JPS62138303A - 燃料電池の燃料改質装置 - Google Patents
燃料電池の燃料改質装置Info
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- JPS62138303A JPS62138303A JP60275943A JP27594385A JPS62138303A JP S62138303 A JPS62138303 A JP S62138303A JP 60275943 A JP60275943 A JP 60275943A JP 27594385 A JP27594385 A JP 27594385A JP S62138303 A JPS62138303 A JP S62138303A
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- JP
- Japan
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- fuel
- gas
- reformed gas
- heating
- reactor
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- H—ELECTRICITY
- 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
- B01B—BOILING; BOILING APPARATUS ; EVAPORATION; EVAPORATION APPARATUS
- B01B1/00—Boiling; Boiling apparatus for physical or chemical purposes ; Evaporation in general
- B01B1/005—Evaporation for physical or chemical purposes; Evaporation apparatus therefor, e.g. evaporation of liquids for gas phase reactions
-
- 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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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】
〔発明の技術分野〕
本発明は燃料電池の燃料改質装置に関するものである。
燃料電池の構成は、大きくは燃料を水素ガスに改質する
改質器と、この改質器から発生した水素ガスを空気（酸
素）と反応させて水と電気エネルギに変える燃料電池本
体とからなっている。従来、燃料電池の開発は液化天然
ガスを燃料として使用するプラント級の大型のものが主
であったが、最近では自動車等で手軽に搬送できる小型
の燃料電池の開発も要望されている。
改質器と、この改質器から発生した水素ガスを空気（酸
素）と反応させて水と電気エネルギに変える燃料電池本
体とからなっている。従来、燃料電池の開発は液化天然
ガスを燃料として使用するプラント級の大型のものが主
であったが、最近では自動車等で手軽に搬送できる小型
の燃料電池の開発も要望されている。
このような小型の燃料電池では、一般に燃料としてメタ
ノールと水の混合液体が使用される場合があり、この混
合燃料を気化し、反応器において高温で水素ガス主体の
改質ガスを発生させるようにしている。この混合燃料を
改質ガスにする燃料改質装置では反応器が最も高温にな
り、このため反応器から出る高温の改質ガスを燃料電池
本体に供給する前に熱交換器によって熱回収するように
している。
ノールと水の混合液体が使用される場合があり、この混
合燃料を気化し、反応器において高温で水素ガス主体の
改質ガスを発生させるようにしている。この混合燃料を
改質ガスにする燃料改質装置では反応器が最も高温にな
り、このため反応器から出る高温の改質ガスを燃料電池
本体に供給する前に熱交換器によって熱回収するように
している。
しかし、このような熱交換器の存在は装置の小型化にと
って不利になり、また可搬性の向上にもマイナスになる
。
って不利になり、また可搬性の向上にもマイナスになる
。
本発明の目的は、反応器から改質ガスと共に散逸する熱
を低減することによって、後工程で改質ガスから熱を回
収する熱交換器を不要または小型化することを可能にす
る燃料改質装置を提供することにある。
を低減することによって、後工程で改質ガスから熱を回
収する熱交換器を不要または小型化することを可能にす
る燃料改質装置を提供することにある。
上記目的を達成する本発明の燃料改質装置は、気化した
燃料を加熱によって水素ガス主体の改質ガスに変化させ
る反応器の出口に、多孔質セラミックスからなる改質ガ
ス通過層を設けたことを特徴とするものである。
燃料を加熱によって水素ガス主体の改質ガスに変化させ
る反応器の出口に、多孔質セラミックスからなる改質ガ
ス通過層を設けたことを特徴とするものである。
以下、本発明を図に示す実施例により説明する。
第３図は、メタノールと水との混合燃料を使用する場合
の燃料電池のシステム図である。３０は詳細を後述する
改質器であり、上記メタノールと水との混合燃料を１５
０〜５００℃の高温で反応させて水素ガスを主成分とす
る改質ガスにし、それを燃料電池本体３１に供給するよ
うにしている。この改質器３０での反応は、次の反応式
で表される吸熱反応である。
の燃料電池のシステム図である。３０は詳細を後述する
改質器であり、上記メタノールと水との混合燃料を１５
０〜５００℃の高温で反応させて水素ガスを主成分とす
る改質ガスにし、それを燃料電池本体３１に供給するよ
うにしている。この改質器３０での反応は、次の反応式
で表される吸熱反応である。
ＣＨ３０Ｈ＋Ｈ２０−３Ｈ２＋Ｃ（ｈ １１．８ ｋ
ｃａｌ上記燃料電池本体３１には別に空気が供給され、
上記改質ガス中の水素ガスがこの空気中の酸素と反応さ
せられて水と電気を発生する。この電気は直流のまま使
用することもできるが、インバータ３２で変換すれば交
流としても使用することができる。
ｃａｌ上記燃料電池本体３１には別に空気が供給され、
上記改質ガス中の水素ガスがこの空気中の酸素と反応さ
せられて水と電気を発生する。この電気は直流のまま使
用することもできるが、インバータ３２で変換すれば交
流としても使用することができる。
第１，２図は、本発明の実施例による上記改質器３０を
示すものである。１は環状に形成された燃料蒸発器で、
その周囲に複数の燃料供給ノズル２．−−−−−・、２
が取り付けられている。この燃料供給ノズル２はメタノ
ールと水との混合燃料を燃料蒸発器１内に供給する。こ
のような燃料蒸発器１の下にはバーナ３が設けられ、こ
のバーナ３によって燃料蒸発器１が直接加熱され、燃料
供給ノズル２から供給された液状の燃料が気化されるよ
うになっている。
示すものである。１は環状に形成された燃料蒸発器で、
その周囲に複数の燃料供給ノズル２．−−−−−・、２
が取り付けられている。この燃料供給ノズル２はメタノ
ールと水との混合燃料を燃料蒸発器１内に供給する。こ
のような燃料蒸発器１の下にはバーナ３が設けられ、こ
のバーナ３によって燃料蒸発器１が直接加熱され、燃料
供給ノズル２から供給された液状の燃料が気化されるよ
うになっている。
燃料蒸発器ｌの上面には環形状に沿って複数の反応管４
．−・−−−−−・、４が垂直に立設され、それぞれ燃
料蒸発器１の内部と連通している。反応管４の中には、
ペレット状の白金、ロジウム。
．−・−−−−−・、４が垂直に立設され、それぞれ燃
料蒸発器１の内部と連通している。反応管４の中には、
ペレット状の白金、ロジウム。
あるいは銅系などの触媒が充填された触媒層５が、グラ
スウール層１３．１３に支持されて設けられている。こ
れら燃料蒸発器１と反応管４からなる一体構造体の全周
囲は、筒状の内壁８と、グラスウール、セラミックウー
ル、あるいはそれらのフオーム等からなる断熱層９と、
外壁１０からなる断熱部で囲まれ、さらに内壁８の内側
に多孔質セラミックスからなるガス通過層１４が設けら
れている。
スウール層１３．１３に支持されて設けられている。こ
れら燃料蒸発器１と反応管４からなる一体構造体の全周
囲は、筒状の内壁８と、グラスウール、セラミックウー
ル、あるいはそれらのフオーム等からなる断熱層９と、
外壁１０からなる断熱部で囲まれ、さらに内壁８の内側
に多孔質セラミックスからなるガス通過層１４が設けら
れている。
上記複数の反応管４．−・・−・−２４の上端出口には
、多孔質セラミックスからなる改質ガス通過層１５を介
して集合部６が設けられている。同時に集合部６の下面
は筒状の内壁８の上端を閉塞状態にし、バーナ３の加熱
ガスが上方へ抜けないようにしてル）る。このような内
壁８の上部には、多数の排気孔１１．−・−、１１が断
熱層９、外壁１０を通って外側へ連通ずるように設けら
れており、加熱ガスが上記ガス通過層１４を経由して外
側へ排出されるようになっている。
、多孔質セラミックスからなる改質ガス通過層１５を介
して集合部６が設けられている。同時に集合部６の下面
は筒状の内壁８の上端を閉塞状態にし、バーナ３の加熱
ガスが上方へ抜けないようにしてル）る。このような内
壁８の上部には、多数の排気孔１１．−・−、１１が断
熱層９、外壁１０を通って外側へ連通ずるように設けら
れており、加熱ガスが上記ガス通過層１４を経由して外
側へ排出されるようになっている。
また、複数の反応管４．・−・−・−９４の長さ方向の
中間位置には、これら複数の反応管に囲まれた内側空間
に、多数の透孔１２ ａ 、 −−−−−−−、１２ａ
を有する分散板１２が取り付けられている。
中間位置には、これら複数の反応管に囲まれた内側空間
に、多数の透孔１２ ａ 、 −−−−−−−、１２ａ
を有する分散板１２が取り付けられている。
この分散板１２は、環状の燃料蒸発器１の中央空間を上
方へ通り抜けるバーナ３の加熱ガスを均一分散させ、各
反応管４の外壁に万遍なく接触させる。すなわち、分散
板１２は加熱制御機能を有し、その透孔１２ａの数や開
口面積を種々変えることにより、必要とする加熱制御が
可能になっている。
方へ通り抜けるバーナ３の加熱ガスを均一分散させ、各
反応管４の外壁に万遍なく接触させる。すなわち、分散
板１２は加熱制御機能を有し、その透孔１２ａの数や開
口面積を種々変えることにより、必要とする加熱制御が
可能になっている。
上述の装置において、燃料供給ノズル２から燃料蒸発器
１に吐出されたメタノールと水との燃料気体は瞬間的に
蒸発し、複数の反応管４゜−・−・・・、４の中に分散
流入して触媒層５の隙間を通過するとき前述した吸熱反
応を行い、主として水素ガスと炭酸ガスからなる改質ガ
スになる。
１に吐出されたメタノールと水との燃料気体は瞬間的に
蒸発し、複数の反応管４゜−・−・・・、４の中に分散
流入して触媒層５の隙間を通過するとき前述した吸熱反
応を行い、主として水素ガスと炭酸ガスからなる改質ガ
スになる。
この改質ガスには副生物として一酸化炭素、メタンガス
などのほか、未反応のメタノール、水の残留物等も含ま
れている。この改質ガスは多孔質セラミックスの改質ガ
ス通過層１５を抜けて集合部６に集合したのち、出ロア
から前述した燃料電池本体３１へ送られる。ここで多孔
質セラミックスは熱を回収する機能を有するため、上記
改質ガス通過層１５を通り抜ける改質ガスから熱を奪い
、温度を低下させる。
などのほか、未反応のメタノール、水の残留物等も含ま
れている。この改質ガスは多孔質セラミックスの改質ガ
ス通過層１５を抜けて集合部６に集合したのち、出ロア
から前述した燃料電池本体３１へ送られる。ここで多孔
質セラミックスは熱を回収する機能を有するため、上記
改質ガス通過層１５を通り抜ける改質ガスから熱を奪い
、温度を低下させる。
・上述した燃料改質装置によると、反応管４の出口に多
孔質セラミックスからなる改質ガス通過層１５を設けて
いるため、反応管４で発生した高温に加熱された改質ガ
スが改質ガス通過層１５を通過するとき、その多孔質セ
ラミックスの効果により熱が回収され、出口側のガス温
度が低下する。そのため、後工程において改質ガスから
熱回収するために設ける熱交換器を不要にし、または小
型化することができ、それによって燃料電池全体の可搬
性を向上することができる。
孔質セラミックスからなる改質ガス通過層１５を設けて
いるため、反応管４で発生した高温に加熱された改質ガ
スが改質ガス通過層１５を通過するとき、その多孔質セ
ラミックスの効果により熱が回収され、出口側のガス温
度が低下する。そのため、後工程において改質ガスから
熱回収するために設ける熱交換器を不要にし、または小
型化することができ、それによって燃料電池全体の可搬
性を向上することができる。
また、上記装置は、反応管４から熱が散逸するのを低減
するため加熱効率を高め、バーナ３の燃料消費量を少な
くすることができる。
するため加熱効率を高め、バーナ３の燃料消費量を少な
くすることができる。
上述したように本発明の燃料改質装置は、気化した燃料
を加熱によって水素ガス主体の改質ガスに変化させる反
応器の出口に、多孔質セラミックスからなる改質ガス通
過層を設けたので、多孔質セラミックスの効果により反
応器から出る改質ガスの熱を回収して出口側のガス温度
を低下するため、後工程に設ける熱回収用の熱交換器を
不要にするか、または小型化することができる。また、
反応器からの熱の散逸を低減するためｊ＞ｎ熱効率を向
上し、加熱源の燃料消費量を低減することができる。
を加熱によって水素ガス主体の改質ガスに変化させる反
応器の出口に、多孔質セラミックスからなる改質ガス通
過層を設けたので、多孔質セラミックスの効果により反
応器から出る改質ガスの熱を回収して出口側のガス温度
を低下するため、後工程に設ける熱回収用の熱交換器を
不要にするか、または小型化することができる。また、
反応器からの熱の散逸を低減するためｊ＞ｎ熱効率を向
上し、加熱源の燃料消費量を低減することができる。
第１図は本発明の実施例による燃料電池の燃料改質装置
の縦断面図、第２図は第１図の■−■矢視図、第３図は
上記燃料改質装置が適用される燃料電池のシステム図で
ある。 １−燃料蒸発器、 ２−燃料供給ノズル、３・−バーナ
、 ４−反応管（反応器）、 ６−集合部、 １５−
− （多孔質セラミックスの）改質ガス通過層。 第１図 ア 第２図 第３図
の縦断面図、第２図は第１図の■−■矢視図、第３図は
上記燃料改質装置が適用される燃料電池のシステム図で
ある。 １−燃料蒸発器、 ２−燃料供給ノズル、３・−バーナ
、 ４−反応管（反応器）、 ６−集合部、 １５−
− （多孔質セラミックスの）改質ガス通過層。 第１図 ア 第２図 第３図
Claims (1)
- 気化した燃料を加熱によって水素ガス主体の改質ガスに
変化させる反応器の出口に、多孔質セラミックスからな
る改質ガス通過層を設けたことを特徴とする燃料電池の
燃料改質装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60275943A JPH0684241B2 (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 燃料電池の燃料改質装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60275943A JPH0684241B2 (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 燃料電池の燃料改質装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62138303A true JPS62138303A (ja) | 1987-06-22 |
| JPH0684241B2 JPH0684241B2 (ja) | 1994-10-26 |
Family
ID=17562588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60275943A Expired - Lifetime JPH0684241B2 (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 燃料電池の燃料改質装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0684241B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113471490A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-10-01 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种新型燃料电池热电联供系统及运行方法 |
| CN114212755A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-03-22 | 武汉氢能与燃料电池产业技术研究院有限公司 | 一种高效紧凑甲醇制氢反应器 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51111941A (en) * | 1975-03-27 | 1976-10-02 | Daiichi Netsukou Kk | Utilization method of exhaust heat of heating furnace & heating furnac e structured to utilize exhaust heat |
| JPS56149900U (ja) * | 1980-04-11 | 1981-11-10 | ||
| JPS5978904A (ja) * | 1982-10-23 | 1984-05-08 | Jgc Corp | 炭化水素の水蒸気改質反応器 |
| JPS59203372A (ja) * | 1983-05-02 | 1984-11-17 | Hitachi Ltd | 燃料電池用燃料改質装置 |
-
1985
- 1985-12-10 JP JP60275943A patent/JPH0684241B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51111941A (en) * | 1975-03-27 | 1976-10-02 | Daiichi Netsukou Kk | Utilization method of exhaust heat of heating furnace & heating furnac e structured to utilize exhaust heat |
| JPS56149900U (ja) * | 1980-04-11 | 1981-11-10 | ||
| JPS5978904A (ja) * | 1982-10-23 | 1984-05-08 | Jgc Corp | 炭化水素の水蒸気改質反応器 |
| JPS59203372A (ja) * | 1983-05-02 | 1984-11-17 | Hitachi Ltd | 燃料電池用燃料改質装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113471490A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-10-01 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种新型燃料电池热电联供系统及运行方法 |
| CN113471490B (zh) * | 2021-07-16 | 2022-08-05 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种燃料电池热电联供系统及运行方法 |
| CN114212755A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-03-22 | 武汉氢能与燃料电池产业技术研究院有限公司 | 一种高效紧凑甲醇制氢反应器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0684241B2 (ja) | 1994-10-26 |
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