JP3706610B2 - 燃料電池用水素発生装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池用水素発生装置に関するものであり、さらに詳しくは、都市ガスなどの原料炭化水素系燃料ガスの水蒸気改質により水素リッチガスを生成して燃料電池などに供給する燃料電池用水素発生装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、都市ガスなどの原料炭化水素系燃料ガスを水蒸気改質して水素リッチガスを生成し、得られた水素リッチガスの化学エネルギーを燃料電池によって直接電気エネルギーに変換するシステムが知られている。
【0003】
燃料電池は、水素と酸素を燃料とするものであり、この水素の生成には、天然ガスなどの炭化水素成分、メタノールなどのアルコール、あるいはナフサなどの分子中に水素原子を有する有機化合物を原料とし、水蒸気で改質する方法が広く用いられている。このような水蒸気を用いた改質反応は吸熱反応である。このため、水蒸気改質を行う水素発生装置は、原料および水蒸気、改質反応を行う改質触媒を加熱して高温にする必要がある。水素の生成効率を考えた場合、この時消費する熱量をできるだけ少なくすることが望ましい。
【0004】
ナフサなどの有機化合物を原料とし、これを水蒸気で改質する反応は水素や二酸化炭素の生成の他に一酸化炭素を副生成する。溶融炭酸塩形などの高温タイプの燃料電池は、水蒸気改質時に副生成した一酸化炭素も燃料として利用することができる。しかし、動作温度の低い低りん酸形燃料電池では、電池電極として使用する白金系触媒が一酸化炭素により被毒されるため、十分な発電特性が得られなくなる。そこで動作温度の低い燃料電池に用いる水素発生装置は、改質後の改質ガス中に含まれる一酸化炭素と、水を反応させるためのCO変成器を設ける。また、りん酸形燃料電池よりもさらに動作温度が低い固体高分子形燃料電池では発電特性を落とさないために、さらに、一酸化炭素を選択的に酸化させ一酸化炭素を低減するCO除去器を設ける。
【0005】
以上のように、動作温度が低い固体高分子形燃料電池用の燃料としてナフサなどを原料として改質して水素を生成する時は、有機化合物の水蒸気改質反応、一酸化炭素の変成反応、一酸化炭素の選択酸化反応が必要とされる。
上記各過程における反応は、反応温度が大きく異なるため、各反応器が適正温度になるよう制御することが重要である。有機化合物の水蒸気改質反応温度を最も高くし、次いで、一酸化炭素の変成反応、一酸化炭素の選択酸化反応と順に反応温度を低くする必要がある。また、水素発生装置としての運転効率を高くするためには各反応器で余剰熱を回収し、温度制御することが望まれる。
【0006】
図4に従来の燃料電池用水素発生装置を示す(例えば、特許文献1参照)。従来の燃料電池用水素発生装置30は、原料炭化水素系燃料ガスと水を反応させて水素リッチなガスに改質する改質用触媒31を具備した改質管32と、燃料ガスを改質管32に供給する燃料供給部33と、水を改質管32に供給する水供給部34と、燃焼管35での燃焼用燃料の燃焼により改質反応に必要な熱量を与える加熱手段36と、改質管32から流出する改質ガス中に含まれる一酸化炭素を水と反応させて二酸化炭素に変成するCO変成器37と、CO変成器37から流出する変成ガス中に含まれる一酸化炭素を空気または酸素と反応させて二酸化炭素にする選択酸化触媒を具備した図示しないCO除去器とを備えている。
【0007】
原料炭化水素系燃料ガスは、水蒸気が添加された後に燃料供給部33から改質管32に送られる。水蒸気は、水蒸気発生器38によりシステム内を流れる冷却水などの水が、例えば加熱手段36で予熱され燃料電池装置の排熱と熱交換されることによって生成される。水蒸気が添加された燃料ガスは改質管32の改質用触媒31と接触して触媒反応(およそ700℃、吸熱反応)により水素に富むガス(水素リッチガス)に水蒸気改質する。生成された水素リッチガスは一酸化炭素を含んでいるため、CO変成器37にて余剰の水蒸気との反応(およそ200〜300℃、発熱反応)により一酸化炭素を二酸化炭素に変成する。CO変成器37から流出する変成ガス中に含まれる一酸化炭素を図示しないCO除去器の選択酸化触媒と接触させて空気または酸素と反応(およそ100〜200℃、発熱反応)させて二酸化炭素にして、一酸化炭素濃度の低い水素リッチガスに改質する。
