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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は改質ガスを内燃機関に供給する改質ガス供給装置に関し、特に、天然ガスをエンジンの排気ガスを用いて改質する際の改質率を高めて、該改質ガスを自動車や発電機等の動力源であるエンジンに供給するための改質ガス供給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、エンジンに供給するメタンガスを主成分とする天然ガスについて、天然ガスと二酸化炭素を反応させることで、水素と一酸化炭素を生成して天然ガスを改質することにより、ガスの発熱量を増加させてエンジンに供給する改質ガス供給装置があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の方法によるガス改質率はせいぜい80〜90%程度であり、この方法では、燃費について高い熱効率が得られないという問題点を有していた。
【0004】
そこで、本発明の第一の目的は、低温においても改質反応を促進させて水素ガスと一酸化炭素ガスを生成させ、得られた改質ガスをエンジンに送り込んで燃費を向上させる改質ガス供給装置を提供することである。
【0005】
第二の目的は、天然ガスの改質時に、生成した水素を選択的に吸収することによって、水素ガスを生成する方向の反応を促進して改質率を高め、熱効率を向上させる改質ガス供給装置を提供することである。
【0006】
第三の目的は、エンジンの他に、燃料電池によって得られた電力を利用したり、他のエネルギー源の動力を利用することによって、システム全体としてのエネルギー効率を高めることのできる改質ガス供給装置を提供することである。
【0007】
第四の目的は、エンジンの排気ガスに含まれる二酸化炭素を利用して改質率を高めることによって、二酸化炭素ガスの放出による地球温暖化を防止することができる環境に優しい改質ガス供給装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
以上の技術的課題を解決するために、第一の発明は、容器と、その容器内に設けられ、導入されたメタンガスおよびエンジンの排気ガスから分離した二酸化炭素ガスを混合して反応させることによって水素ガスおよび一酸化炭素ガスを生成するためのメタンガス改質用触媒と、前記メタンガス改質用触媒および生成された前記一酸化炭素ガスの前記エンジンへの排出路を一方の空間に有し水素ガスの前記エンジンへの排出路を他方の空間に有するように前記容器を仕切るとともに生成された前記水素ガスをイオン化して透過させる電極に挟まれた電解質層と、該電極間に印加すべき電圧を制御する電圧制御器とを有するものである。
【0009】
ここで、「電極に挟まれた電解質層」は、いわゆる燃料電池の構造をもつものである。該電極としては、例えば、多孔質で形成したり、該電極の表面に水素を吸着する触媒をつけるのが好ましい。水素用触媒には、白金・パラジウム等がある。電解質層には、水溶液電解質や、固体電解質がある。前記電圧制御器は、電圧を可変とするものであっても、また、所定の電圧に固定するものであっても良い。
【0010】
本発明によれば、前記改質ガス供給装置内に電解質層を設けることによって、水素ガスをイオン化して移動し、さらに、エンジンに供給するために該改質ガス供給装置から排出するようにしているため、該水素ガスを生成する前記触媒による反応を促進することによって、メタンガスの改質率を高めることができる。また、電圧制御器によって電圧を可変とすることによってエンジンの出力を可変とすることができる。
【0011】
第二の発明は、容器と、その容器内に設けられ、導入されたメタンガスおよびエンジンの排気ガスから分離した二酸化炭素ガスを混合して反応させることによって水素ガスおよび一酸化炭素ガスを生成するためのメタンガス改質用触媒と、前記水素ガスおよび一酸化炭素ガスの前記エンジンへの排出路を一方の空間に有し酸素ガスの導入路および水の排出路を他方の空間に有するように前記容器内を仕切るとともに前記水素ガスと導入された前記酸素ガスを用いて得られた電力を蓄電池に供給する電極に挟まれた電解質層とを有するものである。
【0012】
ここで、「電極に挟まれた電解質層」は、いわゆる燃料電池の構造および機能を有するものである。負極側には酸素用触媒を用いる。該酸素用触媒には、銀、ニッケル等がある。本発明によれば、該電解質層によって、前記触媒によって生成した水素ガスの一部が吸収されて発生した電力を蓄電池の充電に用いられている。そのために、前記触媒による水素ガスの生成をより促進する方向に反応を移行させて改質率を高めることができる。また、同時に蓄電池の充電を促進するように働くので、高い効率で電力を得ることができる。
【0013】
第三の発明は、容器と、その容器内に設けられ、導入されたメタンガスおよびエンジンの排気ガスから分離した二酸化炭素ガスを混合して反応させることによって水素ガスおよび一酸化炭素ガスを生成するためのメタンガス改質用触媒と、前記メタンガス改質用触媒および生成された前記一酸化炭素ガスの前記エンジンへの排出路を一方の空間に有し水素ガスの前記エンジンへの排出路を他方の空間に有するように前記容器内を仕切るとともに、生成された前記水素ガスをイオン化して透過させる電極に挟まれた第1の電解質層と、前記触媒および前記一酸化炭素ガスの前記エンジンへの排出路を一方の空間に有し、酸素ガスの導入路および水の排出路を他方の空間に有するように前記容器内を仕切るとともに前記水素ガスと導入された前記酸素ガスを用いて得られた電力を蓄電池に供給する電極に挟まれた第2の電解質層と、第1の電解質層の電極間に印加すべき電圧を制御する電圧制御器とを有するものである。
