(57)【要約】【課題】コンパクト化すると同時に必要な熱交換性能を維持できる触媒装置を提供する。【解決手段】ＣＯ除去装置２３として触媒を充填した触媒コート層１０と、触媒コート層１０を支持する支持体６と、を備え、支持体６を、複数の基幹熱輸送体２の周りそれぞれに、熱良導体ワイヤーフィン１を用いた熱交換器構造から構成する。また、上記のＣＯ除去装置２３に加え、改質器２１と、原料から燃料ガスを生成するための蒸発器または加熱器１５の少なくとも一方と、を備える。ＣＯ除去装置２３を構成する支持体６の少なくとも一部をヒートパイプ３により構成し、ヒートパイプ３を蒸発器または加熱器１５の少なくとも一方に接続する。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒を充填した触媒コート層と、
前記触媒コート層を支持する支持体と、を備え、
前記支持体を、熱輸送の主軸となる複数の基幹熱輸送体の周りそれぞれに、熱良導体ワイヤーフィンを配置した熱交換器構造から構成する触媒装置。
【請求項２】
前記基幹熱輸送体を外部との熱交換が可能な構造とする請求項１に記載の触媒装置。
【請求項３】
前記基幹熱輸送体または前記ワイヤーフィンをヒートパイプにより構成した請求項１に記載の触媒装置。
【請求項４】
前記基幹熱輸送体および前記ワイヤーフィンをヒートパイプにより構成した請求項１に記載の触媒装置。
【請求項５】
前記触媒装置を、水素に優先して水素リッチガス中の一酸化炭素を酸化させる一酸化炭素除去装置とする請求項１に記載の触媒装置。
【請求項６】
前記支持体を、前記水素リッチガスの流通方向に複数段積層した請求項５に記載の触媒装置。
【請求項７】
前記ワイヤーフィンの密度を前記支持体の積層方向に沿って変化させる請求項６に記載の触媒装置。
【請求項８】
前記触媒コート層に充填する触媒の密度を前記支持体の積層方向に沿って変化させる請求項６に記載の触媒装置。
【請求項９】
前記ワイヤーフィンの密度と、前記触媒コート層に充填する触媒の密度とを、前記支持体の積層方向に沿って変換させる請求項６に記載の触媒装置。
【請求項１０】
水素リッチガス中の水素を用いて発電を行う燃料電池を備えた燃料電池システムにおいて、
炭化水素燃料と、酸素含有ガスおよび水の少なくとも一方を原料とした改質反応により一酸化炭素を含む水素リッチガスを生成する改質器と、
水素に優先して一酸化炭素を酸化させる選択酸化触媒を充填した触媒コート層を支持する支持体を、熱良導体ワイヤーフィンを用いた熱交換器構造とし、前記支持体の少なくとも一部をヒートパイプにより構成した一酸化炭素除去装置と、
前記原料を蒸発する蒸発器または予熱する加熱器の少なくとも一方と、を備え、
前記一酸化炭素除去装置と、前記蒸発器または前記加熱器の少なくとも一方とを、前記ヒートパイプにより接続することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１１】
前記原料である水を蒸発する蒸発器または予熱する加熱器と、前記原料である炭化水素燃料を蒸発する蒸発器または予熱する加熱器と、の間に、前記一酸化炭素除去装置を配置し、
前記一酸化炭素除去装置と、両端に配置された前記蒸発器または加熱器とを、前記ヒートパイプにより接続する請求項１０に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、燃料電池システムに用いる触媒装置、例えば一酸化炭素除去装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の触媒装置としては、特開２０００−２０３８０１号公報に記載の熱交換可能な触媒装置が知られている。これは、熱交換のフィン部分に触媒を担持したものであり、触媒を担持する浄化部を複数に分割し、浄化部間に冷媒通路を形成することにより、触媒の温度調整を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとしている問題点】
ここで、燃料電池システムを車輌等の移動体の動力源として利用する場合には、システムを搭載する容積に限界があることからシステムのコンパクト化が望まれる。しかしながら、触媒を担持するフィン部分を断面が波形状等の板状部材から構成する従来の触媒装置においては、コンパクト化を図ると同時に、必要な熱交換性能を得るのは困難であった。
【０００４】
そこで本発明は、コンパクト化すると同時に必要な熱交換性能を維持できる触媒装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】
本発明は、触媒装置に触媒を充填した触媒コート層と、前記触媒コート層を支持する支持体と、を備え、前記支持体を、熱輸送の主軸となる複数の基幹熱輸送体の周りそれぞれに、熱良導体ワイヤーフィンを用いた熱交換器構造から構成する。
【０００６】
また、燃料電池システムにおいては、炭化水素燃料と、酸素含有ガスおよび水の少なくとも一方を原料とする改質器と、前記原料の蒸発器または加熱器の少なくとも一方と、を備え、さらに前記触媒装置の特徴を有する一酸化炭素除去装置を備える。このような前記一酸化炭素除去装置を構成する前記支持体の少なくとも一部をヒートパイプにより構成し、前記ヒートパイプを前記蒸発器または前記加熱器の少なくとも一方に接続する。
【０００７】
【作用及び効果】
支持体を、熱輸送の主軸となる複数の基幹熱輸送体の周りそれぞれに熱良導体ワイヤーフィンを用いた熱交換器構造から構成することにより、熱交換を行う面積を増大することができるので、触媒装置のコンパクト化を測ることができる。
【０００８】
また、熱良導体ワイヤーフィンを用いた熱交換器構造の支持体を備えた触媒装置を一酸化炭素除去装置として採用する。さらに、支持体の少なくとも一部をヒートパイプにより構成し、ヒートパイプを蒸発器または加熱器の少なくとも一方に接続する。これにより、触媒コート層の温度を均一に維持することができるとともに、一酸化除去装置で生じた熱を原料の蒸発または予熱に利用することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態における触媒装置を用いた燃料電池システムの改質システムの構成を図１に示す。ここでは、触媒装置として一酸化炭素除去装置２３（以下、ＣＯ除去装置２３）を用いる。
【００１０】
ここでは、改質システムとして、燃料ガスと酸化剤ガスとしての空気とからＣＯを含む水素リッチガスを生成する改質器２１と、水素リッチガス中のＣＯ濃度を低減するためのシフト反応器２２およびＣＯ除去装置２３、水素リッチガス中の水素と空気中の酸素を用いて発電を行う燃料電池２４とから構成する。
【００１１】
燃料電池システムを車輌などの動力源として利用する場合には、水素を生成するためにガソリン等の炭化水素燃料を改質して水素リッチガスを生成する。この改質を行う改質器２１では、水素の生成に伴ってＣＯを発生するが、このＣＯは燃料電池２４における発電の著しい妨げとなってしまう。そこで、改質器２１の下流にシフト反応器２２およびＣＯ除去装置２３を配置し、触媒を用いて水素リッチガス中のＣＯをできるだけ低減する。例えば燃料としてガソリンを用いた場合に燃料電池２４で効率良く発電を行うためには、改質器２１から排出される水素リッチガス中の約１．５％程度のＣＯを、シフト反応器２２およびＣＯ除去装置２３で１０ｐｐｍ程度にまで低減する必要がある。
【００１２】
このとき、例えばＣＯ除去装置２３内では、触媒を用いたＣＯの選択酸化反応（ＣＯ＋１／２Ｏ２→ＣＯ２）を行うことによりＣＯを除去している。この反応は発熱反応であり、また、この反応を効率よく生じるには触媒温度がある一定の範囲内の触媒活性温度である必要がある。従って、ＣＯの選択酸化反応を継続的に生じるためには、反応で生じる熱を別の媒体を用いて他の場所や部位に輸送し、分散化、回収、または廃棄する必要がある。
【００１３】
