JPS6186935A - 反応装置およびこの反応装置を用いる燃料電池発電方法 - Google Patents

反応装置およびこの反応装置を用いる燃料電池発電方法

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JPS6186935A
JPS6186935A JP59209561A JP20956184A JPS6186935A JP S6186935 A JPS6186935 A JP S6186935A JP 59209561 A JP59209561 A JP 59209561A JP 20956184 A JP20956184 A JP 20956184A JP S6186935 A JPS6186935 A JP S6186935A
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Hayamizu Ito
伊東 速水
Yoshiaki Takatani
高谷 芳明
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    • H01M8/0612Combination 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
    • H01M8/0625Combination 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
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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】 産業上の利用分野 本発明は、コンパクトで高性能の反応装゛1゛tおよび
この反応装置−+ffi ’ir:用いる、−1効率の
良好な1伏第3[民池発准方法に関するものである。
従来の伎イd1 従来、触媒を用いた反応装置としては、ト次呪諺などの
バーナーで・燃焼した加熱ガスを熱源として用いる熱交
換型反応装置iRが良く知られている。
発明が解決しようとする・1−i1頭点上記従来の反応
装置は、バーナーまたは樗焼順で発生した1、裟焼加熱
ガスの熱を、輻射あるいは対流1云熱により1ズ応;呻
す某、′蕾に1云熱するため、゛云−1(;氏抗が大き
く熱効率が良くない。−また・t、隘゛掛が低カロリー
ガスで組成の変動が激しい場合、安定、′大暁、τ困)
>[1:であるという間”頂点があった。
本発明は一ヒ記のljj k頂点を解決するためになさ
れたもので、安定に燃焼でき、高い熱効率を発揮する触
媒反応装置およびこの反応装置1tを慮1::1. +
、二池′、二五装置j、7fのオフガス制用システムの
反応装置;tとして用いる方法のs’w 供を目的とす
るものである。。
間旬点を)眸、失するだめの手段 本1d明の反応装fijtは、一方の面に光熱反I芯用
;胛謀の担持層、コーチインク1曽または充填層を形成
し、曲刃の面に吸熱反応用触1県の担持IW、コーチイ
ンク・・蕾または充填層を形成したエレメントを蹟5苦
したことを特徴としている。
また本う6明の反応装置を用いる燃料直池発直方法、・
ま、一方の面に発熱1y’応用触1渫の担持1・浦、コ
ーチインク〜または7℃ねt !’ril ’に形成し
、油力の面ンこ1吸熱j1.−6 用;lJ3 ’楯の
担持1・Δ、コーチインクトΔまたは充填層を形成した
エレメントを積1−シた反1芯装、4を、Is f−E
l屯池のP料ガス改質器として用いることを!待機とし
ている。
作用 @熱反応用触媒t・力で生成した熱が隔壁を通して1云
;−、Ilされ、吸熱反応用触媒jΔにおける吸醜反応
の熱71泉として、ド1[用される。
実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第1
図は両1i1$ f楳とも担持またはコーチインク゛す
る場合を示している。すなわち隔壁lの一方の面に@外
反1芯用触媒の担持層またはコーティング層2を形成し
、隔壁lの油力の面に吸熱反応用帥gの担持・・Δまた
はコーチインク11・、填3を形成してエレメントを構
r戊する。このエレメントのf夏数1女を一定量1浦で
表裏に交互に1頃番に債1・Δして発熱反応カス通路4
および吸d)反j志ガス通路5を形成するっ矢印A(d
発Aト反応ガスの流れ方向、矢印Bは吸−ベ)反応ガス
の流れ方向を示している。担持層は多孔質担体などを予
め1’p ’y’:t、 1に1没けておいて、これに
触媒を担持させて形成する。
第2図に示すように、吸熱反応触1楳を担持;酒まだは
コーティング層3とし、発熱反応用rI!ll媒を充填
層6とする場合もある。
また第3図に示すように、発熱反応用I弛1楳を担持層
またはコーティング層2とし、吸9ト反応用1ffj煤
を充填、響7とする場合もある。
さらに第4図に示すように、@熱反応用触媒および吸熱
反応用1哩′楳を充填層6.7とする場合もある。
第5図〜第8図は本発明の反応装置を、燃料雀池用メタ
ノールリフオーマ−として利用する例を示している。第
5図において、1は隔壁(プレート)、8はH2燃・焼
昧媒担持面、10はメタノールリフオーミングl1ll
l!煤担持面、11はスペーサであるっej5図に示す
各プレートを第6図に示すように侍2Δし、第7図に示
すように本体壁12で被覆して反応装置を形成する。矢
印Cで示す方向に燃14′(匡池オフガスなどのH2リ
ッチガスを供給すると、H2撚焼融煤担持而8で、H2
+l/202−H2Oの発熱反応が起こり、第8図に示
すように矢印Gの方向に勢多動する。燃・暁徘ガヌは矢
印りの方向に排出される。一方、矢印Eの方向にメタノ
ールとスチームの混合ガスが供給され、メタノ−!レリ
フオーミンク触媒担持面10で、CH30H+ l−I
20− CO2+31(2の吸パ反応が11eこり、少
量のC○、H2Oを含むH2、CO2は矢印Fの方向に
排出される。
々′S9図および第1θ図はフィン15を設けた反応装
