JP3747744B2

JP3747744B2 - Fuel reformer

Info

Publication number: JP3747744B2
Application number: JP2000165093A
Authority: JP
Inventors: 史浩羽賀; 浩昭金子
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-06-01
Filing date: 2000-06-01
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2020-06-01
Also published as: JP2001348203A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭化水素やメタノールなどの燃料を改質して水素リッチな改質ガスを製造するための燃料改質装置に関し、詳しくは、固体高分子型燃料電池、リン酸型燃料電池などの燃料電池の燃料ガスの製造に適する燃料改質装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、メタノールその他の炭化水素と水とから水素リッチな改質ガスを製造するには、以下の化学反応式１で示される水蒸気改質反応を利用する。
【０００３】
【化１】

この水蒸気改質反応は吸熱反応であるため、燃料改質装置にバーナやヒータなどを設けて加熱を行い、改質反応に必要な熱量を供給しなければならない。
【０００４】
近年、このような燃料改質装置を車載型燃料電池を考慮したシステムへ適用することが検討されているが、燃料改質装置の起動性、応答性、コンパクト化が大きな課題となっている。それを解決する有効な方式として、吸熱反応である化学反応式１の水蒸気改質反応と、発熱反応である次の化学反応式２の部分酸化反応とを同時に行わせるオートサーマル改質が研究されている。
【０００５】
【化２】

ところが、改質触媒に燃料と水と空気又は酸素を供給して上記のオートサーマル改質を行わせる場合、化学反応式２の部分酸化反応の反応速度が化学反応式１の水蒸気改質反応の反応速度に比べて速いため、触媒層の燃料ガスの導入側で高温の領域が存在してしまう。そしてこの触媒層における高温領域では、次の化学反応式３の分解反応や、化学反応式４の逆シフト反応が起きることにより、一酸化炭素（ＣＯ）濃度が高くなってしまう。
【０００６】
【化３】

