JP5773587B2 - CO removal system and CO removal method - Google Patents

CO removal system and CO removal method Download PDF

Info

Publication number
JP5773587B2
JP5773587B2 JP2010150516A JP2010150516A JP5773587B2 JP 5773587 B2 JP5773587 B2 JP 5773587B2 JP 2010150516 A JP2010150516 A JP 2010150516A JP 2010150516 A JP2010150516 A JP 2010150516A JP 5773587 B2 JP5773587 B2 JP 5773587B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
removal
fuel gas
removal catalyst
fuel
supply path
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2010150516A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012014960A (en
Inventor
渡邊 悟
渡邊  悟
牟田 研二
研二 牟田
田浦 昌純
昌純 田浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2010150516A priority Critical patent/JP5773587B2/en
Publication of JP2012014960A publication Critical patent/JP2012014960A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5773587B2 publication Critical patent/JP5773587B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Description

本発明は、燃料電池の燃料極に供給する燃料のCO除去システム、及び、CO除去方法に関する。   The present invention relates to a CO removal system for fuel supplied to a fuel electrode of a fuel cell and a CO removal method.

近年、固体高分子形燃料電池(PEFC)は低公害であり、さらに熱効率が高いため自動車用電源や分散電源等の幅広い分野での動力源としての適用が期待されている。この燃料電池システムは、炭化水素系燃料(都市ガス、メタン、プロパン、灯油、ジメチルエーテル等)を改質器によって改質することによりH2を製造する。しかし改質器によって改質される改質ガス中には、H2のほかにCOおよびCO2をも含んでおり、COによって燃料電池の電極触媒は被毒される。そのため、CO変成装置ではCO変成触媒によりCOシフト反応が行われ、CO除去装置ではCO除去触媒によりCOの酸化反応が行われることにより、得られるガス中に含まれる一酸化炭素(CO)の濃度を低減する方法がとられている(特許文献1参照)。また、特許文献1に記載の装置では、CO測定部で燃料改質装置(CO除去装置)の下流でのCO濃度を計測することが記載されている。 In recent years, a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) has low pollution and is further expected to be applied as a power source in a wide range of fields such as automobile power sources and distributed power sources because of its high thermal efficiency. This fuel cell system produces H 2 by reforming a hydrocarbon-based fuel (city gas, methane, propane, kerosene, dimethyl ether, etc.) with a reformer. However, the reformed gas reformed by the reformer also contains CO and CO 2 in addition to H 2 , and the fuel cell electrode catalyst is poisoned by CO. Therefore, the CO shift reaction is performed by the CO shift catalyst in the CO shift device, and the CO oxidation reaction is performed by the CO removal catalyst in the CO removal device, whereby the concentration of carbon monoxide (CO) contained in the obtained gas. The method of reducing is taken (refer patent document 1). Moreover, in the apparatus described in Patent Document 1, it is described that the CO measuring unit measures the CO concentration downstream of the fuel reforming apparatus (CO removing apparatus).

特開2007−302533号公報JP 2007-302533 A

ここで、CO濃度を計測する計測方法としては、濃度が一定と仮定し、流量からCO濃度を算出する方法がある。しかしながら、この方法では、燃料ガス中のCO濃度の変化に対応することができない。   Here, as a measuring method for measuring the CO concentration, there is a method of calculating the CO concentration from the flow rate assuming that the concentration is constant. However, this method cannot cope with changes in the CO concentration in the fuel gas.

また、CO濃度を計測する計測方法としては、赤外分光法により濃度を計測する方法がある。しかしながら、これらの計測方法では、計測前に、計測対象のガスに含まれる水分や粉塵を除去するための前処理装置が必要になる。そのため、CO濃度の計測に時間がかかり、算出された値に基づいて制御を行っても、制御に時間遅れが生じてしまい、この時間遅れ分の性能劣化がおきてしまう。   As a measuring method for measuring the CO concentration, there is a method of measuring the concentration by infrared spectroscopy. However, these measurement methods require a pretreatment device for removing moisture and dust contained in the measurement target gas before measurement. Therefore, it takes time to measure the CO concentration, and even if the control is performed based on the calculated value, a time delay occurs in the control, and the performance deterioration corresponding to the time delay occurs.

このように、いずれの方法でも、高い応答性で、高い精度の計測が困難であり、CO濃度の低減に限界があるという問題が生じる。   Thus, in any method, there is a problem that measurement with high responsiveness and high accuracy is difficult and there is a limit in reducing CO concentration.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、燃料電池の燃料極に供給する燃料ガスから一酸化炭素をより効率よく、かつ高い確率で低減することができ、燃料極の劣化を抑制することができるCO除去システム、及び、CO除去方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and can reduce carbon monoxide from the fuel gas supplied to the fuel electrode of the fuel cell more efficiently and with high probability, thereby suppressing deterioration of the fuel electrode. An object of the present invention is to provide a CO removal system and a CO removal method.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、燃料電池の燃料極に燃料ガスを供給する燃料供給路に設けられたCO除去システムであって、前記燃料供給路に空気を供給する第1空気供給手段と、前記燃料ガスの流れ方向において、前記第1空気供給手段の下流側の前記燃料供給路に配置され、前記燃料ガス中に含まれるCOと酸素とを反応させ、燃料ガス中に含まれるCOを除去する第1CO除去触媒と、前記燃料ガスの流れ方向において、前記第1CO除去触媒の下流側の前記燃料供給路に配置され、前記第1CO除去触媒を通過した燃料ガスに含まれるCO濃度を計測する計測手段と、前記燃料ガスの流れ方向において、前記計測手段の下流側の前記燃料供給路に配置され、前記燃料ガス中に含まれるCOと酸素とを反応させ、燃料ガス中に含まれるCOを除去する第2CO除去触媒と、前記計測手段で計測したCO濃度に基づいて、前記第1CO除去触媒の反応環境及び第2CO除去触媒の反応環境の少なくとも一方を制御する制御手段と、を有し、前記計測手段は、前記COの吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光を出力する発光部と、前記燃料供給路にレーザ光を入射させる光学系と、前記発光部から入射され、前記燃料供給路を通過したレーザ光を受光する受光部と、前記発光部から出力したレーザ光の強度と、前記受光部で受光したレーザ光の強度とに基づいて、前記燃料供給路を流れる前記燃料ガスの前記CO濃度を算出する算出部とを備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a CO removal system provided in a fuel supply path for supplying fuel gas to a fuel electrode of a fuel cell, wherein air is supplied to the fuel supply path. A first air supply means for supplying, and in the flow direction of the fuel gas, disposed in the fuel supply path on the downstream side of the first air supply means, and reacting CO and oxygen contained in the fuel gas; A first CO removal catalyst that removes CO contained in the fuel gas, and a fuel that is disposed in the fuel supply path downstream of the first CO removal catalyst in the flow direction of the fuel gas and that has passed through the first CO removal catalyst A measuring means for measuring the concentration of CO contained in the gas; and disposed in the fuel supply path downstream of the measuring means in the flow direction of the fuel gas, to react CO and oxygen contained in the fuel gas. And at least one of the reaction environment of the first CO removal catalyst and the reaction environment of the second CO removal catalyst based on the CO concentration measured by the measurement means and the second CO removal catalyst that removes CO contained in the fuel gas. Control means for controlling, and the measuring means makes the laser light incident on the fuel supply path, and a light emitting section that outputs laser light in the near-infrared wavelength region including the CO absorption wavelength. An optical system, a light receiving portion that receives laser light incident from the light emitting portion and passed through the fuel supply path, an intensity of laser light output from the light emitting portion, and an intensity of laser light received by the light receiving portion. And a calculation unit for calculating the CO concentration of the fuel gas flowing through the fuel supply path.

CO除去システムをこのような構成とすることにより、燃料電池の燃料極に供給する燃料ガスから一酸化炭素をより効率よく、かつ高い確率で低減することができ、燃料極の劣化を抑制することができる。また、CO除去システムをこのような構成とすることにより、リアルタイム制御、つまり応答性の高い制御を行うことができる。これにより、安定して発電を行うことができ、安定して所定の性能で電力を出力することができる。   By adopting such a configuration for the CO removal system, carbon monoxide can be reduced more efficiently and with high probability from the fuel gas supplied to the fuel electrode of the fuel cell, and the deterioration of the fuel electrode can be suppressed. Can do. Further, by adopting such a configuration for the CO removal system, real-time control, that is, control with high responsiveness can be performed. Thereby, it is possible to stably generate power and to stably output power with a predetermined performance.

ここで、前記制御手段は、前記CO濃度に基づいて、前記第1空気供給手段が前記燃料供給路に供給する空気量を調整し、前記第1CO除去触媒に供給される空気量を制御することが好ましい。これにより、第1CO除去触媒で、より確実に、COを除去することができる。   Here, the control means adjusts the amount of air supplied to the fuel supply path by the first air supply means based on the CO concentration, and controls the amount of air supplied to the first CO removal catalyst. Is preferred. Thereby, CO can be more reliably removed by the first CO removal catalyst.

また、前記燃料ガスの流れ方向において、前記第1CO除去触媒の上流側の前記燃料供給路に配置され、前記第1CO除去触媒を通過する前の燃料ガスに含まれるCO濃度を計測する上流側計測手段を、さらに有し、前記制御手段は、前記上流側計測手段で計測したCO濃度にも基づいて、前記第1CO除去触媒の反応環境を制御し、前記上流側計測手段は、前記COの吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光を出力する発光部と、前記燃料供給路にレーザ光を入射させる光学系と、前記発光部から入射され、前記燃料供給路を通過したレーザ光を受光する受光部と、前記発光部から出力したレーザ光の強度と、前記受光部で受光したレーザ光の強度とに基づいて、前記燃料供給路を流れる前記燃料ガスの前記CO濃度を算出する算出部とを備えることが好ましい。これにより、第1CO除去触媒でより確実にCOを除去することができる。   Further, an upstream side measurement that measures the concentration of CO contained in the fuel gas before passing through the first CO removal catalyst, which is disposed in the fuel supply path upstream of the first CO removal catalyst in the flow direction of the fuel gas. Means for controlling the reaction environment of the first CO removal catalyst based on the CO concentration measured by the upstream measuring means, and the upstream measuring means absorbs the CO. A light emitting unit including a wavelength and outputting a laser beam in a near-infrared wavelength region, an optical system for making the laser beam incident on the fuel supply path, and a laser incident from the light emitting unit and passed through the fuel supply path The CO concentration of the fuel gas flowing through the fuel supply path is calculated based on a light receiving unit that receives light, an intensity of laser light output from the light emitting unit, and an intensity of laser light received by the light receiving unit. Calculation It is preferable to provide a part. Thereby, CO can be more reliably removed by the first CO removal catalyst.

また、前記制御手段は、前記上流側計測手段で計測した前記CO濃度に基づいて、前記第1空気供給手段が前記燃料供給路に供給する空気量を調整し、前記第1CO除去触媒に供給される空気量を制御することが好ましい。これにより、第1CO除去触媒で、より確実に、COを除去することができる。   The control means adjusts the amount of air supplied by the first air supply means to the fuel supply path based on the CO concentration measured by the upstream measuring means, and is supplied to the first CO removal catalyst. It is preferable to control the amount of air. Thereby, CO can be more reliably removed by the first CO removal catalyst.

前記第1CO除去触媒の温度を調整する上流温度調整手段をさらに有し、前記制御手段は、前記上流側計測手段で計測した前記CO濃度に基づいて、前記上流温度調整手段を制御し、前記第1CO除去触媒の反応温度を制御することが好ましい   And further comprising an upstream temperature adjusting means for adjusting the temperature of the first CO removal catalyst, wherein the control means controls the upstream temperature adjusting means based on the CO concentration measured by the upstream measuring means, and It is preferable to control the reaction temperature of the 1CO removal catalyst

また、前記制御手段は、前記計測手段で計測した前記CO濃度にも基づいて、前記上流温度調整手段を制御し、前記第1CO除去触媒の反応温度を制御することが好ましい。   The control means preferably controls the upstream temperature adjusting means based on the CO concentration measured by the measuring means to control the reaction temperature of the first CO removal catalyst.

また、前記第1CO除去触媒の温度を調整する上流温度調整手段をさらに有し、前記制御手段は、前記CO濃度に基づいて、前記上流温度調整手段を制御し、前記第1CO除去触媒の反応温度を制御することが好ましい。これにより、第1CO除去触媒で高い確率でCOを除去することができる。   Further, the apparatus further includes an upstream temperature adjusting unit that adjusts the temperature of the first CO removal catalyst, and the control unit controls the upstream temperature adjustment unit based on the CO concentration, and the reaction temperature of the first CO removal catalyst. Is preferably controlled. Thereby, CO can be removed with high probability by the first CO removal catalyst.

また、前記燃料ガスの流れ方向において、前記第2CO除去触媒の下流側の前記燃料供給路に配置され、前記第2CO除去触媒を通過した燃料ガスに含まれるCO濃度を計測する下流側計測手段を、さらに有し、前記下流側計測手段は、前記COの吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光を出力する発光部と、前記燃料供給路にレーザ光を入射させる光学系と、前記発光部から入射され、前記燃料供給路を通過したレーザ光を受光する受光部と、前記発光部から出力したレーザ光の強度と、前記受光部で受光したレーザ光の強度とに基づいて、前記燃料供給路を流れる前記燃料ガスの前記CO濃度を算出する算出部とを備えることが好ましい。これにより、第2CO除去触媒を通過した燃料ガスに含まれるCO濃度を計測することができる。   In addition, a downstream side measurement unit that is disposed in the fuel supply path downstream of the second CO removal catalyst in the flow direction of the fuel gas and measures the CO concentration contained in the fuel gas that has passed through the second CO removal catalyst. And the downstream measuring means includes a light emitting unit that includes the CO absorption wavelength and outputs a laser beam in a near infrared wavelength region, and an optical system that causes the laser beam to enter the fuel supply path. Based on the light receiving unit that receives the laser light incident from the light emitting unit and passed through the fuel supply path, the intensity of the laser light output from the light emitting unit, and the intensity of the laser light received by the light receiving unit And a calculating unit that calculates the CO concentration of the fuel gas flowing through the fuel supply path. Thereby, the CO concentration contained in the fuel gas that has passed through the second CO removal catalyst can be measured.

ここで、前記制御手段は、前記下流側計測手段で計測したCO濃度にも基づいて、前記第2CO除去触媒の反応環境を制御することが好ましい。これにより、第2CO除去触媒で、より確実に、COを除去することができる。   Here, it is preferable that the control means controls the reaction environment of the second CO removal catalyst based on the CO concentration measured by the downstream measuring means. Thereby, CO can be more reliably removed by the second CO removal catalyst.

また、前記燃料ガスの流れ方向において、前記CO測定部の下流側、かつ、前記第2CO除去触媒の上流側に配置され、前記燃料供給路に空気を供給する第2空気供給手段を備え、前記制御手段は、前記上流側計測手段で計測した前記CO濃度に基づいて、前記第2空気供給手段が前記燃料供給路に供給する空気量を調整し、前記第2CO除去触媒に供給される空気量を制御することが好ましい。これにより、第2CO除去触媒で、より確実に、COを除去することができる。   And a second air supply means disposed on the downstream side of the CO measurement unit and on the upstream side of the second CO removal catalyst in the fuel gas flow direction, for supplying air to the fuel supply path, The control means adjusts the amount of air supplied by the second air supply means to the fuel supply path based on the CO concentration measured by the upstream side measurement means, and the amount of air supplied to the second CO removal catalyst. Is preferably controlled. Thereby, CO can be more reliably removed by the second CO removal catalyst.

また、前記制御手段は、前記計測手段で計測した前記CO濃度に基づいて、前記第2空気供給手段が前記燃料供給路に供給する空気量を調整し、前記第2CO除去触媒に供給される空気量を制御することが好ましい。これにより、第2CO除去触媒で、より確実に、COを除去することができる。   The control means adjusts the amount of air supplied to the fuel supply path by the second air supply means based on the CO concentration measured by the measurement means, and supplies the air supplied to the second CO removal catalyst. It is preferred to control the amount. Thereby, CO can be more reliably removed by the second CO removal catalyst.

また、前記燃料ガスの流れ方向において、前記CO測定部の下流側、かつ、前記第2CO除去触媒の上流側に配置され、前記燃料供給路に空気を供給する第2空気供給手段を備え、前記制御手段は、前記計測手段で計測した前記CO濃度に基づいて、前記第2空気供給手段が前記燃料供給路に供給する空気量を調整し、前記第2CO除去触媒に供給される空気量を制御することが好ましい。これにより、第2CO除去触媒で、より確実に、COを除去することができる。   And a second air supply means disposed on the downstream side of the CO measurement unit and on the upstream side of the second CO removal catalyst in the fuel gas flow direction, for supplying air to the fuel supply path, The control means adjusts the amount of air supplied by the second air supply means to the fuel supply path based on the CO concentration measured by the measurement means, and controls the amount of air supplied to the second CO removal catalyst. It is preferable to do. Thereby, CO can be more reliably removed by the second CO removal catalyst.

また、前記第2CO除去触媒の温度を調整する下流温度調整手段をさらに有し、前記制御手段は、前記下流側計測手段で計測した前記CO濃度に基づいて、前記下流温度調整手段を制御し、前記第1CO除去触媒の反応温度を制御することが好ましい。これにより、第2CO除去触媒で、より確実に、COを除去することができる。   Further, the apparatus further comprises a downstream temperature adjusting means for adjusting the temperature of the second CO removal catalyst, and the control means controls the downstream temperature adjusting means based on the CO concentration measured by the downstream measuring means, It is preferable to control the reaction temperature of the first CO removal catalyst. Thereby, CO can be more reliably removed by the second CO removal catalyst.

また、前記制御手段は、前記計測手段で計測した前記CO濃度に基づいて、前記下流温度調整手段を制御し、前記第1CO除去触媒の反応温度を制御することが好ましい。これにより、第2CO除去触媒で高い確率でCOを除去することができる。   The control means preferably controls the downstream temperature adjusting means based on the CO concentration measured by the measuring means to control the reaction temperature of the first CO removal catalyst. Thereby, CO can be removed with high probability by the second CO removal catalyst.

また、前記第2CO除去触媒の温度を調整する下流温度調整手段をさらに有し、前記制御手段は、前記計測手段で計測した前記CO濃度に基づいて、前記下流温度調整手段を制御し、前記第1CO除去触媒の反応温度を制御することが好ましい。これにより、第2CO除去触媒で高い確率でCOを除去することができる。   Further, the apparatus further comprises a downstream temperature adjusting means for adjusting the temperature of the second CO removal catalyst, and the control means controls the downstream temperature adjusting means based on the CO concentration measured by the measuring means, and It is preferable to control the reaction temperature of the 1CO removal catalyst. Thereby, CO can be removed with high probability by the second CO removal catalyst.

また、前記燃料ガスの流れ方向において、前記第2CO除去触媒の下流側の前記燃料供給路に配置され、前記燃料供給路に空気を供給する下流側空気供給手段を、さらに有し、前記制御手段は、前記下流側計測手段で計測したCO濃度に基づいて、前記下流側空気供給手段が前記燃料供給路に供給する空気量を調整し、前記燃料極に供給される空気量を制御することが好ましい。これにより、第2CO除去触媒を通過した燃料ガスに含まれるCOを除去することができる。   In addition, the control unit further includes a downstream air supply unit that is disposed in the fuel supply path downstream of the second CO removal catalyst in the fuel gas flow direction and supplies air to the fuel supply path. Adjusting the amount of air supplied from the downstream air supply means to the fuel supply path based on the CO concentration measured by the downstream measurement means, and controlling the amount of air supplied to the fuel electrode. preferable. Thereby, CO contained in the fuel gas that has passed through the second CO removal catalyst can be removed.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、配管を流れる燃料ガスのCOを除去するCO除去方法であって、前記配管を流れる燃料ガスのうち、第1CO除去触媒を通過し、かつ、第2CO除去触媒を通過する前の燃料ガスに対して、燃料ガスの吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光を出力させ、燃料ガスが流れる管路内を通過した前記レーザ光を受光し、出力したレーザ光の強度と、受光部で受光したレーザ光の強度とに基づいて、前記燃料ガスに含まれるCO濃度を計測値として計測する濃度計測ステップと、前記濃度計測ステップで計測したCO濃度に基づいて、配管に供給する酸素の量、及び、空気とCOとを反応させ除去するCO除去触媒の温度の少なくとも一方を制御する制御ステップとを有することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is a CO removal method for removing CO from fuel gas flowing through a pipe, and passes through a first CO removal catalyst in the fuel gas flowing through the pipe. And the fuel gas before passing through the second CO removal catalyst includes the absorption wavelength of the fuel gas and outputs a laser beam in the near-infrared wavelength region and passes through the pipeline through which the fuel gas flows. A concentration measuring step of measuring the concentration of CO contained in the fuel gas as a measurement value based on the intensity of the laser beam received and output from the laser beam and the intensity of the laser beam received by the light receiving unit; And a control step for controlling at least one of the amount of oxygen supplied to the pipe and the temperature of the CO removal catalyst that reacts and removes air and CO based on the CO concentration measured in the concentration measurement step. And features.

CO除去方法をこのような構成とすることにより、燃料電池の燃料極に供給する燃料ガスから一酸化炭素をより効率よく、かつ高い確率で低減することができ、燃料極の劣化を抑制することができる。また、CO除去方法をこのような構成とすることにより、リアルタイム制御、つまり応答性の高い制御を行うことができる。これにより、安定して発電を行うことができ、安定して所定の性能で電力を出力することができる。   By adopting such a configuration for the CO removal method, carbon monoxide can be reduced more efficiently and with high probability from the fuel gas supplied to the fuel electrode of the fuel cell, and the deterioration of the fuel electrode can be suppressed. Can do. Further, by adopting such a configuration for the CO removal method, real-time control, that is, control with high responsiveness can be performed. Thereby, it is possible to stably generate power and to stably output power with a predetermined performance.

本発明にかかるCO除去システム、及び、CO除去方法は、燃料ガスから一酸化炭素をより効率よく、かつ高い確率で低減することができ、燃料極の劣化を抑制することができるという効果を奏する。また、安定して発電を行うことができ、安定して所定の性能で電力を出力することができるという効果を奏する。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The CO removal system and the CO removal method according to the present invention have an effect that carbon monoxide can be reduced from fuel gas more efficiently and with a high probability, and deterioration of the fuel electrode can be suppressed. . Further, there is an effect that power can be stably generated and power can be stably output with a predetermined performance.

図1は、CO除去システムを有する発電システムの概略構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a power generation system having a CO removal system. 図2は、図1に示すCO除去システムの概略構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the CO removal system shown in FIG. 図3は、図2に示すCO測定部の概略構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the CO measuring section shown in FIG. 図4は、CO除去システムの動作の一例を示すフロー図である。FIG. 4 is a flowchart showing an example of the operation of the CO removal system. 図5は、CO除去システムの動作の一例を示すフロー図である。FIG. 5 is a flowchart showing an example of the operation of the CO removal system. 図6は、CO除去触媒の特性の一例を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing an example of the characteristics of the CO removal catalyst. 図7は、CO除去システムの動作の一例を示すフロー図である。FIG. 7 is a flowchart showing an example of the operation of the CO removal system. 図8は、CO除去システムの他の例の概略構成を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of another example of the CO removal system. 図9は、CO除去システムの他の例の概略構成を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing a schematic configuration of another example of the CO removal system. 図10は、CO除去システムを有する発電システムの他の例の概略構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing a schematic configuration of another example of a power generation system having a CO removal system.

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態(以下、実施形態という)により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the following modes for carrying out the invention (hereinafter referred to as embodiments). In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those in a so-called equivalent range. Furthermore, the constituent elements disclosed in the following embodiments can be appropriately combined.

以下に、本発明にかかるCO除去システム、及び、COの除去方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。例えば、下記の実施形態では、より適切に用いることができるため、CO除去システムを、発電システム、より具体的には、PEFC型燃料電池システムに用いる場合として説明するが、本発明はこれに限定されない。   Embodiments of a CO removal system and a CO removal method according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment. For example, in the following embodiment, since it can be used more appropriately, the CO removal system will be described as a case where it is used for a power generation system, more specifically, a PEFC fuel cell system, but the present invention is not limited to this. Not.

まず、図1を用いて、本発明のCO除去システムを用いた発電システムについて、説明する。図1は、CO除去システムを有する発電システムの概略構成を示すブロック図である。   First, a power generation system using the CO removal system of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a power generation system having a CO removal system.

図1に示すように、発電システム(PEFC型燃料電池の発電システム)10は、原燃料供給部12と、脱硫部14と、燃料改質システム16と、空気供給部24と、バルブ25と、燃料電池26と、冷媒供給部28と、放熱部30と、制御部32とを有する。また、燃料改質システム16は、燃料改質部17と、水蒸気供給部18と、CO変成部20と、CO除去システム22とを有する。また、発電システム10は、各部を配管で接続している。   As shown in FIG. 1, a power generation system (a power generation system for a PEFC type fuel cell) 10 includes a raw fuel supply unit 12, a desulfurization unit 14, a fuel reforming system 16, an air supply unit 24, a valve 25, The fuel cell 26, the refrigerant supply unit 28, the heat dissipation unit 30, and the control unit 32 are included. The fuel reforming system 16 includes a fuel reforming unit 17, a steam supply unit 18, a CO conversion unit 20, and a CO removal system 22. Moreover, the power generation system 10 connects each part with piping.

原燃料供給部12は、発電システム10の発電に用いられる原燃料、つまり、改質される前の燃料を貯留し、供給する機構である。なお、原燃料としては、都市ガス、LPGガス又は灯油等を用いることができる。原燃料供給部12は、燃料の一部を脱流部14に供給し、一部を燃料改質システム16の燃料改質部17に供給する。   The raw fuel supply unit 12 is a mechanism for storing and supplying raw fuel used for power generation of the power generation system 10, that is, fuel before being reformed. As the raw fuel, city gas, LPG gas, kerosene, or the like can be used. The raw fuel supply unit 12 supplies a part of the fuel to the deflowing unit 14 and supplies a part of the fuel to the fuel reforming unit 17 of the fuel reforming system 16.

脱硫部14は、原燃料供給部12から供給された原燃料から、硫化物を除去する装置である。脱硫部14は、硫化物を除去した原燃料を燃料改質システム16に供給する。   The desulfurization unit 14 is a device that removes sulfides from the raw fuel supplied from the raw fuel supply unit 12. The desulfurization unit 14 supplies the raw fuel from which the sulfide is removed to the fuel reforming system 16.

燃料改質システム16は、脱硫部14から供給された原燃料を、燃料電池26に供給できるガスに改質するシステムであり、上述したように、燃料改質部17と、水蒸気供給部18と、CO変成部20と、CO除去システム22とを有する。   The fuel reforming system 16 is a system that reforms the raw fuel supplied from the desulfurization unit 14 into a gas that can be supplied to the fuel cell 26. As described above, the fuel reforming unit 17, the steam supply unit 18, , A CO conversion unit 20 and a CO removal system 22.

燃料改質部17は、燃料改質触媒部44と、改質器バーナ45と、を有する。また、水蒸気供給部18は、燃料改質部17に水蒸気を供給する。燃料改質触媒部44は、脱硫部14を通過した原燃料と、水蒸気供給部18から供給された水蒸気とを混合して改質触媒を通過させ、原燃料と水蒸気とから、水素を生成する改質触媒を有する。ここで、改質触媒としては、例えばRu/Al23等を例示することができるが、これに限定されるものではない。改質器バーナ45は、原燃料供給部12から供給された原燃料を燃焼させて、燃料改質触媒部44を加熱する。 The fuel reforming unit 17 includes a fuel reforming catalyst unit 44 and a reformer burner 45. Further, the steam supply unit 18 supplies steam to the fuel reforming unit 17. The fuel reforming catalyst unit 44 mixes the raw fuel that has passed through the desulfurization unit 14 and the steam supplied from the steam supply unit 18 to pass the reforming catalyst, and generates hydrogen from the raw fuel and the steam. Has a reforming catalyst. Here, examples of the reforming catalyst include Ru / Al 2 O 3 and the like, but are not limited thereto. The reformer burner 45 burns the raw fuel supplied from the raw fuel supply unit 12 and heats the fuel reforming catalyst unit 44.

燃料改質部17は、以上のような構成であり、改質器バーナ45により、燃料改質触媒部44を加熱し、脱硫部14を通過した原燃料と、水蒸気供給部18から供給された水蒸気とを混合した混合ガスが流通する雰囲気を、例えば700〜800℃の温度とし、原燃料と水蒸気との間で、水蒸気改質反応(例えば都市ガス又はLPG(プロパン主成分)を用いる場合にはCH4+H2O→CO+3H2 又は C38+3H2O→3CO+7H2)を起こさせることで、原燃料を改質する。燃料改質部17は、改質し、水素と一酸化炭素を含む燃料ガスをCO変成部20に送る。 The fuel reforming unit 17 is configured as described above. The fuel reforming catalyst unit 44 is heated by the reformer burner 45 and supplied from the raw fuel that has passed through the desulfurization unit 14 and the steam supply unit 18. When an atmosphere in which a mixed gas mixed with water vapor flows is set to a temperature of, for example, 700 to 800 ° C., and a steam reforming reaction (for example, city gas or LPG (main component of propane) is used between raw fuel and water vapor. Causes CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2 or C 3 H 8 + 3H 2 O → 3CO + 7H 2 ) to reform the raw fuel. The fuel reforming unit 17 reforms and sends a fuel gas containing hydrogen and carbon monoxide to the CO conversion unit 20.

CO変成部20は、燃料改質部17から送られる燃料ガスに含まれる一酸化炭素を変成する機構である。CO変成部20としては、一酸化炭素を二酸化炭素にするシフト反応を発生させる機構であり、例えば、燃料ガスを約200〜450℃に加熱してシフト反応を発生させる。CO変成部20で、一酸化炭素を変成させた燃料ガス(改質ガス)は、CO除去システム22に供給される。   The CO conversion unit 20 is a mechanism that converts carbon monoxide contained in the fuel gas sent from the fuel reforming unit 17. The CO conversion unit 20 is a mechanism that generates a shift reaction in which carbon monoxide is converted to carbon dioxide. For example, the shift reaction is generated by heating the fuel gas to about 200 to 450 ° C. The fuel gas (reformed gas) obtained by converting carbon monoxide in the CO conversion unit 20 is supplied to the CO removal system 22.

CO除去システム22は、CO変成部20から供給された燃料ガスに含まれる一酸化炭素を除去する、つまり、CO変成部20で、二酸化炭素に変成できなかった一酸化炭素を除去する機構である。CO除去システム22は、一酸化炭素を除去した燃料ガスを、燃料電池26に供給する。なお、CO除去システム22については、後ほど説明する。   The CO removal system 22 is a mechanism for removing carbon monoxide contained in the fuel gas supplied from the CO conversion unit 20, that is, for removing carbon monoxide that could not be converted into carbon dioxide by the CO conversion unit 20. . The CO removal system 22 supplies the fuel cell 26 with the fuel gas from which the carbon monoxide has been removed. The CO removal system 22 will be described later.

空気供給部24は、燃料電池26の空気極48と、CO除去システム22に空気を供給する機構である。空気供給部24は、ポンプ等で構成されている。また、バルブ25は、空気供給部24と空気極48との間に配置されており、空気供給部24から、空気極48に供給する空気の量を調整する。   The air supply unit 24 is a mechanism for supplying air to the air electrode 48 of the fuel cell 26 and the CO removal system 22. The air supply unit 24 includes a pump or the like. The valve 25 is disposed between the air supply unit 24 and the air electrode 48, and adjusts the amount of air supplied from the air supply unit 24 to the air electrode 48.

燃料電池26は、燃料ガスが供給される燃料極46と、空気が供給される空気極48と、冷媒が供給されて作動時の電気化学反応に伴う発生熱を除去する冷却部50とを有する。燃料電池26は、燃料改質システム16を通過し、燃料極46に供給された燃料ガスと、空気供給部24から空気極48に供給された空気とにより発電し、直流電力を得ている。また、燃料極46と空気極48とは、冷却部50により冷却され、反応温度が調整されている。また、燃料電池26は、燃料極46で反応させた燃料ガスを改質器バーナ45に供給し、燃料極46を通過した後も残存する燃料成分(CH、H)を改質器バーナ45で燃焼させる。 The fuel cell 26 includes a fuel electrode 46 to which fuel gas is supplied, an air electrode 48 to which air is supplied, and a cooling unit 50 that is supplied with a refrigerant and removes heat generated by an electrochemical reaction during operation. . The fuel cell 26 generates electric power from the fuel gas that has passed through the fuel reforming system 16 and is supplied to the fuel electrode 46 and the air that is supplied from the air supply unit 24 to the air electrode 48 to obtain DC power. The fuel electrode 46 and the air electrode 48 are cooled by the cooling unit 50, and the reaction temperature is adjusted. Further, the fuel cell 26 supplies the fuel gas reacted at the fuel electrode 46 to the reformer burner 45, and the remaining fuel components (CH 4 , H 2 ) after passing through the fuel electrode 46 are reformed by the reformer burner. Burn at 45.

冷媒供給部28は、冷却部50に冷媒を供給する供給機構であり、冷却部50に、例えば水又は空気等を供給する。また、放熱部30は、冷却部50を通過し、燃料電池26で発生した熱を吸熱した冷媒に含まれる熱を放熱させる放熱機構である。なお、放熱部30は、取得した熱を、他の機構の熱源、例えば、CO変成部20の加熱に用いるようにしてもよい。   The refrigerant supply unit 28 is a supply mechanism that supplies a refrigerant to the cooling unit 50, and supplies water, air, or the like to the cooling unit 50, for example. The heat radiating unit 30 is a heat radiating mechanism that radiates heat contained in the refrigerant that has passed through the cooling unit 50 and absorbed heat generated in the fuel cell 26. In addition, you may make it the thermal radiation part 30 use the acquired heat | fever for the heat source of another mechanism, for example, the heating of the CO conversion part 20. FIG.

制御部32は、発電システム10の各部の動作を制御し、燃料電池26の起動、発電、停止及び警報・保護を全自動で行うようにしている。また、制御部32は、燃料改質システム16の制御部、CO除去システム22の制御部として、各部の制御を行う。   The control unit 32 controls the operation of each unit of the power generation system 10 so as to start, generate, stop, and alarm / protect the fuel cell 26 fully automatically. The control unit 32 controls each unit as a control unit of the fuel reforming system 16 and a control unit of the CO removal system 22.

発電システム10の制御部32は、燃料電池発電の起動時の際には、改質器バーナ45に原燃料供給部12から原燃料を供給して燃料改質触媒部44を昇温させて、水蒸気改質に適した所定の温度条件とした後、原燃料供給部12から脱硫部14を通過した原燃料を燃料改質システム16に供給して改質ガスとする。その後、発電システム10は、CO変成部20及びCO除去システム22により、得られた改質ガスからCOを除去して燃料ガスとし、燃料極46に供給することで、発電を開始させる。なお、制御部32は、空気供給部24から空気極48に空気を供給する。また、燃料極46からの排出ガスを、改質器バーナ45に送り、排出ガスに含まれる未反応ガスを燃焼させる。これにより、原燃料を有効に活用することができ、原燃料の消費量に対する発電の効率を高くすることができる。   When the fuel cell power generation is started, the control unit 32 of the power generation system 10 supplies raw fuel from the raw fuel supply unit 12 to the reformer burner 45 to raise the temperature of the fuel reforming catalyst unit 44, After setting to a predetermined temperature condition suitable for steam reforming, the raw fuel that has passed through the desulfurization unit 14 from the raw fuel supply unit 12 is supplied to the fuel reforming system 16 to be a reformed gas. Thereafter, the power generation system 10 starts power generation by removing CO from the obtained reformed gas by the CO conversion unit 20 and the CO removal system 22 and supplying the fuel gas to the fuel electrode 46. The control unit 32 supplies air from the air supply unit 24 to the air electrode 48. Further, the exhaust gas from the fuel electrode 46 is sent to the reformer burner 45, and unreacted gas contained in the exhaust gas is combusted. Thereby, raw fuel can be used effectively and the efficiency of power generation with respect to the amount of consumption of raw fuel can be increased.

次に、図2を用いて、CO除去システム22について説明する。ここで、図2は、図1に示すCO除去システムの概略構成を示すブロック図である。図2に示すCO除去システム22は、第1CO除去触媒62と、第2CO除去触媒63と、CO測定部64と、第1空気供給部66と、第2空気供給部68と、第3空気供給部(下流側空気供給部)69、第1温度調整部(上流温度調整部)70と、第2温度調整部(下流温度調整部)71と、を有する。また、制御部32の一部機能もCO除去システム22を構成し、CO除去システム22の各部の動作を制御する。なお、第1CO除去触媒62と、第2CO除去触媒63と、CO測定部64と、第1空気供給部66と、第2空気供給部68と、第3空気供給部69とは、配管(燃料供給路)60に接続されている。CO除去システム22の各部は、ガスの流れ方向において、上流から、第1空気供給部66、第1CO除去触媒62、CO測定部64、第2空気供給部68、第2CO除去触媒63、第3空気供給部69の順で配置されている。また、配管60の第3空気供給部69の下流側には、燃料電池26の燃料極46が接続されている。   Next, the CO removal system 22 will be described with reference to FIG. Here, FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the CO removal system shown in FIG. The CO removal system 22 shown in FIG. 2 includes a first CO removal catalyst 62, a second CO removal catalyst 63, a CO measurement unit 64, a first air supply unit 66, a second air supply unit 68, and a third air supply. Section (downstream air supply section) 69, first temperature adjustment section (upstream temperature adjustment section) 70, and second temperature adjustment section (downstream temperature adjustment section) 71. In addition, some functions of the control unit 32 also constitute the CO removal system 22 and control the operation of each part of the CO removal system 22. The first CO removal catalyst 62, the second CO removal catalyst 63, the CO measurement unit 64, the first air supply unit 66, the second air supply unit 68, and the third air supply unit 69 are pipes (fuel). Supply path) 60. Each part of the CO removal system 22 includes, in the gas flow direction, from the upstream, the first air supply unit 66, the first CO removal catalyst 62, the CO measurement unit 64, the second air supply unit 68, the second CO removal catalyst 63, and the third The air supply units 69 are arranged in this order. A fuel electrode 46 of the fuel cell 26 is connected to the downstream side of the third air supply unit 69 of the pipe 60.

第1CO除去触媒62は、通過する燃料ガス(改質ガス)から、燃料ガスに含まれるCOを除去する触媒であり、具体的には、COを他の物質に変成する触媒である。第1CO除去触媒62としては、少なくとも一種類以上の銅系触媒又は貴金属系触媒の何れかを混合して組み合わせてなる触媒等を例示することができる。具体的には、例えば直径が20μmの銅系触媒と、酸化物の担体に例えばPt等の貴金属を担持させた直径が20μmの貴金属系触媒とを粉末状態で機械的に混合させることにより、銅系触媒と貴金属系触媒との間の触媒間距離を適度に保つ構成とした触媒を用いることができる。   The first CO removal catalyst 62 is a catalyst that removes CO contained in the fuel gas from the passing fuel gas (reformed gas). Specifically, the first CO removal catalyst 62 is a catalyst that converts CO into another substance. Examples of the first CO removal catalyst 62 include a catalyst formed by mixing and combining at least one of at least one copper-based catalyst or noble metal-based catalyst. Specifically, a copper catalyst having a diameter of 20 μm, for example, and a noble metal catalyst having a diameter of 20 μm in which a noble metal such as Pt is supported on an oxide carrier are mechanically mixed in a powder state to thereby form a copper A catalyst having a configuration in which the distance between the catalyst and the noble metal catalyst is appropriately maintained can be used.

