JPS62285367A - 燃料電池発電プラント - Google Patents
燃料電池発電プラントInfo
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- JPS62285367A JPS62285367A JP61127348A JP12734886A JPS62285367A JP S62285367 A JPS62285367 A JP S62285367A JP 61127348 A JP61127348 A JP 61127348A JP 12734886 A JP12734886 A JP 12734886A JP S62285367 A JPS62285367 A JP S62285367A
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- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
- H01M8/04231—Purging of the reactants
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- 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
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
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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
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- Sustainable Energy (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
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】
３、発明の詳細な説明
〔発明の技術分野〕
本発明は燃料電池発電プラントに係り、特知発電プラン
トの運転中において燃料電池電極入口ガスからリサイク
ルラインへの逆流を防止すると共に、発電プラントの運
転停止後において燃料電池のリサイクルライン中に残留
する未反応ガスを、すみやかに系外に放出し得るように
構成した燃料電池発電プラントに関する。
トの運転中において燃料電池電極入口ガスからリサイク
ルラインへの逆流を防止すると共に、発電プラントの運
転停止後において燃料電池のリサイクルライン中に残留
する未反応ガスを、すみやかに系外に放出し得るように
構成した燃料電池発電プラントに関する。
近年、燃料の有しているエネルギーを直接電気的エネル
ギーに変換するものとして燃料電池発電プラントが知ら
れている。この燃料電池発電プラントは通常、電解質を
挾んで、白金などの反応触媒を付着させた一対の多孔質
電極を配置して燃料電池を構成すると共に１一方の電極
の背面に水素などの燃料を接触させ、また他方の電極の
背面に酸素などの酸化剤を接触させ、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
ーを取出すようにしたものであシ、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
出すことができるものである。
ギーに変換するものとして燃料電池発電プラントが知ら
れている。この燃料電池発電プラントは通常、電解質を
挾んで、白金などの反応触媒を付着させた一対の多孔質
電極を配置して燃料電池を構成すると共に１一方の電極
の背面に水素などの燃料を接触させ、また他方の電極の
背面に酸素などの酸化剤を接触させ、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
ーを取出すようにしたものであシ、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
出すことができるものである。
第３図は、この種の代表的な燃料電池発電システムの基
本的構成を示したものである。図において、天然ガス、
または石炭ガス等の化石燃料よシなる燃料１とスチーム
供給器２からのスチームが夫々燃料制御弁３とスチーム
制御弁４とにより、スチームとカーボンの混合モル比が
３〜５程度となるように制御されて燃料改質装置５内の
改質接触チューブ６に導入される。ここで、スチームと
燃料１は５００〜６００ ’Ｏ程度まで加熱されて改質
反応を行ない、次に変成器７を経て水素含有率の高い改
質燃料となる。この水素含有率が高くなった改質燃料は
、燃料ガス気水分離器８に送られて改質で余剰であった
スチームを除却した後、補助バーナ９へは補助バーナ燃
料制御弁１０によりまた燃）料電池１１の燃料極１１Ａ
へは改質燃料制御弁１２により、夫々流量が制御されて
送られる。
本的構成を示したものである。図において、天然ガス、
または石炭ガス等の化石燃料よシなる燃料１とスチーム
供給器２からのスチームが夫々燃料制御弁３とスチーム
制御弁４とにより、スチームとカーボンの混合モル比が
３〜５程度となるように制御されて燃料改質装置５内の
改質接触チューブ６に導入される。ここで、スチームと
燃料１は５００〜６００ ’Ｏ程度まで加熱されて改質
反応を行ない、次に変成器７を経て水素含有率の高い改
質燃料となる。この水素含有率が高くなった改質燃料は
、燃料ガス気水分離器８に送られて改質で余剰であった
スチームを除却した後、補助バーナ９へは補助バーナ燃
料制御弁１０によりまた燃）料電池１１の燃料極１１Ａ
へは改質燃料制御弁１２により、夫々流量が制御されて
送られる。
燃料電池１１の燃料極１１Ａへ流入した改質燃料は、酸
化剤極１１Ｂに流入している空気と触媒反応を行ない、
その結果燃料の一部が消費されて電気エネルギーと反応
生成水とが得られる。この燃料電池１１内で生成した反
応生成水の一部を含んで燃料極１１Ａを出た燃料排気ガ
スは、前述の燃料改質装置５のメインバーナ１３の燃料
として送られるが、この途中においてガス中水分の回収
を行なうため気水分離器１６を通過する。
化剤極１１Ｂに流入している空気と触媒反応を行ない、
その結果燃料の一部が消費されて電気エネルギーと反応
生成水とが得られる。この燃料電池１１内で生成した反
応生成水の一部を含んで燃料極１１Ａを出た燃料排気ガ
スは、前述の燃料改質装置５のメインバーナ１３の燃料
として送られるが、この途中においてガス中水分の回収
を行なうため気水分離器１６を通過する。
そして、メインバーナ１３へ送られた燃料排気ガスは燃
料改質装置５内で燃焼し、改質触媒チューブ６を加熱し
た後に高温排ガス１７として排出される。さらＫ、燃料
電池１１の酸素極１１Ｂから送られる空気排気ガスと合
流した後、混合器１８へ送られてターボコンプレッサー
１９の駆動用のエネルギーの一部として吏われる。一方
、補助バーナ９へ送られた改質燃料は補助バーナ９内で
燃焼し、その燃焼ガスが混合器１８を通過してターボコ
ンプレッサ１９のタービン１９人を駆動する。
料改質装置５内で燃焼し、改質触媒チューブ６を加熱し
た後に高温排ガス１７として排出される。さらＫ、燃料
電池１１の酸素極１１Ｂから送られる空気排気ガスと合
流した後、混合器１８へ送られてターボコンプレッサー
１９の駆動用のエネルギーの一部として吏われる。一方
、補助バーナ９へ送られた改質燃料は補助バーナ９内で
燃焼し、その燃焼ガスが混合器１８を通過してターボコ
ンプレッサ１９のタービン１９人を駆動する。
一方、上記タービン１９Ａに連結して駆動されるコンプ
レッサー１９Ｂの吐出空気は、補助バー１−９、メイン
バーナ１３へ夫々補助バーナ空気制御弁２０、メインバ
ーナ空気制御弁２１により空燃比を制御して送られると
共に、空気制御弁２２により燃料電池１１の酸化剤極１
１Ｂへ送られ、余剰分はターボコンプレッサー１９の駆
動用エネルギーの一部として混合器１８へ送られる。酸
化剤極１１ＢＫ送られた空気の一部は、上記燃料極１１
Ａの水素と反応して消費された後、酸化剤極１１Ｂ内で
生成した水分を含んで排出される。
レッサー１９Ｂの吐出空気は、補助バー１−９、メイン
バーナ１３へ夫々補助バーナ空気制御弁２０、メインバ
ーナ空気制御弁２１により空燃比を制御して送られると
共に、空気制御弁２２により燃料電池１１の酸化剤極１
１Ｂへ送られ、余剰分はターボコンプレッサー１９の駆
動用エネルギーの一部として混合器１８へ送られる。酸
化剤極１１ＢＫ送られた空気の一部は、上記燃料極１１
Ａの水素と反応して消費された後、酸化剤極１１Ｂ内で
生成した水分を含んで排出される。
この排出された空気排気ガスは、燃料排気ガス−と同様
に空気排気ガス気水分離器２５により、空気排気ガス中
のスチーム分を一部復水した後に上記燃料改質装置５か
らの高温排ガス１７と合流する。
に空気排気ガス気水分離器２５により、空気排気ガス中
のスチーム分を一部復水した後に上記燃料改質装置５か
らの高温排ガス１７と合流する。
燃料電池１１は上述したように、燃料極１１Ａ内の水素
と酸化剤極１１Ｂ内の酸素との触媒反応によって酸化剤
極１１Ｂが正極、燃料極１１Ａが負極となる、ように、
電気エネルギーを発生し、その両電極１１人、１１Ｂ間
に接続された゛電気負荷２６に当該眠気エネルギーを供
給する。この際、電気負荷２６により吸収された電流値
に略比例して、両電極１１Ａ、１１Ｂ入凸に供給された
水素と酸素が反応して反応生成水が得られ、このスチー
ム分を含んだ未反応ガス分が両電極１１Ａ、１１Ｂ出口
よ）排出されることになる。
と酸化剤極１１Ｂ内の酸素との触媒反応によって酸化剤
極１１Ｂが正極、燃料極１１Ａが負極となる、ように、
電気エネルギーを発生し、その両電極１１人、１１Ｂ間
に接続された゛電気負荷２６に当該眠気エネルギーを供
給する。この際、電気負荷２６により吸収された電流値
に略比例して、両電極１１Ａ、１１Ｂ入凸に供給された
水素と酸素が反応して反応生成水が得られ、このスチー
ム分を含んだ未反応ガス分が両電極１１Ａ、１１Ｂ出口
よ）排出されることになる。
一方、燃料極１１Ａの出口からは、再循環ライン（リサ
イクルライン）１４が分岐され、燃料排気ガスの一部は
リサイクルブロワ１５、逆上弁３２を経て燃料極１１Ａ
の入口ラインに戻される。同様にして酸化剤極１１Ｂの
出口からは、再循環ライン（リサイクルライン）２３が
分岐され、空気排ガスの一部はリサイクルブロワ２４、
逆上弁おを経て酸化剤極１１Ｂの入口ラインに戻される
。これら両極のリサイクルラインは、電池反応後の未反
応ガスを循環して再利用する目的で設けられ、燃料ガス
及び空気を有効に使用するという効果をもつものである
。
イクルライン）１４が分岐され、燃料排気ガスの一部は
リサイクルブロワ１５、逆上弁３２を経て燃料極１１Ａ
の入口ラインに戻される。同様にして酸化剤極１１Ｂの
出口からは、再循環ライン（リサイクルライン）２３が
分岐され、空気排ガスの一部はリサイクルブロワ２４、
逆上弁おを経て酸化剤極１１Ｂの入口ラインに戻される
。これら両極のリサイクルラインは、電池反応後の未反
応ガスを循環して再利用する目的で設けられ、燃料ガス
及び空気を有効に使用するという効果をもつものである
。
次に、本燃料電池発電プラントが発電運転を停止した後
のパージ操作について説明する。このパージ操作はプラ
ントの発電運転停止後に配管中に残留する未反応ガス（
改質燃料ガス及び空気）を系外に放出するために行なう
操作であυ、もしこれがすみやかに行なわれなければ、
電池反応が継続してしまうばかシか、一部の配管中には
燃料などの未燃ガスが残留して何らかの原因による引火
の可能性もあシ危険である。第３図においては破線で示
す配管部がパージラインを示しておシ、未反応ガスを系
外に放出する装置である。置換気体（パージガス）とし
ては一般的にＮ、ガスなどの不活性気体を用いる。配管
の各所にパージガス注入弁２７ 、２８ 、２９が設け
られておシ、プラントの発電運転停止後は原燃料制御弁
３、改質燃料制御弁１２及び空気制御弁２２が全閉する
一方で、弁２７ 、２８ 、２９が開いてＮ２ガスを配
管系に注入する。またこれと同時Ｋ パージガス放出弁
３０及び３１が開いて配管中の残存未反応ガスを大気中
に放出することでパージ操作が行なわれる。以上の説明
において、パージラインとパージガス注入弁及びパージ
ガス放出弁の設置位置は固定して考えられるものではな
く、パージ操作が効率的に行なわれるのでちれば配管系
統中の他の適当な位置にあってもよい。ただし、電池極
内のパージを確実に行なうために、パージガス注入弁は
電池両極入口配管部の上流側からＮ２ガスを注入できる
ように設置することが一般に行なわれている。
のパージ操作について説明する。このパージ操作はプラ
ントの発電運転停止後に配管中に残留する未反応ガス（
改質燃料ガス及び空気）を系外に放出するために行なう
操作であυ、もしこれがすみやかに行なわれなければ、
電池反応が継続してしまうばかシか、一部の配管中には
燃料などの未燃ガスが残留して何らかの原因による引火
の可能性もあシ危険である。第３図においては破線で示
す配管部がパージラインを示しておシ、未反応ガスを系
外に放出する装置である。置換気体（パージガス）とし
ては一般的にＮ、ガスなどの不活性気体を用いる。配管
の各所にパージガス注入弁２７ 、２８ 、２９が設け
られておシ、プラントの発電運転停止後は原燃料制御弁
３、改質燃料制御弁１２及び空気制御弁２２が全閉する
一方で、弁２７ 、２８ 、２９が開いてＮ２ガスを配
管系に注入する。またこれと同時Ｋ パージガス放出弁
３０及び３１が開いて配管中の残存未反応ガスを大気中
に放出することでパージ操作が行なわれる。以上の説明
において、パージラインとパージガス注入弁及びパージ
ガス放出弁の設置位置は固定して考えられるものではな
く、パージ操作が効率的に行なわれるのでちれば配管系
統中の他の適当な位置にあってもよい。ただし、電池極
内のパージを確実に行なうために、パージガス注入弁は
電池両極入口配管部の上流側からＮ２ガスを注入できる
ように設置することが一般に行なわれている。
上述の従来から適用されている燃料電池発電プラントに
おいては次のような問題点があった。リサイクルライン
のリサイクルブロワの運転は電池電極に使用される反応
触媒劣化を防止する観点から、負荷帯においては主に低
負荷領域で使用されている。その理由は、リサイクルす
ることによって電池入口のガス濃度が低減されるため単
セル電圧をある規定値以下に抑制することができ、それ
によって触媒の分解・劣化が抑制される効果が得られる
ためである。しかし高負荷領域では、電池特有の電圧垂
下特性によって、もともと電池出力電圧は低くなってい
るので、リサイクルすることによって電池入口へ低濃度
のガスを供給すると電圧が低下しすぎて安定した発電が
出来なくなる場合がでてくるため高負荷領域でのリサイ
クルは行なわないようあらかじめ設定しておく場合があ
る。
おいては次のような問題点があった。リサイクルライン
のリサイクルブロワの運転は電池電極に使用される反応
触媒劣化を防止する観点から、負荷帯においては主に低
負荷領域で使用されている。その理由は、リサイクルす
ることによって電池入口のガス濃度が低減されるため単
セル電圧をある規定値以下に抑制することができ、それ
によって触媒の分解・劣化が抑制される効果が得られる
ためである。しかし高負荷領域では、電池特有の電圧垂
下特性によって、もともと電池出力電圧は低くなってい
るので、リサイクルすることによって電池入口へ低濃度
のガスを供給すると電圧が低下しすぎて安定した発電が
出来なくなる場合がでてくるため高負荷領域でのリサイ
クルは行なわないようあらかじめ設定しておく場合があ
る。
このようにしてリサイクルラインのリサイクルブロワは
ある特定の負荷帯においては停止していることがあシ得
るがリサイクルブロワが停止しているときには燃料電池
本体入口からリサイクルラインにガスが逆方向に流入す
るのを防止する為、燃料電池本体入口の主ラインとリサ
イクルラインの合流点よシリサイクルライン側に逆止弁
３２及び３３を構成することが一般に行なわれる。しか
しこの構成では逆止弁３２及びおの位置において燃料電
池本体の入口圧と燃料電池本体の出口の背圧との間の差
圧によって逆上効果を保っているが、一般的にこの差圧
が数１０ｊ１１水柱以下と非常に小さい為、逆上弁から
のリークをさけるためには特殊な構造の小差圧用逆止弁
を用いることが必要でコスト上の問題があった。
ある特定の負荷帯においては停止していることがあシ得
るがリサイクルブロワが停止しているときには燃料電池
本体入口からリサイクルラインにガスが逆方向に流入す
るのを防止する為、燃料電池本体入口の主ラインとリサ
イクルラインの合流点よシリサイクルライン側に逆止弁
３２及び３３を構成することが一般に行なわれる。しか
しこの構成では逆止弁３２及びおの位置において燃料電
池本体の入口圧と燃料電池本体の出口の背圧との間の差
圧によって逆上効果を保っているが、一般的にこの差圧
が数１０ｊ１１水柱以下と非常に小さい為、逆上弁から
のリークをさけるためには特殊な構造の小差圧用逆止弁
を用いることが必要でコスト上の問題があった。
次に発電運転を停止した後、配管系のパージ操１作を行
なう段階において、燃料制御弁１２は全閉し、リサイク
ルブロワ１５も停止している。そしてパージガス注入弁
２８が開きＮ２ガスが電池入口側ラインの上流よシ注入
されて、電池電極内の残留未反応ガスを電池出口側下流
へ排出するが、リサイクルライン上流側１４Ａ及びライ
ン下流側１４Ｂは、逆上弁３２により閉塞されていて、
ガスが非常に流れにくいかまたは全く流れ得ない状況に
ある。従ってリサイクルライン１４中に残留している未
反応ガスの大部分はなかなか排出されず、わずかに電池
出口側ラインからの分岐点ａ及び電池入口側ラインとの
合流点すからのガス拡散により極めて少量の未反応ガス
が除去されるにすぎない。この結果、電池電極内のパー
ジが終了した後も長時間にわたシリサイクルライン１４
中には未反応ガスが滞留してしまう恐れがあシ、とくに
燃料ガスの残留分は可燃性であるので、このまま放置さ
れると伺らかの原因で空気と混合した場合に引火・爆発
に至る危険性があった。
なう段階において、燃料制御弁１２は全閉し、リサイク
ルブロワ１５も停止している。そしてパージガス注入弁
２８が開きＮ２ガスが電池入口側ラインの上流よシ注入
されて、電池電極内の残留未反応ガスを電池出口側下流
へ排出するが、リサイクルライン上流側１４Ａ及びライ
ン下流側１４Ｂは、逆上弁３２により閉塞されていて、
ガスが非常に流れにくいかまたは全く流れ得ない状況に
ある。従ってリサイクルライン１４中に残留している未
反応ガスの大部分はなかなか排出されず、わずかに電池
出口側ラインからの分岐点ａ及び電池入口側ラインとの
合流点すからのガス拡散により極めて少量の未反応ガス
が除去されるにすぎない。この結果、電池電極内のパー
ジが終了した後も長時間にわたシリサイクルライン１４
中には未反応ガスが滞留してしまう恐れがあシ、とくに
燃料ガスの残留分は可燃性であるので、このまま放置さ
れると伺らかの原因で空気と混合した場合に引火・爆発
に至る危険性があった。
また配管中のガス拡散によりミ他電極反応が継続するこ
とＫよって運転を停止しているはずの電池両極間に高い
電圧が誘起される危険性があった。
とＫよって運転を停止しているはずの電池両極間に高い
電圧が誘起される危険性があった。
このような高い誘起電圧は電池電極触媒の活性を低下さ
せてしまう恐れがあ勺これは電池の特性劣化につながる
。上述のことは電池酸化剤極口υについても同様に言え
ることである。
せてしまう恐れがあ勺これは電池の特性劣化につながる
。上述のことは電池酸化剤極口υについても同様に言え
ることである。
本発明は上記のような問題点を解決するために成された
ものでちゃ、その目的とするところは発電中において、
電池入口ラインからリサイクルラインへの流入を完全に
防止すると共に停止後においてもリサイクルライン中に
残存する未反応ガスをすみやかに放出し得るように構成
した燃料電池発電プラントを提供することである。
ものでちゃ、その目的とするところは発電中において、
電池入口ラインからリサイクルラインへの流入を完全に
防止すると共に停止後においてもリサイクルライン中に
残存する未反応ガスをすみやかに放出し得るように構成
した燃料電池発電プラントを提供することである。
上記目的を達成するために本発明では電解質層を挾んで
燃料極１１Ａおよび酸化剤極１１Ｂの一対の電極を配置
すると共に、前記燃料極１１Ａに燃料を供給しまた前記
酸化剤極１１Ｂに酸化剤を供給して、このとき起こる電
気化学的反応により前記電極間から電気エネルギーを取
シ出す燃料電池１１と、発電プラントの運転停止時に配
管系統に置換ガスＮ２を注入し、系統内の未反応ガスを
系外に放出するパージ弁２７．２８．２９．３０．３１
と、この燃料電池の燃料極１１Ａまたは酸化剤極１１Ｂ
の少なくとも一方の電極出口側ラインを介して排出され
る排気ガスの一部を分岐しリサイクルブロワ１５．２４
を介して夫々対応した電極入口側ラインへ再循環させる
ように構成されたリサイクルライン１４．２３とを備え
てなる燃料電池発電プラントにおいて、前記リサイクル
ライン１４．２３中に遮断弁３４．３５を備え、前記燃
料電池発電プラントの運転中において、前記リサイクル
ブロワ１５．２４の停止している期間は、前記遮断弁３
４．３５が閉じるように構成することによって電池入口
ラインからリサイクルライン１４．２３へのガス流入を
完全に防止すると共に１前記燃料電池発電プラントの運
転停止後のパージ操作時において、前記パージ弁２７
、２８ 、２９ 、３０ 、３１が開くと同時、または
一定時間後に前記遮断弁１５．２４が開くように構成す
ることによって未反応ガスをすみやかに放出しうるよう
にしたことを特徴とする。
燃料極１１Ａおよび酸化剤極１１Ｂの一対の電極を配置
すると共に、前記燃料極１１Ａに燃料を供給しまた前記
酸化剤極１１Ｂに酸化剤を供給して、このとき起こる電
気化学的反応により前記電極間から電気エネルギーを取
シ出す燃料電池１１と、発電プラントの運転停止時に配
管系統に置換ガスＮ２を注入し、系統内の未反応ガスを
系外に放出するパージ弁２７．２８．２９．３０．３１
と、この燃料電池の燃料極１１Ａまたは酸化剤極１１Ｂ
の少なくとも一方の電極出口側ラインを介して排出され
る排気ガスの一部を分岐しリサイクルブロワ１５．２４
を介して夫々対応した電極入口側ラインへ再循環させる
ように構成されたリサイクルライン１４．２３とを備え
てなる燃料電池発電プラントにおいて、前記リサイクル
ライン１４．２３中に遮断弁３４．３５を備え、前記燃
料電池発電プラントの運転中において、前記リサイクル
ブロワ１５．２４の停止している期間は、前記遮断弁３
４．３５が閉じるように構成することによって電池入口
ラインからリサイクルライン１４．２３へのガス流入を
完全に防止すると共に１前記燃料電池発電プラントの運
転停止後のパージ操作時において、前記パージ弁２７
、２８ 、２９ 、３０ 、３１が開くと同時、または
一定時間後に前記遮断弁１５．２４が開くように構成す
ることによって未反応ガスをすみやかに放出しうるよう
にしたことを特徴とする。
構成と作用
以下本発明を図面に示す一実施例について説明する。
第１図は本発明による燃料電池発電プラントの構成例を
示したもので第３図と同一部分には同一符号を付して、
その説明を省略し、ここでは異なる点のみ述べる。
示したもので第３図と同一部分には同一符号を付して、
その説明を省略し、ここでは異なる点のみ述べる。
本発明の構成上の特徴は電池入口ラインとリサイクルブ
ロワライン１４．２３の接続部のリサイクルライン中に
遮断弁３４．３５を構成したことである。
ロワライン１４．２３の接続部のリサイクルライン中に
遮断弁３４．３５を構成したことである。
更に°この遮断弁３４．３５はプラントの停止、プロワ
の停止、プロワ運転などの各状態に従って、弁開閉を制
御指示出来るように構成しである。その制御機能を簡略
に示したものが第２図である。制御器３６へは「プラン
ト停止信号」、「プロワ停止信号」、「プロワ運転信号
」が入力されるようになっている。これらの入力信号は
一般に中央制御盤等の主制御装置よυ与えられる。制御
器３６は、これらの信号が入力されると、これらを分別
判断して、その信号の表わすプラント状態に応じて遮断
弁３４．３５の開閉に必要な制御信号を出力する機能を
有する。また制御器３６に時間遅れ機能をもたせること
もできる。
の停止、プロワ運転などの各状態に従って、弁開閉を制
御指示出来るように構成しである。その制御機能を簡略
に示したものが第２図である。制御器３６へは「プラン
ト停止信号」、「プロワ停止信号」、「プロワ運転信号
」が入力されるようになっている。これらの入力信号は
一般に中央制御盤等の主制御装置よυ与えられる。制御
器３６は、これらの信号が入力されると、これらを分別
判断して、その信号の表わすプラント状態に応じて遮断
弁３４．３５の開閉に必要な制御信号を出力する機能を
有する。また制御器３６に時間遅れ機能をもたせること
もできる。
次に上述したような構成においてその作用を以下に説明
する。
する。
即ち本燃料電池発電プラントの発電状態において、低負
荷帯では燃料電池本体１１への供給ガスを低濃度にする
為、リサイクルブロワ１５，２４の運転と共に「プロワ
運転信号」を受けた制御器３６の判断機能により、リサ
イクルライン中の遮断弁３４゜３５は開の状態に有シ、
燃料制御弁１２からの主ライン流れとリサイクルライン
１４．２３の流れと合流して燃料電池本体１１へ供給す
る。
荷帯では燃料電池本体１１への供給ガスを低濃度にする
為、リサイクルブロワ１５，２４の運転と共に「プロワ
運転信号」を受けた制御器３６の判断機能により、リサ
イクルライン中の遮断弁３４゜３５は開の状態に有シ、
燃料制御弁１２からの主ライン流れとリサイクルライン
１４．２３の流れと合流して燃料電池本体１１へ供給す
る。
次に高負荷帯においては、リサイクルブロワ１５゜２４
は運転を停止するが、このとき「プロワ停止信号」を受
けた制御器３６の判断機能によりリサイクルライン１４
．２３中の遮断弁３４．３５に対し閉信号を発するため
、これらの弁は閉の状態になシ燃料制御弁１２からの主
ライン流れのみで燃料電池本体１１へ供給する。このと
き遮断弁３４．３５は閉状態のため、リサイクルライン
１４．２３中のガス逆流は防止されている。
は運転を停止するが、このとき「プロワ停止信号」を受
けた制御器３６の判断機能によりリサイクルライン１４
．２３中の遮断弁３４．３５に対し閉信号を発するため
、これらの弁は閉の状態になシ燃料制御弁１２からの主
ライン流れのみで燃料電池本体１１へ供給する。このと
き遮断弁３４．３５は閉状態のため、リサイクルライン
１４．２３中のガス逆流は防止されている。
次にプラント停止時においては燃料制御弁１２は全閉し
て電池燃料が遮断されたあと、引き続いてパージガス注
入弁ア、２９が開と成り、窒素などの不活性ガスが置換
気体として配管系統に注入され、電池電極間の未反応ガ
スがパージされて電池出口側よシ下流系統に排出される
。同時に「プラント停止信号」が制御器３６に入力され
ることにより、この判断機能に従ってこのパージガス注
入弁２８゜２９と同時または一定時間をおいて遮断弁３
４．３５を開して、リサイクルライン中にパージガスを
燃料電池本体１１と舷側に注入して、残留する未反応ｊ
スを電池出口側の下流系統へ放出することが出来る。
て電池燃料が遮断されたあと、引き続いてパージガス注
入弁ア、２９が開と成り、窒素などの不活性ガスが置換
気体として配管系統に注入され、電池電極間の未反応ガ
スがパージされて電池出口側よシ下流系統に排出される
。同時に「プラント停止信号」が制御器３６に入力され
ることにより、この判断機能に従ってこのパージガス注
入弁２８゜２９と同時または一定時間をおいて遮断弁３
４．３５を開して、リサイクルライン中にパージガスを
燃料電池本体１１と舷側に注入して、残留する未反応ｊ
スを電池出口側の下流系統へ放出することが出来る。
効果
以上説明したように本発明のように構成したため次のよ
うな発明の効果を得ることが出来た。すなわち燃料電池
システムの発電中、リサイクルプロア１５．２４が停止
する時、リサイクルブロワ１５゜２４の遮断弁３４．３
５は閉となり、電池本体入口ライン圧と電池本体入口ラ
イン圧の差圧に関係なく、完全遮断することが出来る為
、安定した電池本体へのガス供給が出来る。又燃料電池
プラントの発電停止後においてもリサイクルライン１４
．２３中て残在する未反応ガスをすみやかにパージし得
るように構成しであるので配管中に可燃性ガスが長く残
留して引火の危険性をもつようなことがない。
うな発明の効果を得ることが出来た。すなわち燃料電池
システムの発電中、リサイクルプロア１５．２４が停止
する時、リサイクルブロワ１５゜２４の遮断弁３４．３
５は閉となり、電池本体入口ライン圧と電池本体入口ラ
イン圧の差圧に関係なく、完全遮断することが出来る為
、安定した電池本体へのガス供給が出来る。又燃料電池
プラントの発電停止後においてもリサイクルライン１４
．２３中て残在する未反応ガスをすみやかにパージし得
るように構成しであるので配管中に可燃性ガスが長く残
留して引火の危険性をもつようなことがない。
また未反応ガスが長く残留して配管中に拡散することが
原因となって電池電極反応が継続するようなことがない
。従がって電池電極間に高い電圧を誘起せず、電池特性
劣化に至るようなことがない。
原因となって電池電極反応が継続するようなことがない
。従がって電池電極間に高い電圧を誘起せず、電池特性
劣化に至るようなことがない。
以上説明したように本発明によれば燃料電池プラントの
非常時にパージガスを系統内に短時間に注入し、未反応
ガスが系統内に残ることはなく、安全な燃料電池発電プ
ラントを提供できる。
非常時にパージガスを系統内に短時間に注入し、未反応
ガスが系統内に残ることはなく、安全な燃料電池発電プ
ラントを提供できる。
″第１図は本発明の燃料電池発電プラントの一実施例を
示す構成図、第２図は本発明の遮断弁の機能を示す概略
図、第３図は従来の燃料電池発電プラントを示す構成図
である。 ２・・気水供給装置 ５・・改質装置７．８・・変
成器 １１・・燃料電池１５．２４・・リサイ
クルブロワ １６，２５・・気小分離器１８・・・補助
バーナ １９Ａ・・タービン１９Ｂ・コンプレッ
サ ２６・・電気負荷３２．３３・・・逆止弁
３４．３５・遮断弁３６・・制御器
示す構成図、第２図は本発明の遮断弁の機能を示す概略
図、第３図は従来の燃料電池発電プラントを示す構成図
である。 ２・・気水供給装置 ５・・改質装置７．８・・変
成器 １１・・燃料電池１５．２４・・リサイ
クルブロワ １６，２５・・気小分離器１８・・・補助
バーナ １９Ａ・・タービン１９Ｂ・コンプレッ
サ ２６・・電気負荷３２．３３・・・逆止弁
３４．３５・遮断弁３６・・制御器
Claims (3)
- （１）電解質層を挾んで燃料極（１１Ａ）および酸化剤
極（１１Ｂ）の一対の電極を配置すると共に、前記燃料
極（１１Ａ）に燃料を供給しまた前記酸化剤極（１１Ｂ
）に酸化剤を供給して、このとき起こる電気化学的反応
により前記電極間から電気エネルギーを取り出す燃料電
池（１１）と、発電プラントの運転停止時に発電プラン
トを構成する機器間を連結する配管系統に置換ガスを注
入し、配管系統内の未反応ガスを配管系外に放出するパ
ージ弁（２７、２８、２９、３０、３１）と、この燃料
電池の燃料極（１１Ａ）または酸化剤極（１１Ｂ）の少
なくとも一方の電極出口側ラインを介して排出される排
気ガスの一部を分岐しリサイクルブロワ（１５、２４）
を介して夫々対応した電極入口側ラインへ再循環させる
ように構成されたリサイクルライン（１４、２３）とを
備えてなる燃料電池発電プラントにおいて、 前記リサイクルライン（１４、２３）のリサイクルブロ
ワ（１５、２４）出口側に遮断弁（３４、３５）を具備
したことを特徴とする燃料電池発電プラント。 - （２）前記燃料電池発電プラントの運転時において、前
記リサイクルブロワ（１５、２４）の停止している期間
は、前記遮断弁（３４、３５）が閉じるように構成した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料電池
発電プラント。 - （３）前記燃料電池発電プラントの運転停止後のパージ
操作時において、 前記パージ弁（２７、２８、２９、３０、３１）が開く
と同時、または一定時間後に前記遮断弁（３４、３５）
が開くように構成したことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の燃料電池発電プラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61127348A JPS62285367A (ja) | 1986-06-03 | 1986-06-03 | 燃料電池発電プラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61127348A JPS62285367A (ja) | 1986-06-03 | 1986-06-03 | 燃料電池発電プラント |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62285367A true JPS62285367A (ja) | 1987-12-11 |
Family
ID=14957702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61127348A Pending JPS62285367A (ja) | 1986-06-03 | 1986-06-03 | 燃料電池発電プラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62285367A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH025366A (ja) * | 1988-06-23 | 1990-01-10 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池の運転停止時における燃料電極の不活性ガス転換方法 |
| JP2005347180A (ja) * | 2004-06-04 | 2005-12-15 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 非常時の安全性が向上する燃料電池システム、燃料電池システム制御方法および建物 |
| JP2006024469A (ja) * | 2004-07-08 | 2006-01-26 | Toyota Motor Corp | 燃料電池の制御装置 |
-
1986
- 1986-06-03 JP JP61127348A patent/JPS62285367A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH025366A (ja) * | 1988-06-23 | 1990-01-10 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池の運転停止時における燃料電極の不活性ガス転換方法 |
| JP2005347180A (ja) * | 2004-06-04 | 2005-12-15 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 非常時の安全性が向上する燃料電池システム、燃料電池システム制御方法および建物 |
| JP2006024469A (ja) * | 2004-07-08 | 2006-01-26 | Toyota Motor Corp | 燃料電池の制御装置 |
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