JP4240787B2

JP4240787B2 - Method for activating carbon monoxide removal catalyst, method for operating carbon monoxide remover, and method for operating fuel cell system

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Publication number: JP4240787B2
Application number: JP2000281936A
Authority: JP
Inventors: 満秋越後; 健田畑; 博一佐々木; 修山▲崎▼
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2000-09-18
Filing date: 2000-09-18
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2020-09-18
Also published as: CN1724152A; JP2002085983A; CN100338809C; CN1725539A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、天然ガス、ナフサ、灯油等の炭化水素類及びメタノール等のアルコール類を改質（水蒸気改質、部分燃焼改質等）して得られる改質ガスのように、水素（Ｈ₂）ガスを主成分とし少量の一酸化炭素（ＣＯ）ガスを含むガスから、前記一酸化炭素ガスを酸化除去する一酸化炭素除去触媒の活性化方法、並びにこれを用いた一酸化炭素除去器の運転方法、燃料電池システムの運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、天然ガス等の化石燃料を原燃料として、水素を主成分とする燃料ガス（水素を５０体積％以上含むガス（ドライベース））を製造する燃料改質装置にあっては、前記原燃料を、連設した脱硫器、水蒸気改質器で、脱硫、水蒸気改質して、水素を主成分とし一酸化炭素、二酸化炭素（ＣＯ₂）、水分（Ｈ₂Ｏ）等を含む燃料ガスを得ていた。また、前記アルコール類、例えばメタノールを原燃料とする燃料改質装置は、メタノール改質触媒を内装したメタノール改質器を備え、メタノールから、水素を主成分とし一酸化炭素、二酸化炭素、水分等を含む燃料ガスを得ていた。
【０００３】
ここで、リン酸型燃料電池に供する燃料ガスを製造する燃料改質装置にあっては、一酸化炭素の存在によって、燃料電池の電極触媒が被毒することが知られており、前記水素を主成分とするガスを一酸化炭素変成器に導入し、一酸化炭素変成反応によって、前記一酸化炭素を二酸化炭素（ＣＯ₂）に変換し、ガス中の一酸化炭素濃度を所定値以下（例えば、０．５％）とした燃料ガスを得ていた。
しかし、固体高分子型燃料電池に供する燃料ガスを製造する燃料改質装置にあっては、固体高分子型燃料電池が約８０℃という低温で作動することから、微量の一酸化炭素によって電極触媒が被毒されてしまうために、更に前記一酸化炭素を低減する必要があり、前記一酸化炭素変成器の下流に、一酸化炭素を酸化除去する一酸化炭素除去触媒を収容した一酸化炭素除去器を設けて、前記一酸化炭素変成器で処理された前記燃料ガスに、空気等の酸化剤を添加してこれに導入し、この一酸化炭素除去触媒の存在下で、一酸化炭素を二酸化炭素に酸化し、一酸化炭素濃度を所定濃度以下（例えば、１００ｐｐｍ以下）にまで低減した燃料ガスを得ていた。
【０００４】
この種の一酸化炭素除去触媒としては、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等をアルミナ等の担体に担持した貴金属触媒が用いられていて、従来は、活性化処理を施さないまま一酸化炭素酸化除去に用いたり、前記一酸化炭素除去触媒を水素を主成分（５０モル％以上）とするガス雰囲気下において前処理し、その後空気に触れさせることなく使用する活性化方法が提案されていた（特開平１０−２９８０２号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記一酸化炭素除去触媒は、一酸化炭素の酸化除去のみならず、水素を消費して、一酸化炭素、メタン、水を再生する副反応（夫々、一酸化炭素の逆シフト反応、一酸化炭素及び二酸化炭素のメタン化反応、水素の燃焼反応と呼ばれる。）をも起こすことがわかっていて、このような副反応は、可及的に抑制する必要があった。
これらの副反応は、前記一酸化炭素除去触媒の反応温度が高い（例えば２００℃以上）と起こり易い傾向にあるため、前記一酸化炭素除去触媒は、理想的には１００℃程度の低温で使用することが好ましい。
【０００６】
ここで、前記一酸化炭素除去触媒を、活性化処理を施さないまま一酸化炭素酸化除去に用いるとすれば、１００℃程度の低温では、運転初期に一酸化炭素酸化除去活性をほとんど示さず、一酸化炭素を所定濃度以下にまで除去することが困難であることが判明した（図２〜４に記載の比較例参照）。逆に、比較的反応温度が高い場合には初期活性を示すが、前述したように、一酸化炭素、メタン、水蒸気等の不必要なガスの分圧が上昇すると共に、製造物である水素を消費してしまうという問題があった。
また、前記一酸化炭素除去触媒を、水素を主成分とするガスを用いて活性化するとすれば、やはり、水素を消費することになり、また、前記一酸化炭素除去触媒の活性化のためだけに高濃度の水素ガスを多量に必要とするので手間がかかるという問題点があった。さらには、この活性化処理に用いられたガスを系外に排出するにあたり、水素の爆発限界範囲（４〜７５体積％）の濃度になる虞れがあるので、後処理を必要とするという問題点があった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、上記欠点に鑑み、水素消費を抑制しつつ一酸化炭素濃度の低減を可能な、前記一酸化炭素除去器の低温運転を可能とするための、前記一酸化炭素除去触媒の活性化方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための本発明の一酸化炭素除去触媒の活性化方法の特徴手段は、請求項１に記載されているように、水素を主成分とする燃料ガス中の一酸化炭素を酸化除去する一酸化炭素除去触媒を、当該一酸化炭素除去触媒を使用する前の前処理として、不活性ガス又は有限値以上５０体積％未満の水素を含み残余ガスが不活性ガスである混合ガスと８０〜４００℃で接触させて活性化することにある。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
尚、前記一酸化炭素除去触媒の活性化は、１２０〜２５０℃で行なうことが好ましく、また、有限値以上１０体積％以下の水素ガスを含み残余ガスが不活性ガスにより活性化した場合は、前記一酸化炭素除去触媒の活性化を８０〜２５０℃で行なうことが好ましく、更には１２０〜２５０℃で行なうことが好ましい。
【００１２】
【００１３】
又、この目的を達成するための本発明の一酸化炭素除去器の運転方法の特徴手段は、請求項２に記載されているように、燃料電池に供給される水素を主成分とする燃料ガスの供給路に備えられ、前記燃料ガス中の一酸化炭素を酸化除去する一酸化炭素除去触媒を収納した一酸化炭素除去器の運転方法であって、
前記一酸化炭素除去触媒を、当該一酸化炭素除去触媒を使用する前の前処理として、不活性ガス又は有限値以上１０体積％以下の水素を含み残余ガスが不活性ガスである混合ガスと接触させて、前記一酸化炭素除去触媒を活性化した後、前記燃料ガスに対する一酸化炭素酸化除去を開始する点にある。
また、請求項３に記載されているように、燃料電池に供給される水素を主成分とする燃料ガスの供給路に備えられ、前記燃料ガス中の一酸化炭素を酸化除去する一酸化炭素除去触媒を収納した一酸化炭素除去器の運転方法であって、
前記一酸化炭素除去触媒を、当該一酸化炭素除去触媒を使用する前の前処理として、不活性ガス又は有限値以上５０体積％未満の水素を含み残余ガスが不活性ガスである混合ガスと８０〜４００℃で接触させて、前記一酸化炭素除去触媒を活性化した後、前記燃料ガスに対する一酸化炭素酸化除去を開始する点にある。
【００１４】
尚、前記一酸化炭素除去触媒を前記混合ガスによって、８０〜２５０℃で活性化させることが好ましく、更に好ましくは１２０〜２５０℃で活性化させる。
【００１５】
また、この目的を達成するための本発明の燃料電池システムの運転方法の特徴手段は、請求項４に記載してあるように、燃料電池に供給される水素を主成分とする燃料ガスの供給路に、上流側から、前記燃料ガス中の一酸化炭素を二酸化炭素に変成する一酸化炭素変成触媒を収納した一酸化炭素変成器と、前記燃料ガス中の一酸化炭素を酸化除去する一酸化炭素除去触媒を収納した一酸化炭素除去器とを、記載順に備えた燃料電池システムの運転方法であって、
前記一酸化炭素変成器及び前記一酸化炭素除去器に、有限値以上１０体積％以下の水素を含み残余ガスが不活性ガスである混合ガスを供給して、前記一酸化炭素変成触媒を還元すると共に一酸化炭素除去触媒を活性化させる触媒活性化工程を実行した後、
前記燃料ガスに対する、一酸化炭素変成及び一酸化炭素酸化除去を開始する点にある。
尚、前記一酸化炭素除去触媒を前記混合ガスによって、８０〜４００℃で活性化させることが好ましい。より好ましくは、８０〜２５０℃で活性化させ、更に好ましくは１２０〜２５０℃で活性化させる。
【００１６】
また、この目的を達成するための本発明の燃料電池システムの運転方法の特徴手段は、請求項５に記載してあるように、燃料電池に供給される水素を主成分とする燃料ガスの供給路に、上流側から、メタノールを水素に変成するメタノール改質触媒を収納したメタノール改質器と、前記燃料ガス中の一酸化炭素を酸化除去する一酸化炭素除去触媒を収納した一酸化炭素除去器とを、記載順に備えた燃料電池システムの運転方法であって、
前記メタノール改質器及び前記一酸化炭素除去器に、有限値以上１０体積％以下の水素を含み残余ガスが不活性ガスである混合ガスを供給して、前記メタノール改質触媒を還元すると共に一酸化炭素除去触媒を活性化させる触媒活性化工程を実行した後、
前記燃料ガスに対する、メタノール改質及び一酸化炭素酸化除去を開始する点にある。
尚、前記一酸化炭素除去触媒を前記混合ガスによって、８０〜４００℃で活性化させることが好ましい。より好ましくは、８０〜２５０℃で活性化させ、更に好ましくは１２０〜２５０℃で活性化させる。
そして、これらの作用効果は、以下の通りである。
【００１７】
本願発明者らは、鋭意研究の結果、請求項１に記載されているように、水素を主成分とする燃料ガス中の一酸化炭素を酸化除去する一酸化炭素除去触媒を、当該一酸化炭素除去触媒を使用する前の前処理として、不活性ガス又は有限値以上５０体積％未満の水素を含み残余ガスが不活性ガスである混合ガスと８０〜４００℃で接触させることによって活性化可能であるという新知見を得て、これに基づいて本発明を完成させた。このようにして活性化した前記一酸化炭素除去触媒を収容した前記一酸化炭素除去器を低温（例えば、７０〜１２０℃）で運転したときにも、スタート時から良好な一酸化炭素酸化除去活性が得られる。なお、前記不活性ガスに水素を低比率で添加すると、前記一酸化炭素除去触媒の活性化温度を下げても、活性化後の前記一酸化炭素除去触媒は高い酸化除去性能を得ることができ、エネルギー消費を抑制可能であることを明らかとした。前記不活性ガスに添加する前記水素の比率は、実用的には５０体積％未満で十分であるが、実施例から明らかに、１０体積％以下でも前記一酸化炭素除去触媒の初期活性を高めるのに充分である。
これによって、前記一酸化炭素除去器は、運転スタート時から、改質ガスの一酸化炭素濃度を所定値以下にまで低減することができるようになり、前記固体高分子型燃料電池にも供給可能な高品質な改質ガスを、副反応による水素の損失を極力抑制した状態で得ることができる。また、前記一酸化炭素除去触媒の活性化のためだけに、高濃度の水素ガスを多量に用意する手間が省ける。
ここで、前記不活性ガスとは、それ単体では、前記一酸化炭素除去触媒と反応しないガスをいう。
【００１８】
【００１９】
【００２０】
さらには、かかる組成のガスは、前記一酸化炭素除去器の上流側に設けられる前記一酸化炭素変成器、並びにアルコール改質器（例えば、前記メタノール改質器）の還元に供するガスと共用することができるという格別な効果を有する。すなわち、前記アルコール改質器、前記一酸化炭素変成器に内装される触媒は酸化され易いので、例えば、銅−亜鉛系触媒の場合は酸化銅−酸化亜鉛という酸化物の状態で供給されることが多い。この酸化物としての触媒は、夫々の容器に充填された後、還元ガス（水素ガス）雰囲気下で加熱して酸化銅を銅に還元して使用する。ここで、この種の触媒にあっては、前記還元時に前記水素ガスの濃度が高いと、前記触媒と激しく反応して発熱し、シンタリングが起こり易かった。前記シンタリングが起こると触媒を劣化させることになるので、従来、前記水素ガスを窒素等の不活性ガスで１０体積％以下に希釈して供給して、２６０℃以下で還元処理を施し、発熱を抑制していた。これに対して、前記一酸化炭素除去触媒（例えば、アルミナを担体とし、これにルテニウムを担持した触媒）は、ルテニウムが酸化され難いので、ルテニウムをアルミナに担持する際に還元処理を行なえば、特に使用前に還元しなくても使用することができるとされていた。
従って、前記水素ガスを窒素等の不活性ガスで１０体積％以下に希釈したガスで、前記一酸化炭素除去触媒を活性化することができることは従来知られておらず、同一組成のガスで、前記アルコールの改質触媒、一酸化炭素変成触媒の還元と前記一酸化炭素除去触媒の活性化を同時に連続して行なうことができることは、本願発明者らが見出した新知見である。
このようにすると、燃料改質装置の使用前処理に、活性化のために必要な設備を設けるに際し、例えば、前記一酸化炭素変成触媒の還元設備と、前記一酸化炭素除去触媒の前処理設備及び資材を別々に備える必要がなくなる。
【００２１】
さらには、前記特徴手段において、前記一酸化炭素除去触媒の活性化を８０〜４００℃で行なうことが好ましい（表１、２、図２〜４参照）。
この活性化を８０℃以上で行なうと、図２〜４及び表１、２に示すように、例えば、改質ガス製造時において、前記燃料ガス中の一酸化炭素濃度を、大幅に減少させることができる。なお、４００℃以上で行なうと加熱に要するエネルギーが過大となる上、触媒をシンタリングさせてしまうおそれがあるので、８０〜４００℃の範囲で行なうことが好ましい。
更に好ましくは、前記活性化の温度が１２０〜２５０℃であると、不活性ガスが水素を含んでいるか否かを問わず、前記燃料ガス中の一酸化炭素濃度を反応開始初期から１００ｐｐｍ以下にまで低減することができるので好ましい（図２〜４及び表１、２参照）。
また、水素ガスを１０体積％以下含む不活性ガスにより活性化した場合は８０〜２５０℃で活性化することによって、前記燃料ガス中の一酸化炭素濃度を、５０００ｐｐｍから５０或いは１００ｐｐｍ以下にまで削減することができる（図２〜４及び表２参照）。更には、１２０〜２５０℃で活性化することによって、一酸化炭素濃度を１０ｐｐｍ以下にまで削減することができる（図２〜４及び表２参照）。このレベルまで一酸化炭素濃度を低減させることができれば、前記燃料電池の電極触媒に対する被毒を抑制する効果が大きくなり、前記電極触媒の寿命を長く保つことができるようになる。
【００２２】
【００２３】
また、請求項２に記載されているように、燃料電池に供給される水素を主成分とする燃料ガスの供給路に備えられ、前記燃料ガス中の一酸化炭素を酸化除去する一酸化炭素除去触媒を収納した一酸化炭素除去器を運転するにあたって、前記一酸化炭素除去触媒を、当該一酸化炭素除去触媒を使用する前の前処理として、不活性ガス又は有限値以上１０体積％以下の水素を含み残余ガスが不活性ガスである混合ガスと接触させて、前記一酸化炭素除去触媒を活性化した後、前記燃料ガスに対する一酸化炭素酸化除去を開始すると、あるいは、請求項３に記載されているように、燃料電池に供給される水素を主成分とする燃料ガスの供給路に備えられ、前記燃料ガス中の一酸化炭素を酸化除去する一酸化炭素除去触媒を収納した一酸化炭素除去器を運転するにあたって、前記一酸化炭素除去触媒を、当該一酸化炭素除去触媒を使用する前の前処理として、不活性ガス又は有限値以上５０体積％未満の水素を含み残余ガスが不活性ガスである混合ガスと８０〜４００℃で接触させて、前記一酸化炭素除去触媒を活性化した後、前記燃料ガスに対する一酸化炭素酸化除去を開始すると、前記一酸化炭素除去器は、低温で運転したときでも、運転スタート時から、改質ガスの一酸化炭素濃度を所定値以下にまで低減することができるようになり、前記固体高分子型燃料電池にも供給可能な高品質な改質ガスを、副反応による水素の損失を極力抑制した状態で得ることができる。また、前記一酸化炭素除去触媒の活性化のためだけに、高濃度の水素ガスを多量に用意する手間が省ける。
【００２４】
また、上記特徴手段において、前記混合ガスが、１０体積％以下の水素ガスを含み残余ガスが不活性ガスであると、前記一酸化炭素除去器の上流側に設けられる前記一酸化炭素変成器、もしくはアルコール改質器（例えば、前記メタノール改質器）の還元に供するガスと共用することができる。
ここで、前記混合ガスにより前記一酸化炭素除去触媒を、８０〜２５０℃の温度で活性化させると、改質ガス中の一酸化炭素濃度を１００ｐｐｍ以下にまで削減することができる（図２〜４及び表２参照）。このレベルまで一酸化炭素濃度を低減させることができれば、前記一酸化炭素除去器の運転開始時から、前記固体高分子型燃料電池に供給可能な前記燃料ガスを得ることができる。更には、１２０〜２５０℃の温度で活性化させることによって、一酸化炭素濃度を１０ｐｐｍ以下にまで削減することができる（図２〜４及び表２参照）。このレベルまで一酸化炭素濃度を低減させることができれば、前記燃料電池の電極触媒に対する被毒を抑制する効果が大きくなり、前記電極触媒の寿命を長く保つことができるようになる。
【００２５】
また、請求項４に記載してあるように、燃料電池に供給される水素を主成分とする燃料ガスの供給路に、上流側から、前記燃料ガス中の一酸化炭素を二酸化炭素に変成する一酸化炭素変成触媒を収納した一酸化炭素変成器と、前記燃料ガス中の一酸化炭素を酸化除去する一酸化炭素除去触媒を収納した一酸化炭素除去器とを、記載順に備えた燃料電池システムを運転するにあたって、前記一酸化炭素変成器及び前記一酸化炭素除去器に、有限値以上１０体積％以下の水素を含み残余ガスが不活性ガスである混合ガスを供給して、前記一酸化炭素変成触媒を還元すると共に一酸化炭素除去触媒を活性化させる触媒活性化工程を実行した後、前記燃料ガスに対する、一酸化炭素変成及び一酸化炭素酸化除去を開始すると、前記一酸化炭素除去器は、運転スタート時から、改質ガスの一酸化炭素濃度を所定値以下にまで低減することができるようになり、前記固体高分子型燃料電池にも供給可能な高品質な改質ガスを、副反応による水素の損失を極力抑制した状態で得ることができる。また、実施例から明らかなように、前記一酸化炭素除去触媒の初期活性が充分に得られる活性化温度が、水素を含まない不活性ガスのみを供したときと比べて低下するので、エネルギー消費を抑制可能である。
さらには、かかる組成のガスは、前記一酸化炭素除去器の上流側に設けられる前記一酸化炭素変成器の還元に供するガスと共用することができるという格別な効果を有する。従って、前記一酸化炭素変成触媒の還元と前記一酸化炭素除去触媒の活性化を同時に連続して行なうことができ、燃料改質装置の使用前処理に、活性化のために必要な設備を設けるに際し、例えば、前記一酸化炭素変成触媒の還元設備と、前記一酸化炭素除去触媒の前処理設備及び資材を別々に備える必要がなくなる。
【００２６】
ここで、前記混合ガスにより前記一酸化炭素除去触媒を、８０〜２５０℃の温度で活性化させると、改質ガス中の一酸化炭素濃度を１００ｐｐｍ以下にまで削減することができる（図２〜４及び表２参照）。このレベルまで一酸化炭素濃度を低減させることができれば、前記一酸化炭素除去器の運転開始時から、前記固体高分子型燃料電池に供給可能な前記燃料ガスを得ることができる。更には、１２０〜２５０℃の温度で活性化させることによって、一酸化炭素濃度を１０ｐｐｍ以下にまで削減することができる（図２〜４及び表２参照）。このレベルまで一酸化炭素濃度を低減させることができれば、前記燃料電池の電極触媒に対する被毒を抑制する効果が大きくなり、前記電極触媒の寿命を長く保つことができるようになる。
【００２７】
また、請求項５に記載してあるように、燃料電池に供給される水素を主成分とする燃料ガスの供給路に、上流側から、メタノールを水素に変成するメタノール改質触媒を収納したメタノール改質器と、前記燃料ガス中の一酸化炭素を酸化除去する一酸化炭素除去触媒を収納した一酸化炭素除去器とを、記載順に備えた燃料電池システムを運転するにあたって、前記メタノール改質器及び前記一酸化炭素除去器に、有限値以上１０体積％以下の水素を含み残余ガスが不活性ガスである混合ガスを供給して、前記メタノール改質触媒を還元すると共に一酸化炭素除去触媒を活性化させる触媒活性化工程を実行した後、前記燃料ガスに対する、一酸化炭素変成及び一酸化炭素酸化除去を開始すると、前記一酸化炭素除去器は、運転スタート時から、改質ガスの一酸化炭素濃度を所定値以下にまで低減することができるようになり、前記固体高分子型燃料電池にも供給可能な高品質な改質ガスを、副反応による水素の損失を極力抑制した状態で得ることができる。また、実施例から明らかなように、前記一酸化炭素除去触媒の初期活性が充分に得られる活性化温度が、水素を含まない不活性ガスのみを供したときと比べて低下するので、エネルギー消費を抑制可能である。
さらには、かかる組成のガスは、前記一酸化炭素除去器の上流側に設けられる前記メタノール改質器の還元に供するガスと共用することができるという格別な効果を有する。従って、前記メタノール改質触媒の還元と前記一酸化炭素除去触媒の活性化を同時に連続して行なうことができ、燃料改質装置の使用前処理に、活性化のために必要な設備を設けるに際し、例えば、前記メタノール改質触媒の還元設備と、前記一酸化炭素除去触媒の前処理設備及び資材を別々に備える必要がなくなる。
【００２８】
ここで、前記混合ガスにより前記一酸化炭素除去触媒とを、８０〜２５０℃の温度で活性化させると、改質ガスの一酸化炭素濃度を１００ｐｐｍ以下にまで削減することができる（図２〜４及び表２参照）。このレベルまで一酸化炭素濃度を低減させることができれば、前記一酸化炭素除去器の運転開始時から、前記固体高分子型燃料電池に供給可能な前記燃料ガスを得ることができる。更には、１２０〜２５０℃の温度で活性化させることによって、一酸化炭素濃度を１０ｐｐｍ以下にまで削減することができる（図２〜４及び表２参照）。このレベルまで一酸化炭素濃度を低減させることができれば、前記燃料電池の電極触媒に対する被毒を抑制する効果が大きくなり、前記電極触媒の寿命を長く保つことができるようになる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る一酸化炭素除去触媒の活性化方法を実施可能な燃料改質装置を示す。この燃料改質装置は、天然ガスを原燃料として、固体高分子型燃料電池に供する水素を主成分とする燃料ガスを製造するものであって、前記原燃料を供給する原燃料供給系１（たとえば、ガスボンベやガス管から配管を通じて前記原燃料を供給する）、脱硫触媒や脱硫剤が内装された脱硫器２、改質触媒が内装された改質器４、一酸化炭素変成触媒が内装された一酸化炭素変成器５及び前記一酸化炭素除去触媒が内装された一酸化炭素除去器６が、夫々配管を通じて連接されていて、これらを通過して改質された改質ガスは、固体高分子型燃料電池７に供給される。尚、本願においては、前記燃料改質装置と固体高分子型燃料電池７とをあわせて燃料電池システムという。
前記原燃料供給系１から供給された天然ガスは、前記脱硫器２を通過する際に、前記脱硫触媒（例えば、Ｎｉ−Ｍｏ系触媒やＣｏ−Ｍｏ系触媒）により硫黄化合物が水素化され、ＺｎＯと接触して硫黄分が除去される。そして、水蒸気発生器３から供給される水蒸気と混合された後に、前記改質器４に搬送されて、ここで、前記改質触媒（例えば、Ｎｉ系触媒やＲｕ系触媒）と接触して、前記天然ガス中のメタン等の炭化水素が水素に改質される。このようにして得られたガスは、水素に富むもの、副生成物としての一酸化炭素を十数体積％含むので、前記固体高分子型燃料電池７に直接供給することができない。そこで、前記一酸化炭素変成器５において、銅−亜鉛系触媒のような一酸化炭素変成触媒と接触させて、一酸化炭素を二酸化炭素に変成させて、所定値にまで一酸化炭素濃度を下げ、更に温度調整手段６ａを備えた前記一酸化炭素除去器６において、前記酸化剤供給手段９から供給される酸化剤（たとえば、酸素を含む空気）とともに、前記一酸化炭素除去触媒（例えば、ルテニウム、白金、ロジウム、パラジウム等の貴金属をアルミナ等の担体に担持したもの）と接触させて、一酸化炭素を酸化除去して二酸化炭素として、最終的には、所定の濃度以下とする。
【００３０】
さて、このような燃料電池システムに使用される触媒は、上述した燃料電池システムが構築される前に、夫々活性化される。具体的には、前記一酸化炭素変成器５及び前記一酸化炭素除去器６に内装される触媒は、個々に、その活性化に必要な処理を施した後に外気の流入を遮断し、この状態で前記配管と夫々接続して、前記燃料電池システムに組み込むことができる。
【００３１】
例えば、前記一酸化炭素変成器５及び前記一酸化炭素除去器６に内装される触媒を、夫々異なるガスを用いて還元、活性化するとすれば、前記一酸化炭素変成器５に内装された一酸化炭素変成触媒は、定法に従って、１０体積％以下の水素ガスを混合したガスを通気しながら、２６０℃以下に加熱することによって還元する。また、前記一酸化炭素除去器６に内装された一酸化炭素除去触媒は、本発明に係る活性化方法を用いて、即ち、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、二酸化炭素ガスから選ばれる少なくとも１種の不活性ガス又は有限値以上５０体積％未満の水素を含み残余ガスが前記不活性ガスである混合ガスを通気しながら活性化する。
前記活性化は８０〜４００℃の範囲で行なうことが好ましい。さらには、前記一酸化炭素除去触媒の活性化は、１２０〜２５０℃で行なうことが好ましく、また、有限値以上１０体積％以下の水素ガスを含み残余ガスが不活性ガスにより活性化した場合は、前記一酸化炭素除去触媒の活性化を８０〜２５０℃で行なうことが好ましく、更には１２０〜２５０℃で行なうことが好ましい。
【００３２】
あるいは、本法によれば、前記一酸化炭素変成触媒の還元に用いるガスを、そのまま、前記一酸化炭素除去触媒の活性化に用いることも出来る。
つまり、前記一酸化炭素変成器５と前記一酸化炭素除去器６とを、前記配管で接続した状態で、前記不活性ガスに、１０体積％以下の水素ガスを混合したガスを通気しながら、前記一酸化炭素変成器５と前記一酸化炭素除去器６とを、夫々の還元、活性化に適した温度に保持して、還元操作、活性化操作を行なうことができる。このようにすると、活性化（還元）ガスを１種類だけ用意すれば足りる。
【００３３】
このようにして活性化された燃料電池システムに原燃料を導入し、前記一酸化炭素除去器を低温運転（例えば、７０〜１２０℃）すれば、運転初期より、高度に一酸化炭素が除去された燃料ガスが得られる。このとき、前記一酸化炭素除去器に導入される入口ガスの酸素／一酸化炭素モル比は、例えば３以下でもよい。
【００３４】
【実施例】
以下に本発明の実施例を説明する。
直径２〜４ｍｍのアルミナ球を担体とし、この担体にルテニウム（Ｒｕ）を担持したＲｕ／アルミナ触媒（一酸化炭素除去触媒）８ｃｃを、ステンレス鋼製の反応管に充填して、一酸化炭素除去器を作成した。この一酸化炭素除去器は、前記反応管を外部から加熱可能なヒータ及び冷却可能な冷却器を備えた温度調節手段を備えていて、前記反応管の温度を制御可能に構成してある。
【００３５】
（実施例１）
この一酸化炭素除去器（前記一酸化炭素除去触媒のルテニウム担持量は１．０重量％）に、前記一酸化炭素除去触媒を活性化するための混合ガス（水素６％、窒素９４％）を、１０００ｃｃ／分の流量で導入しながら、前記温度調節手段により、反応管温度が２５０℃になるまで昇温し、２５０℃で１．５時間保持した（前処理）。
この前処理の後、前記反応管の温度を１００℃にまで降温させて、そのまま１００℃に保ち、処理ガスを、空間速度（ＧＨＳＶ）７５００／時間となるように、前記反応器に導入して、一酸化炭素の酸化除去反応を行なった。尚、前記処理ガスとしては、前記一酸化炭素変成器の出口ガスに、酸素／一酸化炭素のモル比が１．６となるように、空気を混合したものに相当する組成のガス（一酸化炭素０．５％、メタン０．５％、二酸化炭素２０．９％、酸素０．８％、窒素３．１％、水５％、水素でバランス）を用いた。
このようにして酸化除去反応を行なったときの出口一酸化炭素濃度（ガスクロマトグラフ装置で測定）を、図２に示す。
【００３６】
（実施例２）
前記一酸化炭素除去器（前記一酸化炭素除去触媒のルテニウム担持量は１．０重量％）に、前記一酸化炭素除去触媒を活性化するための混合ガス（水素１０体積％、窒素９０体積％）を、１０００ｃｃ／分の流量で導入しながら、前記ヒータにより、反応管温度が２００℃になるまで昇温し、２００℃で２時間保持した（前処理）。