上記のようにして得られた水素リッチガスは、燃料電池39の水素極39aに連続的に供給されて、空気極39bに供給される空気との間で電池反応を起こして発電する。
【0008】
燃料ガスまたは燃料電池39から排出される未反応水素ガスなどの燃焼用燃料を燃焼するバーナ40などからなる加熱手段36を燃料電池用水素発生装置30に取り付け、燃焼管35内での燃焼により改質管32における改質反応に必要な熱量を与え、改質用触媒31の温度を昇温し触媒作用を高めている。
【0009】
一方、図4に示したようにCO変成器を外付けせずに、改質器の壁面の外周に沿ってCO変成器を設け、改質器出口に熱交換器を設置してCO変成器に入る改質ガスの温度を制御するようにした燃料電池用改質システムが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
【0010】
【特許文献1】
特開2000−281313号公報
【特許文献2】
特許第3108269号
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
従来の燃料電池用水素発生装置は、温度レベルの異なる反応器であるCO変成器やCO除去器を個別に制御するため改質器とは別置き(外付け)にしているため、配管の取り回しが必要となりシステム構成が複雑でコストアップになる上、熱ロスが生じ効率が低いという問題があった。
また、改質器の壁面の外周に沿ってCO変成器を設け、改質器出口に熱交換器を設置してCO変成器に入る改質ガスの温度を制御するようにした従来の燃料電池用改質システムは、熱交換器が必要なため構造が大きくなるという問題があった。
本発明の目的は、都市ガスなどの原料炭化水素系燃料ガスの水蒸気改質により水素リッチガスを生成して燃料電池などに供給する燃料電池用水素発生装置に関する従来の諸問題を解決して、反応温度が大きく異なる改質器、CO変成器、CO除去器を一体化して、改質器出口に外付けの熱交換器を不要とするとともに、各反応器での余剰熱を回収して有効に使用して各反応器を最適温度に精度よくコントロールでき、熱効率が高く、構造が簡単で、小型化可能な燃料電池用水素発生装置を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本発明の請求項1記載の燃料電池用水素発生装置は、水素原子を分子中に有する有機化合物を含有する燃料と水を反応させて水素リッチなガスに改質する改質用触媒を具備した改質管と、前記燃料を前記改質管に供給する燃料供給部と、前記水を前記改質管に供給する水供給部と、燃焼管での燃焼用燃料の燃焼により前記改質反応に必要な熱量を与える加熱手段と、前記改質管より放熱される熱を断熱する断熱材と、前記改質管から流出する改質ガス中に含まれる一酸化炭素を水と反応させて二酸化炭素に変成するCO変成器と、CO変成器から流出する変成ガス中に含まれる一酸化炭素を空気または酸素と反応させて二酸化炭素にする選択酸化触媒を具備したCO除去器と、前記構成材を収納する容器とからなり、内側から燃焼管、改質管、断熱材、CO変成器、第1空間部、CO除去器、第2空間部および容器の順に各々を同心円状に配置した燃料電池用水素発生装置において、前記CO除去器の変成ガス入口から出口にわたり容器外壁に勾配を設け、前記選択酸化触媒量を変成ガス入口から出口にわたり変化させたことを特徴とする。
【0013】
本発明の燃料電池用水素発生装置は、燃焼用燃料の燃焼により改質反応に必要な熱量を与える加熱手段の燃焼管を中心に設置し、その周りに改質管、その外部に断熱材を配置し、その外部にCO変成器を配置し、その外部にCO除去器を配置し、1つの容器に各々を同心円状に収納して一体化して、改質器出口の熱交換器を不要にして、簡素な構成とし、小型化可能にするとともに、各反応器での余剰熱を回収して有効に使用して、各反応器を最適温度に精度よくコントロールでき、熱効率が高い。また、例えば、CO除去器の変成ガス入口の選択酸化触媒量を少なくし、出口に行くに従って選択酸化触媒量を増加させることにより、CO除去器の変成ガス入口近傍における発熱反応による発熱量を減少させ、暴走反応の発生を防止し、CO除去器における反応温度を最適温度(およそ100〜200℃)に精度よくコントロールできる。
【0014】
本発明の請求項2記載の燃料電池用水素発生装置は、請求項1記載の燃料電池用水素発生装置において、前記断熱材の表面温度を200〜300℃に制御できるように断熱材の材質および厚みを選定したことを特徴とする。
【0015】
断熱材の表面温度を200〜300℃に制御することにより、CO変成器における反応温度をおよそ200〜300℃の最適温度に精度よくコントロールできる。
【0016】
本発明の請求項3記載の燃料電池用水素発生装置は、請求項1あるいは請求項2記載の燃料電池用水素発生装置において、前記改質器出口に伝熱促進材または蓄熱材を配置したことを特徴とする。
【0017】
本発明の燃料電池用水素発生装置の運転条件下で改質器出口近傍は温度がおよそ200〜300℃となるので、改質器出口に配置した伝熱促進材または蓄熱材(網状や粒子状などのアルミナ、ステンレススチールなど)の温度もおよそ200〜300℃となり、これらの伝熱促進材または蓄熱材と接触する改質ガスの温度もおよそ200〜300℃とすることができ、余剰熱を回収して有効に使用してCO変成器における反応温度を最適温度に精度よくコントロールできる。
【0020】
本発明の請求項4記載の燃料電池用水素発生装置は、請求項1から請求項3のいずれかに記載の燃料電池用水素発生装置において前記容器に送風機を配置し、前記第1空間部および第2空間部に送風して温度制御することを特徴とする。
【0021】
第1空間部および第2空間部に送風して温度制御することにより、CO変成器およびCO除去器における発熱反応による熱を冷却しCO変成器およびCO除去器を最適温度に精度よくコントロールできる。
【0022】
本発明の請求項5記載の燃料電池用水素発生装置は、請求項1から請求項4のいずれかに記載の燃料電池用水素発生装置において、前記容器に送風機を配置し、前記CO除去器の変成ガス入口側の前記選択酸化触媒層温度を100〜200℃に制御することを特徴とする。
【0023】
CO除去器の変成ガス入口近傍における発熱反応による発熱量を減少させ、暴走反応の発生を防止できる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。
(1)第1参考形態:
図1は、燃料電池用水素発生装置の1参考の形態を示す断面説明図である。
この燃料電池用水素発生装置1は、水素原子を分子中に有する有機化合物を含有する燃料と水を反応させて水素リッチなガスに改質する改質用触媒2を具備した改質管3と、燃料ガスを改質管3に供給する燃料供給部4と、水を改質管3に供給する水供給部5と、燃焼管6での燃焼用燃料の燃焼により改質反応に必要な熱量を与える加熱手段7と、改質管3より放熱される熱を断熱する断熱材8と、改質管3から流出する改質ガス中に含まれる一酸化炭素を水と反応させて二酸化炭素に変成するCO変成器9と、CO変成器9から流出する変成ガス中に含まれる一酸化炭素を空気または酸素と反応させて二酸化炭素にする選択酸化触媒10を具備したCO除去器11と、これらの構成材を収納する容器12とからなり、内側から燃焼管6、改質管3、断熱材8、CO変成器9、第1空間部13、CO除去器11、第2空間部14および容器12がこの順に各々を同心円状に配置されて構成されている。
【0025】
原料炭化水素系などの燃料ガスは、水蒸気が添加された後に燃料供給部4から改質管3に送られる。水蒸気は、水蒸気発生器15によりシステム内を流れる冷却水などの水が、燃焼管6での燃焼用燃料の燃焼後の排ガスの排熱と熱交換されることによって生成される。水蒸気が添加された燃料ガスは改質管3の改質用触媒2と接触して触媒反応(およそ700℃、吸熱反応)により水素に富むガス(水素リッチガス)に水蒸気改質する。生成された水素リッチガスは一酸化炭素を含んでいるため、CO変成器9にて余剰の水蒸気との反応(およそ200〜300℃、発熱反応)により一酸化炭素を二酸化炭素に変成する。CO変成器9から流出する変成ガス中に含まれる一酸化炭素をCO除去器11の選択酸化触媒と接触させて空気または酸素と反応(およそ100〜200℃、発熱反応)させて二酸化炭素に変換して、一酸化炭素濃度の低い水素リッチガスに改質する。
上記のようにして得られた水素リッチガスは、図示しない燃料電池の水素極に連続的に供給されて、空気極に供給される空気との間で電池反応を起こして発電する。
【0026】
