JP3106552B2 - 燃料電池発電装置の水処理システム - Google Patents
燃料電池発電装置の水処理システムInfo
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- 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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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、不純物を含む復水お
よび水道水を浄化して、燃料電池の冷却水または原燃料
の改質反応水として補給する燃料電池発電装置の水処理
システム、ことに混合水中の溶解ガスを脱気する装置を
備えた水処理システムに関する。
よび水道水を浄化して、燃料電池の冷却水または原燃料
の改質反応水として補給する燃料電池発電装置の水処理
システム、ことに混合水中の溶解ガスを脱気する装置を
備えた水処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池を高効率で長時間運転するため
には、電池反応に伴う発熱を除熱して単位セルの積層体
（スタックと呼ぶ）内の温度分布を所定の運転温度（り
ん酸形燃料電池では１９０°C 前後）にできるだけ均一
に保持することが求められる。そこで、スタックは複数
の単位セルを１ブロックとしてブロック間に冷却板を積
層し、この冷却板に埋設された冷却パイプに冷却媒体と
しての冷却水を通流して冷却する水冷式の燃料電池が知
られている。また、水冷式燃料電池では異なる電位にあ
る冷却板間で冷却水による液絡が生ずることを防ぐた
め、冷却水はその電気電導度が極力低い（電気抵抗が高
い）ことが求められるので、冷却水の循環系にイオン交
換水を補給する水処理システムを設けたものが知られて
いる。
には、電池反応に伴う発熱を除熱して単位セルの積層体
（スタックと呼ぶ）内の温度分布を所定の運転温度（り
ん酸形燃料電池では１９０°C 前後）にできるだけ均一
に保持することが求められる。そこで、スタックは複数
の単位セルを１ブロックとしてブロック間に冷却板を積
層し、この冷却板に埋設された冷却パイプに冷却媒体と
しての冷却水を通流して冷却する水冷式の燃料電池が知
られている。また、水冷式燃料電池では異なる電位にあ
る冷却板間で冷却水による液絡が生ずることを防ぐた
め、冷却水はその電気電導度が極力低い（電気抵抗が高
い）ことが求められるので、冷却水の循環系にイオン交
換水を補給する水処理システムを設けたものが知られて
いる。
【０００３】図３は水冷式燃料電池の従来の水処理シス
テムを示す構成図である。図において、単位セルの積層
体からなる燃料電池（スタック）１の燃料電極には燃料
改質器２から燃料ガスが供給され、空気電極にはブロワ
１Ｂから反応空気が供給されることにより、一対の電極
間で水素と酸素が直接反応する電気化学反応に基づいて
発電が行われる。また、燃料電池には複数単位セル毎に
冷却板３が積層されており、冷却板３に埋設された複数
の冷却パイプが絶縁継手を介して外部に配された循環ポ
ンプ４Ｐおよび水蒸気分離器４を含む冷却水６の循環系
に連結される。水蒸気分離器４は燃料電池の運転温度に
対して所定温度低い冷却水６を包蔵しており、循環ポン
プ４Ｐにより冷却水６を冷却板３に循環することによ
り、発電生成熱の排熱が行われ、燃料電池スタック１の
温度がその運転温度に保持される。また、空気電極から
排出される空気オフガス１Ｇ，および燃料改質器２のバ
−ナで燃料オフガス１Ｆ中の残存水素を燃焼させること
により生じた燃焼排ガス２Ｇには多量の発電生成水また
は燃焼生成水が含まれているので、空気オフガスおよび
燃焼排ガスに水蒸気として含まれる水分を復水凝縮器５
で冷却して復水７として回収し、水処理システムに供給
するよう構成される。
テムを示す構成図である。図において、単位セルの積層
体からなる燃料電池（スタック）１の燃料電極には燃料
改質器２から燃料ガスが供給され、空気電極にはブロワ
１Ｂから反応空気が供給されることにより、一対の電極
間で水素と酸素が直接反応する電気化学反応に基づいて
発電が行われる。また、燃料電池には複数単位セル毎に
冷却板３が積層されており、冷却板３に埋設された複数
の冷却パイプが絶縁継手を介して外部に配された循環ポ
ンプ４Ｐおよび水蒸気分離器４を含む冷却水６の循環系
に連結される。水蒸気分離器４は燃料電池の運転温度に
対して所定温度低い冷却水６を包蔵しており、循環ポン
プ４Ｐにより冷却水６を冷却板３に循環することによ
り、発電生成熱の排熱が行われ、燃料電池スタック１の
温度がその運転温度に保持される。また、空気電極から
排出される空気オフガス１Ｇ，および燃料改質器２のバ
−ナで燃料オフガス１Ｆ中の残存水素を燃焼させること
により生じた燃焼排ガス２Ｇには多量の発電生成水また
は燃焼生成水が含まれているので、空気オフガスおよび
燃焼排ガスに水蒸気として含まれる水分を復水凝縮器５
で冷却して復水７として回収し、水処理システムに供給
するよう構成される。
【０００４】ところで、冷却水６の電気伝導度が高い
と、前記冷却パイプを相互に連結する絶縁継手内の冷却
水を通して冷却板間に短絡電流が流れる液絡現象が発生
し、発電電力の一部が無駄に消費されることになる。そ
こで、冷却水６の電気電導度を１μＳ／ｃｍ以下に保持
するために冷却水の循環系に水処理システム１１が連結
される。すなわち、水処理システム１１は復水凝縮器５
で回収した復水７を補助水タンク１２に導いて水道水を
適度に加えた混合水８とし、混合水８をポンプ１３およ
び冷却器１４を介してイオン交換式水処理装置１５に送
り、得られた低電気電導度のイオン交換水９を補給水と
して冷却水６に加え、冷却水６の電気伝導度を１μＳ／
ｃｍ以下に保持するよう構成される。なお、補給水９の
供給量は、水蒸気分離器４内のスチ−ムを例えば改質反
応水として原燃料に添加する際生ずる不足分，または冷
却水をブロ−水として外部に放出することにより生ずる
不足分を補給する量に対応して制御される。
と、前記冷却パイプを相互に連結する絶縁継手内の冷却
水を通して冷却板間に短絡電流が流れる液絡現象が発生
し、発電電力の一部が無駄に消費されることになる。そ
こで、冷却水６の電気電導度を１μＳ／ｃｍ以下に保持
するために冷却水の循環系に水処理システム１１が連結
される。すなわち、水処理システム１１は復水凝縮器５
で回収した復水７を補助水タンク１２に導いて水道水を
適度に加えた混合水８とし、混合水８をポンプ１３およ
び冷却器１４を介してイオン交換式水処理装置１５に送
り、得られた低電気電導度のイオン交換水９を補給水と
して冷却水６に加え、冷却水６の電気伝導度を１μＳ／
ｃｍ以下に保持するよう構成される。なお、補給水９の
供給量は、水蒸気分離器４内のスチ−ムを例えば改質反
応水として原燃料に添加する際生ずる不足分，または冷
却水をブロ−水として外部に放出することにより生ずる
不足分を補給する量に対応して制御される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図３に示す従来の水処
理システムでは、二酸化炭素成分を多く含む燃焼排ガス
２Ｇから回収した復水が多量の炭酸水素イオンおよびこ
れと平衡状態にある遊離炭酸ガス含んでおり、空気オフ
ガスからの復水を混合した後も約５％もの二酸化炭素濃
度となる。また、水道水は多くの塩素イオン等を含んで
いる。したがって、このように溶解イオンおよび溶解ガ
ス量の多い混合水をイオン交換式水処理装置１５で浄化
しようとすると、イオン交換樹脂の陰イオン交換負荷が
著しく大きくなり、その可使用寿命が短くなるととも
に、その再生処理に要する経費が増大して燃料電池発電
装置のランニングコストの高騰を招くという不都合が発
生する。そこで、燃焼排ガス２Ｇ中の水蒸気を回収しな
い方法も知られているが、発電装置の水バランスが崩
れ、その補償に混入イオンを多量に含む水道水を補給し
なければならないために、イオン交換樹脂の陰イオン負
荷を低減できないという矛盾が発生する。
理システムでは、二酸化炭素成分を多く含む燃焼排ガス
２Ｇから回収した復水が多量の炭酸水素イオンおよびこ
れと平衡状態にある遊離炭酸ガス含んでおり、空気オフ
ガスからの復水を混合した後も約５％もの二酸化炭素濃
度となる。また、水道水は多くの塩素イオン等を含んで
いる。したがって、このように溶解イオンおよび溶解ガ
ス量の多い混合水をイオン交換式水処理装置１５で浄化
しようとすると、イオン交換樹脂の陰イオン交換負荷が
著しく大きくなり、その可使用寿命が短くなるととも
に、その再生処理に要する経費が増大して燃料電池発電
装置のランニングコストの高騰を招くという不都合が発
生する。そこで、燃焼排ガス２Ｇ中の水蒸気を回収しな
い方法も知られているが、発電装置の水バランスが崩
れ、その補償に混入イオンを多量に含む水道水を補給し
なければならないために、イオン交換樹脂の陰イオン負
荷を低減できないという矛盾が発生する。
【０００６】図４は改良された従来の水処理システムを
示す構成図であり、復水凝縮器５と補助水タンク１２と
の間に瀑気式の脱気塔１６を設け、ポンプ５Ｐにより復
水凝縮器７から送られる混合水７および水道水をブロワ
１７から送られる新鮮な空気と直接向流接触させ、瀑気
効果を利用して混合水中の溶解ガス量を新鮮な空気中の
ガス濃度に平衡した低い飽和溶解度の混合水１８とし、
補助水タンク１２に貯留するよう構成されている。しか
しながら、この方式で充分な瀑気効果を得るためには、
脱気塔の高さを２Ｍ以上に高くする必要があり、装置の
大型化を招くばかりか、圧力損失が増加してブロワ１７
の大型化や消費電力の増大を招く欠点がある。また、ブ
ロワ１７の出口側に図示しない加熱器を設け、混合水８
を高温の空気と向流接触させることにより、溶解ガス量
が温度の上昇に逆比例して少なくなる空気の性質（加熱
脱気効果）を利用して脱気効果を高めるよう構成したも
のも知られている。しかしながら、加熱された混合水が
蒸発して排気中に放出されてしまうために、混合水の蒸
発損失が大きくなり、これが原因で混合水の加熱温度も
８０°Ｃ程度に止まり、温度に逆比例して炭酸ガスおよ
び塩化水素の飽和溶解度を低くできる水の性質を充分に
は活用できないために、イオン交換樹脂の可使用寿命を
充分には延ばせないという欠点がある。
示す構成図であり、復水凝縮器５と補助水タンク１２と
の間に瀑気式の脱気塔１６を設け、ポンプ５Ｐにより復
水凝縮器７から送られる混合水７および水道水をブロワ
１７から送られる新鮮な空気と直接向流接触させ、瀑気
効果を利用して混合水中の溶解ガス量を新鮮な空気中の
ガス濃度に平衡した低い飽和溶解度の混合水１８とし、
補助水タンク１２に貯留するよう構成されている。しか
しながら、この方式で充分な瀑気効果を得るためには、
脱気塔の高さを２Ｍ以上に高くする必要があり、装置の
大型化を招くばかりか、圧力損失が増加してブロワ１７
の大型化や消費電力の増大を招く欠点がある。また、ブ
ロワ１７の出口側に図示しない加熱器を設け、混合水８
を高温の空気と向流接触させることにより、溶解ガス量
が温度の上昇に逆比例して少なくなる空気の性質（加熱
脱気効果）を利用して脱気効果を高めるよう構成したも
のも知られている。しかしながら、加熱された混合水が
蒸発して排気中に放出されてしまうために、混合水の蒸
発損失が大きくなり、これが原因で混合水の加熱温度も
８０°Ｃ程度に止まり、温度に逆比例して炭酸ガスおよ
び塩化水素の飽和溶解度を低くできる水の性質を充分に
は活用できないために、イオン交換樹脂の可使用寿命を
充分には延ばせないという欠点がある。
【０００７】この発明の目的は、復水と水道水の混合水
を浄化して補給水とする水処理システムにおいて、イオ
ン交換樹脂の陰イオン負荷となる混合水中の混入イオン
を高度に排除することにより、イオン交換樹脂の寿命を
長期化し、保守管理費を低減することにある。
を浄化して補給水とする水処理システムにおいて、イオ
ン交換樹脂の陰イオン負荷となる混合水中の混入イオン
を高度に排除することにより、イオン交換樹脂の寿命を
長期化し、保守管理費を低減することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明によれば、少なくとも燃料改質器の燃焼排
ガス中の水蒸気を復水凝縮器により凝縮して得られる復
水をイオン交換式水処理装置を通して低電気電導度の補
給水とし、燃料電池または燃料改質器に供給するものに
おいて、前記復水凝縮器とイオン交換式水処理装置との
間に、前記復水と燃料電池の空気オフガスとを直接向流
接触させる直接接触式脱気装置を備えてなるものとす
る。
に、この発明によれば、少なくとも燃料改質器の燃焼排
ガス中の水蒸気を復水凝縮器により凝縮して得られる復
水をイオン交換式水処理装置を通して低電気電導度の補
給水とし、燃料電池または燃料改質器に供給するものに
おいて、前記復水凝縮器とイオン交換式水処理装置との
間に、前記復水と燃料電池の空気オフガスとを直接向流
接触させる直接接触式脱気装置を備えてなるものとす
る。
【０００９】また、前記空気オフガスのうち任意の所定
量を直接接触式脱気装置へ、残余の空気オフガスは前記
復水凝縮器へ供給可能な手段を備えてなることとする。
量を直接接触式脱気装置へ、残余の空気オフガスは前記
復水凝縮器へ供給可能な手段を備えてなることとする。
【００１０】さらに、前記直接接触式脱気装置内で前記
復水と向流接触した空気オフガスを前記復水凝縮器に戻
すこととする。またさらに、前記復水凝縮器に水道水を
補給することとする。
復水と向流接触した空気オフガスを前記復水凝縮器に戻
すこととする。またさらに、前記復水凝縮器に水道水を
補給することとする。
【００１１】
【作用】上記のような構成とすることにより、１５０℃
ないし２００℃と高温で、かつ炭酸ガス濃度の低い空気
オフガスと、燃料改質器の燃焼排ガス中の水蒸気を凝縮
して得た復水又は前記復水を少なくとも含む混合水と
が、直接向流接触することにより、瀑気方式および加熱
方式の脱気効果を同時に得られるので、前記復水又は前
記混合水中の混入イオンを空気オフガス中に効率よく放
出して低い飽和ガス濃度の混合水を得ることができる。
また、りん酸型燃料電池の場合、空気オフガスは燃料電
池の空気電極から飛散したりん酸を含んでおり、このり
ん酸が前記復水又は混合水中の炭酸水素イオンを炭酸ガ
スに変えるよう作用するので、混入イオン濃度を大幅に
低下させることができる。さらに、空気オフガスが大気
圧に対して持つ差圧を利用して脱気処理を行えるので、
直接接触式脱気装置に空気を供給するためのブロアが不
要になり、水処理システムの構成の簡素化および省電力
化が可能になる。
ないし２００℃と高温で、かつ炭酸ガス濃度の低い空気
オフガスと、燃料改質器の燃焼排ガス中の水蒸気を凝縮
して得た復水又は前記復水を少なくとも含む混合水と
が、直接向流接触することにより、瀑気方式および加熱
方式の脱気効果を同時に得られるので、前記復水又は前
記混合水中の混入イオンを空気オフガス中に効率よく放
出して低い飽和ガス濃度の混合水を得ることができる。
また、りん酸型燃料電池の場合、空気オフガスは燃料電
池の空気電極から飛散したりん酸を含んでおり、このり
ん酸が前記復水又は混合水中の炭酸水素イオンを炭酸ガ
スに変えるよう作用するので、混入イオン濃度を大幅に
低下させることができる。さらに、空気オフガスが大気
圧に対して持つ差圧を利用して脱気処理を行えるので、
直接接触式脱気装置に空気を供給するためのブロアが不
要になり、水処理システムの構成の簡素化および省電力
化が可能になる。
【００１２】また、前記空気オフガスのうち任意の所定
量を直接接触式脱気装置へ、残余の空気オフガスは前記
復水凝縮器へ供給可能な手段、例えば可変ダンパー等を
備えることとすれば、直接接触式脱気装置へ導入する空
気オフガスの流量を容易に調節できる。
量を直接接触式脱気装置へ、残余の空気オフガスは前記
復水凝縮器へ供給可能な手段、例えば可変ダンパー等を
備えることとすれば、直接接触式脱気装置へ導入する空
気オフガスの流量を容易に調節できる。
【００１３】さらに、前記直接接触式脱気装置内で前記
復水と向流接触した空気オフガスを前記復水凝縮器に戻
すこととすれば、直接接触式脱気装置内で含有水分量が
増加した空気オフガスを復水凝縮器で冷却し、含有水分
を復水として回収できるので、復水の蒸発損失の低減が
可能となり、発電装置の水バランスを保持して水道水の
補給量を低減が可能となる。
復水と向流接触した空気オフガスを前記復水凝縮器に戻
すこととすれば、直接接触式脱気装置内で含有水分量が
増加した空気オフガスを復水凝縮器で冷却し、含有水分
を復水として回収できるので、復水の蒸発損失の低減が
可能となり、発電装置の水バランスを保持して水道水の
補給量を低減が可能となる。
【００１４】
【実施例】以下、この発明を実施例に基づいて説明す
る。図１はこの発明の実施例になる燃料電池発電装置の
水処理システムを示す構成図であり、従来技術と同じ構
成部分には同一参照符号を付すことにより、重複した説
明を省略する。図において、水処理システム２１は、補
助水タンク１２，ポンプ１３，冷却器１４，およびイオ
ン交換式水処理装置１５からなる従来の水処理システム
の前段に直接接触式脱気装置２２を付加した構成となっ
ており、直接接触式脱気装置２２内のラシヒリングの充
填層２２Ａの上方からは、復水凝縮器５で復水に水道水
を混合した混合水８がポンプ５Ｐを介して散布される。
また分岐通路２６は空気オフガス１Ｇを復水凝縮器５に
供給する配管上に設けた可変ダンパ−２３と、その上流
側から分岐して充填層２２Ａの下方から分岐された空気
オフガス１ｇを供給する往路配管２４と、充填層２２Ａ
内で混合水８と直接向流接触した空気オフガス１ｇを可
変ダンパ−２３の出口側（復水凝縮器の入口側）に戻す
配管２５とで構成され、分岐通路２６により直接接触式
脱気装置２２に供給される空気オフガスの量は可変ダン
パ−２３の開度を調整することにより所望の値に制御さ
れる。
る。図１はこの発明の実施例になる燃料電池発電装置の
水処理システムを示す構成図であり、従来技術と同じ構
成部分には同一参照符号を付すことにより、重複した説
明を省略する。図において、水処理システム２１は、補
助水タンク１２，ポンプ１３，冷却器１４，およびイオ
ン交換式水処理装置１５からなる従来の水処理システム
の前段に直接接触式脱気装置２２を付加した構成となっ
ており、直接接触式脱気装置２２内のラシヒリングの充
填層２２Ａの上方からは、復水凝縮器５で復水に水道水
を混合した混合水８がポンプ５Ｐを介して散布される。
また分岐通路２６は空気オフガス１Ｇを復水凝縮器５に
供給する配管上に設けた可変ダンパ−２３と、その上流
側から分岐して充填層２２Ａの下方から分岐された空気
オフガス１ｇを供給する往路配管２４と、充填層２２Ａ
内で混合水８と直接向流接触した空気オフガス１ｇを可
変ダンパ−２３の出口側（復水凝縮器の入口側）に戻す
配管２５とで構成され、分岐通路２６により直接接触式
脱気装置２２に供給される空気オフガスの量は可変ダン
パ−２３の開度を調整することにより所望の値に制御さ
れる。
【００１５】このように構成された水処理システムにお
いて、直接接触式脱気装置２２の充填層２２Ａにその上
部から散布された混合水８は、可変ダンパ−２３により
分岐通路２６側に分流され，配管２４を介して充填層２
２Ａの下方から供給される空気オフガス１ｇと直接向流
接触する。このとき、混合水は空気オフガス中のりん酸
と接触して炭化水素イオンが炭酸ガスに変わり、かつ高
温の空気オフガスとの熱交換で温度が上がって塩素イオ
ンが塩化水素ガスに変わるとともに、温度の上昇が混合
水中の炭酸ガス分圧および塩化水素ガス分圧を高めるよ
う機能するので、ガス分圧の低い空気オフガス側への炭
酸ガスおよび塩化水素ガスの放出を促進する瀑気作用の
向上効果が得られ、混合水中の炭酸ガスおよび塩化水素
の飽和溶解濃度が大幅に低下した混合水２８として補助
水タンク１２に貯留される。
いて、直接接触式脱気装置２２の充填層２２Ａにその上
部から散布された混合水８は、可変ダンパ−２３により
分岐通路２６側に分流され，配管２４を介して充填層２
２Ａの下方から供給される空気オフガス１ｇと直接向流
接触する。このとき、混合水は空気オフガス中のりん酸
と接触して炭化水素イオンが炭酸ガスに変わり、かつ高
温の空気オフガスとの熱交換で温度が上がって塩素イオ
ンが塩化水素ガスに変わるとともに、温度の上昇が混合
水中の炭酸ガス分圧および塩化水素ガス分圧を高めるよ
う機能するので、ガス分圧の低い空気オフガス側への炭
酸ガスおよび塩化水素ガスの放出を促進する瀑気作用の
向上効果が得られ、混合水中の炭酸ガスおよび塩化水素
の飽和溶解濃度が大幅に低下した混合水２８として補助
水タンク１２に貯留される。
【００１６】また、脱気性能が向上することにより、直
接接触式脱気装置の高さの縮小が可能となり、これに伴
ってその圧力損失を低減することができるので、空気オ
フガスが大気圧に対して持つ圧力差を利用して空気オフ
ガスを直接接触式脱気装置に供給することが可能とな
り、直接接触式脱気装置に空気を供給するために従来必
要としたブロワが不要になり、水処理システムの構成の
簡素化および省電力化が可能になる。
接接触式脱気装置の高さの縮小が可能となり、これに伴
ってその圧力損失を低減することができるので、空気オ
フガスが大気圧に対して持つ圧力差を利用して空気オフ
ガスを直接接触式脱気装置に供給することが可能とな
り、直接接触式脱気装置に空気を供給するために従来必
要としたブロワが不要になり、水処理システムの構成の
簡素化および省電力化が可能になる。
【００１７】さらに、空気オフガスの供給系に可変ダン
パ−を設け、直接接触式脱気装置で混合水と向流接触し
た空気オフガスを復水凝縮器に戻すよう分岐通路を構成
すれば、分岐通路への空気オフガスの分流量を容易に調
整できるとともに、直接接触式脱気装置で蒸発した水分
を含む空気オフガスを復水凝縮器で冷却し、復水として
回収できるため、瀑気および加熱による脱気性能の向上
に加えて、復水の蒸発損失の低減が可能になり、発電装
置の水バランスを保持して水道水の使用量を低減できる
ので、イオン交換樹脂の陰イオン負荷が一層低減され、
したがってイオン交換樹脂の寿命を延長でき、かつこれ
に伴って再生処理費用および保守作業工数を低減するこ
とができる。
パ−を設け、直接接触式脱気装置で混合水と向流接触し
た空気オフガスを復水凝縮器に戻すよう分岐通路を構成
すれば、分岐通路への空気オフガスの分流量を容易に調
整できるとともに、直接接触式脱気装置で蒸発した水分
を含む空気オフガスを復水凝縮器で冷却し、復水として
回収できるため、瀑気および加熱による脱気性能の向上
に加えて、復水の蒸発損失の低減が可能になり、発電装
置の水バランスを保持して水道水の使用量を低減できる
ので、イオン交換樹脂の陰イオン負荷が一層低減され、
したがってイオン交換樹脂の寿命を延長でき、かつこれ
に伴って再生処理費用および保守作業工数を低減するこ
とができる。
【００１８】図２はこの発明の実施例の変形例を示すシ
ステム構成図であり、復水凝縮器５と直接接触式脱気装
置２２の上部とを配管３１で直結し、混合水８をヘッド
差を利用して直接接触式脱気装置に供給するよう構成し
た点が前述の実施例と異なっており、このように構成す
ることにより、前述の実施例におけるポンプ５Ｐが排除
されるので、装置を簡素化できるとともに、ポンプの駆
動電力が不要になるため空気供給用のブロワ１７（図４
参照）の排除と併せて発電装置のプラント効率の向上効
果が得られる。
ステム構成図であり、復水凝縮器５と直接接触式脱気装
置２２の上部とを配管３１で直結し、混合水８をヘッド
差を利用して直接接触式脱気装置に供給するよう構成し
た点が前述の実施例と異なっており、このように構成す
ることにより、前述の実施例におけるポンプ５Ｐが排除
されるので、装置を簡素化できるとともに、ポンプの駆
動電力が不要になるため空気供給用のブロワ１７（図４
参照）の排除と併せて発電装置のプラント効率の向上効
果が得られる。
【００１９】
【発明の効果】この発明は前述のように、混合水と空気
オフガスとを直接向流接触させて混合水中の溶解ガスを
脱気する直接接触式脱気装置を、復水凝縮器とイオン交
換式水処理装置との間に設けたことにより、１５０°Ｃ
ないし２００°Ｃと高温で，かつ炭酸ガス濃度の低い空
気オフガスと混合水とが直接向流接触することにより、
瀑気方式および加熱方式の脱気効果が同時に得られ、か
つ、空気オフガスがりん酸を含む場合には、このりん酸
が混合水中の炭酸水素イオンを炭酸ガスに変えて脱気を
容易化するよう作用するので、混入イオンおよび混入ガ
スの飽和溶解度が従来装置でのそれに比べて大幅に低い
混合水が容易に得られ、したがってイオン交換樹脂の陰
イオン負荷の大幅な低減によるイオン交換樹脂の寿命の
延長効果と、これに伴うイオン交換樹脂の再生処理費用
および保守作業工数の低減効果とが顕著な水処理システ
ムを備えた燃料電池発電装置を提供することができる。
また、脱気性能が向上することにより、直接接触式脱気
装置の高さの縮小が可能となるので、脱気塔を用いた従
来の水処理システムに比べて直接接触式脱気装置を小型
化できるとともに、その圧力損失を低減できる利点が得
られる。
オフガスとを直接向流接触させて混合水中の溶解ガスを
脱気する直接接触式脱気装置を、復水凝縮器とイオン交
換式水処理装置との間に設けたことにより、１５０°Ｃ
ないし２００°Ｃと高温で，かつ炭酸ガス濃度の低い空
気オフガスと混合水とが直接向流接触することにより、
瀑気方式および加熱方式の脱気効果が同時に得られ、か
つ、空気オフガスがりん酸を含む場合には、このりん酸
が混合水中の炭酸水素イオンを炭酸ガスに変えて脱気を
容易化するよう作用するので、混入イオンおよび混入ガ
スの飽和溶解度が従来装置でのそれに比べて大幅に低い
混合水が容易に得られ、したがってイオン交換樹脂の陰
イオン負荷の大幅な低減によるイオン交換樹脂の寿命の
延長効果と、これに伴うイオン交換樹脂の再生処理費用
および保守作業工数の低減効果とが顕著な水処理システ
ムを備えた燃料電池発電装置を提供することができる。
また、脱気性能が向上することにより、直接接触式脱気
装置の高さの縮小が可能となるので、脱気塔を用いた従
来の水処理システムに比べて直接接触式脱気装置を小型
化できるとともに、その圧力損失を低減できる利点が得
られる。
【００２０】このように、直接接触式脱気装置の圧力損
失が低下するので、所定量の空気オフガスを直接接触式
脱気装置に分流する分岐通路を復水凝縮器への空気オフ
ガスの供給系に連結して設けるよう構成すれば、空気オ
フガスが大気圧に対して持つ圧力差を利用して脱気処理
を行えるので、従来の瀑気式脱気塔で必要としたブロワ
が不要になり、水処理システムの構成を簡素化し、省電
力化できる利点が得られる。
失が低下するので、所定量の空気オフガスを直接接触式
脱気装置に分流する分岐通路を復水凝縮器への空気オフ
ガスの供給系に連結して設けるよう構成すれば、空気オ
フガスが大気圧に対して持つ圧力差を利用して脱気処理
を行えるので、従来の瀑気式脱気塔で必要としたブロワ
が不要になり、水処理システムの構成を簡素化し、省電
力化できる利点が得られる。
【００２１】さらに、分岐通路に分流する空気オフガス
を制御する可変ダンパ−を設け、直接接触式脱気装置で
混合水と向流接触した空気オフガスを復水凝縮器に戻す
よう構成すれば、分岐通路への空気オフガスの分流量を
容易に調整できるとともに、直接接触式脱気装置で水分
量が増加した空気オフガスを復水凝縮器で冷却し、復水
として回収できるので、従来の加熱脱気を併用した脱気
塔で問題となった、復水の蒸発損失の低減が可能にな
り、発電装置の水バランスを自己保持でき、したがって
混入イオン量の多い水道水の使用量を低減してイオン交
換樹脂の陰イオン負荷を一層低減できる利点が得られ
る。
を制御する可変ダンパ−を設け、直接接触式脱気装置で
混合水と向流接触した空気オフガスを復水凝縮器に戻す
よう構成すれば、分岐通路への空気オフガスの分流量を
容易に調整できるとともに、直接接触式脱気装置で水分
量が増加した空気オフガスを復水凝縮器で冷却し、復水
として回収できるので、従来の加熱脱気を併用した脱気
塔で問題となった、復水の蒸発損失の低減が可能にな
り、発電装置の水バランスを自己保持でき、したがって
混入イオン量の多い水道水の使用量を低減してイオン交
換樹脂の陰イオン負荷を一層低減できる利点が得られ
る。
【図１】この発明の実施例になる燃料電池発電装置の水
処理システムを示す構成図
処理システムを示す構成図
【図２】この発明の実施例の変形例を示すシステム構成
図
図
【図３】水冷式燃料電池の従来の水処理システムを示す
構成図
構成図
【図４】改良された従来の水処理システムを示す構成図
１ 燃料電池（スタック） ２ 燃料改質器 ３ 冷却板 ４ 水蒸気分離器 ５ 復水凝縮器 ６ 冷却水 ７ 復水 ８ 混合水 ９ 補給水 １１ 水処理システム １２ 補助水タンク １５ イオン交換式水処理装置 １６ 脱気塔 １７ ブロワ １８ 混合水（脱気済） ２１ 水処理システム ２２ 直接接触式脱気装置 ２２Ａ 充填層 ２６ 分岐通路 ２３ 可変ダンパ− １Ｇ 空気オフガス ２Ｇ 燃焼排ガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 8/00 - 8/24
Claims (4)
- 【請求項１】少なくとも燃料改質器の燃焼排ガス中の水
蒸気を復水凝縮器により凝縮して得られる復水をイオン
交換式水処理装置を通して低電気電導度の補給水とし、
燃料電池または燃料改質器に供給するものにおいて、 前記復水凝縮器とイオン交換式水処理装置との間に、前
記復水と燃料電池の空気オフガスとを直接向流接触させ
る直接接触式脱気装置を備えてなることを特徴とする燃
料電池発電装置の水処理システム。 - 【請求項２】前記空気オフガスのうち任意の所定量を直
接接触式脱気装置へ、残余の空気オフガスは前記復水凝
縮器へ供給可能な手段を備えてなる請求項１に記載の燃
料電池発電装置の水処理システム。 - 【請求項３】前記直接接触式脱気装置内で前記復水と向
流接触した空気オフガスを前記復水凝縮器に導入するこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池発電
装置の水処理システム。 - 【請求項４】前記復水凝縮器に水道水を補給することを
特徴とする請求項１乃至３記載の燃料電池発電装置の水
処理システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03146356A JP3106552B2 (ja) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | 燃料電池発電装置の水処理システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03146356A JP3106552B2 (ja) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | 燃料電池発電装置の水処理システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04370665A JPH04370665A (ja) | 1992-12-24 |
| JP3106552B2 true JP3106552B2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=15405865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03146356A Expired - Fee Related JP3106552B2 (ja) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | 燃料電池発電装置の水処理システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3106552B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7052790B2 (en) | 2000-10-20 | 2006-05-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fuel cell system and operation method having a condensed water tank open to atmosphere |
| KR100494944B1 (ko) * | 2003-07-28 | 2005-06-13 | 현대자동차주식회사 | 연료 전지 차량의 냉각수 시스템 |
| JP5364450B2 (ja) * | 2009-06-01 | 2013-12-11 | オルガノ株式会社 | 燃料電池の水処理装置 |
-
1991
- 1991-06-19 JP JP03146356A patent/JP3106552B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04370665A (ja) | 1992-12-24 |
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