(57)【要約】【課題】燃料電池システム及びその運転方法を提供する。【解決手段】一酸化炭素吸着装置をシフト反応器の後端に備えて、燃料電池システムの始動時にシフト反応器から十分に除去されない一酸化炭素を一酸化炭素吸着装置から除去し、燃料を供給することによって、始動にかかる時間を顕著に短縮させた燃料電池システム及びその運転方法である。これにより、一酸化炭素吸着装置を利用することによって、燃料電池の電極触媒の被毒なしに燃料電池システムの始動時間を顕著に短縮できるだけでなく、一酸化炭素吸着装置の始動時にのみ使用するので、吸着剤の量が多い必要がなくて体積を減少できることはいうまでもなく、経済的に製造及び運転できる。また、一酸化炭素吸着装置内の一酸化炭素吸着剤を再生して使用できるので、装置の経済性を倍加できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
改質装置とシフト反応器とを備える燃料処理装置、及び燃料電池スタックを備える燃料電池システムにおいて、
一酸化炭素吸着剤を含む一酸化炭素吸着装置と、
前記シフト反応器の一酸化炭素富化ガスを前記一酸化炭素吸着装置に供給できる第１供給手段と、
前記一酸化炭素吸着装置から一酸化炭素が除去された一酸化炭素除去ガスを燃料電池スタックに供給できる第２供給手段と、
前記シフト反応器から一酸化炭素が除去された一酸化炭素除去ガスを燃料電池スタックに直接供給できる第３供給手段と、
を備えることを特徴とする、燃料電池システム。
【請求項２】
前記一酸化炭素吸着装置の内部に吸着されていた一酸化炭素を脱着させた一酸化炭素富化ガスを排出できる第１排出手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
脱着ガスを前記一酸化炭素吸着装置に供給できる第４供給手段をさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記第１排出手段は、前記改質装置のバーナーと連結されて前記バーナーに一酸化炭素富化ガスを供給可能にしたことを特徴とする、請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記一酸化炭素吸着剤は、
白金、パラジウム、ルテニウム、レニウム、イリジウム、またはそれらの化合物；
モリブデン、タングステン、バナジウム、クロム、タンタルまたはそれらの炭化物；
モリブデン、タングステン、バナジウム、クロム、またはタンタルの窒化物；
分子体５Ａ、分子体１３Ｘ、Ｙ−ゼオライトに担持または担持されていないハロゲン化銅；
または、Ｙ−ゼオライトに担持または担持されていない銀；
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記燃料電池スタックは、燃料電池スタックで発生するガスを排出する第２排出手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記第２排出手段は、前記改質装置のバーナーと連結されて前記バーナーに燃料を供給可能にしたことを特徴とする、請求項６に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記第１供給手段、第２供給手段及び第３供給手段の作動を統制する制御装置をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
（ａ）第１供給手段を利用してシフト反応器の一酸化炭素富化ガスを一酸化炭素吸着装置に供給し、第２供給手段を利用して前記一酸化炭素吸着装置から一酸化炭素が除去された一酸化炭素除去ガスを燃料電池スタックに供給し、第３供給手段を遮断する始動ステップと、
（ｂ）シフト反応器の出口温度が１５０℃以上となれば、第１供給手段及び第２供給手段を遮断し、第３供給手段を利用して前記シフト反応器から一酸化炭素が除去された一酸化炭素除去ガスを燃料電池スタックに供給する正常運転ステップと、
を含むことを特徴とする、燃料電池システムの運転方法。
【請求項１０】
前記燃料電池システムは、
脱着ガスを前記一酸化炭素吸着装置に供給できる第４供給手段と、
前記一酸化炭素吸着装置の内部に吸着されていた一酸化炭素を脱着させた一酸化炭素富化ガスを排出できる第１排出手段と、
をさらに備え、
（ｃ）第４供給手段を利用して脱着ガスを前記一酸化炭素吸着装置に供給し、前記一酸化炭素吸着装置の内部に吸着されていた一酸化炭素を脱着させた一酸化炭素富化ガスを、第１排出手段を利用して排出する一酸化炭素吸着剤再生ステップをさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載の燃料電池システムの運転方法。
【請求項１１】
前記（ｃ）ステップで一酸化炭素吸着装置内の吸着剤再生が完了した後に、第４供給手段または第１排出手段を遮断することを特徴とする、請求項１０に記載の燃料電池システムの運転方法。
【請求項１２】
前記（ｃ）ステップで排出される一酸化炭素富化ガスを改質装置のバーナーに供給することを特徴とする請求項１０に記載の燃料電池システムの運転方法。
【請求項１３】
前記（ｂ）ステップで前記シフト反応器の後端の一酸化炭素の濃度は、５０００ｐｐｍ以下であることを特徴とする、請求項９に記載の燃料電池システムの運転方法。
【請求項１４】
前記（ｂ）ステップで、燃料電池スタックで発生するガスを改質装置のバーナーに供給することを特徴とする、請求項９に記載の燃料電池システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システム及びその運転方法に係り、特に燃料電池の電極触媒の被毒なしに始動にかかる時間を顕著に短縮させた燃料電池システム及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、メタノール、エタノール、天然ガスのような炭化水素系列の物質内に含まれている水素と酸素との反応による化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換させる発電システムである。
【０００３】
前記のような燃料電池システムは、基本的にシステムを構成するために、燃料電池スタックと燃料処理装置（Ｆｕｅｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ：ＦＰ）とを主要部として備え、燃料タンク、燃料ポンプなどを付随的に備える。スタックは、燃料電池の本体を形成し、膜電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ）とセパレータとからなる単位セルが数ないし数十個で積層された構造を有する。
【０００４】
燃料ポンプは、燃料タンク内の燃料をＦＰに供給し、ＦＰは、燃料を改質及び浄化して水素を発生させ、その水素を燃料電池スタックに供給する。燃料電池スタックでは、前記水素を受け取って酸素と電気化学的に反応させて電気エネルギーを発生させる。
【０００５】
ＦＰは、触媒を利用して炭化水素を改質するが、前記炭化水素は、硫化合物を含有する一方、前記触媒は、硫化合物により被毒されやすいため、前記炭化水素をＦＰに供給する前に前記硫化合物を除去する必要がある。したがって、前記炭化水素は、改質工程に進入する前に脱硫工程を経る（図１参照）。
【０００６】
炭化水素は改質されつつ水素を生成するが、これと共に、二酸化炭素及び少量の一酸化炭素を生成する。しかし、前記一酸化炭素は、燃料電池スタックの電極に使われる触媒に触媒毒として作用するため、改質された燃料を直ちにスタックに供給してはならず、前記一酸化炭素を除去するシフト工程を経ねばならない。このとき、一酸化炭素の含量は、５０００ｐｐｍ以内に減少させることが望ましい。
【０００７】
一酸化炭素を除去するために、下記反応式１ないし反応式３のようなシフト反応／メタン化反応／プロックス反応を利用してきた。
＜反応式１＞ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２
＜反応式２＞ＣＯ＋３Ｈ２→ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ
＜反応式３＞ＣＯ＋１／２Ｏ２→ＣＯ２
【０００８】
一方、前記のようなシフト反応を利用して一酸化炭素を５０００ｐｐｍ以下に除去するためには、前記シフト反応器の温度が１５０℃以上とならねばならない。しかし、シフト反応器の温度を１５０℃まで上昇させるためには、約１時間がかかる。しかし、電気エネルギーを使用するために１時間を待たせることは、必要なときに直ちに使用できるという電気エネルギーの長所を深刻に毀損する点であるため、これについての改善要求が高かった。
【０００９】
しかし、一酸化炭素の濃度を十分に低く維持しつつ、燃料電池システムの始動を速かにするための装置及び運転方法についてはまだ知られていない。
【００１０】
【特許文献１】米国特許第６７７０３９０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、一酸化炭素により燃料電池の電極触媒が被毒されずに速かに始動できる燃料電池システムを提供するところにある。
【００１２】
本発明が解決しようとする他の課題は、前記燃料電池システムの効率的な運転方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、前記課題を解決するために、改質装置とシフト反応器とを備えるＦＰ、及び燃料電池スタックを備える燃料電池システムであって、一酸化炭素吸着剤を含む一酸化炭素吸着装置と、前記シフト反応器の一酸化炭素富化ガス（carbon monoxide rich gas）を前記一酸化炭素吸着装置に供給できる第１供給手段と、前記一酸化炭素吸着装置から一酸化炭素が除去された一酸化炭素除去ガスを燃料電池スタックに供給できる第２供給手段と、前記シフト反応器から一酸化炭素が除去された一酸化炭素除去ガスを燃料電池スタックに直接供給できる第３供給手段とを備える燃料電池システムを提供する。
【００１４】
前記燃料電池システムは、脱着ガスを前記一酸化炭素吸着装置に供給できる第４供給手段と、前記一酸化炭素吸着装置の内部に吸着されていた一酸化炭素を脱着させた一酸化炭素富化ガスを排出できる第１排出手段とをさらに備えることが望ましい。
【００１５】
本発明は、前記他の課題を解決するために、前記燃料電池システムにおいて、（ａ）第１供給手段を利用してシフト反応器の一酸化炭素富化ガスを一酸化炭素吸着装置に供給し、第２供給手段を利用して前記一酸化炭素吸着装置から一酸化炭素が除去された一酸化炭素除去ガスを燃料電池スタックに供給し、第３供給手段を遮断する始動ステップと、（ｂ）シフト反応器の出口温度が１５０℃以上となれば、第１供給手段及び第２供給手段を遮断し、第３供給手段を利用して前記シフト反応器から一酸化炭素が除去された一酸化炭素除去ガスを燃料電池スタックに供給する正常運転ステップとを含む燃料電池システムの運転方法を提供する。
【００１６】
また、前記燃料電池システムの運転方法は、前記燃料電池システムが、脱着ガスを前記一酸化炭素吸着装置に供給できる第４供給手段と、前記一酸化炭素吸着装置の内部に吸着されていた一酸化炭素を脱着させた一酸化炭素富化ガスを排出できる第１排出手段とをさらに備え、（ｃ）第４供給手段を利用して脱着ガスを前記一酸化炭素吸着装置に供給し、前記一酸化炭素吸着装置の内部に吸着されていた一酸化炭素を脱着させた一酸化炭素富化ガスを、第１排出手段を利用して排出する一酸化炭素吸着剤再生ステップをさらに含むことが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の燃料電池システムは、一酸化炭素吸着装置を利用することによって、燃料電池の電極触媒の被毒なしに燃料電池システムの始動時間を顕著に短縮できるだけでなく、前記一酸化炭素吸着装置の始動時にのみ使用するので、吸着剤の量が多い必要がなくて体積を減少できることはいうまでもなく、経済的に製造及び運転できる。また、前記一酸化炭素吸着装置内の一酸化炭素吸着剤を再生して使用できるので、装置の経済性を倍加できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下では、添付した図面を参照して本発明をさらに具体的に説明する。
