JP5085358B2 - Solid oxide fuel cell-hydrogen production system - Google Patents
Solid oxide fuel cell-hydrogen production system Download PDFInfo
- Publication number
- JP5085358B2 JP5085358B2 JP2008022149A JP2008022149A JP5085358B2 JP 5085358 B2 JP5085358 B2 JP 5085358B2 JP 2008022149 A JP2008022149 A JP 2008022149A JP 2008022149 A JP2008022149 A JP 2008022149A JP 5085358 B2 JP5085358 B2 JP 5085358B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- gas
- fuel cell
- solid oxide
- oxide fuel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Description
本発明は、固体酸化物形燃料電池−水素製造システムに関し、より具体的には、固体酸化物形燃料電池（以下、適宜“ＳＯＦＣ”と略称する）による発電とその発電に伴う排熱利用による水素製造を併用したコプロダクションシステム（Coproduction System）に関する。 The present invention relates to a solid oxide fuel cell-hydrogen production system. More specifically, the present invention relates to power generation by a solid oxide fuel cell (hereinafter abbreviated as “SOFC” as appropriate) and use of waste heat accompanying the power generation. It relates to the coproduction system that uses hydrogen production.
ＳＯＦＣの運転時に発生する排熱すなわちＳＯＦＣ運転時の発電熱、アノードオフガスの燃焼熱などを利用して水素製造を行うシステムが開発されつつある。これを大別すると、例えば特許第３７８１９４２号公報に開示されているようにＳＯＦＣへの燃料供給系に水素製造装置すなわち改質器を併置するものと、例えば特開２００２−３３４７１４号公報に開示されているようにＳＯＦＣの内部改質を活用し、ＳＯＦＣからのアノードオフガスを浄化して水素を製造するものとがある。 Systems for producing hydrogen using exhaust heat generated during SOFC operation, that is, heat generated during SOFC operation, combustion heat of anode off gas, and the like are being developed. This can be broadly classified, for example, as disclosed in Japanese Patent No. 3781942, where a hydrogen production apparatus, that is, a reformer, is disposed in the fuel supply system to the SOFC, and for example, disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-334714. As described above, there is a method of producing hydrogen by purifying anode off-gas from SOFC by utilizing internal reforming of SOFC.
そのうち、特許第３７８１９４２号公報のようにＳＯＦＣへの燃料供給系に改質器を配置するものでは、その改質に通常７００℃程度の温度が必要であることから、その温度レベルの排熱を水素製造用に供給する必要がある。また、ＳＯＦＣの排熱を利用して水素製造を行うように温度バランスをとると、改質器の設置場所や、実際に改質器で利用できる温度レベルに非常に大きな制約が発生する。このため、ＳＯＦＣの排熱を十分利用するようなシステム設計はなかなか難しく、結果として排熱を十分には利用できず、製造できる水素量が減少してしまう。 Among them, in the case where the reformer is arranged in the fuel supply system to the SOFC as disclosed in Japanese Patent No. 3781942, a temperature of about 700 ° C. is usually required for the reforming, so that the exhaust heat at that temperature level is reduced. It needs to be supplied for hydrogen production. In addition, if a temperature balance is established so that hydrogen production is performed using the exhaust heat of SOFC, a very large restriction is imposed on the installation location of the reformer and the temperature level that can actually be used in the reformer. For this reason, it is quite difficult to design a system that sufficiently uses the exhaust heat of SOFC, and as a result, the exhaust heat cannot be fully utilized, and the amount of hydrogen that can be produced decreases.
本発明は、従来開発されつつあるＳＯＦＣ−水素製造システムにおける以上のような問題点を解決するものであり、ＳＯＦＣによる発電と、その発電に伴う排熱を利用して水素製造を行うコプロダクションシステムにおいて、その水素製造にメンブレンリアクタを利用することにより、排熱を有効に利用したＳＯＦＣ−水素製造システムを提供することを目的とするものである。 The present invention solves the above-mentioned problems in the SOFC-hydrogen production system that has been developed so far, and a co-production system that produces hydrogen using SOFC power generation and exhaust heat generated by the power generation. The purpose of the present invention is to provide a SOFC-hydrogen production system that effectively uses exhaust heat by utilizing a membrane reactor for the production of hydrogen.
本発明（１）は、メンブレンリアクタを利用した固体酸化物形燃料電池−水素製造システムである。そして、
（ａ）前記固体酸化物形燃料電池−水素製造システムが固体酸化物形燃料電池ユニット、オフガス燃焼器を含む固体酸化物形燃料電池システムとメンブレンリアクタを含むシステムからなり、
（ｂ）前記メンブレンリアクタにおいて、前記固体酸化物形燃料電池システムにおけるオフガス燃焼器の燃焼排ガスを熱源として原燃料を改質、精製して水素を製造するとともに、ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを生成し、
（ｃ）前記ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを前記固体酸化物形燃料電池ユニットでの発電用燃料とするようにしてなることを特徴とする。
The present invention (1) is a solid oxide fuel cell-hydrogen production system using a membrane reactor. And
(A) The solid oxide fuel cell-hydrogen production system includes a solid oxide fuel cell unit, a solid oxide fuel cell system including an off-gas combustor, and a system including a membrane reactor.
(B) In the membrane reactor, hydrogen is produced by reforming and purifying raw fuel using the combustion exhaust gas of the off-gas combustor in the solid oxide fuel cell system as a heat source, and off-gas containing CO, hydrogen, and water vapor is produced. Generate and
(C) The off gas containing CO, hydrogen, and water vapor is used as a fuel for power generation in the solid oxide fuel cell unit.
本発明（２）は、メンブレンリアクタを利用した固体酸化物形燃料電池−水素製造システムである。そして、
（ａ）前記固体酸化物形燃料電池−水素製造システムが固体酸化物形燃料電池ユニット、オフガス燃焼器を含む固体酸化物形燃料電池システムとメンブレンリアクタを含むシステムからなり、
（ｂ）前記メンブレンリアクタにおいて、前記固体酸化物形燃料電池システムにおけるオフガス燃焼器の燃焼排ガスを熱源として原燃料を改質、精製して水素を製造するとともに、ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを生成し、
（ｃ）前記ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを前記固体酸化物形燃料電池ユニットでの発電用燃料とし、且つ、
（ｄ）前記精製水素の一部を分岐し、前記固体酸化物形燃料電池ユニットにおける負荷に対応して前記精製水素の分岐量を調整するようにしてなることを特徴とする。
The present invention (2) is a solid oxide fuel cell-hydrogen production system using a membrane reactor. And
(A) The solid oxide fuel cell-hydrogen production system includes a solid oxide fuel cell unit, a solid oxide fuel cell system including an off-gas combustor, and a system including a membrane reactor.
(B) In the membrane reactor, hydrogen is produced by reforming and purifying raw fuel using the combustion exhaust gas of the off-gas combustor in the solid oxide fuel cell system as a heat source, and off-gas containing CO, hydrogen, and water vapor is produced. Generate and
(C) using the off-gas containing CO, hydrogen, and water vapor as a fuel for power generation in the solid oxide fuel cell unit; and
(D) A part of the purified hydrogen is branched, and the branch amount of the purified hydrogen is adjusted in accordance with a load in the solid oxide fuel cell unit.
本発明（３）は、メンブレンリアクタを利用した固体酸化物形燃料電池−水素製造システムである。そして、
（ａ）前記固体酸化物形燃料電池−水素製造システムが固体酸化物形燃料電池ユニット、オフガス燃焼器を含む固体酸化物形燃料電池システムとメンブレンリアクタを含むシステムからなり、
（ｂ）前記メンブレンリアクタにおいて、前記固体酸化物形燃料電池ユニットからのアノードオフガスを分岐したガスを熱源として原燃料を改質、精製して水素を製造するとともに、ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを生成し、
（ｃ）前記ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを前記固体酸化物形燃料電池ユニットでの発電用燃料とするようにしてなることを特徴とする。
The present invention (3) is a solid oxide fuel cell-hydrogen production system using a membrane reactor. And
(A) The solid oxide fuel cell-hydrogen production system includes a solid oxide fuel cell unit, a solid oxide fuel cell system including an off-gas combustor, and a system including a membrane reactor.
(B) In the membrane reactor, raw gas is reformed and purified using a gas branched from the anode off-gas from the solid oxide fuel cell unit as a heat source to produce hydrogen, and off-gas containing CO, hydrogen, and water vapor Produces
(C) The off gas containing CO, hydrogen, and water vapor is used as a fuel for power generation in the solid oxide fuel cell unit.
本発明（４）は、メンブレンリアクタを利用した固体酸化物形燃料電池−水素製造システムである。そして、
（ａ）前記固体酸化物形燃料電池−水素製造システムが固体酸化物形燃料電池ユニット、オフガス燃焼器を含む固体酸化物形燃料電池システムとメンブレンリアクタを含むシステムからなり、
（ｂ）前記メンブレンリアクタにおいて、前記固体酸化物形燃料電池ユニットからのアノードオフガスを分岐したガスを熱源として原燃料を改質、精製して水素を製造するとともに、ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを生成し、
（ｃ）前記ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを前記固体酸化物形燃料電池ユニットでの発電用燃料とし、且つ、
（ｄ）前記精製水素の一部を分岐し、前記固体酸化物形燃料電池ユニットにおける負荷に対応して前記精製水素の分岐量を調整するようにしてなることを特徴とする。
The present invention (4) is a solid oxide fuel cell-hydrogen production system using a membrane reactor. And
(A) The solid oxide fuel cell-hydrogen production system includes a solid oxide fuel cell unit, a solid oxide fuel cell system including an off-gas combustor, and a system including a membrane reactor.
(B) In the membrane reactor, raw gas is reformed and purified using a gas branched from the anode off-gas from the solid oxide fuel cell unit as a heat source to produce hydrogen, and off-gas containing CO, hydrogen, and water vapor Produces
(C) using the off-gas containing CO, hydrogen, and water vapor as a fuel for power generation in the solid oxide fuel cell unit; and
(D) A part of the purified hydrogen is branched, and the branch amount of the purified hydrogen is adjusted in accordance with a load in the solid oxide fuel cell unit.
本発明（５）は、メンブレンリアクタを利用した固体酸化物形燃料電池−水素製造システムである。そして、
（ａ）前記固体酸化物形燃料電池−水素製造システムが固体酸化物形燃料電池ユニット、オフガス燃焼器を含む固体酸化物形燃料電池システムと原燃料の予備改質器を含む予備改質システムとメンブレンリアクタを含むシステムからなり、
（ｂ）前記予備改質器においてオフガス燃焼器での燃焼排ガスを熱源として生成した粗改質ガスを前記固体酸化物形燃料電池ユニットの燃料とし、
（ｃ）前記メンブレンリアクタにおいて、前記予備改質器を経た燃焼排ガスを熱源として燃料を改質、精製して水素を製造するとともに、ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを生成し、
（ｄ）前記ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを前記固体酸化物形燃料電池ユニットでの発電用燃料とするようにしてなることを特徴とする。
The present invention (5) is a solid oxide fuel cell-hydrogen production system using a membrane reactor. And
(A) The solid oxide fuel cell-hydrogen production system includes a solid oxide fuel cell unit, a solid oxide fuel cell system including an off-gas combustor, and a pre-reforming system including a raw fuel pre-reformer; A system that includes a membrane reactor,
(B) The crude reformed gas generated using the combustion exhaust gas in the off-gas combustor in the pre-reformer as a heat source is used as the fuel for the solid oxide fuel cell unit;
(C) In the membrane reactor, the combustion exhaust gas that has passed through the preliminary reformer is used as a heat source to reform and purify the fuel to produce hydrogen, and to produce off-gas containing CO, hydrogen, and steam,
(D) The off gas containing CO, hydrogen, and water vapor is used as a fuel for power generation in the solid oxide fuel cell unit.
本発明（６）は、メンブレンリアクタを利用した固体酸化物形燃料電池−水素製造システムである。そして、
（ａ）前記固体酸化物形燃料電池−水素製造システムが固体酸化物形燃料電池ユニット、オフガス燃焼器を含む固体酸化物形燃料電池システムと原燃料の予備改質器を含む予備改質システムとメンブレンリアクタを含むシステムからなり、
（ｂ）前記オフガス燃焼器での燃焼排ガスを二つに分岐し、
（ｃ）前記予備改質器において、前記分岐した一方の燃焼排ガスを熱源として生成した粗改質ガスを前記固体酸化物形燃料電池ユニットの燃料とし、
（ｄ）前記メンブレンリアクタにおいて、前記分岐した他方の燃焼排ガスを熱源として燃料を改質、精製して水素を製造するとともに、ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを生成し、
（ｅ）前記ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを固体酸化物形燃料電池ユニットでの発電用燃料とするようにしてなることを特徴とする。
The present invention (6) is a solid oxide fuel cell-hydrogen production system using a membrane reactor. And
(A) The solid oxide fuel cell-hydrogen production system includes a solid oxide fuel cell unit, a solid oxide fuel cell system including an off-gas combustor, and a pre-reforming system including a raw fuel pre-reformer; A system that includes a membrane reactor,
(B) The flue gas in the off-gas combustor is branched into two,
(C) In the pre-reformer, the crude reformed gas generated using the branched one combustion exhaust gas as a heat source is used as the fuel of the solid oxide fuel cell unit;
(D) In the membrane reactor, hydrogen is produced by reforming and purifying the fuel using the other branched combustion exhaust gas as a heat source, and off gas containing CO, hydrogen, and steam is generated,
(E) The off gas containing CO, hydrogen, and water vapor is used as a fuel for power generation in a solid oxide fuel cell unit.
本発明（５）〜（６）においては、前記固体酸化物形燃料電池ユニットにおける負荷に対応して前記メンブレンリアクタで製造した水素を分岐して前記固体酸化物形燃料電池ユニットでの発電用燃料とするようにしてもよい。 In the present invention (5) to (6), the hydrogen produced in the membrane reactor is branched corresponding to the load in the solid oxide fuel cell unit, and the fuel for power generation in the solid oxide fuel cell unit You may make it.
従来における、通常の改質器によりＳＯＦＣの排熱を利用して水素製造を行うＳＯＦＣシステムにおいては、高い改質温度が要求されるために、ＳＯＦＣから水素製造用に供給する排熱として高温の排熱が必要となり、ＳＯＦＣの排熱を十分利用するようなシステム設計が困難であったり、排熱利用が有効に行えなかったりしたが、本発明によれば、水素製造にメンブレンリアクタを利用することにより、低温排熱の利用を可能とし、ＳＯＦＣの排熱を十分利用するようなシステム設計、構成が容易となり、排熱活用の範囲すなわちその自由度を大きく拡げることができる。その結果、排熱利用量を増加させ、ひいて水素製造量を増加させることができる。 In a conventional SOFC system in which hydrogen is produced using the exhaust heat of SOFC by an ordinary reformer, a high reforming temperature is required. Therefore, high temperature is used as exhaust heat supplied from SOFC for hydrogen production. Although exhaust heat is required, it is difficult to design a system that makes full use of the exhaust heat of SOFC, or the exhaust heat cannot be used effectively. According to the present invention, a membrane reactor is used for hydrogen production. This makes it possible to use low-temperature exhaust heat and facilitate system design and configuration that fully utilize the exhaust heat of SOFC, and can greatly expand the range of exhaust heat utilization, that is, the degree of freedom. As a result, it is possible to increase the amount of exhaust heat used and thus increase the amount of hydrogen production.
本発明は、ＳＯＦＣによる発電と発電に伴う排熱を利用して水素製造を行うコプロダクションシステム（Coproduction System）において、その水素製造にメンブレンリアクタを利用する。そして、メンブレンリアクタにおいては、高純度の水素を製造するとともに、ＣＯ、水素、水蒸気、ＣＯ2を含むオフガスを生成するので、当該オフガスをＳＯＦＣでの発電用燃料として利用することを特徴とするＳＯＦＣ−水素製造システムである。ここで、ＳＯＦＣ−水素製造システムとは“ＳＯＦＣによる発電とその発電に伴う排熱を利用して水素製造を行うシステム”を意味する。 The present invention uses a membrane reactor for hydrogen production in a coproduction system (Coproduction System) for producing hydrogen using SOFC power generation and exhaust heat generated by power generation. The membrane reactor produces high-purity hydrogen and produces off-gas containing CO, hydrogen, water vapor, and CO 2, and the off-gas is used as a fuel for power generation in the SOFC. -Hydrogen production system. Here, the SOFC-hydrogen production system means “a system for producing hydrogen using SOFC power generation and exhaust heat generated by the power generation”.
従来型のＳＯＦＣによる発電と水素製造を併用するコプロダクションシステムにおいては、ＳＯＦＣへの燃料供給系に水素製造装置を併置するか、ＳＯＦＣの内部改質を利用し、ＳＯＦＣのアノード通過後のアノードオフガスを浄化して水素を取り出すシステムが考えられているが、本発明においては、ＳＯＦＣによる発電用燃料及び水素の製造にメンブレンリアクタを応用するものである。 In a conventional co-production system that uses both SOFC power generation and hydrogen production, either a hydrogen production device is installed in the fuel supply system for the SOFC, or the SOFC internal reforming is used, and the anode off-gas after passing through the SOFC anode. In the present invention, a membrane reactor is applied to the production of power generation fuel and hydrogen by SOFC.
ここで、従来型のＳＯＦＣによる発電と水素製造を併用するコプロダクションシステムの態様としては下掲表１のような４つの態様に大別することができる。以下、これら従来型コプロダクションシステムの態様を前提とし、これら態様と対比して本発明の態様を順次説明する。 Here, the aspect of the co-production system using both the power generation by the conventional SOFC and the hydrogen production can be roughly divided into four aspects as shown in Table 1 below. In the following, on the premise of these conventional co-production system aspects, the aspects of the present invention will be sequentially described in comparison with these aspects.
ＳＯＦＣにおいては水素、ＣＯが燃料となるが、メタンはＳＯＦＣのアノードでの“内部改質”により水素となりＳＯＦＣの燃料となる。このため、ＳＯＦＣに供給する燃料としては炭素数２（Ｃ２）以上の炭化水素が改質されていればよく、水素を主成分とする改質ガスにまで改質する必要はない。予備改質器（プリリフォーマ）はこのレベルの改質を行う改質器であり、これによりＣ２以上の炭化水素がメタン、水素、ＣＯ等に変えられる。この改質ガスを本明細書中“粗改質ガス”と称している。 In the SOFC, hydrogen and CO are fuels, but methane is converted to hydrogen by “internal reforming” at the anode of the SOFC and becomes a fuel for the SOFC. For this reason, as the fuel supplied to the SOFC, hydrocarbons having 2 or more carbon atoms (C2) or more need only be reformed, and it is not necessary to reform the reformed gas mainly containing hydrogen. A pre-reformer is a reformer that performs this level of reforming, whereby C2 or higher hydrocarbons are converted to methane, hydrogen, CO, or the like. This reformed gas is referred to as “crude reformed gas” in the present specification.
ＳＯＦＣは、その配置構造や組み合わせなどの如何によりＳＯＦＣスタック、ＳＯＦＣモジュール、あるいはＳＯＦＣバンドルなどと呼ばれるが、本明細書中、それらを含めて適宜“ＳＯＦＣユニット”と称している。また、本明細書において、予備改質システムとは予備改質器、熱交換器等の補機及び関連する配管系を含む意味であり、ＳＯＦＣシステムとはＳＯＦＣユニット、熱交換器等の補機及び関連する配管系を含む意味であり、メンブレンリアクタシステムとはメンブレンリアクタ、熱交換器等の補機及び関連する配管系を含む意味である。 The SOFC is called an SOFC stack, an SOFC module, or an SOFC bundle depending on the arrangement structure and combination thereof. In the present specification, the SOFC is appropriately referred to as an “SOFC unit”. Further, in this specification, the pre-reforming system means including auxiliary equipment such as a pre-reformer and a heat exchanger and related piping systems, and the SOFC system means auxiliary equipment such as an SOFC unit and a heat exchanger. The membrane reactor system is meant to include auxiliary equipment such as a membrane reactor and a heat exchanger and the related piping system.
以下において、都市ガスを原燃料とする場合を例にしているが、他の燃料を原燃料とする場合も同様であり、硫黄化合物を含まないか、実質上含まない原燃料では脱硫器は不要である。なお、メンブレンリアクタあるいは予備改質器て改質する前の燃料、すなわちメンブレンリアクタあるいは予備改質器に供給する燃料につては、本明細書中適宜“原燃料”と称している。 In the following, the case where city gas is used as the raw fuel is taken as an example, but the same applies to the case where other fuel is used as the raw fuel, and a desulfurizer is not required for raw fuel which does not contain or substantially contain sulfur compounds. It is. The fuel before being reformed by the membrane reactor or the pre-reformer, that is, the fuel supplied to the membrane reactor or the pre-reformer is appropriately referred to as “raw fuel” in the present specification.
〈従来型コプロダクションシステムの態様Ａ〉
従来型態様Ａは、水蒸気供給方式且つ別系統水素製造方式を採る態様である。図１は態様Ａの場合を説明する図である。予備改質システム、ＳＯＦＣシステムに加えて、原燃料の改質系とは別系統の水素製造用改質器を備える。
<Aspect of conventional co-production system A>
Conventional mode A is a mode in which a steam supply system and a separate hydrogen production system are employed. FIG. 1 is a diagram for explaining the case of aspect A. FIG. In addition to the preliminary reforming system and the SOFC system, a reformer for hydrogen production, which is separate from the raw fuel reforming system, is provided.
図１において、予備改質システムは予備改質器、熱交換器５、熱交換器１、熱交換器３、水気化器、配管系により構成されている。ＳＯＦＣシステムはＳＯＦＣユニット、オフガス燃焼器、熱交換器２、熱交換器４、配管系により構成され、それらの機器は断熱容器中に配置されている。
In FIG. 1, the preliminary reforming system includes a preliminary reformer, a
原燃料（都市ガス）は、脱硫器、熱交換器１を経て予備改質器に導入される。予備改質器では、水蒸気供給方式、すなわち別途設けられた水気化器からの水蒸気を供給して粗改質ガスを生成し、熱交換器２に導入される。粗改質ガスは、熱交換器２においてオフガス燃焼器からの燃焼排ガスにより加熱され、ＳＯＦＣユニットのアノードに供給される。
The raw fuel (city gas) is introduced into the preliminary reformer through the desulfurizer and the
ＳＯＦＣユニットのカソードにはブロワー（＝送風機）を介して空気を供給する。空気は、順次熱交換器３、熱交換器４で予熱された後、ＳＯＦＣユニットのカソードに供給される。ＳＯＦＣユニットから排出されるアノードオフガスとカソードオフガスをオフガス燃焼器で燃焼する。その燃焼排ガスは順次、熱交換器４、熱交換器２、予備改質器、水気化器、熱交換器５、熱交換器１、熱交換器３を経てシステム外に排出される。
Air is supplied to the cathode of the SOFC unit via a blower (= blower). The air is sequentially preheated by the heat exchanger 3 and the heat exchanger 4 and then supplied to the cathode of the SOFC unit. The anode off-gas and cathode off-gas discharged from the SOFC unit are burned in an off-gas combustor. The combustion exhaust gas is sequentially discharged out of the system through the heat exchanger 4, the heat exchanger 2, the pre-reformer, the water vaporizer, the
そして、図１中、ＳＯＦＣシステム内の左上部に“改質器”として示すように、ＳＯＦＣユニットへの燃料供給系とは別系統の改質器を備える。改質器は、ＳＯＦＣユニットの近傍あるいはオフガス燃焼器の近傍に配置され、ＳＯＦＣユニットでの発電熱とＳＯＦＣシステム内の熱を利用して燃料を水蒸気により改質して水素を製造する。ＳＯＦＣシステム内に気化器として示すように改質用水蒸気の発生にもＳＯＦＣユニットでの発電熱とＳＯＦＣシステム内の熱を利用する。 In FIG. 1, a reformer of a system different from the fuel supply system to the SOFC unit is provided as shown as “reformer” in the upper left part of the SOFC system. The reformer is disposed in the vicinity of the SOFC unit or in the vicinity of the off-gas combustor, and reforms the fuel with steam using the heat generated in the SOFC unit and the heat in the SOFC system to produce hydrogen. As shown as a vaporizer in the SOFC system, the heat generated in the SOFC unit and the heat in the SOFC system are also used to generate reforming steam.
〈従来型のコプロダクションシステムの態様Ｂ〉
従来型態様Ｂは、水蒸気供給方式且つオフガス浄化型水素製造方式を採る態様である。ここで“オフガス浄化型”とは、（ａ）アノードオフガスに含まれる水蒸気の凝縮、除去、（ｂ）アノードオフガスに含まれるＣＯのシフト反応による水素への変換、（ｃ）吸着剤によるアノードオフガスに含まれるＣＯ2の除去、あるいはこれら（ａ）〜（ｃ）を併用することにより、分岐アノードオフガス中の水素の濃度を高めることを意味する。
<Conventional Coproduction System Aspect B>
The conventional mode B is a mode that adopts a water vapor supply system and an off-gas purification type hydrogen production system. Here, “off-gas purification type” means (a) condensation and removal of water vapor contained in the anode off-gas, (b) conversion to hydrogen by shift reaction of CO contained in the anode off-gas, and (c) anode off-gas due to the adsorbent. This means that the concentration of hydrogen in the branched anode off-gas is increased by removing CO 2 contained in or by using these (a) to (c) in combination.
図２は態様Ｂの場合を説明する図で、アノードオフガスに含まれる水蒸気の凝縮、除去して水素の濃度を高める場合を示している。図２のとおり、ＳＯＦＣシステム内のＳＯＦＣユニットから排出されるアノードオフガスを分岐する。具体的には、ＳＯＦＣユニットからオフガス燃焼器へのアノードオフガス導管、すなわちＳＯＦＣユニットのアノードから排出されるアノードオフガスをオフガス燃焼器へ導く配管に分岐管を設ける。そして、分岐管で分岐したアノードオフガスを順次、熱交換器５、気化器に通して水蒸気を凝縮、除去して水素を製造する。
FIG. 2 is a diagram for explaining the case of the mode B, and shows a case where the concentration of hydrogen is increased by condensing and removing water vapor contained in the anode off-gas. As shown in FIG. 2, the anode off-gas discharged from the SOFC unit in the SOFC system is branched. Specifically, a branch pipe is provided in an anode offgas conduit from the SOFC unit to the offgas combustor, that is, a pipe that guides the anode offgas discharged from the anode of the SOFC unit to the offgas combustor. Then, the anode off gas branched by the branch pipe is sequentially passed through the
アノードオフガスにはＳＯＦＣでの電池反応で生成したＣＯ2や水蒸気のほか、未利用の水素、ＣＯが含まれている。それらの成分のうち、ＣＯは例えばＣＯ変成器でのシフト反応（ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2）により水素に変え、ＣＯ2は吸着剤により除去するなど各種態様により水素を回収し、製造することもできる。 The anode off-gas contains unused hydrogen and CO in addition to CO 2 and water vapor generated by the battery reaction in SOFC. Among these components, CO is converted to hydrogen by a shift reaction (CO + H 2 O → CO 2 + H 2 ) in a CO converter, for example, and CO 2 is removed by an adsorbent to recover and produce hydrogen in various modes. You can also
ＳＯＦＣユニットから排出されるアノードオフガスのうち分岐管で分岐しない分のアノードオフガスと、カソードオフガスをオフガス燃焼器で燃焼する。その燃焼排ガスは順次、熱交換器４、熱交換器２、予備改質器、熱交換器１、熱交換器３を経てシステム外に排出される。他の構成は態様Ａと同様である。
Of the anode off-gas discharged from the SOFC unit, the anode off-gas and the cathode off-gas that are not branched by the branch pipe are burned in the off-gas combustor. The combustion exhaust gas is sequentially discharged out of the system through the heat exchanger 4, the heat exchanger 2, the pre-reformer, the
〈従来型のコプロダクションシステムの態様Ｃ〉
従来型態様Ｃは、燃料リサイクル方式且つ別系統水素製造方式を採る態様である。図３は態様Ｃの場合を説明する図である。図３のとおり、予備改質システム、ＳＯＦＣシステムに加えて、原燃料の改質とは別系統の水素製造用改質器を備える。そして、ＳＯＦＣユニットから排出されるアノードオフガスを分岐してＳＯＦＣユニットでの燃料としてリサイクルする。具体的には、ＳＯＦＣユニットからオフガス燃焼器へのアノードオフガス導管に分岐管を設け、当該分岐管でアノードオフガスを分岐する。
<Aspect C of a conventional co-production system>
Conventional mode C is a mode in which a fuel recycling method and a separate hydrogen production method are adopted. FIG. 3 is a diagram for explaining the case of aspect C. As shown in FIG. 3, in addition to the preliminary reforming system and the SOFC system, a reformer for hydrogen production, which is a separate system from the reforming of raw fuel, is provided. Then, the anode off gas discharged from the SOFC unit is branched and recycled as fuel in the SOFC unit. Specifically, a branch pipe is provided in the anode off-gas conduit from the SOFC unit to the off-gas combustor, and the anode off-gas is branched by the branch pipe.
アノードオフガスにはＳＯＦＣでの電池反応で生成したＣＯ2や水蒸気に加えて未利用の水素、ＣＯが含まれているので、分岐管で分岐したアノードオフガスを順次、熱交換器２、予備改質器にそれらの加熱源として通した後、原燃料に混入してＳＯＦＣユニットでの発電用燃料として利用する。分岐しない分のアノードオフガスとカソードオフガスをオフガス燃焼器で燃焼する。オフガス燃焼器で生成した燃焼排ガスは熱交換器４、熱交換器１を経て排出される。
Since the anode off-gas contains unused hydrogen and CO in addition to CO 2 and water vapor generated by the cell reaction in SOFC, the anode off-gas branched in the branch pipe is sequentially converted into the heat exchanger 2 and the pre-reformer. After passing through the vessel as a heating source, it is mixed into the raw fuel and used as a fuel for power generation in the SOFC unit. The anode off-gas and the cathode off-gas that are not branched are burned in the off-gas combustor. The combustion exhaust gas generated by the off-gas combustor is discharged through the heat exchanger 4 and the
そして、図３中ＳＯＦＣシステム内に“改質器”として示すように、ＳＯＦＣユニットへの燃料供給系とは別系統の改質器を備える。改質器は、ＳＯＦＣユニットの近傍に配置され、ＳＯＦＣユニットでの発電熱とＳＯＦＣシステム内の熱を利用して燃料を水蒸気により改質して水素を製造する。ＳＯＦＣシステム内に気化器として示すように改質用水蒸気の発生にもＳＯＦＣシステム内の熱を利用する。他の構成は態様Ａ〜Ｂと同様である。 In addition, as shown as “reformer” in the SOFC system in FIG. 3, a reformer of a system different from the fuel supply system to the SOFC unit is provided. The reformer is disposed in the vicinity of the SOFC unit, and reforms the fuel with steam using the heat generated in the SOFC unit and the heat in the SOFC system to produce hydrogen. As shown as a vaporizer in the SOFC system, the heat in the SOFC system is also used to generate reforming steam. Other configurations are the same as those of the aspects A to B.
〈従来型のコプロダクションシステムの態様Ｄ〉
従来型態様Ｄは、燃料リサイクル方式且つオフガス浄化型水素製造方式を採る態様である。図４は態様Ｄの場合を説明する図である。図４のとおり、ＳＯＦＣシステム内のＳＯＦＣユニットから排出されるアノードオフガスを分岐する。具体的には、ＳＯＦＣユニットからオフガス燃焼器へのアノードオフガス導管に分岐管を設ける。そして、当該分岐管で分岐したアノードオフガスを順次、熱交換器２、予備改質器、熱交換器１に通して水蒸気を凝縮、除去して水素を製造するとともに、予備改質器の下部に“分岐”として示すとおり、予備改質器を経たアノードオフガスの一部を分岐してＳＯＦＣの燃料としてリサイクルする。
<Mode D of a conventional co-production system>
The conventional mode D is a mode that adopts a fuel recycling system and an off-gas purification type hydrogen production system. FIG. 4 is a diagram for explaining the case of the mode D. As shown in FIG. 4, the anode off-gas discharged from the SOFC unit in the SOFC system is branched. Specifically, a branch pipe is provided in the anode offgas conduit from the SOFC unit to the offgas combustor. Then, the anode off gas branched by the branch pipe is sequentially passed through the heat exchanger 2, the pre-reformer, and the
リサイクルしないアノードオフガスについては、その成分のうち、水蒸気は冷却、凝縮して除去し、ＣＯ2は吸着剤により除去するなど各種態様により水素が回収される。ＳＯＦＣユニットから排出されるアノードオフガスのうち分岐管で分岐しない分のアノードオフガスと、カソードオフガスはオフガス燃焼器で燃焼する。ここで生成した燃焼排ガスは順次、熱交換器４、熱交換器１を経てシステム外に排出される。他の構成は前記態様Ａ〜Ｃと同様である。
Among the components of the anode off-gas that is not recycled, hydrogen is recovered in various modes such as by removing water vapor by cooling and condensing, and removing CO 2 by an adsorbent. Of the anode off-gas discharged from the SOFC unit, the anode off-gas and the cathode off-gas that are not branched by the branch pipe are burned in the off-gas combustor. The combustion exhaust gas generated here is sequentially discharged out of the system through the heat exchanger 4 and the
〈従来型コプロダクションシステムにおける熱バランスについて〉
ここで、以上の従来型コプロダクションシステムの態様Ａ〜Ｄのうち、態様Ａ（水蒸気供給方式且つ別系統水素製造方式）（図１）を例に、１００ｋＷ級のＳＯＦＣユニット（運転温度＝９５０℃）を使用するコプロダクションシステムについて、その運転時における熱バランスの例を示すと図５のようになる。態様Ｂ〜Ｄについても同様である。
<Heat balance in conventional co-production system>
Here, among aspects A to D of the above-described conventional coproduction system, a 100 kW class SOFC unit (operating temperature = 950 ° C.) is exemplified by using aspect A (steam supply system and separate system hydrogen production system) (FIG. 1) as an example. FIG. 5 shows an example of the heat balance during the operation of the co-production system using). The same applies to modes B to D.
態様Ａのような従来型のコプロダクションシステムにおいては、別系統の水素製造用改質器（改質器）を７００℃程度に加熱することが必要である。このため、改質器はＳＯＦＣシステム内のＳＯＦＣユニットの近傍、すなわち断熱容器内でＳＯＦＣユニットに可及的に近い箇所に配置し、ＳＯＦＣユニットでの発電熱とＳＯＦＣシステム内の熱を利用して燃料を水蒸気により改質して水素を製造する。 In a conventional co-production system such as aspect A, it is necessary to heat a separate hydrogen production reformer (reformer) to about 700 ° C. For this reason, the reformer is placed in the vicinity of the SOFC unit in the SOFC system, that is, as close as possible to the SOFC unit in the heat insulating container, and utilizes the heat generated in the SOFC unit and the heat in the SOFC system. Hydrogen is produced by reforming the fuel with steam.
ＳＯＦＣユニットの運転温度９５０℃と同程度の温度で排出されるアノードオフガス、カソードオフガスはオフガス燃焼器で燃焼して１０００℃程度の燃焼排ガスとなる。燃焼排ガスは、熱交換器４で空気を加熱した後、熱交換器２で粗改質ガスを加熱して６００℃程度となり、この温度で予備改質用の熱源として予備改質システム内に配置した予備改質器に導入される。これにより予備改質器は４００℃程度に加熱される。 The anode off-gas and cathode off-gas exhausted at the same temperature as the SOFC unit operating temperature of 950 ° C. are burned in the off-gas combustor to become about 1000 ° C. combustion exhaust gas. The combustion exhaust gas is heated in the heat exchanger 4 and then the crude reformed gas is heated in the heat exchanger 2 to about 600 ° C., and this temperature is arranged in the preliminary reforming system as a heat source for preliminary reforming. Introduced into the pre-reformer. As a result, the pre-reformer is heated to about 400 ° C.
予備改質器を加熱した燃焼排ガスは、水気化器、熱交換器５を経て熱交換器１に導入され、原燃料を加熱する。燃焼排ガスは、この段階で４００℃程度となり、さらに熱交換器３で空気を２７０℃程度に加熱した後、５０℃程度でシステム外へ排出される。
なお、水気化器、熱交換器５、熱交換器１を経た燃焼排ガスは４００℃程度となるが、これは予備改質器を経た燃焼排ガスの保有熱による水気化器、熱交換器５、熱交換器１での熱交換量をそのような温度となるように制御するものである。
The combustion exhaust gas that has heated the preliminary reformer is introduced into the
In addition, although the combustion exhaust gas which passed through the water vaporizer, the
これを原燃料、空気サイドから言えば、原燃料は、熱交換器１で加熱された後、水気化器で生成した２００℃程度の水蒸気が混入されて予備改質器に導入される。予備改質器で粗改質ガスを生成し、５００℃程度で熱交換器２に導入され、８００℃程度まで加熱されてＳＯＦＣユニットのアノードに供給される。空気は、熱交換器３に導入され、ここで２７０℃程度に加熱され、さらに熱交換器４で８５０℃程度に加熱されてＳＯＦＣユニットのカソードに供給される。
Speaking of this from the raw fuel and air side, the raw fuel is heated by the
〈従来型のコプロダクションシステムにおける熱バランス上の問題点〉
前述態様Ａのような従来型のコプロダクションシステムにおいては、原燃料の改質系とは別系統の水素製造用改質器での改質には少なくとも７００℃程度の温度を必要とする。このため、ＳＯＦＣの排熱を十分利用するようなシステム設計が困難であったり、排熱利用が有効に行えず、“ＳＯＦＣユニット＋水素製造システム”における構成上の自由度が小さくなり、その温度上の制約から、実際に製造可能な水素量が低減するデメリット、すなわち実際に製造できる水素量が少なくなるという問題があった。
<Problems in heat balance in conventional co-production systems>
In the conventional co-production system as in the above-described aspect A, a temperature of at least about 700 ° C. is required for reforming in a hydrogen production reformer different from the raw fuel reforming system. For this reason, it is difficult to design a system that sufficiently uses the exhaust heat of SOFC, or the exhaust heat can not be used effectively, and the degree of freedom in configuration in the “SOFC unit + hydrogen production system” is reduced, and the temperature Due to the above restrictions, there is a demerit that the amount of hydrogen that can be actually produced is reduced, that is, there is a problem that the amount of hydrogen that can actually be produced is reduced.
本発明は、ＳＯＦＣユニットによる発電と、発電に伴う排熱を利用して水素製造を行うコプロダクションシステムにおいて、メンブレンリアクタを利用することにより、システム設計、構成の自由度を大きくし、低温排熱をも有効に利用して排熱活用の範囲を拡げて水素製造量を増加させるものである。 The present invention increases the degree of freedom in system design and configuration by using a membrane reactor in a co-production system for generating hydrogen using SOFC unit power generation and waste heat associated with power generation, thereby reducing low-temperature waste heat. Effectively increasing the range of exhaust heat utilization and increasing hydrogen production.
〈本発明（１）〜（２）の態様例〉
本発明（１）は、（ａ）ＳＯＦＣユニット、オフガス燃焼器を含むＳＯＦＣシステムとメンブレンリアクタを含むシステムからなり、（ｂ）前記メンブレンリアクタにおいて、前記ＳＯＦＣシステムにおけるオフガス燃焼器の燃焼排ガスを熱源として原燃料を改質、精製して水素を製造するとともに、ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを生成し、（ｃ）前記ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを前記ＳＯＦＣユニットでの発電用燃料とするようにしてなるＳＯＦＣ−水素製造システムである。
<Examples of Embodiments of the Present Invention (1) to (2)>
The present invention (1) comprises (a) a SOFC system including a SOFC unit and an off-gas combustor, and a system including a membrane reactor. (B) In the membrane reactor, the combustion exhaust gas of the off-gas combustor in the SOFC system is used as a heat source. The raw fuel is reformed and refined to produce hydrogen, and off gas containing CO, hydrogen, and steam is generated. (C) The off gas containing CO, hydrogen, and steam is used as a fuel for power generation in the SOFC unit. The SOFC-hydrogen production system thus configured.
本発明（２）は、本発明（１）のＳＯＦＣ−水素製造システムにおいて、（ｄ）前記精製水素の一部を分岐し、前記ＳＯＦＣユニットにおける負荷に対応して前記精製水素の分岐量を調整するようにしてなるＳＯＦＣ−水素製造システムである。 The present invention (2) is the SOFC-hydrogen production system of the present invention (1), wherein (d) a part of the purified hydrogen is branched and the branch amount of the purified hydrogen is adjusted according to the load in the SOFC unit. This is a SOFC-hydrogen production system.
図６は本発明（１）〜（２）の態様例を説明する図である。図示のとおり、メンブレンリアクタシステムと、ＳＯＦＣユニット、オフガス燃焼器を含むＳＯＦＣシステムからなるＳＯＦＣ−水素製造システムである。前述〈従来型コプロダクションシステムの態様Ａ〉との対比で言えば、当該態様Ａにおける予備改質器に代えてメンブレンリアクタを配置した態様である。図６中、その運転時における熱バランスの例を示している。 FIG. 6 is a diagram for explaining an exemplary embodiment of the present invention (1) to (2). As shown in the figure, the SOFC-hydrogen production system includes a membrane reactor system, an SOFC unit including an SOFC unit, and an off-gas combustor. In contrast to the above-described <Aspect A of a conventional co-production system>, a membrane reactor is disposed in place of the pre-reformer in the aspect A. FIG. 6 shows an example of heat balance during the operation.
原燃料の流れについては、原燃料が都市ガスの場合、脱硫器、昇圧器、熱交換器１を経てメンブレンリアクタに供給する。水を気化器で加熱して水蒸気とし、熱交換器５でさらに加熱してメンブレンリアクタに供給し、原燃料の水蒸気改質に使用する。メンブレンリアクタにおいて原燃料を改質し、精製、分離した水素と、ＣＯを主成分とし、水素（水素透過膜で未透過の水素）、水蒸気、ＣＯ2を含むオフガス（ＭＲオフガス）を生成する。オフガスは熱交換器２を経てＳＯＦＣユニットのアノードに供給され、ＳＯＦＣユニットでの発電用燃料として使用される。これは、ＳＯＦＣユニットでの発電用燃料として、メンブレンリアクタで水素を抽出した後のオフガスを利用するものである。
When the raw fuel is city gas, the raw fuel is supplied to the membrane reactor via the desulfurizer, the booster, and the
空気の流れについては、ブロワーにより熱交換器３、熱交換器４を経てＳＯＦＣユニットのカソードに供給され、ＳＯＦＣユニットでの発電用酸化剤ガスとして使用される。ＳＯＦＣユニットから排出されるアノードオフガスとカソードオフガスをオフガス燃焼器で燃焼する。燃焼排ガスは順次、熱交換器４、熱交換器２、メンブレンリアクタ、熱交換器１、熱交換器３を経てシステム外に排出される。
The air flow is supplied to the cathode of the SOFC unit through the heat exchanger 3 and the heat exchanger 4 by a blower and used as an oxidant gas for power generation in the SOFC unit. The anode off-gas and cathode off-gas discharged from the SOFC unit are burned in an off-gas combustor. The combustion exhaust gas is sequentially discharged out of the system through the heat exchanger 4, the heat exchanger 2, the membrane reactor, the
ここで、メンブレンリアクタそれ自体は、従来知られているもので、改質ガスの生成と水素の精製を一つの装置で行えるように一体化した装置である。図７はメンブレンリアクタを原理的に説明する図である。原料ガスは、バーナでの発生熱を加熱源とし、水蒸気による改質反応により改質触媒層で改質されて改質ガスとなる。改質ガス中の水素はＰｄ膜などの水素透過膜により選択的に分離され高純度水素として取り出される。 Here, the membrane reactor itself is a conventionally known device, and is an integrated device so that the generation of reformed gas and the purification of hydrogen can be performed by one device. FIG. 7 is a view for explaining the membrane reactor in principle. The source gas uses the heat generated in the burner as a heat source, and is reformed by the reforming catalyst layer by a reforming reaction with water vapor to become a reformed gas. Hydrogen in the reformed gas is selectively separated by a hydrogen permeable membrane such as a Pd membrane and taken out as high-purity hydrogen.
図８はメンブレンリアクタの構成例を説明する図である。なお、図８では横置きで示しているが、縦置きとしても使用される。図８のとおり、外管すなわち反応管内に間隔を置いて水素分離管を配置した多重管で構成される。外管及び水素分離管間の間隙に粒状等の改質触媒が充填される。水素分離管は、多孔質セラミックスや多孔質ステンレス鋼等の支持体上に水素透過膜、すなわち水素を選択的に透過する機能を有するＰｄやＰｄ合金などの金属膜を形成することで構成される。原料ガスすなわち炭化水素等の燃料及び水蒸気が改質触媒に供給され燃料が改質される。 FIG. 8 is a diagram for explaining a configuration example of the membrane reactor. In addition, although shown horizontally in FIG. 8, it is used also as vertical installation. As shown in FIG. 8, the outer tube, that is, a multi-tube having hydrogen separation tubes arranged at intervals in the reaction tube. A gap between the outer tube and the hydrogen separation tube is filled with a reforming catalyst such as a granule. The hydrogen separation tube is formed by forming a hydrogen permeable membrane, that is, a metal membrane such as Pd or Pd alloy having a function of selectively permeating hydrogen on a support such as porous ceramics or porous stainless steel. . A raw material gas, that is, a fuel such as a hydrocarbon and water vapor are supplied to the reforming catalyst to reform the fuel.
生成した改質ガス中の水素は水素分離管の水素分離膜を選択的に透過して精製される。改質ガス中の水素を水素透過膜により選択的に透過させて引き抜くことになるので、水素透過膜による分離を伴わない改質器と比較して低温で高い反応率が達成される。 The generated hydrogen in the reformed gas is selectively purified by permeating through the hydrogen separation membrane of the hydrogen separation tube. Since hydrogen in the reformed gas is selectively permeated through the hydrogen permeable membrane and extracted, a higher reaction rate is achieved at a lower temperature than a reformer that does not involve separation by the hydrogen permeable membrane.
すなわち、改質器（図１中ＳＯＦＣシステム内の左上部に示すような改質器）での改質は、原燃料が都市ガスの場合、約７００〜８００℃、すなわち少なくとも約７００℃程度の温度が必要であるが、メンブレンリアクタではそれより低い約５００〜５５０℃の温度、すなわち約５００℃程度の温度でも改質が可能であるので、熱活用の自由度を広げることができる。また、水素の回収率は水素透過膜の性能に左右されるが、水素の回収率を９０％以上に高くできることから、高収率で高純度の水素を製造、取得することができる。 That is, reforming in the reformer (the reformer as shown in the upper left portion in the SOFC system in FIG. 1) is about 700 to 800 ° C., that is, at least about 700 ° C. when the raw fuel is city gas. Although a temperature is required, the membrane reactor can be reformed even at a temperature of about 500 to 550 ° C., that is, about 500 ° C., so that the degree of freedom of heat utilization can be expanded. Further, although the hydrogen recovery rate depends on the performance of the hydrogen permeable membrane, since the hydrogen recovery rate can be increased to 90% or more, high-purity hydrogen can be produced and obtained in a high yield.
本発明においては、メンブレンリアクタのこの特性を利用するものである。図９は、メンブレンリアクタを本発明に適用する態様例を説明する図で、図９（ｂ）は図９（ａ）中Ａ−Ａ線断面図である。図９のとおり、反応筒内にメンブレンリアクタを配置する。メンブレンリアクタは一個でも複数個でもよいが、図９の例では２１個のメンブレンリアクタを配置し、一端から原料ガスすなわち炭化水素等の燃料と水蒸気を供給し、他端から水素とオフガスを導出する。 In the present invention, this characteristic of the membrane reactor is utilized. FIG. 9 is a diagram for explaining an example in which the membrane reactor is applied to the present invention, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 9A. As shown in FIG. 9, a membrane reactor is disposed in the reaction cylinder. Although one or a plurality of membrane reactors may be provided, in the example of FIG. 9, 21 membrane reactors are arranged, a raw material gas, that is, a fuel such as hydrocarbons and steam are supplied from one end, and hydrogen and off-gas are derived from the other end. .
本発明（１）の態様例において、そのようなメンブレンリアクタを適用する態様については以下のとおりとなる。図９に示すようなメンブレンリアクタを図６中メンブレンリアクタとして示す箇所に配置する。メンブレンリアクタの一端から原料ガス（図６で言えば、原燃料である都市ガスを脱硫後昇圧し、熱交換器１で予熱した原料ガス）と水蒸気を供給し、他端から水素（＝精製水素）とオフガスを導出する。 In the embodiment of the present invention (1), the embodiment to which such a membrane reactor is applied is as follows. A membrane reactor as shown in FIG. 9 is arranged at a location shown as a membrane reactor in FIG. From one end of the membrane reactor, a raw material gas (in FIG. 6, a raw gas, city gas is desulfurized and pressurized, and preheated in the heat exchanger 1) and steam are supplied, and hydrogen is supplied from the other end (= purified hydrogen). ) And off-gas.
そのうち、水素は熱交換器５、気化器を経て製品水素として取り出される。オフガスは熱交換器２を経てＳＯＦＣユニットのアノードに供給され、ＳＯＦＣユニットでの発電用燃料として使用される。メンブレンリアクタからのオフガスには主成分であるＣＯのほか、水素（水素透過膜で未透過の水素、すなわち改質ガスの成分である水素のうち水素透過膜を透過しなかった分の水素）、ＣＯ2、水蒸気が含まれているが、そのうちＣＯ、水素がＳＯＦＣユニットでの電気化学反応に寄与する。
Among them, hydrogen is taken out as product hydrogen through the
空気中の酸素はＳＯＦＣユニットのカソードで酸化物イオン（Ｏ2-）となり、固体酸化物電解質（イットリア安定化ジルコニア、等）を通ってＳＯＦＣユニットのアノードに至る。ここでアノード側に供給されるメンブレンリアクタからのオフガス中のＣＯ、水素と反応して電気と反応生成物であるＣＯ2（二酸化炭素）、水を生成する（ＣＯ＋Ｏ2-→ＣＯ2＋２ｅ-，Ｈ2＋Ｏ2-→Ｈ2Ｏ＋２ｅ-）。 Oxygen in the air becomes oxide ions (O 2− ) at the cathode of the SOFC unit and passes through the solid oxide electrolyte (yttria stabilized zirconia, etc.) to the anode of the SOFC unit. Here, it reacts with CO and hydrogen in the off-gas from the membrane reactor supplied to the anode side to generate electricity and CO 2 (carbon dioxide), which is a reaction product, and water (CO + O 2− → CO 2 + 2e − , H 2 + O 2− → H 2 O + 2e − ).
原燃料がメタンの場合、メンブレンリアクタでの水蒸気改質（ＣＨ4＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ2）によりＣＯ：１モルとＨ2：３モルが生成し、水素透過膜で未透過の水素が１０％であるとすると、メンブレンリアクタからのオフガスにはＣＯ：１モルと水素：０．３モルが含まれているので、これがＳＯＦＣユニットでの電気化学反応に寄与する。原燃料がエタン、プロパン、その他の炭化水素、それらの混合ガスの場合には、その炭素：水素比により生成するＣＯとＨ2のモル比が異なるが、メタンの場合と同様に残存水素とＣＯがＳＯＦＣユニットでの電気化学反応に寄与することになる。本発明においては、メンブレンリアクタからのオフガス中のＣＯと未透過の水素をＳＯＦＣユニットの燃料として使用するものである。 When the raw fuel is methane, steam reforming in the membrane reactor (CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2 ) produces 1 mol of CO and 3 mol of H 2, and 10% of unpermeated hydrogen in the hydrogen permeable membrane. If this is the case, the off gas from the membrane reactor contains 1 mol of CO and 0.3 mol of hydrogen, which contributes to the electrochemical reaction in the SOFC unit. When the raw fuel is ethane, propane, other hydrocarbons, or a mixed gas thereof, the molar ratio of produced CO and H 2 differs depending on the carbon: hydrogen ratio. Will contribute to the electrochemical reaction in the SOFC unit. In the present invention, CO and non-permeated hydrogen in the off-gas from the membrane reactor are used as fuel for the SOFC unit.
一方、水素については、原燃料がメタンである場合、水蒸気改質によりＣＨ4１モルから水素３モルが生成し、水素透過膜での透過率が９０％であるとすると原理的に２．７モルの水素が取り出される。但し、ＳＯＦＣの熱自立の観点から、水素の精製量は約２０％程度となる。図６で言えば、メンブレンリアクタから熱交換器５、気化器を経て取り出される。こうして製造した精製水素は、燃料電池自動車用燃料、不飽和結合への水素添加用、酸水素炎用など水素としての各種用途に用いることができる。
On the other hand, in the case of hydrogen, when the raw fuel is methane, 3 mol of hydrogen is generated from 1 mol of CH 4 by steam reforming, and the permeability through the hydrogen permeable membrane is 90% in principle. Molar hydrogen is removed. However, the purification amount of hydrogen is about 20% from the standpoint of SOFC thermal independence. In FIG. 6, it is taken out from the membrane reactor through the
本発明（２）は、メンブレンリアクタで精製した水素の一部を分岐し、ＳＯＦＣユニットにおける負荷に対応して水素の分岐量を調整するようにしてなるＳＯＦＣ−水素製造システムである。図６で言えば、メンブレンリアクタから熱交換器５への水素導管に一点鎖線で示すように分岐管を設ける。当該分岐管により分岐した水素をメンブレンリアクタから熱交換器２へ流れるオフガス（ＭＲオフガス）に混入し、ＳＯＦＣユニットでの燃料に利用するが、その分岐量は、ＳＯＦＣユニットにおける負荷に対応して調整する。
The present invention (2) is a SOFC-hydrogen production system in which a part of hydrogen purified by a membrane reactor is branched and the amount of hydrogen branching is adjusted in accordance with the load in the SOFC unit. In FIG. 6, a branch pipe is provided in the hydrogen conduit from the membrane reactor to the
〈本発明（３）〜（４）の態様例〉
本発明（３）は、（ａ）ＳＯＦＣユニット、オフガス燃焼器を含むＳＯＦＣシステムとメンブレンリアクタを含むシステムからなり、（ｂ）前記メンブレンリアクタにおいて、前記ＳＯＦＣユニットからのアノードオフガスを分岐したガスを熱源として原燃料を改質、精製して水素を製造するとともに、ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを生成し、（ｃ）前記ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを前記ＳＯＦＣユニットでの発電用燃料とするようにしてなるＳＯＦＣ−水素製造システムである。
<Aspect examples of the present invention (3) to (4)>
The present invention (3) comprises (a) a SOFC system including a SOFC unit and an off-gas combustor and a system including a membrane reactor. (B) In the membrane reactor, a gas branched from the anode off-gas from the SOFC unit is used as a heat source. The raw fuel is reformed and purified to produce hydrogen, and off gas containing CO, hydrogen, and steam is generated. (C) The off gas containing CO, hydrogen, and steam is used as fuel for power generation in the SOFC unit. This is a SOFC-hydrogen production system.
本発明（４）は、本発明（３）のＳＯＦＣ−水素製造システムにおいて、（ｄ）前記精製水素の一部を分岐し、前記ＳＯＦＣユニットにおける負荷に対応して前記精製水素の分岐量を調整するようにしてなるＳＯＦＣ−水素製造システムである。 The present invention (4) is the SOFC-hydrogen production system of the present invention (3), wherein (d) a part of the purified hydrogen is branched and the branch amount of the purified hydrogen is adjusted according to the load in the SOFC unit. This is a SOFC-hydrogen production system.
図１０は本発明（３）〜（４）の態様例を説明する図である。図示のとおり、メンブレンリアクタシステムと、ＳＯＦＣユニット、オフガス燃焼器を含むＳＯＦＣシステムからなるＳＯＦＣ−水素製造システムである。前述〈従来型コプロダクションシステムの態様Ｂ〉との対比で言えば、当該態様Ｂにおける予備改質器に代えてメンブレンリアクタを配置した態様である。図１０中、その運転時における熱バランスの例を示している。 FIG. 10 is a diagram for explaining an exemplary embodiment of the present invention (3) to (4). As shown in the figure, the SOFC-hydrogen production system includes a membrane reactor system, an SOFC unit including an SOFC unit, and an off-gas combustor. In contrast to the above-mentioned <Conventional Coproduction System Aspect B>, a membrane reactor is disposed in place of the pre-reformer in Aspect B. FIG. 10 shows an example of the heat balance during the operation.
原燃料の流れについては、脱硫器、昇圧器、熱交換器１を経てメンブレンリアクタに供給する。原燃料には途中水を混入し、熱交換器１で加熱してメンブレンリアクタに供給する。メンブレンリアクタにおいて原燃料を水蒸気改質し、精製、分離した高純度水素と、ＣＯを主成分とし、水素（水素透過膜で未透過の水素）、水蒸気、ＣＯ2を含むオフガス（ＭＲオフガス）を生成する。オフガスは熱交換器２を経てＳＯＦＣユニットのアノードに供給され、ＳＯＦＣユニットでの発電用燃料として使用される。
The flow of the raw fuel is supplied to the membrane reactor through the desulfurizer, the booster, and the
空気の流れについては、ブロワーにより熱交換器１、熱交換器４を経てＳＯＦＣユニットのカソードに供給されＳＯＦＣユニットでの発電用酸化剤ガスとして使用される。ＳＯＦＣユニットから排出されるアノードオフガスとカソードオフガスをオフガス燃焼器で燃焼する。燃焼排ガスは順次、熱交換器４、メンブレンリアクタ、熱交換器１を経てシステム外に排出される。
The air flow is supplied to the cathode of the SOFC unit through the
本発明（３）の態様例において、そのようなメンブレンリアクタを適用する態様については以下のとおりとなる。図９に示すようなメンブレンリアクタを図１０中メンブレンリアクタとして示す箇所に配置する。メンブレンリアクタの一端から原料ガス（水を含む）を供給し、他端から水素とオフガスをそれぞれ導出する。 In the embodiment of the present invention (3), the embodiment to which such a membrane reactor is applied is as follows. A membrane reactor as shown in FIG. 9 is arranged at a location shown as a membrane reactor in FIG. Source gas (including water) is supplied from one end of the membrane reactor, and hydrogen and off-gas are respectively derived from the other end.
そのうち、水素は熱交換器１を経て製品水素として取り出される。オフガスは熱交換器２を経てＳＯＦＣユニットのアノードに供給され、ＳＯＦＣユニットでの発電用燃料として使用される。メンブレンリアクタからのオフガスには主成分であるＣＯのほか、水素（水素透過膜で未透過の水素）、水蒸気、ＣＯ2が含まれているが、そのうちＣＯ、水素がＳＯＦＣユニットでの電気化学反応に寄与する。
Among them, hydrogen is taken out as product hydrogen through the
本発明（４）は、メンブレンリアクタで精製した水素の一部を分岐し、ＳＯＦＣユニットにおける負荷に対応して水素の分岐量を調整するようにしてなるＳＯＦＣ−水素製造システムである。図１０で言えば、メンブレンリアクタから熱交換器１への水素導管に図１０中一点鎖線で示すように分岐管を設ける。当該分岐管により分岐した水素をメンブレンリアクタから熱交換器２へ流れるオフガス（ＭＲオフガス）に混入し、ＳＯＦＣユニットでの燃料に利用するが、その分岐量は、ＳＯＦＣユニットにおける負荷に対応して調整する。
The present invention (4) is a SOFC-hydrogen production system in which a part of hydrogen purified by a membrane reactor is branched and the amount of hydrogen branching is adjusted according to the load in the SOFC unit. In FIG. 10, a branch pipe is provided in the hydrogen conduit from the membrane reactor to the
〈本発明（５）の態様例〉
本発明（５）は、（ａ）ＳＯＦＣユニット、オフガス燃焼器を含むＳＯＦＣシステムと原燃料の予備改質器を含む予備改質システムとメンブレンリアクタを含むシステムからなり、（ｂ）前記予備改質器においてオフガス燃焼器での燃焼排ガスを熱源として生成した粗改質ガスを前記ＳＯＦＣユニットの燃料とし、（ｃ）前記メンブレンリアクタにおいて、前記予備改質器を経た燃焼排ガスを熱源として燃料を改質、精製して水素を製造するとともに、ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを生成し、（ｄ）前記ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを前記ＳＯＦＣユニットでの発電用燃料とするようにしてなるＳＯＦＣ−水素製造システムである。
<Aspect example of the present invention (5)>
The present invention (5) comprises (a) a SOFC system including a SOFC unit, an off-gas combustor, a pre-reforming system including a raw fuel pre-reformer, and a system including a membrane reactor, and (b) the pre-reforming. The crude reformed gas generated using the combustion exhaust gas in the off-gas combustor as the heat source in the reactor is used as the fuel for the SOFC unit, and (c) the fuel is reformed in the membrane reactor using the combustion exhaust gas passed through the preliminary reformer as the heat source. And refining to produce hydrogen and producing off-gas containing CO, hydrogen and water vapor, and (d) the SOFC which uses the off-gas containing CO, hydrogen and water vapor as fuel for power generation in the SOFC unit -Hydrogen production system.
図１１は本発明（５）の態様例を説明する図である。図１１のとおり、ＳＯＦＣシステム及び予備改質システムからなるコプロダクションシステムにおいて、予備改質システム内の予備改質器の後段にメンブレンリアクタを配置する。すなわち、オフガス燃焼器からの燃焼排ガスの流れ方向で見て予備改質器の後段にメンブレンリアクタを配置した態様である。 FIG. 11 is a diagram for explaining an exemplary embodiment of the present invention (5). As shown in FIG. 11, in a co-production system composed of an SOFC system and a pre-reform system, a membrane reactor is arranged at the rear stage of the pre-reformer in the pre-reform system. That is, it is an aspect in which the membrane reactor is arranged at the rear stage of the pre-reformer when viewed in the flow direction of the combustion exhaust gas from the off-gas combustor.
予備改質システムは予備改質器、熱交換器５、熱交換器１、水気化器、配管系により構成される。原燃料（都市ガス）は、脱硫器を経て熱交換器１で加熱し、水を熱交換器５で加熱し、水気化器へ通して発生した水蒸気を混入して予備改質器に導入される。生成粗改質ガスは、熱交換器２においてオフガス燃焼器からの燃焼排ガスにより加熱され、ＳＯＦＣユニットのアノードに供給される。
The preliminary reforming system includes a preliminary reformer, a
燃料を昇圧器で昇圧し、水を熱交換器５で加熱し、水気化器へ通して発生した水蒸気を混入してメンブレンリアクタに供給する。熱交換器５、水気化器は予備改質器へ供給する水蒸気発生用、メンブレンリアクタへ供給する水蒸気発生用を兼ねている。図１１では、メンブレンリアクタへ供給する燃料と、予備改質器へ供給する原燃料は別個に示しているが、燃料は同じ供給源から供給してもよく、その態様として、例えば脱硫器を経た原燃料を分岐して昇圧器へ供給することができる。なお、メンブレンリアクタへ供給する燃料についても硫黄化合物は予め除去する必要がある。
The fuel is boosted by a booster, water is heated by the
本態様例では、メンブレンリアクタにおいて、予備改質器を経た燃焼排ガスを熱源として燃料を改質、精製して水素を製造するとともに、ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガス（ＭＲオフガス）を生成し、このオフガスを予備改質器に供給する原燃料に混合してＳＯＦＣユニットでの発電用燃料とする。 In this embodiment, in the membrane reactor, hydrogen is produced by reforming and purifying the fuel using the combustion exhaust gas that has passed through the pre-reformer as a heat source, and off gas (MR off gas) containing CO, hydrogen, and steam is generated. This off-gas is mixed with the raw fuel supplied to the pre-reformer and used as a fuel for power generation in the SOFC unit.
空気の流れについては、ブロワーにより熱交換器３、熱交換器４を経てＳＯＦＣユニットのカソードに供給され、ＳＯＦＣユニットでの発電用酸化剤ガスとして使用される。ＳＯＦＣユニットから排出されるアノードオフガスとカソードオフガスをオフガス燃焼器で燃焼する。燃焼排ガスは順次、熱交換器４、熱交換器２、予備改質器、メンブレンリアクタ、水気化器、熱交換器５、熱交換器１、熱交換器３を経てシステム外に排出される。
The air flow is supplied to the cathode of the SOFC unit through the heat exchanger 3 and the heat exchanger 4 by a blower and used as an oxidant gas for power generation in the SOFC unit. The anode off-gas and cathode off-gas discharged from the SOFC unit are burned in an off-gas combustor. The combustion exhaust gas is sequentially discharged out of the system through the heat exchanger 4, the heat exchanger 2, the pre-reformer, the membrane reactor, the water vaporizer, the
〈本発明（６）の態様例〉
本発明（６）は、（ａ）ＳＯＦＣユニット、オフガス燃焼器を含むＳＯＦＣシステムと原燃料の予備改質器を含む予備改質システムとメンブレンリアクタを含むシステムからなり、（ｂ）前記オフガス燃焼器での燃焼排ガスを二つに分岐し、（ｃ）前記予備改質器において、前記分岐した一方の燃焼排ガスを熱源として生成した粗改質ガスを前記ＳＯＦＣユニットの燃料とし、（ｄ）前記メンブレンリアクタにおいて、前記分岐した他方の燃焼排ガスを熱源として燃料を改質、精製して水素を製造するとともに、ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを生成し、（ｅ）前記ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスをＳＯＦＣユニットでの発電用燃料とするようにしてなるＳＯＦＣ−水素製造システムである。
<Aspect example of the present invention (6)>
The present invention (6) comprises (a) a SOFC system including a SOFC unit, an off-gas combustor, a pre-reforming system including a raw fuel pre-reformer, and a system including a membrane reactor, and (b) the off-gas combustor. (C) the crude reformed gas generated by using one of the branched combustion exhaust gases as a heat source in the preliminary reformer as fuel for the SOFC unit; and (d) the membrane In the reactor, the other branched combustion exhaust gas is used as a heat source to reform and purify the fuel to produce hydrogen, and to produce off-gas containing CO, hydrogen, and steam, and (e) contain the CO, hydrogen, and steam This is a SOFC-hydrogen production system in which off-gas is used as a fuel for power generation in the SOFC unit.
前述本発明（５）においては、予備改質器とメンブレンリアクタを直列に配置し、予備改質器を経た燃焼排ガスを熱源としてメンブレンリアクタにおいて燃料を改質、精製するのに対して、本発明（６）においては、予備改質器とメンブレンリアクタを並列に配置し、オフガス燃焼器での燃焼排ガスを二つに分岐し、予備改質器においては、前記分岐した一方の燃焼排ガスを熱源として生成した粗改質ガスをＳＯＦＣユニットの燃料とし、メンブレンリアクタにおいては、前記分岐した他方の燃焼排ガスを熱源として燃料を改質、精製する点で異なる。 In the present invention (5), the pre-reformer and the membrane reactor are arranged in series, and the fuel in the membrane reactor is reformed and purified using the combustion exhaust gas that has passed through the pre-reformer as a heat source. In (6), the pre-reformer and the membrane reactor are arranged in parallel, and the flue gas in the off-gas combustor is branched into two. In the pre-reformer, one of the branched flue gases is used as a heat source. The generated crude reformed gas is used as the fuel for the SOFC unit, and the membrane reactor is different in that the fuel is reformed and refined using the other branched combustion exhaust gas as a heat source.
図１２は本発明（６）の態様例を説明する図である。図１２のとおり、ＳＯＦＣシステム及び予備改質システムからなるコプロダクションシステムにおいて、予備改質システム内の予備改質器にメンブレンリアクタを併置する。オフガス燃焼器での燃焼排ガスを二つに分岐する。そして、予備改質器においては、当該分岐した一方の燃焼排ガスを熱源として生成した粗改質ガスをＳＯＦＣユニットの燃料とし、メンブレンリアクタにおいては、当該分岐した他方の燃焼排ガスを熱源として燃料を改質、精製して水素を製造するとともに、ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを生成する。 FIG. 12 is a diagram for explaining an exemplary embodiment of the present invention (6). As shown in FIG. 12, in a co-production system composed of an SOFC system and a pre-reform system, a membrane reactor is juxtaposed with a pre-reformer in the pre-reform system. The combustion exhaust gas in the off-gas combustor is branched into two. In the pre-reformer, the crude reformed gas generated using the one branched combustion exhaust gas as a heat source is used as the fuel for the SOFC unit, and in the membrane reactor, the fuel is modified using the other branched combustion exhaust gas as the heat source. In addition to producing hydrogen through quality and purification, it produces off-gas containing CO, hydrogen, and water vapor.
予備改質システムは予備改質器、熱交換器５、熱交換器１、水気化器、配管系により構成される。原燃料（都市ガス）は、脱硫器を経て熱交換器１で加熱し、水を熱交換器５で加熱し、水気化器へ通して発生した水蒸気を混入して予備改質器に導入される。生成粗改質ガスは、熱交換器２においてオフガス燃焼器からの燃焼排ガスにより加熱され、ＳＯＦＣユニットのアノードに供給される。
The preliminary reforming system includes a preliminary reformer, a
また、燃料を昇圧器で昇圧し、水を熱交換器５で加熱し、水気化器へ通して発生した水蒸気を混入してメンブレンリアクタに供給する。熱交換器５、水気化器は予備改質器へ供給する水蒸気発生用、メンブレンリアクタへ供給する水蒸気発生用を兼ねている。図１２では、メンブレンリアクタへ供給する燃料と、予備改質器へ供給する原燃料は別個に示しているが、燃料は同じ供給源から供給してもよく、その態様として、例えば脱硫器を経た原燃料を分岐して昇圧器へ供給することができる。なお、メンブレンリアクタへ供給する燃料についても硫黄化合物は予め除去する必要がある。
Further, the fuel is boosted by a booster, the water is heated by the
本態様例では、メンブレンリアクタにおいて、予備改質器を経た燃焼排ガスを熱源として燃料を改質、精製して水素を製造するとともに、ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガス（ＭＲオフガス）を生成する。このオフガスを予備改質器に供給する原燃料に混合してＳＯＦＣユニットでの発電用燃料とする。 In this embodiment, in the membrane reactor, fuel is reformed and purified using the combustion exhaust gas that has passed through the pre-reformer as a heat source to produce hydrogen, and off gas (MR off gas) containing CO, hydrogen, and water vapor is generated. This off-gas is mixed with the raw fuel supplied to the pre-reformer and used as a fuel for power generation in the SOFC unit.
空気の流れについては、ブロワーにより熱交換器３、熱交換器４を経てＳＯＦＣユニットのカソードに供給され、ＳＯＦＣユニットでの発電用酸化剤ガスとして使用される。ＳＯＦＣユニットから排出されるアノードオフガスとカソードオフガスをオフガス燃焼器で燃焼する。燃焼排ガスは順次、熱交換器４、熱交換器２を経て二つに分岐し、当該分岐した一方の燃焼排ガスは予備改質器へ導入して加熱源とし、当該分岐した他方の燃焼排ガスはメンブレンリアクタに導入して加熱源とする。予備改質器及びメンブレンリアクタを経た燃焼排ガスを合流して、順次水気化器、熱交換器５、熱交換器１、熱交換器３に通して加熱源として利用した後、システム外に排出される。
The air flow is supplied to the cathode of the SOFC unit through the heat exchanger 3 and the heat exchanger 4 by a blower and used as an oxidant gas for power generation in the SOFC unit. The anode off-gas and cathode off-gas discharged from the SOFC unit are burned in an off-gas combustor. The combustion exhaust gas is sequentially branched into two through the heat exchanger 4 and the heat exchanger 2, and the one branched combustion exhaust gas is introduced into the pre-reformer and used as a heating source, and the other branched combustion exhaust gas is It is introduced into the membrane reactor and used as a heating source. Combustion exhaust gas that has passed through the pre-reformer and the membrane reactor is joined and sequentially passed through the water vaporizer,
〈本発明に係る“メンブレンリアクタを組み込んだコプロダクションシステム”における熱バランスについて〉
ここで、〈本発明（１）の態様例〉〜〈本発明（６）の態様例〉のうち〈本発明（５）の態様例〉（図１１に相当する）を例に、１００ｋＷ級のＳＯＦＣユニット（運転温度＝９５０℃）を使用する“メンブレンリアクタを組み込んだコプロダクションシステム”について、その運転時における熱バランスの例を示すと図１３のようになる。〈本発明（１）の態様例〉〜〈本発明（４）の態様例〉、〈本発明（６）の態様例〉についても同様である。
<About the heat balance in the “co-production system incorporating a membrane reactor” according to the present invention>
Here, among <an example of aspect of the present invention (1)> to <an example of aspect of the present invention (6)>, <an example of aspect of the present invention (5)> (corresponding to FIG. 11) is taken as an example. FIG. 13 shows an example of heat balance during operation of a “co-production system incorporating a membrane reactor” using an SOFC unit (operating temperature = 950 ° C.). The same applies to <an example of the aspect of the present invention (1)> to <an example of the aspect of the present invention (4)> and <an example of the aspect of the present invention (6)>.
ＳＯＦＣユニットの運転温度９５０℃と同程度の温度で排出されるアノードオフガス、カソードオフガスはオフガス燃焼器で燃焼して１０００℃程度の燃焼排ガスとなる。燃焼排ガスは、熱交換器４で空気を加熱し、熱交換器２で“予備改質器で生成した粗改質ガス”と“メンブレンリアクタで生成したＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガス”の混合ガスを加熱して６００℃程度となり、この温度で予備改質器に導入される。 The anode off-gas and cathode off-gas exhausted at the same temperature as the SOFC unit operating temperature of 950 ° C. are burned in the off-gas combustor to become about 1000 ° C. combustion exhaust gas. Combustion exhaust gas is heated by the heat exchanger 4 and mixed with the “rough reformed gas generated by the pre-reformer” and the “off-gas containing CO, hydrogen, and steam generated by the membrane reactor” by the heat exchanger 2. The gas is heated to about 600 ° C. and is introduced into the pre-reformer at this temperature.
燃焼排ガスは、予備改質器を経た時点で５００℃程度となり、メンブレンリアクタに導入される。メンブレンリアクタでは５００℃程度で燃料の改質が可能であるので、燃焼排ガスは、メンブレンリアクタにおける燃料改質用の熱源として利用された後、水蒸気発生用の水気化器、熱交換器５を経て、熱交換器１で原燃料を加熱する。燃焼排ガスは、この段階で４００℃程度となり、さらに熱交換器３で空気を加熱した後、システム外へ排出される。なお、熱交換器３を経た燃焼排ガスは５０℃程度あるいはそれ以上の温度であるので、これを熱源として湯（温水）を得るようにしてもよい。
The combustion exhaust gas reaches about 500 ° C. after passing through the pre-reformer and is introduced into the membrane reactor. Since reforming of fuel is possible at about 500 ° C. in the membrane reactor, the combustion exhaust gas is used as a heat source for fuel reforming in the membrane reactor, and then passes through a water vaporizer for generating steam and a
これを予備改質器へ供給する原燃料サイドから言えば、原燃料は、脱硫器を経て熱交換器１で加熱された後、水気化器からの水蒸気が混入されて予備改質器で粗改質ガスを生成する。メンブレンリアクタへ供給する燃料サイドから言えば、燃料は、昇圧器で昇圧し、水気化器からの水蒸気が混入され、メンブレンリアクタで改質、精製されて水素及びＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを生成する。メンブレンリアクタで生成したオフガス（図１３中“ＭＲオフガス”）は、予備改質器に供給する熱交換器１で加熱後の原燃料に混入する。予備改質器で生成した粗改質ガスは熱交換器２に導入され、ここで８００℃程度に加熱されてＳＯＦＣユニットに供給される。
Speaking from the raw fuel side supplying this to the pre-reformer, the raw fuel is heated in the
一方、空気は、熱交換器３で２７０℃程度に加熱された後、熱交換器４でさらに８５０℃程度に加熱されてＳＯＦＣユニットに供給される。 On the other hand, the air is heated to about 270 ° C. by the heat exchanger 3 and then further heated to about 850 ° C. by the heat exchanger 4 and supplied to the SOFC unit.
ここで、前述図５と、図１３を対比すると明らかなとおり、メンブレンリアクタを利用する図１３では、ＳＯＦＣシステムで発生する熱の利用箇所が“予備改質システム＋メンブレンリアクタ”側へシフト、移行している。図５のように、通常の改質器によりＳＯＦＣの排熱を利用して水素製造を行うＳＯＦＣシステムにおいては、少なくとも７００℃という高い改質温度が要求されるために、ＳＯＦＣシステムから水素製造用に供給する排熱（熱源）として高温の排熱が必要となり、ＳＯＦＣの排熱を十分利用するようなシステム設計を困難とし、排熱利用が有効に行えなかったりする。 Here, as is clear from the comparison between FIG. 5 and FIG. 13, in FIG. 13 using the membrane reactor, the location where the heat generated in the SOFC system is shifted to the “preliminary reforming system + membrane reactor” side and transferred. doing. As shown in FIG. 5, in the SOFC system in which hydrogen is produced using the exhaust heat of SOFC by a normal reformer, a high reforming temperature of at least 700 ° C. is required. High-temperature exhaust heat is required as exhaust heat (heat source) to be supplied to the system, making it difficult to design a system that sufficiently utilizes the exhaust heat of SOFC, and exhaust heat utilization cannot be performed effectively.
これに対して、図１３のように、メンブレンリアクタを利用することにより、水素製造に低温排熱の利用を可能とし、ＳＯＦＣの排熱を十分利用するようなシステム設計、構成が容易となり、排熱活用の自由度を大きく拡げることができる。その結果、排熱利用量を増加させ、ひいて水素製造量を増加させることができる。 On the other hand, as shown in FIG. 13, the use of a membrane reactor makes it possible to use low-temperature exhaust heat for hydrogen production and facilitates system design and configuration that sufficiently uses the exhaust heat of SOFC. The degree of freedom of heat utilization can be greatly expanded. As a result, it is possible to increase the amount of exhaust heat used and thus increase the amount of hydrogen production.
〈従来型のコプロダクションシステムと本発明に係るメンブレンリアクタを組み込んだコプロダクションシステムにおける水素製造量に関する効果〉
図１４は、前述図１、図５に示す従来型のコプロダクションシステム（図１４中“従来型改質器システム”と記載）と本発明に係るメンブレンリアクタを組み込んだコプロダクションシステム（図１４中“メンブレンリアクタシステム”と記載）との水素製造量の違いを示した図である。図１４中、横軸はＳＯＦＣシステムサイズ、すなわちＳＯＦＣユニット（運転温度＝９５０℃）での定格発電出力（ｋＷ）、縦軸は発電出力（ｋＷ）に対応する水素製造量（Ｎｍ3/ｈ）である。
<Effects of hydrogen production in a conventional co-production system and a co-production system incorporating the membrane reactor according to the present invention>
FIG. 14 shows a co-production system (in FIG. 14) incorporating the conventional co-production system shown in FIGS. 1 and 5 (described as “conventional reformer system” in FIG. 14) and the membrane reactor according to the present invention. FIG. 5 is a diagram showing a difference in hydrogen production amount from “Membrane reactor system”. In FIG. 14, the horizontal axis indicates the SOFC system size, that is, the rated power generation output (kW) at the SOFC unit (operating temperature = 950 ° C.), and the vertical axis indicates the hydrogen production amount (Nm 3 / h) corresponding to the power generation output (kW). It is.
ここで、従来型のコプロダクションシステムにおける水素製造量は前述図１、図５に示す改質器による水素製造量を例にし、本発明に係るメンブレンリアクタを組み込んだコプロダクションシステムにおける水素製造量は前述図１１、図１３に示すメンブレンリアクタによる水素製造量を例にしている。 Here, the hydrogen production amount in the conventional co-production system is exemplified by the hydrogen production amount by the reformer shown in FIGS. 1 and 5, and the hydrogen production amount in the co-production system incorporating the membrane reactor according to the present invention is The amount of hydrogen produced by the membrane reactor shown in FIGS. 11 and 13 is taken as an example.
図１４のとおり、従来型改質器システムに対して、メンブレンリアクタシステムでは、いずれのＳＯＦＣシステムサイズにおいても水素製造量が多く、ＳＯＦＣシステムサイズが大きくなるに伴い、それに比例して水素製造量が多くなる。例えばＳＯＦＣシステムサイズ１００ｋＷ級の場合、従来型改質器システムでの水素製造量は９．５Ｎｍ3/ｈ程度である。これ対して、メンブレンリアクタシステムでの水素製造量は１３Ｎｍ3/ｈ程度であり、従来型改質器システムに対して約３７％多く水素が製造される。 As shown in FIG. 14, compared to the conventional reformer system, the membrane reactor system has a large amount of hydrogen production in any SOFC system size, and as the SOFC system size increases, the amount of hydrogen production increases in proportion. Become more. For example, when the SOFC system size is 100 kW, the hydrogen production amount in the conventional reformer system is about 9.5 Nm 3 / h. On the other hand, the amount of hydrogen produced in the membrane reactor system is about 13 Nm 3 / h, and about 37% more hydrogen is produced than the conventional reformer system.
ＳＯＦＣシステムサイズ５００ｋＷ級の場合、従来型改質器システムでの水素製造量は５８Ｎｍ3/ｈ程度であるのに対して、メンブレンリアクタシステムでの水素製造量は８０Ｎｍ3/ｈ程度であり、従来型改質器システムに対して約３８％多く水素が製造される。また、ＳＯＦＣシステムサイズ９９０ｋＷ級の場合、従来型改質器システムでの水素製造量は１１８Ｎｍ3/ｈ程度であるのに対して、メンブレンリアクタシステムでの水素製造量は１５８Ｎｍ3/ｈ程度であり、従来型改質器システムに対して約３４％多く水素が製造される。 When the SOFC system size is 500 kW, the hydrogen production in the conventional reformer system is about 58 Nm 3 / h, whereas the hydrogen production in the membrane reactor system is about 80 Nm 3 / h. About 38% more hydrogen is produced relative to the mold reformer system. In the case of the SOFC system size 990 kW class, the hydrogen production amount in the conventional reformer system is about 118 Nm 3 / h, whereas the hydrogen production amount in the membrane reactor system is about 158 Nm 3 / h. About 34% more hydrogen is produced than conventional reformer systems.
ここで、発電量すなわち発電出力はメンブレンリアクタシステム、従来型改質器システム共に同じであるから、ＳＯＦＣユニットの発電に伴う排熱の有効利用の観点、またＳＯＦＣ−水素製造システムは長期間使用されることからすると、そのような水素製造量増加上の効果は非常に有効と言える。 Here, since the power generation amount, ie, the power generation output, is the same for both the membrane reactor system and the conventional reformer system, the SOFC unit is used for a long time from the viewpoint of effective use of exhaust heat associated with the power generation of the SOFC unit. Therefore, it can be said that such an effect on the increase in the amount of hydrogen production is very effective.
本発明におけるメンブレンリアクタへの供給燃料、また予備改質器を併用する場合の予備改質器への供給燃料としては、メタン、エタン、エチレン、プロパン、ブタン等の炭化水素系気体燃料、これらの二種以上の混合ガス、天然ガス、石油ガス、石炭ガス、発生炉ガス、水性ガス、高炉ガス、石油分解ガスなどの気体燃料、ガソリン、軽油、灯油、ディーゼル油などの炭化水素系液体燃料、ジメチルエーテルなどのエーテル系液体燃料、メタノールやエタノールなどのアルコール系液体燃料、各種有機性廃棄物のメタン発酵や木材チップなどのガス化により得られるバイオマス燃料のほか、それら気体燃料、液体燃料の二種以上の混合燃料、すなわち二種以上の気体燃料の混合燃料、ガソリンとエタノールの混合物などの二種以上の液体燃料の混合燃料、少なくとも一種の気体燃料と少なくとも一種の液体燃料の混合燃料なども用いられる。 The fuel supplied to the membrane reactor in the present invention, and the fuel supplied to the pre-reformer when the pre-reformer is used in combination include hydrocarbon gas fuels such as methane, ethane, ethylene, propane, butane, and the like. Gas fuels such as mixed gas of two or more, natural gas, petroleum gas, coal gas, generator gas, water gas, blast furnace gas, petroleum cracked gas, hydrocarbon liquid fuel such as gasoline, light oil, kerosene, diesel oil, Ether liquid fuel such as dimethyl ether, alcohol liquid fuel such as methanol and ethanol, biomass fuel obtained by gasification of methane fermentation of various organic wastes and wood chips, etc. Two or more liquid fuels such as the above mixed fuel, that is, a mixed fuel of two or more gaseous fuels, a mixture of gasoline and ethanol, etc. Fuel mixing, also used a mixed fuel of the at least one liquid fuel and at least one gaseous fuel.
１〜５ 熱交換器
1-5 heat exchanger
Claims (7)
（ａ）前記固体酸化物形燃料電池−水素製造システムが固体酸化物形燃料電池ユニット、オフガス燃焼器を含む固体酸化物形燃料電池システムとメンブレンリアクタを含むシステムからなり、
（ｂ）前記メンブレンリアクタにおいて、前記固体酸化物形燃料電池システムにおけるオフガス燃焼器の燃焼排ガスを熱源として原燃料を改質、精製して水素を製造するとともに、ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを生成し、
（ｃ）前記ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを前記固体酸化物形燃料電池ユニットでの発電用燃料とするようにしてなることを特徴とするメンブレンリアクタを利用した固体酸化物形燃料電池−水素製造システム。 A solid oxide fuel cell-hydrogen production system using a membrane reactor,
(A) The solid oxide fuel cell-hydrogen production system includes a solid oxide fuel cell unit, a solid oxide fuel cell system including an off-gas combustor, and a system including a membrane reactor.
(B) In the membrane reactor, hydrogen is produced by reforming and purifying raw fuel using the combustion exhaust gas of the off-gas combustor in the solid oxide fuel cell system as a heat source, and off-gas containing CO, hydrogen, and water vapor is produced. Generate and
(C) A solid oxide fuel cell-hydrogen using a membrane reactor, wherein the off-gas containing CO, hydrogen, and water vapor is used as a fuel for power generation in the solid oxide fuel cell unit Manufacturing system.
（ａ）前記固体酸化物形燃料電池−水素製造システムが固体酸化物形燃料電池ユニット、オフガス燃焼器を含む固体酸化物形燃料電池システムとメンブレンリアクタを含むシステムからなり、
（ｂ）前記メンブレンリアクタにおいて、前記固体酸化物形燃料電池システムにおけるオフガス燃焼器の燃焼排ガスを熱源として原燃料を改質、精製して水素を製造するとともに、ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを生成し、
（ｃ）前記ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを前記固体酸化物形燃料電池ユニットでの発電用燃料とし、且つ、
（ｄ）前記精製水素の一部を分岐して前記固体酸化物形燃料電池ユニットでの発電用燃料である前記ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスに混入し、前記固体酸化物形燃料電池ユニットにおける負荷に対応して前記精製水素の分岐量を調整するようにしてなることを特徴とするメンブレンリアクタを利用した固体酸化物形燃料電池−水素製造システム。 A solid oxide fuel cell-hydrogen production system using a membrane reactor,
(A) The solid oxide fuel cell-hydrogen production system includes a solid oxide fuel cell unit, a solid oxide fuel cell system including an off-gas combustor, and a system including a membrane reactor.
(B) In the membrane reactor, hydrogen is produced by reforming and purifying raw fuel using the combustion exhaust gas of the off-gas combustor in the solid oxide fuel cell system as a heat source, and off-gas containing CO, hydrogen, and water vapor is produced. Generate and
(C) using the off-gas containing CO, hydrogen, and water vapor as a fuel for power generation in the solid oxide fuel cell unit; and
(D) A part of the purified hydrogen is branched and mixed into the off-gas containing CO, hydrogen, and water vapor as power generation fuel in the solid oxide fuel cell unit. A solid oxide fuel cell-hydrogen production system using a membrane reactor, wherein the branching amount of the purified hydrogen is adjusted according to the load.
