JP3473757B2 - ガス濃度検知器、水素精製装置およびこれを含む燃料電池システム - Google Patents
ガス濃度検知器、水素精製装置およびこれを含む燃料電池システムInfo
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- Y02E60/50—Fuel cells
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- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス濃度検知器お
よび水素精製装置に関する。さらに詳しくは、燃料電池
などの燃料に用いられる水素を主成分とし、一酸化炭素
（以下、「ＣＯ」と記載する。）を含有する改質ガス中
のＣＯ濃度を検知する装置および水素精製装置に関す
る。
よび水素精製装置に関する。さらに詳しくは、燃料電池
などの燃料に用いられる水素を主成分とし、一酸化炭素
（以下、「ＣＯ」と記載する。）を含有する改質ガス中
のＣＯ濃度を検知する装置および水素精製装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来から、燃料電池などに用いられる水
素は、メタン、プロパン、ガソリンおよび灯油などの炭
化水素系燃料、メタノールなどのアルコール系燃料また
はジメチルエーテルなどのエーテル系燃料に水蒸気を混
合し、加熱した改質触媒に接触させて発生させている。
通常、炭化水素系燃料は５００〜８００℃程度、アルコ
ール系やエーテル系燃料は２００〜４００℃程度の温度
で改質される。改質の際にはＣＯが発生するが、高温で
改質を行うほど、発生するＣＯの濃度は上昇する。特に
炭化水素系燃料を用いる場合には、改質ガスのＣＯ濃度
が１０体積％前後となる。そこで、ＣＯ変成触媒を用い
てＣＯと水素とを反応させ、数千ｐｐｍ〜数体積％程度
にＣＯ濃度を低減させている。
素は、メタン、プロパン、ガソリンおよび灯油などの炭
化水素系燃料、メタノールなどのアルコール系燃料また
はジメチルエーテルなどのエーテル系燃料に水蒸気を混
合し、加熱した改質触媒に接触させて発生させている。
通常、炭化水素系燃料は５００〜８００℃程度、アルコ
ール系やエーテル系燃料は２００〜４００℃程度の温度
で改質される。改質の際にはＣＯが発生するが、高温で
改質を行うほど、発生するＣＯの濃度は上昇する。特に
炭化水素系燃料を用いる場合には、改質ガスのＣＯ濃度
が１０体積％前後となる。そこで、ＣＯ変成触媒を用い
てＣＯと水素とを反応させ、数千ｐｐｍ〜数体積％程度
にＣＯ濃度を低減させている。
【０００３】さらに、車載用や家庭用として用いられる
固体高分子電解質型燃料電池のように、１００℃以下の
低温で作動する燃料電池の場合には、電極に用いられて
いるＰｔ触媒が改質ガスに含まれているＣＯによって被
毒されるおそれがあるため、改質ガスを燃料電池に供給
する前にそのＣＯ濃度を１００ｐｐｍ以下、好ましくは
１０ｐｐｍ以下に除去しておく必要がある。そのため、
触媒を充填したＣＯ浄化部を水素精製装置に設け、ＣＯ
をメタン化または微量の空気を加えて選択的に酸化する
ことによって、ＣＯを除去している。ＣＯをＣＯ浄化触
媒で選択酸化によって除去する場合には、Ｐｔ、Ｒｕ、
ＲｈまたはＰｄなどの貴金属触媒が主として用いられ
る。充分にＣＯを除去するためには、ＣＯに対して１〜
３倍程度の酸素を必要とする。ここで、燃料電池システ
ムの発電量を変えるため供給する水素量が変化した場合
や、長期間装置を運転させて触媒活性が多少低下した場
合には、改質ガス中のＣＯ濃度が変化する。そのため、
酸素量を最適値に制御するためには、ＣＯ濃度を検知す
る必要がある。
固体高分子電解質型燃料電池のように、１００℃以下の
低温で作動する燃料電池の場合には、電極に用いられて
いるＰｔ触媒が改質ガスに含まれているＣＯによって被
毒されるおそれがあるため、改質ガスを燃料電池に供給
する前にそのＣＯ濃度を１００ｐｐｍ以下、好ましくは
１０ｐｐｍ以下に除去しておく必要がある。そのため、
