JPS6310472A - 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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- JPS6310472A JPS6310472A JP61156503A JP15650386A JPS6310472A JP S6310472 A JPS6310472 A JP S6310472A JP 61156503 A JP61156503 A JP 61156503A JP 15650386 A JP15650386 A JP 15650386A JP S6310472 A JPS6310472 A JP S6310472A
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Classifications
-
- 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
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04029—Heat exchange using liquids
-
- 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
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、水素主成分ガスを燃焼として利用する燃料
電池発電システムに関するものである。
電池発電システムに関するものである。
第３図は例えば特願昭５９−１３６８９号に示された従
来の副生水素利用燃料電池発電システムを示す系統図で
あり、図において、（１１はぜ料極（１ａ）、空気極（
１ｂ）ををする燃料電池本体、（２）、（３）は燃料電
池本体（１１の燃料極（ｌａ）入口側の副生水素供給ラ
インおよび燃料極（１ａ）出口側の余剰燃料ライン、（
４）、（５）は燃料電池本体（１）の空気極（１ｂ）入
口側の空気供−給ラインおよび空気極（１ｂ）出口側の
余剰空気ライン、（６）は気水分離器、（７）は循環水
ポンプ、（８）は電池冷却水ライン、（９）はスチーム
放出ライン、Ｏｌは燃料極（１ａ）出口側の余剰燃料ラ
イン（３）と接続され、その余剰燃料を燃料として燃焼
する燃焼炉、０υは該燃焼炉α１の燃焼排ガスおよび余
剰空気を駆動源とするターボコンプレッサ、（１’ｌａ
） （ｌｌｂ）はそれぞれターボコンプレフサαυのタ
ービン部分、コンプレフサ部分、叩は燃焼炉Ｇ〔入口側
の燃焼用空気供給ライン、ａｌは燃焼炉Ｑｌ出口側の燃
焼排ガスライン、α船は燃焼排ガスラインＩ１ｍを経由
する燃焼排ガスと、余剰空気ライン（５）を経由する余
剰空気との混合排ガスラインである。
来の副生水素利用燃料電池発電システムを示す系統図で
あり、図において、（１１はぜ料極（１ａ）、空気極（
１ｂ）ををする燃料電池本体、（２）、（３）は燃料電
池本体（１１の燃料極（ｌａ）入口側の副生水素供給ラ
インおよび燃料極（１ａ）出口側の余剰燃料ライン、（
４）、（５）は燃料電池本体（１）の空気極（１ｂ）入
口側の空気供−給ラインおよび空気極（１ｂ）出口側の
余剰空気ライン、（６）は気水分離器、（７）は循環水
ポンプ、（８）は電池冷却水ライン、（９）はスチーム
放出ライン、Ｏｌは燃料極（１ａ）出口側の余剰燃料ラ
イン（３）と接続され、その余剰燃料を燃料として燃焼
する燃焼炉、０υは該燃焼炉α１の燃焼排ガスおよび余
剰空気を駆動源とするターボコンプレッサ、（１’ｌａ
） （ｌｌｂ）はそれぞれターボコンプレフサαυのタ
ービン部分、コンプレフサ部分、叩は燃焼炉Ｇ〔入口側
の燃焼用空気供給ライン、ａｌは燃焼炉Ｑｌ出口側の燃
焼排ガスライン、α船は燃焼排ガスラインＩ１ｍを経由
する燃焼排ガスと、余剰空気ライン（５）を経由する余
剰空気との混合排ガスラインである。
次に動作について説明する。化学プラントで発生する副
生水素は、副生水素供給ライン（２）を経由して燃料電
池本体ｆｉ＋の燃料極（１ａ）に供給され、そこで消費
された残りの余剰燃料は余剰燃料ライン（３）を経由し
て燃焼炉ＱＯＩに投入される。この燃焼炉αωに必要な
燃焼用空気は、コンプレッサ（ｌｌｂ）からの供給空気
の一部を燃焼用空気ライン（２）を経由して投入される
。また、燃焼炉Ｏ１において余剰燃料を燃焼させたあと
