JPH10125342A - 燃料改質器 - Google Patents
燃料改質器Info
- Publication number
- JPH10125342A JPH10125342A JP8274857A JP27485796A JPH10125342A JP H10125342 A JPH10125342 A JP H10125342A JP 8274857 A JP8274857 A JP 8274857A JP 27485796 A JP27485796 A JP 27485796A JP H10125342 A JPH10125342 A JP H10125342A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reforming
- fuel reformer
- tube
- tubes
- group
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- 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
- 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
-
- 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
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
射伝熱の不均一を取り除き、改質管の表面温度分布を均
一化すること。 【解決手段】 炭素水素ガスと水蒸気を混合した原料ガ
スを加熱し、触媒を用いた水蒸気改質反応により水素を
主成分とする改質ガスを生成する複数の改質管3からな
る改質管群4の外周に、改質管を加熱するための燃焼ガ
スの放熱を防止するための断熱材2の層を配設した燃料
改質器において、千鳥状に配設された改質管群4の外周
の改質管3の配列形状に対応して断熱材2の内周を多角
形状に形成した。
Description
蒸気を混合した原料ガスを燃焼ガスによって加熱し、触
媒を用いた水蒸気改質反応により水素を主成分とする改
質ガスを生成する燃料改質器に関する。
するように、正・負の電極板を配設し、正の電極板側に
酸化剤ガスを供給し、負の電極板側に燃料改質器によっ
て改質された燃料ガスを供給し、それらの間に化学反応
を起こさせることによって発電させるようにしてある。
ける一般的な燃料改質器の縦断面図、図9は図8のA−
A断面図であり、円筒形状の収納容器1の内周面に適当
な厚さの断熱材2が層着されており、その収納容器1の
内部に、触媒を充填した複数の改質管3によって構成さ
れる改質管群4が立設されている。
その外筒5内に所定高さまで下方から同心状に挿入され
た内筒6によって形成され、外筒5及び内筒6間に触媒
7が充填されている。そして、上記収納容器1の下部に
おいて各改質管3の内外両筒間が原料ガス入口管8に接
続され、内管6の下部が改質ガス出口管9に接続されて
いる。
料供給管10に連通するバーナ燃料供給室11が配設さ
れており、そのバーナ燃料供給室11には下方向に指向
された複数個のバーナ12が設けられている。上記バー
ナ燃料供給室11の下方には、バーナ空気供給管13に
連通するバーナ空気供給室14が配設されており、上記
バーナ空気供給室14を貫通して下方に突出するバーナ
12の外周に設けられている環状間隙からバーナ空気が
収納容器1内に供給されるように構成されている。
質管3の外周に沿って降下した燃焼ガスを排出する燃焼
ガス排出管15が設けられており、また各改質管3の下
半部の外周部には伝熱スリーブ16が配設されている。
た原料ガスは原料ガス入口管8から触媒7が充填されて
いる改質管3の外筒5及び内筒6間に導かれる。そし
て、上記外筒5及び内筒6間を流れる間に改質管3の外
部を流れる燃焼ガスによって熱せられて徐々に温度が上
昇するとともに、触媒7の作用によって改質反応が生
じ、水素を主成分とする改質ガスに変化し、内筒6内を
通り改質ガス出口管9から器外に排出され、図示しない
一酸化炭素変成器等を経て燃料電池本体に送られる。
気供給管13に供給されたバーナ空気及びバーナ燃料
は、バーナ12で燃焼して高温の燃焼ガスとなった後、
改質管3の周囲に流れ込み、各改質管3間に形成されて
いる燃焼ガス通路を流下し、改質管3の下半部に設けら
れた伝熱スリーブ16の隙間を高速に流下する。その
際、燃焼ガスは改質管3の内部を流れる原料ガスと熱交
換することによって徐々に温度が降下し、燃焼ガス排出
管15から排出される。
ては、改質管3の上半部では燃焼ガスが非常に高温であ
るため、輻射が支配的で強制対流が副次的な伝熱形態と
なり、一方下半部では相対的に燃焼ガスの温度が低下し
流速が速められているため、強制対流が支配的で輻射が
副次的な伝熱形態となっている。
燃料改質器を備えた燃料電池発電システムにおいては、
改質反応を起こさせるためには原料ガスを約750℃ま
で加熱する必要がある。このため、改質管3の温度は、
上端部において約1000℃という金属材料にとって極
度に苛酷な条件で運転されている。そして、改質性能を
充分に引出して機能させるためには、その表面温度のば
らつきを特に改質管3の頂部において最少限度にするこ
とが必要不可欠である。
的な過熱が発生した状態で連続運転した場合、改質管3
の金属寿命は急激に低下し、極端な場合には短時間で破
壊に至る場合もある。また、逆に局部的な過熱を防ぐた
めに改質管3の平均温度を下げて運転した場合、原料ガ
スの温度を約750℃に加熱することが不可能になり、
改質性能の低下という燃料改質器にとって致命的な欠点
となる。