f’jの例を示している。燃料電池オフガス中のh2リ
ッチガスを燃・暁させるためのT(2,l然1.3°ム
触媒担持I・1噌13とメタノールシリフォーミング融
媒担持IB’4714とを交互に配列し、red 1 
Bで発生した熱を@接した層14に伝達供給し、i・;
! 14のリフオーミンク反応の熱源として利用する。
曲の構成は第51図〜第8図の場合と同様である。
つぎに本発明の反応装置を燃料電池全社装置のメタノー
ルリフオーマ−として用いる場合のフローを第11図に
示す。リフオーマ一本に16からの改質ガス(−例とし
てH274VO1%、C○2〜′○工O・b、CO22
4■01%)は・燃料電池本体17へ供給されて燃料と
して(重用される。燃料電池本体17において、水素極
ではH2→2H+ 2e−の反応が起こり、酸素’jl
i’−テ(’l: 1 / 2 ’J2 + 2 H”
 +28−−H20の反応が11こる。燃料、■池本体
17からのオフガス(余剰力ス)(−例としてH246
VO工%、CO4v’o工%、C0250V○1%)は
空気とともにリフオーマ一本体16に供給されH2原と
して利用される。18はメタノールタンク、20は純水
タンク、21ばrJ2ボン−く、22はメタノール・水
蒸発加櫻123は熱交換+’!&s24は起動用加熱器
、25は制仰藩、26 +−i蓄″混池である。
つき゛に第12図および第13区に基づいて、反]志装
]角の温度分布を比l咬する。第12図は本究明の反応
装置の温度分布を示し、第13図は従来の反・志裂、!
イの温度分画を示している。第12図に示すように、発
熱反応で発生しだ熱はガス側の伝熱抵抗に比べて金属側
の伝熱抵抗が非常に小さく、しかも一方で吸熱反応が起
こっているため、熱エネルギーの移動(、ま金、′よ側
へ起こる。CtニーZn酬媒でツタノー/L/ IJフ
オーミングヴ応を250’Cの温度で起こす場合、本発
明では、加二塾側のl温度が252°Cでよいが、従来
の加熱方式では第13図に示すように、950°Cの加
熱ガスを必要とする。つまり本究明は熱交換効率の高い
省エネルギー型の反応装置とすることができる。しかも
従来のように加熱ガス流量を多量に流す必要がないだめ
コンパクト化できる。
究明の効果 本発明は上記のように構成されているので、つぎのよう
な効果を奏する。
(1)  従来の反応層・壇では、燃焼炉バーナーの儒
焼加熱のため低カロリーガス・燃料組成変動が激しい場
合には安定燃焼が困難であるが、本発明では触媒Δ温度
をバーナーなどで加熱外温した後、触媒1ズ応でこれら
の安定燃焼が困う推なガスも安定に燃焼でき、燃料電池
発成装置のオフガス利用システムの反応装置として有効
である。
(2)従来の反応装置1イは置型反応器であり、融媒、
1−の厚みを薄くすることに限界があるが、本発明の反
応装置では、薄い触媒層とすることが可能であり、装置
のコンパクト化と触媒反応層の温度分布が均一化できる
ため、反応の均一化が達成できる。
(3)従来の反応装置の加熱方式では、熱伝達1購は輻
射・対流伝熱が主となり、そのため伝熱効率が良くない
。一方、本発明の担持・コーティング法では、その主伝
達機構は隔壁−触媒層間の伝導伝熱となり、その熱交換
効率が良いため省エネルギー反応装置となる。
【図面の簡単な説明】
第11A−第4図は本発明の反応装置のエレメントの一
例を示すl断面説明図、第5図はエレメントのi斗予見
図、第61図はエレメントを+貢層した状態を示す斜視
図、鴎7図は反応装装置の外1規図、第8図は反応装荷
を燃料電池用メタノ−7レリフオーマーとして利用する
嚇合の反応4攪構説明図、第9図はフィン付の反応装置
の一例を示す斜視図、第10図は第9図の内部の要部を
示す断面説明図、第11図は本発明の反応装置を燃料電
池発成装置のメタノールリフオーマ−として用いる場合
のフローシート、第12図は本発明の、又応装置の温度
分布図、第13図は11f末の反応装置の温度分布図で
ある。 1・・隔壁、2・・・発熱反応用触媒の担持層またはコ
ーチインブトΔ、3・・吸熱反応用触・楳の担持層まだ
・1まコーティング;・詔、4・・・発熱反応ガス通路
、5・・・吸熱反応ガス通路、6・・・発熱用融媒の充
填層、7・・・吸熱反応用触媒の充填層、8・・・H2
燃焼触媒担荷而、lO・・・メタノールシリ担持−ミン
グ触媒担持而、11・・・スペーサ、12・・・本体壁
、13・・・H2燃2:4 filll楳担持t、’弓
、14・・・メタノールシリフォーミング1[i!!’
煤担持1・Δ、15・・フィン、16・・・リフオーマ
一本体、17・・・燃料混池本体、18・・・メタノー
ルタンク、20・・・純水タンク、21・・・N2ボン
ベ、22・・・メタノール・水蒸発加熱器、23・・・
熱交換器、24・・・起動゛用加熱器、25・・・制御
器、26・・・蓄電池 出 願人 川崎重工業株式会社 代 理 人  弁理士 塩 出 真 −1、′・パ:;
つ 第1図 第2図 第づ図 フインダ層 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一方の面に発熱反応用触媒の担持層、コーティング
    層または充填層を形成し、他方の面に吸熱反応用触媒の
    担持層、コーティング層または充填層を形成したエレメ
    ントを積層したことを特徴とする反応装置。 2 エレメントにフィンを取り付けた特許請求の範囲第
    1項記載の反応装置。 3 一方の面に発熱反応用触媒の担持層、コーティング
    層または充填層を形成し、他方の面に吸熱反応用触媒の
    担持層、コーティング層または充填層を形成したエレメ
    ントを積層した反応装置を、燃料電池の燃料ガス改質器
    として用いることを特徴とする燃料電池発電方法。
JP59209561A 1984-10-05 1984-10-05 反応装置およびこの反応装置を用いる燃料電池発電方法 Granted JPS6186935A (ja)

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