JPH08287936A - 水素製造装置 - Google Patents
水素製造装置Info
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- JPH08287936A JPH08287936A JP8039769A JP3976996A JPH08287936A JP H08287936 A JPH08287936 A JP H08287936A JP 8039769 A JP8039769 A JP 8039769A JP 3976996 A JP3976996 A JP 3976996A JP H08287936 A JPH08287936 A JP H08287936A
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- JP
- Japan
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- fuel cell
- hydrogen
- pipe
- anode
- hydrogen production
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- H—ELECTRICITY
- 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
-
- 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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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱力学的に効率のよい、コンパクトでかつ計
量な水素製造装置を提供する。 【解決手段】 燃料電池(2) に供給するための、内部加
熱回路（33) を有する触媒反応器(30)内で低級アルカン
もしくは低級アルコールを含む供給材料混合物から水素
を製造する装置(1) であって、燃料電池(2) からの排気
された陽極ガス及び陰極ガスを含む燃料混合物を燃焼す
るための触媒バーナー(60)を具備しており、この触媒バ
ーナー(60)が１以上の排気パイプ(50 、53) により触媒
反応器(30)の内部加熱システム(33)の入口端(33a) に接
続されている排気部(63)を有することを特徴とする水素
製造装置(1) 。
量な水素製造装置を提供する。 【解決手段】 燃料電池(2) に供給するための、内部加
熱回路（33) を有する触媒反応器(30)内で低級アルカン
もしくは低級アルコールを含む供給材料混合物から水素
を製造する装置(1) であって、燃料電池(2) からの排気
された陽極ガス及び陰極ガスを含む燃料混合物を燃焼す
るための触媒バーナー(60)を具備しており、この触媒バ
ーナー(60)が１以上の排気パイプ(50 、53) により触媒
反応器(30)の内部加熱システム(33)の入口端(33a) に接
続されている排気部(63)を有することを特徴とする水素
製造装置(1) 。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池への陽極
供給材料用の、内部加熱回路を有する触媒反応器内での
低級アルカンもしくは低級アルコールを含む混合物から
の水素の製造装置に関する。
供給材料用の、内部加熱回路を有する触媒反応器内での
低級アルカンもしくは低級アルコールを含む混合物から
の水素の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、化学反応により直接電気
エネルギーを発生させるための燃料電池の使用は、汚染
がほとんど生じないため代替エネルギー源の分野におい
て重要になっている。この電池の陽極供給材料用の最も
適した燃料の１つは水素であり、その使用は有害な汚染
物の発生を最少にする。
エネルギーを発生させるための燃料電池の使用は、汚染
がほとんど生じないため代替エネルギー源の分野におい
て重要になっている。この電池の陽極供給材料用の最も
適した燃料の１つは水素であり、その使用は有害な汚染
物の発生を最少にする。
【０００３】不幸にも、水素の使用に伴う重大な問題は
その貯蔵である。事実、水素は空気と接触した際に引火
しやすい気体である。さらに、その液化には技術的な問
題があり、価格を高め、シリンダーもしくはタンクにお
ける高圧下でのその貯蔵も危険でありかつ困難である。
その貯蔵である。事実、水素は空気と接触した際に引火
しやすい気体である。さらに、その液化には技術的な問
題があり、価格を高め、シリンダーもしくはタンクにお
ける高圧下でのその貯蔵も危険でありかつ困難である。
【０００４】従って、特定の水素製造装置内の触媒反応
器内で、その使用の際に化学変換により気体を放出する
ことのできる、水素含量の高い化合物である低級アルカ
ン及び低級アルコールを使用する傾向になってきてい
る。この化合物は天然に存在しない場合は妥当な価格で
容易に合成することができ、その貯蔵には技術的問題が
少なく、危険も少ない。
器内で、その使用の際に化学変換により気体を放出する
ことのできる、水素含量の高い化合物である低級アルカ
ン及び低級アルコールを使用する傾向になってきてい
る。この化合物は天然に存在しない場合は妥当な価格で
容易に合成することができ、その貯蔵には技術的問題が
少なく、危険も少ない。
【０００５】しかしながら、この化学変換を行うには熱
のかたちでエネルギーを加えることが必要であり、従っ
てこの化合物の使用が熱力学的に効果的でなくなり、従
って欠点となってしまう。さらに、燃料電池は陸上もし
くは海上輸送のような限られた環境において使用される
ため、水素製造装置はコンパクトでかつ軽量であること
が必要である。
のかたちでエネルギーを加えることが必要であり、従っ
てこの化合物の使用が熱力学的に効果的でなくなり、従
って欠点となってしまう。さらに、燃料電池は陸上もし
くは海上輸送のような限られた環境において使用される
ため、水素製造装置はコンパクトでかつ軽量であること
が必要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明が課題とする問
題は、従来技術における問題を克服し、同時に上記要件
を満たす水素製造装置を提供することである。
題は、従来技術における問題を克服し、同時に上記要件
を満たす水素製造装置を提供することである。
【０００７】この問題は、燃料電池２に供給するため
の、内部加熱回路33を有する触媒反応器30内で低級アル
カンもしくは低級アルコールを含む供給材料混合物から
水素を製造する装置１であって、燃料電池２からの排気
された陽極ガス及び陰極ガスを含む燃料混合物を燃焼す
るための触媒バーナー60を具備しており、この触媒バー
ナー60が１以上の排気パイプ50、53により触媒反応器30
の内部加熱システム33の入口端33a に接続されている排
気部63を有することを特徴とする水素製造装置１により
解決される。本発明に係る水素製造装置の主要な利点
は、熱力学的効率が高いことである。本発明の他の特徴
及び利点は、以下に示す、添付図面を参照する限定しな
い実施例による好ましい実施態様の記載より明らかとな
るであろう。
の、内部加熱回路33を有する触媒反応器30内で低級アル
カンもしくは低級アルコールを含む供給材料混合物から
水素を製造する装置１であって、燃料電池２からの排気
された陽極ガス及び陰極ガスを含む燃料混合物を燃焼す
るための触媒バーナー60を具備しており、この触媒バー
ナー60が１以上の排気パイプ50、53により触媒反応器30
の内部加熱システム33の入口端33a に接続されている排
気部63を有することを特徴とする水素製造装置１により
解決される。本発明に係る水素製造装置の主要な利点
は、熱力学的効率が高いことである。本発明の他の特徴
及び利点は、以下に示す、添付図面を参照する限定しな
い実施例による好ましい実施態様の記載より明らかとな
るであろう。
【０００８】
【発明の実施の形態】図面中、本発明に係る水素製造装
置を１で示す。自動車用の燃料電池２の陽極供給材料と
して、好ましくはＳＰＥとして知られる固体高分子電解
質が準備されている。
置を１で示す。自動車用の燃料電池２の陽極供給材料と
して、好ましくはＳＰＥとして知られる固体高分子電解
質が準備されている。
【０００９】燃料電池２は、陽極挿入部20、陽極取出部
21、陰極挿入部22、陰極取出部23及び陰極凝縮部24を有
している。また、この燃料電池２は負電極25及び正電極
26も有している。装置１は低級アルカンもしくは低級ア
ルコール用のメインタンク３及び水を含む集水タンク４
を具備している。
21、陰極挿入部22、陰極取出部23及び陰極凝縮部24を有
している。また、この燃料電池２は負電極25及び正電極
26も有している。装置１は低級アルカンもしくは低級ア
ルコール用のメインタンク３及び水を含む集水タンク４
を具備している。
【００１０】この好ましい実施態様において、タンク３
はメタノールを含んでいる。タンク３及び４は各々再供
給部５及び６並びに取り入れ部７及び８を有している。
集水タンク４はオーバーフロー部９を有している、ここ
にはダウンフローノズル91まで伸びているダウンフロー
パイプが取り付けられている。
はメタノールを含んでいる。タンク３及び４は各々再供
給部５及び６並びに取り入れ部７及び８を有している。
集水タンク４はオーバーフロー部９を有している、ここ
にはダウンフローノズル91まで伸びているダウンフロー
パイプが取り付けられている。
【００１１】装置１は触媒反応器30を具備しており、こ
