JP2763043B2 - Fuel cell with thermosiphon steam generator - Google Patents
Fuel cell with thermosiphon steam generatorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は燃料電池の安定操業を実現できる様に構成し
た装置に関するものであり、特にアノード側へ供給され
る改質ガスを安定的に生成し、且つ燃料電池の冷却を安
定的に遂行し得る様に工夫された燃料電池に関するもの
である。Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus configured to realize a stable operation of a fuel cell, and in particular, to stably generate a reformed gas supplied to an anode side. And a fuel cell devised so as to stably perform cooling of the fuel cell.
［従来の技術］ 燃料電池はアノード（燃料電極）側に供給された水素
とカソード（空気電極）側に供給された酸素との電気化
学的反応によって電気エネルギーを発生する装置であ
る。[Prior Art] A fuel cell is a device that generates electric energy by an electrochemical reaction between hydrogen supplied to an anode (fuel electrode) side and oxygen supplied to a cathode (air electrode) side.
上記水素としては、専ら天然ガスの改質によって生成
する水素リッチの改質ガスが用いられており、一方上記
酸素については空気を導入することによって行なわれて
いる。As the hydrogen, a hydrogen-rich reformed gas produced exclusively by reforming natural gas is used, while the oxygen is carried out by introducing air.
第４図は公知の空冷式燃料電池装置を示す概念図であ
り、要部は改質器Ａ、転化器Ｂ、燃料電池本体Ｃ及び電
力変換装置Ｄから構成されている。以下装置の概略につ
いて説明すると、天然ガスNGは脱硫器１に導入され、改
質器Ａにおける触媒毒となり得る硫黄分が除去された
後、エジェクター２に至る。エジェクター２には、第１
水蒸気過熱器10を経て供給される高温高圧スチームが供
給されており、脱硫済天然ガスと混合状態を形成しその
エジェクト作用によって改質器Ａの触媒充填室３に入
る。改質器Ａの燃焼室４には未反応ガスUG（ガスライン
GL2）、燃焼用空気BG（ガスラインGL3）が供給され、こ
れらの混合燃焼によって高温ガスを発生し、天然ガスNG
の改質（天然ガス中の炭化水素と水蒸気の反応によるH2
とCOの生成）を終えた後、ブロワーE1によってガスライ
ンGL4経由で吸引排気され、その間種々の熱交換器が設
けられ、排熱利用が図られる。尚第４図においては燃焼
室４に天然ガスNG（ガスラインGL1）が供給されるよう
になっているが、これは主に起動時に使用する。水素リ
ッチになった改質ガスは第２水蒸気過熱器12および水蒸
気発生器８を経由して夫々熱付与を行なって自らは降温
し、次いで転化器Ｂに入る。ここでは改質ガス中のCOを
変成し、更にガス／ガス熱交換器13、次いで水分離器５
を経て冷却及び凝縮による水分除去を行なった後、燃料
電池本体Ｃのアノード６に入る。一方ブロワーE2から吹
込まれた空気は反応用空気RAと冷却用空気CAに分かれ、
前者は燃料電池本体Ｃのカソード７に入り、ダンパーＦ
および空気冷却器18を介して循環する。尚循環空気の一
部はダンパーＦを介して放出され、放出の過程で冷却器
20による冷却を受けて凝縮した水分は水分離器５で分離
された前記凝縮水と共に水処理装置19に入る。WL1，WL2
は水ラインを示す。水処理装置19内の水はポンプＰによ
って吸い上げられ、水ラインWL3経由で水蒸気発生器８
に入ってここでの加熱により水蒸気を発生した後、気水
分離器（熱水ドラム）11に送られ、スチーム分はスチー
ムラインSL1を通り第２水蒸気過熱器12、第１水蒸気過
熱器10を経由してエジェクター２に送られる。尚アノー
ド６を出た未反応ガスUGはガスラインGL4を経て未反応
ガス予熱器９に至る。FIG. 4 is a conceptual diagram showing a known air-cooled fuel cell device, in which main parts are constituted by a reformer A, a converter B, a fuel cell main body C, and a power converter D. The outline of the apparatus will be described below. Natural gas NG is introduced into the desulfurizer 1, and after the sulfur that can be a catalyst poison in the reformer A is removed, the natural gas NG reaches the ejector 2. Ejector 2 has the first
A high-temperature and high-pressure steam supplied through a steam superheater 10 is supplied, forms a mixed state with the desulfurized natural gas, and enters a catalyst filling chamber 3 of the reformer A by an ejecting action. In the combustion chamber 4 of the reformer A, unreacted gas UG (gas line
GL 2 ) and combustion air BG (gas line GL 3 ) are supplied, and a high-temperature gas is generated by mixing and burning the natural gas NG.
