JP2000021431A - 燃料電池用改質設備の停止方法 - Google Patents
燃料電池用改質設備の停止方法Info
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Abstract
改質触媒の性能低下を防止することができる燃料電池用
改質設備の停止方法を提供する。 【解決手段】 水素吸蔵合金11を内部に保有する合金
容器12と、合金容器内に改質器からの改質ガスを導く
改質ガスライン14と、合金容器と改質器の上流側とを
連通する水素ガスライン16とを備え、(a)改質器の
運転中に改質ガスの一部を改質ガスラインを介して水素
吸蔵合金に導き、水素のみ水素吸蔵合金に吸収させ、
(b)改質器の停止時に水素吸蔵合金から水素を放出さ
せ、水素ガスラインを介して改質器の上流側に水素を供
給して改質器内の残留燃料及び水分をパージし、(c)
次いで改質器内に水素を封入する。
Description
等の燃料電池用改質設備の停止方法に関する。
olyte Fuel Cell:PEFC)は、図3の原理図に示すよ
うに、電解質にプロトン(H+ )導電性を有する高分子
膜1を用い、この膜の両側に薄い多孔質Pt触媒電極2
(アノードとカソード)を付けた構造を有する。それぞ
れの電極にH2 およびO2 を供給し、室温〜100℃前
後で動作させると、H2 はH2 極(アノード)でH+ に
酸化され、H+ は膜内を移動してO2 極(カソード)に
到達する。一方e- は外部回路を通って電気的な仕事を
したのち、O2 極に到達する。O2 極ではO2 が到達し
たH+ およびe-と反応してH2 Oに還元される。
は、セパレータ5の間に膜/電解質接合体4を挟んで1
つのセルが構成される。膜/電解質接合体4は、イオン
交換膜1の両面に、Pt黒又はPt担持カーボンからな
る多孔質電極2と、カーボンペーパあるいはカーボン布
からなる支持集電体3を配置したものである。また、セ
パレータ5は、両面にガスを流す溝を有し、かつ内部に
冷却水を流す溝を有する導電性の板である。なお図4の
例では内部の冷却溝は2枚のセパレータを接合して構成
されている。
に複数積層することによりスタック(積層電池)が構成
される。ガスや冷却水のシールは、ゴムシートやテフロ
ンシートを間に挟んで行うことが多いが、イオン交換膜
の弾性を利用して、膜自身でシールする場合もある。ま
た、スタックの両端には金属の集電板(図示せず)を配
置して外部電流取出し端子とし、さらに絶縁板を介して
締付板を配置し、全体をボルト等で締め付けて一体化す
る。上述した固体高分子型燃料電池(PEFC)は、1
00℃以下の低温差動であるために、放熱損失が少な
く、システムがコンパクト化できるメリットがあり、電
気自動車等への可搬型電源として各国で精力的に研究さ
れている。
ル改質設備とPEFCとを組み合わせた可搬電源の構成
図である。この図において、メタノール改質設備は、蒸
発器6、改質器7、及びCO除去器8からなり、メタノ
ールと水から、CH3 OH+H2 O→3H2 +CO2 の
反応により、水素と二酸化炭素を生成する。この反応温
度は約300℃前後であり、水とメタノールの蒸発及び
改質反応に必要な熱は、燃料電池の未利用の水素を含む
燃料排ガスおよび空気を燃焼させて供給される。かかる
小型可搬電源は、例えば、電気自動車等の車両用電源と
して用いることができる。
質設備では、運転停止の際に不活性ガスでガスパージを
行って、触媒層内の残留燃料分や水分を追い出し、かつ
触媒活性金属を活性な還元状態に保持している。これは
ガスパージせずにそのまま停止させた場合、改質触媒に
プロセスガス(メタノール等の燃料,水蒸気)の凝縮が
起こって触媒の性能を低下させたり破壊してしまうため
である。また空気が混入すると改質触媒を酸化させ、同
様に触媒活性の低下が生じるので、パージガスには窒素
などの不活性ガスが用いられている。
電池を用いる場合に、窒素などの不活性ガスをボンベ等
で搭載するのでは重量やスペースが無駄になる上、起動
停止の回数が多いので頻繁に補充する必要がある問題点
があった。
ガスにより未反応のメタノールをパージする「メタノー
ル改質装置のシャットダウン方法」(特開平3−247
501号)が提案されている。しかしこの方法では、残
留メタノールの凝縮による触媒の劣化を防止することは
できるが、改質ガスに含まれる残留水分が凝縮して触媒
表面に付着するため、この残留水分による触媒活性の低
下を防止できなかった。
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、メタ
ノール等の燃料及び水蒸気の凝縮による改質触媒の性能
低下を防止することができる燃料電池用改質設備の停止
方法を提供することにある。
蔵合金(11)を内部に保有する合金容器(12)と、
該合金容器内に改質器からの改質ガスを導く改質ガスラ
イン(14)と、合金容器と改質器の上流側とを連通す
る水素ガスライン(16)とを備え、(a)改質器の運
転中に改質ガスの一部を改質ガスラインを介して水素吸
蔵合金に導き、水素のみ水素吸蔵合金に吸収させ、
(b)改質器の停止時に水素吸蔵合金から水素を放出さ
せ、水素ガスラインを介して改質器の上流側に水素を供
給して改質器内の残留燃料及び水分をパージし、(c)
次いで改質器内に水素を封入する、ことを特徴とする燃
料電池用改質設備の停止方法が提供される。
の運転中に改質ガス中の水素ガスのみを選択的に水素吸
蔵合金に吸収させて保持することができる。また、
(b)改質器の停止時に水素吸蔵合金から水素を放出さ
せ、この水素ガスにより改質器内の残留燃料及び水分を
パージし、(c)次いで改質器内に水素を封入するの
で、外部からの補充なしに起動停止を頻繁に繰り返すこ
とができる。また、1回の運転で1回分のパージ用水素
を吸収できればよいので、水素吸蔵合金中への水素貯蔵
量は少なくてよく、その結果、ガスボンベ等に比較して
軽量、かつコンパクトにすることができる。
ガスライン(14)に圧縮器(15)を備え、これによ
り、改質ガスを所定の圧力に昇圧して合金容器(12)
に供給する。この方法により、特に改質器を含む燃料電
池装置の圧力を変化させることなく、水素吸蔵合金に適
した圧力で水素を吸着させ、かつこの圧力を下げて水素
を放出させることができる。
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付して使用する。図1は、本
発明による停止方法を適用する燃料電池用改質設備の構
成図である。この図において、この燃料電池用改質設備
10は、蒸発器6、改質器7、及びCO除去器8からな
り、蒸発器6でメタノール及び水を蒸発させ、改質器7
でCH3 OH+H2 O→3H2 +CO2 の反応により、
水素と二酸化炭素を生成し、CO除去器8でCOを除去
した改質ガスを燃料電池に供給するようになっている。
また、改質器7の上流側とCO除去器8の下流側にそれ
ぞれ遮断弁7a,8aを備え、改質器の停止時に改質器
7からCO除去器8までの系統を遮断できるようになっ
ている。
を内部に保有する合金容器12と、この合金容器12内
に改質器7からの改質ガスを導く改質ガスライン14
と、合金容器12と改質器7の上流側とを連通する水素
ガスライン16とを備える。なお、この例において、改
質ガスライン14はCO除去器8と遮断弁8aとの間か
ら合金容器12に連通し、水素ガスライン16は改質器
7と遮断弁7aとの間と合金容器12とを連通してい
る。
圧縮器15を備え、これにより、改質ガスを水素吸蔵合
金11の吸着に適した所定の圧力に昇圧して合金容器1
2に供給するようになっている。また、圧縮器15と合
金容器12との間には開閉弁14aが設けられ、水素ガ
スライン16には圧力調節弁16aが設けられている。
の図において、横軸は含有水素量、縦軸は平衡水素圧力
であり、曲線は十分に活性化した試料に対してある温度
で水素圧力を上昇していったとき(吸収)と十分に水素
を吸蔵させた後に減圧していったとき(放出)の各時点
での平衡圧力を示している。濃度に対して平衡圧力が一
定となる平坦部がいわゆるプラトーであり、上述した圧
縮器15により吸蔵時のプラトー圧力まで昇圧して水素
を吸収させ、逆に放出時のプラトー圧力まで圧力調節弁
16aで減圧して水素を放出させることにより、効率的
な水素の吸収・放出ができる。また、この水素吸蔵合金
は、他の種々の気体と水素が混合しているとき、水素を
選択的によく吸収(吸蔵)することができる。従って、
燃料蒸気、水蒸気、水素、CO等が混合した状態の改質
ガスから、水素を選択に吸収して、改質器の停止時にパ
ージ用に用いることができる。
料電池用改質設備を用い、(a)改質器7の運転中に改
質ガスの一部を改質ガスライン14を介して水素吸蔵合
金11に導き、水素のみ水素吸蔵合金11に吸収させ、
(b)改質器7の停止時に水素吸蔵合金11から水素を
放出させ、水素ガスライン16を介して改質器7の上流
側に水素を供給して改質器内の残留燃料及び水分をパー
ジし、(c)次いで改質器内に水素を封入する。この方
法によれば、(a)改質器7の運転中に改質ガス中の水
素ガスのみを選択的に水素吸蔵合金11に吸収させて保
持することができる。また、(b)改質器7の停止時に
水素吸蔵合金11から水素を放出させ、この水素ガスに
より改質器内の残留燃料及び水分をパージし、(c)次
いで改質器内に水素を封入するので、外部からの補充な
しに起動停止を頻繁に繰り返すことができる。
を吸収できればよいので、水素吸蔵合金中への水素貯蔵
量は少なくてよく、その結果、ガスボンベ等に比較して
軽量、かつコンパクトにすることができる。更に、改質
ガスライン14に圧縮器15を備えることにより、特に
改質器を含む燃料電池装置の圧力を変化させることな
く、水素吸蔵合金に適した圧力で水素を吸着させ、かつ
この圧力を下げて水素を放出させることができる。
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
質設備の停止方法は、メタノール等の燃料及び水蒸気の
凝縮による改質触媒の性能低下を防止することができ、
かつ特に改質器を含む燃料電池装置の圧力を変化させる
ことなく、水素吸蔵合金に適した圧力で水素を吸着さ
せ、かつこの圧力を下げて水素を放出させることができ
る、等の優れた効果を有する。
質器の構成図である。
成図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 水素吸蔵合金(11)を内部に保有する
合金容器(12)と、該合金容器内に改質器からの改質
ガスを導く改質ガスライン(14)と、合金容器と改質
器の上流側とを連通する水素ガスライン(16)とを備
え、 (a)改質器の運転中に改質ガスの一部を改質ガスライ
ンを介して水素吸蔵合金に導き、水素のみ水素吸蔵合金
に吸収させ、 (b)改質器の停止時に水素吸蔵合金から水素を放出さ
せ、水素ガスラインを介して改質器の上流側に水素を供
給して改質器内の残留燃料及び水分をパージし、 (c)次いで改質器内に水素を封入する、ことを特徴と
する燃料電池用改質設備の停止方法。 - 【請求項2】 改質ガスライン(14)に圧縮器(1
5)を備え、これにより、改質ガスを所定の圧力に昇圧
して合金容器(12)に供給する、ことを特徴とする請
求項1に記載の燃料電池用改質設備の停止方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10188469A JP2000021431A (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | 燃料電池用改質設備の停止方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10188469A JP2000021431A (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | 燃料電池用改質設備の停止方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000021431A true JP2000021431A (ja) | 2000-01-21 |
Family
ID=16224277
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10188469A Pending JP2000021431A (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | 燃料電池用改質設備の停止方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000021431A (ja) |
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-
1998
- 1998-07-03 JP JP10188469A patent/JP2000021431A/ja active Pending
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