JP2002246055A - Device for removing carbon monoxide and fuel cell - Google Patents

Device for removing carbon monoxide and fuel cell

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JP2002246055A
JP2002246055A JP2001038076A JP2001038076A JP2002246055A JP 2002246055 A JP2002246055 A JP 2002246055A JP 2001038076 A JP2001038076 A JP 2001038076A JP 2001038076 A JP2001038076 A JP 2001038076A JP 2002246055 A JP2002246055 A JP 2002246055A
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Japan
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carbon monoxide
catalyst
reformed gas
catalyst structure
reaction
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JP2001038076A
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Shuji Ikegami
周司 池上
Nobuki Matsui
伸樹 松井
Yasunari Okamoto
康令 岡本
Kazuo Yonemoto
和生 米本
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Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for removing carbon monoxide, capable of oxidizing and removing carbon monoxide in a reformed gas supplied to a fuel cell body by carbon monoxide selection oxidation catalyst and increasing the efficiency of heat recovery, without reducing the reaction level. SOLUTION: The carbon monoxide selection oxidation catalyst is carried on the surface of a catalyst structural body 10 having thermal conductivity, and the catalyst structural body 10 is constituted by an aluminum material on which chemical coarse surface treatment, such as anode oxidation treatment, is applied.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固体高分子型燃料
電池において燃料電池本体に供給される改質ガス中の一
酸化炭素濃度を十分に低下させるための一酸化炭素除去
器と、この一酸化炭素除去器を備えた燃料電池に関する
ものである。
The present invention relates to a carbon monoxide remover for sufficiently lowering the concentration of carbon monoxide in a reformed gas supplied to a fuel cell body in a polymer electrolyte fuel cell. The present invention relates to a fuel cell provided with a carbon oxide remover.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、固体高分子型燃料電池は、都市
ガスなどの原料ガスを改質して生成した水素リッチな改
質ガスを燃料電池本体に供給し、改質ガス中の水素と空
気中の酸素との反応により水ができるときのエネルギー
を電気に変換するように構成されている。
2. Description of the Related Art In general, a polymer electrolyte fuel cell supplies a fuel cell body with a hydrogen-rich reformed gas generated by reforming a raw material gas such as a city gas, and converts the hydrogen in the reformed gas and air It is configured to convert energy when water is produced by reaction with oxygen in the inside into electricity.

【0003】原料ガスを燃料電池本体へ供給する前の改
質プロセスにおいては、原料ガスから硫黄化合物を除去
する脱硫器と、脱硫後のガスから水素リッチな改質ガス
を生成する改質器とが用いられている。また、改質器で
は、原料ガスの改質反応に伴って一酸化炭素も発生する
が、改質ガスが一酸化炭素を含んだまま燃料電池本体に
供給されると燃料電池本体の電池電極に利用されている
白金族系金属触媒が被毒して十分な発電特性が得られな
くなるため、一酸化炭素を二酸化炭素に変成する変成器
も用いられている。
In a reforming process before a raw material gas is supplied to a fuel cell body, a desulfurizer for removing a sulfur compound from the raw material gas and a reformer for generating a hydrogen-rich reformed gas from the gas after the desulfurization are provided. Is used. Further, in the reformer, carbon monoxide is also generated along with the reforming reaction of the raw material gas. However, when the reformed gas is supplied to the fuel cell main body while containing the carbon monoxide, the reformed gas is applied to the battery electrode of the fuel cell main body. Since the used platinum group metal catalyst is poisoned and sufficient power generation characteristics cannot be obtained, a converter for converting carbon monoxide into carbon dioxide is also used.

【0004】さらに、上記固体高分子型燃料電池では、
十分な発電特性を得るためには改質ガス中の一酸化炭素
濃度を10ppm以下のレベルまで低減させることが必
要であり、一般に上記変成器だけでは不十分なことか
ら、改質器及び変成器で改質した改質ガスに空気を混合
した後、一酸化炭素を選択的に酸化する選択酸化触媒を
含んだ一酸化炭素除去器を通過させることによって、残
った一酸化炭素を除去するようにしている。
Further, in the above polymer electrolyte fuel cell,
In order to obtain sufficient power generation characteristics, it is necessary to reduce the concentration of carbon monoxide in the reformed gas to a level of 10 ppm or less, and in general, the above-described transformer alone is not sufficient. After the air is mixed with the reformed gas reformed in the above, the remaining carbon monoxide is removed by passing through a carbon monoxide remover containing a selective oxidation catalyst for selectively oxidizing carbon monoxide. ing.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】一酸化炭素除去器にお
いて酸化反応の選択性とその反応速度とを良好にするた
めには、一般に、反応部を130℃から250℃程度に
保つ必要がある。ところが、この一酸化炭素除去器での
反応は、 CO+1/2O2→CO2 +279.5KJ/mol で表される大きな発熱を伴う反応であるため、上記温度
範囲を保つのが困難である。また、反応部には改質ガス
の流れ方向や径方向などに温度差が生じやすいため、均
一な反応温度に保ちにくく、一様な酸化反応が起こりに
くいという問題もある。このように、一酸化炭素除去器
は温度に敏感な反応の行われる反応器であり、温度範囲
が変化すると性能が低下するので、反応部の温度変化を
抑えて温度むらをなくすことが必要である。
In order to improve the selectivity and the reaction rate of the oxidation reaction in the carbon monoxide remover, it is generally necessary to keep the reaction section at about 130 ° C. to 250 ° C. However, since the reaction in the carbon monoxide remover is a reaction accompanied by a large exotherm represented by CO + 1 / 2O 2 → CO 2 +279.5 KJ / mol, it is difficult to maintain the above temperature range. In addition, since a temperature difference is likely to occur in the reaction section in the flow direction or the radial direction of the reformed gas, there is a problem that it is difficult to maintain a uniform reaction temperature and a uniform oxidation reaction does not easily occur. As described above, the carbon monoxide remover is a reactor in which a temperature-sensitive reaction is performed.If the temperature range changes, the performance deteriorates.Therefore, it is necessary to suppress the temperature change in the reaction section to eliminate temperature unevenness. is there.

【0006】これに対して、例えば特開2000−26
0457号公報には、二重筒形ケーシングの内側容器に
触媒粒子を充填し、触媒層を起動時に所定温度まで加熱
する一方、通常運転中には加熱を停止して触媒層の発熱
に任せるようにした一酸化炭素除去器が開示されてい
る。しかし、この構成では、起動時に加熱した触媒層が
反応熱でさらに発熱すると、触媒層内にホットスポット
が生じるおそれがある。逆に、予め発熱量を考慮して起
動時の加熱量を下げてしまうと、特に入口側で十分な反
応が得られずに、改質ガス中の一酸化炭素が未反応のま
ま一酸化炭素除去器を通り抜けてしまう可能性がある。
On the other hand, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-26
No. 0457 discloses a method in which catalyst particles are filled in an inner container of a double cylindrical casing, and the catalyst layer is heated to a predetermined temperature at the time of starting, while heating is stopped during normal operation and the heat generation of the catalyst layer is left. A carbon monoxide remover is disclosed. However, in this configuration, when the catalyst layer heated at the time of startup further generates heat due to reaction heat, a hot spot may be generated in the catalyst layer. Conversely, if the heating amount at startup is reduced in consideration of the calorific value in advance, a sufficient reaction cannot be obtained especially at the inlet side, and the carbon monoxide in the reformed gas remains unreacted. It may pass through the remover.

【0007】一方、例えば特開2000−203801
号公報には、プレートやメタルハニカムに触媒層を被覆
形成した熱交換可能な触媒装置(一酸化炭素除去器)が
開示されており、熱交換フィンに触媒を坦持する構成が
記載されている。この装置では、一酸化炭素を二酸化炭
素にする際の反応熱を高熱伝導性の金属板を介して熱回
収媒体に回収させて反応部の温度を下げるようにしてい
る。しかし、この例のように単に熱交換フィンなどの表
面に触媒を坦持させた構成では、触媒の比表面積を反応
に十分なレベルにすることが困難であることから、単位
面積あたりの反応速度が遅くなりがちであり、目的の反
応量を得ようとすれば装置自体が大きくなってしまう。
On the other hand, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-203801
Patent Document 1 discloses a heat-exchangeable catalyst device (carbon monoxide remover) in which a catalyst layer is formed on a plate or a metal honeycomb, and describes a configuration in which a catalyst is supported on heat-exchange fins. . In this apparatus, the heat of reaction when carbon monoxide is converted to carbon dioxide is recovered by a heat recovery medium via a metal plate having high thermal conductivity, so as to lower the temperature of the reaction section. However, in a configuration in which the catalyst is simply carried on the surface of heat exchange fins or the like as in this example, it is difficult to bring the specific surface area of the catalyst to a level sufficient for the reaction. Tends to be slow, and if an intended reaction amount is to be obtained, the apparatus itself becomes large.

【0008】このように、従来の一酸化炭素除去器で
は、反応温度を所定範囲に維持しながら十分な触媒性能
を確保し、同時に装置の大型化も防止することは困難で
あった。本発明は、このような問題点に鑑みて創案され
たものであり、その目的とするところは、一酸化炭素除
去器を大型化せずに触媒性能を確保し、かつ適切な温度
範囲を確実に維持できるようにすることである。
As described above, in the conventional carbon monoxide remover, it has been difficult to secure sufficient catalytic performance while maintaining the reaction temperature within a predetermined range, and at the same time, to prevent the apparatus from being enlarged. The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to secure catalyst performance without increasing the size of a carbon monoxide remover and to ensure an appropriate temperature range. Is to be able to maintain.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、表面に陽極酸
化処理などを施したアルミニウム材に触媒を坦持して十
分な比表面積を確保しながら、アルミニウム材の高熱伝
導性により熱回収性能を高めて反応部の温度範囲を維持
するようにしたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a heat recovery performance is provided by the high thermal conductivity of an aluminum material, while maintaining a sufficient specific surface area by supporting a catalyst on an aluminum material having an anodized surface or the like. And the temperature range of the reaction section is maintained.

【0010】具体的に、本発明が講じた第1の解決手段
は、燃料電池本体(6) に供給される改質ガス中の一酸化
炭素を、一酸化炭素選択酸化触媒下で酸化除去する一酸
化炭素除去器を前提としている。そして、この一酸化炭
素除去器は、基材の表面に一酸化炭素選択酸化触媒が坦
持された触媒構造体(10〜80)を備えるとともに、該触媒
構造体(10〜80)が改質ガスの酸化反応熱を熱回収媒体に
回収させる熱交換器として構成されている。また、該触
媒構造体(10〜80)の基材は、化学的粗面処理の施された
アルミニウム材から構成されている。
Specifically, a first solution taken by the present invention is to oxidize and remove carbon monoxide in a reformed gas supplied to a fuel cell body (6) under a carbon monoxide selective oxidation catalyst. It assumes a carbon monoxide remover. The carbon monoxide remover includes a catalyst structure (10 to 80) in which a carbon monoxide selective oxidation catalyst is supported on the surface of the base material, and the catalyst structure (10 to 80) is reformed. It is configured as a heat exchanger for recovering the heat of oxidation reaction of the gas to the heat recovery medium. Further, the base material of the catalyst structure (10 to 80) is made of an aluminum material subjected to a chemical roughening treatment.

【0011】この構成においては、触媒構造体(10〜80)
の基材の表面に坦持された一酸化炭素選択酸化触媒下
で、改質ガス中の一酸化炭素が酸素と反応して二酸化炭
素が生成され、一酸化炭素が実質的に除去される。この
とき発生する反応熱は、アルミニウム材によって形成さ
れた触媒構造体(10〜80)の基材を介して熱回収媒体に回
収される。この場合、触媒構造体(10〜80)の基材がアル
ミニウムで熱伝導性に優れているため、熱回収が効率よ
く行われる。また、触媒構造体(10〜80)の基材の表面に
化学的粗面処理を施しているので、機械的な粗面処理を
した基材や非処理の基材を使う場合と比較して触媒の比
表面積が十分に大きくなり、基材の見かけ表面積あたり
の反応速度が速くなる。
In this configuration, the catalyst structure (10 to 80)
Under the selective oxidation catalyst for carbon monoxide supported on the surface of the base material, carbon monoxide in the reformed gas reacts with oxygen to generate carbon dioxide, and carbon monoxide is substantially removed. The reaction heat generated at this time is recovered by the heat recovery medium via the base material of the catalyst structure (10 to 80) formed of the aluminum material. In this case, since the base material of the catalyst structure (10 to 80) is aluminum and has excellent heat conductivity, heat recovery is efficiently performed. In addition, since the surface of the base material of the catalyst structure (10 to 80) has been subjected to chemical roughening treatment, compared with the case of using a mechanically roughened base material or an untreated base material, The specific surface area of the catalyst is sufficiently large, and the reaction rate per apparent surface area of the base material is increased.

【0012】また、本発明が講じた第2の解決手段は、
上記第1の解決手段において、化学的粗面処理を陽極酸
化処理としたものである。
[0012] A second solution taken by the present invention is:
In the first solution, the chemical roughening treatment is an anodic oxidation treatment.

【0013】この構成において、陽極酸化処理を施され
たアルミニウム表面には、厚さが数μmから数百μm程
度の多孔質アルミナ皮膜が形成される。また、このアル
ミナ皮膜が直径数百オングストロームの無数の細孔を有
するため、陽極酸化処理をすると、その表面に坦持され
る触媒の比表面積が十分に大きくなる。例えば、触媒粒
子による触媒充填層の場合、その比表面積は100〜2
00m2/g程度であることが多いが、アルミニウム板に
陽極酸化処理を施して触媒を坦持した場合にはそれに近
い比表面積を得ることも可能になるので、触媒構造体(1
0〜80)をアルミニウム板から構成した場合の能力向上を
図ることができる。
In this configuration, a porous alumina film having a thickness of several μm to several hundred μm is formed on the aluminum surface subjected to the anodic oxidation treatment. In addition, since this alumina film has a myriad of pores having a diameter of several hundred angstroms, the specific surface area of the catalyst carried on the surface becomes sufficiently large when anodizing is performed. For example, in the case of a catalyst packed bed of catalyst particles, the specific surface area is 100 to 2
Is often 00m is about 2 / g, since the aluminum plate is subjected to anodic oxidation treatment becomes possible to obtain a specific surface area close to it when carrying the catalyst, the catalytic structure (1
0-80) can be improved in the case of being composed of an aluminum plate.

【0014】また、本発明が講じた第3の解決手段は、
上記第1または第2の解決手段において、触媒構造体(1
0,20) を片面に化学的粗面処理の施されたアルミニウム
板(11,21,22)を含む基材から構成するとともに、その処
理面に一酸化炭素選択酸化触媒を坦持するようにしたも
のである。この場合、触媒をアルミニウム板(11,21,22)
の片面に坦持するようにしていれば、粗面処理は両面に
施していてもよい。
[0014] The third solution taken by the present invention is:
In the first or second solution, the catalyst structure (1
(0,20) is composed of a base material including an aluminum plate (11,21,22) that has been subjected to chemical roughening treatment on one side, and a carbon monoxide selective oxidation catalyst is supported on the treated surface. It was done. In this case, the catalyst is an aluminum plate (11, 21, 22)
The rough surface treatment may be performed on both sides as long as it is carried on one side.

【0015】このように構成すると、陽極酸化処理の上
に触媒を坦持した面に接触するように改質ガスを流すと
ともに、反対面には熱回収媒体を流すことで、熱回収が
効率的に行われ、必要以上の温度上昇を抑えながら反応
(一酸化炭素除去)が安定して行われる。
According to this structure, the reformed gas flows on the surface carrying the catalyst on the anodizing treatment, and the heat recovery medium flows on the opposite surface, so that the heat recovery is efficient. The reaction (removal of carbon monoxide) is carried out stably while suppressing an unnecessary rise in temperature.

【0016】また、本発明が講じた第4の解決手段は、
上記第1または第2の解決手段において、触媒構造体(3
0,40,50)を両面に化学的粗面処理の施されたアルミニウ
ム板(32,41,53)を含む基材から構成するとともに、その
処理面に一酸化炭素選択酸化触媒を坦持するようにした
ものである。
A fourth solution taken by the present invention is:
In the first or second solution, the catalyst structure (3
(0,40,50) is composed of a base material including an aluminum plate (32,41,53) on both surfaces that has been subjected to chemical roughening treatment, and carries a carbon monoxide selective oxidation catalyst on the treated surface. It is like that.

【0017】このように構成すると、例えば、改質ガス
をアルミニウム板(32,41,53)の両面に接触するように流
しながら、改質ガスの通路とは別に熱回収通路を設けて
そこに熱回収流体を流すことで、熱回収が効率的に行わ
れ、かつ安定した反応が行われる。
With such a configuration, for example, a heat recovery passage is provided separately from a passage for the reformed gas while the reformed gas is made to contact both surfaces of the aluminum plates (32, 41, 53). By flowing the heat recovery fluid, heat recovery is efficiently performed and a stable reaction is performed.

【0018】また、本発明が講じた第5の解決手段は、
上記第1または第2の解決手段において、触媒構造体(6
0,70,80)を、化学的粗面処理によって細孔の形成された
アルミニウム板(62,72,83)を含む基材から構成するとと
もに、該細孔がアルミニウム板(62,72,83)を貫通するよ
うにして、改質ガスが該細孔を流れるように構成したも
のである。
A fifth solution taken by the present invention is:
In the first or second solution, the catalyst structure (6
0, 70, 80) is composed of a base material including an aluminum plate (62, 72, 83) having pores formed by a chemical roughening treatment, and the pores are formed of aluminum plates (62, 72, 83). ) So that the reformed gas flows through the pores.

【0019】このように構成すると、改質ガスがアルミ
ニウム板(62,72,83)の細孔を貫流する際に触媒と確実に
接触しながら、その反応熱が該アルミニウム板(62,72,8
3)を介して熱回収媒体に回収されるので、第3,第4の
解決手段などと同様に、効率的な熱回収と安定した反応
が行われる。
With this configuration, when the reformed gas flows through the pores of the aluminum plate (62, 72, 83), the reformed gas surely comes into contact with the catalyst, and the heat of reaction causes the heat of the aluminum plate (62, 72, 83). 8
Since the heat is recovered to the heat recovery medium via 3), efficient heat recovery and a stable reaction are performed as in the third and fourth solutions.

【0020】また、本発明が講じた第6の解決手段は、
上記第5の解決手段において、触媒構造体(70,80) を、
細孔の形成された複数枚のアルミニウム板(72,83) を改
質ガスの流通経路中に連続して配置することにより構成
したものである。
[0020] A sixth solution taken by the present invention is:
In the fifth solution, the catalyst structure (70, 80) is
It is constituted by arranging a plurality of aluminum plates (72, 83) having pores continuously in the flow path of the reformed gas.

【0021】このように構成すると、改質ガスが複数の
アルミニウム板(72,83) の細孔を通過する際に各アルミ
ニウム板(72,83) に坦持された触媒に接触し、反応熱が
該アルミニウム板(72,83) を介して熱回収媒体に回収さ
れる。したがって、第3,第4及び第5の解決手段など
と同様に、熱回収を効率的に行いながら安定した反応が
行われるうえ、未反応の一酸化炭素が一酸化炭素除去器
を通過するのを確実に防止できる。
With this configuration, when the reformed gas passes through the pores of the plurality of aluminum plates (72, 83), the reformed gas comes into contact with the catalyst supported on each aluminum plate (72, 83), and the reaction heat Is recovered by the heat recovery medium through the aluminum plates (72, 83). Therefore, similarly to the third, fourth, and fifth solutions, a stable reaction is performed while efficiently performing heat recovery, and unreacted carbon monoxide passes through the carbon monoxide remover. Can be reliably prevented.

【0022】また、本発明が講じた第7の解決手段は、
上記第1ないし第6のいずれか1の解決手段において、
一酸化炭素選択酸化触媒を白金系触媒により構成して、
酸素に対する一酸化炭素の容量比を0.5から1.5の
範囲に設定するとともに、触媒構造体の温度を150℃
から250℃の範囲になるようにしたものである。
The seventh solution taken by the present invention is:
In any one of the first to sixth solving means,
The carbon monoxide selective oxidation catalyst is constituted by a platinum-based catalyst,
The volume ratio of carbon monoxide to oxygen is set in the range of 0.5 to 1.5, and the temperature of the catalyst structure is set to 150 ° C.
From 250 ° C. to 250 ° C.

【0023】また、本発明が講じた第8の解決手段は、
上記第1ないし第6のいずれか1の解決手段において、
一酸化炭素選択酸化触媒をルテニウム系触媒により構成
して、酸素に対する一酸化炭素の容量比を1.0から
4.0の範囲に設定するとともに、触媒構造体の温度を
130℃から180℃の範囲になるようにしたものであ
る。
An eighth solution taken by the present invention is:
In any one of the first to sixth solving means,
The carbon monoxide selective oxidation catalyst is composed of a ruthenium-based catalyst, the volume ratio of carbon monoxide to oxygen is set in the range of 1.0 to 4.0, and the temperature of the catalyst structure is set to 130 ° C to 180 ° C. It is a range.

【0024】また、本発明が講じた第9の解決手段は、
上記第1ないし第6のいずれか1の解決手段において、
一酸化炭素選択酸化触媒を白金系触媒とルテニウム系触
媒との混合触媒により構成して、その混合比に応じて、
酸素に対する一酸化炭素の容量比を0.5から4.0の
範囲に設定するとともに、触媒構造体の温度を130℃
から250℃の範囲になるようにしたものである。
Further, a ninth solution means taken by the present invention is:
In any one of the first to sixth solving means,
The carbon monoxide selective oxidation catalyst is constituted by a mixed catalyst of a platinum-based catalyst and a ruthenium-based catalyst, and according to the mixing ratio,
The volume ratio of carbon monoxide to oxygen is set in the range of 0.5 to 4.0, and the temperature of the catalyst structure is set to 130 ° C.
From 250 ° C. to 250 ° C.

【0025】上記第7から第9の解決手段では、使用す
る触媒の種類に応じて反応条件を定めているので、一酸
化炭素が効果的に除去される。具体的に、白金系触媒を
選定した場合、上記条件により、速い反応速度で一酸化
炭素を二酸化炭素に変成でき、ルテニウム系触媒を選定
した場合、一酸化炭素をより低濃度まで除去できる。2
種類の触媒を用いる場合は、上流側に白金系触媒を用い
て一酸化炭素の濃度をある程度落とした後、下流側のル
テニウム系触媒で一酸化炭素の濃度をより低濃度まで除
去するとよい。
In the seventh to ninth solutions, the reaction conditions are determined according to the type of the catalyst used, so that carbon monoxide is effectively removed. Specifically, when a platinum-based catalyst is selected, carbon monoxide can be converted to carbon dioxide at a high reaction rate under the above conditions, and when a ruthenium-based catalyst is selected, carbon monoxide can be removed to a lower concentration. 2
In the case of using a different type of catalyst, the concentration of carbon monoxide may be reduced to some extent using a platinum-based catalyst on the upstream side, and then the concentration of carbon monoxide may be removed to a lower concentration with a ruthenium-based catalyst on the downstream side.

【0026】また、本発明が講じた第10の解決手段
は、燃料電池本体(6) に供給される改質ガス中の一酸化
炭素を、一酸化炭素選択酸化触媒によって酸化除去する
一酸化炭素除去器(5) を備えた燃料電池において、上記
一酸化炭素除去器(5) を、上記第1ないし第9のいずれ
か1の解決手段の一酸化炭素除去器により構成したもの
である。
The tenth solution taken by the present invention is a carbon monoxide for oxidizing and removing carbon monoxide in the reformed gas supplied to the fuel cell body (6) by a carbon monoxide selective oxidation catalyst. In the fuel cell provided with the remover (5), the carbon monoxide remover (5) is constituted by the carbon monoxide remover according to any one of the first to ninth solutions.

【0027】[0027]

【発明の効果】上記第1の解決手段によれば、触媒構造
体(10〜80)の基材を高熱伝導性のアルミニウム材から構
成しているので、熱回収媒体への熱回収効率が向上す
る。したがって、反応部内の局部的な温度上昇による温
度むらや、所定の温度範囲を超える温度上昇を防止でき
るため、安定した反応場を得ることができる。また、触
媒構造体(10〜80)の表面に粗面処理を施して触媒を坦持
しているので、触媒の比表面積が大きくなり、装置をコ
ンパクトにしながらも反応速度を高められる。
According to the first aspect of the present invention, since the base material of the catalyst structure (10 to 80) is made of a highly thermally conductive aluminum material, the efficiency of heat recovery to the heat recovery medium is improved. I do. Therefore, it is possible to prevent temperature unevenness due to a local temperature increase in the reaction section and a temperature increase exceeding a predetermined temperature range, so that a stable reaction field can be obtained. In addition, since the surface of the catalyst structure (10 to 80) is subjected to a roughening treatment to support the catalyst, the specific surface area of the catalyst is increased, and the reaction speed can be increased while making the apparatus compact.

【0028】さらに、触媒粒子を充填した触媒充填層と
比較すると熱容量が小さくなるので、例えば燃料電池を
負荷変動させて使う場合などに、そのときの応答性(追
従性)も改善される。また、触媒構造体(10〜80)を用い
ているので、触媒充填層と比較すると低圧損化が容易で
ある。
Further, since the heat capacity is smaller than that of the catalyst packed bed filled with the catalyst particles, the responsiveness (followability) at that time is improved, for example, when the fuel cell is used with the load varied. Further, since the catalyst structure (10 to 80) is used, it is easier to reduce the pressure loss as compared with the catalyst packed bed.

【0029】上記第2の解決手段によれば、アルミニウ
ム表面に陽極酸化処理を施すようにしているので、触媒
の比表面積を十分に大きくして、能力向上を図ることが
できる。例えば、触媒粒子による触媒充填層の場合、比
表面積は100〜200m2/g程度であることが多い
が、それに匹敵する程度の比表面積を得ることもでき、
触媒構造体(10〜80)をコンパクトにしても十分な能力を
得ることができる。
According to the second solution, the anodizing treatment is performed on the aluminum surface, so that the specific surface area of the catalyst can be made sufficiently large and the performance can be improved. For example, in the case of a catalyst packed layer of catalyst particles, the specific surface area is often about 100 to 200 m 2 / g, but a specific surface area comparable to that can be obtained,
Even if the catalyst structure (10 to 80) is made compact, sufficient capacity can be obtained.

【0030】また、上記第3から第6の解決手段によれ
ば、いずれも熱回収を効率的に行いながら安定した反応
(一酸化炭素除去)を行うことが可能となる。また、触
媒構造体(10〜80)の基材の触媒坦持面や改質ガスの流れ
る構造を適宜選択することにより、触媒構造体(10〜80)
を、多重管型、プレート型、ハニカム型などの多様な構
造で実用化できる。
Further, according to the third to sixth solutions, it is possible to perform a stable reaction (removal of carbon monoxide) while efficiently performing heat recovery. Further, by appropriately selecting the catalyst supporting surface of the base material of the catalyst structure (10 to 80) and the structure in which the reformed gas flows, the catalyst structure (10 to 80)
Can be put to practical use in various structures such as a multi-tube type, a plate type, and a honeycomb type.

【0031】このうち、上記第3の解決手段によれば、
アルミニウム板(11,21,22)の片面を処理面としたこと
で、非処理面側は直接伝熱面として利用できるため、簡
単な構造でも最適な温度調節を実現することが可能とな
る。
Among them, according to the third solution,
Since one side of the aluminum plate (11, 21, 22) is a treated surface, the non-treated surface side can be directly used as a heat transfer surface, so that it is possible to realize optimal temperature control even with a simple structure.

【0032】また、上記第4の解決手段によれば、第3
の解決手段と同様の効果に加えて、アルミニウム板(32,
41,53)の両面に触媒を坦持しているので、アルミニウム
板(32,41,53)の単位面積あたりの反応場を大きくするこ
とができる。
According to the fourth solution, the third solution
In addition to the same effect as the solution of the above, the aluminum plate (32,
Since the catalyst is carried on both surfaces of the aluminum plate (41, 53), the reaction field per unit area of the aluminum plate (32, 41, 53) can be increased.

【0033】また、上記第5の解決手段によれば、改質
ガスがアルミニウム板(62,72,83)の細孔を貫通するた
め、処理性能を高められる。これに対して、ハニカム構
造で目が粗いような場合などは、改質ガスの一部が触媒
に触れないことが考えられる。
Further, according to the fifth solution, since the reformed gas penetrates the pores of the aluminum plates (62, 72, 83), the processing performance can be improved. On the other hand, in the case where the honeycomb structure is coarse and the like, a part of the reformed gas may not touch the catalyst.

【0034】また、上記第6の解決手段によれば、第5
の解決手段と同様のアルミニウム板(72,83) を複数枚重
ねるように配置しているので、一酸化炭素の除去性能を
よりいっそう高められる。
According to the sixth solution, the fifth solution
Since a plurality of aluminum plates (72, 83) similar to the above solution are arranged so as to be stacked, the performance of removing carbon monoxide can be further enhanced.

【0035】さらに、上記第7から第9の解決手段によ
れば、使用する触媒の種類に応じた条件を定めているの
で、一酸化炭素が効果的に除去される。具体的に、白金
系触媒を選定した場合、ルテニウム系触媒に比べて速い
反応速度で一酸化炭素を除去でき、ルテニウム系触媒を
選定した場合、白金系触媒に比べて低濃度まで一酸化炭
素を除去できる。2種類の触媒を用いる場合は、特に、
上流側に白金系触媒を用いて一酸化炭素の濃度をある程
度落とした後、下流側のルテニウム系触媒で一酸化炭素
の濃度をより低濃度まで除去すると効果的である。
Further, according to the seventh to ninth solutions, conditions are determined according to the type of the catalyst used, so that carbon monoxide is effectively removed. Specifically, when a platinum-based catalyst is selected, carbon monoxide can be removed at a higher reaction rate than a ruthenium-based catalyst, and when a ruthenium-based catalyst is selected, carbon monoxide is reduced to a lower concentration than a platinum-based catalyst. Can be removed. When using two types of catalysts,
It is effective to reduce the concentration of carbon monoxide to some extent using a platinum-based catalyst on the upstream side, and then remove the carbon monoxide concentration to a lower concentration with a ruthenium-based catalyst on the downstream side.

【0036】上記第10の解決手段によれば、一酸化炭
素除去器(5) をコンパクトにして性能を高められること
から、燃料電池(1) 自体の小型化や性能向上も実現でき
る。
According to the tenth solution, since the performance can be enhanced by making the carbon monoxide remover (5) compact, the size and performance of the fuel cell (1) itself can be reduced.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態1】以下、本発明の実施形態1を図
面に基づいて詳細に説明する。
Embodiment 1 Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0038】図1は、この実施形態1に係る燃料電池
(1) のブロック図である。この燃料電池(1) は、脱硫器
(2) 、改質器(3) 、変成器(4) 、一酸化炭素除去器(以
下、CO除去器という)(5) 、電池本体(6) 、及び燃焼
器(バーナー)(7) を備えている。そして、原料ガスで
ある都市ガスの供給源に、脱硫器(2) 、改質器(3) 、変
成器(4) 、CO除去器(5) 、及び電池本体(6) が順に接
続されている。なお、原料ガスには、天然ガス、ナフ
サ、メタノールまたは石炭ガスなどを用いてもよい。
FIG. 1 shows a fuel cell according to the first embodiment.
It is a block diagram of (1). This fuel cell (1) uses a desulfurizer
(2), reformer (3), shifter (4), carbon monoxide remover (hereinafter referred to as CO remover) (5), battery body (6), and combustor (burner) (7) Have. Then, a desulfurizer (2), a reformer (3), a shift converter (4), a CO remover (5), and a battery body (6) are sequentially connected to a supply source of city gas as a raw material gas. I have. In addition, you may use natural gas, naphtha, methanol, coal gas, etc. as a raw material gas.

【0039】脱硫器(2) は、都市ガスの供給源から供給
される都市ガス中の硫黄化合物成分を取り除くように構
成されている。
The desulfurizer (2) is configured to remove sulfur compound components in city gas supplied from a city gas supply source.

【0040】改質器(3) は、脱硫された都市ガスと、図
示しないタンクから供給される水(水蒸気)とをバーナ
ー(7) で加熱しながら水蒸気改質反応させて、主として
二酸化炭素と水素を含む改質ガスを生成する。バーナー
(7) では、例えば電池本体(6) からの排ガス(水素を含
むアノード排ガスと、水蒸気及び空気を含むカソード排
ガス)を燃焼させて、その燃焼熱を水蒸気改質反応の吸
熱源として供給している。
The reformer (3) performs a steam reforming reaction while heating the desulfurized city gas and water (steam) supplied from a tank (not shown) with a burner (7), and mainly forms carbon dioxide and carbon dioxide. A reformed gas containing hydrogen is generated. burner
In (7), for example, the exhaust gas (anode exhaust gas containing hydrogen and the cathode exhaust gas containing steam and air) from the battery body (6) is burned, and the combustion heat is supplied as an endothermic source of the steam reforming reaction. I have.

【0041】改質器(3) で生成される改質ガスには一酸
化炭素も含まれており、変成器(4)は、その一酸化炭素
を二酸化炭素に変成する。また、CO除去器(5) は、改
質ガス中に一酸化炭素が残っていると燃料電池(1) の発
電効率が低下することから、この一酸化炭素をさらに一
酸化炭素選択酸化触媒によって酸化して除去するように
構成されている。
The reformed gas generated in the reformer (3) also contains carbon monoxide, and the shift converter (4) shifts the carbon monoxide to carbon dioxide. Further, the CO remover (5) further reduces the power generation efficiency of the fuel cell (1) if carbon monoxide remains in the reformed gas. It is configured to be oxidized and removed.

【0042】上記電池本体(6) は、カソードとアノード
とを有し、CO除去器(5) から送られる二酸化炭素と水
素の混合ガスと、空気圧縮機等から送られる空気中の酸
素との結合により、アノードとカソード間で電子をやり
とりする電極反応を行う。そして、水素と酸素とが結合
するときに生じるイオンをカソード、アノードの電荷に
変えることで電力を得るようにしている。
The battery body (6) has a cathode and an anode, and is composed of a mixed gas of carbon dioxide and hydrogen sent from a CO remover (5) and oxygen in air sent from an air compressor or the like. The bonding causes an electrode reaction in which electrons are exchanged between the anode and the cathode. Then, electric power is obtained by converting ions generated when hydrogen and oxygen are combined into electric charges of a cathode and an anode.

【0043】次に、CO除去器(5) について説明する。
このCO除去器(5) は、変成器(4)から供給される改質
ガス中の一酸化炭素を除去する際の反応熱を熱回収媒体
で回収するように構成されている。この熱回収媒体とし
て例えば原料ガスを用いる場合、原料ガスは、脱硫器
(2) の通過後に図の破線の経路を流してCO除去器(5)
から改質器(3) に入れてから、実線の経路を流すように
することができる。
Next, the CO remover (5) will be described.
The CO remover (5) is configured to recover heat of reaction when removing carbon monoxide in the reformed gas supplied from the shift converter (4) with a heat recovery medium. For example, when a raw material gas is used as the heat recovery medium, the raw material gas is supplied to a desulfurizer.
After passing through (2), the CO eliminator (5) flows along the path indicated by the broken line in the figure.
After flowing into the reformer (3), the flow shown by the solid line can flow.

【0044】なお、図1のブロック図では、改質方法と
して水蒸気改質法を例として取り上げているが、改質方
法は、水蒸気改質法以外(例えば部分酸化改質法)でも
よく、特に限定するものではない。
Although the steam reforming method is taken as an example of the reforming method in the block diagram of FIG. 1, the reforming method may be other than the steam reforming method (for example, a partial oxidation reforming method). It is not limited.

【0045】図2は、CO除去器(5) の具体構成の一例
を示し、(a)図は斜視図であり、(b)図は部分拡大
側面図である。このCO除去器(5) は、アルミニウム板
(11)を所定間隔で積層した構成の触媒構造体(10)を備え
ている。各アルミニウム板(11)は、図示しないフレーム
部材などによって一体化されている。各アルミニウム板
(11)には、化学的粗面処理として、電気化学的表面処理
の一種である陽極酸化処理が片面に施されている。ま
た、各アルミニウム板(11)の陽極酸化処理面には一酸化
炭素選択酸化触媒による触媒層(11a) が形成され、この
触媒層(11a) と反対側の面は触媒層(11a) などのない非
処理面(11b) になっている。
FIG. 2 shows an example of a specific configuration of the CO remover (5). FIG. 2 (a) is a perspective view and FIG. 2 (b) is a partially enlarged side view. This CO remover (5) is an aluminum plate
A catalyst structure (10) having a configuration in which (11) is stacked at predetermined intervals is provided. Each aluminum plate (11) is integrated by a frame member (not shown) or the like. Each aluminum plate
In (11), anodizing treatment, which is a kind of electrochemical surface treatment, is applied to one side as a chemical roughening treatment. Further, a catalyst layer (11a) formed by a carbon monoxide selective oxidation catalyst is formed on the anodized surface of each aluminum plate (11), and the surface opposite to the catalyst layer (11a) is formed of a catalyst layer (11a) or the like. There is no non-processing surface (11b).

【0046】なお、触媒層(11a) はアルミニウム板(11)
の片面に形成されているが、陽極酸化処理は製造の都合
上から両面に施すようにしてもよい。
The catalyst layer (11a) is made of an aluminum plate (11).
However, the anodic oxidation treatment may be performed on both surfaces for convenience of manufacture.

【0047】各アルミニウム板(11)は、触媒層(11a) 同
士が対向し、また、非処理面(11b)同士が対向するよう
に、交互に逆向きに配設されている。そして、触媒層(1
1a)同士が対向して形成された空間が改質ガスの通路と
して構成される一方、非処理面(11b) 同士が対向して形
成された空間が熱回収媒体の通路として構成されてい
る。図の例では、改質ガスと熱回収媒体とは、互いに9
0℃の角度をなして流れるように流れ方向が定められて
いる。
The aluminum plates (11) are alternately arranged in opposite directions so that the catalyst layers (11a) face each other and the non-treated surfaces (11b) face each other. Then, the catalyst layer (1
A space formed by facing each other 1a) is configured as a passage of the reformed gas, while a space formed by facing the non-processed surfaces (11b) is configured as a passage of the heat recovery medium. In the example of the figure, the reformed gas and the heat recovery medium
The flow direction is determined so as to flow at an angle of 0 ° C.

【0048】上記一酸化炭素選択酸化触媒には、白金系
触媒やルテニウム系触媒などを用いることができる。一
酸化炭素選択酸化触媒として白金系触媒を用いる場合、
反応部における酸素に対する一酸化炭素の容量比はほぼ
0.5から1.5の範囲で設定され、触媒構造体(10)の
温度は熱回収などによってほぼ150℃から250℃の
範囲となるように設定される。また、一酸化炭素選択酸
化触媒としてルテニウム系触媒を用いる場合、酸素に対
する一酸化炭素の容量比はほぼ1.0から4.0の範囲
で設定され、触媒構造体(10)の温度はほぼ130℃から
180℃の範囲となるように設定される。
As the carbon monoxide selective oxidation catalyst, a platinum catalyst or a ruthenium catalyst can be used. When using a platinum-based catalyst as a carbon monoxide selective oxidation catalyst,
The volume ratio of carbon monoxide to oxygen in the reaction section is set in the range of approximately 0.5 to 1.5, and the temperature of the catalyst structure (10) is approximately in the range of 150 ° C. to 250 ° C. due to heat recovery or the like. Is set to When a ruthenium-based catalyst is used as the carbon monoxide selective oxidation catalyst, the volume ratio of carbon monoxide to oxygen is set in a range of approximately 1.0 to 4.0, and the temperature of the catalyst structure (10) is set to approximately 130 to approximately 4.0. The temperature is set to be in the range of 180 ° C to 180 ° C.

【0049】なお、一酸化炭素選択酸化触媒には、白金
系触媒とルテニウム系触媒との混合触媒を用いてもよ
い。この場合、酸素に対する一酸化炭素の容量比や触媒
構造体(10)の温度は触媒の混合比に応じて定められる
が、容量比はほぼ0.5から4.0の範囲で設定され、
温度は130℃から250℃の範囲となるように設定さ
れる。
As the carbon monoxide selective oxidation catalyst, a mixed catalyst of a platinum catalyst and a ruthenium catalyst may be used. In this case, the capacity ratio of carbon monoxide to oxygen and the temperature of the catalyst structure (10) are determined according to the mixing ratio of the catalyst, but the capacity ratio is set in a range of approximately 0.5 to 4.0,
The temperature is set to be in a range from 130 ° C to 250 ° C.

【0050】ここで、アルミニウム材に陽極酸化処理を
施すと、その表面には、厚さが数μm〜数百μm程度の
陽極酸化皮膜(アルミナ皮膜)が生成される。この陽極
酸化皮膜は、表面に直角の細孔(直径が数百オングスト
ローム程度)を有する多孔質皮膜であり、見かけの表面
積に対して実際の表面積が大きい。陽極酸化皮膜の皮膜
厚さと細孔径は、その処理に用いる電解質の種類、通電
量、処理時間などで変動するが、多孔質皮膜の実際の表
面積を見かけの表面積で割った値をRF(ラフネスファ
クター)とすると、陽極酸化処理をすることによってこ
のRFの値を数十から数百まで高めることができる。こ
のため、アルミニウム板(11)に陽極酸化処理を施して触
媒層を形成すると、非処理面のまま触媒層を形成する場
合と比較して、触媒の比表面積を大幅に増やすことがで
きる。
Here, when anodizing is performed on the aluminum material, an anodic oxide film (alumina film) having a thickness of about several μm to several hundred μm is formed on the surface thereof. This anodic oxide film is a porous film having fine pores (having a diameter of about several hundred angstroms) perpendicular to the surface, and the actual surface area is larger than the apparent surface area. The thickness and pore diameter of the anodic oxide film vary depending on the type of electrolyte used for the treatment, the amount of electricity supplied, and the treatment time. ), The value of this RF can be increased from several tens to several hundreds by performing anodizing treatment. Therefore, when the catalyst layer is formed by subjecting the aluminum plate (11) to anodic oxidation treatment, the specific surface area of the catalyst can be greatly increased as compared with the case where the catalyst layer is formed without being treated.

【0051】また、陽極酸化処理後に水和処理などを行
うと、RFの値を数万程度まで高めることも可能である
と考えられる。したがって、このようにすると、粒子触
媒を用いる場合と同程度の比表面積(150m2/g程
度)を得ることも可能になる。
Further, it is considered that when a hydration treatment or the like is performed after the anodization treatment, the value of RF can be increased to about tens of thousands. Therefore, in this case, it is possible to obtain a specific surface area (about 150 m 2 / g) similar to the case where the particle catalyst is used.

【0052】−運転動作− 次に、燃料電池(1) の発電時の動作について説明する。-Operation- Next, the operation of the fuel cell (1) when generating power will be described.

【0053】まず、脱硫器(2) において都市ガス中の硫
黄化合物成分が取り除かれ、該ガスが改質器(3) に送ら
れる。改質器(3) では、脱硫された都市ガスと、図示し
ないタンクから供給される水(水蒸気)とをバーナー
(7) で加熱しながら水蒸気改質反応させて、主として二
酸化炭素と水素とを含む改質ガスが生成される。
First, the sulfur compound component in the city gas is removed in the desulfurizer (2), and the gas is sent to the reformer (3). In the reformer (3), the desulfurized city gas and water (steam) supplied from a tank (not shown) are burned.
The steam reforming reaction is performed while heating in (7) to generate a reformed gas mainly containing carbon dioxide and hydrogen.

【0054】この改質ガスには上述したように一酸化炭
素も含まれているが、該ガス中の一酸化炭素成分は変成
器(4) において減少する。改質ガスは、さらにCO除去
器(5) において一酸化炭素が酸化により除去され、二酸
化炭素と水素の混合ガスとして電池本体(6) に供給され
る。電池本体(6) では、CO除去器(5) から送られてき
た水素と、空気圧縮機等から送られてきた空気中の酸素
とが結合して、そのときに生じるイオンがカソードとア
ノードの電荷に変えられることで電力が発生する。
Although the reformed gas contains carbon monoxide as described above, the carbon monoxide component in the gas is reduced in the converter (4). The reformed gas is further subjected to oxidation of carbon monoxide in a CO remover (5), and is supplied to a battery body (6) as a mixed gas of carbon dioxide and hydrogen. In the battery body (6), hydrogen sent from the CO remover (5) is combined with oxygen in the air sent from an air compressor or the like, and ions generated at that time are generated between the cathode and anode. Electric power is generated by being converted into electric charge.

【0055】CO除去器(5) において原料ガスと改質ガ
スとで熱交換をするようにしている場合、改質ガスの反
応熱が原料ガスに与えられ、原料ガスが予熱される。本
実施形態では、CO除去器(5) の触媒構造体(10)を、熱
伝導性の高いアルミニウム板(11)が所定間隔で積層され
た構成としているので、反応部が均一な反応温度になる
とともに温度の過上昇が抑えられて、安定した一様な酸
化反応が生じる。
When heat is exchanged between the raw material gas and the reformed gas in the CO remover (5), the reaction heat of the reformed gas is given to the raw material gas, and the raw material gas is preheated. In the present embodiment, the catalyst structure (10) of the CO remover (5) has a structure in which aluminum plates (11) having high thermal conductivity are stacked at predetermined intervals, so that the reaction section has a uniform reaction temperature. At the same time, an excessive rise in temperature is suppressed, and a stable and uniform oxidation reaction occurs.

【0056】また、アルミニウム板(11)に陽極酸化処理
をしたうえに触媒層(11a) を形成しているので、基材(1
0)の表面を非処理面のままで、あるいは機械的な粗面加
工をして触媒を坦持するような場合と比べて、触媒の比
表面積が十分に大きくなる。したがって、基材(10)の見
かけ単位面積あたりの反応速度が速くなる。
Since the aluminum plate (11) is anodized and the catalyst layer (11a) is formed, the base material (1) is formed.
The specific surface area of the catalyst is sufficiently large as compared with a case where the catalyst is supported by leaving the surface of the untreated surface of 0) or by mechanically roughening the surface. Therefore, the reaction rate per apparent unit area of the substrate (10) increases.

【0057】−実施形態1の効果− 本実施形態1によれば、熱伝導性の高いアルミニウム板
(10)を介して改質ガスと熱回収媒体(原料ガス)とで熱
交換をさせて、改質ガスから原料ガスに熱回収するよう
にしているので、反応部に温度差などが生じるのを抑え
られ、一様な酸化反応が生じるようにすることができ
る。
-Effects of Embodiment 1- According to Embodiment 1, an aluminum plate having high thermal conductivity
Since heat is exchanged between the reformed gas and the heat recovery medium (raw material gas) via (10) to recover heat from the reformed gas to the raw material gas, a temperature difference may occur in the reaction section. And a uniform oxidation reaction can be caused.

【0058】また、陽極酸化処理をしたアルミニウム板
(11)の表面に触媒層を形成しているので、触媒の比表面
積を大きくして反応速度を高められることから、装置が
小型でも十分な反応レベルを保証できる。
Also, anodized aluminum plate
Since the catalyst layer is formed on the surface of (11), the specific surface area of the catalyst can be increased and the reaction rate can be increased, so that a sufficient reaction level can be ensured even if the apparatus is small.

【0059】また、触媒構造体(10)をアルミニウム板(1
1)で構成しているので、粒子触媒を用いる場合と比べて
圧損を小さくすることも容易である。
Further, the catalyst structure (10) was connected to an aluminum plate (1).
Because of the configuration in 1), the pressure loss can be easily reduced as compared with the case where a particle catalyst is used.

【0060】さらに、各アルミニウム板(11)の片面に触
媒層(11a) を形成し、反対面は非処理面として、処理面
側と非処理面側を原料ガスと熱回収媒体が交互に流れる
ようにしているので、簡単な構造でありながら、最適な
温度調節を可能にすることができる。
Further, a catalyst layer (11a) is formed on one side of each aluminum plate (11), the opposite side is a non-processing side, and the raw material gas and the heat recovery medium alternately flow on the processing side and the non-processing side. As a result, optimal temperature control can be achieved with a simple structure.

【0061】−実施形態1の変形例− 図3に示した変形例は、触媒構造体(20)の形状を図2と
は変更した例である。この触媒構造体(20)は、平板状の
第1プレート(21)と、平板を折り曲げ形成した第2プレ
ート(22)とを、それぞれ複数枚ずつ組み合わせて構成さ
れている。
-Modification of Embodiment 1- The modification shown in FIG. 3 is an example in which the shape of the catalyst structure (20) is changed from that of FIG. The catalyst structure (20) is configured by combining a plurality of flat plates of a first plate (21) and a plurality of second plates (22) formed by bending a flat plate.

【0062】第2プレート(22)は、それぞれが互いに平
行に延在する複数の突条部(22a) を有し、各突条部(22
a) の間に溝状の空間(22b) を有している。第2プレー
ト(22)は、各突条部(22a) の先端が、対になる第1プレ
ート(21)の片側の面に当接している。そして、このよう
に組み合わされた第1プレート(21)と第2プレート(22)
が複数組、所定の間隔で配置されている。この構成にお
いて、第1プレート(21)と第2プレート(22)は交互に位
置しており、上記の位置関係が保持されるように図示し
ないフレーム部材に固定されている。
The second plate (22) has a plurality of ridges (22a) each extending parallel to each other.
a) and a groove-shaped space (22b) is provided therebetween. In the second plate (22), the tip of each ridge (22a) is in contact with one surface of the pair of first plates (21). Then, the first plate (21) and the second plate (22) thus combined
Are arranged at predetermined intervals. In this configuration, the first plate (21) and the second plate (22) are alternately located, and are fixed to a frame member (not shown) so that the above-described positional relationship is maintained.

【0063】各プレート(21,22) には、図2の例と同様
に片側の面に陽極酸化処理が施されている。また、第1
プレート(21)と第2プレート(22)には、それぞれ、陽極
酸化処理面に、白金系触媒やルテニウム系触媒の触媒層
(21a,22c) が形成されている。そして、触媒層(21a,22
c) で囲まれた空間(22b) が改質ガスの通路を構成する
一方、非処理面(21b,22d) 側の空間が熱回収媒体の通路
を構成している。
Each plate (21, 22) is anodized on one side in the same manner as in the example of FIG. Also, the first
Each of the plate (21) and the second plate (22) has a catalyst layer of a platinum-based catalyst or a ruthenium-based catalyst on the anodized surface.
(21a, 22c) are formed. Then, the catalyst layers (21a, 22
The space (22b) surrounded by c) constitutes a passage for the reformed gas, while the space on the non-processing surface (21b, 22d) side constitutes a passage for the heat recovery medium.

【0064】この構成においても、アルミニウム板(21,
22) を用いて触媒構造体(20)を構成しているため、改質
ガスから熱回収媒体に反応熱を効率的に回収しながら、
改質ガス中の一酸化炭素を除去できる。そして、反応部
の温度差などを抑えて安定した一様な酸化反応を行いな
がら、触媒の比表面積が大きいため、一酸化炭素除去の
反応速度も高められる。以上により、装置を大型化しな
くても、反応レベルを落とさずに熱回収の効率を上げる
ことができる。
Also in this configuration, the aluminum plate (21,
22) to form the catalyst structure (20), while efficiently recovering the reaction heat from the reformed gas to the heat recovery medium,
Carbon monoxide in the reformed gas can be removed. Since the specific surface area of the catalyst is large while performing a stable and uniform oxidation reaction while suppressing the temperature difference in the reaction section, the reaction speed of carbon monoxide removal can be increased. As described above, the heat recovery efficiency can be increased without reducing the reaction level without increasing the size of the apparatus.

【0065】[0065]

【発明の実施の形態2】本発明の実施形態2は、触媒構
造体(30)の基材に、両面に陽極酸化処理を施して触媒を
坦持したアルミニウム板(32)を用いるようにした例であ
る。
[Embodiment 2] In Embodiment 2 of the present invention, an aluminum plate (32) carrying a catalyst by performing anodizing treatment on both surfaces is used for a base material of a catalyst structure (30). It is an example.

【0066】図4に示すように、この触媒構造体(30)
は、平板状の第1プレート(31)と、平板を折り曲げて波
形に形成した第2プレート(32)とを組み合わせることに
より構成されている。
As shown in FIG. 4, the catalyst structure (30)
Is constituted by combining a flat plate-shaped first plate (31) and a second plate (32) formed by bending a flat plate to form a waveform.

【0067】第2プレート(32)は、波板の両面に陽極酸
化処理による粗面処理を施し、その上に触媒層(32a) が
形成されたアルミニウム板である。また、第1プレート
(31)は少なくとも片面に陽極酸化処理を施し、その上に
触媒層(31a) が形成されたアルミニウム板で、この触媒
層(31a) 側の面が第2プレート(32)と接するように各第
2プレート(32)の両面に配置されている。
The second plate (32) is an aluminum plate on which both surfaces of a corrugated plate are subjected to roughening treatment by anodizing treatment and a catalyst layer (32a) is formed thereon. Also, the first plate
(31) is an aluminum plate on which at least one surface is subjected to anodizing treatment and a catalyst layer (31a) is formed thereon. Each of the aluminum plates is arranged such that the surface on the catalyst layer (31a) side is in contact with the second plate (32). It is arranged on both sides of the second plate (32).

【0068】そして、このように組み合わされた第1,
第2プレート(31,32) が複数組、第1プレート(31)の非
処理面(31b) 同士が所定間隔で対向するように配置さ
れ、各プレート(31,32) が図示しないフレーム材により
互いに固定されている。この構成において、各第1プレ
ート(31)同士の間が、第2プレート(32)側(処理面側)
を改質ガス通路とし、非処理面(31b) を熱回収媒体通路
とするように構成されている。
Then, the first and the first combined in this way
A plurality of sets of second plates (31, 32) are arranged so that the non-processed surfaces (31b) of the first plate (31) face each other at a predetermined interval, and each plate (31, 32) is formed of a frame material (not shown). Fixed to each other. In this configuration, the space between the first plates (31) is on the second plate (32) side (processing surface side).
Is a reformed gas passage, and the non-processing surface (31b) is a heat recovery medium passage.

【0069】上記触媒層(31a,32a) には上述と同様に白
金系触媒やルテニウム系触媒などが用いられている。な
お、第1プレート(31)には、必ずしも触媒層(31a) を設
けなくてもよい。その場合、第1プレート(31)には、陽
極酸化処理による粗面処理を施さなくてもよい。
For the catalyst layers (31a, 32a), a platinum-based catalyst, a ruthenium-based catalyst, or the like is used as described above. The first plate (31) does not necessarily need to be provided with the catalyst layer (31a). In that case, the first plate (31) does not need to be subjected to the roughening treatment by the anodic oxidation treatment.

【0070】この構成においても、陽極酸化処理を施し
たアルミニウム板(31,32) を用いて触媒構造体(30)を構
成しているため、改質ガスから熱回収媒体に反応熱を効
率的に回収することにより反応部の温度差などを抑えな
がら、改質ガス中の一酸化炭素を高い反応速度で安定し
て一様に除去できる。したがって、装置を大型化しなく
ても、反応レベルを落とさずに熱回収の効率を上げるこ
とができる。
Also in this configuration, since the catalyst structure (30) is formed by using the aluminum plates (31, 32) subjected to the anodizing treatment, the heat of reaction is efficiently transferred from the reformed gas to the heat recovery medium. Thus, carbon monoxide in the reformed gas can be stably and uniformly removed at a high reaction rate while suppressing the temperature difference in the reaction section. Therefore, the heat recovery efficiency can be increased without reducing the reaction level without increasing the size of the apparatus.

【0071】−実施形態2の変形例− (変形例1)実施形態2の第1の変形例は、図5に示す
ように、触媒構造体(40)の形状を図4とは変更した例で
ある。この触媒構造体(40)は、アルミニウム板から成形
したハニカム状の円柱体(41)と、この円柱体(41)よりも
大径の筒状で、該円柱体(41)と同心に配置された外管(4
2)とを備えている。
-Modification of Embodiment 2- (Modification 1) In a first modification of Embodiment 2, as shown in FIG. 5, the shape of the catalyst structure (40) is changed from that of FIG. It is. The catalyst structure (40) has a honeycomb-shaped cylindrical body (41) formed from an aluminum plate and a cylindrical shape having a diameter larger than that of the cylindrical body (41), and is arranged concentrically with the cylindrical body (41). Outer tube (4
2).

【0072】ハニカム状の円柱体(41)には、全体に陽極
酸化処理が施されており、その表面には白金系触媒やル
テニウム系触媒の触媒層(41a) が形成されている。この
ように粗面処理をしたハニカム状の円柱体に触媒層(41
a) を形成することで、触媒の比表面積が飛躍的に増大
している。
The honeycomb-shaped cylindrical body (41) is entirely anodized, and a platinum-based or ruthenium-based catalyst layer (41a) is formed on the surface thereof. The catalyst layer (41
By forming a), the specific surface area of the catalyst is dramatically increased.

【0073】この構成においては、円柱体(41)の内部空
間が、改質ガスの通路に構成されている。また、円柱体
(41)と外管(42)との間の空間が、熱回収媒体の通路に構
成されている。
In this configuration, the internal space of the cylindrical body (41) is formed as a passage for the reformed gas. Also, a cylindrical body
The space between (41) and outer tube (42) is configured as a passage for the heat recovery medium.

【0074】このように構成すると、改質ガスは円柱体
(41)の内部空間を流れながら、その全体に形成されてい
る触媒層(41a) の触媒に接触して、一酸化炭素が除去さ
れる。また、このとき発生する反応熱は、アルミニウム
材により形成されている円柱体(41)を介してその外側を
流れる熱回収媒体に与えられ、反応部が局部的に温度上
昇することなく一様な反応が行われる。
With this configuration, the reformed gas is a cylindrical body.
The carbon monoxide is removed while flowing through the internal space of (41) and coming into contact with the catalyst of the catalyst layer (41a) formed over the entire space. In addition, the reaction heat generated at this time is given to the heat recovery medium flowing outside through the cylindrical body (41) formed of the aluminum material, and the reaction portion is uniformly heated without locally increasing the temperature. The reaction takes place.

【0075】この構成においても、陽極酸化処理を施し
たアルミニウム板を用いて触媒構造体(40)を構成してい
るため、装置を大型化しなくても、改質ガスから熱回収
媒体(40)に反応熱を効率的に回収することで反応部の温
度差などを抑えながら、改質ガス中の一酸化炭素を安定
して一様に除去できる。
Also in this configuration, since the catalyst structure (40) is formed using an anodized aluminum plate, the heat recovery medium (40) can be recovered from the reformed gas without increasing the size of the apparatus. By efficiently collecting the reaction heat, the carbon monoxide in the reformed gas can be stably and uniformly removed while suppressing the temperature difference in the reaction section.

【0076】(変形例2)実施形態2の第2の変形例
は、図6に示すように、触媒構造体(50)を、内管(51)及
び外管(52)からなる二重円管(51,52) と、アルミニウム
の螺旋板(53)とから構成した例である。
(Modification 2) In a second modification of the second embodiment, as shown in FIG. 6, a catalyst structure (50) is formed by a double circle composed of an inner tube (51) and an outer tube (52). This is an example constituted by tubes (51, 52) and an aluminum spiral plate (53).

【0077】この構成において、二重円管(51,52) のう
ち、少なくとも内管(51)にはアルミニウム管が用いられ
ている。また、上記螺旋板(53)は、外周縁が内管(51)の
内面に接するように内管(51)に固定されている。螺旋板
(53)には、両面に陽極酸化処理が施されており、その上
(両面)に白金系触媒やルテニウム系触媒の触媒層(53
a) が形成されている。
In this configuration, an aluminum tube is used for at least the inner tube (51) of the double circular tubes (51, 52). The spiral plate (53) is fixed to the inner pipe (51) such that the outer peripheral edge is in contact with the inner surface of the inner pipe (51). Spiral plate
(53) is anodized on both sides, and a platinum-based catalyst or a ruthenium-based catalyst layer (53
a) is formed.

【0078】そして、内管(51)の内側の螺旋状の空間が
改質ガスの通路に構成され、内管(51)と外管(52)の間の
円筒状の空間が熱回収媒体の通路に構成されている。
A spiral space inside the inner pipe (51) is formed as a passage for the reformed gas, and a cylindrical space between the inner pipe (51) and the outer pipe (52) is used as a heat recovery medium. The passage is configured.

【0079】このように構成すると、改質ガスは内管(5
1)の内部を螺旋板(53)に沿って流れながら、その表面に
形成されている触媒層(53a) の触媒に接触して一酸化炭
素が酸化され、除去される。また、このとき発生する反
応熱は、アルミニウムにより形成された内管(51)を介し
て熱回収媒体に与えられ、反応部が局部的に温度上昇す
ることなく一様な反応が行われる。したがって、この場
合にも、上述と同様の効果を奏することができる。
With this configuration, the reformed gas is supplied to the inner pipe (5
While flowing along the spiral plate (53) through the inside of (1), the carbon monoxide is oxidized and removed by contact with the catalyst of the catalyst layer (53a) formed on the surface thereof. The reaction heat generated at this time is supplied to the heat recovery medium via the inner tube (51) formed of aluminum, and a uniform reaction is performed without locally increasing the temperature of the reaction section. Therefore, also in this case, the same effect as described above can be obtained.

【0080】[0080]

【発明の実施の形態3】本発明の実施形態3は、触媒構
造体(60)を構成するアルミニウム板に陽極酸化処理を施
す際に、その通電量や処理時間を調節することにより、
該アルミニウム板を貫通する多数の細孔を形成したうえ
で、該アルミニウム板(の片面または両面)に触媒層を
形成するようにした例である。
Embodiment 3 In Embodiment 3 of the present invention, when anodizing is performed on an aluminum plate constituting a catalyst structure (60), the amount of electricity and the processing time are adjusted.
This is an example in which a large number of pores penetrating the aluminum plate are formed, and then a catalyst layer is formed on (one or both sides of) the aluminum plate.

【0081】具体的には、図7に示すように、触媒構造
体(60)は、所定間隔で互いに平行に配置された複数の第
1プレート(61)を備えており、各第1プレート(61)は、
図示しないフレーム部材により互いの位置関係を保持し
て固定されている。
Specifically, as shown in FIG. 7, the catalyst structure (60) includes a plurality of first plates (61) arranged in parallel with each other at a predetermined interval. 61)
It is fixed while maintaining the mutual positional relationship by a frame member (not shown).

【0082】この触媒構造体(60)は、対向する第1プレ
ート(61)の間の空間が、一つおきに改質ガス通路と熱回
収媒体通路とに定められている。各改質ガス通路には第
2プレート(62)が固定されている。第2プレート(62)
は、対向する第1プレート(61)の一方に一端部(62b) が
固定されるとともに、その第1プレート(61)の他方に他
端部(62c) が固定され、中間部(62a) は、第1プレート
(61)に対して傾斜している。
In the catalyst structure (60), the space between the opposing first plates (61) is defined as a reformed gas passage and a heat recovery medium passage every other space. A second plate (62) is fixed to each reformed gas passage. Second plate (62)
The one end (62b) is fixed to one of the opposing first plates (61), the other end (62c) is fixed to the other of the first plate (61), and the intermediate portion (62a) is , 1st plate
It is inclined with respect to (61).

【0083】そして、この第2プレート(62)に陽極酸化
処理による多数の細孔(図示せず)が形成されるととも
に、片面に白金系触媒やルテニウム系触媒による触媒層
(62d) が形成されている。
A large number of pores (not shown) are formed on the second plate (62) by the anodic oxidation treatment, and a catalyst layer made of a platinum-based catalyst or a ruthenium-based catalyst is formed on one surface.
(62d) is formed.

【0084】このように構成すると、改質ガスは、改質
ガス通路を流れる際に第2プレート(62)の細孔を通過す
る。このため、改質ガスが必ず触媒層(62d) と接触する
ので、一酸化炭素の除去性能をいっそう高められる。
With this configuration, the reformed gas passes through the pores of the second plate (62) when flowing through the reformed gas passage. For this reason, since the reformed gas always contacts the catalyst layer (62d), the performance of removing carbon monoxide can be further enhanced.

【0085】また、この構成においても、陽極酸化処理
を施したアルミニウム板を用いて触媒構造体(60)を構成
しているため、改質ガスから熱回収媒体に反応熱を効率
的に回収しながら反応部の温度差などを抑え、改質ガス
中の一酸化炭素を安定して速く除去でき、装置の大型化
も防止できる。
Also in this configuration, since the catalyst structure (60) is formed by using an anodized aluminum plate, the heat of reaction is efficiently recovered from the reformed gas to the heat recovery medium. While suppressing the temperature difference in the reaction section, carbon monoxide in the reformed gas can be removed stably and quickly, and the size of the apparatus can be prevented.

【0086】−実施形態3の変形例− (変形例1)実施形態3の第1の変形例を、図8に示し
ている。この触媒構造体(70)は、図7の例の第1プレー
ト(61)及び第2プレート(62)と同様の第1プレート(71)
及び第2プレート(72)を用いて構成したものであり、複
数枚(図示の例では4枚)の第2プレート(72)を、改質
通路において所定間隔で連続するように配置した例であ
る。各第2プレート(72)自体は図7の例と同一の形状で
あり、アルミニウム板に陽極酸化処理を施して細孔を形
成したものの片面に触媒層(72d)が形成されている。
-Modification of Embodiment 3- (Modification 1) A first modification of Embodiment 3 is shown in FIG. This catalyst structure (70) has a first plate (71) similar to the first plate (61) and the second plate (62) of the example of FIG. 7.
And a second plate (72), in which a plurality of (four in the illustrated example) second plates (72) are arranged at predetermined intervals in the reforming passage. is there. Each second plate (72) itself has the same shape as the example of FIG. 7, and an aluminum plate is subjected to anodizing treatment to form pores, but a catalyst layer (72d) is formed on one surface.

【0087】また、この例では、各改質ガス通路におい
て、改質ガスの流れ方向上流側の2枚の第2プレート(7
2)の触媒層(72d) には白金系触媒が用いられ、改質ガス
の流れ方向下流側の第2プレート(72)の触媒層(72d) に
はルテニウム系触媒が用いられている。
In this example, in each reformed gas passage, two second plates (7
A platinum-based catalyst is used for the catalyst layer (72d) of 2), and a ruthenium-based catalyst is used for the catalyst layer (72d) of the second plate (72) on the downstream side in the flow direction of the reformed gas.

【0088】このように構成すると、改質ガスが複数の
第2プレート(72)の細孔を通過しながら改質ガス通路を
流れるので、改質ガスがより確実に触媒に接触する。こ
のため、一酸化炭素の除去性能をさらに高めることがで
きる。
With this configuration, the reformed gas flows through the reformed gas passage while passing through the pores of the plurality of second plates (72), so that the reformed gas more reliably contacts the catalyst. Therefore, the performance of removing carbon monoxide can be further improved.

【0089】また、一酸化炭素の除去反応において、一
般に上流側は改質ガス中の一酸化炭素濃度が高い状態で
酸化反応が生じ、多くの一酸化炭素が除去されるため、
下流側に比べて温度が高くなるが、このように温度の高
いところでも白金系触媒によると一酸化炭素が速い速度
で除去される。また、下流側は逆に一酸化炭素の量が少
ないことから温度が上流側よりも低くなるが、そのよう
な条件でもルテニウム系触媒によると一酸化炭素が低濃
度まで除去される。
In the carbon monoxide removal reaction, an oxidation reaction generally occurs at a high concentration of carbon monoxide in the reformed gas on the upstream side, and a large amount of carbon monoxide is removed.
The temperature is higher than on the downstream side, but even in such a high temperature, the platinum-based catalyst removes carbon monoxide at a high rate. On the other hand, the temperature on the downstream side is lower than that on the upstream side because the amount of carbon monoxide is small, but even under such conditions, the ruthenium-based catalyst removes carbon monoxide to a low concentration.

【0090】このように、図8の例では、図7の例と同
様の効果が得られることに加えて、2種類の触媒を温度
域に応じて使い分けたことによって、一酸化炭素の除去
性能をより高めることができる。
As described above, in the example of FIG. 8, in addition to obtaining the same effects as in the example of FIG. 7, the two types of catalysts are selectively used according to the temperature range, so that the performance of removing carbon monoxide is improved. Can be further enhanced.

【0091】(変形例2)図9には、実施形態3の第2
の変形例を示している。この触媒構造体(80)では、二重
円管の内管(81)と外管(82)の間に、複数枚の環状アルミ
ニウム板(83)が所定間隔で互いに平行に配置されてい
る。各環状アルミニウム板(83)の両面には陽極酸化処理
が施されており、その両面には上述と同様に白金系触媒
やルテニウム系触媒により触媒層(83a) が形成されてい
る。また、各アルミニウム板(83)には、図7及び図8の
例と同様に、該アルミニウム板(83)を厚さ方向に貫通す
る多数の細孔(図示せず)が形成されている。この細孔
は、アルミニウム板(83)に陽極酸化処理をする際の通電
量や処理時間を調節することで形成するようにしたもの
である。
(Modification 2) FIG. 9 shows the second embodiment of the third embodiment.
Are shown. In this catalyst structure (80), a plurality of annular aluminum plates (83) are arranged in parallel with each other at predetermined intervals between the inner tube (81) and the outer tube (82) of the double circular tube. Both surfaces of each annular aluminum plate (83) are subjected to anodic oxidation treatment, and a catalyst layer (83a) is formed on both surfaces by a platinum-based catalyst or a ruthenium-based catalyst as described above. Each of the aluminum plates (83) has a large number of pores (not shown) penetrating the aluminum plate (83) in the thickness direction, as in the examples of FIGS. These pores are formed by adjusting the amount of electricity and the processing time when anodizing the aluminum plate (83).

【0092】この例では、二重円管のうち、少なくとも
内管(81)にはアルミニウム管が用いられ、該内管(81)の
内部が熱回収媒体の通路を構成している。また、内管(8
1)と外管(82)の間が改質ガスの通路に構成され、改質ガ
スは各アルミニウム板(83)の細孔を通って流れることに
なる。このため、図8の例と同様に、改質ガスがほぼ確
実に触媒と接触することになり、触媒に接触せずに流出
する改質ガスがほとんどなくなるので、一酸化炭素の除
去性能を高められる。
In this example, an aluminum tube is used as at least the inner tube (81) of the double circular tube, and the inside of the inner tube (81) forms a passage for the heat recovery medium. Also, the inner tube (8
The passage between 1) and the outer pipe (82) is formed as a passage for the reformed gas, and the reformed gas flows through the pores of each aluminum plate (83). As a result, similarly to the example in FIG. 8, the reformed gas almost certainly comes into contact with the catalyst, and almost no reformed gas flows out without contacting the catalyst. Can be

【0093】この構成においても、アルミニウム板を用
いて触媒構造体(80)を構成しているため、改質ガスから
熱回収媒体(80)に反応熱を効率的に回収し、反応部の温
度差を抑えて一様な酸化反応を行える。また、アルミニ
ウム板に陽極酸化処理を施しているので、触媒の比表面
積を大きくして反応速度を高められる。このため、装置
を大型化しなくても、反応レベルを落とさずに熱回収の
効率を上げることができる。
Also in this configuration, since the catalyst structure (80) is formed using an aluminum plate, the heat of reaction is efficiently recovered from the reformed gas to the heat recovery medium (80), and the temperature of the reaction section is reduced. A uniform oxidation reaction can be performed while suppressing the difference. In addition, since the aluminum plate is anodized, the specific surface area of the catalyst can be increased and the reaction rate can be increased. Therefore, the efficiency of heat recovery can be increased without reducing the reaction level without increasing the size of the apparatus.

【0094】[0094]

【発明のその他の実施の形態】本発明は、上記実施形態
について、以下のような構成としてもよい。
Other Embodiments of the Invention The present invention may be configured as follows with respect to the above embodiment.

【0095】例えば、上記各実施形態ではアルミニウム
材に陽極酸化処理を施すことでその表面を粗面化するよ
うにしているが、アルミニウム材に十分な比表面積の触
媒層を形成できる限りは、他の化学的粗面処理を行うよ
うにしてもよい。また、触媒構造体(10〜80)は、アルミ
ニウム合金を用いて形成してもよい。
For example, in each of the above embodiments, the surface of the aluminum material is roughened by performing anodizing treatment on the aluminum material. However, as long as a catalyst layer having a sufficient specific surface area can be formed on the aluminum material, the other materials may be used. May be performed. Further, the catalyst structures (10 to 80) may be formed using an aluminum alloy.

【0096】また、上記実施形態では原料ガスを熱回収
媒体とする例について説明したが、回収した熱は、例え
ば、カソード排ガスや反応用の水の予熱に使うようにし
てもよい。
Further, in the above embodiment, the example in which the raw material gas is used as the heat recovery medium has been described. However, the recovered heat may be used, for example, for preheating the cathode exhaust gas or the water for reaction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態に係る燃料電池のブロック図
である。
FIG. 1 is a block diagram of a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

【図2】実施形態1のCO除去器を示し、(a)は触媒
構造体の概略構成図、(b)は部分拡大側面図である。
FIGS. 2A and 2B show a CO remover of Embodiment 1, wherein FIG. 2A is a schematic configuration diagram of a catalyst structure, and FIG. 2B is a partially enlarged side view.

【図3】実施形態1の変形例を示し、(a)は触媒構造
体の概略構成図、(b)は部分拡大側面図である。
3A and 3B show a modification of the first embodiment, in which FIG. 3A is a schematic configuration diagram of a catalyst structure, and FIG. 3B is a partially enlarged side view.

【図4】実施形態2のCO除去器を示し、(a)は触媒
構造体の概略構成図、(b)は部分拡大側面図である。
4A and 4B show a CO remover according to a second embodiment, wherein FIG. 4A is a schematic configuration diagram of a catalyst structure, and FIG. 4B is a partially enlarged side view.

【図5】実施形態2の第1の変形例を示し、(a)は触
媒構造体の概略構成図、(b)は部分拡大側面図であ
る。
5A and 5B show a first modification of the second embodiment, in which FIG. 5A is a schematic configuration diagram of a catalyst structure, and FIG. 5B is a partially enlarged side view.

【図6】実施形態2の第2の変形例における触媒構造体
の概略構成図である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a catalyst structure according to a second modification of the second embodiment.

【図7】実施形態3のCO除去器における触媒構造体の
概略構成図である。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a catalyst structure in a CO remover according to a third embodiment.

【図8】実施形態3の第1の変形例における触媒構造体
の概略構成図である。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a catalyst structure according to a first modification of the third embodiment.

【図9】実施形態3の第2の変形例における触媒構造体
の概略構成図である。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a catalyst structure according to a second modification of the third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1) 燃料電池 (2) 脱硫器 (3) 改質器 (4) 変成器 (5) 一酸化炭素除去器 (6) 燃料電池本体 (7) 燃焼器(バーナー) (10) 触媒構造体 (11) アルミニウム板 (11a) 触媒層 (11b) 非処理面 (20) 触媒構造体 (21) 第1プレート(アルミニウム板) (22) 第2プレート(アルミニウム板) (21a) 触媒層 (22c) 触媒層 (30) 触媒構造体 (31) 第1プレート(アルミニウム板) (32) 第2プレート(アルミニウム板) (31a) 触媒層 (32a) 触媒層 (40) 触媒構造体 (41) 円柱体(アルミニウム板) (42) 外管 (41a) 触媒層 (50) 触媒構造体 (51) 内管 (52) 外管 (53) 螺旋板(アルミニウム板) (53a) 触媒層 (60) 触媒構造体 (61) 第1プレート(アルミニウム板) (62) 第2プレート(アルミニウム板) (62d) 触媒層 (70) 触媒構造体 (71) 第1プレート(アルミニウム板) (72) 第2プレート(アルミニウム板) (72d) 触媒層 (80) 触媒構造体 (81) 内管 (82) 外管 (83) 環状アルミニウム板 (83a) 触媒層 (1) Fuel cell (2) Desulfurizer (3) Reformer (4) Transformer (5) Carbon monoxide remover (6) Fuel cell body (7) Combustor (burner) (10) Catalyst structure ( 11) Aluminum plate (11a) Catalyst layer (11b) Untreated surface (20) Catalyst structure (21) First plate (aluminum plate) (22) Second plate (aluminum plate) (21a) Catalyst layer (22c) Catalyst Layer (30) Catalyst structure (31) First plate (aluminum plate) (32) Second plate (aluminum plate) (31a) Catalyst layer (32a) Catalyst layer (40) Catalyst structure (41) Column (aluminum) (42) Outer tube (41a) Catalyst layer (50) Catalyst structure (51) Inner tube (52) Outer tube (53) Spiral plate (aluminum plate) (53a) Catalyst layer (60) Catalyst structure (61 ) First plate (aluminum plate) (62) Second plate (aluminum plate) (62d) Catalyst layer (70) Catalyst structure (71) First plate (aluminum plate) (72) Second plate (aluminum plate) ( 72d) Medium layer (80) catalyst structure (81) within the tube (82) outer tube (83) annular aluminum plate (83a) catalyst layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C01B 3/38 C01B 3/38 H01M 8/04 H01M 8/04 N (72)発明者 岡本 康令 大阪府堺市築港新町3丁12番地 ダイキン 工業株式会社堺製作所臨海工場内 (72)発明者 米本 和生 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 Fターム(参考) 4G040 EA02 EA03 EA06 EB31 4G069 AA03 AA08 BA18 BB02A BB02B BC70A BC70B BC75A BC75B CC32 EA06 EA11 EA20 EA21 EA23 EB05 EB15Y EC03Y EE04 EE06 EE07 FA01 FB42 4G140 EA02 EA03 EA06 EB31 5H027 AA06 BA01 BA09 BA16 KK31 KK41 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C01B 3/38 C01B 3/38 H01M 8/04 H01M 8/04 N (72) Inventor Yasunori Okamoto Osaka 3-12 Chikushinmachi, Sakai-shi Daikin Industries Co., Ltd. Sakai Plant Rinkai Plant (72) Inventor Kazuo Yonemoto 1304 Kanaokacho, Sakai-shi, Osaka Daikin Industries Sakai Plant Kanaoka Plant F-term (reference) 4G040 EA02 EA03 EA06 EB31 4G069 AA03 AA08 BA18 BB02A BB02B BC70A BC70B BC75A BC75B CC32 EA06 EA11 EA20 EA21 EA23 EB05 EB15Y EC03Y EE04 EE06 EE07 FA01 FB42 4G140 EA02 EA03 BA01 EA03 BA06 EB03

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料電池本体(6) に供給される改質ガス
中の一酸化炭素を、一酸化炭素選択酸化触媒下で酸化除
去する一酸化炭素除去器であって、 基材の表面に一酸化炭素選択酸化触媒が坦持された触媒
構造体(10〜80)を備えるとともに、該触媒構造体(10〜8
0)が改質ガスの酸化反応熱を熱回収媒体に回収させる熱
交換器として構成され、該触媒構造体(10〜80)の基材
が、化学的粗面処理の施されたアルミニウム材から構成
されている一酸化炭素除去器。
1. A carbon monoxide remover for oxidizing and removing carbon monoxide in a reformed gas supplied to a fuel cell main body (6) under a carbon monoxide selective oxidation catalyst, comprising: A catalyst structure (10-80) supporting a carbon monoxide selective oxidation catalyst is provided, and the catalyst structure (10-8
0) is configured as a heat exchanger for recovering the heat of oxidation reaction of the reformed gas to the heat recovery medium, and the base material of the catalyst structure (10 to 80) is made of a chemically roughened aluminum material. The configured carbon monoxide remover.
【請求項2】 化学的粗面処理が陽極酸化処理である請
求項1記載の一酸化炭素除去器。
2. The carbon monoxide remover according to claim 1, wherein the chemical roughening treatment is an anodic oxidation treatment.
【請求項3】 触媒構造体(10,20) が片面に化学的粗面
処理の施されたアルミニウム板(11,21,22)を含む基材か
ら構成され、その処理面に一酸化炭素選択酸化触媒が坦
持されている請求項1または2記載の一酸化炭素除去
器。
3. The catalyst structure (10, 20) is composed of a base material including an aluminum plate (11, 21, 22) having one surface subjected to a chemical roughening treatment, and a carbon monoxide selective treatment on the treated surface. 3. The carbon monoxide remover according to claim 1, wherein an oxidation catalyst is supported.
【請求項4】 触媒構造体(30,40,50)が両面に化学的粗
面処理の施されたアルミニウム板(32,41,53)を含む基材
から構成され、その処理面に一酸化炭素選択酸化触媒が
坦持されている請求項1または2記載の一酸化炭素除去
器。
4. The catalyst structure (30, 40, 50) is composed of a base material including an aluminum plate (32, 41, 53) having a chemically roughened surface on both sides, and the treated surface is provided with monoxide. The carbon monoxide remover according to claim 1 or 2, wherein a carbon selective oxidation catalyst is supported.
【請求項5】 触媒構造体(60,70,80)が、化学的粗面処
理によって細孔の形成されたアルミニウム板(62,72,83)
を含む基材から構成され、該細孔がアルミニウム板(62,
72,83)を貫通するとともに、改質ガスが該細孔を流れる
ように構成されている請求項1または2記載の一酸化炭
素除去器。
5. An aluminum plate (62, 72, 83) having pores formed by a chemical roughening treatment, wherein the catalyst structure (60, 70, 80) is provided.
Comprising a substrate, the pores of the aluminum plate (62,
The carbon monoxide remover according to claim 1 or 2, wherein the carbon monoxide remover penetrates the pores and the reformed gas flows through the pores.
【請求項6】 触媒構造体(70,80) が、細孔の形成され
た複数枚のアルミニウム板(72,83) を改質ガスの流通経
路中に連続して配置することにより構成されている請求
項5記載の一酸化炭素除去器。
6. The catalyst structure (70, 80) is constituted by arranging a plurality of aluminum plates (72, 83) having pores continuously in a flow path of a reformed gas. The carbon monoxide remover according to claim 5.
【請求項7】 一酸化炭素選択酸化触媒が白金系触媒に
より構成されるとともに、酸素に対する一酸化炭素の容
量比が0.5から1.5の範囲となり、触媒構造体の温
度が150℃から250℃の範囲となるように構成され
ている請求項1ないし6のいずれか1記載の一酸化炭素
除去器。
7. The catalyst for selective oxidation of carbon monoxide comprises a platinum-based catalyst, the volume ratio of carbon monoxide to oxygen ranges from 0.5 to 1.5, and the temperature of the catalyst structure increases from 150 ° C. The carbon monoxide remover according to any one of claims 1 to 6, which is configured to be in a range of 250 ° C.
【請求項8】 一酸化炭素選択酸化触媒がルテニウム系
触媒により構成されるとともに、酸素に対する一酸化炭
素の容量比が1.0から4.0の範囲となり、触媒構造
体の温度が130℃から180℃の範囲となるように構
成されている請求項1ないし6のいずれか1記載の一酸
化炭素除去器。
8. The selective oxidation catalyst for carbon monoxide is constituted by a ruthenium-based catalyst, the volume ratio of carbon monoxide to oxygen ranges from 1.0 to 4.0, and the temperature of the catalyst structure increases from 130 ° C. The carbon monoxide remover according to any one of claims 1 to 6, which is configured to be in a range of 180 ° C.
【請求項9】 一酸化炭素選択酸化触媒が白金系触媒と
ルテニウム系触媒との混合触媒により構成されるととも
に、酸素に対する一酸化炭素の容量比が0.5から4.
0の範囲となり、触媒構造体の温度が130℃から25
0℃の範囲となるように構成されている請求項1ないし
6のいずれか1記載の一酸化炭素除去器。
9. The carbon monoxide selective oxidation catalyst is constituted by a mixed catalyst of a platinum-based catalyst and a ruthenium-based catalyst, and a volume ratio of carbon monoxide to oxygen is 0.5 to 4.
0, and the temperature of the catalyst structure is 130 ° C. to 25 ° C.
The carbon monoxide remover according to any one of claims 1 to 6, which is configured to be in a range of 0 ° C.
【請求項10】 燃料電池本体(6) に供給される改質ガ
ス中の一酸化炭素を、一酸化炭素選択酸化触媒下で酸化
除去する一酸化炭素除去器(5) を備えた燃料電池であっ
て、 上記一酸化炭素除去器(5) が、請求項1ないし9のいず
れか1記載の一酸化炭素除去器により構成されている燃
料電池。
10. A fuel cell provided with a carbon monoxide remover (5) for oxidizing and removing carbon monoxide in a reformed gas supplied to a fuel cell body (6) under a carbon monoxide selective oxidation catalyst. A fuel cell, wherein the carbon monoxide remover (5) comprises the carbon monoxide remover according to any one of claims 1 to 9.
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