JPS60241673A - 燃料電池発電装置 - Google Patents
燃料電池発電装置Info
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- JPS60241673A JPS60241673A JP59096606A JP9660684A JPS60241673A JP S60241673 A JPS60241673 A JP S60241673A JP 59096606 A JP59096606 A JP 59096606A JP 9660684 A JP9660684 A JP 9660684A JP S60241673 A JPS60241673 A JP S60241673A
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- 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
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
-
- 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
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は燃料電池発電装置に関°するもので、さらに詳
しくは電力出力を効果的に向上させることのできる燃料
電池発電装置に関する。
しくは電力出力を効果的に向上させることのできる燃料
電池発電装置に関する。
従来から燃料電池のアノード側の燃料ガスとして水素ガ
スが用いられ、又カソード側の酸化剤ガスとして酸素ガ
ス、空気等が用いられている。燃料電池においてはアノ
ード、及びカソードで電気化学反応が進行することによ
って電気が発生している。例えば、溶融炭酸塩型燃料電
池においては、次式やように電気化学反応が進行してい
る。
スが用いられ、又カソード側の酸化剤ガスとして酸素ガ
ス、空気等が用いられている。燃料電池においてはアノ
ード、及びカソードで電気化学反応が進行することによ
って電気が発生している。例えば、溶融炭酸塩型燃料電
池においては、次式やように電気化学反応が進行してい
る。
アノード Hi+C01−→COz+H20+2e =
−−(1)カソード COx+1/20g+2e−+C
01−−・”・(2)この様な電気化学反応を進行させ
るための燃料ガスは、LPGやナフサ及び石炭などを原
料としで水素製造装置によシ水素リッチなガスに変換す
為ことによって得られている。ここで工業上問題となる
のは、燃料電池の電力出力が水素製造原料や反応条件の
相違などによって異なってくることである。つまシ燃料
ガスの程度により燃料電池の電力が著しく低下する。
−−(1)カソード COx+1/20g+2e−+C
01−−・”・(2)この様な電気化学反応を進行させ
るための燃料ガスは、LPGやナフサ及び石炭などを原
料としで水素製造装置によシ水素リッチなガスに変換す
為ことによって得られている。ここで工業上問題となる
のは、燃料電池の電力出力が水素製造原料や反応条件の
相違などによって異なってくることである。つまシ燃料
ガスの程度により燃料電池の電力が著しく低下する。
本発明の目的は、燃料ガスの程度等によって電力出力が
低下しないことを特徴とする燃料電池発電装置を提供す
ることにある。
低下しないことを特徴とする燃料電池発電装置を提供す
ることにある。
本発明者らは、燃料ガスの模擬ガスにより燃料電池の発
電試験を続けてきた結果、燃料ガス中の炭酸ガス含有量
が増加すると電池出力が著しく低下すること、つまり、
燃料ガス中の炭酸ガスを除くことKよって燃料電池の電
力出力が大幅に増加することを見い出した。さらに、発
明者らは鋭意検討の結果、燃料ガス中に多量に炭酸ガス
が共存すると燃料電池のアノード側内部において、次式
の反応が右側に進行し、その影響によシミ泡性能が低下
するとの知見を得るに致った。
電試験を続けてきた結果、燃料ガス中の炭酸ガス含有量
が増加すると電池出力が著しく低下すること、つまり、
燃料ガス中の炭酸ガスを除くことKよって燃料電池の電
力出力が大幅に増加することを見い出した。さらに、発
明者らは鋭意検討の結果、燃料ガス中に多量に炭酸ガス
が共存すると燃料電池のアノード側内部において、次式
の反応が右側に進行し、その影響によシミ泡性能が低下
するとの知見を得るに致った。
b+C02d CO+H20・・・・・・・・・(3)
本発明は、このような知見に基づいて完成したもので水
素製造装置から燃料電池のアノードへ燃料ガスが供給さ
れる流路と前記燃料電池で発生した排ガスの流路とを備
えた燃料電池発電装置において、前記水素製造装置から
燃料電池のアノードへ燃料ガスが供給される流路の途中
に燃料ガスから炭酸ガス除去装置を設けたことを特徴と
する燃料電池発電装置である。
本発明は、このような知見に基づいて完成したもので水
素製造装置から燃料電池のアノードへ燃料ガスが供給さ
れる流路と前記燃料電池で発生した排ガスの流路とを備
えた燃料電池発電装置において、前記水素製造装置から
燃料電池のアノードへ燃料ガスが供給される流路の途中
に燃料ガスから炭酸ガス除去装置を設けたことを特徴と
