JPH0256864A - 改質触媒の状態監視が可能な燃料電池発電システム - Google Patents
改質触媒の状態監視が可能な燃料電池発電システムInfo
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- JPH0256864A JPH0256864A JP63207799A JP20779988A JPH0256864A JP H0256864 A JPH0256864 A JP H0256864A JP 63207799 A JP63207799 A JP 63207799A JP 20779988 A JP20779988 A JP 20779988A JP H0256864 A JPH0256864 A JP H0256864A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- fuel
- hydrogen concentration
- reforming catalyst
- hydrogen
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
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- 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
-
- 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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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）
本発明は燃料電池用水素を化石燃料の改質によって得る
燃料電池発電システム、特に改質触媒の状態監視が可能
な燃料電池発電システムに関するものである。
燃料電池発電システム、特に改質触媒の状態監視が可能
な燃料電池発電システムに関するものである。
（従来の技術）
従来の燃料電池発電システムでは第２図の従来の燃料電
池発電システムの系統図に示すように、天然ガス等の化
石燃料Ａ（アルファベットで示す符号は燃料等及びその
経路等を指示する。以下他も同様とする。）を改質して
得た水素を燃料電池本体１２の燃料極１３に供給して、
燃料電池を運転している。化石燃料Ａは熱交換器ｌで昇
温された後、脱硫装置２で触媒の被毒による改質装置６
の効率低下及び燃料電池本体１２の特性低下の原因とな
る硫黄を除去する。なお、化石燃料Ａがメタノールのよ
うに硫黄を含まない場合は、この脱硫過程は必要としな
い、脱硫ガスは、蒸気発生器２０からの水蒸気Ｇと混合
され熱交換器３でさらに昇温された後、改質装置６の反
応部４に流入し、水素を多量に含むガスに改質される。
池発電システムの系統図に示すように、天然ガス等の化
石燃料Ａ（アルファベットで示す符号は燃料等及びその
経路等を指示する。以下他も同様とする。）を改質して
得た水素を燃料電池本体１２の燃料極１３に供給して、
燃料電池を運転している。化石燃料Ａは熱交換器ｌで昇
温された後、脱硫装置２で触媒の被毒による改質装置６
の効率低下及び燃料電池本体１２の特性低下の原因とな
る硫黄を除去する。なお、化石燃料Ａがメタノールのよ
うに硫黄を含まない場合は、この脱硫過程は必要としな
い、脱硫ガスは、蒸気発生器２０からの水蒸気Ｇと混合
され熱交換器３でさらに昇温された後、改質装置６の反
応部４に流入し、水素を多量に含むガスに改質される。
この改質ガスは熱交換器７で降温された後、シフトコン
バータ８に流入し、燃料極１３の触媒の被毒を防ぐため
にここでガス中の一酸化炭素は二酸化炭素に転化される
。
バータ８に流入し、燃料極１３の触媒の被毒を防ぐため
にここでガス中の一酸化炭素は二酸化炭素に転化される
。
なお、化石燃料Ａの種類によっては、たとえばメタノー
ルを燃料とした場合には、改質燃料ガス中にはわずかじ
か−酸化炭素は含まれないので、シフトコンバータは必
要ない、その後、改質ガスは熱交換器９で冷却された後
、気水分離器１０に流入して水分が除去される。この水
分が除去された水素を多量に含む改質ガスは熱交換器１
１で昇温された後、燃料電池本体１２の燃料極１３に供
給される。
ルを燃料とした場合には、改質燃料ガス中にはわずかじ
か−酸化炭素は含まれないので、シフトコンバータは必
要ない、その後、改質ガスは熱交換器９で冷却された後
、気水分離器１０に流入して水分が除去される。この水
分が除去された水素を多量に含む改質ガスは熱交換器１
１で昇温された後、燃料電池本体１２の燃料極１３に供
給される。
燃料電池本体１２は、燃料極１３．電解質１４．酸化剤
極１５から構成されており、電池反応により得られる直
流電力には直交変換装置１６で交流電力りに変換される
。なお、電池反応は発熱反応なので、冷却水０で燃料電
池本体１２を冷却する。燃料極１３から流出する排ガス
Ｆは、熱交換器２１で昇温された補助燃料Ｂとともに加
熱燃料Ｃとして改質袋Ｗ６のバーナ５に供給され、改質
反応に必要な燃焼熱を得るのに使用される。
極１５から構成されており、電池反応により得られる直
流電力には直交変換装置１６で交流電力りに変換される
。なお、電池反応は発熱反応なので、冷却水０で燃料電
池本体１２を冷却する。燃料極１３から流出する排ガス
Ｆは、熱交換器２１で昇温された補助燃料Ｂとともに加
熱燃料Ｃとして改質袋Ｗ６のバーナ５に供給され、改質
反応に必要な燃焼熱を得るのに使用される。
空気Ｊは熱交換器１７を通して燃料電池本体１２の酸化
剤極１５に供給され酸化剤として使われるとともに、改
質袋Ｗ６にも供給され、燃焼空気りとして使われる。酸
化剤極１５から流出する排ガスＭは熱交換器１８で冷却
され、次いで気水分離器１９に流入して水分を除去され
た後、大気中に放出される。
剤極１５に供給され酸化剤として使われるとともに、改
質袋Ｗ６にも供給され、燃焼空気りとして使われる。酸
化剤極１５から流出する排ガスＭは熱交換器１８で冷却
され、次いで気水分離器１９に流入して水分を除去され
た後、大気中に放出される。
また、改質装置６より流出する排ガスＥは、熱交換器２
１で補助燃料Ｂの予熱に使われた後、大気中に放出され
る。なお、気水分離器１０及び１９で分離された生成水
Ｈと！は、蒸気発生器２０に供給され加熱Ｎをうけ水蒸
気Ｇとなり、燃料の改質に利用される。
１で補助燃料Ｂの予熱に使われた後、大気中に放出され
る。なお、気水分離器１０及び１９で分離された生成水
Ｈと！は、蒸気発生器２０に供給され加熱Ｎをうけ水蒸
気Ｇとなり、燃料の改質に利用される。
（発明が解決しようとするｔＪＢ）
上述した従来の燃料電池発電システムでは、運転中に改
質装置６の触媒に劣化が生じると、燃料電池反応に必要
な改質反応でつくられる水素が不足し燃料電池出力の低
下が起こるが、燃料電池運転時に改質触媒の状態を直接
的あるいは間接的に監視することができないので、燃料
電池出力の低下からその原因を改質触媒の劣化に特定す
ることが困難であった。そのため、触媒劣化時に速やか
に触媒の交換を行うことができないという欠点があるこ
とが容易に理解できる。これは燃料電池発電システムの
信頬性を確保する上で、解決すべき大きな課題である。
質装置６の触媒に劣化が生じると、燃料電池反応に必要
な改質反応でつくられる水素が不足し燃料電池出力の低
下が起こるが、燃料電池運転時に改質触媒の状態を直接
的あるいは間接的に監視することができないので、燃料
電池出力の低下からその原因を改質触媒の劣化に特定す
ることが困難であった。そのため、触媒劣化時に速やか
に触媒の交換を行うことができないという欠点があるこ
とが容易に理解できる。これは燃料電池発電システムの
信頬性を確保する上で、解決すべき大きな課題である。
本発明は、上記の従来技術の欠点を解消し、改質触媒の
状態監視が可能な燃料電池発電システムを提供すること
を目的とするものである。
状態監視が可能な燃料電池発電システムを提供すること
を目的とするものである。
（課題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、燃料電池本体、燃
料供給系、空気供給系、冷却系及び付属装置からなり、
燃料電池用水素を化石燃料の改質によって得る燃料電池
発電システムにいて、改質触媒の性能劣化を監視し、前
記燃料供給系の改質装置と燃料電池本体との間に水素セ
ンサーを内蔵する水素濃度監視装置を設けたことを特徴
とする改質触媒の状態監視が可能な燃料電池発電システ
ムを要旨とする。
料供給系、空気供給系、冷却系及び付属装置からなり、
燃料電池用水素を化石燃料の改質によって得る燃料電池
発電システムにいて、改質触媒の性能劣化を監視し、前
記燃料供給系の改質装置と燃料電池本体との間に水素セ
ンサーを内蔵する水素濃度監視装置を設けたことを特徴
とする改質触媒の状態監視が可能な燃料電池発電システ
ムを要旨とする。
（実施例）
以下、図面に沿って本発明の実施例について説明する。
なお、実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸
脱しない範囲で種々の変更あるいは改良を行いうること
は言うまでもない。
脱しない範囲で種々の変更あるいは改良を行いうること
は言うまでもない。
第１図は本発明の一実施例を示す水素濃度監視装置を設
けた燃料電池発電システムの系統図である。第１図の符
号のうち、第２図の従来例に示した符号と同一のものは
第２図と同じ部分を表し、同一構成についての説明を省
略する。
けた燃料電池発電システムの系統図である。第１図の符
号のうち、第２図の従来例に示した符号と同一のものは
第２図と同じ部分を表し、同一構成についての説明を省
略する。
第１図の本発明は、燃料極１３．電解質１４．酸化剤極
１５からなる燃料電池本体１２、化石燃料Ａを供給する
改質装置６．シフトコンバータ８．気水分離器１０等を
含む燃料供給系、空気Ｊを供給する空気供給系、冷却水
０の冷却系及び付属供給装置において、改質袋Ｗ６と燃
料電池本体１２の間に水素センサーを内蔵した水素濃度
監視装置２２が設けられている。水素濃度監視装置２２
は、燃料極１３に供給される改質ガス中の水素濃度を測
定する作用を行う、水素センサーの例としては、水素の
吸着による半導体（ＳｎＯｘ、ＺｎＯ等）の電気型導度
の変化から水素濃度を測定する半導体型水素センサー水
素の吸着による仕事関数の変化が原因でひき起こされる
しきい値電圧のシフトから水素濃度を測定するＭＩＳＦ
ＥＴ（絶縁ゲート形電界効果トランジスタ）型水素セン
サー等が挙げられる。
１５からなる燃料電池本体１２、化石燃料Ａを供給する
改質装置６．シフトコンバータ８．気水分離器１０等を
含む燃料供給系、空気Ｊを供給する空気供給系、冷却水
０の冷却系及び付属供給装置において、改質袋Ｗ６と燃
料電池本体１２の間に水素センサーを内蔵した水素濃度
監視装置２２が設けられている。水素濃度監視装置２２
は、燃料極１３に供給される改質ガス中の水素濃度を測
定する作用を行う、水素センサーの例としては、水素の
吸着による半導体（ＳｎＯｘ、ＺｎＯ等）の電気型導度
の変化から水素濃度を測定する半導体型水素センサー水
素の吸着による仕事関数の変化が原因でひき起こされる
しきい値電圧のシフトから水素濃度を測定するＭＩＳＦ
ＥＴ（絶縁ゲート形電界効果トランジスタ）型水素セン
サー等が挙げられる。
次に本実施例の作用について説明する。改質装置６の改
質触媒が劣化すると、化石燃料Ａの改質反応効率が低下
し、改質ガス中の水素濃度が減少する。そこで、水素濃
度監視装置２２で改質ガス中の水素濃度を測定すること
によって改質触媒の状態監視が可能であり、水素濃度、
水素濃度の減少速度等から改質触媒の取替時期を予測す
ることができる。なお、本実施例では水素濃度監視装置
を気水分離器１０と熱交換器１１の間に設けたが、改質
装置６と燃料電池本体１２の間であれば、どこに設けて
も差支えない。
質触媒が劣化すると、化石燃料Ａの改質反応効率が低下
し、改質ガス中の水素濃度が減少する。そこで、水素濃
度監視装置２２で改質ガス中の水素濃度を測定すること
によって改質触媒の状態監視が可能であり、水素濃度、
水素濃度の減少速度等から改質触媒の取替時期を予測す
ることができる。なお、本実施例では水素濃度監視装置
を気水分離器１０と熱交換器１１の間に設けたが、改質
装置６と燃料電池本体１２の間であれば、どこに設けて
も差支えない。
（発明の効果）
以上説明したように本発明によれば、燃料電池本体、燃
料供給系、空気供給系、冷却系及び付属装置からなり、
燃料電池用水素を化石燃料の改質によって得る燃料電池
発電システムにいて、改質触媒の性能劣化を監視し、前
記燃料供給系の改質装置と燃料電池本体との間に水素セ
ンサーを内蔵する水素濃度監視装置を設けたことにより
、水素センサーを内蔵した水素濃度監視装置を設けるこ
とによって、燃料電池発電システムの改質触媒のの状態
監視を行うことができるので、改質触媒の取替時期を容
易に予測することができる。
料供給系、空気供給系、冷却系及び付属装置からなり、
燃料電池用水素を化石燃料の改質によって得る燃料電池
発電システムにいて、改質触媒の性能劣化を監視し、前
記燃料供給系の改質装置と燃料電池本体との間に水素セ
ンサーを内蔵する水素濃度監視装置を設けたことにより
、水素センサーを内蔵した水素濃度監視装置を設けるこ
とによって、燃料電池発電システムの改質触媒のの状態
監視を行うことができるので、改質触媒の取替時期を容
易に予測することができる。
第１図は本発明の一実施例を示す水素濃度監視装置を設
けた燃料電池発電システムの系統図、第２図は従来の燃
料電池発電システムの系統図である。 ６・・・・改質装置 １２・・・・燃料電池本体 ２２・・・・水素濃度監視装置
けた燃料電池発電システムの系統図、第２図は従来の燃
料電池発電システムの系統図である。 ６・・・・改質装置 １２・・・・燃料電池本体 ２２・・・・水素濃度監視装置
Claims (1)
- 燃料電池本体、燃料供給系、空気供給系、冷却系及び付
属装置からなり、燃料電池用水素を化石燃料の改質によ
って得る燃料電池発電システムにおいて、改質触媒の性
能劣化を監視し、前記燃料供給系の改質装置と燃料電池
本体との間に水素センサーを内蔵する水素濃度監視装置
を設けたことを特徴とする改質触媒の状態監視が可能な
燃料電池発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63207799A JPH0256864A (ja) | 1988-08-22 | 1988-08-22 | 改質触媒の状態監視が可能な燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63207799A JPH0256864A (ja) | 1988-08-22 | 1988-08-22 | 改質触媒の状態監視が可能な燃料電池発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0256864A true JPH0256864A (ja) | 1990-02-26 |
Family
ID=16545686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63207799A Pending JPH0256864A (ja) | 1988-08-22 | 1988-08-22 | 改質触媒の状態監視が可能な燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0256864A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH053041A (ja) * | 1991-06-24 | 1993-01-08 | Hitachi Ltd | 燃料電池装置の制御方法 |
-
1988
- 1988-08-22 JP JP63207799A patent/JPH0256864A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH053041A (ja) * | 1991-06-24 | 1993-01-08 | Hitachi Ltd | 燃料電池装置の制御方法 |
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