JP3490877B2 - Starting method of reformer for fuel cell - Google Patents

Starting method of reformer for fuel cell

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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、部分酸化改質方式
の燃料電池用改質装置に関し、特にその起動方法の改良
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a partial oxidation reforming reformer for a fuel cell, and more particularly to improvement of a starting method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、燃料電池等に水素を供給する燃料
ガス改質装置(以降、単に改質装置と称す)の分野で
は、天然ガス、都市ガス、ナフサ等の炭化水素系の原燃
料を高温の水蒸気と混合し、改質触媒で水素リッチなガ
スに改質する、いわゆる水蒸気改質方式が採用されてい
る。この水蒸気改質反応は、メタンを例にとると下記化
1の反応式で示される。水蒸気改質反応は吸熱反応であ
るため、通常はバーナで改質触媒を600℃〜800℃
程度の高温に保ちながら反応を進行させる。
2. Description of the Related Art In recent years, in the field of a fuel gas reformer for supplying hydrogen to a fuel cell (hereinafter simply referred to as a reformer), hydrocarbon-based raw fuels such as natural gas, city gas and naphtha are used. A so-called steam reforming method is adopted, in which it is mixed with high-temperature steam and reformed into a hydrogen-rich gas by a reforming catalyst. This steam reforming reaction is represented by the reaction formula of the following chemical formula 1 using methane as an example. Since the steam reforming reaction is an endothermic reaction, the reforming catalyst is usually burned at 600 ° C to 800 ° C with a burner.
The reaction proceeds while maintaining a high temperature.

【0003】[0003]

【化1】 [Chemical 1]

【0004】当該反応で生成される改質ガス中には、反
応式からもわかるように十数%程度の一酸化炭素COが
含まれる。燃料電池に関していえば、この一酸化炭素C
Oは電極の触媒活性を低下させる要因となるため、実際
には生成された改質ガスをシフト触媒を備えたCO変成
器に通じ、改質ガス中の一酸化炭素COを二酸化炭素C
2にシフト反応させてから、ガスを燃料電池に供給す
るようにしている例が多く、さらにCO濃度を低下させ
るために、CO変成器の下流にCO選択酸化器を備えた
ものもある。
As can be seen from the reaction formula, the reformed gas produced in the reaction contains carbon monoxide CO of about ten and several percents. As for fuel cells, this carbon monoxide C
Since O becomes a factor that lowers the catalytic activity of the electrode, actually the generated reformed gas is passed through a CO shifter equipped with a shift catalyst, and carbon monoxide CO in the reformed gas is converted into carbon dioxide C
In many cases, the gas is supplied to the fuel cell after the shift reaction to O 2 , and there is also a CO selective oxidizer provided downstream of the CO shift converter in order to further reduce the CO concentration.

【0005】このような水蒸気改質方式に対して、近年
では燃料ガスを空気で部分酸化するとともに、改質触媒
で水蒸気改質反応を起こさせ、水素リッチの改質ガスを
得る部分酸化改質方式が知られている(特開平7-215702
号公報)。部分酸化反応は、メタンを例にとると化2の
反応式のように示される。
In contrast to such a steam reforming system, in recent years, a partial oxidation reforming for obtaining a hydrogen-rich reformed gas by partially oxidizing a fuel gas with air and causing a steam reforming reaction with a reforming catalyst A method is known (Japanese Patent Laid-Open No. 7-215702)
Issue). The partial oxidation reaction is represented by the reaction formula of Chemical formula 2 using methane as an example.

【0006】[0006]

【化2】 [Chemical 2]

【0007】この部分酸化改質方式では、水蒸気改質触
媒を初めとして水蒸気改質器の基本的な構造並びに運転
方法をそのまま利用することができる。さらに加えて、
部分酸化反応によって発生する熱で改質触媒を加熱でき
るので、水蒸気改質方式のようにバーナで触媒層を加熱
しなくても運転が行える利点がある。
In this partial oxidation reforming system, the basic structure and operation method of the steam reformer including the steam reforming catalyst can be used as they are. In addition,
Since the reforming catalyst can be heated by the heat generated by the partial oxidation reaction, there is an advantage that the operation can be performed without heating the catalyst layer by the burner unlike the steam reforming method.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な水蒸気改質方式や部分酸化改質方式では、起動時に改
質触媒を高温の運転温度にまで上昇させるとともに、C
O変成器やCO選択酸化器を所定の運転温度に昇温する
必要がある。そのため従来の水蒸気改質方式では、起動
時に上記のバーナを用いて改質触媒層の加熱を行ってい
たが、起動時の初期においては触媒層に燃料ガスを送り
込まず、単なる空炊きもしくは水蒸気や不活性ガスを送
り込みながら空炊きをして改質触媒を昇温させ、ある程
度(例えば500℃)まで改質触媒が昇温してから改質
触媒に燃料ガス及び水蒸気を送り込み、改質反応を開始
するという起動方法をとっていた。これは、改質触媒層
に燃料ガスを送り込みながら空炊きをした場合、触媒層
が高温(400〜500℃)になるとガス中の炭化水素
が分解反応を生じ、これによってカーボンが改質触媒に
析出すること等が背景にあるためと考えられる。
By the way, in the steam reforming system and the partial oxidation reforming system as described above, at the time of start-up, the reforming catalyst is heated to a high operating temperature, and C
It is necessary to raise the temperature of the O shift converter and the CO selective oxidizer to a predetermined operating temperature. Therefore, in the conventional steam reforming system, the above-mentioned burner was used to heat the reforming catalyst layer at the time of startup, but in the initial stage of startup, the fuel gas was not sent to the catalyst layer, and it was simply boiled or steamed. The reforming catalyst is heated while being fed with an inert gas to raise the temperature of the reforming catalyst, and after the temperature of the reforming catalyst is raised to a certain degree (for example, 500 ° C.), the fuel gas and steam are fed to the reforming catalyst to carry out the reforming reaction. It had a startup method of starting. This is because when the fuel gas is fed into the reforming catalyst layer while being boiled, the hydrocarbons in the gas undergo a decomposition reaction when the catalyst layer reaches a high temperature (400 to 500 ° C.), whereby carbon becomes the reforming catalyst. It is thought that this is due to the fact that it is precipitated.

【0009】このような水蒸気改質方式の起動方法は、
部分酸化改質方式に対してもそのまま通用されている実
情であるが、装置構成をできるだけ簡素化したり、装置
全体の効率的な昇温を実現する観点からみると上記の起
動方法は、部分酸化改質方式の起動方法としては改良の
余地があると考えられる。本発明はこのような背景のも
とになされたものであって、部分酸化改質方式の燃料電
池用改質装置において、起動時に改質装置を全体的に迅
速かつ効果的に昇温することが可能な起動方法を提示す
ることを目的としている。
The starting method of such a steam reforming system is as follows.
Although it is applied to the partial oxidation reforming method as it is, from the viewpoint of simplifying the device configuration as much as possible and achieving efficient temperature rise of the entire device, the above startup method is It is considered that there is room for improvement as a method of starting the reforming method. The present invention has been made based on such a background, and in a partial oxidation reforming type reformer for a fuel cell, it is possible to quickly and effectively raise the temperature of the reforming apparatus as a whole at the time of startup. The purpose is to present a possible startup method.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は部分酸化改質方式の燃料電池用改質装置の
起動方法において、第1の起動ステップでは、起動開始
直後から改質ガス生成器の触媒層に燃料ガスを供給し、
当該触媒層及びCO低減用反応器中を流通した燃料ガス
を、前記触媒層を加熱するバーナで燃焼させ、その後に
第2の起動ステップでは、前記第1起動ステップにおい
て改質ガス生成器が所定温度まで昇温された後に、改質
ガス生成器の触媒層に燃料ガスと空気とを供給し、触媒
層で酸化反応させたガスをCO低減用反応器に流通させ
るようにした。この起動方法によれば、第1の起動ステ
ップでは改質ガス生成器の触媒層はバーナの加熱により
昇温し、CO低減用反応器も、触媒層で加熱昇温された
燃料ガスによって効率よく加熱昇温される。また第2の
起動ステップでは、改質ガス生成器の触媒層は、触媒層
内での酸化反応により昇温し、CO低減用反応器も触媒
層で昇温されたガスによって効率よく加熱昇温される。
第1の起動ステップでは触媒層で反応させないので触媒
層が低温の時でも実行できるが、高温(400℃以上)
になるまで継続するとカーボン析出が生じる。一方第2
の起動ステップでは、触媒層で反応させるので低温(3
00℃)では実行できないが、高温(400℃以上)で
もカーボン析出は生じにくい。従って、触媒層の温度の
低い起動初期には第1の起動ステップを実行し、触媒層
が高温(400℃以上)にならないように、第2の起動
ステップに移行させることにより、触媒層でのカーボン
の析出を防ぎ、且つ効率よく触媒層とCO低減用反応器
を昇温することができる。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for starting a reforming apparatus for a fuel cell of a partial oxidation reforming system, wherein in a first starting step, reforming is performed immediately after starting the starting. Fuel gas is supplied to the catalyst layer of the gas generator,
The fuel gas that has flowed through the catalyst layer and the CO reduction reactor is burned by a burner that heats the catalyst layer, and then in a second starting step, the reformed gas generator is set to a predetermined temperature in the first starting step. After the temperature was raised to the temperature, fuel gas and air were supplied to the catalyst layer of the reformed gas generator, and the gas that had been subjected to the oxidation reaction in the catalyst layer was made to flow to the CO reduction reactor. According to this start-up method, in the first start-up step, the catalyst layer of the reformed gas generator is heated by the heating of the burner, and the CO reduction reactor is also efficiently heated by the fuel gas heated in the catalyst layer. The temperature is raised by heating. In the second start-up step, the temperature of the catalyst layer of the reformed gas generator is raised by the oxidation reaction in the catalyst layer, and the CO reduction reactor is also efficiently heated and raised by the gas heated in the catalyst layer. To be done.
In the first startup step, the catalyst layer does not react, so it can be executed even when the temperature of the catalyst layer is low.
If it continues until it becomes, carbon precipitation will occur. While the second
In the start-up step of, since the reaction is performed in the catalyst layer, low temperature (3
Although it cannot be performed at 00 ° C., carbon precipitation is unlikely to occur even at high temperatures (400 ° C. or higher). Therefore, the first startup step is executed in the initial stage of startup when the temperature of the catalyst layer is low, and the second startup step is performed so that the temperature of the catalyst layer does not become high (400 ° C. or higher). It is possible to prevent the deposition of carbon and efficiently raise the temperature of the catalyst layer and the CO reduction reactor.

【0011】ここで所定温度とは、触媒層で部分酸化反
応を生じさせることのできる最低温度以上であって、且
つ燃料ガスが反応せずに触媒層を通過してもカーボン析
出が生じない範囲(300〜400℃)に設定されるも
のである。また、本発明はさらに、前記改質ガス生成器
とCO低減用反応器の少なくとも一部を単一のケースに
内包し、前記第1の起動ステップにおいて、当該ケース
内で共に昇温させることもできる。
Here, the predetermined temperature is a temperature higher than the lowest temperature at which a partial oxidation reaction can occur in the catalyst layer, and a range in which carbon deposition does not occur even if the fuel gas does not react and passes through the catalyst layer. It is set to (300 to 400 ° C.). Further, the present invention may further include at least a part of the reformed gas generator and the CO reduction reactor in a single case, and in the first starting step, both of them may be heated in the case. it can.

【0012】さらに加えて本発明は、バーナをケースの
外部に設け、前記第1の起動ステップにおいて、当該バ
ーナで加熱した空気を前記ケース内に供給することを特
徴とすることもできる。
Further, the present invention can be characterized in that a burner is provided outside the case, and the air heated by the burner is supplied into the case in the first starting step.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】(実施の形態1) [燃料電池システムの全体構成の説明]まず、本発明の一
適用例である燃料電池システムの構成を説明する。図1
は、本燃料電池用の改質装置の主要構成についてのブロ
ック図である。この燃料電池システムは、燃料ガスボン
ベ等の燃料ガス供給源から供給される天然ガス、都市ガ
ス、ナフサ等の燃料ガスを改質装置で水素リッチな改質
ガスに改質し、これを用いて燃料電池150で発電を行
うものであり、改質装置は、燃料供給管aにおいて燃料
ガスの供給源に近い順に、ポンプe,脱硫器140、部
分酸化改質器105、CO変成器120、CO選択酸化
器130、燃料バイパス弁cが順次介挿されて構成され
ている。また部分酸化改質器105の直下にはスタート
アップバーナ(以降単にSTBと称す)104が取り付
けられた、燃料バイパス弁cを起点としてSTB104
に到る燃料バイパス管bが配設されている。これは、燃
料電池システムの起動時に、燃料ガスを燃料バイパス管
bを経由してSTB104で燃焼させ、その燃焼熱によ
って部分酸化改質器105等を昇温させるためのもので
ある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (Embodiment 1) [Description of Overall Configuration of Fuel Cell System] First, the configuration of a fuel cell system, which is an application example of the present invention, will be described. Figure 1
FIG. 3 is a block diagram of a main configuration of a reformer for the present fuel cell. This fuel cell system uses a reformer to reform a fuel gas such as natural gas, city gas, or naphtha, which is supplied from a fuel gas supply source such as a fuel gas cylinder, into a hydrogen-rich reformed gas. The power generation is performed by the battery 150, and the reformer includes a pump e, a desulfurizer 140, a partial oxidation reformer 105, a CO shift converter 120, and a CO selector in the fuel supply pipe a in order from the source of the fuel gas. An oxidizer 130 and a fuel bypass valve c are sequentially inserted and configured. A start-up burner (hereinafter simply referred to as STB) 104 is installed immediately below the partial oxidation reformer 105, and the STB 104 starts from the fuel bypass valve c.
A fuel bypass pipe b leading to is provided. This is for burning the fuel gas in the STB 104 via the fuel bypass pipe b when the fuel cell system is started, and raising the temperature of the partial oxidation reformer 105 and the like by the combustion heat.

