JPS61190867A - Fuel cell power generating system - Google Patents

Fuel cell power generating system

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Publication number
JPS61190867A
JPS61190867A JP60031012A JP3101285A JPS61190867A JP S61190867 A JPS61190867 A JP S61190867A JP 60031012 A JP60031012 A JP 60031012A JP 3101285 A JP3101285 A JP 3101285A JP S61190867 A JPS61190867 A JP S61190867A
Authority
JP
Japan
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fuel cell
hydrogen
heat
fuel
methanol
Prior art date
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Pending
Application number
JP60031012A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoki Eguchi
江口 知己
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NIPPON NENRYO GIJUTSU KAIHATSU KK
Toshiba Corp
Original Assignee
NIPPON NENRYO GIJUTSU KAIHATSU KK
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NIPPON NENRYO GIJUTSU KAIHATSU KK, Toshiba Corp filed Critical NIPPON NENRYO GIJUTSU KAIHATSU KK
Priority to JP60031012A priority Critical patent/JPS61190867A/en
Publication of JPS61190867A publication Critical patent/JPS61190867A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612Combination 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
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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Abstract

PURPOSE:To increase the total heat efficiency of system by supplying heat generated by power generation to a hydrogen generating part for methanol decomposition. CONSTITUTION:The heat generated by power generation in a fuel cell 6 is given to a heating medium 10 through a cooler 9 and supplied to a heater 3 inside a reactor 1 with a pump 11 for methanol decomposition. The endothermic reaction in the reactor 1 is combined with exothermic in the fuel cell 6 for keeping heat balance, and the heat is effectively utilized to increase the total efficiency of a system.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はメタノールを利用して水素を発生させ、この水
素を燃料とする燃料電池発電システムに係り、特にシス
テムの総合熱効率を向上させ得るようにした燃料電池発
電システムに関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a fuel cell power generation system that generates hydrogen using methanol and uses this hydrogen as fuel, and particularly relates to a fuel cell power generation system that uses this hydrogen as fuel, and in particular, to improve the overall thermal efficiency of the system. The present invention relates to a fuel cell power generation system.

〔発明の技術的背景〕[Technical background of the invention]

従来、燃料の有しているエネルギーを直接電気的エネル
ギーに変換する装置として燃料電池が知られている。こ
の燃料電池は通常、電解質を挟んで一対の多孔質電極を
配置するとともに、一方の電極の背面に燃料を接触させ
、また他方の電極の背面に酸化剤を接触させ、このとき
起こる電気化学的反応を利用して上記電極間から電気エ
ネルギーを取り出すようにしたものであり、上記燃料と
酸化剤が供給されている限り高い変換効率で電気エネル
ギーを取り出すことができるものである。
2. Description of the Related Art Fuel cells are conventionally known as devices that directly convert energy contained in fuel into electrical energy. This fuel cell usually consists of a pair of porous electrodes with an electrolyte sandwiched between them, and the back surface of one electrode is brought into contact with fuel, and the back surface of the other electrode is brought into contact with an oxidizing agent. Electrical energy is extracted from between the electrodes using a reaction, and as long as the fuel and oxidizer are supplied, electrical energy can be extracted with high conversion efficiency.

ところで、上記のような原理に基づく燃料電池のうち、
燃料として水素をまた酸化剤として酸素を夫々使用する
水素−酸素型燃料電池は既に知られているものである。
By the way, among the fuel cells based on the above principle,
Hydrogen-oxygen fuel cells using hydrogen as a fuel and oxygen as an oxidant are already known.

そして、この種の燃料電池に供給する水素としては天然
ガス、LPGのような炭化水素が一般に使われている。
Hydrocarbons such as natural gas and LPG are generally used as hydrogen to be supplied to this type of fuel cell.

また水素源としては、これらの炭化水素の代りにメタノ
ールも利用することができる。この場合、水素はメタノ
ールを水蒸気改質する方法により得るようにしている。
Moreover, as a hydrogen source, methanol can also be used instead of these hydrocarbons. In this case, hydrogen is obtained by steam reforming methanol.

すなわち、改質触媒を充填した反応器を加熱し、これに
メタノールと水蒸気を混合した混合ガスを通して反応さ
せ、主として水素と二酸化炭素からなる混合ガスを生成
させる方法である。この改質反応は吸熱反応である為、
吸熱反応に必要な熱を供給してやる必要があるが、従来
では原料のメタノールを燃焼させるか、または燃料電池
の燃料極より排出される、排水素を燃料として利用する
ようにしている。
That is, this is a method in which a reactor filled with a reforming catalyst is heated, and a mixed gas of methanol and steam is passed through the reactor to cause a reaction, thereby producing a mixed gas mainly consisting of hydrogen and carbon dioxide. Since this reforming reaction is an endothermic reaction,
It is necessary to supply the heat necessary for the endothermic reaction, but conventionally the raw material methanol is combusted, or the waste water discharged from the fuel electrode of the fuel cell is used as fuel.

〔背景技術の問題点〕[Problems with background technology]

上述したように、従来の燃料電池発電システムにおいて
はメタノールを分解する為に反応器が必要となり、これ
を加熱するために更に燃料を必要とする。一方、この種
の燃料電池では通常電池の中で不可逆過程(オーム熱等
)による発熱があり、これを何らかの方法で除去しなけ
ればならない。
As mentioned above, the conventional fuel cell power generation system requires a reactor to decompose methanol, and further requires fuel to heat the reactor. On the other hand, this type of fuel cell usually generates heat due to irreversible processes (ohmic heat, etc.) within the cell, and this must be removed by some method.

しかし、この熱は通常150℃程度の水蒸気として回収
される為、場合によって利用先が限定されシステムの総
合熱効率の観点からは好ましくない結果となっている。
However, since this heat is usually recovered as water vapor at a temperature of about 150° C., its uses are limited in some cases, resulting in an unfavorable result from the viewpoint of the overall thermal efficiency of the system.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記のような事情を考慮して成されたもので、
その目的は吸熱反応と電池内の発熱を組み合せて熱収支
をとり熱を有効的に利用してシステムの総合熱効率を向
上させることが可能な燃料電池発電システムを提供する
ことにある。
The present invention was made in consideration of the above circumstances, and
The purpose is to provide a fuel cell power generation system that can improve the overall thermal efficiency of the system by combining endothermic reactions and heat generation within the battery to achieve heat balance and effectively utilize heat.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上記目的を達成するために本発明では、メタノールを分
解して水素を発生する水素発生部と、この水素発生部で
得られた水素ガスを燃料として燃料極に導入すると共に
酸化剤を酸化剤極に導入し、これらを電気イビ学的に反
応させて発電を行なう燃料電池とから構成され、上記燃
料電池での発電により発生する熱を上記水素発生部にお
けるメタノール分解に要する熱として供給することによ
り、燃料電池に必要な水素発生の反応が吸熱反応であり
一方燃料電池では発熱を伴うことから、この2つを組み
合せることによって熱収支をとりシステム内での熱利用
を有効的に行なうようにしたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention includes a hydrogen generating section that decomposes methanol to generate hydrogen, and hydrogen gas obtained in this hydrogen generating section is introduced into a fuel electrode as a fuel, and an oxidizing agent is introduced into an oxidizing electrode. and a fuel cell that generates electricity by electrochemically reacting them, and supplying the heat generated by the electricity generation in the fuel cell as the heat required for methanol decomposition in the hydrogen generation section. The hydrogen generation reaction necessary for fuel cells is an endothermic reaction, while fuel cells generate heat, so by combining the two, we are trying to balance the heat balance and use heat effectively within the system. It is characterized by what it did.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

まず、本発明の考え方について述べる。メタノールから
水素を発生させるには、一般に次のような2つの方法が
ある。
First, the concept of the present invention will be described. There are generally two methods for generating hydrogen from methanol:

CH30H−HCHO+H2(ΔH= 28 cat mol) −−−−−−−1CH30H
+H20−+CO2+3H2く Δ H=11.9  
cal  mol)   −−−2ここで、1 は脱水
素反応であり、2 は水蒸気改質反応である。1 の反
応の場合は、燃料電池(200℃前後)の温度に比べて
比較的低温度で進行するので、燃料電池で発生する熱を
有効的に活用することが可能となる。
CH30H-HCHO+H2 (ΔH= 28 cat mol) ------1CH30H
+H20-+CO2+3H2ku ΔH=11.9
cal mol) ---2 where 1 is a dehydrogenation reaction and 2 is a steam reforming reaction. In the case of reaction 1, since the reaction proceeds at a relatively low temperature compared to the temperature of the fuel cell (around 200° C.), it is possible to effectively utilize the heat generated in the fuel cell.

一方2 の反応の場合は、2つのシステムを考えること
ができる。すなわちその1つは、水素発生部を燃料電池
の系外におく場合である。この場合、燃料電池で発生し
た熱をヒートポンプにより温度を上昇させ、2 の反応
が進行するようにシステムを構成することにより熱の有
効的な活用が可能となる。またもう一つは、水素発生部
を燃料電池の系内におく、換言すれば水素発生部と燃料
電池とを一体にしてシステムを構成するもので、燃料電
池の燃料極に隣接して熱伝導性のよい多孔性のメタノー
ル水蒸気改質触媒を配置することにより2 の反応が起
こり、ここで得られた水素が燃料電池反応で消費されて
発電が可能となる。そしてこの発電で発生した熱は、隣
接したメタノール水蒸気改質触媒に熱伝導によって与え
られ、また2 の生成水素が消費されるため、反応は比
較的低温度でも右方向へ進行する。また、この水素−酸
素型燃料電池の内部で発生する熱は電池性能にもよるが
、30 cal mol  2程度であるため2の反応
を進行させるのに十分である。
On the other hand, for reaction 2, two systems can be considered. That is, one of them is a case where the hydrogen generating section is placed outside the fuel cell system. In this case, by configuring the system so that the temperature of the heat generated in the fuel cell is raised by a heat pump and reaction 2 proceeds, it becomes possible to effectively utilize the heat. The other method is to place the hydrogen generating section within the fuel cell system, in other words, the hydrogen generating section and the fuel cell are integrated into a system, and the hydrogen generating section is placed adjacent to the fuel electrode of the fuel cell to conduct heat. By arranging a highly porous methanol steam reforming catalyst, the reaction 2 occurs, and the hydrogen obtained here is consumed in the fuel cell reaction, making it possible to generate electricity. The heat generated by this power generation is given to the adjacent methanol steam reforming catalyst by thermal conduction, and the hydrogen produced in 2 is consumed, so the reaction progresses in the right direction even at a relatively low temperature. Further, the heat generated inside the hydrogen-oxygen fuel cell is approximately 30 cal mol 2, although it depends on the cell performance, and is therefore sufficient to advance the reaction 2.

以下、上記のような考え方に基づく本発明の一実施例に
ついて図面を参照して説明する。まず第1図は、上述し
た反応1 と燃料電池とを組み合せた場合の本発明の第
1の実施例による燃料電池発電シテムの構成例をブロッ
ク的に示したものである。
An embodiment of the present invention based on the above concept will be described below with reference to the drawings. First, FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a fuel cell power generation system according to a first embodiment of the present invention in which the reaction 1 described above and a fuel cell are combined.

図において、1は触媒が充填されメタノール2を上述し
た反応1 により分解して水素およびホルムアルデヒド
を生成する反応器で、その内部にはヒーター3を収納し
ている。また、4は上記反応器1で生成された生成物か
らホルムアルデヒド5を分離するホルムアルデヒド分離
器であり、これら反応器1およびホルムアルデヒド分離
器4から水素発生部を構成している。一方、6は上記ホ
ルムアルデヒド分離器4からの水素7を燃料として燃料
極に導入すると共に空気8を酸化剤として酸化剤極に導
入し、これらを電気化学的に反応させて発電を行なう燃
料電池である。また、この燃料電池6の内部にはクーラ
ー9を設けており、発電により発生する熱を熱媒体10
に与えかつこれをポンプ11で上記反応器1内のヒータ
ー3に循環供給することにより、上記メタノールの分解
に要する熱として供給するようにしている。
In the figure, numeral 1 is a reactor filled with a catalyst for decomposing methanol 2 to produce hydrogen and formaldehyde by the above-mentioned reaction 1, and a heater 3 is housed inside the reactor. Further, 4 is a formaldehyde separator that separates formaldehyde 5 from the product produced in the reactor 1, and these reactor 1 and formaldehyde separator 4 constitute a hydrogen generating section. On the other hand, 6 is a fuel cell in which hydrogen 7 from the formaldehyde separator 4 is introduced into the fuel electrode as a fuel, and air 8 is introduced into the oxidizer electrode as an oxidizer, and these are electrochemically reacted to generate electricity. be. Furthermore, a cooler 9 is provided inside the fuel cell 6, and heat generated by power generation is transferred to a heat medium 10.
By supplying this to the heater 3 in the reactor 1 using a pump 11, the heat required for decomposing the methanol is supplied.

かかる構成の燃料電池発電システムにおいては、反応器
1にメタノール2を供給し沸点65℃で上記反応1 を
起こさせる。この結果、反応器1内には水素とホルムア
ルデヒドが生成する。つぎに、ここで生成されたホルム
アルデヒド5はホルムアルデヒド分離器4で分離し、水
素2のみが燃料電池6の燃料極に導入される。一方、燃
料電池6には反応に必要な酸素が空気8を導入すること
により得られる。そして、この燃料電池6では水素と酸
素とが電気化学的に反応して発電が行なわれ、ここで発
生する熱はクーラー9で熱媒体10を加熱する事により
除去される。この熱媒体10はポンプ11で反応器1内
のヒーター3に送られ、ここで上記反応1 を進めるた
めの熱として供給される。以上のサイクルにより、メタ
ノール2を供給する事によって発電させ電力を得ること
ができる。
In the fuel cell power generation system having such a configuration, methanol 2 is supplied to the reactor 1 and the above reaction 1 is caused to occur at a boiling point of 65°C. As a result, hydrogen and formaldehyde are generated in the reactor 1. Next, the formaldehyde 5 generated here is separated by a formaldehyde separator 4, and only hydrogen 2 is introduced into the fuel electrode of the fuel cell 6. On the other hand, oxygen necessary for the reaction can be obtained by introducing air 8 into the fuel cell 6 . In this fuel cell 6, hydrogen and oxygen react electrochemically to generate electricity, and the heat generated here is removed by heating a heat medium 10 in a cooler 9. This heat medium 10 is sent by a pump 11 to a heater 3 in the reactor 1, where it is supplied as heat for proceeding with the reaction 1 described above. Through the above cycle, electric power can be generated by supplying methanol 2.

上述したように本実施例による燃料電池発電システムは
、内部にヒーター3を収納しかつ触媒が充填されメタノ
ール2を脱水素反応により分解して水素およびホルムア
ルデヒドを生成する反応器1、およびこの反応器1で生
成された生成物からホルムアルデヒド5を分離するホル
ムアルデヒド分離器4から成る水素発生部と、内部にク
ーラー9が設けられ上記ホルムアルデヒド分離器4から
の水素7を燃料として燃料極に導入すると共に空気8を
酸化剤として酸化剤極に導入し、これらを電気化学的に
反応させて発電を行なう燃料電池6とから構成し、上記
燃料電池6での発電により発生する熱をクーラー9を介
して熱媒体10に与えかつこれをポンプ11で上記反応
器1内のヒーター3に循環供給することにより、上記メ
タノール2の分解に要する熱として供給するようにした
ものである。
As described above, the fuel cell power generation system according to this embodiment includes a reactor 1 which houses a heater 3 therein, is filled with a catalyst, and decomposes methanol 2 through a dehydrogenation reaction to produce hydrogen and formaldehyde, and this reactor. A hydrogen generation section includes a formaldehyde separator 4 that separates formaldehyde 5 from the product generated in step 1, and a cooler 9 inside, which introduces hydrogen 7 from the formaldehyde separator 4 into the fuel electrode as fuel, and also introduces air into the fuel electrode. 8 is introduced into the oxidizer electrode as an oxidant, and these are electrochemically reacted to generate electricity. By supplying the medium 10 and circulating it to the heater 3 in the reactor 1 using a pump 11, the heat required for decomposing the methanol 2 is supplied.

従って、反応器1での吸熱反応と燃料電池6での発熱を
組み合せて熱収支をとり、熱を有効的に利用してシステ
ムの総合熱効率を著しく向上させることが可能なる。
Therefore, it is possible to achieve a heat balance by combining the endothermic reaction in the reactor 1 and the heat generation in the fuel cell 6, and to effectively utilize the heat to significantly improve the overall thermal efficiency of the system.

次に第2図は、上記反応2 と燃料電池とを組み合せた
場合の本発明の第2の実施例による燃料電池発電シテム
の構成例をブロック的に示したものであり、第1図と同
一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここで
は異なる部分についてのみ述べる。つまり第2図は、反
応2 が水蒸気改質反応であることから、上記メタノー
ル2に水蒸気12を混合した混合ガスを反応器1へ導入
すると共に、上記ポンプ11を削除しこれに代えてヒー
(−ポンプ13を設けて構成するようにしたものである
。またこの場合には、ホルムアルデヒドは生成しないの
でホルムアルデヒド分離器4は不要でありこれも削除し
ている。
Next, FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of a fuel cell power generation system according to a second embodiment of the present invention in which the reaction 2 described above and a fuel cell are combined, and is the same as FIG. 1. The same reference numerals are given to the parts, and the explanation thereof is omitted, and only the different parts will be described here. In other words, in FIG. 2, since reaction 2 is a steam reforming reaction, a mixed gas of the methanol 2 and steam 12 is introduced into the reactor 1, the pump 11 is deleted, and a heater ( - A pump 13 is provided.In this case, since formaldehyde is not generated, the formaldehyde separator 4 is unnecessary and is also omitted.

かかる構成の燃料電池発電システムにおいては、反応2
 が上記反応1 に較べてやや高い温度250〜270
℃ が必要であるため、ヒートポンプ13を用いて熱媒
体10の温度を上昇させる。これによって、クーラー9
で吸収した熱はヒーター3により反応器1へ供給されて
2 の反応が進行し、燃料電池6に水素7が供給されて
発電を行なうことが可能となる。
In a fuel cell power generation system with such a configuration, reaction 2
is a slightly higher temperature than that of reaction 1 above, 250 to 270
℃ is required, the heat pump 13 is used to increase the temperature of the heat medium 10. This allows cooler 9
The heat absorbed in 2 is supplied to the reactor 1 by the heater 3, reaction 2 proceeds, and hydrogen 7 is supplied to the fuel cell 6, making it possible to generate electricity.

次に第3図は、上記反応2 と燃料電池とを組み合せた
場合の本発明の第3の実施例による反応熱有効利用型の
燃料電池発電シテムの構成例をブロック的に示したもの
であり、第1図と同一部分には同一符号を付して示して
いる。つまり第3図は、水素発生部を燃料電池の系内に
設けて水素発生部と燃料電池とを一体にしてシステムを
構成したものである。
Next, FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of a fuel cell power generation system that effectively utilizes reaction heat according to a third embodiment of the present invention, in which the reaction 2 described above and a fuel cell are combined. , the same parts as in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. In other words, FIG. 3 shows a system in which the hydrogen generating section is provided within the fuel cell system and the hydrogen generating section and the fuel cell are integrated.

図において、電解質14を挟んで燃料極15および酸化
剤極16を配置して燃料電池本体を構成している。また
、この燃料電池本体における燃料極15の電解質14と
反対側には、水素発生部としてメタノール水蒸気改質触
媒を担持した多孔性の熱伝導性のよい物質17を設ける
と共に、酸化剤4f!16の電解質14と反対側には空
気流路18を設けている。さらに、上記メタノール水蒸
気改質触媒17にはメタノール2に水蒸気12を混合し
た混合ガスを導入し、ここで水蒸気改質して得た水素7
を上記燃料極15に導入すると共に、上記空気流路18
を通して空気8を上記酸化剤極16に導入し、これらを
電気化学的に反応させて発電を行なうようにしている。
In the figure, a fuel electrode 15 and an oxidizer electrode 16 are arranged with an electrolyte 14 in between to form a fuel cell main body. Further, on the opposite side of the fuel electrode 15 from the electrolyte 14 in the fuel cell main body, a porous material 17 with good thermal conductivity supporting a methanol steam reforming catalyst is provided as a hydrogen generating part, and an oxidizing agent 4f! An air flow path 18 is provided on the opposite side of the 16 electrolyte 14. Further, a mixed gas of methanol 2 and steam 12 is introduced into the methanol steam reforming catalyst 17, and hydrogen 7 obtained by steam reforming is introduced here.
is introduced into the fuel electrode 15, and the air flow path 18 is
Air 8 is introduced into the oxidizing agent electrode 16 through the oxidizing agent electrode 16, and the oxidizing agent electrode 16 is caused to react electrochemically to generate electricity.

かかる構成の燃料電池発電システムにおいては、原料の
メタノール2と水蒸気12の混合ガスは、メタノール水
蒸気改質触媒17で上記水蒸気改質反応2 が起り水素
7が発生する。この場合の水蒸気改質反応は、通常温度
に比較して低い温度すなわち燃料電池の温度(200℃
前後)よりもやや低い温度で起こることになる。その理
由は、以下に示すように生成した水素7が燃料電池反応
に消費されるためである。この水素7は、燃料電池燃料
極15で H2−+28”+2e−−−−−−3 の反応により水素イオン(2H” )19となり電解質
14内を移動して酸化剤極16へ達する。
In the fuel cell power generation system having such a configuration, the mixed gas of methanol 2 and steam 12 as raw materials undergoes the steam reforming reaction 2 described above in the methanol steam reforming catalyst 17, and hydrogen 7 is generated. In this case, the steam reforming reaction occurs at a temperature lower than the normal temperature, that is, the temperature of the fuel cell (200°C
This will occur at a slightly lower temperature than before and after. The reason for this is that the generated hydrogen 7 is consumed in the fuel cell reaction as described below. This hydrogen 7 becomes a hydrogen ion (2H'') 19 through a reaction of H2-+28''+2e----3 at the fuel electrode 15 of the fuel cell, moves within the electrolyte 14, and reaches the oxidizer electrode 16.

一方、空気8の中の酸素<1202)20は空気通路1
8から燃料極16を通って電解[14に達し、電解質1
4と燃料極16の境界面で外部回路を流れてきた電子(
2e−)21と反応し水を生成する。
On the other hand, oxygen <1202) 20 in air 8 is
8, passes through the fuel electrode 16 to reach the electrolyte [14, and the electrolyte 1
4 and the fuel electrode 16, the electrons (
2e-) Reacts with 21 to produce water.

2H” +1202 +2e−4H20−−−・−4す
なわち、電子(2e−)21の移動が外部回路を通って
きたことにより電力が発生し、一方水素<2H+)19
と酸素(1202) 20から水が生成し燃料電池の反
応が形成されることになる。
2H” +1202 +2e-4H20−−・−4 In other words, electricity is generated by the movement of electrons (2e−)21 through the external circuit, while hydrogen <2H+)19
Water is produced from oxygen (1202) 20 and a fuel cell reaction is formed.

尚、本発明は上記各実施例に限定されるものではなく、
その要旨を変更しない範囲で種々に変形して実施するこ
とができるものである。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments,
The present invention can be modified and implemented in various ways without changing the gist thereof.

