JP4228401B2

JP4228401B2 - 改質ガス中の一酸化炭素除去装置

Info

Publication number: JP4228401B2
Application number: JP06175297A
Authority: JP
Inventors: 秀明駒木
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1997-03-03
Filing date: 1997-03-03
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2017-03-03
Also published as: JPH10245573A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は固体高分子型燃料電池発電システムにおいて、改質器で改質されて得られた改質ガス中に含まれる一酸化炭素ＣＯを選択的に除去して燃料電池の燃料極へ供給するようにするため改質ガスの供給ラインの途中に設けて用いる一酸化炭素除去装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池のうち、固体高分子型燃料電池の場合、改質器で改質原料ガスとしてのメタノールを改質した後、改質ガス（燃料ガス）を燃料電池の燃料極へ供給するようにするが、改質ガスに一酸化炭素ＣＯが含まれていると、このＣＯによって燃料電池の電極が被毒して性能低下を来たすことから、改質ガスを燃料電池の燃料極へ供給する前に該改質ガス中のＣＯを選択的に除去する必要がある。
【０００３】
従来、かかる必要性を満足させるために改質ガス中のＣＯを除去するようにした一酸化炭素除去装置としては、図６（イ）（ロ）に示す如き長い円筒体１の内部に、該円筒体１の軸心方向と平行に延びる複数本の小径の管２を配設し、該各管２の内部にほぼ全長にわたって、ＣＯを選択的に酸化できる触媒としてロジウム（Ｒｈ）系又はルテニウム（Ｒｕ）系等の触媒３を充填して、各管２の外側を冷却媒体４を流す冷却室５とし、円筒体１の一端側に開口させた各管２の入口２ａより改質ガスＦＧとともに酸化空気又は酸素Ｏ₂を導入させると共に、円筒体１の他端より冷却室５に冷却媒体４を導入して上記各管２の入口２ａ側より取り出すようにし、改質ガスＦＧと酸化空気又は酸素Ｏ₂を各管２内の触媒３によりＣＯ＋1/2 Ｏ₂→ＣＯ₂の反応を行わせて、改質ガスＦＧ中のＣＯを選択的に除去するようにしたものがあり、又、図７に示す如く、多数のハニカム状の通路７を形成したセラミック製の触媒担持体６を、ケーシング８内に該ケーシング８の長手方向に通路７が平行となるように組み込み、該触媒担持体６の通路７に、ＣＯを選択的に酸化できる触媒３を、粉末状にして担持させ、ケーシング８の入口側から改質ガスＦＧとともに酸化空気又は酸素Ｏ₂を導入して、ＣＯ除去の反応を行わせ、ＣＯを除去した改質ガスを燃料電池の燃料極へ供給するようにしたもの、等がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図６に示す一酸化炭素除去装置の場合、円筒体１内に平行に配設した各管２の長さが長いため、改質ガスの流れ方向において触媒３の温度差が大きくなると共に、円筒体１の半径方向にも大きな温度差が生じ、特に、改質ガスの流れ方向に触媒温度差があると、各管２の入口２ａから導入された酸化空気又は酸素Ｏ₂がガスの流れ方向で一様に一酸化炭素と反応しないため、均一な反応温度とすることができない。ＣＯ除去率と反応温度の関係を示す図８のように、ＣＯを選択的に酸化できる触媒として、ロジウム（Ｒｈ）系触媒又はルテニウム（Ｒｕ）系触媒を充填して用いた場合のＣＯとＨ₂の除去率について見ると、Ｒｈ系触媒を用いた場合は、◇印の如く反応温度が高くなると、Ｈ₂の除去率は僅かに高くなって行く程度であるが、ＣＯの除去率は○印の如く、２００℃以上になると、低下して来るため、最適温度範囲が狭い問題があり、又、Ｒｕ系触媒を用いた場合は、反応温度が高くなっても、ＣＯ除去率は●印の如く低下しないが、◆印の如くＨ₂の除去率が１００℃を超えると急激に高くなって来てこの場合も、最適温度の範囲が狭い。水素を消費する副反応（Ｈ₂＋1/2 Ｏ₂→Ｈ₂Ｏ）が起きると、燃料電池の燃料極への燃料としてのＨ₂の量が少なくなるという問題があると共に、上記のように副反応が起るとそれだけ多くの酸素が使用されるために、酸化空気又は酸素Ｏ₂の導入量を多くしなければならず、通常は酸化空気中の酸素又は酸素を理論上必要な量の４倍程度入れなければならないとされ（酸化空気量論比４．０）、これに伴い供給機として圧縮機の能力を高めなければならない、という問題があり、更に、冷却は、管２の外側から行う構造であるため、管２の径が大きいと、該管２の中央と周囲で触媒温度に差が生じ、一方、管２の径が小さいと、ガスの流れの圧損が増大すると共に、触媒３を詰めにくくなり、更に又、平行に配設された各管２の圧損の違いから管２ごとの流量配分が異なる、等の問題がある。
【０００５】
又、図７に示す一酸化炭素除去装置の場合は、同じハニカム状の通路内では下流ほど反応温度が高くなるので、冷却に熱交換器を用いる場合はハニカム状通路と熱交換器とを交互に配置する構成とすることになり、構造が複雑になる、という問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、改質ガス中の一酸化炭素を選択的に除去する主反応が行われるときに水素消費反応が行われる副反応（Ｈ₂＋1/2 Ｏ₂→Ｈ₂Ｏ）が起りにくいようにして、水素の消費を少なくすると共に、酸化空気又は酸素の供給量を少なくして量論比を４．０以下にすることができるようにし、更に、触媒充填部を均一な反応温度とすることができるようにしようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、箱形ケーシングの内部に、触媒層と、該触媒層での反応温度を調整するための冷却層とを水平の隔壁を介し冷却層で触媒層を挟むように積層させてＣＯ除去部を構成し、且つ該ＣＯ除去部の触媒層の中央部分に、一酸化炭素を選択的に酸化させる触媒を、厚さを薄くして上記ケーシングの長手方向へ長くなるように充填して触媒充填部とし、該触媒充填部の片側となる上記ケーシングの幅方向一側を改質ガス及び酸化空気又は酸素の導入部とすると共に、触媒充填部の反対側となる上記ケーシングの幅方向他側を改質ガス及び酸化空気又は酸素の導出部として、上記導入部に流量調整用の多孔板を設け、改質ガス及び酸化空気又は酸素が導入部から上記多孔板を通って触媒充填部に入り、ケーシングの幅方向へ流れるようにし、更に上記ケーシングに、上記触媒層の改質ガス及び酸化空気又は酸素の導入部と導出部、冷却層の冷却媒体導入部と導出部を各々ケーシングの外部へ開口させてなる構成とする。
【０００８】
改質ガス及び酸化空気又は酸素が導入部をケーシングの長手方向へ流れてから直角方向に向きを変えて触媒充填部を通過するようにしてあるので、ガスの流れ方向で触媒は短かく、したがって、触媒の温度差は小さく、又、触媒充填部の両面が全面にわたり冷却されるので、均一冷却ができ、更に、触媒は薄くしてあることから、反応温度の均一化が図れる。これにより、酸化空気又は酸素の供給量を減少できて量論比を下げることができ、改質ガス中の水素の消費量が減少する。
【０００９】
又、ＣＯ除去部を、ケーシング内の幅方向に区画して複数構成し、各ＣＯ除去部の各改質ガス及び酸化空気又は酸素の導入部同士及び導出部同士をそれぞれ連通させ、且つ各冷却層の入口側同士及び出口側同士をそれぞれ連通させた構成とすると、効率よく一酸化炭素を除去できる。
【００１０】
更に、ＣＯ除去部の触媒充填部にケーシングの長手方向へ多数の小空間を区画形成するようにケーシングの長手方向と直交する方向へ延びる多数の仕切壁で触媒充填部を仕切るようにした構成とすると、触媒を小さいブロックとして詰めることができると共に、改質ガスの流れを均一化できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１（イ）（ロ）（ハ）は本発明の実施の一形態として、プレート型のＣＯ除去部１０ａと１０ｂを１つの箱形ケーシング１１の内部に左右別々に形成し、ケーシング１１の一端側から導入した改質ガスＦＧ及び酸化空気又は酸素Ｏ₂を同時に２つのＣＯ除去部１０ａと１０ｂに流して改質ガスＦＧ中の一酸化炭素ＣＯを除去するようにしたものについて示す。
【００１３】
詳述すると、箱形に形成したケーシング１１内の中央部に、中央仕切壁１２を設けて左右に仕切ると共に、該中央仕切壁１２を挟んで左右対称的に水平の隔壁１３を多段に配設して、１つ置きに内部に触媒を充填するためのプレート型の触媒層１４と該触媒層１４での反応温度を調整するために冷却媒体を流すようにするプレート型の冷却層１５を積層して形成するようにして触媒層１４が両面より冷却層１５で挟まれているようにし、且つ上記各触媒層１４と冷却層１５の各中央部分にのみ左右方向へ延びる仕切壁１６を所要間隔で配設して多数の小空間を形成させ、更に、該触媒層１４中央部の小空間形成部の片側をケーシング１１の長手方向に沿うガス導入部１７とし、又、反対側をガス導出部１８とし、同様に上記冷却層１５中央部の小空間形成部の片側を冷却媒体導入部１９とし、反対側を冷却媒体導出部２０とするようにして、ガスや冷却媒体の入口側となるケーシング１１の一端側では、各触媒層１４のガス導入部１７と各冷却層１５の冷却媒体導入部１９のみを残して閉塞板２１で閉塞すると共に、ケーシング１１の反対側では、各触媒層１４のガス導入部１７と各冷却層１５の冷却媒体導入部１９を除いて閉塞板２２で閉塞して、上記触媒層１４の隣接する仕切壁１６の間又は両端の仕切壁１６と閉塞板２１，２２との間で形成された各小空間には、一酸化炭素を選択的に酸化できる触媒２３を厚さを薄くして詰めて触媒充填部２４を形成することにより、左右別々のＣＯ除去部１０ａと１０ｂを構成するようにする。
【００１４】
２５は触媒充填部２４のガス導入部１７側に設けたガスの流量調整用の多孔板、２６は酸化空気又は酸素Ｏ₂を各小空間に均一に流すようにするために触媒層１４のガス導入部１７に設けた流量調整用の多孔板で、該多孔板２６とケーシング１１の内壁又は中央仕切壁１２との間に形成される流路２７に、ケーシング１１の外部から酸化空気又は酸素Ｏ₂を供給できるようにしてある。２８は２つのＣＯ除去部１０ａ，１０ｂの各触媒層１４のガス導入部１７へ改質ガスＦＧを導くようにするため、各触媒層１４に対応させてケーシング１１に設けた改質ガス入口、２９はケーシング１１の反対側に各触媒層１４に対応させて設けた改質ガス出口、３０は冷却媒体４を各冷却層１５へ導入するため、ケーシング１１の一端側に設けた冷却媒体入口、３１はケーシング１１の反対側に設けた冷却媒体出口である。
【００１５】
なお、冷却媒体４は図１（ハ）において、流れ方向を逆にして冷却媒体出口３１から導入して冷却媒体入口３０から排出するようにしてもよく、又、１つのケーシング１１の内部に中央の仕切壁１２にて左右に別々のＣＯ除去部１０ａ，１０ｂを構成した場合を示しているが、ケーシング１１内に１つのＣＯ除去部を構成したものでもよい。
【００１６】
したがって、改質ガスＦＧがケーシング１１の入口２８から導入されると、該改質ガスＦＧはケーシング１１内の各層の触媒層１４のガス導入部１７から流量調整用多孔板２５を通って触媒充填部２４へ入る。一方、酸化空気又は酸素Ｏ₂は、ケーシング１１の外部から流路２７へと導かれた後、該流路２７を仕切る流量調整用多孔板２６を通り、上記改質ガスＦＧとともに均一に触媒充填部２４へ入り、触媒２３の存在下で主反応（ＣＯ＋1/2 Ｏ₂→ＣＯ₂）が行われることになる。この間、冷却層１５には冷却媒体４が流されているので、上記発熱反応による一酸化炭素の除去時に冷却作用を行うことができる。
【００１７】
上記において、本発明では、上述したように、ケーシング１１の長手方向に長くなるように形成したプレート型触媒層１４の反応部となる幅方向中央部分に、触媒２３を充填して触媒充填部２４として、改質ガスＦＧと酸化空気又は酸素Ｏ₂がケーシング１１の長手方向と直交する方向へ流れて触媒充填部２４を通過するようにしてあり、又、上記触媒充填部２４は、多数の仕切壁１６で小さな区画に仕切られていて、触媒充填部２４の触媒２３は厚さが薄く且つガスの流れ方向に短かくなっており、しかもガスは触媒充填部２４を全域にわたって均一に流れ、更に、触媒充填部２４は両面から冷却層１５で挟まれていて、全面にわたって均一な冷却が行われるようになっているので、ガスの流れ方向や厚み方向での温度差は小さく、且つ冷却面積は円管の場合より大きくできるので触媒全体にわたり均一に冷却を行うことができる。これにより、触媒充填部２４での反応温度を均一化することができ、図８に示したＣＯの除去率が高く且つＨ₂の除去率が低い最適値の反応温度に保つことができ、ＣＯ＋1/2 Ｏ₂→ＣＯ₂の主反応のほかに起るＨ₂＋1/2 Ｏ₂→Ｈ₂ＯやＣＯ＋３Ｈ₂→ＣＨ₄＋Ｈ₂Ｏの如き副反応が少なくなり、これに伴い酸化空気又は酸素Ｏ₂の供給量を予め少なくすることが可能となり、従来、前記したように酸化空気量論比を４．０としていたものを、酸化空気量論比を４．０以下とすることができる。
【００１８】
すなわち、図２及び図３は酸化空気量論比と出口ＣＯ濃度との関係及び酸化空気量論比と水素濃度との関係を示すもので、酸化空気の量論比を多くすると、一酸化炭素除去装置出口のＣＯ濃度は、図２に△印で示す如く低くなるが、副反応が起きて図３に▽印で示す如く一酸化炭素除去装置出口の水素濃度も低くなるという関係にある。
【００１９】
本発明では、上述した如き構成としてあることから、酸化空気又は酸素Ｏ₂の供給量を減らすことができるので、図２における一酸化炭素除去装置出口のＣＯ濃度（△印）を図上左方へシフトさせて酸化空気量論比を４．０より少くしても十分なＣＯ除去効果が得られ、同時に、出口における水素濃度は図３に破線で示す一酸化炭素除去装置入口水素濃度ａとほとんど変らずに水素消費量を少なくすることができる。これに伴い燃料電池の効率を向上させることができる。
【００２０】
本発明の一酸化炭素除去装置は、たとえば、船舶推進用燃料電池発電装置に用いるようにする。
【００２１】
図４は、船舶推進用燃料電池として固体高分子型燃料電池による発電装置を示すもので、本発明の一酸化炭素除去装置Ｉは、改質器３２で改質され、ＣＯコンバータ３３を経由した改質ガス中のＣＯを除去するようＣＯコンバータ３３の下流側に設置して用いられる。
【００２２】
固体高分子電解質型燃料電池発電装置について説明すると、固体高分子電解質膜３４を酸素極（カソード）３５と燃料極（アノード）３６の両電極で両面から挟んでなるセルをセパレータを介して積層し且つ任意のセルに冷却部３７を有してスタックとしてなる固体高分子電解質型燃料電池ＦＣの外側に、改質器３２を設置し、燃料としてのメタノールをメタノールタンク３８からメタノールポンプ３９で加圧して蒸発器４０、予熱器４１を経て改質器３２の改質室に供給するようにし、該改質器３２で改質されたガス（燃料ガス）ＦＧを、上記予熱器４１、ＣＯコンバータ３３、熱交換器４２を通した後、本発明の一酸化炭素除去装置ＩでＣＯを除去した後、熱交換器４３を経て１００℃以下にし、更に、改質ガスリザーバ４４を通し、加湿器４５を経て燃料極３６に供給するようにし、且つ該燃料極３６から排出されたアノード排ガスＡＧを、気水分離器４６で水分を除去した後、アノード排ガスライン４７により改質器３２の燃焼室に供給し燃焼させるようにすると共に、アノード排ガスＡＧの一部を、アノード排ガスライン４７より分岐したバイパスライン４８によりバイパスさせて触媒燃焼器４９に導入するようにし、更に、上記アノード排ガスライン４７とバイパスライン４８に流量調節弁５０と５１を設け、改質器３２の燃焼室の温度を検出する温度計５２からの検出温度に応じてアノード排ガス流量を調節するよう流量調節弁５０，５１をコントロールする制御部５３を設けた構成としてある。又、上記触媒燃焼器４９には、改質器３２から排出された燃焼ガスを燃焼ガスラインを通して導入するようにすると共に、排ガスタービン５４で駆動させられる圧縮機５５で圧縮された空気の一部を導入して、ここでアノード排ガス中の未反応分を燃焼させるようにし、触媒燃焼器４９へ入るバイパスライン４８からのアノード排ガス量が少ないときは、メタノールタンク３８内からメタノールの一部をポンプ５６で加圧して触媒燃焼器４９へ導入して燃焼させるようにしてある。
【００２３】
５７は蒸気発生器、５８は蒸気ライン、５９は酸素極３５への酸化剤ガスＯＧとしての空気Ａの供給ライン、６０と６１は酸素極３５から排出されたカソード排ガスＣＧを改質器３２の燃焼室に供給するラインに設けた熱交換器と気水分離器である。
【００２４】
本発明の一酸化炭素除去装置Ｉを、かかる固体高分子型燃料電池発電装置に用いる場合、改質器３２及びＣＯコンバータ３３をともにプレート型として、本発明の一酸化炭素除去装置Ｉと組み合わせて積層することができる。
【００２５】
図５はその一例として、本発明の一酸化炭素除去装置Ｉを、ＣＯコンバータ３３と改質器３２の上に重ねた場合を示すもので、改質器３２は、中央部分の反応部に改質用触媒６２を充填したプレート型の改質室６３と燃焼用触媒６４を充填した燃焼室６５とを隔壁６６を介し積層して、改質室６３を燃焼室６５で挟むようにし、改質室６３には入口側から改質原料（メタノール）と水蒸気６７供給ラインより供給すると共に、燃焼室６５には入口側から燃焼ガス６８を供給ラインより供給して、燃焼室６５で燃焼させ、燃焼により生じた熱を隔壁６６を通して改質室６３で吸熱して改質反応を行わせ、改質ガスＦＧを改質室６３出口側の改質ガスライン６９に排出させ、燃焼室６５の出口側より燃焼排ガスを排出させるようにしてある。又、ＣＯコンバータ３３は、触媒７０を充填したプレート型の変成室７１を、隔壁７２を介してプレート型の冷却室７３で両面より挟むようにして積層し、改質器３２で改質された改質ガスＦＧをＣＯコンバータ３３の変成室７１で変成して排出するようにしてある。
【００２６】
上記３つの機器をプレート型にして積層し、改質器３２の出口側とＣＯコンバータ３３の入口側とを改質ガスライン６９で接続すると共に、各冷却室７３には冷却媒体供給ライン７４より冷却媒体を供給するようにし、該ＣＯコンバータ３３の変成室７１から排出された改質ガスを改質ガスライン６９にて本発明の一酸化炭素除去装置Ｉの触媒層１４へ導入させるようにする。
【００２７】
なお、図５は一例であり、改質器３２とＣＯコンバータ３３を入れ替える等、組み合わせ方は任意である。
【００２８】
このように、本発明の一酸化炭素除去装置Ｉをプレート型の改質器３２とプレート型のＣＯコンバータ３３と積層させて一体化させることにより、コンパクト化を図ることができ、発電装置のシステム構成を簡略化することができる。
【００２９】
なお、触媒充填部２４はハニカム状にして触媒２３を担持させるようにしてもよい。ハニカム状触媒の場合、振動等によっても触媒が動きにくいので、仕切壁１６はなくすこともできる。
【００３０】
【実施例】
本発明者が行った実験結果について説明する。
【００３１】
１０ＫＷ級メタノール改質ガス中一酸化炭素除去装置において、
改質ガス流量：０．４５８Ｋmol ／Ｈ（１０．２５Ｎｍ³／Ｈ）
触媒容積：４３０cm³
発熱量（量論比４）：８６８Ｋcal ／Ｈ
酸化空気量（量論比４）：１１．４Ｎｌ／min
の条件で図６に示す従来装置を円筒体１の径を１００mm、各管２の長さを１５００mmとして実施したとき、触媒温度差は、ガス流れ方向に約５０℃、半径方向に約５０℃で、冷却媒体を入れたところが多く冷却されている。
【００３２】
これに対し、本発明の場合は、触媒層１４及び冷却層１５を積層して収納したケーシング１１の幅を４５０mm、長さを６００mm、高さを１５mmとし、冷却媒体として水と空気を用いた場合の流量Ｑと温度上昇（入口、出口の温度差）ΔＴを求めたところ、
水冷却の場合：Ｑ＝１．４４ｌ／min ΔＴ＝１０℃（量論比４．０のとき）
空気冷却の場合：Ｑ＝９６０Ｎｌ／min ΔＴ＝６０℃（量論比４．０のとき）
であった。空気冷却の場合は、ΔＴが大きいので、このΔＴを下げるためには、酸化空気量論比を４．０以下に下げる必要がある。水冷却の場合はΔＴは１０℃であるから、図８においてＣＯの除去率が高く水素の除去率が低いところの最適温度に触媒反応温度を保つことができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の改質ガス中の一酸化炭素除去装置によれば、箱形ケーシングの内部に、触媒層と、該触媒層での反応温度を調整するための冷却層とを水平の隔壁を介し冷却層で触媒層を挟むように積層させてＣＯ除去部を構成し、且つ該ＣＯ除去部の触媒層の中央部分に、一酸化炭素を選択的に酸化させる触媒を、厚さを薄くして上記ケーシングの長手方向へ長くなるように充填して触媒充填部とし、該触媒充填部の片側となる上記ケーシングの幅方向一側を改質ガス及び酸化空気又は酸素の導入部とすると共に、触媒充填部の反対側となる上記ケーシングの幅方向他側を改質ガス及び酸化空気又は酸素の導出部として、上記導入部に流量調整用の多孔板を設け、改質ガス及び酸化空気又は酸素が導入部から上記多孔板を通って触媒充填部に入り、ケーシングの幅方向へ流れるようにし、更に上記ケーシングに、上記触媒層の改質ガス及び酸化空気又は酸素の導入部と導出部、冷却層の冷却媒体導入部と導出部を各々ケーシングの外部へ開口させてなる構成としてあるので、触媒の温度差が極めて少なく且つ触媒充填部は全体にわたって均一に冷却を行うことができて、反応温度の均一化を図ることができると共に、酸化空気又は酸素の供給量を少なくすることができて量論比を従来より下げることができ、これに伴い改質ガス中の水素の消費量をより少なくすることができて燃料電池の効率向上を図ることができ、又、温度分布の均一化が図れて反応の安定化が向上し、更に、酸化空気供給量の減少から圧縮機による供給動力を大幅に減少できる、等の優れた効果を奏し得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一酸化炭素除去装置の実施の一形態を示すもので、（イ）は切断側面図、（ロ）は（イ）のＸ−Ｘ矢視図、（ハ）は（イ）のＹ−Ｙ矢視図である。
【図２】酸化空気量論比と一酸化炭素除去装置出口ＣＯ濃度の関係を示す図である。
【図３】酸化空気量論比と一酸化炭素除去装置出口水素濃度の関係を示す図である。
【図４】固体高分子型燃料電池発電装置の一例を示すシステム系統構成図である。
【図５】本発明の一酸化炭素除去装置をプレート型の改質器、ＣＯコンバータと積層して一体とした場合を示す概略図である。
【図６】従来の一酸化炭素除去装置の一例を示すもので、（イ）は切断側面図、（ロ）は（イ）のＺ−Ｚ矢視図である。
【図７】従来の一酸化炭素除去装置の他の例を示す断面図である。
【図８】触媒の反応温度とＣＯ、Ｈ₂の除去率の関係を示す図である。
【符号の説明】
４冷却媒体
１０ａ，１０ｂＣＯ除去部
１１ケーシング
１２中央仕切壁
１３隔壁
１４触媒層
１５冷却層
１６仕切壁
１７ガス導入部
１８ガス導出部
１９冷却媒体導入部
２０冷却媒体導出部
２３触媒
２４触媒充填部
２５流量調整用の多孔板
２６流量調整用の多孔板
３２改質器
３３ＣＯコンバータ
６３改質室
６５燃焼室
７１変成室
ＦＧ改質ガス
Ｏ_２酸化空気又は酸素

Claims

箱形ケーシングの内部に、触媒層と、該触媒層での反応温度を調整するための冷却層とを水平の隔壁を介し冷却層で触媒層を挟むように積層させてＣＯ除去部を構成し、且つ該ＣＯ除去部の触媒層の中央部分に、一酸化炭素を選択的に酸化させる触媒を、厚さを薄くして上記ケーシングの長手方向へ長くなるように充填して触媒充填部とし、該触媒充填部の片側となる上記ケーシングの幅方向一側を改質ガス及び酸化空気又は酸素の導入部とすると共に、触媒充填部の反対側となる上記ケーシングの幅方向他側を改質ガス及び酸化空気又は酸素の導出部として、上記導入部に流量調整用の多孔板を設け、改質ガス及び酸化空気又は酸素が導入部から上記多孔板を通って触媒充填部に入り、ケーシングの幅方向へ流れるようにし、更に上記ケーシングに、上記触媒層の改質ガス及び酸化空気又は酸素の導入部と導出部、冷却層の冷却媒体導入部と導出部を各々ケーシングの外部へ開口させてなることを特徴とする改質ガス中の一酸化炭素除去装置。
ＣＯ除去部を、ケーシング内の幅方向に区画して複数構成し、各ＣＯ除去部の各改質ガス及び酸化空気又は酸素の導入部同士及び導出部同士をそれぞれ連通させ、且つ各冷却層の入口側同士及び出口側同士をそれぞれ連通させた請求項１記載の改質ガス中の一酸化炭素除去装置。
ＣＯ除去部の触媒充填部にケーシングの長手方向へ多数の小空間を区画形成するようにケーシングの長手方向と直交する方向へ延びる多数の仕切壁で触媒充填部を仕切るようにした請求項１又は２記載の改質ガス中の一酸化炭素除去装置。
ＣＯ除去部の触媒層を冷却層で挟むように積層させたものを複数の積層とした請求項１、２又は３記載の改質ガス中の一酸化炭素除去装置。