JPH0579813B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0579813B2 JPH0579813B2 JP62026552A JP2655287A JPH0579813B2 JP H0579813 B2 JPH0579813 B2 JP H0579813B2 JP 62026552 A JP62026552 A JP 62026552A JP 2655287 A JP2655287 A JP 2655287A JP H0579813 B2 JPH0579813 B2 JP H0579813B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- main body
- compressor
- cell main
- pressure
- 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.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、燃料電池本体部からの排熱エネルギ
ーをターボコンプレツサのタービンの駆動に利用
し、このターボコンプレツサのコンプレツサから
燃料電池本体部に必要な圧縮空気を供給するよう
にした燃料電池発電システムに関する。
ーをターボコンプレツサのタービンの駆動に利用
し、このターボコンプレツサのコンプレツサから
燃料電池本体部に必要な圧縮空気を供給するよう
にした燃料電池発電システムに関する。
燃料電池発電システムは、周知のように、空気
極、燃料極および電解質層からなる燃料電池本体
と、天然ガス等の炭化水素系燃料を改質して上記
燃料電池本体に供給する改質器を含む燃料電池本
体部とこの燃料電池本体部に圧縮空気を供給する
コンプレツサとを備えている。
極、燃料極および電解質層からなる燃料電池本体
と、天然ガス等の炭化水素系燃料を改質して上記
燃料電池本体に供給する改質器を含む燃料電池本
体部とこの燃料電池本体部に圧縮空気を供給する
コンプレツサとを備えている。
この燃料電池本体の性能は、上記の改質された
燃料と空気とからなる反応ガスの圧力の増大によ
つて向上する傾向を示すため、上記反応ガスの動
作圧力を４〜６Kg／cm2程度に加圧・維持すること
が必要とされる。
燃料と空気とからなる反応ガスの圧力の増大によ
つて向上する傾向を示すため、上記反応ガスの動
作圧力を４〜６Kg／cm2程度に加圧・維持すること
が必要とされる。
このような反応ガスの圧力を得るためには空気
を圧縮しなければならず、このために多大のエネ
ルギーが必要となるので、上記改質器からの燃焼
排ガスおよび燃料電池本体部を冷却するための冷
却水から余剰スチームや燃料電池本体部の空気極
からの余剰空気を上記ターボコンプレツサのター
ビンに供給することによつて、熱効率の向上を図
つている。
を圧縮しなければならず、このために多大のエネ
ルギーが必要となるので、上記改質器からの燃焼
排ガスおよび燃料電池本体部を冷却するための冷
却水から余剰スチームや燃料電池本体部の空気極
からの余剰空気を上記ターボコンプレツサのター
ビンに供給することによつて、熱効率の向上を図
つている。
このような燃料電池発電システムにおいて燃料
電池本体部へ供給する圧縮空気の圧力は、燃料電
池本体部の特性維持の点から、および、電池燃料
との圧力との差圧を抑え両極間のガスリーク、す
なわち、クロスオーバー現象を防ぐために一定値
に保つように制御することが要求される。
電池本体部へ供給する圧縮空気の圧力は、燃料電
池本体部の特性維持の点から、および、電池燃料
との圧力との差圧を抑え両極間のガスリーク、す
なわち、クロスオーバー現象を防ぐために一定値
に保つように制御することが要求される。
この具体的な従来の方法として、例えば特開昭
61−80765号公報に提案されているものがあり、
その概略構成を第２図に示す。
61−80765号公報に提案されているものがあり、
その概略構成を第２図に示す。
図において、１は改質器などを含む燃料電池本
体部、２は燃料電池本体部１からの排ガスによつ
て駆動され燃料電池本体部１に必要な圧縮空気を
供給するタービン２ａとこのタービン２ａと同軸
上に配置されたコンプレツサ２ｂとから成るター
ボコンプレツサ、３はコンプレツサ２ｂの出口側
に設置されコンプレツサ２ｂからの空気を燃料電
池本体部１に供給するための空気供給配管、４は
この空気供給配管３に設置されてコンプレツサ２
ｂの吐出圧を検出する圧力検出器、５は燃料電池
本体部１からの排ガスをタービン２ａへ導く排ガ
ス配管、６はタービン動力の不足を補うために上
記排ガス配管５の途上に設置された補助燃焼器、
７はこの補助燃焼器６に燃料を供給する燃料配
管、８はこの燃料配管７に設置された流量制御
弁、９は上記燃料配管７内を流れる燃料流量を検
出して流量制御弁８を調節する流量コントロー
ラ、１０は空気供給配管３から分岐して補助燃焼
器６に接続された空気配管、１１はこの空気配管
１０に設置された流量制御弁、１２は空気配管１
０内を流れる空気流量を検出して流量制御弁１２
を調節する流量コントロール、１３は圧力検出器
４によつて検出されたコンプレツサ２ｂの吐出空
気圧力に応じて流量コントローラ９および流量コ
ントローラ１２に対して制御信号を与える圧力コ
ントローラである。
体部、２は燃料電池本体部１からの排ガスによつ
て駆動され燃料電池本体部１に必要な圧縮空気を
供給するタービン２ａとこのタービン２ａと同軸
上に配置されたコンプレツサ２ｂとから成るター
ボコンプレツサ、３はコンプレツサ２ｂの出口側
に設置されコンプレツサ２ｂからの空気を燃料電
池本体部１に供給するための空気供給配管、４は
この空気供給配管３に設置されてコンプレツサ２
ｂの吐出圧を検出する圧力検出器、５は燃料電池
本体部１からの排ガスをタービン２ａへ導く排ガ
ス配管、６はタービン動力の不足を補うために上
記排ガス配管５の途上に設置された補助燃焼器、
７はこの補助燃焼器６に燃料を供給する燃料配
管、８はこの燃料配管７に設置された流量制御
弁、９は上記燃料配管７内を流れる燃料流量を検
出して流量制御弁８を調節する流量コントロー
ラ、１０は空気供給配管３から分岐して補助燃焼
器６に接続された空気配管、１１はこの空気配管
１０に設置された流量制御弁、１２は空気配管１
０内を流れる空気流量を検出して流量制御弁１２
を調節する流量コントロール、１３は圧力検出器
４によつて検出されたコンプレツサ２ｂの吐出空
気圧力に応じて流量コントローラ９および流量コ
ントローラ１２に対して制御信号を与える圧力コ
ントローラである。
上記のように構成された従来の燃料電池発電シ
ステムの動作について説明すると、通常、このよ
うな燃料電池発電システムにおいては、タービン
動力はコンプレツサ必要動力に対し同等かむしろ
不足する。
ステムの動作について説明すると、通常、このよ
うな燃料電池発電システムにおいては、タービン
動力はコンプレツサ必要動力に対し同等かむしろ
不足する。
このようなタービン動力の不足は特に部分負荷
において顕著であるため、このようなタービン動
力の不足を補うために前記の補助燃焼器６が設置
されており、タービン動力の不足によりコンプレ
ツサ２ｂの吐出空気圧力が低下した場合、あるい
は燃料電池本体部１への供給空気流量の変化、排
ガス流量・温度の変化、コンプレツサ２ｂの吸い
込み条件の変化等によりコンプレツサ２ｂの吐出
空気圧力が変動した場合には、圧力コントローラ
１３によつて圧力検出器４により検出される圧力
が目標の一定値になるよう補助燃焼器６の燃焼量
を流量コントローラ９，１２を通じて制御するこ
とにより、タービン動力の不足分を補い、吐出空
気圧力を一定に保つようにしている。
において顕著であるため、このようなタービン動
力の不足を補うために前記の補助燃焼器６が設置
されており、タービン動力の不足によりコンプレ
ツサ２ｂの吐出空気圧力が低下した場合、あるい
は燃料電池本体部１への供給空気流量の変化、排
ガス流量・温度の変化、コンプレツサ２ｂの吸い
込み条件の変化等によりコンプレツサ２ｂの吐出
空気圧力が変動した場合には、圧力コントローラ
１３によつて圧力検出器４により検出される圧力
が目標の一定値になるよう補助燃焼器６の燃焼量
を流量コントローラ９，１２を通じて制御するこ
とにより、タービン動力の不足分を補い、吐出空
気圧力を一定に保つようにしている。
これによつて燃料電池本体部に安定した圧縮空
気を供給するようにし、さらにこの圧縮空気と電
池燃料との圧力差が発生するのを抑えることによ
つてクロスオーバを防止することができる。
気を供給するようにし、さらにこの圧縮空気と電
池燃料との圧力差が発生するのを抑えることによ
つてクロスオーバを防止することができる。
以上のように構成された従来の燃料電池発電シ
ステムは、制御弁やコントローラの数も多く、構
成も複雑になるばかりでなく、燃料電池本体部に
供給される圧縮空気圧力の制御応答の速応性に欠
け、さらに、補助燃焼器からの燃焼エネルギーは
その一部しかタービン動力としては回収されない
ので全体としての熱効率が低下するという問題が
あつた。
ステムは、制御弁やコントローラの数も多く、構
成も複雑になるばかりでなく、燃料電池本体部に
供給される圧縮空気圧力の制御応答の速応性に欠
け、さらに、補助燃焼器からの燃焼エネルギーは
その一部しかタービン動力としては回収されない
ので全体としての熱効率が低下するという問題が
あつた。
この発明は、簡単な構成で制御応答性がよく、
しかも効率のよい燃料電池発電システムを得るこ
とを目的とする。
しかも効率のよい燃料電池発電システムを得るこ
とを目的とする。
第１図に示した基本的実施例に示すように、燃
料電池本体部１からの排ガスにより駆動されるタ
ービン２ａおよびこのタービンに直結・駆動され
て上記燃料電池本体部に圧縮空気を供給するコン
プレツサ２ｂとからなるターボコンプレツサ２と
を備える燃料電池発電システムにおいて、上記コ
ンプレツサ２ｂから燃料電池本体部１への給気圧
が所定値になるように制御された圧縮空気を供給
する圧縮空気供給装置１４を上記コンプレツサ２
ｂの入口側配管に設けたことを特徴とする。
料電池本体部１からの排ガスにより駆動されるタ
ービン２ａおよびこのタービンに直結・駆動され
て上記燃料電池本体部に圧縮空気を供給するコン
プレツサ２ｂとからなるターボコンプレツサ２と
を備える燃料電池発電システムにおいて、上記コ
ンプレツサ２ｂから燃料電池本体部１への給気圧
が所定値になるように制御された圧縮空気を供給
する圧縮空気供給装置１４を上記コンプレツサ２
ｂの入口側配管に設けたことを特徴とする。
燃料電池発電システムにおいては、燃料電池本
体部１からの排ガスのみでターボコンプレツサ２
のタービン２ａを駆動する場合、通常、その排ガ
スによるタービンの駆動力が充分でないため、コ
ンプレツサ２ｂから燃料電池本体部１に対する圧
縮空気の供給圧力が不足する。
体部１からの排ガスのみでターボコンプレツサ２
のタービン２ａを駆動する場合、通常、その排ガ
スによるタービンの駆動力が充分でないため、コ
ンプレツサ２ｂから燃料電池本体部１に対する圧
縮空気の供給圧力が不足する。
本発明によつてターボコンプレツサ２のコンプ
レツサ２ｂの入口側に設けたブロアあるいは電動
コンプレツサなどの圧縮空気供給装置１４は、こ
の装置１４の出口側の空気の圧力を高めることに
よつて燃料電池本体部１に供給される圧縮空気の
供給圧力不足を補うことができるばかりでなく、
その出口側の圧力を制御することによつて燃料電
池本体部１への圧縮空気供給圧力を迅速に制御す
ることができる。
レツサ２ｂの入口側に設けたブロアあるいは電動
コンプレツサなどの圧縮空気供給装置１４は、こ
の装置１４の出口側の空気の圧力を高めることに
よつて燃料電池本体部１に供給される圧縮空気の
供給圧力不足を補うことができるばかりでなく、
その出口側の圧力を制御することによつて燃料電
池本体部１への圧縮空気供給圧力を迅速に制御す
ることができる。
第１図に示す基本的実施例において、燃料電池
本体部１、タービン２ａおよびコンプレツサ２ｂ
を含むターボコンプレツサ２、空気供給配管３、
この空気供給配管３内の空気圧を検出する圧力検
出器４、および、排ガス配管５は第２図の従来例
について説明したと同一のものであるので、これ
らについて詳細な説明は省略する。
本体部１、タービン２ａおよびコンプレツサ２ｂ
を含むターボコンプレツサ２、空気供給配管３、
この空気供給配管３内の空気圧を検出する圧力検
出器４、および、排ガス配管５は第２図の従来例
について説明したと同一のものであるので、これ
らについて詳細な説明は省略する。
本発明によつて上記ターボコンプレツサ２のコ
ンプレツサ２ｂの入口側に設けられた圧縮空気供
給装置１４は、例えばブロア、電動コンプレツサ
などを用いることができる。
ンプレツサ２ｂの入口側に設けられた圧縮空気供
給装置１４は、例えばブロア、電動コンプレツサ
などを用いることができる。
上記コンプレツサ２ｂから燃料電池本体部１へ
の供給空気配管３内の圧縮空気の圧力は、圧力検
出器４によつて検出されて圧力コントローラ１５
において圧力設定値と比較され、その誤差が
“０”になように圧縮空気供給装置１４にフイー
ドバツクされる。
の供給空気配管３内の圧縮空気の圧力は、圧力検
出器４によつて検出されて圧力コントローラ１５
において圧力設定値と比較され、その誤差が
“０”になように圧縮空気供給装置１４にフイー
ドバツクされる。
これによつて、燃料電池本体部１に供給される
圧縮空気の圧力は上記圧力設定値に迅速に追随す
るので、従来例で説明した補助燃焼器６を用いる
場合に比べて、高速かつ安定した圧力制御を行な
うことができる。
圧縮空気の圧力は上記圧力設定値に迅速に追随す
るので、従来例で説明した補助燃焼器６を用いる
場合に比べて、高速かつ安定した圧力制御を行な
うことができる。
本発明による燃料電池発電システムにおいて
は、燃料電池本体部に供給される圧縮空気の給気
圧はコンペレツサの入口側での空気圧を制御する
ことによつて迅速に制御されるので、従来例は比
して構成が著しく簡単になるばかりでなく、燃料
電池本体部への圧縮空気の圧力の精度および制御
応答速度も補助燃焼器を用いる場合に比べて著し
く向上するという格別の効果が得られる。
は、燃料電池本体部に供給される圧縮空気の給気
圧はコンペレツサの入口側での空気圧を制御する
ことによつて迅速に制御されるので、従来例は比
して構成が著しく簡単になるばかりでなく、燃料
電池本体部への圧縮空気の圧力の精度および制御
応答速度も補助燃焼器を用いる場合に比べて著し
く向上するという格別の効果が得られる。
第１図は本発明による燃料電池発電システムの
基本的実施例を示す概略図、第２図は従来の燃料
電池発電システムの概略図である。 １は燃料電池本体部、２はターボコンプレツ
サ、２ａはタービン、２ｂはコンプレツサ、３は
空気供給配管、５は排ガス配管、１４は圧縮空気
供給装置である。
基本的実施例を示す概略図、第２図は従来の燃料
電池発電システムの概略図である。 １は燃料電池本体部、２はターボコンプレツ
サ、２ａはタービン、２ｂはコンプレツサ、３は
空気供給配管、５は排ガス配管、１４は圧縮空気
供給装置である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 燃料電池本体部からの排ガスにより駆動され
るタービンおよびこのタービンに直結・駆動され
て上記燃料電池本体部に圧縮空気を供給するコン
プレツサとからなるターボコンプレツサとを備え
る燃料電池発電システムにおいて、 上記コンプレツサから燃料電池本体部への給気
圧が所定値になるように制御された圧縮空気を供
給するための圧縮空気供給装置をこのコンプレツ
サの入口側に設けた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 |
|---|---|---|---|
| JP62026552A JPS63195334A (ja) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62026552A JPS63195334A (ja) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | 燃料電池発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63195334A JPS63195334A (ja) | 1988-08-12 |
| JPH0579813B2 true JPH0579813B2 (ja) | 1993-11-04 |
Family
ID=12196685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62026552A Granted JPS63195334A (ja) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63195334A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6834831B2 (en) * | 2002-12-31 | 2004-12-28 | The Boeing Company | Hybrid solid oxide fuel cell aircraft auxiliary power unit |
-
1987
- 1987-02-06 JP JP62026552A patent/JPS63195334A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63195334A (ja) | 1988-08-12 |
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