(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融炭酸塩型燃料電池装置のためにスタンバイガスを調製する方法において、可燃性ガスを空気または他の酸素含有ガスと混合して第一の混合物としそして触媒設備を通して送り、その際に第一のガス混合物の酸素成分を二酸化炭素および水蒸気に転化しながらおよびガス混合物中に含まれる水蒸気およびより高級な炭化水素の成分をメタンおよび水素に転化しながら、スタンバイガスを得、そして空気および酸素含有ガスを化学量論的に不足する量で供給して、得られるスタンバイガス中に僅かの可燃性ガス成分が含まれることを特徴とする、上記方法。
【請求項２】
第一の混合物を所定の第一の温度で第一の触媒に通して供給し、その際に第一のガス混合物酸素成分を二酸化炭素および水蒸気に転化しながら第二のガス混合物を得、そして第二のガス混合物を所定の第二の温度で第二の触媒に通して供給し、その際にガス混合物中に含まれる水蒸気およびより高級な炭化水素の成分をメタンおよび水素に転化しながらスタンバイガスを得、その際に第二のガス混合物の転化反応を高温のもとで吸熱的に行う、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第一のガス混合物を転化するための第一の触媒として慣用の燃焼触媒を使用する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
第二のガス混合物を転化するための第二の触媒として慣用の改質触媒を使用する、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
スタンバイガスを燃料電池装置のアノード側に供給する、請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
燃料電池装置を休止運転中にスタンバイガスの供給によって作動温度に維持する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
スタンバイガスを生成する可燃性ガスとして液体ガスを使用する、請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池装置のためのスタンバイガスを調製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池装置、特に溶融炭酸塩燃料電池が使用される装置を運転する際に、機械の故障時間および待機時間の間、作動温度を維持するべきであるという要求がある。溶融炭酸塩燃料電池の場合には、約６５０℃の作動温度を維持すべきであるとされている。アノード側での酸化を避けるために、即ち一般にニッケルで製造されたアノードの所での酸化を避けるために、この場合にはアノードに、一般に窒素、水素および／または二酸化炭素よりなる洗浄ガスを供給する必要がある。伝統的にこの目的のために特別に洗浄ガスあるいはスタンバイガスが燃料電池装置に予めに貯蔵される。このことは投下資本および設置面積に対する要求を増加させそして許容される停止時間が洗浄ガス貯蔵量によって限定される。
【０００３】
特開平０４−００４５７０号公報の要約によると、燃料電池装置の停止時間を克服するために主として水素よりなるスタンバイガスが燃料電池温度を維持しながら使用される燃料電池装置が公知である。更に特開平０４−３２４２５３号公報からは、還元性ガスと混合された窒素よりなるスタンバイガスを、燃料電池装置の停止時間の際に燃料電池装置のアノードが酸化されるのを防止するために使用することが公知である。
【０００４】
本発明の課題は、スタンバイガスを特別に貯蔵する必要のない、燃料電池装置のためにスタンバイガスを調製する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は請求項１に記載の方法によって解決される。本発明の方法の有利な別の実施態様を請求項２〜７に記載してある。
【０００６】
請求項１に従って、可燃性ガスを空気または他の酸素含有ガスと混合して第一の混合物を得、そして触媒設備に供給し、その際に第一のガス混合物の酸素成分を二酸化炭素および水蒸気に転化しながらおよびガス混合物中に含まれる水蒸気およびより高級な炭化水素の成分をメタンおよび水素に転化しながら、スタンバイガスを得ることを構成要件とする。本発明によれば、空気または酸素含有ガスを化学量論的に不足する量で供給し、その結果、得られるスタンバイガス中に僅かの可燃性ガス成分が含まれる。
【０００７】
本発明の方法の別の長所は、大容量の貯蔵容器をスタンバイガスの調製のために使用することを省くことができることである。このことは燃料電池装置の待機費用および運転費用を低減する。別の長所は許容できる停止時間の期間がスタンバイガスの限られた大きさの貯蔵器によって制限されないことである。
【０００８】
本発明の非常に有利な実施態様によれば、第一の混合物を所定の第一の温度において第一の触媒に通して供給し、その際に第一のガス混合物の酸素成分を二酸化炭素および水蒸気に転化しながら第二のガス混合物を得、そして第二のガス混合物を予め決められた第二の温度のもとで第二の触媒に通して供給し、その際にガス混合物中に含まれる水蒸気およびより高級な炭化水素の成分をメタンおよび水素に転化しながらスタンバイガスを得、その際に第二のガス混合物の転化を高温で吸熱的に行うことである。
【００９】
本発明の有利な実施態様の一つによれば、第一のガス混合物を転化するための第一の触媒として慣用の燃焼触媒を使用する。
【００１０】
本発明の別の有利な実施態様によれば、第二のガス混合物を転化するための第二の触媒として慣用の改質触媒を使用する。
【実施例】
【００１１】
次に本発明の装置および方法の実施例を図面を用いて更に説明する。
【００１２】
図面は、本発明の方法も本発明の装置も燃料電池装置のためにスタンバイガスを調製するのに有効である、本発明の一つの実施例に従う燃料電池装置のブロック線図である。
【００１３】
図面において記号（１）は１つまたは複数の燃料電池（２）を含む燃料電池装置、特に溶融炭酸塩燃料電池装置を意味する。燃料電池（２）は図面に特別に記載されていないそれぞれアノードおよびカソードを含有している。更に燃料電池装置（１）は可燃性ガスをアノードおよびカソード入口（４）に供給するために可燃性ガス導入口（３）を有している。触媒設備（７，８）は可燃性ガスを接触的に調製するために装備されている。触媒設備（７，８）はピーク負荷ガスから可燃性ガスを接触的に生成するためにも役立ち得る。
【００１４】
手段（５）は可燃性ガスを空気または他の酸素含有ガスと混合して第一の混合物を生成するために装備されている。
【００１５】
記載した実施例においては触媒設備（７，８）は、第一の混合物が所定の第一の温度のもとで供給通過される第一の触媒（７）を含有している。この第一の触媒（７）において第一のガス混合物が二酸化炭素および水蒸気に転化されながら第二のガス混合物が得られる。触媒設備（７，８）は、第二の触媒（８）を含有しており、それを貫通して第二のガス混合物が所定の第二の温度のもとで供給される。第二の触媒（８）においてはガス混合物に含まれる水蒸気およびより高級な炭化水素の成分をメタンおよび水素に転化しながらスタンバイガスが得られる。
【００１６】
第二の触媒（８）中での第二のガス混合物の転化は吸熱的に高温で行われる。
【００１７】
空気および酸素含有ガスは化学量論的に不足する量で供給されるので、結果として得られるスタンバイガスは僅かの可燃性ガスを含有している。
【００１８】
第一の触媒（７）でのスタンバイガスへの可燃性ガスの接触的転化は反応式
１２ＣＨ4 ＋２０Ｏ2 ＋８０Ｎ2 ＝８０Ｎ2 ＋１０ＣＯ2 ＋２ＣＨ4 ＋２０Ｈ2 Ｏ
に相応して行う。
【００１９】
第一のガス混合物を転化するための第一の触媒（７）としては慣用の燃焼触媒を使用できる。同様に、第二のガス混合物を転化するための第二の触媒（８）としては慣用の改質触媒を使用できる。
【００２０】
こうして製造されるスタンバイガスは燃料電池装置（１）の可燃性ガス入口（３）の所でアノード側に供給される。
【００２１】
燃料電池装置（１）は運転停止中にスタンバイガスを供給することによって作動温度に維持される。
【００２２】
スタンバイガスを生成する可燃性ガスとしては液体ガスが使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】  図１は本発明の方法の一実施例に従う燃料電池装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２４】
１・・・燃料電池装置
２・・・燃料電池
３・・・可燃焼性ガス導入口
４・・・カソード入口
５・・・混合手段
７、８・・・触媒設備
【図１】
0004299542.tif 000002