【００１９】
一般的な燃料電池システムにおいて、供給される燃料の前処理のためのＦＰは、改質装置及びシフト反応器を備える。一般的には、燃料電池システムの始動から正常運転に達するまでは次のような過程を経る。
【００２０】
まず、燃料気体を改質装置に供給して改質反応させる。前記改質装置出口での一酸化炭素の濃度は、約１０％となる。一酸化炭素の濃度の高い前記燃料ガスをシフト反応器に供給して一酸化炭素を除去するが、前記シフト反応器の温度がまだ十分に高くないため、一酸化炭素の濃度は、５０００ｐｐｍを超える。したがって、シフト反応器から排出される燃料気体は、燃料電池スタックに供給されずに外部に排出される。前記シフト反応器出口の一酸化炭素の濃度が５０００ｐｐｍ以下に低くなるまでは、約１時間が必要である。
【００２１】
一方、本発明の燃料電池システムのＦＰは、一般的な前記ＦＰに一酸化炭素吸着装置をさらに備える。燃料電池システムの始動時には、前記一酸化炭素吸着装置に直接燃料ガスを通過させて燃料電池スタックに供給される燃料の一酸化炭素を除去し（始動モード）、運転を開始した後に時間がある程度経過し、前記シフト反応器の温度が十分に高くなってシフト反応器のみでも一酸化炭素を十分に除去できる場合には、前記一酸化炭素吸着装置をバイパスする（正常運転モード）。また、一酸化炭素を吸着している一酸化炭素吸着装置の吸着剤を作動中断時に、または正常運転中に再生して次の始動に対備できる（再生モード）。
【００２２】
したがって、本発明の燃料電池システムでは、一酸化炭素吸着装置を利用することによって、始動時間を顕著に短縮できるだけでなく、前記一酸化炭素吸着装置を始動時にのみ使用するので、吸着剤の量が多い必要がなく、体積を減少できることはいうまでもなく、経済的である。また、前記一酸化炭素吸着装置内の一酸化炭素吸着剤を再生して使用できるので、装置の経済性を倍加できる。
【００２３】
前記各モードを順次に詳細に説明すれば、次の通りである。
【００２４】
＜始動モード＞
燃料電池システムを最初に起動する始動モードで、前記一酸化炭素吸着装置は、低い温度により一酸化炭素を十分に除去し難い前記シフト反応器で一酸化炭素が十分に除去されない一酸化炭素富化ガスを供給されて、一酸化炭素の濃度を５０００ｐｐｍ以下に除去して燃料電池スタックに燃料を供給する。そのため、本発明の燃料電池システムは、改質開始後に待つ必要なしに直ちに電気を引き出して使用することが可能である。ただし、燃料電池システムの全体の体積、重量、経済性などを考慮して、一酸化炭素吸着装置に充填されうる一酸化炭素吸着剤の量に限界があるため、始動モードで運転し続けることは望ましくなく、前記シフト反応器が一酸化炭素を十分に除去できる程度に前記シフト反応器の温度が上昇すれば、次の正常運転モードに転換することが望ましい。
【００２５】
＜正常運転モード＞
前記始動モードで燃料電池システムを運転するにつれて、前記シフト反応器の出口温度が１５０℃以上に十分に上昇して、シフト反応器の後端の一酸化炭素の濃度が５０００ｐｐｍ以下に低くなれば、前記一酸化炭素吸着装置を敢えて通過させる必要がなくなるので、前記一酸化炭素吸着装置をバイパスして直接燃料電池スタックに燃料を供給する。
【００２６】
＜再生モード＞
運転中である燃料電池システムの運転を中断した後、再び前記燃料電池システムを始動しようとするときには、一酸化炭素吸着装置を再び利用せねばならない。しかし、それをそのまま再び利用すれば、既に先立った運転で一酸化炭素吸着剤に一酸化炭素が吸着されているため、一酸化炭素吸着装置の性能がそれほど不十分になる。したがって、前記一酸化炭素吸着剤を再生する必要がある。
【００２７】