の燃焼排ガスは、燃焼排ガスラインαＪを経由して、余
剰空気ライン（５）を経由する燃料電池の余剰空気と混
合する。そしてこの混合排ガスは、混合排ガスラインＱ
４１を経由してターボコンプレッサａυのタービン（ｌ
ｌａ） に投入され、燃焼排ガスのもつエネルギーと余
剰空気のもつエネルギーによって、タービン（ｌｌａ）
の駆動力が与えられる。これにより、タービン（ｌｌａ
） と同軸上のコンプレッサ（ｌｌｂ） に動力が与
えられ、コンプレフサ（ｌｌｂ）からは必要な圧縮空気
が供給される。
生水素は、副生水素供給ライン（２）を経由して燃料電
池本体ｆｉ＋の燃料極（１ａ）に供給され、そこで消費
された残りの余剰燃料は余剰燃料ライン（３）を経由し
て燃焼炉ＱＯＩに投入される。この燃焼炉αωに必要な
燃焼用空気は、コンプレッサ（ｌｌｂ）からの供給空気
の一部を燃焼用空気ライン（２）を経由して投入される
。また、燃焼炉Ｏ１において余剰燃料を燃焼させたあと
の燃焼排ガスは、燃焼排ガスラインαＪを経由して、余
剰空気ライン（５）を経由する燃料電池の余剰空気と混
合する。そしてこの混合排ガスは、混合排ガスラインＱ
４１を経由してターボコンプレッサａυのタービン（ｌ
ｌａ） に投入され、燃焼排ガスのもつエネルギーと余
剰空気のもつエネルギーによって、タービン（ｌｌａ）
の駆動力が与えられる。これにより、タービン（ｌｌａ
） と同軸上のコンプレッサ（ｌｌｂ） に動力が与
えられ、コンプレフサ（ｌｌｂ）からは必要な圧縮空気
が供給される。
圧縮空気の大部分は、空気供給ライン（４）を経由して
燃料電池本体＋１１の空気極（１ｂ）へ供給されるが、
一部は燃焼用空気ラインωを経由して燃焼炉ａｌ］ｌで
使用される。電池の冷却は気水分離器（６）から電池冷
却水ライン（８）を通して冷却水を供給することにより
行なわれる。
燃料電池本体＋１１の空気極（１ｂ）へ供給されるが、
一部は燃焼用空気ラインωを経由して燃焼炉ａｌ］ｌで
使用される。電池の冷却は気水分離器（６）から電池冷
却水ライン（８）を通して冷却水を供給することにより
行なわれる。
従来の燃料電池発電システムは以上のように構成されて
いるので、システムにおいて適正な燃料利用率で運転し
た場合、余剰燃料量が多くなり必要なコンプレッサ動力
以上のエネルギーが得られ、その余分なエネルギーを系
外へ捨てるなどの無駄があった。一方、エネルギーが余
らないようにするために電池燃料極における燃料利用率
を上げると電池特性が低下し、システム効率も低下する
などの問題があった。
いるので、システムにおいて適正な燃料利用率で運転し
た場合、余剰燃料量が多くなり必要なコンプレッサ動力
以上のエネルギーが得られ、その余分なエネルギーを系
外へ捨てるなどの無駄があった。一方、エネルギーが余
らないようにするために電池燃料極における燃料利用率
を上げると電池特性が低下し、システム効率も低下する
などの問題があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、システムにおいて適正な燃料利用率を設定す
ることにより電池特性を低下させることなく運転できる
とともに、余ったエネルギーを無駄なく回収することに
よって、システムの総合熱効率を向上させることのでき
る燃料電池発電システムを得ることを目的とする。
たもので、システムにおいて適正な燃料利用率を設定す
ることにより電池特性を低下させることなく運転できる
とともに、余ったエネルギーを無駄なく回収することに
よって、システムの総合熱効率を向上させることのでき
る燃料電池発電システムを得ることを目的とする。
この発明に係る燃料電池発電システムは、燃料電池燃料
極出口側の余剰燃料を燃料として燃焼する燃焼炉出口の
燃焼排ガスラインに熱回収用熱交換器を設け、余分なエ
ネルギーは、熱交換器において気水分離器から供給され
る水と燃焼排ガスを熱交換させることによって、その余
分なエネルギーをスチームとして回収するようにしたも
のである。
極出口側の余剰燃料を燃料として燃焼する燃焼炉出口の
燃焼排ガスラインに熱回収用熱交換器を設け、余分なエ
ネルギーは、熱交換器において気水分離器から供給され
る水と燃焼排ガスを熱交換させることによって、その余
分なエネルギーをスチームとして回収するようにしたも
のである。
この発明における燃料電池発電システムは、電池燃料極
の余剰燃料を燃焼炉において燃焼させ、この燃焼排ガス
のもつエネルギーと電池空気極の余剰空気のもつエネル
ギーによってシステムに必要な圧縮空気を供給するため
のコンプレッサ動力が与えられる。コンプレッサ動力以
上のエネルギーは燃焼炉出口の燃焼排ガスラインに設け
られた熱回収用熱交換器において、気水分離器から供給
される水と燃焼排ガスを熱交換させて、その余分なエネ
ルギーをスチームとして回収する。
の余剰燃料を燃焼炉において燃焼させ、この燃焼排ガス
のもつエネルギーと電池空気極の余剰空気のもつエネル
ギーによってシステムに必要な圧縮空気を供給するため
のコンプレッサ動力が与えられる。コンプレッサ動力以
上のエネルギーは燃焼炉出口の燃焼排ガスラインに設け
られた熱回収用熱交換器において、気水分離器から供給
される水と燃焼排ガスを熱交換させて、その余分なエネ
ルギーをスチームとして回収する。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、ＱＳ）は燃焼炉α０出口側の燃焼排ガスラ
イン０壜に設けられた熱回収用熱交換器、０［９は気水
分離器（６）から電池冷却水（８）を通って電池に供給
される水の一部を熱回収用熱交換器Ｑ’９に通す水供給
ライン、Ｑ７１は熱回収用熱交換器０５１にて熱交換さ
れて生じたスチームを気水分離器（６）に導入するスチ
ームラインである。
図において、ＱＳ）は燃焼炉α０出口側の燃焼排ガスラ
イン０壜に設けられた熱回収用熱交換器、０［９は気水
分離器（６）から電池冷却水（８）を通って電池に供給
される水の一部を熱回収用熱交換器Ｑ’９に通す水供給
ライン、Ｑ７１は熱回収用熱交換器０５１にて熱交換さ
れて生じたスチームを気水分離器（６）に導入するスチ
ームラインである。
次に動作について説明する。化学プラント内で発生する
副生水素は供給ライン（２）を経由して燃料電池本体（
１）の燃料極（１ａ）に供給され、そこで消費された残
りの余剰燃料は余剰燃料ライン（３）を経由して燃焼炉
αのに投入される。燃焼炉αφに必要な燃焼用空気は、
コンプレッサ（ｌｌｂ）からの供給空気の一部を供給ラ
イン■を経由して投入される。燃焼炉ａ値において余剰
燃料を燃焼させたあとの燃焼排ガスは、燃焼排ガスライ
ンαＪを経由して、余剰空気ライン（５）を経由する燃
料電池の余剰空気と混合する。そして、この混合ガスは
混合排ガスライン１１４１を経由して、ターボコンプレ
ッサαυのタービン（ｌｌａ）に投入され、燃焼排ガス
のもつエネルギーと余剰空気のもつエネルギーによって
、タービン（Ｉｌａ） と同軸上のコンプレフサ（ｌ
ｌｂ）に動力が与えられ、コンプレッサ（ｌｌｂ）から
は燃料電池本体（１）の空気ｉ （ｌｂ）と燃焼炉Ｑ（
Ｉｔに必要な圧縮空気が供給される。コンプレッサ動力
以上のエネルギーは、燃焼排ガスラインＩに設けられた
熱回収用熱交換器αつにおいて、気水分離器（６）から
供給される水と燃焼排ガスを熱交換させることによって
、余分なエネルギーをスチームとして回収し、気水分離
器（６）に導入する。
副生水素は供給ライン（２）を経由して燃料電池本体（
１）の燃料極（１ａ）に供給され、そこで消費された残
りの余剰燃料は余剰燃料ライン（３）を経由して燃焼炉
αのに投入される。燃焼炉αφに必要な燃焼用空気は、
コンプレッサ（ｌｌｂ）からの供給空気の一部を供給ラ
イン■を経由して投入される。燃焼炉ａ値において余剰
燃料を燃焼させたあとの燃焼排ガスは、燃焼排ガスライ
ンαＪを経由して、余剰空気ライン（５）を経由する燃
料電池の余剰空気と混合する。そして、この混合ガスは
混合排ガスライン１１４１を経由して、ターボコンプレ
ッサαυのタービン（ｌｌａ）に投入され、燃焼排ガス
のもつエネルギーと余剰空気のもつエネルギーによって
、タービン（Ｉｌａ） と同軸上のコンプレフサ（ｌ
ｌｂ）に動力が与えられ、コンプレッサ（ｌｌｂ）から
は燃料電池本体（１）の空気ｉ （ｌｂ）と燃焼炉Ｑ（
Ｉｔに必要な圧縮空気が供給される。コンプレッサ動力
以上のエネルギーは、燃焼排ガスラインＩに設けられた
熱回収用熱交換器αつにおいて、気水分離器（６）から
供給される水と燃焼排ガスを熱交換させることによって
、余分なエネルギーをスチームとして回収し、気水分離
器（６）に導入する。
なお、特に図示はしていないが従来システムと同様、電
池への供給ライン（２）、（４）の途中に流電調節弁、
燃焼用空気供給ライン叩の途中に流電調節弁が設けられ
る。また、電池冷却水ライン（８）の途中には熱回収用