する燃料電池発電装置である。
本発明に用いられる炭酸ガス除去装置としては種々のも
のがあり、例えばアルカリ吸収法を用いた装置、吸着剤
による吸着分離法を用いた装置、多孔質膜による膜分離
法を用いた装置等が適用できる。次に本発明に用いられ
る燃料電池には種々の型のものが適用できる。特に溶融
炭酸塩型燃料電池を使用した場合には、カソード側の酸
化剤ガスとして酸素ガスと炭酸ガスの混合ガスを使用す
るために、燃料ガスから除かれた炭酸ガスをアノード側
へ還流することも可能でラシ、還流することによって燃
料ガス中から除かれた炭酸ガスの有効利用を図ることが
できる。またさらにアノード側の排出ガスの流路の途中
に、排ガス中の炭酸ガスを除去することのできる装置を
設けることによって、一層の炭酸ガスの有効利用を図る
ことも可能である。
のがあり、例えばアルカリ吸収法を用いた装置、吸着剤
による吸着分離法を用いた装置、多孔質膜による膜分離
法を用いた装置等が適用できる。次に本発明に用いられ
る燃料電池には種々の型のものが適用できる。特に溶融
炭酸塩型燃料電池を使用した場合には、カソード側の酸
化剤ガスとして酸素ガスと炭酸ガスの混合ガスを使用す
るために、燃料ガスから除かれた炭酸ガスをアノード側
へ還流することも可能でラシ、還流することによって燃
料ガス中から除かれた炭酸ガスの有効利用を図ることが
できる。またさらにアノード側の排出ガスの流路の途中
に、排ガス中の炭酸ガスを除去することのできる装置を
設けることによって、一層の炭酸ガスの有効利用を図る
ことも可能である。
本発明に係る燃料電池発電装置を図面に基づいて説明す
る。
る。
第1図は第1の実施例を示したもので本発明に係る燃料
電池発電装置の系統図を示したものでおる。
電池発電装置の系統図を示したものでおる。
燃料1(LPG、ナフサ、石炭等)は水素製造装置の改
簀器2内に設置された反応管3に供給される。反応管2
には改質触媒が充填されておシ、管外から加熱すると通
常800〜900Cで燃料1は燃料ガス4となる。燃料
ガスの組成は、一般に水素60〜85チ二酸化炭素5〜
25%、−酸化炭素1〜10チ、炭化水素1〜5チ、及
び水蒸気などである。燃料ガス4は炭酸ガス除去装置5
に供給され、そこで炭酸ガスと分離された燃料ガス6は
溶融炭酸塩型燃料電池7のアノード8へまた、除去した
炭酸ガス10は外部から供給した空気11ともに混合さ
れてカソード9へ供給される。
簀器2内に設置された反応管3に供給される。反応管2
には改質触媒が充填されておシ、管外から加熱すると通
常800〜900Cで燃料1は燃料ガス4となる。燃料
ガスの組成は、一般に水素60〜85チ二酸化炭素5〜
25%、−酸化炭素1〜10チ、炭化水素1〜5チ、及
び水蒸気などである。燃料ガス4は炭酸ガス除去装置5
に供給され、そこで炭酸ガスと分離された燃料ガス6は
溶融炭酸塩型燃料電池7のアノード8へまた、除去した
炭酸ガス10は外部から供給した空気11ともに混合さ
れてカソード9へ供給される。
水素の醸化反応の過程で発生した電気はインバータ10
へ供給される。アノード8の排出ガスは熱回収装置14
に供給され熱が回収された後コンテンサー13において
、水と気体に別けられる。カソード9の排出ガスは熱回
収装置14で排熱が回収される。コンデンサー13にお
いて分離された水は熱回収装置12と14に供給され過
熱水蒸気とされた後、スチームタービン15に供給され
る。
へ供給される。アノード8の排出ガスは熱回収装置14
に供給され熱が回収された後コンテンサー13において
、水と気体に別けられる。カソード9の排出ガスは熱回
収装置14で排熱が回収される。コンデンサー13にお
いて分離された水は熱回収装置12と14に供給され過
熱水蒸気とされた後、スチームタービン15に供給され
る。
タービ/15には冷却水16が循環されるコンデンサー
17と接続し、そこで水蒸気は復水される。
17と接続し、そこで水蒸気は復水される。
又コンテンサー13において分離された気体18は熱料
1と混合された後、改質器2内において燃焼されて、排
ガス19は熱回収装置20で排熱が回収された後カソー
ド9へ供給される。カソード9へ供給される気体は炭酸
ガスが主要なものであり、カソード9内の電気化学反応
に利用される。
1と混合された後、改質器2内において燃焼されて、排
ガス19は熱回収装置20で排熱が回収された後カソー
ド9へ供給される。カソード9へ供給される気体は炭酸
ガスが主要なものであり、カソード9内の電気化学反応
に利用される。
コンデンサー13で分離された水18は熱回収装置20
に供給され、そこで加熱されて反応管3に供給された後
、改質反応に利用される。
に供給され、そこで加熱されて反応管3に供給された後
、改質反応に利用される。
第2図は本発明の第2実施例を示し、第1図に示す実施
例と異なる点は、熱回収装置12とコンデンサー13の
間に炭酸ガス除去装置21を設けてアノード8からの排
ガスから炭酸ガスを除去しこの除去された炭酸ガス22
をカソード9へ供給している点である。従って燃料電池
発電装置における同一部分は、第1図における同一部分
は第2図、における符号と同一符号で示している。本実
施例によれば、アノードの排ガスから除去された炭酸ガ
スを酸化剤ガスとしてカソードに導入することができる
ため、一層炭酸ガスの有効利用を図ることが可能でおる
。
例と異なる点は、熱回収装置12とコンデンサー13の
間に炭酸ガス除去装置21を設けてアノード8からの排
ガスから炭酸ガスを除去しこの除去された炭酸ガス22
をカソード9へ供給している点である。従って燃料電池
発電装置における同一部分は、第1図における同一部分
は第2図、における符号と同一符号で示している。本実
施例によれば、アノードの排ガスから除去された炭酸ガ
スを酸化剤ガスとしてカソードに導入することができる
ため、一層炭酸ガスの有効利用を図ることが可能でおる
。
次に本発明者らは燃料ガスに模擬ガスを使用して、溶融
炭酸塩製燃料電池からなる燃料電池発電装置において発
電試験を行った。その結果は以下の通りである。
炭酸塩製燃料電池からなる燃料電池発電装置において発
電試験を行った。その結果は以下の通りである。
実施例1
アノードに多孔質ニッケル電極、カソードに多孔質酸化
ニッケル電極を用い、炭酸リチウム及び炭酸カリウム(
62:38モル比)から成る電解質体を用いて電極面積
100cm2の電池を構成した。カソード側の酸化剤ガ
スとして酸素15 votチ、炭酸ガス30votチ、
チッ素ガス55 votチの混合ガスを用い、アノード
側の燃料ガスとして水素ガスを用い650Cにおける電
流と電圧の関係を調べた。その結果、電流密度200m
A/Crn2において電池電圧0.81 Vを得た。
ニッケル電極を用い、炭酸リチウム及び炭酸カリウム(
62:38モル比)から成る電解質体を用いて電極面積
100cm2の電池を構成した。カソード側の酸化剤ガ
スとして酸素15 votチ、炭酸ガス30votチ、
チッ素ガス55 votチの混合ガスを用い、アノード
側の燃料ガスとして水素ガスを用い650Cにおける電
流と電圧の関係を調べた。その結果、電流密度200m
A/Crn2において電池電圧0.81 Vを得た。
実施例2
アノード側の燃料ガスとして水素80 vot%、炭酸
ガス5 vot%、残チッ素から成る混合ガスを用いて
実施例1と同じ条件で発電試験を行なった。
ガス5 vot%、残チッ素から成る混合ガスを用いて
実施例1と同じ条件で発電試験を行なった。
電流と電圧の関係を調べた結果、電流密度200m A
/cm 2において電池電圧0.715Vを得た。
/cm 2において電池電圧0.715Vを得た。
実施例3
アノード側の燃料ガスとして水素80 vot%、炭酸
ガス1 Ovotチ、残チッ素から成る混合ガス 。
ガス1 Ovotチ、残チッ素から成る混合ガス 。
を用いて実施例1と同じ条件で発電試験を行なつた。電
流と電圧の関係を調べた結果、電流密度200mA/c
m”において電池電圧0.68 Vを得た。
流と電圧の関係を調べた結果、電流密度200mA/c
m”において電池電圧0.68 Vを得た。
実施例4
アノード側の燃料ガスとして水素80 vot%、炭酸
ガス20 vot%、残チッ素から成る混合ガスを用い
て実施例1と同じ条件で発電試験を行なった。電流と電
圧の関係を調べた結果、電流密度200 mA/Crn
”において電流電圧0.64 Vを得た。
ガス20 vot%、残チッ素から成る混合ガスを用い
て実施例1と同じ条件で発電試験を行なった。電流と電
圧の関係を調べた結果、電流密度200 mA/Crn
”において電流電圧0.64 Vを得た。
実施ψす1から実施例4までの実験給米を第3図に示す
。図面中の符号1,2,3.4はそれぞれ実施例1,2
,3.4の発電試験の結果を示したものである。水素濃
度は高いほど、また炭酸ガス濃度は低いほど高い電池電
圧が得られた。
。図面中の符号1,2,3.4はそれぞれ実施例1,2
,3.4の発電試験の結果を示したものである。水素濃
度は高いほど、また炭酸ガス濃度は低いほど高い電池電
圧が得られた。
以上のように本発明によれば、燃料ガス中から炭酸ガス
を除くことにより、効果的に、燃料電池の電池出力を高
めることができ、\また燃料ガス中の除去された炭酸ガ
スを燃料電池の酸化剤ガスとして利用することもできる
。
を除くことにより、効果的に、燃料電池の電池出力を高
めることができ、\また燃料ガス中の除去された炭酸ガ
スを燃料電池の酸化剤ガスとして利用することもできる
。
第1図及び第2図はそれぞれ本発明における燃料電池発
電装置の実施例を示す系統図、第3図は電流密度と電池
電圧の関係を示すグラフである。 2・・・水素製造装置の改質器、3・・・水素製造装置
の反応管、5,21・・・炭酸ガス除去装置、7・・・
燃料電池、8・・・アノード、9・・・カソード、12
.20・・・熱回収装置、13.17・・・コンデンサ
ー。 特許出願人 工業技術院長 川田裕部 第 2 図 //
電装置の実施例を示す系統図、第3図は電流密度と電池
電圧の関係を示すグラフである。 2・・・水素製造装置の改質器、3・・・水素製造装置
の反応管、5,21・・・炭酸ガス除去装置、7・・・
燃料電池、8・・・アノード、9・・・カソード、12
.20・・・熱回収装置、13.17・・・コンデンサ
ー。 特許出願人 工業技術院長 川田裕部 第 2 図 //
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、水素製造装置から燃料電池のアノードへ燃料ガスが
供給される流路と前記燃料電池で発生した排ガスの流路
とを備えた燃料電池発電装置において、前記水素製造装
置から癒料電池のアノードへ燃料ガスが供給される流路
の途中に、燃料ガスから炭酸ガスを除去する装置を設け
たことを特徴とする燃料電池発電装置。 2、特許請求の範囲第1項において、前記燃料電池発電
装置の燃料電池が、溶融炭酸塩型燃料電池であることを
特徴とする燃料電池発電装置。 3、特許請求の範囲第2項において、前記炭酸ガス除去
手段で取シ除かれた炭酸ガスを前記燃料発電装置におけ
る燃料電池のカソードへ導く流路を設けたことを特徴と
する燃料電池発電装置。 4、特許請求の範囲第2項において、前記燃料電池発電
装置における燃料電池のアノードからの排出ガスの流路
の途中に、排ガス中の炭酸ガスを除去する装置、及び除
去された炭酸ガスを前記燃料電池のカソードへ導く流路
を設けた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 |
|---|---|---|---|
| JP59096606A JPS60241673A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | 燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59096606A JPS60241673A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | 燃料電池発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60241673A true JPS60241673A (ja) | 1985-11-30 |
| JPH0326913B2 JPH0326913B2 (ja) | 1991-04-12 |
Family
ID=14169525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59096606A Granted JPS60241673A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | 燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60241673A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6846584B2 (en) | 2001-07-12 | 2005-01-25 | Co2 Solution Inc. | Process for generating electricity with a hydrogen fuel cell |
| JP2005298307A (ja) * | 2004-04-15 | 2005-10-27 | Chiba Inst Of Technology | 燃料電池用の燃料改質器及び燃料改質方法 |
| JP2012530351A (ja) * | 2009-06-16 | 2012-11-29 | シエル・インターナシヨナル・リサーチ・マートスハツペイ・ベー・ヴエー | 燃料電池システムを運転するためのシステムおよび方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60112263A (ja) * | 1983-11-24 | 1985-06-18 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池発電装置 |
-
1984
- 1984-05-16 JP JP59096606A patent/JPS60241673A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60112263A (ja) * | 1983-11-24 | 1985-06-18 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池発電装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6846584B2 (en) | 2001-07-12 | 2005-01-25 | Co2 Solution Inc. | Process for generating electricity with a hydrogen fuel cell |
| JP2005298307A (ja) * | 2004-04-15 | 2005-10-27 | Chiba Inst Of Technology | 燃料電池用の燃料改質器及び燃料改質方法 |
| JP2012530351A (ja) * | 2009-06-16 | 2012-11-29 | シエル・インターナシヨナル・リサーチ・マートスハツペイ・ベー・ヴエー | 燃料電池システムを運転するためのシステムおよび方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0326913B2 (ja) | 1991-04-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |