JPS59141406A - 急速始動形メタノ−ル反応装置 - Google Patents

急速始動形メタノ−ル反応装置

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JPS59141406A
JPS59141406A JP58245002A JP24500283A JPS59141406A JP S59141406 A JPS59141406 A JP S59141406A JP 58245002 A JP58245002 A JP 58245002A JP 24500283 A JP24500283 A JP 24500283A JP S59141406 A JPS59141406 A JP S59141406A
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JP
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catalytic cracking
reactor
chamber
combustion
fuel
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JP58245002A
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ポ−ル・ジヨン・クルジンスキ
フイリツプ・ダントウイツツ
ジエイムズ・フレデリツク・マツケルロイ
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Original Assignee
General Electric Co
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • 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
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃料電池の負極にａ３いて酸化させる目的で
リホーミング可能な燃料から急速かつ効率的に水素を生
成させるだめの装置および方法に関覆るものである。更
に詳しく言えば、本発明はリホーミング可能な炭化水素
燃料の分解を急速に開始さぼるための装置および方法に
関する。
従来、メタノールのごとき炭化水素燃料のリホーミング
により燃料電池用燃料としての水素を生成させることが
提唱されでいる。かかる転化装置の一例として、メタノ
ールのごとき炭化水素燃料から水素ａ５よび一酸化炭素
を生成するための接触分解反応器並びに下記の反応式、 Ｇ　Ｏ＋　Ｈ２０−＋Ｃ０２＋　Ｈ２ で表わされる「水性ガス転化反応」によって−酸化炭素
を二酸化炭素および追加の水素に転化するための転化反
応器から成るものがある。なお後者が使用されるのは、
−酸化炭素が有毒で健康を脅かすと同時に、燃料電池中
の触媒に損害を及ばず傾向があるからである。このよう
極装置においては、接触分解反応器をメタノール分解反
応の開始および維持のために十分な高温（通例約５７２
″Ｆ）に保つことが必要とされる。発電のために燃料電
池を使用する通常のシステムの場合、接触分解反応器を
適正温度にまで加熱するのに１５〜２０分の時間を要す
るのが普通である。
しかるに最近に至り、燃料電池およびり１Ｊｉ−ミング
可能な燃料系を運搬具の動力源として使用することが多
大の注目を集めるようになった。運搬具の動力源として
使用された場合、かかる運搬具の燃料電池動力システム
は長時間にわたって運転休止状態に置かれることが多い
。たとえば自動車について見ると、長時間の運転休止（
ツ゛なわち夜間の不使用）を伴うのが通例である。かか
る長時間の運転休止後には、かなり急速に（すなわち数
分以内に）運転を開始することが要求される。このよう
に、運搬具の動力システムにおいては１５〜２０分のウ