この前処理の後、前記反応管の温度を１１０℃にまで降温させて、そのまま１１０℃に保ち、前記処理ガスを、空間速度（ＧＨＳＶ）７５００／時間となるように、前記反応管に導入して、一酸化炭素の酸化除去反応を行なった。尚、前記処理ガスとしては、前記一酸化炭素変成器の出口ガスに、酸素／一酸化炭素のモル比が１．６となるように、空気を混合したものに相当する組成のガス（一酸化炭素０．５％、メタン０．５％、二酸化炭素２０．９％、酸素０．８％、窒素３．１％、水２０％、水素でバランス）を用いた（以下、特に記載のない限り、この組成のガスを「処理ガス」という。）。
このようにして酸化除去反応を行なったときの出口一酸化炭素濃度（ガスクロマトグラフ装置で測定）を、図３に示す。
【００３７】
（実施例３）
前記一酸化炭素除去器（前記一酸化炭素除去触媒のルテニウム担持量は０．５重量％）を用いて、一酸化炭素の酸化除去反応時の温度を１２０℃とした以外は、前記実施例２と同様に処理したものを、実施例３とした。
このようにして酸化除去反応を行なったときの出口一酸化炭素濃度（ガスクロマトグラフ装置で測定）を、図４に示す。
【００３８】
（比較例１〜３）
前記一酸化炭素除去器に前処理を施していない以外は、前記実施例１〜３と同様に一酸化炭素の酸化除去反応を行なったものを、夫々比較例１〜３とした。
このようにして酸化除去反応を行なったときの出口一酸化炭素濃度（ガスクロマトグラフ装置で測定）を、それぞれ図２〜４に示す。
【００３９】
図２に示すように、本法により活性化した一酸化炭素除去触媒を用いた一酸化炭素除去器の出口一酸化炭素濃度（実施例１）は、検出限界（５ｐｐｍ）以下であり、運転開始直後から、前記固体高分子燃料電池の燃料ガスとして供給可能な改質ガスが得られ、前記一酸化炭素除去触媒の活性化の効果が現われていることがわかる。一方、前処理を施さなかった場合（比較例１）、運転開始から２時間後の出口一酸化炭素濃度は、４７５８ｐｐｍであり、１００時間後でも４３４７ｐｐｍとなっていて、前記固体高分子燃料電池の燃料ガスとして供給可能な改質ガスが得られなかったどころか、ほとんど触媒反応が進行していなかった。
【００４０】
また、図３、４に示すように、実施例２、３においても、同様に、運転開始直後から出口一酸化炭素濃度が検出限界（５ｐｐｍ）以下となっていて、１００〜１２０℃という低温条件で運転しても、前記固体高分子燃料電池の燃料ガスとして供給可能な改質ガスが得られた。一方、前処理を施さない従来法（比較例２、３）にあっては、やはり、運転初期の触媒活性がほとんど発揮されず、低温運転では４０００ｐｐｍ前後の一酸化炭素が出口ガスに含まれていた。
【００４１】
（実施例４）
前処理に用いるガス種と、処理温度について検討した。
前記一酸化炭素除去器に充填された一酸化炭素除去触媒を、前記一酸化炭素除去触媒を活性化するための、前記一酸化炭素除去触媒とは反応しない不活性ガスである窒素ガス、又は水素ガスを１０体積％含む窒素ガス（混合ガス）流下で、８０〜２５０℃に保ち、２時間処理した。これらに、酸素／一酸化炭素のモル比が１．７となるように、前記一酸化炭素変成器の出口ガスに空気を混合したものに相当する組成のガス（一酸化炭素０．５％、メタン０．５％、二酸化炭素２０．９％、酸素０．８５％、窒素３．４％、水２０％、水素でバランス）を、空間速度（ＧＨＳＶ）７５００／時間となるように導入して、前記反応管温度を１１０℃に保って、一酸化炭素の酸化除去反応を行なったときの出口一酸化炭素濃度（ガスクロマトグラフ装置で測定）を、表１、２に示す。
【００４２】
【表１】

【００４３】
【表２】

【００４４】
前記固体高分子型燃料電池に直接導入可能な前記燃料ガスの一酸化炭素濃度は、５０〜１００ｐｐｍであるので、この水準に達するか否かを基準に前記活性化処理の効果を判断すると、表１に示すように、窒素ガスのみで活性化した場合には、１２０〜２５０℃で前述した水準にまで一酸化炭素を削減することができた。また、１０体積％水素を含む窒素ガスを用いて活性化を施した場合には、表２に示すように、８０〜２５０℃で前述した水準にまで一酸化炭素を削減することができた。特に、１２０℃以上で活性化を施した場合には、一酸化炭素除去反応開始直後から５ｐｐｍ以下にまで一酸化炭素濃度を削減することができ、このようにして精製された改質ガスを前記固体高分子型燃料電池に供給すれば、前記電極触媒の被毒を抑制するのに、特に効果的である。
かかる条件で活性化を施すと、前記一酸化炭素除去器の運転開始直後から、前記固体高分子型燃料電池に直接供給可能な改質ガスが得られるので改質ガスの製造効率を向上させることができ、その活性化温度も低くてすむので熱発生量を抑制することができる点で好ましいことがわかった。
【００４５】
ここで、１０体積％以下の水素を含む窒素ガスは、前記一酸化炭素除去器を設置すべき燃料改質装置に備えられる他の触媒、例えば、一酸化炭素変成触媒の活性化（還元）に使用する代表的な還元ガスとしても使用されるものでもある。従って、前述した一酸化炭素変成触媒等の還元ガスを、同時に、前記一酸化炭素除去触媒の活性化に使用するガスとして共用することができる。活性化ガスが他の触媒の活性化ガスと共用可能であり、熱発生量が少なくてもすむ。
【００４６】
〔別実施形態〕
以下に別実施形態を説明する。
本発明に係る一酸化炭素除去器は、その上流に設けられる器材を、特に選ばない。従って、前記燃料ガス改質装置で用いる脱硫触媒、改質触媒、一酸化炭素変成触媒は、その種類を限定する必要はなく、公知のものを使用することができる。
また、本法は、前述したような、天然ガス（メタン）を改質する場合のみならず、メタノール改質により得られた改質ガスに含まれる一酸化炭素を除去する場合にも使用することができる。ここで、有限値以上１０体積％以下の水素を含み残余ガスが不活性ガスである混合ガスを活性化に用いれば、前記一酸化炭素除去器を設置すべき燃料改質装置に備えられる他の触媒、例えば、一酸化炭素変成触媒や、アルコール（例えば、メタノール）を改質する場合に用いるアルコール（メタノール）改質触媒の活性化（還元）に使用する代表的な還元ガスとしても使用することができる。従って、前述した一酸化炭素変成触媒やアルコール改質触媒の還元ガスを、同時に、前記一酸化炭素除去触媒の活性化ガスとして共用することができ、また、前記一酸化炭素除去触媒の活性化温度を低下させることができるので熱発生量が少なくてすむ。
なお、前記不活性ガスとして窒素を用いたが、ヘリウムガス、アルゴンガス、二酸化炭素ガスを使用しても、比較的安価で入手・保管も容易であり、また、前記一酸化炭素除去触媒以外の部材を構成する材質とも反応し難いので、腐食等の弊害を招き難い等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施可能な燃料電池システムを表わす概念図
【図２】本発明実施の効果を表わすグラフ
【図３】本発明実施の効果を表わすグラフ
【図４】本発明実施の効果を表わすグラフ
【符号の説明】
５一酸化炭素変成器
６一酸化炭素除去器
７固体高分子型燃料電池[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention uses hydrogen (H) as a reformed gas obtained by reforming hydrocarbons such as natural gas, naphtha and kerosene, and alcohols such as methanol (steam reforming, partial combustion reforming, etc.).₂) A method of activating a carbon monoxide removal catalyst for oxidizing and removing the carbon monoxide gas from a gas containing a gas as a main component and a small amount of carbon monoxide (CO) gas, and a carbon monoxide remover using the same. The present invention relates to an operation method and an operation method of a fuel cell system.
[0002]
[Prior art]
  Conventionally, in a fuel reformer for producing a fuel gas containing hydrogen as a main component (gas containing 50% by volume or more of hydrogen (dry base)) using a fossil fuel such as natural gas as a raw fuel, the raw fuel Is desulfurized and steam reformed in a continuous desulfurizer and steam reformer to form hydrogen as a main component, carbon monoxide, carbon dioxide (CO₂), Moisture (H₂The fuel gas containing O) etc. was obtained. Further, the fuel reformer using the alcohols, for example, methanol as a raw fuel, includes a methanol reformer having a methanol reforming catalyst built therein, and from methanol, hydrogen as a main component, carbon monoxide, carbon dioxide, moisture, etc. Was getting fuel gas containing.
[0003]
  Here, in a fuel reformer that produces fuel gas for use in a phosphoric acid fuel cell, it is known that the electrode catalyst of the fuel cell is poisoned by the presence of carbon monoxide. A gas having a main component is introduced into a carbon monoxide converter, and the carbon monoxide is converted into carbon dioxide (CO) by a carbon monoxide shift reaction.₂) To obtain a fuel gas in which the concentration of carbon monoxide in the gas is not more than a predetermined value (for example, 0.5%).
  However, in a fuel reformer that produces fuel gas for use in a polymer electrolyte fuel cell, since the polymer electrolyte fuel cell operates at a low temperature of about 80 ° C., an electrode catalyst is produced by a small amount of carbon monoxide. It is necessary to further reduce the carbon monoxide in order to be poisoned, and carbon monoxide removal containing a carbon monoxide removal catalyst that oxidizes and removes carbon monoxide downstream of the carbon monoxide converter. An oxidant such as air is added to the fuel gas treated by the carbon monoxide converter and introduced into the fuel gas, and carbon monoxide is removed in the presence of the carbon monoxide removal catalyst. The fuel gas was obtained by oxidizing to carbon and reducing the carbon monoxide concentration to a predetermined concentration or less (for example, 100 ppm or less).
[0004]
  As this type of carbon monoxide removal catalyst, a noble metal catalyst in which ruthenium (Ru), rhodium (Rh), platinum (Pt), palladium (Pd) or the like is supported on a support such as alumina is used. Without using activation treatment, it is used for carbon monoxide oxidation removal, or the carbon monoxide removal catalyst is pretreated in a gas atmosphere containing hydrogen as a main component (50 mol% or more), and then is not exposed to air. An activation method to be used has been proposed (see JP-A-10-29802).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
  However, the carbon monoxide removal catalyst not only oxidizes and removes carbon monoxide, but also side reactions that consume hydrogen and regenerate carbon monoxide, methane, and water (reverse shift reaction of carbon monoxide, one It was also known to cause a methanation reaction of carbon oxide and carbon dioxide and a combustion reaction of hydrogen.) Such a side reaction had to be suppressed as much as possible.
  Since these side reactions tend to occur when the reaction temperature of the carbon monoxide removal catalyst is high (for example, 200 ° C. or higher), the carbon monoxide removal catalyst is ideally used at a low temperature of about 100 ° C. It is preferable to do.
[0006]
  Here, if the carbon monoxide removal catalyst is used for carbon monoxide oxidation removal without being subjected to activation treatment, the carbon monoxide removal activity is hardly exhibited at the initial stage of operation at a low temperature of about 100 ° C. It was found that it was difficult to remove carbon monoxide to a predetermined concentration or less (see the comparative examples described in FIGS. 2 to 4). Conversely, when the reaction temperature is relatively high, the initial activity is exhibited. As described above, the partial pressure of unnecessary gases such as carbon monoxide, methane, and water vapor increases, and the product hydrogen is reduced. There was a problem of consumption.
  Further, if the carbon monoxide removal catalyst is activated using a gas containing hydrogen as a main component, hydrogen will still be consumed, and only for the activation of the carbon monoxide removal catalyst. In addition, a large amount of high-concentration hydrogen gas is required, which is troublesome. Furthermore, when the gas used for the activation treatment is discharged out of the system, there is a possibility that the concentration may be in the hydrogen explosion limit range (4 to 75% by volume). There was a point.
[0007]
  Accordingly, an object of the present invention is to remove the carbon monoxide in order to enable low-temperature operation of the carbon monoxide remover capable of reducing the carbon monoxide concentration while suppressing hydrogen consumption in view of the above drawbacks. It is to provide a method for activating a catalyst.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  The characterizing means of the method for activating the carbon monoxide removal catalyst of the present invention to achieve this object is as described in claim 1,waterAs a pretreatment before using the carbon monoxide removal catalyst, the carbon monoxide removal catalyst that oxidizes and removes carbon monoxide in the fuel gas containing as a main component is an inert gas or a finite value or more and less than 50% by volume. It is to be activated by bringing it into contact with a mixed gas containing hydrogen in a residual gas which is an inert gas at 80 to 400 ° C.
[0009]
[0010]
[0011]
  still,The activation of the carbon monoxide removal catalyst is preferably performed at 120 to 250 ° C. In addition, when the residual gas containing hydrogen gas having a finite value and 10% by volume or less is activated by an inert gas, The activation of the carbon oxide removing catalyst is preferably performed at 80 to 250 ° C, more preferably 120 to 250 ° C.
[0012]
[0013]
  In order to achieve this object, the characteristic means of the operation method of the carbon monoxide remover according to the present invention is as follows.2Is provided in a fuel gas supply path mainly composed of hydrogen supplied to the fuel cell, and contains a carbon monoxide removal catalyst that oxidizes and removes carbon monoxide in the fuel gas. A method for operating a carbon oxide remover, comprising:
  As a pretreatment before using the carbon monoxide removal catalyst, the carbon monoxide removal catalyst is brought into contact with an inert gas or a mixed gas containing hydrogen of not less than a finite value and not more than 10% by volume and the residual gas being an inert gas. Thus, after activating the carbon monoxide removal catalyst, carbon monoxide oxidation removal for the fuel gas is started.
  Claims3Is provided in a fuel gas supply path mainly composed of hydrogen supplied to the fuel cell, and contains a carbon monoxide removal catalyst that oxidizes and removes carbon monoxide in the fuel gas. A method for operating a carbon oxide remover, comprising:
  As a pre-treatment before using the carbon monoxide removal catalyst, the carbon monoxide removal catalyst is mixed with an inert gas or a mixed gas containing hydrogen of not less than a finite value and less than 50% by volume and the remaining gas being an inert gas. After contacting the catalyst at ˜400 ° C. to activate the carbon monoxide removal catalyst, carbon monoxide oxidation removal for the fuel gas is started.
[0014]
  In addition, it is preferable to activate the said carbon monoxide removal catalyst by 80-250 degreeC with the said mixed gas, More preferably, it activates at 120-250 degreeC.
[0015]
  Moreover, the characteristic means of the operation method of the fuel cell system of the present invention for achieving this object is as follows.4As described in the above, a carbon monoxide conversion catalyst that converts carbon monoxide in the fuel gas into carbon dioxide from the upstream side in a fuel gas supply path mainly containing hydrogen supplied to the fuel cell And a carbon monoxide remover that contains a carbon monoxide removal catalyst that oxidizes and removes carbon monoxide in the fuel gas. And
  The carbon monoxide converter and the carbon monoxide remover are supplied with a mixed gas containing hydrogen of a finite value or more and 10% by volume or less and the remaining gas being an inert gas to reduce the carbon monoxide conversion catalyst. And performing a catalyst activation step for activating the carbon monoxide removal catalyst,
  The point is to start carbon monoxide transformation and carbon monoxide oxidation removal for the fuel gas.
  In addition, it is preferable to activate the said carbon monoxide removal catalyst at 80-400 degreeC with the said mixed gas. More preferably, activation is performed at 80 to 250 ° C, and further preferably activation is performed at 120 to 250 ° C.
[0016]
  Moreover, the characteristic means of the operation method of the fuel cell system of the present invention for achieving this object is as follows.5And a methanol reformer containing a methanol reforming catalyst that converts methanol into hydrogen from the upstream side in the fuel gas supply path mainly composed of hydrogen supplied to the fuel cell, A carbon monoxide remover that contains a carbon monoxide removal catalyst that oxidizes and removes carbon monoxide in the fuel gas.
  The methanol reformer and the carbon monoxide remover are supplied with a mixed gas containing hydrogen of a finite value to 10% by volume and the residual gas being an inert gas to reduce the methanol reforming catalyst and After performing the catalyst activation step of activating the carbon oxide removal catalyst,
  The point is to start methanol reforming and carbon monoxide oxidation removal for the fuel gas.
  In addition, it is preferable to activate the said carbon monoxide removal catalyst at 80-400 degreeC with the said mixed gas. More preferably, activation is performed at 80 to 250 ° C, and further preferably activation is performed at 120 to 250 ° C.
  These functions and effects are as follows.
[0017]
  As a result of earnest research, the inventors of the present application have as described in claim 1.,waterAs a pretreatment before using the carbon monoxide removal catalyst, the carbon monoxide removal catalyst that oxidizes and removes carbon monoxide in the fuel gas containing as a main component is an inert gas or a finite value or more and less than 50% by volume. The present invention was completed based on the new knowledge that activation can be achieved by bringing the residual gas into contact with a mixed gas that is an inert gas at 80 to 400 ° C. Even when the carbon monoxide remover containing the activated carbon monoxide removal catalyst is operated at a low temperature (for example, 70 to 120 ° C.), good carbon monoxide oxidation removal activity from the start Is obtained. If hydrogen is added to the inert gas at a low ratio, the activated carbon monoxide removal catalyst can obtain high oxidation removal performance even if the activation temperature of the carbon monoxide removal catalyst is lowered. It was clarified that energy consumption can be suppressed. The ratio of the hydrogen to be added to the inert gas is practically less than 50% by volume, but it is apparent from the examples that the initial activity of the carbon monoxide removal catalyst is increased even at 10% by volume or less. Enough.
  As a result, the carbon monoxide remover can reduce the carbon monoxide concentration of the reformed gas to a predetermined value or less from the start of operation, and can be supplied to the polymer electrolyte fuel cell. High quality reformed gas can be obtained in a state in which loss of hydrogen due to side reaction is suppressed as much as possible. In addition, it is possible to save the trouble of preparing a large amount of high-concentration hydrogen gas only for activating the carbon monoxide removal catalyst.
  Here, the inert gas means a gas that does not react with the carbon monoxide removal catalyst by itself.
[0018]
[0019]
[0020]
  Furthermore, the gas having such a composition is shared with the carbon monoxide converter provided on the upstream side of the carbon monoxide remover and the gas used for the reduction of the alcohol reformer (for example, the methanol reformer). It has a special effect of being able to. That is, since the catalyst built in the alcohol reformer and the carbon monoxide converter is easily oxidized, for example, in the case of a copper-zinc catalyst, it is supplied in the form of an oxide of copper oxide-zinc oxide. There are many. The catalyst as the oxide is used after being filled in each container and then heated in a reducing gas (hydrogen gas) atmosphere to reduce the copper oxide to copper. Here, in this type of catalyst, when the concentration of the hydrogen gas was high during the reduction, the catalyst reacted vigorously with the catalyst and generated heat, and sintering was likely to occur. Since the catalyst deteriorates when the sintering occurs, conventionally, the hydrogen gas is diluted with an inert gas such as nitrogen and supplied to 10% by volume or less, subjected to a reduction treatment at 260 ° C. or less, and generates heat. Was suppressed. On the other hand, the carbon monoxide removal catalyst (for example, a catalyst having alumina as a carrier and supporting ruthenium thereon) is difficult to oxidize ruthenium. Therefore, when the reduction treatment is performed when ruthenium is supported on alumina, In particular, it can be used without reduction before use.
  Therefore, it has not been known that the carbon monoxide removal catalyst can be activated with a gas obtained by diluting the hydrogen gas to 10% by volume or less with an inert gas such as nitrogen. It is a new finding found by the present inventors that the alcohol reforming catalyst, the carbon monoxide shift catalyst and the carbon monoxide removal catalyst can be simultaneously and continuously reduced.
  In this case, when providing the equipment necessary for activation in the pre-use treatment of the fuel reformer, for example, the reduction equipment for the carbon monoxide shift catalyst and the pre-treatment equipment for the carbon monoxide removal catalyst And the need to prepare materials separately.
[0021]
  Further, in the feature means, it is preferable that the carbon monoxide removal catalyst is activated at 80 to 400 ° C. (see Tables 1 and 2 and FIGS. 2 to 4).
  If this activation is performed at 80 ° C. or higher, as shown in FIGS. 2 to 4 and Tables 1 and 2, for example, the carbon monoxide concentration in the fuel gas is greatly reduced during the production of reformed gas. Can do. In addition, since the energy required for a heating will become excessive when performing at 400 degreeC or more and there exists a possibility that a catalyst may be sintered, it is preferable to carry out in 80-400 degreeC.
  More preferably, when the activation temperature is 120 to 250 ° C., the concentration of carbon monoxide in the fuel gas is set to 100 ppm or less from the beginning of the reaction regardless of whether or not the inert gas contains hydrogen. Is preferable (see FIGS. 2 to 4 and Tables 1 and 2).
  In addition, when activated by an inert gas containing 10% by volume or less of hydrogen gas, the carbon monoxide concentration in the fuel gas is reduced from 5000 ppm to 50 or 100 ppm by activating at 80 to 250 ° C. (See FIGS. 2-4 and Table 2). Furthermore, by activating at 120 to 250 ° C., the carbon monoxide concentration can be reduced to 10 ppm or less (see FIGS. 2 to 4 and Table 2). If the carbon monoxide concentration can be reduced to this level, the effect of suppressing poisoning of the electrode catalyst of the fuel cell becomes large, and the life of the electrode catalyst can be kept long..
[0022]
[0023]
  Claims2Is provided in a fuel gas supply path mainly composed of hydrogen supplied to the fuel cell, and contains a carbon monoxide removal catalyst that oxidizes and removes carbon monoxide in the fuel gas. When operating the carbon oxide remover, the carbon monoxide removal catalyst is treated as a pretreatment before using the carbon monoxide removal catalyst, and an inert gas or a residual gas containing hydrogen of 10% by volume or more is finite. The carbon monoxide removal catalyst is activated after being brought into contact with a mixed gas that is an inert gas, and then carbon monoxide oxidation removal for the fuel gas is started, or3Is provided in a fuel gas supply path mainly composed of hydrogen supplied to the fuel cell, and contains a carbon monoxide removal catalyst that oxidizes and removes carbon monoxide in the fuel gas. In operating the carbon oxide remover, the carbon monoxide removal catalyst is treated as a pretreatment before using the carbon monoxide removal catalyst, and an inert gas or a residual gas containing hydrogen of not less than a finite value and less than 50% by volume is present. After the carbon monoxide removal catalyst is activated by contacting with a mixed gas which is an inert gas at 80 to 400 ° C., the carbon monoxide remover starts the carbon monoxide oxidation removal for the fuel gas. Even when operated at a low temperature, the carbon monoxide concentration of the reformed gas can be reduced to a predetermined value or less from the start of operation, and the high-quality fuel that can be supplied to the polymer electrolyte fuel cell. Break Gas, the loss of hydrogen due to side reactions can be obtained while minimizing. In addition, it is possible to save the trouble of preparing a large amount of high-concentration hydrogen gas only for activating the carbon monoxide removal catalyst.
[0024]
  Further, in the above characteristic means, when the mixed gas contains 10% by volume or less of hydrogen gas and the remaining gas is an inert gas, the carbon monoxide transformer provided on the upstream side of the carbon monoxide remover, Alternatively, it can be shared with a gas used for reduction of an alcohol reformer (for example, the methanol reformer).
  Here, when the carbon monoxide removal catalyst is activated at a temperature of 80 to 250 ° C. by the mixed gas, the carbon monoxide concentration in the reformed gas can be reduced to 100 ppm or less (FIG. 2). 4 and Table 2). If the carbon monoxide concentration can be reduced to this level, the fuel gas that can be supplied to the polymer electrolyte fuel cell can be obtained from the start of operation of the carbon monoxide remover. Furthermore, by activating at a temperature of 120 to 250 ° C., the carbon monoxide concentration can be reduced to 10 ppm or less (see FIGS. 2 to 4 and Table 2). If the carbon monoxide concentration can be reduced to this level, the effect of suppressing poisoning of the electrode catalyst of the fuel cell is increased, and the life of the electrode catalyst can be kept long.
[0025]
  Claims4As described in the above, a carbon monoxide conversion catalyst that converts carbon monoxide in the fuel gas into carbon dioxide from the upstream side in a fuel gas supply path mainly containing hydrogen supplied to the fuel cell When operating a fuel cell system comprising a carbon monoxide converter containing a carbon monoxide converter and a carbon monoxide remover containing a carbon monoxide removal catalyst that oxidizes and removes carbon monoxide in the fuel gas, The carbon monoxide converter and the carbon monoxide remover are supplied with a mixed gas containing hydrogen of a finite value or more and 10% by volume or less and the remaining gas being an inert gas to reduce the carbon monoxide conversion catalyst. In addition, after executing the catalyst activation step for activating the carbon monoxide removal catalyst, the carbon monoxide remover starts operation when carbon monoxide conversion and carbon monoxide oxidation removal are started for the fuel gas. Therefore, the carbon monoxide concentration of the reformed gas can be reduced to a predetermined value or less, and the high-quality reformed gas that can also be supplied to the polymer electrolyte fuel cell is converted into hydrogen by the side reaction. It can be obtained with the loss suppressed as much as possible. Further, as is clear from the examples, the activation temperature at which the initial activity of the carbon monoxide removal catalyst is sufficiently obtained is lowered as compared with the case where only an inert gas containing no hydrogen is provided. Can be suppressed.
  Furthermore, the gas having such a composition has a special effect that it can be used in common with the gas used for the reduction of the carbon monoxide converter provided on the upstream side of the carbon monoxide remover. Therefore, the reduction of the carbon monoxide conversion catalyst and the activation of the carbon monoxide removal catalyst can be carried out continuously at the same time, and the necessary equipment for activation is provided in the pretreatment for use of the fuel reformer. In this case, for example, it is not necessary to separately provide a reduction facility for the carbon monoxide shift catalyst, a pretreatment facility for the carbon monoxide removal catalyst, and materials.
[0026]
  Here, when the carbon monoxide removal catalyst is activated at a temperature of 80 to 250 ° C. by the mixed gas, the carbon monoxide concentration in the reformed gas can be reduced to 100 ppm or less (FIG. 2). 4 and Table 2). If the carbon monoxide concentration can be reduced to this level, the fuel gas that can be supplied to the polymer electrolyte fuel cell can be obtained from the start of operation of the carbon monoxide remover. Furthermore, by activating at a temperature of 120 to 250 ° C., the carbon monoxide concentration can be reduced to 10 ppm or less (see FIGS. 2 to 4 and Table 2). If the carbon monoxide concentration can be reduced to this level, the effect of suppressing poisoning of the electrode catalyst of the fuel cell is increased, and the life of the electrode catalyst can be kept long.
[0027]
  Claims5And a methanol reformer containing a methanol reforming catalyst that converts methanol into hydrogen from the upstream side in the fuel gas supply path mainly composed of hydrogen supplied to the fuel cell, In operating a fuel cell system comprising a carbon monoxide remover containing a carbon monoxide removal catalyst for oxidizing and removing carbon monoxide in the fuel gas in the order described, the methanol reformer and the carbon monoxide Catalytic activity for supplying a gas mixture containing hydrogen of a finite value to 10% by volume to the remover, wherein the residual gas is an inert gas, reducing the methanol reforming catalyst and activating the carbon monoxide removal catalyst When the carbon monoxide conversion and carbon monoxide oxidation removal are started for the fuel gas after performing the conversion step, the carbon monoxide remover starts from the start of operation with the monoacid of the reformed gas. The carbon concentration can be reduced to a predetermined value or less, and a high-quality reformed gas that can be supplied to the polymer electrolyte fuel cell is obtained in a state in which hydrogen loss due to side reactions is suppressed as much as possible. be able to. Further, as is clear from the examples, the activation temperature at which the initial activity of the carbon monoxide removal catalyst is sufficiently obtained is lowered as compared with the case where only an inert gas containing no hydrogen is provided. Can be suppressed.
  Furthermore, the gas having such a composition has a special effect that it can be shared with the gas used for the reduction of the methanol reformer provided on the upstream side of the carbon monoxide remover. Therefore, the reduction of the methanol reforming catalyst and the activation of the carbon monoxide removal catalyst can be carried out continuously at the same time, and when the necessary equipment for activation is provided in the pretreatment for use of the fuel reformer. For example, it is not necessary to separately provide a reduction facility for the methanol reforming catalyst and a pretreatment facility and materials for the carbon monoxide removal catalyst.
[0028]
  Here, when the carbon monoxide removal catalyst is activated by the mixed gas at a temperature of 80 to 250 ° C., the carbon monoxide concentration of the reformed gas can be reduced to 100 ppm or less (FIG. 2). 4 and Table 2). If the carbon monoxide concentration can be reduced to this level, the fuel gas that can be supplied to the polymer electrolyte fuel cell can be obtained from the start of operation of the carbon monoxide remover. Furthermore, by activating at a temperature of 120 to 250 ° C., the carbon monoxide concentration can be reduced to 10 ppm or less (see FIGS. 2 to 4 and Table 2). If the carbon monoxide concentration can be reduced to this level, the effect of suppressing poisoning of the electrode catalyst of the fuel cell is increased, and the life of the electrode catalyst can be kept long.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
  FIG. 1 shows a fuel reformer that can implement the method for activating a carbon monoxide removal catalyst according to the present invention. This fuel reformer uses natural gas as a raw fuel to produce a fuel gas containing hydrogen as a main component for use in a polymer electrolyte fuel cell, and supplies the raw fuel with a raw fuel supply system 1 ( For example, the raw fuel is supplied from a gas cylinder or a gas pipe through a pipe), a desulfurizer 2 equipped with a desulfurization catalyst or a desulfurizing agent, a reformer 4 equipped with a reforming catalyst, and a carbon monoxide conversion catalyst. Further, the carbon monoxide converter 5 and the carbon monoxide remover 6 in which the carbon monoxide removing catalyst is housed are connected through respective pipes, and the reformed gas that has been reformed through these pipes has a high solid content. It is supplied to the molecular fuel cell 7. In the present application, the fuel reformer and the polymer electrolyte fuel cell 7 are collectively referred to as a fuel cell system.
  When the natural gas supplied from the raw fuel supply system 1 passes through the desulfurizer 2, a sulfur compound is hydrogenated by the desulfurization catalyst (for example, a Ni—Mo catalyst or a Co—Mo catalyst), Contact with ZnO removes sulfur. And after being mixed with the steam supplied from the steam generator 3, it is transported to the reformer 4, where it comes into contact with the reforming catalyst (for example, Ni-based catalyst or Ru-based catalyst), Hydrocarbons such as methane in the natural gas are reformed to hydrogen. The gas obtained in this manner is rich in hydrogen and contains more than 10% by volume of carbon monoxide as a by-product, and therefore cannot be supplied directly to the polymer electrolyte fuel cell 7. Therefore, the carbon monoxide converter 5 is brought into contact with a carbon monoxide conversion catalyst such as a copper-zinc catalyst to convert carbon monoxide into carbon dioxide, and the carbon monoxide concentration is lowered to a predetermined value. Further, in the carbon monoxide remover 6 further provided with a temperature adjusting means 6a, the carbon monoxide removing catalyst (for example, ruthenium) together with the oxidant (for example, oxygen-containing air) supplied from the oxidant supplying means 9 is provided. And a precious metal such as platinum, rhodium, and palladium supported on a carrier such as alumina), and carbon monoxide is oxidized and removed to form carbon dioxide, which is finally reduced to a predetermined concentration or less.
[0030]
  Now, the catalyst used in such a fuel cell system is activated before the above-described fuel cell system is constructed. Specifically, the catalyst incorporated in the carbon monoxide converter 5 and the carbon monoxide remover 6 individually blocks the inflow of outside air after performing the treatment necessary for its activation. And can be connected to the pipes and incorporated into the fuel cell system.
[0031]
  For example, if the catalyst contained in the carbon monoxide converter 5 and the carbon monoxide remover 6 is reduced and activated using different gases, the catalyst contained in the carbon monoxide converter 5 is used. The carbon oxide shift catalyst is reduced by heating to 260 ° C. or less while ventilating a gas mixed with 10% by volume or less of hydrogen gas according to a conventional method. Further, the carbon monoxide removal catalyst incorporated in the carbon monoxide remover 6 is at least one selected from the nitrogen gas, helium gas, argon gas, and carbon dioxide gas using the activation method according to the present invention. It is activated while ventilating a seed inert gas or a mixed gas containing hydrogen of a finite value or more and less than 50% by volume and the remaining gas being the inert gas.
  The activation is preferably performed in the range of 80 to 400 ° C. Furthermore, the activation of the carbon monoxide removal catalyst is preferably performed at 120 to 250 ° C., and when the residual gas is activated by an inert gas containing hydrogen gas having a finite value and not more than 10% by volume. The activation of the carbon monoxide removal catalyst is preferably performed at 80 to 250 ° C, more preferably 120 to 250 ° C.
[0032]
  Or according to this method, the gas used for the reduction | restoration of the said carbon monoxide conversion catalyst can also be used for activation of the said carbon monoxide removal catalyst as it is.
  That is, while the carbon monoxide transformer 5 and the carbon monoxide remover 6 are connected by the pipe, while passing a gas in which 10% by volume or less of hydrogen gas is mixed with the inert gas, The carbon monoxide converter 5 and the carbon monoxide remover 6 can be held at temperatures suitable for their respective reductions and activations to perform reduction operations and activation operations. In this way, it is sufficient to prepare only one type of activation (reduction) gas.
[0033]
  When raw fuel is introduced into the fuel cell system thus activated and the carbon monoxide remover is operated at a low temperature (for example, 70 to 120 ° C.), carbon monoxide is highly removed from the initial stage of operation. Fuel gas is obtained. At this time, the oxygen / carbon monoxide molar ratio of the inlet gas introduced into the carbon monoxide remover may be, for example, 3 or less.
[0034]
【Example】
  Examples of the present invention will be described below.
  An alumina sphere having a diameter of 2 to 4 mm is used as a carrier, and Ru / alumina catalyst (carbon monoxide removal catalyst) supporting ruthenium (Ru) on this carrier is filled in a stainless steel reaction tube to remove carbon monoxide. A vessel was created. The carbon monoxide remover includes temperature adjusting means including a heater that can heat the reaction tube from the outside and a cooler that can cool the reaction tube, and the temperature of the reaction tube can be controlled.
[0035]
Example 1
  In this carbon monoxide remover (the ruthenium loading of the carbon monoxide removal catalyst is 1.0 wt%), a mixed gas (6% hydrogen, 94% nitrogen) for activating the carbon monoxide removal catalyst is provided. While introducing at a flow rate of 1000 cc / min, the temperature adjusting means was used to raise the temperature of the reaction tube until it reached 250 ° C. and held at 250 ° C. for 1.5 hours (pretreatment).
  After this pretreatment, the temperature of the reaction tube is lowered to 100 ° C. and kept at 100 ° C., and a treatment gas is introduced into the reactor so that the space velocity (GHSV) is 7500 / hour. Then, oxidation removal reaction of carbon monoxide was performed. The treatment gas is a gas having a composition corresponding to a mixture of air and an outlet gas of the carbon monoxide converter so that an oxygen / carbon monoxide molar ratio is 1.6. Carbon 0.5%, methane 0.5%, carbon dioxide 20.9%, oxygen 0.8%, nitrogen 3.1%, water 5%, and hydrogen).
  FIG. 2 shows the outlet carbon monoxide concentration (measured with a gas chromatograph) when the oxidation removal reaction was performed in this manner.
[0036]
(Example 2)
  In the carbon monoxide remover (the ruthenium loading of the carbon monoxide removal catalyst is 1.0% by weight), a mixed gas for activating the carbon monoxide removal catalyst (hydrogen 10 volume%, nitrogen 90 volume%) ) At a flow rate of 1000 cc / min, the temperature of the reaction tube was raised to 200 ° C. by the heater and held at 200 ° C. for 2 hours (pretreatment).
  After this pretreatment, the temperature of the reaction tube is lowered to 110 ° C. and maintained at 110 ° C., and the treatment gas is introduced into the reaction tube so that the space velocity (GHSV) is 7500 / hour. Then, oxidation removal reaction of carbon monoxide was performed. The treatment gas is a gas having a composition corresponding to a mixture of air and an outlet gas of the carbon monoxide converter so that an oxygen / carbon monoxide molar ratio is 1.6. Carbon 0.5%, methane 0.5%, carbon dioxide 20.9%, oxygen 0.8%, nitrogen 3.1%, water 20%, hydrogen balance) (hereinafter, unless otherwise specified) The gas having this composition is referred to as “processing gas”).
  FIG. 3 shows the outlet carbon monoxide concentration (measured with a gas chromatograph) when the oxidation removal reaction was performed in this manner.
[0037]
(Example 3)
  Example 2 except that the carbon monoxide removal device (the ruthenium loading of the carbon monoxide removal catalyst is 0.5% by weight) and the temperature during the oxidation removal reaction of carbon monoxide was 120 ° C. The product treated in the same manner as in Example 3 was designated as Example 3.
  FIG. 4 shows the outlet carbon monoxide concentration (measured with a gas chromatograph) when the oxidation removal reaction was performed in this manner.
[0038]
(Comparative Examples 1-3)
  Except that the carbon monoxide remover was not subjected to pretreatment, the carbon monoxide removal reaction was performed in the same manner as in Examples 1 to 3, which were referred to as Comparative Examples 1 to 3, respectively.
  The outlet carbon monoxide concentration (measured with a gas chromatograph) when the oxidation removal reaction is performed in this manner is shown in FIGS.
[0039]
  As shown in FIG. 2, the outlet carbon monoxide concentration (Example 1) of the carbon monoxide remover using the carbon monoxide removal catalyst activated by this method is below the detection limit (5 ppm), and the operation is started. Immediately after that, it can be seen that a reformed gas that can be supplied as the fuel gas of the solid polymer fuel cell is obtained, and the effect of activating the carbon monoxide removal catalyst appears. On the other hand, when pretreatment was not performed (Comparative Example 1), the outlet carbon monoxide concentration after 2 hours from the start of operation was 4758 ppm, and even after 100 hours, it was 4347 ppm. Rather than a reformed gas that could be supplied as a fuel gas could not be obtained, almost no catalytic reaction had progressed.
[0040]
  Also, as shown in FIGS. 3 and 4, in Examples 2 and 3, similarly, the outlet carbon monoxide concentration is not more than the detection limit (5 ppm) immediately after the start of operation, and the low temperature condition of 100 to 120 ° C. Even when operated at 1, the reformed gas that can be supplied as the fuel gas of the solid polymer fuel cell was obtained. On the other hand, in the conventional methods (Comparative Examples 2 and 3) in which pretreatment is not performed, catalytic activity at the initial stage of operation is hardly exhibited, and carbon monoxide around 4000 ppm is included in the outlet gas in low temperature operation. It was.
[0041]
  (Example 4)
  The gas type used for pretreatment and the treatment temperature were examined.
  Nitrogen gas or hydrogen, which is an inert gas that does not react with the carbon monoxide removal catalyst, for activating the carbon monoxide removal catalyst in the carbon monoxide removal catalyst charged in the carbon monoxide remover Under the flow of nitrogen gas (mixed gas) containing 10% by volume of gas, the temperature was kept at 80 to 250 ° C. and treated for 2 hours. A gas having a composition corresponding to a mixture of air and the outlet gas of the carbon monoxide converter so that the oxygen / carbon monoxide molar ratio is 1.7 (0.5% carbon monoxide, Methane 0.5%, carbon dioxide 20.9%, oxygen 0.85%, nitrogen 3.4%, water 20%, balance with hydrogen) were introduced so that the space velocity (GHSV) was 7500 / hour. Tables 1 and 2 show the outlet carbon monoxide concentration (measured with a gas chromatograph) when the reaction temperature of the reaction tube was kept at 110 ° C. to carry out the oxidation removal reaction of carbon monoxide.
[0042]
[Table 1]

[0043]
[Table 2]

[0044]
  Since the carbon monoxide concentration of the fuel gas that can be directly introduced into the polymer electrolyte fuel cell is 50 to 100 ppm, the effect of the activation treatment is determined based on whether or not this level is reached. As shown in FIG. 1, when activated only with nitrogen gas, carbon monoxide could be reduced to the level described above at 120 to 250 ° C. Moreover, when it activated using nitrogen gas containing 10 volume% hydrogen, as shown in Table 2, carbon monoxide was able to be reduced to the level mentioned above at 80-250 degreeC. In particular, when activated at 120 ° C. or higher, the concentration of carbon monoxide can be reduced to 5 ppm or less immediately after the start of the carbon monoxide removal reaction. Supplying it to a polymer electrolyte fuel cell is particularly effective in suppressing poisoning of the electrode catalyst.
  When activated under such conditions, immediately after the start of operation of the carbon monoxide remover, a reformed gas that can be supplied directly to the polymer electrolyte fuel cell can be obtained, so that the production efficiency of the reformed gas can be improved. It was found that the activation temperature is low and the amount of heat generation can be suppressed, which is preferable.
[0045]
  Here, the nitrogen gas containing 10% by volume or less of hydrogen is used for activation (reduction) of another catalyst provided in the fuel reformer to which the carbon monoxide remover should be installed, for example, a carbon monoxide shift catalyst. It is also used as a typical reducing gas used. Therefore, the reducing gas such as the carbon monoxide conversion catalyst described above can be used as a gas used for activating the carbon monoxide removal catalyst at the same time. The activation gas can be shared with the activation gas of other catalysts, and the amount of heat generation can be reduced.
[0046]
    [Another embodiment]
  Another embodiment will be described below.
  The carbon monoxide remover according to the present invention is not particularly selected from equipment provided upstream thereof. Therefore, the desulfurization catalyst, reforming catalyst, and carbon monoxide conversion catalyst used in the fuel gas reforming apparatus do not need to be limited in kind, and known ones can be used.
  This method should be used not only when reforming natural gas (methane) as described above, but also when removing carbon monoxide contained in reformed gas obtained by methanol reforming. Can do. Here, if a mixed gas containing hydrogen of not less than a finite value and not more than 10% by volume and the residual gas is an inert gas is used for activation, the fuel reformer to which the carbon monoxide remover should be installed is provided. It is also used as a typical reducing gas used for activation (reduction) of a catalyst, for example, a carbon monoxide conversion catalyst or an alcohol (methanol) reforming catalyst used when reforming an alcohol (for example, methanol). Can do. Therefore, the reducing gas of the carbon monoxide conversion catalyst or alcohol reforming catalyst described above can be used simultaneously as the activation gas of the carbon monoxide removal catalyst, and the activation temperature of the carbon monoxide removal catalyst. The amount of heat generation can be reduced.
  In addition, although nitrogen was used as the inert gas, even if helium gas, argon gas, carbon dioxide gas is used, it is relatively inexpensive and easy to obtain and store, and other than the carbon monoxide removal catalyst. Since it does not easily react with the material constituting the member, it is possible to obtain effects such as hardly causing adverse effects such as corrosion.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a fuel cell system capable of implementing the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the effect of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the effect of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the effect of the present invention.
[Explanation of symbols]
5 Carbon monoxide transformer
6 Carbon monoxide remover
7 Polymer electrolyte fuel cell

Claims

As a pretreatment before using the carbon monoxide removing catalyst, the carbon monoxide removing catalyst for oxidizing and removing carbon monoxide in the fuel gas containing hydrogen as a main component is an inert gas or a finite value or more and less than 50% by volume. For activating a carbon monoxide removal catalyst, which is activated by contacting with a mixed gas containing hydrogen in a residual gas which is an inert gas at 80 to 400 ° C.

An operation method of a carbon monoxide remover which is provided in a fuel gas supply path mainly composed of hydrogen supplied to a fuel cell and contains a carbon monoxide removal catalyst for oxidizing and removing carbon monoxide in the fuel gas. There,
As a pretreatment before using the carbon monoxide removal catalyst, the carbon monoxide removal catalyst is brought into contact with an inert gas or a mixed gas containing hydrogen of not less than a finite value and not more than 10% by volume and the residual gas being an inert gas. Then, after activating the carbon monoxide removal catalyst, the operation method of the carbon monoxide remover for starting carbon monoxide oxidation removal for the fuel gas.

An operation method of a carbon monoxide remover which is provided in a fuel gas supply path mainly composed of hydrogen supplied to a fuel cell and contains a carbon monoxide removal catalyst for oxidizing and removing carbon monoxide in the fuel gas. There,
As a pre-treatment before using the carbon monoxide removal catalyst, the carbon monoxide removal catalyst is mixed with an inert gas or a mixed gas containing hydrogen of not less than a finite value and less than 50% by volume and the remaining gas being an inert gas. A method for operating a carbon monoxide remover that starts contact with the fuel gas and activates the carbon monoxide removal catalyst after contacting the catalyst at ˜400 ° C.

A carbon monoxide converter having a carbon monoxide conversion catalyst for converting carbon monoxide in the fuel gas into carbon dioxide from the upstream side in a fuel gas supply path mainly containing hydrogen supplied to the fuel cell And a carbon monoxide remover that contains a carbon monoxide removal catalyst that oxidizes and removes carbon monoxide in the fuel gas.
The carbon monoxide converter and the carbon monoxide remover are supplied with a mixed gas containing hydrogen of a finite value or more and 10% by volume or less and the remaining gas being an inert gas to reduce the carbon monoxide conversion catalyst. And performing a catalyst activation step for activating the carbon monoxide removal catalyst,
A method of operating a fuel cell system for starting carbon monoxide transformation and carbon monoxide oxidation removal for the fuel gas.

A methanol reformer containing a methanol reforming catalyst for converting methanol into hydrogen from the upstream side in a fuel gas supply path mainly containing hydrogen supplied to the fuel cell, and carbon monoxide in the fuel gas A carbon monoxide remover containing a carbon monoxide removal catalyst for oxidizing and removing the fuel, and a fuel cell system operation method comprising the order of description,
The methanol reformer and the carbon monoxide remover are supplied with a mixed gas containing hydrogen of a finite value to 10% by volume and the residual gas being an inert gas to reduce the methanol reforming catalyst and After performing the catalyst activation step of activating the carbon oxide removal catalyst,
An operation method of a fuel cell system for starting methanol reforming and carbon monoxide oxidation removal for the fuel gas.