JP2003020204A - Apparatus for generating hydrogen - Google Patents
Apparatus for generating hydrogenInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、天然ガス、ＬＰ
Ｇ、ガソリン、ナフサ、灯油、メタノール等の炭化水素
系物質を主原料とし、燃料電池等の水素利用機器に供給
するための水素リッチガスを発生させる水素発生装置に
関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to natural gas, LP
The present invention relates to a hydrogen generator that uses a hydrocarbon-based substance such as G, gasoline, naphtha, kerosene, and methanol as a main raw material to generate a hydrogen-rich gas to be supplied to a hydrogen-using device such as a fuel cell.
【０００２】[0002]
【従来の技術】以下に、従来の水素発生装置を組み込ん
だ燃料電池システムの停止方法について図２を用いて説
明する。2. Description of the Related Art A conventional method for stopping a fuel cell system incorporating a hydrogen generator will be described below with reference to FIG.
【０００３】１は改質反応させる原料を供給する原料供
給部、２は改質反応に必要な水を供給する水供給部であ
り、改質触媒を充填した改質部３に繋がり、改質部３に
は、燃料供給部５から供給された燃料と、空気供給部６
から供給された空気とにより燃焼させ、改質部３を加熱
するバーナ７を設置している。また、改質部３から送出
される改質後ガスは変成触媒を充填した変成部８に送ら
れる。変成部８からの変成後ガスはＣＯ酸化触媒を充填
したＣＯ酸化部９に送られ、ＣＯ濃度の低い水素リッチ
な生成ガスとしてＣＯ酸化部９から燃料電池１０に送ら
れる。燃料電池１０から送出されるオフガスは燃料供給
部５からの燃料と混合され、バーナ７に供給される構成
となっている。さらに、原料供給部１からの原料が改質
部３に供給される途中に窒素を供給する窒素供給部１１
が設置されている。ここで、運転停止時には、燃料電池
１０での発電を停止すると同時に、原料供給部１からの
原料や燃料供給部５からの燃料の供給を停止し、同時に
窒素供給部１１から窒素を供給することで、改質部３、
変成部８、ＣＯ酸化部９、燃料電池１０内に存在する炭
化水素系物質や水素の可燃性ガスをバーナ７に押し出し
て燃焼させる。さらに燃焼し終わった後も窒素を供給し
続けることで、温度が高くなっている水素発生装置内部
の温度を低下させ、安全に燃料電池システムを停止する
ことを可能としている。Reference numeral 1 is a raw material supply section for supplying a raw material for a reforming reaction, and 2 is a water supply section for supplying water necessary for the reforming reaction. The water supply section is connected to a reforming section 3 filled with a reforming catalyst to perform reforming. The part 3 includes the fuel supplied from the fuel supply part 5 and the air supply part 6
A burner 7 is installed to burn the reforming section 3 with the air supplied from the burner 7. Further, the reformed gas sent from the reforming section 3 is sent to the shift converting section 8 filled with shift converting catalyst. The metamorphic gas from the shift conversion unit 8 is sent to the CO oxidation unit 9 filled with a CO oxidation catalyst, and is sent from the CO oxidation unit 9 to the fuel cell 10 as a hydrogen-rich generated gas having a low CO concentration. The off gas delivered from the fuel cell 10 is mixed with the fuel from the fuel supply unit 5 and supplied to the burner 7. Further, a nitrogen supply unit 11 that supplies nitrogen while the raw material from the raw material supply unit 1 is being supplied to the reforming unit 3.
Is installed. Here, when the operation is stopped, at the same time as stopping the power generation in the fuel cell 10, the supply of the raw material from the raw material supply unit 1 and the fuel from the fuel supply unit 5 is stopped, and at the same time the nitrogen supply unit 11 supplies nitrogen. Then, the reforming section 3,
Combustible gases such as hydrocarbon-based substances and hydrogen existing in the shift conversion section 8, the CO oxidation section 9 and the fuel cell 10 are pushed out to the burner 7 and burned. Further, by continuing to supply nitrogen even after the combustion is completed, the temperature inside the hydrogen generator, which has become high in temperature, is lowered, and the fuel cell system can be safely stopped.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】窒素などの不活性ガス
を供給する手段があれば、従来例のように安全な運転停
止ができるが、燃料電池を家庭に設置した場合など、不
活性ガスが供給されていない場所で水素発生装置を使用
するときには、ボンベを設置するなどの新たな供給手段
を構成する必要がある。仮に家庭用燃料電池に窒素ボン
ベを設置するとすると、設置スペースの確保やボンベが
空になった時の取り替えの必要性と、そのボンベ費用の
発生という課題が生じることになる。If there is a means for supplying an inert gas such as nitrogen, the operation can be safely stopped as in the conventional example. However, when the fuel cell is installed in the home, the inert gas is not generated. When using the hydrogen generator in a place where it is not supplied, it is necessary to construct a new supply means such as installing a cylinder. If a nitrogen cylinder is installed in a household fuel cell, there will be problems such as the need to secure an installation space, replacement of the cylinder when it is empty, and the cost of the cylinder.
【０００５】本発明はこの課題を解決するものであり、
不活性ガスを用いることなく、安全な運転停止を実現す
る水素発生装置を提供することを目的としたものであ
る。The present invention is to solve this problem.
It is an object of the present invention to provide a hydrogen generator that realizes a safe shutdown without using an inert gas.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するため、本発明は炭化水素系の原料を供給する原料供
給部と、水を供給する水供給部と、改質触媒を充填した
改質部と、前記改質部を加熱するバーナと、前記バーナ
に可燃性燃料を供給する燃料供給部と、前記バーナに燃
焼用空気を供給する空気供給部と、前記改質部からの改
質後ガスが流入し、内部に変成触媒を有する変成部と、
前記変成部からの変成後ガスが流入し、内部にＣＯ酸化
触媒を有するＣＯ酸化部と、前記ＣＯ酸化部にＣＯ酸化
用空気を供給するＣＯ酸化空気供給部と、前記ＣＯ酸化
部からの生成ガスを供給する燃料電池を備え、運転停止
時には生成ガスを前記燃料電池に供給せずに、前記燃料
供給部からの可燃性燃料に混合して前記バーナに供給
し、前記原料供給部からの原料を停止し、前記燃料供給
部からの燃料を所定時間後に停止し、前記水供給部から
の水と前記ＣＯ酸化空気供給部からの空気は供給するこ
とを特徴とする水素発生装置である。In order to solve the above problems, the present invention has a raw material supply section for supplying a hydrocarbon-based material, a water supply section for supplying water, and a reforming catalyst. A reforming section, a burner for heating the reforming section, a fuel supply section for supplying a combustible fuel to the burner, an air supply section for supplying combustion air to the burner, and a reformer from the reforming section. After the quality change gas flows in, a shift section having a shift catalyst inside,
After the shift conversion gas from the shift conversion unit flows in, a CO oxidation unit having a CO oxidation catalyst therein, a CO oxidation air supply unit that supplies CO oxidation air to the CO oxidation unit, and a generation from the CO oxidation unit A fuel cell for supplying gas is provided, and when the operation is stopped, the produced gas is not supplied to the fuel cell, but is mixed with the combustible fuel from the fuel supply unit and supplied to the burner, and the raw material from the raw material supply unit is supplied. Is stopped, the fuel from the fuel supply unit is stopped after a predetermined time, and water from the water supply unit and air from the CO oxidizing air supply unit are supplied.
【０００７】また、炭化水素系の原料を供給する原料供
給部と、水を供給する水供給部と、改質触媒を充填した
改質部と、前記改質部の温度を検知する温度検知部と、
前記改質部を加熱するバーナと、前記バーナに可燃性燃
料を供給する燃料供給部と、前記バーナに燃焼用空気を
供給する空気供給部と、前記改質部からの改質後ガスが
流入し、内部に変成触媒を有する変成部と、前記変成部
からの変成後ガスが流入し、内部にＣＯ酸化触媒を有す
るＣＯ酸化部と、前記ＣＯ酸化部にＣＯ酸化用空気を供
給するＣＯ酸化空気供給部と、前記ＣＯ酸化部からの生
成ガスを供給する燃料電池を備え、運転停止時には生成
ガスを前記燃料電池に供給せずに、前記燃料供給部から
の可燃性の燃料に混合して前記バーナに供給し、前記原
料供給部からの原料を停止し、前記燃料供給部からの燃
料を前記温度検知部の値が所定温度になるように制御
し、前記水供給部からの水と前記ＣＯ酸化空気供給部か
らの空気は供給することを特徴とする水素発生装置であ
る。Further, a raw material supply section for supplying a hydrocarbon type raw material, a water supply section for supplying water, a reforming section filled with a reforming catalyst, and a temperature detecting section for detecting the temperature of the reforming section. When,
A burner that heats the reforming section, a fuel supply section that supplies a combustible fuel to the burner, an air supply section that supplies combustion air to the burner, and a reformed gas from the reforming section flows in. Then, a shift conversion section having a shift conversion catalyst inside, a CO oxidation section into which the post-shifting gas from the shift conversion section flows and having a CO oxidation catalyst inside, and a CO oxidation for supplying CO oxidation air to the CO oxidation section An air supply unit and a fuel cell for supplying the generated gas from the CO oxidation unit are provided. When the operation is stopped, the generated gas is not supplied to the fuel cell but mixed with the combustible fuel from the fuel supply unit. Supplying to the burner, stopping the raw material from the raw material supply unit, controlling the fuel from the fuel supply unit so that the value of the temperature detection unit becomes a predetermined temperature, the water from the water supply unit and the Air from the CO oxidation air supply unit is supplied DOO hydrogen generating apparatus according to claim.
【０００８】また、炭化水素系の原料を供給する原料供
給部と、水を供給する水供給部と、改質触媒を充填した
改質部と、前記改質部を加熱するバーナと、前記バーナ
に可燃性燃料を供給する燃料供給部と、前記バーナに燃
焼用空気を供給する空気供給部と、前記改質部からの改
質後ガスが流入し、内部に変成触媒を有する変成部と、
前記変成部からの変成後ガスが流入し、内部にＣＯ酸化
触媒を有するＣＯ酸化部と、前記ＣＯ酸化部にＣＯ酸化
用空気を供給するＣＯ酸化空気供給部と、前記ＣＯ酸化
部からの生成ガスを供給する燃料電池を備え、運転停止
時には生成ガスを前記燃料電池に供給せずに、前記燃料
供給部からの燃料に混合して前記バーナに供給し、前記
原料供給部からの原料と前記燃料供給部からの燃料の供
給を停止し、前記水供給部からの水と前記ＣＯ酸化空気
供給部からの空気は供給し、前記水供給部からの水の供
給量に基づいて前記空気供給部から前記バーナ部に供給
する空気量を制御することを特徴とする水素発生装置で
ある。Further, a raw material supply section for supplying a hydrocarbon-based raw material, a water supply section for supplying water, a reforming section filled with a reforming catalyst, a burner for heating the reforming section, and the burner. A fuel supply unit for supplying a combustible fuel to the burner, an air supply unit for supplying combustion air to the burner, a reformed gas from the reforming unit flows in, and a shift unit having a shift catalyst therein,
After the shift conversion gas from the shift conversion unit flows in, a CO oxidation unit having a CO oxidation catalyst therein, a CO oxidation air supply unit that supplies CO oxidation air to the CO oxidation unit, and a generation from the CO oxidation unit A fuel cell for supplying gas is provided, and when the operation is stopped, the generated gas is not supplied to the fuel cell, but is mixed with the fuel from the fuel supply section and supplied to the burner, and the raw material from the raw material supply section and the The supply of fuel from the fuel supply unit is stopped, the water from the water supply unit and the air from the CO-oxidizing air supply unit are supplied, and the air supply unit is based on the amount of water supplied from the water supply unit. The hydrogen generator is characterized by controlling the amount of air supplied to the burner section from.
【０００９】また、前記ＣＯ酸化部にＣＯ酸化触媒を加
熱する加熱ヒーターを設け、運転停止時にＣＯ酸化部を
昇温することを特徴とするものである。Further, the present invention is characterized in that a heating heater for heating the CO oxidation catalyst is provided in the CO oxidation section to raise the temperature of the CO oxidation section when the operation is stopped.
【００１０】また、前記変成部の変成触媒を加熱する加
熱ヒーターを設け、運転停止時に変成部を昇温すること
を特徴とするものである。Further, the present invention is characterized in that a heating heater for heating the shift conversion catalyst of the shift conversion section is provided to raise the temperature of the shift conversion section when the operation is stopped.
【００１１】また、変成部に充填されている変成触媒が
白金族系であることをと特徴するものである。Further, it is characterized in that the shift conversion catalyst filled in the shift conversion section is a platinum group type.
【００１２】[0012]
【本発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
いて、図面を用いて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１３】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１における水素発生装置の構成図であり、同図におい
て、１は改質反応させる原料を供給する原料供給部、２
は改質反応に必要な水を供給する水供給部であり、ルテ
ニウムを主成分とした改質触媒を充填した改質部３に繋
がり、改質部３には、燃料供給部５から供給された燃料
と、空気供給部６から供給された空気とにより燃焼さ
せ、改質部３を加熱するバーナ７を設置している。バー
ナ７は火炎の存在を検知する火炎検知部１６を有してい
る。原料供給部１と改質部３との間には冷却空気を供給
する冷却空気供給部１３が設置され、改質部３には改質
触媒の温度を検知する温度検知部１４が設けられてい
る。改質部３から送出される改質後ガスは白金族系の変
成触媒を充填した変成部８に送られる。変成部８には変
成触媒を加熱、昇温するヒーターＡ部３２が設けられて
いる。変成部８からの変成後ガスはＣＯ酸化触媒を充填
したＣＯ酸化部９に送られ、ＣＯ濃度１０ｐｐｍ以下の
水素リッチな生成ガスとしてＣＯ酸化部９から燃料電池
１０に送られる。ＣＯ酸化部９にはＣＯ酸化に必要な空
気を供給するＣＯ酸化空気供給部１２及び、ＣＯ酸化触
媒を加熱、昇温するヒーターＢ３３が設けられている。
ＣＯ酸化部９から燃料電池１０への経路の途中には切替
バルブ１５が設置されており、ＣＯ酸化部９からの生成
ガスは、燃料供給部５からの燃料と混合されバーナ７に
も供給できる構成となっている。制御部３１は空気供給
部６及び燃料供給部５を運転制御する。(Embodiment 1) FIG. 1 is a block diagram of a hydrogen generator according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, 1 is a raw material supply unit for supplying a raw material for a reforming reaction, 2
Is a water supply unit for supplying water necessary for the reforming reaction, and is connected to the reforming unit 3 filled with a reforming catalyst containing ruthenium as a main component, and the reforming unit 3 is supplied from the fuel supply unit 5. A burner 7 that heats the reforming unit 3 by burning the fuel and the air supplied from the air supply unit 6 is installed. The burner 7 has a flame detection unit 16 that detects the presence of flame. A cooling air supply unit 13 that supplies cooling air is installed between the raw material supply unit 1 and the reforming unit 3, and a temperature detection unit 14 that detects the temperature of the reforming catalyst is provided in the reforming unit 3. There is. The reformed gas sent from the reforming section 3 is sent to the shift section 8 filled with a platinum group-based shift catalyst. The shift conversion section 8 is provided with a heater A section 32 for heating the shift conversion catalyst to raise its temperature. The metamorphic gas from the shift conversion unit 8 is sent to the CO oxidation unit 9 filled with a CO oxidation catalyst, and is sent from the CO oxidation unit 9 to the fuel cell 10 as a hydrogen-rich generated gas having a CO concentration of 10 ppm or less. The CO oxidation unit 9 is provided with a CO oxidation air supply unit 12 that supplies air necessary for CO oxidation and a heater B33 that heats and raises the temperature of the CO oxidation catalyst.
A switching valve 15 is installed in the middle of the path from the CO oxidation unit 9 to the fuel cell 10, and the generated gas from the CO oxidation unit 9 can be mixed with the fuel from the fuel supply unit 5 and supplied to the burner 7. It is composed. The control unit 31 controls the operation of the air supply unit 6 and the fuel supply unit 5.
【００１４】ここで、原料供給部１および燃料供給部５
から供給される原料および燃料は、天然ガス（都市ガ
ス）、ＬＰＧ等の気体状炭化水素燃料、あるいはガソリ
ン、灯油、メタノール等の液体状炭化水素系燃料であ
る。ただし、液体状燃料を用いるときには燃料の気化部
が必要となるが、改質部３やバーナ７周囲からの伝導熱
や燃焼排気ガス中の顕熱などを利用した気化部を構成す
ることが可能である。Here, the raw material supply section 1 and the fuel supply section 5
The raw materials and fuels supplied from the above are gaseous hydrocarbon fuels such as natural gas (city gas) and LPG, or liquid hydrocarbon fuels such as gasoline, kerosene and methanol. However, when a liquid fuel is used, a vaporization section for the fuel is required, but it is possible to configure a vaporization section that uses the conduction heat from the reforming section 3 and the burner 7 and the sensible heat in the combustion exhaust gas. Is.
【００１５】また、原料供給部１、水供給部２、燃料供
給部５、空気供給部６、ＣＯ酸化空気供給部１２および
冷却空気供給部１３の流量調整は、ポンプやファン等を
利用して、その動作を制御する方法や、ポンプやファン
などの下流側にバルブ等の流量調整器を設置する方法な
どがあるが、本説明ではそれらを含めてそれぞれの供給
部として示している。The flow rate of the raw material supply unit 1, the water supply unit 2, the fuel supply unit 5, the air supply unit 6, the CO oxidizing air supply unit 12 and the cooling air supply unit 13 is adjusted by using a pump, a fan or the like. There are a method of controlling the operation, a method of installing a flow rate regulator such as a valve on the downstream side of a pump or a fan, and the like, but in the present description, these are shown as the respective supply units.
【００１６】また、温度検知部１４は、熱電対やサーミ
スタ等を用いることができ、温度検知部１４で検出した
温度に応じて燃料供給部５より所定燃料をバーナ７に供
給制御できる構成となっている。The temperature detector 14 may be a thermocouple, a thermistor or the like, and the fuel supply unit 5 can control the supply of a predetermined fuel to the burner 7 according to the temperature detected by the temperature detector 14. ing.
【００１７】また、水供給部２での水供給量に応じて、
空気供給部６からバーナ７に供給される空気量を制御で
きる構成となっている。Further, depending on the amount of water supplied by the water supply unit 2,
The configuration is such that the amount of air supplied from the air supply unit 6 to the burner 7 can be controlled.
【００１８】なお、図中の矢印は原料物質や反応物質、
燃料物質等の流れの方向を示している。The arrows in the figure indicate raw materials and reaction materials,
The direction of flow of the fuel substance or the like is shown.
【００１９】上記構成において、水素発生装置の運転状
態から停止にいたる動作を以下に示す。In the above structure, the operation from the operating state of the hydrogen generator to the stop will be described below.
【００２０】運転時には、原料供給部１からの原料と水
供給部２からの水が改質部３に供給されている。改質部
３は、隣接したバーナ７による加熱により、高温化して
おり改質触媒上で改質反応が起こり、改質後ガスとして
変成部８に供給される。変成部８の変成触媒は改質後ガ
スで昇温されているため、改質後ガスを変成反応させ、
変成後ガスとしてＣＯ酸化部９に供給される。ＣＯ酸化
部８では、ＣＯ酸化空気供給部１２からの空気と変成後
ガスが混合されＣＯ酸化触媒に供給され、ＣＯ酸化反応
によりＣＯ濃度は１０ｐｐｍ以下に低減され、水素リッ
チな生成ガスとなり燃料電池１０に送られ発電に供され
る。During operation, the raw material from the raw material supply section 1 and the water from the water supply section 2 are supplied to the reforming section 3. The reforming section 3 is heated to a high temperature due to heating by the adjacent burner 7, a reforming reaction occurs on the reforming catalyst, and is supplied to the shift converting section 8 as reformed gas. Since the shift conversion catalyst of the shift conversion section 8 is heated by the reformed gas, the reformed gas is subjected to a shift reaction,
It is supplied to the CO oxidation part 9 as a gas after metamorphism. In the CO oxidation unit 8, the air from the CO-oxidized air supply unit 12 and the post-transformation gas are mixed and supplied to the CO oxidation catalyst, and the CO concentration is reduced to 10 ppm or less due to the CO oxidation reaction, resulting in a hydrogen-rich generated gas, which is a fuel cell. It is sent to 10 and used for power generation.
【００２１】運転停止時には、切替バルブ１５により、
ＣＯ酸化部９から送出される生成ガスをバーナ７側に送
るようにすると同時に、原料供給部１により原料の供給
を停止する。燃料供給部５からバーナ７に供給される燃
料が所定時間後に停止するように、制御部３１が燃料供
給部５を制御する。この時、水供給部２からの水とＣＯ
酸化空気供給部１２からの空気は運転時と同様に供給し
続ける。When the operation is stopped, the switching valve 15
At the same time that the generated gas sent from the CO oxidation unit 9 is sent to the burner 7 side, the raw material supply unit 1 stops the supply of the raw material. The control unit 31 controls the fuel supply unit 5 so that the fuel supplied from the fuel supply unit 5 to the burner 7 stops after a predetermined time. At this time, water and CO from the water supply unit 2
Air from the oxidizing air supply unit 12 continues to be supplied in the same manner as during operation.
【００２２】運転停止直後には、改質部３、変成部８、
ＣＯ酸化部９や途中の配管部、つまり水素発生装置内に
は、可燃性ガスＸである水素や炭化水素系物質が存在し
ている。水供給部２から供給された水は、高温化してい
る改質部３で蒸発する。この水蒸気により、内部に滞在
している可燃性ガスＸはバーナ７側に押し出され、バー
ナ７で燃焼するが、バーナ７に押し出される可燃性ガス
Ｘは水蒸気を多く含んでいるので、可燃性ガスＸの燃焼
速度が小さくなり、バーナ７が失火する可能性がある。
バーナ７に燃料が供給されている場合には、その燃料に
よって可燃性ガスＸの燃焼速度が大きくできるので、バ
ーナ７の失火を抑止できる。また、水蒸気によって押し
出される可燃性ガスＸ中の水蒸気の濃度は時間の経過と
ともに大きくなり、バーナ７が失火しやすくなるが、所
定時間だけ燃料がバーナ7に供給されているので可燃ガ
スＸ中の水蒸気濃度が大きくなっても失火を抑止できる
ので、可燃性ガスＸが可燃範囲外になるまで燃焼を継続
でき、その後燃料供給部５を停止するので、可燃範囲内
の可燃性ガスＸが失火により外部に排出されないので安
全である。ここで、所定時間とは水素発生装置内の可燃
性ガスＸが充分にバーナ７に送出される時間のことであ
る。Immediately after the operation is stopped, the reforming section 3, the shift section 8,
In the CO oxidation part 9 and the piping part in the middle, that is, in the hydrogen generator, hydrogen which is the combustible gas X or a hydrocarbon-based substance exists. The water supplied from the water supply unit 2 evaporates in the reforming unit 3 which has a high temperature. Due to this steam, the combustible gas X staying inside is extruded to the burner 7 side and burns at the burner 7. However, the combustible gas X extruded to the burner 7 contains a large amount of steam, so the combustible gas X The burning rate of X becomes small, and the burner 7 may misfire.
When the burner 7 is supplied with fuel, the combustion speed of the combustible gas X can be increased by the fuel, so that misfire of the burner 7 can be suppressed. Also, the concentration of water vapor in the combustible gas X pushed out by the water vapor increases with time, and the burner 7 easily misfires. However, since the fuel is supplied to the burner 7 for a predetermined time, Since the misfire can be suppressed even if the water vapor concentration increases, the combustion can be continued until the combustible gas X is out of the combustible range, and then the fuel supply unit 5 is stopped, so that the combustible gas X in the combustible range is misfired. It is safe because it is not discharged to the outside. Here, the predetermined time is a time during which the combustible gas X in the hydrogen generator is sufficiently delivered to the burner 7.
【００２３】また、運転停止後に水素発生装置内の可燃
性ガスＸは、水供給部２から供給された水が、高温化し
ている改質部３で蒸発することで、バーナ７側に押し出
され燃焼処理される。このとき改質部３の蓄熱量が小さ
いと、十分な水蒸気が発生できないで、改質部３の温度
が低下してしまう可能性がある。そこで改質部３の温度
を温度検知部１４で検知し、水蒸気が発生できる所定温
度が維持できるように燃料供給部５を制御することで、
可燃性ガスＸを確実に送出することができる。また、運
転停止後に水供給部２から供給される水が水蒸気となっ
て体積膨張し水素発生装置内の可燃性ガスＸを押し出す
ので、水が供給された直後にはバーナ部7には水蒸気の
体積膨張に応じた可燃性ガスＸが供給される。そこでバ
ーナ部７に押し出され供給される可燃性ガスＸの流量
を、水蒸気量すなわち水供給部２から供給される水の量
から算出し、予め燃焼用の空気供給量を必要量に制御し
ておくことで、燃焼空気の不足による燃焼不良を抑止で
き、燃焼状態を良好に維持することができる。Further, after the operation is stopped, the combustible gas X in the hydrogen generator is pushed out to the burner 7 side by evaporating the water supplied from the water supply section 2 in the reforming section 3 which has been heated to a high temperature. Burned. At this time, if the heat storage amount of the reforming unit 3 is small, sufficient steam cannot be generated, and the temperature of the reforming unit 3 may decrease. Therefore, the temperature of the reforming section 3 is detected by the temperature detecting section 14, and the fuel supply section 5 is controlled so as to maintain a predetermined temperature at which steam can be generated.
The combustible gas X can be reliably delivered. In addition, after the operation is stopped, the water supplied from the water supply unit 2 becomes water vapor and expands in volume to push out the combustible gas X in the hydrogen generator. The flammable gas X corresponding to the volume expansion is supplied. Therefore, the flow rate of the combustible gas X pushed and supplied to the burner unit 7 is calculated from the amount of water vapor, that is, the amount of water supplied from the water supply unit 2, and the air supply amount for combustion is controlled in advance to the required amount. By setting it, it is possible to prevent defective combustion due to a shortage of combustion air, and it is possible to maintain a good combustion state.
【００２４】また、運転停止後に、変成部８に設けられ
たヒーターＡ部３２に通電し発熱させることで、変成触
媒を加熱し、変成触媒に水蒸気が結露することを防止で
きるので、変成触媒が結露水によって剥がれることによ
る劣化を抑止でき、水素生成装置の長寿命化を図ること
ができる。After the operation is stopped, the heater A section 32 provided in the shift conversion section 8 is energized to generate heat, so that the shift conversion catalyst can be heated and steam can be prevented from dew condensation on the shift conversion catalyst. Deterioration due to peeling due to dew condensation water can be suppressed, and the life of the hydrogen generator can be extended.
【００２５】また、運転停止後に、ＣＯ酸化部９に設け
られたヒーターＢ部３３に通電し発熱させることで、Ｃ
Ｏ酸化触媒を加熱し、ＣＯ酸化触媒に水蒸気が結露する
ことを防止できるので、ＣＯ酸化触媒が結露水によって
剥がれることによる劣化を抑止できるので、水素生成装
置の長寿命化を図ることができる。なお、ヒーターＡ部
３２及びヒーターＢ部３３は反応器の外側から加熱して
いるが、各ヒーターを各反応器の流路内に設け生成ガス
を直接加熱し、変成触媒及びＣＯ酸化触媒を昇温しても
よい。After the operation is stopped, the heater B section 33 provided in the CO oxidation section 9 is energized to generate heat, so that C
Since it is possible to prevent the condensation of water vapor on the CO oxidation catalyst by heating the O oxidation catalyst, it is possible to prevent the CO oxidation catalyst from being deteriorated by being peeled off by the condensation water, so that the life of the hydrogen generator can be extended. The heater A part 32 and the heater B part 33 are heated from the outside of the reactor. However, each heater is provided in the flow path of each reactor to directly heat the produced gas to raise the shift catalyst and the CO oxidation catalyst. You may warm it.
【００２６】なお、一般に変成部８の変成触媒としてＣ
ｕ−Ｚｎ系の触媒が使用されるが、白金族系の空気暴露
に強い触媒を使用することで、本発明の効果が十分発揮
される。In general, C is used as a shift catalyst for the shift section 8.
Although a u-Zn-based catalyst is used, the effect of the present invention is sufficiently exerted by using a platinum group-based catalyst that is highly resistant to air exposure.
【００２７】[0027]
【発明の効果】以上のように本発明は、水素発生装置の
停止方法において運転停止時に、原料供給部からの原料
の供給を停止し、水供給部からの水とＣＯ酸化空気供給
部からの空気を供給することで、供給した水が改質部で
蒸発した水蒸気により、水素発生装置内の可燃性ガスが
バーナ部に供給されるが、バーナ部には所定の燃料が供
給されているので、可燃性ガスが燃焼範囲外になるまで
失火することなく安全に燃焼処理できる。As described above, according to the present invention, in the method for stopping the hydrogen generator, when the operation is stopped, the supply of the raw material from the raw material supply section is stopped, and the water from the water supply section and the CO-oxidized air supply section are supplied. By supplying air, the combustible gas in the hydrogen generator is supplied to the burner section due to the steam that vaporizes the supplied water in the reforming section, but since the burner section is supplied with the predetermined fuel. The combustion process can be performed safely without causing misfire until the flammable gas is out of the combustion range.
【００２８】また、バーナ部への燃料の供給量を制御す
ることで、改質部温度を水蒸気が発生できる所定温度に
維持できるので、水素生成装置内の可燃性ガスを確実に
送出することができる。Further, since the reforming section temperature can be maintained at a predetermined temperature at which steam can be generated by controlling the amount of fuel supplied to the burner section, the combustible gas in the hydrogen generator can be reliably delivered. it can.
【００２９】また、水供給部からの水の量に応じて、燃
焼空気供給量を予め制御しておくことでバーナ部へ適正
な燃焼空気を供給でき、燃焼状態を良好に維持できる。Further, by appropriately controlling the amount of combustion air supplied in accordance with the amount of water from the water supply unit, proper combustion air can be supplied to the burner unit, and the combustion state can be maintained in good condition.
【００３０】また、変成部及びＣＯ酸化部にそれぞれヒ
ーター部を設け、運転停止時に変成触媒、ＣＯ酸化触媒
を加熱することで、触媒部での水蒸気の結露を防止で
き、触媒の剥がれによる劣化を抑止できる。Further, by providing heaters in the shift conversion section and the CO oxidation section respectively and heating the shift conversion catalyst and the CO oxidation catalyst when the operation is stopped, it is possible to prevent condensation of water vapor in the catalyst section and to prevent deterioration due to peeling of the catalyst. Can be deterred.
【００３１】また、変成部に充填されている変成触媒を
白金族系の触媒とすることで、運転停止時に空気供給に
よる可燃ガスの送出によって、変成触媒が酸化雰囲気に
さらされても、触媒活性を低下させにくくするものであ
る。Further, by using the platinum group catalyst as the shift catalyst filled in the shift section, even if the shift catalyst is exposed to an oxidizing atmosphere due to the supply of combustible gas by the air supply when the operation is stopped, the catalytic activity is increased. To make it difficult to reduce.
【図１】本発明の実施の形態１における水素発生装置の
構成図FIG. 1 is a configuration diagram of a hydrogen generator according to a first embodiment of the present invention.
【図２】従来の水素発生装置の構成図FIG. 2 is a block diagram of a conventional hydrogen generator
１ 原料供給部 ２ 水供給部 ３ 改質部 ５ 燃料供給部 ６ 空気供給部 ７ バーナ ８ 変成部 ９ ＣＯ酸化部 １０ 燃料電池部 １１ 窒素供給部 １２ ＣＯ酸化空気供給部 １３ 冷却空気供給部 １４ 温度検知部 １５ 切替バルブ １６ 火炎検知部 ３１ 制御部 ３２ ヒーターＡ部 ３３ ヒーターＢ部 1 Raw material supply department 2 Water supply section 3 reforming section 5 Fuel supply section 6 Air supply section 7 burners 8 Metamorphic Department 9 CO oxidation part 10 Fuel cell section 11 Nitrogen supply section 12 CO oxidized air supply unit 13 Cooling air supply unit 14 Temperature detector 15 switching valve 16 Flame detector 31 Control unit 32 Heater part A 33 Heater part B
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向井 裕二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 中村 彰成 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4G040 EA02 EA03 EA06 EA07 EB31 EB32 EB43 5H027 BA01 BA16 BA17 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Yuji Mukai 1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Akinari Nakamura 1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric Sangyo Co., Ltd. F term (reference) 4G040 EA02 EA03 EA06 EA07 EB31 EB32 EB43 5H027 BA01 BA16 BA17
Claims (6)
と、水を供給する水供給部と、改質触媒を充填した改質
部と、前記改質部を加熱するバーナと、前記バーナに可
燃性燃料を供給する燃料供給部と、前記バーナに燃焼用
空気を供給する空気供給部と、前記改質部からの改質後
ガスが流入し、内部に変成触媒を有する変成部と、前記
変成部からの変成後ガスが流入し、内部にＣＯ酸化触媒
を有するＣＯ酸化部と、前記ＣＯ酸化部にＣＯ酸化用空
気を供給するＣＯ酸化空気供給部と、前記ＣＯ酸化部か
らの生成ガスを供給する燃料電池を備え、運転停止時に
は生成ガスを前記燃料電池に供給せずに、前記燃料供給
部からの可燃性燃料に混合して前記バーナに供給し、前
記原料供給部からの原料を停止し、前記燃料供給部から
の燃料を所定時間後に停止し、前記水供給部からの水と
前記ＣＯ酸化空気供給部からの空気は供給することを特
徴とする水素発生装置。1. A raw material supply unit for supplying a hydrocarbon-based raw material, a water supply unit for supplying water, a reforming unit filled with a reforming catalyst, a burner for heating the reforming unit, and the burner. A fuel supply unit for supplying a combustible fuel to the burner, an air supply unit for supplying combustion air to the burner, a reformed gas from the reforming unit flows in, and a shift unit having a shift catalyst therein, After the shift conversion gas from the shift conversion unit flows in, a CO oxidation unit having a CO oxidation catalyst therein, a CO oxidation air supply unit that supplies CO oxidation air to the CO oxidation unit, and a generation from the CO oxidation unit A fuel cell for supplying gas is provided, and when the operation is stopped, the produced gas is not supplied to the fuel cell, but is mixed with the combustible fuel from the fuel supply unit and supplied to the burner, and the raw material from the raw material supply unit is supplied. Stop the fuel from the fuel supply unit after a predetermined time The hydrogen generating device is characterized in that the water is supplied from the water supply unit and the air is supplied from the CO oxidizing air supply unit.
と、水を供給する水供給部と、改質触媒を充填した改質
部と、前記改質部の温度を検知する温度検知部と、前記
改質部を加熱するバーナと、前記バーナに可燃性燃料を
供給する燃料供給部と、前記バーナに燃焼用空気を供給
する空気供給部と、前記改質部からの改質後ガスが流入
し、内部に変成触媒を有する変成部と、前記変成部から
の変成後ガスが流入し、内部にＣＯ酸化触媒を有するＣ
Ｏ酸化部と、前記ＣＯ酸化部にＣＯ酸化用空気を供給す
るＣＯ酸化空気供給部と、前記ＣＯ酸化部からの生成ガ
スを供給する燃料電池を備え、運転停止時には生成ガス
を前記燃料電池に供給せずに、前記燃料供給部からの可
燃性の燃料に混合して前記バーナに供給し、前記原料供
給部からの原料を停止し、前記燃料供給部からの燃料を
前記温度検知部の値が所定温度になるように制御し、前
記水供給部からの水と前記ＣＯ酸化空気供給部からの空
気は供給することを特徴とする水素発生装置。2. A raw material supply section for supplying a hydrocarbon-based raw material, a water supply section for supplying water, a reforming section filled with a reforming catalyst, and a temperature detecting section for detecting the temperature of the reforming section. A burner for heating the reforming section, a fuel supply section for supplying a combustible fuel to the burner, an air supply section for supplying combustion air to the burner, and a reformed gas from the reforming section C, which has a CO oxidation catalyst inside, and a shift section having a shift catalyst inside, and a gas after shift from the shift section flows in.
An O oxidation unit, a CO oxidation air supply unit that supplies CO oxidation air to the CO oxidation unit, and a fuel cell that supplies the generated gas from the CO oxidation unit, and the generated gas is supplied to the fuel cell when the operation is stopped. Instead of supplying the fuel, the combustible fuel from the fuel supply unit is mixed and supplied to the burner, the raw material from the raw material supply unit is stopped, and the fuel from the fuel supply unit is set to the value of the temperature detection unit. Is controlled to a predetermined temperature, and the water from the water supply unit and the air from the CO oxidizing air supply unit are supplied.
と、水を供給する水供給部と、改質触媒を充填した改質
部と、前記改質部を加熱するバーナと、前記バーナに可
燃性燃料を供給する燃料供給部と、前記バーナに燃焼用
空気を供給する空気供給部と、前記改質部からの改質後
ガスが流入し、内部に変成触媒を有する変成部と、前記
変成部からの変成後ガスが流入し、内部にＣＯ酸化触媒
を有するＣＯ酸化部と、前記ＣＯ酸化部にＣＯ酸化用空
気を供給するＣＯ酸化空気供給部と、前記ＣＯ酸化部か
らの生成ガスを供給する燃料電池を備え、運転停止時に
は生成ガスを前記燃料電池に供給せずに、前記燃料供給
部からの燃料に混合して前記バーナに供給し、前記原料
供給部からの原料と前記燃料供給部からの燃料の供給を
停止し、前記水供給部からの水と前記ＣＯ酸化空気供給
部からの空気は供給し、前記水供給部からの水の供給量
に基づいて前記空気供給部から前記バーナ部に供給する
空気量を制御することを特徴とする水素発生装置。3. A raw material supply unit for supplying a hydrocarbon-based raw material, a water supply unit for supplying water, a reforming unit filled with a reforming catalyst, a burner for heating the reforming unit, and the burner. A fuel supply unit for supplying a combustible fuel to the burner, an air supply unit for supplying combustion air to the burner, a reformed gas from the reforming unit flows in, and a shift unit having a shift catalyst therein, After the shift conversion gas from the shift conversion unit flows in, a CO oxidation unit having a CO oxidation catalyst therein, a CO oxidation air supply unit that supplies CO oxidation air to the CO oxidation unit, and a generation from the CO oxidation unit A fuel cell for supplying gas is provided, and when the operation is stopped, the generated gas is not supplied to the fuel cell, but is mixed with the fuel from the fuel supply section and supplied to the burner, and the raw material from the raw material supply section and the Stop the fuel supply from the fuel supply unit and Water from the air supply unit and the air from the CO oxidizing air supply unit are supplied, and the amount of air supplied from the air supply unit to the burner unit is controlled based on the amount of water supplied from the water supply unit. And hydrogen generator.
る加熱ヒーターを設け、運転停止時にＣＯ酸化部を昇温
する請求項１から３のいずれかに記載の水素発生装置。4. The hydrogen generator according to claim 1, wherein the CO oxidation part is provided with a heater for heating the CO oxidation catalyst, and the temperature of the CO oxidation part is raised when the operation is stopped.
ーターを設け、運転停止時に変成部を昇温する請求項１
から３のいずれかに記載の水素発生装置。5. The heater for heating the shift conversion catalyst of the shift conversion section is provided, and the shift section is heated when the operation is stopped.
The hydrogen generator according to any one of 1 to 3.
なくとも、白金、ルテニウム、ロジウム、パラジウムの
一つを含有することを特徴とする請求項１から５のいず
れかに記載の水素発生装置。6. The hydrogen generator according to claim 1, wherein the shift conversion catalyst filled in the shift conversion section contains at least one of platinum, ruthenium, rhodium, and palladium. .
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| JP2001207486A JP2003020204A (en) | 2001-07-09 | 2001-07-09 | Apparatus for generating hydrogen |
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|---|---|
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| JP2014137994A (en) * | 2013-01-18 | 2014-07-28 | Samsung Sdi Co Ltd | Catalyst for fuel cell, electrode for fuel cell using the same, membrane-electrode assembly for fuel cell and fuel cell system |
-
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- 2001-07-09 JP JP2001207486A patent/JP2003020204A/en active Pending
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