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JP7014530B2 - Fuel cell system and power generation method - Google Patents
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Description

本発明は、燃料電池システム及び発電方法に関する。 The present invention relates to a fuel cell system and a power generation method.

水素社会実現に向けた具体的な動きが、国、地方自治体及び民間企業にてそれぞれ進んでいる。例えば、燃料電池車向け水素ステーションが建設され、家庭用・業務用の燃料電池の開発がなされている。 Specific movements toward the realization of a hydrogen-based society are underway at the national government, local governments, and private companies. For example, a hydrogen station for fuel cell vehicles has been constructed, and fuel cells for home and business use are being developed.

燃料電池は電気的化学反応により高効率に電力を生成する。燃料電池では、一般に都市ガス、液化石油(LP:liquefied petroleum)ガス、天然ガス等の炭化水素燃料を改質して得られた水素が使用される。今後の水素社会では、水素がそのまま燃料として導管を通じて供給されるため、炭化水素燃料を改質する改質器が不要となり、また、燃料電池は燃料として供給される水素を有効活用できる機器であると考えられる。 Fuel cells generate electric power with high efficiency through electrical and chemical reactions. In a fuel cell, hydrogen obtained by reforming a hydrocarbon fuel such as city gas, liquefied petroleum (LP) gas, or natural gas is generally used. In the future hydrogen society, hydrogen will be supplied as fuel as it is through a conduit, eliminating the need for a reformer to reform hydrocarbon fuel, and fuel cells are devices that can effectively utilize hydrogen supplied as fuel. it is conceivable that.

ところで、導管から燃料ガスが漏洩した場合、火災等の事故につながる可能性があるため、燃料ガスの漏洩を検知でき、事故を未然に防ぐ仕組みが必要となる。そのための対策として、燃料ガスが漏洩しても検知できるように、燃料ガスを付臭する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。 By the way, if fuel gas leaks from the conduit, it may lead to an accident such as a fire. Therefore, a mechanism that can detect the fuel gas leak and prevent the accident is required. As a countermeasure for this, a technique of deodorizing a fuel gas is known so that even if a fuel gas leaks, it can be detected (see, for example, Patent Document 1).

また、都市ガスにおける代表的な付臭剤としては、t-ブチルメルカプタン(TBM:tertiary-butyl mercaptan)とジメチルスルフィド(DMS:dimethyl sulfide)との混合物等が挙げられる。 Moreover, as a typical odorant in city gas, a mixture of t-butyl mercaptan (TBM: tertiary-butyl mercaptan) and dimethyl sulfide (DMS: dimethyl sulfide) and the like can be mentioned.

特開2014-46250号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-46250

これまで水素ガスの付臭に硫黄化合物を含む付臭剤を用いた場合に、安価で効率的な脱硫方法については十分に検討されていなかった。 So far, an inexpensive and efficient desulfurization method has not been sufficiently studied when an odorant containing a sulfur compound is used for the odor of hydrogen gas.

本発明の一形態は、硫黄化合物を含む付臭剤で付臭された水素ガスを安価で効率的に脱硫する燃料電池システム及び発電方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a fuel cell system and a power generation method for inexpensively and efficiently desulfurizing hydrogen gas deodorized by an odorant containing a sulfur compound.

上記課題を解決するための具体的な手段には、以下の実施態様が含まれる。
<1> 水素ガスを用いて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池の上流に配置され、前記水素ガスを付臭する付臭剤に含まれる硫黄化合物を吸着する吸着剤を備える吸着部、及び、前記硫黄化合物を前記水素ガスと反応させて水添脱硫する水添脱硫部の一方である脱硫部と、前記脱硫部の下流かつ前記燃料電池の上流に配置され、前記脱硫部に供給される前記水素ガスの圧力よりも前記水素ガスを減圧する減圧部と、を備える燃料電池システム。
<2> 前記脱硫部として前記吸着部を少なくとも備え、前記吸着剤は、活性炭及び金属が添着された活性炭の少なくとも一方を含む<1>に記載の燃料電池システム。
<3> 前記吸着剤は、金属が添着された活性炭を含む<1>又は<2>に記載の燃料電池システム。
<4> 前記脱硫部として前記水添脱硫部を少なくとも備え、前記水添脱硫部を加熱する加熱手段及び前記水添脱硫部に電圧を印加する電圧印加部の少なくとも一方を更に備える<1>~<3>のいずれか1つに記載の燃料電池システム。
<5> 前記燃料電池にて発電した電力を、前記加熱手段及び前記電圧印加部の少なくとも一方に供給する<4>に記載の燃料電池システム。
Specific means for solving the above problems include the following embodiments.
<1> A fuel cell that generates power using hydrogen gas, an adsorbent that is arranged upstream of the fuel cell and has an adsorbent that adsorbs a sulfur compound contained in the odorant that deodorizes hydrogen gas, and an adsorbent. The desulfurization section, which is one of the hydrogen addition desulfurization sections for hydrogenating the sulfur compound with the hydrogen gas, is arranged downstream of the desulfurization section and upstream of the fuel cell, and is supplied to the desulfurization section. A fuel cell system including a decompression unit that decompresses the hydrogen gas more than the pressure of the hydrogen gas.
<2> The fuel cell system according to <1>, wherein the desulfurization portion includes at least one of the adsorption portions, and the adsorbent includes at least one of activated carbon and activated carbon impregnated with a metal.
<3> The fuel cell system according to <1> or <2>, wherein the adsorbent contains activated carbon impregnated with a metal.
<4> The hydrodesulfurization section is provided with at least one of the heating means for heating the hydrodesulfurization section and at least one of a voltage application section for applying a voltage to the hydrodesulfurization section. <1> The fuel cell system according to any one of <3>.
<5> The fuel cell system according to <4>, wherein the electric power generated by the fuel cell is supplied to at least one of the heating means and the voltage application unit.

<6> <1>~<5>のいずれか1つに記載の燃料電池システムを用いた発電方法であって、前記硫黄化合物と前記硫黄化合物以外の付臭成分とを含む前記付臭剤を用いる発電方法。 <6> A power generation method using the fuel cell system according to any one of <1> to <5>, wherein the odorant containing the sulfur compound and an odorous component other than the sulfur compound is used. The power generation method used.

本発明の一形態によれば、硫黄化合物を含む付臭剤で付臭された水素ガスを安価で効率的に脱硫する燃料電池システム及び発電方法を提供する。 According to one embodiment of the present invention, there is provided a fuel cell system and a power generation method for inexpensively and efficiently desulfurizing hydrogen gas deodorized by an odorant containing a sulfur compound.

本実施形態の燃料電池システムの具体的構成を示す図である。It is a figure which shows the specific structure of the fuel cell system of this embodiment.

以下、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜、変更を加えて実施することができる。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to the following embodiments, and the present invention is carried out with appropriate modifications within the scope of the object of the present invention. can do.

本明細書において「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を意味する。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
The numerical range indicated by using "-" in the present specification means a range including the numerical values before and after "-" as the minimum value and the maximum value, respectively.
In the numerical range described stepwise in the present specification, the upper limit value or the lower limit value described in one numerical range may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of another numerical range described stepwise. good. Further, in the numerical range described in the present specification, the upper limit value or the lower limit value of the numerical range may be replaced with the value shown in the examples.

[燃料電池システム]
本発明の一実施形態に係る燃料電池システムは、水素ガスを用いて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池の上流に配置され、前記水素ガスを付臭する付臭剤に含まれる硫黄化合物を吸着する吸着剤を備える吸着部、及び、前記硫黄化合物を前記水素ガスと反応させて水添脱硫する水添脱硫部の一方である脱硫部と、前記脱硫部の下流かつ前記燃料電池の上流に配置され、前記脱硫部に供給される前記水素ガスの圧力よりも前記水素ガスを減圧する減圧部と、を備える。減圧部よりも上流に脱硫部を備えることにより、より高圧にて水素ガスが脱硫部に供給され、その結果、吸着剤に効率よく硫黄化合物を吸着させることができ、また、硫黄化合物を水素ガスと効率よく反応させて水添脱硫することができる。したがって、吸着剤の搭載量を削減でき、かつ、水添脱硫に用いる触媒の量も削減することができるため、硫黄化合物を含む付臭剤で付臭された水素ガスを安価で効率的に脱硫することができる。
[Fuel cell system]
The fuel cell system according to the embodiment of the present invention comprises a fuel cell that generates power using hydrogen gas and a sulfur compound that is arranged upstream of the fuel cell and is contained in the odorant that deodorizes the hydrogen gas. An adsorbent unit having an adsorbent to be adsorbed, a desulfurization unit which is one of the hydrogenated desulfurization units for hydrogenating the sulfur compound with hydrogen gas, and a desulfurization unit downstream of the desulfurization unit and upstream of the fuel cell. It is provided with a decompression unit that is arranged and decompresses the hydrogen gas with respect to the pressure of the hydrogen gas supplied to the desulfurization unit. By providing the desulfurization section upstream of the decompression section, hydrogen gas is supplied to the desulfurization section at a higher pressure, and as a result, the sulfur compound can be efficiently adsorbed by the adsorbent, and the sulfur compound can be hydrogen gas. Can be efficiently reacted with hydrogenated desulfurization. Therefore, the amount of the adsorbent loaded can be reduced, and the amount of the catalyst used for hydrogenation desulfurization can also be reduced. Therefore, hydrogen gas deodorized by an odorant containing a sulfur compound can be desulfurized inexpensively and efficiently. can do.

水素ガスとしては、高純度の水素ガス、例えば、純度99%以上の水素ガスを用いてもよい。高純度の水素ガスとしては、液体水素由来、精製された炭化水素改質由来、水の電気分解由来等の水素ガスが挙げられる。
また、本実施形態の燃料電池システムは、炭化水素ガスを改質して水素を生成する改質器を備えていない構成が好ましい。これにより、改質器、改質により生じる一酸化炭素を除去する装置等が不要となり、燃料電池システムの小型化及び簡素化が可能である。
As the hydrogen gas, a high-purity hydrogen gas, for example, a hydrogen gas having a purity of 99% or more may be used. Examples of high-purity hydrogen gas include hydrogen gas derived from liquid hydrogen, derived from refined hydrocarbon modification, derived from electrolysis of water, and the like.
Further, the fuel cell system of the present embodiment preferably does not have a reformer that reforms hydrocarbon gas to generate hydrogen. This eliminates the need for a reformer, a device for removing carbon monoxide generated by the reforming, and the like, and makes it possible to miniaturize and simplify the fuel cell system.

(燃料電池)
本実施形態の燃料電池システムは、水素ガスを用いて発電を行う燃料電池を備える。燃料電池としては、例えば、カソード(空気極)、電解質及びアノード(燃料極)を備える燃料電池セル、燃料電池セルを複数積層した燃料電池スタックであってもよい。カソードは、空気等の酸素を含むガスが供給される電極であり、アノードは、水素を含むガスが供給される電極である。カソード、電解質及びアノードとしては、燃料電池の種類に応じて従来公知のものを使用すればよい。
(Fuel cell)
The fuel cell system of the present embodiment includes a fuel cell that generates electricity using hydrogen gas. The fuel cell may be, for example, a fuel cell having a cathode (air electrode), an electrolyte and an anode (fuel electrode), or a fuel cell stack in which a plurality of fuel cell cells are stacked. The cathode is an electrode to which a gas containing oxygen such as air is supplied, and the anode is an electrode to which a gas containing hydrogen is supplied. As the cathode, the electrolyte and the anode, conventionally known ones may be used depending on the type of the fuel cell.

燃料電池の種類としては、特に限定されず、例えば、固体高分子形燃料電池(PEFC)、リン酸形燃料電池(PAFC)、溶融炭酸塩形燃料電池(MCFC)及び固体酸化物形燃料電池(SOFC)が挙げられる。 The type of fuel cell is not particularly limited, and is, for example, a polymer electrolyte fuel cell (PEFC), a phosphoric acid fuel cell (PAFC), a molten carbonate fuel cell (MCFC), and a solid oxide fuel cell ( SOFC).

燃料電池として、固体高分子形燃料電池(PEFC)、リン酸形燃料電池(PAFC)等を用いた場合、一般にアノードに供給された水素がプロトンとして電解質内を移動してカソード側にて酸素と反応し、電子がアノードからカソードに移動にすることで発電が行われる。また、発電により生じた水(水蒸気)は、未反応の酸素とともにカソードオフガスとしてカソード側から排出され、未反応の水素は、アノードオフガスとしてアノード側から排出される。 When a polymer electrolyte fuel cell (PEFC), a phosphate fuel cell (PAFC), or the like is used as the fuel cell, hydrogen supplied to the anode generally moves as protons in the electrolyte and becomes oxygen on the cathode side. Power is generated by reacting and moving electrons from the anode to the cathode. Further, water (water vapor) generated by power generation is discharged from the cathode side as a cathode off gas together with unreacted oxygen, and unreacted hydrogen is discharged from the anode side as an anode off gas.

燃料電池として、溶融炭酸塩形燃料電池(MCFC)、固体酸化物形燃料電池(SOFC)等を用いた場合、一般にカソードに供給された、酸素及び二酸化炭素、又は酸素が、それぞれ炭酸イオン又は酸素イオンとして電解質内を移動してアノード側にて水素と反応し、電子がアノードからカソードに移動にすることで発電が行われる。また、発電により生じた水(水蒸気)は、未反応の水素とともにアノードオフガスとしてアノード側から排出され、未反応の酸素は、カソードオフガスとしてカソード側から排出される。 When a molten carbonate fuel cell (MCFC), a solid oxide fuel cell (SOFC), or the like is used as the fuel cell, oxygen and carbon dioxide or oxygen generally supplied to the cathode are carbonate ions or oxygen, respectively. Power is generated by moving in the electrolyte as ions and reacting with hydrogen on the anode side, and moving electrons from the anode to the cathode. Further, water (water vapor) generated by power generation is discharged from the anode side as an anode off gas together with unreacted hydrogen, and unreacted oxygen is discharged from the cathode side as a cathode off gas.

(脱硫部)
本実施形態の燃料電池システムは、燃料電池の上流に配置され、水素ガスを付臭する付臭剤に含まれる硫黄化合物を吸着する吸着剤を備える吸着部、及び、硫黄化合物を水素ガスと反応させて水添脱硫する水添脱硫部の一方である脱硫部を備える。これにより、付臭剤に含まれる硫黄化合物を除去することができ、硫黄化合物による燃料電池の電極触媒の被毒が抑制される。
(Desulfurization part)
The fuel cell system of the present embodiment is arranged upstream of the fuel cell, has an adsorbent provided with an adsorbent that adsorbs the sulfur compound contained in the odorant that deodorizes hydrogen gas, and reacts the sulfur compound with hydrogen gas. It is provided with a desulfurization section, which is one of the hydrogenation desulfurization sections for hydrogenation desulfurization. As a result, the sulfur compound contained in the odorant can be removed, and the poisoning of the electrode catalyst of the fuel cell by the sulfur compound is suppressed.

吸着部としては、水素ガスを付臭する付臭剤に含まれる硫黄化合物を吸着する吸着剤を備える構成であれば特に限定されない。吸着剤としては、吸着部に供給された水素ガスを付臭する硫黄化合物を吸着可能な構成であればよく、硫黄化合物の種類に応じて適宜選択すればよい。 The adsorbing portion is not particularly limited as long as it includes an adsorbent that adsorbs the sulfur compound contained in the odorant that deodorizes hydrogen gas. The adsorbent may have a structure capable of adsorbing a sulfur compound that deodorizes hydrogen gas supplied to the adsorbing portion, and may be appropriately selected depending on the type of the sulfur compound.

吸着剤としては、硫黄化合物の吸着性能に優れ、かつ安価であるため、活性炭及び金属が添着された活性炭の少なくとも一方を含むことが好ましく、硫黄化合物の吸着性能により優れるため、金属が添着された活性炭を含むことが好ましい。 Since the adsorbent has excellent adsorption performance of the sulfur compound and is inexpensive, it is preferable to contain at least one of activated carbon and activated carbon to which a metal is attached, and since it is excellent in the adsorption performance of the sulfur compound, a metal is attached. It preferably contains activated carbon.

活性炭としては、脱硫分野、脱臭分野等において、通常用いられる活性炭を特に制限なく用いることができる。 As the activated carbon, activated carbon usually used in the desulfurization field, the deodorizing field and the like can be used without particular limitation.

活性炭の原料としては、ヤシ殻、石炭(無煙炭、瀝青炭等)、木粉、ピート炭、竹炭などが挙げられる。
これらの中でも、活性炭の原料としては、平均細孔径が小さく、不純物の含有量が少ないという観点から、ヤシ殻が好ましい。
Examples of the raw material of activated carbon include palm husks, coal (anthracite, bituminous coal, etc.), wood flour, peat charcoal, bamboo charcoal, and the like.
Among these, as a raw material for activated carbon, coconut shell is preferable from the viewpoint of having a small average pore diameter and a small content of impurities.

活性炭は、無機酸で処理された活性炭であることが好ましい。活性炭を無機酸で処理すると、不純物が除去され、比表面積が向上したり、活性炭の表面が親水化されたりする。そのため、硫黄化合物の吸着性能がより向上し、活性炭に添着される金属の分散度がより向上する傾向にある。
活性炭を処理する無機酸としては、塩酸、硝酸、硫酸等が挙げられる。
The activated carbon is preferably activated carbon treated with an inorganic acid. When the activated carbon is treated with an inorganic acid, impurities are removed, the specific surface area is improved, and the surface of the activated carbon is made hydrophilic. Therefore, the adsorption performance of the sulfur compound tends to be further improved, and the dispersity of the metal attached to the activated carbon tends to be further improved.
Examples of the inorganic acid for treating activated carbon include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid and the like.

活性炭の形状としては、特に制限されず、粒状、柱状(例えば、円柱状)、繊維状、ハニカム状、破砕状等が挙げられる。
これらの中でも、活性炭の形状としては、例えば、コスト面の観点から、粒状、柱状、及び破砕状からなる群より選ばれる少なくとも1種の形状が好ましく、また、密度が高く、かつ、微細粉を含まないという観点から、粒状及び柱状から選ばれる少なくとも1種の形状がより好ましい。
The shape of the activated carbon is not particularly limited, and examples thereof include granular, columnar (for example, columnar), fibrous, honeycomb, and crushed carbon.
Among these, as the shape of the activated carbon, for example, from the viewpoint of cost, at least one shape selected from the group consisting of granular, columnar, and crushed is preferable, and the shape is high in density and fine powder. From the viewpoint of not containing, at least one shape selected from granular and columnar is more preferable.

活性炭に添着される金属としては、例えば、銅を含むことが好ましく、銅と、ニッケル、タングステン、及びモリブデンからなる群より選ばれる少なくとも1種と、を含むことがより好ましい。
なお、活性炭に添着された金属の大部分は、金属元素を含む化合物(酸化物、無機酸塩、有機酸塩等)として含まれていると考えられるが、金属単体として含まれていてもよい。
The metal impregnated in the activated carbon preferably contains, for example, copper, and more preferably contains copper and at least one selected from the group consisting of nickel, tungsten, and molybdenum.
It is considered that most of the metal impregnated in the activated carbon is contained as a compound containing a metal element (oxide, inorganic acid salt, organic acid salt, etc.), but it may be contained as a single metal. ..

活性炭に添着された金属の量としては、活性炭の全質量に対して、1.0質量%~20.0質量%であることが好ましく、2.0質量%~15.0質量%であることがより好ましく、2.0質量%~8.0質量%以下であることが更に好ましい。 The amount of the metal impregnated in the activated charcoal is preferably 1.0% by mass to 20.0% by mass, preferably 2.0% by mass to 15.0% by mass, based on the total mass of the activated charcoal. Is more preferable, and more preferably 2.0% by mass to 8.0% by mass or less.

活性炭に添着された金属が銅及びその他の金属を含む場合、銅の添着量は、例えば、活性炭に添着された金属の全質量に対して、20質量%~80質量%であることが好ましく、30質量%~80質量%以下であることがより好ましく、40質量%~80質量%以下であることが更に好ましく、40質量%~65質量%以下であることが特に好ましい。 When the metal attached to the activated carbon contains copper and other metals, the amount of copper attached is preferably, for example, 20% by mass to 80% by mass with respect to the total mass of the metal attached to the activated carbon. It is more preferably 30% by mass to 80% by mass or less, further preferably 40% by mass to 80% by mass or less, and particularly preferably 40% by mass to 65% by mass or less.

本明細書において、活性炭に添着された金属の量は、ICP(Inductively Coupled Plasma)発光分光分析法により測定される値である。測定装置としては、例えば、Perkin-Elmer製のOptima 8000(製品名)を好適に用いることができる。但し、測定装置は、これに限定されない。 In the present specification, the amount of metal impregnated in activated carbon is a value measured by ICP (Inductively Coupled Plasma) emission spectroscopy. As the measuring device, for example, Optima 8000 (product name) manufactured by Perkin-Elmer can be preferably used. However, the measuring device is not limited to this.

