JPS6339623A - 燃料電池用改質装置 - Google Patents
燃料電池用改質装置Info
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- JPS6339623A JPS6339623A JP61180081A JP18008186A JPS6339623A JP S6339623 A JPS6339623 A JP S6339623A JP 61180081 A JP61180081 A JP 61180081A JP 18008186 A JP18008186 A JP 18008186A JP S6339623 A JPS6339623 A JP S6339623A
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 59
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- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 19
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Classifications
-
- 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
-
- 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
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〕
本発明は燃料電池における燃料改質装置に関するもので
ある。
ある。
燃料電池は、主として燃料を水素に変換する改質装置と
、この改質装置で発生した水素を空気（酸素）と反応さ
せて水と電気に変える燃料電池本体とからなっている。
、この改質装置で発生した水素を空気（酸素）と反応さ
せて水と電気に変える燃料電池本体とからなっている。
改質装置は蒸発器によって燃料（例えばメタノールと水
との混合液）を気化し、その気化した燃料ガスを反応管
の触媒層に通して水素ガス主体の改質ガスに変化させ、
それを燃料電池本体へ送るようになっている。
との混合液）を気化し、その気化した燃料ガスを反応管
の触媒層に通して水素ガス主体の改質ガスに変化させ、
それを燃料電池本体へ送るようになっている。
上記改質装置において、加熱空間内に反応管を複数設け
、その端部を連通させることにより燃料ガスが２パス以
上にわたって流れるようにすると、反応管の流路全体を
長くしながら全高を低く抑えることができる特長がある
。しかし、その反面で、流路が長くなるため加熱ガスの
熱が全体に均一に行きわたり難＜＜なり、その結果とし
て熱の不足する部分での副反応の発生が多くなる。
、その端部を連通させることにより燃料ガスが２パス以
上にわたって流れるようにすると、反応管の流路全体を
長くしながら全高を低く抑えることができる特長がある
。しかし、その反面で、流路が長くなるため加熱ガスの
熱が全体に均一に行きわたり難＜＜なり、その結果とし
て熱の不足する部分での副反応の発生が多くなる。
また、このような問題を回避するため、ハーす等の加熱
部を強化すれば無駄な熱が消費されるようになり、熱効
率を低下させることになる。
部を強化すれば無駄な熱が消費されるようになり、熱効
率を低下させることになる。
本発明の目的は、複数の反応管を連通させて燃料ガスを
２パス以上にわたって流す場合に、温度分布を均一にし
、熱効率を全体的に向上することができる燃料電池用改
質装置を提供することにあるう 〔発明の構成〕 上記目的を達成する本発明は、触媒層を充填した複数の
反応管を加熱空間内に並べ、これら反応管の端部を連通
させて燃料ガスを２バス以上に順次通過させる構造にし
、前記複数の反応管を、燃料ガスが加熱空間の中心から
外側か、または外側から中心に向う流れになる連結関係
に配置し、かつこれら反応管の外側を通る加熱ガスの流
れを前記燃料ガスの流れ方向に実質的に沿わせる構成に
したことを特徴とするものである。
２パス以上にわたって流す場合に、温度分布を均一にし
、熱効率を全体的に向上することができる燃料電池用改
質装置を提供することにあるう 〔発明の構成〕 上記目的を達成する本発明は、触媒層を充填した複数の
反応管を加熱空間内に並べ、これら反応管の端部を連通
させて燃料ガスを２バス以上に順次通過させる構造にし
、前記複数の反応管を、燃料ガスが加熱空間の中心から
外側か、または外側から中心に向う流れになる連結関係
に配置し、かつこれら反応管の外側を通る加熱ガスの流
れを前記燃料ガスの流れ方向に実質的に沿わせる構成に
したことを特徴とするものである。
図に示す実施例において、１は燃料を気化するための環
状に形成された蒸発器で、その下部に加熱用のバーナ２
が配置され、そのバーナ２の外側を囲むケースにはファ
ン２６が接続されて燃焼用空気が強制送風されるように
なっている。蒸発器１の上面外周には、外部からの燃料
供給管３が接続された環状の分配管４が配置され、この
分配管４から多数の燃料吐出管５．・・−２５が蒸発器
１の内部に連通し、メタノールと水との混合燃料を供給
するようになっている。
状に形成された蒸発器で、その下部に加熱用のバーナ２
が配置され、そのバーナ２の外側を囲むケースにはファ
ン２６が接続されて燃焼用空気が強制送風されるように
なっている。蒸発器１の上面外周には、外部からの燃料
供給管３が接続された環状の分配管４が配置され、この
分配管４から多数の燃料吐出管５．・・−２５が蒸発器
１の内部に連通し、メタノールと水との混合燃料を供給
するようになっている。
蒸発器１の上方には内筒１５に囲まれた加熱空間７が形
成され、その外側に環状の排気通路１７を介して外筒６
が設けられている。内筒１５の上部には周方向に複数の
開口１６．−・−１１６が設けられて排気通路１７に連
通しており、また外筒６の下部には排気口１８が設けら
れている。また、加熱空間７の上部には隔壁を介して、
反応後の改質ガスが集められる集合室１３が設けられ、
さらにこの集合室１３は図示しない燃料電池本体に接続
されている。
成され、その外側に環状の排気通路１７を介して外筒６
が設けられている。内筒１５の上部には周方向に複数の
開口１６．−・−１１６が設けられて排気通路１７に連
通しており、また外筒６の下部には排気口１８が設けら
れている。また、加熱空間７の上部には隔壁を介して、
反応後の改質ガスが集められる集合室１３が設けられ、
さらにこの集合室１３は図示しない燃料電池本体に接続
されている。
上記加熱空間７の中には、触媒層９を内部に有する複数
の反応管８、−、 ８が上下方向に平行に立設されてい
る。これら複数の反応管８は、加熱空間７内に円周方向
と半径方向に分布し、最も中心に近い位置に反応管８ａ
が、それより外側に反応管８ｂが、さらにそれより外側
に反応管８Ｃがあり、これら３本の反応管８ａ、８ｂ、
３ｃをＩＭｉとして複数組が周方向に配置されている。
の反応管８、−、 ８が上下方向に平行に立設されてい
る。これら複数の反応管８は、加熱空間７内に円周方向
と半径方向に分布し、最も中心に近い位置に反応管８ａ
が、それより外側に反応管８ｂが、さらにそれより外側
に反応管８Ｃがあり、これら３本の反応管８ａ、８ｂ、
３ｃをＩＭｉとして複数組が周方向に配置されている。
このような配置により、複数組の反応管８．・−１８は
、平面視において加熱空間７の中心に対し点対称になっ
ている。
、平面視において加熱空間７の中心に対し点対称になっ
ている。
各組を構成する反応管のうち、最内側の反応管８ａと中
間の反応管８ｂとの上端は、それぞれ着脱自在な栓１９
によって閉塞されているが、最外側の反応管８ｃの上端
は集合室１３に開口して連通している。この構成におい
て、上記反応管８ａは、その下端を連結管１０を介して
蒸発器１に連結され、また上端を連結管１１を介して反
応管８ｂの上端に連結されている。また、反応管８ｂの
下端と最外側の反応管８ｃの下端とは共に環状連結部１
２に連結され、互いに連通ずる関係になっている。
間の反応管８ｂとの上端は、それぞれ着脱自在な栓１９
によって閉塞されているが、最外側の反応管８ｃの上端
は集合室１３に開口して連通している。この構成におい
て、上記反応管８ａは、その下端を連結管１０を介して
蒸発器１に連結され、また上端を連結管１１を介して反
応管８ｂの上端に連結されている。また、反応管８ｂの
下端と最外側の反応管８ｃの下端とは共に環状連結部１
２に連結され、互いに連通ずる関係になっている。
上記連結構成であるため、蒸発器１で気化した燃料ガス
は、連結管１０から反応管８ａに入って上昇し、次いで
上端の連結管１１を介して隣の反応管８ｂに入り、その
反応管８ｂを下降して環状連結部１２に入る。この環状
連結部１２からは、最外側の反応管８ｃの下端に入るが
、環状連結部１２は一つの共通空間になっているため、
他の組の反応管８ｃにも分散供給される。
は、連結管１０から反応管８ａに入って上昇し、次いで
上端の連結管１１を介して隣の反応管８ｂに入り、その
反応管８ｂを下降して環状連結部１２に入る。この環状
連結部１２からは、最外側の反応管８ｃの下端に入るが
、環状連結部１２は一つの共通空間になっているため、
他の組の反応管８ｃにも分散供給される。
このように反応管８Ｃに入ったガスは上昇して、最後に
集合室１３に入る。
集合室１３に入る。
すなわち、このように反応管８ａ＋ ｓｂ、８Ｃを順
次通過する燃料ガスの流れは、全体として加熱空間７の
中心から外側に向けた流れになっている。また、燃料ガ
スはこのように反応管８ａ、８ｂ、８ｃを２バス以上に
わたって通過する間に反応を行い、水素ガス主体の改質
ガスに変化するようになっている。
次通過する燃料ガスの流れは、全体として加熱空間７の
中心から外側に向けた流れになっている。また、燃料ガ
スはこのように反応管８ａ、８ｂ、８ｃを２バス以上に
わたって通過する間に反応を行い、水素ガス主体の改質
ガスに変化するようになっている。
一方、バーナ２で発生した加熱ガスは、蒸発器１の加熱
を行ったのち中央通路１４から加熱空間７の中央部に入
り、そこから上昇する間に多数の反応管８．−・−９８
を卓径方向外側に向けて横切ったのち、上部の開口１６
を介して排気通路１７へ入り、そこを下降して排気口１
８から排出される。すなわら、この加熱ガスは上記燃料
ガスの流れと実質的に同し方向に沿って、加熱空間７の
中心から外側に向けて流れるようになっている。
を行ったのち中央通路１４から加熱空間７の中央部に入
り、そこから上昇する間に多数の反応管８．−・−９８
を卓径方向外側に向けて横切ったのち、上部の開口１６
を介して排気通路１７へ入り、そこを下降して排気口１
８から排出される。すなわら、この加熱ガスは上記燃料
ガスの流れと実質的に同し方向に沿って、加熱空間７の
中心から外側に向けて流れるようになっている。
上述した燃料改質装置によると、蒸発器１で気化した燃
料ガスは、反応管８ａ、８ｂ、８ｃを順次通過すること
により加熱空間７の中心から外側に向けて流れるのに対
し、加熱ガスもこの燃料ガスの流れに実質的に沿う方向
になっている。したがって、燃料ガスは反応管８ａ、８
ｂ、３ｃを通過しながら水蒸気改質反応を行うとき、流
れの初期はど多量の熱を必要とすることになるが、その
初期には高温の加熱ガスが接触し、流れに沿って次第に
温度の低下した加熱ガスが接触する。そのため、燃料ガ
スに対する加熱ガスの温度分布は、その反応に応じて均
一になり、副反応の発生を少なくすることができるため
、熱効率の向上を図ることができる。
料ガスは、反応管８ａ、８ｂ、８ｃを順次通過すること
により加熱空間７の中心から外側に向けて流れるのに対
し、加熱ガスもこの燃料ガスの流れに実質的に沿う方向
になっている。したがって、燃料ガスは反応管８ａ、８
ｂ、３ｃを通過しながら水蒸気改質反応を行うとき、流
れの初期はど多量の熱を必要とすることになるが、その
初期には高温の加熱ガスが接触し、流れに沿って次第に
温度の低下した加熱ガスが接触する。そのため、燃料ガ
スに対する加熱ガスの温度分布は、その反応に応じて均
一になり、副反応の発生を少なくすることができるため
、熱効率の向上を図ることができる。
また、上述した燃料改質装置では、上記連結関係にした
反応管８ａ、８ｂ、８ｃを多数組設け、それらを加熱空
間７の中心に対し点対称に配置しているため、全ての組
に対して同様の均一な温度分布の反応を行わせることが
できる。
反応管８ａ、８ｂ、８ｃを多数組設け、それらを加熱空
間７の中心に対し点対称に配置しているため、全ての組
に対して同様の均一な温度分布の反応を行わせることが
できる。
なお、上述した実施例では、反応管の連結を燃料ガスが
加熱空間の中心から外側へ向けて流れるようにしたが、
これを反対に外側から中心に向けて流れる連結構成にし
、かつそれに伴って加熱ガスも外側から中心に向けて流
れるような構成にしてもよい。
加熱空間の中心から外側へ向けて流れるようにしたが、
これを反対に外側から中心に向けて流れる連結構成にし
、かつそれに伴って加熱ガスも外側から中心に向けて流
れるような構成にしてもよい。
上述したように本発明の燃料電池用改質装置は、複数の
反応管に燃料ガスを２バス以上に順次通過させるものに
おいて、前記複数の反応管を、燃料ガスが加熱空間の中
心から外側か、または外側から中心に向う流れになる連
結関係に配置し、かつこれら反応管の外側を通る加熱ガ
スの流れを前記燃料ガスの流れ方向に実質的に沿わせる
構成にしたので、燃料ガスの反応において熱の必要な初
期はど高温の加熱ガスが供給され、それによって均一な
温度分布の反応を行わせることができる。したがって、
副反応がなく、熱効率の高い反応を行わせることができ
る。
反応管に燃料ガスを２バス以上に順次通過させるものに
おいて、前記複数の反応管を、燃料ガスが加熱空間の中
心から外側か、または外側から中心に向う流れになる連
結関係に配置し、かつこれら反応管の外側を通る加熱ガ
スの流れを前記燃料ガスの流れ方向に実質的に沿わせる
構成にしたので、燃料ガスの反応において熱の必要な初
期はど高温の加熱ガスが供給され、それによって均一な
温度分布の反応を行わせることができる。したがって、
副反応がなく、熱効率の高い反応を行わせることができ
る。
第１図は本発明の実施例による燃料電池用改質装置で、
第２図のＩ−１矢視で示す断面図、第２図は第１図のｎ
−ｎ矢視で示す断面図である。 １・・・蒸発器、 ２・・・バーナ、 ６・・・外筒、
７・・・加熱空間、 ８．３ａ、ａｂ、 ８ｃ・・・
反応管、 ９・・・触媒層、 １０．１１・・・連結
管、１２・・・環状連結部、 １５・・・内筒。
第２図のＩ−１矢視で示す断面図、第２図は第１図のｎ
−ｎ矢視で示す断面図である。 １・・・蒸発器、 ２・・・バーナ、 ６・・・外筒、
７・・・加熱空間、 ８．３ａ、ａｂ、 ８ｃ・・・
反応管、 ９・・・触媒層、 １０．１１・・・連結
管、１２・・・環状連結部、 １５・・・内筒。
Claims (2)
- （１）触媒層を充填した複数の反応管を加熱空間内に並
べ、これら反応管の端部を連通させて燃料ガスを２パス
以上に順次通過させる構造にし、前記複数の反応管を、
燃料ガスが加熱空間の中心から外側か、または外側から
中心に向う流れになる連結関係に配置し、かつこれら反
応管の外側を通る加熱ガスの流れを前記燃料ガスの流れ
方向に実質的に沿わせる構成にした燃料電池用改質装置
。 - （２）複数の反応管を平面視において加熱空間の中心に
対し点対称に配置した特許請求の範囲第１項記載の燃料
電池用改質装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61180081A JPS6339623A (ja) | 1986-08-01 | 1986-08-01 | 燃料電池用改質装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61180081A JPS6339623A (ja) | 1986-08-01 | 1986-08-01 | 燃料電池用改質装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6339623A true JPS6339623A (ja) | 1988-02-20 |
Family
ID=16077121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61180081A Pending JPS6339623A (ja) | 1986-08-01 | 1986-08-01 | 燃料電池用改質装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6339623A (ja) |
-
1986
- 1986-08-01 JP JP61180081A patent/JPS6339623A/ja active Pending
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