JPH02120206A - 燃料電池用改質装置 - Google Patents
燃料電池用改質装置Info
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- JPH02120206A JPH02120206A JP63270767A JP27076788A JPH02120206A JP H02120206 A JPH02120206 A JP H02120206A JP 63270767 A JP63270767 A JP 63270767A JP 27076788 A JP27076788 A JP 27076788A JP H02120206 A JPH02120206 A JP H02120206A
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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
-
- 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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、熱効率を向上すると共に、触媒の充填効率を
上げる燃料電池用改質装置に関する。
上げる燃料電池用改質装置に関する。
燃料電池は、主として燃料を水素に変換する改質装置と
、この改質装置で生成した水素を空気（酸素）と反応さ
せて水と電気とに変える燃料電池本体とから構成されて
いる。このうち改質装置は、液体原料（例えばメタノー
ルと水との混合液）を気化させて原料ガスにし、これを
加熱された触媒層で反応させることにより水素ガス主体
の改質ガスに変化させるようになっている。
、この改質装置で生成した水素を空気（酸素）と反応さ
せて水と電気とに変える燃料電池本体とから構成されて
いる。このうち改質装置は、液体原料（例えばメタノー
ルと水との混合液）を気化させて原料ガスにし、これを
加熱された触媒層で反応させることにより水素ガス主体
の改質ガスに変化させるようになっている。
一方、燃料電池には液化天然ガスを燃料とするプラント
級の大型のものから、メタノールと水の混合液体等を燃
料とする小型のものまで開発されつつある。このうち後
者の小型の燃料電池は、車両に搭載したり、一般家庭に
設置したりできるようにすることを目的とするため、装
置を出来るだけコンパクトにすることが要求されている
。しかし、装置をコンパクトにしすぎると触媒充填効率
が低下したり、熱効率が低下したりするという問題を有
していた。
級の大型のものから、メタノールと水の混合液体等を燃
料とする小型のものまで開発されつつある。このうち後
者の小型の燃料電池は、車両に搭載したり、一般家庭に
設置したりできるようにすることを目的とするため、装
置を出来るだけコンパクトにすることが要求されている
。しかし、装置をコンパクトにしすぎると触媒充填効率
が低下したり、熱効率が低下したりするという問題を有
していた。
本発明の目的は、上述した従来の問題を解決し、熱効率
を増大すると共に、触媒充填効率を向上させる燃料電池
用改質装置を提供することにある。
を増大すると共に、触媒充填効率を向上させる燃料電池
用改質装置を提供することにある。
上記目的を達成する本発明の燃料電池用改質装置は、加
熱層の中に触媒層を配置すると共に、該触媒層の中に前
記加熱層から延びる複数の加熱手段を分散状に挿入させ
たことを特徴とするものである。
熱層の中に触媒層を配置すると共に、該触媒層の中に前
記加熱層から延びる複数の加熱手段を分散状に挿入させ
たことを特徴とするものである。
このように触媒層の中に加熱手段を分散状に挿入するた
め、触媒層内部まで熱の供給を容易にして熱効率を向上
し、それに伴って反応ガスを通過させるための触媒層断
面積を増加可能にして、触媒の充填効率向上を可能にす
るのである。
め、触媒層内部まで熱の供給を容易にして熱効率を向上
し、それに伴って反応ガスを通過させるための触媒層断
面積を増加可能にして、触媒の充填効率向上を可能にす
るのである。
以下、本発明を図に示す実施例によって説明する。
第１図Ａ、Ｈに示す実施例において、■は液体燃料を気
化するための蒸発器、２は蒸発器ｌの下方に設置された
バーナである。３は筒状の反応槽で、その内部に触媒が
充填されて触媒層４を形成している。これら反応槽３の
内側と外側には、それぞれ加熱層５ａ、５ｂが形成され
ている。
化するための蒸発器、２は蒸発器ｌの下方に設置された
バーナである。３は筒状の反応槽で、その内部に触媒が
充填されて触媒層４を形成している。これら反応槽３の
内側と外側には、それぞれ加熱層５ａ、５ｂが形成され
ている。
蒸発器１はパイプｌａをコイル状に巻いて構成されてお
り、そのパイプｌａ中に供給管６から反応用の燃料（例
えばメタノールと水との混合液）を供給しながら、バー
ナ２の加熱によって蒸発気化させるようになっている。
り、そのパイプｌａ中に供給管６から反応用の燃料（例
えばメタノールと水との混合液）を供給しながら、バー
ナ２の加熱によって蒸発気化させるようになっている。
バーナ２は図示しない燃料供給源から供給された燃焼用
燃料を、空気ロアからハツチング矢印のように空気を取
り入れて燃焼させて加熱ガスにするようにしている。
燃料を、空気ロアからハツチング矢印のように空気を取
り入れて燃焼させて加熱ガスにするようにしている。
バーナ２で発生した加熱ガスは、黒塗り矢印のように、
反応槽３の内側と外側の加熱層５ａ。
反応槽３の内側と外側の加熱層５ａ。
５ｂに分かれて上昇し、触媒層４中を流れる反応ガスと
並流しながら加熱を行い、上部の排気管１２から排出さ
れる。
並流しながら加熱を行い、上部の排気管１２から排出さ
れる。
上記反応槽３は下部側に集合室８を有し、その集合室８
に蒸発器１のバイブ１ａの末端が連結し、また上部側に
は導出管１０を有し、これを図示しない燃料電池本体に
接続するようにしている。また、反応槽３内の触媒層４
中には、平面視で多数本の熱伝導体１３が加熱手段とし
て分散状に挿入され、かつ上下方向に延びている。これ
ら多数本の熱伝導体１３の下端は、反応槽３外側の加熱
層中に露出した環状の固定板１４に一体に連結され、こ
の固定板１４から熱を伝導されるようになっている。こ
の固定板１４としては、上記のように全ての熱伝導体１
３に対して共通に設けてもよく、或いは各熱伝導体１３
ごとに個別に設けてもよい。
に蒸発器１のバイブ１ａの末端が連結し、また上部側に
は導出管１０を有し、これを図示しない燃料電池本体に
接続するようにしている。また、反応槽３内の触媒層４
中には、平面視で多数本の熱伝導体１３が加熱手段とし
て分散状に挿入され、かつ上下方向に延びている。これ
ら多数本の熱伝導体１３の下端は、反応槽３外側の加熱
層中に露出した環状の固定板１４に一体に連結され、こ
の固定板１４から熱を伝導されるようになっている。こ
の固定板１４としては、上記のように全ての熱伝導体１
３に対して共通に設けてもよく、或いは各熱伝導体１３
ごとに個別に設けてもよい。
このような反応槽３中の触媒層４に対し、蒸発器１で気
化された燃料ガスが、白抜き矢印のように集合室８を経
由して分配され、その触媒層４を上昇する間に反応を行
って水素ガス主体の改質ガスになり、導出管１０から燃
料電池本体へ供給されるようになっている。
化された燃料ガスが、白抜き矢印のように集合室８を経
由して分配され、その触媒層４を上昇する間に反応を行
って水素ガス主体の改質ガスになり、導出管１０から燃
料電池本体へ供給されるようになっている。
上述した改質装置によると、触媒層４の中に多数本の熱
伝導体１３が分散状に挿入され、加熱層から熱を触媒層
の内部まで供給するようにしているため、温度分布を均
一化させ熱効率を向上させることができる。また、この
ような熱効率の向上によって、触媒層４の断面積、すな
わち反応ガスを通過させる触媒層４の断面積を可及的に
増加させることができるから、触媒の充填効率の向上を
可能にする。
伝導体１３が分散状に挿入され、加熱層から熱を触媒層
の内部まで供給するようにしているため、温度分布を均
一化させ熱効率を向上させることができる。また、この
ような熱効率の向上によって、触媒層４の断面積、すな
わち反応ガスを通過させる触媒層４の断面積を可及的に
増加させることができるから、触媒の充填効率の向上を
可能にする。
また、複数本の熱伝導体１３が加熱手段として分散状に
挿入されたことにより、温度分布の均一化を図りやすく
なり、また装置のスタートアンプや負荷応答性を向上さ
せることができる。
挿入されたことにより、温度分布の均一化を図りやすく
なり、また装置のスタートアンプや負荷応答性を向上さ
せることができる。
なお、上記実施例では、熱伝導体１３は直接、触媒層４
の中に挿入されるようにしているが、第２図Ａ、Ｂに示
す実施例のように、触媒層４と熱伝導体１３との間に隔
壁１７を設けるようしてもよい。このようにすると、反
応ガスのシール機能を確実にすることができる。また、
この隔壁１７を設ける場合には、隔壁１７と熱伝導体１
３との間に若干の隙間を設けるようにするとよく、その
隙間によって熱伝導体１３の熱歪を吸収することができ
るようになる。
の中に挿入されるようにしているが、第２図Ａ、Ｂに示
す実施例のように、触媒層４と熱伝導体１３との間に隔
壁１７を設けるようしてもよい。このようにすると、反
応ガスのシール機能を確実にすることができる。また、
この隔壁１７を設ける場合には、隔壁１７と熱伝導体１
３との間に若干の隙間を設けるようにするとよく、その
隙間によって熱伝導体１３の熱歪を吸収することができ
るようになる。
また、熱伝導体１３は、反応ガスを上記実施例のように
上方に流す場合には、その断面積を上方に向かうほど小
さく、テーパ状にするとよい。すなわち、触媒Ｎ４内の
反応ガスの流れに沿って変化させ、反応初期の部分（反
応ガスの上流側）では断面積を大きく、反応後期の部分
（反応ガスの下流側）では小さくするようにすれば、熱
の伝導効果を一層良好にすることができる。
上方に流す場合には、その断面積を上方に向かうほど小
さく、テーパ状にするとよい。すなわち、触媒Ｎ４内の
反応ガスの流れに沿って変化させ、反応初期の部分（反
応ガスの上流側）では断面積を大きく、反応後期の部分
（反応ガスの下流側）では小さくするようにすれば、熱
の伝導効果を一層良好にすることができる。
第３図Ａ、Ｂは、本発明の他の実施例を示すものである
。
。
この実施例では、触媒層４の中に挿入する加熱手段を、
第１図Ａ、 Ｂや第２図Ａ、Ｂに設けた熱伝導体１３に
変えて、加熱ガスの通過するパイプ１５にしたものであ
る。このような加熱手段によっても、上記実施例と同様
の効果を得ることができる。
第１図Ａ、 Ｂや第２図Ａ、Ｂに設けた熱伝導体１３に
変えて、加熱ガスの通過するパイプ１５にしたものであ
る。このような加熱手段によっても、上記実施例と同様
の効果を得ることができる。
第４図Ａ、 Ｂは、さらに他の実施例を示すものである
。
。
この実施例では、触媒層４の中に挿入する加熱手段とし
て、触媒層４の上部側を一部残して内外層に部分する隔
壁状の環状熱伝導体１６を設け、さらに環状熱伝導体１
６の両側に多数本の棒状熱伝導体１３を分散状に挿入し
たものである。このように触媒層４を部分する隔壁状熱
伝導体１６が介在することにより、燃料ガス（反応ガス
）が、図示のように触媒層４の中を往復移動してから導
出管１０に導かれるようになる。
て、触媒層４の上部側を一部残して内外層に部分する隔
壁状の環状熱伝導体１６を設け、さらに環状熱伝導体１
６の両側に多数本の棒状熱伝導体１３を分散状に挿入し
たものである。このように触媒層４を部分する隔壁状熱
伝導体１６が介在することにより、燃料ガス（反応ガス
）が、図示のように触媒層４の中を往復移動してから導
出管１０に導かれるようになる。
このため同じ容積の触媒層でありながら、触媒層４の長
さを約２倍にすることができ、−層の反応効率の向上を
図ることができるようになる。
さを約２倍にすることができ、−層の反応効率の向上を
図ることができるようになる。
第５図Ａ、Ｂは、さらに他の実施例を示すものである。
この実施例では、第１図Ａ、Ｂの改質装置において、そ
の反応槽３の外側に、さらに別の反応槽３ａを多重に配
置し、かつその反応槽３ａの外側に加熱層５Ｃを配置し
たものである。また、蒸発器１のパイプ１ａの端部を反
応槽３の上部に連結すると共に、反応槽３，３ａの下端
同士を集合室８を介して互いに連結し、さらに反応槽３
ａの上端部を導出管１０に導くようにしている。また、
加熱層５ａ、５ｂ、５ｃについては、加熱層５ａと５ｂ
の上端同士を連結すると共に、加熱層５ｂと５０の上端
部同士を連結し、バーナ２で発生した加熱ガスが加熱層
５ａ、５ｂ、５ｃを順次シリーズに流れるようにしてい
る。
の反応槽３の外側に、さらに別の反応槽３ａを多重に配
置し、かつその反応槽３ａの外側に加熱層５Ｃを配置し
たものである。また、蒸発器１のパイプ１ａの端部を反
応槽３の上部に連結すると共に、反応槽３，３ａの下端
同士を集合室８を介して互いに連結し、さらに反応槽３
ａの上端部を導出管１０に導くようにしている。また、
加熱層５ａ、５ｂ、５ｃについては、加熱層５ａと５ｂ
の上端同士を連結すると共に、加熱層５ｂと５０の上端
部同士を連結し、バーナ２で発生した加熱ガスが加熱層
５ａ、５ｂ、５ｃを順次シリーズに流れるようにしてい
る。
この改質装置は、両反応槽３．３ａの触媒層４．４中に
熱伝導体１３を分散状に挿入しているので、本発明によ
る効果を当然有するが、さらに触媒層を多重筒状に配置
した点でも触媒の充填効率を向上し、またこのように配
置した触媒層と加熱層とを交互に配置したことにより交
換熱量を増大し、−層の熱効率の向上を図ることができ
る。
熱伝導体１３を分散状に挿入しているので、本発明によ
る効果を当然有するが、さらに触媒層を多重筒状に配置
した点でも触媒の充填効率を向上し、またこのように配
置した触媒層と加熱層とを交互に配置したことにより交
換熱量を増大し、−層の熱効率の向上を図ることができ
る。
また、スタートアンプや負荷変動に対する応答性を一層
良好にすることができる。
良好にすることができる。
上述したように本発明の燃料電池用改質装置は、加熱層
の中に触媒層を配置すると共に、該触媒層の中に前記加
熱層から延びる複数の加熱手段を分散状に挿入させたの
で、触媒層の内部まで熱の供給を容易にして熱効率を向
上し、それに伴って反応ガスを通過させるための触媒層
