JPH05234611A - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
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- JPH05234611A JPH05234611A JP4035884A JP3588492A JPH05234611A JP H05234611 A JPH05234611 A JP H05234611A JP 4035884 A JP4035884 A JP 4035884A JP 3588492 A JP3588492 A JP 3588492A JP H05234611 A JPH05234611 A JP H05234611A
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- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination 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
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 液体燃料を気化した燃料ガスを改質して使用
する燃料電池発電システムにおいて、燃料ガスの凝縮に
よる燃料電池出力の変動を抑制する。 【構成】 気化器１出口から改質装置９までの燃料ガス
配管５４を改質装置燃焼排ガス配管５３の内部に通した
り、または改質装置燃焼排ガス配管５３に沿わせたり、
あるいは改質装置燃焼排ガス配管５３を燃料ガス配管５
４の内部に通したり、または燃料ガス配管５４に沿わせ
たりすること等により、改質装置９の改質バーナ１０か
らの燃焼排ガスが有する熱を利用し、気化器１で気化し
た燃料ガスを凝縮させることなく改質装置９へ供給す
る。これにより、燃料ガスの供給量が脈動したり、不足
をきたしたりするのを防止して、燃料電池２２の出力の
変動を抑制する。
する燃料電池発電システムにおいて、燃料ガスの凝縮に
よる燃料電池出力の変動を抑制する。 【構成】 気化器１出口から改質装置９までの燃料ガス
配管５４を改質装置燃焼排ガス配管５３の内部に通した
り、または改質装置燃焼排ガス配管５３に沿わせたり、
あるいは改質装置燃焼排ガス配管５３を燃料ガス配管５
４の内部に通したり、または燃料ガス配管５４に沿わせ
たりすること等により、改質装置９の改質バーナ１０か
らの燃焼排ガスが有する熱を利用し、気化器１で気化し
た燃料ガスを凝縮させることなく改質装置９へ供給す
る。これにより、燃料ガスの供給量が脈動したり、不足
をきたしたりするのを防止して、燃料電池２２の出力の
変動を抑制する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池発電システム
に係り、特に燃料ガスの凝縮による燃料ガスの不足に起
因する燃料電池出力の変動を抑制した燃料電池発電シス
テムに関するものである。
に係り、特に燃料ガスの凝縮による燃料ガスの不足に起
因する燃料電池出力の変動を抑制した燃料電池発電シス
テムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】メタノール等の液体燃料の予備燃料との
燃料切替が可能な燃料電池発電システムとして、これま
でに図７の系統図に示すような気化器１，流量調節弁
２，７，４７，熱交換器３，６，１１，１４，１６，２
３，２７，３２，脱硫装置５，気水分離器８，改質装置
９，改質バーナ１０，ＣＯシフトコンバータ１３，凝縮
器１５，２８，３３，燃料電池２２，制御装置３９，分
流器４８，燃料極排ガス用バーナ４９，及び各種センサ
ー４，１２，３７，５１などから構成されるシステムが
提案されている（特願平２−６８８６２号）。
燃料切替が可能な燃料電池発電システムとして、これま
でに図７の系統図に示すような気化器１，流量調節弁
２，７，４７，熱交換器３，６，１１，１４，１６，２
３，２７，３２，脱硫装置５，気水分離器８，改質装置
９，改質バーナ１０，ＣＯシフトコンバータ１３，凝縮
器１５，２８，３３，燃料電池２２，制御装置３９，分
流器４８，燃料極排ガス用バーナ４９，及び各種センサ
ー４，１２，３７，５１などから構成されるシステムが
提案されている（特願平２−６８８６２号）。
【０００３】以下に、この従来の燃料電池発電システム
の構成とともに作用について説明する。
の構成とともに作用について説明する。
【０００４】まず、燃料供給系において、主燃料である
燃料４３は、気化器１で気化され熱交換器３で昇温され
た後、水素リッチなＣＯシフトコンバータ１３出口ガス
の一部とともに脱硫装置５に送られ、硫黄分が除去され
る（メタノール等の硫黄分を含んでいない燃料の場合は
この脱硫過程は不要）。脱硫された燃料ガスは、気水分
離器８で生成された水蒸気４４とともに熱交換器６で昇
温された後、燃料改質系の改質装置９に送られる。
燃料４３は、気化器１で気化され熱交換器３で昇温され
た後、水素リッチなＣＯシフトコンバータ１３出口ガス
の一部とともに脱硫装置５に送られ、硫黄分が除去され
る（メタノール等の硫黄分を含んでいない燃料の場合は
この脱硫過程は不要）。脱硫された燃料ガスは、気水分
離器８で生成された水蒸気４４とともに熱交換器６で昇
温された後、燃料改質系の改質装置９に送られる。
【０００５】燃料改質系において、改質装置９では、燃
料の改質反応が起こり、水素リッチな改質ガスが生成さ
れる。改質装置９を出た改質ガスは、熱交換器１１で温
度を下げられた後、ＣＯシフトコンバータ１３に送ら
れ、シフト反応により改質ガス中の一酸化炭素が二酸化
炭素にかえられる（改質反応で生成する一酸化炭素の量
が少ない燃料の場合には、ＣＯシフトコンバータ１３は
不要である）。ＣＯシフトコンバータ１３を出たガス
は、熱交換器１４で温度が下げられた後、凝縮器１５に
送られ、未反応の水蒸気が凝縮除去される。なお、ＣＯ
シフトコンバータ１３を出たガスの一部は、脱硫反応に
必要な水素を脱硫装置５に供給するために、リサイクル
される。凝縮器１５で分離された抽水３６は気水分離器
８に送られ、再び水蒸気４４として改質装置９に供給さ
れる。凝縮器１５を出たガスは、熱交換器１６で昇温さ
れた後、燃料電池２２の燃料極１９に送られ、ガス中の
水素が燃料電池２２の電池反応に使われる。
料の改質反応が起こり、水素リッチな改質ガスが生成さ
れる。改質装置９を出た改質ガスは、熱交換器１１で温
度を下げられた後、ＣＯシフトコンバータ１３に送ら
れ、シフト反応により改質ガス中の一酸化炭素が二酸化
炭素にかえられる（改質反応で生成する一酸化炭素の量
が少ない燃料の場合には、ＣＯシフトコンバータ１３は
不要である）。ＣＯシフトコンバータ１３を出たガス
は、熱交換器１４で温度が下げられた後、凝縮器１５に
送られ、未反応の水蒸気が凝縮除去される。なお、ＣＯ
シフトコンバータ１３を出たガスの一部は、脱硫反応に
必要な水素を脱硫装置５に供給するために、リサイクル
される。凝縮器１５で分離された抽水３６は気水分離器
８に送られ、再び水蒸気４４として改質装置９に供給さ
れる。凝縮器１５を出たガスは、熱交換器１６で昇温さ
れた後、燃料電池２２の燃料極１９に送られ、ガス中の
水素が燃料電池２２の電池反応に使われる。
【０００６】燃料電池２２は、燃料極１９，電解質２
０，及び空気極２１から構成されており、電池反応で
は、燃料極１９で生成した水素イオンが電解質２０中を
空気極２１まで移動し、酸化剤供給系から酸化剤として
供給された空気３４中の酸素と反応して水が生成され
る。酸化剤供給系において、空気３４は、熱交換器２３
で昇温された後、空気極２１に送られ、燃料電池２２の
電池反応に使われる。空気極排ガス３１は、熱交換器３
２で温度が下げられた後、凝縮器３３に送られ生成水３
５が凝縮除去される。凝縮器３３で除去された生成水３
５も気水分離器８に送られ、水蒸気４４として改質装置
９に供給される。凝縮器３３を出たガスは、排ガス４５
として大気中に放出される。燃料電池２２の電池反応で
は発熱を伴うため、図では省略してあるが、燃料電池２
２と共に周辺装置を冷却する冷却系が設けられている。
０，及び空気極２１から構成されており、電池反応で
は、燃料極１９で生成した水素イオンが電解質２０中を
空気極２１まで移動し、酸化剤供給系から酸化剤として
供給された空気３４中の酸素と反応して水が生成され
る。酸化剤供給系において、空気３４は、熱交換器２３
で昇温された後、空気極２１に送られ、燃料電池２２の
電池反応に使われる。空気極排ガス３１は、熱交換器３
２で温度が下げられた後、凝縮器３３に送られ生成水３
５が凝縮除去される。凝縮器３３で除去された生成水３
５も気水分離器８に送られ、水蒸気４４として改質装置
９に供給される。凝縮器３３を出たガスは、排ガス４５
として大気中に放出される。燃料電池２２の電池反応で
は発熱を伴うため、図では省略してあるが、燃料電池２
２と共に周辺装置を冷却する冷却系が設けられている。
【０００７】燃料電池２２によって発電された直流電力
１８は、インバータ２９によって交流電力３０に変換さ
れ、負荷３８に供給される。燃料電池２２の燃料極１９
における水素利用率は７０〜８０％程度であるので、燃
料極排ガス２４は未反応水素を含む。この未反応水素を
含む燃料極排ガス２４は、加熱燃料４０として燃焼空気
２５とともに加熱用の改質バーナ１０に送られ、吸熱反
応である改質反応に必要な熱量を改質装置９に供給する
ために使われる。改質バーナ１０では、水素の燃焼反応
が起こる。燃料電池運転開始時のように、改質バーナ１
０の燃料となる燃料極排ガスの供給量が不足する場合に
は、脱硫装置５出口ガスの一部を補助燃料２６として改
質バーナ１０の燃料に使用する。改質バーナ１０の燃焼
ガス１７は、熱交換器２７で温度が下げられた後、凝縮
器２８に送られ、生成水４１が凝縮除去される。凝縮器