【0014】脱硫器140は、主として都市ガス等の燃
料中に含まれる有機硫黄化合物(R-SH)を除去する
ものであって、活性炭が充填された円筒缶構造を有す
る。燃料ガスは、この脱硫器140を常温で流通しなが
ら、脱硫処理がなされる。部分酸化改質器105は、内
部に部分酸化触媒を充填された円筒缶構造を有し、その
軸方向を鉛直にされている。当該円筒缶の側面には、下
端付近に燃料ガスの流入口109、上端付近に流出口1
10がそれぞれ設けられている。その内部に充填される
部分酸化反応の触媒としては、ハニカム状に成型された
アルミナ多孔体に、白金、パラジウム、ルテニウム、ロ
ジウム等の白金系触媒を担持させたものや、これらの触
媒をタブレット状あるいは球状に成型したものが用いら
れる。また、部分酸化改質器105に空気を送り込むた
めのファンfが取り付けられ、当該ファンfからの空気
供給管106が燃料供給管aの流入口109より上流側
に連結されている。
The desulfurizer 140 is for mainly removing organic sulfur compounds (R-SH) contained in fuel such as city gas, and has a cylindrical can structure filled with activated carbon. The fuel gas is desulfurized while flowing through the desulfurizer 140 at room temperature. The partial oxidation reformer 105 has a cylindrical can structure in which a partial oxidation catalyst is filled, and its axial direction is vertical. On the side surface of the cylindrical can, an inlet 109 for fuel gas is provided near the lower end, and an outlet 1 is provided near the upper end.
10 are provided respectively. As a catalyst for the partial oxidation reaction to be filled inside, a honeycomb-shaped alumina porous body on which a platinum-based catalyst such as platinum, palladium, ruthenium, or rhodium is supported, or these catalysts are tablet-shaped. Alternatively, a spherically shaped product is used. Further, a fan f for sending air to the partial oxidation reformer 105 is attached, and an air supply pipe 106 from the fan f is connected to an upstream side of an inlet 109 of the fuel supply pipe a.

【0015】部分酸化改質器105は、これよりやや大
きいケース100に内包されている。部分酸化改質器1
05の円筒缶及びケース100は、部分酸化反応に適し
た500〜700℃の高温に耐えうる耐熱金属製の円筒
容器であり、二重円筒構造になっている。STB104
は、ケース100の底板上に配置され、その燃焼ガスが
部分酸化改質器105の周囲を流通してこれを加熱する
ようになっている。このケース100の底部には、燃料
バイパス管bからの燃料ガスをSTB104に流入する
流入管101、ファンgからSTB104に空気を供給
する燃焼空気供給管102が設けられ、ケース100の
上部には燃焼空気を外部に排出する排気管103が配置
されている。
The partial oxidation reformer 105 is contained in a case 100 which is slightly larger than this. Partial oxidation reformer 1
The cylindrical can and case 100 of No. 05 is a cylindrical container made of a heat-resistant metal suitable for a partial oxidation reaction and capable of withstanding a high temperature of 500 to 700 ° C., and has a double cylindrical structure. STB104
Is disposed on the bottom plate of the case 100, and the combustion gas thereof flows around the partial oxidation reformer 105 to heat it. At the bottom of the case 100, an inflow pipe 101 for flowing the fuel gas from the fuel bypass pipe b into the STB 104 and a combustion air supply pipe 102 for supplying air from the fan g to the STB 104 are provided, and at the top of the case 100, combustion is performed. An exhaust pipe 103 that discharges air to the outside is arranged.

【0016】CO変成器120は、CO変成用の触媒が
充填された円筒構造を有し、その両端面から改質ガスが
流出入される。CO変成触媒としては、具体的にはタブ
レット状の銅-亜鉛系触媒が用いられる。また燃料供給
管aにおけるCO変成器120の上流側には、スチーム
を供給するためのスチーム供給管107が連結されてい
る。このCO変成器120は、改質ガス中に含まれる一
酸化炭素COをスチームで変成することによりCO濃度
を低減させるとともに、水素H2を生成して改質ガスを
より水素リッチなものに改質させる働きを持つものであ
る。当該CO変成器120は、通常部分酸化改質器10
5の10倍程度の容積に作製され、部分酸化改質器10
5より送られる300〜400℃の高温ガスをCO変成
器120内部で拡散し、温度勾配的に冷却しつつCO変
成反応を進行させ、約200℃の改質ガスとして送出す
るように設計される。
The CO shift converter 120 has a cylindrical structure filled with a CO shift catalyst, and the reformed gas flows in and out from both end faces thereof. As the CO shift catalyst, specifically, a tablet-shaped copper-zinc catalyst is used. A steam supply pipe 107 for supplying steam is connected to the fuel supply pipe a upstream of the CO shift converter 120. This CO shift converter 120 reduces the CO concentration by transforming carbon monoxide CO contained in the reformed gas with steam, and also produces hydrogen H2 to reform the reformed gas into a more hydrogen-rich one. It has a function of causing it. The CO shift converter 120 is usually a partial oxidation reformer 10.
5, the partial oxidation reformer 10
It is designed so that the high temperature gas of 300 to 400 ° C. sent from No. 5 is diffused inside the CO shift converter 120, the CO shift reaction proceeds while cooling with a temperature gradient, and is sent out as a reformed gas of about 200 ° C. .

【0017】CO選択酸化器130は、円筒缶の中に選
択酸化用触媒が充填された構造を有するものである。選
択酸化触媒としては、100〜200℃程度の温度下で
一酸化炭素COを選択的に酸化する触媒(すなわち一酸
化炭素COを酸化させ易く、水素H2を酸化させにくい
性質を有するもの)が好適とされている。その例とし
て、ハニカム状に成型されたアルミナ多孔体やアルミナ
粒状担体に、白金系触媒やルテニウム系触媒を担持させ
たもの、あるいはこれらの触媒を粒状ゼオライトに担持
させたものが挙げられる。また燃料供給管aにおけるC
O選択酸化器130のすぐ上流側には、空気吸引管10
8から外気を吸引し、改質ガスを混合するためのエジェ
クタhが配されている。このエジェクタhでは、CO選
択酸化反応に適した量の空気(通常は改質ガスに対して
数%)が吸引されるようになっている。
The CO selective oxidizer 130 has a structure in which a catalyst for selective oxidation is filled in a cylindrical can. As the selective oxidation catalyst, a catalyst that selectively oxidizes carbon monoxide CO at a temperature of about 100 to 200 ° C. (that is, a catalyst that easily oxidizes carbon monoxide CO and hardly oxidizes hydrogen H 2 ) is used. It is said to be suitable. Examples thereof include a honeycomb-shaped alumina porous body and an alumina granular carrier, which carry a platinum-based catalyst or a ruthenium-based catalyst, or those which support these catalysts on granular zeolite. C in the fuel supply pipe a
The air suction pipe 10 is provided immediately upstream of the O selective oxidizer 130.
An ejector h for sucking outside air from 8 and mixing the reformed gas is arranged. In this ejector h, an amount of air suitable for the CO selective oxidation reaction (usually several% with respect to the reformed gas) is sucked.

