JPH0624132B2 - 燃料電池装置 - Google Patents

燃料電池装置

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JPH0624132B2
JPH0624132B2 JP60059993A JP5999385A JPH0624132B2 JP H0624132 B2 JPH0624132 B2 JP H0624132B2 JP 60059993 A JP60059993 A JP 60059993A JP 5999385 A JP5999385 A JP 5999385A JP H0624132 B2 JPH0624132 B2 JP H0624132B2
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fuel
receiver tank
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Babcock Hitachi KK
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    • 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
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は燃料電池装置に係り、特に電池排ガスに含まれ
る水素の再利用に好適な同装置に関するものである。
(従来の技術) 従来、燃料電池では、水素ガスと酸化剤がそれぞれ正極
および負極に供給され、電池反応により電気エネルギー
が取り出されるが、特にリン酸型燃料電池装置において
は、一般に第3図に示すように、燃料電池8への発電用
ガスとしては改質器1で製造されたものが使用され
ている。すなわち、該改質器1は、内側に改質触媒14
を充填した反応管13、外側に燃焼触媒層15を設けた
構成となっており、該燃焼触媒層15で燃料4を燃焼さ
せることにより、反応管13を加熱するようになってい
る。このようにして加熱状態とされた反応管13に原料
ガス、例えば天然ガス(主成分はメタン)とスチームを
それぞれ供給ライン2および3を経て供給すれば、H
とCOの混合ガスからなる改質ガス5が生成される。こ
の改質ガス5は次いでシフトコンバータ6に通され、こ
こで含有COガスはHガスに転換され、得られたH
リッチガスは水素供給ライン7を経て燃料電池8に供給
される。かくして供給されたHガスの一部は発電用に
消費されるが、残部は燃料電池8外に排気されてオフガ
スとなる。通常、上記水素リッチガスH濃度は約80
%であるが、オフガスのそれは約30%である。このよ
うなオフガスは、なお十分な可燃性を有しているので、
従来から水素回収ライン9を経て改質器1に送られ燃料
4として再利用されている。
また、従来の反応管13の加熱においては、前述のよう
な触媒接触燃焼方式が採用されているが、これは他のバ
ーナ方式等に比べて燃焼空間を著しく小さくできる上、
燃焼反応性が極端によいので、空燃比や燃料発熱量の多
少を問わず完全燃焼が可能となり、かつ低騒音、低NO
の下で無公害燃焼が可能であるためである。しかしな
がら、この燃焼方式によるときは、触媒表面で着火燃焼
を開始する際に燃焼に応じた一定の温度レベルを保持す
る必要があり、そのためスタートアップバーナや起動用
の熱風炉等を設ける必要があり、装置の複雑化が避けら
れないという欠点がある。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、燃
料電池から排出されるオフガス中の水素を、燃料電池の
発電用原料および触媒接触燃焼方式による改質器加熱源
の起動時燃料として利用できる燃料電池装置を提供する
ことにある。
(問題点を解決するための手段) 上記の目的を達成するため、本発明は、燃焼触媒層に燃
料を供給して燃焼させる触媒接触燃焼方式による加熱下
に炭化水素とスチームによる改質ガス化反応を行う改質
器と、該改質器で生成した水素ガスと酸化剤をそれぞれ
正極および負極に供給して電池反応を行う燃料電池と、
該燃料電池で使用した後の水素含有オフガスを回収して
前記触媒接触燃焼用の燃料として供給するオフガス回収
ラインとを備えた燃料電池装置において、上記オフガス
回収ラインに、順次水素ガスの分離回収器と、回収水素
ガスを昇圧下に貯めるレシーバタンクと、該レシーバタ
ンクの後流から分岐したのち燃料電池の入口側水素供給
ラインに連結される回収水素循環ラインとを設け、さら
に前記レシーバタンク内の圧力が所定値以上のときに余
剰の水素を放出する、該レシーバタンクの後流ないし前
記回収水素循環ラインに設けられた圧力調節弁と、前記
レシーバタンク内の圧力を検出し、該圧力が所定値以上
になったときに前記圧力調節弁を作動させる圧力調節装
置と、前記レシーバタンクからの余剰回収水素ガスを、
スタートアップ時にはオフガス回収ラインを経て改質器
の燃料供給系に、および定常運転時には回収水素循環ラ
インを経て燃料電池にそれぞれ選択的に供給する切換手
段とを設けたことを特徴とする。
上記の水素ガス分離回収器は、公知のものを適用するこ
とができるが、特にモレキュラシーブによる物理的吸、
脱着現象を利用したプレッシャ・スイング(PSA)方
式のものが好適である。
本発明において、レシーバタンクの後流側の燃料用水素
回収ラインに、水素を燃焼触媒との接触下で自然着火温
度まで昇温可能とする昇温器を設けることにより、燃焼
触媒層の起動を容易にすることができる。
また、回収水素循環ラインが連結された水素供給ライン
に、流量調節計を設け、該流量が所定値になるように、
改質器用原料ガスの供給ラインに設けた調節弁を制御
し、回収水素の循環量に応じて原料ガス量を調節し、そ
の節減を図ることができる。
(実施例) 以下、図面に示す実施例により本発明をさらに詳しく説
明する。
第1図は、本発明の実施例に係る燃料電池装置の系統図
である。この装置は、改質器1、シフトコンバータ6お
よび燃料電池8からなる構成は第3図と同じであるが、
オフガス回収ライン9に前記PSA方式の水素ガス分離
回収器20、コンプレッサ21、レシーバタンク22お
よびバルブ30を順次設け、該レシーバタンク22とバ
ルブ30の間から燃料電池8の入口側水素供給ライン7
に分岐した回収水素循環ライン24と圧力調節弁28を
設け、レシーバタンク22の圧力によって圧力調節弁2
8を制御できるようにした点が異なる。なお、図中、2
3はバルブ30の後流側燃料用水素回収ライン25に設
けられた、水素を燃焼触媒層15との接触下に自然着火
温度まで昇温する電熱ヒータ、26は水素供給ライン7
の流量を測定し、該流量が一定になるように、改質器用
原料ガスの供給ライン2の調節弁27を調整する流量調
節計、29はレシーバタンク22の圧力が一定値を保持
するように回収水素循環ライン24の圧力調節弁28を
調節する圧力調節装置である。
このような構成の装置において、燃料電池8からは残存
を大略30%含むオフガスが排出されるが、このガ
スはオフガス回収ライン9を経て先ず水素ガス分離回収
器20に送られる。ここでHガスが回収され、このガ
スは次いでコンプレッサ21で昇圧されたのちレシーバ
タンク22に貯蔵される。貯蔵されたHガスは、適時
抜き出されて電池発電用の原料ガスまたは改質器1の加
熱用燃料として再利用されるが、先ず定常運転時には、
一般に燃料用水素回収ライン25に設けられたバルブ3
0を閉とした上、レシーバタンク22の圧力調節装置2
9と圧力調節弁28の作動下にレシーバタンク22内の
圧力が一定となるように抜き出される。通常、レシーバ
タンク22は、満腹の状態にあり、この時の圧力以上に
なると圧力調節弁28が作動して回収水素循環ライン2
4から回収水素が放出される。この場合、Hガスの抜
き出し量が変動することになるが、これに見合って改質
器1からのHガスの供給量も変化させることにより、
改質器1の原料を節約することができる。このようなH
ガス供給量の制御は、水素供給ライン7の流量調節
計26と原料(メタン)の調節弁27からなる一連の制
御系を基に供給ライン2から改質器1に送られる原料ガ
ス(メタン)の流量を調節することにより行われる。
一方、改質器1のスタートアップ時には、バルブ30を
開にして燃料用水素回収ライン25へHガスを案内す
るとともに、これを電熱ヒータ23で接触着火温度まで
加熱し、しかる後に改質器1の燃焼触媒層15へ供給す
る。この場合、Hガスの接触着火温度は第2図(Pd
系燃焼触媒存在下での各種燃料の着火温度比較図)から
も明らかなように高々50℃と極めて低いので、電熱ヒ
ータ23による加熱温度は精々50〜100℃程度の低
温でよい。このような温度に昇温されたHガスは燃焼
触媒層15に導入されると直ちに着火して十分な温度に
達し、通常の燃料ガス4への切り替えが容易になる。な
お、上記スタートアップ時に消費されたHガスは、定
常運転時に水素ガス分離回収器20で補充される。
水素ガス分離回収器20として、モレキュラシーブ型の
ものを採用すれば、二塔切替式のものとなるので脈動を
発生するが、レシーバタンク22はこれを沈静化するバ
ッファータンクとしての役目も合わせ有する。
(発明の効果) 本発明によれば、燃料電池のオフガス回収ラインに、H
ガスの分離回収器と回収Hガスを昇圧下に貯蔵する
レシーバタンクと回収Hガスを改質器または燃料電池
に供給する切替えバルブとを設け、レシーバタンクに貯
められた回収Hガスを定常運転時には燃料電池の発電
用原料ガスとして、またスタートアップ時には改質器の
加熱開始用燃料として再利用することが可能となり、こ
れにより改質器発生Hガスの低減が図れるとともに、
起動時に回収Hガスを50〜100℃程度の低温に加
熱するだけで燃焼触媒層内で着火することができ、スタ
ートアップバーナや起動用の熱風炉等を設置する必要が
なく、改質器の運転経費の低減と起動設備の簡素化を図
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例に係る燃料電池装置の系統
図、第2図は、各種燃料の接触着火温度を比較して示す
図、第3図は、従来の燃料電池装置の系統図である。 1……改質器、2……原料ガス供給ライン、3……スチ
ーム供給ライン、4……燃料、5……改質ガス、6……
シフトコンバータ、7……水素供給ライン、8……燃料
電池、9……水素回収ライン、13……反応管、14…
…改質触媒、15……燃焼触媒層、20……水素ガス分
離回収器、21……コンプレッサ、22……レシーバタ
ンク、23……電熱ヒータ、24……回収水素循環ライ
ン、25……燃料用水素回収ライン、26……流量調節
計、27、28……圧力調節弁、29……圧力調節装
置、30……バルブ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃焼触媒層に燃料を供給して燃焼させる触
    媒接触燃焼方式による加熱下に炭化水素とスチームによ
    る改質ガス化反応を行う改質器と、該改質器で生成した
    水素ガスと酸化剤をそれぞれ正極および負極に供給して
    電池反応を行う燃料電池と、該燃料電池で使用した後の
    水素含有オフガスを回収して前記触媒接触燃焼用の燃料
    として供給するオフガス回収ラインとを備えた燃料電池
    装置において、上記オフガス回収ラインに、順次水素ガ
    スの分離回収器と、回収水素ガスを昇圧下に貯留するレ
    シーバタンクと、該レシーバタンクの後流から分岐した
    のち燃料電池の入口側水素供給ラインに連結される回収
    水素循環ラインとを設け、さらに前記レシーバタンク内
    の圧力が所定値以上のときに余剰の水素を放出する、該
    レシーバタンクの後流ないし前記回収水素循環ラインに
    設けられた圧力調節弁と、前記レシーバタンク内の圧力
    を検出し、該圧力が所定値以上になったときに前記圧力
    調節弁を作動させる圧力調節装置と、前記レシーバタン
    クからの余剰回収水素ガスを、スタートアップ時にはオ
    フガス回収ラインを経て改質器の燃料供給系に、および
    定常運転時には回収水素循環ラインを経て燃料電池にそ
    れぞれ選択的に供給する切換手段とを設けたことを特徴
    とする燃料電池装置。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項において、上記水素
    供給ラインに流量調節計を設け、水素流量が所定値にな
    るように、改質器に供給する原料量を調節する手段を設
    けたことを特徴とする燃料電池装置。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2510982B2 (ja) * 1985-12-13 1996-06-26 株式会社日立製作所 内部改質型溶融炭酸塩燃料システムの起動方法
JPS6476676A (en) * 1987-09-16 1989-03-22 Kawasaki Heavy Ind Ltd Fuel cell power generation
JPH01315957A (ja) * 1988-03-28 1989-12-20 Fuji Electric Co Ltd 燃料電池発電装置
JP4809965B2 (ja) * 2000-01-28 2011-11-09 本田技研工業株式会社 水素を燃料とする機器への水素供給システムおよび電気自動車
JP4520100B2 (ja) * 2003-03-20 2010-08-04 新日本石油株式会社 水素製造装置および燃料電池システム
US20050026007A1 (en) * 2003-07-28 2005-02-03 Herman Gregory S. Method and system for collection of hydrogen from anode effluents
JP2008108620A (ja) * 2006-10-26 2008-05-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 燃料電池発電システムとその二酸化炭素回収方法
JP2008108621A (ja) * 2006-10-26 2008-05-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 燃料電池発電システムとその二酸化炭素回収方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59203372A (ja) * 1983-05-02 1984-11-17 Hitachi Ltd 燃料電池用燃料改質装置
JPS59217960A (ja) * 1983-05-26 1984-12-08 Mitsubishi Electric Corp 燃料電池発電プラント

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