JPH08162135A - 固体電解質型燃料電池発電システム - Google Patents
固体電解質型燃料電池発電システムInfo
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- JPH08162135A JPH08162135A JP6305869A JP30586994A JPH08162135A JP H08162135 A JPH08162135 A JP H08162135A JP 6305869 A JP6305869 A JP 6305869A JP 30586994 A JP30586994 A JP 30586994A JP H08162135 A JPH08162135 A JP H08162135A
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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
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-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃料電池本体で使用された燃料ガスの排ガス
を効率良く再利用し、発電効率を向上させた固体電解質
型燃料電池発電システムを提供する。 【構成】 水素或いは炭化水素燃料ガスを燃料とし燃料
ガス供給ライン１１をかいして燃料電池本体１３に供給
して発電する固体電解質燃料電池において、上記燃料電
池本体１３で発電後の燃料排ガスの一部を燃料排ガスリ
サイクルガス１４として燃料電池アノード入口１３ｃへ
再循環させるターボ・コンプレッサー２１を設けてな
る。
を効率良く再利用し、発電効率を向上させた固体電解質
型燃料電池発電システムを提供する。 【構成】 水素或いは炭化水素燃料ガスを燃料とし燃料
ガス供給ライン１１をかいして燃料電池本体１３に供給
して発電する固体電解質燃料電池において、上記燃料電
池本体１３で発電後の燃料排ガスの一部を燃料排ガスリ
サイクルガス１４として燃料電池アノード入口１３ｃへ
再循環させるターボ・コンプレッサー２１を設けてな
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池本体で使用さ
れた燃料ガスの排ガスを効率良く再利用し、発電効率を
向上させた固体電解質型燃料電池発電システムに関す
る。
れた燃料ガスの排ガスを効率良く再利用し、発電効率を
向上させた固体電解質型燃料電池発電システムに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質燃料電池は水素或いは炭化水
素系ガスを燃料ガスとし、空気を酸化剤として使用し、
約１０００℃という高温下で以下のような反応を利用し
て発電を行っている。
素系ガスを燃料ガスとし、空気を酸化剤として使用し、
約１０００℃という高温下で以下のような反応を利用し
て発電を行っている。
【０００３】
【化１】〔燃料ガスがメタンの場合〕 ＣＨ4 ＋Ｈ2 Ｏ → ＣＯ＋３Ｈ2 ・・・（１） ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ → ＣＯ2 ＋Ｈ2 ・・・（２） Ｈ2 ＋１／２Ｏ2 → Ｈ2 Ｏ ・・・（３）
【０００４】上記（１）式は改質反応、（２）式はＣＯ
シフト反応である。上記式からわかるように、固体電解
室型燃料電池の反応には、Ｈ2 Ｏ（水）を供給する必要
があり又生成物としてＨ2 Ｏが生じる。
シフト反応である。上記式からわかるように、固体電解
室型燃料電池の反応には、Ｈ2 Ｏ（水）を供給する必要
があり又生成物としてＨ2 Ｏが生じる。
【０００５】このため、Ｈ2 Ｏを含む固体電解質型燃料
電池の燃焼ガスをリサイクルし、固体電解質型燃料電池
へ供給する方法が提案されている。
電池の燃焼ガスをリサイクルし、固体電解質型燃料電池
へ供給する方法が提案されている。
【０００６】このように燃料排ガスを燃料電池にリサイ
クルする場合には、Ｈ2 Ｏの供給が系内ガスを利用して
可能となる他、約１０００℃と高温である燃料排ガスの
顕熱を供給燃料の昇温に利用できること、又燃料極通過
の燃料ガス量を増加することができるため、燃料極出口
の発生する燃料濃度アンバランスを低減でき、よって燃
料利用率を向上させることができる等という利点があ
る。従来、燃料排ガスをリサイクルする方法として、エ
ゼクタ方式や高温ブロア方式が提案されている。
クルする場合には、Ｈ2 Ｏの供給が系内ガスを利用して
可能となる他、約１０００℃と高温である燃料排ガスの
顕熱を供給燃料の昇温に利用できること、又燃料極通過
の燃料ガス量を増加することができるため、燃料極出口
の発生する燃料濃度アンバランスを低減でき、よって燃
料利用率を向上させることができる等という利点があ
る。従来、燃料排ガスをリサイクルする方法として、エ
ゼクタ方式や高温ブロア方式が提案されている。
【０００７】図２に、このエゼクタ方式を用いた従来の
リサイクルシステムの一例を示す。同図に示すように、
燃料は燃料ガス供給ライン１１からエゼクタ１２に供給
され、該エゼクタ１２では燃料ガス供給ライン１１から
の燃料がその圧力を駆動力として燃料電池本体１３のア
ノード出口１３ｄの燃料排ガスから分岐した燃料排ガス
リサイクルガス１４を吸引して合流し、燃料電池アノー
ド入口１３ｃに供給される。
リサイクルシステムの一例を示す。同図に示すように、
燃料は燃料ガス供給ライン１１からエゼクタ１２に供給
され、該エゼクタ１２では燃料ガス供給ライン１１から
の燃料がその圧力を駆動力として燃料電池本体１３のア
ノード出口１３ｄの燃料排ガスから分岐した燃料排ガス
リサイクルガス１４を吸引して合流し、燃料電池アノー
ド入口１３ｃに供給される。
【０００８】燃料排気ガスリサイクルガス１４には、燃
料電池本体１３で生成したＨ2 Ｏが含まれており、この
Ｈ2 Ｏがリサイクルにより燃料電池に供給され、燃料改
質用として使用される。また、リサイクルガス１４は約
１０００℃と高温であり、リサイクルガス１４の顕熱が
燃料ガス供給ライン１１からの燃料の昇温に使用され
る。
料電池本体１３で生成したＨ2 Ｏが含まれており、この
Ｈ2 Ｏがリサイクルにより燃料電池に供給され、燃料改
質用として使用される。また、リサイクルガス１４は約
１０００℃と高温であり、リサイクルガス１４の顕熱が
燃料ガス供給ライン１１からの燃料の昇温に使用され
る。
【０００９】一方、空気は空気供給ライン１５から供給
され、送風機或いは圧縮機１６により加圧され、そして
空気余熱器１７において燃焼器１８からの燃焼排ガスに
より余熱され、燃料電池カソード入口１３ａへ供給され
る。ここで、燃料電池カソード出口１３ｂからの空気排
ガスとアノード出口１３ｄからの燃料排ガスのうち、リ
サイクルしない燃料排ガスは燃焼器１８へ供給され、燃
料電池カソード１３ａへ供給される。
され、送風機或いは圧縮機１６により加圧され、そして
空気余熱器１７において燃焼器１８からの燃焼排ガスに
より余熱され、燃料電池カソード入口１３ａへ供給され
る。ここで、燃料電池カソード出口１３ｂからの空気排
ガスとアノード出口１３ｄからの燃料排ガスのうち、リ
サイクルしない燃料排ガスは燃焼器１８へ供給され、燃
料電池カソード１３ａへ供給される。
【００１０】上記燃料電池カソード出口１３ｂからの空
気排ガスとアノード出口１３ｄからの燃料排ガスのうち
リサイクルしない燃料排ガスは、燃焼器１８へ供給さ
れ、該燃焼器１８では燃料排ガス中の未反応水素或いは
炭化水素が酸化、すなわち、燃焼が起こる。燃焼器１８
からの燃焼排ガスは空気余熱器１７にて空気の加熱に使
用される。
気排ガスとアノード出口１３ｄからの燃料排ガスのうち
リサイクルしない燃料排ガスは、燃焼器１８へ供給さ
れ、該燃焼器１８では燃料排ガス中の未反応水素或いは
炭化水素が酸化、すなわち、燃焼が起こる。燃焼器１８
からの燃焼排ガスは空気余熱器１７にて空気の加熱に使
用される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】前述したような従来の
エゼクタを使用したシステムではエゼクタの効率が低い
為に燃料供給ガスの圧力を高める必要があり、燃料供給
用の送風機或いは圧縮機の消費動力が増加してしまい、
その結果、発電システム効率を低下させる原因となる、
という問題がある。
エゼクタを使用したシステムではエゼクタの効率が低い
為に燃料供給ガスの圧力を高める必要があり、燃料供給
用の送風機或いは圧縮機の消費動力が増加してしまい、
その結果、発電システム効率を低下させる原因となる、
という問題がある。
【００１２】本発明は上記問題に鑑み、燃料供給用の送
風機或いは圧縮機の消費動力の低減を図り、燃料電池本
体の発電システム効率を向上させる固体電解質燃料電池
発電システムを提供することを目的とする。
風機或いは圧縮機の消費動力の低減を図り、燃料電池本
体の発電システム効率を向上させる固体電解質燃料電池
発電システムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
本発明の固体電解質燃料電池発電システムの構成は、水
素或いは炭化水素燃料ガスを燃料とし燃料電池本体に供
給して発電する固体電解質燃料電池において、上記燃料
電池本体で発電後の燃料排ガスの一部を燃料電池アノー
ド入口へ再循環させるターボ・コンプレッサーを具備し
てなることを特徴とする。
本発明の固体電解質燃料電池発電システムの構成は、水
素或いは炭化水素燃料ガスを燃料とし燃料電池本体に供
給して発電する固体電解質燃料電池において、上記燃料
電池本体で発電後の燃料排ガスの一部を燃料電池アノー
ド入口へ再循環させるターボ・コンプレッサーを具備し
てなることを特徴とする。
【００１４】
【作用】上記固体電解質燃料電池の発電システムにおい
て、固体電解質型燃料電池の排ガスの一部が効率よく固
体電解質燃料電池アノード入口へ再循環され、燃料供給
用の送風機或いは圧縮機の消費電力が低減でき、システ
ム効率の向上を図ることができる。
て、固体電解質型燃料電池の排ガスの一部が効率よく固
体電解質燃料電池アノード入口へ再循環され、燃料供給
用の送風機或いは圧縮機の消費電力が低減でき、システ
ム効率の向上を図ることができる。
【００１５】
【実施例】以下、固体電解質燃料電池発電システムの好
適な一実施例を図面を参照しつつ説明する。
適な一実施例を図面を参照しつつ説明する。
【００１６】図１は、本実施例にかかる発電システムの
概略図を示す。尚、図中図２に示したものと同一部材に
ついては同一の符号を付してその説明は省略する。
概略図を示す。尚、図中図２に示したものと同一部材に
ついては同一の符号を付してその説明は省略する。
【００１７】図１に示すように、本実施例に係るシステ
ムは、水素或いは炭化水素燃料ガスを燃料とし固体電解
質燃料電池本体１３に供給して発電する前述した図２に
示す固体電解質燃料電池の発電システムにおいて、上記
燃料電池本体１３で発電後の燃料排ガスの一部を、燃料
電池アノード入口１３ｃへ再循環させるために、ターボ
・コンプレッサー２１を用いている。
ムは、水素或いは炭化水素燃料ガスを燃料とし固体電解
質燃料電池本体１３に供給して発電する前述した図２に
示す固体電解質燃料電池の発電システムにおいて、上記
燃料電池本体１３で発電後の燃料排ガスの一部を、燃料
電池アノード入口１３ｃへ再循環させるために、ターボ
・コンプレッサー２１を用いている。
【００１８】よって、燃料ガス供給ライン１１からの燃
料はその圧力を駆動力としてターボコンプレッサー２１
を回転させ、燃料電池本体１３のアノード出口１３ｄの
燃料排ガスから分岐シタ燃料排ガスリサイクルガス１４
を導き、合流してアノード入口１３ｃへ供給される。排
ガスリサイクル量は燃料供給圧力及びダンパー２２の開
度を調整することにより可能である。
料はその圧力を駆動力としてターボコンプレッサー２１
を回転させ、燃料電池本体１３のアノード出口１３ｄの
燃料排ガスから分岐シタ燃料排ガスリサイクルガス１４
を導き、合流してアノード入口１３ｃへ供給される。排
ガスリサイクル量は燃料供給圧力及びダンパー２２の開
度を調整することにより可能である。
【００１９】一方、空気は空気供給ライン１５から供給
され、送風機或いは圧縮機１６により加圧され、そして
空気余熱器１７で燃焼器１８の燃焼排ガスにより余熱さ
れ、固体電解質型燃料電池カソード入口１３ａへ供給さ
れる。そして、固体電解質型燃料電池カソード出口１３
ｂからの空気排ガスとアノード出口１３ｄからの燃料排
ガスのうちリサイクルしない燃料排ガスは燃焼器１８へ
供給され、該燃焼器１８では燃料排ガス中の未反応水素
或いは炭化水が酸化即ち、燃焼が起こる。燃焼器からの
燃焼排ガスは空気余熱器にて空気の加熱に使用される。
され、送風機或いは圧縮機１６により加圧され、そして
空気余熱器１７で燃焼器１８の燃焼排ガスにより余熱さ
れ、固体電解質型燃料電池カソード入口１３ａへ供給さ
れる。そして、固体電解質型燃料電池カソード出口１３
ｂからの空気排ガスとアノード出口１３ｄからの燃料排
ガスのうちリサイクルしない燃料排ガスは燃焼器１８へ
供給され、該燃焼器１８では燃料排ガス中の未反応水素
或いは炭化水が酸化即ち、燃焼が起こる。燃焼器からの
燃焼排ガスは空気余熱器にて空気の加熱に使用される。
【００２０】
【発明の効果】以上実施例とともに説明したように、本
発明によれば、固体電解質型燃料電池へ供給される燃料
ガスによって駆動され、固体電解質型燃料電池燃料排ガ
スの一部をアノード入口へ再循環させるターボ・コンプ
レッサーを具えたシステムを提供することができ、燃料
供給用送風機或いは圧縮機の消費電力を低減させ、シス
テム効率を向上させることができる。
発明によれば、固体電解質型燃料電池へ供給される燃料
ガスによって駆動され、固体電解質型燃料電池燃料排ガ
スの一部をアノード入口へ再循環させるターボ・コンプ
レッサーを具えたシステムを提供することができ、燃料
供給用送風機或いは圧縮機の消費電力を低減させ、シス
テム効率を向上させることができる。
【図１】本実施例にかかる固体電解質型燃料電池発電シ
ステムの基本系統図である。
ステムの基本系統図である。
【図２】従来例にかかる固体電解質型燃料電池発電シス
テムの基本系統図である。
テムの基本系統図である。
１１ 燃料ガス供給ライン １３ 燃料電池 １４ 燃料排ガスリサイクルガス １５ 空気供給ライン １６ 送風機或いは圧縮機 １７ 空気余熱器 １８ 燃焼器 ２１ ターボコンプレッサー ２２ ダンパー
Claims (1)
- 【請求項１】 水素或いは炭化水素燃料ガスを燃料とし
燃料電池本体に供給して発電する固体電解質燃料電池に
おいて、上記燃料電池本体で発電後の燃料排ガスの一部
を燃料電池アノード入口へ再循環させるターボ・コンプ
レッサーを具備してなることを特徴とする固体電解質型
燃料電池発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6305869A JPH08162135A (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | 固体電解質型燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6305869A JPH08162135A (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | 固体電解質型燃料電池発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08162135A true JPH08162135A (ja) | 1996-06-21 |
Family
ID=17950337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6305869A Pending JPH08162135A (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | 固体電解質型燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08162135A (ja) |
-
1994
- 1994-12-09 JP JP6305869A patent/JPH08162135A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030304 |