JP2000044204A

JP2000044204A - 水素精製装置

Info

Publication number: JP2000044204A
Application number: JP10213684A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Taguchi; 清田口; Takeshi Tomizawa; 猛富澤; Kunihiro Ukai; 邦弘鵜飼; Kimiyasu Honda; 公康本田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-07-29
Filing date: 1998-07-29
Publication date: 2000-02-15
Anticipated expiration: 2018-07-29
Also published as: JP3733753B2

Abstract

(57)【要約】【課題】二酸化炭素と微量の一酸化炭素を含み、水素
を主成分とする改質ガス中の一酸化炭素を高効率、かつ
安定に酸化除去すること。【解決手段】改質ガスの流れ方向に対して触媒体の上
流側に、触媒体もしくは改質ガスを冷却する冷却手段を
備えるとともに、触媒体下流部を加熱する加熱手段を有
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池等の燃料
に用いる水素を主成分とし、二酸化炭素と微量の一酸化
炭素を含有する改質ガス中の一酸化炭素除去する水素精
製装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池は水素源として、炭化水素もし
くはアルコールの改質によって得られる改質ガスを用い
る。燃料電池のうち、１００℃以下の低温で動作する固
体高分子型燃料電池は、電極に用いる白金触媒が改質ガ
スに含まれる一酸化炭素によって被毒される。白金触媒
が被毒されると、燃料電池の発電効率が著しく低下する
ため、一酸化炭素を１００ｐｐｍ以下、好ましくは１０
ｐｐｍ以下に除去する必要がある。そこで改質ガスに酸
素含有ガスを混合し、一酸化炭素を選択的に酸化する触
媒を用い、大過剰の水素中に含まれる微量の一酸化炭素
を除去する方法がとられる。一酸化炭素を効率よく除去
するためには、触媒を最適温度に保持する必要がある
が、改質ガスは一酸化炭素選択酸化反応の最適温度より
も高温であるため、通常、一酸化炭素を選択酸化する触
媒に供給する前に冷却し、最適温度に調節する必要があ
った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】改質ガス中の一酸化炭
素を選択酸化する反応では、酸素量を一酸化炭素量と同
じか数倍程度とする。このとき、改質ガス中に多量に存
在する水素の酸化に、酸素が消費されてしまうと、酸素
不足の分だけ一酸化炭素が反応せずに排出される。この
とき、反応温度が低温になるほど一酸化炭素の酸化に使
用される酸素の割合は高くなる。しかし、一酸化炭素の
酸化が可能な触媒活性化温度以下になると、一酸化炭素
が反応せずに排出される。そこで、一酸化炭素が反応
し、かつ水素の反応があまり起こらない温度領域に触媒
温度を制御する必要がある。

【０００４】最も一酸化炭素を効率よく酸化できる温度
は、一酸化炭素の反応が起こる低温限界の温度である。
しかし、一酸化炭素の選択酸化触媒の温度制御を、供給
する改質ガスもしくは触媒体の冷却のみでに制御した場
合、わずかに温度が低下しただけで、膨大な一酸化炭素
が排出される。このため、改質ガスの流量や触媒体の温
度変動を考慮して、低温限界よりも数℃から数十℃程度
高い温度領域で制御する。これにより従来の方法では、
一酸化炭素酸化の選択率が低いものであった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような水素
精製装置の課題を考慮し、一酸化炭素を高い選択率で酸
化除去でき、かつ温度制御が容易で安定に動作する水素
精製装置を提供することを目的とする。そのため、本発
明の水素精製装置は、水素ガスを主成分とし二酸化炭素
と一酸化炭素とを含有する改質ガスの供給部と、酸素含
有ガスの供給部と、前記改質ガスの供給部と前記酸素含
有ガスの供給部との下流側に具備した触媒体と、前記改
質ガスの流れ方向に対して前記触媒体の上流側に備えた
前記触媒体もしくは前記改質ガスを冷却する冷却手段
と、前記触媒体の下流部を加熱する加熱手段とを有する
ことを特徴とする水。

