JPH0831327B2 - 燃料電池の酸化剤ガス供給装置 - Google Patents
燃料電池の酸化剤ガス供給装置Info
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- JPH0831327B2 JPH0831327B2 JP61278449A JP27844986A JPH0831327B2 JP H0831327 B2 JPH0831327 B2 JP H0831327B2 JP 61278449 A JP61278449 A JP 61278449A JP 27844986 A JP27844986 A JP 27844986A JP H0831327 B2 JPH0831327 B2 JP H0831327B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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-
- 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
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は燃料電池の酸化剤ガスを昇温して供給する
装置の改良に関し、酸化剤ガス再循環用設備（駆動源
等）を不要とするものである。
装置の改良に関し、酸化剤ガス再循環用設備（駆動源
等）を不要とするものである。
これらの発電装置として注目され、研究開発が進めら
れている燃料電池は、天然ガスや石炭などの燃料の持っ
ている化学エネルギを直接、連続的に電気エネルギに変
換するものであり、従来の発電方法に比べカルノー効率
の制限を受けず高い総合効率が得られる。
れている燃料電池は、天然ガスや石炭などの燃料の持っ
ている化学エネルギを直接、連続的に電気エネルギに変
換するものであり、従来の発電方法に比べカルノー効率
の制限を受けず高い総合効率が得られる。
このような燃料電池は、一対の電極と電解質から構成
される単電池を多数直列に接続して集合電池とし、さら
に、集合電池を組合せて燃料電池本体とし、燃料ガスと
酸化剤ガスを供給することによって電力を取り出すよう
にしている。
される単電池を多数直列に接続して集合電池とし、さら
に、集合電池を組合せて燃料電池本体とし、燃料ガスと
酸化剤ガスを供給することによって電力を取り出すよう
にしている。
例えば、第二世代の溶融炭酸塩型燃料電池では、電解
質としてアルミン酸リチウム（LiAlO2）粒子層中に炭酸
塩を含浸させたものが使用されている。このため電解質
部分を500℃以上に保持する必要があり、第２図に示す
ように、燃料電池本体１に供給される燃料ガス２と酸化
剤ガス３のうち、酸化剤ガス３の出口配管４を分岐させ
てリサイクルブロワ５を設置し、酸化剤ガス３の入口配
管６に接続するようにしている。
質としてアルミン酸リチウム（LiAlO2）粒子層中に炭酸
塩を含浸させたものが使用されている。このため電解質
部分を500℃以上に保持する必要があり、第２図に示す
ように、燃料電池本体１に供給される燃料ガス２と酸化
剤ガス３のうち、酸化剤ガス３の出口配管４を分岐させ
てリサイクルブロワ５を設置し、酸化剤ガス３の入口配
管６に接続するようにしている。
このような酸化剤ガス２の再循環系を設けることによ
って、燃料電池本体１に入る酸化剤ガス２の温度を高
めるとともに、燃料電池本体１で発生する熱を除去す
るのに十分なガス流量を確保するようにしている。
って、燃料電池本体１に入る酸化剤ガス２の温度を高
めるとともに、燃料電池本体１で発生する熱を除去す
るのに十分なガス流量を確保するようにしている。
ところが、このようなリサイクルブロワ５には、700
℃程度の高温ガスが入るため軸シール等の製造上の問題
が多く、しかも、電動機等の駆動源を必要とし、所要動
力分だけ、発電効率の低下を招いてしまう。
℃程度の高温ガスが入るため軸シール等の製造上の問題
が多く、しかも、電動機等の駆動源を必要とし、所要動
力分だけ、発電効率の低下を招いてしまう。
この発明はかかる従来技術の問題点に鑑みてなされた
もので、駆動源を不要とし、発電効率を低下させること
なく、酸化剤ガスの供給温度を反応に必要な高温に加熱
でき、しかも集合電池内で発生する熱を冷却するのに必
要なガス流量を確保できる燃料電池の酸化剤ガス供給装
置を提供しようとするものである。
もので、駆動源を不要とし、発電効率を低下させること
なく、酸化剤ガスの供給温度を反応に必要な高温に加熱
でき、しかも集合電池内で発生する熱を冷却するのに必
要なガス流量を確保できる燃料電池の酸化剤ガス供給装
置を提供しようとするものである。
上記問題点を解決するため本発明による燃料電池本体
を複数の集合電池で構成し、これらの集合電池の間のそ
れぞれに燃料ガスと熱交換する熱交換器および酸化剤ガ
スと熱交換する熱交換器を設け、燃料ガスの供給管を最
上流側の集合電池から前記燃料ガスとの熱交換器を介し
て下流側に流すように配管する一方、酸化剤ガスの供給
管を下流側の前記集合電池の間の入側で分岐して一方を
前記燃料ガスとの熱交換器に、他方を酸化剤ガスの熱交
換器にそれぞれ接続して出側で集合させることを繰り返
して最上流の集合電池から前記酸化剤ガスとの熱交換器
を介して下流側に流すように配管したことを特徴とする
ものである。
を複数の集合電池で構成し、これらの集合電池の間のそ
れぞれに燃料ガスと熱交換する熱交換器および酸化剤ガ
スと熱交換する熱交換器を設け、燃料ガスの供給管を最
上流側の集合電池から前記燃料ガスとの熱交換器を介し
て下流側に流すように配管する一方、酸化剤ガスの供給
管を下流側の前記集合電池の間の入側で分岐して一方を
前記燃料ガスとの熱交換器に、他方を酸化剤ガスの熱交
換器にそれぞれ接続して出側で集合させることを繰り返
して最上流の集合電池から前記酸化剤ガスとの熱交換器
を介して下流側に流すように配管したことを特徴とする
ものである。
燃料電池本体を複数の集合電池で構成し、これらの集
合電池の間のそれぞれに燃料ガスと熱交換する熱交換器
および酸化剤ガスと熱交換する熱交換器を設け、燃料ガ
スの供給管を最上流側の集合電池から前記燃料ガスとの
熱交換器を介して下流側に流すように配管する一方、酸
化剤ガスの供給管を下流側の前記集合電池の間の入側で
分岐して一方を前記燃料ガスとの熱交換器に、他方を酸
化剤ガスの熱交換器にそれぞれ接続して出側で集合させ
ることを繰り返して最上流の集合電池から前記酸化剤ガ
スとの熱交換器を介して下流側に流すように配管してお
り、燃料電池本体を構成する各集合電池に供給する酸化
剤ガスを入側で燃料ガス及び酸化剤ガスと熱交換するよ
うにして予熱を行うようにでき、しかも酸化剤ガスの集
合電池の出側での熱交換により燃料電池本体からの全発
熱を複数の集合電池の分割数に応じて分割し、各集合電
池にすべての酸化剤ガスを流すようにし、従来のような
リサイクルブロワによるガス流量の増大をはかること無
く、十分な冷却ができるようにしている。
合電池の間のそれぞれに燃料ガスと熱交換する熱交換器
および酸化剤ガスと熱交換する熱交換器を設け、燃料ガ
スの供給管を最上流側の集合電池から前記燃料ガスとの
熱交換器を介して下流側に流すように配管する一方、酸
化剤ガスの供給管を下流側の前記集合電池の間の入側で
分岐して一方を前記燃料ガスとの熱交換器に、他方を酸
化剤ガスの熱交換器にそれぞれ接続して出側で集合させ
ることを繰り返して最上流の集合電池から前記酸化剤ガ
スとの熱交換器を介して下流側に流すように配管してお
り、燃料電池本体を構成する各集合電池に供給する酸化
剤ガスを入側で燃料ガス及び酸化剤ガスと熱交換するよ
うにして予熱を行うようにでき、しかも酸化剤ガスの集
合電池の出側での熱交換により燃料電池本体からの全発
熱を複数の集合電池の分割数に応じて分割し、各集合電
池にすべての酸化剤ガスを流すようにし、従来のような
リサイクルブロワによるガス流量の増大をはかること無
く、十分な冷却ができるようにしている。
以下この発明の一実施例を図面に基づい詳細に説明す
る。
る。
第１図はこの発明の燃料電池の酸化剤ガス供給装置の
一実施例として燃料電池を２つに分け、燃料ガスと酸化
剤ガスを直列に流した場合の概略構成図である。
一実施例として燃料電池を２つに分け、燃料ガスと酸化
剤ガスを直列に流した場合の概略構成図である。
この燃料電池の酸化剤ガス供給装置10では、燃料電池
本体11が２つの集合電池11a,11bで構成され、燃料ガス1
2および酸化剤ガス13が直列に供給されて集合電池11aを
通過したのち、集合電池11bに送られるようになってい
