JP2007270212A - Hydrogen production device and fuel cell power-generating apparatus - Google Patents

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宏幸 山田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrogen production device and a fuel cell power-generating apparatus capable of removing a solid component in a source gas so as to manufacture hydrogen by using a source gas accompanying a solid component such as pyrolysis gas of a biomass source material. <P>SOLUTION: The hydrogen production device 1 for producing hydrogen by electrolysis of water includes a reformer 20 which reforms a source gas G to produce a reductive gas D, an electrolytic cell 30 to which a reductive gas D and water S are introduced to produce hydrogen by electrolysis, and a solid particle removing unit 10 which removes a solid component in the source gas G. The fuel cell power-generating apparatus 5 is equipped with the above hydrogen production device 1 and a fuel cell 80 to introduce the hydrogen manufactured by the above device 1 to generate power. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は水素製造装置および燃料電池発電装置に関し、特に原料ガス中の固体成分を除去する装置を備えた水素製造装置および燃料電池発電装置に関する。   The present invention relates to a hydrogen production apparatus and a fuel cell power generation apparatus, and more particularly to a hydrogen production apparatus and a fuel cell power generation apparatus provided with an apparatus for removing a solid component in a raw material gas.

分散型発電システムとして開発が進められている燃料電池の多くは水素を燃料として発電している。燃料電池に用いる水素は、炭化水素系の原料を用いた改質反応により製造するのが一般的である。家庭用燃料電池などの場合は、炭化水素系の原料として都市ガスや灯油などを用いるので、原料ガスが固体成分の不純物を同伴しないことが一般的であり、原料ガス中に同伴される固体成分が問題となるケースは少なかった。しかし、都市ガスや灯油などの化石燃料を用いる原料ガスは、二酸化炭素排出による地球温暖化への影響等を有し、環境負荷が大きいという懸念がある。そこで、廃木材・生ゴミなどのバイオマス原料の熱分解ガスを原料ガスとして用い、高純度の水素を製造する方法が提案されている（特許文献−１参照）。
特開２００４−６００４１号公報 Many fuel cells being developed as distributed power generation systems generate power using hydrogen as fuel. In general, hydrogen used in a fuel cell is produced by a reforming reaction using a hydrocarbon-based raw material. In the case of household fuel cells, etc., city gas, kerosene, etc. are used as hydrocarbon-based raw materials, so it is common that the raw material gas does not accompany impurities of the solid component, and the solid component entrained in the raw material gas There were few cases where became a problem. However, there are concerns that raw material gas using fossil fuels such as city gas and kerosene has an impact on global warming due to carbon dioxide emissions, and has a large environmental load. Therefore, a method for producing high-purity hydrogen using a pyrolysis gas of biomass raw materials such as waste wood and garbage as a raw material gas has been proposed (see Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-60041

このようなバイオマス原料を用いる場合、バイオマス原料に含まれるシロキサンが固体状シリカを析出させたり、バイオマス原料の固体粒子などが原料ガス中に不純物として同伴されたりすることがある。原料ガス中の固体粒子などが改質触媒層などに堆積すると、流路の閉塞が生じ、水素の製造効率が低下し、ひいては燃料電池の発電効率が低下するという問題を生ずる。そこで、本発明は、バイオマス原料の熱分解ガスのように固体成分を同伴する原料ガスを用いて水素を製造するため、原料ガス中の固体成分を除去することができる水素製造装置および燃料電池発電装置を提供することを目的とする。   When such a biomass raw material is used, siloxane contained in the biomass raw material may precipitate solid silica, or solid particles of the biomass raw material may be accompanied as impurities in the raw material gas. When solid particles or the like in the raw material gas are deposited on the reforming catalyst layer or the like, the flow path is clogged, resulting in a problem that the production efficiency of hydrogen is lowered and the power generation efficiency of the fuel cell is lowered. Therefore, the present invention produces hydrogen using a raw material gas accompanied by a solid component such as a pyrolysis gas of a biomass raw material, and therefore a hydrogen production apparatus and a fuel cell power generation capable of removing the solid component in the raw material gas An object is to provide an apparatus.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係る水素製造装置は、例えば図１に示すように、炭化水素を含有する原料ガスＧを用いて水素を製造する水素製造装置１であって：原料ガスＧを改質する改質器２０と；原料ガスＧ中の固体成分を除去する固体粒子除去部１０とを備える。なお、ここでいう水とは、水蒸気を含む広い意味での水である。   In order to achieve the above object, a hydrogen production apparatus according to the first aspect of the present invention is a hydrogen production apparatus 1 that produces hydrogen using a raw material gas G containing hydrocarbons, for example, as shown in FIG. And: a reformer 20 for reforming the raw material gas G; and a solid particle removing unit 10 for removing solid components in the raw material gas G. In addition, the water here is water in a broad sense including water vapor.

このように構成すると、固体粒子除去部で原料ガス中の固体成分を除去するので、改質器に導入される原料ガスは固体成分を同伴しないガスとなり、改質器が固体成分により閉塞することが防止される。   With this configuration, since the solid component in the raw material gas is removed by the solid particle removing unit, the raw material gas introduced into the reformer becomes a gas not accompanied by the solid component, and the reformer is blocked by the solid component. Is prevented.

また、請求項２に記載の発明に係る水素製造装置は、例えば図１に示すように、請求項１に記載の水素製造装置１において、改質器２０が、原料ガスＧを改質して還元性ガスＤを製造し；還元性ガスＤと水Ｓを導入し、電気分解により水素を製造する電解槽３０をさらに備える。   Moreover, the hydrogen production apparatus according to the invention described in claim 2 is the same as that shown in FIG. 1, for example, in the hydrogen production apparatus 1 according to claim 1, the reformer 20 reforms the source gas G. It further comprises an electrolytic cell 30 that produces reducing gas D; introduces reducing gas D and water S, and produces hydrogen by electrolysis.

このように構成すると、固体成分を同伴しない原料ガスを用いて改質器で還元性ガスに改質し、その還元性ガスを電解槽に導入して水の電気分解により水素を製造するので、改質器に固体成分が搬入されず、改質器が固体成分により閉塞することが防止されるとともに、電解槽にも固体成分が搬入されず、電解槽が固体成分により閉塞することも防止される。   When configured in this way, the raw material gas not accompanied by a solid component is used to reform into a reducing gas by a reformer, and the reducing gas is introduced into an electrolytic cell to produce hydrogen by electrolysis of water. The solid component is not carried into the reformer and the reformer is prevented from being blocked by the solid component, and the solid component is not carried into the electrolytic cell and the electrolytic cell is also prevented from being blocked by the solid component. The

また、請求項３に記載の発明に係る水素製造装置は、例えば図１および図２に示すように、請求項１または請求項２に記載の水素製造装置１において、改質器２０（２０ａ）は改質触媒が充填された触媒層２８を有し；固体粒子除去部１０は、触媒層２８へ原料ガスＧを導入する位置に配置され、原料ガスＧ中の固体成分Ｘを捕捉する捕捉部１１と、捕捉部１１で捕捉した固体成分Ｘを捕捉部１１から排除する排除機１４とを有する。   Moreover, the hydrogen production apparatus according to the invention described in claim 3 is the reformer 20 (20a) in the hydrogen production apparatus 1 according to claim 1 or 2, as shown in FIGS. Has a catalyst layer 28 filled with a reforming catalyst; the solid particle removal unit 10 is disposed at a position where the source gas G is introduced into the catalyst layer 28 and captures the solid component X in the source gas G. 11 and an excluding device 14 that excludes the solid component X captured by the capturing unit 11 from the capturing unit 11.

このように構成すると、原料ガスを触媒層に導入する位置に配置された捕捉部で固体成分を捕捉するので、触媒層に固体成分が侵入することを防止でき、改質器が固体成分により閉塞することが防止される。また、捕捉部で捕捉した固体成分を排除機を用いて排除することにより、捕捉部が固体成分により閉塞されることがない。排除機とは、例えば、捕捉部の固体成分を除去するための加圧水蒸気供給機であり、捕捉部を振動させて固体成分を落とすためのハンマーであり、捕捉部に捕捉された固体成分を掻き落とすための掻取り装置である。   With this configuration, the solid component is captured by the capturing unit disposed at the position where the raw material gas is introduced into the catalyst layer, so that the solid component can be prevented from entering the catalyst layer, and the reformer is blocked by the solid component. Is prevented. In addition, by removing the solid component captured by the capturing unit using an excluding machine, the capturing unit is not blocked by the solid component. An excluding machine is, for example, a pressurized steam supply machine for removing the solid component in the capturing part, a hammer for vibrating the capturing part to drop the solid component, and scraping off the solid component captured by the capturing part. It is a scraping device for dropping.

また、請求項４に記載の発明に係る水素製造装置は、例えば図１および図５に示すように、請求項１または請求項２に記載の水素製造装置１において、固体粒子除去部１０（１１０）が、原料ガスＧの流路断面積が変化する流路を有する。   Moreover, the hydrogen production apparatus according to the invention described in claim 4 is the same as that shown in FIGS. 1 and 5, for example, in the hydrogen production apparatus 1 according to claim 1 or 2, wherein the solid particle removing unit 10 (110 ) Has a flow path in which the cross-sectional area of the raw material gas G changes.

このように構成すると、流路断面積が変化するので、原料ガスの流速が変化し、流速が遅くなると固体成分を搬送する力が減少し、固体成分が原料ガスに搬送されなくなり、改質器が固体成分により閉塞することが防止される。よって、流路断面積が大断面積へと変化するところで、固体成分が原料ガスから除去される。また、固体成分を除去するのが、流路断面積の相対的に大きな部分であるので、固体成分が堆積したとしても、流路が閉塞されにくい。   With this configuration, since the flow path cross-sectional area changes, the flow rate of the raw material gas changes, and when the flow rate becomes slow, the force to transfer the solid component decreases, and the solid component is not transferred to the raw material gas. Is prevented from being blocked by the solid component. Therefore, the solid component is removed from the source gas when the flow path cross-sectional area changes to a large cross-sectional area. In addition, since the solid component is removed from a relatively large portion of the cross-sectional area of the flow path, even if the solid component is deposited, the flow path is not easily blocked.

また、請求項５に記載の発明に係る水素製造装置は、例えば図１および図６に示すように、請求項１または請求項２に記載の水素製造装置１において、固体粒子除去部１０（１２０）が、原料ガスＧの流れに対し並列に配置された、固体成分Ｘを捕捉する２以上のフィルタ１２３、１２６を有する。   Moreover, the hydrogen production apparatus according to the invention described in claim 5 is, for example, as shown in FIGS. 1 and 6, in the hydrogen production apparatus 1 according to claim 1 or 2, the solid particle removing unit 10 (120 ) Has two or more filters 123 and 126 that capture the solid component X and are arranged in parallel with the flow of the raw material gas G.

このように構成すると、原料ガスの流れに対し並列に配置されたフィルタで固体成分を捕捉するので、改質器に送られる原料ガスからは固体成分が除去され、改質器が固体成分により閉塞することが防止される。また、フィルタが原料ガスの流れに対し並列に配置されるので、一のフィルタで原料ガスから固体成分を除去しつつ、他のフィルタに堆積した固体成分を排除することができ、原料ガスから固体成分を除去するフィルタを交互に交換することにより、流路の閉塞を防止することができる。   With this configuration, since the solid component is captured by the filter arranged in parallel with the flow of the raw material gas, the solid component is removed from the raw material gas sent to the reformer, and the reformer is blocked by the solid component. Is prevented. Further, since the filter is arranged in parallel with the flow of the raw material gas, it is possible to remove the solid component deposited on the other filter while removing the solid component from the raw material gas with one filter, By alternately exchanging the filter for removing the components, the blockage of the flow path can be prevented.

また、請求項６に記載の発明に係る燃料電池発電装置は、例えば図１に示すように、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の水素製造装置１と；製造された水素を導入し、発電を行う燃料電池８０とを備える。   Further, the fuel cell power generator according to the invention of claim 6 includes, for example, as shown in FIG. 1, the hydrogen production apparatus 1 according to any one of claims 1 to 5; And a fuel cell 80 for generating power.

このように構成すると、固体成分を不純物として同伴する原料ガスを用いて、効率よく水素を製造し、製造した水素を用いて発電する燃料電池が提供される。よって、例えばバイオマス原料から得られた原料ガスを用いた燃料電池発電装置を提供することができる。   If comprised in this way, the fuel cell which produces electric power using the produced hydrogen efficiently will be provided using the raw material gas which accompanies a solid component as an impurity. Therefore, for example, a fuel cell power generator using a raw material gas obtained from a biomass raw material can be provided.

本発明に係る炭化水素を含有する原料ガスＧを用いて水素を製造する水素製造装置によれば、原料ガスを改質する改質器と、原料ガス中の固体成分を除去する固体粒子除去部とを備えるので、固体粒子除去部で原料ガス中の固体成分を除去し、改質器に導入される原料ガスは固体成分を同伴しないガスである水素製造装置を提供できる。   According to the hydrogen production apparatus for producing hydrogen using the raw material gas G containing hydrocarbon according to the present invention, a reformer for reforming the raw material gas and a solid particle removing unit for removing solid components in the raw material gas Therefore, it is possible to provide a hydrogen production apparatus in which the solid component in the raw material gas is removed by the solid particle removing unit and the raw material gas introduced into the reformer is a gas not accompanied by the solid component.

また、本発明に係る燃料電池発電装置によれば、上述の水素製造装置と、製造された水素を導入し発電を行う燃料電池とを備えるので、固体成分を不純物として同伴する原料ガスを用いて、効率よく水素を製造し、製造した水素を用いて発電する燃料電池が提供される。   In addition, according to the fuel cell power generation device according to the present invention, since the above-described hydrogen production device and the fuel cell that introduces the produced hydrogen and generates power, the raw material gas that entrains solid components as impurities is used. A fuel cell that efficiently produces hydrogen and generates electric power using the produced hydrogen is provided.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号あるいは類似符号を付し、重複した説明は省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol or a similar code | symbol is attached | subjected to the mutually same or equivalent member, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図１に、水素製造装置１の構成を説明するブロック図を示す。なお、図１は、燃料電池８０も含み、燃料電池発電装置５の構成を説明するブロック図でもあるが、燃料電池８０および燃料電池発電装置５は後で説明することにする。水素製造装置１は、系外のガス化装置９０でガス化された原料ガスＧから固体成分を除去する固体粒子除去部１０と、原料ガスＧを改質反応して還元性ガスＤを製造する改質器２０と、水蒸気Ｓと還元性ガスＤとを導入して電気分解により水素Ｈ２を含む水素ガスｈを製造する電解槽３０と、電解槽３０から排出される排気ガスＥおよび水素ガスｈから熱を回収する熱交換器４２、４４とを、この順序で備える。ガス化装置９０は、廃木材・生ゴミなどバイオマスを原料とし、熱分解により可燃性ガスを製造する装置であるが、例えばメタン発酵等、他の原料からあるいは他のプロセスにより可燃性ガスを製造する装置であってもよい。または、原料ガスＧを他の装置等から搬入してもよい。原料ガスＧは、可燃性ガスであるのが一般的であり、典型的には、炭化水素、一酸化炭素、水素などを含有するガスである。 FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of the hydrogen production apparatus 1. 1 is a block diagram illustrating the configuration of the fuel cell power generation device 5 including the fuel cell 80, but the fuel cell 80 and the fuel cell power generation device 5 will be described later. The hydrogen production apparatus 1 produces a reducing gas D by reforming the raw material gas G with a solid particle removing unit 10 that removes solid components from the raw material gas G gasified by the gasifier 90 outside the system. a reformer 20, and the electrolytic cell 30 to produce hydrogen gas h containing hydrogen H 2 by electrolysis by introducing a reducing gas D and the steam S, the exhaust gas E and hydrogen gas is discharged from the electrolytic cell 30 Heat exchangers 42 and 44 for recovering heat from h are provided in this order. The gasifier 90 is an apparatus for producing combustible gas by pyrolysis using biomass such as waste wood and garbage, but it produces combustible gas from other raw materials or by other processes such as methane fermentation. It may be a device that performs. Alternatively, the source gas G may be carried in from another device or the like. The source gas G is generally a combustible gas, and is typically a gas containing hydrocarbons, carbon monoxide, hydrogen, and the like.

固体粒子除去部１０は、原料ガスＧ中に同伴される固体成分を除去する装置である。バイオマスを原料とし熱分解により製造された原料ガスＧは、固体成分を同伴していることが多い。固体成分とは、例えば、原料中に含まれていた炭素系粒子、熱分解の際に高温環境下で生成した炭素粒子、シロキサンが高温で酸化することにより発生した固体状シリカの粒子や、ガス化装置や配管系などの破片や腐食物、あるいは、微粉化した触媒などである。これらの固体成分は、たとえ原料ガスＧと同一の原料から生じても、原料ガスＧとは区別して固体成分とする。固体成分は、下流の改質器２０において、改質触媒中に滞留し、原料ガスＧの触媒中の流通を妨げ、その結果、改質効率の低下を導く。また、下流の電解槽３０において、電解質膜を閉塞し、電解槽３０での水素製造効率の低下を導く。そのため、改質器２０に送られる原料ガスGから固体粒子である固体成分を除去することは有益である。   The solid particle removing unit 10 is a device that removes solid components entrained in the raw material gas G. In many cases, the raw material gas G produced by pyrolysis using biomass as a raw material is accompanied by a solid component. Solid components include, for example, carbon-based particles contained in raw materials, carbon particles generated in a high-temperature environment during thermal decomposition, solid silica particles generated by oxidation of siloxane at high temperatures, and gas Such as debris and corrosives such as gasification equipment and piping systems, or finely divided catalyst. Even if these solid components are generated from the same raw material as the raw material gas G, they are distinguished from the raw material gas G to be solid components. The solid component stays in the reforming catalyst in the downstream reformer 20 and prevents the flow of the raw material gas G in the catalyst, resulting in a decrease in reforming efficiency. Further, in the downstream electrolytic cell 30, the electrolyte membrane is blocked, leading to a decrease in hydrogen production efficiency in the electrolytic cell 30. Therefore, it is beneficial to remove the solid components that are solid particles from the raw material gas G sent to the reformer 20.

改質器２０は、原料ガスＧと水蒸気Ｓとを導入し、不図示の改質触媒を用いた改質反応により炭化水素を分解し、軽質化（小炭素数化）し、また一酸化炭素ＣＯや水素Ｈ２に転換し、還元性ガスＤとする。炭化水素が軽質化されることにより、原料ガスＧは炭素析出反応などが生じにくくなる。還元性ガスＤの主な成分は、例えば、メタンＣＨ４、一酸化炭素ＣＯ、水素Ｈ２などである。改質反応は、例えば４００℃〜７００℃の高温で行われる反応である。 The reformer 20 introduces the raw material gas G and the steam S, decomposes hydrocarbons by a reforming reaction using a reforming catalyst (not shown), reduces the weight (reduces the number of carbon atoms), and carbon monoxide. It is converted to CO or hydrogen H 2 to obtain reducing gas D. By reducing the weight of the hydrocarbon, the source gas G is less likely to cause a carbon deposition reaction or the like. The main components of the reducing gas D are, for example, methane CH 4 , carbon monoxide CO, hydrogen H 2 and the like. The reforming reaction is a reaction performed at a high temperature of 400 ° C. to 700 ° C., for example.