この熱を別の媒体と交換して輸送する方法としては、熱交換手段として用いる冷媒流体を発熱するガス、ここでは水素リッチガスの流れに対して直行もしくは対向させて、ＣＯ除去装置２３内に循環させる方法がある。このようなＣＯ除去装置２３においては、冷媒流体と水素リッチガスの熱交換部としてコルゲートフィン、またはプレートフィンが用いられている。このようなフィンを用いて熱交換部を構成した場合には、冷媒流体の通じる通路とフィンとの伝熱面積を確保する必要があり、ＣＯ除去装置２３のコンパクト化が困難であった。また、冷媒を供給・回収するための配管や、冷媒流体の駆動装置を設置する必要があり、システムサイズが大きくなるという問題があった。
【００１４】
これに対して、車輌等の動力源として燃料電池システムを利用する場合には、燃料電池システムの容積が制限されるので、システムサイズを小さくする必要がある。
【００１５】
さらに、ＣＯ除去装置２３では充填した触媒における反応に伴って熱を生じるが、水素リッチガスの流れ方向に関するＣＯ濃度の変化やガス通路断面内での触媒の分布状態により発熱量の分布が生じる。このため、冷媒流体による熱交換によって触媒活性温度をＣＯ除去装置２３内部のガス通路全域で得ようとしても、触媒活性温度に達していない部分を生じてしまう。このとき、これに伴ってＣＯの発生を伴う逆シフト反応（Ｈ２＋ＣＯ２→ＣＯ＋Ｈ２Ｏ）を生じるという問題があった。
【００１６】
上記のような問題を解決するために、本実施形態はＣＯ除去装置２３を図２に示す構成とする。
【００１７】
ＣＯ除去装置２３を触媒コート層１０と、触媒コート層１０を支持する支持体６により構成し、さらに支持体６を、熱輸送の主軸となる基幹熱輸送体２と、基幹熱輸送体２間を熱的に接続する熱良導体ワイヤーフィン１（以下、ワイヤーフィン１）とから構成する。
【００１８】
ここでは、基幹熱輸送体２を棒形状の金属等から構成し、このような複数の基幹熱輸送体２を水素リッチガスの流れの同一断面内に並列させる。このような基幹熱輸送体２を編み込むように熱良導体により構成したワイヤーフィン１を配置し、熱基幹輸送体２にロウ付け等により固定する。これにより、基幹熱輸送体２間の熱の移動を可能とする。なお、基幹熱輸送体２は熱交換のための冷媒流体を内部に通じて熱を輸送するものを用いることもできる。
【００１９】
また、基幹熱輸送体２の図示しない一部を外部に接続し、その接続部の温度を調整することにより、支持体６、ひいては触媒コート層１０の温度を調整する。ＣＯ除去装置２３では発熱反応が行われるので、外部との接続部を触媒コート層１０に対して低温とし、触媒コート層１０の熱を接続部を介して外部に除去する。このとき、触媒コート層１０が触媒活性温度となるように接続部の温度を調整することにより、反応効率を向上するとともにＣＯの発生を低減する。
【００２０】
ここで本実施形態では、触媒装置としてＣＯ除去装置２３を用いているが、シフト反応器２２等の他の触媒装置を用いる場合にも、反応に伴う発熱・吸熱に応じてこの接続部分の温度を設定し、触媒を活性温度に維持することができる。
【００２１】
また、ここでは、触媒コート層１０はワイヤーフィン１および基幹熱輸送体２の表面に形成するが、ワイヤーフィン１のみに形成することもできる。
【００２２】
このように、本実施形態では触媒コート層１０の形成部にワイヤーフィン１を配置して、触媒コート層１０の支持体６をワイヤーフィン型熱交換器とする。
【００２３】
次に、本実施形態に用いる触媒装置の効果について説明する。
【００２４】
触媒装置（ＣＯ除去装置２３）として、触媒を充填した触媒コート層１０と、触媒コート層１０を支持する支持体６と、を備える。さらに、支持体６を、熱輸送の主軸となる複数の基幹熱輸送体２の周りそれぞれに、熱良導体ワイヤーフィン１を用いた熱交換器構造から構成する。これにより、水素リッチガスとワイヤーフィン１との伝熱面積を増大することができるので、触媒装置をコンパクト化する場合にも必要な熱交換性能を確保することができる。このとき、特にワイヤーフィン１を基幹熱輸送体２に編み込むように配置するので、ワイヤーフィン１と基幹熱輸送体２との接触面を増大することができ、ワイヤーフィン１から基幹熱輸送体２への熱の移動を効率良く行うことができる。
【００２５】
また、このようにワイヤーフィン１を用いた支持体６に触媒コート層１０を形成することで、触媒コート層１０の形成面積を増大することができる。これにより、触媒装置をコンパクト化した際にも、十分な触媒反応を得ることができる。
【００２６】
また、基幹熱輸送体２を外部との熱交換が可能な構造とすることで、支持体６のひいては触媒コート層１０の温度を触媒活性温度に維持することができる。
【００２７】
さらに、触媒装置を、水素に優先して水素リッチガス中のＣＯを酸化させるＣＯ除去装置２３とする。このとき、ＣＯ除去装置２３の温度を調整する冷却部としてワイヤーフィン１および基幹熱輸送体２を用いるため、冷媒の供給・回収の配管や、冷媒を流通させるための駆動装置等を必要としないので、燃料電池システムのコンパクト化を図ることができる。
【００２８】
次に、第２の実施形態に用いるＣＯ除去装置２３の構成を図３に示す。
【００２９】
本実施形態は、第１実施形態と同様にＣＯ除去装置２３を構成する触媒コート層１０の支持体６を、ワイヤーフィン１を用いた熱交換器とする。ただし、基幹熱輸送体２をヒートパイプ３ａにより構成する。外側表面での温度を均一にするヒートパイプ３ａの作用により、基幹熱輸送体２の外側表面で均一な温度を得ことができる。これにより、この基幹熱輸送体２周囲のワイヤーフィン１の温度分布を均一化することができる。従って、ＣＯ除去装置内２３のひとつながりになっている触媒コート層１０の支持体６全体で温度分布の不均一さを抑制することができる。
【００３０】
ここで、ヒートパイプ３ａの外側表面で温度が均一になる原理を説明する。
【００３１】
ヒートパイプ３ａの外郭となるパイプ部の内側には液体状の作動流体の流通部となるウィック部を、さらにその内側には気体状の作動流体の流通部となる蒸気部を構成する。
【００３２】
ヒートパイプ３ａの外側面の一部で発熱反応が生じて、外側面の温度が局部的に上昇した場合、発生した熱はパイプ部の外側面から内側面へ熱伝導により伝わる。パイプ部の内部に配置されたウィック部には液体状の作動流体が含有されており、この作動流体を外側面から伝わった熱により蒸発させる。このように、外側面から伝わった熱を蒸発潜熱として費やすため、局部的にパイプ部の内側面を冷却し、ひいては外側面を冷却することができる。
【００３３】
一方、発熱反応がなく、パイプ部の外側表面の温度が局部的に低い部分の内部では、蒸気部に蒸気として存在していた作動流体が冷却されて凝縮し、液体状となってウィック部に吸収される。このとき作動流体の気体から液体への相変化に伴って凝縮熱が放出されるので、パイプ部の内側面の温度が上昇する。壁面内を熱伝導により伝わった熱によりヒートパイプ３ａの外側面の温度が上昇し、局部的に低温であったヒートパイプ３ａの外側面の温度を上昇させることができる。
【００３４】
凝縮により液体状となった作動流体は、ウィック部を通じて毛細管現象によりウィック部に含まれる液体状の作動流体が蒸発により減少した箇所に移動する。このようにしてヒートパイプ３ａは、外部からのエネルギー供給を受けずに、常に外側表面の温度を一定に保つように作動する。
【００３５】
次に本実施形態の効果について説明する。ここでは、第１実施形態における効果に加えて以下の効果がある。
【００３６】
基幹熱輸送体２をヒートパイプ３ａにより構成する。これにより、基幹熱輸送体２として用いたヒートパイプ３ａの表面に触媒コート層１０を形成することで触媒コート層１０における発熱反応の分布を緩和して、触媒コート層１０の温度を均一化することができる。これにより、基幹熱輸送体２全体を触媒活性温度に維持することができ、効率のよい選択酸化反応を生じることができるとともに、逆シフト反応を防いでＣＯの発生を低減することができる。また、冷媒の供給・回収のための配管や、冷媒の駆動装置を必要としないので、システムをコンパクト化することができる。
【００３７】
また、基幹熱輸送体２の温度を均一化することで、基幹熱輸送体２に編み込んだワイヤーフィン１の温度を均一化することができ、効率のよい熱交換を行うことができる。
【００３８】
なお、ヒートパイプ３ａに封入した作動流体は、その内側の圧力や流体の種類により沸点（飽和温度）を変更できるので、予めヒートパイプ３を作動させたい温度に設定することが可能である。例えば水を作動流体とするヒートパイプ３ａの作動温度は約２０℃〜２００℃である。これは、ＣＯ除去装置２３に用いることができる。
【００３９】
次に、第３の実施形態に用いるＣＯ除去装置２３の構成を図４に示す。
【００４０】
本実施形態は、第１の実施形態において、ワイヤーフィン１を構成する熱良導体自身をヒートパイプ３ｂにより構成する。ここでは、マイクロヒートパイプと呼ばれる直系１ｍｍ程度の細いヒートパイプ３ｂをワイヤーフィン１として用いる。
【００４１】
このように、ワイヤーフィン１をヒートパイプ３ｂにより構成することで、ワイヤーフィン１の外表面の温度を均一化することができるので、ワイヤーフィン１の外表面に形成した触媒コート層１０を触媒活性温度に調整するのが容易となる。また、温度の低い部分にヒートパイプ３ｂ内の作動流体が移動することで熱が移動するので、基幹熱輸送体２への熱の移動を速やかに行うことができる。
【００４２】
次に第４の実施形態に用いるＣＯ除去装置２３の構成を図５に示す。
【００４３】
第１の実施形態において、基幹熱輸送体２およびワイヤーフィン１の両方をヒートパイプ３により構成する。このヒートパイプ支持体を触媒コート層１０の支持体６とする。
【００４４】
これにより、支持体６全体、ひいては触媒コート層１０全体の温度を均一にすることができる。その結果、触媒コート層１０全域を触媒活性温度に調整することができるで、効率のよくＣＯの選択酸化反応を行うことができるとともに、逆シフト反応の発生を抑制することができる。
【００４５】
次に、第５の実施形態に用いるＣＯ除去装置２３の構成を図６に示す。
【００４６】
第４の実施形態で用いた、基幹熱輸送体２にワイヤーフィン１を編み込むことにより構成した触媒コート層１０の支持体６を水素リッチガスの流通方向に沿って、複数枚積層することによりＣＯ除去装置２３を構成する。積層枚数は、必要に応じて設定することができる。このとき、第１から４の実施形態で用いた支持体６のいずれを用いることもできる。
【００４７】
このように、支持体６を、水素リッチガスの流通方向に複数段積層することによりＣＯ除去装置２３を構成することで、反応面積および伝熱面積を増加することができる。このとき、第１から４の実施形態における基幹熱輸送体２の長さおよび本数を増加することによっても反応面積および伝熱面積を増加できるが、積層構造とすることで、ＣＯ除去装置２３の形状を配置する位置の形状に応じて設計し易くなる。
【００４８】
次に、第６の実施形態に用いるＣＯ除去装置２３の構成を図７に示す。
【００４９】
第５の実施形態において、重ねて設置する支持体６のワイヤーフィン１に対して設置する位置、ここでは水素リッチガスの流れ方向に沿って支持体６に編みつけるワイヤーフィン１の編みこみ密度を変化させる。ここでは、水素リッチガスの流れの下流側で編み込み密度を高くする。
【００５０】
このように、ワイヤーフィン１の密度を支持体６の積層方向に沿って変化させることで、部分的に伝熱面積を変化させて、所望の熱交換量を設置位置に応じて得ることができる。ＣＯ除去装置２３内で生じる温度勾配に応じて、ワイヤーフィン１の密度を調整することで、ＣＯ除去装置２３内の温度をさらに効率的に均一化することができる。例えば、流れの下流側でワイヤーフィン１の密度を高くすることで、上流側で生じた反応により昇温した水素リッチガスを下流側で冷却し、ＣＯ除去装置２３内の水素リッチガス温度を均一化することができる。これによりＣＯ除去装置２３内の触媒コート層１０全体を活性温度に調整するのが容易になる。その結果、小さい容積で十分に熱交換を行うことができ、ＣＯ除去装置２３をコンパクト化する際の熱交換性能を確保することができる。
【００５１】
次に、第７の実施形態に用いるＣＯ除去装置の構成を図８に示す。
【００５２】
第５の実施形態において、重ねて設置する支持体６の表面に設置した触媒コート層１０に充填する触媒粒子９の充填量を場所によって変化させる。これにより、触媒により引き起こされる反応が制御でき、所望の転化率を場所に応じて得ることができる。ここでは、水素リッチガスの流れ方向に沿って変化させ、例えば水素リッチガスの流れの上流側で触媒粒子９の充填量を多くする。これにより、比較的温度の低い上流側で多くの反応を生じ、水素リッチガスの温度が高くなる下流側での反応を抑えることで、ＣＯ除去装置２３全体の温度を均一化することができる。
【００５３】
このように、触媒コート層１０に充填される触媒粒子９の密度を支持体６の積層方向に沿って変化させることにより、ＣＯの選択酸化反応に最適な触媒粒子９の充填量を得ることができる。その結果、小さい容積で十分にＣＯ除去を行うことができ、ＣＯ除去装置２３をコンパクト化する際に必要な反応効率を確保することができる。
【００５４】
次に、第８の実施形態に用いるＣＯ除去装置２３の構成を図９に示す。
【００５５】
第５の実施形態において、重ねて設置する支持体６を構成するワイヤーフィン１の編みこみ密度と、触媒コート層１０の触媒粒子９の充填量とを、設置位置によりそれぞれ独立に変化させる。
【００５６】
このように、ワイヤーフィン１の密度と、触媒コート層１０に充填される触媒粒子９の密度を、支持体６の積層方向に沿って変化させる。これにより、ＣＯ除去装置２３における熱交換性能と反応効率とを独立して調整することができ、積極的に所望の熱交換量とＣＯ転化率とを設置位置により設定することができる。その結果、熱交換性能と反応効率を最適化することができ、ＣＯ除去装置２３をコンパクト化することができる。
【００５７】
第９の実施形態に用いる燃料電池システムの構成を図１０に、またＣＯ除去装置２３周辺の構成を図１１に示す。
【００５８】
ここでは、ＣＯ除去装置２３に蒸発器または加熱器１５のどちらか一つを、断熱部１４を介して隣接させる。蒸発器または加熱器１５においては、改質反応に用いる燃料ガスの原料となる水または炭化水素燃料の少なくとも一方を蒸発または予熱する。ここには図示しないが、１５を加熱器、または、水と炭化水素燃料のどちらか一方の蒸発器とした場合には、燃料ガスを生成するために、改質器２１の上流側にさらに蒸発部を設ける必要がある。また、ＣＯ除去装置２３は第５〜８の実施形態のいずれか一つとし、またこれに用いる基幹熱輸送体２をヒートパイプ３ａにより構成する。
【００５９】
支持体６を構成するヒートパイプ３をＣＯ除去装置２３の外部まで延長し、選択酸化反応に伴う熱を、外部に設置した熱を必要とする機関に供給する。ここでは、蒸発器または加熱器１５にＣＯ除去装置２３内の基幹熱輸送体２を接続して、ＣＯ除去装置２３内の反応で生じた熱を水または炭化水素燃料の蒸発または予熱に利用する。蒸発または予熱された水または炭化水素燃料を改質器２１における改質反応に用いる。
【００６０】
このとき、ＣＯ除去装置２３と蒸発器または加熱器１５との間に断熱部１４を配置する。断熱部１４を設けなかった場合には隣接する面を介して熱が伝わるので、蒸発器または加熱器１５内ではＣＯ除去装置２３側の温度が高くなる。これに対して、断熱部１４を設けてヒートパイプ３を介してのみ熱を伝えることで、ヒートパイプ３の外表面の温度が均一になる特徴により、蒸発器または加熱器１５内へ均等に熱を供給することができる。これにより、蒸発器または加熱器１５での水または炭化水素燃料の蒸発または予熱を場所によらずに均一に行うことができる。
【００６１】
このように、ＣＯ除去装置２３と、蒸発器または加熱器１５の少なくとも一方とを、ヒートパイプ３により接続する。これにより、触媒コート層１０の温度を均一化することができるとともに、ＣＯ除去装置２３で生じる熱を、改質反応に用いる水または炭化水素燃料の蒸発または予熱に利用することができる。これにより、燃料電池システムの燃料の利用効率を向上することができる。また、熱を移動させるための複雑な配管等を必要としないので、システムをコンパクト化することができる。
【００６２】
次に、第１０の実施形態に用いる燃料電池システムの構成を図１２に、またＣＯ除去装置２３周辺の構成を図１３に示す。
【００６３】
ヒートパイプ３の中央部に発熱部を設けても、外表面の温度を均一化するというヒートパイプ３の特性を利用して、他の機器への熱輸送に用いるヒートパイプ３ａの中央にＣＯ除去装置２３を配置し、その両端に断熱部１４を介して熱を必要とする機器を配置する。ここでは熱を必要とする機器として、一端に配置する機器を水の加熱器または蒸発器１５ａ、他端に配置する機器を燃料の加熱器または蒸発器１５ｂとする。ここで、第９の実施形態と同様に、改質器２１に供給する前に水および炭化水素を蒸発して燃料ガスを生成しなければならないので、１５として加熱器を用いる際には、図示しない蒸発部を構成する必要がある。
【００６４】
ＣＯ除去装置２３の両端に蒸発器または加熱器１５を配置し、ＣＯ除去装置２３と、蒸発器または加熱器１５ａ、１５ｂとを、ヒートパイプ３ａにより接続する。これにより、ヒートパイプ３ａを介して速やかにＣＯ除去装置２３の熱を除去して、水および炭化水素燃料の蒸発または予熱に利用することができる。
【００６５】
なお、触媒装置としてＣＯ除去装置２３を用いたが、水とＣＯとのシフト反応（ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２）を促進する触媒を充填したシフト反応器２２等の触媒装置を用いてもよい。例えば、ヒートパイプ３の作動流体として、ナフタレンやダウサムＡ等をもちいると、ヒートパイプ３の作動温度は１５０度〜４００度となり、高温用シフト反応器および低温用シフト反応器に用いることができる。
【００６６】
このように、本発明は上記実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術思想の範囲内で様々な変更が成し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に用いる燃料電池システムの構成図である。
【図２】第１の実施形態に用いる支持体の構成図である。
【図３】第２の実施形態に用いる支持体の構成図である。
【図４】第３の実施形態に用いる支持体の構成図である。
【図５】第４の実施形態に用いる支持体の構成図である。
【図６】第５の実施形態に用いるＣＯ除去装置の構成図である。
【図７】第６の実施形態に用いるＣＯ除去装置の構成図である。
【図８】第７の実施形態に用いるＣＯ除去装置の構成図である。
【図９】第８の実施形態に用いるＣＯ除去装置の構成図である。
【図１０】第９の実施形態に用いる燃料電池システムの構成図である。
【図１１】第９の実施形態に用いるＣＯ除去装置周囲の構成図である。
【図１２】第１０の実施形態に用いる燃料電池システムの構成図である。
【図１３】第１０の実施形態に用いるＣＯ除去装置周囲の構成図である。
【符号の説明】
１　　ワイヤーフィン
２　　基幹熱輸送体
３　　ヒートパイプ
６　　支持体
９　　触媒粒子（触媒）
１０　触媒コート層
１５　蒸発器または加熱器
２１　改質器
２２　シフト反応器
２３　ＣＯ除去装置
２４　燃料電池
【図１】
2004018284.tif 000003
【図２】
2004018284.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004018284.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004018284.tif 000008
【図７】
2004018284.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004018284.tif 000011
【図１０】
2004018284.tif 000012
【図１１】
2004018284.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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