(57)【要約】【課題】炭化水素燃料から水素含有ガスを容易且つ確実に製造する方法及び装置を提供する。【解決手段】液体炭化水素燃料を予蒸発予混合燃焼器１で、又はガス状炭化水素燃料を予混合燃焼器２０で、理論空気量より少ない燃焼空気で燃焼させことで得られた反応ガスに水を供給した後、ＣＯシフト部１４及びＣＯ除去部１６を通すことで、水素含有ガスを製造出来、燃焼空気量の少ない燃焼で得られた反応ガス中には、水素Ｈ２と一酸化炭素ＣＯとが含まれており、これを利用して燃料電池で使用される水素含有ガスを製造すれば、従来のように、改質反応に触媒を用いないので、炭素析出など触媒に関する技術的課題がクリアされ、更に反応装置が単純になり、装置自体がコンパクト化されて、メンテナンス性が向上すると共に、低コスト化が実現出来るものである。【選択図】　図１
2004143014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体炭化水素燃料を予蒸発予混合燃焼器で、理論空気量より少ない燃焼空気で燃焼させことで得られた反応ガスを利用した事を特徴とする水素含有ガスの製造方法及び装置。
【請求項２】
ガス状炭化水素燃料を予混合燃焼器で、理論空気量より少ない燃焼空気で燃焼させることで得られる反応ガスを利用した事を特徴とする水素含有ガスの製造方法及び装置。
【請求項３】
上記燃焼で得られた反応ガスに水蒸気を供給した後、ＣＯシフト反応及びＣＯ除去工程を行う事を特徴とする請求項１及び２記載の水素含有ガスの製造方法及び装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液体又はガス状炭化水素燃料から燃料電池装置に使用される水素含有ガスを製造する方法及び装置に関し、特に灯油、ナフサ、ガソリン、軽油、ＬＰＧ等の炭化水素燃料から水素を収率良く製造する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりこの種のものでは、燃焼部は熱供給の為のものであり、生成ガスは触媒を用いた改質部で水蒸気改質反応を行うことで生成されるものであった。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２５５５０５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの従来のものでは、装置が複雑で大がかりなもので高価なものとなり、又重質な炭化水素を原料とする場合は、触媒上に炭素の析出が発生し水素の製造に支障を来しており、技術上大変難しい問題であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明はこの点に着目し上記課題を解決する為、請求項１では、液体炭化水素燃料を予蒸発予混合燃焼器で、理論空気量より少ない燃焼空気で燃焼させことで得られた反応ガスを利用して燃料電池装置に使用される水素含有ガスを製造するものである。
【０００６】
又請求項２では、ガス状炭化水素燃料を予混合燃焼器で、理論空気量より少ない燃焼空気で燃焼させることで得られる反応ガスを利用して燃料電池に使用される水素含有ガスを製造するものである。
【０００７】
これによれば、燃焼空気量の少ない燃焼で得られた反応ガス中には、水素Ｈ２と一酸化炭素ＣＯとが含まれており、これを利用して燃料電池で使用される水素含有ガスを製造すれば、従来のように、改質反応に触媒を用いないので、炭素析出など触媒に関する技術的課題がクリアされ、更に反応装置が単純になり、装置自体がコンパクト化されて、メンテナンス性が向上すると共に、低コスト化が実現出来るものである。
【０００８】
更に請求項３によれば、燃焼空気量が理論空気量より少ない燃焼で得られた反応ガスに水を供給した後、ＣＯシフト反応及びＣＯ除去工程を行うようにしたので、ＣＯに被毒されやすい固体高分子型燃料電池装置の燃料として供給可能である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次にこの発明に係る水素含有ガスの製造方法を図１に示された一実施形態で説明する。
１は予蒸発予混合燃焼器で、アルミダイキャストで成形され加熱用ヒータ２が鋳込まれた気化筒３と、該気化筒３上部で周壁に複数個の炎孔４を有するバーナヘッド５とから構成されている。
【００１０】
前記気化筒３周壁には、燃焼ファン６の送風路７が連通した噴出口８が形成され、電磁ポンプ９から圧送される液体燃料又は液体燃料と水の混合物ここでは灯油を噴霧する噴霧ノズル１０が位置し、灯油を気化すると共に、この気化ガスと燃焼ファン６から供給される理論空気量より少ない燃焼空気とを予混合するものである。
【００１１】
１１は予蒸発予混合燃焼器１のバーナヘッド５を内方に露呈させた燃焼室で、上面には燃焼反応で生成された生成ガスが送り出される導出路１２が接続され、該導出路１２途中には生成ガス中に水を供給する為の導水部１３が接続されている。
【００１２】
１４は導出路１２他端と連通した２００℃〜４００℃に保持されたＣＯシフト部で、内方にはＣＯシフト反応触媒１５を収納し、一酸化炭素ＣＯを全て水素Ｈ２に変換するものである。
【００１３】
１６は前記ＣＯシフト部１４と連通し常温〜１５０℃に保持されたＣＯ除去部で、内方にはＣＯ除去触媒１７を有し、最終的に生成ガス中に残留するＣＯを除去するものである。
１８はＣＯ除去部１６を通過後の水素含有ガスが、供給管１９を介して供給される燃料電池装置である。
【００１４】
次にこの発明一実施形態の作動について説明する。
今予蒸発予混合燃焼器１の加熱用ヒータ２に通電し、気化筒３を灯油の気化可能温度まで加熱した後、燃焼ファン６の駆動によって空気比０．５程度の少ない空気を供給し、更に電磁ポンプ９によって通常量の灯油が噴霧供給される。
【００１５】
これによって、気化筒３内では灯油の気化ガスと燃焼空気とが予混合し、適宜の点火手段（図示せず）で点火すれば、バーナヘッド５の炎孔４から噴出する予混合ガスが燃焼室１１内で燃焼開始するものであり、そしてこの燃焼反応により、水素５％、ＣＯ１０％を含む生成ガスが発生する。
【００１６】
この生成ガスが導出路１２を流通する途中で導水部１３から水の供給を受けて、ＣＯシフト部１４に流通しＣＯシフト反応触媒１５を通過することで、ＣＯが殆ど水素に変換されさらに高濃度の水素生成ガスとなり、最後にＣＯ除去部１６を通り余分なＣＯを除去されて、供給管１９を介して燃料電池装置１８に供給され、この水素を原料として電気が作られるものである。
【００１７】
従って、予蒸発予混合燃焼器１の燃焼空気不足の燃焼による生成ガスをそのまま利用して、燃料電池装置用の水素含有ガスを形成するので、従来のような複雑で大がかりな構成が不用であり、コンパクトで安価な装置で良く、メンテナンス性も良いものであり、又改質反応用の触媒も必要なく、炭素の析出の心配もなくなり大きな技術課題をクリアしたものである。
【００１８】
次にガス状炭化水素燃料であるＬＰＧを燃料とした場合の実施態様を図２に示し、図１の液体炭化水素燃料との相違点のみを説明し、同一部品には同一符号を付すものであり、相違点は、燃料がすでにガス状となっているので、燃焼器の加熱用ヒータ２及び電磁ポンプ９が不用で予混合燃焼器２０となるのみで、あとは図１の液体炭化水素燃料の時と同様であり、同じ効果を得ることが出来るものである。
【００１９】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、燃焼空気量の少ない燃焼で得られた反応ガス中には、水素Ｈ２と一酸化炭素ＣＯとが含まれており、これを利用して燃料電池で使用される水素含有ガスを製造すれば、従来のように、改質反応に触媒を用いないので、炭素析出など触媒に関する技術的課題がクリアされ、更に反応装置が単純になり、装置自体がコンパクト化されて、メンテナンス性が向上すると共に、低コスト化が実現出来るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態を付した液体炭化水素燃料の水素含有ガス製造装置の概略構成図。
【図２】同ガス状炭化水素燃料の水素含有ガス製造装置の概略構成図。
【符号の説明】
１　予蒸発予混合燃焼器
１４　ＣＯシフト部
１６　ＣＯ除去部
２０　予混合燃焼器
【図１】
2004143014.tif 000003
【図２】
2004143014.tif 000004