JPH0722694B2 - 燃料改質器 - Google Patents
燃料改質器Info
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- JPH0722694B2 JPH0722694B2 JP61060073A JP6007386A JPH0722694B2 JP H0722694 B2 JPH0722694 B2 JP H0722694B2 JP 61060073 A JP61060073 A JP 61060073A JP 6007386 A JP6007386 A JP 6007386A JP H0722694 B2 JPH0722694 B2 JP H0722694B2
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- reaction tube
- gas
- tube
- reforming
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- 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
- B01J8/0285—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
- 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)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は燃料改質器に係り、特にコンパクトで迅速な負
荷追従性が要求される燃料電池発電装置に使用されるの
に好適な燃料改質器に関する。
荷追従性が要求される燃料電池発電装置に使用されるの
に好適な燃料改質器に関する。
［従来の技術］ 従来より化学工業で用いられている燃料改質器と異な
り、コンパクトで迅速な負荷追従性が要求される燃料電
池発電装置に使用する燃料改質器として、例えば米国特
許第4098589号に開示されたものが存在する。この従来
例では、二重管の間隙に充填された円筒状の改質触媒層
に流れる反応ガスの流れ方向に対して、燃焼ガスおよび
改質ガスを対向流とし、改質触媒層を内外より加熱する
とともに、二重管の外側に伝熱粒子を充填することによ
り燃焼ガスから反応ガスへの伝熱を促進する構造となっ
ている。
り、コンパクトで迅速な負荷追従性が要求される燃料電
池発電装置に使用する燃料改質器として、例えば米国特
許第4098589号に開示されたものが存在する。この従来
例では、二重管の間隙に充填された円筒状の改質触媒層
に流れる反応ガスの流れ方向に対して、燃焼ガスおよび
改質ガスを対向流とし、改質触媒層を内外より加熱する
とともに、二重管の外側に伝熱粒子を充填することによ
り燃焼ガスから反応ガスへの伝熱を促進する構造となっ
ている。
また、二重管式反応管内の改質触媒層の半径方向温度分
布改善と伝熱促進に関して、改質触媒層内に金属球を混
入した構造の燃料改質器（実開昭60−89234号）や改質
触媒と接触する反応管内壁面に管軸直交方向の、あるい
は管軸方向の、あるいは螺旋状の溝を形成した燃料改質
器（実開昭60−89235号）が存在する。
布改善と伝熱促進に関して、改質触媒層内に金属球を混
入した構造の燃料改質器（実開昭60−89234号）や改質
触媒と接触する反応管内壁面に管軸直交方向の、あるい
は管軸方向の、あるいは螺旋状の溝を形成した燃料改質
器（実開昭60−89235号）が存在する。
［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記各種従来例のように、触媒粒子充填層を還
流する流体を外部から加熱する場合では、反応管管壁と
触媒粒子が接触するところの粒子の空隙率は大きいた
め、反応ガスの流れの乱れる程度が小さく、かつ触媒粒
子と触媒粒子間との接触に比べると、粒子の反応管管壁
への接触点の数がかなり少ないので、反応管管壁近傍に
おける伝熱能力が低下する問題がある。
流する流体を外部から加熱する場合では、反応管管壁と
触媒粒子が接触するところの粒子の空隙率は大きいた
め、反応ガスの流れの乱れる程度が小さく、かつ触媒粒
子と触媒粒子間との接触に比べると、粒子の反応管管壁
への接触点の数がかなり少ないので、反応管管壁近傍に
おける伝熱能力が低下する問題がある。
本発明はかかる問題を解決するために、反応管管壁近傍
の伝熱能力を向上させることにより、迅速な改質反応を
行い得る燃料改質器を提供することを目的とする。
の伝熱能力を向上させることにより、迅速な改質反応を
行い得る燃料改質器を提供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は、壁面に改質触媒が
保持された反応管の内部に反応ガスが供給され、該反応
ガスを改質ガスに変換する燃料改質器において、前記反
応管はガス透過性材料で構成されていることである。
保持された反応管の内部に反応ガスが供給され、該反応
ガスを改質ガスに変換する燃料改質器において、前記反
応管はガス透過性材料で構成されていることである。
さらに、上記発明において、前記反応管の管壁に改質触
媒を拡散させることにより、前記反応管の壁面に改質触
媒が保持されていることである。
媒を拡散させることにより、前記反応管の壁面に改質触
媒が保持されていることである。
［作用］ 上記構成によれば、反応管はガス透過性材料で構成され
ているので、改質ガスがガス透過性材料の反応管の内部
に浸透して燃焼反応を生じ、その熱を改質に必要な熱と
して直接的に供給できるため、熱効率が向上する。又、
それにより、燃料改質器がコンパクトになる。さらに、
反応管管壁に保持された触媒により、反応ガスまたは改
質ガスの流れの乱れる程度が大きくなり、反応管管壁と
触媒粒子が接する部分の触媒粒子の空隙率を小さくする
ことができる。さらに、反応管管壁と触媒粒子との間の
接触点の数を増加させるので、反応管管壁近傍における
伝熱能力が向上することになる。また、反応管管壁に保
持された触媒自身で吸熱反応が起こるため、一層伝熱が
促進されることになる。
ているので、改質ガスがガス透過性材料の反応管の内部
に浸透して燃焼反応を生じ、その熱を改質に必要な熱と
して直接的に供給できるため、熱効率が向上する。又、
それにより、燃料改質器がコンパクトになる。さらに、
反応管管壁に保持された触媒により、反応ガスまたは改
質ガスの流れの乱れる程度が大きくなり、反応管管壁と
触媒粒子が接する部分の触媒粒子の空隙率を小さくする
ことができる。さらに、反応管管壁と触媒粒子との間の
接触点の数を増加させるので、反応管管壁近傍における
伝熱能力が向上することになる。また、反応管管壁に保
持された触媒自身で吸熱反応が起こるため、一層伝熱が
促進されることになる。
［実施例］ 次に、本発明に係る燃料改質器の実施例を添付図面に従
って詳説する。第１図は、第１の実施例を示す断面構成
図であり、単管式の燃料改質器の場合を示す。
って詳説する。第１図は、第１の実施例を示す断面構成
図であり、単管式の燃料改質器の場合を示す。
第１図において、反応管１はガス透過性材料で構成され
ている。ガス透過性材料で構成することにより、例えば
水素分子を容易に透過する一方で、酸素分子を透過しに
くいようにすることができる。ガス透過性材料として
は、所定の大きさの孔を数多く有するセラミックス等が
ある。
ている。ガス透過性材料で構成することにより、例えば
水素分子を容易に透過する一方で、酸素分子を透過しに
くいようにすることができる。ガス透過性材料として
は、所定の大きさの孔を数多く有するセラミックス等が
ある。
上記ガス透過性材料よりなる反応管１の内壁面には、改
質触媒10が溶射等の手段によって付着されている。前記
反応管１の外部には、反応管１を取り囲むように予熱さ
れた空気18が供給されている。一方、反応管１の内部に
導入された反応ガス11は、改質触媒10の表面および内部
にて改質反応を受け、水素に富んだ改質ガス12となっ
て、反応管１から取り出される。
質触媒10が溶射等の手段によって付着されている。前記
反応管１の外部には、反応管１を取り囲むように予熱さ
れた空気18が供給されている。一方、反応管１の内部に
導入された反応ガス11は、改質触媒10の表面および内部
にて改質反応を受け、水素に富んだ改質ガス12となっ
て、反応管１から取り出される。
上記反応管１の管壁の内壁面から所定の肉厚部分では、
水素分子を容易に透過し、かつ酸素分子は透過されにく
いような構造となっている。すなわち、上記したよう
に、所定の大きさをもつ多数の孔が、反応管１に設けら
れているからである。
水素分子を容易に透過し、かつ酸素分子は透過されにく
いような構造となっている。すなわち、上記したよう
に、所定の大きさをもつ多数の孔が、反応管１に設けら
れているからである。
ガス選択透過性のある多孔質性材料の使用によって、改
質反応の結果得られた水素19の一部が、多孔質の改質触
媒10およびそのガス選択透過性のある反応管１の管壁内
部を、反応管１の外側方向へ浸透する。
質反応の結果得られた水素19の一部が、多孔質の改質触
媒10およびそのガス選択透過性のある反応管１の管壁内
部を、反応管１の外側方向へ浸透する。
一方、ガス選択透過性を有する反応管管壁部分以外の反
応管管壁は、酸素分子を容易に透過する大きさの孔が、
数多く占めている。これにより、改質反応で得られた水
素19の一部と、空気18中の酸素とが、多孔質の反応管１
の内部で接触し、燃焼反応を起こし、加熱媒体13となっ
て反応管１の外側に出ていく。その結果、改質反応によ
る吸熱分の熱を連続的かつ直接的に補給することができ
る。反応管１内には、改質触媒粒子が充填されていてよ
い。
応管管壁は、酸素分子を容易に透過する大きさの孔が、
数多く占めている。これにより、改質反応で得られた水
素19の一部と、空気18中の酸素とが、多孔質の反応管１
の内部で接触し、燃焼反応を起こし、加熱媒体13となっ
て反応管１の外側に出ていく。その結果、改質反応によ
る吸熱分の熱を連続的かつ直接的に補給することができ
る。反応管１内には、改質触媒粒子が充填されていてよ
い。
上記本実施例によれば、多孔質の反応管内部で燃焼反応
を起こさせ、その燃焼熱を改質反応の吸熱分に当てる構
成としたため、燃料改質器の熱効率を向上させることが
できる。
を起こさせ、その燃焼熱を改質反応の吸熱分に当てる構
成としたため、燃料改質器の熱効率を向上させることが
できる。
次に、本発明の第２の実施例について説明する。第２図
は、その断面構成図を示したものであり、単管式の燃料
改質器の場合である。
は、その断面構成図を示したものであり、単管式の燃料
改質器の場合である。
第２図において、前記第１図の実施例で説明したガス透
過性材料よりなる反応管１の内壁面に付着させた改質触
媒10を、その反応管１の内壁面から適当な肉厚部分まで
に拡散させて保持している。改質触媒（Ni）の拡散は、
セラミックにニッケルを拡散させることにより実現する
ことができる。
過性材料よりなる反応管１の内壁面に付着させた改質触
媒10を、その反応管１の内壁面から適当な肉厚部分まで
に拡散させて保持している。改質触媒（Ni）の拡散は、
セラミックにニッケルを拡散させることにより実現する
ことができる。
上記反応管１の外部には、反応管１を取り囲むように、
予熱された空気18が送り込まれている。反応ガス11は、
前記改質触媒10の拡散部分20において改質反応を受け、
水素に富んだ改質ガス12となって、反応管１から排出さ
れる。改質反応の結果得られた水素19の一部が、反応管
１の管壁内で空気18中の酸素と接触し、燃焼反応を起こ
し、加熱媒体13となって反応管１の外側に出ていく。そ
の結果、改質反応による吸熱分の熱を連続的かつ直接的
に補給する。
予熱された空気18が送り込まれている。反応ガス11は、
前記改質触媒10の拡散部分20において改質反応を受け、
水素に富んだ改質ガス12となって、反応管１から排出さ
れる。改質反応の結果得られた水素19の一部が、反応管
１の管壁内で空気18中の酸素と接触し、燃焼反応を起こ
し、加熱媒体13となって反応管１の外側に出ていく。そ
の結果、改質反応による吸熱分の熱を連続的かつ直接的
に補給する。
上記反応管１に拡散された改質触媒は、コーティングさ
れている場合に比べて、その耐剥離性が向上する。ま
た、内部に拡散した触媒部分で、反応ガスが係る部分に
拡散することにより、その部分において改質反応が起こ
る。
れている場合に比べて、その耐剥離性が向上する。ま
た、内部に拡散した触媒部分で、反応ガスが係る部分に
拡散することにより、その部分において改質反応が起こ
る。
上記実施例によれば、第１図で説明した実施例における
効果に加え、発熱部と吸熱部の位置がさらに近いため、
燃料改質器の熱効率が一層向上する。また、反応管管壁
における温度分布の差が小さくなり、反応管の寿命が長
くなる。
効果に加え、発熱部と吸熱部の位置がさらに近いため、
燃料改質器の熱効率が一層向上する。また、反応管管壁
における温度分布の差が小さくなり、反応管の寿命が長
くなる。
次に、本発明の第３の実施例について説明する。第３図
は、その断面構成図を示したものであり、単管式の燃料
改質器である場合を示す。第３図では、第２図で説明し
た実施例に加えて、ガス透過性材料よりなる反応管１の
外壁面から、適当な肉厚部分までに燃焼触媒16を拡散さ
せて保持したことを特徴とする。
は、その断面構成図を示したものであり、単管式の燃料
改質器である場合を示す。第３図では、第２図で説明し
た実施例に加えて、ガス透過性材料よりなる反応管１の
外壁面から、適当な肉厚部分までに燃焼触媒16を拡散さ
せて保持したことを特徴とする。
反応管１の外部には、反応管１を取り囲むように、予熱
された空気18が送り込まれており、空気18は、前記燃焼
触媒16（例えばLa−βAl2O3を担体にし、プラチナをコ
ーティングしたもの）の拡散部分21に入っていく。一
方、反応ガス11は、改質触媒10の拡散部分20において改
質反応を受け、水素に富んだ改質ガス12となって、反応
管１から取り出される。その場合、改質反応の結果得ら
れた水素19の一部が、反応管１の管壁内に保持した燃焼
触媒16の拡散部分21において、空気18中の酸素と接触
し、燃焼反応を起こし、加熱媒体13となって反応管１の
外側に出ていく。その結果、改質反応に必要な吸熱分の
熱を連続的かつ直接的に供給することができる。
された空気18が送り込まれており、空気18は、前記燃焼
触媒16（例えばLa−βAl2O3を担体にし、プラチナをコ
ーティングしたもの）の拡散部分21に入っていく。一
方、反応ガス11は、改質触媒10の拡散部分20において改
質反応を受け、水素に富んだ改質ガス12となって、反応
管１から取り出される。その場合、改質反応の結果得ら
れた水素19の一部が、反応管１の管壁内に保持した燃焼
触媒16の拡散部分21において、空気18中の酸素と接触
し、燃焼反応を起こし、加熱媒体13となって反応管１の
外側に出ていく。その結果、改質反応に必要な吸熱分の
熱を連続的かつ直接的に供給することができる。
上記本実施例によれば、第２図で説明した実施例におけ
る効果に加え、燃焼触媒を用いたことにより、可燃性ガ
ス濃度が低くても、改質反応に必要な熱量を供給するこ
とができる。また、反応管管壁内での燃焼温度を低下さ
せることができるため、反応管の寿命を一層向上させる
ことができる。
る効果に加え、燃焼触媒を用いたことにより、可燃性ガ
ス濃度が低くても、改質反応に必要な熱量を供給するこ
とができる。また、反応管管壁内での燃焼温度を低下さ
せることができるため、反応管の寿命を一層向上させる
ことができる。
上記第１図〜第３図に説明した燃料改質器は、例えば燃
料電池発電装置に用いることができる。燃料電池発電装
置に用いることにより、負荷追従性が優れ、改質効率が
高くなるものである。
料電池発電装置に用いることができる。燃料電池発電装
置に用いることにより、負荷追従性が優れ、改質効率が
高くなるものである。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る燃料改質器によれ
ば、反応管はガス透過性材料で構成されているので、改
質ガスの一部がガス透過性材料の反応管の内部に浸透し
て燃焼反応を生じ、その熱を改質に必要な熱として直接
的に供給できるため、熱効率が向上でき、その上、燃料
改質器がコンパクトになる。
ば、反応管はガス透過性材料で構成されているので、改
質ガスの一部がガス透過性材料の反応管の内部に浸透し
て燃焼反応を生じ、その熱を改質に必要な熱として直接
的に供給できるため、熱効率が向上でき、その上、燃料
改質器がコンパクトになる。
さらに、反応管壁に改質触媒を拡散させることにより、
反応管壁面に改質触媒が保持され、反応管管壁近傍にお
ける伝熱能力が向上し、迅速な改質反応を行うことがで
きる。
反応管壁面に改質触媒が保持され、反応管管壁近傍にお
ける伝熱能力が向上し、迅速な改質反応を行うことがで
きる。
第１図〜第３図は本発明の各実施例を示す断面構成図で
ある。 １……反応管、10……改質触媒（コーティング）、11…
…反応ガス、12……改質ガス、16……燃焼触媒。
ある。 １……反応管、10……改質触媒（コーティング）、11…
…反応ガス、12……改質ガス、16……燃焼触媒。
フロントページの続き (72)発明者 清木 信宏 茨城県日立市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 半澤 晨夫 茨城県日立市神立町603番地 株式会社日 立製作所土浦工場内 (56)参考文献 特開 昭48−84808（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−65190（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−46719（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (2)
- 【請求項１】壁面に改質触媒が保持された反応管の内部
に反応ガスが供給され、該反応ガスを改質ガスに変換す