【0014】
ここで、「第1の電解質層」および「第2の電解質層」は、各々燃料電池の構造をもつものである。第2の電解質層は機能的にも燃料電池の機能をもつものである。本発明によれば、第1の電解質層および第2の電解質層の存在によって、前記触媒によって生成した水素ガスを排除するようにするので、該触媒による水素ガスの生成反応を促進し、メタンガスの改質率をより高めることができる。同時に、第2の電解質層によって生じた電力を前記蓄電池の充電に当てているので、効率の高い電力を得ることができる。
【0015】
第四の発明は、第一の発明乃至第三の発明のいずれかにおいて、前記各電解質層は、リン酸を主成分とする電解質を含有するものである。前記各電解質層は、リン酸を主成分とする電解質を含有するものである。これによって、高い効率で、水素ガスを吸収して、移動させ、または前記蓄電池に電力を供給することができる。
【0016】
第五の発明は、第一の発明乃至第三の発明のいずれかにおいて、前記メタンガス改質用触媒は、元素周期表のVIII族の金属、Ib族の金属、希土類酸化物、アルカリ金属酸化物および/またはアルカリ土類金属酸化物との混合物である。
これによって、高い改質率をもつ触媒を得ることができる。
【0017】
第六の発明は、第一の発明乃至第三の発明のいずれかにおいて、前記排出路および導入路との間には開閉弁を設けたものである。本発明によれば、前記改質ガス供給装置、したがって、エンジンを停止させて、モーターのみを駆動することができるので、小さな動力のみを必要とする場合には、無駄な燃料の消耗を防止し、燃費の向上に役立てることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明に第一の実施の形態に係る改質ガス供給装置11を適用した改質ガスエンジン−燃料電池ハイブリッドシステム10について、図1に基づいて説明する。また、この実施の形態は特に指定のない限り本発明を限定するものではない。
【0019】
該システム10はモーター12と、エンジン13と、そのエンジン13の排気ガスから二酸化炭素を分離する分離器14と、分離した二酸化炭素ガス、メタンガス、および空気を導入して、水素ガスおよび一酸化炭素ガスを生成して得られた改質ガスを前記エンジン13に供給する改質ガス供給装置11と、そのモーター12を駆動する蓄電池15とを有している。
【0020】
該改質ガス供給装置11は、容器16と、その容器16内に設けられ、前記メタンガスおよび前記二酸化炭素を混合して反応させることによって水素ガスおよび一酸化炭素ガスを生成するためのメタンガス改質用触媒17を有する。また、該改質ガス供給装置11は、その容器16内に設けられ、前記触媒17によって生成した水素ガスを吸収してイオン化して移動させる電極18a,18b間に挟まれた第1の電解質層18を有する。さらに、該改質ガス供給装置11は、その容器16内に設けられ、前記触媒17によって発生した水素ガスと導入された前記空気中の酸素ガスを用いて得られた電力を前記蓄電池15に供給する電極19a,19b間に挟まれた第2の電解質層19と、前記第1の電解質層18の電極18a,18b間に印加すべき電圧を制御する電圧制御器20とを有するものである。
【0021】
該第1の電解質層18は、前記容器16内の前記メタンガス改質用触媒17の下流部において前記メタンガス改質用触媒17によって生成された前記一酸化炭素ガスの前記エンジン13への排出路21を有する一方の空間22と、前記水素ガスのエンジンへの排出路23を有する他方の空間24とに仕切っている。また、前記第2の電解質層19は、前記容器16内の前記メタンガス改質用触媒17の下流部において、前記触媒17によって生成された前記一酸化炭素ガスの前記エンジン13への排出路21を有する一方の空間22と、前記酸素ガスの導入路25および水の排出路26を有する第三の空間27とに仕切っている。
【0022】
ここで、前記メタンガス改質用触媒17は、例えば、ハニカム状のセラミックスや、多孔体のセラミックスや、該容器16の一部領域に充填された多数のペレットやタブレット状のセラミックスの表面に吸着させたものである。該メタンガス改質用触媒17は、例えば、元素周期表のVIII族の金属、Ib族の金属、希土類酸化物、アルカリ金属酸化物および/またはアルカリ土類金属酸化物との混合物が用いられる。
【0023】
また、前記第1の電解質層18および第2の電解質層19の各電極18a,18b,19a,19bは、水素ガスまたは酸素ガスが透過可能となるような多孔質電極を用いる。また、電極18aおよび電極19aは、水素ガスを吸収するための触媒が用いられ、電極19bでは、酸素ガスを吸収するための触媒が用いられる。該第1の電解質層18および第2の電解質層19は各々燃料電池の構造をもつ。尚、前記蓄電池15は、前記モーター12のみならず、その他の電源28にも電力を供給するものである。
【0024】