オームアツプ時間はとても容認できるものＣないから、
メタノール接触分解反応装置の始動時間を１分以内に短
縮することが必要である。
ところで、メタノール接触分解装置の運転を急速に開始
させることは厄介な問題ぐある。なぜなら、触媒層の温
度を５７２〜８００下の分解温度にまで急速に上昇させ
なければならないが、触媒を加熱し過ぎて損害を与える
ことがあってはならないからである。本発明者等は、上
記の目的を容易に達成づ゛るため、始動に際しメタノー
ルおよび空気を燃焼器内に導入して燃焼させ、そして触
媒を取巻く全肉に高温の燃焼ガスを流すことにより触媒
層へ熱を間接的に伝達させればよいことを見出した。次
いぐ、燃焼ガスを触媒層中に通すことにより、触、煤粒
子が直接に加熱されかつ残留メタノールの一′部が分解
される。燃焼ガスの最高温度は、水の注入によりガス温
度を低下させて８００丁に保つことによって糾御される
。装置が約９００″Ｆの運転温度に到達したならば、メ
タノールを燃料として使用することは止めて燃料電池か
らの過剰水素が加熱ガスとし−Ｃ燃焼器に供給され、そ
してメタノールは直接に接触分解反応器へ供給される。
このように本発明の主たる目的は、低温状態または休止
状態から出発してリホーミング可能な−。
料からの急速な水素生成を可能にすることに・′また、
運搬具の動力システム用のメタノール−水素接触分解反
応装置の急速な始動を可能にすることも本発明の目的の
１つぐある。
更にまた、長時間の運転休止後においても急速に運転状
態に到達し得るメタノール−水素接触分解反応装置を提
供することも本発明の目的の１つである。
本発明のその他の目的および利点は、以下の説明を読む
ことによって自ら明らかとなろう。
本発明の様々な目的は、メタノールのごときリホーミン
グ可能な有機燃料用の接触分解反応装置の始動に際しＣ
それを間接および直接に加熱することにより１分以内に
分解反応を開始させ得るような急速始動形の装置におい
て実現される。そのためには、先ず最初に、始動に際し
てメタノールのごときリホーミング可能な有機燃料を燃
焼器内ひ空気と共に燃焼させ、そし−（接触分解反応器
と熱交換可能に配置された燃焼ガス室内に流すことにＪ
：す、熱が伝達されて触媒の温度が上昇覆る。
次いＣ、ガス流を触媒層中に通（ことにより、触媒粒子
は直接に加熱されて急速に適正温度に到達する。過熱に
よる触媒の損害を防止づるため、ガス流の最高温度は水
の注入または水での冷却によって制御される。装置が運
転温度に到達したならば、メタノールは燃焼器から転じ
て直接に接触分解反応器へ供給される一方、燃焼器には
燃料電池からの過剰水素が燃料として供給される。こう
しＵ　ｉＵＪられる燃焼ガス流を触媒層と熱交換可能な
状態に維持することによって触媒層は適正温度に保たれ
るのである。
本発明に固有のものと信じられる新規な特徴は、前記特
許請求の範囲中に詳細に記載されている。
とは言え、本発明の構成や実施方法並びにその他の目的
や利点は、添付の図面を参照しながら以下の説明を読む
ことによって最も良く理解できるはずである。
第１図は、急速始動形のメタノール接触分解反応装置を
含んだメタノール・空気燃料電池システムを示すブロッ
ク図兼流れ図である。第１図に示されたメタノール・空
気燃料電池システムは、本質的に４つの構成部分から成
っＣいる。第１は、メタノールのごとぎリホーミング可
能な有機燃料から燃料電池集合体２用の燃料としＣ水素
を生成覆るための接触分解反応装置１である。メタノー
ル接触分解反応装置からの水素および一酸化炭素はＣＯ
転化反応装置３内において水性ガス転化反応を受ける結
果、−酸化炭素が二酸化炭素に転化されると共に追加の
水素が生成される。ＣＯ転化反応装置３からの生成ガス
は、燃料ガスとして燃料電池集合体２に供給される。燃
料電池およびＣＯ転化反応器からの廃熱は蒸気に変えら
れ、そし”Ｃその蒸気はメタノール気化器および動力発
生装置４にＪ３いＣ利用される。後者の場合には、燃料
