JPH1029802A - 燃料電池用水素の精製方法 - Google Patents
燃料電池用水素の精製方法Info
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- JPH1029802A JPH1029802A JP8202803A JP20280396A JPH1029802A JP H1029802 A JPH1029802 A JP H1029802A JP 8202803 A JP8202803 A JP 8202803A JP 20280396 A JP20280396 A JP 20280396A JP H1029802 A JPH1029802 A JP H1029802A
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- 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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Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池の電極触媒毒の一酸化炭素を含む水
素ガスより一酸化炭素を室温以上の温度で触媒酸化して
除去し、燃料電池の高効率運転を可能にする。 【解決手段】 ルテニウム触媒を、予め、水素を主成分
とするガス中で前処理し、空気に触れることなく利用す
る。有機化合物の水蒸気改質反応によって製造する一酸
化炭素を含む水素ガス中の水蒸気の含量を触媒温度での
飽和蒸気圧未満に保って該触媒に接触させる。 【効果】 一酸化炭素を含む水素ガス中の一酸化炭素濃
度を低減することにより燃料電池の高効率運転を可能に
する。一酸化炭素除去器を、加熱昇温装置を用いること
なく、室温から速やかに起動させ、燃料電池システムに
迅速なコールドスタート性を保持させる。
素ガスより一酸化炭素を室温以上の温度で触媒酸化して
除去し、燃料電池の高効率運転を可能にする。 【解決手段】 ルテニウム触媒を、予め、水素を主成分
とするガス中で前処理し、空気に触れることなく利用す
る。有機化合物の水蒸気改質反応によって製造する一酸
化炭素を含む水素ガス中の水蒸気の含量を触媒温度での
飽和蒸気圧未満に保って該触媒に接触させる。 【効果】 一酸化炭素を含む水素ガス中の一酸化炭素濃
度を低減することにより燃料電池の高効率運転を可能に
する。一酸化炭素除去器を、加熱昇温装置を用いること
なく、室温から速やかに起動させ、燃料電池システムに
迅速なコールドスタート性を保持させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は低温において作動す
る低温燃料電池用水素の精製方法に関し、特に、高分子
電解質型燃料電池（以下「ＰＥＦＣ」と称す。）用の水
素の精製方法に関する。有機化合物の改質により製造さ
れる水素中に含まれている一酸化炭素は燃料電池の電極
触媒である白金に対して顕著な触媒毒作用を呈する。一
酸化炭素の触媒毒作用は低温になるほどはなはだしい。
本発明は該一酸化炭素を酸化することにより除去し、そ
れにより燃料電池を、低温においても、効果的に作動さ
せる技術に関する。
る低温燃料電池用水素の精製方法に関し、特に、高分子
電解質型燃料電池（以下「ＰＥＦＣ」と称す。）用の水
素の精製方法に関する。有機化合物の改質により製造さ
れる水素中に含まれている一酸化炭素は燃料電池の電極
触媒である白金に対して顕著な触媒毒作用を呈する。一
酸化炭素の触媒毒作用は低温になるほどはなはだしい。
本発明は該一酸化炭素を酸化することにより除去し、そ
れにより燃料電池を、低温においても、効果的に作動さ
せる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、広範な地域において水素を商業的
に得るためには、有機化合物、例えば、メタン、プロパ
ンなどの炭化水素、メタノールなどのアルコール類等の
有機化合物を水蒸気等により改質する、いわゆる水蒸気
改質法により調製され、その際水素中に一酸化炭素が数
パーセント程度含まれる。この一酸化炭素の一部は水蒸
気との変成反応、いわゆるシフト反応により二酸化炭素
に転換する方法が公知であるが、化学平衡上ならびに公
知の触媒の活性の両面からシフト反応による一酸化炭素
濃度の低減には限界があり、一酸化炭素１％程度までへ
の低減が実用的限界である。他方、燃料電池、特にＰＥ
ＦＣを効果的に運転するためには一酸化炭素濃度を数ｐ
ｐｍ以下に低減することが必要である。また、ＰＥＦＣ
は一酸化炭素を含まない水素を用いれば室温で作動する
ことが可能であるが、一酸化炭素の触媒毒作用は低温に
なればなるほど顕著になり、作動が困難になる。燃料電
池の水素極触媒に白金−ルテニウム合金を用いて一酸化
炭素耐性を付与する方法が報告されているが一酸化炭素
の影響が除去されるのは１００℃以上の高温に限られ
る。
に得るためには、有機化合物、例えば、メタン、プロパ
ンなどの炭化水素、メタノールなどのアルコール類等の
有機化合物を水蒸気等により改質する、いわゆる水蒸気
改質法により調製され、その際水素中に一酸化炭素が数
パーセント程度含まれる。この一酸化炭素の一部は水蒸
気との変成反応、いわゆるシフト反応により二酸化炭素
に転換する方法が公知であるが、化学平衡上ならびに公
知の触媒の活性の両面からシフト反応による一酸化炭素
濃度の低減には限界があり、一酸化炭素１％程度までへ
の低減が実用的限界である。他方、燃料電池、特にＰＥ
ＦＣを効果的に運転するためには一酸化炭素濃度を数ｐ
ｐｍ以下に低減することが必要である。また、ＰＥＦＣ
は一酸化炭素を含まない水素を用いれば室温で作動する
ことが可能であるが、一酸化炭素の触媒毒作用は低温に
なればなるほど顕著になり、作動が困難になる。燃料電
池の水素極触媒に白金−ルテニウム合金を用いて一酸化
炭素耐性を付与する方法が報告されているが一酸化炭素
の影響が除去されるのは１００℃以上の高温に限られ
る。
【０００３】水素ガスに酸素ガスを加え、含有する１０
００ｐｐｍの一酸化炭素を酸化し、１００℃で検知限界
未満に低減する［ただし、検知限界濃度２０ｐｐｍのＴ
ＣＤ検知器（熱伝導度検知器）付きガスクロマトグラフ
による分析］との発表が有るが、該発表においても８０
℃では一酸化炭素が１５０ｐｐｍ残存することが報告さ
れている。
００ｐｐｍの一酸化炭素を酸化し、１００℃で検知限界
未満に低減する［ただし、検知限界濃度２０ｐｐｍのＴ
ＣＤ検知器（熱伝導度検知器）付きガスクロマトグラフ
による分析］との発表が有るが、該発表においても８０
℃では一酸化炭素が１５０ｐｐｍ残存することが報告さ
れている。
【０００４】燃料電池に供給する水素ガスに酸素を６〜
１３％加えることにより、燃料電池の発電能力の低下な
しでの運転ができることが示唆されているが、このよう
な大量の酸素を加えると、ガス爆発の危険があり、か
つ、電極での水素の非電気化学的酸化も顕著におこり、
水素の大きな損失を招き、さらに、電極面での大きな温
度分布が発生し、発生電圧の顕著な低下をもたらす。一
酸化炭素の含量が１００ｐｐｍ以下であれば、電極への
供給水素中への酸素の添加量は０．４％程度で可との報
告があるが、あらかじめ、一酸化炭素の１００ｐｐｍま
での低減工程を併設することが必要であり装置全体が複
雑に成るばかりでなく、前述の電極での非電解酸化の共
存は電極面の温度分布の拡大を招き、燃料電池電圧の低
下をもたらす。
１３％加えることにより、燃料電池の発電能力の低下な
しでの運転ができることが示唆されているが、このよう
な大量の酸素を加えると、ガス爆発の危険があり、か
つ、電極での水素の非電気化学的酸化も顕著におこり、
水素の大きな損失を招き、さらに、電極面での大きな温
度分布が発生し、発生電圧の顕著な低下をもたらす。一
酸化炭素の含量が１００ｐｐｍ以下であれば、電極への
供給水素中への酸素の添加量は０．４％程度で可との報
告があるが、あらかじめ、一酸化炭素の１００ｐｐｍま
での低減工程を併設することが必要であり装置全体が複
雑に成るばかりでなく、前述の電極での非電解酸化の共
存は電極面の温度分布の拡大を招き、燃料電池電圧の低
下をもたらす。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】燃料電池を高い効率で
運転するためには一酸化炭素を実質的に含まない水素を
用いることが望ましい。また、ＰＥＦＣの大きな特徴の
ひとつに大気温度で速やかに起動し発電を開始する、い
わゆるコールドスタート性がある。一酸化炭素はＰＥＦ
Ｃのこのコールドスタート性を妨げる。有機化合物の改
質による水素製造装置の速やかな起動は容易であるか
ら、ＰＥＦＣの起動時間は一酸化炭素除去触媒が機能す
る温度まで可及的速やか昇温する時間に依存する。一酸
化炭素除去触媒器に加熱装置を設置することは、一酸化
炭素の酸化反応が発熱反応で有り、定常運転時には冷却
系が必要で有ることを考えると、冷却系と加熱昇温系を
併せて設置することは構造を複雑にし実用性を損なう。
触媒に大気温度で一酸化炭素酸化触媒活性をもたせ、酸
化反応熱により自発的に速やかに昇温するようにコール
ドスタート性をもたせるのが望ましい。本発明の目的は
ＰＥＦＣの高効率運転ならびに速やかなコールドスター
ト性のために水素中の一酸化炭素の徹底的な除去ならび
に一酸化炭素除去部の速やかなコールドスタート性を付
与することにである。
運転するためには一酸化炭素を実質的に含まない水素を
用いることが望ましい。また、ＰＥＦＣの大きな特徴の
ひとつに大気温度で速やかに起動し発電を開始する、い
わゆるコールドスタート性がある。一酸化炭素はＰＥＦ
Ｃのこのコールドスタート性を妨げる。有機化合物の改
質による水素製造装置の速やかな起動は容易であるか
ら、ＰＥＦＣの起動時間は一酸化炭素除去触媒が機能す
る温度まで可及的速やか昇温する時間に依存する。一酸
化炭素除去触媒器に加熱装置を設置することは、一酸化
炭素の酸化反応が発熱反応で有り、定常運転時には冷却
系が必要で有ることを考えると、冷却系と加熱昇温系を
併せて設置することは構造を複雑にし実用性を損なう。
触媒に大気温度で一酸化炭素酸化触媒活性をもたせ、酸
化反応熱により自発的に速やかに昇温するようにコール
ドスタート性をもたせるのが望ましい。本発明の目的は
ＰＥＦＣの高効率運転ならびに速やかなコールドスター
ト性のために水素中の一酸化炭素の徹底的な除去ならび
に一酸化炭素除去部の速やかなコールドスタート性を付
与することにである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
達成のため、鋭意検討を重ねた結果、一酸化炭素酸化触
媒を水素を主成分とするガス中で予め前処理し、その後
も空気に触れることなしに使用することにより、一酸化
炭素が実質的に含まれないよう除去できることならびに
大気温度においても一酸化炭素酸化反応が速やかに進行
し、当該触媒が起動することを見い出し、本発明を完成
するに到った。
達成のため、鋭意検討を重ねた結果、一酸化炭素酸化触
媒を水素を主成分とするガス中で予め前処理し、その後
も空気に触れることなしに使用することにより、一酸化
炭素が実質的に含まれないよう除去できることならびに
大気温度においても一酸化炭素酸化反応が速やかに進行
し、当該触媒が起動することを見い出し、本発明を完成
するに到った。
【０００７】触媒の前処理に用いる水素を主成分とする
ガスとしては水素以外に二酸化炭素、水蒸気、窒素、メ
タノール、メタン等の炭化水素を含んでいるものであっ
ても、水素の含量が５０モル％以上あればよい。また、
少量の一酸化炭素を含んでいてもよい。前処理温度とし
ては、好ましくは５０℃以上、さらに好ましくは７０℃
以上である。
ガスとしては水素以外に二酸化炭素、水蒸気、窒素、メ
タノール、メタン等の炭化水素を含んでいるものであっ
ても、水素の含量が５０モル％以上あればよい。また、
少量の一酸化炭素を含んでいてもよい。前処理温度とし
ては、好ましくは５０℃以上、さらに好ましくは７０℃
以上である。
【０００８】一酸化炭素の酸化反応により発生する熱と
併発する水素の酸化反応による反応熱、および有機化合
物の改質反応によって製造された水素ガスのもつ顕熱と
あいまって、本発明の触媒温度は速やかに上昇し、本発
明における触媒の速やか起動（コールドスタート）をも
たらす。有機化合物としては、好ましくはメタノール、
メタン等が挙げられる。改質法としては、水蒸気改質法
ならびにあるいは酸素ガスによる部分酸化改質法が挙げ
られる。触媒の前処理に用いる水素を主成分とするガス
には、実質的には酸素ガスを含まないほうが好ましい。
併発する水素の酸化反応による反応熱、および有機化合
物の改質反応によって製造された水素ガスのもつ顕熱と
あいまって、本発明の触媒温度は速やかに上昇し、本発
明における触媒の速やか起動（コールドスタート）をも
たらす。有機化合物としては、好ましくはメタノール、
メタン等が挙げられる。改質法としては、水蒸気改質法
ならびにあるいは酸素ガスによる部分酸化改質法が挙げ
られる。触媒の前処理に用いる水素を主成分とするガス
には、実質的には酸素ガスを含まないほうが好ましい。
【０００９】有機化合物の改質により製造した水素ガス
には水蒸気が含まれているが、起動時など触媒の温度が
低い時、本発明の触媒と接触する該水素ガス中の水蒸気
圧は飽和蒸気圧に近接あるいは飽和蒸気圧を越えてしま
うことがあり、触媒に水蒸気が過度に吸着あるいは凝縮
すると触媒活性が抑圧される。水素ガス中の水蒸気圧は
本発明における触媒の温度の飽和蒸気圧未満、好ましく
は、飽和蒸気圧の５０％未満が好都合である。そのため
には、有機化合物の改質により製造した水素ガスが本発
明の触媒に接触する前に乾燥剤と接触させることが望ま
しい。
には水蒸気が含まれているが、起動時など触媒の温度が
低い時、本発明の触媒と接触する該水素ガス中の水蒸気
圧は飽和蒸気圧に近接あるいは飽和蒸気圧を越えてしま
うことがあり、触媒に水蒸気が過度に吸着あるいは凝縮
すると触媒活性が抑圧される。水素ガス中の水蒸気圧は
本発明における触媒の温度の飽和蒸気圧未満、好ましく
は、飽和蒸気圧の５０％未満が好都合である。そのため
には、有機化合物の改質により製造した水素ガスが本発
明の触媒に接触する前に乾燥剤と接触させることが望ま
しい。
【００１０】本発明における乾燥剤は温度を変えること
により可逆的に水蒸気を吸脱する乾燥剤が好適である。
好ましくは、５０℃以下で水蒸気を吸着し、１００℃以
上の温度で水蒸気を放出する乾燥剤である。本発明の乾
燥剤を例示すると、シリカゲル、活性アルミナ、分子篩
などの通常用いられる乾燥剤、硫酸カルシウム、硫酸マ
グネシウム等脱離温度が５０ないし１００℃の結晶水を
持つ化合物等が挙げられる。乾燥剤の量は、触媒の温度
が、水素中の水蒸気分圧が飽和蒸気圧を下回る温度に昇
温するまで水蒸気を吸着するのに必要とする量以上であ
り、その量は水素ガス処理量と一酸化炭素除去触媒器の
放熱特性に依存する。
により可逆的に水蒸気を吸脱する乾燥剤が好適である。
好ましくは、５０℃以下で水蒸気を吸着し、１００℃以
上の温度で水蒸気を放出する乾燥剤である。本発明の乾
燥剤を例示すると、シリカゲル、活性アルミナ、分子篩
などの通常用いられる乾燥剤、硫酸カルシウム、硫酸マ
グネシウム等脱離温度が５０ないし１００℃の結晶水を
持つ化合物等が挙げられる。乾燥剤の量は、触媒の温度
が、水素中の水蒸気分圧が飽和蒸気圧を下回る温度に昇
温するまで水蒸気を吸着するのに必要とする量以上であ
り、その量は水素ガス処理量と一酸化炭素除去触媒器の
放熱特性に依存する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を実施例等を挙げ
て更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例等によ
りなんら限定されるものではない。 〈触媒の調製〉日揮化学社製アルミナ担体５０ｇに塩化
ルテニウム５．１ｇの水溶液１５０ｇを加え、湯浴上で
蒸発乾固した。このうちの１０ｇを０．０４規定の水酸
化ナトリウム水溶液５００ｍｌに浸し、４時間、かき混
ぜながら放置した。この操作をもう一度繰り返したの
ち、洗浄液が中性を示すまで繰り返し水洗した。つい
で、乾燥し、４００℃で３時間水素気流中で処理した。
窒素雰囲気で室温まで冷却し、取りだした。
て更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例等によ
りなんら限定されるものではない。 〈触媒の調製〉日揮化学社製アルミナ担体５０ｇに塩化
ルテニウム５．１ｇの水溶液１５０ｇを加え、湯浴上で
蒸発乾固した。このうちの１０ｇを０．０４規定の水酸
化ナトリウム水溶液５００ｍｌに浸し、４時間、かき混
ぜながら放置した。この操作をもう一度繰り返したの
ち、洗浄液が中性を示すまで繰り返し水洗した。つい
で、乾燥し、４００℃で３時間水素気流中で処理した。
窒素雰囲気で室温まで冷却し、取りだした。
【００１２】（実施例１）上記で調製したルテニウム／
アルミナ触媒０．９ｍｌを海砂３ｍｌと混合し内径１６
ｍｍのガラス製反応管に充填し、シリカゲル１０ｍｌを
前置した。触媒を水素気流中で７０℃で１時間予め前処
理した。ついで、水素：二酸化炭素：水蒸気：一酸化炭
素：空気＝３：１：１：０．００４：０．０６の混合ガ
スを空間速度２２，７００ｍｌ／ｍｌ触媒／ｈｒで上記
反応器に送った。反応器の外壁温度は２８℃，触媒の温
度は３８℃に上昇し、反応器出口ガス、空冷水凝縮器
後、中の一酸化炭素濃度は２ｐｐｍであった。一酸化炭
素の分析にはＰＩＤ（光イオン化検知器）ガスクロマト
グラフを用いた。該分析器の一酸化炭素の検知限界は
０．５ｐｐｍであった。以降の実施例、比較例において
も同じ分析器を用いた。
アルミナ触媒０．９ｍｌを海砂３ｍｌと混合し内径１６
ｍｍのガラス製反応管に充填し、シリカゲル１０ｍｌを
前置した。触媒を水素気流中で７０℃で１時間予め前処
理した。ついで、水素：二酸化炭素：水蒸気：一酸化炭
素：空気＝３：１：１：０．００４：０．０６の混合ガ
スを空間速度２２，７００ｍｌ／ｍｌ触媒／ｈｒで上記
反応器に送った。反応器の外壁温度は２８℃，触媒の温
度は３８℃に上昇し、反応器出口ガス、空冷水凝縮器
後、中の一酸化炭素濃度は２ｐｐｍであった。一酸化炭
素の分析にはＰＩＤ（光イオン化検知器）ガスクロマト
グラフを用いた。該分析器の一酸化炭素の検知限界は
０．５ｐｐｍであった。以降の実施例、比較例において
も同じ分析器を用いた。
【００１３】（実施例２）実施例１と同じ触媒、処理条
件、反応条件、ただし、原料ガスの予熱温度ならびにを
反応器（外壁）を、７０℃，１００℃，あるいは１２０
℃に保ち、乾燥剤の前置なし、で実施した。触媒の温度
は、それぞれ、８２℃，１１２℃，１３０℃に上がり、
出口ガス中の一酸化炭素濃度は分析検知限界未満であっ
た。
件、反応条件、ただし、原料ガスの予熱温度ならびにを
反応器（外壁）を、７０℃，１００℃，あるいは１２０
℃に保ち、乾燥剤の前置なし、で実施した。触媒の温度
は、それぞれ、８２℃，１１２℃，１３０℃に上がり、
出口ガス中の一酸化炭素濃度は分析検知限界未満であっ
た。
【００１４】（実施例３）市販のルテニウム／アルミナ
触媒（ルテニウム含量５重量％）を水素：二酸化炭素：
水蒸気：一酸化炭素＝３：１：１：０．００４の混合ガ
ス中で１４０℃で１時間予め前処理し、ついで、実施例
１と同じ条件で実施した。反応器（外壁）温度は１８
℃、触媒温度は２４℃に上がり、出口ガス中の一酸化炭
素濃度は３８ｐｐｍであった。
触媒（ルテニウム含量５重量％）を水素：二酸化炭素：
水蒸気：一酸化炭素＝３：１：１：０．００４の混合ガ
ス中で１４０℃で１時間予め前処理し、ついで、実施例
１と同じ条件で実施した。反応器（外壁）温度は１８
℃、触媒温度は２４℃に上がり、出口ガス中の一酸化炭
素濃度は３８ｐｐｍであった。
【００１５】（実施例４）市販のルテニウム／アルミナ
触媒（ルテニウム含量５重量％）を７０℃で１時間水素
気流中で予め前処理し、ついで、実施例１と同じ条件で
実施した。出口ガス中の一酸化炭素濃度は検知限界未満
であった。
触媒（ルテニウム含量５重量％）を７０℃で１時間水素
気流中で予め前処理し、ついで、実施例１と同じ条件で
実施した。出口ガス中の一酸化炭素濃度は検知限界未満
であった。
【００１６】（実施例５）実施例３と同じ触媒、同じ水
素ガスによる処理条件、同じ反応条件を採用し、ただ
し、原料ガスの予熱温度ならびにを反応器外壁を、７０
℃，８１℃，９８℃、１１７℃あるいは１３７℃に保
ち、実施した。出口ガス中の一酸化炭素濃度は検知限界
未満であった。
素ガスによる処理条件、同じ反応条件を採用し、ただ
し、原料ガスの予熱温度ならびにを反応器外壁を、７０
℃，８１℃，９８℃、１１７℃あるいは１３７℃に保
ち、実施した。出口ガス中の一酸化炭素濃度は検知限界
未満であった。
【００１７】（実施例６）実施例３と同じ触媒を水素：
二酸化炭素：水蒸気：一酸化炭素：空気＝３：１：１：
０．００４：０．０６の混合ガス中で１４０℃で１時間
予め前処理し、ついで、実施例５と同じ反応条件で実施
した。ただし、原料ガスの予熱温度ならびにを反応器外
壁を、７０℃，８１℃，９８℃、１１７℃あるいは１３
７℃に保ち、実施した。出口ガス中の一酸化炭素濃度は
検知限界未満であった。
二酸化炭素：水蒸気：一酸化炭素：空気＝３：１：１：
０．００４：０．０６の混合ガス中で１４０℃で１時間
予め前処理し、ついで、実施例５と同じ反応条件で実施
した。ただし、原料ガスの予熱温度ならびにを反応器外
壁を、７０℃，８１℃，９８℃、１１７℃あるいは１３
７℃に保ち、実施した。出口ガス中の一酸化炭素濃度は
検知限界未満であった。
【００１８】（比較例１）市販のルテニウム／アルミナ
触媒（ルテニウム含量５重量％）を、水素含有気流中で
予め前処理せずに、実施例４３同じ反応ガス組成、原料
ガスならびにを反応器外壁を８０℃に保って実施した。
触媒の温度は８０℃、出口ガスを空冷凝縮器を通した
後、分析した。一酸化炭素濃度は７４７ｐｐｍであっ
た。
触媒（ルテニウム含量５重量％）を、水素含有気流中で
予め前処理せずに、実施例４３同じ反応ガス組成、原料
ガスならびにを反応器外壁を８０℃に保って実施した。
触媒の温度は８０℃、出口ガスを空冷凝縮器を通した
後、分析した。一酸化炭素濃度は７４７ｐｐｍであっ
た。
【００１９】（比較例２）実施例１と同じ触媒、処理条
件、反応条件、ただし、シリカゲルの前置なし、で実施
した。反応器の外壁温度は３２℃，触媒の温度は３５
℃、出口ガス中の一酸化炭素濃度は、空冷水凝縮器後で
４２０ｐｐｍであった。
件、反応条件、ただし、シリカゲルの前置なし、で実施
した。反応器の外壁温度は３２℃，触媒の温度は３５
℃、出口ガス中の一酸化炭素濃度は、空冷水凝縮器後で
４２０ｐｐｍであった。
【００２０】（実施例７）実施例３と同じ触媒、処理条
件、反応条件を採用し、ただし、原料ガス中の一酸化炭
素ならびに空気濃度は、それぞれ、０．００８（２，０
００ｐｐｍ）、０．１２（酸素６，０００ｐｐｍ）、原
料ガス余熱温度ならびに反応器外壁の温度６０℃、で実
施した。触媒の温度は８１℃、出口ガス中の一酸化炭素
濃度は検知限界未満であった。
件、反応条件を採用し、ただし、原料ガス中の一酸化炭
素ならびに空気濃度は、それぞれ、０．００８（２，０
００ｐｐｍ）、０．１２（酸素６，０００ｐｐｍ）、原
料ガス余熱温度ならびに反応器外壁の温度６０℃、で実
施した。触媒の温度は８１℃、出口ガス中の一酸化炭素
濃度は検知限界未満であった。
【００２１】（実施例８）市販のルテニウム／アルミナ
触媒（ルテニウム含量５重量％）０．９ｍｌを海砂３ｍ
ｌと混合し、水素：二酸化炭素：水蒸気：一酸化炭素＝
３：１：１：０．００４の混合ガス中で１４０℃で１時
間予め前処理した後、触媒温度を大気温（２４℃）に冷
却し、反応器をグラスウールで包んだのみで、加熱する
ことなく、触媒層にシリカゲル１０ｍｌを前置した。こ
のシリカゲル前置触媒層に予熱した反応ガスを空間速度
２２，７００ｍｌ／ｍｌ触媒／ｈｒで送入した。反応ガ
ス組成は水素：二酸化炭素：水蒸気：一酸化炭素：空気
＝３：１：０．５３：０．００４：０．０６であった。
予熱器温度は１４０〜１５０℃であったが、送入開始直
後には１０４℃に下がり、その後、次第に回復した。送
入開始２０分後の触媒の温度は８０℃に上がり、，その
時の出口ガス中の一酸化炭素濃度は検知限界未満であ
り、９０分後の触媒の温度は１１２℃，その時点での出
口ガス中の一酸化炭素濃度は０．７ｐｐｍであった。
触媒（ルテニウム含量５重量％）０．９ｍｌを海砂３ｍ
ｌと混合し、水素：二酸化炭素：水蒸気：一酸化炭素＝
３：１：１：０．００４の混合ガス中で１４０℃で１時
間予め前処理した後、触媒温度を大気温（２４℃）に冷
却し、反応器をグラスウールで包んだのみで、加熱する
ことなく、触媒層にシリカゲル１０ｍｌを前置した。こ
のシリカゲル前置触媒層に予熱した反応ガスを空間速度
２２，７００ｍｌ／ｍｌ触媒／ｈｒで送入した。反応ガ
ス組成は水素：二酸化炭素：水蒸気：一酸化炭素：空気
＝３：１：０．５３：０．００４：０．０６であった。
予熱器温度は１４０〜１５０℃であったが、送入開始直
後には１０４℃に下がり、その後、次第に回復した。送
入開始２０分後の触媒の温度は８０℃に上がり、，その
時の出口ガス中の一酸化炭素濃度は検知限界未満であ
り、９０分後の触媒の温度は１１２℃，その時点での出
口ガス中の一酸化炭素濃度は０．７ｐｐｍであった。
【００２２】
【発明の効果】一酸化炭素を含む水素ガス中の一酸化炭
素濃度を低減することにより燃料電池の高効率運転を可
能にする。一酸化炭素除去器を、加熱昇温装置なしで、
室温から速やかに起動させ、燃料電池システムに迅速な
コールドスタート性を保持させる。
素濃度を低減することにより燃料電池の高効率運転を可
能にする。一酸化炭素除去器を、加熱昇温装置なしで、
室温から速やかに起動させ、燃料電池システムに迅速な
コールドスタート性を保持させる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中嶋 斉 神奈川県横浜市旭区川島町2950−25
Claims (6)
- 【請求項１】 有機化合物の改質反応によって製造する
一酸化炭素を含む水素ガス中に、酸素ガスを添加して混
合ガスとし、一酸化炭素の酸化触媒に接触させ、一酸化
炭素を除去する燃料電池用水素の精製方法において、予
め、該触媒を水素を主成分とするガス中で処理し、その
後も空気に接触させることなく該反応に用いることを特
徴とする燃料電池用水素の精製方法。 - 【請求項２】 反応温度が大気温度以上であることを特
徴とする請求項１記載の燃料電池用水素の精製方法。 - 【請求項３】 一酸化炭素の酸化触媒がルテニウムであ
ることを特徴とする請求項１または２記載の精製方法。 - 【請求項４】 該混合ガス中の水蒸気の含量を触媒温度
における飽和水蒸気圧未満とすることを特徴とする請求
項１〜３のいずれかに記載の燃料電池用水素の精製方
法。 - 【請求項５】 該混合ガスを一酸化炭素の酸化反応触媒
に接触させる前に乾燥剤に接触させ、該ガス中の水蒸気
を吸着除去することを特徴とする請求項４記載の燃料電
池用水素の精製方法。 - 【請求項６】 該乾燥剤が１００℃以上で、吸着水の少
なくとも一部を放出する性質を有する乾燥剤であること
を特徴とする請求項５記載の燃料電池用水素の精製方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8202803A JPH1029802A (ja) | 1996-07-15 | 1996-07-15 | 燃料電池用水素の精製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8202803A JPH1029802A (ja) | 1996-07-15 | 1996-07-15 | 燃料電池用水素の精製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1029802A true JPH1029802A (ja) | 1998-02-03 |
Family
ID=16463463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8202803A Withdrawn JPH1029802A (ja) | 1996-07-15 | 1996-07-15 | 燃料電池用水素の精製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1029802A (ja) |
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-
1996
- 1996-07-15 JP JP8202803A patent/JPH1029802A/ja not_active Withdrawn
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