JPH01186565A - 燃料電池発電装置 - Google Patents
燃料電池発電装置Info
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- JPH01186565A JPH01186565A JP63004773A JP477388A JPH01186565A JP H01186565 A JPH01186565 A JP H01186565A JP 63004773 A JP63004773 A JP 63004773A JP 477388 A JP477388 A JP 477388A JP H01186565 A JPH01186565 A JP H01186565A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H01M8/06—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
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
- H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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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]
本発明は燃料の有する化学エネルギーを直接電気エネル
ギーに変換させるエネルギ一部門で用いる燃料電池の発
電装置に関するものである。
ギーに変換させるエネルギ一部門で用いる燃料電池の発
電装置に関するものである。
[従来の技術]
現在までに提案されている燃料電池のうち、たとえば、
溶融炭酸塩型燃料電池は、電解質として溶融炭酸塩を多
孔質物質にしみ込ませてなる電解質板(タイル)を、カ
ソード<r!i素極)とアノード(燃料極)で両面から
挟み、カソード側に酸化ガスを供給すると共にアノード
側に燃料ガスを供給することによりカソードとアノード
との間で発生する電位差により発電が行われるようにし
たものを1セルとし、各セルをセパレータを介して多層
に積層した構成の゛ものとしである。
溶融炭酸塩型燃料電池は、電解質として溶融炭酸塩を多
孔質物質にしみ込ませてなる電解質板(タイル)を、カ
ソード<r!i素極)とアノード(燃料極)で両面から
挟み、カソード側に酸化ガスを供給すると共にアノード
側に燃料ガスを供給することによりカソードとアノード
との間で発生する電位差により発電が行われるようにし
たものを1セルとし、各セルをセパレータを介して多層
に積層した構成の゛ものとしである。
上記溶融炭酸塩型燃料電池による発電装置では、これま
でに、燃料ガスとして天然ガスを用いる場合、都市ガス
を用いる場合、石炭を用いる場合等が提案されており、
天然ガスを燃料とする場合は天然が・スを改質し、都市
ガスを燃料とする場合は都市ガスを改質し、又、石炭を
燃料とする場合は石炭をガス化して精製している。
でに、燃料ガスとして天然ガスを用いる場合、都市ガス
を用いる場合、石炭を用いる場合等が提案されており、
天然ガスを燃料とする場合は天然が・スを改質し、都市
ガスを燃料とする場合は都市ガスを改質し、又、石炭を
燃料とする場合は石炭をガス化して精製している。
溶融炭酸塩型燃料電池の燃料として都市ガスの如き硫黄
分の入った常温のガス体を利用する燃料電池の発電シス
テムとしては、第3図に示す構成のものが知られている
。すなわち、燃料電池1のアノード3に供給するための
都市ガス丁Gをライン4により改質器5に導入され、こ
こで改質されてアノード3にライン6により供給される
ようにし、上記改質器5の入口側のライン4の途中には
、ガス中の硫黄分を除去するための脱硫器7が組み込ま
れていると共に、天然ガス予熱器(熱交換器)8と9が
上記脱硫器7の上流側と下流側に配置され、上記アノー
ド3から排出されたガスは、上記天然ガス予熱器9.8
の順に通過する間に改質器5に入る都市ガスTGと熱交
換を行った後に改質器5の燃焼室内に導入されるように
しである。又、燃料電池のカソード2に酸化ガスを供給
するため、空気Aを圧縮機10で圧縮した後、空気予熱
器11、タービン12、空気予熱器13を経てライン1
4によりカソード2に供給すると共に、一部を分岐ライ
ン15により改質器5の燃焼室内に供給するようにし、
上記カソード2から排出されたガスは、分岐されて一方
は空気予熱器13、過熱器16、蒸発器17を通して排
出されるようにしてあり、水H20は蒸発器17で蒸気
になり過熱器16で過熱されて前記ライン4に供給し、
該ライン4のガスとともに改質器5に入るようにし、改
質器5の燃焼室出口から排出された炭酸ガスを含むガス
は、ライン14を流れるガスとともにカソード2に供給
されるようにしておる。18は圧縮機である。
分の入った常温のガス体を利用する燃料電池の発電シス
テムとしては、第3図に示す構成のものが知られている
。すなわち、燃料電池1のアノード3に供給するための
都市ガス丁Gをライン4により改質器5に導入され、こ
こで改質されてアノード3にライン6により供給される
ようにし、上記改質器5の入口側のライン4の途中には
、ガス中の硫黄分を除去するための脱硫器7が組み込ま
れていると共に、天然ガス予熱器(熱交換器)8と9が
上記脱硫器7の上流側と下流側に配置され、上記アノー
ド3から排出されたガスは、上記天然ガス予熱器9.8
の順に通過する間に改質器5に入る都市ガスTGと熱交
換を行った後に改質器5の燃焼室内に導入されるように
しである。又、燃料電池のカソード2に酸化ガスを供給
するため、空気Aを圧縮機10で圧縮した後、空気予熱
器11、タービン12、空気予熱器13を経てライン1
4によりカソード2に供給すると共に、一部を分岐ライ
ン15により改質器5の燃焼室内に供給するようにし、
上記カソード2から排出されたガスは、分岐されて一方
は空気予熱器13、過熱器16、蒸発器17を通して排
出されるようにしてあり、水H20は蒸発器17で蒸気
になり過熱器16で過熱されて前記ライン4に供給し、
該ライン4のガスとともに改質器5に入るようにし、改
質器5の燃焼室出口から排出された炭酸ガスを含むガス
は、ライン14を流れるガスとともにカソード2に供給
されるようにしておる。18は圧縮機である。
[発明が解決しようとする問題点]
ところが、上記した従来の燃料電池発電装置では、燃料
電池1の冷却用としてカソード2側に多くの空気を流す
ことにより冷却を行わせるようにしているため、改質器
5を出てカソード2に供給されるCO2を含むガスが、
冷却ガスとして導入される多量の空気と混ぜられてカソ
ード2に供給されることになり、これによりカソード2
へのCO2の濃度が低くなって高い発電効率が得られな
い問題があった。
電池1の冷却用としてカソード2側に多くの空気を流す
ことにより冷却を行わせるようにしているため、改質器
5を出てカソード2に供給されるCO2を含むガスが、
冷却ガスとして導入される多量の空気と混ぜられてカソ
ード2に供給されることになり、これによりカソード2
へのCO2の濃度が低くなって高い発電効率が得られな
い問題があった。
そこで、本発明は、改質器から出てカソードに供給され
る炭酸ガスを含むガスに混ぜる空気の量を減少させて改
質器からの炭酸ガスの濃度低下を防止できるようにしよ
うとするものである。
る炭酸ガスを含むガスに混ぜる空気の量を減少させて改
質器からの炭酸ガスの濃度低下を防止できるようにしよ
うとするものである。
[問題点を解決するための手段]
本発明は、上記目的を達成するために、改質器で改質さ
れたガスを燃料電池の7ノードに供給し、該アノードか
ら排出されたガスを上記改質器の燃焼室に導入するよう
にし、又、上記改質器の燃焼室を出たガスに空気を混ぜ
て燃料電池のカソードに供給するようにしてある燃料電
池発電装置において、燃料電池のカソードを冷却させる
ための冷却部を設けた構成とする。
れたガスを燃料電池の7ノードに供給し、該アノードか
ら排出されたガスを上記改質器の燃焼室に導入するよう
にし、又、上記改質器の燃焼室を出たガスに空気を混ぜ
て燃料電池のカソードに供給するようにしてある燃料電
池発電装置において、燃料電池のカソードを冷却させる
ための冷却部を設けた構成とする。
[作 用]
燃料電池のカソード内の熱を、別途備えた冷却部にてと
ることができるため、カソードへ供給する酸化ガスとし
ての空気量を減少させることができる。これにより改質
器からカソードへ供給される炭酸ガスの濃度低下を防止
することができる。
ることができるため、カソードへ供給する酸化ガスとし
ての空気量を減少させることができる。これにより改質
器からカソードへ供給される炭酸ガスの濃度低下を防止
することができる。
[実 施 例]
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例を示すもので、燃料電池1の
1セルとして、カソード2及びアノード3のほかに、カ
ソード2内の熱をとるための冷却部として内部に触媒を
入れて燃料ガスとしての都市ガス丁Gを改質させ′るよ
うにした冷却部19を設け、都市ガス丁Gが、脱硫器7
で脱硫処理された後に熱交換器20を経て上記冷却部1
9に導かれるようにライン21を設けると共に、該冷却
部19で予め改質された後に都市ガス1Gが改質器5の
改質部5aに導入され、ここで改質されたガスが上記熱
交換器20を経て燃料電池1のアノード3ヘライン22
により供給されるようにし、且つ上記アノード3から排
出されたガスは、改質器5の燃焼室部5bへ導入される
ようにする。
1セルとして、カソード2及びアノード3のほかに、カ
ソード2内の熱をとるための冷却部として内部に触媒を
入れて燃料ガスとしての都市ガス丁Gを改質させ′るよ
うにした冷却部19を設け、都市ガス丁Gが、脱硫器7
で脱硫処理された後に熱交換器20を経て上記冷却部1
9に導かれるようにライン21を設けると共に、該冷却
部19で予め改質された後に都市ガス1Gが改質器5の
改質部5aに導入され、ここで改質されたガスが上記熱
交換器20を経て燃料電池1のアノード3ヘライン22
により供給されるようにし、且つ上記アノード3から排
出されたガスは、改質器5の燃焼室部5bへ導入される
ようにする。
又、燃料電池1のカソード2に酸化ガスを供給するため
に、空気Aを圧縮機10で圧縮した後、2つのラインに
分け、1つのライン14に導いた空気Aをカソード2に
供給するようにすると共に、他方のライン15に分岐さ
せた空気Aを熱交換器23を通した後、改質器5の燃焼
室部5bに導入させるようにし、上記カソード2への空
気供給ライン14の途中にエジェクタ24を設けて、上
記改質器5の燃焼室部5bから排出された炭酸ガスを含
むガスが、上記エジェクタ24を通過する空気に引かれ
てカソード2へ供給されるようにし、更に、上記カソー
ド2から排出されたガスが熱交換器23を経て蒸発器2
5へ導くようにし、軟水装置26を通して蒸発器25へ
導かれる水H20を蒸発させ、蒸気は一部を前記ライン
21へ合流させ、残りを給湯用とし、又、蒸発器25を
出たガスは煙突へと導くようにする。
に、空気Aを圧縮機10で圧縮した後、2つのラインに
分け、1つのライン14に導いた空気Aをカソード2に
供給するようにすると共に、他方のライン15に分岐さ
せた空気Aを熱交換器23を通した後、改質器5の燃焼
室部5bに導入させるようにし、上記カソード2への空
気供給ライン14の途中にエジェクタ24を設けて、上
記改質器5の燃焼室部5bから排出された炭酸ガスを含
むガスが、上記エジェクタ24を通過する空気に引かれ
てカソード2へ供給されるようにし、更に、上記カソー
ド2から排出されたガスが熱交換器23を経て蒸発器2
5へ導くようにし、軟水装置26を通して蒸発器25へ
導かれる水H20を蒸発させ、蒸気は一部を前記ライン
21へ合流させ、残りを給湯用とし、又、蒸発器25を
出たガスは煙突へと導くようにする。
第3図に示す従来の燃料電池発電装置では、都市ガスT
Gは脱硫処理俊、直接改質器5に導入して改質し、一方
、カソード2へは多量の空気を酸化ガスとして供給して
燃料電池の冷却作用をさせるようにしているが、本発明
では、この点を改め、都市ガスTGは、脱硫処理した後
、燃料電池1の冷却部19に導いて燃料電池の冷却を行
わせるようにするので、カソード2への供給空気量を従
来方式に比して減少させることができる。すなわち、都
市ガスTGは、脱硫器7で脱硫処理された後、熱交換器
20を通り、先ず燃料電池1の冷却部19に導入される
。該冷却部19には触媒が入れてあって都市ガスTGは
ここで改質されるようにしてあり、この改質時の吸熱反
応により燃料電池1のカソード2の熱が奪われ、冷却作
用が行われる。上記冷却部19を出たガスは、次に改質
器5の改質部5aに導入され°て改質された後、熱交換
器20を通って燃料電池1の7ノード3に供給され、ア
ノード3から排出されたガスは改質器5の燃焼室部5b
へ導かれる。
Gは脱硫処理俊、直接改質器5に導入して改質し、一方
、カソード2へは多量の空気を酸化ガスとして供給して
燃料電池の冷却作用をさせるようにしているが、本発明
では、この点を改め、都市ガスTGは、脱硫処理した後
、燃料電池1の冷却部19に導いて燃料電池の冷却を行
わせるようにするので、カソード2への供給空気量を従
来方式に比して減少させることができる。すなわち、都
市ガスTGは、脱硫器7で脱硫処理された後、熱交換器
20を通り、先ず燃料電池1の冷却部19に導入される
。該冷却部19には触媒が入れてあって都市ガスTGは
ここで改質されるようにしてあり、この改質時の吸熱反
応により燃料電池1のカソード2の熱が奪われ、冷却作
用が行われる。上記冷却部19を出たガスは、次に改質
器5の改質部5aに導入され°て改質された後、熱交換
器20を通って燃料電池1の7ノード3に供給され、ア
ノード3から排出されたガスは改質器5の燃焼室部5b
へ導かれる。
一方、空気Aは、圧縮機10で圧縮された後、2つに分
岐されて、一方はライン14によりエジェクタ24を通
り燃料電池1のカソード2へ供給され、このとき、改質
器5の燃焼室部5bから排出された炭酸ガスを含むガス
は、エジェクタ24で空気流に吸引されてカソード2に
供給される。
岐されて、一方はライン14によりエジェクタ24を通
り燃料電池1のカソード2へ供給され、このとき、改質
器5の燃焼室部5bから排出された炭酸ガスを含むガス
は、エジェクタ24で空気流に吸引されてカソード2に
供給される。
この際、改質器5からのガスがエジェクタ24で吸引さ
れてカソード2へ供給されるので、駆動源を使用しない
で炭酸ガスを含むガスをカソード2へ供給できてコンパ
クト化を図ることができると共に、アノード3とカソー
ド2の圧力差もエジェクタ24の作用によりなくすこと
ができる。カソード2から排出されたガスは、分岐され
たライン15を通る空気と熱交換器23で熱交換した後
、蒸発器25へと導かれ、導入された水を蒸発させて、
蒸気の一部を都市ガスTGに混ぜてスチームリフォーミ
ングさせるようにする。
れてカソード2へ供給されるので、駆動源を使用しない
で炭酸ガスを含むガスをカソード2へ供給できてコンパ
クト化を図ることができると共に、アノード3とカソー
ド2の圧力差もエジェクタ24の作用によりなくすこと
ができる。カソード2から排出されたガスは、分岐され
たライン15を通る空気と熱交換器23で熱交換した後
、蒸発器25へと導かれ、導入された水を蒸発させて、
蒸気の一部を都市ガスTGに混ぜてスチームリフォーミ
ングさせるようにする。
本発明においては、燃料電池1の冷却部19でカソード
2の冷却を行わせるので、カソード2側に流す空気流に
よりカソード2の冷却を行わせる必要がなくなって、カ
ソード2へ供給する空気量を大幅に減少させることがで
き、これに伴ない改質器5からカソード2へ供給される
炭酸ガスの濃度を低下させることがなくなる。
2の冷却を行わせるので、カソード2側に流す空気流に
よりカソード2の冷却を行わせる必要がなくなって、カ
ソード2へ供給する空気量を大幅に減少させることがで
き、これに伴ない改質器5からカソード2へ供給される
炭酸ガスの濃度を低下させることがなくなる。
次に、本発明の燃料電池発電装置において、改質器5を
プレート式にすると共に、熱交換器20もプレート式と
して燃料電池スタックとともに第1図のように1つの圧
力容器27内に収めて積層し、更にガスを流ずラインを
内部マニホールド型に形成させることにより接続配管を
ほとんどなくすることができ、全体をコンパクトにでき
る利点がある。
プレート式にすると共に、熱交換器20もプレート式と
して燃料電池スタックとともに第1図のように1つの圧
力容器27内に収めて積層し、更にガスを流ずラインを
内部マニホールド型に形成させることにより接続配管を
ほとんどなくすることができ、全体をコンパクトにでき
る利点がある。
なお、本発明は、上記実施例にのみ限定されるものでは
なく、たとえば、冷却部19は内部に触媒を入れて都市
ガスをリフォーミングさせるようにし、このときの吸熱
反応でカソード2の熱を奪い冷却させるようにした場合
を示°したが、第2図に一例を示す如く、燃料電池1の
カソード2に隣接して設けた冷却部19に空気を流すた
めの空気供給ライン28を独立して設け、冷却用として
多量の空気を冷却部19内に流してカソード2を冷却す
るようにし、これに伴ないカソード2への空気供給量を
減少させるようにしてもよい。この場合は、都市ガスT
Gは脱硫後改質器5へ導入することになる。
なく、たとえば、冷却部19は内部に触媒を入れて都市
ガスをリフォーミングさせるようにし、このときの吸熱
反応でカソード2の熱を奪い冷却させるようにした場合
を示°したが、第2図に一例を示す如く、燃料電池1の
カソード2に隣接して設けた冷却部19に空気を流すた
めの空気供給ライン28を独立して設け、冷却用として
多量の空気を冷却部19内に流してカソード2を冷却す
るようにし、これに伴ないカソード2への空気供給量を
減少させるようにしてもよい。この場合は、都市ガスT
Gは脱硫後改質器5へ導入することになる。
[発明の効果]
以上述べた如く、本発明の燃料電池発電装置によれば、
燃料電池のカソードを冷却するための冷却部を設け、該
冷却部にガスを流しカソードを冷却するようにしてある
ので、従来、冷却用としてカソード側へ多くの空気を流
していることによりカソードへの炭酸ガスの濃度が低下
していたことを改め、カソード側への空気供給是を大幅
に減少できて空気との混合による炭酸ガス濃度の低下を
防止することができ、高い発電効率が得られる、という
優れた効果を奏し得る。
燃料電池のカソードを冷却するための冷却部を設け、該
冷却部にガスを流しカソードを冷却するようにしてある
ので、従来、冷却用としてカソード側へ多くの空気を流
していることによりカソードへの炭酸ガスの濃度が低下
していたことを改め、カソード側への空気供給是を大幅
に減少できて空気との混合による炭酸ガス濃度の低下を
防止することができ、高い発電効率が得られる、という
優れた効果を奏し得る。
第1図は本発明の燃料電池発電装置の一実施例を示す系
統図、第2図は本発明の他の例を示す系統図、第3図は
従来の燃料電池発電装置の系統図である。 1・・・燃料電池、2・・・カソード、3・・・アノー
ド、5・・・改質器、19・・・冷却部、24・・・エ
ジェクタ、TG・・・都市ガス、A・・・空気。 第1図
統図、第2図は本発明の他の例を示す系統図、第3図は
従来の燃料電池発電装置の系統図である。 1・・・燃料電池、2・・・カソード、3・・・アノー
ド、5・・・改質器、19・・・冷却部、24・・・エ
ジェクタ、TG・・・都市ガス、A・・・空気。 第1図
Claims (1)
- 1)改質器で改質されたガスを燃料電池のアノードに供
給し、該アノードから排出されたガスを上記改質器の燃
焼室に導入するようにし、又、上記改質器の燃焼室を出
たガスに空気を混ぜて燃料電池のカソードに供給するよ
うにしてある燃料電池発電装置において、燃料電池のカ
ソードに隣接して冷却部を設け、該冷却部によりカソー
ドを冷却させるように冷却部にガスを導くようにしてな
ることを特徴とする燃料電池発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63004773A JP2508781B2 (ja) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | 燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63004773A JP2508781B2 (ja) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | 燃料電池発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01186565A true JPH01186565A (ja) | 1989-07-26 |
| JP2508781B2 JP2508781B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=11593160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63004773A Expired - Lifetime JP2508781B2 (ja) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | 燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2508781B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110867599A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-03-06 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种采用高温净化的高效整体煤气化燃料电池发电系统及方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57158963A (en) * | 1981-03-25 | 1982-09-30 | Hitachi Ltd | Fuel cell |
| JPS62237673A (ja) * | 1986-04-08 | 1987-10-17 | Sanyo Electric Co Ltd | 溶融炭酸塩燃料電池の作動方法 |
-
1988
- 1988-01-14 JP JP63004773A patent/JP2508781B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57158963A (en) * | 1981-03-25 | 1982-09-30 | Hitachi Ltd | Fuel cell |
| JPS62237673A (ja) * | 1986-04-08 | 1987-10-17 | Sanyo Electric Co Ltd | 溶融炭酸塩燃料電池の作動方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110867599A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-03-06 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种采用高温净化的高效整体煤气化燃料电池发电系统及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2508781B2 (ja) | 1996-06-19 |
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