触媒を充填したＣＯ浄化部を水素精製装置に設け、ＣＯ
をメタン化または微量の空気を加えて選択的に酸化する
ことによって、ＣＯを除去している。ＣＯをＣＯ浄化触
媒で選択酸化によって除去する場合には、Ｐｔ、Ｒｕ、
ＲｈまたはＰｄなどの貴金属触媒が主として用いられ
る。充分にＣＯを除去するためには、ＣＯに対して１〜
３倍程度の酸素を必要とする。ここで、燃料電池システ
ムの発電量を変えるため供給する水素量が変化した場合
や、長期間装置を運転させて触媒活性が多少低下した場
合には、改質ガス中のＣＯ濃度が変化する。そのため、
酸素量を最適値に制御するためには、ＣＯ濃度を検知す
る必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、一般的に行わ
れるような、ＣＯによる赤外波長の光線の吸収からＣＯ
濃度を検知したり、ＣＯ吸着による抵抗値の変化からＣ
Ｏ濃度を検知する手法は、改質ガス中で安定に機能しな
かったり、高コストであるため、現在のところ適用が困
難である。このため、ＣＯ浄化触媒に供給する酸素量を
常に最適に保つすることは困難であった。また、燃料電
池システムの起動時において、水素精製器でＣＯが充分
に除去された後でも、燃料電池に改質ガスが供給可能で
あることの判断が困難であった。
れるような、ＣＯによる赤外波長の光線の吸収からＣＯ
濃度を検知したり、ＣＯ吸着による抵抗値の変化からＣ
Ｏ濃度を検知する手法は、改質ガス中で安定に機能しな
かったり、高コストであるため、現在のところ適用が困
難である。このため、ＣＯ浄化触媒に供給する酸素量を
常に最適に保つすることは困難であった。また、燃料電
池システムの起動時において、水素精製器でＣＯが充分
に除去された後でも、燃料電池に改質ガスが供給可能で
あることの判断が困難であった。
【０００５】以上のように、従来の技術においては、改
質ガス中で有効な安価で信頼性のあるＣＯ濃度検知手段
が無かったため、ＣＯ浄化触媒の機能が充分に発揮でき
なかったり、起動時における燃料電池への改質ガス供給
を開始するために長い待機運転が必要であった。したが
って、本発明は、改質ガス中のＣＯ濃度を安価にかつ信
頼性をもって検知することのできる手段、およびＣＯ浄
化触媒の機能が充分に発揮され得る水素精製装置を提供
することを目的とする。
質ガス中で有効な安価で信頼性のあるＣＯ濃度検知手段
が無かったため、ＣＯ浄化触媒の機能が充分に発揮でき
なかったり、起動時における燃料電池への改質ガス供給
を開始するために長い待機運転が必要であった。したが
って、本発明は、改質ガス中のＣＯ濃度を安価にかつ信
頼性をもって検知することのできる手段、およびＣＯ浄
化触媒の機能が充分に発揮され得る水素精製装置を提供
することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成すべ
く、本発明は、水素、一酸化炭素および二酸化炭素を含
む改質ガスを供給するガス供給部と、前記ガス供給部の
下流側に設けられ、メタン化に活性を有する触媒層を具
備する反応室と、前記触媒層の温度および／または前記
触媒層通過後のガス温度を検知する温度検知器とを具備
し、前記触媒層の温度を８０℃以上２５０℃以下にする
ことで、前記温度検知器の信号によって前記触媒層通過
後のガスの一酸化炭素濃度を検知することを特徴とする
ガス濃度検知器を提供する。このガス濃度検知器におい
ては、前記反応室の温度が一定に制御されているのが有
効である。また、前記触媒層の上流側に第一温度検知器
が設けられ、前記触媒層の下流側に第二温度検知器が設
けられているのが有効である。さらに、前記触媒層が、
少なくともＰｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、ＰｄまたはＮｉを活性成
分とするのが有効である。
く、本発明は、水素、一酸化炭素および二酸化炭素を含
む改質ガスを供給するガス供給部と、前記ガス供給部の
下流側に設けられ、メタン化に活性を有する触媒層を具
備する反応室と、前記触媒層の温度および／または前記
触媒層通過後のガス温度を検知する温度検知器とを具備
し、前記触媒層の温度を８０℃以上２５０℃以下にする
ことで、前記温度検知器の信号によって前記触媒層通過
後のガスの一酸化炭素濃度を検知することを特徴とする
ガス濃度検知器を提供する。このガス濃度検知器におい
ては、前記反応室の温度が一定に制御されているのが有
効である。また、前記触媒層の上流側に第一温度検知器
が設けられ、前記触媒層の下流側に第二温度検知器が設
けられているのが有効である。さらに、前記触媒層が、
少なくともＰｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、ＰｄまたはＮｉを活性成
分とするのが有効である。
【０００７】また、本発明は、浄化用酸素含有ガス供給
部を備えた一酸化炭素浄化部の上流側もしくは下流側に
ガス温度検知器が設置されており、前記ガス温度検知器
の信号によって前記浄化部通過後のガスの一酸化炭素濃
度を検知し、前記一酸化炭素濃度に対応して前記浄化用
酸素含有ガス流量を制御することを特徴とする水素精製
装置を提供する。この水素精製装置においては、前記一
酸化炭素濃度に対応して、さらに前記一酸化炭素浄化部
温度の制御を行うのが有効である。さらに、本発明は、
水素精製装置および燃料電池を具備する燃料電池システ
ムであって、ガス温度検知器が水素精製装置と燃料電池
の中間に設置されており、前記ガス温度検知器の信号に
よって燃料電池に導入されるガスの一酸化炭素濃度を検
知し、前記一酸化炭素濃度に応じて前記浄化部と燃料電
池を連結するガス流路が切り替わって、前記ガスを燃料
電池に導入させないことを特徴とする燃料電池システム
をも提供する。
部を備えた一酸化炭素浄化部の上流側もしくは下流側に
ガス温度検知器が設置されており、前記ガス温度検知器
の信号によって前記浄化部通過後のガスの一酸化炭素濃
度を検知し、前記一酸化炭素濃度に対応して前記浄化用
酸素含有ガス流量を制御することを特徴とする水素精製
装置を提供する。この水素精製装置においては、前記一
酸化炭素濃度に対応して、さらに前記一酸化炭素浄化部
温度の制御を行うのが有効である。さらに、本発明は、
水素精製装置および燃料電池を具備する燃料電池システ
ムであって、ガス温度検知器が水素精製装置と燃料電池
の中間に設置されており、前記ガス温度検知器の信号に
よって燃料電池に導入されるガスの一酸化炭素濃度を検
知し、前記一酸化炭素濃度に応じて前記浄化部と燃料電
池を連結するガス流路が切り替わって、前記ガスを燃料
電池に導入させないことを特徴とする燃料電池システム
をも提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形
態に係るガス濃度検知器の構成を示す概略図である。図
１において、改質ガス入口１から供給された改質ガス
は、反応室２へ送られ、触媒層３で反応した後、改質ガ
ス出口７より排出される。触媒層の上流温度と下流温度
は、第一熱電対５と第二熱電対６でそれぞれ測定され、
信号処理装置８にこの信号が送られて処理された後、Ｃ
Ｏ濃度として出力される。また、反応室２の温度はヒー
ター４によって一定温度に保持されている。ここでは、
天然ガスを水蒸気改質した場合に得られる改質ガス（Ｃ
Ｏ濃度が１０〜１０００ｐｐｍ、二酸化炭素濃度が約２
０％、残りが水素）の場合について述べる。ただし、他
の組成であってもＣＯに対して過剰の水素が存在する条
件であれば、本発明のガス濃度検知器を用いることによ
る効果に本質的な違いが生じることはない。
て、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形
態に係るガス濃度検知器の構成を示す概略図である。図
１において、改質ガス入口１から供給された改質ガス
は、反応室２へ送られ、触媒層３で反応した後、改質ガ
ス出口７より排出される。触媒層の上流温度と下流温度
は、第一熱電対５と第二熱電対６でそれぞれ測定され、
信号処理装置８にこの信号が送られて処理された後、Ｃ
Ｏ濃度として出力される。また、反応室２の温度はヒー
ター４によって一定温度に保持されている。ここでは、
天然ガスを水蒸気改質した場合に得られる改質ガス（Ｃ
