JPS6212070A - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
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- JPS6212070A JPS6212070A JP60150236A JP15023685A JPS6212070A JP S6212070 A JPS6212070 A JP S6212070A JP 60150236 A JP60150236 A JP 60150236A JP 15023685 A JP15023685 A JP 15023685A JP S6212070 A JPS6212070 A JP S6212070A
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
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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〕
本発明はアルコール燃料から水素を得る改質器を有する
燃料電池発電システムに係シ、特に熱の有効利用に関す
る。
燃料電池発電システムに係シ、特に熱の有効利用に関す
る。
メタノール等のアルコール燃料の水蒸気改質反応は吸熱
反応であるため、その熱を利用して電池本体を冷却する
改質器内Ｒ型燃料電池が提案されている（特開昭５８−
１１９１６７号）。第２図はその説明図であるが、以下
に漿要を説明する。電池本体ｌは、燃料極３１％電解質
層３２及び空気極３３から成る単位電池をそれぞれ燃料
及び空気を分離供給するための溝を有する分離板３４を
介在させて積層したものである。原燃料であるアルコー
ルと水の混合物は燃料供給管３５から供給され、燃料マ
ニホールド３６に導かれる。そしてこのマニホールド３
６から分離板３４に設けられた貫通孔３７に導かれ、貫
通孔３７に充填された改質触媒３８の表面で改質反応を
起こし、水素リッチなガスに変換され、この改質ガスは
入口側マニホールド４１を経て電池本体１の燃料極３１
に供給され、ここで電気化学的反応を起こす。そして、
使用済み改質ガスは出口側マニホールド４０に集められ
、排出管３９より排出される。
反応であるため、その熱を利用して電池本体を冷却する
改質器内Ｒ型燃料電池が提案されている（特開昭５８−
１１９１６７号）。第２図はその説明図であるが、以下
に漿要を説明する。電池本体ｌは、燃料極３１％電解質
層３２及び空気極３３から成る単位電池をそれぞれ燃料
及び空気を分離供給するための溝を有する分離板３４を
介在させて積層したものである。原燃料であるアルコー
ルと水の混合物は燃料供給管３５から供給され、燃料マ
ニホールド３６に導かれる。そしてこのマニホールド３
６から分離板３４に設けられた貫通孔３７に導かれ、貫
通孔３７に充填された改質触媒３８の表面で改質反応を
起こし、水素リッチなガスに変換され、この改質ガスは
入口側マニホールド４１を経て電池本体１の燃料極３１
に供給され、ここで電気化学的反応を起こす。そして、
使用済み改質ガスは出口側マニホールド４０に集められ
、排出管３９より排出される。
この種の改質器内蔵型燃料電池では、触媒を充填した特
殊な分離板３４を必要とし、ガスシール技術が難しく、
又、改質反応に充分な空間速度を得ようとすると、該分
離板が厚くなってしまい、必要とする電池出力を得るた
めの積層高さが高くなるという問題点があった。更に又
、改質反応の吸熱と電池の発熱の熱交換が改質触媒充填
層を介して行われるために熱抵抗が大きいという問題点
があった。
殊な分離板３４を必要とし、ガスシール技術が難しく、
又、改質反応に充分な空間速度を得ようとすると、該分
離板が厚くなってしまい、必要とする電池出力を得るた
めの積層高さが高くなるという問題点があった。更に又
、改質反応の吸熱と電池の発熱の熱交換が改質触媒充填
層を介して行われるために熱抵抗が大きいという問題点
があった。
また、アルコール改質器を独立させて発電システム中に
置く場合は第３図のような構成となる。
置く場合は第３図のような構成となる。
原燃料であるアルコール１４と水１５は、それぞれポン
プ１３ ａ、 １３ ｂによりライン２ｏに送出混合
されて熱媒油加熱炉４ａに導入され、ここで気化される
。そして熱交換器１２を経てアルコール改質器３の反応
部３ａに導入され改質反応が行われる。改質されたガス
は冷却器２２で冷却されて未反応のアルコールが凝縮さ
れ、分離器１１にで改質ガスと未反応アルコールと九分
離され、改質ガスはライン１６により電池本体の燃料極
（図示せず）へ導入されて電気化学反応を起こす。一方
、未反応アルコールはライン１８、ポンプ１３Ｃを経て
原燃料ライン２０に戻される。アルコール改質器３の加
熱部３ｂは反応に必要な熱を熱媒油加熱炉４ａからポン
プ１３ｄ１ライン１９を経て供給される。熱媒油加熱炉
４ａには燃焼器１ｏが設けられており、外部から燃料用
アルコールが供給される。従って、この発電システムで
は改質器の加熱及び原燃料の気化に必要を熱はすべてア
ルコールの燃焼により供給され、アルコール（燃料）消
費量が多くなるという欠点があった。
プ１３ ａ、 １３ ｂによりライン２ｏに送出混合
されて熱媒油加熱炉４ａに導入され、ここで気化される
。そして熱交換器１２を経てアルコール改質器３の反応
部３ａに導入され改質反応が行われる。改質されたガス
は冷却器２２で冷却されて未反応のアルコールが凝縮さ
れ、分離器１１にで改質ガスと未反応アルコールと九分
離され、改質ガスはライン１６により電池本体の燃料極
（図示せず）へ導入されて電気化学反応を起こす。一方
、未反応アルコールはライン１８、ポンプ１３Ｃを経て
原燃料ライン２０に戻される。アルコール改質器３の加
熱部３ｂは反応に必要な熱を熱媒油加熱炉４ａからポン
プ１３ｄ１ライン１９を経て供給される。熱媒油加熱炉
４ａには燃焼器１ｏが設けられており、外部から燃料用
アルコールが供給される。従って、この発電システムで
は改質器の加熱及び原燃料の気化に必要を熱はすべてア
ルコールの燃焼により供給され、アルコール（燃料）消
費量が多くなるという欠点があった。
本発明の目的は、改質器を燃料電池本体から独立させた
燃料電池発電システムにおいて、燃料の気化および／ま
たは改質釦必要な熱を発生するための燃料消費量を節減
することにある。
燃料電池発電システムにおいて、燃料の気化および／ま
たは改質釦必要な熱を発生するための燃料消費量を節減
することにある。
本発明は、アルコールと水の混合液の一部が電池本体に
設けた冷却器を通ってから改質器に導入されるように構
成することＫより、電池本体に発生した熱を燃料の気化
と改質に利用したことを特徴とする。
設けた冷却器を通ってから改質器に導入されるように構
成することＫより、電池本体に発生した熱を燃料の気化
と改質に利用したことを特徴とする。
燃料電池本体は１ｋＷ発電時に約０．６ｋＷの熱を発生
する。これに対して、１ｋＷの発電に要するメタノール
と水の混合液の気化に必要な気化熱は約Ｚ４ｋＷ、また
１ｋＷの発電に要するメタノールガスの改質反応熱は約
０．１５ｋＷである。従って、電池本体からの発熱を有
効に利用すれば、改質反応熱のすべてと気化熱の一部を
まかなうことができる。
する。これに対して、１ｋＷの発電に要するメタノール
と水の混合液の気化に必要な気化熱は約Ｚ４ｋＷ、また
１ｋＷの発電に要するメタノールガスの改質反応熱は約
０．１５ｋＷである。従って、電池本体からの発熱を有
効に利用すれば、改質反応熱のすべてと気化熱の一部を
まかなうことができる。
以下、本発明の実施例を第１図により説明する。
原燃料であるアルコ′−ル１４と水１５はそれぞれポン
プ１３ａ、１３ｂによりライン２０に送出されて混合さ
れる。この混合液の一部はバイパスライン９を経て電池
本体１の冷却器２へ導かれ、残りは気化器４へ導かれる
。冷却器２へ導かれる量は、電池本体１に設けられた出
力検出器５及び温度検出器６により検出された出力デー
タおよび温度データをもとに、制御装置７で流調弁８の
開度を制御し、電池温度が規定レベルになるように調節
される。なお図中の破線は電気信号を示す。冷却器２へ
導かれた前記混合液は気化し、このときの気化熱と加温
で電池本体１を冷却し、アルコール改質器３の加熱部３
ｂへ導かれて反応熱を供給する。
プ１３ａ、１３ｂによりライン２０に送出されて混合さ
れる。この混合液の一部はバイパスライン９を経て電池
本体１の冷却器２へ導かれ、残りは気化器４へ導かれる
。冷却器２へ導かれる量は、電池本体１に設けられた出
力検出器５及び温度検出器６により検出された出力デー
タおよび温度データをもとに、制御装置７で流調弁８の
開度を制御し、電池温度が規定レベルになるように調節
される。なお図中の破線は電気信号を示す。冷却器２へ
導かれた前記混合液は気化し、このときの気化熱と加温
で電池本体１を冷却し、アルコール改質器３の加熱部３
ｂへ導かれて反応熱を供給する。
気化器４へ導かれた前記残りの混合液は気化されて、改
質器３の加熱部３ｂから排出された混合気と合流し、改
質器３の反応部３ａに導かれて水素リッチな改質ガスと
なる。この改質ガスは熱交換器１２で冷却され、分離器
１１で改質ガスと未反応アルコールに分離される。改質
ガスはライン１６を経て電池本体ｌの燃料極Ｃ図示せず
）に導かれ、未反応アルコールはライン１８とポンプ１
３ｅを経て気化器４のバーナ１０に導かれる。
質器３の加熱部３ｂから排出された混合気と合流し、改
質器３の反応部３ａに導かれて水素リッチな改質ガスと
なる。この改質ガスは熱交換器１２で冷却され、分離器
１１で改質ガスと未反応アルコールに分離される。改質
ガスはライン１６を経て電池本体ｌの燃料極Ｃ図示せず
）に導かれ、未反応アルコールはライン１８とポンプ１
３ｅを経て気化器４のバーナ１０に導かれる。
電池本体１の空気極（図示せず）には別途設けられた供
給系（図示せず）よりライン１７を経て空気が供給され
て改質ガスとともに電気化学的反応を起こし、電気出力
を発生するものである。
給系（図示せず）よりライン１７を経て空気が供給され
て改質ガスとともに電気化学的反応を起こし、電気出力
を発生するものである。
以上の構成によれば、電池本体の構造は従来と全く同じ
もので良く、特殊な分離板を必要としない。又、原燃料
の気化熱の一部及び改質反応熱を電池本体１の発電で供
給するため、バーナ１０からの熱供給を最小限に出来る
などの効果がある。
もので良く、特殊な分離板を必要としない。又、原燃料
の気化熱の一部及び改質反応熱を電池本体１の発電で供
給するため、バーナ１０からの熱供給を最小限に出来る
などの効果がある。
又、本実施例においては未反応アルコールを気化器４ａ
の熱源であるバーナ１０の燃料として用いているため、
さらに効率の良い熱利用が得られる。
の熱源であるバーナ１０の燃料として用いているため、
さらに効率の良い熱利用が得られる。
また、この気化器４ａのバーナ１０の燃料には電池本体
１から排出される未反応水素を用いることも可能である
。
１から排出される未反応水素を用いることも可能である
。
本発明によれば、電池本体の発熱を、改質反応熱（吸熱
）及び原燃料の気化熱（吸熱）に利用するため、独立し
て改質器を設けた従来の燃料電池発電システムに比べて
熱の有効利用が可能となり１燃料消費量を節減すること
ができる。また、電池本体としては２相冷却方式となる
ため、より均一な温度分布が得られる効果がある。
）及び原燃料の気化熱（吸熱）に利用するため、独立し
て改質器を設けた従来の燃料電池発電システムに比べて
熱の有効利用が可能となり１燃料消費量を節減すること
ができる。また、電池本体としては２相冷却方式となる
ため、より均一な温度分布が得られる効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示すシステム系統図、第２
図は従来装置の電池本体の断面図、第３図は従来装置の
システム系統図である。 １・・・電池本体、２・・・冷却器、３・・・アルコー
ル改質器、４ｂ・・・気化器、９・・・バイパスライン
。
図は従来装置の電池本体の断面図、第３図は従来装置の
システム系統図である。 １・・・電池本体、２・・・冷却器、３・・・アルコー
ル改質器、４ｂ・・・気化器、９・・・バイパスライン
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、積層した複数の単位電池と、冷媒流路を有する冷却
器を備えた電池本体と、原燃料であるアルコールと水の
混合液を気化する気化器と、気化した混合気を改質して
電池に供給する改質器とを備えた燃料電池発電システム
において、前記アルコールと水の混合液の一部が前記冷
却器を通ってから前記改質器に導入されるように構成し
たことを特徴とする燃料電池発電システム。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記混合液の一部
を冷却器に導く手段は、前記混合液を気化器に導くライ
ンから混合液の一部を前記冷却器へ分流するバイパスラ
インと、流調弁及びこれらを制御する装置と、電池本体
に設けられた出力検出器及び温度検出器と、該検出器で
検出された出力及び温度に応じて前記流調弁を制御する
制御系統とを備え、前記冷却器で気化した混合気は改質
器の加熱部へ導入するように構成したことを特徴とする
燃料電池発電システム。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記改質器の下流
に未反応メタノール回収装置を設け、回収したメタノー
ルを前記気化器の燃料として供給するように構成したこ
とを特徴とする燃料電池発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60150236A JPH0690929B2 (ja) | 1985-07-10 | 1985-07-10 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60150236A JPH0690929B2 (ja) | 1985-07-10 | 1985-07-10 | 燃料電池発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6212070A true JPS6212070A (ja) | 1987-01-21 |
| JPH0690929B2 JPH0690929B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=15492530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60150236A Expired - Lifetime JPH0690929B2 (ja) | 1985-07-10 | 1985-07-10 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0690929B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04129087U (ja) * | 1991-05-09 | 1992-11-25 | 松下冷機株式会社 | 冷凍冷蔵庫 |
| WO2002049135A1 (en) * | 2000-12-15 | 2002-06-20 | Sit La Precisa S.P.A. | A method and a device for controlling fuel cells |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57199183A (en) * | 1981-06-01 | 1982-12-07 | Mitsui Toatsu Chem Inc | Power generation with fuel cell and its equipment |
-
1985
- 1985-07-10 JP JP60150236A patent/JPH0690929B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57199183A (en) * | 1981-06-01 | 1982-12-07 | Mitsui Toatsu Chem Inc | Power generation with fuel cell and its equipment |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04129087U (ja) * | 1991-05-09 | 1992-11-25 | 松下冷機株式会社 | 冷凍冷蔵庫 |
| WO2002049135A1 (en) * | 2000-12-15 | 2002-06-20 | Sit La Precisa S.P.A. | A method and a device for controlling fuel cells |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0690929B2 (ja) | 1994-11-14 |
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