JPH08185880A - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
- Publication number
- JPH08185880A JPH08185880A JP6339104A JP33910494A JPH08185880A JP H08185880 A JPH08185880 A JP H08185880A JP 6339104 A JP6339104 A JP 6339104A JP 33910494 A JP33910494 A JP 33910494A JP H08185880 A JPH08185880 A JP H08185880A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- fuel
- oxygen
- enriched air
- 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
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 稼働率および総合発電効率を向上させること
ができる燃料電池発電システムを提供する。 【構成】 酸素富化空気を生成する空気分離装置3と、
上記酸素富化空気を用いて水蒸気と燃料ガスとを燃焼プ
ラズマの存在下で燃焼させて改質反応させることにより
改質ガスを生成する改質器1と、上記改質ガスと上記酸
素富化空気とを用いて発電する燃料電池2とを有してい
る。
ができる燃料電池発電システムを提供する。 【構成】 酸素富化空気を生成する空気分離装置3と、
上記酸素富化空気を用いて水蒸気と燃料ガスとを燃焼プ
ラズマの存在下で燃焼させて改質反応させることにより
改質ガスを生成する改質器1と、上記改質ガスと上記酸
素富化空気とを用いて発電する燃料電池2とを有してい
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料が有する化学エネ
ルギーを電気エネルギーに変換して発電する燃料電池発
電システムに関するものである。
ルギーを電気エネルギーに変換して発電する燃料電池発
電システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】燃料電池発電システムは、一般民需用の
現状の火力発電設備を代替するものではなく、局地発電
向きと言われており、中小型の発電設備となる。発電設
備には、上記の燃料電池発電システムを適用したものの
他、原子力や蒸気タービン、ガスタービン、レシプロエ
ンジンの発電システムを適用したものがあるが、原子力
および蒸気タービンの発電システムは、大型化しないと
経済的でないため、中小型の発電設備には不向きであ
る。また、ガスタービンおよびレシプロエンジンの発電
システムは、発電効率が30%および38%をそれぞれ
上限としており、燃料電池発電システムの発電効率より
も劣っている。
現状の火力発電設備を代替するものではなく、局地発電
向きと言われており、中小型の発電設備となる。発電設
備には、上記の燃料電池発電システムを適用したものの
他、原子力や蒸気タービン、ガスタービン、レシプロエ
ンジンの発電システムを適用したものがあるが、原子力
および蒸気タービンの発電システムは、大型化しないと
経済的でないため、中小型の発電設備には不向きであ
る。また、ガスタービンおよびレシプロエンジンの発電
システムは、発電効率が30%および38%をそれぞれ
上限としており、燃料電池発電システムの発電効率より
も劣っている。
【0003】従って、燃料電池発電システムは、高い発
電効率でもって中小型の発電設備を構成する際の発電シ
ステムとして有望視されており、近年においては、図6
に示すように、触媒方式の改質器101において燃料ガ
スと水蒸気とを触媒の下で加熱して改質ガスを生成し、
この改質ガスを燃料電池102の燃料極102aに供給
し、酸素極102bから燃料極102aにO2-を電荷担
体として移動させることにより発電する燃料電池発電シ
ステムが採用されるようになっている。
電効率でもって中小型の発電設備を構成する際の発電シ
ステムとして有望視されており、近年においては、図6
に示すように、触媒方式の改質器101において燃料ガ
スと水蒸気とを触媒の下で加熱して改質ガスを生成し、
この改質ガスを燃料電池102の燃料極102aに供給
し、酸素極102bから燃料極102aにO2-を電荷担
体として移動させることにより発電する燃料電池発電シ
ステムが採用されるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の燃料電池発電システムでは、改質器101において
燃料ガスと水蒸気とを反応させて改質ガスを生成する際
に、この反応が激しい吸熱反応であるため、触媒の下で
の反応であっても外部から間接的に800℃程度に加熱
する必要がある。従って、図7に示すように、1050
℃前後の燃焼排ガスを利用した高温の熱交換器の機能を
有するように、改質器101を構成する必要があり、結
果として改質器101のメンテナンスを高頻繁に行う必
要があるため、燃料電池発電システムの稼働率が低下す
るという問題がある。
来の燃料電池発電システムでは、改質器101において
燃料ガスと水蒸気とを反応させて改質ガスを生成する際
に、この反応が激しい吸熱反応であるため、触媒の下で
の反応であっても外部から間接的に800℃程度に加熱
する必要がある。従って、図7に示すように、1050
℃前後の燃焼排ガスを利用した高温の熱交換器の機能を
有するように、改質器101を構成する必要があり、結
果として改質器101のメンテナンスを高頻繁に行う必
要があるため、燃料電池発電システムの稼働率が低下す
るという問題がある。
【0005】さらに、従来の燃料電池発電システムで
は、図6に示すように、1050℃前後の燃焼排ガスが
発電に直接関係しない改質ガスの生成に使用された後、
排気搭103から排気されるため、総合発電効率を38
〜39%程度以上に高めることが困難であるという問題
もある。
は、図6に示すように、1050℃前後の燃焼排ガスが
発電に直接関係しない改質ガスの生成に使用された後、
排気搭103から排気されるため、総合発電効率を38
〜39%程度以上に高めることが困難であるという問題
もある。
【0006】従って、本発明は、稼働率および総合発電
効率を向上させることができる燃料電池発電システムを
提供しようとするものである。
効率を向上させることができる燃料電池発電システムを
提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、酸素富化空気を生成する空気分離装置と、上記酸素
富化空気を用いて水蒸気と燃料ガスとを燃焼プラズマの
存在下で燃焼させて改質反応させることにより改質ガス
を生成する改質器と、上記改質ガスと上記酸素富化空気
とを用いて発電する燃料電池とを有することを特徴とし
ている。
に、酸素富化空気を生成する空気分離装置と、上記酸素
富化空気を用いて水蒸気と燃料ガスとを燃焼プラズマの
存在下で燃焼させて改質反応させることにより改質ガス
を生成する改質器と、上記改質ガスと上記酸素富化空気
とを用いて発電する燃料電池とを有することを特徴とし
ている。
【0008】尚、上記の改質器は、酸素富化空気と水蒸
気と燃料ガスとを吸気する吸気工程と、これらガスを圧
