JPH11278802A - 水素ガス生成方法及び燃料電池 - Google Patents
水素ガス生成方法及び燃料電池Info
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- JPH11278802A JPH11278802A JP10087114A JP8711498A JPH11278802A JP H11278802 A JPH11278802 A JP H11278802A JP 10087114 A JP10087114 A JP 10087114A JP 8711498 A JP8711498 A JP 8711498A JP H11278802 A JPH11278802 A JP H11278802A
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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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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、被毒の問題を回避すると共に低温で
水素を生成可能な方法を提供することを目的とする。 【解決手段】水素ガス生成方法は、メタンガスを含む入
力混合ガスをプラズマ放電により活性化し、活性化され
た該入力混合ガスを触媒金属を用いた触媒反応によって
化学反応させ、水素ガスを含む出力混合ガスを生成する
各段階を含むことを特徴とする。
水素を生成可能な方法を提供することを目的とする。 【解決手段】水素ガス生成方法は、メタンガスを含む入
力混合ガスをプラズマ放電により活性化し、活性化され
た該入力混合ガスを触媒金属を用いた触媒反応によって
化学反応させ、水素ガスを含む出力混合ガスを生成する
各段階を含むことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般にガス合成或い
はガス分解によるガス生成方法に関し、詳しくはメタン
ガスから触媒反応により水素ガスを生成するガス生成方
法、及び生成された水素ガスを利用した燃料電池に関す
る。
はガス分解によるガス生成方法に関し、詳しくはメタン
ガスから触媒反応により水素ガスを生成するガス生成方
法、及び生成された水素ガスを利用した燃料電池に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】水素ガスは、燃料電池等により電力等の
エネルギーを生成するための燃料ガスとして用いられ、
効率的な水素ガスの生成方法が望まれる。特にメタンガ
スから水素ガスを効率的に抽出することが出来れば、ゴ
ミ捨て場（Landfill）から得られるメタンガスを燃料電
池に供給することで電力を生成することが可能になり、
そのような発電施設は産業的に大きな意義を有する。実
際に米国では、Landfillから得られるメタンガスを用い
た発電施設が既に実用化されている。
エネルギーを生成するための燃料ガスとして用いられ、
効率的な水素ガスの生成方法が望まれる。特にメタンガ
スから水素ガスを効率的に抽出することが出来れば、ゴ
ミ捨て場（Landfill）から得られるメタンガスを燃料電
池に供給することで電力を生成することが可能になり、
そのような発電施設は産業的に大きな意義を有する。実
際に米国では、Landfillから得られるメタンガスを用い
た発電施設が既に実用化されている。
【０００３】メタンガスから水素ガスを抽出するための
触媒反応としては、幾つかの反応が考えられるが、 ＣＨ4 ＋ ＣＯ2 −＞ ２Ｈ2 ＋ ２ＣＯ （１） の反応が反応の容易さ等から鑑みて好ましい。特にLand
fillから得られるガスは、ＣＨ4 とＣＯ2 との混合ガス
として得られるため、上述の反応によって水素ガスを効
率的に生成することが出来ると好ましい。
触媒反応としては、幾つかの反応が考えられるが、 ＣＨ4 ＋ ＣＯ2 −＞ ２Ｈ2 ＋ ２ＣＯ （１） の反応が反応の容易さ等から鑑みて好ましい。特にLand
fillから得られるガスは、ＣＨ4 とＣＯ2 との混合ガス
として得られるため、上述の反応によって水素ガスを効
率的に生成することが出来ると好ましい。
【０００４】上述の反応では一酸化炭素が生成されるた
め、 ＣＯ ＋ Ｈ2 Ｏ −＞ Ｈ2 ＋ ＣＯ2 （２） の反応によって、一酸化炭素対策をする必要がある。ま
た水素ガスを抽出する他の触媒反応としては、 ＣＨ4 ＋ Ｈ2 Ｏ −＞ ３Ｈ2 ＋ ＣＯ （３） を用いることが考えられるが、この場合も、上記（２）
の反応によって一酸化炭素対策をする必要がある。
め、 ＣＯ ＋ Ｈ2 Ｏ −＞ Ｈ2 ＋ ＣＯ2 （２） の反応によって、一酸化炭素対策をする必要がある。ま
た水素ガスを抽出する他の触媒反応としては、 ＣＨ4 ＋ Ｈ2 Ｏ −＞ ３Ｈ2 ＋ ＣＯ （３） を用いることが考えられるが、この場合も、上記（２）
の反応によって一酸化炭素対策をする必要がある。
【０００５】従来に於いて、上述のＣＨ4 とＣＯ2 との
混合ガスから水素を生成する化学反応、及びＣＨ4 とＨ
2 Ｏとの混合ガスから水素を生成する化学反応は、何れ
も、図９のような触媒反応システムで行われていた。図
９は触媒反応システムを模式的に示すものであり、この
触媒反応システムは、２段に直列接続された触媒担持体
２０１、各触媒担持体２０１に対するヒータ２０２、Ｈ
2 分離膜２０３を含む。触媒担持体２０１は、多数の穴
２０１ａを有するハニカム構造となっており、穴２０１
ａの内部壁には白金等の触媒が担持される。第１段の触
媒担持体２０１部分を改質器と呼び、第２段の触媒担持
体２０１部分を変成器と呼ぶ。
混合ガスから水素を生成する化学反応、及びＣＨ4 とＨ
2 Ｏとの混合ガスから水素を生成する化学反応は、何れ
も、図９のような触媒反応システムで行われていた。図
９は触媒反応システムを模式的に示すものであり、この
触媒反応システムは、２段に直列接続された触媒担持体
２０１、各触媒担持体２０１に対するヒータ２０２、Ｈ
2 分離膜２０３を含む。触媒担持体２０１は、多数の穴
２０１ａを有するハニカム構造となっており、穴２０１
ａの内部壁には白金等の触媒が担持される。第１段の触
媒担持体２０１部分を改質器と呼び、第２段の触媒担持
体２０１部分を変成器と呼ぶ。
【０００６】入力ガスとして、ＣＨ4 とＣＯ2 との混合
ガス或いはＣＨ4 とＨ2 Ｏとの混合ガスが供給されて、
まず改質器の触媒担持体２０１によって、上記反応
（１）或いは反応（３）が行われる。この際、触媒反応
を促進するために、ヒータ２０２によって、触媒担持体
２０１及び触媒を高い温度に設定しておく必要がある。
反応（１）の場合には、例えば摂氏４００度以上に設定
する必要があり、反応（２）の場合には、例えば摂氏６
００度以上に設定する必要がある。
ガス或いはＣＨ4 とＨ2 Ｏとの混合ガスが供給されて、
まず改質器の触媒担持体２０１によって、上記反応
（１）或いは反応（３）が行われる。この際、触媒反応
を促進するために、ヒータ２０２によって、触媒担持体
２０１及び触媒を高い温度に設定しておく必要がある。
反応（１）の場合には、例えば摂氏４００度以上に設定
する必要があり、反応（２）の場合には、例えば摂氏６
００度以上に設定する必要がある。
【０００７】改質器によって生成されたＨ2 は、Ｈ2 分
離膜２０３によって分離されて出力ガスとして、次段の
例えば燃料電池等に供給される。変成器の触媒担持体２
０１には、改質器からのＣＯ及び新たに導入されたＨ2
Ｏが供給されて、上記（２）の反応が実行される。この
際、触媒反応を促進するために、ヒータ２０２によっ
て、触媒担持体２０１及び触媒を高い温度に設定してお
く必要がある。反応（２）の場合には、例えば摂氏３０
０度以上に設定する必要がある。
離膜２０３によって分離されて出力ガスとして、次段の
例えば燃料電池等に供給される。変成器の触媒担持体２
０１には、改質器からのＣＯ及び新たに導入されたＨ2
Ｏが供給されて、上記（２）の反応が実行される。この
際、触媒反応を促進するために、ヒータ２０２によっ
て、触媒担持体２０１及び触媒を高い温度に設定してお
く必要がある。反応（２）の場合には、例えば摂氏３０
０度以上に設定する必要がある。
【０００８】変成器に於いて反応（２）によって生成さ
れた水素ガスＨ2 は、出力ガスとして次段の例えば燃料
電池等に供給される。また変成器に於いて反応（２）に
よって生成された炭酸ガスＣＯ2 は、不要なガスとして
排出される。
れた水素ガスＨ2 は、出力ガスとして次段の例えば燃料
電池等に供給される。また変成器に於いて反応（２）に
よって生成された炭酸ガスＣＯ2 は、不要なガスとして
排出される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】図９のような水素生成
方法に於いては、ヒータ２０２によって改質器及び変成
器を高い温度に設定する必要がある。数百度という高い
温度にまで改質器及び変成器の温度を上げるためには、
通常３時間ほどの時間を必要とするため、システム動作
の立ち上げに時間がかかるという問題がある。
方法に於いては、ヒータ２０２によって改質器及び変成
器を高い温度に設定する必要がある。数百度という高い
温度にまで改質器及び変成器の温度を上げるためには、
通常３時間ほどの時間を必要とするため、システム動作
の立ち上げに時間がかかるという問題がある。
【００１０】また改質器によって生成されるＣＯによる
被毒の問題がある。被毒とは、ＣＯが触媒金属の表面に
化学吸着することによって、触媒の活性作用が劣化する
ことを意味する。また更に、生成された一酸化炭素ＣＯ
を処理するために、変成器によってＣＯをＣＯ2 に変化
させる必要があり、改質器と変成器との２段直列構成に
する必要があり、装置規模が大きくなるという問題があ
る。
被毒の問題がある。被毒とは、ＣＯが触媒金属の表面に
化学吸着することによって、触媒の活性作用が劣化する
ことを意味する。また更に、生成された一酸化炭素ＣＯ
を処理するために、変成器によってＣＯをＣＯ2 に変化
させる必要があり、改質器と変成器との２段直列構成に
する必要があり、装置規模が大きくなるという問題があ
る。
【００１１】従って本発明は、被毒の問題を回避すると
共に低温で水素を生成可能な方法を提供することを目的
とする。
共に低温で水素を生成可能な方法を提供することを目的
とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に於て
は、水素ガス生成方法は、ａ）メタンガスを含む入力混
合ガスをプラズマ放電により活性化し、ｂ）活性化され
た該入力混合ガスを触媒金属を用いた触媒反応によって
化学反応させ、ｃ）水素ガスを含む出力混合ガスを生成
する各段階を含むことを特徴とする。
は、水素ガス生成方法は、ａ）メタンガスを含む入力混
合ガスをプラズマ放電により活性化し、ｂ）活性化され
た該入力混合ガスを触媒金属を用いた触媒反応によって
化学反応させ、ｃ）水素ガスを含む出力混合ガスを生成
する各段階を含むことを特徴とする。
【００１３】上記発明に於いては、プラズマ放電と触媒
反応とを用いることでメタンガスから水素を抽出する。
従って、プラズマ放電で触媒表面を活性化することで触
媒金属表面の活性劣化を防止して、ＣＯの被毒の問題を
回避することが出来る。またプラズマ放電の効果を利用
しているので、従来のようにヒータで高い動作温度にま
で装置温度を上げる必要がなく、動作開始までの立ち上
がり時間を大幅に削減することが出来る。
反応とを用いることでメタンガスから水素を抽出する。
従って、プラズマ放電で触媒表面を活性化することで触
媒金属表面の活性劣化を防止して、ＣＯの被毒の問題を
回避することが出来る。またプラズマ放電の効果を利用
しているので、従来のようにヒータで高い動作温度にま
で装置温度を上げる必要がなく、動作開始までの立ち上
がり時間を大幅に削減することが出来る。
【００１４】請求項２の発明に於ては、請求項１記載の
水素ガス生成方法に於て、前記入力混合ガスは、メタン
ガスと二酸化炭素の混合ガスであることを特徴とする。
上記発明に於いては、メタンガスと二酸化炭素の混合ガ
スから効率的に水素ガスを生成可能であるため、Landfi
ll等から生成されるガスからの水素ガス抽出が可能にな
る。
水素ガス生成方法に於て、前記入力混合ガスは、メタン
ガスと二酸化炭素の混合ガスであることを特徴とする。
上記発明に於いては、メタンガスと二酸化炭素の混合ガ
スから効率的に水素ガスを生成可能であるため、Landfi
ll等から生成されるガスからの水素ガス抽出が可能にな
る。
【００１５】請求項３の発明に於ては、請求項１記載の
水素ガス生成方法に於て、前記入力混合ガスは、メタン
ガスとＨ2 Ｏとの混合ガスであることを特徴とする。上
記発明に於いては、メタンガスとＨ2 Ｏとの混合ガスか
ら効率的に水素ガスを生成可能である。請求項４の発明
に於ては、請求項１記載の水素ガス生成方法に於て、Ｈ
2 Ｏを前記入力混合ガスに混入する段階を更に含み、前
記段階ｂ）は生成された一酸化炭素を該Ｈ2 Ｏと反応さ
せて二酸化炭素に変換する段階を更に含み、前記段階
ｃ）は水素ガスと該二酸化炭素とを含んだ混合ガスとし
て前記出力混合ガスを生成することを特徴とする。
水素ガス生成方法に於て、前記入力混合ガスは、メタン
ガスとＨ2 Ｏとの混合ガスであることを特徴とする。上
記発明に於いては、メタンガスとＨ2 Ｏとの混合ガスか
ら効率的に水素ガスを生成可能である。請求項４の発明
に於ては、請求項１記載の水素ガス生成方法に於て、Ｈ
2 Ｏを前記入力混合ガスに混入する段階を更に含み、前
記段階ｂ）は生成された一酸化炭素を該Ｈ2 Ｏと反応さ
せて二酸化炭素に変換する段階を更に含み、前記段階
ｃ）は水素ガスと該二酸化炭素とを含んだ混合ガスとし
て前記出力混合ガスを生成することを特徴とする。
【００１６】上記発明に於いては、一酸化炭素を処理す
る化学反応を同時に実行することによって、従来のよう
な改質器と変成器との２段構成ではなく、１段の反応器
で水素ガス抽出と一酸化炭素の処理とを同時に行うこと
が出来る。請求項５の発明に於ては、請求項１記載の水
素ガス生成方法に於て、ｄ）前記出力混合ガスから水素
ガスを分離する段階を更に含むことを特徴とする。
る化学反応を同時に実行することによって、従来のよう
な改質器と変成器との２段構成ではなく、１段の反応器
で水素ガス抽出と一酸化炭素の処理とを同時に行うこと
が出来る。請求項５の発明に於ては、請求項１記載の水
素ガス生成方法に於て、ｄ）前記出力混合ガスから水素
ガスを分離する段階を更に含むことを特徴とする。
【００１７】上記発明に於いては、出力混合ガスから水
素ガスを分離するので、水素ガスのみを次段の例えば燃
料電池等に供給することが可能になる。請求項６の発明
に於ては、請求項１記載の水素ガス生成方法に於て、
ｄ）前記出力混合ガスから水素ガスを分離し、ｅ）該水
素ガスが分離された残りの該出力混合ガスにＨ2 Ｏを混
入し、ｆ）該段階ｅ）で得られた混合ガスをプラズマ放
電で活性化し、ｇ）該段階ｆ）で活性化された混合ガス
を触媒金属を用いた触媒反応によって化学反応させる各
段階を含み、前記段階ｃ）は前記出力混合ガスとして水
素ガスと一酸化炭素を含んだ混合ガスを生成し、該段階
ｅ）乃至ｇ）によって該一酸化炭素を二酸化炭素に変換
することを特徴とする。
素ガスを分離するので、水素ガスのみを次段の例えば燃
料電池等に供給することが可能になる。請求項６の発明
に於ては、請求項１記載の水素ガス生成方法に於て、
ｄ）前記出力混合ガスから水素ガスを分離し、ｅ）該水
素ガスが分離された残りの該出力混合ガスにＨ2 Ｏを混
入し、ｆ）該段階ｅ）で得られた混合ガスをプラズマ放
電で活性化し、ｇ）該段階ｆ）で活性化された混合ガス
を触媒金属を用いた触媒反応によって化学反応させる各
段階を含み、前記段階ｃ）は前記出力混合ガスとして水
素ガスと一酸化炭素を含んだ混合ガスを生成し、該段階
ｅ）乃至ｇ）によって該一酸化炭素を二酸化炭素に変換
することを特徴とする。
【００１８】上記発明に於いては、生成された一酸化炭
素をプラズマ放電と触媒反応とのシナジー効果によって
効率的に処理することが出来る。請求項７の発明に於い
ては、請求項１記載の水素ガス生成方法において、前記
入力混合ガスは、メタンガスと酸素の混合ガスであるこ
とを特徴とする。上記発明に於いては、メタンガスと酸
素の混合ガスから、部分酸化反応によって効率的に水素
ガスを生成可能である。
素をプラズマ放電と触媒反応とのシナジー効果によって
効率的に処理することが出来る。請求項７の発明に於い
ては、請求項１記載の水素ガス生成方法において、前記
入力混合ガスは、メタンガスと酸素の混合ガスであるこ
とを特徴とする。上記発明に於いては、メタンガスと酸
素の混合ガスから、部分酸化反応によって効率的に水素
ガスを生成可能である。
【００１９】請求項８の発明に於ては、燃料電池は、メ
タンガスを含む入力混合ガスをプラズマ放電で活性化
し、活性化された該入力混合ガスを触媒金属による触媒
反応で化学反応させ水素ガスを発生するガス反応器と、
該水素ガスから電力を生成する電力生成器を含むことを
特徴とする。上記発明に於いては、プラズマ放電と触媒
反応とを用いることでメタンガスから水素ガスを抽出
し、この水素ガスを利用して電力を生成する。プラズマ
放電によって触媒表面を活性化するので、触媒金属表面
の活性劣化を防止して、ＣＯの被毒の問題を回避するこ
とが出来る。またプラズマ放電の効果を利用しているの
で、従来のようにヒータで高い動作温度にまで反応器温
度を上げる必要がなく、動作開始までの立ち上がり時間
を大幅に削減することが出来る。
タンガスを含む入力混合ガスをプラズマ放電で活性化
し、活性化された該入力混合ガスを触媒金属による触媒
反応で化学反応させ水素ガスを発生するガス反応器と、
該水素ガスから電力を生成する電力生成器を含むことを
特徴とする。上記発明に於いては、プラズマ放電と触媒
反応とを用いることでメタンガスから水素ガスを抽出
し、この水素ガスを利用して電力を生成する。プラズマ
放電によって触媒表面を活性化するので、触媒金属表面
の活性劣化を防止して、ＣＯの被毒の問題を回避するこ
とが出来る。またプラズマ放電の効果を利用しているの
で、従来のようにヒータで高い動作温度にまで反応器温
度を上げる必要がなく、動作開始までの立ち上がり時間
を大幅に削減することが出来る。
【００２０】請求項９の発明に於ては、請求項８記載の
燃料電池に於て、前記ガス反応器は、前記メタンガスか
ら前記水素ガスを抽出する前記プラズマ放電と前記触媒
金属とによって、該メタンガスから該水素ガスを抽出す
るのと同時進行して、該メタンガスから生成された一酸
化炭素をＨ2 Ｏと反応させて二酸化炭素に変換すること
を特徴とする。
燃料電池に於て、前記ガス反応器は、前記メタンガスか
ら前記水素ガスを抽出する前記プラズマ放電と前記触媒
金属とによって、該メタンガスから該水素ガスを抽出す
るのと同時進行して、該メタンガスから生成された一酸
化炭素をＨ2 Ｏと反応させて二酸化炭素に変換すること
を特徴とする。
【００２１】上記発明に於いては、一酸化炭素を処理す
る化学反応を水素ガス抽出反応と同時に反応器内部で実
行することによって、従来のような改質器と変成器との
２段構成ではなく、１段の反応器で水素ガス抽出と一酸
化炭素の処理とを同時に行うことが出来る。従って燃料
電池の構成を簡略化してコストを削減することが出来
る。
る化学反応を水素ガス抽出反応と同時に反応器内部で実
行することによって、従来のような改質器と変成器との
２段構成ではなく、１段の反応器で水素ガス抽出と一酸
化炭素の処理とを同時に行うことが出来る。従って燃料
電池の構成を簡略化してコストを削減することが出来
る。
【００２２】請求項１０の発明に於いては、燃料電池
は、メタンを主成分とする燃料をプラズマ放電で活性化
し、活性化された該燃料を触媒金属による触媒反応で化
学反応させ水素ガスを発生するガス反応器と、該水素ガ
スから電力を生成する電力生成器を含むことを特徴とす
る。上記発明に於いては、プラズマ放電と触媒反応とを
用いることでメタンを主成分とする燃料から水素ガスを
抽出し、この水素ガスを利用して電力を生成する。ガス
反応器の大きさを小型化できるので、燃料電池を電気自
動車へ搭載すること等が可能になる。
は、メタンを主成分とする燃料をプラズマ放電で活性化
し、活性化された該燃料を触媒金属による触媒反応で化
学反応させ水素ガスを発生するガス反応器と、該水素ガ
スから電力を生成する電力生成器を含むことを特徴とす
る。上記発明に於いては、プラズマ放電と触媒反応とを
用いることでメタンを主成分とする燃料から水素ガスを
抽出し、この水素ガスを利用して電力を生成する。ガス
反応器の大きさを小型化できるので、燃料電池を電気自
動車へ搭載すること等が可能になる。
【００２３】請求項１１の発明に於いては、請求項１０
記載の燃料電池に於いて、前記ガス反応器は、前記燃料
から前記水素ガスを抽出する前記プラズマ放電と前記触
媒金属とによって、該燃料から部分酸化反応により該水
素ガスを抽出するのと同時進行して、該燃料から生成さ
れた一酸化炭素をＨ2 Ｏと反応させて二酸化炭素に変換
することを特徴とする。
記載の燃料電池に於いて、前記ガス反応器は、前記燃料
から前記水素ガスを抽出する前記プラズマ放電と前記触
媒金属とによって、該燃料から部分酸化反応により該水
素ガスを抽出するのと同時進行して、該燃料から生成さ
れた一酸化炭素をＨ2 Ｏと反応させて二酸化炭素に変換
することを特徴とする。
【００２４】上記発明に於いては、一酸化炭素を処理す
る化学反応を水素ガス抽出反応と同時に反応器内部で実
行することが出来る。従って小型なガス反応器で水素を
生成することが出来る。
る化学反応を水素ガス抽出反応と同時に反応器内部で実
行することが出来る。従って小型なガス反応器で水素を
生成することが出来る。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を添付の
図面を用いて説明する。図１は、本発明による水素生成
方法を実施するためのガス反応器を示す図である。図１
のガス反応器は、触媒反応とプラズマ放電とのシナジー
効果によってガス合成・分解を行うものである。
図面を用いて説明する。図１は、本発明による水素生成
方法を実施するためのガス反応器を示す図である。図１
のガス反応器は、触媒反応とプラズマ放電とのシナジー
効果によってガス合成・分解を行うものである。
【００２６】図１に於て、ガス反応器１００は、容器１
０１、容器１０１内部に格納されるロータ１０２、ロー
タ１０２の周囲部に設けられる複数の羽根１０３、羽根
１０３の先端に設けられる触媒層１０４、ロータ１０２
を囲むように容器１０１内部に設けられる外部電極１０
５、外部電極１０５と容器１０１の内壁との間に設けら
れる絶縁部材１０６、シャフト１０７、モータ１０８、
ガス注入開口１１０、及びガス排出開口１１１を含む。
０１、容器１０１内部に格納されるロータ１０２、ロー
タ１０２の周囲部に設けられる複数の羽根１０３、羽根
１０３の先端に設けられる触媒層１０４、ロータ１０２
を囲むように容器１０１内部に設けられる外部電極１０
５、外部電極１０５と容器１０１の内壁との間に設けら
れる絶縁部材１０６、シャフト１０７、モータ１０８、
ガス注入開口１１０、及びガス排出開口１１１を含む。
【００２７】図２は、図１のガスＡの流れを示す矢印の
方向から見たときのロータ１０２及び複数の羽根１０３
を示す図である。図２に示されるように、ロータ１０２
は円形であり、その周囲部に複数の羽根１０３が設けら
れる。羽１０３の先端には触媒層１０４が設けられる。
図２の矢印で示される方向に、ロータ１０２は回転す
る。
方向から見たときのロータ１０２及び複数の羽根１０３
を示す図である。図２に示されるように、ロータ１０２
は円形であり、その周囲部に複数の羽根１０３が設けら
れる。羽１０３の先端には触媒層１０４が設けられる。
図２の矢印で示される方向に、ロータ１０２は回転す
る。
【００２８】図１を再び参照して、ロータ１０２は導電
材料で構成され、容器１０１内部に格納される。モータ
１０８は、シャフト１０７によって、容器１０１内部で
ロータ１０２を回転させる。この構成ではモータ１０８
は容器１０１の外部に設けられているので、液体反応に
もこのガス反応器１００を用いることが出来る。外部電
極１０５は、ロータ１０２を囲むリング形状を有し、外
部電極１０５と羽根１０３との間に空間が形成される。
羽根１０３はＣｕのような導電材料で構成され、その先
端には触媒層１０４を有する。外部電極１０５は、Ｐｔ
等の導電材料で形成される。
材料で構成され、容器１０１内部に格納される。モータ
１０８は、シャフト１０７によって、容器１０１内部で
ロータ１０２を回転させる。この構成ではモータ１０８
は容器１０１の外部に設けられているので、液体反応に
もこのガス反応器１００を用いることが出来る。外部電
極１０５は、ロータ１０２を囲むリング形状を有し、外
部電極１０５と羽根１０３との間に空間が形成される。
羽根１０３はＣｕのような導電材料で構成され、その先
端には触媒層１０４を有する。外部電極１０５は、Ｐｔ
等の導電材料で形成される。
【００２９】ガス注入開口１１０は、容器１０１の片面
に設けられ、ガスＡが容器１０１に流れ込む経路を提供
する。ガス排出開口１１１は、容器１０１のもう一方の
面に設けられ、容器１０１内部でガス反応により生成さ
れたガスＡ’が、ガス排出開口１１１を介して外部に流
れ出る。ロータ１０２と外部電極１０５との間にＡＣ電
力が印加され、グロー放電が触媒層１０４と外部電極１
０５との間に生成される。触媒反応とシナジー的に働く
グロー放電が、ガスＡをガスＡ’に変換するガス反応を
起こす。
に設けられ、ガスＡが容器１０１に流れ込む経路を提供
する。ガス排出開口１１１は、容器１０１のもう一方の
面に設けられ、容器１０１内部でガス反応により生成さ
れたガスＡ’が、ガス排出開口１１１を介して外部に流
れ出る。ロータ１０２と外部電極１０５との間にＡＣ電
力が印加され、グロー放電が触媒層１０４と外部電極１
０５との間に生成される。触媒反応とシナジー的に働く
グロー放電が、ガスＡをガスＡ’に変換するガス反応を
起こす。
【００３０】図１のガス反応器は、プラズマ放電と触媒
反応とのシナジー効果によって、ガス分解・合成を効率
的に行うものであり、基本となる技術は、本発明の発明
者が有する米国特許第5,474,747 号及び第5,492,698 号
に開示されている。本発明に於いては、図１のガス反応
器に入力ガスＡとして、ＣＨ4 とＣＯ2 との混合ガス或
いはＣＨ4 とＨ2 Ｏとの混合ガスとＨ2 Ｏ（水蒸気）と
を供給する。この入力ガスＡは、プラズマ放電によって
活性化され、白金或いはロジウム等の触媒表面で化学反
応を起こし、出力ガスＡ’として排出される。このプラ
ズマ放電と触媒反応とのシナジー効果によって、効率的
な化学反応を行うことが出来る。このようにして前述の
化学反応（１）或いは（３）と化学反応（２）とが行わ
れ、出力ガスＡ’として水素ガスＨ2 と炭酸ガスＣ2 Ｏ
とが得られる。
反応とのシナジー効果によって、ガス分解・合成を効率
的に行うものであり、基本となる技術は、本発明の発明
者が有する米国特許第5,474,747 号及び第5,492,698 号
に開示されている。本発明に於いては、図１のガス反応
器に入力ガスＡとして、ＣＨ4 とＣＯ2 との混合ガス或
いはＣＨ4 とＨ2 Ｏとの混合ガスとＨ2 Ｏ（水蒸気）と
を供給する。この入力ガスＡは、プラズマ放電によって
活性化され、白金或いはロジウム等の触媒表面で化学反
応を起こし、出力ガスＡ’として排出される。このプラ
ズマ放電と触媒反応とのシナジー効果によって、効率的
な化学反応を行うことが出来る。このようにして前述の
化学反応（１）或いは（３）と化学反応（２）とが行わ
れ、出力ガスＡ’として水素ガスＨ2 と炭酸ガスＣ2 Ｏ
とが得られる。
【００３１】上述のように本発明の水素生成方法に於い
ては、プラズマ放電と触媒反応とを用いることでメタン
ガスから水素を抽出する。従って、プラズマ放電で触媒
表面を活性化することで触媒金属表面の活性劣化を防止
して、ＣＯの被毒の問題を回避することが出来る。また
化学反応（１）或いは（３）と化学反応（２）とを同時
に実行することによって、従来の図９に示されるような
２段構成ではなく、１段の反応器で水素ガス抽出と一酸
化炭素ＣＯの処理とを同時に行うことが出来る。またプ
ラズマ放電の効果を利用しているので、図９のようにヒ
ータで高い動作温度にまで装置温度を上げる必要がな
く、動作開始までの立ち上がり時間を大幅に削減するこ
とが出来る。
ては、プラズマ放電と触媒反応とを用いることでメタン
ガスから水素を抽出する。従って、プラズマ放電で触媒
表面を活性化することで触媒金属表面の活性劣化を防止
して、ＣＯの被毒の問題を回避することが出来る。また
化学反応（１）或いは（３）と化学反応（２）とを同時
に実行することによって、従来の図９に示されるような
２段構成ではなく、１段の反応器で水素ガス抽出と一酸
化炭素ＣＯの処理とを同時に行うことが出来る。またプ
ラズマ放電の効果を利用しているので、図９のようにヒ
ータで高い動作温度にまで装置温度を上げる必要がな
く、動作開始までの立ち上がり時間を大幅に削減するこ
とが出来る。
【００３２】図３は、図１の構成による水素生成方法
を、燃料電池等に応用する場合の実施例を示す図であ
る。図３に於いては、図１と同一の構成要素は同一の番
号で参照され、その説明は省略される。なお図３に於い
ては、図１と同様の構成のガス反応器１００を用いる
が、説明の都合上不要な要素（モータ１０８等）は図示
を省略する。
を、燃料電池等に応用する場合の実施例を示す図であ
る。図３に於いては、図１と同一の構成要素は同一の番
号で参照され、その説明は省略される。なお図３に於い
ては、図１と同様の構成のガス反応器１００を用いる
が、説明の都合上不要な要素（モータ１０８等）は図示
を省略する。
【００３３】燃料電池等に応用する場合、水素ガスを炭
酸ガスと分離して、水素ガスのみを供給することが望ま
しい。図３の構成に於いては、プラズマ放電と触媒反応
とのシナジー効果によって生成された水素ガスと炭酸ガ
スとを、Ｈ2 分離膜等から構成される水素分離器１２０
によって分離して、水素ガスのみを燃料電池等に供給
し、炭酸ガスは不要なガスとして排出する。
酸ガスと分離して、水素ガスのみを供給することが望ま
しい。図３の構成に於いては、プラズマ放電と触媒反応
とのシナジー効果によって生成された水素ガスと炭酸ガ
スとを、Ｈ2 分離膜等から構成される水素分離器１２０
によって分離して、水素ガスのみを燃料電池等に供給
し、炭酸ガスは不要なガスとして排出する。
【００３４】図４は、プラズマ放電と触媒反応とのシナ
ジー効果を、従来のような改質器と変成器との２段構成
に用いた場合の実施例を示す図である。図４に於いて
は、図３と同一の構成要素は同一の番号で参照され、そ
の説明は省略される。図４に於いては、ガス反応器が２
段直列に接続される。第１段のガス反応器は改質器とし
て動作し、第２段のガス反応器は変成器として動作す
る。第１段のガス反応器に入力されるガスは、ＣＨ4 と
ＣＯ2 との混合ガス或いはＣＨ4 とＨ2Ｏとの混合ガス
である。改質器に於いては、プラズマ放電と触媒反応と
のシナジー効果によって、前述の化学反応式（１）或い
は（３）の反応が進行し、水素ガスＨ2 と一酸化炭素Ｃ
Ｏが生成される。
ジー効果を、従来のような改質器と変成器との２段構成
に用いた場合の実施例を示す図である。図４に於いて
は、図３と同一の構成要素は同一の番号で参照され、そ
の説明は省略される。図４に於いては、ガス反応器が２
段直列に接続される。第１段のガス反応器は改質器とし
て動作し、第２段のガス反応器は変成器として動作す
る。第１段のガス反応器に入力されるガスは、ＣＨ4 と
ＣＯ2 との混合ガス或いはＣＨ4 とＨ2Ｏとの混合ガス
である。改質器に於いては、プラズマ放電と触媒反応と
のシナジー効果によって、前述の化学反応式（１）或い
は（３）の反応が進行し、水素ガスＨ2 と一酸化炭素Ｃ
Ｏが生成される。
【００３５】Ｈ2 分離膜等から構成される水素分離器１
２１は、水素ガスＨ2 を分離して、残りの一酸化炭素Ｃ
Ｏを変成器（第２段のガス反応器）に供給する。変成器
に於いては、改質器からのＣＯと新たに導入されるＨ2
Ｏとが、プラズマ放電と触媒反応とのシナジー効果によ
って化学反応式（２）の反応を起こし、水素ガスＨ2と
炭酸ガスＣＯ2 が生成される。
２１は、水素ガスＨ2 を分離して、残りの一酸化炭素Ｃ
Ｏを変成器（第２段のガス反応器）に供給する。変成器
に於いては、改質器からのＣＯと新たに導入されるＨ2
Ｏとが、プラズマ放電と触媒反応とのシナジー効果によ
って化学反応式（２）の反応を起こし、水素ガスＨ2と
炭酸ガスＣＯ2 が生成される。
【００３６】Ｈ2 分離膜等から構成される水素分離器１
２０は、水素ガスＨ2 を分離して次段の燃料電池等に供
給すると共に、残りの炭酸ガスＣＯ2 を不要ガスとして
排出する。図４の構成に於いては、図９の従来の構成と
同様に、改質器と変成器との２段構成となっている。即
ち図４の構成による水素生成方法に於いては、改質器で
プラズマ放電と触媒反応とを用いてメタンガスから水素
を抽出すると共に、変成器でプラズマ放電と触媒反応と
を用いて一酸化炭素の処理を行う。この方法に於いて
も、図１の場合と同様に、プラズマ放電で触媒表面を活
性化することで触媒金属表面の活性劣化を防止して、Ｃ
Ｏの被毒の問題を回避することが出来る。またプラズマ
放電の効果を利用しているので、図９のようにヒータで
高い動作温度まで装置温度を上げる必要がなく、動作開
始までの立ち上がり時間を大幅に削減することが出来
る。
２０は、水素ガスＨ2 を分離して次段の燃料電池等に供
給すると共に、残りの炭酸ガスＣＯ2 を不要ガスとして
排出する。図４の構成に於いては、図９の従来の構成と
同様に、改質器と変成器との２段構成となっている。即
ち図４の構成による水素生成方法に於いては、改質器で
プラズマ放電と触媒反応とを用いてメタンガスから水素
を抽出すると共に、変成器でプラズマ放電と触媒反応と
を用いて一酸化炭素の処理を行う。この方法に於いて
も、図１の場合と同様に、プラズマ放電で触媒表面を活
性化することで触媒金属表面の活性劣化を防止して、Ｃ
Ｏの被毒の問題を回避することが出来る。またプラズマ
放電の効果を利用しているので、図９のようにヒータで
高い動作温度まで装置温度を上げる必要がなく、動作開
始までの立ち上がり時間を大幅に削減することが出来
る。
【００３７】図５は、図４の改質器に於ける化学反応
（１）の進行の様子を示すデータである。図４の改質器
にＣＨ4 とＣＯ2 との混合ガスを供給し、図５の横軸に
示されるタイミングＯＮで改質器の動作を開始し、タイ
ミングＯＦＦで改質器の動作を停止させている。図５に
示されるように、動作開始後直ちに水素ガスＨ2 と一酸
化炭素ＣＯが生成され始め、１０分以内に水素ガスＨ2
と一酸化炭素ＣＯの生成量が最大値に達することが分か
る。
（１）の進行の様子を示すデータである。図４の改質器
にＣＨ4 とＣＯ2 との混合ガスを供給し、図５の横軸に
示されるタイミングＯＮで改質器の動作を開始し、タイ
ミングＯＦＦで改質器の動作を停止させている。図５に
示されるように、動作開始後直ちに水素ガスＨ2 と一酸
化炭素ＣＯが生成され始め、１０分以内に水素ガスＨ2
と一酸化炭素ＣＯの生成量が最大値に達することが分か
る。
【００３８】このように本発明による水素生成方法で
は、図９の従来の構成による水素生成方法と比較して、
動作開始から出力ガスを得るまでの時間を大幅に短縮す
ることが出来る。なお図１に示されるように、一酸化炭
素ＣＯの処理を同時に行う場合には、図５のＣＯの替わ
りにＨ2 とＣＯ2 とが生成される点のみが異なり、動作
開始から直ちに出力ガスが得られる点に関しては同様で
ある。
は、図９の従来の構成による水素生成方法と比較して、
動作開始から出力ガスを得るまでの時間を大幅に短縮す
ることが出来る。なお図１に示されるように、一酸化炭
素ＣＯの処理を同時に行う場合には、図５のＣＯの替わ
りにＨ2 とＣＯ2 とが生成される点のみが異なり、動作
開始から直ちに出力ガスが得られる点に関しては同様で
ある。
【００３９】図６は、図１のガス反応器を応用した燃料
電池の構成を示す図である。図６の燃料電池は、図１の
ガス反応器１００、ＣＳＡ（Cell Stack Assembly ）１
５０、アノード１５１、カソード１５２、熱交換器１５
３乃至１５５、水タンク１５６、水処理システム１５
７、スチーム分離器１５８、インバータ１５９、冷却器
１６０、及びポンプ１６１乃至１６３を含む。ＣＳＡ
（Cell Stack Assembly ）１５０、アノード１５１、及
びカソード１５２が、水素ガスＨ2 から直流電力を生成
する。またインバータ１５９が、生成された直流電力を
交流電力に変換して出力する。
電池の構成を示す図である。図６の燃料電池は、図１の
ガス反応器１００、ＣＳＡ（Cell Stack Assembly ）１
５０、アノード１５１、カソード１５２、熱交換器１５
３乃至１５５、水タンク１５６、水処理システム１５
７、スチーム分離器１５８、インバータ１５９、冷却器
１６０、及びポンプ１６１乃至１６３を含む。ＣＳＡ
（Cell Stack Assembly ）１５０、アノード１５１、及
びカソード１５２が、水素ガスＨ2 から直流電力を生成
する。またインバータ１５９が、生成された直流電力を
交流電力に変換して出力する。
【００４０】図６に於いて、ガス反応器１００は、入力
ガスとしてＣＨ4 とＣＯ2 との混合ガス或いはＣＨ4 と
Ｈ2 Ｏとの混合ガスを受け取ると共に、スチーム分離器
１５８から水蒸気Ｈ2 Ｏを受け取る。プラズマ放電と触
媒反応とのシナジー効果によって、前述の化学反応式
（１）或いは（３）と化学反応式（２）の反応を進め、
水素ガスＨ2 と炭酸ガスＣＯ2 とを生成する。水素ガス
Ｈ2 はアノード１５１に供給され、炭酸ガスＣＯ2 は燃
料電池外部に放出される。
ガスとしてＣＨ4 とＣＯ2 との混合ガス或いはＣＨ4 と
Ｈ2 Ｏとの混合ガスを受け取ると共に、スチーム分離器
１５８から水蒸気Ｈ2 Ｏを受け取る。プラズマ放電と触
媒反応とのシナジー効果によって、前述の化学反応式
（１）或いは（３）と化学反応式（２）の反応を進め、
水素ガスＨ2 と炭酸ガスＣＯ2 とを生成する。水素ガス
Ｈ2 はアノード１５１に供給され、炭酸ガスＣＯ2 は燃
料電池外部に放出される。
【００４１】図１０は、図６の燃料電池に対応する従来
の構成の燃料電池を示す図である。図１０に於いて、図
６と同一の構成要素は同一の番号で参照され、その説明
は省略される。図１０に示されるように、従来の燃料電
池に於いては、改質器２１０はバーナー２１１によって
熱を生成し、これによって触媒反応を進行させる必要が
ある。また改質器２１０によって生成されたガスは一酸
化炭素を含むため、変成器２２０によって一酸化炭素処
理を行うと共に、これによって触媒の被毒を防ぐ構成と
なっている。
の構成の燃料電池を示す図である。図１０に於いて、図
６と同一の構成要素は同一の番号で参照され、その説明
は省略される。図１０に示されるように、従来の燃料電
池に於いては、改質器２１０はバーナー２１１によって
熱を生成し、これによって触媒反応を進行させる必要が
ある。また改質器２１０によって生成されたガスは一酸
化炭素を含むため、変成器２２０によって一酸化炭素処
理を行うと共に、これによって触媒の被毒を防ぐ構成と
なっている。
【００４２】図６と図１０とを比較すれば分かるよう
に、本発明の水素生成方法を利用した図６の燃料電池に
於いては、変成器が不要であると共に、バーナー等のヒ
ータによって改質器を高温に保つ必要がない。従ってシ
ステム構成を簡略化してコストを削減することが出来る
と共に、動作立ち上げにかかる時間を大幅に削減するこ
とが出来る。
に、本発明の水素生成方法を利用した図６の燃料電池に
於いては、変成器が不要であると共に、バーナー等のヒ
ータによって改質器を高温に保つ必要がない。従ってシ
ステム構成を簡略化してコストを削減することが出来る
と共に、動作立ち上げにかかる時間を大幅に削減するこ
とが出来る。
【００４３】上述の実施例においては、改質反応即ち、 ＣＨ4 ＋ ＣＯ2 −＞ ２Ｈ2 ＋ ２ＣＯ による水素ガス生成方法について説明したが、本発明は
改質反応による水素生成に限られるものではない。例え
ば、部分酸化即ち、 ２ＣＨ4 ＋ Ｏ2 −＞ ４Ｈ2 ＋ ２ＣＯ （４） による水素ガス生成に対しても、触媒反応とプラズマ放
電とによるシナジー効果を利用することで、上記実施例
と同様の効果を得ることが出来る。
改質反応による水素生成に限られるものではない。例え
ば、部分酸化即ち、 ２ＣＨ4 ＋ Ｏ2 −＞ ４Ｈ2 ＋ ２ＣＯ （４） による水素ガス生成に対しても、触媒反応とプラズマ放
電とによるシナジー効果を利用することで、上記実施例
と同様の効果を得ることが出来る。
【００４４】図７は、図４の改質器の部分にＣＨ4 とＯ
2 との混合ガスを供給して、改質反応ではなく部分酸化
反応を実行させた場合に、化学反応（４）の進行の様子
を示すデータである。図４の改質器の部分にＣＨ4 とＯ
2 との混合ガスを供給して部分酸化反応器として動作さ
せ、図７の横軸に示されるタイミングＯＮで部分酸化反
応器の動作を開始し、タイミングＯＦＦで部分酸化反応
器の動作を停止させている。図７に示されるように、動
作開始後直ちに水素ガスＨ2 と一酸化炭素ＣＯが生成さ
れ始め、１０分以内に水素ガスＨ2 と一酸化炭素ＣＯの
生成量が最大値に達することが分かる。
2 との混合ガスを供給して、改質反応ではなく部分酸化
反応を実行させた場合に、化学反応（４）の進行の様子
を示すデータである。図４の改質器の部分にＣＨ4 とＯ
2 との混合ガスを供給して部分酸化反応器として動作さ
せ、図７の横軸に示されるタイミングＯＮで部分酸化反
応器の動作を開始し、タイミングＯＦＦで部分酸化反応
器の動作を停止させている。図７に示されるように、動
作開始後直ちに水素ガスＨ2 と一酸化炭素ＣＯが生成さ
れ始め、１０分以内に水素ガスＨ2 と一酸化炭素ＣＯの
生成量が最大値に達することが分かる。
【００４５】このように部分酸化反応を用いた本発明に
よる水素生成方法においても、動作開始から比較的短い
時間内に、十分な量の出力ガスを得ることが出来る。部
分酸化反応を効率的に行うことが可能である本発明のガ
ス反応器は、例えば電気自動車への応用を目的とした燃
料電池にも適用することができる。図１１は、ガソリン
等のＣＨ4 を主成分とする燃料から電力を生成して、自
動車の動力に用いようとするシステムの従来例である。
よる水素生成方法においても、動作開始から比較的短い
時間内に、十分な量の出力ガスを得ることが出来る。部
分酸化反応を効率的に行うことが可能である本発明のガ
ス反応器は、例えば電気自動車への応用を目的とした燃
料電池にも適用することができる。図１１は、ガソリン
等のＣＨ4 を主成分とする燃料から電力を生成して、自
動車の動力に用いようとするシステムの従来例である。
【００４６】 図１１のシステムは、燃料処理器３００
と、燃焼部３１０と、電力生成部３２０を含む。燃料処
理器３００は、ＣＨ4 を主成分とする燃料を受け取り、
燃料気化器３０１で燃料を気化する（この処理を図１１
に丸１で示す）。燃料処理器３００は、さらに空気を受
け取り、気化された燃料と酸素とを反応させ（丸２）、
一酸化炭素と水素を生成する。ここから余分な硫黄化合
物を除去する（丸３）。更に水蒸気が加えられ、この水
蒸気と一酸化炭素とが反応し（丸４）、水素、二酸化炭
素、および残留する一酸化炭素が燃料処理器３００から
排出される。
と、燃焼部３１０と、電力生成部３２０を含む。燃料処
理器３００は、ＣＨ4 を主成分とする燃料を受け取り、
燃料気化器３０１で燃料を気化する（この処理を図１１
に丸１で示す）。燃料処理器３００は、さらに空気を受
け取り、気化された燃料と酸素とを反応させ（丸２）、
一酸化炭素と水素を生成する。ここから余分な硫黄化合
物を除去する（丸３）。更に水蒸気が加えられ、この水
蒸気と一酸化炭素とが反応し（丸４）、水素、二酸化炭
素、および残留する一酸化炭素が燃料処理器３００から
排出される。
【００４７】 燃焼部３１０は、残留する一酸化炭素を燃
焼させ、水素と二酸化炭素との混合ガスを生成する。こ
の水素と二酸化炭素との混合ガスが、電力生成部３２０
に供給される。電力生成部３２０は、燃焼部３１０から
の水素と、別に供給される空気とを反応させて、電力を
生成する（丸６）。排出物としては、水（Ｈ2 Ｏ）が得
られる。
焼させ、水素と二酸化炭素との混合ガスを生成する。こ
の水素と二酸化炭素との混合ガスが、電力生成部３２０
に供給される。電力生成部３２０は、燃焼部３１０から
の水素と、別に供給される空気とを反応させて、電力を
生成する（丸６）。排出物としては、水（Ｈ2 Ｏ）が得
られる。
【００４８】 このシステムは、上述のように電気自動車
への応用を考えて提案されているものであるが、自動車
への搭載を考えた場合には、燃料処理器３００が大きす
ぎるという問題がある。 図８は、本発明によるガス反応
器１００を、図１１のシステムの燃料処理器３００及び
燃焼部３１０の代わりに用いた構成を示す。
への応用を考えて提案されているものであるが、自動車
への搭載を考えた場合には、燃料処理器３００が大きす
ぎるという問題がある。 図８は、本発明によるガス反応
器１００を、図１１のシステムの燃料処理器３００及び
燃焼部３１０の代わりに用いた構成を示す。
【００４９】図８に於いて、ガス反応器１００は、ＣＨ
4 （或いはＣＨ4 ＋ＣＯ2 ）を主成分とする燃料を受け
取り、部分酸化反応 ２ＣＨ4 ＋ Ｏ2 −＞ ４Ｈ2 ＋ ２ＣＯ と一酸化炭素除去反応 ＣＯ ＋ Ｈ2 Ｏ −＞ Ｈ2 ＋ ＣＯ2 とを同時に実行することによって、水素と二酸化炭素と
の混合ガスを生成することができる。こうして生成され
た混合ガスは、図１１の従来システムの場合と同様に電
力生成部３２０に供給され、電力が生成される。
4 （或いはＣＨ4 ＋ＣＯ2 ）を主成分とする燃料を受け
取り、部分酸化反応 ２ＣＨ4 ＋ Ｏ2 −＞ ４Ｈ2 ＋ ２ＣＯ と一酸化炭素除去反応 ＣＯ ＋ Ｈ2 Ｏ −＞ Ｈ2 ＋ ＣＯ2 とを同時に実行することによって、水素と二酸化炭素と
の混合ガスを生成することができる。こうして生成され
た混合ガスは、図１１の従来システムの場合と同様に電
力生成部３２０に供給され、電力が生成される。
【００５０】図８の構成においては、本発明のガス反応
器を用いることによって、部分酸化反応と一酸化炭素除
去反応とを同時に進行させることが出来ると共に、ガス
反応器の大きさは図１１の燃料処理器３００に比較して
十分小さく構成できるため、電気自動車への搭載も十分
可能である。以上、本発明は実施例に基づいて説明され
たが、本発明は上述の実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載される範囲内で自由に変形・
変更が可能である。
器を用いることによって、部分酸化反応と一酸化炭素除
去反応とを同時に進行させることが出来ると共に、ガス
反応器の大きさは図１１の燃料処理器３００に比較して
十分小さく構成できるため、電気自動車への搭載も十分
可能である。以上、本発明は実施例に基づいて説明され
たが、本発明は上述の実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載される範囲内で自由に変形・
変更が可能である。
【００５１】
【発明の効果】請求項１の発明に於ては、プラズマ放電
と触媒反応とを用いることでメタンガスから水素を抽出
する。従って、プラズマ放電で触媒表面を活性化するこ
とで触媒金属表面の活性劣化を防止して、ＣＯの被毒の
問題を回避することが出来る。またプラズマ放電の効果
を利用しているので、従来のようにヒータで高い動作温
度にまで装置温度を上げる必要がなく、動作開始までの
立ち上がり時間を大幅に削減することが出来る。
と触媒反応とを用いることでメタンガスから水素を抽出
する。従って、プラズマ放電で触媒表面を活性化するこ
とで触媒金属表面の活性劣化を防止して、ＣＯの被毒の
問題を回避することが出来る。またプラズマ放電の効果
を利用しているので、従来のようにヒータで高い動作温
度にまで装置温度を上げる必要がなく、動作開始までの
立ち上がり時間を大幅に削減することが出来る。
【００５２】請求項２の発明に於ては、メタンガスと二
酸化炭素の混合ガスから効率的に水素ガスを生成可能で
あるため、Landfill等から生成されるガスからの水素ガ
ス抽出が可能になる。請求項３の発明に於ては、メタン
ガスとＨ2 Ｏとの混合ガスから効率的に水素ガスを生成
可能である。
酸化炭素の混合ガスから効率的に水素ガスを生成可能で
あるため、Landfill等から生成されるガスからの水素ガ
ス抽出が可能になる。請求項３の発明に於ては、メタン
ガスとＨ2 Ｏとの混合ガスから効率的に水素ガスを生成
可能である。
【００５３】請求項４の発明に於ては、一酸化炭素を処
理する化学反応を同時に実行することによって、従来の
ような改質器と変成器との２段構成ではなく、１段の反
応器で水素ガス抽出と一酸化炭素の処理とを同時に行う
ことが出来る。請求項５の発明に於ては、出力混合ガス
から水素ガスを分離するので、水素ガスのみを次段の例
えば燃料電池等に供給することが可能になる。
理する化学反応を同時に実行することによって、従来の
ような改質器と変成器との２段構成ではなく、１段の反
応器で水素ガス抽出と一酸化炭素の処理とを同時に行う
ことが出来る。請求項５の発明に於ては、出力混合ガス
から水素ガスを分離するので、水素ガスのみを次段の例
えば燃料電池等に供給することが可能になる。
【００５４】請求項６の発明に於ては、生成された一酸
化炭素をプラズマ放電と触媒反応とのシナジー効果によ
って効率的に処理することが出来る。請求項７の発明に
於ては、メタンガスと酸素の混合ガスから、部分酸化反
応によって効率的に水素ガスを生成可能である。請求項
８の発明に於ては、プラズマ放電と触媒反応とを用いる
ことでメタンガスから水素ガスを抽出し、この水素ガス
を利用して電力を生成する。プラズマ放電によって触媒
表面を活性化するので、触媒金属表面の活性劣化を防止
して、ＣＯの被毒の問題を回避することが出来る。また
プラズマ放電の効果を利用しているので、従来のように
ヒータで高い動作温度にまで反応器温度を上げる必要が
なく、動作開始までの立ち上がり時間を大幅に削減する
ことが出来る。
化炭素をプラズマ放電と触媒反応とのシナジー効果によ
って効率的に処理することが出来る。請求項７の発明に
於ては、メタンガスと酸素の混合ガスから、部分酸化反
応によって効率的に水素ガスを生成可能である。請求項
８の発明に於ては、プラズマ放電と触媒反応とを用いる
ことでメタンガスから水素ガスを抽出し、この水素ガス
を利用して電力を生成する。プラズマ放電によって触媒
表面を活性化するので、触媒金属表面の活性劣化を防止
して、ＣＯの被毒の問題を回避することが出来る。また
プラズマ放電の効果を利用しているので、従来のように
ヒータで高い動作温度にまで反応器温度を上げる必要が
なく、動作開始までの立ち上がり時間を大幅に削減する
ことが出来る。
【００５５】請求項９の発明に於ては、一酸化炭素を処
理する化学反応を水素ガス抽出反応と同時に反応器内部
で実行することによって、従来のような改質器と変成器
との２段構成ではなく、１段の反応器で水素ガス抽出と
一酸化炭素の処理とを同時に行うことが出来る。従って
燃料電池の構成を簡略化してコストを削減することが出
来る。
理する化学反応を水素ガス抽出反応と同時に反応器内部
で実行することによって、従来のような改質器と変成器
との２段構成ではなく、１段の反応器で水素ガス抽出と
一酸化炭素の処理とを同時に行うことが出来る。従って
燃料電池の構成を簡略化してコストを削減することが出
来る。
【００５６】請求項１０の発明に於いては、プラズマ放
電と触媒反応とを用いることでメタンを主成分とする燃
料から水素ガスを抽出し、この水素ガスを利用して電力
を生成する。ガス反応器の大きさを小型化できるので、
燃料電池を電気自動車へ搭載すること等が可能になる。
請求項１１の発明に於いては、一酸化炭素を処理する化
学反応を水素ガス抽出反応と同時に反応器内部で実行す
ることが出来る。従って小型なガス反応器で水素を生成
することが出来る。
電と触媒反応とを用いることでメタンを主成分とする燃
料から水素ガスを抽出し、この水素ガスを利用して電力
を生成する。ガス反応器の大きさを小型化できるので、
燃料電池を電気自動車へ搭載すること等が可能になる。
請求項１１の発明に於いては、一酸化炭素を処理する化
学反応を水素ガス抽出反応と同時に反応器内部で実行す
ることが出来る。従って小型なガス反応器で水素を生成
することが出来る。
【図１】本発明による水素生成方法を実施するためのガ
ス反応器を示す図である。
ス反応器を示す図である。
【図２】図１のガスＡの流れを示す矢印の方向から見た
ときのロータ及び複数の羽根を示す図である。
ときのロータ及び複数の羽根を示す図である。
【図３】図１の構成による水素生成方法を、燃料電池等
に応用する場合の実施例を示す図である。
に応用する場合の実施例を示す図である。
【図４】プラズマ放電と触媒反応とのシナジー効果を、
改質器と変成器との２段構成に用いた場合の実施例を示
す図である。
改質器と変成器との２段構成に用いた場合の実施例を示
す図である。
【図５】図４の改質器に於ける化学反応の進行の様子を
示す図である。
示す図である。
【図６】図１のガス反応器を応用した燃料電池の構成を
示す図である。
示す図である。
【図７】図４の改質器の部分にＣＨ4 とＯ2 との混合ガ
スを供給した場合の部分酸化反応の進行の様子を示すデ
ータである。
スを供給した場合の部分酸化反応の進行の様子を示すデ
ータである。
【図８】本発明によるガス反応器を図１１のシステムの
燃料処理器及び燃焼部の代わりに用いた構成を示す図で
ある。
燃料処理器及び燃焼部の代わりに用いた構成を示す図で
ある。
【図９】従来の触媒反応システムを模式的に示す図であ
る。
る。
【図１０】図６の燃料電池に対応する従来の構成の燃料
電池を示す図である。
電池を示す図である。
【図１１】燃料から電力を生成して自動車の動力に用い
ようとするシステムの従来例を示す図である。
ようとするシステムの従来例を示す図である。
１００ ガス反応器 １０１ 容器 １０２ ロータ １０３ 複数の羽根 １０４ 触媒層 １０５ 外部電極 １０６ 絶縁部材 １０７ シャフト １０８ モータ １１０ ガス注入開口 １１１ ガス排出開口 １２０ 水素分離器 １２１ 水素分離器 １５０ ＣＳＡ（Cell Stack Assembly ） １５１ アノード １５２ カソード １５３、１５４、１５５ 熱交換器 １５６ 水タンク １５７ 水処理システム １５８ スチーム分離器 １５９ インバータ １６０ 冷却器 １６１、１６２、１６３ ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保 幸雄 愛知県名古屋市熱田区六野２丁目４番１号 財団法人ファインセラミックスセンター 内 (72)発明者 福井 武久 愛知県名古屋市熱田区六野２丁目４番１号 財団法人ファインセラミックスセンター 内 (72)発明者 ▲鄭▼ 相振 愛知県名古屋市熱田区六野２丁目４番１号 財団法人ファインセラミックスセンター 内 (72)発明者 林 佑二 愛知県名古屋市熱田区六野２丁目４番１号 財団法人ファインセラミックスセンター 内
Claims (11)
- 【請求項１】ａ）メタンガスを含む入力混合ガスをプラ
ズマ放電により活性化し、 ｂ）活性化された該入力混合ガスを触媒金属を用いた触
媒反応によって化学反応させ、 ｃ）水素ガスを含む出力混合ガスを生成する 各段階を含むことを特徴とする水素ガス生成方法。 - 【請求項２】前記入力混合ガスは、メタンガスと二酸化
炭素の混合ガスであることを特徴とする請求項１記載の
水素ガス生成方法。 - 【請求項３】前記入力混合ガスは、メタンガスとＨ2 Ｏ
との混合ガスであることを特徴とする請求項１記載の水
素ガス生成方法。 - 【請求項４】Ｈ2 Ｏを前記入力混合ガスに混入する段階
を更に含み、前記段階ｂ）は生成された一酸化炭素を該
Ｈ2 Ｏと反応させて二酸化炭素に変換する段階を更に含
み、前記段階ｃ）は水素ガスと該二酸化炭素とを含んだ
混合ガスとして前記出力混合ガスを生成することを特徴
とする請求項１記載の水素ガス生成方法。 - 【請求項５】ｄ）前記出力混合ガスから水素ガスを分離
する段階を更に含むことを特徴とする請求項１記載の水
素ガス生成方法。 - 【請求項６】ｄ）前記出力混合ガスから水素ガスを分離
し、 ｅ）該水素ガスが分離された残りの該出力混合ガスにＨ
2 Ｏを混入し、 ｆ）該段階ｅ）で得られた混合ガスをプラズマ放電で活
性化し、 ｇ）該段階ｆ）で活性化された混合ガスを触媒金属を用
いた触媒反応によって化学反応させる 各段階を含み、前記段階ｃ）は前記出力混合ガスとして
水素ガスと一酸化炭素を含んだ混合ガスを生成し、該段
階ｅ）乃至ｇ）によって該一酸化炭素を二酸化炭素に変
換することを特徴とする請求項１記載の水素ガス生成方
法。 - 【請求項７】前記入力混合ガスは、メタンガスと酸素の
混合ガスであることを特徴とする請求項１記載の水素ガ
ス生成方法。 - 【請求項８】メタンガスを含む入力混合ガスをプラズマ
放電で活性化し、活性化された該入力混合ガスを触媒金
属による触媒反応で化学反応させ水素ガスを発生するガ
ス反応器と、 該水素ガスから電力を生成する電力生成器を含むことを
特徴とする燃料電池。 - 【請求項９】前記ガス反応器は、前記メタンガスから前
記水素ガスを抽出する前記プラズマ放電と前記触媒金属
とによって、該メタンガスから該水素ガスを抽出するの
と同時進行して、該メタンガスから生成された一酸化炭
素をＨ2 Ｏと反応させて二酸化炭素に変換することを特
徴とする請求項８記載の燃料電池。 - 【請求項１０】メタンを主成分とする燃料をプラズマ放
電で活性化し、活性化された該燃料を触媒金属による触
媒反応で化学反応させ水素ガスを発生するガス反応器
と、 該水素ガスから電力を生成する電力生成器を含むことを
特徴とする燃料電池。 - 【請求項１１】前記ガス反応器は、前記燃料から前記水
素ガスを抽出する前記プラズマ放電と前記触媒金属とに
よって、該燃料から部分酸化反応により該水素ガスを抽
出するのと同時進行して、該燃料から生成された一酸化
炭素をＨ2 Ｏと反応させて二酸化炭素に変換することを
特徴とする請求項１０記載の燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10087114A JPH11278802A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 水素ガス生成方法及び燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10087114A JPH11278802A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 水素ガス生成方法及び燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11278802A true JPH11278802A (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=13905940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10087114A Withdrawn JPH11278802A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 水素ガス生成方法及び燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11278802A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2814452A1 (fr) * | 2000-09-28 | 2002-03-29 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Generateur d'hydrogene et appareil de production d'hydrogene dote d'un tel generateur |
| WO2004069380A1 (en) * | 2003-02-03 | 2004-08-19 | Advanced Electron Beams, Inc. | Method and device for treating gases by irradiation |
| JP2010516609A (ja) * | 2007-01-25 | 2010-05-20 | エデン イノベーションズ リミテッド | 触媒に対してマイクロ波誘起メタンプラズマ分解を使用する水素富化燃料を生成するための方法及びシステム |
| JP2013094153A (ja) * | 2011-11-04 | 2013-05-20 | Hiroshima Prefecture | 水素生産用の添加剤及びその添加剤を用いた水素生産方法 |
| JP5407003B1 (ja) * | 2013-06-25 | 2014-02-05 | Ｓａｉｓｅｉ合同会社 | メタンガス分解装置 |
-
1998
- 1998-03-31 JP JP10087114A patent/JPH11278802A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2814452A1 (fr) * | 2000-09-28 | 2002-03-29 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Generateur d'hydrogene et appareil de production d'hydrogene dote d'un tel generateur |
| EP1193218A1 (fr) * | 2000-09-28 | 2002-04-03 | Peugeot Citroen Automobiles SA | Générateur d'hydrogène et procédé de génération d'hydrogène pour l'alimentation d'une pile à combustile |
| WO2004069380A1 (en) * | 2003-02-03 | 2004-08-19 | Advanced Electron Beams, Inc. | Method and device for treating gases by irradiation |
| US7704460B2 (en) | 2003-02-03 | 2010-04-27 | Advanced Electron Beams, Inc. | Gas separation device |
| JP2010516609A (ja) * | 2007-01-25 | 2010-05-20 | エデン イノベーションズ リミテッド | 触媒に対してマイクロ波誘起メタンプラズマ分解を使用する水素富化燃料を生成するための方法及びシステム |
| JP2013094153A (ja) * | 2011-11-04 | 2013-05-20 | Hiroshima Prefecture | 水素生産用の添加剤及びその添加剤を用いた水素生産方法 |
| JP5407003B1 (ja) * | 2013-06-25 | 2014-02-05 | Ｓａｉｓｅｉ合同会社 | メタンガス分解装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050607 |