JPH03276577A - 燃料電池発電装置 - Google Patents
燃料電池発電装置Info
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- JPH03276577A JPH03276577A JP2076205A JP7620590A JPH03276577A JP H03276577 A JPH03276577 A JP H03276577A JP 2076205 A JP2076205 A JP 2076205A JP 7620590 A JP7620590 A JP 7620590A JP H03276577 A JPH03276577 A JP H03276577A
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Classifications
-
- 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
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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、炭化水素系やアルコール系の原燃料を水素に
富むガスに改質する燃料改質装置とこの改質ガスが供給
される燃料電池とからなる燃料電池発電装置に関する。
富むガスに改質する燃料改質装置とこの改質ガスが供給
される燃料電池とからなる燃料電池発電装置に関する。
燃料電池と燃料改質装置とが組合わせられて構成される
燃料電池発電装置は、効率の高さ、環境性の良さなどの
特徴を有し、コジェネレーションとＳ★用化がはかられ
ている。燃料電池発電装置の主構成部分である燃料改質
装置は、天然ガスやメタノールなどの炭化水素やアルコ
ール類を触媒の存在の下で水蒸気と反応させ、燃料電池
に使用できるまでの水素濃度の改質ガスに変換する装置
である。
燃料電池発電装置は、効率の高さ、環境性の良さなどの
特徴を有し、コジェネレーションとＳ★用化がはかられ
ている。燃料電池発電装置の主構成部分である燃料改質
装置は、天然ガスやメタノールなどの炭化水素やアルコ
ール類を触媒の存在の下で水蒸気と反応させ、燃料電池
に使用できるまでの水素濃度の改質ガスに変換する装置
である。
燃料改質装置における水蒸気改質反応は、メタンの場合
は ＣＨ４＋ Ｈ８０→ ｃｏ ＋ ３Ｈ８Ｃｏ ＋
Ｈ＊Ｏ＝ Ｃｏｇ ＋ Ｈｚメタノールの場合は ＣＯ５ＯＨ−Ｃｏ ＋ ２Ｈｔ Ｃｏ ＋ ＨｌＯ−Ｃ（ｈ 十Ｈ１で表わされ、と
もに大きな吸熱反応であるため外部から連続して熱を供
給しなければならない、このため燃料電池の電池反応に
よる発電時、利用されなかった水素を含む燃料電池から
排出されるオフガスをその熱源としている。
は ＣＨ４＋ Ｈ８０→ ｃｏ ＋ ３Ｈ８Ｃｏ ＋
Ｈ＊Ｏ＝ Ｃｏｇ ＋ Ｈｚメタノールの場合は ＣＯ５ＯＨ−Ｃｏ ＋ ２Ｈｔ Ｃｏ ＋ ＨｌＯ−Ｃ（ｈ 十Ｈ１で表わされ、と
もに大きな吸熱反応であるため外部から連続して熱を供
給しなければならない、このため燃料電池の電池反応に
よる発電時、利用されなかった水素を含む燃料電池から
排出されるオフガスをその熱源としている。
ところで、これらの反応で副生じてくる一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）は燐酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）の触媒毒であり、燃
料電池の特性低下の原因の一つとなっている。
Ｏ）は燐酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）の触媒毒であり、燃
料電池の特性低下の原因の一つとなっている。
第２図は改質ガス中のＣＯ濃度によるＰＡＦＣの特性低
下の例を示すものであり、図からＣＯ濃度が増加すると
燃料電池の電圧降下が大きくなることが理解される。
下の例を示すものであり、図からＣＯ濃度が増加すると
燃料電池の電圧降下が大きくなることが理解される。