縮する圧縮工程と、これらガスを燃焼プラズマの存在下
で燃焼させる膨張工程と、燃焼による改質反応により生
成された改質ガスを排出する排気工程とをこの順に連続
的に繰り返すガスエンジンや、酸素富化空気と水蒸気と
燃料ガスとを旋回させながら燃焼プラズマの存在下で燃
焼させるガスタービンからなっていることが望ましい。
気と燃料ガスとを吸気する吸気工程と、これらガスを圧
縮する圧縮工程と、これらガスを燃焼プラズマの存在下
で燃焼させる膨張工程と、燃焼による改質反応により生
成された改質ガスを排出する排気工程とをこの順に連続
的に繰り返すガスエンジンや、酸素富化空気と水蒸気と
燃料ガスとを旋回させながら燃焼プラズマの存在下で燃
焼させるガスタービンからなっていることが望ましい。
【0009】
【作用】上記の構成によれば、燃焼プラズマと酸素富化
空気とを併用することにより無触媒の部分燃焼法による
改質反応が可能となり、改質中に必要となる高温および
高圧のガス(高エクセルギー)を動力として使用するこ
とができることから、触媒方式よりも耐久性に優れた改
質器により燃料電池発電システムの稼働率を向上させる
ことが可能になっていると共に、燃料電池発電システム
の総合発電効率を向上させることが可能になっている。
空気とを併用することにより無触媒の部分燃焼法による
改質反応が可能となり、改質中に必要となる高温および
高圧のガス(高エクセルギー)を動力として使用するこ
とができることから、触媒方式よりも耐久性に優れた改
質器により燃料電池発電システムの稼働率を向上させる
ことが可能になっていると共に、燃料電池発電システム
の総合発電効率を向上させることが可能になっている。
【0010】
〔実施例1〕本発明の一実施例を図1ないし図2を用い
て説明する。本実施例に係る燃料電池発電システムは、
図1に示すように、酸素富化空気(O2 40〜70%)
を生成する空気分離装置3と、酸素富化空気を用いて水
蒸気と燃料ガスとを燃焼プラズマの存在下で燃焼させて
改質反応させることにより改質ガスを生成する改質器1
と、改質ガスおよび酸素富化空気を用いて発電する燃料
電池2とを有している。
て説明する。本実施例に係る燃料電池発電システムは、
図1に示すように、酸素富化空気(O2 40〜70%)
を生成する空気分離装置3と、酸素富化空気を用いて水
蒸気と燃料ガスとを燃焼プラズマの存在下で燃焼させて
改質反応させることにより改質ガスを生成する改質器1
と、改質ガスおよび酸素富化空気を用いて発電する燃料
電池2とを有している。
【0011】上記の改質器1は、酸素富化空気と水蒸気
と燃料ガスとを吸気する吸気工程と、これらのガス(酸
素富化空気、水蒸気、燃料ガス)を圧縮する圧縮工程
と、これらのガスを燃焼プラズマの存在下で燃焼させる
膨張工程と、燃焼による改質反応により生成された改質
ガスを排出する排気工程とをこの順に連続的に繰り返す
ガスエンジンからなっている。
と燃料ガスとを吸気する吸気工程と、これらのガス(酸
素富化空気、水蒸気、燃料ガス)を圧縮する圧縮工程
と、これらのガスを燃焼プラズマの存在下で燃焼させる
膨張工程と、燃焼による改質反応により生成された改質
ガスを排出する排気工程とをこの順に連続的に繰り返す
ガスエンジンからなっている。
【0012】即ち、改質器1は、図2に示すように、主
燃焼室4と予燃焼室5とを有しており、予燃焼室5に
は、スパークプラグ7、主燃焼室にはプラズマ電極30
(図1)が設けられている。スパークプラグ7は、膨張
工程時に予燃焼室5に火花を生成するようになってお
り、プラズマ用電極30は、図1に示すように、膨張工
程時にプラズマ電源31から電力が供給されることによ
って、燃焼プラズマを生成して改質反応時のガスの活性
不足を補うようになっている。
燃焼室4と予燃焼室5とを有しており、予燃焼室5に
は、スパークプラグ7、主燃焼室にはプラズマ電極30
(図1)が設けられている。スパークプラグ7は、膨張
工程時に予燃焼室5に火花を生成するようになってお
り、プラズマ用電極30は、図1に示すように、膨張工
程時にプラズマ電源31から電力が供給されることによ
って、燃焼プラズマを生成して改質反応時のガスの活性
不足を補うようになっている。
【0013】さらに、図2に示すように、予燃焼室5に
は、第1吸引口5aおよび排気口5bが形成されてい
る。第1吸引口5aには、吸気工程の終了時に開栓状態
となる第1吸気弁8が設けられていると共に、ガス流量
を調整可能な配管を介して第1ガスミキサー10が接続
されており、第1ガスミキサー10は、第1吸気弁8が
開栓状態となったときに、酸素富化空気とH2 循環ガス
とを混合して酸素−水素混合ガスを予燃焼室5に供給す
るようになっている。一方、排気口5bには、膨張工程
時に開栓状態となる排気弁9が設けられており、排気弁
9は、膨張工程時に生成された改質ガスを予燃焼室5か
ら排出させるようになっている。
は、第1吸引口5aおよび排気口5bが形成されてい
る。第1吸引口5aには、吸気工程の終了時に開栓状態
となる第1吸気弁8が設けられていると共に、ガス流量
を調整可能な配管を介して第1ガスミキサー10が接続
されており、第1ガスミキサー10は、第1吸気弁8が
開栓状態となったときに、酸素富化空気とH2 循環ガス
とを混合して酸素−水素混合ガスを予燃焼室5に供給す
るようになっている。一方、排気口5bには、膨張工程
時に開栓状態となる排気弁9が設けられており、排気弁
9は、膨張工程時に生成された改質ガスを予燃焼室5か
ら排出させるようになっている。
【0014】上記の予燃焼室5は、貫通孔6を介して主
燃焼室4に連通されている。主燃焼室4には、図1の発
電機28にクランクシャフト系29を介して接続された
ピストン11が摺動自在に嵌合されていると共に、第2
吸引口4aが形成されている。第2吸引口4aには、吸
気工程時に開栓状態となる第2吸気弁12が設けられて
いると共に、ガス流量を調整可能な配管を介して第2ガ
スミキサー13が接続されている。そして、第2ガスミ
キサー13は、第2吸気弁12が開栓状態となったとき
に、水蒸気(H2 O)と燃料ガス(CH4 )とを混合し
て水蒸気−燃料混合ガスを主燃焼室4に供給するように
なっている。
燃焼室4に連通されている。主燃焼室4には、図1の発
電機28にクランクシャフト系29を介して接続された
ピストン11が摺動自在に嵌合されていると共に、第2
吸引口4aが形成されている。第2吸引口4aには、吸
気工程時に開栓状態となる第2吸気弁12が設けられて
いると共に、ガス流量を調整可能な配管を介して第2ガ
スミキサー13が接続されている。そして、第2ガスミ
キサー13は、第2吸気弁12が開栓状態となったとき
に、水蒸気(H2 O)と燃料ガス(CH4 )とを混合し
て水蒸気−燃料混合ガスを主燃焼室4に供給するように
なっている。
【0015】上記の改質器1に供給される燃料ガス(C
H4 )、水蒸気(H2 O)、酸素富化空気およびH2 循
環ガスは、図1に示すように、燃料ガス供給系32、水
蒸気供給系33、酸素富化空気供給系34および循環ガ
ス供給系35からそれぞれ供給されるようになってい
る。
H4 )、水蒸気(H2 O)、酸素富化空気およびH2 循
環ガスは、図1に示すように、燃料ガス供給系32、水
蒸気供給系33、酸素富化空気供給系34および循環ガ
ス供給系35からそれぞれ供給されるようになってい
る。
【0016】上記の燃料ガス供給系32は、脱硫反応器
14と燃料ガス予熱器16と燃料ガス圧送器15とを有
しており、燃料ガス圧送器15により圧送されて燃料ガ
ス予熱器16で加熱された燃料ガス中の硫黄酸化物を脱
硫反応器14により除去して改質器1に供給するように
なっている。また、水蒸気供給系33は、燃料電池2の
発電時の熱を水の加熱に利用して水蒸気を生成する水蒸
気分離器17を有しており、水蒸気分離器17は、改質
器1への水蒸気の供給の他、改質器1から排出される改
質ガスを冷却する熱交換器18と、脱硫反応器14に供
給される燃料ガスを加熱する燃料ガス予熱器16とに水
蒸気を熱媒体として供給するようになっている。
14と燃料ガス予熱器16と燃料ガス圧送器15とを有
しており、燃料ガス圧送器15により圧送されて燃料ガ
ス予熱器16で加熱された燃料ガス中の硫黄酸化物を脱
硫反応器14により除去して改質器1に供給するように
なっている。また、水蒸気供給系33は、燃料電池2の
発電時の熱を水の加熱に利用して水蒸気を生成する水蒸
気分離器17を有しており、水蒸気分離器17は、改質
器1への水蒸気の供給の他、改質器1から排出される改
質ガスを冷却する熱交換器18と、脱硫反応器14に供
給される燃料ガスを加熱する燃料ガス予熱器16とに水
蒸気を熱媒体として供給するようになっている。
【0017】また、酸素富化空気供給系34は、空気か
ら水分を除去する除湿器20と、空気から酸素富化空気
を生成する空気分離装置3と、酸素富化空気を圧送する
空気圧縮機19とを有しており、空気圧縮機19を改質
器1に接続することによって、酸素富化空気を改質器1
に供給するようになっている。さらに、空気圧縮機19
は、燃料電池2の酸素極2bにも接続されており、酸素
富化空気を燃料電池2に供給するようになっている。ま
た、循環ガス供給系35は、H2 −PSA装置21を有
しており、H2 −PSA装置21は、燃料電池2の燃料
極2aから排出されるガスを基にH2 循環ガスを生成し
て改質器1に供給するようになっている。
ら水分を除去する除湿器20と、空気から酸素富化空気
を生成する空気分離装置3と、酸素富化空気を圧送する
空気圧縮機19とを有しており、空気圧縮機19を改質
器1に接続することによって、酸素富化空気を改質器1
に供給するようになっている。さらに、空気圧縮機19
は、燃料電池2の酸素極2bにも接続されており、酸素
富化空気を燃料電池2に供給するようになっている。ま
た、循環ガス供給系35は、H2 −PSA装置21を有
しており、H2 −PSA装置21は、燃料電池2の燃料
極2aから排出されるガスを基にH2 循環ガスを生成し
て改質器1に供給するようになっている。
【0018】上記のH2 −PSA装置21から排出され
る残ガスは、燃料電池2の酸素極2bから排出されるガ
スと共に燃焼器42で燃焼されてタービン22に送出さ
れるようになっており、タービン22は、残ガスおよび
排出ガスの燃焼ガスにより発電機27を作動させるよう
になっている。このガスジェネレータ22は、気水分離
器23に接続されており、気水分離器23は、残ガスお
よび排出ガス中のガス成分のみを外部に放出させるよう
に、気体側が排気塔24に接続されている。一方、気水
分離器23の液体側は、残ガスおよび排出ガスから水を
回収して再利用するように、水回収ポンプ25および水
処理装置26を介して水蒸気分離器17に接続されてい
る。
る残ガスは、燃料電池2の酸素極2bから排出されるガ
スと共に燃焼器42で燃焼されてタービン22に送出さ
れるようになっており、タービン22は、残ガスおよび
排出ガスの燃焼ガスにより発電機27を作動させるよう
になっている。このガスジェネレータ22は、気水分離
器23に接続されており、気水分離器23は、残ガスお
よび排出ガス中のガス成分のみを外部に放出させるよう
に、気体側が排気塔24に接続されている。一方、気水
分離器23の液体側は、残ガスおよび排出ガスから水を
回収して再利用するように、水回収ポンプ25および水
処理装置26を介して水蒸気分離器17に接続されてい
る。
【0019】また、改質器1から排出される改質ガス
は、改質ガス供給系36に排出されるようになってい
る。改質ガス供給系36は、貯気槽37、高温CO反応
器38、低温CO反応器39、気水分離器40および場
合によってはCO2 除去装置41を介して燃料電池2の
燃料極2aに接続されており、上記の機器37〜41に
より改質ガスから水素富化した改質ガスを生成して燃料
電池2の燃料極2aに供給するようになっている。
は、改質ガス供給系36に排出されるようになってい
る。改質ガス供給系36は、貯気槽37、高温CO反応
器38、低温CO反応器39、気水分離器40および場
合によってはCO2 除去装置41を介して燃料電池2の
燃料極2aに接続されており、上記の機器37〜41に
より改質ガスから水素富化した改質ガスを生成して燃料
電池2の燃料極2aに供給するようになっている。
【0020】上記の構成において、燃料電池発電システ
ムの動作について説明する。
ムの動作について説明する。
【0021】燃料ガス供給系32、水蒸気供給系33、
酸素富化空気供給系34および循環ガス供給系35から
改質器1に対して燃料ガス、水蒸気、酸素富化空気およ
びH2 循環ガスがそれぞれ供給されることになる。改質
器1に供給された水蒸気および燃料ガスは、図2に示す
ように、吸気工程時において、主燃焼室4のピストン1
1が後退して第2吸気弁12が開栓状態となったとき
に、第2ガスミキサー13で混合されて水−燃料混合ガ
スとして例えば予熱されるため、ガス密着が小さくなる
のをカバーするため2kg/cm2 ab前後の高圧力で
もって主燃焼室4に導入されることになる。そして、ピ
ストン11が下死点前後の位置まで後退して吸気工程が
終了直前になると、第2吸気弁12が閉栓状態となって
予燃焼室5への水−燃料混合ガスの供給が停止されるこ
とになる一方、予燃焼室5の第1吸気弁8が開栓状態と
なり、酸素富化空気およびH2 循環ガスが第1ガスミキ
サー10で混合されながら酸素−水素混合ガスとして例
えば6.4kg/cm2 abの圧力でもって予燃焼室5
に導入されることになる。
酸素富化空気供給系34および循環ガス供給系35から
改質器1に対して燃料ガス、水蒸気、酸素富化空気およ
びH2 循環ガスがそれぞれ供給されることになる。改質
器1に供給された水蒸気および燃料ガスは、図2に示す
ように、吸気工程時において、主燃焼室4のピストン1
1が後退して第2吸気弁12が開栓状態となったとき
に、第2ガスミキサー13で混合されて水−燃料混合ガ
スとして例えば予熱されるため、ガス密着が小さくなる
のをカバーするため2kg/cm2 ab前後の高圧力で
もって主燃焼室4に導入されることになる。そして、ピ
ストン11が下死点前後の位置まで後退して吸気工程が
終了直前になると、第2吸気弁12が閉栓状態となって
予燃焼室5への水−燃料混合ガスの供給が停止されるこ
とになる一方、予燃焼室5の第1吸気弁8が開栓状態と
なり、酸素富化空気およびH2 循環ガスが第1ガスミキ
サー10で混合されながら酸素−水素混合ガスとして例
えば6.4kg/cm2 abの圧力でもって予燃焼室5
に導入されることになる。
【0022】次に、ピストン11の進出により圧縮工程
が開始され、予燃焼室5の圧力が6.4kg/cm2 a
b以上になると、第1吸気弁8が閉栓状態となり、密閉
状態となった予燃焼室5および主燃焼室4には、両燃焼
室4・5が貫通孔6を介して連通されているため、酸素
−水素混合ガスおよび水蒸気−燃料混合ガスがそれぞれ
主成分ガスとして存在することになる。従って、予燃焼
室5に存在する水蒸気−燃料混合ガスは、主成分ガスの
状態を維持しながら圧縮されることになる。これによ
り、主燃焼室4の水蒸気−燃料混合ガスは、例えば圧力
比を7とすると、2kg/cm2 abから14kg/c
m2 abまで断熱圧縮されてガス温度も上昇することに
なるが、予燃焼室5の酸素−水素混合ガスは、6.4k
g/cm2ab弱(例えば平均5kg/cm2 ab)で
吸引されているため、14/5=2.8の圧力比とな
り、予燃焼室5の圧力比よりも小さな圧力比での断熱圧
縮となり、圧縮によるガス温度の上昇が抑制されて爆発
が防止されることになる。
が開始され、予燃焼室5の圧力が6.4kg/cm2 a
b以上になると、第1吸気弁8が閉栓状態となり、密閉
状態となった予燃焼室5および主燃焼室4には、両燃焼
室4・5が貫通孔6を介して連通されているため、酸素
−水素混合ガスおよび水蒸気−燃料混合ガスがそれぞれ
主成分ガスとして存在することになる。従って、予燃焼
室5に存在する水蒸気−燃料混合ガスは、主成分ガスの
状態を維持しながら圧縮されることになる。これによ
り、主燃焼室4の水蒸気−燃料混合ガスは、例えば圧力
比を7とすると、2kg/cm2 abから14kg/c
m2 abまで断熱圧縮されてガス温度も上昇することに
なるが、予燃焼室5の酸素−水素混合ガスは、6.4k
g/cm2ab弱(例えば平均5kg/cm2 ab)で
吸引されているため、14/5=2.8の圧力比とな
り、予燃焼室5の圧力比よりも小さな圧力比での断熱圧
縮となり、圧縮によるガス温度の上昇が抑制されて爆発
が防止されることになる。
【0023】この後、圧縮工程の終了直前にスパークプ
ラグ7が点火されることによって、予燃焼室5の酸素−
水素混合ガス(O2 、N2 、H2 、H2 O)が燃焼しな
がら貫通孔6を介して主燃焼室4に流入することにな
る。これにより、主燃焼室4のガス温度がさらに上昇す
ることによって、水−燃料混合ガスが改質反応を起こす
ことになる。即ち、膨張工程の初期時に水−燃料混合ガ
スが改質反応を開始し、膨張仕事をしながら改質反応を
終了するようになっている。また、上記の膨張工程時に
おいては、図1のプラズマ電極30により燃焼プラズマ
が生成されており、この燃焼プラズマがガス活性の不足
を補うことによって、改質反応が良好なものになってい
る。
ラグ7が点火されることによって、予燃焼室5の酸素−
水素混合ガス(O2 、N2 、H2 、H2 O)が燃焼しな
がら貫通孔6を介して主燃焼室4に流入することにな
る。これにより、主燃焼室4のガス温度がさらに上昇す
ることによって、水−燃料混合ガスが改質反応を起こす
ことになる。即ち、膨張工程の初期時に水−燃料混合ガ
スが改質反応を開始し、膨張仕事をしながら改質反応を
終了するようになっている。また、上記の膨張工程時に
おいては、図1のプラズマ電極30により燃焼プラズマ
が生成されており、この燃焼プラズマがガス活性の不足
を補うことによって、改質反応が良好なものになってい
る。
【0024】上記の膨張工程が終了すると、生成された
改質ガスを排出する排気工程が開始されることになる。
そして、予燃焼室5から改質ガスを2kg/cm2 ab
で排気すると、次の吸気工程が開始されることになり、
常に改質ガスの一部を残留させながら改質反応が繰り返
されることによって、改質ガスが生成されることにな
る。
改質ガスを排出する排気工程が開始されることになる。
そして、予燃焼室5から改質ガスを2kg/cm2 ab
で排気すると、次の吸気工程が開始されることになり、
常に改質ガスの一部を残留させながら改質反応が繰り返
されることによって、改質ガスが生成されることにな
る。
【0025】上記の改質器1において生成された改質ガ
スは、図1に示すように、改質ガス供給系36に排出さ
れることになる。改質ガス供給系36の改質ガスは、高
温CO反応器38および低温CO反応器39によって、
改質ガス中のCOがCO2 とH2 にされた後、気水分離
器40により気水分離されることになる。場合によって
は、CO2 除去装置41によりCO2 が除去されること
によって、高濃度の水素富化ガスとされた後、燃料電池
2の燃料極2aに送出されることになる。そして、燃料
電池2に供給された水素富化ガスは、酸素富化空気供給
系34から燃料電池2に供給されている酸素富化空気と
共に燃料電池2の発電に使用されることになる。
スは、図1に示すように、改質ガス供給系36に排出さ
れることになる。改質ガス供給系36の改質ガスは、高
温CO反応器38および低温CO反応器39によって、
改質ガス中のCOがCO2 とH2 にされた後、気水分離
器40により気水分離されることになる。場合によって
は、CO2 除去装置41によりCO2 が除去されること
によって、高濃度の水素富化ガスとされた後、燃料電池
2の燃料極2aに送出されることになる。そして、燃料
電池2に供給された水素富化ガスは、酸素富化空気供給
系34から燃料電池2に供給されている酸素富化空気と
共に燃料電池2の発電に使用されることになる。
【0026】燃料電池2から排出された水素富化ガスの
排ガスは、H2 −PSA装置21に送出され、一部がH
2 循環ガスとして改質器1に供給されることになる。残
りのガスは、燃料電池2から排出された酸素富化空気の
排ガスと共に燃焼器42で燃焼され、燃焼ガスがタービ
ン22を回転させて発電機27を作動させることにな
る。この後、気水分離器23により気体分が排気塔24
から排出される一方、水が水蒸気分離器17に送出され
て改質器1等に供給される水蒸気に再使用されることに
なる。
排ガスは、H2 −PSA装置21に送出され、一部がH
2 循環ガスとして改質器1に供給されることになる。残
りのガスは、燃料電池2から排出された酸素富化空気の
排ガスと共に燃焼器42で燃焼され、燃焼ガスがタービ
ン22を回転させて発電機27を作動させることにな
る。この後、気水分離器23により気体分が排気塔24
から排出される一方、水が水蒸気分離器17に送出され
て改質器1等に供給される水蒸気に再使用されることに
なる。
【0027】〔実施例2〕次に、本発明の他の実施例を
図3ないし図4を用いて説明する。尚、実施例1と同一
の部材には同一の符号を付記してその説明を省略する。
図3ないし図4を用いて説明する。尚、実施例1と同一
の部材には同一の符号を付記してその説明を省略する。
【0028】本実施例にかかる燃料電池発電システム
は、図3に示すように、酸素富化空気と水蒸気と燃料ガ
スとを旋回させながら燃焼プラズマの存在下で燃焼させ
るガスタービン式の改質器51を有している。この改質
器51は、図4に示すように、中空筒形状に形成された
外壁体54と、外壁体54の内部に中空筒形状に形成さ
れた内壁体55とを有している。内壁体55は、帯板を
環状に形成した複数のライナ55c…の集合体からなっ
ており、各ライナ55c・55c間の接続部が内壁体5
5の外側と内側とを連通させるように開口されている。
そして、外壁体54および内壁体55は、両軸芯が一致
するように配置されており、外壁体54および内壁体5
5の両端には、供給口54a・55aおよび排出口54
b・55bがそれぞれ形成されている。
は、図3に示すように、酸素富化空気と水蒸気と燃料ガ
スとを旋回させながら燃焼プラズマの存在下で燃焼させ
るガスタービン式の改質器51を有している。この改質
器51は、図4に示すように、中空筒形状に形成された
外壁体54と、外壁体54の内部に中空筒形状に形成さ
れた内壁体55とを有している。内壁体55は、帯板を
環状に形成した複数のライナ55c…の集合体からなっ
ており、各ライナ55c・55c間の接続部が内壁体5
5の外側と内側とを連通させるように開口されている。
そして、外壁体54および内壁体55は、両軸芯が一致
するように配置されており、外壁体54および内壁体5
5の両端には、供給口54a・55aおよび排出口54
b・55bがそれぞれ形成されている。
【0029】上記の外壁体54の供給口54aには、第
1外壁配管60aが接合されている。第1外壁配管60
a内には、内壁体55の供給口55aに接合された内壁
配管56が内挿されている。そして、第1外壁配管60
aおよび内壁配管56間には、図3の水蒸気分離器17
から水蒸気が供給されるようになっており、この水蒸気
は、外壁体54と内壁体55とで形成された空間部を流
動しながら内壁体55を冷却するようになっていると共
に、一部が内壁体55内に進入して改質ガスの生成に使
用されるようになっている。
1外壁配管60aが接合されている。第1外壁配管60
a内には、内壁体55の供給口55aに接合された内壁
配管56が内挿されている。そして、第1外壁配管60
aおよび内壁配管56間には、図3の水蒸気分離器17
から水蒸気が供給されるようになっており、この水蒸気
は、外壁体54と内壁体55とで形成された空間部を流
動しながら内壁体55を冷却するようになっていると共
に、一部が内壁体55内に進入して改質ガスの生成に使
用されるようになっている。
【0030】また、内壁配管56内には、主燃料ノズル
57が内挿されており、内壁配管56および主燃料ノズ
ル57間には、酸素富化空気と水蒸気との混合ガス(以
下、酸素蒸気混合ガスと称する)が供給されるようにな
っている。また、内壁配管56および主燃料ノズル57
間の出口側には、スワーラ59が設けられており、スワ
ーラ59は、上記の酸素蒸気混合ガスを旋回噴流させて
内壁体55内に導入させるようになっている。さらに、
主燃料ノズル57内には、アノード電極58が内挿され
ており、主燃料ノズル57およびアノード電極58間に
は、燃料ガスと水蒸気との混合ガス(以下、燃料蒸気混
合ガスと称する)が供給されるようになっている。
57が内挿されており、内壁配管56および主燃料ノズ
ル57間には、酸素富化空気と水蒸気との混合ガス(以
下、酸素蒸気混合ガスと称する)が供給されるようにな
っている。また、内壁配管56および主燃料ノズル57
間の出口側には、スワーラ59が設けられており、スワ
ーラ59は、上記の酸素蒸気混合ガスを旋回噴流させて
内壁体55内に導入させるようになっている。さらに、
主燃料ノズル57内には、アノード電極58が内挿され
ており、主燃料ノズル57およびアノード電極58間に
は、燃料ガスと水蒸気との混合ガス(以下、燃料蒸気混
合ガスと称する)が供給されるようになっている。
【0031】一方、外壁体54の排出口54bには、第
2外壁配管60bが接合されている。第2外壁配管60
b内には、改質ガス配管62が内挿されており、第2外
壁配管60bおよび改質ガス配管62間の空間部には、
上述の内壁体55の冷却に使用された水蒸気が流動する
ようになっている。また、第2外壁配管60bおよび改
質ガス配管62には、冷却水が流動される冷却水配管6
3および燃料ガス配管64が貫設されており、冷却水配
管63および燃料ガス配管64は、内壁体55内に配設
された副燃料ノズル65に接続されている。この副燃料
ノズル65は、アノード電極58に対する対向面にカソ
ード電極66を有しており、カソード電極66は、アノ
ード電極58とで内壁体55内に燃焼プラズマを生成さ
せるようになっている。カソードとアノードは、場合に
よっては逆転させることもあり得る。
2外壁配管60bが接合されている。第2外壁配管60
b内には、改質ガス配管62が内挿されており、第2外
壁配管60bおよび改質ガス配管62間の空間部には、
上述の内壁体55の冷却に使用された水蒸気が流動する
ようになっている。また、第2外壁配管60bおよび改
質ガス配管62には、冷却水が流動される冷却水配管6
3および燃料ガス配管64が貫設されており、冷却水配
管63および燃料ガス配管64は、内壁体55内に配設
された副燃料ノズル65に接続されている。この副燃料
ノズル65は、アノード電極58に対する対向面にカソ
ード電極66を有しており、カソード電極66は、アノ
ード電極58とで内壁体55内に燃焼プラズマを生成さ
せるようになっている。カソードとアノードは、場合に
よっては逆転させることもあり得る。
【0032】上記の改質器51に供給される酸素蒸気混
合ガスは、図3に示すように、発電機28を作動させる
第2タービン53を介して供給されるようになってお
り、この酸素蒸気混合ガスは、酸素富化空気供給系34
と水蒸気供給系33とを合流させることにより生成され
ている。また、改質器51に供給される燃料蒸気混合ガ
スは、燃料ガス供給系32と水蒸気供給系33とを合流
させることにより生成されており、改質器51により生
成された改質ガスは、上記の第2タービン53に直列接
続された第1タービン52に送出された後、改質ガス供
給系36を介して燃料電池2・2の燃料極2a・2aに
供給されるようになっている。その他の構成は、実施例
1と同一であるため、その説明を省略する。
合ガスは、図3に示すように、発電機28を作動させる
第2タービン53を介して供給されるようになってお
り、この酸素蒸気混合ガスは、酸素富化空気供給系34
と水蒸気供給系33とを合流させることにより生成され
ている。また、改質器51に供給される燃料蒸気混合ガ
スは、燃料ガス供給系32と水蒸気供給系33とを合流
させることにより生成されており、改質器51により生
成された改質ガスは、上記の第2タービン53に直列接
続された第1タービン52に送出された後、改質ガス供
給系36を介して燃料電池2・2の燃料極2a・2aに
供給されるようになっている。その他の構成は、実施例
1と同一であるため、その説明を省略する。
【0033】上記の構成において、燃料電池発電システ
ムの動作について説明する。
ムの動作について説明する。
【0034】燃料ガス供給系32、水蒸気供給系33、
酸素富化空気供給系34から改質器51に対して燃料蒸
気混合ガスおよび酸素蒸気混合ガスが供給されると、こ
れらのガスは、図4に示すように、内壁体55の供給口
55a側から内壁体55内に導入されることになる。内
壁体55内に導入されたガスは、主燃料ノズル57側に
逆流して旋回流となり、旋回流の存在する主燃焼領域A
・Aにおいて混合され、流速の遅い部分の保炎機能によ
り高温で燃焼されることになる。尚、主燃焼領域A・A
には、当量比が1前後となるように、燃料ガスと酸素富
化空気と水蒸気とが供給されている必要がある。この燃
料ガスは、燃料電池排ガスのH2 を分離してその一部を
導入することもCH4 とH2 の混合ガスとすることもで
きる。
酸素富化空気供給系34から改質器51に対して燃料蒸
気混合ガスおよび酸素蒸気混合ガスが供給されると、こ
れらのガスは、図4に示すように、内壁体55の供給口
55a側から内壁体55内に導入されることになる。内
壁体55内に導入されたガスは、主燃料ノズル57側に
逆流して旋回流となり、旋回流の存在する主燃焼領域A
・Aにおいて混合され、流速の遅い部分の保炎機能によ
り高温で燃焼されることになる。尚、主燃焼領域A・A
には、当量比が1前後となるように、燃料ガスと酸素富
化空気と水蒸気とが供給されている必要がある。この燃
料ガスは、燃料電池排ガスのH2 を分離してその一部を
導入することもCH4 とH2 の混合ガスとすることもで
きる。
【0035】また、燃料蒸気混合ガスの一部は、燃料ガ
ス配管64を介して副燃料ノズル65から主燃焼領域A
・A方向に大きな渦を形成するように噴出されている。
そして、この燃料蒸気混合ガスは、主燃焼領域A・Aで
高温となった高い活性のガスと混合されることになり、
主燃焼領域A・Aにおいて改質反応を生じさせて改質ガ
スを生成させることになる。この際、内壁体55内に
は、アノード電極58およびカソード電極66により燃
焼プラズマが生成されており、燃焼プラズマは、改質反
応の吸熱による活性の低下を防止するようになっている
と共に、主燃焼領域A・Aをさらに昇温させるようにな
っている。従って、主燃焼領域A・Aにおいて改質反応
が良好に継続されることによって、改質ガスが連続的に
生成されながら内壁体55内から改質ガス配管62に排
出されることになる。副燃料ノズルにも、H2 ガスが混
合されることもあり得る。
ス配管64を介して副燃料ノズル65から主燃焼領域A
・A方向に大きな渦を形成するように噴出されている。
そして、この燃料蒸気混合ガスは、主燃焼領域A・Aで
高温となった高い活性のガスと混合されることになり、
主燃焼領域A・Aにおいて改質反応を生じさせて改質ガ
スを生成させることになる。この際、内壁体55内に
は、アノード電極58およびカソード電極66により燃
焼プラズマが生成されており、燃焼プラズマは、改質反
応の吸熱による活性の低下を防止するようになっている
と共に、主燃焼領域A・Aをさらに昇温させるようにな
っている。従って、主燃焼領域A・Aにおいて改質反応
が良好に継続されることによって、改質ガスが連続的に
生成されながら内壁体55内から改質ガス配管62に排
出されることになる。副燃料ノズルにも、H2 ガスが混
合されることもあり得る。
【0036】上記の改質ガスは、図3に示すように、第
1タービン52に送出され、第1タービン52を介して
発電機28を作動させた後、改質ガス供給系36に送出
されることになる。そして、改質ガス供給系36に送出
された改質ガスは、高温CO反応器38やCO2 除去装
置41等により高濃度の水素富化空気とされた後、燃料
電池2の燃料極2aに送出され、空気分離装置3により
生成された酸素富化空気と共に燃料電池2の発電に使用
されることになる。この後、改質ガスおよび酸素富化空
気が燃料電池2の発電に使用されて排出されると、これ
らの排出ガスは、燃焼器42により燃焼されて発電機2
7の発電に利用された後、気水分離器23により水が回
収されて再使用されることになる。その他の動作は、実
施例1と同一であるため、その説明を省略する。
1タービン52に送出され、第1タービン52を介して
発電機28を作動させた後、改質ガス供給系36に送出
されることになる。そして、改質ガス供給系36に送出
された改質ガスは、高温CO反応器38やCO2 除去装
置41等により高濃度の水素富化空気とされた後、燃料
電池2の燃料極2aに送出され、空気分離装置3により
生成された酸素富化空気と共に燃料電池2の発電に使用
されることになる。この後、改質ガスおよび酸素富化空
気が燃料電池2の発電に使用されて排出されると、これ
らの排出ガスは、燃焼器42により燃焼されて発電機2
7の発電に利用された後、気水分離器23により水が回
収されて再使用されることになる。その他の動作は、実
施例1と同一であるため、その説明を省略する。
【0037】以上のように、本実施例1・2において説
明した燃料電池発電システムは、酸素富化空気を生成す
る空気分離装置と、上記酸素富化空気を用いて水蒸気と
燃料ガスとを燃焼プラズマの存在下で燃焼させて改質反
応させることにより改質ガスを生成する改質器と、上記
改質ガスと上記酸素富化空気とを用いて発電する燃料電
池とを有した構成になっている。燃料電池排ガス中のH
2 を分離して、改質器で燃焼させることもある。
明した燃料電池発電システムは、酸素富化空気を生成す
る空気分離装置と、上記酸素富化空気を用いて水蒸気と
燃料ガスとを燃焼プラズマの存在下で燃焼させて改質反
応させることにより改質ガスを生成する改質器と、上記
改質ガスと上記酸素富化空気とを用いて発電する燃料電
池とを有した構成になっている。燃料電池排ガス中のH
2 を分離して、改質器で燃焼させることもある。
【0038】上記の構成によれば、水蒸気と燃料ガスと
の改質反応により改質ガスを生成するスチームリホーミ
ング反応は、ガス相では反応速度が触媒使用時と比較し
て低いため、より高温度にして反応を活性化させること
が必要になるが、燃焼プラズマの存在下で改質反応させ
ると、燃焼プラズマが触媒と同等以上の反応活性作用を
生じさせるため、極めて高温度にしなくても反応速度を
高めることが可能になっている。また、酸素富化空気を
改質反応に使用することによって、改質ガス中のN2 濃
度を減少させ、H2 やCOの濃度を高めることが可能に
なっていると共に、空気流量軽減により圧縮動力が減少
すると共にガス温度の上昇時に熱容量軽減により温度上
昇させ易くなっている。
の改質反応により改質ガスを生成するスチームリホーミ
ング反応は、ガス相では反応速度が触媒使用時と比較し
て低いため、より高温度にして反応を活性化させること
が必要になるが、燃焼プラズマの存在下で改質反応させ
ると、燃焼プラズマが触媒と同等以上の反応活性作用を
生じさせるため、極めて高温度にしなくても反応速度を
高めることが可能になっている。また、酸素富化空気を
改質反応に使用することによって、改質ガス中のN2 濃
度を減少させ、H2 やCOの濃度を高めることが可能に
なっていると共に、空気流量軽減により圧縮動力が減少
すると共にガス温度の上昇時に熱容量軽減により温度上
昇させ易くなっている。
【0039】これにより、燃焼プラズマと酸素富化空気
とを併用することにより無触媒の部分燃焼法による改質
反応が可能となり、改質中に必要となる高温および高圧
のガス(高エクセルギー)を動力として使用することが
できることから、触媒方式よりも耐久性に優れた改質器
により燃料電池発電システムの稼働率を向上させること
が可能になっていると共に、燃料電池発電システムの総
合発電効率を向上させることが可能になっている。
とを併用することにより無触媒の部分燃焼法による改質
反応が可能となり、改質中に必要となる高温および高圧
のガス(高エクセルギー)を動力として使用することが
できることから、触媒方式よりも耐久性に優れた改質器
により燃料電池発電システムの稼働率を向上させること
が可能になっていると共に、燃料電池発電システムの総
合発電効率を向上させることが可能になっている。
【0040】また、本実施例1・2の燃料電池発電シス
テムに用いられている改質器は、部分燃焼による改質反
応が可能となっているため、触媒方式の改質器において
必要な触媒粒子の充填槽や間接熱交換の構成が不要とな
り、反応室の容積を極めて小さくすることが可能になっ
ている。また、エンジンの一部に改質炉として組み込む
ことも可能になっている。
テムに用いられている改質器は、部分燃焼による改質反
応が可能となっているため、触媒方式の改質器において
必要な触媒粒子の充填槽や間接熱交換の構成が不要とな
り、反応室の容積を極めて小さくすることが可能になっ
ている。また、エンジンの一部に改質炉として組み込む
ことも可能になっている。
【0041】尚、本実施例1・2における空気分離装置
3には、図5に示すように、空気から窒素を吸収する吸
着材79を収容した吸着室70と、第1ピストン76に
より容積が増減されるシリンダ室75との間に、第1ピ
ストン76によりシリンダ室75が所定の圧力以上に昇
圧したときに開栓するダブルアクション弁72が設けら
れた構成の以下のレシプロケージングガスセパレータが
用いられていることが望ましい。そして、この場合に
は、改質器1・51および燃料電池2に供給される酸素
富化空気を安価に作成することができるため、燃料電池
発電システムの発電コストを低減させることが可能にな
る。
3には、図5に示すように、空気から窒素を吸収する吸
着材79を収容した吸着室70と、第1ピストン76に
より容積が増減されるシリンダ室75との間に、第1ピ
ストン76によりシリンダ室75が所定の圧力以上に昇
圧したときに開栓するダブルアクション弁72が設けら
れた構成の以下のレシプロケージングガスセパレータが
用いられていることが望ましい。そして、この場合に
は、改質器1・51および燃料電池2に供給される酸素
富化空気を安価に作成することができるため、燃料電池
発電システムの発電コストを低減させることが可能にな
る。
【0042】
【発明の効果】本発明は、以上のように、酸素富化空気
を生成する空気分離装置と、上記酸素富化空気を用いて
水蒸気と燃料ガスとを燃焼プラズマの存在下で燃焼させ
て改質反応させることにより改質ガスを生成する改質器
と、上記改質ガスと上記酸素富化空気とを用いて発電す
る燃料電池とを有する構成である。
を生成する空気分離装置と、上記酸素富化空気を用いて
水蒸気と燃料ガスとを燃焼プラズマの存在下で燃焼させ
て改質反応させることにより改質ガスを生成する改質器
と、上記改質ガスと上記酸素富化空気とを用いて発電す
る燃料電池とを有する構成である。
【0043】これにより、燃焼プラズマと酸素富化空気
とを併用することにより無触媒の部分燃焼法による改質
反応が可能となり、改質中に必要となる高温および高圧
のガス(高エクセルギー)を動力として使用することが
できることから、触媒方式よりも耐久性に優れた改質器
により燃料電池発電システムの稼働率を向上させること
が可能であると共に、燃料電池発電システムの総合発電
効率を向上させることが可能であるという効果を奏す
る。
とを併用することにより無触媒の部分燃焼法による改質
反応が可能となり、改質中に必要となる高温および高圧
のガス(高エクセルギー)を動力として使用することが
できることから、触媒方式よりも耐久性に優れた改質器
により燃料電池発電システムの稼働率を向上させること
が可能であると共に、燃料電池発電システムの総合発電
効率を向上させることが可能であるという効果を奏す
る。
【図1】本発明の燃料電池発電システムの構成図であ
る。
る。
【図2】改質器の動作状態を示す説明図である。
【図3】本発明の燃料電池発電システムの構成図であ
る。
る。
【図4】改質器の動作状態を示す説明図である。
【図5】空気分離装置の概略構成図である。
【図6】従来の燃料電池発電システムの構成図である。
【図7】改質器の動作状態を示す説明図である。
1 改質器 2 燃料電池 3 空気分離装置 4 主燃焼室 5 予燃焼室 11 ピストン 17 水蒸気分離器 30 プラズマ電極 32 燃料ガス供給系 33 水蒸気供給系 34 酸素富化空気供給系 35 循環ガス供給系 36 改質ガス供給系 51 改質器 54 外壁体 55 内壁体 56 内壁配管 57 主燃料ノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森西 義章 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 山下 紀久夫 兵庫県神戸市中央区脇浜町1丁目3番18号 株式会社神戸製鋼所神戸本社内
Claims (3)
- 【請求項1】 酸素富化空気を生成する空気分離装置
と、 上記酸素富化空気を用いて水蒸気と燃料ガスとを燃焼プ
ラズマの存在下で燃焼させて改質反応させることにより
改質ガスを生成する改質器と、 上記改質ガスと上記酸素富化空気とを用いて発電する燃
料電池とを有することを特徴とする燃料電池発電システ
ム。 - 【請求項2】 上記改質器は、酸素富化空気と水蒸気と
燃料ガスとを吸気する吸気工程と、これらガスを圧縮す
る圧縮工程と、これらガスを燃焼プラズマの存在下で燃
焼させる膨張工程と、燃焼による改質反応により生成さ
れた改質ガスを排出する排気工程とをこの順に連続的に
繰り返すガスエンジンからなっていることを特徴とする
請求項1記載の燃料電池発電システム。 - 【請求項3】 上記改質器は、酸素富化空気と水蒸気と
燃料ガスとを旋回させながら燃焼プラズマの存在下で燃
焼させるガスタービンからなっていることを特徴とする
請求項1記載の燃料電池発電システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6339104A JPH08185880A (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6339104A JPH08185880A (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 燃料電池発電システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08185880A true JPH08185880A (ja) | 1996-07-16 |
Family
ID=18324304
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6339104A Pending JPH08185880A (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08185880A (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000019084A1 (fr) * | 1998-09-30 | 2000-04-06 | Hitachi, Ltd. | Systeme a cellule electrochimique et vehicule utilisant ce systeme |
WO2002047191A3 (en) * | 2000-12-08 | 2003-05-22 | Uop Llc | Process for air enrichment in producing hydrogen for use with fuel cells |
KR100786462B1 (ko) * | 2006-05-17 | 2007-12-17 | 삼성에스디아이 주식회사 | 산소 공급기를 사용하는 개질기 및 이를 포함하는 연료전지시스템 |
AT508475B1 (de) * | 2009-03-26 | 2012-12-15 | Inocon Technologie Gmbh | Kolbenmotor mit plasmainjektionsantrieb |
JP2014508635A (ja) * | 2010-12-31 | 2014-04-10 | 武▲漢凱▼迪工程技▲術▼研究▲総▼院有限公司 | プラズマを使用する活性粒子に富む高温水蒸気の調製方法および装置 |
JP5967682B1 (ja) * | 2015-10-16 | 2016-08-10 | 寛治 泉 | 富化酸素空気と燃料の燃焼で燃料を生成するエンジン。 |
CN108306027A (zh) * | 2017-01-12 | 2018-07-20 | 华北电力大学(保定) | 一种富氧燃烧与固体氧化物燃料电池混合发电*** |
CN108301923A (zh) * | 2017-01-13 | 2018-07-20 | 华北电力大学(保定) | 一种富氧燃烧与熔融碳酸盐燃料电池混合发电*** |
CN108301922A (zh) * | 2017-01-12 | 2018-07-20 | 华北电力大学(保定) | 基于燃气轮机和熔融碳酸盐燃料电池的混合供能*** |
CN114483386A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-05-13 | 武汉理工大学 | 基于低温等离子体的燃料重整动力*** |
-
1994
- 1994-12-28 JP JP6339104A patent/JPH08185880A/ja active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000019084A1 (fr) * | 1998-09-30 | 2000-04-06 | Hitachi, Ltd. | Systeme a cellule electrochimique et vehicule utilisant ce systeme |
WO2002047191A3 (en) * | 2000-12-08 | 2003-05-22 | Uop Llc | Process for air enrichment in producing hydrogen for use with fuel cells |
KR100786462B1 (ko) * | 2006-05-17 | 2007-12-17 | 삼성에스디아이 주식회사 | 산소 공급기를 사용하는 개질기 및 이를 포함하는 연료전지시스템 |
AT508475B1 (de) * | 2009-03-26 | 2012-12-15 | Inocon Technologie Gmbh | Kolbenmotor mit plasmainjektionsantrieb |
JP2014508635A (ja) * | 2010-12-31 | 2014-04-10 | 武▲漢凱▼迪工程技▲術▼研究▲総▼院有限公司 | プラズマを使用する活性粒子に富む高温水蒸気の調製方法および装置 |
JP5967682B1 (ja) * | 2015-10-16 | 2016-08-10 | 寛治 泉 | 富化酸素空気と燃料の燃焼で燃料を生成するエンジン。 |
JP2017074892A (ja) * | 2015-10-16 | 2017-04-20 | 寛治 泉 | 富化酸素空気と燃料の燃焼で燃料を生成するエンジン。 |
CN108306027A (zh) * | 2017-01-12 | 2018-07-20 | 华北电力大学(保定) | 一种富氧燃烧与固体氧化物燃料电池混合发电*** |
CN108301922A (zh) * | 2017-01-12 | 2018-07-20 | 华北电力大学(保定) | 基于燃气轮机和熔融碳酸盐燃料电池的混合供能*** |
CN108301923A (zh) * | 2017-01-13 | 2018-07-20 | 华北电力大学(保定) | 一种富氧燃烧与熔融碳酸盐燃料电池混合发电*** |
CN114483386A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-05-13 | 武汉理工大学 | 基于低温等离子体的燃料重整动力*** |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6977082B2 (ja) | アンモニア分解装置及びシステム並びに水素製造方法 | |
US6079373A (en) | Gas engine with a gas fuel reforming device | |
EP1582502B1 (en) | System and method for co-production of hydrogen and electrical energy | |
JPH07201349A (ja) | 燃料電池サイクルに基づく間接燃焼型のガスタービンサイクル | |
US7973262B2 (en) | Powerplant and method using a triple helical vortex reactor | |
AU3311499A (en) | Integrated power module | |
CN104170139A (zh) | 燃料电池混合动力*** | |
JPH08185880A (ja) | 燃料電池発電システム | |
CN101737779B (zh) | 用于微型燃烧器的碳氢燃料重整燃烧方法及微型燃烧器 | |
CN1978993A (zh) | 利用燃料稳定化装置使液态燃料强催化完全燃烧 | |
JP2002227657A (ja) | 水素エンジン、動力システムおよびこれにより駆動される車両 | |
US6189310B1 (en) | Combined gas turbine power system using catalytic partial fuel oxidation | |
CN117747887A (zh) | 一种耦合燃料电池和燃气涡轮机的氢/氨燃料能源*** | |
CN206033359U (zh) | 超临界二氧化碳布雷顿循环发电‑废水处理的耦合*** | |
CN116557858A (zh) | 一种基于等离子体裂解、热裂解和等离子体助燃的氨燃烧器及其运行方法 | |
CN112796886B (zh) | 燃料电池化学回热燃气轮机再热式联合循环*** | |
CN112253335B (zh) | 一种用于火箭发动机中驱动涡轮的燃气发生器 | |
JPH03258902A (ja) | 発電プラント | |
JP3936160B2 (ja) | ガスタービン発電装置及びこれに用いる混合ガス燃焼装置 | |
JP2000228208A (ja) | 燃料電池とガスタービンの複合装置 | |
JP2001152846A (ja) | 燃料改質装置を備えたエンジン | |
JP3484931B2 (ja) | 天然ガス改質装置を備えたガスエンジン | |
JPH11176455A (ja) | 燃料電池複合発電装置 | |
CN108105801A (zh) | 一种新型的催化柔和燃烧方法 | |
CN116906230B (zh) | 一种提升甲醇发动机燃料经济性的方法及装置 |