JP3149453B2 - プレート形改質装置 - Google Patents
プレート形改質装置Info
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/0285—Heating or cooling the reactor
Description
おいて燃料電池のアノード(燃料極)側へ供給する燃料
ガスを製造する場合の如き供給燃料から生成ガスを製造
するために用いる改質装置のうちのプレート形改質装置
に関するものである。
改質する改質装置のうち、プレート形改質装置は、単位
容積当りの伝熱面が多く取れるためコンパクト性に優れ
ていること、燃焼室全域での均一な燃焼が可能となって
効果的に改質が行えること、等から近年広く採用されて
いる。
たとえば、図4に示す如く金属製の隔壁aの一方の面に
燃焼用触媒bを担持又はコーティングすると共に、隔壁
aの他方の面に改質用触媒cを担持又はコーティングし
てエレメントを構成し、該エレメントの複数枚を、一定
間隔に且つ燃焼用触媒b同士、改質用触媒c同士を互に
向き合わせるようにして配置して積層させ、燃焼用触媒
b側には矢印の如く燃料Fと空気Aを流して燃焼させる
ようにし、一方、改質用触媒c側には矢印の如く改質原
料ガスBを平行流として流すようにし、燃焼用触媒bに
より燃焼して得られた燃焼熱を隔壁aを通して改質用触
媒c側へ吸熱させるようにしたもの(特公平1−558
96号)、あるいは図5に示す如く、燃焼用触媒bを充
填した燃焼室dと改質用触媒cを充填した改質室eとを
伝熱隔壁fを挟んで一体化してユニットとし、該ユニッ
トを燃焼室d同士を向い合わせて重ね合わせ、且つ両燃
焼室dに別々に燃料Fを流入させるように多数の分散孔
を有する燃料分散板gを両面に配した燃料供給室hを、
両燃焼室d間に挟み込んで、上記ユニットを対称形と
し、上記燃焼室dには燃料Fと空気Aを供給するように
すると共に、両改質室eには改質原料ガスを供給するよ
うにし、燃焼室dでの燃焼で得られた燃焼熱を伝熱隔壁
fを介して改質室e側へ伝熱させるようにしたもの(実
開平1−52541号)がある。
いずれのプレート形改質装置も、燃焼室側に燃焼用触媒
bが全域にわたってコーティング又は充填されている構
成であるため、燃焼用触媒bが不可欠で、それだけ構造
が複雑になると共に、発電効率はシステムで決まり、全
面触媒充填であるとシステム要求に合った改質装置の設
計ができない、等の問題がある。
触媒を不要にして構造を簡単にすると共に燃焼用触媒側
への燃焼用触媒又は燃焼反応も不要もしくは節約できる
ようにするために種々研究を重ねた結果、たとえば、溶
融炭酸塩型燃料電池の開発において発電効率を上げるた
めの各種システムの提案がなされている中で、高リサイ
クルシステム、高燃料利用率システムにおいては、燃料
であるアノード出口ガスを予混合燃焼しても触媒の耐熱
温度以上に燃焼ガス温度が上らず、外部の燃焼器で燃焼
したガスの場合はその顕熱による加熱が可能となること
に着目し、本発明をなした。
と、燃焼用触媒又は燃焼反応の不要化もしくは低減化が
図れるようにしようとするものである。
決するために、プレート形の改質室とプレート形の加熱
室とをプレート状の伝熱隔壁を介して重ね合わせ、上記
改質室には改質用触媒を充填して、一端の入口側に改質
原料ガスの供給ラインを接続すると共に他端の出口側に
改質ガスラインを接続し、上記加熱室には伝熱促進充填
物を充填して高温ガスを流通させるようにし、且つ該加
熱室の入口側を上記改質室の出口側として、該加熱室の
入口側に高温ガスの供給ラインを接続すると共に加熱室
の出口側を上記改質室の入口側として、該加熱室の出口
側に高温ガスの排出ラインを接続してなる構成とし、
又、プレート形の改質室とプレート形の加熱室とをプレ
ート状の伝熱隔壁を介して重ね合わせ、上記改質室には
改質用触媒を充填して、一端の入口側に改質原料ガスの
供給ラインを接続すると共に他端の出口側に改質ガスラ
インを接続し、上記加熱室は入口部の僅かな部分に触媒
燃焼部を設け且つ残りの大部分を高温ガスの顕熱による
伝熱ゾーンとし、且つ該加熱室の入口側を上記改質室の
出口側として、該加熱室の入口側に燃料と空気の各供給
ラインを接続すると共に加熱室の出口側を上記改質室の
入口側として、該加熱室の出口側に高温ガスの排出ライ
ンを接続してなる構成とする。
で、外部の燃焼器で燃焼した高温ガスを加熱室に入口側
より供給すると、加熱室は高温ガスの熱により加熱され
るが、伝熱促進充填物により加熱室内の高温ガスの顕熱
を改質室に伝熱させることが促進される。改質室では、
加熱室内の高温ガスの顕熱を伝熱隔壁を介して吸熱し、
この高温ガスの顕熱を利用して改質用触媒により反応が
行われ、改質原料ガスが改質される。加熱室の入口部に
設けた触媒燃焼部に燃料と空気を供給して燃焼させるよ
うにすると、温度の低いガスでも高温ガスとして伝熱ゾ
ーンに流通させられるので、この高温ガスの顕熱のみで
改質反応が行われる。
する。
施例を示すもので、改質用触媒2を充填した改質室1
と、内部を高温ガスが流通できるようにしてその内部に
伝熱促進充填物としてのセラミックスボール9を充填し
た加熱室3とを伝熱隔壁4を挟んで重ね合わせ、上記改
質室1の一端の入口側に改質原料ガスGの供給ライン5
を接続すると共に、改質室1の他端の出口側に改質され
た改質ガスライン6を接続し、又、上記加熱室3の入口
側に高温ガスHGの供給ライン7を接続すると共に、加
熱室3の出口側に高温ガスの排出ライン8を接続し、高
温ガスの持つ顕熱の改質室1への伝熱を促進させるよう
にして改質反応を行わせるようにする。
室3に800〜850℃の高温ガスHGを供給すると、
高温ガスHGの熱がセラミックスボール9により改質室
1への伝熱が促進され伝熱隔壁4を介して改質室1へ伝
熱される。これにより改質室1に導入された改質原料ガ
スGは加熱され、改質用触媒2によって反応が行われ、
改質原料ガスGが改質ガスに改質される。
酸塩型燃料電池発電システムに組み込んで実施した場合
の一例を示すと、図2の如くである。
103の両電極で挟んでなる燃料電池100のカソード
102には酸化ガスを、又、アノード103には燃料ガ
スをそれぞれ供給するようにするため、途中にブロワ1
04、天然ガス予熱器105、図示しない脱硫器を有す
る天然ガス供給ライン106を改質室1の入口側に接続
し、改質室1から出たガスは、上記天然ガス予熱器10
5を通りブロワ107で昇圧されてライン108により
燃料電池100のアノード103へ供給されるようにす
る。一方、空気Aは圧縮機109、冷却器110、圧縮
機111、空気予熱器112を経て空気供給ライン11
3により燃料電池100のカソード102に供給するよ
うにし、該カソード102から排出されたカソード出口
ガスCGの一部は、カソード出口ガスライン114より
分岐した分岐ライン115より触媒燃焼器116に導く
ようにし、残りは、タービン117、空気予熱器112
を経て大気へ排出されるようにする。又、燃料電池10
0のアノード103から排出されたアノード出口ガスA
Gは、アノード出口ガスライン118により上記触媒燃
焼器116にそのまま導入させるようにすると共に、一
部のアノード出口ガスAGを分岐ライン119により天
然ガス供給ライン106の途中に導入させて、アノード
出口ガスの一部と改質原料ガスとしての天然ガスNGと
を混合して改質室1に導入させるようにし、上記触媒燃
焼器116で燃焼して得られた高温ガスを加熱室3の入
口側へ供給させるようにし、該加熱室3から排出された
ガスはブロワ120で昇圧した後、循環ライン121に
より燃料電池100のカソード102へ供給させるよう
にする。
システムに本発明のプレート形改質装置を使用すると、
触媒燃焼器116で燃焼して高温としたガスが加熱室3
に供給されて伝熱促進充填物としてのセラミックスボー
ル9により高温ガスの顕熱の改質室1への伝熱が促進さ
れるので、改質室1に導入された天然ガスは、高温ガス
の顕熱のみで加熱され、改質用触媒2の反応によって燃
料ガスに改質されることになり、この燃料ガスは燃料電
池100のアノード103に供給されることになる。
の他の実施例を示すもので、改質用触媒2を充填した改
質室1に伝熱隔壁4を介して重ね合わせてある加熱室3
の入口部に触媒燃焼部12を設け、該入口部を除く加熱
室3の大部分を高温ガスが流通する伝熱ゾーンXとした
ものである。
供給ライン10と空気供給ライン11を接続し、触媒燃
焼部12で触媒燃焼させることによって加熱室内のガス
温度を必要な温度レベルまで上げることができ、加熱室
3の大部分を占める伝熱ゾーンXで高温ガスの顕熱を改
質室1側へ伝熱させることができる。
改質室1の入口側を加熱室3の出口側とし、改質室1の
出口側を加熱室の入口側として、加熱用のガスを改質原
料ガスの流れと対向するように流すようにしてあるの
で、図4に示す従来方式の如き並行流の場合に比し、加
熱室の出口温度を低くすることができ、高温ガスの顕熱
を有効に利用でき熱効率を上げることができる。
るものではなく、図1と図3の各実施例では改質室1側
と加熱室3側を対向流となるように改質原料ガスと高温
ガスを流すようにしてあるが、並行流で流すようにして
もよいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で
種々変更を加え得ることは勿論である。
装置によれば、プレート形の改質室とプレート形の加熱
室とをプレート状の伝熱隔壁を介して重ね合わせ、上記
改質室には改質用触媒を充填して、一端の入口側に改質
原料ガスの供給ラインを接続すると共に他端の出口側に
改質ガスラインを接続し、上記加熱室には伝熱促進充填
物を充填して高温ガスを流通させるようにし、且つ該加
熱室の入口側を上記改質室の出口側として、該加熱室の
入口側に高温ガスの供給ラインを接続すると共に加熱室
の出口側を上記改質室の入口側として、該加熱室の出口
側に高温ガスの排出ラインを接続してなる構成としてあ
るので、高温ガスの顕熱の改質室への伝熱を促進できて
改質反応をより促進させることができると共に、加熱用
のガスを改質原料ガスの流れと対向するように流すよう
にしてあることから、加熱室の出口側温度を低くするこ
とができ、高温ガスの顕熱を有効に利用でき熱効率を上
げることができる、という優れた効果を奏し得られ、
又、加熱室の入口部に触媒燃焼部を設けて、加熱室の大
部分を伝熱ゾーンにすると、温度の低いガスでも高温ガ
スとして伝熱ゾーンに流通させることができて、この高
温ガスの顕熱のみで改質反応が行われ、伝熱ゾーンへの
燃焼用触媒の充填が不要で、燃焼用触媒の節約を図るこ
とができる、という効果を奏し得る。
図である。
電池発電システムに用いた場合を示す図である。
要図である。
図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 プレート形の改質室とプレート形の加熱
室とをプレート状の伝熱隔壁を介して重ね合わせ、上記
改質室には改質用触媒を充填して、一端の入口側に改質
原料ガスの供給ラインを接続すると共に他端の出口側に
改質ガスラインを接続し、上記加熱室には伝熱促進充填
物を充填して高温ガスを流通させるようにし、且つ該加
熱室の入口側を上記改質室の出口側として、該加熱室の
入口側に高温ガスの供給ラインを接続すると共に加熱室
の出口側を上記改質室の入口側として、該加熱室の出口
側に高温ガスの排出ラインを接続してなることを特徴と
するプレート形改質装置。 - 【請求項2】 プレート形の改質室とプレート形の加熱
室とをプレート状の伝熱隔壁を介して重ね合わせ、上記
改質室には改質用触媒を充填して、一端の入口側に改質
原料ガスの供給ラインを接続すると共に他端の出口側に
改質ガスラインを接続し、上記加熱室は入口部の僅かな
部分に触媒燃焼部を設け且つ残りの大部分を高温ガスの
顕熱による伝熱ゾーンとし、且つ該加熱室の入口側を上
記改質室の出口側として、該加熱室の入口側に燃料と空
気の各供給ラインを接続すると共に加熱室の出口側を上
記改質室の入口側として、該加熱室の出口側に高温ガス
の排出ラインを接続してなることを特徴とするプレート
形改質装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10177091A JP3149453B2 (ja) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | プレート形改質装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10177091A JP3149453B2 (ja) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | プレート形改質装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04310229A JPH04310229A (ja) | 1992-11-02 |
JP3149453B2 true JP3149453B2 (ja) | 2001-03-26 |
Family
ID=14309458
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10177091A Expired - Lifetime JP3149453B2 (ja) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | プレート形改質装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3149453B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101712260B1 (ko) * | 2015-03-20 | 2017-03-03 | 곽진호 | 애완견용 화장실 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10042746A1 (de) * | 2000-08-31 | 2002-03-28 | Degussa | Verfahren und Vorrichtung zum Durchführen von Reaktionen in einem Reaktor mit spaltförmigen Reaktionsräumen |
US7752848B2 (en) * | 2004-03-29 | 2010-07-13 | General Electric Company | System and method for co-production of hydrogen and electrical energy |
-
1991
- 1991-04-08 JP JP10177091A patent/JP3149453B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101712260B1 (ko) * | 2015-03-20 | 2017-03-03 | 곽진호 | 애완견용 화장실 |
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JPH04310229A (ja) | 1992-11-02 |
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