【０００６】このとき、触媒体は、上流側と下流側とを
別種の触媒で構成し、下流側の触媒が上流側の触媒より
も低温で活性を有することが有効である。

【０００７】また、触媒体を複数箇所に配列し、前記触
媒体に対し、空気供給部を個々に設置したことが有効で
ある。

【０００８】また、触媒体は、ハニカム構造もしくは連
通孔を有する発泡体構造の担体基材に触媒を担持したこ
とが有用である。

【０００９】このとき、担体基材は、金属基材であるこ
とが有用である。また、加熱手段は、改質ガス中の一酸
化炭素、水素、及び酸素含有ガス中の酸素との反応熱を
用いることが有効である。

【００１０】このとき、触媒体の下流部温度を上流部よ
りも高温にすることが有効である。また、酸素含有ガス
の供給量を、触媒体の温度上昇に対応して変化させるこ
とが有効である。

【００１１】また、触媒体を反応室内に設置し、前記触
媒体とは隔壁を介して近接もしくは密着した場所に改質
ガス流路を設置し、冷却手段を通過する前の改質ガス
を、前記触媒体の下流部の加熱に用いることが有効であ
る。

【００１２】このとき、触媒体を通過する改質ガスと、
冷却手段を通過する前の前記改質ガスの流れが互いに対
向する構成とした。

【００１３】また、触媒体を通過する前の改質ガス流路
の外周部に、反応室を設置したことを特徴とする。

【００１４】さらに、管状構造を有する反応室内部に触
媒体を設置し、前記反応室の外周部に、冷却手段を通過
する前の改質ガスの流路を設置したことを特徴とする。

【００１５】また、複数の反応室を並列に接続したこと
を特徴とする。

【００１６】

【実施の形態】上記の課題を解決するために、本発明の
水素精製装置では、改質ガスの流れ方向に対して触媒体
の上流側に触媒体もしくは改質ガスを冷却する手段を備
えるとともに、触媒体の下流部を加熱する手段を有する
ことを特徴としている。また、触媒体下流部の加熱に一
酸化炭素と水素の酸化熱、もしくは冷却前の改質ガスを
加熱に用いることを特徴としている。

【００１７】本発明によると、一酸化炭素選択酸化触媒
を安定して動作させることができるとともに、温度制御
が著しく容易になる。

【００１８】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照して説明する。（実施の形態１）図１は本発明の第１の実施の形態であ
る水素精製装置の構成略図である。図１において、１は
触媒体、２は改質ガス入口、３は空気供給管、４は空気
流量制御弁、５は冷却水供給管、６は冷却水量制御弁、
７は熱交換器、８は加熱用ヒーター、９は反応室、１０
は改質ガス出口である。

【００１９】次に本実施の形態の動作と特性について説
明する。燃料を水蒸気改質した場合、一酸化炭素濃度は
反応温度が高くなるほど上昇する。メタノールの様に３
００℃以下で改質する場合には、一酸化炭素濃度は１％
程度となるため、改質ガスを直接改質ガス入口２から導
入する。一方、反応に６００℃程度の温度を要するメタ
ン、もしくは天然ガスの改質ガスは、水性ガスシフト反
応の平衡から一酸化炭素を１０％以上も含んでいるた
め、変成触媒により水蒸気と反応させ二酸化炭素と水素
に転換し、このように一酸化炭素濃度を１％以下に低減
してから、改質ガス入口２から導入する。

【００２０】改質ガス中の一酸化炭素を酸化するために
は、空気供給管３より空気を導入し、触媒体１で反応さ
せる。空気量が少ないと一酸化炭素が充分反応せず、逆
に空気量が多いと水素の消費量が多くなるため、体積比
で一酸化炭素の１〜３倍の酸素が含まれるように、空気
流量制御弁４で供給する空気量を調節する。空気を混合
した改質ガスは熱交換器７で触媒の活性化温度すなわち
一酸化炭素への触媒活性が急減し始める温度、もしくは
それ以下まで冷却され、触媒体１に供給される。

【００２１】ここで、触媒体１には、白金をアルミナに
担持したものをセラミックハニカムにコーティングして
用いており、図２の様な特性を示す。すなわち、改質ガ
ス中の一酸化炭素は水素よりも低温で反応するため、触
媒温度を低温にするほど排出される一酸化炭素濃度が低
下する。さらに温度を低下させると、触媒の活性化温度
を下回るため、一酸化炭素も反応しなくなり、排出され
る一酸化炭素濃度は急増する。