２８で除去された生成水４１は気水分離器８に送られ、
水蒸気４４として改質装置９に供給される。凝縮器２８
を出たガスは排ガス４２として大気中に放出される。
１８は、インバータ２９によって交流電力３０に変換さ
れ、負荷３８に供給される。燃料電池２２の燃料極１９
における水素利用率は７０〜８０％程度であるので、燃
料極排ガス２４は未反応水素を含む。この未反応水素を
含む燃料極排ガス２４は、加熱燃料４０として燃焼空気
２５とともに加熱用の改質バーナ１０に送られ、吸熱反
応である改質反応に必要な熱量を改質装置９に供給する
ために使われる。改質バーナ１０では、水素の燃焼反応
が起こる。燃料電池運転開始時のように、改質バーナ１
０の燃料となる燃料極排ガスの供給量が不足する場合に
は、脱硫装置５出口ガスの一部を補助燃料２６として改
質バーナ１０の燃料に使用する。改質バーナ１０の燃焼
ガス１７は、熱交換器２７で温度が下げられた後、凝縮
器２８に送られ、生成水４１が凝縮除去される。凝縮器
２８で除去された生成水４１は気水分離器８に送られ、
水蒸気４４として改質装置９に供給される。凝縮器２８
を出たガスは排ガス４２として大気中に放出される。
【０００８】このような燃料電池発電システムにおい
て、燃料電池２２に供給する改質ガス流量の調節は、燃
料流量調節弁２で燃料４３の流量を調節することによっ
て行う。すなわち、負荷電流検出センサー３７で負荷電
流を検出し、信号ａとして制御装置３９に入力する。制
御装置３９は信号Ｂを燃料流量調節弁２に送り、その燃
料流量調節弁２の開度を制御し、負荷電流に相当する水
素ガス量よりも多くの水素ガス量に相当する燃料４３を
供給する。また、燃料４３の改質に必要な水蒸気４４の
供給量は、燃料流量調節弁２を通過し気化器１で気化さ
せた燃料４３の流量を燃料流量検出センサー４で検出
し、信号ｃを制御装置３９に送り、この制御装置３９が
信号Ａを水蒸気流量調節弁７に送り、その水蒸気流量調
節弁７の開度を制御することによって調節する。改質装
置９の温度は温度センサー１２で監視し、信号ｂとして
制御装置３９に入力する。制御装置３９は、改質装置温
度に応じて燃料流量調節弁２に送る信号Ｂを制御するこ
とによって、改質装置温度を所定の温度に保つように燃
料流量制御弁２の開度を制御し、燃料４３の流量を調節
する。制御装置３９は、各センサーからの信号を受け
て、制御装置３９内部に記憶されている設定値と比較
し、その結果をもとに演算し、上記した各流量調節弁の
開度を制御する信号を送出している。
て、燃料電池２２に供給する改質ガス流量の調節は、燃
料流量調節弁２で燃料４３の流量を調節することによっ
て行う。すなわち、負荷電流検出センサー３７で負荷電
流を検出し、信号ａとして制御装置３９に入力する。制
御装置３９は信号Ｂを燃料流量調節弁２に送り、その燃
料流量調節弁２の開度を制御し、負荷電流に相当する水
素ガス量よりも多くの水素ガス量に相当する燃料４３を
供給する。また、燃料４３の改質に必要な水蒸気４４の
供給量は、燃料流量調節弁２を通過し気化器１で気化さ
せた燃料４３の流量を燃料流量検出センサー４で検出
し、信号ｃを制御装置３９に送り、この制御装置３９が
信号Ａを水蒸気流量調節弁７に送り、その水蒸気流量調
節弁７の開度を制御することによって調節する。改質装
置９の温度は温度センサー１２で監視し、信号ｂとして
制御装置３９に入力する。制御装置３９は、改質装置温
度に応じて燃料流量調節弁２に送る信号Ｂを制御するこ
とによって、改質装置温度を所定の温度に保つように燃
料流量制御弁２の開度を制御し、燃料４３の流量を調節
する。制御装置３９は、各センサーからの信号を受け
て、制御装置３９内部に記憶されている設定値と比較
し、その結果をもとに演算し、上記した各流量調節弁の
開度を制御する信号を送出している。
【０００９】ここで、本例の燃料切替が可能な燃料電池
発電システムでは、主燃料である燃料４３の供給が大地
震や事故等により不意に停止した場合には、例えば圧力
あるいは流量の変化の形で燃料供給異常検出センサー５
１でこれを検出し、信号ｄとして制御装置３９に入力す
る。制御装置３９は信号Ｂを制御し、燃料流量調節弁３
を閉じるとともに、信号Ｄを予備燃料流量調節弁４７に
送出し、その予備燃料流量調節弁４７を開いて液体燃料
である予備燃料４６の供給を行う。予備燃料流量調節弁
４７及び水蒸気流量調節弁７は、予め制御装置３９に記
憶してあるデータを基に予備燃料４６に最適な燃料流量
と水蒸気流量になるように制御される。従って、予備燃
料４６に適した条件で燃料電池２２による発電を継続す
ることができる。
発電システムでは、主燃料である燃料４３の供給が大地
震や事故等により不意に停止した場合には、例えば圧力
あるいは流量の変化の形で燃料供給異常検出センサー５
１でこれを検出し、信号ｄとして制御装置３９に入力す
る。制御装置３９は信号Ｂを制御し、燃料流量調節弁３
を閉じるとともに、信号Ｄを予備燃料流量調節弁４７に
送出し、その予備燃料流量調節弁４７を開いて液体燃料
である予備燃料４６の供給を行う。予備燃料流量調節弁
４７及び水蒸気流量調節弁７は、予め制御装置３９に記
憶してあるデータを基に予備燃料４６に最適な燃料流量
と水蒸気流量になるように制御される。従って、予備燃
料４６に適した条件で燃料電池２２による発電を継続す
ることができる。
【００１０】なお、燃料に都市ガス、予備燃料にメタノ
ールを用いた場合（同一量の水素を得るために必要な改
質反応熱はメタノールの方が少ない）のように、燃料切
替により改質装置温度が上昇する場合には、通常予備燃
料流量調節弁４７を絞り燃料供給量を減少させる。しか
し、予備燃料流量調節弁４７を絞り燃料供給量を減少さ
せると燃料不足で燃料電池出力が低下する場合には、制
御装置３９から信号Ｃを分流器４８に送出し、加熱燃料
４０となる燃料極排ガス２４の一部を分流器４８で分流
し、燃料極排ガス用バーナ４９で燃焼させた後、燃焼排
ガス５０として大気中に放出する（特願平２−１８１２
６０号）。
ールを用いた場合（同一量の水素を得るために必要な改
質反応熱はメタノールの方が少ない）のように、燃料切
替により改質装置温度が上昇する場合には、通常予備燃
料流量調節弁４７を絞り燃料供給量を減少させる。しか
し、予備燃料流量調節弁４７を絞り燃料供給量を減少さ
せると燃料不足で燃料電池出力が低下する場合には、制
御装置３９から信号Ｃを分流器４８に送出し、加熱燃料
４０となる燃料極排ガス２４の一部を分流器４８で分流
し、燃料極排ガス用バーナ４９で燃焼させた後、燃焼排
ガス５０として大気中に放出する（特願平２−１８１２
６０号）。
【００１１】図８のグラフは、図７に示した上記従来例
の液体燃料の予備燃料との燃料切替が可能な燃料電池シ
ステムの燃料切替時における燃料流量と燃料電池出力の
時間変化を表わしている。
の液体燃料の予備燃料との燃料切替が可能な燃料電池シ
ステムの燃料切替時における燃料流量と燃料電池出力の
時間変化を表わしている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術による液体燃料の予備燃料との燃料切替が可能
な燃料電池発電システムでは、高温排熱を利用して液体
燃料を気化させる方式が確立されておらず、気化器１を
高温の改質装置９から距離を離して設置し１００℃程度
の低温で電気及び温水を利用して気化させるので、燃料
切替時に予備燃料が気化器１で気化してから改質装置９
に送られるまでの間に配管等で凝縮し、図８に示したよ
うに予備燃料供給量が脈動するとともに、主燃料の供給
量Ｆ3が急減・停止して予備燃料の供給が開始されてか
ら予備燃料供給量が所定量のＦ4に到達するまでにＴ1の
時間を要する。これにともなって燃料電池出力も所定量
のＷ2からＴ1の時間だけ一時的に低下するとともに、Ｔ
1時間経過後も予備燃料供給量の脈動の影響で燃料電池
出力も脈動するという問題があった。
来の技術による液体燃料の予備燃料との燃料切替が可能
な燃料電池発電システムでは、高温排熱を利用して液体
燃料を気化させる方式が確立されておらず、気化器１を
高温の改質装置９から距離を離して設置し１００℃程度
の低温で電気及び温水を利用して気化させるので、燃料
切替時に予備燃料が気化器１で気化してから改質装置９
に送られるまでの間に配管等で凝縮し、図８に示したよ
うに予備燃料供給量が脈動するとともに、主燃料の供給
量Ｆ3が急減・停止して予備燃料の供給が開始されてか
ら予備燃料供給量が所定量のＦ4に到達するまでにＴ1の
時間を要する。これにともなって燃料電池出力も所定量
のＷ2からＴ1の時間だけ一時的に低下するとともに、Ｔ
1時間経過後も予備燃料供給量の脈動の影響で燃料電池
出力も脈動するという問題があった。
【００１３】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は、燃料ガスの凝縮を防止
し、燃料電池出力の変動を抑制する燃料電池発電システ
ムを提供することにある。
されたものであり、その目的は、燃料ガスの凝縮を防止
し、燃料電池出力の変動を抑制する燃料電池発電システ
ムを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の燃料電池発電システムにおいては、燃料電
池本体、液体燃料を気化する気化器を有し該燃料電池本
体への燃料を供給する燃料供給系、改質装置を有し該燃
料の改質を行い電池反応に必要な水素リッチガスをつく
る燃料改質系、該燃料電池本体に酸化剤を供給する酸化
剤供給系を具備する燃料電池発電システムにおいて、液
体燃料を気化させるための気化器から改質装置までの燃
料ガス配管を改質装置バーナ燃焼排ガスを利用して加熱
および保温することを特徴としている。
め、本発明の燃料電池発電システムにおいては、燃料電
池本体、液体燃料を気化する気化器を有し該燃料電池本
体への燃料を供給する燃料供給系、改質装置を有し該燃
料の改質を行い電池反応に必要な水素リッチガスをつく
る燃料改質系、該燃料電池本体に酸化剤を供給する酸化
剤供給系を具備する燃料電池発電システムにおいて、液
体燃料を気化させるための気化器から改質装置までの燃
料ガス配管を改質装置バーナ燃焼排ガスを利用して加熱
および保温することを特徴としている。
【００１５】
【作用】本発明の燃料電池発電システムでは、気化器出
口から改質装置までの燃料ガス配管を、改質装置燃焼排
ガス配管の内部に通したり、または改質装置燃焼排ガス
配管に沿わせたり、あるいは改質装置燃焼排ガス配管を
燃料ガス配管の内部に通したり、または燃料ガス配管に
沿わせたりすること等により、改質装置バーナの燃焼排
ガスの有する熱を利用して加熱・保温し、気化器で気化
した燃料ガスを凝縮させることなく改質装置へ供給し
て、燃料ガスの供給量が脈動したり、不足をきたしたり
するのを防止し、燃料電池出力の変動を抑制している。
口から改質装置までの燃料ガス配管を、改質装置燃焼排
ガス配管の内部に通したり、または改質装置燃焼排ガス
配管に沿わせたり、あるいは改質装置燃焼排ガス配管を
燃料ガス配管の内部に通したり、または燃料ガス配管に
沿わせたりすること等により、改質装置バーナの燃焼排
ガスの有する熱を利用して加熱・保温し、気化器で気化
した燃料ガスを凝縮させることなく改質装置へ供給し
て、燃料ガスの供給量が脈動したり、不足をきたしたり
するのを防止し、燃料電池出力の変動を抑制している。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳
細に説明する。
細に説明する。
【００１７】図１は本発明の一実施例の構成を示す系統
図である。本実施例は液体燃料の予備燃料との燃料切替
が可能な燃料電池発電システムの例であり、本実施例に
おける燃料電池発電システムの基本構成と作用は、図７
で説明した従来例と同様であり、図１に示す符号のうち
図７の符号と同一のものは、同一部分を示している。従
って、ここでは従来例と異なる点を中心に説明する。
図である。本実施例は液体燃料の予備燃料との燃料切替
が可能な燃料電池発電システムの例であり、本実施例に
おける燃料電池発電システムの基本構成と作用は、図７
で説明した従来例と同様であり、図１に示す符号のうち
図７の符号と同一のものは、同一部分を示している。従
って、ここでは従来例と異なる点を中心に説明する。
【００１８】本実施例は図７の従来例とは、気化器１の
出口から熱交換器６までの燃料ガス配管５４を改質装置
燃焼排ガス配管５３の中を通したり、または改質装置燃
焼排ガス配管５３を気化器１の出口から脱硫装置５まで
の燃料ガス配管５４の中を通したり、あるいは気化器１
の出口から熱交換器６までの燃料ガス配管５４を改質装
置燃焼排ガス配管５３に沿わせたり、または改質装置燃
焼排ガス配管５３を燃料ガス配管５４に沿わせたりする
こと等により、改質装置９の改質バーナ１０からの燃焼
排ガスで燃料ガス配管５４を加熱および保温し、液体燃
料である予備燃料の凝縮を防止する点が大きく異なる。
出口から熱交換器６までの燃料ガス配管５４を改質装置
燃焼排ガス配管５３の中を通したり、または改質装置燃
焼排ガス配管５３を気化器１の出口から脱硫装置５まで
の燃料ガス配管５４の中を通したり、あるいは気化器１
の出口から熱交換器６までの燃料ガス配管５４を改質装
置燃焼排ガス配管５３に沿わせたり、または改質装置燃
焼排ガス配管５３を燃料ガス配管５４に沿わせたりする
こと等により、改質装置９の改質バーナ１０からの燃焼
排ガスで燃料ガス配管５４を加熱および保温し、液体燃
料である予備燃料の凝縮を防止する点が大きく異なる。
【００１９】なお、図２は本発明を適用した液体燃料の
予備燃料との燃料切替が可能な燃料電池発電システムの
一実施例の燃料切替時における燃料流量と燃料電池出力
の時間変化を表わすグラフである。
予備燃料との燃料切替が可能な燃料電池発電システムの
一実施例の燃料切替時における燃料流量と燃料電池出力
の時間変化を表わすグラフである。
【００２０】本実施例では、気化器１の出口から熱交換
器６までの燃料ガス配管５４を、改質装置９の改質バー
ナ１０からの燃焼排ガスが有する熱を利用し加熱および
保温することによって、燃料ガスの凝縮を防止すること
が可能になり、その結果、図４に示したように、主燃料
の供給が停止し、主燃料供給量Ｆ3が急減して予備燃料
に切り替わった時に予備燃料供給量を所定量のＦ4に図
８のＴ1より短いＴ2の時間で速やかに到達させ、また予
備燃料供給量を脈動することなくＦ4に一定に維持する
ことが可能になる。その結果、燃料切替時の燃料不足に
よる燃料電池出力の低下が抑制され、燃料切替時および
切替後も燃料電池出力を所定量のＷ2に一定に維持する
ことができる。
器６までの燃料ガス配管５４を、改質装置９の改質バー
ナ１０からの燃焼排ガスが有する熱を利用し加熱および
保温することによって、燃料ガスの凝縮を防止すること
が可能になり、その結果、図４に示したように、主燃料
の供給が停止し、主燃料供給量Ｆ3が急減して予備燃料
に切り替わった時に予備燃料供給量を所定量のＦ4に図
８のＴ1より短いＴ2の時間で速やかに到達させ、また予
備燃料供給量を脈動することなくＦ4に一定に維持する
ことが可能になる。その結果、燃料切替時の燃料不足に
よる燃料電池出力の低下が抑制され、燃料切替時および
切替後も燃料電池出力を所定量のＷ2に一定に維持する
ことができる。
【００２１】以下に、燃料ガス配管の加熱・保温の構成
例を述べる。
例を述べる。
【００２２】図３は燃料ガス配管５４を改質装置燃焼排
ガス配管５３の中を通す一例である。燃料ガス配管５４
は、３００℃程度の高温に耐えられるように鉄製とす
る。燃料ガス配管５４は、高温の改質バーナ燃焼排ガス
５６で全体が加熱および保温され、予備燃料５５は気化
器で気化された後、改質バーナ燃焼排ガス５６で加熱お
よび保温された燃料ガス配管５４に送られ、気化状態を
維持しながら脱硫装置に送られる。本例では、改質装置
燃焼排ガス配管５３の外側を被うように断熱材５７が設
けられ、上記加熱・保温が効果的になされるようにして
いる。
ガス配管５３の中を通す一例である。燃料ガス配管５４
は、３００℃程度の高温に耐えられるように鉄製とす
る。燃料ガス配管５４は、高温の改質バーナ燃焼排ガス
５６で全体が加熱および保温され、予備燃料５５は気化
器で気化された後、改質バーナ燃焼排ガス５６で加熱お
よび保温された燃料ガス配管５４に送られ、気化状態を
維持しながら脱硫装置に送られる。本例では、改質装置
燃焼排ガス配管５３の外側を被うように断熱材５７が設
けられ、上記加熱・保温が効果的になされるようにして
いる。
【００２３】図４は改質装置燃焼排ガス配管５３を燃料
ガス配管５４の中に通す一例である。燃料ガス配管５４
は、３００℃程度の高温に耐えられるように鉄製とす
る。燃料ガス配管５４は、高温の改質バーナ燃焼排ガス
５６で全体が加熱および保温される。予備燃料５５は気
化器で気化された後、改質バーナ燃焼排ガス５６で加熱
および保温された燃料ガス配管５４に送られ、気化状態
を維持しながら脱硫装置に送られる。本例では、燃料ガ
ス配管５４の外側を被うように断熱材５７が設けられ、
上記加熱・保温が効果的になされるようにしている。
ガス配管５４の中に通す一例である。燃料ガス配管５４
は、３００℃程度の高温に耐えられるように鉄製とす
る。燃料ガス配管５４は、高温の改質バーナ燃焼排ガス
５６で全体が加熱および保温される。予備燃料５５は気
化器で気化された後、改質バーナ燃焼排ガス５６で加熱
および保温された燃料ガス配管５４に送られ、気化状態
を維持しながら脱硫装置に送られる。本例では、燃料ガ
ス配管５４の外側を被うように断熱材５７が設けられ、
上記加熱・保温が効果的になされるようにしている。
【００２４】図５は燃料ガス配管５４に改質装置燃焼排
ガス配管５３を沿わせた一例である。燃料ガス配管５４
は、３００℃程度の高温に耐えられるように鉄製とす
る。燃料ガス配管５４は、その外側に改質装置燃焼排ガ
ス配管５３がスパイラル状に巻かれ、その中を通る高温
の改質バーナ燃焼排ガス５６で全体が加熱および保温さ
れる。予備燃料５５は気化器で気化された後、改質バー
ナ燃焼排ガス５６で加熱および保温された燃料ガス配管
５４に送られ、気化状態を維持しながら脱硫装置に送ら
れる。本例では、上記全体を断熱材５７で被うことによ
り、上記加熱・保温が効果的になされるようにしてい
る。
ガス配管５３を沿わせた一例である。燃料ガス配管５４
は、３００℃程度の高温に耐えられるように鉄製とす
る。燃料ガス配管５４は、その外側に改質装置燃焼排ガ
ス配管５３がスパイラル状に巻かれ、その中を通る高温
の改質バーナ燃焼排ガス５６で全体が加熱および保温さ
れる。予備燃料５５は気化器で気化された後、改質バー
ナ燃焼排ガス５６で加熱および保温された燃料ガス配管
５４に送られ、気化状態を維持しながら脱硫装置に送ら
れる。本例では、上記全体を断熱材５７で被うことによ
り、上記加熱・保温が効果的になされるようにしてい
る。
【００２５】図６は改質装置燃焼排ガス配管５３に燃料
ガス配管５４を沿わせた一例である。燃料ガス配管５４
は、３００℃程度の高温に耐えられるように鉄製とす
る。燃料ガス配管５４は、改質装置燃焼排ガス配管５３
の外側にスパイラル状に巻かれ、改質装置燃焼排ガス配
管５３の中を通る高温の改質バーナ燃焼排ガス５６で全
体が加熱および保温される。予備燃料５５は気化器で気
化された後、改質バーナ燃焼排ガス５６で加熱および保
温された燃料ガス配管５４に送られ、気化状態を維持し
ながら脱硫装置に送られる。本例では、上記全体を断熱
材５７で被うことにより、上記加熱・保温が効果的にな
されるようにしている。
ガス配管５４を沿わせた一例である。燃料ガス配管５４
は、３００℃程度の高温に耐えられるように鉄製とす
る。燃料ガス配管５４は、改質装置燃焼排ガス配管５３
の外側にスパイラル状に巻かれ、改質装置燃焼排ガス配
管５３の中を通る高温の改質バーナ燃焼排ガス５６で全
体が加熱および保温される。予備燃料５５は気化器で気
化された後、改質バーナ燃焼排ガス５６で加熱および保
温された燃料ガス配管５４に送られ、気化状態を維持し
ながら脱硫装置に送られる。本例では、上記全体を断熱
材５７で被うことにより、上記加熱・保温が効果的にな
されるようにしている。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の燃料電池
発電システムによれば、改質装置バーナの燃焼排ガスが
有する熱で気化器出口から改質装置までの燃料ガス配管
を通る燃料ガスを保温することができるので、燃料ガス
の凝縮を防止することが可能で、燃料ガスの凝縮による
燃料電池出力の変動を抑制することができる。
発電システムによれば、改質装置バーナの燃焼排ガスが
有する熱で気化器出口から改質装置までの燃料ガス配管
を通る燃料ガスを保温することができるので、燃料ガス
の凝縮を防止することが可能で、燃料ガスの凝縮による
燃料電池出力の変動を抑制することができる。
【図１】本発明の一実施例を適用した液体燃料の予備燃
料との燃料切替が可能な燃料電池発電システムの系統図
料との燃料切替が可能な燃料電池発電システムの系統図
【図２】液体燃料の予備燃料との燃料切替が可能な燃料
電池発電システムの上記実施例の燃料切替時における燃
料流量と燃料電池出力の時間変化を表わすグラフ
電池発電システムの上記実施例の燃料切替時における燃
料流量と燃料電池出力の時間変化を表わすグラフ
【図３】上記実施例の燃料ガス配管の加熱・保温の構成
例として、改質装置燃焼ガス配管の中に燃料ガス配管を
通した一例を示す図
例として、改質装置燃焼ガス配管の中に燃料ガス配管を
通した一例を示す図
【図４】上記実施例の燃料ガス配管の加熱・保温の構成
例として、燃料ガス配管の中に改質装置燃焼排ガス配管
を通した一例を示す図
例として、燃料ガス配管の中に改質装置燃焼排ガス配管
を通した一例を示す図
【図５】上記実施例の燃料ガス配管の加熱・保温の構成
例として、燃料ガス配管に改質装置燃焼排ガス配管を沿
わせた一例を示す図
例として、燃料ガス配管に改質装置燃焼排ガス配管を沿
わせた一例を示す図
【図６】上記実施例の燃料ガス配管の加熱・保温の構成
例として、改質装置燃焼排ガス配管に燃料ガス配管を沿
わせた一例を示す図
例として、改質装置燃焼排ガス配管に燃料ガス配管を沿
わせた一例を示す図
【図７】液体燃料の予備燃料との燃料切替が可能な従来
例を示す燃料電池発電システムの系統図
例を示す燃料電池発電システムの系統図
【図８】液体燃料の予備燃料との燃料切替が可能な上記
従来例の燃料電池発電システムの燃料切替時における燃
料流量と燃料電池出力の時間変化を表わすグラフ
従来例の燃料電池発電システムの燃料切替時における燃
料流量と燃料電池出力の時間変化を表わすグラフ
１…気化器、２…燃料流量調節弁、３…熱交換器、４…
燃料流量検出センサー、５…脱硫装置、６…熱交換器、
７…水蒸気流量調節弁、８…気水分離器、９…改質装
置、１０…改質バーナ、１１…熱交換器、１２…温度セ
ンサー、１３…ＣＯシフトコンバータ、１４…熱交換
器、１５…凝縮器、１６…熱交換器、１７…燃焼ガス、
１８…直流電力、１９…燃料極、２０…電解質、２１…
空気極、２２…燃料電池、２３…熱交換器、２４…燃料
極排ガス、２５…燃焼空気、２６…補助燃料、２７…熱
交換器、２８…凝縮器、２９…インバータ、３０…交流
電力、３１…空気極排ガス、３２…熱交換器、３３…凝
縮器、３４…空気、３５…生成水、３６…抽水、３７…
負荷電流検出センサー、３８…負荷、３９…制御装置、
４０…加熱燃料、４１…生成水、４２…排ガス、４３…
燃料、４４…水蒸気、４５…排ガス、４６…予備燃料、
４７…予備燃料流量調節弁、４８…分流器、４９…燃料
極排ガス用バーナ、５０…燃焼排ガス、５１…燃料供給
異常検出センサー、５３…改質装置燃焼排ガス配管、５
４…燃料ガス配管、５５…予備燃料、５６…改質バーナ
燃焼排ガス、５７…断熱材。
燃料流量検出センサー、５…脱硫装置、６…熱交換器、
７…水蒸気流量調節弁、８…気水分離器、９…改質装
置、１０…改質バーナ、１１…熱交換器、１２…温度セ
ンサー、１３…ＣＯシフトコンバータ、１４…熱交換
器、１５…凝縮器、１６…熱交換器、１７…燃焼ガス、
１８…直流電力、１９…燃料極、２０…電解質、２１…
空気極、２２…燃料電池、２３…熱交換器、２４…燃料
極排ガス、２５…燃焼空気、２６…補助燃料、２７…熱
交換器、２８…凝縮器、２９…インバータ、３０…交流
電力、３１…空気極排ガス、３２…熱交換器、３３…凝
縮器、３４…空気、３５…生成水、３６…抽水、３７…
負荷電流検出センサー、３８…負荷、３９…制御装置、
４０…加熱燃料、４１…生成水、４２…排ガス、４３…
燃料、４４…水蒸気、４５…排ガス、４６…予備燃料、
４７…予備燃料流量調節弁、４８…分流器、４９…燃料
極排ガス用バーナ、５０…燃焼排ガス、５１…燃料供給
異常検出センサー、５３…改質装置燃焼排ガス配管、５
４…燃料ガス配管、５５…予備燃料、５６…改質バーナ
燃焼排ガス、５７…断熱材。
フロントページの続き (72)発明者 大島 一夫 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 燃料電池本体、液体燃料を気化する気化
器を有し該燃料電池本体への燃料を供給する燃料供給
系、改質装置を有し該燃料の改質を行い電池反応に必要
な水素リッチガスをつくる燃料改質系、該燃料電池本体
に酸化剤を供給する酸化剤供給系を具備する燃料電池発
電システムにおいて、 液体燃料を気化させるための気化器から改質装置までの
燃料ガス配管を改質装置バーナ燃焼排ガスを利用して加
熱および保温することを特徴とする燃料電池発電システ
ム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4035884A JPH05234611A (ja) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4035884A JPH05234611A (ja) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | 燃料電池発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05234611A true JPH05234611A (ja) | 1993-09-10 |
Family
ID=12454443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4035884A Pending JPH05234611A (ja) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05234611A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998000878A1 (fr) * | 1996-07-02 | 1998-01-08 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Systeme de generation d'energie au moyen de piles a combustible |
| JP2000195534A (ja) * | 1998-12-24 | 2000-07-14 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
| JP2006351293A (ja) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池システム |
| WO2012090875A1 (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-05 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | 燃料電池システム及び脱硫装置 |
-
1992
- 1992-02-24 JP JP4035884A patent/JPH05234611A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998000878A1 (fr) * | 1996-07-02 | 1998-01-08 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Systeme de generation d'energie au moyen de piles a combustible |
| US6183895B1 (en) * | 1996-07-02 | 2001-02-06 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Fuel-cell power generating system |
| JP2000195534A (ja) * | 1998-12-24 | 2000-07-14 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
| JP2006351293A (ja) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池システム |
| WO2012090875A1 (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-05 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | 燃料電池システム及び脱硫装置 |
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