JPS5823168A - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
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- JPS5823168A JPS5823168A JP56119315A JP11931581A JPS5823168A JP S5823168 A JPS5823168 A JP S5823168A JP 56119315 A JP56119315 A JP 56119315A JP 11931581 A JP11931581 A JP 11931581A JP S5823168 A JPS5823168 A JP S5823168A
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- reforming
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
- H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
- H01M8/0631—Reactor construction specially adapted for combination reactor/fuel cell
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
- B01J8/067—Heating or cooling the reactor
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、燃料電池発電システムに関し、更に詳しくは
、エネルギーを効率良く使用することが出来、且つ燃料
電池の負荷変動に対し、良好な追随性を有する燃料電池
発電システムに関する。
、エネルギーを効率良く使用することが出来、且つ燃料
電池の負荷変動に対し、良好な追随性を有する燃料電池
発電システムに関する。
近年、石油資源の枯渇化に伴い、種々の代替エネルギー
が要求されている。その中の１つとして、水素を発電用
原料として使用する燃料電池による発電システムが検討
されている。
が要求されている。その中の１つとして、水素を発電用
原料として使用する燃料電池による発電システムが検討
されている。
かかる燃料電池発電システムの概念図を第１図に示した
。第１図において、水素はスチームリホーミング装置５
（以下、リホーマと称す。）において製造される。水素
の原料となる炭化水素１は、リホーミングによ）生じた
生成ガス９と混合され、水添脱硫器３及び脱硫器４にお
いて、それぞれ水添脱硫及び脱硫処理が施される。かか
る処理によシ、イオウ成分が、硫化水素として除去され
る。
。第１図において、水素はスチームリホーミング装置５
（以下、リホーマと称す。）において製造される。水素
の原料となる炭化水素１は、リホーミングによ）生じた
生成ガス９と混合され、水添脱硫器３及び脱硫器４にお
いて、それぞれ水添脱硫及び脱硫処理が施される。かか
る処理によシ、イオウ成分が、硫化水素として除去され
る。
上記処理を施されたガスは、次いで水蒸気２と混合され
た後、リホーマ５において、次記反応式＋１１ｍ
５１ − ＣｎＩ（ｍ＋ｎＨｚＯ−＋ｎＣＯ＋（ｎ＋２）＆−；Ｋ
Ｃａｊ ・・・・・ＩＩＩで示される反応により、
水素と一酸化炭素を主成分とするガスに改質される。改
質されたガスの一部は炭化水素１と混合され、残シのガ
スは、シフトコンバーター６によって、第”’（ｍ１式
に示した反応により、−酸化炭素が二酸化炭素に転化さ
れる。
た後、リホーマ５において、次記反応式＋１１ｍ
５１ − ＣｎＩ（ｍ＋ｎＨｚＯ−＋ｎＣＯ＋（ｎ＋２）＆−；Ｋ
Ｃａｊ ・・・・・ＩＩＩで示される反応により、
水素と一酸化炭素を主成分とするガスに改質される。改
質されたガスの一部は炭化水素１と混合され、残シのガ
スは、シフトコンバーター６によって、第”’（ｍ１式
に示した反応により、−酸化炭素が二酸化炭素に転化さ
れる。
ＣＯ＋Ｈ２０→ＣＯｓ ＋Ｉｈ ＋ １０−２Ｋｃａｊ
＝ ”・・・・（ＩＩ）かかる処理を施し
て得られた、水素を主式分とし二酸化炭素を含むガスｌ
Ｏが、燃料電池のアノ−）’ ＩＩ ７に供給され、発
電を行なうことによシ、水素の７０−９０％が消費され
る。次いでアノーｒ出口から導出した、水素を１０〜５
０％程度含有するがス１１に、空気１２を混合したガス
をリホーマに導き、リホーマを加熱するために燃焼せし
めた後、排ガス１３として排出する″ものである。