【００２２】触媒体１の上流部を熱交換器７の冷却作用
で触媒の活性化温度付近、もしくは活性化温度以下にな
るようにしており、下流部に行くに従って温度が上昇す
るように触媒体１の温度を制御してあるため、触媒体１
上に、一酸化炭素が最も効率よく反応する温度の帯域を
作ることができる。こうして、固体高分子型燃料電池の
特性を低下させない濃度である数ｐｐｍレベルまで改質
ガス中の一酸化炭素を低減することができる。このと
き、改質ガスや冷却装置に多少の温度変動があっても一
酸化炭素が最も効率よく反応する温度の帯域の位置が上
流側もしくは下流側に移動するだけで、安定に一酸化炭
素を除去することができる。

【００２３】本実施の形態では、酸素含有ガスとして空
気を用いたが、純酸素を用いると改質ガスの水素濃度の
低下が窒素を含まない分だけ緩和され、後に接続する燃
料電池の発電効率は上昇する。しかしながら、通常空気
を用いた方がコスト的には有利である。

【００２４】また、本例では触媒体１の加熱に電気ヒー
ターを用いたが、一酸化炭素、及び水素の酸化熱を用い
て、触媒体１の下流部の加熱手段としてもよい。触媒体
１を通過する改質ガスの流量、空気の割合を調節し、一
酸化炭素と水素の酸化熱を用いることによって、電気ヒ
ーターなどを用いることなく、もしくは最小限のヒータ
ー加熱で、触媒体１の温度分布を最適にすることができ
る。

【００２５】また、空気量に比例して、ＣＯ、水素の酸
化熱が増えるので、空気量を調節することで、触媒体１
の温度を適切な状態に保つこともでき、この方法で、よ
り安定に触媒体１を機能させることができる。

【００２６】また、触媒体１の担体基材にコージェライ
トハニカムを用いたが、金属基材を用いてもよい。担体
基材に金属基材を用いることによって、反応熱を速やか
に逃がすことができるため、一酸化炭素と水素の酸化熱
による温度上昇の抑制が可能である。従って、触媒体１
の単位体積あたりの改質ガス処理量を上げることができ
るとともに、負荷変動による反応熱増減の影響も緩和さ
れ、安定な特性が得られる。

【００２７】（実施の形態２）本発明の第２の実施の形
態について説明する。本例の水素精製装置は図３に示す
ように、管状の反応室１８の内部にハニカム形状の触媒
体１１を設置し、反応室１８の外側に改質ガスの流路を
設け、触媒体１１の下流部と接する改質ガス流路の壁面
には熱交換用フィン２０が設けてあるものであり、作用
効果の大部分は実施の形態１と類似である。したがって
異なる点を中心に本例を説明する。

【００２８】図３は本例の断面構成図である。触媒体１
１の下流部の周囲側壁に近接して熱交換用フィン２０を
設けることにより、触媒体１１の下流部を加熱すること
ができるとともに、改質ガスを冷却でき、熱交換器１７
での冷却が容易になる。また、改質ガスの流路が触媒体
１１を保温するため、触媒体１１の中心部と外周部の温
度分布が均一化され、効率よく一酸化炭素の酸化を行う
ことができる。また、触媒体１１を通過する改質ガス
と、熱交換器１７を通過する前の改質ガスの流れが対向
するように構成しているため、高温の改質ガスが触媒体
１の下流部と熱交換し、冷却された改質ガスが触媒体上
流部の側面を通過するため、触媒体１の上流部温度を低
く、下流部温度を高くでき、一酸化炭素の選択酸化に対
して最適な温度分布にすることができる。

【００２９】本例では、反応室１８が１本である例を示
したが、反応室１８を複数設けることもできる。反応室
１８を複数設けることによって、改質ガスとの熱交換の
効率を高めることができ、また、大容量化にも対応でき
るものである。

【００３０】（実施の形態３）本発明の第３の実施の形
態である水素精製装置について説明する。本例は図４に
示すように、管状の改質ガス流路の外周に反応室２８を
設け、反応室２８の内部にハニカム形状の触媒体２１を
設置し、触媒体２１の下流部と接する改質ガス流路の壁
面には熱交換用フィン３０が設けてあるものであり、作
用効果の大部分は実施の形態２と類似である。したがっ
て異なる点を中心に本例を説明する。

