Ⅰ. 事業の目的と位置づけ 3/31 LP ガスの特長液化石油ガス ( 主成分はプロパン ) 総世帯数の約 57% 約 2,700 万世帯で利用ボンベで供給広範なエリアに供給配管などのインフラが不要 ( 非常用電源可搬電源に対応可 ) Ⅰ. 事業の目的と位置づけ 4/31 固体高分子形燃料

(1)

ＬＰガス固体高分子形燃料電池システム開発事業

新エネルギー・産業技術総合開発機構

水素エネルギー技術開発室

財団法人エルピーガス振興センター

平成15年5月26日（月）

第1回中間評価分科会

固体高分子形燃料電池／

水素エネルギー利用プログラム

（中間評価）分科会

資料4-3

1/31

2/31

天然

ガス

43%

ＬＰ

ガス

57%

・利用世帯数

（２００１年度推計値) ＬＰガスエリアＬＰガスエリアＬＰガスエリアＬＰガスエリアＬＰＧ輸入基地　３６ヶ所ＬＰＧ輸入基地　３６ヶ所ＬＰＧ輸入基地　３６ヶ所ＬＰＧ輸入基地　３６ヶ所ＬＰＧ二次基地　７９ヶ所ＬＰＧ二次基地　７９ヶ所ＬＰＧ二次基地　７９ヶ所ＬＰＧ二次基地　７９ヶ所天然ガスエリア天然ガスエリア天然ガスエリア天然ガスエリアＬＮＧ輸入基地　２３ヶ所ＬＮＧ輸入基地　２３ヶ所ＬＮＧ輸入基地　２３ヶ所ＬＮＧ輸入基地　２３ヶ所

　

総数約４７００万世帯総数約４７００万世帯総数約４７００万世帯総数約４７００万世帯

・

・一般燃料としての需要

一般燃料としての需要

ｴﾈﾙｷﾞｰ生産・需要統計年報平成１１年ＬＰガス　　１６．０ＬＰガス　　１６．０ＬＰガス　　１６．０ＬＰガス　　１６．０百万ｔ百万ｔ百万ｔ百万ｔ天然ガス　１５．２天然ガス　１５．２天然ガス　１５．２天然ガス　１５．２百万ｔ百万ｔ百万ｔ百万ｔ（電力用、化学原料用を除く）（電力用、化学原料用を除く）（電力用、化学原料用を除く）（電力用、化学原料用を除く）

ＬＰガスエリアと天然ガスエリア

Ⅰ．事業の目的と位置づけ

(2)

3/31

ＬＰガスの特長

◇液化石油ガス（主成分は

プロパン

）

◇総世帯数の

_約57％

_{、約2,700万世帯で利用}

◇

ボンベ

で供給、広範なエリアに供給

◇配管などの

インフラが不要

（非常用電源、

可搬電源に対応可）

Ⅰ．事業の目的と位置づけ

4/31

固体高分子形燃料電池／

水素エネルギー利用プログラム

１．目的

　　我が国のエネルギー供給の安定化・効率化、地球温暖化問題（

CO

₂

）・

地域環境問題（NOx 、PM 等）の解決、新規産業・雇用の創出、水素エ

ネルギー社会の実現等に資するため、固体高分子形燃料電池につい

て、早期の実用化・普及を目指す。

２．目標

　　効率性、環境特性に優れる燃料電池は、CO

₂

による地球温暖化問題、

都市部における自動車のNOx 、PM 問題等の解決に資する技術であ

り、燃料電池自動車については、

2010年約5 万台、2020 年約5 百万

台、

定置用燃料電池については、

2010 年約2.1 百万kW 、2020年約

10 百万kW の導入を目指す。

Ⅰ．事業の目的と位置づけ

(3)

固体高分子形燃料電池関連事業

事業年度事業年度事業年度事業年度 ₉₂₉₂₉₂₉₂H4H4H4H4 H5H5H5₉₃₉₃₉₃H5₉₃ ₉₄₉₄₉₄₉₄H6H6H6H6 H7₉₅H7H7H7₉₅₉₅₉₅ ₉₆₉₆H8H8H8₉₆H8₉₆ H9H9₉₇₉₇_{97 98}H9₉₇H9 H10H10 H11H10H10₉₈₉₈₉₈ H11H11H11₉₉₉₉₉₉₉₉ H12H12H12H12 H13H13H13 H14H13 H14H14H14 H15H15H15H15 H16H16H16H16 H17H17H17H17 00 00 00 00 01010101 02020202 03030303 04040404 05050505 ２０１０２０１０２０１０２０１０２０２０２０２０２０２０２０２０基盤整備・基盤整備・基盤整備・基盤整備・技術実証段階技術実証段階技術実証段階技術実証段階導入段階導入段階導入段階導入段階普及段階普及段階普及段階普及段階シナリオシナリオシナリオシナリオ指標指標指標指標ＦＣＶ、住宅用コジェネの導入ＦＣＶ、住宅用コジェネの導入ＦＣＶ、住宅用コジェネの導入ＦＣＶ、住宅用コジェネの導入ＦＣＶ　５万台ＦＣＶ　５万台ＦＣＶ　５万台ＦＣＶ　５万台定置用　２．１百万ｋＷ定置用　２．１百万ｋＷ定置用　２．１百万ｋＷ定置用　２．１百万ｋＷＦＣＶ　５００万台ＦＣＶ　５００万台ＦＣＶ　５００万台ＦＣＶ　５００万台定置用　１０百万ｋＷ定置用　１０百万ｋＷ定置用　１０百万ｋＷ定置用　１０百万ｋＷ第2フェーズ第１フェーズ運輸･民生用高効率エネルギーシステﾑ技術開発運輸･民生用高効率エネルギーシステﾑ技術開発運輸･民生用高効率エネルギーシステﾑ技術開発運輸･民生用高効率エネルギーシステﾑ技術開発固体高分子形燃料電池固体高分子形燃料電池固体高分子形燃料電池固体高分子形燃料電池システム技術開発事業システム技術開発事業システム技術開発事業システム技術開発事業固体高分子形燃料電池固体高分子形燃料電池固体高分子形燃料電池固体高分子形燃料電池要素技術開発等要素技術開発等要素技術開発等要素技術開発等固体高分子形燃料電池固体高分子形燃料電池固体高分子形燃料電池固体高分子形燃料電池システム化技術開発システム化技術開発システム化技術開発システム化技術開発ソフト面でのソフト面でのソフト面でのソフト面でのＰＥＦＣインフラＰＥＦＣインフラＰＥＦＣインフラＰＥＦＣインフラ整備整備整備整備

ＬＰガス固体高分子形燃料

電池システム開発事業

ＰＥＦＣ

技術開発

携帯用燃料電池技術開発携帯用燃料電池技術開発携帯用燃料電池技術開発携帯用燃料電池技術開発高効率燃料電池システム高効率燃料電池システム高効率燃料電池システム高効率燃料電池システム実用化技術開発実用化技術開発実用化技術開発実用化技術開発固体高分子形燃料電池の研究開発固体高分子形燃料電池の研究開発固体高分子形燃料電池の研究開発固体高分子形燃料電池の研究開発燃料電池普及基盤整備燃料電池普及基盤整備燃料電池普及基盤整備燃料電池普及基盤整備高効率燃料電池システム基盤技術開発高効率燃料電池システム基盤技術開発高効率燃料電池システム基盤技術開発高効率燃料電池システム基盤技術開発固体高分子形固体高分子形固体高分子形固体高分子形燃料電池システム燃料電池システム燃料電池システム燃料電池システム普及基盤整備普及基盤整備普及基盤整備普及基盤整備

6/31

家庭用燃料電池のシステム構成

水素

空気

空

_気

温水

排熱

ＬＰガス

①脱硫器

③PEFC

スタック

空気供給装置

⑤熱回収装置

②燃料処理装置

_⑥貯湯槽

電力

燃料利用

_オフガス

④インバー

ター

要素技術開発

Ⅰ．事業の目的と位置づけ

本事業の範囲

(4)

7/31

ＬＰガス固体高分子形燃料電池の技術課題

• ＬＰガスの主成分は、

炭素数３のプロパン

であり、

メタンを主成分とする都市ガスに比べ、

炭素析出

を起こしやすい。

• ＬＰガスには、着臭剤以外に、石油由来の

硫黄

分

が含まれ、

脱硫条件が厳しい

。

• ＬＰガスは

ボンベ

で供給されるため、ガス消費率に

依存して、

ガス組成・成分が変動

する。

• 家庭用燃料電池として用いるには、

小型化

、

高効

率化

が必要である。

Ⅰ．事業の目的と位置づけ

8/31

目標設定理由

• 脱硫剤の開発

　①硫黄成分が種類が多く（石油由来、着臭剤）、　

　含有量も多い

　②組成変動を起こす（硫黄成分、濃度）

• 改質触媒の開発

　①炭素数が多い（プロパン、ブタン等）

　②組成変動を起こす（プロパン、ブタンの比）

• 燃料処理装置の開発

　①高効率化

　②小型化

Ⅱ．研究開発マネジメントについて

(5)

ＬＰガス固体高分子形燃料電池システム開発事業の目標

脱硫能力

0.1ppm以下（約1年間性能を維

持すること。別途自主目標あり）

改質能力

改質温度＝700℃以下、

S／C＝3.0以下、

改質プロセス効率＝75％以上

（耐久性に対する自主目標あり）

発電効率

40％（LHV）以上

燃料電池システム

の小型化

現状技術の80％以下

注）達成目標､次の条件を設定

１．1kW級、6,000時間／年運転

２．脱硫：吸着脱硫方式、6,000時間運転

３．発電効率：電池効率＝60％（直流出力）、インバーター効率＝90％

４．燃料電池システム：現状技術＝360L程度

　　（1kW級の天然ガス対応燃料電池システム）

10/31

目標に向けた研究開発方針

• 改質技術の要素技術開発

• LPガスの燃料電池への適応性評価研究

– 燃料電池本体との適応性研究

– 熱利用も含めたトータルシステムとしての適応

性研究

• 総合調査研究

Ⅱ．研究開発マネジメントについて

(6)

11/31

エルピーガス振興センター

袖ヶ浦研究室＋門真分室

（水蒸気改質（起動・停止方式））

守山研究室

（メンブランリアクター）

堺研究室

（触媒燃焼併発型改質）

横浜研究室

（水蒸気改質（長期連続方式））

ＮＥＤＯ水素エネルギー技術開発室

経済産業省資源エネルギー庁　石油流通課

共同研究（

補助率：2／3

）

研究体制（役割・分担）

技術開発

技術動向調査

資産管理等

・プログラムを踏まえた方向性の

検討、基本計画、実施方針策定

・プログラムを踏まえた技術開発

の効率的・効果的推進（及び研究

評価）

・運営・管理等

Ⅱ．研究開発マネジメントについて

研究推進

委員会

12/31

研究推進委員会

横浜国立大学工学部教授

辰巳　敬

委員

東京ガス基礎研究所

里川　重夫

委員

成蹊大学工学部教授

小島　紀徳

委員

産業技術総合研究所電力エネルギー研究部門

燃料電池グループ　主任研究員

嘉藤　徹

委員

大阪ガス開発研究部多機能型改質触媒プロジェ

クト部長

岡田　治

委員

東京工業大学大学院理工学研究科教授

大塚　潔

委員

三菱液化ガス営業本部開発グループ次長

大井　登

委員

コスモ石油中央研究所主席研究員

薄井　一司

委員

筑波大学機能工学系助教授

石田　政義

委員

早稲田大学理工学部教授

菊地　英一

委員長

(7)

LPガスの改質方法

• 水蒸気改質

（起動・停止運転方式）

• 水蒸気改質

（長期連続運転方式）

（将来型技術）

• メンブランリアクター（水素分離型）

• 触媒燃焼併発型改質

14/31

原料

原料+

++

+H

H

₂₂₂₂

O

O →

→水素

→

水素

水素+

++

+CO

CO

CO （

（（

（水蒸気改質反応）

水蒸気改質反応）

CO+H

₂₂₂₂

O

O →

→

→水素

水素

水素+

水素

+CO

++

CO

₂₂₂₂

（

（（

（CO

CO

CO変成反応）

CO

変成反応）

CO+O

₂₂₂₂

　

　 →

　

