(57)【要約】【課題】燃料電池発電において、水素を主成分とするガス中に存在するＣＯがＰｔ系触媒を用いた燃料極の被毒成分となって発電性能を低下させる。そのためＣＯ選択酸化反応を用いて水素ガス中のＣＯを低減させる従来技術があるが、ＣＯ選択反応の温度が高いとＣＨ４などの副生成物を生成し、水素製造効率を低下させる。【解決手段】改質ガス中のＣＯを低減するＣＯ選択酸化反応器５に充填されたＣＯ選択酸化反応触媒からなる触媒層の温度検出器６と、触媒層を冷却する冷却器７をＣＯ選択酸化反応器５に設け、温度検出手段６が検出した触媒層の温度があらかじめ設定された温度より高い場合に冷却器７が作動してＣＯ選択酸化反応触媒を冷却する。【選択図】図１
2008037692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料となる酸素含有炭化水素を供給する原料供給部と、
前記原料を改質反応によって改質ガスとし、改質ガスを排出する改質器と、
内部に触媒からなる触媒層を有し、触媒とＣＯとを酸化反応させることにより前記改質ガス中のＣＯ濃度を低減させるＣＯ選択酸化反応器と、
前記触媒層の冷却を行う冷却器と、
前記触媒層の温度を検出する温度検出器と、
前記温度検出器によって検出された前記触媒層の温度と設定された温度を比較し、前記触媒層の温度のほうが高い場合に前記冷却器を動作させる制御部と、
を備えることを特徴とする一酸化炭素低減装置。
【請求項２】
前記改質器から排出された前記改質ガスに含まれる、前記改質器でＨ２まで分解されなかった未分解原料および前記改質器で反応しなかった未反応原料の少なくとも何れか一つの成分を検出する未分解・未反応原料検出器を有し、前記制御部は前記触媒層の温度が設定された温度より高く、かつ前記未分解・未反応原料検出器が未分解・未反応原料を検出した場合に前記冷却器を動作させることを特徴とする請求項１に記載の一酸化炭素低減装置。
【請求項３】
前記ＣＯ選択酸化反応器の後段に配置され、前記改質ガス中のＣＨ４を検出するＣＨ４検出器を有し、前記制御部は前記ＣＨ４検出器がＣＨ４を検出すると前記冷却器を動作させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の一酸化炭素低減装置。
【請求項４】
前記触媒が、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄのうち少なくとも何れか一つを含有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の一酸化炭素低減装置。
【請求項５】
前記ＣＯ選択酸化反応器を２つ以上備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の一酸化炭素低減装置。
【請求項６】
前記ＣＯ選択酸化反応器は並列に設置され、前記改質ガスが前記ＣＯ選択酸化反応器へ導入される配管および前記ＣＯ選択酸化反応器から排出される配管に弁を有し、前記制御部は前記弁の開閉を制御することを特徴とする請求項５に記載の一酸化炭素低減装置。
【請求項７】
前記原料がジメチルエーテルであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の一酸化炭素低減装置。
【請求項８】
原料となる酸素含有炭化水素を改質して改質ガスとし、前記改質ガスに含まれる一酸化炭素をＣＯ選択酸化触媒との酸化反応によって低減させる一酸化炭素低減方法において、
前記ＣＯ選択酸化触媒の温度を検出し、前記触媒層の温度が設定された温度よりも高い場合に前記ＣＯ選択酸化触媒を冷却して前記ＣＯ選択酸化触媒を設定された温度以下に維持することを特徴とする一酸化炭素低減方法。
【請求項９】
前記改質ガスに含まれる未分解または未反応原料を検出する手段を有し、前記未分解または未反応原料が検出されなければ前記ＣＯ選択酸化触媒の冷却を行わないことを特徴とする請求項８に記載の一酸化炭素低減方法。
【請求項１０】
原料となる酸素含有炭化水素を供給する原料供給部と、
前記原料を改質反応によって改質ガスとし、改質ガスを排出する改質器と、
内部に触媒からなる触媒層を有し、触媒とＣＯとを酸化反応させることにより前記改質ガス中のＣＯ濃度を低減させるＣＯ選択酸化反応器と、
前記触媒層の冷却を行う冷却器と、
前記触媒層の温度を検出する温度検出器と、
前記温度検出器によって検出された前記触媒層の温度と設定された温度を比較し、前記触媒層の温度のほうが高い場合に前記冷却器を動作させる制御部と、
前記ＣＯ選択酸化反応器によってＣＯが低減された前記改質ガスを貯蔵する水素貯蔵媒体と、
を備えることを特徴とする水素製造装置。
【請求項１１】
原料となる酸素含有炭化水素を供給する原料供給部と、
前記原料を改質反応によって改質ガスとし、改質ガスを排出する改質器と、
内部に触媒からなる触媒層を有し、触媒とＣＯとを酸化反応させることにより前記改質ガス中のＣＯ濃度を低減させるＣＯ選択酸化反応器と、
前記触媒層の冷却を行う冷却器と、
前記触媒層の温度を検出する温度検出器と、
前記温度検出器によって検出された前記触媒層の温度と設定された温度を比較し、前記触媒層の温度のほうが高い場合に前記冷却器を動作させる制御部と、
前記ＣＯ選択酸化反応器によってＣＯが低減された前記改質ガスと酸素を用いて発電する燃料電池と、
を備えることを特徴とする燃料電池発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は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に関する。
【背景技術】
【０００２】
新エネルギーとして注目されている水素の利用方法として、水素と酸素を電気化学的に反応させることにより化学エネルギーを電気エネルギーに変換する燃料電池がある。燃料電池は高いエネルギー利用効率を有し、大規模分散電源、家庭用電源、移動用電源として開発が進められている。燃料電池は温度域や使用する材料・燃料の種類に応じて、固体高分子型、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体酸化物型、などに分けられる。水素の製造方法としては一般的にメタノール、メタン、プロパン、ガソリン、灯油などの炭化水素燃料の水蒸気改質反応や部分酸化反応を利用して改質して水素を取り出し、発電に利用している。 これらの炭化水素系燃料を改質した場合、改質ガス中には水素以外の物質、例えば二酸化炭素（ＣＯ２）や一酸化炭素（ＣＯ）、低級炭化水素などが含まれる。
【０００３】
改質ガス中に含まれるＣＯは、先述した固体高分子型燃料電池など比較的低温で動作し、燃料極にＰｔ系触媒を用いている場合、被毒成分となり発電性能を低下させる。そのため、改質ガス中のＣＯを極低濃度に低減することが必要となる。一般的にＣＯを低減する方法としては、シフト反応や触媒燃焼反応、吸着法などが挙げられる。特に触媒燃焼反応において、ＣＯを選択的に酸化して濃度を低減させるＣＯ選択酸化反応が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、ＣＯ選択酸化反応には温度依存性があるため、ＣＯを効率良く低減するためにＣＯ選択酸化反応触媒を熱媒体と熱交換できる状態を維持し、冷却する技術がある（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２によれば、原料にブタンを用い、ＣＯ選択酸化反応にルテニウム系触媒を用いる場合にはＣＯ選択酸化反応器の最適温度範囲は１２０〜１４０℃とされている。
【０００５】
また、改質ガス中には、改質器の性能にもよるが未分解・未反応の燃料や副生成物も含まれる可能性がある。これらが燃料電池に供給された場合、電極に付着して発電性能や寿命を低下させる可能性が懸念されている。この場合、改質ガス中の炭化水素などの不純物除去が課題となっており、メタノールを原料に用いた燃料電池システムにおいて、改質ガス中のメタノールを選択酸化させて低減させる技術がある（例えば、特許文献３参照。）。 
さらには、ＣＯ選択酸化反応ではＲｕ系触媒などを用いてメタン（ＣＨ４）生成反応も利用して、ＣＯを低減するが、ＣＨ４生成には製造したＨ２が消費される為にＨ２製造効率は低下する。また、近年の液化天然ガス（ＬＮＧ）価格の上昇傾向の影響から水素製造用燃料としてジメチルエーテルが注目されている。一般的にジメチルエーテル等の炭化水素系燃料を改質して水素を製造する場合、改質ガス中にはＣＨ４が低濃度で含まれており、これらを燃料電池などに適用した場合、ＣＨ４自体は発電反応には利用されず、最終的には改質反応に必要な熱源の燃焼用燃料として利用されるだけであり、水素生産効率を低下させるだけである。そのため、改質率が高く、また、ＣＨ４を生成しないような改質システムが必要となってくる。
【特許文献１】特開平９−３０８０２号公報
【特許文献２】特開２０００−９５５０６号公報
【特許文献３】特開平９−１０６８２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＣＯ選択酸化反応では温度条件によってはＣＨ４などの副生成物が生じるが、従来のＣＯ選択酸化反応器を冷却する技術はこうした副生成物の生成に着目したものとはなっていない。
【０００７】
従って、本発明は、従来よりも高精度にＣＯ選択酸化反応器の温度を管理することで副生成物の生成を抑制することができる一酸化炭素低減装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した目的を達成するため、本発明による一酸化炭素低減装置は、原料となる酸素含有炭化水素を供給する原料供給部と、前記原料を改質反応によって改質ガスとし、改質ガスを排出する改質器と、内部に触媒からなる触媒層を有し、触媒とＣＯとを酸化反応させることにより前記改質ガス中のＣＯ濃度を低減させるＣＯ選択酸化反応器と、前記触媒層の冷却を行う冷却器と、前記触媒層の温度を検出する温度検出器と、前記温度検出器によって検出された前記触媒層の温度と設定された温度を比較し、前記触媒層の温度のほうが高い場合に前記冷却器を動作させる制御部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明による一酸化炭素低減方法は、原料となる酸素含有炭化水素を改質して改質ガスとし、前記改質ガスに含まれる一酸化炭素をＣＯ選択酸化触媒との酸化反応によって低減させる一酸化炭素低減方法において、前記ＣＯ選択酸化触媒の温度を検出し、前記触媒層の温度が設定された温度よりも高い場合に前記ＣＯ選択酸化触媒を冷却して前記ＣＯ選択酸化触媒を設定された温度以下に維持することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による水素製造装置は、前記一酸化炭素低減装置によってＣＯが低減された前記改質ガスを貯蔵する水素貯蔵媒体を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明による燃料電池発電システムは、前記一酸化炭素低減装置によってＣＯが低減された前記改質ガスと酸素を用いて発電する燃料電池を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、従来よりも高精度なＣＯ選択酸化反応器の温度管理に基づいたＣＯ低減によってＣＨ４の生成を抑え、製造される水素の純度および原料単位量あたりの水素製造量を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る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の実施例を図１乃至図１４を参照して説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は本実施例による一酸化炭素低減装置の構成を示すブロック図である。１は原料を供給する原料供給部、２は原料供給部から供給される原料にＨ２Ｏを供給し、混合させるＨ２Ｏ供給部、３は原料供給部１から供給された原料を改質し、改質ガスとする改質器、４は改質ガスに酸化剤を供給し、混合させる酸化剤供給器、５は内部に充填されたＣＯ選択酸化反応触媒で改質ガス中のＣＯを酸化させることにより、改質ガス中のＣＯを低減させるＣＯ選択酸化反応器、６はＣＯ選択酸化反応触媒からなる触媒層の温度を検出する温度検出器、７はＣＯ選択酸化反応触媒からなる触媒層を冷却する冷却器、８は温度検出器６から検出されたＣＯ選択酸化反応触媒の温度に基づいて冷却器７の動作と停止とを制御する制御部である。また、破線は制御部８と温度検出器６および制御部８と冷却器７が有線または無線で通信可能に接続されていることを示す。
【００１５】
原料供給部１から供給される原料は、酸素含有炭化水素を対象とし、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ジメチルエーテルなどが挙げられる。温度検出器６の形態は特に問わないが、例えば熱電対を用い、触媒層内の温度を計測することが考えられる。
【００１６】
冷却器７の形態は特に問わず、例えば水冷式や空冷式などの熱交換機能を備えさせる。また、冷却器７については、ＣＯ選択酸化反応器５の内側か外側のいずれか、あるいは内外両方に設置しても構わない。冷却器７の例として、図２にコイル式冷却方法によるものの概略を示す側断面図を示す。斜線部５ａは、ＣＯ選択酸化反応器５に充填されたＣＯ選択酸化反応触媒を示し、１２は充填されたＣＯ選択酸化反応触媒５ａの内部に設けられた中空のコイル、１３はコイルの中を通過する水やガスなどの冷媒導入口、１４は冷媒排出口、１５は改質ガス導入口、１６は改質ガス排出口であり、冷却器７はコイル１２、冷媒導入口１３、冷媒排出口１４で構成される。冷媒入口１３から冷媒が導入されてコイル１２を通過する間にＣＯ選択酸化反応触媒５ａと熱交換が行われてＣＯ選択酸化反応触媒５ａを冷却し、冷媒出口１４から冷媒が排出される。
【００１７】
Ｈ２Ｏ供給器２からは水蒸気を供給する。酸化剤供給器４から供給される酸化剤はＯ２を含むガス、例えば空気等が挙げられる。
【００１８】
ＣＯ選択酸化反応器５に充填されたＣＯ選択酸化反応触媒は、主に貴金属を活性成分とする。ＣＯ選択酸化反応触媒の種類については、活性成分としてＣＨ４生成反応活性が低い金属、例えばＰｔ、Ａｕ、Ｐｄなどが望ましい。これらが単独であっても、混合であっても、合金化されていても構わないが、特にＰｔを含有していることが望ましい。触媒の形状については球形、円筒形、ペレットなどが考えられる。ハニカム型触媒や発泡体担持型触媒などを用いても良い。
【００１９】
原料供給器１からＨ２Ｏ供給器２から供給されたＨ２Ｏを同伴した原料が改質器３に導入され、改質ガスが生成される。改質ガスは酸化剤供給器４から供給されたＯ２を同伴してＣＯ選択酸化反応器５に導入されてＣＯが低減され、ＣＯが低減された改質ガスは例えば燃料電池やＨ２貯蔵媒体などの図示しない後段のプロセスに送られる。ＣＯ選択酸化反応器５の触媒層の温度は温度検出器６によって検出され、ＣＯ選択酸化反応器５の温度が酸化反応によって上昇してあらかじめ設定した温度を超えると、制御部８が冷却器７を動作させて冷却を行い、触媒層の温度を設定温度以下に維持する。また、設定温度以下になったことを温度検出器６が検出すると制御部８が冷却器７を停止し、必要以上に冷却器７を動作させることを防止する。制御部の一連の動作のフローチャートを図３に示す。図３について、ｘは温度検出器６から検出された温度を、ａはあらかじめ設定された設定温度を示す。設定温度については燃料や運転条件により設定温度を変更する。本実施例においてはｘ＞ａを判定の条件としているが、ｘ≧ａを判定の条件としても構わない。
【００２０】
温度の設定例として、ジメチルエーテルの場合について以下に示す。図４にＣＯ選択酸化反応器５におけるＣＨ４生成特性を示す。横軸は触媒層温度を、縦軸は生成したＣＨ４の濃度を示す。供給したガスはジメチルエーテル：２０ｖｏｌ％、Ｎ２：８０ｖｏｌ％であり、空間速度はＳＶ＝１５０００ｈ−１である。また、触媒にはＰｔ触媒が用いられている。ＣＯ選択酸化反応器内の触媒層温度が２００℃のときにＣＨ４生成が確認された。また、図４によれば、１７５℃以下においてはＣＨ４の生成が確認されなかった。このことから、原料がジメチルエーテルの場合の触媒層温度は１７５℃以下に設定することが望ましいと考えられる。なお、下限運転温度については改質ガス中に水蒸気を含むことから１００℃以上は必須となる。
【００２１】
なお、改質器３では水蒸気改質を行うものとして説明したが改質反応として部分酸化反応を用いても良い。その場合、Ｈ２Ｏではなく酸素を含む水蒸気やガスを供給する。
【００２２】
また、改質器３の動作温度が高い場合はＣＯ生成の平衡濃度が高くなる。この場合は、図５に示すように、改質器３とＣＯ選択酸化反応器５の間にシフト反応器９を設けてもよい。シフト反応器９では改質ガス中のＣＯと水蒸気がシフト反応（ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２）を生じ、改質ガス中のＣＯを低減する。
【００２３】
本実施例によれば、従来よりも高精度なＣＯ選択酸化反応器の温度管理に基づいたＣＯ低減によってＣＨ４の生成を抑え、水素製造効率を改善することができる。
【実施例２】
【００２４】
図６は本実施例による一酸化炭素低減装置の構成を示すブロック図である。なお実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。１０は改質ガス中の未分解ないしは未反応の原料を検出する未分解・未反応原料検出器であり、制御部８と通信可能に接続されている。未分解・未反応原料検出器１０で検出する対象成分は、例えば原料がジメチルエーテルの場合は未反応のジメチルエーテルや未分解のメタノールやアセトンなどが考えられる。これらの対象成分に関して、検出を行うのは一種類でも複数でもよい。
【００２５】
このように構成された本実施の形態において、未分解・未反応原料検出器１０で対象成分が検出されない場合は、対象成分の分解や酸化などによる副生成物の生成がないため触媒層温度の設定は特に必要がなく、触媒層温度が設定温度以上に上昇してもＣＯ低減性能が設計範囲内であれば特に問題はない。未分解・未反応原料検出器１０で対象成分が検出された場合、制御部８が温度検出器６から検出された温度と設定温度との比較を行い、冷却器７の動作と停止とを制御する。制御部の一連の動作のフローチャートを図７に示す。
【００２６】
本実施例によれば、改質ガス内の未分解ないしは未反応の原料を検出することにより、改質器３の性能を確認でき、また、冷却器の動作を最低限に抑えることによって装置の動作コストを抑えることができる。
【実施例３】
【００２７】
図８は本実施例による一酸化炭素低減装置の構成を示すブロック図である。なお実施例１および実施例２と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。１１はＣＯ選択酸化反応器５を通過した改質ガス中のＣＨ４を検出するＣＨ４検出器であり、制御部８と通信可能に接続されている。ＣＨ４検出器１１においてＣＨ４が検出されると制御部８が冷却器７を動作させ、ＣＯ選択酸化反応触媒５ａを冷却し、ＣＯ選択酸化触媒層５ａの温度をＣＨ４が生成する温度よりも低く維持する。制御部の一連の動作のフローチャートを図９に示す。なお、ＣＨ４が検出されない場合の冷却器の制御は上述の実施例１と同様である。
【００２８】
本実施例によれば、ＣＨ４の生成を直接検出することにより、効率的にＣＨ４の生成を抑制することができる。
【実施例４】
【００２９】
図１０は本実施例による一酸化炭素低減装置の構成を示すブロック図である。なお実施例１乃至実施例３のいずれかと同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。ＣＯ選択酸化反応器５および５’が直列に設置されている。ＣＯ選択酸化反応器５’の前段に酸化剤供給部４’が設置され、ＣＯ選択酸化反応器５’は温度検出器６’と冷却器７’を有し、温度検出器６’と冷却器７’は制御部８と通信可能に接続されている。ひとつの反応器に充填する触媒は、１種類でも構わないし、複数の触媒を充填しても構わない。また、ＣＯ選択酸化反応器５および５’それぞれに同一の触媒を充填しても構わないし、異なる触媒を充填しても構わない。また、同一触媒においても、活性成分の担持量や担持体が同一であっても、異なっていても構わない。
【００３０】
制御部８は温度検出器６および６’が検出した温度に基づいて冷却器７および７’の動作と停止を別々に制御する。また、ＣＯ選択酸化反応器５および５’それぞれの前段に未分解・未反応原料検出器１０および１０’（図示せず）を設置し、未分解・未反応原料検出器１０および１０’の検出結果に基づいて冷却器７および７’を別々に制御させてもよい。また、ＣＯ選択酸化反応器を３つ以上設置してもよい。
【００３１】
本実施例によれば、ＣＯ選択酸化反応を多段で行わせることにより触媒層の温度上昇を分散させることができ、ＣＯ選択酸化反応器の放熱性能が向上する。
【実施例５】
【００３２】
図１１は本実施例による一酸化炭素低減装置の構成を示すブロック図である。なお実施例１乃至実施例４のいずれかと同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。ＣＯ選択酸化反応器５および５’が並列に設置されており、ＣＯ選択酸化反応器５および５’が制御部８に通信可能に接続されており、制御部８がＣＯ選択酸化反応器５および５’の動作と停止とを個別に制御することができる。また、図の１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄは改質ガスの経路を制御するように設置されるとともに制御部８と通信可能に接続され制御部８がそれぞれの開閉を制御することができる。制御部８と弁１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄの接続は図示を省略する。
【００３３】
ＣＯ選択酸化反応器５および５’の制御は一括ではなく別々に行えるため、例えばＣＯ選択酸化反応器５のみを動作させて、５’は停止させておいたり個別にメンテナンスを実施することができる。また、停止させているＣＯ選択酸化反応器に改質ガスが導入されないように弁を開閉させて改質ガスの経路を制御する。例えば、図１１においてＣＯ選択酸化反応器５のみを動作させるのであれば弁１７ａ、１７ｂは開放し、弁１７ｃ、１７ｄは閉塞する。ＣＯ選択酸化反応器５’のみを動作させる場合は弁１７ａ、１７ｂは閉塞し、弁１７ｃ、１７ｄは開放する。ＣＯ選択酸化反応器５および５’の両方を動作させるのであれば弁弁１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄの全てを開放する。
【００３４】
ＣＯ選択酸化反応器５と５’を同時に動作させてもよいし、ＣＯ選択酸化反応器を３つ以上設置してもよい。動作させるＣＯ選択酸化反応器の数や、どれを動作させてどれを停止させておくかの選択などは制御部で任意に設定可能である。例えば一定時間毎に交互に切り替えるようにしてもよいし、ＣＯ選択酸化反応器の触媒の充填量や種類などによって性能が異なる場合では未分解・未反応原料検出器１０から得られる濃度に基づいて決定させてもよい。
【００３５】
また、弁１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄの代替に三方弁を用いるなどしてもよい。図１２に弁１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄの代替に三方弁を設置した一酸化炭素低減装置のブロック図を示す。３０ａ、３０ｂが三方弁であり、制御部８と通信可能に接続されている。
【００３６】
本実施例によれば、ＣＯ選択酸化反応を多段で行わせることにより、触媒層の温度上昇を分散させることができ、ＣＯ選択酸化反応器５を１つのみ備えている場合よりも効率的にＣＯを低減することができる。また改質ガスの未分解・未反応原料検出結果に応じて、ＣＯ選択酸化反応器の動作と停止とを個別に制御し、改質ガスの経路を弁で制御することで、ＣＯ選択酸化反応器を必要最低限な数だけ動作させることでＣＯ選択酸化反応器の動作コストを抑えることができる。また、ＣＯ選択酸化反応器を全て動作させていなくともシステムは機能するため、システムを完全に停止することなくＣＯ選択酸化反応器のメンテナンスが可能となる。
【００３７】
また、本実施例においてはＣＯ選択酸化反応器５ａおよび５ｂとして第１の実施例におけるＣＯ選択酸化反応器５よりもに小型のものを用いることもできる。この場合、ＣＯ選択酸化反応器５のみを備える装置と比較して装置全体の規模を大きくすること無く、ＣＯ選択酸化触媒層の表面積を大きくすることによって放熱性を向上させ、また、触媒層の温度上昇を分散させて温度上昇を抑えることができる。
【実施例６】
【００３８】
図１３は本実施例による水素製造装置の構成を示すブロック図である。なお実施例１乃至実施例５のいずれかと同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３９】
１８はＣＯ選択酸化反応器５によってＣＯが低減された水素を主成分とする改質ガスを貯蔵するタンクや水素吸蔵合金などの水素貯蔵媒体である。
【００４０】
ＣＯ選択酸化反応器５によってＣＯを低減された改質ガスは水素貯蔵媒体１８に送られ、貯蔵される。
【００４１】
本実施例によれば、改質ガス中のＣＯが効率よく低減され、純度の高い水素ガスを貯蔵することが可能である。
【実施例７】
【００４２】
図１４は本実施例による燃料電池発電システムの構成を示すブロック図である。なお実施例１乃至実施例５のいずれかと同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。１９は酸素を含有する酸化ガスを供給する酸化ガス供給部、２０はＣＯ選択酸化反応器５によってＣＯが低減された水素を主成分とする改質ガスと、酸化ガス供給部１９から供給される酸化ガスで電気化学反応を行い発電する燃料電池である。燃料電池には、例えば比較的低温で動作し、燃料極にＰｔ系触媒を用いている固体高分子型燃料電池などが挙げられる。また、酸化ガス供給部１９から供給する酸化ガスが酸化剤供給部４から供給する酸化剤で代替可能であれば酸化剤供給部４から燃料電池に酸化剤を供給することで酸化ガス供給部１９の代替としてもかまわない。
【００４３】
ＣＯ選択酸化反応器５によってＣＯを低減された改質ガスが燃料電池２０に送られ、改質ガスと酸化ガス供給部１９または酸化剤供給部４から供給されるＯ２を用いて燃料電池２０が発電を行う。
【００４４】
本実施例によれば、燃料電池の被毒成分となるＣＯを効率よく低減させ、発電性能の低下を防止することができる。
【００４５】
以上、本発明について複数の実施例を説明してきたが、各実施例のうち複数の実施例を組み合わせて用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施例１による一酸化炭素低減装置の構成を示すブロック図。
【図２】ＣＯ選択酸化触媒冷却器の一例の概略を示す側断面図。
【図３】本発明の実施例１による一酸化炭素低減装置の制御部の動作を示すフローチャート。
【図４】ジメチルエーテルのＣＯ選択酸化反応におけるＣＨ４生成特性を示すＣＨ４生成濃度−触媒層初期設定温度グラフ
【図５】本発明の実施例１による一酸化炭素低減装置の変形例の構成を示すブロック図。
【図６】本発明の実施例２による一酸化炭素低減装置の構成を示すブロック図。
【図７】本発明の実施例２による一酸化炭素低減装置の制御部の動作を示すフローチャート。
【図８】本発明の実施例２による一酸化炭素低減装置の構成を示すブロック図。
【図９】本発明の実施例３による一酸化炭素低減装置の制御部の動作を示すフローチャート。
【図１０】本発明の実施例４による一酸化炭素低減装置の構成を示すブロック図。
【図１１】本発明の実施例５による一酸化炭素低減装置の構成を示すブロック図。
【図１２】本発明の実施例５による一酸化炭素低減装置の変形例を示すブロック図。
【図１３】本発明の実施例６による一酸化炭素低減装置の構成を示すブロック図。
【図１４】本発明の実施例７による一酸化炭素低減装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００４７】
１  原料供給部
２  Ｈ２Ｏ供給部
３  改質器
４、４’  酸化剤供給部
５、５’  ＣＯ選択酸化反応器
５ａ  ＣＯ選択酸化反応触媒層
６、６’  温度検出器
７、７’  冷却器
８  制御部
９  シフト反応器
１０  未分解・未反応原料検出器
１１  ＣＨ４検出器
１２  コイル
１３  冷媒導入口
１４  冷媒排出口
１５  改質ガス導入口
１６  改質ガス排出口
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ  弁
１８  水素貯蔵媒体
１９  酸化ガス供給部
２０  燃料電池
３０ａ、３０ｂ  三方弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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