JP4681277B2 - 燃料電池システム - Google Patents
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Description
前記再循環ラインには、再循環中の前記排出燃料ガスから水蒸気の除去と二酸化炭素の除去とを同時に行うガス調整器を備え、
前記ガス調整器は、
アルカリ水であるスプレー液の貯留部を下部に有し、且つ、再循環中の前記排出燃料ガスの入口と出口が前記貯留部の上方に設けられた容器と、
前記貯留部の上方に位置するように前記容器内に配置されて、前記スプレー液を前記容器内にスプレーするスプレーヘッダと、
前記貯留部の上方に位置するように前記容器内に配置されて、冷媒が内部を流通する冷却管と、
前記貯留部に貯留されたスプレー液を前記スプレーヘッダへと再循環するスプレー液再循環ポンプとを備え、
前記スプレーヘッダからスプレーする前記スプレー液と前記排出燃料ガスとの気液接触によって、前記排出燃料ガスから前記二酸化炭素を除去することと、前記冷却管で前記排出燃料ガスを冷却することにより、前記排出燃料ガス中の水蒸気を凝縮除去することとを同時に行う構成であることを特徴とする。
前記再循環ラインには、再循環中の前記排出燃料ガスから水蒸気の除去と二酸化炭素の除去とを同時に行うガス調整器を備え、
前記ガス調整器は、
アルカリ水の貯留部を下部に有し、且つ、再循環中の前記排出燃料ガスの入口が前記貯留部の下端に設けられ同排出燃料ガスの出口が前記貯留部の上方に設けられた容器と、
前記貯留部に貯留された前記アルカリ水中に位置するように前記容器内に配置されて、冷媒が内部を流通する冷却管とを備え、
前記入口から前記貯留部に流入し前記貯留部のアルカリ水中を気泡となって上昇する前記排出燃料ガスと、前記アルカリ水との気液接触により、前記排出燃料ガスから前記二酸化炭素を除去することと、前記気泡となって上昇する前記燃料ガスを前記冷却管で冷却することにより、前記排出燃料ガス中の水蒸気を凝縮除去することとを同時に行う構成であることを特徴とする。
前記アルカリ水として水酸化カルシウムの水溶液を使用したことを特徴とする。
前記アルカリ水として水酸化マグネシウムの水溶液を使用したことを特徴とする。
前記アルカリ水として水酸化バリウムの水溶液を使用したことを特徴とする。
前記ガス調整器では前記アルカリ水としてアミンを含む二酸化炭素吸収液を使用し、
前記ガス調整器の貯留部から抽出した二酸化炭素吸収液から二酸化炭素吸収塔で二酸化炭素を気化して除去することにより前記二酸化炭素吸収液を再生した後に前記ガス調整器の貯留部へと戻す二酸化炭素吸収液再生ラインを有することを特徴とする。
図1(a)は本発明の実施の形態例1に係る燃料電池システムの構成図、図1(b)は前記燃料電池システムに備えたガス調整器の他の構成図、図2は水分濃度とLHV効率(低位発熱量基準の効率)との関係を示すグラフ、図3は二酸化炭素濃度とLHV効率との関係を示すグラフである。
図4は本発明の実施の形態例2に係る燃料電池システムの構成図である。なお、図4の燃料電池システムにおいて上記実施の形態例1の燃料電池システム(図1参照)と同様の部分には同一の符号を付し、重複する詳細な説明は省略する。
図5は本発明の実施の形態例3に係る燃料電池システムの構成図である。なお、図5の燃料電池システムにおいて上記実施の形態例1の燃料電池システム(図1参照)と同様の部分には同一の符号を付し、重複する詳細な説明は省略する。
12 燃焼器
13 空気熱交換器
14 燃料再循環ライン
15 再生型熱交換器
16 ガス調整器
17 燃料循環ファン
18 燃料供給ライン
21 貯留部
22 入口
23 出口
24 容器
25 スプレーヘッダ
26 冷却管
27 スプレー液再循環ポンプ
28 スプレー液再循環ライン
29 アルカリ水供給ライン
30 排出ライン
41 燃料再循環ライン
42 再生型熱交換器
43 ガス調整器
44 燃料循環ファン
45 燃料供給ライン
46 容器
47 冷却管
48 貯留部
49 入口
50 出口
51 アルカリ水供給ライン
61 燃料再循環ライン
62 再生型熱交換器
63 ガス調整器
64 燃料循環ファン
65 二酸化炭素吸収液再生ライン
66 二酸化炭素吸収塔
67 燃料供給ライン
68 容器
69 スプレーヘッダ
70 冷却管
71 スプレー液再循環ポンプ
72 貯留部
73 入口
74 出口
75 スプレー液再循環ライン
76 二酸化炭素吸収液供給ライン
77 排出ライン
78 容器
79 スプレーヘッダ
80 加熱管
81 貯留部
82 二酸化炭素吸収液ポンプ
83 出口
84 圧縮機
85 冷却器
91 燃料再循環ライン
92 二酸化炭素吸収液再生ライン
93 再生型熱交換器
94 ガス調整器
95 燃料循環ファン
97 燃料供給ライン
98 容器
99 冷却管
100 貯留部
101 入口
102 出口
103 二酸化炭素吸収液供給ライン
104 排出ライン
105 出口
106 入口
107,108 二酸化炭素吸収液ポンプ
109 二酸化炭素吸収塔
110 容器
112 加熱管
113 貯留部
114 出口
115 圧縮機
116 冷却器
Claims (6)
- 燃料電池から排出された排出燃料ガスを、燃料再循環ラインを介して前記燃料電池へと再循環することにより、前記燃料電池の燃料ガスとして再利用する構成の燃料電池システムにおいて、
前記再循環ラインには、再循環中の前記排出燃料ガスから水蒸気の除去と二酸化炭素の除去とを同時に行うガス調整器を備え、
前記ガス調整器は、
アルカリ水であるスプレー液の貯留部を下部に有し、且つ、再循環中の前記排出燃料ガスの入口と出口が前記貯留部の上方に設けられた容器と、
前記貯留部の上方に位置するように前記容器内に配置されて、前記スプレー液を前記容器内にスプレーするスプレーヘッダと、
前記貯留部の上方に位置するように前記容器内に配置されて、冷媒が内部を流通する冷却管と、
前記貯留部に貯留されたスプレー液を前記スプレーヘッダへと再循環するスプレー液再循環ポンプとを備え、
前記スプレーヘッダからスプレーする前記スプレー液と前記排出燃料ガスとの気液接触によって、前記排出燃料ガスから前記二酸化炭素を除去することと、前記冷却管で前記排出燃料ガスを冷却することにより、前記排出燃料ガス中の水蒸気を凝縮除去することとを同時に行う構成であることを特徴とする燃料電池システム。 - 燃料電池から排出された排出燃料ガスを、燃料再循環ラインを介して前記燃料電池へと再循環することにより、前記燃料電池の燃料ガスとして再利用する構成の燃料電池システムにおいて、
前記再循環ラインには、再循環中の前記排出燃料ガスから水蒸気の除去と二酸化炭素の除去とを同時に行うガス調整器を備え、
前記ガス調整器は、
アルカリ水の貯留部を下部に有し、且つ、再循環中の前記排出燃料ガスの入口が前記貯留部の下端に設けられ同排出燃料ガスの出口が前記貯留部の上方に設けられた容器と、
前記貯留部に貯留された前記アルカリ水中に位置するように前記容器内に配置されて、冷媒が内部を流通する冷却管とを備え、
前記入口から前記貯留部に流入し前記貯留部のアルカリ水中を気泡となって上昇する前記排出燃料ガスと、前記アルカリ水との気液接触により、前記排出燃料ガスから前記二酸化炭素を除去することと、前記気泡となって上昇する前記燃料ガスを前記冷却管で冷却することにより、前記排出燃料ガス中の水蒸気を凝縮除去することとを同時に行う構成であることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1又は2に記載の燃料電池システムにおいて、
前記アルカリ水として水酸化カルシウムの水溶液を使用したことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1又は2に記載の燃料電池システムにおいて、
前記アルカリ水として水酸化マグネシウムの水溶液を使用したことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1又は2に記載の燃料電池システムにおいて、
前記アルカリ水として水酸化バリウムの水溶液を使用したことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1又は2に記載の燃料電池システムにおいて、
前記ガス調整器では前記アルカリ水として二酸化炭素吸収液を使用し、
前記ガス調整器の貯留部から抽出した二酸化炭素吸収液から二酸化炭素吸収塔で二酸化炭素を気化して除去することにより前記二酸化炭素吸収液を再生した後に前記ガス調整器の貯留部へと戻す二酸化炭素吸収液再生ラインを有することを特徴とする燃料電池システム。
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