DK144257B - POWER PLANT WITH ONE OR MORE FUEL CELLS UNDER PRESSURE - Google Patents

POWER PLANT WITH ONE OR MORE FUEL CELLS UNDER PRESSURE Download PDF

Info

Publication number
DK144257B
DK144257B DK41676AA DK41676A DK144257B DK 144257 B DK144257 B DK 144257B DK 41676A A DK41676A A DK 41676AA DK 41676 A DK41676 A DK 41676A DK 144257 B DK144257 B DK 144257B
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
reactor
power plant
fuel
burner
turbine
Prior art date
Application number
DK41676AA
Other languages
Danish (da)
Other versions
DK41676A (en
DK144257C (en
Inventor
M B Landau
R Cohen
D P Bloomfield
Original Assignee
United Technologies Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US05/549,598 external-priority patent/US3976506A/en
Priority claimed from US05/549,601 external-priority patent/US4004947A/en
Priority claimed from US05/549,600 external-priority patent/US3972731A/en
Application filed by United Technologies Corp filed Critical United Technologies Corp
Publication of DK41676A publication Critical patent/DK41676A/en
Publication of DK144257B publication Critical patent/DK144257B/en
Application granted granted Critical
Publication of DK144257C publication Critical patent/DK144257C/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas- turbine plants for special use
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas- turbine plants for special use
    • F02C6/04Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04029Heat exchange using liquids
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Description

(19) DANMARK (X^ @ (12) FREMLÆGGELSESSKRIFT ud 11+4257 6(19) DENMARK (X ^ @ (12) PUBLICATION NOTICE 11 + 4257 6

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENETDIRECTORATE OF THE PATENT AND TRADEMARKET SYSTEM

(21) Ansøgning nr. 4l6/76 (51) IntCI.3 H 01 H 8/04 (22) Indleveringsdag 2. feb. 1976 (24) Løbedag 2. feb. 1976 (41) Aim. tilgængelig 15· aug. 1976 (44) Fremlagt 25· jan* 1982 (86) International ansøgning nr. -(86) International Indleveringsdag -(85) Videreførelsesdag -(62) Stamansøgning nr. -(21) Application No. 416/76 (51) IntCI.3 H 01 H 8/04 (22) Filing date Feb 2 1976 (24) Running day Feb 2 1976 (41) Aim. available 15 Aug 1976 (44) Submitted 25 · Jan * 1982 (86) International Application No. - (86) International Filing Day - (85) Continuation Day - (62) Master Application No. -

(30) Prioritet 12. feb. 1975* 549598* US 12. feb. 1975, 54961c* ;JS 12. feb. 1975* 549601, US(30) Priority Feb 12 1975 * 549598 * US Feb 12 1975, 54961c *; JS Feb 12 1975 * 549601, US

(71) Ansøger UNITED TECHNOLOGIES CORPORATION* Hartford* US.(71) Applicant UNITED TECHNOLOGIES CORPORATION * Hartford * US.

(72) Opfinder Michael Bernard Landau* US: Ronald _Cohen* US: David(72) Inventor Michael Bernard Landau * US: Ronald _Cohen * US: David

Peter Bloomfield* US.Peter Bloomfield * US.

(74) Fuldmægtig Larsen & Birkeholm Patentkontor.(74) Solicitor Larsen & Birkeholm Patent Office.

(54) Kraftanlæg med en eller flere brændselsceller under tryk.(54) Power plants with one or more fuel cells under pressure.

Opfindelsen angår et kraftværk til frembringelse af elektricitet bestående af en brændselscellestabel med et antal brændselsceller, som er elektrisk serieforbundne gennem en belastning, hvor hver celle består af en katode, en anode og en her-OQ imellem anbragt elektrolyt samt et katodegasrum og et anoders gasrum på den bort fra elektrolytten vendende side af henholds-The invention relates to a power plant for generating electricity consisting of a fuel cell stack having a plurality of fuel cells electrically connected in series through a load, each cell consisting of a cathode, anode and a here-OQ between arranged electrolyte and a cathode gas compartment and anode gas space. on the side facing away from the electrolyte, respectively.

lOLO

C\] vis katoden og anoden, idet det anvendte brændstof indeholder J- J- *C \] show the cathode and anode, the fuel used contains J-J- *

OISLAND

2 144257 hydrogen, et brændselsbehandlingsaggregat, som indbefatter midler til fremstilling af damp, en dampspaltningsreaktor og en reaktorbrænder til fremstilling af varme til den nævnte spaltningsreaktor, midler til levering af ubehandlet brænd-5 stof under tryk og damp under tryk til den nævnte reaktor.2 144257 hydrogen, a fuel treatment unit which includes means for producing steam, a steam decomposition reactor and a reactor burner for producing heat for said decomposition reactor, means for supplying untreated fuel under pressure and steam under pressure to said reactor.

Inden for brændselscelleteknikken har man søgt at forbedre cellernes ydelse ved at søge fremad langs tre forskellige veje.In the field of fuel cell technology, efforts have been made to improve cell performance by searching forwards along three different paths.

Den første vej omfatter, at brændselscellens arbejdstemperatur 10 forhøjes. Denne udvej er imidlertid begrænset af materialetæring og - dersom der anvendes en syre som elektrolyt - af fordampning af syren. Den anden vej omfatter, at man søger at forøge mængden af katalysator pr. kvadratcentimeter af elektrodernes overfladeareal. Denne udvej er imidlertid begrænset af de 15 forøgede omkostninger og praktiske grænser for hvor meget katalysator, som på nogen måde kan anbringes på et bestemt elektrodeareal. En tredje vej omfatter, at trykket af reaktionsdeltagerne (herefter betegnet som "reaktanterne") inden i brændselscellen forhøjes. Det er velkendt, at brændselcellers ydelse 20 forøges, når reaktanttrykkene stiger. En væsentlig anstødssten på denne vej består i, at der kræves en betydelig energimængde til at sætte reaktanterne under tryk. Man har fx tænkt sig, at energien til at sætte reaktanterne under tryk skulle udgøres af den af brændselscellen frembragte elektriske energi, som 25 skulle anvendes til at drive en kompressor. Problemet er imidlertid, at der kræves omtrent 30% af cellestablens elektriske udgangseffekt til at drive en kompressor, dersom denne skal frembringe et reaktanttryk af en rimelig størrelse. Dette betyder, at brændselscellen skulle gøres omtrent 50% større for at op-30 veje tabet af til rådighed stående elektrisk effekt. Da det er selve brændselscellen, som er den kostbareste del i et kraftanlæg med brændselsceller, vil den forøgede ydelse blive opvejet af de forøgede omkostninger som følge af, at cellerne skal være større. Da cellestablens samlede elektriske udgangseffekt 35 bliver større, skal andre dele i kraftanlægget gøres forholdsmæssigt større, som fx kondensationsudstyret og brændselsbehandlingsaggregatet. På denne måde bliver kraftanlægget større og 144257 3 dyrere. Endvidere er der andre tilsyneladende ulemper ved kraftanlæg med reaktanter under højt tryk, såsom omkostningerne ved ekstraudstyret til at sætte reaktanterne under tryk, behovet for mere kostbare tætningsindretninger og de yderligere omkost-5 ninger som følge af, at der skal anvendes dele med større styrke for at kunne modstå de højere tryk. På baggrund af de ovenstående betragtninger og hvad angår kraftanlæg, hvori der som oxidationsmiddel anvendes luft, har opfattelsen altid været den, at der ikke kunne opnås nogen nettoforbedring, men sandsynlig-10 vis det modsatte, ved overgang til kraftanlæg, hvori der anvendtes reaktanter under højt tryk i brændselscellestablen. Af de ovennævnte grunde er der i disse brændselscellekraftanlæg hidtil kun blevet anvendt reaktanter ved atmosfæretrykket.The first path involves raising the fuel cell operating temperature 10. However, this resort is limited by material degradation and - if an acid is used as an electrolyte - by evaporation of the acid. The second way involves seeking to increase the amount of catalyst per liter. square centimeters of the surface area of the electrodes. However, this resort is limited by the increased cost and practical limits of how much catalyst can be applied in any way to a particular electrode area. A third way involves increasing the pressure of the reaction participants (hereinafter referred to as the "reactants") within the fuel cell. It is well known that fuel cell performance 20 increases as reactant pressures increase. A major stumbling block on this path is that a considerable amount of energy is required to put the reactants under pressure. For example, it was envisaged that the energy to pressurize the reactants should be constituted by the electrical energy generated by the fuel cell which would be used to operate a compressor. The problem, however, is that about 30% of the electrical output of the cell stack is required to operate a compressor if it is to produce a reactant pressure of a reasonable size. This means that the fuel cell would need to be made approximately 50% larger to offset the loss of available electrical power. Since it is the fuel cell itself that is the most expensive part of a fuel cell power plant, the increased performance will be outweighed by the increased costs due to the cells being larger. As the total electrical output power of the cell stack 35 becomes larger, other parts of the power plant must be proportionally increased, such as the condensation equipment and the fuel treatment unit. In this way, the power plant becomes larger and 144257 3 more expensive. Furthermore, there are other apparent disadvantages of high-pressure reactant power plants, such as the cost of the auxiliary equipment to pressurize the reactants, the need for more expensive sealing devices, and the additional cost of using larger-strength parts for to withstand the higher pressures. In view of the above considerations and in the case of power plants using air as the oxidizing agent, the perception has always been that no net improvement could be achieved, but probably the opposite, when switching to power plants using reactants under high pressure in the fuel cell stack. For the above reasons, so far only reactants have been used at atmospheric pressure in these fuel cell power plants.

15 Det er opfindelsens formål at anvise udformningen af et økonomisk fordelagtigt brændselscellekraftanlæg, hvori der anvendes reaktanter under tryk, hvilket anlæg har en højere virkningsgrad end hidtil, og som sammenlignet med tidligere kendte anlæg af samme art og samme maksimale ydelse har en mindre størrelse 20 og lavere samlede omkostninger for det i anlægget indgående udstyr.It is an object of the invention to provide the design of an economically advantageous fuel cell power plant using pressurized reactants, which plant has a higher efficiency than heretofore, and which, compared with prior art plants of the same kind and the same maximum performance, has a smaller size 20 and lower overall costs for the equipment included in the plant.

Dette formål opfyldes ved, at en kompressor, der er arbejdsfor-bundet til en turbine, som er indrettet til at blive drevet af 25 energien fra et varmt gasformigt medium, til komprimering af luft til et tryk, der er højere end to atmosfærer, midler til levering af komprimeret luft fra kompressoren ind i katodegas-rummet, midler til levering af brændstof under tryk fra dampspaltningsreaktoren ind i anodegasrummet, midler til levering 30 af i det mindste en del af afgasserne fra anodegasrummet ind i reaktorbrænderen, samt midler til at føre spildenergi, som er produceret af kraftværket, ind i turbinen i form af et varmt gasformigt medium under tryk til drift af turbinen. Ferved opnås, at størrelsen af kondensationsudstyret reduceres i forhold 35 til kendt udstyr. Endvidere opnås, at der ikke skal anvendes noget af cellens elektriske udgangseffekt til kompressoren, hvorfor det ikke er nødvendigt at gøre brændselscellestablen 144257 4 større for at bibeholde den samme maksimale ydelse i kraftanlægget. Tværtimod kan der tilfulde drages fordel af forbedringen i brændselscellestablens ydelse, således at stablen kan komme til at producere mere elektrisk energi uden at skulle 5 gøres større.This object is accomplished by means of a compressor operably connected to a turbine adapted to be driven by the energy of a hot gaseous medium for compressing air to a pressure higher than two atmospheres. for supplying compressed air from the compressor into the cathode gas compartment, means for supplying pressurized fuel from the vapor decomposition reactor into the anode gas compartment, means for delivering at least a portion of the gases from the anode gas compartment into the reactor burner, and means for conducting waste energy , which is produced by the power plant, into the turbine in the form of a hot gaseous medium under pressure to operate the turbine. As a result, the size of the condensation equipment is reduced in relation to known equipment. Furthermore, it is achieved that no electrical output of the cell must be applied to the compressor, so it is not necessary to make the fuel cell stack 144257 4 larger to maintain the same maximum output in the power plant. On the contrary, the improvement in the performance of the fuel cell stack can be benefited in such a way that the stack can produce more electrical energy without having to be increased.

Kraftværket kan ifølge krav 2 være ejendommeligt ved, at midlerne til at føre spildenergi fremstillet i kraftværket ind i turbinen indbefatter midler til at føre afgasser fra katodegas-10 rummet ind i turbinen. Herved udnyttes spildenergien fra katodegasrummet .The power plant according to claim 2 can be characterized in that the means for conveying waste energy produced in the power plant into the turbine include means for passing gases from the cathode gas space into the turbine. In this way, the waste energy from the cathode gas space is utilized.

Kraftværket kan ifølge krav 3 være ejendommeligt ved, at midlerne til at føre afgasserne fra katodegasrummet ind i turbinen om-15 fatter en ledning til først at føre afgasserne fra katodegas-rummet ind i kondensatoren, en ledning til at føre kondenseret vand fra kondensatoren til en kedel, samt en ledning til at føre damp fra kedlen ind i dampspaltningsreaktoren. Herved udnyttes spildenergien endvidere til opvarmning af kraftværkets 20 kedelvand.The power plant according to claim 3 may be characterized in that the means for passing the exhaust gases from the cathode gas chamber into the turbine comprise a conduit for first passing the exhaust gases from the cathode gas space into the capacitor, a conduit for passing condensed water from the capacitor to a condenser. boiler, as well as a conduit for passing steam from the boiler into the vapor decomposition reactor. Hereby the waste energy is further utilized to heat the boiler water of the power plant.

Kraftværket kan ifølge krav 4 være ejendommeligt ved, at det omfatter en ledning til at føre en del af den komprimerede luft fra kompressoren ind i reaktorbrænderen. Herved opnås en for-25 bedret brændereffektivitet.The power plant according to claim 4 may be characterized in that it comprises a conduit for conveying a portion of the compressed air from the compressor into the reactor burner. This results in improved burner efficiency.

Kraftværket kan ifølge krav 5 være ejendommeligt ved midler til ved reduceret ydelse af kraftværket at lede en del af den komprimerede luft fra kompressoren uden om katodegasrummet, og 30 en hjælpebrænder til tilførsel af ekstra varme til de gasser, der føres ind i turbinen, hvorved midlerne til at føre afgasserne ind i turbinen indbefatter midler til at føre den nævnte udenom ledede, komprimerede luft ind i turbinen. Herved opnås, at gassernes varmeindhold ved indløbet til turbinen er den sam-35 me ved reduceret ydelse som ved fuld ydelse.The power plant according to claim 5 may be characterized by means for conducting a portion of the compressed air from the compressor outside the cathode gas space, and auxiliary burner for supplying extra heat to the gases fed into the turbine, whereby the means for passing the exhaust gases into the turbine includes means for conveying said outside compressed air into the turbine. Hereby it is obtained that the heat content of the gases at the inlet to the turbine is the same at reduced output as at full output.

5 1442575 144257

Kraftværket kan ifølge krav 6 være ejendommeligt ved, at midlerne til at lede komprimeret luft udenom katodegasrummet indbefatter en omledningsgren, og at hjælpebrænderen er placeret i denne gren. Denne udførelsesform er fordelagtig, idet det 5 er enklere og mere økonomisk at lade forbrændingen foregå i omledningsgrenen.The power plant according to claim 6 can be characterized in that the means for conducting compressed air outside the cathode gas space include a bypass branch and the auxiliary burner is located in this branch. This embodiment is advantageous in that it is simpler and more economical to allow combustion to take place in the diverting branch.

Kraftværket kan ifølge krav 7 være ejendommeligt ved, at midlerne til at føre afgasserne fra katodegasrummet ind i turbi-10 nen indbefatter ledninger til at føre afgasserne fra anodegas-rummet og/eller udstødningsgas fra reaktorbrænderen sammen med katodegasrumsafgasserne forud for deres afgivelse til turbinen. Denne udførelsesform er hensigtsmæssig, hvor brænderen har egen brændselsforsyning.The power plant according to claim 7 may be characterized in that the means for passing the exhaust gas from the cathode gas space into the turbine include conduits for passing the exhaust gas from the anode gas space and / or exhaust gas from the reactor burner together with the cathode gas space exhaust gases prior to their delivery to the turbine. This embodiment is convenient where the burner has its own fuel supply.

1515

Kraftværket kan ifølge krav 8 være ejendommeligt ved, at ledningerne til sammenføring af afgasser fra reaktorbrænderen med katodegasrumsafgasserne er placeret på nedstrømssiden af kondensatoren. Ved denne udførelsesform udkondenseres kun vand 20 til anvendelse i reaktoren fra afgasserne fra katodegasrummet.The power plant according to claim 8 can be characterized in that the wires for connecting gases from the reactor burner with the cathode gas room exhaust gases are located on the downstream side of the capacitor. In this embodiment, only water 20 is condensed for use in the reactor from the exhaust gas from the cathode gas chamber.

Kraftværket kan ifølge krav 9 være ejendommeligt ved, at ledningerne til sammenføring af afgasser fra reaktorbrænderen med katodegasrumsafgasserne er placeret på opstrømssiden af 25 kondensatoren. Ved denne udførelsesform er det ikke nødvendigt at anvende specielt brændstof i brænderen.The power plant according to claim 9 can be characterized in that the wires for connecting gases from the reactor burner with the cathode gas room gases are located on the upstream side of the capacitor. In this embodiment, it is not necessary to use special fuel in the burner.

Kraftværket kan ifølge krav 10 være ejendommeligt ved, at ledningen til at føre damp til dampspaltningsreaktoren er forbund-30 et med ledninger til at føre i det mindste en del af afgasserne fra anodegasrummet ind i dampspaltningsreaktoren. Ved denne udførelsesform kræves et mindre eller slet intet udstyr til genvinding af vand fra anodegasserne. 1The power plant according to claim 10 can be characterized in that the conduit for supplying steam to the vapor decomposition reactor is connected to conduits for passing at least part of the gases from the anode gas space into the vapor decomposition reactor. In this embodiment, little or no equipment is required to recover water from the anode gases. 1

Kraftværket kan ifølge krav 11 være ejendommeligt ved, at mid lerne til afgivelse af hydrogen fra dampspaltningsreaktoren ind i anodegasrummet indbefatter midler til fjernelse af varme 6 144257 til nedsættelse af temperaturen af gasserne til mindre end den temperatur, som den nævnte brændselscellestabel har. Herved opnås en afkøling af brændselscellestablen.The power plant according to claim 11 can be characterized in that the means for delivering hydrogen from the vapor decomposition reactor into the anode gas space include means for removing heat 6 to reduce the temperature of the gases to less than the temperature of said fuel cell stack. This results in cooling of the fuel cell stack.

5 Kraftværket kan ifølge krav 12 være ejendommeligt ved, at midlerne til afgivelse af brændstof fra dampspaltningsreaktoren ind i anodegasrummet indbefatter midler til først at føre brændstoffet ind i en earbonmonoxidreaktor anbragt på opstrømssiden af anodegasrummet. Herved opnås en udnyttelse af varmen i den 10 carbonmonoxidbestanddel, som findes i gasstrømmen fra reaktoren.The power plant according to claim 12 may be characterized in that the means for delivering fuel from the vapor decomposition reactor into the anode gas space include means for first feeding the fuel into an upstream monoxide reactor located on the upstream side of the anode gas compartment. Thereby, utilization of the heat in the 10 carbon monoxide component contained in the gas flow from the reactor is achieved.

Kraftværket kan ifølge krav 13 være ejendommeligt ved, at midlerne til afgivelse af brændstof fra dampspaltningsreaktoren til anodegasrummet indbefatter midler til afgivelse af brænd-15 stof fra reaktoren ind i en selektiv oxidationsreaktor, og at der fra kompressoren via en ledning føres komprimeret luft i-gennem den selektive oxidationsreaktor til anodegasrummet. Herved opnås en endnu bedre udnyttelse af den bundne varmeenergi i carbonmonoxidbestanddelen i gasstrømmen fra reaktoren.The power plant according to claim 13 can be characterized in that the means for delivering fuel from the vapor decomposition reactor to the anode gas room include means for delivering fuel from the reactor into a selective oxidation reactor and that compressed air is fed through a compressor via a conduit. the selective oxidation reactor for the anode gas compartment. This provides an even better utilization of the bound heat energy in the carbon monoxide component in the gas flow from the reactor.

2020

Endelig kan kraftværket ifølge krav l4 være ejendommeligt ved, at de nævnte midler til fremstilling af damp indbefatter midler til afgivelse af et kølefluidum gennem en kølesløjfe i varmeudvekslingsforbindelse med brændselscellestablen og kedlen.Finally, the power plant according to claim 14 may be characterized in that said steam generating means comprise means for delivering a cooling fluid through a cooling loop in heat exchange communication with the fuel cell stack and the boiler.

25 Herved opnås en fordelagtig udførelsesform.Hereby an advantageous embodiment is obtained.

Som nævnt ovenfor er det tanken i en af udførelsesformerne for kraftanlægget ifølge opfindelsen, at trykket i katodeluften forhøjes ved hjælp af en kompressor, som drives af en turbine (dvs. 30 en turbolader). Turbinen drives af afgasser, både fra en til en dampspaltningsreaktor hørende brænder og fra brændselscellen. Under kørsel med reduceret ydelse omledes en del af den fra turboladeren kommende komprimerede luft, som ellers ville være blevet indført i katodegasrummet og i andre dele af kraftanlægget, 35 uden om brændselscellen og føres gennem turbinen sammen med de øvrige afgasser i kraftanlægget. Under kørsel med reduceret ydelse anvendes en hjælpebrænder til at opvarme de i turbinen ind- 7 144257 strømmende gasser. På denne måde bliver massestrømningshastigheden og varmeindholdet i turbinens drivgasser de samme ved reduceret ydelse som ved fuld ydelse, således at kompressoren kan drives med den samme hastighed og derved levere trykluft med 5 det samme høje tryk ved reduceret ydelse som ved fuld ydelse.As mentioned above, it is the idea in one of the embodiments of the power plant according to the invention that the pressure in the cathode air is increased by means of a compressor driven by a turbine (ie a turbocharger). The turbine is driven by exhaust gases, both from a burner belonging to a vapor decomposition reactor and from the fuel cell. While driving at reduced output, part of the compressed air coming from the turbocharger, which would otherwise have been introduced into the cathode gas compartment and in other parts of the power plant, is diverted outside the fuel cell and passed through the turbine along with the other exhaust gases in the power plant. During reduced performance driving, an auxiliary burner is used to heat the gases flowing into the turbine. In this way, the mass flow rate and heat content of the turbine's propellant gases are the same at reduced output as at full output, so that the compressor can be operated at the same speed, thereby delivering compressed air at the same high pressure at reduced output as at full output.

Dette træk ved opfindelsen gør det muligt at køre brændselscellen med reduceret ydelse med mindre luft end ved fuld ydelse, samtidig med at trykket i denne luft opretholdes på det samme niveau som trykket i den ved fuld ydelse anvendte luft. Dette 10 er nødvendigt, dersom fordelene ved et kraftanlæg med forhøjet tryk skal bibeholdes i fuldt omfang under kørsel ved reduceret ydelse, således som det skal forklares nærmere i beskrivelsen af foretrukne udførelseseksempler.This feature of the invention makes it possible to run the fuel cell with reduced output with less air than at full output, while maintaining the pressure in this air at the same level as the pressure in the full-use air. This is necessary if the advantages of a high-pressure power plant are to be fully maintained while driving at reduced output, as will be explained in more detail in the description of preferred embodiments.

15 ......................................."............. ..........15 ....................................... "......... .... ..........

/ / s/ / s

SS

//

SS

s / / y s' s /' /s / / y s 's /' /

SS

./ / s / / / / / / ^____:_____ 144257 8./ / s / / / / / / / ^ ____: _____ 144257 8

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til de på tegningen viste udførelseseksempler på kraftanlæg ifølge opfindelsen, idet fig. 1 skematisk viser et første udførelseseksempel på et kraftanlæg med en alternativ version indtegnet i afbrudt streg, fig. 2 er et aksialsnit gennem en turbolader, der kan anvendes i et kraftanlæg ifølge opfindelsen, fig. 3>4-,5 skematisk viser yderligere udførelseseksempler på kraftanlægget, fig. 6 viser arbejdskurver for brændselsceller, som anvendes i kraftanlæg ifølge opfindelsen, fig. 7 viser arbejdskurver for en dampspaltningsreaktor, som anvendes i kraftanlæg ifølge opfindelsen, og fig. 8 viser en arbejdskurve for en carbonmonoxidreaktor ved forskellige tryk.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be explained in more detail below with reference to the exemplary embodiment of power plants according to the invention, fig. 1 is a schematic representation of a first embodiment of a power plant with an alternate version plotted in broken line; FIG. Figure 2 is an axial section through a turbocharger that can be used in a power plant according to the invention; 3> 4-, 5 schematically show further exemplary embodiments of the power plant; FIG. 6 shows fuel curves for fuel cells used in power plants according to the invention; FIG. 7 shows working curves for a vapor decomposition reactor used in power plants according to the invention, and FIG. 8 shows a working curve for a carbon monoxide reactor at various pressures.

Som et udførelseseksempel på et anlæg ifølge opfindelsen kan man tage det, der er vist skematisk i fig. 1, Kraftanlægget er som belhed betegnet med 10, og det omfatter en som helhed med 12 betegnet brændselscellestabel, et som helhed med 14 betegnet kompressoraggregat, et som helhed med 16 betegnet brændselsbehandlings-aggregat, en kondensator 18, en kedel 20, en regenerator 22 samt en luftstrømdeler eller luftstyrekasse 25. Brændselscellestablen 12 kan omfatte brændselsceller af en hvilken som helst sædvanlig art, som arbejder med gasformede reaktionsdeltagere (i det følgende betegnet som "reaktanter"). I dette eksempel udgøres oxidationsmidlet af luft og brændslet af hydrogen, men dette udgør kun et eksempel, og der kan anvendes andre oxidationsmidler og andre brændstoffer. Stablen 12 vil normalt omfatte et antal brændselsceller, som er elektrisk forbundne gennem en belastning, men for overskuelighedens skyld er stablen her vist som bestående af kun en enkelt celle 13, og den omfatter også en varmeoverføringsdel 15. Hver sådan vist celle omfatter en katode 24, anbragt i afstand fra en anode 26, samt en mellem disse dele anbragt elektrolytbæremasse 28. X dette foretrukne udførelseseksempel· udgøres elektrolyten af flydende fosforsyre, men det er ikke hensigten, at opfindelsen skal være begrænset hertil, idet der i et kraftanlæg ifølge opfindelsen kan tænkes anvendt både sure og basiske elektrolyter såvel som faste elektrolyter, som f.eks. metaloxid-elektrolyter eller faste polymer-elektrolyter. Elektroderne 24 og 26 er for- 144257 9 "bundet i serie gennem en belastning 29· Hver celle 15 omfatter også et katodegasrum 30 på den bort fra elektrolyten vendende side af katoden 24 samt et anodegasrum 52 på den bort fra elektrolyten vendende side af anoden 26. I dette udfø'relseseksempel omfatter brændselsbehandlingsaggregatet 16 en dampspaltningsreaktor (eng. "steam reforming reactor") 34 samt en reaktorbrænder 36. Kompressoraggregatet 14 udgøres af en turbolader, der omfatter en kompressor 38» som gennem en aksel 39 drives af en af-gasturbine 40. Lige som de øvrige dele af kraftanlægget 10 skal kompressoraggregatet 14 beskrives nærmere i det følgende.As an exemplary embodiment of a plant according to the invention, one can take what is shown schematically in FIG. 1, The power plant is denoted as a unit by 10, and it comprises one as a whole with 12 designated fuel cell stack, one as a whole with 14 denoted compressor assembly, one as a whole with 16 denoted fuel processing unit, a capacitor 18, a boiler 20, a regenerator 22 and an air flow divider or air control box 25. The fuel cell stack 12 may comprise fuel cells of any conventional kind working with gaseous reaction participants (hereinafter referred to as "reactants"). In this example, the oxidizing agent is made up of air and the fuel is hydrogen, but this is only one example and other oxidizing agents and other fuels can be used. The stack 12 will normally comprise a plurality of fuel cells electrically connected through a load, but for the sake of clarity, the stack is shown here as consisting of only a single cell 13, and it also comprises a heat transfer portion 15. Each such cell shown comprises a cathode 24 , spaced apart from anode 26, and an electrolyte support 28 disposed between these parts. X This preferred embodiment is the electrolyte of liquid phosphoric acid, but it is not intended that the invention be limited thereto, since in a power plant according to the invention, both acidic and basic electrolytes as well as solid electrolytes, such as e.g. metal oxide electrolytes or solid polymer electrolytes. The electrodes 24 and 26 are connected in series through a load 29. Each cell 15 also includes a cathode gas compartment 30 on the away side of the electrolyte 24 and an anode gas compartment 52 on the away side of the electrolyte 26. In this embodiment, the fuel processing assembly 16 comprises a steam reforming reactor 34 and a reactor burner 36. The compressor assembly 14 is constituted by a turbocharger comprising a compressor 38 driven by a shaft 39 by a gas turbine. 40. Like the other parts of the power plant 10, the compressor assembly 14 is described in more detail below.

Idet der vedblivende henvises til fig. 1, kan det ses, at under driften kommer luft ind i kompressoren 38 gennem en luftindtagningsledning 41 og komprimeres. Et hvilket som helst tryk, der er højere end atmosfæretrykket, vil medføre visse fordele i sammenligning med "trykløse" kraftanlæg; imidlertid er et tryk på to atmosfærer eller mere ønskeligt med henblik på at opnå væsentlige fordele for det samlede kraftanlæg. Denne trykluft kommer ind i luftstyrekassen 25 gennem en ledning 43. Luftstyrekassen 25 omfatter styreorganer og ventiler til korrekt indbyrdes fordeling af luftstrømmen til de forskellige dele i anlægget. En del af luftstrømmen føres gennem en ladning 42 til katodegasrummet 30 og bringes til inden i katoden 24 at reagere elektrokemisk med fosforsyreelektrolyten i bæremassen 28 til dannelse af elektricitet og vand, idet noget af vandet fordamper tilbage til den gennem katodegasrummet 30 strømmende luftstrøm. Den fugtige og varme afgas fra katoden forlader katodegasrummet 30 gennem en afgasled-ning 44 og passerer gennem regeneratoren 22 og derfra til kondensatoren 18. Køleluft kommer ind i kondensatoren 18 gennem en køleluftledning 46 og forlader den i opvarmet tilstand gennem en anden køleluftledning 48. Inden i kondensatoren 18 afkøles af-gassen til det punkt, hvor vandet udkondenseres og opsamles til brug i brændselsbehandlingsaggregatet 16, således som det skal omtales nedenfor. Den forholdsvis kølige katodeafgas forlader kondensatoren 18 gennem en ledning 50 og strømmer tilbage gennem regeneratoren 22, hvori afgassen genvinder noget af sin tabte varme. Den genopvarmede katodeafgas forlader regeneratoren 22 og.kombineres med strømmen af anodeafgas og afgasstrømmen fra reaktorbrænderen 36· Derpå strømmer den gennem en ledning 52 ind i turbinen 4o, 144257 10 som modtager energi og derved drives af gassen, hvorved turbinen driver kompressoren 58. Dersom det er nødvendigt, kan en ikke vist hjælpebrænder med sin egen brændstofforsyning anvendes til at forøge energien i den kombinerede gasstrøm, inden denne strømmer ind i turbinen 40. Efter at gassen har passeret gennem turbinen 40, kan eventuel yderligere energi i gasstrømmen enten kasseres gennem en ledning 58 eller anvendes på et andet sted i kraftanlægget.Referring to FIG. 1, it can be seen that during operation, air enters compressor 38 through an air intake line 41 and is compressed. Any pressure higher than atmospheric pressure will bring certain advantages over "pressureless" power plants; however, a pressure of two atmospheres or more is desirable in order to obtain significant benefits for the total power plant. This compressed air enters the air control box 25 through a conduit 43. The air control box 25 comprises control means and valves for properly distributing the air flow to the various parts of the plant. A portion of the air stream is passed through a charge 42 to the cathode gas compartment 30 and caused to react electrochemically within the cathode 24 with the phosphoric acid electrolyte in the carrier mass 28 to generate electricity and water, some of the water evaporating back to the air flow flowing through the cathode gas compartment 30. The moist and hot exhaust gas from the cathode leaves the cathode gas compartment 30 through a gas conduit 44 and passes through the regenerator 22 and thence to the capacitor 18. Cooling air enters the condenser 18 through a cooling air conduit 46 and leaves it in a heated state through another cooling air conduit 48. in the capacitor 18, the exhaust gas is cooled to the point where the water is condensed and collected for use in the fuel treatment assembly 16, as will be discussed below. The relatively cool cathode exhaust leaves the capacitor 18 through a conduit 50 and flows back through the regenerator 22, wherein the exhaust gas regains some of its lost heat. The reheated cathode exhaust leaves the regenerator 22 and is combined with the flow of anode exhaust and the exhaust gas flow from the reactor burner 36. It then flows through a conduit 52 into the turbine 4o, which receives power and thereby drives the compressor 58. If necessary, an auxiliary burner with its own fuel supply may not be used to increase the energy of the combined gas stream before it enters turbine 40. After the gas has passed through turbine 40, any additional energy in the gas stream can be either discarded through a conduit. 58 or used elsewhere in the power plant.

På anodesiden bliver en hydrogenholdig væske som f.eks. nafta, hvis tryk ved hjælp af en pumpe 60 er blevet forøget til omtrent det samme som trykket i den ind i katodegasrummet 50 strømmende luft, ved et blandested 61 blandet med vanddamp fra kedlen 20 og kommer ind i dampspaltningsreaktoren 54 gennem en ledning 62.On the anode side, a hydrogen-containing liquid, e.g. naphtha, whose pressure by a pump 60 has been increased to about the same as the pressure in the air flowing into the cathode gas compartment 50, at a mixing site 61 mixed with water vapor from the boiler 20 and enters the vapor decomposition reactor 54 through a conduit 62.

Selvom det ikke er vist, foretrækkes det, at brændslet forstøves, når det føres sammen med vanddampen i blandestedet 61, således at at den i reaktoren 54- indførte strøm befinder sig i damptilstanden.Although not shown, it is preferred that the fuel be atomized as it is brought along with the water vapor in the mixing site 61 so that the flow introduced into the reactor 54 is in the vapor state.

Dersom det ønskes, kan kedlen 20 være udstyret med sin egen brænder og brændselsforsyning, men som det fremgår af det viste udførelseseksempel, drives kedlen 20 med spildvarme, som er frembragt i brændselscellestablen 12. I det viste udførelseseksempel strømmer et kølemiddel, som f.eks. en silikoneolie, ind i stablen 12's varmeoverføringsdel 15 gennem en ledning 64, optager varme, der er frembragt i stablen 12, og strømmer ud igen gennem en ledning 66. Vand fra kondensatoren 18 indføres i kedlen 20 gennem en ledning 67- Eølefluidet strømmer ind i kedlen 20 og afgiver sin varme til kedelvandet, således at der dannes vanddamp. Kølefluidet forlader kedlen 20 og strømmer ind i en køler ("radiator") 68, hvori yderligere varme kan afgives, inden kølefluidet pumpes tilbage til stablen 12 ved hjælp af en pumpe 69.If desired, the boiler 20 may be equipped with its own burner and fuel supply, but as can be seen from the illustrated embodiment, the boiler 20 is operated with waste heat generated in the fuel cell stack 12. In the embodiment shown, a refrigerant such as e.g. . a silicone oil, into the heat transfer portion 15 of the stack 12 through a conduit 64, absorbs heat generated in the stack 12 and flows out again through a conduit 66. Water from the capacitor 18 is introduced into the boiler 20 through a conduit 67. the boiler 20 and delivers its heat to the boiler water so that water vapor is formed. The cooling fluid exits the boiler 20 and flows into a cooler ("radiator") 68, in which additional heat can be released before the cooling fluid is pumped back to the stack 12 by means of a pump 69.

Procesbehandlet brændsel i form af hydrogengas og muligvis nogle urenheder forlader dampspaltningsreaktoren 54- gennem en ledning 70, hvorpå brændslet kommer ind i anodegasrummet 52 i brændselscellen 15» hvor det reagerer elektrokemisk med elektrolyten. I dette udførelseseksempel er det tanken, at anodegasstrømmen skal have omtrent det samme tryk som katodegasstrømmen med henblik på at formindske risikoen for, at der strømmer gas fra anodegasrum- 144257 11 met til katodegasrummet eller omvendt. Strømmen af anodeafgas forlader anodegasrummet 32 gennem en ledning 72 og føres sammen med katqdeafgasstrømmen ved et blandested 75 og sammen med bræn-derafgassen ved et blandested 74-, hvorpå blandingen strømmer ind i turbinen 40 og driver kompressoren 38 som omtalt ovenfor.Process-treated fuel in the form of hydrogen gas and possibly some impurities leaves the vapor decomposition reactor 54- through a conduit 70, whereupon the fuel enters the anode gas compartment 52 of the fuel cell 15 where it reacts electrochemically with the electrolyte. In this embodiment, the idea is that the anode gas stream should have about the same pressure as the cathode gas stream in order to reduce the risk of gas flowing from the anode gas chamber to the cathode gas chamber or vice versa. The flow of anode exhaust leaves the anode gas compartment 32 through a conduit 72 and is passed along with the cathode exhaust stream at a mixing location 75 and together with the burner exhaust gas at a mixing location 74, whereupon the mixture flows into the turbine 40 and drives the compressor 38 as discussed above.

I dette udførelseseksempel har dampspaltningsreaktorens brænder 36 sin egen forsyning af brændsel, som tilføres brænderen gennem en ledning 75 og kombineres med komprimeret luft fra luftstyrekassen 25, som strømmer ind i brænderen gennem en ledning 76.In this embodiment, the burner 36 of the vapor decomposition reactor has its own supply of fuel which is supplied to the burner through a conduit 75 and combined with compressed air from the air control box 25 which flows into the burner through a conduit 76.

Luften og brændslet brænder i brænderen 36 og frembringer varme til reaktoren 34-, Derefter føres brænderaf gas strømmen gennem en ledning 77 til blandestedet 7^, hvor den kombineres med afgasstrømmene fra anoden og katoden.The air and fuel burn in the burner 36 and generate heat to the reactor 34-. Then the burner of gas is fed through a conduit 77 to the mixing site 7 ^ where it is combined with the exhaust gas streams from the anode and cathode.

Det vigtige træk ved opfindelsen består i, at den af kraftanlæg-get frembragte spildenergi anvendes til at drive kompressoren, som i sin tur komprimerer luften eller oxidationsmidlet, som anvendes i brændselscellerne. Det meste af denne energi findes i form af varme gasser under tryk, som kommer fra de forskellige dele af kraftanlægget og tilføres en turbine, som i sin tur driver kompressoren. Det er selvsagt fordelagtigt at udnytte så meget som muligt af, hvad der ellers ville være spildenergi, for derved at opnå de størst mulige fordele af opfindelsen. Imidlertid kan der opnås fordele i sammenligning med den tidligere teknik, selvom det kun var afgassen fra katodegasrummet, der blev anvendt som varm trykgas til at drive turbinen. I så fald ville afgasserne fra reaktorblænderen og fra anodegasrummet ikke blive ført til turbinen, men i stedet herfor enten afgives til atmosfæren, eller deres energiindhold kunne anvendes til andre formål. For eksempel kunne spildenergien fra brænderen anvendes til at overhede den af kedlen frembragte vanddamp, inden den strømmer ind i reaktoren. Dersom det virkelig var således, at alene afgassen fra katodegasrummet blev anvendt til at drive turbinen, ville det være mere sandsynligt, at en (ikke vist) hjælpebrænder med sin egen brændselsforsyning kunne behøves til yderligere forøgelse af katodegasstrømmens energi, lige inden denne gas strømmer ind i turbinen. Dersom brænderafgassen heller ikke skal anvendes til at drive turbinen, bør det foretrækkes at anvende en 144257 12 lavtryksbrænder, hvorved behovet for at komprimere brændluften til brænderen ophæves. Dersom anodeafgassen i så fald alligevel skulle anvendes til at forsyne brænderen med brændsel, ville det være nødvendigt at sænke dens tryk til atmosfæretrykket efter afgangen fra brændselscellen og før indgangen i brænderen, f.eks. ved hjælp af et drøvieorgan.The important feature of the invention is that the waste energy generated by the power plant is used to drive the compressor, which in turn compresses the air or oxidizing agent used in the fuel cells. Most of this energy comes in the form of pressurized hot gases coming from the various parts of the power plant and supplied to a turbine which in turn drives the compressor. Of course, it is advantageous to utilize as much as possible of what would otherwise be waste energy, in order to obtain the greatest possible advantages of the invention. However, advantages over the prior art can be obtained, even if only the exhaust gas from the cathode gas compartment was used as hot compressed gas to power the turbine. In that case, the gases from the reactor mixer and from the anode gas compartment would not be fed to the turbine, but instead either be released to the atmosphere or their energy content could be used for other purposes. For example, the waste energy from the burner could be used to superheat the boiler water vapor before flowing into the reactor. If it were really such that only the exhaust gas from the cathode gas room was used to power the turbine, it would be more likely that a (not shown) auxiliary burner with its own fuel supply could be needed to further increase the cathode gas flow energy just before this gas flows in in the turbine. Also, if the burner exhaust is not to be used to operate the turbine, it should be preferred to use a low pressure burner, thereby eliminating the need to compress the combustion air to the burner. If, in that case, the anode exhaust were nevertheless to be used to supply the burner with fuel, it would be necessary to lower its pressure to the atmospheric pressure after leaving the fuel cell and before entering the burner, e.g. by means of a thruster.

I det i fig. 1 viste foretrukne udførelseseksempel såvel som i de i fig. 3» ^ og 5 viste foretrukne udførelseseksempler, som skal beskrives nærmere nedenfor, anvendes energien fra både anodeaf-gassen, katodeafgassen og brænderafgassen tilsammen til at drive turbinen med henblik på at komprimere oxidationsmidlet.In the embodiment of FIG. 1 as well as in the preferred embodiment shown in FIG. 3 and 5, preferred embodiments to be described in more detail below, the energy from both the anode exhaust, the cathode exhaust and the burner exhaust are used together to drive the turbine to compress the oxidant.

Selvom vandet til reaktoren 34- i dette udførelseseksempel tilføres ved udkondensering af vand fra katodeafgasstrømmen, kan det forekomme, at kraftanlægget er placeret nær ved en vandforsyning i form af f.eks. en flod, en sø eller en stor vandbeholder. Dersom dette er tilfældet, vil det være muligt at udelade kondenseringsudstyret og at skaffe vand til reaktoren fra en af disse andre kilder. I så fald ville behovet for regeneratoren 22 også bortfalde.Although the water to the reactor 34- in this embodiment is supplied by condensing water from the cathode exhaust stream, it may occur that the power plant is located near a water supply in the form of e.g. a river, a lake or a large water reservoir. If so, it will be possible to omit the condensing equipment and to supply water to the reactor from one of these other sources. In that case, the need for the regenerator 22 would also lapse.

Selvom brændselsbehandlingsaggregatet i det i fig. 1 viste udførelseseksempel kun udgøres af en dampspaltningsreaktor og en reaktorbrænder, er det tanken, at brændselsbehandlingsaggregatet i kraftanlæg ifølge opfindelsen kan omfatte andre dele, som f.eks. en oarbonmonoxidreaktor (eng. "shift converter") og/eller en selektiv oxidationsreaktor. Hvilke krav, der. stilles til brændselsbehandlingsudstyret, afhænger tildels af arten af det anvendte rå-brændsel og af den særlige udformning af cellerne i brændselscellestablen. Faktisk kan brændselsbehandlingsaggregatet omfatte en hydrogengenerator med partiel oxidation i stedet for en dampspaltningsreaktor og en reaktorbrænder. Kogle af disse øvrige bestanddele- indgår i de i fig. 3 og 4- viste udførelseseksempler på kraftanlæg ifølge opfindelsen.Although the fuel processing assembly of the embodiment shown in FIG. 1 only comprises a vapor decomposition reactor and a reactor burner, it is contemplated that the fuel treatment unit in power plants according to the invention may comprise other parts such as e.g. a shift converter and / or a selective oxidation reactor. What requirements. provided to the fuel processing equipment depends in part on the nature of the raw fuel used and on the particular design of the cells in the fuel cell stack. In fact, the fuel treatment assembly may comprise a partial oxidation hydrogen generator instead of a vapor decomposition reactor and a reactor burner. Ball of these other constituents are included in the FIG. 3 and 4 illustrate examples of power plants according to the invention.

Fig, 2 viser et eksempel på en turbolader, som er egnet til at anvendes i et kraftanlæg, der er udformet i overensstemmelse med op- 13 U6257 findelsen. Omgivelsesluft strømmer ind gennem en sugekanal 200 og rammer et enkelttrins centrifugalkompressorhjul 202, som meddeler luften bevægelsesenergi eller dynamisk tryk. Luften, som nu har en høj hastighed, strømmer ud i en diffusor 204, hvori det dynamiske tryk omdannes til statisk tryk. I det i fig. 1 viste udførelseseksempel ville luften forlade diffusoren 204 gennem ledningen 43 og ville efter at have passeret igennem luftstyrekassen 25 hlive indført i katodegasrummet 30 og reaktorbrænderen 36. På den anden side strømmer varme gasser ind gennem et turbineindløb 206 (som f.eks. fra den i fig. 1 viste ledning 52) og strømmer gennem en centrifugalturbinerotor 208, som omdanner gasstrømmens termiske energi til mekanisk energi på en aksel 210, som er forbundet med kompressorhjulet 202. Gasserne udstødes gennem en turbineudløbskanal 212.Fig. 2 shows an example of a turbocharger suitable for use in a power plant designed in accordance with the invention. Ambient air flows in through a suction duct 200 and strikes a single-stage centrifugal compressor wheel 202 which communicates the air with moving energy or dynamic pressure. The air, which now has a high velocity, flows into a diffuser 204 in which the dynamic pressure is converted to static pressure. In the embodiment of FIG. 1, the air would leave the diffuser 204 through conduit 43 and, after passing through the air control box 25, would enter the cathode gas compartment 30 and the reactor burner 36. On the other hand, hot gases flow in through a turbine inlet 206 (e.g. Figure 1 shows conduit 52) and flows through a centrifugal turbine rotor 208 which converts the thermal energy of the gas stream into mechanical energy on a shaft 210 connected to the compressor wheel 202. The gases are ejected through a turbine outlet duct 212.

Den i fig. 2 viste turbolader udgør kun et belysende eksempel på den type, som foretrækkes til anvendelse i et kraftanlæg ifølge opfindelsen. Der kan anvendes en hvilken som helst turbolader, som kan skaffes på markedet, og hvis størrelse er tilstrækkelig til at give den nødvendige strømningshastighed og det nødvendige tryk til den brændselscellestabel, som er valgt til det pågældende kraftanlæg. I et kraftanlæg på f.eks. 1200 kW, hvori det ønskes, at de til brændselscellestablen tilførte reaktangasser skal have et tryk på omtrent 3,5 atmosfærer, kan en turbolader af typen Brown Boveri model RR150 være egnet. Denne særlige model er i stand til at frembringe en massestrømningshastighed på op tilThe FIG. 2 turbochargers are only an illustrative example of the type preferred for use in a power plant according to the invention. Any turbocharger available on the market may be used, the size of which is sufficient to provide the required flow rate and pressure for the fuel cell stack selected for the power plant concerned. In a power plant of e.g. 1200 kW, where it is desired that the reactor gases supplied to the fuel cell stack must have a pressure of about 3.5 atmospheres, a Brown Boveri type RR150 turbocharger may be suitable. This particular model is capable of generating a mass flow rate of up to

OISLAND

1,36 kg/sek. ved et tryk på 3,5 kg/cm . Selvom udtrykket "turbolader" sædvanligvis bringer tanken hen på en centrifugalkompressor, således som det her er vist, skal denne betegnelse også anses at dække aksialkompressorer. Centrifugalkompressorer foretrækkes, da de udviser den fordel at have en høj virkningsgrad og høje kompressionsforhold i et enkelt trin, hvad der sædvanligvis ikke gælder for aksialstrømningskompressorer. Desuden er det hensigten -selvom den i fig. 2 viste turbolader omfatter en centrifugalturbine - at turboladere med aksialstrømningsturbiner skal kunne anvendes i kraftanlæg ifølge opfindelsen.1.36 kg / sec. at a pressure of 3.5 kg / cm. Although the term "turbocharger" usually brings the tank to a centrifugal compressor, as shown here, this term should also be considered to cover axial compressors. Centrifugal compressors are preferred as they have the advantage of having a high efficiency and high compression ratio in a single step, which is usually not the case for axial flow compressors. Furthermore, the purpose of the embodiment of FIG. 2 turbochargers include a centrifugal turbine - that turbochargers with axial flow turbines should be usable in power plants according to the invention.

Selvom det i fig. 2 viste er et typisk eksempel på, hvad der inden for faget omtales som en "turbolader", er det ikke hensigten, at 144257 14 opfindelsen skal være begrænset hertil, men kan omfatte en hvilken som helst maskine, hvori energien i en varm gas under tryk (normalt udstødsgas) bruges til at komprimere en anden gas. Der kan f.eks. anvendes en hvilken som helst varmekraftmaskine, som er i stand til at drive en kompressor, og som selv kan drives af en strøm af varm gas under tryk. Der kan også anvendes en tryklader af typen Comprex® (registreret varemærke tilhørende Brown Boveri & Co. A.G., Bade, Schweiz), hvori luft komprimeres ved direkte overføring af energi fra en gas under udvidelse, idet der anvendes kompressions- og ekspansionsbølger, eller en anden maskine, som arbejder efter lignende principper. Princippet for Comprex-trykladerne er velkendt inden for faget, og det er mere indgående beskrevet i en ASME-publikation 58-GTP-16 med titlen "The Comprex ____ A New Concept of Diesel Supercharging" af MaxAlthough in FIG. 2 is a typical example of what is known in the art as a "turbocharger", the invention is not intended to be limited thereto, but may include any machine in which the energy of a hot gas under pressure (usually exhaust gas) is used to compress another gas. For example, For example, any heat power machine capable of operating a compressor is capable of being operated by a flow of hot gas under pressure. A Comprex® pressure charger (registered trademark of Brown Boveri & Co. AG, Bade, Switzerland) may also be used in which air is compressed by direct transfer of energy from an expanding gas using compression and expansion waves, or a another machine that works on similar principles. The principle of the Comprex pressurized chargers is well known in the art and is more fully described in an ASME publication 58-GTP-16 entitled "The Comprex ____ A New Concept of Diesel Supercharging" by Max

Berchtold og E.J. Gardiner, offentliggjort i marts 1958.Berchtold and E.J. Curtains, published in March 1958.

Et andet træk ved dette udførelseseksempel består i, at det er lettere at holde de samme tryk i anode- og katodegasrummene 30, henholdsvis 32, da gasstrømmene fra disse rum forenes ved blan-destedet 73 5 hvor de således selvsagt har det samme tryk. De trykregulatorer, som sædvanligvis behøves til dette formål, kan således udelades.Another feature of this embodiment is that it is easier to maintain the same pressures in the anode and cathode gas compartments 30 and 32, respectively, since the gas streams from these compartments are joined at the mixing site 73 where they thus naturally have the same pressure. The pressure regulators usually needed for this purpose can thus be omitted.

En ændret version af det hidtil omtalte og i fig. 1 viste udførelseseksempel er vist ved hjælp af de afbrudte ledningslinier i fig.An altered version of the hitherto mentioned in FIG. 1 is shown by means of the broken lines in FIG.

1. I dette alternative udførelseseksempel føres afgassen fra ano-degasrummet 32 til brænderen 36 gennem en ledning 100 i stedet for at kombineres direkte med katodeafgasstrømmen gennem ledningen 72 ved blandestedet 73· Anodeafgasstrømmen indeholder nok uforbrændt hydrogen til, at det ikke er nødvendigt at forsyne brænderen 36 med brændsel gennem ledningen 75- Brænderen 36 frembringer varme til reaktoren 34. Brænderafgassen, som i denne version omfatter anodeafgasstrømmen, passerer gennem en varmeveksler eller regenerator 101, hvorpå den kombineres med katodeafgasstrømmen ved et blandested 102 gennem en ledning 104 i stedet for at blive kombineret ved blandestedet 7^· Denne anordning medfører, at vandet fjernes fra både katodeafgasstrømmen og anodeafgasstrømmen i kondensatoren 18, hvad der er fordelagtigt, da det ikke er sikkert, at katodeafgasstrømmen alene kan tilvejebringe nok vand for reaktoren 34. De kombinerede gasstrømme forlader kondensatoren 18, 15 U4257 genvinder noget af den tabte varme i regeneratoren 22 og føres derpå gennem regeneratoren 101, således at dens temperatur forhøjes yderligere ved, at den optager varme fra den kombinerede afgasstrøm fra brænderen og anoden. Derpå strømmer den varme gasstrøm ind i turbinen 40, som driver kompressoren 38. Varmevekslerne 101's funktion skal forklares nærmere i det følgende, når kondensatoren 18's virkemåde forklares mere detaljeret.1. In this alternative embodiment, the exhaust gas from the anode gas compartment 32 to the burner 36 is passed through a conduit 100 rather than being directly combined with the cathode exhaust stream through conduit 72 at the mixing site 73 · The anode exhaust gas contains enough unburned hydrogen that it is not necessary to supply the burner. 36 with fuel through conduit 75- The burner 36 generates heat to the reactor 34. The burner exhaust, which in this version comprises the anode exhaust stream, passes through a heat exchanger or regenerator 101, where it is combined with the cathode exhaust stream at a mixing site 102 through a conduit 104 instead of being This device causes the water to be removed from both the cathode exhaust stream and the anode exhaust stream in the capacitor 18, which is advantageous as it is not certain that the cathode exhaust stream alone can provide enough water for the reactor 34. The combined gas streams leave the capacitor 18 , 15 U4257 recovers some of it lost heat in the regenerator 22 and then passed through the regenerator 101 so that its temperature is further increased by absorbing heat from the combined gas stream from the burner and the anode. Thereafter, the hot gas stream flows into the turbine 40 which drives the compressor 38. The function of the heat exchangers 101 will be explained in greater detail below when the operation of the capacitor 18 is explained in more detail.

Fig. 3 viser endnu et udførelseseksempel på et kraftanlæg ifølge opfindelsen. De henvisningstal, som er de samme som i fig. 1, henviser til de samme dele som i fig. 1. Dette udførelseseksempel virker på lignende måde som den i fig. 1 viste ændrede version eller alternative udførelseseksempel, men er noget mere indviklet, da brændselsbehandlingsaggregatet 16 (jfr. fig. 1) er blevet udstyret med en carbonmonoxidreaktor 105 og en selektiv oxidationsreaktor 106. Desuden er kraftanlægget blevet udstyret med yderligere fire varmevekslere samt en brændselskedel. I carbon-monoxidreaktoren 105 reduceres carbonmonoxidbestanddelen i den gasstrøm, der forlader reaktoren 34. I carbonmomoxidreaktoren 105 reagerer carbonmonoxid med vand i nærværelse af en katalysator til dannelse af hydrogen, carbondioxid og varme i overensstemmelse med den velkendte reaktionsligning som følger: CO + H^O —s* + CO2 + varme (l) I den selektive oxidationsreaktor 106 bringes størstedelen af en eventuel rest af carbonmonoxid til at reagere med oxygen i nærværelse af en katalysator til dannelse af yderligere carbondioxid og varme i overensstemmelse med følgende reaktionsligning: CO + \ COg + varme (2)FIG. 3 shows another embodiment of a power plant according to the invention. The reference numerals which are the same as in FIG. 1, refers to the same parts as in FIG. 1. This embodiment works in a similar manner to that of FIG. 1, but is somewhat more complicated as the fuel treatment unit 16 (cf. Fig. 1) has been equipped with a carbon monoxide reactor 105 and a selective oxidation reactor 106. In addition, the power plant has been equipped with four additional heat exchangers and a fuel boiler. In the carbon monoxide reactor 105, the carbon monoxide component is reduced in the gas stream leaving the reactor 34. In the carbon monoxide reactor 105, carbon monoxide reacts with water in the presence of a catalyst to form hydrogen, carbon dioxide and heat in accordance with the well-known reaction equation as follows: CO + H -S * + CO2 + heat (l) In the selective oxidation reactor 106, most of any residual carbon monoxide is reacted with oxygen in the presence of a catalyst to generate additional carbon dioxide and heat in accordance with the following reaction equation: CO + + heat (2)

Oxygenet til den selektive oxidationsproces tilvejebringes i form af komprimeret luft gennem ledningen 108 fra luftstyrekassen 25-De kombinerede anode- og katodegasstrømme, som forlader kondensatoren 18, føres i dette udførelseseksempel gennem varmevekslere i både den selektive oxidationsreaktor og carbonmonoxidreaktoren med henblik på at optage den i disse dele frembragte yderligere varme, som ellers kunne gå til spilde.The oxygen for the selective oxidation process is provided in the form of compressed air through the conduit 108 from the air control box 25. In this embodiment, the combined anode and cathode gas streams leaving the capacitor 18 are passed through heat exchangers in both the selective oxidation reactor and the carbon monoxide reactor. these parts generated additional heat that could otherwise be wasted.

Selvom brændselsbehandlingsaggregatet i dette udførelseseksempel er vist som omfattende en dampspaltningsreaktor, en reaktorbræn- 16 m 257 der, en. carbonmonoxidreaktor og en selektiv oxidationsreaktor, kan brændselsbehandlingsudstyret i et kraftanlæg ifølge opfindelsen indeholde andre bestanddele, be krav, som stilles til brændselsbehandlingsudstyret, afhænger tildels af arten af det anvendte råbrændsel samt af den særlige udformning af de brændselsceller, som indgår i stablen 12. I virkeligheden kan brændselsbehandlingsaggregatet indeholde en hydrogengenerator med partiel oxidation i stedet for en dampspaltningsreaktor og en reaktorbrænder.Although in this embodiment the fuel treatment assembly is shown as comprising a vapor decomposition reactor, a reactor burner 16 m 257 there, one. carbon monoxide reactor and a selective oxidation reactor, the fuel treatment equipment of a power plant according to the invention may contain other constituents, requirements which are made to the fuel treatment equipment, depend in part on the nature of the raw fuel used and the particular design of the fuel cells included in the stack 12. For example, the fuel treatment assembly may include a partial oxidation hydrogen generator instead of a vapor decomposition reactor and a reactor burner.

I dette udførelseseksempel overføres spildenergi fra brændselsbehandlingsaggregatet til turbinen 40 ved, at reaktorbrænderens af-gasser indføres i turbinen. Dersom kraftanlægget ikke omfattede en dampspaltningsreaktor og derfor heller ikke nogen reaktorbrænder, måtte andre midler bringes til veje for at overføre spildenergi fra brændselsbehandlingsaggregatet til turbinen, som f.eks. en varmeveksler, som står i arbejdsforbindelse med brændselsbehandlingsaggregatet og med en hvilken som helst anden gasstrøm, der indføres i turbinen.In this embodiment, waste energy is transferred from the fuel treatment assembly to the turbine 40 by introducing the reactor burner exhaust gases into the turbine. If the power plant did not include a vapor decomposition reactor and therefore no reactor burner, other means would have to be provided to transfer waste energy from the fuel treatment unit to the turbine, such as the turbine. a heat exchanger which is in working communication with the fuel treatment unit and with any other gas stream introduced into the turbine.

I de i fig. 1 viste udførelseseksempler forlader dampen kedlen 20 og føres direkte til reaktoren 34- efter at have modtaget brændsel fra ledningen 62. I det i fig. 3 viste udførelseseksempel passerer dampen gennem tre varmevekslere, inden den kommer ind i reaktoren 34-. Dampen passerer først gennem en varmeveksler 116, hvori den overhedes af varme fra den gasstrøm, der forlader carbonmonoxid-reaktoren 105. Derpå optager dampen råbrændsel ved blandestedet 114- og yderligere varme i en varmeveksler 118 fra komprimeret luft (d.v.s. kompressionsvarmen), hvilken luft strømmer gennem varmeveksleren 118 fra ledningen 76. Brændslet og den overhedede damp passerer derpå gennem endnu en varmeveksler 120, hvorved gasstrømmens temperatur forøges til, hvad der er passende for dampspaltningsreaktionen i reaktoren 34-, d.v.s. omtrent 558°C. Pra reaktoren 34- føres det partielt procesbehandlede brændsel tilbage gennem varmeveksleren 120, hvor en stor del af dets varme gives tilbage.In the FIG. 1, the steam leaves the boiler 20 and is fed directly to the reactor 34- after receiving fuel from line 62. In the embodiment shown in FIG. 3, the steam passes through three heat exchangers before entering reactor 34-. The steam first passes through a heat exchanger 116 in which it is superheated by heat from the gas stream leaving the carbon monoxide reactor 105. Then the steam takes up crude fuel at the mixing site 114- and additional heat in a heat exchanger 118 from compressed air (i.e., the compression heat) which flows through the heat exchanger 118 from line 76. The fuel and superheated steam then pass through yet another heat exchanger 120, thereby increasing the temperature of the gas stream to what is appropriate for the vapor decomposition reaction in the reactor 34, i.e. about 558 ° C. From the reactor 34- the partially process fuel is returned through the heat exchanger 120, where a large part of its heat is returned.

Det eneste træk i dette udførelseseksempel, som adskiller sig fra det i fig. 1 viste alternative udførelseseksempel, er varmeveksle- 144257 17 ren 122. Anodeafgasstrømmen passerer gennem varmeveksleren 122 via ledningen 100 og opvarmes heri, inden den indføres i brænderen 36. Brænderen 36 frembringer varmen til dampspaltningsreaktionen i reaktoren 34» og brænderens afgasser, der omfatter anodeaf gasstrømmen, afkøles, inden de ankommer til kondensatoren 18, ved at føre dem gennem varmevekslerne 101 og 122 med henblik på at formindske belastningen af kondensatoren 18, således som det skal omtales nedenfor.The only feature of this embodiment which differs from that of FIG. 1, the heat exchanger is 122. The anode exhaust gas passes through the heat exchanger 122 via the conduit 100 and is heated therein before it is introduced into the burner 36. The burner 36 generates heat for the vapor decomposition reaction in the reactor 34 and the burner gases comprising the anode exhaust gas stream , are cooled before arriving at capacitor 18 by passing them through heat exchangers 101 and 122 to reduce the load of capacitor 18, as will be discussed below.

Et tredje udførelseseksempel på et kraftanlæg ifølge opfindelsen er vist skematisk i fig. 4. De dele, som fuldt ud svarer til dele i de ovenfor omtalte udførelseseksempler, er betegnet med de samme henvisningstal. Imidlertid er brændselscellestablen blevet tildelt et nyt henvisningstal, nemlig 300, da den - af grunde, som skal forklares nærmere nedenfor - ikke omfatter en varmeoverfø-ringsdel. Selve cellen bærer nu henvisningstallet 302 og omfatter en katode 304-, en anode 306, et anodegasrum 308, et katode-gasrum 310 samt en elektrolyt 312.A third embodiment of a power plant according to the invention is shown schematically in FIG. 4. The parts which fully correspond to parts in the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals. However, the fuel cell stack has been assigned a new reference number, namely 300, since it - for reasons to be explained in more detail below - does not include a heat transfer part. The cell itself now carries the reference numeral 302 and comprises a cathode 304, an anode 306, anode gas compartment 308, a cathode gas compartment 310, and an electrolyte 312.

Det bør bemærkes, at dette udførelseseksempel ligner det under henvisning til fig. 3 beskrevne udførelseseksempel ved det, at afgasser fra anodegasrummet 308 føres til reaktorbrænderen 36 sammen med luft fra kompressoren 38. Desuden kombineres afgasserne fra reaktorbrænderen 36 med afgasserne fra katodegasrummet 310 og føres derpå ind i turbinen 40 for at drive kompressoren 38.It should be noted that this embodiment is similar to that of FIG. 3, where exhaust gases from the anode gas compartment 308 are fed to the reactor burner 36 together with air from the compressor 38. In addition, the exhaust gases from the reactor burner 36 are combined with the exhaust gases from the cathode gas compartment 310 and then fed into the turbine 40 to drive the compressor 38.

En . betydningsfuld forskel mellem dette udførelseseksempel og de øvrige udførelseseksempler på kraftanlæg ifølge opfindelsen består i, at dampen til dampspaltningsreaktoren frembringes direkte fra anodeafgasserne, uden at der behøves udstyr til genvinding af vand. I det i fig. 4 viste anlæg vil de afgasser indbefattende damp (d.v.s. vand), som frembringes i cellerne, forlade anodegasrummet 308 gennem en ledning 314- og derpå passere gennem en fordelingsventil 316. Fordelingsventilen 316 leder en del af gasserne til reaktorbrænderen 36 gennem en ledning 318 og en anden del til dampspaltningsreaktoren 34- gennem en ledning 320.And. An important difference between this embodiment and the other exemplary embodiments of power plants according to the invention consists in that the steam to the vapor decomposition reactor is produced directly from the anode exhaust without the need for water recovery equipment. In the embodiment of FIG. 4, the exhaust gases including vapor (i.e. water) generated in the cells will leave the anode gas space 308 through a conduit 314 and then pass through a distribution valve 316. The distribution valve 316 conducts a portion of the gases to the reactor burner 36 through a conduit 318 and a second portion to the vapor decomposition reactor 34- through a conduit 320.

Denne sidstnævnte del, der omfatter damp, blandes i reaktoren 34 med ikke-procesbehandlet brændsel under tryk, som tilføres reaktoren 34 gennem en ledning 322. Delvist procesbehandlet brændsel ι8 146257 forlader dampspaltningsreaktoren 34 gennem en ledning 324, afkøles i en køler 326 og føres til en carbonmonoxidreaktor ("skift converter") 105 for yderligere procesbehandling. Procesbehandlet brændsel forlader carbonmonoxidreaktoren 105 og føres gennem en ledning 330 til en yderligere køler 328, hvori gasserne afkøles yderligere, inden de indføres i anodegasrummet 308 gennem en ledning 332.This latter portion, comprising steam, is mixed in the reactor 34 with non-processed fuel under pressure, which is fed to the reactor 34 through a conduit 322. Partial process-treated fuel leaves the steam decomposition reactor 34 through a conduit 324, is cooled in a cooler 326 and fed to a carbon monoxide reactor ("change converter") 105 for further process processing. Process-treated fuel leaves the carbon monoxide reactor 105 and passes through a conduit 330 to a further cooler 328, wherein the gases are further cooled before being introduced into the anode gas compartment 308 through a conduit 332.

Dette udførelseseksempel omfatter tillige varmevekslere 334 og 33$ til at overføre varme fra turbineafgasstrømmen til den i reaktorbrænderen 36 indstrømmende brændgasstrøm, henholdsvis den i reaktorbrænderen indførte strøm af komprimeret luft. En yderligere varmeveksler 340 er indrettet til at opvarme den i reaktoren 34 indstrømmende gas. Det bør kunne indses, at anvendelsen og anbringelsen af varmevekslere kan skifte fra det ene kraftanlæg til det næste i afhængighed af de i det pågældende kraftanlæg anvendte bestanddele og de anordninger og behov, som gælder i hvert enkelt tilfælde. Den i fig. 4 viste anbringelse af varmevekslerne skal ikke udgøre nogen begrænsning af opfindelsens rammer, men er kun vist som eksempel.This embodiment also includes heat exchangers 334 and $ 33 for transferring heat from the turbine exhaust stream to the fuel gas flowing into the reactor burner 36 or the compressed air stream introduced into the reactor burner, respectively. A further heat exchanger 340 is arranged to heat the gas entering the reactor 34. It should be appreciated that the use and arrangement of heat exchangers can change from one power plant to the next depending on the components used in that power plant and the devices and needs that apply in each case. The FIG. 4, the arrangement of the heat exchangers is not intended to limit the scope of the invention, but is shown by way of example only.

Udover at tilvejebringe damp for reaktoren 34 anvendes den tilbageførte eller recirkulerede anodeafgasstrøm til at afkøle brændselscellestablen 300, Dette opnås ved at afkøle den i anodegasrummet 308 indstrømmende gas til en temperatur, som ligger væsentligt lavere end den temperatur, som skal opretholdes i stablen. Den endelige afkøling af gassen foregår i køleren 328 og styres ved at regulere den mængde køleluft, som passerer ind i køleren 328 gennem en køleluftledning 341. Ved hjælp af en pumpe 342 sikres en tilstrækkelig strøm af kølegasser gennem anodegasrummet. Gasstrømmen afkøles også ved hjælp af varmeveksleren 340 og køleren 326. Køleren 326 afkøler den i carbonmonoxidreaktoren 105 indstrømmende gas, idet denne reaktor i dette udførelseseksempel er af den art, som er indrettet til at arbejde ved lave temperaturer. Reaktionen i carbonmonoxidreaktoren er exotherm og forhøjer derfor temperaturen i gasstrømmen, når denne passerer gennem reaktoren, hvad der gør det nødvendigt at anvende den anden køler 328. Et formål for varmeveksleren 340 er - udover at afkøle den ud fra reaktoren 34 144257 19 strømmende gas - at opvarme de i reaktoren 34 indstrømmende gasser, således som det allerede er blevet omtalt. I virkeligheden er det tilstrækkeligt at anvende en hvilken som helst kombination af varmevekslere til at opvarme,henholdsvis afkøle de ind i, henholdsvis ud af reaktoren strømmende gasser, forudsat at en væsentlig del af varmen i reaktorafgassen ikke går til spilde.In addition to providing steam for the reactor 34, the recirculated or recycled anode exhaust gas stream is used to cool the fuel cell stack 300. This is achieved by cooling the gas entering the anode gas compartment 308 to a temperature substantially lower than the temperature to be maintained in the stack. The final cooling of the gas takes place in the cooler 328 and is controlled by controlling the amount of cooling air passing into the cooler 328 through a cooling air line 341. A sufficient flow of cooling gases through the anode gas chamber is ensured by a pump 342. The gas stream is also cooled by means of the heat exchanger 340 and the cooler 326. The cooler 326 cools the gas entering the carbon monoxide reactor 105, this reactor being in this embodiment being of a kind adapted to operate at low temperatures. The reaction in the carbon monoxide reactor is exothermic and therefore raises the temperature of the gas stream as it passes through the reactor, making it necessary to use the second cooler 328. One purpose of the heat exchanger 340 is - in addition to cooling it flowing from the reactor 34 144257 19 - heating the gases flowing into the reactor 34, as already mentioned. In fact, it is sufficient to use any combination of heat exchangers to heat or cool the gases flowing into and out of the reactor, respectively, provided that a substantial part of the heat in the reactor exhaust is not wasted.

Som nævnt ovenfor, er det nødvendigt, at en tilstrækkelig mængde damp indføres i reaktoren 34 i afgasserne fra anodegasrummet. For at sikre en tilstrækkelig dampmængde opretholdes massestrømningshastigheden gennem anodegasrummet ved hjælp af pumpen 34-2. len fornødne strømningshastighed gennem anodegasrummet samt den fornødne og af fordelerventilen 316 styrede fordeling mellem reaktorbrænderen og selve reaktoren bestemmes af gassernes tryk, den krævede reaktorvirkningsgrad og den mængde brændsel, der kræves i reaktorbrænderen for at frembringe den tilstrækkelige varme til at drive dampspaltningsreaktionen på det ønskede virkningsgradniveau.As mentioned above, it is necessary that a sufficient amount of steam is introduced into the reactor 34 in the exhaust gas from the anode gas chamber. To ensure a sufficient vapor volume, the mass flow rate through the anode gas chamber is maintained by the pump 34-2. The required flow rate through the anode gas compartment, as well as the required and controlled distribution between the reactor burner and the reactor itself, is determined by the pressure of the gases, the required reactor efficiency, and the amount of fuel required in the reactor burner to generate the sufficient heat to drive the vapor decomposition level. .

I de i fig. 1, 3 og 5 viste udførelseseksempler på kraftanlægget ifølge opfindelsen frembringes den damp, som tilføres reaktoren 34, fra en kedel, som er anbragt i brændselscellestablens kølemiddelkredsløb. Trykket i de i anodegasrummet indstrømmende gasser er begrænset af trykket i dampen, som jo er blandet med brændslet. Trykket i den i kedlen udviklede damp afhænger af temperaturen af kølemidlet inden for kølemiddelkredsløbet, som i sin tur er begrænset af stablens temperatur. Dersom f.eks. temperaturen i en fosforsyrecelle er begrænset på grund af tæringsproblemer, begrænses damptrykket tilsvarende. Det i fig. 4 viste udførelseseksempel er ikke underlagt denne begrænsning, selvom der i cellen kan anvendes en fosforsyre-elektrolyt. Grunden hertil er, at dampen fordampes ind i anodegasrummet 308 uanset det samlede tryk i dette gasrum, i stedet for at dampen udvikles i en kedel, som drives af spildvarme fra stablen. Kontinuiteten kræver, at der fjernes vand fra cellen. Vandet skal udgøre en vis mol-brøkdel af de fra cellestablen udstrømmende gasstrømme. Da damptrykket helt enkelt udgøres af det samlede tryk gange vandets mol-brøkdel, kræver kontinuiteten, at dersom det samlede tryk stiger, så må damptrykket forøges. Ved en bestemt stabeltemperatur vil·.- netop af denne årsag -elektrolyten blive mere fortyndet, efterhånden som det samlede tryk 144257 20 stiger, og vandets damptryk over elektrolyten forøges. Det er således, dersom det ønskes, muligt at anvende meget højere reaktantgastryk, hvad der udgør en særlig fordel ved dette udførelseseksempel.In the FIG. 1, 3 and 5 of the embodiment of the power plant according to the invention, the steam supplied to the reactor 34 is generated from a boiler located in the refrigerant circuit of the fuel cell stack. The pressure in the gases entering the anode gas chamber is limited by the pressure in the vapor, which is mixed with the fuel. The pressure in the steam developed in the boiler depends on the temperature of the refrigerant within the refrigerant circuit, which in turn is limited by the temperature of the stack. For example, if the temperature of a phosphoric acid cell is limited due to corrosion problems, the vapor pressure is accordingly limited. The FIG. The embodiment shown in Figure 4 is not subject to this limitation, although a phosphoric acid electrolyte can be used in the cell. The reason is that the steam evaporates into the anode gas compartment 308, regardless of the total pressure in that gas compartment, instead of the steam developing in a boiler which is driven by waste heat from the stack. Continuity requires removing water from the cell. The water must represent a certain mole fraction of the gas streams flowing from the cell stack. Since the vapor pressure is simply the total pressure times the mole fraction of water, the continuity requires that if the total pressure increases, then the vapor pressure must be increased. For this reason, at a certain stack temperature, the electrolyte becomes more diluted as the total pressure rises and the vapor pressure of the water above the electrolyte increases. Thus, if desired, it is possible to use much higher reactant gas pressure, which is a particular advantage of this embodiment.

Pig. 5 viser endnu et udførelseseksempel på et kraftanlæg ifølge opfindelsen. De henvisningstal, der er de samme som i fig. 1, henviser til de samme dele som i fig. 1. Selvom dette udførelseseksempel har· mange ting til fælles med de foregående udførelse s eksempler, omfatter det nogle træk, som endnu ikke er blevet beskrevet, men som let kunne tilføjes til de i fig. 1 og 3 viste udførelseseksempler, dersom dette ønskes. Et af disse træk består i en forbedret anordning af kondenseringsudstyret, hvilken anordning kun er mulig i det ifølge opfindelsen under tryk stående kraftanlæg. Det andet træk består i, at der er tilføjet udstyr, som gør det muligt at køre kraftanlægget med reduceret ydelse uden derved at tabe de fordele, som opnås ved at køre anlægget ved fuld ydelse. Begge disse træk beskrives nærmere i det følgende .Pig. 5 shows another embodiment of a power plant according to the invention. The reference numerals which are the same as in FIG. 1, refers to the same parts as in FIG. 1. Although this exemplary embodiment has many things in common with the previous embodiments, it includes some features which have not yet been described but which could easily be added to those of FIG. 1 and 3, if desired. One of these features consists in an improved device of the condensing equipment, which device is only possible in the pressurized power plant according to the invention. The second feature consists of the addition of equipment which enables the power plant to be operated at reduced capacity without losing the benefits of operating the system at full capacity. Both of these features are described in more detail below.

Det i fig. 3 viste kraftanlæg omfatter således en som helhed med 12 betegnet brændselscellestabel, et som helhed med 14- betegnet kompressoraggregat, et som helhed med 16 betegnet brændselsbehandlingsaggregat, en hjælpebrænder 17, kondensatorer 18 og 19, en kedel 20, en køler 68 samt en luftstrømdeler eller luftstyrekasse . 25. I dette udførelseseksempel - ligesom det i fig. 1 viste -omfatter brændselsbehandlingsaggregatet 16 kun en dampspaltnings-reaktor 34- med tilhørende reaktorbrænder 36, selvom det ikke er hensigten at begrænse opfindelsens omfang hertil. Med undtagelse af hjælpebrænderen 17 og kondensatoren 19 findes samtlige ovenfor nævnte dele i det i fig. 1 viste kraftanlæg.The FIG. 3 power plant thus comprises one as a whole with 12 designated fuel cell stack, one as a whole with 14 designated compressor assembly, one as a whole with 16 designated fuel treatment unit, an auxiliary burner 17, capacitors 18 and 19, a boiler 20, a cooler 68 and an air flow divider or air control box. 25. In this embodiment - as in FIG. 1, the fuel treatment assembly 16 comprises only a vapor decomposition reactor 34- with associated reactor burner 36, although it is not intended to limit the scope of the invention thereto. With the exception of the auxiliary burner 17 and the capacitor 19, all of the above-mentioned parts are in the FIG. 1.

Under driften af det i fig. 5 viste anlæg kommer luften ind i kompressoren 38 gennem luftindtagsledningen 4-1, hvorpå den komprime- res. Denne komprimerede luft strømmer gennem en omledningsstyreventil 27 på sin vej til luftstyrekassen 25. Det antages nu for et øjeblik, at omledningsstyreventilen 27 er således indstillet, at den leder al luft fra kompressoren 38 til luftstyrekassen 23 j U42.57 21 hvad. der vil være tilfældet, når kraftanlægget kører med fuld ydelse. Luftstyrekassen 25 indeholder styreorganer og ventiler til korrekt fordeling af luftstrømmen til de forskellige dele i anlægget, således som det også er tilfældet med de øvrige ovenfor beskrevne udførelseseksempler. Sn del af luften ledes ind i katodegasrummet 30 gennem en ledning 42 og til "brænderen 36 gennem en ledning 76. Fugtig og varm katodeafgas forlader katodegasrummet 30 gennem en afgasledning 44 og strømmer ind i kondensatoren 18. Inden i kondensatoren 18 afkøles katodeaf-gassen til en temperatur, hvor der udkondenseres vand, som opsamles til anvendelse i brændselsbehandlingsaggregatet 16, således som det skal forklares nedenfor. Katodeafgassen forlader kondensatoren 18 gennem en ledning 50 og blandes ved et blande-sted 51 Hied af gasstrømmen fra reaktorbrænderen 36 og passerer sammen med denne ind i turbinen 40, således at denne forsynes med energi til at drive kompressoren 38. Selvom det ikke er vist i dette udførelseseksempel, kan kraftanlægget indeholde en regenerator af lignende art som den i fig. 1 viste regenerator 22, hvorigennem katodeafgassen kunne passere, inden den strømmede ind i, og efter at den strømmede ud af kondensatoren 18, således som det sker i det i fig. 1 viste udførelseseksempel.During the operation of the device shown in FIG. 5, the air enters compressor 38 through the air intake line 4-1, whereupon it is compressed. This compressed air flows through a bypass control valve 27 on its way to the air control box 25. It is now assumed for a moment that the bypass control valve 27 is set to direct all air from the compressor 38 to the air control box 23 j U42.57 21 whatever. this will be the case when the power plant is running at full capacity. The air control box 25 contains control means and valves for proper distribution of the air flow to the various parts of the system, as is also the case with the other embodiments described above. Part of the air is fed into cathode gas space 30 through a conduit 42 and to the burner 36 through a conduit 76. Humid and hot cathode exhaust gas leaves the cathode gas compartment 30 through a gas conduit 44 and flows into the capacitor 18. Inside the capacitor 18, the cathode exhaust gas is cooled to a temperature at which condensed water is collected for use in the fuel treatment assembly 16, as will be explained below.The cathode exhaust leaves the capacitor 18 through a conduit 50 and mixes at a mixing location 51 Heat of the gas stream from the reactor burner 36 and passes with it into the turbine 40 so that it is energized to drive the compressor 38. Although not shown in this embodiment, the power plant may contain a regenerator similar to the regenerator 22 shown in Fig. 1 through which the cathode exhaust could pass through. it flowed into and after it flowed out of capacitor 18, as it does in the embodiment shown in Figure 1. ørelseseksempel.

På anodesiden blandes det under tryk stående brændsel med trykdamp ved blandestedet 61 og strømmer ind i dampspaltningsreaktoren 34-· Det procesbehandlede brændsel forlader dampspaltningsreaktoren 34- gennem en ledning 70» hvorpå det strømmer ind i anode-gasrummet 32. Anodegasstrømmen har omtrent det samme tryk som’ katodegasstrømmen for derved at formindske risikoen for, at der strømmer gas fra anodegasrummet til katodegasrummet eller omvendt. Afgassen fra anodegasrummet 32 føres ind i kondensatoren 19 og fra denne til brænderen 36. Anodeafgasstrømmen indeholder en tilstrækkelig mængde uforbrændt hydrogen, til at der ikke behøves en særskilt brændselsforsyning for brænderen 36. Brænderen 36' frembringer varmen til reaktoren 34-. Brænderafgassen, der omfatter anodeaf gas strømmen, kombineres ved blandestedet 51 med katodeafgasstrøm-men, som omtalt ovenfor, hvorpå den strømmer ind i turbinen 40.On the anode side, pressurized fuel is mixed with pressurized steam at the mixing site 61 and flows into the vapor decomposition reactor 34- · The process-treated fuel leaves the vapor decomposition reactor 34- through a conduit 70, whereupon it flows into the anode gas compartment 32. The anode gas stream has about the same pressure as 'the cathode gas flow, thereby reducing the risk of gas flowing from the anode gas chamber to the cathode gas chamber or vice versa. The exhaust gas from the anode gas compartment 32 is fed into the capacitor 19 and from it to the burner 36. The anode exhaust gas contains a sufficient amount of unburnt hydrogen that no separate fuel supply is needed for the burner 36. The burner 36 'generates heat for the reactor 34-. The burner exhaust comprising the anode gas stream is combined at the mixing site 51 with the cathode exhaust stream, as discussed above, whereupon it flows into the turbine 40.

22 UA 25722 UA 257

Selvom afgassen fra anodegasrummet i dette udførelseseksempel er vist som strømmende ind i brænderen 36, hvis brændsel den udgør, kan det i visse tilfælde være mere ønskeligt ikke at føre anodeafgassen til brænderen, men i stedet for kombinere den direkte med den i ledningen 50 strømmende afgas fra kato-degasrummet. I så fald ville det være nødvendigt at udstyre brænderen med en egen brændselsforsyning.In this embodiment, although the gas from the anode gas compartment is shown to flow into the burner 36, the fuel of which it constitutes, it may in some cases be more desirable not to pass the anode exhaust gas to the burner, but instead combine it directly with the gas flowing in line 50 from the cat-degas room. In that case, it would be necessary to equip the burner with its own fuel supply.

Det antages nu, at man ønsker at køre kraftanlægget med reduceret ydelse. Under drift med reduceret ydelse behøver brændselscellerne mindre brændsel og mindre luft, og de vil også frembringe mindre vand. Dersom massestrømningshastigheden af luft gennem katodegasrummet ikke formindskes ved reduceret ydelse, vil derfor - da cellen frembringer mindre vand - vandets partialtryk i katodegasstrømmen blive -væsentlig lavere end ved fuld ydelse. Dette er særdeles uønsket, da meget lave partielle vanddamptryk i den f.eks. gennem kondensatoren 18 strømmende katodeafgas gør det vanskeligt at udkondensere det til reaktoren krævede vand, eller også skal der anvendes en meget større kondensator. Desuden frembringer brændselscellestablen mindre varme ved reduceret ydelse end ved fuld ydelse, og -dersom der strømmer for meget luft gennem stablen ved reduceret ydelse - kan stablen blive afkølet for meget, således at den arbejder ved en temperatur under den optimale. I så fald kan der kræves en hjælpebrænder til at opvarme cellestablen til en temperatur, hvor den arbejder effektivt, men dette medfører en lav virkningsgrad og er uøkonomisk.It is now assumed that one wants to run the power plant with reduced performance. During reduced performance operation, fuel cells need less fuel and less air, and they will also generate less water. Therefore, if the mass flow rate of air through the cathode gas chamber is not reduced by reduced output, then - as the cell produces less water - the partial pressure of the water in the cathode gas stream will be substantially lower than at full output. This is highly undesirable as very low partial vapor pressures in the e.g. Cathode exhaust flowing through the capacitor 18 makes it difficult to condense the water required for the reactor, or a much larger capacitor must be used. In addition, the fuel cell stack produces less heat at reduced output than at full output, and - as too much air flows through the stack at reduced output - the stack can be cooled too much so that it operates at a temperature below the optimum. In this case, an auxiliary burner may be required to heat the cell stack to a temperature where it operates efficiently, but this results in a low efficiency and is uneconomical.

Detaljerede betragtninger vedrørende fordelene ved at anvende reaktanter under tryk i alle dele af kraftanlægget skal fremføres nedenfor; dersom disse fordele imidlertid skal bibeholdes i fuldt omfang under kørsel med reduceret ydelse, er det nødvendigt, at brændselscellereaktanterne holdes på det samme høje tryk under kørsel med reduceret ydelse som under kørsel med fuld ydelse. Samtidig er det også nødvendigt at formindske masse-strømningshastigheden af luften gennem brændselscellernes ka-todegasrum med henblik på at undgå de i de umiddelbart foregående afsnit omtalte problemer. Ved det i fig. 5 viste udførel- 144257 23 seseksempel er turboladerens geometri uforanderlig, og den kan derfor ikke yde det samme høje kompressortryk, når massestrøm-ningshastigheden gennem turbinen er formindsket under kørsel med reduceret ydelse, og heller ikke, dersom temperaturen i turbinens drivgasser er lavere ved reduceret ydelse, lersom den med uforanderlig geometri udformede turbolader Id skal kunne levere komprimeret luft med det samme tryk under kørsel med reduceret ydelse som under kørsel med fuld ydelse, skal massestrømningshastigheden gennem turbinen 40 og temperaturen af de herigennem strømmende gasser være omtrent de samme ved kørsel med reduceret ydelse som ved kørsel med fuld ydelse. En eventuel formindskelse af energien i de i turbinen 40 indstrømmende gasser ville føre til, at den kører langsommere, og som-følge heraf falder både lufttrykket og massestrømningen af den luft, der leveres af kompressoren 38.Detailed considerations regarding the benefits of using pressurized reactants in all parts of the power plant must be set forth below; however, if these benefits are to be fully maintained during reduced-performance driving, it is necessary that the fuel cell reactants be maintained at the same high pressure during reduced-performance driving as during full-service driving. At the same time, it is also necessary to decrease the mass flow rate of the air through the cathode gas compartment of the fuel cells in order to avoid the problems mentioned in the preceding paragraphs. In the embodiment shown in FIG. 5, the geometry of the turbocharger is unchangeable, and therefore cannot provide the same high compressor pressure when the mass flow rate through the turbine is reduced while driving at reduced output, nor if the temperature of the turbine propellants is lower at reduced output, if the turbocharger Id, designed to be variable in geometry, is capable of delivering compressed air at the same pressure while driving at reduced output as when operating at full output, the mass flow rate through turbine 40 and the temperature of the gases flowing through should be approximately the same. reduced performance as with full-service driving. Any decrease in the energy in the gases flowing in turbine 40 would cause it to run slower, and as a result, both the air pressure and the mass flow of the air supplied by the compressor 38 will decrease.

Man kunne tænke sig, at dette problem kunne løses ved at indføre den overskydende luft (som leveres af turboladeren ved kørsel med reduceret ydelse) i reaktorbrænderen 36 via luftstyrekassen 23. Imidlertid bruger stablen 12 mindre brændsel ved reduceret ydelse, og der findes således mindre uforbrændt brændsel i afgassen, som fra anodegasrummet strømmer til brænderen 36. Selvsagt kræves der mindre varme fra brænderen 36 ved kørsel med reduceret ydelse, og derfor kræves der i så fald også mindre luft til brænderen 36 fra luftstyrekassen 25. Dersom den af kompressoren 38 leverede overskudsluft føres gennem brænderen 36, skal denne opvarme al denne luft for at holde brændertemperaturen på det fornødne niveau. Dette ville kræve ekstra brændsel til brænderen og føre til meget lave virkningsgrader.It would be conceivable that this problem could be solved by introducing the excess air (supplied by the turbocharger when running at reduced output) into the reactor burner 36 via the air control box 23. However, the stack 12 consumes less fuel at reduced output and thus there is less unburned fuel in the exhaust gas flowing from the anode gas compartment to the burner 36. Of course, less heat is required from the burner 36 when driving at reduced output, and therefore less air is also required for the burner 36 from the air control box 25. If the excess air supplied by the compressor 38 pass through burner 36, it must heat all this air to keep the burner temperature at the required level. This would require extra fuel for the burner and lead to very low efficiencies.

Samtlige ovennævnte problemer undgås ved det i fig. 5 viste udførelseseksempel. Omledningsstyreventilen 27 er indrettet til at reagere på den af brændselscellen frembragte elektriske strøm.All of the above problems are avoided by the one shown in FIG. 5. The bypass control valve 27 is adapted to respond to the electric current produced by the fuel cell.

Ved fuld ydelse ledes al luft fra kompressoren 38 til luftstyrekassen 25. Efterhånden som ydelsen formindskes, åbnes ventilen · 27 og leder derved en del af luften uden om stablen gennem omledningsgrenen 400. Denne omledede luft kombineres med afgassen fra brænderen 36 ved et blandested 402 og med afgassen fra katodegas-rummet 30 ved blandestedet 51 og strømmer gennem turbinen 4o.At full output, all air from the compressor 38 is directed to the air control box 25. As the output diminishes, the valve · 27 opens and thereby directs a portion of the air around the stack through the diverting branch 400. This diverted air is combined with the exhaust gas from the burner 36 at a mixing location 402 and with the exhaust gas from the cathode gas compartment 30 at the mixing site 51 and flowing through the turbine 40.

24 U4Z5724 U4Z57

Selvom temperaturen i af gassen fra katodegasrummet og temperaturen i afgassen fra brænderen 36 kan være den samme ved reduceret ydelse som ved fuld ydelse, så vil disse afgasser på grund af deres formindskede masse indeholde mindre varme. En hjælpe-brænder 17 er anbragt i omledningsgrenen 4-00 og opvarmer den omledede luft til en så tilstrækkelig høj temperatur, at når den kombineres med de øvrige afgasstrømme, vil den kombinerede strøms varmeindhold (og masse) ved indløbet til turbinen være omtrent det samme som ved fuld ydelse. Dersom der ikke fandtes nogen hjælpeblænder 17, ville den omledede luft sænke temperaturen i den i turbinen 4-0 indstrømmende gas, hvad der i sin tur ville medføre, at turbinen 4-0 kører langsommere, således at massestrømningshastigheden af og trykket i den fra kompressoren 38 udstrømmende luft ville blive formindsket. Hjælpebrænderen 17 forsynes med brændsel gennem en ledning 4-04- fra den samme kilde som brændslet for reaktoren 34·. Brændselsstrømmen til hjælpebrænderen 17 styres af en brændselsventil 4-06, som kan være indrettet til at være afhængig af hvilke som helst af et antal af anlæggets procesvariable med henblik på at opnå den rigtige temperatur i de i turbinen 4-0 indstrømmende gasser.Although the temperature of the gas from the cathode gas compartment and the temperature of the gas from the burner 36 may be the same at reduced output as at full output, these gases due to their reduced mass will contain less heat. An auxiliary burner 17 is disposed in the diverting branch 4-00 and heats the diverted air to a sufficiently high temperature that when combined with the other exhaust streams, the combined heat (and mass) content of the combined stream will be approximately the same. as in full performance. If no auxiliary aperture 17 was found, the diverted air would lower the temperature of the gas flowing into the turbine 4-0, which in turn would cause the turbine 4-0 to run slower, so that the mass flow rate and pressure in it from the compressor 38 outflowing air would be diminished. The auxiliary burner 17 is supplied with fuel through a line 4-04- from the same source as the fuel for the reactor 34 ·. The fuel flow to the auxiliary burner 17 is controlled by a fuel valve 4-06, which may be adapted to depend on any of a number of the plant's process variables in order to obtain the correct temperature in the gases flowing in the turbine 4-0.

Dersom det ønskes, kunne hjælpebrænderen anbringes hvor som helst nødstrøms fra omledningsgrenen 4-00, forudsat at den omledede luft strømmer derigennem på sin vej til turbinen 4-0. Hjælpebrænderen kan f,eks. være anbragt i ledningen 4-08, således som det ved 4-10 er antydet med en "kasse" i afbrudt streg. Imidlertid ville en i ledningen 4-08 anbragt hjælpebrænder modtage oxygen i en mere fortyndet koncentration end en i omledningsgrenen 4-00 anbragt brænder, idet omledningsluften nu er blevet blandet med forskellige afgasser, som i almindelighed mangler oxygen. Det er således meget nemmere og mere økonomisk at lade forbrændingen foregå i omledningsgrenen 4-00. Selvom hjælpebrænderen i dette udførelseseksempel brænder råbrændsel, kunne det også lade sig gøre at lade den brænde procesbehandlet brændsel, som i så fald kunne aftages fra ledningen 70. Dette kunne imidlertid gøre det nødvendigt at tilføre reaktoren 34- yderligere brændsel for at opveje det af hjælpebrænderen forbrugte brændsel.If desired, the auxiliary burner could be located anywhere from the diverting branch 4-00 provided that the diverted air flows through it on its way to the turbine 4-0. The auxiliary burner can e.g. be placed in line 4-08, as indicated at 4-10 by a "box" in the dash. However, an auxiliary burner located in conduit 4-08 would receive oxygen at a more dilute concentration than a burner 4-00 burner, since the bypass air has now been mixed with various gases which generally lack oxygen. Thus, it is much easier and more economical to allow the combustion to take place in the diverting branch 4-00. In this embodiment, although the auxiliary burner burns crude fuel, it could also be feasible to burn the process-treated fuel which could then be removed from line 70. However, this could make it necessary to supply the reactor 34- additional fuel to offset that of the auxiliary burner. spent fuel.

144257 25144257 25

For at fordelene og virkemåden af kraftanlægget ifølge opfindelsen skal kunne forstås i sin fulde udstrækning, henvises der til kurverne i fig. 6, hvormed der kan foretages en sammenligning af arbejdsydelsen for en brændselscelle, hvori reaktanterne har atmosfæretryk, med arbejdsydelsen for den samme celle, når reaktanterne har et samlet tryk på f.eks. ca. 3>5 atmosfærer, her er flere procesvariable, som der skal tages hensyn til ved sammenligning mellem celler. Reaktantudnyttelsesgraden er forholdet mellem på den ene side massestrømningshastigheden af de reaktanter ved enten anoden eller katoden, som forbruges i cellen under den elektrokemiske reaktion, og på den anden side (d.v.s. i brøkens nævner) massestrømningshastigheden af det i cellen indstrømmende hydrogen, henholdsvis oxygen. I en brændselscelle, som arbejder med oxygen og hydrogen, er der således oxygenudnyttelse (Uq ) ved katoden og hydrogenudnyttelse (U^ ) ved anoden, Rer-som^reaktantudnyttelsen forøges, synker aut§matisk reaktanternes partialtryk over for anoden og katoden, idet der udtages en større mængde reaktanter fra gasstrømmen pr. enhed massestrømning gennem cellen; på denne måde bliver den gennemsnitlige reaktantmængde i gasstrømmen hen over elektrodeoverfladen mindre i retning fra indløbet hen imod udløbet, ben kurve, som i fig. 6 er mærker "1.0 ATM", viser, hvorledes cellen arbejder med en bestemt hydrogenudnyttelse og oxygenudnyttelse. Den fuldt optrukne kurve, mærket "3.5 ATM", svarer til cellens arbejdsmåde ved den samme reaktantudnyttelsesbrøk. Det antages tillige, at de celler, som hver af disse kurver angår, arbejder ved den samme temperatur. Ifølge den velkendte Tafel-ligning skal katodens ydelse (d.v.s. spænding) stige, når oxygenets partialtryk forhøjes. Denne ligning er opstillet nedenfor.In order that the advantages and operation of the power plant according to the invention can be fully understood, reference is made to the curves in FIG. 6, which compares the working performance of a fuel cell in which the reactants have atmospheric pressure with the working performance of the same cell when the reactants have a total pressure of e.g. ca. 3> 5 atmospheres, here are several process variables to consider when comparing cells. The rate of reactant utilization is the ratio of, on the one hand, the mass flow rate of the reactants at either the anode or cathode consumed in the cell during the electrochemical reaction, and on the other (i.e., in the denominator of the fraction) the mass flow rate of the cell flowing hydrogen or oxygen. Thus, in a fuel cell that works with oxygen and hydrogen, there is oxygen utilization (Uq) at the cathode and hydrogen utilization (U an) at the anode, the Rer-like ^ reactant utilization is increased, the reactants' partial pressure towards the anode and cathode is automatically lowered. a larger amount of reactants is withdrawn from the gas stream per minute. unit mass flow through the cell; in this way, the average reactant amount in the gas flow across the electrode surface becomes smaller in the direction from the inlet towards the outlet, leg curve, as in FIG. 6 are marks "1.0 ATM", showing how the cell works with a particular hydrogen utilization and oxygen utilization. The fully drawn curve, labeled "3.5 ATM", corresponds to the mode of operation of the cell at the same reactant utilization fraction. It is also assumed that the cells to which each of these curves relate operate at the same temperature. According to the well-known Tafel equation, the cathode output (i.e. voltage) must increase as the oxygen partial pressure is increased. This equation is set out below.

Ahatode = K(mv) l0« - C5) u0(ref) hvor K er en konstant. Ifølge Nernst-ligningen skal der komme en forøgelse i anodens ydelse (d.v.s. en forøgelse i cellespændingen), når hydrogenets partialtryk forhøjes. Nernst-ligningen er opstillet nedenfor.Ahatode = K (mv) l0 «- C5) u0 (ref) where K is a constant. According to the Nernst equation, there must be an increase in the performance of the anode (i.e., an increase in cell voltage) when the hydrogen partial pressure is increased. The Nernst equation is given below.

Δ Voda = «"ί la -3- WΔ Voda = «" ί la -3- W

^^(ref ) 144257 26 hvor O er en konstant. Det vil kunne indses, at ved en konstant temperatur og en konstant udnyttelsesgrad vil en forhøjelse af reaktanternes samlede tryk medføre en forhøjelse af hegge reaktanters partialtryk, hvad der fører til en forbedring af ydelsen, både ved katoden og ved anoden, .-en samlede forbedring i brændselscellens ydelse kan helt enkelt vises på følgende måde: ^^samlet ~ '^katode + ^anode ligning 5's venstre side vises grafisk i fig. 6 som forskellen i spænding mellem punkterne A og B ved en konstant strømtæthed. . Fra kurverne i fig. 6 kan- det endvidere ses, at ved at arbejde med et reaktanttryk på 355 atmosfærer kan cellen gøres mindre, uden at cellens udgangsspænding formindskes, f.eks. ved at arbejde ved punktet C.^^ (ref) 144257 26 where O is a constant. It will be appreciated that at a constant temperature and a constant rate of utilization, an increase in the total pressure of the reactants will result in an increase in the partial pressure of the reactants, leading to an improvement in performance, both at the cathode and at the anode. in the performance of the fuel cell can simply be shown as follows: ^^ total ~ '^ cathode + ^ anode equation 5's left side is graphically shown in FIG. 6 as the difference in voltage between points A and B at a constant current density. . From the curves of FIG. 6 it can further be seen that by working with a reactant pressure of 355 atmospheres, the cell can be made smaller without reducing the cell's output voltage, e.g. by working at point C.

De stiplede kurver i fig. 6 svarer også til cellens ydelse ved reaktanttryk på 1,0, henholdsvis 3»5 atmosfærer, således som angivet ved afmærkningen. Disse kurver svarer til ydelsen af celler, som på alle måder er udformet ens med de til de fuldt optrukne kurver svarende celler med den ene undtagelse, at cellerne er indrettet med henblik på en højere reaktantudnyttelsesgrad.The dashed curves of FIG. 6 also corresponds to cell performance at reactant pressures of 1.0 and 3 »5 atmospheres, respectively, as indicated by the mark. These curves correspond to the performance of cells which are in all ways similar to the cells corresponding to the fully drawn curves, with the one exception that the cells are arranged for a higher degree of reactant utilization.

Det bør bemærkes, at ved 3?5 atmosfærer kan cellen arbejde med en højere reaktantudnyttelsesgrad og alligevel udvise en forbedring i forhold til den tidligere teknik, som f.eks. en forhøjelse af cellespændingen ved at arbejde ved punktet B' eller en forøgelse i strømtætheden (d.v.s. en formindskelse af cellens størrelse) . for den samme cellespænding ved at arbejde ved punktet C1. På den anden side bør det bemærkes, at i en celle, hvori reaktanterne har atmosfæretryk, vil en forhøjelse af udnyttelsesgraden enten betyde, at cellen skal gøres større for at kunne bibeholde den samme cellespænding, eller at man skal finde sig i en lavere spænding for at bibeholde den samme cellestørrelse. Betydningen af muligheden for at arbejde med en højere hydrogrenudnyttelsesgrad uden at skulle ofre noget af ydelsen eller at gøre cellen større vil fremgå af de nedenfor fremførte betragtninger vedrørende driften af dampspaltningsreaktoren 3^ i det foretrukne udførelseseksempel på et kraftanlæg ifølge opfindelsen.It should be noted that at 3? 5 atmospheres, the cell can operate at a higher reactant utilization rate and yet show an improvement over the prior art, such as e.g. an increase in cell voltage by operating at point B 'or an increase in current density (i.e., a decrease in cell size). for the same cell voltage by working at point C1. On the other hand, it should be noted that in a cell in which the reactants have atmospheric pressure, an increase in the utilization rate will either mean that the cell must be made larger in order to maintain the same cell tension or that a lower voltage must be found for to maintain the same cell size. The importance of working with a higher degree of hydrogen utilization without sacrificing any of the performance or making the cell larger will be apparent from the considerations set forth below regarding the operation of the vapor decomposition reactor 3 in the preferred embodiment of a power plant according to the invention.

27 U62S727 U62S7

Med hensyn til forbedring af brændselscellens ydelse fortgener den i fig. 4 viste anordning ifølge opfindelsen en særlig omtale. I dette kraftanlæg er der en vis recirkulation af carbondioxid gennem anodegasrummet. Dette medfører, at partialtrykket i det i anodegasrummet indstrømmende hydrogen bliver noget lavere end i de øvrige udførelseseksempler, da der er mere carbondioxid i gasstrømmen. Ifølge ilernst-ligningen (3) skulle dette sænke brændselscellens ydelse. Imidlertid medfører forbedringen i cellens ydelse ved katoden samt de øvrige forbedringer og fordele ved dette udførelseseksempel, som er omtalt ovenfor og i det følgende - som f.eks. udeladelsen af vandgenvindingsudstyret - at dette kraftanlæg alligevel vil være at foretrække til visse anvendelser. Da der i dette udførelseseksempel heller ikke er nogen begrænsning af trykket på grund af brændselscellestablens temperatur, kan der anvendes højere reaktanttryk, således at partialtrykket for det i anodegasrummet indstrømmende hydrogen bliver højere (i stedet for lavere) end i de øvrige udførelseseksempler, således at dette udførelseseksempel bliver endnu mere at foretrække under disse omstændigheder. 1 tidligere kendte brændselsceller med fosforsyre som elektrolyt, som arbejder ved temperaturer over 14-9° C og ved atmosfæretryk, sker der en fordampning af fosforsyre-elektrolyten. På grund af denne fordampning af syren er det nødvendigt regelmæssigt at tilføre yderligere syre under anlæggets levetid. Syrefordampningen er en funktion af massestrømningshastigheden for luft gennem ka-todegasrummet, syrens partialtryk samt det samlede gastryk i ka-todegasrummet i overensstemmelse med følgende ligning: syretab = ^ | strømningshastighed x j (6)With regard to improving the performance of the fuel cell, the one shown in FIG. 4 shows a particular mention in the invention. In this power plant, there is some recycling of carbon dioxide through the anode gas compartment. This causes the partial pressure in the hydrogen flowing into the anode gas chamber to be somewhat lower than in the other embodiments, as there is more carbon dioxide in the gas stream. According to the equation (3), this should lower the fuel cell's performance. However, the improvement in cell performance at the cathode as well as the other improvements and advantages of this embodiment, discussed above and hereinafter - such as e.g. the omission of the water recovery equipment - that this power plant will still be preferable for certain applications. Also, in this embodiment, there is no limitation of pressure due to the temperature of the fuel cell stack, higher reactant pressures can be used so that the partial pressure of the hydrogen entering the anode gas space becomes higher (instead of lower) than in the other embodiments, so that this Exemplary embodiment becomes even more preferable in these circumstances. In prior art fuel cells with phosphoric acid as electrolyte operating at temperatures above 14-9 ° C and at atmospheric pressure, the phosphoric acid electrolyte is evaporated. Due to this evaporation of the acid, it is necessary to regularly add additional acid during the life of the plant. The acid evaporation is a function of the mass flow rate of air through the cathode gas compartment, the partial pressure of the acid and the total gas pressure in the cathode gas compartment in accordance with the following equation: acid loss = ^ | flow rate x j (6)

Fra den ovenstående formel kan det ses, at en forhøjelse af det samlede tryk af de gennem katodegasrummet strømmende gasser formindsker syretabet. Det er også en kendsgerning, at en forhøjelse af det samlede tryk medfører et fald i syrens damptryk på grund af fortyndingen af elektrolyten, hvad der yderligere formindsker syretabet. Også takket være de højere reaktanttryk kan de i kraftanlæg ifølge opfindelsen indbyggede brændselsceller holdes i drift med højere oxygenudnyttelsesgrader, og derfor bliver massestrømningshastigheden for luften gennem katodegasrummet lavere, og 144257 28 syretabet formindskes yderligere. Det er blevet konstateret, at de ovennævnte faktorer i kombination formindsker syretabet med en faktor af størrelsesordenen 10.From the above formula, it can be seen that an increase in the total pressure of the gases flowing through the cathode gas chamber reduces the acid loss. It is also a fact that an increase in the total pressure causes a decrease in the vapor pressure of the acid due to the dilution of the electrolyte, which further reduces the acid loss. Also, thanks to the higher reactant pressures, the fuel cells built into power plants according to the invention can be kept in operation with higher oxygen utilization rates, and therefore the mass flow rate of the air through the cathode gas space is lowered and the acid loss is further reduced. It has been found that the aforementioned factors in combination reduce the acid loss by a factor of the order of 10.

Fig. 7 viser arbejdskarver for en dampspaltningsreaktor (eng.FIG. 7 shows working joints for a vapor decomposition reactor (Eng.

"steam reforming reactor"). Reaktorens virkningsgrad 0}g) er afsat langs med den lodrette akse, og forholdet mellem den procesbehandlede gasstrøms massestrømningshastighed (¥) og (i nævneren) reaktorens varmeoverføringsareal (A^) er afsat langs med den vandrette akse. Da leddet A^ står i direkte forhold til reaktorens størrelse, betyder det, at reaktoren bliver mindre, når man går imod højre langs med den vandrette akse. Reaktorens virkningsgrad defineres med følgende ligning: T R = (K) υΗ2(Λ*Ιϊ) (7) hvor K er en konstant, Ug er hydrogenudnyttelsesgraden i brændselscellen, og produktet ) er brændselsomdannelsen i reak toren, udtrykt som den procentdel af carbonet i det tilførte brændsel, der omdannes til CC^. Det er et udtryk for den mængde hydrogen, der dannes ved dampspaltningsreaktionen. I fig. 7 er der vist kurver for brændselsomdannelse på 90 og 75% sammen med en hydrogenudnyttelseskurve mærket Ug og en hydrogenudnyttelseskurve mærket U'-p. , hvoraf sidstnævnte^svarer til en højere hydro- ά2 genudnyttelsesgrad. Med henblik pa en sammenligning antages det, at Ug er den samme hydrogenudnyttelsesgrad, der svarer til de fuldt^optrukne kurver i fig. 6, og at Ut er den hydrogenudnyt- IXp . telsesgrad, der svarer til de stiplede kurver i fig. 6. Som omtalt under henvisning til fig. 6, blev brændselsceller, hvori der anvendtes reaktanter med atmosfæretryk, bundet eller begrænset til at arbejde ved en bestemt hydrogenudnyttelsesgrad Ug for derved at kunne opnå en vis cellespænding for en bestemt ceilestør-relse (d.v.s. i arbejde f.eks. ved punktet A). Efter at der er blevet valgt en bestemt hydrogenudnyttelsesgrad, er det således påkrævet, at dampspaltningsreaktorens arbejdspunkt skal ligge et eller andet sted på hydrogenudnyttelseskurven mærket Ug . Det gælder således om at udvælge den bedste kombination af Reaktor-virkningsgrad og reaktorstørrelse for den pågældende celle. I de hidtil kendte reaktorer er brændselsomdannelsen i almindelighed omtrent 90% med henblik på at holde reaktorens størrelse inden 144257 29 for rimelige grænser. Herved ville arbejdspunktet for en dampspaltningsreaktor, som anvendtes sammen med en brændselscelle ifølge den tidligere teknik, komme til at ligge i punktet D."steam reforming reactor"). The efficiency of the reactor 0} g) is plotted along the vertical axis, and the ratio of the mass flow rate (λ) of the process-treated gas stream to (in the denominator) the heat transfer area (A ^) of the reactor is plotted along the horizontal axis. Since the joint A ^ is directly proportional to the size of the reactor, it means that the reactor becomes smaller as you go right along the horizontal axis. The efficiency of the reactor is defined by the following equation: TR = (K) υΗ2 (Λ * Ιϊ) (7) where K is a constant, Ug is the hydrogen utilization rate in the fuel cell, and the product) is the fuel conversion in the reactor, expressed as the percentage of carbon in it. added fuel which is converted into CC ^. It is an expression of the amount of hydrogen generated by the vapor decomposition reaction. In FIG. 7, fuel conversion curves of 90 and 75% are shown together with a hydrogen utilization curve labeled Ug and a hydrogen utilization curve labeled U'-p. , of which the latter ^ corresponds to a higher degree of hydro ά2 reuse. For the sake of comparison, it is assumed that Ug is the same hydrogen utilization rate corresponding to the fully drawn curves of FIG. 6, and that Ut is the hydrogen utilized IXp. degree corresponding to the dashed curves of FIG. 6. As discussed with reference to FIG. 6, fuel cells using atmospheric reactants were bound or restricted to operate at a certain degree of hydrogen utilization Ug to thereby obtain a certain cell voltage for a specific cell size (i.e., at work, for example, at point A). Thus, after a certain degree of hydrogen utilization has been selected, it is required that the working point of the vapor decomposition reactor should lie somewhere on the hydrogen utilization curve labeled Ug. Thus, it is important to select the best combination of Reactor efficiency and reactor size for that cell. In the prior art reactors, the fuel conversion is generally about 90% in order to keep the size of the reactor within reasonable limits. Hereby, the working point of a vapor decomposition reactor used in conjunction with a fuel cell of the prior art would be at point D.

Det vil nu klart kunne indses, hvorfor det er så betydningsfuldt, at det er muligt at holde brændselscellen i drift med en højere hydrogenudnyttelsesgrad. F.eks. er det med et kraftanlæg ifølge opfindelsen muligt at arbejde langs med kurven 11' . - tipIt will now be clearly understood why it is so important that it is possible to keep the fuel cell in operation with a higher degree of hydrogen utilization. Eg. it is possible to work along the curve 11 'with a power plant according to the invention. - tip

Herved kan der anvendes en dampspaltningsreaktor af en mindre størrelse uden at ofre noget af virkningsgraden, da reaktoren nu kan køres med en lavere brændselsomdannelse. Det tilsvarende driftspunkt er mærket E i fig. 7· Dersom det foretrækkes, er det selvsagt muligt at beholde den samme reaktorstørrelse og opnå en stor forbedring af reaktorens virkningsgrad, f.eks. ved at arbejde ved punktet F. Det er af betydning at lægge mærke til, at selvom brændselscellens ydelse formindskes noget, når den arbejder med højere udnyttelsesgrader (jfr. fig. 6), så er hele billedet af cellens ydelse alligevel væsentligt forbedret, og desuden kan der opnås betydelige forbedringer i dampspaltningsreaktoren. Dette står i modsætning til tidligere kraftanlæg, hvori - selvom en højere reaktantudnyttelsesgrad i brændselscellen kunne medføre fordele i dampspaltningsreaktoren -fordelene opvejes af den forringende virkning på brændselscellens ydelse.Hereby, a smaller size steam decomposition reactor can be used without sacrificing any of the efficiency, since the reactor can now be run with a lower fuel conversion. The corresponding operating point is marked E in FIG. 7 · If preferred, it is of course possible to maintain the same reactor size and achieve a great improvement in reactor efficiency, e.g. by working at point F. It is important to note that although the performance of the fuel cell diminishes somewhat when operating at higher utilization rates (cf. Fig. 6), the whole picture of the cell's performance is nevertheless significantly improved, and furthermore significant improvements can be achieved in the vapor decomposition reactor. This is in contrast to previous power plants, where - although a higher degree of reactant utilization in the fuel cell could bring benefits in the vapor decomposition reactor - the benefits are outweighed by the detrimental effect on fuel cell performance.

Når det drejer sig om at konstruere og beregne et kraftanlæg ifølge opfindelsen, vil det selvsagt være nødvendigt at "slå en handel af" mellem på den ene side at søge forbedringer i reaktorens ydelse og på den anden side at søge forbedringer i brændselscelleydelsen. Således udvælges reaktantudnyttelsesgraden, cellestørrelsen, celleudgangsspændingen, reaktorstørrelsen, reaktorens virkningsgrad samt reaktorens brændselsomdannelseskoefficient i afhængighed af, hvilke mål der sigtes imod med det pågældende kraftanlæg.Of course, when it comes to designing and calculating a power plant according to the invention, it will be necessary to "switch off" between, on the one hand, seeking improvements in reactor performance and, on the other, seeking improvements in fuel cell performance. Thus, the reactant utilization rate, cell size, cell output voltage, reactor size, reactor efficiency, and reactor fuel conversion coefficient are selected depending on the targets being targeted by the power plant concerned.

I det foretrukne udførelseseksempel er det hensigten at anvende nafta som brændsel, og at dampspaltningsreaktoren 34- skal være af den velkendte art, hvori der anvendes en nikkel-katalysator.In the preferred embodiment, it is intended to use naphtha as fuel and for the vapor decomposition reactor 34- to be of the well known kind in which a nickel catalyst is used.

Imidlertid kan der som reaktor anvendes et hvilket som helst almindeligt apparat til at frembringe hydrogen. For eksempel 144257 30 kan der - selvom virkningsgraden er mindre end for en dampspaltningsreaktor - anvendes en med partiel oxidation arbejdende hydrogengenerator, som vil drage betydelige fordele af de højere reaktantgastryk. I visse tilfælde kan selv brændselsbehandlingsaggregatet udelades, f.eks. dersom rent hydrogen er til rådighed som brændsel for brændselscellestablen.However, any ordinary apparatus for producing hydrogen may be used as a reactor. For example, although the efficiency is less than that of a vapor decomposition reactor, a partial oxidation hydrogen generator can be used which will benefit significantly from the higher reactant gas pressures. In some cases, even the fuel processing unit may be omitted, e.g. if pure hydrogen is available as fuel for the fuel cell stack.

I kraftanlæg, der er udformet svarende til fig. 1, 3 og 5? kan der anvendes kondensatorer, som er betydelig mindre end kondensatorerne i tidligere kraftanlæg med brændselsceller. Ifølge Faraday's lov frembringer brændselscellen en konstant vandmængde, når strømmen er konstant. Dette vand forlader cellen i afgasstrømmene. Det vides, at dampspaltningsreaktionen kræver en vis vandmængde, som i den tidligere teknik - svarende til de i fig.In power plants designed according to FIG. 1, 3 and 5? For example, capacitors that are significantly smaller than the capacitors of previous fuel cell power plants can be used. According to Faraday's law, the fuel cell produces a constant volume of water when the flow is constant. This water leaves the cell in the exhaust streams. It is known that the vapor decomposition reaction requires a certain amount of water, as in the prior art - similar to those in FIG.

1, 3 og 3 viste udførelseseksempler - i det mindste for en dels vedkommende blev udvundet fra katodegasstrømmen. Dette vand blev fjernet fra katodegasstrømmen ved hjælp af en kondensator.1, 3 and 3 - at least partly recovered from the cathode gas stream. This water was removed from the cathode gas stream by a capacitor.

I tidligere brændselscelle-kraftanlæg, hvori elektrolyten består af fosforsyre, og hvor gasstrømmen er ved atmosfæretryk, er gasstrømmens dugpunkt så lavt, at for at udkondensere en tilstrækkelig vandmængde til at holde dampspaltningsreaktionen i gang, skal gasstrømmens temperatur ved udløbet fra kondensatoren kun være nogle få grader højere end den omgivende køleluft. Som følge heraf kræves der meget store kondensatorer. Som tidligere omtalt, er kondensatorerne de dele af tidligere kendte brændsels-celle-kraftanlæg, som optager mest plads. I kraftanlæg ifølge opfindelsen, hvori der hersker overtryk, vil dugpunktet for den ud fra katodegasrummet strømmende gasstrøm være betydelig højere end i den tidligere teknik takket være gasstrømmens højere tryk.In previous fuel cell power plants, in which the electrolyte consists of phosphoric acid and where the gas stream is at atmospheric pressure, the dew point of the gas stream is so low that to condense a sufficient amount of water to keep the vapor decomposition reaction going, the gas stream temperature at the outlet of the condenser must be only a few degrees higher than the surrounding cooling air. As a result, very large capacitors are required. As previously discussed, the capacitors are the parts of prior art fuel cell power plants that occupy the most space. In power plants according to the invention in which overpressure prevails, the dew point of the gas flow flowing from the cathode gas space will be considerably higher than in the previous technique thanks to the higher pressure of the gas flow.

For eksempel vil dugpunktet for en gasstrøm, som forlader en brændselsstabel med 14-9°C med et tryk på 3>2 kg/cm^, være omtrent 34°C højere end dugpuhktet for en gasstrøm, som forlader en lA-9°C-stabel med atmosfær et rykket. Dette betyder, at for at udkondensere den samme vandmængde behøver gasstrømmens temperatur ikke bringes så langt ned som i de ,rtrykløse" anlæg. Med andre ord vil der være en betydelig forskel mellem temperaturen i kondensatorens køleluft og temperaturen af den gas, som forlader kondensatoren. Dersom det antages, at der både ved kraftanlæg med og uden overtryk anvendes køleluft med en temperatur af 144257 31 32°C, skønnes det, at kondensatoren kan formindskes i størrelse til omtrent halvdelen eller tredjedelen. Denne størrelsesformindskelse af kondensationsudstyret er en af opfindelsens største fordele og "bidrager til at gøre kraftanlægget væsentligt "billigere.For example, the dew point of a gas stream leaving a fuel stack of 14-9 ° C with a pressure of 3> 2 kg / cm 2 would be about 34 ° C higher than the dew point of a gas stream leaving an IA-9 ° C - stack with atmosphere a jerk. This means that in order to condense the same amount of water, the temperature of the gas stream need not be brought down as far as in the "pressureless" plants. In other words, there will be a significant difference between the temperature of the condenser cooling air and the temperature of the gas leaving the condenser. Assuming that cooling air with a temperature of 144257 31 32 ° C is used both at power plants with and without overpressure, it is estimated that the capacitor can be reduced in size to about half or third. This reduction in size of the condensing equipment is one of the greatest advantages of the invention. and "contributes to making the power plant significantly cheaper".

I den under henvisning til fig. 1 omtalte ændrede version eller alternative udførelseseksempel kombineres anodeafgasstrømmen efter at have passeret gennem brænderen 36 med katodeafgasstrømmen ved blandestedet 102. Denne strøm er meget varm og indeholder en betydelig mængde fugtigbed. Hvad angår det arbejde, som kondensatoren 18 skal udføre, er det selvsagt ønskeligt, at temperaturen i den gasstrøm, der strømmer ind i kondensatoren 18, er så tæt på dugpunktet som muligt. Ved udløbet fra brændselsbehandlingsaggregatet 16 kan anodeafgasstrømmens temperatur være omtrent 671°C. Set fra kondensatorens synspunkt ville det forbyde sig selv at kombinere disse yderst varme gasser med katode-afgasstrømmen og føre dem direkte til kondensatoren. Derfor føres disse gasser først gennem regeneratoren 101, hvor de afkøles til omtrent 260°C. Derpå kombineres de med gasserne fra katode-gasrummet 30· De kombinerede gasser strømmer ind i varmevekslerne 22, hvor de afkøles yderligere. For at gasstrømmen skal have tilstrækkelig energi til at drive turbinen, opvarmes gasstrømmen efter udløbet fra kondensatoren til omtrent 316°C, ved at bringe gassen til at strømme tilbage til regeneratorerne 22 og 101.Referring to FIG. Referring to the modified version or alternative embodiment mentioned in 1, the anode exhaust stream after passing through the burner 36 is combined with the cathode exhaust stream at the mixing site 102. This flow is very hot and contains a considerable amount of moisture bed. With regard to the work that the capacitor 18 is to perform, it is of course desirable that the temperature of the gas stream flowing into the capacitor 18 be as close to the dew point as possible. At the outlet of the fuel treatment assembly 16, the temperature of the anode exhaust stream may be about 671 ° C. From the capacitor's point of view, it would prohibit itself to combine these extremely hot gases with the cathode exhaust gas stream and direct them to the capacitor. Therefore, these gases are first passed through the regenerator 101, where they are cooled to about 260 ° C. They are then combined with the gases from the cathode gas compartment 30. The combined gases flow into the heat exchangers 22 where they are further cooled. In order for the gas stream to have sufficient energy to power the turbine, the gas stream after the outlet from the capacitor is heated to about 316 ° C, by bringing the gas back to the regenerators 22 and 101.

I tidligere kraftanlæg er det ofte tilfældet, at der ikke kan skaffes nok vand til dampspaltningsreaktoren alene fra katode-gasrummet. I nogle tilfælde kan selv kraftanlæg med reaktanterne under tryk løbe ind i de samme problemer. I de tidligere brændselscelle-kraftanlæg, hvori der anvendes reaktanter uden overtryk, genvindes der i reglen yderligere vand fra afgasstrøm-men fra reaktorbrænderen. I det udførelseseksempel på et kraftanlæg ifølge opfindelsen, der er vist i fig. 35 genvindes det yderligere vand, som kræves til dampspaltningsreaktoren, fra anodeafgasstrømmen, inden denne går ind i reaktorbrænderen.In previous power plants, it is often the case that not enough water can be provided for the vapor decomposition reactor alone from the cathode gas space. In some cases, even power plants with the reactants under pressure can run into the same problems. In the former fuel cell power plants, in which reactors without overpressure are used, additional water is usually recovered from the exhaust gas stream from the reactor burner. In the embodiment of a power plant according to the invention shown in FIG. 35, the additional water required for the vapor decomposition reactor is recovered from the anode exhaust stream before entering the reactor burner.

Dette var ikke muligt i de tidligere "trykløse" brændselscelle- 144257 32 kraftanlæg, fordi den vandmængde, som kunne kondenseres fra de ’trykløse" afgasser fra anodegasrummet og katodegasrummet, alligevel var utilstrækkelig for dampspaltningsreaktoren; kondensationsudstyret blev i stedet for anbragt nedstrøms fra reaktorbrænderen, for at det i denne frembragte yderligere vand kunne genvindes sammen med vandet i afgassen fra anodegasrummet. Denne anordning medførte yderligere problemer, fordi den meget høje temperatur i afgassen fra reaktorbrænderen gjorde det nødvendigt at anvende en meget stor regenerativ varmeveksler til at afkøle gasserne, inden de kom ind i kondensatoren nedstrøms fra reaktor-brænderen. I det i fig. 5 viste udførelseseksempel for et kraftanlæg ifølge opfindelsen er behovet for en sådan regenerativ varmeveksler undgået, hvad der udgør en betydelig fordel ved opfindelsen. Det (på grund af de højere tryk) højere dugpunkt i af-gasserne fra anodegasrummet i kraftanlægget ifølge opfindelsen gør det muligt at genvinde en tilstrækkelig mængde vand fra disse afgasser (inden de strømmer ind i reaktorbrænderen) ved hjælp af et kondensationsudstyr af en rimelig størrelse, således at når dette vand kombineres med vand, som er blevet genvundet fra af-gasserne fra katodegasrummet, er der nok vand til damp spaltnings-reaktoren. Fjernelsen af vandet fra afgassen fra anodegasrummet inden indløbet i reaktorbrænderen bidrager også til at formindske størrelsen af dampspaltningsreaktoren, takket være brænderens højere temperatur som følge af, at det meste af vanddampen er blevet fjernet fra gasstrømmen.This was not possible in the earlier "pressureless" fuel cell power plants because the amount of water condensable from the "pressureless" gases from the anode gas room and cathode gas room was nonetheless insufficient for the vapor decomposition reactor; instead, the condensation equipment was placed downstream from the reactor fuel. in order to recover the additional water in this produced together with the water in the exhaust gas from the anode gas chamber, which caused further problems because the very high temperature in the exhaust gas from the reactor burner made it necessary to use a very large regenerative heat exchanger to cool the gases before In the embodiment shown in Figure 5 for a power plant according to the invention, the need for such a regenerative heat exchanger is avoided which constitutes a significant advantage of the invention. higher dew point in the exhaust gases from the anode gas compartment in a power plant one according to the invention makes it possible to recover a sufficient amount of water from these gases (before flowing into the reactor burner) by means of a condensation equipment of a reasonable size, so that when this water is combined with water which has been recovered from the exhaust gases from the cathode gas chamber, there is enough water for the vapor decomposition reactor. The removal of the water from the exhaust gas from the anode gas compartment prior to the inlet of the reactor burner also helps to reduce the size of the vapor decomposition reactor, thanks to the higher temperature of the burner as most of the water vapor has been removed from the gas stream.

Der henvises nu til fig. 8, der viser en arbejdskurve for carbon-monoxidreaktoren (eng. "shift converter") ved konstant temperatur i gasstrømmen. Bemærk, at de i fig. 3 og 4- viste udførelseseksempler omfatter en CO-reaktor. Det fremgår af kurven, at der er en direkte sammenhæng mellem CO-reaktorens ydelse og trykket i de gennem reaktoren strømmende procesgasser. Når der arbejdes ved højere gastryk, forøges således katalysatorens aktivitet, hvad der også kan forstås derhen, at reaktoren kan gøres mindre, eller alternativt kan der opnås en mere fuldstændig omdannelse ("shifting") med en reaktor af samme størrelse. Det kan let indses, at omdannelseskatalysatorens aktivitet fordobles, når trykket af de 33 U6257 gennem reaktoren strømmende gasser forhøjes fra atmosfæretryk- p ket til omtrent 4,2 kg/cm . Denne forbedrede reaktorydelse er en yderligere fordel, som opnås på grund af muligheden for at lade brændselscellestabler, arbejde med høje reaktantgastryk i overensstemmelse med opfindelsen.Referring now to FIG. 8, showing a working curve of the carbon monoxide reactor (constant-temperature) in the gas stream. Note that in FIG. Examples 3 and 4 include a CO reactor. The curve shows that there is a direct correlation between the performance of the CO reactor and the pressure in the process gases flowing through the reactor. Thus, when operating at higher gas pressures, the activity of the catalyst is increased, which can also be understood to mean that the reactor can be made smaller, or alternatively a more complete shifting with a reactor of the same size can be achieved. It can be readily appreciated that the activity of the conversion catalyst doubles as the pressure of the gases flowing through the reactor is raised from the atmospheric pressure to about 4.2 kg / cm. This improved reactor performance is a further advantage which is achieved by the ability to allow fuel cell stacks to operate with high reactant gas pressures in accordance with the invention.

Claims (13)

34 U425734 U4257 1. Kraftværk til frembringelse af elektricitet bestående af en brændselscellestabel med et antal brændselsceller, som er elektrisk serieforbundne gennem en belastning, hvor hver celle består af en katode, en anode og en herimellem anbragt elektrolyt samt et katodegasrum og et anodegasrum på den bort fra elektrolytten vendende side af henholdsvis katoden og anoden, idet det anvendte brændstof indeholder hydrogen, et brændselsbehandlingsaggregat, som indbefatter midler til fremstilling af damp, en dampspaltningsreaktor og en reaktorbrænder til fremstilling af varme til den nævnte spaltningsreaktor, midler til levering af ubehandlet brændstof under tryk og damp under tryk til den nævnte reaktor, kendetegnet ved en kompressor (38), der er arbejdsforbundet til en turbine (40), som er indrettet til at blive drevet af energien fra et varmt gasformigt medium, til komprimering af luft til et tryk, der er højere end to atmosfærer, midler (43,42) til levering af komprimeret luft fra kompressoren (38) ind i katodegasrummet (30), midler (70) til levering af brændstof under tryk fra dampspaltningsreaktoren (34) ind i anodegasrummet (32), midler (314,320) til levering af i det mindste en del af afgasserne fra anodegasrummet (32) ind i reaktorbrænderen (36), samt midler (40,50,73,72,74,52) til at føre spildenergi, som er produceret af kraftværket, ind i turbinen (4o) i form af et varmt gasformigt medium under tryk til drift af turbinen (40).1. Power plant for generating electricity consisting of a fuel cell stack having a number of fuel cells electrically connected in series through a load, each cell consisting of a cathode, anode and an electrolyte disposed therebetween, and a cathode gas compartment and an anode gas compartment on it away from the electrolyte facing side of the cathode and anode, respectively, the fuel used containing hydrogen, a fuel treatment assembly which includes steam generating means, a vapor decomposition reactor and a heat burner reactor for said decomposition reactor, means for delivering untreated fuel under pressure and steam pressurized to said reactor, characterized by a compressor (38) operatively connected to a turbine (40) adapted to be driven by the energy of a hot gaseous medium for compressing air to a pressure which is higher than two atmospheres, means (43, 42) for the delivery of compressed air from the compressor (38) into the cathode gas compartment (30), means (70) for supplying pressurized fuel from the vapor decomposition reactor (34) into the anode gas compartment (32), means (314,320) for supplying at least a portion of the gases from the anode gas compartment (32). ) into the reactor burner (36), as well as means (40,50,73,72,74,52) to transfer waste energy produced by the power plant into the turbine (4o) in the form of a hot gaseous medium under pressure to operation of the turbine (40). 2. Kraftværk ifølge krav 1, kendetegnet ved, at midlerne til at føre spildenergi fremstillet i kraftværket ind i turbinen (40) indbefatter midler (44, 50, 73, 52) til at føre afgasser fra katodegasrummet (30) ind i turbinen.Power plant according to claim 1, characterized in that the means for conveying waste energy produced in the power plant into the turbine (40) include means (44, 50, 73, 52) for passing gases from the cathode gas space (30) into the turbine. 3. Kraftværk ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet v e d, at midlerne (44, 50, 73, 52) til at føre afgasserne fra katodegasrummet (30) ind i turbinen omfatter en ledning (44) til først at føre afgasserne fra katodegasrummet (30) ind i kondensatoren (18), en ledning (67) til at føre 144257 35 kondenseret vand fra kondensatoren (18) til en kedel (2o), samt en ledning (62) til at føre damp fra kedlen (20) ind i dampspaltningsreaktoren (3¾).Power plant according to claim 1 or 2, characterized in that the means (44, 50, 73, 52) for passing the exhaust gases from the cathode gas compartment (30) into the turbine comprise a conduit (44) for first passing the exhaust gases from the cathode gas compartment (30). ) into the condenser (18), a conduit (67) for passing condensed water from the condenser (18) to a boiler (20), and a conduit (62) for introducing steam from the boiler (20) into the vapor decomposition reactor. (3¾). 4. Kraftværk ifølge krav 1, 2, 3 eller 4, kendetegnet v e d, at det omfatter en ledning (76) til at føre en del af den komprimerede luft fra kompressoren (38) ind i reaktorbrænderen (36).Power plant according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that it comprises a conduit (76) for passing a portion of the compressed air from the compressor (38) into the reactor burner (36). 5. Kraftværk ifølge krav 1, 2, 3 eller 4, kendetegnet ved midler (27, 400, 402) til ved reduceret ydelse af kraftværket at lede en del af den komprimerede luft fra kompressoren (38) uden om katodegasrummet (30), og en hjælpebrænder (17, 410) til tilførsel af ekstra varme til de gasser, der føres ind i turbinen (40), hvorved midlerne (44, 50, 72, 73, 74, 52) til at føre afgasserne ind i turbinen (40) indbefatter midler (402, 408) til at føre den nævnte udenom ledede, komprimerede luft ind i turbinen (40).A power plant according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized by means (27, 400, 402) for conducting a portion of the compressed air from the compressor (38) outside the cathode gas space (30) at reduced power output. an auxiliary burner (17, 410) for supplying extra heat to the gases fed into the turbine (40), thereby providing the means (44, 50, 72, 73, 74, 52) for passing the gases into the turbine (40) includes means (402, 408) for conveying said outside compressed air into the turbine (40). 6. Kraftværk ifølge krav 5,kendetegnet ved, at midlerne (27, 400, 402) til at lede komprimeret luft udenom katodegasrummet (30) indbefatter en omledningsgren (400), og at hjælpebrænderen (410) er placeret i denne gren (400).Power plant according to claim 5, characterized in that the means (27, 400, 402) for conducting compressed air outside the cathode gas space (30) include a bypass branch (400) and the auxiliary burner (410) is located in this branch (400). . 7. Kraftværk ifølge et eller flere af kravene 1 til 6, kendetegnet ved, at midlerne (44, 50, 72, 73, 74, 52) til at føre afgasserne fra katodegasrummet ind i turbinen indbefatter ledninger (72, 77, 74) til at føre afgasserne fra anodegasrummet (32) og/eller udstødningsgas fra reaktorbrænderen (36) sammen med katodegasrumsafgasserne forud for deres afgivelse til turbinen (40).Power plant according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the means (44, 50, 72, 73, 74, 52) for passing the exhaust gases from the cathode gas chamber into the turbine include conduits (72, 77, 74) to conducting the exhaust gases from the anode gas compartment (32) and / or exhaust gas from the reactor burner (36) with the cathode gas compartment exhaust gases prior to their delivery to the turbine (40). 8. Kraftværk ifølge krav 7, kendetegnet ved, at ledningerne (77, 74) til sammenføring af afgasser fra reaktorbrænderen (36) med katodegasrumsafgasserne er placeret på nedstrømssiden af kondensatoren (18). 144257 36Power plant according to claim 7, characterized in that the wires (77, 74) for connecting gases from the reactor burner (36) with the cathode gas room exhaust gases are located on the downstream side of the capacitor (18). 144257 36 9. Kraftværk ifølge ét eller flere af kravene 1-7, kendetegnet ved, at ledningerne (102, 104) til sammenføring af afgasser fra reaktorbrænderen (36) med katodegasrumsafgasserne er placeret på opstrømssiden af kondensatoren (18).Power plant according to one or more of claims 1-7, characterized in that the conduits (102, 104) for connecting gas from the reactor burner (36) with the cathode gas room exhaust are located on the upstream side of the capacitor (18). 10. Kraftværk ifølge ét eller flere af kravene 1-9, kendetegnet ved, at ledningen (62) til at føre damp til dampspaltningsreaktoren (34) er forbundet med ledninger (314, 320) til at føre i det mindste en del af afgasserne fra anodegasrummet (32) ind i dampspaltningsreaktoren (34).Power plant according to one or more of claims 1-9, characterized in that the conduit (62) for supplying steam to the steam decomposition reactor (34) is connected to conduits (314, 320) for conveying at least part of the exhaust gases from the anode gas compartment (32) into the vapor decomposition reactor (34). 11. Kraftværk ifølge krav 10,kendetegnet ved, at midlerne (324, 330, 332) til afgivelse af hydrogen fra dampspaltningsreaktoren ind i anodegasrummet (308) indbefatter midler til fjernelse af varme (340, 326, 328) til nedsættelse af temperaturen af gasserne til mindre end den temperatur,som den nævnte brændselscellestabel har.Power plant according to claim 10, characterized in that the means (324, 330, 332) for delivering hydrogen from the vapor decomposition reactor into the anode gas space (308) include means for removing heat (340, 326, 328) for reducing the temperature of the gases. to less than the temperature of said fuel cell stack. 12. Kraftværk ifølge krav 10, kendetegnet ved, at midlerne (70 eller 324, 330, 332) til afgivelse af brændstof fra dampspaltningsreaktoren (34) ind i anodegasrummet (32 eller 3o8) indbefatter midler til først at føre brændstoffet ind i en carbonmonoxidreaktor (105) anbragt på opstrømssiden af anodegasrummet (32 eller 308).Power plant according to claim 10, characterized in that the means (70 or 324, 330, 332) for delivering fuel from the vapor decomposition reactor (34) into the anode gas space (32 or 30) include means for first feeding the fuel into a carbon monoxide reactor ( 105) located on the upstream side of the anode gas compartment (32 or 308). 13. Kraftværk ifølge krav 12,kendetegnet ved, at midlerne (70) til afgivelse af brændstof fra dampspaltningsreaktoren (34) til anodegasrummet (32) indbefatter midler til afgivelse af brændstof fra reaktoren (105) ind i en selektiv oxidationsreaktor (106), og at der fra kompressoren (38) via en ledning (108) føres komprimeret luft igennem den selektive oxidationsreaktor (106) til anodegasrummet (32).Power plant according to claim 12, characterized in that the means (70) for delivering fuel from the vapor decomposition reactor (34) to the anode gas compartment (32) include means for delivering fuel from the reactor (105) into a selective oxidation reactor (106), and from the compressor (38) via a conduit (108) compressed air is passed through the selective oxidation reactor (106) to the anode gas compartment (32).
DK41676A 1975-02-12 1976-05-06 POWER PLANT WITH ONE OR MORE FUEL CELLS UNDER PRESSURE DK144257C (en)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/549,598 US3976506A (en) 1975-02-12 1975-02-12 Pressurized fuel cell power plant with air bypass
US54959875 1975-02-12
US05/549,601 US4004947A (en) 1975-02-12 1975-02-12 Pressurized fuel cell power plant
US54960075 1975-02-12
US54960175 1975-02-12
US05/549,600 US3972731A (en) 1975-02-12 1975-02-12 Pressurized fuel cell power plant

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DK41676A DK41676A (en) 1976-08-13
DK144257B true DK144257B (en) 1982-01-25
DK144257C DK144257C (en) 1982-07-12

Family

ID=27415561

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK41676A DK144257C (en) 1975-02-12 1976-05-06 POWER PLANT WITH ONE OR MORE FUEL CELLS UNDER PRESSURE
DK468977A DK468977A (en) 1975-02-12 1977-10-21 PROCEDURES FOR OPERATING A POWER PLANT

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK468977A DK468977A (en) 1975-02-12 1977-10-21 PROCEDURES FOR OPERATING A POWER PLANT

Country Status (10)

Country Link
AU (1) AU497695B2 (en)
BR (1) BR7600920A (en)
CH (1) CH600598A5 (en)
DK (2) DK144257C (en)
ES (1) ES445060A1 (en)
IL (1) IL48915A (en)
IN (1) IN143828B (en)
IT (1) IT1055229B (en)
NL (1) NL7600849A (en)
SE (1) SE429701B (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19941711A1 (en) * 1999-09-02 2001-03-15 Xcellsis Gmbh Fuel cell subsystem
DE10101914A1 (en) * 2001-01-16 2002-07-25 Bosch Gmbh Robert Air compression system for fuel cell system and cold air process air conditioning or heat pump

Also Published As

Publication number Publication date
IL48915A (en) 1979-01-31
IT1055229B (en) 1981-12-21
DK468977A (en) 1977-10-21
SE429701B (en) 1983-09-19
ES445060A1 (en) 1977-10-01
DK41676A (en) 1976-08-13
SE7601060L (en) 1976-08-13
AU497695B2 (en) 1978-12-21
DK144257C (en) 1982-07-12
IL48915A0 (en) 1976-03-31
CH600598A5 (en) 1978-06-30
BR7600920A (en) 1977-08-30
NL7600849A (en) 1976-08-16
AU1053176A (en) 1977-07-28
IN143828B (en) 1978-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3982962A (en) Pressurized fuel cell power plant with steam powered compressor
US4004947A (en) Pressurized fuel cell power plant
US3976506A (en) Pressurized fuel cell power plant with air bypass
CA1043861A (en) Pressurized fuel cell power plant
US3973993A (en) Pressurized fuel cell power plant with steam flow through the cells
US4001041A (en) Pressurized fuel cell power plant
KR101634391B1 (en) Fuel cell power production system with an integrated hydrogen utilization device
US6120923A (en) Steam producing hydrocarbon fueled power plant employing a PEM fuel cell
US3976507A (en) Pressurized fuel cell power plant with single reactant gas stream
CA1286355C (en) High pressure low heat rate phosphoric acid fuel cell stack
US6921595B2 (en) Joint-cycle high-efficiency fuel cell system with power generating turbine
US6282900B1 (en) Calcium carbide power system with waste energy recovery
JPS5856231B2 (en) power plant
JP5085847B2 (en) High-efficiency fuel cell power generation system with an expander for power generation
AU2001292544A1 (en) Joint-cycle high-efficiency fuel cell system with power generating turbine
JPS5823169A (en) Fuel cell power generating equipment and its operation
JP3924243B2 (en) Fuel cell combined power generation system
JP2002516469A (en) Fuel cell device and method for generating electric energy by fuel cell device
AU760916B2 (en) Multistep steam power operating method for generating electric power in a cycle and device for the implementation thereof
DK144257B (en) POWER PLANT WITH ONE OR MORE FUEL CELLS UNDER PRESSURE
US11873739B2 (en) Plant and process for energy management
JPH07105963A (en) Air supply device for fuel cell
JP4357819B2 (en) Method for changing the thermoelectric ratio of combined power generation facilities for fuel cells and micro gas turbines
US20230258123A1 (en) Hydrogen Hybrid Cycle System
KR102184353B1 (en) Reversible solid oxide electrolysis system having pressure controlling function at the inlet of fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
PBP Patent lapsed