Ｏ濃度が１０〜１０００ｐｐｍ、二酸化炭素濃度が約２
０％、残りが水素）の場合について述べる。ただし、他
の組成であってもＣＯに対して過剰の水素が存在する条
件であれば、本発明のガス濃度検知器を用いることによ
る効果に本質的な違いが生じることはない。
【０００９】つぎに、本発明におけるガス濃度検知器の
動作原理について説明する。触媒層３では改質ガス中の
一酸化炭素と水素が反応し、メタンと水蒸気が生成す
る。このときの反応熱はＣＯ、１モル当たり約２００ｋ
Ｊであり、ＣＯ濃度に対応して触媒上での発熱量が変化
する。そして、この発熱による温度変化を検知すること
によってＣＯ濃度を測定する。図２に、第一熱電対５と
第二熱電対６によって検知された温度差と改質ガス中の
ＣＯ濃度の関係を示す。実線で示したようにＣＯ濃度と
温度差が一定の関係式で表すことができる領域では、検
量線を作ることによって、ＣＯ濃度を検知することがで
きる。ＣＯ濃度が著しく高い場合には、ＣＯの転換率が
低下するため、ＣＯ濃度に対する温度差の変化は小さく
なりＣＯ濃度の検知が困難となる。この場合、反応室２
の温度を高くすればＣＯ転換率を上昇させることがで
き、検知限界濃度を高くすることができる。
動作原理について説明する。触媒層３では改質ガス中の
一酸化炭素と水素が反応し、メタンと水蒸気が生成す
る。このときの反応熱はＣＯ、１モル当たり約２００ｋ
Ｊであり、ＣＯ濃度に対応して触媒上での発熱量が変化
する。そして、この発熱による温度変化を検知すること
によってＣＯ濃度を測定する。図２に、第一熱電対５と
第二熱電対６によって検知された温度差と改質ガス中の
ＣＯ濃度の関係を示す。実線で示したようにＣＯ濃度と
温度差が一定の関係式で表すことができる領域では、検
量線を作ることによって、ＣＯ濃度を検知することがで
きる。ＣＯ濃度が著しく高い場合には、ＣＯの転換率が
低下するため、ＣＯ濃度に対する温度差の変化は小さく
なりＣＯ濃度の検知が困難となる。この場合、反応室２
の温度を高くすればＣＯ転換率を上昇させることがで
き、検知限界濃度を高くすることができる。
【００１０】しかし、高温になると二酸化炭素もメタン
化されるため、二酸化炭素のメタン化による発熱が影響
しない温度で使用する必要がある。このため触媒種にも
よるが、反応室２の温度は約２５０℃以下とすることが
好ましい。逆にＣＯ濃度が低い場合には、触媒上での発
熱量が小さくなるため、温度差の変化が小さくなりＣＯ
濃度の検知が困難になる。この場合、反応室２の外部へ
の放熱を遮断したり、改質ガスの流速を上げて触媒上で
の発熱量を上昇させることによって、より低濃度のＣＯ
を検知することができる。
化されるため、二酸化炭素のメタン化による発熱が影響
しない温度で使用する必要がある。このため触媒種にも
よるが、反応室２の温度は約２５０℃以下とすることが
好ましい。逆にＣＯ濃度が低い場合には、触媒上での発
熱量が小さくなるため、温度差の変化が小さくなりＣＯ
濃度の検知が困難になる。この場合、反応室２の外部へ
の放熱を遮断したり、改質ガスの流速を上げて触媒上で
の発熱量を上昇させることによって、より低濃度のＣＯ
を検知することができる。
【００１１】また、触媒層３に用いられる触媒活性成分
としては、ＣＯのメタン化に対して選択的に活性を示す
もの、すなわち改質ガス中の二酸化炭素とＣＯのうち、
ＣＯの水素化反応のみに活性を示すか、またはＣＯの水
素化反応に対して高選択に活性を示すものが用いられ
る。このような触媒成分としては、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、
ＰｄおよびＮｉなどの金属が例示できる。特に、触媒活
性成分として、少なくともＲｕ、ＲｈまたはＮｉを含有
することが好ましい。
としては、ＣＯのメタン化に対して選択的に活性を示す
もの、すなわち改質ガス中の二酸化炭素とＣＯのうち、
ＣＯの水素化反応のみに活性を示すか、またはＣＯの水
素化反応に対して高選択に活性を示すものが用いられ
る。このような触媒成分としては、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、
