JPS63315501A - メタノ−ル改質器 - Google Patents

メタノ−ル改質器

Info

Publication number
JPS63315501A
JPS63315501A JP62149867A JP14986787A JPS63315501A JP S63315501 A JPS63315501 A JP S63315501A JP 62149867 A JP62149867 A JP 62149867A JP 14986787 A JP14986787 A JP 14986787A JP S63315501 A JPS63315501 A JP S63315501A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
air
reactor
burner
combustion
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.)
Granted
Application number
JP62149867A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0566882B2 (ja
Inventor
Hiroshi Yoshioka
浩 吉岡
Masatsuru Umemoto
梅本 真鶴
Akitoshi Seya
瀬谷 彰利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP62149867A priority Critical patent/JPS63315501A/ja
Publication of JPS63315501A publication Critical patent/JPS63315501A/ja
Publication of JPH0566882B2 publication Critical patent/JPH0566882B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • 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
    • H01M8/0631Reactor construction specially adapted for combination reactor/fuel cell
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Fuel Cell (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、燃料電池発電システム、特にりん酸形燃料電
池と組み合わされて改質原料を水素に富むガスに改質す
るメタノール改質器に関する。
〔従来の技術〕
燃料電池は小出力でも高い効率が得られるので、最近で
は従来のエンジン発電機に代わる移動用電源や離島用電
源としての開発、展開が進められつつある。このような
小型燃料電池発電システムにおいては、燃料電池へ供給
する燃料ガスの水素源として天然ガスの改質に比べて反
応温度が大幅に低く、かつ改質工程も簡易で済むメタノ
ールを改質原料としたメタノール改質器を用いるのが好
適である。このメタノール改質器とりん酸形燃料電池と
を組み合わせて電力を発生させる燃料電池発電システム
が知られている。
第2図は上記のような燃料電池発電システムの系統図で
ある。図において、1はりん酸形燃料電池本体、2はメ
タノールの液体状の改質原料を収容した原料タンクであ
り、該原料タンク2と燃料電池本体1のアノード側との
間を結ぶ燃料供給系3にはこの発明の対象となるメタノ
ール改質器4が介挿設置されている。なお5は燃料電池
のカソード側に酸化剤ガスとしての空気を供給する空気
供給系、6は燃料電池本体冷却用の空気を送り込む冷却
空気供給系である。ここで前記のメタノール改質器4は
、バーナ7を装備した炉体としてなる炉容器8に対し、
該炉容器内の燃焼室には外部から供給されたメタノール
の改質原料を気化する気化器9と、該気化器9を経て気
化された原料ガスを改質触媒との接触反応により水素に
富むガスに改質する反応器10とを内蔵して構成されて
いる。
ここで気化器9の構造は、図示のように炉容器8の底部
側から引き込んだパイプを燃焼室内で上方に向けて蛇行
状に配管した後に再び室内下方へUターンさせ、図示し
ない原料ガスマニホールドを経て後段の反応器10へ接
続するようにした構成となっている。
かかる構成において、運転時には燃料電池本体1のアノ
ード側から排出されるオフガスと空気ブロワ11により
吸気された燃焼空気とが一緒にバーナ7で燃焼され、燃
焼室内に配備された前記の気化器9および反応器10を
加熱する。一方、メタノールの改質原料は原料タンク2
より送液ポンプ12を経て気化器9に送り込まれ、気化
器9内で気化された後に反応器10内で水素に富むガス
に改質されて燃料電池本体1のアノード側に供給される
ここで上記の燃料電池発電ンステムに使用されるメタノ
ール改質器について説明する。第3図は従来のメタノー
ル改質器の断面図である。図において筒状の炉体である
炉容器8の上部中央にバーナ7が設けられ、このバーナ
7を囲んで筒状の隔壁16が懸架され、@壁16内は燃
焼室8aが画成されている。また燃焼室8aは下端部で
隔壁16の外周側に画成されたアニユラス状の加熱室8
bに通じ、さらに加熱室8bの上部が燃焼ガス排気マニ
ホールド23を経て煙突に通じる排気管21に連通して
いる。なお、バーナ7には燃料電池のオフガス供給管2
0および燃焼空気供給管22が接続されている。
気化器9は燃焼室8aにら旋状に配され、また反応器1
0は改質触媒17が充填された複数の反応管10aから
なり、隔壁16の外周側に画成された加熱室8bに配列
されている。なお反応管10aの上部には改質ガスマニ
ホールド18が、下部には原料ガスマニホールド15が
設けられ、気化器9は原料ガスマニホールド15に接続
されている。なお気化器9にはメタノールの改質原料を
流入させる入口管14が、一方改質ガスマニホールド1
8には改質されたガス(燃料ガス)を燃料電池に供給す
る出口管I9が設けられている。
このような構成によりメタノール改質器を運転し、バー
ナ7にてオフガス供給管20を通るオフガスと燃焼空気
供給管22を通る空気とにより燃焼を行わせる。このと
き、熱媒体である火炎や燃焼ガスは燃焼室8aを下方に
流れ、さらに燃焼ガスは隔壁16の下端部でUターンし
て上方に流れ、気化器9と反応器[とを加熱した後、燃
焼ガス排気マニホールド23を経て排気管21から外部
に排出される。一方、メタノールを人口管14から気化
器9に送入すると、メタノールは気化器9にて気化して
ガスとなり、この気化ガスは原料ガスマニホールド15
を経て反応器10に流入し、反応器内の改質触媒により
水素に富むガスに改質され、改質ガスマニホールド18
を経て出口管19から燃料ガスとじて燃料電池に供給さ
れる。
燃料電池1は第2図に示すように反応器10から供給さ
れる改質ガスと空気供給系統5から供給される空気とに
より電池反応を起こして発電する。
ところで燃料電池発電装置の運転により発電する場合、
一般にメタノール改質器に供給する改質原料の流量は燃
料電池の負荷量に比例するように制御し、燃料電池の負
荷に応じて改質ガスを生成して燃料電池1に供給し、こ
の改質ガス量に対応する空気量の燃料電池1への供給に
より、燃料電池発電装置は燃料電池1の負荷変動に応じ
て発電する。この際、燃料改質器4のバーナ7ではオフ
ガス等の燃料と燃焼空気とは一定の空燃比で混合して燃
焼を行っている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
燃料電池発電装置においては、燃料電池は燃料ガスと空
気とによる電池反応により発電するので、燃料ガス、す
なわち改質ガス量が十分に供給されれば瞬時の負荷変動
に応じて発電するため負荷追従性が良い。しかし改質ガ
スを生成するメタノール改質器は熱容量が大きく、さら
にメタノールと水とからなる改質原料を気化器で気化し
なければならないため、負荷変動に対する改質ガス量を
燃料電池に供給するのが遅れ、燃料電池の負荷追従性よ
り劣っている。したがって第3図に示す従来のメタノー
ル改質器では、負荷変動時、特に燃料電池からの過多な
オフガスを燃焼させねばならないような負荷変動時、例
えば急激な負荷減少により改質ガスの消費量が減少する
ことによりオフガス量が増加し、さらにメタノール改質
器への改質原料の供給量が負荷減少により減少した場合
、一定空燃比で燃焼すると、反応器内の改質触媒が過熱
され、このため改質ガス中のCOガス濃度が増加したり
、また改質触媒の寿命も短くなるという欠点がある。な
おこの欠点を解決するため空燃比を大きくして燃焼ガス
の温度を下げると気化器内での改質原料の気化が不安定
になり、このため生成される改質ガス流量が変動すると
いう欠点がある。
本発明の目的は、燃料電池の負荷変動時、特に燃料改質
器のバーナにおける燃焼量が急増した時、反応管内の改
質触媒を過熱せず、また生成する改質ガスの組成、流量
の変動を防止することのできるメタノール改質器を提供
することである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点は、本発明によれば筒状の炉体と、この炉体
の上部中央に設けられたバーナと、このバーナを囲んで
前記炉体内に懸架された筒状の隔壁と、この隔壁に囲ま
れた燃焼室に配置された気化器と、前記隔壁の外側の加
熱室に配置され下端部で前記気化器に通じ上端部で改質
ガスの送気口に通じる反応器とを備えたメタノール改質
器において、前記バーナと前記反応器との間に空気室を
形成し、この空気室に外部から空気を流すとともに、そ
の空気量を前記反応器内の触媒温度に基づき制御するこ
とにより達成される。
〔作用〕
バーナの外側に画成された空気室を経て、気化器を内包
する内壁と隔壁とで画成される冷却室に、外部から改質
触媒が適温になるように空気量を制御して送入するよう
にしたので、負荷変動により、例えばバーナに供給され
る燃料が過剰になり、燃焼して生じた熱媒体が高温、多
量になる場合、前記冷却室を流れる空気はバーナから内
壁内を流れる熱媒体と混合して低温になって加熱室に配
された反応器を加熱し、この結果反応器内の改質触媒の
温度は適温に保持される。一方、バーナでの燃焼は冷却
室内を流れる空気と独立して内壁内で行われるので安定
した燃焼により気化器を加熱する。
〔実施例〕
以下図面に基づいて本発明の実施例について説明する。
第1図は本発明の実施例によるメタノール改質器の断面
図である。なお、第1図において第2図、第3図の従来
例と同一部品には同じ符号を付し、その説明を省略する
。第1図において従来例と異なるのは隔壁16内にバー
ナ7のバーナロアaを囲み、気化器9を内包して懸架す
る内壁25と、炉体の炉容器8の上部にバーナ7の外側
に画成され、内壁25と隔壁16とで画成されるアニユ
ラス状の冷却室26に連通ずる空気室27と、空気室2
7に外部から空気を供給する入口管28を設けている。
なお入口管28には流量制御手段としての流量制御と 弁29を空気ブロワ30とを備える空気供給管路31が
接続している。また反応器10内の改質触媒の温度を検
出する温度検出器としての温度センサ32を反応管1(
laの改質触媒の下部に設け、改質触媒の温度設定器3
3と流量制御弁29の弁開度を制御する温度調節器34
とを設けて改質触媒の温度を制御する制御手段としてい
る。
このような構成により燃料電池発電装置の運転時には燃
料電池1 (第2図参照)からのオフガスがオフガス供
給管20を経て、また燃焼空気が燃焼空気ブロワ11の
駆動により燃焼空気供給管22を経てバーナ7に供給さ
れ、所定の空燃比で内壁25内の燃焼室25aで燃焼し
、内壁25内の気化器9内を流れる改質原料を気化して
原料ガスにする。一方空気ブロワ30の駆動により流量
制御弁29の弁開度を経て人口管28を経て空気室27
から冷却室26に送気する。このため燃焼室25aから
の燃焼ガスは冷却室26からの空気と混合され、この混
合燃焼ガスは加熱室8bを上昇流となって流れ、加熱室
8bに配された反応器10を加熱して改質触媒を触媒作
用温度にして気化器9からの原料ガスを水素に富むガス
に改質する。この際、温度センサ32により検出された
改質触媒の温度信号を温度調節器34にフィードバック
し、温度設定器33で設定された改質触媒の触媒作用に
適正な温度の出力信号と温度調節器34にて比較され、
その偏差がなくなるように流量制御弁29の弁開度が制
御されて冷却室26に送入される空気量が制御され、改
質触媒の温度が設定値に制御される。
したがって負荷変動によりオフガスの量が変動した場合
、例えばオフガス量が前述のように過渡的に増加し、バ
ーナでの燃焼による燃焼ガスが反応器10を過熱して改
質触媒を高温にする場合、温度調節器34等の制御作用
により流量制御弁29の弁開度を開方向に制御して空気
室27を経て冷却室26に増量した空気を流入させ、冷
却室26から流出する空気が燃焼室25aからの高温の
燃焼ガスを冷却して反応器10内の改質触媒の温度を設
定値に制御する。
〔発明の効果〕
以上の説明で明らかなように、本発明によればバーナ口
を囲んで炉体内に懸架される内壁内に気化器を配し、バ
ーナの外側に画成される空気室を経て内壁と隔壁とで画
成される冷却室に反応器の改質触媒の温度を制御するよ
うに制御された空気量を供給するようにしたことにより
、燃料電池の負荷変動時、特に燃料電池からのオフガス
量が過渡的に増加した場合、前記冷却室に改質触媒の適
正温度を保持するように空気量を制御して冷却室に供給
するので、燃焼室からの燃焼ガスはこの空気と混合され
て低温になり、改質触媒の温度を適正に保つことができ
、改質ガス中のCOガス濃度が増加したり、改質触媒の
寿命が短くなることを防止できる。なおバーナでの燃焼
は冷却室を流れる空気と独立して所定の空燃比で内壁内
の燃焼室で安定して行われるための、気化器にて原料ガ
スが安定して発生して反応器に送られるので改質ガス量
も安定して燃料電池に供給され、燃料電池発電装置とし
ての良好な負荷応答性が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例によるメタノール改質器の断面
系統図、第2図は燃料電池発電装置の系統図、第3図は
従来のメタノール改質器の断面図である。 4 燃料改質器、7 バーナ、7a バーナ口、8 炉
体としての炉容器、9 気化器、10  反応器、16
  隔壁、17  改質触媒、25  内壁、26  
冷パ1j シ 第 z 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)筒状の炉体と、この炉体の上部中央に設けられたバ
    ーナと、このバーナを囲んで前記炉体内に懸架された筒
    状の隔壁と、この隔壁に囲まれた燃焼室に配置された気
    化器と、前記隔壁の外側の加熱室に配置され下端部で前
    記気化器に通じ上端部で改質ガスの送気口に通じる反応
    器とを備えたメタノール改質器において、前記バーナと
    前記反応器との間に空気室を形成し、この空気室に外部
    から空気を流すとともに、その空気量を前記反応器内の
    触媒温度に基づき制御するようにしたことを特徴とする
    メタノール改質器。
JP62149867A 1987-06-16 1987-06-16 メタノ−ル改質器 Granted JPS63315501A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62149867A JPS63315501A (ja) 1987-06-16 1987-06-16 メタノ−ル改質器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62149867A JPS63315501A (ja) 1987-06-16 1987-06-16 メタノ−ル改質器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63315501A true JPS63315501A (ja) 1988-12-23
JPH0566882B2 JPH0566882B2 (ja) 1993-09-22

Family

ID=15484386

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62149867A Granted JPS63315501A (ja) 1987-06-16 1987-06-16 メタノ−ル改質器

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS63315501A (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0566882B2 (ja) 1993-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6585785B1 (en) Fuel processor apparatus and control system
US6481207B2 (en) Single-pipe cylinder type reformer and method of operating the same
US6932958B2 (en) Simplified three-stage fuel processor
KR101202605B1 (ko) 콤팩트형 증기 개질기
CA2372547A1 (en) Autothermal reforming system with integrated shift beds, preferential oxidation reactor, auxiliary reactor, and system controls
JP3921477B2 (ja) 単管円筒式改質器およびその運転方法
JP2002042840A (ja) 燃料電池型コージェネレーションシステム
CN113540503B (zh) 一种管式sofc自热系统及工作方法
JPS63315501A (ja) メタノ−ル改質器
JPS6344931A (ja) 燃料改質装置
JP4617079B2 (ja) 改質器用バーナおよび燃料電池システム
JP2001151502A (ja) 燃料改質装置
JPH07106881B2 (ja) 燃料電池用改質器装置
JP4872760B2 (ja) 燃料処理装置の運転制御方法及び装置
JPS63289775A (ja) メタノ−ル改質器
JPS63248702A (ja) 燃料改質装置
JP2006105480A (ja) バーナおよび燃料電池システム
JPH07169474A (ja) メタノール切替型燃料電池システム
JP6405171B2 (ja) 固体酸化物形燃料電池システム
JPS6349249A (ja) メタノ−ル改質器の温度制御装置
JPH04284365A (ja) 燃料電池発電装置
JPS62108704A (ja) 燃料電池用の燃料改質装置
JPH04243538A (ja) 燃料電池用燃料改質器の触媒層温度制御方法及びその装置
JPS63310702A (ja) メタノ−ル改質器
JP2005255458A (ja) 水素生成装置及び燃料電池システム

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees