JP2009249203A - 燃料電池の燃料水素製造用原燃料の脱硫システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】常温脱硫器と水添脱硫器とを並列に配置するとともに、原燃料導入管を二つに分岐し、原燃料導入管を分岐した一方の分岐管を常温脱硫器に連結するとともに、他方の分岐管を水添脱硫器に連結し、常温脱硫器に連結した一方の分岐管に第1の開閉弁を配置するとともに、常温脱硫器からの脱硫済み原燃料の出口側に第2の開閉弁を配置した脱硫済み原燃料導出管を配置し、且つ、水添脱硫器に連結した他方の分岐管に第3の開閉弁を配置するとともに、水添脱硫器からの脱硫済み原燃料の出口側に第4の開閉弁を配置してなり、起動時以降、温度が低い状態では原燃料を常温脱硫器に供給して脱硫し、水添脱硫器の温度が作動温度に達した時点で原燃料を水添脱硫器に供給して脱硫するようにしてなる燃料電池の燃料水素製造用原燃料の脱硫システム。
【選択図】図1
Description
(A)常温脱硫器と水添脱硫器とを並列に配置するとともに、原燃料導入管を二つに分岐し、
(B)前記分岐した一方の分岐管を常温脱硫器に連結するとともに、前記分岐した他方の分岐管を水添脱硫器に連結し、
(C)常温脱硫器に連結した前記一方の分岐管に第1の開閉弁aを配置するとともに、常温脱硫器からの脱硫済み原燃料の出口側に第2の開閉弁bを配置した脱硫済み原燃料導出管を配置し、
(D)水添脱硫器に連結した前記他方の分岐管に、第3の開閉弁cを配置するとともに、第5の開閉弁eを配置した水素供給管を配置し、水添脱硫器からの脱硫済み原燃料の出口側に第4の開閉弁dを配置した脱硫済み原燃料導出管を配置し、且つ、
(E)常温脱硫器からの脱硫済み原燃料の出口側導管を第4の開閉弁dに続く導管に配置してなり、
(F)その起動時以降、水添脱硫器の水添触媒の温度が作動温度より低い状態では原燃料を常温脱硫器に供給して脱硫し、水添脱硫器の水添触媒の温度が作動温度に達した時点で原燃料を水添脱硫器のみに供給して脱硫するようにしてなる
ことを特徴とする燃料電池の燃料水素製造用原燃料の脱硫システムである。
(A)常温脱硫器と水添脱硫器とを直列に配置するとともに、原燃料導入管を二つに分岐し、
(B)前記分岐した一方の分岐管を常温脱硫器に連結し、前記分岐した他方の分岐管を水添脱硫器に連結するとともに、水添脱硫器の出口側に脱硫済み原燃料の導出管を連結し、
(C)前記分岐した一方の分岐管に第1の開閉弁aを配置し、常温脱硫器からの脱硫済み原燃料導出管に第2の開閉弁bを配置し、前記分岐した他方の分岐管に、第3の開閉弁cを配置するとともに、第4の開閉弁eを配置した水素供給管を配置し、且つ、
(D)前記第2の開閉弁bを配置した脱硫済み原燃料導出管を前記第3の開閉弁cと水添脱硫器との間の導管に配置してなり、
(E)その起動時以降、水添脱硫器の水添触媒の温度が作動温度より低い状態では原燃料を常温脱硫器に供給して脱硫し、水添脱硫器の水添触媒の温度が作動温度に達した時点で原燃料を水添脱硫器のみに供給して脱硫するようにしてなる
ことを特徴とする燃料電池の燃料水素製造用原燃料の脱硫システムである。
(A)常温脱硫器と水添脱硫器とを直列に配置するとともに、原燃料導入管を二つに分岐し、
(B)前記分岐した一方の分岐管を常温脱硫器に連結し、前記分岐した他方の分岐管を水添脱硫器に連結するとともに、常温脱硫器の出口側に脱硫済み原燃料の導出管を連結し、
(C)常温脱硫器に連結した前記分岐した一方の分岐管に第1の開閉弁aを配置し、水添脱硫器に連結した前記分岐した他方の分岐管に、第2の開閉弁bを配置するとともに、第4の開閉弁eを配置した水素供給管を配置し、且つ、
(D)水添脱硫器からの脱硫済み原燃料導出管に第3の開閉弁cを配置し、前記水添脱硫器からの脱硫済み原燃料導出管を前記第1の開閉弁aから常温脱硫器に至る導管に配置してなり、
(E)その起動時以降、水添脱硫器の水添触媒の温度が作動温度より低い状態では原燃料を常温脱硫器に供給して脱硫し、水添脱硫器の水添触媒の温度が作動温度に達した時点で原燃料を水添脱硫器のみに供給して脱硫するようにしてなる
ことを特徴とする燃料電池の燃料水素製造用原燃料の脱硫システムである。
(A)常温脱硫器を改質器系外に配置し、水添脱硫器を改質器系内に配置するとともに、原燃料導入管を二つに分岐し、
(B)前記分岐した一方の分岐管を常温脱硫器に連結するとともに、前記分岐した他方の分岐管を水添脱硫器に連結し、
(C)常温脱硫器に連結した前記一方の分岐管に第1の開閉弁aを配置し、常温脱硫器からの脱硫済み原燃料の出口側導管に第2の開閉弁bを配置するとともに、前記出口側導管を改質器系の水蒸気改質器に連結し、且つ、
(D)前記水添脱硫器に連結した他方の分岐管に、第3の開閉弁cを配置するとともに、第5の開閉弁eを配置した水素供給管を配置してなり、
(E)その起動時以降、水添脱硫器の水添触媒の温度が作動温度より低い状態では原燃料を常温脱硫器に供給して脱硫し、水添脱硫器の水添触媒の温度が作動温度に達した時点で原燃料を水添脱硫器のみに供給して脱硫するようにしてなる
ことを特徴とする燃料電池の燃料水素製造用原燃料の脱硫システムである。
(A)常温脱硫器を改質器系外に配置し、水添脱硫器を改質器系内に配置するとともに、原燃料導入管を二つに分岐し、
(B)前記分岐した一方の分岐管を常温脱硫器に連結するとともに、前記分岐した他方の分岐管を水添脱硫器に連結し、
(C)常温脱硫器に連結した前記一方の分岐管に第1の開閉弁aを配置し、常温脱硫器からの脱硫済み原燃料の出口側導管に第2の開閉弁bを配置し、水添脱硫器に連結した前記他方の分岐管に第3の開閉弁cを配置し、且つ、
(D)前記第3の開閉弁cから水添脱硫器に至る導管に、前記第2の開閉弁bを配置した常温脱硫器からの出口側導管を配置するとともに、第4の開閉弁eを配置した水素供給管を配置してなり、
(E)その起動時以降、水添脱硫器の水添触媒の温度が作動温度より低い状態では原燃料を常温脱硫器に供給して脱硫し、水添脱硫器の水添触媒の温度が作動温度に達した時点で原燃料を水添脱硫器のみに供給して脱硫するようにしてなる
ことを特徴とする燃料電池の燃料水素製造用原燃料の脱硫システムである。
(ア)本発明の脱硫システムによれば、常温脱硫方式の課題である長時間運転で必要な脱硫剤の交換に関して、その交換が必要でないシステムとすることができる。すなわち、常温脱硫器は、脱硫システムの起動開始時から水添脱硫器の水添脱硫触媒の温度が作動温度に達する時点まで利用するだけであるので、常温脱硫器中の脱硫剤の交換が長時間にわたり必要でないシステムとすることができる。
(イ)本発明の脱硫システムによれば、水添脱硫方式の課題である第2吸着剤の大容量化が抑えられ、その吸着剤を積み増す必要もなくなる。すなわち、水添脱硫器をその作動温度に達した時点以降で利用するので、第2吸着剤層が大容量化することがない。
(ウ)本発明の脱硫システムによれば、温度変動による第2吸着剤からの硫黄分の脱離すなわち硫黄分リークの懸念もなくなる。すなわち、水添脱硫器をその作動温度に達した時点以降で利用するので、起動−停止の繰り返しに伴う温度変動による第2吸着剤からの硫黄分のリークの懸念がなくなる。
(エ)以上(ア)〜(ウ)の結果として、全体的に脱硫システムの大容量化を抑え、低コスト且つメンテナンスフリーな燃料電池の燃料水素製造用原燃料の脱硫システムとすることができる。
本発明(1)〜(5)の燃料電池の燃料水素製造用原燃料の脱硫システムは、常温脱硫器と水添脱硫器と改質器系を備え、燃料電池の燃料である水素製造用の原燃料から硫黄化合物を除去するための脱硫システムである。
図1は本発明(1)の態様を説明する図である。図1のとおり、常温脱硫器と水添脱硫器とを並列に配置する。原燃料導入管1を二つに分岐し、分岐した一方の分岐管2を常温脱硫器に連結するとともに、分岐した他方の分岐管4を水添脱硫器に連結する。常温脱硫器に連結した一方の分岐管に第1の開閉弁aを配置するとともに、常温脱硫器の脱硫済み原燃料の出口側に第2の開閉弁bを配置した脱硫済み原燃料導出管3を配置する。
なお、常温脱硫器は容器内に脱硫剤を充填することで構成され、水添脱硫器は容器内に水添触媒、第1吸着剤及び第2吸着剤をこの順に充填することで構成されるが、図1中、容器の記載は省略している。この点、図2〜5についても同様である。
図2は本発明(2)の態様を説明する図である。図2のとおり、常温脱硫器と水添脱硫器とを、この順に直列に配置する。原燃料導入管1を二つに分岐し、分岐した一方の分岐管2を常温脱硫器に連結し、分岐した他方の分岐管4を水添脱硫器に連結する。常温脱硫器に連結した一方の分岐管に第1の開閉弁aを配置し、常温脱硫器の脱硫済み原燃料の出口側に第2の開閉弁bを配置した脱硫済み原燃料導出管3を配置する。
図3は本発明(3)の態様を説明する図である。図3のとおり、水添脱硫器と常温脱硫器とを、この順に直列に配置する。前述本発明(2)との対比で言えば、水添脱硫器と常温脱硫器の両脱硫器を直列に配置する点では同じであるが、本発明(3)では、原燃料の流れ方向でみて、水添脱硫器を先に配置し、これに続き常温脱硫器を配置する点で本発明(2)とは異なる。
図4は本発明(4)を説明する図である。図4のとおり、常温脱硫器を改質器系外に配置し、水添脱硫器を改質器系の下部に配置する。これを前述図7の例にして言えば、改質触媒部Aの下部に配置する。作動時に改質触媒部Aは600℃程度以上の温度であるので、水添脱硫器を第3円筒体3の底板18の下部に配置することにより、その熱を水添脱硫器の加熱に利用することができる。
図5は本発明(5)を説明する図である。図5のとおり、常温脱硫器を改質器系外に配置し、水添脱硫器を改質器系の下部に配置する。これを前述図7の例にして言えば、改質触媒部Aの下部に配置する。改質触媒部Aは600℃程度以上の温度であるので、水添脱硫器を第3円筒体3の底板18の下部に配置することにより、その熱を水添脱硫器の加熱に利用することができる。
2 第2円筒体
3 第3円筒体
4 第4円筒体
5 輻射筒
6 バーナ
7 上蓋兼バーナ取付台
8 底板
9 燃焼排ガスの排気通路
10 隔壁(後述予熱層14の上蓋)
11 燃焼排ガスの排出口
12 原燃料供給管
22 CO変成触媒層
26 水供給管
36 CO除去触媒層
30 空気供給管
40 改質ガス取出管(導出管)
51 第1の仕切板
52 1個の改質ガス流通孔
54 第2の仕切板
55 1個の改質ガス流通孔
61 隔壁
Claims (5)
- 燃料電池の燃料水素製造用原燃料の脱硫システムであって、
(A)常温脱硫器と水添脱硫器とを並列に配置するとともに、原燃料導入管を二つに分岐し、
(B)前記分岐した一方の分岐管を常温脱硫器に連結するとともに、前記分岐した他方の分岐管を水添脱硫器に連結し、
(C)常温脱硫器に連結した前記一方の分岐管に第1の開閉弁aを配置するとともに、常温脱硫器からの脱硫済み原燃料の出口側に第2の開閉弁bを配置した脱硫済み原燃料導出管を配置し、
(D)水添脱硫器に連結した前記他方の分岐管に、第3の開閉弁cを配置するとともに、第5の開閉弁eを配置した水素供給管を配置し、水添脱硫器からの脱硫済み原燃料の出口側に第4の開閉弁dを配置した脱硫済み原燃料導出管を配置し、且つ、
(E)常温脱硫器からの脱硫済み原燃料の出口側導管を第4の開閉弁dに続く導管に配置してなり、
(F)その起動時以降、水添脱硫器の水添触媒の温度が作動温度より低い状態では原燃料を常温脱硫器に供給して脱硫し、水添脱硫器の水添触媒の温度が作動温度に達した時点で原燃料を水添脱硫器のみに供給して脱硫するようにしてなる
ことを特徴とする燃料電池の燃料水素製造用原燃料の脱硫システム。 - 燃料電池の燃料水素製造用原燃料の脱硫システムであって、
(A)常温脱硫器と水添脱硫器とを直列に配置するとともに、原燃料導入管を二つに分岐し、
(B)前記分岐した一方の分岐管を常温脱硫器に連結し、前記分岐した他方の分岐管を水添脱硫器に連結するとともに、水添脱硫器の出口側に脱硫済み原燃料の導出管を連結し、
(C)前記分岐した一方の分岐管に第1の開閉弁aを配置し、常温脱硫器からの脱硫済み原燃料導出管に第2の開閉弁bを配置し、前記分岐した他方の分岐管に、第3の開閉弁cを配置するとともに、第4の開閉弁eを配置した水素供給管を配置し、且つ、
(D)前記第2の開閉弁bを配置した脱硫済み原燃料導出管を前記第3の開閉弁cと水添脱硫器との間の導管に配置してなり、
(E)その起動時以降、水添脱硫器の水添触媒の温度が作動温度より低い状態では原燃料を常温脱硫器に供給して脱硫し、水添脱硫器の水添触媒の温度が作動温度に達した時点で原燃料を水添脱硫器のみに供給して脱硫するようにしてなる
ことを特徴とする燃料電池の燃料水素製造用原燃料の脱硫システム。 - 燃料電池の燃料水素製造用原燃料の脱硫システムであって、
(A)常温脱硫器と水添脱硫器とを直列に配置するとともに、原燃料導入管を二つに分岐し、
(B)前記分岐した一方の分岐管を常温脱硫器に連結し、前記分岐した他方の分岐管を水添脱硫器に連結するとともに、常温脱硫器の出口側に脱硫済み原燃料の導出管を連結し、
(C)常温脱硫器に連結した前記分岐した一方の分岐管に第1の開閉弁aを配置し、水添脱硫器に連結した前記分岐した他方の分岐管に、第2の開閉弁bを配置するとともに、第4の開閉弁eを配置した水素供給管を配置し、且つ、
(D)水添脱硫器からの脱硫済み原燃料導出管に第3の開閉弁cを配置し、前記水添脱硫器からの脱硫済み原燃料導出管を前記第1の開閉弁aから常温脱硫器に至る導管に配置してなり、
(E)その起動時以降、水添脱硫器の水添触媒の温度が作動温度より低い状態では原燃料を常温脱硫器に供給して脱硫し、水添脱硫器の水添触媒の温度が作動温度に達した時点で原燃料を水添脱硫器のみに供給して脱硫するようにしてなる
ことを特徴とする燃料電池の燃料水素製造用原燃料の脱硫システム。 - 燃料電池の燃料水素製造用原燃料の脱硫システムであって、
(A)常温脱硫器を改質器系外に配置し、水添脱硫器を改質器系内に配置するとともに、原燃料導入管を二つに分岐し、
(B)前記分岐した一方の分岐管を常温脱硫器に連結するとともに、前記分岐した他方の分岐管を水添脱硫器に連結し、
(C)常温脱硫器に連結した前記一方の分岐管に第1の開閉弁aを配置し、常温脱硫器からの脱硫済み原燃料の出口側導管に第2の開閉弁bを配置するとともに、前記出口側導管を改質器系の水蒸気改質器に連結し、且つ、
(D)前記水添脱硫器に連結した他方の分岐管に、第3の開閉弁cを配置するとともに、第5の開閉弁eを配置した水素供給管を配置してなり、
(E)その起動時以降、水添脱硫器の水添触媒の温度が作動温度より低い状態では原燃料を常温脱硫器に供給して脱硫し、水添脱硫器の水添触媒の温度が作動温度に達した時点で原燃料を水添脱硫器のみに供給して脱硫するようにしてなる
ことを特徴とする燃料電池の燃料水素製造用原燃料の脱硫システム。 - 燃料電池の燃料水素製造用原燃料の脱硫システムであって、
(A)常温脱硫器を改質器系外に配置し、水添脱硫器を改質器系内に配置するとともに、原燃料導入管を二つに分岐し、
(B)前記分岐した一方の分岐管を常温脱硫器に連結するとともに、前記分岐した他方の分岐管を水添脱硫器に連結し、
(C)常温脱硫器に連結した前記一方の分岐管に第1の開閉弁aを配置し、常温脱硫器からの脱硫済み原燃料の出口側導管に第2の開閉弁bを配置し、水添脱硫器に連結した前記他方の分岐管に第3の開閉弁cを配置し、且つ、
(D)前記第3の開閉弁cから水添脱硫器に至る導管に、前記第2の開閉弁bを配置した常温脱硫器からの出口側導管を配置するとともに、第4の開閉弁eを配置した水素供給管を配置してなり、
(E)その起動時以降、水添脱硫器の水添触媒の温度が作動温度より低い状態では原燃料を常温脱硫器に供給して脱硫し、水添脱硫器の水添触媒の温度が作動温度に達した時点で原燃料を水添脱硫器のみに供給して脱硫するようにしてなる
ことを特徴とする燃料電池の燃料水素製造用原燃料の脱硫システム。
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