JPH0690929B2 - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
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- JPH0690929B2 JPH0690929B2 JP60150236A JP15023685A JPH0690929B2 JP H0690929 B2 JPH0690929 B2 JP H0690929B2 JP 60150236 A JP60150236 A JP 60150236A JP 15023685 A JP15023685 A JP 15023685A JP H0690929 B2 JPH0690929 B2 JP H0690929B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はアルコール燃料から水素を得る改質器を有する
燃料電池発電システムに係り、特に熱の有効利用に関す
る。
燃料電池発電システムに係り、特に熱の有効利用に関す
る。
メタノール等のアルコール燃料の水蒸気改質反応は吸熱
反応であるため、その熱を利用して電池本体を冷却する
改質器内蔵型燃料電池が提案されている（特開昭58−11
9167号）。第２図はその説明図であるが、以下に概要を
説明する。電池本体１は、燃料極31、電解質層32及び空
気極33から成る単位電池をそれぞれ燃料及び空気を分離
供給するための溝を有する分離板34を介在させて積層し
たものである。原燃料であるアルコールと水の混合物は
燃料供給管35から供給され、燃料マニホールド36に導か
れる。そしてこのマニホールド36から分離板34に設けら
れた貫通孔37に導かれ、貫通孔37に充填された改質触媒
38の表面に改質反応を起こし、水素リツチなガスに変換
され、この改質ガスは入口側マニホールド41を経て電池
本体１の燃料極31に供給され、ここで電気化学的反応を
起こす。そして、使用済み改質ガスは出口側マニホール
ド40に集められ、排出管39より排出される。
反応であるため、その熱を利用して電池本体を冷却する
改質器内蔵型燃料電池が提案されている（特開昭58−11
9167号）。第２図はその説明図であるが、以下に概要を
説明する。電池本体１は、燃料極31、電解質層32及び空
気極33から成る単位電池をそれぞれ燃料及び空気を分離
供給するための溝を有する分離板34を介在させて積層し
たものである。原燃料であるアルコールと水の混合物は
燃料供給管35から供給され、燃料マニホールド36に導か
れる。そしてこのマニホールド36から分離板34に設けら
れた貫通孔37に導かれ、貫通孔37に充填された改質触媒
38の表面に改質反応を起こし、水素リツチなガスに変換
され、この改質ガスは入口側マニホールド41を経て電池
本体１の燃料極31に供給され、ここで電気化学的反応を
起こす。そして、使用済み改質ガスは出口側マニホール
ド40に集められ、排出管39より排出される。
この種の改質器内蔵型燃料電池では、触媒を充填した特
殊な分離板34を必要とし、ガスシール技術が難しく、
又、改質反応に充分な空間速度を得ようとすると、該分
離板が厚くなつてしまい、必要とする電池出力を得るた
めの積層高さが高くなるという問題点があつた。更に
又、改質反応の吸熱と電池の発熱の熱交換が改質触媒充
填層を介して行われるために熱抵抗が大きいという問題
点があつた。
殊な分離板34を必要とし、ガスシール技術が難しく、
又、改質反応に充分な空間速度を得ようとすると、該分
離板が厚くなつてしまい、必要とする電池出力を得るた
めの積層高さが高くなるという問題点があつた。更に
又、改質反応の吸熱と電池の発熱の熱交換が改質触媒充
填層を介して行われるために熱抵抗が大きいという問題
点があつた。
また、アルコール改質器を独立させて発電システム中に
置く場合は第３図のような構成となる。原燃料であるア
ルコール14と水15は、それぞれポンプ13a,13bによりラ
イン20に送出混合されて熱媒油加熱炉4aに導入され、こ
こで気化される。そして熱交換器12を経てアルコール改
質器３の反応部3aに導入され改質反応が行われる。改質
されたガスは冷却器22で冷却されて未反応のアルコール
が凝縮され、分離器11にて改質ガスと未反応アルコール
とに分離され、改質ガスはライン16により電池本体の燃
料極（図示せず）へ導入されて電気化学反応を起こす。
一方、未反応アルコールはライン18、ポンプ13cを経て
原燃料ライン20に戻される。アルコール改質器３の加熱
部3bは反応に必要な熱を熱媒油加熱炉4aからポンプ13
d、ライン19を経て供給される。熱媒油加熱炉4aには熱
焼器10が設けられており、外部から燃料用アルコールが
供給される。従つて、この発電システムでは改質器の加
熱及び原燃料の気化に必要な熱はすべてアルコールの燃
焼により供給され、アルコール（燃料）消費量が多くな
るという欠点があつた。
置く場合は第３図のような構成となる。原燃料であるア
ルコール14と水15は、それぞれポンプ13a,13bによりラ
イン20に送出混合されて熱媒油加熱炉4aに導入され、こ
こで気化される。そして熱交換器12を経てアルコール改
質器３の反応部3aに導入され改質反応が行われる。改質
されたガスは冷却器22で冷却されて未反応のアルコール
が凝縮され、分離器11にて改質ガスと未反応アルコール
とに分離され、改質ガスはライン16により電池本体の燃
料極（図示せず）へ導入されて電気化学反応を起こす。
一方、未反応アルコールはライン18、ポンプ13cを経て
原燃料ライン20に戻される。アルコール改質器３の加熱
部3bは反応に必要な熱を熱媒油加熱炉4aからポンプ13
d、ライン19を経て供給される。熱媒油加熱炉4aには熱
焼器10が設けられており、外部から燃料用アルコールが
供給される。従つて、この発電システムでは改質器の加
熱及び原燃料の気化に必要な熱はすべてアルコールの燃
焼により供給され、アルコール（燃料）消費量が多くな
るという欠点があつた。
本発明の目的は、改質器を燃料電池本体から独立させた
燃料電池発電システムにおいて、燃料の気化および／ま
たは改質に必要な熱を発生するための燃料消費量を節減
することにある。
燃料電池発電システムにおいて、燃料の気化および／ま
たは改質に必要な熱を発生するための燃料消費量を節減
することにある。
本発明は、積層した複数の単位電池及び冷媒流路からな
る冷却器を備えた電池本体と、原燃料であるアルコール
と水の混合液を気化する気化器と、気化した混合気を改
質して電池に供給する改質器とを備えた燃料電池発電シ
ステムにおいて、前記アルコールと水の混合液を前記気
化器に導くラインから前記混合液の一部を前記冷却器へ
分流するバイパスラインを介して前記改質器の加熱部に
導入するラインと、前記バイパスラインを介して導入さ
れ、前記改質器加熱部を通ったアルコールと水の混合体
を前記改質器の反応部に供給するラインとを備えること
によって、アルコールと水とが改質し易く気化されて改
質器に導入されるので、電池本体に発生した熱を燃料の
気化と改質に利用できるという特徴を有する。
る冷却器を備えた電池本体と、原燃料であるアルコール
と水の混合液を気化する気化器と、気化した混合気を改
質して電池に供給する改質器とを備えた燃料電池発電シ
ステムにおいて、前記アルコールと水の混合液を前記気
化器に導くラインから前記混合液の一部を前記冷却器へ
分流するバイパスラインを介して前記改質器の加熱部に
導入するラインと、前記バイパスラインを介して導入さ
れ、前記改質器加熱部を通ったアルコールと水の混合体
を前記改質器の反応部に供給するラインとを備えること
によって、アルコールと水とが改質し易く気化されて改
質器に導入されるので、電池本体に発生した熱を燃料の
気化と改質に利用できるという特徴を有する。
燃料電池本体は1kW発電時に約0.6kWの熱を発生する。こ
れに対して、1kWの発電に要するメタノールと水の混合
液の気化に必要な気化熱は約2.4kW、また1kWの発電に要
するメタノールガスの改質反応熱は約0.15kWである。従
つて、電池本体からの発熱を有効に利用すれば、改質反
応熱のすべてと気化熱の一部をまかなうことができる。
れに対して、1kWの発電に要するメタノールと水の混合
液の気化に必要な気化熱は約2.4kW、また1kWの発電に要
するメタノールガスの改質反応熱は約0.15kWである。従
つて、電池本体からの発熱を有効に利用すれば、改質反
応熱のすべてと気化熱の一部をまかなうことができる。
以下、本発明の実施例を第１図により説明する。原燃料
であるアルコール14と水15はそれぞれポンプ13a,13bに
よりライン20に送出されて混合される。この混合液の一
部はバイパスライン９を経て電池本体１の冷却器２へ導
かれ、残りは気化器４へ導かれる。冷却器２へ導かれる
量は、電池本体１に設けられた出力検出器５及び温度検
出器６により検出された出力データおよび温度データを
もとに、制御装置７で流調弁８の開度を制御し、電池温
度が規定レベルになるように調節される。なお図中の破
線は電気信号を示す。冷却器２へ導かれた前記混合液は
気化し、このときの気化熱と加温で電池本体１を冷却
し、アルコール改質器３の加熱部3bへ導かれて反応熱を
供給する。
であるアルコール14と水15はそれぞれポンプ13a,13bに
よりライン20に送出されて混合される。この混合液の一
部はバイパスライン９を経て電池本体１の冷却器２へ導
かれ、残りは気化器４へ導かれる。冷却器２へ導かれる
量は、電池本体１に設けられた出力検出器５及び温度検
出器６により検出された出力データおよび温度データを
もとに、制御装置７で流調弁８の開度を制御し、電池温
度が規定レベルになるように調節される。なお図中の破
線は電気信号を示す。冷却器２へ導かれた前記混合液は
気化し、このときの気化熱と加温で電池本体１を冷却
し、アルコール改質器３の加熱部3bへ導かれて反応熱を
供給する。
気化器4bへ導かれた前記残りの混合液は気化されて、改
質器３の加熱部3bから排出された混合気と合流し、改質
器３の反応部3aに導かれて水素リツチな改質ガスとな
る。この改質ガスは熱交換器12で冷却され、分離器11で
改質ガスと未反応アルコールに分離される。改質ガスは
ライン16を経て電池本体１の燃料極（図示せず）に導か
れ、未反応アルコールはライン18とポンプ13eを経て気
化器４のバーナ10に導かれる。電池本体１の空気極（図
示せず）には別途設けられた供給系（図示せず）よりラ
イン17を経て空気が供給されて改質ガスとともに電気化
学的反応を起こし、電気出力を発生するものである。
質器３の加熱部3bから排出された混合気と合流し、改質
器３の反応部3aに導かれて水素リツチな改質ガスとな
る。この改質ガスは熱交換器12で冷却され、分離器11で
改質ガスと未反応アルコールに分離される。改質ガスは
ライン16を経て電池本体１の燃料極（図示せず）に導か
れ、未反応アルコールはライン18とポンプ13eを経て気
化器４のバーナ10に導かれる。電池本体１の空気極（図
示せず）には別途設けられた供給系（図示せず）よりラ
イン17を経て空気が供給されて改質ガスとともに電気化
学的反応を起こし、電気出力を発生するものである。
以上の構成によれば、電池本体の構造は従来と全く同じ
もので良く、特殊な分離板を必要としない。又、原燃料
の気化熱の一部及び改質反応熱を電池本体１の発電で供
給するため、バーナ10からの熱供給を最小限に出来るな
どの効果がある。又、本実施例においては未反応アルコ
ールを気化器4aの熱源であるバーナ10の燃料として用い
ているため、さらに効率の良い熱利用が得られる。
もので良く、特殊な分離板を必要としない。又、原燃料
の気化熱の一部及び改質反応熱を電池本体１の発電で供
給するため、バーナ10からの熱供給を最小限に出来るな
どの効果がある。又、本実施例においては未反応アルコ
ールを気化器4aの熱源であるバーナ10の燃料として用い
ているため、さらに効率の良い熱利用が得られる。
また、この気化器4bのバーナ10の燃料には電池本体１か
ら排出される未反応水素を用いることも可能である。
ら排出される未反応水素を用いることも可能である。
本発明によれば、電池本体の発熱を、改質反応熱（吸
熱）及び原燃料の気化熱（吸熱）に利用するため、独立
して改質器を設けた従来の燃料電池発電システムに比べ
て熱の有効利用が可能となり、燃料消費量を節減するこ
とができる。また、電池本体としては２相冷却方式とな
るため、より均一な温度分布が得られる効果がある。
熱）及び原燃料の気化熱（吸熱）に利用するため、独立
して改質器を設けた従来の燃料電池発電システムに比べ
て熱の有効利用が可能となり、燃料消費量を節減するこ
とができる。また、電池本体としては２相冷却方式とな
るため、より均一な温度分布が得られる効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示すシステム系統図、第２
図は従来装置の電池本体の断面図、第３図は従来装置の
システム系統図である。 １……電池本体、２……冷却器、３……アルコール改質
器、4b……気化器、９……バイパスライン。
図は従来装置の電池本体の断面図、第３図は従来装置の
システム系統図である。 １……電池本体、２……冷却器、３……アルコール改質
器、4b……気化器、９……バイパスライン。
Claims (3)
- 【請求項１】積層した複数の単位電池及び冷媒流路から
なる冷却器を備えた電池本体と、原燃料であるアルコー
ルと水の混合液を気化する気化器と、気化した混合気を
改質して電池に供給する改質器とを備えた燃料電池発電
システムにおいて、前記アルコールと水の混合液を前記
気化器に導くラインから前記混合液の一部を前記冷却器
へ分流するバイパスラインを介して前記改質器の加熱部
に導入するラインと、前記バイパスラインを介して導入
され、前記改質器加熱部を通ったアルコールと水の混合
体を前記改質器の反応部に供給するラインとを備えたこ
とを特徴とする燃料電池発電システム。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記混合
液の一部を前記冷却器に導く手段は、前記バイパスライ
ン上に設けた流量調節弁及び前記流量調節弁を操作する
装置と、前記電池本体に設けられた出力検出器及び温度
検出器と、前記検出器で検出された出力及び温度に応じ
て前記流量調節弁を操作して制御する制御装置とを備え
たことを特徴とする燃料電池発電システム。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項において、前記改質
器の下流に未反応メタノール回収装置を設け、回収した
メタノールを前記気化器の燃料として供給するように構
成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 |
|---|---|---|---|
| JP60150236A JPH0690929B2 (ja) | 1985-07-10 | 1985-07-10 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60150236A JPH0690929B2 (ja) | 1985-07-10 | 1985-07-10 | 燃料電池発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6212070A JPS6212070A (ja) | 1987-01-21 |
| JPH0690929B2 true JPH0690929B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=15492530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60150236A Expired - Lifetime JPH0690929B2 (ja) | 1985-07-10 | 1985-07-10 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0690929B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2551773Y2 (ja) * | 1991-05-09 | 1997-10-27 | 松下冷機株式会社 | 冷凍冷蔵庫 |
| IT1315772B1 (it) * | 2000-12-15 | 2003-03-18 | Sit La Precisa Spa | Metodo e dispositivo di controllo di celle a combustibile |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57199183A (en) * | 1981-06-01 | 1982-12-07 | Mitsui Toatsu Chem Inc | Power generation with fuel cell and its equipment |
-
1985
- 1985-07-10 JP JP60150236A patent/JPH0690929B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6212070A (ja) | 1987-01-21 |
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