→

→CO

CO

₂₂₂₂

（

（（

（CO

CO

CO選択酸化反応）

CO

選択酸化反応）

電力

ＬＰガス

改質

CO

CO変成

CO

変成

水蒸気改質方式の流れ

CO CO CO CO選択酸化選択酸化選択酸化選択酸化

水蒸気

水素、メタン、水素、メタン、水素、メタン、水素、メタン、ＣＯＣＯＣＯＣＯ2222、、Ｈ、、ＨＨＨ2222OOOO

インバータ

脱硫

改質温度：600℃以上 CO濃度：約10％水素濃度：約70％反応温度： 200～300℃ CO濃度：約1％反応温度： 100～150℃ CO濃度：約10ppm

Ⅱ．研究開発マネジメントについて

セルスタック

熱利用

(8)

15/31

触媒燃焼併発型改質

（熱中和改質方式）

Partial Oxidation Reforming 部分酸化改質部分酸化改質部分酸化改質部分酸化改質 Advanced Auto-thermal Reforming 改良ｵｰﾄｻｰﾏﾙ改質改良ｵｰﾄｻｰﾏﾙ改質改良ｵｰﾄｻｰﾏﾙ改質改良ｵｰﾄｻｰﾏﾙ改質 Thermo-Neutral Reforming 熱中和改質熱中和改質熱中和改質熱中和改質

POR

aATR

TNR

触媒燃焼触媒触媒燃焼触媒触媒燃焼触媒触媒燃焼触媒

Rh-Pt

触媒触媒触媒触媒

高速

高速 SV

改質触媒改質触媒改質触媒改質触媒

原料ガス

原料ガス + O

₂

＋

＋ H

＋

₂

O or

Ni-Ce

₂

O

₃

-Pt-Rh

触媒触媒触媒触媒

高速

高速 SV, 低温起動

低温起動

触媒触媒触媒触媒改質反応の熱を部分的改質反応の熱を部分的改質反応の熱を部分的改質反応の熱を部分的に前段の燃焼で供給に前段の燃焼で供給に前段の燃焼で供給に前段の燃焼で供給熱中和熱中和熱中和熱中和改質触媒改質触媒改質触媒改質触媒予熱用触予熱用触予熱用触予熱用触媒燃焼器媒燃焼器媒燃焼器媒燃焼器

原料ガス

原料ガス + O

₂

＋

＋ CO

＋

₂

原料ガス

原料ガス + 1/2O

₂

原料ガス

原料ガス＋

＋

＋ O

2

＋

＋ H

2

O

16/31

メンブランリアクター

ＬＰガス　

ＬＰガス　+

++

+　

　

　H

_２

O

O　→　

　→　

　→　水素

水素 +

水素

+

+ CO

+

CO

₂₂

₂

→　　　

→　　　純水素

純水素

　　　　　　

分離

純水素

純水素99％以上（目標）

％以上（目標）

水素分離管

改質触媒

CO

₂₂₂₂

ＬＰガス

水

素

ボンベの自圧を利用

水蒸気

脱

硫

Ⅱ．研究開発マネジメントについて

水素透過で反応平衡

をずらす

(9)

改質器内部で燃焼するため、改質器の起動は速い。アノードオフガスは改質器内部に戻せないため、オフガスの熱有効利用が重要。空気、水蒸気内熱式：反応管内部で一部のＬＰガスを空気により燃焼し、改質反応に必要な熱を得る。残りのＬＰガスは水蒸気、二酸化炭素により改質される。オートサーマル（部分酸化反応）メンブランへの熱伝導に依存。小型、小容量なら起動は速い。高純度な水素を生成して、高効率な発電。水蒸気改質生成水素を分離膜により分離し、平衡をずらして、改質反応を進める。（本事業では、外熱により改質し、LPガスの自圧を利用して水素分離を行う）メンブランリアクター（水素分離型改質）同一触媒上で燃焼・改質が起こるため、起動は極めて迅速。外熱式のため、比較的起動に時間がかかる。改質器の起動性アノードオフガスは改質器内部に戻せないため、オフガスの熱有効利用が重要。アノードオフガスの熱利用が容易なため、効率を上げやすい。効率空気、水蒸気水蒸気酸化剤内熱式：同一触媒上で、一部のＬＰガスを空気で触媒燃焼方式により完全燃焼させると同時に、その熱を利用して残りのＬＰガスを水蒸気により改質させる。外熱式：改質触媒で、ＬＰガスは水蒸気により改質される。改質に必要な熱は反応管の外側でアノードオフガスを燃焼させることにより供給する。原理触媒燃焼併発型改質（熱中和反応方式）水蒸気改質改質方式

改質方式の比較

18/31

研究成果の概要

１）袖ヶ浦研究室（水蒸気改質　起動・停止運転方式）

脱硫剤の開発

金属系：全ての硫黄分を吸着するが、寿命が短い

ゼオライト系：着臭剤は取れるが、COS（石油由来）が取れない

Ⅲ．研究開発成果について

（ほとんどSを除去）（COS を除去）入口出口

ＬＰガス

脱硫ガス

組み合わせで全ての硫黄分が取り除かれ､寿命が向上する。

特許：4件、発表：1件

加速試験条件の結果

LP LPLP LPガス評価ガス評価ガス評価ガス評価、、、、 GHSV=4,000hGHSV=4,000hGHSV=4,000hGHSV=4,000h-1---111 _{(((( 基準の１０倍}_{基準の１０倍}_{基準の１０倍}_{基準の１０倍)))) ，室温}_，室温_，室温_，室温

0.1

1

10

100

0

200

400

600

600 評価時間

評価時間

評価時間［

［

［h

h

h］

］

金属系脱硫剤

（全て吸着可能）

ｾﾞｵﾗｲﾄ系脱硫剤

＋金属系脱硫剤

出

口

ガ

ス

硫

黄

濃

度

出

口

ガ

ス

硫

黄

濃

度

出

口

ガ

ス

硫

黄

濃

度

出

口

ガ

ス

硫

黄

濃

度

［

［ppm

ppm

ppm］

］

Ag/

Ag/ｾﾞｵﾗｲﾄ

ｾﾞｵﾗｲﾄ

（（COS（（COSCOSCOSがとれない）がとれない）がとれない）がとれない）

目標寿命

Ag/ｾﾞｵﾗｲﾄ

脱硫剤

金属系

脱硫剤

Ag/ｾﾞｵﾗｲﾄ

脱硫剤

金属系

脱硫剤

(4,000h相当)

脱

硫

性

能

が

高

い

(10)

19/31

50 5050 50 60 6060 60 70 7070 70 80 8080 80 90 9090 90 100 100100 100 0 00 0 500500500500 1000100010001000 1500150015001500 2000200020002000 経過時間経過時間経過時間経過時間 ((((hr)hr)hr)hr) 出口組成出口組成出口組成出口組成ﾃﾞｰﾀ採取ﾃﾞｰﾀ採取ﾃﾞｰﾀ採取ﾃﾞｰﾀ採取

◆開発触媒（低Ｒｕ、高強度触媒）の長期寿命評価

◆開発触媒（低Ｒｕ、高強度触媒）の長期寿命評価(３倍加速

３倍加速

３倍加速)

0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 5 0 . 5 0 . 5 0 . 5 1 . 0 1 . 0 1 . 0 1 . 0 1 . 5 1 . 5 1 . 5 1 . 5 0 00 0 2 0 0 02 0 0 02 0 0 02 0 0 0 4 0 0 04 0 0 04 0 0 04 0 0 0 6 0 0 06 0 0 06 0 0 06 0 0 0 8 0 0 08 0 0 08 0 0 08 0 0 0 1 0 0 0 01 0 0 0 01 0 0 0 01 0 0 0 0 T i m e o n S t r e a m ( h r ) T i m e o n S t r e a m ( h r ) T i m e o n S t r e a m ( h r ) T i m e o n S t r e a m ( h r ) 相対活性（ @6 5 0 ℃ ) 相対活性（ @6 5 0 ℃ ) 相対活性（ @6 5 0 ℃ ) 相対活性（ @6 5 0 ℃ ) 1 0 0 % C o n v . 領域 1 0 0 % C o n v . 領域 1 0 0 % C o n v . 領域 1 0 0 % C o n v . 領域推定寿命推定寿命推定寿命推定寿命

GHSV=6000/600h

-1

(WET/DRY)

S/C=3

プロパン

転

化率

プロパン

転

化率

プロパン

転

化率

プロパン

転

化率

. . . .

（（（（

%%%%

））））

寿命推定（外挿）７０００×３＝２１０００時間

００００２０００２０００２０００２０００４０００４０００４０００４０００６０００６０００６０００６０００８０００８０００８０００８０００１００００１００００１００００１００００経過時間（ｈｒ）経過時間（ｈｒ）経過時間（ｈｒ）経過時間（ｈｒ）

運転を継続するとともに、反応後の触媒物性評価を行ない、

寿命推定の精度を高める

１．５１．５１．５１．５１．０１．０１．０１．００．５０．５０．５０．５０．００．００．００．０

相

対

活

性（

＠

６５０ ℃

）

相

対

活

性（

＠

６５０ ℃

）

相

対

活

性（

＠

６５０ ℃

）

相

対

活

性（

＠

６５０ ℃

）

４５００時間（換算）転化率１００％維持

反応速度反応速度反応速度反応速度ﾃﾞｰﾀ採取ﾃﾞｰﾀ採取ﾃﾞｰﾀ採取ﾃﾞｰﾀ採取 @ @ @ @SV=2000hSV=2000hSV=2000hSV=2000h---1-111_（_（（_{（ＤＲＹ）}_ＤＲＹ）_ＤＲＹ）_ＤＲＹ）

改質触媒の開発

Ⅲ．研究開発成果について

20/31

門真分室（水蒸気改質　起動・停止運転方式）

水素製造システム(改質器)の開発結果

LPガスの改質効率向上熱損失低減、熱回収構造 LPガス改質の課題抽出と高効率化への設計フィードバック狙い・改質ガス中のH2濃度が低い・起動時の改質ガスCO濃度が高い・S/Cを更に低減させる必要あり・更なる高効率向上が必要・改質ガスへの転化率はほぼ100% ・CO低減の為S/Cを3.5以上が必要・選択酸化部の温度制御を適切にすることがCO低減に有効である結果の総括と課題等 630℃ ／ 3.5 700℃ ／ 3.5 改質温度／ S/C 67% 60% 改質効率(LHV) 燃料処理装置構造一体型改質器別体型改質器改質器ＣＯ変成部選択酸化部熱交換器バーナー水 LPガス空気排気ガス改質ガス空気改質部燃焼器水原燃料燃焼空気原燃料改質ガス [反応部] 改質部 CO変成部選択酸化部蒸発部

Ⅲ．研究開発成果について

(11)

LPガスの燃料電池システムへの適応性評価結果

LPG専用脱硫方式未対応

−

脱硫燃料電池システムの容積見直しが必要となっている・発電効率を36%まで見込める。・総合的な燃料電池システムで運転評価が必要である。・更なる小型化が必要な状況にある。・運転時間、起動時間、負荷率、補機動力等の発電効率に及ぼす影響について、課題を示した。結果の総括及び課題等

1.0(280

L

₎

40

開発目標

36

32

28

1.1

2.6

サイズ比計算値計算値実測値一体型改質器別体型改質器

25

発電効率 (%)LHV 外観写真 LPガス燃料電池システム (別体型改質器搭載) 都市ガス燃料電池システム (参考2001年当社開発品)

22/31

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

500 1000

1500

2000

転

化

率

％

累積評価時間　（h）

２）横浜研究室（水蒸気改質　長時間連続方式）

・ルテニウム－アルミナベース

・担持金属量およびプロモーター量について最適化を実施

・最適化した改質触媒について耐久試験を実施

水蒸気改質触媒の開発結果

_{1,800時間の耐久性を確認}

Ⅲ．研究開発成果について

改質温度：700℃

S／C：3.0

(12)

23/31

項目仕様備考サイズ 900W×420D×970H 外形寸法、単位 mm 質量 206kg 乾燥重量一般事項周囲温度 0∼40℃ 定格出力 AC1kW 定格電圧 AC100V 電気出力最大電流 AC15A 温水出力出口温度 60℃ 排熱回収装置出力

評価用燃料電池システム概要

発電効率約23％(LHV)

改質効率

約65％

容積

約367L

Ⅲ．研究開発成果について

24/31

メンブランリアクター構造

３）守山研究室

特長

・ボンベの自圧を

　使っている。

・99％程度の濃度

　の水素が得られる。

Ⅲ．研究開発成果について

(13)

メンブランリアクター運転結果

・効率向上が鍵

特長

・高濃度の水素ガスが

　得られる。

・ CO除去が小型で動

　力が不要である。

26/31

導入ガス流量 LPガス:2.76 NL/min、H₂:0.1 NL/min、 H2O:23.6 NL/min、O2:3.63 NL/min

反応管径 20mmφ 触媒 AW02002 触媒充填量（高さ） 33.3 mL（106 mm）改質条件 S/C=2.85、　O2/C＝0.44、　SV=54,000h-1

触媒寿命試験実験条件

　触媒寿命試験経過状況

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 500 1000 1500 2000 積算運転時間 (h) C 3 H 8 転化率（％） 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 改質ガス収量 ( m 3 / h) C₃H₈ 転化率 H2 CO CO2 CH4 H2(H2+CO)

　触媒寿命試験経過状況

４）堺研究室（触媒燃焼併発型改質）

転化率（H2＋CO） H2 （H2＋CO） H2 CO₂ CO CH₄

改質効率＝72％

（計算値）

（水素利用率85％

での推算値）

Ⅲ．研究開発成果について

特長

・起動が速い

・触媒の少量化

・反応熱の効率

　的な利用

(14)

27/31

図2.4.17　短時間起動に関する予備検討結果図2.4.17　短時間起動に関する予備検討結果図2.4.17　短時間起動に関する予備検討結果図2.4.17　短時間起動に関する予備検討結果短時間起動に対する予備検討短時間起動に対する予備検討短時間起動に対する予備検討短時間起動に対する予備検討 0 00 0 100 100 100 100 200 200 200 200 300 300 300 300 400 400 400 400 500 500 500 500 600 600 600 600 700 700 700 700 800 800 800 800 900 900 900 900 1000 1000 1000 1000 0 00 0 10101010 20202020 30303030 40404040 50505050 60606060 70707070 80808080 90909090 100100100100 触媒層上部触媒層上部触媒層上部触媒層上部触媒層中部触媒層中部触媒層中部触媒層中部経過時間（分）経過時間（分）経過時間（分）経過時間（分）温度（ ℃ 温度（ ℃ 温度（ ℃ 温度（ ℃)))) 試験条件：触媒：試験条件：触媒：試験条件：触媒：

試験条件：触媒：5.0%5.0%Ni-3.0%Ce5.0%5.0%Ni-3.0%CeNi-3.0%CeNi-3.0%Ce2222OOOO3333-0.61%Pt-0.15%Rh -0.61%Pt-0.15%Rh-0.61%Pt-0.15%Rh-0.61%Pt-0.15%Rh 触媒量：触媒量：触媒量：33 触媒量：33 33 33 mLmLmLmL

S/C S/C S/C S/C：：：：2.852.852.85 2.85 O OOO2222/C/C/C/C：：：：0.430.43 0.430.43 SV:50,000 hSV:50,000 hSV:50,000 hSV:50,000 h-1-1-1-1 大気圧大気圧大気圧大気圧 330330330℃330℃℃℃ 触媒層下部触媒層下部触媒層下部触媒層下部改質器用炉改質器用炉改質器用炉改質器用炉出口ガス出口ガス出口ガス出口ガス入口ガス入口ガス入口ガス入口ガス N2ﾊﾟｰｼﾞ昇温開始 N2停止 LPG+純水導入 O2導入 N2ﾊﾟｰｼﾞ LPG+純水+O2停止 O2導入 N2ﾊﾟｰｼﾞ LPG+純水+O2停止 N2停止 LPG+純水導入

短時間起動による予備検討

起動時間 20秒

暖機後は20秒

で立ち上がる

Ⅲ．研究開発成果について

28/31

中間目標に対する達成度

Ⅲ．研究開発成果について

脱硫剤の開発

（共通技術開発）

改質触媒の開発

LPガス品質の影響に関する調査・検

討(共通技術開発)

袖ヶ浦

研究室

○ △

燃料電池本体との適応性研究

門真分室

○ 改質触媒の開発

横浜研究室

燃料電池本体との適応性研究

△

○ 堺研究室

触媒燃焼併発型改質システムの開発

○ 守山研究室

メンブランリアクターの開発

○

○ メンブランリアクター

触媒燃焼併発型改質

水蒸気改質（長期連続運転方式）

水蒸気改質（起動・停止運転方式）

○：達成　　△ ：概ね達成　　×：未達成の項目がある

自己評価

(15)

今後の予定

• 脱硫剤の開発（ボンベ切替時の対策等）

• 改質触媒の耐久性向上（運転条件（温度、Ｓ/Ｃな

ど）、坦体、添加剤など）

• 燃料処理装置の効率向上のための構造検討

30/31

外部発表

• 特許

– 炭化水素含有ガス用脱硫剤及び燃料電池用水素製造方法：特願

2002－297229

– 硫黄化合物除去用吸着剤及び燃料電池用水素の製造方法：特願

2002－321337

– 硫黄化合物除去用吸着剤及び燃料電池用水素の製造方法：特願

2002－259768

– 炭化水素含有ガス中の硫黄化合物除去方法：特願2002－376531

• 外部発表

– 「

灯油やLPGを用いた石油系燃料電池用水素製造技術の開発状

況」：石油学会関西支部第11回研究発表会、（2002.12.6）

– 基調講演「水素製造と燃料電池システムのための多元機能触媒上

での熱中和反応法による炭化水素類の超高速改質」：第225回米

国化学会、燃料化学部門シンポジウム、（2003．3．)

– 「LPガス固体高分子形燃料電池システムに関わる脱硫剤・水蒸気

改質触媒の開発」：第10回燃料電池シンポジウム、（2003.5.13）

ＬＰガス固体高分子形燃料電池システム開発事業

ＬＰガス固体高分子形燃料電池システム開発事業

ＬＰガス固体高分子形燃料電池システム開発事業

ＬＰガス固体高分子形燃料電池システム開発事業

新エネルギー・産業技術総合開発機構

水素エネルギー技術開発室

財団法人エルピーガス振興センター

平成15年5月26日（月）

第1回中間評価分科会

固体高分子形燃料電池／

水素エネルギー利用プログラム

資料4-3

1/31

2/31

天然

ガス

43%

ＬＰ

ガス

57%

・利用世帯数

・利用世帯数

・利用世帯数

・利用世帯数

・

・

・

・一般燃料としての需要

一般燃料としての需要

一般燃料としての需要

一般燃料としての需要

ＬＰガスエリアと天然ガスエリア

Ⅰ．事業の目的と位置づけ

3/31

ＬＰガスの特長

◇液化石油ガス（主成分は

プロパン

）

◇総世帯数の

約57％

、約2,700万世帯で利用

◇

ボンベ

で供給、広範なエリアに供給

◇配管などの

インフラが不要

（非常用電源、

可搬電源に対応可）

Ⅰ．事業の目的と位置づけ

4/31

固体高分子形燃料電池／

水素エネルギー利用プログラム

１． 目的

我が国のエネルギー供給の安定化・効率化、地球温暖化問題（

CO

）・

地域環境問題（NOx 、PM 等）の解決、新規産業・雇用の創出、水素エ

ネルギー社会の実現等に資するため、固体高分子形燃料電池につい

て、早期の実用化・普及を目指す。

２．目標

効率性、環境特性に優れる燃料電池は、CO

による地球温暖化問題、

都市部における自動車のNOx 、PM 問題等の解決に資する技術であ

り、燃料電池自動車については、

2010年約5 万台、2020 年約5 百万

台、

定置用燃料電池については、

2010 年約2.1 百万kW 、2020年約

10 百万kW の導入を目指す。

Ⅰ．事業の目的と位置づけ

固体高分子形燃料電池関連事業

ＬＰガス固体高分子形燃料

ＬＰガス固体高分子形燃料

ＬＰガス固体高分子形燃料

ＬＰガス固体高分子形燃料

電池システム開発事業

電池システム開発事業

電池システム開発事業

電池システム開発事業

ＰＥＦＣ

_約57％

_{、約2,700万世帯で利用}

１．目的

　　我が国のエネルギー供給の安定化・効率化、地球温暖化問題（

　　効率性、環境特性に優れる燃料電池は、CO

_気

_⑥貯湯槽

_オフガス

　①硫黄成分が種類が多く（石油由来、着臭剤）、　