また、銅系触媒とは、金属銅又は酸化銅からなる活性成分と、前記活性成分を担持してなり、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化鉛、酸化マンガン、酸化ニッケル、酸化チタン、酸化鉄、酸化バナジウム、酸化コバルト、酸化クロム、メタルシリケートの少なくとも一種以上の酸化物からなる担体とからなる触媒を言う。また、前記銅系触媒としては、前記金属銅又は前記酸化銅を活性成分とするペロブスカイト型複合酸化物としても良い。   The copper-based catalyst is an active component composed of metallic copper or copper oxide and supports the active component, and includes aluminum oxide, cerium oxide, zirconium oxide, zinc oxide, lead oxide, manganese oxide, nickel oxide, and oxidation. It refers to a catalyst comprising a carrier comprising at least one oxide of titanium, iron oxide, vanadium oxide, cobalt oxide, chromium oxide, and metal silicate. Further, the copper-based catalyst may be a perovskite complex oxide containing the metal copper or the copper oxide as an active component.

銅系触媒としてペロブスカイト型複合酸化物を用いることにより、銅がペロブスカイト結晶構造体中に取り込まれ、一酸化炭素(CO)の除去中においても還元されることがなく、安定して一酸化炭素(CO)の除去を行うことができる。また、ペロブスカイト結晶構造体中に活性種を安定担持しているため、触媒の寿命を長寿命とすることができる。   By using a perovskite complex oxide as a copper-based catalyst, copper is taken into the perovskite crystal structure and is not reduced during the removal of carbon monoxide (CO), and carbon monoxide ( CO) can be removed. In addition, since the active species is stably supported in the perovskite crystal structure, the life of the catalyst can be extended.

また、貴金属とは、金、白金、ルテニウム、パラジウム、ロジウムの何れか一種又はこれらの混合物をいう。また、前記貴金属系触媒を担持する担体としては、例えばアルミナ、ジルコニア、シリカ等の耐熱性の担体が好ましい。さらに、例えばアルミナ−シリカ、アルミナ−ジルコニア等の複合酸化物としてもよい。   The noble metal refers to any one of gold, platinum, ruthenium, palladium and rhodium or a mixture thereof. Further, as the carrier for supporting the noble metal catalyst, for example, a heat-resistant carrier such as alumina, zirconia, or silica is preferable. Furthermore, for example, a composite oxide such as alumina-silica or alumina-zirconia may be used.

第2CO除去触媒63は、通過する燃料ガス(改質ガス)から、燃料ガスに含まれるCOを除去する触媒であり、具体的には、COを他の物質に変成する触媒であり、燃料ガスの流れ方向において、第1CO除去触媒62よりも下流側に配置されている。第2CO除去触媒63には第1CO除去触媒62と同様に種々の触媒を用いることができる。なお、第2CO除去触媒63には、第1CO除去触媒62よりも高い温度で反応が活性化する触媒を用いることが好ましい。つまり、第2CO除去触媒63には、第1CO除去触媒62の除去率のピークの温度よりも、高い温度に除去率(変換率)のピークがある触媒を用いることが好ましい。これにより、第1CO除去触媒62でCOを除去する反応が発生したことで温度が上昇した燃料ガスから第2CO除去触媒63で好適にCOを除去することができる。   The second CO removal catalyst 63 is a catalyst that removes CO contained in the fuel gas from the passing fuel gas (reformed gas). Specifically, the second CO removal catalyst 63 is a catalyst that transforms CO into another substance. Is disposed downstream of the first CO removal catalyst 62 in the flow direction. Various catalysts can be used for the second CO removal catalyst 63 in the same manner as the first CO removal catalyst 62. The second CO removal catalyst 63 is preferably a catalyst whose reaction is activated at a temperature higher than that of the first CO removal catalyst 62. That is, as the second CO removal catalyst 63, it is preferable to use a catalyst having a removal rate (conversion rate) peak at a temperature higher than the temperature of the removal rate peak of the first CO removal catalyst 62. Thereby, CO can be suitably removed by the second CO removal catalyst 63 from the fuel gas whose temperature has increased due to the occurrence of the reaction for removing CO by the first CO removal catalyst 62.

例えば、第1CO除去触媒62にCu/Al23触媒を用いる場合は、第2CO除去触媒63にCu/CeO2触媒を用いることが好ましい。また、Cu/Al23触媒の触媒温度は例えば120℃〜140℃の範囲であることが好ましく、Cu/CeO2触媒の触媒温度は例えば140℃〜160℃の範囲であることが好ましい。 For example, when a Cu / Al 2 O 3 catalyst is used for the first CO removal catalyst 62, it is preferable to use a Cu / CeO 2 catalyst for the second CO removal catalyst 63. Further, the catalyst temperature of the Cu / Al 2 O 3 catalyst is preferably in the range of 120 ° C. to 140 ° C., for example, and the catalyst temperature of the Cu / CeO 2 catalyst is preferably in the range of 140 ° C. to 160 ° C., for example.

CO測定部64は、燃料ガスの流れ方向において、第1CO除去触媒62の下流側、かつ、第2CO除去触媒63の上流側に配置されており、第1CO除去触媒62を通過し、かつ、第2CO除去触媒63を通過する前の燃料ガスに含まれるCOの濃度を計測する。以下、図3を用いて、CO測定部64について説明する。ここで、図3は、図2に示すCO測定部の概略構成を示すブロック図である。CO測定部64は、図3に示すように、計測ユニット102と、計測手段本体104とを有する。計測ユニット102は、配管60の第1CO除去触媒62の配置位置よりも下流側に設けられており、配管60を流れ、第1CO除去触媒62を通過した燃料ガスのCOの濃度を計測する。なお、計測ユニット102は、測定光であるレーザ光を配管60内に入射させ、配管60を通過したレーザ光を受光することで、ガス濃度を計測する。   The CO measurement unit 64 is disposed downstream of the first CO removal catalyst 62 and upstream of the second CO removal catalyst 63 in the flow direction of the fuel gas, passes through the first CO removal catalyst 62, and The concentration of CO contained in the fuel gas before passing through the 2CO removal catalyst 63 is measured. Hereinafter, the CO measuring unit 64 will be described with reference to FIG. Here, FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the CO measuring section shown in FIG. As shown in FIG. 3, the CO measurement unit 64 includes a measurement unit 102 and a measurement means main body 104. The measurement unit 102 is provided on the downstream side of the arrangement position of the first CO removal catalyst 62 in the pipe 60, and measures the concentration of CO in the fuel gas flowing through the pipe 60 and passing through the first CO removal catalyst 62. The measurement unit 102 measures the gas concentration by causing the laser light, which is measurement light, to enter the pipe 60 and receiving the laser light that has passed through the pipe 60.

計測ユニット102は、入射管112と、出射管114と、窓116、118と、光ファイバ120と、入光部122と、受光部124と、を有する。   The measurement unit 102 includes an incident tube 112, an exit tube 114, windows 116 and 118, an optical fiber 120, a light incident unit 122, and a light receiving unit 124.

入射管112は、管状部材であり、一方の端部が配管60に連結されている。また、配管60は、入射管112との連結部が、入射管112の開口(端部の開口)と略同一形状の開口となっている。つまり、入射管112は、配管60と、空気の流通が可能な状態で連結されている。また、入射管112の他方の端部には、窓116が設けられており、窓116により封止されている。なお、窓116は、光を透過する部材、例えば、透明なガラス、樹脂等で構成されている。これにより、入射管112は、窓116が設けられている端部が、空気が流通しない状態で、かつ、光が透過できる状態となる。   The incident tube 112 is a tubular member, and one end thereof is connected to the pipe 60. Further, in the pipe 60, the connection portion with the incident tube 112 is an opening having substantially the same shape as the opening (end opening) of the incident tube 112. That is, the incident tube 112 is connected to the pipe 60 in a state where air can flow. A window 116 is provided at the other end of the incident tube 112 and is sealed by the window 116. The window 116 is made of a light transmitting member such as transparent glass or resin. As a result, the incident tube 112 is in a state where the end portion where the window 116 is provided is in a state where no air flows and the light can pass therethrough.

入射管112は、図3に示すように、窓116側の端部の開口(つまり、窓116により塞がれている開口)の面積と、配管60側の端部の開口(つまり、配管60と連結している部分の開口)の面積とが実質的に同一の円筒形状である。なお、入射管112の形状は円筒形状に限定されず、空気及び光を通過させる筒型の形状であればよく、種々の形状とすることができる。例えば、断面が四角、多角形、楕円、非対称曲面となる形状としてもよい。また筒形状の断面の形状、径が位置によって変化する形状でもよい。   As shown in FIG. 3, the incident tube 112 has an area of an opening at the end of the window 116 (that is, an opening closed by the window 116) and an opening at the end of the piping 60 (that is, the piping 60. And the area of the opening of the portion connected to the cylindrical shape is substantially the same. The shape of the incident tube 112 is not limited to a cylindrical shape, and may be any shape as long as it is a cylindrical shape that allows air and light to pass therethrough. For example, the cross section may be a square, a polygon, an ellipse, or an asymmetric curved surface. Moreover, the shape of the cross section of a cylindrical shape and the shape from which a diameter changes with positions may be sufficient.

出射管114は、入射管112と略同一形状の管状部材であり、一方の端部が配管60に連結され、出射管114の他方の端部には、窓118が設けられている。出射管114も、配管60と空気が流通可能な状態で、窓118が設けられている端部が、空気が流通しない状態で、かつ、光が透過できる状態となる。また、出射管114は、中心軸が入射管112の中心軸と略同一となる位置に配置されている。つまり、入射管112と出射管114とは、配管60の互いに対向する位置に配置されている。   The exit tube 114 is a tubular member having substantially the same shape as the entrance tube 112, one end is connected to the pipe 60, and the exit 118 is provided with a window 118 at the other end. The exit pipe 114 is also in a state where air can flow through the pipe 60, and an end portion provided with the window 118 is in a state where air does not flow and light can pass therethrough. Further, the emission tube 114 is disposed at a position where the central axis is substantially the same as the central axis of the incident tube 112. That is, the incident tube 112 and the emission tube 114 are disposed at positions facing each other in the pipe 60.

また、出射管114も、窓118側の端部の開口(つまり、窓118により塞がれている開口)の面積と、配管60側の端部の開口(つまり、配管60と連結している部分の開口)の面積とが実質的に同一の円筒形状である。なお、出射管114も形状は円筒形状に限定されず、空気及び光を通過させる筒型の形状であればよく、種々の形状とすることができる。例えば、断面が四角、多角形、楕円、非対称曲面となる形状としてもよい。また筒形状の断面の形状、径が位置によって変化する形状でもよい。   The exit pipe 114 is also connected to the area of the opening at the end on the window 118 side (that is, the opening closed by the window 118) and the opening at the end on the pipe 60 side (that is, the pipe 60). The area of the partial opening) is substantially the same cylindrical shape. The shape of the exit tube 114 is not limited to a cylindrical shape, and may be any shape as long as it has a cylindrical shape that allows air and light to pass therethrough. For example, the cross section may be a square, a polygon, an ellipse, or an asymmetric curved surface. Moreover, the shape of the cross section of a cylindrical shape and the shape from which a diameter changes with positions may be sufficient.

次に、光ファイバ120は、計測手段本体104から出力されるレーザ光を入光部122に案内する。つまり、計測手段本体104から出力されたレーザ光を入光部122に入射させる。入光部122は、窓116に配置された光学系(ミラー、レンズ等)であり、光ファイバ120により案内されたレーザ光を窓116から入射管112の内部に入射させる。入射管112に入射したレーザ光は、入射管112から配管60を通過して、出射管114に到達する。   Next, the optical fiber 120 guides the laser light output from the measuring means main body 104 to the light incident part 122. That is, the laser beam output from the measuring unit main body 104 is incident on the light incident part 122. The light incident part 122 is an optical system (mirror, lens, etc.) disposed in the window 116, and makes the laser light guided by the optical fiber 120 enter the inside of the incident tube 112 from the window 116. The laser light incident on the incident tube 112 passes through the pipe 60 from the incident tube 112 and reaches the output tube 114.

受光部124は、配管60の内部を通過し、窓118から出力されたレーザ光を受光する受光部である。受光部124は、受光したレーザ光の強度を受光信号として、計測手段本体104に送る。   The light receiving unit 124 is a light receiving unit that receives the laser light that passes through the pipe 60 and is output from the window 118. The light receiving unit 124 sends the intensity of the received laser light to the measuring means body 104 as a light reception signal.

計測手段本体104は、発光部126と、光源ドライバ128と、算出部130とを有する。発光部126は、CO(一酸化炭素)が吸収する近赤外波長域のレーザ光(COの吸収波長を含むレーザ光)を発光させる発光素子である。発光素子としては、例えばレーザーダイオード(LD)を用いることができる。発光部126は、発光させた光を光ファイバ120に入射させる。   The measuring means main body 104 includes a light emitting unit 126, a light source driver 128, and a calculating unit 130. The light emitting unit 126 is a light emitting element that emits laser light in the near infrared wavelength region (laser light including the absorption wavelength of CO) absorbed by CO (carbon monoxide). As the light emitting element, for example, a laser diode (LD) can be used. The light emitting unit 126 causes the emitted light to enter the optical fiber 120.

光源ドライバ128は、発光部126の駆動を制御する機能を有し、発光部126に供給する電流、電圧を調整することで、発光部126から出力されるレーザ光の波長、強度を調整する。   The light source driver 128 has a function of controlling the driving of the light emitting unit 126 and adjusts the wavelength and intensity of the laser light output from the light emitting unit 126 by adjusting the current and voltage supplied to the light emitting unit 126.

算出部130は、受光部124で受光したレーザ光の強度の信号と、光源ドライバ128を駆動させている条件とに基づいて、測定対象の物質の濃度を算出する。具体的には、算出部130は、光源ドライバ128を駆動させている条件に基づいて、発光部126から出力され、配管60に入射するレーザ光の強度を算出し、受光部124で受光したレーザ光の強度と比較し、配管60を流れる燃料ガスに含まれる測定対象の物質(一酸化炭素)の濃度を算出する。   The calculation unit 130 calculates the concentration of the substance to be measured based on the signal of the intensity of the laser light received by the light receiving unit 124 and the conditions for driving the light source driver 128. Specifically, the calculation unit 130 calculates the intensity of the laser light output from the light emitting unit 126 and incident on the pipe 60 based on the conditions for driving the light source driver 128, and the laser received by the light receiving unit 124. Compared with the intensity of light, the concentration of the substance to be measured (carbon monoxide) contained in the fuel gas flowing through the pipe 60 is calculated.

CO測定部64は、以上のような構成であり、発光部126から出力された近赤外波長域のレーザ光は、光ファイバ120から所定経路、具体的には、入光部122、窓116、入射管112、配管60、出射管114、窓118を通過して、受光部124に到達する。このとき、配管60内の燃料ガス中に測定対象の物質(CO)が含まれていると、配管60を通過するレーザ光が吸収される。そのため、レーザ光は、燃料ガス中の測定対象の物質の濃度によって、受光部124に到達するレーザ光の出力が変化する。受光部124は、受光したレーザ光を受光信号に変換し、算出部130に出力する。また、光源ドライバ128は、発光部126から出力したレーザ光の強度を算出部130に出力する。算出部130は、発光部126から出力した光の強度と、受光信号から算出される強度とを比較し、その減少割合から測定ユニット104内を流れる燃料ガスの測定対象の物質の濃度を算出する。このようにCO測定部64は、いわゆるTDLAS方式(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy:可変波長ダイオードレーザー分光法)を用い、出力したレーザ光の強度と、受光部124で検出した受光信号とに基づいて配管60内の所定位置、つまり、測定位置を通過する燃料ガス中の測定対象の物質の濃度を、算出及び/または計測する。また、CO測定部64は、連続的に測定対象の物質の濃度を、算出及び/または計測することができる。CO測定部64は、計測したCO濃度を制御部32に送る。   The CO measuring unit 64 is configured as described above, and the near-infrared wavelength laser beam output from the light emitting unit 126 is a predetermined path from the optical fiber 120, specifically, the light incident unit 122 and the window 116. The light passes through the incident tube 112, the pipe 60, the exit tube 114, and the window 118 and reaches the light receiving unit 124. At this time, if the measurement target substance (CO) is contained in the fuel gas in the pipe 60, the laser light passing through the pipe 60 is absorbed. Therefore, the output of the laser light reaching the light receiving unit 124 changes depending on the concentration of the substance to be measured in the fuel gas. The light receiving unit 124 converts the received laser light into a light reception signal and outputs it to the calculation unit 130. Further, the light source driver 128 outputs the intensity of the laser beam output from the light emitting unit 126 to the calculating unit 130. The calculation unit 130 compares the intensity of the light output from the light emitting unit 126 with the intensity calculated from the received light signal, and calculates the concentration of the measurement target substance of the fuel gas flowing in the measurement unit 104 from the decrease rate. . As described above, the CO measurement unit 64 uses a so-called TDLAS method (Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy), and piping based on the intensity of the output laser light and the received light signal detected by the light receiving unit 124. The concentration of the substance to be measured in the fuel gas passing through a predetermined position in 60, that is, the measurement position, is calculated and / or measured. The CO measuring unit 64 can continuously calculate and / or measure the concentration of the substance to be measured. The CO measurement unit 64 sends the measured CO concentration to the control unit 32.

図2に戻り、CO除去システム22の説明を続ける。第1空気供給部66は、空気供給部24から供給された空気を配管60に供給する機構である。第1空気供給部66は、配管72とバルブ74とを有する。配管72は、一方の端部が、空気供給部24と接続され、他方の端部が配管60と接続されている。また、配管72の他方の端部は、燃料ガスの流れ方向において、第1CO除去触媒62よりも上流側の部分の配管60に接続されている。また、バルブ74は、配管72に設けられており、開度を調整することで、空気供給部24から配管60に供給される空気量を調整する。第1空気供給部66は、以上の構成であり、バルブ74の開度を調整することで、配管60に供給する空気の量を調整し、第1CO除去触媒62に供給される燃料ガスに混入する空気の量を調整する。   Returning to FIG. 2, the description of the CO removal system 22 will be continued. The first air supply unit 66 is a mechanism that supplies the air supplied from the air supply unit 24 to the pipe 60. The first air supply unit 66 includes a pipe 72 and a valve 74. The pipe 72 has one end connected to the air supply unit 24 and the other end connected to the pipe 60. Further, the other end of the pipe 72 is connected to a pipe 60 in a portion upstream of the first CO removal catalyst 62 in the fuel gas flow direction. The valve 74 is provided in the pipe 72 and adjusts the amount of air supplied from the air supply unit 24 to the pipe 60 by adjusting the opening degree. The first air supply unit 66 has the above-described configuration, and adjusts the amount of air supplied to the pipe 60 by adjusting the opening degree of the valve 74 and is mixed into the fuel gas supplied to the first CO removal catalyst 62. Adjust the amount of air.

第2空気供給部68も、空気供給部24から供給された空気を配管60に供給する機構である。第2空気供給部68は、配管76とバルブ78とを有する。配管76は、一方の端部が、空気供給部24と接続され、他方の端部が配管60と接続されている。また、配管76の他方の端部は、燃料ガスの流れ方向において、CO測定部64よりも下流側で、かつ、第2CO除去触媒63の上流側の部分の配管60に接続されている。つまり、配管76は、第1CO除去触媒62よりも下流で、第2CO除去触媒63よりも上流側の配管60に接続されている。また、バルブ78は、配管76に設けられており、開度を調整することで、空気供給部24から配管60に供給される空気量を調整する。第2空気供給部68は、以上の構成であり、バルブ78の開度を調整することで、配管60に供給する空気の量を調整し、第2CO除去触媒63に供給される燃料ガスに混入する空気の量を調整する。   The second air supply unit 68 is also a mechanism that supplies the air supplied from the air supply unit 24 to the pipe 60. The second air supply unit 68 includes a pipe 76 and a valve 78. The pipe 76 has one end connected to the air supply unit 24 and the other end connected to the pipe 60. Further, the other end of the pipe 76 is connected to the pipe 60 at a portion downstream of the CO measuring section 64 and upstream of the second CO removal catalyst 63 in the fuel gas flow direction. That is, the pipe 76 is connected to the pipe 60 downstream of the first CO removal catalyst 62 and upstream of the second CO removal catalyst 63. The valve 78 is provided in the pipe 76 and adjusts the amount of air supplied from the air supply unit 24 to the pipe 60 by adjusting the opening degree. The second air supply unit 68 has the above-described configuration, and adjusts the amount of air supplied to the pipe 60 by adjusting the opening degree of the valve 78 and is mixed into the fuel gas supplied to the second CO removal catalyst 63. Adjust the amount of air.

第3空気供給部69も、空気供給部24から供給された空気を配管60に供給する機構である。第3空気供給部69は、配管80とバルブ82とを有する。配管80は、一方の端部が、空気供給部24と接続され、他方の端部が配管60と接続されている。また、配管80の他方の端部は、燃料ガスの流れ方向において、第2CO除去触媒63よりも下流側の部分の配管60に接続されている。つまり、配管80は、第2CO除去触媒63よりも下流で、燃料極46よりも上流側の配管60に接続されている。また、バルブ82は、配管80に設けられており、開度を調整することで、空気供給部24から配管60に供給される空気量を調整する。第3空気供給部69は、以上の構成であり、バルブ82の開度を調整することで、配管60に供給する空気の量を調整し、燃料極46に供給される燃料ガスに混入する空気の量を調整する。   The third air supply unit 69 is also a mechanism that supplies the air supplied from the air supply unit 24 to the pipe 60. The third air supply unit 69 includes a pipe 80 and a valve 82. The pipe 80 has one end connected to the air supply unit 24 and the other end connected to the pipe 60. Further, the other end of the pipe 80 is connected to a pipe 60 at a portion downstream of the second CO removal catalyst 63 in the fuel gas flow direction. That is, the pipe 80 is connected to the pipe 60 downstream of the second CO removal catalyst 63 and upstream of the fuel electrode 46. The valve 82 is provided in the pipe 80 and adjusts the amount of air supplied from the air supply unit 24 to the pipe 60 by adjusting the opening degree. The third air supply unit 69 has the above-described configuration, and adjusts the amount of air supplied to the pipe 60 by adjusting the opening degree of the valve 82, so that the air mixed in the fuel gas supplied to the fuel electrode 46. Adjust the amount.

次に、第1温度調整部70は、温度調整機構84と、温度制御部86とを有し、第1CO除去触媒62の温度を調整する。温度調整機構84は、第1CO除去触媒62の周囲に配置された、加熱及び/または冷却機構であり、第1CO除去触媒62を加熱、及び/または、冷却する。温度調整機構84としては、種々の加熱機構、冷却機構を用いることができる。加熱機構としては、燃料を燃焼させて第1CO除去触媒62を加熱する機構や、第1CO除去触媒62の周囲に水蒸気、溶媒等の加熱した媒体を通過させることで加熱する機構を用いることができる。また、冷却機構としては、水冷で冷却する機構や、空冷で冷却する機構を用いることができる。温度制御部86は、温度調整機構84による、第1CO除去触媒62の加熱、冷却を制御する制御部である。温度制御部86は、温度調整機構84の動作を制御することで、第1CO除去触媒62の温度を所定の状態とする。なお、第1温度調整部70は、第1CO除去触媒62の温度、または、第1CO除去触媒62の雰囲気の温度を検出する温度検出部を設け、その温度検出部による検出結果に基づいて、制御を行うことが好ましい。   Next, the first temperature adjustment unit 70 includes a temperature adjustment mechanism 84 and a temperature control unit 86, and adjusts the temperature of the first CO removal catalyst 62. The temperature adjustment mechanism 84 is a heating and / or cooling mechanism disposed around the first CO removal catalyst 62, and heats and / or cools the first CO removal catalyst 62. As the temperature adjustment mechanism 84, various heating mechanisms and cooling mechanisms can be used. As the heating mechanism, a mechanism for heating the first CO removal catalyst 62 by burning fuel, or a mechanism for heating by passing a heated medium such as water vapor or a solvent around the first CO removal catalyst 62 can be used. . Moreover, as a cooling mechanism, the mechanism cooled by water cooling and the mechanism cooled by air cooling can be used. The temperature control unit 86 is a control unit that controls heating and cooling of the first CO removal catalyst 62 by the temperature adjustment mechanism 84. The temperature control unit 86 controls the operation of the temperature adjustment mechanism 84 to bring the temperature of the first CO removal catalyst 62 into a predetermined state. The first temperature adjustment unit 70 includes a temperature detection unit that detects the temperature of the first CO removal catalyst 62 or the temperature of the atmosphere of the first CO removal catalyst 62, and controls the temperature based on the detection result of the temperature detection unit. It is preferable to carry out.

次に、第2温度調整部71は、温度調整機構88と、温度制御部90とを有し、第2CO除去触媒63の温度を調整する。温度調整機構88は、第2CO除去触媒63の周囲に配置された、加熱及び/または冷却機構であり、第2CO除去触媒63を加熱、及び/または、冷却する。温度調整機構88としては、種々の加熱機構、冷却機構を用いることができる。温度制御部90は、温度調整機構88による、第2CO除去触媒63の加熱、冷却を制御する制御部である。温度制御部90は、温度調整機構88の動作を制御することで、第2CO除去触媒63の温度を所定の状態とする。なお、第2温度調整部71は、第2CO除去触媒63の温度、または、第2CO除去触媒63の雰囲気の温度を検出する温度検出部を設け、その温度検出部による検出結果に基づいて、制御を行うことが好ましい。   Next, the second temperature adjustment unit 71 includes a temperature adjustment mechanism 88 and a temperature control unit 90, and adjusts the temperature of the second CO removal catalyst 63. The temperature adjustment mechanism 88 is a heating and / or cooling mechanism disposed around the second CO removal catalyst 63, and heats and / or cools the second CO removal catalyst 63. As the temperature adjustment mechanism 88, various heating mechanisms and cooling mechanisms can be used. The temperature control unit 90 is a control unit that controls heating and cooling of the second CO removal catalyst 63 by the temperature adjustment mechanism 88. The temperature control unit 90 controls the operation of the temperature adjustment mechanism 88 to bring the temperature of the second CO removal catalyst 63 into a predetermined state. The second temperature adjustment unit 71 includes a temperature detection unit that detects the temperature of the second CO removal catalyst 63 or the temperature of the atmosphere of the second CO removal catalyst 63, and controls the temperature based on the detection result of the temperature detection unit. It is preferable to carry out.

また、制御部32は、CO測定部64の計測結果に基づいて、第1空気供給部66、第2空気供給部68、第1温度調整部70、第2温度調整部71の少なくとも1つを制御し、燃料極46に供給される燃料ガスに含まれるCOを除去、低減する。   Further, the control unit 32 controls at least one of the first air supply unit 66, the second air supply unit 68, the first temperature adjustment unit 70, and the second temperature adjustment unit 71 based on the measurement result of the CO measurement unit 64. It controls and removes and reduces CO contained in the fuel gas supplied to the fuel electrode 46.

次に、図4を用いて、CO除去システム22の動作を説明する。ここで、図4は、CO除去システムの動作の一例を示すフロー図である。まず、図4を用いて、CO除去システムの動作の一例を説明する。ここで、図4は、CO測定部64の計測結果に基づいて、第1空気供給部66の動作を制御する場合の例である。   Next, the operation of the CO removal system 22 will be described with reference to FIG. Here, FIG. 4 is a flowchart showing an example of the operation of the CO removal system. First, an example of the operation of the CO removal system will be described with reference to FIG. Here, FIG. 4 is an example in which the operation of the first air supply unit 66 is controlled based on the measurement result of the CO measurement unit 64.

CO除去システム22の制御部32は、まず、ステップS10としてCO濃度を計測する。つまり、制御部32は、CO測定部64により燃料ガスに含まれるCOの濃度を計測する。なお、CO測定部64によるCO濃度の測定(計測)方法は、上述した方法で測定方法を用いることができる。   The control unit 32 of the CO removal system 22 first measures the CO concentration as step S10. That is, the control unit 32 measures the concentration of CO contained in the fuel gas by the CO measurement unit 64. In addition, the measurement method can be used for the measurement (measurement) method of CO concentration by the CO measurement part 64 by the method mentioned above.

制御部32は、ステップS10でCO濃度を計測したら、ステップS12として、計測されたCO濃度が上限目標値よりも大きいかを判定する。制御部32は、ステップS12で計測されたCO濃度が上限目標値よりも大きい(Yes)と判定したら、ステップS14に進み、現状設定されている空気供給量を一定量増加させる。つまり、第1空気供給部66から配管60に供給する空気の量を一定量多くする。その後、制御部32は、ステップS20に進む。   After measuring the CO concentration in step S10, the control unit 32 determines whether the measured CO concentration is larger than the upper limit target value in step S12. If the control unit 32 determines that the CO concentration measured in step S12 is larger than the upper limit target value (Yes), the control unit 32 proceeds to step S14 and increases the currently set air supply amount by a certain amount. That is, the amount of air supplied from the first air supply unit 66 to the pipe 60 is increased by a certain amount. Thereafter, the control unit 32 proceeds to step S20.

また、制御部32は、ステップS12で、計測されたCO濃度が上限目標値以下である(No)と判定したら、ステップS16に進み、計測されたCO濃度が下限目標値よりも小さいかを判定する。制御部32は、ステップS16で、計測されたCO濃度が下限目標値よりも小さい(Yes)と判定したら、ステップS18に進み、現状設定されている空気供給量を一定量低減させる。つまり、第1空気供給部66から配管60に供給する空気の量を一定量少なくする。その後、制御部32は、ステップS20に進む。また、制御部32は、ステップS16で、計測されたCO濃度が下限目標値以上である(No)と判定したら、ステップS20に進む。   If the control unit 32 determines in step S12 that the measured CO concentration is equal to or lower than the upper limit target value (No), the control unit 32 proceeds to step S16 and determines whether the measured CO concentration is smaller than the lower limit target value. To do. If it is determined in step S16 that the measured CO concentration is smaller than the lower limit target value (Yes), the control unit 32 proceeds to step S18 and reduces the currently set air supply amount by a certain amount. That is, the amount of air supplied from the first air supply unit 66 to the pipe 60 is reduced by a certain amount. Thereafter, the control unit 32 proceeds to step S20. If the control unit 32 determines in step S16 that the measured CO concentration is equal to or higher than the lower limit target value (No), the control unit 32 proceeds to step S20.

制御部32は、ステップS20で、発電システム10が停止しているか(つまり、燃料ガスの排出が停止しているか)を判定する。制御部32は、ステップS20で、燃料ガスの排出が停止していない(No)と判定したらステップS10に進み、上述した処理を繰り返す。他方、制御部32は、ステップS20で、燃料ガスの排出が停止している(Yes)と判定したら処理を終了する。   In step S20, the control unit 32 determines whether the power generation system 10 is stopped (that is, whether the discharge of fuel gas is stopped). If it is determined in step S20 that the fuel gas discharge has not stopped (No), the control unit 32 proceeds to step S10 and repeats the above-described processing. On the other hand, the control part 32 will complete | finish a process, if it determines with discharge | emission of fuel gas having stopped in step S20 (Yes).

CO除去システム22は、このようにして、第1空気供給部66から配管60に供給する空気の量を制御する。なお、上記制御では、空気の供給量を一定量増加、低減させたが、これに限定されない。例えば、CO濃度が上限目標値以上の場合は、空気供給量を予め設定した基準値としてもよく、CO濃度が下限目標値以下の場合は、空気供給量を0にするようにしてもよい。また、空気供給量は、バルブの開閉回数で調整しても、バルブの開閉開度で調整してもよい。また、空気供給部24から供給する空気の量で調整してもよい。また、CO濃度の上限目標値と下限目標値とは、異なる値としてもよいし、同じ値としてもよい。つまり、ステップS12で使用される上限目標値とステップS16で使用される下限目標値を異なる目標値としてもよい。CO濃度の上限目標値と下限目標値とを異なる値とすることで、空気供給量を変化させないCO濃度の範囲を一定の濃度範囲とすることができる。   In this way, the CO removal system 22 controls the amount of air supplied from the first air supply unit 66 to the pipe 60. In the above control, the air supply amount is increased or decreased by a certain amount, but the present invention is not limited to this. For example, when the CO concentration is equal to or higher than the upper limit target value, the air supply amount may be a preset reference value, and when the CO concentration is equal to or lower than the lower limit target value, the air supply amount may be set to zero. Further, the air supply amount may be adjusted by the number of opening and closing of the valve, or may be adjusted by the opening and closing degree of the valve. Further, the amount of air supplied from the air supply unit 24 may be adjusted. Further, the upper limit target value and the lower limit target value of the CO concentration may be different values or the same value. That is, the upper limit target value used in step S12 and the lower limit target value used in step S16 may be different target values. By setting the upper limit target value and the lower limit target value of the CO concentration to be different values, the CO concentration range in which the air supply amount is not changed can be made a constant concentration range.

発電システム10及びCO除去システム22は、以上のような構成であり、原燃料が改質されて生成された改質ガス(燃料ガス)を、CO変成部20、CO除去システム22でCOを除去した後、COが除去、低減された燃料ガスとして、燃料極46に供給することができる。このように、燃料ガスからCOを除去、低減できることで、具体的には、燃料ガスに含まれるCOを10ppm以下とすることで、燃料極46の性能劣化を抑制することができ、発電システム10の寿命を長くすることができる。   The power generation system 10 and the CO removal system 22 are configured as described above, and the reformed gas (fuel gas) generated by reforming the raw fuel is removed by the CO conversion unit 20 and the CO removal system 22. After that, it can be supplied to the fuel electrode 46 as a fuel gas from which CO has been removed and reduced. Thus, by removing and reducing CO from the fuel gas, specifically, by reducing the CO contained in the fuel gas to 10 ppm or less, performance deterioration of the fuel electrode 46 can be suppressed, and the power generation system 10 Can extend the lifetime of

また、CO除去システム22は、第1CO除去触媒62と第2CO除去触媒63の2つの触媒を設けることで、COをより確実に除去することができる。さらに、本実施形態のように、第1CO除去触媒62と第2CO除去触媒63とで、反応が活性化する温度領域が異なる触媒を用いることで、具体的には、より下流側に配置されている第2CO除去触媒63の方が、第1CO除去触媒62よりも反応が活性化する温度領域が高くなる触媒を用いることで、より効率よくCOを除去することができる。つまり、下流側のCO除去触媒は、より高い温度で効率よくCOを除去することができるため、CO除去時に発生する熱で燃料ガスの温度が上昇してもCOを効率よく除去することができる。すなわち、本実施形態によれば、反応する領域における燃料ガスの温度に応じて、触媒を配置することができ、効率よくCOを除去することができる。また、効率よくCOを除去できるため、安価で性能が低い触媒を用いた場合でも適切にCOを低減することができ、装置コストを低減することができる。具体的には、触媒に非貴金属触媒を用いる場合でも適切にCOを除去することができる。   Further, the CO removal system 22 can more reliably remove CO by providing two catalysts, the first CO removal catalyst 62 and the second CO removal catalyst 63. Further, as in the present embodiment, by using a catalyst in which the temperature range in which the reaction is activated is different between the first CO removal catalyst 62 and the second CO removal catalyst 63, specifically, the catalyst is disposed more downstream. The second CO removal catalyst 63 that is used can remove CO more efficiently by using a catalyst that has a higher temperature range in which the reaction is activated than the first CO removal catalyst 62. That is, since the downstream CO removal catalyst can efficiently remove CO at a higher temperature, it can efficiently remove CO even if the temperature of the fuel gas rises due to the heat generated during CO removal. . That is, according to the present embodiment, the catalyst can be arranged according to the temperature of the fuel gas in the reacting region, and CO can be efficiently removed. Further, since CO can be efficiently removed, even when an inexpensive and low performance catalyst is used, CO can be appropriately reduced, and the apparatus cost can be reduced. Specifically, CO can be appropriately removed even when a non-noble metal catalyst is used as the catalyst.

さらに、CO除去システム22は、第1CO除去触媒62を通過したCO濃度を計測し、その結果に応じて第1空気供給部66から配管60に供給する空気の量を制御している。このように、第1CO除去触媒62を通過した燃料ガスに含まれるCO濃度に基づいて、空気の供給量を制御することで、空気と一酸化炭素の反応状態に即して空気の供給量を制御することができる。また、第1CO除去触媒62で効率よくCOを除去できることで、第2CO除去触媒63で除去するCOの量を少なくすることができる。このように、第2CO除去触媒63で除去するCOの量が少なくなることで、第2CO除去触媒63でより正確にCOを除去することができる。これにより、より確実に燃料極46に到達するCOを少なくすることができる。   Further, the CO removal system 22 measures the CO concentration that has passed through the first CO removal catalyst 62, and controls the amount of air supplied from the first air supply unit 66 to the pipe 60 according to the result. In this way, by controlling the air supply amount based on the CO concentration contained in the fuel gas that has passed through the first CO removal catalyst 62, the air supply amount can be adjusted according to the reaction state of air and carbon monoxide. Can be controlled. In addition, since the first CO removal catalyst 62 can efficiently remove CO, the amount of CO removed by the second CO removal catalyst 63 can be reduced. As described above, since the amount of CO removed by the second CO removal catalyst 63 is reduced, CO can be more accurately removed by the second CO removal catalyst 63. As a result, the amount of CO that reaches the fuel electrode 46 can be reduced more reliably.

また、CO除去システム22は、CO測定部64により、CO濃度を検出することで、短時間で正確に、かつ連続的に燃料ガス中のCO濃度を計測することができる。CO測定部64として、測定対象の物質の吸収波長域の近赤外波長域のレーザ光を照射し、当該測定対象の物質により吸収される強度を検出する方式を用いることで、短時間で、かつ、高い精度で測定対象の物質の濃度を計測することが可能となる。これにより、短時間で濃度分布を算出することができ、高い応答性(例えば、リアルタイム制御)で制御を行うことができる。さらに、計測開始から計測結果の算出までの時間を短くすることができ、計測の時間遅れを短い時間にすることができ、より正確に空気の供給量の制御を行うことができる。つまりタイムラグをより小さくできるため、条件等が変化し、CO濃度、排出量が変化した場合も迅速に対応することが可能となる。これにより、COの除去をより好適に制御することができる。特に、変動の大きい運転の場合は、生成されるガスの濃度も変動するが、CO除去システム22は、このように変動が大きい場合でも高い応答性で制御ができることで、安定して電力を発電することができ、一定の性能を維持することができる。   Further, the CO removal system 22 can measure the CO concentration in the fuel gas accurately and continuously in a short time by detecting the CO concentration by the CO measuring unit 64. By using a method of irradiating near-infrared wavelength laser light in the absorption wavelength range of the substance to be measured as the CO measuring unit 64 and detecting the intensity absorbed by the substance to be measured, in a short time, In addition, the concentration of the substance to be measured can be measured with high accuracy. Thereby, the concentration distribution can be calculated in a short time, and control can be performed with high responsiveness (for example, real-time control). Furthermore, the time from the start of measurement to the calculation of the measurement result can be shortened, the measurement time delay can be shortened, and the air supply amount can be controlled more accurately. In other words, since the time lag can be further reduced, it is possible to quickly cope with changes in conditions and the like, and changes in CO concentration and emission amount. Thereby, removal of CO can be controlled more suitably. In particular, in the case of operation with large fluctuations, the concentration of the generated gas also fluctuates. However, the CO removal system 22 can control power with high responsiveness even when fluctuations are large as described above, thereby stably generating power. Can maintain a certain level of performance.

また、CO除去システム22は、CO測定部64として、測定対象の物質の吸収波長域の近赤外波長域のレーザ光を照射し、当該測定対象の物質により吸収される強度を検出することで、短時間で、かつ、高い精度で測定対象の物質の濃度を計測することができる。さらに、近赤外波長域のレーザ光を用いる計測では、測定対象の物質以外の成分が混在した状態であっても、測定対象の物質の濃度を適切に測ることができる。つまり、測定対象の変換物以外の成分がノイズとなりにくくすることができる。また、前処理を行うことなく、計測が可能であるので、発電システム10を流れる燃料ガスを直接計測することができる。   Further, the CO removal system 22 irradiates a laser beam in the near infrared wavelength region of the absorption wavelength region of the substance to be measured as the CO measurement unit 64 and detects the intensity absorbed by the substance to be measured. The concentration of the substance to be measured can be measured in a short time and with high accuracy. Furthermore, in measurement using laser light in the near-infrared wavelength region, the concentration of the substance to be measured can be appropriately measured even when components other than the substance to be measured are mixed. That is, it is possible to make it difficult for components other than the conversion object to be measured to become noise. Moreover, since measurement is possible without performing preprocessing, the fuel gas flowing through the power generation system 10 can be directly measured.

また、発電システム10は、CO除去システム22にCO除去触媒として、少なくとも一種類以上の銅系触媒又は貴金属系触媒の何れかを混合して組み合わせてなる触媒等を用いるため、安価でしかも長期間に亙ってCO除去ができるので、COが低減された燃料ガスを安定して得ることができ、長期間に亙って安定且つ信頼性の高い燃料電池システムを提供することができる。   In addition, since the power generation system 10 uses a catalyst that is a mixture of at least one copper-based catalyst or noble metal-based catalyst in combination with the CO removal system 22 as a CO removal catalyst, the power generation system 10 is inexpensive and long-term. Since CO can be removed over a long period of time, a fuel gas with reduced CO can be stably obtained, and a fuel cell system that is stable and highly reliable over a long period of time can be provided.

なお、図4に示す例では、第1空気供給部66から配管60に供給する空気の量を制御したが、本発明はこれに限定されない。CO除去システム22は、第1空気供給部66から配管60に供給する空気の量を制御することに代えて、第2空気供給部68から配管60に供給する空気の量を制御するようにしてもよい。なお、この場合も、CO濃度の計測結果に基づいた流量の制御は、図4に示すフロー図と同様の制御を行えばよい。   In the example shown in FIG. 4, the amount of air supplied from the first air supply unit 66 to the pipe 60 is controlled, but the present invention is not limited to this. The CO removal system 22 controls the amount of air supplied from the second air supply unit 68 to the pipe 60 instead of controlling the amount of air supplied from the first air supply unit 66 to the pipe 60. Also good. In this case as well, the flow rate control based on the measurement result of the CO concentration may be performed in the same manner as in the flowchart shown in FIG.

まず、CO除去システム22は、第2空気供給部68を用いて、第1CO除去触媒62を通過した燃料ガスに空気を供給することで、第2CO除去触媒63でCOと空気(酸素)とを反応させることができ、第2CO除去触媒63で燃料ガスに含まれるCOを除去することができる。これにより、燃料極46に到達するCOの量を低減することができ、燃料極46の性能の低減を抑制することができる。   First, the CO removal system 22 uses the second air supply unit 68 to supply air to the fuel gas that has passed through the first CO removal catalyst 62, so that the second CO removal catalyst 63 generates CO and air (oxygen). The second CO removal catalyst 63 can remove CO contained in the fuel gas. Thereby, the amount of CO reaching the fuel electrode 46 can be reduced, and the reduction in the performance of the fuel electrode 46 can be suppressed.

また、CO測定部64を通過した燃料ガスに含まれるCOを好適に除去することができる。なお、上述したように、CO測定部64は、CO濃度を短時間で計測できる。このため、CO除去システム22は、CO濃度を計測した燃料ガスが流れ、第2空気供給部68に到達した時に、空気を供給することができる。これにより、必要十分な空気を好適に供給することができ、COを効率よく除去することができる。つまり、第2CO除去触媒63よりも上流側の燃料ガスに含まれるCO濃度を計測し、計測結果のCOを除去できる量の空気を供給して、第2CO除去触媒63でのCOの除去を行うことで効率よくCOを除去することができる。   Further, CO contained in the fuel gas that has passed through the CO measuring unit 64 can be suitably removed. As described above, the CO measuring unit 64 can measure the CO concentration in a short time. For this reason, the CO removal system 22 can supply air when the fuel gas whose CO concentration is measured flows and reaches the second air supply unit 68. Thereby, necessary and sufficient air can be suitably supplied, and CO can be efficiently removed. That is, the CO concentration contained in the fuel gas upstream of the second CO removal catalyst 63 is measured, and an amount of air that can remove the measurement result CO is supplied to remove the CO by the second CO removal catalyst 63. Thus, CO can be efficiently removed.

さらに、CO除去システム22は、第1CO除去触媒62を通過した燃料ガスに含まれるCO濃度に応じて、第2空気供給部68から供給する空気量を調整することで、必要十分な空気を燃料ガスに供給することができ、空気と燃料ガス中の水素とが反応することを抑制することができる。これにより、空気を供給することで、燃料ガス中の水素の低減量を少なくすることができ、発電の効率の低減を抑制することができる。つまり、発電システムの性能の低減を抑制しつつ、よく発電を行うことができる。   Further, the CO removal system 22 adjusts the amount of air supplied from the second air supply unit 68 in accordance with the CO concentration contained in the fuel gas that has passed through the first CO removal catalyst 62, so that necessary and sufficient air is fueled. It can supply to gas and it can suppress that air and hydrogen in fuel gas react. Thereby, by supplying air, the amount of hydrogen reduction in the fuel gas can be reduced, and the reduction in power generation efficiency can be suppressed. That is, it is possible to generate power well while suppressing a reduction in performance of the power generation system.

次に、図5を用いて、CO除去システム22の動作の他の例を説明する。ここで、図5は、CO除去システムの動作の一例を示すフロー図である。なお、図5は、CO測定部64の測定結果に基づいて、第1温度調整部70の動作を制御する場合の動作を示すフロー図である。なお、CO除去システム22の動作において、図4に示すフロー図と同様の動作については、同様のステップ番号を付して、詳細な説明は、省略する。   Next, another example of the operation of the CO removal system 22 will be described with reference to FIG. Here, FIG. 5 is a flowchart showing an example of the operation of the CO removal system. FIG. 5 is a flowchart showing an operation when the operation of the first temperature adjustment unit 70 is controlled based on the measurement result of the CO measurement unit 64. In the operation of the CO removal system 22, the same operations as those in the flowchart shown in FIG. 4 are denoted by the same step numbers, and detailed description thereof is omitted.

CO除去システム22の制御部32は、まず、ステップS10としてCO濃度を計測する。制御部32は、ステップS10でCO濃度を計測したら、ステップS12として、計測されたCO濃度が上限目標値よりも大きいかを判定する。制御部32は、ステップS12で計測されたCO濃度が上限目標値よりも大きい(Yes)と判定したら、ステップS34に進み、第1CO除去触媒62の温度を現状設定されている温度から一定温度上昇させる。つまり、第1温度調整部70による加熱量を増加、または、第1温度調整部70による冷却量を低減させる。その後、制御部32は、ステップS20に進む。   The control unit 32 of the CO removal system 22 first measures the CO concentration as step S10. After measuring the CO concentration in step S10, the control unit 32 determines whether the measured CO concentration is larger than the upper limit target value in step S12. If the control unit 32 determines that the CO concentration measured in step S12 is larger than the upper limit target value (Yes), the control unit 32 proceeds to step S34, and the temperature of the first CO removal catalyst 62 is increased by a constant temperature from the currently set temperature. Let That is, the heating amount by the first temperature adjusting unit 70 is increased or the cooling amount by the first temperature adjusting unit 70 is reduced. Thereafter, the control unit 32 proceeds to step S20.

また、制御部32は、ステップS12で、計測されたCO濃度が上限目標値以下である(No)と判定したら、ステップS16に進み、計測されたCO濃度が下限目標値よりも小さいかを判定する。制御部32は、ステップS16で、計測されたCO濃度が下限目標値よりも小さい(Yes)と判定したら、ステップS38に進み、第1CO除去触媒62の温度を現状設定されている温度から一定温度低下させる。つまり、第1温度調整部70による加熱量を低減、または、第1温度調整部70による冷却量を増加させる。その後、制御部32は、ステップS20に進む。また、制御部32は、ステップS16で、計測されたCO濃度が下限目標値以上である(No)と判定したら、ステップS20に進む。   If the control unit 32 determines in step S12 that the measured CO concentration is equal to or lower than the upper limit target value (No), the control unit 32 proceeds to step S16 and determines whether the measured CO concentration is smaller than the lower limit target value. To do. If the control unit 32 determines in step S16 that the measured CO concentration is smaller than the lower limit target value (Yes), the control unit 32 proceeds to step S38, and changes the temperature of the first CO removal catalyst 62 from the currently set temperature to a constant temperature. Reduce. That is, the heating amount by the first temperature adjusting unit 70 is reduced or the cooling amount by the first temperature adjusting unit 70 is increased. Thereafter, the control unit 32 proceeds to step S20. If the control unit 32 determines in step S16 that the measured CO concentration is equal to or higher than the lower limit target value (No), the control unit 32 proceeds to step S20.

制御部32は、ステップS20で、発電システム10が停止しているか(つまり、燃料ガスの排出が停止しているか)を判定する。制御部32は、ステップS20で、燃料ガスの排出が停止していない(No)と判定したらステップS10に進み、上述した処理を繰り返す。他方、制御部32は、ステップS20で、燃料ガスの排出が停止している(Yes)と判定したら処理を終了する。   In step S20, the control unit 32 determines whether the power generation system 10 is stopped (that is, whether the discharge of fuel gas is stopped). If it is determined in step S20 that the fuel gas discharge has not stopped (No), the control unit 32 proceeds to step S10 and repeats the above-described processing. On the other hand, the control part 32 will complete | finish a process, if it determines with discharge | emission of fuel gas having stopped in step S20 (Yes).

CO除去システム22は、このようにして、第1温度調整部70により、第1CO除去触媒62の温度を制御する。なお、上記制御では、加熱量、冷却量を一定量増加、低減させたが、これに限定されない。例えば、CO濃度が上限目標値以上の場合は、冷却量を0としてもよく、CO濃度が下限目標値以下の場合は、加熱量を0にするようにしてもよい。   In this way, the CO removal system 22 controls the temperature of the first CO removal catalyst 62 by the first temperature adjustment unit 70. In the above control, the heating amount and the cooling amount are increased or decreased by a certain amount, but the present invention is not limited to this. For example, the cooling amount may be set to 0 when the CO concentration is equal to or higher than the upper limit target value, and the heating amount may be set to 0 when the CO concentration is equal to or lower than the lower limit target value.

このように、CO除去システム22は、第1CO除去触媒62を通過したCO濃度を計測し、その結果に応じて第1温度調整部70の動作を制御し、第1CO除去触媒62の温度を制御している。このように、第1CO除去触媒62を通過した燃料ガスに含まれるCO濃度に基づいて、第1CO除去触媒62の温度を制御することで、空気と一酸化炭素の反応状態に即してCO除去触媒の温度を制御することができる。   As described above, the CO removal system 22 measures the CO concentration that has passed through the first CO removal catalyst 62, controls the operation of the first temperature adjustment unit 70 according to the result, and controls the temperature of the first CO removal catalyst 62. doing. In this way, by controlling the temperature of the first CO removal catalyst 62 based on the CO concentration contained in the fuel gas that has passed through the first CO removal catalyst 62, CO removal is performed in accordance with the reaction state of air and carbon monoxide. The temperature of the catalyst can be controlled.

これにより、第1CO除去触媒62の特性が使用により変化しても、その変化に応じて、反応環境を調整することができる。ここで、図6は、CO除去触媒の特性の一例を示すグラフである。なお、図6は、横軸を温度とし、縦軸をCO転化率としている。CO除去触媒は、図6に示すように、COを他の物質(基本的にはCO)に効率よく変換することができる温度範囲が限られている。具体的には、図6に示す関係では、温度T1のときに転化率(除去率)が最も高くなり、温度T1以上で、かつ、転化率(除去率)η1以上となる温度範囲はΔTとなる。また、この温度範囲は、使用により変化する。このため、本実施形態のように、CO濃度に基づいて温度を調整することにより、第1CO除去触媒62を、効率よくCOを除去することができる温度とすることができる。これにより、CO除去システム22は、温度を調整することでも好適にCOを除去することができる。 Thereby, even if the characteristic of the 1st CO removal catalyst 62 changes with use, reaction environment can be adjusted according to the change. Here, FIG. 6 is a graph showing an example of the characteristics of the CO removal catalyst. In FIG. 6, the horizontal axis represents temperature, and the vertical axis represents CO conversion. As shown in FIG. 6, the CO removal catalyst has a limited temperature range in which CO can be efficiently converted into another substance (basically CO 2 ). Specifically, in the relationship shown in FIG. 6, the conversion rate (removal rate) is highest at the temperature T1, and the temperature range where the conversion rate (removal rate) η1 is higher than the temperature T1 is ΔT. Become. Moreover, this temperature range changes with use. Therefore, as in the present embodiment, by adjusting the temperature based on the CO concentration, the first CO removal catalyst 62 can be set to a temperature at which CO can be efficiently removed. Thereby, CO removal system 22 can remove CO suitably also by adjusting temperature.

なお、図5に示すフロー図では、CO濃度の下限と上限に基づいて、CO除去触媒の温度の上昇と低下とを切り替えたが、濃度の変化に応じて、CO除去触媒の温度の上昇と低下とを切り替え、より効率よくCOを除去できる温度とするように制御するようにしてもよい。   In the flow chart shown in FIG. 5, the increase and decrease of the temperature of the CO removal catalyst are switched based on the lower limit and the upper limit of the CO concentration. Control may be made so that the temperature can be more efficiently removed by switching between lowering and lowering.

また、上記実施形態では、CO測定部64の計測結果に基づいて、第1温度調整部70により第1CO除去触媒62の温度を調整したが、CO測定部64の計測結果に基づいて、第2温度調整部71により第2CO除去触媒63の温度を調整してもよい。つまり、CO除去システム22は、CO測定部64で測定した燃料ガスのCO濃度に基づいて、その後、通過する第2CO除去触媒63の温度を調整するようにしてもよい。なお、第2温度調整部71で第2CO除去触媒63の温度を調整する場合も、図5に示すフロー図と同様の制御で効率よくCOを除去することができる。   Moreover, in the said embodiment, although the temperature of the 1st CO removal catalyst 62 was adjusted with the 1st temperature adjustment part 70 based on the measurement result of the CO measurement part 64, based on the measurement result of the CO measurement part 64, 2nd The temperature of the second CO removal catalyst 63 may be adjusted by the temperature adjustment unit 71. That is, the CO removal system 22 may adjust the temperature of the second CO removal catalyst 63 that passes thereafter based on the CO concentration of the fuel gas measured by the CO measurement unit 64. Even when the temperature of the second CO removal catalyst 63 is adjusted by the second temperature adjustment unit 71, CO can be efficiently removed by the same control as in the flowchart shown in FIG.

次に、図7を用いて、CO除去システム22の動作の他の例を説明する。ここで、図7は、CO除去システムの動作の一例を示すフロー図である。なお、図7は、CO測定部64の測定結果に基づいて、複数の対象の動作を制御する場合の動作を示すフロー図である。   Next, another example of the operation of the CO removal system 22 will be described with reference to FIG. Here, FIG. 7 is a flowchart showing an example of the operation of the CO removal system. FIG. 7 is a flowchart showing an operation when controlling the operations of a plurality of objects based on the measurement result of the CO measurement unit 64.

CO除去システム22の制御部32は、まず、ステップS40としてCO濃度を計測する。制御部32は、ステップS40でCO濃度を計測したら、ステップS42として、制御対象の各値を算出する。つまり、制御対象の制御値を算出する。なお、制御対象としては、第1空気供給部66と、第2空気供給部68と、第1温度調整部70の少なくとも1つが対象となる。また、制御部32は、制御値として、CO濃度をより低減させることができる制御値を算出する。   First, the control unit 32 of the CO removal system 22 measures the CO concentration as step S40. After measuring the CO concentration in step S40, the controller 32 calculates each value to be controlled in step S42. That is, the control value of the control target is calculated. Note that the control target is at least one of the first air supply unit 66, the second air supply unit 68, and the first temperature adjustment unit 70. Further, the control unit 32 calculates a control value that can further reduce the CO concentration as the control value.

制御部32は、ステップS42で各値を算出したら、ステップS44として、ステップS42で算出した値に基づいて、制御対象を制御する。つまり、第1空気供給部66及び/または第2空気供給部68から供給する空気の量を増減させたり、第1温度調整部70及び/または第2温度調整部71による加熱量、冷却量を増減させたりする。制御部32は、ステップS44で制御を行ったら、ステップS46に進む。   When each value is calculated in step S42, the control unit 32 controls the control target as step S44 based on the value calculated in step S42. That is, the amount of air supplied from the first air supply unit 66 and / or the second air supply unit 68 is increased or decreased, and the heating amount and the cooling amount by the first temperature adjustment unit 70 and / or the second temperature adjustment unit 71 are increased. Increase or decrease. After performing the control in step S44, the control unit 32 proceeds to step S46.

制御部32は、ステップS46として、発電システム10が停止しているか(つまり、燃料ガスの排出が停止しているか)を判定する。制御部32は、ステップS46で、燃料ガスの排出が停止していない(No)と判定したらステップS40に進み、上述した処理を繰り返す。他方、制御部32は、ステップS46で、燃料ガスの排出が停止している(Yes)と判定したら処理を終了する。   In step S46, the control unit 32 determines whether the power generation system 10 is stopped (that is, whether the discharge of fuel gas is stopped). If it is determined in step S46 that the fuel gas discharge has not stopped (No), the control unit 32 proceeds to step S40 and repeats the above-described processing. On the other hand, the control part 32 will complete | finish a process, if it determines with discharge | emission of fuel gas having stopped in step S46 (Yes).

CO除去システム22は、このように、CO測定部64の測定結果に基づいて、複数の制御対象を制御することで、より好適に制御を行うことができる。つまり、CO除去システム22は、第1空気供給部66、第2空気供給部68、第1温度調整部70、第2温度調整部71を必要に応じて組み合わせて制御することで、COをより好適に除去することができる。   In this way, the CO removal system 22 can perform control more suitably by controlling a plurality of control objects based on the measurement result of the CO measurement unit 64. That is, the CO removal system 22 controls the first air supply unit 66, the second air supply unit 68, the first temperature adjustment unit 70, and the second temperature adjustment unit 71 in combination as necessary, thereby further reducing CO. It can be suitably removed.

なお、CO除去システム22は、第1空気供給部66、第2空気供給部68、第1温度調整部70、第2温度調整部71のいずれを制御するようにしてもよいが、燃料極46に与える影響や、制御しやすさの観点から、第1空気供給部66及び/または第2空気供給部68、温度調整部70及び/または第2温度調整部71の順で制御することが好ましい。また、CO除去システム22は、第1空気供給部66と、第1温度調整部70のいずれかを制御することで、第1CO除去触媒62での反応環境を制御することができ、第2空気供給部68と、第2温度調整部71のいずれかを制御することで、第2CO除去触媒63での反応環境を制御することができる。   The CO removal system 22 may control any of the first air supply unit 66, the second air supply unit 68, the first temperature adjustment unit 70, and the second temperature adjustment unit 71, but the fuel electrode 46. It is preferable to control in order of the 1st air supply part 66 and / or the 2nd air supply part 68, the temperature adjustment part 70, and / or the 2nd temperature adjustment part 71 from a viewpoint of the influence which it has on, and the ease of control. . In addition, the CO removal system 22 can control the reaction environment in the first CO removal catalyst 62 by controlling either the first air supply unit 66 or the first temperature adjustment unit 70, and the second air By controlling either the supply unit 68 or the second temperature adjustment unit 71, the reaction environment in the second CO removal catalyst 63 can be controlled.

次に、図8を用いて、CO除去システムの他の例を説明する。ここで、図8は、CO除去システムの他の例の概略構成を示すブロック図である。なお、図8に示すCO除去システム131は、CO測定部132を設けた点を除いて、他の構成は、図2に示すCO除去システム22と同様の構成である。そこで、CO除去システム22と同様の構成には、同様の符号を付して、その説明を省略し、以下、CO除去システム131に特有の点について説明する。   Next, another example of the CO removal system will be described with reference to FIG. Here, FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of another example of the CO removal system. The CO removal system 131 shown in FIG. 8 is the same as the CO removal system 22 shown in FIG. 2 except for the point that the CO measurement unit 132 is provided. Therefore, the same components as those of the CO removal system 22 are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and points unique to the CO removal system 131 will be described below.

図8に示すCO除去システム131は、第1CO除去触媒62と、第2CO除去触媒63と、CO測定部64と、第1空気供給部66と、第2空気供給部68と、第3空気供給部69と、第1温度調整部70と、第2温度調整部71と、CO測定部(下流側CO測定部)132と、を有する。また、制御部134の一部機能もCO除去システム131を構成し、CO除去システム131の各部の動作を制御する。なお、第1CO除去触媒62と、第2CO除去触媒63と、CO測定部64と、第1空気供給部66と、第2空気供給部68と、第3空気供給部69と、CO測定部132は、配管60に接続されている。CO除去システム22の各部は、ガスの流れ方向において、上流から、第1空気供給部66、第1CO除去触媒62、CO測定部64、第2空気供給部68、第2CO除去触媒63、CO測定部132、第3空気供給部69の順で配置されている。また、配管60の第3空気供給部69の下流側には、燃料電池26の燃料極46が接続されている。   A CO removal system 131 shown in FIG. 8 includes a first CO removal catalyst 62, a second CO removal catalyst 63, a CO measurement unit 64, a first air supply unit 66, a second air supply unit 68, and a third air supply. Unit 69, first temperature adjustment unit 70, second temperature adjustment unit 71, and CO measurement unit (downstream CO measurement unit) 132. In addition, some functions of the control unit 134 also constitute the CO removal system 131 and control the operation of each unit of the CO removal system 131. The first CO removal catalyst 62, the second CO removal catalyst 63, the CO measurement unit 64, the first air supply unit 66, the second air supply unit 68, the third air supply unit 69, and the CO measurement unit 132. Is connected to the pipe 60. Each part of the CO removal system 22 has a first air supply unit 66, a first CO removal catalyst 62, a CO measurement unit 64, a second air supply unit 68, a second CO removal catalyst 63, and a CO measurement from upstream in the gas flow direction. The unit 132 and the third air supply unit 69 are arranged in this order. A fuel electrode 46 of the fuel cell 26 is connected to the downstream side of the third air supply unit 69 of the pipe 60.

CO測定部132は、燃料ガスの流れ方向において、第2CO除去触媒63よりも下流側で、かつ、第3空気供給部69よりも上流側の部分の配管60に配置されている。CO測定部132は、第2CO除去触媒63を通過し、第3空気供給部66に到達する前の燃料ガスに含まれるCO濃度を計測する。なお、CO測定部132は、配置位置を除いて、装置構成、CO濃度の計測方法は、CO測定部64と同様である。CO測定部132は、計測したCO濃度を制御部134に送る。   The CO measurement unit 132 is disposed in the pipe 60 in a portion downstream of the second CO removal catalyst 63 and upstream of the third air supply unit 69 in the fuel gas flow direction. The CO measurement unit 132 measures the CO concentration contained in the fuel gas before passing through the second CO removal catalyst 63 and reaching the third air supply unit 66. The CO measurement unit 132 is the same as the CO measurement unit 64 in the apparatus configuration and the CO concentration measurement method, except for the arrangement position. The CO measurement unit 132 sends the measured CO concentration to the control unit 134.

制御部134は、CO測定部64でのCO濃度の測定結果に加え、CO測定部132でのCO濃度の測定結果に基づいて、第1空気供給部66、第2空気供給部68、第1温度調整部70、第2温度調整部71のいずれかを制御する。なお、制御部134は、CO測定部132でのCO濃度の測定結果に基づいて、第2空気供給部68、第2温度調整部71のいずれか、つまり、CO除去触媒での反応環境を制御する。   Based on the measurement result of the CO concentration at the CO measurement unit 132 in addition to the measurement result of the CO concentration at the CO measurement unit 64, the control unit 134 performs the first air supply unit 66, the second air supply unit 68, the first One of the temperature adjustment unit 70 and the second temperature adjustment unit 71 is controlled. Note that the control unit 134 controls the reaction environment in the second air supply unit 68 or the second temperature adjustment unit 71, that is, the CO removal catalyst, based on the measurement result of the CO concentration in the CO measurement unit 132. To do.

CO除去システム131は、このように、制御部134で、CO測定部132でのCO濃度の測定結果に基づいて、第2空気供給部68、第2温度調整部71のいずれか、つまり、第2CO除去触媒63での反応環境を制御することで、第2CO除去触媒63を通過した後の燃料ガスに含まれるCO濃度に基づいて、反応環境の制御を行うことができる。これにより、CO除去システム131は、より好適にCOを除去することができる。   In this way, the CO removal system 131 uses the control unit 134 based on the measurement result of the CO concentration in the CO measurement unit 132, that is, either the second air supply unit 68 or the second temperature adjustment unit 71, that is, the first By controlling the reaction environment in the 2CO removal catalyst 63, the reaction environment can be controlled based on the CO concentration contained in the fuel gas after passing through the second CO removal catalyst 63. Thereby, the CO removal system 131 can remove CO more suitably.

また、CO除去システム131は、さらに、CO測定部64とCO測定部132での測定結果を用いて、制御を行うことで、第2CO除去触媒63での処理状態を算出することができ、より好適に反応環境を調整することができる。つまり、CO除去システム131は、CO測定部64とCO測定部132との測定結果から、空気の投入量、また第2CO除去触媒63の温度に対する、COの低減量を判定することができ、その結果に基づいて制御を行うことができる。   Further, the CO removal system 131 can further calculate the processing state in the second CO removal catalyst 63 by performing control using the measurement results of the CO measurement unit 64 and the CO measurement unit 132, and more. The reaction environment can be suitably adjusted. That is, the CO removal system 131 can determine the reduction amount of CO with respect to the input amount of air and the temperature of the second CO removal catalyst 63 from the measurement results of the CO measurement unit 64 and the CO measurement unit 132. Control can be performed based on the result.

また、CO除去システム131は、第1空気供給部66及び/または第2空気供給部68から配管60に供給する空気の量を制御することに代えて、あるいは、加えて、第3空気供給部69から配管60に供給する空気の量を制御するようにしてもよい。なお、この場合も、CO濃度の計測結果に基づいた流量の制御は、図4に示すフロー図と同様の制御を行えばよい。   Further, the CO removal system 131 may be replaced with or in addition to controlling the amount of air supplied from the first air supply unit 66 and / or the second air supply unit 68 to the pipe 60. The amount of air supplied from 69 to the pipe 60 may be controlled. In this case as well, the flow rate control based on the measurement result of the CO concentration may be performed in the same manner as in the flowchart shown in FIG.

まず、CO除去システム131は、第3空気供給部69を用いて、第2CO除去触媒63を通過した燃料ガスに空気を供給することで、燃料極46でCOと空気とを反応させることができ、燃料ガスに含まれるCOを除去することができる。これにより、燃料極46にCOが残留することを抑制することができ、燃料極46の性能の低減を抑制することができる。   First, the CO removal system 131 can react CO and air at the fuel electrode 46 by supplying air to the fuel gas that has passed through the second CO removal catalyst 63 using the third air supply unit 69. , CO contained in the fuel gas can be removed. Thereby, it is possible to suppress the CO from remaining in the fuel electrode 46, and it is possible to suppress a reduction in the performance of the fuel electrode 46.

これにより、CO除去システム131は、CO測定部132を通過した燃料ガスに含まれるCOを好適に除去することができる。なお、上述したように、CO測定部132は、CO濃度を短時間で計測できる。このため、CO除去システム131は、CO濃度を計測した燃料ガスが流れ、第3空気供給部69に到達した時に、空気を供給することができる。これにより、必要十分な空気を好適に供給することができ、COを効率よく除去することができる。   Thereby, the CO removal system 131 can suitably remove CO contained in the fuel gas that has passed through the CO measurement unit 132. As described above, the CO measuring unit 132 can measure the CO concentration in a short time. For this reason, the CO removal system 131 can supply air when the fuel gas whose CO concentration is measured flows and reaches the third air supply unit 69. Thereby, necessary and sufficient air can be suitably supplied, and CO can be efficiently removed.

さらに、CO除去システム131は、第2CO除去触媒63を通過した燃料ガスに含まれるCO濃度に応じて、第3空気供給部69から供給する空気量を調整することで、必要十分な空気を燃料ガスに供給することができ、空気と燃料ガス中の水素とが反応することを抑制することができる。これにより、空気を供給することで、燃料ガス中の水素の低減量を少なくすることができ、発電の効率の低減を抑制することができる。つまり、発電システムの性能の低減を抑制しつつ、効率よく発電を行うことができる。   Further, the CO removal system 131 adjusts the amount of air supplied from the third air supply unit 69 in accordance with the CO concentration contained in the fuel gas that has passed through the second CO removal catalyst 63, so that necessary and sufficient air is fueled. It can supply to gas and it can suppress that air and hydrogen in fuel gas react. Thereby, by supplying air, the amount of hydrogen reduction in the fuel gas can be reduced, and the reduction in power generation efficiency can be suppressed. That is, it is possible to efficiently generate power while suppressing a reduction in performance of the power generation system.

また、CO除去システム131は、第1空気供給部66、第2空気供給部68、第3空気供給部69、第1温度調整部70、第2温度調整部71のいずれを制御するようにしてもよいが、燃料極46に与える影響や、制御しやすさの観点から、第1空気供給部66及び/または第2空気供給部68、第3空気供給部69、温度調整部70及び/または第2温度調整部71の順で制御することが好ましい。   The CO removal system 131 controls any one of the first air supply unit 66, the second air supply unit 68, the third air supply unit 69, the first temperature adjustment unit 70, and the second temperature adjustment unit 71. However, from the viewpoint of influence on the fuel electrode 46 and ease of control, the first air supply unit 66 and / or the second air supply unit 68, the third air supply unit 69, the temperature adjustment unit 70, and / or It is preferable to control in order of the second temperature adjustment unit 71.

次に、図9を用いて、CO除去システムの他の例を説明する。ここで、図9は、CO除去システムの他の例の概略構成を示すブロック図である。なお、図9に示すCO除去システム150は、CO測定部152を設けた点を除いて、他の構成は、図2に示すCO除去システム22と同様の構成である。そこで、CO除去システム22と同様の構成には、同様の符号を付して、その説明を省略し、以下、CO除去システム150に特有の点について説明する。   Next, another example of the CO removal system will be described with reference to FIG. Here, FIG. 9 is a block diagram showing a schematic configuration of another example of the CO removal system. The CO removal system 150 shown in FIG. 9 is the same as the CO removal system 22 shown in FIG. 2 except for the point that the CO measurement unit 152 is provided. Therefore, the same components as those of the CO removal system 22 are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and points unique to the CO removal system 150 will be described below.

図9に示すCO除去システム150は、第1CO除去触媒62と、第2CO除去触媒63と、CO測定部64と、第1空気供給部66と、第2空気供給部68と、第3空気供給部69と、第1温度調整部70と、第2温度調整部71と、CO測定部(上流側CO測定部)152と、を有する。また、制御部154の一部機能もCO除去システム131を構成し、CO除去システム150の各部の動作を制御する。なお、第1CO除去触媒62と、第2CO除去触媒63と、CO測定部64と、第1空気供給部66と、第2空気供給部68と、第3空気供給部69と、CO測定部152は、配管60に接続されている。CO除去システム22の各部は、ガスの流れ方向において、上流から、CO測定部152、第1空気供給部66、第1CO除去触媒62、CO測定部64、第2空気供給部68、第2CO除去触媒63、第3空気供給部69の順で配置されている。また、配管60の第3空気供給部69の下流側には、燃料電池26の燃料極46が接続されている。また、CO測定部152は、図2に示すCO除去システム22のCO測定部64と同様の構成である。   The CO removal system 150 shown in FIG. 9 includes a first CO removal catalyst 62, a second CO removal catalyst 63, a CO measurement unit 64, a first air supply unit 66, a second air supply unit 68, and a third air supply. Unit 69, first temperature adjustment unit 70, second temperature adjustment unit 71, and CO measurement unit (upstream CO measurement unit) 152. In addition, some functions of the control unit 154 also constitute the CO removal system 131 and control the operation of each unit of the CO removal system 150. The first CO removal catalyst 62, the second CO removal catalyst 63, the CO measurement unit 64, the first air supply unit 66, the second air supply unit 68, the third air supply unit 69, and the CO measurement unit 152. Is connected to the pipe 60. Each part of the CO removal system 22 has a CO measurement part 152, a first air supply part 66, a first CO removal catalyst 62, a CO measurement part 64, a second air supply part 68, and a second CO removal from upstream in the gas flow direction. The catalyst 63 and the third air supply unit 69 are arranged in this order. A fuel electrode 46 of the fuel cell 26 is connected to the downstream side of the third air supply unit 69 of the pipe 60. The CO measurement unit 152 has the same configuration as the CO measurement unit 64 of the CO removal system 22 shown in FIG.

制御部154は、CO測定部64でのCO濃度の測定結果に加え、CO測定部152でのCO濃度の測定結果に基づいて、第1空気供給部66、第1温度調整部70のいずれかを制御する。つまり、制御部154は、CO測定部152でのCO濃度の測定結果に基づいて、第1CO除去触媒62での反応環境を制御する。   Based on the measurement result of the CO concentration in the CO measurement unit 152 in addition to the measurement result of the CO concentration in the CO measurement unit 64, the control unit 154 is one of the first air supply unit 66 and the first temperature adjustment unit 70. To control. That is, the control unit 154 controls the reaction environment in the first CO removal catalyst 62 based on the measurement result of the CO concentration in the CO measurement unit 152.

CO除去システム150は、このように、制御部154で、CO測定部152でのCO濃度の測定結果に基づいて、第1空気供給部66、第1温度調整部70のいずれか、つまり、第1CO除去触媒62での反応環境を制御することで、CO測定部132で測定した燃料ガスが第1CO除去触媒62を通過する際に、好適にCOを除去できる環境とすることができる。つまり、第1CO除去触媒62を通過する前に、CO濃度を計測できるため、その濃度に応じて、反応環境を制御することができる。これにより、燃料ガスに含まれるCOをより好適に低減または除去することができる。なお、CO除去システム150は、CO測定部152でのCO濃度の測定結果に加え、CO測定部64の計測結果も用いて、第1空気供給部66、第1温度調整部70を制御するようにしてもよい。また、CO除去システム150は、CO測定部64の測定結果は、第2空気供給部68、第2温度調整部72の制御に用いるようにしてもよい。   In this way, the CO removal system 150 uses the control unit 154 to select one of the first air supply unit 66 and the first temperature adjustment unit 70 based on the measurement result of the CO concentration in the CO measurement unit 152, that is, the first temperature adjustment unit 70. By controlling the reaction environment in the 1CO removal catalyst 62, when the fuel gas measured by the CO measurement unit 132 passes through the first CO removal catalyst 62, an environment in which CO can be suitably removed can be obtained. That is, since the CO concentration can be measured before passing through the first CO removal catalyst 62, the reaction environment can be controlled according to the concentration. Thereby, CO contained in fuel gas can be reduced or removed more suitably. The CO removal system 150 controls the first air supply unit 66 and the first temperature adjustment unit 70 using the measurement result of the CO measurement unit 64 in addition to the measurement result of the CO concentration in the CO measurement unit 152. It may be. Further, the CO removal system 150 may use the measurement result of the CO measurement unit 64 for the control of the second air supply unit 68 and the second temperature adjustment unit 72.

次に、図10を用いて、発電システムの他の例を説明する。図10は、CO除去システムを有する発電システムの他の例の概略構成を示すブロック図である。発電システム200は、原燃料供給部202と、燃料改質システム204、空気供給部24と、バルブ25と、燃料電池26と、冷媒供給部28と、放熱部30と、制御部208とを有する。また、燃料改質システム204は、蒸発部205と、改質部206と、CO除去システム22とを有する。ここで、CO除去システム22と、空気供給部24と、バルブ25と、燃料電池26と、冷媒供給部28と、放熱部30とは、図1に示す発電システム10の各部と同様の構成であるので、説明は省略する。   Next, another example of the power generation system will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a block diagram showing a schematic configuration of another example of a power generation system having a CO removal system. The power generation system 200 includes a raw fuel supply unit 202, a fuel reforming system 204, an air supply unit 24, a valve 25, a fuel cell 26, a refrigerant supply unit 28, a heat dissipation unit 30, and a control unit 208. . The fuel reforming system 204 includes an evaporation unit 205, a reforming unit 206, and a CO removal system 22. Here, the CO removal system 22, the air supply unit 24, the valve 25, the fuel cell 26, the refrigerant supply unit 28, and the heat dissipation unit 30 have the same configuration as each unit of the power generation system 10 shown in FIG. 1. Since there is, explanation is omitted.

原燃料供給部202は、液体燃料、例えばメタノールを貯留した槽220と、槽220から液体燃料を吸引するポンプ224と、ポンプ224により槽220から吸引された液体燃料を流通させる配管226と、配管226に設けられたバルブ228と、配管226と蒸発部205とを接続する配管230と、水を貯留した槽240と、槽240から水を吸引するポンプ244と、ポンプ244により槽240から吸引された水を流通させ、配管230と接続された配管246と、配管246に設けられたバルブ248と、を有する。原燃料供給部202は、槽220に貯留された液体燃料と、槽240に貯留された水とを配管230で混合して、蒸発部205に供給する。   The raw fuel supply unit 202 includes a tank 220 that stores liquid fuel, for example, methanol, a pump 224 that sucks liquid fuel from the tank 220, a pipe 226 that distributes the liquid fuel sucked from the tank 220 by the pump 224, and a pipe The valve 228 provided in the hole 226, the pipe 230 connecting the pipe 226 and the evaporation unit 205, the tank 240 storing water, the pump 244 for sucking water from the tank 240, and the pump 244 sucked from the tank 240. Water circulates and has a pipe 246 connected to the pipe 230 and a valve 248 provided in the pipe 246. The raw fuel supply unit 202 mixes the liquid fuel stored in the tank 220 and the water stored in the tank 240 through the pipe 230 and supplies the mixed fuel to the evaporation unit 205.

蒸発部205は、原燃料供給部202から供給された液体燃料及び水を加熱等することによりガス化する。改質部206は、液体燃料と水による水蒸気改質反応を行い、水素リッチガス(燃料ガス、改質ガス)を生成する。改質部206は、生成した燃料ガスをCO除去システム22に供給する。CO除去システム22は、供給された燃料ガスからCOを除去した後、燃料ガスを燃料極46に供給する。また、燃料極46から排出されたガスは、蒸発部205に供給され、ガスに含まれる未反応の燃焼成分が燃焼され、蒸発部205の加熱源として用いられる。   The evaporation unit 205 gasifies the liquid fuel and water supplied from the raw fuel supply unit 202 by heating or the like. The reforming unit 206 performs a steam reforming reaction with liquid fuel and water to generate a hydrogen rich gas (fuel gas, reformed gas). The reforming unit 206 supplies the generated fuel gas to the CO removal system 22. The CO removal system 22 removes CO from the supplied fuel gas and then supplies the fuel gas to the fuel electrode 46. In addition, the gas discharged from the fuel electrode 46 is supplied to the evaporation unit 205, and unreacted combustion components contained in the gas are burned and used as a heating source for the evaporation unit 205.

発電システム200のように、CO除去システム22に供給する燃料ガスの生成方法が異なる場合も、CO除去システム22を用いることで、COを好適に除去することができる。また。本実施形態では、CO変成部を設けていないが、CO除去システム22により好適にCOを除去することができる。なお、発電システム200の場合も、CO変成部を設けてもよい。また、上述した発電システム10の場合も、CO変成部を設けない構成としてもよい。   Even when the generation method of the fuel gas supplied to the CO removal system 22 is different as in the power generation system 200, the CO can be suitably removed by using the CO removal system 22. Also. In the present embodiment, the CO conversion unit is not provided, but CO can be suitably removed by the CO removal system 22. In the case of the power generation system 200, a CO conversion unit may be provided. Further, in the case of the power generation system 10 described above, a configuration in which the CO conversion unit is not provided may be employed.

ここで、本発明は上記実施形態にも限定されず、種々の形態とすることができる。例えば、各実施形態を組み合わせてもよい。例えば、図8に示すCO除去システムと、図9に示すCO除去システムとを組み合わせてもよい。つまり、CO除去システムに、CO測定部64、132、152を設け、3箇所でCO濃度を計測するようにしてもよい。   Here, the present invention is not limited to the above embodiment, and various forms can be adopted. For example, you may combine each embodiment. For example, the CO removal system shown in FIG. 8 and the CO removal system shown in FIG. 9 may be combined. That is, the CO measuring unit 64, 132, 152 may be provided in the CO removal system, and the CO concentration may be measured at three locations.

また、第2空気供給部を設けない構成としてもよい。また、温度調整部を設けない構成としてもよい。また、第1空気供給部や、第2空気供給部、温度調整部を設けている場合も、制御対象とはせず、CO測定部の測定結果に係わらず、一定の状態に制御するようにしてもよい。また、図2及び図9に示すCO除去システムのように、第2CO除去触媒の下流側にCO測定部を設けない場合は、第3空気供給部を設けない構成としてもよい。さらに、第1空気供給部で、第1CO除去触媒と第2CO除去触媒の両方で反応する空気(酸素)を供給するようにしてもよい。   Moreover, it is good also as a structure which does not provide a 2nd air supply part. Moreover, it is good also as a structure which does not provide a temperature control part. In addition, when the first air supply unit, the second air supply unit, and the temperature adjustment unit are provided, they are not controlled and controlled to be in a constant state regardless of the measurement result of the CO measurement unit. May be. Further, as in the CO removal system shown in FIGS. 2 and 9, when the CO measurement unit is not provided on the downstream side of the second CO removal catalyst, the third air supply unit may not be provided. Furthermore, the first air supply unit may supply air (oxygen) that reacts with both the first CO removal catalyst and the second CO removal catalyst.

また、CO測定部の構成は、上記構成に限定されない。例えば、上記実施形態では、入射管と出射管を同軸上に設けたがこれには限定されない。例えば、配管内に光学ミラーを設け、入射管の窓から入射されたレーザ光を測定セル内の光学ミラーで多重反射させた後、出射管の窓に到達させるようにしてもよい。このようにレーザ光を多重反射させることで、配管内のより多くの領域を通過させることができる。これにより、配管内を流れる流通ガスの濃度の分布(流通ガスの流量や密度のばらつき、流通ガス内の濃度分布のばらつき)の影響を小さくすることができ、正確に濃度を検出することができる。   Further, the configuration of the CO measuring unit is not limited to the above configuration. For example, in the above embodiment, the entrance tube and the exit tube are provided on the same axis, but the present invention is not limited to this. For example, an optical mirror may be provided in the pipe, and the laser beam incident from the window of the incident tube may be multiple-reflected by the optical mirror in the measurement cell and then reach the window of the emission tube. In this manner, multiple reflections of the laser light can pass through more areas in the pipe. Thereby, the influence of the distribution of the concentration of the flowing gas flowing in the pipe (variation in the flow rate and density of the flowing gas and the variation in the concentration distribution in the flowing gas) can be reduced, and the concentration can be accurately detected. .

また、上記実施形態では、入射管と出射管を配管に直接設けたが、配管と同径の管に、入射管と出射管を設置し、その管を配管の一部にはめ込むようにしても良い。つまり、サンプリング配管の一部を切断し、その切断部に入射管と出射管を設置した管をはめ込むようにしてもよい。   In the above embodiment, the incident tube and the exit tube are directly provided in the pipe. However, the entrance tube and the exit tube are installed in a pipe having the same diameter as the pipe, and the tube is fitted into a part of the pipe. good. That is, a part of the sampling pipe may be cut, and a pipe provided with an incident pipe and an outgoing pipe may be fitted into the cut portion.

また、配管を流れる燃料ガスを一部採取する分岐管を設け、分岐管に計測セルを接続し、その計測セルを流れる燃料ガスに含まれるCO濃度を計測するようにしてもよい。   Further, a branch pipe for collecting a part of the fuel gas flowing through the pipe may be provided, a measurement cell may be connected to the branch pipe, and the CO concentration contained in the fuel gas flowing through the measurement cell may be measured.

また、上記実施形態では、第1空気供給部、第2空気供給部は、空気を供給したが、酸素のみを供給してもよい。また、第1空気供給部と、第2空気供給部とは、別系統の空気供給部としてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the 1st air supply part and the 2nd air supply part supplied air, you may supply only oxygen. The first air supply unit and the second air supply unit may be air systems of different systems.

以上のように、本発明にかかるCO除去システム、及び、CO除去方法は、燃料電池の燃料極に供給する燃料ガスに含まれるCOを除去するのに有用である。   As described above, the CO removal system and the CO removal method according to the present invention are useful for removing CO contained in the fuel gas supplied to the fuel electrode of the fuel cell.

10 発電システム
12 原燃料供給部
14 脱硫部
16 燃料改質システム
17 燃料改質部
18 水蒸気供給部
20 CO変成部
22 CO除去システム
24 空気供給部
25 バルブ
26 燃料電池
28 冷媒供給部
30 放熱部
32 制御部
44 燃料改質触媒部
45 改質器バーナ
46 燃料極
48 空気極
50 冷却部
60、72、76、80 配管
62 第1CO除去触媒
63 第2CO除去触媒
64 CO測定部
66 第1空気供給部
68 第2空気供給部
69 第3空気供給部
70 第1温度調整部
71 第2温度調整部
74、78、82 バルブ
84、88 温度調整機構
86、90 温度制御部
102 計測ユニット
104 計測手段本体
112 入射管
114 出射管
116、118 窓
120 光ファイバ
122 入光部
124 受光部
126 発光部
128 光源ドライバ
130 算出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Power generation system 12 Raw fuel supply part 14 Desulfurization part 16 Fuel reforming system 17 Fuel reforming part 18 Water vapor supply part 20 CO shift part 22 CO removal system 24 Air supply part 25 Valve 26 Fuel cell 28 Refrigerant supply part 30 Heat radiation part 32 Control unit 44 Fuel reforming catalyst unit 45 Reformer burner 46 Fuel electrode 48 Air electrode 50 Cooling unit 60, 72, 76, 80 Pipe 62 First CO removal catalyst 63 Second CO removal catalyst 64 CO measurement unit 66 First air supply unit 68 Second air supply unit 69 Third air supply unit 70 First temperature adjustment unit 71 Second temperature adjustment unit 74, 78, 82 Valve 84, 88 Temperature adjustment mechanism 86, 90 Temperature control unit 102 Measurement unit 104 Measurement means body 112 Incident tube 114 Emission tube 116, 118 Window 120 Optical fiber 122 Incident part 124 Receiving part 12 Emitting portion 128 source driver 130 calculator

Claims (18)

燃料電池の燃料極に燃料ガスを供給する燃料供給路に設けられたCO除去システムであって、
前記燃料供給路に空気を供給する第1空気供給手段と、
前記燃料ガスの流れ方向において、前記第1空気供給手段の下流側の前記燃料供給路に配置され、前記燃料ガス中に含まれるCOと酸素とを反応させ、燃料ガス中に含まれるCOを除去する第1CO除去触媒と、
前記燃料ガスの流れ方向において、前記第1CO除去触媒の下流側の前記燃料供給路に配置され、前記第1CO除去触媒を通過した燃料ガスに含まれるCO濃度を計測する計測手段と、
前記燃料ガスの流れ方向において、前記計測手段の下流側の前記燃料供給路に配置され、前記燃料ガス中に含まれるCOと酸素とを反応させ、燃料ガス中に含まれるCOを除去する第2CO除去触媒と、
前記計測手段で計測したCO濃度に基づいて、前記第1CO除去触媒の反応環境及び第2CO除去触媒の反応環境の少なくとも一方を制御する制御手段と、
前記第1CO除去触媒の温度を調整する上流温度調整手段と、を有し、
前記制御手段は、前記CO濃度に基づいて、前記上流温度調整手段を制御し、前記第1CO除去触媒の反応温度を制御し、
前記計測手段は、
前記COの吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光を出力する発光部と、
前記燃料供給路にレーザ光を入射させる光学系と、
前記発光部から入射され、前記燃料供給路を通過したレーザ光を受光する受光部と、
前記発光部から出力したレーザ光の強度と、前記受光部で受光したレーザ光の強度とに基づいて、前記燃料供給路を流れる前記燃料ガスの前記CO濃度を算出する算出部とを備え
前記第2CO除去触媒は、除去率のピークの温度が、前記第1CO除去触媒の除去率のピークのよりも高い温度であることを特徴とするCO除去システム。
A CO removal system provided in a fuel supply path for supplying fuel gas to a fuel electrode of a fuel cell,
First air supply means for supplying air to the fuel supply path;
In the flow direction of the fuel gas, the fuel gas is disposed in the fuel supply path on the downstream side of the first air supply means, and CO and oxygen contained in the fuel gas are reacted to remove CO contained in the fuel gas. A first CO removal catalyst,
A measuring means that is disposed in the fuel supply path downstream of the first CO removal catalyst in the flow direction of the fuel gas, and measures the concentration of CO contained in the fuel gas that has passed through the first CO removal catalyst;
2nd CO which is arrange | positioned in the said fuel supply path downstream of the said measurement means in the flow direction of the said fuel gas, makes CO and oxygen contained in the said fuel gas react, and removes CO contained in a fuel gas A removal catalyst;
Control means for controlling at least one of the reaction environment of the first CO removal catalyst and the reaction environment of the second CO removal catalyst based on the CO concentration measured by the measurement means;
Upstream temperature adjusting means for adjusting the temperature of the first CO removal catalyst,
The control means controls the upstream temperature adjusting means based on the CO concentration, controls the reaction temperature of the first CO removal catalyst,
The measuring means includes
A light-emitting unit that includes the CO absorption wavelength and outputs laser light in the near-infrared wavelength region; and
An optical system for injecting laser light into the fuel supply path;
A light receiving unit that receives laser light incident from the light emitting unit and passed through the fuel supply path;
A calculation unit that calculates the CO concentration of the fuel gas flowing through the fuel supply path based on the intensity of the laser light output from the light emitting unit and the intensity of the laser light received by the light receiving unit ;
The second CO removal catalyst has a removal rate peak temperature that is higher than a peak removal rate peak of the first CO removal catalyst .
前記制御手段は、前記計測手段で計測した前記CO濃度に基づいて、前記第1空気供給手段が前記燃料供給路に供給する空気量を調整し、前記第1CO除去触媒に供給される空気量を制御することを特徴とする請求項1に記載のCO除去システム。   The control means adjusts the amount of air supplied to the fuel supply path by the first air supply means based on the CO concentration measured by the measurement means, and determines the amount of air supplied to the first CO removal catalyst. The CO removal system according to claim 1, wherein the CO removal system is controlled. 前記燃料ガスの流れ方向において、前記第1CO除去触媒の上流側の前記燃料供給路に配置され、前記第1CO除去触媒を通過する前の燃料ガスに含まれるCO濃度を計測する上流側計測手段を、さらに有し、
前記制御手段は、前記上流側計測手段で計測したCO濃度にも基づいて、前記第1CO除去触媒の反応環境を制御し、
前記上流側計測手段は、
前記COの吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光を出力する発光部と、
前記燃料供給路にレーザ光を入射させる光学系と、
前記発光部から入射され、前記燃料供給路を通過したレーザ光を受光する受光部と、
前記発光部から出力したレーザ光の強度と、前記受光部で受光したレーザ光の強度とに基づいて、前記燃料供給路を流れる前記燃料ガスの前記CO濃度を算出する算出部とを備えることを特徴とする請求項1または2に記載のCO除去システム。
An upstream side measuring unit that is disposed in the fuel supply path upstream of the first CO removal catalyst in the flow direction of the fuel gas and measures the concentration of CO contained in the fuel gas before passing through the first CO removal catalyst; And further,
The control means controls the reaction environment of the first CO removal catalyst based on the CO concentration measured by the upstream side measurement means,
The upstream measuring means includes
A light-emitting unit that includes the CO absorption wavelength and outputs laser light in the near-infrared wavelength region; and
An optical system for injecting laser light into the fuel supply path;
A light receiving unit that receives laser light incident from the light emitting unit and passed through the fuel supply path;
A calculation unit that calculates the CO concentration of the fuel gas flowing through the fuel supply path based on the intensity of the laser beam output from the light emitting unit and the intensity of the laser beam received by the light receiving unit. The CO removal system according to claim 1 or 2, characterized in that
前記制御手段は、前記上流側計測手段で計測した前記CO濃度に基づいて、前記第1空気供給手段が前記燃料供給路に供給する空気量を調整し、前記第1CO除去触媒に供給される空気量を制御することを特徴とする請求項3に記載のCO除去システム。   The control means adjusts the amount of air supplied by the first air supply means to the fuel supply path based on the CO concentration measured by the upstream side measurement means, and supplies the air supplied to the first CO removal catalyst. The CO removal system according to claim 3, wherein the amount is controlled. 前記第1CO除去触媒の温度を調整する上流温度調整手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記上流側計測手段で計測した前記CO濃度に基づいて、前記上流温度調整手段を制御し、前記第1CO除去触媒の反応温度を制御することを特徴とする請求項3または4に記載のCO除去システム。
Further comprising upstream temperature adjusting means for adjusting the temperature of the first CO removal catalyst;
The control means controls the upstream temperature adjusting means based on the CO concentration measured by the upstream measuring means to control the reaction temperature of the first CO removal catalyst. CO removal system described in 1.
燃料電池の燃料極に燃料ガスを供給する燃料供給路に設けられたCO除去システムであって、
前記燃料供給路に空気を供給する第1空気供給手段と、
前記燃料ガスの流れ方向において、前記第1空気供給手段の下流側の前記燃料供給路に配置され、前記燃料ガス中に含まれるCOと酸素とを反応させ、燃料ガス中に含まれるCOを除去する第1CO除去触媒と、
前記燃料ガスの流れ方向において、前記第1CO除去触媒の下流側の前記燃料供給路に配置され、前記第1CO除去触媒を通過した燃料ガスに含まれるCO濃度を計測する計測手段と、
前記燃料ガスの流れ方向において、前記計測手段の下流側の前記燃料供給路に配置され、前記燃料ガス中に含まれるCOと酸素とを反応させ、燃料ガス中に含まれるCOを除去する第2CO除去触媒と、
前記計測手段で計測したCO濃度に基づいて、前記第1CO除去触媒の反応環境及び第2CO除去触媒の反応環境の少なくとも一方を制御する制御手段と、
前記燃料ガスの流れ方向において、前記第1CO除去触媒の上流側の前記燃料供給路に配置され、前記第1CO除去触媒を通過する前の燃料ガスに含まれるCO濃度を計測する上流側計測手段と、
前記第1CO除去触媒の温度を調整する上流温度調整手段と、を有し、
前記制御手段は、前記上流側計測手段で計測した前記CO濃度に基づいて、前記上流温度調整手段を制御し、前記第1CO除去触媒の反応温度を制御し、
前記計測手段は、
前記COの吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光を出力する発光部と、
前記燃料供給路にレーザ光を入射させる光学系と、
前記発光部から入射され、前記燃料供給路を通過したレーザ光を受光する受光部と、
前記発光部から出力したレーザ光の強度と、前記受光部で受光したレーザ光の強度とに基づいて、前記燃料供給路を流れる前記燃料ガスの前記CO濃度を算出する算出部とを備え、
前記上流側計測手段は、
前記COの吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光を出力する発光部と、
前記燃料供給路にレーザ光を入射させる光学系と、
前記発光部から入射され、前記燃料供給路を通過したレーザ光を受光する受光部と、
前記発光部から出力したレーザ光の強度と、前記受光部で受光したレーザ光の強度とに基づいて、前記燃料供給路を流れる前記燃料ガスの前記CO濃度を算出する算出部とを備え、
前記第2CO除去触媒は、除去率のピークの温度が、前記第1CO除去触媒の除去率のピークのよりも高い温度であることを特徴とするCO除去システム。
A CO removal system provided in a fuel supply path for supplying fuel gas to a fuel electrode of a fuel cell,
First air supply means for supplying air to the fuel supply path;
In the flow direction of the fuel gas, the fuel gas is disposed in the fuel supply path on the downstream side of the first air supply means, and CO and oxygen contained in the fuel gas are reacted to remove CO contained in the fuel gas. A first CO removal catalyst,
A measuring means that is disposed in the fuel supply path downstream of the first CO removal catalyst in the flow direction of the fuel gas, and measures the concentration of CO contained in the fuel gas that has passed through the first CO removal catalyst;
2nd CO which is arrange | positioned in the said fuel supply path downstream of the said measurement means in the flow direction of the said fuel gas, makes CO and oxygen contained in the said fuel gas react, and removes CO contained in a fuel gas A removal catalyst;
Control means for controlling at least one of the reaction environment of the first CO removal catalyst and the reaction environment of the second CO removal catalyst based on the CO concentration measured by the measurement means;
An upstream measuring means that is disposed in the fuel supply path upstream of the first CO removal catalyst in the flow direction of the fuel gas and measures the CO concentration contained in the fuel gas before passing through the first CO removal catalyst; ,
Upstream temperature adjusting means for adjusting the temperature of the first CO removal catalyst,
The control means controls the upstream temperature adjusting means based on the CO concentration measured by the upstream measuring means, and controls the reaction temperature of the first CO removal catalyst,
The measuring means includes
A light-emitting unit that includes the CO absorption wavelength and outputs laser light in the near-infrared wavelength region; and
An optical system for injecting laser light into the fuel supply path;
A light receiving unit that receives laser light incident from the light emitting unit and passed through the fuel supply path;
A calculation unit that calculates the CO concentration of the fuel gas flowing through the fuel supply path based on the intensity of the laser light output from the light emitting unit and the intensity of the laser light received by the light receiving unit;
The upstream measuring means includes
A light-emitting unit that includes the CO absorption wavelength and outputs laser light in the near-infrared wavelength region; and
An optical system for injecting laser light into the fuel supply path;
A light receiving unit that receives laser light incident from the light emitting unit and passed through the fuel supply path;
A calculation unit that calculates the CO concentration of the fuel gas flowing through the fuel supply path based on the intensity of the laser light output from the light emitting unit and the intensity of the laser light received by the light receiving unit;
Wherein said 2CO removal catalyst, CO removal system the temperature of the peak of the removal rate is characterized by high temperatures der Rukoto than the peak removal rate of the first 1CO removal catalyst.
前記燃料ガスの流れ方向において、前記第2CO除去触媒の下流側の前記燃料供給路に配置され、前記第2CO除去触媒を通過した燃料ガスに含まれるCO濃度を計測する下流側計測手段を、さらに有し、
前記下流側計測手段は、
前記COの吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光を出力する発光部と、
前記燃料供給路にレーザ光を入射させる光学系と、
前記発光部から入射され、前記燃料供給路を通過したレーザ光を受光する受光部と、
前記発光部から出力したレーザ光の強度と、前記受光部で受光したレーザ光の強度とに基づいて、前記燃料供給路を流れる前記燃料ガスの前記CO濃度を算出する算出部とを備えることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のCO除去システム。
A downstream side measurement unit that is disposed in the fuel supply path downstream of the second CO removal catalyst in the flow direction of the fuel gas and that measures the CO concentration contained in the fuel gas that has passed through the second CO removal catalyst; Have
The downstream measuring means includes
A light-emitting unit that includes the CO absorption wavelength and outputs laser light in the near-infrared wavelength region; and
An optical system for injecting laser light into the fuel supply path;
A light receiving unit that receives laser light incident from the light emitting unit and passed through the fuel supply path;
A calculation unit that calculates the CO concentration of the fuel gas flowing through the fuel supply path based on the intensity of the laser beam output from the light emitting unit and the intensity of the laser beam received by the light receiving unit. The CO removal system according to any one of claims 1 to 6, characterized in that
前記制御手段は、前記下流側計測手段で計測したCO濃度にも基づいて、前記第2CO除去触媒の反応環境を制御することを特徴とする請求項7に記載のCO除去システム。   8. The CO removal system according to claim 7, wherein the control means controls the reaction environment of the second CO removal catalyst based on the CO concentration measured by the downstream measurement means. 前記燃料ガスの流れ方向において、前記CO測定部の下流側、かつ、前記第2CO除去触媒の上流側に配置され、前記燃料供給路に空気を供給する第2空気供給手段を備え、
前記制御手段は、前記下流側計測手段で計測した前記CO濃度に基づいて、前記第2空気供給手段が前記燃料供給路に供給する空気量を調整し、前記第2CO除去触媒に供給される空気量を制御することを特徴とする請求項8に記載のCO除去システム。
A second air supply means disposed on the downstream side of the CO measurement unit and on the upstream side of the second CO removal catalyst in the fuel gas flow direction, for supplying air to the fuel supply path;
The control means adjusts the amount of air supplied by the second air supply means to the fuel supply path based on the CO concentration measured by the downstream measurement means, and supplies the air supplied to the second CO removal catalyst. 9. The CO removal system according to claim 8, wherein the amount is controlled.
前記制御手段は、前記計測手段で計測した前記CO濃度に基づいて、前記第2空気供給手段が前記燃料供給路に供給する空気量を調整し、前記第2CO除去触媒に供給される空気量を制御することを特徴とする請求項9に記載のCO除去システム。   The control means adjusts the amount of air supplied to the fuel supply path by the second air supply means based on the CO concentration measured by the measurement means, and determines the amount of air supplied to the second CO removal catalyst. The CO removal system according to claim 9, wherein the CO removal system is controlled. 前記第2CO除去触媒の温度を調整する下流温度調整手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記下流側計測手段で計測した前記CO濃度に基づいて、前記下流温度調整手段を制御し、前記第2CO除去触媒の反応温度を制御することを特徴とする請求項8から10のいずれか1項に記載のCO除去システム。
Further comprising downstream temperature adjusting means for adjusting the temperature of the second CO removal catalyst,
The control means controls the downstream temperature adjusting means based on the CO concentration measured by the downstream measuring means to control the reaction temperature of the second CO removal catalyst. The CO removal system according to any one of the above.
前記制御手段は、前記計測手段で計測した前記CO濃度に基づいて、前記下流温度調整手段を制御し、前記第2CO除去触媒の反応温度を制御することを特徴とする請求項11に記載のCO除去システム。   12. The CO according to claim 11, wherein the control unit controls the downstream temperature adjusting unit based on the CO concentration measured by the measuring unit to control a reaction temperature of the second CO removal catalyst. Removal system. 燃料電池の燃料極に燃料ガスを供給する燃料供給路に設けられたCO除去システムであって、
前記燃料供給路に空気を供給する第1空気供給手段と、
前記燃料ガスの流れ方向において、前記第1空気供給手段の下流側の前記燃料供給路に配置され、前記燃料ガス中に含まれるCOと酸素とを反応させ、燃料ガス中に含まれるCOを除去する第1CO除去触媒と、
前記燃料ガスの流れ方向において、前記第1CO除去触媒の下流側の前記燃料供給路に配置され、前記第1CO除去触媒を通過した燃料ガスに含まれるCO濃度を計測する計測手段と、
前記燃料ガスの流れ方向において、前記計測手段の下流側の前記燃料供給路に配置され、前記燃料ガス中に含まれるCOと酸素とを反応させ、燃料ガス中に含まれるCOを除去する第2CO除去触媒と、
前記計測手段で計測したCO濃度に基づいて、前記第1CO除去触媒の反応環境及び第2CO除去触媒の反応環境の少なくとも一方を制御する制御手段と、
前記燃料ガスの流れ方向において、前記第2CO除去触媒の下流側の前記燃料供給路に配置され、前記第2CO除去触媒を通過した燃料ガスに含まれるCO濃度を計測する下流側計測手段と、
前記第2CO除去触媒の温度を調整する下流温度調整手段と、を有し、
前記制御手段は、前記下流側計測手段で計測した前記CO濃度に基づいて、前記下流温度調整手段を制御し、前記第2CO除去触媒の反応温度を制御し、
前記計測手段は、
前記COの吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光を出力する発光部と、
前記燃料供給路にレーザ光を入射させる光学系と、
前記発光部から入射され、前記燃料供給路を通過したレーザ光を受光する受光部と、
前記発光部から出力したレーザ光の強度と、前記受光部で受光したレーザ光の強度とに基づいて、前記燃料供給路を流れる前記燃料ガスの前記CO濃度を算出する算出部とを備え、
前記下流側計測手段は、
前記COの吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光を出力する発光部と、
前記燃料供給路にレーザ光を入射させる光学系と、
前記発光部から入射され、前記燃料供給路を通過したレーザ光を受光する受光部と、
前記発光部から出力したレーザ光の強度と、前記受光部で受光したレーザ光の強度とに基づいて、前記燃料供給路を流れる前記燃料ガスの前記CO濃度を算出する算出部とを備え、
前記第2CO除去触媒は、除去率のピークの温度が、前記第1CO除去触媒の除去率のピークのよりも高い温度であることを特徴とするCO除去システム。
A CO removal system provided in a fuel supply path for supplying fuel gas to a fuel electrode of a fuel cell,
First air supply means for supplying air to the fuel supply path;
In the flow direction of the fuel gas, the fuel gas is disposed in the fuel supply path on the downstream side of the first air supply means, and CO and oxygen contained in the fuel gas are reacted to remove CO contained in the fuel gas. A first CO removal catalyst,
A measuring means that is disposed in the fuel supply path downstream of the first CO removal catalyst in the flow direction of the fuel gas, and measures the concentration of CO contained in the fuel gas that has passed through the first CO removal catalyst;
2nd CO which is arrange | positioned in the said fuel supply path downstream of the said measurement means in the flow direction of the said fuel gas, makes CO and oxygen contained in the said fuel gas react, and removes CO contained in a fuel gas A removal catalyst;
Control means for controlling at least one of the reaction environment of the first CO removal catalyst and the reaction environment of the second CO removal catalyst based on the CO concentration measured by the measurement means;
A downstream side measurement unit that is disposed in the fuel supply path downstream of the second CO removal catalyst in the flow direction of the fuel gas, and measures the CO concentration contained in the fuel gas that has passed through the second CO removal catalyst;
Downstream temperature adjusting means for adjusting the temperature of the second CO removal catalyst,
The control means controls the downstream temperature adjusting means based on the CO concentration measured by the downstream measuring means, and controls the reaction temperature of the second CO removal catalyst,
The measuring means includes
A light-emitting unit that includes the CO absorption wavelength and outputs laser light in the near-infrared wavelength region; and
An optical system for injecting laser light into the fuel supply path;
A light receiving unit that receives laser light incident from the light emitting unit and passed through the fuel supply path;
A calculation unit that calculates the CO concentration of the fuel gas flowing through the fuel supply path based on the intensity of the laser light output from the light emitting unit and the intensity of the laser light received by the light receiving unit;
The downstream measuring means includes
A light-emitting unit that includes the CO absorption wavelength and outputs laser light in the near-infrared wavelength region; and
An optical system for injecting laser light into the fuel supply path;
A light receiving unit that receives laser light incident from the light emitting unit and passed through the fuel supply path;
A calculation unit that calculates the CO concentration of the fuel gas flowing through the fuel supply path based on the intensity of the laser light output from the light emitting unit and the intensity of the laser light received by the light receiving unit;
Wherein said 2CO removal catalyst, CO removal system the temperature of the peak of the removal rate is characterized by high temperatures der Rukoto than the peak removal rate of the first 1CO removal catalyst.
前記燃料ガスの流れ方向において、前記第2CO除去触媒の下流側の前記燃料供給路に配置され、前記燃料供給路に空気を供給する下流側空気供給手段を、さらに有し、
前記制御手段は、前記下流側計測手段で計測したCO濃度に基づいて、前記下流側空気供給手段が前記燃料供給路に供給する空気量を調整し、前記燃料極に供給される空気量を制御することを特徴とする請求項7から13のいずれか1項に記載のCO除去システム。
A downstream air supply means disposed in the fuel supply path on the downstream side of the second CO removal catalyst in the fuel gas flow direction and supplying air to the fuel supply path;
The control means controls the amount of air supplied to the fuel electrode by adjusting the amount of air supplied by the downstream air supply means to the fuel supply path based on the CO concentration measured by the downstream measurement means. The CO removal system according to any one of claims 7 to 13, characterized in that:
前記燃料ガスの流れ方向において、前記CO測定部の下流側、かつ、前記第2CO除去触媒の上流側に配置され、前記燃料供給路に空気を供給する第2空気供給手段を備え、
前記制御手段は、前記計測手段で計測した前記CO濃度に基づいて、前記第2空気供給手段が前記燃料供給路に供給する空気量を調整し、前記第2CO除去触媒に供給される空気量を制御することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のCO除去システム。
A second air supply means disposed on the downstream side of the CO measurement unit and on the upstream side of the second CO removal catalyst in the fuel gas flow direction, for supplying air to the fuel supply path;
The control means adjusts the amount of air supplied to the fuel supply path by the second air supply means based on the CO concentration measured by the measurement means, and determines the amount of air supplied to the second CO removal catalyst. It controls, The CO removal system of any one of Claim 1 to 8 characterized by the above-mentioned.
前記第2CO除去触媒の温度を調整する下流温度調整手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記計測手段で計測した前記CO濃度に基づいて、前記下流温度調整手段を制御し、前記第2CO除去触媒の反応温度を制御することを特徴とする請求項1から15のいずれか1項に記載のCO除去システム。
Further comprising downstream temperature adjusting means for adjusting the temperature of the second CO removal catalyst,
16. The control unit according to claim 1, wherein the control unit controls the downstream temperature adjusting unit based on the CO concentration measured by the measuring unit to control a reaction temperature of the second CO removal catalyst. The CO removal system according to claim 1.
燃料電池の燃料極に燃料ガスを供給する燃料供給路に設けられたCO除去システムであって、
前記燃料供給路に空気を供給する第1空気供給手段と、
前記燃料ガスの流れ方向において、前記第1空気供給手段の下流側の前記燃料供給路に配置され、前記燃料ガス中に含まれるCOと酸素とを反応させ、燃料ガス中に含まれるCOを除去する第1CO除去触媒と、
前記燃料ガスの流れ方向において、前記第1CO除去触媒の下流側の前記燃料供給路に配置され、前記第1CO除去触媒を通過した燃料ガスに含まれるCO濃度を計測する計測手段と、
前記燃料ガスの流れ方向において、前記計測手段の下流側の前記燃料供給路に配置され、前記燃料ガス中に含まれるCOと酸素とを反応させ、燃料ガス中に含まれるCOを除去する第2CO除去触媒と、
前記計測手段で計測したCO濃度に基づいて、前記第1CO除去触媒の反応環境及び第2CO除去触媒の反応環境の少なくとも一方を制御する制御手段と、
前記第2CO除去触媒の温度を調整する下流温度調整手段と、を有し、
前記制御手段は、前記計測手段で計測した前記CO濃度に基づいて、前記下流温度調整手段を制御し、前記第2CO除去触媒の反応温度を制御し、
前記計測手段は、
前記COの吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光を出力する発光部と、
前記燃料供給路にレーザ光を入射させる光学系と、
前記発光部から入射され、前記燃料供給路を通過したレーザ光を受光する受光部と、
前記発光部から出力したレーザ光の強度と、前記受光部で受光したレーザ光の強度とに基づいて、前記燃料供給路を流れる前記燃料ガスの前記CO濃度を算出する算出部とを備え、
前記第2CO除去触媒は、除去率のピークの温度が、前記第1CO除去触媒の除去率のピークのよりも高い温度であることを特徴とするCO除去システム。
A CO removal system provided in a fuel supply path for supplying fuel gas to a fuel electrode of a fuel cell,
First air supply means for supplying air to the fuel supply path;
In the flow direction of the fuel gas, the fuel gas is disposed in the fuel supply path on the downstream side of the first air supply means, and CO and oxygen contained in the fuel gas are reacted to remove CO contained in the fuel gas. A first CO removal catalyst,
A measuring means that is disposed in the fuel supply path downstream of the first CO removal catalyst in the flow direction of the fuel gas, and measures the concentration of CO contained in the fuel gas that has passed through the first CO removal catalyst;
2nd CO which is arrange | positioned in the said fuel supply path downstream of the said measurement means in the flow direction of the said fuel gas, makes CO and oxygen contained in the said fuel gas react, and removes CO contained in a fuel gas A removal catalyst;
Control means for controlling at least one of the reaction environment of the first CO removal catalyst and the reaction environment of the second CO removal catalyst based on the CO concentration measured by the measurement means;
Downstream temperature adjusting means for adjusting the temperature of the second CO removal catalyst,
The control means controls the downstream temperature adjusting means based on the CO concentration measured by the measuring means, controls the reaction temperature of the second CO removal catalyst,
The measuring means includes
A light-emitting unit that includes the CO absorption wavelength and outputs laser light in the near-infrared wavelength region; and
An optical system for injecting laser light into the fuel supply path;
A light receiving unit that receives laser light incident from the light emitting unit and passed through the fuel supply path;
A calculation unit that calculates the CO concentration of the fuel gas flowing through the fuel supply path based on the intensity of the laser light output from the light emitting unit and the intensity of the laser light received by the light receiving unit;
Wherein said 2CO removal catalyst, CO removal system the temperature of the peak of the removal rate is characterized by high temperatures der Rukoto than the peak removal rate of the first 1CO removal catalyst.
配管を流れる燃料ガスのCOを除去するCO除去方法であって、
前記配管を流れる燃料ガスのうち、第1CO除去触媒を通過し、かつ、第2CO除去触媒を通過する前の燃料ガスに対して、COの吸収波長を含み、かつ、近赤外波長域のレーザ光を出力させ、燃料ガスが流れる管路内を通過した前記レーザ光を受光し、出力したレーザ光の強度と、受光部で受光したレーザ光の強度とに基づいて、前記燃料ガスに含まれるCO濃度を計測値として計測する濃度計測ステップと、
前記濃度計測ステップで計測したCO濃度に基づいて、空気とCOとを反応させ除去する第1CO除去触媒及び前記第2CO除去触媒の少なくとも一方の温度を制御する制御ステップとを有し、
前記第2CO除去触媒は、除去率のピークの温度が、前記第1CO除去触媒の除去率のピークのよりも高い温度であることを特徴とするCO除去方法。
A CO removal method for removing CO from fuel gas flowing through a pipe,
Of the fuel gas flowing through the pipe, a laser having a CO absorption wavelength and a near-infrared wavelength region with respect to the fuel gas that has passed through the first CO removal catalyst and has not passed through the second CO removal catalyst. Included in the fuel gas based on the intensity of the output laser light and the intensity of the laser light received by the light receiving unit, receiving the laser light that has passed through the pipe through which the fuel gas flows. A concentration measurement step for measuring the CO concentration as a measurement value;
A control step of controlling the temperature of at least one of the first CO removal catalyst and the second CO removal catalyst that react and remove air and CO based on the CO concentration measured in the concentration measurement step;
The second CO removal catalyst has a removal rate peak temperature that is higher than a peak removal rate peak of the first CO removal catalyst .
JP2010150516A 2010-06-30 2010-06-30 CO removal system and CO removal method Expired - Fee Related JP5773587B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010150516A JP5773587B2 (en) 2010-06-30 2010-06-30 CO removal system and CO removal method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010150516A JP5773587B2 (en) 2010-06-30 2010-06-30 CO removal system and CO removal method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012014960A JP2012014960A (en) 2012-01-19
JP5773587B2 true JP5773587B2 (en) 2015-09-02

Family

ID=45601149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010150516A Expired - Fee Related JP5773587B2 (en) 2010-06-30 2010-06-30 CO removal system and CO removal method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5773587B2 (en)

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0847621A (en) * 1994-08-05 1996-02-20 Toyota Motor Corp Device for removing carbon monoxide
JP4015225B2 (en) * 1997-04-30 2007-11-28 三菱重工業株式会社 Carbon monoxide removal equipment
JP2000188122A (en) * 1998-10-12 2000-07-04 Toyota Motor Corp Carbon monoxide removing device
JP2001291523A (en) * 2000-02-03 2001-10-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Fuel cell control system and control method of fuel cell
JP2003261304A (en) * 2002-03-08 2003-09-16 Honda Motor Co Ltd Method of controlling temperature of catalyst for co remover
JP2003277013A (en) * 2002-03-27 2003-10-02 Osaka Gas Co Ltd Carbon monoxide removing method and polymer electrolyte fuel cell system
JP3722079B2 (en) * 2002-03-27 2005-11-30 日産自動車株式会社 Carbon monoxide removal equipment
JP2004055183A (en) * 2002-07-17 2004-02-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Device and method for measuring co component in gas
JP2004175637A (en) * 2002-11-29 2004-06-24 Babcock Hitachi Kk Co remover and hydrogen production apparatus
JP2004006405A (en) * 2003-07-28 2004-01-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Hydrogen purification apparatus
JP2009270917A (en) * 2008-05-07 2009-11-19 Nohken:Kk Mounting structure of laser type gas analysis meter
JP2012012255A (en) * 2010-06-30 2012-01-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Co removing system and method for removing co

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012014960A (en) 2012-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5194373B2 (en) Reformer
US20100028725A1 (en) Fuel cell instrumentation system
JP5340657B2 (en) Hydrogen generator, fuel cell system, and operation method of hydrogen generator
JP2012012255A (en) Co removing system and method for removing co
US20100221619A1 (en) Fuel cell system
KR20080102257A (en) Hydrogen production apparatus, fuel cell system, and method for operating the fuel cell system
JP2009242171A (en) Apparatus for producing hydrogen and fuel cell system using the same
JP5773587B2 (en) CO removal system and CO removal method
JP5422493B2 (en) Gas calorific value measuring device and gas calorific value measuring method
KR20060046059A (en) Mixing ratio detection device, control method of the mixing ratio detection device and fuel cell system mounting the mixing ratio detection device
WO2001096846A1 (en) Gas concentration sensor, hydrogen purification unit using this and fuel cell system
JP2005225725A (en) Steam reforming apparatus
JP2007109590A (en) Reforming device for fuel cell, and fuel cell system equipped with the reforming device for fuel cell
JP4847759B2 (en) Operation method of hydrogen production apparatus, hydrogen production apparatus, and fuel cell power generation apparatus
JP2008159373A (en) Hydrogen manufacturing device and fuel cell electric power generation system
CA2571916A1 (en) Precise oxygen to carbon ratio control in oxidation reformers
JP4610097B2 (en) Fuel reforming system
JP2001302207A (en) Method for starting hydrogen generator
US7258704B2 (en) Hydrogen generator and fuel cell system having the same
JP2005158466A (en) Fuel cell power generation system
JP2004006405A (en) Hydrogen purification apparatus
JP2009091187A (en) Hydrogen producing apparatus
JP5283330B2 (en) Operation method of hydrogen generator and hydrogen generator
JP3473758B2 (en) Gas concentration detector and hydrogen purifier
JP2001343341A (en) Gas concentration detector, hydrogen refiner and fuel cell system including the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130308

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140114

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140115

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140317

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140902

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20141104

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150303

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150501

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150602

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150630

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5773587

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees