JPH10302824A - 一酸化炭素除去装置 - Google Patents
一酸化炭素除去装置Info
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- JPH10302824A JPH10302824A JP9112414A JP11241497A JPH10302824A JP H10302824 A JPH10302824 A JP H10302824A JP 9112414 A JP9112414 A JP 9112414A JP 11241497 A JP11241497 A JP 11241497A JP H10302824 A JPH10302824 A JP H10302824A
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-
- 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
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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＯ酸化機能を常に最大限に発揮できる一酸
化炭素除去装置を提供する。 【解決手段】 一酸化炭素を酸化させる触媒が内部に設
けられ、内部を流通する改質ガス２中の一酸化炭素を酸
化して除去する反応器１１を備えてなる一酸化炭素除去
装置１０であって、反応器１１の内部に冷却管１２を配
設し、冷却水６を貯溜する冷却水タンク１３に循環ポン
プ１４を介して冷却管１２の一端側を連結する一方、冷
却水タンク１３に放熱器１５を介して冷却管１２の他端
側を連結し、循環ポンプ１４の作動により、冷却水タン
ク１３内の冷却水６を冷却管１２内に流通させた後、放
熱器１５で所定の温度範囲以内に冷却してから冷却水タ
ンク１３内に再び戻すようにすることにより、反応器１
１内の通過に伴う改質ガス２中のＣＯ選択酸化反応で生
じる熱を吸収し、反応器１１内の温度上昇を抑制するよ
うにした。
化炭素除去装置を提供する。 【解決手段】 一酸化炭素を酸化させる触媒が内部に設
けられ、内部を流通する改質ガス２中の一酸化炭素を酸
化して除去する反応器１１を備えてなる一酸化炭素除去
装置１０であって、反応器１１の内部に冷却管１２を配
設し、冷却水６を貯溜する冷却水タンク１３に循環ポン
プ１４を介して冷却管１２の一端側を連結する一方、冷
却水タンク１３に放熱器１５を介して冷却管１２の他端
側を連結し、循環ポンプ１４の作動により、冷却水タン
ク１３内の冷却水６を冷却管１２内に流通させた後、放
熱器１５で所定の温度範囲以内に冷却してから冷却水タ
ンク１３内に再び戻すようにすることにより、反応器１
１内の通過に伴う改質ガス２中のＣＯ選択酸化反応で生
じる熱を吸収し、反応器１１内の温度上昇を抑制するよ
うにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一酸化炭素除去装
置に関し、特に、固体高分子電解質型の燃料電池に炭化
水素系燃料改質ガスを燃料水素ガスとして供給する場合
の供給システムに適用すると有効なものである。
置に関し、特に、固体高分子電解質型の燃料電池に炭化
水素系燃料改質ガスを燃料水素ガスとして供給する場合
の供給システムに適用すると有効なものである。
【０００２】
（１）固体高分子電解質型燃料電池の発電原理 固体高分子電解質型燃料電池は、図９に示すように、固
体高分子イオン交換膜（例えば、スルホン酸基を持つフ
ッ素樹脂系イオン交換膜）を用いた電解質２０１の両側
に触媒電極２０２，２０３（例えば、白金）層および多
孔質なカーボン電極２０４，２０５を設けた電極接合体
２０６構造をなしている。
体高分子イオン交換膜（例えば、スルホン酸基を持つフ
ッ素樹脂系イオン交換膜）を用いた電解質２０１の両側
に触媒電極２０２，２０３（例えば、白金）層および多
孔質なカーボン電極２０４，２０５を設けた電極接合体
２０６構造をなしている。
【０００３】このような固体高分子電解質型燃料電池に
おいて、アノード極側に供給された加湿燃料水素ガス
は、触媒電極（アノード極）２０２上で水素イオン化さ
れ、その水素イオンは、電解質２０１中を水の介在のも
と、Ｈ+ ・ｘＨ2 Ｏのかたちで、カソード極側へ水と共
に移動し、触媒電極（カソード極）２０３上で酸化剤ガ
ス中の酸素および外部回路２０７を流通してきた電子と
反応して水を生成する。この生成水は、カソード極２０
３，２０５より残存酸化剤ガスに搬送されて燃料電池外
へ排出される。この時、外部回路２０７を流通した電子
流れを直流の電気エネルギとして利用できる。
おいて、アノード極側に供給された加湿燃料水素ガス
は、触媒電極（アノード極）２０２上で水素イオン化さ
れ、その水素イオンは、電解質２０１中を水の介在のも
と、Ｈ+ ・ｘＨ2 Ｏのかたちで、カソード極側へ水と共
に移動し、触媒電極（カソード極）２０３上で酸化剤ガ
ス中の酸素および外部回路２０７を流通してきた電子と
反応して水を生成する。この生成水は、カソード極２０
３，２０５より残存酸化剤ガスに搬送されて燃料電池外
へ排出される。この時、外部回路２０７を流通した電子
流れを直流の電気エネルギとして利用できる。
【０００４】なお、固体高分子イオン交換膜を用いた上
述したような電解質２０１では、水素イオン透過性を発
現させるために十分な湿潤状態に常に保持しておく必要
がある。このため、通常、燃料水素ガスや酸化剤ガスに
電池の運転温度（常温〜１００℃程度）近辺相当の飽和
水蒸気を含ませて、すなわち、燃料水素ガスまたは酸化
剤ガスを加湿して、当該ガスを電極接合体１０６に供給
することにより、電解質１０１の湿潤状態を保つように
している。
述したような電解質２０１では、水素イオン透過性を発
現させるために十分な湿潤状態に常に保持しておく必要
がある。このため、通常、燃料水素ガスや酸化剤ガスに
電池の運転温度（常温〜１００℃程度）近辺相当の飽和
水蒸気を含ませて、すなわち、燃料水素ガスまたは酸化
剤ガスを加湿して、当該ガスを電極接合体１０６に供給
することにより、電解質１０１の湿潤状態を保つように
している。
【０００５】（２）固体高分子電解質型燃料電池の特性 固体高分子電解質型燃料電池に供給する燃料水素ガスに
は、純水素ガスや、メタノールやメタンなどを改質した
炭化水素系燃料改質ガスなどが挙げられる。このうち、
炭化水素系燃料改質ガスなどは、通常、一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）を多量（０．１％程度から数％程度）に含んでいる
ため、固体高分子電解質型燃料電池に直接供給すると問
題を生じてしまう。
は、純水素ガスや、メタノールやメタンなどを改質した
炭化水素系燃料改質ガスなどが挙げられる。このうち、
炭化水素系燃料改質ガスなどは、通常、一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）を多量（０．１％程度から数％程度）に含んでいる
ため、固体高分子電解質型燃料電池に直接供給すると問
題を生じてしまう。
【０００６】具体的には、固体高分子電解質型燃料電池
に供給する燃料水素ガス中のＣＯ濃度と固体高分子電解
質型燃料電池の発電特性との関係（電流密度−単電池電
圧特性）の一例を表す図１０に示すように、固体高分子
電解質型燃料電池に供給する燃料水素ガス中のＣＯ濃度
が２０ｐｐｍ、５０ｐｐｍ、１００ｐｐｍと高くなるほ
ど、固体高分子電解質型燃料電池の発電特性が悪くなっ
てしまうのである。
に供給する燃料水素ガス中のＣＯ濃度と固体高分子電解
質型燃料電池の発電特性との関係（電流密度−単電池電
圧特性）の一例を表す図１０に示すように、固体高分子
電解質型燃料電池に供給する燃料水素ガス中のＣＯ濃度
が２０ｐｐｍ、５０ｐｐｍ、１００ｐｐｍと高くなるほ
ど、固体高分子電解質型燃料電池の発電特性が悪くなっ
てしまうのである。
【０００７】この理由は、供給する燃料水素ガスがＣＯ
を含んでいると、アノード極の触媒成分である白金がＣ
Ｏにより吸着被毒されて活性化機能の低下を引き起し、
前述のような水素のイオン化機能の低下を引き起こして
しまうためと考えられる。よって、炭化水素系燃料改質
ガスなどのようなＣＯを多量に含んだ燃料水素ガスを固
体高分子電解質型燃料電池に供給する場合には、当該ガ
ス中のＣＯを極力低濃度に減量処理してから当該ガスを
供給する必要がある。
を含んでいると、アノード極の触媒成分である白金がＣ
Ｏにより吸着被毒されて活性化機能の低下を引き起し、
前述のような水素のイオン化機能の低下を引き起こして
しまうためと考えられる。よって、炭化水素系燃料改質
ガスなどのようなＣＯを多量に含んだ燃料水素ガスを固
体高分子電解質型燃料電池に供給する場合には、当該ガ
ス中のＣＯを極力低濃度に減量処理してから当該ガスを
供給する必要がある。
【０００８】（３）固体高分子電解質型燃料電池への従
来の燃料水素ガス供給システム 炭化水素系燃料の一つであるメタノールを改質したガス
を燃料水素ガスとして固体高分子電解質型燃料電池に供
給する場合の従来の供給システムの一例の概略構成を図
８に示す。
来の燃料水素ガス供給システム 炭化水素系燃料の一つであるメタノールを改質したガス
を燃料水素ガスとして固体高分子電解質型燃料電池に供
給する場合の従来の供給システムの一例の概略構成を図
８に示す。
【０００９】図８に示すように、メタノールと水とを所
定の割合で混合したメタノール水１を蒸発器１０１で蒸
発させ、改質触媒（例えば、銅系）を充填された改質器
１０２で改質（２５０〜３００℃前後）する。この時の
改質反応は、下記の（１）式で表され、その反応過程で
副生成物としてＣＯが生じる。
定の割合で混合したメタノール水１を蒸発器１０１で蒸
発させ、改質触媒（例えば、銅系）を充填された改質器
１０２で改質（２５０〜３００℃前後）する。この時の
改質反応は、下記の（１）式で表され、その反応過程で
副生成物としてＣＯが生じる。
【００１０】
【化１】 ＣＨ3 ＯＨ ＋ Ｈ2 Ｏ → ３Ｈ2 ＋ ＣＯ2 （吸熱反応） （１）
【００１１】改質器１０２で生じた改質ガス２は、ＣＯ
シフト触媒（例えば、銅−亜鉛系）を充填されたＣＯ変
成器１０３に導入され、ＣＯ濃度が低減（一般に０．１
vol.％前後から２〜３vol.％前後）される。この時のＣ
Ｏシフト反応は、下記の（２）式で表される。
シフト触媒（例えば、銅−亜鉛系）を充填されたＣＯ変
成器１０３に導入され、ＣＯ濃度が低減（一般に０．１
vol.％前後から２〜３vol.％前後）される。この時のＣ
Ｏシフト反応は、下記の（２）式で表される。
【００１２】
【化２】 ＣＯ ＋ Ｈ2 Ｏ → Ｈ2 ＋ ＣＯ2 （発熱反応） （２）
【００１３】ＣＯ変成器１０３でＣＯ濃度を低減された
改質ガス２は、ＣＯを選択的に酸化する選択酸化触媒
（例えば、貴金属系）を充填された一酸化炭素除去装置
１１０の反応器１１１内に導入され、ＣＯ濃度がさらに
低減（１００ｐｐｍ程度、できれば２０ｐｐｍ以下が望
ましい。）される。この時の選択酸化反応は、下記の
（３）式で表される。
改質ガス２は、ＣＯを選択的に酸化する選択酸化触媒
（例えば、貴金属系）を充填された一酸化炭素除去装置
１１０の反応器１１１内に導入され、ＣＯ濃度がさらに
低減（１００ｐｐｍ程度、できれば２０ｐｐｍ以下が望
ましい。）される。この時の選択酸化反応は、下記の
（３）式で表される。
【００１４】
【化３】 ＣＯ ＋ 1/2Ｏ2 → ＣＯ2 （発熱反応） （３）
【００１５】この選択酸化反応においては、酸化剤とし
て酸素が必要であるため、上記一酸化炭素除去装置１１
０の反応器１１１に導入する前の改質ガス中に所定量の
空気（酸素）３を導入する。なお、上記触媒により改質
ガス２中の水素（Ｈ2 ）が一部酸化される場合もある
が、その量は極めて少ないので特に問題を生じることは
ない。
て酸素が必要であるため、上記一酸化炭素除去装置１１
０の反応器１１１に導入する前の改質ガス中に所定量の
空気（酸素）３を導入する。なお、上記触媒により改質
ガス２中の水素（Ｈ2 ）が一部酸化される場合もある
が、その量は極めて少ないので特に問題を生じることは
ない。
【００１６】一酸化炭素除去装置１１０でＣＯ濃度をさ
らに低減された改質ガス２は、加湿器１０４で加湿され
た後、燃料水素ガスとして固体高分子電解質型燃料電池
１０７のアノード極１０７ａ部分に供給され、カソード
極１０７ｂ部分に供給された酸化剤ガス４中の酸素と前
述したように反応して発電に供与された後、残存燃料水
素ガス２ａとして系外へ送出される一方、酸化剤ガス４
は、残存酸化剤ガス４ａとして系外へ送出される。
らに低減された改質ガス２は、加湿器１０４で加湿され
た後、燃料水素ガスとして固体高分子電解質型燃料電池
１０７のアノード極１０７ａ部分に供給され、カソード
極１０７ｂ部分に供給された酸化剤ガス４中の酸素と前
述したように反応して発電に供与された後、残存燃料水
素ガス２ａとして系外へ送出される一方、酸化剤ガス４
は、残存酸化剤ガス４ａとして系外へ送出される。
【００１７】なお、図８中、１０５は酸化剤ガス４を加
湿する加湿器、１０６は固体高分子電解質型燃料電池１
０７を冷却水５で所定の温度に保持する冷却ライン、１
０６ａはポンプ、１０８は外部電気出力である。
湿する加湿器、１０６は固体高分子電解質型燃料電池１
０７を冷却水５で所定の温度に保持する冷却ライン、１
０６ａはポンプ、１０８は外部電気出力である。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】ここで、前述したよう
な一酸化炭素除去装置１１０において、ＣＯの選択酸化
触媒としてＲｕ系を用いた場合の触媒温度（触媒の雰囲
気となる改質ガスの温度）と触媒を通過した送出口付近
の改質ガスのＣＯ濃度との関係の一例を図１１に示し、
また、ＣＯの選択酸化触媒としてＰｔ系を用いた場合の
触媒温度（触媒の雰囲気となる改質ガスの温度）と触媒
を通過した送出口付近の改質ガスのＣＯ濃度との関係の
一例を図１２に示す。
な一酸化炭素除去装置１１０において、ＣＯの選択酸化
触媒としてＲｕ系を用いた場合の触媒温度（触媒の雰囲
気となる改質ガスの温度）と触媒を通過した送出口付近
の改質ガスのＣＯ濃度との関係の一例を図１１に示し、
また、ＣＯの選択酸化触媒としてＰｔ系を用いた場合の
触媒温度（触媒の雰囲気となる改質ガスの温度）と触媒
を通過した送出口付近の改質ガスのＣＯ濃度との関係の
一例を図１２に示す。
【００１９】図１１，１２からわかるように、選択酸化
触媒には酸化機能を効率よく発現する最適温度領域が存
在するため、選択酸化触媒が上記最適温度領域となるよ
うに雰囲気温度を調整する、すなわち、改質ガス２の温
度を調整する必要がある。
触媒には酸化機能を効率よく発現する最適温度領域が存
在するため、選択酸化触媒が上記最適温度領域となるよ
うに雰囲気温度を調整する、すなわち、改質ガス２の温
度を調整する必要がある。
【００２０】ところが、改質ガス２がＣＯを約１vol.％
含有していると、その酸化反応に伴う発熱により、改質
ガス２の温度が一酸化炭素除去反応器１１１の受入口部
分よりも送出口部分で約９０℃上昇してしまう、すなわ
ち、改質ガス２中にＣＯが０．１vol.％含まれている
と、改質ガス２が約９℃上昇してしまうため、選択酸化
触媒が上記最適温度領域となるように一酸化炭素除去装
置１１０に導入する改質ガス２の温度を調整しても、一
酸化炭素除去装置１１０の反応器１１１の送出口に近づ
くにしたがって改質ガス２の温度が上昇してしまい、選
択酸化触媒を上記最適温度領域に保持しておくことが困
難となってしまう。
含有していると、その酸化反応に伴う発熱により、改質
ガス２の温度が一酸化炭素除去反応器１１１の受入口部
分よりも送出口部分で約９０℃上昇してしまう、すなわ
ち、改質ガス２中にＣＯが０．１vol.％含まれている
と、改質ガス２が約９℃上昇してしまうため、選択酸化
触媒が上記最適温度領域となるように一酸化炭素除去装
置１１０に導入する改質ガス２の温度を調整しても、一
酸化炭素除去装置１１０の反応器１１１の送出口に近づ
くにしたがって改質ガス２の温度が上昇してしまい、選
択酸化触媒を上記最適温度領域に保持しておくことが困
難となってしまう。
【００２１】このため、一酸化炭素除去装置１１０のＣ
Ｏ酸化機能が低下してしまい、固体高分子電解質型燃料
電池１０７のアノード極１０７ａの触媒成分（例えば、
白金）が前述したようにＣＯにより吸着被毒されて活性
化機能の低下を引き起してしまう虞があった。
Ｏ酸化機能が低下してしまい、固体高分子電解質型燃料
電池１０７のアノード極１０７ａの触媒成分（例えば、
白金）が前述したようにＣＯにより吸着被毒されて活性
化機能の低下を引き起してしまう虞があった。
【００２２】このようなことから、本発明は、ＣＯ酸化
機能を常に最大限に発揮できる一酸化炭素除去装置を提
供することを目的とした。
機能を常に最大限に発揮できる一酸化炭素除去装置を提
供することを目的とした。
【００２３】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ための、本発明による一酸化炭素除去装置は、一酸化炭
素を酸化させる触媒が内部に設けられ、内部を流通する
ガス中の一酸化炭素を酸化して除去する反応器を備えて
なる一酸化炭素除去装置において、前記反応器の内部を
流通する前記ガスを所定の温度範囲内に保持する温度保
持手段を設けたことを特徴とする。
ための、本発明による一酸化炭素除去装置は、一酸化炭
素を酸化させる触媒が内部に設けられ、内部を流通する
ガス中の一酸化炭素を酸化して除去する反応器を備えて
なる一酸化炭素除去装置において、前記反応器の内部を
流通する前記ガスを所定の温度範囲内に保持する温度保
持手段を設けたことを特徴とする。
【００２４】上述の一酸化炭素除去装置において、前記
温度保持手段が前記反応器の内部に配設されて前記ガス
を冷媒で冷却する冷媒流通手段であることを特徴とす
る。
温度保持手段が前記反応器の内部に配設されて前記ガス
を冷媒で冷却する冷媒流通手段であることを特徴とす
る。
【００２５】上述の一酸化炭素除去装置において、前記
反応器が複数に分割され、前記温度保持手段が当該反応
器の間にそれぞれ配設されて前記ガスを冷媒で冷却する
ことを特徴とする。
反応器が複数に分割され、前記温度保持手段が当該反応
器の間にそれぞれ配設されて前記ガスを冷媒で冷却する
ことを特徴とする。
【００２６】上述の一酸化炭素除去装置において、前記
反応器が複数に分割され、前記温度保持手段が当該反応
器の外面にそれぞれ配設されて前記ガスを冷媒で冷却す
ることを特徴とする。
反応器が複数に分割され、前記温度保持手段が当該反応
器の外面にそれぞれ配設されて前記ガスを冷媒で冷却す
ることを特徴とする。
【００２７】上述の一酸化炭素除去装置において、前記
温度保持手段が前記反応器内を流通した前記ガスの温度
または一酸化炭素濃度に基づいて前記冷媒の流量を調整
する冷媒流量調整手段を備えていることを特徴とする。
温度保持手段が前記反応器内を流通した前記ガスの温度
または一酸化炭素濃度に基づいて前記冷媒の流量を調整
する冷媒流量調整手段を備えていることを特徴とする。
【００２８】上述の一酸化炭素除去装置において、前記
冷媒が燃料電池に供給する燃料水素ガスまたは酸化剤ガ
スを加湿する加湿水であることを特徴とする。
冷媒が燃料電池に供給する燃料水素ガスまたは酸化剤ガ
スを加湿する加湿水であることを特徴とする。
【００２９】上述の一酸化炭素除去装置において、前記
冷媒が燃料電池を冷却する冷却水であることを特徴とす
る。
冷媒が燃料電池を冷却する冷却水であることを特徴とす
る。
【００３０】上述の一酸化炭素除去装置において、前記
冷媒が燃料電池に供給する酸化剤ガスとして用いる空気
であることを特徴とする。
冷媒が燃料電池に供給する酸化剤ガスとして用いる空気
であることを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】本発明による一酸化炭素除去装置
を固体高分子電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給
システムに適用した場合の第一番目の実施の形態を図１
を用いて説明する。なお、図１は、その概略構成図であ
る。
を固体高分子電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給
システムに適用した場合の第一番目の実施の形態を図１
を用いて説明する。なお、図１は、その概略構成図であ
る。
【００３２】図１に示すように、メタノールと水とを所
定の割合で混合したメタノール水１を蒸発させる蒸発器
１０１の送出口は、内部に改質触媒（例えば、銅系）を
充填された改質器１０２の受入口に連結されている。改
質器１０２の送出口は、当該改質器１０２からの改質ガ
ス２のＣＯ濃度を低減させるＣＯシフト触媒（例えば、
銅−亜鉛系）を内部に充填されたＣＯ変成器１０３の受
入口に連結されている。ＣＯ変成器１０３の送出口は、
ＣＯを選択的に酸化する選択酸化触媒（例えば、貴金属
系）を内部に充填された一酸化炭素除去装置１０の反応
器１１の受入口に連結されている。
定の割合で混合したメタノール水１を蒸発させる蒸発器
１０１の送出口は、内部に改質触媒（例えば、銅系）を
充填された改質器１０２の受入口に連結されている。改
質器１０２の送出口は、当該改質器１０２からの改質ガ
ス２のＣＯ濃度を低減させるＣＯシフト触媒（例えば、
銅−亜鉛系）を内部に充填されたＣＯ変成器１０３の受
入口に連結されている。ＣＯ変成器１０３の送出口は、
ＣＯを選択的に酸化する選択酸化触媒（例えば、貴金属
系）を内部に充填された一酸化炭素除去装置１０の反応
器１１の受入口に連結されている。
【００３３】前記反応器１１の内部には、冷却管１２が
配設されている。冷却管１２は、その一端側が、冷媒で
ある冷却水６を貯溜する冷却水タンク１３に循環ポンプ
１４を介して連結され、他端側が、上記冷却水タンク１
３に放熱器１５を介して連結されている。つまり、冷却
水タンク１３内の冷却水６は、循環ポンプ１４の作動に
より、冷却管１２内を流通した後、放熱器１５で所定の
温度範囲以内に冷却されてから冷却水タンク１３内に再
び戻されるようになっているのである。このような冷却
管１２、冷却水タンク１３、循環ポンプ１４、放熱器１
５などにより、本実施の形態では温度保持手段を構成し
ている。
配設されている。冷却管１２は、その一端側が、冷媒で
ある冷却水６を貯溜する冷却水タンク１３に循環ポンプ
１４を介して連結され、他端側が、上記冷却水タンク１
３に放熱器１５を介して連結されている。つまり、冷却
水タンク１３内の冷却水６は、循環ポンプ１４の作動に
より、冷却管１２内を流通した後、放熱器１５で所定の
温度範囲以内に冷却されてから冷却水タンク１３内に再
び戻されるようになっているのである。このような冷却
管１２、冷却水タンク１３、循環ポンプ１４、放熱器１
５などにより、本実施の形態では温度保持手段を構成し
ている。
【００３４】前記一酸化炭素除去装置１０の反応器１１
の送出口は、加湿器１０４の受入口に接続されている。
加湿器１０４の送出口は、固体高分子電解質型燃料電池
１０７のアノード極１０７ａ部分に連結されている。一
方、固体高分子電解質型燃料電池１０７のカソード極１
０７ｂ部分には、酸化剤ガス４を加湿する加湿器１０５
の送出口が連結されている。なお、図１中、１０６は上
記燃料電池１０７に冷却水５を流通させる冷却ライン、
１０６ａは冷却水ポンプ、１０８は外部電気出力であ
る。
の送出口は、加湿器１０４の受入口に接続されている。
加湿器１０４の送出口は、固体高分子電解質型燃料電池
１０７のアノード極１０７ａ部分に連結されている。一
方、固体高分子電解質型燃料電池１０７のカソード極１
０７ｂ部分には、酸化剤ガス４を加湿する加湿器１０５
の送出口が連結されている。なお、図１中、１０６は上
記燃料電池１０７に冷却水５を流通させる冷却ライン、
１０６ａは冷却水ポンプ、１０８は外部電気出力であ
る。
【００３５】このようにして構成された燃料水素ガスの
供給システムでは、メタノール水１を蒸発器１０１で蒸
発させ、改質器１０２で改質（２５０〜３００℃前後）
し、改質ガス２をＣＯ変成器１０３に導入して、ＣＯ濃
度を低減（一般に０．１vol.％前後から２〜３vol.％前
後）した後、空気（酸素）３と共に一酸化炭素除去装置
１０の反応器１１に導入すると、冷却管１２を流通する
冷却水６により、改質ガス２中のＣＯの選択酸化反応の
進行に伴う発熱が吸収され、反応器１１内の温度上昇が
抑制される。このため、選択酸化機能を最も効率よく発
現できる最適温度領域に選択酸化触媒の温度を保持する
ことができるので、改質ガス２中のＣＯ濃度を効率よく
さらに低減することができる。
供給システムでは、メタノール水１を蒸発器１０１で蒸
発させ、改質器１０２で改質（２５０〜３００℃前後）
し、改質ガス２をＣＯ変成器１０３に導入して、ＣＯ濃
度を低減（一般に０．１vol.％前後から２〜３vol.％前
後）した後、空気（酸素）３と共に一酸化炭素除去装置
１０の反応器１１に導入すると、冷却管１２を流通する
冷却水６により、改質ガス２中のＣＯの選択酸化反応の
進行に伴う発熱が吸収され、反応器１１内の温度上昇が
抑制される。このため、選択酸化機能を最も効率よく発
現できる最適温度領域に選択酸化触媒の温度を保持する
ことができるので、改質ガス２中のＣＯ濃度を効率よく
さらに低減することができる。
【００３６】一酸化炭素除去装置１０でＣＯ濃度を効率
よくさらに低減された改質ガス２は、加湿器１０４で加
湿された後、燃料水素ガスとして固体高分子電解質型燃
料電池１０７のアノード極１０７ａ部分に供給され、固
体高分子電解質型燃料電池１０７のアノード極１０７ａ
の触媒成分の活性化機能の低下を引き起してしまうこと
なくカソード極１０７ｂ部分に供給された酸化剤ガス４
中の酸素と前述したように反応して発電に供与された
後、残存燃料水素ガス２ａとして系外へ送出される一
方、酸化剤ガス４は、残存酸化剤ガス４ａとして系外へ
送出される。このため、固体高分子電解質型燃料電池１
０７は、発電特性の低下が抑えられ、安定して発電する
ことができるようになる。
よくさらに低減された改質ガス２は、加湿器１０４で加
湿された後、燃料水素ガスとして固体高分子電解質型燃
料電池１０７のアノード極１０７ａ部分に供給され、固
体高分子電解質型燃料電池１０７のアノード極１０７ａ
の触媒成分の活性化機能の低下を引き起してしまうこと
なくカソード極１０７ｂ部分に供給された酸化剤ガス４
中の酸素と前述したように反応して発電に供与された
後、残存燃料水素ガス２ａとして系外へ送出される一
方、酸化剤ガス４は、残存酸化剤ガス４ａとして系外へ
送出される。このため、固体高分子電解質型燃料電池１
０７は、発電特性の低下が抑えられ、安定して発電する
ことができるようになる。
【００３７】したがって、上述したような一酸化炭素除
去装置１０によれば、選択酸化機能を最も効率よく発現
できる最適温度領域に選択酸化触媒の温度を保持するこ
とができるので、ＣＯ酸化機能を常に最大限に発揮する
ことができ、固体高分子電解質型燃料電池１０７の発電
特性の低下を抑制することができる。
去装置１０によれば、選択酸化機能を最も効率よく発現
できる最適温度領域に選択酸化触媒の温度を保持するこ
とができるので、ＣＯ酸化機能を常に最大限に発揮する
ことができ、固体高分子電解質型燃料電池１０７の発電
特性の低下を抑制することができる。
【００３８】本発明による一酸化炭素除去装置を固体高
分子電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システム
に適用した場合の第二番目の実施の形態を図２を用いて
説明する。なお、図２は、その概略構成図である。ただ
し、前述した第一番目の実施の形態と同様な部分につい
ては、前述した第一番目の実施の形態と同様な符号を用
いることにより、その説明を省略する。
分子電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システム
に適用した場合の第二番目の実施の形態を図２を用いて
説明する。なお、図２は、その概略構成図である。ただ
し、前述した第一番目の実施の形態と同様な部分につい
ては、前述した第一番目の実施の形態と同様な符号を用
いることにより、その説明を省略する。
【００３９】図２に示すように、一酸化炭素除去装置２
０の反応器１１の内部に配設された冷却管１２は、その
一端が加湿器１０５に連結され、他端が循環ポンプ１４
および放熱器１５を介して加湿器１０５に連結されてお
り、酸化剤ガス４を加湿する加湿水の一部を冷却管１２
内に流通させた後に再び戻すことができるようになって
いる。
０の反応器１１の内部に配設された冷却管１２は、その
一端が加湿器１０５に連結され、他端が循環ポンプ１４
および放熱器１５を介して加湿器１０５に連結されてお
り、酸化剤ガス４を加湿する加湿水の一部を冷却管１２
内に流通させた後に再び戻すことができるようになって
いる。
【００４０】つまり、酸化剤ガス４を加湿する加湿水を
冷媒として用いるようにしたのである。
冷媒として用いるようにしたのである。
【００４１】このため、前述した第一番目の実施の形態
の場合と同様に、選択酸化機能を最も効率よく発現でき
る最適温度領域に選択酸化触媒の温度を保持して、改質
ガス２中のＣＯ濃度を効率よくさらに低減することがで
きるのはもちろんのこと、酸化剤ガス４の加湿水の加湿
器１０５での加熱エネルギ量を少なくすることができ
る。
の場合と同様に、選択酸化機能を最も効率よく発現でき
る最適温度領域に選択酸化触媒の温度を保持して、改質
ガス２中のＣＯ濃度を効率よくさらに低減することがで
きるのはもちろんのこと、酸化剤ガス４の加湿水の加湿
器１０５での加熱エネルギ量を少なくすることができ
る。
【００４２】したがって、前述した第一番目の実施の形
態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろん
のこと、熱エネルギの効率化を図ることができる。
態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろん
のこと、熱エネルギの効率化を図ることができる。
【００４３】なお、本実施の形態では、放熱器１５を用
いたが、前記加湿水を所定の温度範囲内に保持できるの
であれば、放熱器１５を省くことも可能である。また、
本実施の形態では、酸化剤ガス４を加湿する加湿水を冷
媒として用いたが、燃料水素ガス２を加湿する加湿器１
０４の加湿水を冷媒として用いてもよい。
いたが、前記加湿水を所定の温度範囲内に保持できるの
であれば、放熱器１５を省くことも可能である。また、
本実施の形態では、酸化剤ガス４を加湿する加湿水を冷
媒として用いたが、燃料水素ガス２を加湿する加湿器１
０４の加湿水を冷媒として用いてもよい。
【００４４】本発明による一酸化炭素除去装置を固体高
分子電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システム
に適用した場合の第三番目の実施の形態を図３を用いて
説明する。なお、図３は、その概略構成図である。ただ
し、前述した各実施の形態と同様な部分については、前
述した各実施の形態と同様な符号を用いることにより、
その説明を省略する。
分子電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システム
に適用した場合の第三番目の実施の形態を図３を用いて
説明する。なお、図３は、その概略構成図である。ただ
し、前述した各実施の形態と同様な部分については、前
述した各実施の形態と同様な符号を用いることにより、
その説明を省略する。
【００４５】図３に示すように、固体高分子電解質型燃
料電池１０７を冷却した後の冷却水５の流通する冷却ラ
イン１０６部分には、バルブ３１が設けられている。一
酸化炭素除去装置３０の反応器１１の内部に配設された
冷却管１２は、その一端がバルブ３２を介して冷却ライ
ン１０６の上記バルブ３１の上流側に連結され、他端が
冷却ライン１０６の上記バルブ３１の下流側に連結され
ており、冷却水５の一部または全部を冷却ライン１０６
から冷却管１２内に流通させた後に冷却ライン１０６に
再び戻すことができるようになっている。
料電池１０７を冷却した後の冷却水５の流通する冷却ラ
イン１０６部分には、バルブ３１が設けられている。一
酸化炭素除去装置３０の反応器１１の内部に配設された
冷却管１２は、その一端がバルブ３２を介して冷却ライ
ン１０６の上記バルブ３１の上流側に連結され、他端が
冷却ライン１０６の上記バルブ３１の下流側に連結され
ており、冷却水５の一部または全部を冷却ライン１０６
から冷却管１２内に流通させた後に冷却ライン１０６に
再び戻すことができるようになっている。
【００４６】つまり、固体高分子電解質型燃料電池１０
７を冷却した冷却水５を冷媒として用いるようにしたの
である。
７を冷却した冷却水５を冷媒として用いるようにしたの
である。
【００４７】このため、前述した第一番目の実施の形態
の場合と同様に、選択酸化機能を最も効率よく発現でき
る最適温度領域に選択酸化触媒の温度を保持して、改質
ガス２中のＣＯ濃度を効率よくさらに低減することがで
きるのはもちろんのこと、上記燃料電池１０７の冷却に
かかる冷却水ポンプ１０６ａや図示しない放熱器等の各
種部材を温度保持手段として利用することができる。
の場合と同様に、選択酸化機能を最も効率よく発現でき
る最適温度領域に選択酸化触媒の温度を保持して、改質
ガス２中のＣＯ濃度を効率よくさらに低減することがで
きるのはもちろんのこと、上記燃料電池１０７の冷却に
かかる冷却水ポンプ１０６ａや図示しない放熱器等の各
種部材を温度保持手段として利用することができる。
【００４８】したがって、前述した第一番目の実施の形
態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろん
のこと、部材点数を少なくすることができ、コストの上
昇を抑えることができる。
態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろん
のこと、部材点数を少なくすることができ、コストの上
昇を抑えることができる。
【００４９】本発明による一酸化炭素除去装置を固体高
分子電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システム
に適用した場合の第四番目の実施の形態を図４を用いて
説明する。なお、図４は、その概略構成図である。ただ
し、前述した各実施の形態と同様な部分については、前
述した各実施の形態と同様な符号を用いることにより、
その説明を省略する。
分子電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システム
に適用した場合の第四番目の実施の形態を図４を用いて
説明する。なお、図４は、その概略構成図である。ただ
し、前述した各実施の形態と同様な部分については、前
述した各実施の形態と同様な符号を用いることにより、
その説明を省略する。
【００５０】図４に示すように、固体高分子電解質型燃
料電池１０７を冷却した後の冷却水５の流通する冷却ラ
イン１０６部分には、流量制御弁４１が設けられてい
る。一酸化炭素除去装置４０の反応器１１の内部に配設
された冷却管１２は、その一端が流量制御弁４２を介し
て冷却ライン１０６の上記流量制御弁４１の上流側に連
結され、他端が冷却ライン１０６の上記流量制御弁４１
の下流側に連結されている。一酸化炭素除去装置４０と
加湿器１０４との間には、当該一酸化炭素除去装置４０
を通過した改質ガス２の温度を計測する温度センサ４３
が設けられている。温度センサ４３は、制御装置４４の
入力部に電気的に接続され、流量制御弁４１，４２は、
制御装置４４の出力部に電気的に接続されており、当該
制御装置４４は、温度センサ４３からの信号に基づい
て、流量制御弁４２，４３を制御することができるよう
になっている。このような流量制御弁４１，４２、温度
センサ４３、制御装置４４などにより、本実施の形態で
は冷媒流量調整手段を構成している。
料電池１０７を冷却した後の冷却水５の流通する冷却ラ
イン１０６部分には、流量制御弁４１が設けられてい
る。一酸化炭素除去装置４０の反応器１１の内部に配設
された冷却管１２は、その一端が流量制御弁４２を介し
て冷却ライン１０６の上記流量制御弁４１の上流側に連
結され、他端が冷却ライン１０６の上記流量制御弁４１
の下流側に連結されている。一酸化炭素除去装置４０と
加湿器１０４との間には、当該一酸化炭素除去装置４０
を通過した改質ガス２の温度を計測する温度センサ４３
が設けられている。温度センサ４３は、制御装置４４の
入力部に電気的に接続され、流量制御弁４１，４２は、
制御装置４４の出力部に電気的に接続されており、当該
制御装置４４は、温度センサ４３からの信号に基づい
て、流量制御弁４２，４３を制御することができるよう
になっている。このような流量制御弁４１，４２、温度
センサ４３、制御装置４４などにより、本実施の形態で
は冷媒流量調整手段を構成している。
【００５１】このような一酸化炭素除去装置４０では、
反応器１１内を流通した改質ガス２が所定の温度範囲を
越えると、温度センサ４３からの信号に基づいて、冷却
管１２内を流通する前記冷却水５の流量を増やすように
制御装置４４が流量制御弁４１，４２を制御する一方、
反応器１１内を流通した改質ガス２が所定の温度範囲に
満たないと、温度センサ４３からの信号に基づいて、冷
却管１２内を流通する前記冷却水５の流量を減らすよう
に制御装置４４が流量制御弁４１，４２を制御する。こ
れにより、反応器１１内を流通する改質ガス２は、所定
の温度範囲内に常に一定に保たれるようになる。
反応器１１内を流通した改質ガス２が所定の温度範囲を
越えると、温度センサ４３からの信号に基づいて、冷却
管１２内を流通する前記冷却水５の流量を増やすように
制御装置４４が流量制御弁４１，４２を制御する一方、
反応器１１内を流通した改質ガス２が所定の温度範囲に
満たないと、温度センサ４３からの信号に基づいて、冷
却管１２内を流通する前記冷却水５の流量を減らすよう
に制御装置４４が流量制御弁４１，４２を制御する。こ
れにより、反応器１１内を流通する改質ガス２は、所定
の温度範囲内に常に一定に保たれるようになる。
【００５２】したがって、選択酸化機能を最も効率よく
発現できる最適温度領域に選択酸化触媒の温度を前述し
た実施の形態の場合よりも確実に保持することができる
ので、前述した実施の形態の場合よりもＣＯ酸化機能を
さらに確実に発揮することができ、固体高分子電解質型
燃料電池１０７の発電特性の低下をさらに確実に抑制す
ることができる。
発現できる最適温度領域に選択酸化触媒の温度を前述し
た実施の形態の場合よりも確実に保持することができる
ので、前述した実施の形態の場合よりもＣＯ酸化機能を
さらに確実に発揮することができ、固体高分子電解質型
燃料電池１０７の発電特性の低下をさらに確実に抑制す
ることができる。
【００５３】なお、本実施の形態では、一酸化炭素除去
装置４０と加湿器１０４との間に温度センサ４３を設け
たが、反応器１１の送出口部分や内部に当該温度センサ
４３を設けてもよい。
装置４０と加湿器１０４との間に温度センサ４３を設け
たが、反応器１１の送出口部分や内部に当該温度センサ
４３を設けてもよい。
【００５４】また、本実施の形態では、温度センサ４３
からの信号に基づいて冷却水５の流量を調整するように
したが、温度センサ４３に代えて、反応器１１を流通し
た改質ガス２のＣＯ濃度を検出するＣＯ濃度検知センサ
を設け、反応器１１を流通した改質ガス２のＣＯ濃度が
所定値を越えた場合には、当該センサからの信号に基づ
いて、冷却管１２内を流通する前記冷却水５の流量を増
やすように流量制御弁４１，４２を制御する一方、反応
器１１内を流通した改質ガス２のＣＯ濃度が所定値以下
になった場合には、当該センサからの信号に基づいて、
冷却管１２内を流通する前記冷却水５を所定の流量とす
るように流量制御弁４１，４２を制御することにより、
反応器１１内を流通する改質ガス２を所定の温度範囲内
に常に一定に保つようにすることも可能である。
からの信号に基づいて冷却水５の流量を調整するように
したが、温度センサ４３に代えて、反応器１１を流通し
た改質ガス２のＣＯ濃度を検出するＣＯ濃度検知センサ
を設け、反応器１１を流通した改質ガス２のＣＯ濃度が
所定値を越えた場合には、当該センサからの信号に基づ
いて、冷却管１２内を流通する前記冷却水５の流量を増
やすように流量制御弁４１，４２を制御する一方、反応
器１１内を流通した改質ガス２のＣＯ濃度が所定値以下
になった場合には、当該センサからの信号に基づいて、
冷却管１２内を流通する前記冷却水５を所定の流量とす
るように流量制御弁４１，４２を制御することにより、
反応器１１内を流通する改質ガス２を所定の温度範囲内
に常に一定に保つようにすることも可能である。
【００５５】本発明による一酸化炭素除去装置を固体高
分子電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システム
に適用した場合の第五番目の実施の形態を図５を用いて
説明する。なお、図５は、その概略構成図である。ただ
し、前述した各実施の形態と同様な部分については、前
述した各実施の形態と同様な符号を用いることにより、
その説明を省略する。
分子電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システム
に適用した場合の第五番目の実施の形態を図５を用いて
説明する。なお、図５は、その概略構成図である。ただ
し、前述した各実施の形態と同様な部分については、前
述した各実施の形態と同様な符号を用いることにより、
その説明を省略する。
【００５６】図５に示すように、ＣＯ変成器１０３の送
出口は、ＣＯを選択的に酸化する選択酸化触媒（例え
ば、貴金属系）を内部に充填された第一反応器５１ａの
受入口に連結されている。第一反応器５１ａの送出口
は、空気を冷媒とする空冷式の温度保持手段であるガス
放熱器５２の受入口に連結されている。ガス放熱器５２
の送出口は、上記第一反応器５１ａと同様な構造をなす
第二反応器５１ｂの受入口に連結されている。第二反応
器５１ｂの送出口は、加湿器１０４の受入口に連結され
ている。
出口は、ＣＯを選択的に酸化する選択酸化触媒（例え
ば、貴金属系）を内部に充填された第一反応器５１ａの
受入口に連結されている。第一反応器５１ａの送出口
は、空気を冷媒とする空冷式の温度保持手段であるガス
放熱器５２の受入口に連結されている。ガス放熱器５２
の送出口は、上記第一反応器５１ａと同様な構造をなす
