[发明专利]氢生成装置、燃料电池系统及氢生成装置的停止方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过原料与水的改性反应而生成含氢气体的氢生成装置、燃料电池系统及氢生成装置的停止方法。

背景技术

在小型装置中能够高效发电的、将氢气或含氢气体作为燃料的燃料电池中，作为分散型能量供给源的发电系统正在被推进开发。不过，作为发电时的燃料的氢气或含氢气体作为通常的基础设施未被配备。因此，需要在燃料电池中一并设置利用例如由城市燃气、丙烷燃气等已有的化石原料基础设施供给的原料，并通过这些原料与水的改性反应而生成含氢气体的氢生成装置。

该氢生成装置大多构成设有：使原料与水改性反应的改性部；使一氧化碳与水蒸气水煤气移位反应的转化部及使一氧化碳氧化的选择氧化部。

在这些反应部中采用适于各反应的催化剂，例如在改性部中可采用Ru催化剂或Ni催化剂，在转化部可采用Cu-Zn催化剂，在选择氧化部可采用Ru催化剂等。另外，存在适于各反应部的温度，大多使用改性部650℃左右，转化部为200℃左右，选择氧化部150℃左右。

不过，在停止这样的氢生成装置的运转时，为了抑制在改性部、转化部及选择氧化部中设置的催化剂的氧化或结露，需要采用惰性气体对装置内进行净化(purge)。然而，在设置在家庭中的情况下等，往往不容易总是预备惰性气体，因此，提出有一种将原料气体作为惰性气体使用的方法(例如，参考专利文献1)。

在专利文献1的装置中，在氢生成装置的运转停止后立即停止原料气体的供给，利用水蒸气对装置内进行净化，在将转化催化剂的装置内的温度冷却到规定温度之后，由原料气体将水蒸气排出。

然而，在利用专利文献1的停止方法时，由于存在改性催化剂仅在高温的水蒸气中暴露的期间，故会存在改性催化剂劣化的情况。

因此，公开有这样的方法：在停止时停止原料与水的供给后，不进行水蒸气的供给，放置规定时间而自然冷却之后，利用原料气体对装置内进行净化(例如，参考专利文献2)。

专栏文献1：日本特开2004-200065号公报

专利文献2：日本特开2004-307236号公报

然而，在上述专利文献2中，在这样的条件下，在转化部或选择氧化部会产生结露，导致发生催化剂的劣化或催化剂的强度降低。

发明内容

本发明就是考虑了上述现有的氢生成装置的问题而作出的，其目的在于，提供与现有的氢生成装置相比，能够在停止时抑制因催化剂的结露所致的劣化的氢生成装置、燃料电池系统及氢生成装置的停止方法。

第一方面提供一种氢生成装置，其具有：

原料供给器，其供给原料；

水供给器，其供给水；

改性器，其具有通过使用所述原料及水的改性反应而生成含氢气体的改性催化剂；

CO降低器，其具有对由所述改性器送出的含氢气体中的一氧化碳进行降低的CO降低催化剂；

燃烧器，其向所述改性器供给所述改性反应所需要的热量；

第一空气供给器，其向所述燃烧器供给燃烧用空气；

燃烧排气路径，其构成为由所述燃烧器产生的燃烧排气依次与所述改性器及所述CO降低器进行热交换；

控制器，其在从所述燃烧器的燃烧动作停止后到开始由置换气体对所述改性器及所述CO降低器内进行净化的净化动作为止的期间，以所述CO降低器内的气体温度不在露点以下的方式使所述第一空气供给器动作

第二方面在第一方面的本发明的氢生成装置的基础上，提供一种氢生成装置，其中，所述控制器使所述第一空气供给器间歇性动作，而将所述CO降低器内的气体温度控制为不在所述露点以下。

第三方面在第二方面的本发明的氢生成装置的基础上，提供一种氢生成装置，所述控制器在所述CO降低器内的气体温度在比所述露点大的第一温度以下时，使所述第一空气供给器动作。

第四方面在第三方面的本发明的氢生成装置的基础上，提供一种氢生成装置，所述控制器在通过所述第一空气供给器的动作使所述CO降低器内的气体温度成为比所述第一温度大的第二温度以上时，使所述第一空气供给器的动作停止。

第五方面在第三方面的本发明的氢生成装置的基础上，提供一种氢生成装置，所述控制器在通过所述第一空气供给器的动作使所述CO降低器内的气体温度未成为比所述第一温度大的第二温度以上时，使所述第一空气供给器的动作停止。

第六方面在第五方面的本发明的氢生成装置的基础上，提供一种氢生成装置，具有对所述CO降低器加热的加热器，所述控制器在未成为所述第二温度以上时，使所述加热器动作。