JP2000294264A - 高分子電解質型燃料電池システム - Google Patents
高分子電解質型燃料電池システムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安定的なコージェネレーションシステムの運
転と素早いシステム起動を実現すると共に、熱利用の用
途ととして吸収式冷凍機の熱源を採用可能とする。 【解決手段】 燃料電池１と、燃料ガス生成器２と、原
料供給量を制御する原料制御器３と、燃料側加湿器４
と、残余燃料ガス中の水分を分離する燃料側気水分離器
５と、燃料ガス生成器２を約７００℃まで昇温する原料
燃焼器６と、残余燃料ガスの燃焼熱を熱放出器１１に伝
達する残余燃料ガス燃焼器１７と、空気を燃料電池１に
供給するブロア８と、空気側加湿器９と、排出される空
気中の水分を分離する空気側気水分離器１０とを有して
いる。熱放出器１１は、燃料電池１に水を送って冷却す
る冷却配管１２と、配管内の水を循環させ燃料電池１の
温度を制御する温度制御器１３と、熱を外部へ放出する
熱交換器１４を備えている。
転と素早いシステム起動を実現すると共に、熱利用の用
途ととして吸収式冷凍機の熱源を採用可能とする。 【解決手段】 燃料電池１と、燃料ガス生成器２と、原
料供給量を制御する原料制御器３と、燃料側加湿器４
と、残余燃料ガス中の水分を分離する燃料側気水分離器
５と、燃料ガス生成器２を約７００℃まで昇温する原料
燃焼器６と、残余燃料ガスの燃焼熱を熱放出器１１に伝
達する残余燃料ガス燃焼器１７と、空気を燃料電池１に
供給するブロア８と、空気側加湿器９と、排出される空
気中の水分を分離する空気側気水分離器１０とを有して
いる。熱放出器１１は、燃料電池１に水を送って冷却す
る冷却配管１２と、配管内の水を循環させ燃料電池１の
温度を制御する温度制御器１３と、熱を外部へ放出する
熱交換器１４を備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】高分子電解質型燃料電池を用
いて発電を行う、高分子電解質型燃料電池システムに関
する。
いて発電を行う、高分子電解質型燃料電池システムに関
する。
【０００２】
【従来の技術】以下に、従来より提案されている高分子
電解質型燃料電池システムについて説明する。図５に示
すように、従来の高分子電解質型燃料電池システムは、
燃料ガスと酸化ガスを用いて発電を行う高分子電解質型
の燃料電池１と、天然ガスなどの原料を水蒸気改質し水
素に富んだ燃料ガスを生成する燃料ガス生成器２と、発
電に必要な水素量の1.2倍程度の水素を含む量の燃料ガ
スを供給するように原料および水の流量を制御する原料
制御器３と、燃料ガスを加湿する燃料側加湿器４と、燃
料電池１から排出される残余燃料ガス中の水分を分離す
る燃料側気水分離器５と、原料を燃焼して燃料ガス生成
器２を原料から水素に富んだ燃料ガスを生成するのに必
要な温度（約７００℃）まで昇温する原料燃焼器６と、
原料燃焼器６と共に、残余燃料ガスを燃焼して燃料ガス
生成器２を原料から水素に富んだ燃料ガスを生成するの
に必要な温度まで昇温する残余燃料ガス燃焼器７と、酸
化ガスとしての空気を燃料電池１に供給するブロア８
と、供給空気を加湿する空気側加湿器９と、燃料電池１
から排出される空気中の水分を分離する空気側気水分離
器１０と、燃料電池１で発生する熱を外部へ放出する熱
放出器１１とを有している。
電解質型燃料電池システムについて説明する。図５に示
すように、従来の高分子電解質型燃料電池システムは、
燃料ガスと酸化ガスを用いて発電を行う高分子電解質型
の燃料電池１と、天然ガスなどの原料を水蒸気改質し水
素に富んだ燃料ガスを生成する燃料ガス生成器２と、発
電に必要な水素量の1.2倍程度の水素を含む量の燃料ガ
スを供給するように原料および水の流量を制御する原料
制御器３と、燃料ガスを加湿する燃料側加湿器４と、燃
料電池１から排出される残余燃料ガス中の水分を分離す
る燃料側気水分離器５と、原料を燃焼して燃料ガス生成
器２を原料から水素に富んだ燃料ガスを生成するのに必
要な温度（約７００℃）まで昇温する原料燃焼器６と、
原料燃焼器６と共に、残余燃料ガスを燃焼して燃料ガス
生成器２を原料から水素に富んだ燃料ガスを生成するの
に必要な温度まで昇温する残余燃料ガス燃焼器７と、酸
化ガスとしての空気を燃料電池１に供給するブロア８
と、供給空気を加湿する空気側加湿器９と、燃料電池１
から排出される空気中の水分を分離する空気側気水分離
器１０と、燃料電池１で発生する熱を外部へ放出する熱
放出器１１とを有している。
【０００３】熱放出器１１は、燃料電池１に水を送って
冷却する冷却配管１２と、配管内の水を循環させ燃料電
池１の温度を制御する温度制御器１３と、熱を外部へ放
出する熱交換器１４を備えている。さらに、燃料電池１
で発生した熱を給湯に利用できるように、熱交換器１４
から温水配管１５を通して貯湯漕１６を接続する。
冷却する冷却配管１２と、配管内の水を循環させ燃料電
池１の温度を制御する温度制御器１３と、熱を外部へ放
出する熱交換器１４を備えている。さらに、燃料電池１
で発生した熱を給湯に利用できるように、熱交換器１４
から温水配管１５を通して貯湯漕１６を接続する。
【０００４】また、図６に示すように、燃料燃焼器６お
よび残余燃料ガス燃焼器７は、ガス供給路６ａ、７ａと
空気供給ファン６ｂ、７ｂとバーナー６ｃ、７ｃを有
し、供給される水素ガスの量に対して空燃比が1.2程度
の空気が供給されるように空気供給ファン６ｂ、７ｂが
制御されバーナー６ｃ、７ｃで燃焼される。燃料電池１
に供給する燃料ガスは、水素以外に水蒸気と二酸化炭素
や極微量の一酸化炭素を含む。燃料電池１からは、発電
に用いられなかった量の水素と水蒸気と二酸化炭素と一
酸化炭素の混合ガスが燃料電池１より排出される。排出
された残余燃料ガスは、残余燃料ガス燃焼器７に送られ
て燃焼される。
よび残余燃料ガス燃焼器７は、ガス供給路６ａ、７ａと
空気供給ファン６ｂ、７ｂとバーナー６ｃ、７ｃを有
し、供給される水素ガスの量に対して空燃比が1.2程度
の空気が供給されるように空気供給ファン６ｂ、７ｂが
制御されバーナー６ｃ、７ｃで燃焼される。燃料電池１
に供給する燃料ガスは、水素以外に水蒸気と二酸化炭素
や極微量の一酸化炭素を含む。燃料電池１からは、発電
に用いられなかった量の水素と水蒸気と二酸化炭素と一
酸化炭素の混合ガスが燃料電池１より排出される。排出
された残余燃料ガスは、残余燃料ガス燃焼器７に送られ
て燃焼される。
【０００５】一方、燃料電池１には、発電に必要な酸素
量の３倍程度の酸素を含む量の空気を供給する。熱放出
器１１においては、冷却配管１２内の水は、温度制御器
１３によって燃料電池１の温度が８０℃程度になるよう
に流量が制御される。冷却配管１２内の水の温度は、燃
料電池１を出たところで８０℃程度であり、燃津交換器
１４にて外部に熱を放出し８０℃以下の温度になった
後、燃料電池１へ流入する。
量の３倍程度の酸素を含む量の空気を供給する。熱放出
器１１においては、冷却配管１２内の水は、温度制御器
１３によって燃料電池１の温度が８０℃程度になるよう
に流量が制御される。冷却配管１２内の水の温度は、燃
料電池１を出たところで８０℃程度であり、燃津交換器
１４にて外部に熱を放出し８０℃以下の温度になった
後、燃料電池１へ流入する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例のような燃
料電池システムでは、燃料ガス生成器２を７００℃程度
まで昇温するために、原料燃焼器６および残余燃料ガス
燃焼器７の燃焼温度を１０００℃以上にする必要があ
る。しかしながら、燃料電池１から排出される残余燃料
ガスに含まれる水素の割合は非常に低いため、残余燃料
ガス燃焼器７の燃焼温度を１０００℃以上高温に保つこ
とは非常に困難であり、燃料ガス燃焼器７の温度低下が
燃料ガス生成器２の温度状態を不安定にし、燃料ガスの
安定供給を損なう。
料電池システムでは、燃料ガス生成器２を７００℃程度
まで昇温するために、原料燃焼器６および残余燃料ガス
燃焼器７の燃焼温度を１０００℃以上にする必要があ
る。しかしながら、燃料電池１から排出される残余燃料
ガスに含まれる水素の割合は非常に低いため、残余燃料
ガス燃焼器７の燃焼温度を１０００℃以上高温に保つこ
とは非常に困難であり、燃料ガス燃焼器７の温度低下が
燃料ガス生成器２の温度状態を不安定にし、燃料ガスの
安定供給を損なう。
【０００７】さらに、燃料電池システムの発電電力は、
電力負荷に応じて刻々と変化するのが通常であり、それ
につれて、燃料電池１から排出される残余燃料ガスの量
およびガス中に含まれる残余水素量が変化するため、残
余燃料ガス燃焼器７において空気供給ファン７ｂを用い
た燃焼制御を行うのが非常に困難となる。
電力負荷に応じて刻々と変化するのが通常であり、それ
につれて、燃料電池１から排出される残余燃料ガスの量
およびガス中に含まれる残余水素量が変化するため、残
余燃料ガス燃焼器７において空気供給ファン７ｂを用い
た燃焼制御を行うのが非常に困難となる。
【０００８】また、高分子電解質型の燃料電池１は、８
０℃程度で運転されるため、熱放出器１１から放出され
る熱の温度レベルも７０℃程度である。そのため、コー
ジェネレーションを行う際の熱利用の用途については、
１３０℃程度以上の温度レベルが必要となる吸収式冷凍
機の熱源に適さず、給湯用途に限られてしまう。
０℃程度で運転されるため、熱放出器１１から放出され
る熱の温度レベルも７０℃程度である。そのため、コー
ジェネレーションを行う際の熱利用の用途については、
１３０℃程度以上の温度レベルが必要となる吸収式冷凍
機の熱源に適さず、給湯用途に限られてしまう。
【０００９】加えて、システムの起動時においては、燃
料電池１は常温であるため十分な発電を行うことが出来
きないので、昇温する手段が必要である。燃料ガス生成
器２で生成した高温の燃料ガスを燃料電池１に流通せし
めて昇温することも考えられるが、燃料ガスは気体であ
り比熱が小さいため８０℃程度まで燃料電池１を昇温す
るのに長い時間が必要となる。また、燃料ガス生成器２
も７００℃程度まで昇温されていないときには、燃料ガ
ス中の一酸化炭素濃度が高いため、燃料電池１に燃料ガ
スを流通させることが出来ない。昇温用のヒータを用い
る場合には、電力を消費してしまう問題がある。
料電池１は常温であるため十分な発電を行うことが出来
きないので、昇温する手段が必要である。燃料ガス生成
器２で生成した高温の燃料ガスを燃料電池１に流通せし
めて昇温することも考えられるが、燃料ガスは気体であ
り比熱が小さいため８０℃程度まで燃料電池１を昇温す
るのに長い時間が必要となる。また、燃料ガス生成器２
も７００℃程度まで昇温されていないときには、燃料ガ
ス中の一酸化炭素濃度が高いため、燃料電池１に燃料ガ
スを流通させることが出来ない。昇温用のヒータを用い
る場合には、電力を消費してしまう問題がある。
【００１０】本発明は、上述したこのような従来の高分
子電解質型燃料電池システムが有する課題を考慮して、
安定的なコージェネレーションシステムの運転と素早い
システム起動を実現すると共に、熱利用の用途ととして
吸収式冷凍機の熱源を採用可能とする高分子電解質型燃
料電池システムを提供することを目的とするものであ
る。
子電解質型燃料電池システムが有する課題を考慮して、
安定的なコージェネレーションシステムの運転と素早い
システム起動を実現すると共に、熱利用の用途ととして
吸収式冷凍機の熱源を採用可能とする高分子電解質型燃
料電池システムを提供することを目的とするものであ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め本発明の高分子電解質型燃料電池システムは、高分子
電解質型燃料電池と、水素を主成分とする燃料ガスを生
成する燃料ガス生成器と、前記高分子電解質型燃料電池
で発生する熱を放出する熱放出器と、前記高分子電解質
型燃料電池が排出する残余燃料ガスを燃焼し、発生した
熱を前記熱放出器に伝達する残余燃料ガス燃焼器とを備
えたことを特徴とする。
め本発明の高分子電解質型燃料電池システムは、高分子
電解質型燃料電池と、水素を主成分とする燃料ガスを生
成する燃料ガス生成器と、前記高分子電解質型燃料電池
で発生する熱を放出する熱放出器と、前記高分子電解質
型燃料電池が排出する残余燃料ガスを燃焼し、発生した
熱を前記熱放出器に伝達する残余燃料ガス燃焼器とを備
えたことを特徴とする。
【００１２】このとき、残余燃料ガス燃焼器の燃焼装置
に触媒燃焼器を用いたことが有効である。
に触媒燃焼器を用いたことが有効である。
【００１３】また、熱放出器より放出される熱を、吸収
式冷凍機の熱源に用いたことが有効である。
式冷凍機の熱源に用いたことが有効である。
【００１４】さらに、高分子電解質型燃料電池の起動前
に、残余燃料ガス燃焼器より熱放出器へ伝達される熱に
より前記高分子電解質型燃料電池を昇温することが有効
である。
に、残余燃料ガス燃焼器より熱放出器へ伝達される熱に
より前記高分子電解質型燃料電池を昇温することが有効
である。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。
面を参照して説明する。
【００１６】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態における高分子電解質型燃料電池システ
ムを示す構成図である。本実施の形態における高分子電
解質型燃料電池システムは、燃料ガスと酸化ガスを用い
て発電を行う高分子電解質型の燃料電池１と、天然ガス
などを原料を水蒸気改質し、水素に富んだガスを生成す
る燃料ガス生成器２と、発電に必要な水素量の1.2倍程
度の水素を含む量の燃料ガスを供給するように原料およ
び水の流量を制御する原料制御器３と、燃料ガスを加湿
する燃料側加湿器４と、燃料電池１から排出される残余
燃料ガス中の水分を分離する燃料側気水分離器５と、原
料を燃焼して燃料ガス生成器２を原料から水素に富んだ
燃料ガスを生成するのに必要な温度（約７００℃）まで
昇温する原料燃焼器６と、残余燃料ガスを燃焼してその
燃焼熱を、燃料電池１で発生する熱を外部へ放出する熱
放出器１１に伝達する残余燃料ガス燃焼器１７と、酸化
ガスとしての空気を燃料電池１に供給するブロア８と、
供給空気を加湿する空気側加湿器９と、燃料電池１から
排出される空気中の水分を分離する空気側気水分離器１
０とを有している。
１の実施の形態における高分子電解質型燃料電池システ
ムを示す構成図である。本実施の形態における高分子電
解質型燃料電池システムは、燃料ガスと酸化ガスを用い
て発電を行う高分子電解質型の燃料電池１と、天然ガス
などを原料を水蒸気改質し、水素に富んだガスを生成す
る燃料ガス生成器２と、発電に必要な水素量の1.2倍程
度の水素を含む量の燃料ガスを供給するように原料およ
び水の流量を制御する原料制御器３と、燃料ガスを加湿
する燃料側加湿器４と、燃料電池１から排出される残余
燃料ガス中の水分を分離する燃料側気水分離器５と、原
料を燃焼して燃料ガス生成器２を原料から水素に富んだ
燃料ガスを生成するのに必要な温度（約７００℃）まで
昇温する原料燃焼器６と、残余燃料ガスを燃焼してその
燃焼熱を、燃料電池１で発生する熱を外部へ放出する熱
放出器１１に伝達する残余燃料ガス燃焼器１７と、酸化
ガスとしての空気を燃料電池１に供給するブロア８と、
供給空気を加湿する空気側加湿器９と、燃料電池１から
排出される空気中の水分を分離する空気側気水分離器１
０とを有している。
【００１７】熱放出器１１は、燃料電池１に水を送って
冷却する冷却配管１２と、配管内の水を循環させ燃料電
池１の温度を制御する温度制御器１３と、熱を外部へ放
出する熱交換器１４を備えている。さらに、燃料電池１
で発生した熱を給湯に利用できるように、熱交換器１４
から温水配管１５を通して貯湯漕１６を接続する。な
お、上記の各部材において、図５で示した従来の高分子
電解質型燃料電池システムのものと同じ機能を有するも
のについては、同一符号を付与しており、それらの機能
の詳細は、図５で示した従来の高分子電解質型燃料電池
システムのものに準ずるものとする。
冷却する冷却配管１２と、配管内の水を循環させ燃料電
池１の温度を制御する温度制御器１３と、熱を外部へ放
出する熱交換器１４を備えている。さらに、燃料電池１
で発生した熱を給湯に利用できるように、熱交換器１４
から温水配管１５を通して貯湯漕１６を接続する。な
お、上記の各部材において、図５で示した従来の高分子
電解質型燃料電池システムのものと同じ機能を有するも
のについては、同一符号を付与しており、それらの機能
の詳細は、図５で示した従来の高分子電解質型燃料電池
システムのものに準ずるものとする。
【００１８】次に、このような本実施の形態の動作を説
明する。燃料電池１に供給した燃料ガスのうち、発電に
用いらず燃料電池１より排出された残余燃料ガスは、残
余燃料ガス燃焼器１７に送られて燃焼される。燃焼によ
り発生した熱は、熱放出器１１へ伝達される。熱放出器
１１において、冷却配管１２内の水は、燃料電池１、残
余燃料ガス燃焼器１７からの熱を受ける部分、熱交換器
１４、温度制御器１３という経路で流通し、温度制御器
１３によって燃料電池１の温度が８０℃程度になるよう
に流量が制御される。冷却配管１２内の水の温度は、燃
料電池１を出たところで８０℃程度であり、残余燃料ガ
ス燃焼器１７からの熱を受けてさらに昇温される。その
後、熱交換器１４にて外部に熱を放出し８０℃以下の温
度になった後、温度制御器１３にて再び燃料電池１へ流
入する。
明する。燃料電池１に供給した燃料ガスのうち、発電に
用いらず燃料電池１より排出された残余燃料ガスは、残
余燃料ガス燃焼器１７に送られて燃焼される。燃焼によ
り発生した熱は、熱放出器１１へ伝達される。熱放出器
１１において、冷却配管１２内の水は、燃料電池１、残
余燃料ガス燃焼器１７からの熱を受ける部分、熱交換器
１４、温度制御器１３という経路で流通し、温度制御器
１３によって燃料電池１の温度が８０℃程度になるよう
に流量が制御される。冷却配管１２内の水の温度は、燃
料電池１を出たところで８０℃程度であり、残余燃料ガ
ス燃焼器１７からの熱を受けてさらに昇温される。その
後、熱交換器１４にて外部に熱を放出し８０℃以下の温
度になった後、温度制御器１３にて再び燃料電池１へ流
入する。
【００１９】これにより、残余燃料ガス燃焼器１７の燃
焼温度は１００℃弱でも十分であり、残余燃料ガス中の
水素成分が少なくとも、安定した燃焼を実現することが
できると共に、発電量が変化して残余燃料ガス自体の量
や内部に含まれる水素の割合が変化しても、安定した残
余燃料ガスの燃焼を実現する。よって安定した発電と熱
供給を両立したコージェネレーションシステムが実現で
きる。
焼温度は１００℃弱でも十分であり、残余燃料ガス中の
水素成分が少なくとも、安定した燃焼を実現することが
できると共に、発電量が変化して残余燃料ガス自体の量
や内部に含まれる水素の割合が変化しても、安定した残
余燃料ガスの燃焼を実現する。よって安定した発電と熱
供給を両立したコージェネレーションシステムが実現で
きる。
【００２０】さらに残余燃料ガス燃焼器１７を触媒燃焼
器で構成することにより、燃焼に必要な空気供給ファン
が不要になり、より安定しかつ、高効率なコージェネレ
ーションシステムが実現できる。
器で構成することにより、燃焼に必要な空気供給ファン
が不要になり、より安定しかつ、高効率なコージェネレ
ーションシステムが実現できる。
【００２１】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態を図面を参照して説明する。図２は、本発
明の第２の実施の形態における高分子電解質型燃料電池
システムを示す構成図である。本実施の形態における高
分子電解質型燃料電池システムは、熱交換器１４から熱
供給する装置として吸収式冷凍機１８を用いることに関
する点以外は、上述した第１の実施の形態における高分
子電解質型燃料電池システムと同様である。したがっ
て、本実施の形態において、第１の実施の形態と基本的
に同様のものについては、同一符号を付与し、説明を省
略する。また、特に説明のないものについては、第１の
実施の形態と同じとする。 熱放出器１１において、冷
却配管１２内の水は、燃料電池１、残余燃料ガス燃焼器
１７からの熱を受ける部分、熱交換器１４、温度制御器
１３という経路で流通し、温度制御器１３によって燃料
電池１の温度が８０℃程度になるように流量が制御され
る。
の実施の形態を図面を参照して説明する。図２は、本発
明の第２の実施の形態における高分子電解質型燃料電池
システムを示す構成図である。本実施の形態における高
分子電解質型燃料電池システムは、熱交換器１４から熱
供給する装置として吸収式冷凍機１８を用いることに関
する点以外は、上述した第１の実施の形態における高分
子電解質型燃料電池システムと同様である。したがっ
て、本実施の形態において、第１の実施の形態と基本的
に同様のものについては、同一符号を付与し、説明を省
略する。また、特に説明のないものについては、第１の
実施の形態と同じとする。 熱放出器１１において、冷
却配管１２内の水は、燃料電池１、残余燃料ガス燃焼器
１７からの熱を受ける部分、熱交換器１４、温度制御器
１３という経路で流通し、温度制御器１３によって燃料
電池１の温度が８０℃程度になるように流量が制御され
る。
【００２２】冷却配管１２内の水の温度は、熱交換器１
４の入口で１３０℃程度以上の水蒸気になるように、残
余燃料ガス燃焼器１７の燃焼温度を確保すべく、原料制
御器３は原料および水の流量を制御して、残余燃料ガス
１７に供給される残余燃料ガス中の水素を制御する。熱
交換器１４の入口で１３０℃程度以上の温度が確保され
るときには、原料制御器３は発電に必要な水素量の1.2
倍程度の水素を含む量の燃料ガスを供給するように原料
および水の流量を制御する。これにより、従来、高分子
電解質型燃料電池システムの熱利用の形態として困難と
されてきた吸収式冷凍機の運転を実現することが可能に
なる。
４の入口で１３０℃程度以上の水蒸気になるように、残
余燃料ガス燃焼器１７の燃焼温度を確保すべく、原料制
御器３は原料および水の流量を制御して、残余燃料ガス
１７に供給される残余燃料ガス中の水素を制御する。熱
交換器１４の入口で１３０℃程度以上の温度が確保され
るときには、原料制御器３は発電に必要な水素量の1.2
倍程度の水素を含む量の燃料ガスを供給するように原料
および水の流量を制御する。これにより、従来、高分子
電解質型燃料電池システムの熱利用の形態として困難と
されてきた吸収式冷凍機の運転を実現することが可能に
なる。
【００２３】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態を図面を参照して説明する。
の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２４】図３は、本発明の第３の実施の形態におけ
る高分子電解質型燃料電池システムを示す構成図であ
る。本実施の形態における高分子電解質型燃料電池シス
テムは、流路切換器１９を有する点以外は、上述した第
１の実施の形態における高分子電解質型燃料電池システ
ムと同様である。したがって、本実施の形態において、
第１の実施の形態と基本的に同様のものについては、同
一符号を付与し、説明を省略する。また、特に説明のな
いものについては、第１の実施の形態と同じとする。
る高分子電解質型燃料電池システムを示す構成図であ
る。本実施の形態における高分子電解質型燃料電池シス
テムは、流路切換器１９を有する点以外は、上述した第
１の実施の形態における高分子電解質型燃料電池システ
ムと同様である。したがって、本実施の形態において、
第１の実施の形態と基本的に同様のものについては、同
一符号を付与し、説明を省略する。また、特に説明のな
いものについては、第１の実施の形態と同じとする。
【００２５】システム起動時において、燃料ガス生成器
２が十分に昇温されておらず、燃料ガス中の一酸化炭素
濃度が高い場合、流路切換器１９は、図４ａに示すよう
に燃料側加湿器４からでた燃料ガスを燃料側気水分離器
５へ送り、燃料電池１へは燃料ガスを流通させない。こ
のとき、熱放出器１１においては、残余燃料ガス燃焼器
１７の燃焼熱を用いて冷却配管１２内の水を昇温して、
燃料電池１へ流通させることにより燃料電池１の昇温を
行う。その後、燃料ガス生成器２にて生成される燃料ガ
ス中の一酸化炭素濃度が、燃料電池１を劣化させないレ
ベルまで低下したら、流路切換器１９は、図４ｂに示す
ように、燃料ガスを燃料電池１へ流通せしめ、燃料電池
１から排出されるガスを燃料側気水分離器５へ送る。
２が十分に昇温されておらず、燃料ガス中の一酸化炭素
濃度が高い場合、流路切換器１９は、図４ａに示すよう
に燃料側加湿器４からでた燃料ガスを燃料側気水分離器
５へ送り、燃料電池１へは燃料ガスを流通させない。こ
のとき、熱放出器１１においては、残余燃料ガス燃焼器
１７の燃焼熱を用いて冷却配管１２内の水を昇温して、
燃料電池１へ流通させることにより燃料電池１の昇温を
行う。その後、燃料ガス生成器２にて生成される燃料ガ
ス中の一酸化炭素濃度が、燃料電池１を劣化させないレ
ベルまで低下したら、流路切換器１９は、図４ｂに示す
ように、燃料ガスを燃料電池１へ流通せしめ、燃料電池
１から排出されるガスを燃料側気水分離器５へ送る。
【００２６】これにより、燃料電池システムの起動にお
いて、燃料電池１を昇温する手段を別にもうける必要が
無く、無駄なエネルギー消費が発生することがない。ま
た、システム起動時点から燃料電池１の昇温を行うこと
ができるため、起動時間が短い燃料電池システムが実現
される。なお、本発明において、システム起動を本発明
の第３の実施の形態を用いて説明したが、燃料ガス生成
器２の起動時に生成される燃料ガスの一酸化炭素濃度
が、燃料電池１を劣化させる程高くない場合は、流路切
換器１９を必要とせず、本発明の第１の実施の形態、第
２の実施の形態を用いても同様の効果が得られる。さら
に、その場合には、燃料ガスをいち早く燃料電池１へ供
給できるため、より早いシステム起動が実現できる。
いて、燃料電池１を昇温する手段を別にもうける必要が
無く、無駄なエネルギー消費が発生することがない。ま
た、システム起動時点から燃料電池１の昇温を行うこと
ができるため、起動時間が短い燃料電池システムが実現
される。なお、本発明において、システム起動を本発明
の第３の実施の形態を用いて説明したが、燃料ガス生成
器２の起動時に生成される燃料ガスの一酸化炭素濃度
が、燃料電池１を劣化させる程高くない場合は、流路切
換器１９を必要とせず、本発明の第１の実施の形態、第
２の実施の形態を用いても同様の効果が得られる。さら
に、その場合には、燃料ガスをいち早く燃料電池１へ供
給できるため、より早いシステム起動が実現できる。
【００２７】さらに、流路切換器１９は、システム起動
時に燃料生成器２からの燃料ガスを燃料側気水分離器５
に送る構成にしても同様の効果が得られることは明白で
あり、本発明の範囲を超えるものではない。
時に燃料生成器２からの燃料ガスを燃料側気水分離器５
に送る構成にしても同様の効果が得られることは明白で
あり、本発明の範囲を超えるものではない。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、本発明は、安定的かつ高効率なコージェネレーショ
ンシステムの運転と素早いシステム起動を実現すると共
に、熱利用の用途ととして吸収式冷凍機の熱源に採用可
能とする高分子電解質型燃料電池システムを提供するこ
とができる。
に、本発明は、安定的かつ高効率なコージェネレーショ
ンシステムの運転と素早いシステム起動を実現すると共
に、熱利用の用途ととして吸収式冷凍機の熱源に採用可
能とする高分子電解質型燃料電池システムを提供するこ
とができる。
【００２９】すなわち、残余燃料ガス燃焼器１７の燃焼
熱を熱放出器１１に伝達することにより、残余燃料ガス
の量や水素含有量に左右されず、安定した発電と熱供給
を両立したコージェネレーションシステムが実現でき
る。また、従来、高分子電解質型燃料電池システムの熱
利用の形態として困難とされてきた吸収式冷凍機の運転
を実現することが可能になる。
熱を熱放出器１１に伝達することにより、残余燃料ガス
の量や水素含有量に左右されず、安定した発電と熱供給
を両立したコージェネレーションシステムが実現でき
る。また、従来、高分子電解質型燃料電池システムの熱
利用の形態として困難とされてきた吸収式冷凍機の運転
を実現することが可能になる。
【００３０】さらに、残余燃料ガス燃焼器１７を触媒燃
焼器で構成することにより、燃焼に必要な空気供給ファ
ンが不要になり、より安定しかつ、高効率なコージェネ
レーションシステムが実現できる。そして、燃料電池シ
ステムの起動において、燃料電池１を昇温する手段を別
にもうけずに、システム起動時点から燃料電池１の昇温
を行うことができるため、起動時間が短く、無駄なエネ
ルギー消費が発生することのない燃料電池システムが実
現される。
焼器で構成することにより、燃焼に必要な空気供給ファ
ンが不要になり、より安定しかつ、高効率なコージェネ
レーションシステムが実現できる。そして、燃料電池シ
ステムの起動において、燃料電池１を昇温する手段を別
にもうけずに、システム起動時点から燃料電池１の昇温
を行うことができるため、起動時間が短く、無駄なエネ
ルギー消費が発生することのない燃料電池システムが実
現される。
【図１】本発明の第１の実施の形態における高分子電解
質型燃料電池システムを示す構成図
質型燃料電池システムを示す構成図
【図２】本発明の第２の実施の形態における高分子電解
質型燃料電池システムを示す構成図
質型燃料電池システムを示す構成図
【図３】本発明の第３の実施の形態における高分子電解
質型燃料電池システムを示す構成図
質型燃料電池システムを示す構成図
【図４】本発明の第３の実施の形態における流路切換器
の動作を示す構成図
の動作を示す構成図
【図５】従来の高分子電解質型燃料電池システムを示す
構成図
構成図
【図６】従来の高分子電解質型燃料電池システムにおけ
る燃焼器を示す構成図
る燃焼器を示す構成図
１ 燃料電池 ２ 燃料ガス生成器 ３ 原料制御器 ４ 燃料側加湿器 ５ 燃料側気水分離器 ６ 原料燃焼器 ８ ブロア ９ 空気側加湿器 １０ 空気側気水分離器 １１ 熱放出器 １２ 冷却配管 １３ 温度制御器 １４ 熱交換器 １５ 温水配管 １６ 貯湯漕 １７ 残余燃料ガス燃焼器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/10 Ｈ０１Ｍ 8/10 (72)発明者 中村 彰成 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 5H027 AA06 BA01 BE05 DD00 DD06
Claims (4)
- 【請求項１】 高分子電解質型燃料電池と、水素を主成
分とする燃料ガスを生成する燃料ガス生成器と、前記高
分子電解質型燃料電池で発生する熱を放出する熱放出器
と、前記高分子電解質型燃料電池が排出する残余燃料ガ
スを燃焼し、発生した熱を前記熱放出器に伝達する残余
燃料ガス燃焼器とを備えたことを特徴とする高分子電解
質形燃料電池システム。 - 【請求項２】 残余燃料ガス燃焼器の燃焼装置に触媒燃
焼器を用いたことを特徴とする請求項１記載の高分子電
解質型燃料電池システム。 - 【請求項３】 熱放出器より放出される熱を、吸収式冷
凍機の熱源に用いたことを特徴とする請求項１または２
記載の高分子電解質型燃料電池システム。 - 【請求項４】 高分子電解質型燃料電池の起動前に、残
余燃料ガス燃焼器より熱放出器へ伝達される熱により前
記高分子電解質型燃料電池を昇温することを特徴とする
請求項１、２または３に記載の高分子電解質型燃料電池
システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10224199A JP3562378B2 (ja) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | 高分子電解質型燃料電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10224199A JP3562378B2 (ja) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | 高分子電解質型燃料電池システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000294264A true JP2000294264A (ja) | 2000-10-20 |
| JP3562378B2 JP3562378B2 (ja) | 2004-09-08 |
Family
ID=14322139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10224199A Expired - Fee Related JP3562378B2 (ja) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | 高分子電解質型燃料電池システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3562378B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001037361A1 (fr) * | 1999-11-18 | 2001-05-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dispositif de cogeneration |
| WO2002091508A2 (en) * | 2001-05-09 | 2002-11-14 | Nuvera Fuel Cells, Inc | Cogeneration of power and heat by an integrated fuel cell power system |
| JP2005285611A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Seinan Sogo Kaihatsu Kk | 水素貯蔵装置を設置した燃料電池発電システム及びその燃料電池発電方法 |
| JP2005310464A (ja) * | 2004-04-20 | 2005-11-04 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2008112741A (ja) * | 2008-01-21 | 2008-05-15 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池システム |
-
1999
- 1999-04-09 JP JP10224199A patent/JP3562378B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001037361A1 (fr) * | 1999-11-18 | 2001-05-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dispositif de cogeneration |
| US7147951B1 (en) | 1999-11-18 | 2006-12-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Cogeneration device |
| WO2002091508A2 (en) * | 2001-05-09 | 2002-11-14 | Nuvera Fuel Cells, Inc | Cogeneration of power and heat by an integrated fuel cell power system |
| WO2002091508A3 (en) * | 2001-05-09 | 2004-04-29 | Nuvera Fuel Cells Inc | Cogeneration of power and heat by an integrated fuel cell power system |
| US6861169B2 (en) | 2001-05-09 | 2005-03-01 | Nuvera Fuel Cells, Inc. | Cogeneration of power and heat by an integrated fuel cell power system |
| JP2005285611A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Seinan Sogo Kaihatsu Kk | 水素貯蔵装置を設置した燃料電池発電システム及びその燃料電池発電方法 |
| JP2005310464A (ja) * | 2004-04-20 | 2005-11-04 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP4575701B2 (ja) * | 2004-04-20 | 2010-11-04 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システム |
| JP2008112741A (ja) * | 2008-01-21 | 2008-05-15 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3562378B2 (ja) | 2004-09-08 |
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