管群を構成した燃料改質器では、改質管の金属部の温度
分布を均一にすることが肝要である。
囲を流れる燃料ガスによって加熱されるが、改質管の上
半部では燃焼ガスが非常に高温であるため、燃焼ガスと
周囲の壁面からの輻射伝熱が支配的になる。しかも、壁
面からの輻射伝熱は壁面からの放射率に比例し、壁面か
らの距離に逆比例するため、改質管の周囲の壁面の材質
と距離は管毎に同一であることが改質管毎に温度分布を
均一にするために有効な手段である。
側には、改質管と材料が異なる断熱材2の層があり、し
かも改質管3の配列が改質管群4の大きさを最小となる
ように千鳥状に配置され、その外周側に円筒状に断熱材
2が配設されているため、上記外周部の改質管3と断熱
材2との距離は、図9に示すように改質管3毎に異なっ
ている。したがって、上記外周部の改質管における温度
分布が不均一になるという問題がある。
周囲の壁面からの輻射伝熱の不均一を取り除き、改質管
の表面温度分布を均一化するようにした燃料改質器を得
ることを目的とする。
ガスと水蒸気を混合した原料ガスを加熱し、触媒を用い
た水蒸気改質反応により水素を主成分とする改質ガスを
生成する複数の改質管からなる改質管群の外周に、上記
改質管を加熱するための燃焼ガスの放熱を防止するため
の断熱材層を配設した燃料改質器において、千鳥状に配
設された改質管群の外周の改質管の配列形状に対応し
て、上記断熱材層の内周を多角形状に形成し、外周列の
各改質管と断熱材層の内面との間隔が互いに等しくなる
ようにしたことを特徴とする。
合した原料ガスを加熱し、触媒を用いた水蒸気改質反応
により水素を主成分とする改質ガスを生成する複数の改
質管からなる改質管群の外周に、上記改質管を加熱する
ための燃焼ガスの放熱を防止するための断熱材層を配設
した燃料改質器において、上記改質管群の外周に、外周
列の各改質管から等距離になるように、改質管を模擬し
た改質反応を行わせないダミー管を配設したことを特徴
とする。
めの燃焼ガスを発生させるバーナを、燃焼ガスが改質管
群の中心部の改質管の周囲よりも外周部の改質管の周囲
に多く流れるように、改質管群の外周部の上部または下
部に配設したことを特徴とする。
ための燃焼ガスを発生させるバーナを、燃焼ガスが改質
管群の外周部の改質管の周囲よりも、内周部の改質管の
周囲に多く流れるように、改質管の中心部の上部または
下部に配設したことを特徴とする。
発明の実施の形態について説明する。なお、図中図8と
同一部分には同一符号を符し、その詳細な説明は省略す
る。
あり、円筒状の収納容器1の内面には断熱材2が層着し
てあり、その内部に多数の改質管3を千鳥状に配設され
た改質管群4が立設されている。
周に設けられている伝熱スリーブ16より上方の改質管
3の上半部の高さ以上の範囲にわたって、改質管群の外
周の改質管の配列形状に対応してその内周が六角形状と
してあり、上記断熱材の各辺が改質管群の各辺を形成す
る外周列と平行となるようにしてあり、上記断熱材が改
質管群の外周の改質管3から等距離となるようにしてあ
る。
ルミニウム(Al2O3)や酸化珪素(SiO2)を主
成分としたセラミック系断熱材の成型品やブランケット
で形成されている。
群4の各外周辺の改質管3の全ては、断熱材2の内面か
ら等一距離に位置するようになるため、断熱材2からの
輻射伝熱が略同一となり、改質管の表面温度の不均一や
局部加熱の発生が抑制される。
た場合を示し、図3は改質管群の千鳥配列を変えた場合
を示す図であって、そのいずれの場合においても、配列
管群4の断面形状に対応して断熱材2の層の内周面形状
を変えることによって図1と同じ効果を奏する。
改質管群4を有する燃料改質器の他に、様々な配列の改
質管群4をもつ燃料改質器においても、改質管群の周囲
に適切な多角形の断熱材を配設することによって同様な
目的を達成することができる。
を示す図であり、千鳥状に配設された改質管群4の外周
の改質管の位置に、改質管3と同一形状もしくは相似形
のダミー管20が配設されている。このダミー管20
は、図4に示すように改質管3の伝熱スリーブ16の上
部から改質管3の上半分の高さ以上の高さとしてあり、
改質管3と同等のニッケル(Ni)を8%以上含有する
耐熱鋼またはセラミック系断熱材の成型品やブラケット
で形成されている。そして、ダミー管20の内部には改
質機能が不要のため触媒は充填されていない。
い外面側は改質管3への輻射伝熱に寄与しないため外面
側の形状は自由であり、図5に示すように、円筒のダミ
ー管20の外面部を収納容器1の内面にある断熱材2の
層内に埋め込んでもよく、ダミー管20の形状を改質管
3と向き合っている面のみを円形とした半円形状にして
もよい。
壁面の材質と距離が各改質管毎に同一になるため、壁面
からの輻射伝熱も同一となり、改質管3の表面温度の不
均一や局部加熱の発生を防止することができる。
す図であり、改質管群4の上方に配設されているバーナ
12が改質管群4の上方外周部のみに配設してある。
焼ガスの流量が改質管群4の外周部程多く流れ、外周部
の改質管3では中心部に比較して加熱量が多くなる。
図であり、改質管群4の中央部上方のみにバーナ12が
配設してある。しかして、この場合改質管群4の中心部
が外周部におけるより加熱量が多くなる。
加熱量を適切に調整することにより、改質管3の壁面か
らの輻射伝熱の不均一があっても改質管3の表面温度分
布を均一にすることができる。
るものではなく、各実施の形態を組み合わせた構造とす
ることもできる。
の改質管とその周囲の壁面からの距離を改質管毎に同様
になるように改質管群の周囲の断熱材の内周面を多角形
状とし、或は改質管群の外周に改質管を模擬した改質反
応を行わないダミー管を配置したので、壁面からの輻射
伝熱を均一化することができ、改質管毎の表面温度分布
を均一にすることができ、より安全で信頼性の高い燃料
改質器を得ることができる。また、バーナを改質管群の
外周側或は中心部の上方または下方に配設した場合に
は、改質管群の周囲に流れる燃焼ガスの流量を改質管群
の中心部と外周部とで変化させることができ、改質管の
壁面からの輻射伝熱の不均一の影響があっても改質管毎
の表面温度分布を均一にでき、より安全で信頼性のある
ものとすることができる。
面図。
断面図。
図。
断面図。
示す縦断面図。
図。
Claims (5)
- 【請求項1】炭化水素ガスと水蒸気を混合した原料ガス
を加熱し、触媒を用いた水蒸気改質反応により水素を主
成分とする改質ガスを生成する複数の改質管からなる改
質管群の外周に、上記改質管を加熱するための燃焼ガス
の放熱を防止するための断熱材層を配設した燃料改質器
において、千鳥状に配設された改質管群の外周の改質管
の配列形状に対応して、上記断熱材層の内周を多角形状
に形成し、外周列の各改質管と断熱材層の内面との間隔
が互いに等しくなるようにしたことを特徴とする燃料改
質器。 - 【請求項2】炭化水素ガスと水蒸気を混合した原料ガス
を加熱し、触媒を用いた水蒸気改質反応により水素を主
成分とする改質ガスを生成する複数の改質管からなる改
質管群の外周に、上記改質管を加熱するための燃焼ガス
の放熱を防止するための断熱材層を配設した燃料改質器
において、上記改質管群の外周に、外周列の各改質管か
ら等距離になるように、改質管を模擬した改質反応を行
わせないダミー管を配設したことを特徴とする燃料改質
器。 - 【請求項3】ダミー管は断熱材により形成されているこ
とを特徴とする、請求項2記載の燃料改質器。 - 【請求項4】改質管を加熱するための燃焼ガスを発生さ
せるバーナを、燃焼ガスが改質管群の中心部の改質管の
周囲よりも外周部の改質管の周囲に多く流れるように、
改質管群の外周部の上部または下部に配設したことを特
徴とする、請求項1乃至3のいずれかに記載の燃料改質
器。 - 【請求項5】改質管を加熱するための燃焼ガスを発生さ
せるバーナを、燃焼ガスが改質管群の外周部の改質管の
周囲よりも、内周部の改質管の周囲に多く流れるよう
に、改質管の中心部の上部または下部に配設したことを
特徴とする、請求項1乃至3のいずれかに記載の燃料改
質器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27485796A JP3842352B2 (ja) | 1996-10-17 | 1996-10-17 | 燃料改質器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27485796A JP3842352B2 (ja) | 1996-10-17 | 1996-10-17 | 燃料改質器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10125342A true JPH10125342A (ja) | 1998-05-15 |
JP3842352B2 JP3842352B2 (ja) | 2006-11-08 |
Family
ID=17547550
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27485796A Expired - Fee Related JP3842352B2 (ja) | 1996-10-17 | 1996-10-17 | 燃料改質器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3842352B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6936567B2 (en) | 2000-06-28 | 2005-08-30 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Fuel reformer and manufacturing method of the same |
JP2007005180A (ja) * | 2005-06-24 | 2007-01-11 | Hitachi Ltd | 固体酸化物形燃料電池発電システム |
WO2007114110A1 (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-11 | Nippon Oil Corporation | 固体酸化物形燃料電池および改質器 |
KR101248931B1 (ko) | 2011-05-24 | 2013-04-01 | 성균관대학교산학협력단 | 마이크로 채널 및 이를 이용한 열 전도 장치 |
-
1996
- 1996-10-17 JP JP27485796A patent/JP3842352B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6936567B2 (en) | 2000-06-28 | 2005-08-30 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Fuel reformer and manufacturing method of the same |
JP2007005180A (ja) * | 2005-06-24 | 2007-01-11 | Hitachi Ltd | 固体酸化物形燃料電池発電システム |
WO2007114110A1 (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-11 | Nippon Oil Corporation | 固体酸化物形燃料電池および改質器 |
JP2007273317A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Nippon Oil Corp | 固体酸化物形燃料電池および改質器 |
EP2009726A1 (en) * | 2006-03-31 | 2008-12-31 | Nippon Oil Corporation | Solid oxide fuel cell and reformer |
EP2009726A4 (en) * | 2006-03-31 | 2009-12-02 | Nippon Oil Corp | SOLID OXIDE FUEL CELL AND REFORMER |
KR101350127B1 (ko) * | 2006-03-31 | 2014-01-09 | 제이엑스 닛코닛세키에너지주식회사 | 고체산화물형 연료전지 및 개질기 |
KR101248931B1 (ko) | 2011-05-24 | 2013-04-01 | 성균관대학교산학협력단 | 마이크로 채널 및 이를 이용한 열 전도 장치 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3842352B2 (ja) | 2006-11-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI357682B (ja) | ||
US5032365A (en) | Reaction apparatus | |
JP2001155756A (ja) | 燃料電池用水蒸気改質反応器 | |
JP2508287B2 (ja) | 反応装置 | |
JPH06219705A (ja) | 燃料改質装置 | |
JPH10125342A (ja) | 燃料改質器 | |
KR102315289B1 (ko) | 다중 개질 반응기 구성이 가능한 수증기 개질장치 | |
JP2000026101A (ja) | 燃料改質器 | |
JPS61106401A (ja) | 改質装置 | |
JPH08217401A (ja) | 燃料改質器 | |
JP2746108B2 (ja) | 改質装置 | |
JP4664767B2 (ja) | 改質器 | |
JPH09255304A (ja) | プレート形改質装置 | |
JPH08217402A (ja) | 改質装置 | |
JPH0679664B2 (ja) | 燃料改質器 | |
EP4389274A1 (en) | Process for producing synthesis gas product comprising hydrogen | |
JP4231258B2 (ja) | 触媒改質型反応装置 | |
KR20200001917A (ko) | 고주파 유도 가열을 이용한 수소 생산용 개질 반응 장치 | |
JPH05170402A (ja) | 燃料改質器 | |
JPH06196192A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
JPH10287401A (ja) | 改質装置 | |
JPS60241672A (ja) | 燃料電池用燃料改質装置 | |
JPH0248402A (ja) | 燃料改質装置 | |
JPH04310229A (ja) | プレート形改質装置 | |
JPH1111901A (ja) | 燃料電池発電装置用改質器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050401 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050530 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060322 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060519 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060804 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060810 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090818 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100818 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100818 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110818 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110818 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120818 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120818 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130818 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |