JPS62138307A - 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
- Publication number
- JPS62138307A JPS62138307A JP60275949A JP27594985A JPS62138307A JP S62138307 A JPS62138307 A JP S62138307A JP 60275949 A JP60275949 A JP 60275949A JP 27594985 A JP27594985 A JP 27594985A JP S62138307 A JPS62138307 A JP S62138307A
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- JP
- Japan
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- fuel
- fins
- reaction tubes
- longitudinal direction
- reaction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (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】
〔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。
（従来技術〕
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を使用する場合があり、この混合
燃料を高温で反応させて水素ガス主体の改質ガスを発生
させるようにしている。このような混合燃料を触媒を充
填した長尺の反応管内に通過させて反応させる場合、反
応管の外表面に流す加熱ガスの温度分布は下流側に向か
うほど低（なっている。
ノールと水の混合液体を使用する場合があり、この混合
燃料を高温で反応させて水素ガス主体の改質ガスを発生
させるようにしている。このような混合燃料を触媒を充
填した長尺の反応管内に通過させて反応させる場合、反
応管の外表面に流す加熱ガスの温度分布は下流側に向か
うほど低（なっている。
しかし、このように加熱ガスの温度が下流に向かうほど
低くなることによって、反応管の長手方向の温度分布は
均一でなくなり、それによって反応管内での反応効率は
低下するため、改質ガス中に含まれる副産物が多くなり
、燃料電池本体での発電効率を低下させる原因になる。
低くなることによって、反応管の長手方向の温度分布は
均一でなくなり、それによって反応管内での反応効率は
低下するため、改質ガス中に含まれる副産物が多くなり
、燃料電池本体での発電効率を低下させる原因になる。
本発明の目的は反応管の長手方向の温度分布を均一にし
、反応効率を向上する燃料改質装置を提供することにあ
る。
、反応効率を向上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、触媒を充
填した反応管の一端側に加熱ガスの供給部を配置し、こ
の反応管の外表面に長手方向に沿ってフィンを設けると
共に、このフィンの面積を前記加熱ガスの流れの下流側
に位置するものほど大きくしたことを特徴とするもので
ある。
填した反応管の一端側に加熱ガスの供給部を配置し、こ
の反応管の外表面に長手方向に沿ってフィンを設けると
共に、このフィンの面積を前記加熱ガスの流れの下流側
に位置するものほど大きくし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５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。
ＣＨｉＯＨ＋Ｉ＋２０ −’３Ｈ，＋ＣＯｚ −１１
，８ｋｃａｌ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
ままでも使用できるが、インバータ３２によって変換す
れば交流としても使用することができる。
，８ｋｃａｌ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
ままでも使用できるが、インバータ３２によって変換す
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。■は環状に形成された燃料蒸発器で、
その周囲の複数個所に燃料供給用のノズル２．−・・・
・・、２が取り付けられ、メタノールと水との混合燃料
が内部へ供給されるようになっている。燃料蒸発器工の
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が直接加熱されることにより液状の燃料が気化
されるようになっている。
示すものである。■は環状に形成された燃料蒸発器で、
その周囲の複数個所に燃料供給用のノズル２．−・・・
・・、２が取り付けられ、メタノールと水との混合燃料
が内部へ供給されるようになっている。燃料蒸発器工の
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が直接加熱されることにより液状の燃料が気化
されるようになっている。
燃料蒸発器１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ている。
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ている。
上記複数の反応管４．・−・−９４の上端には、これら
反応管の内部と連通ずる集合部６が接続され、同時に集
合部６はその下面によって筒状の内壁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
ている。このような内壁８の上部には、多数の排気孔１
１゜・・・−・−・、１１が断熱層９．外壁１０を通っ
て外側へ連通するように設けられている。また、各反応
管４の外表面には長さ方向に沿って複数枚のフィン１２
、−・−・、１２が取り付けられ、加熱ガスから熱を吸
収しやすくしである。かつ、そのフィン１２の面積はバ
ーナ３から上昇する加熱ガスの流れ方向に沿って下流側
に向かうほど大きくなるように形成されている。
反応管の内部と連通ずる集合部６が接続され、同時に集
合部６はその下面によって筒状の内壁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
ている。このような内壁８の上部には、多数の排気孔１
１゜・・・−・−・、１１が断熱層９．外壁１０を通っ
て外側へ連通するように設けられている。また、各反応
管４の外表面には長さ方向に沿って複数枚のフィン１２
、−・−・、１２が取り付けられ、加熱ガスから熱を吸
収しやすくしである。かつ、そのフィン１２の面積はバ
ーナ３から上昇する加熱ガスの流れ方向に沿って下流側
に向かうほど大きくなるように形成されている。
上述の装置において、燃料蒸発器ｌで気化されたメタノ
ールと水との燃料気体は、複数の反応管４．・−ｍ−−
−・、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るが、反応管４が長手
方向に均一な温度分布となるように所要の反応温度に加
熱されていれば少なくすることができる。このようにし
て反応管４で発生した改質ガスは上方の集合部６に集合
し、次いで出ロアから前述した燃料電池本体３１へ送ら
れる。
ールと水との燃料気体は、複数の反応管４．・−ｍ−−
−・、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るが、反応管４が長手
方向に均一な温度分布となるように所要の反応温度に加
熱されていれば少なくすることができる。このようにし
て反応管４で発生した改質ガスは上方の集合部６に集合
し、次いで出ロアから前述した燃料電池本体３１へ送ら
れる。
上述した燃料改質装置では、反応管４の外表面に加熱ガ
スから熱を吸収するためのフィン１２を取り付け、その
フィン１２の面積を加熱ガス流の下流側に位置するもの
ほど大きくするようにしている。そのため、バーナ３か
ら供給される加熱ガスの温度は下流側はど低くなってい
るが、フィン１２を介して反応管４に供給される熱量は
長手方向に全体的に平均化され、均一な温度分布にする
ことができる。したがって、反応管４での反応効率は向
上し、副生物の発生を少なくすることができ、それによ
って燃料電池本体３１での発電効率を向上することがで
きる。
スから熱を吸収するためのフィン１２を取り付け、その
フィン１２の面積を加熱ガス流の下流側に位置するもの
ほど大きくするようにしている。そのため、バーナ３か
ら供給される加熱ガスの温度は下流側はど低くなってい
るが、フィン１２を介して反応管４に供給される熱量は
長手方向に全体的に平均化され、均一な温度分布にする
ことができる。したがって、反応管４での反応効率は向
上し、副生物の発生を少なくすることができ、それによ
って燃料電池本体３１での発電効率を向上することがで
きる。
なお、反応管４の外表面に設けるフィン１２は、上記実
施例のように長手方向に直線状に形成したものに限らず
、第３図に示すように多数の円板状のフィン１２を長手
方向に多段に設けたものでもよく、あるいは第４図のよ
うに長手方向に螺旋状に連続させたフィン１２であって
もよい。ただし、いずれの形状にする場合にも、フィン
１２の面積は加熱ガス流の下流側に位置するものほど大
きくなるよう”にしなければならない。
施例のように長手方向に直線状に形成したものに限らず
、第３図に示すように多数の円板状のフィン１２を長手
方向に多段に設けたものでもよく、あるいは第４図のよ
うに長手方向に螺旋状に連続させたフィン１２であって
もよい。ただし、いずれの形状にする場合にも、フィン
１２の面積は加熱ガス流の下流側に位置するものほど大
きくなるよう”にしなければならない。
上述したように本発明の燃料改質装置は、触媒を充填し
た反応管の一端側に加熱ガスの供給部を配置し、この反
応管の外表面に長手方向に沿ってフィンを設けると共に
、このフィンの面積を前記加熱ガスの流れの下流側に位
置するものほど大きくしたので、フィンを介して反応管
に供給される熱量は全体的に平均化され、反応管の長手
方向の温度分布を均一にすることができ、それによって
反応効率を向上することができる。
た反応管の一端側に加熱ガスの供給部を配置し、この反
応管の外表面に長手方向に沿ってフィンを設けると共に
、このフィンの面積を前記加熱ガスの流れの下流側に位
置するものほど大きくしたので、フィンを介して反応管
に供給される熱量は全体的に平均化され、反応管の長手
方向の温度分布を均一にすることができ、それによって
反応効率を向上することができる。
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．
４図はそれぞれ他の実施態様によるフィンを取り付けた
反応管の正面図、第５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、 ５−触媒層、６−・集合部、 １
２・・フィン。 第１図 第２図
置の縦断面図、第２図は第１図の■−■矢視図、第３．
４図はそれぞれ他の実施態様によるフィンを取り付けた
反応管の正面図、第５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、 ５−触媒層、６−・集合部、 １
２・・フィン。 第１図 第２図
Claims (1)
- 触媒を充填した反応管の一端側に加熱ガスの供給部を配
置し、この反応管の外表面に長手方向に沿ってフィンを
設けると共に、このフィンの面積を前記加熱ガスの流れ
の下流側に位置するものほど大きくしたことを特徴とす
る燃料電池の燃料改質装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60275949A JPS62138307A (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 |
|---|---|---|---|
| JP60275949A JPS62138307A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 燃料電池の燃料改質装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62138307A true JPS62138307A (ja) | 1987-06-22 |
Family
ID=17562668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60275949A Pending JPS62138307A (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) | JPS62138307A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01305802A (ja) * | 1988-06-03 | 1989-12-11 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料改質器 |
| GB2314853A (en) * | 1996-07-05 | 1998-01-14 | Ici Plc | Reformer comprising finned reactant tubes |
| JP2008030997A (ja) * | 2006-07-28 | 2008-02-14 | Osaka Gas Co Ltd | 改質炉 |
| FR3027381A1 (fr) * | 2014-10-21 | 2016-04-22 | Air Liquide | Four de reformage comprenant des tubes de reformage a ailettes |
-
1985
- 1985-12-10 JP JP60275949A patent/JPS62138307A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01305802A (ja) * | 1988-06-03 | 1989-12-11 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料改質器 |
| JPH0647442B2 (ja) * | 1988-06-03 | 1994-06-22 | 富士電機株式会社 | 燃料改質器 |
| GB2314853A (en) * | 1996-07-05 | 1998-01-14 | Ici Plc | Reformer comprising finned reactant tubes |
| JP2008030997A (ja) * | 2006-07-28 | 2008-02-14 | Osaka Gas Co Ltd | 改質炉 |
| FR3027381A1 (fr) * | 2014-10-21 | 2016-04-22 | Air Liquide | Four de reformage comprenant des tubes de reformage a ailettes |
| WO2016062932A1 (fr) * | 2014-10-21 | 2016-04-28 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Four de reformage comprenant des tubes de reformage a ailettes |
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