JPH0373995B2 - - Google Patents
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- JPH0373995B2 JPH0373995B2 JP57161391A JP16139182A JPH0373995B2 JP H0373995 B2 JPH0373995 B2 JP H0373995B2 JP 57161391 A JP57161391 A JP 57161391A JP 16139182 A JP16139182 A JP 16139182A JP H0373995 B2 JPH0373995 B2 JP H0373995B2
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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
-
- 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
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- Y02E60/50—Fuel cells
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は燃料の化学反応エネルギーを直接電気
的エネルギーに変換する燃料電池発電装置に関す
る。
的エネルギーに変換する燃料電池発電装置に関す
る。
燃料の化学的エネルギーを直接電気的エネルギ
ーに変換して発電を行なう燃料電池発電装置は、
火力発電等に比べ極めて変換効率が高いため最近
注目されている。
ーに変換して発電を行なう燃料電池発電装置は、
火力発電等に比べ極めて変換効率が高いため最近
注目されている。
斯る燃料電池発電装置として一般的なものは第
１図に示すように、メタン等の炭化水素或いはメ
タノール等のアルコールと水蒸気とを混合した燃
料ガスＡを改質器１に導入する。そしてこの改質
器１において例えば炭化水素燃料を用いた場合主
としてCnHm＋nH2O→nCO＋（ｎ＋ｍ／２）H2の反 応が起こり、水素と一酸化炭素を主成分とするガ
スＢが製造される。尚上記反応は吸熱反応である
ためバーナ２によつて外部から熱を与え反応を促
進するようにしている。
１図に示すように、メタン等の炭化水素或いはメ
タノール等のアルコールと水蒸気とを混合した燃
料ガスＡを改質器１に導入する。そしてこの改質
器１において例えば炭化水素燃料を用いた場合主
としてCnHm＋nH2O→nCO＋（ｎ＋ｍ／２）H2の反 応が起こり、水素と一酸化炭素を主成分とするガ
スＢが製造される。尚上記反応は吸熱反応である
ためバーナ２によつて外部から熱を与え反応を促
進するようにしている。
次いで、上記ガスＢを変成器３に送る。この変
成器３においてはCO＋H2O→CO2＋H2の反応を
行なわしめ、一酸化炭素を二酸化炭素と水素に変
換する。而して変成器３から出るガスＣはガスＢ
よりも更に水素に富んだガスとなつている。
成器３においてはCO＋H2O→CO2＋H2の反応を
行なわしめ、一酸化炭素を二酸化炭素と水素に変
換する。而して変成器３から出るガスＣはガスＢ
よりも更に水素に富んだガスとなつている。
そして、ガスＣは燃料電池４に送られる。この
燃料電池４には空気供給管Ｘが接続されており、
この供給管Ｘを介して燃料電池４内に空気が供給
され、この空気中の酸素と前記ガスＣ中の水素と
が反応し、この反応に伴なうエネルギーを電気エ
ネルギーに変換して発電を行なう。そして反応を
終了した空気は排気管Ｙから外部へ排出され、ま
た反応を終えたガスＣは排出管Ｄによつて前記バ
ーナ２に導かれる。そして反応を終えたガスＣ中
には未反応の水素等が混じており、この可燃分が
バーナ２において供給管Ｚを介して供給された空
気によつて燃焼し、改質器２に反応促進用の熱を
与えるようにしている。
燃料電池４には空気供給管Ｘが接続されており、
この供給管Ｘを介して燃料電池４内に空気が供給
され、この空気中の酸素と前記ガスＣ中の水素と
が反応し、この反応に伴なうエネルギーを電気エ
ネルギーに変換して発電を行なう。そして反応を
終了した空気は排気管Ｙから外部へ排出され、ま
た反応を終えたガスＣは排出管Ｄによつて前記バ
ーナ２に導かれる。そして反応を終えたガスＣ中
には未反応の水素等が混じており、この可燃分が
バーナ２において供給管Ｚを介して供給された空
気によつて燃焼し、改質器２に反応促進用の熱を
与えるようにしている。
従来にあつては上記の如くして発電を行なつて
いるのであるが、燃料電池４内に流入する燃料ガ
ス中の一酸化炭素は燃料電池の電極触媒の活性を
低下せしめるので、燃料電池４の入口における一
酸化炭素濃度は数パーセント以下に保たなければ
ならない。
いるのであるが、燃料電池４内に流入する燃料ガ
ス中の一酸化炭素は燃料電池の電極触媒の活性を
低下せしめるので、燃料電池４の入口における一
酸化炭素濃度は数パーセント以下に保たなければ
ならない。
しかしながら現実には、装置の起動時、停止
時、非定常時或いは異常時には許容濃度を超える
一酸化炭素を含んだガスが燃料電池に供給される
という問題がある。
時、非定常時或いは異常時には許容濃度を超える
一酸化炭素を含んだガスが燃料電池に供給される
という問題がある。
本発明は上記した従来の問題点を改善すべくな
されたものであり、その目的とするところは燃料
電池の電極触媒にとつて触媒毒となる成分ガス、
例えば一酸化炭素の濃度が増加した場合に、燃料
電池への燃料ガスの供給を自動的に遮断するよう
にした燃料電池発電装置を提供するにある。
されたものであり、その目的とするところは燃料
電池の電極触媒にとつて触媒毒となる成分ガス、
例えば一酸化炭素の濃度が増加した場合に、燃料
電池への燃料ガスの供給を自動的に遮断するよう
にした燃料電池発電装置を提供するにある。
上記目的を達成するため、本発明に係る燃料電
池発電装置は、変成器と燃料電池とを結ぶ系統に
触媒毒となる成分の濃度をモニターするガス分析
計を設け、このガス分析計よりも下流側の前記系
統からバイパスを分岐し、このバイパスを燃料電
池の排出系統に合流せしめ、更に前記ガス分析計
からの信号により二方弁或いは三方弁を介して、
前記変成器と燃料電池を結ぶ系統とバイパスとの
流路切換えを行なうようにし、また場合によつて
は前記バイパスに流路切換えの際の圧力変動を抑
制するための構造体を設けるようにしたことをそ
の概要としている。
池発電装置は、変成器と燃料電池とを結ぶ系統に
触媒毒となる成分の濃度をモニターするガス分析
計を設け、このガス分析計よりも下流側の前記系
統からバイパスを分岐し、このバイパスを燃料電
池の排出系統に合流せしめ、更に前記ガス分析計
からの信号により二方弁或いは三方弁を介して、
前記変成器と燃料電池を結ぶ系統とバイパスとの
流路切換えを行なうようにし、また場合によつて
は前記バイパスに流路切換えの際の圧力変動を抑
制するための構造体を設けるようにしたことをそ
の概要としている。
以下に本発明の実施例を添付図面に基いて詳述
する。
する。
第２図は本発明に係る燃料電池発電装置の概略
構成を示すブロツク図であり、前記従来装置と同
一の部材については同一の番号を付している。
構成を示すブロツク図であり、前記従来装置と同
一の部材については同一の番号を付している。
即ち、炭化水素又はアルコールと水蒸気との混
合燃料ガスＡは改質器１においてバーナ２からの
熱の供給を受けて吸熱反応を起こし、一酸化炭素
と水素とを主成分とする燃料ガスＢとなつて変成
器３に送られ、この変成器３において上記一酸化
炭素が二酸化炭素と水素とに変換せしめられ、更
に水素に富んだ燃料ガスＣとして燃料電池４に送
られ、この燃料電池４において燃料ガスＣ中の水
素と供給管Ｘを介して供給された空気等の酸化剤
ガスが反応して発電を行なう。そして反応後の酸
化剤ガスは排出管Ｙを介して外部に排出され、ま
た燃料ガスＣは排出管Ｄを介して前記バーナ２に
送られ、ここで空気供給管Ｚからの空気によつて
燃焼し、吸熱反応用の熱を改質器１に供給するよ
うにしている。
合燃料ガスＡは改質器１においてバーナ２からの
熱の供給を受けて吸熱反応を起こし、一酸化炭素
と水素とを主成分とする燃料ガスＢとなつて変成
器３に送られ、この変成器３において上記一酸化
炭素が二酸化炭素と水素とに変換せしめられ、更
に水素に富んだ燃料ガスＣとして燃料電池４に送
られ、この燃料電池４において燃料ガスＣ中の水
素と供給管Ｘを介して供給された空気等の酸化剤
ガスが反応して発電を行なう。そして反応後の酸
化剤ガスは排出管Ｙを介して外部に排出され、ま
た燃料ガスＣは排出管Ｄを介して前記バーナ２に
送られ、ここで空気供給管Ｚからの空気によつて
燃焼し、吸熱反応用の熱を改質器１に供給するよ
うにしている。
一方変成器３と燃料電池４とを結ぶガス流路で
ある系統Ｆにはガス分析計５を設け、このガス分
析計５よりも下流側の系統ＦからはバイパスＥを
分岐せしめこのバイパスＥを燃料電池４からの排
出管Ｄに合流せしめている。そして上記系統Ｆの
分岐点６よりも下流側に弁８を、またバイパスＥ
の中間に弁９を設け、これらの弁８，９をガス分
岐計５からの信号で開閉するようにしている。つ
まりガス分析計５によつて燃料ガスＣ中の一酸化
炭素濃度が許容濃度を超えたことを感知したなら
ば弁８を開、弁９を閉とすることで流路の切換え
を行なうようにしている。これにより高濃度の触
媒毒である一酸化炭素が燃料電池に供給されるの
を防ぐこととなる。
ある系統Ｆにはガス分析計５を設け、このガス分
析計５よりも下流側の系統ＦからはバイパスＥを
分岐せしめこのバイパスＥを燃料電池４からの排
出管Ｄに合流せしめている。そして上記系統Ｆの
分岐点６よりも下流側に弁８を、またバイパスＥ
の中間に弁９を設け、これらの弁８，９をガス分
岐計５からの信号で開閉するようにしている。つ
まりガス分析計５によつて燃料ガスＣ中の一酸化
炭素濃度が許容濃度を超えたことを感知したなら
ば弁８を開、弁９を閉とすることで流路の切換え
を行なうようにしている。これにより高濃度の触
媒毒である一酸化炭素が燃料電池に供給されるの
を防ぐこととなる。
第３図は別実施例を示すものであり、前記実施
例と相違する点はバイパスＥの弁９の下流画合に
構造体１０を設けた点にある。この構造体１０は
抵抗を与えるための弁及び体積要素を有する容器
とを組合せたものであり、その流路体積は、バイ
パスの分岐点６から燃料電池４を通つて合流点７
に至るまでの流路の体積に等しく、またその流路
抵抗は、バイパスの分岐点６から燃料電池４を通
つて合流点に至るまでの流路の抵抗に等しくなる
ようにされている。而して、弁８，９の開閉によ
り流路を切換えた際の圧力変動を可及的に小さく
することができる。
例と相違する点はバイパスＥの弁９の下流画合に
構造体１０を設けた点にある。この構造体１０は
抵抗を与えるための弁及び体積要素を有する容器
とを組合せたものであり、その流路体積は、バイ
パスの分岐点６から燃料電池４を通つて合流点７
に至るまでの流路の体積に等しく、またその流路
抵抗は、バイパスの分岐点６から燃料電池４を通
つて合流点に至るまでの流路の抵抗に等しくなる
ようにされている。而して、弁８，９の開閉によ
り流路を切換えた際の圧力変動を可及的に小さく
することができる。
第４図は異なる別実施例を示すものであり、前
記実施例と異なる点は弁８，９の代りに分岐点６
に三方弁１１を設けた点にある。このようにする
ことで弁の数を少なくできる。
記実施例と異なる点は弁８，９の代りに分岐点６
に三方弁１１を設けた点にある。このようにする
ことで弁の数を少なくできる。
以上の説明で明らかな如く本発明によれば、燃
料電池発電装置の変成器と燃料電池とを結ぶ系統
にガス分析計を設け、この下流側からバイパスを
分岐しこのバイパスを燃料電池からの排出系統に
合流せしめ、上記ガス分析計によつて燃料電池の
触媒毒となる成分ガスが許容濃度を超えたことを
感知した場合に流路を切換えるようにしたので、
従来のように改質器や変成器の運転操作におい
て、電極触媒の活性低下を招かないガス組成を保
つための所要時間が長くなる不利がなく、操作時
間の短縮が図れる。また従来にあつては何らかの
原因で触媒毒の成分濃度が高くなつた場合には燃
料電池の特性低下を回避できなかつたが本発明装
置によればこれを自動的に回避でき、燃料電池の
保護を確実に行なうことができる等多くの効果を
奏する。
料電池発電装置の変成器と燃料電池とを結ぶ系統
にガス分析計を設け、この下流側からバイパスを
分岐しこのバイパスを燃料電池からの排出系統に
合流せしめ、上記ガス分析計によつて燃料電池の
触媒毒となる成分ガスが許容濃度を超えたことを
感知した場合に流路を切換えるようにしたので、
従来のように改質器や変成器の運転操作におい
て、電極触媒の活性低下を招かないガス組成を保
つための所要時間が長くなる不利がなく、操作時
間の短縮が図れる。また従来にあつては何らかの
原因で触媒毒の成分濃度が高くなつた場合には燃
料電池の特性低下を回避できなかつたが本発明装
置によればこれを自動的に回避でき、燃料電池の
保護を確実に行なうことができる等多くの効果を
奏する。
第１図は従来の燃料電池発電装置の概略構成を
示すブロツク図、第２図は本発明に係る燃料電池
発電装置の概略構成を示すブロツク図、第３図及
び第４図は別実施例を示す第２図と同様のブロツ
ク図である。 １……改質器、２……バーナ、３……変成器、
４……燃料電池、５……ガス分析計、６……分岐
点、７……合流点、８，９，１１……弁、１０…
…構造体、Ａ，Ｂ，Ｃ……燃料ガス、Ｄ……排出
系統、Ｅ……バイパス、Ｆ……変成器と燃料電池
とを結ぶ系統。
示すブロツク図、第２図は本発明に係る燃料電池
発電装置の概略構成を示すブロツク図、第３図及
び第４図は別実施例を示す第２図と同様のブロツ
ク図である。 １……改質器、２……バーナ、３……変成器、
４……燃料電池、５……ガス分析計、６……分岐
点、７……合流点、８，９，１１……弁、１０…
…構造体、Ａ，Ｂ，Ｃ……燃料ガス、Ｄ……排出
系統、Ｅ……バイパス、Ｆ……変成器と燃料電池
とを結ぶ系統。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 燃料ガスを改質器にて水素に富んだものと
し、この水素に富んだ燃料ガスを変成器に送つて
燃料ガス中の一酸化炭素を二酸化炭素とするとと
もに更に水素に富んだ燃料ガスとし、この燃料ガ
ス及び酸化剤ガスを燃料電池に供給して発電を行
なうようにした発電装置において、前記変成器と
燃料電池を結ぶ系統にガス分析計を設け、このガ
ス分析計よりも下流側の前記系統からバイパスを
分岐して燃料電池の排出系統に合流せしめ、更に
前記変成器と燃料電池とを結ぶ系統とバイパスと
の流路切換えを前記ガス分析計からの信号により
開閉される弁によつて行なうようにしたことを特
徴とする燃料電池発電装置。 ２ 前記弁はバイパスに設けられた弁と、変成器
と燃料電池を結ぶ系統のバイパスの分岐点よりも
下流側に設けられる弁とからなつていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料電池発
電装置。 ３ 前記弁は変成器と燃料電池を結ぶ系統のバイ
パスの分岐点に設けられた三方弁であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料電池発
電装置。 ４ 前記バイパスはバイパスの分岐点から燃料電
池を通つてバイパスの合流点に至るまでの流路体
積及び流路抵抗のそれぞれに等しい流路体積及び
流路抵抗を有する構造体を備えていることを特徴
とする特許請求の範囲第１項第２項第３項のいず
れかに記載の燃料電池発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57161391A JPS5951480A (ja) | 1982-09-16 | 1982-09-16 | 燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57161391A JPS5951480A (ja) | 1982-09-16 | 1982-09-16 | 燃料電池発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5951480A JPS5951480A (ja) | 1984-03-24 |
| JPH0373995B2 true JPH0373995B2 (ja) | 1991-11-25 |
Family
ID=15734196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57161391A Granted JPS5951480A (ja) | 1982-09-16 | 1982-09-16 | 燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5951480A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3840677B2 (ja) * | 1994-11-02 | 2006-11-01 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池発電装置 |
| DE19707814C1 (de) * | 1997-02-27 | 1998-08-20 | Dbb Fuel Cell Engines Gmbh | Brennstoffzellen-Energieerzeugungsanlage |
| US6063516A (en) * | 1997-10-24 | 2000-05-16 | General Motors Corporation | Method of monitoring CO concentrations in hydrogen feed to a PEM fuel cell |
| US6001499A (en) * | 1997-10-24 | 1999-12-14 | General Motors Corporation | Fuel cell CO sensor |
| JP2000098075A (ja) * | 1998-07-23 | 2000-04-07 | Toshiba Corp | 可燃性ガス除去装置 |
-
1982
- 1982-09-16 JP JP57161391A patent/JPS5951480A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5951480A (ja) | 1984-03-24 |
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