該改質ガスエンジン−燃料電池ハイブリッドシステム10は、さらに、前記エンジン13から分離器14に排気ガスを供給するための管路29、分離器14から前記改質ガス供給装置11に分離された二酸化炭素を導入するための導入路30、該改質ガス供給装置11にメタンガスを導入する導入路31を有する。
【0025】
続いて、第1の実施の形態に係る改質ガスエンジン−燃料電池ハイブリッドシステム10の動作について説明する。
水素ガスおよび一酸化炭素ガスとの混合気体を前記エンジン13に供給してエンジン13を駆動する。すると、排気ガスがエンジン13から管路29を通って前記分離器14に送られる。該分離器14によって排気ガス中から二酸化炭素を分離し、分離された二酸化炭素ガスは導入路30を通って前記改質ガス供給装置11の容器16内に導入される。なお、二酸化炭素を分離した残りの排気ガスは、管路29aより外方へ排出される。また、メタンガスが導入路31を通って該改質ガス供給装置11に導入される。該メタンガスおよび二酸化炭素は該容器16内に設けられた前記メタンガス改質用触媒17内に導かれて混合されて反応し、水素ガスと一酸化炭素ガスが生成される。
【0026】
生成された水素ガスおよび一酸化炭素ガスのうち、水素ガスは前記第1の電解質層18および第2の電解質層19の電極18a、19aに吸収される。第1の電解質層18では、該電極18aにおいて水素分子はイオン化し、イオン化した水素原子は、正極に帯電している該電極18aから、負極に帯電している電極18bに向けて該電極18a、18b間に印加されている電圧に基づいた移動速度で移動する。該イオン化された水素原子は、該電極18bにおいて電子を取り込んで水素分子として結合して、透過可能な電極18bを通過して、水素ガスとして生成される。生成された水素ガスは排出路23を通ってエンジン13に供給されることになる。
【0027】
一方、第2の電解質層19では、前記触媒17によって生成された前記水素ガスは、正極の該電極19aに吸収されてイオン化されて電極に電子eを与える燃料電池と同様に次の反応が進行する。
H2+2OH- →2H2O+ 2e-
また、負極の電極19bにおいては、導入路25から導入された空気に含まれる酸素ガスを吸収し該電極19bから与えられた電子によって燃料電池と同様な次の反応が進行する。
O2+H2O+ 2e- → HO2 -+ OH-
HO2 -→OH- +1/2O2
【0028】
このようにして、得られた電力は、前記蓄電池15に供給されて、該蓄電池15を充電することになり、蓄電池15の電力効率を高めることになる。該第二の電解質層19の反応により生成された水は、排出路26を通って、該改質ガス供給装置11から排出されることになる。
【0029】
このようにして、前記触媒17によって生成された水素ガスは、第1の電解質層18および第2の電解質層19によって選択的に該容器16内から排除されるため、該水素ガスを生成する方向に該触媒17による反応を促進させることになる。こうして、該触媒17によるメタンガスの改質率を高める方向に反応が促進される。
【0030】
続いて、本発明の第一の実施の形態に係る改質ガスエンジン−燃料電池ハイブリッドシステム10の動作を具体的な数値に基づいた下記の実施例によって説明する。
【0031】
実験によると、下記の化学反応によって得られるエンタルピーの増減は各々次の通りである。
CH4+2O2 →CO2+2H2O ΔH = -191.2kcal/mol …(1)
CO+0.5O2→CO2 ΔH = -67.65kcal/mol …(2)
H2+0.5O2→H2O ΔH = -57.78kcal/mol …(3)
(A) したがって、1モルのメタンガスを直接エンジン13で燃焼した場合に得られる動力は、エンジン13の効率を40%とした場合には、式(1) ×0.4 より、76.48kcal/mol となる。
【0032】
(B)もし、メタンガスを一酸化炭素ガスと水素ガスに85%改質してエンジン13で燃焼させた場合に得られる動力は、エンジンの効率を40%とすると、メタンガスについては、式(1) ×(1-0.85)×0.4 より11.472kcal/molであり、一酸化炭素ガスについては、式(2) ×0.85×2 ×0.4 より46.002kcal/molであり、水素ガスについては、式(3) ×0.85×2 ×0.4 より39.2904kcal/mol であるため、全体としての動力は、96.7644kcal/mol である。したがって、(B)の場合には、(A)の場合に比較して、1.27倍の熱効率が得られることになる。
【0033】
(C)また、本実施の形態を用いた場合であって、メタンガスを一酸化炭素と水素に95%改質してエンジンで燃焼した場合について、エンジンの効率を40%として、得られる動力の大きさについて説明する。
メタンガスについては、式(1)×(1-0.95)×0.4 により、3.824kcal/mol であり、一酸化炭素ガスについては、式(2) ×0.95×2 ×0.4 により、51.414kcal/molであり、水素ガスについては、式(3) ×0.95×2 ×0.4 により、43.9128kcal/mol であり、総計すると得られる動力は、99.1508kcal/mol である。 この場合には、Aの場合に比較して1.296428倍の動力が得られることになる。尚、Bに比較しても1.025倍の動力が得られることになる。
【0034】
図2には、第二の実施の形態に係る改質ガスエンジン−燃料電池ハイブリッド
システム50を示す。尚、図2においては、図1と同一のものは、簡単のために、その番号を省略した。
【0035】
該システム50では、第一の実施の形態に係る改質エンジン−燃料電池ハイブリッドシステム10とは異なり、前記改質ガス供給装置11と接続される各導入路25、30、31、各排出路21、23、26との間に開閉バルブ32、33、34、35、36、37を設けたものである。
【0036】
これによって、小さな動力を必要とする場合には、エンジン13を停止させて、モーター12のみの動力を動力伝達系を介して外部に伝えるようにしたものである。したがって、本実施の形態によれば、燃費をより削減することができる。
【0037】
以上の実施の形態は、本発明をより良く理解させるために具体的に説明したものであって、別形態を制限するものではない。したがって、発明の主旨を変更しない範囲で変更可能である。例えば、以上の説明では、改質ガス供給装置には、第1の電解質層と第2の電解質層とを設けた場合について説明したが、該場合に限られることなく、第1の電解質層のみ、または第2の電解質層のみを設けた場合であっても良い。さらに、モーターとエンジンの両方を設けたシステムについて説明したが、エンジンのみのシステムであっても良い。また、電圧制御器を用いているが、単に直流電源を用いることもできる。さらに、排出路21と排出路23は、エンジンの手前で合流するようにしているが、エンジン内部で混合するような構造であっても良い。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように、第一の発明によれば、改質ガス供給装置の中に電極に挟まれた電解質層をもつ燃料電池のような構造を設けることによって、水素ガスを吸収し、水素ガスおよび一酸化炭素ガスを生成する方向の反応を促進する。これによって、メタンガスの改質率を高め、熱効率を向上させることができる。
【0039】
また、第二の発明または第三の発明によれば、第一の発明のように、改質ガス供給装置の中に電極に挟まれた電解質層をもつ燃料電池のような構造または機能を設けることによって、水素ガスを吸収し、水素ガスおよび一酸化炭素ガスを生成する方向の反応を促進することによって、メタンガスの改質率をより高めることができる。さらに、該水素ガスの吸収によって生じた電力を蓄電池等に供給することができるので、高い効率の電力を得ることができる。
【0040】
第四の発明によれば、電解質層として、リン酸を用いるようにしているので、低温でも動作が可能であるので低温においても改質反応を促進させて、改質率を向上させることができる。
第五の発明によれば、二酸化炭素の吸収を促進する性質をもっているので、さらに、改質率を高めることができる。
【0041】
第六の発明によれば、開閉弁を設けることによって、エンジンを停止させることができるので、小さな動力のみを必要とする場合には、モーター等のエンジンに比較して小さい動力をもつ他の動力機関を用いることによって無駄な燃料の消耗を防止し、燃費の向上に役立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施のい形態における改質ガス供給装置の概略系統図である。
【図2】本発明の第二の実施の形態における改質ガス供給装置の概略系統図である。
【符号の説明】
11 改質ガス供給装置
12 モーター
13 エンジン
14 分離器
15 蓄電池[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a reformed gas supply device for supplying reformed gas to an internal combustion engine, and in particular, to improve the reforming rate when reforming natural gas using engine exhaust gas, The present invention relates to a reformed gas supply device for supplying an engine as a power source such as a generator.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, natural gas mainly composed of methane gas to be supplied to engines reacts with natural gas and carbon dioxide to produce hydrogen and carbon monoxide to reform the natural gas, thereby reducing the calorific value of the gas. There was a reformed gas supply device that increased and supplied to the engine.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the gas reforming rate by the conventional method is at most about 80 to 90%, and this method has a problem that high thermal efficiency cannot be obtained in terms of fuel consumption.
[0004]
Therefore, the first object of the present invention is to promote reforming reaction even at a low temperature to generate hydrogen gas and carbon monoxide gas, and send the obtained reformed gas to the engine to improve fuel efficiency. It is to provide a feeding device.
[0005]
The second purpose is to selectively absorb the generated hydrogen during the reforming of natural gas, thereby promoting a reaction in the direction of generating hydrogen gas, increasing the reforming rate, and improving the thermal efficiency. It is to provide a feeding device.
[0006]
The third purpose is to supply reformed gas that can increase the energy efficiency of the entire system by using the power obtained by the fuel cell and the power of other energy sources in addition to the engine. Is to provide a device.
[0007]
The fourth object is an environment-friendly reformed gas supply device that can prevent global warming due to the release of carbon dioxide gas by using carbon dioxide contained in engine exhaust gas to increase the reforming rate. Is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above technical problem, the first invention is to mix and react a container and carbon dioxide gas provided in the container and separated from the introduced methane gas and engine exhaust gas. A methane gas reforming catalyst for producing hydrogen gas and carbon monoxide gas, and a hydrogen gas having in one space an exhaust passage for the methane gas reforming catalyst and the produced carbon monoxide gas to the engine Partitioning the container so that the other space has a discharge path to the engine, and an electrolyte layer sandwiched between electrodes that ionize and permeate the generated hydrogen gas, and a voltage to be applied between the electrodes And a voltage controller to be controlled.
[0009]
Here, the “electrolyte layer sandwiched between the electrodes” has a so-called fuel cell structure. For example, the electrode is preferably formed of a porous material or a catalyst that adsorbs hydrogen on the surface of the electrode. Examples of hydrogen catalysts include platinum and palladium. The electrolyte layer includes an aqueous electrolyte and a solid electrolyte. The voltage controller may be a variable voltage or a fixed voltage.
