JP2019149266A - System for supplying hydrogen power - Google Patents

Abstract

To solve the problems that although hydrogen in a dry condition obtained by removing moisture from hydrogen manufactured by a hydrogen manufacture device is supplied to a fixation type fuel cell and a hydrogen supply device in conventional one, the cost for manufacturing a pure water for humidify the hydrogen is increased because it is required that the hydrogen to be humidified is supplied to a solid polymer fuel cell (PEFC) used in the fixation fuel cell.SOLUTION: By installing a gas-liquid separator between a branch point of a first supply path and a refinement machine, collecting moisture from a whole hydrogen containing the hydrogen supplied to a hydrogen supply device, and using it for humidifying the hydrogen supplied to a fixation type fuel cell, the hydrogen in a humidification state suitable for a PEFC is supplied to the fixation type fuel cell and can supply the hydrogen in a dry state to the hydrogen supply device without increasing a cost for manufacturing water for the humidification.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、定置型燃料電池及び燃料電池自動車の両方への水素供給を可能とする水素電力併給システムに関する。   The present invention relates to a combined hydrogen power supply system that enables hydrogen supply to both stationary fuel cells and fuel cell vehicles.

環境負荷が小さいクリーンな発電技術として期待される燃料電池は、近年、定置型燃料電池（家庭用／業務用コージェネレーション）及び燃料電池自動車で実用化されている。   In recent years, fuel cells, which are expected as clean power generation technologies with low environmental impact, have been put into practical use in stationary fuel cells (household / commercial cogeneration) and fuel cell vehicles.

一方、水素をエネルギー源として利用するにあたっては、燃料となる水素を安全に、かつ、安定的に供給することが欠かせない。これについて、圧縮水素又は液体水素として水素を直接供給する方法、水素吸蔵合金、カーボンナノチューブなどの水素吸蔵材料を利用して水素を貯蔵及び供給する方法、メタノール又は炭化水素を水蒸気改質して水素を供給する方法など、種々の方法が提案され、将来的には、太陽光を利用した水の電気分解で水素を製造することが環境負荷から考えて理想的とされるものの、当面は、化石燃料の改質によって製造された水素を燃料とし、水素供給インフラの整備とともに燃料電池が普及していくとの見通しが主流になっている。   On the other hand, in using hydrogen as an energy source, it is indispensable to supply hydrogen as a fuel safely and stably. In this regard, a method of directly supplying hydrogen as compressed hydrogen or liquid hydrogen, a method of storing and supplying hydrogen using a hydrogen storage material such as a hydrogen storage alloy or carbon nanotube, a steam reforming of methanol or hydrocarbon, and hydrogen Various methods have been proposed, such as a method for supplying hydrogen, and in the future, it would be ideal to produce hydrogen by electrolysis of water using sunlight from the viewpoint of environmental impact. The mainstream is the prospect that fuel cells will become widespread with the improvement of hydrogen supply infrastructure, using hydrogen produced by fuel reforming as fuel.

化石燃料から改質によって水素を製造する過程を具体的に説明すると、まず、水素生成装置は、炭化水素化合物からなる原料ガスと改質用水とから、改質触媒を用いた水蒸気改質反応により、水素、二酸化炭素、一酸化炭素、未反応のメタン及び水分を含む改質ガスを生成する。このとき、原料ガスとしては、都市ガス、ＬＰＧ、灯油などが用いられ、改質用水には、触媒の劣化及び水素生成装置内のスケールの堆積を避けるために純水が用いられる。水蒸気改質反応によって水素を製造する場合、一酸化炭素（ＣＯ）の副生は避けられない。例えば、メタンを主成分とする天然ガスを原料とする場合、水蒸気改質反応（６００℃程度）により、水素、二酸化炭素及びＣＯの混合ガスを製造し、さらに、ＣＯと水分とを水素と二酸化炭素とに変える変成反応（３００℃程度）で、ＣＯを低減させる方法が採られる。それでもなお、１０００ｐｐｍ〜１ｖｏｌ％程度のＣＯが含まれており、さらに、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）法、水素選択透過膜分離法、一酸化炭素選択酸化法などによって、ＣＯを１０ｐｐｍ程度まで除去する。   The process of producing hydrogen from fossil fuel by reforming will be described in detail. First, the hydrogen generator uses a steam reforming reaction using a reforming catalyst from a raw material gas composed of a hydrocarbon compound and reforming water. , Reformed gas containing hydrogen, carbon dioxide, carbon monoxide, unreacted methane and moisture. At this time, city gas, LPG, kerosene or the like is used as the raw material gas, and pure water is used as the reforming water in order to avoid catalyst deterioration and scale accumulation in the hydrogen generator. When hydrogen is produced by a steam reforming reaction, carbon monoxide (CO) by-product is inevitable. For example, when natural gas mainly composed of methane is used as a raw material, a mixed gas of hydrogen, carbon dioxide and CO is produced by a steam reforming reaction (about 600 ° C.), and further, CO and moisture are combined with hydrogen and dioxide. A method of reducing CO by a metamorphic reaction (about 300 ° C.) that changes to carbon is adopted. Still, it contains about 1000 ppm to 1 vol% of CO. Further, CO is removed to about 10 ppm by a pressure swing adsorption (PSA) method, a hydrogen selective permeable membrane separation method, a carbon monoxide selective oxidation method, or the like.

ＣＯを除去した改質ガスには、まだ、微量のＣＯ、二酸化炭素、未反応のメタン及び水分が含まれるが、水素を燃料電池自動車に供給する事を考慮する場合、自動車に搭載された燃料電池が、水素を余らせない、すなわち、水素を極力使い切るような方式となっており、ＣＯ、二酸化炭素、メタン、水分などの不純物ガスを十分に除去し、９９．９９９％以上の高い純度とした水素が要求される。このため、高純度の水素を供給する方法として、燃料電池自動車への水素供給経路に、不要ガスを吸着する吸着剤を充填した不純物ガス除去器を配置する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。   The reformed gas from which CO has been removed still contains trace amounts of CO, carbon dioxide, unreacted methane and moisture, but when considering supplying hydrogen to a fuel cell vehicle, the fuel mounted on the vehicle The battery has a system that does not use excessive hydrogen, that is, uses up hydrogen as much as possible, sufficiently removes impurity gases such as CO, carbon dioxide, methane, and moisture, and has a high purity of 99.999% or more. Hydrogen is required. For this reason, as a method for supplying high-purity hydrogen, a method has been proposed in which an impurity gas remover filled with an adsorbent that adsorbs an unnecessary gas is disposed in a hydrogen supply path to a fuel cell vehicle (for example, a patent) Reference 1).

高純度の水素を供給するための不純物ガス除去器には、吸着剤を用いる水素ＰＳＡ装置のほか、水素選択透過膜分離装置、又は、固体高分子膜に電圧を印加し、正極側に水素含有ガスを供給し、負極側から昇圧された高純度の水素ガスを取り出す、水素精製昇圧装置などが用いられる（例えば、特許文献２参照）。   Impurity gas remover for supplying high-purity hydrogen includes a hydrogen PSA device using an adsorbent, a hydrogen selective permeation membrane separator, or a voltage applied to a solid polymer membrane, containing hydrogen on the positive electrode side A hydrogen purification booster or the like that supplies gas and takes out high-purity hydrogen gas that has been boosted from the negative electrode side is used (see, for example, Patent Document 2).

図５は、特許文献３に記載の従来の水素ステーションの概略構成図である。   FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a conventional hydrogen station described in Patent Document 3. As shown in FIG.

図５に示すように、従来の水素ステーション１では、水素を貯蔵する水素貯蔵タンク３に水素を流入させる前に、圧縮機１２４で圧力を上昇させるため、圧縮工程において水分が凝縮し、凝縮した水が排出された後に貯蔵され、水分を除去した乾燥状態の水素が、定置型燃料電池及び燃料電池自動車に供給されていた。   As shown in FIG. 5, in the conventional hydrogen station 1, since the pressure is increased by the compressor 124 before flowing the hydrogen into the hydrogen storage tank 3 that stores hydrogen, moisture is condensed and condensed in the compression process. Dry hydrogen that has been stored after the water has been drained and from which moisture has been removed has been supplied to stationary fuel cells and fuel cell vehicles.

特開２００５−２１９９９１号公報JP 2005-219991 A 特許第３３５８８２０号公報Japanese Patent No. 3358820 特開２００７−１６９７５号公報JP 2007-16975 A

しかしながら、定置型燃料電池としては、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）が主に使用されるが、ＰＥＦＣは、加湿状態の水素を用いて発電するため、前記従来の構成では、定置型燃料電池に供給する水素は、定置型燃料電池への流入前に加湿する必要が生じる。これは、ＰＥＦＣでは、内部の高分子電解質膜の陽子伝導度を保つために、高分子電解質膜を湿った状態に保つ必要があるためであり、ＰＥＦＣの動作温度より露点の低い水素は、供給時に高分子電解質膜を乾燥させるため、供給に適さない。従来の水素ステーション１では、水素製造装置２から供給される、水分を含む加湿状態の水素から、水素中の水分が除去された乾燥状態で水素の貯蔵及び供給が行われていたため、定置型燃料電池に水素を供給する際に、水素を加湿する必要が生じ、加湿用の清浄な水を確保するため、水浄化装置を設置するなど、機器コストが増大するという課題があった。   However, as the stationary fuel cell, a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) is mainly used. Since the PEFC generates power using humidified hydrogen, the stationary fuel cell is used in the conventional configuration. The hydrogen supplied to the tank needs to be humidified before flowing into the stationary fuel cell. This is because in PEFC, it is necessary to keep the polymer electrolyte membrane moist in order to maintain the proton conductivity of the inner polymer electrolyte membrane. Hydrogen having a dew point lower than the operating temperature of PEFC is supplied. Sometimes the polymer electrolyte membrane is dried, which is not suitable for supply. In the conventional hydrogen station 1, hydrogen is stored and supplied in a dry state in which the moisture in the hydrogen is removed from the humidified hydrogen supplied from the hydrogen production apparatus 2. When supplying hydrogen to the battery, it is necessary to humidify the hydrogen, and there is a problem that equipment costs increase, such as installing a water purification device in order to secure clean water for humidification.

また、加湿状態の水素を供給する方法として、水素製造装置で生成された水素を、圧縮などによって水分除去を行わず、直接供給する方法が考えられるが、この場合には、水素供給装置側にも加湿状態の水素が供給され、水素供給装置から水素の供給を受ける水素利用機器での水素貯蔵時に、結露水が発生するなどの問題が生じるという課題があった。   In addition, as a method of supplying humidified hydrogen, a method of directly supplying the hydrogen generated in the hydrogen production apparatus without performing moisture removal by compression or the like is conceivable. However, there is a problem in that dehydrated water is generated when hydrogen is stored in a hydrogen-using device that is supplied with humidified hydrogen and receives hydrogen supplied from a hydrogen supply device.

前記従来の課題を解決するために、本発明の水素電力併給システムは、水素元素を含む原料から水素を製造する水素製造装置と、水素製造装置によって製造された水素を外部に供給する水素供給装置と、水素を用いて発電する発電装置と、を備えた水素電力併給システムであって、水素製造装置が生成した水素を発電装置へ供給する第１供給経路と、第１供給経路の分岐点で分岐し、水素製造装置が生成した水素を水素供給装置へ供給する第２供給経路と、第１供給経路の分岐点より上流側に配置され、水素製造装置が生成した水素中の水の一部を分離する気液分離器と、第１供給経路の分岐点と発電装置との間に配置され、気液分離器で分離した水により第１供給経路から発電装置に供給される水素を加湿する加湿器と、を備えた構成としたものである。   In order to solve the above-described conventional problems, a hydrogen power combined system according to the present invention includes a hydrogen production apparatus that produces hydrogen from a raw material containing a hydrogen element, and a hydrogen supply apparatus that supplies hydrogen produced by the hydrogen production apparatus to the outside. And a power generation apparatus that generates power using hydrogen, wherein the hydrogen supply system includes a first supply path for supplying hydrogen generated by the hydrogen production apparatus to the power generation apparatus, and a branch point of the first supply path. A second supply path that branches and supplies hydrogen produced by the hydrogen production apparatus to the hydrogen supply apparatus, and a part of the water in the hydrogen produced by the hydrogen production apparatus that is arranged upstream from the branch point of the first supply path Is arranged between the gas-liquid separator for separating the gas and the branch point of the first supply path and the power generation apparatus, and the water supplied from the first supply path to the power generation apparatus is humidified by water separated by the gas-liquid separator. And a humidifier. It is intended.

これによって、水素供給装置側に供給する水素を含めた水素全体から水分を回収して、発電装置側に分岐した後の水素の加湿に利用することができ、加湿用の水浄化装置を設置するなど、機器コストを増大させることなく、水素供給装置へ乾燥状態の水素を供給するとともに、定置型燃料電池等の発電装置に適した水分量を含む水素を燃料電池に供給する事ができる。   Thus, moisture can be recovered from the entire hydrogen including the hydrogen supplied to the hydrogen supply device side and used for humidification of hydrogen after branching to the power generation device side, and a water purification device for humidification is installed. Thus, without increasing the equipment cost, dry hydrogen can be supplied to the hydrogen supply device, and hydrogen containing a moisture amount suitable for a power generation device such as a stationary fuel cell can be supplied to the fuel cell.

本発明の水素電力併給システムは、発電装置に供給する水素に含まれる水分も回収して、発電装置に供給することができ、加湿用の水浄化装置を設置するなど、機器コストを増大させることなく、水素供給装置へ乾燥状態の水素を供給するとともに、定置型燃料電池等の発電装置に適した水分量を含む水素を定置型燃料電池等の発電装置に供給する事ができる。   The hydrogen power supply system of the present invention can also collect moisture contained in hydrogen supplied to the power generation device and supply it to the power generation device, and increase equipment costs such as installing a water purification device for humidification. In addition, dry hydrogen can be supplied to the hydrogen supply device, and hydrogen containing a moisture amount suitable for the power generation device such as a stationary fuel cell can be supplied to the power generation device such as the stationary fuel cell.

本発明の実施の形態１における水素電力併給システムの概略構成図Schematic configuration diagram of a hydrogen power combined supply system in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態１におけるガス成分の説明図Explanatory drawing of the gas component in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態２における水素電力併給システムの概略構成図Schematic configuration diagram of a hydrogen power combined supply system in Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施の形態２におけるガス成分の説明図Explanatory drawing of the gas component in Embodiment 2 of this invention 特許文献３に記載の従来の水素ステーションの概略構成図Schematic configuration diagram of conventional hydrogen station described in Patent Document 3

第１の発明は、水素元素を含む原料から水素を製造する水素製造装置と、水素製造装置によって製造された水素を外部に供給する水素供給装置と、水素を用いて発電する発電装置と、を備えた水素電力併給システムであって、水素製造装置が生成した水素を発電装置へ供給する第１供給経路と、第１供給経路の分岐点で分岐し、水素製造装置が生成した水素を水素供給装置へ供給する第２供給経路と、第１供給経路の分岐点より上流側に配置され、水素製造装置が生成した水素中の水の一部を分離する気液分離器と、第１供給経路の分岐点と発電装置との間に配置され、気液分離器で分離した水により第１供給経路から発電装置に供給される水素を加湿する加湿器と、を備えた水素電力併給システムとしたものである。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a hydrogen production device that produces hydrogen from a raw material containing a hydrogen element, a hydrogen supply device that supplies hydrogen produced by the hydrogen production device to the outside, and a power generation device that generates power using hydrogen. A hydrogen power supply system including a first supply path for supplying hydrogen generated by a hydrogen production apparatus to a power generation apparatus, and a branch point of the first supply path, and supplying hydrogen generated by the hydrogen production apparatus to hydrogen A second supply path for supplying to the apparatus, a gas-liquid separator that is arranged upstream of the branch point of the first supply path and separates part of the water in the hydrogen produced by the hydrogen production apparatus, and the first supply path And a humidifier for humidifying the hydrogen supplied from the first supply path to the power generator by water separated by the gas-liquid separator, and a hydrogen power combined supply system. Is.

これによって、発電装置に供給する水素を含めた水素全体から水分を回収して、発電装置に分岐した後の水素の加湿に利用することができ、加湿用の水浄化装置を設置するなど、機器コストを増大させることなく、水素供給装置へ乾燥状態の水素を供給するとともに、定置型燃料電池等の発電装置に適した水分量を含む水素を定置型燃料電池等の発電装置に供給する事ができる。また、第１供給経路での結露による流路閉塞を、気液分離器から加湿器までの間の距離によらず避けることができ、発電装置が安定発電できる機器配置の自由度を向上できる。   This makes it possible to collect moisture from the entire hydrogen, including the hydrogen supplied to the power generation device, and use it to humidify the hydrogen after branching to the power generation device, and install a water purification device for humidification. It is possible to supply dry hydrogen to a hydrogen supply device without increasing costs, and to supply hydrogen containing water content suitable for a power generation device such as a stationary fuel cell to a power generation device such as a stationary fuel cell. it can. In addition, the blockage of the flow path due to condensation in the first supply path can be avoided regardless of the distance from the gas-liquid separator to the humidifier, and the degree of freedom of equipment arrangement that allows the power generator to stably generate power can be improved.

第２の発明は、水素元素を含む原料から水素を製造する水素製造装置と、水素製造装置によって製造された水素を外部に供給する水素供給装置と、水素を用いて発電する発電装置と、を備えた水素電力併給システムであって、水素製造装置が生成した水素を発電装置へ供給する第１供給経路と、第１供給経路の分岐点で分岐し、水素製造装置が生成した水素を水素供給装置へ供給する第２供給経路と、第２供給経路の分岐点と水素供給装置との間に配置され、水素製造装置が生成した水素中の水の一部を分離する気液分離器と、第１供給経路の分岐点と発電装置との間に配置され、気液分離器で分離した水により第１供給経路から発電装置に供給される水素を加湿する加湿器と、を備えた水素電力併給システムとしたものである。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a hydrogen production device that produces hydrogen from a raw material containing a hydrogen element, a hydrogen supply device that supplies hydrogen produced by the hydrogen production device to the outside, and a power generation device that generates power using hydrogen. A hydrogen power supply system including a first supply path for supplying hydrogen generated by a hydrogen production apparatus to a power generation apparatus, and a branch point of the first supply path, and supplying hydrogen generated by the hydrogen production apparatus to hydrogen A second supply path that supplies the apparatus, a gas-liquid separator that is disposed between the branch point of the second supply path and the hydrogen supply apparatus, and that separates part of the water in the hydrogen generated by the hydrogen production apparatus; A hydrogen power provided with a humidifier disposed between a branch point of the first supply path and the power generation device and humidifying hydrogen supplied to the power generation device from the first supply path by water separated by the gas-liquid separator This is a combined supply system.

これによって、発電装置に供給する水素から水分を回収して、発電装置に分岐した後の水素の加湿に利用することができ、加湿用の水浄化装置を設置するなど、機器コストを増大させることなく、水素供給装置へ乾燥状態の水素を供給するとともに、定置型燃料電池等の発電装置に適した水分量を含む水素を定置型燃料電池等の発電装置に供給する事ができる。また、気液分離器において、発電装置に供給される水素のみの水分を回収するため、気液分離器の処理能力を低く抑える事ができ、装置コストを下げ、システムの経済性を向上させる事ができる。   As a result, moisture can be recovered from the hydrogen supplied to the power generation device and used for humidification of hydrogen after branching to the power generation device, and equipment costs can be increased by installing a water purification device for humidification. In addition, dry hydrogen can be supplied to the hydrogen supply device, and hydrogen containing a moisture amount suitable for the power generation device such as a stationary fuel cell can be supplied to the power generation device such as the stationary fuel cell. In addition, the gas-liquid separator recovers only the water content of the hydrogen supplied to the power generation device, so that the processing capacity of the gas-liquid separator can be kept low, reducing the equipment cost and improving the economics of the system. Can do.

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の水素電力併給システムの第２供給経路において、気液分離器と水素供給装置との間に配置され、水素製造装置から供給された水素を圧縮する圧縮機をさらに備えた構成としたものである。   According to a third aspect of the invention, in particular, in the second supply path of the hydrogen power combined system of the first or second aspect of the invention, the hydrogen supplied from the hydrogen production apparatus is disposed between the gas-liquid separator and the hydrogen supply apparatus. It is set as the structure further provided with the compressor which compresses.

これによって、高圧の水素を水素供給器から供給することで、より多量の水素を水素利用機器で貯蔵する事ができるようになり、水素利用機器の利便性を高める事ができる。また、摺動部を有し、不純物が混入しやすい圧縮機へ水素が流入する前に、水素中の水分を回収する事ができ、より純度の高い水を加湿器に供給する事で、加湿器に不純物が堆積する事による性能劣化を防ぎ、システムの耐久性を向上させる事ができる。   Thus, by supplying high-pressure hydrogen from the hydrogen supplier, a larger amount of hydrogen can be stored in the hydrogen-using device, and the convenience of the hydrogen-using device can be improved. In addition, before hydrogen flows into a compressor that has a sliding part and is likely to be contaminated with impurities, moisture in the hydrogen can be recovered and humidified by supplying higher-purity water to the humidifier. It is possible to prevent the performance deterioration due to the accumulation of impurities in the vessel and improve the durability of the system.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the present embodiment.

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における水素電力併給システムの概略構成図であり、図２は、本発明の実施の形態１におけるガス成分の説明図である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hydrogen power combined supply system according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram of gas components according to Embodiment 1 of the present invention.

図１において、水素電力併給システム１００Ａは、原料ガス供給部２０と、改質用水供給部２５と、水素を生成する水素発生器２６と、精製機２３と、定置型燃料電池７と、水素供給装置２８と、加湿器１５Ａで構成されている。また、水素電力併給システム１００Ａは、製造された水素を定置型燃料電池７に供給する第１供給経路１３と、第１供給経路１３から分岐点２７で分岐し、水素供給装置２８へ水素を供給する第２供給経路１４と、第１供給経路１３に設置され、水素中の水分を分離する気液分離器９Ａと、気液分離器９Ａで分離された水を加湿器１５Ａに供給する回収水供給経路１１と、改質用水である純水を製造する純水製造器８で構成されている。本明細書において、「水分」とは、液体の水又は水蒸気を意味する。定置型燃料電池７は、水素を用いて発電する発電装置の一例である。水素供給装置２８は、水素を外部に供給することができる。   In FIG. 1, a combined hydrogen power supply system 100 </ b> A includes a raw material gas supply unit 20, a reforming water supply unit 25, a hydrogen generator 26 that generates hydrogen, a purifier 23, a stationary fuel cell 7, and a hydrogen supply. It is comprised by the apparatus 28 and the humidifier 15A. The hydrogen power combined system 100 </ b> A branches from the first supply path 13 for supplying the produced hydrogen to the stationary fuel cell 7 and the branch point 27 from the first supply path 13, and supplies hydrogen to the hydrogen supply device 28. The second supply path 14 that is installed, the gas-liquid separator 9A that separates the water in the hydrogen, and the recovered water that supplies the water separated by the gas-liquid separator 9A to the humidifier 15A It comprises a supply path 11 and a pure water producing device 8 for producing pure water as reforming water. In the present specification, “water” means liquid water or water vapor. The stationary fuel cell 7 is an example of a power generator that generates power using hydrogen. The hydrogen supply device 28 can supply hydrogen to the outside.

水素供給装置２８は、水素の貯蔵機能を持ち、水素利用機器への水素供給を行わない間にも、第２供給経路１４から水素の供給を受け、水素利用機器への水素供給に備えて水素の貯蔵を行う。   The hydrogen supply device 28 has a hydrogen storage function and receives hydrogen supplied from the second supply path 14 even when hydrogen is not supplied to the hydrogen-using device, and prepares for hydrogen supply to the hydrogen-using device. Storage.

第１供給経路１３は、水素発生器２６のガス出口に接続された一端と定置型燃料電池７のアノードガス入口に接続された他端とを有する。第１供給経路１３の分岐点２７から第２供給経路１４が分岐している。精製機２３、気液分離器９Ａ及び加湿器１５Ａのそれぞれは、第１供給経路１３に配置されている。精製機２３は、水素発生器２６と分岐点２７との間に位置する。気液分離器９Ａは、分岐点２７よりも上流側に位置している。詳細には、気液分離器９Ａは、精製機２３と分岐点２７との間に位置している。加湿器１５Ａは、分岐点２７と定置型燃料電池７との間に位置している。   The first supply path 13 has one end connected to the gas outlet of the hydrogen generator 26 and the other end connected to the anode gas inlet of the stationary fuel cell 7. The second supply path 14 branches from a branch point 27 of the first supply path 13. Each of the refiner 23, the gas-liquid separator 9A, and the humidifier 15A is disposed in the first supply path 13. The purifier 23 is located between the hydrogen generator 26 and the branch point 27. The gas-liquid separator 9 </ b> A is located upstream of the branch point 27. Specifically, the gas-liquid separator 9 </ b> A is located between the purifier 23 and the branch point 27. The humidifier 15 </ b> A is located between the branch point 27 and the stationary fuel cell 7.

第２供給経路１４は、分岐点２７に接続された一端と水素供給装置２８のガス入口に接続された他端とを有する。   The second supply path 14 has one end connected to the branch point 27 and the other end connected to the gas inlet of the hydrogen supply device 28.

回収水供給経路１１は、気液分離器９Ａの液体出口に接続された一端と加湿器１５Ａの液体入口に接続された他端とを有する。   The recovered water supply path 11 has one end connected to the liquid outlet of the gas-liquid separator 9A and the other end connected to the liquid inlet of the humidifier 15A.

水素発生器２６は、改質触媒を用いて、原料ガス供給部２０から供給される、炭化水素化合物を含む原料ガスを、改質用水供給部２５から供給される改質用水を用いて改質し、水素を主成分とする改質ガスを生成するものである。ここで、定置型燃料電池７は、例えば、ＰＥＦＣであり、原料ガス供給部２０は、例えば、水素発生器２６に原料ガスを供給するためのブースターである。また、改質用水供給部２５は、例えば、水素発生器２６に改質用水を供給するための水ポンプであり、精製機２３は、水素中の水蒸気以外の不純物ガスを取り除いた高純度の水素に精製するもので、本実施例では、水素選択透過膜分離装置である。   The hydrogen generator 26 uses the reforming catalyst to reform the raw material gas containing the hydrocarbon compound supplied from the raw material gas supply unit 20 using the reforming water supplied from the reforming water supply unit 25. Thus, a reformed gas containing hydrogen as a main component is generated. Here, the stationary fuel cell 7 is, for example, PEFC, and the source gas supply unit 20 is, for example, a booster for supplying source gas to the hydrogen generator 26. The reforming water supply unit 25 is, for example, a water pump for supplying reforming water to the hydrogen generator 26, and the purifier 23 is a high-purity hydrogen from which impurity gases other than water vapor in hydrogen are removed. In this embodiment, this is a hydrogen permselective membrane separator.

以下、水素電力併給システム１００Ａが原料ガス及び改質用水を受け入れて水素を製造し、定置型燃料電池７及び水素供給装置２８へ水素を供給するまでの工程について順を追って説明する。   Hereinafter, steps from when the hydrogen power combined supply system 100A receives the raw material gas and the reforming water to produce hydrogen and supply hydrogen to the stationary fuel cell 7 and the hydrogen supply device 28 will be described in order.

まず、原料ガス供給部２０から原料ガスを水素発生器２６に供給し、水蒸気で改質して、水素、副生したＣＯ、二酸化炭素、未反応のメタン及び水分を含むガスとした後、さらに、ＣＯと水分とを水素と二酸化炭素とに変える変成反応によって、水素を主成分とし、ＣＯ含有量を１０００ｐｐｍ〜１ｖｏｌ％程度に低減した水素リッチな改質ガスを製造する。改質ガスは、未反応の水分を含み、加湿状態のガスとなる。さらに、この改質ガスを精製機２３に流通させて、ＣＯ、二酸化炭素、メタンなどの不純物ガスを除去し、乾燥状態換算で９９．９９９％以上の高純度水素を得る。   First, the raw material gas is supplied from the raw material gas supply unit 20 to the hydrogen generator 26 and reformed with water vapor to form a gas containing hydrogen, by-produced CO, carbon dioxide, unreacted methane and moisture, A hydrogen-rich reformed gas containing hydrogen as a main component and having a CO content reduced to about 1000 ppm to 1 vol% is produced by a modification reaction that changes CO and moisture into hydrogen and carbon dioxide. The reformed gas contains unreacted moisture and becomes a humidified gas. Furthermore, this reformed gas is circulated through the purifier 23 to remove impurity gases such as CO, carbon dioxide, and methane, and high purity hydrogen of 99.999% or higher in terms of dry state is obtained.

精製機２３で生成された高純度の水素は、第１供給経路１３を経由し、気液分離器９Ａに供給され、水分が分離される。水分が分離された乾燥状態の水素は、加湿器１５Ａへ供給されるとともに、分岐点２７で分岐し、第２供給経路１４を経由し、水素供給装置２８に供給され、燃料電池自動車などの水素利用機器に供給される。本実施の形態では、分岐点２７で５０％の流量の水素が分岐して第２供給経路１４に供給される。また、気液分離器９Ａで分離された結露水は、回収水供給経路１１を経由し、加湿器１５Ａへ供給され、定置型燃料電池７に供給する水素の加湿に利用される。   The high-purity hydrogen generated by the purifier 23 is supplied to the gas-liquid separator 9A via the first supply path 13 to separate moisture. The dried hydrogen from which the moisture has been separated is supplied to the humidifier 15A, branches at the branch point 27, is supplied to the hydrogen supply device 28 via the second supply path 14, and is supplied to the hydrogen of a fuel cell vehicle or the like. Supplied to used equipment. In the present embodiment, 50% flow of hydrogen branches at the branch point 27 and is supplied to the second supply path 14. The condensed water separated by the gas-liquid separator 9 </ b> A is supplied to the humidifier 15 </ b> A via the recovered water supply path 11 and used for humidifying the hydrogen supplied to the stationary fuel cell 7.

上記内容を、図２を用いてさらに詳細に説明する。   The above contents will be described in more detail with reference to FIG.

図２において、矢印は、ガス及び結露水の流れを示す。   In FIG. 2, arrows indicate the flow of gas and condensed water.

本実施の形態では、水と、組成がＣＨ₄１００％の原料ガスとを用い、水素発生器２６において転化率９５％で水蒸気改質を行い、精製機２３にて、Ｈ₂Ｏ及びＨ₂以外の成分が完全に取り除かれる。この結果、図２に示すとおり、精製機２３の出口付近の水素に含まれる水蒸気分圧は、０．１４ａｔｍとなり、露点は、５２℃まで上昇する。 In the present embodiment, water and a raw material gas having a composition of CH _{4 of} 100% are used, steam reforming is performed at a conversion rate of 95% in the hydrogen generator 26, and H ₂ O and H _{2 are} purified in the purifier 23. The other components are completely removed. As a result, as shown in FIG. 2, the partial pressure of water vapor contained in the hydrogen near the outlet of the purifier 23 is 0.14 atm, and the dew point rises to 52 ° C.

ここで、第１供給経路１３から供給される水素を用いて発電を行い、電力を住居（家庭）及びオフィスに供給する定置型燃料電池７は、ＰＥＦＣであり、６０℃で動作する。ＰＥＦＣは、発電動作の為に燃料電池内の電解質膜を湿った状態に保つ必要があり、定置型燃料電池７に供給する水素は、定置型燃料電池７の動作温度である６０℃よりも露点の高い水素を供給する必要があるため、精製機２３の出口付近の水素は、定置型燃料電池７への供給には適さない。   Here, the stationary fuel cell 7 that generates power using the hydrogen supplied from the first supply path 13 and supplies the electric power to the house (home) and the office is a PEFC and operates at 60 ° C. The PEFC needs to keep the electrolyte membrane in the fuel cell moist for power generation operation, and the hydrogen supplied to the stationary fuel cell 7 has a dew point higher than 60 ° C. which is the operating temperature of the stationary fuel cell 7. Therefore, hydrogen near the outlet of the refiner 23 is not suitable for supply to the stationary fuel cell 7.

気液分離器９Ａでは、水素が３０℃まで温度低下し、０．４３ｍｏｌ／ｍｉｎの水が結露する。結露した水は、その全てが回収され、回収水供給経路１１を経由して、加湿器１５Ａに供給される。加湿器１５Ａで加湿された水素には、図２に示すとおり、加湿の結果、水蒸気分圧０．２１ａｔｍの水分が含まれ、露点は６２℃となり、定置型燃料電池７の動作温度である６０℃よりも高い露点を有する水素となって、定置型燃料電池７への供給に適したものとなる。   In the gas-liquid separator 9A, the temperature of hydrogen is reduced to 30 ° C., and 0.43 mol / min water is condensed. All of the condensed water is recovered and supplied to the humidifier 15A via the recovered water supply path 11. As shown in FIG. 2, the hydrogen humidified by the humidifier 15 </ b> A contains moisture having a water vapor partial pressure of 0.21 atm as a result of the humidification, and the dew point is 62 ° C., which is the operating temperature of the stationary fuel cell 7. Hydrogen having a dew point higher than ° C. is suitable for supply to the stationary fuel cell 7.

このように、本実施の形態に記載の構成をとることにより、水素供給装置２８に供給する水素を含めた水素全体から水分を回収して、第１供給経路１３の分岐点２７より下流側の水素の加湿に利用し、定置型燃料電池７に供給される水素の露点を上げることができ、水素供給装置２８に乾燥状態の水素を供給するとともに、定置型燃料電池７への供給に適した水分量を含む水素を供給する事ができる。また、気液分離器９Ａから加湿器１５Ａまでの間の第１供給経路１３において、水分が凝縮することによって流路が閉塞し、定置型燃料電池７での発電動作が停止することを、経路の距離によらず回避することができる。これによって、電力を使用する家屋の近くに定置型燃料電池７を設置して、送電ロスを最小化しながら、家屋から離れた場所に位置する燃料電池自動車のガレージ付近に水素供給装置２８を設置するなど、機器の配置の自由度を向上させることができる。   As described above, by adopting the configuration described in the present embodiment, moisture is recovered from the entire hydrogen including the hydrogen supplied to the hydrogen supply device 28, and downstream of the branch point 27 of the first supply path 13. It can be used for humidification of hydrogen to increase the dew point of hydrogen supplied to the stationary fuel cell 7, and supplies dry hydrogen to the hydrogen supply device 28 and is suitable for supply to the stationary fuel cell 7. Hydrogen containing moisture can be supplied. Further, in the first supply path 13 between the gas-liquid separator 9A and the humidifier 15A, the flow path is blocked by the condensation of moisture, and the power generation operation in the stationary fuel cell 7 is stopped. Can be avoided regardless of the distance. As a result, the stationary fuel cell 7 is installed near the house that uses electric power, and the hydrogen supply device 28 is installed near the garage of the fuel cell vehicle located away from the house while minimizing transmission loss. Thus, the degree of freedom of device arrangement can be improved.

なお、気液分離器９Ａは、供給されるガスから、ガス中の水分の一部を分離して排出できる除湿器、湿分除去手段などであれば特に限定されない。また、凝縮水とともに水蒸気が気液分離器９Ａから排出されても良い。気液分離器９Ａは、例えば、冷却式の分離器、膜透過式の分離器又は吸着式の分離器であってもよい。   The gas-liquid separator 9A is not particularly limited as long as it is a dehumidifier, moisture removing means, or the like that can separate and discharge part of the moisture in the gas from the supplied gas. Further, water vapor may be discharged from the gas-liquid separator 9A together with the condensed water. The gas-liquid separator 9A may be, for example, a cooling separator, a membrane permeation separator, or an adsorption separator.

なお、精製機２３は、水蒸気以外の不純物ガスを除去できるものであれば良く、例えば、水素ＰＳＡ装置、又は、固体高分子膜に電圧を印加し、正極側に水素含有ガスを供給し、負極側から昇圧された高純度の水素ガスを取り出す、水素精製昇圧装置であっても良い。   The purifier 23 only needs to be able to remove impurity gases other than water vapor. For example, the purifier 23 applies a voltage to the hydrogen PSA device or the solid polymer film, supplies the hydrogen-containing gas to the positive electrode side, and supplies the negative electrode. It may be a hydrogen purification booster that takes out high-purity hydrogen gas that has been boosted from the side.

なお、水素発生器２６は、水を原料として使用するものであればよく、水蒸気改質方式の水素製造装置のほか、水電解方式の水素製造装置であってもよい。   The hydrogen generator 26 only needs to use water as a raw material, and may be a water production type hydrogen production apparatus in addition to a steam reforming type hydrogen production apparatus.

なお、水素供給装置２８から供給を受ける水素利用機器は、燃料電池自動車のほか、水素エンジン自動車など、水素を利用する機器であれば特に限定されない。   In addition, the hydrogen utilization apparatus supplied from the hydrogen supply apparatus 28 will not be specifically limited if it is an apparatus using hydrogen, such as a hydrogen engine vehicle other than a fuel cell vehicle.

水素供給装置２８は、水素を外部に供給できるものであれば特に限定されない。水素供給装置２８は、例えば、タンク及びディスペンサを備える。タンクとディスペンサとは配管によって接続されている。タンクは、第２供給経路１４から供給された水素を一時的に保存する。ディスペンサは、水素利用機器に接続可能な構造を有する。ディスペンサによって、タンク内の水素を水素利用機器に供給できる。   The hydrogen supply device 28 is not particularly limited as long as it can supply hydrogen to the outside. The hydrogen supply device 28 includes, for example, a tank and a dispenser. The tank and the dispenser are connected by piping. The tank temporarily stores the hydrogen supplied from the second supply path 14. The dispenser has a structure that can be connected to a hydrogen-using device. The dispenser can supply the hydrogen in the tank to the hydrogen-using device.

加湿器１５Ａは、水素を加湿できるものであれば特に限定されない。加湿器１５Ａは、例えば、透湿膜式の加湿器である。   The humidifier 15A is not particularly limited as long as it can humidify hydrogen. The humidifier 15A is, for example, a moisture permeable humidifier.

第１供給経路１３、第２供給経路１４、回収水供給経路１１などの各経路は、少なくとも１つ以上の配管で構成されている。配管は、例えば、金属製の配管又は樹脂製の配管である。   Each path such as the first supply path 13, the second supply path 14, and the recovered water supply path 11 is composed of at least one pipe. The pipe is, for example, a metal pipe or a resin pipe.

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における水素電力併給システムの概略構成図であり、図４は、本発明の実施の形態２におけるガス成分の説明図である。 (Embodiment 2)
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the combined hydrogen power system according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 4 is an explanatory diagram of gas components according to Embodiment 2 of the present invention.

図３において、水素電力併給システム１００Ｂは、実施の形態１における水素電力併給システム１００Ａの構成に対し、気液分離器９Ａを設置せず、気液分離器９Ｂを、第２供給経路１４の経路上で、分岐点２７と水素供給装置２８との間に設置したものである。また、水素の供給圧力を上げるための圧縮機２４を、第２供給経路１４の経路上で、気液分離器９Ｂと水素供給装置２８との間に設置したものであり、また、加湿器１５Ｂを加湿器１５Ａの代わりに、第１供給経路１３の分岐点２７と定置型燃料電池７との間に設置したものである。圧縮機２４は、水素を圧縮することができるものであれば特に限定されない。圧縮機２４は、例えば、ロータリ圧縮機又はターボ圧縮機である。回収水供給経路１１は、気液分離器９Ｂで回収された水分を、加湿器１５Ｂへ供給し、その他の構成については実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。   In FIG. 3, the hydrogen power combined supply system 100 </ b> B does not have the gas-liquid separator 9 </ b> A installed in the configuration of the hydrogen power combined supply system 100 </ b> A in the first embodiment, and the gas-liquid separator 9 </ b> B Above, it is installed between the branch point 27 and the hydrogen supply device 28. Further, a compressor 24 for increasing the supply pressure of hydrogen is installed between the gas-liquid separator 9B and the hydrogen supply device 28 on the second supply path 14, and the humidifier 15B. Is installed between the branch point 27 of the first supply path 13 and the stationary fuel cell 7 instead of the humidifier 15A. The compressor 24 is not particularly limited as long as it can compress hydrogen. The compressor 24 is, for example, a rotary compressor or a turbo compressor. The recovered water supply path 11 supplies the moisture recovered by the gas-liquid separator 9B to the humidifier 15B, and the other configurations are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

以下、水素電力併給システム１００Ｂが原料ガス及び改質用水を受け入れて水素を製造し、定置型燃料電池７及び水素供給装置２８へ水素を供給するまでの工程について順を追って説明する。   Hereinafter, the steps from when the combined hydrogen power supply system 100B receives the raw material gas and the reforming water to produce hydrogen and to supply the hydrogen to the stationary fuel cell 7 and the hydrogen supply device 28 will be described in order.

まず、原料ガス供給部２０から原料ガスを水素発生器２６に供給し、水蒸気で改質して、水素、副生したＣＯ、二酸化炭素、未反応のメタン及び水分を含むガスとした後、さらに、ＣＯと水分とを水素と二酸化炭素とに変える変成反応によって、水素を主成分とし、ＣＯ含有量を１０００ｐｐｍ〜１ｖｏｌ％程度に低減した水素リッチな改質ガスを製造する。改質ガスは、未反応の水分を含み、加湿状態のガスとなる。さらに、この改質ガスを精製機２３に流通させて、ＣＯ、二酸化炭素、メタンなどの不純物ガスを除去し、乾燥状態換算で９９．９９９％以上の高純度水素を得る。   First, the raw material gas is supplied from the raw material gas supply unit 20 to the hydrogen generator 26 and reformed with water vapor to form a gas containing hydrogen, by-produced CO, carbon dioxide, unreacted methane and moisture, A hydrogen-rich reformed gas containing hydrogen as a main component and having a CO content reduced to about 1000 ppm to 1 vol% is produced by a modification reaction that changes CO and moisture into hydrogen and carbon dioxide. The reformed gas contains unreacted moisture and becomes a humidified gas. Furthermore, this reformed gas is circulated through the purifier 23 to remove impurity gases such as CO, carbon dioxide, and methane, and high purity hydrogen of 99.999% or higher in terms of dry state is obtained.

精製機２３で生成された高純度の水素は、第１供給経路１３を経由し、加湿器１５Ｂへ供給されるとともに、分岐点２７で分岐し、第２供給経路１４を経由し、気液分離器９Ｂに供給され、水分が分離される。水分が分離された乾燥状態の水素は、水素供給装置２８に供給され、燃料電池自動車などの水素利用機器に供給される。本実施の形態では、分岐点２７で５０％の流量の水素が分岐して第２供給経路１４に供給される。また、気液分離器９Ｂで分離された結露水は、回収水供給経路１１を経由し、加湿器１５Ｂへ供給され、定置型燃料電池７に供給する水素の加湿に利用される。   The high-purity hydrogen produced by the purifier 23 is supplied to the humidifier 15B via the first supply path 13 and branched at the branch point 27, and then via the second supply path 14 for gas-liquid separation. The water is supplied to the vessel 9B and separated. The dried hydrogen from which moisture has been separated is supplied to the hydrogen supply device 28 and supplied to hydrogen-using equipment such as a fuel cell vehicle. In the present embodiment, 50% flow of hydrogen branches at the branch point 27 and is supplied to the second supply path 14. Further, the condensed water separated by the gas-liquid separator 9 </ b> B is supplied to the humidifier 15 </ b> B via the recovered water supply path 11 and used for humidifying the hydrogen supplied to the stationary fuel cell 7.

上記内容を、図４を用いてさらに詳細に説明する。   The above contents will be described in more detail with reference to FIG.

本実施の形態では、水と、組成がＣＨ₄１００％の原料ガスとを用い、水素発生器２６において転化率９５％で水蒸気改質を行い、精製機２３にて、Ｈ₂Ｏ及びＨ₂以外の成分が完全に取り除かれる。この結果、図４に示すとおり、精製機２３の出口付近の水素に含まれる水蒸気分圧は、０．１４ａｔｍとなり、露点は、５２℃まで上昇する。また、流路が分岐した後、第２供給経路１４に設置された気液分離器９Ｂでは、水素が３０℃まで温度低下し、結露した水の全てが回収され、第１供給経路１３に設置された加湿器１５Ｂに供給される。気液分離器９Ｂで回収され、加湿器１５Ｂに供給される結露水量は、０．２２ｍｏｌ／ｍｉｎであり、実施の形態１において、気液分離器９Ａで回収され、加湿器１５Ａに供給される結露水量である０．４３ｍｏｌ／ｍｉｎの約半分の流量となる。 In the present embodiment, water and a raw material gas having a composition of CH _{4 of} 100% are used, steam reforming is performed at a conversion rate of 95% in the hydrogen generator 26, and H ₂ O and H _{2 are} purified in the purifier 23. The other components are completely removed. As a result, as shown in FIG. 4, the partial pressure of water vapor contained in the hydrogen near the outlet of the purifier 23 becomes 0.14 atm, and the dew point rises to 52 ° C. In addition, after the flow path is branched, in the gas-liquid separator 9B installed in the second supply path 14, the temperature of the hydrogen drops to 30 ° C., and all the condensed water is collected and installed in the first supply path 13. Is supplied to the humidifier 15B. The amount of condensed water collected by the gas-liquid separator 9B and supplied to the humidifier 15B is 0.22 mol / min. In Embodiment 1, it is collected by the gas-liquid separator 9A and supplied to the humidifier 15A. The flow rate is about half of the amount of condensed water, 0.43 mol / min.

加湿器１５Ｂで加湿された水素には、図４に示すとおり、加湿の結果、水蒸気分圧０．２１ａｔｍの水分が含まれ、露点は６２℃となり、定置型燃料電池７の動作温度である６０℃よりも高い露点を有する水素となって、定置型燃料電池７への供給に適したものとなる。   As shown in FIG. 4, the hydrogen humidified by the humidifier 15 </ b> B contains moisture having a water vapor partial pressure of 0.21 atm as a result of humidification, and the dew point is 62 ° C., which is the operating temperature of the stationary fuel cell 7. Hydrogen having a dew point higher than ° C. is suitable for supply to the stationary fuel cell 7.

このように、本実施の形態の構成をとることにより、第２供給経路１４に供給される水素に含まれる水分を回収して、第１供給経路１３の分岐点２７より下流側の水素の加湿に利用し、定置型燃料電池７に供給される水素の露点を上げることができる。これによって、水素供給装置２８に乾燥状態の水素を供給するとともに、定置型燃料電池７への供給に適した水分量を含む水素を供給する事ができる。また、気液分離器９Ｂ及び加湿器１５Ｂで処理する凝縮水の量を抑え、機器の能力を小さいものとすることができ、機器コストを下げ、システムの経済性を向上させることができる。また、定置型燃料電池７に適した常圧の水素を供給するとともに、水素供給装置２８から高圧の水素を供給する事で、より多量の水素を燃料電池自動車などの水素利用機器で貯蔵する事ができ、水素の供給１回あたりの燃料電池自動車の航続距離が長くなるなど、利便性を高める事ができる。また、摺動部を有し、不純物が混入しやすい圧縮機２４より上流の経路で水素中の水を回収することができ、回収する水への不純物の混入を抑制し、より純度の高い水を加湿器１５Ｂに供給することで、加湿器１５Ｂに不純物が堆積することによる性能劣化を防ぎ、システムの耐久性を向上することができる。   As described above, by adopting the configuration of the present embodiment, moisture contained in the hydrogen supplied to the second supply path 14 is recovered, and humidification of the hydrogen downstream of the branch point 27 of the first supply path 13 is performed. The dew point of hydrogen supplied to the stationary fuel cell 7 can be increased. As a result, dry hydrogen can be supplied to the hydrogen supply device 28, and hydrogen containing a water amount suitable for supply to the stationary fuel cell 7 can be supplied. Further, the amount of condensed water to be processed by the gas-liquid separator 9B and the humidifier 15B can be suppressed, the capacity of the apparatus can be reduced, the apparatus cost can be reduced, and the economic efficiency of the system can be improved. In addition to supplying normal-pressure hydrogen suitable for the stationary fuel cell 7 and supplying high-pressure hydrogen from the hydrogen supply device 28, a larger amount of hydrogen can be stored in a hydrogen-using device such as a fuel cell vehicle. It is possible to improve convenience, for example, by increasing the cruising distance of the fuel cell vehicle per hydrogen supply. In addition, the water in the hydrogen can be recovered through a path upstream from the compressor 24 that has a sliding portion and is likely to be contaminated with impurities. By supplying to the humidifier 15B, it is possible to prevent performance deterioration due to the accumulation of impurities in the humidifier 15B and improve the durability of the system.

本明細書に開示された技術は、水素電力併給システムなどに有用である。   The technology disclosed in this specification is useful for a hydrogen power co-generation system and the like.

１ 水素ステーション
２ 水素製造装置
３ 水素貯蔵タンク
４ 水素供給ライン
５ 水素供給ライン
６ 不純物ガス除去器
７ 定置型燃料電池
８ 純水製造器
９Ａ 気液分離器
９Ｂ 気液分離器
１０ 電力供給経路
１１ 回収水供給経路
１３ 第１供給経路
１４ 第２供給経路
１５Ａ 加湿器
１５Ｂ 加湿器
２０ 原料ガス供給部
２１ 原料ホルダ
２２ 改質器
２３ 精製機
２４ 圧縮機
２５ 改質用水供給部
２６ 水素発生器
２７ 分岐点
２８ 水素供給装置
１００Ａ 水素電力併給システム
１００Ｂ 水素電力併給システム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hydrogen station 2 Hydrogen production apparatus 3 Hydrogen storage tank 4 Hydrogen supply line 5 Hydrogen supply line 6 Impurity gas removal device 7 Stationary fuel cell 8 Pure water production device 9A Gas-liquid separator 9B Gas-liquid separator 10 Power supply path 11 Recovery Water supply path 13 First supply path 14 Second supply path 15A Humidifier 15B Humidifier 20 Raw material gas supply unit 21 Raw material holder 22 Reformer 23 Purifier 24 Compressor 25 Water supply unit for reforming 26 Hydrogen generator 27 Branch point 28 Hydrogen Supply Device 100A Hydrogen Power Combined System 100B Hydrogen Power Combined System

Claims (3)

水素元素を含む原料から水素を製造する水素製造装置と、
前記水素製造装置によって製造された前記水素を外部に供給する水素供給装置と、
前記水素を用いて発電する発電装置と、
を備えた水素電力併給システムであって、
前記水素製造装置が生成した前記水素を前記発電装置へ供給する第１供給経路と、
前記第１供給経路の分岐点で分岐し、前記水素製造装置が生成した前記水素を前記水素供給装置へ供給する第２供給経路と、
前記第１供給経路の前記分岐点より上流側に配置され、前記水素製造装置が生成した前記水素中の水の一部を分離する気液分離器と、
前記第１供給経路の前記分岐点と前記発電装置との間に配置され、前記気液分離器で分離した前記水により前記第１供給経路から前記発電装置に供給される前記水素を加湿する加湿器と、
を備えた、水素電力併給システム。 A hydrogen production device for producing hydrogen from a raw material containing hydrogen element;
A hydrogen supply device for supplying the hydrogen produced by the hydrogen production device to the outside;
A power generation device that generates electricity using the hydrogen;
A hydrogen power cogeneration system comprising:
A first supply path for supplying the hydrogen generated by the hydrogen production device to the power generation device;
A second supply path that branches at a branch point of the first supply path and supplies the hydrogen generated by the hydrogen production apparatus to the hydrogen supply apparatus;
A gas-liquid separator that is arranged upstream of the branch point of the first supply path and separates a part of the water in the hydrogen generated by the hydrogen production device;
Humidification that humidifies the hydrogen that is disposed between the branch point of the first supply path and the power generation apparatus and that is supplied to the power generation apparatus from the first supply path by the water separated by the gas-liquid separator. And
With hydrogen power supply system. 水素元素を含む原料から水素を製造する水素製造装置と、
前記水素製造装置によって製造された前記水素を外部に供給する水素供給装置と、
前記水素を用いて発電する発電装置と、
を備えた水素電力併給システムであって、
前記水素製造装置が生成した前記水素を前記発電装置へ供給する第１供給経路と、
前記第１供給経路の分岐点で分岐し、前記水素製造装置が生成した前記水素を前記水素供給装置へ供給する第２供給経路と、
前記第２供給経路の前記分岐点と前記水素供給装置との間に配置され、前記水素製造装置が生成した前記水素中の水の一部を分離する気液分離器と、
前記第１供給経路の前記分岐点と前記発電装置との間に配置され、前記気液分離器で分離した前記水により前記第１供給経路から前記発電装置に供給される前記水素を加湿する加湿器と、
を備えた、水素電力併給システム。 A hydrogen production device for producing hydrogen from a raw material containing hydrogen element;
A hydrogen supply device for supplying the hydrogen produced by the hydrogen production device to the outside;
A power generation device that generates electricity using the hydrogen;
A hydrogen power cogeneration system comprising:
A first supply path for supplying the hydrogen generated by the hydrogen production device to the power generation device;
A second supply path that branches at a branch point of the first supply path and supplies the hydrogen generated by the hydrogen production apparatus to the hydrogen supply apparatus;
A gas-liquid separator that is disposed between the branch point of the second supply path and the hydrogen supply device and separates part of the water in the hydrogen generated by the hydrogen production device;
Humidification that humidifies the hydrogen that is disposed between the branch point of the first supply path and the power generation apparatus and that is supplied to the power generation apparatus from the first supply path by the water separated by the gas-liquid separator. And
With hydrogen power supply system. 前記第２供給経路において、前記気液分離器と前記水素供給装置との間に配置され、前記水素製造装置から供給された前記水素を圧縮する圧縮機をさらに備えた、請求項１または２に記載の水素電力併給システム。   The said 2nd supply path | route WHEREIN: The compressor arrange | positioned between the said gas-liquid separator and the said hydrogen supply apparatus, and further compressed the said hydrogen supplied from the said hydrogen production apparatus. The combined hydrogen power supply system.

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