JP2002241108A - 燃料改質装置および燃料電池発電装置 - Google Patents
燃料改質装置および燃料電池発電装置Info
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Classifications
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- Y02E60/50—Fuel cells
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- Fuel Cell (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 脈動のない安定した蒸気を発生させることに
より、安定した組成の改質ガスが供給できる燃料改質装
置を提供し、もって、燃料電池発電装置の寿命の向上を
図る。 【解決手段】 原燃料を水蒸気改質する改質器３と、一
酸化炭素除去器５と、供給水を導入し改質器の燃焼排ガ
スの顕熱により改質用水蒸気を発生させる水蒸気発生器
２とを備える燃料改質装置において、供給水を、一酸化
炭素除去器５に通流して一酸化炭素除去器用触媒を冷却
した後、水蒸気発生器２に導入する供給水予熱ライン２
０を設け、さらに、供給水予熱ラインにおける一酸化炭
素除去器と水蒸気発生器との間に、供給水の絞り手段、
例えば絞り弁１４を設けるものとし、最も好ましくは、
前記絞り手段と供給水が備える圧力とにより、供給水を
圧縮液の状態で一酸化炭素除去器に通流可能にしてなる
ものとする。
より、安定した組成の改質ガスが供給できる燃料改質装
置を提供し、もって、燃料電池発電装置の寿命の向上を
図る。 【解決手段】 原燃料を水蒸気改質する改質器３と、一
酸化炭素除去器５と、供給水を導入し改質器の燃焼排ガ
スの顕熱により改質用水蒸気を発生させる水蒸気発生器
２とを備える燃料改質装置において、供給水を、一酸化
炭素除去器５に通流して一酸化炭素除去器用触媒を冷却
した後、水蒸気発生器２に導入する供給水予熱ライン２
０を設け、さらに、供給水予熱ラインにおける一酸化炭
素除去器と水蒸気発生器との間に、供給水の絞り手段、
例えば絞り弁１４を設けるものとし、最も好ましくは、
前記絞り手段と供給水が備える圧力とにより、供給水を
圧縮液の状態で一酸化炭素除去器に通流可能にしてなる
ものとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、メタンガス等の
炭化水素系原燃料を水蒸気改質する改質器と、一酸化炭
素除去器と、改質用水蒸気を発生させる水蒸気発生器と
を備える燃料改質装置、並びにこの燃料改質装置を備え
る燃料電池発電装置に関する。
炭化水素系原燃料を水蒸気改質する改質器と、一酸化炭
素除去器と、改質用水蒸気を発生させる水蒸気発生器と
を備える燃料改質装置、並びにこの燃料改質装置を備え
る燃料電池発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池発電装置は、燃料の有する化学
エネルギーを、機械エネルギーや熱エネルギーを経由す
ることなく直接電気エネルギーに変換する装置であり、
高いエネルギー効率が実現可能である。良く知られた燃
料電池の形態としては、電解質層を挟んで一対の電極を
配置し、一方の電極（アノード側）に水素を含有する燃
料ガスを供給するとともに他方の電極（カソード側）に
酸素を含有する酸化剤ガスを供給するものであり、両極
間で起きる電気化学反応を利用して起電力を得る。
エネルギーを、機械エネルギーや熱エネルギーを経由す
ることなく直接電気エネルギーに変換する装置であり、
高いエネルギー効率が実現可能である。良く知られた燃
料電池の形態としては、電解質層を挟んで一対の電極を
配置し、一方の電極（アノード側）に水素を含有する燃
料ガスを供給するとともに他方の電極（カソード側）に
酸素を含有する酸化剤ガスを供給するものであり、両極
間で起きる電気化学反応を利用して起電力を得る。
【０００３】以下に、燃料電池で起きる電気化学反応を
表す式を示す。（１）はアノード側に於ける反応、
（２）はカソード側に於ける反応を表し、燃料電池全体
では（３）式に表す反応が進行する。
表す式を示す。（１）はアノード側に於ける反応、
（２）はカソード側に於ける反応を表し、燃料電池全体
では（３）式に表す反応が進行する。
【０００４】H2→2H+＋2e- （１） 1/2O2＋2H+＋2e-→H2O （２） H2＋1/2O2→H2O （３） 燃料電池は、使用する電解質の種類により分類される
が、これらの燃料電池の中で、固体高分子型燃料電池、
リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池等では、その
電解質の性質から、二酸化炭素を含んだ酸化剤ガスや炭
酸ガスを使用することが可能である。そこで通常これら
の燃料電池では、空気を酸化剤ガスとして用い、天然ガ
ス等の炭化水素系の原燃料を水蒸気改質して生成した水
素リッチなガスを燃料ガスとして用いている。
が、これらの燃料電池の中で、固体高分子型燃料電池、
リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池等では、その
電解質の性質から、二酸化炭素を含んだ酸化剤ガスや炭
酸ガスを使用することが可能である。そこで通常これら
の燃料電池では、空気を酸化剤ガスとして用い、天然ガ
ス等の炭化水素系の原燃料を水蒸気改質して生成した水
素リッチなガスを燃料ガスとして用いている。
【０００５】そのため、この様な燃料電池を備える燃料
電池発電装置においては、改質器および一酸化炭素変成
器が設けられており、この改質器および一酸化炭素変成
器において原燃料の改質を行ない燃料ガスを生成してい
る。下記の式（４）は、改質器におけるメタンの改質反
応について示す。
電池発電装置においては、改質器および一酸化炭素変成
器が設けられており、この改質器および一酸化炭素変成
器において原燃料の改質を行ない燃料ガスを生成してい
る。下記の式（４）は、改質器におけるメタンの改質反
応について示す。
【０００６】 CH4＋H2O→3H2＋CO （+206.14 KJ/mol:吸熱反応） （４） 上記式（４）に示されるとおり、メタンの改質反応は吸
熱反応であるため、メタンに水蒸気を添加したうえで、
燃料電池からの燃料オフガスを燃焼させた燃焼排ガスに
より、粒状改質触媒を６００〜７００℃に保つことによ
り、水素に富む改質ガスを生成する。
熱反応であるため、メタンに水蒸気を添加したうえで、
燃料電池からの燃料オフガスを燃焼させた燃焼排ガスに
より、粒状改質触媒を６００〜７００℃に保つことによ
り、水素に富む改質ガスを生成する。
【０００７】改質器を出たこの改質ガスは、改質ガス中
の一酸化炭素を低減するために一酸化炭素変成器に供給
され、ここで一酸化炭素は１％以下に低減され、リン酸
形燃料電池(PAFC)であれば、このガスを燃料電池へ導入
して発電を行なうことができる。下記式（５）は、一酸
化炭素変成器に於ける一酸化炭素の変成反応について示
す。
の一酸化炭素を低減するために一酸化炭素変成器に供給
され、ここで一酸化炭素は１％以下に低減され、リン酸
形燃料電池(PAFC)であれば、このガスを燃料電池へ導入
して発電を行なうことができる。下記式（５）は、一酸
化炭素変成器に於ける一酸化炭素の変成反応について示
す。
【０００８】 CO＋H2O→H2＋CO2 （-41.17 KJ/mol:発熱反応） （５） 式（５）に示されるとおり、一酸化炭素の変成反応は発
熱反応であるため、変成反応温度である１６０〜２５０
℃に保つためには冷却が必要となる。
熱反応であるため、変成反応温度である１６０〜２５０
℃に保つためには冷却が必要となる。
【０００９】一方、固体高分子形燃料電池(PEFC)は、そ
の動作温度が６０〜８０℃と低いために、改質がス中に
一酸化炭素が存在すると、これが触媒毒となって性能が
劣化することから、一酸化炭素をさらに低減する必要が
あり、そのために改質ガスは一酸化炭素除去器に供給さ
れ、ここで一酸化炭素を１０ppm以下に低減する。下記
の式（６）は一酸化炭素除去器に於ける一酸化炭素の選
択酸化反応について示す。
の動作温度が６０〜８０℃と低いために、改質がス中に
一酸化炭素が存在すると、これが触媒毒となって性能が
劣化することから、一酸化炭素をさらに低減する必要が
あり、そのために改質ガスは一酸化炭素除去器に供給さ
れ、ここで一酸化炭素を１０ppm以下に低減する。下記
の式（６）は一酸化炭素除去器に於ける一酸化炭素の選
択酸化反応について示す。
【００１０】 CO＋1/2O2→CO2 （-257.2 KJ/mol:発熱反応） （６） 式（６）に示されるとおり、一酸化炭素の選択酸化反応
は発熱反応であるため、選択酸化反応温度である１６０
〜２３０℃に保つためには冷却が必要となる。
は発熱反応であるため、選択酸化反応温度である１６０
〜２３０℃に保つためには冷却が必要となる。
【００１１】なお、前述の通り固体高分子形燃料電池(P
EFC)は、反応温度が低いため、リン酸形燃料電池(PAFC)
（反応温度約１８０℃）と異なり、その発熱量で改質用
の水蒸気を発生させることができないことから、改質系
機器の中でこれを発生させる必要がある。
EFC)は、反応温度が低いため、リン酸形燃料電池(PAFC)
（反応温度約１８０℃）と異なり、その発熱量で改質用
の水蒸気を発生させることができないことから、改質系
機器の中でこれを発生させる必要がある。
【００１２】従来、この蒸気発生のための熱量は、改質
器を出た後の燃焼排ガスとの熱交換で得ていたが、この
熱交換器に直接常温の水を供給すると、蒸気の流量が脈
動してスチーム・カーボン比（Ｓ／Ｃ比）が大きく変動
することによって、改質ガス組成が変動，悪化するとい
う問題（変動問題）があった。この改質ガス組成の変
動，悪化は、燃料電池セルスタックヘの負担となり、セ
ルスタックの寿命に悪影響を及ぼす。
器を出た後の燃焼排ガスとの熱交換で得ていたが、この
熱交換器に直接常温の水を供給すると、蒸気の流量が脈
動してスチーム・カーボン比（Ｓ／Ｃ比）が大きく変動
することによって、改質ガス組成が変動，悪化するとい
う問題（変動問題）があった。この改質ガス組成の変
動，悪化は、燃料電池セルスタックヘの負担となり、セ
ルスタックの寿命に悪影響を及ぼす。
【００１３】これを解決するためのひとつの方法とし
て、一酸化炭素除去器の冷却水として水蒸気改質用の水
を用いて、この水を１００℃程度に加熱させた後に、前
記熱交換器に入れるという方法が提案されている。
て、一酸化炭素除去器の冷却水として水蒸気改質用の水
を用いて、この水を１００℃程度に加熱させた後に、前
記熱交換器に入れるという方法が提案されている。
【００１４】図５は、従来のこの種の固体高分子形燃料
電池に用いられる燃料改質装置の概略構成図を示す。
電池に用いられる燃料改質装置の概略構成図を示す。
【００１５】図５において、脱硫器１にて硫黄分を取り
除かれた原燃料は、水蒸気発生器２で作られた蒸気とと
もに改質器３に供給されて、式（４）に示した水蒸気改
質反応によって水素リッチなガスに改質された後に、一
酸化炭素変成器４に供給されて、式（５）に示した一酸
化炭素変成反応によって水素濃度が高められ、さらにそ
の後、一定量の空気とともに一酸化炭素除去器５に供給
されて、式（６）に示した一酸化炭素の選択酸化反応に
よって、一酸化炭素を１０ppm以下に低減された後、燃
料電池６へと供給される。
除かれた原燃料は、水蒸気発生器２で作られた蒸気とと
もに改質器３に供給されて、式（４）に示した水蒸気改
質反応によって水素リッチなガスに改質された後に、一
酸化炭素変成器４に供給されて、式（５）に示した一酸
化炭素変成反応によって水素濃度が高められ、さらにそ
の後、一定量の空気とともに一酸化炭素除去器５に供給
されて、式（６）に示した一酸化炭素の選択酸化反応に
よって、一酸化炭素を１０ppm以下に低減された後、燃
料電池６へと供給される。
【００１６】一酸化炭素除去器５は冷却が必要となる
が、その手段として、改質用水タンク７から改質用水供
給ポンプ８により供給される改質用水を、選択酸化触媒
層の中に配設された冷却管９に通流して冷却している。
が、その手段として、改質用水タンク７から改質用水供
給ポンプ８により供給される改質用水を、選択酸化触媒
層の中に配設された冷却管９に通流して冷却している。
【００１７】一酸化炭素除去器５の冷却管９において加
熱された改質用水は、供給水予熱ライン２０から水蒸気
発生器２へと供給されて蒸発される。ここで、水蒸気発
生器の熱源は、改質器３のバーナ１０で燃料電池からの
燃料オフガスを燃焼させ、その燃焼熱を吸熱反応である
メタンの水蒸気反応のために与えた後の燃焼排ガス１１
である。
熱された改質用水は、供給水予熱ライン２０から水蒸気
発生器２へと供給されて蒸発される。ここで、水蒸気発
生器の熱源は、改質器３のバーナ１０で燃料電池からの
燃料オフガスを燃焼させ、その燃焼熱を吸熱反応である
メタンの水蒸気反応のために与えた後の燃焼排ガス１１
である。
【００１８】なお、図５において、１２，１３は、供給
水予熱ライン２０の圧力，温度を測定するための圧力計
および温度計である。図５のシステムにおいては、前記
圧力計１２は０．０３MPaG程度を示し、温度計１３は、
この圧力での飽和蒸気温度である１０７℃近くを示す。
水予熱ライン２０の圧力，温度を測定するための圧力計
および温度計である。図５のシステムにおいては、前記
圧力計１２は０．０３MPaG程度を示し、温度計１３は、
この圧力での飽和蒸気温度である１０７℃近くを示す。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のよう
な従来の燃料改質装置およびこれを用いた燃料電池発電
装置においては、下記のような問題点があった。
な従来の燃料改質装置およびこれを用いた燃料電池発電
装置においては、下記のような問題点があった。
【００２０】図５のように、改質用の供給水予熱ライン
を設ける方法によれば、一酸化炭素の選択酸化反応によ
って得られた熱を、改質用蒸気を発生させる熱量の一部
として利用できるために高効率化には有効であるが、前
述のように、一酸化炭素除去器における反応温度は１０
０℃を超えているため、冷却管の中で一部の水が沸騰す
ることによって、流量が脈動してスチーム・カーボン比
が変動するので、前述の変動問題に関しては、十分な解
決を与える方法とはなりえず、程度の差はあるものの前
述と同様の問題があった。
を設ける方法によれば、一酸化炭素の選択酸化反応によ
って得られた熱を、改質用蒸気を発生させる熱量の一部
として利用できるために高効率化には有効であるが、前
述のように、一酸化炭素除去器における反応温度は１０
０℃を超えているため、冷却管の中で一部の水が沸騰す
ることによって、流量が脈動してスチーム・カーボン比
が変動するので、前述の変動問題に関しては、十分な解
決を与える方法とはなりえず、程度の差はあるものの前
述と同様の問題があった。
【００２１】この発明は、上記問題点を解消するために
なされたもので、この発明の課題は、脈動のない安定し
た蒸気を発生させることにより、安定した組成の改質ガ
スが供給できる燃料改質装置を提供し、もって、燃料電
池発電装置の寿命の向上を図ることにある。
なされたもので、この発明の課題は、脈動のない安定し
た蒸気を発生させることにより、安定した組成の改質ガ
スが供給できる燃料改質装置を提供し、もって、燃料電
池発電装置の寿命の向上を図ることにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、この発明は、炭化水素系原燃料を水蒸気改質する
改質器と、この改質器により改質された水素リッチなガ
スから触媒により一酸化炭素を選択的に除去する一酸化
炭素除去器と、供給水を導入し前記改質器の燃焼排ガス
の顕熱により改質用水蒸気を発生させる水蒸気発生器と
を備える燃料改質装置において、前記供給水を、前記一
酸化炭素除去器に通流して前記触媒を冷却した後、前記
水蒸気発生器に導入する供給水予熱ラインを設け、さら
に、前記供給水予熱ラインにおける一酸化炭素除去器と
水蒸気発生器との間に、供給水の絞り手段を設けるもの
とする（請求項１の発明）。
めに、この発明は、炭化水素系原燃料を水蒸気改質する
改質器と、この改質器により改質された水素リッチなガ
スから触媒により一酸化炭素を選択的に除去する一酸化
炭素除去器と、供給水を導入し前記改質器の燃焼排ガス
の顕熱により改質用水蒸気を発生させる水蒸気発生器と
を備える燃料改質装置において、前記供給水を、前記一
酸化炭素除去器に通流して前記触媒を冷却した後、前記
水蒸気発生器に導入する供給水予熱ラインを設け、さら
に、前記供給水予熱ラインにおける一酸化炭素除去器と
水蒸気発生器との間に、供給水の絞り手段を設けるもの
とする（請求項１の発明）。
【００２３】上記構成によれば、絞り手段により、蒸気
発生に伴う脈動の発生が抑制できる。また、請求項１の
発明の実施態様として、下記請求項２ないし４の発明が
好ましい。即ち、請求項１記載の燃料改質装置におい
て、前記絞り手段は、絞り弁とする（請求項２の発
明）。装置の仕様および構成が確定する場合には、絞り
は、オリフィス等の固定絞りとすることもできる。
発生に伴う脈動の発生が抑制できる。また、請求項１の
発明の実施態様として、下記請求項２ないし４の発明が
好ましい。即ち、請求項１記載の燃料改質装置におい
て、前記絞り手段は、絞り弁とする（請求項２の発
明）。装置の仕様および構成が確定する場合には、絞り
は、オリフィス等の固定絞りとすることもできる。
【００２４】さらに、請求項１記載の燃料改質装置にお
いて、前記絞り手段は、前記水蒸気発生器がその供給水
導入部に備える水噴霧ノズルとする（請求項３の発
明）。これにより、装置構成が簡略化できる。また、改
質用供給水を水蒸気発生器の伝熱面に均等に散布するこ
とができるので、伝熱面の有効活用が図られ、ひいては
水蒸気発生器の小型化が可能となる。
いて、前記絞り手段は、前記水蒸気発生器がその供給水
導入部に備える水噴霧ノズルとする（請求項３の発
明）。これにより、装置構成が簡略化できる。また、改
質用供給水を水蒸気発生器の伝熱面に均等に散布するこ
とができるので、伝熱面の有効活用が図られ、ひいては
水蒸気発生器の小型化が可能となる。
【００２５】また、請求項１記載の燃料改質装置におい
て、前記絞り手段と供給水が備える圧力とにより、前記
供給水を圧縮液の状態で一酸化炭素除去器に通流可能に
してなるものとする（請求項４の発明）。
て、前記絞り手段と供給水が備える圧力とにより、前記
供給水を圧縮液の状態で一酸化炭素除去器に通流可能に
してなるものとする（請求項４の発明）。
【００２６】上記のように、圧縮液の状態で供給する場
合には、湿り蒸気のように、一部の液体が気化すること
がないので、脈動の発生防止の観点から最も好ましい。
なお、前記圧縮液は、水蒸気発生器に入る直前もしくは
導入部で、絞り弁またはオリフィスもしくは水噴射ノズ
ル等により圧力を開放させるため、一部の水がここで蒸
発（フラッシュ）することになる。
合には、湿り蒸気のように、一部の液体が気化すること
がないので、脈動の発生防止の観点から最も好ましい。
なお、前記圧縮液は、水蒸気発生器に入る直前もしくは
導入部で、絞り弁またはオリフィスもしくは水噴射ノズ
ル等により圧力を開放させるため、一部の水がここで蒸
発（フラッシュ）することになる。
【００２７】さらに、請求項５の発明のように、燃料電
池発電装置を、前記請求項１ないし４のいずれかに記載
の燃料改質装置を備えるものとすることにより、安定し
た組成の改質ガスが供給でき、燃料電池発電装置の寿命
の向上を図ることができる。
池発電装置を、前記請求項１ないし４のいずれかに記載
の燃料改質装置を備えるものとすることにより、安定し
た組成の改質ガスが供給でき、燃料電池発電装置の寿命
の向上を図ることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】図面に基づき、本発明の実施例に
ついて以下にのべる。
ついて以下にのべる。
【００２９】図１は、この発明に関わる実施例を示す系
統図であり、図５と同じ機能を有する部材には同一の番
号を付して説明を省略する。図１と図５との相違点は、
図１においては、図５に対して、さらに、部番１４の絞
り弁１４を供給水予熱ライン２０に備える点である。こ
の実施例において、絞り弁１４の手前の圧力計１２は、
定格運転時に、約０．２MPaGとなるように絞り弁を調節
した。この時、絞り弁の手前の温度計１３は１１０℃を
示した。
統図であり、図５と同じ機能を有する部材には同一の番
号を付して説明を省略する。図１と図５との相違点は、
図１においては、図５に対して、さらに、部番１４の絞
り弁１４を供給水予熱ライン２０に備える点である。こ
の実施例において、絞り弁１４の手前の圧力計１２は、
定格運転時に、約０．２MPaGとなるように絞り弁を調節
した。この時、絞り弁の手前の温度計１３は１１０℃を
示した。
【００３０】水の蒸気線図から明らかなように、１１０
℃における飽和蒸気圧は０．１４MPaGであり、約０．２
MpaGに絞られた絞り弁１４の手前の供給水は、圧縮液の
状態となる。従って、水蒸気発生器２において脈動のな
い蒸気を発生させることができる。
℃における飽和蒸気圧は０．１４MPaGであり、約０．２
MpaGに絞られた絞り弁１４の手前の供給水は、圧縮液の
状態となる。従って、水蒸気発生器２において脈動のな
い蒸気を発生させることができる。
【００３１】図２は、図１における水蒸気発生器２の出
口の蒸気流量の時間的変化を従来例と比較したものであ
り、（ａ）は本実施例の場合、（ｂ）は従来例の場合を
示す。従来例の場合には、水蒸気発生器出口の蒸気流量
は５〜６分に一回程度の脈動が起きているが、本発明の
場合には、脈動はなく、流量が安定していることが明ら
かである。
口の蒸気流量の時間的変化を従来例と比較したものであ
り、（ａ）は本実施例の場合、（ｂ）は従来例の場合を
示す。従来例の場合には、水蒸気発生器出口の蒸気流量
は５〜６分に一回程度の脈動が起きているが、本発明の
場合には、脈動はなく、流量が安定していることが明ら
かである。
【００３２】図３は、本発明の異なる実施例に関わる系
統図であり、図１の絞り弁１４に替えて、水蒸気発生器
２の改質用水入口に噴霧ノズル１５を配設した点が異な
る。噴霧ノズル１５は、入口と出口の圧力差を利用して
液体を微小な粒子にして吹き出させるものであり、一般
に洗浄や加湿等に広く用いられているものである。ここ
では、定格流量を流したときの入口と出口の圧力差が
０．１７Mpaとなるような口径の噴射ノズルを選定して
取り付けた。
統図であり、図１の絞り弁１４に替えて、水蒸気発生器
２の改質用水入口に噴霧ノズル１５を配設した点が異な
る。噴霧ノズル１５は、入口と出口の圧力差を利用して
液体を微小な粒子にして吹き出させるものであり、一般
に洗浄や加湿等に広く用いられているものである。ここ
では、定格流量を流したときの入口と出口の圧力差が
０．１７Mpaとなるような口径の噴射ノズルを選定して
取り付けた。
【００３３】図３の構成において定格運転を行なった場
合、水蒸気発生器側の圧力が０．０３MPaG程度であるた
めに、手前の圧力計１２では０．２MPaG程度を示すこと
となり、一酸化炭素除去器５の冷却管９内を加圧するこ
とに関して、噴射ノズル１５は、図１の実施例で示した
絞り弁１４と同様の作用効果をもたらす。
合、水蒸気発生器側の圧力が０．０３MPaG程度であるた
めに、手前の圧力計１２では０．２MPaG程度を示すこと
となり、一酸化炭素除去器５の冷却管９内を加圧するこ
とに関して、噴射ノズル１５は、図１の実施例で示した
絞り弁１４と同様の作用効果をもたらす。
【００３４】図４は、図３の実施例における水蒸気発生
器２の概略構造の一例を示す。水蒸気発生器２の熱交換
器２２は、プレートフィン式の熱交換器であり、改質用
水入口に噴霧ノズル１５を配設することにより、ここか
ら出た改質用水は、霧状となって熱交換器２２の伝熱面
に均等に供給されるので、前述のように伝熱面の有効活
用が図られ、ひいては水蒸気発生器の小型化が可能とな
る。
器２の概略構造の一例を示す。水蒸気発生器２の熱交換
器２２は、プレートフィン式の熱交換器であり、改質用
水入口に噴霧ノズル１５を配設することにより、ここか
ら出た改質用水は、霧状となって熱交換器２２の伝熱面
に均等に供給されるので、前述のように伝熱面の有効活
用が図られ、ひいては水蒸気発生器の小型化が可能とな
る。
【００３５】
【発明の効果】上記のとおり、この発明によれば、炭化
水素系原燃料を水蒸気改質する改質器と、この改質器に
より改質された水素リッチなガスから触媒により一酸化
炭素を選択的に除去する一酸化炭素除去器と、供給水を
導入し前記改質器の燃焼排ガスの顕熱により改質用水蒸
気を発生させる水蒸気発生器とを備える燃料改質装置に
おいて、前記供給水を、前記一酸化炭素除去器に通流し
て前記触媒を冷却した後、前記水蒸気発生器に導入する
供給水予熱ラインを設け、さらに、前記供給水予熱ライ
ンにおける一酸化炭素除去器と水蒸気発生器との間に、
供給水の絞り手段を設けるものとし、最も好ましくは、
前記絞り手段と供給水が備える圧力とにより、前記供給
水を圧縮液の状態で水蒸気発生器に供給可能にしてなる
ものとすることにより、脈動のない安定した蒸気を発生
させることができ、安定した組成の改質ガスが供給可能
な燃料改質装置を実現できる。また、この燃料改質装置
を燃料電池発電装置に適用した場合、燃料電池発電装置
の寿命の向上が図れる。
水素系原燃料を水蒸気改質する改質器と、この改質器に
より改質された水素リッチなガスから触媒により一酸化
炭素を選択的に除去する一酸化炭素除去器と、供給水を
導入し前記改質器の燃焼排ガスの顕熱により改質用水蒸
気を発生させる水蒸気発生器とを備える燃料改質装置に
おいて、前記供給水を、前記一酸化炭素除去器に通流し
て前記触媒を冷却した後、前記水蒸気発生器に導入する
供給水予熱ラインを設け、さらに、前記供給水予熱ライ
ンにおける一酸化炭素除去器と水蒸気発生器との間に、
供給水の絞り手段を設けるものとし、最も好ましくは、
前記絞り手段と供給水が備える圧力とにより、前記供給
水を圧縮液の状態で水蒸気発生器に供給可能にしてなる
ものとすることにより、脈動のない安定した蒸気を発生
させることができ、安定した組成の改質ガスが供給可能
な燃料改質装置を実現できる。また、この燃料改質装置
を燃料電池発電装置に適用した場合、燃料電池発電装置
の寿命の向上が図れる。
【図１】この発明の燃料改質装置の実施例を示す系統図
【図２】この発明の水蒸気発生器出口蒸気流量の時間的
変化を、従来例と比較して示す図
変化を、従来例と比較して示す図
【図３】この発明の異なる燃料改質装置の実施例を示す
系統図
系統図
【図４】図３の実施例に関わる水蒸気発生器の概略構造
の一例を示す図
の一例を示す図
【図５】従来の燃料改質装置の一例を示す系統図
１：脱硫器、２：水蒸気発生器、３：改質器、４：一酸
化炭素変成器、５：一酸化炭素除去器、６：燃料電池、
１４：絞り弁、１５：水噴射ノズル、２０：供給水予熱
ライン。
化炭素変成器、５：一酸化炭素除去器、６：燃料電池、
１４：絞り弁、１５：水噴射ノズル、２０：供給水予熱
ライン。
Claims (5)
- 【請求項１】 炭化水素系原燃料を水蒸気改質する改質
器と、この改質器により改質された水素リッチなガスか
ら触媒により一酸化炭素を選択的に除去する一酸化炭素
除去器と、供給水を導入し前記改質器の燃焼排ガスの顕
熱により改質用水蒸気を発生させる水蒸気発生器とを備
える燃料改質装置において、 前記供給水を、前記一酸化炭素除去器に通流して前記触
媒を冷却した後、前記水蒸気発生器に導入する供給水予
熱ラインを設け、 さらに、前記供給水予熱ラインにおける一酸化炭素除去
器と水蒸気発生器との間に、供給水の絞り手段を設ける
ことを特徴とする燃料改質装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の燃料改質装置において、
前記絞り手段は、絞り弁とすることを特徴とする燃料改
質装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の燃料改質装置において、
前記絞り手段は、前記水蒸気発生器がその供給水導入部
に備える水噴霧ノズルとすることを特徴とする燃料改質
装置。 - 【請求項４】 請求項１記載の燃料改質装置において、
前記絞り手段と供給水が備える圧力とにより、前記供給
水を圧縮液の状態で一酸化炭素除去器に通流可能にして
なることを特徴とする燃料改質装置。 - 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載の燃
料改質装置を備えることを特徴とする燃料電池発電装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001034009A JP2002241108A (ja) | 2001-02-09 | 2001-02-09 | 燃料改質装置および燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001034009A JP2002241108A (ja) | 2001-02-09 | 2001-02-09 | 燃料改質装置および燃料電池発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002241108A true JP2002241108A (ja) | 2002-08-28 |
Family
ID=18897684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001034009A Pending JP2002241108A (ja) | 2001-02-09 | 2001-02-09 | 燃料改質装置および燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002241108A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008088033A (ja) * | 2006-10-04 | 2008-04-17 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料改質装置 |
| JP2009067654A (ja) * | 2007-09-14 | 2009-04-02 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料改質装置 |
| JP2010052965A (ja) * | 2008-08-27 | 2010-03-11 | Aisin Seiki Co Ltd | 改質装置および燃料電池システム |
| US8795397B2 (en) | 2008-03-24 | 2014-08-05 | Jx Nippon Oil & Energy Corporation | Reforming device with series-connected gas-liquid multiphase and dry-out heat exchangers |
-
2001
- 2001-02-09 JP JP2001034009A patent/JP2002241108A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008088033A (ja) * | 2006-10-04 | 2008-04-17 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料改質装置 |
| JP2009067654A (ja) * | 2007-09-14 | 2009-04-02 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料改質装置 |
| US8795397B2 (en) | 2008-03-24 | 2014-08-05 | Jx Nippon Oil & Energy Corporation | Reforming device with series-connected gas-liquid multiphase and dry-out heat exchangers |
| JP2010052965A (ja) * | 2008-08-27 | 2010-03-11 | Aisin Seiki Co Ltd | 改質装置および燃料電池システム |
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