JP5161621B2 - 燃料電池用改質装置 - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施の形態に係る燃料電池用改質装置10の構成を示す断面図である。燃料電池用改質装置10は、原燃料であるメタンやプロパン、ブタン等を水蒸気改質により水素リッチな改質ガスを生成する。
図2は、第2の実施の形態に係る燃料電池用改質装置110の構成を示す断面図である。本実施の形態に係る燃料電池用改質装置110は、脱硫部162が、改質反応筒18の軸方向の位置がシフト変成部164と重なる位置に配置されている。これにより、改質反応筒18の縦方向がコンパクトになり、燃料電池用改質装置110を小型化することができる。また、シフト変成部164は、環状に形成されており、脱硫部162は、シフト変成部164の内周部に設けられている。これにより、燃料電池用改質装置110は、起動時にシフト変成部164の温度を効率よく昇温することができる。
上述の各実施の形態に係る燃料電池用改質装置では、水蒸気供給路42が改質反応筒18の内部を通過するとともにシフト変成部14の触媒層46や選択酸化部16の触媒層50を貫通するように設けられている。そのため、水蒸気供給路42が触媒層50に直接接触している部分では触媒温度が必要以上に低下し、反応が充分行われない可能性がある。そこで、本実施の形態では、水蒸気供給路の配置を工夫することで触媒層の温度が必要以上に低下することを防止している。
図4は、第4の実施の形態に係る燃料電池用改質装置310の構成を示す断面図である。前述のように選択酸化部における触媒反応は、適正な温度範囲で行われる必要がある。通常、選択酸化部の触媒層においては改質ガスが流入する入口側で最も反応が起こるため、触媒層の温度も入口側が高く出口側が低くなる傾向がある。そのため、選択酸化部の触媒層に流入する改質ガスの温度が高すぎると、触媒層の入口近傍における反応温度が適正な温度範囲を超えて高くなる可能性がある。
Claims (12)
- 原燃料を水素リッチな改質ガスに改質する燃料電池用改質装置であって、
原燃料から硫黄成分を除去する脱硫部と、
脱硫部で硫黄成分が除去された原燃料から改質ガスを生成する改質部と、
前記改質ガスに含まれる一酸化炭素をシフト反応により低減するシフト変成部と、
前記シフト変成部を通過した改質ガスに含まれる一酸化炭素を選択酸化して低減する選択酸化部と、
前記改質部と前記シフト変成部と前記選択酸化部とをこの順番に直線状に収納するとともに、更に脱硫部を収納する改質反応筒と、
原燃料を燃焼して燃焼排ガスを生成する燃焼手段と、
前記改質反応筒の外周に配置され、該改質反応筒より径が大きく、該改質反応筒の側面全体を覆う外筒と、
前記改質反応筒と前記外筒との間に形成され、前記改質反応筒を加熱するために前記燃焼排ガスが通過する加熱流路と、
を備えることを特徴とする燃料電池用改質装置。 - 前記燃焼手段は、前記改質反応筒の改質部側の端部に形成された燃焼室に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池用改質装置。
- 前記加熱流路は、前記燃焼排ガスが改質部側から選択酸化部側に向かって通過するように形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電池用改質装置。
- 前記改質部に水蒸気を供給するために前記燃焼排ガスによる加熱により水が気化される水蒸気供給路と、
前記改質反応筒の内部を通過するとともに前記脱硫部が途中に接続されており、前記改質部に昇温された原燃料を供給するために前記燃焼排ガスによる加熱により原燃料が昇温される原燃料供給路と、を更に備え、
前記脱硫部は、水素との反応で硫黄を除去する水添脱硫触媒を有し、
前記原燃料供給路は、前記水蒸気供給路と、前記脱硫部の下流側で合流していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の燃料電池用改質装置。 - 前記水蒸気供給路は、前記加熱流路の内部に設けられていることを特徴とする請求項4に記載の燃料電池用改質装置。
- 前記水蒸気供給路は、前記改質反応筒に接触するように設けられていることを特徴とする請求項5に記載の燃料電池用改質装置。
- 前記選択酸化部は、
前記シフト変成部を通過した改質ガスが前記改質反応筒の内面に沿って燃焼室側と反対側へ向かう第1流路と、該第1流路を通過した改質ガスが燃焼室側に向かうように内側に折り返された第2流路とを含む折り返し流路と、
前記第2流路に設けられている触媒層と、
を有することを特徴とする請求項4乃至6のいずれかに記載の燃料電池用改質装置。 - 前記水蒸気供給路は、前記第1流路に接触するように設けられていることを特徴とする請求項7に記載の燃料電池用改質装置。
- 前記脱硫部は、前記改質部と前記シフト変成部との間に設けられていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の燃料電池用改質装置。
- 前記脱硫部は、前記改質反応筒の軸方向の位置が前記シフト変成部と重なっていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の燃料電池用改質装置。
- 前記シフト変成部は、環状に形成されており、
前記脱硫部は、前記シフト変成部の内周部に設けられていることを特徴とする請求項10に記載の燃料電池用改質装置。 - 前記脱硫部は、環状に形成されており、
前記シフト変成部は、前記脱硫部の内周部に設けられていることを特徴とする請求項10に記載の燃料電池用改質装置。
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