JPH11126626A - Pressurized reforming device - Google Patents
Pressurized reforming deviceInfo
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- JPH11126626A JPH11126626A JP9289897A JP28989797A JPH11126626A JP H11126626 A JPH11126626 A JP H11126626A JP 9289897 A JP9289897 A JP 9289897A JP 28989797 A JP28989797 A JP 28989797A JP H11126626 A JPH11126626 A JP H11126626A
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、加圧下で高い改質
率を維持する加圧改質装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure reformer for maintaining a high reforming rate under pressure.
【０００２】[0002]
【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池は、高効率、かつ
環境への影響が少ないなど、従来の発電装置にはない特
徴を有しており、水力・火力・原子力に続く発電システ
ムとして注目を集め、現在世界各国で鋭意研究開発が行
われている。特に天然ガスを燃料とする溶融炭酸塩型燃
料電池を用いた発電設備では、図３に模式的に示す天然
ガス等の原料ガスを水素を含むガスに改質するために改
質器が用いられる。改質器は、隔壁で分離された燃焼室
Ｃｏと改質室Ｒｅからなり、燃焼室Ｃｏで燃料ガス１
（例えば燃料電池からのアノード排ガス）を燃焼させ、
その熱で改質室Ｒｅを加熱し、その内部に充填された改
質触媒３により改質室を流れる原料ガス２を水素を含む
ガス４（以下、改質ガスという）に改質するようになっ
ている。2. Description of the Related Art Molten carbonate fuel cells have features not found in conventional power generation equipment, such as high efficiency and little impact on the environment, and are attracting attention as power generation systems following hydro, thermal and nuclear power. Are being researched and developed in various countries around the world. In particular, in a power generation facility using a molten carbonate fuel cell using natural gas as a fuel, a reformer is used to reform a source gas such as natural gas schematically shown in FIG. 3 into a gas containing hydrogen. . The reformer includes a combustion chamber Co and a reforming chamber Re separated by a partition wall.
(For example, anode exhaust gas from a fuel cell),
The reforming chamber Re is heated by the heat, and the raw material gas 2 flowing through the reforming chamber is reformed into a gas 4 containing hydrogen (hereinafter, referred to as a reformed gas) by the reforming catalyst 3 filled therein. Has become.
【０００３】かかる改質器として、従来のプラント用の
チューブラー型を発展させたものとしては、特公平３−
３５７７８号，特公平５−９３６２号，特開昭６２−２
７３０３号等が燃料電池用として既に提案されている。[0003] As such a reformer, a tubular type developed for a conventional plant has been developed as disclosed in
No. 35778, JP-B-5-9362, JP-A-62-2
No. 7303 has already been proposed for use in fuel cells.
【０００４】一方、上述した従来のチューブラー改質器
とは全く異なる構成のプレート改質器が本願出願人から
既に提案され一部で用いられている。このプレート改質
器は、図４の原理図に例示するように、改質室Ｒｅと燃
焼室Ｃｏをそれぞれ平板状に構成して交互に積層したも
のであり、この燃焼室Ｃｏには、粒子状の燃焼触媒５が
平板状に充填され、外部マニホールド６ａ，６ｂから供
給される燃料ガス１と燃焼用空気７とが、図に破線で示
すように流れ、燃焼触媒５の作用により反応（燃焼）し
て発熱し、燃焼排ガス８が反対側の外部マニホールド６
ｃから排出される。一方、改質室Ｒｅには、粒子状の改
質触媒３が同様に平板状に充填され、外部マニホールド
６ｄから供給される原料ガス２が、図に実線で示すよう
に流れ、改質触媒３の作用により原料ガス２を改質し、
改質ガス４が、反対側の外部マニホールド６ｅから排出
されるようになっている。On the other hand, a plate reformer having a configuration completely different from the above-mentioned conventional tubular reformer has already been proposed by the applicant of the present invention and is partially used. As illustrated in the principle diagram of FIG. 4, the plate reformer is configured such that a reforming chamber Re and a combustion chamber Co are each configured in a plate shape and are alternately stacked, and the combustion chamber Co includes particles. The combustion catalyst 5 is filled in a flat plate shape, and the fuel gas 1 and the combustion air 7 supplied from the external manifolds 6a and 6b flow as indicated by broken lines in FIG. ) And heat is generated, and the flue gas 8 is discharged to the external manifold 6 on the opposite side.
discharged from c. On the other hand, the reforming chamber Re is similarly filled with a particulate reforming catalyst 3 in a plate shape, and the raw material gas 2 supplied from the external manifold 6d flows as shown by a solid line in the drawing, and The raw material gas 2 is reformed by the action of
The reformed gas 4 is discharged from the external manifold 6e on the opposite side.