電解槽３０は、還元性ガスＤをアノード室３４に、水蒸気Ｓをカソード室３６に導入し、水蒸気Ｓを電気分解して、水素ガスｈを製造する装置である。カソード室３６の水蒸気Ｓは、電気分解することにより水素Ｈ２と酸素イオンＯ２−とに分解される。酸素イオンＯ２−は、アノード室３４とカソード室３６との間に配置された固体電解質膜３２を浸透して、アノード室３４に至る。アノード室３４において、酸素イオンＯ２−は還元性ガスＤと酸化反応を生じ、還元性ガスＤを酸化して排ガスＥとなる。例えば、還元性ガスＤとしてのメタンＣＨ４と反応して二酸化炭素ＣＯ２と水Ｈ２Ｏとになり、還元性ガスＤとしての一酸化炭素ＣＯと反応して二酸化炭素ＣＯ２になり、還元性ガスＤとしての水素Ｈ２と反応して水Ｈ２Ｏになる。固体電解質膜３２のイオン伝導性は高温になるほど良くなるので、電解槽３０は、例えば５００℃〜１１００℃の高温で使用される。このように酸素イオンＯ２−がカソード室３６からアノード室３４に固体電解質膜３２を浸透し移動するので、電解槽３０のアノードとカソードに印加する電解電圧を小さくすることができ、低電圧・低電力消費量で効率よく水素を製造することができる。なお、電解槽３０は、上述の固体電解質膜３２を隔膜とするタイプでなく、如何なるタイプの電解槽であってもよい。 The electrolytic cell 30 is an apparatus for producing hydrogen gas h by introducing the reducing gas D into the anode chamber 34 and the water vapor S into the cathode chamber 36 and electrolyzing the water vapor S. The water vapor S in the cathode chamber 36 is decomposed into hydrogen H 2 and oxygen ions O 2− by electrolysis. Oxygen ion O 2− penetrates through the solid electrolyte membrane 32 disposed between the anode chamber 34 and the cathode chamber 36 and reaches the anode chamber 34. In the anode chamber 34, the oxygen ions O 2− undergo an oxidation reaction with the reducing gas D and oxidize the reducing gas D to become exhaust gas E. For example, it reacts with methane CH 4 as the reducing gas D to become carbon dioxide CO 2 and water H 2 O, reacts with carbon monoxide CO as the reducing gas D to become carbon dioxide CO 2 , and is reduced. It reacts with hydrogen H 2 as the property gas D to become water H 2 O. Since the ionic conductivity of the solid electrolyte membrane 32 improves as the temperature increases, the electrolytic cell 30 is used at a high temperature of, for example, 500 ° C. to 1100 ° C. In this way, oxygen ions O 2− penetrate and move through the solid electrolyte membrane 32 from the cathode chamber 36 to the anode chamber 34, so that the electrolysis voltage applied to the anode and cathode of the electrolytic cell 30 can be reduced, and the low voltage / Hydrogen can be produced efficiently with low power consumption. The electrolytic cell 30 is not limited to the type using the solid electrolyte membrane 32 as a diaphragm, but may be any type of electrolytic cell.

アノード室３４には熱交換器４２が接続し、カソード室３６には熱交換器４４が接続する。２つの熱交換器４２、４４は、電解槽３０から高温のまま排出される排ガスＥおよび水素ガスｈの熱を回収する装置で、プレート型熱交換器が好適に用いられるが、シェルアンドチューブ型熱交換器、二重管型熱交換器等、如何なる熱交換器であっても良い。熱交換器４２、４４で回収した熱は、水蒸気Ｓを加熱する加熱源、ガス化装置９０を加熱する加熱源あるいは原料ガスＧを加熱する加熱源として用いるのが一般的である。しかし、回収した熱を他の用途に用いても良く、あるいは、例えば固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）用の燃料とするなど水素ガスｈを高温環境で利用する場合などには、熱交換器４２あるいは熱交換器４４は備えていなくてもよい。   A heat exchanger 42 is connected to the anode chamber 34, and a heat exchanger 44 is connected to the cathode chamber 36. The two heat exchangers 42 and 44 are devices for recovering the heat of the exhaust gas E and the hydrogen gas h discharged from the electrolytic cell 30 at a high temperature, and a plate-type heat exchanger is preferably used. Any heat exchanger such as a heat exchanger, a double tube heat exchanger, or the like may be used. The heat recovered by the heat exchangers 42 and 44 is generally used as a heating source for heating the steam S, a heating source for heating the gasifier 90 or a heating source for heating the raw material gas G. However, the recovered heat may be used for other applications, or when using hydrogen gas h in a high temperature environment, for example, as a fuel for a solid oxide fuel cell (SOFC), a heat exchanger. 42 or the heat exchanger 44 may not be provided.

続いて、図１を参照して水素製造装置１の作用について説明する。バイオマスなどの原料をガス化装置９０で、例えば５００℃の高温で熱分解し、炭化水素を含有する可燃性ガスとしての原料ガスＧを製造する。原料ガスＧには、原料中にあった炭素系粒子等の固体成分が同伴されている。原料ガスＧは、ガス化装置９０から例えば５００℃の高温のまま排出される。原料ガスＧは、固体粒子除去部１０に導かれ、そこで原料ガスＧに同伴された固体成分が除去される。固体成分を除去された原料ガスＧは、改質器２０に送られる。改質器２０では、高温下での原料ガスＧと水蒸気Ｓとの改質触媒を用いた改質反応により、原料ガスＧに含まれる炭化水素の炭素量が小さくなった還元性ガスＤが製造される。すなわち、ガス化装置９０から排出された原料ガスＧから固体成分は除去するものの温度を低下せずに、原料ガスＧを高温で改質反応が行われる改質器２０に送るので、熱を無駄にせずエネルギー効率を低下させることがない。   Next, the operation of the hydrogen production apparatus 1 will be described with reference to FIG. A raw material such as biomass is pyrolyzed with a gasifier 90 at a high temperature of, for example, 500 ° C. to produce a raw material gas G as a combustible gas containing hydrocarbons. The source gas G is accompanied by solid components such as carbon-based particles in the source material. The source gas G is discharged from the gasifier 90 with a high temperature of, for example, 500 ° C. The raw material gas G is guided to the solid particle removing unit 10 where the solid components accompanying the raw material gas G are removed. The raw material gas G from which the solid component has been removed is sent to the reformer 20. The reformer 20 produces a reducing gas D in which the amount of hydrocarbon carbon contained in the source gas G is reduced by a reforming reaction using a reforming catalyst of the source gas G and steam S at a high temperature. Is done. That is, although the solid component is removed from the raw material gas G discharged from the gasifier 90, the raw material gas G is sent to the reformer 20 where the reforming reaction is performed at a high temperature without reducing the temperature. Without reducing energy efficiency.

還元性ガスＤは、改質器２０から電解槽３０のアノード室３４に高温のまま送られる。電解槽３０のカソード室３６には、水蒸気Ｓが導入される。カソード室３６に導入される水蒸気Ｓは、改質器２０で用いられる水蒸気Ｓと同じものであってもよい。同じ水蒸気を用いることにより、水蒸気発生装置、配管などが共用でき、温度や圧力を変化させるための装置、例えばオリフィス等が不要となるので、装置を簡略化できる。水蒸気Ｓは、電解槽３０で電気分解され、水素Ｈ２を生成する。水蒸気Ｓの電気分解により生じた酸素イオンＯ２−は固体電解質の隔膜３２を浸透し、還元性ガスＤを酸化する。カソード室３６からは、電気分解された水素Ｈ２と残留する水蒸気Ｓとが、水素ガスｈとして搬出され、アノード室３４からは、酸化された還元性ガスを含む排ガスＥが搬出される。ここで、カソード室３６の水素ガスｈを搬出する経路に、水素Ｈ２だけを透過する水素分離膜（不図示）を配設してもよい。水素分離膜を備えることにより、電解槽３０から排出される水素ガスｈの水素濃度が極めて高くなると共に、カソード室３６に導入された水蒸気Ｓがほぼ１００％水素Ｈ２を製造するのに消費され、水蒸気Ｓの使用効率が高まる。 The reducing gas D is sent from the reformer 20 to the anode chamber 34 of the electrolytic cell 30 at a high temperature. Steam S is introduced into the cathode chamber 36 of the electrolytic cell 30. The steam S introduced into the cathode chamber 36 may be the same as the steam S used in the reformer 20. By using the same water vapor, it is possible to share a water vapor generating device, piping, and the like, and a device for changing temperature and pressure, such as an orifice, is not necessary, so that the device can be simplified. The water vapor S is electrolyzed in the electrolytic cell 30 to generate hydrogen H 2 . Oxygen ions O 2− generated by electrolysis of the water vapor S permeate the diaphragm 32 of the solid electrolyte and oxidize the reducing gas D. From the cathode chamber 36, the electrolyzed hydrogen H 2 and the remaining water vapor S are carried out as hydrogen gas h, and the exhaust gas E containing oxidized reducing gas is carried out from the anode chamber 34. Here, a hydrogen separation membrane (not shown) that allows only hydrogen H 2 to pass through may be disposed in the path for carrying out the hydrogen gas h in the cathode chamber 36. By providing the hydrogen separation membrane, the hydrogen concentration of the hydrogen gas h discharged from the electrolytic cell 30 becomes extremely high, and the water vapor S introduced into the cathode chamber 36 is consumed to produce almost 100% hydrogen H 2. The use efficiency of water vapor S is increased.

電解槽３０を出た水素ガスｈは、熱交換器４４で熱を回収され後段の装置に送られる。また、電解槽３０を出た排ガスＥは、熱交換器４２で熱を回収され、大気に開放され、あるいは、後段の排ガス処理装置に送られる。水素製造装置１によれば、原料ガスＧ中の固体成分を固体粒子除去部１０で除去した後、改質器２０へ送り還元性ガスＤを製造し、還元性ガスＤを電解槽３０に送り、水素ガスｈを製造する。したがって、原料ガスＧが、バイオマスを原料として熱分解されたガスで、固体成分を同伴していても、改質器２０の上流で原料ガスＧから固体成分が除去されるので、改質触媒において固体成分により原料ガスＧ（還元性ガスＤ）の流路が閉塞することが防止され、また、電解槽３０の固体電解質の隔膜３２が固体成分により閉塞することも防止される。   The hydrogen gas h exiting the electrolytic cell 30 is recovered by the heat exchanger 44 and sent to a subsequent apparatus. Further, the exhaust gas E exiting the electrolytic cell 30 is recovered by the heat exchanger 42 and released to the atmosphere, or is sent to a subsequent exhaust gas treatment device. According to the hydrogen production apparatus 1, after the solid component in the raw material gas G is removed by the solid particle removing unit 10, the reducing gas D is sent to the reformer 20, and the reducing gas D is sent to the electrolytic cell 30. Then, hydrogen gas h is produced. Therefore, even if the raw material gas G is a pyrolyzed gas using biomass as a raw material and accompanied by a solid component, the solid component is removed from the raw material gas G upstream of the reformer 20. The solid component prevents the flow path of the source gas G (reducing gas D) from being blocked, and prevents the solid electrolyte diaphragm 32 of the electrolytic cell 30 from being blocked by the solid component.

これまでの説明では、水素製造装置１は、改質器２０で原料ガスGを改質して還元性ガスＤとし、電解槽３０で還元性ガスＤと水蒸気Ｓとを導入し電気分解により水素Ｈ２を製造する高温水蒸気電解による水素製造装置として説明したが、水蒸気改質により水素Ｈ２を製造しもよい。水蒸気改質により水素Ｈ２を製造する水素製造装置では、改質器２０で水蒸気改質することにより水素を多く含有する水素ガスｈが製造され、電解槽３０は不要となる。水蒸気改質による水素製造装置であっても、固体粒子除去装置１０により固体成分が除去された原料ガスＧが改質器２０に供給されることで、改質器２０の改質触媒中に固体成分が滞留することが防止され、原料ガスＧの触媒中の流通が妨げられず、改質効率の低下を防ぐことができる。 In the description so far, the hydrogen production apparatus 1 reforms the raw material gas G by the reformer 20 to obtain the reducing gas D, introduces the reducing gas D and the water vapor S in the electrolytic bath 30, and performs hydrogenation by electrolysis. It has been described as a hydrogen production apparatus by high-temperature steam electrolysis to produce H 2, may produce a hydrogen H 2 by steam reforming. Hydrogen production apparatus for producing hydrogen H 2 by steam reforming, hydrogen gas h is produced containing a large amount of hydrogen by steam reforming in the reformer 20, the electrolytic cell 30 is not required. Even in a hydrogen production apparatus by steam reforming, the raw material gas G from which the solid components have been removed by the solid particle removing apparatus 10 is supplied to the reformer 20, so that the solid gas is contained in the reforming catalyst of the reformer 20. It is possible to prevent the components from staying, the flow of the raw material gas G in the catalyst is not hindered, and a reduction in reforming efficiency can be prevented.

次に、図２〜図６を参照して、固体粒子除去部１０（図１参照）の実施例を詳細に説明する。図２〜図６中の上下は、実際に固体粒子除去部１０等を設置する上下方向に対応している。図２は、改質器２０ａの触媒層２８で固体成分Ｘを捕捉し、加圧水蒸気Ｐで捕捉された固体成分Ｘを排除する、改質器２０ａと組み合わされた固体粒子除去部１０を説明する断面図である。改質器２０ａは、容器２２と、容器２２の鉛直下側から原料ガスＧを導入する導入流路２４と、改質された改質ガスＤを容器２２の鉛直上側に排出する排出流路２６とを備え、容器２２の上部に改質触媒が充填された触媒層２８を有する。容器２２の触媒層２８の下部は、空間となっている。触媒層２８は、改質触媒をスクリーン（不図示）で支えており、改質触媒は典型的にはアルミナＡｌ２Ｏ３にルテニウムＲｕやニッケルＮｉを担持した粒径２〜５ｍｍ程度のほぼ球形の粒子で、スクリーンは触媒の粒径以下で触媒が脱落しない程度の荒さを持つステンレス製メッシュである。なお、スクリーンはさらに目の細かなメッシュを使用し、原料ガスＧ中の固体成分Ｘが通過することがないようにしてもよい。また、スクリーンはメッシュでなく、改質触媒を支持し、かつ、原料ガスＧが流通できる他の構成、例えば多孔質板であってもよい。 Next, an embodiment of the solid particle removing unit 10 (see FIG. 1) will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 6 corresponds to the vertical direction in which the solid particle removing unit 10 and the like are actually installed. FIG. 2 illustrates the solid particle removing unit 10 combined with the reformer 20a that captures the solid component X with the catalyst layer 28 of the reformer 20a and excludes the solid component X captured with the pressurized steam P. It is sectional drawing. The reformer 20 a includes a container 22, an introduction flow path 24 for introducing the raw material gas G from the vertical lower side of the container 22, and a discharge flow path 26 for discharging the reformed reformed gas D to the vertical upper side of the container 22. And a catalyst layer 28 filled with a reforming catalyst in the upper part of the container 22. A lower portion of the catalyst layer 28 of the container 22 is a space. The catalyst layer 28 supports the reforming catalyst with a screen (not shown). The reforming catalyst is typically a substantially spherical shape having a particle diameter of about 2 to 5 mm in which ruthenium Ru or nickel Ni is supported on alumina Al 2 O 3. The screen is a stainless steel mesh having a roughness that is less than the particle size of the catalyst and does not drop off the catalyst. The screen may use a finer mesh so that the solid component X in the raw material gas G does not pass through. Further, the screen may not be a mesh but may be another configuration that supports the reforming catalyst and allows the source gas G to flow, for example, a porous plate.

改質触媒の下端１１、すなわちスクリーンの下の位置で、容器２２の側壁に排除機としての加圧水蒸気ノズル１４が配設される。加圧水蒸気ノズル１４は不図示の加圧水蒸気生成装置に連接し、加圧水蒸気Ｐを改質触媒の下端１１に噴射する構成となっている。また、導入流路２４は、ガス化装置等から改質器２０ａの設置された位置まで水平方向に配設され、容器２２の直下から鉛直上方に曲折し、容器２２の下端に接続する。導入流路２４が容器２２の直下で上方に曲折する曲がり部にはＴ字管が用いられ、Ｔ字管の他端は、鉛直下方を向き、その下で固体粒子回収箱１２に連接する。   At the lower end 11 of the reforming catalyst, that is, at a position below the screen, a pressurized steam nozzle 14 as an excluding machine is disposed on the side wall of the container 22. The pressurized steam nozzle 14 is connected to a not-shown pressurized steam generator, and is configured to inject pressurized steam P onto the lower end 11 of the reforming catalyst. The introduction flow path 24 is disposed in the horizontal direction from the gasifier or the like to the position where the reformer 20 a is installed, and bends vertically from directly below the container 22 to connect to the lower end of the container 22. A T-shaped tube is used at a bent portion where the introduction flow path 24 bends directly under the container 22, and the other end of the T-shaped tube faces vertically downward, and is connected to the solid particle recovery box 12 under the T-shaped tube.

続いて、改質器２０ａと組み合わされた固体粒子除去部の作用を説明する。原料ガスＧは、導入流路２４を水平に、そして鉛直上方に流れ、容器２２に下端から流入する。原料ガスＧは、容器２２中を上昇し、不図示の水蒸気ノズルから導入される水蒸気Ｓ（図１参照）と混合し、触媒層２８に至る。原料ガスＧが、触媒層２８に流入しようとすると、原料ガスＧ中の固体成分Ｘは充填された改質触媒の隙間に入り込むことができず、触媒層２８の下端１１にて捕捉される。すなわち、触媒層２８の下端１１が捕捉部となる。固体成分Ｘを同伴しなくなったまたは固体成分Ｘの同伴が大幅に減少された原料ガスＧは、触媒層２８に流入し、水蒸気Ｓと共に改質触媒の下で改質反応し、還元性ガスＤとなる。還元性ガスＤは、触媒層２８を上方に通過し、容器２２の上端の排出流路２６から流出する。   Next, the operation of the solid particle removing unit combined with the reformer 20a will be described. The source gas G flows horizontally and vertically upward in the introduction flow path 24 and flows into the container 22 from the lower end. The raw material gas G rises in the container 22, mixes with water vapor S (see FIG. 1) introduced from a water vapor nozzle (not shown), and reaches the catalyst layer 28. When the raw material gas G attempts to flow into the catalyst layer 28, the solid component X in the raw material gas G cannot enter the gaps of the filled reforming catalyst and is captured at the lower end 11 of the catalyst layer 28. That is, the lower end 11 of the catalyst layer 28 becomes a capturing part. The raw material gas G that is no longer accompanied by the solid component X or greatly reduced in the entrainment of the solid component X flows into the catalyst layer 28 and undergoes a reforming reaction under the reforming catalyst together with the steam S, and the reducing gas D It becomes. The reducing gas D passes through the catalyst layer 28 and flows out from the discharge channel 26 at the upper end of the container 22.

上記の運転において、触媒層２８の下端１１、すなわち捕捉部１１で、固体成分Ｘはスクリーンあるいは改質触媒の粒子の間を通過することができず、堆積する。固体成分Ｘの堆積量が多くなると、捕捉部１１において原料ガスＧおよび水蒸気Ｓが流れにくくなる。あるいは、流路が閉塞される。そこで、ある程度固体成分Ｘが堆積すると、原料ガスＧや水蒸気Ｓの導入を止め、加圧水蒸気ノズル１４から捕捉部１１に加圧水蒸気Ｐを噴射する。加圧水蒸気ノズル１４は、図２に示すように容器２２の側壁に固定したノズルでもよいが、ノズル先端が捕捉部１１の下部を移動し、加圧水蒸気Ｐを噴射する位置を変えることができる構成としてもよい。加圧水蒸気Ｐの噴射を受けると、堆積した固体成分Ｘは加圧水蒸気Ｐの急速な流れと共に捕捉部１１から容器２２の触媒層２８の下部の空間に飛散する。飛散した固体成分Ｘは、自重により落下する。固体成分Ｘは触媒層２８の下部の空間で落下することにより、導入流路２４の鉛直方向に配設された部分に落ち込む。固体成分Ｘは、Ｔ字管の部分でもそのまま落下し、導入流路２４の水平方向に配設された方向ではなく、鉛直に配設された固体粒子回収箱１２に収納される。固体粒子回収箱１２に収納された固体成分Ｘは、その後に導入流路２４から原料ガスＧが送られるようになっても、固体粒子回収箱１２中から出ることはなく、固体成分Ｘを原料ガスＧから排除することができる。   In the above operation, the solid component X cannot pass between the particles of the screen or the reforming catalyst but is deposited at the lower end 11 of the catalyst layer 28, that is, the capturing unit 11. When the deposition amount of the solid component X increases, the raw material gas G and the water vapor S hardly flow in the capturing unit 11. Alternatively, the flow path is closed. Therefore, when the solid component X is deposited to some extent, the introduction of the raw material gas G and the water vapor S is stopped, and the pressurized water vapor P is injected from the pressurized water vapor nozzle 14 to the capturing unit 11. As shown in FIG. 2, the pressurized steam nozzle 14 may be a nozzle fixed to the side wall of the container 22, but the nozzle tip moves under the capture unit 11 and can change the position where the pressurized steam P is injected. Also good. When the pressurized steam P is jetted, the deposited solid component X is scattered from the trap 11 to the space below the catalyst layer 28 of the container 22 together with the rapid flow of the pressurized steam P. The scattered solid component X falls due to its own weight. The solid component X falls into a portion disposed in the vertical direction of the introduction flow path 24 by dropping in a space below the catalyst layer 28. The solid component X falls as it is in the T-shaped tube portion, and is stored in the solid particle recovery box 12 arranged vertically instead of the direction arranged in the horizontal direction of the introduction flow path 24. The solid component X stored in the solid particle recovery box 12 does not come out of the solid particle recovery box 12 even if the raw material gas G is subsequently sent from the introduction flow path 24. It can be excluded from the gas G.

図２に示す実施例では、上記説明から分かるように、固体粒子除去部１０（図１参照）は、捕捉部１１、加圧水蒸気ノズル１４（および加圧水蒸気生成装置、配管）並びに固体粒子回収箱１２を備えている。この場合、捕捉部１１が、触媒層２８へ原料ガスＧを導入する位置である触媒層２８の下端であるので、固体粒子除去部１０が触媒層２８へ原料ガスＧを導入する位置に配置されていることになる。上記の説明では、捕捉部１１に堆積した固体成分Ｘを排除するのに加圧水蒸気Ｐを噴射するものとして説明した。加圧水蒸気Ｐを用いると、加圧水蒸気Ｐが容器２２内に残留しても、改質反応に用いられる水蒸気Ｓと一緒になり改質反応に用いられるので好適である。しかし、噴射する気体は加圧水蒸気Ｐ以外の気体であってもよく、例えば、窒素等の不活性なガスは、容器２２内に残留した気体が改質反応、あるいは、還元性ガスＤの酸化反応に影響することがないので、好適に用いられる。   In the embodiment shown in FIG. 2, as can be seen from the above description, the solid particle removing unit 10 (see FIG. 1) includes the trapping unit 11, the pressurized steam nozzle 14 (and the pressurized steam generating device and piping), and the solid particle recovery box 12. It has. In this case, since the capturing unit 11 is the lower end of the catalyst layer 28 where the source gas G is introduced into the catalyst layer 28, the solid particle removing unit 10 is disposed at a position where the source gas G is introduced into the catalyst layer 28. Will be. In the above description, it has been described that the pressurized water vapor P is injected to exclude the solid component X accumulated in the capturing unit 11. When the pressurized steam P is used, even if the pressurized steam P remains in the container 22, it is suitable because it is used for the reforming reaction together with the steam S used for the reforming reaction. However, the gas to be injected may be a gas other than the pressurized water vapor P. For example, an inert gas such as nitrogen is used for the reforming reaction of the gas remaining in the container 22 or the oxidation reaction of the reducing gas D. It is preferably used because it does not affect.

次に、図３は、改質器２０ｂの触媒層２８の下端の捕捉部１１で固体成分Ｘを捕捉し、容器２２を振動させることにより捕捉した固体成分Ｘを排除する、改質器２０ｂと組み合わされた固体粒子除去部１０（図１参照）を説明する断面図である。容器２２、触媒層２８および改質触媒、スクリーン並びに導入流路２４、固体成分回収箱１２、排出流路２６は、図２に示した実施例と同様であるので、重複する説明は省略し、相違点のみを説明する。改質器２０ｂでは、容器２２に加圧水蒸気ノズル１４が配設されず、容器２２に衝撃力を与え、容器２２全体を振動させる振動励起器としてのハンマー１６を備えている。ハンマー１６は、容器２２に振動を与え、容器２２が振動することによって、触媒層２８が振動し、その結果、触媒層２８の下端の捕捉部１１が振動することにより、捕捉部１１に堆積した固体成分Ｘを揺り落とすための器具である。典型的には、原料ガスＧを流通しながら、周期的にハンマー１６で容器２２を打撃することにより、固体成分１１の捕捉部１１への堆積を防止する。あるいは、固体成分Ｘが捕捉部１１に大量に堆積し、原料ガスＧの流通が悪くなったときに、原料ガスＧの導入を一時的に停止し、ハンマー１６で容器２２を打撃し、その結果生ずる捕捉部１１の振動により、堆積した固体成分Ｘを落下させてもよい。落下した固体成分は、触媒層２８の下部の空間に飛散する。飛散した固体成分Ｘが、導入流路２４を逆流し、Ｔ字管で鉛直下方に落下し、固体成分回収箱１２に収納されるのは、図２に示した実施例と同じである。   Next, FIG. 3 shows the reformer 20b that captures the solid component X by the capturing unit 11 at the lower end of the catalyst layer 28 of the reformer 20b, and eliminates the captured solid component X by vibrating the container 22. It is sectional drawing explaining the combined solid particle removal part 10 (refer FIG. 1). The container 22, the catalyst layer 28 and the reforming catalyst, the screen and the introduction flow path 24, the solid component recovery box 12, and the discharge flow path 26 are the same as those in the embodiment shown in FIG. Only the differences will be described. In the reformer 20b, the pressurized steam nozzle 14 is not disposed in the container 22, but is provided with a hammer 16 as a vibration exciter that applies an impact force to the container 22 and vibrates the entire container 22. The hammer 16 gives vibration to the container 22, and the catalyst layer 28 vibrates when the container 22 vibrates. As a result, the trapping part 11 at the lower end of the catalyst layer 28 vibrates and accumulates on the trapping part 11. It is a device for shaking off the solid component X. Typically, while the raw material gas G is circulated, the container 22 is periodically struck by the hammer 16 to prevent the solid component 11 from being deposited on the capturing unit 11. Alternatively, when a large amount of the solid component X accumulates in the capturing unit 11 and the distribution of the raw material gas G becomes poor, the introduction of the raw material gas G is temporarily stopped, and the container 22 is hit with the hammer 16, and as a result The deposited solid component X may be dropped by the vibration of the capturing unit 11 that occurs. The dropped solid component is scattered in the space below the catalyst layer 28. The scattered solid component X flows backward in the introduction flow path 24, falls vertically downward by the T-shaped tube, and is stored in the solid component recovery box 12 as in the embodiment shown in FIG.

図３では、ハンマー１６として、ハンマーヘッドを下方にしたハンマー１６が揺動して容器２２の側壁を打撃し、振動を励起するように示されている。ハンマー１６を揺動する手段は、周知の技術を用いることができる。なお、ハンマー１６で容器２２を打撃し振動を励起するのは、他の構成であってもよい。また、振動を励起する振動励起器は、ハンマー１６ではなく、例えばバネの付勢を解放することによりバネの一端が容器２２の側壁を打撃して振動を励起する構成でもよく、電磁エネルギーにより容器２２に振動を励起してもよい。図３に示す実施例では、上記説明から分かるように、固体粒子除去部１０（図１参照）は、捕捉部１１および固体成分回収箱１２と排除機としてのハンマー１６とを備えている。   In FIG. 3, the hammer 16 with the hammer head lowered is shown as swinging to strike the side wall of the container 22 and excite the vibration. A well-known technique can be used for the means for swinging the hammer 16. It should be noted that another configuration may be used for exciting the vibration by hitting the container 22 with the hammer 16. Further, the vibration exciter for exciting vibration may be configured to excite vibration by releasing the bias of the spring instead of the hammer 16 so that one end of the spring strikes the side wall of the container 22. The vibration may be excited at 22. In the embodiment shown in FIG. 3, as can be seen from the above description, the solid particle removing unit 10 (see FIG. 1) includes a capturing unit 11, a solid component recovery box 12, and a hammer 16 as an excluding machine.

次に、図４は、改質器２０ｃの触媒層２８の下端の捕捉部１１で固体成分Ｘを捕捉し、捕捉部１１に堆積した固体成分Ｘを掻き落とすための掻き取り装置１８を用いた固体粒子除去部１０（図１参照）を説明する断面図である。容器２２、触媒層２８および改質触媒、スクリーン並びに導入流路２４、固体成分回収箱１２、排出流路２６は、図２に示した実施例と同様であるので、重複する説明は省略し、相違点のみを説明する。改質器２０ｃでは、容器２２に加圧水蒸気ノズル１４が配設されず、捕捉部１１に堆積した固体成分を機械的に掻き取る掻き取り装置１８を備える。掻き取り装置１８は、捕捉部１１の直下に配置され、捕捉部１１を、具体的にはスクリーンの下面を掻く爪を有する。爪は、爪を移動するアーム（不図示）あるいはレールを走行する移動具（不図示）に保持され、捕捉部１１の略全面を移動する。爪の形状は、捕捉部１１に堆積した固体成分Ｘを掻き取れる構造であればよく、１枚のヘラのような形状であっても、熊手のように複数の細い爪を有していてもよい。捕捉部１１に固体成分Ｘが堆積すると、掻き取り装置１８の爪が捕捉部１１の面に沿って移動しながら、固体成分Ｘを掻き取る。掻き取られることにより、堆積した固体成分Ｘは落下し、触媒層２８の下部の空間に飛散する。飛散した固体成分Ｘは、導入流路２４を逆流し、Ｔ字管で鉛直下方に落下し、固体成分回収箱１２に収納されるのは、図２に示した実施例と同じである。   Next, FIG. 4 uses a scraping device 18 for capturing the solid component X by the capturing unit 11 at the lower end of the catalyst layer 28 of the reformer 20 c and scraping off the solid component X deposited on the capturing unit 11. It is sectional drawing explaining the solid particle removal part 10 (refer FIG. 1). The container 22, the catalyst layer 28 and the reforming catalyst, the screen and the introduction flow path 24, the solid component recovery box 12, and the discharge flow path 26 are the same as those in the embodiment shown in FIG. Only the differences will be described. The reformer 20 c is provided with a scraping device 18 that mechanically scrapes the solid component deposited on the capturing unit 11 without the pressurized steam nozzle 14 being disposed in the container 22. The scraping device 18 is disposed directly below the capturing unit 11 and has a claw that scrapes the capturing unit 11, specifically, the lower surface of the screen. The claw is held by an arm (not shown) that moves the claw or a moving tool (not shown) that travels on the rail, and moves on substantially the entire surface of the capturing unit 11. The shape of the nail may be a structure that can scrape off the solid component X deposited on the capturing unit 11, even if it has a shape like a single spatula or a plurality of thin nails like a rake. Good. When the solid component X accumulates on the capturing unit 11, the claw of the scraping device 18 scrapes off the solid component X while moving along the surface of the capturing unit 11. By being scraped off, the deposited solid component X falls and scatters in the space below the catalyst layer 28. The scattered solid component X flows backward through the introduction flow path 24, falls vertically downward by the T-shaped tube, and is stored in the solid component recovery box 12 as in the embodiment shown in FIG.

上記の説明では、堆積した固体成分Ｘを爪で掻き取るものとして説明し、爪は掻き取りに適するように、例えば金属製の剛な構造であるのが一般的である。しかし、例えばブラシあるいは刷毛のように、柔軟性を有するもので、捕捉部１１に堆積した固体成分Ｘを掻き取り、あるいは、捕捉部１１をなでることにより、固体成分Ｘを落下させてもよく、このような構成も、掻き取り装置１８の範疇に含まれるものとする。ブラシや刷毛のように柔軟性のあるもので固体成分Ｘを落下させると、スクリーンを爪で痛めることがない。しかし、剛な爪で掻き取ることにより、硬く堆積した固体成分Ｘも排除することができるので、排除する能力は高くなる。また、捕捉部１１を掻き取るのは、固体成分Ｘの堆積した後でなく、連続的にあるいは短周期で掻き取ってもよい。特に刷毛のような柔らかい素材で掻き取るときには、固体成分Ｘが捕捉部１１で堆積し固化する前に掻き取るのがよい。図４に示す実施例では、上記説明から分かるように、固体粒子除去部１０（図１参照）は、捕捉部１１および固体成分回収箱１２と排除機としての掻き取り装置１８とを備えている。   In the above description, it is assumed that the deposited solid component X is scraped off with a nail, and the nail is generally a metal rigid structure so as to be suitable for scraping. However, for example, it has flexibility such as a brush or a brush, and the solid component X deposited on the capturing unit 11 may be scraped off or the capturing unit 11 may be stroked to drop the solid component X. Such a configuration is also included in the category of the scraping device 18. If the solid component X is dropped with a flexible material such as a brush or a brush, the screen will not be damaged by the nail. However, by scraping with a rigid nail, the solid component X that is hardly deposited can also be eliminated, so that the ability to eliminate becomes high. The capturing unit 11 may be scraped continuously or in a short cycle instead of after the solid component X is deposited. In particular, when scraping with a soft material such as a brush, it is preferable to scrape before the solid component X accumulates and solidifies in the capturing unit 11. In the embodiment shown in FIG. 4, as can be seen from the above description, the solid particle removing unit 10 (see FIG. 1) includes a capturing unit 11, a solid component recovery box 12, and a scraping device 18 as an excluding machine. .

次に、図５および図６を参照して、改質器２０（図１参照）とは別体に構成された固体粒子除去部１０（図１参照）の実施例を説明する。図５は、原料ガスＧの流路断面積が変化する流路で固体を除去する固体粒子除去部１１０の断面図である。固体粒子除去部１１０では、固体成分Ｘを同伴する原料ガスＧが、細い流路１１２から太い流路１１４へ流れる。細い流路１１２から太い流路１１４へ至ることにより、流路断面積が急激に大きくなり、原料ガスＧの流速は急激に低下する。流速が低下することにより、原料ガスＧが固体成分Ｘを搬送する能力が低下し、その結果、固体成分Ｘは原料ガスＧに同伴せず、太い流路１１４で落下する。太い流路１１４を水平に配置することにより、原料ガスＧに同伴せず落下した固体成分Ｘは、太い流路１１４の管底に堆積することになる。太い流路１１４では、管底に固体成分Ｘが堆積しても、断面積の減少は微々たるものであり、原料ガスＧの流速に及ぼす影響はほとんどない。なお、太い流路１１４を水平ではなく、下流側に向けて下方に傾斜させ、流路断面積が変化する位置の近傍にだけ固体成分Ｘが堆積するのを防止してもよい。また、流路断面積が変化する位置の近傍の管底に、あるいは、下流側の管底に固体成分回収箱１２（図２参照）を連接し、固体成分回収箱１２で管底へ落下した固体成分Ｘを収納し、管底への固体成分Ｘの堆積を低減させてもよい。   Next, an embodiment of the solid particle removing unit 10 (see FIG. 1) configured separately from the reformer 20 (see FIG. 1) will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a cross-sectional view of the solid particle removal unit 110 that removes solids in the flow path where the flow path cross-sectional area of the source gas G changes. In the solid particle removing unit 110, the raw material gas G accompanying the solid component X flows from the thin channel 112 to the thick channel 114. By reaching from the narrow channel 112 to the thick channel 114, the channel cross-sectional area increases rapidly, and the flow rate of the source gas G decreases rapidly. As the flow velocity decreases, the ability of the raw material gas G to transport the solid component X decreases, and as a result, the solid component X does not accompany the raw material gas G and falls in the thick channel 114. By disposing the thick channel 114 horizontally, the solid component X that has fallen without being accompanied by the source gas G is deposited on the tube bottom of the thick channel 114. In the thick flow path 114, even if the solid component X is deposited on the bottom of the tube, the reduction in the cross-sectional area is negligible, and there is almost no effect on the flow rate of the raw material gas G. In addition, the thick flow path 114 may be inclined downward toward the downstream side, not horizontally, to prevent the solid component X from being deposited only in the vicinity of the position where the flow path cross-sectional area changes. Further, the solid component recovery box 12 (see FIG. 2) is connected to the tube bottom near the position where the flow path cross-sectional area changes or to the downstream tube bottom, and the solid component recovery box 12 falls to the tube bottom. The solid component X may be stored to reduce the deposition of the solid component X on the tube bottom.

図５では、細い流路１１２と太い流路１１４とが同心（コンセントリック）に接続されているが、異心（エクセントリック）に接続されてもよい。異心に接続されるときには細い流路１１２は、太い流路１１４の上半分、好ましくは管断面の上端付近に接続するのがよい。細い流路１１２が太い流路１１４の管断面の上端付近に接続することにより、太い流路１１４に固体成分Ｘが堆積しても、流路を狭め、一旦堆積した固体成分Ｘが狭められた流路を原料ガスＧが流速を速めて流れることにより、再度原料ガスＧに同伴されてしまうことが防ぎ易い。また、細い流路１１２と太い流路１１４との管底の段差が大きければ、段差の位置に固体成分回収箱１２（図２参照）を連接することもできる。なお、これまでの説明では、太い流路１１２と細い流路１１４とは管路として説明したが、ダクトあるいはコンジットで構成してもよい。また太い流路１１４は、その間で原料ガスＧ中に同伴される固体成分Ｘが除去される長さを有していればよく、その先で再び細い流路となってもよい。図５では管自体の断面が変化しているが、均一の断面の管において、じゃま板等を設置することにより流路を狭める構成としてもよい。   In FIG. 5, the thin channel 112 and the thick channel 114 are concentrically connected, but may be connected eccentrically. When connected eccentrically, the narrow channel 112 should be connected to the upper half of the thick channel 114, preferably near the top of the cross section of the tube. By connecting the thin channel 112 near the upper end of the pipe cross section of the thick channel 114, even if the solid component X is deposited on the thick channel 114, the channel is narrowed and the solid component X once deposited is narrowed. It is easy to prevent the source gas G from being accompanied again by the source gas G flowing through the flow path at a higher flow rate. Moreover, if the step difference of the tube bottom of the thin flow path 112 and the thick flow path 114 is large, the solid component recovery box 12 (see FIG. 2) can be connected to the position of the step. In the above description, the thick channel 112 and the narrow channel 114 have been described as pipes, but they may be configured by ducts or conduits. The thick channel 114 only needs to have a length that allows the solid component X entrained in the source gas G to be removed between them, and may be a narrow channel again after that. In FIG. 5, the cross section of the tube itself is changed, but in a tube having a uniform cross section, a configuration may be adopted in which the flow path is narrowed by installing a baffle plate or the like.

次に、図６は、原料ガスＧの流路に並列に配置された２つのフィルタ１２３、１２６で固体成分Ｘを捕捉し、原料ガスＧから固体成分Ｘを除去する固体粒子除去部１２０の構成断面図である。改質器２０に原料ガスＧを導入する流路２５が２本の並列する流路１２２、１２５に分かれている。２本の流路１２２、１２５にはそれぞれフィルタ１２３、１２６が配設されている。フィルタ１２３、１２６には、原料ガスＧは通過するが、同伴されている固体成分Ｘは通過できないフィルタ要素１２４、１２７が流路断面に備えられている。２本の並列する流路１２３、１２６にそれぞれ閉止弁（不図示）を設置し、あるいは、導入流路２５が２本の並列する流路１２３、１２６に分岐するところに三方弁（不図示）を設置し、２本の並列する流路１２３、１２６のうちいずれかの流路にのみ原料ガスＧが流れるようにする。固体成分Ｘを同伴している原料ガスＧは、２つのフィルタ１２３、１２６のうちいずれかを通過する際に、固体成分Ｘがフィルタ要素１２４、１２７に捕捉され、改質器２０には固体成分Ｘが除去された原料ガスＧが導入される。なお、図６では、触媒層２８が改質器２０の容器２２の下方に形成されているが、触媒層２８は容器の中段あるいは上部に形成されてもよく、あるいは、容器２２中の総てが改質触媒で充填された触媒層２８であってもよい。   Next, FIG. 6 shows the configuration of the solid particle removal unit 120 that captures the solid component X by the two filters 123 and 126 arranged in parallel in the flow path of the raw material gas G and removes the solid component X from the raw material gas G. It is sectional drawing. A flow path 25 for introducing the raw material gas G into the reformer 20 is divided into two parallel flow paths 122 and 125. Filters 123 and 126 are disposed in the two flow paths 122 and 125, respectively. The filters 123 and 126 are provided with filter elements 124 and 127 in the cross section of the flow path, through which the source gas G passes but the entrained solid component X cannot pass. A shut-off valve (not shown) is installed in each of the two parallel flow paths 123 and 126, or a three-way valve (not shown) where the introduction flow path 25 branches into two parallel flow paths 123 and 126. And the raw material gas G flows only through one of the two parallel flow passages 123 and 126. When the raw material gas G accompanying the solid component X passes through one of the two filters 123 and 126, the solid component X is captured by the filter elements 124 and 127, and the reformer 20 A source gas G from which X has been removed is introduced. In FIG. 6, the catalyst layer 28 is formed below the container 22 of the reformer 20, but the catalyst layer 28 may be formed in the middle or upper part of the container, or May be the catalyst layer 28 filled with the reforming catalyst.

フィルタ要素１２４、１２７に固体成分Ｘが捕捉され堆積すると、原料ガスＧの流れ抵抗が増大する。そこで、２つのフィルタ１２３、１２６の内、原料ガスＧが流れていない方のフィルタのフィルタ要素１２４、１２７に堆積した固体成分Ｘを排除する。例えば、フィルタ１２３、１２６の上流側と下流側とに閉止弁（不図示）を設置し、流路１２２、１２５と絶縁した後、フィルタ１２３、１２６を流路１２２、１２５から取り外して、フィルタ要素１２４、１２７を掃除することによりあるいは交換することにより、堆積した固体成分Ｘを排除してもよい。この場合、フィルタ１２３、１２６の上流側と下流側との閉止弁は、２本の並列する流路１２３、１２６のうちいずれかの流路にのみ原料ガスＧが流れるようにするために設置された閉止弁と同一でよい。あるいは、流路１２２、１２５に例えば排ガスＥ（図１参照）などを逆流するように配管（不図示）を接続し、フィルタ１２３、１２６中を排ガスＥを逆流させて、フィルタ要素１２４、１２７に堆積した固体成分Ｘをフィルタ１２３、１２６から流路１２２、１２５に逆流させてもよい。この場合には、流路１２２、１２５を逆流する排ガスＥと固体成分Ｘとを原料ガスＧと混ぜることなく、別の配管（不図示）に流出させる。途中に固体成分回収箱１２（図２参照）を備えて固体成分を収納してもよい。   When the solid component X is trapped and deposited on the filter elements 124 and 127, the flow resistance of the source gas G increases. Therefore, the solid component X deposited on the filter elements 124 and 127 of the filter in which the source gas G does not flow out of the two filters 123 and 126 is excluded. For example, a stop valve (not shown) is installed on the upstream side and the downstream side of the filters 123 and 126, insulated from the flow paths 122 and 125, and then the filters 123 and 126 are removed from the flow paths 122 and 125 to obtain filter elements. The deposited solid component X may be removed by cleaning or replacing 124, 127. In this case, the upstream and downstream shutoff valves of the filters 123 and 126 are installed so that the source gas G flows only through one of the two parallel flow paths 123 and 126. It may be the same as the closing valve. Alternatively, a pipe (not shown) is connected to the flow paths 122 and 125 so that, for example, the exhaust gas E (see FIG. 1) flows backward, and the exhaust gas E flows backward in the filters 123 and 126, to the filter elements 124 and 127. The deposited solid component X may flow backward from the filters 123 and 126 to the flow paths 122 and 125. In this case, the exhaust gas E and the solid component X flowing back through the flow paths 122 and 125 are mixed with the raw material gas G and are allowed to flow out to another pipe (not shown). A solid component recovery box 12 (see FIG. 2) may be provided on the way to store the solid component.

このように、固体粒子除去部１２０では原料ガスを流す２本の並列した流路１２２、１２５と、流路１２２、１２５にそれぞれ配設されたフィルタ１２３、１２６とを備えることにより、一のフィルタ１２３、１２６で原料ガスＧから固体成分Ｘを除去しながら、他のフィルタ要素１２４、１２７に堆積した固体成分Ｘを排除することができるので、原料ガスＧの流れを止めることなく、すなわち、水素製造装置１の運転を停止することなく、フィルタ要素１２４、１２７に堆積した固体成分Ｘを排除できるので、運転効率が高くなる。なお、図６では、原料ガスＧが下方から上方に流れるように図示されているが、固体粒子除去部１２０では原料ガスＧの流れ方向は、上向きでなくてもよく、水平、あるいは下向きであってもよい。   As described above, the solid particle removing unit 120 includes two parallel flow paths 122 and 125 through which the raw material gas flows, and filters 123 and 126 disposed in the flow paths 122 and 125, respectively. Since the solid component X deposited on the other filter elements 124 and 127 can be eliminated while the solid component X is removed from the source gas G by 123 and 126, the flow of the source gas G is not stopped, that is, hydrogen Since the solid component X deposited on the filter elements 124 and 127 can be eliminated without stopping the operation of the manufacturing apparatus 1, the operation efficiency is increased. In FIG. 6, the source gas G is illustrated as flowing from below to above, but in the solid particle removing unit 120, the flow direction of the source gas G does not have to be upward, and is horizontal or downward. May be.

続いて、図１を参照して、これまで説明した水素製造装置１で製造された水素ガスｈを用いて発電を行う燃料電池発電装置５について説明する。なお、水素製造装置１については、既に説明しているので、重複する説明は省略する。水素製造装置１で製造された水素ガスｈが燃料電池８０の燃料極８４に送られる。燃料電池８０の空気極８６には、酸化剤ガスとしての空気Ｏが送られる。燃料電池８０は、燃料極８４と空気極８６との間に高分子電解質膜８２を備えており、燃料極８４の水素ガスｈの水素Ｈ２と、空気極８６の空気Ｏ中の酸素Ｏ２との間の電気化学的反応により、発電が行われる。高分子電解質膜８２を用いた、いわゆる固体高分子型燃料電池は、典型的には８０℃〜１００℃で運転されるので、たとえば５００℃で反応する電解槽３０から排出される水素ガスｈを熱交換器４４で、８０℃〜１００℃に冷却する。さらに、空気Ｏを８０℃〜１００℃に加温するため、水素ガスｈと空気Ｏとの熱交換を行う熱交換器（不図示）を備えてもよい。また、燃料電池として高温域で運転される固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）を利用する場合には、熱交換器による冷却を不要とすることができる。 Next, a fuel cell power generation apparatus 5 that generates power using the hydrogen gas h produced by the hydrogen production apparatus 1 described so far will be described with reference to FIG. In addition, since it has already demonstrated about the hydrogen production apparatus 1, the overlapping description is abbreviate | omitted. Hydrogen gas h produced by the hydrogen production apparatus 1 is sent to the fuel electrode 84 of the fuel cell 80. Air O as an oxidant gas is sent to the air electrode 86 of the fuel cell 80. The fuel cell 80 includes a polymer electrolyte membrane 82 between the fuel electrode 84 and the air electrode 86, and hydrogen H 2 of the hydrogen gas h in the fuel electrode 84 and oxygen O 2 in the air O of the air electrode 86. Electricity is generated by an electrochemical reaction between the two. Since a so-called solid polymer fuel cell using the polymer electrolyte membrane 82 is typically operated at 80 ° C. to 100 ° C., for example, hydrogen gas h discharged from the electrolytic cell 30 that reacts at 500 ° C. The heat exchanger 44 cools to 80 to 100 ° C. Further, in order to heat the air O to 80 ° C. to 100 ° C., a heat exchanger (not shown) that performs heat exchange between the hydrogen gas h and the air O may be provided. Further, when a solid oxide fuel cell (SOFC) operated in a high temperature range is used as a fuel cell, cooling by a heat exchanger can be eliminated.

燃料電池発電装置５では、水素製造装置１を備えているので、バイオマスなどを原料とし、バイオマスを熱分解した熱分解ガスのように固体成分を同伴する原料ガスＧから水素ガスｈを製造し、水素ガスｈを用いて燃料電池８０で発電することができるので、カーボンニュートラルなバイオマスを原料とした、環境に優しく、かつ、効率のよい発電装置となる。なお、上記の説明では、酸化剤ガスとして空気Ｏを用いて説明したが、酸化剤ガスは空気Ｏに限られず、水素ガスｈ中の水素Ｈ２を酸化する酸素Ｏ２を含有するガスであればよく、酸素ガス等も好適に用いられる。さらに、上記の説明では、燃料電池８０は、固体高分子型燃料電池として説明したが、燃料電池は他のいかなるタイプの燃料電池であってもよい。 Since the fuel cell power generation device 5 includes the hydrogen production device 1, the hydrogen gas h is produced from the raw material gas G accompanied by a solid component, such as a pyrolysis gas obtained by pyrolyzing the biomass, using biomass as a raw material, Since power can be generated by the fuel cell 80 using the hydrogen gas h, an environment-friendly and efficient power generation device using carbon neutral biomass as a raw material is obtained. In the above description, air O is used as the oxidant gas. However, the oxidant gas is not limited to air O, and may be a gas containing oxygen O 2 that oxidizes hydrogen H 2 in hydrogen gas h. Oxygen gas or the like is also preferably used. Furthermore, in the above description, the fuel cell 80 has been described as a polymer electrolyte fuel cell, but the fuel cell may be any other type of fuel cell.

本発明による水素製造装置の構成と、水素製造装置で製造された水素を用いて発電を行う燃料電池発電装置を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the structure of the hydrogen production apparatus by this invention, and the fuel cell power generation apparatus which produces electric power using the hydrogen manufactured with the hydrogen production apparatus. 改質器の触媒層で固体成分を捕捉し、加圧水蒸気で捕捉された固体成分を排除する、改質器と組み合わされた固体粒子除去部を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the solid particle removal part combined with the reformer which capture | acquires a solid component with the catalyst layer of a reformer, and excludes the solid component captured with pressurized steam. 改質器の触媒層で固体成分を捕捉し、容器を振動させることにより捕捉した固体成分を排除する、改質器と組み合わされた固体粒子除去部を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the solid particle removal part combined with the reformer which capture | acquires the solid component captured by the catalyst layer of a reformer, and excludes the captured solid component by vibrating a container. 改質器の触媒層で固体成分を捕捉し、捕捉部に堆積した固体成分を掻き落とすための掻き取り装置を用いた固体粒子除去部を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the solid particle removal part using the scraping apparatus for catching a solid component with the catalyst layer of a reformer, and scraping off the solid component deposited on the capture part. 原料ガスの流路断面積が変化する流路で固体を除去する固体粒子除去部の断面図である。It is sectional drawing of the solid particle removal part which removes solid by the flow path from which the flow-path cross-sectional area of source gas changes. 原料ガスの流路に並列に配置された２つのフィルタで固体成分を捕捉し、原料ガスから固体成分を除去する固体粒子除去部の構成断面図である。It is a section view of a solid particle removal unit that captures a solid component with two filters arranged in parallel in the flow path of the raw material gas and removes the solid component from the raw material gas.

符号の説明Explanation of symbols

１ 水素製造装置
５ 燃料電池発電装置
１０、１１０、１２０ 固体粒子除去部
１１ 捕捉部（固体粒子除去部）
１２ 固体粒子回収箱（固体粒子除去部）
１４ 加圧水蒸気ノズル（排除機、固体粒子除去部）
１６ ハンマー（排除機、固体粒子除去部）
１８ 掻き取り装置（排除機、固体粒子除去部）
２０、２０ａ〜ｃ 改質器
２２ 容器
２４ 導入流路
２６ 排出流路
２８ 触媒層
３０ 電解槽
３４ アノード室
３６ カソード室
８０ 燃料電池
８２ 高分子電解質膜
８４ 燃料極
８６ 空気極
１１２ 細い流路
１１４ 太い流路
１２２、１２５ 並列な流路
１２３、１２６ フィルタ
１２４、１２７ フィルタ要素
D 還元性ガス
G 原料ガス
ｈ 水素ガス（水素）
Ｏ 空気（酸化剤）
Ｐ 加圧水蒸気
Ｓ 水蒸気（水）
Ｘ 固体成分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hydrogen production apparatus 5 Fuel cell power generation device 10,110,120 Solid particle removal part 11 Capture part (solid particle removal part)
12 Solid particle recovery box (solid particle removal unit)
14 Pressurized steam nozzle (exclusion machine, solid particle removal unit)
16 Hammer (exclusion machine, solid particle removal unit)
18 Scraping device (exclusion machine, solid particle removal unit)
20, 20a-c Reformer 22 Container 24 Introduction flow path 26 Discharge flow path 28 Catalyst layer 30 Electrolyzer 34 Anode chamber 36 Cathode chamber 80 Fuel cell 82 Polymer electrolyte membrane 84 Fuel electrode 86 Air electrode 112 Narrow flow path 114 Thick Flow path 122, 125 Parallel flow path 123, 126 Filter 124, 127 Filter element
D reducing gas
G Raw material gas h Hydrogen gas (hydrogen)
O air (oxidizer)
P Pressurized steam S Steam (water)
X Solid component

Claims (6)

炭化水素を含有する原料ガスを用いて水素を製造する水素製造装置であって：
原料ガスを改質する改質器と；
前記原料ガス中の固体成分を除去する固体粒子除去部とを備える；
水素製造装置。 A hydrogen production apparatus for producing hydrogen using a raw material gas containing hydrocarbons:
A reformer for reforming the raw material gas;
A solid particle removal unit that removes solid components in the source gas;
Hydrogen production equipment. 前記改質器が、原料ガスを改質して還元性ガスを製造し；
前記還元性ガスと水を導入し、電気分解により水素を製造する電解槽をさらに備える；
請求項１に記載の水素製造装置。 The reformer reforms the raw material gas to produce a reducing gas;
An electrolyzer that introduces the reducing gas and water and produces hydrogen by electrolysis;
The hydrogen production apparatus according to claim 1. 前記改質器は改質触媒が充填された触媒層を有し；
前記固体粒子除去部は、前記触媒層へ前記原料ガスを導入する位置に配置され、前記原料ガス中の固体成分を捕捉する捕捉部と、前記捕捉部で捕捉した固体成分を前記捕捉部から排除する排除機とを有する；
請求項１または請求項２に記載の水素製造装置。 The reformer has a catalyst layer filled with a reforming catalyst;
The solid particle removing unit is disposed at a position where the raw material gas is introduced into the catalyst layer, and captures a solid component in the raw material gas, and excludes the solid component captured by the capturing unit from the capturing unit. With an excluding machine
The hydrogen production apparatus according to claim 1 or 2. 前記固体粒子除去部が、前記原料ガスの流路断面積が変化する流路を有する；
請求項１または請求項２に記載の水素製造装置。 The solid particle removing unit has a flow path in which a flow path cross-sectional area of the source gas changes;
The hydrogen production apparatus according to claim 1 or 2. 前記固体粒子除去部が、前記原料ガスの流れに対し並列に配置された、前記固体成分を捕捉する２以上のフィルタを有する；
請求項１または請求項２に記載の水素製造装置。 The solid particle removing unit has two or more filters arranged in parallel to the flow of the source gas to capture the solid component;
The hydrogen production apparatus according to claim 1 or 2. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の水素製造装置と；
前記製造された水素を導入し、発電を行う燃料電池とを備える；
燃料電池発電装置。
A hydrogen production apparatus according to any one of claims 1 to 5;
A fuel cell that introduces the produced hydrogen and generates electricity;
Fuel cell power generator.
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