JPS61295205A - メタノ−ル改質用反応器 - Google Patents
メタノ−ル改質用反応器Info
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- JPS61295205A JPS61295205A JP60135014A JP13501485A JPS61295205A JP S61295205 A JPS61295205 A JP S61295205A JP 60135014 A JP60135014 A JP 60135014A JP 13501485 A JP13501485 A JP 13501485A JP S61295205 A JPS61295205 A JP S61295205A
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- H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
- H01M8/0631—Reactor construction specially adapted for combination reactor/fuel cell
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、メタノールをスチームとともに改質し、水素
を発生させるメタノール改質用反応器、詳しくは、燃料
電池発電用または一般産業用の水素供給源として、メタ
ノールとスチームとによる改質反応を効率よく促進させ
、しかも水素供給装置としてコンパクト化が可能で可搬
型に適したメタノール改質用反応器に関するものである
。
を発生させるメタノール改質用反応器、詳しくは、燃料
電池発電用または一般産業用の水素供給源として、メタ
ノールとスチームとによる改質反応を効率よく促進させ
、しかも水素供給装置としてコンパクト化が可能で可搬
型に適したメタノール改質用反応器に関するものである
。
従来、メタノール改質用反応器として、加熱源としてバ
ーナーを備えたバーナ一方式の反応器、改質用触媒層と
燃焼用触媒層とを有する触媒方式の反応器が知られてい
る。触媒方式の反応器としては、二重管構造で内側に改
質用触媒を、外側に燃焼用触媒を充填した構造のもの、
および改質用触媒と燃焼用触媒とを交互に平板状に配置
した構造のものが知られている。
ーナーを備えたバーナ一方式の反応器、改質用触媒層と
燃焼用触媒層とを有する触媒方式の反応器が知られてい
る。触媒方式の反応器としては、二重管構造で内側に改
質用触媒を、外側に燃焼用触媒を充填した構造のもの、
および改質用触媒と燃焼用触媒とを交互に平板状に配置
した構造のものが知られている。
しかしバーナ一方式の反応器は、加熱源としてバーナー
を有しているので、コンパクトな可搬型としては不適で
あり、また触媒方式の反応器は、使用触媒としてベレッ
ト状セラミック担体のものが主であるので、改質反応に
必要な熱を効率よく供給できないという問題点があった
。
を有しているので、コンパクトな可搬型としては不適で
あり、また触媒方式の反応器は、使用触媒としてベレッ
ト状セラミック担体のものが主であるので、改質反応に
必要な熱を効率よく供給できないという問題点があった
。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、改質反応に必
要な熱を効率よく供給することができ、かつコンパクト
で可搬型に適したメタノール改質用反応器の提供を目的
とするものである。
要な熱を効率よく供給することができ、かつコンパクト
で可搬型に適したメタノール改質用反応器の提供を目的
とするものである。
〔問題点を解決するだめの手段および作用〕第１の発明
のメタノール改質用反応器は、図面を参照して説明すれ
ば、メタノール改質用触媒層３と燃料ガス燃焼用触媒層
２とを交互に配置して、メタノールをスチームとともに
改質し水素を発生させるメタノール改質用反応器におい
て、燃料ガス燃焼用触媒層２を、三次元網目状金属を担
体とした燃焼用触媒を充填して形成したことを特徴とし
ている。
のメタノール改質用反応器は、図面を参照して説明すれ
ば、メタノール改質用触媒層３と燃料ガス燃焼用触媒層
２とを交互に配置して、メタノールをスチームとともに
