JPH07282829A - 燃料電池の燃料改質装置 - Google Patents
燃料電池の燃料改質装置Info
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- JPH07282829A JPH07282829A JP6098014A JP9801494A JPH07282829A JP H07282829 A JPH07282829 A JP H07282829A JP 6098014 A JP6098014 A JP 6098014A JP 9801494 A JP9801494 A JP 9801494A JP H07282829 A JPH07282829 A JP H07282829A
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Classifications
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃料電池の燃料改質装置の長期的な信頼性を
向上する。 【構成】 触媒１を充填した反応管２と、反応管２を加
熱するバーナ３とを備えた燃料改質器４に、反応管２内
の触媒層１の入口付近と出口付近の触媒温度Ｔｉ，Ｔｏ
を検出する温度センサ５，６を設け、触媒層出口温度セ
ンサ６の出力によりバーナ３の燃焼制御を行い、触媒層
入口温度センサ５の出力により反応管２へ供給する燃料
ガスの温度制御を行うようにした。 【効果】 改質器の燃焼制御を反応管内の触媒層出口温
度Ｔｏによって行うので、低負荷時にも触媒温度が過上
昇するおそれがなく、また低負荷時は従来に比し反応管
温度Ｔｒを低下させて運転することができるので、燃料
使用量を節減できる。また触媒入口温度Ｔｉが設定値を
超えた場合には触媒の活性低下と判断して、反応管２に
供給する原料ガスの温度すなわち触媒層入口温度Ｔｉを
低下させることができるので、触媒の過熱を防止するこ
とができる。
向上する。 【構成】 触媒１を充填した反応管２と、反応管２を加
熱するバーナ３とを備えた燃料改質器４に、反応管２内
の触媒層１の入口付近と出口付近の触媒温度Ｔｉ，Ｔｏ
を検出する温度センサ５，６を設け、触媒層出口温度セ
ンサ６の出力によりバーナ３の燃焼制御を行い、触媒層
入口温度センサ５の出力により反応管２へ供給する燃料
ガスの温度制御を行うようにした。 【効果】 改質器の燃焼制御を反応管内の触媒層出口温
度Ｔｏによって行うので、低負荷時にも触媒温度が過上
昇するおそれがなく、また低負荷時は従来に比し反応管
温度Ｔｒを低下させて運転することができるので、燃料
使用量を節減できる。また触媒入口温度Ｔｉが設定値を
超えた場合には触媒の活性低下と判断して、反応管２に
供給する原料ガスの温度すなわち触媒層入口温度Ｔｉを
低下させることができるので、触媒の過熱を防止するこ
とができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料電池の燃料改質器の
温度制御に関するものである。
温度制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１は従来の燃料電池のシステム構成を
示したもので、燃料改質器４の入力側には、都市ガスと
水蒸気を混合して原料ガスとするエゼクタ８と、この原
料ガスを高温排ガスによって予熱する原料予熱器９が設
けられており、燃料改質器４の反応管２を通って改質さ
れたガスはＣＯ変成器１０で一酸化炭素を除去されたの
ち、燃料電池本体１１の燃料極へ供給される。燃料改質
器４は、触媒１が充填された反応管２とこの反応管２を
加熱するバーナ３とで構成されており、バーナ３には燃
料電池本体１１から回収された未反応水素と、空気ブロ
ア１２から空気予熱器１３を経て供給される燃焼空気が
供給されている。燃料改質器４の反応管２の温度は制御
装置１４によって一定に制御されており、それによって
改質用触媒１の過熱による劣化を防止すると共に、水素
の発生量を制御している。
示したもので、燃料改質器４の入力側には、都市ガスと
水蒸気を混合して原料ガスとするエゼクタ８と、この原
料ガスを高温排ガスによって予熱する原料予熱器９が設
けられており、燃料改質器４の反応管２を通って改質さ
れたガスはＣＯ変成器１０で一酸化炭素を除去されたの
ち、燃料電池本体１１の燃料極へ供給される。燃料改質
器４は、触媒１が充填された反応管２とこの反応管２を
加熱するバーナ３とで構成されており、バーナ３には燃
料電池本体１１から回収された未反応水素と、空気ブロ
ア１２から空気予熱器１３を経て供給される燃焼空気が
供給されている。燃料改質器４の反応管２の温度は制御
装置１４によって一定に制御されており、それによって
改質用触媒１の過熱による劣化を防止すると共に、水素
の発生量を制御している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来構成におい
ては、燃料改質器４の温度制御は、反応管２自体の温度
Ｔｒを監視して、その検出温度によりバーナ３の燃焼を
制御することによって行われていた。しかし反応管２自
体の温度を一定にする制御を行うと、低負荷運転時には
反応吸熱量が減少するので、反応管温度は高負荷運転の
場合と同じでも、触媒の温度が上昇して過熱状態とな
り、触媒の劣化を助長する上に、必要以上に反応管２の
温度を維持するために燃料が不経済であるという問題が
あった。また長期運転によって触媒の活性が低下し始め
ると、触媒層入口温度Ｔｉが上昇し、触媒層出口温度Ｔ
ｏが低下するが、このとき反応管２の最高温度部は触媒
層出口付近にあるために、反応管温度Ｔｒも温度低下の
傾向を示す。従来方式ではこのような場合にも改質器４
の温度を上昇させるように制御が働くために、既に活性
が低下して反応吸熱量が減少している触媒層入口部に、
更に温度上昇を強制することになって、触媒の活性低下
が一層助長される結果となる。本発明はこれらの問題点
を解消し、低負荷領域における触媒の過熱を防止すると
共に、長期運転における触媒の劣化を防止することを目
的とするものである。
ては、燃料改質器４の温度制御は、反応管２自体の温度
Ｔｒを監視して、その検出温度によりバーナ３の燃焼を
制御することによって行われていた。しかし反応管２自
体の温度を一定にする制御を行うと、低負荷運転時には
反応吸熱量が減少するので、反応管温度は高負荷運転の
場合と同じでも、触媒の温度が上昇して過熱状態とな
り、触媒の劣化を助長する上に、必要以上に反応管２の
温度を維持するために燃料が不経済であるという問題が
あった。また長期運転によって触媒の活性が低下し始め
ると、触媒層入口温度Ｔｉが上昇し、触媒層出口温度Ｔ
ｏが低下するが、このとき反応管２の最高温度部は触媒
層出口付近にあるために、反応管温度Ｔｒも温度低下の
傾向を示す。従来方式ではこのような場合にも改質器４
の温度を上昇させるように制御が働くために、既に活性
が低下して反応吸熱量が減少している触媒層入口部に、
更に温度上昇を強制することになって、触媒の活性低下
が一層助長される結果となる。本発明はこれらの問題点
を解消し、低負荷領域における触媒の過熱を防止すると
共に、長期運転における触媒の劣化を防止することを目
的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明装置は、図２に示
すように、触媒１を充填した反応管２と、反応管２を加
熱するバーナ３とを備えた燃料改質器４に、反応管２内
の触媒層１の入口付近と出口付近の触媒温度Ｔｉ，Ｔｏ
を検出する温度センサ５，６を設け、触媒層出口温度セ
ンサ６の出力によりバーナ３の燃焼制御を行い、触媒層
入口温度センサ５の出力により反応管２へ供給する燃料
ガスの温度制御を行うようにしたものであり、更に請求
項２の構成は、反応管２の最高温度部の管壁温度を検出
する温度センサ７を備え、このセンサ７の出力が設定値
を超えた時に、改質器の温度を強制的に設定値以下に下
げるため、緊急に燃焼用空気の予熱温度あるいは流量を
変化させるようにしたものである。
すように、触媒１を充填した反応管２と、反応管２を加
熱するバーナ３とを備えた燃料改質器４に、反応管２内
の触媒層１の入口付近と出口付近の触媒温度Ｔｉ，Ｔｏ
を検出する温度センサ５，６を設け、触媒層出口温度セ
ンサ６の出力によりバーナ３の燃焼制御を行い、触媒層
入口温度センサ５の出力により反応管２へ供給する燃料
ガスの温度制御を行うようにしたものであり、更に請求
項２の構成は、反応管２の最高温度部の管壁温度を検出
する温度センサ７を備え、このセンサ７の出力が設定値
を超えた時に、改質器の温度を強制的に設定値以下に下
げるため、緊急に燃焼用空気の予熱温度あるいは流量を
変化させるようにしたものである。
【０００５】
【作用】請求項１の構成によれば、改質器の燃焼制御を
反応管内の触媒層出口温度Ｔｏによって行うので、低負
荷時にも触媒温度が過上昇するおそれがなく、また低負
荷時は従来に比し反応管温度Ｔｒを低下させて運転する
ことができるので、燃料使用量を節減できる。また触媒
入口温度Ｔｉを常時監視し、それが設定値を超えた場合
には触媒の活性低下と判断して、例えば原料予熱器９の
バイパスによる原料ガスの予熱温度の低下あるいは改質
用水蒸気量の増加等の手段により、反応管２に供給する
原料ガスの温度すなわち触媒層入口温度Ｔｉを低下させ
ることができるので、触媒の過熱を防止することによる
長期的な信頼性が確保される。また請求項２の構成によ
れば、反応管温度Ｔｒの急上昇を常時監視し、負荷の急
増でＴｒが設定値を超えて上昇した場合には、例えば空
気予熱器１３のバイパス弁１５を開いて、設定空燃比を
無視してバーナ３に過剰の燃焼用空気を導入することに
より、他の制御に優先してバーナ３の燃焼温度を下げ、
