JPH06219703A - Fuel reformer - Google Patents
Fuel reformerInfo
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- JPH06219703A JPH06219703A JP3125693A JP3125693A JPH06219703A JP H06219703 A JPH06219703 A JP H06219703A JP 3125693 A JP3125693 A JP 3125693A JP 3125693 A JP3125693 A JP 3125693A JP H06219703 A JPH06219703 A JP H06219703A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
- C01B3/384—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts the catalyst being continuously externally heated
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、燃料改質装置に係り、
詳細には、プレート式熱交換型の反応器を備えた燃料改
質装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel reformer,
More specifically, the present invention relates to a fuel reformer equipped with a plate heat exchange type reactor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】燃料改質装置は、天然ガスやメタノール
等からなる原料から水素に富んだ改質ガスに改質し、こ
の改質ガスをエンジン等の燃焼機器や燃料電池等に機器
する装置として提供されている。このような燃料改質装
置を適用した従来のシステムとして、特開平２−１７４
５０２号公報で提案されたシステムが存在する。このシ
ステムでは、メタノールまたはメタノールと水の混合物
からなる原料を改質装置に取り込み、かつメタノール及
び燃料電池からの未反応ガス等の燃料ガスを燃焼させ、
これを改質触媒の反応熱源として改質触媒を働かせて、
原料の改質を行う。そして、この改質装置で得られた改
質ガスを燃料電池に供給して電力を得ることにより、車
両走行用モータを駆動するようにしている。このような
システムで用いられる燃料改質装置は、円筒形をなすフ
レーム内の中心部に細管からなる原料気化部を配設す
る。そして、原料気化部の周囲に同心状に形成され、ペ
レット型の改質触媒層を充填した改質反応部を配置する
と共に、フレームの中心部に向けて、燃料ガスを燃焼さ
せるバーナを配置した構造となっている。2. Description of the Related Art A fuel reformer is a device for reforming a reformed gas rich in hydrogen from a raw material such as natural gas or methanol and using this reformed gas for combustion equipment such as an engine or a fuel cell. Is offered as. As a conventional system to which such a fuel reformer is applied, Japanese Patent Laid-Open No. 2-174 is known.
There is a system proposed in Japanese Patent No. 502. In this system, a raw material consisting of methanol or a mixture of methanol and water is taken into a reformer, and fuel gas such as unreacted gas from methanol and a fuel cell is burned,
Using this as the reaction heat source of the reforming catalyst, the reforming catalyst works,
Modify the raw material. Then, the reformed gas obtained by this reformer is supplied to the fuel cell to obtain electric power to drive the vehicle traveling motor. In the fuel reformer used in such a system, a raw material vaporizing section made of a thin tube is arranged in the center of a cylindrical frame. Then, a reforming reaction section which is concentrically formed around the raw material vaporization section and which is filled with a pellet type reforming catalyst layer is arranged, and a burner for burning the fuel gas is arranged toward the center of the frame. It has a structure.
【０００３】また、燃料改質装置の改質反応部の熱交換
性を改善した例としては、プレートフィン式熱交換器を
用いたものや（特開平１−２６４９０２号公報参照）、
プレートの片面を触媒化してものが（特開平２−１１６
６０４号公報参照）、提案されている。さらに、燃料改
質装置の改質反応に必要な熱を供給する方法として、触
媒燃焼させるものも提案されている（特開平３−７５２
０１号公報参照）。As an example of improving the heat exchange performance of the reforming reaction section of the fuel reformer, a plate fin type heat exchanger is used (see Japanese Patent Laid-Open No. 1-264902).
The one side of the plate is catalyzed (JP-A-2-116).
No. 604), which is proposed. Further, as a method of supplying heat necessary for the reforming reaction of the fuel reforming apparatus, a method of catalytic combustion has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 3-752).
No. 01).