(発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、メタノールを分解
して水素を発生する水素発生部と、この水素発生部で得
られた水素ガスを燃料として燃料極に導入すると共に酸
化剤を酸化剤極に導入し、これらを電気化学的に反応さ
せて発電を行なう燃料電池とから構成され、上記燃料電
池での発電により発生する熱を上記水素発生部における
メタノール分解に要する熱として供給するようにしたの
で、吸熱反応と電池内の発熱を組み合せて熱収支をとり
熱を有効的に利用してシステムの総合熱効率を向上させ
ることが可能な極めて信頼性の高い燃料電池発電システ
ムが提供できる。
(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, there is a hydrogen generating section that decomposes methanol to generate hydrogen, and hydrogen gas obtained in this hydrogen generating section is introduced into the fuel electrode as fuel and oxidized. It consists of a fuel cell that generates electricity by introducing an oxidizing agent into an oxidizer electrode and electrochemically reacting the two, and the heat generated by the electricity generation in the fuel cell is used as the heat required for methanol decomposition in the hydrogen generation section. As a result, we have created an extremely reliable fuel cell power generation system that combines endothermic reactions and heat generation within the battery to balance heat and effectively utilize heat to improve the overall thermal efficiency of the system. Can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第2
図および第3図は本発明の他の実施例を夫々示す構成ブ
ロック図である。 1・・・反応器、2・・・メタノール、3・・・ヒータ
ー、4・・・ホルムアルデヒド分離器、5・・・ホルム
アルデヒド、6・・・燃料電池、7・・・水素、8・・
・空気、9・・・クーラー、10・・・熱媒体、11・
・・ポンプ、12・・・水蒸気、13・・・ヒートポン
プ、14・・・電解質、15・・・燃料極、16・・・
酸化剤極、17・・・メタノール水蒸気改質触媒、18
・・・空気通路、19・・・水素イオン、20・・・酸
素、21・・・電子。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第2図 第3図 手続補正書 □1(0゜4A15B 特許庁長官  志 賀    学  殿■、事件の表示 特願昭15Q−31012号 2、発明の名称 燃料電池発電システム 3、捕1[:、をする古 ′I咋トとの関係  特許出願人 (307)  株式会社 東芝 (ほか1名)4、代理
人 明    細    書 1、発明の名称 燃料電池発電システム 2、特許請求の範囲 メタノールを分解して水素を発生する水素発生部と、こ
の水素発生部で得られた水素を燃料として燃料極に導入
すると共に酸化剤を酸化剤極に導入し、これらを電気化
学的に反応させて発電を行なう燃料電池とから構成され
、前記燃料電池での発電によシ発生する熱を前記水素発
生部におけるメタノール分解に要する熱として供給する
ようKしたことを特徴とする燃料電池発電システム。 3、発明の詳細な説明 〔発明の技術分野〕 本発明はメタノールを利用して水素を発生させ、この水
素を燃料とする燃料電池発電システムに係り、特にシス
テムの総合熱効率を向上させ得るようにした燃料電池発
電システムに関するものである。 〔発明の技術的背景〕 従来、燃料の有しているエネルギーを直接電気的エネル
ギーに変換する装置として燃料電池が知られている。こ
の燃料電池は通常、電解質を挾んで一対の多孔質電極を
配置するとともに。 一方の電極の背面に燃料を接触させ、また他方の電極の
背面に酸化剤を接触させ、このとき起こる電気化学的反
応を利用して上記電極間から電気エネルギーを取シ出す
ようにしたものであり、上記燃料と酸化剤が供給されて
いる限シ高い変換効率で電気エネルギーを取シ出すこと
ができるものである。 ところで、上記のような原理に基づく燃料電池のうち、
燃料として水素をまた酸化剤として酸素を夫々使用する
水素−酸素型燃料電池は既に知られているものである。 そして、この種の燃料電池に供給する水素としては天然
ガス。 LPGのような炭化水素が一般に使われている。 また水素源としては、これらの炭化水素の代シにメタノ
ールも利用することができる。この場合、水素はメタノ
ールを水蒸気改質する方法によシ得るよう和している。 すなわち、改質触媒を充填した反応器を加熱し、これだ
メタノールと水蒸気を混合した混合ガスを通して反応さ
せ、主として水素と二酸化炭素からなる混合がスを生成
させる方法である。この改質反応は吸熱反応である為、
吸熱反応に必要な熱を供給してやる必要があるが、従来
では原料のメタノールを燃焼させるか、または燃料電池
の燃料極よシ排出される排水素を燃料として利用するよ
うにしている。 〔背景技術の問題点〕 上述したように、従来の燃料電池発電システムにおいて
はメタノールを分解する為に反応器が必要となシヶこれ
を加熱するために更に燃料を必要とする。一方、この種
の燃料電池では通常電池の中で不可逆過程(オーム熱等
)による発熱があシ、これを何らかの方法で除去しなけ
ればならない。しかし、この熱は通常150℃程度の水
蒸気として回収される為、場合によりて利用先が限定さ
れシステムの総合熱効率の観点からは好ましくない結果
となりている。 〔発明の目的〕 本発明は上記のような事情を考慮して成されたもので、
その目的は吸熱反応と電池内の発熱を組み合せて熱収支
をとシ熱を有効的に利用してシステムの総合熱効率を向
上させることが可能な燃料電池発電システムを提供する
ことにある。 〔発明の概要〕 上記目的全達成するために本発明では、メタノールを分
解して水素を発生する水素発生部と、この水素発生部で
得られた水素ガスを燃料として燃料極に導入すると共に
酸化剤を酸化剤極に導入し、これらを電気化学的に反応
させて発電を行なう燃料電池とから構成され、上記燃料
電池での発電によシ発生する熱を上記水素発生部におけ
るメタノール分解に要する熱として供給することによシ
、燃料電池に必要な水素発生の反応が吸熱反応であシ一
方燃料電池では発熱を伴うことから、この2つを組み合
せることによって熱収支をとシシステム内での熱利用を
有効的に行なうようKしたことを特徴とする。 〔発明の実施例〕 まず、本発明の考え方について述べる。メタノールから
水素を発生させるには、一般に次のような2つの方法が
ある。 CH,0H−HCHO−1−H2(ΔH= 28 K 
c a l/ino l )  =・−(1)の温度(
200℃前後)に比べて比較的低温度で進行するので、
燃料電池で発生する熱を有効えることができる。すなわ
ちその1つは、水素発生部を燃料電池の系外におく場合
である。この場合、燃料電池で発生した熱をヒートポン
プにより温度を上昇させ、(ア反応が進行するようにシ
ステムを構成することによシ熱の有効的な活用が可能と
なる。tたもう一つは、水素発生部を燃料電池の系内に
おく、換言すれば水素発生部と燃料電池とを一体にして
システムを構成するもので、燃料電池の燃料極に隣接し
て熱こで得られた水素が燃料電池反応で消費されて発電
が可能となる。そしてこの発電で発生した費されるため
、反応は比較的低温度でも右方向へ進行する。また、こ
の水素−酸素型燃料電池の内部で発生する熱は電池の性
能にもよるが、30 Kcal/r11oIH2程度で
あるため(2%反反応全行させるのに十分である。 以下、上記のような考え方に基づく本発明のみ合せた場
合の本発明の第1の実施例による燃料電池発電システム
の構成例をブロック的に示したものである。 ルムアルデヒドを生成する反応器で、その内部にはヒー
ター3を収納している。また、4は上記反応器1で生成
された生成物からホルムアルデヒド5を分離するホルム
アルデヒド分離器であシ、これら反応器1およびホルム
アルデヒド分離器4から水素発生部を構成している。一
方、6は上記ホルムアルデヒド分離器4からの水素7を
燃料として燃料極に導入すると共に空気8を酸化剤とし
て酸化剤極に導入し、これらを電気化学的に反応させて
発電を行なう燃料電池である。また、この燃料電池6の
内部にはクーラー9を設けており、発電により発生する
熱を熱媒体10&C与えかつこれt−ポンプ1)で上記
反応器I内のヒーター3に循環供給することによシ、上
記メタノールの分解だ要する熱として供給するようにし
ている。 かかる構成の燃料電池発電システムだおいて器1内には
水素とホルムアルデヒドが生成する。 つぎに、ここで生成されたホルムアルデヒド5はホルム
アルデヒド分離器4で分離し、水素2のみが燃料電池6
の燃料極に導入される。一方。 燃料電池6には反応に必要な酸素が空気8f:導入する
ことによ〕得られる。そして、この燃料電池6では水素
と酸素とが電気化学的に反応して発電が行なわれ、ここ
で発生する熱はクーラー9で熱媒体10を加熱する事に
よシ除去されめるための熱として供給される。以上のサ
イクルにより、メタノール2y&−供給する事によって
発電させ電力を得ることができる。 上述したように本実施例による燃料電池発電システムは
、内部にヒーター3を収納しかつ触媒が充填されメタノ
ール2f、脱水素反応だよ)分解して水素およびホルム
アルデヒドを生成する反応器1%およびこの反応器1で
生成された生成物からホルムアルデヒド5を分離するホ
ルムアルデヒド分離器4から成る水素発生部と、   
□内部にクーラー9が設けられ上記ホルムアルデヒド分
離器4からの水素71ft燃料として燃料極に導入する
と共忙空気8を酸化剤として酸化剤極に導入し、これら
を電気化学的に反応させて発電を行なう燃料電池6とか
ら構成し、上記燃料電池6での発電によ)発生する熱を
クーラー9t−介して熱媒体10に与えかつこれをポン
プ11で上記反応器1内のヒーター3に循環供給するこ
とによシ、上記メタノール2の分解に要する熱として供
給するようにしたものである。 従りて、反応器1での吸熱反応と燃料電池6での発熱を
組み合せて熱収支をとり、熱を有効的に利用してシステ
ムの総合熱効率を著しく向み合せた場合の本発明の第2
の実施例による燃料電池発電システムの構成例をブロッ
ク的に示したものであり、第1図と同一部分には同一符
号を付してその説明を省略し、ここでは異なるタノール
2に水蒸気12を混合した混合ガスを反応器1へ導入す
ると共に、上記?ンfilf。 削除しこれに代えてヒートポンプ1st−設けて構成す
るようKしたものである。またこの場合には、ホルムア
ルデヒドは生成しないのでホルムアルデヒド分離器4は
不要であシこれも削除している。 (250〜270℃)が必要であるため、ヒートポンプ
13を用いて熱媒体10の温度を上昇の反応が進行し、
燃料電池6VC水素7が供給さみ合せた場合の本発明の
第3の実施例による反応熱有効利用型の燃料電池発電シ
ステムの構成例をブロック的だ示したものであり、第1
図と同一部分には同一符号を付して示している。つまシ
第3図は、水素発生部を燃料電池の系内に設けて水素発
生部と燃料電池とを一体にしてシステムを構成したもの
である。 図において、電解質14を挾んで燃料極15および酸化
剤極16を配置して燃料電池本体を構成している。また
、この燃料電池本体における燃料極15の電解質14と
反対側には、水素発生部としてメタノール水蒸気改質触
媒を担持した多孔性の熱伝導性のよい物質17を設ける
と共に、酸化剤極16の電解質14と反対側には空気流
路18を設けている。さらに、上記メタノール水蒸気改
質触媒17にはメタノール2に水蒸気12を混合した混
合ガスを導入し、ここで水蒸気改質して得た水素1t−
上記燃料極15に導入すると共に、上記空気流路18を
通して空気8′f:上記酸化剤極16に導入し、これら
を電気化学的に反応させて発電を行なうようにしている
。 かかる構成の燃料電池発電システムにおいては、原料の
メタノール2と水蒸気12の混合f場合の水蒸気改質反
応は1通常温度に比較して低い温度すなわち燃料電池の
温度(200℃前後)よシもやや低い温度で起こること
になる。 その理由は、以下に示すように生成した水素1が燃料電
池反応に消費されるためでおる。この水素7は、燃料電
池燃料極15で H2→2H++2e−・・・・・・・・・・・・(3)
の反応によシ水素イオン(2H+)19となシミ解質I
4内を移動して酸化剤極16へ達する。 一方、空気8の中の酸素(1/20□)20は空気通路
18から燃料極16を通って電解質14に達し、電解質
14と燃料極16の境界面で外部回路を流れてきた電子
(2・−)2ノと反応し水を生成する。 2H+ 1/202’ + 2 @ 4 H2O・・−
・・・−(4)すなわち、電子(2e−) 21の移動
が外部回路を通りてきたことにより電力が発生し、一方
水素(2H”) 19と酸素(1/202)20から水
が生成し燃料電池の反応が形成されることになる。 尚、本発明は上記各実施例に限定されるものではなく、
その要旨を変更しない範囲で種々に変形して実施するこ
とができるものである。 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、メタノールを分解
して水素を発生する水素発生部と。 この水素発生部で得られた水素ガスを燃料として燃料極
【導入すると共に酸化剤を酸化剤極に導入し、これらを
電気化学的に反応させて発電を行なう燃料電池とから構
成され、上記燃料電池での発電により発生する熱を上記
水素発生部におけるメタノール分解に要する熱として供
給するようにしたので、吸熱反応と電池内の発熱を組み
合せて熱収支をとり熱を有効的に利用してシステムの総
合熱効率を向上させることが可能な極めて信頼性の高い
燃料電池発電システムが提供できる。 4、図面の簡単な説明 第1図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第2
図および第3図は本発明の他の実施例を夫々示す構成ブ
ロック図である。 1・・・反応器、2・・・メタノール、3・・・ヒータ
ー、4・・・ホルムアルデヒド分離器、5・・・ホルム
アルデヒド、6・・・燃料電池、7・・・水素、8・・
・空気、9・・・クーラー、10・・・熱媒体、11・
・・ボンデ、12・・・水蒸気、13・・・ヒートポン
プ、14…電解質、15・・・燃料極、16・・・酸化
剤極、17・・・メタノール水蒸気改質触媒、18・・
・空気通路、19・・・水素イオン、20・・・酸素、
2ノ・・・電子。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第2図
FIG. 1 is a configuration block diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG.
3 and 3 are block diagrams showing other embodiments of the present invention, respectively. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Reactor, 2...Methanol, 3...Heater, 4...Formaldehyde separator, 5...Formaldehyde, 6...Fuel cell, 7...Hydrogen, 8...
・Air, 9... Cooler, 10... Heat medium, 11.
...Pump, 12...Steam, 13...Heat pump, 14...Electrolyte, 15...Fuel electrode, 16...
Oxidizer electrode, 17... Methanol steam reforming catalyst, 18
...Air passage, 19...Hydrogen ion, 20...Oxygen, 21...Electron. Applicant's representative Patent attorney Takehiko Suzue Figure 1 Figure 2 Figure 3 Procedural amendment □1 (0゜4A15B Commissioner of the Patent Office Manabu Shiga ■, Indication of case Patent application No. 15Q-31012 No. 2, Invention Name of fuel cell power generation system 3. Relation to Gu'I Kui which uses 1 [:, Patent applicant (307) Toshiba Corporation (and 1 other person) 4. Attorney's statement 1. Name of invention Fuel Battery Power Generation System 2, Claims A hydrogen generating section that decomposes methanol to generate hydrogen, and introducing the hydrogen obtained in the hydrogen generating section into a fuel electrode as a fuel and introducing an oxidizing agent into the oxidizing agent electrode. , and a fuel cell that generates electricity by electrochemically reacting these, and the heat generated by the electricity generation in the fuel cell is supplied as the heat required for methanol decomposition in the hydrogen generation section. 3. Detailed Description of the Invention [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a fuel cell power generation system that generates hydrogen using methanol and uses this hydrogen as fuel, and particularly relates to a system for generating hydrogen. The present invention relates to a fuel cell power generation system that can improve the overall thermal efficiency of a fuel cell. [Technical background of the invention] Conventionally, fuel cells have been known as devices that directly convert energy contained in fuel into electrical energy. This fuel cell typically consists of a pair of porous electrodes sandwiching an electrolyte between them. Fuel is brought into contact with the back of one electrode, and an oxidizing agent is brought into contact with the back of the other electrode. Electrical energy is extracted from between the electrodes using an electrochemical reaction, and electrical energy can be extracted with high conversion efficiency as long as the fuel and oxidizer are supplied. By the way, among the fuel cells based on the above principle,
Hydrogen-oxygen fuel cells using hydrogen as a fuel and oxygen as an oxidant are already known. Natural gas is the hydrogen that is supplied to this type of fuel cell. Hydrocarbons such as LPG are commonly used. Furthermore, as a hydrogen source, methanol can also be used in place of these hydrocarbons. In this case, the hydrogen is dissolved in a manner that allows the methanol to be steam reformed. That is, a reactor filled with a reforming catalyst is heated, and a mixed gas of methanol and steam is passed through the reactor to cause a reaction, thereby producing a mixture of gas mainly consisting of hydrogen and carbon dioxide. Since this reforming reaction is an endothermic reaction,
It is necessary to supply the heat necessary for the endothermic reaction, but conventionally the raw material methanol is combusted, or the waste water discharged from the fuel electrode of the fuel cell is used as fuel. [Problems with Background Art] As described above, the conventional fuel cell power generation system requires a reactor to decompose methanol, and also requires fuel to heat the reactor. On the other hand, this type of fuel cell usually generates heat due to irreversible processes (ohmic heat, etc.) within the cell, and this must be removed by some method. However, since this heat is usually recovered as water vapor at about 150° C., its uses are limited in some cases, resulting in an unfavorable result from the viewpoint of the overall thermal efficiency of the system. [Object of the invention] The present invention was made in consideration of the above circumstances, and
The purpose is to provide a fuel cell power generation system that can improve the overall thermal efficiency of the system by combining endothermic reactions and heat generation within the battery to improve the heat balance and effectively utilize the heat. [Summary of the Invention] In order to achieve all of the above objects, the present invention includes a hydrogen generating section that decomposes methanol to generate hydrogen, and hydrogen gas obtained in this hydrogen generating section is introduced into the fuel electrode as a fuel and oxidized. It is composed of a fuel cell that generates electricity by introducing an oxidizing agent into an oxidizer electrode and electrochemically reacting the two, and the heat generated by the electricity generation in the fuel cell is used to decompose methanol in the hydrogen generation section. By supplying it as heat, the hydrogen generation reaction necessary for fuel cells is an endothermic reaction, while fuel cells generate heat, so by combining the two, it is possible to control the heat balance within the system. It is characterized by being designed to effectively utilize heat. [Embodiments of the Invention] First, the concept of the present invention will be described. There are generally two methods for generating hydrogen from methanol: CH,0H-HCHO-1-H2 (ΔH= 28 K
c a l/ino l ) =・−(1) temperature (
(around 200℃), it progresses at a relatively low temperature.
The heat generated by fuel cells can be used effectively. That is, one of them is a case where the hydrogen generating section is placed outside the fuel cell system. In this case, by configuring the system so that the heat generated by the fuel cell is raised by a heat pump and the reaction proceeds, it is possible to make effective use of the heat. , the hydrogen generation section is placed within the fuel cell system, in other words, the hydrogen generation section and the fuel cell are integrated to form a system, and the hydrogen produced by the hot plate is placed adjacent to the fuel electrode of the fuel cell. is consumed in the fuel cell reaction, making it possible to generate electricity.Then, as the generated electricity is consumed, the reaction proceeds in the right direction even at relatively low temperatures.In addition, inside this hydrogen-oxygen fuel cell, The heat generated depends on the performance of the battery, but it is about 30 Kcal/r11oIH2 (sufficient to carry out the entire 2% reaction). This is a block diagram showing an example of the configuration of a fuel cell power generation system according to a first embodiment of the present invention.It is a reactor for producing lumaldehyde, and a heater 3 is housed inside the reactor. 6 is a formaldehyde separator that separates formaldehyde 5 from the product produced in the reactor 1, and these reactor 1 and formaldehyde separator 4 constitute a hydrogen generating section. This is a fuel cell in which hydrogen 7 from the vessel 4 is introduced into the fuel electrode as a fuel, and air 8 is introduced into the oxidizer electrode as an oxidizer, and these are electrochemically reacted to generate electricity. A cooler 9 is provided inside the reactor I, and the heat generated by power generation is supplied as a heat medium 10&C, and this is circulated and supplied to the heater 3 in the reactor I using a T-pump 1), thereby reducing the amount of methanol. In a fuel cell power generation system with such a configuration, hydrogen and formaldehyde are generated in the vessel 1.Next, the formaldehyde 5 generated here is sent to the formaldehyde separator 4. Separated, only hydrogen 2 is sent to fuel cell 6
is introduced into the fuel electrode. on the other hand. Oxygen necessary for the reaction is obtained by introducing air 8f into the fuel cell 6. In this fuel cell 6, hydrogen and oxygen react electrochemically to generate electricity, and the heat generated here is removed by heating a heat medium 10 in a cooler 9. Supplied as. Through the above cycle, electric power can be generated by supplying methanol 2y&-. As mentioned above, the fuel cell power generation system according to the present embodiment houses a heater 3 inside and a reactor 1% filled with a catalyst to decompose methanol 2f (dehydrogenation reaction) to produce hydrogen and formaldehyde. a hydrogen generating section comprising a formaldehyde separator 4 that separates formaldehyde 5 from the product produced in the reactor 1;
□ A cooler 9 is provided inside, and when 71 ft of hydrogen from the formaldehyde separator 4 is introduced into the fuel electrode as fuel, the busy air 8 is introduced into the oxidizer electrode as an oxidizer, and these are electrochemically reacted to generate electricity. The heat generated by the power generation in the fuel cell 6 is applied to a heat medium 10 via a cooler 9t, and the heat is circulated and supplied to the heater 3 in the reactor 1 by a pump 11. By doing so, the heat required for decomposing the methanol 2 is supplied. Therefore, according to the present invention, the heat balance is taken by combining the endothermic reaction in the reactor 1 and the heat generated in the fuel cell 6, and the heat is used effectively to significantly improve the overall thermal efficiency of the system. 2
This is a block diagram showing an example of the configuration of a fuel cell power generation system according to an embodiment of the present invention, and the same parts as in FIG. While introducing the mixed gas into the reactor 1, the above ? Fill. The heat pump 1st was deleted and a heat pump 1st was installed in its place. Further, in this case, since formaldehyde is not generated, the formaldehyde separator 4 is unnecessary and is also omitted. (250 to 270°C), the reaction of increasing the temperature of the heat medium 10 using the heat pump 13 proceeds,
This is a block diagram showing a configuration example of a fuel cell power generation system that effectively uses reaction heat according to a third embodiment of the present invention when a fuel cell 6 VC hydrogen 7 is supplied.
Components that are the same as those in the figures are designated by the same reference numerals. 3 shows a system in which a hydrogen generating section is provided within a fuel cell system, and the hydrogen generating section and the fuel cell are integrated. In the figure, a fuel electrode 15 and an oxidizer electrode 16 are arranged with an electrolyte 14 in between to form a fuel cell main body. Further, on the opposite side of the fuel electrode 15 from the electrolyte 14 in the fuel cell main body, a porous material 17 with good thermal conductivity supporting a methanol steam reforming catalyst is provided as a hydrogen generating part, and a porous material 17 with good thermal conductivity supporting a methanol steam reforming catalyst is provided as a hydrogen generating part. An air flow path 18 is provided on the opposite side from the electrolyte 14. Further, a mixed gas of methanol 2 and steam 12 is introduced into the methanol steam reforming catalyst 17, where 1 t- of hydrogen obtained by steam reforming is introduced.
Air 8'f is introduced into the fuel electrode 15, and is also introduced into the oxidizer electrode 16 through the air passage 18, so that they are electrochemically reacted to generate electricity. In a fuel cell power generation system with such a configuration, the steam reforming reaction when the raw materials methanol 2 and steam 12 are mixed is carried out at a temperature lower than the normal temperature, that is, the temperature of the fuel cell (around 200°C), which is slightly lower than the normal temperature. This will occur at lower temperatures. The reason for this is that the generated hydrogen 1 is consumed in the fuel cell reaction as shown below. This hydrogen 7 is converted to H2→2H++2e− (3) at the fuel cell fuel electrode 15.
Due to the reaction of hydrogen ion (2H+) 19, Shimi solute I
4 and reaches the oxidizer electrode 16. On the other hand, oxygen (1/20□) 20 in the air 8 reaches the electrolyte 14 from the air passage 18 through the fuel electrode 16, and at the interface between the electrolyte 14 and the fuel electrode 16, the electrons (2・-) Reacts with 2 to produce water. 2H+ 1/202' + 2 @ 4 H2O・・−
...-(4) That is, electricity is generated by the movement of electrons (2e-) 21 through the external circuit, while water is generated from hydrogen (2H'') 19 and oxygen (1/202) 20. The reaction of the fuel cell is formed. Note that the present invention is not limited to the above embodiments.
The present invention can be modified and implemented in various ways without changing the gist thereof. [Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, there is provided a hydrogen generating section that decomposes methanol and generates hydrogen. The hydrogen gas obtained in this hydrogen generation section is used as a fuel to fuel an oxidizing agent, and an oxidizing agent is introduced into the oxidizing agent electrode, and these are electrochemically reacted to generate electricity. The heat generated by the battery's power generation is supplied as the heat required for methanol decomposition in the hydrogen generation section, so the system combines the endothermic reaction and the heat generated within the battery to balance the heat and effectively utilize the heat. An extremely reliable fuel cell power generation system that can improve the overall thermal efficiency of the system can be provided. 4. Brief description of the drawings Figure 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, Figure 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
3 and 3 are block diagrams showing other embodiments of the present invention, respectively. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Reactor, 2...Methanol, 3...Heater, 4...Formaldehyde separator, 5...Formaldehyde, 6...Fuel cell, 7...Hydrogen, 8...
・Air, 9... Cooler, 10... Heat medium, 11.
... Bonde, 12... Steam, 13... Heat pump, 14... Electrolyte, 15... Fuel electrode, 16... Oxidizer electrode, 17... Methanol steam reforming catalyst, 18...
・Air passage, 19...Hydrogen ion, 20...Oxygen,
2.Electron. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] メタノールを分解して水素を発生する水素発生部と、こ
の水素発生部で得られた水素を燃料として燃料極に導入
すると共に酸化剤を酸化剤極に導入し、これらを電気化
学的に反応させて発電を行なう燃料電池とから構成され
、前記燃料電池での発電により発生する熱を前記水素発
生部におけるメタノール分解に要する熱として供給する
ようにしたことを特徴とする燃料電池発電システム。
There is a hydrogen generating section that decomposes methanol to generate hydrogen, and the hydrogen obtained in this hydrogen generating section is introduced into the fuel electrode as fuel, and an oxidizing agent is introduced into the oxidizing electrode, and these are electrochemically reacted. 1. A fuel cell power generation system comprising: a fuel cell that generates power using a fuel cell; and the fuel cell power generation system is configured to supply heat generated by the power generation of the fuel cell as heat required for methanol decomposition in the hydrogen generating section.
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