JP5239263B2 - 反応装置 - Google Patents
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Description
このように常温よりも反応温度が高く、かつ、異なる反応温度の複数の反応器を有する化学反応装置には、より高温の反応器からより低温の反応器への熱伝導、または断熱容器への熱伝導により、各反応器の温度を制御する構造のものがある(例えば、特許文献1参照)。
本発明の課題は、高温反応部と連結される低温反応部の温度分布を均一にすることである。
図1は本発明が適用される電子機器20を示すブロック図である。この電子機器20はノート型パーソナルコンピュータ、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である。
燃料容器2内の混合液は、ポンプ3により気化器4に送液される。
気化器4は燃料容器2から送られた混合液を改質器5からの伝熱等により約110〜160℃程度に加熱し、気化させる。気化器4で気化した混合気は改質器5へ送られる。
CH3OH+H2O→3H2+CO2 …(1)
なお、化学反応式(1)についで逐次的に起こる次式(2)のような副反応によって、副生成物として一酸化炭素が微量に(1%程度)生成される。
H2+CO2→H2O+CO …(2)
(1)式及び(2)式の反応による生成物(改質ガス)は一酸化炭素除去器6に送出される。
2CO+O2→2CO2 …(3)
一酸化炭素除去器6を通過した改質ガスは燃料電池セル8に送出される。
燃料極82には燃料供給流路84aを介して改質ガスが送られる。燃料極82では改質ガス中の水素による次式(4)のような反応が起こる。
H2→2H++2e- …(4)
生成した水素イオンは固体高分子電解質膜81を透過して酸素極83に到達する。生成した電子はアノード出力電極86に供給される。
2H++1/2O2+2e-→H2O …(5)
なお、固体高分子電解質膜81の両面には、(4)、(5)の反応を促進する図示しない触媒が設けられている。
なお、触媒燃焼器9を改質器5や一酸化炭素除去器6とともに断熱容器11内に設け、燃焼熱を改質器5における改質反応の反応熱として用いてもよい。
なお、本実施形態に係る反応装置10においては、固定部13及び低温反応部14の高温反応部16側の面が面一に形成されている。
一酸化炭素除去流路14dで一酸化炭素を除去された改質ガスは、改質ガス排出路13cより断熱容器11の外部へ排出され、燃料電池セル8に供給される。
高温反応部16と連結部15との接合部15cの温度をT1、連結部15と低温反応部14との接合部15dの温度をT2、低温反応部14と固定部13との接合部13eの温度をT3、固定部13と断熱容器11との接合部13fの温度をT4とすると、定常運転時においてT1>T2>T3>T4となる。このため、熱量は高温反応部16から連結部15を介して低温反応部14に移動し、低温反応部14から固定部13を介して断熱容器11の外部へ移動する。
次に、本発明の第2の実施形態に係る反応装置110の内部構造について説明する。図4は本発明の第2の実施形態に係る反応装置110の内部構造を示す斜視図であり、図5は図4のV−V矢視断面図である。なお、第1の実施形態と同様の構成については、下2桁に同符号を付して説明を割愛する。
次に、本発明の第3の実施形態に係る反応装置210の内部構造について説明する。図6は本発明の第3の実施形態に係る反応装置110の内部構造を示す斜視図であり、図7は図6のVII−VII矢視断面図である。なお、第1の実施形態と同様の構成については、下2桁に同符号を付して説明を割愛する。
次に、本発明の第4の実施形態に係る反応装置310の内部構造について説明する。図8は本発明の第4の実施形態に係る反応装置310の内部構造を示す斜視図であり、図9は図8のIX−IX矢視断面図であり、図10は図9のX−X矢視断面図である。なお、第1の実施形態と同様の構成については、下2桁に同符号を付して説明を割愛する。
次に、本発明の第5の実施形態に係る反応装置410の内部構造について説明する。図11は本発明の第5の実施形態に係る反応装置410の内部構造を示す斜視図であり、図12は図11のXII−XII矢視断面図であり、図13は図12のXIII−XIII矢視断面図である。なお、第1の実施形態と同様の構成については、下2桁に同符号を付して説明を割愛する。
一方、図15では136.1℃、152.0℃、167.9℃、183.8℃、199.8℃の5本の等温線が描かれていた。図14よりも等温線の数が減っており、低温反応部の温度差が減っていることがわかる。
さらに、図16では、183.8℃、199.8℃の2本の等温線が描かれていた。図15よりもさらに等温線の数が減っており、低温反応部の温度差がさらに減っていることがわかる。
6 一酸化炭素除去器
8 燃料電池セル
10,110,210,310,410,510,610 反応装置
11,111,211,311,411,511,611 断熱容器
12,112,212,312,412,512,612 反応装置本体
13,113,213,313A,313B,413A,413B,513,613 固定部
14,114,214,314,414,514,614 低温反応部
15,115,215,315,415,515,615 連結部
16,116,216,316,416,516,616 高温反応部
20 電子機器
21 電子機器本体
30 燃料電池装置
Claims (6)
- 水素を発生させる改質器を含む高温反応部及び前記高温反応部よりも低温で反応物の反応を起こし、一酸化炭素を酸化させる一酸化炭素除去器を含む低温反応部を連結部で連結してなる反応装置本体と、
前記反応装置本体を収納する断熱容器と、
前記反応装置本体及び前記断熱容器に連結され、前記断熱容器を貫通し、前記反応装置本体を前記断熱容器の内部に固定する固定部と、
を備え、
前記固定部の一部が前記低温反応部の前記高温反応部と対向する壁の一部を形成していることを特徴とする反応装置。 - 水素を発生させる改質器を含む高温反応部及び前記高温反応部よりも低温で反応物の反応を起こし、一酸化炭素を酸化させる一酸化炭素除去器を含む低温反応部を連結部で連結してなる反応装置本体と、
前記反応装置本体を収納する断熱容器と、
前記反応装置本体及び前記断熱容器に連結され、前記断熱容器を貫通し、前記反応装置本体を前記断熱容器の内部に固定する固定部と、
を備え、
前記固定部は前記連結部に連結されていることを特徴とする反応装置。 - 水素を発生させる改質器を含む高温反応部及び前記高温反応部よりも低温で反応物の反応を起こし、一酸化炭素を酸化させる一酸化炭素除去器を含む低温反応部を連結部で連結してなる反応装置本体と、
前記反応装置本体を収納する断熱容器と、
前記反応装置本体及び前記断熱容器に連結され、前記断熱容器を貫通し、前記反応装置本体を前記断熱容器の内部に複数箇所で固定する複数の固定部と、
を備え、
前記固定部の一部が前記低温反応部の前記高温反応部と対向する壁の一部を形成していることを特徴とする反応装置。 - 前記連結部及び前記固定部の壁面の一部が前記低温反応部の前記高温反応部と対向する壁面に交差するいずれかの壁面と面一に形成されていることを特徴とする請求項3に記載の反応装置。
- 前記固定部には前記反応装置本体の内外に反応物または生成物を入出させる流路が設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の反応装置。
- 前記固定部には液体を気化させる気化器が設けられていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の反応装置。
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