JP2002134145A - 燃料電池発電ユニット - Google Patents
燃料電池発電ユニットInfo
- Publication number
- JP2002134145A JP2002134145A JP2000331588A JP2000331588A JP2002134145A JP 2002134145 A JP2002134145 A JP 2002134145A JP 2000331588 A JP2000331588 A JP 2000331588A JP 2000331588 A JP2000331588 A JP 2000331588A JP 2002134145 A JP2002134145 A JP 2002134145A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- gas
- reformed
- water
- generation unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 水蒸気改質用の水を蓄えた水タンクへの送水
において、ポンプを使用することなく送水が可能で、使
用寿命がより向上する燃料電池発電ユニットを提供す
る。 【解決手段】 改質ガスを生成する改質装置１０と、上
記改質ガスを導入して発電する固体高分子型の燃料電池
２０と、上記水蒸気改質用の水を蓄えた水タンク１を備
える。上記改質ガス中から過剰な水分を分離させる改質
ガス用気水分離器２と改質オフガスから過剰な水分を分
離させる改質オフガス用気水分離器３を備える。改質ガ
ス用気水分離器２の下部と、上記水タンクの下部とを連
結する第１の配管８にノーマルクローズ型の電磁弁６ａ
を設ける。改質オフガス用気水分離器３の下部と、上記
水タンク１の下部とを連結する第２の配管９にノーマル
クローズ型の電磁弁６ｂを設ける。
において、ポンプを使用することなく送水が可能で、使
用寿命がより向上する燃料電池発電ユニットを提供す
る。 【解決手段】 改質ガスを生成する改質装置１０と、上
記改質ガスを導入して発電する固体高分子型の燃料電池
２０と、上記水蒸気改質用の水を蓄えた水タンク１を備
える。上記改質ガス中から過剰な水分を分離させる改質
ガス用気水分離器２と改質オフガスから過剰な水分を分
離させる改質オフガス用気水分離器３を備える。改質ガ
ス用気水分離器２の下部と、上記水タンクの下部とを連
結する第１の配管８にノーマルクローズ型の電磁弁６ａ
を設ける。改質オフガス用気水分離器３の下部と、上記
水タンク１の下部とを連結する第２の配管９にノーマル
クローズ型の電磁弁６ｂを設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、改質ガスを生成す
る改質装置と、固体高分子型の燃料電池と、上記水蒸気
改質用の水を蓄えた水タンクを備える燃料電池発電ユニ
ットに関するものである。
る改質装置と、固体高分子型の燃料電池と、上記水蒸気
改質用の水を蓄えた水タンクを備える燃料電池発電ユニ
ットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は、改質装置で原燃料を水蒸気
改質して水素に富んだ改質ガスに生成し、この改質ガス
及び空気中の酸素を夫々電極に導入し、一対の電極間で
電気化学反応に基づく発電を行うものである。上記燃料
電池に７０〜８０℃と低温で作動する固体高分子型の燃
料電池を用いた燃料電池発電ユニットが知られている。
（国際公開ＷＯ９８／００８７８号公報等）
改質して水素に富んだ改質ガスに生成し、この改質ガス
及び空気中の酸素を夫々電極に導入し、一対の電極間で
電気化学反応に基づく発電を行うものである。上記燃料
電池に７０〜８０℃と低温で作動する固体高分子型の燃
料電池を用いた燃料電池発電ユニットが知られている。
（国際公開ＷＯ９８／００８７８号公報等）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記固体高分子型の燃
料電池を用いた燃料電池発電ユニットの一例を図２に示
す。上記改質装置１０は、上記水蒸気改質反応を行う改
質器１１、改質ガス中のＣＯ濃度を低下させるシフト器
１２、ＣＯを選択的に酸化する選択酸化器１３、及び、
加熱器１４を備えている。上記燃料電池２０は、複数の
セルからなり、上記一組のセルは、固体型高分子膜を有
し、固体型高分子膜の片側に改質ガスが供給されるアノ
ード２１を、他方に空気（酸素）が供給されるカソード
を備える。また、上記燃料電池２０は、冷却板２３を設
けて、熱交換器４１とポンプ４２を用いて冷却板２３内
に冷却水を循環させている。
料電池を用いた燃料電池発電ユニットの一例を図２に示
す。上記改質装置１０は、上記水蒸気改質反応を行う改
質器１１、改質ガス中のＣＯ濃度を低下させるシフト器
１２、ＣＯを選択的に酸化する選択酸化器１３、及び、
加熱器１４を備えている。上記燃料電池２０は、複数の
セルからなり、上記一組のセルは、固体型高分子膜を有
し、固体型高分子膜の片側に改質ガスが供給されるアノ
ード２１を、他方に空気（酸素）が供給されるカソード
を備える。また、上記燃料電池２０は、冷却板２３を設
けて、熱交換器４１とポンプ４２を用いて冷却板２３内
に冷却水を循環させている。
【０００４】上記固体高分子型の燃料電池２０は、高分
子膜が乾燥すると機能を発揮しないため、上記改質ガス
を燃料電池２が作動する温度程度の飽和水蒸気を含むよ
うに、加湿する必要がある。上記燃料電池発電ユニット
は、改質装置１０に改質に必要な水分よりも過剰な水分
を供給し、改質装置１０と燃料電池２０を結ぶ配管５７
上に凝縮器５６を設けて燃料電池２０が作動する温度程
度に冷却すると共に、過剰に水分を結露・除去して、改
質ガスが飽和水蒸気を含む水分量になるように調整して
いる。上記結露させた水は、改質ガス用気水分離器５２
で水だけを分離し、ポンプ５４により水タンク５１に回
収し、この回収した水は水蒸気改質用の水として再利用
される。
子膜が乾燥すると機能を発揮しないため、上記改質ガス
を燃料電池２が作動する温度程度の飽和水蒸気を含むよ
うに、加湿する必要がある。上記燃料電池発電ユニット
は、改質装置１０に改質に必要な水分よりも過剰な水分
を供給し、改質装置１０と燃料電池２０を結ぶ配管５７
上に凝縮器５６を設けて燃料電池２０が作動する温度程
度に冷却すると共に、過剰に水分を結露・除去して、改
質ガスが飽和水蒸気を含む水分量になるように調整して
いる。上記結露させた水は、改質ガス用気水分離器５２
で水だけを分離し、ポンプ５４により水タンク５１に回
収し、この回収した水は水蒸気改質用の水として再利用
される。
【０００５】また、上記燃料電池２０で使用した改質オ
フガスは、燃料電池２０で利用しきれなかった水素を含
んでいる。上記燃料電池発電ユニットは、この水素を用
いて改質装置１０を加熱するための燃料の一部として利
用する方法が多用されている。改質オフガスが水分を含
んでいるため、上記燃料電池発電ユニットは、改質オフ
ガスを凝縮器５８で水分を結露・除去した後、改質オフ
ガス用気水分離器５３で水だけを分離し、ポンプ５５に
より上述の水タンク５１に回収している。
フガスは、燃料電池２０で利用しきれなかった水素を含
んでいる。上記燃料電池発電ユニットは、この水素を用
いて改質装置１０を加熱するための燃料の一部として利
用する方法が多用されている。改質オフガスが水分を含
んでいるため、上記燃料電池発電ユニットは、改質オフ
ガスを凝縮器５８で水分を結露・除去した後、改質オフ
ガス用気水分離器５３で水だけを分離し、ポンプ５５に
より上述の水タンク５１に回収している。
【０００６】なお、図中符号３１は脱硫器、符号３４は
パワーコンディショナー、符号３７は逆止弁を示す。
パワーコンディショナー、符号３７は逆止弁を示す。
【０００７】一方、燃料電池発電ユニットは、使用範囲
の拡大により、例えば、屋内外の所望する所に容易に設
置できる発電機として提案されている。このような燃料
電池発電ユニットにあっては、数万時間レベルでの寿命
が望まれているが、送水に汎用されるポンプ５４、５５
は、このようなレベルでの寿命を有していないものであ
る。
の拡大により、例えば、屋内外の所望する所に容易に設
置できる発電機として提案されている。このような燃料
電池発電ユニットにあっては、数万時間レベルでの寿命
が望まれているが、送水に汎用されるポンプ５４、５５
は、このようなレベルでの寿命を有していないものであ
る。
【０００８】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、水蒸気改質用の水を蓄え
た水タンクへの送水において、ポンプを使用することな
く送水が可能で、使用寿命がより向上する燃料電池発電
ユニットを提供することにある。
で、その目的とするところは、水蒸気改質用の水を蓄え
た水タンクへの送水において、ポンプを使用することな
く送水が可能で、使用寿命がより向上する燃料電池発電
ユニットを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の燃料電池
発電ユニットは、原燃料を水蒸気改質して水素に富んだ
改質ガスを生成する改質装置と、上記改質ガスを導入し
て発電する固体高分子型の燃料電池と、上記水蒸気改質
用の水を蓄えた水タンクを備える燃料電池発電ユニット
において、上記改質ガス中から過剰な水分を分離させる
改質ガス用気水分離器を備え、この改質ガス用気水分離
器の下部と、上記水タンクの下部とを第１の配管で連結
すると共に、第１の配管にノーマルクローズ型の電磁弁
を設けることを特徴とする。上記によって、改質ガス用
気水分離器に蓄えられた水の水位が高くなると、電磁弁
を開くことにより、改質ガスの有する圧力だけで、ポン
プを用いなくとも、水タンクに送水できるものである。
発電ユニットは、原燃料を水蒸気改質して水素に富んだ
改質ガスを生成する改質装置と、上記改質ガスを導入し
て発電する固体高分子型の燃料電池と、上記水蒸気改質
用の水を蓄えた水タンクを備える燃料電池発電ユニット
において、上記改質ガス中から過剰な水分を分離させる
改質ガス用気水分離器を備え、この改質ガス用気水分離
器の下部と、上記水タンクの下部とを第１の配管で連結
すると共に、第１の配管にノーマルクローズ型の電磁弁
を設けることを特徴とする。上記によって、改質ガス用
気水分離器に蓄えられた水の水位が高くなると、電磁弁
を開くことにより、改質ガスの有する圧力だけで、ポン
プを用いなくとも、水タンクに送水できるものである。
【００１０】請求項２記載の燃料電池発電ユニットは、
原燃料を水蒸気改質して水素に富んだ改質ガスを生成す
る改質装置と、上記改質ガスを導入して発電する固体高
分子型の燃料電池と、上記水蒸気改質用の水を蓄えた水
タンクを備える燃料電池発電ユニットにおいて、上記燃
料電池で使用した改質オフガスから過剰な水分を分離さ
せる改質オフガス用気水分離器を備え、この改質オフガ
ス用気水分離器の下部と、上記水タンクの下部とを第２
の配管で連結すると共に、第２の配管にノーマルクロー
ズ型の電磁弁を設けることを特徴とする。上記によっ
て、改質オフガス用気水分離器に蓄えられた水の水位が
高くなると、電磁弁を開くことにより、改質オフガスの
有する圧力だけで、ポンプを用いなくとも、水タンクに
送水できるものである。
原燃料を水蒸気改質して水素に富んだ改質ガスを生成す
る改質装置と、上記改質ガスを導入して発電する固体高
分子型の燃料電池と、上記水蒸気改質用の水を蓄えた水
タンクを備える燃料電池発電ユニットにおいて、上記燃
料電池で使用した改質オフガスから過剰な水分を分離さ
せる改質オフガス用気水分離器を備え、この改質オフガ
ス用気水分離器の下部と、上記水タンクの下部とを第２
の配管で連結すると共に、第２の配管にノーマルクロー
ズ型の電磁弁を設けることを特徴とする。上記によっ
て、改質オフガス用気水分離器に蓄えられた水の水位が
高くなると、電磁弁を開くことにより、改質オフガスの
有する圧力だけで、ポンプを用いなくとも、水タンクに
送水できるものである。
【００１１】請求項３記載の燃料電池発電ユニットは、
請求項１又は請求項２記載の燃料電池発電ユニットにお
いて、請求項１記載の第１の配管又は請求項２記載の第
２の配管が、定流量弁を備えていることを特徴とする。
上記によって、改質ガス又は改質オフガスの圧力変動に
影響を受けることなく、一定量の送水を行うことができ
るものである。
請求項１又は請求項２記載の燃料電池発電ユニットにお
いて、請求項１記載の第１の配管又は請求項２記載の第
２の配管が、定流量弁を備えていることを特徴とする。
上記によって、改質ガス又は改質オフガスの圧力変動に
影響を受けることなく、一定量の送水を行うことができ
るものである。
【００１２】請求項４記載の燃料電池発電ユニットは、
請求項１乃至請求項３いずれか記載の燃料電池発電ユニ
ットにおいて、請求項１記載の改質ガス用気水分離器又
は請求項２記載の改質オフガス用気水分離器と、上記水