の触媒反応器内では低級アルカンもしくは低級アルコー
ルから水素を形成するための反応が起こり、そしてこの
触媒反応器は入口31、出口32、並びに入口端33a 及び出
口端33b を含む内部加熱回路33を有している。取り入れ
部７及び８に配置されている計量ポンプ10及び11の各々
は共に、第１及び第２コントロールバルブ10b 及び11b
を介して第１及び第２輸送パイプ10a 及び11a により混
合パイプ12に接続されている。
の触媒反応器内では低級アルカンもしくは低級アルコー
ルから水素を形成するための反応が起こり、そしてこの
触媒反応器は入口31、出口32、並びに入口端33a 及び出
口端33b を含む内部加熱回路33を有している。取り入れ
部７及び８に配置されている計量ポンプ10及び11の各々
は共に、第１及び第２コントロールバルブ10b 及び11b
を介して第１及び第２輸送パイプ10a 及び11a により混
合パイプ12に接続されている。
【００１２】混合パイプ12は低級アルカンもしくは低級
アルコール及び水を含む供給材料混合物を集め、触媒反
応器30の入口31と液圧により通じている。この好ましい
実施態様において、供給材料混合物はメタノールと水を
含んでいる。
アルコール及び水を含む供給材料混合物を集め、触媒反
応器30の入口31と液圧により通じている。この好ましい
実施態様において、供給材料混合物はメタノールと水を
含んでいる。
【００１３】混合パイプ12は、13及び14で示す第１及び
第２プレヒーター、並びに気化器15を順に具備してお
り、混合パイプ12を通って流れるメタノール−水供給材
料混合物が加熱され、気化され、そして過熱にされる。
第２プレヒーター、並びに気化器15を順に具備してお
り、混合パイプ12を通って流れるメタノール−水供給材
料混合物が加熱され、気化され、そして過熱にされる。
【００１４】出口32から伸びている陽極挿入パイプ16は
気体陽極挿入混合物を集め、触媒反応器30を燃料電池２
とその陽極挿入部20を介して液圧で通じている。陽極挿
入パイプ16には二酸化炭素の濃度を低下させる多数のセ
ラミック部材を含むタイプの水素濃縮装置17、及び一酸
化炭素を酸素と反応させて二酸化炭素を形成するもしく
は水素と反応させて水及びメタンを形成する一酸化炭素
変換反応器18が備えられている。
気体陽極挿入混合物を集め、触媒反応器30を燃料電池２
とその陽極挿入部20を介して液圧で通じている。陽極挿
入パイプ16には二酸化炭素の濃度を低下させる多数のセ
ラミック部材を含むタイプの水素濃縮装置17、及び一酸
化炭素を酸素と反応させて二酸化炭素を形成するもしく
は水素と反応させて水及びメタンを形成する一酸化炭素
変換反応器18が備えられている。
【００１５】第１のプレヒーター13では気体陽極挿入混
合物が冷却され、その熱の一部がメタノール−水供給材
料混合物に与えられるが、このプレヒーターは濃縮装置
17と変換反応器18の間の位置において陽極挿入パイプ16
に配置されている。第２のプレヒーター14は同じ機能を
有し、変換反応器18と陽極挿入部20の間の位置に配置さ
れている。
合物が冷却され、その熱の一部がメタノール−水供給材
料混合物に与えられるが、このプレヒーターは濃縮装置
17と変換反応器18の間の位置において陽極挿入パイプ16
に配置されている。第２のプレヒーター14は同じ機能を
有し、変換反応器18と陽極挿入部20の間の位置に配置さ
れている。
【００１６】水素製造装置１は、タービン41及びコンプ
レッサー42を有するターボコンプレッサーユニット40を
さらに具備している。タービン41は供給マニホールド51
及び出口部52を有しており、コンプレッサー42は大気か
ら空気を取り込む取り込み穴44を有する取り込みダクト
43を有している。取り込みダクト43は高分子膜を備えた
タイプの酸素濃縮装置45を有している。
レッサー42を有するターボコンプレッサーユニット40を
さらに具備している。タービン41は供給マニホールド51
及び出口部52を有しており、コンプレッサー42は大気か
ら空気を取り込む取り込み穴44を有する取り込みダクト
43を有している。取り込みダクト43は高分子膜を備えた
タイプの酸素濃縮装置45を有している。
【００１７】コンプレッサー42の出口は、燃料電池20の
陽極挿入部22に接続されている陽極挿入パイプ46に接続
されている。陽極挿入パイプ46内のラジエータ47はコン
プレッサー42からの空気を冷却する目的を有している。
陽極挿入部22に接続されている陽極挿入パイプ46に接続
されている。陽極挿入パイプ46内のラジエータ47はコン
プレッサー42からの空気を冷却する目的を有している。
【００１８】陽極挿入パイプ46から分岐しているコンバ
ータパイプ48は一酸化炭素を変換するに必要な酸素を供
給するために変換反応器18に接続されている第３コント
ロールバルブ49を有している。コンバータパイプ48は好
ましくはコンプレッサー42からの高温の空気を利用する
ため、陽極挿入パイプ46のコンプレッサー42とラジエー
タ47の間において分岐している。
ータパイプ48は一酸化炭素を変換するに必要な酸素を供
給するために変換反応器18に接続されている第３コント
ロールバルブ49を有している。コンバータパイプ48は好
ましくはコンプレッサー42からの高温の空気を利用する
ため、陽極挿入パイプ46のコンプレッサー42とラジエー
タ47の間において分岐している。
【００１９】この水素製造装置１は、燃料電池２の陽極
排気ガスと陰極排気ガスを含む燃料混合物を燃焼するた
めの触媒バーナー60も具備している。この触媒バーナー
60は、触媒バーナー60において形成された燃焼ガスを排
出するための第１供給部61、第２供給部62、及び第３供
給部63を有している。
排気ガスと陰極排気ガスを含む燃料混合物を燃焼するた
めの触媒バーナー60も具備している。この触媒バーナー
60は、触媒バーナー60において形成された燃焼ガスを排
出するための第１供給部61、第２供給部62、及び第３供
給部63を有している。
【００２０】第１供給部61は陽極取出パイプ70により燃
料電池２の陽極取出部21に接続されており、第２供給部
62は陰極取出パイプ71により燃料電池２の陰極取出部23
に接続されている。
料電池２の陽極取出部21に接続されており、第２供給部
62は陰極取出パイプ71により燃料電池２の陰極取出部23
に接続されている。
【００２１】本発明に係る装置１の好ましい実施態様に
おいて、陽極取出パイプ70は第４コントロールバルブ73
を有する第１供給パイプ72により陽極挿入パイプ16に接
続されており、第５コントロールバルブ75を有する第２
供給パイプ74により第１輸送パイプ10a に接続されてい
る。同様に、陰極取出パイプ71は第６制御バルブ77を有
する第３供給パイプ76により陰極挿入パイプ46に接続さ
れている。
おいて、陽極取出パイプ70は第４コントロールバルブ73
を有する第１供給パイプ72により陽極挿入パイプ16に接
続されており、第５コントロールバルブ75を有する第２
供給パイプ74により第１輸送パイプ10a に接続されてい
る。同様に、陰極取出パイプ71は第６制御バルブ77を有
する第３供給パイプ76により陰極挿入パイプ46に接続さ
れている。
【００２２】タービン41の供給マニホールド51はターボ
コンプレッサーユニット40の操作に必要なエネルギーを
供給するため、第１排気パイプ50によりバーナー60の排
気部63に接続されている。さらに、タービン41の出口部
52は第２排気パイプ53により触媒反応器30の内部加熱回
路33の入口端33a に液圧で接続されている。結果とし
て、触媒バーナー60の排気部63は排気パイプ50、53によ
り触媒反応器30の内部加熱回路33の入口端33a に接続さ
れる。
コンプレッサーユニット40の操作に必要なエネルギーを
供給するため、第１排気パイプ50によりバーナー60の排
気部63に接続されている。さらに、タービン41の出口部
52は第２排気パイプ53により触媒反応器30の内部加熱回
路33の入口端33a に液圧で接続されている。結果とし
て、触媒バーナー60の排気部63は排気パイプ50、53によ
り触媒反応器30の内部加熱回路33の入口端33a に接続さ
れる。
【００２３】さらに、内部加熱回路33の出口端33b に接
続している第３排気パイプ54は排気ノズル55で終わって
いる。出口端33b と排気ノズル55の間において、第３排
気パイプ54は、触媒反応器30に投入される前に気化する
に十分なエネルギーを有するメタノール−水供給材料混
合物を供給するための気化器15を具備している。
続している第３排気パイプ54は排気ノズル55で終わって
いる。出口端33b と排気ノズル55の間において、第３排
気パイプ54は、触媒反応器30に投入される前に気化する
に十分なエネルギーを有するメタノール−水供給材料混
合物を供給するための気化器15を具備している。
【００２４】本発明に係る水素製造装置１の操作を、図
面、特に各パイプ内の液体の方向を示す矢印を参照して
以下に説明する。
面、特に各パイプ内の液体の方向を示す矢印を参照して
以下に説明する。
【００２５】メインタンク３内の液体メタノール及び集
水タンク４内の水はそれぞれ計量ポンプ10及び11により
計量され、それによりこの２種の液体の流速がセットさ
れる。有利には、これらは供給材料混合物が1.2 〜1.5
、好ましくは1.3 のモル比でメタノール及び水を含む
ように計量される。
水タンク４内の水はそれぞれ計量ポンプ10及び11により
計量され、それによりこの２種の液体の流速がセットさ
れる。有利には、これらは供給材料混合物が1.2 〜1.5
、好ましくは1.3 のモル比でメタノール及び水を含む
ように計量される。
【００２６】次いでこの２種の液体は混合パイプ12の内
部で混合される。得られるメタノール−水供給材料混合
物はプレヒーター13及び14で加熱され、気化器15で気化
される。ここで供給材料混合物は触媒反応器30にその入
口部31から入り、そこで化学反応をうけ、水素（Ｈ2)、
二酸化炭素（ＣＯ2)、一酸化炭素（ＣＯ）並びに微量の
メタン（ＣＨ4)及び未反応の水及びメタノールを含む気
体陽極挿入混合物が形成される。
部で混合される。得られるメタノール−水供給材料混合
物はプレヒーター13及び14で加熱され、気化器15で気化
される。ここで供給材料混合物は触媒反応器30にその入
口部31から入り、そこで化学反応をうけ、水素（Ｈ2)、
二酸化炭素（ＣＯ2)、一酸化炭素（ＣＯ）並びに微量の
メタン（ＣＨ4)及び未反応の水及びメタノールを含む気
体陽極挿入混合物が形成される。
【００２７】有利には、触媒反応器30の内部の温度は24
0 〜270 ℃であり、内部圧は500 〜900kPa、好ましくは
700kPaである。
0 〜270 ℃であり、内部圧は500 〜900kPa、好ましくは
700kPaである。
【００２８】気体陽極挿入混合物は、燃料電池２の陽極
挿入部20に入るため触媒反応器30の出口部32を通って陽
極挿入パイプ16に入る。気体混合物が陽極挿入パイプ16
を通って流れると、この混合物はプレヒーター13及び14
に過剰の熱を与える。またこの混合物は装置17内で水素
が濃縮され、変換反応器18内で一酸化炭素が変換され
る。
挿入部20に入るため触媒反応器30の出口部32を通って陽
極挿入パイプ16に入る。気体混合物が陽極挿入パイプ16
を通って流れると、この混合物はプレヒーター13及び14
に過剰の熱を与える。またこの混合物は装置17内で水素
が濃縮され、変換反応器18内で一酸化炭素が変換され
る。
【００２９】パイプ16において、気体混合物は局部的な
熱損失のため圧力が低下し、その結果、燃料電池２の供
給圧力は100 〜300kPaになる。
熱損失のため圧力が低下し、その結果、燃料電池２の供
給圧力は100 〜300kPaになる。
【００３０】気体陽極挿入混合物に加え、燃料電池２は
陰極26において空気を供給しなければならない。このた
め、コンプレッサー42の作用により取り込み穴44を通し
て取り込みダクト43に空気が流される。加圧された空気
が陽極挿入パイプ46に入り、そこで陽極挿入部22に入る
ためラジエータ47により適度に冷却される。この空気は
陽極挿入パイプ46から変換反応器18に接続された変換パ
イプ48に入り、変換反応器18に酸素を供給し、その結果
変換反応がおこなわれる。変換パイプ18への空気の流速
は第３コントロールバルブ49により制御される。
陰極26において空気を供給しなければならない。このた
め、コンプレッサー42の作用により取り込み穴44を通し
て取り込みダクト43に空気が流される。加圧された空気
が陽極挿入パイプ46に入り、そこで陽極挿入部22に入る
ためラジエータ47により適度に冷却される。この空気は
陽極挿入パイプ46から変換反応器18に接続された変換パ
イプ48に入り、変換反応器18に酸素を供給し、その結果
変換反応がおこなわれる。変換パイプ18への空気の流速
は第３コントロールバルブ49により制御される。
【００３１】燃料電池２でおこる化学反応は空気に含ま
れる陰極酸素及び陽極水素から水を形成する。燃料電池
内の温度は有利には70〜90℃である。陽極の領域におい
て水が凝縮し、電解質凝縮部24により凝縮パイプ27に集
められる。パイプ27から水が集水タンク４に流れる。こ
うして形成された水は触媒反応器30に供給するに必要な
量を越えているため、集水タンク４に水をさらに供給す
る必要はない。このためオーバーフロー部９が設けられ
ており、ここを通って過剰の水が排出される。
れる陰極酸素及び陽極水素から水を形成する。燃料電池
内の温度は有利には70〜90℃である。陽極の領域におい
て水が凝縮し、電解質凝縮部24により凝縮パイプ27に集
められる。パイプ27から水が集水タンク４に流れる。こ
うして形成された水は触媒反応器30に供給するに必要な
量を越えているため、集水タンク４に水をさらに供給す
る必要はない。このためオーバーフロー部９が設けられ
ており、ここを通って過剰の水が排出される。
【００３２】燃料電池２内で反応しなかった排気ガスは
取出パイプ70及び71を通り触媒バーナー60に送られる。
触媒バーナー60における燃焼を最良のものにするため、
陽極取出パイプ70には水素のリッチな陽極挿入混合物を
供給する第１供給パイプ72及びメタノールを供給する第
２供給パイプ74が接続される。同様に、陰極取出パイプ
71には空気を供給する第３供給パイプ76が接続される。
供給パイプ72、74及び76内の流速は各々第４、第５及び
第６コントロールバルブ73、75及び77により制御され
る。
取出パイプ70及び71を通り触媒バーナー60に送られる。
触媒バーナー60における燃焼を最良のものにするため、
陽極取出パイプ70には水素のリッチな陽極挿入混合物を
供給する第１供給パイプ72及びメタノールを供給する第
２供給パイプ74が接続される。同様に、陰極取出パイプ
71には空気を供給する第３供給パイプ76が接続される。
供給パイプ72、74及び76内の流速は各々第４、第５及び
第６コントロールバルブ73、75及び77により制御され
る。
【００３３】触媒バーナー60内で発生した燃焼ガスはタ
ービン41に接続されている排気パイプ50に入る。次いで
燃焼ガスに含まれているエネルギーは、タービン41によ
りコンプレッサー42を駆動するために一部消費される。
タービン41から、燃焼ガスは、触媒反応器30の内部加熱
回路33に通じている第２排気パイプ53に送られる。触媒
ばーなーー60内で発生した燃焼ガスの熱の大部分は触媒
反応器30内で反応を起こすために用いられる。ここで、
燃焼ガスは第３の排気パイプ54に入り、そこには気化器
15が配置されている。燃焼ガスが有している熱の一部
は、触媒反応器30に入る前にメタノール−水供給材料混
合物を気化するために用いられる。次いで燃焼ガスは排
気ノズル55から排出される。
ービン41に接続されている排気パイプ50に入る。次いで
燃焼ガスに含まれているエネルギーは、タービン41によ
りコンプレッサー42を駆動するために一部消費される。
タービン41から、燃焼ガスは、触媒反応器30の内部加熱
回路33に通じている第２排気パイプ53に送られる。触媒
ばーなーー60内で発生した燃焼ガスの熱の大部分は触媒
反応器30内で反応を起こすために用いられる。ここで、
燃焼ガスは第３の排気パイプ54に入り、そこには気化器
15が配置されている。燃焼ガスが有している熱の一部
は、触媒反応器30に入る前にメタノール−水供給材料混
合物を気化するために用いられる。次いで燃焼ガスは排
気ノズル55から排出される。
【００３４】コントロールバルブ73、75、77、49、10b
及び11b により供給パイプ72、74、76、変換パイプ48、
及び輸送パイプ10a 、11a 内の流速を適宜調節すること
により、本発明に係る水素製造装置の操作は改良され
る。この制御は、制御パラメーターとして水素の流速、
触媒反応器30内の圧力、並びに空気の圧力及び流速、さ
らには燃料電池２により発生した電気エネルギーを用い
る自動制御システムを用いることによって達成される。
及び11b により供給パイプ72、74、76、変換パイプ48、
及び輸送パイプ10a 、11a 内の流速を適宜調節すること
により、本発明に係る水素製造装置の操作は改良され
る。この制御は、制御パラメーターとして水素の流速、
触媒反応器30内の圧力、並びに空気の圧力及び流速、さ
らには燃料電池２により発生した電気エネルギーを用い
る自動制御システムを用いることによって達成される。
【００３５】上記部材はすべて防炎性の基準を満たして
構成されることが有利である。上記の利点に加え、本発
明に係る水素製造装置は計量でありかつコンパクトであ
り、従って自動車及び小型船舶に適している。さらに、
この装置は取り付け容易であり、上記の用途において生
ずる機会振動に耐える。さらに、毒性物質の発生は最少
であり、メタノールを供給するのみでよく、水は燃料電
池により形成されるため供給する必要はない。
構成されることが有利である。上記の利点に加え、本発
明に係る水素製造装置は計量でありかつコンパクトであ
り、従って自動車及び小型船舶に適している。さらに、
この装置は取り付け容易であり、上記の用途において生
ずる機会振動に耐える。さらに、毒性物質の発生は最少
であり、メタノールを供給するのみでよく、水は燃料電
池により形成されるため供給する必要はない。
【図１】メタノールを用いる、本発明に係る水素製造装
置の好ましい実施態様の概略図である。
置の好ましい実施態様の概略図である。
１…水素製造装置 ２…燃料電池 ３、４…タンク １０、１１…計量ポンプ １３、１４…プレヒーター １５…気化器 １７…水素濃縮装置 １８…変換反応器 ２５…陽極 ２６…陰極 ３０…触媒反応器 ３３…内部加熱回路 ４０…ターボコンプレッサーユニット ４１…タービン ４２…コンプレッサー ４５…酸素濃縮装置 ４７…ラジエータ ６０…触媒バーナー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 パスクワリ クラウディオ イタリア国，16154 ジェノバ，ビア モ ルフィーノ，７／34
Claims (13)
- 【請求項１】 燃料電池(2) に供給するための、内部加
熱回路（33) を有する触媒反応器(30)内で低級アルカン
もしくは低級アルコールを含む供給材料混合物から水素
を製造する装置(1) であって、燃料電池(2) からの排気
された陽極ガス及び陰極ガスを含む燃料混合物を燃焼す
るための触媒バーナー(60)を具備しており、この触媒バ
ーナー(60)が１以上の排気パイプ(50 、53) により触媒
反応器(30)の内部加熱システム(33)の入口端(33a) に接
続されている排気部(63)を有することを特徴とする水素
製造装置(1) 。 - 【請求項２】 触媒バーナー(60)が少なくとも１つの陽
極取出パイプ(70)により燃料電池(2) の陽極取出部(21)
に接続されている少なくとも１つの供給部(61)を有する
ことを特徴とする、請求項１記載の水素製造装置(1) 。 - 【請求項３】 触媒バーナー(60)が少なくとも１つの陰
極取出パイプ(71)により燃料電池(2) の陰極取出部(23)
に接続されている少なくとも１つの供給部(62)を有する
ことを特徴とする、請求項１記載の水素製造装置(1) 。 - 【請求項４】 タービン(41)及びコンプレッサー(42)を
有するターボコンプレッサーユニット(40)を具備し、タ
ービン(41)が少なくとも１つの排気パイプ(50)により触
媒バーナーの排気部(63)に接続されている供給マニホー
ルド(51)を有し、コンプレッサー(42)の出口が燃料電池
(2) の陰極挿入パイプ(46)に接続されていることを特徴
とする、請求項１記載の水素製造装置(1) 。 - 【請求項５】 供給材料混合物用の気化器(15)を具備す
る、内部加熱回路(33)の出口端(33b) に接続された排気
パイプ(54)をさらに具備することを特徴とする、請求項
１記載の水素製造装置(1) 。 - 【請求項６】 供給材料混合物がメタノール及び水を含
むことを特徴とする、請求項１記載の水素製造装置(1)
。 - 【請求項７】 供給材料混合物が1.2 〜1.5 のモル比で
メタノール及び水を含むことを特徴とする、請求項６記
載の水素製造装置(1) 。 - 【請求項８】 モル比が1.3 であることを特徴とする、
請求項７記載の水素製造装置(1) 。 - 【請求項９】 触媒反応器(30)内の圧力が500kPa〜900k
Paであることを特徴とする、請求項６記載の水素製造装
置(1) 。 - 【請求項１０】 触媒反応器(30)内の圧力が700kPaであ
ることを特徴とする、請求項９記載の水素製造装置(1)
。 - 【請求項１１】 燃料電池(2) が固体高分子電解質を有
するタイプのものであることを特徴とする、請求項１記
載の水素製造装置(1) 。 - 【請求項１２】 燃料電池の内部の圧力が100kPa〜300k
Paであることを特徴とする、請求項６〜１１のいずれか
記載の水素製造装置(1) 。 - 【請求項１３】 燃料電池の内部の温度が70℃〜90℃で
あることを特徴とする、請求項６〜１１のいずれか記載
の水素製造装置(1) 。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT95830059:2 | 1995-02-27 | ||
| EP95830059A EP0729196A1 (en) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | Fuel cell integrated with catalytic reactor producing hydrogen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08287936A true JPH08287936A (ja) | 1996-11-01 |
Family
ID=8221858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8039769A Pending JPH08287936A (ja) | 1995-02-27 | 1996-02-27 | 水素製造装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0729196A1 (ja) |
| JP (1) | JPH08287936A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003251179A (ja) * | 2002-02-28 | 2003-09-09 | Nissan Motor Co Ltd | メタノール改質触媒及び装置並びに燃料電池発電装置 |
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| DE19618816C2 (de) * | 1996-05-10 | 1999-08-26 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Membranreaktor zur Erzeugung von CO- und CO¶2¶-freiem Wasserstoff |
| JP3988206B2 (ja) * | 1997-05-15 | 2007-10-10 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池装置 |
| CA2294531A1 (en) * | 1997-08-01 | 1999-02-11 | Win-Sow Ho | Co2-selective membrane process and system for reforming a fuel to hydrogen for a fuel cell |
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| JPH11339831A (ja) * | 1998-05-31 | 1999-12-10 | Aisin Seiki Co Ltd | 車両搭載用燃料電池システム |
| DE19903168C2 (de) | 1999-01-27 | 2002-06-20 | Xcellsis Gmbh | Spiralwärmetauscher |
| DE19954031A1 (de) * | 1999-10-29 | 2001-06-07 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren und Anordnung zur Stromversorgung von Hilfseinrichtungen in Schienenfahrzeugen bei abgeschalteter Hauptenergieversorgung |
| JP3693291B2 (ja) * | 2001-05-15 | 2005-09-07 | 本田技研工業株式会社 | 原燃料蒸発装置、原燃料蒸発方法及び原燃料蒸発装置を備えた燃料電池システム |
| SE523260C2 (sv) * | 2002-02-27 | 2004-04-06 | Volvo Teknisk Utveckling Ab | System för generering av vätgasbränsle till en bränslecell |
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| US3615850A (en) * | 1969-03-10 | 1971-10-26 | Gen Electric | System and process employing a reformable fuel to generate electrical energy |
| JPS61197402A (ja) * | 1985-02-27 | 1986-09-01 | Hitachi Ltd | 燃料電池用燃料改質装置 |
| EP0206608B1 (en) * | 1985-06-10 | 1993-09-08 | United States Department Of Energy | Fuel cell integrated with steam reformer |
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| US4743517A (en) * | 1987-08-27 | 1988-05-10 | International Fuel Cells Corporation | Fuel cell power plant with increased reactant pressures |
| JP3352716B2 (ja) * | 1992-03-31 | 2002-12-03 | 株式会社東芝 | 固体高分子電解質型燃料電池装置 |
-
1995
- 1995-02-27 EP EP95830059A patent/EP0729196A1/en not_active Withdrawn
-
1996
- 1996-02-27 JP JP8039769A patent/JPH08287936A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2003251179A (ja) * | 2002-02-28 | 2003-09-09 | Nissan Motor Co Ltd | メタノール改質触媒及び装置並びに燃料電池発電装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0729196A1 (en) | 1996-08-28 |
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