JPS60258862A - 燃料電池発電装置 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は燃料電池を用いた発電装置に関するものである
。

〔発明の背景〕

燃料電池はエネルギの変換効率が高く、環境問題が少な
く、モジュール構成により出力規模を自由に選択可能で
ある等の特徴を有しており、水力。

火力、原子力に次ぐ発電方式として有望視されている。

・１　固体電解質型燃料電池はリン酸型、溶融炭酸塩型
に次ぐ第３世代の燃料電池として我が国ではムーンライ
ト計画において開発が推進されており、米国ではウェス
チングハウス社が開発を行なっている。これらの状況に
ついては例えば、Ｖ電気学会技術報告（■部）Ｋ１号（
燃料電池の展望）ｖ。

電気学会（昭和５７年１２月）等に詳細に記述されてい
る。

固体電解質型燃料電池の発電原理については、例えば、
　尚温固体電解質燃料電池の試作および発電試験１．高
温学会誌（第７巻、第５号）。

（１９８１年９月）等に詳細に記述されている。

上記の固体電解何形燃料電池の原理について、第１図を
参照しつつ次に説明する。固体電解質型燃料電池は燃料
電極１、空気電極２、固体電解質３より構成される。燃
料電極１は電子導電性が大きく、趙元芽囲気中で安定で
、かつ、電解質と反応しないものとしてＮｉｏ、ｃｏ等
が用いられている。一方、空気電極２は電子導電性と共
にイオン導電性が大きく、酸化雰囲気中で化学的に安定
であり、電解質と熱膨張の整合がとれるものとしてＮ　
Ｉ　Ａ　Ｌ　、　Ｌ　ａ　Ｃ００３、Ｓ　ｎ　Ｏｚ　ド
ープのＩｎｇ０３等が考えられている。また固体電解質
３としてはイオン輸率が１に近く、物理化学的に安定で
あり、ガスを通さない等の条件を満たすものとしてＺｒ
Ｏ２，’ｐｈ　Ｏｘ　、　ＣｅＯｓ＋等の安定化物質が
利用可能であるが、現在では酸化イツ）　ＩＪウム（Ｙ
＊Ｏｓ）で安定化したジルコニア（Ｚｒ０２）が多く用
いられている。この安定化ジルコニアは蛍石型結晶構造
をもち、酸素原子の格子欠陥により酸素分圧に比例した
酸素イオン導電性を持つ。

この酸素イオン導電性は１０００Ｃ程度で顕著になる。

電池を作動させるためには、燃料側に水素、−酸化炭素
等の燃料５を流し、空気側に空気７を流し、両電極を負
荷４で結ぶ。燃料側では燃料５と電解質３中の酸素イオ
ン８が次のような反応を生ずる。

ＣＯ＋０２−　−　Ｃｏ　＋　２６− Ｈ＊　＋　０２−　→　Ｈ２Ｏ＋　２　ｅ−酸素イオン
８は電解質３中を導電し、電気側では酸素イオン８の不
足が生じ、空気７中の酸素はＯｚ＋４ｅ−→　２０２− となり、この反応により電子の移動が生じ、空気電極２
から燃料電極１へと電流９が流れる。

なお、固体電解質型燃料電池はリン酸型、溶融炭酸塩型
等のように燃料成分に対する制限がなく、例えば天然ガ
ス等を直接燃料として用いることが可能である。即ち、
燃料電池内が高温で内部リフオーミング反応が生じ、出
口燃料排ガスはＨ２゜ＣＯが生ずる。しかし、他の燃料
電池と同様に供給した燃料および酸素を完全に消費する
事は電流密度、電池の大きさ等の制限により困難であり
、燃料側の排燃料６中には水と未反応燃料が残り、空気
側の排気中には未反応酸素が残ることに々る。

また、分極７ａによる電池効率の低下分は反応に伴なう
熱となり、特別な冷却機構、媒体を用いない限り、燃料
側及び空気側の気体両方もしくは一方の温度を上昇させ
る結果となる。

理論的な起電力である開路電圧Ｅは、ネルンストの式に
より燃料側および空気側の酸素分圧Ｐｏ２の比として次
式のように表わされる。

ここでＲはガス定数、Ｔは動作温度、Ｆはファンデイ定
数である。

固体電解質燃料電池の動作温度がイオン導電性を良くす
るために必然的に高くならざるを得なく、その排熱温度
が高い事を利用し、発電プラントに利用する考えは、例
えばパワーソースのジャーナＡ／　（Ｊｏｕｒｎａｌ　
ｏｆ　Ｐｏｗｅｒ　５ｏｕｒｃｅｓ　）１０　（１９８
３）８９−１０２高温溶融塩燃料電池の技術的問題（）
（ｉｇｈ−’ｌ’ｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｓｏｌ　ｉｄ
　Ｑｘｉｄｅ　ｐｕｅｌｌＣｅｌｌ　−Ｔｅｃｈｎｉｃ
ａｌ　５ｔａｔｕｓ　）等において論じられている。

第２図は前記文献中で検討されている例を引用したもの
で、以下第２図により説明する。

燃料２５は、燃料予熱器１０を通り、固体電解質燃料電
池本体１１に入る。一方、空気２６はファン２２がら空
気予熱器１３を通り、固体電解質燃料電池本体１１に入
る。固体電解質燃料電池１　１１で発電３１を行なった
排燃料および排空気１ ２８はアフターバーナー２内で燃焼され、一部は燃料予
熱器１０へ導入されて燃料を予熱した後に煙突２４より
外部へ放出される。残りの燃焼排ガス２８は廃熱ボイラ
１５を通り給水加熱器１６を通り、空気予熱器１３を通
った後に煙突２４より外部へ放出される。給水加熱器１
６では給水２９を加熱し、加熱された給水は廃熱ボイラ
１５で過熱蒸気３０となり蒸気タービン１９を駆動する
。

蒸気タービン１９は発電機２１を駆動し発電を行ない、
蒸気タービン１９を駆動した蒸気３０はコンデンサ２０
で復水され脱気器１７に入り、脱気された後に給水ポン
プ１８へ入る。

補助燃焼器１４は、起動時に弁２３ａを開いて燃料２５
を供給するとともに、ファン２２を作動させ空気２６を
供給し、弁２３ｂを開き燃焼ガスを燃料予熱器１０に導
入し、供給燃料の予熱源として用いる。

このような固体電解質燃料電池発電システムでは、固体
電解質燃料電池における電気化学反応による発熱および
固体電解質燃料電池における未反応燃料は、熱に変換さ
れ、熱の形態のみで蒸気の発生、蒸気タービンの駆動等
に利用されるため固体電解質燃料電池の作動温度が高く
排熱の質が良好である特徴を充分に生かすことができて
いないのが大きな欠点である。

次に溶融炭酸塩型燃料電池に関しては７電気学会技術報
告（■部）１４１号（燃料電池の展望）！。

電気学会（昭和５７年１２月）等に詳細に記述されてい
る。そこで、まず溶融炭酸塩型燃料電池の原理を第３図
により説明する。溶融炭酸塩型燃料電池は燃料電極４１
、空気電極４２、電解質４３より構成される。燃料電極
４１はＮｒｃｏ、ＮｉのよりなＮ１合金の多孔質体が使
われており、還元雰囲気中で焼結された電極板である。

またＮ１やＳＵＳ製の網や細線を埋設して電極板を補強
している。一方、空気電極４２はＮｉＯが用いられてお
り、との電導性を高めるためＬｉが添加されている。ま
た燃料室＃！、４１と同様、金属網を埋設して補強して
いる。

電解質は、その一般的特性として２種類以上のアルカリ
炭酸塩を混合すると融点が低下するので電解質４３は混
合炭酸塩が用いられ、一般に（９） （Ｌ　ｉｚ　ＣＯ３）１１．６２　（Ｎ２　Ｃ０Ａ）０
．３［１が用いられている。この電解質４３は動作温度
６００〜７００Ｃで液体となるので電極気孔内へのしみ
込みや電池外部への流出が起こり、この電解質流動性防
止としてマトリクス式あるいはペイスト式が用いられて
いる。

上記の構成の燃料電池は、起動−停正に伴う温度変化で
電解質板に亀裂を生ずるなどの欠点もある。

次に燃料電池の発電原理を説明する。燃料極４１へ水素
４５を供給し、空気極４２へ空気と炭酸ガスとの混合ガ
ス４７を供給し、両電極を負荷４４で結ぶ。空気極４２
では空気中の酸素と炭酸ガス４７とが外部回路から電子
を受け取って炭酸イオン４８となり、電解質４３中を燃
料極４１へ移動し、水素４５と反応して炭酸ガスと水４
６を生成する。この時の反応式は 空気極：０２＋２ＣＯｚ＋４ｅ−→２ＣＯ３”−燃料極
：　２Ｈｚ＋２ＣＯ１−−２ＣＯ２＋２Ｈ２０＋４　ｅ
−となり、両式から全体の反応は次のようになる。

（１０） ２　Ｈｚ　＋　０２　→　２Ｈ２Ｏ 以上の反応より、電子の移動が生じ空気電極４２から燃
料電極４１へ電流４９が流れる。

次に、溶融炭酸塩型燃料電池のシステムについて第４図
により説明する。天然ガスなどの化石燃料６３はファン
６１を通して熱交換器６２で予熱されて燃料改質器５０
へ供給される。この時、燃料６３中にイオウ分が含まれ
る際は改質触媒が被毒を受けやすく、さらに燃料極５３
はイオウ不純物の影響を受けやすいので、改質器５０と
燃料゛電池５２本体との間に脱硫装置５１を設け、イオ
ウ成分をｉ　ｐｐｍ以下まで除去する必要がある。

一方、空気極５４へは空気にあらかじめ燃料極排ガスを
混合し、触媒燃焼器５６を通すことによって残存する水
素と一酸化炭素を水と炭酸ガスにし、空気と炭酸ガスの
混合ガス６７として供給される。燃料電池５２から排出
される高温ガスは蒸製 奔　気タービン５９駆動用の熱源として使われ、す々わ
ち複合発電システムのボトミングサイクルとなる。電池
本体、及びボトミングサイクルを合わせ（１１） た発電効率は約５０〜６０％が期待される。この際、燃
料電池発電システムの総合効率を向上させるため、燃料
電池本体の改善と共に、これらのサブシステムについて
見直しが図られているが、質の商いエネルギーを有効に
利用できていないのが現状である。

総合効率の目標値を８０チとした場合、改質器５０と燃
料電池５２セル、あるいは燃料極５３とが熱的に近接さ
れていないので、改質器５０の運転に必要な熱源を燃料
電池５２から効率良く得ることができないという事も問
題点となる。

また、蒸気タービン、及び各種の絢辺装置から排出され
る比較的低温の熱源が有効に熱回収されていない等の問
題もある。

〔発明の目的〕

本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、燃料改質
器まわりの補機系が省かれ、しかも効率の高い燃料電池
発電装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

（１２） 上記の目的を達成するために創作した本発明の基本的な
原理を次に述べる。

本発明は従来の溶融炭酸塩型燃料電池発電システムにお
ける燃料改質器に代えて約１０００ｔＺ’の高温度を利
用した固体電解質型燃料電池を組み合わせて、質の高い
熱エネルギーを有効に利用すると同時に、燃料改質器ま
わりの補機（例えば脱硫器。

改質器、−酸化炭素変成器など）を省くことによりシス
テムの簡略化が図れる高効率な燃料電池発電システムで
ある。つまり、燃料改質器と固体電解質型燃料電池の動
作温度がほぼ等しいことに注目すると、燃料成分の純度
はあまり厳しくなく、しかも内部リフオーミング反応を
伴う固体電解質型燃料電池から生ずる電力をも利用する
ことにより、従来の燃料改質器の熱回収によるエネルギ
利用率に比して格段に効率の高い燃料電池発電装置が構
成できる。

上記の原理に基づいて前述の目的を達成するため、本発
明の燃料電池発電装置は、燃料予熱器と空気予熱器とを
設け、上記の燃料予熱器で予熱さく１３） れた燃料と空気予熱器で予熱された空気とによって電気
化学反応を行う固体電解何形燃料電池を設けると共に、
上記と別体に溶融塩型燃料電池を設け、かつ、前記固体
電解質型燃料電池から排気される燃料を前記溶融塩形燃
料電池に供給するとともに、前記固体電解何形燃料電池
から排気される空気によって燃料を燃焼させた排ガスを
前記の溶融塩形燃料電池に供給して電気化学反応を行わ
せるように構成したことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を第５図により説明する。まず、燃料
電池システムの構成を概略的に示す。燃料８０の流れに
しだがい、燃料予熱器７１、固体電解質型燃料電池７２
、コンプレッサ（ａ）７６、溶融炭酸塩型燃料電池７５
が設置されている。一方、空気８１の流れにしたがい、
コンプレッサＣｂ＞’Ｉｔ、空気予熱器７３、固体電解
質型燃料電池７２、触媒燃焼器７４、溶融炭酸塩型燃料
電池７５、及びタービン７８が設置されている。なお、
コンプレッサ（ａ）　７６、及び（ｂ）　７７とタービ
ン７８は同軸で（１４） 回転されるように構成されている。

次に、本システムの動作原理について説明する。

まず、ファン８６を通って天然ガス等の燃料８０は固体
電解質型燃料電池７２の燃料極へ供給される。

定常運転状態において、燃料８０はファン８６と当該燃
料電池７２との間に設置された燃料予熱器７１内で反応
前の燃料８０ａと反応後の燃料８０ｂとのガス−ガス熱
交換を行い、固体電解質型燃料電池７２の動作温度であ
る８００〜１０００Ｃに昇温されて燃料入口マニホール
ド７２ａから供給される。一方、空気８１はコンプレッ
サ（ａ）　７７により昇圧され、固体電解質型燃料電池
７２内へ供給される。空気８１の場合も燃料８゜と同様
、反応前後の空気８１ａ、８１ｂと空気予熱器７３内で
ガス−ガス熱交換を行い、同様に当該燃料電池７２内へ
８００〜１０００ｔ？に昇温され１　て電気入口マニホ
ールド７２ｃから供給される。

七 この時、固体電解質型燃料電池７２内で燃料８０は内部
リフォーミ／グ反応を伴いながら水素を発（１５） 生し、この水素と空気８１中の酸素とが電気化学反応を
行い、酸素イオン（０２−）の移動により直流電流が流
れ、電気出力８３ａを生ずる。そこで、固体電解質型燃
料電池７２から排出された燃料８０ｂは水素を若干消費
した状態で燃料予熱器７１で熱交換の後、コンプレッサ
（ｄ）７６で昇圧されて溶融炭酸塩型燃料電池７５へ供
給される。一方、固体電解質型燃料電池７２から排出さ
れた空気８１ｂは酸素をある量を消費した状態で空気予
熱器７３で熱交換の後、上記溶融炭酸塩型燃料電池７５
の燃料極７５ａから排出された燃料とともに触媒燃焼器
７４内で燃焼し、空気と炭酸ガスとを生成して上記燃料
電池７５の空気極７５ｂへ供給される。この時、溶融炭
酸塩型燃料電池７５内において燃料８０中の水素と混合
ガス中の酸素と炭酸ガスが電気化学反応を行い、炭酸イ
オンＣＯ３２−の移動により電流が流れて直流の電気出
力８３ｂを生ずる。この際、固体電解質型燃料電池７２
、及び溶融炭酸塩型燃料電池７５において生じた直流電
圧はともにインバータを介して交流に変換さく１６） れる。ここで、溶融炭酸塩型燃料電池７５の空気極７５
ｂから排出された高温ガスはタービン７８へ導かれて発
電する。この際、コンプレッサ（ａ）７６゜コンプレッ
サΦ）７７、及びタービン７８の駆動軸は同軸である。

上記実施例の発電装置は、従来の燃料改質器及び補機系
が省かれて、その代り固体電解質型燃料電池７２と燃料
予熱器７１、空気予熱器７３が設置された簡潔な構成で
ある。本実施例では各予熱器７１．７３と固体電解質型
燃料電池７２本体とは別構造として示しているが、本発
明を実施する場合、これらの構成部材はそれぞれ別体の
機器に限定されるものではなく、双方の予熱器７１゜７
３を固体電解質型燃料電池７２本体内へ納めた一体構造
も考えられる。この際、固体電解質型燃料電池７２本体
は燃料８０、及び空気８１の予熱を行うと同時に、燃料
側で内部リフオーミング反応を生じることにより、当該
燃料電池７２本体内で燃料８０は電気化学反応に必要な
水素を発生するなど、シンプルな構造でありながら燃料
電池の（１７） 反応に必要な各状態を容易に達成することができる点で
非常に重要なシステムである。従来は燃料改質器を設け
て水素を生成する方法、あるいは溶融炭酸塩型燃料電池
７５本体の燃料極側の通路内へ活性触媒を内蔵して内部
リフォーミング反応を生ずる方向などがあるが、前者の
水素を生成する方法は熱回収用のリサイクルの為に構成
が複雑となる。また、後者の内部リフォーミング反応を
生ぜしめる方法は通路内のガスの流れに関する信頼性に
欠ける等の欠点が有る。

