JP4784047B2 - Fuel cell system - Google Patents
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Description
本発明は、供給された燃料および改質水を内部に充填された改質触媒によって改質することにより水素を含む改質ガスを生成して燃料電池に導出する改質部を備えた燃料電池システムに関し、特に、運転中に被毒されたシフト触媒を再生する機能を有する燃料電池システムに関する。 The present invention provides a fuel cell including a reforming unit that generates reformed gas containing hydrogen by reforming the supplied fuel and reformed water with a reforming catalyst filled therein and leads the reformed gas to the fuel cell. More particularly, the present invention relates to a fuel cell system having a function of regenerating a shift catalyst poisoned during operation.
燃料電池システムとしては、供給された燃料を内部に充填された改質触媒によって改質することにより水素を含む改質ガスを生成して導出する改質部と、該改質部から導出された改質ガス中の一酸化炭素濃度を内部に充填されたシフト触媒によって低減して導出する一酸化炭素シフト反応部とを備えたものが知られている。 The fuel cell system includes a reforming unit that generates and derives a reformed gas containing hydrogen by reforming the supplied fuel with a reforming catalyst filled therein, and the reforming unit derived from the reforming unit. A device having a carbon monoxide shift reaction part that reduces and derives the carbon monoxide concentration in the reformed gas by a shift catalyst filled therein is known.
改質部に供給される燃料としては、天然ガスを主成分とした都市ガス、LPG、ナフサ、灯油などが用いられるが、都市ガスまたはLPGには付臭剤として硫黄化合物が数ppm含まれ、灯油には不純物として硫黄化合物が数十ppm含まれている。燃料電池システムの燃料供給手段には、硫黄化合物によって改質触媒、シフト触媒などの触媒が被毒されるのを防止するため燃料中の硫黄化合物を取り除く脱硫器が設けられている。しかし、脱硫器は完全に硫黄化合物を除去できないので、硫黄化合物が僅かながら触媒に流入し続ける。その結果、徐々に触媒が硫黄化合物によって被毒され、やがて必要な触媒機能を満たさなくなり、改質触媒および改質部を交換する手間が生じていた。また、改質部と同様に、一酸化炭素シフト反応部においてもシフト触媒が硫黄被毒されシフト触媒および一酸化炭素シフト反応部を交換する手間が生じていた。 As the fuel supplied to the reforming section, city gas mainly composed of natural gas, LPG, naphtha, kerosene, etc. are used. City gas or LPG contains several ppm of sulfur compounds as odorants, Kerosene contains several tens of ppm of sulfur compounds as impurities. The fuel supply means of the fuel cell system is provided with a desulfurizer for removing sulfur compounds in the fuel in order to prevent the sulfur compounds from poisoning catalysts such as reforming catalysts and shift catalysts. However, since the desulfurizer cannot completely remove the sulfur compound, the sulfur compound continues to slightly flow into the catalyst. As a result, the catalyst was gradually poisoned by the sulfur compound, eventually failing to satisfy the necessary catalytic function, and labor for replacing the reforming catalyst and the reforming unit was generated. Further, like the reforming unit, the shift catalyst is poisoned with sulfur in the carbon monoxide shift reaction unit, and it takes time to replace the shift catalyst and the carbon monoxide shift reaction unit.
この問題を解決する触媒性能を回復する手段を備えたものとして、特許文献1に記載の燃料改質装置がある。この燃料改質装置においては、特許文献1に示されているように、改質部1に不活性ガスまたは水蒸気ガスを供給する回復用ガス供給部4を具備し、回復用ガス供給部4から改質部1へ不活性ガスまたは水蒸気ガスを供給するとともに、加熱治具2で改質部1を加熱(例えば500〜800℃程度)することで、改質触媒の触媒活性を回復している。
There is a fuel reformer described in
また、特許文献2に記載の改質触媒装置がある。この改質触媒装置においては、特許文献2の図1に示されているように、燃料と空気とを改質触媒層2に供給するとともに、改質触媒の温度を500℃以上800℃以下の範囲にし、改質触媒の性能を回復させている。燃料および空気は燃料導入手段4および空気導入手段5によってそれぞれ改質触媒層2に供給されている。 Further, there is a reforming catalyst device described in Patent Document 2. In this reforming catalyst device, as shown in FIG. 1 of Patent Document 2, fuel and air are supplied to the reforming catalyst layer 2 and the temperature of the reforming catalyst is 500 ° C. or higher and 800 ° C. or lower. The performance of the reforming catalyst is restored. Fuel and air are supplied to the reforming catalyst layer 2 by the fuel introduction means 4 and the air introduction means 5, respectively.
さらに、特許文献3に記載の改質触媒の生成方法がある。特許文献3には、燃料、空気、蒸気の供給比を調整したり、触媒温度を上昇させたりして触媒を再生する方法が記載されている。 Furthermore, there is a method for producing a reforming catalyst described in Patent Document 3. Patent Document 3 describes a method of regenerating a catalyst by adjusting a supply ratio of fuel, air, and steam, or increasing a catalyst temperature.
また、特許文献4に記載の変成触媒体劣化判定装置、及び水素生成装置がある。この装置においては、LPGを改質する改質器のシフト部(触媒としてCu−Zn触媒、Fe−Cr触媒、貴金属系の触媒などがある。)の温度を、触媒劣化時に上昇させている。すなわち、触媒の温度を制御することによって触媒上での反応性を向上させている。この温度制御は、冷却ファンおよび電気ヒータによって行われている。
上述した特許文献1に記載の燃料改質装置においては、回復用ガス供給部4を設けているため、装置が複雑化・高コスト化するという問題があった。また、特許文献2に記載の改質触媒装置においては、改質触媒が何によって劣化しているかが不明である。また、改質触媒に空気を吹き込むと、ヒートスポットが発生しかえって触媒が劣化するおそれがあった。さらに、空気導入手段5を設けているため、装置が複雑化・高コスト化するという問題があった。また、特許文献3においては、硫黄被毒された触媒を解決する方法について十分に開示されていない。また、特許文献4に記載の装置においては、触媒の温度を所定の温度範囲に制御しているが、その制御性が悪いという問題があり、また、特許文献4においては、硫黄被毒された触媒を解決する方法について記載はされていない。
In the fuel reforming apparatus described in
本発明は、上述した各問題を解消するためになされたもので、簡単な構成かつ制御性よく硫黄被毒されたシフト触媒を再生することができる燃料電池システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of regenerating a sulfur-poisoned shift catalyst with a simple configuration and good controllability.
