WO2001077263A9 - Combustible destine a un systeme de piles a combustible - Google Patents

Combustible destine a un systeme de piles a combustible Download PDF

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WO2001077263A9
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Kenichirou Saitou
Iwao Anzai
Osamu Sadakane
Michiro Matsubara
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Nippon Mitsubishi Oil Corp
Saito Kenichirou
Iwao Anzai
Osamu Sadakane
Michiro Matsubara
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/04—Liquid carbonaceous fuels essentially based on blends of hydrocarbons

Definitions

  • the present invention relates to a fuel used for a fuel cell system.
  • hydrogen is advantageous in that it does not require a special reformer, but because it is a gas at room temperature, it has problems with storage and mounting on vehicles, etc. Special equipment is required. Also, there is a high risk of ignition, so care must be taken when handling.
  • methanol is advantageous in that it can be relatively easily reformed to hydrogen, but its power generation per weight is small and it must be handled with care because it is toxic. In addition, since it is corrosive, special equipment is required for storage and supply. As described above, no fuel has yet been developed to achieve the full potential of the fuel cell system.
  • the fuel for a fuel cell system it is often the power generation amount per weight, it generation amount of C 0 2 emissions per often, good fuel economy force S of the entire fuel cell system, evaporative emission (evaporative E Mission ) force S small that, reforming catalysts, water gas shift reaction catalyst, the carbon monoxide removing catalyst, the fuel cell stack or the like, the deterioration of the fuel cell system can last reduced initial resistance capacity 5 'long, short startup time force S of the system
  • the amount of heat generated by subtracting the amount of heat required is the power generation of the entire fuel cell system.
  • the temperature required to reform the fuel low, the preheating amount is small, which is advantageous, and the startup time of the system is 5 ', which is advantageous, and the weight required for preheating the fuel. It is also necessary that the amount of heat per hit be small. Insufficient preheating can lead to high unreacted hydrocarbons (THC) in the exhaust gas, not only reducing power generation per weight but also causing air pollution. Conversely, when the same system is operated at the same temperature, it is advantageous that the power of the conversion to hydrogen is lower than that of the conventional system. It is an object of the present invention to provide a fuel suitable for a fuel cell system satisfying the above requirements in a well-balanced manner.
  • the present inventors have made intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have found that a fuel composed of a hydrocarbon compound having a specific distillation property is suitable for a fuel cell system.
  • the fuel for a fuel cell system according to the present invention is:
  • distillation initial boiling point (initial boiling point 0) 2 4 ° C or 5 0 ° C or less, 1 0 vol% distillation temperature (T 1 0) 3 5 ° C above 7 0 ° C or less, 9 0 volume% distillation temperature (T 9.) is 1 0 0 ° C over 1 8 0 ° C or less, charcoal I nonhydrogen I inhibit the distillation end point 1 3 0 ° C over 2 1 0 ° C following distillation properties It consists of a compound. It is more preferable that the fuel composed of the hydrocarbon compound having the specific distillation property satisfies the following additional requirements.
  • the content of hydrocarbon compounds having 4 carbon atoms is 15% by volume or less, the content of hydrocarbon compounds having 5 carbon atoms is 5% by volume or more, and the content of hydrocarbon compounds having 6 carbon atoms is included.
  • the content is 10% by volume or more, the total content of hydrocarbon compounds having 7 and 8 carbon atoms is 20% by volume or more, and the total content of hydrocarbon compounds having 10 or more carbon atoms is 20% by volume It is the following.
  • the sulfur content is 50 mass ppm or less.
  • the saturated content is 30% by volume or more.
  • the olefin content is 35% by volume or less.
  • the aromatic content is 50% by volume or less.
  • the proportion of paraffin in the saturated content is 60% by volume or more.
  • the proportion of branched paraffin in the paraffin content is 30% by volume or more.
  • the latent heat of vaporization is 400 K JZkg or less.
  • Octane number (RON) of the research method is 101.0 or less.
  • the oxidation stability is 240 minutes or more.
  • FIG. 1 is a flowchart of a steam reforming fuel cell system used for evaluating fuel for a fuel cell system according to the present invention.
  • FIG. 2 is a front chart of a partial oxidation fuel cell system used for evaluating fuel for a fuel cell system of the present invention.
  • the specific hydrocarbon compound having a distillation property is as follows.
  • the fuel for a fuel cell system of the present invention has an initial distillation point (initial boiling point 0) of 24 ° C. or more and 50 ° C. or less, and a force S of 27 ° C. or more, preferably 30. C or more is more preferable.
  • the 10% by volume distillation temperature (T 10 ) is 35 ° C or more and 70 ° C or less, preferably 40 ° C or more, and more preferably 45 ° C or more.
  • the 90% by volume distillation temperature (T 9 ) is 100 ° C or more and 180 ° C or less, and preferably 1 ⁇ 0 ° C or less.
  • the distillation end point is 130 ° C or higher and 210 ° C or lower, preferably 200 ° C or lower.
  • distillation first boiling point (initial boiling point 0) power s is low, flammability will increase, and evaporative gas (THC) power s will easily occur, which will cause problems in handling.
  • THC evaporative gas
  • 10 % by volume distillation temperature ( ⁇ 10) If it is lower than the specified value, the flammability s will increase and the evaporative gas ( ⁇ HC) force will easily be generated, and there will be a problem in handling. .
  • vol% distillation temperature (T 30) of the fuel of the present invention 50 vol% distillation temperature (T 50), 70 volume% distillation temperature (T 70) any limitation is not force ⁇ 30 volume% for Distillation temperature (T 30 ) is 50.
  • C to 100 ° C is preferable, 50% by volume distillation temperature (T 50 ) is preferably 60 ° C to 120 ° C, and 70% by volume distillation temperature ( ⁇ ) is 80 ° C to 150 ° C. preferable.
  • distillation initial boiling point (initial boiling point 0) described above, 10 volume% distillation temperature (T 10), 30 volume% distillation temperature (T 3.), 50 volume% distillation temperature (Taubetaomikuron), 70 volume % distillation temperature, 90 vol% distillation temperature, distillation endpoint, JIS ⁇ 2254 ( ⁇ 7. ) ( ⁇ 9.) - a distillation characteristics measured by the "stone Rollo distillation test method" ⁇
  • carbon dihydrogen compounds having 4 carbon atoms, 5 carbon atoms, and 6 carbon atoms of the present invention.
  • the content of hydrocarbon compounds with 4 carbon atoms indicates the content of hydrocarbon compounds with 4 carbon atoms based on the total fuel, and indicates the amount of evaporative gas (evaporation). can be suppressed low, a good point handlability force s such as flash point, 15% by volume S is necessary, preferably 10% by volume or less, and most preferably 5% by volume or less.
  • the content of hydrocarbon compounds with 5 carbon atoms indicates the content of hydrocarbon compounds with 5 carbon atoms based on the total amount of fuel. It is necessary to be at least 5% by volume, preferably at least 10% by volume, preferably at least 15% by volume because of the large amount of power generation per unit and the good fuel efficiency of the fuel cell system as a whole. Is more preferably 20% by volume or more, still more preferably 25% by volume or more, and most preferably 30% by volume or more.
  • the content of hydrocarbon compounds with 6 carbon atoms indicates the content of hydrocarbon compounds with 6 carbon atoms based on the total amount of fuel. 10% by volume or more is necessary from the viewpoint of good fuel efficiency as a whole, and it is necessary that the volume is 15% by volume or more. Power is preferably 20% by volume or more, and more preferably 20% by volume or more. It is even more preferred that the force be at least 30% by volume.
  • the total content of the hydrocarbon compounds having 7 and 8 carbon atoms is the total content of the hydrocarbon compounds having 7 and 8 carbon atoms based on the total amount of the fuel. are shown, it is often the power generation amount per weight, it generation per C0 2 generation amount is large, since the overall fuel consumption of the fuel cell system is good, etc., it is necessary that the force s is 20 volume% or more, It is preferably at least 25% by volume, more preferably at least 35% by volume, and most preferably at least 40% by volume.In the present invention, the content of the hydrocarbon compound having 10 or more carbon atoms is preferred.
  • V (C 4 ), V (C 5 ), V (C S ), V (CT + CS), V ( C 10 +), is a value determined by the gas chromatography method shown below.
  • a column of methyl silicon capillary ram, a carrier gas of helium or nitrogen, and a hydrogen ionization detector (FID) are used as the detector, with a power ram length of 25 to 50 m and a carrier gas flow of 0.5. ⁇ 1.5ml / min, split ratio 1: 50 ⁇ 1: 250, inlet temperature 150 ⁇ 250, initial column temperature—10 ⁇ 10.
  • C Final column temperature 150-250, detector temperature 150-250. It is a value measured under the condition of C.
  • the sulfur content of the fuel of the present invention the deterioration of the fuel cell system such as a reforming catalyst, a water gas shift reaction catalyst, a carbon monoxide removal catalyst, a fuel cell stack, etc. is small and the initial capacity S is small. Because it can be maintained for a long time, it is preferable that the amount is 50 mass ppm or less, more preferably 30 mass ppm or less, more preferably 10 mass ppm or less, based on the total amount of fuel. It is even more preferred that the content is less than ppm by mass, most preferably less than or equal to 0.1 ppm by mass.
  • the sulfur content is 1 mass ppm or more, the sulfur content measured by JISK 2541 “Test Method for One Sulfur Content of Crude Oil and Petroleum Products”, and the sulfur content less than 1 mass ppm, ASTM D 4045—96 ⁇ Standard Test Method for Sulfur in Petroleum Products by Hydrogenolysis and Rateoraetric Color imetr ”means the sulfur content measured.
  • the content of each of the saturated component, the olefin component and the aromatic component is not limited, but the saturated component (V (S)) is 30% by volume or more, and the olefin component (V (0)) is 35% by volume. %, Aromatic content (V (Ar)) is less than 50% by volume.
  • V (S) is often power generation amount per weight, C0 that power generation amount per 2 generation amount is large, the fuel consumption power of the entire fuel cell system 'good, that THC in the exhaust gas is not small, the system 30% by volume or more due to the short start-up force, etc.
  • Force s is preferable, more preferably 40% by volume or more, still more preferably 50% by volume or more, and 60% by volume or more Is even more preferred, more preferably at least 70% by volume, and more preferably at least 80% by volume. Is even more preferably 90% by volume or more, and still more preferably 95% by volume or more.
  • the force is preferably 35% by volume or less, more preferably 25% by volume or less, still more preferably 20% by volume or less, and even more preferably 15% by volume or less. Preferably, it is at most 10% by volume.
  • V (Ar) is often power generation amount per weight, C0 2 generation amount of emissions per multi Ikoto, good fuel economy power s of the entire fuel zero pond system, that THC in the exhaust gas is small, it startup time of the system is short, the reforming catalyst deterioration is small initial performance power 3, etc. that long-sustainable, and more preferably that it forces s, preferably not more than 50 volume%, and 45% by volume or less, It is even more preferably 40% by volume or less, still more preferably 35% by volume or less, even more preferably 30% by volume or less, and even more preferably 20% by volume or less. More preferably, it is even more preferably 10% by volume or less, and most preferably 5% by volume or less.
  • the preferable range of the sulfur content and the preferable range of the aromatic content are the two forces s ', and the power s' is small because the deterioration of the reforming catalyst is small and the initial performance can be maintained for a long time.
  • V (S), V ( ⁇ ) and V (Ar) are all values measured by the fluorescent indicator adsorption method of JIS K 2536 “Petroleum products-hydrocarbon type test method”.
  • the ratio of the paraffin content in the saturated component is preferably 60% by volume or more, more preferably 65% by volume or more, even more preferably 70% by volume or more, and 80% by volume. % Or more, even more preferably 85% by volume or more. Even more preferably at least 95% by volume, most preferably at least 95% by volume.
  • the above-mentioned saturated content and paraffin content are values determined by the gas chromatography method described below. That is, a methyl silicon capillary column, a helium or nitrogen carrier gas, and a hydrogen ionization detector (FID) as a detector are used.
  • the column length is 25 to 50 m, and the carrier gas flow rate is 0.5 to 1. 5 milliliter Zmin, split ratio 1:50 to 1: 250, inlet temperature 150-250.
  • C initial column temperature-10 ⁇ ; L 0:, final column temperature 150-250 ° C, detector temperature 150-250. It is a value measured under the condition of C.
  • the above-mentioned paraffin content and the amount of branched paraffin are values determined by the above-mentioned gas chromatography method.
  • the heat capacity of the fuel is not limited at all. However, since the fuel efficiency of the whole fuel cell system is good, the heat capacity of the liquid at 1 atm and 15 ° C is 2.6 kJ / kg. ° C or lower is preferred.
  • the latent heat of vaporization of the fuel is not limited at all, but the latent heat of vaporization is preferably 400 KJZkg or less because the fuel efficiency of the whole fuel cell system is good.
  • the reed vapor pressure (RVP) of the fuel there is no limitation on the reed vapor pressure (RVP) of the fuel.
  • a power of 1 OkPa or more is preferable, Less than 10 OkPa s is preferable because of good handleability and the ability to keep the amount of evaporative gas (evaporation) low. More than 201 ⁇ :? & And less than 901:? &, More preferably 40 kPa or more and less than 75 kPa, most preferably 40 kPa or more and less than 60 kPa.
  • the reed vapor pressure (RVP) means the vapor pressure (reed vapor pressure (RVP)) measured by JISK 2258 “Test method for crude oil and fuel oil vapor pressure (lead method)”.
  • the octane number (RON) of the fuel by the research method there is no limitation on the octane number (RON) of the fuel by the research method, but the amount of power generation per weight is large, the fuel efficiency of the fuel cell system as a whole is good, and the THC in the exhaust gas is small. From the viewpoint that the starting time of the system is short, the deterioration of the reforming catalyst is small and the initial capacity can be maintained for a long time, the power s' of 101.0 or less is preferable.
  • the octane number of the research method (RON) means the Loctite method octane number measured by JIS K 2280 “Octane number and cetane number test method”.
  • the oxidation stability of the fuel is not limited at all, and is preferably 240 minutes or more from the viewpoint of the force s' and the storage stability.
  • the oxidation stability is the acid stability measured by JIS K 2287 “Testing method of gasoline oxidation stability (induction period method)”.
  • the fuel density is not limited at all, but the power generation per unit is large, the fuel efficiency of the fuel cell system as a whole is good, the THC power in the exhaust gas is small, and the system Starting from such time force S shorter, in view of the small initial performance degradation of the reforming catalyst can be long lasting, 0. 78gZcm 3 below the force s good preferable.
  • the density means the density measured by JISK 2249 “Density test method for crude oil and petroleum products and density / mass / volume conversion table”.
  • the resulting cracked gasoline, the light fraction of cracked gasoline, the heavy fraction of cracked gasoline, the desulfurized cracked gasoline obtained by desulfurizing cracked gasoline, the desulfurized light cracked gasoline obtained by desulfurizing the light fraction of cracked gasoline, and the cracked gasoline It is obtained by F-T (Fischer-Tropsch) synthesis after cracking heavy sulfur cracked gasoline, natural gas, etc., which is obtained by desulfurizing heavy fractions, into carbon monoxide and hydrogen.
  • GTL Gas to Liquids
  • "light fraction of desulfurization was desulfurized with LPG LPG is produced a substrate using one or more of the like. Further, it can also be produced by mixing one or more of the above base materials and then desulfurizing by hydrogenation or adsorption or the like.
  • a base material for producing the fuel of the present invention are desulfurized hydrocarbons such as light naphtha, desulfurized light naphtha, isomerized gasoline, desulfurized alkylate obtained by desulfurizing alkylate, and desulfurized isobutane.
  • desulfurized hydrocarbons such as light naphtha, desulfurized light naphtha, isomerized gasoline, desulfurized alkylate obtained by desulfurizing alkylate, and desulfurized isobutane.
  • Low sulfur alkylates using low-grade olefins desulfurized light cracked gasoline obtained by desulfurizing light fractions of cracked gasoline, light fractions of GTL, and desulfurized LPG obtained by desulfurizing LPG.
  • the fuel for the fuel cell system of the present invention includes a colorant for identification, an antioxidant for improving oxidative stability, a metal deactivator, a corrosion inhibitor for corrosion prevention, and cleanliness of the fuel line.
  • Additives such as a detergent for maintaining the lubrication and a lubricity improver for improving the lubricity can be added.
  • the colorant is preferably 1 Oppm or less, and more preferably 5 ppm or less, since the repelling power and the deterioration power of the reforming catalyst are 'small and the initial capacity s' can be maintained for a long time.
  • the antioxidant is preferably at most 300 ppm, more preferably at most 200 ppm, even more preferably at most 100 ppm, most preferably at most 10 ppm.
  • the metal deactivator is preferably 50 ppm or less, more preferably 30 ppm or less, even more preferably 10 ppm or less, and 5 ppm or less.
  • the reforming catalyst is less deteriorated and the initial performance can be maintained for a long time,
  • the corrosion inhibitor is preferably 5 O ppm or less, more preferably 30 ppm or less, 1 O ppm or less; ⁇ even more preferably, and most preferably 5 ppm or less.
  • the detergent is preferably 300 ppm or less, more preferably 2 O Opm or less, and even more preferably 1 O O P Pm or less.
  • the lubricity improver is preferably 300 ppm or less, more preferably 2 ppm or less, and even more preferably 100 ppm or less.
  • the fuel of the present invention is used as a fuel for a fuel cell system.
  • the fuel cell system according to the present invention includes a fuel reformer, a carbon monoxide purifying device, a fuel cell, and the like, and the fuel of the present invention is suitably used for any fuel cell system.
  • the fuel reformer reforms the fuel to obtain hydrogen, which is the fuel of the fuel cell.
  • hydrogen is the fuel of the fuel cell.
  • a reformer specifically, for example,
  • a steam reforming reformer that obtains a product containing hydrogen as a main component by mixing a heated gas with steam and reacting it by heating in a catalyst such as copper, nickel, platinum, or ruthenium.
  • the carbon oxide purifier removes carbon monoxide, which is contained in the gas generated by the above reformer and is a catalyst poison for the fuel cell.
  • the fuel cell include a polymer electrolyte fuel cell (PEFC), a phosphoric acid fuel cell (PAFC), a molten carbonate fuel cell (MCFC), and a solid oxide fuel cell. (SOFC).
  • PEFC polymer electrolyte fuel cell
  • PAFC phosphoric acid fuel cell
  • MCFC molten carbonate fuel cell
  • SOFC solid oxide fuel cell.
  • the fuel cell system as described above is used for electric vehicles, conventional hybrid vehicles with an engine and electricity, portable power sources, distributed power sources, home power sources, and cogeneration systems.
  • Example 1 the fuel cell system as described above is used for electric vehicles, conventional hybrid vehicles with an engine and electricity, portable power sources, distributed power sources, home power sources, and cogeneration systems.
  • Tables 1, 2 and 3 show the properties and the like of the base material used for each fuel in the examples and comparative examples.
  • Table 4 shows the properties of each fuel used in Examples and Comparative Examples.
  • the fuel and water were vaporized by electric heating and led to a reformer, which was filled with a noble metal catalyst and maintained at a specified temperature with an electric heater, to generate reformed gas rich in hydrogen.
  • the temperature of the reformer was set to the lowest temperature at which reforming was completely performed in the early stage of the test (the lowest temperature at which the THC power S was not included in the self-generated gas).
  • the reformed gas is led to a carbon monoxide treatment unit (water gas shift reaction) together with water vapor to convert carbon monoxide in the reformed gas to carbon dioxide, and the generated gas is led to a polymer electrolyte fuel cell to generate electricity.
  • a carbon monoxide treatment unit water gas shift reaction
  • Figure 1 shows the flow chart of the steam reforming type fuel cell system used for the evaluation.
  • the fuel was vaporized by electric heating, and the preheated air was charged with a precious metal catalyst and led to a reformer maintained at 110 CTC by an electric heater to generate a hydrogen-rich reformed gas.
  • the reformed gas is led to a carbon monoxide treatment device (water gas shift reaction) together with water vapor to convert carbon monoxide in the reformed gas into carbon dioxide, and the generated gas is guided to a polymer electrolyte fuel cell to generate electricity.
  • a carbon monoxide treatment device water gas shift reaction
  • Figure 2 shows a flowchart of the partial oxidation fuel cell system used for the evaluation.
  • Evaluation H 2 CO in the reformed gas generated from the reformer immediately after the start of the test, were measured for C 0 2, THC amount. Similarly, the amount of H 2 , CO, CO z, and THC in the reformed gas generated from the carbon monoxide treatment equipment immediately after the start of the evaluation test was measured.
  • the fuel immediately after and 100 hours after the start of the evaluation test We measured the amount of power generated by the battery, the amount of fuel consumed, and the amount of CO 2 emitted from the fuel cell. The amount of heat (preheat) required to guide each fuel to the specified reformer temperature was calculated from the heat capacity and latent heat of vaporization.
  • a sample filling hose was attached to the filler port of a 20-litre gasoline carrying can, and the attachment part was completely sealed. Each liter was filled with 5 liters of fuel while the vent valve of the can was open. After filling, the air vent valve was closed and left for 30 minutes. After standing, an activated carbon adsorption device was attached to the tip of the air release valve, and the valve was opened. Immediately, each fuel was refueled at 1 Q little from the filler port. Five minutes after refueling, leaving the air release valve open, the activated carbon was allowed to absorb steam, and then the weight increase of the activated carbon was measured. The test was performed at a constant temperature of 25 ° C. Each fuel was filled in a pressure-resistant sealed container together with oxygen, heated to 100 ° C., allowed to stand for 24 hours while maintaining the temperature, and evaluated by the real gum test method specified in JIS K2261.
  • Table 5 shows the measured values and calculated values.
  • the fuel for a fuel cell system comprising a specific distillation property hydrocarbon compound of the present invention can obtain electric energy with a small performance deterioration ratio at a high output, and has various performances for a fuel cell. A satisfying fuel.

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Description

燃料電池システム用燃料 技術分野
本発明は、 燃料電池システムに用いられる燃料に関する。
明
背景技術 田
近年、 将来の地球環境に対する危機感の意高曰まりから、 地球にやさしいエネルギ 一供給システムの開発力 '求められている。 特に、.地球温暧ィヒ防止のための C 02 の低減、 T H C (排出ガス中の未反応の炭化水素） 、 N O x、 P M (排出ガス中 の粒子状物質：すす、 燃料 ·潤滑油の高沸点 ·高分子の未燃成分）等有害物質の 低減を、 高度に達成することが要求されている。 そのシステムの具体例としては 、 ^来のオット一 'ディーゼルシステムに代わる自動車動力システム、 あるいは 火力に代わる発電システムカ举げられる。
そこで、 理想に近いエネルギー効率を持ち、 基本的には H 2 0と C 0 2 しカ排 出しない燃料電池が、 社会の要望に応えるにもつとも有望なシステムと期待され ている。 そして、 このようなシステムの達成のためには、 機器の技術開発だけで はなく、 それに最適な燃料の開発が必要不可欠である。
従来、 燃料電池システム用の燃料としては、 水素、 メタノール、 炭化水素系燃 料が考えられている。
燃料電池システム用の燃料として、 水素は、 特別の改質装置を必要としない点 で有利であるが、 常温で気体のため、 貯蔵性並びに車両等への搭載性に問題があ り、 供給に特別な設備が必要である。 また引火の危険性も高く取り扱いに注意が 必要である。
一方、 メタノールは、 水素への改質が比較的容易である点で有利であるが、 重 量あたりの発電量が小さく、 有毒のため取り扱いにも注意が必要である。 また、 腐食性があるため、 貯蔵 ·供給に特殊な設備力必要である。 このように、 燃料電池システムの能力を充分に発揮させるための燃料は未だ開 発されていない。 特に、 燃料電池システム用燃料としては、 重量当りの発電量が 多いこと、 C 02発生量当りの発電量が多いこと、 燃料電池システム全体として の燃費力 S良いこと、 蒸発ガス （エバポェミッション） 力 S少ないこと、 改質触媒、 水性ガスシフト反応触媒、 一酸化炭素除去触媒、 燃料電池スタック等、 燃料電池 システムの劣化が小さく初期性能力5'長時間持続できること、 システムの起動時間 力 S短いこと、 貯蔵安定性や引火点など取り扱い性力 s'良好なことなど力 s求められる なお、 燃料電池システムでは、 燃料および改質器を所定の温度に保つことカ泌 要なため、 発電量からそれに必要な熱量 （予熱及び反応に伴う吸発熱をバランス させる熱量） を差し引いた発電量が、 燃料電池システム全体の発電量となる。 し たがって、 燃料を改質させるために必要な温度：^低レ、方力予熱量が小さく有利に なり、 更にシステムの起動時間力5'短く有利になり、 また燃料の予熱に必要な重量 当りの熱量が小さいことも必要である。 予熱が十分でない場合、 排出ガス中に未 反応の炭化水素 （T H C ) が多くなり、 重量当りの発電量を低下させるだけでな く、 大気汚染の原因となる可能性がある。 逆に言えば、 同一システムを同一温度 で稼働させた場合に、 丁11 (：カ少なく、 水素への変換率カ ぃ方力 S有利である。 本発明は、 このような状況を鑑み、 上記したような要求性状をバランス良く満 たした燃料電池システムに適した燃料を提供することを目的とする。 発明の開示
本発明者らは、 上記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、 特定の蒸留性 状の炭化水素化合物からなる燃料が、 燃料電池システムに適していることを見出 した。
すなわち、 本発明に係る燃料電池システム用燃料は、
( 1 ) 蒸留初留点 （初留点 0 ) が 2 4 °C以上 5 0 °C以下、 1 0容量％留出温度 ( T 1 0) が 3 5 °C以上 7 0 °C以下、 9 0容量％留出温度 （T 9。） が 1 0 0 °C以上 1 8 0 °C以下、 蒸留終点が 1 3 0 °C以上 2 1 0 °C以下の蒸留性状の炭ィヒ水素ィヒ合物 からなる。 上記特定の蒸留性状の炭化水素化合物からなる燃料は、 更に、 以下のような付 加的要件を満たすものがより好ましい。
(2) 炭素数 4の炭ィヒ水素化合物の含有量が 15容量％以下であり、 炭素数 5の 炭化水素化合物の含有量が 5容量％以上であり、 炭素数 6の炭化水素化合物の含 有量が 10容量％以上であり、 炭素数 7と炭素数 8の炭化水素化合物の合計含有 量が 20容量％以上であり、 炭素数 10以上の炭化水素化合物の合計含有量が 2 0容量％以下であるものである。
( 3 ) 硫黄分含有量が 50質量 p pm以下である。
( 4 ) 飽和分が 30容量％以上である。
(5) ォレフィン分が 35容量％以下である。
( 6 ) 芳香族分が 50容量％以下である。
(7) 飽和分中のパラフィン分の割合が 60容量％以上である。
(8) パラフィン分中の分岐型パラフィンの割合が 30容量％以上である。
(9) 液体で、 1気圧、 15。Cにおける熱容量が、 2. 6kJZkg°C以下であ る。
(10) 蒸発潜熱が、 400 K JZk g以下である。
(1 1) リード蒸気圧 （RVP) 力 1 OkPa以上 1 OOkPa未満である。
(12) リサーチ法オクタン価 （RON) 、 101. 0以下である。
(13) 酸化安定度が、 240分以上である。
(14) 密度カ^ 0. 78g/cm3以下である。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の燃料電池システム用燃料の評価に用いた水蒸気改質型燃料 電池システムのフローチャートである。 第 2図は、 本発明の燃料電池システム用 燃料の評価に用いた部分酸化型燃料電池システムのフ口一チャートである。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の内容をさらに詳細に説明する。
本発明において、 特定の蒸留性状の炭化水素化合物とは次のようなものである 本発明の燃料電池システム用燃料は、 蒸留初留点 （初留点 0) が 24°C以上 5 0°C以下であり、 27°C以上力 S好ましく、 30。C以上がより好ましい。 10容量 %留出温度 （T10) が 35 °C以上 70 °C以下であり、 40°C以上が好ましく、 4 5°C以上がより好ましい。 90容量％留出温度 （T9。） が 100°C以上 180°C 以下であり、 1 Ί 0°C以下が好ましい。 蒸留終点が 130°C以上 210°C以下で あり、 200°C以下が好ましい。
蒸留初留点 （初留点 0) 力 s低いと、 引火性カ缟くなり、 また蒸発ガス （THC ) 力 s、発生し易くなり、 取扱性に問題がある。 10容量％留出温度 （Τ10) につい ても同様であり、 上記規定値より低いと、 引火性力 s高くなり、 また蒸発ガス （Τ HC) 力発生し易くなり、 取扱性に問題がある。
一方、 90容量％留出温度 （Τ9。） 及び蒸留終点の上限値は、 重量当りの発電 量が多い、 C02発生量当りの発電量が多い、 燃料電池システム全体としての燃 費が良い、.排出ガス中の THCが少ない、 システムの起動時間が短い、 5{質触媒 の劣化が小さく初期性能が持続できるなどの点からま見定される、
また、 本発明の燃料の 30容量％留出温度 (Τ30) 、 50容量％留出温度 (T 50) 、 70容量％留出温度 （T 70) については何ら制限はない力^ 30容量％留 出温度 （T30) は 50。C以上 100°C以下が好ましく、 50容量％留出温度 (T 50) は 60°C以上 120°C以下が好ましく、 70容量％留出温度 (Ττο) は 80 °C以上 150 °C以下が好ましい。
なお、 上記した蒸留初留点 （初留点 0) 、 10容量％留出温度 (T10) 、 30 容量％留出温度 （Τ3。） 、 50容量％留出温度 (ΤΒΟ) 、 70容量％留出温度 ( Τ7。） 、 90容量％留出温度 （Τ9。） 、 蒸留終点は、 J I S Κ 2254 「石 ロロ -蒸留試験方法」 によって測定される蒸留性状である <
また、 本発明の炭素数 4、 炭素数 5、 及び炭素数 6の炭ィヒ水素ィヒ合物量につい ては何ら制限はないカ^ 次のようなもの力好ましい。
炭素数 4の炭化水素化合物の含有量 （V (C4 ) ) は、 燃料全量を基準とした 炭素数 4の炭ィヒ水素化合物の含有量を示し、 蒸発ガス （エバポェミッション） の 量を低く押さえることができ、 引火点等の取扱性力 s良い点から、 15容量％以下 であること力 s必要であり、 10容量％以下であること力好ましく、 5容量％以下 であること力最も好ましい。
炭素数 5の炭化水素化合物の含有量 （V (C5 ) ) は、 燃料全量を基準とした 炭素数 5の炭化水素化合物の含有量を示し、 重量当りの発電量が多いこと、 CO 2発生量当りの発電量が多いこと、 燃料電池システム全体としての燃費力 s良いこ と等から、 5容量％以上であることが必要であり、 10容量％以上であることが 好ましく、 15容量％以上であることがより好ましく、 20容量％以上であるこ とがさらにより好ましく、 25容量％以上であることがさらにより一層好ましく 、 30容量％以上であること力 s最も好ましい。
炭素数 6の炭化水素化合物の含有量 （V (C6 ) ) は、 燃料全量を基準とした 炭素数 6の炭化水素化合物の含有量を示し、 重量当りの発電量が多いこと、 燃料 電池システム全体としての燃費力 s良いこと等から、 10容量％以上であることが 必要であり、 15容量％以上であること力 s好ましく、 20容量％以上であること がより好ましく、 25容量％以上であることがさらにより好ましく、 30容量％ 以上であること力 s最も好ましい。
また、 本発明においては、 炭素数 7および 8の炭化水素化合物の合計含有量 ( V (C7 +C8 ) は、 燃料全量を基準とした炭素数 7および 8の炭化水素化合物 の合計含有量を示し、 重量当りの発電量が多いこと、 C02発生量当りの発電量 が多いこと、 燃料電池システム全体としての燃費が良いこと等から、 20容量％ 以上であること力 s必要であり、 25容量％以上 あること力好ましく、 35容量 %以上であることがより好ましく、 40容量％以上であること力 s最も好ましい。 また、 本発明においては、 炭素数 10以上の炭化水素化合物の含有量について 特に制限はないが、 C02発生量当りの発電量が多いこと、 燃料電池システム全 体としての燃費が良いこと、 改質触媒の劣化が小さく初期性能力長時間持続でき ることなどから、 燃料全量を基準として炭素数 10以上の炭化水素化合物の合計 量 （V (Cl0+ ) ) 力 O容量％以下であること力 S好ましく、 15容量％以下で あることがより好ましく、 10容量％以下であることがさらにより好ましく、 5 容量％以下であること；^最も好ましい。
なお、 上記した V (C4 ) 、 V (C5 ) 、 V (CS ) 、 V (CT+CS ) , V ( C10+ ) 、 は、 以下に示すガスクロマトグラフィー法により定量される値である 。 すなわち、 カラムにはメチルシリコンのキヤビラリ一力ラム、 キャリアガスに はヘリウムまたは窒素を、 検出器には水素イオン化検出器 （FI D) を用い、 力 ラム長 25〜50m、 キャリアガス流量 0. 5〜1. 5ミリリットル/ mi n、 分割比 1 ： 50〜1 ： 250、 注入口温度 150〜250で、 初期カラム温度— 10〜10。C、 終期カラム温度 150〜250で、 検出器温 150〜250。Cの 条件で測定した値である。
また、 本発明の燃料の硫黄分含有量については何ら制限はないが、 改質触媒、 水性ガスシフト反応触媒、 一酸化炭素除去触媒、 燃料電池スタック等、 燃料電池 システムの劣化が小さく初期性能力 S長時間持続できることなどから、 燃辆全量基 準で、 50質量 ppm以下であること力 S好ましく、 30質量 ppm以下であるこ とがより好ましく、 10質量 ppm以下であることがさら iこより好ましく、 1質 量 ppm以下であることがさらにより一層好ましく、 0. 1質量 ppm以下であ ること力最も好ましい。
ここで、 硫黄分とは、 1質量 ppm以上の場合、 J I S K 2541 「原油 及び石油製品一硫黄分試験方法」 により測定される硫黄分を、 1質量 ppm未満 の場合、 ASTM D 4045— 96 Γ Standard Test Method for Sulfur in Petroleum Products by Hydrogenolysis and Rateoraetric Color imetr 」 によ. り測定される硫黄分を意味している。
本発明において、 飽和分、 ォレフィン分および芳香族分の各含有量にはなんら 制限はないが、 飽和分 （V (S) ) は 30容量％以上、 ォレフィン分 （V (0) ) は 35容量％以下、 芳香族分.（V (Ar) ) は 50容量％以下であること力 ¾f ましい。 以下、 これらを個別に説明する。
V (S) は、 重量当りの発電量が多いこと、 C02発生量当りの発電量が多い こと、 燃料電池システム全体としての燃費力 '良いこと、 排出ガス中の THCが少 ないこと、 システムの起動時間力短いことなどから、 30容量％以上であること 力 s好ましく、 40容量％以上であることがより好ましく、 50容量％以上である ことがさらにより好ましく、 60容量％以上であることがさらにより一層好まし く、 70容量％以上であることがさらにより一層好ましく、 80容量％以上であ ることがさらにより一層好ましく、 90容量％以上であることがさらにより一層 好ましく、 95容量％以上であること力最も好ましい。
V,(0) は、 重量当りの発電量が多いこと、 C02発生量当りの発電量が多い こと、 改質触媒の劣化が小さく初期性能力 s長時間持続できること、 貯蔵安定性が 良好なことなどから、 35容量％以下であること力 ^好ましく、 25容量％以下で あることがより好ましく、 20容量％以下であることがさらにより好ましく、 1 5容量％以下であることがさらにより一層好ましく、 10容量％以下であること 力 s最も好ましい。
V (Ar) は、 重量当りの発電量が多いこと、 C02発生量当りの発電量が多 いこと、 燃料零池システム全体としての燃費力 s良いこと、 排出ガス中の THCが 少ないこと、 システムの起動時間が短いこと、 改質触媒の劣化が小さく初期性能 力3、長時間持続できることなどから、 50容量％以下であること力 s、好ましく、 45 容量％以下であることがより好ましく、 40容量％以下であることがさらにより 好ましく、 35容量％以下であることがさらにより一層好ましく、 30容量％以 下であることがさらにより一層好ましく、 20容量％以下であることがさらによ り一層好ましく、 10容量％以下であることがさらにより一層好ましく、 5容量 %以下であること力 s最も好ましい。
そして、 上記硫黄分の好ましい範囲と上記芳香族分の好ましい範囲力 s二つなが らに満足すること力 s'、 改質触媒の劣化が小さく初期性能を長く維持できることか ら、 最も好ましい。
上記の V (S)、 V (〇） および V (Ar) は、 全て JIS K 2536 「 石油製品一炭化水素タイプ試験方法」 の蛍光指示薬吸着法により測定される値で ある。
また、 本発明において、 燃料の飽和分中のパラフィン分の割合については何ら 制限はないが、 H2発生量が多く、 重量当りの発電量が多いこと、 C02発生量 当りの発電量が多いことなどから、 飽和分中のパラフィン分の割合が 60容量％ 以上であること力 s好ましく、 65容量％以上であることがより好ましく、 70容 量％以上であることがさらにより好ましく、 80容量％以上であることがさらに より一層好ましく、 85容量％以上であることがさらにより一層好ましく、 90 容量％以上であることがさらにより一層好ましく、 95容量％以上であることが 最も好ましい。
上記の飽和分およびパラフィン分は、 以下に示すガスクロマトグラフィー法に より定量される値である。 すなわち、 カラムにはメチルシリコンのキヤビラリ一 カラム、 キャリアガスにはヘリウムまたは窒素を、 検出器には水素イオン化検出 器 （F I D) を用い、 カラム長 25〜50m、 キャリアガス流量 0. 5—1. 5 ミリリッ卜ル Zm i n、 分割比 1 ： 50〜 1 ： 250、 注入口温度 150— 25 0。C、 初期カラム温度一 10〜； L 0 ：、 終期カラム温度 150〜250°C、 検出 器温 150〜250。Cの条件で測定した値である。
また、 上記パラフィン分中の分岐型パラフィンの割合については何ら制限はな し、が、 重量当りの発電量が多いこと、 C02発生量当りの発電量力多いこと、 燃 料電池システム全体としての燃費が良いこと、 排出ガス中の THCが少ないこと 、 システムの起動時間力 s短いことなどから、 パラフィン分中の分岐型パラフィン の割合が 30容量％以上であること力 s好ましく、 50容量％以上であることがよ り好ましく、 70容量％以上であること力撮も好ましい。
上記のパラフィン分および分岐型パラフィンの量は、 上記したガスクロマトグ ラフィ一法により定量された値である。
また、 本発明において、 燃料の熱容量については何ら制限はないが、 燃料電池 システム全体としての燃費力良いことから、 液体で、 1気圧、 15°Cにおける熱 容量が、 2. 6 k J/kg°C以下が好ましい。
また、 本発明において、 燃料の蒸発潜熱については何ら制限はないが、 燃料電 池システム全体としての燃費が良いことから、 蒸発潜熱が、 400KJZkg以 下が好ましい。
これら熱容量及び蒸発潜熱は、 上記したガスクロマトグラフィ一法により定量 された各成分毎の含有量と、 「Technical Data Book-Petroleum RefiningJ の 「 Vol.1, Chap.1 General Data, Table 1C1」 に記載されている各成分ごとの単位重 量当たりの数値を基に計算で求める。
また、 本発明において、 燃料のリード蒸気圧 (RVP) については何ら制限は ないが、 重量当りの発電量の点から、 1 OkPa以上力好ましく、 引火点等の取 扱性が良いこと、 蒸発ガス （エバポミッション） の量を低く抑えることができる こと力ら、 10 OkP a未満力 s好ましい。 201<:?&以上901:?&未満がょり 好ましく、 40 kP a以上 75 kP a未満がさらにより好ましく、 40 k P a以 上 60 kP a未満が最も好ましい。 ここで、 リード蒸気圧 （RVP) とは、 J I S K 2258 「原油及び燃料油蒸気圧試験方法 (リ一ド法） 」 により測定さ れる蒸気圧 （リード蒸気圧 (RVP) を意味する。
また、 本発明において、 燃料のリサーチ法オクタン価 （RON) については何 ら制限はないが、 重量当りの発電量が多く、 燃料電池システム全体としての燃費 力 s良いこと、 排出ガス中の THCが少ないこと、 システムの起動時間が短いこと などから、 改質触媒の劣化が小さく初期性能力長時間持続できるなどの点から、 101. 0以下力 s'好ましい。 ここで、 リサーチ法オクタン価 （RON) とは、 J I S K 2280 「オクタン価及びセタン価試験方法」 により測定されるリサ 一チ法ォクタン価を意味する。
また、 本発明において、 燃料の酸化安定度については何ら制限はない力 s'、 貯蔵 安定性の点から、 240分以上が好ましい。 ここで、 酸化安定度は J I S K 2287 「ガソリン酸化安定度試験方法 （誘導期間法） 」 によって測定した酸ィヒ 安定度である。
また、 本発明において、 燃料の密度については何ら制限はなレ、が、 当りの 発電量が多く、 燃料電池システム全体としての燃費力 s良いこと、 排出ガス中の T HC力 S少ないこと、 システムの起動時間力 S短いことなどから、 改質触媒の劣化が 小さく初期性能が長時間持続できるなどの点から、 0. 78gZcm3以下力 s好 ましい。 ここで、 密度とは、 J I S K 2249 「原油及び石油製品の密度試 験方法並びに密度 ·質量 ·容量換算表」 により測定される密度を意味する。
本発明の燃料の製造方法については、 特に制限はない。具体的には例えば、 原 油を常圧蒸留して得られる軽質ナフサ、 原油を常圧蒸留して得られる重質ナフサ 、 原油を蒸留して得られるナフサ留分を脱硫処理した脱硫フルレンジナフサ B、 軽質ナフサを脱硫した脱硫軽質ナフサ、 重質ナフサを脱硫した脱硫重質ナフサ、 軽質ナフサを異性化装置でィソパラフィンに転ィヒして得られる異性ィヒガソリン、 イソブタン等の炭ィヒ水素に低級ォレフィンを付カ卩 （アルキル化） することによつ て得られるアルキレート、 アルキレー卜を脱硫処理した脱硫アルキレート、 脱硫 されたイソブタン等の炭化水素と脱硫された低級ォレフィンによる低硫黄アルキ レート、 接触改質法で得られる改質ガソリン、 改質ガソリンより芳香族分を抽出 した残分であるラフィネート、 改質ガソリンの軽質留分、 改質ガソリンの中重質 留分、 改質ガソリンの重質留分、 接触分解法、 水素化分解法等で得られる分解ガ ソリン、 分解ガソリンの軽質留分、 分解ガソリンの重質留分、 分解ガソリンを脱 硫処理した脱硫分解ガソリン、 分解ガソリンの軽質留分を脱硫処理した脱硫軽質 分解ガソリン、 分解ガソリンの重質留分を脱硫処理した脱硫重質分解ガソリン、 天然ガス等を一酸化炭素と水素に分解した後に F— T (Fischer-Tropsch ) 合成 で得られる 「GTL (Gas to Liquids) 」 の軽質留分、 LPGを脱硫処理した 脱硫 LPG、 等の基材を 1種または 2種以上を用いて製造される。 また、 上記の 基材を 1種または 2種以上を混合した後に、 水素化あるいは吸着等によって脱硫 することによつても製造できる。
これらの中でも、 本発明の燃料の製造基材として好ましいものとしては、 軽質 ナフサ、 脱硫軽質ナフサ、 異性化ガソリン、 アルキレー卜を脱硫処理した脱硫ァ ルキレート、 脱硫されたイソブタン等の炭化水素と脱硫された低級ォレフィンに よる低硫黄アルキレート、 分解ガソリンの軽質留分を脱硫処理した脱硫軽質分解 ガソリン、 GTLの軽質留分、 LPGを脱硫処理した脱硫 LP G、 等が挙げられ る。
本発明の燃料電池システム用燃料には、 識別のために着色剤、 酸化安定度向上 のために酸化防止剤、 金属不活性化剤、 腐食防止のための腐食防止剤、 燃料ライ ンの清浄性維持のために清浄剤、 潤滑性向上のための潤滑性向上剤等の添加剤を 添加することもできる。
し力 、 改質触媒の劣化力 '小さく初期性能力 s '長時間維持できることから、 着色 剤は 1 Oppm以下力 s好ましく、 5 ppm以下がより好ましい。 同様の理由によ り、 酸化防止剤は 300 p p m以下が好ましく、 200 p p m以下がより好まし く、 1 O Oppm以下力更により好ましく、 10 ppm以下力最も好ましい。 同 様の理由により金属不活性化剤は 50 p p m以下が好ましく、 30 p p m以下が より好ましく、 10 ppm以下が更により好ましく、 5 ppm以下力 S最も好まし し、。 また、 同様に改質触媒の劣化が小さく初期性能を長時間維持できることから
、 腐食防止剤は 5 O p pm以下が好ましく、 30 ppm以下がより好ましく、 1 O ppm以下; ^更により好ましく、 5 ppm以下が最も好ましい。 同様の理由に より清浄剤は 300 ppm以下力好ましく、 2 O Opm以下がより好ましく、 1 O O P P m以下がもつとも好ましい。 同様の理由により潤滑性向上剤は 300 p pm以下が好ましく、 2 O Oppm以下がより好ましく、 1 00 pm以下がもつ とも好ましい。
本発明の燃料は、 燃料電池システム用燃料として用いられる。 本発明でいう燃 料電池システムには、 燃料の改質器、 一酸化炭素浄化装置、 燃料電池等が含まれ るが、 本発明の燃料は如何なる燃料電池システムにも好適に用いられる。
燃料の改質器は、 燃料を改質して燃 電池の燃料である水素を得るためのもの である。 改質器としては、 具体的には、 例えば、
( 1 ) 加熱気ィヒした燃料と水蒸気を混合し、 銅、 ニッケル、 白金、 ルテニウム等 の触媒中で加熱反応させることにより、 水素を主成分とする生成物を得る水蒸気 改質型改質器、
(2) 加熱気ィヒした燃料を空気と混合し、 銅、 ニッケル、 白金、 ルテニウム等の 触媒中または無触媒で反応させることにより、 水素を主成分とする生成物を得る 部分酸化型改質器、
(3) .加熱気ィヒした燃料を水蒸気及び空気と混合し、 銅、 ニッケル、 白金、 ルテ ニゥム等の触媒層前段にて、 （2) の部分酸化型改質を行ない、 後段にて部分酸 化反応の熱発生を利用して、 （ 1 ) の水蒸気型改質を行なうことにより、 水素を 主成分とする生成物を得る部分酸ィヒ ·水蒸気改質型改質器、
等が挙げられる。
—酸化炭素浄化装置とは、 上記の改質装置で生成されたガスに含まれ、 燃料電 池の触媒毒となる一酸化炭素の除去を行なうものであり、 具体的には、
( 1 ) 改質ガスと加熱気ィヒした水蒸気を混合し、 銅、 ニッケル、 白金、 ルテニゥ ム等の触媒中で反応させることにより、 一酸化炭素と水蒸気より二酸化炭素と水 素を生成物として得る水性ガスシフト反応器、
(2) 改質ガスを圧縮空気と混合し、 白金、 ルテニウム等の触媒中で反応させる ことにより、 一酸化炭素を二謝匕炭素に変換する選択酸化反応器等力 S挙げられ、 これらを単独または組み合わせて使用される。
燃料電池としては、 具体的には、 例えば、 固体高分子型燉料電池 (PEFC) 、 リン酸型燃料電池 （PAFC) 、 溶融炭酸塩型燃料電池 (MCFC) 、 固体酸 ィ匕物型燃料電池 (SOFC) 等が挙げられる。
また、 上記したような燃料電池システムは、 電気自動車、 従来エンジンと電気 のハイプリヅド自動車、 可搬型電源、 分散型電源、 家庭用電源、 コージエネレー シヨンシステム等に用いられる。 実施例
実施例および比較例の各燃料に用いた基材の性状等を第 1表、 第 2表及び第 3 表に示す。
また、 実施例および比較例に用いた各燃料の性状等を第 4表に示す。
第 1表
Figure imgf000015_0001
13
差替え用紙（規則 26) 第 1表（続き）
Figure imgf000016_0001
14
差替え用紙 （規則 26)
Figure imgf000017_0001
15
差替え用紙（規則 26) 第 2表（続き）
Figure imgf000018_0001
16
差替え用紙（規則 26)
Figure imgf000019_0001
17
差替え用紙（規則 26) 第 3表（続き）
Figure imgf000020_0001
18
差替え用紙（規則 26) 第 4表
Figure imgf000021_0001
19
差替え用紙（規則 26)
Figure imgf000022_0001
20
差替え用紙（規則 26) これら各燃料について、 燃料電池システム評価試験、 蒸発ガス試験、 貯蔵安定 性試験を行なった。
燃料電池システム評価試験
( 1 ) 水蒸気改質型
燃料と水を電気加熱により気化させ、 貴金属系触媒を充填し電気ヒーターで所 定の温度に維持した改質器に導き、 水素分に富む改質ガスを発生させた。
改質器の温度は、 試験の 期段階において改質カ完全に行なわれる最低の温度 (己質ガスに T H C力 S含まれない最低温度） とした。
改質ガスを水蒸気と共に一酸化炭素処理装置 （水性ガスシフト反応） に導き、 改質ガス中の一酸ィヒ炭素を二酸化炭素に変換した後、 生成したガスを固体高分子 型燃料電池に導き発電を行なった。
評価に用いた水蒸気改質型の燃料電池システムのフローチヤ一トを第 1図に示 す。
( 2 ) 部分酸化型
燃料を電気加熱により気ィヒさせ、 予熱した空気と共に貴金属系触媒を充填し電 気ヒーターで 1 1 0 CTCに維持した改質器に導き、 水素分に富む改質ガスを発生 させた。
改質ガスを水蒸気と共に一酸化炭素処理装置 （水性ガスシフト反応） に導き、 改質ガス中の一酸化炭素を二酸化炭素に変換した後、 生成したガスを固体高分子 型燃料電池に導き発電を行なった。
評価に用いた部分酸化型の燃料電池システムのフローチャートを第 2図に示す
( 3 ) 評価方法
評価試験開始直後に改質器から発生する改質ガス中の H 2 、 C O、 C 0 2 、 T H C量について測定を行った。 同じく、 評価試験開始直後に一酸ィヒ炭素処理装置 から発生する改質ガス中の H 2 、 C O、 C O z 、 T H C量について測定を行った 評価試験開始直後および開始 1 0 0時間後の燃料電池における発電量、 燃料消 費量、 並びに燃料電池から排出される C O 2量について測定を行なった。 各燃料を所定.の改質器温度にまで導くために要する熱量 （予熱量） は、 熱容量 、 蒸発潜熱から計算した。
また、 これら測定値 ·計算値および燃料発熱量から、 改質触媒の性能劣化割合
(試験開始 1 0 0時間後の発電量/試験開始直後の発電量） 、 熱効率 （試験開始 直後の発電量 Z燃料発熱量） 、 予熱量割合 （予熱量 Z発電量） を計算した。 蒸発ガス試験
2 0リツトルのガソリン携行缶の給油口に試料充填用ホースを装着し、 装着部 を完全にシールした。 缶の空気抜きバルブは開けたまま、 各燃料を 5リットル充 填した。 充填後に空気抜きバルブを閉め、 3 0分間放置した。 放置後、 空気抜き バルブの先に活性炭吸着装置を取付けてバルブを開けた。 直ちに給油口から各燃 料を 1 Qリ トル給油した。 給油後 5分間、 空気抜きバルブを開 たまま放置し 活性炭に蒸気を吸 させ、 その後に活性炭の重量増を測定した。 なお、 試験は 2 5 °Cの一定温度下で行なった。 各燃料を耐圧密閉容器に酸素と共に充填し、 1 0 0 °Cに加熱、 温度を保ったま ま 2 4時間放置した後、 J I S K 2 2 6 1に定める実在ガム試験法にて評価を 行なった。
各測定値 ·計算値を第 5表に示す。
評価結果
水蒸気改質法による発電
(改質器温度 =最適改質器温度 ")
最適改質器温度1) °c 670 670 680 680| 電気エネルギー KJ/燃料 kg 初期性能 29850 30150 29200 28860
1 00時間後 29820 28780 性能劣化割合 1 00時間後 0.10% 0.07% 1.37% 0.28% 熱効率 2) 初期性能 68% 68% 67% 67%
C02発生量 kg/燃料 初期性能 3.098 3.074 3.151 3.178 C02当りエネルキ * KJ/C02-kg 初期性能 9634 9808 9266 9081
3) KJ/燃料 kg 1341 1376 1309 1288
4)
予熱量割合 4.5% 4.6% 4.5% 4.5%| 部分酸化改質法による発電 (改質器温度 11 oo°c)
電気工ネルキー KJ/燃料 kg 初期性能 14380 14810 13470 13000
100時間後 14370 14800 13350 12970 性能劣化割合 100時間後 0.07% 0.07% 0.89% 0.23% 熱効率 2) 初期性能 33% 33% 31% 30%
G02発生量 kg/燃料 kg 初期性能 3.101 3.075 3.152 3.180 G02当リエネルキ'一 KJ/C02-kg 初期性能 4637 4816 4273 4088 予熱量 3) KJ/燃料 kg 1988 2056 1919 1874 予熱量割合 4) 13.8% 13.9% 14.2% 14.4 | 蒸発ガス試験
蒸発ガス発生量 g/test 7.5 7.8 6.1 8.1 貯蔵安定度試験
実在ガム mg/100ml 1 2
1 )改質ガス中に THCが含まれない最低温度
2)電気エネルギーノ燃料発熱量
3)燃料を所定の改質器温度に導くために必要な熱量
4)予熱量 電気エネルギー
23
差替え用紙（規則 26)
Figure imgf000026_0001
1 )改質ガス中に THGが含まれない最低温度
2)電気エネルギー/燃料発熱量
3)燃料を所定の改質器温度に導くために必要な熱量
4)予熱量 電気エネルギー
24
差替え用紙（規則 26) 産業上の利用の可能性
上記の通り、 本発明の特定の蒸留性状の炭化水素化合物からなる燃料電池シス テム用燃料は、 性能劣化割合の少ない電気エネルギーを高出力で得ることができ る他、 燃料電池用として各種性能を満足する燃料である。

Claims

請 求 の 範 囲
I . 蒸留初留点が 2 4 °C以上 5 0 °C以下、 1 0容量％留出温度が 3 5。C以上 7 0 °C以下、 9 0容量％留出温度が 1 0 0 °C以上 1 8 0 °C以下、 蒸留終点が 1 3 0 C以上 2 1 0 °C以下の蒸留性状の炭ィヒ水素化合物からなる燃料電池システム用燃 料。
2 . 炭素数 4の炭化水素化合物の含有量が 1 5容量％以下であり、 炭素数 5の 炭ィ匕水素化合物の含有量が 5容量％以上であり、 炭素数 6の炭ィヒ水素化合物の含 有量が 1 0容量％以上であり、 炭素数 7と炭素数 8の炭ィヒ水素化合物の合計含有 量が 2 0容量％以上であり、 炭素数 1 0以上の炭化水素ィヒ合物の合計含有量が 2 0容量％以下である請求の範囲第 1項記載の燃料電池システム用燃料。
3 . 硫黄分含有量が 5 0質量 p pm以下である請求の範囲第 1項または第 2項 に記載の燃料電池システム用燃料。
4. 飽和分が 3 0容量％以上である請求の範囲第 1項〜第 3項何れかに記載の 燃料電池システム用燃料。
5. ォレフィン分が 3 5容量％以下である請求の範囲第 1項〜第 4項何れかに 記載の燃料電池システム用燃料。
6. 芳香族分が 5 0容量％以下である請求の範囲第 1項〜第 5項何れかに記載 の燃料電池システム用燃料。
7. 飽和分中のパラフィン分の割合が 6 0容量％以上である請求の範囲第 1項 〜第 6項何れかに記載の燃料電池システム用燃料。
8. パラフィン分中の分岐型パラフィン ©割合が 3 0容量％以上である請求の 範囲第 1項〜第 7項何れかに記載の燃料電池システム用燃料。
9 . 液体で、 1気圧、 1 5。Cにおける熱容量が、 2 . 6 k JZk g°C以下であ る請求の範囲第 1項〜第 8項何れかに記載の燃料電池システム用燃料。
1 0 . 蒸発潜熱が、 4 0 0 K J/k g以下である請求の範囲第 1項〜第 9項何 れかに記載の燃料電池システム用燃料。
I I . リード蒸気圧が、 1 0 k P a以上 1 O O k P a未満である請求の範囲第 1項〜第 1 0項何れかに記載の燃料電池システム用燃料。
1 2 . リサーチ法オクタン価が、 1 0 1 . 0以下である請求の範囲第 1項〜第 1 1項何れかに記載の燃料電池システム用燃料。
13 · 酸化安定度が、 240分以上である請求の範囲第 1項〜第 12項何れか に記載の燃料電池システム用燃料。
14. 密度が、 0. 78g cm3以下である請求の範囲第 1項〜第 12項何 れかに記載の燃料電池システム用燃料。
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