JPH10302824A - Carbon monoxide removing device - Google Patents
Carbon monoxide removing deviceInfo
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- JPH10302824A JPH10302824A JP9112414A JP11241497A JPH10302824A JP H10302824 A JPH10302824 A JP H10302824A JP 9112414 A JP9112414 A JP 9112414A JP 11241497 A JP11241497 A JP 11241497A JP H10302824 A JPH10302824 A JP H10302824A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、一酸化炭素除去装
置に関し、特に、固体高分子電解質型の燃料電池に炭化
水素系燃料改質ガスを燃料水素ガスとして供給する場合
の供給システムに適用すると有効なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for removing carbon monoxide, and more particularly to a device for supplying a hydrocarbon-based fuel reforming gas as a fuel hydrogen gas to a polymer electrolyte fuel cell. It is valid.
【0002】[0002]
(1)固体高分子電解質型燃料電池の発電原理 固体高分子電解質型燃料電池は、図9に示すように、固
体高分子イオン交換膜(例えば、スルホン酸基を持つフ
ッ素樹脂系イオン交換膜)を用いた電解質201の両側
に触媒電極202,203(例えば、白金)層および多
孔質なカーボン電極204,205を設けた電極接合体
206構造をなしている。(1) Principle of Power Generation of Solid Polymer Electrolyte Fuel Cell A solid polymer electrolyte fuel cell is a solid polymer ion exchange membrane (for example, a fluorine resin ion exchange membrane having a sulfonic acid group) as shown in FIG. An electrode assembly 206 structure is provided in which catalyst electrodes 202 and 203 (for example, platinum) layers and porous carbon electrodes 204 and 205 are provided on both sides of an electrolyte 201 that uses.
【0003】このような固体高分子電解質型燃料電池に
おいて、アノード極側に供給された加湿燃料水素ガス
は、触媒電極(アノード極)202上で水素イオン化さ
れ、その水素イオンは、電解質201中を水の介在のも
と、H+ ・xH2 Oのかたちで、カソード極側へ水と共
に移動し、触媒電極(カソード極)203上で酸化剤ガ
ス中の酸素および外部回路207を流通してきた電子と
反応して水を生成する。この生成水は、カソード極20
3,205より残存酸化剤ガスに搬送されて燃料電池外
へ排出される。この時、外部回路207を流通した電子
流れを直流の電気エネルギとして利用できる。In such a solid polymer electrolyte fuel cell, the humidified fuel hydrogen gas supplied to the anode electrode is hydrogen-ionized on the catalyst electrode (anode electrode) 202, and the hydrogen ions pass through the electrolyte 201. Under the presence of water, the electrons move to the cathode side together with water in the form of H + .xH 2 O, and the oxygen in the oxidant gas and the electrons flowing through the external circuit 207 on the catalyst electrode (cathode electrode) 203. Reacts with to produce water. This generated water is supplied to the cathode 20
From 3,205, it is conveyed to the residual oxidant gas and discharged out of the fuel cell. At this time, the electron flow flowing through the external circuit 207 can be used as DC electric energy.
【0004】なお、固体高分子イオン交換膜を用いた上
述したような電解質201では、水素イオン透過性を発
現させるために十分な湿潤状態に常に保持しておく必要
がある。このため、通常、燃料水素ガスや酸化剤ガスに
電池の運転温度(常温〜100℃程度)近辺相当の飽和
水蒸気を含ませて、すなわち、燃料水素ガスまたは酸化
剤ガスを加湿して、当該ガスを電極接合体106に供給
することにより、電解質101の湿潤状態を保つように
している。[0004] In the above-mentioned electrolyte 201 using a solid polymer ion exchange membrane, it is necessary to always keep the electrolyte 201 in a sufficiently wet state in order to exhibit hydrogen ion permeability. For this reason, usually, the fuel hydrogen gas or the oxidizing gas contains saturated steam corresponding to the vicinity of the operating temperature (normal temperature to about 100 ° C.) of the battery, that is, the fuel hydrogen gas or the oxidizing gas is humidified, and Is supplied to the electrode assembly 106 to maintain the electrolyte 101 in a wet state.
【0005】(2)固体高分子電解質型燃料電池の特性 固体高分子電解質型燃料電池に供給する燃料水素ガスに
は、純水素ガスや、メタノールやメタンなどを改質した
炭化水素系燃料改質ガスなどが挙げられる。このうち、
炭化水素系燃料改質ガスなどは、通常、一酸化炭素(C
O)を多量(0.1%程度から数%程度)に含んでいる
ため、固体高分子電解質型燃料電池に直接供給すると問
題を生じてしまう。(2) Characteristics of solid polymer electrolyte fuel cell The fuel hydrogen gas supplied to the solid polymer electrolyte fuel cell includes pure hydrogen gas and hydrocarbon fuel reformed by reforming methanol or methane. Gas and the like. this house,
Hydrocarbon-based fuel reforming gas and the like are usually carbon monoxide (C
O) is contained in a large amount (about 0.1% to several%), so that direct supply to a solid polymer electrolyte fuel cell causes a problem.
【0006】具体的には、固体高分子電解質型燃料電池
に供給する燃料水素ガス中のCO濃度と固体高分子電解
質型燃料電池の発電特性との関係(電流密度−単電池電
圧特性)の一例を表す図10に示すように、固体高分子
電解質型燃料電池に供給する燃料水素ガス中のCO濃度
が20ppm、50ppm、100ppmと高くなるほ
ど、固体高分子電解質型燃料電池の発電特性が悪くなっ
てしまうのである。Specifically, an example of the relationship between the CO concentration in the fuel hydrogen gas supplied to the solid polymer electrolyte fuel cell and the power generation characteristics of the solid polymer electrolyte fuel cell (current density-single cell voltage characteristics) As shown in FIG. 10, the power generation characteristics of the solid polymer electrolyte fuel cell deteriorate as the CO concentration in the fuel hydrogen gas supplied to the polymer electrolyte fuel cell increases to 20 ppm, 50 ppm, and 100 ppm. It will be lost.
【0007】この理由は、供給する燃料水素ガスがCO
を含んでいると、アノード極の触媒成分である白金がC
Oにより吸着被毒されて活性化機能の低下を引き起し、
前述のような水素のイオン化機能の低下を引き起こして
しまうためと考えられる。よって、炭化水素系燃料改質
ガスなどのようなCOを多量に含んだ燃料水素ガスを固
体高分子電解質型燃料電池に供給する場合には、当該ガ
ス中のCOを極力低濃度に減量処理してから当該ガスを
供給する必要がある。The reason is that the fuel hydrogen gas supplied is CO
Contains platinum, which is a catalyst component of the anode
It is adsorbed and poisoned by O, causing a decrease in the activation function,
This is considered to cause a decrease in the ionization function of hydrogen as described above. Therefore, when a fuel hydrogen gas containing a large amount of CO, such as a hydrocarbon-based fuel reforming gas, is supplied to a solid polymer electrolyte fuel cell, the CO in the gas is reduced to a concentration as low as possible. The gas needs to be supplied afterwards.
【0008】(3)固体高分子電解質型燃料電池への従
来の燃料水素ガス供給システム 炭化水素系燃料の一つであるメタノールを改質したガス
を燃料水素ガスとして固体高分子電解質型燃料電池に供
給する場合の従来の供給システムの一例の概略構成を図
8に示す。(3) Conventional Fuel Hydrogen Gas Supply System to Solid Polymer Electrolyte Fuel Cell A solid polymer electrolyte fuel cell uses a gas obtained by reforming methanol, which is one of hydrocarbon fuels, as fuel hydrogen gas. FIG. 8 shows a schematic configuration of an example of a conventional supply system when supplying.
【0009】図8に示すように、メタノールと水とを所
定の割合で混合したメタノール水1を蒸発器101で蒸
発させ、改質触媒(例えば、銅系)を充填された改質器
102で改質(250〜300℃前後)する。この時の
改質反応は、下記の(1)式で表され、その反応過程で
副生成物としてCOが生じる。As shown in FIG. 8, methanol water 1 in which methanol and water are mixed at a predetermined ratio is evaporated in an evaporator 101, and the methanol water 1 is evaporated in a reformer 102 filled with a reforming catalyst (for example, copper). Reform (around 250-300 ° C). The reforming reaction at this time is represented by the following equation (1), and CO is generated as a by-product in the reaction process.
【0010】[0010]
【化1】 CH3 OH + H2 O → 3H2 + CO2 (吸熱反応) (1)Embedded image CH 3 OH + H 2 O → 3H 2 + CO 2 (Endothermic reaction) (1)
【0011】改質器102で生じた改質ガス2は、CO
シフト触媒(例えば、銅−亜鉛系)を充填されたCO変
成器103に導入され、CO濃度が低減(一般に0.1
vol.%前後から2〜3vol.%前後)される。この時のC
Oシフト反応は、下記の(2)式で表される。The reformed gas 2 generated in the reformer 102 is CO
The CO is introduced into a CO converter 103 filled with a shift catalyst (for example, a copper-zinc system), and the CO concentration is reduced (generally, 0.1%).
vol.% to around 2-3 vol.%). C at this time
The O shift reaction is represented by the following equation (2).
【0012】[0012]
【化2】 CO + H2 O → H2 + CO2 (発熱反応) (2)[Image Omitted] CO + H 2 O → H 2 + CO 2 (exothermic reaction) (2)
【0013】CO変成器103でCO濃度を低減された
改質ガス2は、COを選択的に酸化する選択酸化触媒
(例えば、貴金属系)を充填された一酸化炭素除去装置
110の反応器111内に導入され、CO濃度がさらに
低減(100ppm程度、できれば20ppm以下が望
ましい。)される。この時の選択酸化反応は、下記の
(3)式で表される。The reformed gas 2 whose CO concentration has been reduced by the CO converter 103 is supplied to a reactor 111 of a carbon monoxide removing device 110 filled with a selective oxidation catalyst (for example, a noble metal) for selectively oxidizing CO. The CO concentration is further reduced (about 100 ppm, preferably 20 ppm or less is desirable). The selective oxidation reaction at this time is represented by the following equation (3).
【0014】[0014]
【化3】 CO + 1/2O2 → CO2 (発熱反応) (3)Embedded image CO + 1 / 2O 2 → CO 2 (exothermic reaction) (3)
【0015】この選択酸化反応においては、酸化剤とし
て酸素が必要であるため、上記一酸化炭素除去装置11
0の反応器111に導入する前の改質ガス中に所定量の
空気(酸素)3を導入する。なお、上記触媒により改質
ガス2中の水素(H2 )が一部酸化される場合もある
が、その量は極めて少ないので特に問題を生じることは
ない。In this selective oxidation reaction, since oxygen is required as an oxidizing agent, the carbon monoxide removing device 11
A predetermined amount of air (oxygen) 3 is introduced into the reformed gas before being introduced into the 0 reactor 111. The catalyst may partially oxidize hydrogen (H 2 ) in the reformed gas 2 in some cases, but the amount is extremely small, so that no particular problem occurs.
【0016】一酸化炭素除去装置110でCO濃度をさ
らに低減された改質ガス2は、加湿器104で加湿され
た後、燃料水素ガスとして固体高分子電解質型燃料電池
107のアノード極107a部分に供給され、カソード
極107b部分に供給された酸化剤ガス4中の酸素と前
述したように反応して発電に供与された後、残存燃料水
素ガス2aとして系外へ送出される一方、酸化剤ガス4
は、残存酸化剤ガス4aとして系外へ送出される。The reformed gas 2 whose CO concentration has been further reduced by the carbon monoxide removing device 110 is humidified by the humidifier 104, and is then supplied to the anode 107 a of the solid polymer electrolyte fuel cell 107 as fuel hydrogen gas. After being supplied and reacting with oxygen in the oxidizing gas 4 supplied to the cathode 107b as described above, the oxygen is supplied to the power generation, and then sent out of the system as the remaining fuel hydrogen gas 2a. 4
Is sent out of the system as a residual oxidant gas 4a.
【0017】なお、図8中、105は酸化剤ガス4を加
湿する加湿器、106は固体高分子電解質型燃料電池1
07を冷却水5で所定の温度に保持する冷却ライン、1
06aはポンプ、108は外部電気出力である。In FIG. 8, reference numeral 105 denotes a humidifier for humidifying the oxidizing gas 4, and reference numeral 106 denotes a solid polymer electrolyte fuel cell 1.
07 is maintained at a predetermined temperature with cooling water 5.
06a is a pump, and 108 is an external electric output.
【0018】[0018]
【発明が解決しようとする課題】ここで、前述したよう
な一酸化炭素除去装置110において、COの選択酸化
触媒としてRu系を用いた場合の触媒温度(触媒の雰囲
気となる改質ガスの温度)と触媒を通過した送出口付近
の改質ガスのCO濃度との関係の一例を図11に示し、
また、COの選択酸化触媒としてPt系を用いた場合の
触媒温度(触媒の雰囲気となる改質ガスの温度)と触媒
を通過した送出口付近の改質ガスのCO濃度との関係の
一例を図12に示す。Here, in the carbon monoxide removing apparatus 110 as described above, the catalyst temperature (the temperature of the reformed gas which becomes the catalyst atmosphere) when a Ru system is used as the selective oxidation catalyst for CO. 11) shows an example of the relationship between the CO concentration of the reformed gas in the vicinity of the outlet after passing through the catalyst, and FIG.
An example of the relationship between the catalyst temperature (the temperature of the reformed gas serving as the catalyst atmosphere) when a Pt-based catalyst is used as the CO selective oxidation catalyst and the CO concentration of the reformed gas in the vicinity of the outlet port passing through the catalyst will be described. As shown in FIG.
【0019】図11,12からわかるように、選択酸化
触媒には酸化機能を効率よく発現する最適温度領域が存
在するため、選択酸化触媒が上記最適温度領域となるよ
うに雰囲気温度を調整する、すなわち、改質ガス2の温
度を調整する必要がある。As can be seen from FIGS. 11 and 12, since the selective oxidation catalyst has an optimum temperature range in which the oxidation function is efficiently exhibited, the temperature of the atmosphere is adjusted so that the selective oxidation catalyst has the above-mentioned optimum temperature range. That is, it is necessary to adjust the temperature of the reformed gas 2.
【0020】ところが、改質ガス2がCOを約1vol.%
含有していると、その酸化反応に伴う発熱により、改質
ガス2の温度が一酸化炭素除去反応器111の受入口部
分よりも送出口部分で約90℃上昇してしまう、すなわ
ち、改質ガス2中にCOが0.1vol.%含まれている
と、改質ガス2が約9℃上昇してしまうため、選択酸化
触媒が上記最適温度領域となるように一酸化炭素除去装
置110に導入する改質ガス2の温度を調整しても、一
酸化炭素除去装置110の反応器111の送出口に近づ
くにしたがって改質ガス2の温度が上昇してしまい、選
択酸化触媒を上記最適温度領域に保持しておくことが困
難となってしまう。However, the reformed gas 2 contains about 1 vol.
If it is contained, the temperature of the reformed gas 2 is increased by about 90 ° C. at the outlet and the outlet of the carbon monoxide removal reactor 111 due to the heat generated by the oxidation reaction. If the gas 2 contains 0.1 vol.% Of CO, the reformed gas 2 rises by about 9 ° C. Even if the temperature of the reformed gas 2 to be introduced is adjusted, the temperature of the reformed gas 2 increases as approaching the outlet of the reactor 111 of the carbon monoxide removing device 110, and the selective oxidation catalyst is moved to the optimum temperature. It will be difficult to keep it in the area.
【0021】このため、一酸化炭素除去装置110のC
O酸化機能が低下してしまい、固体高分子電解質型燃料
電池107のアノード極107aの触媒成分(例えば、
白金)が前述したようにCOにより吸着被毒されて活性
化機能の低下を引き起してしまう虞があった。For this reason, C of the carbon monoxide removing device 110
The O-oxidation function is reduced, and the catalyst component of the anode 107a of the solid polymer electrolyte fuel cell 107 (for example,
As described above, there is a possibility that platinum (platinum) is adsorbed and poisoned by CO to cause a decrease in the activation function.
【0022】このようなことから、本発明は、CO酸化
機能を常に最大限に発揮できる一酸化炭素除去装置を提
供することを目的とした。In view of the above, an object of the present invention is to provide a carbon monoxide removing apparatus which can always exert the CO oxidizing function to the maximum.
【0023】[0023]
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ための、本発明による一酸化炭素除去装置は、一酸化炭
素を酸化させる触媒が内部に設けられ、内部を流通する
ガス中の一酸化炭素を酸化して除去する反応器を備えて
なる一酸化炭素除去装置において、前記反応器の内部を
流通する前記ガスを所定の温度範囲内に保持する温度保
持手段を設けたことを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, a carbon monoxide removing apparatus according to the present invention is provided with a catalyst for oxidizing carbon monoxide therein, and comprises a catalyst for oxidizing carbon monoxide in a gas flowing therethrough. In a carbon monoxide removing apparatus comprising a reactor for oxidizing and removing carbon, a temperature holding means for holding the gas flowing inside the reactor within a predetermined temperature range is provided. .
【0024】上述の一酸化炭素除去装置において、前記
温度保持手段が前記反応器の内部に配設されて前記ガス
を冷媒で冷却する冷媒流通手段であることを特徴とす
る。In the above-mentioned carbon monoxide removing apparatus, the temperature holding means is a refrigerant circulation means disposed inside the reactor and cooling the gas with a refrigerant.
【0025】上述の一酸化炭素除去装置において、前記
反応器が複数に分割され、前記温度保持手段が当該反応
器の間にそれぞれ配設されて前記ガスを冷媒で冷却する
ことを特徴とする。The above-mentioned carbon monoxide removing apparatus is characterized in that the reactor is divided into a plurality of parts, and the temperature holding means is arranged between the reactors to cool the gas with a refrigerant.
【0026】上述の一酸化炭素除去装置において、前記
反応器が複数に分割され、前記温度保持手段が当該反応
器の外面にそれぞれ配設されて前記ガスを冷媒で冷却す
ることを特徴とする。The above-mentioned carbon monoxide removing apparatus is characterized in that the reactor is divided into a plurality of parts, and the temperature holding means are respectively arranged on the outer surfaces of the reactor, and the gas is cooled by a refrigerant.
【0027】上述の一酸化炭素除去装置において、前記
温度保持手段が前記反応器内を流通した前記ガスの温度
または一酸化炭素濃度に基づいて前記冷媒の流量を調整
する冷媒流量調整手段を備えていることを特徴とする。In the above-mentioned carbon monoxide removing apparatus, the temperature holding means includes a refrigerant flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the refrigerant based on the temperature of the gas flowing through the reactor or the concentration of carbon monoxide. It is characterized by being.
【0028】上述の一酸化炭素除去装置において、前記
冷媒が燃料電池に供給する燃料水素ガスまたは酸化剤ガ
スを加湿する加湿水であることを特徴とする。In the above carbon monoxide removing apparatus, the refrigerant is humidified water for humidifying a fuel hydrogen gas or an oxidizing gas supplied to a fuel cell.
【0029】上述の一酸化炭素除去装置において、前記
冷媒が燃料電池を冷却する冷却水であることを特徴とす
る。In the above-described carbon monoxide removing apparatus, the refrigerant is cooling water for cooling a fuel cell.
【0030】上述の一酸化炭素除去装置において、前記
冷媒が燃料電池に供給する酸化剤ガスとして用いる空気
であることを特徴とする。In the above-mentioned carbon monoxide removing apparatus, the refrigerant is air used as an oxidizing gas supplied to a fuel cell.
【0031】[0031]
【発明の実施の形態】本発明による一酸化炭素除去装置
を固体高分子電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給
システムに適用した場合の第一番目の実施の形態を図1
を用いて説明する。なお、図1は、その概略構成図であ
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a first embodiment in which a carbon monoxide removing apparatus according to the present invention is applied to a system for supplying fuel hydrogen gas to a solid polymer electrolyte fuel cell.
This will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram.
【0032】図1に示すように、メタノールと水とを所
定の割合で混合したメタノール水1を蒸発させる蒸発器
101の送出口は、内部に改質触媒(例えば、銅系)を
充填された改質器102の受入口に連結されている。改
質器102の送出口は、当該改質器102からの改質ガ
ス2のCO濃度を低減させるCOシフト触媒(例えば、
銅−亜鉛系)を内部に充填されたCO変成器103の受
入口に連結されている。CO変成器103の送出口は、
COを選択的に酸化する選択酸化触媒(例えば、貴金属
系)を内部に充填された一酸化炭素除去装置10の反応
器11の受入口に連結されている。As shown in FIG. 1, the outlet of an evaporator 101 for evaporating methanol water 1 in which methanol and water are mixed at a predetermined ratio is filled with a reforming catalyst (for example, copper-based). It is connected to a receiving port of the reformer 102. The outlet of the reformer 102 is provided with a CO shift catalyst (for example, a CO shift catalyst for reducing the CO concentration of the reformed gas 2 from the reformer 102).
(Copper-zinc system) is connected to the inlet of the CO transformer 103 filled therein. The outlet of the CO transformer 103 is
A selective oxidation catalyst (e.g., a noble metal-based catalyst) for selectively oxidizing CO is connected to a receiving port of a reactor 11 of a carbon monoxide removing device 10 filled therein.
【0033】前記反応器11の内部には、冷却管12が
配設されている。冷却管12は、その一端側が、冷媒で
ある冷却水6を貯溜する冷却水タンク13に循環ポンプ
14を介して連結され、他端側が、上記冷却水タンク1
3に放熱器15を介して連結されている。つまり、冷却
水タンク13内の冷却水6は、循環ポンプ14の作動に
より、冷却管12内を流通した後、放熱器15で所定の
温度範囲以内に冷却されてから冷却水タンク13内に再
び戻されるようになっているのである。このような冷却
管12、冷却水タンク13、循環ポンプ14、放熱器1
5などにより、本実施の形態では温度保持手段を構成し
ている。A cooling pipe 12 is provided inside the reactor 11. The cooling pipe 12 has one end connected to a cooling water tank 13 that stores the cooling water 6 as a refrigerant via a circulation pump 14, and the other end connected to the cooling water tank 1.
3 is connected via a radiator 15. That is, the cooling water 6 in the cooling water tank 13 is circulated through the cooling pipe 12 by the operation of the circulation pump 14, then cooled by the radiator 15 within a predetermined temperature range, and then re-enters the cooling water tank 13. It is to be returned. Such a cooling pipe 12, a cooling water tank 13, a circulation pump 14, a radiator 1
5 and the like constitute a temperature holding means in the present embodiment.
【0034】前記一酸化炭素除去装置10の反応器11
の送出口は、加湿器104の受入口に接続されている。
加湿器104の送出口は、固体高分子電解質型燃料電池
107のアノード極107a部分に連結されている。一
方、固体高分子電解質型燃料電池107のカソード極1
07b部分には、酸化剤ガス4を加湿する加湿器105
の送出口が連結されている。なお、図1中、106は上
記燃料電池107に冷却水5を流通させる冷却ライン、
106aは冷却水ポンプ、108は外部電気出力であ
る。The reactor 11 of the carbon monoxide removing device 10
Is connected to the receiving port of the humidifier 104.
The outlet of the humidifier 104 is connected to the anode 107 a of the polymer electrolyte fuel cell 107. On the other hand, the cathode 1 of the polymer electrolyte fuel cell 107
A humidifier 105 for humidifying the oxidizing gas 4 is provided in a portion 07b.
Outlets are connected. In FIG. 1, reference numeral 106 denotes a cooling line for flowing the cooling water 5 through the fuel cell 107;
106a is a cooling water pump, and 108 is an external electric output.
【0035】このようにして構成された燃料水素ガスの
供給システムでは、メタノール水1を蒸発器101で蒸
発させ、改質器102で改質(250〜300℃前後)
し、改質ガス2をCO変成器103に導入して、CO濃
度を低減(一般に0.1vol.%前後から2〜3vol.%前
後)した後、空気(酸素)3と共に一酸化炭素除去装置
10の反応器11に導入すると、冷却管12を流通する
冷却水6により、改質ガス2中のCOの選択酸化反応の
進行に伴う発熱が吸収され、反応器11内の温度上昇が
抑制される。このため、選択酸化機能を最も効率よく発
現できる最適温度領域に選択酸化触媒の温度を保持する
ことができるので、改質ガス2中のCO濃度を効率よく
さらに低減することができる。In the fuel hydrogen gas supply system thus configured, the methanol water 1 is evaporated in the evaporator 101 and reformed in the reformer 102 (about 250 to 300 ° C.).
Then, the reformed gas 2 is introduced into the CO converter 103 to reduce the CO concentration (generally from about 0.1 vol.% To about 2 to 3 vol.%), And then the carbon monoxide removing device together with the air (oxygen) 3. When introduced into the reactor 11, the cooling water 6 flowing through the cooling pipe 12 absorbs the heat generated by the progress of the selective oxidation reaction of CO in the reformed gas 2, and the temperature rise in the reactor 11 is suppressed. You. For this reason, the temperature of the selective oxidation catalyst can be maintained in the optimum temperature region where the selective oxidation function can be exhibited most efficiently, so that the CO concentration in the reformed gas 2 can be further reduced efficiently.
【0036】一酸化炭素除去装置10でCO濃度を効率
よくさらに低減された改質ガス2は、加湿器104で加
湿された後、燃料水素ガスとして固体高分子電解質型燃
料電池107のアノード極107a部分に供給され、固
体高分子電解質型燃料電池107のアノード極107a
の触媒成分の活性化機能の低下を引き起してしまうこと
なくカソード極107b部分に供給された酸化剤ガス4
中の酸素と前述したように反応して発電に供与された
後、残存燃料水素ガス2aとして系外へ送出される一
方、酸化剤ガス4は、残存酸化剤ガス4aとして系外へ
送出される。このため、固体高分子電解質型燃料電池1
07は、発電特性の低下が抑えられ、安定して発電する
ことができるようになる。The reformed gas 2 whose CO concentration has been further reduced efficiently by the carbon monoxide removing device 10 is humidified by a humidifier 104 and then converted into a fuel hydrogen gas as an anode 107 a of a solid polymer electrolyte fuel cell 107. And the anode 107 a of the solid polymer electrolyte fuel cell 107.
The oxidizing gas 4 supplied to the cathode 107b without causing the activation function of the catalyst component to decrease.
After reacting with oxygen in the above-described manner and being supplied to power generation, it is sent out of the system as a residual fuel hydrogen gas 2a, while the oxidizing gas 4 is sent out of the system as a residual oxidizing gas 4a. . Therefore, the solid polymer electrolyte fuel cell 1
In No. 07, a decrease in power generation characteristics is suppressed, and power can be stably generated.
【0037】したがって、上述したような一酸化炭素除
去装置10によれば、選択酸化機能を最も効率よく発現
できる最適温度領域に選択酸化触媒の温度を保持するこ
とができるので、CO酸化機能を常に最大限に発揮する
ことができ、固体高分子電解質型燃料電池107の発電
特性の低下を抑制することができる。Therefore, according to the carbon monoxide removing device 10 as described above, the temperature of the selective oxidation catalyst can be maintained in the optimum temperature range in which the selective oxidation function can be exhibited most efficiently. This can be maximized, and a decrease in the power generation characteristics of the polymer electrolyte fuel cell 107 can be suppressed.
【0038】本発明による一酸化炭素除去装置を固体高
分子電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システム
に適用した場合の第二番目の実施の形態を図2を用いて
説明する。なお、図2は、その概略構成図である。ただ
し、前述した第一番目の実施の形態と同様な部分につい
ては、前述した第一番目の実施の形態と同様な符号を用
いることにより、その説明を省略する。A second embodiment in which the apparatus for removing carbon monoxide according to the present invention is applied to a system for supplying fuel hydrogen gas to a polymer electrolyte fuel cell will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic configuration diagram thereof. However, the same parts as those in the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the above-described first embodiment, and description thereof will be omitted.
【0039】図2に示すように、一酸化炭素除去装置2
0の反応器11の内部に配設された冷却管12は、その
一端が加湿器105に連結され、他端が循環ポンプ14
および放熱器15を介して加湿器105に連結されてお
り、酸化剤ガス4を加湿する加湿水の一部を冷却管12
内に流通させた後に再び戻すことができるようになって
いる。As shown in FIG. 2, the carbon monoxide removing device 2
One end of the cooling pipe 12 disposed inside the reactor 11 is connected to the humidifier 105 and the other end is connected to the circulation pump 14.
And a part of the humidifying water for humidifying the oxidizing gas 4 through a cooling pipe 12.
It can be returned again after it has been distributed inside.
【0040】つまり、酸化剤ガス4を加湿する加湿水を
冷媒として用いるようにしたのである。That is, the humidifying water for humidifying the oxidizing gas 4 is used as the refrigerant.
【0041】このため、前述した第一番目の実施の形態
の場合と同様に、選択酸化機能を最も効率よく発現でき
る最適温度領域に選択酸化触媒の温度を保持して、改質
ガス2中のCO濃度を効率よくさらに低減することがで
きるのはもちろんのこと、酸化剤ガス4の加湿水の加湿
器105での加熱エネルギ量を少なくすることができ
る。For this reason, as in the case of the first embodiment described above, the temperature of the selective oxidation catalyst is maintained in the optimum temperature range in which the selective oxidation function can be exhibited most efficiently, and Not only can the CO concentration be efficiently reduced further, but also the amount of heating energy of the oxidizing gas 4 in the humidifier 105 can be reduced.
【0042】したがって、前述した第一番目の実施の形
態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろん
のこと、熱エネルギの効率化を図ることができる。Therefore, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment described above, as well as to improve the efficiency of heat energy.
【0043】なお、本実施の形態では、放熱器15を用
いたが、前記加湿水を所定の温度範囲内に保持できるの
であれば、放熱器15を省くことも可能である。また、
本実施の形態では、酸化剤ガス4を加湿する加湿水を冷
媒として用いたが、燃料水素ガス2を加湿する加湿器1
04の加湿水を冷媒として用いてもよい。Although the radiator 15 is used in this embodiment, the radiator 15 can be omitted as long as the humidifying water can be maintained within a predetermined temperature range. Also,
In the present embodiment, the humidifying water for humidifying the oxidizing gas 4 is used as the refrigerant, but the humidifier 1 for humidifying the fuel hydrogen gas 2 is used.
04 humidified water may be used as the refrigerant.
【0044】本発明による一酸化炭素除去装置を固体高
分子電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システム
に適用した場合の第三番目の実施の形態を図3を用いて
説明する。なお、図3は、その概略構成図である。ただ
し、前述した各実施の形態と同様な部分については、前
述した各実施の形態と同様な符号を用いることにより、
その説明を省略する。A third embodiment in which the carbon monoxide removing device according to the present invention is applied to a system for supplying fuel hydrogen gas to a polymer electrolyte fuel cell will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic configuration diagram thereof. However, for the same parts as those in the above-described embodiments, the same reference numerals as those in the above-described embodiments are used.
The description is omitted.
【0045】図3に示すように、固体高分子電解質型燃
料電池107を冷却した後の冷却水5の流通する冷却ラ
イン106部分には、バルブ31が設けられている。一
酸化炭素除去装置30の反応器11の内部に配設された
冷却管12は、その一端がバルブ32を介して冷却ライ
ン106の上記バルブ31の上流側に連結され、他端が
冷却ライン106の上記バルブ31の下流側に連結され
ており、冷却水5の一部または全部を冷却ライン106
から冷却管12内に流通させた後に冷却ライン106に
再び戻すことができるようになっている。As shown in FIG. 3, a valve 31 is provided in a part of a cooling line 106 through which the cooling water 5 after cooling the solid polymer electrolyte fuel cell 107 flows. The cooling pipe 12 disposed inside the reactor 11 of the carbon monoxide removing device 30 has one end connected to the cooling line 106 upstream of the valve 31 via a valve 32, and the other end connected to the cooling line 106. Is connected to the downstream side of the valve 31 and a part or all of the cooling water 5 is supplied to the cooling line 106.
After flowing through the cooling pipe 12, the cooling line 106 can be returned to the cooling line 106 again.
【0046】つまり、固体高分子電解質型燃料電池10
7を冷却した冷却水5を冷媒として用いるようにしたの
である。That is, the solid polymer electrolyte fuel cell 10
The cooling water 5 obtained by cooling the cooling water 7 is used as a refrigerant.
【0047】このため、前述した第一番目の実施の形態
の場合と同様に、選択酸化機能を最も効率よく発現でき
る最適温度領域に選択酸化触媒の温度を保持して、改質
ガス2中のCO濃度を効率よくさらに低減することがで
きるのはもちろんのこと、上記燃料電池107の冷却に
かかる冷却水ポンプ106aや図示しない放熱器等の各
種部材を温度保持手段として利用することができる。Therefore, as in the case of the first embodiment described above, the temperature of the selective oxidation catalyst is maintained in the optimum temperature range where the selective oxidation function can be exhibited most efficiently, and Not only can the CO concentration be efficiently reduced further, but also various members such as a cooling water pump 106a for cooling the fuel cell 107 and a radiator (not shown) can be used as temperature holding means.
【0048】したがって、前述した第一番目の実施の形
態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろん
のこと、部材点数を少なくすることができ、コストの上
昇を抑えることができる。Therefore, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment described above, as well as to reduce the number of members and suppress an increase in cost.
【0049】本発明による一酸化炭素除去装置を固体高
分子電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システム
に適用した場合の第四番目の実施の形態を図4を用いて
説明する。なお、図4は、その概略構成図である。ただ
し、前述した各実施の形態と同様な部分については、前
述した各実施の形態と同様な符号を用いることにより、
その説明を省略する。A fourth embodiment in which the carbon monoxide removing apparatus according to the present invention is applied to a system for supplying fuel hydrogen gas to a solid polymer electrolyte fuel cell will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic configuration diagram thereof. However, for the same parts as those in the above-described embodiments, the same reference numerals as those in the above-described embodiments are used.
The description is omitted.
【0050】図4に示すように、固体高分子電解質型燃
料電池107を冷却した後の冷却水5の流通する冷却ラ
イン106部分には、流量制御弁41が設けられてい
る。一酸化炭素除去装置40の反応器11の内部に配設
された冷却管12は、その一端が流量制御弁42を介し
て冷却ライン106の上記流量制御弁41の上流側に連
結され、他端が冷却ライン106の上記流量制御弁41
の下流側に連結されている。一酸化炭素除去装置40と
加湿器104との間には、当該一酸化炭素除去装置40
を通過した改質ガス2の温度を計測する温度センサ43
が設けられている。温度センサ43は、制御装置44の
入力部に電気的に接続され、流量制御弁41,42は、
制御装置44の出力部に電気的に接続されており、当該
制御装置44は、温度センサ43からの信号に基づい
て、流量制御弁42,43を制御することができるよう
になっている。このような流量制御弁41,42、温度
センサ43、制御装置44などにより、本実施の形態で
は冷媒流量調整手段を構成している。As shown in FIG. 4, a flow control valve 41 is provided in the cooling line 106 through which the cooling water 5 after cooling the solid polymer electrolyte fuel cell 107 flows. One end of the cooling pipe 12 disposed inside the reactor 11 of the carbon monoxide removing device 40 is connected to the upstream side of the flow control valve 41 of the cooling line 106 via the flow control valve 42, Is the flow control valve 41 of the cooling line 106.
Is connected downstream. Between the carbon monoxide removing device 40 and the humidifier 104, the carbon monoxide removing device 40
Temperature sensor 43 that measures the temperature of reformed gas 2 that has passed
Is provided. The temperature sensor 43 is electrically connected to an input section of the control device 44, and the flow control valves 41 and 42 are
The control unit 44 is electrically connected to an output unit of the control unit 44, and can control the flow control valves 42 and 43 based on a signal from the temperature sensor 43. In the present embodiment, the flow rate control valves 41 and 42, the temperature sensor 43, the control device 44, and the like constitute a refrigerant flow rate adjusting unit.
【0051】このような一酸化炭素除去装置40では、
反応器11内を流通した改質ガス2が所定の温度範囲を
越えると、温度センサ43からの信号に基づいて、冷却
管12内を流通する前記冷却水5の流量を増やすように
制御装置44が流量制御弁41,42を制御する一方、
反応器11内を流通した改質ガス2が所定の温度範囲に
満たないと、温度センサ43からの信号に基づいて、冷
却管12内を流通する前記冷却水5の流量を減らすよう
に制御装置44が流量制御弁41,42を制御する。こ
れにより、反応器11内を流通する改質ガス2は、所定
の温度範囲内に常に一定に保たれるようになる。In such a carbon monoxide removing device 40,
When the reformed gas 2 flowing through the reactor 11 exceeds a predetermined temperature range, the control device 44 increases the flow rate of the cooling water 5 flowing through the cooling pipe 12 based on a signal from the temperature sensor 43. Controls the flow control valves 41, 42, while
If the reformed gas 2 flowing through the reactor 11 does not reach the predetermined temperature range, the control device reduces the flow rate of the cooling water 5 flowing through the cooling pipe 12 based on a signal from the temperature sensor 43. 44 controls the flow control valves 41 and 42. Thereby, the reformed gas 2 flowing in the reactor 11 is always kept constant within a predetermined temperature range.
【0052】したがって、選択酸化機能を最も効率よく
発現できる最適温度領域に選択酸化触媒の温度を前述し
た実施の形態の場合よりも確実に保持することができる
ので、前述した実施の形態の場合よりもCO酸化機能を
さらに確実に発揮することができ、固体高分子電解質型
燃料電池107の発電特性の低下をさらに確実に抑制す
ることができる。Therefore, the temperature of the selective oxidation catalyst can be more reliably maintained in the optimum temperature region where the selective oxidation function can be exhibited most efficiently than in the above-described embodiment, and therefore, it is possible to maintain the temperature of the selective oxidation catalyst more than in the above-described embodiment. Can more reliably exhibit the CO oxidation function, and can more reliably suppress a decrease in the power generation characteristics of the polymer electrolyte fuel cell 107.
【0053】なお、本実施の形態では、一酸化炭素除去
装置40と加湿器104との間に温度センサ43を設け
たが、反応器11の送出口部分や内部に当該温度センサ
43を設けてもよい。In the present embodiment, the temperature sensor 43 is provided between the carbon monoxide removing device 40 and the humidifier 104. However, the temperature sensor 43 is provided in the outlet port of the reactor 11 or inside. Is also good.
【0054】また、本実施の形態では、温度センサ43
からの信号に基づいて冷却水5の流量を調整するように
したが、温度センサ43に代えて、反応器11を流通し
た改質ガス2のCO濃度を検出するCO濃度検知センサ
を設け、反応器11を流通した改質ガス2のCO濃度が
所定値を越えた場合には、当該センサからの信号に基づ
いて、冷却管12内を流通する前記冷却水5の流量を増
やすように流量制御弁41,42を制御する一方、反応
器11内を流通した改質ガス2のCO濃度が所定値以下
になった場合には、当該センサからの信号に基づいて、
冷却管12内を流通する前記冷却水5を所定の流量とす
るように流量制御弁41,42を制御することにより、
反応器11内を流通する改質ガス2を所定の温度範囲内
に常に一定に保つようにすることも可能である。In the present embodiment, the temperature sensor 43
Although the flow rate of the cooling water 5 is adjusted based on the signal from the above, instead of the temperature sensor 43, a CO concentration detection sensor for detecting the CO concentration of the reformed gas 2 flowing through the reactor 11 is provided. When the CO concentration of the reformed gas 2 flowing through the cooler 11 exceeds a predetermined value, the flow rate is controlled so as to increase the flow rate of the cooling water 5 flowing through the cooling pipe 12 based on a signal from the sensor. While controlling the valves 41 and 42, when the CO concentration of the reformed gas 2 flowing through the inside of the reactor 11 becomes equal to or less than a predetermined value, based on a signal from the sensor,
By controlling the flow control valves 41 and 42 so that the cooling water 5 flowing through the cooling pipe 12 has a predetermined flow rate,
It is also possible to always keep the reformed gas 2 flowing in the reactor 11 constant within a predetermined temperature range.
【0055】本発明による一酸化炭素除去装置を固体高
分子電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システム
に適用した場合の第五番目の実施の形態を図5を用いて
説明する。なお、図5は、その概略構成図である。ただ
し、前述した各実施の形態と同様な部分については、前
述した各実施の形態と同様な符号を用いることにより、
その説明を省略する。A fifth embodiment in which the carbon monoxide removing device according to the present invention is applied to a system for supplying fuel hydrogen gas to a solid polymer electrolyte fuel cell will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic configuration diagram thereof. However, for the same parts as those in the above-described embodiments, the same reference numerals as those in the above-described embodiments are used.
The description is omitted.
【0056】図5に示すように、CO変成器103の送
出口は、COを選択的に酸化する選択酸化触媒(例え
ば、貴金属系)を内部に充填された第一反応器51aの
受入口に連結されている。第一反応器51aの送出口
は、空気を冷媒とする空冷式の温度保持手段であるガス
放熱器52の受入口に連結されている。ガス放熱器52
の送出口は、上記第一反応器51aと同様な構造をなす
第二反応器51bの受入口に連結されている。第二反応
器51bの送出口は、加湿器104の受入口に連結され
ている。As shown in FIG. 5, the outlet of the CO converter 103 is connected to the inlet of the first reactor 51a filled with a selective oxidation catalyst (for example, a noble metal) for selectively oxidizing CO. Are linked. The outlet of the first reactor 51a is connected to the inlet of a gas radiator 52, which is an air-cooled temperature maintaining means using air as a refrigerant. Gas radiator 52
Is connected to the receiving port of the second reactor 51b having the same structure as the first reactor 51a. The outlet of the second reactor 51b is connected to the inlet of the humidifier 104.
【0057】つまり、前述した各実施の形態の反応器1
1の選択酸化反応機能を第一反応器51aと第二反応器
51bとに複数に分割(二分割)し、当該反応器51
a,51b間にガス放熱器52を設けるようにしたので
ある。That is, the reactor 1 of each embodiment described above.
The first selective oxidation reaction function is divided into a plurality of first reactors 51a and a plurality of second reactors 51b (divided into two).
The gas radiator 52 is provided between a and 51b.
【0058】このため、前述した各実施の形態の場合よ
りも、簡単な構成のガス放熱器52で改質ガス2を冷却
することができる。For this reason, the reformed gas 2 can be cooled by the gas radiator 52 having a simpler structure than in the above-described embodiments.
【0059】したがって、このような一酸化炭素除去装
置50によれば、前述した第一番目の実施の形態と同様
な効果を得ることができるのはもちろんのこと、前述し
た各実施の形態の場合よりも簡単な構成とすることがで
きる。Therefore, according to such a carbon monoxide removing device 50, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and in each of the above-described embodiments. A simpler configuration can be achieved.
【0060】なお、本実施の形態では、空冷式のガス放
熱器52を用いたが、冷媒を水とした水冷式のガス冷却
器を用いることも可能である。In the present embodiment, the air-cooled gas radiator 52 is used, but a water-cooled gas cooler using water as a refrigerant may be used.
【0061】本発明による一酸化炭素除去装置を固体高
分子電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システム
に適用した場合の第六番目の実施の形態を図6を用いて
説明する。なお、図6は、その概略構成図である。ただ
し、前述した各実施の形態と同様な部分については、前
述した各実施の形態と同様な符号を用いることにより、
その説明を省略する。A sixth embodiment in which the apparatus for removing carbon monoxide according to the present invention is applied to a system for supplying fuel hydrogen gas to a polymer electrolyte fuel cell will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic configuration diagram thereof. However, for the same parts as those in the above-described embodiments, the same reference numerals as those in the above-described embodiments are used.
The description is omitted.
【0062】図6に示すように、第一反応器51aと第
二反応器51bとの間には、空気熱交換器61が設けら
れている。空気熱交換器61の空気受入口には、空気コ
ンプレッサ62が連結されている。空気熱交換器61の
空気送出口は、酸化剤ガス4を加湿する加湿器105に
連結されている。As shown in FIG. 6, an air heat exchanger 61 is provided between the first reactor 51a and the second reactor 51b. An air compressor 62 is connected to an air receiving port of the air heat exchanger 61. An air outlet of the air heat exchanger 61 is connected to a humidifier 105 for humidifying the oxidizing gas 4.
【0063】つまり、本実施の形態では、空気熱交換器
61、空気コンプレッサ62などにより温度保持手段を
構成し、冷媒として用いた空気を酸化剤ガス4として利
用するようにしているのである。That is, in this embodiment, the temperature maintaining means is constituted by the air heat exchanger 61, the air compressor 62 and the like, and the air used as the refrigerant is used as the oxidizing gas 4.
【0064】このため、前述した第五番目の実施の形態
と同様に、簡単な構造の温度保持手段で改質ガス2を冷
却することができると共に、前述した第二番目の実施の
形態の場合と同様に、酸化剤ガス4の加熱にかかるエネ
ルギ量を少なくすることができる。Therefore, similarly to the fifth embodiment described above, the reformed gas 2 can be cooled by the temperature holding means having a simple structure, and in the case of the second embodiment described above. Similarly to the above, the amount of energy required for heating the oxidizing gas 4 can be reduced.
【0065】したがって、このような一酸化炭素除去装
置60によれば、前述した第二番目の実施の形態と第五
番目の実施の形態とで得られるような効果を併せて得る
ことができる。Therefore, according to such a carbon monoxide removing device 60, it is possible to obtain both the effects obtained in the second embodiment and the fifth embodiment described above.
【0066】本発明による一酸化炭素除去装置を固体高
分子電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システム
に適用した場合の第七番目の実施の形態を図7を用いて
説明する。なお、図7は、その概略構成図である。ただ
し、前述した各実施の形態と同様な部分については、前
述した各実施の形態と同様な符号を用いることにより、
その説明を省略する。A seventh embodiment in which the carbon monoxide removing device according to the present invention is applied to a system for supplying fuel hydrogen gas to a polymer electrolyte fuel cell will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic configuration diagram thereof. However, for the same parts as those in the above-described embodiments, the same reference numerals as those in the above-described embodiments are used.
The description is omitted.
【0067】図7に示すように、第一反応器51aおよ
び第二反応器51bの外面には、温度保持手段である放
熱フィン71a,71bがそれぞれ複数立設されてい
る。As shown in FIG. 7, on the outer surfaces of the first reactor 51a and the second reactor 51b, a plurality of radiating fins 71a and 71b as temperature holding means are provided upright.
【0068】つまり、前述した第五、六番目の実施の形
態のガス放熱器52や空気熱交換器61等に代えて放熱
フィン71a,71bを用いることにより、改質ガス2
の熱エネルギを冷媒である空気に上記反応器51a,5
1bを介して系外に放出する、すなわち、改質ガス2を
冷却するようにしたのである。That is, by using the radiation fins 71a and 71b in place of the gas radiator 52 and the air heat exchanger 61 of the fifth and sixth embodiments, the modified gas 2
The heat energy of the reactor 51a, 5
The reformed gas 2 is discharged outside the system via 1b, that is, the reformed gas 2 is cooled.
【0069】このため、前述した第五、六番目の実施の
形態の場合よりもさらに簡単な構造で改質ガス2を冷却
することができる。Therefore, the reformed gas 2 can be cooled with a simpler structure than in the fifth and sixth embodiments.
【0070】したがって、このような一酸化炭素除去装
置70によれば、前述した第一番目の実施の形態の場合
と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、
前述した第五、六番目の実施の形態の場合よりもさらに
簡単な構成とすることができる。Therefore, according to the carbon monoxide removing device 70, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment described above.
The configuration can be simpler than that of the fifth and sixth embodiments.
【0071】なお、上記反応器51a,51bに向けて
送風する強制冷却ファンを設け、当該第二反応器51b
を流通した改質ガス2の温度やCO濃度に基づいて、上
記放熱フィン71a,71bからの放熱量を調整するよ
うに上記強制冷却ファンを制御するようにした冷媒流量
調整手段を設けることも可能である。A forced cooling fan that blows air toward the reactors 51a and 51b is provided.
It is also possible to provide a refrigerant flow rate adjusting means for controlling the forced cooling fan so as to adjust the amount of heat radiated from the radiating fins 71a and 71b based on the temperature and the CO concentration of the reformed gas 2 flowing through the cooling gas. It is.
【0072】また、放熱フィン71a,71bに代え
て、冷却水の流通する冷却管を前記反応器51a,51
bの外面に設ける、すなわち、水冷式とすることも可能
である。Further, instead of the radiation fins 71a and 71b, cooling tubes through which cooling water flows are connected to the reactors 51a and 51b.
It is also possible to provide on the outer surface of b, that is, to use a water-cooled type.
【0073】前述した第五〜七番目の実施の形態では、
一体の反応器11の選択酸化反応機能を直列に二分割し
た第一反応器51aおよび第二反応器51bを用いた
が、直列や並列に三分割以上にわけるようにしてもよ
い。In the fifth to seventh embodiments described above,
Although the selective reactor function of the integrated reactor 11 is divided into two parts in series, the first reactor 51a and the second reactor 51b are used, but they may be divided into three or more parts in series or in parallel.
【0074】[0074]
【発明の効果】本発明による一酸化炭素除去装置では、
一酸化炭素を酸化させる触媒が内部に設けられ、内部を
流通するガス中の一酸化炭素を酸化して除去する反応器
を備えてなる一酸化炭素除去装置において、前記反応器
の内部を流通する前記ガスを所定の温度範囲内に保持す
る温度保持手段を設けたことから、選択酸化機能を最も
効率よく発現できる最適温度領域に触媒の温度を保持す
ることができるので、CO酸化機能を常に最大限に発揮
することができる。このため、当該一酸化炭素除去装置
を固体高分子電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給
システムに適用すれば、当該燃料電池のアノード極の触
媒成分の活性化機能の低下を防止することができ、発電
特性の低下を抑制することができる。According to the carbon monoxide removing apparatus of the present invention,
A catalyst for oxidizing carbon monoxide is provided inside, and in a carbon monoxide removing device comprising a reactor for oxidizing and removing carbon monoxide in a gas flowing through the inside, the inside of the reactor is circulated. Since the temperature holding means for holding the gas within a predetermined temperature range is provided, the temperature of the catalyst can be held in the optimum temperature range where the selective oxidation function can be exhibited most efficiently, so that the CO oxidation function is always maximized. Can be demonstrated to the maximum extent. For this reason, if the carbon monoxide removal device is applied to a system for supplying fuel hydrogen gas to a polymer electrolyte fuel cell, it is possible to prevent a decrease in the activation function of the catalyst component of the anode electrode of the fuel cell. It is possible to suppress a decrease in power generation characteristics.
【0075】また、前記温度保持手段を前記反応器の内
部に配設して前記ガスを冷媒で冷却するようにすれば、
ガスを効率よく冷却することができる。Further, if the temperature maintaining means is disposed inside the reactor and the gas is cooled by a refrigerant,
The gas can be efficiently cooled.
【0076】また、前記反応器を複数に分割し、前記温
度保持手段を当該反応器の間にそれぞれ配設して前記ガ
スを冷媒で冷却するようにすれば、温度保持手段の構成
を簡単にすることができる。If the reactor is divided into a plurality of parts and the temperature holding means is disposed between the reactors to cool the gas with a refrigerant, the structure of the temperature holding means can be simplified. can do.
【0077】また、前記反応器を複数に分割し、前記温
度保持手段を当該反応器の外面にそれぞれ配設して前記
ガスを冷媒で冷却するようにすれば、上述と同様に温度
保持手段の構成を簡単にすることができる。Further, if the reactor is divided into a plurality of parts and the temperature holding means are arranged on the outer surface of the reactor and the gas is cooled by a refrigerant, the temperature holding means can be cooled in the same manner as described above. The configuration can be simplified.
【0078】また、前記温度保持手段が前記反応器内を
流通した前記ガスの温度または一酸化炭素濃度に基づい
て前記冷媒の流量を調整する冷媒流量調整手段を備えて
いることから、選択酸化機能を最も効率よく発現できる
最適温度領域に選択酸化触媒の温度をさらに確実に保持
することができるので、前述した実施の形態の場合より
もCO酸化機能をさらに確実に発揮することができる。Further, since the temperature holding means has a refrigerant flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the refrigerant based on the temperature of the gas flowing through the reactor or the concentration of carbon monoxide, the selective oxidation function is provided. Can be more reliably maintained in the optimum temperature range in which can be expressed most efficiently, so that the CO oxidation function can be more reliably exhibited than in the case of the above-described embodiment.
【0079】また、前記冷媒が燃料電池に供給する燃料
水素ガスまたは酸化剤ガスを加湿する加湿水であれば、
加湿水の加熱にかかるエネルギ量を少なくすることがで
きるので、熱エネルギの効率化を図ることができる。Further, if the refrigerant is humidifying water for humidifying a fuel hydrogen gas or an oxidizing gas supplied to a fuel cell,
Since the amount of energy required for heating the humidifying water can be reduced, the efficiency of heat energy can be improved.
【0080】また、前記冷媒が燃料電池を冷却する冷却
水であれば、燃料電池の冷却にかかる各種部材を温度保
持手段として利用することができるので、部材点数を少
なくすることができ、コストの上昇を抑えることができ
る。Further, if the refrigerant is cooling water for cooling the fuel cell, various members for cooling the fuel cell can be used as temperature holding means, so that the number of members can be reduced and cost can be reduced. The rise can be suppressed.
【0081】また、前記冷媒が燃料電池に供給する酸化
剤ガスとして用いる空気であれば、酸化剤ガスの加熱に
かかるエネルギ量を少なくすることができるので、熱エ
ネルギの効率化を図ることができる。If the refrigerant is air used as an oxidizing gas to be supplied to the fuel cell, the amount of energy required for heating the oxidizing gas can be reduced, and the efficiency of thermal energy can be increased. .
【図1】本発明による一酸化炭素除去装置を固体高分子
電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システムに適
用した場合の第一番目の実施の形態の概略構成図であ
る。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment when a carbon monoxide removing device according to the present invention is applied to a system for supplying fuel hydrogen gas to a polymer electrolyte fuel cell.
【図2】本発明による一酸化炭素除去装置を固体高分子
電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システムに適
用した場合の第二番目の実施の形態の概略構成図であ
る。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a second embodiment in which the carbon monoxide removing device according to the present invention is applied to a system for supplying fuel hydrogen gas to a polymer electrolyte fuel cell.
【図3】本発明による一酸化炭素除去装置を固体高分子
電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システムに適
用した場合の第三番目の実施の形態の概略構成図であ
る。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a third embodiment in which the carbon monoxide removing device according to the present invention is applied to a system for supplying fuel hydrogen gas to a polymer electrolyte fuel cell.
【図4】本発明による一酸化炭素除去装置を固体高分子
電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システムに適
用した場合の第四番目の実施の形態の概略構成図であ
る。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a fourth embodiment in which the carbon monoxide removing device according to the present invention is applied to a system for supplying fuel hydrogen gas to a polymer electrolyte fuel cell.
【図5】本発明による一酸化炭素除去装置を固体高分子
電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システムに適
用した場合の第五番目の実施の形態の概略構成図であ
る。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a fifth embodiment in which the carbon monoxide removal device according to the present invention is applied to a system for supplying fuel hydrogen gas to a polymer electrolyte fuel cell.
【図6】本発明による一酸化炭素除去装置を固体高分子
電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システムに適
用した場合の第六番目の実施の形態の概略構成図であ
る。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a sixth embodiment in which the carbon monoxide removing device according to the present invention is applied to a system for supplying fuel hydrogen gas to a solid polymer electrolyte fuel cell.
【図7】本発明による一酸化炭素除去装置を固体高分子
電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システムに適
用した場合の第七番目の実施の形態の概略構成図であ
る。FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a seventh embodiment in which the carbon monoxide removing device according to the present invention is applied to a system for supplying fuel hydrogen gas to a solid polymer electrolyte fuel cell.
【図8】従来の一酸化炭素除去装置を固体高分子電解質
型燃料電池への燃料水素ガスの供給システムに適用した
場合の一例の概略構成図である。FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an example in which a conventional carbon monoxide removing device is applied to a system for supplying fuel hydrogen gas to a polymer electrolyte fuel cell.
【図9】固体高分子電解質型燃料電池の発電原理の説明
図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of a power generation principle of a solid polymer electrolyte fuel cell.
【図10】燃料水素ガス中のCO濃度と発電特性との関
係(電流密度−単電池電圧特性)の一例を表すグラフで
ある。FIG. 10 is a graph showing an example of a relationship between a CO concentration in fuel hydrogen gas and power generation characteristics (current density-cell voltage characteristics).
【図11】Ru系選択酸化触媒における触媒温度と処理
後の改質ガスのCO濃度との関係の一例を表すグラフで
ある。FIG. 11 is a graph showing an example of a relationship between a catalyst temperature and a CO concentration of a reformed gas after treatment in a Ru-based selective oxidation catalyst.
【図12】Pt系選択酸化触媒における触媒温度と処理
後の改質ガスのCO濃度との関係の一例を表すグラフで
ある。FIG. 12 is a graph showing an example of a relationship between a catalyst temperature and a CO concentration of a reformed gas after treatment in a Pt-based selective oxidation catalyst.
1 メタノール水 2 改質ガス 3 空気(酸素) 4 酸化剤ガス 5 冷却水 6 冷却水 7 空気 10,20,30,40,50,60,70 一酸化炭
素除去装置 11 反応器 12 冷却管 13 冷却水タンク 14 循環ポンプ 15 放熱器 31,32 バルブ 41,42 流量調整弁 43 温度センサ 44 制御装置 51a 第一反応器 51b 第二反応器 52 ガス放熱器 61 空気熱交換器 62 空気コンプレッサ 71a,71b 冷却フィン 104,105 加湿器 106 冷却ライン 106a 冷却水ポンプ 107 固体高分子電解質型燃料電池 107a アノード極 107b カソード極DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Methanol water 2 Reformed gas 3 Air (oxygen) 4 Oxidizing gas 5 Cooling water 6 Cooling water 7 Air 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 Carbon monoxide removing device 11 Reactor 12 Cooling pipe 13 Cooling Water tank 14 Circulation pump 15 Radiator 31, 32 Valve 41, 42 Flow control valve 43 Temperature sensor 44 Controller 51a First reactor 51b Second reactor 52 Gas radiator 61 Air heat exchanger 62 Air compressor 71a, 71b Cooling Fins 104, 105 Humidifier 106 Cooling line 106a Cooling water pump 107 Solid polymer electrolyte fuel cell 107a Anode 107b Cathode
Claims (8)
けられ、内部を流通するガス中の一酸化炭素を酸化して
除去する反応器を備えてなる一酸化炭素除去装置におい
て、前記反応器の内部を流通する前記ガスを所定の温度
範囲内に保持する温度保持手段を設けたことを特徴とす
る一酸化炭素除去装置。1. A carbon monoxide removing apparatus, comprising: a catalyst provided therein for oxidizing carbon monoxide; and a reactor for oxidizing and removing carbon monoxide in a gas flowing through the reactor. A carbon monoxide removing device provided with a temperature holding means for holding the gas flowing inside the gas within a predetermined temperature range.
配設されて前記ガスを冷媒で冷却することを特徴とする
請求項1に記載の一酸化炭素除去装置。2. The apparatus for removing carbon monoxide according to claim 1, wherein said temperature holding means is disposed inside said reactor to cool said gas with a refrigerant.
保持手段が当該反応器の間にそれぞれ配設されて前記ガ
スを冷媒で冷却することを特徴とする請求項1に記載の
一酸化炭素除去装置。3. The mono-oxidation device according to claim 1, wherein the reactor is divided into a plurality of parts, and the temperature holding means is disposed between the reactors to cool the gas with a refrigerant. Carbon removal equipment.
保持手段が当該反応器の外面にそれぞれ配設されて前記
ガスを冷媒で冷却することを特徴とする請求項1に記載
の一酸化炭素除去装置。4. The monoxide according to claim 1, wherein the reactor is divided into a plurality of parts, and the temperature holding means is respectively disposed on an outer surface of the reactor to cool the gas with a refrigerant. Carbon removal equipment.
した前記ガスの温度または一酸化炭素濃度に基づいて前
記冷媒の流量を調整する冷媒流量調整手段を備えている
ことを特徴とする請求項2から4のいずれかに記載の一
酸化炭素除去装置。5. A refrigerant flow rate adjusting means for adjusting a flow rate of the refrigerant based on a temperature of the gas flowing through the reactor or a concentration of carbon monoxide in the reactor. Item 5. A carbon monoxide removing device according to any one of Items 2 to 4.
ガスまたは酸化剤ガスを加湿する加湿水であることを特
徴とする請求項2から5のいずれかに記載の一酸化炭素
除去装置。6. The carbon monoxide removing device according to claim 2, wherein the refrigerant is humidified water for humidifying a fuel hydrogen gas or an oxidizing gas supplied to a fuel cell.
あることを特徴とする請求項2から5のいずれかに記載
の一酸化炭素除去装置。7. The carbon monoxide removing device according to claim 2, wherein the refrigerant is cooling water for cooling a fuel cell.
スとして用いる空気であることを特徴とする請求項2か
ら5のいずれかに記載の一酸化炭素除去装置。8. The carbon monoxide removing device according to claim 2, wherein the refrigerant is air used as an oxidizing gas supplied to a fuel cell.
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