る燃料改質器において、前記反応管はガス透過性材料で
構成されていることを特徴とする燃料改質器。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記反応
管の管壁に改質触媒を拡散させることにより、前記反応
管の壁面に改質触媒が保持されていることを特徴とする
燃料改質器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61060073A JPH0722694B2 (ja) | 1986-03-18 | 1986-03-18 | 燃料改質器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61060073A JPH0722694B2 (ja) | 1986-03-18 | 1986-03-18 | 燃料改質器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62216634A JPS62216634A (ja) | 1987-09-24 |
| JPH0722694B2 true JPH0722694B2 (ja) | 1995-03-15 |
Family
ID=13131540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61060073A Expired - Lifetime JPH0722694B2 (ja) | 1986-03-18 | 1986-03-18 | 燃料改質器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0722694B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0263545A (ja) * | 1988-08-30 | 1990-03-02 | Toshiaki Kabe | 反応管 |
| JP2662529B2 (ja) * | 1989-10-02 | 1997-10-15 | 三菱化学エンジニアリング株式会社 | 無電解めっきによる改質ガス製造装置および方法 |
| US7060118B1 (en) | 1998-07-21 | 2006-06-13 | Haldor Topse A/S | Synthesis gas production by steam reforming |
| EP1403217A1 (en) | 2002-09-26 | 2004-03-31 | Haldor Topsoe A/S | Process and apparatus for the preparation of synthesis gas |
| EP1413547A1 (en) | 2002-09-26 | 2004-04-28 | Haldor Topsoe A/S | Process for the production of synthesis gas |
| EP1403215B1 (en) | 2002-09-26 | 2013-03-13 | Haldor Topsoe A/S | Process and apparatus for the preparation of synthesis gas |
| EP1445235B1 (en) | 2003-02-05 | 2012-03-07 | Haldor Topsoe A/S | Process for treatment of synthesis gas |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2169961A1 (en) * | 1972-02-05 | 1973-09-14 | Inst Nawozow Sztucznych | Steam reforming of hydrocarbons - using surfaces of reactor heating tubes as catalyst |
| JPS4946719A (ja) * | 1972-09-08 | 1974-05-04 |
-
1986
- 1986-03-18 JP JP61060073A patent/JPH0722694B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62216634A (ja) | 1987-09-24 |
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