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記した第一
の燃料改質装置では、原料気化部の周囲に同心状に改質
反応部を配置した構造であるため、熱交換性、レスポン
ス性の点で好ましくなかった。また、形状が大型化する
と共に、耐振動性の点でも問題があった。また、前記し
た第二の燃料改質装置では、プレートフィンを設け、あ
るいはプレートの片面を触媒化しているので熱交換性は
良いが、熱原を別途必要とすることから形状が大型化
し、耐震性等に問題があった。さらに、上述した第三の
燃料改質装置では、燃焼部があるため熱源の問題はなく
なるが、熱交換性、レスポンス性に劣り、かつ形状が大
型化して、耐震性等に問題があった。そこで、本発明
は、このような従来の燃料改質装置に存在する課題を解
決し、形状の小型化を図り、かつレスポンス性、信頼性
を高めた燃料改質装置を提供することを目的とする。However, in the above-mentioned first fuel reformer, since the reforming reaction section is concentrically arranged around the raw material vaporization section, heat exchange characteristics and responsiveness are improved. It was not good in terms. In addition, there is a problem with respect to vibration resistance as well as an increase in size. Also, in the above-mentioned second fuel reformer, plate fins are provided or one side of the plate is catalyzed, so heat exchange performance is good, but since a separate heat source is required, the shape becomes larger and seismic resistance is increased. There was a problem with sex. Further, in the third fuel reformer described above, the problem of the heat source is eliminated because of the presence of the combustion part, but the heat exchange property and the response property are inferior, and the shape is enlarged, and there is a problem in earthquake resistance and the like. Therefore, an object of the present invention is to solve the problems existing in such a conventional fuel reforming apparatus, to provide a fuel reforming apparatus that is downsized in shape and has improved responsiveness and reliability. To do.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、プレート式熱交換型反応器の燃焼ガス通路を通過す
る燃焼ガスを熱源として、炭化水素を含む原料を水素に
富んだ改質ガスに改質する燃料改質装置であって、前記
反応器の原料ガス通路側に改質触媒層を配置し、前記反
応器の燃焼ガス通路側に酸化触媒層を配置する、ことに
よって前記目的を達成する。According to a first aspect of the present invention, a reformed gas rich in hydrogen is used as a raw material containing hydrocarbons, with a combustion gas passing through a combustion gas passage of a plate heat exchange reactor as a heat source. A reforming catalyst layer for arranging the reforming catalyst layer on the side of the raw material gas passage of the reactor, and arranging the oxidation catalyst layer on the side of the combustion gas passage of the reactor. To achieve.
【０００６】[0006]
【作用】請求項１記載の燃料改質装置では、反応器とし
てプレート熱交換式反応器を使用し、その反応器の原料
ガス通路側に改質触媒を、該反応器の燃焼ガス通路側に
酸化触媒をそれぞれ設けており、燃焼ガスからの熱が改
質触媒に効率良く伝達される。In the fuel reforming apparatus according to claim 1, a plate heat exchange type reactor is used as a reactor, and a reforming catalyst is provided on the side of the raw material gas passage of the reactor and on the side of the combustion gas passage of the reactor. Each is provided with an oxidation catalyst, and the heat from the combustion gas is efficiently transferred to the reforming catalyst.
【０００７】[0007]
【実施例】以下本発明の燃料改質装置における好適な実
施例について、図１から図４を参照して詳細に説明す
る。図４は、本実施例の燃料改質装置を含むシステムの
構成を表したものである。この実施例では、燃料として
メタノールまたはメタノールと水の混合物を原料とする
メタノール改質装置をシステムに適用した場合の例に説
明する。このシステムでは、主に、メタノールまたはメ
タノールと水の混合物から水素に富んだ改質ガスを得る
メタノール改質装置１と、このメタノール改質装置１か
らの改質ガスと空気とで電気エネルギーを得る燃料電池
３を備えている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the fuel reforming apparatus of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. FIG. 4 shows the configuration of a system including the fuel reformer of this embodiment. In this embodiment, an example will be described in which a methanol reforming apparatus using methanol as a fuel or a mixture of methanol and water as a raw material is applied to the system. In this system, electric energy is mainly obtained by a methanol reformer 1 for obtaining a reformed gas rich in hydrogen from methanol or a mixture of methanol and water, and the reformed gas and air from the methanol reformer 1. A fuel cell 3 is provided.
【０００８】メタノール改質装置１は、ポンプ５が途中
に配置された配管７によって原料タンク９に接続されて
いる。この原料タンク９からは、メタノールと水の混合
物からなる原料がポンプ５によってメタノール改質装置
１に供給されるようになっている。また、メタノール改
質装置１は、ポンプ１１が途中に配置された配管１３に
よってメタノールタンク１５に接続されている。このメ
タノールタンク１５からは、メタノールからなる燃料が
ポンプ１１によってメタノール改質装置１に供給される
ようになっている。The methanol reformer 1 is connected to a raw material tank 9 by a pipe 7 in which a pump 5 is arranged. From the raw material tank 9, a raw material composed of a mixture of methanol and water is supplied to the methanol reforming device 1 by a pump 5. The methanol reformer 1 is connected to a methanol tank 15 by a pipe 13 in which a pump 11 is arranged. From the methanol tank 15, fuel consisting of methanol is supplied to the methanol reforming device 1 by the pump 11.
【０００９】メタノール改質装置１は、ブロワ２１に接
続されており、燃焼用空気が供給されるようになってい
る。また、メタノール改質装置１の改質ガス吐出口は、
電磁弁２３が途中に配置された配管２５によって燃料電
池３の燃料極の吸気側に接続されている。この燃料極の
排気側は、電磁弁１７が途中に配置された配管１９によ
って、メタノール改質装置１の燃焼ガス入口に接続され
ており、燃料電池３の未反応ガスが供給されるようにな
っている。配管１９と配管２５との間には、電磁弁１
７、２３のメタノール改質装置側に、バイパス配管２９
が連通されている。このバイパス配管２９の途中には、
電磁弁２７が配置されている。また、メタノール改質装
置１の排出ガス吐出口には、電磁弁３１が途中に配置さ
れた排出ガス配管３３が接続されている。The methanol reformer 1 is connected to a blower 21 and is supplied with combustion air. Further, the reformed gas discharge port of the methanol reformer 1 is
A solenoid valve 23 is connected to the intake side of the fuel electrode of the fuel cell 3 by a pipe 25 arranged midway. The exhaust side of this fuel electrode is connected to the combustion gas inlet of the methanol reformer 1 by a pipe 19 in which an electromagnetic valve 17 is arranged, and the unreacted gas of the fuel cell 3 is supplied. ing. A solenoid valve 1 is provided between the pipe 19 and the pipe 25.
Bypass piping 29 is provided on the methanol reformer side of Nos. 7 and 23.
Are in communication. In the middle of this bypass pipe 29,
A solenoid valve 27 is arranged. Further, the exhaust gas discharge port of the methanol reformer 1 is connected to an exhaust gas pipe 33 in which an electromagnetic valve 31 is arranged.
【００１０】燃料電池３の空気極の空気取入口は、ブロ
ワ３５に接続されており、このブロワ３５から空気が供
給されるようになっている。燃料電池３の空気極の空気
排出口は排気管３７を介して大気に開放されている。ま
た、燃料電池３には冷却板３９が配設されており、この
冷却板３９には、電磁弁４１、ブロワ４３を介して冷却
空気が供給されるようになっている。冷却板３９の吐出
口側は排気管３７に接続されると共に、その一部がブロ
ワ４３の吸い込み側と電磁弁４１との間に接続されてい
る。The air inlet of the air electrode of the fuel cell 3 is connected to a blower 35, and air is supplied from this blower 35. The air outlet of the air electrode of the fuel cell 3 is open to the atmosphere via the exhaust pipe 37. Further, the fuel cell 3 is provided with a cooling plate 39, and cooling air is supplied to the cooling plate 39 via an electromagnetic valve 41 and a blower 43. The discharge port side of the cooling plate 39 is connected to the exhaust pipe 37, and a part thereof is connected between the suction side of the blower 43 and the solenoid valve 41.
【００１１】また、このシステムには燃料電池起動用加
熱器４５が設けられている。この燃料電池起動用加熱器
４５で加熱された加熱ガスは、ブロワ４３の吸い込み側
と電磁弁４１との間に供給されるようになっている。燃
料電池起動用加熱器４５のバーナ４７には、電磁弁４９
を介して空気が供給され、ポンプ５１を介してメタノー
ルタンク１５内のメタノールが、それぞれ供給されるよ
うになっている。Further, the system is provided with a heater 45 for starting the fuel cell. The heating gas heated by the fuel cell starting heater 45 is supplied between the suction side of the blower 43 and the solenoid valve 41. The burner 47 of the fuel cell starting heater 45 includes a solenoid valve 49.
The air is supplied via the pump 51, and the methanol in the methanol tank 15 is supplied via the pump 51.
【００１２】なお、上記システムでは、図示しないコン
トローラおよび、メタノール改質装置１、燃料電池３及
びその他必要な部分の状態を検出する各検出センサ（図
示せず）が設けられている。この検出センサにより検出
された各部の状態は、コントローラに供給される。コン
トローラは、供給された検出信号を基に、ポンプ５，１
１，５１、電磁弁１７，２３，２７、ブロワ２１，３
５，４３等の動作を制御することにより、メタノール改
質装置１の反応部１１３における燃焼ガス通路１３５の
燃焼温度を調整するようになっている。また、燃料電池
３の出力の変動も検出センサで検出されており、この変
動に対してもコントーラは、ポンプ１１、電磁弁１７、
電磁弁２７、ブロワ２１、ポンプ５等の動作を制御する
ことにより、メタノール改質装置１から燃料電池３へ供
給される改質ガスの量を調整するようになっている。The above system is provided with a controller (not shown) and detection sensors (not shown) for detecting the states of the methanol reformer 1, the fuel cell 3, and other necessary parts. The state of each part detected by this detection sensor is supplied to the controller. The controller uses the pumps 5, 1 based on the supplied detection signals.
1, 51, solenoid valves 17, 23, 27, blowers 21, 3
The combustion temperature of the combustion gas passage 135 in the reaction section 113 of the methanol reforming device 1 is adjusted by controlling the operations of 5, 43 and the like. Further, the fluctuation of the output of the fuel cell 3 is also detected by the detection sensor, and the controller also responds to this fluctuation by the pump 11, the solenoid valve 17,
The amount of reformed gas supplied from the methanol reformer 1 to the fuel cell 3 is adjusted by controlling the operations of the electromagnetic valve 27, the blower 21, the pump 5, and the like.
【００１３】図１は、このように構成されたシステムで
使用されるメタノール改質装置の構成を示す説明図であ
る。図１において、メタノール改質装置１は、立方体に
形成されたフレーム１１１を備えている。このフレーム
１１１の外周部には、原料加熱部１１２がコイル状に配
設されており、フレーム１１１の内部には、反応部１１
３が配設されている。そして、フレーム１１１には、燃
焼ガス入口部１１４が配設され、この燃焼ガス入口部１
１４の反対側に排出ガス出口１１５が配設されている。FIG. 1 is an explanatory view showing the configuration of a methanol reforming apparatus used in the system thus constructed. In FIG. 1, the methanol reforming apparatus 1 includes a frame 111 formed in a cube. A raw material heating unit 112 is arranged in a coil shape on the outer periphery of the frame 111, and the reaction unit 11 is provided inside the frame 111.
3 are provided. A combustion gas inlet 114 is disposed in the frame 111, and the combustion gas inlet 1
An exhaust gas outlet 115 is arranged on the opposite side of 14.
【００１４】また、フレーム１１１の内側の一方（図面
下部）には、原料加熱部１１２からの原料ガスを分散さ
せる原料ガス分散部１１６が配設されており、その上部
には、原料ガス分散部１１６から原料ガスを受け取る反
応部１１３が配設されいてる。さらに、原料加熱部１１
２には原料を受けとる原料入口部１１７が設けられてい
る。また反応部１１３には、原料ガス分散部１１６の反
対側にガス集合部１１８及び改質ガス排出口１１９が形
成されている。Further, a raw material gas dispersion portion 116 for dispersing the raw material gas from the raw material heating portion 112 is arranged on one side inside the frame 111 (lower portion in the drawing), and a raw material gas dispersion portion 116 is arranged above the raw material gas dispersion portion 116. A reaction unit 113 that receives the raw material gas from 116 is provided. Furthermore, the raw material heating unit 11
2 is provided with a raw material inlet 117 for receiving raw materials. Further, in the reaction section 113, a gas collecting section 118 and a reformed gas outlet 119 are formed on the opposite side of the raw material gas dispersion section 116.
【００１５】この図１に示す燃焼ガス入口部１１４に
は、図４に示す配管１３からの燃料、配管１９からの未
反応ガス、及びブロワ２１からの燃焼用空気が供給され
る。排出ガス出口１１５には、図４に示す排出ガス配管
３３が接続され排出ガスが排出されるようになってい
る。原料入口部１１７には、図４に示す配管７が接続さ
れており、原料タンク９からの原料が供給されるように
なっている。また、改質ガス排出口１１９には、図４に
示す配管２５が接続されており、改質ガスを燃料電池３
の燃料極に供給するようになっている。To the combustion gas inlet 114 shown in FIG. 1, fuel from the pipe 13 shown in FIG. 4, unreacted gas from the pipe 19, and combustion air from the blower 21 are supplied. The exhaust gas outlet 115 is connected to the exhaust gas pipe 33 shown in FIG. 4 to exhaust the exhaust gas. The raw material inlet 117 is connected to the pipe 7 shown in FIG. 4, and the raw material is supplied from the raw material tank 9. A pipe 25 shown in FIG. 4 is connected to the reformed gas discharge port 119, and the reformed gas is supplied to the fuel cell 3
It is designed to be supplied to the fuel electrode of.
【００１６】図２は、メタノール改質装置１の反応部１
１３のエレメントを説明するための図である。反応部１
１３のエレメントは、例えばステンレス鋼等の金属等の
熱伝導性の良い担体機材層１３１で構成されている。こ
の担体機材層１３１の一方の面には、例えば、銅／亜鉛
（Cu／Zn）からなる改質触媒層１３２が含浸、溶射、電
着、スパッタ塗布等により設けられている。また、担体
機材層１３１の他方の面には、例えば、白金／酸化アル
ミニウム（Pt／Al2O3 ）、あるいはパラジウム／酸化ア
ルミニウム（Pd／Al2O3）等の酸化触媒層１３３が含
浸、溶射、電着、スパッタ塗布等により設けられてい
る。FIG. 2 shows the reaction section 1 of the methanol reformer 1.
It is a figure for demonstrating the element of 13. Reaction part 1
The element 13 is composed of a carrier material layer 131 having good heat conductivity such as metal such as stainless steel. A reforming catalyst layer 132 made of, for example, copper / zinc (Cu / Zn) is provided on one surface of the carrier material layer 131 by impregnation, thermal spraying, electrodeposition, sputter coating, or the like. The other surface of the carrier material layer 131 is impregnated with an oxidation catalyst layer 133 such as platinum / aluminum oxide (Pt / Al 2 O 3 ) or palladium / aluminum oxide (Pd / Al 2 O 3 ). It is provided by thermal spraying, electrodeposition, sputter coating, or the like.
【００１７】図３は上記メタノール改質装置１の反応部
１１３の要部を示す斜視図である。この反応部１１３
は、図２に示すエレメントにより直交流型プレートフィ
ン式熱交換器を構成したものである。反応部１１３は、
原料ガス通路１３４と燃焼ガス通路１３５とが１層毎に
サンドイッチ形状とされている。すなわち、メタノール
改質装置１の反応部１１３において、フィン状に形成さ
れかつ改質触媒層１３２を設けた原料ガス通路１３４
と、フィン状に形成されかつ酸化触媒層１３３を設けた
燃焼ガス通路１３５とが１層毎にサンドイッチ形状にさ
れると共に、担体機材層１３１によって、各通路１３
４、１３５を区切った構造となっている。そして、改質
触媒層１３２側には原料ガスＦＧが、酸化触媒層１３３
側には燃焼ガスＨＧが、それぞれ通過するようになって
いる。FIG. 3 is a perspective view showing a main part of the reaction section 113 of the methanol reforming apparatus 1. This reaction part 113
Is a cross-flow plate fin type heat exchanger constituted by the elements shown in FIG. The reaction part 113 is
The raw material gas passage 134 and the combustion gas passage 135 are sandwiched for each layer. That is, in the reaction section 113 of the methanol reforming apparatus 1, the raw material gas passage 134 formed in a fin shape and provided with the reforming catalyst layer 132.
And a combustion gas passage 135 formed in a fin shape and provided with an oxidation catalyst layer 133 are sandwiched by layers, and the carrier material layer 131 allows each passage 13
It has a structure in which 4,135 are separated. Then, the source gas FG is supplied to the reforming catalyst layer 132 side as the oxidation catalyst layer 133.
Combustion gas HG passes through each side.
【００１８】次に、このように構成された実施例の動作
について説明する。原料タンク９内のメタノールと水の
混合物からなる原料は、ポンプ５で吸い込まれた後に加
圧されてメタノール改質装置１の原料入口部１１７から
メタノール改質装置１の原料加熱部１１２の内部に供給
される。この原料加熱部１１２では、燃焼ガスと原料と
が熱交換して、原料は気化して原料ガスとなる。この原
料ガスは、メタノール改質装置１内において原料ガス分
散部１１６に供給される。原料ガス分散部１１６で分散
された原料ガスは、反応部１１３の原料ガス通路１３４
を通り、改質触媒層１３２の働きで水素に富んだ改質ガ
スに改質される。改質後の改質ガスは、配管２５を介し
て燃料電池３の燃料極に供給される。Next, the operation of the embodiment thus constructed will be described. The raw material composed of a mixture of methanol and water in the raw material tank 9 is sucked by the pump 5 and then pressurized to enter the raw material heating section 112 of the methanol reforming apparatus 1 from the raw material inlet section 117 of the methanol reforming apparatus 1. Supplied. In the raw material heating unit 112, heat is exchanged between the combustion gas and the raw material, and the raw material is vaporized to become the raw material gas. This raw material gas is supplied to the raw material gas dispersion unit 116 in the methanol reformer 1. The raw material gas dispersed in the raw material gas dispersion unit 116 is fed into the raw material gas passage 134 of the reaction unit 113.
The reforming catalyst layer 132 functions to reform the reformed gas rich in hydrogen. The reformed gas after reforming is supplied to the fuel electrode of the fuel cell 3 via the pipe 25.
【００１９】この燃料電池３の燃料極に供給された改質
ガスは、ブロワ３５から燃料電池３の空気極に供給され
る空気と反応する。これにより、燃料電池３は、燃料極
を負極、空気極を正極として電力を発生することにな
る。なお、燃料電池３は、ブロワ４３から冷却板３９に
供給される空気により冷却される。The reformed gas supplied to the fuel electrode of the fuel cell 3 reacts with the air supplied from the blower 35 to the air electrode of the fuel cell 3. As a result, the fuel cell 3 uses the fuel electrode as a negative electrode and the air electrode as a positive electrode to generate electric power. The fuel cell 3 is cooled by the air supplied from the blower 43 to the cooling plate 39.
【００２０】一方、メタノールタンク１５のメタノール
は、ポンプ１１で吸い込まれた後に加圧されてメタノー
ル改質装置１の燃焼ガス入口部１１４から燃焼ガス通路
１３５に向けて供給される。このときに、ブロワ２１か
らの燃焼用空気と、燃料電池３の燃料極からの未反応ガ
スとが、燃焼ガス入口部１１４から燃焼ガス通路１３５
に向けて供給される。これにより、メタノール及び未反
応ガスが燃焼ガス通路１３５において燃焼して熱を発生
する。この熱は、燃焼ガス通路１３５においてフィン及
び酸化触媒層１３３に伝達され、熱伝導のよい担体機材
層１３１を伝わって、改質触媒層１３２に伝達される。
これにより、改質触媒層１３２は、反応熱を得ることが
できる。また、燃焼ガス通路１３５における燃焼ガス
は、酸化触媒層１３３と接触して排出ガスが浄化され
る。On the other hand, the methanol in the methanol tank 15 is sucked by the pump 11 and then pressurized and supplied from the combustion gas inlet 114 of the methanol reformer 1 toward the combustion gas passage 135. At this time, the combustion air from the blower 21 and the unreacted gas from the fuel electrode of the fuel cell 3 flow from the combustion gas inlet 114 to the combustion gas passage 135.
Will be supplied to. As a result, the methanol and the unreacted gas burn in the combustion gas passage 135 to generate heat. This heat is transferred to the fins and the oxidation catalyst layer 133 in the combustion gas passage 135, transferred to the carrier material layer 131 having good thermal conductivity, and transferred to the reforming catalyst layer 132.
Thereby, the reforming catalyst layer 132 can obtain reaction heat. Further, the combustion gas in the combustion gas passage 135 comes into contact with the oxidation catalyst layer 133 to purify the exhaust gas.
【００２１】この燃焼ガス通路１３５における熱反応を
反応式１で、原料ガス通路１３４における改質反応を反
応式２で示す。例えば、燃料をメタノール（CH3OH）と
すると、燃焼ガス通路１３５では、式１で示す酸化反応
が起こることになる。The thermal reaction in the combustion gas passage 135 is shown in reaction formula 1, and the reforming reaction in the source gas passage 134 is shown in reaction formula 2. For example, when the fuel is methanol (CH 3 OH), the oxidation reaction shown in Formula 1 will occur in the combustion gas passage 135.
【００２２】[0022]
【式１】ＣＨ3ＯＨ＋Ｏ2・３／２→ＣＯ2＋２Ｈ2Ｏ＋６
７５．１〔ｋｊ／ｍｏｌ〕 Ｈ2＋Ｏ2・１／２→Ｈ2Ｏ＋２４１．８〔ｋｊ／ｍｏ
ｌ〕[Formula 1] CH 3 OH + O 2 · 3/2 → CO 2 + 2H 2 O + 6
75.1 [kj / mol] H 2 + O 2 · 1/2 → H 2 O + 241.8 [kj / mo
l]
【００２３】また、原料をメタノールと水の混合物とす
ると、原料ガス通路１３４では、式２で示す改質反応が
起こることになる。When the raw material is a mixture of methanol and water, the reforming reaction represented by the equation 2 will occur in the raw material gas passage 134.
【００２４】[0024]
【式２】ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2−４９．９
〔ｋｊ／ｍｏｌ〕[Formula 2] CH 3 OH + H 2 O → 3H 2 + CO 2 -49.9
[Kj / mol]
【００２５】なお、メタノール改質装置１の改質触媒層
１３２の温度は、例えば図示しない温度検出センサによ
り検出され、電気信号に変換されて図示しないコントロ
ーラに入力されている。コントローラは、その検出信号
を基にポンプ１１、電磁弁１７、電磁弁２７、ブロワ２
１等の動作を制御することにより、メタノール改質装置
１の反応部１１３における燃焼ガス通路１３５の燃焼温
度を調整する。また、燃料電池３の出力の変動もコント
ローラで検出されており、この変動に基づいてもコント
ーラは、ポンプ１１、電磁弁１７、電磁弁２７、ブロワ
２１等の動作を制御することにより、メタノール改質装
置１から燃料電池３へ供給される改質ガスの量を調整で
きる。The temperature of the reforming catalyst layer 132 of the methanol reforming apparatus 1 is detected by, for example, a temperature detection sensor (not shown), converted into an electric signal and input to a controller (not shown). The controller, based on the detection signal, pump 11, solenoid valve 17, solenoid valve 27, blower 2
The combustion temperature of the combustion gas passage 135 in the reaction part 113 of the methanol reformer 1 is adjusted by controlling the operation of the fuel cell reformer 1 and the like. The controller also detects a change in the output of the fuel cell 3, and the controller also controls the operation of the pump 11, the solenoid valve 17, the solenoid valve 27, the blower 21, etc. based on this change, so that the methanol The amount of reformed gas supplied from the quality control device 1 to the fuel cell 3 can be adjusted.
【００２６】以上説明した実施例によれば、メタノール
改質装置１の反応部１１３を熱交換性のよいプレートフ
ィン型とし、かつそのフィン部分に改質触媒層１３２、
酸化触媒層１３３を一層毎にサンドイッチ状にして改質
触媒層１３２が均一加熱されるようにしたので以下のよ
うな効果がある。 （１）反応部は熱交換性がよいので、安定性、レスポン
ス性が高くなる。 （２）燃焼ガス経路に酸化触媒層を設けたので、燃焼ガ
スを浄化することができる。 （３）反応部に燃焼室のような大きな空間がなく、かつ
各部材が堅固に固定されているので信頼性が高い。 （４）また、反応部が小型化され、装置全体として小型
軽量化される。According to the embodiment described above, the reaction section 113 of the methanol reforming apparatus 1 is a plate fin type having good heat exchange property, and the fin portion has the reforming catalyst layer 132,
Since the oxidation catalyst layers 133 are sandwiched in layers to uniformly heat the reforming catalyst layer 132, the following effects are obtained. (1) Since the reaction part has good heat exchange properties, stability and responsiveness are improved. (2) Since the oxidation catalyst layer is provided in the combustion gas passage, the combustion gas can be purified. (3) Since there is no large space such as a combustion chamber in the reaction section and each member is firmly fixed, the reliability is high. (4) Further, the reaction section is downsized, and the overall size of the apparatus is reduced.
【００２７】なお、以上説明した実施例では、メタノー
ル改質装置１による改質ガスを燃料電池３に供給する例
について説明したが、本発明はこれに限られるものでは
なく、改質ガスを必要とする他のシステムに適用が可能
である。また、実施例では、燃料としてメタノールまた
はメタノールと水の混合物を原料とする場合について説
明したが、本発明ではこれに限定されず、例えば、天然
ガス等の各種燃料を使用することが可能である。In the embodiment described above, the example in which the reformed gas by the methanol reformer 1 is supplied to the fuel cell 3 has been described, but the present invention is not limited to this, and the reformed gas is required. Can be applied to other systems. Further, in the embodiment, the case where methanol or a mixture of methanol and water is used as the raw material as the fuel has been described, but the present invention is not limited to this, and various fuels such as natural gas can be used. .
【００２８】[0028]
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、プレート
式熱交換型反応器の原料ガス通路側に改質触媒層を配置
し、燃焼ガス通路側に酸化触媒層を配置して燃料改質装
置を構成したので、形状の小型化し、かつレスポンス
性、信頼性が高まる。According to the invention of claim 1, the reforming catalyst layer is arranged on the side of the raw material gas passage of the plate type heat exchange reactor, and the oxidation catalyst layer is arranged on the side of the combustion gas passage to improve the fuel efficiency. Since the quality device is configured, the shape is downsized, and the responsiveness and reliability are improved.
【図１】本発明の燃料改質装置の構造を示す説明図であ
る。FIG. 1 is an explanatory view showing the structure of a fuel reformer of the present invention.
【図２】同上、燃料改質装置のエレメントを示す説明図
である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an element of the fuel reformer according to the same.
【図３】同上、燃料改質装置の要部を示す斜視図であ
る。FIG. 3 is a perspective view showing a main part of the fuel reformer.
【図４】本発明の燃料改質装置の実施例を含むシステム
全体を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the entire system including an embodiment of the fuel reformer of the present invention.
１ メタノール改質装置 ３ 燃料電池 ９ 原料タンク １５ メタノールタンク ２１ ブロワ １１１ フレーム １１２ 原料加熱部 １１３ 反応部 １３１ 担体機材層 １３２ 改質触媒層 １３３ 酸化触媒層 １３４ 原料ガス通路 １３５ 燃焼ガス通路 1 Methanol reforming device 3 Fuel cell 9 Raw material tank 15 Methanol tank 21 Blower 111 Frame 112 Raw material heating part 113 Reaction part 131 Carrier material layer 132 Reforming catalyst layer 133 Oxidation catalyst layer 134 Raw material gas passage 135 Combustion gas passage
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 正志 東京都千代田区外神田２丁目19番12号 株 式会社エクォス・リサーチ内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Masashi Nakamura 2-19-12 Sotokanda, Chiyoda-ku, Tokyo Equus Research Co., Ltd.
Claims (1)
路を通過する燃焼ガスを熱源として、炭化水素を含む原
料を水素に富んだ改質ガスに改質する燃料改質装置であ
って、 前記反応器の原料ガス通路側に改質触媒層を配置し、前
記反応器の燃焼ガス通路側に酸化触媒層を配置したこと
を特徴とする燃料改質装置。1. A fuel reformer for reforming a hydrocarbon-containing raw material into a hydrogen-rich reformed gas using a combustion gas passing through a combustion gas passage of a plate-type heat exchange reactor as a heat source. A fuel reformer, wherein a reforming catalyst layer is arranged on the side of the raw material gas passage of the reactor, and an oxidation catalyst layer is arranged on the side of the combustion gas passage of the reactor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3125693A JPH06219703A (en) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | Fuel reformer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3125693A JPH06219703A (en) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | Fuel reformer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06219703A true JPH06219703A (en) | 1994-08-09 |
Family
ID=12326279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3125693A Pending JPH06219703A (en) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | Fuel reformer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06219703A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002028769A3 (en) * | 2000-10-06 | 2003-01-23 | Catalytica Energy Systems | Catalytic separator plate reactor and method of catalytic reforming of fuel to hydrogen |
| JP2003251179A (en) * | 2002-02-28 | 2003-09-09 | Nissan Motor Co Ltd | Catalyst and device for reforming methanol, and device for generating fuel battery |
-
1993
- 1993-01-27 JP JP3125693A patent/JPH06219703A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002028769A3 (en) * | 2000-10-06 | 2003-01-23 | Catalytica Energy Systems | Catalytic separator plate reactor and method of catalytic reforming of fuel to hydrogen |
| JP2003251179A (en) * | 2002-02-28 | 2003-09-09 | Nissan Motor Co Ltd | Catalyst and device for reforming methanol, and device for generating fuel battery |
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