JPH02111601A - 燃料電池の燃料改質器 - Google Patents
燃料電池の燃料改質器Info
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- JPH02111601A JPH02111601A JP63264313A JP26431388A JPH02111601A JP H02111601 A JPH02111601 A JP H02111601A JP 63264313 A JP63264313 A JP 63264313A JP 26431388 A JP26431388 A JP 26431388A JP H02111601 A JPH02111601 A JP H02111601A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
- H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
- H01M8/0631—Reactor construction specially adapted for combination reactor/fuel cell
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
- B01J8/067—Heating or cooling the reactor
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、天然ガスやメタノールなどの炭化水素を、
水素に富む改質ガスに改質して燃料電池に供給する燃料
改質器に関する。
水素に富む改質ガスに改質して燃料電池に供給する燃料
改質器に関する。
燃料電池発電装置は効率の高さ、環境性の良さなどの特
長を有し、コジェネレーシッン装置の本命として実用化
がはかられている。第４図に従来装置のフロー図を示す
ように、燃料電池発電装置のうちの主構成部分である燃
料改質器１＾は、天然ガスやメタノールなどの改質原ｔ
４１３中の炭化水素を触媒のもとて水蒸気と反応させ、
燃＃４電池Ｉ２に使用できるまでの水素濃凌の改質ガス
１４に変換する装置である。炭化水素の水蒸気改質反応
はメタンの場合は次式で表わされる。
長を有し、コジェネレーシッン装置の本命として実用化
がはかられている。第４図に従来装置のフロー図を示す
ように、燃料電池発電装置のうちの主構成部分である燃
料改質器１＾は、天然ガスやメタノールなどの改質原ｔ
４１３中の炭化水素を触媒のもとて水蒸気と反応させ、
燃＃４電池Ｉ２に使用できるまでの水素濃凌の改質ガス
１４に変換する装置である。炭化水素の水蒸気改質反応
はメタンの場合は次式で表わされる。
仝
ＣＨａ ” ２ Ｈｚ Ｏ→ ＣＯｔ＋＼Ｈｔ −
−（１１メタノールの場合は次式で表わされる。
−（１１メタノールの場合は次式で表わされる。
ＣＨ３０Ｈ＋Ｈ□０ → ＣＯ□＋３ ）！ ！ −
ｆ２１上記反応はともに大きな吸熱反応であるため、燃
料電池１２で発電に利用されなかった水素をオフガス１
４Ｂとして改質装置内のバーナーＢで燃焼させ、その熱
源としている。また反応空気１５のオフ空気１５Ｂもバ
ーナに送られて燃焼に利用される。
ｆ２１上記反応はともに大きな吸熱反応であるため、燃
料電池１２で発電に利用されなかった水素をオフガス１
４Ｂとして改質装置内のバーナーＢで燃焼させ、その熱
源としている。また反応空気１５のオフ空気１５Ｂもバ
ーナに送られて燃焼に利用される。
第５図は従来例になる改ｆ器２１を示す断ｉｍ図で、外
箱２７の内部に配された改質器２３の内部には改質触媒
２５が納められており、ここを改質ガスが人口２０より
出口２１に向けて通過する。一方バーナよりの燃焼ガス
は入口１８より出口１９に向けて通過して改質管２３を
加熱する。この加熱された改質管２３より対流伝熱や放
射伝熱によって加熱された改質触媒２５のすき間を改質
ガスが通過して水素に富んだガスへの改質反応が行われ
る。そして通常改質器の外箱内には複数本の改質管が配
置されている。
箱２７の内部に配された改質器２３の内部には改質触媒
２５が納められており、ここを改質ガスが人口２０より
出口２１に向けて通過する。一方バーナよりの燃焼ガス
は入口１８より出口１９に向けて通過して改質管２３を
加熱する。この加熱された改質管２３より対流伝熱や放
射伝熱によって加熱された改質触媒２５のすき間を改質
ガスが通過して水素に富んだガスへの改質反応が行われ
る。そして通常改質器の外箱内には複数本の改質管が配
置されている。
ところでこのような改質器では燃焼に必要な炉体積が必
要なこと、改質触媒を充填した改質管の内側の伝熱律速
で触媒量がある程度以下には減らせないことなどにより
燃料電池用改質器として必要なコンパクト化が阻害され
るという問題がある。
要なこと、改質触媒を充填した改質管の内側の伝熱律速
で触媒量がある程度以下には減らせないことなどにより
燃料電池用改質器として必要なコンパクト化が阻害され
るという問題がある。
本発明は、燃料電池発電装置に適したコンパクト性を有
し、しかも改質反応に必要な伝熱性能の良い燃料改質器
を提供することを目的とする。
し、しかも改質反応に必要な伝熱性能の良い燃料改質器
を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、この発明によれば、天然ガ
スやメタノールなどの炭化水素やアルコール類を水蒸気
と反応させて水素に富んだ改質ガスにして、燃料電池に
供給する燃料改質器であって、燃焼ガスが通流する外箱
内に改質原料ガスが通流する複数本の改質管を互いに平
行配置したものにおいて、改質管はその内面に改質用触
媒を、外面にこの改質反応に必要な熱を与える燃料を燃
焼させる反応に活性をもつ燃焼用触媒を担持したものと
する。
スやメタノールなどの炭化水素やアルコール類を水蒸気
と反応させて水素に富んだ改質ガスにして、燃料電池に
供給する燃料改質器であって、燃焼ガスが通流する外箱
内に改質原料ガスが通流する複数本の改質管を互いに平
行配置したものにおいて、改質管はその内面に改質用触
媒を、外面にこの改質反応に必要な熱を与える燃料を燃
焼させる反応に活性をもつ燃焼用触媒を担持したものと
する。
この発明の構成によると、改質管の内側には改質用触媒
が、外側には燃焼用触媒が担持されているので、改質器
内部に燃料電池からでるオフガスなどの燃料と空気が供
給されると燃焼反応して発熱し、この熱は改質管を伝導
して効率よく改質管の内側に担持されている改質用触媒
に伝わる。従って改質管の内部に改質原料ガスと水蒸気
が供給されると前記の熱を吸熱して炭化水素の水蒸気改
質反応をおこし、水素に富んだガスを発生する。
が、外側には燃焼用触媒が担持されているので、改質器
内部に燃料電池からでるオフガスなどの燃料と空気が供
給されると燃焼反応して発熱し、この熱は改質管を伝導
して効率よく改質管の内側に担持されている改質用触媒
に伝わる。従って改質管の内部に改質原料ガスと水蒸気
が供給されると前記の熱を吸熱して炭化水素の水蒸気改
質反応をおこし、水素に富んだガスを発生する。
すなわち、燃焼用触媒側で発生した燃焼熱を改質管の熱
伝導性を利用して改質触媒側の水蒸気改質反応に必要な
反応熱として供給することができるので、改質用触媒を
改質管に充填した熱伝導性の悪い従来例における伝熱律
速に縛られることなく、効率よく改質反応を行うことが
できる。
伝導性を利用して改質触媒側の水蒸気改質反応に必要な
反応熱として供給することができるので、改質用触媒を
改質管に充填した熱伝導性の悪い従来例における伝熱律
速に縛られることなく、効率よく改質反応を行うことが
できる。
以下この発明を実施例に基づいて説明する。第１図はこ
の発明の実施例を示す改質器ｌの側面断面図で、外箱７
の内部に改質管３が配置されていて、この例では改質原
料ガスと水蒸気が人口ｌＯより供給されて改質管３の内
側を通り、改質された改質ガスは出口１１より出て燃料
電池に送られる。
の発明の実施例を示す改質器ｌの側面断面図で、外箱７
の内部に改質管３が配置されていて、この例では改質原
料ガスと水蒸気が人口ｌＯより供給されて改質管３の内
側を通り、改質された改質ガスは出口１１より出て燃料
電池に送られる。
燃料電池から出るオフガスなどの燃料と空気は入口８よ
り改質器内に入り、改質管の外側を通って燃焼反応によ
り発熱加熱を行い、燃焼排ガスとなって出口９より出て
行く、改質管３の構造を第２図の斜視図で示す、この改
質管３は改質原料ガスによって、管６の材質と改質用触
媒５とは、それに適したものを選択する必要があるが、
例えば天然ガスの場合には管としてコージライトやアル
ミナなどが通している。この管の内側にニッケル系の改
質用触媒５を担持させ、外側には白金やパラジウムなど
の貴金属系の燃焼用触媒４を担持させている。
り改質器内に入り、改質管の外側を通って燃焼反応によ
り発熱加熱を行い、燃焼排ガスとなって出口９より出て
行く、改質管３の構造を第２図の斜視図で示す、この改
質管３は改質原料ガスによって、管６の材質と改質用触
媒５とは、それに適したものを選択する必要があるが、
例えば天然ガスの場合には管としてコージライトやアル
ミナなどが通している。この管の内側にニッケル系の改
質用触媒５を担持させ、外側には白金やパラジウムなど
の貴金属系の燃焼用触媒４を担持させている。
この改質管３を燃料電池に必要な改質ガス量に応じて本
数を決定し、多管式熱交換器と頬領した構造にして外箱
７に収めて改質器１としている。
数を決定し、多管式熱交換器と頬領した構造にして外箱
７に収めて改質器１としている。
第３図は第１図のＡ−Ａ線から見た断面図で、この例で
は外箱７の内部に６本の改質管３を収めて形成されてい
る。ここで−例として選んだ改質原料ガスである天然ガ
スと水蒸気は改質管３の内側を通あいだに、外側の燃焼
用触媒での燃焼熱をうけ、水素に冨んだガスに改質され
てゆく、この発明では改質反応に必要な熱が、放射や対
流ではなく、伝導伝熱のみで伝わるので、伝熱効率が従
来例より改良されて改質管３の大きさや本数が減少して
コンパクト化された改質器１を提供できる。
は外箱７の内部に６本の改質管３を収めて形成されてい
る。ここで−例として選んだ改質原料ガスである天然ガ
スと水蒸気は改質管３の内側を通あいだに、外側の燃焼
用触媒での燃焼熱をうけ、水素に冨んだガスに改質され
てゆく、この発明では改質反応に必要な熱が、放射や対
流ではなく、伝導伝熱のみで伝わるので、伝熱効率が従
来例より改良されて改質管３の大きさや本数が減少して
コンパクト化された改質器１を提供できる。
この発明は前述のように、改質管の内側に改質用触媒を
、外側に燃焼用触媒を担持させ、これを複数本外箱の中
に収納して改質器の主要部を形成した。その結果、燃焼
用触媒側で発生した燃焼熱が熱伝導によって改質用触媒
に効率よく伝わり、この燃焼熱が吸熱反応である水蒸気
改質反応の熱源として利用されるので、従来装置で必要
としたバーナおよびその燃焼炉が不要となり改質器のコ
ンパクト化が可能になるとともに、ガス通路が改質触媒
層で形成されているために、従来技術で問題となった改
質用触媒内の伝熱律速から完全に解放され、これに基づ
いて改質用触媒量を低減できる利点がある。
、外側に燃焼用触媒を担持させ、これを複数本外箱の中
に収納して改質器の主要部を形成した。その結果、燃焼
用触媒側で発生した燃焼熱が熱伝導によって改質用触媒
に効率よく伝わり、この燃焼熱が吸熱反応である水蒸気
改質反応の熱源として利用されるので、従来装置で必要
としたバーナおよびその燃焼炉が不要となり改質器のコ
ンパクト化が可能になるとともに、ガス通路が改質触媒
層で形成されているために、従来技術で問題となった改
質用触媒内の伝熱律速から完全に解放され、これに基づ
いて改質用触媒量を低減できる利点がある。
第１図はこの発明の実施例になる改質器の側面を示す断
面図、第２図はこの発明の実施例の改質管を示す斜視図
、第３図はこの発明の実施例になる改質器の平面断面図
、第４図は従来例を示す系統ブロック図、第５図は改質
器の従来例を示す断面図である。
面図、第２図はこの発明の実施例の改質管を示す斜視図
、第３図はこの発明の実施例になる改質器の平面断面図
、第４図は従来例を示す系統ブロック図、第５図は改質
器の従来例を示す断面図である。
Claims (1)
- １）天然ガスやメタノールなどの炭化水素やアルコール
類を水蒸気と反応させて水素に富んだ改質ガスにして、
燃料電池に供給する燃料改質器であって、燃焼ガスが通
流する外箱内に改質原料ガスが通流する複数本の改質管
を互いに平行配置したものにおいて、改質管はその内面
に改質用触媒を、外面にこの改質反応に必要な熱を与え
る燃料を燃焼させる反応に活性をもつ燃焼用触媒を担持
したことを特徴とする燃料電池の燃料改質器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63264313A JPH02111601A (ja) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | 燃料電池の燃料改質器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63264313A JPH02111601A (ja) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | 燃料電池の燃料改質器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02111601A true JPH02111601A (ja) | 1990-04-24 |
Family
ID=17401449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63264313A Pending JPH02111601A (ja) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | 燃料電池の燃料改質器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02111601A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02160602A (ja) * | 1988-12-15 | 1990-06-20 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 燃料電池用燃料改質方法 |
| JPH0498011A (ja) * | 1990-08-15 | 1992-03-30 | Youyuu Tansanengata Nenryo Denchi Hatsuden Syst Gijutsu Kenkyu Kumiai | 燃料電池アノード廃ガスの燃焼方法 |
| JPH04160002A (ja) * | 1990-10-22 | 1992-06-03 | Takuma Sogo Kenkyusho:Kk | メタノール改質装置 |
-
1988
- 1988-10-20 JP JP63264313A patent/JPH02111601A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02160602A (ja) * | 1988-12-15 | 1990-06-20 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 燃料電池用燃料改質方法 |
| JPH0498011A (ja) * | 1990-08-15 | 1992-03-30 | Youyuu Tansanengata Nenryo Denchi Hatsuden Syst Gijutsu Kenkyu Kumiai | 燃料電池アノード廃ガスの燃焼方法 |
| JPH04160002A (ja) * | 1990-10-22 | 1992-06-03 | Takuma Sogo Kenkyusho:Kk | メタノール改質装置 |
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