＝ ”・・・・（ＩＩ）かかる処理を施し
て得られた、水素を主式分とし二酸化炭素を含むガスｌ
Ｏが、燃料電池のアノ−）’ ＩＩ ７に供給され、発
電を行なうことによシ、水素の７０−９０％が消費され
る。次いでアノーｒ出口から導出した、水素を１０〜５
０％程度含有するがス１１に、空気１２を混合したガス
をリホーマに導き、リホーマを加熱するために燃焼せし
めた後、排ガス１３として排出する″ものである。
このような燃料電池発電システムにおいては、エネルギ
ー源となる水素全製造するリホーマが主要な役割の一つ
を荷なっている。即ち、燃料電池の発電量を変える場合
等の負荷変動に対応するためには、リホーマにおいて製
造する水素量を増減する必要があり、又、発電を行なっ
た残シのガスを効率良く燃焼せしめ、リホーミングのた
めの熱源とする必要がある。
ー源となる水素全製造するリホーマが主要な役割の一つ
を荷なっている。即ち、燃料電池の発電量を変える場合
等の負荷変動に対応するためには、リホーマにおいて製
造する水素量を増減する必要があり、又、発電を行なっ
た残シのガスを効率良く燃焼せしめ、リホーミングのた
めの熱源とする必要がある。
従来のリホーマの一例を第２図に示した。第２図のリホ
ーマは、装置上部に設けられたノ４−ナー１５から下方
へ放射される長炎によって装置全体を加熱し、反応管１
４の温度を上昇させ、リホーミングを行なわしめるもの
である。かかるリホーマは、アンモニア合成や水添脱硫
等大規模なプラントに適用するためのもので、熱貫性が
大きく設計されており、長期定常運転に適したものであ
るＯ従って、かかるリホーマを、そのｉま燃料電池発電
システムに適用するには種々の問題点がある。
ーマは、装置上部に設けられたノ４−ナー１５から下方
へ放射される長炎によって装置全体を加熱し、反応管１
４の温度を上昇させ、リホーミングを行なわしめるもの
である。かかるリホーマは、アンモニア合成や水添脱硫
等大規模なプラントに適用するためのもので、熱貫性が
大きく設計されており、長期定常運転に適したものであ
るＯ従って、かかるリホーマを、そのｉま燃料電池発電
システムに適用するには種々の問題点がある。
前述の如く、燃料電池発電システムにおいては、負荷変
動に対し速やかに対応することが要求されている。然る
に、従来のリホーマは、熱貫性が大きく設計されている
友めに、速やかな対応は困難である この熱貫性は、炉
内の熱容量の大きい耐熱壁に負うところが大きいが、熱
容量が大きいためにスタートアップやシャットダウンが
容易に行なえず、長い誘導期間ヲ要する。又、燃料電池
本体の負荷変動に対応するには、リホーｉからの水素供
給量１−＊節する必要がある訳であるが、従来のリホー
マでこれに対応するためには、次のようにしなければな
らない。即ち、例えば、燃料電池の出力全減少させる場
合には、水素源である炭化水素のリホーミング反応管へ
の供給量を、すべての反応管に対し平均的に減少させる
か、或いは一部の反応管への原料供給を停止するしかな
い。一方、炉内の温度は、反応を遂行する友めには殆ん
ど変化させることが出来ないので、原料の供給量を減ら
すこと杖、生成水素の単位童画シの熱効率が低下するこ
とを意味し、同時に反応条件が変動することとなシ、ト
ラブルが発生し易くなる等の問題を生ずる。又、原料の
供給が停止された反応管においては、原料供給中に比べ
て温度が上昇するために、触媒の劣化が促進されるので
好ましくない。
動に対し速やかに対応することが要求されている。然る
に、従来のリホーマは、熱貫性が大きく設計されている
友めに、速やかな対応は困難である この熱貫性は、炉
内の熱容量の大きい耐熱壁に負うところが大きいが、熱
容量が大きいためにスタートアップやシャットダウンが
容易に行なえず、長い誘導期間ヲ要する。又、燃料電池
本体の負荷変動に対応するには、リホーｉからの水素供
給量１−＊節する必要がある訳であるが、従来のリホー
マでこれに対応するためには、次のようにしなければな
らない。即ち、例えば、燃料電池の出力全減少させる場
合には、水素源である炭化水素のリホーミング反応管へ
の供給量を、すべての反応管に対し平均的に減少させる
か、或いは一部の反応管への原料供給を停止するしかな
い。一方、炉内の温度は、反応を遂行する友めには殆ん
ど変化させることが出来ないので、原料の供給量を減ら
すこと杖、生成水素の単位童画シの熱効率が低下するこ
とを意味し、同時に反応条件が変動することとなシ、ト
ラブルが発生し易くなる等の問題を生ずる。又、原料の
供給が停止された反応管においては、原料供給中に比べ
て温度が上昇するために、触媒の劣化が促進されるので