金属が添着された活性炭の製造方法の一例を説明する。金属が添着された活性炭は、例えば、下記の方法により製造することができる。但し、金属が添着された活性炭の製造方法は、これに限定されるものではない。
(1)活性炭に添着させる金属の元素を含む金属化合物を、溶媒に溶解又は分散させた溶液(含浸溶液)を調製する。
(2)含浸溶液に、活性炭を浸漬させる。
(3)含浸溶液に浸漬させた活性炭を乾燥させ、溶媒を除去する。
(4)乾燥した浸漬後の活性炭を焼成して、活性炭上に金属酸化物等を形成させる。
以上の方法により、金属が添着された活性炭を製造することができる。
An example of a method for producing activated carbon impregnated with metal will be described. Activated carbon impregnated with metal can be produced, for example, by the following method. However, the method for producing activated carbon impregnated with metal is not limited to this.
(1) Prepare a solution (impregnated solution) in which a metal compound containing a metal element to be impregnated with activated carbon is dissolved or dispersed in a solvent.
(2) Immerse activated carbon in the impregnated solution.
(3) The activated carbon immersed in the impregnated solution is dried to remove the solvent.
(4) The dried activated carbon after immersion is calcined to form a metal oxide or the like on the activated carbon.
By the above method, activated carbon impregnated with a metal can be produced.

含浸溶液を調製するための金属化合物としては、金属硝酸塩、金属酢酸塩、金属硫酸塩、金属塩化物、金属リン酸塩等の金属塩類が挙げられる。
具体的には、硝酸銅三水和物、酢酸銅一水和物、硝酸ニッケル六水和物、酢酸ニッケル四水和物、12-タングストリン酸n水和物、モリブデン酸アンモニウム四水和物等が挙げられる。
Examples of the metal compound for preparing the impregnating solution include metal salts such as metal nitrate, metal acetate, metal sulfate, metal chloride and metal phosphate.
Specifically, copper nitrate trihydrate, copper acetate monohydrate, nickel nitrate hexahydrate, nickel acetate tetrahydrate, 12-tangstophosphate n hydrate, ammonium molybdate tetrahydrate. And so on.

含浸溶液を調製するための溶剤としては、特に制限されず、水、酸性水溶液(硝酸水溶液等)、塩基性水溶液(アンモニア水溶液等)、アルコール系溶剤(メタノール、エタノール、n-プロパノール等)、ケトン系溶剤(アセトン、メチルエチルケトン等)、エーテル系溶剤(ジエチルエーテル等)、エステル系溶剤(酢酸エチル、酢酸ブチル等)、炭化水素系溶剤(トルエン等)などが挙げられる。
これらの中でも、含浸溶液を調製するための溶媒としては、焼成後に残留しない等の観点から、水が好ましい。
含浸溶液の調製には、溶媒を1種単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
The solvent for preparing the impregnating solution is not particularly limited, and is limited to water, an acidic aqueous solution (nitrite aqueous solution, etc.), a basic aqueous solution (ammonia aqueous solution, etc.), an alcohol solvent (methanol, ethanol, n-propanol, etc.), and a ketone. Examples thereof include system solvents (acetone, methyl ethyl ketone, etc.), ether solvents (diethyl ether, etc.), ester solvents (ethyl acetate, butyl acetate, etc.), hydrocarbon solvents (toluene, etc.), and the like.
Among these, water is preferable as the solvent for preparing the impregnating solution from the viewpoint that it does not remain after firing.
In the preparation of the impregnation solution, one type of solvent may be used alone, or two or more types may be mixed and used.

含浸溶液における金属化合物の濃度は、特に制限されず、例えば、金属化合物の種類、活性炭に添着させる金属の添着量、活性炭の種類等に応じて、適宜設定することができる。 The concentration of the metal compound in the impregnating solution is not particularly limited, and can be appropriately set depending on, for example, the type of the metal compound, the amount of the metal attached to the activated carbon, the type of the activated carbon, and the like.

浸漬温度は、特に制限されず、例えば、10℃~80℃の範囲とすることができる。
浸漬時間についても、特に制限されず、例えば、5分間~2時間の範囲とすることができる。
The immersion temperature is not particularly limited and can be, for example, in the range of 10 ° C to 80 ° C.
The immersion time is also not particularly limited, and may be, for example, in the range of 5 minutes to 2 hours.

乾燥方法は、特に制限されず、例えば、加熱により乾燥させる方法が挙げられる。
加熱温度は、特に制限されず、例えば、50℃~150℃の範囲とすることができる。
The drying method is not particularly limited, and examples thereof include a method of drying by heating.
The heating temperature is not particularly limited and can be, for example, in the range of 50 ° C to 150 ° C.

焼成温度は、例えば、金属化合物の分解促進、及び金属添着炭の発火抑制の観点から、150℃~300℃の範囲であることが好ましい。
焼成時間は、特に制限されず、例えば、1時間~24時間の範囲とすることができる。
The calcination temperature is preferably in the range of 150 ° C. to 300 ° C. from the viewpoint of promoting the decomposition of the metal compound and suppressing the ignition of the metal-impregnated coal, for example.
The firing time is not particularly limited and can be, for example, in the range of 1 hour to 24 hours.

水素ガスの付臭に用いる硫黄化合物としては、吸着剤に吸着され、水素ガスの脱臭が可能なものであれば特に限定されない。具体的には、硫黄化合物としては、硫化水素(HS)、硫化カルボニル(COS)、メルカプタン類〔メチルメルカプタン(MM)、エチルメルカプタン(EM)、t-ブチルメルカプタン(TBM)等〕、サルファイド類〔ジメチルスルフィド(DMS)、ジエチルスルフィド(DES)、ジメチルジスルフィド(DMDS)等〕、チオフェン類〔テトラヒドロチオフェン(THT)等〕などが挙げられる。中でもt-ブチルメルカプタン(TBM)が好ましい。
なお、硫黄化合物としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
The sulfur compound used for deodorizing hydrogen gas is not particularly limited as long as it is adsorbed by an adsorbent and can deodorize hydrogen gas. Specifically, examples of the sulfur compound include hydrogen sulfide ( H2S ), carbonyl sulfide (COS), mercaptans [methyl mercaptan (MM), ethyl mercaptan (EM), t-butyl mercaptan (TBM), etc.], and sulfide. Classes [dimethyl sulfide (DMS), diethyl sulfide (DES), dimethyl disulfide (DMDS), etc.], thiophenes [tetrahydrothiophene (THT), etc.] and the like can be mentioned. Of these, t-butyl mercaptan (TBM) is preferable.
As the sulfur compound, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.

また、水素ガスの付臭に用いる付臭剤としては、前述の硫黄化合物以外の付臭成分を更に含んでいてもよい。硫黄化合物以外の付臭成分を含むことにより、脱硫コストが少なくて済む。硫黄化合物以外の付臭成分としては、硫黄化合物以外であって、吸着剤に吸着され、水素ガスの脱臭が可能なものであれば特に限定されない。具体的には、付臭成分としては、1-ペンテン、cis-2-ペンテン、trans-2-ペンテン、2-メチル1-ブテン、3-メチル1-ブテン、2-メチル2-ブテン、アレン、メチルアレン、エチルアレン、1,3-ペンタジエン、2-メチル1,3-ブタジエン、2,3-ジメチル1,3-ブタジエン、1,4-ペンタジエン、1,5-ヘキサジエン、1,6-ヘプタジエン、1,3,5-ヘキサトリエン、1-ブチン、2-ブチン、スチレン、ビニルアセチレン、ヘプテン、オクテン、ノネン、デセン、プロピレン、1-ブテン、イソブテン、trans-2-ブテン、cis-2-ブテン、1,5-ヘキサジエン3-イン、ジイソブチレン、1-ヘキセン、イソプレン、1,3-ブタジエン、1,2-ブタジエン、シクロペンテン、シクロペンタジエン(ジシクロペンタンジエン)、1,3-シクロヘキサジエン、1,3-シクロヘプタジエン、1,5-シクロオクタジエン、1,5,9-シクロドデカトリエン、4-ビニルシクロヘキセン-1、1-ビニルシクロヘキセン-1、5-エチリデン-2-ノルボルネン、5-ビニル-2-ノルボルネン、ビシクロペンタジエン、シクロヘキセン、1-メチルピロール、ピラジン、2-メチルピラジン、2-メチル-3-イソブチルピラジン、2,3-ジメチルピラジン、2,5-ジメチルピラジン、2,6-ジメチルピラジン、2,3,5-トリメチルピラジン、2-エチルピラジン、2-プロピルピラジン、2-ビニルピラジン、2-アリルピラジン、2-ピコリン、α.p-ジメチル-スチレン、クメン、2,5-ジエチルピラジン、リモネン、メシチレン、2-メチルナフタレン、3-メチルインドール(スカトール)、ミルセン、α-ピネン、1-オクテン-3-オン、2,3-ブタンジオン、ペンタン-2,3-ジオン、ヘキサン-2,5-ジオン、ヘプタン-2,5-ジオン、エチリデンジエチルエーテル、イソプロパノール、n-ブタノール、イソブタノール、アミルアルコール、プロパギルアルコール、β,γ-ヘキセノール(cis-ヘキセン-1-オール)、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ヘキサナール(カプロアルデヒド)、クミンアルデヒド、アセトン、2-オクタノン、3-オクタノン、ジアセチル(2,3-ブタンジオン)、アセトフェノン、メチルホーメート、メチルアセテート、メチルプロピオネート、メチルフェニルアセテート、エチルホーメート、エチルアセテート、イソプロピルホーメート、イソアミルアセテート、n-アミルアセテート、フェニルエチルホーメート、2-イソペンテニルアセテート、エチルプロピオネート、ブチルアセテート、イソブチルアセテート、アミルプロピオネート、エチルカプロエート、アミルブチレート、エチルカプリレート、エチルカプレート、ヘキシルブチレート、エチルシンナメート、ベンジルアセテート、エチルクロトネート、エチル3,3-ジメチルアクリレート、エチル-4-メチル-4-ペンテノエート、エチル-4-メチル-3-ペンテノエート、エチルヘプト-3-エノエート、エチルピルベート、プロピルクロトネート、メチルアクリレート、ブチルアクリレート、アリルアクリレート、メチルメタアクリレート、メンチルアセテート、ボルニルアセテート、β-フェニルエチルアセテート、アリルカプロエート、エチルメチルフェニルグリシデート、p-クレジルアセテート、アセトールアセテート、エチル9-デセノエート、2,3オクタンジオン、メチル-3-アセトキシ-ブタノエート、プロピオノイン、2-メチル-2-ペンテナール、アセトインアセテート、メチル3-ヒドロキシ-ブチレート、2-メチル-1-ヘプテン-3-オール、8-ノネン-2-オン、アセトイン、3-メチル-3-ブテニルアセテート、テトラヒドロシトラール、アリルアルコール、ブタナール(ブチルアルデヒド)、2,3-ブタンジオン(ジアセチル)、イソブチルセロソルブ、イソブチルアルデヒド、カルビトールアセテート、2-デセナール、デカナール、ジイソブチルカルビノール、ドデカナール(ラウリルアルデヒド)、エチルアクリレート、エチルブチレート、エチルバレレート、エチルビニルケトン、エチル2-メチルブチレート、ヘプタナール、1-ヘプタノール、2-ヘプタノン、2-ヘプテナール、2-ヘクセノール、メシチルオキサイド、2-メチルブタナール-1、3-メチルブタナール-1、2-メチルブタノール、メチルイソアミルケトン(5-メチル-2-ヘキサノン)、2-メチル-1-ペンタノール、2-メチルブチルアセテート、2-メチルプロパナール(イソブチルアルデヒド)、2-ノナナール、n-ノナナール(ペラルゴンアルデヒド)、2-オクテナール、オクタナール(n-カプリルアルデヒド)、オクチルアセテート、1-ペンテン-3-オン(エチルビニルケトン)、イソペンタナール、ペンタナール(バレルアルデヒド)、2,4-ペンタンジオン(アセチルアセトン)、イソペンチルアセテート(イソアミルアセテート)、ペンチルアセテート(n-アミルアセテート)、プロパナール(プロピオンアルデヒド)、プロパノン酸、プロピルブチレート、ウンデカナール、ブチロイン、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、シクロヘキセンオキサイド、m-クレゾール、N-(2′-フルフリル)ピロール、2-ピロールアルデヒド、5-メチル-2-ピロールアルデヒド、N-エチルピロールアルデヒド、2-アセチル-N-メチルピロール、ジケテン、5-アセチル2-メチルオキサゾール、2-アセチルフラン、2-メチルフラン、フルフラール、フルフリルアセトン、5-メチル-2-フルフラール、ジヒドロフラノン、シクロペンタノン、フェニルn-ブチレート、2-フェニル-2-ブテナール、ジフルフリルエーテル、クリサンテノン、2-ブテン-4-オリド、2-メトキシフェノール(ガイアコール)、2-メトキシ-3-エチルピラジン、2-メトキシ-3-イソブチルピラジン、2-メトキシ-3-イソブチルピリジン、2-メトキシ-3-イソプロピルピラジン、2-メトキシ-3-プロピルピラジン、アニソール、ベンズアルデヒド、1,8-シネオール、シクロペンチルアセテート、2-エトキシ-3-エチルピラジン、2-ヒドロキシ-3-メトキシベンズアルデヒド(o-バニリン)、フェニルエーテル、ノルマルヘキサン等が挙げられる。
なお、付臭成分としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Further, the odorant used for odorizing hydrogen gas may further contain an odorizing component other than the above-mentioned sulfur compound. By containing an odorous component other than the sulfur compound, the desulfurization cost can be reduced. The odorizing component other than the sulfur compound is not particularly limited as long as it is other than the sulfur compound and is adsorbed by the adsorbent and can deodorize hydrogen gas. Specifically, the odorous components include 1-pentene, cis-2-pentene, trans-2-pentene, 2-methyl1-butene, 3-methyl1-butene, 2-methyl2-butene, allenes, and the like. Methylallene, ethylallene, 1,3-pentadiene, 2-methyl1,3-butadiene, 2,3-dimethyl1,3-butadiene, 1,4-pentadiene, 1,5-hexadiene, 1,6-heptadiene, 1,3,5-hexatriene, 1-butin, 2-butin, styrene, vinyl acetylene, heptene, octene, nonen, decene, propylene, 1-butene, isobutene, trans-2-butene, cis-2-butene, 1,5-Hexadiene 3-in, diisobutylene, 1-hexene, isoprene, 1,3-butadiene, 1,2-butadiene, cyclopentene, cyclopentadiene (dicyclopentanediene), 1,3-cyclohexadiene, 1, 3-Cycloheptadiene, 1,5-Cyclooctadien, 1,5,9-Cyclododecatorien, 4-vinylcyclohexene-1,1-vinylcyclohexene-1,5-ethylidene-2-norbornen, 5-vinyl- 2-norbornen, bicyclopentadiene, cyclohexene, 1-methylpyrazine, pyrazine, 2-methylpyrazine, 2-methyl-3-isobutylpyrazine, 2,3-dimethylpyrazine, 2,5-dimethylpyrazine, 2,6-dimethylpyrazine , 2,3,5-trimethylpyrazine, 2-ethylpyrazine, 2-propylpyrazine, 2-vinylpyrazine, 2-allylpyrazine, 2-picolin, α. p-dimethyl-styrene, cumene, 2,5-diethylpyrazine, limonene, mesitylene, 2-methylnaphthalene, 3-methylindole (scator), milsen, α-pinen, 1-octen-3-one, 2,3- Butanedione, pentane-2,3-dione, hexane-2,5-dione, heptane-2,5-dione, ethylidene diethyl ether, isopropanol, n-butanol, isobutanol, amyl alcohol, propagil alcohol, β, γ- Hexenol (cis-hexen-1-ol), formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, hexanal (caproaldehyde), cuminaldehyde, acetone, 2-octanone, 3-octanone, diacetyl (2,3-butandione), acetphenone, methyl Homet, methylacetate, methylpropionate, methylphenylacetate, ethylhomet, ethylacetate, isopropylhomet, isoamylacetate, n-amylacetate, phenylethylhomet, 2-isopentenylacetate, ethylpropionate, Butyl acetate, isobutyl acetate, amylpropionate, ethylcaproate, amylbutyrate, ethylcaprilate, ethylcaplate, hexylbutyrate, ethyl cinnamate, benzylacetate, ethylcrotonate, ethyl 3,3-dimethylacrylate , Ethyl-4-methyl-4-pentenoate, ethyl-4-methyl-3-pentenoate, ethylhept-3-enoate, ethylpyrvate, propylcrotonate, methyl acrylate, butyl acrylate, allyl acrylate, methyl methacrylate, menthyl acetate , Bornyl acetate, β-phenylethyl acetate, allyl caproate, ethylmethylphenylglycidate, p-cresyl acetate, acetol acetate, ethyl 9-decenoate, 2,3 octanedione, methyl-3-acetoxy-butanoate , Propionone, 2-methyl-2-pentenal, acetoinacetate, methyl3-hydroxy-butyrate, 2-methyl-1-hepten-3-ol, 8-nonen-2-one, acetoin, 3-methyl-3-bu Tenylacetate, tetrahydrocitral, allyl alcohol, butanal (butylaldehyde), 2,3-butandione (diacetyl), isobutylse Rosolve, Isobutylaldehyde, Carbitolacetate, 2-decenal, Decanal, Diisobutylcarbinol, Dodecanal (laurylaldehyde), Ethylacrylate, Ethylbutyrate, Ethylvalerate, Ethylvinylketone, Ethyl2-methylbutyrate, Heptanol, 1 -Heptanol, 2-heptanone, 2-heptenal, 2-hexenol, mesityloxide, 2-methylbutanal-1,3-methylbutanal-1,2-methylbutanol, methylisoamylketone (5-methyl-2-) Hexanone), 2-methyl-1-pentanol, 2-methylbutylacetate, 2-methylpropanol (isobutylaldehyde), 2-nonanal, n-nonanal (pelargonaldehyde), 2-octenal, octanal (n-caprylaldehyde) ), Octylacetate, 1-penten-3-one (ethylvinylketone), isopental, pentanal (barrel aldehyde), 2,4-pentandione (acetylacetone), isopentylacetate (isoamylacetate), pentylacetate (n) -Amilacetate), propanal (propionaldehyde), propanonic acid, propylbutyrate, undecanal, butyloin, tetrahydrofuran, 2-methyltetrachloride, cyclohexene oxide, m-cresol, N- (2'-flufuryl) pyrrole, 2- Pyrrol aldehyde, 5-methyl-2-pyrol aldehyde, N-ethylpyrrole aldehyde, 2-acetyl-N-methylpyrrole, diketen, 5-acetyl 2-methyloxazole, 2-acetylfuran, 2-methylfuran, furfural, full Frill acetone, 5-methyl-2-furfural, dihydrofuranone, cyclopentanone, phenyln-butyrate, 2-phenyl-2-butenal, diflufuryl ether, chrysantenone, 2-buten-4-olide, 2-methoxyphenol ( Gaiacol), 2-methoxy-3-ethylpyrazine, 2-methoxy-3-isobutylpyrazine, 2-methoxy-3-isobutylpyridine, 2-methoxy-3-isopropylpyrazine, 2-methoxy-3-propylpyrazine, anisole , Benzaldehyde, 1,8-cineol, cyclopentylacetate, 2-ethoxy-3-ethylpyrazine, 2-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde (o-vanillin) ), Phenyl ether, normal hexane and the like.
As the odorizing component, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.

水添脱硫部としては、硫黄化合物を水素ガスと反応させて水添脱硫する構成であれば特に限定されない。水添脱硫としては、例えば、硫黄化合物をコバルト-ニッケル(Co-Ni)系触媒、ニッケル-モリブデン(Ni-Mo)系触媒上で水素と反応させて硫化水素に変換し、変換した硫化水素を吸着剤に吸着させて除去する方法が挙げられる。 The hydrogenated desulfurization unit is not particularly limited as long as it has a configuration in which a sulfur compound is reacted with hydrogen gas to hydrogenate desulfurize. As hydrodesulfurization, for example, a sulfur compound is reacted with hydrogen on a cobalt-nickel (Co-Ni) -based catalyst or a nickel-molybdenum (Ni-Mo) -based catalyst to convert it into hydrogen sulfide, and the converted hydrogen sulfide is converted. Examples thereof include a method of removing by adsorbing to an adsorbent.

硫化水素を吸着して除去する吸着剤としては、一般に硫化水素の吸着剤として使用されるものであれば限定されず、例えば、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化マンガン、酸化銅、酸化ニッケル、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化リン、酸化ホウ素等が挙げられる。 The adsorbent that adsorbs and removes hydrogen sulfide is not limited as long as it is generally used as an adsorbent for hydrogen sulfide, and for example, zinc oxide, iron oxide, manganese oxide, copper oxide, nickel oxide, and calcium oxide. , Magnesium oxide, aluminum oxide, barium oxide, strontium oxide, aluminum oxide, silicon oxide, phosphorus oxide, boron oxide and the like.

また、水添脱硫部では、燃料電池の燃料として用いる水素ガスの一部を用いて水添脱硫するため、別途水素ガスを水添脱硫部に供給するための配管、バルブ等が不要であり、燃料電池システムの構成を簡略化することができる。 In addition, since the hydrogenated desulfurization section uses a part of the hydrogen gas used as fuel for the fuel cell for hydrogenating desulfurization, there is no need for a separate pipe, valve, etc. for supplying the hydrogen gas to the hydrogenating desulfurizing section. The configuration of the fuel cell system can be simplified.

水添脱硫部としては、加熱手段を備えていてもよい。加熱手段としては、ヒータ等の熱源であってもよく、燃料電池にて発生した熱が供給される構成であってもよい。
加熱手段による加熱温度は、250℃~400℃であることが好ましく、250℃~350℃であることがより好ましい。
The hydrogenated desulfurization unit may be provided with heating means. The heating means may be a heat source such as a heater, or may be configured to supply heat generated by a fuel cell.
The heating temperature by the heating means is preferably 250 ° C to 400 ° C, more preferably 250 ° C to 350 ° C.

水素ガスを付臭する硫黄化合物の濃度(脱硫部に供給される前の硫黄化合物の濃度)としては、特にt-ブチルメルカプタン(TBM)の濃度としては、0.1ppm~10ppmであることが好ましく、1ppm~10ppmであることがより好ましく、1ppm~5ppmであることが更に好ましい。 The concentration of the sulfur compound that deodorizes hydrogen gas (the concentration of the sulfur compound before being supplied to the desulfurization section) is preferably 0.1 ppm to 10 ppm, particularly as the concentration of t-butyl mercaptan (TBM). It is more preferably 1 ppm to 10 ppm, further preferably 1 ppm to 5 ppm.

脱硫後における水素ガス中の硫黄化合物の濃度としては、10ppb以下であることが好ましく、1ppb以下であることが好ましく、0.1ppb以下であることが更に好ましい。特に、硫黄化合物としてt-ブチルメルカプタン(TBM)のみが含まれている場合、硫黄化合物の濃度をサブppb(0.1ppb)オーダー以下に抑えることが容易である。例えば、TBM以外の硫黄化合物を含む都市ガス、液化石油ガス等よりも硫黄化合物の濃度を下げることが容易である。 The concentration of the sulfur compound in the hydrogen gas after desulfurization is preferably 10 ppb or less, preferably 1 ppb or less, and further preferably 0.1 ppb or less. In particular, when only t-butyl mercaptan (TBM) is contained as the sulfur compound, it is easy to suppress the concentration of the sulfur compound to the sub-ppb (0.1 ppb) order or less. For example, it is easier to lower the concentration of the sulfur compound than in city gas, liquefied petroleum gas, etc. containing a sulfur compound other than TBM.

また、前述のように、付臭剤は硫黄化合物以外の付臭成分を更に含んでいてもよく、付臭成分については、硫黄化合物とともに除去される構成であってもよく、燃料電池への影響も小さいため、水素との混合ガスの状態にて燃料電池に供給される構成であってもよい。なお、付臭剤が硫黄化合物を含むため、ガス中における硫黄化合物以外の付臭成分の濃度を低くすることができる。そのため、別途付臭成分を除去したり、あるいは付臭成分を無臭化したりすることなく、付臭成分を含むガスを大気放出してもよい。 Further, as described above, the odorant may further contain an odorant component other than the sulfur compound, and the odorant component may be configured to be removed together with the sulfur compound, which has an effect on the fuel cell. Since it is small, it may be supplied to the fuel cell in the state of a mixed gas with hydrogen. Since the odorant contains a sulfur compound, the concentration of the odorant component other than the sulfur compound in the gas can be lowered. Therefore, the gas containing the odorous component may be released to the atmosphere without separately removing the odorous component or deodorizing the odorous component.

硫黄化合物の水添脱硫をより低温で進行させる観点から、水添脱硫部は、触媒が一対の電極間に配置され、電極間に電圧が印加される構成を備えていてもよい。電極間に生じた電場により、触媒活性が向上し、反応の低温化、反応効率の向上等を図ることができる。
更に、副生成物の発生及び必要となる電気エネルギーを抑制する観点から、電極間に印加される電圧は、電極間に放電を生じさせる最低電圧(放電発生電圧)未満であることが好ましい。また、水添脱硫にて用いる触媒についても、電極間に電圧を印加した際に放電が生じにくいものを選択することが好ましい。
From the viewpoint of advancing hydrogenated desulfurization of a sulfur compound at a lower temperature, the hydrogenated desulfurization unit may have a configuration in which a catalyst is arranged between a pair of electrodes and a voltage is applied between the electrodes. The electric field generated between the electrodes improves the catalytic activity, lowers the temperature of the reaction, improves the reaction efficiency, and the like.
Further, from the viewpoint of suppressing the generation of by-products and the required electric energy, the voltage applied between the electrodes is preferably less than the minimum voltage (discharge generation voltage) that causes discharge between the electrodes. Further, as the catalyst used in hydrogenation desulfurization, it is preferable to select a catalyst in which discharge is unlikely to occur when a voltage is applied between the electrodes.

また、前述の加熱手段の電源及び電極間に電圧を印加する電源として、本実施形態の燃料電池システムにて発電した電力を使用してもよい。 Further, as the power source of the above-mentioned heating means and the power source for applying a voltage between the electrodes, the electric power generated by the fuel cell system of the present embodiment may be used.

(減圧部)
本実施形態の燃料電池システムは、前記脱硫部の下流かつ前記燃料電池の上流に配置され、脱硫部に供給される水素ガスの圧力よりも水素ガスを減圧する減圧部を備えている。例えば、減圧部により、燃料電池等の仕様に適した圧力まで水素ガスを減圧する構成が好ましく、水素ガスの供給圧を中圧の0.1MPa程度(脱硫部に供給される水素ガスの圧力)から低圧の0.02MPa程度に減圧する構成が好ましい。減圧部としては、供給された水素ガスの供給圧を下げる構成を備えるものであれば特に限定されない。
(Decompression section)
The fuel cell system of the present embodiment is arranged downstream of the desulfurization unit and upstream of the fuel cell, and includes a decompression unit that reduces the pressure of hydrogen gas higher than the pressure of hydrogen gas supplied to the desulfurization unit. For example, it is preferable to use a decompression unit to reduce the pressure of hydrogen gas to a pressure suitable for the specifications of the fuel cell or the like, and the supply pressure of hydrogen gas is about 0.1 MPa of medium pressure (pressure of hydrogen gas supplied to the desulfurization unit). It is preferable to reduce the pressure from low to about 0.02 MPa. The decompression unit is not particularly limited as long as it has a configuration for lowering the supply pressure of the supplied hydrogen gas.

燃料電池システムにおいて、減圧部に水素検知器等を配置して水素漏洩を検知可能としてもよい。 In the fuel cell system, a hydrogen detector or the like may be arranged in the decompression section so that hydrogen leakage can be detected.

[発電方法]
本実施形態の発電方法は、前述の本実施形態の燃料電池システムを用いた発電方法であって、硫黄化合物と硫黄化合物以外の付臭成分とを含む付臭剤を用いる。これにより、水素ガスの付臭に必要な硫黄化合物の量を削減することができ、脱硫コストを低減することができる。
[Power generation method]
The power generation method of the present embodiment is a power generation method using the fuel cell system of the present embodiment described above, and uses an odorant containing a sulfur compound and an odorant component other than the sulfur compound. As a result, the amount of sulfur compounds required for odorizing hydrogen gas can be reduced, and the desulfurization cost can be reduced.

以下、本実施形態の燃料電池システムの具体的構成について、図1を用いて説明する。 図1に示すように、燃料電池システム10は、脱硫部1、減圧部2及び燃料電池3を備える。更に、燃料電池システム10では、流通経路4を通じて硫黄化合物を含む付臭剤により付臭された水素ガスが脱硫部1に供給され、流通経路4を通じて脱硫された水素ガスが減圧部2及び燃料電池3の順に供給される構成となっている。 Hereinafter, a specific configuration of the fuel cell system of the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the fuel cell system 10 includes a desulfurization unit 1, a decompression unit 2, and a fuel cell 3. Further, in the fuel cell system 10, hydrogen gas deodorized by an odorant containing a sulfur compound is supplied to the desulfurization section 1 through the distribution channel 4, and the hydrogen gas desulfurized through the distribution channel 4 is supplied to the decompression section 2 and the fuel cell. It is configured to be supplied in the order of 3.

硫黄化合物を含む付臭剤により付臭された水素ガスは、流通経路4を通じて脱硫部1に供給され、付臭剤は、脱硫部1において、吸着剤に吸着されるか、又は、水素ガスを用いて水添脱硫される。そして、脱硫された水素ガスは、流通経路4を通じて減圧部2にて減圧された後、燃料電池3にアノードガスとして供給され、カソードガスとして燃料電池3に供給される酸素ガスとの電気化学的な反応により発電が行われる。燃料電池3から排出されたガス(アノードオフガス)は大気中へと放出される。減圧部2が脱硫部1よりも下流に位置しているため、付臭剤に含まれる硫黄化合物の分圧がより高いことにより、吸着剤の吸着性能が高まる傾向にあり、また、より圧力が高いことにより、水添脱硫が進行しやすい傾向にある。 The hydrogen gas deodorized by the odorant containing a sulfur compound is supplied to the desulfurization section 1 through the distribution channel 4, and the odorant is adsorbed by the adsorbent in the desulfurization section 1 or hydrogen gas is used. It is hydrogenated and desulfurized using. Then, the desulfurized hydrogen gas is depressurized by the decompression unit 2 through the flow path 4, and then is supplied to the fuel cell 3 as an anode gas and electrochemically with an oxygen gas supplied to the fuel cell 3 as a cathode gas. Power is generated by the reaction. The gas discharged from the fuel cell 3 (anode off gas) is released into the atmosphere. Since the decompression unit 2 is located downstream of the desulfurization unit 1, the partial pressure of the sulfur compound contained in the odorant tends to be higher, so that the adsorption performance of the adsorbent tends to be improved, and the pressure is higher. Due to the high price, hydrogenated desulfurization tends to proceed easily.

1・・・脱硫部、2・・・減圧部、3・・・燃料電池、4・・・流通経路、10・・・燃料電池システム 1 ... desulfurization part, 2 ... decompression part, 3 ... fuel cell, 4 ... distribution route, 10 ... fuel cell system

Claims (7)

水素ガスを用いて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池の上流に配置され、前記水素ガスを付臭する付臭剤に含まれる硫黄化合物を吸着する吸着剤を備える吸着部、及び、前記硫黄化合物を前記水素ガスと反応させて水添脱硫する水添脱硫部の一方である脱硫部と、
前記脱硫部の下流かつ前記燃料電池の上流に配置され、前記脱硫部に供給される前記水素ガスの圧力よりも前記水素ガスを減圧する減圧部と、
を備え、前記脱硫部と前記減圧部とが流通経路を介して接続している(但し、脱硫部と水素ガス貯蔵部とが流通経路を介して接続され、かつ前記水素ガス貯蔵部と減圧部とが流通経路を介して接続した構成を除く)燃料電池システム。
Fuel cells that generate electricity using hydrogen gas and
An adsorbent located upstream of the fuel cell and having an adsorbent that adsorbs a sulfur compound contained in the odorant that deodorizes hydrogen gas, and a hydrogenated desulfurization by reacting the sulfur compound with the hydrogen gas. The desulfurization part, which is one of the hydrogenated desulfurization parts,
A decompression unit located downstream of the desulfurization unit and upstream of the fuel cell and depressurizing the hydrogen gas with respect to the pressure of the hydrogen gas supplied to the desulfurization unit.
(However, the desulfurization unit and the hydrogen gas storage unit are connected via a distribution channel, and the hydrogen gas storage unit and the decompression unit are connected to each other via a distribution channel. (Except for the configuration in which the parts are connected via a distribution channel) Fuel cell system.
前記脱硫部として前記吸着部を少なくとも備え、
前記吸着剤は、活性炭及び金属が添着された活性炭の少なくとも一方を含む請求項1に記載の燃料電池システム。
The desulfurization portion is provided with at least the adsorption portion.
The fuel cell system according to claim 1, wherein the adsorbent includes at least one of activated carbon and activated carbon impregnated with a metal.
前記吸着剤は、金属が添着された活性炭を含む請求項1又は請求項2に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1 or 2, wherein the adsorbent contains activated carbon impregnated with a metal. 前記脱硫部として前記水添脱硫部を少なくとも備え、
前記水添脱硫部を加熱する加熱手段及び前記水添脱硫部に電圧を印加する電圧印加部の少なくとも一方を更に備える請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の燃料電池システム。
At least the hydrogenated desulfurization unit is provided as the desulfurization unit, and the desulfurization unit is provided.
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, further comprising at least one of a heating means for heating the hydrogenated desulfurized portion and a voltage applying portion for applying a voltage to the hydrogenated desulfurized portion.
前記燃料電池にて発電した電力を、前記加熱手段及び前記電圧印加部の少なくとも一方に供給する請求項4に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 4, wherein the electric power generated by the fuel cell is supplied to at least one of the heating means and the voltage application unit. 炭化水素ガスを改質して前記水素ガスを生成する改質器を備えていない請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 5, which is not provided with a reformer that reforms a hydrocarbon gas to generate the hydrogen gas. 請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の燃料電池システムを用いた発電方法であって、
前記硫黄化合物と前記硫黄化合物以外の付臭成分とを含む前記付臭剤を用いる発電方法。
The power generation method using the fuel cell system according to any one of claims 1 to 6.
A power generation method using the odorant containing the sulfur compound and an odorant component other than the sulfur compound.
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