JPH06333585A - 燃料電池発電装置の起動運転方法及び装置 - Google Patents
燃料電池発電装置の起動運転方法及び装置Info
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- JPH06333585A JPH06333585A JP5145421A JP14542193A JPH06333585A JP H06333585 A JPH06333585 A JP H06333585A JP 5145421 A JP5145421 A JP 5145421A JP 14542193 A JP14542193 A JP 14542193A JP H06333585 A JPH06333585 A JP H06333585A
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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)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 起動時の昇温でアノード入口側のラインを暖
める。 【構成】 燃料電池Ｉ側と改質器１０側とを遮断弁２
８，２９，３０，３１，３８で分離し、各々独立して昇
温させるようにする。燃料電池のカソード２の昇温は、
カソード出口側からカソード入口側への再循環させるガ
スをヒータ３４で加熱することにより行う。アノード３
の昇温は、カソード２側からの伝熱により行う。アノー
ド３の入口側の遮断弁３０の下流位置とアノード３の出
口側の遮断弁３１の上流位置とをアノード再循環ライン
４１で結ぶ。このラインに再循環ブロワ４０を設け、再
循環させられるガスを、カソード２側からの熱伝達を利
用して加熱させる。
める。 【構成】 燃料電池Ｉ側と改質器１０側とを遮断弁２
８，２９，３０，３１，３８で分離し、各々独立して昇
温させるようにする。燃料電池のカソード２の昇温は、
カソード出口側からカソード入口側への再循環させるガ
スをヒータ３４で加熱することにより行う。アノード３
の昇温は、カソード２側からの伝熱により行う。アノー
ド３の入口側の遮断弁３０の下流位置とアノード３の出
口側の遮断弁３１の上流位置とをアノード再循環ライン
４１で結ぶ。このラインに再循環ブロワ４０を設け、再
循環させられるガスを、カソード２側からの熱伝達を利
用して加熱させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料の有する化学エネル
ギーを直接電気エネルギーに変換させるエネルギー部門
で用いる燃料電池による発電装置における運転開始前の
起動運転方法及び装置に関するものである。
ギーを直接電気エネルギーに変換させるエネルギー部門
で用いる燃料電池による発電装置における運転開始前の
起動運転方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池のうち、溶融炭酸塩型燃料電池
は、電解質として溶融炭酸塩を多孔質体にしみ込ませて
なるタイル（電解質板）を、カソード（酸素極）とアノ
ード（燃料極）の両電極で両面から挟み、カソード側に
酸化ガスを、又、アノード側に燃料ガスを供給すること
によりカソード側及びアノード側で電気化学反応を起こ
させて発電させるようにしたものを単セルと言い、この
単セルを出力規模に見合うように多層に積層（スタッ
ク）して発電を行うようにしてある。
は、電解質として溶融炭酸塩を多孔質体にしみ込ませて
なるタイル（電解質板）を、カソード（酸素極）とアノ
ード（燃料極）の両電極で両面から挟み、カソード側に
酸化ガスを、又、アノード側に燃料ガスを供給すること
によりカソード側及びアノード側で電気化学反応を起こ
させて発電させるようにしたものを単セルと言い、この
単セルを出力規模に見合うように多層に積層（スタッ
ク）して発電を行うようにしてある。
【０００３】かかる構成の溶融炭酸塩型燃料電池を用い
た発電装置において、天然ガスを燃料として用いた場合
のシステム系統構成の一般的なものとしては、図３に一
例を示す如きものがある。
た発電装置において、天然ガスを燃料として用いた場合
のシステム系統構成の一般的なものとしては、図３に一
例を示す如きものがある。
【０００４】すなわち、タイル１を両側からカソード２
とアノード３とで挟んでなる燃料電池Ｉのカソード２の
入口側に、途中に１段空気圧縮機４、中間冷却器５、２
段空気圧縮機６、空気予熱器７を有する空気供給ライン
８を接続して、空気Ａが供給されるようにすると共に、
空気Ａの一部を分岐ライン９により改質器１０に燃焼用
空気として供給し、カソード２の出口側に接続したカソ
ード出口ガスライン１１に排出されたカソード出口ガス
ＣＧをタービン１２に導いた後、空気予熱器７を通して
排出させるようにしてある。一方、燃料電池Ｉのアノー
ド３の出口側から排出されたアノード出口ガスＡＧには
水分が含まれているので、このアノード出口ガス中の水
分を気水分離器１７で分離した後、分離した水Ｈ2 Ｏを
改質反応を起こさせるための蒸気発生源として系統内に
入れるという手法を採り入れるために、アノード３から
アノード出口ガスライン２５に排出されたアノード出口
ガスＡＧを、熱交換器１３を通した後、天然ガスＮＧの
供給ライン２６上の燃料予熱器１４、蒸発器１５を経て
冷却器１６に導き、ここで凝縮させて気水分離器１７に
てガスと水とに分離し、ガスはブロワ１８にて上記熱交
換器１３へのライン１９を通して改質器１０の燃焼室側
へ導くようにすると共に、水Ｈ2 Ｏはポンプ２０で昇圧
されて給水加熱器２１へ送られ、ここで加熱されて給水
ライン２２より蒸発器１５を経て蒸気として改質器１０
の入口側に供給され天然ガスＮＧと混ぜられるようにし
てあり、改質器１０で水素に富んだガスに改質されたガ
スは燃料ガス供給ライン２３により燃料電池Ｉのアノー
ド３に、又、改質器１０の燃焼室から排出された炭酸ガ
スを含むガスはライン２４より上記空気供給ライン８の
空気とともに燃料電池Ｉのカソード２にそれぞれ供給さ
れるようにしてある。２７は天然ガス供給ライン２６上
に設けた脱硫器である。
とアノード３とで挟んでなる燃料電池Ｉのカソード２の
入口側に、途中に１段空気圧縮機４、中間冷却器５、２
段空気圧縮機６、空気予熱器７を有する空気供給ライン
８を接続して、空気Ａが供給されるようにすると共に、
空気Ａの一部を分岐ライン９により改質器１０に燃焼用
空気として供給し、カソード２の出口側に接続したカソ
ード出口ガスライン１１に排出されたカソード出口ガス
ＣＧをタービン１２に導いた後、空気予熱器７を通して
排出させるようにしてある。一方、燃料電池Ｉのアノー
ド３の出口側から排出されたアノード出口ガスＡＧには
水分が含まれているので、このアノード出口ガス中の水
分を気水分離器１７で分離した後、分離した水Ｈ2 Ｏを
改質反応を起こさせるための蒸気発生源として系統内に
入れるという手法を採り入れるために、アノード３から
アノード出口ガスライン２５に排出されたアノード出口
ガスＡＧを、熱交換器１３を通した後、天然ガスＮＧの
供給ライン２６上の燃料予熱器１４、蒸発器１５を経て
冷却器１６に導き、ここで凝縮させて気水分離器１７に
てガスと水とに分離し、ガスはブロワ１８にて上記熱交
換器１３へのライン１９を通して改質器１０の燃焼室側
へ導くようにすると共に、水Ｈ2 Ｏはポンプ２０で昇圧
されて給水加熱器２１へ送られ、ここで加熱されて給水
ライン２２より蒸発器１５を経て蒸気として改質器１０
の入口側に供給され天然ガスＮＧと混ぜられるようにし
てあり、改質器１０で水素に富んだガスに改質されたガ
スは燃料ガス供給ライン２３により燃料電池Ｉのアノー
ド３に、又、改質器１０の燃焼室から排出された炭酸ガ
スを含むガスはライン２４より上記空気供給ライン８の
空気とともに燃料電池Ｉのカソード２にそれぞれ供給さ
れるようにしてある。２７は天然ガス供給ライン２６上
に設けた脱硫器である。
【０００５】上記のように構成されている溶融炭酸塩型
燃料電池発電装置では、通常運転開始前の起動運転とし
て、燃料電池Ｉの昇温と、改質器１０の昇温を別々に行
うようにしている。
燃料電池発電装置では、通常運転開始前の起動運転とし
て、燃料電池Ｉの昇温と、改質器１０の昇温を別々に行
うようにしている。
【０００６】燃料電池の昇温は、カソード２側に不活性
ガスとしてのＮ2 ガスを再循環させながら、ヒータで加
熱して行くことにより行い、アノード３はカソード２か
らの伝熱により昇温させている。
ガスとしてのＮ2 ガスを再循環させながら、ヒータで加
熱して行くことにより行い、アノード３はカソード２か
らの伝熱により昇温させている。
【０００７】溶融炭酸塩型燃料電池の電解質の融点は約
４９０℃である。したがって、燃料電池の昇温は、昇温
時に電池内部の温度差が一定値以内に納まるよう比較的
低速度で行って、電解質が一様に溶融するように行う必
要がある。特に融点付近では一定時間の温度保持が必要
である。このため、燃料電池を常温から６５０℃まで昇
温させるのに数日（２日位）を要する。
４９０℃である。したがって、燃料電池の昇温は、昇温
時に電池内部の温度差が一定値以内に納まるよう比較的
低速度で行って、電解質が一様に溶融するように行う必
要がある。特に融点付近では一定時間の温度保持が必要
である。このため、燃料電池を常温から６５０℃まで昇
温させるのに数日（２日位）を要する。
【０００８】一方、改質器１０については、図４に示す
アノードバイパスライン３６を利用してＮ2 ガスを循環
させ、改質器の燃焼室で天然ガスを燃焼することによっ
てこのＮ2 ガスを加熱し８００℃位まで昇温するように
し、昇温後はＮ2 ガスを水蒸気Ｈ2 Ｏで置換し、次い
で、天然ガスＣＨ4 を供給して、 ＣＨ4 ＋３Ｈ2 Ｏ→４Ｈ2 ＋ＣＯ2 ＋Ｈ2 Ｏ の反応が行われるようにするが、上記昇温までの所要時
間は３時間位である。
アノードバイパスライン３６を利用してＮ2 ガスを循環
させ、改質器の燃焼室で天然ガスを燃焼することによっ
てこのＮ2 ガスを加熱し８００℃位まで昇温するように
し、昇温後はＮ2 ガスを水蒸気Ｈ2 Ｏで置換し、次い
で、天然ガスＣＨ4 を供給して、 ＣＨ4 ＋３Ｈ2 Ｏ→４Ｈ2 ＋ＣＯ2 ＋Ｈ2 Ｏ の反応が行われるようにするが、上記昇温までの所要時
間は３時間位である。
【０００９】このように燃料電池発電装置の運転前に燃
料電池Ｉと改質器１０を昇温させる場合、昇温に要する
時間が相違すること、並びに、タイル１は水Ｈ2 Ｏを嫌
うのでアノード３に１００％の水を供給することは好ま
しくないが、改質器１０とアノード３とを連通状態にす
ると、改質器１０の昇温過程で１００％の水蒸気を流す
過程があり、これがアノード３に入ることになると、上
記のような好ましくない結果になること、等から、燃料
電池Ｉ側と改質器１０を各々独立して昇温させられるよ
うに、従来では図４に概要を示す如く、カソード２の入
口側と出口側に各々遮断弁２８と２９を設けると共に、
アノード３の入口側と出口側にも各々遮断弁３０と３１
を設けて、改質器１０とアノード３との連通状態を断
ち、燃料電池Ｉ側と改質器１０側を各々独立して昇温す
るようにしている。
料電池Ｉと改質器１０を昇温させる場合、昇温に要する
時間が相違すること、並びに、タイル１は水Ｈ2 Ｏを嫌
うのでアノード３に１００％の水を供給することは好ま
しくないが、改質器１０とアノード３とを連通状態にす
ると、改質器１０の昇温過程で１００％の水蒸気を流す
過程があり、これがアノード３に入ることになると、上
記のような好ましくない結果になること、等から、燃料
電池Ｉ側と改質器１０を各々独立して昇温させられるよ
うに、従来では図４に概要を示す如く、カソード２の入
口側と出口側に各々遮断弁２８と２９を設けると共に、
アノード３の入口側と出口側にも各々遮断弁３０と３１
を設けて、改質器１０とアノード３との連通状態を断
ち、燃料電池Ｉ側と改質器１０側を各々独立して昇温す
るようにしている。
【００１０】燃料電池Ｉを昇温させる場合は、前記した
ように、カソード２にＮ2 ガスを流しながらヒータで加
熱して行くようにするために、カソード２の入口側の遮
断弁２８の下流側位置とカソード２の出口側の遮断弁２
９の上流側位置とをカソード循環ライン３２で結ぶよう
にし、該循環ライン３２の途中に循環用ブロワ３３とヒ
ータ３４を設け、図４の如く遮断弁２８，２９を閉にし
て、ブロワ３３で循環させられるＮ2 ガスをヒータ３４
で加熱することによりカソード２を昇温させ、この熱を
タイル１を介しアノード３に伝えてアノード３も間接的
に昇温させるようにしている。
ように、カソード２にＮ2 ガスを流しながらヒータで加
熱して行くようにするために、カソード２の入口側の遮
断弁２８の下流側位置とカソード２の出口側の遮断弁２
９の上流側位置とをカソード循環ライン３２で結ぶよう
にし、該循環ライン３２の途中に循環用ブロワ３３とヒ
ータ３４を設け、図４の如く遮断弁２８，２９を閉にし
て、ブロワ３３で循環させられるＮ2 ガスをヒータ３４
で加熱することによりカソード２を昇温させ、この熱を
タイル１を介しアノード３に伝えてアノード３も間接的
に昇温させるようにしている。
【００１１】一方、改質器１０を昇温させる場合は、ア
ノードバイパスラインを利用してＮ2 ガスを循環させる
ことにより行わせるために、燃料ガス供給ライン２３の
上記遮断弁３０上流位置とアノード出口ガスライン２５
の上記遮断弁３１下流位置とを、途中に遮断弁３５を有
するライン３６で接続すると共に、改質器１０の燃焼室
に接続されるライン１９より分岐させた分岐ライン３７
を改質器１０への天然ガス供給ライン２６の下流位置に
接続し、且つ上記分岐点より下流側のライン１９と分岐
ライン３７に各々遮断弁３８，３９を設け、Ｎ2 ガスが
アノード３を迂回して循環するように図４の如く遮断弁
３０，３１，３８を閉、３５，３９を開にして、Ｎ2 ガ
スを天然ガス供給ライン２６→燃料ガス供給ライン２３
→ライン３６→アノード出口ガスライン２５→ライン１
９→分岐ライン３７の順に流し循環させ、改質器の燃焼
室で天然ガスを燃やすことにより昇温させるようにして
いる。
ノードバイパスラインを利用してＮ2 ガスを循環させる
ことにより行わせるために、燃料ガス供給ライン２３の
上記遮断弁３０上流位置とアノード出口ガスライン２５
の上記遮断弁３１下流位置とを、途中に遮断弁３５を有
するライン３６で接続すると共に、改質器１０の燃焼室
に接続されるライン１９より分岐させた分岐ライン３７
を改質器１０への天然ガス供給ライン２６の下流位置に
接続し、且つ上記分岐点より下流側のライン１９と分岐
ライン３７に各々遮断弁３８，３９を設け、Ｎ2 ガスが
アノード３を迂回して循環するように図４の如く遮断弁
３０，３１，３８を閉、３５，３９を開にして、Ｎ2 ガ
スを天然ガス供給ライン２６→燃料ガス供給ライン２３
→ライン３６→アノード出口ガスライン２５→ライン１
９→分岐ライン３７の順に流し循環させ、改質器の燃焼
室で天然ガスを燃やすことにより昇温させるようにして
いる。
【００１２】なお、燃料電池Ｉの昇温において、カソー
ド２側に設けてあるカソード循環ライン３２をアノード
３側に共用させてアノード３の昇温を積極的に行わせる
ようにすることも考えられるが、炭酸塩の融点温度以上
に昇温されたときには、電池は反応できる状態にあるた
め、リーク電流防止の観点からアノード３は微量の還元
雰囲気に、又、カソード２は微量の酸化雰囲気にしなけ
ればならないので、共用させることはできない。
ド２側に設けてあるカソード循環ライン３２をアノード
３側に共用させてアノード３の昇温を積極的に行わせる
ようにすることも考えられるが、炭酸塩の融点温度以上
に昇温されたときには、電池は反応できる状態にあるた
め、リーク電流防止の観点からアノード３は微量の還元
雰囲気に、又、カソード２は微量の酸化雰囲気にしなけ
ればならないので、共用させることはできない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
燃料電池系統と改質器系統を各々独立して昇温する起動
運転方法では、アノード３の入口側に接続された燃料ガ
ス供給ライン２３の途中を遮断弁３０で遮断していて、
該遮断弁３０からアノード３入口までのラインは昇温で
きない状態になっている。したがって、改質器１０の昇
温と燃料電池Ｉの昇温が終了して図５の如く遮断弁２
８，２９，３０，３１，３８を開にし、遮断弁３５，３
９を閉に切り換え、通常運転を開始して改質器１０から
Ｈ2 、ＣＯ2、Ｈ2 Ｏを燃料ガス供給ライン２３よりア
ノード３に供給させるとき、燃料ガスが上記遮断弁３０
とアノード３入口間で冷却され、冷えたガスがアノード
３に入ることになる。冷えたガスがアノード３に入る
と、燃料電池Ｉの昇温で溶融させられた炭酸塩が固化し
てしまって発電が阻害されるおそれがある。
燃料電池系統と改質器系統を各々独立して昇温する起動
運転方法では、アノード３の入口側に接続された燃料ガ
ス供給ライン２３の途中を遮断弁３０で遮断していて、
該遮断弁３０からアノード３入口までのラインは昇温で
きない状態になっている。したがって、改質器１０の昇
温と燃料電池Ｉの昇温が終了して図５の如く遮断弁２
８，２９，３０，３１，３８を開にし、遮断弁３５，３
９を閉に切り換え、通常運転を開始して改質器１０から
Ｈ2 、ＣＯ2、Ｈ2 Ｏを燃料ガス供給ライン２３よりア
ノード３に供給させるとき、燃料ガスが上記遮断弁３０
とアノード３入口間で冷却され、冷えたガスがアノード
３に入ることになる。冷えたガスがアノード３に入る
と、燃料電池Ｉの昇温で溶融させられた炭酸塩が固化し
てしまって発電が阻害されるおそれがある。
【００１４】そこで、本発明は、起動運転時にアノード
入口側の遮断弁とアノード入口との間も昇温できるよう
にして通常運転切換時に燃料ガスが冷却されることを防
止するようにしようとするものである。
入口側の遮断弁とアノード入口との間も昇温できるよう
にして通常運転切換時に燃料ガスが冷却されることを防
止するようにしようとするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、カソードの出口側から入口側へガスを再
循環させながらヒータで加熱してカソードを昇温させ、
カソードからの伝熱でアノードを昇温させるとき、アノ
ードの出口側から入口側へＮ2 ガスを再循環させ、カソ
ードからの伝熱で再循環ガスを加熱する起動運転方法と
する。
決するために、カソードの出口側から入口側へガスを再
循環させながらヒータで加熱してカソードを昇温させ、
カソードからの伝熱でアノードを昇温させるとき、アノ
ードの出口側から入口側へＮ2 ガスを再循環させ、カソ
ードからの伝熱で再循環ガスを加熱する起動運転方法と
する。
【００１６】又、アノードの入口側にある遮断弁の下流
位置と、アノードの出口側にある遮断弁の上流位置とを
再循環ラインで接続し、且つ該再循環ラインに、ガスを
アノードの出口側から入口側へ再循環させるための再循
環ブロワを設けた構成とする。
位置と、アノードの出口側にある遮断弁の上流位置とを
再循環ラインで接続し、且つ該再循環ラインに、ガスを
アノードの出口側から入口側へ再循環させるための再循
環ブロワを設けた構成とする。
【００１７】
【作用】燃料電池の昇温中にアノードではガスを再循環
させながらカソード側からの伝熱で暖めるので、燃料電
池系統を運転温度まで昇温させ終えて通常運転に切り換
えたとき、アノード入口側の遮断弁からアノード入口ま
でのラインが昇温されていて、改質器からの燃料ガスが
冷却されることがなくなる。
させながらカソード側からの伝熱で暖めるので、燃料電
池系統を運転温度まで昇温させ終えて通常運転に切り換
えたとき、アノード入口側の遮断弁からアノード入口ま
でのラインが昇温されていて、改質器からの燃料ガスが
冷却されることがなくなる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【００１９】図１は本発明の実施例を示すもので、図４
に示した従来の燃料電池系統と改質器系統とを別々に独
立して昇温する場合と同様に、燃料ガス供給ライン２３
とアノード出口ガスライン２５の各途中に遮断弁３０と
３１が設けてあり、改質器１０の昇温をアノードリサイ
クルラインを利用して行うようにしてある構成におい
て、燃料ガス供給ライン２３の途中の遮断弁３０の下流
側位置と、アノード出口ガスライン２５途中の遮断弁３
１の上流側位置とを、途中に再循環ブロワ４０を有する
アノード再循環ライン４１にて連絡し、アノード３の出
口側からアノード３の入口側へアノード再循環ライン４
１でガスを再循環させるようにする。
に示した従来の燃料電池系統と改質器系統とを別々に独
立して昇温する場合と同様に、燃料ガス供給ライン２３
とアノード出口ガスライン２５の各途中に遮断弁３０と
３１が設けてあり、改質器１０の昇温をアノードリサイ
クルラインを利用して行うようにしてある構成におい
て、燃料ガス供給ライン２３の途中の遮断弁３０の下流
側位置と、アノード出口ガスライン２５途中の遮断弁３
１の上流側位置とを、途中に再循環ブロワ４０を有する
アノード再循環ライン４１にて連絡し、アノード３の出
口側からアノード３の入口側へアノード再循環ライン４
１でガスを再循環させるようにする。
【００２０】なお、上記再循環ブロワ４０は起動時に使
うものであるため、小容量のものでよい。
うものであるため、小容量のものでよい。
【００２１】通常運転前の起動運転においては、図４に
示す従来の場合と同様に、カソード２の入口側と出口側
の遮断弁２８，２９、アノード３の入口側と出口側の遮
断弁３０，３１、ライン１９上の遮断弁３８を閉にし、
遮断弁３５と３９を開にして、ブロワ１８，３３を運転
させ、燃料電池Ｉ側と改質器１０側とを独立させて昇温
させるようにすると同時に、本発明の特徴であるアノー
ド再循環ライン４１のブロワ４０を運転し、アノード３
側のガスをアノード３出口側から入口側へ再循環させ
る。
示す従来の場合と同様に、カソード２の入口側と出口側
の遮断弁２８，２９、アノード３の入口側と出口側の遮
断弁３０，３１、ライン１９上の遮断弁３８を閉にし、
遮断弁３５と３９を開にして、ブロワ１８，３３を運転
させ、燃料電池Ｉ側と改質器１０側とを独立させて昇温
させるようにすると同時に、本発明の特徴であるアノー
ド再循環ライン４１のブロワ４０を運転し、アノード３
側のガスをアノード３出口側から入口側へ再循環させ
る。
【００２２】燃料電池Ｉ系統の昇温においては、カソー
ド２がヒータ３４で加熱されたガスが再循環されること
によって昇温され、カソード２からの熱伝達によりアノ
ード３の昇温が行われているが、上記カソード２からの
熱伝達を利用してアノード再循環ガスが暖められ、この
ガスが再循環させられることによりアノード３入口側の
ラインを昇温させることができる。これにより昇温終了
後、遮断弁２８，２９，３０，３１，３８を開くと共
に、遮断弁３５，３９を閉じ且つブロワ４０を停止して
通常運転に切り換えたとき、改質器１０からアノード３
の入口に供給される燃料ガスが遮断弁３０の下流側で冷
却されることがなくなる。
ド２がヒータ３４で加熱されたガスが再循環されること
によって昇温され、カソード２からの熱伝達によりアノ
ード３の昇温が行われているが、上記カソード２からの
熱伝達を利用してアノード再循環ガスが暖められ、この
ガスが再循環させられることによりアノード３入口側の
ラインを昇温させることができる。これにより昇温終了
後、遮断弁２８，２９，３０，３１，３８を開くと共
に、遮断弁３５，３９を閉じ且つブロワ４０を停止して
通常運転に切り換えたとき、改質器１０からアノード３
の入口に供給される燃料ガスが遮断弁３０の下流側で冷
却されることがなくなる。
【００２３】なお、アノード再循環ライン４１と再循環
ブロワ４０は、通常運転前の起動時の昇温で使用するも
のであるが、通常運転の低負荷運転時にガス流量が減る
ときに使用することにより、該ガス流量の減少に伴い生
じるアノード側ガス流路内のガスの偏流を防止すること
ができる。
ブロワ４０は、通常運転前の起動時の昇温で使用するも
のであるが、通常運転の低負荷運転時にガス流量が減る
ときに使用することにより、該ガス流量の減少に伴い生
じるアノード側ガス流路内のガスの偏流を防止すること
ができる。
【００２４】すなわち、燃料電池のセルを積層してスタ
ックとした場合には、ガス流路が１００％から３０％に
減少すると、各セルの出入口間での圧力差が少なくなる
のでガス流れが偏って来て、スタックの下側ではガスが
流れるが、上側では流れない状態が生じたり、又、１つ
のセル内でも面方向に流れの偏りが生じる、等の流動の
不安定化が生じる。かかる場合に、アノード再循環ライ
ン４１上の再循環ブロワ４０を運転してアノード側のガ
スを再循環させるようにすることにより、上記部分負荷
時のガスの流動の不安定化を防止することが可能とな
る。カソード側は通常運転時でもカソード再循環ブロワ
３３を使用するのでこの問題は発生しない。
ックとした場合には、ガス流路が１００％から３０％に
減少すると、各セルの出入口間での圧力差が少なくなる
のでガス流れが偏って来て、スタックの下側ではガスが
流れるが、上側では流れない状態が生じたり、又、１つ
のセル内でも面方向に流れの偏りが生じる、等の流動の
不安定化が生じる。かかる場合に、アノード再循環ライ
ン４１上の再循環ブロワ４０を運転してアノード側のガ
スを再循環させるようにすることにより、上記部分負荷
時のガスの流動の不安定化を防止することが可能とな
る。カソード側は通常運転時でもカソード再循環ブロワ
３３を使用するのでこの問題は発生しない。
【００２５】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の燃料電池発電
装置の起動運転方法及び装置によれば、燃料電池系統と
改質器系統を遮断弁で分離し、各々独立に昇温するよう
にした構成において、燃料電池の昇温時に、アノード入
口側の遮断弁の下流位置とアノード出口側の遮断弁の上
流位置とをアノード再循環ラインで結び、該ラインに設
けたブロワによりアノード下流側からアノード上流側へ
ガスを再循環させるようにし、カソード側からの熱伝達
を利用してアノード再循環ガスを暖め、アノード上流側
の遮断弁とアノード入口までの配管を昇温させるように
するので、燃料電池と改質器の昇温が終って通常運転に
入るとき、燃料ガスがアノードに入るときに冷却される
ということがなくなり、溶融炭酸塩を固化させるという
ことがない、という優れた効果が奏し得られる。
装置の起動運転方法及び装置によれば、燃料電池系統と
改質器系統を遮断弁で分離し、各々独立に昇温するよう
にした構成において、燃料電池の昇温時に、アノード入
口側の遮断弁の下流位置とアノード出口側の遮断弁の上
流位置とをアノード再循環ラインで結び、該ラインに設
けたブロワによりアノード下流側からアノード上流側へ
ガスを再循環させるようにし、カソード側からの熱伝達
を利用してアノード再循環ガスを暖め、アノード上流側
の遮断弁とアノード入口までの配管を昇温させるように
するので、燃料電池と改質器の昇温が終って通常運転に
入るとき、燃料ガスがアノードに入るときに冷却される
ということがなくなり、溶融炭酸塩を固化させるという
ことがない、という優れた効果が奏し得られる。
【図１】本発明による起動時の燃料電池と改質器の昇温
の状態を示すシステム系統の概要図である。
の状態を示すシステム系統の概要図である。
【図２】図１を通常運転に切り換えたときの状態図であ
る。
る。
【図３】天然ガスを燃料とする溶融炭酸塩型燃料電池発
電装置の一例を示すシステム系統構成の概略図である。
電装置の一例を示すシステム系統構成の概略図である。
【図４】従来の起動時の燃料電池と改質器の昇温の状態
を示すシステム系統の概要図である。
を示すシステム系統の概要図である。
【図５】図４を通常運転に切り換えたときの状態図であ
る。
る。
Ｉ 燃料電池 １ タイル ２ カソード ３ アノード ８ 空気供給ライン １０ 改質器 １１ カソード出口ライン １９ ライン ２３ 燃料ガス供給ライン ２５ アノード出口ガスライン ２８，２９，３０，３１ 遮断弁 ３２ カソード再循環ライン ３３ 再循環ブロワ ３４ ヒータ ３５ 遮断弁 ３７ 分岐ライン ３８，３９ 遮断弁 ４０ 再循環ブロワ ４１ アノード再循環ライン
Claims (2)
- 【請求項１】 燃料電池側と改質器側とを遮断弁で分離
して、各々独立して昇温させる燃料電池発電装置の起動
運転方法において、燃料電池のカソードの出口側から入
口側へガスを再循環させながらヒータで加熱してカソー
ドを昇温させ、このカソード側からの伝熱でアノードを
昇温させるとき、該アノード出口側からアノード入口側
へガスを再循環させて、該再循環ガスを上記カソード側
からの熱伝達を利用して暖めることを特徴とする燃料電
池発電装置の起動運転方法。 - 【請求項２】 燃料電池側と改質器側とを遮断弁で分離
して、各々独立して昇温させるようにし、燃料電池のカ
ソードの昇温は、カソード出口側から入口側へ再循環さ
せるガスをヒータで加熱しながら行い、且つ、カソード
側からの伝熱でアノードを昇温させるようにしてある燃
料電池発電装置の起動運転装置において、アノード入口
への燃料ガス供給ラインの途中に設けられた遮断弁の下
流位置と、アノード出口からのアノード出口ガスライン
の途中に設けられた遮断弁の上流側とをアノード再循環
ラインで連結し、該ラインの途中に、アノード出口側か
らアノード入口側へガスを再循環させる再循環ブロワを
設けた構成を有することを特徴とする燃料電池発電装置
の起動運転装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5145421A JPH06333585A (ja) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | 燃料電池発電装置の起動運転方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5145421A JPH06333585A (ja) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | 燃料電池発電装置の起動運転方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06333585A true JPH06333585A (ja) | 1994-12-02 |
Family
ID=15384865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5145421A Pending JPH06333585A (ja) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | 燃料電池発電装置の起動運転方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06333585A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007179964A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| DE102018210193A1 (de) * | 2018-06-22 | 2019-12-24 | Audi Ag | Verfahren zum Starten einer Brennstoffzellenvorrichtung und Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzellenvorrichtung |
| DE102018210194A1 (de) * | 2018-06-22 | 2019-12-24 | Audi Ag | Verfahren zum Starten eines Brennstoffzellensystems, Brennstoffzellensystem zur Durchführung des Verfahrens und Brennstoffzellenfahrzeug |
-
1993
- 1993-05-26 JP JP5145421A patent/JPH06333585A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007179964A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| DE102018210193A1 (de) * | 2018-06-22 | 2019-12-24 | Audi Ag | Verfahren zum Starten einer Brennstoffzellenvorrichtung und Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzellenvorrichtung |
| DE102018210194A1 (de) * | 2018-06-22 | 2019-12-24 | Audi Ag | Verfahren zum Starten eines Brennstoffzellensystems, Brennstoffzellensystem zur Durchführung des Verfahrens und Brennstoffzellenfahrzeug |
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