る。
本体11が２つの集合電池11a,11bで構成され、燃料ガス1
2および酸化剤ガス13が直列に供給されて集合電池11aを
通過したのち、集合電池11bに送られるようになってい
る。
この２つの集合電池11a,11bの間に設けれた燃料用接
続管14と酸化剤ガス用接続管15のそれぞれの中間部に
は、第１の熱交換器16と第２の熱交換器17とが介装して
ある。
続管14と酸化剤ガス用接続管15のそれぞれの中間部に
は、第１の熱交換器16と第２の熱交換器17とが介装して
ある。
そして、第１の熱交換器16と第２の熱交換器17には、
図示しないブロワ等で加圧されて供給される酸化剤ガス
13用の供給管18が２つに分岐されて接続され、第１およ
び第２の熱交換器16,17を通過したのち、、再び一緒に
集められて集合電池11aから燃料電池本体11に供給され
るよう配管されている。
図示しないブロワ等で加圧されて供給される酸化剤ガス
13用の供給管18が２つに分岐されて接続され、第１およ
び第２の熱交換器16,17を通過したのち、、再び一緒に
集められて集合電池11aから燃料電池本体11に供給され
るよう配管されている。
これら第１および第２の熱交換器16,17としては、熱
交換する２つの流体がいずれも気体であることを考慮し
て選定すれば良い。
交換する２つの流体がいずれも気体であることを考慮し
て選定すれば良い。
また、図示省略したが、燃料ガス12および酸化剤ガス
13の配管系には、必要なバルブや流量計等が設けてあ
る。
13の配管系には、必要なバルブや流量計等が設けてあ
る。
かように構成した燃料電池の酸化剤ガス供給装置10で
は、図示しないブロワ等で送給される酸化剤ガス13は供
給管18から分岐されて第１の熱交換器16および第２の熱
交換器17に送られる。
は、図示しないブロワ等で送給される酸化剤ガス13は供
給管18から分岐されて第１の熱交換器16および第２の熱
交換器17に送られる。
こうすることにより、第１の熱交換器16では、初段の
集合電池11aを通過した燃料ガス12と熱交換され、酸化
剤ガス13が550℃程度まで加熱される。また、第２の熱
交換器17では、初段の集合電池11aを通過し、内部を冷
却することによって700℃程度まで加熱された酸化剤ガ
ス13とこれから初段の集合電池11aに供給される酸化剤
ガス13とが熱交換され、集合電池11b入口酸化剤ガスお
よび第２の熱交換器出口酸化剤ガスそれぞれが550℃程
度まで冷却ないしは加熱される。
集合電池11aを通過した燃料ガス12と熱交換され、酸化
剤ガス13が550℃程度まで加熱される。また、第２の熱
交換器17では、初段の集合電池11aを通過し、内部を冷
却することによって700℃程度まで加熱された酸化剤ガ
ス13とこれから初段の集合電池11aに供給される酸化剤
ガス13とが熱交換され、集合電池11b入口酸化剤ガスお
よび第２の熱交換器出口酸化剤ガスそれぞれが550℃程
度まで冷却ないしは加熱される。
こうして第１および第の熱交換器16,17を通過して予
熱された酸化剤ガス13は再び一緒にされて初段の集合電
池11aから燃料電池本体11に供給される。
熱された酸化剤ガス13は再び一緒にされて初段の集合電
池11aから燃料電池本体11に供給される。
そして、初段の集合電池11a内の電気化学反応に供さ
れると同時に内部を冷却するが、酸化剤ガス13の流量
は、従来のリサイクルブロワで再循環する場合のように
供給管18から供給された流量に再循環される酸化剤ガス
の流量が加わることがなく供給流量のまま燃料電池本体
11に供給されるが、この場合でも、燃料電池本体11が２
つの集合電池11a,11bに分けられており、それぞれの発
熱量も半分なので、酸化剤ガス13の流量が従来に比べて
少なくても十分な冷却ができる。
れると同時に内部を冷却するが、酸化剤ガス13の流量
は、従来のリサイクルブロワで再循環する場合のように
供給管18から供給された流量に再循環される酸化剤ガス
の流量が加わることがなく供給流量のまま燃料電池本体
11に供給されるが、この場合でも、燃料電池本体11が２
つの集合電池11a,11bに分けられており、それぞれの発
熱量も半分なので、酸化剤ガス13の流量が従来に比べて
少なくても十分な冷却ができる。
一方、初段の集合電池11aを通過して550℃から700℃
程度に加熱された酸化剤ガス13は、上述のように、第２
の熱交換器17で冷却され、550℃程度となって次段の集
合電池11bに供給され、電気化学反応に供されると同時
に内部を冷却して排気系に送られる。
程度に加熱された酸化剤ガス13は、上述のように、第２
の熱交換器17で冷却され、550℃程度となって次段の集
合電池11bに供給され、電気化学反応に供されると同時
に内部を冷却して排気系に送られる。
この集合電池11bでも、酸化剤ガス13が初段の集合電
池11aへの入口温度とほぼ等しい550℃程度で供給され、
一方、集合電池11bからの発生熱量も半分程度となって
いるので、十分な冷却が行なわれる。
池11aへの入口温度とほぼ等しい550℃程度で供給され、
一方、集合電池11bからの発生熱量も半分程度となって
いるので、十分な冷却が行なわれる。
なお、上記実施例では、酸化剤ガスの第１および第２
の熱交換器への流量は、燃料電池本体の入口での必要温
度により適宜調整するようにする。
の熱交換器への流量は、燃料電池本体の入口での必要温
度により適宜調整するようにする。
上記一実施例とともに具体的に説明したようにこの発
明によれば、燃料電池本体を複数の集合電池で構成し、
これらの集合電池の間のそれぞれに燃料ガスと熱交換す
る熱交換器および酸化剤ガスと熱交換する熱交換器を設
け、燃料ガスの供給管を最上流側の集合電池から前記燃
料ガスとの熱交換器を介して下流側に流すように配管す
る一方、酸化剤ガスの供給管を下流側の前記集合電池の
間の入側で分岐して一方を前記燃料ガスとの熱交換器
に、他方を酸化剤ガスの熱交換器にそれぞれ接続して出
側で集合させることを繰り返して最上流の集合電池から
前記酸化剤ガスとの熱交換器を介して下流側に流すよう
に配管したので、燃料電池本体を構成する各集合電池に
供給する酸化剤ガスを入側で燃料ガス及び酸化剤ガスと
熱交換するようにして予熱を行うようにでき、しかも酸
化剤ガスの集合電池の出側での熱交換により燃料電池本
体からの全発熱を複数の集合電池の分割数に応じて分割
し、各集合電池にすべての酸化剤ガスを流すようにし、
従来のようなサイクルブロワによるガス流量の増大をは
かること無く、十分な冷却ができる。
明によれば、燃料電池本体を複数の集合電池で構成し、
これらの集合電池の間のそれぞれに燃料ガスと熱交換す
る熱交換器および酸化剤ガスと熱交換する熱交換器を設
け、燃料ガスの供給管を最上流側の集合電池から前記燃
料ガスとの熱交換器を介して下流側に流すように配管す
る一方、酸化剤ガスの供給管を下流側の前記集合電池の
間の入側で分岐して一方を前記燃料ガスとの熱交換器
に、他方を酸化剤ガスの熱交換器にそれぞれ接続して出
側で集合させることを繰り返して最上流の集合電池から
前記酸化剤ガスとの熱交換器を介して下流側に流すよう
に配管したので、燃料電池本体を構成する各集合電池に
供給する酸化剤ガスを入側で燃料ガス及び酸化剤ガスと
熱交換するようにして予熱を行うようにでき、しかも酸
化剤ガスの集合電池の出側での熱交換により燃料電池本
体からの全発熱を複数の集合電池の分割数に応じて分割
し、各集合電池にすべての酸化剤ガスを流すようにし、
従来のようなサイクルブロワによるガス流量の増大をは
かること無く、十分な冷却ができる。
したがって、リサイクルブロワの所要動力分だけエネ
ルギ消費が減少し、燃料電池システムの効率向上がはか
れ、送電端効率が１％以上良くなる。
ルギ消費が減少し、燃料電池システムの効率向上がはか
れ、送電端効率が１％以上良くなる。
また、リサイクルブロワの廃止により動的機器が減
り、装置の信頼性が向上するとともに、保守点検も容易
となる。
り、装置の信頼性が向上するとともに、保守点検も容易
となる。
第１図はこの発明の燃料電池の酸化剤ガス供給装置の一
実施例にかかる概略構成図、第２図は従来例の概略構成
図である。 10……燃料電池の酸化剤ガス供給装置、11……燃料電池
本体、11a,11b……集合電池、12……燃料ガス、13……
酸化剤ガス、14……燃料用接続管、15……酸化剤ガス用
接続管、16……第１の熱交換器、17……第２の熱交換
器、18……供給管。
実施例にかかる概略構成図、第２図は従来例の概略構成
図である。 10……燃料電池の酸化剤ガス供給装置、11……燃料電池
本体、11a,11b……集合電池、12……燃料ガス、13……
酸化剤ガス、14……燃料用接続管、15……酸化剤ガス用
接続管、16……第１の熱交換器、17……第２の熱交換
器、18……供給管。
Claims (1)
- 【請求項１】燃料電池本体を複数の集合電池で構成し、
これらの集合電池の間のそれぞれに燃料ガスと熱交換す
る熱交換器および酸化剤ガスと熱交換する熱交換器を設
け、燃料ガスの供給管を最上流側の集合電池から前記燃
料ガスとの熱交換器を介して下流側に流すように配管す
る一方、酸化剤ガスの供給管を下流側の前記集合電池の
間の入側で分岐して一方を前記燃料ガスとの熱交換器
に、他方を前記酸化剤ガスの熱交換器にそれぞれ接続し
て出側で集合させることを繰り返して最上流の集合電池
から前記酸化剤ガスとの熱交換器を介して下流側に流す
ように配管したことを特徴とする燃料電池の酸化剤ガス
供給装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61278449A JPH0831327B2 (ja) | 1986-11-21 | 1986-11-21 | 燃料電池の酸化剤ガス供給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61278449A JPH0831327B2 (ja) | 1986-11-21 | 1986-11-21 | 燃料電池の酸化剤ガス供給装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63133461A JPS63133461A (ja) | 1988-06-06 |
| JPH0831327B2 true JPH0831327B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=17597492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61278449A Expired - Lifetime JPH0831327B2 (ja) | 1986-11-21 | 1986-11-21 | 燃料電池の酸化剤ガス供給装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831327B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2149912C (en) * | 1992-11-25 | 2004-01-13 | Michael S. Hsu | Radiant thermal integration with regenerative heating in a high temperature electrochemical converter |
| JP2021150156A (ja) * | 2020-03-18 | 2021-09-27 | 東京瓦斯株式会社 | 燃料電池システム |
| JP7441885B2 (ja) * | 2022-04-28 | 2024-03-01 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システム |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50124136A (ja) * | 1974-02-13 | 1975-09-30 | ||
| JPS58166673A (ja) * | 1982-03-26 | 1983-10-01 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池発電システム |
| JPS6039773A (ja) * | 1983-08-12 | 1985-03-01 | Mitsubishi Electric Corp | 積層形燃料電池 |
-
1986
- 1986-11-21 JP JP61278449A patent/JPH0831327B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63133461A (ja) | 1988-06-06 |
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