JPH08298130A - 燃料電池発電プラント - Google Patents
燃料電池発電プラントInfo
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- JPH08298130A JPH08298130A JP7103917A JP10391795A JPH08298130A JP H08298130 A JPH08298130 A JP H08298130A JP 7103917 A JP7103917 A JP 7103917A JP 10391795 A JP10391795 A JP 10391795A JP H08298130 A JPH08298130 A JP H08298130A
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- fuel cell
- power plant
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
-
- 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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】燃料電池発電プラントのカソードガス系統に、
燃料ガス中に含まれる不純物を除去するフィルタ等を備
えた燃料電池発電プラントを提供すること。 【構成】アノード極とカソード極から成る燃料電池発電
プラントにおいて、燃料ガス中に含まれる不純物を除去
するフィルタを、カソード極出口ガスを循環させるカソ
ードリサイクルブロワ吐出配管との合流点より下流側に
設置しているので、カソードガス中に含まれる鉄錆及び
塩類等の不純物を除去することができ、電池内部のカソ
ードガス流路の閉塞を防止し、電池性能の長期安定性を
向上させることができる。
燃料ガス中に含まれる不純物を除去するフィルタ等を備
えた燃料電池発電プラントを提供すること。 【構成】アノード極とカソード極から成る燃料電池発電
プラントにおいて、燃料ガス中に含まれる不純物を除去
するフィルタを、カソード極出口ガスを循環させるカソ
ードリサイクルブロワ吐出配管との合流点より下流側に
設置しているので、カソードガス中に含まれる鉄錆及び
塩類等の不純物を除去することができ、電池内部のカソ
ードガス流路の閉塞を防止し、電池性能の長期安定性を
向上させることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料電池発電プラントに
係わり、特にガス中の不純物を除去して燃料電池本体の
長期信頼性を向上する燃料電池発電プラントに関する。
係わり、特にガス中の不純物を除去して燃料電池本体の
長期信頼性を向上する燃料電池発電プラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池発電プラントでは、アノード極
（燃料極）に供給される水素と、カソード極（空気極）
に供給される酸素との化学反応により電気エネルギを取
り出している。
（燃料極）に供給される水素と、カソード極（空気極）
に供給される酸素との化学反応により電気エネルギを取
り出している。
【０００３】図３は従来の加圧型燃料電池発電プラント
の構成図である。燃料ガスの一つである天然ガス中には
不臭剤として硫黄化合物が添加されているので、この硫
黄化合物は脱硫器１で除去された後、改質器２に送られ
る。改質器２に送られた天然ガスは改質触媒の存在下で
蒸気分離器３からの蒸気と反応し、水素リッチガスにな
る。改質器２を出た一酸化炭素を含む水素リッチガス
は、一酸化炭素変成器４により一酸化炭素が低減され、
さらに過剰の水分がコンタクトクーラ５により除去さ
れ、電池本体６のアノード極６ａに送られる。
の構成図である。燃料ガスの一つである天然ガス中には
不臭剤として硫黄化合物が添加されているので、この硫
黄化合物は脱硫器１で除去された後、改質器２に送られ
る。改質器２に送られた天然ガスは改質触媒の存在下で
蒸気分離器３からの蒸気と反応し、水素リッチガスにな
る。改質器２を出た一酸化炭素を含む水素リッチガス
は、一酸化炭素変成器４により一酸化炭素が低減され、
さらに過剰の水分がコンタクトクーラ５により除去さ
れ、電池本体６のアノード極６ａに送られる。
【０００４】一方、カソードガスとしては一般に空気が
使用され、空気コンプレッサ７により昇圧された空気
は、直接電池本体６のカソード極６ｃに送られ、水素と
酸素の電気化学反応により電気エネルギが得られる。ま
た、反応生成物として水と熱が発生するが、この熱は冷
却板６ａに冷却水を流すことにより取り除かれる。
使用され、空気コンプレッサ７により昇圧された空気
は、直接電池本体６のカソード極６ｃに送られ、水素と
酸素の電気化学反応により電気エネルギが得られる。ま
た、反応生成物として水と熱が発生するが、この熱は冷
却板６ａに冷却水を流すことにより取り除かれる。
【０００５】また、アノード極６ｂ出口とカソード極６
ｃ出口の排燃料と排空気の一部は、電池内部の燃料利用
率及び酸素利用率をコントロールするため、アノードリ
サイクルブロワ８及びカソードリサイクルブロワ９によ
り再循環される。残りの排ガスは改質器バーナ２ａに送
られ改質反応を進めるための熱源となる。さらに、改質
器２からの燃料排ガスは補助バーナ１０に送られ、補助
バーナ１０の燃料排ガスとともに空気コンプレッサ７を
駆動するガスタービン１１へ導入され、そこで仕事をし
た後、プラント排ガスとなる。
ｃ出口の排燃料と排空気の一部は、電池内部の燃料利用
率及び酸素利用率をコントロールするため、アノードリ
サイクルブロワ８及びカソードリサイクルブロワ９によ
り再循環される。残りの排ガスは改質器バーナ２ａに送
られ改質反応を進めるための熱源となる。さらに、改質
器２からの燃料排ガスは補助バーナ１０に送られ、補助
バーナ１０の燃料排ガスとともに空気コンプレッサ７を
駆動するガスタービン１１へ導入され、そこで仕事をし
た後、プラント排ガスとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の燃料電池発電プラントにおいて、カソードガスとして
使われる空気は、空気コンプレッサ７から電池本体６の
カソード極６ｃに直接供給される。カソードガスとして
空気を使用した場合、空気中の酸素含有量は２１％であ
り、実際の反応に必要な酸素量を得るためには約５倍の
空気を供給する必要がある。さらに、プラント効率を上
げるため、空気コンプレッサからカソード極までの圧力
損失を少なくしてガスタービンの動力を小さくする必要
がある。
の燃料電池発電プラントにおいて、カソードガスとして
使われる空気は、空気コンプレッサ７から電池本体６の
カソード極６ｃに直接供給される。カソードガスとして
空気を使用した場合、空気中の酸素含有量は２１％であ
り、実際の反応に必要な酸素量を得るためには約５倍の
空気を供給する必要がある。さらに、プラント効率を上
げるため、空気コンプレッサからカソード極までの圧力
損失を少なくしてガスタービンの動力を小さくする必要
がある。
【０００７】そこで、燃料管に比べて空気配管は大口径
管が使われ、コスト低減のため耐食性に優れたステンレ
ス鋼管ではなく、炭素鋼管が採用されている。しかしな
がら、炭素鋼管は空気中の酸素や水分により錆が発生す
る。特に、カソード出口ガスを循環するリサイクルブロ
ワをもつシステムでは、電池生成水を含むガスを循環さ
せるため錆の発生が著しい。その結果、錆を含む空気が
電池本体のカソード極に供給されることになり、電解液
として使われている粘性のあるリン酸と結合して電池内
部のカソードガス流路を閉塞させるようになるため、電
池電圧低下の要因になっている。
管が使われ、コスト低減のため耐食性に優れたステンレ
ス鋼管ではなく、炭素鋼管が採用されている。しかしな
がら、炭素鋼管は空気中の酸素や水分により錆が発生す
る。特に、カソード出口ガスを循環するリサイクルブロ
ワをもつシステムでは、電池生成水を含むガスを循環さ
せるため錆の発生が著しい。その結果、錆を含む空気が
電池本体のカソード極に供給されることになり、電解液
として使われている粘性のあるリン酸と結合して電池内
部のカソードガス流路を閉塞させるようになるため、電
池電圧低下の要因になっている。
【０００８】本発明は上記問題を解決するためになされ
たもので、その目的は燃料電池発電プラントのカソード
ガス系統に、燃料ガス中に含まれる不純物を除去するフ
ィルタ等を備えることによりコンパクトで安価な燃料電
池発電プラントを提供することにある。
たもので、その目的は燃料電池発電プラントのカソード
ガス系統に、燃料ガス中に含まれる不純物を除去するフ
ィルタ等を備えることによりコンパクトで安価な燃料電
池発電プラントを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１はアノード極とカソード極から成
る燃料電池発電プラントにおいて、燃料ガス中に含まれ
る不純物を除去するフィルタを、前記カソード極出口ガ
スを循環させるカソードリサイクルブロワ吐出配管との
合流点より下流側に設置したことを特徴とする。
に、本発明の請求項１はアノード極とカソード極から成
る燃料電池発電プラントにおいて、燃料ガス中に含まれ
る不純物を除去するフィルタを、前記カソード極出口ガ
スを循環させるカソードリサイクルブロワ吐出配管との
合流点より下流側に設置したことを特徴とする。
【００１０】本発明の請求項２は、請求項１記載の燃料
電池発電プラントにおいて、前記フィルタに永久磁石を
使用して前記燃料ガス中に含まれる鉄錆を除去すること
を特徴とする。
電池発電プラントにおいて、前記フィルタに永久磁石を
使用して前記燃料ガス中に含まれる鉄錆を除去すること
を特徴とする。
【００１１】本発明の請求項３は、請求項１記載の燃料
電池発電プラントにおいて、前記フィルタに水と直接接
触するコンタクトクーラを使用して前記燃料ガス中に含
まれる鉄錆及び塩類を除去することを特徴とする。
電池発電プラントにおいて、前記フィルタに水と直接接
触するコンタクトクーラを使用して前記燃料ガス中に含
まれる鉄錆及び塩類を除去することを特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明の請求項１〜請求項３によると、電池本
体カソード入口に設置したフィルタでカソードガス中に
含まれる不純物、例えば鉄錆及び塩類等を除去すること
により、電池内部のカソードガス流路の閉塞を防止し、
電池性能の長期安定性を向上させることができる。
体カソード入口に設置したフィルタでカソードガス中に
含まれる不純物、例えば鉄錆及び塩類等を除去すること
により、電池内部のカソードガス流路の閉塞を防止し、
電池性能の長期安定性を向上させることができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例（請求項１及び請求項２対
応）の系統構成図を示したものであり、既に説明した図
３の従来の燃料電池発電プラントと異なる点は、カソー
ド極入口配管にガス中の不純物を除去させるフィルタ１
２ａ，１２ｂ及びフィルタ１２ａ，１２ｂの入口と出口
の差圧を計測する差圧計１３ａ，１３ｂをカソードリサ
イクルブロワ９の吐出配管の合流点の下流側経路に設置
されている点であり、その他の点は同一であるので、同
一部分には同符号を付し、重複説明は省略する。
る。図１は本発明の一実施例（請求項１及び請求項２対
応）の系統構成図を示したものであり、既に説明した図
３の従来の燃料電池発電プラントと異なる点は、カソー
ド極入口配管にガス中の不純物を除去させるフィルタ１
２ａ，１２ｂ及びフィルタ１２ａ，１２ｂの入口と出口
の差圧を計測する差圧計１３ａ，１３ｂをカソードリサ
イクルブロワ９の吐出配管の合流点の下流側経路に設置
されている点であり、その他の点は同一であるので、同
一部分には同符号を付し、重複説明は省略する。
【００１４】同図において、空気コンプレッサ７から直
接供給される空気およびカソードリサイクルブロワ９で
供給されるカソード出口空気中に含まれる不純物は、フ
ィルタ１２ａまたは１２ｂで除去される。プラント運転
中、フィルタ１２ａに取り付けられた差圧計１３ａが目
詰まりで上昇した場合、フィルタ１２ｂに切り替え、フ
ィルタ１２ａはエレメントの清掃または交換が行われ
る。
接供給される空気およびカソードリサイクルブロワ９で
供給されるカソード出口空気中に含まれる不純物は、フ
ィルタ１２ａまたは１２ｂで除去される。プラント運転
中、フィルタ１２ａに取り付けられた差圧計１３ａが目
詰まりで上昇した場合、フィルタ１２ｂに切り替え、フ
ィルタ１２ａはエレメントの清掃または交換が行われ
る。
【００１５】空気中で炭素配管の表面に発生する錆は、
Ｆｅ（ＯＨ）2 やＦｅＯＯＨのような磁性を持った酸化
鉄である。配管の圧力損失の厳しいシステムではフィル
タとして永久磁石を使うと効果的に鉄錆を除去すること
ができる。
Ｆｅ（ＯＨ）2 やＦｅＯＯＨのような磁性を持った酸化
鉄である。配管の圧力損失の厳しいシステムではフィル
タとして永久磁石を使うと効果的に鉄錆を除去すること
ができる。
【００１６】図２は本発明の他の実施例（請求項３対
応）の系統構成図であり、図１の実施例と相違する点
は、フィルタ１２ａまたは１２ｂの代りにカソード極入
口配管に、燃料ガスと水を直接接触させるコンタクトク
ーラ１４を設置した点であり、その他の点は同一である
ので、同一部分には同符号を付し重複説明は省略する。
応）の系統構成図であり、図１の実施例と相違する点
は、フィルタ１２ａまたは１２ｂの代りにカソード極入
口配管に、燃料ガスと水を直接接触させるコンタクトク
ーラ１４を設置した点であり、その他の点は同一である
ので、同一部分には同符号を付し重複説明は省略する。
【００１７】本実施例では、コンタクトクーラ１４によ
り鉄錆と一緒に空気中の塩類も除去することができる。
したがって、特に海岸近くに設置される燃料電池プラン
トでは空気中に含まれる塩類が多く、その効果は顕著で
ある。
り鉄錆と一緒に空気中の塩類も除去することができる。
したがって、特に海岸近くに設置される燃料電池プラン
トでは空気中に含まれる塩類が多く、その効果は顕著で
ある。
【００１８】以上のように本実施例によると、カソード
ガス中に含まれる鉄錆を主成分とした不純物をプラント
運転をしながら除去することができ、特別な付属設備な
しで配管に設置することができる。なお、カソードリサ
イクルが接続された系統では、その分岐点の下流側経路
にフィルタを設置すると、効果的である。
ガス中に含まれる鉄錆を主成分とした不純物をプラント
運転をしながら除去することができ、特別な付属設備な
しで配管に設置することができる。なお、カソードリサ
イクルが接続された系統では、その分岐点の下流側経路
にフィルタを設置すると、効果的である。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明（請求項１
〜請求項３対応）によれば、フィルタまたはコンタクト
クーラをカソードリサイクルブロワの合流点の下流側経
路に設置しているので、プラント運転中にカソードガス
中に含まれる鉄錆及び空気中の塩類を主成分とした不純
物を処理することができ、コンパクトで安価な燃料電池
発電プラントコストを提供できる。
〜請求項３対応）によれば、フィルタまたはコンタクト
クーラをカソードリサイクルブロワの合流点の下流側経
路に設置しているので、プラント運転中にカソードガス
中に含まれる鉄錆及び空気中の塩類を主成分とした不純
物を処理することができ、コンパクトで安価な燃料電池
発電プラントコストを提供できる。
【図１】本発明の一実施例の系統構成図。
【図２】本発明の他の実施例の系統構成図。
【図３】従来の燃料電池発電プラント系統構成図。
１…脱硫器、２…改質器、２ａ…改質器バーナ、３…蒸
気分離器、４…一酸化炭素変成器、５…コンタクトクー
ラ、６…電池本体、６ａ…冷却板、６ｂ…アノード極、
６ｃ…カソード極、７…空気コンプレッサ、８…アノー
ドリサイクルブロワ、９…カソードリサイクルブロワ、
１０…補助バーナ、１１…ガスタービン、１２ａ，１２
ｂ…フィルタ、１３ａ，１３ｂ…差圧計、１４…コンタ
クトクーラ。
気分離器、４…一酸化炭素変成器、５…コンタクトクー
ラ、６…電池本体、６ａ…冷却板、６ｂ…アノード極、
６ｃ…カソード極、７…空気コンプレッサ、８…アノー
ドリサイクルブロワ、９…カソードリサイクルブロワ、
１０…補助バーナ、１１…ガスタービン、１２ａ，１２
ｂ…フィルタ、１３ａ，１３ｂ…差圧計、１４…コンタ
クトクーラ。
Claims (3)
- 【請求項１】 アノード極とカソード極から成る燃料電
池発電プラントにおいて、燃料ガス中に含まれる不純物
を除去するフィルタを、前記カソード極出口ガスを循環
させるカソードリサイクルブロワ吐出配管との合流点よ
り下流側に設置したことを特徴とする燃料電池発電プラ
ント。 - 【請求項２】 前記フィルタに永久磁石を使用して前記
燃料ガス中に含まれる鉄錆を除去することを特徴とする
請求項１記載の燃料電池発電プラント。 - 【請求項３】 前記フィルタに水と直接接触するコンタ
クトクーラを使用して前記燃料ガス中に含まれる鉄錆及
び塩類を除去することを特徴とする請求項１記載の燃料
電池発電プラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7103917A JPH08298130A (ja) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | 燃料電池発電プラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7103917A JPH08298130A (ja) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | 燃料電池発電プラント |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08298130A true JPH08298130A (ja) | 1996-11-12 |
Family
ID=14366787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7103917A Pending JPH08298130A (ja) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | 燃料電池発電プラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08298130A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1231663A1 (en) * | 2001-02-12 | 2002-08-14 | Delphi Technologies, Inc. | Method and apparatus for gas purification in energy conversion systems |
| JP2005340099A (ja) * | 2004-05-28 | 2005-12-08 | Toyota Motor Corp | 燃料電池の制御装置 |
| JP2006100238A (ja) * | 2004-09-06 | 2006-04-13 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
| JP2006100239A (ja) * | 2004-09-06 | 2006-04-13 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
| JP2010005596A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Nippon Oil Corp | 触媒粉分離装置及び燃料電池システム |
| US7718294B2 (en) | 2004-03-02 | 2010-05-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
| US8187756B2 (en) | 2004-09-06 | 2012-05-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
-
1995
- 1995-04-27 JP JP7103917A patent/JPH08298130A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1231663A1 (en) * | 2001-02-12 | 2002-08-14 | Delphi Technologies, Inc. | Method and apparatus for gas purification in energy conversion systems |
| US7037615B2 (en) | 2001-02-12 | 2006-05-02 | Delphi Technologies, Inc. | Trapping method and system for energy conversion devices |
| US7718294B2 (en) | 2004-03-02 | 2010-05-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
| JP2005340099A (ja) * | 2004-05-28 | 2005-12-08 | Toyota Motor Corp | 燃料電池の制御装置 |
| JP4654607B2 (ja) * | 2004-05-28 | 2011-03-23 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池の制御装置 |
| JP2006100238A (ja) * | 2004-09-06 | 2006-04-13 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
| JP2006100239A (ja) * | 2004-09-06 | 2006-04-13 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
| US8187756B2 (en) | 2004-09-06 | 2012-05-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
| JP2010005596A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Nippon Oil Corp | 触媒粉分離装置及び燃料電池システム |
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