[0010]
According to the present invention, by providing an electrolyte layer in the reformed gas supply device, the hydrogen gas is ionized and moved, and further discharged from the reformed gas supply device for supply to the engine. Therefore, the reforming rate of methane gas can be increased by promoting the reaction by the catalyst that generates the hydrogen gas. Further, the output of the engine can be made variable by making the voltage variable by the voltage controller.
[0011]
The second invention is to produce hydrogen gas and carbon monoxide gas by mixing and reacting a container and carbon dioxide gas provided in the container and separated from the introduced methane gas and engine exhaust gas. The methane gas reforming catalyst, and the vessel so that the hydrogen gas and carbon monoxide gas discharge passage to the engine is in one space and the oxygen gas introduction passage and the water discharge passage are in the other space. And an electrolyte layer sandwiched between electrodes for partitioning the interior and supplying power obtained by using the hydrogen gas and the introduced oxygen gas to the storage battery.
[0012]
Here, the “electrolyte layer sandwiched between the electrodes” has a so-called fuel cell structure and function. An oxygen catalyst is used on the negative electrode side. Examples of the oxygen catalyst include silver and nickel. According to the present invention, electric power generated by absorbing a part of the hydrogen gas generated by the catalyst by the electrolyte layer is used for charging the storage battery. Therefore, the reforming rate can be increased by shifting the reaction in the direction of further promoting the production of hydrogen gas by the catalyst. Moreover, since it works so as to promote the charging of the storage battery, electric power can be obtained with high efficiency.
[0013]
The third invention is to produce hydrogen gas and carbon monoxide gas by mixing and reacting a container and carbon dioxide gas provided in the container and separated from the introduced methane gas and engine exhaust gas. The methane gas reforming catalyst, the methane gas reforming catalyst and the generated carbon monoxide gas discharge path to the engine in one space, and the hydrogen gas discharge path to the engine in the other space And a first electrolyte layer sandwiched between electrodes that ionize and permeate the generated hydrogen gas, and an exhaust passage for the catalyst and the carbon monoxide gas to the engine. The inside of the container is partitioned so as to have an oxygen gas introduction path and a water discharge path in the other space and introduced with the hydrogen gas. A second electrolyte layer sandwiched between electrodes for supplying electric power obtained by using raw gas to the storage battery, and a voltage controller for controlling a voltage to be applied between the electrodes of the first electrolyte layer. is there.
[0014]
Here, each of the “first electrolyte layer” and the “second electrolyte layer” has a fuel cell structure. The second electrolyte layer also has the function of a fuel cell functionally. According to the present invention, the presence of the first electrolyte layer and the second electrolyte layer eliminates the hydrogen gas generated by the catalyst, so the hydrogen gas generation reaction by the catalyst is promoted, and the methane gas The modification rate can be further increased. At the same time, since the electric power generated by the second electrolyte layer is applied to the charging of the storage battery, highly efficient electric power can be obtained.
[0015]
According to a fourth invention, in any one of the first invention to the third invention, each of the electrolyte layers contains an electrolyte containing phosphoric acid as a main component. Each of the electrolyte layers contains an electrolyte mainly composed of phosphoric acid. Thereby, hydrogen gas can be absorbed and moved, or power can be supplied to the storage battery with high efficiency.
[0016]
According to a fifth invention, in any one of the first to third inventions, the methane gas reforming catalyst is a group VIII metal, group Ib metal, rare earth oxide, alkali metal oxide of the periodic table of elements. And / or a mixture with an alkaline earth metal oxide.
Thereby, a catalyst having a high reforming rate can be obtained.
[0017]
According to a sixth invention, in any one of the first to third inventions, an on-off valve is provided between the discharge passage and the introduction passage. According to the present invention, the reformed gas supply apparatus, and therefore the engine can be stopped and only the motor can be driven. Therefore, when only a small amount of power is required, wasteful fuel consumption is prevented. , Can help improve fuel economy.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A reformed gas engine-fuel
[0019]
The
[0020]
The reformed
[0021]
The
[0022]
Here, the methane
[0023]
The
[0024]
The reformed gas engine-fuel
[0025]
Subsequently, the operation of the reformed gas engine-fuel
A mixed gas of hydrogen gas and carbon monoxide gas is supplied to the
[0026]
Of the generated hydrogen gas and carbon monoxide gas, hydrogen gas is absorbed by the
[0027]
On the other hand, in the
H 2 + 2OH - → 2H 2 O + 2e -
Further, in the
O 2 + H 2 O + 2e - → HO 2 - + OH -
HO 2 - → OH - + 1 /
[0028]
Thus, the obtained electric power is supplied to the
[0029]
In this way, the hydrogen gas generated by the
[0030]
Next, the operation of the reformed gas engine / fuel
[0031]
According to experiments, the enthalpy increases and decreases obtained by the following chemical reactions are as follows.
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O ΔH = -191.2kcal / mol… (1)
CO + 0.5O 2 → CO 2 ΔH = -67.65kcal / mol… (2)
H 2 + 0.5O 2 → H 2 O ΔH = -57.78kcal / mol… (3)
(A) Therefore, the power obtained when 1 mol of methane gas is directly burned by the
[0032]
(B) If the methane gas is 85% reformed into carbon monoxide gas and hydrogen gas and burned by the
[0033]
(C) Further, in the case where the present embodiment is used and methane gas is reformed by 95% into carbon monoxide and hydrogen and combusted in the engine, the engine efficiency is set to 40% and the obtained power The size will be described.
For methane gas, it is 3.824 kcal / mol according to the formula (1) x (1-0.95) x 0.4, and for carbon monoxide gas, it is 51.414 kcal / mol according to the formula (2) x 0.95 x 2 x 0.4 The hydrogen gas is 43.9128 kcal / mol according to the formula (3) × 0.95 × 2 × 0.4, and the total power obtained is 99.1508 kcal / mol. In this case, 1.96428 times as much power as in the case of A can be obtained. Compared with B, 1.025 times as much power can be obtained.
[0034]
FIG. 2 shows a reformed gas engine-fuel
[0035]
In the
[0036]
As a result, when a small amount of power is required, the
[0037]
The above embodiment has been specifically described for better understanding of the present invention, and does not limit other embodiments. Therefore, changes can be made without changing the gist of the invention. For example, in the above description, the case where the reformed gas supply device is provided with the first electrolyte layer and the second electrolyte layer has been described. However, the present invention is not limited to this case, and only the first electrolyte layer is provided. Alternatively, only the second electrolyte layer may be provided. Furthermore, although the system provided with both the motor and the engine has been described, a system only with the engine may be used. Further, although a voltage controller is used, a direct current power source can also be used. Furthermore, although the
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the first invention, by providing a structure like a fuel cell having an electrolyte layer sandwiched between electrodes in the reformed gas supply device, the hydrogen gas is absorbed and the hydrogen gas And promote the reaction in the direction of producing carbon monoxide gas. Thereby, the reforming rate of methane gas can be increased and the thermal efficiency can be improved.
[0039]
Further, according to the second invention or the third invention, as in the first invention, a structure or function like a fuel cell having an electrolyte layer sandwiched between electrodes is provided in the reformed gas supply device. Thus, the reforming rate of methane gas can be further increased by promoting the reaction in the direction of absorbing hydrogen gas and generating hydrogen gas and carbon monoxide gas. Furthermore, since electric power generated by the absorption of the hydrogen gas can be supplied to a storage battery or the like, highly efficient electric power can be obtained.
[0040]
According to the fourth invention, since phosphoric acid is used as the electrolyte layer, operation is possible even at a low temperature, so that the reforming reaction can be promoted even at a low temperature and the reforming rate can be improved. .
According to the fifth aspect, since the carbon dioxide has a property of promoting absorption, the reforming rate can be further increased.
[0041]
According to the sixth invention, since the engine can be stopped by providing the on-off valve, when only a small power is required, other power having a small power compared to the engine such as a motor. By using the engine, it is possible to prevent unnecessary fuel consumption and to improve fuel consumption.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic system diagram of a reformed gas supply apparatus in a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic system diagram of a reformed gas supply apparatus according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
11 Reformed
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