JP2002063921A - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、余剰ガスの有効利用を図るととも
に、安全性かつ低コストにすることを課題とする。 【解決手段】複数の燃料電池スタック１１，１２と、各
燃料電池スタック１１，１２の下流側に夫々設けられた
エジェクタ１３，１４と、これらエジェクタ１３，１４
に接続された気水分離器１５と、この気水分離器１５に
接続された水ポンプ１７と、この水ポンプ１７と前記各
燃料電池スタック１１，１２間に設けられた冷却器１８
と、前記気水分離器１５に燃料を供給するＨ２ボンベ
と、前記各燃料電池スタック１１，１２に酸化剤を供給
する空気ブロワとを具備した燃料電池発電システムを具
備し、前記エジェクタ１３，１４により前記燃料電池ス
タック１１，１２を通り抜ける余剰ガスを再循環させる
ことを特徴とする燃料電池発電システム。
に、安全性かつ低コストにすることを課題とする。 【解決手段】複数の燃料電池スタック１１，１２と、各
燃料電池スタック１１，１２の下流側に夫々設けられた
エジェクタ１３，１４と、これらエジェクタ１３，１４
に接続された気水分離器１５と、この気水分離器１５に
接続された水ポンプ１７と、この水ポンプ１７と前記各
燃料電池スタック１１，１２間に設けられた冷却器１８
と、前記気水分離器１５に燃料を供給するＨ２ボンベ
と、前記各燃料電池スタック１１，１２に酸化剤を供給
する空気ブロワとを具備した燃料電池発電システムを具
備し、前記エジェクタ１３，１４により前記燃料電池ス
タック１１，１２を通り抜ける余剰ガスを再循環させる
ことを特徴とする燃料電池発電システム。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池スタック
を通り抜ける余剰ガスを再循環させた燃料電池発電シス
テムに関する。
を通り抜ける余剰ガスを再循環させた燃料電池発電シス
テムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、燃料電池発電システムとしては、
図４に示す構成のものが知られている。
図４に示す構成のものが知られている。
【０００３】図中の符番１，２は、燃料電池スタックを
示す。これら燃料電池スタック１，２の燃料極の下流側
には、Ｈ２再循環ブロワ３を介装した配管４ａを介して
加湿器５が接続されている。この加湿器５には、Ｈ２ボ
ンベ６が接続されている。前記加湿器５は、配管４ｂを
介して前記燃料電池スタック１，２の燃料極の上流側に
夫々接続されている。前記各燃料電池スタック１，２の
空気極の上流側には、空気ブロワ７が接続されている。
示す。これら燃料電池スタック１，２の燃料極の下流側
には、Ｈ２再循環ブロワ３を介装した配管４ａを介して
加湿器５が接続されている。この加湿器５には、Ｈ２ボ
ンベ６が接続されている。前記加湿器５は、配管４ｂを
介して前記燃料電池スタック１，２の燃料極の上流側に
夫々接続されている。前記各燃料電池スタック１，２の
空気極の上流側には、空気ブロワ７が接続されている。
【０００４】前記各燃料電池スタック１，２の上流側に
は、循環水タンク（冷却水タンク）８が、水ポンプ９，
冷却器１０を介装した配管４ｃを介して接続されてい
る。また、各燃料電池スタック１，２の下流側には、配
管４ｄを介して前記循環水タンク８が接続されている。
これにより、冷却水が水ポンプ、冷却器１０、燃料電池
スタック１，２を循環するようになっている。更に、前
記燃料電池スタック１，２の空気極の下流側には、配管
４ｅを介して煙突２１に接続されている。
は、循環水タンク（冷却水タンク）８が、水ポンプ９，
冷却器１０を介装した配管４ｃを介して接続されてい
る。また、各燃料電池スタック１，２の下流側には、配
管４ｄを介して前記循環水タンク８が接続されている。
これにより、冷却水が水ポンプ、冷却器１０、燃料電池
スタック１，２を循環するようになっている。更に、前
記燃料電池スタック１，２の空気極の下流側には、配管
４ｅを介して煙突２１に接続されている。
【０００５】こうした構成の燃料電池発電システムにお
いて、Ｈ２ボンベ６からのＨ２ガスは加湿器５を経て、
各燃料電池スタック１，２の燃料極側に供給され、空気
ブロワ７からの空気は各燃料電池スタック１，２の空気
極側に供給され、各燃料電池スタック１，２で電池反応
が行なわれる。一方、循環水タンク８からは冷却水が水
ポンプ９、冷却器１０を経て、核燃料電池スタック１，
２へ送られ、電池反応により生ずる反応熱を抑制する働
きをする。
いて、Ｈ２ボンベ６からのＨ２ガスは加湿器５を経て、
各燃料電池スタック１，２の燃料極側に供給され、空気
ブロワ７からの空気は各燃料電池スタック１，２の空気
極側に供給され、各燃料電池スタック１，２で電池反応
が行なわれる。一方、循環水タンク８からは冷却水が水
ポンプ９、冷却器１０を経て、核燃料電池スタック１，
２へ送られ、電池反応により生ずる反応熱を抑制する働
きをする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
燃料電池発電システムにおいては、Ｈ２再循環ブロワ３
の使用によりブロワの安全性（リークの恐れ、電気によ
る爆発）等に問題があった。また、加湿器５と循環水タ
ンク８を別々に設置しなければならず、コスト高とな
る。
燃料電池発電システムにおいては、Ｈ２再循環ブロワ３
の使用によりブロワの安全性（リークの恐れ、電気によ
る爆発）等に問題があった。また、加湿器５と循環水タ
ンク８を別々に設置しなければならず、コスト高とな
る。
【０００７】本発明はこうした事情を考慮してなされた
もので、燃料電池スタックの下流側にエジェクタを設
け、このエジェクタにより燃料電池スタックを通り抜け
る余剰ガスを再循環させることにより、余剰ガスを有効
に利用しえるとともに、安全でコスト安の燃料電池発電
システムを提供することを目的とする。
もので、燃料電池スタックの下流側にエジェクタを設
け、このエジェクタにより燃料電池スタックを通り抜け
る余剰ガスを再循環させることにより、余剰ガスを有効
に利用しえるとともに、安全でコスト安の燃料電池発電
システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者は、燃料電池発
電システムにおける燃料電池では、燃料や酸化剤を余剰
に供給すると、電池性能が良くなるので、本来余った燃
料や酸化剤は燃料電池の入り口へ戻すことが好ましいと
いうことに基づいて、本発明を究明する至った。
電システムにおける燃料電池では、燃料や酸化剤を余剰
に供給すると、電池性能が良くなるので、本来余った燃
料や酸化剤は燃料電池の入り口へ戻すことが好ましいと
いうことに基づいて、本発明を究明する至った。
【０００９】即ち、本発明は、燃料電池スタックと、前
記燃料電池スタックの下流側に設けられたエジェクタ
と、これらエジェクタに接続された気水分離器と、この
気水分離器に接続された水ポンプと、この水ポンプと前
記燃料電池スタック間に設けられた冷却器と、前記気水
分離器に燃料を供給する燃料供給手段と、前記燃料電池
スタックに酸化剤を供給する酸化剤供給手段とを具備し
た燃料電池発電システムを具備し、前記エジェクタによ
り前記燃料電池スタックを通り抜ける余剰ガスを再循環
させることを特徴とする燃料電池発電システムである。
記燃料電池スタックの下流側に設けられたエジェクタ
と、これらエジェクタに接続された気水分離器と、この
気水分離器に接続された水ポンプと、この水ポンプと前
記燃料電池スタック間に設けられた冷却器と、前記気水
分離器に燃料を供給する燃料供給手段と、前記燃料電池
スタックに酸化剤を供給する酸化剤供給手段とを具備し
た燃料電池発電システムを具備し、前記エジェクタによ
り前記燃料電池スタックを通り抜ける余剰ガスを再循環
させることを特徴とする燃料電池発電システムである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳述する。
本発明において、燃料電池スタックの下流側にエジェク
タを設けるが、燃料電池スタックが複数個存在する場合
は、各燃料電池スタックの下流側に夫々エジェクタを設
けることが好ましい。これは、エジェクタを共有する
と、各燃料電池スタックの負荷バランスが悪化するため
である。つまり、図３に示すように、気水分離器１５、
燃料電池スタック１１、１２を経たＨ２ガスを共有のエ
ジェクタ２２に送ると、水の等分配は比較的容易である
が、Ｈ２ガスの等分配の調整が水の場合と比較して困難
であるからである。従って、本発明では、各燃料電池ス
タックごとにエジェクタを夫々配置した。なお、図３で
は便宜上空気の流れを省略した。また、付番１７は水ポ
ンプを示す。
本発明において、燃料電池スタックの下流側にエジェク
タを設けるが、燃料電池スタックが複数個存在する場合
は、各燃料電池スタックの下流側に夫々エジェクタを設
けることが好ましい。これは、エジェクタを共有する
と、各燃料電池スタックの負荷バランスが悪化するため
である。つまり、図３に示すように、気水分離器１５、
燃料電池スタック１１、１２を経たＨ２ガスを共有のエ
ジェクタ２２に送ると、水の等分配は比較的容易である
が、Ｈ２ガスの等分配の調整が水の場合と比較して困難
であるからである。従って、本発明では、各燃料電池ス
タックごとにエジェクタを夫々配置した。なお、図３で
は便宜上空気の流れを省略した。また、付番１７は水ポ
ンプを示す。
【００１１】なお、上記エジェクタとは、水をノズルよ
り高速にて吹き出すことによって周囲のガスを吸引して
排出する装置である。一般に燃料電池発電システムで
は、スタック温度を保持するために循環水を常時回して
いる。本発明は、こうした観点に基づいてなされたもの
で、この水とエジェクタを利用することによってガスの
循環能力を双方等しくしようとした。
り高速にて吹き出すことによって周囲のガスを吸引して
排出する装置である。一般に燃料電池発電システムで
は、スタック温度を保持するために循環水を常時回して
いる。本発明は、こうした観点に基づいてなされたもの
で、この水とエジェクタを利用することによってガスの
循環能力を双方等しくしようとした。
【００１２】本発明において、エジェクタは燃料電池ス
タックの燃料側に位置する下流あるいは空気極に位置す
る下流側のいずれに配置してもよい。
タックの燃料側に位置する下流あるいは空気極に位置す
る下流側のいずれに配置してもよい。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の一実施例に係る燃料電池発電
システムついて図１及び図２を参照して説明する。ここ
で、図１は同燃料電池発電システムの全体図、図２は図
１のシステムの一構成要素であるエジェクタの断面図を
示す。
システムついて図１及び図２を参照して説明する。ここ
で、図１は同燃料電池発電システムの全体図、図２は図
１のシステムの一構成要素であるエジェクタの断面図を
示す。
【００１４】図中の符番１１，１２は、燃料電池スタッ
クを示す。これら燃料電池スタック１１，１２の下流側
でかつ燃料側には、エジェクタ１３，１４が夫々配置さ
れている。ここで、エジェクタ１３（又は１４）は、水
をノズルより高速に噴出すことによって周囲のガス（Ｈ
２ガス）を吸引して排出する機能を有するもので、図２
に示すようにノズル部３１とスロート部３２とディフュ
−ザ部３３とから構成されている。各エジェクタ１３，
１４には、気水分離器１５が接続されている。
クを示す。これら燃料電池スタック１１，１２の下流側
でかつ燃料側には、エジェクタ１３，１４が夫々配置さ
れている。ここで、エジェクタ１３（又は１４）は、水
をノズルより高速に噴出すことによって周囲のガス（Ｈ
２ガス）を吸引して排出する機能を有するもので、図２
に示すようにノズル部３１とスロート部３２とディフュ
−ザ部３３とから構成されている。各エジェクタ１３，
１４には、気水分離器１５が接続されている。
【００１５】前記気水分離器１５には、Ｈ２ボンベ１６
が接続されている。前記気水分離器１６は、前記燃料電
池スタック１１，１２の燃料極側に夫々接続されてい
る。この気水分離器１６では、Ｈ２ガスは配管１９ａを
通過して燃料電池スタックの燃料極側に供給され、水は
冷却水として配管１９ｂを通過して燃料電池スタック１
に供給される。また、前記気水分離器１６と燃料電池ス
タック１１，１２とは、水ポンプ１７、冷却器１８を介
装した配管１９ｂを介して接続されている。前記各燃料
電池スタック１１，１２の空気極側には、空気ブロワ２
０が接続されている。なお、図中の符番２１は煙突を示
す。
が接続されている。前記気水分離器１６は、前記燃料電
池スタック１１，１２の燃料極側に夫々接続されてい
る。この気水分離器１６では、Ｈ２ガスは配管１９ａを
通過して燃料電池スタックの燃料極側に供給され、水は
冷却水として配管１９ｂを通過して燃料電池スタック１
に供給される。また、前記気水分離器１６と燃料電池ス
タック１１，１２とは、水ポンプ１７、冷却器１８を介
装した配管１９ｂを介して接続されている。前記各燃料
電池スタック１１，１２の空気極側には、空気ブロワ２
０が接続されている。なお、図中の符番２１は煙突を示
す。
【００１６】こうした構成の燃料電池発電システムにお
いて、Ｈ２ボンベ１６からのＨ２ガスは気水分離器１５
を経て、各燃料電池スタック１１，１２の燃料極側に供
給され、空気ブロワ２０からの空気は各燃料電池スタッ
ク１１，１２の空気極側に供給され、各燃料電池スタッ
ク１１，１２で電池反応が行なわれる。一方、気水分離
器１５からは水が水ポンプ１７、冷却器１８を経て、各
燃料電池スタック１１，１２へ送られ、電池反応により
生ずる反応熱を抑制する働きをする。燃料電池スタック
１１，１２を通過したＨ２ガスと冷却用の水は、夫々エ
ジェクタ１３，１４を経て気水分離器１５へ送られる。
エジェクタ１３，１４では、冷却水２２を高速に吹き出
すことによって周囲のＨ２ガス２３を吸引して二相流と
して排出さ在れる。一方、燃料電池スタック１１，１２
の空気極側から排出した空気は煙突２１より排気され
る。
いて、Ｈ２ボンベ１６からのＨ２ガスは気水分離器１５
を経て、各燃料電池スタック１１，１２の燃料極側に供
給され、空気ブロワ２０からの空気は各燃料電池スタッ
ク１１，１２の空気極側に供給され、各燃料電池スタッ
ク１１，１２で電池反応が行なわれる。一方、気水分離
器１５からは水が水ポンプ１７、冷却器１８を経て、各
燃料電池スタック１１，１２へ送られ、電池反応により
生ずる反応熱を抑制する働きをする。燃料電池スタック
１１，１２を通過したＨ２ガスと冷却用の水は、夫々エ
ジェクタ１３，１４を経て気水分離器１５へ送られる。
エジェクタ１３，１４では、冷却水２２を高速に吹き出
すことによって周囲のＨ２ガス２３を吸引して二相流と
して排出さ在れる。一方、燃料電池スタック１１，１２
の空気極側から排出した空気は煙突２１より排気され
る。
【００１７】このように、上記実施例によれば、各燃料
電池スタック１１，１２の下流側でかつ燃料極側にエジ
ェクタ１３，１４を夫々配置した構成とすることによ
り、余剰ガスの再循環が可能となり、余剰ガスの有効利
用を図ることができる。また、各燃料電池スタック１
１，１２ごとにエジェクタ１３，１４が配置されている
ため、燃料電池スタック１１，１２への負荷をバランス
良く保つことができる。
電池スタック１１，１２の下流側でかつ燃料極側にエジ
ェクタ１３，１４を夫々配置した構成とすることによ
り、余剰ガスの再循環が可能となり、余剰ガスの有効利
用を図ることができる。また、各燃料電池スタック１
１，１２ごとにエジェクタ１３，１４が配置されている
ため、燃料電池スタック１１，１２への負荷をバランス
良く保つことができる。
【００１８】なお、上記実施例では、燃料電池スタック
の下流側で燃料極側にエジェクタを夫々配置した場合に
ついて述べたが、これに限らず、燃料電池スタックの下
流側でかつ空気極側に夫々エジェクタを配置してもよ
い。また、燃料電池スタックも上記実施例のように２個
に限らず、３個以上配置し、これに応じてエジェクタも
夫々燃料電池スタックの下流側に配置してもよい。
の下流側で燃料極側にエジェクタを夫々配置した場合に
ついて述べたが、これに限らず、燃料電池スタックの下
流側でかつ空気極側に夫々エジェクタを配置してもよ
い。また、燃料電池スタックも上記実施例のように２個
に限らず、３個以上配置し、これに応じてエジェクタも
夫々燃料電池スタックの下流側に配置してもよい。
【００１９】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、燃
料電池スタックの下流側にエジェクタを設け、このエジ
ェクタにより燃料電池スタックで生じた余剰ガスを再循
環させることにより、余剰ガスを有効に利用しえるとと
もに、安全でコスト安の燃料電池発電システムを提供で
きる。
料電池スタックの下流側にエジェクタを設け、このエジ
ェクタにより燃料電池スタックで生じた余剰ガスを再循
環させることにより、余剰ガスを有効に利用しえるとと
もに、安全でコスト安の燃料電池発電システムを提供で
きる。
【００２０】また、本発明によれば、燃料電池スタック
を複数個配置し、各燃料電池スタックごとにエジェクタ
を配置すれば、燃料電池スタックへの負荷をバランス良
く保持することができる燃料電池発電システムを提供で
きる。
を複数個配置し、各燃料電池スタックごとにエジェクタ
を配置すれば、燃料電池スタックへの負荷をバランス良
く保持することができる燃料電池発電システムを提供で
きる。
【図１】本発明の一実施例に係る燃料電池発電システム
の説明図。
の説明図。
【図２】図１の燃料電池発電システムの一構成部材であ
るエジェクタの断面図。
るエジェクタの断面図。
【図３】複数の燃料電池スタックにエジェクタを共有さ
せた場合の説明図。
せた場合の説明図。
【図４】従来の燃料電池発電システムの説明図。
１１，１２…燃料電池スタック、 １３，１４…エジェクタ、 １５…気水分離器、 １６…Ｈ２ボンベ、 １７…水ポンプ、 １８…冷却器、 １９…配管、 ２０…空気ブロワ、 ２１…煙突、 ２２…水、 ２３…Ｈ２ガス、 ３１…ノズル部、 ３２…スロート部、 ３３…ディヒュ−ザ部。
フロントページの続き (72)発明者 橋崎 克雄 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 大石 正純 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 Ｆターム(参考） 5H027 AA02 BA13 CC06
Claims (2)
- 【請求項１】 燃料電池スタックと、前記燃料電池スタ
ックの下流側に設けられたエジェクタと、これらエジェ
クタに接続された気水分離器と、この気水分離器に接続
された水ポンプと、この水ポンプと前記燃料電池スタッ
ク間に設けられた冷却器と、前記気水分離器に燃料を供
給する燃料供給手段と、前記燃料電池スタックに酸化剤
を供給する酸化剤供給手段とを具備した燃料電池発電シ
ステムを具備し、 前記エジェクタにより前記燃料電池スタックを通り抜け
る余剰ガスを再循環させることを特徴とする燃料電池発
電システム。 - 【請求項２】 前記燃料電池スタックが複数個配置さ
れ、各燃料電池スタックの下流側に夫々エジェクタが配
置されていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池
発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000251156A JP4938924B2 (ja) | 2000-08-22 | 2000-08-22 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000251156A JP4938924B2 (ja) | 2000-08-22 | 2000-08-22 | 燃料電池発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002063921A true JP2002063921A (ja) | 2002-02-28 |
| JP4938924B2 JP4938924B2 (ja) | 2012-05-23 |
Family
ID=18740600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000251156A Expired - Lifetime JP4938924B2 (ja) | 2000-08-22 | 2000-08-22 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4938924B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030078973A (ko) * | 2002-03-21 | 2003-10-10 | 주식회사 엘지이아이 | 연료전지 시스템 |
| EP1416562A2 (en) * | 2002-10-29 | 2004-05-06 | HONDA MOTOR CO., Ltd. | Fuel cell system |
| KR100598807B1 (ko) | 2004-07-06 | 2006-07-10 | 현대자동차주식회사 | 수소 재 순환시스템 |
| JP2008004467A (ja) * | 2006-06-26 | 2008-01-10 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池発電システム |
| JP2019079779A (ja) * | 2017-03-01 | 2019-05-23 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム |
| EP4207399A1 (fr) * | 2022-01-03 | 2023-07-05 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Systeme electrochimique comportant un reacteur electrochimique, un dispositif de regulation thermique et un dispositif d'inertage |
Citations (2)
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| JP2000058092A (ja) * | 1998-08-12 | 2000-02-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体高分子型燃料電池システム |
| JP2000502834A (ja) * | 1996-09-11 | 2000-03-07 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 燃料電池プラントの運転方法及び燃料電池プラント |
-
2000
- 2000-08-22 JP JP2000251156A patent/JP4938924B2/ja not_active Expired - Lifetime
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