成果報告書詳細
管理番号20100000002275
タイトル平成20年度-平成21年度成果報告書 固体高分子形燃料電池実用化戦略的技術開発 要素技術開発 定置用燃料電池改質系触媒の基盤要素技術開発
公開日2011/1/25
報告書年度2008 - 2009
委託先名荏原バラード株式会社
プロジェクト番号P05011
部署名燃料電池・水素技術開発部
和文要約開発した低コスト、高耐久な改質触媒およびCO変成触媒の実用性を見極めるために、実際の改質システム(改質器)を用いた実用性評価を実施した。実改質器は開発メーカーごとに設計や制御の思想が異なるため、一種類の改質器を用いた評価結果のみでは改質器全般に対して汎用性のある判断を提示することは困難と考えられる。そこで本研究では、触媒ごとに比較的細かく、個別に制御を行う仕様の改質システムを用い、低コスト、高耐久な新規開発触媒の実用性を見極めた。以下に評価結果について述べる。 1.前処理の容易さ:還元の所要時間は約6hrであったが更なる時間短縮は可能であり、実用性に対して十分使用可能と考えられる。 2.静的特性:触媒に好適な起動停止方法に示される改質触媒出口温度700℃、シフト触媒温度250℃程度で運転できることを確認した。メタン転化率、CO濃度について、市販触媒と比較し遜色はなく、初期の静的特性における実用性に対して使用可能と考えられる。 3.動的特性:動的特性として、冷起動から1kW発電相当までの、所要時間は約90分程度であったが、更なる時間短縮は可能であり、実用性に対して十分使用可能と考えられる。暖起動から1kW発電相当までの所要時間は約60分程度であり、実用性に対して十分使用可能と考えられる。冷起動、暖起動ともに触媒温度にシステム運転上の不具合が発生するような問題はみられず、実用性に問題は無いと判断する。停止(13Aパージまで)の所要時間は約50分程度であり、実用性に対して十分使用可能と考えられる。負荷増加及び負荷減少時のCH4、CO濃度に変化はなく、安定して負荷変動に耐えられる触媒であることが確認できた。 4.動停止(DSS50回)耐久:起動停止耐久試験の初期に、改質反応中に改質触媒上部の温度が上昇し、改質反応が不充分である傾向が発生した。これは停止時のドライガスパージが不充分であり、水蒸気による改質触媒の酸化が原因であることが推測された。この結果、アラーム発生時を含めて、停止時のドライガスパージを充分に行うことが実際の改質システムにおいて必要なことが確認された。今後、耐久試験を継続する中で触媒に関する評価を行う。
英文要約To confirm the practicality of low-cost high-durability reforming catalyst and CO shift catalyst, the evaluation was made using Fuel Processing System (FPS). As every maker has different designs and control concepts, the evaluation test with only one kind of FPS will not give versatile judgment for general FPS. Therefore in this study, the test was conducted using the FPS that enables the different and rather fine controls for each catalyst, to confirm the practicality of newly developed low-cost high-durability catalyst. The followings are the result of this evaluation. 1. Easiness of preprocessing :Required time for reduction was 6 hours; however, further reduction of the time is possible. The practicality was fully confirmed. 2. Static Property :The operation was confirmed possible with outlet temperature of reforming catalyst at 700℃ and shift catalyst 250℃, which had been specified as the appropriate startup-shutdown operation for the catalyst. The methane conversion rate and CO concentration were comparable to those commercially available catalysts so the catalysts are thought to be applicable at the initial static property. 3. Dynamic Property :As for dynamic property, required time from cold start to 1kw generation was about 90 minutes; however, further reduction of the time is possible. The practicality was fully confirmed. Required time from hot start to 1kw generation was about 60 minutes; no trouble was found in both cold start and hot start operation. The practicality was confirmed. Required time to shutdown (to 13A gas purging) was about 50 minutes, and applicability was confirmed. The catalyst was confirmed to be practically stable as there was no CH4 and CO concentration change observed at the time of increase and decrease of load. 4. Durability of Startup and Shutdown Operation :Early in the durability test of start-up and shutdown operation, insufficient reforming was observed with temperature increase at the upper part of reforming catalyst. It was presumed that this was caused by insufficient purging of dry gas at the time of shut down, resulting in oxidization of reforming catalyst by steam. In the result, it was confirmed that sufficient purging of dry gas is required at the time of shut-down as well as at the time of alarm occurrence in FPS operation. As we continue this operation, we will evaluate the catalysts.
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