JPH01167960A - メタノール燃料電池発電システム - Google Patents
メタノール燃料電池発電システムInfo
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- JPH01167960A JPH01167960A JP62332661A JP33266187A JPH01167960A JP H01167960 A JPH01167960 A JP H01167960A JP 62332661 A JP62332661 A JP 62332661A JP 33266187 A JP33266187 A JP 33266187A JP H01167960 A JPH01167960 A JP H01167960A
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- Japan
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- heat
- heat medium
- methanol
- heating furnace
- cooling water
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は改質器給熱用熱Ｊニジ、熱負荷に応じｔ熱回
収を行い給熱でさる燃料電池発電システムに関するもの
でめる。
収を行い給熱でさる燃料電池発電システムに関するもの
でめる。
従来この種のシステムとして１例えば、中国電力、技研
情時報ｐ１０３〜ｐ １０４ （１９８３年Ｎ０．６３
）に示されるようなものがるり、その概要を第２図に示
す。
情時報ｐ１０３〜ｐ １０４ （１９８３年Ｎ０．６３
）に示されるようなものがるり、その概要を第２図に示
す。
図において、Ｃ１）は熱媒を加熱する加熱炉、（２）は
バーナ、（６）は改質器、（ト）は熱媒循環ポンプ、１
：ａ］は熱媒タンク、■はメタノール水′ｆｃ蒸発させ
る蒸発器、ＣＩ２はメタノールと水蒸気の混合ガスを改
質反応温度まで加熱する原燃料蒸発器、のは改質ガス冷
却器でめる０ 次に動作について説明する。メタノールと水は■熱炉１
１）で加熱さル、熱媒循環ポンプ（至）により供給され
る熱媒との熱交換により蒸発器＋２１１で加熱されて混
合ガスとなり、改質ガス冷却器ので高温の改質ガスと熱
交換されて昇温され、さりに、原燃料加熱器■で所定温
度まで熱媒により昇温されて改質器ｔ６）に導入される
０ 改質器では、銅−亜鉛系の改質触媒層を通って反応し、
改質ガスとなシ、改質ガス冷却器ので所定温度まで降温
されて燃料電池に儀給避れる。
バーナ、（６）は改質器、（ト）は熱媒循環ポンプ、１
：ａ］は熱媒タンク、■はメタノール水′ｆｃ蒸発させ
る蒸発器、ＣＩ２はメタノールと水蒸気の混合ガスを改
質反応温度まで加熱する原燃料蒸発器、のは改質ガス冷
却器でめる０ 次に動作について説明する。メタノールと水は■熱炉１
１）で加熱さル、熱媒循環ポンプ（至）により供給され
る熱媒との熱交換により蒸発器＋２１１で加熱されて混
合ガスとなり、改質ガス冷却器ので高温の改質ガスと熱
交換されて昇温され、さりに、原燃料加熱器■で所定温
度まで熱媒により昇温されて改質器ｔ６）に導入される
０ 改質器では、銅−亜鉛系の改質触媒層を通って反応し、
改質ガスとなシ、改質ガス冷却器ので所定温度まで降温
されて燃料電池に儀給避れる。
従来の燃料電池発１！７ステムは以上のような改質装置
金柑いているので、システムに必要な熱を熱媒によシ供
給するのかで、熱媒系から熱回収を計り外部の熱負荷に
応じて給熱を行いうるシステムではなかった。したがっ
て、従来の電力負荷に応じて発生する熱量のうち余剰の
排熱を利用するのみで、積極的に熱負荷に対応して安定
した熱供給は行うことができなかつ几。
金柑いているので、システムに必要な熱を熱媒によシ供
給するのかで、熱媒系から熱回収を計り外部の熱負荷に
応じて給熱を行いうるシステムではなかった。したがっ
て、従来の電力負荷に応じて発生する熱量のうち余剰の
排熱を利用するのみで、積極的に熱負荷に対応して安定
した熱供給は行うことができなかつ几。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去する定
めになさ扛たもので、電力負荷の如何によらず熱負荷に
応じた熱量を熱謀Ｌ９回収し、外部給熱全可能とするメ
タノール燃料電池システムを提供することを目的として
いる。
めになさ扛たもので、電力負荷の如何によらず熱負荷に
応じた熱量を熱謀Ｌ９回収し、外部給熱全可能とするメ
タノール燃料電池システムを提供することを目的として
いる。
この発明に係るメタノール燃料電池発電システムは、加
熱炉出口に設置した熱媒温度検出器の信号をうけて、加
熱炉投入のメタノール流量調節弁を制御する燃焼制御器
と、改質器出口に設置した熱媒冷却器に２いて、熱利用
設備からの熱負荷信号をうけて熱媒と熱交換させスチー
ムとして熱回収するｔＩｔ池冷却水の流量調節弁を制御
する熱負荷設定器と、加熱炉もどりの熱媒温度を検知し
て熱媒循環ポンプによる熱媒循環流量を制御する熱媒循
環量制御器を備えてなる。
熱炉出口に設置した熱媒温度検出器の信号をうけて、加
熱炉投入のメタノール流量調節弁を制御する燃焼制御器
と、改質器出口に設置した熱媒冷却器に２いて、熱利用
設備からの熱負荷信号をうけて熱媒と熱交換させスチー
ムとして熱回収するｔＩｔ池冷却水の流量調節弁を制御
する熱負荷設定器と、加熱炉もどりの熱媒温度を検知し
て熱媒循環ポンプによる熱媒循環流量を制御する熱媒循
環量制御器を備えてなる。
この発明におけるメタノール燃料″ｔａ発電システムは
、加熱炉出口の熱１ｓ温度を検知して、この温度が改質
器の反応温度（触媒の動作温度）を最適に維持するｆｃ
のに必要な温度となるように加熱炉におけるメタノール
燃焼音を制御し、改質器出口の熱媒ラインに設ｆｊｔさ
れた熱５冷却器に熱利用設備からの熱負荷要求信号に応
じてｔ池冷却水の投入量を制御し、スチームとして熱媒
より熱回収することにより外部への給熱を行う。この際
、加熱炉もどりの熱媒温度が低下しないように熱媒循環
ポンプによる熱媒循環量を増大制御することにより、改
質器の最適温ｌｔ条件を離係しながら熱媒冷却器におけ
る冷却水との熱交換による熱媒温度の低下を防止して冷
却水への熱回収率を高水準に維持し、熱利用設備へ熱要
求に応じて安定した熱供給ができる。
、加熱炉出口の熱１ｓ温度を検知して、この温度が改質
器の反応温度（触媒の動作温度）を最適に維持するｆｃ
のに必要な温度となるように加熱炉におけるメタノール
燃焼音を制御し、改質器出口の熱媒ラインに設ｆｊｔさ
れた熱５冷却器に熱利用設備からの熱負荷要求信号に応
じてｔ池冷却水の投入量を制御し、スチームとして熱媒
より熱回収することにより外部への給熱を行う。この際
、加熱炉もどりの熱媒温度が低下しないように熱媒循環
ポンプによる熱媒循環量を増大制御することにより、改
質器の最適温ｌｔ条件を離係しながら熱媒冷却器におけ
る冷却水との熱交換による熱媒温度の低下を防止して冷
却水への熱回収率を高水準に維持し、熱利用設備へ熱要
求に応じて安定した熱供給ができる。
〔実施例］
以ド、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、Ｃ１）は熱媒加熱用の加熱炉、（２１はメ
タノールと燃料電池オフガスの燃焼が可能なバーナ、（
３）は加熱炉出口の熱ｇＩ！度横出器（４）からの信号
をうけて、メタノール流ｔＳ節弁（５）を動作させ、加
熱炉出口の熱媒温度が所定値となるように加熱炉Ｉｌｌ
における燃焼熱量を制御する燃焼制御器％（６）は改質
器、（７）は改質器（６）出口の熱媒ラインに設けＬ：
）７′した熱媒冷却器でケトル型の熱交換器である。（
８）は熱負荷設定器で、熱利用設備（９）からの熱負荷
