JPH0628166B2 - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
- Publication number
- JPH0628166B2 JPH0628166B2 JP62326007A JP32600787A JPH0628166B2 JP H0628166 B2 JPH0628166 B2 JP H0628166B2 JP 62326007 A JP62326007 A JP 62326007A JP 32600787 A JP32600787 A JP 32600787A JP H0628166 B2 JPH0628166 B2 JP H0628166B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- fuel cell
- exhaust
- heat
- heat exchanger
- 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
Links
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
- H01M8/04—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
-
- 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
- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
-
- 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
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 この発明は燃料電池発電システムの、排ガス中から熱を
回収する排熱回収方式に関するものである。
回収する排熱回収方式に関するものである。
第２図は例えば、日本産業機械工業会発行昭和59年５月
「オンサイト型燃料電池の技術調査報告書」第11〜12ペ
ージに示された従来の燃料電池発電システムを示す図で
ある。図において、(1)は燃料極(1a)，空気極(1b)から
成る燃料電池、(2)は燃料供給装置(3)より供給される炭
化水素系燃料を改質して上記燃料電池(1)の燃料極(1a)
に水素を多く含む改質ガスを供給する改質装置で、この
改質装置は改質反応部(2a)とバーナ部(2b)より構成され
る。(4)は燃料電池(1)の空気極(1b)及び改質装置(2)の
バーナ部(2b)に空気を供給する空気供給装置、(5)は燃
料電池(1)の空気極(1b)を出た排空気、及び改質装置(2)
のバーナ部(2b)を出た燃焼排ガスを合流させて大気へ放
出させる排ガス回路、(6)は発電システムの排熱を利用
する目的で排ガス回路(5)上に設置される排熱回収用熱
交換器、(7)は排熱を外部に取り出すための冷却水回路
で、排熱回収用熱交換器(6)の冷却水管につながれてい
る。(8)は排熱回収用熱交換器(6)で凝縮した排ガス中の
ドレンを導くドレンタンクである。
「オンサイト型燃料電池の技術調査報告書」第11〜12ペ
ージに示された従来の燃料電池発電システムを示す図で
ある。図において、(1)は燃料極(1a)，空気極(1b)から
成る燃料電池、(2)は燃料供給装置(3)より供給される炭
化水素系燃料を改質して上記燃料電池(1)の燃料極(1a)
に水素を多く含む改質ガスを供給する改質装置で、この
改質装置は改質反応部(2a)とバーナ部(2b)より構成され
る。(4)は燃料電池(1)の空気極(1b)及び改質装置(2)の
バーナ部(2b)に空気を供給する空気供給装置、(5)は燃
料電池(1)の空気極(1b)を出た排空気、及び改質装置(2)
のバーナ部(2b)を出た燃焼排ガスを合流させて大気へ放
出させる排ガス回路、(6)は発電システムの排熱を利用
する目的で排ガス回路(5)上に設置される排熱回収用熱
交換器、(7)は排熱を外部に取り出すための冷却水回路
で、排熱回収用熱交換器(6)の冷却水管につながれてい
る。(8)は排熱回収用熱交換器(6)で凝縮した排ガス中の
ドレンを導くドレンタンクである。
次に動作について説明する。燃料供給装置(3)より供給
された炭化水素系燃料は、改質装置(2)の改質反応部(2
a)においてバーナ部(2b)より熱を与えられて水素を多く
含むガスに改質されたあと、燃料電池(1)の燃料極(1a)
に供給される。一方、空気供給装置(4)より供給された
空気の大部分は燃料電池(1)の空気極(1b)へ送られ、燃
料極(1a)の水素と反応して直流電力を発生させる。燃料
極(1a)を出た余剰燃料は、改質装置(2)のバーナ部(2b)
に送られ、ここで空気供給装置(4)から供給された空気
により燃焼され改質反応に必要な熱が与えられる。改質
装置(2)のバーナ部(2b)を出た燃焼排ガス及び燃料電池
(1)の空気極(1b)を出た排空気は合流して排ガス回路(5)
に導かれたあと、大気に放出されるが、この排ガス回路
(5)中の排ガスは例えば140〜150℃の高温ガスであり、
そのまま系外に排出したのでは熱エネルギーを無駄に外
部に捨てることになる。このため、この様な燃料電池発
電システムにおいては、排ガス回路(5)に排熱回収用熱
交換器(6)を設置し、排ガス中の熱エネルギーを回収し
てシステムの熱効率を高めることが一般に行われてい
る。ここで、排熱回収用熱交換器(6)での排熱回収量は
排熱回収用熱交換器(6)の出口排ガス温度に関連し、こ
の温度を下げるほど、排熱回収量が増えるので、通常こ
の温度は50〜60℃まで下げられ、その後排ガスはシステ
ム排ガスとして、系外に放出される。また排熱回収用熱
交換器(6)により、併せて排ガス中より凝縮水を系内に
回収することができるが排熱回収用熱交換器(6)の出口
排ガス温度を50〜60℃にまで下げることがこの目的にも
適合する。この様にして排ガス回路(5)上に排熱回収用
熱交換器(6)が配置されここで冷却水回路(7)から導かれ
た冷却水との熱交換により、排ガス温度が50〜60℃程度
に下げられ、これに伴い排ガス中の水分の一部が凝縮し
て凝縮水がドレンタンク(8)に導かれるとともに排ガス
はそのまま系外に放出される。排熱回収用熱交換器(6)
で熱を与えられた冷却水は系外へ導かれ排熱利用に供さ
れる。
された炭化水素系燃料は、改質装置(2)の改質反応部(2
a)においてバーナ部(2b)より熱を与えられて水素を多く
含むガスに改質されたあと、燃料電池(1)の燃料極(1a)
に供給される。一方、空気供給装置(4)より供給された
空気の大部分は燃料電池(1)の空気極(1b)へ送られ、燃
料極(1a)の水素と反応して直流電力を発生させる。燃料
極(1a)を出た余剰燃料は、改質装置(2)のバーナ部(2b)
に送られ、ここで空気供給装置(4)から供給された空気
により燃焼され改質反応に必要な熱が与えられる。改質
装置(2)のバーナ部(2b)を出た燃焼排ガス及び燃料電池
(1)の空気極(1b)を出た排空気は合流して排ガス回路(5)
に導かれたあと、大気に放出されるが、この排ガス回路
(5)中の排ガスは例えば140〜150℃の高温ガスであり、
そのまま系外に排出したのでは熱エネルギーを無駄に外
部に捨てることになる。このため、この様な燃料電池発
電システムにおいては、排ガス回路(5)に排熱回収用熱
交換器(6)を設置し、排ガス中の熱エネルギーを回収し
てシステムの熱効率を高めることが一般に行われてい
る。ここで、排熱回収用熱交換器(6)での排熱回収量は
排熱回収用熱交換器(6)の出口排ガス温度に関連し、こ
の温度を下げるほど、排熱回収量が増えるので、通常こ
の温度は50〜60℃まで下げられ、その後排ガスはシステ
ム排ガスとして、系外に放出される。また排熱回収用熱
交換器(6)により、併せて排ガス中より凝縮水を系内に
回収することができるが排熱回収用熱交換器(6)の出口
排ガス温度を50〜60℃にまで下げることがこの目的にも
適合する。この様にして排ガス回路(5)上に排熱回収用
熱交換器(6)が配置されここで冷却水回路(7)から導かれ
た冷却水との熱交換により、排ガス温度が50〜60℃程度
に下げられ、これに伴い排ガス中の水分の一部が凝縮し
て凝縮水がドレンタンク(8)に導かれるとともに排ガス
はそのまま系外に放出される。排熱回収用熱交換器(6)
で熱を与えられた冷却水は系外へ導かれ排熱利用に供さ
れる。
従来の燃料電池発電システムは以上のように構成されて
いるので、50〜60℃の低い温度の排ガスをそのまま系外
へ排出しなければならず、排ガス中の相対湿度が高いた
め系外への排出口付近で白煙が発生しやすいという問題
点があつた。また排出ガスの温度が低いと排ガスが拡散
しにくくなり、地上におけるNox濃度も高くなるなどの
問題点もあつた。
いるので、50〜60℃の低い温度の排ガスをそのまま系外
へ排出しなければならず、排ガス中の相対湿度が高いた
め系外への排出口付近で白煙が発生しやすいという問題
点があつた。また排出ガスの温度が低いと排ガスが拡散
しにくくなり、地上におけるNox濃度も高くなるなどの
問題点もあつた。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので排ガスの相対湿度を下げることにより、白煙を
防止しできる燃料電池発電システムを得ることを目的と
する。
たもので排ガスの相対湿度を下げることにより、白煙を
防止しできる燃料電池発電システムを得ることを目的と
する。
〔問題点を解決するための手段〕 この発明に係る燃料電池発電システムは排ガス回路上に
おいて排熱回収用熱交換器の上流側を流れる排ガスと下
流側を流れる排ガスとを互いに熱交換させる再生熱交換
器を設置したものである。
おいて排熱回収用熱交換器の上流側を流れる排ガスと下
流側を流れる排ガスとを互いに熱交換させる再生熱交換
器を設置したものである。
この発明における燃料電池発電システムでは排ガス回路
上に再生熱交換器を設置し、排熱回収用熱交換器の上流
側を流れる排ガスと下流側を流れる排ガスとを互いに熱
交換させることにより従来方式に比べ温度が高く、相対
湿度の低い排ガスを排出させることができ、これに伴
い、白煙が防止される。
上に再生熱交換器を設置し、排熱回収用熱交換器の上流
側を流れる排ガスと下流側を流れる排ガスとを互いに熱
交換させることにより従来方式に比べ温度が高く、相対
湿度の低い排ガスを排出させることができ、これに伴
い、白煙が防止される。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、(1),(1a),(1b),(2),(2a),(2b),(3)〜(8)は
第２図に示した従来の構成と同じものである。(9)は排
ガス回路(5)上に設置し、排熱回収用熱交換器(6)の上流
側を流れる排ガスと下流側を流れる排ガスとを互いに熱
交換させる再生熱交換器である。
図において、(1),(1a),(1b),(2),(2a),(2b),(3)〜(8)は
第２図に示した従来の構成と同じものである。(9)は排
ガス回路(5)上に設置し、排熱回収用熱交換器(6)の上流
側を流れる排ガスと下流側を流れる排ガスとを互いに熱
交換させる再生熱交換器である。
次に動作について説明する。燃料供給装置(3)より供給
された炭化水素系燃料は改質装置(2)の改質反応部(2a)
においてバーナ部(2b)より熱を与えられて水素を多く含
むガスに改質されたあと、燃料電池(1)の燃料極(1a)に
供給される。一方、空気供給装置(4)より供給された空
気の大部分は燃料電池(1)の空気極(1b)へ送られ、燃料
極(1a)の水素と反応して、直流電力を発生させる。燃料
極(1a)を出た余剰燃料は改質装置(2)のバーナ部(2b)に
送られ、ここで空気供給装置(4)から供給された空気に
より燃焼され改質反応に必要な熱が与えられる。改質装
置(2)のバーナ部(2b)を出た燃焼排ガス及び燃料電池(1)
の空気極(1b)を出た排空気は合流して排ガス回路(5)に
導かれたあと大気に放出されるが、この合流直後の排ガ
ス回路(5)中の排ガスは例えば140〜150℃の高温ガスで
ある。この排ガスは、再生熱交換器(9)で例えば120℃程
度の温度に下げられた後、排熱回収用熱交換器(6)で冷
却水回路(7)から導かれた冷却水との熱交換により、温
度を50〜60℃にまで下げられる。熱交換後の冷却水は系
外に導かれ排熱利用される。ここで、排ガス中の水分の
一部は凝縮し、凝縮水がドレンタンク(8)に導かれると
ともに排ガスは再び再生熱交換器(9)に送られる。ここ
でこの排ガスは上流の合流直後の高温の排ガスとの熱交
換により温度が高められ湿度を下げたあとシステム排ガ
スとして大気に放出される。
された炭化水素系燃料は改質装置(2)の改質反応部(2a)
においてバーナ部(2b)より熱を与えられて水素を多く含
むガスに改質されたあと、燃料電池(1)の燃料極(1a)に
供給される。一方、空気供給装置(4)より供給された空
気の大部分は燃料電池(1)の空気極(1b)へ送られ、燃料
極(1a)の水素と反応して、直流電力を発生させる。燃料
極(1a)を出た余剰燃料は改質装置(2)のバーナ部(2b)に
送られ、ここで空気供給装置(4)から供給された空気に
より燃焼され改質反応に必要な熱が与えられる。改質装
置(2)のバーナ部(2b)を出た燃焼排ガス及び燃料電池(1)
の空気極(1b)を出た排空気は合流して排ガス回路(5)に
導かれたあと大気に放出されるが、この合流直後の排ガ
ス回路(5)中の排ガスは例えば140〜150℃の高温ガスで
ある。この排ガスは、再生熱交換器(9)で例えば120℃程
度の温度に下げられた後、排熱回収用熱交換器(6)で冷
却水回路(7)から導かれた冷却水との熱交換により、温
度を50〜60℃にまで下げられる。熱交換後の冷却水は系
外に導かれ排熱利用される。ここで、排ガス中の水分の
一部は凝縮し、凝縮水がドレンタンク(8)に導かれると
ともに排ガスは再び再生熱交換器(9)に送られる。ここ
でこの排ガスは上流の合流直後の高温の排ガスとの熱交
換により温度が高められ湿度を下げたあとシステム排ガ
スとして大気に放出される。
例えば合流直後で150℃の排ガスをまず再生熱交換器(9)
で120℃にして排熱回収用熱交換器(6)で50℃に下げた場
合、大気に放出されるシステム排ガス温度は約90℃、相
対湿度は17.6％程度となる。この温度・湿度の排ガスで
あれば、そのまま大気に排出しても白煙，地上Nox濃度
の点で何ら問題を生じない。
で120℃にして排熱回収用熱交換器(6)で50℃に下げた場
合、大気に放出されるシステム排ガス温度は約90℃、相
対湿度は17.6％程度となる。この温度・湿度の排ガスで
あれば、そのまま大気に排出しても白煙，地上Nox濃度
の点で何ら問題を生じない。
以上のようにこの発明によれば、排ガス回路上において
再生熱交換器を、排熱回収用熱交換器の上流側を流れる
排ガスと下流側を流れる排ガスとを互いに熱交換させる
ように設置したので、温度が高く、相対湿度の低い排ガ
スを排出させることができ、排出口付近での白煙を防止
できる。またそれに伴い排ガスの拡散が促進され地上に
おけるNox濃度を低くできるという効果がある。
再生熱交換器を、排熱回収用熱交換器の上流側を流れる
排ガスと下流側を流れる排ガスとを互いに熱交換させる
ように設置したので、温度が高く、相対湿度の低い排ガ
スを排出させることができ、排出口付近での白煙を防止
できる。またそれに伴い排ガスの拡散が促進され地上に
おけるNox濃度を低くできるという効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による燃料電池発電システ
ムを示す系統図、第２図は従来の燃料電池発電システム
を示す系統図である。 図において、(1)は燃料電池、(1a)は燃料極、(1b)は空
気極、(2)は改質装置、(4)は空気供給装置、(5)は排ガ
ス回路、(6)は排熱回収用熱交換器、(9)は再生熱交換器
である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
ムを示す系統図、第２図は従来の燃料電池発電システム
を示す系統図である。 図において、(1)は燃料電池、(1a)は燃料極、(1b)は空
気極、(2)は改質装置、(4)は空気供給装置、(5)は排ガ
ス回路、(6)は排熱回収用熱交換器、(9)は再生熱交換器
である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】燃料電池と、炭化水素系燃料を改質して前
記燃料電池に水素を多く含むガスを供給する改質装置
と、前記燃料電池に空気を供給する空気供給装置とを備
え、前記改質装置からの燃焼排ガスと前記燃料電池の空
気極からの排空気の混合ガスを系外に排出する排ガス回
路上に排熱回収用熱交換器を備えた燃料電池発電システ
ムにおいて、前記排熱回収用熱交換器の上流側を流れる
排ガスと下流側を流れる排ガスとを互いに熱交換させる
再生熱交換器を設置し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 |
|---|---|---|---|
| JP62326007A JPH0628166B2 (ja) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62326007A JPH0628166B2 (ja) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | 燃料電池発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01166467A JPH01166467A (ja) | 1989-06-30 |
| JPH0628166B2 true JPH0628166B2 (ja) | 1994-04-13 |
Family
ID=18183052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62326007A Expired - Lifetime JPH0628166B2 (ja) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0628166B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4651245A1 (en) * | 2024-05-16 | 2025-11-19 | Volvo Truck Corporation | Fuel cell exhaust management |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2846105B2 (ja) * | 1990-03-14 | 1999-01-13 | 三菱重工業株式会社 | 燃焼装置 |
| WO2024170068A1 (en) * | 2023-02-14 | 2024-08-22 | Volvo Truck Corporation | Handling an exhaust flow of a fuel cell system of a vehicle |
-
1987
- 1987-12-23 JP JP62326007A patent/JPH0628166B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4651245A1 (en) * | 2024-05-16 | 2025-11-19 | Volvo Truck Corporation | Fuel cell exhaust management |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01166467A (ja) | 1989-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3316393B2 (ja) | 燃料電池発電システム及びその運転方法 | |
| JPH0318627A (ja) | 電気的エネルギ発生装置 | |
| JP3344439B2 (ja) | タービンコンプレッサ用燃焼装置と燃焼方法 | |
| WO2017222253A1 (ko) | 연료극 가스 또는 연료극 배가스를 이용한 열교환기를 포함하는 연료전지 시스템 | |
| JP3704299B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池と燃焼を利用する産業プロセスとのコンバインドシステムとその運転方法 | |
| KR101363365B1 (ko) | 연료전지 시스템 | |
| JPH0628166B2 (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JPH07230819A (ja) | 自己熱交換型断熱プレリフォーマを有する内部改質型固体電解質燃料電池システム | |
| JP5964502B2 (ja) | 燃料電池とボイラの複合システム | |
| KR20160139492A (ko) | 냉각 장치를 갖는 분산발전용 연료전지-엔진 하이브리드 발전시스템 | |
| JP2000228208A (ja) | 燃料電池とガスタービンの複合装置 | |
| JPH08329967A (ja) | 燃料電池発電プラント | |
| JP3139574B2 (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| CN217822896U (zh) | 一种固体氧化物燃料电池系统的热区结构 | |
| JP3137143B2 (ja) | 燃料電池発電設備の温度制御方法及び温度制御装置を備えた燃料電池発電設備 | |
| JP3573239B2 (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JP3882307B2 (ja) | 燃料電池発電設備 | |
| JP3600798B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池と燃焼を利用する産業プロセスとのコンバインドシステム | |
| JPH06103994A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JP4440676B2 (ja) | 燃料電池発電給湯システム | |
| JP4158131B2 (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JP3282695B2 (ja) | 燃料電池発電設備 | |
| JPS6280970A (ja) | 燃料電池の発電方法 | |
| JPS63152878A (ja) | 固体電解質燃料電池発電システム | |
| JP2002089841A (ja) | ガスタービン用燃焼器 |