JPH04274172A - 溶融炭酸塩型燃料電池発電装置 - Google Patents

溶融炭酸塩型燃料電池発電装置

Info

Publication number
JPH04274172A
JPH04274172A JP3036417A JP3641791A JPH04274172A JP H04274172 A JPH04274172 A JP H04274172A JP 3036417 A JP3036417 A JP 3036417A JP 3641791 A JP3641791 A JP 3641791A JP H04274172 A JPH04274172 A JP H04274172A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
molten carbonate
gas
fuel cell
fuel
power generation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3036417A
Other languages
English (en)
Inventor
Shoji Yamaguchi
昭治 山口
Kenji Akiyama
秋山 健司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP3036417A priority Critical patent/JPH04274172A/ja
Publication of JPH04274172A publication Critical patent/JPH04274172A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0643Gasification of solid fuel
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/14Fuel cells with fused electrolytes
    • H01M2008/147Fuel cells with molten carbonates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0048Molten electrolytes used at high temperature
    • H01M2300/0051Carbonates
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】[発明の目的]
【0002】
【産業上の利用分野】本発明は、溶融炭酸塩型燃料電池
発電装置に係り、特に、セルロース分を主体とした原料
を使用するガス発生炉を備え、ゴミ処理装置としても利
用可能であるような、溶融炭酸塩型燃料電池発電装置に
関する。
【0003】
【従来の技術】(1) 溶融炭酸塩型燃料電池発電装置
従来、燃料の有している化学的エネルギーを直接電気的
エネルギーに変換するものとして、燃料電池が知られて
いる。
【0004】この燃料電池は、通常、電解質層を挟んで
、燃料極及び酸化剤極(以下、空気極と称する)の一対
の電極を配置すると共に、燃料極に燃料ガスを、また、
空気極に酸化剤ガスをそれぞれ供給し、この時に起こる
電気化学的反応を利用して上記電極間から電気エネルギ
ーを取り出すようにしたものであり、上記燃料ガスと酸
化剤ガスが供給されている限り、高い変換効率で電気エ
ネルギーを取り出すことができるものである。
【0005】このような燃料電池としては種々のものが
存在しているが、リン酸水溶液を電解質としたリン酸型
燃料電池に次いで実用化が期待されている燃料電池とし
て、溶融炭酸塩型燃料電池が存在している。
【0006】この溶融炭酸塩型燃料電池は、溶融した炭
酸塩を電解質として保持した電解質層を挟んで、燃料極
及び空気極の一対の電極を配置してなり、燃料極には燃
料ガスとして水素を、また、空気極には酸化剤ガスとし
て炭酸ガス及び空気をそれぞれ供給し、この時に起こる
電気化学的反応により、両電極間から電気エネルギーを
取り出すようにしたものである。
【0007】また、この種の溶融炭酸塩型燃料電池は、
炭化水素を主成分とする原燃料を水蒸気改質することに
よって、その燃料ガスである水素ガス及び一酸化炭素を
改質ガスとして得るための改質装置と、酸化剤ガスであ
る空気を圧縮空気として得るための圧縮空気発生装置と
を備えており、これらと共に溶融炭酸塩型燃料電池発電
装置を構成している。
【0008】ここで、炭化水素を主成分とする原燃料と
しては、例えば、天然ガス(LNGを含む)・ナフサ・
メタノール・石炭ガス・石炭ガス化ガスなどの高カロリ
ー原料が使用される。また、溶融炭酸塩型燃料電池を運
転する際の必要条件としては、以下に挙げるような条件
が存在している。 (a) 空気極の酸化剤ガスとして、炭酸ガス(CO2
 )、空気を添加する。 (b) 燃料極の入口においては、炭素の析出が起こら
ないように燃料ガス組成にする。
【0009】一方、溶融炭酸塩型燃料電池発電装置を運
用する上で重要なことは、効率良く運転することである
。特に、熱的には高温作動型であるため、その効率の向
上に際しては、運転温度の制御が極めて重要である。 すなわち、燃料電池を最適な状態で効率良く運転するた
めには、その運転温度を、最適な運転温度であるところ
の650℃に制御しなくてはならない。
【0010】これに対し、溶融炭酸塩型燃料電池発電装
置における熱源は、溶融炭酸塩型燃料電池と前記改質装
置である。この場合、一方の熱源である溶融炭酸塩型燃
料電池においては、内部で電気化学反応が起こり、その
時の反応熱が熱源となるが、この反応熱は電解質の溶融
温度(約500℃)以上で発生する。また、他方の熱源
である改質装置においては、原燃料(例えばメタン)を
水素リッチガスに変換するために必要な熱を供給するた
めのバーナーを備えており、このバーナーが熱源となっ
ている。
【0011】従って、溶融炭酸塩型燃料電池発電装置を
通常の停止状態から起動(特に昇温)する場合、常温状
態で使用できる熱源は前記バーナーのみとなり、このバ
ーナーで電池回りの配管、機器及び溶融炭酸塩型燃料電
池の昇温を炭酸塩の溶融温度まで行う必要がある。この
時、昇温用の媒体としては気体が考えられるが、通常は
、主に不活性ガスを使用し、ワンパスで系外に放出しな
がら昇温を実施している。
【0012】図4は、この種の溶融炭酸塩型燃料電池発
電装置の構成例を示す図である。すなわち、燃料ガス系
に配置された改質装置20には、燃焼室20aが設けら
れ、また、単数または複数の燃料電池積層体からなる溶
融炭酸塩型燃料電池21には、溶融した炭酸塩を電解質
として保持した電解質層を挟んで配置された空気極(酸
化剤極)21aと燃料極21bが設けられている。一方
、酸化剤ガス系には、タービン22a及びこれにより駆
動される圧縮機22bからなる圧縮空気発生装置22が
配設されている。
【0013】このような構成を有する従来の溶融炭酸塩
型燃料電池発電装置においては、外部から供給された炭
化水素を主成分とする原燃料23と、系内の排熱により
発生させた水蒸気24とを混合した混合ガス25とを改
質装置20内に導入する一方、改質装置の燃焼室20a
で燃焼して得られた高温燃焼ガスを前記混合ガス25に
流通させる。この結果、混合ガス25は、水素及び一酸
化炭素を主成分とした改質ガス26に改質され、溶融炭
酸塩型燃料電池21の燃料極21bに燃料ガスとして供
給される。また、大気中の新鮮な空気27は、圧縮空気
発生装置22により、空気極排ガス34の排熱を利用し
て、所定の圧力まで昇圧されて圧縮空気28とされた後
、一部は酸化剤ガス29として溶融炭酸塩型燃料電池の
空気極21aに供給され、また、残りは、前記改質装置
20の燃焼室20aの燃焼用空気30として供給される
。そして、上記溶融炭酸塩型燃料電池21へ供給される
酸化剤ガス29と、改質装置20から排出される燃焼排
ガス31との混合ガス32は、溶融炭酸塩型燃料電池2
1の空気極21aに供給される。
【0014】一方、前記溶融炭酸塩型燃料電池21の燃
料極21bから排出された燃料極排ガス33は、改質装
置20の燃焼室20aの燃焼用燃料として供給される。 また、溶融炭酸塩型燃料電池21の空気極21aから排
出された空気極排ガス34は、圧縮空気発生装置22の
タービン22aへ供給され、排熱回収が行われている。 なお、図中35は、タービン22aからの排気ガスであ
る。
【0015】(2) ゴミ焼却発電装置従来、塵芥焼却
時の排熱を利用した排熱回収装置の例として、ゴミ焼却
発電装置が知られている。
【0016】この発電装置は、通常、可燃性ゴミ(紙、
繊維、木、及びプラスチックなどの燃焼の容易なゴミ)
を主に焼却し、焼却時の排熱を利用して、排熱回収ボイ
ラまたは焼却炉ボイラにてスチームを発生させ、そのス
チームにより上記タービンを作動させ、機械的に接続さ
れた発電機を駆動し、発電を行っている。
【0017】一般の可燃性の塵芥は、水分が含まれてい
るものが多く、通常、燃焼温度は低い。従って、この種
のゴミ焼却発電装置では、ボイラ及び蒸気タービンの効
率を向上する目的或いは塵芥を完全に焼却する目的で、
天然ガス(LNGを含む)・重油・ナフサ・メタノール
などの燃料により助燃を行い、炉内温度を高温度にして
いる。そして、このような助燃を行うために、焼却炉の
点火装置に加えて、大掛かりな助燃装置が設けられてい
る。
【0018】また、専用の発電用蒸気ボイラとは異なり
、塵芥などを燃料としたこの種のボイラでは、発電出力
に応じて燃料の燃焼を制御するという燃焼方式を採用す
ることは難しいため、塵芥の量に応じて、ただ単に塵芥
を燃やすだけという燃焼方式を採用している。
【0019】従って、発電運用を主目的としないゴミ焼
却発電装置では、前述の助燃は、単に塵芥を完全に焼却
するために適用されるため、発電運用を主目的とするゴ
ミ焼却発電装置に比べて助燃装置が小さく、スチームの
発生量は塵芥の焼却の量の多寡によって左右される。す
なわち、このようなゴミ焼却発電装置では、塵芥の焼却
量が多い場合には、発電に必要な量以上のスチームが発
生するため、過剰となったスチームは、他へ転用するか
廃棄することになる。また、塵芥の焼却量が少ない場合
には、発電に必要な量のスチームを確保できないため、
発電出力をスチーム発生量まで絞り込むという運用を行
っている。
【0020】これに対し、発電運用を主目的としたゴミ
焼却発電装置では、一定の発電出力を得る関係上、発電
を主目的としない前記のゴミ焼却発電装置に比べて助燃
装置を大きく構成し、これによって、塵芥の焼却量が少
ない場合でも、助燃装置による焚き増しを行ない、スチ
ームの不足量を確保するという運用を行っている。
【0021】また、蒸気タービンの作動媒体として高温
高圧のスチームを使用しているため、発電システムとし
ての慣性が大きく、ディリースタート・ストップなどの
急峻な起動停止はその構造上好ましくないので、塵芥の
有無に拘らず、蒸気タービンを停止することなく出力を
絞るか助燃を行なうかして連続運転を行なっているのが
現状である。
【0022】さらに、このようなゴミ焼却発電装置では
、天然ガス(LNGを含む)・重油・ナフサ・メタノー
ルなどの高カロリー燃料により高温の助燃を行っている
ために、サーマルノックスなどの発生量が多い。
【0023】図5は、この種のゴミ焼却発電装置の構成
例を示す図である。すなわち、塵芥焼却設備としての焼
却炉41の一部に排熱回収装置としての蒸気ボイラ42
が設けられ、高温高圧のスチームを発生させている。焼
却炉41の一部には、天然ガス(LNGを含む)・重油
・ナフサ・メタノールなどを燃料とする助燃装置43が
設けられ、塵芥焼却もしくは高温高圧のスチームの発生
量を安定にしている。
【0024】燃焼用空気は、焼却炉41にて塵芥を燃や
した後、燃焼排ガス44となり、蒸気ボイラ42を経て
焼却炉41より排出され、集塵機45を経由して煙突4
6より大気中に直接放出される。従って、この系はワン
パスである。また、必要に応じて、焼却炉の一部に設け
られた、天然ガス(LNGを含む)・重油・ナフサ・メ
タノールなどを燃料とする助燃装置3により焚き増しを
行なっている。
【0025】一方、蒸気ボイラ42で発生した高温高圧
のスチームは、スチームセパレータ47において汽水分
離され、乾燥したスチームとなり、蒸気タービン48に
送られて、これを作動させ、機械的に接続された発電機
49を駆動し、発電を行なっている。また、この構成例
では、蒸気タービン48の一部より、スチームを、他の
系、例えば熱供給装置などで使用するため、抽気50し
ている。抽気されなかったスチームは、復水器52へ送
られ、冷却水51で冷却されて復水となり、この後、ボ
イラ用水、すなわち、この系の作動媒体として再循環す
るために、ボイラ給水ポンプ54に送られる。
【0026】復水器52でスチームを冷却した冷却水5
1には、多量の低温度の熱量が含まれており、これもゴ
ミ焼却発電装置の排熱53としてこの系外へ排出される
が、この排熱53は温度が低い(約30℃)ため、一般
には単に系外へ排出されている。
【0027】復水器52で得られた復水、すなわちボイ
ラ用給水は、この系の作動媒体として、ボイラ給水ポン
プ54にて蒸気タービン48の作動圧力まで加圧され、
蒸気ボイラ42において高温高圧のスチームとなり、前
述の再循環を行う。
【0028】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上説
明したような従来の溶融炭酸塩型燃料電池発電装置には
、以下のような欠点が存在していた。
【0029】まず、溶融炭酸塩型燃料電池発電装置は、
天然ガス(LNGを含む)・ナフサ・メタノール・石炭
ガス・石炭ガス化ガスなどの炭化水素を主体とした高カ
ロリー原料を使用する改質装置を備えているため、前述
のゴミ燃焼発電装置と同様に、燃焼温度が高く、サーマ
ルノックスが発生し、環境汚染の一因となっている。
【0030】また、一般に、溶融炭酸塩型燃料電池発電
装置の出力の調整は、改質装置における改質ガスの発生
量により調整されるか、もしくは、純粋素及び純一酸化
炭素、純二酸化炭素の導入量を調整することによって行
われるが、従来の方式では、電力需要に応じた発電出力
に、従来の方式の改質装置は伝熱律速になって応答性が
悪いため、改質ガスの発生量の追従制御は困難であり、
特に、負荷急減時においては、余剰となった改質ガスは
大気中に排出される。そして、このような余剰燃料ガス
中に含まれる有害物質もまた、環境汚染の一因となって
いる。
【0031】さらに、改質装置に使用する前記の高カロ
リー原料は、コスト的にも高価であるため、運転コスト
、設備コストを増大させるという欠点もある。
【0032】一方、セルロース分を主体としてなる紙屑
・大鋸屑・建築廃材などの材料は、燃料的観点からは低
カロリー原料であるため、一般的にはゴミとして廃棄さ
れるかもしくは焼却処理されるにとどまっている。これ
らは、低カロリー原料であるがゆえに、エネルギー的な
還元利用は行われていない。そして、特に、シュレッダ
ーなどにより粉砕された紙屑類及び建築廃材などの単な
る廃棄、もしくは単なる焼却は、前記溶融炭酸塩型燃料
電池発電装置の改質装置と同様に、環境汚染の一因とな
っている。
【0033】本発明は、このような従来技術の課題を解
決するために提案されたものであり、その目的は、溶融
炭酸塩型燃料電池発電装置における燃料供給源として、
高カロリー原料利用の改質装置を使用する代わりに、従
来単なるゴミとして処理されていた低カロリー原料を有
効利用して、燃料ガスを生成し、溶融炭酸塩型燃料電池
に供給することを可能とすることである。そして、この
ような低カロリー原料の利用による燃焼ガスの供給を実
現することにより、改質装置を使用した場合に比べて、
排出される余剰燃料ガスに含まれる有害物質の量が少な
く、ゴミ処理装置としても有効に機能し得るような、低
環境汚染で、しかも、低運転コスト・低設備コストの、
優れた溶融炭酸塩型燃料電池発電装置を提供することで
ある。
【0034】[発明の構成]
【0035】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の溶融炭
酸塩型燃料電池発電装置は、溶融した炭酸塩を電解質と
して保持した電解質層を挟んで、燃料極及び酸化剤極の
一対の電極を配置してなる溶融炭酸塩型燃料電池と、こ
の溶融炭酸塩型燃料電池の燃料極に燃料ガスを供給する
と共に、酸化剤極に酸化剤ガスを供給し、この時に起こ
る電気化学的反応を利用して電極間から電気エネルギー
を取り出す溶融炭酸塩型燃料電池発電装置において、溶
融炭酸塩型燃料電池の燃料極に燃料ガスを供給する燃料
供給源として、セルロース分を主体とした原料を使用す
るガス発生炉を有し、このガス発生炉で生成されたガス
を、加工しないでそのまま燃料ガスとして溶融炭酸塩型
燃料電池の燃料極に供給するように構成したことを特徴
としている。
【0036】請求項2に記載の溶融炭酸塩型燃料電池発
電装置は、溶融した炭酸塩を電解質として保持した電解
質層を挟んで、燃料極及び酸化剤極の一対の電極を配置
してなる溶融炭酸塩型燃料電池と、この溶融炭酸塩型燃
料電池の燃料極に燃料ガスを供給すると共に、酸化剤極
に酸化剤ガスを供給し、この時に起こる電気化学的反応
を利用して電極間から電気エネルギーを取り出す溶融炭
酸塩型燃料電池発電装置において、溶融炭酸塩型燃料電
池の燃料極に燃料ガスを供給する燃料供給源として、セ
ルロース分を主体とした原料を使用するガス発生炉を有
すると共に、このガス発生炉で生成されたガスに水分を
添加して水素を含む改質燃料ガスを生成する水分添加装
置を有し、生成された改質燃料ガスを、溶融炭酸塩型燃
料電池の燃料極に供給するように構成したことを特徴と