ＰｄおよびＮｉなどの金属が例示できる。特に、触媒活
性成分として、少なくともＲｕ、ＲｈまたはＮｉを含有
することが好ましい。
【００１２】また、触媒層３に用いられる触媒の担持体
としては、特に限定はなく、活性成分を高分散状態で担
持できるものであればよい。このようなものとしては、
アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、マグネシア、チタ
ニア、ゼオライトなどが例示できる。触媒層３に用いら
れる基材には、触媒と反応室中のガスとの接触面積を充
分に確保できるものが用いられる。このようなものとし
ては、ハニカム形状または連通孔を有する発泡体形状の
基材などが好ましく、ペレット形状でもよい。また、触
媒層の温度は、ＣＯが充分に反応可能な８０℃以上が好
ましく、上限は二酸化炭素の反応が起こりにくい２５０
℃以下が好ましい。ただし、動作温度において副反応も
含めた条件で検量線を作るため、作動温度は用途に応じ
て決定することができる。
としては、特に限定はなく、活性成分を高分散状態で担
持できるものであればよい。このようなものとしては、
アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、マグネシア、チタ
ニア、ゼオライトなどが例示できる。触媒層３に用いら
れる基材には、触媒と反応室中のガスとの接触面積を充
分に確保できるものが用いられる。このようなものとし
ては、ハニカム形状または連通孔を有する発泡体形状の
基材などが好ましく、ペレット形状でもよい。また、触
媒層の温度は、ＣＯが充分に反応可能な８０℃以上が好
ましく、上限は二酸化炭素の反応が起こりにくい２５０
℃以下が好ましい。ただし、動作温度において副反応も
含めた条件で検量線を作るため、作動温度は用途に応じ
て決定することができる。
【００１３】また、触媒上での発熱を精度良く検知する
ためには、反応室２の温度が外部環境に影響されないこ
とが好ましく、充分な断熱を行い、一定温度となるよう
に温度を調節するのが好ましい。ここでは、温度調節の
ためにヒーターを用いたが、冷却ファンによる冷却方式
でも、オイルのような熱媒体を用いても構わない。ま
た、ＣＯ濃度をあまり精度良く検知する必要のない用途
であれば、温度調節の必要はない。また、図１において
は触媒層の温度を検知するために熱電対を用いたが、温
度を検知できるものであれば、サーミスタなどの他の検
知手段を用いても構わない。さらに、ここでは触媒層の
上流側と下流側の温度を検知したが、供給する改質ガス
温度が一定となるような場合には触媒層の下流側だけを
測定しても精度良くＣＯ濃度を測ることができる。
ためには、反応室２の温度が外部環境に影響されないこ
とが好ましく、充分な断熱を行い、一定温度となるよう
に温度を調節するのが好ましい。ここでは、温度調節の
ためにヒーターを用いたが、冷却ファンによる冷却方式
でも、オイルのような熱媒体を用いても構わない。ま
た、ＣＯ濃度をあまり精度良く検知する必要のない用途
であれば、温度調節の必要はない。また、図１において
は触媒層の温度を検知するために熱電対を用いたが、温
度を検知できるものであれば、サーミスタなどの他の検
知手段を用いても構わない。さらに、ここでは触媒層の
上流側と下流側の温度を検知したが、供給する改質ガス
温度が一定となるような場合には触媒層の下流側だけを
測定しても精度良くＣＯ濃度を測ることができる。
【００１４】上述のようなガス温度検知器を利用したガ
ス濃度検知器は、水素精製装置および燃料電池システム
にも応用することができる。例えば、上述した改質反応
室だけでなく、変成部および浄化部においても同様の構
成を採ることによって、変性部から浄化部に流れていく
ガスや浄化部から流れ出るガスの一酸化炭素濃度を検出
することができる。例えば、ガス温度検知器をＣＯ浄化
触媒の上流側に設置し、ガス温度検知器の信号によって
検知したＣＯ濃度に対して、適量の空気を供給するよう
に制御を行うことによって、無駄な水素消費が抑制され
るとともに、空気が不足することによる浄化触媒下流側
のＣＯ濃度上昇も回避できる。したがって、燃料電池シ
ステムに用いた場合に、その効率向上と安定動作が確保
できる。また、ガス温度検知器をＣＯ浄化触媒の下流側
に設置した場合も浄化触媒下流側でのＣＯ濃度が上昇し
ないように空気量を制御することによって、上流側に設
置した場合と同様の効果が得られる。
ス濃度検知器は、水素精製装置および燃料電池システム
にも応用することができる。例えば、上述した改質反応
室だけでなく、変成部および浄化部においても同様の構
成を採ることによって、変性部から浄化部に流れていく
ガスや浄化部から流れ出るガスの一酸化炭素濃度を検出
することができる。例えば、ガス温度検知器をＣＯ浄化
触媒の上流側に設置し、ガス温度検知器の信号によって
検知したＣＯ濃度に対して、適量の空気を供給するよう
に制御を行うことによって、無駄な水素消費が抑制され
るとともに、空気が不足することによる浄化触媒下流側
のＣＯ濃度上昇も回避できる。したがって、燃料電池シ
ステムに用いた場合に、その効率向上と安定動作が確保
できる。また、ガス温度検知器をＣＯ浄化触媒の下流側
に設置した場合も浄化触媒下流側でのＣＯ濃度が上昇し
ないように空気量を制御することによって、上流側に設
置した場合と同様の効果が得られる。
【００１５】さらに、上記ガス濃度検知器を水素精製装
置および燃料電池を含む燃料電池システムに応用した場
合は、ガス温度検知器を水素精製器と燃料電池の中間に
設置し、ガス温度検知器の信号によって検知したＣＯ濃
度が高い場合には改質ガスが燃料電池に導入されないよ
うにガス流路を閉じたり、または燃料電池外に排出する
ようにガス流路を切り替えることによって、燃料電池が
ＣＯで被毒されることを防止することができる。
置および燃料電池を含む燃料電池システムに応用した場
合は、ガス温度検知器を水素精製器と燃料電池の中間に
設置し、ガス温度検知器の信号によって検知したＣＯ濃
度が高い場合には改質ガスが燃料電池に導入されないよ
うにガス流路を閉じたり、または燃料電池外に排出する
ようにガス流路を切り替えることによって、燃料電池が
ＣＯで被毒されることを防止することができる。
【００１６】さらに、起動時には水素精製器でＣＯが充
分に除去されたことを検知できるため、浄化触媒が確実
にＣＯを除去することができる定常運転時の温度になる
まで待機運転させる等の必要がなく、速やかに発電をお
こなうことができる。また、ここで用いた触媒はＣＯ浄
化触媒の機能をガス濃度検知器として応用したものであ
るため、ＣＯ浄化触媒の一部の温度を検知することによ
っても、ＣＯ濃度を検知することができる。ＣＯ濃度の
変化に起因する以外の温度変化が大きい場合には、充分
な精度でＣＯ濃度を検知することができないため、改質
ガス流量と温度の変動が少ない条件が好ましい。
分に除去されたことを検知できるため、浄化触媒が確実
にＣＯを除去することができる定常運転時の温度になる
まで待機運転させる等の必要がなく、速やかに発電をお
こなうことができる。また、ここで用いた触媒はＣＯ浄
化触媒の機能をガス濃度検知器として応用したものであ
るため、ＣＯ浄化触媒の一部の温度を検知することによ
っても、ＣＯ濃度を検知することができる。ＣＯ濃度の
変化に起因する以外の温度変化が大きい場合には、充分
な精度でＣＯ濃度を検知することができないため、改質
ガス流量と温度の変動が少ない条件が好ましい。
【００１７】
【実施例】以下に、本発明に係るガス濃度検知器につい
て、実施例を用いてより具体的に説明する。ただし、本
発明はこれらのみに限定されるものではない。 《実施例１》直径１ｍｍ、長さ１ｍｍのアルミナペレッ
トに、５重量％のＲｕを担持したものを、図１に示すガ
ス濃度検知器の反応室２の中に充填した。二酸化炭素を
２０体積％、残りが水素である改質ガスを毎分０．１リ
ットルの流量で改質ガス入口より供給し、第一熱電対の
温度が１５０℃となるようにヒーター４で温度調節を行
った。改質ガス中のＣＯ濃度が５ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、
１００ｐｐｍ、５００ｐｐｍ、９００ｐｐｍ、１２００
ｐｐｍ、２０００ｐｐｍとなるようにＣＯを混合した改
質ガスを供給し、第一熱電対と第二熱電対の温度を測定
した。ＣＯ濃度（ｐｐｍ）および上流と下流の温度差
（℃）の結果を表１に示す。
て、実施例を用いてより具体的に説明する。ただし、本
発明はこれらのみに限定されるものではない。 《実施例１》直径１ｍｍ、長さ１ｍｍのアルミナペレッ
トに、５重量％のＲｕを担持したものを、図１に示すガ
ス濃度検知器の反応室２の中に充填した。二酸化炭素を
２０体積％、残りが水素である改質ガスを毎分０．１リ
ットルの流量で改質ガス入口より供給し、第一熱電対の
温度が１５０℃となるようにヒーター４で温度調節を行
った。改質ガス中のＣＯ濃度が５ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、
１００ｐｐｍ、５００ｐｐｍ、９００ｐｐｍ、１２００
ｐｐｍ、２０００ｐｐｍとなるようにＣＯを混合した改
質ガスを供給し、第一熱電対と第二熱電対の温度を測定
した。ＣＯ濃度（ｐｐｍ）および上流と下流の温度差
（℃）の結果を表１に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】《実施例２》実施例１で、改質ガスの流量
を毎分０．３リットルに増加させ、同様にＣＯ濃度を１
ｐｐｍ、４ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、１００ｐｐｍ、１８０
ｐｐｍ、２４０ｐｐｍ、４００ｐｐｍとなるようにＣＯ
を混合して供給し、第一熱電対と第二熱電対の温度を測
定した。結果を表２に示す。
を毎分０．３リットルに増加させ、同様にＣＯ濃度を１
ｐｐｍ、４ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、１００ｐｐｍ、１８０
ｐｐｍ、２４０ｐｐｍ、４００ｐｐｍとなるようにＣＯ
を混合して供給し、第一熱電対と第二熱電対の温度を測
定した。結果を表２に示す。
【００２０】
【表２】
【００２１】《実施例３》Ｒｕの代わりにＲｈを担持し
た他は、実施例１と同様にしてＣＯ濃度を０ｐｐｍ、５
ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、１００ｐｐｍ、５００ｐｐｍ、９
００ｐｐｍ、１２００ｐｐｍ、２０００ｐｐｍとなるよ
うにＣＯを混合して供給し、第一熱電対と第二熱電対の
温度を測定した。結果を表３に示す。
た他は、実施例１と同様にしてＣＯ濃度を０ｐｐｍ、５
ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、１００ｐｐｍ、５００ｐｐｍ、９
００ｐｐｍ、１２００ｐｐｍ、２０００ｐｐｍとなるよ
うにＣＯを混合して供給し、第一熱電対と第二熱電対の
温度を測定した。結果を表３に示す。
【００２２】
【表３】
【００２３】《実施例４》Ｒｕの代わりにＮｉを担持し
た他は、実施例１と同様にしてＣＯ濃度を０ｐｐｍ、５
ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、１００ｐｐｍ、５００ｐｐｍ、９
００ｐｐｍ、１２００ｐｐｍ、２０００ｐｐｍとなるよ
うにＣＯを混合して供給し、第一熱電対と第二熱電対の
温度を測定した。結果を表４に示す。
た他は、実施例１と同様にしてＣＯ濃度を０ｐｐｍ、５
ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、１００ｐｐｍ、５００ｐｐｍ、９
００ｐｐｍ、１２００ｐｐｍ、２０００ｐｐｍとなるよ
うにＣＯを混合して供給し、第一熱電対と第二熱電対の
温度を測定した。結果を表４に示す。
【００２４】
【表４】
【００２５】
【発明の効果】以上の実施例のガス濃度検知器の評価結
果をみると明らかなように、本発明によると、触媒の温
度を検知することで改質ガス中のＣＯ濃度を検知するこ
とができる。
果をみると明らかなように、本発明によると、触媒の温
度を検知することで改質ガス中のＣＯ濃度を検知するこ
とができる。
【図１】本発明に係るガス濃度検知器の一実施の形態の
構成を示す概略図である。
構成を示す概略図である。
【図２】本発明のガス濃度検知器の特性を示す図であ
る。
る。
１ 改質ガス入口
２ 反応室
３ 触媒層
４ ヒーター
５ 第一熱電対
６ 第二熱電対
７ 改質ガス出口
８ 信号処理装置
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
// Ｈ０１Ｍ 8/10 Ｈ０１Ｍ 8/10
(56)参考文献 特開 昭52−49889（ＪＰ，Ａ)
実開 昭57−28364（ＪＰ，Ｕ)
特表 平10−503013（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 25/22
C01B 3/58
H01M 8/04
H01M 8/06
H01M 8/10
Claims (2)
- 【請求項１】 水素、一酸化炭素および二酸化炭素を含
む改質ガスを供給するガス供給部と、前記ガス供給部の
下流側に設けられ、メタン化に活性を有する触媒層を具
備する反応室と、前記触媒層の温度および／または前記
触媒層通過後のガス温度を検知する温度検知器とを具備
し、前記触媒層の温度を８０℃以上２５０℃以下にする
ことで、前記温度検知器の信号によって前記触媒層通過
後のガスの一酸化炭素濃度を検知することを特徴とする
ガス濃度検知器。 - 【請求項２】 前記触媒層の上流側に第一温度検知器が
設けられ、前記触媒層の下流側に第二温度検知器が設け
られていることを特徴とする請求項１記載のガス濃度検
知器。
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|---|---|---|---|
| JP2000167986A JP3473757B2 (ja) | 2000-06-05 | 2000-06-05 | ガス濃度検知器、水素精製装置およびこれを含む燃料電池システム |
| CNB018107117A CN1333246C (zh) | 2000-06-05 | 2001-04-20 | 气体浓度检测器、使用该检测器的氢精制装置及燃料电池系统 |
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| KR10-2002-7016492A KR100487668B1 (ko) | 2000-06-05 | 2001-04-20 | 가스농도검지기, 이것을 사용한 수소정제장치 및연료전지시스템 |
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2000167986A JP3473757B2 (ja) | 2000-06-05 | 2000-06-05 | ガス濃度検知器、水素精製装置およびこれを含む燃料電池システム |
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|---|---|---|---|
| JP2003280778A Division JP2004006405A (ja) | 2003-07-28 | 2003-07-28 | 水素精製装置 |
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|---|---|
| JP2001343341A JP2001343341A (ja) | 2001-12-14 |
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| JP2000167986A Expired - Fee Related JP3473757B2 (ja) | 2000-06-05 | 2000-06-05 | ガス濃度検知器、水素精製装置およびこれを含む燃料電池システム |
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-
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