JP2010282755A - アンモニアを燃料に用いる燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アンモニアを水素と窒素に分解するアンモニア分解装置1と、同分解装置で生じた水素を燃料として電力を取り出す燃料電池2とを具備する、アンモニアを燃料に用いる燃料電池システム。該アンモニア分解装置1は、一つの流通型反応器3内に、アンモニア酸化帯域4と、同帯域の下流側にアンモニア分解帯域5とが設置されてなる。該燃料電池2はアニオン交換膜型燃料電池。
【選択図】図1
Description
・・・(I)
式(I)の反応はルテニウム系触媒の存在下に反応温度400℃以上で進行させることが可能であるが、この反応は吸熱反応であるため、安定したアンモニア分解率を得るためには反応系に熱を与える必要がある。
・・・(II)
すなわち、同一反応器内で、まず、アンモニアガスと空気からなる原料ガスをアンモニア酸化帯域に供給して、常温で還元状態にある担体と酸素を接触・反応させることにより酸化熱を発生させ、この熱でアンモニア酸化反応(II)を起動させ、この発熱反応(II)で発生する熱をアンモニア分解帯域へ供給することで、アンモニア分解反応(I)に必要な熱を補うことができる。また、アンモニア酸化反応(II)の酸素量を制御することで触媒層温度を制御することができる。例えば、エンジン排ガスの廃熱を熱交換して予熱された供給ガス温度が変動する場合において、安定して水素を製造することが可能となる。
図1において、アンモニアを燃料に用いる燃料電池システムは、アンモニアを水素と窒素に分解するアンモニア分解装置(1)と、同分解装置(1)で生じた水素を燃料として電力を取り出す燃料電池(2)とを具備する。アンモニア分解装置(1)は、一つの流通型反応器(3)内に、アンモニア酸化触媒の存在下にアンモニア酸化反応を行うアンモニア酸化帯域(4)と、これの下流側にある、アンモニア分解触媒の存在下にアンモニアを分解して水素を製造するアンモニア分解帯域(5)とが設置されて構成されている。アンモニア酸化帯域(4)にアンモニア酸化触媒として担体である酸化セリウムに白金を担持してなる触媒が充填され、アンモニア分解帯域(5)にはアンモニア分解触媒として、ルテニウム系触媒(アルミナにルテニウム5重量%を担持、平均粒径1mmのペレット)が充填されている。
(2) 燃料電池
(3) 流通型反応器
(4) アンモニア酸化帯域
(5) アンモニア分解帯域
(6) 下流側熱交換器
(7) 上流側熱交換器
(8) 触媒燃焼器
(9) 廃熱回収熱交換器
(10) タンク
Claims (5)
- アンモニアを水素と窒素に分解するアンモニア分解装置と、同分解装置で生じた水素を燃料として電力を取り出す燃料電池とを具備し、該アンモニア分解装置は、一つの流通型反応器内に、アンモニア酸化帯域と、同帯域の下流側にアンモニア分解帯域とが設置されてなり、該燃料電池はアニオン交換膜型燃料電池であることを特徴とする、アンモニアを燃料に用いる燃料電池システム。
- アンモニア分解装置と燃料電池を繋ぐガス流路に、同燃料電池のアノードガス温度を適温に制御する熱交換器が設置されてなることを特徴とする、請求項1記載の燃料電池システム。
- 同燃料電池の下流に、電池オフガスを燃焼する燃焼器が設置されてなる、請求項1または2記載の燃料電池システム。
- 該燃焼器の下流に、燃焼廃熱を回収して液体アンモニアの気化に供する熱交換器が設置されてなる、請求項1から3のいずれかに記載の燃料電池システム。
- アンモニア酸化帯域は、還元状態の金属酸化物からなる担体を含むアンモニア酸化触媒の存在下に、常温で、アンモニアと空気を供給して接触させることで担体の酸化により酸化熱が発生し、触媒層温度が上昇する帯域である、請求項1から4のいずれかに記載の燃料電池システム。
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