【化４】

固体高分子型燃料電池では、排出ＣＯ濃度を数十ｐｐｍ以下に抑える必要があり、またリン酸型燃料電池ではそれを１％以下に抑える必要がある。このため、上述した燃料改質装置をリン酸型燃料電池などの燃料製造装置として適用するためには、ＣＯ除去装置を大型にする必要があるという問題が生じてしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、化学反応式１の水蒸気改質反応だけを行わせる燃料改質装置の場合、その吸熱反応に必要な熱量を外部から供給する必要があるため、車載型燃料電池の燃料製造装置として適用するには、小型化、高性能化の点で対応が難しい問題点があった。
【０００８】
また上述したオートサーマル改質を行う燃料改質装置は有望ではあるが、上述したように改質触媒の燃料ガス導入側に高温の領域が発生し、その領域で一酸化炭素濃度が高くなり、大型のＣＯ除去装置を必要とする問題点があった。
【０００９】
本発明はこのような従来の技術的課題を解決するためになされたもので、未反応の残留炭化物が少なく、一酸化炭素の生成量を低く抑えることができ、その結果として、燃料電池システムに組み込む場合にそのシステム全体がコンパクトにして高性能化できる燃料改質装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、燃料ガスの改質反応を促進する燃料改質触媒を収容し、供給される燃料ガスと水蒸気と酸素から改質反応によって水素リッチな改質ガスを製造する燃料改質装置であって、前記改質触媒にその中の金属酸化物からなる酸素吸蔵材料の存在割合が前記改質ガスを排出する側よりも前記燃料ガスを導入する側の方が多くなるように調整したものである。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の燃料改質装置において、前記燃料改質触媒はモノリス型であり、前記酸素吸蔵材料は改質ガスの排出側よりも燃料ガスを導入する側の方が多くなるように混入したものである。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１の燃料改質装置において、前記燃料改質触媒はモノリス型であり、前記酸素吸蔵材料の混入割合が異なる改質触媒が触媒担体にコートされて成る複数種のモノリス型触媒を、燃料ガスを導入する側から改質ガスを排出する側へ前記酸素吸蔵材料の混入割合の多い順に配置したものである。
【００１３】
請求項４の発明は、燃料ガスの改質反応を促進する燃料改質触媒を収容し、供給される燃料ガスと水蒸気と酸素から改質反応によって水素リッチな改質ガスを製造する燃料改質装置であって、前記燃料改質触媒はモノリス型であり、触媒担体にコートされた前記改質触媒の表面に金属酸化物からなる酸素吸蔵材料を前記改質ガスを排出する側よりも前記燃料ガスを導入する側の方が存在割合が多くなるようにコートしたものである。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項４の燃料改質装置において、前記触媒担体にコートした改質触媒の表面に異なる量の前記酸素吸蔵材料がコートされた複数種のモノリス型触媒を、燃料ガスを導入する側から改質ガスを排出する側へ前記酸素吸蔵材料の存在割合が多い順に配置したものである。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５のうちのいずれかの燃料改質装置において、前記酸素吸蔵材料を酸化セリウムＣｅＯ _２又はセリウムＣｅを含む複合酸化物としたものである。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１〜請求項６の発明の燃料改質装置では、供給される燃料ガス、水蒸気及び酸素に対して燃料改質触媒の作用下に水蒸気改質反応と部分酸化反応とを起こさせることにより水素リッチな改質ガスを製造する。
【００１８】
そして改質触媒に、その中の金属酸化物からなる酸素吸蔵材料の存在割合が改質ガスを排出する側よりも燃料ガスを導入する側の方が多くなるように調整し、燃料ガスの導入側で導入された酸素の一部を吸蔵することにより、燃料ガスの導入側での部分酸化反応を遅らせてその部分での急激な温度上昇を抑えることができ、一酸化炭素濃度を低減することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１は本発明の第１の実施の形態の燃料改質装置を示している。この実施の形態の燃料改質装置は、メタノールと水とを混合して気化させた混合蒸気が供給される燃料供給路１、燃料酸化用空気（酸素）が供給される空気供給路２、そしてパラジウム系触媒と金属酸化物材料である酸素吸蔵材料としての酸化セリウムＣｅＯ₂とが充填された触媒層３から構成されている。そして燃料供給路１からのメタノートと水との混合蒸気は空気供給路２からの空気と混合されて原料ガスとされ、触媒層３における水蒸気改質反応と部分酸化反応とに供される。
【００２１】
触媒層３に充填されたパラジウム系触媒は、耐熱性の高い酸化ジルコニウムに硝酸パラジウムと硝酸亜鉛を含浸、乾燥、焼成することによって調整したものである。触媒層３には、原料ガス導入側は改質ガス排出側よりも酸化セリウムの存在割合が高くなるように、パラジウム系触媒と酸化セリウムとが混合充填されている。
【００２２】
これにより、触媒層３の原料ガス導入側は、従来の触媒では発熱反応である部分酸化反応が速いために狭い範囲に極端な高温領域が生じてしまっていたのが、本実施の形態の場合には、導入される酸素の一部が酸化セリウムに吸蔵され、また改質触媒の存在割合が原料導入側で少ないために部分酸化反応を遅らせることができ、狭い範囲に極端な高温領域を生じることがない。これにより、生成する改質ガス中の一酸化炭素の濃度を低く抑えることができる。
【００２３】
図２（ａ）は、従来の燃料改質装置を示している。従来の燃料改質装置の場合、改質触媒（パラジウムＰｂ−亜鉛Ｚｎ系触媒）のみで、金属酸化物材料は混入されていない。そして改質触媒は、触媒層３内における原料ガスの流れに沿った各部で同じ量にしている。
【００２４】
図２（ｂ）に示すように、このような従来例の構造の場合、改質触媒の存在割合は触媒層の各部で一様であり、金属酸化物材料が混入されていないため、原料ガス（ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ＋Ｏ₂）の導入側で部分酸化反応（Ｐｏｘ：発熱反応）が急激に起こり、水蒸気改質反応（ＳＲ：吸熱反応）は比較的緩やかに起こるので、触媒層３内での温度分布は曲線Ａのようになる。
【００２５】
これに対して、本実施の形態の場合には、図２（ｃ）に示すようにパラジウムＰｂ−亜鉛Ｚｎ系触媒に対して酸化セリウムを混合し、しかもその存在割合を原料ガスの導入側で多くし、改質ガスの排出側で少なくしたので、同図（ｂ）に曲線Ｂで示すように、触媒層３の原料ガスの導入側で部分酸化反応（Ｐｏｘ）が急激に起こるのを抑え、より広い範囲で部分酸化反応が起こるように制御でき、触媒層３内の下流側（改質ガスの排出側）まで広く温度上昇させることができ、水蒸気改質反応も広い範囲で促進させることができている。
【００２６】
そしてこれにより、改質ガスのＣＯ濃度を効果的に低減することができ、当該燃料改質装置の後段に大型ＣＯ除去装置を設ける必要がなくなり、これを燃料供給装置とする燃料電池システムの構成をコンパクト化できるのである。
【００２７】
次に、本発明の第２の実施の形態の燃料改質装置を、図３に基づいて説明する。第２の実施の形態の燃料改質装置は、図１に示した第１の実施の形態と同様の燃料供給路１、空気供給路２、そしてパラジウム系触媒と酸化セリウムとがコートされた第１ハニカム触媒４、第２ハニカム触媒５、第３ハニカム触媒６を収容した燃料改質部７から構成されている。
【００２８】
燃料改質部７の第１ハニカム触媒４、第２ハニカム触媒５、第３ハニカム触媒６はいずれも、ハニカム触媒担体にパラジウム系触媒と酸素吸蔵金属材料である酸化セリウムとの混合物をコートした構造である。
【００２９】
パラジウム系触媒には、耐熱性の高い酸化ジルコニウムに硝酸パラジウムと硝酸亜鉛を含浸、乾燥、焼成することにより調整した。そしてハニカム触媒担体にこのパラジウム系触媒と酸化セリウムとの適当な割合の混合物をコートしてハニカム触媒を製造した。また第１、第２、第３のハニカム触媒４，５，６それぞれは、パラジウム系触媒と酸化セリウムとの混合割合を違えてある。すなわち、原料ガスの導入側の第１ハニカム触媒４は酸化セリウムの混合割合が高く、改質ガスの排出側のハニカム触媒ほど酸化セリウムの混合割合を低くなるようにしている。
【００３０】
この第２の実施の形態の燃料改質装置にあっても、図１に示した第１の実施の形態と同様の作用効果を奏する。すなわち、パラジウムＰｂ−亜鉛Ｚｎ系触媒に対して酸化セリウムを混合割合が、原料ガスの導入側で多く、改質ガスの排出側で少ないので、燃料改質部７の原料ガスの導入側で部分酸化反応（Ｐｏｘ）が急激に起こるのを抑え、より広い範囲で部分酸化反応が起こるように制御でき、燃料改質部７内の下流側まで広く温度上昇させることができ、水蒸気改質反応も広い範囲で促進させることができる。そしてこれにより、改質ガスのＣＯ濃度を効果的に低減することができ、当該燃料改質装置の後段に大型のＣＯ除去装置を設ける必要がなくなり、これを燃料供給装置とする燃料電池システムの構成をコンパクト化できる。
【００３１】
次に、本発明の第３の実施の形態の燃料改質装置を、図４に基づいて説明する。第３の実施の形態は、触媒層３の構造に特徴を有する。この触媒層３はハニカム触媒であり、ハニカム触媒担体にパラジウム系触媒をコートし、さらにその表面に酸素吸蔵金属材料である酸化セリウムをコートした構造である。
【００３２】
パラジウム系触媒には、耐熱性の高い酸化ジルコニウムに硝酸パラジウムと硝酸亜鉛を含浸、乾燥、焼成することにより調整した。またこのハニカム触媒層３は、一様な塗膜のパラジウム系触媒の表面に、酸化セリウムの塗膜を原料ガスの導入側では厚く、改質ガスの排出側ほど薄くなるようにコートすることにより、原料ガスの導入側での酸化セリウムの存在割合が高く、改質ガスの排出側での酸化セリウムの存在割合が低くなるようにしている。
【００３３】
これにより、第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３４】
次に、本発明の第４の実施の形態の燃料改質装置を、図５に基づいて説明する。第４の実施の形態は、図３に示した第２の実施の形態と構造は同じであるが、第１〜第３ハニカム触媒４，５，６それぞれの内部構造を第３の実施の形態のようにした点が異なっている。
【００３５】
つまり、第１〜第３ハニカム触媒４，５，６それぞれは、ハニカム触媒担体にパラジウム系触媒をコートし、さらにその表面に酸素吸蔵金属材料である酸化セリウムをコートした構造である。そして、原料ガスの導入側での酸化セリウムの存在割合が高く、改質ガスの排出側での酸化セリウムの存在割合が低くなるように調整するために、第１ハニカム触媒４では酸化セリウムのコートの塗膜厚を第３ハニカム触媒６のものよりも厚くし、第２ハニカム触媒５では、第１、第３ハニカム触媒４，６の中間の塗膜厚としている。
【００３６】
これにより、第２の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３７】
なお、上記の第２、第４の実施の形態におけるハニカム触媒４，５，６の段数は３段に限定されることはなく、２段、あるいは４段以上であっもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の系統図。
【図２】上記の実施の形態の作用を説明する説明図。
【図３】本発明の第２の実施の形態の系統図。
【図４】本発明の第３の実施の形態の系統図。
【図５】本発明の第４の実施の形態の系統図。
【符号の説明】
１燃料供給路
２空気供給路
３触媒層
４第１ハニカム触媒
５第２ハニカム触媒
６第３ハニカム触媒
７燃料改質部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel reforming apparatus for reforming a fuel such as hydrocarbon or methanol to produce a hydrogen-rich reformed gas, and more particularly to a solid polymer fuel cell, a phosphoric acid fuel cell, etc. The present invention relates to a fuel reformer suitable for producing fuel gas for a fuel cell.
[0002]
[Prior art]
In general, in order to produce a hydrogen-rich reformed gas from methanol or other hydrocarbons and water, a steam reforming reaction represented by the following chemical reaction formula 1 is used.
[0003]
[Chemical 1]

Since this steam reforming reaction is an endothermic reaction, the fuel reformer must be heated by providing a burner, a heater or the like, and the amount of heat necessary for the reforming reaction must be supplied.
[0004]
In recent years, it has been studied to apply such a fuel reformer to a system that considers an in-vehicle fuel cell. However, startability, responsiveness, and downsizing of the fuel reformer have become major issues. As an effective method for solving this problem, autothermal reforming, in which the steam reforming reaction of chemical reaction formula 1 which is an endothermic reaction and the partial oxidation reaction of chemical reaction formula 2 which is an exothermic reaction are simultaneously performed, has been studied. ing.
[0005]
[Chemical formula 2]

However, when the above-mentioned autothermal reforming is performed by supplying fuel, water, air, or oxygen to the reforming catalyst, the reaction rate of the partial oxidation reaction of Chemical Reaction Formula 2 is the same as that of the steam reforming reaction of Chemical Reaction Formula 1. Since it is faster than the reaction rate, a high temperature region exists on the fuel gas introduction side of the catalyst layer. In the high temperature region of the catalyst layer, the decomposition reaction of the following chemical reaction formula 3 and the reverse shift reaction of the chemical reaction formula 4 occur, so that the carbon monoxide (CO) concentration becomes high.
[0006]
[Chemical 3]

[Formula 4]

In the polymer electrolyte fuel cell, it is necessary to suppress the exhaust CO concentration to several tens of ppm or less, and in the phosphoric acid fuel cell, it is necessary to suppress it to 1% or less. For this reason, in order to apply the above-described fuel reforming apparatus as a fuel manufacturing apparatus such as a phosphoric acid fuel cell, there arises a problem that the CO removing apparatus needs to be enlarged.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the case of a fuel reformer that performs only the steam reforming reaction of chemical reaction formula 1, it is necessary to supply the amount of heat necessary for the endothermic reaction from the outside. However, it has been difficult to deal with in terms of miniaturization and high performance.
[0008]
In addition, although the fuel reforming apparatus that performs the above-described autothermal reforming is promising, as described above, a high temperature region is generated on the fuel gas introduction side of the reforming catalyst, and the carbon monoxide concentration becomes high in that region, There was a problem of requiring a large CO removal device.
[0009]
The present invention has been made to solve such a conventional technical problem, and there are few unreacted residual carbides, and the amount of carbon monoxide produced can be kept low. It is an object of the present invention to provide a fuel reformer that can be made compact and have high performance when incorporated.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a fuel reforming catalyst that contains a fuel reforming catalyst that promotes a reforming reaction of a fuel gas and that produces a hydrogen-rich reformed gas from the supplied fuel gas, steam, and oxygen by a reforming reaction is provided. An apparatus, wherein the reforming catalyst is adjusted so that the ratio of the oxygen storage material made of metal oxide therein is larger on the side where the fuel gas is introduced than on the side where the reformed gas is discharged. It is a thing.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the fuel reformer of the first aspect, the fuel reforming catalyst is a monolith type, and the oxygen storage material is on the side where the fuel gas is introduced rather than the reformed gas discharge side. It is mixed so as to increase.
[0012]
A third aspect of the present invention is the fuel reformer according to the first aspect, wherein the fuel reforming catalyst is a monolith type, and a plurality of types of reforming catalysts having different mixing ratios of the oxygen storage material are coated on a catalyst carrier. These monolithic catalysts are arranged in descending order of the mixing ratio of the oxygen storage material from the fuel gas introduction side to the reformed gas discharge side.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, a fuel reforming catalyst that contains a fuel reforming catalyst that promotes a reforming reaction of a fuel gas, and that produces a hydrogen-rich reformed gas by a reforming reaction from the supplied fuel gas, steam, and oxygen. The fuel reforming catalyst is a monolith type, and the oxygen storage material made of a metal oxide is placed on the surface of the reforming catalyst coated on a catalyst carrier from the side from which the reformed gas is discharged. The coating is performed so that the gas introduction side has a higher abundance ratio.
[0014]
A fifth aspect of the present invention, the fuel reforming apparatus according to claim 4, different amounts of the oxygen storage material is coated plural kinds of monolithic catalyst on the surface of the reforming catalyst coated on the catalyst support, the fuel gas The oxygen storage material is arranged in descending order from the side of introducing the reformed gas to the side of discharging the reformed gas.
[0015]
A sixth aspect of the present invention is the fuel reformer according to any one of the first to fifth aspects, wherein the oxygen storage material is a composite oxide containing cerium oxide CeO ₂ or cerium Ce.
[0017]
【The invention's effect】
In the fuel reforming apparatus of the first to sixth aspects of the present invention, by causing a steam reforming reaction and a partial oxidation reaction to occur in the fuel gas, steam and oxygen supplied under the action of the fuel reforming catalyst. Producing hydrogen-rich reformed gas.
[0018]
Then, the reforming catalyst is adjusted so that the ratio of the oxygen storage material composed of the metal oxide in the reforming catalyst is larger on the side where the fuel gas is introduced than on the side where the reformed gas is discharged. Occlusion of part of the oxygen introduced on the side, so that the partial oxidation reaction on the fuel gas introduction side can be delayed to suppress a sudden temperature rise in that part, and the carbon monoxide concentration can be reduced Can do.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a fuel reformer according to a first embodiment of the present invention. The fuel reformer of this embodiment includes a fuel supply path 1 to which a mixed vapor obtained by mixing and evaporating methanol and water is supplied, an air supply path 2 to which fuel oxidizing air (oxygen) is supplied, and The catalyst layer 3 is filled with a palladium-based catalyst and cerium oxide CeO ₂ as an oxygen storage material which is a metal oxide material. Then, the mixed steam of metanote and water from the fuel supply path 1 is mixed with air from the air supply path 2 to be a raw material gas, which is supplied to the steam reforming reaction and the partial oxidation reaction in the catalyst layer 3.
[0021]
The palladium-based catalyst filled in the catalyst layer 3 is prepared by impregnating zirconium oxide and zinc nitrate into zirconium oxide having high heat resistance, drying, and firing. The catalyst layer 3 is mixed and filled with a palladium-based catalyst and cerium oxide so that the proportion of cerium oxide present on the raw material gas introduction side is higher than that on the reformed gas discharge side.
[0022]
As a result, in the present embodiment, the raw material gas introduction side of the catalyst layer 3 has an extremely high temperature region in a narrow range because the partial oxidation reaction which is an exothermic reaction is fast in the conventional catalyst. In this case, part of the introduced oxygen is occluded in cerium oxide, and the proportion of reforming catalyst is small on the raw material introduction side, so that the partial oxidation reaction can be delayed, resulting in an extremely high temperature region in a narrow range. There is nothing. Thereby, the concentration of carbon monoxide in the generated reformed gas can be kept low.
[0023]
FIG. 2 (a) shows a conventional fuel reformer. In the case of a conventional fuel reformer, only a reforming catalyst (palladium Pb-zinc Zn-based catalyst) is used and no metal oxide material is mixed. The reforming catalyst is made the same amount in each part along the flow of the raw material gas in the catalyst layer 3.
[0024]
As shown in FIG. 2B, in the case of such a conventional structure, the ratio of the reforming catalyst is uniform in each part of the catalyst layer, and no metal oxide material is mixed therein. Since the partial oxidation reaction (Pox: exothermic reaction) occurs abruptly on the introduction side of (CH ₃ OH + H ₂ O + O ₂ ) and the steam reforming reaction (SR: endothermic reaction) occurs relatively slowly, The temperature distribution is as shown by curve A.
[0025]
On the other hand, in the case of the present embodiment, as shown in FIG. 2 (c), cerium oxide is mixed with the palladium Pb-zinc Zn-based catalyst, and the proportion of the cerium oxide is mixed on the introduction side of the source gas. Since it is increased and reduced on the reformed gas discharge side, as shown by curve B in FIG. 5B, the partial oxidation reaction (Pox) is prevented from abruptly occurring on the source gas introduction side of the catalyst layer 3. It is possible to control the partial oxidation reaction to occur in a wider range, to increase the temperature widely to the downstream side (reformed gas discharge side) in the catalyst layer 3, and to promote the steam reforming reaction in a wide range. Is done.
[0026]
As a result, the CO concentration of the reformed gas can be effectively reduced, and there is no need to provide a large-scale CO removing device at the subsequent stage of the fuel reforming device, and the configuration of the fuel cell system using this as a fuel supply device Can be made compact.
[0027]
Next, a fuel reformer according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The fuel reformer of the second embodiment is similar to the first embodiment shown in FIG. 1 in the fuel supply path 1, the air supply path 2, and the first coated with a palladium-based catalyst and cerium oxide. The fuel reforming unit 7 accommodates the first honeycomb catalyst 4, the second honeycomb catalyst 5, and the third honeycomb catalyst 6.
[0028]
The first honeycomb catalyst 4, the second honeycomb catalyst 5, and the third honeycomb catalyst 6 of the fuel reforming unit 7 are all structured by coating a honeycomb catalyst carrier with a mixture of a palladium catalyst and cerium oxide that is an oxygen storage metal material. It is.
[0029]
The palladium catalyst was prepared by impregnating zirconium oxide and zinc nitrate into zirconium oxide having high heat resistance, drying and firing. A honeycomb catalyst was manufactured by coating the honeycomb catalyst carrier with a mixture of the palladium catalyst and cerium oxide in an appropriate ratio. The first, second, and third honeycomb catalysts 4, 5, and 6 have different mixing ratios of the palladium catalyst and cerium oxide. That is, the first honeycomb catalyst 4 on the introduction side of the raw material gas has a high mixing ratio of cerium oxide, and the honeycomb catalyst on the discharge side of the reformed gas has a lower mixing ratio of cerium oxide.
[0030]
Even in the fuel reformer of the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment shown in FIG. That is, since the mixing ratio of cerium oxide with respect to the palladium Pb-zinc Zn-based catalyst is large on the feed gas introduction side and small on the reformed gas discharge side, it is partially on the feed gas introduction side of the fuel reforming section 7. It can be controlled so that the oxidation reaction (Pox) suddenly occurs, and a partial oxidation reaction occurs in a wider range, the temperature can be increased widely to the downstream side in the fuel reforming section 7, and the steam reforming reaction is also performed. It can be promoted in a wide range. As a result, the CO concentration of the reformed gas can be effectively reduced, and there is no need to provide a large-scale CO removing device after the fuel reforming device. The configuration can be made compact.
[0031]
Next, a fuel reformer according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The third embodiment is characterized by the structure of the catalyst layer 3. The catalyst layer 3 is a honeycomb catalyst, and has a structure in which a honeycomb catalyst carrier is coated with a palladium-based catalyst, and the surface thereof is coated with cerium oxide which is an oxygen storage metal material.
[0032]
The palladium catalyst was prepared by impregnating zirconium oxide and zinc nitrate into zirconium oxide having high heat resistance, drying and firing. The honeycomb catalyst layer 3 is formed by coating the surface of a palladium-based catalyst with a uniform coating film so that the coating film of cerium oxide is thick on the introduction side of the raw material gas and thin on the discharge side of the reformed gas. The ratio of cerium oxide present on the source gas introduction side is high, and the ratio of cerium oxide present on the reformed gas discharge side is low.
[0033]
Thereby, the same effect as the first embodiment can be obtained.
[0034]
Next, a fuel reformer according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The structure of the fourth embodiment is the same as that of the second embodiment shown in FIG. 3, but the internal structure of each of the first to third honeycomb catalysts 4, 5 and 6 is the same as that of the third embodiment. The point that I did is different.
[0035]
That is, each of the first to third honeycomb catalysts 4, 5 and 6 has a structure in which a honeycomb catalyst carrier is coated with a palladium-based catalyst, and further, cerium oxide which is an oxygen storage metal material is coated on the surface thereof. The first honeycomb catalyst 4 is coated with cerium oxide in order to adjust so that the cerium oxide existing ratio on the raw material gas introduction side is high and the cerium oxide existing ratio on the reformed gas discharge side is low. Is thicker than that of the third honeycomb catalyst 6, and the second honeycomb catalyst 5 has an intermediate coating thickness between the first and third honeycomb catalysts 4 and 6.
[0036]
Thereby, the same effect as 2nd Embodiment can be acquired.
[0037]
Note that the number of stages of the honeycomb catalysts 4, 5, and 6 in the second and fourth embodiments is not limited to three, and may be two or four or more.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the operation of the above embodiment.
FIG. 3 is a system diagram of a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a system diagram of a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a system diagram of a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel supply path 2 Air supply path 3 Catalyst layer 4 1st honeycomb catalyst 5 2nd honeycomb catalyst 6 3rd honeycomb catalyst 7 Fuel reforming part

Claims

A fuel reformer that houses a fuel reforming catalyst that promotes a reforming reaction of a fuel gas and produces a hydrogen-rich reformed gas from the supplied fuel gas, water vapor, and oxygen by a reforming reaction. A fuel characterized in that the ratio of the oxygen storage material comprising a metal oxide in the catalyst is increased on the side where the fuel gas is introduced than on the side where the reformed gas is discharged. Reformer.

2. The fuel reforming catalyst according to claim 1, wherein the fuel reforming catalyst is a monolith type, and the oxygen storage material is mixed so that the fuel gas introduction side is larger than the reformed gas discharge side. The fuel reformer as described.

The fuel reforming catalyst is a monolith type, and a plurality of types of monolithic catalysts in which reforming catalysts having different mixing ratios of the oxygen storage material are coated on a catalyst carrier are used as reforming gas from the side where the fuel gas is introduced. 2. The fuel reformer according to claim 1, wherein the fuel reforming apparatus is arranged in descending order of the mixing ratio of the oxygen storage material to the discharge side.

A fuel reforming apparatus that contains a fuel reforming catalyst that promotes a reforming reaction of a fuel gas, and that produces a hydrogen-rich reformed gas from the supplied fuel gas, water vapor, and oxygen by a reforming reaction, The reforming catalyst is a monolith type, and the oxygen storage material made of metal oxide is applied to the surface of the reforming catalyst coated on the catalyst carrier on the side where the fuel gas is introduced rather than on the side where the reforming gas is discharged. A fuel reformer characterized by being coated so that the presence ratio of the fuel is increased.

The oxygen storage material of different amounts of the oxygen storage material is coated plural kinds of monolithic catalyst surface of the catalyst carrier coated reforming catalyst, from a side of introducing the fuel gas to the side for discharging the reformed gas The fuel reformer according to claim 4, wherein the fuel reformers are arranged in descending order.

6. The fuel reformer according to claim 1, wherein the oxygen storage material is a complex oxide containing cerium oxide CeO ₂ or cerium Ce. 7.