したがって、従来の燃料改質装置では改質ガス中のＣＯ
ｓ度を、例えばメタノールを改質する場合には１〜２％
（ｄｒｙ ｂａｓｅ） 、メタンを改質する場合には０
．１〜１％（ｄｒｙ ｂａｓｅ）程度にして燃料電池の
特性に悪影響を与えないようにしている。
ｓ度を、例えばメタノールを改質する場合には１〜２％
（ｄｒｙ ｂａｓｅ） 、メタンを改質する場合には０
．１〜１％（ｄｒｙ ｂａｓｅ）程度にして燃料電池の
特性に悪影響を与えないようにしている。
上記のように従来燃料改質装置で生成される改質ガス中
のＣＯｓ度を低くして燃料電池の特性に悪影響を与えな
いようにしているが、近年、高特性のＰＡＦＣの開発や
固体高分子電解質膜燃料電池（ＰＲ？ＩＦＣ）の開発が
行われてきており、この場合には従来のＣＯｓ度の改質
ガスでは特性低下が大きく、従来技術での改質装置では
対応できなくなっている。
のＣＯｓ度を低くして燃料電池の特性に悪影響を与えな
いようにしているが、近年、高特性のＰＡＦＣの開発や
固体高分子電解質膜燃料電池（ＰＲ？ＩＦＣ）の開発が
行われてきており、この場合には従来のＣＯｓ度の改質
ガスでは特性低下が大きく、従来技術での改質装置では
対応できなくなっている。
本発明の目的は、燃料改質装置で生成された改質ガス中
のＣＯ濃度を殆んどな（して燃料電池に供給できる燃料
電池発電装置を提供することである。
のＣＯ濃度を殆んどな（して燃料電池に供給できる燃料
電池発電装置を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明によれば、炭化水素
系やアルコール系の原燃料を水素に富むガスに改質する
燃料改質装置と、この燃料改質装置により生成された改
質ガスが改質ガス供給系を経て供給される燃料電池とに
より構成された燃料電池発電装置において、前記改質ガ
ス供給系に改質ガス中の一酸化炭素を優先して燃焼する
燃焼触媒からなる触媒燃焼器と、この燃焼器に前記−酸
化炭素を燃焼するに足る量の酸化剤を供給する酸化剤供
給系とを設けるものとする。
系やアルコール系の原燃料を水素に富むガスに改質する
燃料改質装置と、この燃料改質装置により生成された改
質ガスが改質ガス供給系を経て供給される燃料電池とに
より構成された燃料電池発電装置において、前記改質ガ
ス供給系に改質ガス中の一酸化炭素を優先して燃焼する
燃焼触媒からなる触媒燃焼器と、この燃焼器に前記−酸
化炭素を燃焼するに足る量の酸化剤を供給する酸化剤供
給系とを設けるものとする。
（作用〕
従来の燃料改質装置から燃料電池に供給される改質ガス
中には低濃度に制御されているが、−酸化炭素を含んで
いるので、この−酸化炭素を優先して燃焼する燃焼触媒
からなる触媒燃焼器により改質ガス中の一酸化炭素を、
酸化剤供給系を経て供給される前記−酸化炭素を燃焼す
るに足る量の酸化剤により燃焼して燃料電池には一酸化
炭素の殆んどない改質ガスを供給する。
中には低濃度に制御されているが、−酸化炭素を含んで
いるので、この−酸化炭素を優先して燃焼する燃焼触媒
からなる触媒燃焼器により改質ガス中の一酸化炭素を、
酸化剤供給系を経て供給される前記−酸化炭素を燃焼す
るに足る量の酸化剤により燃焼して燃料電池には一酸化
炭素の殆んどない改質ガスを供給する。
以下図面に基づいて本発明の実施例について説明する。
第１図は本発明の実施例による燃料電池発電装置の系統
図である。第１図において、１は燃料改質器であり、改
質触媒が充填された改質管２とバーナ３を備えている。
図である。第１図において、１は燃料改質器であり、改
質触媒が充填された改質管２とバーナ３を備えている。
４は改質原料供給系であり、メタノールガスと水蒸気と
を混合してなる改質原料を改質管２に供給する。５は改
質ガス供給系であり、改質管２から送出される改質ガス
を燃料電池６の燃料極に供給する。７は空電供給系であ
り、燃料電池６の空気極に空気を供給する。
を混合してなる改質原料を改質管２に供給する。５は改
質ガス供給系であり、改質管２から送出される改質ガス
を燃料電池６の燃料極に供給する。７は空電供給系であ
り、燃料電池６の空気極に空気を供給する。
８はオフガス排出系であり、供給された改質ガスと空気
とによる燃料電池６での電池反応に富与しない残存水素
を含むオフガスを燃料改質器Ｉのバーナ３に供給する。
とによる燃料電池６での電池反応に富与しない残存水素
を含むオフガスを燃料改質器Ｉのバーナ３に供給する。
９は燃焼空気供給系であり、バーナ３に燃焼空気を供給
する。
する。
このような構造において本発明に係る改質ガス中の一酸
化炭素を燃焼する装置を次記のように設けている。改質
ガス供給系５にＣＯを優先して燃焼する燃焼触媒が充填
された触媒燃焼器１０を設け、さらにこの上流側に酸化
剤を触媒燃焼器１０に供給する酸化剤供給系１１を接続
している。
化炭素を燃焼する装置を次記のように設けている。改質
ガス供給系５にＣＯを優先して燃焼する燃焼触媒が充填
された触媒燃焼器１０を設け、さらにこの上流側に酸化
剤を触媒燃焼器１０に供給する酸化剤供給系１１を接続
している。
ここで触媒燃焼器としては白金等の貴金属を触媒とした
ハニカム状のものや粒状のものが充填されたものが使用
される。また酸化剤としては純酸素あるいは空気を使用
する。
ハニカム状のものや粒状のものが充填されたものが使用
される。また酸化剤としては純酸素あるいは空気を使用
する。
このような構成により改質原料供給系４を経るメタノー
ルガスと水蒸気とが混合された改質原料を燃料改質器１
の改質管２に流入させる。そして燃料電池６からオフガ
ス供給系８を経るオフガスをバーナ３にて燃焼空気供給
系９を経る空気により燃焼し、この燃焼による熱媒体に
より改質管２を加熱し、改質管２を通流する改質原料を
改質触媒の下に水蒸気改質する。この改質ガスにはＣ０
が含まれるが、このＣＯを含む改質ガスは酸化剤供給系
１１から供給される酸化剤である酸素と混合して触媒燃
焼器１０に送気される。この場合酸化剤供給系１１から
供給される酸素量は改質ガス中のＣＯ澹度に見合う量と
する。
ルガスと水蒸気とが混合された改質原料を燃料改質器１
の改質管２に流入させる。そして燃料電池６からオフガ
ス供給系８を経るオフガスをバーナ３にて燃焼空気供給
系９を経る空気により燃焼し、この燃焼による熱媒体に
より改質管２を加熱し、改質管２を通流する改質原料を
改質触媒の下に水蒸気改質する。この改質ガスにはＣ０
が含まれるが、このＣＯを含む改質ガスは酸化剤供給系
１１から供給される酸化剤である酸素と混合して触媒燃
焼器１０に送気される。この場合酸化剤供給系１１から
供給される酸素量は改質ガス中のＣＯ澹度に見合う量と
する。
触媒燃焼器１０に流入した改質ガスと酸素との混合ガス
は燃焼触媒にてＣＯを優先して燃焼し、ＣＯを殆んど含
まない改質ガスは燃料電池６の燃料極に供給され、酸化
剤極に空気供給系７を経る空気とにより燃料電池６は電
池反応を起こして発電する。
は燃焼触媒にてＣＯを優先して燃焼し、ＣＯを殆んど含
まない改質ガスは燃料電池６の燃料極に供給され、酸化
剤極に空気供給系７を経る空気とにより燃料電池６は電
池反応を起こして発電する。
ところで、触媒燃焼器１０で改質ガス中のＣＯを優先し
て燃焼できるのは次の理由による。
て燃焼できるのは次の理由による。
改質ガス中には可燃性ガスとして、水素（Ｈ８）、−酸
化炭素（Ｃｏ） 、メタノールが存在するが、白金等の
貴金属からなる触媒には優先してｃｏが吸着するため、
Ｈｌやメタノールよりもｃｏのほうが先に燃焼反応を起
こして二酸化炭素に変わってしまう、つまり改質ガス中
のＣｏｓ度に克合った酸素を供給することにより、燃料
電池に必要なＨ８を消費することなく、不必要て有害な
ｃｏをほぼ完全に燃焼させることが可能になる。したが
って改質ガス中には殆んどＣｏがなくなり、このためＰ
ＡＦＣやＰＥＭＦＣの特性を低下させることがなくなり
、燃料電池発電装置の効率が向上する。
化炭素（Ｃｏ） 、メタノールが存在するが、白金等の
貴金属からなる触媒には優先してｃｏが吸着するため、
Ｈｌやメタノールよりもｃｏのほうが先に燃焼反応を起
こして二酸化炭素に変わってしまう、つまり改質ガス中
のＣｏｓ度に克合った酸素を供給することにより、燃料
電池に必要なＨ８を消費することなく、不必要て有害な
ｃｏをほぼ完全に燃焼させることが可能になる。したが
って改質ガス中には殆んどＣｏがなくなり、このためＰ
ＡＦＣやＰＥＭＦＣの特性を低下させることがなくなり
、燃料電池発電装置の効率が向上する。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば燃料改
質装置で改質した改質ガスを燃料電池に供給する改質ガ
ス供給系に改質ガス中のＣＯを優先して燃焼する燃焼触
媒からなる触媒燃焼器と、ＣＯを燃焼するに足る量の酸
化剤を供給する酸化剤供給系とを設けることにより、改
質ガス中のＣＯは優先して触媒燃焼器にて燃焼されるの
で、燃料電池にはＣＯを殆んど含まない改質ガスを供給
でき、このため燃料電池の特性を低下させず、これによ
り燃料電池発電装置の効率が向上するという効果がある
。
質装置で改質した改質ガスを燃料電池に供給する改質ガ
ス供給系に改質ガス中のＣＯを優先して燃焼する燃焼触
媒からなる触媒燃焼器と、ＣＯを燃焼するに足る量の酸
化剤を供給する酸化剤供給系とを設けることにより、改
質ガス中のＣＯは優先して触媒燃焼器にて燃焼されるの
で、燃料電池にはＣＯを殆んど含まない改質ガスを供給
でき、このため燃料電池の特性を低下させず、これによ
り燃料電池発電装置の効率が向上するという効果がある
。
第１図は本発明の実施例による燃料電池発電装置の系統
図、第２図はりん酸型燃料電池のＣＯ濃度による電池特
性を示す図である。 ：燃料改質器、 ：改質ガス供給系、 ６：燃 ｃｏｇ康 （Ｉ／Ｉン 第
図、第２図はりん酸型燃料電池のＣＯ濃度による電池特
性を示す図である。 ：燃料改質器、 ：改質ガス供給系、 ６：燃 ｃｏｇ康 （Ｉ／Ｉン 第
Claims (1)
- １）改質原料を水素に富むガスに改質する燃料改質装置
と、この燃料改質装置により生成された改質ガスが改質
ガス供給系を経て供給される燃料電池とにより構成され
る燃料電池発電装置において、前記改質ガス供給系に改
質ガス中の一酸化炭素を優先して燃焼させる燃焼触媒か
らなる触媒燃焼器と、この触媒燃焼器での一酸化炭素の
燃焼に足る量の酸化剤を供給する酸化剤供給系とを設け
たことを特徴とする燃料電池発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2076205A JPH03276577A (ja) | 1990-03-26 | 1990-03-26 | 燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2076205A JPH03276577A (ja) | 1990-03-26 | 1990-03-26 | 燃料電池発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03276577A true JPH03276577A (ja) | 1991-12-06 |
Family
ID=13598662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2076205A Pending JPH03276577A (ja) | 1990-03-26 | 1990-03-26 | 燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03276577A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002263501A (ja) * | 2001-03-05 | 2002-09-17 | Toyota Motor Corp | 一酸化炭素選択酸化触媒およびその製造方法 |
-
1990
- 1990-03-26 JP JP2076205A patent/JPH03276577A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002263501A (ja) * | 2001-03-05 | 2002-09-17 | Toyota Motor Corp | 一酸化炭素選択酸化触媒およびその製造方法 |
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