指令をうけて、水蒸気分離器０１から電池冷却水循環ボ
／プＣ１，） ＶＣより送出される゛ｔａ冷却水の一部
を熱媒冷却器（１）に導入する冷却水流１ｔＲ１４節升
Ｏ躇を動作させ、冷却水を水蒸気として水蒸気分離器に
熱回収させる。（至）は加熱炉もどり熱謀温度慣知器α
４の信号をうけて、熱５循環ポンプ（ト）の流量を制御
する熱媒循環量制御器、αＧは燃料１に池。
図において、Ｃ１）は熱媒加熱用の加熱炉、（２１はメ
タノールと燃料電池オフガスの燃焼が可能なバーナ、（
３）は加熱炉出口の熱ｇＩ！度横出器（４）からの信号
をうけて、メタノール流ｔＳ節弁（５）を動作させ、加
熱炉出口の熱媒温度が所定値となるように加熱炉Ｉｌｌ
における燃焼熱量を制御する燃焼制御器％（６）は改質
器、（７）は改質器（６）出口の熱媒ラインに設けＬ：
）７′した熱媒冷却器でケトル型の熱交換器である。（
８）は熱負荷設定器で、熱利用設備（９）からの熱負荷
指令をうけて、水蒸気分離器０１から電池冷却水循環ボ
／プＣ１，） ＶＣより送出される゛ｔａ冷却水の一部
を熱媒冷却器（１）に導入する冷却水流１ｔＲ１４節升
Ｏ躇を動作させ、冷却水を水蒸気として水蒸気分離器に
熱回収させる。（至）は加熱炉もどり熱謀温度慣知器α
４の信号をうけて、熱５循環ポンプ（ト）の流量を制御
する熱媒循環量制御器、αＧは燃料１に池。
０は燃料′ｉｔ池オフカスライン、口は空気流量調節弁
、 Ｑ９はバーナｉ２）に供給されるメタノールの４化
を行う霧化用空気流量調節弁、■は熱媒夕／りである。
、 Ｑ９はバーナｉ２）に供給されるメタノールの４化
を行う霧化用空気流量調節弁、■は熱媒夕／りである。
次に動作について説明する。加熱炉（１）において、熱
媒ハ、燃料電池オフガスとメタノールをバーナ（２）で
燃焼させて加熱される。この際、オフガスは全量燃焼さ
せるが、メタノールは、加熱炉出口熱媒温度検出器＋４
）の信号をうけてメタノール流量調節弁（５１の＠闇を
制御する燃焼制御器（３）によりバーナ燃焼量が制御ざ
扛、熱媒は改質器（６）の加熱に必要な所定温度°よで
昇温される。この熱媒は改質反応（吸熱反応］の熱を供
給した後熱謀冷却器（ン）に導入される。熱媒利用設備
（９）において熱量が不足した場合には、熱負荷指令信
号が熱負荷設定器（８）に与えられ、該設定器（８）に
より開度側ａをれる冷却水流を調節弁（６）を介して電
池冷却水循環ポンプαυにより供給される１を池冷却水
の一部が熱Ｊ冷却器（７）に導入される。該冷却水は、
熱媒と熱交換して水蒸気となって水蒸気分離器αｑに人
り、さらに熱利用設備（９）に送られて必要熱量を供給
する。
媒ハ、燃料電池オフガスとメタノールをバーナ（２）で
燃焼させて加熱される。この際、オフガスは全量燃焼さ
せるが、メタノールは、加熱炉出口熱媒温度検出器＋４
）の信号をうけてメタノール流量調節弁（５１の＠闇を
制御する燃焼制御器（３）によりバーナ燃焼量が制御ざ
扛、熱媒は改質器（６）の加熱に必要な所定温度°よで
昇温される。この熱媒は改質反応（吸熱反応］の熱を供
給した後熱謀冷却器（ン）に導入される。熱媒利用設備
（９）において熱量が不足した場合には、熱負荷指令信
号が熱負荷設定器（８）に与えられ、該設定器（８）に
より開度側ａをれる冷却水流を調節弁（６）を介して電
池冷却水循環ポンプαυにより供給される１を池冷却水
の一部が熱Ｊ冷却器（７）に導入される。該冷却水は、
熱媒と熱交換して水蒸気となって水蒸気分離器αｑに人
り、さらに熱利用設備（９）に送られて必要熱量を供給
する。
熱負荷指令信号が大きい場合には、ｓｇ冷却器（１）に
おける熱媒からの回収熱量が大きくなるが。
おける熱媒からの回収熱量が大きくなるが。
熱媒流量が一定であれば、熱媒の濃度低Ｆが大きくなり
、熱回収効率が低下し、必要熱量を回収できない場合が
ある。てこで、熱媒冷却器＋７）出口（加熱炉もどり）
の熱媒ラインに設けた熱媒温度検出器α４により検知し
た熱ｇ温度が所定値（加熱炉出口熱媒温度よシ５〜１０
℃低い温度）より低下しないように、熱媒循環量制御器
ｕ１に↓シ熱謀循環ポンプ（至）の流量全増大ざぜ、熱
謀温（を所定値に維持させることによジ、熱護冷却器（
ン）および加熱炉（１）における伝熱効率を向上させ、
熱負荷指令に応じたすみやかな熱供給を可能としている
。
、熱回収効率が低下し、必要熱量を回収できない場合が
ある。てこで、熱媒冷却器＋７）出口（加熱炉もどり）
の熱媒ラインに設けた熱媒温度検出器α４により検知し
た熱ｇ温度が所定値（加熱炉出口熱媒温度よシ５〜１０
℃低い温度）より低下しないように、熱媒循環量制御器
ｕ１に↓シ熱謀循環ポンプ（至）の流量全増大ざぜ、熱
謀温（を所定値に維持させることによジ、熱護冷却器（
ン）および加熱炉（１）における伝熱効率を向上させ、
熱負荷指令に応じたすみやかな熱供給を可能としている
。
なお、上記実施例では、熱ば冷却器（７）からの熱回収
に、電池冷却水を用い、水蒸気として水蒸気分離器αｅ
へ回収する場合を示したが、熱利用設備又は他の冷却水
ラインから冷却水を供給し、温水又は水蒸気として直接
熱利用設備に熱回収し友り。
に、電池冷却水を用い、水蒸気として水蒸気分離器αｅ
へ回収する場合を示したが、熱利用設備又は他の冷却水
ラインから冷却水を供給し、温水又は水蒸気として直接
熱利用設備に熱回収し友り。
冷却水以外の媒体により熱回収してもよいことは言うま
でもない。
でもない。
以上のように、この発明によれば、加熱炉における熱媒
加熱用メタノールの燃焼量を制御して改質器の加熱に最
適な熱媒温度として供給した後。
加熱用メタノールの燃焼量を制御して改質器の加熱に最
適な熱媒温度として供給した後。
改質器から送出される熱媒と、外部の熱利用設備の熱負
荷に応じて供給される冷却水とを熱１冷却器で熱交換さ
せ、冷却水を水蒸気として熱利用設備に給熱する。さら
に、熱媒冷却器出口（加熱炉入口）の熱媒温度が加熱炉
出口の値より低い値となるように熱媒循環流量を制御す
るようにしたので、熱媒冷却器における熱回収効率およ
び改質器における伝熱性能を高水準に維持することがで
き。
荷に応じて供給される冷却水とを熱１冷却器で熱交換さ
せ、冷却水を水蒸気として熱利用設備に給熱する。さら
に、熱媒冷却器出口（加熱炉入口）の熱媒温度が加熱炉
出口の値より低い値となるように熱媒循環流量を制御す
るようにしたので、熱媒冷却器における熱回収効率およ
び改質器における伝熱性能を高水準に維持することがで
き。
電力負荷の如何によらず改質器および熱利用設備の熱負
荷要求に対してすみやかに対応することができる。
荷要求に対してすみやかに対応することができる。
第１図はこの発明の一実施例金示す燃料電池発電システ
ムを示す系統図、第２図は従来のメタノール燃料改質装
置を示す系統図である。 図において、【１）は加熱炉、（２）はバーナ、（４）
は熱媒温度検出器、（６）は改質器、（７）は熱媒冷却
器、（至）は熱媒循環量制御器、α少は熱ｔＩＪ＆温度
検出器、（至）は熱襄循環ボングである。 なお１図中同一行号は同一、又は相当部分を示すＯ
ムを示す系統図、第２図は従来のメタノール燃料改質装
置を示す系統図である。 図において、【１）は加熱炉、（２）はバーナ、（４）
は熱媒温度検出器、（６）は改質器、（７）は熱媒冷却
器、（至）は熱媒循環量制御器、α少は熱ｔＩＪ＆温度
検出器、（至）は熱襄循環ボングである。 なお１図中同一行号は同一、又は相当部分を示すＯ
Claims (1)
- 燃料電池のオフガスとメタノールを燃焼させうるバーナ
を備えた加熱炉と、熱媒循環ポンプと、熱媒タンクとを
備え、熱媒による間接加熱方式によりメタノール改質器
を動作させる燃料電池発電システムにおいて、上記加熱
炉出口の熱媒温度を検知してメタノール燃焼量を制御す
る手段と、上記改質器出口の熱媒ラインに設置された熱
媒冷却器により熱媒から熱回収し外部へ給熱する手段と
、上記加熱炉入口の熱媒温度を検知して熱媒循環量を制
御する手段を備え、外部の熱負荷に応じた熱供給を行う
ことを特徴とする燃料電池発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62332661A JPH0687424B2 (ja) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | メタノール燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62332661A JPH0687424B2 (ja) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | メタノール燃料電池発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01167960A true JPH01167960A (ja) | 1989-07-03 |
| JPH0687424B2 JPH0687424B2 (ja) | 1994-11-02 |
Family
ID=18257455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62332661A Expired - Lifetime JPH0687424B2 (ja) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | メタノール燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0687424B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1013474C2 (nl) * | 1999-05-27 | 2000-12-01 | Plug Power Inc | Systeem voor het genereren van elektrische energie en warmte. |
| CN109473698A (zh) * | 2019-01-08 | 2019-03-15 | 中氢新能技术有限公司 | 一种甲醇重整燃料电池热利用方法 |
-
1987
- 1987-12-24 JP JP62332661A patent/JPH0687424B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1013474C2 (nl) * | 1999-05-27 | 2000-12-01 | Plug Power Inc | Systeem voor het genereren van elektrische energie en warmte. |
| WO2000074164A1 (en) * | 1999-05-27 | 2000-12-07 | Plug Power Inc. | Fuel cell system for generating electric energy and heat |
| US6887607B1 (en) | 1999-05-27 | 2005-05-03 | Plug Power Inc. | Fuel cell system for generating electric energy and heat |
| CN109473698A (zh) * | 2019-01-08 | 2019-03-15 | 中氢新能技术有限公司 | 一种甲醇重整燃料电池热利用方法 |
| CN109473698B (zh) * | 2019-01-08 | 2023-05-30 | 中氢新能技术有限公司 | 一种甲醇重整燃料电池热利用方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0687424B2 (ja) | 1994-11-02 |
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