燃料ガスまたは燃料電池から排出される未反応水素ガスなどの燃焼用燃料を燃焼するバーナ16などからなる加熱手段7を燃料電池用水素発生装置1に取り付け、燃焼管6内での燃焼用燃料の燃焼により改質管3における改質反応に必要な熱量を与え、改質用触媒2の温度を昇温し触媒作用を高めている。燃焼管6内で燃焼用燃料を燃焼後、排ガスは燃焼管6と改質管3との間を通り下方へ流れ、次いで改質管3と断熱材8の間を通って上方に流れ、水蒸気発生器15で改質水と熱交換して水蒸気を発生させた後、外部に排出される。
【0027】
断熱材8は、改質管3より放熱される熱を断熱でき熱効率の向上が図れ、望ましくは隣接するCO変成器9とほぼ同じ温度(およそ200〜300℃)にその表面温度がなるように断熱材8の材質や厚みが選定されることが好ましい。断熱材8の材質は200〜300℃に維持できる材質であればよく、セラミックファイバー、アルミナ、シリカなどのケイ素系材質、ロックウールなどを挙げることができる。これらの中でもセラミックファイバー、アルミナ、シリカなどのケイ素系材質の粉末、粒子、粉末をかためた成形物などは耐熱性が高く、また熱伝達率が適当であるため、断熱材8の厚みを薄くでき、断熱材8の厚みを薄くしてもその表面温度が200〜300℃になる材質であるので、本発明において好ましく使用できる。
断熱材8の表面温度を200〜300℃に制御することにより、CO変成器9における反応温度をおよそ200〜300℃の最適温度に精度よくコントロールできる。
また、この断熱の手段としては断熱材のみならず、表面が鏡面仕上げとなっている鏡面状断熱部材を配置するか、もしくは、CO変成器9の内側の面を鏡面仕上げすることにより、改質管3からの放射熱を反射することが可能となる。
さらに、改質管からCO変成器までの空間を真空にすることでも、断熱効果を得ることができる。
改質管3の外管21の表面温度が700℃の場合、600℃における熱伝導率が0.1(W/mK)以下のシリカ粉末、アルミナ・シリカ繊維を使用して断熱材8の厚さを変化させた時の、断熱材8の厚さと断熱材8の外表面温度との関係[外気温20℃、断熱材8の熱伝導率0.03(W/mK)]を次に示す。断熱材8の表面温度を200〜300℃に制御するためには、この場合は断熱材8の厚さを3mm程度にすればよいことが判る。
【0028】
CO変成器9の最適温度は上記のようにおよそ200〜300℃であるが、200℃未満では改質ガス中に含まれる一酸化炭素を水と反応させて二酸化炭素に変成する平衡反応(発熱反応)が進行しないかあるいは遅く、300℃を超えると触媒が劣化し寿命が短くなる。
【0029】
CO除去器11の最適温度は上記のようにおよそ100〜200℃であるが、100℃未満では変成ガス中に含まれる一酸化炭素を酸素または空気と反応させて二酸化炭素に変成する平衡反応(発熱反応)が進行しないかあるいは遅く、200℃を超えると暴走反応がおきて水素が消費されてしまう問題が生じ、また触媒が劣化し寿命が短くなる恐れがある。
CO+3H2 →CH4 +H2 O
CO2 +4H2 →CH4 +2H2 O
【0030】
CO変成器9とCO除去器11の間には、第1空間部13が設けてあり、そして、CO除去器11と容器12の間には第2空間部14が設けてあり、好ましくは容器14に図示しない送風機を配置し内部に冷却空気を入れ、第1空間部13および第2空間部14に送風してCO変成器9とCO除去器11を冷却してそれぞれが最適温度に維持されるように温度制御する。このように温度制御することにより、CO変成器9およびCO除去器11における発熱反応による熱を冷却し最適温度に精度よくコントロールできる。
【0031】
(2)第1実施形態:
図2は、本発明の燃料電池用水素発生装置の1実施の形態を示す断面説明図である。
図2において、図1に示した符号と同じ符号のものは図1に示したものと同じものを示し、重複する説明を省略する。
図2に示したように、本発明の燃料電池用水素発生装置1AのCO除去器11は、CO除去器11の変成ガス入口から出口にわたりCO除去器11の容器外壁に勾配を設けてあり、変成ガス入口の選択酸化触媒量を少なくし、出口に行くに従って選択酸化触媒量を増加させてある。また、容器14に図示しない送風機を配置し冷却空気入口17から内部に冷却空気を入れ、第1空間部13および第2空間部14に送風してCO変成器9とCO除去器11を冷却してそれぞれが最適温度に維持されるように温度制御するようになっている、以外は図1に示した燃料電池用水素発生装置1と同様になっている。
【0032】
CO除去器11の変成ガス入口における絞り効率により変成ガス流れが均一になる効果があり、また、CO除去器11の変成ガス入口近傍における発熱反応による発熱量を減少させることができ、そして反応熱量を制御でき、変成ガス入口近傍における暴走反応の発生を防止し、CO除去器11における反応温度を最適温度(およそ100〜200℃)に精度よくコントロールできる。
第1空間部13および第2空間部14に送風して温度制御することにより、CO変成器9およびCO除去器11における発熱反応による熱を冷却し最適温度に精度よくコントロールできる。
【0033】
(3)第2実施形態:
図3は、本発明の燃料電池用水素発生装置の他の実施の形態を示す断面説明図である。
図3において、図1に示した符号と同じ符号のものは図1に示したものと同じものを示し、重複する説明を省略する。
図3に示したように、本発明の燃料電池用水素発生装置1Bは、改質管3への燃料ガス入口の部分に伝熱促進材または蓄熱材18Aを配置するとともに、改質管3からの改質ガス出口の部分に伝熱促進材または蓄熱材18Bを配置した以外は図1に示した本発明の燃料電池用水素発生装置1と同様になっている。
【0034】
本発明の燃料電池用水素発生装置1Bの運転条件下で改質器3の燃料ガス入口および改質ガス出口近傍は温度がおよそ200〜300℃となるので、改質管3への燃料ガス入口の部分に伝熱促進材または蓄熱材18A(網状や粒子状などのアルミナ、ステンレススチールなど)を配置するとこれらの温度もおよそ200〜300℃となり、これらの伝熱促進材または蓄熱材18Aと接触する燃料ガスや水蒸気の温度をおよそ200〜300℃に余熱できる。また、改質器3出口に配置した伝熱促進材または蓄熱材(網状や粒子状などのアルミナ、ステンレススチールなど)18Bについても同様にこれらと接触する改質ガスの温度もおよそ200〜300℃とすることができので改質器3出口に外付けの熱交換器の設置が不要となるとともに、余剰熱を回収して有効に使用してCO変成器9における反応温度を最適温度に精度よくコントロールできる。
【0035】
上記実施の形態の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮するものではない。又、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【0036】
本発明の請求項1記載の燃料電池用水素発生装置は、水素原子を分子中に有する有機化合物を含有する燃料と水を反応させて水素リッチなガスに改質する改質用触媒を具備した改質管と、前記燃料を前記改質管に供給する燃料供給部と、前記水を前記改質管に供給する水供給部と、燃焼管での燃焼用燃料の燃焼により前記改質反応に必要な熱量を与える加熱手段と、前記改質管より放熱される熱を断熱する断熱材と、前記改質管から流出する改質ガス中に含まれる一酸化炭素を水と反応させて二酸化炭素に変成するCO変成器と、CO変成器から流出する変成ガス中に含まれる一酸化炭素を空気または酸素と反応させて二酸化炭素にする選択酸化触媒を具備したCO除去器と、前記構成材を収納する容器とからなり、内側から燃焼管、改質管、断熱材、CO変成器、第1空間部、CO除去器、第2空間部および容器の順に、1つの容器に各々を同心円状に収納して一体化する燃料電池用水素発生装置において、前記CO除去器の変成ガス入口から出口にわたり容器外壁に勾配を設け、前記選択酸化触媒量を変成ガス入口から出口にわたり変化させたことにより、改質器出口の熱交換器を不要にして、簡素な構成とし、小型化可能にするとともに、各反応器での余剰熱を回収して有効に使用して各反応器を最適温度に精度よくコントロールでき、熱効率が非常に高いという顕著な効果を奏する。また、例えば、CO除去器の変成ガス入口の選択酸化触媒量を少なくし、出口に行くに従って選択酸化触媒量を増加させることにより、CO除去器の変成ガス入口近傍における発熱反応による発熱量を減少させ、暴走反応の発生を防止し、CO除去器における反応温度を最適温度(100〜200℃)に精度よくコントロールできるというさらなる顕著な効果を奏する。
【0037】
本発明の請求項2記載の燃料電池用水素発生装置は、請求項1記載の燃料電池用水素発生装置において、前記断熱材の表面温度を200〜300℃に制御できるように断熱材の材質および厚みを選定したことにより、CO変成器における反応温度をおよそ200〜300℃の最適温度に精度よくコントロールできるというさらなる顕著な効果を奏する。
