JPH06181065A - 燃料電池発電システムの運転方法 - Google Patents
燃料電池発電システムの運転方法Info
- Publication number
- JPH06181065A JPH06181065A JP4332110A JP33211092A JPH06181065A JP H06181065 A JPH06181065 A JP H06181065A JP 4332110 A JP4332110 A JP 4332110A JP 33211092 A JP33211092 A JP 33211092A JP H06181065 A JPH06181065 A JP H06181065A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- steam
- power generation
- main body
- generation system
- 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.)
- Pending
Links
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)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電気ヒータの容量および外部から受ける電気
エネルギー量を低減し、システム全体を低コストでコン
パクトなものとすることのできる燃料電池発電システム
の運転方法を提供する。 【構成】 改質装置（２）への蒸気供給を開始する過程
において外部（10）から供給される蒸気などの高温流体
の有する熱エネルギーを用いるようにする。
エネルギー量を低減し、システム全体を低コストでコン
パクトなものとすることのできる燃料電池発電システム
の運転方法を提供する。 【構成】 改質装置（２）への蒸気供給を開始する過程
において外部（10）から供給される蒸気などの高温流体
の有する熱エネルギーを用いるようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池本体、改質装
置、および燃料電池本体冷却システムとを備えて構成さ
れる燃料電池発電システムの運転方法に係り、本発電シ
ステムの起動方法、とりわけ改質装置での水素発生開始
にあたって行う改質装置への蒸気導入方法に関する。
置、および燃料電池本体冷却システムとを備えて構成さ
れる燃料電池発電システムの運転方法に係り、本発電シ
ステムの起動方法、とりわけ改質装置での水素発生開始
にあたって行う改質装置への蒸気導入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年実用化が進んでいる燃料電池発電シ
ステムは、水素等の燃料の有するエネルギーを燃料電池
本体内で生じる電気化学反応により直接電気エネルギー
に変換するため、高い変換効率で電気エネルギーを取り
出すことができる。この種の燃料電地発電システムにお
いては、燃料電池本体に燃料として水素リッチなガスが
必要で、このためにメタン等の炭化水素系原料ガスを改
質装置によって水蒸気改質して、得られたガスを燃料電
池本体の燃料極に供給している。一方、酸化剤極には空
気などを酸化剤ガスとして供給する。
ステムは、水素等の燃料の有するエネルギーを燃料電池
本体内で生じる電気化学反応により直接電気エネルギー
に変換するため、高い変換効率で電気エネルギーを取り
出すことができる。この種の燃料電地発電システムにお
いては、燃料電池本体に燃料として水素リッチなガスが
必要で、このためにメタン等の炭化水素系原料ガスを改
質装置によって水蒸気改質して、得られたガスを燃料電
池本体の燃料極に供給している。一方、酸化剤極には空
気などを酸化剤ガスとして供給する。
【０００３】さらに燃料電池本体では電気化学反応時に
反応発熱を生じるため、この発熱を冷却し燃料電池本体
を常に適切な運転温度に保つ目的から燃料電池本体冷却
系が具備されている。燃料電池本体冷却系には、前記燃
料の水蒸気改質に必要な水蒸気を生成する汽水分離器が
設置されていることが多い。
反応発熱を生じるため、この発熱を冷却し燃料電池本体
を常に適切な運転温度に保つ目的から燃料電池本体冷却
系が具備されている。燃料電池本体冷却系には、前記燃
料の水蒸気改質に必要な水蒸気を生成する汽水分離器が
設置されていることが多い。
【０００４】図４は、従来の燃料電池発電システムにお
ける燃料電池本体、改質装置、および燃料電池本体冷却
系の一構成例を示すものである。燃料電池本体１の燃料
極には燃料極入口配管６より燃料ガスが、また酸化剤極
には酸化剤極入口配管より酸化剤ガスが供給される。燃
料電池本体冷却系は汽水分離器３、循環ポンプ５、冷却
水入口配管８、冷却水出口配管９から構成され一つの循
環系を成している。
ける燃料電池本体、改質装置、および燃料電池本体冷却
系の一構成例を示すものである。燃料電池本体１の燃料
極には燃料極入口配管６より燃料ガスが、また酸化剤極
には酸化剤極入口配管より酸化剤ガスが供給される。燃
料電池本体冷却系は汽水分離器３、循環ポンプ５、冷却
水入口配管８、冷却水出口配管９から構成され一つの循
環系を成している。
【０００５】図４に示す従来例において燃料電池発電シ
ステムの起動運転の一部である燃料電池本体と燃料電池
冷却系の昇温操作およびそれに続く改質装置への蒸気導
入過程の操作は通常以下の様に行われる。
ステムの起動運転の一部である燃料電池本体と燃料電池
冷却系の昇温操作およびそれに続く改質装置への蒸気導
入過程の操作は通常以下の様に行われる。
【０００６】まず昇温操作は、汽水分離器３内に設けら
れた電気ヒータ４により昇温に必要な熱エネルギを供給
することにより行われる。即ち電気ヒータ４により加熱
された冷却水を循環ポンプ５により燃料電池本体１に供
給し、さらにその排冷却水を前記汽水分離器３に戻し、
これを再循環させる。電気ヒータ４は燃料電池本体冷却
システムの昇温時温度設定値に従い制御を行うのが一般
的である。燃料電池本体１および燃料電池本体冷却系が
所定の温度まで立ち上がると燃料電池本体および電池冷
却系の昇温が完了となる。昇温が完了すると、続いて改
質装置での改質反応を開始するために蒸気導入操作が行
われる。この時に調節弁５を開動作することで昇温が完
了し高温状態となった電池冷却系から蒸気を改質装置２
へ導入するが、従来は蒸気導入に伴う電池冷却系からの
流出エネルギー分は電気ヒータ４で賄っていた。
れた電気ヒータ４により昇温に必要な熱エネルギを供給
することにより行われる。即ち電気ヒータ４により加熱
された冷却水を循環ポンプ５により燃料電池本体１に供
給し、さらにその排冷却水を前記汽水分離器３に戻し、
これを再循環させる。電気ヒータ４は燃料電池本体冷却
システムの昇温時温度設定値に従い制御を行うのが一般
的である。燃料電池本体１および燃料電池本体冷却系が
所定の温度まで立ち上がると燃料電池本体および電池冷
却系の昇温が完了となる。昇温が完了すると、続いて改
質装置での改質反応を開始するために蒸気導入操作が行
われる。この時に調節弁５を開動作することで昇温が完
了し高温状態となった電池冷却系から蒸気を改質装置２
へ導入するが、従来は蒸気導入に伴う電池冷却系からの
流出エネルギー分は電気ヒータ４で賄っていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この様に従来例におい
ては、前記燃料電池本体と冷却系の昇温完了に続いて改
質装置への蒸気導入開始を行うため、図５に示す様に、
昇温に要したエネルギーａと、さらに改質装置へ供給す
る蒸気を生成するために必要なエネルギーｂとを電気ヒ
ータが供給する必要があるため、この時に要するエネル
ギーを供給できる比較的大容量の電気ヒータを設置し、
さらにはそれに応じた電気エネルギーを外部系統から供
給しなければならなかった。このことは、燃料電池発電
システムのコストとコンパクト性の阻害要因の一つとな
っていた。
ては、前記燃料電池本体と冷却系の昇温完了に続いて改
質装置への蒸気導入開始を行うため、図５に示す様に、
昇温に要したエネルギーａと、さらに改質装置へ供給す
る蒸気を生成するために必要なエネルギーｂとを電気ヒ
ータが供給する必要があるため、この時に要するエネル
ギーを供給できる比較的大容量の電気ヒータを設置し、
さらにはそれに応じた電気エネルギーを外部系統から供
給しなければならなかった。このことは、燃料電池発電
システムのコストとコンパクト性の阻害要因の一つとな
っていた。
【０００８】本発明は、電気ヒータの容量および外部か
ら受ける電気エネルギー量を低減し、システム全体を低
コストでコンパクトなものとすることのできる燃料電池
発電システムの運転方法を提供することを目的とする。
ら受ける電気エネルギー量を低減し、システム全体を低
コストでコンパクトなものとすることのできる燃料電池
発電システムの運転方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の運転方法は、改
質装置への蒸気供給を開始する過程において外部から供
給される蒸気などの高温流体の有する熱エネルギーを用
いることを特徴とする。
質装置への蒸気供給を開始する過程において外部から供
給される蒸気などの高温流体の有する熱エネルギーを用
いることを特徴とする。
【００１０】
【作用】燃料電池発電システムの外部から供給される水
蒸気などの高温流体を直接燃料電池本体冷却系に供給し
たり、あるいは熱交換媒体を介して前記高温流体のエネ
ルギーを燃料電池本体冷却系に供給することで、燃料電
池発電システム起動における改質装置への蒸気導入過程
において、従来例で問題となっていた電気ヒータへの多
大な電力供給が削減される。
蒸気などの高温流体を直接燃料電池本体冷却系に供給し
たり、あるいは熱交換媒体を介して前記高温流体のエネ
ルギーを燃料電池本体冷却系に供給することで、燃料電
池発電システム起動における改質装置への蒸気導入過程
において、従来例で問題となっていた電気ヒータへの多
大な電力供給が削減される。
【００１１】
【実施例】例えば病院やオフィス等のビル内ではその冷
暖房のために高温水や蒸気の供給設備を有していること
がある。また、火力発電などの発電システムではボイラ
ーからの余剰蒸気等を利用できる場合が多い。さらに、
多くの産業プラントや化学プラントにおいてもそのプラ
ント排熱を有効に利用しきれず捨てていることが有る。
このような背景と前記従来の問題点から本発明では前記
目的を達成するために、前記ビル内の蒸気や温水の供給
設備、発電システム、化学プラントなど燃料電池発電シ
ステムの外部から供給される水蒸気等の高温流体を直接
燃料電池本体冷却システムに供給したり、あるいは熱交
換媒体を介して前記高温流体から蒸気を生成し、これを
プラント起動時における改質装置への導入蒸気として用
いる。図１は本発明の第１実施例を示す図である。
暖房のために高温水や蒸気の供給設備を有していること
がある。また、火力発電などの発電システムではボイラ
ーからの余剰蒸気等を利用できる場合が多い。さらに、
多くの産業プラントや化学プラントにおいてもそのプラ
ント排熱を有効に利用しきれず捨てていることが有る。
このような背景と前記従来の問題点から本発明では前記
目的を達成するために、前記ビル内の蒸気や温水の供給
設備、発電システム、化学プラントなど燃料電池発電シ
ステムの外部から供給される水蒸気等の高温流体を直接
燃料電池本体冷却システムに供給したり、あるいは熱交
換媒体を介して前記高温流体から蒸気を生成し、これを
プラント起動時における改質装置への導入蒸気として用
いる。図１は本発明の第１実施例を示す図である。
【００１２】本実施例では、燃料電池本体および電池冷
却系が昇温を完了し改質装置へ蒸気を導入する場合、温
度検出器12により汽水分離器３の温度を検出し、その検
出値13に基づき調節器14が調節弁11に開指令を出力し、
これにより供給システム10からの蒸気または高温水を汽
水分離器３に供給し、調節弁５を経由して改質装置へ供
給される蒸気量の一部あるいは全てを供給する構成であ
る。尚、汽水分離器内部は飽和状態であることから上記
温度検出器12および温度検出値13は、それぞれ圧力検出
器および圧力検出値であってもかまわない。
却系が昇温を完了し改質装置へ蒸気を導入する場合、温
度検出器12により汽水分離器３の温度を検出し、その検
出値13に基づき調節器14が調節弁11に開指令を出力し、
これにより供給システム10からの蒸気または高温水を汽
水分離器３に供給し、調節弁５を経由して改質装置へ供
給される蒸気量の一部あるいは全てを供給する構成であ
る。尚、汽水分離器内部は飽和状態であることから上記
温度検出器12および温度検出値13は、それぞれ圧力検出
器および圧力検出値であってもかまわない。
【００１３】次に本実施例の作用を説明する。図５に説
明した様に燃料電池本体および燃料電池本体冷却系が昇
温を完了した後改質装置への蒸気導入が行われると、昇
温時に必要なエネルギー量ａにさらに導入のための蒸気
の生成に必要なエネルギー量ｂが要求され、電気ヒータ
からはａ＋ｂ分のエネルギーを供給する必要がある。し
かしながら、本発明実施例の構成においては蒸気導入に
伴ない汽水分離器12の温度あるいは圧力が低下すると調
節器14が供給システム10から蒸気を供給する動作が働く
ため図２に示すように供給システム10からｃ分の熱量が
供給され、これにより電気ヒータが発生すべきエネルギ
ーの最大値は従来のａ＋ｂからａ＋ｂ′へと小さくなる
様な作用がもたらされる。
明した様に燃料電池本体および燃料電池本体冷却系が昇
温を完了した後改質装置への蒸気導入が行われると、昇
温時に必要なエネルギー量ａにさらに導入のための蒸気
の生成に必要なエネルギー量ｂが要求され、電気ヒータ
からはａ＋ｂ分のエネルギーを供給する必要がある。し
かしながら、本発明実施例の構成においては蒸気導入に
伴ない汽水分離器12の温度あるいは圧力が低下すると調
節器14が供給システム10から蒸気を供給する動作が働く
ため図２に示すように供給システム10からｃ分の熱量が
供給され、これにより電気ヒータが発生すべきエネルギ
ーの最大値は従来のａ＋ｂからａ＋ｂ′へと小さくなる
様な作用がもたらされる。
【００１４】したがってこの様な作用を有する本発明実
施例によれば、システム起動時の改質装置への蒸気導入
過程に際して、電気ヒータの容量および外部から供給す
べき電気エネルギー量を低減し、従って低コストでコン
パクトな燃料電池発電システムを提供することが可能と
なる。図３は本発明の第２実施例を示す図である。
施例によれば、システム起動時の改質装置への蒸気導入
過程に際して、電気ヒータの容量および外部から供給す
べき電気エネルギー量を低減し、従って低コストでコン
パクトな燃料電池発電システムを提供することが可能と
なる。図３は本発明の第２実施例を示す図である。
【００１５】本実施例では、改質装置２への蒸気導入に
よって汽水分離器12の温度が低下した場合、その検出値
13に基づき調節器14がポンプ15と起動指令を発生し、高
温流体供給システム10ａからの高温流体を汽水分離器２
へ供給し、高温流体の有するエネルギーを間接的に汽水
分離器へ供給するシステム構成である。本実施例におい
ても第１の実施例と同様の作用によって電気ヒータの容
量と外部から供給すべき電気エネルギー量を低減するこ
とが可能となるが、本実施例は間接的に熱エネルギーを
供給する構成であることから、供給システム10ａが高温
流体として水や水蒸気に限らず油などを取り扱う場合に
おいても適用することが可能となる。
よって汽水分離器12の温度が低下した場合、その検出値
13に基づき調節器14がポンプ15と起動指令を発生し、高
温流体供給システム10ａからの高温流体を汽水分離器２
へ供給し、高温流体の有するエネルギーを間接的に汽水
分離器へ供給するシステム構成である。本実施例におい
ても第１の実施例と同様の作用によって電気ヒータの容
量と外部から供給すべき電気エネルギー量を低減するこ
とが可能となるが、本実施例は間接的に熱エネルギーを
供給する構成であることから、供給システム10ａが高温
流体として水や水蒸気に限らず油などを取り扱う場合に
おいても適用することが可能となる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したごとく本発明の運転方法に
よれば、燃料電池発電システムの起動運転の一過程であ
る改質装置への蒸気導入過程において、プラント外部か
ら供給される水蒸気、高温水、油などの高温流体のエネ
ルギーを直接あるいは間接的に燃料電池本体冷却系に供
給することによって、電気ヒータで必要とされる最大投
入エネルギー量を大幅に低減でき、従って安価でコンパ
クトな燃料電池発電システムを実現することが可能とな
る。
よれば、燃料電池発電システムの起動運転の一過程であ
る改質装置への蒸気導入過程において、プラント外部か
ら供給される水蒸気、高温水、油などの高温流体のエネ
ルギーを直接あるいは間接的に燃料電池本体冷却系に供
給することによって、電気ヒータで必要とされる最大投
入エネルギー量を大幅に低減でき、従って安価でコンパ
クトな燃料電池発電システムを実現することが可能とな
る。
【図１】本発明の第１実施例の構成図
【図２】第１実施例の作用の説明図
【図３】本発明の第２実施例の構成図
【図４】燃料電池発電システムの従来例を示す構成図
【図５】従来の電気ヒータ要求量の説明図
１…燃料電池本体 ２…改質装置 ３…汽水分離器 ４…電気ヒータ ５…調節弁 ６…燃料極入口配管 ７…酸化剤極入口配管 ８…冷却水入口配管 ９…冷却水出口配管 10…蒸気または高温水供給システム 10ａ…高温流体供給システム 11…調節弁 12…温度検出器 13…温度検出値 14…調節器 15…高温流体供給ポンプ ａ…昇温に必要なヒータ熱量 ｂ，ｂ′…蒸気導入に必要なヒータ熱量 ｃ…外部蒸気あるいは外部高温流体で供給される熱量
Claims (1)
- 【請求項１】 燃料ガスと酸化剤ガスをそれぞれ燃料極
と酸化剤極に導入しこの時生じる電気化学反応により電
気エネルギーを発生する燃料電池本体と、原燃料ガスを
改質し燃料電池本体への燃料ガスを生成する改質装置
と、燃料電池本体からの発熱を除去し運転温度を適切値
に維持する燃料電池本体冷却系とを備えた燃料電池発電
システムにおいて、 前記改質装置への蒸気供給を開始する過程において外部
から供給される蒸気などの高温流体の有する熱エネルギ
ーを用いることを特徴とする燃料電池発電システムの運
転方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4332110A JPH06181065A (ja) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | 燃料電池発電システムの運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4332110A JPH06181065A (ja) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | 燃料電池発電システムの運転方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06181065A true JPH06181065A (ja) | 1994-06-28 |
Family
ID=18251269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4332110A Pending JPH06181065A (ja) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | 燃料電池発電システムの運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06181065A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0994069A1 (en) * | 1998-10-13 | 2000-04-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Hydrogen generator |
-
1992
- 1992-12-14 JP JP4332110A patent/JPH06181065A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0994069A1 (en) * | 1998-10-13 | 2000-04-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Hydrogen generator |
| US6416894B1 (en) | 1998-10-13 | 2002-07-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Hydrogen generator with fuel cell and control method for the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1276163B1 (en) | Solid polymer fuel cell | |
| EP1207133B1 (en) | Fuel reforming system and stopping method thereof | |
| KR20170132421A (ko) | 연료전지 시스템 | |
| JP4106356B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| JPS61232569A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| CN100544103C (zh) | 具有一氧化碳去除单元的燃料处理器及其运行方法 | |
| JPH06181065A (ja) | 燃料電池発電システムの運転方法 | |
| JP2003217623A (ja) | 固体高分子形燃料電池発電装置 | |
| JP2004039430A (ja) | 燃料電池発電装置とその運転方法 | |
| JPH09161832A (ja) | 燃料電池発電装置とその運転方法及び運転制御方法 | |
| JP3377523B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| JP5132143B2 (ja) | 燃料電池装置 | |
| JP3789706B2 (ja) | Ｃｏ変成ユニットおよび固体高分子型燃料電池発電システム | |
| JP2002100382A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JP3992423B2 (ja) | 燃料電池システムの運転起動方法およびその装置 | |
| JP2825285B2 (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JP3679792B2 (ja) | 固体高分子形燃料電池発電装置 | |
| JP2615790B2 (ja) | リン酸型燃料電池発電システム | |
| JP3561706B2 (ja) | 固体高分子形燃料電池発電装置 | |
| JP2002216819A (ja) | 固体高分子形燃料電池発電装置 | |
| JPH11260386A (ja) | 燃料電池発電プラントおよびその運転制御方法 | |
| JP2001185178A (ja) | Ｃｏ除去ユニットおよび固体高分子型燃料電池発電システム | |
| JP2003288933A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JPH097625A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JPS62241803A (ja) | メタノ−ル改質器の起動方法 |