反応管２の温度の低下を図ることができる。
反応管内の触媒層出口温度Ｔｏによって行うので、低負
荷時にも触媒温度が過上昇するおそれがなく、また低負
荷時は従来に比し反応管温度Ｔｒを低下させて運転する
ことができるので、燃料使用量を節減できる。また触媒
入口温度Ｔｉを常時監視し、それが設定値を超えた場合
には触媒の活性低下と判断して、例えば原料予熱器９の
バイパスによる原料ガスの予熱温度の低下あるいは改質
用水蒸気量の増加等の手段により、反応管２に供給する
原料ガスの温度すなわち触媒層入口温度Ｔｉを低下させ
ることができるので、触媒の過熱を防止することによる
長期的な信頼性が確保される。また請求項２の構成によ
れば、反応管温度Ｔｒの急上昇を常時監視し、負荷の急
増でＴｒが設定値を超えて上昇した場合には、例えば空
気予熱器１３のバイパス弁１５を開いて、設定空燃比を
無視してバーナ３に過剰の燃焼用空気を導入することに
より、他の制御に優先してバーナ３の燃焼温度を下げ、
反応管２の温度の低下を図ることができる。
【０００６】
【実施例】図２は本発明による燃料電池の燃料改質装置
の一実施例を示したもので、燃料改質器４は触媒１を充
填した反応管２と、反応管２を加熱するバーナ３とで構
成されており、反応管２内の触媒層１の入口付近と出口
付近にそれぞれ触媒温度Ｔｉ，Ｔｏを検出する温度セン
サ５，６が設けられている。制御装置１４では、触媒層
出口温度センサ６の出力を受けて、空気流量制御弁１６
とバイパス弁１５の開度を調節することにより、Ｔｏを
約７００℃に維持するようにバーナ３の燃焼温度を制御
すると共に、触媒層入口温度センサ５の出力を受けて、
水蒸気流量制御弁１７と原料予熱器９のバイパス弁１８
の開度を調節することにより、Ｔｉを約６００℃以下に
維持するように、反応管２へ供給する燃料ガスの温度制
御を行っている。更に反応管２の最高温度部すなわちバ
ーナ３の直射を受けている箇所の管壁温度を検出する温
度センサ７を設けて、このセンサ７の出力が最高許容温
度付近の設定値を超えた時に、空気流量制御弁１６及び
バイパス弁１５を全開にして、バーナ３に供給する燃料
ガスの緊急冷却を行うようになっている。なお１９は原
料ガス流量制御弁、２０は脱硫器である。その他の構成
は、図１と同様であるから説明を省略する。
の一実施例を示したもので、燃料改質器４は触媒１を充
填した反応管２と、反応管２を加熱するバーナ３とで構
成されており、反応管２内の触媒層１の入口付近と出口
付近にそれぞれ触媒温度Ｔｉ，Ｔｏを検出する温度セン
サ５，６が設けられている。制御装置１４では、触媒層
出口温度センサ６の出力を受けて、空気流量制御弁１６
とバイパス弁１５の開度を調節することにより、Ｔｏを
約７００℃に維持するようにバーナ３の燃焼温度を制御
すると共に、触媒層入口温度センサ５の出力を受けて、
水蒸気流量制御弁１７と原料予熱器９のバイパス弁１８
の開度を調節することにより、Ｔｉを約６００℃以下に
維持するように、反応管２へ供給する燃料ガスの温度制
御を行っている。更に反応管２の最高温度部すなわちバ
ーナ３の直射を受けている箇所の管壁温度を検出する温
度センサ７を設けて、このセンサ７の出力が最高許容温
度付近の設定値を超えた時に、空気流量制御弁１６及び
バイパス弁１５を全開にして、バーナ３に供給する燃料
ガスの緊急冷却を行うようになっている。なお１９は原
料ガス流量制御弁、２０は脱硫器である。その他の構成
は、図１と同様であるから説明を省略する。
【０００７】
【発明の効果】本発明によれば上述のように、改質器４
の燃焼温度の制御を反応管２内の触媒層出口温度Ｔｏに
よって行うので、低負荷時にも触媒温度が過上昇するお
それがなく、また低負荷時は従来に比し反応管温度Ｔｒ
を低下させて運転することができるので、燃料使用量を
節減できるという利点があり、また触媒入口温度Ｔｉを
常時監視し、それが設定値を超えた場合には触媒の活性
低下と判断して、反応管２に供給する原料ガスの温度す
なわち触媒層入口温度Ｔｉを低下させることができるの
で、触媒の過熱を防止することによる長期的な信頼性が
確保されるという利点がある。また請求項２の構成によ
れば、反応管温度Ｔｒの急上昇を常時監視し、負荷の急
増でＴｒが設定値を超えて上昇した場合には、緊急に反
応管温度の低下を図ることができるという利点がある。
の燃焼温度の制御を反応管２内の触媒層出口温度Ｔｏに
よって行うので、低負荷時にも触媒温度が過上昇するお
それがなく、また低負荷時は従来に比し反応管温度Ｔｒ
を低下させて運転することができるので、燃料使用量を
節減できるという利点があり、また触媒入口温度Ｔｉを
常時監視し、それが設定値を超えた場合には触媒の活性
低下と判断して、反応管２に供給する原料ガスの温度す
なわち触媒層入口温度Ｔｉを低下させることができるの
で、触媒の過熱を防止することによる長期的な信頼性が
確保されるという利点がある。また請求項２の構成によ
れば、反応管温度Ｔｒの急上昇を常時監視し、負荷の急
増でＴｒが設定値を超えて上昇した場合には、緊急に反
応管温度の低下を図ることができるという利点がある。
【図１】従来のこの種の装置の系統図。
【図２】本発明装置の一実施例の系統図。
１ 触媒層 ２ 反応管 ３ バーナ ４ 燃料改質器 ５ 触媒層入口温度センサ ６ 触媒層出口温度センサ ７ 反応管温度センサ ８ エゼクタ ９ 原料予熱器 １０ ＣＯ変成器 １１ 燃料電池本体 １２ 空気ブロア １３ 空気予熱器 １４ 制御装置 １５ バイパス弁 １６ 空気流量制御弁 １７ 水蒸気流量制御弁 １８ バイパス弁 １９ 原料ガス流量制御弁 ２０ 脱硫器 Ｔｉ 触媒層入口温度 Ｔｏ 触媒層出口温度 Ｔｒ 反応管温度 ─
Claims (2)
- 【請求項１】 触媒を充填した反応管と、反応管を加熱
するバーナとを備えた燃料改質器に、反応管内の触媒層
の入口付近と出口付近の触媒温度を検出する温度センサ
を設け、触媒層出口温度センサの出力によりバーナの燃
焼制御を行い、触媒層入口温度センサの出力により反応
管へ供給する燃料ガスの温度制御を行うようにしたこと
を特徴とする燃料電池の燃料改質装置。 - 【請求項２】 反応管の最高温度部の管壁温度を検出す
る温度センサを備え、該センサ出力が設定値を超えた時
に、バーナに供給する燃焼用空気の緊急温度制御を行う
ようにしたことを特徴とする請求項１記載の燃料電池の
燃料改質装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6098014A JPH07282829A (ja) | 1994-04-11 | 1994-04-11 | 燃料電池の燃料改質装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6098014A JPH07282829A (ja) | 1994-04-11 | 1994-04-11 | 燃料電池の燃料改質装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07282829A true JPH07282829A (ja) | 1995-10-27 |
Family
ID=14207968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6098014A Pending JPH07282829A (ja) | 1994-04-11 | 1994-04-11 | 燃料電池の燃料改質装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07282829A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003238112A (ja) * | 2003-01-10 | 2003-08-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水素生成装置 |
| JP2005285593A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 燃料電池発電装置の運転方法 |
| JP2006302881A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-11-02 | Kyocera Corp | 燃料電池組立体 |
| JP2012109256A (ja) * | 2005-03-25 | 2012-06-07 | Kyocera Corp | 燃料電池組立体 |
-
1994
- 1994-04-11 JP JP6098014A patent/JPH07282829A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003238112A (ja) * | 2003-01-10 | 2003-08-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水素生成装置 |
| JP2005285593A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 燃料電池発電装置の運転方法 |
| JP2006302881A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-11-02 | Kyocera Corp | 燃料電池組立体 |
| JP2012109256A (ja) * | 2005-03-25 | 2012-06-07 | Kyocera Corp | 燃料電池組立体 |
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