(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素製造用原料から改質反応を利用して水素を含むガスを得る、改質反応を促進可能な改質触媒を備える改質器と、
該改質器の出口ガス中の一酸化炭素濃度をシフト反応により低減する、シフト反応を促進可能な触媒であるシフト触媒を備えるシフト反応器と、
該シフト反応器の出口ガス中の一酸化炭素濃度を、一酸化炭素を選択的に酸化する選択酸化反応により低減する、選択酸化反応を促進可能な選択酸化触媒を備える選択酸化反応器と、
を備える水素製造装置の停止方法であって、
該改質触媒、シフト反応触媒および選択酸化触媒を含む流路を、スチームによってパージする工程；
該流路を外界から遮断する工程；および、
該流路の負圧を解消するために、該シフト触媒の温度が４０℃以下になった段階で、該シフト触媒の下流側から該流路に空気を導入する空気導入工程
を有する水素製造装置の停止方法。
【請求項２】
前記空気導入工程において、前記シフト触媒と選択酸化触媒との間から前記流路に空気を導入する請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記空気導入工程において、前記選択酸化触媒の下流側から前記流路に空気を導入する請求項１記載の方法。
【請求項４】
水素製造用原料から改質反応を利用して水素を含むガスを得る、改質反応を促進可能な改質触媒を備える改質器と、該改質器の出口ガス中の一酸化炭素濃度をシフト反応により低減する、シフト反応を促進可能な触媒であるシフト触媒を備えるシフト反応器と、該シフト反応器の出口ガス中の一酸化炭素濃度を、一酸化炭素を選択的に酸化する選択酸化反応により低減する、選択酸化反応を促進可能な選択酸化触媒を備える選択酸化反応器と、を備える水素製造装置；および、該水素製造装置から得られる水素を用いて発電を行う燃料電池を有する燃料電池システムの停止方法であって、
該改質触媒、シフト反応触媒および選択酸化触媒を含む流路を、スチームによってパージする工程；
該流路を外界から遮断する工程；および、
該流路の負圧を解消するために、該シフト触媒の温度が４０℃以下になった段階で、該シフト触媒の下流側から該流路に空気を導入する空気導入工程
を有する燃料電池システムの停止方法。
【請求項５】
前記空気導入工程において、前記シフト触媒と選択酸化触媒との間から前記流路に空気を導入する請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記空気導入工程において、前記選択酸化触媒の下流側から前記流路に空気を導入する請求項４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば家庭用の小型電源として好適な燃料電池システムに関し、また燃料電池システムなどに用いられる水素製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は燃料の燃焼反応による自由エネルギー変化を直接電気エネルギーとして取り出せるため、高い効率が得られるという特長がある。さらに有害物質を排出しないことも相俟って、様々な用途への展開が図られている。特に固体高分子形燃料電池は、出力密度が高く、コンパクトで、しかも低温で作動するのが特長である。
【０００３】
近年、天然ガス、都市ガス、メタノール、液化石油ガス（ＬＰＧ）、ブタンなどの炭化水素系燃料中に含まれる硫黄を除去する脱硫器と、炭化水素系燃料を水蒸気と反応させて水素に改質する改質器と、一酸化炭素を変成するＣＯ変成器と、一酸化炭素を除去するＣＯ除去器と、このようにして得られた水素（改質ガス）と空気中の酸素などの酸化剤とを電気化学反応させて発電する燃料電池とを備えた小型電源としての燃料電池発電システムが提案されている（特許文献１、２、３参照）。
【０００４】
燃料極に水素を含む燃料ガス、空気極に空気を供給すると、燃料極では、水素分子を水素イオンと電子に分解する燃料極反応、空気極では、酸素と水素イオンと電子から水を生成する電気化学反応がそれぞれ行われ、燃料極から空気極に向かって外部回路を移動する電子により電力が負荷に供給されるとともに、空気極側に水が生成される。
【０００５】
図３に従来の燃料電池発電システムを示す。
【０００６】
図３に示すように、燃料電池発電システムは、天然ガス、都市ガス、メタノール、ＬＰＧ、ブタンなどの炭化水素系燃料ガス（ここではＬＰＧ）を、閉止弁３０２を経て脱硫器へ送って脱硫した後、逆止弁３４０を経て燃料改質装置３１０へ送り、一方、水を閉止弁３０１を経て気化器へ送って気化して、逆止弁３５０を経て燃料改質装置３１０へ水蒸気を送る。燃料改質装置は、改質器（ＲＦ）、ＣＯ変成器（ＳＨ）およびＣＯ除去器（ＰＲＯＸ）を備える。炭化水素系燃料と水蒸気は改質器に供給され、ここで燃料ガスを水素に改質した後、得られた改質ガスをＣＯ変成器へ送って改質ガス中の一酸化炭素を変成し、次いでＣＯ除去器へ送って一酸化炭素を除去する。この燃料改質装置３１０で得られたＣＯ濃度を低減した水素含有ガスを閉止弁３０４を経て燃料電池３１１の燃料極（ＡＮ）へ送るとともに、空気を燃料電池３１１の空気極（ＣＡ）へ送って、燃料極（ＡＮ）に供給された改質ガス中の水素と、空気極（ＣＡ）へ供給された空気中の酸素との電気化学反応によって発電が行われる。
【０００７】
水蒸気改質による反応は吸熱反応であり、改質反応を維持するための加熱媒体として改質器用バーナー３１２が使用される。
【０００８】
燃料電池３１１の燃料極室から排出される水素含有ガス（燃料極オフガス）は閉止弁３０８を経てバーナー３１２に供給されるとともに、必要に応じて燃料ガス（ＬＰＧ）が閉止弁３０３を経てバーナー３１２に追加されて燃焼用空気により燃焼して改質器（ＲＦ）の改質反応に必要な熱量を供給するようになっている。
【０００９】
燃料電池発電システムの停止時には、出口を開放したまま温度が低下すると、反応器内が負圧になり、外部空気が反応器内に導入される。ＣＯ変成触媒に用いられているＣｕ−Ｚｎ系触媒などは空気酸化によりダメージを受け劣化が進行する。
【００１０】
燃料ガス供給部の脱硫器の前に開閉弁を備えた窒素ボンベからの窒素供給経路３１３を設けるとともに、燃料電池３１１から排出される水素含有ガス（燃料極オフガス）の経路３１４に開閉弁を備えた排出経路３１５を設け、燃料電池発電システムの停止時に閉止弁３０１、３０２、３０３を閉めて、窒素ガスを窒素ボンベから燃料ガス供給部を経て燃料改質装置３１０、燃料電池３１１へ送り排出経路３１５から大気に放出するなどしてシステム内を窒素ガスで置換するようにしている場合もある。しかし、窒素ガスボンベをシステムに組み込んで使用する方法では窒素ガスボンベ中のガス量のチェック、窒素ガスボンベの交換などの必要があり、システムの管理が煩雑になり、コストアップになるという問題があった。
【特許文献１】特開２００３−２１７６２０号公報
【特許文献２】特開２００３−２１７６２３号公報
【特許文献３】特開２０００−２７７１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記の問題から、燃料電池発電システムの停止時に出入口を閉止する方法も考えられる。しかし、出入口を閉止したまま温度が低下すると、反応器内の水蒸気が凝縮して、反応器内が負圧となる。燃料電池システムの場合、夜間運転を停止している時間や長期間運転しないケースも想定しなければならない。従ってこの場合、長期間負圧を保持するために、高額な負圧対応の自動開閉バルブを２重に用意しなければならず、コストアップになるという問題があった。
【００１２】
特許文献３では、パージガス用のガスボンベを不要とするために、パージガスとして空気を可燃性ガスと反応させて酸素を消費させることによって生成される、窒素および二酸化炭素が主成分となったガスを用いることが記載される。しかし、この場合、空気中の酸素を完全にはゼロに出来ない点、ＮＯｘが必ず含まれるため触媒への影響が懸念される点、そして灯油などの重い成分を用いた場合には炭化水素分解物を微量に含み触媒への影響が懸念される点が問題となる。
【００１３】
本発明の目的は、窒素ガスボンベの組み込み、パージガス機構の組み込み、もしくは高額な負圧対応の自動開閉バルブを組み込むことなく、触媒劣化を抑え、安全に経済的にかつ容易に水素製造装置および燃料電池システムを停止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】
【００１４】
本発明者らはかかる課題について鋭意研究した結果、温度低下による内部の負圧解消のため、シフト触媒温度が４０℃以下に下がった後、シフト触媒の下流側から空気を導入し負圧の解消を行う水素製造装置停止方法を見出し、本発明を完成したものである。
【００１５】
本発明により、水素製造用原料から改質反応を利用して水素を含むガスを得る、改質反応を促進可能な改質触媒を備える改質器と、
該改質器の出口ガス中の一酸化炭素濃度をシフト反応により低減する、シフト反応を促進可能な触媒であるシフト触媒を備えるシフト反応器と、
該シフト反応器の出口ガス中の一酸化炭素濃度を、一酸化炭素を選択的に酸化する選択酸化反応により低減する、選択酸化反応を促進可能な選択酸化触媒を備える選択酸化反応器と、
を備える水素製造装置の停止方法であって、
該改質触媒、シフト反応触媒および選択酸化触媒を含む流路を、スチームによってパージする工程；
該流路を外界から遮断する工程；および、
該流路の負圧を解消するために、該シフト触媒の温度が４０℃以下になった段階で、該シフト触媒の下流側から該流路に空気を導入する空気導入工程
を有する水素製造装置の停止方法が提供される。
【００１６】
上記水素製造装置の停止方法では、前記空気導入工程において、前記シフト触媒と選択酸化触媒との間から前記流路に空気を導入することができる。
【００１７】
上記水素製造装置の停止方法では、前記空気導入工程において、前記選択酸化触媒の下流側から前記流路に空気を導入することができる。
【００１８】
本発明により、水素製造用原料から改質反応を利用して水素を含むガスを得る、改質反応を促進可能な改質触媒を備える改質器と、該改質器の出口ガス中の一酸化炭素濃度をシフト反応により低減する、シフト反応を促進可能な触媒であるシフト触媒を備えるシフト反応器と、該シフト反応器の出口ガス中の一酸化炭素濃度を、一酸化炭素を選択的に酸化する選択酸化反応により低減する、選択酸化反応を促進可能な選択酸化触媒を備える選択酸化反応器と、を備える水素製造装置；および、該水素製造装置から得られる水素を用いて発電を行う燃料電池を有する燃料電池システムの停止方法であって、
該改質触媒、シフト反応触媒および選択酸化触媒を含む流路を、スチームによってパージする工程；
該流路を外界から遮断する工程；および、
該流路の負圧を解消するために、該シフト触媒の温度が４０℃以下になった段階で、該シフト触媒の下流側から該流路に空気を導入する空気導入工程
を有する燃料電池システムの停止方法が提供される。
【００１９】
上記燃料電池システムの停止方法では、前記空気導入工程において、前記シフト触媒と選択酸化触媒との間から前記流路に空気を導入することができる。
【００２０】
上記燃料電池システムの停止方法では、前記空気導入工程において、前記選択酸化触媒の下流側から前記流路に空気を導入することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、窒素ガスボンベの組み込み、パージガス機構の組み込み、もしくは高額な負圧対応の自動開閉バルブを組み込むことなく、触媒劣化を抑え、安全に経済的にかつ容易に水素製造装置および燃料システムを停止する方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明においては、改質触媒、シフト反応触媒および選択酸化触媒を含む流路（以下場合によりパージ領域という）を、スチームによってパージする（スチームパージ工程）。
【００２３】
上記スチームパージの後、パージ領域を外界から遮断する（遮断工程）。適宜の閉止弁（負圧対応の自動開閉バルブでなくてよい）を用いて、パージ領域を外界から遮断することができる。
【００２４】
上記遮断工程の後、シフト触媒の温度が４０℃以下になった段階で、シフト触媒の下流側から前記パージ領域に空気を導入する（空気導入工程）。これによってパージ領域の負圧を解消する。なお、シフト触媒の温度分布を考慮する場合は、その最高温度が４０℃以下になった段階で空気を導入すればよい。また、負圧状態になる時間を短くするために、シフト触媒の温度が４０℃以下になったら、なるべく早期に空気を導入することが好ましい。
【００２５】
燃料電池システムの場合、空気を導入する位置は、燃料電池より上流とすることができる。具体的には、シフト触媒の下流かつ選択酸化触媒の上流、もしくは、選択酸化触媒の下流かつ燃料電池（アノード室）の上流とすることができる。
【００２６】
水素製造装置の場合、空気を導入する位置は、水素製造装置の出口（水素出口）より上流とすることができる。具体的には、シフト触媒の下流かつ選択酸化触媒の上流、もしくは、選択酸化触媒の下流かつ水素出口の上流とすることができる。
【００２７】
シフト触媒の下流側からパージ領域に空気を導入することにより、シフト触媒によって酸素を除去することができ、酸素濃度が低減されたガスを改質触媒に到達させることができる。これは、改質触媒の保護の点で有効である。
【００２８】
パージ領域が負圧となるため、パージ領域を大気開放することにより、大気（空気）をパージ領域に導入することができる（空気が自然に流入する）。
【００２９】
空気導入工程において、選択酸化触媒の下流側から前記パージ領域に空気を導入することができる。あるいは、空気導入工程において、シフト触媒と選択酸化触媒との間から前記パージ領域に空気を導入することができる。選択酸化触媒の保護の観点からは、前者より後者の方が好ましい。
【００３０】
以下、図面を用いて本発明の好適な形態について詳細に説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。
【００３１】
図１及び図２は、それぞれ本発明を適用できる固体高分子形燃料電池発電システムの例を説明する模式的フロー図である。
【００３２】
図１に示した燃料電池システムにおいて、燃料タンク３内の炭化水素系燃料（ここでは液体とする）は燃料ポンプ４を経て脱硫器５に流入する。このとき、必要であれば選択酸化反応器１１からの水素含有ガスを添加できる。脱硫器５内には例えば銅−亜鉛系あるいはニッケル−亜鉛系の収着剤などの脱硫剤を充填することができる。
【００３３】
脱硫器５で脱硫された炭化水素系燃料は、水タンク１から水ポンプ２を経た水と混合した後、気化器６に導入される。気化器で炭化水素系燃料と水が気化されて、改質器７に送り込まれる。
【００３４】
改質器７は加温用バーナー１８で加熱される。加温用バーナー１８の燃料には主に燃料電池１７のアノードオフガス（アノード室から排出されるガス）を用いるが、必要に応じて燃料ポンプ４から吐出される燃料を用いることもできる。改質器７に充填する触媒としてはニッケル系、ルテニウム系、ロジウム系などの改質触媒を用いることができる。
【００３５】
この様にして製造された水素と一酸化炭素を含有する改質ガスは、気化器を経由して、高温シフト反応器９に続いて低温シフト反応器１０に送られる。気化器では、改質ガスが持つ顕熱が、気化のために利用される。
【００３６】
これらシフト反応器では、シフト反応（ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→Ｈ2＋ＣＯ2）が行われる。高温シフト反応器９には鉄−クロム系触媒、低温シフト反応器１０には銅−亜鉛系触媒等の触媒が充填されている。
【００３７】
高温シフト反応器９および低温シフト反応器１０により得られたガスは、次に選択酸化反応器１１に導かれる。選択酸化反応器１１には、Ｒｕ系またはＰｔ系の選択酸化触媒が充填されている。シフト反応器の出口ガス（特には低温シフト反応器出口ガス）は空気ブロアー８から供給される空気と混合され、選択酸化反応器１１内において前記触媒の存在下に一酸化炭素の選択酸化が行われる。かかる方法により、一酸化炭素濃度は燃料電池の特性に影響を及ぼさない程度まで低減される。
【００３８】
固体高分子形燃料電池１７はアノード１２、カソード１３、固体高分子電解質１４を有する。アノード（燃料極）側には上記の方法で得られた一酸化炭素濃度が低減された高純度の水素を含有するガス（選択酸化反応器出口ガス）が、カソード（空気極）側には空気ブロアー８から送られる空気が、それぞれ必要であれば適当な加湿処理を行なった後で（加湿装置は図示していない）導入される。この時、アノードでは水素ガスがプロトンとなり電子を放出する反応が進行し、カソードでは酸素ガスが電子とプロトンを得て水となる反応が進行する。これらの反応を促進するため、それぞれ、アノードには白金黒、活性炭担持のＰｔ触媒あるいはＰｔ−Ｒｕ合金触媒などが、カソードには白金黒、活性炭担持のＰｔ触媒などが用いられる。通常アノード、カソードの両触媒とも、必要に応じてポリテトラフルオロエチレン、低分子の高分子電解質膜素材、活性炭などと共に多孔質触媒層に成形される。
【００３９】
なお固体高分子形燃料電池の組み立てにおいては、Ｎａｆｉｏｎ（デュポン社製）、Ｇｏｒｅ（ゴア社製）、Ｆｌｅｍｉｏｎ（旭硝子社製）、Ａｃｉｐｌｅｘ（旭化成社製）等の商品名で知られる高分子電解質膜の両側に前述の多孔質触媒層を積層しＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）が形成される。さらにＭＥＡを金属材料、グラファイト、カーボンコンポジットなどからなるガス供給機能、集電機能、特にカソードにおいては重要な排水機能等を持つセパレータで挟み込むことで燃料電池が組み立てられる。
【００４０】
電気負荷１５はアノード、カソードと電気的に連結される。アノードオフガスは加温用バーナー１８において消費される。カソードオフガスは排気口１６から排出される。
【００４１】
図１に示した形態の燃料電池システムにおいて、燃料電池システム停止時もしくは水素製造装置停止時には、スチームパージを行う。スチームパージを行うべき領域は、改質触媒、シフト反応触媒および選択酸化触媒を少なくとも含む流路である。スチームパージを行うために、具体的には、水素を製造している状態から、燃料ポンプ４を停止、閉止弁２０を閉止させる。これでスチームパージ状態となる。
【００４２】
スチームパージの後、閉止弁１９〜２２を閉じることで水素製造装置内部の封じきり状態を作る。つまり、前述のパージ領域（改質触媒、シフト反応触媒および選択酸化触媒を少なくとも含む流路）を、外界から遮断して、閉空間とする。このとき閉止弁２３も閉じている。
【００４３】
その後、温度低下により、閉空間とされたパージ領域内部は負圧状態になるが、シフト触媒温度が４０℃以下になった段階で、シフト触媒と一酸化炭素選択酸化触媒の間に設置された閉止弁２３を開き、空気導入流量制限用絞り２４により徐々に空気を導入し、負圧の解消を行う。
【００４４】
空気が導入されると、シフト触媒が酸素と反応し発熱することがある。シフト触媒保護の観点からこの発熱を抑えることが好ましい。このために空気導入流量を制限することが有効である。この目的で空気導入流量制限用絞りを用いることができる。具体的には、ニードルバルブやキャピラリー管などを用いることができる。空気導入流量制限用絞りによって、減圧により生じる自然導入流量に対して１／１０以下の流量に絞ることができる。
【００４５】
図２に示す形態の燃料電池システムにおいても、燃料電池システム停止時もしくは水素製造装置停止時には、図１に示した形態の場合と同様にスチームパージした後、閉止弁１９〜２２を閉じることで水素製造装置内部の封じきり状態を作る。このとき閉止弁２３も閉じている。
【００４６】
温度低下により、閉空間とされたパージ領域内部は負圧状態になるが、シフト触媒温度が４０℃以下になった段階で、一酸化炭素選択酸化触媒の出口側に設置された閉止弁２３を開き、空気導入流量制限用絞り２４により徐々に空気を導入し、負圧の解消を行う。
【００４７】
図１に示した形態と図２に示した形態とで異なるのは、空気導入用の閉止弁２３および空気導入流量制限用絞り２４が接続される位置である。
【００４８】
通常、燃料電池用の燃料ガスの出発原料である炭化水素系燃料（原燃料）としては、天然ガス、ＬＰＧ、ナフサ、灯油、ガソリンまたはこれらに相当する各種溜分や、メタン、エタン、プロパン、ブタン等の炭化水素、メタノール、エタノール等の各種アルコール、およびジメチルエーテル等のエーテル等が用いられる。
【００４９】
上記原燃料を改質する方法としては、特に限定されるものではなく、水蒸気改質方法、部分酸化改質方法、オートサーマルリフォーミング等の各種方法が挙げられる。本発明においてはこれらのいずれの方法も採用することができる。
【００５０】
なお、硫黄を含んでいる原燃料をそのまま改質工程に供給してしまうと、改質触媒が被毒を受け、改質触媒の活性が発現せず、また寿命も短くなるため、改質反応に先だって、原燃料を脱硫処理しておくことが好ましい。脱硫反応の条件は、原燃料の状態および硫黄含有量によって異なるため一概には言えないが、通常、反応温度は常温〜４５０℃が好ましく、特に常温〜３００℃が好ましい。反応圧力は常圧〜１ＭＰａが好ましく、特に常圧〜０．２ＭＰａが好ましい。空間速度（ＳＶ）は原料が液体の場合、液空間速度（ＬＨＳＶ）で０．０１〜１５ｈ-1の範囲が好ましく、０．０５〜５ｈ-1の範囲がさらに好ましく、０．１〜３ｈ-1の範囲が特に好ましい。気体原料を用いる場合は、ガス空間速度（ＧＨＳＶ）で１００〜１０，０００ｈ-1の範囲が好ましく、２００〜５，０００ｈ-1の範囲がさらに好ましく、３００〜２，０００ｈ-1の範囲が特に好ましい。なお、ＳＶは０℃、大気圧（０．１０ＭＰａ）を基準とした値である。
【００５１】
また改質反応条件も必ずしも限定されるものではないが、通常、反応温度は２００〜１０００℃が好ましく、特に５００〜８５０℃が好ましい。反応圧力は常圧〜１ＭＰａが好ましく、特に常圧〜０．２ＭＰａが好ましい。ＧＨＳＶは、１００〜１００，０００ｈ-1が好ましく、３００〜５０，０００ｈ-1がより好ましく、５００〜３０，０００ｈ-1が特に好ましい。
【００５２】
改質反応により得られるガス（改質ガス）は、主成分として水素を含むものの、他の成分としては、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気等が含有される。
【００５３】
改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させ、水素と二酸化炭素に転化する方法、いわゆる水性ガスシフト反応により一酸化炭素濃度の低減をより効果的にする。水性ガスシフト反応は改質ガスの組成等によって、必ずしも反応条件は限定されるものではないが、通常、反応温度は１２０〜５００℃が好ましく、特に１５０〜４５０℃が好ましい。反応圧力は常圧〜１ＭＰａが好ましく、特に常圧〜０．２ＭＰａが好ましい。ＧＨＳＶは１００〜５０，０００ｈ-1が好ましく、特に３００〜１０，０００ｈ-1が好ましい。
【００５４】
一酸化炭素の選択的酸化反応において、導入ガスの一酸化炭素濃度は、通常０．１〜２体積％であり、水素濃度は通常４０〜８５体積％である。ここに、酸素含有ガスを導入して反応を行う。酸素含有ガスとしては、特に限定されないが、空気や酸素が挙げられる。導入する酸素含有ガスは、酸素含有ガス中の酸素と原料ガス中の一酸化炭素とのモル比は、特に限定されないが、０．５〜３．０の範囲内となるように供給することが好ましい。例えば、原料ガス中の一酸化炭素濃度が０．５体積％である場合、前記モル比は、０．５〜２．５の範囲内とすることがより好ましい。前記モル比が０．５以上であれば、一酸化炭素との酸化反応が良好に進行する。また、前記モル比が３．０以下であれば、水素の酸化反応による水素濃度の低下水素の酸化熱による反応温度の上昇、メタンの生成などの副反応を抑制することができる。
【００５５】
水素および一酸化炭素を含有する原料ガス中の一酸化炭素の選択酸化反応を行う際、反応圧力は、燃料電池システムの経済性、安全性等も考慮し、常圧〜１ＭＰａの範囲が好ましく、特に常圧〜０．２ＭＰａが好ましい。反応温度としては、一酸化炭素濃度を低下させる温度であれば、特に限定はないが、低温では反応速度が遅くなり、高温では選択性が低下するため、通常は８０〜３５０℃が好ましく、特に１００〜３００℃が好ましい。一酸化炭素の酸化反応の進行しやすさと、装置の大きさの観点から、１，０００〜５０，０００ｈ-1の範囲が好ましく、特に３，０００〜３０，０００ｈ-1の範囲が好ましい。
【００５６】
上記のように、改質ガスをシフト反応および選択酸化反応に付すことによって、原料ガス中の一酸化炭素濃度を好ましくは１００ｖｏｌｐｐｍ以下、より好ましくは５０ｖｏｌｐｐｍ以下、最も好ましくは１０ｖｏｌｐｐｍ以下にまで低減することができる。一酸化炭素濃度が低減された燃料ガスを用いることにより、燃料電池の電極に用いられている貴金属系触媒の被毒、劣化が抑制され、発電効率を高く保ちながら、長寿命を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明を実施しうる燃料電池システムの一形態を説明するためのフロー図である。
【図２】本発明を実施しうる燃料電池システムの別の形態を説明するためのフロー図である。
【図３】従来の燃料電池発電システムを説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  水タンク
２  水ポンプ
３  燃料タンク
４  燃料ポンプ
５  脱硫器
６  気化器
７  改質器
８  空気ブロアー
９  高温シフト反応器
１０  低温シフト反応器
１１  選択酸化反応器
１２  アノード
１３  カソード
１４  固体高分子電解質
１５  電気負荷
１６  排気口
１７  固体高分子型燃料電池
１８  加温用バーナー
１９〜２２  閉止弁
２３  空気導入用閉止弁
２４  空気導入流量制限用絞り
３０１、３０２、３０３、３０４、３０８  閉止弁
３１０  燃料改質装置
３１１  燃料電池
３１２  バーナー
３４０、３５０  逆止弁
【図１】
0005086144.tif 000002
【図２】
0005086144.tif 000003
【図３】
0005086144.tif 000004