（ａ）前記固体酸化物形燃料電池−水素製造システムが固体酸化物形燃料電池ユニット、オフガス燃焼器を含む固体酸化物形燃料電池システムとメンブレンリアクタを含むシステムからなり、
（ｂ）前記メンブレンリアクタにおいて、前記固体酸化物形燃料電池ユニットからのアノードオフガスを分岐したガスを熱源として原燃料を改質、精製して水素を製造するとともに、ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを生成し、
（ｃ）前記ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを前記固体酸化物形燃料電池ユニットでの発電用燃料とするようにしてなることを特徴とするメンブレンリアクタを利用した固体酸化物形燃料電池−水素製造システム。 A solid oxide fuel cell-hydrogen production system using a membrane reactor,
(A) The solid oxide fuel cell-hydrogen production system includes a solid oxide fuel cell unit, a solid oxide fuel cell system including an off-gas combustor, and a system including a membrane reactor.
(B) In the membrane reactor, raw gas is reformed and purified using a gas branched from the anode off-gas from the solid oxide fuel cell unit as a heat source to produce hydrogen, and off-gas containing CO, hydrogen, and water vapor Produces
(C) A solid oxide fuel cell-hydrogen using a membrane reactor, wherein the off-gas containing CO, hydrogen, and water vapor is used as a fuel for power generation in the solid oxide fuel cell unit Manufacturing system.
（ａ）前記固体酸化物形燃料電池−水素製造システムが固体酸化物形燃料電池ユニット、オフガス燃焼器を含む固体酸化物形燃料電池システムとメンブレンリアクタを含むシステムからなり、
（ｂ）前記メンブレンリアクタにおいて、前記固体酸化物形燃料電池ユニットからのアノードオフガスを分岐したガスを熱源として原燃料を改質、精製して水素を製造するとともに、ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを生成し、
（ｃ）前記ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを前記固体酸化物形燃料電池ユニットでの発電用燃料とし、且つ、
（ｄ）前記精製水素の一部を分岐して前記固体酸化物形燃料電池ユニットでの発電用燃料である前記ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスに混入し、前記固体酸化物形燃料電池ユニットにおける負荷に対応して前記精製水素の分岐量を調整するようにしてなることを特徴とするメンブレンリアクタを利用した固体酸化物形燃料電池−水素製造システム。 A solid oxide fuel cell-hydrogen production system using a membrane reactor,
(A) The solid oxide fuel cell-hydrogen production system includes a solid oxide fuel cell unit, a solid oxide fuel cell system including an off-gas combustor, and a system including a membrane reactor.
(B) In the membrane reactor, raw gas is reformed and purified using a gas branched from the anode off-gas from the solid oxide fuel cell unit as a heat source to produce hydrogen, and off-gas containing CO, hydrogen, and water vapor Produces
(C) using the off-gas containing CO, hydrogen, and water vapor as a fuel for power generation in the solid oxide fuel cell unit; and
(D) A part of the purified hydrogen is branched and mixed into the off-gas containing CO, hydrogen, and water vapor as power generation fuel in the solid oxide fuel cell unit. A solid oxide fuel cell-hydrogen production system using a membrane reactor, wherein the branching amount of the purified hydrogen is adjusted according to the load.
（ａ）前記固体酸化物形燃料電池−水素製造システムが固体酸化物形燃料電池ユニット、オフガス燃焼器を含む固体酸化物形燃料電池システムと原燃料の予備改質器を含む予備改質システムとメンブレンリアクタを含むシステムからなり、
（ｂ）前記予備改質器においてオフガス燃焼器での燃焼排ガスを熱源として生成した粗改質ガスを前記固体酸化物形燃料電池ユニットの燃料とし、
（ｃ）前記メンブレンリアクタにおいて、前記予備改質器を経た燃焼排ガスを熱源として燃料を改質、精製して水素を製造するとともに、ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを生成し、
（ｄ）前記ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガス（ＭＲオフガス）を前記予備改質器に供給する原燃料に混合して前記固体酸化物形燃料電池ユニットでの発電用燃料とするようにしてなることを特徴とするメンブレンリアクタを利用した固体酸化物形燃料電池−水素製造システム。 A solid oxide fuel cell-hydrogen production system using a membrane reactor,
(A) The solid oxide fuel cell-hydrogen production system includes a solid oxide fuel cell unit, a solid oxide fuel cell system including an off-gas combustor, and a pre-reforming system including a raw fuel pre-reformer; A system that includes a membrane reactor,
(B) The crude reformed gas generated using the combustion exhaust gas in the off-gas combustor in the pre-reformer as a heat source is used as the fuel for the solid oxide fuel cell unit;
(C) In the membrane reactor, the combustion exhaust gas that has passed through the preliminary reformer is used as a heat source to reform and purify the fuel to produce hydrogen, and to produce off-gas containing CO, hydrogen, and steam,
(D) The off-gas (MR off-gas) containing CO, hydrogen, and water vapor is mixed with the raw fuel supplied to the pre-reformer and used as a fuel for power generation in the solid oxide fuel cell unit. A solid oxide fuel cell-hydrogen production system using a membrane reactor.
（ａ）前記固体酸化物形燃料電池−水素製造システムが固体酸化物形燃料電池ユニット、オフガス燃焼器を含む固体酸化物形燃料電池システムと原燃料の予備改質器を含む予備改質システムとメンブレンリアクタを含むシステムからなり、
（ｂ）前記オフガス燃焼器での燃焼排ガスを二つに分岐し、
（ｃ）前記予備改質器において、前記分岐した一方の燃焼排ガスを熱源として生成した粗改質ガスを前記固体酸化物形燃料電池ユニットの燃料とし、
（ｄ）前記メンブレンリアクタにおいて、前記分岐した他方の燃焼排ガスを熱源として燃料を改質、精製して水素を製造するとともに、ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガスを生成し、
（ｅ）前記ＣＯ、水素、水蒸気を含むオフガス（ＭＲオフガス）を前記予備改質器に供給する原燃料に混合して固体酸化物形燃料電池ユニットでの発電用燃料とするようにしてなることを特徴とするメンブレンリアクタを利用した固体酸化物形燃料電池−水素製造システム。 A solid oxide fuel cell-hydrogen production system using a membrane reactor,
(A) The solid oxide fuel cell-hydrogen production system includes a solid oxide fuel cell unit, a solid oxide fuel cell system including an off-gas combustor, and a pre-reforming system including a raw fuel pre-reformer; A system that includes a membrane reactor,
(B) The flue gas in the off-gas combustor is branched into two,
(C) In the pre-reformer, the crude reformed gas generated using the branched one combustion exhaust gas as a heat source is used as the fuel of the solid oxide fuel cell unit;
(D) In the membrane reactor, hydrogen is produced by reforming and purifying the fuel using the other branched combustion exhaust gas as a heat source, and off gas containing CO, hydrogen, and steam is generated,
(E) The off-gas (MR off-gas) containing CO, hydrogen, and water vapor is mixed with the raw fuel supplied to the pre-reformer and used as a power generation fuel in the solid oxide fuel cell unit. A solid oxide fuel cell-hydrogen production system using a membrane reactor characterized by
7. A solid oxide fuel cell-hydrogen production system using the membrane reactor according to claim 5 or 6, wherein the hydrogen produced in the membrane reactor is branched in accordance with a load in the solid oxide fuel cell unit and solid oxidation is performed. A solid oxide fuel cell-hydrogen production system using a membrane reactor, characterized in that it is used as a fuel for power generation in a physical fuel cell unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008022149A JP5085358B2 (en) | 2008-01-31 | 2008-01-31 | Solid oxide fuel cell-hydrogen production system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008022149A JP5085358B2 (en) | 2008-01-31 | 2008-01-31 | Solid oxide fuel cell-hydrogen production system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009179541A JP2009179541A (en) | 2009-08-13 |
| JP5085358B2 true JP5085358B2 (en) | 2012-11-28 |
Family
ID=41033794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008022149A Expired - Fee Related JP5085358B2 (en) | 2008-01-31 | 2008-01-31 | Solid oxide fuel cell-hydrogen production system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5085358B2 (en) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5868321B2 (en) * | 2009-09-02 | 2016-02-24 | ブルーム エナジー コーポレーション | Fuel cell system and operating method thereof |
| FI20105377L (en) * | 2010-04-12 | 2011-10-13 | Waertsilae Finland Oy | Method and device for controlling fuel supply in a fuel cell system |
| JP5753733B2 (en) * | 2011-05-16 | 2015-07-22 | 日本特殊陶業株式会社 | Fuel cell module and fuel cell system |
| JP5697576B2 (en) * | 2011-10-19 | 2015-04-08 | 本田技研工業株式会社 | Fuel cell module |
| JP5755992B2 (en) * | 2011-10-19 | 2015-07-29 | 本田技研工業株式会社 | Fuel cell module |
| JP6218591B2 (en) * | 2013-12-19 | 2017-10-25 | パナソニック株式会社 | Fuel cell system |
| KR101656676B1 (en) * | 2014-12-22 | 2016-09-13 | 주식회사 포스코 | Electric power generation system of solid oxide fuel cell |
| JP6719915B2 (en) * | 2016-02-08 | 2020-07-08 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Fuel cell-hydrogen production system and operating method thereof |
| JP6843531B2 (en) * | 2016-06-27 | 2021-03-17 | 三菱パワー株式会社 | Fuel cell control device and control method and power generation system |
| JP7370792B2 (en) * | 2019-09-30 | 2023-10-30 | 東京瓦斯株式会社 | Fuel cell system and method of operating the fuel cell system |
| KR102344813B1 (en) * | 2019-12-20 | 2021-12-30 | 한국에너지기술연구원 | Device and Process for hydrogen production using pre-reformer and membrane reformer |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3297246B2 (en) * | 1995-04-14 | 2002-07-02 | 三菱重工業株式会社 | Cogeneration method |
| JPH1171101A (en) * | 1997-08-22 | 1999-03-16 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | High-pressure reformer |
| JP4256013B2 (en) * | 1999-03-24 | 2009-04-22 | 千代田化工建設株式会社 | Environmentally friendly hydrogen production method |
| JP3781942B2 (en) * | 2000-03-24 | 2006-06-07 | 東京瓦斯株式会社 | Solid oxide fuel cell system |
| JP2003007321A (en) * | 2001-04-03 | 2003-01-10 | Masaru Ichikawa | Direct reforming combined system of hybrid fuel cell using low-grade hydrocarbon |
| JP4536391B2 (en) * | 2004-02-09 | 2010-09-01 | 日本電信電話株式会社 | Fuel cell power generation system and fuel cell module |
| JP2007311165A (en) * | 2006-05-18 | 2007-11-29 | Honda Motor Co Ltd | Reformer of fuel cell |
-
2008
- 2008-01-31 JP JP2008022149A patent/JP5085358B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2009179541A (en) | 2009-08-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5085358B2 (en) | Solid oxide fuel cell-hydrogen production system | |
| US6572837B1 (en) | Fuel processing system | |
| JP4800919B2 (en) | Method for producing electricity and high concentration carbon dioxide | |
| US6551732B1 (en) | Use of fuel cell cathode effluent in a fuel reformer to produce hydrogen for the fuel cell anode | |
| KR20210086015A (en) | A production method and system of blue hydrogen | |
| KR20210103677A (en) | Hydrogen Reforming System | |
| EP1540760A2 (en) | Power generation apparatus | |
| JP6639578B2 (en) | Hydrogen and carbon monoxide production using REP with partial oxidation | |
| US20230264955A1 (en) | Process for producing a gas stream comprising carbon monoxide | |
| JP5000412B2 (en) | Operating temperature control method for solid oxide fuel cell system | |
| JP2009037814A (en) | Temperature decreasing method for high temperature region of solid-oxide fuel cell, and device for the same | |
| JP2007164989A (en) | Method of combination of solid oxide type fuel cell and hydrogen manufacturing process | |
| EP1680354A1 (en) | Hydrogen production from methanol | |
| JP2005214013A (en) | Power generation system using methane-containing gas as supply gas | |
| JP2001202982A (en) | Solid polymer fuel cell system | |
| KR100859940B1 (en) | Reformer of fuel cell system | |
| JP5557260B2 (en) | Operating temperature control method for solid oxide fuel cell system | |
| KR20240040399A (en) | Fuel reforming system and temperature control method thereof | |
| JP2016184549A (en) | Gas production device | |
| KR101643103B1 (en) | Ship | |
| JP2004047159A (en) | Fuel cell generator | |
| KR20150090109A (en) | Fuel cell system comprising a combined fuel processing apparatus and a fuel cell unit | |
| EA040722B1 (en) | METHOD FOR PRODUCING METHANOL FROM GAS HYDROCARBONS | |
| JP2008091226A (en) | Manufacturing method of hydrogen for fuel cell power generation by self thermal reforming of hydrocarbons | |
| JP2012160467A (en) | Operation temperature control method of solid oxide fuel cell system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100311 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120412 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120424 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120618 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120904 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120905 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150914 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |