JP5292667B2 - 蒸発ガスの発生装置及びそれを用いた燃料電池 - Google Patents
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Description
この改質器は、水蒸気の発生部から供給される水蒸気と上記改質原料ガスとを混合させるとともに、さらに約350℃以上の高温雰囲気下において両者を反応させることにより水素を生成させるものである。
メタンを例として反応式で示せば、以下の通りである。
CH4+H2O(g)→3H2+CO
CO+H2O(g)→H2+CO2
この改質器は、図2に示すように、図中左方から右方に向けて、内部に改質触媒8aが充填された改質部8と、燃焼触媒9aが充填された燃料部9と、蒸気発生部10とが順次対向配置されている。
この結果、簡易な構造によって、キャリアーガスとともに、微量の蒸発ガスを安定的に供給することができる。
このため、上記界面が直接把握できない場合においても、温度センサーにより測定した容器本体の内部又は側面の温度を、既定値温度を中心にした一定の範囲内になるように調整することにより、間接的に液体と蒸発ガスとの界面を一定の範囲内に保持することが可能になる。
本実施形態における水蒸気発生装置は、容器本体1と、この容器本体1の下部に開口を有するように接続された水(液体)を供給する供給管2及び改質原料ガス(キャリアーガス)を供給するガス供給管3と、水を蒸発させる加熱手段5と、改質原料ガス及び水蒸気を排出する排出管4と、水と水蒸気との界面Iを一定の範囲に保持するレベル制御手段とから概略構成されている。
なお、電気ヒータ5は、上述のように上部及び下部の2部に分けて設けられているものに限らず、別々に放熱量を制御できるものであればよい。
この排出管4及びガス供給管3の径は、例えば、排出管4の内径が4mm、外径が6mmであるときに、ガス供給管3の内径が2mm、外径が4mmである。
まず、流量調整弁21を開口して、供給管2から水を容器本体1内に供給する。これと併行して、電気ヒータ5の電源を入れて、容器本体1を温めると同時に、流量調整弁31を開口して、ガス供給管3から改質原料ガスを容器本体1に供給する。
すると、改質原料ガスは、気泡になって液相Lに充填されたセラミックビーズ11の隙間を上下方向及び左右方向に蛇行しながら上昇する。
特に、容器本体1内に充填されたセラミックビーズ11により水位差が存在して、直接水と水蒸気との界面Iを測定できない場合にも、容器本体1側面における上部又は下部の温度を一定の範囲内に保持することにより、水と水蒸気との界面Iを間接的に一定の範囲内に調整する。
その際、流量調整弁21及び流量調整弁31の開口度を調整して、水と改質原料ガスとの混合比を制御することができる。また、これと併せて、上述の電気ヒータ5の設定温度を変動させることにより、排出管4から排出される水蒸気量を増減させることができる。
2・・・供給管
3・・・ガス供給管
4・・・排出管
5・・・加熱手段(電気ヒータ)
6・・・温度センサー
7・・・放熱量制御手段
11・・・伝熱部材(セラミックビーズ)
I・・・界面
Claims (4)
- 容器本体と、当該容器本体の下部に開口して、内部に液体を供給する供給管と、上記容器本体の内部に供給された上記液体中にキャリアーガスを導入するガス供給管と、上記容器本体又はその外方に配設され、上記液体を蒸発させるとともに中央部を境にその上部および下部が独立して放熱量を制御可能な加熱手段と、上記キャリアーガス及び蒸発ガスを排出する排出管と、上記容器本体内の下部から少なくとも液体と蒸発ガスとの界面上方位置まで充填されるとともに、間に上記液体の流路が形成される多数の伝熱部材と、上記容器本体の上部及び下部に配設された温度センサーおよび当該温度センサーが測定した上記容器本体側面上部が沸点温度(100℃)以上の設定温度及び上記容器本体1側面下部が沸点温度(100℃)以下の設定温度の範囲内になるように上記加熱手段の上記上部および下部の放熱量を別々に制御する放熱量制御手段を有し、上記容器本体内における上記液体と蒸発ガスとの界面を一定の範囲内に保持するレベル制御手段とを備えていることを特徴とする蒸発ガスの発生装置。
- 上記液体は、水であり、かつ、上記キャリアーガスは、改質原料ガスであることを特徴とする請求項1に記載の蒸発ガスの発生装置。
- 請求項2に記載の蒸発ガスの発生装置を設けたことを特徴とする燃料電池。
- 各々が直列に接続された多段構成の改質器を備え、かつ、少なくとも最前段の改質器は、発電セルを多数積層してなる燃料電池スタックから、最後段の改質器よりも離間して配設されていることを特徴とする請求項3に記載の燃料電池。
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