JPS60210502A - 燃料改質方法 - Google Patents

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】 ［発明の技術分野］ 本発明は炭化水素系の原料ガスを、水蒸気により改質し
て改質ガスを得る燃料改質装置に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 近年、水素ガスと空気との電気化学的反応を利用して電
気エネルギーを得る燃料電池発電システムにおいては、
上記水素ガスを原料ガスを水蒸気改質することによって
生成するための燃料改質装置が採用されてきている。こ
の燃料改質装置は、内部に改質反応触媒層が設けられた
改質管の内側に、原料ガスラインおよび水蒸気ラインを
通して供給される原料ガスおよび水蒸気の混合ガスを導
入し、かつ上記改質管の外側を燃焼室での燃焼で燃料電
池へ供給するようにしたものである。

ところで、この種の燃料改質装置において、その常温状
態から改質ガスを生成させる為には、改質管の改質反応
触媒層の温度を反応温度まで昇温する必要がある。そし
て従来、この改質反応触媒層の昇温は、窒素ガスを加熱
器を通して改″Ｒ管内に供給すると共に、燃焼室での燃
焼で得られた高温加熱ガスを改質管の外側に供給するこ
とにより、一定温度までの昇温を窒素ガスにより行なっ
た後、当該窒素ガスよりも熱容量の大きい水蒸気を加熱
器を通して改質管内に供給することにより、反応温度ま
での昇温を水蒸気により行なっている。このことにより
、燃料改質装置全体の昇温時間を短縮でき、また改質反
応触媒層の適正な昇温速度を維持し易くなる。

然乍ら、上述した従来の燃料改質装置においては、上記
水蒸気による昇温過程で改質反応触媒層の一部が水蒸気
酸化されてしまい、昇温によって改質反応触媒層が反応
温度に達した後、原料ガスおよび水蒸気を改質管内に供
給しても、改質反応が開始するまで１時間程度の時間を
要してしまい、結果的に燃料電池発電システムの起動時
間が長くなるという問題がある。

［発明の目的］ 本発明は上記のような問題を解消するために成されたも
ので、その目的は昇温後における原料ガスおよび水蒸気
の、供給と略同時に改質反応を速やかにかつ確実に開始
することが可能な燃料改質装置を提供することにある。

［発明の概要］ 上記目的を達成するために本発明では、内部に改質反応
触媒層が設けられた改質管の内側に原料ガスラインおよ
び水蒸気ラインを通して供給される原料ガスおよび水蒸
気の混合ガスを導入し、且ガスを改質ガスに改質して負
荷へ供給するようにした燃料改質装置において、上記原
料ガスラインに水素ガスを供給する水素ガスラインを設
け、且つ当該水素ガスライン上に上記改質反応触媒層の
昇温完了後における上記原料ガスおよび水蒸気の供給時
に関する調節弁を設けて成ることを特徴とする。

［発明の実施例］ 以下、本発明を図面に示す一実施例について説明する。

図は、本発明による燃料改質装置の構成例を示すもので
ある。図において、１は燃料改質装置本体で、内部に改
質反応触媒層が設けられた改質管２、および燃焼ガスラ
イン３を通して供給される燃焼ガスを燃焼室４で燃焼さ
せるバーナ５を備えて成る。また、６および７は夫々炭
化水素系の原料ガス（メタン等）および水蒸気を供給す
るための原料ガスラインおよび水蒸気ラインで、これら
原料ガスおよび水蒸気を混合させて上記改質管２の内側
に導入する。そして、上記燃焼室４での燃焼で得られた
高温加熱ガスを改質管２の外側を通過させることにより
、上記原料ガスを改質ガスに改質し、さらにこの改質ガ
スを変成触媒層を有する変成器８で変成して図示しない
負荷としての燃料電池へ供給するようにし亀でいる。一
方、９は上記原料ガスライン６に昇温用の窒素ガスを供
給するための窒素ガスライン、１ｏは上記原料ガスライ
ン６および水蒸気ライン７の共通ライン上に設けた昇温
用の加熱器である。さらに、１１は上記原料ガスライン
６に水素ガスを供給するための水素ガスラインであり、
当該水素ガスライン１１上には上記改質反応触媒層の昇
温完了後における原料ガスおよび水蒸気の供給時に関す
る調節弁１２を設けている。

次に、かかる構成の燃料改質装置において、改質反応触
媒層および変成触媒層の昇温を行なう際には、前述した
如くまず窒素ガスライン９を通して供給される窒素ガス
を加熱器１０で加熱して改質管２内へ供給すると共に、
燃焼室４で得られる高温加熱ガスを改質管２の外側に供
給することにより、改質管２内の改質反応触媒層を窒素
ガスによって一定温度まで昇温し、さらに当該窒素ガス
を改質管２より変成器８へ導入することにより、その変
成触媒層を窒素ガスによって一定温度まで昇温する。そ
の後、同様にして水蒸気ライン７を通して供給される水
蒸気を同様の経路で供給することにより、改質管２の改
質反応触媒層および変成器８の変成触媒層の反応温度ま
での昇温を水蒸気によって行なう。

かようにして昇温を行なった後、原料ガスライン６およ
び水蒸気ライン７を通して供給される原料ガスおよび水
蒸気を混合させて上記改質管２内へ供給開始すると同時
に、調節弁１２を開き水素ガスライン１１を通して原料
ガスライン６に水素ガスを注入する。そして、この水素
ガスを注入することにより、改質管２の改質反応触媒層
および変成器８の変成触媒層が賦活されて速やかに反応
が開始されることになる。なおこの場合、水素ガスの注
入量は実験の結果高々原料ガス供給量の４〜５％程度で
充分であるが、改質反応触媒層の温度を監視しながら改
質反応が開始されるまで増量するようにする。

上述したように本実施例では、内部に改質反応触媒層が
設けられた改質管２の内側に原料ガスライン６および水
蒸気ライン７を通して供給される原料ガスおよび水蒸気
の混合ガスを導入し、且つ前記改質管２の外側を燃焼ガ
スライン３を通して供給される燃焼ガスを燃焼室４のバ
ーナ５での燃の改質ガスを変成器８を介して負荷として
の燃料電池へ供給するようにした燃料改質装置において
、上記原料ガスライン６に水素ガスを供給する水素ガス
ライン１１を設け、且つ当該水素ガスライン１１上に上
記改質反応触媒層の昇温完了後における上記原料ガスお
よび水蒸気の供給時に関する調節弁１２を設けて構成し
たものである。

従って、昇温完了後における原料ガスおよび水蒸気の改
質管２への供給と略同時に水素ガスを注入して改質反応
触媒層および変成触媒層を賦活させることにより、速や
かにその反応を開始させることができ、その結果−早く
改質ガスを生成し負荷である燃料電池へ供給してシステ
ムの起動時間を短縮することが可能となる。

尚、上記実施例では負荷として燃料電池を例にあげ、且
つその触媒機能の低下を抑制する目的で上記変成器８を
備えたが、これは不可欠なものではなく省略することが
できるものである。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、昇温後における原
料ガスおよび水蒸気の供給と略同時に改質反応を速やか
にかつ確実に開始することが可能な燃料改質装置が提供
できる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示す構成図である。 １・・・燃料改質装置本体、２・・・改質管、３・・・
燃焼ガスライン、４・・・燃焼室、５川バーナ、６・・
・原料ガスライン、７・・・水蒸気ライン、訃・・変成
器、９・・・窒素ガスライン、１ｏ・・・加熱器、１１
・・・水素ガスライン、１２・・・調節弁。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内部に改質反応触媒層が設けられた改質管の内側に原料
   ガスラインおよび水蒸気ラインを通して供給される原料
   ガスおよび水蒸気の混合ガスを導入し、且つ前記改質管
   の外側を燃焼室での燃焼でるようにした燃料改質装置に
   おいて、前記原料ガスラインに水素ガスを供給する水素
   ガスラインを設け、且つ当該水素ガスライン上に前記改
   質反応触媒層の昇温完了後における前記原料ガスおよび
   水蒸気の供給時に関する調節弁を設けて成ることを特徴
   とする燃料改質１ｉ置。