JPH03266369A - 燃料改質装置の運転方法 - Google Patents
燃料改質装置の運転方法Info
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- JPH03266369A JPH03266369A JP2065812A JP6581290A JPH03266369A JP H03266369 A JPH03266369 A JP H03266369A JP 2065812 A JP2065812 A JP 2065812A JP 6581290 A JP6581290 A JP 6581290A JP H03266369 A JPH03266369 A JP H03266369A
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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
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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、改質原料を水素に冨むガスに改質して燃料電
池に供給する燃料改質装置の運転方法、特に燃料改質装
置の運転当初時の運転方法に関する。
池に供給する燃料改質装置の運転方法、特に燃料改質装
置の運転当初時の運転方法に関する。
燃料改質装置はアルコール系や炭化水素系の原燃料ガス
に水蒸気を付加してなる改質原料を改質触媒が充填され
た改質管に通流し、熱媒体により改質管を加熱して改質
原料を水素に冨もガスに改質するものであり、この改質
された改質ガスをりん酸型燃料電池に供給する発電シス
テムが知られている。ところで改質原料の改質反応によ
り生した改質ガス中にはＣＯが含まれるが、このＣＯは
りん酸型燃料電池の電極の触媒の触媒毒となり、発電能
力を低下させるので、改質ガス中のＣＯ濃度を許容値以
下になるようにスチームカーボン比葛 を調整して改質原料を燃料改質膠に供給している。
に水蒸気を付加してなる改質原料を改質触媒が充填され
た改質管に通流し、熱媒体により改質管を加熱して改質
原料を水素に冨もガスに改質するものであり、この改質
された改質ガスをりん酸型燃料電池に供給する発電シス
テムが知られている。ところで改質原料の改質反応によ
り生した改質ガス中にはＣＯが含まれるが、このＣＯは
りん酸型燃料電池の電極の触媒の触媒毒となり、発電能
力を低下させるので、改質ガス中のＣＯ濃度を許容値以
下になるようにスチームカーボン比葛 を調整して改質原料を燃料改質膠に供給している。
以下図面を用いて従来技術について説明する。
第１図はメタノールガスと水蒸気（スチーム）とからな
る改質原料を水蒸気改質する燃料改質装置の系統図であ
る。図においてメタノールガスとスチームとはメタノー
ルガス供給管１とスチーム供給管２とを経て混合ガス供
給管３にて混合されてメタノール改質器５に供給される
。メタノールガスとスチームは前述のように生成される
改質ガスに含まれるＣＯ濃度を許容値以下にするために
改質運転状況に応じたスチームカーボン比を定め、メタ
ノールガス流量調節弁６とスチーム流量調節弁７とによ
りメタノールガス流量とスチーム流量との比を前記スチ
ームカーボン比になるように制御される。
る改質原料を水蒸気改質する燃料改質装置の系統図であ
る。図においてメタノールガスとスチームとはメタノー
ルガス供給管１とスチーム供給管２とを経て混合ガス供
給管３にて混合されてメタノール改質器５に供給される
。メタノールガスとスチームは前述のように生成される
改質ガスに含まれるＣＯ濃度を許容値以下にするために
改質運転状況に応じたスチームカーボン比を定め、メタ
ノールガス流量調節弁６とスチーム流量調節弁７とによ
りメタノールガス流量とスチーム流量との比を前記スチ
ームカーボン比になるように制御される。
上記のメタノールガス流量とスチーム流量との比率制御
は、メタノールガス流量計８で検出した流量とスチーム
流量計９で検出した流量とを制御部１０内に設けられた
比率調節器に入力し、メタノールガス流量とスチーム流
量とが設定されたスチームカーボン比になるように比率
調節器からの出力信号によりスチーム流量１１！ｆｆ弁
７を制御して行われる。なおメタノールガス流量は制御
部１０に設けられた流量制御器により運転状態に応した
所定量に制御される。
は、メタノールガス流量計８で検出した流量とスチーム
流量計９で検出した流量とを制御部１０内に設けられた
比率調節器に入力し、メタノールガス流量とスチーム流
量とが設定されたスチームカーボン比になるように比率
調節器からの出力信号によりスチーム流量１１！ｆｆ弁
７を制御して行われる。なおメタノールガス流量は制御
部１０に設けられた流量制御器により運転状態に応した
所定量に制御される。
このようにして制御されたメタノールガスとスチームは
改質原料人口１１からメタノール改質器５に供給される
。
改質原料人口１１からメタノール改質器５に供給される
。
メタノール改質器５は円筒多管式熱交換器の構造を基本
としたもので改質管１２の中には改質触媒１３が充填さ
れている。メタノールの水蒸気改質は吸熱反応であり、
改質反応を続行させるには連続した熱の供給が必要であ
るため、改質管１２の外側に加熱された熱媒体１４を循
環させ、改質管１２を介して常に改質触媒１３へ熱を供
給している。
としたもので改質管１２の中には改質触媒１３が充填さ
れている。メタノールの水蒸気改質は吸熱反応であり、
改質反応を続行させるには連続した熱の供給が必要であ
るため、改質管１２の外側に加熱された熱媒体１４を循
環させ、改質管１２を介して常に改質触媒１３へ熱を供
給している。
メタノール改質器５に供給されたメタノールガスとスチ
ームは改質管１２内に充填されている改質触媒１３から
なる触媒□層で水素に冨む改質ガスに改質され、改質ガ
スは改質ガス出口１５から改質ガス供給管１６を経て燃
料電池２０の燃料極２１に供給される。一方、燃料！池
２０の空気極２２には空気が空気供給管１７を経て空気
流量調節弁１８によりその流量が制御部１０に設けられ
た流量制御器により、燃料電池２０に供給される改質ガ
ス量に対応するように制御されて供給される。
ームは改質管１２内に充填されている改質触媒１３から
なる触媒□層で水素に冨む改質ガスに改質され、改質ガ
スは改質ガス出口１５から改質ガス供給管１６を経て燃
料電池２０の燃料極２１に供給される。一方、燃料！池
２０の空気極２２には空気が空気供給管１７を経て空気
流量調節弁１８によりその流量が制御部１０に設けられ
た流量制御器により、燃料電池２０に供給される改質ガ
ス量に対応するように制御されて供給される。
改質ガスと空気が燃料電池へ供給されると発電反応が電
解質マトリックス２３をはさんで燃料極２１と空気極２
２で起こり発電が始まり、その電力は負荷に供給される
。そして燃料電池の発ｉｔ負荷に応して発電に使用され
なかった未反応の水素ガスを含んだ燃料掻排ガスは燃料
極排ガス出口２４より、また未反応の酸素を含んだ空気
極排ガスが空気極排ガス出口２５より排出され、これら
両極の排ガスは熱媒体へ熱を供給するための燃料及び酸
素とし随 て燃料炉２６へ供給される。
解質マトリックス２３をはさんで燃料極２１と空気極２
２で起こり発電が始まり、その電力は負荷に供給される
。そして燃料電池の発ｉｔ負荷に応して発電に使用され
なかった未反応の水素ガスを含んだ燃料掻排ガスは燃料
極排ガス出口２４より、また未反応の酸素を含んだ空気
極排ガスが空気極排ガス出口２５より排出され、これら
両極の排ガスは熱媒体へ熱を供給するための燃料及び酸
素とし随 て燃料炉２６へ供給される。
嗅
燃料炉２６へ供給された希薄水素を含む燃料極排続する
熱媒体加熱器２８へ導かれ、ここで熱媒体ポンプ２９に
てメタノール改質器５と熱媒体加熱器２８との間を結ぶ
熱媒体循環配管３０を通って循環している熱媒体へ熱交
換して熱を与え、メタノール改質器５内で熱媒体より改
質管１２内の改質触媒１３へ改質反応熱を与える。
熱媒体加熱器２８へ導かれ、ここで熱媒体ポンプ２９に
てメタノール改質器５と熱媒体加熱器２８との間を結ぶ
熱媒体循環配管３０を通って循環している熱媒体へ熱交
換して熱を与え、メタノール改質器５内で熱媒体より改
質管１２内の改質触媒１３へ改質反応熱を与える。
この改質反応熱により改質管１２を通流する前述のよう
にスチームカーボン比が調整された改質原料は水素に富
むガスに改質され、この改質ガスに含まれるＣＯ濃度は
許容値以下に制御され、燃料電池２０の燃料極２１に供
給される。
にスチームカーボン比が調整された改質原料は水素に富
むガスに改質され、この改質ガスに含まれるＣＯ濃度は
許容値以下に制御され、燃料電池２０の燃料極２１に供
給される。
〔発明が解決しようとする課題］
燃料改質器で生成される改質ガスをりん酸型燃料電池に
供給する場合、前述のように改質ガスに含まれるＣ０４
度を許容値以下にする必要がある。
供給する場合、前述のように改質ガスに含まれるＣ０４
度を許容値以下にする必要がある。
このためスチームリフォーミングの化学平衡計算を行な
い、改質ガス中のＣＯ濃度が許容値以下になるスチーム
カーボン比で燃料改質装置をスタートアップさせると、
その装置のサイズにもよるが、スチームがスチーム流量
調節弁７により制御され系が未だ充分暖管されてないた
め、スチームの凝縮温度以下に冷され、スチームが配管
中に凝縮水として溜まり、最終的に予定したスチームカ
ーボン比が得られなくなり、この結果スチームカーボン
比の非常に低い改質原料として燃料改質器５の改質管１
２に供給される。
い、改質ガス中のＣＯ濃度が許容値以下になるスチーム
カーボン比で燃料改質装置をスタートアップさせると、
その装置のサイズにもよるが、スチームがスチーム流量
調節弁７により制御され系が未だ充分暖管されてないた
め、スチームの凝縮温度以下に冷され、スチームが配管
中に凝縮水として溜まり、最終的に予定したスチームカ
ーボン比が得られなくなり、この結果スチームカーボン
比の非常に低い改質原料として燃料改質器５の改質管１
２に供給される。
ところで、化学平衡計算上スチームカーボン比が低い程
改質ガス中のＣｏ１度が裔くなり、燃料管系が完全に暖
管され、スチームカーボン比が正しい条件でメタノール
改質器５に入るまでまたなければならない。燃料改質装
置の規模にもよるが、正常なＣＯｘ度になるまでの燃料
改質装置の運転時間は数十分におよび、この間は改質ガ
スを大気に放出しなければならないため、不経済で、か
つ危険であり、また燃料電池の発電開始時間が大幅に遅
れてしまうという問題があった。
改質ガス中のＣｏ１度が裔くなり、燃料管系が完全に暖
管され、スチームカーボン比が正しい条件でメタノール
改質器５に入るまでまたなければならない。燃料改質装
置の規模にもよるが、正常なＣＯｘ度になるまでの燃料
改質装置の運転時間は数十分におよび、この間は改質ガ
スを大気に放出しなければならないため、不経済で、か
つ危険であり、また燃料電池の発電開始時間が大幅に遅
れてしまうという問題があった。
本発明の目的は燃料改質装置の運転当初、改質原料供給
管の暖管が不充分でも許容値以下のＣＯ濃度の改質ガス
が得られる燃料改質装置の運転方法を提供することであ
る。
管の暖管が不充分でも許容値以下のＣＯ濃度の改質ガス
が得られる燃料改質装置の運転方法を提供することであ
る。
上記課題を解決するために、本発明によればア先
ルコール系や炭化水Ｈ原燃料ガスと水蒸気とを改質原料
供給管にて混合通流して改質触媒が充填された改質管に
供給し、熱媒体により改質管を加熱して原燃料ガスと水
蒸気とからなる改質原料を水素に富むガスに改質して燃
料電池に供給する燃料改質装置の運転方法において、燃
料改質装置の運転当初前記改質原料供給管の暖管が不十
分のときメタノールガスと水蒸気とを、そのスチームカ
ーボン比を定常運転時のスチームカーボン比より大きく
して改質管に供給するものとする。
供給管にて混合通流して改質触媒が充填された改質管に
供給し、熱媒体により改質管を加熱して原燃料ガスと水
蒸気とからなる改質原料を水素に富むガスに改質して燃
料電池に供給する燃料改質装置の運転方法において、燃
料改質装置の運転当初前記改質原料供給管の暖管が不十
分のときメタノールガスと水蒸気とを、そのスチームカ
ーボン比を定常運転時のスチームカーボン比より大きく
して改質管に供給するものとする。
燃料改質装置の運転当初、改質原料供給管の暖管が不十
分の場合、水蒸気は改質原料供給管を流れる際、４Ｉ縮
して配管内に溜まるので原燃料ガスと水蒸気とのスチー
ムカーボン比が低下するが、見掛は上スチームカーボン
比を大きくしているので、改質原料供給管で水蒸気が凝
縮しても、最終的に燃料改質器に入る改質原料人口１１
では正しい化学平衡計算上のスチームカーボン比になっ
ており、燃料電池へ供給可能な許容ＣＯ濃度以下の改質
ガスが早く得られる。
分の場合、水蒸気は改質原料供給管を流れる際、４Ｉ縮
して配管内に溜まるので原燃料ガスと水蒸気とのスチー
ムカーボン比が低下するが、見掛は上スチームカーボン
比を大きくしているので、改質原料供給管で水蒸気が凝
縮しても、最終的に燃料改質器に入る改質原料人口１１
では正しい化学平衡計算上のスチームカーボン比になっ
ており、燃料電池へ供給可能な許容ＣＯ濃度以下の改質
ガスが早く得られる。
以下本発明の実施例による燃料改質装置の運転方法につ
いて説明する。第１図に示したメタノール改質装置で２
００に一規模のクラスにおいて、りん酸型燃料電池２０
に供給される改質ガス中のＣＯ濃度を１．７％以下とし
て化学平衡計算上のスチームカーボン比は１．５であっ
た。したがって制御部１０に設けられた比率調節器でメ
タノールガス流量調節弁６．スチーム流量調節弁７によ
り従来のようにスチームカーボン比は１．５になるよう
に制御したメタノールガス流量とスチーム流量とをメタ
ノールガス供給管１．スチーム供給管２．混合ガス供給
管３を経て燃料改質器５に供給すると、改質した改質ガ
ス中のＣＯ濃度は最大で６．０％に達し、りん酸型燃料
電池２０への供給が許容されるＣＯ濃度が１゜７％以下
に下るまで、すなわちスチーム供給管２．混合ガス供給
管３とが暖管されてスチームの凝縮がなくなるまで約３
０分を要した。
いて説明する。第１図に示したメタノール改質装置で２
００に一規模のクラスにおいて、りん酸型燃料電池２０
に供給される改質ガス中のＣＯ濃度を１．７％以下とし
て化学平衡計算上のスチームカーボン比は１．５であっ
た。したがって制御部１０に設けられた比率調節器でメ
タノールガス流量調節弁６．スチーム流量調節弁７によ
り従来のようにスチームカーボン比は１．５になるよう
に制御したメタノールガス流量とスチーム流量とをメタ
ノールガス供給管１．スチーム供給管２．混合ガス供給
管３を経て燃料改質器５に供給すると、改質した改質ガ
ス中のＣＯ濃度は最大で６．０％に達し、りん酸型燃料
電池２０への供給が許容されるＣＯ濃度が１゜７％以下
に下るまで、すなわちスチーム供給管２．混合ガス供給
管３とが暖管されてスチームの凝縮がなくなるまで約３
０分を要した。
したがって本発明による燃料改質装置の運転方法を通用
し、上記のスチームの凝縮を考慮して予喜 めスチームの凝縮量より産出したスチームカーボン比２
．５にメタノールガスとスチームとをそれぞれメタノー
ルガス流量調節弁６とスチーム流量調節弁７とにより制
御してメタノール改質器５に送気したところ、ＣＯ濃度
は改質開始時より１．７％以上に上昇せず、安定した組
成の改質ガスが得られた。
し、上記のスチームの凝縮を考慮して予喜 めスチームの凝縮量より産出したスチームカーボン比２
．５にメタノールガスとスチームとをそれぞれメタノー
ルガス流量調節弁６とスチーム流量調節弁７とにより制
御してメタノール改質器５に送気したところ、ＣＯ濃度
は改質開始時より１．７％以上に上昇せず、安定した組
成の改質ガスが得られた。
本実施例ではメタノールガスを原燃料ガスとする燃料改
質器について説明したが、炭化水素系のメタン等を原燃
料ガスとする燃料改質装置においてもスチームカーボン
比を運転当初大きくして改質原料を燃料改質器に送気し
ても同じ効果が得られる。
質器について説明したが、炭化水素系のメタン等を原燃
料ガスとする燃料改質装置においてもスチームカーボン
比を運転当初大きくして改質原料を燃料改質器に送気し
ても同じ効果が得られる。
以上の説明から明らかなように、燃料改質装置の運転当
初の改質原料供給管の暖管が不十分なとき、原燃料ガス
と水蒸気とのスチームカーボン比を定常運転時のそれよ
り大きくして改質原料を燃料改質器に送気するようにし
たことにより、運転開始時よりＣＯ濃度が燃料電池へ供
給可能な許容値より低い改質ガスが得られて燃料電池に
供給できるので、燃料電池の起動時間が大幅に短縮され
、さらにＣＯ濃度が許容値になるまでの改質ガスの大気
放出がなくなり、経済的損失および可燃ガスの大気放出
による危険度も減少するという効果がある。
初の改質原料供給管の暖管が不十分なとき、原燃料ガス
と水蒸気とのスチームカーボン比を定常運転時のそれよ
り大きくして改質原料を燃料改質器に送気するようにし
たことにより、運転開始時よりＣＯ濃度が燃料電池へ供
給可能な許容値より低い改質ガスが得られて燃料電池に
供給できるので、燃料電池の起動時間が大幅に短縮され
、さらにＣＯ濃度が許容値になるまでの改質ガスの大気
放出がなくなり、経済的損失および可燃ガスの大気放出
による危険度も減少するという効果がある。
第１図は燃料改質装置の系統図である。
１：メタノールガス供給管、２ニスチーム供給管、３：
混合ガス供給管、５：メタノール改質器、２０：りん酸
型燃料電池。 イ億人弁理士 山 口 巌
混合ガス供給管、５：メタノール改質器、２０：りん酸
型燃料電池。 イ億人弁理士 山 口 巌
Claims (1)
- １）アルコール系や炭化水素系の原燃料ガスと水蒸気と
を改質原料供給管にて混合通流させて改質触媒が充填さ
れた改質管に供給し、熱媒体により改質管を加熱して原
燃料ガスと水蒸気とからなる改質原料を水素に富むガス
に改質して燃料電池に供給する燃料改質装置の運転方法
において、燃料改質装置の運転当初前記改質原料供給管
の暖管が不十分のとき原燃料ガスと水蒸気とを、そのス
チームカーボン比を定常運転時のスチームカーボン比よ
り大きくして改質管に供給することを特徴とする燃料改
質装置の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2065812A JPH03266369A (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | 燃料改質装置の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2065812A JPH03266369A (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | 燃料改質装置の運転方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03266369A true JPH03266369A (ja) | 1991-11-27 |
Family
ID=13297814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2065812A Pending JPH03266369A (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | 燃料改質装置の運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03266369A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003238112A (ja) * | 2003-01-10 | 2003-08-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水素生成装置 |
| JP2007504635A (ja) * | 2003-05-16 | 2007-03-01 | バッテル・メモリアル・インスティチュート | 迅速始動燃料改質システム及び技術 |
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1990
- 1990-03-16 JP JP2065812A patent/JPH03266369A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003238112A (ja) * | 2003-01-10 | 2003-08-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水素生成装置 |
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| US8231697B2 (en) | 2003-05-16 | 2012-07-31 | Battelle Memorial Institute | Rapid start fuel reforming systems and techniques |
| US8968432B2 (en) | 2003-05-16 | 2015-03-03 | Battelle Memorial Institute | Rapid start fuel reforming systems and techniques |
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