好ましくない。
更に、燃料電池発電システムにおいては、経済性を同上
させるために、アノ−Ｐの排ガスヲ、リホーマにおける
加熱用燃料としているが、従来のリホーマでは、バーナ
ーによる燃焼であるために、アノード排ガスのような二
酸化炭素を多く含む低発熱量のガスを効率よく燃焼する
ことは困難であった。
させるために、アノ−Ｐの排ガスヲ、リホーマにおける
加熱用燃料としているが、従来のリホーマでは、バーナ
ーによる燃焼であるために、アノード排ガスのような二
酸化炭素を多く含む低発熱量のガスを効率よく燃焼する
ことは困難であった。
本発明は、上記した問題点を解消せんとしてなされたも
のであ〕、その目的は、エネルギー全効率良く使用する
ことが出来、且つ燃料電池本体の負荷変動に対し、良好
な追随性を有する燃料電池発電システムを提供するにあ
る。
のであ〕、その目的は、エネルギー全効率良く使用する
ことが出来、且つ燃料電池本体の負荷変動に対し、良好
な追随性を有する燃料電池発電システムを提供するにあ
る。
不発明者らは、二重管構造を有するスチームリホーミン
グ用反応管を備えて成るリホーマｔ−使用することによ
シ、本目的が達成されることを見出し、本発明を完成さ
せるに到った。
グ用反応管を備えて成るリホーマｔ−使用することによ
シ、本目的が達成されることを見出し、本発明を完成さ
せるに到った。
即ち、本発明の燃料電池発電システム扛、内管及び外管
から成る二重管構造を有し、該内管及び外管のいずれか
一方の管内にスチームリホーミング用触媒を充填し、他
方の管内に燃料ガス燃焼用触媒を充填したスチームリホ
ーミング用反応管を含むスチームリホーミング装置管備
えて成ることを特徴とするものである。
から成る二重管構造を有し、該内管及び外管のいずれか
一方の管内にスチームリホーミング用触媒を充填し、他
方の管内に燃料ガス燃焼用触媒を充填したスチームリホ
ーミング用反応管を含むスチームリホーミング装置管備
えて成ることを特徴とするものである。
本発明の燃料電池発電システムに使用されるリホーマは
、第３図に示したようなスチームリホーミング用反応管
を備えて成るものである。かかる反応管は、内管１６及
び外管１７を有する二重管構造になっておル、内側の管
内′１８、又は外側の管内１９に、リホーミング用触媒
を充填し、他方に燃料ガス燃焼用触媒を充填したもので
ある。
、第３図に示したようなスチームリホーミング用反応管
を備えて成るものである。かかる反応管は、内管１６及
び外管１７を有する二重管構造になっておル、内側の管
内′１８、又は外側の管内１９に、リホーミング用触媒
を充填し、他方に燃料ガス燃焼用触媒を充填したもので
ある。
本発明において使用するリホーマで扛、リホーミングに
要する熱は、燃料燃焼用触媒充填部において燃料ガス全
触媒ｒＣｉ！＃：、触させて燃焼させることにより、二
重管の管壁奮進して供給される。燃料ガスは、酸素存在
下で一定温度（発火点）以上に熱せられると発火し燃焼
するが、この温度は、触＃ｔを存在せしめることによシ
低くすることが出来る。上記リホーマは、かかる触媒を
燃料ガス燃焼用触媒として使用するものであシ、燃料ガ
ス社、触媒による燃焼が可能な温度まで予熱して供給す
る。
要する熱は、燃料燃焼用触媒充填部において燃料ガス全
触媒ｒＣｉ！＃：、触させて燃焼させることにより、二
重管の管壁奮進して供給される。燃料ガスは、酸素存在
下で一定温度（発火点）以上に熱せられると発火し燃焼
するが、この温度は、触＃ｔを存在せしめることによシ
低くすることが出来る。上記リホーマは、かかる触媒を
燃料ガス燃焼用触媒として使用するものであシ、燃料ガ
ス社、触媒による燃焼が可能な温度まで予熱して供給す
る。
本発明において便用するリホーマは、炭化水素及び水蒸
気のスチームリホーミング用触媒充填部への導入と、燃
料ガスの燃料燃焼用触媒充填部への導入が、並流の状態
で行なわれるものでもよく、又同流の状態で行なわれる
ものであってもよい。
気のスチームリホーミング用触媒充填部への導入と、燃
料ガスの燃料燃焼用触媒充填部への導入が、並流の状態
で行なわれるものでもよく、又同流の状態で行なわれる
ものであってもよい。
かかるリポーマケ使用するスチームリホーミングは、通
常の炭化水素のスチームリホーミングと同様の条件で行
なもれるもので゛あり、温度５００〜９００Ｃ１圧力１
〜２０ａｔｍである。又、燃料ガスの予熱温度は、燃料
ガスや燃料燃焼用触媒の禎類によって異なり、適宜選択
して決定する。かかる反応に使用する反応管は、二重管
の管径が、例えば、外管は５ Ａ−２５Ｃｌ１１．内管
ｉ３〜１５ｃｌ１１？有するものであシ、管の厚さは２