上記の課題を解決するため、請求項1に係る発明の構成上の特徴は、供給された燃料を内部に充填された改質触媒によって改質することにより水素を含む改質ガスを生成して導出する改質部と、この改質部から導出された改質ガス中の一酸化炭素濃度を内部に充填されたシフト触媒によって低減して導出する一酸化炭素シフト反応部とを備えた燃料電池システムにおいて、一酸化炭素シフト反応部に設けられて改質ガスとの間で熱交換する熱交換手段をさらに備え、硫黄被毒されたシフト触媒を改質部内に生成される改質ガスを用いて再生するため、熱交換手段によってシフト触媒の温度を触媒再生温度に調整することで、硫黄被毒されたシフト触媒を、同シフト触媒と硫黄の化合物から硫黄を除去できる触媒再生温度まで少なくとも昇温することである。
In order to solve the above problems, the structural feature of the invention according to
また、請求項2に係る発明の構成上の特徴は、請求項1において、触媒再生温度は、通常運転温度よりも高い温度であることである。
Further, the structural feature of the invention according to claim 2 is that, in
また、請求項3に係る発明の構成上の特徴は、請求項1または請求項2において、熱交換手段は、一酸化炭素シフト反応部から導出される改質ガスおよび酸化剤ガスを導入して内蔵の燃焼触媒によって燃焼する燃焼器からその燃焼ガスが供給され、その燃焼ガスと改質ガスとの間で熱交換させるものであることである。
Further, the structural feature of the invention according to claim 3 is that in
また、請求項4に係る発明の構成上の特徴は、請求項3において、酸化剤ガスの投入量を調整することにより、シフト触媒を触媒再生温度まで昇温することである。
The structural feature of the invention according to claim 4 is that in claim 3 , the shift catalyst is heated to the catalyst regeneration temperature by adjusting the amount of the oxidant gas input.
また、請求項5に係る発明の構成上の特徴は、請求項1乃至請求項3の何れか一項において、改質水を改質部に供給する改質水供給手段をさらに備え、この改質水供給手段は、シフト触媒を再生する際に通常運転中の供給量より多い量の改質水を供給することにより、シフト触媒を触媒再生温度まで昇温することである。
A structural feature of the invention according to claim 5 is that in any one of
上記のように構成した請求項1に係る発明においては、燃料電池システムの起動時に、硫黄被毒されたシフト触媒を改質部内に生成される改質ガスを用いて再生するため、硫黄被毒されたシフト触媒を、同シフト触媒と硫黄の化合物から硫黄を除去できる触媒再生温度まで少なくとも昇温する。これにより、反応平衡を利用して発熱反応であるシフト触媒の被毒の逆向きの化学反応を促進させることにより、シフト触媒に化合した物質または吸着された物質を触媒から容易に離脱させる(除去する)ことができる。したがって、別の装置を設けることなくシフト触媒を再生することにより装置の複雑化・高コスト化を抑制することができる。
さらに、一酸化炭素シフト反応部に設けられて改質ガスとの間で熱交換する熱交換手段をさらに備え、この熱交換手段によってシフト触媒の温度を触媒再生温度に調整することにより、通常運転時には高温である改質ガスをシフト反応温度まで低下させる熱交換手段を使用して触媒再生することにより、ファンや電気ヒータを作動させる電気エネルギーを使用しなくて済むので、燃料電池システム全体としてエネルギー効率よく触媒再生することができる。
In the invention according to
Furthermore, a heat exchanging means provided in the carbon monoxide shift reaction section for exchanging heat with the reformed gas is further provided. By adjusting the temperature of the shift catalyst to the catalyst regeneration temperature by the heat exchanging means, the normal operation is performed. Sometimes, by regenerating the catalyst using heat exchange means that lowers the reformed gas at a high temperature to the shift reaction temperature, it is not necessary to use electric energy to operate the fan and the electric heater. The catalyst can be efficiently regenerated.
上記のように構成した請求項2に係る発明においては、請求項1の燃料電池システムにおいて、触媒再生温度は、通常運転温度よりも高い温度であるので、確実に触媒を再生することができる。
In the invention according to claim 2 configured as described above, in the fuel cell system according to
上記のように構成した請求項3に係る発明においては、請求項1または請求項2の燃料電池システムにおいて、熱交換手段は、一酸化炭素シフト反応部から導出される改質ガスおよび酸化剤ガスを導入して内蔵の燃焼触媒によって燃焼する燃焼器からその燃焼ガスが供給され、その燃焼ガスと改質ガスとの間で熱交換させるものであるので、起動時に燃料電池に供給できない改質ガスを使用してまだ低温である改質ガスを昇温しシフト触媒を昇温する。したがって、簡単な構成にてより燃料電池システムに投入されるエネルギーを効率よく使用して触媒を再生することができる。
In the invention according to Claim 3 configured as described above, in the fuel cell system according to
上記のように構成した請求項4に係る発明においては、請求項3の燃料電池システムにおいて、酸化剤ガスの投入量を調整して燃焼ガスの熱量を調整することにより、シフト触媒の温度を触媒再生温度に調整する。したがって、制御性よく触媒温度を調整することができる。
In the invention according to claim 4 configured as described above, in the fuel cell system according to claim 3 , the temperature of the shift catalyst is controlled by adjusting the amount of combustion gas heat by adjusting the input amount of the oxidant gas. Adjust to regeneration temperature. Therefore, the catalyst temperature can be adjusted with good controllability.
上記のように構成した請求項5に係る発明においては、請求項1乃至請求項3の何れか一項の燃料電池システムにおいて、改質水を改質部に供給する改質水供給手段をさらに備え、この改質水供給手段は、シフト触媒を再生する際に通常運転中の供給量より多い量の改質水を供給することにより、シフト触媒を触媒再生温度まで昇温するので、シフト触媒をより早く触媒再生温度まで昇温させることができる。
In the invention according to Claim 5 configured as described above, in the fuel cell system according to any one of
1)第1の実施の形態
以下、本発明による燃料電池システムの第1の実施の形態について説明する。図1はこの燃料電池システムの概要を示す概要図である。この燃料電池システムは、図1に示すように、燃料電池10と燃料電池10に必要な水素ガスを生成する水蒸気改質方式の改質装置20を備えている。燃料電池10は、燃料極11と空気極12を備えており、燃料極11に供給された改質ガスおよび空気極12に供給された空気(カソードエア)を用いて発電するものである。
1) First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of a fuel cell system according to the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of this fuel cell system. As shown in FIG. 1, this fuel cell system includes a
改質装置20は、燃料を改質する改質部21と、改質部21から導出された改質ガスに含まれる一酸化炭素を除去する一酸化炭素シフト反応部(以下、COシフト部という)23と、COシフト部23から導出された改質ガスに含まれる一酸化炭素をさらに除去する一酸化炭素選択酸化部(以下、CO選択酸化部という)24から構成されている。燃料としては天然ガス、LPG、灯油、ガソリン、メタノールなどがあり、本実施の形態においては天然ガスにて説明する。
The
改質部21は、有底筒状に形成されて下方に開放するように配置され、かつ内部に触媒(改質触媒)21aが充填された反応室21bを備えている。改質部21には燃焼部22が設けられている。燃焼部22は、反応室21bに密接して設けられて反応室21bを加熱する加熱室22aと、加熱室22aに高温の燃焼ガスを供給するバーナ22bとから構成されている。
The reforming
反応室21bには燃料供給源Sf(例えば都市ガス管)に接続された燃料供給管41が接続されており、燃料供給源Sfから燃料が供給されている。燃料供給管41には、上流から順番に第1燃料バルブ42、燃料ポンプ43、脱硫器44、第2燃料バルブ45および熱交換部46が設けられている。第1および第2燃料バルブ42,45は制御装置30の指令によって燃料供給管41を開閉するものである。燃料ポンプ43は燃料供給源Sfから供給される燃料を吸い込み改質部21の反応室21bに吐出するものであり、制御装置30の指令に応じて燃料供給量を調整するものである。脱硫器44は燃料中の硫黄分(例えば、硫黄化合物)を除去するものである。熱交換部46は改質部21からCOシフト部23へ供給される高温の改質ガスとの間で熱交換が行われて予熱された燃料を改質部21の反応室21bに供給するものである。これにより、燃料は硫黄分が除去され予熱されて反応室21bに供給される。
A
また、燃料供給管41の第2燃料バルブ45と熱交換部46との間には蒸発器55に接続された水蒸気供給管52が接続され、蒸発器55から供給された水蒸気が燃料に混合されて改質部21の反応室21bに供給されている。蒸発器55には改質水供給源である水タンクSwに接続された給水管51が接続されている。給水管51には、上流から順番に水ポンプ53および水バルブ54が設けられている。水ポンプ53は水タンクSwから供給される改質水を吸い込み蒸発器55に吐出するものであり、制御装置30の指令に応じて改質水供給量を調整するものである。水バルブ54は制御装置30の指令によって給水管51を開閉するものである。給水管51は加熱室22aの外周に巻きつけられており、給水管51内の流水が加熱室22aの高熱によって予熱される。蒸発器55には一端が加熱室22aに接続され他端が外部に開放されている排気管81が貫設されており、蒸発器55は供給される予熱された改質水を排気管81を流れる加熱室22aから外部へ排出される燃焼ガス(排気ガス)によって加熱して水蒸気にし、反応室21bに供給するものである。これにより、改質水は予熱されて蒸発器55に供給され、水蒸気となって反応室21bに供給される。なお、本第1の実施の形態においては、給水管51であって加熱室22aに巻きつけられた部分と蒸発器55とから蒸発部56が構成されている。また、蒸発器55には内部温度を検出する温度センサ55aが設けられている。
Further, a
反応室21bは、後述するようにバーナ22bの燃焼ガスによって加熱されており、反応室21b内に供給された燃料と水蒸気は、下記化1に示すように、改質触媒21a(例えば、Ru、Ni系の触媒)により反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素ガスが生成されている(いわゆる水蒸気改質反応)。これと同時に反応室21b内では、水蒸気改質反応にて生成された一酸化炭素が、下記化2に示すように、水蒸気と反応して水素ガスと二酸化炭素とに変成するいわゆる一酸化炭素シフト反応が生じている。これら生成されたガス(いわゆる改質ガス)は熱交換部46を通って降温されてCOシフト部23に導出される。なお、反応室21b内には改質触媒21aの温度を検出する温度センサ21a1が設けられている。
The
(化1)
CH4+H2O→3H2+CO−Q1
(化2)
CO+H2O→H2+CO2+Q2
(Chemical formula 1)
CH 4 + H 2 O → 3H 2 + CO-Q1
(Chemical formula 2)
CO + H 2 O → H 2 + CO 2 + Q2
水蒸気改質反応は吸熱反応であり、上記化1から明らかなように右側に反応が進む際に熱量Q1が吸熱され、逆に左側に反応が進む際に熱量Q1が発熱される。また、一酸化炭素シフト反応は発熱反応であり、上記化2から明らかなように右側に反応が進む際に熱量Q2が発熱され、逆に左側に反応が進む際に熱量Q2が吸熱される。
The steam reforming reaction is an endothermic reaction, and as is clear from the
COシフト部23においては、供給された改質ガスに含まれる一酸化炭素が、上記化2に示すように、COシフト部23内に充填されたシフト触媒23a(例えば、Pt系の触媒)により水蒸気と反応して水素ガスと二酸化炭素ガスとに変成するいわゆる一酸化炭素シフト反応が生じている。これにより、改質ガスは前述した一酸化炭素シフト反応によって一酸化炭素濃度が低減されて導出される。また、COシフト部23内にはシフト触媒23aの温度を検出する温度センサ23a1が設けられている。また、COシフト部23は折り返し構造のものであり、下部中央から改質ガスを導入し、上部にて折り返し下部側面から導出するようになっている。
In the
COシフト部23から導出された一酸化炭素濃度が低減された改質ガスは、CO選択酸化部24に供給される。一方、CO選択酸化部24には、空気供給源Saに接続された酸化用空気供給管61が接続されており、空気供給源Sa(例えば大気)から酸化剤ガスである空気が供給されている。酸化用空気供給管61には、上流から順番にフィルタ62、空気ポンプ63および第1空気バルブ64が設けられている。フィルタ62は空気を濾過するものである。空気ポンプ63は空気供給源Saから供給される空気を吸い込みCO選択酸化部24に吐出するものであり、制御装置30の指令に応じて空気供給量を調整するものである。第1空気バルブ64は制御装置30の指令によって酸化用空気供給管61を開閉するものであり、また開状態のとき流量を調整するものである。これにより、所定量の空気がCO選択酸化部24に供給される。
The reformed gas having a reduced carbon monoxide concentration derived from the
CO選択酸化部24に供給された改質ガスに残留している一酸化炭素は、下記化3に示すように、CO選択酸化部24に充填された触媒24a(例えば、Ru系またはPt系の触媒)により上述のように供給された空気中の酸素と反応して二酸化炭素になる。これにより、改質ガスは酸化反応によって一酸化炭素濃度がさらに低減されて(10ppm以下)導出されて、燃料電池10の燃料極11に供給されるようになっている。なお、改質ガス中の水素も酸化されて水となる。
The carbon monoxide remaining in the reformed gas supplied to the CO
(化3)
CO+1/2O2→CO2+Q3
この反応は発熱反応であり、上記化3から明らかなように右側に反応が進む際に熱量Q3が発熱され、逆に左側に反応が進む際に熱量Q3が吸熱される。
(Chemical formula 3)
CO + 1 / 2O 2 → CO 2 + Q3
This reaction is an exothermic reaction, and as is clear from the chemical formula 3 above, the amount of heat Q3 is generated when the reaction proceeds to the right side, and conversely, the amount of heat Q3 is absorbed when the reaction proceeds to the left side.
燃料電池10の燃料極11の導入口には改質ガス供給管71を介してCO選択酸化部24が接続されており、燃料極11に改質ガスが供給されるようになっている。燃料極11の導出口にはオフガス供給管72を介してバーナ22bが接続されており、燃料電池10から排出されるアノードオフガス(燃料極11にて未使用な水素を含んだ改質ガス)をバーナ22bに供給するようになっている。バイパス管73は燃料電池10をバイパスして改質ガス供給管71およびオフガス供給管72を直結するものである。改質ガス供給管71にはバイパス管73との分岐点と燃料電池10との間に第1改質ガスバルブ74が設けられている。オフガス供給管72にはバイパス管73との合流点と燃料電池10との間に第1オフガスバルブ75が設けられている。バイパス管73には第2改質ガスバルブ76が設けられている。第1および第2改質ガスバルブ74,76および第1オフガスバルブ75はそれぞれの管を開閉するものであり、制御装置30により制御されている。
A CO
また、燃料電池10の空気極12の導入口には、空気ポンプ63の上流にて酸化用空気供給管61から分岐したカソード用空気供給管67の先端が接続されており、空気極12内に酸化剤ガスである空気が供給されるようになっている。カソード用空気供給管67には上流から順にカソード用空気ポンプ68およびカソード用空気バルブ69が設けられている。カソード用空気ポンプ68は空気供給源Saから供給される空気を吸い込み燃料電池の空気極12に吐出するものであり、制御装置30の指令に応じてカソード用空気供給量を調整するものである。カソード用空気バルブ69は制御装置30の指令によってカソード用空気供給管67を開閉するものである。さらに、燃料電池10の空気極12の導出口には、他端が外部に開放されている排気管82の一端が接続されている。
The leading end of a cathode
また、バーナ22bには、燃料ポンプ43の上流にて燃料供給管41から分岐した燃焼用燃料供給管47が接続されており、燃焼用燃料が供給されるようになっている。燃焼用燃料供給管47には燃焼用燃料ポンプ48が設けられており、燃焼用燃料ポンプ48は燃料供給源Sfから供給される燃料を吸い込みバーナ22bに吐出するものであり、制御装置30の指令に応じて燃焼用燃料供給量を調整するものである。さらにバーナ22bには空気ポンプ63の上流にて酸化用空気供給管61から分岐した燃焼用空気供給管65が接続されており、燃焼用燃料、改質ガスまたはオフガスを燃焼させるための燃焼用空気が供給されるようになっている。燃焼用空気供給管65には燃焼用空気ポンプ66が設けられており、燃焼用空気ポンプ66は空気供給源Saから供給される空気を吸い込みバーナ22bに吐出するものであり、制御装置30の指令に応じて燃焼用空気供給量を調整するものである。バーナ22bが制御装置30の指令によって着火されると、バーナ22bに供給された燃焼用燃料、改質ガスまたはアノードオフガスは燃焼されて高温の燃焼ガスが発生し、この燃焼ガスが加熱室22aに供給されて反応室21bが加熱されることにより改質触媒21aが加熱される。加熱室22aを通過した燃焼ガスは排気管81および蒸発器55を通って排気ガスとして外部に排気される。
Further, a combustion
また、改質ガス供給管71、オフガス供給管72および排気管82の途中には、それぞれ改質ガス用凝縮器77、アノードオフガス用凝縮器78およびカソードオフガス用凝縮器79が設けられている。改質ガス用凝縮器77は改質ガス供給管71中を流れる燃料電池10の燃料極11に供給される改質ガス中の水蒸気を凝縮する。アノードオフガス用凝縮器78はオフガス供給管72中を流れる燃料電池10の燃料極11から排出されるアノードオフガス中の水蒸気を凝縮する。カソードオフガス用凝縮器79は排出管82中を流れる燃料電池10の空気極12から排出されるカソードオフガス中の水蒸気を凝縮する。なお、各凝縮器77〜79には、図示しない貯湯槽の低温液体またはラジエータおよび冷却ファンによって冷却された液体が供給される冷媒管が貫設されており、この液体との熱交換によって各ガス中の水蒸気を凝縮している。
A reformed
これら凝縮器77,78,79は配管84を介して純水器85に連通しており、各凝縮器77,78,79にて凝縮された凝縮水は、純水器85に導出され回収されるようになっている。純水器85は、各凝縮器77,78,79から供給された凝縮水すなわち回収水を内蔵のイオン交換樹脂によって純水にするものであり、純水化した回収水を水タンクSwに導出するものである。なお、純水器85には水道水供給源(例えば水道管)から供給される補給水(水道水)を導入する配管が接続されており、純水器85内の貯水量が下限水位を下回ると水道水が供給されるようになっている。
These
また、燃料電池システムは燃焼器86を備えている。燃焼器86は、COシフト部23から導出される改質ガス(より具体的にはCO選択酸化部24から導出され燃料電池10を通らないで供給される改質オフガス)および酸化剤ガスである空気を導入して内蔵の燃焼触媒(例えば、パラジウム系の触媒、白金系の触媒、白金−パラジウム系の触媒)によって燃焼させその燃焼ガスを熱交換器87(熱交換手段である)に供給している。熱交換器87はCOシフト部23の下部および上部にそれぞれ設けられた第1および第2熱交換器87a,87bとから構成されている。第1熱交換器87aは、COシフト部23に導入される改質ガスを燃焼ガスとの間で熱交換するものであり、第2熱交換器87bは、COシフト部23の折り返し部を通過している改質ガスを燃焼ガスとの間で熱交換するものである。また、第1および第2熱交換器87a,87bは、通常運転時には高温である改質ガスをシフト反応温度まで降温させることも可能である。
The fuel cell system includes a
この燃焼器86の導入口には、凝縮器78の下流にてオフガス供給管72から分岐した燃焼用オフガス供給管88が接続されており、CO選択酸化部24からの改質オフガスまたは燃料電池10からのアノードオフガスが供給されるようになっている。空気ポンプ63と第1空気バルブ64の間にて酸化用空気供給管61から分岐した燃焼器用空気供給管89が燃焼用オフガス供給管88に合流されており、空気供給源Saからの酸化剤ガスである空気が改質オフガスまたはアノードオフガスに混合されて燃焼器86に供給されるようになっている。さらに、燃焼器86の導出口には第1および第2熱交換器87a,87bを経由してバーナ22bの上流にてオフガス供給管72に合流する燃焼ガス供給管90が接続されており、燃焼ガスが第1および第2熱交換器87a,87bを通ってバーナ22bに供給されるようになっている。燃焼ガスバイパス管91は、第1および第2熱交換器87a,87bをバイパスして燃焼ガス供給管90およびオフガス供給管72を直結するものである。
A combustion off-
オフガス供給管72には、燃焼用オフガス供給管88との分岐点と、燃焼ガス供給管90および燃焼ガスバイパス管91との合流点との間に第2オフガスバルブ92が設けられている。燃焼用オフガス供給管88には、オフガス供給管72との分岐点と燃焼器86との間に第3オフガスバルブ93が設けられている。燃焼ガス供給管90には、燃焼器86と第1熱交換器87aとの間に第1燃焼ガスバルブ94が設けられ、第2熱交換器87bとオフガス供給管72との合流点との間に第2燃焼ガスバルブ95が設けられている。燃焼ガスバイパス管91には第3燃焼ガスバルブ96が設けられている。燃焼器用空気供給管89には第2空気バルブ97が設けられている。これら各バルブ92〜96はそれぞれの管を開閉するものであり、制御装置30により制御されている。第2空気バルブ97は、第1空気バルブ64と同様に、制御装置30の指令によって燃焼器用空気供給管89を開閉するものであり、また開状態のとき流量を調整するものである。これにより、所定量の空気(酸化剤ガスである)が燃焼器86に供給される。
The off
また、燃料電池システムは制御装置30を備えており、この制御装置30には、上述した各温度センサ21a1,23a1,55a、各ポンプ43,48,53,63,66,68、各バルブ42,45,54,64,69,74,75,76,92〜97、およびバーナ22bが接続されている(図2参照)。制御装置30はマイクロコンピュータ(図示省略)を有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、CPU、RAMおよびROM(いずれも図示省略)を備えている。CPUは、図3のフローチャートに対応したプログラムを実行して、燃料電池システムの運転中に被毒されたシフト触媒23aを改質部21内に生成される改質ガスを用いて再生するため、硫黄被毒されたシフト触媒23aを、同シフト触媒23aと硫黄の化合物から硫黄を除去でき、しかも定常運転温度範囲より高温であり、かつシフト触媒の耐熱温度より低温である触媒再生温度まで昇温するように制御している。RAMは同プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものであり、ROMは前記プログラムを記憶するものである。
The fuel cell system also includes a
次に、上述した燃料電池システムの起動について図3および図4を参照して説明する。制御装置30は、時刻t0にて図示しない起動スイッチがオンされると、図3に示すプログラムを実行して図4に示すように燃料電池システムを制御する。制御装置30は、ステップ102にて、第1改質ガスバルブ74、第1オフガスバルブ75、第3オフガスバルブ93、第2燃焼ガスバルブ95および第3燃焼ガスバルブ96を閉じ、第2改質ガスバルブ76および第2オフガスバルブ92を開いてCO選択酸化部24をバーナ22bに接続し、第1燃料バルブ42を開き第2燃料バルブ45を閉じて燃焼用燃料ポンプ48および燃焼用空気ポンプ66を駆動して燃焼用燃料および燃焼用空気をバーナ22bに供給してバーナ22bを着火する。これにより、燃焼用燃料が燃焼され、燃焼ガスにより改質部21内の改質触媒21aおよび蒸発器55が加熱される。
Next, activation of the above-described fuel cell system will be described with reference to FIGS. When a start switch (not shown) is turned on at time t0,
制御装置30は、温度センサ55aにより蒸発器55の温度を検出し、この検出した温度が第1の所定温度Th1以上となれば(時刻t1)、水バルブ54を開き、水ポンプ53を駆動させ水タンクSwの水を所定流量(所定供給量:通常運転流量であり、例えばS/Cが3となる流量)だけ蒸発器55を介して改質部21に供給する(ステップ104,106)。
The
制御装置30は、蒸発器55の温度が所定温度Th1以上となった時点(時刻t1)からタイマのカウントを開始する。タイマが第1所定時間T1(例えば1分)以上となれば(時刻t2)、第2燃料バルブ45を開いて燃料ポンプ43を駆動させ燃料供給源Sfの燃料を所定流量(所定供給量:通常運転流量であり、例えばS/Cが3となる流量)だけ改質部21に供給するとともに、第1空気バルブ64を開いて空気ポンプ63を駆動させ空気供給源Saの空気を所定流量(所定供給量:通常運転流量)だけCO選択酸化部24に供給する(ステップ108,110)。これにより、改質部21では上述した水蒸気改質反応および一酸化炭素シフト反応が生じて改質ガスが生成される。そして、改質部21から導出された改質ガスはCOシフト部23およびCO選択酸化部24により一酸化炭素ガスを低減されてCO選択酸化部24から導出され、燃焼部22のバーナ22bに供給され燃焼される。
The
制御装置30は、時刻t2からタイマのカウントを開始し、タイマが第2所定時間T2(例えば3分)以上となれば(時刻t3)、第2オフガスバルブ92を閉じ第3オフガスバルブ93、および第1および第2燃焼ガスバルブ94,95を開いて、CO選択酸化部24を燃料電池10を介さずに改質ガス供給管71およびバイパス管73を介して燃焼器86に接続し、CO選択酸化部24からの改質オフガスを燃焼器86に供給するとともに、第2空気バルブ97を開いて空気供給源Saの空気を所定流量だけ燃焼器86に供給する(ステップ112,114)。これにより、燃焼器86において、改質オフガスが燃焼され、その燃焼ガスは、第1および第2熱交換器87a,87bを通ってバーナ22bに供給され、未燃焼で残っている可燃性ガスがバーナ22bにて燃焼される。
The
第1熱交換器87aにおいては起動時でまだ低温であるCOシフト部23に導入される改質ガスが燃焼ガスとの間で熱交換されて昇温され、COシフト部23においては、昇温された改質ガスが導入されシフト触媒23aが触媒再生温度(後述する)まで昇温される。また、第2熱交換器87bにおいても起動時でまだ低温であるCOシフト部23を通過中の改質ガスが燃焼ガスとの間で熱交換されて昇温され、COシフト部23においては、昇温された改質ガスが導入され折り返し部以降のシフト触媒23aが触媒再生温度(後述する)まで昇温される。
In the
COシフト部23の温度制御は、燃焼器86への空気の投入量(供給量)を調整することによって行っている。その投入量は、燃料の供給量を1としたときに、投入開始時(COシフト部暖機開始時)に1.1とし、投入終了時(COシフト部暖機完了時)に0とする。投入開始から終了までの間においては、その供給量は可変であり、その範囲は0.7〜1.1である。いずれにしても、最大供給量は、シフト触媒の耐熱温度(300℃〜500℃)を考慮して設定されており、実際には、COシフト部23すなわちシフト触媒23aの温度が300℃〜350℃となるように設定されている。
The temperature control of the
このように改質ガスの生成中において、制御装置30は、温度センサ23a1によりCOシフト部23の触媒23aの温度を検出し、この検出した温度が第2の所定温度Th2以上となれば(時刻t4)、第2空気バルブ97を第3所定時間T3をかけて徐々に閉じて燃焼器86への空気の供給を停止する(ステップ116,118,120)。これにより、第1および第2熱交換器87a,87bに供給される燃焼ガスの熱量が徐々に減少し、すなわち燃焼ガスによって改質ガスが昇温されなくなる。
Thus, during the generation of the reformed gas, the
制御装置30は、時刻t4からタイマのカウントを開始し、タイマが第3所定時間T3(例えば30分)以上となれば(時刻t5)、第1改質ガスバルブ74および第1オフガスバルブ75ならびに第2オフガスバルブ92を開き、第3オフガスバルブ93、第1〜第3燃焼ガスバルブ94〜96および第2改質ガスバルブ76を閉じて、CO選択酸化部24を燃料電池10の燃料極11の導入口に接続するとともに燃料極11の導出口をバーナ22bに接続する(ステップ120,122)。
The
そして、制御装置30は、ステップ124において、定常運転(燃料電池10を発電させる運転モード)を開始する。このとき、燃料ポンプ43、水ポンプ53および空気ポンプ63の駆動を継続させて燃料、水(水蒸気)および空気を改質装置20に供給する。具体的には、改質水の供給流量は時刻t1からほぼ一定であり、燃料の供給流量は時刻t2からほぼ一定であるので、改質部21にはそれぞれ供給開始時と同一量(通常運転中の供給量)の改質水および燃料が所定の比率(例えばS/C(スチーム・カーボン比)=3)にて供給され続けている。また、CO選択酸化部24への酸化用空気の供給流量は基本的には時刻t2からほぼ一定であるが、CO選択酸化部24の導入口の温度を80℃〜200℃の間に制御するようにその供給流量を調整している。また、燃焼用燃料ポンプ48および燃焼用空気ポンプ66を駆動させ燃焼用燃料および燃焼用空気をアノードオフガスの供給量を考慮した所定流量(所定供給量:定常運転流量)となるようにバーナ22bに供給する。そして、停止スイッチが押されると、燃料電池システムは停止する。
In
このような通常運転の起動・停止が繰り返し行われる燃料電池システムを長い間使用すると、通常運転中にシフト触媒23aが硫黄化合物によって被毒される。これは以下の理由による。改質部21に供給される燃料としては、天然ガスを主成分とした都市ガス、LPG、ナフサ、灯油などが用いられるが、都市ガスまたはLPGには付臭剤として硫黄化合物が数ppm含まれ、灯油には不純物として硫黄化合物が数十ppm含まれている。改質部21に燃料を供給する燃料供給管41には、硫黄化合物によって改質触媒21aおよびシフト触媒23aが被毒されるのを防止するため燃料中の硫黄化合物を取り除く脱硫器44が設けられている。しかし、脱硫器44は完全に硫黄化合物を除去できないので、硫黄化合物が僅かながらシフト触媒23aに流入し続ける。その結果、徐々にシフト触媒23aが硫黄化合物によって被毒される。また、被毒された改質触媒21aを再生した際に除去された硫黄化合物によって改質部21の下流にあるCOシフト部23のシフト触媒23aが被毒される。
When such a fuel cell system in which the normal operation is repeatedly started and stopped is used for a long time, the
具体的には、シフト触媒23aがPt(白金)系である場合、改質触媒21aが、下記化4に示すような化学反応によって硫黄化合物によって被毒される。
(化4)
Pt+2H2S→PtS2+2H2−Q1
この反応は、上記化4から明らかなように右側に反応が進む際に熱量Q1が吸熱され、逆に左側に反応が進む際に熱量Q1が発熱される。
Specifically, when the
(Chemical formula 4)
Pt + 2H 2 S → PtS 2 + 2H 2 −Q1
As is apparent from the above-mentioned chemical formula 4, when the reaction proceeds to the right side, the amount of heat Q1 is absorbed, and conversely, when the reaction proceeds to the left side, the amount of heat Q1 is generated.
しかし、上述したように起動時において、具体的には時刻t4を挟んだ所定時間において、シフト触媒23aの温度は触媒再生温度(具体的には400℃以上)となる。これにより、シフト触媒23aは再生処理されている。触媒再生温度は、定常運転温度範囲(150℃〜350℃)より高温でありかつ触媒の耐熱温度(約500℃)より低温であり、シフト触媒23aと硫黄の化合物から硫黄を除去できる温度(温度範囲)である。さらに、触媒再生温度は、上記化4において、左側に反応が進むに必要な温度に設定されている。したがって、シフト触媒23aにおいては、上記化4から明らかなように左側に進む反応が起きるので、被毒された触媒と改質ガス中の水素が反応して硫化物とPt(白金)が生成されることにより、被毒された触媒から硫黄が除去されて触媒が再生される。
However, as described above, at the time of start-up, specifically, for a predetermined time with time t4, the temperature of the
上述した説明から理解できるように、この第1の実施の形態においては、燃料電池システムの起動時に、硫黄被毒されたシフト触媒23aを改質部21内に生成される改質ガスを用いて再生するため、硫黄被毒されたシフト触媒23aを、同シフト触媒23aと硫黄の化合物から硫黄を除去できる触媒再生温度まで少なくとも昇温する。これにより、反応平衡を利用して発熱反応であるシフト触媒23aの被毒の逆向きの化学反応を促進させることにより、シフト触媒23aに化合した物質または吸着された物質を触媒から容易に離脱させる(除去する)ことができる。したがって、別の装置を設けることなくシフト触媒を再生することにより装置の複雑化・高コスト化を抑制することができる。
As can be understood from the above description, in the first embodiment, the reformed gas generated in the reforming
また、触媒再生温度は、通常運転温度(定常運転温度範囲)よりも高い温度であるので、確実にシフト触媒23aを再生することができる。
Further, since the catalyst regeneration temperature is higher than the normal operation temperature (steady operation temperature range), the
また、COシフト部23に設けられて改質ガスとの間で熱交換する第1および第2熱交換器87a,87bをさらに備え、第1および第2熱交換器87a,87bによってシフト触媒23aの温度を触媒再生温度に調整する。これにより、通常運転時には高温である改質ガスをシフト反応温度まで低下させる第1および第2熱交換器87a,87bを使用して触媒再生することにより、ファンや電気ヒータを作動させる電気エネルギーを使用しなくて済むので、燃料電池システム全体としてエネルギー効率よく触媒再生することができる。
The
また、第1および第2熱交換器87a,87bは、COシフト部23から導出される改質ガスおよび酸化剤ガスを導入して内蔵の燃焼触媒によって燃焼する燃焼器86からその燃焼ガスが供給され、その燃焼ガスと改質ガスとの間で熱交換させるものであるので、起動時に燃料電池10に供給できない改質ガスを使用してまだ低温である改質ガスを昇温しシフト触媒23aを昇温する。したがって、簡単な構成にてより燃料電池システムに投入されるエネルギーを効率よく使用して触媒を再生することができる。
The first and
また、酸化剤ガスの投入量を調整して燃焼ガスの熱量を調整することにより、シフト触媒23aの温度を触媒再生温度に調整する。したがって、制御性よく触媒温度を調整することができる。
Further, the temperature of the
なお、上述した実施の形態においては、燃焼器86への空気投入を、燃料(改質13A)投入開始時点から所定時間T2経過した時点に開始するようにしたが、燃料投入開始時点(時刻t2)と同時に開始するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the air input to the
2)第2の実施の形態
以下、本発明による燃料電池システムの第2の実施の形態について図5〜図7を参照して説明する。上述した第1の実施の形態と比較して下記の2点で異なる。本第2の実施の形態においては、水ポンプ53を制御して通常運転中の供給量より多い量の改質水を供給することにより、改質触媒21aを触媒再生温度まで昇温している。また、燃料の供給開始と同時に燃焼器86の燃焼を開始している。
2) Second Embodiment Hereinafter, a second embodiment of the fuel cell system according to the present invention will be described with reference to FIGS. Compared to the first embodiment described above, the following two points are different. In the second embodiment, the reforming
制御装置30は、図5に示すフローチャートに沿ってプログラムを実行するが、基本的には、上述した図3に示すプログラムと同様な処理を実行する。以下、図3に示すプログラムと異なる部分について説明する。制御装置30は、ステップ106にて水バルブ54を開いて改質水の供給を開始するとともに、蒸発器55の温度が所定温度Th1以上となった時点(時刻t11)からタイマのカウントを開始する。タイマが第4所定時間T4(例えば30分)以上となれば(時刻t12)、上述したステップ110と114の処理を同時に行って、燃料を所定流量だけ改質部21に供給すると同時に空気を所定流量(所定供給量:通常運転流量)だけCO選択酸化部24に供給する(ステップ202,204)。
The
このとき、制御装置30は、図6に示すフローチャートに沿ってプログラムを並行して実行する。すなわち、制御装置30は、ステップ106にて水バルブ54を開いて改質水の供給を開始した上で、第6所定時間T6(例えば20分)だけ通常運転中の供給量より多い量の改質水を供給している。(ステップ302〜306)。例えば、改質水の第2再生運転流量が通常運転流量の燃料に対してS/C(スチーム・カーボン比)=15となるように供給されている。このように所定温度まで加熱された改質部21内に改質水のみ多量に投入されると、多量の水蒸気が発生し、この水蒸気が熱媒体として機能するため、改質触媒21aの熱伝導性が向上し燃焼部22から供給される熱および局所的に熱せられた改質装置の熱容器から熱媒体に受熱された熱が触媒内を伝播しやすくなる。したがって、改質部21が定常運転温度範囲より昇温される。これにより、短時間に高温化された改質ガスがCOシフト部23に供給されることになる。さらに、前述した改質部21に生じている改質水の多量投与による高温化は、COシフト部23においても発生しているので、COシフト部23が定常運転温度範囲より昇温される。なお、第2再生運転流量は、COシフト部23の温度が触媒再生温度(具体的には300〜350℃)となるように設定されている。
At this time, the
さらに、触媒再生温度は、上記化4において、左側に反応が進むに必要な温度に設定されている。したがって、シフト触媒23aにおいては、上記化4から明らかなように左側に進む反応が起きるので、被毒された触媒と改質ガス中の水素が反応して硫化物とPt(白金)が生成されることにより、被毒された触媒から硫黄が除去されて触媒が再生される。
Further, the catalyst regeneration temperature is set to a temperature necessary for the reaction to proceed on the left side in the above chemical formula 4. Therefore, in the
また、制御装置30は、時刻t13からタイマのカウントを開始し、タイマが第5所定時間T5(例えば3分)以上となれば(時刻t15)、第1改質ガスバルブ74および第1オフガスバルブ75ならびに第2オフガスバルブ92を開き、第3オフガスバルブ93、第1〜第3燃焼ガスバルブ94〜96および第2改質ガスバルブ76を閉じて、CO選択酸化部24を燃料電池10の燃料極11の導入口に接続するとともに燃料極11の導出口をバーナ22bに接続する(ステップ206,122)。
Further, the
上述した説明から理解できるように、この第2の実施の形態においては、燃料電池システムの通常運転中に被毒されたシフト触媒23aを改質部21内に生成される改質ガスを用いて再生する際に、燃焼部22は通常運転中と同様に燃焼させ、水ポンプ53を制御して通常運転中の供給量より多い量の改質水を供給することにより、シフト触媒23aを触媒再生温度まで昇温する。これにより、反応平衡を利用して発熱反応である改質触媒の被毒の逆向きの化学反応を促進させることにより、改質触媒に化合した物質または吸着された物質を触媒から容易に離脱させる(除去する)ことができる。したがって、従来の燃料電池システムに別の装置を設けることなく改質触媒を再生することにより装置の複雑化・高コスト化を抑制することができる。
As can be understood from the above description, in the second embodiment, the
また、上述した実施の形態においては、本発明を、水蒸気改質方式の改質装置20を備えた燃料電池システムに適用したが、オートサーマル方式の改質装置を備えた燃料電池システムに適用可能である。水蒸気改質方式は、吸熱反応である水蒸気改質反応に必要な熱を外部(例えばバーナなどの燃焼部)から供給するものであり、これに対して、オートサーマル方式は、改質部に燃料および改質水とともに酸化剤ガス(空気)を供給して燃料を酸化剤ガスによって発熱反応である酸化反応させその際発生する熱を水蒸気改質反応に使用するものである。したがって、通常運転中に水蒸気改質反応に必要な熱を供給するため燃焼部の燃焼量などを調整する必要はないが、改質部への燃料、改質水および酸化剤ガスの供給量比などを調整する必要がある。
In the above-described embodiments, the present invention is applied to the fuel cell system including the
このオートサーマル方式の場合において、改質水供給手段は、触媒を再生する際に通常運転中の供給量より多い量の改質水を供給することにより、改質触媒を触媒再生温度まで昇温することが好ましい。 In the case of this autothermal method, the reforming water supply means raises the reforming catalyst to the catalyst regeneration temperature by supplying a larger amount of reforming water than the supply amount during normal operation when the catalyst is regenerated. It is preferable to do.
また、上述した各実施の形態においては、再生処理を燃料電池システムの起動時に行う場合について説明したが、再生処理を燃料電池システムの稼動中に定期的に行うようにしてもよい。 In each of the above-described embodiments, the case where the regeneration process is performed when the fuel cell system is activated has been described. However, the regeneration process may be performed periodically while the fuel cell system is operating.
また、上述した各実施の形態においては、燃焼器86および熱交換器87を別々に設けるように構成したが、熱交換器87と燃焼器86を一体構造体とするようにしてもよい。具体的には、図8に示すように、第1の実施の形態の燃料電池システムから、燃焼器86、第2熱交換器87b、燃焼ガス供給管91および第3燃焼ガスバルブ96を削除し、第1熱交換器87aに燃焼器86と同様な燃焼触媒を内蔵させる構成となっている。第1熱交換器87aの導入口には、凝縮器78の下流にてオフガス供給管72から分岐した燃焼用オフガス供給管88が接続されており、CO選択酸化部24からの改質オフガスまたは燃料電池10からのアノードオフガスが供給されるようになっている。また、燃焼器用空気供給管89が燃焼用オフガス供給管88に合流されており、酸化剤ガスである空気が改質オフガスまたはアノードオフガスに混合されて第1熱交換器87aに供給されるようになっている。第1熱交換器87aの導出口には、バーナ22bの上流にてオフガス供給管72に合流する燃焼ガス供給管90が接続されており、燃焼ガスがバーナ22bに供給されるようになっている。これにより、熱交換器87(第1熱交換器87a)中で燃焼させるので、燃焼熱を効率的に使用することができる。また、燃焼を燃焼触媒とした場合、触媒の耐熱性を超えない範囲での燃焼熱で十分な効果を得ることができる。
Moreover, in each embodiment mentioned above, although comprised so that the
10…燃料電池、11…燃料極、12…空気極、20…改質装置、21…改質部、21a…改質触媒、21a1…温度センサ、21b…反応室、22…燃焼部、22b…バーナ、23…COシフト部、23a…触媒、24…CO選択酸化部、24a…触媒、24a1…温度センサ、30…制御装置、41…燃料供給管、42…第1燃料バルブ、43…燃料ポンプ、44…脱硫器、45…第2燃料バルブ、46…熱交換部、47…燃焼用燃料供給管、48…燃焼用燃料ポンプ、51…給水管、52…水蒸気供給管、53…水ポンプ、54…水バルブ、55…蒸発器、55a…温度センサ、61…酸化用空気供給管、62…フィルタ、63…空気ポンプ、64…第1空気バルブ、65…燃焼用空気供給管、66…燃焼用空気ポンプ、67…カソード用空気供給管、68…カソード用空気ポンプ、69…カソード用空気バルブ、71…改質ガス供給管、72…オフガス供給管、73…バイパス管、74…第1改質ガスバルブ、75…第1オフガスバルブ、76…第2改質ガスバルブ、77,78,79…凝縮器、81,82…排気管、84…回収水導出管、86…燃焼器、87…熱交換器、87a,87b…第1および第2熱交換器、88…燃焼用オフガス供給管、89…燃焼器用空気供給管、90…燃焼ガス供給管、91…燃焼ガスバイパス管、92…第2オフガスバルブ、93…第3オフガスバルブ、94〜96…第1〜第3燃焼ガスバルブ、97…第2空気バルブ、Sa…空気供給源、Sf…燃料供給源、Sw…改質水供給源。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記一酸化炭素シフト反応部に設けられて前記改質ガスとの間で熱交換する熱交換手段をさらに備え、
硫黄被毒された前記シフト触媒を前記改質部内に生成される前記改質ガスを用いて再生するため、前記熱交換手段によって前記シフト触媒の温度を前記触媒再生温度に調整することで、硫黄被毒された前記シフト触媒を、同シフト触媒と硫黄の化合物から硫黄を除去できる触媒再生温度まで少なくとも昇温することを特徴とする燃料電池システム。 A reforming unit that generates and derives a reformed gas containing hydrogen by reforming the supplied fuel with a reforming catalyst filled therein, and one of the reformed gases derived from the reforming unit In a fuel cell system including a carbon monoxide shift reaction unit that reduces and derives a carbon oxide concentration by a shift catalyst filled therein,
Heat exchange means provided in the carbon monoxide shift reaction section for exchanging heat with the reformed gas;
In order to regenerate the shift catalyst poisoned with sulfur using the reformed gas generated in the reforming section, the temperature of the shift catalyst is adjusted to the catalyst regeneration temperature by the heat exchange means, so that sulfur A fuel cell system, wherein the poisoned shift catalyst is heated to at least a catalyst regeneration temperature capable of removing sulfur from the shift catalyst and a sulfur compound.
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