している。
【0037】さらに、本発明にかかる溶融炭酸塩型燃料
電池発電装置の要点を列挙すると次の通りである。溶融
炭酸塩型燃料電池の酸化剤極の排気を、直接的にガス発
生炉に供給して、外から直接空気を導入することなく、
ガス発生炉の運転を持続させる排熱回収用ガスタービン
を有することを特徴としている。
【0038】溶融炭酸塩型燃料電池の燃料極の出口に、
水素を分離し、貯蔵する水素分離貯蔵設備を設け、この
水素分離貯蔵設備に、燃料極の排気ガスに含まれる未反
応水素を貯蔵することにより、起動時のガス発生炉への
燃料供給或いは電力負荷急増時の電池燃料補給を行うよ
うに構成したことを特徴としている。
【0039】水素分離貯蔵設備として、水素吸蔵合金を
使用し、燃料電池の排気ガスエネルギーを利用して水素
の吸排気を行うように構成したことを特徴としている。
【0040】
【作用】以上のような構成を有する本発明の作用は、次
の通りである。
【0041】まず、溶融炭酸塩型燃料電池に使用される
燃料ガスは、水素、一酸化炭素、及び二酸化炭素である
ため、一酸化炭素を多量に含む発生炉ガスを使用するこ
とができる。また、水素を含む燃料ガスを使用すること
が溶融炭酸塩型燃料電池の運転に最良の条件となるため
、燃料原料として、水素原子、水酸基、及び水分を多量
に含むセルロース分を主体とした低カロリー原料を使用
することが可能となる。そして、このセルロース分を主
体とした低カロリー原料をガス発生炉(請求項1)、も
しくは、水分添加装置を加えて使用して(請求項2)、
水素、一酸化炭素、及び二酸化炭素を含む燃料ガスを生
成し、溶融炭酸塩型燃料電池の燃料極に供給することが
できる。すなわち、本発明によれば、高カロリー燃料利
用の改質装置を使用する代わりに、一般に単なるゴミと
して処理されていた低カロリー原料を有効利用して、燃
料ガスを生成し、溶融炭酸塩型燃料電池に供給すること
ができる。
【0042】
【実施例】以上説明したような本発明による溶融炭酸塩
型燃料電池発電装置の一実施例(第1実施例)について
、図1を参照して具体的に説明する。まず、図1に示す
ように、セルロース分を主体とした原料を使用するガス
発生炉1において、セルロース分を主体とした原料を嫌
気状態で燃焼させることにより、水素、一酸化炭素、及
び二酸化炭素を含む発生炉ガスが生成される。生成され
た発生炉ガスは、集塵機2及び脱硫装置3を介して溶融
炭酸塩型燃料電池4のアノード(燃料極)5に供給され
る。
【0043】溶融炭酸塩型燃料電池4のアノード(燃料
極)5からの排気ガス6は、補助燃焼装置7を経た後、
ブロワ8より供給された空気(酸化剤)9と混合されて
、溶融炭酸塩型燃料電池4のカソード(酸化剤極)10
に供給される。
【0044】溶融炭酸塩型燃料電池4のカソード(酸化
剤極)10からの排気ガス11は、ブロワ8を駆動する
ガスタービン12に供給される。ガスタービン12によ
って駆動されるブロワ8は、発電電動機13に接続され
ている。そして、発電電動機13は、溶融炭酸塩型燃料
電池4のカソード(酸化剤極)10からの排気ガス11
が多い場合には、発電機として動作し、カソード(酸化
剤極)10からの排気ガス11が少ない場合には、電動
機として動作する。ガスタービン12からの排気ガス1
4は、ガス発生炉1に供給される。
【0045】溶融炭酸塩型燃料電池4のアノード(燃料
極)5からの排気ガス6に未燃焼分(未反応分)が多い
場合には、この排気ガス6の一部は、分岐して、水素分
離貯蔵設備15に送られるようになっている。この水素
分離貯蔵設備15には、水素吸蔵合金が使用されており
、未燃焼分中の水素は、この水素吸蔵合金に吸着され、
貯蔵されるようになっている。
【0046】このように水素分離貯蔵設備15中の水素
吸蔵合金に貯蔵された水素は、純度の高い水素である。 そのため、他に転用するか、もしくは、溶融炭酸塩型燃
料電池発電装置の起動時、急激な電力需要がある場合、
または、電力需要の高い時間帯に、この純粋な水素を、
水素分離貯蔵設備15から放出し、この放出水素16を
溶融炭酸塩型燃料電池4に供給する。
【0047】この場合、本実施例の水素分離貯蔵設備1
5における水素の吸排気は、溶融炭酸塩型燃料電池4が
発生する熱を、カソード(酸化剤極)10からの排気ガ
ス11またはガスタービン12からの排気ガス14から
取り出し、この排熱を利用して行う。
【0048】また、完全燃焼された余剰の排気ガス17
は、スタック18より系外に放出される。
【0049】従って、本実施例の溶融炭酸塩型燃料電池
発電装置では、装置が閉ループとなることから、排気中
の燃料ガスの未燃焼分(未反応分)を減少させ、従って
、排出される有害物質の量を極力低減することができる
ため、環境汚染を低減することができる。
【0050】図2は、本発明の第2実施例を示す図であ
り、前記第1実施例のガス発生炉1に、さらに、散水も
しくは水蒸気の添加によって水分を添加する水分添加装
置1aを設けてなる実施例である。この実施例において
は、積極的に水素を発生し、ガス発生炉1で生成された
ガスに水分を添加して、水素を含む改質燃料ガスを生成
することができる。
【0051】図3は、本発明の第3実施例を示す図であ
り、前記第2実施例の水素貯蔵設備15に、パラジウム
膜などの水素分離膜を使用して積極的に水素を分離する
水素分離装置15aを設けると共に、分離された水素を
圧縮するコンプレッサ15b及び圧縮効率を高めるため
の冷却器15cを設けてなる実施例である。
【0052】この実施例において、溶融炭酸塩型燃料電
池4のアノード(燃料極)5からの排気ガス6に未燃焼
分(未反応分)が多い場合には、この排気ガス6の一部
は、分岐して、まず、水素分離装置15aに送られる。 水素分離装置15aにおいて、排気ガス6の未燃焼分(
未反応分)中の水素は、パラジウム膜などの水素分離膜
を透過する。この場合、水素分離膜として使用されるパ
ラジウム膜の使用温度は、400〜500℃であり、こ
の温度は、溶融炭酸塩型燃料電池発電装置の動作温度近
傍であるため、水素分離装置15a前段に通常必要とさ
れる加熱器あるいは冷却器が不要となるという利点があ
る。
【0053】また、水素分離装置15aより送り出され
た水素は、コンプレッサ15bにおいて水素分離貯蔵設
備15の貯蔵圧力まで圧縮され、冷却器15cによって
圧縮効率を高められた後、水素分離貯蔵設備15に送ら
れる。この場合、水素分離貯蔵設備15に送られる水素
は、圧縮された気体の水素であるため、通常の水素用貯
蔵容器が使用できるという利点がある。
【0054】なお、本発明は前記各実施例に限定される
ものではなく、具体的なガス発生炉の構成や、水分添加
装置の構成、また、水素分離貯蔵設備の構成は適宜選択
可能である。
【0055】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、燃料供
給源として、セルロース分を主体とした原料を使用する
ガス発生炉を使用したので、改質装置を使用した場合に
比べて、排出される余剰燃料ガスに含まれる有害物質の
量を少なくすることができ、低環境汚染の、優れた溶融
炭酸塩型燃料電池発電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による溶融炭酸塩型燃料電池発電装置の
第1実施例を示す概略構成図。
【図2】本発明による溶融炭酸塩型燃料電池発電装置の
第2実施例を示す概略構成図。
【図3】本発明による溶融炭酸塩型燃料電池発電装置の
第3実施例を示す概略構成図。
【図4】従来の一般的な溶融炭酸塩型燃料電池発電装置
の一例を示す概略構成図。
【図5】従来の一般的なゴミ焼却発電装置の一例を示す
概略構成図。
【符号の説明】
1      ガス発生炉 1a    水分添加装置 4      溶融炭酸塩型燃料電池 5      アノード(燃料極) 6      アノードからの排気ガス9      
空気(酸化剤) 10    カソード(酸化剤極) 11    カソードからの排気ガス 12    ガスタービン 14    ガスタービンからの排気ガス15    
水素分離貯蔵設備 15a  水素分離装置 15b  コンプレッサ 15c  冷却器 16    放出水素

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  溶融した炭酸塩を電解質として保持し
    た電解質層を挟んで、燃料極及び酸化剤極の一対の電極
    を配置してなる溶融炭酸塩型燃料電池と、この溶融炭酸
    塩型燃料電池の燃料極に燃料ガスを供給すると共に、酸
    化剤極に酸化剤ガスを供給し、この時に起こる電気化学
    的反応を利用して電極間から電気エネルギーを取り出す
    溶融炭酸塩型燃料電池発電装置において、前記溶融炭酸
    塩型燃料電池の燃料極に燃料ガスを供給する燃料供給源
    として、セルロース分を主体とした原料を使用するガス
    発生炉を有し、このガス発生炉で生成されたガスを、加
    工しないでそのまま燃料ガスとして溶融炭酸塩型燃料電
    池の燃料極に供給するように構成したことを特徴とする
    溶融炭酸塩型燃料電池発電装置。
  2. 【請求項2】  溶融した炭酸塩を電解質として保持し
    た電解質層を挟んで、燃料極及び酸化剤極の一対の電極
    を配置してなる溶融炭酸塩型燃料電池と、この溶融炭酸
    塩型燃料電池の燃料極に燃料ガスを供給すると共に、酸
    化剤極に酸化剤ガスを供給し、この時に起こる電気化学
    的反応を利用して電極間から電気エネルギーを取り出す
    溶融炭酸塩型燃料電池発電装置において、前記溶融炭酸
    塩型燃料電池の燃料極に燃料ガスを供給する燃料供給源
    として、セルロース分を主体とした原料を使用するガス
    発生炉を有すると共に、このガス発生炉で生成されたガ
    スに水分を添加して水素を含む改質燃料ガスを生成する
    水分添加装置を有し、生成された改質燃料ガスを、溶融
    炭酸塩型燃料電池の燃料極に供給するように構成したこ
    とを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池発電装置。
JP3036417A 1991-03-01 1991-03-01 溶融炭酸塩型燃料電池発電装置 Pending JPH04274172A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3036417A JPH04274172A (ja) 1991-03-01 1991-03-01 溶融炭酸塩型燃料電池発電装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3036417A JPH04274172A (ja) 1991-03-01 1991-03-01 溶融炭酸塩型燃料電池発電装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04274172A true JPH04274172A (ja) 1992-09-30

Family

ID=12469251

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3036417A Pending JPH04274172A (ja) 1991-03-01 1991-03-01 溶融炭酸塩型燃料電池発電装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04274172A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995006334A1 (en) * 1993-08-24 1995-03-02 Binsmaier, Hannelore Modular power plant for the generation of electrical energy from solar energy
WO1995015590A1 (en) * 1993-12-04 1995-06-08 Binsmaier, Hannelore A modular power station for the production primarily of hydrogen from solar energy and a method of generating electric energy
EP0677882A1 (de) * 1994-04-12 1995-10-18 Binsmaier, Hannelore, geb. Gallin-Ast Verfahren zur Erzeugung von elektrischer Energie aus regenerativer Biomasse
WO1996007210A1 (de) * 1994-08-30 1996-03-07 Binsmaier, Hannelore Verfahren zur erzeugung von elektrischer energie aus regenerativer biomasse

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995006334A1 (en) * 1993-08-24 1995-03-02 Binsmaier, Hannelore Modular power plant for the generation of electrical energy from solar energy
US5707762A (en) * 1993-08-24 1998-01-13 Hannelore Binsmaier Nee Gallin-Ast Modular power plant for the generation of electrical energy from solar energy
WO1995015590A1 (en) * 1993-12-04 1995-06-08 Binsmaier, Hannelore A modular power station for the production primarily of hydrogen from solar energy and a method of generating electric energy
EP0677882A1 (de) * 1994-04-12 1995-10-18 Binsmaier, Hannelore, geb. Gallin-Ast Verfahren zur Erzeugung von elektrischer Energie aus regenerativer Biomasse
WO1996007210A1 (de) * 1994-08-30 1996-03-07 Binsmaier, Hannelore Verfahren zur erzeugung von elektrischer energie aus regenerativer biomasse
US6074769A (en) * 1994-08-30 2000-06-13 Hannelore Binsmaier Nee Gallin-Ast Method of generating electric energy from regenerative biomass

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4041210A (en) Pressurized high temperature fuel cell power plant with bottoming cycle
KR101634391B1 (ko) 집적된 수소 이용 장치를 구비한 연료 전지 전력생산 장치
JP5229772B2 (ja) 発電設備
JPS62184774A (ja) 燃料電池発電システム及びその起動方法
AU2003303503A1 (en) High-efficiency fuel cell power system with power generating expander
JPH11297336A (ja) 複合発電システム
CN113851671B (zh) 一种净零排放的固体氧化物燃料电池***
JP2004014124A (ja) 発電方法および発電装置
JP2585210B2 (ja) 燃料電池発電プラント
JP4342172B2 (ja) エネルギー併給システム
CN115467747B (zh) 具有co2捕获的混合动力式发电设备
JPH04274172A (ja) 溶融炭酸塩型燃料電池発電装置
JPH1167251A (ja) 燃料電池発電装置
JPH07208200A (ja) タービンコンプレッサ用燃焼装置と燃焼方法
JP3240783B2 (ja) 内部改質燃料電池
JP3865167B2 (ja) 炭酸ガス回収装置付燃料電池発電装置
Azegami MCFC/MGT hybrid generation system
JP3263936B2 (ja) 燃料電池発電装置
JP4212089B2 (ja) 燃料電池とマイクロガスタービンのコンバインド発電設備とその起動方法
JPH10223236A (ja) 燃料電池発電装置
JP3271677B2 (ja) 燃料電池発電装置
JP4218055B2 (ja) 燃料電池発電装置
JP3331569B2 (ja) 燃料電池発電装置
Lunghi et al. Efficiency upgrading of an ambient pressure MCFC plant through the introduction of an indirect heated gas turbine
KR20230007243A (ko) 친환경 수전해 시스템 및 이의 작동 방법