〜１２１！＋！、及び長さは４０〜５００傷である。又
、反応管の形状は、必ずしも円筒形である必髪はなく、
熱交換が効率よく行なえる形状であればよい。更に、本
発明のリホーミング管は、熱交換効率を同上させるため
に、その外周全断熱材によって断熱したものであること
が好ましい。
常の炭化水素のスチームリホーミングと同様の条件で行
なもれるもので゛あり、温度５００〜９００Ｃ１圧力１
〜２０ａｔｍである。又、燃料ガスの予熱温度は、燃料
ガスや燃料燃焼用触媒の禎類によって異なり、適宜選択
して決定する。かかる反応に使用する反応管は、二重管
の管径が、例えば、外管は５ Ａ−２５Ｃｌ１１．内管
ｉ３〜１５ｃｌ１１？有するものであシ、管の厚さは２
〜１２１！＋！、及び長さは４０〜５００傷である。又
、反応管の形状は、必ずしも円筒形である必髪はなく、
熱交換が効率よく行なえる形状であればよい。更に、本
発明のリホーミング管は、熱交換効率を同上させるため
に、その外周全断熱材によって断熱したものであること
が好ましい。
本発明において使用される燃料ガス燃焼用触媒は、燃料
ガスをその発火点よりも低い温度で燃焼させることが出
来るものであれば何でも使用可能であるが、圧力損失が
小さいという点で、モノリス構造を有する触媒を用いる
ことが好ましい。モノリス構造とは、流体が触媒構造体
と平行に流れるような構造のものを言い、この構造を有
するものとしては、セルの形が正方形、円形、多角形、
又は平板形等であることが好ましい。かかる触媒として
は、例えば、Ｐ ｔｓ Ｃ０ｊＯｘ ｓ Ｐ ｔ−Ｉ
ｒ 、Ｐ ｔ −Ｐ ｄ ５Ｐｔ−Ｎ１０、Ｐｔ−Ｃｃ
ｙ冨Ｏｓ 、 Ｐｔ−Ｐｄ−Ｎｉ０等が挙げられ、これ
らは、通常、担体に担持された状態で使用される。担体
としては、例えば、α−アルミナ、ジルコニア−スピネ
ル、ムクイト、コージライト等が挙げられ、目的に応じ
て上記触媒と種々組み合わせて使用されるものである。
ガスをその発火点よりも低い温度で燃焼させることが出
来るものであれば何でも使用可能であるが、圧力損失が
小さいという点で、モノリス構造を有する触媒を用いる
ことが好ましい。モノリス構造とは、流体が触媒構造体
と平行に流れるような構造のものを言い、この構造を有
するものとしては、セルの形が正方形、円形、多角形、
又は平板形等であることが好ましい。かかる触媒として
は、例えば、Ｐ ｔｓ Ｃ０ｊＯｘ ｓ Ｐ ｔ−Ｉ
ｒ 、Ｐ ｔ −Ｐ ｄ ５Ｐｔ−Ｎ１０、Ｐｔ−Ｃｃ
ｙ冨Ｏｓ 、 Ｐｔ−Ｐｄ−Ｎｉ０等が挙げられ、これ
らは、通常、担体に担持された状態で使用される。担体
としては、例えば、α−アルミナ、ジルコニア−スピネ
ル、ムクイト、コージライト等が挙げられ、目的に応じ
て上記触媒と種々組み合わせて使用されるものである。
又、本発明において使用される燃料ガス燃焼用触媒は、
燃料ガスが水素等の比較的発熱量の小さく、燃焼温度が
低いもの金主成分とする場合には、先ず、貴金属を含有
する触媒−を充填し、次いで貴金属全含有しない触媒田
）？、この順序でそれぞれ充填したものであることが好
ましい。かかる場合には、回層において、水Ｘを燃焼せ
しめ、次いで（Ｂ１層において（Ａｔ層で燃焼しきれず
に残留している燃料ガス分を燃焼せしめるものである。
燃料ガスが水素等の比較的発熱量の小さく、燃焼温度が
低いもの金主成分とする場合には、先ず、貴金属を含有
する触媒−を充填し、次いで貴金属全含有しない触媒田
）？、この順序でそれぞれ充填したものであることが好
ましい。かかる場合には、回層において、水Ｘを燃焼せ
しめ、次いで（Ｂ１層において（Ａｔ層で燃焼しきれず
に残留している燃料ガス分を燃焼せしめるものである。
資金＊ｆ：含有する触媒としては、白金、バラックム、
又は銀から成る群よシ選ばれた１樵もしくＦ１２種以上
のものを含むものが好ましく、例えば、Ｐｔ、 Ｐｔ−
Ｉｒ、 Ｐｔ−Ｐｄ、 Ｐｔ、−ＮｉＯｌＰ ｔ −Ｃ
ａｔ Ｏｓ 、Ｐ ｔ−Ｐｄ−ＮＩＯｌＰｄ−Ａｇ、等
が挙げられる。
又は銀から成る群よシ選ばれた１樵もしくＦ１２種以上
のものを含むものが好ましく、例えば、Ｐｔ、 Ｐｔ−
Ｉｒ、 Ｐｔ−Ｐｄ、 Ｐｔ、−ＮｉＯｌＰ ｔ −Ｃ
ａｔ Ｏｓ 、Ｐ ｔ−Ｐｄ−ＮＩＯｌＰｄ−Ａｇ、等
が挙げられる。
又、貴金属を含有しない触媒としては、マンガン、コバ
ルト、銅等を含むものが好ましく、例えば、ＭｎＯ２、
Ｃｏ ｔ Ｏｓ 、Ｃｏｓ ０４ ｓ ＣｕＯ等が挙げ
られる。
ルト、銅等を含むものが好ましく、例えば、ＭｎＯ２、
Ｃｏ ｔ Ｏｓ 、Ｃｏｓ ０４ ｓ ＣｕＯ等が挙げ
られる。
又、本発明において使用されるリホーミング用触媒は、