熱交換器０りに供給される冷却水量を調節するための流
電調節弁が設けられる。
池への供給ライン（２）、（４）の途中に流電調節弁、
燃焼用空気供給ライン叩の途中に流電調節弁が設けられ
る。また、電池冷却水ライン（８）の途中には熱回収用
熱交換器０りに供給される冷却水量を調節するための流
電調節弁が設けられる。
以上のように、燃焼排ガスライン０に熱回収用熱交換Ｈ
（Ｉｓ）を設置することによりシステム；こおいて適正
な燃料利用ぶを設定できるため電池特性が低下すること
なく、また余ったエネルギーをスチームとして無駄なく
回収できるので、システムの（，８合熱効率の向上を図
ることができる。−例を示すと、送電端出力１０ＭＷの
燃料電池発電システムにおいて、定格運転時の回収スチ
ーム量は従来のシステムに比べ約３７％増加し、総合熱
効率は約１０％も向上する。また、この時熱回収用熱交
換コト刃人出口°の燃焼排ガス温度はそれぞれ１９３７
℃、１０３０℃であり、燃焼排ガス流量は２２９ ｋｍ
ｏｌ／ｈである。
（Ｉｓ）を設置することによりシステム；こおいて適正
な燃料利用ぶを設定できるため電池特性が低下すること
なく、また余ったエネルギーをスチームとして無駄なく
回収できるので、システムの（，８合熱効率の向上を図
ることができる。−例を示すと、送電端出力１０ＭＷの
燃料電池発電システムにおいて、定格運転時の回収スチ
ーム量は従来のシステムに比べ約３７％増加し、総合熱
効率は約１０％も向上する。また、この時熱回収用熱交
換コト刃人出口°の燃焼排ガス温度はそれぞれ１９３７
℃、１０３０℃であり、燃焼排ガス流量は２２９ ｋｍ
ｏｌ／ｈである。
なお、上記実施例では燃焼炉０１ｌＩｌと熱回収用熱交
換器αつを別々に設けたものを示したが、燃焼炉Ｑｌと
熱回収用熱交換器０勺を一体化したボイラー型燃焼炉を
設けてもよい。
換器αつを別々に設けたものを示したが、燃焼炉Ｑｌと
熱回収用熱交換器０勺を一体化したボイラー型燃焼炉を
設けてもよい。
また、上記実施例では化学プラントにおける副生水素を
利用する燃料電池発電システムについて述べたが、適用
分野を特に化学プラントに限定するものではなく、水素
を燃料として使用できる場合社は、分野を問わず全く同
様の効果で、この燃料電池発電システムを適用すること
ができる。
利用する燃料電池発電システムについて述べたが、適用
分野を特に化学プラントに限定するものではなく、水素
を燃料として使用できる場合社は、分野を問わず全く同
様の効果で、この燃料電池発電システムを適用すること
ができる。
以上のように、この発明によれば燃焼排ガスラインに熱
回収用熱交換器を設置し、この熱交換器において燃焼排
ガスと気水分離器から供給される水を熱交換させること
によって、余分なエネルギーをスチームとして回収する
ように構成したので、システムにおいて適正な燃料利用
率を設定できるため電池特性の低下がなく、また余った
エネルギーを無駄なく回収することができ、システムの
総合熱効率の向上を図ることのできる燃料電池発電シス
テムが得られる効果がある。
回収用熱交換器を設置し、この熱交換器において燃焼排
ガスと気水分離器から供給される水を熱交換させること
によって、余分なエネルギーをスチームとして回収する
ように構成したので、システムにおいて適正な燃料利用
率を設定できるため電池特性の低下がなく、また余った
エネルギーを無駄なく回収することができ、システムの
総合熱効率の向上を図ることのできる燃料電池発電シス
テムが得られる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による燃料電池発電システ
ムを示す系統図、第２図は従来の燃料電池発電システム
を示す系統図である。図において、ｉｌｌは燃料電池本
体、（６）は気水分離器、αのは燃焼炉、Ｑ３１は燃焼
排ガスライン、（１５１はタサ回収用熱交換器である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄−鴇 ミ で
？
ムを示す系統図、第２図は従来の燃料電池発電システム
を示す系統図である。図において、ｉｌｌは燃料電池本
体、（６）は気水分離器、αのは燃焼炉、Ｑ３１は燃焼
排ガスライン、（１５１はタサ回収用熱交換器である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄−鴇 ミ で
？
Claims (2)
- （１）水素主成分ガスを燃料として利用する燃料電池発
電システムにおいて、燃料電池本体の燃料極出口側の余
剰水素を燃料として燃焼する燃焼炉出口の燃焼排ガスラ
インに熱回収用熱交換器を備え、該熱交換器において、
気水分離器から供給される水と燃焼ガスを熱交換させる
ことによって余ったエネルギーをスチームとして回収す
ることを特徴とする燃料電池発電システム。 - （２）燃焼炉と熱回収用熱交換器とを一体化したボイラ
ー型燃焼器を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の燃料電池発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61156503A JPS6310472A (ja) | 1986-07-01 | 1986-07-01 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61156503A JPS6310472A (ja) | 1986-07-01 | 1986-07-01 | 燃料電池発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6310472A true JPS6310472A (ja) | 1988-01-18 |
Family
ID=15629182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61156503A Pending JPS6310472A (ja) | 1986-07-01 | 1986-07-01 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6310472A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017157442A (ja) * | 2016-03-02 | 2017-09-07 | 東京瓦斯株式会社 | 副生水素利用システム |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5828176A (ja) * | 1981-08-12 | 1983-02-19 | Toshiba Corp | りん酸形燃料電池発電設備 |
| JPS60158562A (ja) * | 1984-01-27 | 1985-08-19 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池発電システム |
| JPS60225364A (ja) * | 1984-04-20 | 1985-11-09 | Hitachi Ltd | 排熱・水分回収装置を備えた燃料電池系装置 |
| JPS6110874A (ja) * | 1984-06-27 | 1986-01-18 | Hitachi Ltd | 燃料電池系装置 |
-
1986
- 1986-07-01 JP JP61156503A patent/JPS6310472A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5828176A (ja) * | 1981-08-12 | 1983-02-19 | Toshiba Corp | りん酸形燃料電池発電設備 |
| JPS60158562A (ja) * | 1984-01-27 | 1985-08-19 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池発電システム |
| JPS60225364A (ja) * | 1984-04-20 | 1985-11-09 | Hitachi Ltd | 排熱・水分回収装置を備えた燃料電池系装置 |
| JPS6110874A (ja) * | 1984-06-27 | 1986-01-18 | Hitachi Ltd | 燃料電池系装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017157442A (ja) * | 2016-03-02 | 2017-09-07 | 東京瓦斯株式会社 | 副生水素利用システム |
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