【０００５】更に、図４の燃料室Ｃｏを高温ガスが流れ
る加熱室Ｈに置き換え、別の独立した燃焼器（例えば触
媒燃焼器）からこの加熱室Ｈに高温の燃焼排ガスを供給
する燃焼器別置きのプレート改質器も開発されている。
かかるプレート改質器はチューブラー改質器と比較する
と、体積当たりの伝熱面積が大きく、非常に小型軽量に
できる特徴を有しており、燃料電池用ばかりでなく、そ
の他の分野（例えば水素製造等）への適用が要望されて
いる。Further, the fuel chamber Co shown in FIG. 4 is replaced with a heating chamber H through which a high-temperature gas flows, and a separate combustion chamber (for example, a catalytic combustor) for supplying high-temperature combustion exhaust gas to the heating chamber H from another combustor. Other plate reformers have also been developed.
Compared with the tubular reformer, such a plate reformer has a large heat transfer area per volume and has a feature that it can be made very small and lightweight, and is not only used for fuel cells but also used in other fields (for example, hydrogen). Application).
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上述したプレート改質
器において、運転圧力の高圧化はプラント効率の向上と
コンパクト化に有効である。このため、プレート改質器
の運転圧力を燃料電池の運転圧力に併せて、数ａｔａ程
度まで高めることが望まれている。しかし、メタンの改
質反応は、ＣＨ4 ＋Ｈ2 Ｏ→３Ｈ2 ＋ＣＯ．．（式）
の主反応式で表され、反応によりモル数（体積）が増加
する反応であるため、高圧化により平衡定数が低くな
り、従って改質率が低下する問題点がある。In the plate reformer described above, increasing the operating pressure is effective for improving plant efficiency and reducing the size. Therefore, it is desired to increase the operating pressure of the plate reformer to about several ata in accordance with the operating pressure of the fuel cell. However, the reforming reaction of methane is CH 4 + H 2 O → 3H 2 + CO. . (formula)
And the number of moles (volume) is increased by the reaction, the equilibrium constant is reduced by increasing the pressure, and the reforming rate is reduced.
【０００７】一方、改質温度の上昇で改質率の改善を図
ることは原理的には可能であるが、プレート改質器で
は、隔壁の温度制限から、改質温度を高くすると、高価
で加工性の悪い耐熱材料（例えばセラミックス材）を用
いる必要が生じ、実用的ではない。On the other hand, it is possible in principle to improve the reforming rate by increasing the reforming temperature. However, in a plate reformer, if the reforming temperature is increased due to the temperature limitation of the partition walls, it is expensive. It is necessary to use a heat-resistant material (for example, a ceramic material) having poor workability, which is not practical.
【０００８】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、運転
温度を高めることなく、加圧下において高い改質効率を
得ることができる加圧改質装置を提供することにある。The present invention has been made to solve such a problem. That is, an object of the present invention is to provide a pressurized reforming apparatus capable of obtaining high reforming efficiency under pressure without increasing the operating temperature.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、改質触
媒が充填されかつ水蒸気を含む炭化水素ガスが供給され
る改質室と、改質室との間を熱伝導性の高い薄板で仕切
られかつ燃料ガスを燃焼させる燃焼室と、改質室との間
を水素分離膜で仕切られかつ燃料電池を出たアノード排
ガスが供給される透過室とからなり、透過室を出たガス
を改質室を出たガスに合流させて燃料電池のアノード側
に供給する、ことを特徴とする加圧改質装置が提供され
る。According to the present invention, a thin plate having high thermal conductivity is provided between a reforming chamber filled with a reforming catalyst and supplied with a hydrocarbon gas containing steam. And a permeation chamber which is partitioned by a hydrogen separation membrane between the reforming chamber and the anode exhaust gas which has exited the fuel cell, and which has exited the permeation chamber. Is combined with the gas exiting the reforming chamber and supplied to the anode side of the fuel cell.
【００１０】この構成により、水素分離膜で改質室と透
過室の隔壁が構成されるので、改質室で改質された改質
ガス中の水素がその場で水素分離膜を通して選択的に分
離され、改質室内の水素濃度が低下し、これにより、改
質室におけるメタン改質反応（式）が促進され、比較
的低い温度でも平衡定数に制限されずに高い改質率を達
成することができる。[0010] With this configuration, since the partition walls of the reforming chamber and the permeation chamber are constituted by the hydrogen separation membrane, hydrogen in the reformed gas reformed in the reforming chamber is selectively passed through the hydrogen separation membrane in situ. It is separated and the hydrogen concentration in the reforming chamber is reduced, thereby promoting the methane reforming reaction (formula) in the reforming chamber, and achieving a high reforming rate even at a relatively low temperature without being limited to the equilibrium constant. be able to.
【００１１】従来は、水素分離膜を用いる場合でも、透
過室にスイープガスを供給しない場合には、透過室内を
減圧又は真空にして改質室との間に差圧（１ａｔａ程
度）を発生させる必要があり、減圧／真空設備が必要に
なり設備費が高くなる。また、スイープガスとして水蒸
気や不活性ガス（窒素ガス等）等の第３流体を用いると
大量の第３流体を必要とするので、プラント効率の低下
やランニングコストの上昇を招く問題があった。Conventionally, even when a hydrogen separation membrane is used, if the sweep gas is not supplied to the permeation chamber, the pressure in the permeation chamber is reduced or evacuated to generate a differential pressure (about 1 ata) between the permeation chamber and the reforming chamber. This requires a decompression / vacuum facility, which increases equipment costs. In addition, when a third fluid such as steam or an inert gas (such as nitrogen gas) is used as a sweep gas, a large amount of the third fluid is required, which causes a problem of lowering plant efficiency and increasing running costs.
【００１２】これに対して、本発明では、スイープガス
としてアノード排ガスをリサイクルして用いるため、第
３流体を用いることによる効率低下をなくすことがで
き、改質反応温度低下、電池燃料利用率上昇、出力増加
に伴うプラント効率の上昇が期待できる。また、スイー
プガスとするアノード排ガスはＨ2 の分圧が低くＣ
Ｏ2 ，Ｈ2 Ｏの分圧が高いガスであるから、リサイクル
量を増加することにより流量の確保は容易であり、かつ
反応側（改質室）との分圧差も大きくとれるので、改質
室に対して僅かに減圧するだけで、水素透過膜の水素透
過速度を上げることができる。On the other hand, in the present invention, since the anode exhaust gas is recycled and used as the sweep gas, the decrease in efficiency due to the use of the third fluid can be eliminated, the reforming reaction temperature decreases, and the fuel efficiency of the cell increases. In addition, an increase in plant efficiency with an increase in output can be expected. Also, the anode exhaust gas used as a sweep gas has a low partial pressure of H 2 and a low C pressure.
Since the partial pressure of O 2 and H 2 O is high, it is easy to secure the flow rate by increasing the amount of recycle, and the partial pressure difference between the reaction side (reforming chamber) and the reaction side can be increased. The hydrogen permeation rate of the hydrogen permeable membrane can be increased by slightly reducing the pressure in the chamber.
【００１３】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
透過室に供給されるアノード排ガスの流量は改質室の水
素分圧が、透過室より常に高くなるように設定される。
この構成により、改質室の水素分圧が透過室より低い場
合に生じる逆透過を回避し、水素の透過率を高めると共
に、改質率を高めることができる。According to a preferred embodiment of the present invention, the flow rate of the anode exhaust gas supplied to the permeation chamber is set so that the hydrogen partial pressure in the reforming chamber is always higher than that in the permeation chamber.
With this configuration, it is possible to avoid reverse permeation that occurs when the hydrogen partial pressure of the reforming chamber is lower than that of the permeation chamber, increase the hydrogen permeability, and increase the reforming rate.
【００１４】前記水素分離膜は、前記改質室出口には減
圧装置が設けられ、場合によっては、改質室を出たガス
に透過室を出たガスが圧力差により合流することもでき
る。この構成により、アノード排ガスのリサイクルライ
ンにコンプレッサ等を用いることなく、透過室を出たガ
ス圧を改質器側より高く保持でき、ガスの合流をスムー
スに行うことができる。In the hydrogen separation membrane, a decompression device is provided at the outlet of the reforming chamber, and in some cases, the gas exiting the permeation chamber can be combined with the gas exiting the reforming chamber due to a pressure difference. With this configuration, the gas pressure exiting the permeation chamber can be kept higher than the reformer side without using a compressor or the like in the anode exhaust gas recycling line, and the gas can be smoothly merged.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付して使用する。図１は、本発
明による加圧改質装置の構成図である。この図におい
て、本発明の加圧改質装置１０は、水蒸気を含む炭化水
素ガス（原料ガス２）が供給される改質室１２と、燃料
ガス１と空気７が供給され、これを燃焼させる燃焼室１
４と、アノード排ガス１１が供給される透過室１６とか
らなる。改質室１２、燃焼室１４及び透過室１６は、改
質室１２を中心にその両側に燃焼室１４と透過室１６が
位置した状態で、複数が積層され、前述したプレート改
質器を構成するようになっている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, common parts are denoted by the same reference numerals. FIG. 1 is a configuration diagram of a pressure reformer according to the present invention. In FIG. 1, a pressurized reforming apparatus 10 of the present invention is supplied with a reforming chamber 12 to which a hydrocarbon gas containing water vapor (raw material gas 2) is supplied, and a fuel gas 1 and air 7, which are burned. Combustion chamber 1
4 and a permeation chamber 16 to which the anode exhaust gas 11 is supplied. A plurality of the reforming chambers 12, the combustion chambers 14, and the permeation chambers 16 are stacked with the combustion chambers 14 and the permeation chambers 16 positioned on both sides of the reforming chambers 12 to constitute the above-described plate reformer. It is supposed to.
【００１６】また、図に示すように、加圧改質装置１０
の下流側には燃料電池２０が設置されており、燃料電池
のカソード側に燃焼室１４を出た燃焼ガス８がカソード
ガスとして供給され、アノード側に透過室１６を出たガ
スと改質室１２を出たガス（改質ガス４）が合流してア
ノードガスとして燃料電池２０のアノード側に供給され
るようになっている。Further, as shown in FIG.
A fuel cell 20 is installed downstream of the fuel cell. The combustion gas 8 exiting the combustion chamber 14 is supplied as a cathode gas to the cathode side of the fuel cell, and the gas exiting the permeation chamber 16 and the reforming chamber are supplied to the anode side. The gas (reformed gas 4) that has exited 12 merges and is supplied to the anode side of the fuel cell 20 as an anode gas.
【００１７】更に、燃料電池のアノード側を出たアノー
ド排ガス１１の一部は、加圧改質装置１０の燃焼室１４
に燃料ガス１として供給され、残りは、透過室１６にス
イープガスとしてリサイクルするようになっている。使
用する炭化水素ガスは、例えばメタンを主成分とする都
市ガスである。Further, part of the anode exhaust gas 11 that has exited the anode side of the fuel cell is supplied to the combustion chamber 14 of the pressurized reformer 10.
Is supplied to the permeation chamber 16 as a sweep gas. The hydrocarbon gas used is, for example, city gas containing methane as a main component.
【００１８】図１において、改質室１２には改質触媒３
が充填され、燃焼室１４には燃焼触媒５が充填されてい
る。また、燃焼室１４と改質室１２との間は熱伝導性の
高い薄板１４ａ（熱伝導板）で仕切られている。この熱
伝導板１４ａは、気密性を有する金属板、例えば耐熱鋼
板、銅合金、ステンレイ等であるのがよい。更に、透過
室１６と改質室１２との間は水素分離膜１６ａで仕切ら
れている。この水素分離膜１６ａは、例えば温度約４０
０℃以上に保持された膜厚２０μｍ以上のバラジウム合
金膜であり、透過性を有するセラミックス等の表面に設
けられ、耐圧性を有するようになっている。In FIG. 1, a reforming catalyst 3 is provided in a reforming chamber 12.
And the combustion chamber 14 is filled with the combustion catalyst 5. The combustion chamber 14 and the reforming chamber 12 are partitioned by a thin plate 14a (heat conductive plate) having high thermal conductivity. The heat conductive plate 14a is preferably an airtight metal plate, for example, a heat-resistant steel plate, a copper alloy, stainless steel, or the like. Further, the permeation chamber 16 and the reforming chamber 12 are partitioned by a hydrogen separation membrane 16a. The hydrogen separation membrane 16a has a temperature of about 40, for example.
A palladium alloy film having a film thickness of 20 μm or more maintained at 0 ° C. or higher, provided on a surface of a transparent ceramic or the like, and having a pressure resistance.
【００１９】図１の実施形態において、更に、改質室出
口には減圧装置１８（例えばオリフィス）が設けられ、
改質室１２を出たガスに透過室１６を出たガスが圧力差
により合流するようになっている、また、透過室１６に
供給されるアノード排ガス１１の流量は改質室１２の水
素分圧が、透過室１６より常に高くなるように設定され
る。なお、本発明はこの構成に限定されず、透過室１６
を出たガスをブロア等を用いて吸引し、改質室１２を出
たガスに合流させるようにしてもよい。In the embodiment of FIG. 1, a pressure reducing device 18 (for example, an orifice) is provided at the outlet of the reforming chamber.
The gas that has exited the permeation chamber 16 is merged with the gas that has exited the reforming chamber 12 due to a pressure difference. The flow rate of the anode exhaust gas 11 supplied to the permeation chamber 16 depends on the hydrogen content of the reforming chamber 12. The pressure is set to be always higher than the permeation chamber 16. Note that the present invention is not limited to this configuration.
The gas that has exited the chamber may be sucked using a blower or the like, and may be combined with the gas that has exited the reforming chamber 12.
【００２０】上述した構成により、改質室１２内で炭化
水素ガス２を水素を含む改質ガス４に改質し、発生した
水素９を水素分離膜１６ａを通して透過室１６からアノ
ード排ガス１１と共に排出することができる。With the above-described structure, the hydrocarbon gas 2 is reformed into the reformed gas 4 containing hydrogen in the reforming chamber 12, and the generated hydrogen 9 is discharged from the permeation chamber 16 together with the anode exhaust gas 11 through the hydrogen separation membrane 16a. can do.
【００２１】図２は、水素分離膜の原理図である。バラ
ジウム及びバラジウム合金膜が水素を選択的に透過する
特性を有していることが知られている。この水素透過機
構は、以下のように考えられている。 水素分子がバラジウム膜に吸着する。 吸着水素分子が水素原子に解離する。吸熱反応なの
で、膜を加熱するか、原料ガスを加熱して用いると容易
に原子状水素を膜の表面で作り得る。 水素原子がイオン化しプロトンとエレクトロンに分か
れる。原子状水素はプロトン（陽子）とエレクトロン
（電子）であり、バラジウムは最外周殻に電子が２個不
足しているので、容易に水素の電子を奪いとることがで
きる。 プロトンがバラジウムの表面から裏面へと拡散する。
この移動のためには表面／原料ガス側の水素濃度（水素
分圧）が裏面／精製水素側の水素濃度（水素分圧）より
大きくなければならない。 裏面に到達したプロトンがバラジウム膜面でエレクト
ロンと再結合して水素原子となる。 水素原子が結合して水素分子となる。バラジウム膜面
の触媒能力によって分子状に会合される。 水素分子がパレット膜より脱着する。以上の過程を経
て水素が透過する。FIG. 2 shows the principle of the hydrogen separation membrane. It is known that palladium and palladium alloy films have a property of selectively transmitting hydrogen. This hydrogen permeation mechanism is considered as follows. Hydrogen molecules are adsorbed on the palladium film. The adsorbed hydrogen molecules dissociate into hydrogen atoms. Since the reaction is an endothermic reaction, atomic hydrogen can be easily formed on the surface of the film when the film is heated or the raw material gas is heated and used. Hydrogen atoms are ionized and split into protons and electrons. Atomic hydrogen is a proton (proton) and an electron (electron), and since palladium lacks two electrons in the outermost shell, it can easily take off hydrogen electrons. Protons diffuse from the front surface of the palladium to the back surface.
For this movement, the hydrogen concentration (hydrogen partial pressure) on the front surface / source gas side must be higher than the hydrogen concentration (hydrogen partial pressure) on the back surface / purified hydrogen side. The protons that have reached the back surface recombine with the electrons on the palladium film surface to become hydrogen atoms. Hydrogen atoms combine to form hydrogen molecules. It is molecularly associated with the catalytic ability of the palladium film surface. Hydrogen molecules are desorbed from the pallet membrane. Hydrogen permeates through the above process.
【００２２】このようにプロトンの状態となり得る水素
のみがバラジウム膜を透過することから、このような状
態となり得ない他の分子はバラジウム膜を透過できな
い。見かけ上、水素が原子状で透過するので、原子篩
（Atomic Sieves ）とも言われている。バラジウム膜の
水素透過速度は、圧力、温度、膜厚などの因子によって
変化するが、分圧差が大きいほど、温度が高いほど、膜
厚が薄いほど透過量が大きい。Since only hydrogen which can be in a proton state permeates the palladium film in this way, other molecules which cannot be in such a state cannot permeate the palladium film. It is also called atomic sieves because hydrogen appears to be transmitted in atomic form. The hydrogen permeation rate of the palladium film changes depending on factors such as pressure, temperature, and film thickness. The permeation amount increases as the partial pressure difference increases, as the temperature increases, and as the film thickness decreases.
【００２３】上述した本発明の構成により、水素分離膜
１６ａで改質室１２と透過室１６の隔壁が構成されるの
で、改質室１２で改質された改質ガス中の水素９がその
場で水素分離膜１６ａを通して選択的に分離され、改質
室１２内の水素濃度が低下し、これにより、改質室にお
けるメタン改質反応（式）が促進され、比較的低い温
度でも平衡定数に制限されずに高い改質率を達成するこ
とができる。According to the above-described structure of the present invention, since the partition walls of the reforming chamber 12 and the permeation chamber 16 are constituted by the hydrogen separation membrane 16a, the hydrogen 9 in the reformed gas reformed in the reforming chamber 12 is removed. In the reforming chamber, the hydrogen is selectively separated through the hydrogen separation membrane 16a, and the hydrogen concentration in the reforming chamber 12 is reduced, whereby the methane reforming reaction (formula) in the reforming chamber is promoted. It is possible to achieve a high reforming rate without being limited to.
【００２４】また、本発明では、スイープガスとしてア
ノード排ガス１１をリサイクルして用いるため、第３流
体を用いることによる効率低下をなくすことができ、改
質反応温度低下、電池燃料利用率上昇、出力増加に伴う
プラント効率の上昇が期待できる。また、スイープガス
とするアノード排ガス１１はＨ2 の分圧が低くＣＯ2 ，
Ｈ 2 Ｏの分圧が高いガスであるから、リサイクル量を増
加することにより流量の確保は容易であり、かつ反応側
（改質室）との分圧差も大きくとれるので、改質室に対
して僅かに減圧するだけで、水素透過膜の水素透過速度
を上げることができる。In the present invention, the sweep gas is
Because the node exhaust gas 11 is recycled and used, the third stream
Efficiency can be eliminated by using
Temperature reaction, cell fuel utilization rise, output increase
An increase in plant efficiency can be expected. Also, sweep gas
The anode exhaust gas 11 is HTwoLow partial pressure of COTwo,
H TwoIncrease the amount of recycling because the gas has a high partial pressure of O
It is easy to secure the flow rate by adding
(Partial pressure difference with the reforming chamber)
The hydrogen permeation rate of the hydrogen permeable membrane can be
Can be raised.
【００２５】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更でき
ることは勿論である。It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified without departing from the gist of the present invention.
【００２６】[0026]
【００２７】上述したように、本発明の加圧改質装置
は、プレート改質器の運転温度を高めることなく、加圧
下において高い改質効率を得ることができる等の優れた
効果を有する。As described above, the pressurized reforming apparatus of the present invention has excellent effects such as obtaining a high reforming efficiency under pressure without increasing the operating temperature of the plate reformer.
【図１】本発明による加圧改質装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a pressure reformer according to the present invention.
【図２】水素分離膜の原理図である。FIG. 2 is a principle view of a hydrogen separation membrane.
【図３】従来の改質器の模式的構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a conventional reformer.
【図４】従来のプレート改質器の原理図である。FIG. 4 is a principle view of a conventional plate reformer.
１ 燃料ガス ２ 原料ガス（プロセスガス） ３ 改質触媒 ４ 改質ガス ５ 燃焼触媒 ６ａ〜６ｅ 外部マニホールド ７ 燃焼用空気 ８ 燃焼ガス ９ 水素ガス １０ 加圧改質装置 １１ アノード排ガス １２ 改質室 １４ 燃焼室 １４ａ 熱伝導板 １６ 透過室 １６ａ 水素透過膜 １８ 減圧装置（オリフィス） REFERENCE SIGNS LIST 1 fuel gas 2 raw material gas (process gas) 3 reforming catalyst 4 reforming gas 5 combustion catalyst 6 a to 6 e external manifold 7 combustion air 8 combustion gas 9 hydrogen gas 10 pressurized reformer 11 anode exhaust gas 12 reforming chamber 14 Combustion chamber 14a Heat conduction plate 16 Permeation chamber 16a Hydrogen permeable membrane 18 Pressure reducing device (orifice)
Claims (3)
化水素ガスが供給される改質室と、改質室との間を熱伝
導性の高い薄板で仕切られかつ燃料ガスを燃焼させる燃
焼室と、改質室との間を水素分離膜で仕切られかつ燃料
電池を出たアノード排ガスが供給される透過室とからな
り、透過室を出たガスを改質室を出たガスに合流させて
燃料電池のアノード側に供給する、ことを特徴とする加
圧改質装置。Combustion in which a reforming chamber filled with a reforming catalyst and supplied with a hydrocarbon gas containing water vapor is separated from a reforming chamber by a thin plate having high thermal conductivity and burns fuel gas. And a permeation chamber which is separated from the reforming chamber by a hydrogen separation membrane and is supplied with anode exhaust gas exiting the fuel cell, and joins the gas exiting the permeation chamber with the gas exiting the reforming chamber. A pressurized reformer characterized in that it is supplied to the anode side of a fuel cell.
の流量は改質室の水素分圧が、透過室より常に高くなる
ように設定される、ことを特徴とする請求項１に記載の
加圧改質装置。2. The process according to claim 1, wherein the flow rate of the anode exhaust gas supplied to the permeation chamber is set such that the hydrogen partial pressure in the reforming chamber is always higher than that in the permeation chamber. Pressure reformer.
れ、改質室を出たガスに透過室を出たガスが圧力差によ
り合流するようになっている、ことを特徴とする請求項
１又は２に記載の加圧改質装置。3. A pressure reducing device is provided at an outlet of the reforming chamber, and a gas exiting the permeation chamber is joined to a gas exiting the reforming chamber by a pressure difference. Item 3. A pressure reformer according to item 1 or 2.
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP3928674B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002128506A (en) * | 2000-05-15 | 2002-05-09 | Toyota Motor Corp | Hydrogen-forming unit |
| JP2003517185A (en) * | 1999-12-17 | 2003-05-20 | シュティヒティン・エネルギーオンデルツォイク・セントラム・ネーデルランド | Cryogenic fuel cell assembly and method of operation |
| JP2004531440A (en) * | 2001-03-05 | 2004-10-14 | シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ | Apparatus and method for producing hydrogen |
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-
1997
- 1997-10-22 JP JP28989797A patent/JP3928674B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2003517185A (en) * | 1999-12-17 | 2003-05-20 | シュティヒティン・エネルギーオンデルツォイク・セントラム・ネーデルランド | Cryogenic fuel cell assembly and method of operation |
| JP2002128506A (en) * | 2000-05-15 | 2002-05-09 | Toyota Motor Corp | Hydrogen-forming unit |
| JP2004531440A (en) * | 2001-03-05 | 2004-10-14 | シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ | Apparatus and method for producing hydrogen |
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