第二反応器５１ｂの受入口に連結されている。第二反応
器５１ｂの送出口は、加湿器１０４の受入口に連結され
ている。
【００５７】つまり、前述した各実施の形態の反応器１
１の選択酸化反応機能を第一反応器５１ａと第二反応器
５１ｂとに複数に分割（二分割）し、当該反応器５１
ａ，５１ｂ間にガス放熱器５２を設けるようにしたので
ある。
１の選択酸化反応機能を第一反応器５１ａと第二反応器
５１ｂとに複数に分割（二分割）し、当該反応器５１
ａ，５１ｂ間にガス放熱器５２を設けるようにしたので
ある。
【００５８】このため、前述した各実施の形態の場合よ
りも、簡単な構成のガス放熱器５２で改質ガス２を冷却
することができる。
りも、簡単な構成のガス放熱器５２で改質ガス２を冷却
することができる。
【００５９】したがって、このような一酸化炭素除去装
置５０によれば、前述した第一番目の実施の形態と同様
な効果を得ることができるのはもちろんのこと、前述し
た各実施の形態の場合よりも簡単な構成とすることがで
きる。
置５０によれば、前述した第一番目の実施の形態と同様
な効果を得ることができるのはもちろんのこと、前述し
た各実施の形態の場合よりも簡単な構成とすることがで
きる。
【００６０】なお、本実施の形態では、空冷式のガス放
熱器５２を用いたが、冷媒を水とした水冷式のガス冷却
器を用いることも可能である。
熱器５２を用いたが、冷媒を水とした水冷式のガス冷却
器を用いることも可能である。
【００６１】本発明による一酸化炭素除去装置を固体高
分子電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システム
に適用した場合の第六番目の実施の形態を図６を用いて
説明する。なお、図６は、その概略構成図である。ただ
し、前述した各実施の形態と同様な部分については、前
述した各実施の形態と同様な符号を用いることにより、
その説明を省略する。
分子電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システム
に適用した場合の第六番目の実施の形態を図６を用いて
説明する。なお、図６は、その概略構成図である。ただ
し、前述した各実施の形態と同様な部分については、前
述した各実施の形態と同様な符号を用いることにより、
その説明を省略する。
【００６２】図６に示すように、第一反応器５１ａと第
二反応器５１ｂとの間には、空気熱交換器６１が設けら
れている。空気熱交換器６１の空気受入口には、空気コ
ンプレッサ６２が連結されている。空気熱交換器６１の
空気送出口は、酸化剤ガス４を加湿する加湿器１０５に
連結されている。
二反応器５１ｂとの間には、空気熱交換器６１が設けら
れている。空気熱交換器６１の空気受入口には、空気コ
ンプレッサ６２が連結されている。空気熱交換器６１の
空気送出口は、酸化剤ガス４を加湿する加湿器１０５に
連結されている。
【００６３】つまり、本実施の形態では、空気熱交換器
６１、空気コンプレッサ６２などにより温度保持手段を
構成し、冷媒として用いた空気を酸化剤ガス４として利
用するようにしているのである。
６１、空気コンプレッサ６２などにより温度保持手段を
構成し、冷媒として用いた空気を酸化剤ガス４として利
用するようにしているのである。
【００６４】このため、前述した第五番目の実施の形態
と同様に、簡単な構造の温度保持手段で改質ガス２を冷
却することができると共に、前述した第二番目の実施の
形態の場合と同様に、酸化剤ガス４の加熱にかかるエネ
ルギ量を少なくすることができる。
と同様に、簡単な構造の温度保持手段で改質ガス２を冷
却することができると共に、前述した第二番目の実施の
形態の場合と同様に、酸化剤ガス４の加熱にかかるエネ
ルギ量を少なくすることができる。
【００６５】したがって、このような一酸化炭素除去装
置６０によれば、前述した第二番目の実施の形態と第五
番目の実施の形態とで得られるような効果を併せて得る
ことができる。
置６０によれば、前述した第二番目の実施の形態と第五
番目の実施の形態とで得られるような効果を併せて得る
ことができる。
【００６６】本発明による一酸化炭素除去装置を固体高
分子電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システム
に適用した場合の第七番目の実施の形態を図７を用いて
説明する。なお、図７は、その概略構成図である。ただ
し、前述した各実施の形態と同様な部分については、前
述した各実施の形態と同様な符号を用いることにより、
その説明を省略する。
分子電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システム
に適用した場合の第七番目の実施の形態を図７を用いて
説明する。なお、図７は、その概略構成図である。ただ
し、前述した各実施の形態と同様な部分については、前
述した各実施の形態と同様な符号を用いることにより、
その説明を省略する。
【００６７】図７に示すように、第一反応器５１ａおよ
び第二反応器５１ｂの外面には、温度保持手段である放
熱フィン７１ａ，７１ｂがそれぞれ複数立設されてい
る。
び第二反応器５１ｂの外面には、温度保持手段である放
熱フィン７１ａ，７１ｂがそれぞれ複数立設されてい
る。
【００６８】つまり、前述した第五、六番目の実施の形
態のガス放熱器５２や空気熱交換器６１等に代えて放熱
フィン７１ａ，７１ｂを用いることにより、改質ガス２
の熱エネルギを冷媒である空気に上記反応器５１ａ，５
１ｂを介して系外に放出する、すなわち、改質ガス２を
冷却するようにしたのである。
態のガス放熱器５２や空気熱交換器６１等に代えて放熱
フィン７１ａ，７１ｂを用いることにより、改質ガス２
の熱エネルギを冷媒である空気に上記反応器５１ａ，５
１ｂを介して系外に放出する、すなわち、改質ガス２を
冷却するようにしたのである。
【００６９】このため、前述した第五、六番目の実施の
形態の場合よりもさらに簡単な構造で改質ガス２を冷却
することができる。
形態の場合よりもさらに簡単な構造で改質ガス２を冷却
することができる。
【００７０】したがって、このような一酸化炭素除去装
置７０によれば、前述した第一番目の実施の形態の場合
と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、
前述した第五、六番目の実施の形態の場合よりもさらに
簡単な構成とすることができる。
置７０によれば、前述した第一番目の実施の形態の場合
と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、
前述した第五、六番目の実施の形態の場合よりもさらに
簡単な構成とすることができる。
【００７１】なお、上記反応器５１ａ，５１ｂに向けて
送風する強制冷却ファンを設け、当該第二反応器５１ｂ
を流通した改質ガス２の温度やＣＯ濃度に基づいて、上
記放熱フィン７１ａ，７１ｂからの放熱量を調整するよ
うに上記強制冷却ファンを制御するようにした冷媒流量
調整手段を設けることも可能である。
送風する強制冷却ファンを設け、当該第二反応器５１ｂ
を流通した改質ガス２の温度やＣＯ濃度に基づいて、上
記放熱フィン７１ａ，７１ｂからの放熱量を調整するよ
うに上記強制冷却ファンを制御するようにした冷媒流量
調整手段を設けることも可能である。
【００７２】また、放熱フィン７１ａ，７１ｂに代え
て、冷却水の流通する冷却管を前記反応器５１ａ，５１
ｂの外面に設ける、すなわち、水冷式とすることも可能
である。
て、冷却水の流通する冷却管を前記反応器５１ａ，５１
ｂの外面に設ける、すなわち、水冷式とすることも可能
である。
【００７３】前述した第五〜七番目の実施の形態では、
一体の反応器１１の選択酸化反応機能を直列に二分割し
た第一反応器５１ａおよび第二反応器５１ｂを用いた
が、直列や並列に三分割以上にわけるようにしてもよ
い。
一体の反応器１１の選択酸化反応機能を直列に二分割し
た第一反応器５１ａおよび第二反応器５１ｂを用いた
が、直列や並列に三分割以上にわけるようにしてもよ
い。
【００７４】
【発明の効果】本発明による一酸化炭素除去装置では、
一酸化炭素を酸化させる触媒が内部に設けられ、内部を
流通するガス中の一酸化炭素を酸化して除去する反応器
を備えてなる一酸化炭素除去装置において、前記反応器
の内部を流通する前記ガスを所定の温度範囲内に保持す
る温度保持手段を設けたことから、選択酸化機能を最も
効率よく発現できる最適温度領域に触媒の温度を保持す
ることができるので、ＣＯ酸化機能を常に最大限に発揮
することができる。このため、当該一酸化炭素除去装置
を固体高分子電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給
システムに適用すれば、当該燃料電池のアノード極の触
媒成分の活性化機能の低下を防止することができ、発電
特性の低下を抑制することができる。
一酸化炭素を酸化させる触媒が内部に設けられ、内部を
流通するガス中の一酸化炭素を酸化して除去する反応器
を備えてなる一酸化炭素除去装置において、前記反応器
の内部を流通する前記ガスを所定の温度範囲内に保持す
る温度保持手段を設けたことから、選択酸化機能を最も
効率よく発現できる最適温度領域に触媒の温度を保持す
ることができるので、ＣＯ酸化機能を常に最大限に発揮
することができる。このため、当該一酸化炭素除去装置
を固体高分子電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給
システムに適用すれば、当該燃料電池のアノード極の触
媒成分の活性化機能の低下を防止することができ、発電
特性の低下を抑制することができる。
【００７５】また、前記温度保持手段を前記反応器の内
部に配設して前記ガスを冷媒で冷却するようにすれば、
ガスを効率よく冷却することができる。
部に配設して前記ガスを冷媒で冷却するようにすれば、
ガスを効率よく冷却することができる。
【００７６】また、前記反応器を複数に分割し、前記温
度保持手段を当該反応器の間にそれぞれ配設して前記ガ
スを冷媒で冷却するようにすれば、温度保持手段の構成
を簡単にすることができる。
度保持手段を当該反応器の間にそれぞれ配設して前記ガ
スを冷媒で冷却するようにすれば、温度保持手段の構成
を簡単にすることができる。
【００７７】また、前記反応器を複数に分割し、前記温
度保持手段を当該反応器の外面にそれぞれ配設して前記
ガスを冷媒で冷却するようにすれば、上述と同様に温度
保持手段の構成を簡単にすることができる。
度保持手段を当該反応器の外面にそれぞれ配設して前記
ガスを冷媒で冷却するようにすれば、上述と同様に温度
保持手段の構成を簡単にすることができる。
【００７８】また、前記温度保持手段が前記反応器内を
流通した前記ガスの温度または一酸化炭素濃度に基づい
て前記冷媒の流量を調整する冷媒流量調整手段を備えて
いることから、選択酸化機能を最も効率よく発現できる
最適温度領域に選択酸化触媒の温度をさらに確実に保持
することができるので、前述した実施の形態の場合より
もＣＯ酸化機能をさらに確実に発揮することができる。
流通した前記ガスの温度または一酸化炭素濃度に基づい
て前記冷媒の流量を調整する冷媒流量調整手段を備えて
いることから、選択酸化機能を最も効率よく発現できる
最適温度領域に選択酸化触媒の温度をさらに確実に保持
することができるので、前述した実施の形態の場合より
もＣＯ酸化機能をさらに確実に発揮することができる。
【００７９】また、前記冷媒が燃料電池に供給する燃料
水素ガスまたは酸化剤ガスを加湿する加湿水であれば、
加湿水の加熱にかかるエネルギ量を少なくすることがで
きるので、熱エネルギの効率化を図ることができる。
水素ガスまたは酸化剤ガスを加湿する加湿水であれば、
加湿水の加熱にかかるエネルギ量を少なくすることがで
きるので、熱エネルギの効率化を図ることができる。
【００８０】また、前記冷媒が燃料電池を冷却する冷却
水であれば、燃料電池の冷却にかかる各種部材を温度保
持手段として利用することができるので、部材点数を少
なくすることができ、コストの上昇を抑えることができ
る。
水であれば、燃料電池の冷却にかかる各種部材を温度保
持手段として利用することができるので、部材点数を少
なくすることができ、コストの上昇を抑えることができ
る。
【００８１】また、前記冷媒が燃料電池に供給する酸化
剤ガスとして用いる空気であれば、酸化剤ガスの加熱に
かかるエネルギ量を少なくすることができるので、熱エ
ネルギの効率化を図ることができる。
剤ガスとして用いる空気であれば、酸化剤ガスの加熱に
かかるエネルギ量を少なくすることができるので、熱エ
ネルギの効率化を図ることができる。
【図１】本発明による一酸化炭素除去装置を固体高分子
電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システムに適
用した場合の第一番目の実施の形態の概略構成図であ
る。
電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システムに適
用した場合の第一番目の実施の形態の概略構成図であ
る。
【図２】本発明による一酸化炭素除去装置を固体高分子
電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システムに適
用した場合の第二番目の実施の形態の概略構成図であ
る。
電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システムに適
用した場合の第二番目の実施の形態の概略構成図であ
る。
【図３】本発明による一酸化炭素除去装置を固体高分子
電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システムに適
用した場合の第三番目の実施の形態の概略構成図であ
る。
電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システムに適
用した場合の第三番目の実施の形態の概略構成図であ
る。
【図４】本発明による一酸化炭素除去装置を固体高分子
電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システムに適
用した場合の第四番目の実施の形態の概略構成図であ
る。
電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システムに適
用した場合の第四番目の実施の形態の概略構成図であ
る。
【図５】本発明による一酸化炭素除去装置を固体高分子
電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システムに適
用した場合の第五番目の実施の形態の概略構成図であ
る。
電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システムに適
用した場合の第五番目の実施の形態の概略構成図であ
る。
【図６】本発明による一酸化炭素除去装置を固体高分子
電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システムに適
用した場合の第六番目の実施の形態の概略構成図であ
る。
電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システムに適
用した場合の第六番目の実施の形態の概略構成図であ
る。
【図７】本発明による一酸化炭素除去装置を固体高分子
電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システムに適
用した場合の第七番目の実施の形態の概略構成図であ
る。
電解質型燃料電池への燃料水素ガスの供給システムに適
用した場合の第七番目の実施の形態の概略構成図であ
る。
【図８】従来の一酸化炭素除去装置を固体高分子電解質
型燃料電池への燃料水素ガスの供給システムに適用した
場合の一例の概略構成図である。
型燃料電池への燃料水素ガスの供給システムに適用した
場合の一例の概略構成図である。
【図９】固体高分子電解質型燃料電池の発電原理の説明
図である。
図である。
【図１０】燃料水素ガス中のＣＯ濃度と発電特性との関
係（電流密度−単電池電圧特性）の一例を表すグラフで
ある。
係（電流密度−単電池電圧特性）の一例を表すグラフで
ある。
【図１１】Ｒｕ系選択酸化触媒における触媒温度と処理
後の改質ガスのＣＯ濃度との関係の一例を表すグラフで
ある。
後の改質ガスのＣＯ濃度との関係の一例を表すグラフで
ある。
【図１２】Ｐｔ系選択酸化触媒における触媒温度と処理
後の改質ガスのＣＯ濃度との関係の一例を表すグラフで
ある。
後の改質ガスのＣＯ濃度との関係の一例を表すグラフで
ある。
１ メタノール水 ２ 改質ガス ３ 空気（酸素） ４ 酸化剤ガス ５ 冷却水 ６ 冷却水 ７ 空気 １０，２０，３０，４０，５０，６０，７０ 一酸化炭
素除去装置 １１ 反応器 １２ 冷却管 １３ 冷却水タンク １４ 循環ポンプ １５ 放熱器 ３１，３２ バルブ ４１，４２ 流量調整弁 ４３ 温度センサ ４４ 制御装置 ５１ａ 第一反応器 ５１ｂ 第二反応器 ５２ ガス放熱器 ６１ 空気熱交換器 ６２ 空気コンプレッサ ７１ａ，７１ｂ 冷却フィン １０４，１０５ 加湿器 １０６ 冷却ライン １０６ａ 冷却水ポンプ １０７ 固体高分子電解質型燃料電池 １０７ａ アノード極 １０７ｂ カソード極
素除去装置 １１ 反応器 １２ 冷却管 １３ 冷却水タンク １４ 循環ポンプ １５ 放熱器 ３１，３２ バルブ ４１，４２ 流量調整弁 ４３ 温度センサ ４４ 制御装置 ５１ａ 第一反応器 ５１ｂ 第二反応器 ５２ ガス放熱器 ６１ 空気熱交換器 ６２ 空気コンプレッサ ７１ａ，７１ｂ 冷却フィン １０４，１０５ 加湿器 １０６ 冷却ライン １０６ａ 冷却水ポンプ １０７ 固体高分子電解質型燃料電池 １０７ａ アノード極 １０７ｂ カソード極
Claims (8)
- 【請求項１】 一酸化炭素を酸化させる触媒が内部に設
けられ、内部を流通するガス中の一酸化炭素を酸化して
除去する反応器を備えてなる一酸化炭素除去装置におい
て、前記反応器の内部を流通する前記ガスを所定の温度
範囲内に保持する温度保持手段を設けたことを特徴とす
る一酸化炭素除去装置。 - 【請求項２】 前記温度保持手段が前記反応器の内部に
配設されて前記ガスを冷媒で冷却することを特徴とする
請求項１に記載の一酸化炭素除去装置。 - 【請求項３】 前記反応器が複数に分割され、前記温度
保持手段が当該反応器の間にそれぞれ配設されて前記ガ
スを冷媒で冷却することを特徴とする請求項１に記載の
一酸化炭素除去装置。 - 【請求項４】 前記反応器が複数に分割され、前記温度
保持手段が当該反応器の外面にそれぞれ配設されて前記
ガスを冷媒で冷却することを特徴とする請求項１に記載
の一酸化炭素除去装置。 - 【請求項５】 前記温度保持手段が前記反応器内を流通
した前記ガスの温度または一酸化炭素濃度に基づいて前
記冷媒の流量を調整する冷媒流量調整手段を備えている
ことを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の一
酸化炭素除去装置。 - 【請求項６】 前記冷媒が燃料電池に供給する燃料水素
ガスまたは酸化剤ガスを加湿する加湿水であることを特
徴とする請求項２から５のいずれかに記載の一酸化炭素
除去装置。 - 【請求項７】 前記冷媒が燃料電池を冷却する冷却水で
あることを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載
の一酸化炭素除去装置。 - 【請求項８】 前記冷媒が燃料電池に供給する酸化剤ガ
スとして用いる空気であることを特徴とする請求項２か
ら５のいずれかに記載の一酸化炭素除去装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11241497A JP4015225B2 (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | 一酸化炭素除去装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11241497A JP4015225B2 (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | 一酸化炭素除去装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10302824A true JPH10302824A (ja) | 1998-11-13 |
| JP4015225B2 JP4015225B2 (ja) | 2007-11-28 |
Family
ID=14586054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11241497A Expired - Lifetime JP4015225B2 (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | 一酸化炭素除去装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4015225B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000004600A1 (de) * | 1998-07-18 | 2000-01-27 | Xcellsis Gmbh | Brennstoffzellensystem |
| JP2001313053A (ja) * | 2000-04-28 | 2001-11-09 | Daikin Ind Ltd | 燃料電池システム |
| JP2002289232A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-10-04 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池に供給される供給ガスの温度制御装置 |
| JP2004178900A (ja) * | 2002-11-26 | 2004-06-24 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2006302660A (ja) * | 2005-04-20 | 2006-11-02 | Daikin Ind Ltd | 固体酸化物型燃料電池発電装置 |
| JP2008037692A (ja) * | 2006-08-04 | 2008-02-21 | Toshiba Corp | 一酸化炭素低減装置、一酸化炭素低減方法、水素製造装置および燃料電池発電システム |
| JP2012014960A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Ｃｏ除去システム、及び、ｃｏ除去方法 |
| JP2013157313A (ja) * | 2003-04-04 | 2013-08-15 | Texaco Development Corp | 燃料処理装置用の冷却剤システム |
-
1997
- 1997-04-30 JP JP11241497A patent/JP4015225B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000004600A1 (de) * | 1998-07-18 | 2000-01-27 | Xcellsis Gmbh | Brennstoffzellensystem |
| US6620536B1 (en) | 1998-07-18 | 2003-09-16 | Ballard Power Systems Ag | Fuel cell system |
| JP2001313053A (ja) * | 2000-04-28 | 2001-11-09 | Daikin Ind Ltd | 燃料電池システム |
| JP2002289232A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-10-04 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池に供給される供給ガスの温度制御装置 |
| JP2004178900A (ja) * | 2002-11-26 | 2004-06-24 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2013157313A (ja) * | 2003-04-04 | 2013-08-15 | Texaco Development Corp | 燃料処理装置用の冷却剤システム |
| JP2006302660A (ja) * | 2005-04-20 | 2006-11-02 | Daikin Ind Ltd | 固体酸化物型燃料電池発電装置 |
| JP2008037692A (ja) * | 2006-08-04 | 2008-02-21 | Toshiba Corp | 一酸化炭素低減装置、一酸化炭素低減方法、水素製造装置および燃料電池発電システム |
| JP2012014960A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Ｃｏ除去システム、及び、ｃｏ除去方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4015225B2 (ja) | 2007-11-28 |
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