断面積を増加可能にするため、触媒の充填効率を向上さ
せることができる。
の中に触媒層を配置すると共に、該触媒層の中に前記加
熱層から延びる複数の加熱手段を分散状に挿入させたの
で、触媒層の内部まで熱の供給を容易にして熱効率を向
上し、それに伴って反応ガスを通過させるための触媒層
断面積を増加可能にするため、触媒の充填効率を向上さ
せることができる。
第１図Ａは本発明の実施例からなる燃料電池用改質装置
を示す縦断面図、第１図Ｂは第１図Ａの１−１矢視図で
ある。第２図Ａ〜第５図Ａはそれぞれ他の実施例による
燃料電池用改質装置を示す縦断面図であり、第２図Ｂ〜
第５図Ｂはそれぞれ第２図Ａ〜第５図Ａのｎ−ｎ、ｍ−
［［１，ｍＶ−ＩＶ、 Ｖ−Ｖ矢視図である。 ｌ・・・蒸発器、２・・・バーナ、３，３ａ・・・反応
槽、４・・・触媒層、５ａ、５ｂ、５ｃ・・・加熱層、
１３゜１６・・・熱伝導体（加熱手段）、１５・・・パ
イプ（加熱手段）。
を示す縦断面図、第１図Ｂは第１図Ａの１−１矢視図で
ある。第２図Ａ〜第５図Ａはそれぞれ他の実施例による
燃料電池用改質装置を示す縦断面図であり、第２図Ｂ〜
第５図Ｂはそれぞれ第２図Ａ〜第５図Ａのｎ−ｎ、ｍ−
［［１，ｍＶ−ＩＶ、 Ｖ−Ｖ矢視図である。 ｌ・・・蒸発器、２・・・バーナ、３，３ａ・・・反応
槽、４・・・触媒層、５ａ、５ｂ、５ｃ・・・加熱層、
１３゜１６・・・熱伝導体（加熱手段）、１５・・・パ
イプ（加熱手段）。
Claims (1)
- 加熱層の中に触媒層を配置すると共に、該触媒層の中に
前記加熱層から延びる複数の加熱手段を分散状に挿入し
てなる燃料電池用改質装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63270767A JPH02120206A (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | 燃料電池用改質装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63270767A JPH02120206A (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | 燃料電池用改質装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02120206A true JPH02120206A (ja) | 1990-05-08 |
Family
ID=17490714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63270767A Pending JPH02120206A (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | 燃料電池用改質装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02120206A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997039490A3 (en) * | 1996-04-12 | 1998-01-08 | Ztek Corp | Thermally enhanced compact reformer |
| JP2007320796A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Japan Energy Corp | 酸化自己熱型改質装置 |
-
1988
- 1988-10-28 JP JP63270767A patent/JPH02120206A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997039490A3 (en) * | 1996-04-12 | 1998-01-08 | Ztek Corp | Thermally enhanced compact reformer |
| US5858314A (en) * | 1996-04-12 | 1999-01-12 | Ztek Corporation | Thermally enhanced compact reformer |
| US6183703B1 (en) | 1996-04-12 | 2001-02-06 | Ztek Corporation | Thermally enhanced compact reformer |
| JP2007320796A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Japan Energy Corp | 酸化自己熱型改質装置 |
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