CN1816934A

CN1816934A - 燃料电池和常压涡轮机的混合系统

Info

Publication number: CN1816934A
Application number: CNA2004800185642A
Authority: CN
Inventors: 田中一雄; 原田英一; 庄司恭敏; 北岛润一; 山下诚二
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2004-06-29
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2024-06-29
Also published as: CN100433433C

Abstract

提供一种能够有效利用常压、高温型燃料电池所排放的电池排放气体的热能而不需要另外配备紧急保护装置，而且结构材料和配管材料可使用重量轻且容易加工的材料而成本降低的燃料电池和常压涡轮机的混合系统。具有：燃烧器(2)，使常压、高温型燃料电池(1)排出的电池排放气体(G1)燃烧；涡轮机(3)，使燃烧器(2)排出的大致为常压的燃烧气体(G2)膨胀至负压；压缩机(4)，使来自涡轮机(3)的排出气体(G3)的压力升高；热交换器(5)，在来自上述涡轮机(3)的高温的排出气体(G3)与向燃料电池(1)供给的低温空气(A)之间进行热交换。

Description

燃料电池和常压涡轮机的混合系统

技术领域

本发明涉及将常压、高温型燃料电池与常压涡轮机组合而高效率地进行发电的燃料电池和常压涡轮机的混合系统。

背景技术

过去，作为这种混合系统，已经公知的有由高压型燃料电池与对发电机进行驱动的涡轮机组合而成的系统(参照专利文献1、2)。

专利文献1特开平8-45523号公报(图1及全文)

专利文献2特开平10-12255号公报(图1及全文)

但是，由于现有的混合系统使用的是向加压侧动作的涡轮机以及在与其压缩机出口压力同等或更高压力下运行的高压型燃料电池，因而存在着如下问题。即，在使整个混合系统小型化时，相对于小型的涡轮机要将燃料电池装入大容量高温高压容器中，因此，必须配备可在紧急情况下适当进行停机等处理、将高温高压气体迅速排放到系统外的保护装置，对于小型系统来说成本负担很大。此外，必须具备在紧急停止时能够将压差波动限制在燃料电池结构强度所允许的范围内的系统结构和控制技术，因而导致成本进一步增加。再有，因必须使用前述高温高压容器和高温高压配管，因而系统的总体成本增加。

发明内容

为此，本发明的目的是，提供一种能够有效利用高温型燃料电池排放的电池排放气体的热能，并且不需要另外配备紧急保护装置等的结构简单的燃料电池和常压涡轮机的混合系统。

为实现上述目的，本发明的第1构成所涉及的燃料电池和常压涡轮机的混合系统包括：燃烧器，使常压、高温型燃料电池排放的电池排放气体燃烧；涡轮机，使上述燃烧器排放的大致为常压的燃烧气体膨胀至负压；压缩机，使来自上述涡轮机的排出气体的压力升高；热交换器，在来自上述涡轮机的高温的排出气体与供给燃料电池的低温的空气之间进行热交换。其中，上述常压是指系统的安装环境的压力，负压是指低于该压力的压力。

在上述燃料电池中，燃料与空气通过电解质发生反应而产生电能，将此时生成的高温的电池排放气体送入燃烧器中使之燃烧。将来自燃烧器的大体为常压的燃烧气体送往涡轮机，对该涡轮机进行驱动。上述燃烧气体随着从涡轮机中通过而膨胀至负压，将该膨胀的排出气体送入压缩机中使其压力升高。将在上述涡轮机中膨胀的排出气体送入上述热交换器中，与向燃料电池供给的低温空气进行热交换，将变成低温的排出气体送入上述压缩机，因此，可提高压缩效率，使涡轮机的效率提高。另一方面，将通过热交换变成高温的空气送入燃料电池，提高其发电效率。由于如上所述，由常压、高温型燃料电池与常压涡轮机组合而成，因而能够有效利用来自燃料电池的高温电池排放气体的热能而整个系统不会产生很高的压力，因此，不需要另外配备过去的紧急保护装置等，而且结构材料和配管材料可使用重量轻且容易加工的材料，使成本降低。

最好是，将来自上述压缩机的排出气体混入上述低温的空气中。这样做，特别是在使用后述的MCFC型(Molten Carbonate Fuel Cell：熔融碳酸盐型)燃料电池的场合，对于过去要通过重复循环鼓风机等实现向高压型燃料电池的加压再循环的排出气体，能够以动力消耗极少的送风机等进行供给，因此，即便在阴极反应率较低的运行条件下，也很容易使阴极的二氧化碳分压提高，使发电效率提高。

最好是，在上述热交换器的下游侧还具有冷却器，对排出气体进行冷却并供给压缩机。根据这种构成，能够以冷却器对来自热交换器的排出气体进行冷却后送入压缩机，因而可提高压缩机的效率，使涡轮机的效率提高。

在本发明的一个实施方式中，在上述压缩机上还具有第2压缩机和第2冷却器，所述第2压缩机与上述压缩机同轴设置，对来自压缩机的排出气体进行压缩，所述第2冷却器对供给该第2压缩机的排出气体进行冷却。根据这种构成，能够以各自的冷却器对供给各压缩机的排出气体进行冷却，因此，能够提高各压缩机的效率，使涡轮机的效率进一步提高。这里，上述的同轴是指联接在同一旋转轴上。

在本发明的另一个实施方式中，还具有蒸发器和改性器，所述蒸发器从上述涡轮机排放的排出气体中回收热量以生成蒸汽，所述改性器采用上述蒸汽使燃料改性后供给上述燃料电池。根据这种构成，利用上述蒸发器生成的蒸汽、即系统排放的热量使热量改性。例如在使用天然气作为燃料的场合，能够使其改性为含有大量CO和H₂的、作为燃料电池的燃料的优质的气体。

在本发明的又一个实施方式中，还具有空气导入分支通路，将供给上述燃料电池的空气的一部分导入。根据这种构成，当向燃料电池供给的空气过量时，可使该空气的一部分通过导入分支通路旁路到燃烧器中。即，当为了对上述涡轮机排放的排出气体进行充分冷却而向上述燃料电池的上游侧的热交换器输送了超过燃料电池需要量的空气时，该多余的空气从上述导入分支通路旁路到燃烧器中，在该燃烧器中与来自燃料电池的电池排放气体一起燃烧。

也可以在上述燃烧器上设置燃料供给器，向上述燃烧器供给与电池排放气体不同的燃料。根据这种构成，通过使来自燃料供给器的燃料在上述燃烧器中燃烧，能够对上述电池排放气体的燃烧温度进行控制，因此，便于对涡轮机的输出进行控制。

在本发明的又一个实施方式中，以上述涡轮机作为第1涡轮机，与其同轴地设有第2涡轮机，在第1涡轮机和第2涡轮机之间设有第2燃烧器，所述第2燃烧器向来自第2涡轮机的排出气体中供给燃料，使之燃烧后供给第1涡轮机，来自上述第1涡轮机的排出气体供给上述热交换器。根据这种构成，以第2燃烧器使来自第2涡轮机的排出气体燃烧，将高温的排出气体输送给第1涡轮机，因此，该第1涡轮机的输出可得到提高。

此外，本发明的第2构成所涉及的燃料电池和常压涡轮机的混合系统包括：燃烧器，使常压、高温型燃料电池排放的电池排放气体燃烧；涡轮机，使上述燃烧器排放的大致为常压的燃烧气体膨胀至负压；压缩机，使来自涡轮机的排出气体的压力升高并供给上述燃料电池；空气供给通路，向上述燃烧器供给空气。

在该混合系统中，与上述第1构成的混合系统同样，是将常压、高温型燃料电池与常压涡轮机组合在一起的，因而能够在有效利用来自燃料电池的高温电池排放气体的热能而整个系统不会产生很高的压力，因此，不需要另外配备以往的紧急保护装置等装置，而且结构材料和配管材料可使用重量轻且容易加工的材料，使成本降低。此外，由于是将来自涡轮机的排出气体经压缩机升高压力后供给燃料电池的，因此，不需要循环鼓风机等设备，能够使排出气体的热能在燃料电池中有效得到利用。再有，特别是对于MCFC型(Molten CarbonateFuel Cell：熔融碳酸盐型)燃料电池来说，阴极需要大量的CO₂，而由上述排出气体能够供给CO₂，因此，燃料电池的发电效率得到提高。而且，通过由空气供给通路向燃烧器供给空气，可增加该燃烧器中的氧气量而提高燃烧效率。

在本发明的另一个实施方式中，还具有排出气体热交换器，在来自上述压缩机的排出气体与来自涡轮机的排出气体之间进行热交换。根据这种构成，涡轮机排放的高温排出气体经排出气体热交换器进行热交换变成低温排出气体后向压缩机的入口侧供给。由此，可减少压缩机的压缩动力，使涡轮机的效率得到提高。而压缩机排放的排出气体在排出气体热交换器中因涡轮机排放的高温排出气体的存在而温度升高，将该温度升高的排出气体向燃料电池进行供给，因此，燃料电池的发电效率进一步提高。

在本发明的一个实施方式中，还具有电池用空气通路，从上述空气供给通路上分支，将空气的一部分供给上述燃料电池。根据这种构成，将从上述空气供给通路中通过的空气的一部分经电池用空气通路供给燃料电池，因此，该燃料电池的发电效率得到提高。

在本发明的另一个实施方式中，还具有调整阀，设置在上述空气供给通路与电池用空气通路的分支处，对两个通路的空气分配量进行调整。根据这种构成，能够根据燃料电池的种类和容量供给空气，使燃料电池的效率得到提高。例如在使用SOFC型(Solid Oxide FuelCell：固体氧化物型)燃料电池的场合，其阴极虽然不需要大量的二氧化碳气，但需要大量的氧气，因此，可通过上述调整阀的调整向燃料电池供给较多的空气。另一方面，在使用MCFC型燃料电池的场合，阴极需要大量的二氧化碳气，可通过上述调整阀的调整停止或减少空气的供给，使得经上述压缩机升高压力后向燃料电池输送的排出气体的浓度提高。

如上所述，根据本发明的燃料电池和常压涡轮机的混合系统，可有效利用来自常压、高温型燃料电池的电池排放气体的热能，而且不需要像过去那样另外配备紧急保护装置等装置，并且，结构材料和配管材料可使用重量轻且容易加工的材料，使成本得以较低。

附图说明

图1是本发明第1实施方式所涉及的燃料电池和常压涡轮机的混合系统的框图。

图2是第2实施方式的混合系统的框图。

图3是第3实施方式的混合系统的框图。

图4是第4实施方式的混合系统的框图。

图5是第5实施方式的混合系统的框图。

图6是第6实施方式的混合系统的框图。

图7是第7实施方式的混合系统的框图。

图8是第8实施方式的混合系统的框图。

图9是第9实施方式的混合系统的框图。

具体实施方式

下面，对本发明的优选实施方式结合附图进行说明。

图1是本发明第1实施方式所涉及的燃料电池和常压涡轮机的混合系统的框图。该混合系统由常压、高温型燃料电池1和以其排放的大致为常压的电池排放气体G1为燃料的常压涡轮机APT组合而成。常压涡轮机APT具有：使燃料电池1排放的电池排放气体G1燃烧的燃烧器2；使其燃烧气体G2膨胀至负压的涡轮机3；受该涡轮机3产生的动力的驱动、使来自涡轮机3的排出气体G3的压力升高的压缩机4；在来自上述涡轮机3的高温的排出气体G3与来自周围环境的供给燃料电池1的低温空气A之间进行热交换的热交换器5。常压涡轮机APT为单轴型，涡轮机3和压缩机4通过同一旋转轴10相连，并且，在该旋转轴10上联接有作为负荷的发电机40。也可以将常压涡轮机APT设计为双轴型，以第1轴连接涡轮机3和压缩机4，以第2轴连接涡轮机3和发电机40。

在图1的第1实施方式中，燃料电池1使用的是MCFC型(MoltenCarbonate Fuel Cell：熔融碳酸盐型)燃料电池，具有阳极11和阴极12以及设置在它们之间的电解质层13，向上述阳极11供给的常压燃料F所产生的CO、H₂和向上述阴极12供给的常压空气A中的氧气通过上述电解质层13发生反应，从而产生电能。燃料F例如可以使用天然气。

将从上述燃料电池1中排放出来的含有未反应气体或多余空气的常压、高温的电池排放气体G1送入燃烧器2使之燃烧，将其燃烧气体G2送入涡轮机3，对该涡轮机3进行驱动，以其产生的动力对压缩机4和发电机40进行驱动。此外，上述燃烧气体G2在从涡轮机3中通过时膨胀至负压，将该膨胀后的负压·中等温度的排出气体G3送入上述热交换器5，与向燃料电池1进行供给的低温的空气A进行热交换。将与空气A进行热交换而变成低温的排出气体G4送入上述压缩机4中，在此使之压力升高至常压。此时，由于排出气体G4为低温，因而可提高压缩机4中的压缩效率，使常压涡轮机APT的效率提高。另一方面，将在上述热交换器5中变成高温的空气A供给燃料电池1的阴极12，空气A中的氧气成为氧化剂促进与燃料F的成分反应时的化学反应的进行，其结果，可提高发电效率。来自上述压缩机4的排出气体G5混入供给燃料电池1的空气A中。

在上述构成中，上述燃料电池1使用的是常压、高温型燃料电池，常压涡轮机APT使用的是常压型涡轮机，因此，能够使来自燃料电池1的高温的电池排放气体G1的热能在常压涡轮机APT中得到有效利用。此外，由于整个系统不会产生很高的压力，因而不需要配备过去的紧急情况下使用的保护装置等装置，而且燃料电池1和常压涡轮机APT的结构材料和配管材料可使用重量轻且容易加工的材料，因而可使成本降低。

此外，由于使来自压缩机1的排出气体G5混入供给燃料电池1的空气A中，因而对于过去以重复循环鼓风机等设备相对于高压型燃料电池进行加压再循环的排出气体G5，能够以动力消耗极小的送风机等向常压型的燃料电池1进行供给，因此，即使在阴极反应率较低的运行条件下，也容易使阴极12的二氧化碳分压提高，使发电效率得到提高。此外，作为本发明，也可以使用SOFC型(Solid Oxide Fuel Cell：固体氧化物型)燃料电池，但在这种场合，不使上述排出气体G5混入空气A中而直接排放到系统之外。

图2示出第2实施方式所涉及的燃料电池和常压涡轮机的混合系统。该混合系统基本上与图1的第1实施方式相同，相对于第1实施方式，在上述热交换器5和压缩机4之间增加了水喷雾型冷却器6。根据这种构成，在上述冷却器6中以喷成雾化的水对从热交换器5排出的排出气体G4进行冷却，变成含有水分的排出气体G6，并向压缩机4输送，在该压缩机4内，排出气体G6中水分的蒸发潜热使排出气体G6冷却而温度降低。因此，可提高压缩机4的压缩效率，使常压涡轮机APT的效率提高。

图3示出第3实施方式所涉及的燃料电池和常压涡轮机的混合系统。相对于图2的第2实施方式，该混合系统还将上述压缩机4作为第1压缩机，在该压缩机4的同一旋转轴10上联接第2压缩机41，在该第1压缩机4与第2压缩机41之间，相对于第1冷却器6另外增加了对来自压缩机4的排出气体G7进行冷却的水喷雾型的第2冷却器61。根据这种构成，在上述第2冷却器61中以雾化的水对从压缩机4排出的排出气体G7进行冷却，使之变成含有水分的排出气体G8后送往第2压缩机41，在该第2压缩机41内，排出气体G8中水分的蒸发潜热使排出气体G8冷却而温度降低。而从第2压缩机41中通过后的排出气体G9混入上述空气A中，作为燃料电池1中氧气的运送媒介的二氧化碳被回收并供给阴极12。如上所述，由于向两个压缩机4、41供给的排出气体G6、G8分别被两个冷却器6、61冷却，因此，可提高各压缩机4、41的压缩效率，使常压涡轮机APT的效率提高。

作为图2和图3所示的冷却器6、61，也可以替代由水喷雾器构成的直接型冷却器而使用容器内配置冷却水管的间接型冷却器。

图4示出第4实施方式所涉及的燃料电池和常压涡轮机的混合系统。相对于图1的第1实施方式，该混合系统在涡轮机3的下游侧连接有从其排出气体G3中回收热量以生成蒸汽的蒸发器7，并增加了利用该蒸发器7生成的蒸汽S使上述燃料电池1的诸如天然气那样的燃料F分解而改性的改性器8。根据这种构成，利用上述蒸发器7生成的蒸汽S使上述燃料F分解为CO、H₂等气体而改性后供给燃料电池1。即，能够利用混合系统排放的热量实现燃料F的改性。

图5示出第5实施方式所涉及的燃料电池和常压涡轮机的混合系统。相对于图1的第1实施方式，该混合系统在上述燃烧器2的上游侧增加了将向燃料电池1供给的空气A的一部分导入的空气导入分支通路9。根据这种构成，当向燃料电池1供给的空气A过量时，该空气A的一部分对于燃料电池1而言被旁路，经由导入分支通路9直接供给燃烧器2。即，为了使来自上述涡轮机3的排出气体G3的温度足够低，要向上述燃料电池1的上游侧的热交换器5供给超过燃料电池1的需要量的空气A，其多余的空气A通过上述导入分支通路9旁路到燃烧器2中，在燃烧器2中与来自燃料电池1的电池排放气体G1一起燃烧。

图6示出第6实施方式所涉及的燃料电池和常压涡轮机的混合系统。相对于图1的第1实施方式，该混合系统在上述燃烧器2上增加了供给气体或液体燃料F1的诸如喷嘴那样的燃料供给器20。根据这种构成，通过使来自燃料供给器20的燃料F1在上述燃烧器2中燃烧，能够对上述电池排放气体G1的燃烧温度、即供给涡轮机3的燃烧气体G2的温度进行控制，因此，便于对涡轮机的输出进行控制。例如，在上述燃烧器2中无法使温度达到足够高的场合，通过从上述燃料供给器20供给燃料F1帮助燃烧，便能够提高供给上述涡轮机3的排出气体G3的温度，使涡轮机的输出提高。

图7示出第7实施方式所涉及的燃料电池和常压涡轮机的混合系统。相对于图3的第3实施方式，该混合系统将上述涡轮机3作为第1涡轮机，在该第1涡轮机3的同一旋转轴上联接第2涡轮机31，并在该第1涡轮机3和第2涡轮机31之间增加了对其供给气体或液体燃料F2的第2燃烧器21，而且，将来自第1涡轮机3的排出气体G12供给热交换器5。根据这种构成，来自上述第2涡轮机31的排出气体G10在上述第2燃烧器21中被燃料F2燃烧，将高温的排出气体G11送往涡轮机3。因此，第1涡轮机3的输出提高。

图8示出本发明第8实施方式所涉及的燃料电池和常压涡轮机的混合系统的框图。该混合系统与图1的第1实施方式同样，具有燃烧器(反应器)2、涡轮机3以及压缩机4，在压缩机4的出口与上述燃料电池1的阴极12之间设置有排出气体通路50，并设置有向上述燃烧器2供给来自周围环境的空气A1的空气供给通路51。

利用压缩机4使来自上述涡轮机3的排出气体G3的压力升高后，将其排出气体G22从排出气体通路50直接供给燃料电池1的阴极12。由此，不需要使用循环鼓风机等设备，能够使排出气体G22的热能在燃料电池1中得到有效利用。此外，特别是对于MCFC型燃料电池来说，阴极12需要大量的CO₂，而上述排出气体G22能够供给CO₂，因而燃料电池1的发电效率得到提高。此外，通过从上述空气供给通路51向燃烧器2供给空气A1，可增加该燃烧器2中的氧气量，提高与来自燃料电池1的排放气体G1的反应效率、即燃烧效率。

在该实施方式中，设置有对供给上述燃料电池1的阳极11的燃料F进行改性的燃料改性器52。在该燃料改性器52与燃料电池1的阴极12的下游之间设置排出气体分支通路53，将从阴极12向燃烧器2供给的高温的排放气体G1的一部分G20送入燃料改性器52，进行燃料F的改性。

此外，设置有对供给上述空气供给通路51的空气A1进行预热的空气预热器54，并在该空气预热器54与上述燃料改性器52之间设置有排放气体通路55，通过在空气预热器54中与来自燃料改性器52的排出气体G21进行热交换而对空气A1进行预热，将该经过预热的空气A1从空气供给通路51向燃烧器2供给。由此，可进一步提高燃烧器2中的燃烧效率。对于像天然气那样的燃料F，在燃料改性器52中利用来自阴极12的排出气体G20使之分解为CO、H₂等气体而改性后供给燃料电池1。

此外，设置有在来自压缩机4的排出气体G3与来自涡轮机3的排出气体G5之间进行热交换的排出气体热交换器56。涡轮机3所排放的高温的排出气体G3经过在排出气体热交换器56进行热交换而低温化。再有，在上述排出气体热交换器56与压缩机4之间配置有水喷雾型的冷却器57，将排出气体G4在该冷却器57中冷却使之进一步降低温度之后供给压缩机4。由此，可减少压缩机4的压缩动力。此外，压缩机4所排放的排出气体G5，其温度在排出气体热交换器56中因涡轮机3所排放的高温的排出气体G3而升高，该温度升高后的排出气体G22向燃料电池1的阴极12供给。由此，可使燃料电池1的发电效率进一步提高。此时，也可以设计成将从上述排出气体热交换器56向阴极12供给的排出气体G22的一部分如图8的虚线所示向上述燃料改性器52输送，将其热量用于燃料F的改性。

下面，对图8的第8实施方式所涉及的混合系统所进行的气体排放的状态变化列举具体数据进行说明。下面的数据的单位，P(压力)为bar，T(温度)为℃，G(流量)为kg/h。下面的数据是单电池发电功率250kW、装置发电功率300kW时的数据。

燃料F(1.08P、32.0T、120G)经过上述燃料改性器52改性后送往燃料电池1的阳极11，在该燃料电池1中进行发电之后从阳极11排放的排放气体G1a与来自阴极12的排出气体G1c一起供给到燃烧器2中燃烧。此时，从燃料改性器52向阳极11输送的燃料F1为1.06P、580T、120G，来自阳极11的排出气体G1a为1.05P、650T、620G，来自阴极12的排出气体G1c为1.05P、650T、2500G。将这些来自阳极11和阴极12的排出气体G1a、G1c供给燃烧器2，来自阴极12的排出气体G1c的一部分从排出气体分支通路53向燃料改性器52输送，以其热能对燃料进行改性。向燃烧器2供给的排出气体G1c为1.04P、650T、1180G，向燃料改性器52输送的排出气体G20为1.04P、650T、1320G。从燃烧器2向涡轮机3输送的排出气体G2为0.99P、820T、3000G，从涡轮机3的出口排出的排出气体G3为0.33P、600T、3000G，从排出气体热交换器56经冷却器57向压缩机4输送的排出气体G4为0.31P、40.0T、3000G，从压缩机4中出来后在排出气体热交换器56中温度升高、进而从排放气体通路50向阴极12输送的排出气体G22为1.06P、580T、3000G。

送入空气预热器54中的空气A1为1.01P、25.0T、1200G，从上述燃料改性器52中通过并参与和空气A1的热交换的排出气体G21为1.02P、414T、1414G，从上述空气供给通路51向燃烧器2输送的预热空气A1为1.00P、400T、1200G。这样，得到了燃料电池1的发电功率为250kW、发电效率为48.0％LHV、混合系统整体的发电功率为300kW、发电效率为57.6％LHV这样一种高输出高效率的发电系统。

图9示出本发明第9实施方式所涉及的燃料电池和常压涡轮机的混合系统。燃料电池1是SOFC型。相对于图8的第8实施方式，该混合系统中设置有从上述空气供给通路51分支而将空气A1的一部分向上述燃料电池1的阴极12供给的电池用空气通路58。此外，在上述空气供给通路51与电池用空气通路58二者的分支处，设置有对两个通路51、58的空气分配量进行调整的调整阀59。

根据这种构成，将从上述空气供给通路51中通过的空气A1的一部分由电池用空气通路58供给燃料电池1的阴极12。SOFC型燃料电池的阴极12虽然不需要CO₂，但需要大量的O₂，因而随着氧气量的增加发电效率提高。此外，通过设置上述调整阀59，能够根据燃料电池1的容量供给适量的空气，使燃料电池1的效率提高。而且还能够根据燃料电池1的种类对空气的供给进行调整。例如，在使用MCFC型燃料电池的场合，为高效率发电需要大量的CO₂，因此，通过对上述调整阀59进行调整以停止或减少空气A1的供给，可使得经上述压缩机4其压力升高后从排出气体通路50输送的排出气体G22的浓度尽可能高。另一方面，在使用SOFC型燃料电池的场合，因不需要CO₂，故通过上述调整阀59的调整可将较多的空气A1供给燃料电池1。上述调整阀59并非一定要使用，例如，也可以设计成作为从调整阀59分支的上述空气供给通路51的燃烧器2一侧和电池用空气通路58使用口径不同的配管等，以此对到达燃烧器2和燃料电池1中的各自的空气量进行调整。

在上述各实施方式中，涡轮机3和压缩机4是通过同一旋转轴10相连的，但二者并非一定要通过轴相连，也可以设计成以另外设置的马达等对压缩机4进行驱动。

Claims

1.一种燃料电池和常压涡轮机的混合系统，其特征是，包括：

燃烧器，使常压、高温型燃料电池排放的电池排放气体燃烧；

涡轮机，使上述燃烧器排放的大致为常压的燃烧气体膨胀至负压；

压缩机，使来自上述涡轮机的排出气体的压力升高；

热交换器，在来自上述涡轮机的高温的排出气体与供给燃料电池的低温的空气之间进行热交换。

2.如权利要求1所述的燃料电池和常压涡轮机的混合系统，其特征是，来自上述压缩机的排出气体混入上述低温的空气中。

3.如权利要求1所述的燃料电池和常压涡轮机的混合系统，其特征是，还具有冷却器，对从上述热交换器中出来的排出气体进行冷却并供给上述压缩机。

4.如权利要求1所述的燃料电池和常压涡轮机的混合系统，其特征是，还具有第2压缩机和第2冷却器，所述第2压缩机与上述压缩机同轴设置，对来自压缩机的排出气体进行压缩，所述第2冷却器对供给该第2压缩机的排出气体进行冷却。

5.如权利要求1所述的燃料电池和常压涡轮机的混合系统，其特征是，还具有蒸发器和改性器，所述蒸发器从上述涡轮机排放的排出气体中回收热量以生成蒸汽，所述改性器采用上述蒸汽使燃料改性后供给上述燃料电池。

6.如权利要求1所述的燃料电池和常压涡轮机的混合系统，其特征是，还具有空气导入分支通路，将供给上述燃料电池的空气的一部分导入上述燃烧器中。

7.如权利要求1所述的燃料电池和常压涡轮机的混合系统，其特征是，还具有燃料供给器，向上述燃烧器供给与上述电池排放气体不同的燃料。

8.如权利要求1所述的燃料电池和常压涡轮机的混合系统，其特征是，以上述涡轮机作为第1涡轮机，并具有第2涡轮机和第2燃烧器，所述第2涡轮机与上述第1涡轮机同轴设置，所述第2燃烧器向来自第2涡轮机的排出气体中供给燃料，使之燃烧后供给上述第1涡轮机，来自上述第1涡轮机的排出气体供给上述热交换器。

9.一种燃料电池和常压涡轮机的混合系统，其特征是，包括：

压缩机，使来自上述涡轮机的排出气体的压力升高并供给上述燃料电池；

空气供给通路，向上述燃烧器供给空气。

10.如权利要求9所述的燃料电池和常压涡轮机的混合系统，其特征是，还具有排出气体热交换器，在来自上述压缩机的排出气体与来自涡轮机的排出气体之间进行热交换。

11.如权利要求9所述的燃料电池和常压涡轮机的混合系统，其特征是，还具有电池用空气通路，从上述空气供给通路上分支，将空气的一部分供给上述燃料电池。

12.如权利要求11所述的燃料电池和常压涡轮机的混合系统，其特征是，还具有调整阀，设置在上述空气供给通路与电池用空气通路的分支处，对两个通路的空气分配量进行调整。