通常、スチームリホーミングに用いられているものてあ
れば何でもよく、例えば、耐火物担体上にニッケル、あ
るいはコバルトを担持シタものが挙げられる。
通常、スチームリホーミングに用いられているものてあ
れば何でもよく、例えば、耐火物担体上にニッケル、あ
るいはコバルトを担持シタものが挙げられる。
かかるリホーミング用反応管を使用したリホーｆｆｏ−
Ｎを第４図に示す。第４図において、二重管構造のリホ
ーミング用反応管２２は、断熱材２３によって断熱され
ている。リホーミング用原料は、原料導入口２５から反
応管２２の内側に充填されたリホーミング用触媒充填部
に導入されて、リホーミングされた後に、生成ガス導出
口２７から糸外に取り出される。一方、燃料ガスは、空
気と混合された後、予熱されて燃料ガス導入口２６よシ
反応管２２の外側に充填された燃料ガス燃焼用触媒充填
部に導入され、触媒に接触して燃焼し、燃焼熱を管壁を
通してリホーミング部に供給する。
Ｎを第４図に示す。第４図において、二重管構造のリホ
ーミング用反応管２２は、断熱材２３によって断熱され
ている。リホーミング用原料は、原料導入口２５から反
応管２２の内側に充填されたリホーミング用触媒充填部
に導入されて、リホーミングされた後に、生成ガス導出
口２７から糸外に取り出される。一方、燃料ガスは、空
気と混合された後、予熱されて燃料ガス導入口２６よシ
反応管２２の外側に充填された燃料ガス燃焼用触媒充填
部に導入され、触媒に接触して燃焼し、燃焼熱を管壁を
通してリホーミング部に供給する。
燃焼後の排ガスは、反応管２２の上端から装置上部２４
を通過して燃焼ガス排出口２８から排出される。
を通過して燃焼ガス排出口２８から排出される。
以下において、上記リホーーｒｆ使用した本発明の燃料
電池発電システムについて説明する。第５図は、本発明
の燃料電池発電システムの７０−シートの一例である。
電池発電システムについて説明する。第５図は、本発明
の燃料電池発電システムの７０−シートの一例である。
第５図において、水素の原料となる炭化水素は、？ンデ
４１によシ系内に導入される。そして、燃料電池本体４
８、又は熱交換器４２を通過してきた水蒸気と混合され
た後、リホーマの燃焼ガス排出口３４よシ排出された排
ガスと熱交換器４ｏで熱交換を行ない加熱される。次い
で、リホーミングによル生成した水素を多く含むガスと
混合された後、パルプ３１１’ｔ：より流量が調節され
てリホーマ４９に導入される。導入されたリホーミング
用原料ガスは、リホーマ上部の熱交換器３ｏで燃焼ガス
によシ更に加熱嬶れた後、二重管構造のリホーミング用
反応管２９の内側でリホーミング用触媒に接し、リホー
ミングが行なわれる。リホーミングされて生成した水素
及び−酸化縦索を主成分とするガスは、各反応管よシ集
められ、導出口３３全通して導出される。そして熱交換
器３６により冷却された後、転化反応装置３８によって
、生成ガス中の一酸化炭素が水蒸気と接触せしめられて
、（ｍ１式の反応により、二酸化炭素と水素に変換され
る。変換された水素を主成分とするガスは、燃料電池ア
ノ−Ｐ４６に供給され、発電を行なうために、ここで水
素の７０〜９０％が消費される。アノーｒ出口から排出
されたガスは、熱交換器４３及び４４で冷却され、コン
デンサー４５で水を凝縮−除去した後、リホーマの加熱
用燃料ガスとして供給される。この燃料ガスは、熱交換
器４ｇで加熱され、４ンデ３５から供給される空気と混
合され次後、パル１３２により流量が調節されて、反応
管２９の外側に配置された燃料ガス燃焼用触媒充填部に
導入され、触媒により燃焼される。燃焼により発生した
燃焼熱は、二重管構造の反応管２９の管壁な通してリホ
ーミング反応１管圧れる。燃焼後の排ガス社、リホーマ
上部の熱交換器３０で原料ガスと熱交換ｔした後、リホ
ーマの燃焼ガス排出口３４よシ排出され、更に熱交換器
４０Ｙｒ通過して系外に排出される。 、本発明の燃
料電池発電システムは、上述したリホーマを備えて成る
ものであ〕、次のような利点を有している。リホーミン
グ反応１管は、各々独立して加熱源を有しておル、断熱
材によ）断熱されているため、熱的に独立である。従っ
て、燃料電池の負荷変動に追随するためには、使用する
リホーミング用反応管の数を増減して水素の供給量を調
節すればよく、リホーミングが行なわれている他の反応
管の反応条件を変化させなくてすむ。この際に、使用し
ていない反応管においては、断熱されているために、温
度上昇が起こらず、触−が劣化することがない。又、従
来のリホ二マのように、熱容量の大きい耐熱壁を有して
いないため、負荷変動に対する追随性が良好であシ、装
置の始動及び停止が容易である。、Ｊ！に、反応管当シ
の加熱エネルイー量は、負荷変動に係わシなく一定であ
り、生成水素ガス単位重量当りの熱効率が低下すること
が麦い。加うるに、燃料ガスのＩＩａ＃ＩＦｉ、触媒に
接触せしめて行なわしめるものであるために、燃料電池
のアメ−「排ガスのような低発熱蓋のものでも、完全燃
焼全行なわしめ、効率よく使用出来る。且つ、触媒によ
・る燃焼であるために、通常の燃焼よシも低温で均一な
燃焼が行なえるので、高温燃焼時種発生量の多くなるＮ
Ｏｘ量が抑制出来、燃料電池発電システムをよシ清浄な
ものにすることが出来る。
４１によシ系内に導入される。そして、燃料電池本体４
８、又は熱交換器４２を通過してきた水蒸気と混合され
た後、リホーマの燃焼ガス排出口３４よシ排出された排
ガスと熱交換器４ｏで熱交換を行ない加熱される。次い
で、リホーミングによル生成した水素を多く含むガスと
混合された後、パルプ３１１’ｔ：より流量が調節され
てリホーマ４９に導入される。導入されたリホーミング
用原料ガスは、リホーマ上部の熱交換器３ｏで燃焼ガス
によシ更に加熱嬶れた後、二重管構造のリホーミング用
反応管２９の内側でリホーミング用触媒に接し、リホー
ミングが行なわれる。リホーミングされて生成した水素
及び−酸化縦索を主成分とするガスは、各反応管よシ集
められ、導出口３３全通して導出される。そして熱交換
器３６により冷却された後、転化反応装置３８によって
、生成ガス中の一酸化炭素が水蒸気と接触せしめられて
、（ｍ１式の反応により、二酸化炭素と水素に変換され
る。変換された水素を主成分とするガスは、燃料電池ア
ノ−Ｐ４６に供給され、発電を行なうために、ここで水
素の７０〜９０％が消費される。アノーｒ出口から排出
されたガスは、熱交換器４３及び４４で冷却され、コン
デンサー４５で水を凝縮−除去した後、リホーマの加熱
用燃料ガスとして供給される。この燃料ガスは、熱交換
器４ｇで加熱され、４ンデ３５から供給される空気と混
合され次後、パル１３２により流量が調節されて、反応
管２９の外側に配置された燃料ガス燃焼用触媒充填部に
導入され、触媒により燃焼される。燃焼により発生した
燃焼熱は、二重管構造の反応管２９の管壁な通してリホ
ーミング反応１管圧れる。燃焼後の排ガス社、リホーマ
上部の熱交換器３０で原料ガスと熱交換ｔした後、リホ
ーマの燃焼ガス排出口３４よシ排出され、更に熱交換器
４０Ｙｒ通過して系外に排出される。 、本発明の燃
料電池発電システムは、上述したリホーマを備えて成る
ものであ〕、次のような利点を有している。リホーミン
グ反応１管は、各々独立して加熱源を有しておル、断熱
材によ）断熱されているため、熱的に独立である。従っ
て、燃料電池の負荷変動に追随するためには、使用する
リホーミング用反応管の数を増減して水素の供給量を調
節すればよく、リホーミングが行なわれている他の反応
管の反応条件を変化させなくてすむ。この際に、使用し
ていない反応管においては、断熱されているために、温
度上昇が起こらず、触−が劣化することがない。又、従
来のリホ二マのように、熱容量の大きい耐熱壁を有して
いないため、負荷変動に対する追随性が良好であシ、装
置の始動及び停止が容易である。、Ｊ！に、反応管当シ
の加熱エネルイー量は、負荷変動に係わシなく一定であ
り、生成水素ガス単位重量当りの熱効率が低下すること
が麦い。加うるに、燃料ガスのＩＩａ＃ＩＦｉ、触媒に
接触せしめて行なわしめるものであるために、燃料電池
のアメ−「排ガスのような低発熱蓋のものでも、完全燃
焼全行なわしめ、効率よく使用出来る。且つ、触媒によ
・る燃焼であるために、通常の燃焼よシも低温で均一な
燃焼が行なえるので、高温燃焼時種発生量の多くなるＮ
Ｏｘ量が抑制出来、燃料電池発電システムをよシ清浄な
ものにすることが出来る。
第１図は、燃料電池発電システムの概念図であり、第２
図は、従来のスチームリホーミング装置の一例であシ、
第３図は、本発明において使用されるスチームリホーミ
ング用反応管の一例であり、第４図は、本発明に係わる
スチームリホーミング装置の概念図でめシ、第５図は、
本発明の燃料電池発電システムのプロセスフロー、シー
トの一例である。 １・・・炭化水素、２・・・水蒸気、３・・・水添脱硫
反応器、４・・・脱硫器、５・・・リホーマ、ｅ、ｍｓ
・・・転化反応装置、７，４６・・・燃料電池アノード
、８．４７・・・燃料電池カッ−Ｐ１９・・・リホーマ
からのリサイクルガス、１０・・・燃料電池アノードへ
の供給ガス、１１・・・燃料電池アノードからの排出ガ
ス、１２・・・空気、１３・・・燃焼排ガス、１４・・
・触媒充填反応管、１５・・・バーナー、１６・・・内
管、１７・・・外管、１８゜１９・・・触媒充填部、２
０．２１・・・リホーミング用原料、又に燃料用燃焼ガ
ス、２２．２９・・・二重管構造リホーミング用反応管
、２３・・・断熱材、２４・・・リホーマ上部空間、２
５・・・原料ガス導入口、２６・・・燃料ガス導入口、
２７．３３・・・リホーミング生成ガス導出口、２８．
３４・・・燃焼ガス排出口、３ｑ３６．３９．．４０，
４２，４３，４４．４９・・・熱交換器、３１．３２・
・・パルプ、３５，３７．４１・・・ボンデ、４５・・
・コンデンサー、４．８・・・燃料電池本体。
図は、従来のスチームリホーミング装置の一例であシ、
第３図は、本発明において使用されるスチームリホーミ
ング用反応管の一例であり、第４図は、本発明に係わる
スチームリホーミング装置の概念図でめシ、第５図は、
本発明の燃料電池発電システムのプロセスフロー、シー
トの一例である。 １・・・炭化水素、２・・・水蒸気、３・・・水添脱硫
反応器、４・・・脱硫器、５・・・リホーマ、ｅ、ｍｓ
・・・転化反応装置、７，４６・・・燃料電池アノード
、８．４７・・・燃料電池カッ−Ｐ１９・・・リホーマ
からのリサイクルガス、１０・・・燃料電池アノードへ
の供給ガス、１１・・・燃料電池アノードからの排出ガ
ス、１２・・・空気、１３・・・燃焼排ガス、１４・・
・触媒充填反応管、１５・・・バーナー、１６・・・内
管、１７・・・外管、１８゜１９・・・触媒充填部、２
０．２１・・・リホーミング用原料、又に燃料用燃焼ガ
ス、２２．２９・・・二重管構造リホーミング用反応管
、２３・・・断熱材、２４・・・リホーマ上部空間、２
５・・・原料ガス導入口、２６・・・燃料ガス導入口、
２７．３３・・・リホーミング生成ガス導出口、２８．
３４・・・燃焼ガス排出口、３ｑ３６．３９．．４０，
４２，４３，４４．４９・・・熱交換器、３１．３２・
・・パルプ、３５，３７．４１・・・ボンデ、４５・・
・コンデンサー、４．８・・・燃料電池本体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 内管及び外管から成る二重管構造を有し、該内管及
び外管のいずれか一方の管内にスチームリホーミング用
触媒を充填し、他方の管内に燃料ガス燃焼用勢媒を充填
したスチームリホーミング用反応管を含むスチームリホ
ーミング装置を備えて成ることを特徴とする燃料電池発
電システム。 Ｚ スチームリホーきング用反応管が、外周を断熱材に
よシ断熱されてなる特許請求の範囲第１項記載の燃料電
池発電システム。 λ スチームリホーミング用反応管が、二重管の内側の
管内にスチームリホーミング用触媒を充填し、外側の管
内に燃料ガス燃焼用触媒を充填したものである特許請求
の範囲第１項記載の燃料電池発電システム◇ ４、 スチームリホーミング用反応管が、二重管の内側
の管内に燃料ガス燃焼用触媒を充填し、外側の管内にス
チームリホーミング用触媒を充填したものである特許請
求の範囲第１項記載の燃料電池発電システム。 ｉ 燃料ガス燃焼用触媒が、モノリス構造を有するもの
である特許請求の範囲第１項記載の燃料電池発電システ
ム。 ６ 燃料ガス燃焼用触媒が、貴金属を含有する触媒（至
）、次いで資金８を含有しない触媒０３）の順で、それ
ぞれ充填されたものである特許請求の範囲第１項記載の
燃料電池発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56119315A JPS5823168A (ja) | 1981-07-31 | 1981-07-31 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56119315A JPS5823168A (ja) | 1981-07-31 | 1981-07-31 | 燃料電池発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5823168A true JPS5823168A (ja) | 1983-02-10 |
| JPH0335241B2 JPH0335241B2 (ja) | 1991-05-27 |
Family
ID=14758398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56119315A Granted JPS5823168A (ja) | 1981-07-31 | 1981-07-31 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5823168A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60212971A (ja) * | 1984-04-06 | 1985-10-25 | Hitachi Ltd | 燃料電池発電システム及びその起動方法 |
| JPS62170169A (ja) * | 1986-01-23 | 1987-07-27 | Hitachi Ltd | 燃料電池システムの空気供給系装置 |
| JP2003221207A (ja) * | 2002-01-31 | 2003-08-05 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料改質装置 |
| JP2003335504A (ja) * | 2002-05-17 | 2003-11-25 | Nippon Chem Plant Consultant:Kk | 自己酸化内部加熱型改質方法及び装置 |
| JP2008247727A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Samsung Sdi Co Ltd | 反応容器および反応装置 |
| US7799449B2 (en) | 2004-09-24 | 2010-09-21 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Reformer having improved heat delivery and fuel cell system having the same |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4831172A (ja) * | 1971-08-12 | 1973-04-24 | ||
| JPS5150908A (ja) * | 1974-10-31 | 1976-05-06 | Suzuki Motor Co | |
| JPS5690892A (en) * | 1979-12-26 | 1981-07-23 | Babcock Hitachi Kk | Reformer |
-
1981
- 1981-07-31 JP JP56119315A patent/JPS5823168A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4831172A (ja) * | 1971-08-12 | 1973-04-24 | ||
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Cited By (6)
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|---|---|---|---|---|
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| JPS62170169A (ja) * | 1986-01-23 | 1987-07-27 | Hitachi Ltd | 燃料電池システムの空気供給系装置 |
| JP2003221207A (ja) * | 2002-01-31 | 2003-08-05 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料改質装置 |
| JP2003335504A (ja) * | 2002-05-17 | 2003-11-25 | Nippon Chem Plant Consultant:Kk | 自己酸化内部加熱型改質方法及び装置 |
| US7799449B2 (en) | 2004-09-24 | 2010-09-21 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Reformer having improved heat delivery and fuel cell system having the same |
| JP2008247727A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Samsung Sdi Co Ltd | 反応容器および反応装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0335241B2 (ja) | 1991-05-27 |
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