電池用の反応空気を処理づるための機械的な圧縮・膨張
ｌ幾において有用な仕事が達成される。このように、燃
料電池集合体の廃熱を利用して電池冷却室内の水を沸Ｉ
Ｉ食させ、その蒸気を利用してメタノールを気化させ、
またｃｏ転化反応装置内の発熱反応から得られた蒸気を
利用し−Ｕ　＋ｉ械的な圧縮・膨張機内で有用な仕事を
達成覆ることにより、運１１０具用動カシステム全体と
しての効率は実質的に高くなっている。
急速始動形メタノール接触分解反応装置液体メタノール
のごときリホーミング可能な炭化水素燃料が流入管路１
０を通じて始動弁１１の所にまで導入される。正規の運
転に際し−Ｃは、始動弁１１は液体メタノールをメタノ
ール気化器１２へ導く。しかし始動時には、始動弁１１
の作用により液体メタノールは燃料制御弁１３を通って
予熱器１４および燃焼器１５へ流れる。その際、液体メ
タノールは管路１６から予熱器１４内に導入される燃焼
用空気と混合される。酸素は触媒ペレットに損゛害を与
える傾向があるから、始動時に過剰の酸素が接触分解反
応器を通過しないようにするため、メタノール・空気混
合物中の酸素／メタノール比は化学量論比に維持される
が、あるいは好ましくはそれ以下に維持される。酸素／
メタノール比を化学ｍ論比以下に維持づれば、過剰の未
燃焼メタノールは始動時にも触媒層を通過する際に水素
および一酸化炭素を生成づるが、これらハ次いでＣＯ転
化反応器に送られる。メタノール・空気混合物は燃焼器
を通過する際に燃焼゛りるが、こうして得られた燃焼ガ
スをメタノール接触分解反応器１７の内部の燃焼ガス室
に流すことにより、触媒層は分解反応が開始層る温度（
約５７２″Ｆ）にまで加熱される。始動時には、高温の
燃焼ガスは分解制御弁１８によって触媒層それ自体の中
にも再循環させられる。このようにして、燃焼ガスは間
接および直接に接触分解反応器を加熱りるのである。下
記の反応式、 Ｃｌ−１３０Ｈ（９）→２Ｈ２＋ＧＯ に従って接触分解反応器１７内で生成された一酸化炭素
ｄ３よび水素は、次いで加熱器１９を通過する。加熱さ
れた生成ガスは、水蒸気輸送膜によつＣ隔離された２室
から成る負極排気乾燥器２０を通過づる。その際、乾燥
器の一方の室内には加熱された生成ガスが尋人されるの
に対し、他１ノの室内には燃料電池集合体の負極室から
排出された給泥ずみ水素が尋人される。負極排気中の水
蒸気は膜を通してより高温の生成ガス流中へ輸送される
結果、水素は乾燥されかつ生成ガスは部分的に給泥され
ることになる。乾燥されｌこ水素は室外へ流れ出Ｃ燃料
制御弁１３に到達する。なお、メタノール接触分解反応
器１７が運転温度にまで加熱された後には、弁１３は燃
料電池からの過剰の水素を予熱器および燃焼器へ送るよ
うに切換えられる。
負極排気乾燥器２０からの部分的に給泥された生成ガス
流は、次いで乾燥器と同じ構造を持つた給湿器２１の一
方の室内に入る。すなわち、給湿器２１は一方のガス流
中から他方のガス流中へ水を輸送し得る膜によって隔離
された２室から成っている。他方の室内には燃料電池冷
却室およびメタノール気化器１２からの蒸気が導入され
る結果、一方の室内の部分的に給泥され１〔生成ガスは
膜を通して輸送される水を吸収する。給泥された生成ガ
スはＣＯ転化反応用予熱器２３内に導入され、次いでＣ
Ｏ転化反応器２４内に導入され、そこにおいて−酸化炭
素と水との混合物は前述のごとき発熱性の「水性ガス転
化反応」を受ける。その結果、−酸化炭素は二酸化炭素
に転化されかつ追加の水素が生成される。この形式のＣ
Ｏ転化反応器は公知ぐあるから、ここでは詳しい説明を
省略覆る。
「水性ガス転化反応」が発熱性ひあるため、ＣＯ転化反
応器から得られる水素および二酸化炭素の温度は極めて
高い（約３９０下）。これらのガスはＣＯ転化反応用予
熱器２３の内部のガス室を通って流れることにより、給
泥された生成ガスを加熱りるのに役立つ。次いで、水素
および二酸化炭素は前述のごとき構造の負極燃料ガス給
湿器２５を通過し、そこにＪ５いて水素は膜によって隔
