JPH0639794Y2 - 燃料電池の改質器 - Google Patents
燃料電池の改質器Info
- Publication number
- JPH0639794Y2 JPH0639794Y2 JP1988120248U JP12024888U JPH0639794Y2 JP H0639794 Y2 JPH0639794 Y2 JP H0639794Y2 JP 1988120248 U JP1988120248 U JP 1988120248U JP 12024888 U JP12024888 U JP 12024888U JP H0639794 Y2 JPH0639794 Y2 JP H0639794Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reforming
- combustion gas
- reformer
- fins
- furnace body
- 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 - Lifetime
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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
Landscapes
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、改質用原料ガスを水質に富むガスに改質して
燃料電池に供給する改質器に関する。
燃料電池に供給する改質器に関する。
燃料電池は化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換
するものであり、小出力でも高い熱効率が得られること
から最近では従来のエンジ発電機やタービン発電機に替
わる移動用電源，離島用電源として開発，展開が進めら
れている。ところで燃料電池に供給する燃料ガスの水素
源として天然ガスやLPG、あるいはこれらの主成分であ
る炭化水素に比べて反応温度が大幅に低く、かつ改質工
程も簡単に済むメタノールが用いられている。これらの
炭化水素やメタノールは改質触媒の下に水蒸気改質反応
により水素に富むガスに改質され、燃料電池の燃料ガス
となる。
するものであり、小出力でも高い熱効率が得られること
から最近では従来のエンジ発電機やタービン発電機に替
わる移動用電源，離島用電源として開発，展開が進めら
れている。ところで燃料電池に供給する燃料ガスの水素
源として天然ガスやLPG、あるいはこれらの主成分であ
る炭化水素に比べて反応温度が大幅に低く、かつ改質工
程も簡単に済むメタノールが用いられている。これらの
炭化水素やメタノールは改質触媒の下に水蒸気改質反応
により水素に富むガスに改質され、燃料電池の燃料ガス
となる。
ところで天然ガスは主成分であるメタンが下記の二つの
反応により改質される。
反応により改質される。
CH4＋H2O→CO＋3H2 …（１） CO＋H2O→CO2＋H2 …（２） （１）の反応はNi系の改質触媒の下で700℃〜900℃で行
われる吸熱反応であり、（２）の反応はCu系の改質触媒
の下で200℃〜400℃で行われる発熱反応である。なお、
（１）の反応はNi系の改質触媒が充填された反応管を有
する燃料改質器で行われ、（２）の反応はCu系の改質触
媒を内蔵する一酸化炭素変成器で行われる。
われる吸熱反応であり、（２）の反応はCu系の改質触媒
の下で200℃〜400℃で行われる発熱反応である。なお、
（１）の反応はNi系の改質触媒が充填された反応管を有
する燃料改質器で行われ、（２）の反応はCu系の改質触
媒を内蔵する一酸化炭素変成器で行われる。
一方、メタノールは気化したメタノールガスが下記の２
段の反応により改質されると考えられている。
段の反応により改質されると考えられている。
CH3OH→CO＋2H2 …（３） CO＋H2O→CO2＋H2 …（４） （３），（４）の反応はいずれもCu系の改質触媒の下で
200℃〜400℃で行われ、（３）の反応は吸熱反応、
（４）の反応は発熱反応であるがトータルすると吸熱反
応である。なお、（３），（４）の反応は反応温度が低
く、一酸化炭素の濃度も低いため、Cu系の改質触媒が充
填された反応管を有する燃料改質器のみで行われる。
200℃〜400℃で行われ、（３）の反応は吸熱反応、
（４）の反応は発熱反応であるがトータルすると吸熱反
応である。なお、（３），（４）の反応は反応温度が低
く、一酸化炭素の濃度も低いため、Cu系の改質触媒が充
填された反応管を有する燃料改質器のみで行われる。
上記のメタン，メタノール等の改質原料ガスを改質する
燃料改質器の反応管における水蒸気改質反応はいずれも
大きな吸熱反応であるので外部からの熱の供給が必要で
あり、この場合外部からの伝熱がポイントになる。外部
からの熱の供給は、高温の熱媒体、例えば燃焼ガスによ
って行われ、円筒長にわたって同一中心径の改質管を燃
料改質器の容器内に配設し、燃焼ガスを容器内に導いて
改質管の管壁に沿って通流させて改質管内の改質触媒か
らなる改質触媒層を加熱し、改質用原料ガスを水蒸気改
質反応により水素に富むガスに改質している。
燃料改質器の反応管における水蒸気改質反応はいずれも
大きな吸熱反応であるので外部からの熱の供給が必要で
あり、この場合外部からの伝熱がポイントになる。外部
からの熱の供給は、高温の熱媒体、例えば燃焼ガスによ
って行われ、円筒長にわたって同一中心径の改質管を燃
料改質器の容器内に配設し、燃焼ガスを容器内に導いて
改質管の管壁に沿って通流させて改質管内の改質触媒か
らなる改質触媒層を加熱し、改質用原料ガスを水蒸気改
質反応により水素に富むガスに改質している。
燃焼ガスは伝熱してその保有する熱を改質用原燃料ガス
に与えることにより、温度が著しく低下してしまう。こ
のため触媒層の上下流において均一な伝熱量を確保する
ことは困難であり、これを修正する手段として例えば液
体の熱媒体を用いた間接加熱としたり伝熱促進手段の伝
熱フィンを改質円筒外壁に取りつける提案がなされてい
る。
に与えることにより、温度が著しく低下してしまう。こ
のため触媒層の上下流において均一な伝熱量を確保する
ことは困難であり、これを修正する手段として例えば液
体の熱媒体を用いた間接加熱としたり伝熱促進手段の伝
熱フィンを改質円筒外壁に取りつける提案がなされてい
る。
第３図はこの従来例を示す平面断面図で、前記改質円筒
は外筒10と内筒11とで形成されその内部に改質触媒３が
つめられている。外筒10と内筒11にはフィン12が取りつ
けられていて、フィン12の両面の燃焼ガス通路13を熱せ
られた燃焼ガスが通過するときフィン12が熱を受取って
改質円筒内の改質触媒３を加熱する。この改質円筒は炉
体14によって外側を保護されている。
は外筒10と内筒11とで形成されその内部に改質触媒３が
つめられている。外筒10と内筒11にはフィン12が取りつ
けられていて、フィン12の両面の燃焼ガス通路13を熱せ
られた燃焼ガスが通過するときフィン12が熱を受取って
改質円筒内の改質触媒３を加熱する。この改質円筒は炉
体14によって外側を保護されている。
しかしながら、従来の考えではフィンは外筒10と内筒11
の伝熱面に垂直に取りつけるものとされてきた。これは
フィンの伝熱面への取り付け方法が溶接，鋳造，あるい
は管の場合は巻つけて圧着しロー付けあるいは転造によ
るフィンの押し出しであり垂直に位置させる以外に製作
困難とされてきたからである。
の伝熱面に垂直に取りつけるものとされてきた。これは
フィンの伝熱面への取り付け方法が溶接，鋳造，あるい
は管の場合は巻つけて圧着しロー付けあるいは転造によ
るフィンの押し出しであり垂直に位置させる以外に製作
困難とされてきたからである。
フィンを管壁に垂直に取付けた場合、燃焼ガスの流速を
変えることなく即ち燃焼ガスの通過断面積を変えること
なくフィンが配設できればフィンによる表面積の増加は
ほぼ伝熱量の増加に寄与する所となる。
変えることなく即ち燃焼ガスの通過断面積を変えること
なくフィンが配設できればフィンによる表面積の増加は
ほぼ伝熱量の増加に寄与する所となる。
しかるに多くの場合燃焼ガスの通過断面積はガスの流速
を大きくとって熱伝達の向上を図っているために狭隘で
ある。この通過断面積のなかにフィンを必要数だけ取付
けようとすると断面積を増大しなければならず、増大し
た通過断面積では燃焼ガスの流速が減少し熱伝達率の低
下をきたし、フィン配設による熱伝達向上の効果を減殺
してしまう。
を大きくとって熱伝達の向上を図っているために狭隘で
ある。この通過断面積のなかにフィンを必要数だけ取付
けようとすると断面積を増大しなければならず、増大し
た通過断面積では燃焼ガスの流速が減少し熱伝達率の低
下をきたし、フィン配設による熱伝達向上の効果を減殺
してしまう。
この考案は、上記従来の欠点に鑑みてなされたもので、
燃焼ガスが燃焼ガス通路を通過する流速を減じることな
いフィン付改質円筒を内蔵した燃料電池の改質器を提供
することにある。
燃焼ガスが燃焼ガス通路を通過する流速を減じることな
いフィン付改質円筒を内蔵した燃料電池の改質器を提供
することにある。
上記課題を解決するために、この考案によれば、筒状の
炉体と、この炉体内に配された燃焼ガスをつくるバーナ
と、このバーナを囲み前記炉体内に吊り下げられる筒状
の隔壁と、前記バーナの下に配された過熱器と、この過
熱器より改質用原燃料が送られ、前記筒状の隔壁と炉体
の外壁との間に配され、外筒と内筒とで形成され内部に
改質触媒を充填した改質管とを備えた燃料電池の改質器
において、前記改質管はその外筒および内筒の前記燃焼
ガスに接する両外側面に、この面と垂直でなく斜めにフ
ィンを取りつけるものとする。
炉体と、この炉体内に配された燃焼ガスをつくるバーナ
と、このバーナを囲み前記炉体内に吊り下げられる筒状
の隔壁と、前記バーナの下に配された過熱器と、この過
熱器より改質用原燃料が送られ、前記筒状の隔壁と炉体
の外壁との間に配され、外筒と内筒とで形成され内部に
改質触媒を充填した改質管とを備えた燃料電池の改質器
において、前記改質管はその外筒および内筒の前記燃焼
ガスに接する両外側面に、この面と垂直でなく斜めにフ
ィンを取りつけるものとする。
この考案の構成において、前述のごとく狭隘な燃焼ガス
の通路に改質管の外筒と内筒に斜めにフィンを取り付け
ることによって、フィンの幅とそれによってフィンの断
面積を大きくできるのでフィンの伝熱面積の増加をはか
り熱伝達の向上をはかることが可能となるが、一方燃焼
ガス通路の断面積は変化することがないので、燃焼ガス
の通過する流速は減じない。
の通路に改質管の外筒と内筒に斜めにフィンを取り付け
ることによって、フィンの幅とそれによってフィンの断
面積を大きくできるのでフィンの伝熱面積の増加をはか
り熱伝達の向上をはかることが可能となるが、一方燃焼
ガス通路の断面積は変化することがないので、燃焼ガス
の通過する流速は減じない。
以下この考案を実施例に基づいて説明する。第１図は改
質器に内蔵される改質管20を説明する平面より見た断面
図で、改質管20を構成する内筒11を外筒10との空間内部
は改質触媒３が充填されている。外筒10と内筒11との両
外側は、第２図にて図示されてバーナ２によって発生し
た燃焼ガスがその通路13を下方より上方へと流れて、燃
焼ガスの持っている熱を改質触媒３と混在して流れる改
質用原燃料ガスに改質用熱として与えている。このため
外筒10と内筒11との両外面の燃焼ガス通路13には、外筒
10と内筒11との両外面にフィン18が垂直ではなくて斜め
に取りつけられている。このフィン18は斜めにしたこと
でその幅を自由に大きく変えることが可能であり、改質
用の熱が改質用原燃料ガスに伝えられるのにフィン18の
幅に自由度があることは伝熱向上に役立つ。
質器に内蔵される改質管20を説明する平面より見た断面
図で、改質管20を構成する内筒11を外筒10との空間内部
は改質触媒３が充填されている。外筒10と内筒11との両
外側は、第２図にて図示されてバーナ２によって発生し
た燃焼ガスがその通路13を下方より上方へと流れて、燃
焼ガスの持っている熱を改質触媒３と混在して流れる改
質用原燃料ガスに改質用熱として与えている。このため
外筒10と内筒11との両外面の燃焼ガス通路13には、外筒
10と内筒11との両外面にフィン18が垂直ではなくて斜め
に取りつけられている。このフィン18は斜めにしたこと
でその幅を自由に大きく変えることが可能であり、改質
用の熱が改質用原燃料ガスに伝えられるのにフィン18の
幅に自由度があることは伝熱向上に役立つ。
このようなフィンの取付けは次の如き製作方法によって
可能となる。即ち工作時にそれほど大きな力を加えなく
とも変形可能な厚み0.2〜1mmの金属板でＬ字型のフィン
を製作しておきこれらを外筒10や内筒11の外面に溶接や
ロー接により取付ける。全てのフィンを取付け後、所定
通路幅に入るようにフィンの曲げ角度をかえてやれば良
い。
可能となる。即ち工作時にそれほど大きな力を加えなく
とも変形可能な厚み0.2〜1mmの金属板でＬ字型のフィン
を製作しておきこれらを外筒10や内筒11の外面に溶接や
ロー接により取付ける。全てのフィンを取付け後、所定
通路幅に入るようにフィンの曲げ角度をかえてやれば良
い。
なおフィンには熱伝達の促進手段である切り込みを入れ
たり、穴を開けたりして境界層の発達を妨げる手段がな
されていても良い。
たり、穴を開けたりして境界層の発達を妨げる手段がな
されていても良い。
またフィン18はかならずしも平板である必要はなく、湾
曲していてもよいし、隣接するフィンと接触していても
よい。
曲していてもよいし、隣接するフィンと接触していても
よい。
第２図は本考案になる斜めに取り付けたフィンを有する
改質管を内蔵した改質器の側面から見た断面図で、燃焼
用燃料は５の入口よりバーナ２に入り燃焼ガス７となっ
て過熱器９を暖めたあと、燃焼ガス通路13を通って上方
に上がり改質管20の外筒10と内筒11とに取り付けられた
フィン18の間を通って燃焼ガス出口８より排出される。
一方改質原燃料は４の入口より供給され、過熱器９内で
気化して改質触媒３が充填されている改質管20内を通っ
て斜めに取り付けられたフィン18から伝えられる熱によ
って改質して水素リッチなガスとなり６の出口より出て
燃料電池に送られる。
改質管を内蔵した改質器の側面から見た断面図で、燃焼
用燃料は５の入口よりバーナ２に入り燃焼ガス７となっ
て過熱器９を暖めたあと、燃焼ガス通路13を通って上方