Reforming (H 2 generated by the reaction between hydrocarbons in natural gas and steam)
After finishing the CO production of) and is sucked exhaust via gas line GL 4 by blower E 1, various heat exchanger is provided during which waste heat utilization is achieved. In FIG. 4, natural gas NG (gas line GL 1 ) is supplied to the combustion chamber 4, which is mainly used at the time of startup. The hydrogen-rich reformed gas is supplied with heat via the second steam superheater 12 and the steam generator 8, respectively, to lower the temperature thereof, and then enters the converter B. Here, the CO in the reformed gas is converted, and the gas / gas heat exchanger 13 and then the water separator 5
After cooling and condensation to remove water, the fuel enters the anode 6 of the fuel cell body C. On the other hand, the air blown from the blower E 2 is divided into reaction air RA and cooling air CA,
The former enters the cathode 7 of the fuel cell body C and the damper F
And circulates through an air cooler 18. A part of the circulating air is released through the damper F.
The water condensed by the cooling by 20 enters the water treatment device 19 together with the condensed water separated by the water separator 5. WL 1 , WL 2
Indicates a water line. Water in the water processing apparatus 19 is sucked up by a pump P, a steam generator 8 via the water line WL 3
After entering the steam generator to generate steam by heating, the steam is sent to a steam-water separator (hot water drum) 11, and steam is passed through the steam line SL 1 to the second steam superheater 12 and the first steam superheater 10. Is sent to the ejector 2 via. Note unreacted gas UG leaving the anode 6 reaches the unreacted gas preheater 9 via a gas line GL 4.
第５図は水冷式燃料電池の概念を示す図であり、冷却
水循環ラインを設けた他は、空冷式燃料電池と実質的に
同一の作用を行なう。FIG. 5 is a view showing the concept of a water-cooled fuel cell, and performs substantially the same operation as an air-cooled fuel cell except that a cooling water circulation line is provided.
燃料電池の操業に当たっては前述の如く水素リッチの
改質ガスを供給することが必要であるが、現状では天然
ガスの改質による方式がもっとも低コストである。この
場合天然ガスの改質には天然ガスの約４倍量の水蒸気が
必要であるとされているが、水蒸気の役割は天然ガスの
改質反応に関与するだけに止まらず、天然ガスを改質器
Ａに供給し、更にそれ以降の工程へ排気していく上での
駆動流体としても作用する重要なものである。従ってそ
の為の水蒸気としては、通常の実施規模では4kg/cm2Ｇ
程度の高圧水蒸気が必要とされているが、従来の燃料電
池システムではこの様な高圧水蒸気を必要量発生するだ
けの能力が不足している。その為燃料電池の運転を低負
荷から高負荷に変動させたい場合が発生しても、負荷変
動に対応し得る量の水蒸気を確保することができない場
合がある。尚エジェクターによる供給能力は天然ガスの
供給元圧、水蒸気の圧力、水蒸気の供給量等によって左
右され、［水蒸気／天然ガス］比を前記した４程度の値
に制御することは相当に困難であり、水蒸気過剰気味で
運転するのが一般的であるとされているが、現実問題と
しては過剰水蒸気を安定して供給することは困難であ
り、水蒸気不足気味の傾向にある。In the operation of a fuel cell, it is necessary to supply a hydrogen-rich reformed gas as described above, but at present, a method using natural gas reforming is the lowest cost. In this case, it is said that the reforming of natural gas requires about four times as much steam as natural gas, but the role of steam is not only involved in the reforming reaction of natural gas, but also the natural gas reforming. This is an important thing that acts as a driving fluid in supplying to the porcelain A and exhausting it to the subsequent steps. Therefore, as the steam for this purpose, 4 kg / cm 2 G
Although high-pressure steam is required to a certain extent, conventional fuel cell systems lack the ability to generate the required amount of such high-pressure steam. Therefore, even when it is desired to change the operation of the fuel cell from a low load to a high load, an amount of steam that can cope with the load change may not be secured. The supply capacity of the ejector depends on the source pressure of the natural gas, the pressure of the steam, the amount of the steam supplied, and the like, and it is considerably difficult to control the [steam / natural gas] ratio to the above-mentioned value of about 4. It is generally considered that the operation is carried out with a little excess steam, but as a practical problem, it is difficult to supply the excess steam stably, and there is a tendency that there is little steam.
一方水蒸気発生の手段としては、改質済み高圧ガスと
の熱交換部に水を供給して水を加熱し、更に100℃以上
にまで高めるという方式が採用されている為、高能力ポ
ンプの使用が必要となる。従って高能力ポンプ駆動の為
の電力が消費され、燃料電池による出力に対するマイナ
ス要因となっている。On the other hand, as a means of generating steam, a method is used in which water is supplied to the heat exchange section with the reformed high-pressure gas to heat the water and further increase the temperature to 100 ° C or higher. Is required. Therefore, power for driving the high capacity pump is consumed, which is a negative factor for the output of the fuel cell.
また燃料電池の冷却方式に伴なう共通の問題として燃
料電池内に温度勾配を生じるという点が挙げられる。即
ち冷却媒体を燃料電池の冷媒通路に導入する場合におい
て冷媒通路入口側では冷媒温度と燃料電池の温度差が大
きい為高い冷却能力が発揮されるが、冷媒通路出口側で
は冷媒温度が高くなっている為冷却能力が低下せざるを
得ない。即ち冷媒流れ方向に沿った温度勾配が問題とな
る。この問題を少しでも軽減しようとすれば大量の冷媒
を供給しなければならないが、冷媒供給の為の動力を上
げなければならずコスト高となる。そこで第３図に示す
如く複数の燃料電池Ｃと熱交換器（冷却装置）Ｌを基準
してこれを交互且つ直列配置とし、１つの燃料電池を冷
却し終ってやや昇温した冷媒をその都度他の冷媒によっ
て降温させてから次の燃料電池に導入するという方式が
考えられる。この方法によって冷媒流れ方向に沿った温
度勾配はかなり軽減する。しかしながらこの方式におい
ては個々の熱交換器を冷却する為の冷媒流れ方向の温度
勾配という新たな問題が発生し、結局燃料電池内には燃
料電池用冷媒の流れ方向と直交する方向の温度勾配が生
じる。A common problem with the cooling method of the fuel cell is that a temperature gradient occurs in the fuel cell. That is, when the cooling medium is introduced into the refrigerant passage of the fuel cell, a high cooling capacity is exhibited because the difference between the refrigerant temperature and the temperature of the fuel cell is large at the inlet of the refrigerant passage, but the refrigerant temperature becomes high at the outlet of the refrigerant passage. Cooling capacity must be reduced. That is, the temperature gradient along the refrigerant flow direction becomes a problem. In order to alleviate this problem as much as possible, a large amount of refrigerant must be supplied, but the power for supplying the refrigerant must be increased, which increases the cost. Therefore, as shown in FIG. 3, a plurality of fuel cells C and a heat exchanger (cooling device) L are arranged alternately and in series with reference to the heat exchanger (cooling device) L. A method in which the temperature is lowered by another refrigerant and then introduced into the next fuel cell may be considered. In this way, the temperature gradient along the direction of flow of the refrigerant is considerably reduced. However, in this method, a new problem of a temperature gradient in a refrigerant flow direction for cooling each heat exchanger occurs, and eventually a temperature gradient in a direction perpendicular to the flow direction of the fuel cell refrigerant is formed in the fuel cell. Occurs.
［発明が解決しようとする課題］ 本発明はこの様な事情に着目してなされたものであっ
て、燃料電池の運転に必要な量であって且つその運転制
御に好都合な圧力の水蒸気を提供し得る装置、しかも燃
料電池内に温度勾配を生じない様に冷却手段を施し得る
様な燃料電池装置の提供を目的とするものである。[Problems to be Solved by the Invention] The present invention has been made in view of such circumstances, and provides steam having an amount necessary for operation of a fuel cell and a pressure suitable for operation control of the fuel cell. It is an object of the present invention to provide a fuel cell device which can perform cooling means so as not to generate a temperature gradient in the fuel cell.
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成することのできた本発明の燃料電池装
置とは、燃料電池におけるアノード側の改質ガス形成装
置より発生する高熱排ガスを利用して流体駆動用の高圧
スチームを供給するサーモサイホン式水蒸気発生器と、
燃料電池における冷却機構から排出される冷媒の保有熱
を利用して改質用の低圧スチームを供給するサーモサイ
ホン式水蒸気発生器を備えてなる点に要旨を有するもの
である。[Means for Solving the Problems] A fuel cell device of the present invention that can achieve the above object is a device for driving a fluid using a high-heat exhaust gas generated from a reformed gas forming device on the anode side in a fuel cell. A thermosiphon-type steam generator that supplies high-pressure steam,
The gist is that the fuel cell includes a thermosiphon-type steam generator that supplies low-pressure steam for reforming by using the retained heat of the refrigerant discharged from the cooling mechanism in the fuel cell.
［作用］ 本発明の基本的考え方は、水蒸気発生機構を、エジ
ェクター２における駆動用媒体として作用するに好まし
い高圧スチーム（例えば4kg/cm2Ｇ）を得る部分と、
改質に必要なスチーム量を供給するという役割を有する
低圧スチーム（例えば0.8kg/cm2Ｇ）を得る部分に分け
た点にあり、しかも夫々の水蒸気発生機構を作動するに
当たり、水量を増加させる必要がなく、しかも過大な能
力を必要とするポンプに依存することがない様な装置を
提供するという点に苦心を払った。[Operation] The basic idea of the present invention is to provide a steam generation mechanism that obtains high-pressure steam (for example, 4 kg / cm 2 G) which is preferable to act as a drive medium in the ejector 2;
It is divided into parts to obtain low-pressure steam (for example, 0.8 kg / cm 2 G) that has a role of supplying the amount of steam required for reforming. In addition, when operating each steam generating mechanism, the amount of water is increased. An effort was made to provide a device that was unnecessary and did not rely on pumps requiring excessive capacity.
この様な基本的考え方を実現させ得る手段としてサー
モサイホンの原理を利用した。尚サーモサイホンには垂
直形や水平形が知られているが、本発明はそれらの如何
を問わず採用でき、要は液相及び気液混相の密度差を利
用して液相及び気相の循環を行なう様に構成されたもの
が利用れる。そしてこの循環液相を高熱媒体、本発明で
は改質器の燃焼排ガスおよび燃料電池冷却媒体によって
加熱し、前者で高圧スチームを形成し、後者で低圧スチ
ームを形成するのである。As a means for realizing such a basic idea, the principle of thermosiphon was used. Although a vertical type and a horizontal type are known as thermosiphons, the present invention can be adopted irrespective of them. In short, the present invention can use a liquid phase and a gas phase by utilizing a density difference between a liquid phase and a gas-liquid mixed phase. Those configured to carry out circulation are used. The circulating liquid phase is heated by a high heat medium, in the present invention, the combustion exhaust gas of the reformer and the fuel cell cooling medium, and the high pressure steam is formed by the former and the low pressure steam is formed by the latter.
［実施例］ 第１図は本発明に係る燃料電池装置の概念を示す説明
図であり、空冷式の場合を示す。Embodiment FIG. 1 is an explanatory view showing the concept of a fuel cell device according to the present invention, and shows an air-cooled type.
本発明の要点はサーモサイホン式水蒸気発生器X,Yを
設けた点にあり、各サーモサイホン式水蒸気発生器X,Y
は水蒸気発生器X1，Y1および熱水ドラムX2，Y2を主たる
構成要素とするものである。今サーモサイホン式水蒸気
発生器Ｘについて説明すると、改質器Ａの燃焼室４から
排出された高熱排ガスは水蒸気発生器X1を経由して排出
されるが、水蒸気発生器X1と熱水ドラムX2の間を循環す
る熱水を加熱する作用を有する。このラインを流れてく
る高熱排ガスは、天然ガスの燃焼排ガスであるため非常
に高温であり、ある実施例では580℃を示す。そこで例
えば116℃の補給水を熱水ドラムX2に供給し、熱水ドラ
ムX2内の液体密度が水蒸気発生器X1内の気液混合密度よ
り高いことを利用して密度差に基づく自然循環を行なわ
せ、熱水ドラム内の116℃の熱水を水蒸気発生器X1内に
導くと、116℃の熱水が前記580℃の排ガスによって更に
加熱され、例えば151℃の高温高圧スチームとなって熱
水ドラムX2内の気相部に戻り、一部が液化して熱水ドラ
ム内の温度維持に寄与した後、水蒸気過熱器12に送ら
れ、ここで前記4kg/cm2Ｇの高圧スチームとなってエジ
ェクター２に供給される。The gist of the present invention lies in the provision of the thermosiphon steam generators X and Y.
Has steam generators X 1 and Y 1 and hot water drums X 2 and Y 2 as main components. Referring to thermosiphon type steam generator X now, high heat exhaust gas discharged from the combustion chamber 4 of the reformer A is discharged by way of the steam generator X 1, steam generator X 1 and hot water drum It has the effect of heating the hot water circulates between the X 2. The hot exhaust gas flowing through this line is a very high temperature because it is a natural gas combustion exhaust gas, and shows 580 ° C. in one embodiment. The So for example, 116 ° C. of makeup water supplied to the hot water drum X 2, naturally based on the density difference liquid density in the hot water drum X 2 is by utilizing the above gas-liquid mixing density in the steam generator X 1 circulation was performed and leads to 116 ° C. hot water in the hot water drum into the steam generator X 1, is further heated by 116 ° C. gas hot water of the 580 ° C. in a high-temperature high-pressure steam of for example 151 ° C. turned back to the gas phase portion in the hot water drum X 2, after a portion of which contribute to the temperature maintenance of liquefied in hot water drum, it is sent to a steam superheater 12, wherein said 4 kg / cm 2 G The high-pressure steam is supplied to the ejector 2.
次に燃料電池Ｃの冷却機構側に設けられるサーモサイ
ホン式水蒸気発生器Ｙについて説明する。装置構成面で
は前述のサーモサイホン式水蒸気発生器Ｘと同様である
が、燃料電池Ｃを冷却した後の排出空気はある実施例で
は170℃程度であり、その保有熱量は少ない。しかしこ
こでは例えば0.8kg/cm2Ｇ程度の低圧スチームが得られ
れば良いのであり、熱水ドラムY2に補給された40℃程度
の補給水が供給される水蒸気発生器Y1では前記170℃程
度の空気によって116℃前後に加熱される。そして熱水
ドラムY2の気相部を経由した後、例えば0.8kg/cm2Ｇ程
度の低圧スチームとなって水蒸気過熱器12で更に加熱さ
れた後、エジェクター２の下流側で天然ガス中に混合さ
れる。即ち低圧スチームは水蒸気を量的に補充するため
のものであり、駆動力を殆んど有しないので、エジェク
ター２の下流側に添加すべきであり、場合によっては改
質器Ａの触媒充填室３に直接導入してもよい。Next, the thermosiphon type steam generator Y provided on the cooling mechanism side of the fuel cell C will be described. Although the configuration of the apparatus is the same as that of the above-mentioned thermosiphon steam generator X, the discharged air after cooling the fuel cell C is about 170 ° C. in one embodiment, and the retained heat is small. However, here, it is only necessary to obtain low-pressure steam of, for example, about 0.8 kg / cm 2 G. In the steam generator Y 1 to which replenishing water of about 40 ° C. supplied to the hot water drum Y 2 is supplied, the above-mentioned 170 ° C. It is heated to around 116 ° C by a degree of air. After passing through the gas phase of the hot water drum Y 2 , it becomes low-pressure steam of, for example, about 0.8 kg / cm 2 G, and is further heated by the steam superheater 12. Mixed. That is, the low-pressure steam is for replenishing the steam quantitatively and has almost no driving force, so it should be added to the downstream side of the ejector 2, and in some cases, the catalyst filling chamber of the reformer A 3 may be introduced directly.
高圧スチームと低圧スチームの役割りは前述の様に分
けられているので、高圧スチームは燃料電池の負荷変動
に合わせて調整するということはせず、負荷変動による
天然ガス供給量の変化に対しては低圧スチームの供給量
で対応することが望まれる。従って水蒸気過剰で運転す
る必要はなくなった。尚高圧スチームと低圧スチームの
量は、定格値として1:3にしておくのが好ましい。即ち
燃料電池の最低負荷は一般に定格の25％とされているの
で、このときは低圧スチーム量は零とし、高圧スチーム
のみの供給となるが、高圧スチーム量は定格通りである
からエジェクターに対しては安定した駆動力が与えられ
る。Since the roles of high-pressure steam and low-pressure steam are separated as described above, high-pressure steam does not adjust according to the load fluctuation of the fuel cell, and does not adjust the natural gas supply amount due to the load fluctuation. It is desired to respond with low-pressure steam supply. Therefore, there is no need to operate with excess steam. It is preferable that the amount of high-pressure steam and low-pressure steam is set to 1: 3 as a rated value. That is, since the minimum load of the fuel cell is generally set to 25% of the rating, the low-pressure steam amount is set to zero and only the high-pressure steam is supplied at this time. Provides a stable driving force.
上記サーモサイホン式水蒸気発生器を使用することに
より、エジェクターには必要圧力・必要量のスチームが
供給され、改質器には必要量のスチームが与えられ、且
つ後者の低温・低圧スチームは燃料電池の色々な部分か
ら必要量得られるので、燃料電池装置の運転が安定化さ
れる。また熱媒の循環は密度差を利用するものであるか
らポンプを利用する必要がなく、電池効率の向上に寄与
することができる。By using the thermosiphon type steam generator, the required pressure and the required amount of steam are supplied to the ejector, the required amount of steam is supplied to the reformer, and the low-temperature and low-pressure steam is supplied to the fuel cell. Since the required amount can be obtained from various parts of the fuel cell device, the operation of the fuel cell device is stabilized. In addition, since the circulation of the heat medium utilizes the density difference, it is not necessary to use a pump, which can contribute to an improvement in battery efficiency.
その上後者のスチームを得るに当たって、例えば空冷
式燃料電池において冷媒たる空気を利用する場合は、熱
水ドラムにおける熱水量が水蒸気に比べて大量となり、
水蒸気発生器の入口部における水温が安定してくるので
前記第３図によって複数個の燃料電池Ｃと熱交換器Ｌを
交互に直列配置し、この熱交換器Ｌを冷却するための水
温が安定した場合、結局燃料電池内の温度勾配形成が大
幅に抑制されることとなる。In addition, in obtaining the latter steam, for example, when using air as a refrigerant in an air-cooled fuel cell, the amount of hot water in the hot water drum becomes large compared to steam,
Since the water temperature at the inlet of the steam generator becomes stable, a plurality of fuel cells C and heat exchangers L are alternately arranged in series as shown in FIG. 3, and the water temperature for cooling the heat exchanger L becomes stable. In this case, the formation of a temperature gradient in the fuel cell is greatly suppressed.
次に本発明を水冷式燃料電池装置に適用する場合につ
いて説明する。Next, a case where the present invention is applied to a water-cooled fuel cell device will be described.
第２図は水冷式に構成された前記第５図の従来例を本
発明思想に基づいて改善したものである。但し改質器Ａ
の排気ラインに設けたサーモサイホン式水蒸気発生器Ｘ
（水蒸気発生器X1と熱水ドラムX2よりなる）の構成は前
記第１図と同一であり、ここで発生した高圧スチームは
水蒸気過熱器12を経由してエジェクター２に至り、天然
ガスに対する駆動エネルギーを与える。FIG. 2 is an improvement of the conventional example of FIG. 5 which is configured as a water-cooled type, based on the concept of the present invention. However, reformer A
Thermosiphon steam generator X installed in the exhaust line
Configuration of (consisting of steam generator X 1 and hot water drum X 2) are the same as the first drawing, wherein high pressure steam generated reaches the ejector 2 through the steam superheater 12, to natural gas Give driving energy.
一方低圧スチームを発生する為のサーモサイホン式水
蒸気発生器Ｙは、燃料電池Ｃを冷却する為の水冷槽を水
蒸気発生器Y1とし、気水ドラム11を熱水ドラムY2とす
る。これによって大量且つ量的調整自在の低圧スチーム
が発生するので、天然ガスに対する必要量の水蒸気を確
保するという観点からこれらをエジェクター２の下流側
に供給することができると共に、例えば第３図の様な燃
料電池冷却システムを組んだ場合において、熱交換器Ｌ
を冷却するための水温が安定し、燃料電池Ｃ内の温度勾
配が抑制される。Meanwhile thermosyphon type steam generator Y for generating a low pressure steam, a water cooling bath for cooling the fuel cell C and steam generator Y 1, to the air-water drum 11 and the hot water drum Y 2. As a result, a large amount of low-pressure steam that can be quantitatively adjusted is generated, so that these can be supplied to the downstream side of the ejector 2 from the viewpoint of securing a necessary amount of steam for natural gas, and for example, as shown in FIG. The heat exchanger L
Is stabilized, and the temperature gradient in the fuel cell C is suppressed.
［発明の効果］ 本発明は上記の様に構成されているので、燃料電池に
供給される燃料を例えば天然ガスの改質に求める場合の
必要スチーム量を、自由にコントロールすることができ
て燃料電池の運転を安定化させることができると共に、
燃料電池の冷却においては運転コストを上げなくとも大
量且つ安定量の冷媒を送ることができ、燃料電池内の温
度勾配が抑制され、燃料電池の安定運転に資することが
できる。[Effect of the Invention] Since the present invention is configured as described above, it is possible to freely control the required amount of steam when the fuel supplied to the fuel cell is required for, for example, reforming natural gas. Battery operation can be stabilized,
In cooling the fuel cell, a large amount and stable amount of the refrigerant can be sent without increasing the operating cost, and the temperature gradient in the fuel cell is suppressed, which contributes to the stable operation of the fuel cell.
第1,2図は本発明の燃料電池構成を示す説明図、第３図
は本発明の構成によって採用することが可能となった燃
料電池冷却システムの説明図、第4,5図は従来例を示す
説明図である。 Ａ…改質器、Ｂ…転化器 Ｃ…燃料電池本体、Ｄ…電力変換装置 Ｅ…ブロワー、Ｆ…ダンパー Ｌ…熱交換器、Ｐ…ポンプ CA…冷却用空気、RA…反応用空気 NG…天然ガス、BG…燃焼用空気 UG…未反応ガス X,Y…サーモサイホン式水蒸気発生器 X1，Y1…水蒸気発生器 X2，Y2…熱水ドラム １…脱硫器、２…エジェクター ３…触媒充填室、４…燃焼室 ５…水分離器、６…アノード ７…カソード 8,8a,8b…水蒸気発生器 ９…未反応ガス予熱器 10…第１水蒸気過熱器 11…気水分離器、12…第２水蒸気過熱器 13…ガス／ガス熱交換器 14…燃焼用空気予熱器 18…空気冷却器、19…水処理装置 20…冷却用空気冷却器 21…排ガス冷却器、22…改質ガス冷却器 GL…ガスライン、SL…スチームライン WL…水ライン1 and 2 are explanatory diagrams showing the configuration of the fuel cell of the present invention, FIG. 3 is an explanatory diagram of a fuel cell cooling system which can be adopted by the configuration of the present invention, and FIGS. FIG. A: reformer, B: converter C: fuel cell body, D: power converter E: blower, F: damper L: heat exchanger, P: pump CA: cooling air, RA: reaction air NG ... natural gas, BG ... combustion air UG ... unreacted gas X, Y ... thermosyphon type steam generator X 1, Y 1 ... steam generator X 2, Y 2 ... hot water drum 1 ... desulfurizer, 2 ... ejector 3 ... Catalyst filling chamber, 4 ... Combustion chamber 5 ... Water separator, 6 ... Anode 7 ... Cathode 8,8a, 8b ... Steam generator 9 ... Unreacted gas preheater 10 ... First steam superheater 11 ... Steam / water separator , 12 ... second steam superheater 13 ... gas / gas heat exchanger 14 ... combustion air preheater 18 ... air cooler, 19 ... water treatment device 20 ... cooling air cooler 21 ... exhaust gas cooler, 22 ... High quality gas cooler GL… Gas line, SL… Steam line WL… Water line
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上山 剛由 兵庫県明石市大明石町１―９―22―Ｆ 304 (56)参考文献 特開 昭61−216263（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−1481（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 8/04 H01M 8/06 F22B 1/16──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Goyoshi Ueyama 1-9-22-F 304, Oakashi-cho, Akashi-shi, Hyogo (56) References JP-A-61-216263 (JP, A) -1481 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01M 8/04 H01M 8/06 F22B 1/16
Claims (1)
成装置より発生する高熱排ガスを利用して流体駆動用の
高圧スチームを供給するサーモサイホン式水蒸気発生器
と、燃料電池における冷却機構から排出される冷媒の保
有熱を利用して改質用の低圧スチームを供給するサーモ
サイホン式水蒸気発生器を備えてなることを特徴とする
サーモサイホン式水蒸気発生器を備えた燃料電池。1. A thermosiphon steam generator for supplying high-pressure steam for driving a fluid by using high-temperature exhaust gas generated from a reformed gas forming device on the anode side in a fuel cell, and discharged from a cooling mechanism in the fuel cell. A fuel cell equipped with a thermosiphon steam generator, comprising a thermosiphon steam generator that supplies low-pressure steam for reforming by using heat retained in a refrigerant.
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|---|---|---|---|
| JP63259901A JP2763043B2 (en) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | Fuel cell with thermosiphon steam generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63259901A JP2763043B2 (en) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | Fuel cell with thermosiphon steam generator |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02106880A JPH02106880A (en) | 1990-04-18 |
| JP2763043B2 true JP2763043B2 (en) | 1998-06-11 |
Family
ID=17340512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63259901A Expired - Lifetime JP2763043B2 (en) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | Fuel cell with thermosiphon steam generator |
Country Status (1)
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Families Citing this family (3)
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Family Cites Families (2)
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-
1988
- 1988-10-14 JP JP63259901A patent/JP2763043B2/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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