(57)【要約】【課題】燃料改質システムの複雑化を招くことなく、改質ガスからの水素分離効率を高める。【解決手段】炭化水素系燃料と水を原料として水素リッチな改質ガスに改質する改質器５と、改質ガス中の水素を選択的に透過させる水素分離膜ユニットととして、少なくとも第１の水素分離膜ユニット７ａと、その下流に位置して、第１の水素分離膜ユニット７ａから排出された未透過ガスが導入される第２の水素分離膜ユニット７ｂを備える。そして、これら第１、第２水素分離膜ユニット７ａ、７ｂの間に配置された凝縮器９により、第２の水素分離膜ユニット７ｂに流入する前記未透過ガス中の水蒸気を凝縮、低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素系燃料と水を原料として水素リッチな改質ガスに改質する改質器と、改質ガス中の水素を選択的に透過させる水素分離膜ユニットとを備え、前記水素分離膜ユニットを透過した水素を燃料電池に供給するようにした燃料改質システムにおいて、
前記水素分離膜ユニットとして、少なくとも第１の水素分離膜ユニットと、その下流に位置して、第１の水素分離膜ユニットから排出された未透過ガスが導入される第２の水素分離膜ユニットとを備え、これら第１、第２水素分離膜ユニットの間に配置され、第２の水素分離膜ユニットに流入する前記未透過ガス中の水蒸気を凝縮、低減する水分低減手段を備えたことを特徴とする燃料改質システム。
【請求項２】
前記水分低減手段が冷却水との熱交換により水蒸気を凝縮させる凝縮器である請求項１に記載の燃料改質システム。
【請求項３】
前記第１水素分離膜ユニットよりも前記第２水素分離膜ユニットの水素分離膜面積を広くした請求項１または２に記載の燃料改質システム。
【請求項４】
前記第２の水素分離膜ユニットの水素分離膜は、パラジウムないしはパラジウムを含有する合金で構成される請求項１〜３のいずれか一つに記載の燃料改質システム。
【請求項５】
前記第２水素分離膜ユニットの水素分離膜は、有機材料で構成される請求項１〜３のいずれか一つに記載の燃料改質システム。
【請求項６】
前記第２水素分離膜ユニットに流入する未透過ガスの水素分圧と温度に応じて前記凝縮器での熱交換冷却量を制御する凝縮制御手段を備える請求項４に記載の燃料改質システム。
【請求項７】
前記凝縮制御手段は前記水素分離膜の上流と下流の水素分圧差が大きく、かつ水素温度が低くなるほど、前記凝縮器での冷却を抑制する請求項６に記載の燃料改質システム。
【請求項８】
前記凝縮器を迂回して第１水素分離膜ユニットと第２水素分離膜ユニットとを接続する迂回路を備え、
前記凝縮制御手段は、第２水素分離膜ユニットに流入する未透過ガスの水素分圧と温度に応じて前記凝縮器を迂回して前記第２水素分離膜ユニットに導入する未透過ガス量を制御する請求項６または７に記載の燃料改質システム。
【請求項９】
前記凝縮器へ流入する未透過ガスの流入量を制御する第１のバルブと、前記凝縮器を迂回する未透過ガスの迂回量を制御する第２のバルブと、前記凝縮器に供給される冷却水量を制御する冷却水バルブとを備え、前記凝縮制御手段が前記水素分圧と温度に応じて、前記各バルブの開度を制御する請求項８に記載の燃料改質システム。
【請求項１０】
前記凝縮制御手段は、前記水素分圧と温度とから第２水素分離膜ユニットの水素分離膜が水素脆化すると判断されるときには、前記未透過ガスの全量を前記凝縮器を迂回して前記第２水素分離膜ユニットに流入させる請求項８または９に記載の燃料改質システム。
【請求項１１】
燃料改質ガスシステムの始動時に始動用の燃焼ガスを生成する燃焼器を備え、前記始動時に燃焼ガスを前記改質器、前記第１水素分離膜ユニットから前記凝縮器を通さずに前記第２水素分離膜ユニットに導くようにした請求項２〜９のいずれか一つに記載の燃料改質システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池に供給する水素リッチなガスを生成する燃料改質システムの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池に供給する水素ガスを生成するために、炭化水素系の燃料と水を原料として水素リッチなガスに改質する燃料改質システムが知られている。
【０００３】
改質器で改質された改質ガス中には水素以外のＣＯなどが含まれているため、この改質ガスを水素分離膜を透過させることにより、燃料電池に供給する水素ガスの濃度を高めている。また水素分離膜から排出された未透過ガス中には、ＣＯ、水蒸気などと共に水素分離膜を透過しなかった水素ガスも含まれているため、この未透過ガスをさらにシフト反応器、ＣＯ選択酸化反応器に導くことにより、ＣＯ等を除去すると共に、水素分圧を高めるようにしている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２８３８９０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような燃料改質システムでは、改質ガス中に含まれるＣＯを除去するために、水素分離膜の外にシフト反応器とＣＯ選択酸化反応器が必要であり、システムの構成が複雑で高価にもなる。またこのような触媒を有する反応器が増えることは、燃料改質システムの始動時に、これら各種の反応器を暖機（触媒の活性化）するために必要な熱量が増加し、始動性並びに燃料消費効率が低下するとともに、要求水素ガス量が変動する過渡運転時の制御もそれだけ複雑となる等の問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、より簡素なシステム構成で燃料電池に対する水素の供給効率を向上する燃料改質システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の燃料改質システムは、炭化水素系燃料と水を原料として水素リッチな改質ガスに改質する改質器と、改質ガス中の水素を選択的に透過させる水素分離膜ユニットととして、少なくとも第１の水素分離膜ユニットと、その下流に位置して、第１の水素分離膜ユニットから排出された未透過ガスが導入される第２の水素分離膜ユニットとを備える。そして、これら第１、第２水素分離膜ユニットの間に配置された水分低減手段により、第２の水素分離膜ユニットに流入する前記未透過ガス中の水蒸気を凝縮、低減する。
【発明の効果】
【０００７】
第１水素分膜ユニットから排出された未透過ガスを、水分凝縮手段より冷却することで、未透過ガス中に含まれる水蒸気が凝縮、除去され、未透過ガス中の水素分圧を高められる。このように水素分圧を高めた未透過ガスを第２水素分離膜ユニットに導入することで、未透過ガス中の残余の水素をさらに分離でき、これにより簡素な構成でありながら、燃料電池に対する水素の供給効率を向上させられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１において、４は改質器５に供給する、原燃料として、炭化水素系の燃料と水とを蒸発・気化させる蒸発器であり、燃焼器６から供給される燃焼ガスとの熱交換により、燃料と水を気化させる。蒸発器４には燃料を供給する第１燃料噴射弁２ａと、水を供給する水噴射弁３とが備えられ、これら各弁からの供給量はそれぞれ燃料改質システムの運転条件に応じて、コントローラ１からの信号により制御される。
【００１０】
気化された燃料と水は、燃料ガスとして改質器５に供給され、この改質器５において、改質器５と一体的に構成された燃焼器６から受ける熱と熱交換を行いつつ、内蔵する触媒の改質反応により水素リッチな改質ガスを生成する。
【００１１】
燃焼器６は、後述する燃料電池１１、第２水素分離膜ユニット７ｂから導かれる水素ガス等を含む排出ガスを燃料として燃焼し、さらには改質器５での改質反応に必要な熱量を確保するために設けた第２燃料噴射弁２ｂから、追加の燃料が供給される。
【００１２】
ここで、改質器５で行われる改質反応を説明すると、炭化水素系燃料の水蒸気改質反応は、次式（１）で示す反応式で表すことができる。
【００１３】
ＣｎＨｍ＋ｎＨ2Ｏ→ｎＣＯ＋（ｎ＋ｍ／２）Ｈ2  （１）
Ｃｏ＋Ｈ2Ｏ⇔ＣＯ2＋Ｈ2  （２）
式（２）で示す反応は、シフト反応と呼ばれ、一般的には低温では水素、高温ではＣＯの生成する方向に進行する。
【００１４】
前記改質器５の下流には、改質ガス中の水素成分を透過する第１水素分離膜ユニット７ａが配置される。この第１水素分離膜ユニット７ａを透過した水素ガスは、燃料電池１１に供給される。
【００１５】
これに対して、第１水素分離膜ユニット７ａを透過しないＣＯなどを含む未透過ガスにも残余の水素が含まれるため、この未透過ガス中から水素ガスを分離するために、その下流には未透過ガス中の水分を凝縮させる凝縮器９と、第２水素分離膜ユニット７ｂとが配置される。
【００１６】
なお、第１水素分離膜ユニット７ａの水素分離膜面積よりも、第２水素分離膜ユニット７ｂの水素分離膜面積の方が大きく設定されている。
【００１７】
凝縮器９には未透過ガスを冷却してガス中の水蒸気を凝縮させるために、冷却水が冷却水制御バルブ１０を介して導入される。未透過ガス中から水蒸気を凝縮、分離すると、ガス中の水素分圧が上昇し、その分だけ第２水素分離膜ユニット７ｂでの水素透過性能を向上させることができる。すなわち、本発明では、このように第１、第２水素分離膜ユニット７ａと７ｂの間に、未透過ガス中の水蒸気を低減し、水素分圧を高めるための凝縮器９を介在させることで、シフト反応器、選択酸化反応器などを備えることなく、ＣＯの除去、水素ガスの透過供給効率を高めている。
【００１８】
第２水素分離膜ユニット７ｂを透過した水素ガスは、第１水素分離膜ユニット７ａと同じく燃料電池１１に供給される。
【００１９】
ところで、第１水素分離膜ユニット７ａ、第２水素分離膜ユニット７ｂの水素分離膜は、純粋なパラジウム（Ｐｄ）膜、あるいはパラジウムを含む合金膜で構成するが、この場合、水素分離膜は水素分圧差（水素分離膜の上流と下流の水素圧力差）とガス温度との関係で、図３にも示すように、とくに水素分圧差が大きく、かつガス温度が低下すると水素脆化が発生しやすく、これにより水素透過性能が低下する。
【００２０】
凝縮器９で水蒸気を低減する場合、その凝縮量に応じて改質ガスの水素分圧は増加するもののガス温度が低下する。水素分圧とガス温度とにより、第２水素分離膜ユニット７ｂでの水素脆化の発生を回避するために、コントローラ１が水素分圧と温度を判断しながら凝縮器９に供給する冷却水の水量を調整制御するようになっている。
【００２１】
また、第１水素分離膜ユニット７ａと凝縮器９との間には、第１ガス制御バルブ８ａが設けられ、さらに凝縮器９を迂回して第１水素分離膜ユニット７ａと第２水素分離膜ユニット７ｂとを接続する迂回路１６には、第２ガス制御バルブ８ｂが設けられ、これらバルブ８ａ、８ｂは、前記冷却水制御バルブ１０と共に、コントローラ１からの信号によって、後述するように、その開閉が制御されることで、凝縮器９に導入される冷却水量を制御する一方で、第１水素分離膜ユニット７ａからの未透過ガスを、凝縮器９を経由したり、あるいは経由せずに直接に第２水素分離膜ユニット７ｂに導き、水素分離膜の水素脆化を抑制しつつ、水素透過効率の向上を図っている。
【００２２】
なお、１４は凝縮器９の下流側、すなわち、第２水素分離膜ユニット７ｂに流入する直前の未透過ガス温度を検出する温度センサ、１５は同じく未透過ガス中の水素分圧を推定するための水素濃度センサであり、これらの検出信号はコントローラ１に入力される。
【００２３】
次に、燃料電池１１で起きる発電のための電気化学反応を説明すると、以下のとおりである。
【００２４】
Ｈ２→２Ｈ+＋２ｅ-  （３）
（１／２）Ｏ2＋２Ｈ+＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ  （４）
Ｈ2＋（１／２）Ｏ2→Ｈ2Ｏ  （５）
ここで式（３）は燃料電池１１の陰極側（カソード）における反応式、式（４）は陽極側（アノード）における反応式であり、陽極側にはコントローラ１からの信号により制御される第１空気制御バルブ１２ａを介して空気が供給される。そして、燃料電池１１では全体として式（５）に示す反応が進行し、この電気化学反応により起電力を生じる。
【００２５】
本実施形態での燃料電池１１は固体高分子型の燃料電池であり、電池反応を促進する白金等の触媒を備えている。ところで、燃料ガス中にＣＯが含まれる場合には、このＣＯが触媒に付着して触媒としての機能を低下させ、式（４）に示すようなアノードにおける反応を阻害し、燃料電池１１の性能を劣化させてしまう。なお、固体高分子型の燃料電池にあっては、供給される燃料ガス中のＣＯ濃度の許容値は、通常は数十ｐｐｍ程度である。
【００２６】
したがって、燃料ガス中に含まれるＣＯは、前記のようにして、第１、第２水素分離膜ユニット７ａ、７ｂにより、確実に低減、除去される必要がある。
【００２７】
第２水素分離膜ユニット７ｂを透過されなかった排気ガス及び燃料電池１１から排出される余剰の水素ガスは、前述のとおり前記燃焼器６に供給され、前記第２燃料噴射弁２ｂからの燃料と共に、改質器５で必要とされる熱量を発生させるための燃料となる。
【００２８】
また、燃料改質システムの始動時に、暖機用の燃焼ガスを供給するために、始動用燃焼器１３が備えられる。始動用燃焼器１３は第２空気制御バルブ１２ｂと第３燃料噴射弁２ｃを有し、コントローラ１からの信号により、システム始動時に燃料と空気が供給され、生成された燃焼ガスを改質器５から、第１水素分離膜ユニット７ａ、第２水素分離膜ユニット７ｂ等に供給することにより、これらの加熱を行い、早期に正常な触媒機能を発揮できるように暖機する。なお、この場合、暖機効率を高めるために、凝縮器９には暖機用の燃焼ガスが流れないにように、前記バルブ８ａ、８ｂの開度が制御される。
【００２９】
次に、図４、図５を参照しながら、コントローラ１によって実行される、前記凝縮器９の冷却水量と第２水素分離膜ユニット７ｂに対する未透過ガス供給量の制御について詳しく説明する。
【００３０】
まず凝縮器９の冷却水量の制御を図４によって説明する。
【００３１】
ステップＳ４０１では、凝縮器下流の未透過ガスの水素分圧、温度、また燃料電池１１の負荷（あるいは燃料改質システムの要求改質ガス量）を読み込む。
【００３２】
ステップＳ４０２では、今回のこれらの読み込み値と、前回の読み込み値とから、水素分圧、温度、負荷の変動率を求め、これらに基づいて、水素分圧差と温度とが、図３の水素分離膜の脆化領域に至る状況にあるかどうかを判断する。
【００３３】
凝縮器９での冷却水量を制御しても、直ちに水素分圧、温度が変化するわけではなく、応答遅れがあるため、予め水素分圧、温度の変動を予測し、この予測値から、所定の時間内に脆化領域に至るかどうかの予測判断を行う。
【００３４】
もし、このまま進めば、水素脆化領域に至ると判断されたときは、ステップＳ４０３で冷却水制御バルブ１０の開度を一定量だけ減少させ、温度の低下を抑え、水素分圧を下げる。
【００３５】
燃料電池１１の負荷減少により、要求される改質ガス量が低下したときなど、凝縮器９で冷却過剰となり、ガス温度が低下すると共に、水蒸気の凝縮量が増えることで、水素分圧が上がり過ぎ、前記脆化領域に入る可能性がある。このような場合に、冷却水制御バルブ１０の開度を小さくすることで、冷却量を減らして温度低下を抑制し、水素分圧を下げ、脆化領域へ入らないようにするのである。
【００３６】
なお、水素分圧差については、下流側の水素分圧は燃料電池１１に対する供給圧となり、ほぼ一定に制御されるので、上流側の水素分圧を、水素濃度センサの出力に基づいて推定することにより、水素分圧差を推定することができる。したがって、以下の説明で、単に水素分圧から脆化領域にあるかどうか等の判断をしている場合でも、同じような推定により水素分圧差を算出することが前提となっている。また、第２水素分離膜ユニット７ｂに供給される未透過ガス中の水素濃度は、改質器５の運転状態（燃料量、空気量、水蒸気量、温度など）と、第１水素分離膜ユニット７ａの水素透過性能によっても予測することが可能なので、これにより水素分圧を算出するようにしてもよい。
【００３７】
ステップＳ４０２で脆化領域へ至らないと判断されたときは、ステップＳ４０４に進んで、冷却水制御バルブ１０の開度を一定量だけ増加し、凝縮器９での冷却性を高め、これにより第２水素分離膜ユニット７ｂに導かれる未透過ガス中の水素分圧を高める。
【００３８】
次に、図５により、第２水素分離膜ユニット７ｂと凝縮器９への未透過ガスの流量割合の制御について説明する。
【００３９】
ステップＳ５０１では、前記図４のステップＳ４０１と同じく、凝縮器下流の未透過ガスの水素分圧、温度を読み込む。そしてステップＳ５０２では、これら読み込み値から、水素分圧と温度とが、図３の脆化領域に入っているかどうかを判断する。
【００４０】
この判断結果により脆化領域になければ、ステップＳ５０３に進んで、第１ガス制御バルブ８ａを開き、第２ガス制御バルブ８ｂを閉じ、第１水素分離膜ユニット７ａから排出された未透過ガスの全量を凝縮器９に導く。
【００４１】
したがってこの場合には、凝縮器９で未透過ガスを冷却し、水蒸気を凝縮除去することにより、水素分圧を高め、次の第２水素分離膜ユニット７ｂでの水素透過効率を向上させられる。
【００４２】
これに対して、脆化領域にあると判断されたときは、ステップＳ５０４に進んで、第１ガス制御バルブ８ａを閉じ、第２ガス制御バルブ８ｂを開く。これにより、上記未透過ガスはその全量が、凝縮器９を迂回して第２水素分離膜ユニット７ｂに流れる。
【００４３】
このようにして、凝縮器９を迂回して第２水素分離膜ユニット７ｂに未透過ガスを流すことにより、水蒸気の凝縮量を減らして水素分圧を低下できると共に、ガス温度を上昇させることができるので、第２水素分離膜ユニット７ｂでの水素脆化を回避することができる。この場合、凝縮器９での冷却水量を変化させて脆化領域から離れるのに比較して、水素分圧、ガス温度の変化の応答性が速いので、とくに要求される改質ガス量の大きい場合にも、脆化領域からの素早い回避ができる。
【００４４】
なお、図３にあるように、水素分離膜の水素脆化領域と通常使用可能領域との間に、所定の幅をもつ境界帯域を設定し、前記脆化領域の判定を、この境界帯域に入ったときに行うようにしてもよく、この場合には、水素脆化をより一層確実に回避できる。
【００４５】
また、前記第１、第２ガス制御バルブ８ａ、８ｂは、単にオンオフ的に開閉制御するだけでなく、水素分圧や温度に応じて開度を比例制御し、凝縮器９の迂回量を調整するようにしてもよい。
【００４６】
ここで図２を参照しながら第１、第２水素分離膜ユニット７ａ、７ｂの水素分離作用を中心に説明する。
【００４７】
改質器５で水素リッチなガスに改質された改質ガスは、第１水素分離膜ユニット７ａで改質ガス中に含まれるＣＯなどが除かれ、水素分離膜を透過した水素ガスのみが燃料電池１１に供給される。一方、未透過ガスは下流の凝縮器９に流れ、ここで冷却作用を受けると、改質ガス中の水蒸気が凝縮するため、図２のように、第１水素分離膜ユニット７ａで水素ガスの透過により減少した未透過ガス中の水素分圧は、凝縮器９を通過するうちに再び増加する。
【００４８】
そして、次の第２水素分離膜ユニット７ｂでの水素ガスの選択的な透過により、未透過ガス中の水素分圧が低下していく。すなわち、未透過ガス中から水素ガスが効率よく透過され、燃料電池１１への供給効率がそれだけ高められる。
【００４９】
ところで、図の点線で示す特性は、凝縮器９での水蒸気の凝縮が行われない場合であり、この場合には、未透過ガスの水素分圧は変化せず、したがって、第２水素分離膜ユニット７ｂでの水素ガスの透過量もそれだけ少なくなる。
【００５０】
本発明では、第１水素分離膜ユニット７ａで水素を分離後、凝縮器９により未透過ガス中の水蒸気分圧を低下させることで水素分圧を高めるため、シフト反応器やＣＯ選択的酸化反応器を用いなくても、第２水素分離膜ユニット７ｂで再び水素ガスを効率よく分離し、燃料電池１１に供給する水素ガスの供給効率を高められるのである。
【００５１】
一方で、水素分離膜ユニットの水素分離膜は、パラジウム（Ｐｄ）膜、あるいはパラジウムを含む合金膜で構成され、この水素分離膜その両面に作用する水素分圧の差と、ガス温度との関係で、図３にも示すように、水素分圧差が大きくかつ温度の低い、水素脆化領域では、水素脆化が起き、水素透過性能が低下してしまう。
【００５２】
しかし本実施形態では、凝縮器９で水蒸気を低減するときに、水素分圧は増加するもののガス温度が低下し、第２水素分離膜ユニット７ｂの水素分離膜が水素脆化が予測できる場合には、凝縮器９を迂回して未透過ガスを流すことにより、温度の低下を防ぎ、また水素分圧差の増加を抑制し、これにより第２水素分離膜ユニット７ｂの水素分離膜の水素脆化による性能の劣化を確実に回避できるようにしている。
【００５３】
また、燃料改質システムの始動時には、各反応器の触媒の活性化など、システム全体を適正に機能させるために暖機をする必要があるが、この場合には、まず始動用燃焼器１３により高温の燃焼ガスが改質器５に送られ、さらに第１水素分離膜ユニット７ａ並びに第２水素分離膜ユニット７ｂにも高温燃焼ガスを流す。この場合、第１改質ガス制御バルブ８ａを閉弁し、第２改質ガス制御バルブ８ｂを開弁して凝縮器９には高温燃焼ガスが流れないように迂回させることで、燃焼ガスの温度低下を抑制する。
【００５４】
そして改質器５が触媒活性温度に達し、また第１水素分離膜ユニット７ａ、第２水素分離膜ユニット７ｂの水素分離膜が共に水素脆化しない温度まで加熱されたら、通常の改質運転に移行する。すなわち、蒸発器４で気化された炭化水素系燃料と水とが燃料ガスとして改質器５に導入され、改質ガスの生成が行われ、この改質ガス中からは、第１水素分離膜ユニット７ａ、第２水素分離膜ユニット７ｂでの水素ガスの透過分離が行われ、燃料電池１１はこの水素ガスと空気とで電気化学反応による起電力を発生するのである。
【００５５】
以上のように本実施形態によれば、第１水素分膜ユニット７ａから排出された未透過ガスを、凝縮器９で冷却することで、未透過ガス中に含まれる水蒸気が凝縮、除去され、未透過ガス中の水素分圧を高められ、このように水素分圧を高めた未透過ガスを第２水素分離膜ユニット７ｂに導入することで、未透過ガス中の残余の水素をさらに分離でき、これにより簡素な構成でありながら、燃料電池１１に対する水素の供給効率を向上させることができる。
【００５６】
この場合、未透過ガス中のＣＯなどを除去するのに、シフト反応器やＣＯ選択酸化反応器などが不要で、改質システムの簡略化が図れ、また改質システムの始動時など暖機のための加熱時間もそれだけ短縮できる。
【００５７】
また、第１水素分離膜ユニット７ａよりも第２水素分離膜ユニット７ｂの水素分離膜の面積を大きくしたので、温度の低い下流側の第２水素分離膜ユニット７ｂでも高い水素透過性能を確保できる。
【００５８】
さらに、第２水素分離膜ユニット７ａに流入する未透過ガスの水素分圧と温度に応じて凝縮器９での熱交換冷却量を制御することにより、水素分離膜の水素脆化を回避しつつ、効率よく水素分圧を高められる。
【００５９】
さらに、未透過ガスの水素分圧と温度に応じて、凝縮器９を迂回して第２水素分離膜ユニット７ｂに流入する未透過ガス量を制御することにより、運転状態に応じて改質ガス量が変動したときなど、水素分離膜の水素脆化を応答よく確実に回避できる。
【００６０】
なお、上記実施形態では、第２水素分離膜ユニット７ｂの水素分離膜も第１水素分離膜ユニット７ａと同じくパラジウム合金を用いたが、これに代えてポリイミド等からなる有機材料を用いて構成することができる。凝縮器９で水蒸気を冷却除去するため、凝縮器９から出た未透過ガスの温度が低下する。このため、ポリイミド等の有機材料からなる水素分離膜を用いることが可能となる。なお、この場合には、水素脆化の問題はないため、未透過ガスを常時凝縮器９を通過させることができる。
【００６１】
本発明は上記した実施形態の記載に限定されるものではなく、発明の技術的思想の範囲内で当業者のなしうるさまざまな改良、変更などをも含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように、本発明に係る燃料改質システムでは、車両用の燃料電池などをはじめとして、様々な技術分野に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施形態を示す構成図である。
【図２】水素分離膜の水素透過特性の説明図である。
【図３】水素分離膜の水素脆化の特性を示す説明図である。
【図４】コントローラの制御内容を示すフローチャートである。
【図５】同じく制御内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６４】
１  コントローラ
３  蒸発器
５  改質器
６  燃焼器
７ａ  第１水素分離膜ユニット
７ｂ  第２水素分離膜ユニット
８ａ  第１ガス制御バルブ
８ｂ  第２ガス制御バルブ
９  凝縮器
１０  冷却水制御バルブ
１１  燃料電池
１３  始動用燃焼器
【図１】
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【図２】
2005108652.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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