改質し水素を発生させるメタノール改質用反応器におい
て、燃料ガス燃焼用触媒層２を、三次元網目状金属を担
体とした燃焼用触媒を充填して形成したことを特徴とし
ている。
また第２の発明のメタノール改質用反応器は、図面を参
照して説明すれば、メタノール改質用触媒層３と燃料ガ
ス燃焼用触媒層２とを交互に配置して、メタノールをス
チームとともに改質し水素を発生させるメタノール改質
用反応器において、メタノ−〜改質用触媒層１３および
燃料ガス燃焼用触媒層２を、三次元網目状金属を担体と
した触媒を充填して形成したことを特徴としている。
照して説明すれば、メタノール改質用触媒層３と燃料ガ
ス燃焼用触媒層２とを交互に配置して、メタノールをス
チームとともに改質し水素を発生させるメタノール改質
用反応器において、メタノ−〜改質用触媒層１３および
燃料ガス燃焼用触媒層２を、三次元網目状金属を担体と
した触媒を充填して形成したことを特徴としている。
本発明において、燃料ガス燃焼用触媒層２の入口部のみ
に触媒として白金を用いる場合があり、また燃料ガス燃
焼用触媒として、メタノール燃焼用触媒と水素燃焼用触
媒との二元系触媒を用いる場合があり、この場合、メタ
ノール燃焼用触媒として白金を、水素燃焼用触媒として
パラジウムを同一担体に担持するのが望ましい。
に触媒として白金を用いる場合があり、また燃料ガス燃
焼用触媒として、メタノール燃焼用触媒と水素燃焼用触
媒との二元系触媒を用いる場合があり、この場合、メタ
ノール燃焼用触媒として白金を、水素燃焼用触媒として
パラジウムを同一担体に担持するのが望ましい。
以下、本発明の詳細な説明する。第１図は本発明のメタ
ノール改質用反応器の一例を示している。
ノール改質用反応器の一例を示している。
反応器本体１内に燃料ガス燃焼用触媒層２とメタノール
改質用触媒層３とが隔壁４を介して交互に配置されてメ
タノール改質用反応器が構成される。
改質用触媒層３とが隔壁４を介して交互に配置されてメ
タノール改質用反応器が構成される。
燃焼用触媒層２は海綿状金属、ワイヤウールなどの三次
元網目状金属を担体とした燃焼用触媒が充填されて形成
され、燃焼反応室９と改質反応室ｌＯとを仕切る隔壁４
または本体１と密着している。
元網目状金属を担体とした燃焼用触媒が充填されて形成
され、燃焼反応室９と改質反応室ｌＯとを仕切る隔壁４
または本体１と密着している。
５は燃料ガスおよび酸素含有ガスが導入される燃料ガス
導管、６は改質原料（メタノールおよび水素）が導入さ
れる改質原料導管、７は燃焼排ガス管、８は改質ガス管
である。
導管、６は改質原料（メタノールおよび水素）が導入さ
れる改質原料導管、７は燃焼排ガス管、８は改質ガス管
である。
燃料ガス導管５から導入された燃料ガス、すなわち燃料
電池水素極からの廃ガス中の水素またはメタノールおよ
び燃料電池酸素極からの廃ガス中の酸素が反応して下記
のような発熱反応（燃焼）が起こり、伝熱壁としての隔
壁４を通じて改質反応室に熱の供給が行われる。
電池水素極からの廃ガス中の水素またはメタノールおよ
び燃料電池酸素極からの廃ガス中の酸素が反応して下記
のような発熱反応（燃焼）が起こり、伝熱壁としての隔
壁４を通じて改質反応室に熱の供給が行われる。
Ｈ２＋ １／２０２→Ｈ２０△Ｈ＝−６８，３１ａｄ／
ｍｏｌ （１）ＣＨ３０Ｈ＋３／２０□−２Ｈ２０＋Ｏ
○２△Ｈ＝−１７７７１ｃａｌ／ｍｏｌ （２）ここで
使用される触媒種としては、水素、メタノールの燃焼用
触媒として一般によく知られているＰｔ、 Ｐｄ％Ｒｕ
○２、Ｃｏ３Ｏ４、Ｎｉｐ、 ＭｎＯ２などならばいず
れでもよいが、メタノールの低温着火において有効なＰ
ｔ、比較的低コストで水素燃焼に有効なＰｄの二元系触
媒が望ましい。ただ二元系と言えども、触媒の担持形態
としては、担体としての三次元網目状金属全体にわたシ
、ＰｔおよびＰｄの二元系触媒から構成される必要はな
く、燃料ガスおよび酸素含有ガス入口部のみにｐｔが単
独で、あるいはＰｄとの二元系として担持しておれば良
い。その理由は、 （１） メタノールの低温着火性においてｐｔが優れ
ており、改質反応器の起動に際しての昇温が、メタノー
ルおよび空気の燃焼反応室への供給のみで可能となる。
ｍｏｌ （１）ＣＨ３０Ｈ＋３／２０□−２Ｈ２０＋Ｏ
○２△Ｈ＝−１７７７１ｃａｌ／ｍｏｌ （２）ここで
使用される触媒種としては、水素、メタノールの燃焼用
触媒として一般によく知られているＰｔ、 Ｐｄ％Ｒｕ
○２、Ｃｏ３Ｏ４、Ｎｉｐ、 ＭｎＯ２などならばいず
れでもよいが、メタノールの低温着火において有効なＰ
ｔ、比較的低コストで水素燃焼に有効なＰｄの二元系触
媒が望ましい。ただ二元系と言えども、触媒の担持形態
としては、担体としての三次元網目状金属全体にわたシ
、ＰｔおよびＰｄの二元系触媒から構成される必要はな
く、燃料ガスおよび酸素含有ガス入口部のみにｐｔが単
独で、あるいはＰｄとの二元系として担持しておれば良
い。その理由は、 （１） メタノールの低温着火性においてｐｔが優れ
ており、改質反応器の起動に際しての昇温が、メタノー
ルおよび空気の燃焼反応室への供給のみで可能となる。
（２）水素の燃焼用触媒としてｐｔも有効であるが、Ｐ
ｄＯ方がより有効であり、かつＰｔに比べてＰｄの価格
は１／２〜１／３であり、低コスト化につながる。
ｄＯ方がより有効であり、かつＰｔに比べてＰｄの価格
は１／２〜１／３であり、低コスト化につながる。
などの利点を有していることによる。
また燃焼用触媒の担体として、Ｎ１、Ｎ１−０ｒ。
Ｃｕなどからなる海綿状金属は一般に知られているが、
とくに三次元網目状金属に限定する理由として、 （１）水素あるいはメタノ−ｐの燃焼により得られる熱
を、より有効にメタノールの改質反応に利用することが
できる。すなわ、ち、触媒担体としての海綿状金属など
の三次元網目状金属が伝熱媒体として改質反応室との隔
壁に熱を伝える役目をなす。そのためにも触媒と隔壁と
がよシ密着していることが望ましく、ろう付などにより
隔壁と三次元網目状金属を密着させるとより有効となる
。
とくに三次元網目状金属に限定する理由として、 （１）水素あるいはメタノ−ｐの燃焼により得られる熱
を、より有効にメタノールの改質反応に利用することが
できる。すなわ、ち、触媒担体としての海綿状金属など
の三次元網目状金属が伝熱媒体として改質反応室との隔
壁に熱を伝える役目をなす。そのためにも触媒と隔壁と
がよシ密着していることが望ましく、ろう付などにより
隔壁と三次元網目状金属を密着させるとより有効となる
。
（２）燃焼室での燃焼反応が、通常のベレット触媒など
に比べてより均一に行われ、ホットスポットが形成され
ず、温度の均一化が可能となり、触媒の劣化防止につな
がる。
に比べてより均一に行われ、ホットスポットが形成され
ず、温度の均一化が可能となり、触媒の劣化防止につな
がる。
（３）また改質反応室においても温度の均一化が可能と
なり、改質反応を促進すると同時に、Ｃ０（−酸化炭素
）の生成が抑制される。
なり、改質反応を促進すると同時に、Ｃ０（−酸化炭素
）の生成が抑制される。
（４）改質反応器の振動に対しても、触媒が破壊される
ことなく、用途の拡大につながる。
ことなく、用途の拡大につながる。
などを挙げることができる。
一方、改質用触媒はメタノールとスチームによる改質反
応に有効なＣｕＯ，Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ｃｒ２ｏ３の
単独、あるいはこれらを組み合わせたベレット状触媒ま
たは海綿状金属などの三次元網目状金属への担持触媒が
充填され、還元した後メタノールとスチームの反応によ
り水素リッチなガスが生成される。
応に有効なＣｕＯ，Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ｃｒ２ｏ３の
単独、あるいはこれらを組み合わせたベレット状触媒ま
たは海綿状金属などの三次元網目状金属への担持触媒が
充填され、還元した後メタノールとスチームの反応によ
り水素リッチなガスが生成される。
メタノールを上記改質用触媒の存在下で、水蒸気ととも
に２００’Ｃ以上の温度で反応させると水素と炭酸ガス
を主成分とした燃料ガスが得られる。
に２００’Ｃ以上の温度で反応させると水素と炭酸ガス
を主成分とした燃料ガスが得られる。
この反応は（３）式のような吸熱反応として進む。
ＯＨ，ＯＨ＋Ｈ２０→ＣＯ２＋ ３Ｈ２ΔＨ＝＋１１．
８１ａｌ／ｍｏｌ （３）この反応は下記のメタノール
の分解反応（４）式と、それによって生成したＣｏの水
性ガスシフト反応（５）式の二段反応と考えられている
。
８１ａｌ／ｍｏｌ （３）この反応は下記のメタノール
の分解反応（４）式と、それによって生成したＣｏの水
性ガスシフト反応（５）式の二段反応と考えられている
。
０Ｈ３０Ｈ−＋ＣＯ＋２Ｈ２ΔＨ＝＋２１．６１ａ＋ｌ
／ｍｏｌ （４）００＋Ｈ２Ｏ−，００□＋Ｈ２，ｄ
＝−９，８騙／ｍｏｌ （５）ここでメタノールの分
解反応は吸熱、ＣＯのシフト反応は発熱であるため、メ
タノール分解反応の（４）式は高温はど有利であり、逆
に（５）式は高温はど不利となる。ところが燃料電池の
水素源としては、生成ガス中の水素濃度ができるだけ高
いことが望ましいのは言うまでもなく、また生成ガス中
のＣ０が燃料電池で使われている電極の被毒物質となる
ため、できる限り低減させることが望まれる。したがっ
て改質反応器の温度としては、原料ガス入口付近（分解
反応ゾーン）をできるだけ高く、生成ガス出口付近（シ
フト反応ゾーン）をできるだけ低くすることが望ましい
。
／ｍｏｌ （４）００＋Ｈ２Ｏ−，００□＋Ｈ２，ｄ
＝−９，８騙／ｍｏｌ （５）ここでメタノールの分
解反応は吸熱、ＣＯのシフト反応は発熱であるため、メ
タノール分解反応の（４）式は高温はど有利であり、逆
に（５）式は高温はど不利となる。ところが燃料電池の
水素源としては、生成ガス中の水素濃度ができるだけ高
いことが望ましいのは言うまでもなく、また生成ガス中
のＣ０が燃料電池で使われている電極の被毒物質となる
ため、できる限り低減させることが望まれる。したがっ
て改質反応器の温度としては、原料ガス入口付近（分解
反応ゾーン）をできるだけ高く、生成ガス出口付近（シ
フト反応ゾーン）をできるだけ低くすることが望ましい
。
上記の観点から、燃料ガス燃焼用触媒層２０入口部のみ
に、触媒として白金を用いることがあり、また第２図に
示すように、燃焼用触媒層２を燃焼反応室９の入口部の
み（燃焼反応室９の１／３〜ｌ／２）に設ける場合があ
る。１１は多孔支持体である。
に、触媒として白金を用いることがあり、また第２図に
示すように、燃焼用触媒層２を燃焼反応室９の入口部の
み（燃焼反応室９の１／３〜ｌ／２）に設ける場合があ
る。１１は多孔支持体である。
さらに改質用触媒層３および燃焼用触媒層２を、三次元
網目状金属を担体とした触媒を充填して形成することも
ある。この場合は、熱効率がさらによくなるという利点
がある。
網目状金属を担体とした触媒を充填して形成することも
ある。この場合は、熱効率がさらによくなるという利点
がある。
第３図は上記のように構成した本発明の改質用反応器１
２を燃料電池１３の水素供給装置として用いる場合を示
している。１４は純水供給ポンプ、１５はメタノ−ｐ供
給ポンプ、１６は原料気化器、１７は原料予熱器、１８
は空気供給プロワ、１９は冷却空気循環プロワ、２０は
混合器、２１は冷却部、２２は酸素極、２３は水素極で
ある。
２を燃料電池１３の水素供給装置として用いる場合を示
している。１４は純水供給ポンプ、１５はメタノ−ｐ供
給ポンプ、１６は原料気化器、１７は原料予熱器、１８
は空気供給プロワ、１９は冷却空気循環プロワ、２０は
混合器、２１は冷却部、２２は酸素極、２３は水素極で
ある。
起動時はメタノールをライン２４により混合器２０を介
して燃焼用触媒層２に送って燃焼し昇温させ、ついで燃
料電池１３の水′；Ｘ極２３からのオフガスをライン２
５により混合器２０を介して燃焼用触媒層２に切り換え
供給して、定常運転を行う。
して燃焼用触媒層２に送って燃焼し昇温させ、ついで燃
料電池１３の水′；Ｘ極２３からのオフガスをライン２
５により混合器２０を介して燃焼用触媒層２に切り換え
供給して、定常運転を行う。
つぎに本発明の実施例および本発明のメタノール改質用
反応器を用いて実験した結果について説明する。
反応器を用いて実験した結果について説明する。
実施例
メタノール改質用触媒としてＣｕＯ：８０モル％、ｚｎ
ｏ ： ｌ Ｑ モｌｋ％、Ａｌ２Ｏ３： １０モｔＬ
ｔ％の組成から成る粒径５朋ベレツト触媒１１を改質反
応室に充填した。一方、燃焼室には海綿状金属基材（住
友電工製セルメット）にＰｔを担持した燃焼用触媒を充
填し、改質反応室：３層、燃焼室：４層を交互に並べた
第１図のような積層型メタノール改質用反応器を構成し
た。
ｏ ： ｌ Ｑ モｌｋ％、Ａｌ２Ｏ３： １０モｔＬ
ｔ％の組成から成る粒径５朋ベレツト触媒１１を改質反
応室に充填した。一方、燃焼室には海綿状金属基材（住
友電工製セルメット）にＰｔを担持した燃焼用触媒を充
填し、改質反応室：３層、燃焼室：４層を交互に並べた
第１図のような積層型メタノール改質用反応器を構成し
た。
この改質用反応器を用い、スチームおよびメタノールに
よる改質反応を開始するに当り、改質反応室Ｋ Ｎ２：
１０ ｖｏ１％−Ｎ２： ９ Ｑ ｖｏ１％からなる
還元ガス気流中で室温から２５０ ’Ｃまで徐々に昇温
し還元した。次に改質器を室温（約２０°Ｃ）まで降温
した後、燃焼反応室側に充填触媒量ベースでＳＶ＝ ５
０，０００１／Ａになるように空気を流し、この空気気
流中にメ′タノールを供給し、燃焼用触媒層の昇温を確
認した。その後、メタノール濃度５ ｖｏ１％以下の範
囲で徐々にメタノール供給量を増やし、燃焼反応室温度
を約２５０°Ｃに設定した。同時にメタノールおよびス
チームの混合ガスを、Ｎ２０／ＣＨ３０Ｈの条件で、別
途設けた蒸発器経由で改質反応室に供給し、ガスフロマ
ドグラフィおよび湿式ガスメーターによりＮ２：約７３
％のＨ ２ リッチなガスが発生したのを確認した後、
燃焼反応室側０２濃度：１８ＶＯＩ％になるようにＮ２
−空気混合ガスにより調整し、燃料ガスをメタノールか
らＮ２ガヌに切り換えた。なおこのときＮ２は別途設け
たボンベから供給し、ＳＶ ＝ ５０．０００ １／Ｈ
に調整した。
よる改質反応を開始するに当り、改質反応室Ｋ Ｎ２：
１０ ｖｏ１％−Ｎ２： ９ Ｑ ｖｏ１％からなる
還元ガス気流中で室温から２５０ ’Ｃまで徐々に昇温
し還元した。次に改質器を室温（約２０°Ｃ）まで降温
した後、燃焼反応室側に充填触媒量ベースでＳＶ＝ ５
０，０００１／Ａになるように空気を流し、この空気気
流中にメ′タノールを供給し、燃焼用触媒層の昇温を確
認した。その後、メタノール濃度５ ｖｏ１％以下の範
囲で徐々にメタノール供給量を増やし、燃焼反応室温度
を約２５０°Ｃに設定した。同時にメタノールおよびス
チームの混合ガスを、Ｎ２０／ＣＨ３０Ｈの条件で、別
途設けた蒸発器経由で改質反応室に供給し、ガスフロマ
ドグラフィおよび湿式ガスメーターによりＮ２：約７３
％のＨ ２ リッチなガスが発生したのを確認した後、
燃焼反応室側０２濃度：１８ＶＯＩ％になるようにＮ２
−空気混合ガスにより調整し、燃料ガスをメタノールか
らＮ２ガヌに切り換えた。なおこのときＮ２は別途設け
たボンベから供給し、ＳＶ ＝ ５０．０００ １／Ｈ
に調整した。
さらにボンベからの水素ガス供給量により、改質反応器
の改質反応室出口温度が２００〜２２０’Ｃになるよう
に設定し、ガスフロマドグラフィにより生成ガス組成を
、湿式ガスメーターで生成ガヌ量を測定し、メタノール
転化率ならびに生成ガス中ＣＯ濃度を求め、以下のよう
な結果を得た。なおこのとき同時に燃焼反応室入口部、
出口部温度ならびに改質反応室入口部、出口部温度を測
定した。
の改質反応室出口温度が２００〜２２０’Ｃになるよう
に設定し、ガスフロマドグラフィにより生成ガス組成を
、湿式ガスメーターで生成ガヌ量を測定し、メタノール
転化率ならびに生成ガス中ＣＯ濃度を求め、以下のよう
な結果を得た。なおこのとき同時に燃焼反応室入口部、
出口部温度ならびに改質反応室入口部、出口部温度を測
定した。
１回目 ２回目
改質反応室入口温度（’Ｃ） ２６０ ２７０
改質反応室出ロ温度（°Ｃ） ２０５ ２１５
燃焼反応室入口温度（’Ｃ） ８６０ ８８０燃
焼反応室出口温度（’Ｃ） ２１０ ２２０メ
タノール転化率 （％） １００ １００生成ガ
ス中Ｃ○濃度（％） ０．５ ０．９ト反応から
求めた平衡計算値にほぼ近い値である。
改質反応室出ロ温度（°Ｃ） ２０５ ２１５
燃焼反応室入口温度（’Ｃ） ８６０ ８８０燃
焼反応室出口温度（’Ｃ） ２１０ ２２０メ
タノール転化率 （％） １００ １００生成ガ
ス中Ｃ○濃度（％） ０．５ ０．９ト反応から
求めた平衡計算値にほぼ近い値である。
本発明のメタノール改質用反応器は上記のように、燃焼
用触媒、または燃焼用触媒と改質用触媒を熱伝導性に富
んだ海綿状金属、ワイヤウールなどの三次元網目状金属
を基材とした触媒を用いることにより、メタノール分解
ゾーンに燃焼熱を集中的に供給し、高温度を維持するこ
とにより、メタノールの分解反応を促進させることがで
きる。
用触媒、または燃焼用触媒と改質用触媒を熱伝導性に富
んだ海綿状金属、ワイヤウールなどの三次元網目状金属
を基材とした触媒を用いることにより、メタノール分解
ゾーンに燃焼熱を集中的に供給し、高温度を維持するこ
とにより、メタノールの分解反応を促進させることがで
きる。
一方、反応器下流部（生成ガス出口付近）では、燃料ガ
スの燃焼に伴う熱量の大部分がメタノールの分解に必要
な熱として消費されるため、比較的低い温度（約２００
°Ｃ）に設定され、Ｃ○のシフト反応（５）式を促進さ
せることにより、生成ガス中のＣＯ濃度を（５）式の平
衡値まで下げることが可能となる。
スの燃焼に伴う熱量の大部分がメタノールの分解に必要
な熱として消費されるため、比較的低い温度（約２００
°Ｃ）に設定され、Ｃ○のシフト反応（５）式を促進さ
せることにより、生成ガス中のＣＯ濃度を（５）式の平
衡値まで下げることが可能となる。
なお改質反応室での入口部と出口部との温度差を、原料
供給量などの条件によっても異なるが、１００°Ｃ前後
とることが可能であり、さらに反応器入口部での燃焼反
応室側と改質反応室側の温度差として、１５０°Ｃ前後
が反応器出口側では数°Ｃ以内に納まることからも、改
質反応器の熱伝達が優れていると言える。これらの本発
明の特徴を要約すると以下のようになる。
供給量などの条件によっても異なるが、１００°Ｃ前後
とることが可能であり、さらに反応器入口部での燃焼反
応室側と改質反応室側の温度差として、１５０°Ｃ前後
が反応器出口側では数°Ｃ以内に納まることからも、改
質反応器の熱伝達が優れていると言える。これらの本発
明の特徴を要約すると以下のようになる。
（１）分解ゾーンを高温度に維持することが可能となり
、メタノール転化率の大幅な向上が可能となる。
、メタノール転化率の大幅な向上が可能となる。
（２） ００シフト反応ゾーンを低温にすることによ
り、シフト反応のほぼ平衡値まで到達し、生成ガス中の
ＣＯ濃度の低減が可能となる。
り、シフト反応のほぼ平衡値まで到達し、生成ガス中の
ＣＯ濃度の低減が可能となる。
（３）燃焼に伴う生成熱が効率良く改質反応に利用され
、発電システムとしての熱効率が向上する。
、発電システムとしての熱効率が向上する。
（４）改質器のコンパクト化が可能となり、可搬性の向
上、低コスト化につながる。
上、低コスト化につながる。
また本発明のもう一つの特徴として、Ｐｔ−Ｐｄから構
成される二元系触媒を採用する場合には、メタノール改
質用反応器さらには、燃料電池の起動時間を大幅に短縮
し、燃料電池発電システムの簡略化を可能とすることが
できる。すなわち従来方式の改質用反応器および燃料電
池は、起動に際して、別途起動用バーナーを設け、メタ
ノールの燃焼ガスにより昇温する方式である。ところが
本発明の反応器でＰｔ−Ｐｄからなる二元系触媒を用い
る場合には、起動時に改質用反応器の燃焼反応室側にメ
タノール蒸気を含む空気を供給するだけで、燃焼用触媒
による酸化反応が起こり、改質用反応器の昇温か容易と
なり、さらには、改質用反応器で生成した燃焼ガスを燃
料電池に供給することにより、燃料電池の昇温か可能と
なる。すなわち特別の起動用バーナーを必要とせず容易
に起動が可能となる。ただそのためには、燃焼用触媒と
して、Ｈβ安定燃焼と同時に、常温でしかも希薄なメタ
ノールを含む空気でも着火する触媒が必要であり、ｐｔ
触謀がとくに有効である。ただＰｔは高価であり、また
Ｈ２燃焼としてはむしろＰｄが有効であることから、Ｐ
ｔ−Ｐｄの二元系触媒の採用が有利である。すなわち海
綿状金属基材の一部にｐｔを担持し、残部をＰｄとする
ことにより、起動に際してのメタノールの常温での着火
と、Ｈ２の燃焼の両性質を備えた比較的低コストの触媒
を得ることができる。ただしここでＰｄ触媒は、ある程
度昇温するとメタノールの燃焼として有効に働くため、
ｐｔ触謀愈としては、改質用反応器の入口で起動時のメ
タノール着火源になりさえすれば良く、はんの少量で良
い。
成される二元系触媒を採用する場合には、メタノール改
質用反応器さらには、燃料電池の起動時間を大幅に短縮
し、燃料電池発電システムの簡略化を可能とすることが
できる。すなわち従来方式の改質用反応器および燃料電
池は、起動に際して、別途起動用バーナーを設け、メタ
ノールの燃焼ガスにより昇温する方式である。ところが
本発明の反応器でＰｔ−Ｐｄからなる二元系触媒を用い
る場合には、起動時に改質用反応器の燃焼反応室側にメ
タノール蒸気を含む空気を供給するだけで、燃焼用触媒
による酸化反応が起こり、改質用反応器の昇温か容易と
なり、さらには、改質用反応器で生成した燃焼ガスを燃
料電池に供給することにより、燃料電池の昇温か可能と
なる。すなわち特別の起動用バーナーを必要とせず容易
に起動が可能となる。ただそのためには、燃焼用触媒と
して、Ｈβ安定燃焼と同時に、常温でしかも希薄なメタ
ノールを含む空気でも着火する触媒が必要であり、ｐｔ
触謀がとくに有効である。ただＰｔは高価であり、また
Ｈ２燃焼としてはむしろＰｄが有効であることから、Ｐ
ｔ−Ｐｄの二元系触媒の採用が有利である。すなわち海
綿状金属基材の一部にｐｔを担持し、残部をＰｄとする
ことにより、起動に際してのメタノールの常温での着火
と、Ｈ２の燃焼の両性質を備えた比較的低コストの触媒
を得ることができる。ただしここでＰｄ触媒は、ある程
度昇温するとメタノールの燃焼として有効に働くため、
ｐｔ触謀愈としては、改質用反応器の入口で起動時のメ
タノール着火源になりさえすれば良く、はんの少量で良
い。
第１図は本発明のメタノール改質用反応器の一例を示す
説明図、第２図は本発明の反応器の他の例を示す説明図
、第３図は本発明の反応器を燃料電池の水素供給装置と
して用いる場合のフローシートである。 ｌ・・・反応器本体、２・・・燃料ガス燃焼用触媒層、
３・・・メタノール改質用触媒層、４・・・隔壁、５・
・・燃料ガス導管、６・・・改質原料導管、７・・・燃
焼排ガス管、８・・・改質ガス管、９・・・燃焼反応室
、１０・・・改質反応室、１１・・・多孔支持体、１２
・・・改質用反応器、１３・・・燃料電池、１４・・・
純水供給ポンプ、１５・・・メタノール供給ポンプ、１
６・・・原料気化器、１７・・・原料予熱器、１８・・
・空気供給プロワ、１９・・・冷却空気循環プロワ、２
０・・・混合器、２１・・・冷却部、２２・・・酸素極
、２３・・・水素極、２４・・・ライン、２５・・・ラ
イン
説明図、第２図は本発明の反応器の他の例を示す説明図
、第３図は本発明の反応器を燃料電池の水素供給装置と
して用いる場合のフローシートである。 ｌ・・・反応器本体、２・・・燃料ガス燃焼用触媒層、
３・・・メタノール改質用触媒層、４・・・隔壁、５・
・・燃料ガス導管、６・・・改質原料導管、７・・・燃
焼排ガス管、８・・・改質ガス管、９・・・燃焼反応室
、１０・・・改質反応室、１１・・・多孔支持体、１２
・・・改質用反応器、１３・・・燃料電池、１４・・・
純水供給ポンプ、１５・・・メタノール供給ポンプ、１
６・・・原料気化器、１７・・・原料予熱器、１８・・
・空気供給プロワ、１９・・・冷却空気循環プロワ、２
０・・・混合器、２１・・・冷却部、２２・・・酸素極
、２３・・・水素極、２４・・・ライン、２５・・・ラ
イン
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ メタノール改質用触媒層と燃料ガス燃焼用触媒層と
を交互に配置して、メタノールをスチームとともに改質
し水素を発生させるメタノール改質用反応器において、
燃料ガス燃焼用触媒層を、三次元網目状金属を担体とし
た燃焼用触媒を充填して形成したことを特徴とするメタ
ノール改質用反応器。 ２ メタノール改質用触媒層と燃料ガス燃焼用触媒層と
を交互に配置して、メタノールをスチームとともに改質
し水素を発生させるメタノール改質用反応器において、
メタノール改質用触媒層および燃料ガス燃焼用触媒層を
、三次元網目状金属を担体とした触媒を充填して形成し
たことを特徴とするメタノール改質用反応器。 ３ 燃料ガス燃焼用触媒層の入口部のみに、触媒として
白金を用いる特許請求の範囲第１項または第２項記載の
メタノール改質用反応器。 ４ 燃料ガス燃焼用触媒として、メタノール燃焼用触媒
と水素燃焼用触媒との二元系触媒を用いる特許請求の範
囲第１項または第２項記載のメタノール改質用反応器。 ５ メタノール燃焼用触媒として白金を、水素燃焼用触
媒としてパラジウムを同一担体に担持した特許請求の範
囲第４項記載のメタノール改質用反応器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60135014A JPS61295205A (ja) | 1985-06-20 | 1985-06-20 | メタノ−ル改質用反応器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60135014A JPS61295205A (ja) | 1985-06-20 | 1985-06-20 | メタノ−ル改質用反応器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61295205A true JPS61295205A (ja) | 1986-12-26 |
| JPH0450244B2 JPH0450244B2 (ja) | 1992-08-13 |
Family
ID=15141912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60135014A Granted JPS61295205A (ja) | 1985-06-20 | 1985-06-20 | メタノ−ル改質用反応器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61295205A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01292757A (ja) * | 1988-05-18 | 1989-11-27 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池発電システム |
| EP0911897A1 (de) * | 1997-10-20 | 1999-04-28 | dbb fuel cell engines GmbH | Anlage zur Wasserdampfreformierung eines Kohlenwasserstoffs,insbesondere von Methanol, und zur Kohlenmonoxid-Reduktion, und Betriebsverfahren hierfür |
| JP2004502623A (ja) * | 2000-06-29 | 2004-01-29 | エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー | 熱交換膜反応装置による発電 |
| JP2005206398A (ja) * | 2004-01-21 | 2005-08-04 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 改質器及びその運転方法 |
-
1985
- 1985-06-20 JP JP60135014A patent/JPS61295205A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01292757A (ja) * | 1988-05-18 | 1989-11-27 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池発電システム |
| EP0911897A1 (de) * | 1997-10-20 | 1999-04-28 | dbb fuel cell engines GmbH | Anlage zur Wasserdampfreformierung eines Kohlenwasserstoffs,insbesondere von Methanol, und zur Kohlenmonoxid-Reduktion, und Betriebsverfahren hierfür |
| JP2004502623A (ja) * | 2000-06-29 | 2004-01-29 | エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー | 熱交換膜反応装置による発電 |
| JP2005206398A (ja) * | 2004-01-21 | 2005-08-04 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 改質器及びその運転方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0450244B2 (ja) | 1992-08-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |