JPH0945349A - 燃料電池発電装置 - Google Patents
燃料電池発電装置Info
- Publication number
- JPH0945349A JPH0945349A JP7192884A JP19288495A JPH0945349A JP H0945349 A JPH0945349 A JP H0945349A JP 7192884 A JP7192884 A JP 7192884A JP 19288495 A JP19288495 A JP 19288495A JP H0945349 A JPH0945349 A JP H0945349A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- reformed gas
- fuel
- discharged
- air
- 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.)
- Pending
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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
- 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】
【課題】改質ガスの供給量を増大し電池性能を向上させ
る際にも総合効率が高く、かつ安全なものとする。 【解決手段】燃料電池本体１の燃料極と空気極から排出
される排出改質ガスのうち改質器バーナー５に対して過
剰となる排出改質ガスと排出空気の一部を、それぞれ制
御弁１１と手動弁１４を介して触媒燃焼器１２へ送って
燃焼させ、さらに熱交換器１３へと送って、生成熱を回
収する。
る際にも総合効率が高く、かつ安全なものとする。 【解決手段】燃料電池本体１の燃料極と空気極から排出
される排出改質ガスのうち改質器バーナー５に対して過
剰となる排出改質ガスと排出空気の一部を、それぞれ制
御弁１１と手動弁１４を介して触媒燃焼器１２へ送って
燃焼させ、さらに熱交換器１３へと送って、生成熱を回
収する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、反応ガスを受けて
電気化学反応により発電する燃料電池発電装置の高熱利
用構成に関する。
電気化学反応により発電する燃料電池発電装置の高熱利
用構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池発電装置は燃料電池本体と燃料
改質器を主要機器として構成されており、反応ガスとし
て天然ガス等の燃料を燃料改質器で改質して得られた改
質ガスと空気とを燃料電池本体に送り、改質ガス中の水
素と空気中の酸素から電気化学反応によって電力を取り
出すものである。
改質器を主要機器として構成されており、反応ガスとし
て天然ガス等の燃料を燃料改質器で改質して得られた改
質ガスと空気とを燃料電池本体に送り、改質ガス中の水
素と空気中の酸素から電気化学反応によって電力を取り
出すものである。
【０００３】図３は、従来より用いられている燃料電池
発電装置の反応ガス系統の基本構成図である。図におい
て、燃料電池本体１は模式的に示されており、図示しな
い電解質層を燃料極と空気極とにより挟持する単セル
と、単セルを複数個積層する毎に配設される冷却管３を
有する冷却板２から構成されている。燃料は、水蒸気分
離器７より供給される水蒸気と一定の割合で混合されて
燃料改質器４へと送られ、燃料改質器４の触媒層を通っ
て水素濃度の高い改質ガスが生成され、燃料電池本体１
の燃料極へと供給される。一方の空気極へはブロア６に
よって空気が供給される。燃料電池本体１での電気化学
反応に寄与しなかった残余の水素を含んで燃料極より排
出される改質ガスは、燃料改質器４の改質器バーナー５
へと送られ、ブロア１０によって送られる空気と反応し
て燃焼され、燃料改質器４を加熱し改質反応をサポート
するために用いられる。燃料電池本体１の冷却板２に埋
設された冷却管３には、冷却水循環ポンプ８により冷却
水熱回収用熱交換器９を介して水蒸気分離器７より送ら
れる冷却水が通流され、電気化学反応にともなう発熱が
除去され、燃料電池本体１の温度が一定に保持される。
加熱された冷却水は、水蒸気分離器７へと戻され、水と
水蒸気とに分離され、水蒸気の一部は上記のように燃料
の改質に用いられる。
発電装置の反応ガス系統の基本構成図である。図におい
て、燃料電池本体１は模式的に示されており、図示しな
い電解質層を燃料極と空気極とにより挟持する単セル
と、単セルを複数個積層する毎に配設される冷却管３を
有する冷却板２から構成されている。燃料は、水蒸気分
離器７より供給される水蒸気と一定の割合で混合されて
燃料改質器４へと送られ、燃料改質器４の触媒層を通っ
て水素濃度の高い改質ガスが生成され、燃料電池本体１
の燃料極へと供給される。一方の空気極へはブロア６に
よって空気が供給される。燃料電池本体１での電気化学
反応に寄与しなかった残余の水素を含んで燃料極より排
出される改質ガスは、燃料改質器４の改質器バーナー５
へと送られ、ブロア１０によって送られる空気と反応し
て燃焼され、燃料改質器４を加熱し改質反応をサポート
するために用いられる。燃料電池本体１の冷却板２に埋
設された冷却管３には、冷却水循環ポンプ８により冷却
水熱回収用熱交換器９を介して水蒸気分離器７より送ら
れる冷却水が通流され、電気化学反応にともなう発熱が
除去され、燃料電池本体１の温度が一定に保持される。
加熱された冷却水は、水蒸気分離器７へと戻され、水と
水蒸気とに分離され、水蒸気の一部は上記のように燃料
の改質に用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】燃料電池本体１の発電
特性は反応ガスの供給量が増大するほど向上する。また
反応ガスの供給量が多量となるほど面内の均一度が向上
するので局部的な負担が軽減する。また、長寿命化を図
るためには反応ガスの供給量を増大して局部的な集中を
回避することが効果的であると考えられている。したが
って、これらの電池特性の向上の点においては燃料改質
ガスと空気の供給量の増大が望ましい。このうち空気に
ついては、供給量の増大にさしたる支障はなくすでに増
大が図られている。しかしながら、燃料改質ガスの供給
量を増大すると、改質器バーナー５へと送られる排出改
質ガスの量が増大し、燃料改質器４の温度が温度制御限
界を越えて上昇する恐れがある。したがって、これを避
けるために燃料極から排出される改質ガスの一部を改質
器バーナー５へ送ることなく外部へ排出する方法が採ら
れているが、この方法においては改質ガスが外部へ直接
排出されるので燃料電池発電装置の総合効率が低下して
しまうという難点があり、かつ可燃性の改質ガスが外部
へ直接排出されるので安全性が低下するという難点があ
る。
特性は反応ガスの供給量が増大するほど向上する。また
反応ガスの供給量が多量となるほど面内の均一度が向上
するので局部的な負担が軽減する。また、長寿命化を図
るためには反応ガスの供給量を増大して局部的な集中を
回避することが効果的であると考えられている。したが
って、これらの電池特性の向上の点においては燃料改質
ガスと空気の供給量の増大が望ましい。このうち空気に
ついては、供給量の増大にさしたる支障はなくすでに増
大が図られている。しかしながら、燃料改質ガスの供給
量を増大すると、改質器バーナー５へと送られる排出改
質ガスの量が増大し、燃料改質器４の温度が温度制御限
界を越えて上昇する恐れがある。したがって、これを避
けるために燃料極から排出される改質ガスの一部を改質
器バーナー５へ送ることなく外部へ排出する方法が採ら
れているが、この方法においては改質ガスが外部へ直接
排出されるので燃料電池発電装置の総合効率が低下して
しまうという難点があり、かつ可燃性の改質ガスが外部
へ直接排出されるので安全性が低下するという難点があ
る。
【０００５】この発明の目的は、上記の難点を解消し
て、総合効率が高く、かつ安全で、電池特性の優れた燃
料電池発電装置を提供することにある。
て、総合効率が高く、かつ安全で、電池特性の優れた燃
料電池発電装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、燃料を水素濃度の高い改質ガ
スに改質する燃料改質器と、改質ガスと空気を導入して
電気化学反応により発電する燃料電池本体とを備え、燃
料電池本体より排出される改質ガスを燃料改質器の改質
エネルギーとして使用する燃料電池発電装置において、
燃料電池本体より排出される改質ガスの一部と燃料電池
本体より排出される空気の少なくとも一部を導入して燃
焼する触媒燃焼器と、燃焼により生じた熱を回収する熱
交換器を備えることとする。
めに、本発明においては、燃料を水素濃度の高い改質ガ
スに改質する燃料改質器と、改質ガスと空気を導入して
電気化学反応により発電する燃料電池本体とを備え、燃
料電池本体より排出される改質ガスを燃料改質器の改質
エネルギーとして使用する燃料電池発電装置において、
燃料電池本体より排出される改質ガスの一部と燃料電池
本体より排出される空気の少なくとも一部を導入して燃
焼する触媒燃焼器と、燃焼により生じた熱を回収する熱
交換器を備えることとする。
【０００７】このように構成すれば、燃料電池本体へ送
る改質ガスの供給量を増大して発電特性を向上させる場
合において、燃料電池本体より排出される改質ガスのう
ち改質器バーナーの能力を越えるものを触媒燃焼器を経
て熱交換器へ送ることとすれば、燃料改質器の温度が過
大となることはなく、かつ触媒燃焼器で空気と反応させ
て燃焼させ、生成熱を熱交換器で回収することにより効
果的に熱利用される。また、本構成では改質ガスは燃焼
させたのち排出されるので安全である。
る改質ガスの供給量を増大して発電特性を向上させる場
合において、燃料電池本体より排出される改質ガスのう
ち改質器バーナーの能力を越えるものを触媒燃焼器を経
て熱交換器へ送ることとすれば、燃料改質器の温度が過
大となることはなく、かつ触媒燃焼器で空気と反応させ
て燃焼させ、生成熱を熱交換器で回収することにより効
果的に熱利用される。また、本構成では改質ガスは燃焼
させたのち排出されるので安全である。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は、この発明の実施の形態を
示す燃料電池発電装置の反応ガス系統の基本構成図であ
る。本図において、図３に示した従来の形態と同一の機
能を有する構成部品には同一符号を付して重複する説明
は略する。本図の図３との相違点は、燃料電池本体１の
燃料極と空気極から排出される排出改質ガスの一部と排
出空気の一部が、それぞれ制御弁１１と手動弁１４を介
して触媒燃焼器１２に送られ、さらに熱交換器１３に送
られたのち排出されるように構成されていることにあ
る。したがって、本構成においては、電池特性を向上さ
せるために改質ガスの供給量を増大する際にも、改質器
バーナーに対して過剰となる排出改質ガスは全て触媒燃
焼器１２へ送られて燃焼され、熱交換器１３で生成熱が
回収されるので燃料電池発電装置の総合効率が向上する
こととなり、かつ可燃性ガスが放出されることがないの
で安全である。
示す燃料電池発電装置の反応ガス系統の基本構成図であ
る。本図において、図３に示した従来の形態と同一の機
能を有する構成部品には同一符号を付して重複する説明
は略する。本図の図３との相違点は、燃料電池本体１の
燃料極と空気極から排出される排出改質ガスの一部と排
出空気の一部が、それぞれ制御弁１１と手動弁１４を介
して触媒燃焼器１２に送られ、さらに熱交換器１３に送
られたのち排出されるように構成されていることにあ
る。したがって、本構成においては、電池特性を向上さ
せるために改質ガスの供給量を増大する際にも、改質器
バーナーに対して過剰となる排出改質ガスは全て触媒燃
焼器１２へ送られて燃焼され、熱交換器１３で生成熱が
回収されるので燃料電池発電装置の総合効率が向上する
こととなり、かつ可燃性ガスが放出されることがないの
で安全である。
【０００９】図２は、この発明の他の実施の形態を示す
燃料電池発電装置の反応ガス系統の基本構成図である。
図２の図１との相違点は、燃料電池本体１の空気極から
排出される排出空気が全て触媒燃焼器１２に送られ、熱
交換器１３を経て排出されるように構成されている点に
ある。本構成においても、図１の場合と同様に、過剰な
排出改質ガスは全て触媒燃焼器１２へ送られて燃焼さ
れ、熱交換器１３で生成熱が回収されることとなる。
燃料電池発電装置の反応ガス系統の基本構成図である。
図２の図１との相違点は、燃料電池本体１の空気極から
排出される排出空気が全て触媒燃焼器１２に送られ、熱
交換器１３を経て排出されるように構成されている点に
ある。本構成においても、図１の場合と同様に、過剰な
排出改質ガスは全て触媒燃焼器１２へ送られて燃焼さ
れ、熱交換器１３で生成熱が回収されることとなる。
【００１０】
【発明の効果】上述のごとく、本発明においては、燃料
を水素濃度の高い改質ガスに改質する燃料改質器と、改
質ガスと空気を導入して電気化学反応により発電する燃
料電池本体とを備え、燃料電池本体より排出される改質
ガスを燃料改質器の改質エネルギーとして使用する燃料
電池発電装置において、燃料電池本体より排出される改
質ガスの一部と燃料電池本体より排出される空気の少な
くとも一部を導入して燃焼する触媒燃焼器と、燃焼によ
り生じた熱を回収する熱交換器を備えることとしたの
で、電池特性を向上させるために改質ガスの供給量を増
大する際にも効果的に熱利用が図られ、総合効率が高
く、かつ安全で電池特性の優れた燃料電池発電装置が得
られることとなった。
を水素濃度の高い改質ガスに改質する燃料改質器と、改
質ガスと空気を導入して電気化学反応により発電する燃
料電池本体とを備え、燃料電池本体より排出される改質
ガスを燃料改質器の改質エネルギーとして使用する燃料
電池発電装置において、燃料電池本体より排出される改
質ガスの一部と燃料電池本体より排出される空気の少な
くとも一部を導入して燃焼する触媒燃焼器と、燃焼によ
り生じた熱を回収する熱交換器を備えることとしたの
で、電池特性を向上させるために改質ガスの供給量を増
大する際にも効果的に熱利用が図られ、総合効率が高
く、かつ安全で電池特性の優れた燃料電池発電装置が得
られることとなった。
【図１】この発明の実施の形態を示す燃料電池発電装置
の反応ガス系統の基本構成図
の反応ガス系統の基本構成図
【図２】この発明の他の実施の形態を示す燃料電池発電
装置の反応ガス系統の基本構成図
装置の反応ガス系統の基本構成図
【図３】従来より用いられている燃料電池発電装置の反
応ガス系統の基本構成図
応ガス系統の基本構成図
１ 燃料電池本体 ２ 冷却板 ４ 燃料改質器 ５ 改質器バーナー ６ ブロア ７ 水蒸気分離器 １０ ブロア １１ 制御弁 １２ 触媒燃焼器 １３ 熱交換器 １４ 手動弁
Claims (1)
- 【請求項１】燃料を水素濃度の高い改質ガスに改質する
燃料改質器と、改質ガスと空気を導入して電気化学反応
により発電する燃料電池本体とを備え、燃料電池本体よ
り排出される改質ガスを燃料改質器の改質エネルギーと
して使用する燃料電池発電装置において、燃料電池本体
より排出される改質ガスの一部と燃料電池本体より排出
される空気の少なくとも一部を導入して燃焼する触媒燃
焼器と、燃焼により生じた熱を回収する熱交換器が備え
られていることを特徴とする燃料電池発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7192884A JPH0945349A (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7192884A JPH0945349A (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 燃料電池発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0945349A true JPH0945349A (ja) | 1997-02-14 |
Family
ID=16298587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7192884A Pending JPH0945349A (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0945349A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010287426A (ja) * | 2009-06-11 | 2010-12-24 | Clearedge Power Inc | 定置式発電設備における改質器、燃料電池及びバッテリーの管理システム |
| US8092953B2 (en) | 2007-08-28 | 2012-01-10 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell system and method of operating the fuel cell system |
| US8980489B2 (en) | 2006-03-27 | 2015-03-17 | Casio Computer Co., Ltd. | Fuel cell type power generation device, electronic apparatus and treatment method of fuel |
-
1995
- 1995-07-28 JP JP7192884A patent/JPH0945349A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8980489B2 (en) | 2006-03-27 | 2015-03-17 | Casio Computer Co., Ltd. | Fuel cell type power generation device, electronic apparatus and treatment method of fuel |
| US8092953B2 (en) | 2007-08-28 | 2012-01-10 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell system and method of operating the fuel cell system |
| JP2010287426A (ja) * | 2009-06-11 | 2010-12-24 | Clearedge Power Inc | 定置式発電設備における改質器、燃料電池及びバッテリーの管理システム |
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