前記一酸化炭素吸着剤を再生するために、脱着ガスを前記一酸化炭素吸着装置に通過させる。前記脱着ガスにより一酸化炭素吸着剤に吸着された一酸化炭素が容易に脱着されて排出される。前記再生モードは、燃料電池システムの作動中断時にまたは正常運転モード中に正常運転と同時に行われうるが、正常運転と同時に行われることが時間的に有利である。
【００２８】
前記脱着ガスは、一酸化炭素を含まないガスであればよく、特別に限定されない。
【００２９】
前記脱着ガスは、例えばヘリウム、ネオン、アルゴン、窒素のような不活性ガスまたは空気を利用でき、空気が望ましい。
【００３０】
前述した燃料電池システム及びその運転方法について、図２を参照して詳細に説明する。
【００３１】
本発明の燃料電池システムは、改質装置１０と、シフト反応器２０と、一酸化炭素吸着剤を含む一酸化炭素吸着装置３０とを備えるＦＰ、及び燃料電池スタック４０を備える。特に、本発明の燃料電池システムは、前記シフト反応器２０の一酸化炭素富化ガスを前記一酸化炭素吸着装置３０に供給できる第１供給手段１１０と、前記一酸化炭素吸着装置３０から一酸化炭素が除去された一酸化炭素除去ガスを燃料電池スタック４０に供給できる第２供給手段１２０と、前記シフト反応器２０から一酸化炭素が除去された一酸化炭素除去ガスを燃料電池スタック４０に直接供給できる第３供給手段１３０とを備え、脱着ガスを前記一酸化炭素吸着装置３０に供給できる第４供給手段１４０と、前記一酸化炭素吸着装置３０の内部に吸着されていた一酸化炭素を脱着させた一酸化炭素富化ガスを排出できる第１排出手段２１０とをさらに備えうる。
【００３２】
前記一酸化炭素吸着剤は、一酸化炭素を物理吸着または化学吸着できるものであればよく、特別に限定されない。前記一酸化炭素吸着剤は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ルテニウム（Ｒｕ）、レニウム（Ｒｅ）、イリジウム（Ｉｒ）またはそれらの化合物；モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）またはそれらの炭化物；Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，ＣｒまたはＴａの窒化物；分子体５Ａ、分子体１３Ｘ、Ｙ−ゼオライトに担持または担持されていないハロゲン化銅（Ｃｕ）；またはＹ−ゼオライトに担持または担持されていない銀（Ａｇ）を含むことが望ましいが、ここに限定されるものではない。
【００３３】
以下では、図３Ａを参照して前記燃料電池システムの始動ステップを説明する。燃料電池システムを始動すれば、改質装置１０と、前記改質装置１０を加熱するためのバーナー５０とに燃料を供給する。改質装置１０は、バーナー５０から加えられる熱により温度が速く上昇する。前述したように、改質装置１０内で起きる改質反応では、燃料電池の電極触媒を被毒させうる一酸化炭素が発生し、それを除去するために、前記燃料をシフト反応器２０に通過させる。しかし、シフト反応器２０の温度が一酸化炭素を十分に除去するのにはまだ低い。したがって、シフト反応器２０の温度が一酸化炭素を十分に除去できる程度に十分に上昇するまで、第１供給手段１１０を利用して一酸化炭素吸着装置３０に燃料を通過させる。前記一酸化炭素吸着装置３０を通過した燃料は、一酸化炭素の濃度が５０００ｐｐｍ以下となり、これは、燃料電池スタック４０に供給するのに十分である。したがって、前記燃料を、第２供給手段１２０を利用して燃料電池スタック４０に供給する。燃料電池スタック４０は、供給された燃料を利用して電気を生産し、二酸化炭素、未反応燃料、水蒸気などを排出する。
【００３４】
このとき、一酸化炭素による燃料電池の電極触媒の被毒を防止するために、第３供給手段１３０は遮断する。
【００３５】
以下では、図３Ａを参照して前記燃料電池システムの正常運転ステップを説明する。前記シフト反応器２０の後端の一酸化炭素の濃度が５０００ｐｐｍ以下に減少すれば、前記始動ステップから正常運転ステップに転換する。
【００３６】
正常運転ステップでは、前記シフト反応器２０から一酸化炭素を十分に除去するため、敢えて一酸化炭素吸着装置３０に燃料を通過させる必要がない。したがって、第１供給手段１１０及び第２供給手段１２０を遮断し、第３供給手段１３０を開放して燃料電池スタック４０に直接燃料を供給する。すなわち、前記一酸化炭素吸着装置３０はバイパスする。
【００３７】
以下では、図３Ａを参照して前記燃料電池システムの一酸化炭素吸着剤の再生ステップを説明する。前記再生ステップは、燃料電池システムの作動中断時にまたは正常運転中に独立的に行える。
【００３８】
脱着ガスを、第４供給手段１４０を利用して一酸化炭素吸着装置３０に供給する。前記脱着ガスを一酸化炭素が吸着されている吸着剤と接触させれば、吸着されていた一酸化炭素が容易に脱着される。したがって、前記脱着ガスを一酸化炭素吸着装置３０に持続的に通過させれば、吸着されていた一酸化炭素を脱着させて吸着剤を再生できる。
【００３９】
一酸化炭素吸着装置の再生時間は、含んでいる吸着剤の量と吸着された一酸化炭素の量とによって適切に選択されうるが、１０分ないし１２０分であることが望ましい。前記再生時間が１０分より短ければ、一酸化炭素が十分に除去されずに持続的使用による一酸化炭素の蓄積により一酸化炭素吸着能が低下するという短所があり、前記再生時間が１２０分より長ければ、再生による効果が飽和されるので、経済的に不利である。
【００４０】
吸着剤の再生が完了した後には、第４供給手段１４０及び第１排出手段２１０を遮断することが望ましい。
【００４１】
前記始動ステップと同様に、一酸化炭素を脱着させた一酸化炭素富化ガスは、第１排出手段２１０を利用して外部に排出されることもあるが、バーナー５０に供給して完全に燃焼させた後に排出することが望ましい。
【００４２】
前記第１供給手段１１０ないし第４供給手段１４０の構成は、例えば導管及びバルブを含みうるが、これに限定されるものではない。前記導管の直径、材質などは、使用する燃料の成分及び使用量を考慮して適切に選択されうる。また、前記バルブは、グローブバルブであることが望ましいが、後述する制御装置を使用する場合には、コントロールバルブを使用することが望ましい。
【００４３】
また、本発明の燃料電池システムは、前記運転方法を統制する制御装置６０をさらに備えうる（図３Ｂ参照）。前記制御装置６０は、前記シフト反応器２０の後端の一酸化炭素の濃度を検出して５０００ｐｐｍを超えれば、第１供給手段１１０及び第２供給手段１２０を開放し、第３供給手段１３０、第４供給手段１４０及び第１排出手段２１０を遮断する。
【００４４】
また、前記制御装置６０は、前記シフト反応器２０の後端の一酸化炭素の濃度を検出して５０００ｐｐｍ以下であれば、第１供給手段１１０及び／または第２供給手段１２０を遮断し、第３供給手段１３０を開放する。
【００４５】
以下では、図４Ａないし図４Ｃを参照して本発明の燃料電池システムの一具現例を説明する。前記図面で白色で表したバルブ（白色三角形２つで表したバルブ）は、開放されたバルブを表し、黒色で表したバルブ（黒色三角形２つで表したバルブ）は、遮断されたバルブを表す。
【００４６】
図４Ａは、本発明の燃料電池システムの始動ステップの一具現例を示す図面である。燃料を改質装置１０に供給する一方、改質装置１０のバーナー５０にも供給して改質装置１０の温度を上昇させる。シフト反応器２０の後端のバルブ４１０を開放して、燃料を一酸化炭素吸着装置３０に供給させ、バルブ４２０を遮断して、燃料が一酸化炭素吸着装置３０をバイパスできないようにする。また、バルブ４５０及びバルブ４６０を遮断して、不要なガスが一酸化炭素吸着装置３０に流入しないようにする。
【００４７】
図４Ｂは、本発明の燃料電池システムの正常運転ステップの一具現例を示す図面である。一酸化炭素吸着装置３０を敢えて通過させる必要がないので、一酸化炭素吸着装置３０に流入しないようにバルブ４１０を遮断し、前記一酸化炭素吸着装置３０をバイパスするバルブ４２０を開放して、燃料電池スタック４０に直接燃料を供給させる。
【００４８】
また、これと同時に再生ステップを行える。再生ステップでは、図４Ｃに示したように、バルブ４５０とバルブ４６０とを開放して、前記一酸化炭素吸着装置３０内の一酸化炭素吸着剤を再生できる。このとき、バルブ４４０を遮断して、バーナーに供給された空気を一酸化炭素吸着装置３０に供給させる。再生が終了すれば、バルブ４５０とバルブ４６０とを遮断する。
【００４９】
以下、具体的な実施例により本発明の構成及び効果をさらに詳細に説明するが、それらの実施例は、単に本発明をさらに明確に理解させるためのものであり、本発明の範囲を限定しようとするものではない。
【００５０】
＜実施例１＞
一酸化炭素１０％、水素９０％からなる燃料をバイパスしていて、内部に一酸化炭素吸着剤が充填された一酸化炭素吸着装置に前記燃料を供給した。前記燃料の供給速度は、ＧＨＳＶ（Ｇａｓ  Ｈｏｕｒｌｙ  Ｓｐａｃｅ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）で９６２ｈｒ−１であった。前記一酸化炭素吸着装置の後端で、水素と一酸化炭素の濃度を時間によって測定した。その結果を図５に示した。
【００５１】
図５に示すように、前記燃料に含まれている一酸化炭素は、吸着装置を通過させた後に急速に吸着されて除去されたということが分かる。そして、約５分が経過した後に一酸化炭素が再び検出され始めたが、これは、吸着剤の一酸化炭素による破過に起因するものであって、吸着剤の量を増加させることによって解決が可能である。また、水素の濃度が低下する理由は、バイパスするときに一酸化炭素吸着装置内にあった空気が出てくるのに起因するものである。
【００５２】
一酸化炭素吸着装置の後端で測定した一酸化炭素の濃度は、破過される前には約１１３１ｐｐｍであって、基準となる５０００ｐｐｍよりはるかに低い。したがって、前記一酸化炭素吸着装置を利用して燃料電池スタックを駆動することが可能であるということが分かる。
【００５３】
前述したように、本発明の望ましい実施例及び具現例について詳細に記述されたが、当業者であれば、特許請求の範囲に定義された本発明の精神及び範囲を逸脱せずに、本発明を多様に変形して実施できるであろう。したがって、本発明の今後の実施例の変更は、本発明の技術を逸脱できないであろう。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、燃料電池関連の技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】一般的な燃料電池システムを概念的に示す説明図である。
【図２】本発明の燃料電池システムを概念的に示す説明図である。
【図３Ａ】本発明の燃料電池システムを具体的に示す説明図である。
【図３Ｂ】本発明の燃料電池システムを具体的に示す説明図である。
【図４Ａ】本発明の燃料電池システムの一具現例を示す説明図である。
【図４Ｂ】本発明の燃料電池システムの一具現例を示す説明図である。
【図４Ｃ】本発明の燃料電池システムの一具現例を示す説明図である。
【図５】本発明の一酸化炭素吸着装置の一酸化炭素除去性能の試験結果をグラフで示す説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０  改質装置
２０  シフト反応器
３０  一酸化炭素吸着装置
４０  燃料電池スタック
５０  バーナー
６０  制御装置
１１０  第１供給手段
１２０  第２供給手段
１３０  第３供給手段
１４０  第４供給手段
２１０  第１排出手段
【図１】
2007042651.tif 000003
【図２】
2007042651.tif 000004
【図３Ａ】
2007042651.tif 000005
【図３Ｂ】
2007042651.tif 000006
【図４Ａ】
2007042651.tif 000007
【図４Ｂ】
2007042651.tif 000008
【図４Ｃ】
2007042651.tif 000009
【図５】
2007042651.tif 000010