離された他方の室内を通過づるメタノール気化器１２か
らの蒸気によって給泥される。負極燃料ガス給湿器から
の流出ガスは、ガス調整器を通った後、燃料電池集合体
２の負極室内に導入される。
燃料ガスの導入される燃料電池の負極室は、両面に電極
を具備したイオン輸送膜によって正極室から隔離され、
それによって電力を発生づ−ることができるようになっ
−Ｃいる。かかる膜形の燃料電池は公知の装置で゛あっ
Ｃ１これに関しては米国特許第３２９７４８／Ｉ、３３
９２０５８および３４３２３５５号明細吉を参照され１
＝い。負極室内において水素が消費されるのに伴い、ガ
ス流中からの水蒸気が膜−電極アセンブリ上に凝縮し、
シト［１ン圧により燃１′３１側から空気側へ膜を通し
て輸送され、そして空気側に液体の水となって現われる
。
燃料電池の負極室を出た排気は負極排気乾燥器２０を通
っＣ弁１３に至る。正規の運転時には、・・排気中の水
素は化学量論的な閲（またはそれより僅かに少ない量）
の空気と混合され、予熱器１４内において予熱され、そ
して燃焼さぼられる。こうし−Ｃ得られた高温の燃焼ガ
スは、正規の運転時において分解反応を維持するＩＣめ
に役立つ。正規の運転時には、接触分解反応器を出た燃
焼ガスは弁１８を通して系外に排出される。
反応空気処理装置 反応空気は流入管路２６から圧縮・膨張機２７の圧縮機
部分に導入される。かかる圧縮・膨張機２７は自由ピス
トン圧縮機２８の一部を成りものＣ゛、それには気化器
１２からの蒸気が供給されると共に、ＣＯ転化反応器２
４からの過剰蒸気が管路２９を通して供給される。
燃料電池の正極室用の反応空気は圧縮機部分において圧
縮される。反応空気からの圧縮熱の一部は、反応空気冷
却器３０内において燃料電池の正極室からの排気との熱
交換により除去される。次いで、水交換器３１に入った
反応空気は、水輸送膜を通して排気中の水を吸収するこ
とによって給湿される。この水交換器３１もまた水輸送
膜によっ（隔離された２室から成る構造のもので、一方
の室内には給湿された排気が供給されるのに対し、他方
の室内には圧縮加熱された反応空気が供給される。膜を
通して排気中から反応空気中に水蒸気が輸送される結果
、反応空気は給湿される。次いＣ反応空気は管路３２を
、４通じて燃料電池集合体の正極室へ送られる。なお、
反応空気を完全に水蒸気で飽和づる必要はない。なぜな
ら、燃料電池の膜を通し゛（燃料側から輸送される凝縮
水および燃料電池の正極において生じる生成水によって
反応空気は飽和され、従って股の乾燥は防止されるから
である。反応空気は正極室内において反応して水蒸気で
飽和され、また液体の生成水を同伴プることもある。こ
うして生じた排気は管路３３を通じて気液分離１器３４
に送られ、そこにおいて液体の水が排気中から分離され
る。次いで、排気は水交換器３１および冷却器３０を通
って圧縮・膨張機２７の膨張機部分３５に至る。
燃料電池集合体用の冷却および廃熱変換機構は次のよう
に働く。燃料電池に流入した液体の水は、燃料電池集合
体の隣接した電池間の双極集電板中を通過する。流入覆
る冷却水の温度は比較的高いが、沸点には達していない
。燃料電池間の双極集電板中の冷却水流路を通過する際
に、燃料電池からの廃熱は冷却水を蒸発させて蒸気を生
じる。燃料電池を出た蒸気は管路３６を通じてメタノー
ル気化器１２へ送られ、そこにおいて正規の運転時には
メタノール気化用の熱源となる。蒸気の一部はメタノー
ル気化器１２がら管路３７を通じＣ導き出され、そして
燃料ガス調整ａ３よびＣ○転化反応部分の給湯器２５お
よび２１に供給される。また、ＣＯ転化反応器２４内に
、１５ける発熱反応によって発生された蒸気は、動力発
生装置４の自由ピストン圧縮機および圧縮・膨、張機に
供給され−Ｃ反応空気を圧縮づるのに役立つ。
次の第２図は、最初にメタノールおよび空気を燃焼させ
て触媒層中の触媒粒子を間接および直接に加熱すること
によってメタノール接触分解反応装置の急速な始動が達
成される機序を示す略図である。急速始動形のメタノー
ル接触分解反応装置は、伝熱壁４３によって隔離された
燃焼ガス室４１および接触分解室４２を有する２室構造
の外被４０を含んでいる。燃焼器４４からの高温の燃焼
ガスは燃焼ガス室４１を通過づる。燃焼器４４への供給
物は、燃料弁４６から導入される液体メタノールと管路
４５から導入される化学量論的な量（またはそれよりも
少ない量）の空気との混合物である。燃料弁４６の入力
側は、燃１１電池の負極室からの排出水素を送るための
管路４７および始動弁４９に連結された管路４８に通じ
ている。始動弁４９への供給物はメタノール窟藏タンク
からの液体メタノールであって、始動時におりる始動弁
４９の位ηは管路４８および燃料弁４６を通じＣメタノ
ールを燃焼器へ送るようになっている結果、メタノール
と空気との燃焼によっＣ高温の燃焼ガスが生成される。
かかる高温の燃焼ガスは燃焼ガス室４１を通過し、その
際に伝熱壁４３を通し−Ｃ一部の熱が伝達されることに
より、接触分解室４２内の触媒粒子が予熱される。燃焼
ガス室４１を出ｔｃ燃焼りスは管路５０を通っ−Ｃ高温
ガス弁５１に至るが、始動時にはこの弁の作用によって
燃焼ガスが管路５２を通じて接触分解室４２の入力側に
再循環させられる。燃焼ガスは触媒ペレット間を通過し
−Ｃ触媒粒子を直接に加熱し、それによって触媒ベレッ
トの温度は一層迅速に分解温度まで上昇する。メタノー
ル・空気混合物中の空気は不足しているくずなわち化学
量論的な組より僅かに少ない）から、未燃焼メタノール
の一部は触媒層中において分解されて一酸化炭素および
水素を生成する。かかる生成ガスは次いで転化反応器内
に導入され、そこにおいて−酸化炭素は二酸化炭素に転
化されかつ追加の水素が生成される。
燃焼ガスを触媒層へ再循環させるだめの帰還管路５．２
には、水流入管路５３が連結されている。
管路５３は水弁５４によって制御される結果、燃焼ガス
流の渇麿を所定の最高温度（通例８００’Ｆ）に制限す
ることによって触媒ベレットの過熱および損害を防止す
るため燃焼ガス流中に水を制御下で注入することがぐき
る。燃焼ガス流の温度は１、燃焼ガス室内に配置された
熱雷対のごとぎ感温素子（図示せず）にょっ−Ｃ測定さ
れる。燃焼ガス流の温度が所定の最高温度に到達した時
点Ｃ水弁５４を作動し−Ｃ燃焼ガス流中に水を注入すれ
ば、温度が８００’Ｆよりも高くなることは防止される
のである。
メタノール接触分解反応装置が運転温度（好ましくは約
９５０’Ｆ）に到達した時点で高温ガス弁５１が切換え
られる結果、触媒層中への燃焼ガスの再循環が中断され
、そして高温の燃焼ガスは系外に排出される。同時に、
水弁５４が閉じられることによっＣそれ以上の水の注入
は防止される。
更に燃料弁４６が切換えられる結果、メタノールを燃焼
器へ送ることは中断され、そして燃料電池から排出され
た過剰の水素が燃料として燃焼器に送られることになる
。同様に始動弁４９も切換えられる結果、メタノール気
化器からの気体メタノールが直接に触媒層へ供給される
ことになる。このようにして本装置は、気化されたメタ
ノールを分解しＣ−酸化炭素および水素を生成するため
の正規の運転を続けるわけである。
次の第３図は、第１図中のメタノール接触分解反応器１
７、燃焼器１５および予熱器１４を一体化した装置の一
実、施例を示し−Ｃいる。かがる一体化装置は、空気・
燃料流路５６に通じた中央燃焼室５５を含んでいる。点
火プラグ５７が側壁を用油して燃焼室５５内にまで伸び
−Ｃいる。空気・燃料混合物は入口５８から環状の空気
・燃料予熱流路５９に入る。流路５９は燃焼室５５に通
じた環状の燃焼ガス室６ｏと熱交換可能な状態にある。
燃焼ガスは環状の燃焼ガス室６ｏを通って流れるが、こ
の燃焼ガス室６ｏは環状の二重接触分解室６１を熱交換
可能に包囲している。接触分解室６１は触媒ペレットを
含んでいるが、これはアルミナ基体上に亜鉛および銅を
沈着さけたものから成ることが好ましい。燃焼室５５が
ら得られる高温の燃焼ガスは、環状の接触分解室６１の
壁を通して熱を伝達することにより、接触分解室内の触
媒ペレットを間接に加熱する。燃焼ガスは燃焼ガス室６
０を通過して流出管路６２に至る。燃焼ガス室６０を通
過りるに際し、燃焼ガスは環状の空気・燃料予熱流路５
９とも熱交換可能に接触し、それにより燃焼室５５内で
の燃焼に先立って空気・燃料混合物を予熱する。燃料が
液体メタノールまたは燃料電池からの過剰水素のいずれ
であるにせよ、空気・燃料混合物を予熱することはそれ
の燃焼を助けるわけＣある。なお前記に指摘した通り、
触媒ベレット間を酸素が通過するのを防止づるため、空
気・燃料混合物の空気・燃料比は化学量論比またはそれ
以下に維持されるのが通例である。
このようにしＣ空気・燃料混合物を予熱すれば、燃焼室
内にａ５けるそれの燃焼は容易に達成される。
始動時には、過剰のメタノールを含有りる燃焼ガスは流
出管路６２から適当な弁（図示せず）を通過し！ｃ後、
環状の接触分解室６１への流入管路６３に戻される。高
温の燃焼ガスは流入管路６３から流路６４に入り、それ
から直接に接触分解室６１を通過りる。高温の燃焼ガス
は触媒粒子を加熱することにより、それの温度を分解が
起こる温度にまで急速に上昇させる。環状の二重分解室
が環状の燃焼ガス室によって包囲されかつ後者はまた環
状の空気・燃料予熱流路にも接触しているという第３図
の構造を見れば、触媒層および空気・燃料混合物への最
大量の熱伝達が得られる結果として接触分解反応器の急
速なつＡ−ムアップが達成され、従って休止状態から出
発して極めて短かい時間（１分以下）で装置の運転が可
能になることが容易に理解されよう。装置が運転温度に
到達したならば、予熱流路への供給燃料を切換える制御
弁（図示せず）の作用により、液体メタノールは燃料電
池の負極至からの過剰水素に変えられる。
′そして、液体メタノールは直接に接触分解室６１へ供
給されるようになる。同様に、燃焼ガス弁が作動される
結果、接触分解室への燃焼ガスの再循環は中断され、そ
して燃焼ガスは系外に排出されることになる。
給湯器または水交換器は、前述のごとく、２室構造の装
置である。それらの２苗は一方から他方へ水蒸気または
液体の水を輸送し得る重合体膜によって隔離されている
結果、２つのガス流の全圧が相ｒＩ：なっていても一方
のガス流から他方への給泥が可能である。２苗間に水お
よび水蒸気の輸送膜を使用して水交換を行わせるのは最
も効果的な方法である。なぜなら、一方のガス流を冷却
し、水を凝縮さヒ゛、液体の水を分離し、それを他方の
ガス流に添加し、次いでそのガス流を加熱して水を再び
気化づるという従来の手順が回避できるからである。か
かる水交換および給温用装置の正確な構造Ｊ５よび使用
方法は、フィリップ・ダントウィッツ、ポール・ジエイ
・クルシンスキーおよびジエームズ・１ノ・マツケルロ
イ（Ｐｈｉｌｌｉｌ）　　Ｄａｎｔｏｗｉｔｚ、　ｌ’
ａｕｌ　Ｊ、　Ｃｈｌｕｄｚｉｎｓｋｉ　　＆　　Ｊａ
ｍｅｓＦ　、　Ｍｃ　Ｅ　１ｒｏｙ）の名義で本願と同
日に提出されかつ本発明の譲受人であるゼネラル・■レ
クＩ〜リンク・カンパニーに譲渡された「水蒸気交換装
置」と称りる同時係属中の米国特許出願第４５３２４８
号明細書に詳しく記載されている。なお、この特許出願
の内容は引用によって本明細書中に４Ｊｆ合されるもの
とする。
以上の説明から明らかなごとく、運搬具の動力源として
の燃料電池動力システムにおいて極めて有効な急速始動
形の有機燃料接触分解反応装置が本発明によって提供さ
れる。
若干の特定の実施例および最終目的を達成す゛るための
若干の好適な操作手順に関連し−Ｃ本発明が記載された
が、本発明は決してこれらの実施例および操作手順のみ
に限定されるわけＣはない。なぜなら、本発明の範囲内
において上記の構成要素や工程に変更を加えることもで
きるからである。
前記特許請求の範囲は、本発明の範囲および精神に反し
ない限り、かかる変形実施例の全てを包括するように意
図されている。
【図面の簡単な説明】
第１図はメタノール接触分解反応装置を含む燃料電池シ
ステムの概略ブロック図、第２図は急速始動形メタノー
ル接触分解反応装置の略図、そして第３図はメタノール
接触分解反応器、燃焼器および予熱器を一体化した装置
の部分断面図である。 図中、１はメタノール接触分解反応装置、２は燃料電池
集合体、３はＣＯ転化反応装置、４は動力発生装置、１
１は始動弁、１２Ｇまメタノール気化器、１３は燃料制
御弁、１．Ｎま予熱器、１５＆よ燃焼器、１７はメタノ
ール接触分解反応器、１８は分解制御弁、１９は加熱器
、２０４よ負極り１気乾燥器、２１は給湯器、２３は予
熱器、２／ＩＮよｃ。 、　転化反応器、２５は負極燃料ガス給湯器、２７（ま
圧縮・膨張機、２８は自由ピストン圧縮機、３０は反応
空気冷却器、３１は水交換器、３４＆よ気液分離器、４
０はメタノール接触分解反応器の外被、４１は燃焼ガス
室、４２は接触分解空、４３（ま伝熱壁、４４は燃焼器
、４６は燃料弁、４９【ま９（３動弁、５１は高温ガス
弁、５２は帰還管路、５４１よ水弁、５５は燃焼室、５
６は空気・燃料流路、５７は点火プラグ、５９は空気・
燃料予熱流路、６０は燃焼ガス室、そ冗て６１は接触分
解室を表ね°す。 特許出願人

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）リホーミング可能な炭化水素用の接触分解反
    応器、（ｂ）（１）前記炭化水素と空気との混合物を燃
    焼させる手段、（２）前記燃焼手段からの燃焼ガスを前
    記反応器の外被と熱交換し得るように流ずことによつ゛
    Ｃ前記反応器内の触媒を間接に加熱する手段、Ｊ５よび
    （３）前記燃焼ガスを前記反応器内に通ずことによって
    前記反応器内の触媒を直接に加熱する手段を含む、前記
    反応器を分解温度にまで加熱するだめの手段、並びに（
    Ｃ）前記反応器が前記炭化水素を分解するための運転温
    度に到達した時点で前記反応器内に前記燃焼ガスを通覆
    ことを中断し、そして前記反応器内に前記炭化水素を通
    ずための手段から成ることを特徴とづる急速始動形炭化
    水素接触分解反応装置。 ２、（ａ＞燃料電池集合体、（ｂ　）炭化水素を接触分
    解して水素燃料を生成する手段を含む、前記燃料電池集
    合体に燃料ガスを供給するだめの手段、並びに（Ｃ）　
    　（１，）前記炭化水素と空気とを燃焼させて燃焼ガス
    流を生成させる手段、（２）前記燃焼ガス流を前記接触
    分解手段と熱交換し得るように流すことによって前記接
    触分解手段を間接に加熱づる手段、および（３）引続い
    て前記燃焼ガス流を前記接触分解手段に通ｙ／ことによ
    って前記接触分解手段を直接に加熱Ｊる手段を含む、前
    記接触分解手段を分解温度にまで急速に加熱するための
    手段から成ることを特徴とする燃料電池動力装置。 ３、前記接触分解手段が運転温度に到達した時点で前記
    燃焼手段に前記炭化水素を送ることを中断し、そして前
    記燃料電池集合体からの排出水素を前記燃焼手段に供給
    するだめの手段が包含される特許請求の範囲第２項記載
    の燃料電池動力装置。 ４、（ａ＞燃焼室、（ｂ、）前記燃焼室内に燃料・空気
    混合物を導入して燃焼ガス流を生成させる手段、（Ｃ）
    前記燃焼室を包囲する環状の接触分前室、（ｄ　＞前記
    燃焼器を包囲しながらそれに通じ、しかも前記接触分解
    室を包囲してそれに熱を伝達することにより前記接触分
    解室内の触媒を間接に加熱する環状の燃焼ガス室、およ
    び（ｅ　）前記燃焼ガス流を前記接触分解室内に再循環
    させて前記触媒を直接に加熱する手段から成ることを特
    徴とづる、炭化水素接触分解反応器、燃焼器および加熱
    器を一体化した装置。
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