JP2003331901A - 燃料電池発電システム - Google Patents
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- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
の2種類を設け、また、水位検出手段は原水ポンプの起
動および停止をさせるために、差圧式液面計や2個の位
置センサを必要とするなど、複雑になりコストも高い。 【解決手段】 燃料電池と、燃料電池に接続された水凝
縮器と、水凝縮器に接続された凝縮水回収部10、1
1,と、凝縮水回収部10,11の水を移送する凝縮水
供給ポンプ12と、移送凝縮水中のイオンを除去するイ
オン交換樹脂部13と、イオン交換された水を貯水する
イオン交換水貯水部14と、イオン交換水貯水部14に
設けられた水位センサー15と、凝縮水回収部10へ連
結した戻り管16とを備え、縮水回収部10の第2の水
位センサー20の信号で凝縮水供給ポンプ12を起動さ
せ、一定時間運転後に凝縮水供給ポンプ12を停止させ
る。
Description
スと酸素などの酸化剤ガスを用いて発電を行う燃料電池
発電システムに関する。
置の概略構成は、図5に表されるものが知られている
(例えば特開平10−235396)。
電システムの水処理装置の純水製造フロー図を説明す
る。
原水ポンプ、53は原水ポンプを起動、停止させる起動
停止手段としてのリレー回路、54は原水中のイオン化
した電解質の大部分を除去する逆浸透膜装置、55は逆
浸透膜装置で除去されなかった処理水中の電解質をさら
に除去して純水を製造するイオン交換樹脂装置、56は
純水を貯留する純水タンク、56Aは純水タンクに設け
られ純水タンク内の水位を検出する水位検出手段として
の差圧式液面計、57は純水ポンプ、58は純水の流量
を調節する調節弁、59はスチームを製造する気液分離
器、59Aは気液分離器59に設けられた水位監視装置
である。
は、液面計56Aからの水位信号によりリレー回路53
が作動して原水ポンプ52が起動し、逆浸透膜装置5
4、イオン交換樹脂装置55で純水が製造され純水タン
ク56に送られる。純水タンク56内の純水は純水ポン
プ57により気液分離器59に供給され、供給水量は気
液分離器59に設けられた水位監視装置59Aからの水
位信号で水位が一定となるように開閉される調節弁58
で調節される。また、気液分離器59では、燃料電池発
電設備の原料スチームが発生し、そのスチームは配管6
0より改質器(図示省略)に供給され、そこで改質ガス
が生成され、その改質ガスは、変成器、CO浄化器を経
て、水素として燃料電池(図示省略)へ供給される。
来例のような燃料電池発電システムの水処理装置では、
外部から供給される原水を処理するため、逆浸透膜装置
とイオン交換樹脂装置の2種類を設け、また、水位検出
手段は原水ポンプの起動および停止をさせるために、差
圧式液面計のような実質2個の水位センサを必要とする
など、複雑になりコストも高くなる。
水処理装置が有する課題を考慮して、シンプルな構成で
コストを低減でき、安定した水の処理および供給を行う
燃料電池発電システムを提供することを目的とするもの
である。
の、第1の本発明の燃料電池発電システムは、燃料ガス
ラインおよび酸化剤ガスラインを有する燃料電池と、前
記酸化剤ガスラインおよび/または前記燃料ガスライン
に接続された水凝縮器と、前記水凝縮器に接続された凝
縮水回収部と、前記凝縮水回収部の水を移送する凝縮水
供給ポンプと、移送凝縮水中のイオンを除去するイオン
交換樹脂部と、イオン交換されたイオン交換水を貯水す
るイオン交換水貯水部と、前記イオン交換水貯水部に設
けられた水位センサーと、前記イオン交換水貯水部及び
前記凝縮水回収部に連結した戻り管とを備えた燃料電池
発電システムである。
で前記凝縮水供給ポンプを起動させ、一定時間運転後に
前記凝縮水供給ポンプを停止させる運転制御手段を備え
た第1の本発明の燃料電池発電システムである。
られた第2の水位センサーと、前記第2の水位センサー
の信号で前記凝縮水供給ポンプを起動させ、一定時間運
転後に前記凝縮水供給ポンプを停止させる運転制御手段
と、を備えた第1または第2の本発明の燃料電池発電シ
ステムである。
られた第3の水位センサーと、前記凝縮水回収部に連結
された補給水供給水路と、前記補給水供給水路中に設け
られ、前記第3の水位センサーの信号により動作する弁
と、を備えた第1、第2または第3の本発明の燃料電池
発電システムである。
りが設けられている第4の本発明の燃料電池発電システ
ムである。
固体高分子型燃料電池システムを例に取り、図面を参照
して説明する。
実施の形態における代表的な固体高分子型燃料電池の構
成を示す模式図である。
分子型燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスを用
いて発電を行う燃料電池部1と、燃料ガスの供給系、酸
化剤ガスの供給系、および燃料電池部の冷却系から構成
され、燃料電池部1より排出される酸化剤ガスに含まれ
る水蒸気を凝縮する酸化剤側水凝縮器4と、燃料電池部
1より排出される燃料ガスに含まれる水蒸気を凝縮する
燃料側水凝縮器5と、凝縮した水を回収して蓄える凝縮
水タンク11、燃料電池部1で発生した反応熱を回収す
る熱交換器7、水蒸気を回収する際に発生する凝縮熱や
燃料電池部1で発生する反応熱を回収し蓄える貯湯タン
ク6、凝縮水タンク11の水を移送する凝縮水供給ポン
プ12、移送凝縮水中のイオンを除去するイオン交換樹
脂部13、イオン交換されたイオン交換水を貯水するイ
オン交換水タンク14、イオン交換水タンク14に水位
センサー15および凝縮水タンクに連結した戻り管16
を備えている。
明する。
天然ガスなどの原料を水蒸気改質し、水素リッチな燃料
ガスを生成して燃料電池部1に供給する。
水凝縮器5に入り、ここで冷却されることにより燃料ガ
スに含まれる水蒸気を凝縮し、凝縮した水は、凝縮水タ
ンク11に回収される。
成器部2内の燃焼器(図示せず)で燃焼し、水素リッチ
な燃料ガスを生成するのに必要な温度維持に使用され
る。
は、必要に応じて備えられた酸化剤側加湿器3で加湿さ
れ、燃料電池部1に供給される。
電を行った後、残った酸化剤ガスは、酸化剤側水凝縮器
4内で冷却され、ガス中の水蒸気は凝縮水となって、凝
縮水タンク11に回収される。
は、イオン交換水タンク14に備えられた水位センサー
15の信号で(イオン交換水タンク14内の水位が水位
センサー15の位置まで下がった時信号を発生)起動す
る凝縮水供給ポンプ12により、イオン交換樹脂13を
通り金属イオンなどの不純物を取り除かれて、イオン交
換水タンク14に送られる。一定(設定)時間運転後、
凝縮水供給ポンプ12は停止する。イオン交換水タンク
14に送られた水は、改質水ポンプ17などにより必要
個所に送られ、燃料電池発電システム内で改質用の水な
どに再利用される。
は、凝縮水タンク11に連結した戻り管16を備えてお
り、凝縮水供給ポンプ12で送る水量が多すぎた場合に
は、戻り管16を通って凝縮水タンク11に戻ってく
る。
供給水路18より外部から水が補給される。
せず)を用いて冷却水を循環させ、燃料電池部1で発生
した反応熱を熱交換器7で放熱する。
器4、燃料側水凝縮器5、熱交換器7に流し(破線矢印
参照)、水蒸気を回収する際に発生する凝縮熱や燃料電
池部1で発生する反応熱を回収し、貯湯タンク6内の貯
湯水を暖めて、暖房や給湯に使用する。
タンク14の水位センサー15は、凝縮水供給ポンプ1
2を起動するだけで良いため、1つで良いし、フロート
スイッチのような簡単なタイプで良い。また、水位セン
サー15は、イオン交換水タンク14の下方に取り付け
られ、図示するa寸法(水位センサー15と戻り管16
との距離)を大きく取れるために、イオン交換水タンク
14の容積を有効に使用できる。
凝縮器5、酸化剤側水凝縮器4、燃料電池部1で発生し
た反応熱を放熱する熱交換器7の順に図示しているが、
別の順に流しても良いことや、凝縮水タンクは燃料側、
酸化剤側別々でも良いのは無論である。
燃料電池発電システムの部分構成について、図2を参照
しながら説明する。
し、部品の説明を省略する。
2の水位センサー20を設け、水位センサー20の信号
で凝縮水供給ポンプ12を起動させ、一定時間運転後に
凝縮水供給ポンプ12を停止させる運転制御手段を備え
た構成となっている。
11のオーバーフロー配管19の位置より低い位置に取
り付けられている。
配管10から回収され、水位センサー20の位置に水位
が来た時に水位センサー20からの信号により、凝縮水
供給ポンプ12が起動し、凝縮水タンク11内の水をイ
オン交換水タンク14に送るために、回収された凝縮水
はオーバーフロー配管19から外部に捨てられることな
く有効に活用することができる。
み、水の自給率を上げることが可能となる。
燃料電池発電システムの部分構成について、図3を参照
しながら説明する。
3の水位センサー22と、凝縮水タンク11に連結され
た補給水供給水路18と、補給水供給水路18中に水位
センサー22の信号により動作する弁21を設けた構成
となっている。
タンク11内の水位を常に一定位置に確保するのではな
く、水位センサー22は凝縮水タンク11の下方に設置
し、水位の下限の位置で外部から必要最小限の水を補給
するため、凝縮水通路10からの凝縮水を最大限利用で
きる。
燃料電池発電システムの部分構成について、図4を参照
しながら説明する。
3の水位センサー22と、凝縮水タンク11に連結され
た補給水供給水路18と、補給水供給水路18中に水位
センサー22の信号により動作する弁21および絞り2
3を設けた構成となっている。
側の圧力が凝縮水タンク11内の圧力よりも相当高い場
合に(一般に補給は水道水を用い、凝縮水タンクは大気
圧のため、0.1MPa程度の差圧がある)、水位センサー
22の信号で弁21が開になった時でも、一気に大量の
水が補給されることはなく、安定した補給が可能とな
り、凝縮水タンク11の小型化が可能となる。
弁などの制御は、運転制御手段(図示省略)によって行
われる。
に、本発明の燃料電池システムでは、簡単な構成でコス
トを低減でき、水自給率を高め、安定した水の処理およ
び供給を行うことができる。
ステムの構成を示す模式図である。
ステムの部分構成図である。
ステムの部分構成図である。
ステムの部分構成図である。
成図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 燃料ガスラインおよび酸化剤ガスライン
を有する燃料電池と、前記酸化剤ガスラインおよび/ま
たは前記燃料ガスラインに接続された水凝縮器と、前記
水凝縮器に接続された凝縮水回収部と、前記凝縮水回収
部の水を移送する凝縮水供給ポンプと、移送凝縮水中の
イオンを除去するイオン交換樹脂部と、イオン交換され
たイオン交換水を貯水するイオン交換水貯水部と、前記
イオン交換水貯水部に設けられた水位センサーと、前記
イオン交換水貯水部及び前記凝縮水回収部を連結した戻
り管とを備えた燃料電池発電システム。 - 【請求項2】 前記水位センサーの信号で前記凝縮水供
給ポンプを起動させ、一定時間運転後に前記凝縮水供給
ポンプを停止させる請求項1に記載の燃料電池発電シス
テム。 - 【請求項3】 前記凝縮水回収部に設けられた第2の水
位センサーを備え、 前記第2の水位センサーの信号で前記凝縮水供給ポンプ
を起動させ、一定時間運転後に前記凝縮水供給ポンプを
停止させる請求項1または2に記載の燃料電池発電シス
テム。 - 【請求項4】 前記凝縮水回収部に設けられた第3の水
位センサーと、前記凝縮水回収部に連結された補給水供
給水路と、前記補給水供給水路中に設けられ、前記第3
の水位センサーの信号により動作する弁と、を備えた請
求項1、2または3に記載の燃料電池発電システム。 - 【請求項5】 前記補給水供給水路中に絞りが設けられ
ている請求項4に記載の燃料電池発電システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002140566A JP4233805B2 (ja) | 2002-05-15 | 2002-05-15 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2002140566A JP4233805B2 (ja) | 2002-05-15 | 2002-05-15 | 燃料電池発電システム |
Publications (3)
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---|---|
JP2003331901A true JP2003331901A (ja) | 2003-11-21 |
JP2003331901A5 JP2003331901A5 (ja) | 2007-09-27 |
JP4233805B2 JP4233805B2 (ja) | 2009-03-04 |
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---|---|---|---|
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-
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