【0018】燃料バイパス弁cは、CO選択酸化器13
0から送出される燃料ガス(改質ガス)を、燃料電池1
50側とSTB104側に切り換え供給する。STB1
04側に燃料ガスが送出されると、燃料ガスは燃料バイ
パス管bを通ってケース100内のSTB104に供給
され、ここで燃焼されて部分酸化改質器105の加熱に
用いられる。
The fuel bypass valve c is a CO selective oxidizer 13
Fuel gas (reformed gas) sent from the fuel cell 1
50 and the STB 104 side are switched and supplied. STB1
When the fuel gas is sent to the 04 side, the fuel gas is supplied to the STB 104 in the case 100 through the fuel bypass pipe b, is burned here, and is used for heating the partial oxidation reformer 105.

【0019】燃料電池150は、リン酸を含浸した電解
質マトリックスを介して燃料極と空気極とが対向して配
されてなる単位セルが、複数枚におよび積層された構造
を持つ公知のリン酸型燃料電池である。この燃料電池1
50では、燃料供給管aから供給される水素リッチの改
質ガスが燃料極側に流通され、空気極側にはファン(不
図示)からの空気が流通されて両者の電気化学的反応を
もとに発電を行う。燃料電池150には、燃料極側から
の未反応の改質ガスを排出する排気管dが備えられてい
る。
The fuel cell 150 is a known phosphoric acid having a structure in which a plurality of unit cells in which a fuel electrode and an air electrode are opposed to each other through an electrolyte matrix impregnated with phosphoric acid are laminated. Type fuel cell. This fuel cell 1
In 50, the hydrogen-rich reformed gas supplied from the fuel supply pipe a is circulated to the fuel electrode side, and the air from the fan (not shown) is circulated to the air electrode side to cause both electrochemical reactions. And generate electricity. The fuel cell 150 is provided with an exhaust pipe d for discharging unreacted reformed gas from the fuel electrode side.

【0020】なお上記した諸々の構成に関し、各反応器
105、120、130や燃料電池150の温度調整、
STBの点火/消火、ファンf、gの回転、エジェクタ
hの開閉、燃料バイパス弁cの切り換え等の各制御は、
本燃料電池システムに設けられた図示しない制御部によ
って適宜なされる。 [本燃料電池システムの運転時における動作説明]図2
は、縦軸に温度(℃)、横軸に起動開始からの経過時間
(min)を表した燃料電池システムの昇温特性図であ
って、本実施の形態(本発明)に関するものと、従来例
に関するものとが併記されている。図中、実線の曲線I
〜IIIは、それぞれ本実施の形態における部分酸化改質
器、CO変成器120、CO選択酸化器130の昇温特
性を表す。また一点鎖線の曲線IV、Vは、それぞれ従来
例におけるCO変成器、CO選択酸化器等の昇温特性を
表す。なお、当図では、従来例の部分酸化改質器の昇温
特性は、実施の形態の曲線とほぼ同じであるので省略し
ている。また、燃料電池システムは最初に室温状態にあ
るものとしている。
With respect to the above-mentioned various configurations, temperature adjustment of each reactor 105, 120, 130 and fuel cell 150,
Each control such as ignition / extinction of STB, rotation of fans f and g, opening / closing of ejector h, switching of fuel bypass valve c,
This is appropriately performed by a control unit (not shown) provided in the present fuel cell system. [Explanation of Operation During Operation of This Fuel Cell System] FIG. 2
FIG. 3 is a temperature rise characteristic diagram of the fuel cell system in which the vertical axis represents temperature (° C.) and the horizontal axis represents elapsed time (min) from start, which relates to the present embodiment (present invention) and the conventional one. Examples and examples are also listed. In the figure, the solid curve I
To III represent the temperature rising characteristics of the partial oxidation reformer, the CO shift converter 120, and the CO selective oxidizer 130 in the present embodiment, respectively. Further, the dashed-dotted curves IV and V represent the temperature rising characteristics of the CO shifter, the CO selective oxidizer, etc. in the conventional example, respectively. In the figure, the temperature rising characteristics of the conventional partial oxidation reformer are almost the same as the curves of the embodiment, and are therefore omitted. In addition, the fuel cell system is assumed to be initially at room temperature.

【0021】起動時においては、本燃料電池システムの
制御部の指示のもとに、まずポンプeが駆動されると共
に、燃料バイパス弁cが燃料バイパス管b側に設定され
る。これによって、燃料ガスが燃料供給管aに通され、
脱硫器140で処理された後にケース100内の部分酸
化改質器105、CO変成器120、CO選択酸化器1
30を順次流通する。そして、燃料バイパス弁cから燃
料バイパス管bへ送出され、ケース100の流入管10
1を通ってSTB104に到達する。ここで、燃料ガス
は燃焼空気供給管102から供給される空気と混合され
て燃焼され、高温の燃焼ガスは、ケース100内におい
て部分酸化改質器105の周囲を通りながら部分酸化改
質器105を加熱し、排気管103からケース100外
部へ排気される。このように、STB104での燃焼熱
が部分酸化改質器105の昇温に利用される。
At the time of start-up, the pump e is first driven and the fuel bypass valve c is set on the fuel bypass pipe b side under the instruction of the control unit of the present fuel cell system. As a result, the fuel gas is passed through the fuel supply pipe a,
After being treated by the desulfurizer 140, the partial oxidation reformer 105, the CO shift converter 120, and the CO selective oxidizer 1 in the case 100 are treated.
30 in sequence. Then, the fuel is delivered from the fuel bypass valve c to the fuel bypass pipe b, and the inflow pipe 10 of the case 100 is sent.
1 to reach the STB 104. Here, the fuel gas is mixed with the air supplied from the combustion air supply pipe 102 and burned, and the high temperature combustion gas passes through the periphery of the partial oxidation reformer 105 in the case 100 and is partially oxidized and reformed 105. Is heated and exhausted from the exhaust pipe 103 to the outside of the case 100. Thus, the heat of combustion in STB 104 is used to raise the temperature of partial oxidation reformer 105.

【0022】また、連続的に燃料供給管aに供給される
燃料ガスは、上記STB104により昇温の進む部分酸
化改質器105の内部を通過する間に加熱され、これよ
り下流に配置されたCO変成器120、CO選択酸化器
130を流通した後、燃料バイパス管bを通りSTB燃
料として利用されるので、燃料ガスを熱媒体としてCO
変成器120、CO選択酸化器130も加熱昇温され
る。
Further, the fuel gas continuously supplied to the fuel supply pipe a is heated by the STB 104 while passing through the inside of the partial oxidation reformer 105 where the temperature rises, and is arranged downstream thereof. After flowing through the CO shift converter 120 and the CO selective oxidizer 130, the CO gas passes through the fuel bypass pipe b and is used as STB fuel.
The shift converter 120 and the CO selective oxidizer 130 are also heated and heated.

【0023】当図が示すように、部分酸化改質器105
の昇温が進行し、当該改質器105の内部温度が所定温
度に達すると(曲線I、約10分経過後)、制御部の指
示によりファンfが駆動される。この所定温度は、部分
酸化反応を生じさせるのに必要と考えられる最低温度付
近に設定され、図2では約400℃である。これによっ
て空気供給管106から空気の供給が開始され、部分酸
化反応が開始される。部分酸化反応が起こると、空気と
混合された燃料ガスが部分酸化改質器105内部を通過
する間において、燃料ガス中のメタンを例にとると前記
化2の反応式のような部分酸化反応とともに、前記化3
の反応式に示すような完全燃焼反応もある程度生じる。
As shown in the figure, the partial oxidation reformer 105
When the internal temperature of the reformer 105 reaches a predetermined temperature (curve I, after about 10 minutes have elapsed), the fan f is driven according to an instruction from the control unit. This predetermined temperature is set around the minimum temperature considered necessary for causing the partial oxidation reaction, and is about 400 ° C. in FIG. As a result, the supply of air from the air supply pipe 106 is started, and the partial oxidation reaction is started. When the partial oxidation reaction occurs, while the fuel gas mixed with air passes through the inside of the partial oxidation reformer 105, taking methane in the fuel gas as an example, the partial oxidation reaction represented by the reaction formula of the above chemical formula 2 Together with the above
The complete combustion reaction as shown in the reaction formula of (3) also occurs to some extent.

【0024】[0024]

【化3】 [Chemical 3]

【0025】この部分酸化反応および完全燃焼反応は、
ともに発熱反応であるため、部分酸化改質器105から
は水素H2、一酸化炭素CO、二酸化炭素CO2、スチー
ム等が混合された高温の混合ガスが、CO変成器12
0、さらにCO選択酸化器130へと送られ、これらを
加熱昇温させる。スチーム供給管107からのスチーム
の供給は、CO変成器120が反応可能な所定温度(2
00℃)に達した時点で制御系の指示に従って開始され
る。図2の例では、上記ファンfの駆動開始とほぼ同時
にスチームの供給も開始されている。
This partial oxidation reaction and complete combustion reaction are
Since both are exothermic reactions, the high temperature mixed gas in which hydrogen H 2 , carbon monoxide CO, carbon dioxide CO 2 , steam, etc. are mixed from the partial oxidation reformer 105, becomes a CO shift converter 12.
0, and is further sent to the CO selective oxidizer 130, where they are heated and raised in temperature. The steam is supplied from the steam supply pipe 107 at a predetermined temperature (2
When the temperature reaches (00 ° C), it is started according to the instruction of the control system. In the example of FIG. 2, the supply of steam is started almost at the same time as the driving of the fan f is started.

【0026】また、空気吸引管108からの空気の供給
は、CO選択酸化器130が反応可能な所定温度(13
0℃)に達した時点で制御系の指示に従って開始され
る。図2の例では、スチーム供給開始から2分程度後に
空気吸引管108から空気の供給が開始されている。空
気吸引管108から空気がCO選択酸化器130に供給
されると、CO選択酸化反応が開始される。
Air is supplied from the air suction pipe 108 at a predetermined temperature (13) at which the CO selective oxidizer 130 can react.
When it reaches 0 ° C.), it is started according to the instruction of the control system. In the example of FIG. 2, air supply is started from the air suction pipe 108 about 2 minutes after the start of steam supply. When air is supplied to the CO selective oxidizer 130 from the air suction pipe 108, the CO selective oxidation reaction is started.

【0027】CO選択酸化器130の温度が所定の温度
(図2では200℃)に達すると、制御部は、部分改質
器105、CO変成器120、CO選択酸化器130等
の昇温および改質ガスの生成に関する体制が整っている
(CO濃度の低い水素リッチな改質ガスが生成されてい
る)ものとみなし、改質装置の起動を終了して、燃料バ
イパス弁cを燃料電池150側に切り換え、改質ガスを
燃料電池150へ供給開始する。
When the temperature of the CO selective oxidizer 130 reaches a predetermined temperature (200 ° C. in FIG. 2), the control unit raises the temperature of the partial reformer 105, the CO shift converter 120, the CO selective oxidizer 130, and the like. Assuming that the reformed gas generation system is in place (hydrogen-rich reformed gas with low CO concentration is generated), the reformer is stopped, and the fuel bypass valve c is set to the fuel cell 150. Then, the reformed gas is supplied to the fuel cell 150.

【0028】このように改質ガス生成の体制が整った状
態においては、部分酸化改質器105は500℃以上の
高温になっており、部分酸化改質器105内では、部分
酸化反応と平行して完全燃焼(上記化3式)によって生
じたスチームによる水蒸気改質反応も生じる。またCO
変成器120を通過する混合ガスは、比較的高温(約3
00℃)の入口側では化4に示される平衡反応が速やか
に達成され、比較的低温(約200℃)の出口側では、
化4の平衡反応が右方向に移動する(ルシャトリエの法
則)。このような温度勾配を応用した反応制御により、
CO変成器120から送出される改質ガス中のCO濃度
は、一定のレベル(10、000ppm程度)にまで低
減される。
In the state in which the reformed gas generation system is prepared in this way, the partial oxidation reformer 105 is at a high temperature of 500 ° C. or higher, and in the partial oxidation reformer 105, the partial oxidation reformer 105 is parallel to the partial oxidation reaction. Then, steam reforming reaction due to steam generated by complete combustion (formula 3 above) also occurs. Also CO
The mixed gas passing through the transformer 120 has a relatively high temperature (about 3
The equilibrium reaction shown in Chemical formula 4 is rapidly achieved on the inlet side (00 ° C), and on the outlet side at a relatively low temperature (about 200 ° C),
The equilibrium reaction of Chemical formula 4 moves to the right (Le Chatelier's law). By controlling the reaction applying such a temperature gradient,
The CO concentration in the reformed gas sent from the CO shift converter 120 is reduced to a constant level (about 10,000 ppm).

【0029】[0029]

【化4】 [Chemical 4]

【0030】また、CO選択酸化器130では主に、化
5に示すCO選択酸化反応が生じることによって、改質
ガス中のCO濃度がさらに低下(100ppm程度ま
で)される。
Further, in the CO selective oxidizer 130, the CO selective oxidation reaction shown in Chemical formula 5 mainly occurs, so that the CO concentration in the reformed gas is further reduced (to about 100 ppm).

【0031】[0031]

【化5】 [Chemical 5]

【0032】燃料電池150に改質ガスの供給が開始さ
れると、燃料電池150内では、図示しない燃料極(ア
ノード)に前記改質ガスが供給される。また、これと同
時に制御部の指示により、図示しない空気極(カソー
ド)に空気が供給され、発電が開始される。発電に供さ
れた残りの改質ガスは、排気管dを通り、外部へ排出さ
れる。
When the supply of the reformed gas to the fuel cell 150 is started, the reformed gas is supplied to the fuel electrode (anode) not shown in the fuel cell 150. At the same time, according to an instruction from the control unit, air is supplied to an air electrode (cathode) not shown, and power generation is started. The remaining reformed gas used for power generation passes through the exhaust pipe d and is discharged to the outside.

【0033】なお図2中に例として示した従来の改質装
置は、図1に示した本実施の形態1における改質装置と
同様の構造であるが、更に燃料ガスが供給源からST
B、に直接燃料ガスを供給するSTB用の燃料供給配管
が設けられている。そして、起動時においては先ずこの
STB用の燃料供給配管だけに燃料を流通してSTBで
燃焼し、部分酸化改質器を昇温させる。そして、部分酸
化改質器が所定温度(約400℃)に達した後は、本実
施の形態の場合と同様に、燃料供給管aから部分酸化改
質器内に燃料ガスを流通させるとともに、ファンfから
空気を供給して改質反応を開始するようになっている。
The conventional reformer shown as an example in FIG. 2 has the same structure as the reformer in the first embodiment shown in FIG.
A fuel supply pipe for STB for directly supplying the fuel gas to B is provided. Then, at the time of startup, first, the fuel is circulated only through this STB fuel supply pipe and burned in the STB to raise the temperature of the partial oxidation reformer. After the partial oxidation reformer reaches a predetermined temperature (about 400 ° C.), the fuel gas is circulated from the fuel supply pipe a into the partial oxidation reformer, as in the case of the present embodiment. Air is supplied from the fan f to start the reforming reaction.

【0034】図2に示されるように、従来例では、燃料
電池150の発電開始までに約20分近くの時間が必要
であったことに対し、本実施の形態によれば約12、3
分で発電開始できることがわかる。また、本実施の形態
の改質装置の起動方法によれば、上述した所定温度(約
400℃)で部分酸化反応が開始されているので、燃料
ガスが反応しないまま400℃の高温の部分酸化触媒層
を流通することはなく、従って部分酸化触媒層における
カーボンの析出も回避できる。
As shown in FIG. 2, in the conventional example, it took about 20 minutes to start the power generation of the fuel cell 150, but according to the present embodiment, about 12, 3
You can see that power generation can be started in minutes. Further, according to the method for starting the reforming apparatus of the present embodiment, since the partial oxidation reaction is started at the above-mentioned predetermined temperature (about 400 ° C.), the partial oxidation at a high temperature of 400 ° C. remains without the fuel gas reacting. Since it does not flow through the catalyst layer, it is possible to avoid carbon deposition in the partial oxidation catalyst layer.

【0035】なお、図示しないが本実施の形態を含め、
以降の実施の形態では、ケース100を初めとして、ケ
ース100外部に配されたCO変成器120、CO選択
酸化器130、燃料電池150等は、燃料供給管aなら
びに燃料バイパス配管bとの間がカプラにより連結され
ているものとする。これにより、カプラを脱着して各各
を別個に持ち運ぶことができる。また、配管a、bとし
て例えばU字管やL字管を組合せて用いることで、各反
応器の配置を自由に変えることもでき、システムの形状
を設置環境に合わせてコンパクトにすることができる。
Although not shown, including this embodiment,
In the following embodiments, the case 100, the CO shifter 120, the CO selective oxidizer 130, the fuel cell 150, etc. arranged outside the case 100 are connected to the fuel supply pipe a and the fuel bypass pipe b. It is assumed that they are connected by a coupler. This allows each coupler to be removed and carried separately. Further, by using, for example, a U-shaped pipe or an L-shaped pipe in combination as the pipes a and b, the arrangement of each reactor can be freely changed, and the shape of the system can be made compact according to the installation environment. .

【0036】(実施の形態2)図3は、本実施の形態に
かかる燃料電池用改質装置の主要構成を表すブロック図
である。図中、実施の形態1と同じ構成要素に同一の番
号を付し、共通の構成を省略する。本実施の形態におけ
る燃料電池用の改質装置は、実施の形態1のそれとほぼ
同様の構成であるが、ケース100内に部分酸化改質器
105とCO変成器120が配置されている点が異なっ
ている。
(Second Embodiment) FIG. 3 is a block diagram showing the main configuration of a fuel cell reforming apparatus according to the present embodiment. In the figure, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and common configurations are omitted. The reforming apparatus for a fuel cell according to the present embodiment has substantially the same configuration as that of the first embodiment, except that the partial oxidation reformer 105 and the CO shift converter 120 are arranged in the case 100. Is different.

【0037】この構成によれば、ケース100内に閉じ
込められた空気によって、CO変成器も保温される。ま
た本システムの起動方法は、実施の形態1と同様である
が、起動時において燃料ガスが燃料供給管a、燃料バイ
パス管bを流通し、STB104で燃焼され始めると、
STB104の発生する燃焼ガスが、部分酸化改質器1
05とともにCO変成器120の周囲を流通してこれら
を外側から加熱する。すなわち、CO変成器120は、
部分酸化改質器105で加熱されたガスを熱媒体とする
内側からの加熱に加えて、外側からも加熱されることに
なるので、より迅速な昇温がなされる。したがって、こ
れによりCO変成反応の開始のタイミングを早め、迅速
に発電準備体制をとることができる。
According to this structure, the CO transformer is also kept warm by the air trapped in the case 100. Further, the starting method of the present system is the same as that of the first embodiment, but when the fuel gas flows through the fuel supply pipe a and the fuel bypass pipe b at the time of starting and is burned in the STB 104,
The combustion gas generated by the STB 104 is the partial oxidation reformer 1
It flows through the periphery of the CO shift converter 120 together with 05 to heat these from the outside. That is, the CO transformer 120 is
Since the gas heated in the partial oxidation reformer 105 is used as the heating medium from the inside as well as from the outside, the temperature is raised more rapidly. Therefore, by this, the timing of the start of the CO shift reaction can be advanced and the power generation preparation system can be promptly taken.

【0038】(実施の形態3)図4は、本実施の形態に
かかる燃料電池用の改質装置の主要構成を示すブロック
図である。本実施の形態3における燃料電池用の改質装
置では、前述した実施の形態2の変形例として、部分酸
化改質器105やCO変成器120とともにCO選択酸
化器130がケース100内部に配置されている。
(Embodiment 3) FIG. 4 is a block diagram showing the main structure of a reformer for a fuel cell according to this embodiment. In the reformer for a fuel cell according to the third embodiment, as a modification of the above-described second embodiment, the CO selective oxidizer 130 is arranged inside the case 100 together with the partial oxidation reformer 105 and the CO shift converter 120. ing.

【0039】この構成によれば、起動時において燃料ガ
スが燃料供給管a、燃料バイパス管bを流通しSTB1
04で燃焼され始めると、当該ケース100の保温効果
とSTB104で燃焼される燃料ガスの燃焼熱により、
CO選択酸化器130についても内部と外部の両方から
加熱昇温できる。すなわち、部分酸化改質器105、C
O変成器120、CO選択酸化器130の3つをバラン
スよく昇温することができる。これにより、改質装置を
迅速に起動することができる。
According to this structure, the fuel gas flows through the fuel supply pipe a and the fuel bypass pipe b at the time of startup and the STB1
When the combustion starts in 04, due to the heat retaining effect of the case 100 and the combustion heat of the fuel gas burned in the STB 104,
The CO selective oxidizer 130 can also be heated and heated from both inside and outside. That is, the partial oxidation reformer 105, C
It is possible to raise the temperature of the O shifter 120 and the CO selective oxidizer 130 in a well-balanced manner. As a result, the reformer can be started up quickly.

【0040】(実施の形態4)図5は、本実施の形態に
かかる燃料電池用の改質装置の主要構成を表すブロック
図である。本実施の形態における燃料電池用の改質装置
では、実施の形態2と同様にケース100の内部に、部
分酸化改質器105、CO変成器120を配置している
が、STB160はケース100の外部において、熱交
換用のコイルパイプ180とともにケース170内に設
けられている。このコイルパイプ180はSTB160
の上方に配設され、コイルパイプ180の入口側にファ
ン(不図示)から空気を送り込む配管が装備され、コイ
ルパイプ180の出口側からケース100の底部にわた
って伝熱供給管iが設けられている。
(Embodiment 4) FIG. 5 is a block diagram showing the main structure of a reformer for a fuel cell according to this embodiment. In the reformer for a fuel cell according to the present embodiment, the partial oxidation reformer 105 and the CO shifter 120 are arranged inside the case 100 as in the second embodiment, but the STB 160 is different from the case 100. Externally, it is provided inside the case 170 together with the coil pipe 180 for heat exchange. This coil pipe 180 is STB160
Of the coil pipe 180 is provided with a pipe for sending air from a fan (not shown) to the inlet side of the coil pipe 180, and a heat transfer supply pipe i is provided from the outlet side of the coil pipe 180 to the bottom of the case 100. .

【0041】この構成によれば、燃料ガスは起動時にお
いて燃料供給管a、燃料バイパス管bを経由してSTB
160に供給され、ここで燃焼される。そして、その燃
焼熱をケース170にてコイルパイプ180中を流通す
る空気に伝熱され、高温となった空気は、伝熱空気供給
管iを経由してケース100内にまで流通され、部分酸
化改質器105とCO変成器120の両方の昇温に供さ
れる。本実施の形態では、外部STB160がケース1
00とは別個のケース170に収納されているために、
実施の形態2と比べてケース100のサイズをコンパク
ト化することが可能となり、部分酸化改質器105とS
TB160とを分離して持ち運ぶこともできる。なお本
実施の形態では、排気管dがSTB160に連結され、
燃料電池150から排出される未反応の改質ガスがST
B160で燃焼されるようになっている。
According to this structure, the fuel gas passes through the fuel supply pipe a and the fuel bypass pipe b at the time of start-up to the STB.
It is fed to 160, where it is burned. Then, the combustion heat is transferred to the air flowing through the coil pipe 180 in the case 170, and the high-temperature air is circulated into the case 100 via the heat transfer air supply pipe i to be partially oxidized. Both the reformer 105 and the CO shifter 120 are heated. In this embodiment, the external STB 160 is the case 1
Since it is stored in a case 170 separate from 00,
The size of the case 100 can be made smaller than that in the second embodiment, and the partial oxidation reformer 105 and the S
It can be carried separately from the TB160. In the present embodiment, the exhaust pipe d is connected to the STB 160,
The unreacted reformed gas discharged from the fuel cell 150 is ST
It is designed to be burned at B160.

【0042】また上記した実施の形態において、主要構
成を示すブロック図(図1、3、4、5)では燃料バイ
パス管bをケース100やケース170の装置下方に配
管表示したが、当然のことながら実際には配管の位置が
装置の設置時に問題とならないよう、ケース100の側
面に沿って配管を配設する等、各配管の位置を若干変更
する工夫をしても良い。
Further, in the above-described embodiment, the fuel bypass pipe b is shown in the block diagram (FIGS. 1, 3, 4, 5) showing the main configuration below the apparatus of the case 100 or the case 170, but it goes without saying. However, in order to prevent the position of the pipes from actually causing a problem when the device is installed, it is possible to arrange the pipes along the side surface of the case 100 so as to slightly change the positions of the respective pipes.

【0043】またさらに、上記実施の形態においては、
燃料電池150がリン酸型の場合を示したが、固体高分
子型等の場合においても同様に実施することができる。
さらに加えて、上記実施の形態においては、改質装置に
CO低減用反応器としてCO変成器120とCO選択酸
化器130とが備わっている例を示したが、CO変成器
だけ備わっている場合や、CO選択酸化器だけ備わって
いる場合でも本発明の起動方法を適用することができ、
同様の効果を奏する。
Furthermore, in the above embodiment,
Although the case where the fuel cell 150 is of the phosphoric acid type is shown, it can be similarly applied to the case of the solid polymer type.
Further, in the above embodiment, an example in which the reformer is equipped with the CO shift converter 120 and the CO selective oxidizer 130 as the CO reduction reactor is shown. However, in the case where only the CO shift converter is provided. Alternatively, the starting method of the present invention can be applied even when only the CO selective oxidizer is provided.
Has the same effect.

【0044】さらに加えて上記実施の形態では、部分酸
化改質器105が約400℃まで昇温されてから燃料ガ
スに空気を混合し、部分酸化反応を開始する例を示した
が、部分酸化反応を開始する前から空気を燃料ガスと混
合しておき、約300℃付近にまで部分酸化改質器10
5が昇温された時点で、自然に部分酸化反応が開始する
ようにしてもよい。
In addition, in the above embodiment, an example in which the partial oxidation reformer 105 is heated up to about 400 ° C. and then the air is mixed with the fuel gas to start the partial oxidation reaction has been described. Air is mixed with fuel gas before the reaction is started, and the partial oxidation reformer 10 is heated to about 300 ° C.
The partial oxidation reaction may naturally start when the temperature of 5 is raised.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上のことから明らかなように、本発明
は燃料電池用改質装置の起動方法において、改質ガス生
成器の触媒層に燃料ガスを供給し、当該触媒層及びCO
低減用反応器中を流通した燃料ガスを前記バーナで燃焼
させる第1の起動ステップと、前記第1起動ステップに
おいて改質ガス生成器が所定温度まで昇温された後に、
当該改質ガス生成器の触媒層に燃料ガスと空気とを供給
し、触媒層で酸化反応させたガスをCO低減用反応器に
流通させる第2の起動ステップとを備えることによっ
て、部分酸化改質器とともに、これより下流側に配置さ
れたCO変成器、CO選択酸化器を効率よく昇温するこ
とができ、起動時間を従来より短縮する効果がある。加
えて高温不活性ガス等の特別な熱媒体を用いる必要もな
く、触媒層へのカーボンの析出も回避できる。さらに加
えて、起動用のバーナに対する燃料供給の配管を従来よ
り少なくし、システムの配管構成の簡単化を図ることが
できる効果がある。
As is apparent from the above, the present invention is a method for starting a reforming apparatus for a fuel cell, in which a fuel gas is supplied to a catalyst layer of a reformed gas generator so that the catalyst layer and CO
A first starting step of burning the fuel gas flowing through the reducing reactor with the burner, and after the reformed gas generator is heated to a predetermined temperature in the first starting step,
A second starting step of supplying fuel gas and air to the catalyst layer of the reformed gas generator and causing the gas oxidized in the catalyst layer to flow to the CO reduction reactor is provided. It is possible to efficiently raise the temperature of the CO shift converter and the CO selective oxidizer, which are arranged on the downstream side together with the quality control device, and there is an effect that the start-up time is shortened as compared with the conventional case. In addition, it is not necessary to use a special heat medium such as a high temperature inert gas, and carbon deposition on the catalyst layer can be avoided. In addition, the number of piping for fuel supply to the start-up burner can be reduced as compared with the conventional one, and the piping configuration of the system can be simplified.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一適用例である燃料電池用の改質装置
を中心とする主要構成のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a main configuration centering on a reformer for a fuel cell which is an application example of the present invention.

【図2】燃料電池用改質装置の昇温特性図である。FIG. 2 is a temperature rise characteristic diagram of a reformer for a fuel cell.

【図3】本発明の一適用例である燃料電池用の改質装置
を中心とする主要構成のブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram of a main configuration centering on a reformer for a fuel cell, which is an application example of the present invention.

【図4】本発明の一適用例である燃料電池用の改質装置
を中心とする主要構成のブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram of a main configuration centering on a reformer for a fuel cell which is an application example of the present invention.

【図5】本発明の一適用例である燃料電池用の改質装置
を中心とする主要構成のブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram of a main configuration centering on a reformer for a fuel cell that is an application example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 ケース 104、160 スタートアップバーナ 105 部分酸化改質器 106、108 空気供給管 107 スチーム供給管 120 CO変成器 130 CO選択酸化器 140 脱硫器 150 リン酸型燃料電池 170 熱交換器 a 燃料供給管 b 燃料バイパス管 c 燃料バイパス弁 f、g ファン h エジェクタ 100 cases 104, 160 Startup burner 105 Partial oxidation reformer 106, 108 Air supply pipe 107 Steam supply pipe 120 CO transformer 130 CO selective oxidizer 140 desulfurizer 150 phosphoric acid fuel cell 170 heat exchanger a Fuel supply pipe b Fuel bypass pipe c Fuel bypass valve f, g fan h ejector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 8/04 - 8/06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01M 8/04-8/06

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】燃料ガスを空気と混合し触媒層を通過させ
て部分酸化するとともに水蒸気改質することによって水
素を主成分とする改質ガスを生成する改質ガス生成器
と、改質ガス生成器で生成された改質ガス中のCO含有
濃度を低減させるCO低減用反応器と、前記改質ガス生
成器の触媒層を加熱するバーナとを備え、燃料電池に水
素リッチな改質ガスを供給する燃料電池用改質装置の起
動方法であって、 前記触媒層に燃料ガスを供給し、当該触媒層及びCO低
減用反応器中を流通した燃料ガスを前記バーナで燃焼さ
せる第1の起動ステップと、 前記第1起動ステップにおいて前記触媒層が300乃至
400℃まで昇温された後に、前記触媒層に燃料ガスと
空気とを供給し、触媒層で酸化反応すると共に水蒸気改
質反応させたガスをCO低減用反応器に流通させる第2
の起動ステップと、を備えることを特徴とする燃料電池
用改質装置の起動方法。
1. A reformed gas generator for producing a reformed gas containing hydrogen as a main component by mixing a fuel gas with air, passing through a catalyst layer to partially oxidize and steam reforming, and a reformed gas. A CO-reducing reactor that reduces the concentration of CO in the reformed gas generated by the generator, and a burner that heats the catalyst layer of the reformed gas generator, and a hydrogen-rich reformed gas for a fuel cell. A method of starting a reforming apparatus for a fuel cell, comprising supplying a fuel gas to the catalyst layer, and burning the fuel gas flowing through the catalyst layer and a CO reduction reactor in the burner. After the catalyst layer is heated to 300 to 400 ° C. in the starting step and the first starting step, fuel gas and air are supplied to the catalyst layer to cause an oxidation reaction and a steam reforming reaction in the catalyst layer. Low CO gas The circulating to use the reactor 2
The method for starting a reformer for a fuel cell, comprising:
【請求項2】前記改質ガス生成器と、前記CO低減用反
応器の少なくとも一部とを内包するケースと、当該ケー
スの内部に設けられるバーナと、を備え、 前記第1の起動ステップにおいて、前記バーナの燃焼に
より、前記改質ガス生成器の触媒層と、前記CO低減用
反応器の少なくとも一部とを昇温させることを特徴とす
る請求項1記載の燃料電池用改質装置の起動方法。
Includes a wherein said reformed gas generator, before Symbol a case for enclosing at least a portion of the CO reduction reactor, a burner provided inside of the case, wherein the first activation step in, the combustion of the burner, the reforming gas generator of the catalyst layer, prior SL CO reduction reactor at least a portion and is characterized by increasing the temperature according to claim 1 reformer according How to start the device.
【請求項3】前記改質ガス生成器と、前記CO低減用反
応器の少なくとも一部とを内包するケースと、当該ケー
スの外部に設けられるバーナと、を備え、 前記第1の起動ステップにおいて、前記バーナで加熱し
た空気を前記ケース内に供給することにより、前記改質
ガス生成器の触媒層と、前記CO低減用反応器の少なく
とも一部とを昇温させることを特徴とする請求項1記載
の燃料電池用改質装置の起動方法。
Comprising a wherein the reformed gas generator, before Symbol a case for enclosing at least a portion of the CO reduction reactor, a burner provided outside of the case, wherein the first activation step in, by supplying air heated by the burner within the case, wherein the catalyst layer of the reformed gas generator, that is heated and at least a portion of the pre-Symbol CO reduction reactor The method for starting the reformer for a fuel cell according to claim 1.
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