【００３１】図４は本例の水素精製装置の断面構成図で
ある。触媒体２１の下流部と近接する改質ガス流路の壁
面に熱交換用フィン３０を設けることにより、触媒体２
１の下流部を加熱することができるとともに、改質ガス
を冷却でき、熱交換器２７での冷却が容易になる。ま
た、改質ガスの流量を大きくする場合など、一酸化炭素
と水素の酸化熱による温度上昇が大きい場合には、時と
して熱交換器による冷却だけでは不足する場合がある。
反応室３８の外周部から放熱させる構成とすることによ
り、触媒体２１の温度上昇を抑制することができるた
め、改質ガスの流量を増加させて負荷を大きくした場合
にも対応できるものである。

【００３２】（実施の形態４）本発明の第４の実施の形
態について説明する。本例の水素精製装置は図５に示す
ように、反応室４０の内部にハニカム形状の第一触媒体
３１と、第一触媒体３１の下流側に第二触媒体３２を設
置するものであり、作用効果の大部分は実施の形態１と
類似である。したがって異なる点を中心に本実施の形態
を説明する。

【００３３】図５は本実施例の水素精製装置の断面構成
図である。一酸化炭素選択触媒は触媒に含まれる貴金属
種、担体の種類などによって機能する温度領域が異な
る。第一触媒体３１には高温用触媒を用い、第二触媒体
３２には低温用触媒を用いる。具体的には第一触媒体３
１に白金をゼオライトに担持したものを用い、第二触媒
体３２に白金をアルミナに担持したものを用いた。

【００３４】図６に示したように、第一触媒体３１に用
いている高温用触媒は、高温では一酸化炭素を高選択率
で酸化し、低温では反応せず一酸化炭素とともに未反応
の酸素を通過させる。したがって、高温では第二触媒体
３２に酸素が供給されないため、全く反応に関与しな
い。一方、低温では一酸化炭素と酸素が第一触媒体３１
を通過するため、第二触媒体３２が主に機能し一酸化炭
素を除去することができる。また、第二触媒体３２での
反応熱によって、第一触媒体３１の下流部を加熱でき、
第一触媒体３１の温度分布を最適な状態にすることがで
きる。このように、異なった温度領域で機能する複数の
触媒体を配列することにより、広い温度範囲で触媒体を
機能させることができるものである。

【００３５】本例では、２個のハニカム形状の触媒体を
配列した例を示したが、３個以上の触媒体を配列しても
よい。数多くの触媒体を配列することにより、広い温度
範囲で効率よく一酸化炭素を除去することができる。

【００３６】また、第一触媒体３１と第二触媒体３２を
分離せず、一体化した構成にしてもよい。一体構成する
ことにより、特にペレット状の触媒体を用いたときに、
装置への組み込みが容易になる。

【００３７】また、第二触媒体３２に一酸化炭素を水素
と反応させてメタン化する触媒を用いてもよい。第一触
媒体３１で酸素をすべて消費する温度に制御した場合、
残留した一酸化炭素は、酸素が無いため第二触媒体３２
で酸化することはできない。第二触媒体３２に一酸化炭
素をメタン化する触媒を用いることにより、一酸化炭素
を水素と反応させてメタンに転換することができる。ま
た、一酸化炭素のメタン化反応は、一酸化炭素選択酸化
反応よりも高温で進行しやすいため、本実施例のように
第二触媒体の下流部に加熱用ヒーター３９を設置するこ
とが好ましい。

【００３８】（実施の形態５）本発明の第５の実施の形
態について説明する。本例の水素精製装置は図７に示す
ように、反応室６２の内部にハニカム形状の第一触媒体
５１と、第一触媒体５１の下流側に第二触媒体５２を設
置し、第一触媒体５１と第二触媒体５２の間に第二空気
供給管５５を設置したものであり、作用効果の大部分は
実施の形態１と類似である。したがって異なる点を中心
に本実施例を説明する。

【００３９】図７は本例の水素精製装置の断面構成図で
ある。第一触媒体５１には低温用触媒を用い、第二触媒
体５２には高温用触媒を用いる。第一触媒体５１で反応
による温度上昇が大きい場合、時として一酸化炭素酸化
の選択性が低下する。このため、第二触媒体５２と第二
空気供給管５５を設け、第一空気供給管５４からの第一
触媒体５１への空気供給を減らし、第一触媒体５１での
温度上昇を抑制する。これによって、効率よく一酸化炭
素を除去することができる。

【００４０】大部分の一酸化炭素は第一触媒体５１で除
去できる。しかし、空気供給量を減らすことによって、
排出される一酸化炭素濃度が、空気供給量を減らさない
場合に比べて多少増加する。このため、第二触媒体５２
に残った一酸化炭素に対応する量の空気を供給し、残り
の一酸化炭素を除去する。第一触媒体５１で温度上昇が
抑制された分だけ一酸化炭素酸化の選択率は向上するた
め、第一触媒体５１と第二触媒体５２に対する必要な空
気の総量は減少する。また、第二触媒体５２への酸素含
有ガスの供給量が少なく、酸化熱による温度上昇が小さ
いため、第二触媒体５２を最適温度に保つには、加熱用
ヒーター６１で加熱する。このようにして、効率よく安
定に一酸化炭素を除去することができる。

【００４１】本例では、第一触媒体５１に低温用触媒を
用い、第二触媒体５２に高温用触媒を用いたが、逆に第
一触媒体５１に高温用触媒を用い、第二触媒体５２に低
温用触媒を用いてもよい。第一触媒体５１に高温用触媒
を用いることによって、熱交換器６０における冷却負荷
を減らすことができる。また、第二触媒体５２に低温用
触媒体を用いることによって、第一触媒体５１から第二
触媒体５２の間での放熱による温度低下が大きい場合で
も、一酸化炭素を効率よく除去することができる。

【００４２】以上、本発明について、メタン改質ガス、
及びメタノール改質ガスを用いた水素精製装置に実施し
た例で説明したが、本発明はこれに限定されるものでは
ないことは勿論である。すなわち、以下のような場合も
本発明に含まれる。

【００４３】本実施の形態では、プロパン、ブタンな
ど、他の気体系炭化水素燃料でも、ガソリン、灯油など
の液体系炭化水素燃料の改質ガスでもよい。

【００４４】また、触媒体には、主として白金をアルミ
ナに担持したものを触媒として用いたが、一酸化炭素に
対して選択的に酸化反応を行うことができる触媒であれ
ば、ロジウム、ルテニウムなど、他の貴金属や、これら
を複合化させた触媒、またはペロブスカイト構造をもつ
遷移金属複合酸化物などを用いてもかまわない。また、
アルミナの代わりにシリカアルミナやゼオライトなどを
用いてもかまわない。また、場合によっては一酸化炭素
を選択的にメタン化する触媒を用いてもよい。

【００４５】また、触媒体１の形状はハニカム形状とし
たが、改質ガスが効率よく触媒に接触し、圧力損失があ
まり大きくならない形状であれば、球状でもペレット状
のものでもよい。

【００４６】また、改質ガスの冷却には水を流通させて
熱交換させる方法を用いたが、温度によって必要であれ
ば沸点の高いエチレングリコールのようなオイル状物
質、もしくはこれらの混合液を流通させてもかまわな
い。また、改質部へ供給する気体を用い、改質原料ガス
の予熱に用いてもかまわない。

【００４７】

【実施例】（実施例１）白金を担持したアルミナを直径
５０ｍｍ、長さ１００ｍｍのコージェライトハニカムに
コーティングして触媒体１を作製した。この触媒体１を
図１に示す水素精製装置の反応室９の中に設置し、一酸
化炭素１％、二酸化炭素を１５％、水蒸気１５％、残り
が水素である改質ガスを、改質ガス入口２より、毎分１
０リットルの流量で導入した。空気供給管からは、毎分
１リットルの空気を供給した。この空気を混合させた改
質ガスを、中に水を流通させた熱交換器７で１００℃ま
で低下させ、触媒体１で反応させた。触媒体１の下流側
は加熱用ヒーター８を用いて、１５０℃となるように設
定した。触媒体１の温度分布を測定すると、上流部から
下流部にかけて、ほぼ直線的に温度が上昇していた。触
媒体１通過後の改質ガス出口１０から排出される改質ガ
スの組成をガスクロマトグラフィで測定したところ、一
酸化炭素濃度は５ｐｐｍであった。また、熱交換器７の
中を流れる水の流量を変え、改質ガス温度を９０℃、８
０℃と変化させたところ、一酸化炭素濃度はそれぞれ６
ｐｐｍ、９ｐｐｍとなった。また、加熱ヒーター８の設
定温度を変え、触媒体１下流部の温度を１４０℃、１６
０℃にしたところ、一酸化炭素濃度はそれぞれ４ｐｐ
ｍ、９ｐｐｍとなった。

【００４８】（実施例２）実施例１で作製した触媒体を
図３に示す反応室１８内に設置し、改質ガスを改質ガス
入口１２より導入した。改質ガス入口１２での改質ガス
温度を測定したところ、２００℃であった。熱交換用フ
ィン２０を通じて加熱された触媒体１１下流部の温度を
測定したところ、１５０℃であった。熱交換器１７で改
質ガスを１００℃まで低下させ、触媒体１１で反応させ
たところ、一酸化炭素濃度は５ｐｐｍであった。

【００４９】（実施例３）図４に示すように、直径１０
０ｍｍ、長さ１００ｍｍのコージェライトハニカムの中
心に直径８０ｍｍの穴をくりぬいたものに、実施例１と
同じく触媒をコーティングし、触媒体２１を作製した。
熱交換用フィン３０を通じて加熱された触媒体１１下流
部の温度を測定したところ、１５０℃であった。熱交換
器２７で改質ガスを１００℃まで低下させ、触媒体２１
で反応させたところ、一酸化炭素濃度は４ｐｐｍであっ
た。

【００５０】（実施例４）白金を担持したモルデナイト
を直径５０ｍｍ、長さ５０ｍｍのコージェライトハニカ
ムにコーティングして第一触媒体３１、白金を担持した
アルミナを直径５０ｍｍ、長さ５０ｍｍのコージェライ
トハニカムにコーティングして第二触媒体３２をそれぞ
れ作製した。この第一触媒体３１、第二触媒体３２をそ
れぞれ図５に示すように反応室４０内に設置した。改質
ガスは熱交換器３８で１４０℃まで冷却し、第二触媒体
３２の下流部を１６０℃になるように加熱用ヒーター３
９で制御した。第一触媒体３１の下流部の温度を測定す
ると１５０℃であった。改質ガス出口４１の一酸化炭素
濃度を測定したところ、１ｐｐｍであった。

【００５１】（実施例５）白金を担持したモルデナイト
を直径５０ｍｍ、長さ５０ｍｍのコージェライトハニカ
ムにコーティングして第一触媒体５１、白金を担持した
アルミナを直径５０ｍｍ、長さ５０ｍｍのコージェライ
トハニカムにコーティングして第二触媒体５２をそれぞ
れ作製した。この第一触媒体５１、第二触媒体５２をそ
れぞれ図７に示すように反応室６２内に設置した。改質
ガスは熱交換器６０で１５０℃まで冷却し、第二触媒体
５２の下流部を１３０℃になるように加熱用ヒーター６
１で制御した。第一触媒体５１の下流部の温度は測定す
ると１４０℃、第二触媒体上流部の温度は１００℃であ
った。改質ガス出口６３の一酸化炭素濃度を測定したと
ころ、２ｐｐｍであった。

【００５２】（比較例１）実施例１において、加熱ヒー
ター８を取り去り、同じく改質ガスを改質ガス入口２よ
り導入した。熱交換器７によって改質ガス温度を１００
℃まで低下させ、触媒体１で反応させた。触媒体１の温
度分布を測定したところ、上流部が１００℃で下流に行
くに従って直線的に温度が低下し、最下流部温度は９０
℃であった。触媒体１通過後の改質ガス出口１０から排
出される改質ガスの組成をガスクロマトグラフィで測定
したところ、２０００ｐｐｍであった。また、熱交換器
７の中を流れる水の流量を変え、改質ガス温度を９０
℃、１１０℃、１２０℃と変化させたところ、一酸化炭
素濃度はそれぞれ５０００ｐｐｍ、２００ｐｐｍ、５０
０ｐｐｍとなった。

【００５３】（比較例２）実施例５において、加熱用ヒ
ーター６１を取り外したところ、第一触媒体５１の下流
部の温度は測定すると１４０℃、第二触媒体５２上流部
の温度は１００℃、第二触媒体５２下流部の温度は９０
℃であった。改質ガス出口６３の一酸化炭素濃度を測定
したところ、５００ｐｐｍであった。

【００５４】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明によると、一酸化炭素選択酸化触媒を安定して動
作させることができるとともに、温度制御が著しく容易
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態である水素精製装置
の断面構成を示した図

【図２】本発明の第１の実施の形態である水素精製装置
における一酸化炭素選択酸化触媒の作動温度と触媒通過
後の一酸化炭素濃度の関係を示した図

【図３】本発明の第２の実施の形態である水素精製装置
の断面構成を示した図

【図４】本発明の第３の実施の形態である水素精製装置
の断面構成を示した図

【図５】本発明の第４の実施の形態である水素精製装置
の断面構成を示した図

【図６】本発明の第４の実施の形態である水素精製装置
における高温用触媒と低温用触媒の作動特性を示した図

【図７】本発明の第５の実施の形態である水素精製装置
の断面構成を示した図

【符号の説明】

１，１１，２１触媒体２，１２，２２，３３，５３改質ガス入口３，１３，２３，３４空気供給管４，１４，２４，３５空気流量制御弁５，１５，２５，３６，５８冷却水供給管６，１６，２６，３７，５９冷却水量制御弁７，１７，２７，３８，６０熱交換器８，３９，６１加熱用ヒーター９，１８，２８，４０，６２反応室１０，１９，２９，４１，６３改質ガス出口２０，３０熱交換用フィン３１，５１第一触媒体３２，５２第二触媒体５４第一空気供給管５５第二空気供給管５６空気流量第一制御弁５７空気流量第二制御弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鵜飼邦弘大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者本田公康大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 4G040 FA04 FB04 FC07 FE03 4G069 AA03 CA07 CC17 EA18 EB07 EB10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水素ガスを主成分とし二酸化炭素と一酸
化炭素とを含有する改質ガスの供給部と、酸素含有ガス
の供給部と、前記改質ガスの供給部と前記酸素含有ガス
の供給部との下流側に具備した触媒体と、前記改質ガス
の流れ方向に対して前記触媒体の上流側に備えた前記触
媒体もしくは前記改質ガスを冷却する冷却手段と、前記
触媒体の下流部を加熱する加熱手段とを有することを特
徴とする水素精製装置。
【請求項２】触媒体は、上流側と下流側とを別種の触
媒で構成し、下流側の触媒が上流側の触媒よりも低温で
活性を有することを特徴とする請求項１記載の水素精製
装置。
【請求項３】触媒体を複数箇所に配列し、前記触媒体
に対し、空気供給部を個々に設置したことを特徴とする
請求項１または２記載の水素精製装置。
【請求項４】触媒体は、ハニカム構造もしくは連通孔
を有する発泡体構造の担体基材に触媒を担持したことを
特徴とする請求項１、２または３記載の水素精製装置。
【請求項５】担体基材は、金属基材であることを特徴
とする請求項４記載の水素精製装置。
【請求項６】加熱手段は、改質ガス中の一酸化炭素、
水素、及び酸素含有ガス中の酸素との反応熱を用いるこ
とを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の水
素精製装置。
【請求項７】触媒体の下流部温度を上流部よりも高温
にすることを特徴とする請求項１、２、３、４、５また
は６記載の水素精製装置。
【請求項８】酸素含有ガスの供給量を、触媒体の温度
上昇に対応して変化させることを特徴とする請求項７記
載の水素精製装置。
【請求項９】触媒体を反応室内に設置し、前記触媒体
とは隔壁を介して近接もしくは密着した場所に改質ガス
流路を設置し、冷却手段を通過する前の改質ガスを、前
記触媒体の下流部の加熱に用いることを特徴とする請求
項１、２、３、４または５記載の水素精製装置。
【請求項１０】触媒体を通過する改質ガスと、冷却手
段を通過する前の前記改質ガスの流れが互いに対向する
構成とした請求項９記載の水素精製装置。
【請求項１１】触媒体を通過する前の改質ガス流路の
外周部に、反応室を設置したことを特徴とする請求項９
または１０記載の水素精製装置。
【請求項１２】管状構造を有する反応室内部に触媒体
を設置し、前記反応室の外周部に、冷却手段を通過する
前の改質ガスの流路を設置したことを特徴とする請求項
１０または１１記載の水素精製装置。
【請求項１３】複数の反応室を並列に接続したことを
特徴とする請求項１２記載の水素精製装置。