JPH01187775A - 溶融炭酸塩型燃料電池 - Google Patents

溶融炭酸塩型燃料電池

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JPH01187775A
JPH01187775A JP63010745A JP1074588A JPH01187775A JP H01187775 A JPH01187775 A JP H01187775A JP 63010745 A JP63010745 A JP 63010745A JP 1074588 A JP1074588 A JP 1074588A JP H01187775 A JPH01187775 A JP H01187775A
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JP
Japan
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gas
cathode
carbon dioxide
exhaust gas
supplied
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Pending
Application number
JP63010745A
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English (en)
Inventor
Chiyuuhei Asakawa
浅川　仲平
Takao Watanabe
隆夫 渡辺
Yoshiyuki Isaki
慶之 伊崎
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Central Research Institute of Electric Power Industry
Original Assignee
Central Research Institute of Electric Power Industry
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Publication date
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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
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • 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
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
    • 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
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    • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は燃料電池、特に電解質に炭酸塩を使用した溶融
炭酸塩型燃料電池の改良に関する。
（従来の技術） これからの発電装：Ｗとして注目され、研究開発が進め
られている燃料電池は、天然ガスや石炭などの燃料が持
っている化学エネルギーを直接、連続的に電気エネルギ
ーに変換するものであり、従来の発電方法に比ベカルノ
ー効率の制限を受けず、高い総合効率が得られることか
ら将来の発電装置として期待されている。中でも溶融炭
酸塩型燃料電池は発電効率が高いので実用化に向けての
開発が望まれている。
この燃料電池は、一対の電極と電解質がら構成される単
電池を多数直列に接続して集合電池とし、さらに集合電
池を組合せて燃料電池本体とし、アノードに燃料ガスを
、カソードに酸化剤ガスを人々供給することによって電
力を取り出すように組成されており、更に電解質として
炭酸リチウム（Ｌｉ２ＣＯａ　）や炭酸カリウム（に２
　Ｃｈ　）等の炭酸塩を使用する溶融炭酸塩型の場合、
燃料カスと酸化剤ガスとの反応のキャリヤーとして炭酸
イオン（Ｃｈ　２）が使用されている。そして現状の溶
融炭酸塩型燃料電池にあっては、カソードに供給される
Ｃ０２ガスは、電池反応に必要な分たけがカソードにお
いて消費され、余よりは排気カスとして電池外部に排出
されてしまう。
（発明が解決しようとする課題） したがって、従来の溶融炭酸塩型燃料電池では、電解質
中の炭酸イオンが発電反応に消費されるためカソード側
の炭酸カスの分圧が低下し、電池の起電力か上がらない
欠点がある。
そこで、本発明は、カソードの炭酸ガスの分圧を高め、
起電力を高め得る溶融炭酸塩型燃料電池を提供すること
を目的とする。
（課題を解決するための手段） かかる目的を達成するため、本発明の溶融炭酸塩型燃料
電池は、溶融炭酸塩型燃料電池のカソード排ガス系統に
ガス分離装置を設け、カソード排ガス中の炭酸ガスを分
能してカソードに再循環させるようにしている。
（作用） したがっ−Ｃ１現状の溶融炭酸塩型燃料電池においては
排気カスとして電池外部に排出されていたカソード排ガ
ス系の００２ガスを回収してカソードで再利用し、カソ
ードにおけるＣ０２の分圧を高めることかできる。
（実施例） 以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基づいて詳細
に説明する。
本発明の溶融炭酸塩型燃料電池の一実施例を原理図に示
す、この溶融炭酸塩型燃料電池は、燃焼電池本ｋｌのカ
ソード排ガス系６に冷却器２とガス分離装置３，４を設
け、カソード排ガス■中の炭酸ガス■を回収して炭酸ガ
ス生成用触媒燃焼器５に供給し、該触媒燃焼器５におい
てアノード排ガス系７のガス■に含まれあるいは該ガス
から生成されるＣ０２及びコンプレッサ８によって供給
される酸化剤ガスとしての空気■と混合され、反応に必
要な充分な量の酸化剤ガスとＣ０２ガスの混合ガス■と
してカソードＩＣに供給され、再使用するように設けら
れている。尚、ガス分離装置３゜４としては例えば）膜
分離装置が用いられ、脱水、炭酸ガス（ＣＯ２）分離が
行なわれる。また、図中符号１ｂは電解質である。
この燃料電池では、燃料電池本体１のカソード１ｃから
排出される排ガス■は、冷却器２において膜分離に支障
のない温度的１００〜１５０℃に冷却される。そして、
第１段目の１摸分離装置３において水分■が除かれ、第
２段目の膜分離装置４において００２（炭酸ガス）■が
分離され、残りの排ガス■は外部に排出される。分離さ
れたＣ０２■は触媒燃焼器５に送られる。また、アノー
ド１ａより排出されるカス■及びコンプレッサー８を介
して供給される空気（酸化剤ガス）■も触媒燃焼器５に
送られる。アノード１ａから排出されるガス■に含まれ
る未反応の燃料ガス（＋１２　、　ＧＯ）は、Ｃ０２生
戒用触媒燃焼器５において酸化されてＣＯ２となり、膜
分雛装置３，４において分離されたＣＯ２■と共に酸化
剤ガス■と００２の混合ガス■としてカソードｌｃに供
給される。
尚、上述の実施例は好適な実施例の一つではあるが、こ
れに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲において種々変形実施可能である０例えば、本実
施例においては、アノードｌａで排出されるガス中の反
応によって生成するＣ０２、未反応分として残っている
＋１２及びＣＯを００２生成用触媒燃焼器５に供給して
酸化させ、Ｃ０２を補充するようにしているが、カソー
ド排ガス系６から回収する炭酸ガス■だけで足りる場合
にはこの限りでない、また、ガス分離装置３，４から回
収されたＣＯ２ガスはそのまま直接カソード１ｃに供給
されることもある。例えば、後述するように高温のカソ
ード排ガスからＣＯ２ガスを回収するような場合、ある
いは曲の加熱源ないしカソード排ガスの廃熱を利用して
電池反応に好適な温度に調整してから供給するような場
合である。また、本実施例ではカソード排出口に冷却器
を設け、排出ガスを約２００〜１５０”Ｃに冷却し、冷
却された排ガスをガス分離装置に導きＣ０２ガスを回収
するようにしているが、高温ガスのまま使用可能なガス
分離装置を採用する場合には冷却の必要はない。
（発明の効果） 以上の説明より明らかなように、本発明によれば、未使
用のまま排出されてしまうカソード排ガス中の炭酸ガス
をガス分離装置により分離回収してカソードに再循環さ
せることによりカソードの炭酸ガス分圧を高めるように
しているので、従来のものより電池電圧を約１００〜１
５０ｎＶ程度高めることができるし、燃料電池の発電効
率を約１０％程度向上させることが期待できる。
このことは、溶融炭酸塩型燃料電池の主な電池反応及び
ネルンストの式によって理解できる。即ち、溶融炭酸塩
型燃料電池の主な電池反応は、カソード（則（ｃ）　　
　！４０ｔ＋ＣＯｚ＋２ｅ　　−ＣＯｘ”−・・曲　■
（ａ）　　Ｈ！＋ＣＯ，ト　−＊　　Ｃｏ、＋Ｈ，Ｏ＋
２ｅ　　−・−−−−■であり、■、■の反応に対応す
る起電力Ｅ　（Ｖ）は、ネルンストの式、 で与えられる。尚、 ＰＩＩｚＯ（ａ）　・ＰＣＯｚ（ｃ）　・ＰＯｙ：（ｃ
）　・ｐＨｚ（ａ）　・ＰＣＯｚ（ａ）　−は電極にお
ける各成分の分圧を表す。
したがって、カソードの炭酸ガス分圧を高めることによ
って、電池起電力は高くなり、かつ電池の発電効率ら向
上する。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の燃料電池の一実施例を示す原理図である
。 １・・・溶融炭酸塩型燃料電池本体、 １ａ・・・アノード、 ■ｂ・・・電解質、 ＩＣ・・・カソード、 ３．４・・・ガス分離装置、 ６・・・カソード排ガス系、 ■・・・回収されるＣ０２、 ■・・・回収ＣＯ２と酸化剤カスとの混合カス、■・・
・カソード排ガス。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 溶融炭酸塩型燃料電池のカソード排ガス系統にガス分離
    装置を設け、カソード排ガス中の炭酸ガスを分離してカ
    ソードに再循環させることを特徴とする溶融炭酸塩型燃
    料電池。
JP63010745A 1988-01-22 1988-01-22 溶融炭酸塩型燃料電池 Pending JPH01187775A (ja)

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