に上がり改質管20の外筒10と内筒11とに取り付けられた
フィン18の間を通って燃焼ガス出口８より排出される。
一方改質原燃料は４の入口より供給され、過熱器９内で
気化して改質触媒３が充填されている改質管20内を通っ
て斜めに取り付けられたフィン18から伝えられる熱によ
って改質して水素リッチなガスとなり６の出口より出て
燃料電池に送られる。
この考案は前述のように従来例に示す第３図フィン12の
ごとく垂直に取り付けたのでは、フィンの幅の自由度が
なく、フィンの幅を伝熱に必要な充分な値にすると、改
質器の外形が大型化するばかりでなく、燃焼ガス通路の
断面積が大きくなりすぎて燃焼ガスの流速がおち熱伝達
係数の低下をもたらす等の不都合があったが、この考案
によるフィン18のごとく斜めに取り付けることによっ
て、フィンの幅と、燃焼ガス通路の断面積の選択に自由
度ができ、改質器の外形を大形にしないでも熱伝達を良
好にすることができる。
ごとく垂直に取り付けたのでは、フィンの幅の自由度が
なく、フィンの幅を伝熱に必要な充分な値にすると、改
質器の外形が大型化するばかりでなく、燃焼ガス通路の
断面積が大きくなりすぎて燃焼ガスの流速がおち熱伝達
係数の低下をもたらす等の不都合があったが、この考案
によるフィン18のごとく斜めに取り付けることによっ
て、フィンの幅と、燃焼ガス通路の断面積の選択に自由
度ができ、改質器の外形を大形にしないでも熱伝達を良
好にすることができる。
第１図はこの考案の一実施例を示す改質器の改質管横断
面図、第２図は同改質器の縦断面図、第３図は従来装置
における改質管横断面図である。 1:改質器の炉体、2:バーナ、3:改質触媒、7:燃焼ガス、
9:過熱器、10:外筒、11:内筒、13:燃焼ガス通路、14:炉
体の外箱、15:隔壁、18:フィン、20:改質器。
面図、第２図は同改質器の縦断面図、第３図は従来装置
における改質管横断面図である。 1:改質器の炉体、2:バーナ、3:改質触媒、7:燃焼ガス、
9:過熱器、10:外筒、11:内筒、13:燃焼ガス通路、14:炉
体の外箱、15:隔壁、18:フィン、20:改質器。
Claims (1)
- 【請求項１】筒状の炉体と、この炉体内に配された燃焼
ガスをつくるバーナと、このバーナを囲み前記炉体内に
吊り下げられる筒状の隔壁と、前記バーナの下に配され
た過熱器と、この過熱器より改質用原燃料が送られ、前
記筒状の隔壁と炉体の外壁との間に配され、外筒と内筒
とで形成され内部に改質触媒を充填した改質管とを備え
た燃料電池の改質器において、前記改質管はその外筒お
よび内筒の前記燃焼ガスと接する両外側面に、この面と
斜めにフィンを取りつけて成ることを特徴とする燃料電
池の改質器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1988120248U JPH0639794Y2 (ja) | 1988-09-13 | 1988-09-13 | 燃料電池の改質器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1988120248U JPH0639794Y2 (ja) | 1988-09-13 | 1988-09-13 | 燃料電池の改質器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0240442U JPH0240442U (ja) | 1990-03-19 |
| JPH0639794Y2 true JPH0639794Y2 (ja) | 1994-10-19 |
Family
ID=31366187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1988120248U Expired - Lifetime JPH0639794Y2 (ja) | 1988-09-13 | 1988-09-13 | 燃料電池の改質器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0639794Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010235406A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Toyota Industries Corp | 改質器 |
-
1988
- 1988-09-13 JP JP1988120248U patent/JPH0639794Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0240442U (ja) | 1990-03-19 |
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