 1a, and the space formed between the inner and outer cases and the cover 1c The space formed outside the outer case 1b communicates with each other near the opening edge of the outer case 1b. Therefore, the heating gas heated by the methanol burner 9 or the like flows from the inner case 1a to the outer case through the inner and outer cases.
After flowing outside 1b, it flows so as to be discharged outside. That is, the inner and outer cases 1a and 1b and the cover 1c form a heating passage B through which a heating gas flows so as to heat the raw material passage A.
15は前記加熱通路Ｂの入口側と出口側に設けられこの
加熱通路Ｂに外気を供給するバーナブロワである。これ
らのバーナブロワ15は、正逆転機能および耐熱性を有す
るものが用いられており、加熱通路Ｂの出口側に位置す
るバーナブロワ15は加熱通路Ｂの出口に三方切換弁41を
介して接続されている。この加熱通路Ｂの出口側のバー
ナブロワ15が本発明に係る冷却用の送風装置を構成して
いる。燃料電池の運転時には、第４図中に実線で示す方
向へ空気が流れるように加熱通路Ｂの入口側のバーナブ
ロワ15のみを作動させ、停止冷却時には、第４図中に破
線および鎖線で示す方向へ空気が流れるように両バーナ
ブロワ15を作動させる。Reference numeral 15 denotes a burner blower provided on the inlet side and the outlet side of the heating passage B to supply outside air to the heating passage B. As these burner blowers 15, those having forward / reverse rotation function and heat resistance are used, and the burner blower 15 located on the outlet side of the heating passage B is connected to the outlet of the heating passage B via a three-way switching valve 41. . The burner blower 15 on the outlet side of the heating passage B constitutes a cooling blower according to the present invention. During operation of the fuel cell, only the burner blower 15 on the inlet side of the heating passage B is operated so that air flows in the direction indicated by the solid line in FIG. 4, and during stop cooling, the direction indicated by the broken and chain lines in FIG. The two burner blowers 15 are operated so that the air flows.
16は燃料電池本体であり、陽極と陰極との間に電解質
を介在させた電池セルを多数個積層して構成されてお
り、陽極の入口側は酸素入口弁17、セルブロワ18、四方
弁19が備えられた酸素供給管路20で前記三方切換弁41
（改質装置１の燃焼空気出口側）に接続されている。四
方弁19は第３図に拡大して示すように、燃料電池本体16
を昇温させるときは破線で示すようにセルブロワ18に改
質装置１で加熱された加熱ガスを供給し、冷却時には外
気をセルブロワ18に供給するように酸素供給管路20を切
り換えるものである。一方、陰極の入口側は水素入口弁
21およびリザーブタンク22が備えられた水素供給管路23
で触媒層２の出口側に接続されている。24は陽極の出口
側に接続された排気管路で、酸素出口弁25を介して大気
中に開放されている。26は陰極の出口側に接続された水
素回収管路であり、燃料電池本体16で反応しなかった水
素を熱源として利用するために前記改質装置１へ戻すも
のであり、リン酸回収器27および水素出口弁28を介して
前記水素バーナ８に接続されている。29はバイパス弁30
を有するバイパス管路で、水素出口弁28の出口側と前記
リザーブタンク22との間を互いに連通している。Reference numeral 16 denotes a fuel cell main body, which is formed by stacking a number of battery cells in which an electrolyte is interposed between an anode and a cathode, and the inlet side of the anode is provided with an oxygen inlet valve 17, a cell blower 18, and a four-way valve 19. The three-way switching valve 41 is provided by the oxygen supply line 20 provided.
(Combustion air outlet side of the reformer 1). The four-way valve 19 is, as shown in an enlarged manner in FIG.
When the temperature is increased, the heating gas heated by the reformer 1 is supplied to the cell blower 18 as shown by a broken line, and the oxygen supply pipe line 20 is switched so that outside air is supplied to the cell blower 18 during cooling. On the other hand, the inlet side of the cathode is a hydrogen inlet valve
Hydrogen supply line 23 equipped with 21 and reserve tank 22
To the outlet side of the catalyst layer 2. Reference numeral 24 denotes an exhaust pipe connected to the outlet side of the anode, which is opened to the atmosphere via an oxygen outlet valve 25. Reference numeral 26 denotes a hydrogen recovery pipe connected to the outlet side of the cathode, which is used to return hydrogen that has not reacted in the fuel cell body 16 to the reformer 1 in order to use it as a heat source. And a hydrogen outlet valve 28 connected to the hydrogen burner 8. 29 is bypass valve 30
The outlet pipe of the hydrogen outlet valve 28 and the reserve tank 22 communicate with each other.
なお、31は燃料電池本体16の出力側にダイオード32を
介して接続された負荷としてモータ、33はモータ31と同
様に接続されたバッテリである。Reference numeral 31 denotes a motor connected as a load to the output side of the fuel cell main body 16 via a diode 32, and reference numeral 33 denotes a battery connected in the same manner as the motor 31.
このように構成された燃料電池システムにおいては、
バーナポンプ12で加圧されたメタノールがメタノールバ
ーナ９に供給され、バーナブロワ15で供給される外気に
よって燃焼する。このため、この燃焼によって加熱ガス
が発生し、加熱ガスは加熱通路Ｂを気化器３および触媒
層２を加熱しながら流れて、燃料電池本体16に供給され
る。一方、原料タンク７内のメタノールと水とが混合さ
れた原料は気化器３へ供給され、ここで気化されて触媒
層２に送られ、触媒によって化学反応して水素と炭酸ガ
スを主成分とするガスに改質され改質ガスとなった後に
燃料電池本体16へ供給される。そして、燃料電池本体16
において、改質ガス中の水素ガスとセルブロワ18により
供給される空気中の酸素とが触媒によって電気化学反応
し、電気エネルギが発生する。In the fuel cell system configured as described above,
The methanol pressurized by the burner pump 12 is supplied to the methanol burner 9 and burns by the outside air supplied by the burner blower 15. For this reason, a heating gas is generated by this combustion, and the heating gas flows through the heating passage B while heating the carburetor 3 and the catalyst layer 2, and is supplied to the fuel cell body 16. On the other hand, the raw material in which methanol and water are mixed in the raw material tank 7 is supplied to the vaporizer 3, where it is vaporized and sent to the catalyst layer 2, and undergoes a chemical reaction by the catalyst to contain hydrogen and carbon dioxide as main components. After being reformed into a reformed gas to become a reformed gas, it is supplied to the fuel cell main body 16. And the fuel cell body 16
At this time, the hydrogen gas in the reformed gas and the oxygen in the air supplied by the cell blower 18 undergo an electrochemical reaction by a catalyst to generate electric energy.
燃料電池システムを停止する場合は、先ず第１の時点
において、供給ポンプ５およびバーナポンプ12の停止装
置を開始し、これらポンプが停止操作開始後ある一定の
時間経過後に停止するようにポンプ出力を段階的あるい
は連続的に徐々に低下させ、気化器３に供給される原料
およびメタノールバーナ９に供給されるメタノールの供
給量を徐々に少なくする。このとき、メタノールバーナ
９による発熱量は小さく抑えながら、次式に示すように
気化された原料ガスが化学反応する時に発生する吸熱作
用を利用して、触媒層２を冷却する。When stopping the fuel cell system, first, at a first time point, a stop device for the supply pump 5 and the burner pump 12 is started, and the pump outputs are stopped so that these pumps stop after a certain period of time after the start of the stop operation. The amount of the raw material supplied to the vaporizer 3 and the amount of methanol supplied to the methanol burner 9 are gradually reduced stepwise or continuously. At this time, while suppressing the amount of heat generated by the methanol burner 9, the catalyst layer 2 is cooled by utilizing an endothermic effect generated when a vaporized source gas chemically reacts as shown in the following equation.
CO3OH＋H2O→3H2＋CO2−11.8Kcal このような操作と同時に三方切換弁41を冷却側に切換
えるとともに加熱通路Ｂの出口側のバーナブロワ15を作
動させ、このバーナブロワ15と加熱通路Ｂの入口側のバ
ーナブロワ15とによって第４図中に破線および鎖線で示
す方向に空気が流れるようにする。この状態では、加熱
通路Ｂに空気が燃料電池運転時より多く送風される。な
お、四方弁19は冷却側とし、外気を供給して燃料電池本
体16を冷却する。CO 3 OH + H 2 O → 3H 2 + CO 2 −11.8 Kcal Simultaneously with this operation, the three-way switching valve 41 is switched to the cooling side, and the burner blower 15 on the outlet side of the heating passage B is operated. With the burner blower 15 on the inlet side, the air is caused to flow in the directions shown by the broken and chain lines in FIG. In this state, more air is blown into the heating passage B than during fuel cell operation. The four-way valve 19 is on the cooling side, and supplies outside air to cool the fuel cell body 16.
