JP3482367B2 - 水素精製装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池等の燃料
に用る水素精製装置に関し、特に改質ガス中の一酸化炭
素の除去に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、燃料電池は水素源として、炭化水
素もしくはアルコール、エーテルなどの改質によって得
られる改質ガスを用いる。しかし、１００℃以下の低温
で動作する高分子電解質型燃料電池では、電極に用いる
白金触媒が改質ガスに含まれる一酸化炭素（以下ＣＯと
記載）によって被毒される。このような白金触媒の被毒
が起こると水素の反応が阻害され、燃料電池の発電効率
が著しく低下するため、ＣＯを１００ｐｐｍ以下、好ま
しくは１０ｐｐｍ以下に除去する必要がある。

【０００３】一般的には、ＣＯを除去するために、ＣＯ
変成触媒体を設置したＣＯ変成部でＣＯと水蒸気を反応
させ、二酸化炭素と水素に転換し、数千ｐｐｍ〜１％程
度の濃度までＣＯ濃度を低減させる。その後、微量の空
気を加え、ＣＯ選択酸化触媒体により、燃料電池に悪影
響をおよぼさない数ｐｐｍレベルまでＣＯを除去する。

【０００４】このとき、充分にＣＯを除去するために
は、ＣＯ濃度の１〜３倍程度の酸素を加える必要がある
が、水素も酸素量に対応して消費される。ＣＯ濃度が高
い場合、加える酸素量も増加し、消費される水素が増大
するため、装置全体の効率は大きく低下する。したがっ
て、ＣＯ変成部でＣＯを充分に低減させることが必要で
ある。

【０００５】従来、ＣＯの変成には、低温用ＣＯ変成触
媒として１５０℃〜３００℃で使用可能な銅−亜鉛系触
媒、銅−クロム系触媒などが用いられ、高温用ＣＯ変成
触媒として３００℃以上で機能する鉄−クロム系触媒な
どが用いられている。これらのＣＯ変成触媒を化学プラ
ントや燃料電池用水素発生器など用途に応じて、低温用
触媒のみで使用したり、高温用と低温用とを組み合わせ
て用いてきた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、銅系の
低温用ＣＯ変成触媒を用いた場合、高い触媒活性が得ら
れるが、使用前に還元処理を施して活性化させる必要が
ある。このような活性化処理では、処理中に触媒が発熱
するため、触媒が耐熱温度以上にならないように、還元
ガスの供給量を調節するなど、長時間かけて処理する必
要があった。

【０００７】また、一度活性化させたＣＯ変成触媒は、
装置の停止時など、酸素が混入した場合、再酸化されて
劣化するため、酸化を防止する対策が必要であった。さ
らに、低温用ＣＯ変成触媒は耐熱性が低く、装置の始動
時に触媒を急激に加熱することができないため、徐々に
温度を上昇させるなどの対策が必要であった。

【０００８】一方、高温用ＣＯ変成触媒のみを用いた場
合には、耐熱性が高く、多少の過昇温も可能であるた
め、始動時の加熱などは容易になる。しかしながら、Ｃ
Ｏ変成反応は温度に依存する平衡反応であるため、高温
でしか機能しない高温用ＣＯ変成触媒はＣＯ濃度を１％
以下にすることが困難であった。そのため、後に接続す
るＣＯ浄化部での効率が低下していた。

【０００９】このように従来の方法では、変成部の起動
に時間を要したり、取り扱いが煩雑なため、頻繁に起動
停止を繰り返すような用途には、多くの課題があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような水素
精製装置の課題を考慮し、ＣＯ変成触媒の活性化処理を
容易にし、運転の起動停止を繰り返した場合の酸素混入
による影響を無くして長期間にわたり安定に動作する水
素精製装置を提供することを目的とする。

【００１１】この目的を実現するため本発明の水素精製
装置は、水素と水とを含有する改質ガスの供給部と、貴
金属を有する一酸化炭素変成用触媒体を具備した触媒反
応室を前記改質ガス供給部の下流側に配置した水素精製
装置であって、前記触媒反応室を複数段に分割し、前記
触媒反応室の各段の中間部分に放熱手段または冷却手段
の少なくとも一手段を設置し、一酸化炭素変成用触媒体
の温度は、改質ガスの流れ方向に対して上段部より下段
部を低くし、１段目に配置した一酸化炭素変成用触媒体
の温度を３００℃以上でかつ４５０℃に保持し、かつ一
酸化炭素変成用触媒体の白金担持量を、改質ガスの流れ
方向に対して１段目より２段目を多くしたことを特徴と
する。

【００１２】このとき、一酸化炭素変成用触媒体は、少
なくとも白金と酸化セリウムとを含有することが有効で
ある。このとき、酸化セリウムの粒径は、０．１μｍ〜
１５μｍであることが有効である。

【００１３】

【００１４】

【００１５】また、一酸化炭素変成用触媒体の体積を、
改質ガスの流れ方向に対して上段部より下段部を大きく
したことが有効である。

【００１６】

【００１７】また、改質ガスの流れ方向に対して２段目
以降の少なくとも一段の一酸化炭素変成用触媒体に、銅
を成分として有する触媒を設置したことが有効である。

【００１８】また、銅を成分として有する触媒の下流側
に、貴金属を成分として有する触媒を設置したことが有
効である。

【００１９】また、触媒反応室の各段の間に、改質ガス
の拡散部または混合部を設置したことが有効である。

【００２０】

【００２１】

【００２２】また、冷却部で回収した熱により、水素精
製装置に導入する燃料、水、改質ガスまたは燃焼用空気
の少なくとも一つを加熱することが有効である。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。

【００２４】（実施形態１）図１は、本発明の実施形態
１の水素精製装置の構成を示した断面図である。図１に
おいて、１は第一触媒体、２は第二触媒体であり、それ
ぞれ第一反応室３と第二反応室４の内部に設置した。５
は改質ガス入り口であり、ここから改質ガスを導入す
る。第一触媒体１、第二触媒体２で反応した改質ガス
は、改質ガス出口６より排出される。第一触媒体１と第
二触媒体２の中間で放熱するように、第一反応室３と第
二反応室４とを分離した。また、それぞれの触媒体の上
流側に拡散板７を設置した。また、反応器を一定温度に
保つために、必要箇所は外周をセラミックウールからな
る断熱材８で覆った。ここで、第一触媒体１、第二触媒
体２には、酸化セリウムに白金を担持させた触媒をコー
ジェライトハニカムにコーティングしたものを用いた。

【００２５】次に本実施形態の水素精製装置の動作と特
性について説明する。水素精製装置に供給する改質ガス
を発生させるための燃料は、天然ガス、メタノール、ガ
ソリンなどがある。改質方法も水蒸気を加える水蒸気改
質や、空気を加えておこなう部分改質などがある。本実
施例では天然ガスを水蒸気改質した改質ガスを用いた場
合について述べる。

【００２６】天然ガスを水蒸気改質した場合の組成は、
改質触媒体での反応温度によって変化するが、水蒸気を
除いた平均的な値として、水素が約８０％、二酸化炭
素、一酸化炭素（以下ＣＯと記載）が、それぞれ約１０
％含まれる。改質ガス入口５より導入した改質ガスは、
まず第一触媒体１上で反応し、ＣＯ濃度は１〜２％まで
低減する。第一触媒体１を通過した改質ガスは、第二触
媒体２でＣＯ濃度が０．１〜０．８％程度になるまで反
応し、改質ガス出口６から排出される。反応後の改質ガ
スは、さらにＣＯを除去するためのＣＯ浄化部等を経て
燃料電池部に供給される。

【００２７】次に、本装置の動作原理について説明す
る。ＣＯ変成反応は、温度に依存する平衡反応であり、
平衡論的には低温で反応させるほどＣＯ濃度を低減でき
る。しかし、低温では触媒上での反応速度が低下するた
め、ＣＯ変成触媒は、図２に実践で示したように、温度
に対してＣＯ濃度が極小値をとるような特性を示す。し
たがって、触媒の低温活性が高いほどＣＯをより低濃度
まで低減できる。一般的に、ＣＯ変成触媒として用いら
れる銅−亜鉛触媒、銅−クロム触媒など、銅系の触媒は
低温活性が高く、１５０℃〜３００℃程度でＣＯ変成反
応を行うことができるため、ＣＯ濃度を数百から数千ｐ
ｐｍまで低減できる。しかし、銅系の触媒は反応器に充
填した後、初期操作として水素や改質ガスなどの還元ガ
スを流通させ、活性化させる必要がある。また、銅系の
触媒の耐熱性は３００℃前後と低いため、活性化時の反
応熱で耐熱温度を越えないように、還元ガスを希釈して
供給するか、小流量で徐々に反応させる。触媒中の銅の
含有量も活性化に要する時間に影響するが、重量比で数
１０％程度は寿命信頼性を確保するために必要であり、
活性化に長い時間を要することとなる。

【００２８】また、ＣＯ変成反応は、通常、触媒体積あ
たりのガス流速（空間速度：ＳＶ）が毎時１０００以下
の反応条件が必要であり、多量の触媒を必要として熱容
量が大きくなるため、装置始動時には触媒体を昇温する
ために長時間を要する。そのため、電気ヒーターなどで
反応室の外部からの加熱を併用するか、供給する改質ガ
スの温度を高くして昇温速度を早める方法が考えられ
る。しかし、銅系の触媒は耐熱温度が低いため、局所的
に高温となるような急激な加熱は望ましくない。

【００２９】また、装置を停止させた場合、装置の温度
低下に伴って反応室内部の圧力が低下し、外部の空気が
微量に混入する。そのため、長期間にわたって繰り返し
装置の停止、始動を繰り返した場合、銅系触媒は徐々に
劣化する。したがって、酸素が混入するのを防止する手
段などが必要となり、装置が複雑となる。

【００３０】一方、本装置のように、ＣＯ変成触媒とし
て貴金属触媒を用いた場合、長時間の活性化もしくは還
元処理は必要でない。また、耐熱性も高く、起動時に局
所的な５００℃程度の高温部が生じても問題はないた
め、高温の改質ガスを供給することによって急速に加熱
でき、速やかに装置を起動させることができる。また、
微量の空気が混入しても劣化しにくいため、特に酸化防
止手段などを備える必要はない。

【００３１】また、ＣＯ変成反応は、変成触媒体の上流
部から下流部にかけての温度分布が特性に影響する。Ｃ
Ｏが高濃度である上流側では反応速度が高い高温にする
方が好ましく、ＣＯの平衡濃度に影響される下流側は低
温である方が良い。したがって、本装置のようにＣＯ変
成触媒体を複数段に分割し、各段の中間に放熱部または
冷却部を配置して、放熱量または冷却量を調節すると、
より少ない触媒量でＣＯを低減することができる。

【００３２】また、高い温度ほど空間速度ＳＶを大きく
することができるが、あまり高温になると改質反応の逆
反応の進行が始まり、メタンが発生するため、改質ガス
中の水素量が低下して装置効率に影響する。したがっ
て、第一触媒体１の温度は４５０℃以下が好ましい。逆
に第一触媒体の温度が低いと空間速度ＳＶを小さくする
必要があるため、第一触媒体の温度は３００℃以上とす
ることが好ましい。このとき、第一触媒体の温度を３０
０℃より低くしても空間速度ＳＶを小さくすれば機能す
るが、第一触媒体１と第二触媒体２との温度差が小さく
なるため、複数段に分割する効果が薄れ、分割する分だ
け反応器の体積が大きくなることもある。

【００３３】また、第二触媒体２の温度が第一触媒体１
よりも高い場合には、第一触媒体１で低減されたＣＯが
逆反応によって再び増加するため、第一触媒体１よりも
低い温度にする方が好ましい。これは触媒体の段数が３
段以上の場合も同様である。

【００３４】また、触媒温度が低温となるほど空間速度
ＳＶを小さくした方が高い特性が得られ、同時に高温で
のメタン化は空間速度ＳＶが大きいほど進行にくくなる
ため、上段の触媒体が下段の触媒体よりも小さな体積と
することが好ましい。

【００３５】また、ＣＯ変成触媒の材料としては、酸化
セリウムと白金を含むことが好ましく、高い特性が得ら
れる。また、酸化セリウムの粒径は、０．１μｍ〜１５
μｍが好ましく、これよりも粒径が大きい場合には、白
金の分散性が低下し、充分な特性が得られにくくなり、
小さい場合には、ハニカム等の機材から剥離したり、ペ
レットが崩れやすくなる等、寿命特性が低下しやすくな
る。

【００３６】また、本実施の形態では第一反応室３と第
二反応室４は単に分離しただけの構成とし、中間に放熱
するための管を設置しただけであるが、フィンを設けた
り、ファンで強制的に冷却したり、触媒温度に応じて冷
却量を制御する等の方法によって、さらに高い特性が得
られる。

【００３７】また、触媒体各段の中間には、拡散部また
は混合部が設置されてあることが好ましい。体積の大き
なＣＯ変成触媒体においては、断面方向に温度分布がつ
きやすいため、触媒体通過後には中心部と外周部でＣＯ
濃度に格差が付きやすい。そのため混合部または拡散部
を設けることによって、下段の触媒が有効に機能し、よ
り高い特性が得られる。

【００３８】また、変成触媒体の貴金属担持量は上段よ
りも下段の方が増量されてあることが好ましい。貴金属
担持量が多い場合、メタン化が進行しやすくなり、この
傾向は触媒温度の高い上段ほど顕著である。一方、貴金
属担持量が多いほど低温活性が向上する。このため、メ
タン化反応が進行しにくい下段の触媒体の貴金属担持量
を増量させることによって、より小さな触媒体積で高い
特性が得られる。

【００３９】本実施の形態では、貴金属触媒として、白
金を酸化セリウムに担持したものを用いたが、ロジウ
ム、パラジウム、ルテニウム等の貴金属を、アルミナ、
酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化
チタン、酸化珪素を担体として、これに担持したものを
用いることができる。

【００４０】また、本実施の形態では、白金塩を酸化セ
リウムに担持し、コージェライトハニカムにコーティン
グしてＣＯ変成触媒体を作製したが、ペレット形状のア
ルミナに貴金属触媒を担持して、ＣＯ変成触媒体を作製
する事もできる。また、ハニカムの基材もステンレス等
の金属や、セラミックウールを用いることができる。

【００４１】また、本例では、燃料として天然ガスを用
い、水蒸気改質をした例について述べたが、他の燃料を
用いたときや、空気を加え燃料の一部を酸化させる部分
改質をおこなうときも、本装置を適応することができ
る。

【００４２】（実施形態２）本発明の第２の実施の形態
について説明する。本実施の形態は図３に示したよう
に、第一反応室１３と第二反応室１４の中間に冷却水供
給管１９を設置したものであり、作用効果の大部分は実
施形態１と類似である。従って異なる点を中心に本実施
の形態を説明する。

【００４３】図３は本実施の形態の断面構成を示した図
である。ＣＯ変成反応は平衡反応であるため、反応物で
ある水蒸気の割合が多い場合には、ＣＯをより低減する
ことができる。本例では、冷却部に冷却水供給管１９を
設置したあり、水の蒸発潜熱によって冷却できるだけで
なく、ＣＯ変成反応における平衡が有利となり、ＣＯを
より効率よく低減することができる。

【００４４】（実施形態３）本発明の第３の実施の形態
について説明する。本実施の形態は図４に示したよう
に、第一反応室１３と第二反応室１４の連結部を複数本
の管によって構成し、さらに冷却ファン２９を設置した
ものであり、作用効果の大部分は実施の形態１と類似で
ある。従って異なる点を中心に本実施の形態を説明す
る。

【００４５】図４は本実施の形態の断面構成を示した図
である。冷却の効率は管の表面積に依存するが、本例で
は連結部を複数本にしているため、効率よく冷却するこ
とができ、連結部の長さも短くできるため、装置の小型
化が可能である。また、冷却ファン２９を設置している
ため、より効率よく冷却できる。また、第二触媒体２２
の温度によって冷却ファンを作動、停止、または回転数
の制御を行うことによって、触媒温度を常時最適値に維
持することができる。

【００４６】また、冷却部で熱交換され加熱された空気
は、改質部を加熱する燃焼部の空気や燃料、改質に用い
る原料や水の加熱に用いることによって、装置の効率を
向上させることができる。

【００４７】（実施形態４）本発明の第４の実施の形態
について説明する。本実施の形態は図５に示したよう
に、貴金属触媒体３１の下流側に銅系触媒体３２を設置
したものであり、作用効果の大部分は実施の形態１と類
似である。従って異なる点を中心に本実施の形態を説明
する。

【００４８】図５は本実施の形態の断面構成を示した図
である。第二反応室３４にはコージェライトハニカムに
銅系触媒をコーティングした銅系触媒体３２を設置して
ある。ここで銅系触媒体とは、銅を活性成分として含む
ＣＯ変成触媒体を示し、銅−亜鉛触媒、銅−クロム触
媒、もしくはこれらのものを主成分として、アルミナ、
シリカ、ジルコニア等を添加したものも銅系触媒に含ま
れる。低温でのＣＯ変成反応が可能である銅系触媒体３
２を設置することによって、２段目通過後のＣＯ濃度を
より低減することができる。また、一段目に耐熱性の高
い貴金属触媒体３１を設置しているため、比較的耐熱性
の低い銅系触媒が起動時でも高温に曝されることがな
く、劣化の影響が少なくなる。

【００４９】また、本例では設置していないが、銅系触
媒の下流側に貴金属触媒を設置することが好ましい。装
置の停止時や長期間停止させる場合には外部から微量の
空気が混入する恐れがあり、銅系触媒は空気の混入によ
って徐々に劣化する。貴金属触媒上には停止時にも水素
やＣＯが吸着しており、銅系触媒を上流側と下流側を挟
み込むように貴金属触媒が設置されていると、微量の酸
素は貴金属触媒上で消費され、銅系触媒の劣化を抑制す
ることができる。

【００５０】

【実施例】（実施例１）白金を担持した酸化セリウム粉
末を、直径が同じで長さがそれぞれ２０ｍｍ、と６０ｍ
ｍのコージェライトハニカムにコーティングして第一触
媒体１、第二触媒体２を作製し、図１に示したように、
それぞれ第一反応室と第二反応室に設置した。改質ガス
入口５より、一酸化炭素８％、二酸化炭素８％、水蒸気
２０％、残りが水素である改質ガスを、毎分１０リット
ルの流量で導入した。第一触媒体１と第二触媒体２の温
度をそれぞれ４００℃、２５０℃になるようにし、改質
ガス出口６より排出されるガスのＣＯ濃度をガスクロマ
トグラフィで測定したところ、ＣＯ濃度は３０００ｐｐ
ｍであった。この後、反応室を窒素で置換してから空気
を供給し、再び改質ガスを供給して、反応ガスの組成を
測定したところ、ＣＯ濃度は３０００ｐｐｍであった。
さらに同じ操作を５０回繰り返し、同様にＣＯ濃度を測
定したところ３２００ｐｐｍであった。

【００５１】（実施例２）実施例１で第一触媒体の温度
を２５０℃、２７５℃、３００℃、４００℃、４５０
℃、４７５℃と変化させ、実施例１と同様に改質ガス出
口６より排出されるＣＯ濃度を測定したところ、それぞ
れ７０００ｐｐｍ、７２００ｐｐｍ、３１００ｐｐｍ、
３０００ｐｐｍ、３１００ｐｐｍ、３５００ｐｐｍであ
った。また、ガス中のメタン濃度を測定したところ、４
００℃以下ではメタンは検出されず、４５０℃で０．５
％、４７５℃で１．１％であった。

【００５２】（実施例３）実施例１で酸化セリウム粉末
の粒径が異なる試料で触媒体を作製した。酸化セリウム
の粒径をそれぞれ、０．０５μｍ、０．１μｍ、５μ
ｍ、１５μｍ、１７μｍのものを用いた。実施例１と同
様に改質ガス出口６より排出されるＣＯ濃度を測定した
ところ、それぞれ２９００ｐｐｍ、３０００ｐｐｍ、３
４００ｐｐｍ、３５００ｐｐｍ、５０００ｐｐｍであっ
た。この後、反応室を窒素で置換してから空気を供給
し、再び改質ガスを供給して、反応ガスの組成を測定し
たところ、ＣＯ濃度はそれぞれ、３８００ｐｐｍ、３０
００ｐｐｍ、３４００ｐｐｍ、３５００ｐｐｍ、５１０
０ｐｐｍであった。さらに同じ操作を５０回繰り返し、
同様にＣＯ濃度を測定したところ９０００ｐｐｍ、３１
００ｐｐｍ、３５００ｐｐｍ、３６００ｐｐｍ、８００
０ｐｐｍであった。

【００５３】（比較例１）実施例１の図６で示した様
に、第一反応室と第二反応室の連結部分を取り除き、一
つの反応室にした。長さが８０ｍｍのコージェライトハ
ニカムに、実施例１と同じ触媒を担持して貴金属触媒体
４１を作製し、反応室４２に設置した。改質ガス入口４
３より、一酸化炭素８％、二酸化炭素８％、水蒸気２０
％、残りが水素である改質ガスを、毎分１０リットルの
流量で導入した。触媒体４１の温度を変化させ改質ガス
出口４４より排出されるガスの一酸化炭素濃度をガスク
ロマトグラフィで測定したところ、ＣＯ濃度の極小値は
７０００ｐｐｍであった。この後、反応室を窒素で置換
してから空気を供給し、再び改質ガスを供給して、同じ
温度で反応ガスの組成を測定したところ、ＣＯ濃度は７
１００ｐｐｍであった。さらに同じ操作を５０回繰り返
し、同様にＣＯ濃度を測定したところ７２００ｐｐｍで
あった。

【００５４】（比較例２）比較例１で用いた貴金属触媒
体４１の代わりに、銅−亜鉛触媒を反応室４２に設置
し、比較例１と同様の測定をしたところ、改質ガス出口
４４より排出されるガスのＣＯ濃度は１０００ｐｐｍで
あった。この後、反応室を窒素で置換してから空気を供
給し、再び改質ガスを供給して、反応ガスの組成を測定
したところ、ＣＯ濃度は２００ｐｐｍであった。さらに
同じ操作を５０回繰り返し、同様にＣＯ濃度を測定した
ところ２２０００ｐｐｍであった。

【００５５】

【発明の効果】以上の実施例と比較例の装置の評価結果
を比較すると明らかなように、本発明によると、ＣＯ変
成触媒体の耐熱性が改善され、装置の起動停止を繰り返
した場合でも安定に動作する水素精製装置を提供するこ
とができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１である水素精製装置の構成
を示した断面図

【図２】変成触媒の作動温度と触媒通過後の一酸化炭素
濃度の一般的な関係を示した図

【図３】実施形態２の水素精製装置の構成を示した断面
図

【図４】実施形態３の水素精製装置の構成を示した断面
図

【図５】実施形態４の水素精製装置の構成を示した断面
図

【図６】比較例１の水素精製装置の断面構成を示した図

【符号の説明】

１，１１，２１ 第一触媒体 ２，１２，２２ 第二触媒体 ３，１３，２３，３３ 第一反応室 ４，１４，２４，３４ 第二反応室 ５，１５，２５，３５，４３ 改質ガス入口 ６，１６，２６，３６，４４ 改質ガス出口 ７，１７，２７，３７，４５ 拡散板 ８，１８，２８，３８，４６ 断熱材 １９ 冷却水供給管 ２９ 冷却ファン ３１，４１ 貴金属触媒体 ３２ 銅系触媒体 ４２ 反応室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鵜飼 邦弘 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 庄野 敏之 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 北河 浩一郎 大阪府大阪市城東区今福西６丁目２番61 号 松下精工株式会社内 (72)発明者 上田 哲也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開2000−351608（ＪＰ，Ａ) 特開2000−178007（ＪＰ，Ａ) 特開2000−119004（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−305701（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−69301（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−258764（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−204801（ＪＰ，Ａ) 特開2000−169106（ＪＰ，Ａ) 特公 昭51−37078（ＪＰ，Ｂ１) Ｊ． ＣＡＴＡＬ．，1985年，96，ｐ ｐ．285−287 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C01B 3/48 C01B 3/58

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水素と水とを含有する改質ガスの供給部
   と、白金を有する一酸化炭素変成用触媒体を具備した触
   媒反応室を前記改質ガス供給部の下流側に配置した水素
   精製装置であって、前記触媒反応室を複数段に分割し、
   前記触媒反応室の各段の中間部分に放熱手段または冷却
   手段の少なくとも一手段を設置し、一酸化炭素変成用触
   媒体の温度は、改質ガスの流れ方向に対して上段部より
   下段部を低くし、１段目に配置した一酸化炭素変成用触
   媒体の温度を３００℃以上でかつ４５０℃に保持し、か
   つ一酸化炭素変成用触媒体の白金担持量を、改質ガスの
   流れ方向に対して１段目より２段目を多くしたことを特
   徴とする水素精製装置。
2. 【請求項２】 一酸化炭素変成用触媒体は、少なくとも
   白金と酸化セリウムを含有することを特徴とする請求項
   １記載の水素精製装置。
3. 【請求項３】 一酸化炭素変成用触媒体の体積を、改質
   ガスの流れ方向に対して上段部より下段部を大きくした
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水素
   精製装置。
4. 【請求項４】 改質ガスの流れ方向に対して２段目以降
   の少なくとも一段の一酸化炭素変成用触媒体に、銅を成
   分として有する触媒を設置したことを特徴とする請求項
   １〜請求項３のいずれかに載の水素精製装置。
5. 【請求項５】 銅を成分として有する触媒の下流側に、
   貴金属を成分として有する触媒を設置したことを特徴と
   する請求項４記載の水素精製装置。
6. 【請求項６】 触媒反応室の各段の間に、改質ガスの拡
   散部または混合部を設置したことを特徴とする請求項１
   〜請求項５のいずれかに記載の水素精製装置。
7. 【請求項７】 冷却部で回収した熱により、水素精製装
   置に導入する燃料、水、改質ガスまたは燃焼用空気の少
   なくとも一つを加熱することを特徴とする請求項１〜請
   求項６のいずれかに記載の水素精製装置。