これらの従来技術に比し、前述の固体電解質型燃料電池
７２を設置した場合、従来のリフオーマ構造の内部を固
体電解質型燃料電池に置き換えたとして考えれば、リフ
オーマでの高温度の熱エネルギーを別の熱回収系ヘリサ
イクルする必要がなく、しかも本体それ自身で直接電気
出力を生ずるため、燃料改質系まわりは極めてシステム
が簡略化され、その上燃料電池発電システムの総合効率
は極めて高いものとなる。なおこの際、燃料８０は純度
の高いものを用いる必要はなく、天然ガス、あるい（１
８） は石炭ガス化ガスなど、はとんどの気体燃料を用い得る
。

一方、固体電解質型燃料電池７２へ供給する空気８１は
電気化学反応用の酸素を供給すると同時に、固体電解質
型燃料電池７２本体内において電気化学反応により生ず
る反応生成熱の冷却をも兼ねている。この時、コンプレ
ッサ（ｂ）　７７の圧力比を１０と仮定すれば、高温高
圧化された空気８１ａは約３００〜４００Ｃであり、固
体電解質型燃料電池７２本体へ供給される前に、空気予
熱器７３で上記の生成熱除去用の燃料電池出口空気８１
ｂと熱交換して約７００Ｃの空気８１ａとして供給され
るので、固体電解質型燃料電池７２本体の冷却により当
該燃料電池７２本体構造物の熱応力低減、及び本体から
の回収熱を有効に利用できるなどの利点がある。

ここで、燃料８０中の水素、及び空気８１中の、１　酸
素はともに固体電解質型燃料電池７２内で一定量消費さ
れて溶融炭酸塩型燃料電池７５へ供給される。ところが
、燃料８０は固体電解質型燃料型（１９） 池７２内で内部リフオーミング反応を伴うため燃料利用
率はそれ程高くない。即ち残存水素量が多い状態で溶融
炭酸塩型燃料電池７５の燃料極７５ａへ供給される。ま
た同様に、空気８１は固体電解質型燃料電池７２内で電
気化学反応用として供給されるばかりではなく、冷却用
空気としても作用するので、空気利用率もそれ程高くな
い、即ち酸素残存針の高い状態で触媒燃焼器７４を経て
溶融炭酸塩型燃料電池７５の空気極７５ｂへ供給される
。したがって、固体電解質型燃料電池７２内において、
燃料利用率、及び空気利用率は約５０チ以下と考えられ
、ともに未反応燃料（例えば水素、あるいは酸素）は溶
融炭酸塩型燃料電池７５内へ供給されて消費し、最終的
に燃料利用率及び空気利用率は約９０俤に到達すると考
えられる。以上の点から、本実施例の燃料電池発電装置
は燃料中の水素、及び空気中の酸素を有効に利用し、さ
らに燃料電池本体内での電気化学反応に必要な熱エネル
ギ、及び本体内で生ずる生成熱等の熱エネルギを無駄に
リサイクルすることなく、熱回収でき（２０） るなど非常に高効率な発電装置である。なお、溶融炭酸
塩型燃料電池７５の空気極７５ｂから排出された低質の
熱エネルギは、タービン７８で発電することにより回収
する。この場合、固体電解質型燃料電池（１０００Ｃ）
　、溶融炭酸塩型燃料電池（６５０ｔＺ’）、リン酸型
燃料電池（２００ｃ）と動作温度が降下するのを利用し
て、タービンの代りにリン酸型燃料電池を設け、溶融炭
酸塩型燃料電池から排出される排燃料、及び排空気をリ
ン酸用の燃料、及び空気として３フエイズタイプの燃料
電池発電システムを構成することも可能である。

この際、タービン駆動で得られる発を量よりは高効率な
発電装置となるように考えられる。この場合、リン酸型
燃料電池での燃料および空気利用率を向上せしめること
が重要な技術的線題となる。

第６図は前記と異なる実施例を示し、前例（第５図）と
同一の図面参照番号を付したものは前例におけると同様
の構成部分である。

本実施例は、タービン７８の排気側に燃料予熱器８４を
設置し、本来の燃料予熱器７１へ流入す（２１） る前に、タービン７８から排気される低質の熱エネルギ
を燃料予熱器８４で熱回収し、本発電装置における熱回
収の効率を向上させるように構成しである。

また、本発明の他の実施例を第７図により説明する。本
例は、固体電解質型燃料電池７２へ供給される空気８１
が空気予熱器７３へ流入する前に、溶融炭酸塩型燃料電
池７５内を通り、当該燃料電池７５を冷却すると同時に
、冷却熱により空気を予熱することにより、溶融炭酸塩
型燃料電池７５内で生成された熱を回収し、本発電装置
における熱回収の効率を向上させるように構成しである
。

第８図は更に異なる実施例を示す。本例においては、固
体電解質型燃料電池７２に供給される燃料の経路および
空気の経路に、それぞれ燃料予熱器７１、及び空気予熱
器７３が設置されている。

燃料予熱器７１では反応前後の燃料８０　ａ、　８０ｂ
カカスーガス熱交換を行うので、チューブによる間接熱
交′換をとりはらい、燃料予熱器７１内で反応前と後の
ガス組成の異なる燃料８０ａ、８０ｂ（２２） の直接熱交換を行う。この場合、固体電解質型燃料電池
７２内で内部リフオーミング反応により生成された水素
が、未反応の燃料８０中へ拡散するので若干燃料のリフ
オーミング性能が低下するため、燃料予熱器７１とコン
プレッサ（ｄ）　７６との間に補助燃料改質器８７を設
置する必要がある。同様に、空気予熱器７３も反応前後
のガス−ガス直接熱交換を行うように間接式のチューブ
を俄除いた直接式熱交換器にする。この場合、熱交換す
る反応前後の空気８１ａ、８１ｂの組成は同一であり、
燃料予熱器７１に比してガス組成の変化が厳しくないと
いう利点が有る。以上のように、燃料予熱器７１、及び
空気予熱器７３をガス−ガスの直接熱交換器にすること
により、供給する燃料、及び空気の組成を均一化するこ
とができると同時に、各予熱器７１．７３が極めてコン
パクトな構造となる。

１　〔発明の効果〕 以上詳述したように、本発明の燃料電池発電装置は、従
来装置に比して燃料改質器まわりの補機（２３） 系が著しく簡略化され、しかも効率が高いという優れた
実用的効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の固体電解質型燃料電池の原理図、第２図
は従来の固体電解質型燃料電池発電装置を示す系統図、
第３図は従来の溶融炭酸塩型燃料電池の原理図、第４図
は従来の溶融炭酸塩型燃料電池発電装置を示す系統図、
第５図は本発明の１実施例である燃料電池発電装置を示
す系統図、第６図は本発明の他の実施例である燃料電池
発電装置を示す系統図、第７図は本発明の更に異なる実
施例である燃料電池発電装置を示す系統図、第８図は本
発明の更に異々る実施例である燃料′岨池発電装置を示
す系統図である。 １・・・燃料電池、２・・・空気電極、３・・・固体電
解質、４・・・負荷、５・・・燃料、６・・・水、７・
・・空気、８・・・酸素イオン、９・・・電流、１０・
・・燃料予熱器、１１・・・固体電解質燃料電池、１２
・・・アフタバーナ、１３・・・空気予熱器、１４・・
・補助燃焼器、１５・・・廃熱ボイラ、１６・・・給水
加熱器、１７・・・脱気器、１８・・・（２４） 給水ポンプ、１９・・・蒸気タービン、２０・・・コン
デンサ、２１・・・発電機、２２・・・強制通風ファン
、２３・・・バルブ、２４・・・煙突、２５・・・燃料
、２６・・・空気、２７・・・予熱燃料ガス、２８・・
・排ガス、２９・・・給水、３０・・・過熱蒸気、３１
・・・電気出力、４１・・・燃料電極、４２・・・空気
電極、４３・・・電解質、４４・・・負荷、４５・・・
水素、４６・・・水素、二酸化炭素、及び水、４７・・
・空気と炭酸ガスの混合ガス、４８・・・炭酸イオン、
４９・・・電流、５０・・・燃料改質器、５１・・・脱
硫装置、５２・・・溶融炭酸塩型燃料電池、５３・・・
燃料！極、５４・・・空気電極、５５・・・電解質、５
６・・・触媒燃焼器、５７・・・気液分離器、５８・・
・コンプレッサ、５９・・・タービン、６０・・・発電
機、６１・・・ファン、６２・・・熱交換器、６３・・
・燃料、６４・・・空気、６５・・・水、６６・・・水
蒸気、６７・・・空気と炭酸ガスの混合ガス、６８・・
・インバータ、６９・・・電気出力、７１・・・燃料予
熱器、７２・・・固体電解質型燃料電池、７２ａ・・・
燃料入口マニホールド、７２ｂ・・・燃料出口マニホー
ルド、７２Ｃ・・・窒気入ロマニホールド、７２ｄ・・
・空気量ロマニホー（２５） ルド、７３・・・空気予熱器、７４・・・触媒燃焼器、
７５・・・溶融炭酸塩型燃料電池、７５ａ・・・燃料電
極、７５ｂ・・・空気電極、７５Ｃ・・・′ｉ：ｌｆ解
質、７５ｄ・・・燃料空間、７５ｅ・・・空気空間、７
６・・・コンプレッサ（ａＬ７７・・・コンプレッサ（
ｂ）、７８・・・タービン、７９・・・発電機、８０・
・・燃料、８１・・・空気、８２・・・排気ガス、８３
・・・電気出力、８４・・・燃料予熱器、８５・・・空
気予熱器兼冷却器、８６・・・ファン、８７・・・補助
燃料改質器。 代理人　弁理士　秋本正実 （２６）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃料予熱器と空気予熱器とを設け、上記の燃料予熱
   器で予熱された燃料と空気予熱器で予熱された空気とに
   よって電気化学反応を行う固体電解質形燃料電池を設け
   ると共に、上記と別体に溶融塩型燃料電池を設け、かつ
   、前記固体電解質形燃料電池から排気される燃料を前記
   溶融塩形燃料電池に供給するとともに、前記固体電解質
   形燃料電池から排気される空気によって燃料を燃焼させ
   た排ガスを前記の溶融塩形燃料電池に供給して電気化学
   反応を行わせるように構成したことを特徴とする燃料電
   池発電装置。 ２　前記の固体電解質形燃料電池に供給する空気を加圧
   する圧縮機と、該固体電解質形燃料電池から排気されて
   溶融塩形燃料電池に供給される燃料を加圧する圧縮機と
   、該溶融塩形燃料電池から排出される排ガスで駆動され
   る膨張機とを設け、かつ、前記双方の圧縮機を前記の膨
   張機によって回転駆動するように構成したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の燃料電池発電装置。 ３、前記の固体電解質形燃料電池から排気された空気に
   よって燃料を燃焼させてその排ガスを溶融塩形燃料電池
   に供給する手段は、溶融塩型燃料電池から排出される排
   ガス中の未反応燃料を触媒燃焼器により、固体電解質形
   燃刺電池の排気空気で燃焼せしめる構造であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項若しくは同第２項に記載
   の燃料電池発電装置。 ４、前記の膨張機は、その排気側に燃料予熱器を設けた
   ものであることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記
   載の燃料電池発電装置。 ５、前記の浴融塩形燃料電池はこれを溶融炭酸塩型燃料
   電池とし、かつ、前記の突気圧縮機の出口空気を前記溶
   融炭酸塩型燃料電池内に送入して該燃料電池本体の冷却
   と空気の予熱とを行うように構成したことを特徴とする
   特許請求の範囲第２項に記載の燃料電池発電装置。 ６、前記の空気予熱器はガス−ガス直接熱交換形の予熱
   器であることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載
   の燃料電池発電装置。 ７、前記の燃料予熱器は、これをガス−ガス直接熱交換
   形の予熱器とし、かつ、該予熱器の出口側に補助燃料改
   質器を設けたものとすることを特徴とする特許請求の範
   囲第６項に記載の燃料電池発電装置。