バーナブロワ15による冷却を行いながらある時間経過
した第２の時点で、バイパス弁30を開いて水素入口弁21
および水素出口弁28を閉じ、改質ガスを水素バーナ８に
供給するようにする。そして、さらにある時間経過した
第３の時点において、供給ポンプ５およびバーナポンプ
12を完全に停止し、改質装置入口弁４およびバーナ入口
弁11を閉じる。第３の時点までの時間は、最大で触媒層
２の温度が原料をほどんど化学反応させない温度にまで
低下するまでの時間である。この温度は通常110〜180℃
程度である。すなわち、何らかの理由で空気が改質装置
１内に侵入し、触媒層２が酸化発熱反応するようなこと
があっても、触媒層２が使用温度範囲の上限側の臨界温
度を越えて著しく劣化するようなことがないような安全
温度である。詳述すれば、この安全な温度の最高値は通
常運転温度（効率の良い使用温度の上限付近）よりも20
〜50℃低い温度であり、最低値は使用温度の下限よりも
約20℃低い温度である。さらに、改質装置１から水素の
発生がなくなった第４の時点において、バイパス弁30を
閉じる。この状態でバーナブロワ15はそのまま運転をし
続け、触媒層２の温度が触媒活性温度領域よりも低くな
った第５の時点においてバーナブロワ15を停止し、セル
温度が所定の温度にまで低下した時点でセルブロワ18を
停止し、燃料電池システムの停止操作を終了する。停止
操作終了後の改質装置１は、改質装置入口弁４と水素入
口弁21とバイパス弁30とによって密閉されているため
に、流入する空気は全く生じないかあってもきわめて少
量であり、酸化発熱によって生じる劣化はなく、終了後
の保存も問題はない。At a second time after a certain period of time while cooling by the burner blower 15, the bypass valve 30 is opened and the hydrogen inlet valve 21 is opened.
Then, the hydrogen outlet valve 28 is closed, and the reformed gas is supplied to the hydrogen burner 8. Then, at a third point in time when a certain time has elapsed, the supply pump 5 and the burner pump
12 is completely stopped, and the reformer inlet valve 4 and the burner inlet valve 11 are closed. The time up to the third time point is a time until the temperature of the catalyst layer 2 decreases to a temperature at which the raw material hardly undergoes a chemical reaction at the maximum. This temperature is usually 110 ~ 180 ℃
It is about. That is, even if air enters the reformer 1 for some reason and the catalyst layer 2 undergoes an oxidative heat generation reaction, the catalyst layer 2 significantly deteriorates beyond the critical temperature on the upper side of the operating temperature range. It is a safe temperature at which there is no such thing as Specifically, the maximum safe temperature is 20 degrees higher than the normal operating temperature (near the upper limit of the efficient operating temperature).
-50 ° C lower, with the lowest being about 20 ° C below the lower limit of operating temperature. Further, at a fourth time point when the generation of hydrogen from the reforming apparatus 1 is stopped, the bypass valve 30 is closed. In this state, the burner blower 15 continues to operate as it is. At the fifth time when the temperature of the catalyst layer 2 becomes lower than the catalyst activation temperature range, the burner blower 15 is stopped, and when the cell temperature falls to a predetermined temperature, The cell blower 18 is stopped, and the operation of stopping the fuel cell system is completed. Since the reformer 1 after the stop operation is closed by the reformer inlet valve 4, the hydrogen inlet valve 21, and the bypass valve 30, the amount of inflowing air is not generated at all, but is very small. There is no deterioration caused by heat generated by oxidation, and there is no problem in storage after completion.
上述したように構成した燃料電池用改質装置の冷却装
置は、原料が触媒層２で化学反応するときに発生する吸
熱作用を利用して触媒を冷却することができるととも
に、熱気が溜り易い加熱通路Ｂの出口側をバーナブロワ
15によって換気し、強制空冷によって触媒の相対的に高
温になる部位を効率よく冷却することができる。The cooling device of the reformer for a fuel cell configured as described above can cool the catalyst by utilizing an endothermic effect generated when a raw material chemically reacts in the catalyst layer 2, and can heat the air in which hot air easily accumulates. Burner blower at the exit side of passage B
Ventilation by 15 allows efficient cooling of the parts of the catalyst that become relatively hot due to forced air cooling.
したがって、吸熱反応を利用して原料通路Ａ内で触媒
を冷却することができるとともに、高温部を効率よく冷
却する強制空冷によって原料通路Ａの外柄から触媒を冷
却することができる。この結果、触媒層２の温度を速や
かに活性温度領域以下に下げることができる。Therefore, the catalyst can be cooled in the raw material passage A using the endothermic reaction, and the catalyst can be cooled from the outer surface of the raw material passage A by forced air cooling for efficiently cooling the high-temperature portion. As a result, the temperature of the catalyst layer 2 can be quickly lowered to the active temperature range or lower.
本発明に係る冷却装置は第５図および第６図に示すよ
うに構成することができる。The cooling device according to the present invention can be configured as shown in FIG. 5 and FIG.
第５図および第６図は本発明に係る燃料電池用改質装
置の冷却装置の他の実施例を示す改質装置の構成図であ
る。第６図に示す第２の実施例においては、加熱通路Ｂ
の両側にそれぞれ三方切換弁41,41を介してバーナブロ
ワ15,15を設けると共に、出口側のバーナブロワ15の送
風能力を大きくしたものである。図中実線は運転時にお
ける空気の流れを示し、破線は停止冷却時の空気の流れ
を示す。この実施例によれば、バーナブロワ15に耐熱性
を持たせることなく、冷却風を加熱通路Ｂの出口側から
入口側へ流すことができる。FIGS. 5 and 6 are configuration diagrams of a reformer showing another embodiment of the cooling device of the reformer for a fuel cell according to the present invention. In the second embodiment shown in FIG.
The burner blowers 15 and 15 are provided on both sides of the burner blower via three-way switching valves 41 and 41, respectively, and the blowing capacity of the burner blower 15 on the outlet side is increased. In the figure, the solid line shows the flow of air during operation, and the broken line shows the flow of air during stop cooling. According to this embodiment, the cooling air can flow from the outlet side of the heating passage B to the inlet side without giving the burner blower 15 heat resistance.
第６図は第３の実施例を示し、２台のバーナブロワ15
のうち一方を加熱通路Ｂの出口側に三方切換弁41を介し
て設けると共に、加熱通路Ｂの中央部に停止冷却時のみ
に使用する排気口42を設けたものである。このようにす
れば、図中実線で運転時における空気の流れを示し、破
線で停止冷却時の空気の流れを示すように、触媒層２を
両側から冷却することができる。FIG. 6 shows a third embodiment, in which two burner blowers 15 are used.
One of them is provided at the outlet side of the heating passage B via a three-way switching valve 41, and an exhaust port 42 used only at the time of stop cooling is provided at the center of the heating passage B. By doing so, the catalyst layer 2 can be cooled from both sides, as indicated by the solid line in the drawing indicating the flow of air during operation, and the broken line indicates the flow of air during stop cooling.
以上説明したように本発明に係る燃料電池用改質装置
の冷却装置は、原料を気化させ触媒に導いて水素ガスに
改質するとともに燃料電池本体に接続された原料通路
と、上流側の送風装置によって外部から導入されバーナ
で加熱された加熱ガスを前記原料通路を加熱するように
流す加熱通路とを有する改質装置を備えた燃料電池にお
いて、前記原料通路に原料を供給する原料供給装置と、
前記バーナに燃料を供給する燃料供給装置とを、気化さ
れた原料ガスの化学反応によって吸熱現象が起こるよう
に燃料電池の停止冷却時にそれぞれ供給量を徐々に減少
させる構成とするとともに、前記加熱通路の出口に切換
弁を介して燃料電池本体と冷却用の送風装置とを接続
し、前記冷却用の送風装置を燃料電池の停止冷却時に作
動させて加熱通路に空気を燃料電池運転時より多く送風
する構成としたため、、吸熱反応を利用して原料通路内
で触媒を冷却することができるとともに、高温部を効率
よく冷却する強制空冷によって原料通路の外側から触媒
を冷却することができる。As described above, the cooling device of the reformer for a fuel cell according to the present invention includes a raw material passage connected to the fuel cell main body while vaporizing the raw material and guiding the raw material to a catalyst to reform the hydrogen gas. In a fuel cell having a reforming device having a heating passage for flowing a heating gas heated from a burner and introduced from the outside by a device so as to heat the material passage, a material supply device for supplying a material to the material passage, ,
A fuel supply device for supplying fuel to the burner; and a configuration in which the supply amount is gradually decreased during stop cooling of the fuel cell so that an endothermic phenomenon occurs due to a chemical reaction of the vaporized source gas, and the heating passage. The fuel cell body and a cooling air blower are connected to the outlet of the fuel cell via a switching valve, and the cooling air blower is operated when the fuel cell is stopped and cooled to blow more air into the heating passage than when the fuel cell is operated. With this configuration, the catalyst can be cooled in the raw material passage by utilizing the endothermic reaction, and the catalyst can be cooled from the outside of the raw material passage by forced air cooling for efficiently cooling the high-temperature portion.
したがって、従来の燃料電池システムに簡単な変更を
施すだけで、停止時に速やかに触媒を冷却し保存するこ
とができるから、構造が複雑になることなく、触媒の改
質能力が低下するのを防止することができる。Therefore, the catalyst can be quickly cooled and stored at the time of shutdown only by making a simple change to the conventional fuel cell system, so that the reforming ability of the catalyst is not reduced without complicating the structure. can do.
第１図は本発明に係る燃料電池用改質装置の冷却装置の
第１の実施例が備えられた燃料電池システムを示す構成
図、第２図は改質装置の拡大断面図、第３図は四方弁を
示す構成図、第４図は要部を拡大して示す構成図、第５
図および第６図は第２および第３の実施例を示す改質装
置の構成図である。 １……改質装置、２……触媒層、３……気化器、４……
改質装置入口弁、５……供給ポンプ、６……原料供給管
路、７……原料タンク、９……メタノールバーナ、11…
…バーナ入口弁、12……バーナポンプ、13……燃料供給
管路、14……燃料タンク、15……バーナブロワ、16……
燃料電池本体、41……三方切換弁、Ａ……原料通路、Ｂ
……加熱通路。FIG. 1 is a configuration diagram showing a fuel cell system provided with a first embodiment of a cooling device for a reformer for a fuel cell according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view of the reformer, and FIG. Is a configuration diagram showing a four-way valve, FIG. 4 is a configuration diagram showing an enlarged main part, and FIG.
FIG. 6 and FIG. 6 are configuration diagrams of the reformer showing the second and third embodiments. 1 ... reformer, 2 ... catalyst layer, 3 ... vaporizer, 4 ...
Reformer inlet valve, 5 ... supply pump, 6 ... raw material supply line, 7 ... raw material tank, 9 ... methanol burner, 11 ...
... burner inlet valve, 12 ... burner pump, 13 ... fuel supply line, 14 ... fuel tank, 15 ... burner blower, 16 ...
Fuel cell main body, 41 ... three-way switching valve, A ... material passage, B
...... Heating passage.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−227374（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−66578（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 8/00 - 8/24 C01B 3/32 - 3/48────────────────────────────────────────────────── (5) References JP-A-61-227374 (JP, A) JP-A-62-66578 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01M 8/00-8/24 C01B 3/32-3/48
Claims (1)
質するとともに燃料電池本体に接続された原料通路と、
上流側の送風装置によって外部から導入されバーナで加
熱された加熱ガスを前記原料通路を加熱するように流す
加熱通路とを有する改質装置を備えた燃料電池におい
て、前記原料通路に原料を供給する原料供給装置と、前
記バーナに燃料を供給する燃料供給装置とを、気化され
た原料ガスの化学反応によって吸熱現象が起こるように
燃料電池の停止冷却時にそれぞれ供給量を除々に減少さ
せる構成とするとともに、前記加熱通路の出口に切換弁
を介して燃料電池本体と冷却用の送風装置とを接続し、
前記冷却用の送風装置を燃料電池の停止冷却時に作動さ
せて加熱通路に空気を燃料電池運転時より多く送風する
構成としたことを特徴とする燃料電池用改質装置の冷却
装置。A raw material passage connected to a fuel cell main body, wherein the raw material is vaporized and led to a catalyst to reform it into hydrogen gas;
In a fuel cell having a reforming device having a heating passage through which a heating gas introduced from the outside by an upstream-side blower and heated by a burner flows so as to heat the raw material passage, a raw material is supplied to the raw material passage. The raw material supply device and the fuel supply device for supplying fuel to the burner are configured to gradually reduce the supply amount when the fuel cell is stopped and cooled so that an endothermic phenomenon occurs due to a chemical reaction of the vaporized raw material gas. At the same time, a fuel cell body and a cooling blower are connected to the outlet of the heating passage via a switching valve,
A cooling device for a reforming device for a fuel cell, characterized in that the cooling air blowing device is operated when the fuel cell is stopped and cooled to blow more air into the heating passage than during the fuel cell operation.
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|---|---|---|---|
| JP63285462A JP2789201B2 (en) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | Cooling device for fuel cell reformer |
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| JP63285462A JP2789201B2 (en) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | Cooling device for fuel cell reformer |
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-
1988
- 1988-11-11 JP JP63285462A patent/JP2789201B2/en not_active Expired - Fee Related
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