JP5228751B2 - 反応システム - Google Patents
反応システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP5228751B2 JP5228751B2 JP2008248559A JP2008248559A JP5228751B2 JP 5228751 B2 JP5228751 B2 JP 5228751B2 JP 2008248559 A JP2008248559 A JP 2008248559A JP 2008248559 A JP2008248559 A JP 2008248559A JP 5228751 B2 JP5228751 B2 JP 5228751B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- carbon monoxide
- state
- inlet
- reformer
- 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
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
また、生成ガスには燃料電池にとって有害な一酸化炭素も含まれるため、優先酸化反応器で一酸化炭素だけを選択的に除去している。優先酸化反応器の反応流路には触媒が設けられているので、一酸化炭素を優先的に酸化させることで一酸化炭素を除去することができる。
また、一酸化炭素除去器では、一酸化炭素の除去は空気中の酸素で酸化させることにより行うことができる。しかし、一酸化炭素に対して空気を多量に導入しすぎると、生成した水素も酸素によって大量に酸化されてしまうので、導入する空気量はできるだけ必要最低限であるのが好ましい。しかし、一酸化炭素酸化触媒は一酸化炭素を吸着する力が強いため、空気量を少なくすると、触媒表面が一酸化炭素に被覆されやすくなる。その結果、被覆された触媒は性能が低下するため、一酸化炭素の除去率が経時的に低下してしまう。このような状態で十分に一酸化炭素を除去するためには、過剰の酸素を供給しなければならず、結果として改質した水素を大量に酸化させてしまうといった弊害をもたらした。
このため、触媒の性能を回復すべく、定期的に発電システムの稼働を停止した上で堆積した炭素質物質や吸着した一酸化炭素を除去しなければならず、燃料電池に継続的に水素を供給することが難しかった。
好ましくは、前記制御部は、前記第1温度検出部による検出温度と前記第2温度検出部による検出温度との差を求め、求めた差が所定閾値を超えている場合に、前記切替部を前記第1の状態又は前記第2の状態に維持する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る発電・反応システム100を示すブロック図である。この発電・反応システム100は、ノート型PC、PDA、電子手帳、デジタルカメラ、携帯電話機、腕時計、ゲーム機器等といった携帯型の電子機器に搭載されている。図1に示された構成要素のうち燃料容器1が電子機器に対して着脱可能とされ、他の構成要素は電子機器に内蔵される。燃料容器1が電子機器に装着されると燃料容器1と燃料ポンプ2が接続される。
CH3OH+H2O→3H2+CO2 …(1)
H2+CO2→H2O+CO …(2)
2CO+O2→2CO2 …(3)
H2→2H++2e- …(4)
2H++1/2O2+2e-→H2O …(5)
制御部30は、ROMに格納されたプログラムによって、第1温度センサ44a、第2温度センサ44bによる検出温度に基づき方向切替弁10を制御する機能を有する。具体的には、制御部30は、第1温度センサ44a及び第2温度センサ44bのうち、一酸化炭素除去器5の入口5aに連結される側の検出温度t2から気化器3の出口3bに連結されている側の検出温度t1を差し引いた値を求める減算機能を有する。また、制御部30は、求めた差を所定閾値と比較し、求めた差が所定閾値を超えているか否かを判定する比較機能を有する。ここで改質器4の触媒が正常に機能していれば、第1温度センサ44a及び第2温度センサ44bのうち、気化器3の出口3bに連結されている側では、改質吸熱反応速度が高いため、一酸化炭素除去器5の入口5aに連結される側に比べて検出温度が低くなる。したがって、t2−t1は正の値になり、異常運転閾値温度をTとすると、t2−t1>Tとなり、制御部30は触媒が良好の状態であると判断する。一方、気化器3の出口3bに連結されている側の改質器4の触媒が劣化した場合、第1温度センサ44a及び第2温度センサ44bのうち、気化器3の出口3bに連結されている側では、吸熱反応速度が低くなるので温度t1が高くなり、一酸化炭素除去器5の入口5aに連結される側では未反応のまま進入してくる原料濃度が高くなるため吸熱反応が増大し、t2が低くなるのでt2−t1≦Tとなり、制御部30は触媒の状態が悪いと判断する。制御部30は、求めた差(t2−t1)が所定閾値Tを超えると判定したら、方向切替弁10の状態を現状の状態(第1の状態又は第2の状態)に維持する維持機能を有する。一方、制御部30は、求めた差(t2−t1)が所定閾値T以下であると判定したら、方向切替弁10の状態を第1の状態から第2の状態へ又はその逆に切り替える切替機能を有する。なお、これらの機能は、プログラムによって実現されるのではなく、論理回路によって実現されてもよい。例えば、減算機能が減算器によって、比較機能がコンパレータによって、維持機能及び切替機能がスイッチング回路によって実現される。
まず、制御部30がヒータ31及びヒータ43に電力を供給して、ヒータ31及びヒータ43を発熱させる。これにより、気化器3及び改質器4が昇温する。
一酸化炭素除去器5にもヒータが設けられ、一酸化炭素除去器5の温度が室温である場合には、ヒータによって一酸化炭素除去器5が加熱される。
次に、制御部30がエアポンプ6を作動させる。これにより、空気が一酸化炭素除去器5、燃料電池7のカソード72、触媒燃焼器8及び水素燃焼器9に供給される。
次に、制御部30が方向切替弁40を第1の状態にする。
また、上記実施形態では、方向切替弁10が弁体回転式のものであったが、複数の開閉弁を有したものでもよい。
図11は、本発明の第2実施形態に係る発電・反応システム200を示すブロック図である。発電・反応システム200の個々の構成要素の特性は第1実施形態で使用したものと同様である。但し、本実施形態においては、上流側処理器となるのは改質器104であり、触媒反応器が一酸化炭素除去器105、下流側反応器が燃料電池107となっている。
まず、制御部130がヒータ131、ヒータ143及びヒータ153を発熱させると、気化器103、改質器104及び一酸化炭素除去器105が昇温する。なお、一酸化炭素除去器105が所定温度に昇温したら、ヒータ153による加熱が止まる。
次に、制御部130がエアポンプ106を作動させる。これにより、空気が燃料電池107のカソード172、触媒燃焼器108及び水素燃焼器109に供給される。
次に、制御部130が方向切替弁110を第1の状態にする。そうすると、改質器104bの出口104bが方向切替弁110によって一酸化炭素除去器105の出入口105aに通じ、一酸化炭素除去器105の出入口105bが方向切替弁110によってアノード171の入口171aに通じる(図11参照)。
100a、200a 反応システム
1 燃料容器
2、102 燃料ポンプ
3 気化器(上流側処理器)
4 改質器(触媒反応器)
104 改質器(上流側処理機)
41 基板
41b、151b 反応流路
41c 改質触媒
42 ガラス基板
44a 第1温度センサ
44b 第2温度センサ
5 一酸化炭素除去器(下流側反応器)
105 一酸化炭素除去器(触媒反応器)
151c 選択酸化触媒
6、106 エアポンプ
7 燃料電池
107 燃料電池(下流側反応器)
71、171 アノード
72 カソード
73 電解質膜
8 触媒燃焼器
9 水素燃焼器
10、110 方向切替弁(切替部)
20、120 DC/DCコンバータ(電力検出部)
30、130 制御部
tx1 第1温度センサが検出する温度
tx2 第2温度センサが検出する温度
Claims (3)
- 2つの出入口と、前記2つの出入口のうち一方から他方にかけて設けられた反応流路と、前記反応流路内に設けられた触媒と、を有する改質器である触媒反応器と、
燃料の処理を行い、その処理物を出口から前記触媒反応器に送出する気化器である上流側処理器と、
前記触媒反応器を経た生成物を入口から取り込み、取り込んだ生成物を反応させる一酸化炭素除去器である下流側反応器と、
前記2つの出入口のうち一方を前記上流側処理器の出口に接続するとともに他方を前記下流側反応器の入口に接続した第1の状態と、他方を前記上流側処理器の出口に接続するとともに一方を前記下流側反応器の入口に接続した第2の状態とに選択的に切り替わる切替部と、
前記2つの出入口のうち一方側に設けられ、その一方側の温度を検出する第1温度検出部と、
前記2つの出入口のうち他方側に設けられ、その他方側の温度を検出する第2温度検出部と、
前記第1温度検出部及び前記第2温度検出部による検出温度に基づいて前記方向切替部の制御を行う制御部と、を備えることを特徴とする反応システム。 - 前記制御部は、前記第1温度検出部による検出温度と前記第2温度検出部による検出温度との差を求め、求めた差が所定閾値以下である場合に、前記切替部を前記第1の状態から前記第2の状態に又はその逆に切り替えることを特徴とする請求項1に記載の反応システム。
- 前記制御部は、前記第1温度検出部による検出温度と前記第2温度検出部による検出温度との差を求め、求めた差が所定閾値を超えている場合に、前記切替部を前記第1の状態又は前記第2の状態に維持することを特徴とする請求項1又は2に記載の反応システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008248559A JP5228751B2 (ja) | 2008-09-26 | 2008-09-26 | 反応システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008248559A JP5228751B2 (ja) | 2008-09-26 | 2008-09-26 | 反応システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010076983A JP2010076983A (ja) | 2010-04-08 |
JP5228751B2 true JP5228751B2 (ja) | 2013-07-03 |
Family
ID=42207862
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008248559A Expired - Fee Related JP5228751B2 (ja) | 2008-09-26 | 2008-09-26 | 反応システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5228751B2 (ja) |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07267603A (ja) * | 1994-03-23 | 1995-10-17 | Toyota Motor Corp | 改質器 |
JP4305973B2 (ja) * | 1997-07-23 | 2009-07-29 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料改質装置 |
US6497970B1 (en) * | 1999-10-15 | 2002-12-24 | General Motors Corporation | Controlled air injection for a fuel cell system |
JP3885479B2 (ja) * | 2000-10-12 | 2007-02-21 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池の改質装置 |
JP3879480B2 (ja) * | 2001-10-26 | 2007-02-14 | ダイキン工業株式会社 | 燃料電池システム |
JP2003277016A (ja) * | 2002-03-26 | 2003-10-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水素生成装置 |
JP2007022826A (ja) * | 2005-07-13 | 2007-02-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水素生成装置および燃料電池システム |
-
2008
- 2008-09-26 JP JP2008248559A patent/JP5228751B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010076983A (ja) | 2010-04-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20040025784A1 (en) | Compact chemical reactor and chemical reaction system | |
JP4948790B2 (ja) | 改質装置及びこれを含む燃料電池システム | |
JP4750374B2 (ja) | 燃料電池構造体の運転方法 | |
JP2006012817A (ja) | 燃料電池用改質器及びこれを備えた燃料電池システム | |
JP4745618B2 (ja) | 燃料電池構造体の運転方法 | |
JP4928198B2 (ja) | 改質器の停止方法、改質器及び燃料電池システム | |
JP2005108557A (ja) | 熱処理装置 | |
JP4983169B2 (ja) | 反応装置及び電子機器 | |
JP5446095B2 (ja) | 燃料電池システム並びにその制御装置及び動作方法 | |
JP5228751B2 (ja) | 反応システム | |
JP4983859B2 (ja) | 燃焼器 | |
JP2007128786A (ja) | 燃料電池システム | |
JP2004247234A (ja) | 固体高分子形燃料電池発電装置およびその運転方法 | |
JP5358966B2 (ja) | 燃料電池システム | |
JP2009211878A (ja) | 発電システム | |
KR100536204B1 (ko) | 연료 전지 시스템 | |
JP5353133B2 (ja) | 発電システム | |
JP4400273B2 (ja) | 燃焼器及び反応装置 | |
JP4643533B2 (ja) | 熱特性に優れた燃料電池用改質器 | |
JP5211566B2 (ja) | 発電装置、電子機器及び発電方法 | |
KR100637498B1 (ko) | 연료 전지 시스템 및 그 구동 방법 | |
JP4826185B2 (ja) | 反応器及び発電装置 | |
JP5182223B2 (ja) | 反応装置 | |
KR100846716B1 (ko) | 연료 개질 장치 | |
EP1921704A2 (en) | Fuel Cell System and Method of Controlling the Same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110316 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20110316 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121122 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121127 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130128 |
|
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: 20130219 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130304 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160329 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |