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WO2001077268A1 - Combustible pour systeme de pile a combustible - Google Patents

Combustible pour systeme de pile a combustible Download PDF

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WO2001077268A1
WO2001077268A1 PCT/JP2001/003097 JP0103097W WO0177268A1 WO 2001077268 A1 WO2001077268 A1 WO 2001077268A1 JP 0103097 W JP0103097 W JP 0103097W WO 0177268 A1 WO0177268 A1 WO 0177268A1
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WO
WIPO (PCT)
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fuel
cell system
less
volume
fuel cell
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2001/003097
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kenichirou Saitou
Iwao Anzai
Osamu Sadakane
Michiro Matsubara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eneos Corp
Original Assignee
Nippon Mitsubishi Oil Corp
Nippon Oil Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Mitsubishi Oil Corp, Nippon Oil Corp filed Critical Nippon Mitsubishi Oil Corp
Priority to US10/240,748 priority Critical patent/US6884272B2/en
Priority to JP2001575122A priority patent/JP4598898B2/ja
Priority to AU46891/01A priority patent/AU4689101A/en
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel used for a fuel cell system.
  • hydrogen is advantageous in that it does not require a special reformer, but because it is a gas at room temperature, it has problems with storage and mounting on vehicles, etc. Special equipment is required. Also, there is a high risk of bow I fire, so care must be taken when handling.
  • methanol is advantageous in that it can be relatively easily reformed into hydrogen, but its power generation per overlapping area is small and it is toxic.
  • special equipment is required for storage and supply. As described above, no fuel has yet been developed to achieve the full potential of the fuel cell system.
  • the fuel for a fuel cell system it is often the power generation amount per weight, it generation amount of C 0 2 emissions per often, that overall fuel consumption of the fuel cell system is good, the evaporation gas (fuel vapor E Mission) Low power, reforming catalyst, water gas shift reaction catalyst, carbon monoxide removal catalyst, fuel cell stack, etc., low deterioration of fuel cell system, low initial capacity, long system startup time, short storage time, stable storage
  • the fuel cell system needs to maintain the fuel and the reformer at a predetermined temperature.
  • the amount of power generated by subtracting the amount of heat that preheats and absorbs heat generated by the reaction) is the amount of power generated by the entire fuel cell system.
  • Insufficient preheating can lead to high unreacted hydrocarbons (THC) in the exhaust gas, not only reducing power generation per weight but also causing air pollution.
  • THC unreacted hydrocarbons
  • an object of the present invention is to provide a fuel suitable for a fuel cell system satisfying the above-mentioned required properties in a well-balanced manner. Disclosure of the invention
  • the present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have found that a fuel containing a specific amount of an oxygen-containing compound is suitable for a fuel cell system. That is, the fuel for a fuel cell system according to the first invention is
  • Hydrocarbon oil contains 5% by volume or more based on the total fuel amount, and oxygen-containing compounds contain 0.5 to 20% by mass in terms of oxygen element based on the total fuel amount.
  • the content is 15% by volume or less, the content of hydrocarbon compounds having 5 carbon atoms is 5% by volume or more, and the content of hydrocarbon compounds having 6 carbon atoms is 10% by volume or more.
  • the total content of hydrocarbon compounds having 7 and 8 carbon atoms is 20% by volume or more, and the total content of hydrocarbon compounds having 10 or more carbon atoms is 20% by volume or less.
  • the fuel for a fuel cell system according to the second invention is
  • the fuel for a fuel cell system containing a specific amount of the oxygen-containing compound more preferably satisfies the following additional requirements.
  • Sulfur content is 50 mass ppm or less based on the total amount of fuel.
  • the saturated content is 30% by volume or more based on the total amount of hydrocarbon oil.
  • the proportion of paraffin in the saturated content is 60% by volume or more.
  • the proportion of branched paraffin in the paraffin content is 30% by volume or more.
  • the oxidation stability is 240 minutes or more.
  • the density force is 0.78 gZcm 3 or less.
  • FIG. 1 is a flowchart of a steam reforming fuel cell system used for evaluating fuel for a fuel cell system according to the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart of a partial oxidation fuel cell system used for evaluating fuel for a fuel cell system of the present invention.
  • the content of the hydrocarbon oil is required to be 5% by volume or more on the basis of the total amount of fuel because the amount of power generation per weight and the amount of power generation per CO 2 generation are large.
  • the oxygen-containing compound contained in a specific amount means alcohols having 2 to 4 carbon atoms, ethers having 2 to 8 carbon atoms, and the like. Specifically, for example, methanol, ethanol, dimethyl ether, methyl tertiary butyl ether (MTB),
  • TAM E tertiary amyl methyl ether
  • the content of these oxygenates in terms of elemental oxygen is calculated based on the total amount of fuel, because of the good fuel efficiency of the entire fuel cell system, the small amount of THC in the exhaust gas, and the short system startup time. 0. and at a necessary force is 5 mass% or more, further to consider the balance between power generation and C 0 2 generation amount per power generation amount per weight, requires 2 0 mass% or less, 3 Most preferably, it is not more than mass%.
  • the following is required for the content of the hydrocarbon compound having a specific carbon number.
  • the content of hydrocarbon compounds having 4 carbon atoms indicates the content of hydrocarbon compounds having 4 carbon atoms based on the total amount of hydrocarbon oil, and is referred to as evaporation gas (evaporation emission). From the viewpoint of good handling properties such as flash point, etc., it is necessary to have a force of 15% by volume or less, preferably 10% by volume or less. Being power is most preferred.
  • the content of hydrocarbon compounds having 5 carbon atoms indicates the content of hydrocarbon compounds having 5 carbon atoms based on the total amount of hydrocarbon oil. 0 2 Due to the large amount of power generation per generation and the good fuel efficiency of the fuel cell system as a whole, it is necessary to have a capacity of 5% by volume or more, and 10% by volume or more. It is more preferably at least 5% by volume, even more preferably at least 20% by volume, even more preferably at least 25% by volume, and at least 30% by volume. Most preferred.
  • the content of hydrocarbon compounds having 6 carbon atoms indicates the content of hydrocarbon compounds having 6 carbon atoms based on the total amount of hydrocarbon oil.
  • the fuel efficiency of the entire battery system>'It is necessary to be 10% by volume or more from the viewpoint of goodness, etc., preferably 15% by volume or more, more preferably 20% by volume or more, and 25% by volume % Or more, and most preferably 30% by volume or more.
  • the total content of the hydrocarbon compounds having 7 and 8 carbon atoms (V (C 7 + C 8 )) is defined as the hydrocarbon compound having 7 and 8 carbon atoms based on the total amount of the hydrocarbon oil.
  • the total content of, often power generation amount per weight, C0 that power generation amount per 2 generation amount is large, since the overall fuel consumption of the fuel cell system is good, or the like, force 2 is 0 vol% or more >'It is necessary, preferably at least 25% by volume, more preferably at least 35% by volume, most preferably at least 40% by volume.
  • the content of the hydrocarbon compound having 10 or more carbon atoms (V (C 0.0+)) is defined as the total content of the hydrocarbon compound having 10 or more carbon atoms based on the total amount of the hydrocarbon oil. are shown, that the power generation per C0 2 generation amount is large, it overall fuel consumption of the fuel cell system is good, etc. the deterioration of the reforming catalyst can last reduced initial resistance capability S for a long time, at 20 volume% or less It is necessary that the amount be less than 10% by volume, and most preferably 5% by volume or less.
  • a methyl silicon capillary column, helium or nitrogen as the carrier gas, and a hydrogen ionization detector (FID) as the detector with a power column length of 25 to 50 m and a carrier gas flow of 0.5 to; L, 5 ml Zmin, split ratio 1:50 to 1: 250, inlet temperature 150 to 250 ° C, initial column temperature—10 to 10 ° C, final column temperature 150 to 250 ° C, detector temperature 150 It is a value measured under the condition of ⁇ 250 ° C.
  • distillation properties are as follows.
  • the fuel has an initial distillation point (initial boiling point 0) of 24 ° C or more and 50 ° C or less, and 27 ° C or more Is preferable, and 30 ° C. or more is more preferable.
  • the 10% by volume distillation temperature (T 10 ) is 35 ° C or more and 70 ° C or less, and the force is preferably 40 ° C or more and more preferably 45 ° C or more.
  • 9 0 volume% distillation temperature (T 9.) Is less than or equal to 100 ° C over 180 ° C, preferably not more than 170 ° C.
  • the distillation end point is 130 ° C or more and 210 ° C or less, preferably 200 ° C or less.
  • 30 vol% distillation temperature of the fuel of the present invention (T 3.), 50 volume% distillation temperature (T 50), but not any restriction on a 70 vol% distillation temperature (T 7.), 30 volume% distillation temperature (T 30) is less force s preferably 50 ° C or higher 100 ° C, 50 volume% distillation temperature (T 50) is less force s preferably 60 ° C or higher 120 ° C, 70 vol% distillation
  • the temperature (T 70 ) is preferably from 80 ° C. to 150 ° C.
  • distillation initial boiling point (initial boiling point 0) described above, 10 volume% distillation temperature (T 1 ()), 30 volume% distillation temperature (T 3.), 50 volume% distillation temperature (T 5. ), 70 volume% distillation temperature ( ⁇ ), 90 volume% distillation temperature (T 9.), distillation end point is a distillation characteristics measured by JIS kappa 2254 "petroleum products first distillation test method".
  • the power is preferably 50 mass ppm or less, more preferably 30 mass 111 or less, even more preferably 10 mass ppm or less, based on the total amount of fuel. Even more preferably, it is 1 mass ppm or less, most preferably 0.1 mass ppm or less.
  • the sulfur content is 1 mass ppm or more
  • the sulfur content measured by JISK 2541 "Crude oil and petroleum products-sulfur content test method" is used.
  • ASTM D4045-96 ⁇ Standard Test It means the sulfur content measured by the “Method for Sulfur in Petroleum Products by Hydrogenolysis and Rateometric Colorimetry”.
  • the content of each of the saturated component, the olefin component, and the aromatic component is not limited, but the saturated component (V (S)) is 30% by volume or more and the olefin component ( V (0)) is preferably 35% by volume or less, and the aromatic component (V (Ar)) is preferably 50% by volume or less.
  • the saturated component (V (S)) is 30% by volume or more and the olefin component ( V (0)) is preferably 35% by volume or less
  • the aromatic component (V (Ar)) is preferably 50% by volume or less.
  • V (S) is often power generation amount per weight, C0 that power generation amount per 2 generation amount is large, good fuel economy force S of the entire fuel cell system, it THC in the exhaust gas is not small, the system It is preferably 30% by volume or more, more preferably 40% by volume or more, even more preferably 50% by volume or more, and more preferably 60% by volume or more, because the starting time of the product is short. Even more preferably, it is even more preferably 70% by volume or more, still more preferably 80% by volume or more, even more preferably 90% by volume or more, and 95% by volume. More than force s most preferred.
  • V (0) is often power generation amount per weight, it generation per C0 2 generation amount is large, the deterioration of the reforming catalyst can last small initial performance for a long time, the storage stability and be good Therefore, it is preferably 35% by volume or less, more preferably 25% by volume or less, still more preferably 20% by volume or less, and more preferably 15% by volume or less, based on the total amount of the hydrocarbon oil. It is even more preferred that the force be less than 10% by volume.
  • V (Ar) is often power generation amount per weight, C0 2 generation amount per power generation multi Ikoto, good fuel economy force S of the entire fuel cell system, it THC in the exhaust gas is small, the system Since the starting time of the catalyst is short and the deterioration of the reforming catalyst is small and the initial performance can be maintained for a long time, the force is preferably 50% by volume or less, more preferably 45% by volume or less, and more preferably 40% by volume or less. Is still more preferable, and it is even more preferable that the content is 35% by volume or less, and 30% by volume or less. It is even more preferable that the pressure is not more than 20% by volume, still more preferably not more than 20% by volume, still more preferably not more than 10% by volume, and not more than 5% by volume. preferable.
  • the preferable range of the sulfur content and the preferable range of the aromatic content be satisfied, because the deterioration of the reforming catalyst is small and the initial performance can be maintained for a long time.
  • V (S), V (0) and V (A r) are all values measured by the fluorescence indicator adsorption method of JIS K2 536 “Petroleum products-hydrocarbon type test method”.
  • the ratio of the paraffin content in the saturated component is preferably at least 60% by volume, more preferably at least 65% by volume, and even more preferably at least 70% by volume. More preferably, it is still more preferably 80% by volume or more, even more preferably 85% by volume or more, even more preferably 90% by volume or more, and more preferably 95% by volume or more. Some children are most preferred.
  • the above-mentioned saturated content and paraffin content are values determined by the above-described gas chromatography method.
  • the proportion of branched paraffins in the paraffinic fraction Iga is 30% by volume or more, and 50% by volume because of good fuel efficiency, low THC power in exhaust gas, and short system startup time. More preferably, it is more preferably 70% by volume or more.
  • the above-mentioned paraffin content and the amount of branched paraffin are values determined by the above-mentioned gas chromatography method.
  • the heat capacity of the fuel is not limited at all. Preferred capacity is 2.6 kJZg g ° C or less.
  • the latent heat of vaporization of the fuel is not limited at all, but the latent heat of vaporization is preferably 400 KJZkg or less because the fuel efficiency of the whole fuel cell system is good.
  • the reed vapor pressure (RVP) of the fuel there is no limitation on the reed vapor pressure (RVP) of the fuel.
  • the power is 1 OkPa or more, that the handling properties such as the flash point are good, (Evaporation), it is preferable to use a force of less than 1 OOkPa, since the amount of (evaporation) can be kept low.
  • the Reid vapor pressure (RVP) means the vapor pressure (Reid vapor pressure (RVP)) measured by JIS K 2258 “Crude oil and fuel oil vapor pressure test method (lead method)”.
  • the octane number (RON) of the fuel by the research method there is no limitation on the octane number (RON) of the fuel by the research method, but the power generation per weight is large, the fuel efficiency of the fuel cell system as a whole is good, and the THC in the exhaust gas is small. In view of the fact that the system startup time is short, the deterioration of the reforming catalyst is small, and the initial capacity can be maintained for a long time.
  • the research octane number (RON) means the research octane number measured by JIS K 2280 “Octane number and cetane number test method”.
  • the oxidation stability of the fuel is not limited, but is preferably 240 minutes or more from the viewpoint of storage stability.
  • the oxidation stability is the oxidation stability measured by JIS K 2287 "Gasoline oxidation stability test method (induction period method)".
  • the density of the fuel is not limited at all, but the amount of power generation per weight is large, the fuel efficiency of the entire fuel cell system is good, and the It HC is small, and the like that start time power system short, in view of the deterioration of the reforming catalyst can last reduced initial resistance capability long, 0. TS gZc m 3 or less favorable preferable.
  • the density means the density measured by JISK2249 “Density test method for crude oil and petroleum products and density / mass / volume conversion table”.
  • the method for producing the fuel of the present invention is produced by mixing one or more oxygen-containing compounds with a hydrocarbon oil.
  • hydrocarbon oils examples include light naphtha obtained by distilling crude oil at normal pressure, heavy naphtha obtained by distilling crude oil at normal pressure, desulfurized light naphtha obtained by desulfurizing light naphtha, and desulfurized heavy obtained by desulfurizing heavy naphtha.
  • Low-level olefins to hydrocarbons such as desulfurized full-range naphtha B obtained by desulfurizing a naphtha fraction obtained by distilling crude naphtha and crude oil, isoparaffin gasoline obtained by converting light naphtha to isoparaffin using an isomerizer, and isobutane.
  • the base material such as light fraction of “GTL (Gas to Liquids)” obtained by F-T (Fischer-Tropsch) synthesis after decomposing to carbon monoxide and hydrogen, desulfurized LPG obtained by desulfurizing LPG, etc. Manufactured using one or more species. Further, it can also be produced by mixing one or more of the above-mentioned base materials, and then desulfurizing the mixture by hydrogenation or adsorption.
  • GTL Gas to Liquids
  • the fuel for a fuel cell system of the present invention includes a colorant for identification, an antioxidant for improving oxidation stability, and a metal. Additives such as a deactivator, a corrosion inhibitor for corrosion prevention, a detergent for maintaining the cleanliness of the fuel line, and a lubricity improver for improving lubricity can also be added.
  • the colorant is preferably 1 Oppm or less, more preferably 5 ppm or less because the deterioration of the reforming catalyst is small and the initial ability s ′ can be maintained for a long time.
  • the antioxidant is preferably at most 300 ppm, more preferably at most 200 ppm, even more preferably at most 100 ppm, most preferably at most 10 ppm.
  • the metal deactivator is preferably 50 ppm or less, more preferably 30 ppm or less, even more preferably 10 ppm or less, and most preferably 5 ppm or less.
  • the corrosion inhibitor is preferably 50 ppm or less, more preferably 30 ppm or less, still more preferably 10 ppm or less, and 5 ppm or less.
  • the detergent is preferably 300 ppm or less, more preferably 200 pm or less, and most preferably 100 ppm or less.
  • the lubricity improver is preferably 300 ppm or less, more preferably 200 ppm or less, and even more preferably 100 ppm or less.
  • the fuel of the present invention is used as a fuel for a fuel cell system.
  • the fuel cell system according to the present invention includes a fuel reformer, a carbon monoxide purifier, a fuel cell, and the like.
  • the fuel of the present invention is suitably used for any fuel cell system.
  • the fuel reformer is for reforming the fuel to obtain hydrogen, which is the fuel of the fuel cell.
  • a reformer specifically, for example,
  • a steam reforming reformer that mixes heated and vaporized fuel with steam and reacts by heating in a catalyst such as copper, nickel, platinum, ruthenium, etc., to obtain a product containing hydrogen as a main component.
  • the heated fuel is mixed with steam and air, and the partial oxidation reforming of (2) is performed in the preceding stage of the catalyst layer such as copper, nickel, platinum, and ruthenium, and the partial oxidation is performed in the subsequent stage.
  • the steam reforming of (1) is performed by utilizing the heat generation of the gasification reaction to obtain a product mainly composed of hydrogen.
  • the carbon monoxide purifier removes carbon monoxide contained in the gas generated by the above reformer and becomes a catalyst poison of the fuel cell.
  • a selective oxidation reactor that converts carbon monoxide into carbon dioxide by mixing the reformed gas with compressed air and reacting it in a catalyst such as platinum or ruthenium is mentioned. used.
  • fuel cells include solid polymer fuel cells (PEFC), phosphoric acid fuel cells (PAFC), molten carbonate fuel cells (MCFC), and solid oxide fuel cells (SOFC) And the like.
  • PEFC solid polymer fuel cells
  • PAFC phosphoric acid fuel cells
  • MCFC molten carbonate fuel cells
  • SOFC solid oxide fuel cells
  • the fuel cell system as described above is used for electric vehicles, hybrid vehicles of conventional engines and electric vehicles, portable power sources, distributed power sources, home power sources, and cogeneration systems.
  • Example 1 The fuel cell system as described above is used for electric vehicles, hybrid vehicles of conventional engines and electric vehicles, portable power sources, distributed power sources, home power sources, and cogeneration systems.
  • Tables 1 and 2 show the properties of the base material used for each fuel of the examples and comparative examples.
  • Table 3 shows the properties of each fuel used for the examples and comparative examples.
  • the fuel and water were vaporized by electric heating, and led to a reformer filled with a noble metal catalyst and maintained at a specified temperature by an electric heater to generate hydrogen-rich reformed gas.
  • the temperature of the reformer was set to the lowest temperature at which the reforming was completely performed in the initial stage of the test (the lowest temperature at which the reformed gas did not contain THC power> ').
  • the reformed gas is led to a carbon monoxide treatment device (water gas shift reaction) together with water vapor to convert carbon monoxide in the reformed gas into carbon dioxide, and the generated gas is guided to a polymer electrolyte fuel cell to generate electricity.
  • a carbon monoxide treatment device water gas shift reaction
  • Fig. 1 shows a flowchart of the steam reforming type fuel cell system used for the evaluation.
  • the fuel was vaporized by electric heating, filled with a precious metal catalyst together with preheated air, and led to a reformer maintained at 110 ° C by an electric heater to generate a hydrogen-rich reformed gas.
  • the reformed gas is led to a carbon monoxide treatment device (water gas shift reaction) together with water vapor to convert carbon monoxide in the reformed gas into carbon dioxide, and the generated gas is guided to a polymer electrolyte fuel cell to generate electricity.
  • a carbon monoxide treatment device water gas shift reaction
  • Figure 2 shows a flowchart of the partial oxidation fuel cell system used for the evaluation.
  • Evaluation H 2 CO in the reformed gas generated from the reformer immediately after the start of the test, were measured for C 0 2, THC amount.
  • the evaluation test immediately after the start of H 2 in the reformed gas generated from the carbon monoxide processor, CO, C 0 2, THC amount measured immediately after the evaluation test start was performed on and start 1 0 0 hour after the fuel cell power generation, fuel consumption, and were measured for C 0 2 amount discharged from the fuel cell in.
  • the amount of heat (preheat amount) required to guide each fuel to a predetermined reformer temperature was calculated from the heat capacity and latent heat of vaporization.
  • a sample filling hose was attached to the filler port of a 20-litre gasoline carrying can, and the attachment part was completely sealed. Each liter was filled with 5 liters of fuel while the vent valve of the can was open. After filling, the air vent valve was closed and left for 30 minutes. After standing, an activated carbon adsorption device was attached to the tip of the air release valve, and the valve was opened. Immediately, 10 liters of each fuel were supplied from the filler port. Five minutes after refueling, leaving the air release valve open, the activated carbon was allowed to absorb steam, and then the weight increase of the activated carbon was measured. The test was performed at a constant temperature of 25 ° C.
  • Each fuel was filled in a pressure-resistant sealed container together with oxygen, heated to 100 ° C., allowed to stand for 24 hours while maintaining the temperature, and evaluated by the real gum test method specified in JIS K2261.
  • Table 4 shows the measured values and calculated values.
  • the fuel for a fuel cell system containing a specific amount of the oxygen-containing compound of the present invention can obtain electric energy with a small performance degradation rate at a low output, and can satisfy various performances for a fuel cell. is there.

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Description

燃料電池システム用燃料 技術分野
本発明は、 燃料電池システムに用いられる燃料に関する。
明
背景技術
近年、 将来の地球環境に対する危機感の書高まりから、 地球にやさしいエネルギ 一供給システムの開発が求められている。 特に、 地球温暖化防止のための C O 2 の低減、 T H C (排出ガス中の未反応の炭化水素） 、 N O x、 P M (排出ガス中 の粒子状物質：すす、 燃料 ·潤滑油の高沸点 ·高分子の未燃成分） 等有害物質の 低減を、 高度に達成すること力 s要求されている。 そのシステムの具体例としては 、 従来のオット一'ディーゼルシステムに代わる自動車動力システム、 あるいは 火力に代わる発電システムが挙げられる。
そこで、 理想に近いエネルギー効率を持ち、 基本的には H 2 0と C 0 2 しか排 出しない燃料電池が、 社会の要望に応えるにもつとも有望なシステムと期待され ている。 そして、 このようなシステムの達成のためには、 機器の技術開発だけで はなく、 それに最適な燃料の開発が必要不可欠である。
従来、 燃料電池システム用の燃料としては、 水素、 メタノール、 炭化水素系燃 料が考えられている。
燃料電池システム用の燃料として、 水素は、 特別の改質装置を必要としない点 で有利であるが、 常温で気体のため、 貯蔵性並びに車両等への搭載性に問題があ り、 供給に特別な設備が必要である。 また弓 I火の危険性も高く取り扱いに注意が 必要である。
一方、 メタノールは、 水素への改質が比較的容易である点で有利であるが、 重 蠹あたりの発電量が小さく、 有毒のため取り扱いにも注意が必要である。 また、 腐食性があるため、 貯蔵 ·供給に特殊な設備が必要である。 このように、 燃料電池システムの能力を充分に発揮させるための燃料は未だ開 発されていない。 特に、 燃料電池システム用燃料としては、 重量当りの発電量が 多いこと、 C 02 発生量当りの発電量が多いこと、 燃料電池システム全体として の燃費が良いこと、 蒸発ガス （エバポェミッション） 力 S少ないこと、 改質触媒、 水性ガスシフト反応触媒、 一酸化炭素除去触媒、 燃料電池スタック等、 燃料電池 システムの劣化力小さく初期性能力長時間持続できること、 システムの起動時間 が短いこと、 貯蔵安定性や弓 I火点など取り扱い性が良好なことなどが求められる なお、 燃料電池システムでは、 燃料および改質器を所定の温度に保つこと力必 要なため、 発電量からそれに必要な熱量 （予熱及び反応に伴う吸発熱のバランス させる熱量） を差し引いた発電量が、 燃料電池システム全体の発電量となる。 し たがって、 燃料を改質させるために必要な温度力低い方力予熱量が小さく有利に なり、 更にシステムの起動時間力短く有利になり、 また燃料の予熱に必要な重量 当りの熱量力^、さいことも必要である。 予熱が十分でない場合、 排出ガス中に未 反応の炭化水素 （T H C ) が多くなり、 重量当りの発電量を低下させるだけでな く、 大気汚染の原因となる可能性がある。 逆に言えば、 同一システムを同一温度 で稼働させた場合に、 排出ガス中の T H Cが少なく、 水素への変換率が高い方が 有利である。
本発明は、 このような状況を鑑み、 上記したような要求性状をバランス良く満 たした燃料電池システムに適した燃料を提供することを目的とする。 発明の開示
本発明者らは、 上記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、 含酸素化合物 を特定量含有する燃料が、 燃料電池システムに適していることを見出した。 すなわち、 第 1の本発明に係る燃料電池システム用燃料は、
( 1 ) 炭化水素油を燃料全量を基準として 5容量％以上、 含酸素化合物を酸素元 素換算で燃料全量を基準として 0 . 5〜2 0質量％含有し、 炭素数 4の炭化水素 化合物の含有量が 1 5容量％以下であり、 炭素数 5の炭化水素化合物の含有量が 5容量％以上であり、 炭素数 6の炭化水素化合物の含有量が 1 0容量％以上であ り、 炭素数 7と炭素数 8の炭化水素化合物の合計含有量が 20容量％以上であり 、 炭素数 10以上の炭化水素化合物の合計含有量が 20容量％以下である。 また、 第 2の本発明に係る燃料電池システム用燃料は、
(2) 炭化水素油を燃料全量を基準として 5容量％以上、 含酸素化合物を酸素元 素換算で燃料全量を基準として 0. 5〜20質量％含有し、 蒸留初留点が 24°C 以上 50°C以下、 10容量％留出温度が 35 C以上 70°C以下、 90容量％留出 温度が 100 °C以上 180 °C以下、 蒸留終点が 130 °C以上 210 °C以下の蒸留 性状である。
上記含酸素ィヒ合物を特定量含有する燃料電池システム用燃料は、 更に、 以下の ような付加的要件を満たすものがより好ましい。
( 3 ) 硫黄分含有量が燃料全量を基準として 50質量 p pm以下である。
(4) 飽和分が炭化水素油全量を基準として 30容量％以上である。
(5) ォレフィン分力炭化水素油全量を基準として 35容量％以下である。 ( 6 ) 芳香族分が炭化水素油全量を基準として 50容量％以下である。
(7) 飽和分中のパラフィン分の割合が 60容量％以上である。
(8) パラフィン分中の分岐型パラフィンの割合が 30容量％以上である。
(9) 液体で、 1気圧、 15°Cにおける熱容量力 >'、 2. 6kJ/kg°C以下であ る。
(10) 蒸発潜熱力 AOOKJ/kg以下である。
(1 1) リード蒸気圧が、 1 OkPa以上 1 OOkPa未満である。
(12) リサーチ法オクタン価が、 101. 0以下である。
(13) 酸化安定度が、 240分以上である。
(14) 密度力 0. 78gZcm3以下である。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の燃料電池システム用燃料の評価に用いた水蒸気改質型燃料 電池システムのフローチャートである。 第 2図は、 本発明の燃料電池システム用 燃料の評価に用いた部分酸化型燃料電池システムのフローチャートである。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の内容をさらに詳細に説明する。
本発明において、 炭化水素油の含有量は、 重量当りの発電量が多いこと、 C O 2 発生量当りの発電量が多いことから、 燃料全量基準で 5容量％以上であること 力必要である。
本発明において、 特定量含有する含酸素化合物とは、 炭素数 2〜4のアルコ一 ル類、 炭素数 2〜8のエーテル類等を意味する。 具体的には例えば、 メタノール 、 エタノール、 ジメチルエーテル、 メチルターシャリーブチルエーテル （MT B
E ) 、 ェチルターシャリーブチルエーテル、 ターシャリーアミルメチルエーテル ( T AM E ) 、 ターシャリーアミルェチルエーテル等が挙げられる。
これら含酸素化合物の含有量は、 燃料電池システム全体としての燃費が良いこ と、 排出ガス中の T H C量が少ないこと、 システムの起動時間が短いことなどか ら、 燃料全量基準で酸素元素換算で 0. 5質量％以上であること力必要であり、 さらに重量当りの発電量並びに C 02 発生量当りの発電量とのバランスを考慮す ると、 2 0質量％以下が必要であり、 3質量％以下が最も好ましい。
第 1の本発明において、 特定の炭素数の炭化水素ィヒ合物の含有量については次 のようなものが必要である。
炭素数 4の炭化水素化合物の含有量 （V ( C4 ) ) は、 炭化水素油全量を基準 とした炭素数 4の炭化水素ィヒ合物の含有量を示し、 蒸発ガス （エバポエミッショ ン） の量を低く押さえることができ、 引火点等の取扱性が良い点から、 1 5容量 %以下であること力必要であり、 1 0容量％以下であること力 s好ましく、 5容量 %以下であること力最も好ましい。
炭素数 5の炭化水素化合物の含有量 （V ( C 5 ) ) は、 炭化水素油全量を基準 とした炭素数 5の炭化水素化合物の含有量を示し、 重量当りの発電量が多いこと 、 C 0 2 発生量当りの発電量が多いこと、 燃料電池システム全体としての燃費が 良いこと等から、 5容量％以上であること力必要であり、 1 0容量％以上である こと力 s好ましく、 1 5容量％以上であることがより好ましく、 2 0容量％以上で あることがさらにより好ましく、 2 5容量％以上であることがさらにより一層好 ましく、 3 0容量％以上であること力 s最も好ましい。 炭素数 6の炭化水素化合物の含有量 （V (C6 ) ) は、 炭化水素油全量を基準 とした炭素数 6の炭化水素化合物の含有量を示し、 重量当りの発電量が多いこと 、 燃料電池システム全体としての燃費力 > '良いこと等から、 10容量％以上である ことが必要であり、 15容量％以上であること力好ましく、 20容量％以上であ ることがより好ましく、 25容量％以上であることがさらにより好ましく、 30 容量％以上であること力最も好ましい。
また、 本発明においては、 炭素数 7および 8の炭化水素化合物の合計含有量 （ V (C7 +C8 ) ) は、 炭化水素油全量を基準とした炭素数 7および 8の炭化水 素化合物の合計含有量を示し、 重量当りの発電量が多いこと、 C02 発生量当り の発電量が多いこと、 燃料電池システム全体としての燃費が良いこと等から、 2 0容量％以上であること力 > '必要であり、 25容量％以上であること力好ましく、 35容量％以上であることがより好ましく、 40容量％以上であることが最も好 ましい。
また、 本発明においては、 炭素数 10以上の炭化水素化合物の含有量 (V (C .0+ ) ) は、 炭化水素油全量を基準とした炭素数 10以上の炭化水素化合物の合 計含有量を示し、 C02 発生量当りの発電量が多いこと、 燃料電池システム全体 としての燃費が良いこと、 改質触媒の劣化が小さく初期性能力 S長時間持続できる ことなどから、 20容量％以下であることカ必要であり、 10容量％以下である ことが好ましく、 5容量％以下であることが最も好ましい。
なお、 上記した V (C4 ) 、 V (C5 ) 、 V (C6 ) 、 V (C7+C8 ) 、 V (
C ,o+ ) 、 は、 以下に示すガスクロマトグラフィー法により定量される値である
。 すなわち、 カラムにはメチルシリコンのキヤビラリ一カラム、 キャリアガスに はヘリウムまたは窒素を、 検出器には水素イオン化検出器 （F I D) を用い、 力 ラム長 25〜50m、 キャリアガス流量 0. 5〜； L, 5ミリリットル Zmi n、 分割比 1 ： 50〜： 1 ： 250、 注入口温度 150〜250°C、 初期カラム温度— 10〜10°C、 終期カラム温度 150〜250°C、 検出器温 150〜250°Cの 条件で測定した値である。
第 2の本発明において、 蒸留性状は次のようなものである。
燃料が、 蒸留初留点 （初留点 0) が 24 °C以上 50 °C以下であり、 27°C以上 が好ましく、 30°C以上がより好ましい。 10容量％留出温度 （T10) が 35°C 以上 70 °C以下であり、 40°C以上力 > '好ましく、 45 °C以上がより好ましい。 9 0容量％留出温度 （Τ9。） が 100°C以上 180°C以下であり、 170°C以下が 好ましい。 蒸留終点が 130 °C以上 210 °C以下であり、 200 °C以下が好まし い。
蒸留初留点 （初留点 0) 力 s低いと、 弓 I火性力 s '高くなり、 また蒸発ガス （THC ) が発生し易くなり、 取扱性に問題がある。 10容量％留出温度 （T10) につい ても同様であり、 上記規定値より低いと、 弓 I火性力高くなり、 また蒸発ガス （Τ HC) が発生し易くなり、 取扱性に問題がある。
一方、 90容量％留出温度 （Τ9。） 及び蒸留終点の上限値は、 重量当りの発電 量が多い、 C02 発生量当りの発電量が多い、 燃料電池システム全体としての燃 費が良い、 排出ガス中の THCが少ない、 システムの起動時間が短い、 改質触媒 の劣化が小さく初期性能力 s持続できるなどの点から規定される、
また、 本発明の燃料の 30容量％留出温度 （T3。） 、 50容量％留出温度 （Τ 50) 、 70容量％留出温度 （Τ7。） については何ら制限はないが、 30容量％留 出温度 （Τ30) は 50°C以上 100°C以下力 s好ましく、 50容量％留出温度 （T 50) は 60°C以上 120°C以下力 s好ましく、 70容量％留出温度 （T70) は 80 °C以上 150 °C以下が好ましい。
なお、 上記した蒸留初留点 （初留点 0) 、 10容量％留出温度 （T1()) 、 30 容量％留出温度 （Τ3。） 、 50容量％留出温度 （Τ5。） 、 70容量％留出温度 （ Ττο) 、 90容量％留出温度 （Τ9。） 、 蒸留終点は、 J I S Κ 2254 「石 油製品一蒸留試験方法」 によって測定される蒸留性状である。
また、 本発明の燃料の硫黄分含有量については何ら制限はないが、 改質触媒、 水性ガスシフト反応触媒、 一酸化炭素除去触媒、 燃料電池スタック等、 燃料電池 システムの劣化力 、さく初期性能力 s長時間持続できることなどから、 燃料全量基 準で、 50質量 ppm以下であること力 s好ましく、 30質量 111以下でぁるこ とがより好ましく、 10質量 ppm以下であることがさらにより好ましく、 1質 量 ppm以下であることがさらにより一層好ましく、 0. 1質量 ppm以下であ ることが最も好ましい。 ここで、 硫黄分とは、 1質量 ppm以上の場合、 J I S K 2541 「原油 及び石油製品 -硫黄分試験方法」 により測定される硫黄分を、 1質量 ppm未満 の場合、 ASTM D4045-96 Γ Standard Test Method for Sulfur in Petroleum Products by Hydrogenolysis and Rateometric Colorimetry」 によ り測定される硫黄分を意味している。
本発明において、 飽和分、 ォレフィン分および芳香族分の各含有量にはなんら 制限はないが、 炭化水素油全量を基準として、 飽和分 （V (S) ) は 30容量％ 以上、 ォレフィン分 （V (0) ) は 35容量％以下、 芳香族分 (V (Ar) ) は 50容量％以下であること力好ましい。 以下、 これらを個別に説明する。
V (S) は、 重量当りの発電量が多いこと、 C02 発生量当りの発電量が多い こと、 燃料電池システム全体としての燃費力 S良いこと、 排出ガス中の THCが少 ないこと、 システムの起動時間力短いことなどから、 30容量％以上であること 力好ましく、 40容量％以上であることがより好ましく、 50容量％以上である ことがさらにより好ましく、 60容量％以上であることがさらにより一層好まし く、 70容量％以上であることがさらにより一層好ましく、 80容量％以上であ ることがさらにより一層好ましく、 90容量％以上であることがさらにより一層 好ましく、 95容量％以上であること力 s最も好ましい。
V (0) は、 重量当りの発電量が多いこと、 C02 発生量当りの発電量が多い こと、 改質触媒の劣化が小さく初期性能が長時間持続できること、 貯蔵安定性が 良好なことなどから、 炭化水素油全量を基準として、 35容量％以下であること 力 s好ましく、 25容量％以下であることがより好ましく、 20容量％以下である ことがさらにより好ましく、 15容量％以下であることがさらにより一層好まし く、 10容量％以下であること力 s最も好ましい。
V (Ar) は、 重量当りの発電量が多いこと、 C02 発生量当りの発電量が多 いこと、 燃料電池システム全体としての燃費力 S良いこと、 排出ガス中の THCが 少ないこと、 システムの起動時間が短いこと、 改質触媒の劣化が小さく初期性能 が長時間持続できることなどから、 50容量％以下であること力 S好ましく、 45 容量％以下であることがより好ましく、 40容量％以下であることがさらにより 好ましく、 35容量％以下であることがさらにより一層好ましく、 30容量％以 下であることがさらにより一層好ましく、 2 0容量％以下であることがさらによ り一層好ましく、 1 0容量％以下であることがさらにより一層好ましく、 5容量 %以下であること力 s '最も好ましい。
そして、 上記硫黄分の好ましい範囲と上記芳香族分の好ましい範囲が二つなが らに満足することが、 改質触媒の劣化が小さく初期性能を長く維持できることカ ら、 最も好ましい。
上記の V ( S ) 、 V ( 0 ) および V (A r ) は、 全て J I S K 2 5 3 6 「 石油製品-炭化水素タイプ試験方法」 の蛍光指示薬吸着法により測定される値で ある。
また、 本発明において、 燃料の飽和分中のパラフィン分の割合については何ら 制限はないが、 Η 2 発生量が多く、 重量当りの発電量が多いこと、 C 02 発生量 当りの発電量が多いことなどから、 飽和分中のパラフィン分の割合が 6 0容量％ 以上であること力 S好ましく、 6 5容量％以上であることがより好ましく、 7 0容 量％以上であることがさらにより好ましく、 8 0容量％以上であることがさらに より一層好ましく、 8 5容量％以上であることがさらにより一層好ましく、 9 0 容量％以上であることがさらにより一層好ましく、 9 5容量％以上であるこどが 最も好ましい。
上記の飽和分およびパラフィン分は、 上記したガスクロマトグラフィー法によ り定量された値である。
また、 上記パラフィン分中の分岐型パラフィンの割合については何ら制限はな いが、 重量当りの発電量が多いこと、 C 02 発生量当りの発電量が多いこと、 燃 料電池システム全体としての燃費が良いこと、 排出ガス中の T H C力少ないこと 、 システムの起動時間力 s短いことなどから、 パラフィン分中の分岐型パラフィン の割合が 3 0容量％以上であることが好ましく、 5 0容量％以上であることがよ り好ましく、 7 0容量％以上であること力最も好ましい。
上記のパラフィン分および分岐型パラフィンの量は、 上記したガスクロマトグ ラフィ一法により定量された値である。
また、 本発明において、 燃料の熱容量については何ら制限はないが、 燃料電池 システム全体としての燃費力 s良いことから、 液体で、 1気圧、 1 5 °Cにおける熱 容量が、 2. 6 k JZk g°C以下力 s好ましい。
また、 本発明において、 燃料の蒸発潜熱については何ら制限はないが、 燃料電 池システム全体としての燃費力 s良いことから、 蒸発潜熱が、 400KJZkg以 下力 s好ましい。
これら熱容量及び蒸発潜熱は、 上言己したガスクロマトグラフィー法により定量 された各成分毎の含有量と、 「Technical Data Book-Petroleum RefiningJ の 「 Vol.1, Chap.1 General Data, Table 1C1J に記載されている各成分ごとの単位重 量当たりの数値を基に計算で求める。
また、 本発明において、 燃料のリード蒸気圧 （RVP) については何ら制限は ないが、 重量当りの発電量の点から、 1 OkPa以上力好ましく、 引火点等の取 扱性が良いこと、 蒸発ガス （エバポミッション） の量を低く抑えることができる ことから、 1 OOkPa未満力 s好ましい。 201^?&以上90 ？&未満がょり 好ましく、 4 OkP a以上 75 kP a未満がさらにより好ましく、 40 k P a以 上 60 kPa未満力 s最も好ましい。 ここで、 リード蒸気圧 （RVP) とは、 J I S K 2258 「原油及び燃料油蒸気圧試験方法 (リ一ド法） 」 により測定さ れる蒸気圧 （リード蒸気圧 （RVP) を意味する。
また、 本発明において、 燃料のリサーチ法オクタン価 （RON) についてはィ可 ら制限はないが、 重量当りの発電量が多く、 燃料電池システム全体としての燃費 力良いこと、 排出ガス中の THC力少ないこと、 システムの起動時間が短いこと などから、 改質触媒の劣化が小さく初期性能力長時間持続できるなどの点から、 101. 0以下が好ましい。 ここで、 リサーチ法オクタン価 （RON) とは、 J I S K 2280 「オクタン価及びセタン価試験方法」 により測定されるリサ ーチ法オクタン価を意味する。
また、 本発明において、 燃料の酸化安定度については何ら制限はないが、 貯蔵 安定性の点から、 240分以上力好ましい。 ここで、 酸化安定度は J I S K 2287 「ガソリン酸化安定度試験方法 （誘導期間法） 」 によって測定した酸化 安定度である。
また、 本発明において、 燃料の密度については何ら制限はないが、 重量当りの 発電量が多く、 燃料電池システム全体としての燃費が良いこと、 排出ガス中の Τ H Cが少ないこと、 システムの起動時間力短いことなどから、 改質触媒の劣化が 小さく初期性能力長時間持続できるなどの点から、 0 . T S gZc m3以下が好 ましい。 ここで、 密度とは、 J I S K 2 2 4 9 「原油及び石油製品の密度試 験方法並びに密度 ·質量 ·容量換算表」 により測定される密度を意味する。 本発明の燃料の製造方法については、 特に制限はない。 具体的には例えば、 含 酸素化合物を 1種または 2種以上と炭化水素油を混合して製造される。
炭化水素油としては、 例えば、 原油を常圧蒸留して得られる軽質ナフサ、 原油 を常圧蒸留して得られる重質ナフサ、 軽質ナフサを脱硫した脱硫軽質ナフサ、 重 質ナフサを脱硫した脱硫重質ナフサ、 原油を蒸留して得られるナフサ留分を脱硫 処理した脱硫フルレンジナフサ B、 軽質ナフサを異性化装置でイソパラフィンに 転化して得られる異性ィヒガソリン、 ィソブタン等の炭ィヒ水素に低級ォレフィンを 付加 （アルキル化） することによって得られるアルキレート、 アルキレ一卜を脱 硫処理した脱硫アルキレ一卜、 脱硫されたイソブタン等の炭化水素と脱硫された 低級才レフィンによる低硫黄アルキレート、 接触改質法で得られる改質ガソリン 、 改質ガソリンより芳香族分を抽出した残分であるラフイネ一卜、 改質ガソリン の軽質留分、 改質ガソリンの中重質留分、 改質ガソリンの重質留分、 接触分解法 、 水素化分解法等で得られる分解ガソリン、 分解ガソリンの軽質留分、 分解ガソ リンの重質留分、 分解ガソリンを脱硫処理した脱硫分解ガソリン、 分解ガソリン の軽質留分を脱硫処理した脱硫軽質分解ガソリン、 分解ガソリンの重質留分を脱 硫処理した脱硫重質分解ガソリン、 天然ガス等を一酸化炭素と水素に分解した後 に F— T (Fischer-Tropsch ) 合成で得られる 「G T L (Gas to Liquids) 」 の軽質留分、 L P Gを脱硫処理した脱硫 L P G、 等の基材を 1種または 2種以上 を用いて製造される。 また、 上記の基材を 1種または 2種以上を混合した後に、 水素化あるいは吸着等によって脱硫することによつても製造できる。
これらの中でも、 本発明の燃料の製造基材として好ましいものとしては、 軽質 ナフサ、 脱硫軽質ナフサ、 原油を蒸留して得られるナフサ留分を脱硫処理した脱 硫フルレンジナフサ B、 異性化ガソリン、 アルキレートを脱硫処理した脱硫アル キレート、 脱硫されたイソブタン等の炭化水素と脱硫された低級ォレフィンによ る低硫黄アルキレート、 分解ガソリンの軽質留分を脱硫処理した脱硫軽質分解ガ ソリン、 GTLの軽質留分、 LPGを脱硫処理した脱硫 LPG、 等が挙げられる 本発明の燃料電池システム用燃料には、 識別のために着色剤、 酸化安定度向上 のために酸化防止剤、 金属不活性化剤、 腐食防止のための腐食防止剤、 燃料ライ ンの清浄性維持のために清浄剤、 潤滑性向上のための潤滑性向上剤等の添加剤を 添加することもできる。
しカ し、 改質触媒の劣化が小さく初期性能力 s '長時間維持できることから、 着色 剤は 1 Oppm以下力好ましく、 5 ppm以下がより好ましい。 同様の理由によ り、 酸化防止剤は 300 ppm以下力好ましく、 200ppm以下がより好まし く、 1 O Oppm以下力更により好ましく、 10 ppm以下力 s'最も好ましい。 同 様の理由により金属不活性化剤は 50 p p m以下が好ましく、 30 p p m以下が より好ましく、 10 ppm以下力更により好ましく、 5 ppm以下が最も好まし い。 また、 同様に改質触媒の劣化が小さく初期性能を長時間維持できることから 、 腐食防止剤は 50 p p m以下が好ましく、 30 p p m以下がより好ましく、 1 0 ppm以下が更により好ましく、 5 ppm以下が最も好ましい。 同様の理由に より清浄剤は 300ppm以下力好ましく、 200pm以下がより好ましく、 1 00 p pm以下がもっとも好ましい。 同様の理由により潤滑性向上剤は 300 p pm以下力好ましく、 200ppm以下がより好ましく、 100pm以下がもつ とも好ましい。
本発明の燃料は、 燃料電池システム用燃料として用いられる。 本発明でいう燃 料電池システムには、 燃料の改質器、 一酸化炭素浄化装置、 燃料電池等が含まれ る力 本発明の燃料は如何なる燃料電池システムにも好適に用いられる。
燃料の改質器は、 燃料を改質して燃料電池の燃料である水素を得るためのもの である。 改質器としては、 具体的には、 例えば、
(1) 加熱気化した燃料と水蒸気を混合し、 銅、 ニッケル、 白金、 ルテニウム等 の触媒中で加熱反応させることにより、 水素を主成分とする生成物を得る水蒸気 改質型改質器、
(2) 加熱気化した燃料を空気と混合し、 銅、 ニッケル、 白金、 ルテニウム等の 触媒中または無触媒で反応させることにより、 水素を主成分とする生成物を得る 部分酸化型改質器、
(3) 加熱気ィヒした燃料を水蒸気及び空気と混合し、 銅、 ニッケル、 白金、 ルテ ニゥム等の触媒層前段にて、 （2) の部分酸化型改質を行ない、 後段にて部分酸 化反応の熱発生を利用して、 （1) の水蒸気型改質を行なうことにより、 水素を 主成分とする生成物を得る部分酸ィヒ ·水蒸気改質型改質器、
等が挙げられる。
一酸化炭素浄化装置とは、 上記の改質装置で生成されたガスに含まれ、 燃料電 池の触媒毒となる一酸化炭素の除去を行なうものであり、 具体的には、
(1 ) 改質ガスと加熱気化した水蒸気を混合し、 銅、 ニッケル、 白金、 ルテユウ ム等の触媒中で反応させることにより、 一酸化炭素と水蒸気より二酸化炭素と水 素を生成物として得る水性ガスシフ卜反応器、
(2) 改質ガスを圧縮空気と混合し、 白金、 ルテニウム等の触媒中で反応させる ことにより、 一酸化炭素を二酸化炭素に変換する選択酸化反応器等が挙げられ、 これらを単独または組み合わせて使用される。
燃料電池としては、 具体的には、 例えば、 固体高分子型燃料電池 （PEFC) 、 リン酸型燃料電池 （PAFC) 、 溶融炭酸塩型燃料電池 （MCFC) 、 固体酸 化物型燃料電池 （SOFC) 等が挙げられる。
また、 上記したような燃料電池システムは、 電気自動車、 従来エンジンと電気 のハイブリッド自動車、 可搬型電源、 分散型電源、 家庭用電源、 コージエネレー シヨンシステム等に用いられる。 実施例
実施例および比較例の各燃料に用いた基材の性状等を第 1表及び第 2表に示す また、 実施例および比較例に用いた各燃料の性状等を第 3表に示す。 第 1表
Figure imgf000015_0001
13
差替え用紙（規則 26) 第 1表 （続き）
Figure imgf000016_0001
14
差替え用紙（規則 26) 第 2表
Figure imgf000017_0001
15
差替え用紙 （規則 26) 第 2表 （続き）
Figure imgf000018_0001
16
え用紙 （規則 26) 第 3表
Figure imgf000019_0001
17
差替え用紙（規則 26) 第 3表 （続き）
Figure imgf000020_0001
18
差替え用紙（規則 26) これら各燃料について、 燃料電池システム評価試験、 蒸発ガス試験、 貯蔵安定 性試験を行なった。
燃料電池システム評価試験
( 1 ) 水蒸気改質型
燃料と水を電気加熱により気ィヒさせ、 貴金属系触媒を充填し電気ヒーターで所 定の温度に維持した改質器に導き、 水素分に富む改質ガスを発生させた。
改質器の温度は、 試験の初期段階において改質が完全に行なわれる最低の温度 (改質ガスに T H C力 > '含まれない最低温度） とした。
改質ガスを水蒸気と共に一酸化炭素処理装置 （水性ガスシフト反応） に導き、 改質ガス中の一酸化炭素を二酸化炭素に変換した後、 生成したガスを固体高分子 型燃料電池に導き発電を行なつた。
評価に用いた水蒸気改質型の燃料電池システムのフローチャートを第 1図に示 す。
( 2 ) 部分酸化型
燃料を電気加熱により気化させ、 予熱した空気と共に貴金属系触媒を充填し電 気ヒーターで 1 1 0 0 °Cに維持した改質器に導き、 水素分に富む改質ガスを発生 させた。
改質ガスを水蒸気と共に一酸化炭素処理装置 （水性ガスシフト反応） に導き、 改質ガス中の一酸化炭素を二酸化炭素に変換した後、 生成したガスを固体高分子 型燃料電池に導き発電を行なった。
評価に用いた部分酸化型の燃料電池システムのフローチャートを第 2図に示す
( 3 ) 評価方法
評価試験開始直後に改質器から発生する改質ガス中の H 2 、 C O、 C 02 、 T H C量について測定を行った。 同じく、 評価試験開始直後に一酸化炭素処理装置 から発生する改質ガス中の H 2 、 C O、 C 02 、 T H C量について測定を行った 評価試験開始直後および開始 1 0 0時間後の燃料電池における発電量、 燃料消 費量、 並びに燃料電池から排出される C 02量について測定を行なった。 各燃料を所定の改質器温度にまで導くために要する熱量 （予熱量） は、 熱容量 、 蒸発潜熱から計算した。
また、 これら測定値'計算値および燃料発熱量から、 改質触媒の性能劣化割合
(試験開始 1 0 0時間後の発電量/試験開始直後の発電量） 、 熱効率 （試験開始 直後の発電量 Z燃料発熱量） 、 予熱量割合 （予熱量/発電量） を計算した。 蒸発ガス試験
2 0リツトルのガソリン携行缶の給油口に試料充填用ホースを装着し、 装着部 を完全にシールした。 缶の空気抜きバルブは開けたまま、 各燃料を 5リットル充 填した。 充填後に空気抜きバルブを閉め、 3 0分間放置した。 放置後、 空気抜き バルブの先に活性炭吸着装置を取付けてバルブを開けた。 直ちに給油口から各燃 料を 1 0リ トル給油した。 給油後 5分間、 空気抜きバルブを開けたまま放置し 活性炭に蒸気を吸収させ、 その後に活性炭の重量増を測定した。 なお、 試験は 2 5 °Cの一定温度下で行なつた。
貯蔵安定度試験
各燃料を耐圧密閉容器に酸素と共に充填し、 1 0 0 °Cに加熱、 温度を保ったま ま 2 4時間放置した後、 J I S K 2 2 6 1に定める実在ガム試験法にて評価を 行なった。
各測定値 ·計算値を第 4表に示す。
第 4表
Figure imgf000023_0001
1 )改質ガス中に THCが含まれない最低温度
2)電気エネルギー/燃料発熱量
3)燃料を所定の改質器温度に導くために必要な熱量
4)予熱量 電気エネルギー
21
差替え用紙（規則 26) 第 4表 （続き）
Figure imgf000024_0001
1 )改質ガス中に THCが含まれない最低温度
2)電気エネルギーノ燃料発熱量
3)燃料を所定の改質器温度に導くために必要な熱量
4)予熱量ノ電気エネルギー
22
差替え用紙（規則 26) 産業上の利用の可能性
上記の通り、 本発明の含酸素化合物を特定量含有する燃料電池システム用燃料 は、 性能劣化割合の少ない電気エネルギーを髙出力で得ることができる他、 燃料 電池用として各種性能を満足する燃料である。

Claims

請 求 の 範 囲
I . 炭化水素油を燃料全量を基準として 5容量％以上、 含酸素化合物を酸素元 素換算で燃料全量を基準として 0. 5〜20質量％含有し、 炭素数 4の炭化水素 化合物の含有量が 15容量％以下であり、 炭素数 5の炭化水素化合物の含有量が 5容量％以上であり、 炭素数 6の炭化水素化合物の含有量が 10容量％以上であ り、 炭素数 7と炭素数 8の炭化水素化合物の合計含有量が 20容量％以上であり 、 炭素数 10以上の炭化水素化合物の合計含有量が 20容量％以下である燃料電 池システム用燃料。
2. 硫黄分含有量が燃料全量を基準として 50質量 p pm以下である請求の範 囲第 1項に記載の燃料電池システム用燃料。
3. 飽和分が炭化水素油全量を基準として 30容量％以上である請求の範囲第 1項または第 2項に記載の燃料電池システム用燃料。
4. ォレフィン分力炭化水素油全量を基準として 35容量％以下である請求の 範囲第 1項〜第 3項の何れ力に記載の燃料電池システム用燃料。
5. 芳香族分が炭化水素油全量を基準として 50容量％以下である請求の範囲 第 1項〜第 4項の何れかに記載の燃料電池システム用燃料。
6. 飽和分中のパラフィン分の割合が 60容量％以上である請求の範囲第 1項 〜第 5項の何れかに記載の燃料電池システム用燃料。
7. パラフィン分中の分岐型パラフィンの割合が 30容量％以上である請求の 範囲第 1項〜第 6項の何れかに記載の燃料電池システム用燃料。
8. 液体で、 1気圧、 15 °Cにおける熱容量力 2. 6k JZk g°C以下であ る請求の範囲第 1項〜第 7項の何れかに記載の燃料電池システム用燃料。
9. 蒸発潜熱が、 400KJ /kg以下でぁる請求の範囲第l項〜第8項の何 れかに記載の燃料電池システム用燃料。
10. リード蒸気圧が、' 10 k P a以上 1 OOkP a未満である請求の範囲第 1項〜第 9項の何れかに記載の燃料電池システム用燃料。
I I. リサーチ法オクタン価が、 101. 0以下である請求の範囲第 1項〜第 10項の何れかに記載の燃料電池システム用燃料。
12. 酸化安定度が、 240分以上である請求の範囲第 1項〜第 1 1項の何れ かに記載の燃料電池システム用燃料。
13. 密度が、 0. 78 gZcm3以下である請求の範囲第 1項〜第 12項の 何れかに記載の燃料電池システム用燃料。
14. 炭化水素油を燃料全量を基準として 5容量％以上、 含酸素化合物を酸素 元素換算で燃料全量を基準として 0. 5〜20質量％含有し、 蒸留初留点が 24 °C以上 50°C以下、 10容量％留出温度が 35°C以上 70°C以下、 90容量％留 出温度が 100 °C以上 180 °C以下、 蒸留終点が 130 °C以上 210 °C以下の蒸 留性状である燃料電池システム用燃料。
15. 硫黄分含有量が燃料全量を基準として 50質量 p pm以下である請求の 範囲第 14項に記載の燃料電池システム用燃料。
16. 飽和分が炭化水素油全量を基準として 30容量％以上である請求の範囲 第 14項または第 15項に記載の燃料電池システム用燃料。
17. ォレフィン分が炭化水素油全量を基準として 35容量％以下である請求 の範囲第 14項〜第 16項の何れかに記載の燃料電池システム用燃料。
18. 芳香族分が炭化水素油全量を基準として 50容量％以下である請求の範 囲第 14項〜第 17項の何れかに記載の燃料電池システム用燃料。
19. 飽和分中のパラフィン分の割合が 60容量％以上である請求の範囲第 1 4項〜第 18項の何れかに記載の燃料電池システム用燃料。
20. パラフィン分中の分岐型パラフィンの割合が 30容量％以上である請求 の範囲第 14項〜第 19項の何れかに記載の燃料電池システム用燃料。
21. 液体で、 1気圧、 15 °Cにおける熱容量が、 2. SkJZkgOC以下で ある請求の範囲第 14項〜第 20項の何れかに記載の燃料電池システム用燃料。
22. 蒸発潜熱が、 400KJZkg以下である請求の範囲第 14項〜第 21 項の何れかに記載の燃料電池システム用燃料。
23. リード蒸気圧が、 1 OkPa以上 1 OOkPa未満である請求の範囲第 14項〜第 22項の何れかに記載の燃料電池システム用燃料。
24. リサーチ法オクタン価が、 101. 0以下である請求の範囲第 14項〜 第 23項の何れかに記載の燃料電池システム用燃料。
25. 酸化安定度が、 240分以上である請求の範囲第 14項〜第 24項の何 れかに記載の燃料電池システム用燃料。
26. 密度が、 0. 78 gZcm3以下である請求の範囲第 14項〜第 25項 の何れかに記載の燃料電池システム用燃料。
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