【0038】
本発明の請求項3記載の燃料電池用水素発生装置は、請求項1あるいは請求項2記載の燃料電池用水素発生装置において、前記改質器出口に伝熱促進材または蓄熱材を配置したので、これらの伝熱促進材または蓄熱材と接触する改質ガスの温度がおよそ200〜300℃となり、余剰熱を回収して有効に使用してCO変成器における反応温度を最適温度に精度よくコントロールできるというさらなる顕著な効果を奏する。
【0040】
本発明の請求項4記載の燃料電池用水素発生装置は、請求項1から請求項3のいずれかに記載の燃料電池用水素発生装置において前記容器に送風機を配置し、前記第1空間部および第2空間部に送風して温度制御することにより、CO変成器およびCO除去器における発熱反応による熱を冷却しCO変成器およびCO除去器を最適温度に精度よくコントロールできるというさらなる顕著な効果を奏する。
【0041】
本発明の請求項5記載の燃料電池用水素発生装置は、請求項1から請求項4のいずれかに記載の燃料電池用水素発生装置において、前記容器に送風機を配置し、前記CO除去器の変成ガス入口側の前記選択酸化触媒層温度を100〜200℃に制御するので、CO除去器の変成ガス入口近傍における発熱反応による発熱量を減少させ、暴走反応の発生を防止できるというさらなる顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の燃料電池用水素発生装置の1実施の形態を示す断面説明図である。
【図2】本発明の燃料電池用水素発生装置の他の実施の形態を示す断面説明図である。
【図3】本発明の燃料電池用水素発生装置の他の実施の形態を示す断面説明図である。
【図4】従来の燃料電池用水素発生装置の断面説明図である。
【符号の説明】
1、1A、1B 本発明の燃料電池用水素発生装置
2 改質用触媒
3 改質管
4 燃料供給部
5 水供給部
6 燃焼管
7 加熱手段
8 断熱材
9 CO変成器
10 選択酸化触媒
11 CO除去器
12 容器
13 第1空間部
14 第2空間部
15 水蒸気発生器
16 バーナ
17 冷却空気入口
18A、18B 伝熱促進材または蓄熱材
Claims (5)
- 水素原子を分子中に有する有機化合物を含有する燃料と水を反応させて水素リッチなガスに改質する改質用触媒を具備した改質管と、前記燃料を前記改質管に供給する燃料供給部と、前記水を前記改質管に供給する水供給部と、燃焼管での燃焼用燃料の燃焼により前記改質反応に必要な熱量を与える加熱手段と、前記改質管より放熱される熱を断熱する断熱材と、前記改質管から流出する改質ガス中に含まれる一酸化炭素を水と反応させて二酸化炭素に変成するCO変成器と、CO変成器から流出する変成ガス中に含まれる一酸化炭素を空気または酸素と反応させて二酸化炭素にする選択酸化触媒を具備したCO除去器と、前記構成材を収納する容器とからなり、内側から燃焼管、改質管、断熱材、CO変成器、第1空間部、CO除去器、第2空間部および容器の順に各々を同心円状に配置した燃料電池用水素発生装置において、
前記CO除去器の変成ガス入口から出口にわたり容器外壁に勾配を設け、前記選択酸化触媒量を変成ガス入口から出口にわたり変化させたことを特徴とする燃料電池用水素発生装置。 - 前記断熱材の表面温度を200〜300℃に制御できるように断熱材の材質および厚みを選定したことを特徴とする請求項1記載の燃料電池用水素発生装置。
- 前記改質器出口に伝熱促進材または蓄熱材を配置したことを特徴とする請求項1あるいは請求項2記載の燃料電池用水素発生装置。
- 前記容器に送風機を配置し、前記第1空間部および第2空間部に送風して温度制御することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の燃料電池用水素発生装置。
- 前記容器に送風機を配置し、前記CO除去器の変成ガス入口側の前記選択酸化触媒層温度を100〜200℃に制御することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の燃料電池用水素発生装置。
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