JPH0326326A - 燃料電池用改質装置 - Google Patents
燃料電池用改質装置Info
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- JPH0326326A JPH0326326A JP1159419A JP15941989A JPH0326326A JP H0326326 A JPH0326326 A JP H0326326A JP 1159419 A JP1159419 A JP 1159419A JP 15941989 A JP15941989 A JP 15941989A JP H0326326 A JPH0326326 A JP H0326326A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は原料ガスの反応経路を長くした燃料電池用改質
装置に関する。
装置に関する。
燃料電池は水素を空気(酸素〉と反応させて水と電気を
発生するようにしたものである。改質装置は、この燃料
電池の発電に必要な水素を生威するためのものであり、
原料ガスを加熱された触媒層に通すことによって水素ガ
ス主体の改質ガスに変えるようになっている。
発生するようにしたものである。改質装置は、この燃料
電池の発電に必要な水素を生威するためのものであり、
原料ガスを加熱された触媒層に通すことによって水素ガ
ス主体の改質ガスに変えるようになっている。
本出願人は、先に特開昭63−39623号によって、
このような改質装置として、複数本の管状の触媒層を加
熱層中に林立させ、それらの端部同士を連通させること
により反応経路を長くし、未反応ガスを低減するように
したものを提案した。
このような改質装置として、複数本の管状の触媒層を加
熱層中に林立させ、それらの端部同士を連通させること
により反応経路を長くし、未反応ガスを低減するように
したものを提案した。
しかし、この構成では部品点数が多くなって複雑化する
と共に、各触媒層の温度分布を任意に設定することが困
難であり、副反応の少ない効率的な反応を行わせること
が難しいという問題があった。
と共に、各触媒層の温度分布を任意に設定することが困
難であり、副反応の少ない効率的な反応を行わせること
が難しいという問題があった。
本発明の目的は、上述した問題を解消し、構造を簡単に
しながら原料ガスの反応経路を長くし、かつ効率的な反
応を可能にする燃料電池用改質装置を提供することにあ
る。
しながら原料ガスの反応経路を長くし、かつ効率的な反
応を可能にする燃料電池用改質装置を提供することにあ
る。
上記目的を達或する本発明の燃料電池用改質装置は、原
料ガスを反応させる触媒層をスパイラル状の連続層で形
成すると共に、該触媒層に平行に隣接させて加熱層をス
パイラル状に形成し、かつ前記触媒層内の原料ガスの流
れと加熱層内の熱媒の流れを同一方向にするように構成
したことを特徴とするものである。
料ガスを反応させる触媒層をスパイラル状の連続層で形
成すると共に、該触媒層に平行に隣接させて加熱層をス
パイラル状に形成し、かつ前記触媒層内の原料ガスの流
れと加熱層内の熱媒の流れを同一方向にするように構成
したことを特徴とするものである。
このように触媒層がスパイラルな連続層で形成されてい
るため、単純化された構造で長い反応経路を得ることが
できる。また、原料ガスと熱媒とを並流させるので、反
応初期は高温で、反応後期に低温となるようにすること
ができ、反応効率の低下を防止すると共に、生或ガス中
の一酸化炭素の発生を低下させることができる。
るため、単純化された構造で長い反応経路を得ることが
できる。また、原料ガスと熱媒とを並流させるので、反
応初期は高温で、反応後期に低温となるようにすること
ができ、反応効率の低下を防止すると共に、生或ガス中
の一酸化炭素の発生を低下させることができる。
第1図および第2図は本発明の実施例からなる燃料電池
用改質装置を示すものである。
用改質装置を示すものである。
図において、1は筒状のハウジングであり、その下部に
設けた加熱室7にスパイラル状のパイプから形成された
原料気化用の蒸発器2が設けられ、さらにその下方にバ
ーナ3が設置されている。また、加熱室7にはファン4
が接続され、空気が強制送風されるようになっている。
設けた加熱室7にスパイラル状のパイプから形成された
原料気化用の蒸発器2が設けられ、さらにその下方にバ
ーナ3が設置されている。また、加熱室7にはファン4
が接続され、空気が強制送風されるようになっている。
加熱室7の上方には、2枚の平行な板材がスパイラル状
に巻かれて形成された触媒層6が設けられている。また
、この触媒層6と平行に隣接してスパイラル状の加熱層
9が形成されている。このスパイラル状をした触媒N6
と加熱層9との中心部に上下に貫通する加熱ガス通路8
が設けられ、下部の加熱室7と上記加熱層9とを連通し
ている。この加熱層9には、その途中に加熱室7に通ず
るバイパス13が数カ所に設けられ、中間域の温度分布
が調整されるようになっている。また、上記加熱ガス通
路8の中には蒸発器2から延びる過熱部2aが貫通し、
さらにこの過熱部2aから延びるパイブ10が触媒層6
に連通している。
に巻かれて形成された触媒層6が設けられている。また
、この触媒層6と平行に隣接してスパイラル状の加熱層
9が形成されている。このスパイラル状をした触媒N6
と加熱層9との中心部に上下に貫通する加熱ガス通路8
が設けられ、下部の加熱室7と上記加熱層9とを連通し
ている。この加熱層9には、その途中に加熱室7に通ず
るバイパス13が数カ所に設けられ、中間域の温度分布
が調整されるようになっている。また、上記加熱ガス通
路8の中には蒸発器2から延びる過熱部2aが貫通し、
さらにこの過熱部2aから延びるパイブ10が触媒層6
に連通している。
上記装置において、バーナ3の加熱によって加熱室7で
生成された加熱ガスは、加熱ガス通路8を経て加熱層9
に入り、その中心部から外側に向けてスパイラル状に流
されながら触媒層6を加熱し、最後に外周の排出口l2
から排気される。一方、蒸発器2には供給管5から原料
ー3一 4 ?例えば、メタノールと水との混合液)が供給され、バ
ーナ3の加熱によって気化されて原料ガスになる。その
原料ガスは過熱部2a,パイブ10を経て触媒層6へ供
給され、その中心部からスパイラル状に外側に向けて流
動する間に加熱層9によって加熱されることにより反応
を行い、水素ガス主体の改質ガスになる。その改質ガス
は排出管l1から不図示の燃料電池本体に供給される。
生成された加熱ガスは、加熱ガス通路8を経て加熱層9
に入り、その中心部から外側に向けてスパイラル状に流
されながら触媒層6を加熱し、最後に外周の排出口l2
から排気される。一方、蒸発器2には供給管5から原料
ー3一 4 ?例えば、メタノールと水との混合液)が供給され、バ
ーナ3の加熱によって気化されて原料ガスになる。その
原料ガスは過熱部2a,パイブ10を経て触媒層6へ供
給され、その中心部からスパイラル状に外側に向けて流
動する間に加熱層9によって加熱されることにより反応
を行い、水素ガス主体の改質ガスになる。その改質ガス
は排出管l1から不図示の燃料電池本体に供給される。
上述した改質装置は、触媒層がスパイラル状であること
によって反応経路が長くなり、またスパイラル状の連続
層で形戒するため、従来の多数本の管から形成されたも
のに・比べて部品点数を少なく、単純化することができ
る。
によって反応経路が長くなり、またスパイラル状の連続
層で形戒するため、従来の多数本の管から形成されたも
のに・比べて部品点数を少なく、単純化することができ
る。
また、上記触媒層では、下記の式と■式の反応が起こり
、その結果として■式の右辺に示すような改質ガスが生
或される。
、その結果として■式の右辺に示すような改質ガスが生
或される。
CH:+OB −4pCO +2H2
−・・一−一一■CO+H.O → CO■十H2
・・・−・・−■上記■,■式のうち初めの■式
は吸熱反応であるのに対し、後の■式は発熱反応であり
、しかも■式は高温雰囲気中では逆方向(←方向)の反
応を起こしやすい傾向がある。しかるに、上記触媒層の
原料ガスと加熱層の加熱ガスとは同一方向に平行に流さ
れるので、反応初期は高温に、後期には低温になってい
るから、上記■式の逆方向の反応は起こりにくく、極め
て効率的な反応が行われることになる。
−・・一−一一■CO+H.O → CO■十H2
・・・−・・−■上記■,■式のうち初めの■式
は吸熱反応であるのに対し、後の■式は発熱反応であり
、しかも■式は高温雰囲気中では逆方向(←方向)の反
応を起こしやすい傾向がある。しかるに、上記触媒層の
原料ガスと加熱層の加熱ガスとは同一方向に平行に流さ
れるので、反応初期は高温に、後期には低温になってい
るから、上記■式の逆方向の反応は起こりにくく、極め
て効率的な反応が行われることになる。
また、実施例のように加熱ガスを装置の中心部から外側
に向けて流すようにすると、外周部ほど低温になるので
、外部に対する熱エネルギーのロスを少なくすることが
できる。
に向けて流すようにすると、外周部ほど低温になるので
、外部に対する熱エネルギーのロスを少なくすることが
できる。
なお、上述した実施例では、加熱層の熱媒を加熱ガスと
したものであるが、この熱媒は液体であってもよく、或
いは気体と液体との両方を使用してもよい。
したものであるが、この熱媒は液体であってもよく、或
いは気体と液体との両方を使用してもよい。
第3図は、熱媒を液体にした場合の第2実施例である。
触媒層6と加熱層9とは上記第1実施例の場合と同様の
相互にスパイラル状になっ−5 一6一 ている。熱交換器l4で加熱された熱媒は、循環ポンプ
エ5によって触媒層6の中心部の加熱液体通路8゛に供
給され、さらに加熱層9をスパイラル状に外側に向けて
流され、再び熱交換器14に循環するようになっている
。また、供給ポンプ16から供給された原料は蒸発器2
で気化されて原籾ガスになり、それが供給管17を経て
触媒層6の中心部に供給され、そこから外側に向けてス
パイラル状に流されるようになっている。
相互にスパイラル状になっ−5 一6一 ている。熱交換器l4で加熱された熱媒は、循環ポンプ
エ5によって触媒層6の中心部の加熱液体通路8゛に供
給され、さらに加熱層9をスパイラル状に外側に向けて
流され、再び熱交換器14に循環するようになっている
。また、供給ポンプ16から供給された原料は蒸発器2
で気化されて原籾ガスになり、それが供給管17を経て
触媒層6の中心部に供給され、そこから外側に向けてス
パイラル状に流されるようになっている。
また、第4図は、液体の熱媒と気体の熱媒とを併用する
第3実施例である。触媒層6と加熱層9とは上記各実施
例と同様の構造になっている。液体の熱媒は熱交換器1
4から通vB18を経て、中心部に設けた加熱液体通路
8′に供給され、さらに加熱層9をスパイラル状に外側
に向けて流されるようになっている。また、加熱液体通
路8゛の中を加熱ガス通路8が貫通し、加熱室7で生威
した加熱ガスが通過して、液体熱媒を加熱するようにな
っている。一方、原料ガスの流れは、第1.2図の実施
例の場合と同じである。
第3実施例である。触媒層6と加熱層9とは上記各実施
例と同様の構造になっている。液体の熱媒は熱交換器1
4から通vB18を経て、中心部に設けた加熱液体通路
8′に供給され、さらに加熱層9をスパイラル状に外側
に向けて流されるようになっている。また、加熱液体通
路8゛の中を加熱ガス通路8が貫通し、加熱室7で生威
した加熱ガスが通過して、液体熱媒を加熱するようにな
っている。一方、原料ガスの流れは、第1.2図の実施
例の場合と同じである。
これら第2実施例および第3実施例のいずれの場合も、
第1実施例と同様の作用効果を奏することができる。
第1実施例と同様の作用効果を奏することができる。
上述したように本発明の改質装置は、触媒層をスパイラ
ル状の連続層で形成すると共に、該触媒層に平行に隣接
させて加熱層をスパイラル状に形成したので、部品点数
の少ない構造にして原料ガスの反応経路を長くすること
ができる。
ル状の連続層で形成すると共に、該触媒層に平行に隣接
させて加熱層をスパイラル状に形成したので、部品点数
の少ない構造にして原料ガスの反応経路を長くすること
ができる。
また、触媒層内の原料ガスの流れと加熱層内の熱媒の流
れを同一方向にしたので、反応初期を高温に、反応後期
を低温にすることができ、それによって反応効率を良好
にすることができる。
れを同一方向にしたので、反応初期を高温に、反応後期
を低温にすることができ、それによって反応効率を良好
にすることができる。
第1図および第2図は本発明の実施例からなる改質装置
であり、第1図は第2図のI−I矢視図、第2図は縦断
面図である。第3図および第4図はそれぞれ他の実施例
からなる装置の縦=7一 −8一 断面図である。 2・・・蒸発器、3・・・バーナ、7・・・加熱室、8
・・・加熱ガス通路、8゛・・・加熱液体通路、6・・
・触媒層、9・・・加熱層。
であり、第1図は第2図のI−I矢視図、第2図は縦断
面図である。第3図および第4図はそれぞれ他の実施例
からなる装置の縦=7一 −8一 断面図である。 2・・・蒸発器、3・・・バーナ、7・・・加熱室、8
・・・加熱ガス通路、8゛・・・加熱液体通路、6・・
・触媒層、9・・・加熱層。
Claims (1)
- 原料ガスを反応させる触媒層をスパイラル状の連続層で
形成すると共に、該触媒層に平行に隣接させて加熱層を
スパイラル状に形成し、かつ前記触媒層内の原料ガスの
流れと加熱層内の熱媒の流れを同一方向にするように構
成した燃料電池用改質装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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