JPH10261425A - 一酸化炭素除去方法および一酸化炭素除去装置 - Google Patents
一酸化炭素除去方法および一酸化炭素除去装置Info
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- JPH10261425A JPH10261425A JP9062746A JP6274697A JPH10261425A JP H10261425 A JPH10261425 A JP H10261425A JP 9062746 A JP9062746 A JP 9062746A JP 6274697 A JP6274697 A JP 6274697A JP H10261425 A JPH10261425 A JP H10261425A
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- 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
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- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】炭化水素系の原料を改質した改質ガス中の一酸
化炭素を出来るだけ少ない酸素量で、選択的に酸化でき
る高性能な一酸化炭素除去装置が実現できないと言う課
題。 【解決手段】炭化水素系の原料を改質した改質ガス中の
一酸化炭素を検出する検出器１と、酸化触媒３を充填し
た酸化反応器２と、改質ガスと共に酸化触媒３に導入す
る酸素と改質ガス中の一酸化炭素の比を時間的に変化さ
せる電子制御ユニット６及び流量調整器７とを備える。
化炭素を出来るだけ少ない酸素量で、選択的に酸化でき
る高性能な一酸化炭素除去装置が実現できないと言う課
題。 【解決手段】炭化水素系の原料を改質した改質ガス中の
一酸化炭素を検出する検出器１と、酸化触媒３を充填し
た酸化反応器２と、改質ガスと共に酸化触媒３に導入す
る酸素と改質ガス中の一酸化炭素の比を時間的に変化さ
せる電子制御ユニット６及び流量調整器７とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、一酸化炭
素（ＣＯ）、特に燃料電池の燃料極を被毒する改質ガス
中の微量ＣＯを選択的に酸化して除去することに利用出
来る、一酸化炭素除去方法および一酸化炭素除去装置に
関する。
素（ＣＯ）、特に燃料電池の燃料極を被毒する改質ガス
中の微量ＣＯを選択的に酸化して除去することに利用出
来る、一酸化炭素除去方法および一酸化炭素除去装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、固体高分子型燃料電池（以下ＰＥ
ＦＣで表す。）の燃料には、通常都市ガスあるいはメタ
ノールを水蒸気改質した改質ガスが用いられる。この改
質ガスは、言うまでもなく水素リッチな混合ガスであ
る。しかしながら、ＰＥＦＣの燃料極としては、通常、
白金触媒が用いらるため、改質ガス中に含まれる微量の
ＣＯによって、この白金触媒が被毒され、電池性能の大
幅な劣化が生じることが問題となっていた。
ＦＣで表す。）の燃料には、通常都市ガスあるいはメタ
ノールを水蒸気改質した改質ガスが用いられる。この改
質ガスは、言うまでもなく水素リッチな混合ガスであ
る。しかしながら、ＰＥＦＣの燃料極としては、通常、
白金触媒が用いらるため、改質ガス中に含まれる微量の
ＣＯによって、この白金触媒が被毒され、電池性能の大
幅な劣化が生じることが問題となっていた。
【０００３】そこで、従来より、改質ガス中のＣＯを除
去する方法として、Ｐｄ薄膜等による水素分離法が知ら
れている。これは水素分離膜を挟んで一方の側に一定の
圧力を加え、選択的に水素のみを透過させる方法であ
る。この方法を用いると水素以外のガスは透過しないた
め純水素のみが得られ、ＰＥＦＣの燃料として使用する
ことができる。この方法は、半導体製造用のプラントな
どに実用化されおり、ＰＥＦＣ用としても一部で開発が
行われている。
去する方法として、Ｐｄ薄膜等による水素分離法が知ら
れている。これは水素分離膜を挟んで一方の側に一定の
圧力を加え、選択的に水素のみを透過させる方法であ
る。この方法を用いると水素以外のガスは透過しないた
め純水素のみが得られ、ＰＥＦＣの燃料として使用する
ことができる。この方法は、半導体製造用のプラントな
どに実用化されおり、ＰＥＦＣ用としても一部で開発が
行われている。
【０００４】又、これ以外の改質ガス中のＣＯ濃度の低
減方法としては、ＣＯ変成がある。これはメタノールあ
るいは都市ガスを水蒸気改質した改質ガスを、ＣＯ変成
触媒を用いてＣＯシフト反応（ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ
2）を行い、ガス中のＣＯ濃度を０．４〜１．５％に低
減する方法である。この程度までＣＯを低減できれば、
同じＰｔ電極触媒を用いるリン酸型燃料電池（以下ＰＡ
ＦＣで表す。）用の燃料としては使用できる。
減方法としては、ＣＯ変成がある。これはメタノールあ
るいは都市ガスを水蒸気改質した改質ガスを、ＣＯ変成
触媒を用いてＣＯシフト反応（ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ
2）を行い、ガス中のＣＯ濃度を０．４〜１．５％に低
減する方法である。この程度までＣＯを低減できれば、
同じＰｔ電極触媒を用いるリン酸型燃料電池（以下ＰＡ
ＦＣで表す。）用の燃料としては使用できる。
【０００５】しかしながら、ＰＥＦＣの燃料極の白金触
媒の被毒を防止するためには、ＰＥＦＣの作動温度（室
温〜１００℃）がＰＡＦＣの作動温度（約１７０℃）よ
りも低いため、ＣＯ濃度を少なくとも数十ｐｐｍレベル
にまでする必要があり、ＣＯ変成処理だけではＰＥＦＣ
用の燃料ガスとして使用するには不十分である。
媒の被毒を防止するためには、ＰＥＦＣの作動温度（室
温〜１００℃）がＰＡＦＣの作動温度（約１７０℃）よ
りも低いため、ＣＯ濃度を少なくとも数十ｐｐｍレベル
にまでする必要があり、ＣＯ変成処理だけではＰＥＦＣ
用の燃料ガスとして使用するには不十分である。
【０００６】そこで、ＣＯ変成後のガス中に酸素（空
気）を導入し、２００〜３００℃で酸化触媒を用いてＣ
Ｏを酸化除去する開発が行われている。この酸化触媒に
は、従来より、貴金属を担持したアルミナ触媒等を用い
る検討が行われているが、多量の水素中の微量ＣＯを、
選択的に完全に酸化することは非常に困難である。通
常、量論比よりも多い酸素量を導入して酸化している。
気）を導入し、２００〜３００℃で酸化触媒を用いてＣ
Ｏを酸化除去する開発が行われている。この酸化触媒に
は、従来より、貴金属を担持したアルミナ触媒等を用い
る検討が行われているが、多量の水素中の微量ＣＯを、
選択的に完全に酸化することは非常に困難である。通
常、量論比よりも多い酸素量を導入して酸化している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のＰｄ膜
のような金属水素化物膜を用いる方法は、高純度の水素
が得られるためＰＥＦＣの燃料としては最適である。し
かしながら、非常に高価なＰｄ膜を用いるため、コスト
が高くなると言う課題がある。また、基本的には圧力差
により水素を得る構造が必要なため、装置の構造が複雑
になるという問題もある。
のような金属水素化物膜を用いる方法は、高純度の水素
が得られるためＰＥＦＣの燃料としては最適である。し
かしながら、非常に高価なＰｄ膜を用いるため、コスト
が高くなると言う課題がある。また、基本的には圧力差
により水素を得る構造が必要なため、装置の構造が複雑
になるという問題もある。
【０００８】一方、上述した従来のＣＯ変成を用いて
も、ＰＥＦＣの燃料として使用できる程度まで、十分に
ＣＯ濃度を低減することができないと言う課題があっ
た。
も、ＰＥＦＣの燃料として使用できる程度まで、十分に
ＣＯ濃度を低減することができないと言う課題があっ
た。
【０００９】これに対して、従来のＣＯ酸化除去は比較
的構造が簡単にでき、コスト的にも水素分離膜を用いる
方法に比べて安価にできる可能性がある。しかしなが
ら、従来より検討されている上述した酸化除去法では、
量論比よりもかなり多い酸素を導入しなければならず、
このとき同時に酸化されてしまう水素量が非常に多くな
り、効率が低下すると言う課題を有していた。そのた
め、ＣＯを酸化除去するには、大量の水素中に含まれて
いる微量のＣＯを、できるだけ少ない酸素量で、選択的
に酸化できる高性能な一酸化炭素除去方法の実現が望ま
れていた。
的構造が簡単にでき、コスト的にも水素分離膜を用いる
方法に比べて安価にできる可能性がある。しかしなが
ら、従来より検討されている上述した酸化除去法では、
量論比よりもかなり多い酸素を導入しなければならず、
このとき同時に酸化されてしまう水素量が非常に多くな
り、効率が低下すると言う課題を有していた。そのた
め、ＣＯを酸化除去するには、大量の水素中に含まれて
いる微量のＣＯを、できるだけ少ない酸素量で、選択的
に酸化できる高性能な一酸化炭素除去方法の実現が望ま
れていた。
【００１０】本発明は、従来の一酸化炭素除去方法のこ
のような課題を考慮し、気体中に含まれている一酸化炭
素の除去又は低減に必要な酸素の量を従来よりも少なく
出来る一酸化炭素除去方法および一酸化炭素除去装置を
提供することを目的とする。
のような課題を考慮し、気体中に含まれている一酸化炭
素の除去又は低減に必要な酸素の量を従来よりも少なく
出来る一酸化炭素除去方法および一酸化炭素除去装置を
提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、気体中に含まれている一酸化炭素を除去又は低減す
る際、前記気体と共に酸化触媒中に導入する酸素の量
と、その気体中の前記一酸化炭素の量との比を時間的又
は空間的に変化させる一酸化炭素除去方法である。
は、気体中に含まれている一酸化炭素を除去又は低減す
る際、前記気体と共に酸化触媒中に導入する酸素の量
と、その気体中の前記一酸化炭素の量との比を時間的又
は空間的に変化させる一酸化炭素除去方法である。
【００１２】請求項２記載の本発明は、上記気体が、炭
化水素系の原料を改質した改質ガスである一酸化炭素除
去方法である。
化水素系の原料を改質した改質ガスである一酸化炭素除
去方法である。
【００１３】請求項３記載の本発明は、気体中に含まれ
ている一酸化炭素を検出する検出器と、酸化触媒を充填
した酸化反応器と、前記検出器の検出結果を利用して、
前記気体と共に前記酸化触媒に導入される酸素の量と前
記気体中の一酸化炭素の量との比を時間的又は空間的に
変化させる変化手段とを備えた一酸化炭素除去装置であ
る。
ている一酸化炭素を検出する検出器と、酸化触媒を充填
した酸化反応器と、前記検出器の検出結果を利用して、
前記気体と共に前記酸化触媒に導入される酸素の量と前
記気体中の一酸化炭素の量との比を時間的又は空間的に
変化させる変化手段とを備えた一酸化炭素除去装置であ
る。
【００１４】請求項４記載の本発明は、上記気体が、炭
化水素系の原料を改質した改質ガスである一酸化炭素除
去装置である。
化水素系の原料を改質した改質ガスである一酸化炭素除
去装置である。
【００１５】請求項５記載の本発明は、上記改質ガスが
通過する際の前記酸化触媒の酸化触媒温度は、２０℃〜
２００℃である一酸化炭素除去装置である。
通過する際の前記酸化触媒の酸化触媒温度は、２０℃〜
２００℃である一酸化炭素除去装置である。
【００１６】請求項６記載の本発明は、上記酸化触媒
は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｕ、ＲｈおよびＩｒの複数種
類の金属の内、少なくとも一種類の金属が担持されたＡ
型ゼオライトである一酸化炭素除去装置である。
は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｕ、ＲｈおよびＩｒの複数種
類の金属の内、少なくとも一種類の金属が担持されたＡ
型ゼオライトである一酸化炭素除去装置である。
【００１７】以上の様な構成により、例えば、必要な酸
素量と改質ガス中の一酸化炭素量との比を時間的又は空
間的に変化させることにより、同じ量の一酸化炭素を除
去するのに必要な酸素量が従来より低減される。また、
ＣＯと同時に酸化されてしまう水素量を低減でき効率が
高くなる。
素量と改質ガス中の一酸化炭素量との比を時間的又は空
間的に変化させることにより、同じ量の一酸化炭素を除
去するのに必要な酸素量が従来より低減される。また、
ＣＯと同時に酸化されてしまう水素量を低減でき効率が
高くなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一酸化炭素除去装
置の実施の形態について、図面を参照して述べる。 （実施の形態１）本発明の一実施の形態の一酸化炭素除
去装置の構成図を図１に示す。
置の実施の形態について、図面を参照して述べる。 （実施の形態１）本発明の一実施の形態の一酸化炭素除
去装置の構成図を図１に示す。
【００１９】図１を参照しながら、本実施の形態の構成
と動作をあわせて説明する。又、本発明の一酸化炭素除
去方法の一実施の形態についても同時に述べる。
と動作をあわせて説明する。又、本発明の一酸化炭素除
去方法の一実施の形態についても同時に述べる。
【００２０】同図に示す通り、ＣＯ検出器１は、後述す
る改質ガス中に含まれている一酸化炭素の量を検出する
検出器である。ステンレス製容器２は、酸化触媒３を充
填した酸化反応器である。流量調整器７は、改質ガスと
共に酸化触媒３に導入される酸素の量と改質ガス中の一
酸化炭素の量との比を時間的に変化させる手段である。
電子制御ユニット６は、流量調整器７の動作を制御する
手段である。尚、本発明の変化手段は、電子制御ユニッ
ト６及び流量調整器７を含むものである。
る改質ガス中に含まれている一酸化炭素の量を検出する
検出器である。ステンレス製容器２は、酸化触媒３を充
填した酸化反応器である。流量調整器７は、改質ガスと
共に酸化触媒３に導入される酸素の量と改質ガス中の一
酸化炭素の量との比を時間的に変化させる手段である。
電子制御ユニット６は、流量調整器７の動作を制御する
手段である。尚、本発明の変化手段は、電子制御ユニッ
ト６及び流量調整器７を含むものである。
【００２１】即ち、都市ガスを改質し、ＣＯ変成した後
の改質ガスは、ＣＯ検出器１を通過した後、ステンレス
鋼製の容器２に充填された酸化触媒３に導入される。酸
化触媒３としては、Ｐｔ担持アルミナ触媒を用い、ＳＶ
値（流量／触媒体積）は、５０００ｈ-1で改質ガスを導
入した。ステンレス鋼製の容器２の外側にはヒーター５
が配され、酸化触媒中に設置した熱電対４により温度を
検知し、これに基づいて動作温度を調節できるように構
成されている。また、ステンレス鋼製の容器２は二重管
構造となっており、外側にはファンから空気を流し酸化
温度が上昇した場合には冷却し、温度調節可能なように
なっている。ＣＯ検出器からの出力信号は電子制御ユニ
ット６に入力される。ここで所定のＯ2／ＣＯ比に対し
て０．２の振幅、周波数２Ｈｚの振動を与えた信号を流
量調整器７に出力し、空気を所定の流量に調整して、酸
化触媒３に導入する。
の改質ガスは、ＣＯ検出器１を通過した後、ステンレス
鋼製の容器２に充填された酸化触媒３に導入される。酸
化触媒３としては、Ｐｔ担持アルミナ触媒を用い、ＳＶ
値（流量／触媒体積）は、５０００ｈ-1で改質ガスを導
入した。ステンレス鋼製の容器２の外側にはヒーター５
が配され、酸化触媒中に設置した熱電対４により温度を
検知し、これに基づいて動作温度を調節できるように構
成されている。また、ステンレス鋼製の容器２は二重管
構造となっており、外側にはファンから空気を流し酸化
温度が上昇した場合には冷却し、温度調節可能なように
なっている。ＣＯ検出器からの出力信号は電子制御ユニ
ット６に入力される。ここで所定のＯ2／ＣＯ比に対し
て０．２の振幅、周波数２Ｈｚの振動を与えた信号を流
量調整器７に出力し、空気を所定の流量に調整して、酸
化触媒３に導入する。
【００２２】ここで、所定のＯ2／ＣＯ比に対して０．
２の振幅、周波数２Ｈｚの振動を与えた場合、例えば、
Ｏ2／ＣＯ＝１．０において、上記振動を与えると、Ｏ2
／ＣＯの値は、１．０を中心値として±２０％の変動を
生じる。
２の振幅、周波数２Ｈｚの振動を与えた場合、例えば、
Ｏ2／ＣＯ＝１．０において、上記振動を与えると、Ｏ2
／ＣＯの値は、１．０を中心値として±２０％の変動を
生じる。
【００２３】即ち、この場合、Ｏ2／ＣＯの値は、０．
８〜１．２の幅で、周波数２Ｈｚの周期的な振動変化を
することになる。従って、この例の場合、Ｏ2／ＣＯ比
の平均値は、振動の中心値と一致し、言うまでもなく
１．０である。
８〜１．２の幅で、周波数２Ｈｚの周期的な振動変化を
することになる。従って、この例の場合、Ｏ2／ＣＯ比
の平均値は、振動の中心値と一致し、言うまでもなく
１．０である。
【００２４】このようにして空気中のＯ2量を変化させ
てＯ2／ＣＯ比を振動変化させた。一酸化炭素除去装置
通過後の処理ガス中のガス組成は、ガスクロマトグラフ
により測定し、ＣＯ転化率を算出した。
てＯ2／ＣＯ比を振動変化させた。一酸化炭素除去装置
通過後の処理ガス中のガス組成は、ガスクロマトグラフ
により測定し、ＣＯ転化率を算出した。
【００２５】次に、更に具体的な実験を行ったので、そ
れらを図２，図３を用いて説明する。
れらを図２，図３を用いて説明する。
【００２６】まずはじめに、酸化触媒３の酸化温度を１
５０℃にして導入するＯ2／ＣＯ比を、上述した流量調
整器７により変化させた場合の実験を行い、ＣＯ除去特
性を調べた。
５０℃にして導入するＯ2／ＣＯ比を、上述した流量調
整器７により変化させた場合の実験を行い、ＣＯ除去特
性を調べた。
【００２７】一方、上記実験以外に、上述した振動変化
をさせない場合、即ち、従来と同様の方法による実験を
比較例として行った。図２は、このように、上記振動変
化をさせた場合（図２では、実験例１として実線で示し
た）と、振動変化させない場合（図２では、比較例１と
して点線で示した）の、Ｏ2／ＣＯ比とＣＯ転化率
（％）との関係を示す図である。
をさせない場合、即ち、従来と同様の方法による実験を
比較例として行った。図２は、このように、上記振動変
化をさせた場合（図２では、実験例１として実線で示し
た）と、振動変化させない場合（図２では、比較例１と
して点線で示した）の、Ｏ2／ＣＯ比とＣＯ転化率
（％）との関係を示す図である。
【００２８】即ち、図２に示す通り、振動変化させない
比較例１の場合は、Ｏ2／ＣＯ比が１．５以下になると
極端にＣＯ転化率が低下するのに対して、本実施の形態
の各Ｏ2／ＣＯ比で振動変化させる実験例１の場合は、
Ｏ2／ＣＯ比が０．５の量論比でもＣＯ転化率は８０％
を示すことがわかった。これよりＯ2／ＣＯ比を振動変
化させた場合の方が、比較例１に比べて、導入する酸素
量を少なくすることができ、ＣＯと同時に酸化消費され
てしまう水素量も最小限にすることができる。このこと
により全体としての効率も上昇する。
比較例１の場合は、Ｏ2／ＣＯ比が１．５以下になると
極端にＣＯ転化率が低下するのに対して、本実施の形態
の各Ｏ2／ＣＯ比で振動変化させる実験例１の場合は、
Ｏ2／ＣＯ比が０．５の量論比でもＣＯ転化率は８０％
を示すことがわかった。これよりＯ2／ＣＯ比を振動変
化させた場合の方が、比較例１に比べて、導入する酸素
量を少なくすることができ、ＣＯと同時に酸化消費され
てしまう水素量も最小限にすることができる。このこと
により全体としての効率も上昇する。
【００２９】次に、酸化触媒３としての上記Ｐｔ担持ア
ルミナ触媒を、Ｐｔ担持Ｋ／Ａ型ゼオライトに代えて、
上記と同様に、実験例２及び比較例２を行い、ＣＯ酸化
除去特性を調べた。
ルミナ触媒を、Ｐｔ担持Ｋ／Ａ型ゼオライトに代えて、
上記と同様に、実験例２及び比較例２を行い、ＣＯ酸化
除去特性を調べた。
【００３０】図３は、上記振動変化をさせた実験例２
と、振動変化させない比較例２について、Ｏ2／ＣＯ比
とＣＯ転化率との関係を示す図である。尚、酸化温度、
ＳＶ値等の条件は図２で述べた場合と同じ設定である。
即ち、図３に示す通り、比較例２の場合は、Ｐｔ／アル
ミナ触媒と同様、Ｏ2／ＣＯ比が小さくなるにつれてＣ
Ｏ転化率が低下することが分かった。
と、振動変化させない比較例２について、Ｏ2／ＣＯ比
とＣＯ転化率との関係を示す図である。尚、酸化温度、
ＳＶ値等の条件は図２で述べた場合と同じ設定である。
即ち、図３に示す通り、比較例２の場合は、Ｐｔ／アル
ミナ触媒と同様、Ｏ2／ＣＯ比が小さくなるにつれてＣ
Ｏ転化率が低下することが分かった。
【００３１】しかしながら、本実施の形態の各Ｏ2／Ｃ
Ｏ比で振動変化させた実験例２では、Ｏ2／ＣＯ比が
０．５でもＣＯ転化率９０％以上を示すことが分かっ
た。
Ｏ比で振動変化させた実験例２では、Ｏ2／ＣＯ比が
０．５でもＣＯ転化率９０％以上を示すことが分かっ
た。
【００３２】従って、以上の実験例１，２及び比較例
１，２から、Ｏ2／ＣＯ比を振動変化させた場合におい
て、Ｐｔ担持Ｋ／Ａ型ゼオライト触媒を用いた方が、Ｐ
ｔ／アルミナ触媒を用いるよりも更に高いＣＯ転化率を
示すことが分かった。
１，２から、Ｏ2／ＣＯ比を振動変化させた場合におい
て、Ｐｔ担持Ｋ／Ａ型ゼオライト触媒を用いた方が、Ｐ
ｔ／アルミナ触媒を用いるよりも更に高いＣＯ転化率を
示すことが分かった。
【００３３】以上は、Ｏ2／ＣＯ比の値を約１．５〜
２．０の間での様々な値に変えた場合と、Ｏ2／ＣＯ比
の値を約１．５〜２．０の間での様々な値に変えて、更
に各値毎に、その比の値を中心にその値を振動変化させ
た場合とを比較した。これら双方の場合には、酸化触媒
３の酸化温度は１５０℃に固定していた。
２．０の間での様々な値に変えた場合と、Ｏ2／ＣＯ比
の値を約１．５〜２．０の間での様々な値に変えて、更
に各値毎に、その比の値を中心にその値を振動変化させ
た場合とを比較した。これら双方の場合には、酸化触媒
３の酸化温度は１５０℃に固定していた。
【００３４】次に、これとは別に、上記実験例２、比較
例２における各酸化触媒３の酸化温度を、２５〜２００
℃に変化させた場合の、各温度におけるＣＯ除去特性に
ついて、実験例３、比較例３として行った。尚、ここで
は、上記実験例２及び比較例２と異なり、Ｏ2／ＣＯ比
は、０．５とした。又、実験例３の場合は、言うまでも
なく、Ｏ2／ＣＯ比は、０．５を中心値として、上述し
たものと同様の振動変化をさせた。この結果を（表１）
に示す。
例２における各酸化触媒３の酸化温度を、２５〜２００
℃に変化させた場合の、各温度におけるＣＯ除去特性に
ついて、実験例３、比較例３として行った。尚、ここで
は、上記実験例２及び比較例２と異なり、Ｏ2／ＣＯ比
は、０．５とした。又、実験例３の場合は、言うまでも
なく、Ｏ2／ＣＯ比は、０．５を中心値として、上述し
たものと同様の振動変化をさせた。この結果を（表１）
に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】（表１）に示すように、ＣＯ転化率は、酸
化温度がいずれの温度の場合においても、実験例３の方
が、比較例３よりも高くなった。
化温度がいずれの温度の場合においても、実験例３の方
が、比較例３よりも高くなった。
【００３７】次に、実験例４及び比較例４として、Ｏ2
／ＣＯ比を０．５、酸化温度を１５０℃として、酸化触
媒３をＰｔ担持Ｋ／Ａ型ゼオライト触媒を含め、次に示
す様に６通りに分け、各触媒毎に、ＣＯ除去特性を調べ
た。即ち、６通りの酸化触媒は、ゼオライトに担持する
金属を、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｉｒの６種類
の金属の内から一種類ずつ選び、それぞれについて触媒
を作成したものである。 この結果を（表２）に示し
た。又、（表２）には、酸化触媒３にＰｔ／アルミナ触
媒を用いた例として、上述した比較例１及び実験例１に
おいて得られた、Ｏ2／ＣＯ比が０．５のときのＣＯ転
化率（４０％，８０％）を右端の上欄と下欄に記載し
た。
／ＣＯ比を０．５、酸化温度を１５０℃として、酸化触
媒３をＰｔ担持Ｋ／Ａ型ゼオライト触媒を含め、次に示
す様に６通りに分け、各触媒毎に、ＣＯ除去特性を調べ
た。即ち、６通りの酸化触媒は、ゼオライトに担持する
金属を、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｉｒの６種類
の金属の内から一種類ずつ選び、それぞれについて触媒
を作成したものである。 この結果を（表２）に示し
た。又、（表２）には、酸化触媒３にＰｔ／アルミナ触
媒を用いた例として、上述した比較例１及び実験例１に
おいて得られた、Ｏ2／ＣＯ比が０．５のときのＣＯ転
化率（４０％，８０％）を右端の上欄と下欄に記載し
た。
【００３８】
【表２】
【００３９】即ち、（表２）からわかる様に、実験例４
と比較例４のいずれの場合も、酸化触媒３にＰｔ／アル
ミナ触媒を用いた場合に比べて、高いＣＯ転化率を示し
ている。また、いずれも振動変化させない場合よりも、
振動変化させた場合の方が、ＣＯ転化率は高くなった。
と比較例４のいずれの場合も、酸化触媒３にＰｔ／アル
ミナ触媒を用いた場合に比べて、高いＣＯ転化率を示し
ている。また、いずれも振動変化させない場合よりも、
振動変化させた場合の方が、ＣＯ転化率は高くなった。
【００４０】これらの結果より、本発明のＯ2／ＣＯ比
を時間的に振動変化させる方法を用いることにより、従
来よりも、より少ない酸素量で、同じ量のＣＯを酸化除
去でき、高効率なＣＯ除去装置を構成できる。
を時間的に振動変化させる方法を用いることにより、従
来よりも、より少ない酸素量で、同じ量のＣＯを酸化除
去でき、高効率なＣＯ除去装置を構成できる。
【００４１】尚、酸化触媒は、本実施の形態で使用した
Ｐｔ／アルミナ触媒、各種金属担持Ｋ／Ａ型ゼオライト
の他、本発明が適用できるものであればどんなものでも
構わない。
Ｐｔ／アルミナ触媒、各種金属担持Ｋ／Ａ型ゼオライト
の他、本発明が適用できるものであればどんなものでも
構わない。
【００４２】又、Ｏ2／ＣＯ比を変化させる方法につい
ても、本実施の形態で示した振幅、周波数に限定される
ものではなく、時間的に変化させることができるもので
あればどんな方法でも構わない。
ても、本実施の形態で示した振幅、周波数に限定される
ものではなく、時間的に変化させることができるもので
あればどんな方法でも構わない。
【００４３】又、一酸化炭素除去装置についても構成、
形状等本実施の形態に限るものではなく、Ｏ2／ＣＯ比
を時間的に変化させることができればどんなものでも構
わない。 （実施の形態２）次に、本発明の第２の実施の形態の一
酸化炭素除去装置の構成図を図４に示す。
形状等本実施の形態に限るものではなく、Ｏ2／ＣＯ比
を時間的に変化させることができればどんなものでも構
わない。 （実施の形態２）次に、本発明の第２の実施の形態の一
酸化炭素除去装置の構成図を図４に示す。
【００４４】図４を参照しながら、本実施の形態の構成
と動作をあわせて説明する。又、本発明の一酸化炭素除
去方法の他の実施の形態の動作も同時に述べる。
と動作をあわせて説明する。又、本発明の一酸化炭素除
去方法の他の実施の形態の動作も同時に述べる。
【００４５】同図に示す通り、都市ガスを改質し、ＣＯ
変成した後の改質ガスは、ＣＯ検出器１を通過した後、
ステンレス鋼製の容器２に充填された酸化触媒３に導入
される。酸化触媒３としては、実施の形態１と同様、Ｐ
ｔ担持アルミナ触媒を用い、ＳＶ値は５０００ｈ-1で改
質ガスを導入した。ステンレス鋼製の容器２の外側には
ヒーター５が配され、酸化触媒中に設置した熱電対４に
より温度を検知し、これに基づいて動作温度を調節でき
るように構成されている。また、ステンレス鋼製の容器
２は二重管構造となっており、外側にはファンから空気
を流し酸化温度が上昇した場合には冷却し、温度調節可
能なようになっている。ＣＯ検出器からの出力信号は電
子制御ユニット６に入力される。ここで所定のＯ2／Ｃ
Ｏ比を算出し、流量調整器７ａ〜７ｅに信号を出力し、
空気を所定の流量に調整して、酸化触媒３に導入する。
ここで、空気は０．５ｓｅｃごとに７ａ→７ｂ→７ｃ→
７ｄ→７ｅのように導入する位置が切り替わるような構
成となっている。但し、時間的には空気中のＯ2量と改
質ガス中のＯ2／ＣＯ比は同じになるように設定されて
いる。このように構成された一酸化炭素除去装置通過後
の処理ガス中のガス組成を、実施の形態１と同様、ガス
クロマトグラフにより測定し、ＣＯ転化率を算出してＣ
お除去特性を調べた。
変成した後の改質ガスは、ＣＯ検出器１を通過した後、
ステンレス鋼製の容器２に充填された酸化触媒３に導入
される。酸化触媒３としては、実施の形態１と同様、Ｐ
ｔ担持アルミナ触媒を用い、ＳＶ値は５０００ｈ-1で改
質ガスを導入した。ステンレス鋼製の容器２の外側には
ヒーター５が配され、酸化触媒中に設置した熱電対４に
より温度を検知し、これに基づいて動作温度を調節でき
るように構成されている。また、ステンレス鋼製の容器
２は二重管構造となっており、外側にはファンから空気
を流し酸化温度が上昇した場合には冷却し、温度調節可
能なようになっている。ＣＯ検出器からの出力信号は電
子制御ユニット６に入力される。ここで所定のＯ2／Ｃ
Ｏ比を算出し、流量調整器７ａ〜７ｅに信号を出力し、
空気を所定の流量に調整して、酸化触媒３に導入する。
ここで、空気は０．５ｓｅｃごとに７ａ→７ｂ→７ｃ→
７ｄ→７ｅのように導入する位置が切り替わるような構
成となっている。但し、時間的には空気中のＯ2量と改
質ガス中のＯ2／ＣＯ比は同じになるように設定されて
いる。このように構成された一酸化炭素除去装置通過後
の処理ガス中のガス組成を、実施の形態１と同様、ガス
クロマトグラフにより測定し、ＣＯ転化率を算出してＣ
お除去特性を調べた。
【００４６】次に、更に具体的な実験を行ったので、そ
れらを図５，図６を用いて説明する。
れらを図５，図６を用いて説明する。
【００４７】まずはじめに、酸化触媒３の酸化温度を１
５０℃にして、図４に示した一酸化炭素除去装置を用い
て、ＣＯ除去特性を調べた（実験例５）。
５０℃にして、図４に示した一酸化炭素除去装置を用い
て、ＣＯ除去特性を調べた（実験例５）。
【００４８】一方、比較例５として、これとは別の構
造、即ち、空気導入箇所が１カ所しかない一酸化炭素除
去装置（図示省略）を用いて、それ以外の条件は同じに
して、ＣＯ除去特性を調べた。図５は、これら双方の結
果から、Ｏ2／ＣＯ比とＣＯ転化率との関係を示す図で
ある。
造、即ち、空気導入箇所が１カ所しかない一酸化炭素除
去装置（図示省略）を用いて、それ以外の条件は同じに
して、ＣＯ除去特性を調べた。図５は、これら双方の結
果から、Ｏ2／ＣＯ比とＣＯ転化率との関係を示す図で
ある。
【００４９】即ち、図５に示す様に、空気導入箇所が従
来の様に１カ所の場合（比較例５）には、Ｏ2／ＣＯ比
が１．５以下になると極端にＣＯ転化率が低下するのに
対して、本実施の形態の様に、導入箇所を５個にした場
合（実験例５）には、Ｏ2／ＣＯ比が０．５の量論比で
もＣＯ転化率は８５％を示すことがわかった。これより
空気導入箇所を複数個にして空間的に酸素量を変化させ
た場合の方が、その様な構成としない場合に比べて、同
じ量のＣＯを除去するために導入する酸素量を少なくす
ることができる。また、ＣＯと同時に酸化消費されてし
まう水素量も最小限にすることができる。このことによ
り全体としての効率も上昇する。
来の様に１カ所の場合（比較例５）には、Ｏ2／ＣＯ比
が１．５以下になると極端にＣＯ転化率が低下するのに
対して、本実施の形態の様に、導入箇所を５個にした場
合（実験例５）には、Ｏ2／ＣＯ比が０．５の量論比で
もＣＯ転化率は８５％を示すことがわかった。これより
空気導入箇所を複数個にして空間的に酸素量を変化させ
た場合の方が、その様な構成としない場合に比べて、同
じ量のＣＯを除去するために導入する酸素量を少なくす
ることができる。また、ＣＯと同時に酸化消費されてし
まう水素量も最小限にすることができる。このことによ
り全体としての効率も上昇する。
【００５０】次に、酸化触媒３としての上記Ｐｔ担持ア
ルミナ触媒を、Ｐｔ担持Ｋ／Ａ型ゼオライトに代えて、
それ以外の条件は上記と同様にして、実験例６及び比較
例６を行い、ＣＯ酸化除去特性を調べた。
ルミナ触媒を、Ｐｔ担持Ｋ／Ａ型ゼオライトに代えて、
それ以外の条件は上記と同様にして、実験例６及び比較
例６を行い、ＣＯ酸化除去特性を調べた。
【００５１】図６は、この実験例６及び比較例６につい
て、Ｏ2／ＣＯ比とＣＯ転化率との関係を示す図であ
る。尚、酸化温度、ＳＶ値等の条件は図５で述べた場合
と同じに設定してある。
て、Ｏ2／ＣＯ比とＣＯ転化率との関係を示す図であ
る。尚、酸化温度、ＳＶ値等の条件は図５で述べた場合
と同じに設定してある。
【００５２】即ち、図６に示す通り、空気導入箇所が１
カ所の場合（比較例６）には、Ｐｔ／アルミナ触媒を用
いた場合と同様、Ｏ2／ＣＯ比が小さくなるにつれてＣ
Ｏ転化率が低下することが分かった。しかしながら、本
実施の形態の各Ｏ2／ＣＯ比で空間的に酸素量を変化さ
せた場合（実験例６）では、Ｏ2／ＣＯ比が０．５でも
ＣＯ転化率９０％以上を示すことが分かった。これより
Ｐｔ担持Ｋ／Ａ型ゼオライト触媒を用いた場合には、Ｐ
ｔ／アルミナ触媒を用いた場合よりも高いＣＯ転化率を
示すことが分かった。
カ所の場合（比較例６）には、Ｐｔ／アルミナ触媒を用
いた場合と同様、Ｏ2／ＣＯ比が小さくなるにつれてＣ
Ｏ転化率が低下することが分かった。しかしながら、本
実施の形態の各Ｏ2／ＣＯ比で空間的に酸素量を変化さ
せた場合（実験例６）では、Ｏ2／ＣＯ比が０．５でも
ＣＯ転化率９０％以上を示すことが分かった。これより
Ｐｔ担持Ｋ／Ａ型ゼオライト触媒を用いた場合には、Ｐ
ｔ／アルミナ触媒を用いた場合よりも高いＣＯ転化率を
示すことが分かった。
【００５３】また、Ｏ2／ＣＯ比を１．０にして酸化温
度を変化させた場合のＣＯ除去特性についても調べた。
いずれの場合も導入箇所が１カ所の場合と比べてＣＯ転
化率は高くなった。
度を変化させた場合のＣＯ除去特性についても調べた。
いずれの場合も導入箇所が１カ所の場合と比べてＣＯ転
化率は高くなった。
【００５４】これらの結果より、本発明のＯ2／ＣＯ比
を空間的に変化させる方法を用いることにより、従来よ
りも、より少ない酸素量で、同じ量のＣＯを酸化除去で
き、高効率な一酸化炭素除去装置を構成できる。また、
同時に酸化消費される水素量も低減できるため、従来よ
りも効率が良い一酸化炭素除去装置を提供することがで
きる。
を空間的に変化させる方法を用いることにより、従来よ
りも、より少ない酸素量で、同じ量のＣＯを酸化除去で
き、高効率な一酸化炭素除去装置を構成できる。また、
同時に酸化消費される水素量も低減できるため、従来よ
りも効率が良い一酸化炭素除去装置を提供することがで
きる。
【００５５】尚、酸化触媒は、本実施の形態で使用した
Ｐｔ／アルミナ触媒、Ｐｔ担持Ｋ／Ａ型ゼオライトの他
にＰｄ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｉｒなどの金属を担持した
Ｋ／Ａ型ゼオライトを用いることもできる。
Ｐｔ／アルミナ触媒、Ｐｔ担持Ｋ／Ａ型ゼオライトの他
にＰｄ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｉｒなどの金属を担持した
Ｋ／Ａ型ゼオライトを用いることもできる。
【００５６】また、これ以外のものでも本発明が適用で
きるものであればどんなものでも構わない。
きるものであればどんなものでも構わない。
【００５７】また、空気導入方法についても本実施の形
態に限定されるものではなく、空間的にＯ2／ＣＯ比を
変化させることができる方法ならばどんなものでも構わ
ない。
態に限定されるものではなく、空間的にＯ2／ＣＯ比を
変化させることができる方法ならばどんなものでも構わ
ない。
【００５８】また、一酸化炭素除去装置についても構
成、形状等本実施の形態に限るものではなく、Ｏ2／Ｃ
Ｏ比を空間的に変化させることができればどんなもので
も構わない。
成、形状等本実施の形態に限るものではなく、Ｏ2／Ｃ
Ｏ比を空間的に変化させることができればどんなもので
も構わない。
【００５９】又、本発明の気体は、上記実施の形態の、
都市ガスを改質した改質ガスに限らず、例えば、メタノ
ールを水蒸気改質した改質ガスでも良い。
都市ガスを改質した改質ガスに限らず、例えば、メタノ
ールを水蒸気改質した改質ガスでも良い。
【００６０】又、本発明の気体は、上記実施の形態の、
都市ガスを改質した改質ガスに限らず、例えば、一酸化
炭素を含む他の種類の混合気体でも良い。
都市ガスを改質した改質ガスに限らず、例えば、一酸化
炭素を含む他の種類の混合気体でも良い。
【００６１】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように本
発明は、気体中に含まれている一酸化炭素の除去又は低
減に必要な酸素の量を従来よりも少なく出来ると言う長
所を有する。
発明は、気体中に含まれている一酸化炭素の除去又は低
減に必要な酸素の量を従来よりも少なく出来ると言う長
所を有する。
【図１】本発明の第１の実施の形態に用いた一酸化炭素
除去装置の構成を示す縦断面図
除去装置の構成を示す縦断面図
【図２】同装置のＣＯ転化率とＯ2／ＣＯ比との関係を
示す図
示す図
【図３】同装置のＣＯ転化率とＯ2／ＣＯ比との関係を
示す図
示す図
【図４】本発明の第２の実施の形態に用いた一酸化炭素
除去装置の構成を示す縦断面図
除去装置の構成を示す縦断面図
【図５】同装置のＣＯ転化率とＯ2／ＣＯ比との関係を
示す図
示す図
【図６】同装置のＣＯ転化率とＯ2／ＣＯ比との関係を
示す図
示す図
１ ＣＯ検知器 ２ ステンレス鋼製容器 ３ 酸化触媒 ４ 熱電対 ５ ヒーター ６ 電子制御ユニット ７、７ａ〜７ｅ 流量調整器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蒲生 孝治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 気体中に含まれている一酸化炭素を除去
又は低減する際、前記気体と共に酸化触媒中に導入する
酸素の量と、その気体中の前記一酸化炭素の量との比を
時間的又は空間的に変化させることを特徴とする一酸化
炭素除去方法。 - 【請求項２】 前記気体が、炭化水素系の原料を改質し
た改質ガスであることを特徴とする請求項１記載の一酸
化炭素除去方法。 - 【請求項３】 気体中に含まれている一酸化炭素を検出
する検出器と、 酸化触媒を充填した酸化反応器と、 前記検出器の検出結果を利用して、前記気体と共に前記
酸化触媒に導入される酸素の量と前記気体中の一酸化炭
素の量との比を時間的又は空間的に変化させる変化手段
と、を備えたことを特徴とする一酸化炭素除去装置。 - 【請求項４】 前記気体が、炭化水素系の原料を改質し
た改質ガスであることを特徴とする請求項３記載の一酸
化炭素除去装置。 - 【請求項５】 前記改質ガスが通過する際の前記酸化触
媒の酸化触媒温度は、２０℃〜２００℃であることを特
徴とする請求項４記載の一酸化炭素除去装置。 - 【請求項６】 前記酸化触媒は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａ
ｕ、ＲｈおよびＩｒの複数種類の金属の内、少なくとも
一種類の金属が担持されたＡ型ゼオライトであることを
特徴とする請求項３、４、又は５記載の一酸化炭素除去
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9062746A JPH10261425A (ja) | 1997-03-17 | 1997-03-17 | 一酸化炭素除去方法および一酸化炭素除去装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9062746A JPH10261425A (ja) | 1997-03-17 | 1997-03-17 | 一酸化炭素除去方法および一酸化炭素除去装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10261425A true JPH10261425A (ja) | 1998-09-29 |
Family
ID=13209282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9062746A Pending JPH10261425A (ja) | 1997-03-17 | 1997-03-17 | 一酸化炭素除去方法および一酸化炭素除去装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10261425A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6162558A (en) * | 1998-09-16 | 2000-12-19 | General Motors Corporation | Method and apparatus for selective removal of carbon monoxide |
| JP2002121008A (ja) * | 2000-10-10 | 2002-04-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 一酸化炭素の除去方法 |
| KR20040005064A (ko) * | 2002-07-08 | 2004-01-16 | 현대자동차주식회사 | 연료 전지용 일산화탄소 제거기의 공기 유량 제어장치 및방법 |
| JP2007180051A (ja) * | 2007-03-08 | 2007-07-12 | Hitachi Maxell Ltd | 燃料電池 |
-
1997
- 1997-03-17 JP JP9062746A patent/JPH10261425A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6162558A (en) * | 1998-09-16 | 2000-12-19 | General Motors Corporation | Method and apparatus for selective removal of carbon monoxide |
| JP2002121008A (ja) * | 2000-10-10 | 2002-04-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 一酸化炭素の除去方法 |
| KR20040005064A (ko) * | 2002-07-08 | 2004-01-16 | 현대자동차주식회사 | 연료 전지용 일산화탄소 제거기의 공기 유량 제어장치 및방법 |
| JP2007180051A (ja) * | 2007-03-08 | 2007-07-12 | Hitachi Maxell Ltd | 燃料電池 |
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