JPS63298975A - 空冷式燃料電池の昇温装置 - Google Patents
空冷式燃料電池の昇温装置Info
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電解質と隔離された冷却ガス通路に反応ガス
と独立した冷却ガスを供給してなる空冷式燃料電池の昇
温装置に関する。
と独立した冷却ガスを供給してなる空冷式燃料電池の昇
温装置に関する。
燃料電池は燃料の有する化学エネルギーを直接電気エネ
ルギーに変換する装置で、熱効率が高く、騒音、電気的
ノイズや有害排出物が少ないとＧ）うような利点がある
ために新しい発電装置として注目されている。これは電
解質を挾んだ電極間に燃料と酸化剤を供給することによ
り、化学的に電気を取りだすものであり、発電容量の大
小にかかわらず効尤が高く、分散形の中小規模の発電所
用から可搬形の独立電源用まで、盛んに研児、開発が行
なわれている。
ルギーに変換する装置で、熱効率が高く、騒音、電気的
ノイズや有害排出物が少ないとＧ）うような利点がある
ために新しい発電装置として注目されている。これは電
解質を挾んだ電極間に燃料と酸化剤を供給することによ
り、化学的に電気を取りだすものであり、発電容量の大
小にかかわらず効尤が高く、分散形の中小規模の発電所
用から可搬形の独立電源用まで、盛んに研児、開発が行
なわれている。
燃料電池は反応ガスの供給ｔこより”［池反応を起こさ
せて運転されるが、Ｖ屓反応時発生する熱を除去して運
転温度に保持するために携料電池本体を冷却している。
せて運転されるが、Ｖ屓反応時発生する熱を除去して運
転温度に保持するために携料電池本体を冷却している。
この冷却構造には空冷式と液冷式とがあるが、特に小容
量の独′ｓ１．″Ｂｔ源用としては、システム構成の簡
潔な空冷式の方が有利である。
量の独′ｓ１．″Ｂｔ源用としては、システム構成の簡
潔な空冷式の方が有利である。
燃料電池に供給する反応ガスは酸化剤として空気が、ま
た燃料として一般に改質原料を水素番こ富むガスに数置
する溶料改質器からの改質ガスが使用されており、燃料
電池と・納料改質器とを組合わせて燃料゛α池発電装置
を構成して発電が行なわれる。なオｄ懲料改質器の燃焼
用燃料は燃料電池から排出される未反応水素を含むオフ
ガスが使用される。
た燃料として一般に改質原料を水素番こ富むガスに数置
する溶料改質器からの改質ガスが使用されており、燃料
電池と・納料改質器とを組合わせて燃料゛α池発電装置
を構成して発電が行なわれる。なオｄ懲料改質器の燃焼
用燃料は燃料電池から排出される未反応水素を含むオフ
ガスが使用される。
ところで空冷式燃料電池を効率よく運転するには、例え
ばりん酸形の場合には電池の運転温度を通常１９０″Ｃ
程度（こ保持して運転されるが、停止状怒から起動する
場合には、改質ガス中の少量の一酸化炭素が電池の電極
触媒に悪影響を及＋１さない程度、例えば１４０℃程度
以上に電池を昇温しなけ几ばならない。このため空冷式
燃料電池には昇温に必要な起動装置を備えている。
ばりん酸形の場合には電池の運転温度を通常１９０″Ｃ
程度（こ保持して運転されるが、停止状怒から起動する
場合には、改質ガス中の少量の一酸化炭素が電池の電極
触媒に悪影響を及＋１さない程度、例えば１４０℃程度
以上に電池を昇温しなけ几ばならない。このため空冷式
燃料電池には昇温に必要な起動装置を備えている。
このような構成の空冷式燃料電池発電装置の系統図を第
２図に示す。図において１は燃料改質器であり、改質原
料としてのメタノール等の液体燃料が外部から気化器２
に送液され、バーナ３で燃焼した燃焼ガスにより加熱さ
れて気化し、この気化ガスは改質触媒が充填された反応
器４にて、バーナ３からの燃焼ガスにより加熱されて水
素に富むカスに改質され、この改質ガスが燃料供給管路
５を経て空冷式の燃料電池１０の燃料電極１１に供給さ
れる。なお、バーナ３では燃焼空気用ブロワ６により送
気される燃焼空気とオフガス供給管路７を経て燃料電池
１０の燃料電極１］から供給されるオフガスとにより・
−焼が行なわれる。
２図に示す。図において１は燃料改質器であり、改質原
料としてのメタノール等の液体燃料が外部から気化器２
に送液され、バーナ３で燃焼した燃焼ガスにより加熱さ
れて気化し、この気化ガスは改質触媒が充填された反応
器４にて、バーナ３からの燃焼ガスにより加熱されて水
素に富むカスに改質され、この改質ガスが燃料供給管路
５を経て空冷式の燃料電池１０の燃料電極１１に供給さ
れる。なお、バーナ３では燃焼空気用ブロワ６により送
気される燃焼空気とオフガス供給管路７を経て燃料電池
１０の燃料電極１］から供給されるオフガスとにより・
−焼が行なわれる。
空冷式・燃料電池１０は燃料電極１１に前述の改質ガス
が供給され、酸化剤電極１２に反応ガス用空気ブロワ８
により空気が供給されて運転され、電池反応により電気
を発生する。１３は熱媒体通路（運転時には冷却媒体通
路となる）を有する冷却板であり、冷却板１３を経由し
、冷却、加熱用ブロワ９を備えた循環管路１５を設け、
冷却板１３の出口部に循環管路１５から分岐する排出管
１６とブロワ９の吸込部に調整弁１８を備えた吸込管１
７とが設けらＶ、ている。なおブロワ９の吐出部に加熱
用ヒータ１９を設け、ブロワ９から吐出される空気を加
熱するようにしている。
が供給され、酸化剤電極１２に反応ガス用空気ブロワ８
により空気が供給されて運転され、電池反応により電気
を発生する。１３は熱媒体通路（運転時には冷却媒体通
路となる）を有する冷却板であり、冷却板１３を経由し
、冷却、加熱用ブロワ９を備えた循環管路１５を設け、
冷却板１３の出口部に循環管路１５から分岐する排出管
１６とブロワ９の吸込部に調整弁１８を備えた吸込管１
７とが設けらＶ、ている。なおブロワ９の吐出部に加熱
用ヒータ１９を設け、ブロワ９から吐出される空気を加
熱するようにしている。
このような構成により空冷式燃料電池ｌＯを起動するに
は、前述のように電極触媒の被毒作用をさけるために燃
料電池本体を昇温、例えばりん酸形の場合ｔ４ｏ’ｃａ
度に昇温する必要があるので、ブロワ９を駆動し、調整
弁１８を適量の弁開度にして空気を吸込んで冷却板１３
に送気するとともに加熱ヒータ１９によりこの空気を加
熱して熱媒体としての熱風にして冷却板１３ζこ送気し
て・−料Ｎ、池本体を所定温度まで昇温する。熱風は循
環管路１５を循還して流れるとともに調整弁１８から吸
気された空気量と同量が排出管１６から排出されるよう
に排出管１６に設けられた図示しない排出ダンパの開度
を調整する。なお、熱風の循環流量は排出流量の数倍程
度にして冷却板１３にての伝熱熱風量を多くして燃料電
池本体が均等に昇温できるようにしている。
は、前述のように電極触媒の被毒作用をさけるために燃
料電池本体を昇温、例えばりん酸形の場合ｔ４ｏ’ｃａ
度に昇温する必要があるので、ブロワ９を駆動し、調整
弁１８を適量の弁開度にして空気を吸込んで冷却板１３
に送気するとともに加熱ヒータ１９によりこの空気を加
熱して熱媒体としての熱風にして冷却板１３ζこ送気し
て・−料Ｎ、池本体を所定温度まで昇温する。熱風は循
環管路１５を循還して流れるとともに調整弁１８から吸
気された空気量と同量が排出管１６から排出されるよう
に排出管１６に設けられた図示しない排出ダンパの開度
を調整する。なお、熱風の循環流量は排出流量の数倍程
度にして冷却板１３にての伝熱熱風量を多くして燃料電
池本体が均等に昇温できるようにしている。
昇温か完了すれば・燃料改質器１からの改質ガスと反応
ガス用空気ブロワ８からの空気がそれぞれ燃料電池１０
の燃料電極１１と酸化剤電極１２とに供給され燃料電池
の運転が行なわれる。なお燃料電池の運転時の冷却は加
熱ヒータ１９を停止して循環管路１５に空気を循環する
ことにより行なわれる。
ガス用空気ブロワ８からの空気がそれぞれ燃料電池１０
の燃料電極１１と酸化剤電極１２とに供給され燃料電池
の運転が行なわれる。なお燃料電池の運転時の冷却は加
熱ヒータ１９を停止して循環管路１５に空気を循環する
ことにより行なわれる。
第３図は燃料電池本体を昇温する異なる従来例であり、
図において循環管路１５の途中（こ熱交換器筒を介挿装
着し、熱交換器筒の伝熱管筒ａに起動用バーナ２］の燃
焼ガスが供給されるようにしている。起動用バーナ２】
には図示しない燃料供給管からの燃料改質器１の液体原
料等の燃料と燃焼空気用ブロワｎにより送気される空気
とが供給されるようにしている。
図において循環管路１５の途中（こ熱交換器筒を介挿装
着し、熱交換器筒の伝熱管筒ａに起動用バーナ２］の燃
焼ガスが供給されるようにしている。起動用バーナ２】
には図示しない燃料供給管からの燃料改質器１の液体原
料等の燃料と燃焼空気用ブロワｎにより送気される空気
とが供給されるようにしている。
このような構成により熱風は第２図の従来例と同じ要領
で循還管路１５を循環し、熱風は熱交換器筒にて伝熱管
２０ａを流れる起動用バーナ２１からの燃焼ガスにより
加熱され、冷却板１３を介して燃料電池本体を昇温する
。
で循還管路１５を循環し、熱風は熱交換器筒にて伝熱管
２０ａを流れる起動用バーナ２１からの燃焼ガスにより
加熱され、冷却板１３を介して燃料電池本体を昇温する
。
空冷式燃料電池の起動時打なう昇温に際して循環管路１
５に加熱ヒータ１９を設けて循還する空気を加熱して熱
風を得る方法は加熱ヒータ１９等からなる補機に供給す
る電力が太きいため、補助電源が大型化するという欠点
がある。また、循環管路１５に熱交換器筒を介挿装着し
、起動用バーナ２１からの燃焼ガスにより伝熱管を介し
て熱交換することにより循環する空気を加熱して熱風を
得る方法はガスとガスとの熱交換であるため熱交換器が
大型になるという欠点がある。
５に加熱ヒータ１９を設けて循還する空気を加熱して熱
風を得る方法は加熱ヒータ１９等からなる補機に供給す
る電力が太きいため、補助電源が大型化するという欠点
がある。また、循環管路１５に熱交換器筒を介挿装着し
、起動用バーナ２１からの燃焼ガスにより伝熱管を介し
て熱交換することにより循環する空気を加熱して熱風を
得る方法はガスとガスとの熱交換であるため熱交換器が
大型になるという欠点がある。
本発明の目的は空冷式燃料電池の起動時１こ行なう昇温
を簡単な装置により効率よく行なうことのできる昇温装
置を提供することである。
を簡単な装置により効率よく行なうことのできる昇温装
置を提供することである。
上記問題点を解決するために１本発明によれば電解質と
隔離され、反応ガスと独文した熱媒体が供給される熱ｉ
体通路を有する燃料電池を、前記熱媒体通路にブロワを
有する供給管路を経て供給して昇温する空冷式燃料電池
の昇温装置において、前記ブロワ吸込側の供給管路に前
記熱媒体を供給する起動用バーナと該バーナからの熱媒
体に空気を混合する空気供給手段とを設けるものとする
。
隔離され、反応ガスと独文した熱媒体が供給される熱ｉ
体通路を有する燃料電池を、前記熱媒体通路にブロワを
有する供給管路を経て供給して昇温する空冷式燃料電池
の昇温装置において、前記ブロワ吸込側の供給管路に前
記熱媒体を供給する起動用バーナと該バーナからの熱媒
体に空気を混合する空気供給手段とを設けるものとする
。
空冷式燃料電池の昇温のため熱媒体通路に供給される熱
媒体を起動用バーナでの燃料の燃焼による燃焼ガスを使
用するが、燃焼ガスは高温のため、供給管路に設けた空
気供給手段により大気から吸込んだ常温の空気により燃
焼ガスを冷却して燃料電池の昇温に適した温度にする。
媒体を起動用バーナでの燃料の燃焼による燃焼ガスを使
用するが、燃焼ガスは高温のため、供給管路に設けた空
気供給手段により大気から吸込んだ常温の空気により燃
焼ガスを冷却して燃料電池の昇温に適した温度にする。
以下図面に基づいて本発明の実施例について説明する。
第１図は本発明の実施例１こよる昇温装置を備えた空冷
式燃料電池発電装置の系統図であり、第２図、第３図の
従来例と同一部品１こは同じ符号を付し、その説明を省
略する。第１図において供給管路である循環管路１５に
設けられた冷却、加熱用ブロワ９の吸込側に管路別を介
して起動用バーナ２１を設け、起動用バーナ２１での燃
料の燃焼によ跨 る燃焼ガスは管雅冴を経て循ｍ管路１５に送気されるよ
うにしている。なお２６は起動用バーナ２１に燃焼空気
を供給する弁である。また管路２４から分岐した管路５
に空気供給手段としての′Ａ整弁ｒを設けている。
式燃料電池発電装置の系統図であり、第２図、第３図の
従来例と同一部品１こは同じ符号を付し、その説明を省
略する。第１図において供給管路である循環管路１５に
設けられた冷却、加熱用ブロワ９の吸込側に管路別を介
して起動用バーナ２１を設け、起動用バーナ２１での燃
料の燃焼によ跨 る燃焼ガスは管雅冴を経て循ｍ管路１５に送気されるよ
うにしている。なお２６は起動用バーナ２１に燃焼空気
を供給する弁である。また管路２４から分岐した管路５
に空気供給手段としての′Ａ整弁ｒを設けている。
このような構成により、空冷式燃料電池１０を停止状態
から始動する場合（こけ、弁２Ｇを開状態にしてブロワ
９を駆動して起動用バーナ２１に燃焼空気としての大気
を吸込ませる状態にする。そして図示しない燃料供給管
路からメタノールのような燃料を起動用バーナ２１に送
り、吸込まれた燃焼空気により燃料を燃焼させ燃焼ガス
を発生させる。この燃焼ガスは管路Ｕを経てブロワ９に
吸込まれて循環管路１５を循環して燃料電池１０を昇温
する。この際調整弁ｎの弁開度を調整して大気を管路６
を経て吸込ませ、燃焼ガスを冷却して燃料電池１０を昇
温するに適した温度にして燃料電池１０を昇温する。こ
れは燃焼ガスが高温であり、例えばメタノールを空燃比
１，２〜１．５で燃焼させると素焼ガスの温度は５００
℃以上となって排出されるので、これを調整弁ｎから吸
入した常温の空気により冷却して燃料電池１０を構成す
る部材の耐熱温度、例えばりん酸形の場合約２００℃を
考慮して燃焼ガスの温度を２００℃以下にするためであ
る。
から始動する場合（こけ、弁２Ｇを開状態にしてブロワ
９を駆動して起動用バーナ２１に燃焼空気としての大気
を吸込ませる状態にする。そして図示しない燃料供給管
路からメタノールのような燃料を起動用バーナ２１に送
り、吸込まれた燃焼空気により燃料を燃焼させ燃焼ガス
を発生させる。この燃焼ガスは管路Ｕを経てブロワ９に
吸込まれて循環管路１５を循環して燃料電池１０を昇温
する。この際調整弁ｎの弁開度を調整して大気を管路６
を経て吸込ませ、燃焼ガスを冷却して燃料電池１０を昇
温するに適した温度にして燃料電池１０を昇温する。こ
れは燃焼ガスが高温であり、例えばメタノールを空燃比
１，２〜１．５で燃焼させると素焼ガスの温度は５００
℃以上となって排出されるので、これを調整弁ｎから吸
入した常温の空気により冷却して燃料電池１０を構成す
る部材の耐熱温度、例えばりん酸形の場合約２００℃を
考慮して燃焼ガスの温度を２００℃以下にするためであ
る。
なお、燃料電池１０が所定温度まで昇温したら起動用バ
ーナ２１を停止し、弁２６．調整弁ｎを閉にして燃料電
池の温度を一定に保つようにする。
ーナ２１を停止し、弁２６．調整弁ｎを閉にして燃料電
池の温度を一定に保つようにする。
以上の説明で明らかなようｌこ、本発明によれば空冷式
燃料電池の昇温を起動用バーナからの燃焼ガスで行ない
、かつ空気供給手段により常温の空気を供給して高温の
燃焼ガスを冷却して燃料電池の昇温に適した温度にして
昇温を行なうようにしたので、簡単な装置により効率よ
（燃料電池を昇温できる。
燃料電池の昇温を起動用バーナからの燃焼ガスで行ない
、かつ空気供給手段により常温の空気を供給して高温の
燃焼ガスを冷却して燃料電池の昇温に適した温度にして
昇温を行なうようにしたので、簡単な装置により効率よ
（燃料電池を昇温できる。
第１図は本発明の実施例による昇温装置を備えた空冷式
燃料電池発電装置の系統図、第２図は従来の昇温装置を
備えた空冷式燃料電池発電装置の系統図、第３図は従来
の異なる昇温装置を備えた空冷式燃料電池発電装置の系
統図である。 １：燃料改質器、９ニブ６ワ、１０：空冷式燃料電池、
１３：熱媒体通路を備えた冷却板、１５：供給管路、２
１：起動用バーナ、２７＝空気供給手段としての調整弁
。
燃料電池発電装置の系統図、第２図は従来の昇温装置を
備えた空冷式燃料電池発電装置の系統図、第３図は従来
の異なる昇温装置を備えた空冷式燃料電池発電装置の系
統図である。 １：燃料改質器、９ニブ６ワ、１０：空冷式燃料電池、
１３：熱媒体通路を備えた冷却板、１５：供給管路、２
１：起動用バーナ、２７＝空気供給手段としての調整弁
。
Claims (1)
- 電解質と隔離され、反応ガスと独立した熱媒体が供給さ
れる熱媒体通路を有する燃料電池を、前記熱媒体通路に
ブロワを有する供給管路を経て熱媒体を供給して昇温す
る空冷式燃料電池の昇温装置において、前記ブロワ吸込
側の供給管路に前記熱媒体を供給する起動用バーナと、
該バーナからの熱媒体に空気を混合する空気供給手段と
を設けたことを特徴とする空冷式燃料電池の昇温装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62133006A JPS63298975A (ja) | 1987-05-28 | 1987-05-28 | 空冷式燃料電池の昇温装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62133006A JPS63298975A (ja) | 1987-05-28 | 1987-05-28 | 空冷式燃料電池の昇温装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63298975A true JPS63298975A (ja) | 1988-12-06 |
Family
ID=15094581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62133006A Pending JPS63298975A (ja) | 1987-05-28 | 1987-05-28 | 空冷式燃料電池の昇温装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63298975A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6266578A (ja) * | 1985-09-19 | 1987-03-26 | Fuji Electric Co Ltd | 空冷式燃料電池の発電システム |
| JPS6280968A (ja) * | 1985-10-03 | 1987-04-14 | Hitachi Ltd | 燃料電池発電プラント |
-
1987
- 1987-05-28 JP JP62133006A patent/JPS63298975A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6266578A (ja) * | 1985-09-19 | 1987-03-26 | Fuji Electric Co Ltd | 空冷式燃料電池の発電システム |
| JPS6280968A (ja) * | 1985-10-03 | 1987-04-14 | Hitachi Ltd | 燃料電池発電プラント |
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