本发明专利技术的氢生成装置在氢制造装置的停止动作开始时利用改性温度测定部（３）检测出改性反应部（２）的温度。然后，在控制部，处理控制部将预先存储在存储部的第１～第４基准温度与该检测温度加以比较，判断是停止时的温度状态、发生水凝集的第１状态、能够避免水凝集和碳素析出的第２状态、发生碳素析出的第３状态、发生不均匀化反应的第４状态、发生催化氧化的第５状态中的哪一个。然后，根据判断结果，合适地从分别对应于第１～第５状态预先在控制部设定的第１～第５置换设定中选择适当的设定，根据该设定进行装置内的气体置换。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及对至少包含碳原子和氢原子的原料进行水蒸汽改性，产生富氢气体的氢制造装置、以及利用该富氢气体发生电和热的燃料电池发电装置。
技术介绍
当前，氢气供给系统尚未作为一般的基础设施加以整备。因此在作为分散型发电装置开发和商品化的正在进展中的燃料电池发电装置中，有与燃料电池并设氢生成手段代替对装置直接提供作为发电燃料的氢，将该氢生成手段生成的氢气提供给燃料电池的结构。例如，有并设使用城市煤气、LPG等已有的基础设施提供的原料生成氢的氢制造装置的燃料电池发电装置。氢制造装置多数用催化剂使城市煤气或LPG等原料发生化学反应(具体地说是使水蒸汽改性)以生成氢气。这样的氢制造装置中，使装置反复进行运行和停止，则与连续进行运行的情况相比，在高温下催化剂反复进行氧化还原的可能性交高，其结果是，催化剂活性下降的可能性变高。特别是在装置停止的情况下，装置内的催化剂处于高温状态，而且随着停止温度下降导致装置内部减压，因此空气混入装置内部的可能性变大。而且催化剂这样处于高温的氧化气氛中时，由于烧结等原因，催化剂活性的下降显著。为了防止由于氢制造装置的停止而产生的催化剂活性的下降，最好是将氮气等惰性气体作为置换气体使用，置换残留于装置内部的生成气体(以下称其为装置内气体置换)。但是现实的状况是，氢和惰性气体的基础设施都没有整备好，因此最好是不使用惰性气体地进行装置内的气体置换防止催化剂活性的下降。作为这样的氢制造装置，有(参照例如日本专利特开2000-290001号公报)例如在装置的停止动作中在催化剂温度下降后停止原料和水的供应，以此形成即使是空气混入装置内也能够防止催化剂发生氧化的结构。又有形成能够检测改性部的温度，在装置停止时检测改性部的温度，同时如果检测出的温度在规定的温度以下，则用原料气体进行装置内的气体置换，防止空气混入的结构。用这样的结构，通过用原料气体进行装置内的气体置换，特别能够防止由水蒸汽和氧气引起的变换(shift)催化剂活性下降(参照例如特开2000-95504号公报)。还有在装置的停止动作中使原料和水蒸汽的混合气体流入装置内以使装置自然冷却，然后用空气进行装置内的气体置换的结构(参照例如日本特开2002-8701号公报和特开2002-93447号公报)和用原料进行装置内的气体置换的结构(参照例如日本特开2002-151124号公报)。但是，停止时的氢制造装置的温度状态因停止之前装置的运行状况而不同。在这里，所谓停止时是指运行停止的控制信号从控制部输出的时刻，另一方面，将从该信号输出时到信号完全停止为止的期间称为停止动作期间。例如，氢制造装置在长时间运行停止的情况下和运行刚开始后就停止的情况下停止时装置的温度是不同的。又，即使是氢制造装置运行刚开始就使装置停止的情况下，也因运行开始之前装置的状况不同而存在装置内未充分加热的状态和加热到某种状态两种不同的情况。例如，在由于长时间停止温度下降到室温的装置刚开始运行就使装置停止的情况下，装置内没有充分加热，另一方面，暂时使长时间运行后保持高温的装置停止，其后立即再度开始运行，同时再度使装置停止的情况下，装置内被加热到某一程度，并且保持高温的状态。如上所述，停止时的氢制造装置的温度状态因停止之前的装置的运行状况不同而有各种不同的温度状态。相对于这多种多样的装置的温度状态，不限于以上述已有的装置内气体置换方法进行适当的应对，而且如果不实施合适的置换方法，则会招致改性催化剂的催化剂活性下降等情况发生。例如，如果以原料与水蒸汽的比例不合适的气体进行置换，则在装置内为高温的情况下，或催化剂氧化或原料中析出碳素。又，如果装置内为低温，则在装置内水蒸汽凝集生成水。而且这些情况的结果是，改性催化剂的催化活性下降。
技术实现思路
本专利技术是为解决上述课题而作出的，其目的在于，提供能够防止随着装置的停止催化活性也下降，能够稳定进行良好的氢气的制造的氢制造装置以及具备该装置的燃料电池发电装置。为了实现上述目的，本专利技术的氢制造装置是具备具有用催化剂使至少包含由碳和水构成的有机化合物的原料与水蒸汽发生反应，生成富氢的改性气体的改性反应部的氢生成部、至少对所述改性反应部进行加热的加热部、对所述氢生成部提供所述原料的原料供给部、将作为所述水蒸汽的来源的水提供给所述氢生成部的水供给部、以及至少控制所述加热部、所述原料供给部、及所述水供给部的控制部，在运行停止动作开始时，所述加热部的加热停止，在所述运行停止动作中，使置换装置内的所述富氢气体用的置换气体流通，进行装置内气体置换动作的氢制造装置，在所述装置内的气体置换动作中，所述原料供给部提供的所述原料、所述水供给部提供的所述水生成的所述水蒸汽、由装置外部提供的空气、由装置外部提供的惰性气体、或这些气体中的两种以上混合得到的混合气体，被作为所述置换气体使用，在所述控制部，根据所述运行停止动作中的至少包含改性反应部的温度的装置的温度状态，预先设定使用的所述置换气体的组成，所述控制部在所述预先停止动作中判断所述装置的温度状态，对所述加热部、所述原料供给部、所述水供给部进行控制，用根据所述判断结果和所述设定选择的所述置换气体进行所述装置内的气体置换动作。采用这样的结构，可根据停止时的装置的温度状态，使用适当的方法，具体地说，可使用与装置的温度状态相应的适当组成的置换气体进行装置内的气体置换。因此，可以一边防止高温条件或不合适的气体组成产生的，从原料等中析出碳或装置内的水蒸汽的凝集或高温氧化等原因引起的催化剂活性的下降，一边迅速而且高效率地利用置换气体进行装置内的气体置换。也可以是还具备检测所述改性部的温度的改性温度检测手段，所述控制部根据在所述运行停止动作中所述改性温度检测手段检测出的所述改性反应部的温度，判断所述装置的温度状态。也可以是在所述控制部，至少设定一个作为判断所述运行停止动作中的所述改性反应部是否为水蒸汽发生水凝集的状态、是否为所述原料发生热分解的状态、是否为发生一氧化碳和二氧化碳的不均匀化反应的状态、或是否为发生催化剂氧化的状态的判定基准的基准温度，所述运行停止时，将所述改性温度检测手段检测出的所述改性反应部的温度与所述基准温度进行比较，以此判定所述装置的温度状态。也可以是还具备检测所述改性部以外的规定的部分的温度的温度检测手段，也考虑所述温度检测手段检测出的所述运行停止动作中所述规定的部分的温度，对所述装置的温度状态进行判断。也可以还具备利用变质反应从所述改性反应部生成的富氢气体中去除一氧化碳的一氧化碳变质部、选择氧化从所述一氧化碳变质部得到的变质后的气体，进一步去除一氧化碳的一氧化碳选择氧化部、检测所述一氧化碳变质部的温度的变质温度检测手段、以及检测所述一氧化碳选择氧化部的温度的选择氧化温度检测手段，所述控制部根据所述运行停止动作中所述变质温度检测手段检测出的所述一氧化碳变质部的温度和所述选择氧化温度检测手段检测出的所述一氧化碳选择氧化部的温度，判断在所述运行停止动作中的所述一氧化碳变质部和所述一氧化碳选择氧化部是否为水蒸汽发生水凝集的状态，根据该判断结果和所述改性反应部的温度状态的判定结果，判定所述装置的温度状态。也可以是所述控制部存储所述运行停止动作之前的装置的运行状态，在所述运行停止动作中，根据所述存储的所述装置的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种氢制造装置，具备具有用催化剂使至少包含由碳和氢构成的有机化合物的原料与水蒸汽发生反应，生成富氢的改性气体的改性反应部的氢生成部、至少对所述改性反应部进行加热的加热部、对所述氢生成部提供所述原料的原料供给部、 将作为所述水蒸汽的来源的水提供给所述氢生成部的水供给部、以及至少控制所述加热部、所述原料供给部、及所述水供给部的控制部，运行停止动作开始时，所述加热部的加热停止，在所述运行停止动作中，使置换装置内的所述富氢气体用的置换气体 流通，进行装置内气体置换动作，其特征在于，在所述装置内的气体置换动作中，所述原料供给部提供的所述原料、所述水供给部提供的所述水生成的所述水蒸汽、由装置外部提供的空气、由装置外部提供的惰性气体、或这些气体中的两种以上混合得到的混合气体 ，被作为所述置换气体使用，在所述控制部，根据所述运行停止动作中的至少包含改性反应部的温度的装置的温度状态，预先设定使用的所述置换气体的组成，所述控制部在所述预先停止动作中判断所述装置的温度状态，对所述加热部、所述原料供给部、 所述水供给部进行控制，用根据所述判断结果和所述设定选择的所述置换气体进行所述装置内的气体置换动作。...
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：鹈饲邦弘，田口清，胁田英延，藤原诚二，可儿幸宗，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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