タンクが設置される高さを略同一としていることを特徴
とする。上記によって、起動時に水タンクに注水し、電
磁弁を開くことで自動的に同じ水位まで、改質ガス用気
水分離器内又は改質オフガス用気水分離器内に注水する
ことができるものである。
請求項１乃至請求項３いずれか記載の燃料電池発電ユニ
ットにおいて、請求項１記載の改質ガス用気水分離器又
は請求項２記載の改質オフガス用気水分離器と、上記水
タンクが設置される高さを略同一としていることを特徴
とする。上記によって、起動時に水タンクに注水し、電
磁弁を開くことで自動的に同じ水位まで、改質ガス用気
水分離器内又は改質オフガス用気水分離器内に注水する
ことができるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る燃料電池発電
ユニットの実施の形態の一例を説明したブロック図であ
る。上記燃料電池発電ユニットは、原燃料を水蒸気改質
して水素に富んだ改質ガスを生成する改質装置１０と、
上記改質ガスを導入して発電する固体高分子型の燃料電
池２０と、上記水蒸気改質用の水を蓄えた水タンク１を
備える。さらに、上記燃料電池発電ユニットは、改質ガ
ス中から過剰な水分を分離させる改質ガス用気水分離器
２、燃料電池２０で使用した改質オフガスから過剰な水
分を分離させる改質オフガス用気水分離器３を備える。
ユニットの実施の形態の一例を説明したブロック図であ
る。上記燃料電池発電ユニットは、原燃料を水蒸気改質
して水素に富んだ改質ガスを生成する改質装置１０と、
上記改質ガスを導入して発電する固体高分子型の燃料電
池２０と、上記水蒸気改質用の水を蓄えた水タンク１を
備える。さらに、上記燃料電池発電ユニットは、改質ガ
ス中から過剰な水分を分離させる改質ガス用気水分離器
２、燃料電池２０で使用した改質オフガスから過剰な水
分を分離させる改質オフガス用気水分離器３を備える。
【００１４】上記燃料電池発電ユニットにあって、原燃
料は、例えば、ブタンガス、プロパンガス、メタンガ
ス、液化石油ガス等の炭化水素系の気体、灯油、軽油、
ガソリン等の炭化水素系の液体、メタノール、エタノー
ル等のアルコール系燃料が挙げられる。なかでも、家庭
用で使用する原燃料としては、入手が容易で取り扱いの
便宜性から、プロパンガス、ブタンガス、メタンガスを
主成分としたガスや灯油が好ましい。上記原燃料に硫黄
成分が含まれているものを用いる場合、原燃料は、脱硫
器３１で硫黄成分を除去した後に改質装置１０に導入す
る。
料は、例えば、ブタンガス、プロパンガス、メタンガ
ス、液化石油ガス等の炭化水素系の気体、灯油、軽油、
ガソリン等の炭化水素系の液体、メタノール、エタノー
ル等のアルコール系燃料が挙げられる。なかでも、家庭
用で使用する原燃料としては、入手が容易で取り扱いの
便宜性から、プロパンガス、ブタンガス、メタンガスを
主成分としたガスや灯油が好ましい。上記原燃料に硫黄
成分が含まれているものを用いる場合、原燃料は、脱硫
器３１で硫黄成分を除去した後に改質装置１０に導入す
る。
【００１５】上記改質装置１０は、上記原燃料が供給さ
れ、また、同時に水が供給される。上記改質装置１０
は、原燃料と水蒸気から水蒸気改質反応がなされ、水素
に富んだ改質ガスに生成するものである。上記改質装置
１０は、上記水蒸気改質反応を行う改質器１１、改質ガ
ス中のＣＯ濃度を低下させるシフト器１２、さらにＣＯ
を選択的に酸化する選択酸化器１３、及び、各反応工程
に熱源を供給する加熱器１４を備えている。上記加熱器
１４は、燃料と空気が供給される。この燃料は、原燃料
を用いてもよいし、他の燃料を用いてもよい。
れ、また、同時に水が供給される。上記改質装置１０
は、原燃料と水蒸気から水蒸気改質反応がなされ、水素
に富んだ改質ガスに生成するものである。上記改質装置
１０は、上記水蒸気改質反応を行う改質器１１、改質ガ
ス中のＣＯ濃度を低下させるシフト器１２、さらにＣＯ
を選択的に酸化する選択酸化器１３、及び、各反応工程
に熱源を供給する加熱器１４を備えている。上記加熱器
１４は、燃料と空気が供給される。この燃料は、原燃料
を用いてもよいし、他の燃料を用いてもよい。
【００１６】原燃料に主成分がメタンガスである天然ガ
スを用いた場合の改質ガス生成工程を説明する。改質器
１１で水蒸気改質反応が行われる。 ＣＨ2 ＋Ｈ2 Ｏ→３Ｈ2 ＋ＣＯ （１） その後、改質ガス中のＣＯは、シフト器１２で水蒸気と
反応してＣＯ2 を生成し、改質ガスのＣＯが低減する。 ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ→Ｈ2 ＋ＣＯ2 （２） 上記反応では、メタンガス１モルに対し、水２モルが必
要となる。この水は、水タンク１から水ポンプ３８で供
給される。上記水ポンプ３８は、水の供給量を反応の状
態に応じて制御するものである。さらに、固体高分子型
の燃料電池２０は、改質ガス中のＣＯ濃度が数十ｐｐｍ
以下であることが望ましいため、上記シフト器１２を通
過した改質ガスは、選択酸化器１３に導入されて、さら
にＣＯ濃度が低減される。選択酸化器１３では、ＣＯが
酸素と反応してＣＯ2 を生成する。 ２ＣＯ＋Ｏ2 →２ＣＯ2 （３） 次いで、改質ガスは、凝縮器４及び改質ガス用気水分離
器２を通過して燃料電池２０に供給される。固体高分子
型の燃料電池２０は、高分子膜が乾燥すると機能を発揮
しないため、上記改質ガスを燃料電池２０が作動する温
度程度の飽和水蒸気を含むように、加湿する必要があ
る。上記燃料電池発電ユニットは、改質装置１０に改質
に必要な水分よりも過剰な水分を供給し、改質ガスが燃
料電池２０に供給される改質ガス導入路１５中に第１の
凝縮器４を設けて燃料電池２０が作動する温度程度に冷
却すると共に、過剰の水分を結露・除去して、改質ガス
が飽和水蒸気を含む水分量になるように調整している。
上記結露させた水は、上記改質ガス用気水分離器２で水
だけを分離する。
スを用いた場合の改質ガス生成工程を説明する。改質器
１１で水蒸気改質反応が行われる。 ＣＨ2 ＋Ｈ2 Ｏ→３Ｈ2 ＋ＣＯ （１） その後、改質ガス中のＣＯは、シフト器１２で水蒸気と
反応してＣＯ2 を生成し、改質ガスのＣＯが低減する。 ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ→Ｈ2 ＋ＣＯ2 （２） 上記反応では、メタンガス１モルに対し、水２モルが必
要となる。この水は、水タンク１から水ポンプ３８で供
給される。上記水ポンプ３８は、水の供給量を反応の状
態に応じて制御するものである。さらに、固体高分子型
の燃料電池２０は、改質ガス中のＣＯ濃度が数十ｐｐｍ
以下であることが望ましいため、上記シフト器１２を通
過した改質ガスは、選択酸化器１３に導入されて、さら
にＣＯ濃度が低減される。選択酸化器１３では、ＣＯが
酸素と反応してＣＯ2 を生成する。 ２ＣＯ＋Ｏ2 →２ＣＯ2 （３） 次いで、改質ガスは、凝縮器４及び改質ガス用気水分離
器２を通過して燃料電池２０に供給される。固体高分子
型の燃料電池２０は、高分子膜が乾燥すると機能を発揮
しないため、上記改質ガスを燃料電池２０が作動する温
度程度の飽和水蒸気を含むように、加湿する必要があ
る。上記燃料電池発電ユニットは、改質装置１０に改質
に必要な水分よりも過剰な水分を供給し、改質ガスが燃
料電池２０に供給される改質ガス導入路１５中に第１の
凝縮器４を設けて燃料電池２０が作動する温度程度に冷
却すると共に、過剰の水分を結露・除去して、改質ガス
が飽和水蒸気を含む水分量になるように調整している。
上記結露させた水は、上記改質ガス用気水分離器２で水
だけを分離する。
【００１７】上記燃料電池発電ユニットにあっては、上
記燃料電池２０が、複数のセルからなり、上記一組のセ
ルは、固体型高分子膜を有し、固体型高分子膜の片側に
アノード２１を、他方にカソード２２を備える。上記燃
料電池２０は、アノード２１に湿度調整された改質ガス
が供給され、上記カソード２２に空気（酸素）が供給さ
れる。上記燃料電池２０は発熱するので、冷却板２３を
設けて、冷却板２３内に冷却水を循環させて冷却するこ
とが好ましい。図中符号４１は上記循環する冷却水を冷
やすための熱交換器、４２は循環するためのポンプを示
す。また、上記燃料電池２を冷却するには、冷却水に代
わり、冷却空気を送風する空冷式を用いてもよい。上記
燃料電池２０で発電した電力は、交流電力が必要な用途
に用いる際にパワーコンディショナー３４に送電され、
直流から交流に変換されて外部に出力される。
記燃料電池２０が、複数のセルからなり、上記一組のセ
ルは、固体型高分子膜を有し、固体型高分子膜の片側に
アノード２１を、他方にカソード２２を備える。上記燃
料電池２０は、アノード２１に湿度調整された改質ガス
が供給され、上記カソード２２に空気（酸素）が供給さ
れる。上記燃料電池２０は発熱するので、冷却板２３を
設けて、冷却板２３内に冷却水を循環させて冷却するこ
とが好ましい。図中符号４１は上記循環する冷却水を冷
やすための熱交換器、４２は循環するためのポンプを示
す。また、上記燃料電池２を冷却するには、冷却水に代
わり、冷却空気を送風する空冷式を用いてもよい。上記
燃料電池２０で発電した電力は、交流電力が必要な用途
に用いる際にパワーコンディショナー３４に送電され、
直流から交流に変換されて外部に出力される。
【００１８】上記燃料電池発電ユニットは、上記改質ガ
ス用気水分離器２の下部である底と、上記水タンク１の
下部である底とを連結する第１の配管８を備え、この第
１の配管８にノーマルクローズ型の電磁弁６ａを付設し
ている。上記電磁弁６ａは、改質ガス用気水分離器２の
水位が高くなると開いて、改質ガス用気水分離器２から
水タンク１に送水する。上記改質ガスは、改質装置１０
からガスを流すため大気圧よりも高い圧力であると共に
アノード２１の圧損を加えた圧力となっている。そのた
め、燃料電池発電ユニットは、上記電磁弁６ａを開くと
ガスの圧力だけで、ポンプを用いなくとも、水タンク１
に送水できる。
ス用気水分離器２の下部である底と、上記水タンク１の
下部である底とを連結する第１の配管８を備え、この第
１の配管８にノーマルクローズ型の電磁弁６ａを付設し
ている。上記電磁弁６ａは、改質ガス用気水分離器２の
水位が高くなると開いて、改質ガス用気水分離器２から
水タンク１に送水する。上記改質ガスは、改質装置１０
からガスを流すため大気圧よりも高い圧力であると共に
アノード２１の圧損を加えた圧力となっている。そのた
め、燃料電池発電ユニットは、上記電磁弁６ａを開くと
ガスの圧力だけで、ポンプを用いなくとも、水タンク１
に送水できる。
【００１９】上記第１の配管８に付設した電磁弁６ａ
は、ノーマルクローズ型である。燃料電池発電ユニット
が停止した際に、改質装置１０内に存在する水分を含ん
だ高温のガスが、その温度を低下すると水分が結露して
その圧力が負圧となる。上記電磁弁６ａがノーマルクロ
ーズ型でない場合、燃料電池発電ニットを停止した際に
常に電磁弁６ａに通電が必要であり、また、故障等でこ
の電磁弁６ａへの通電が途切れると電磁弁６ａは開いた
ままになり、水タンク１から水が逆流して、その水で改
質装置１０に水が浸水する虞がある。上記電磁弁６ａが
ノーマルクローズ型であると、燃料電池発電ユニットが
停止した際や故障した際に、自動的に改質ガス用気水分
離器２と水タンク１との間が遮断されるため、水タンク
１から水が逆流することがない。
は、ノーマルクローズ型である。燃料電池発電ユニット
が停止した際に、改質装置１０内に存在する水分を含ん
だ高温のガスが、その温度を低下すると水分が結露して
その圧力が負圧となる。上記電磁弁６ａがノーマルクロ
ーズ型でない場合、燃料電池発電ニットを停止した際に
常に電磁弁６ａに通電が必要であり、また、故障等でこ
の電磁弁６ａへの通電が途切れると電磁弁６ａは開いた
ままになり、水タンク１から水が逆流して、その水で改
質装置１０に水が浸水する虞がある。上記電磁弁６ａが
ノーマルクローズ型であると、燃料電池発電ユニットが
停止した際や故障した際に、自動的に改質ガス用気水分
離器２と水タンク１との間が遮断されるため、水タンク
１から水が逆流することがない。
【００２０】さらに、上記第１の配管８は、電磁弁６ａ
と共に定流量弁７ａを備えていることが好ましい。上記
燃料電池発電ユニットにあっては、改質ガスの圧力は、
運転状態で変動するものであり、起動のときや低負荷で
の運転時に圧力が低くなる。定流量弁７ａを備えていな
い場合、改質ガス用気水分離器２から水タンク１への送
水量が変動し、改質ガス用気水分離器２の水位が低下し
て送水が不足する虞がある。上記定流量弁７ａは、改質
ガスの圧力変動に影響を受けることなく、改質ガス用気
水分離器２から水タンク１に一定量の送水を行うことが
できるものである。
と共に定流量弁７ａを備えていることが好ましい。上記
燃料電池発電ユニットにあっては、改質ガスの圧力は、
運転状態で変動するものであり、起動のときや低負荷で
の運転時に圧力が低くなる。定流量弁７ａを備えていな
い場合、改質ガス用気水分離器２から水タンク１への送
水量が変動し、改質ガス用気水分離器２の水位が低下し
て送水が不足する虞がある。上記定流量弁７ａは、改質
ガスの圧力変動に影響を受けることなく、改質ガス用気
水分離器２から水タンク１に一定量の送水を行うことが
できるものである。
【００２１】上記改質ガス用気水分離器２は、上記水タ
ンク１と設置される高さを略同一としていることが望ま
しい。改質ガス用気水分離器２は、改質ガスが流れると
きに水が入っていることが必要である。すなわち、燃料
電池発電ニットを設置したり、メンテナンスするために
水タンク１と改質ガス用気水分離器２の水が空の場合、
水タンク１だけでなく改質ガス用気水分離器２にも注水
することが必要である。この際、上記改質ガス用気水分
離器２が上記水タンク１と設置される高さを略同一であ
ると、起動時に水タンク１に注水し、電磁弁６ａを開く
ことで自動的に同じ水位まで、改質ガス用気水分離器２
内に注水することができるものである。
ンク１と設置される高さを略同一としていることが望ま
しい。改質ガス用気水分離器２は、改質ガスが流れると
きに水が入っていることが必要である。すなわち、燃料
電池発電ニットを設置したり、メンテナンスするために
水タンク１と改質ガス用気水分離器２の水が空の場合、
水タンク１だけでなく改質ガス用気水分離器２にも注水
することが必要である。この際、上記改質ガス用気水分
離器２が上記水タンク１と設置される高さを略同一であ
ると、起動時に水タンク１に注水し、電磁弁６ａを開く
ことで自動的に同じ水位まで、改質ガス用気水分離器２
内に注水することができるものである。
【００２２】次に、改質オフガス用気水分離器３につい
て、説明する。上記燃料電池２０のアノード２１で使用
した改質オフガスは、燃料電池２０で利用しきれなかっ
た水素を含んでいるので、上記燃料電池発電ユニット
は、この水素を用いて改質装置１０を加熱するための燃
料の一部として利用する。上記燃料電池発電ユニット
は、改質オフガスが水分を含んでいるため、改質オフガ
ス導入路１７に第２の凝縮器５を設けて、改質オフガス
中の水分を結露・除去した後、改質オフガス用気水分離
器３で水だけを分離している。水を分離したガスは、加
熱器１４に供給される。なお、図中の符号３７は逆止弁
である。
て、説明する。上記燃料電池２０のアノード２１で使用
した改質オフガスは、燃料電池２０で利用しきれなかっ
た水素を含んでいるので、上記燃料電池発電ユニット
は、この水素を用いて改質装置１０を加熱するための燃
料の一部として利用する。上記燃料電池発電ユニット
は、改質オフガスが水分を含んでいるため、改質オフガ
ス導入路１７に第２の凝縮器５を設けて、改質オフガス
中の水分を結露・除去した後、改質オフガス用気水分離
器３で水だけを分離している。水を分離したガスは、加
熱器１４に供給される。なお、図中の符号３７は逆止弁
である。
【００２３】上記燃料電池発電ユニットは、改質オフガ
ス用気水分離器３の下部である底と、上記水タンク１の
下部である底とを連結する第２の配管９を備え、この第
２の配管９にノーマルクローズ型の電磁弁６ｂを付設し
ている。上記電磁弁６ｂは、改質オフガス用気水分離器
３の水位が高くなると開いて、改質オフガス用気水分離
器３から水タンク１に送水する。上記改質オフガスは、
加熱器１４にガスを送るため大気圧よりも高い圧力であ
る。そのため、燃料電池発電ユニットは、上記電磁弁６
ｂを開くとガスの圧力だけで、ポンプを用いなくとも、
水タンク１に送水できる。
ス用気水分離器３の下部である底と、上記水タンク１の
下部である底とを連結する第２の配管９を備え、この第
２の配管９にノーマルクローズ型の電磁弁６ｂを付設し
ている。上記電磁弁６ｂは、改質オフガス用気水分離器
３の水位が高くなると開いて、改質オフガス用気水分離
器３から水タンク１に送水する。上記改質オフガスは、
加熱器１４にガスを送るため大気圧よりも高い圧力であ
る。そのため、燃料電池発電ユニットは、上記電磁弁６
ｂを開くとガスの圧力だけで、ポンプを用いなくとも、
水タンク１に送水できる。
【００２４】上記第２の配管９に付設した電磁弁６ｂ
は、ノーマルクローズ型である。燃料電池発電ユニット
が停止した際に、改質装置１０内に存在する水分を含ん
だ高温のガスが、その温度を低下すると水分が結露して
その圧力が負圧となる。上記電磁弁６ｂがノーマルクロ
ーズ型でない場合、燃料電池発電ニットを停止した際に
常に電磁弁６ｂに通電が必要であり、また、故障等でこ
の電磁弁６ｂへの通電が途切れると電磁弁６ｂは開いた
ままになり、水タンク１から水が逆流して、その水で燃
料電池２０内に水が浸水する虞がある。上記電磁弁６ｂ
がノーマルクローズ型であると、燃料電池発電ユニット
が停止した際や故障した際に、自動的に改質オフガス用
気水分離器３と水タンク１との間が遮断されるため、水
タンク１から水が逆流することがない。
は、ノーマルクローズ型である。燃料電池発電ユニット
が停止した際に、改質装置１０内に存在する水分を含ん
だ高温のガスが、その温度を低下すると水分が結露して
その圧力が負圧となる。上記電磁弁６ｂがノーマルクロ
ーズ型でない場合、燃料電池発電ニットを停止した際に
常に電磁弁６ｂに通電が必要であり、また、故障等でこ
の電磁弁６ｂへの通電が途切れると電磁弁６ｂは開いた
ままになり、水タンク１から水が逆流して、その水で燃
料電池２０内に水が浸水する虞がある。上記電磁弁６ｂ
がノーマルクローズ型であると、燃料電池発電ユニット
が停止した際や故障した際に、自動的に改質オフガス用
気水分離器３と水タンク１との間が遮断されるため、水
タンク１から水が逆流することがない。
【００２５】さらに、上記第２の配管９は、電磁弁６ｂ
と共に定流量弁７ｂを備えていることが好ましい。上記
燃料電池発電ユニットにあっては、改質オフガスの圧力
は、運転状態で変動するものであり、起動のときや低負
荷での運転時に圧力が低くなる。定流量弁７ｂを備えて
いない場合、改質オフガス用気水分離器３から水タンク
１への送水量が変動し、改質オフガス用気水分離器３の
水位が低下して送水が不足する虞がある。上記定流量弁
７ｂは、改質ガスの圧力変動に影響を受けることなく、
改質オフガス用気水分離器３から水タンク１に一定量の
送水を行うことができるものである。
と共に定流量弁７ｂを備えていることが好ましい。上記
燃料電池発電ユニットにあっては、改質オフガスの圧力
は、運転状態で変動するものであり、起動のときや低負
荷での運転時に圧力が低くなる。定流量弁７ｂを備えて
いない場合、改質オフガス用気水分離器３から水タンク
１への送水量が変動し、改質オフガス用気水分離器３の
水位が低下して送水が不足する虞がある。上記定流量弁
７ｂは、改質ガスの圧力変動に影響を受けることなく、
改質オフガス用気水分離器３から水タンク１に一定量の
送水を行うことができるものである。
【００２６】上記改質オフガス用気水分離器３は、上記
水タンク１と設置される高さを略同一としていることが
望ましい。改質オフガス用気水分離器３は、改質オフガ
スが流れるときに水が入っていることが必要である。す
なわち、燃料電池発電ニットを設置したり、メンテナン
スするために水タンク１と改質オフガス用気水分離器３
の水が空の場合、水タンク１だけでなく改質オフガス用
気水分離器３にも注水することが必要である。この際、
上記改質オフガス用気水分離器３が上記水タンク１と設
置される高さを略同一であると、起動時に水タンク１に
注水し、電磁弁６ｂを開くことで自動的に同じ水位ま
で、改質オフガス用気水分離器３内に注水することがで
きる。
水タンク１と設置される高さを略同一としていることが
望ましい。改質オフガス用気水分離器３は、改質オフガ
スが流れるときに水が入っていることが必要である。す
なわち、燃料電池発電ニットを設置したり、メンテナン
スするために水タンク１と改質オフガス用気水分離器３
の水が空の場合、水タンク１だけでなく改質オフガス用
気水分離器３にも注水することが必要である。この際、
上記改質オフガス用気水分離器３が上記水タンク１と設
置される高さを略同一であると、起動時に水タンク１に
注水し、電磁弁６ｂを開くことで自動的に同じ水位ま
で、改質オフガス用気水分離器３内に注水することがで
きる。
【００２７】また、燃料電池１０のカソード２２から排
出されるガス（カソードオフガスと記す）は、カソード
２２で酸素と水素から水が生じるため水分を含んでい
る。そこで、上記燃料電池発電ユニットは、上記カソー
ドオフガスが流れるカソードオフガス路３５中に第３の
凝縮器３６を設けてカソードオフガス中の水分を結露・
除去し、この水を水タンク１に回収している。
出されるガス（カソードオフガスと記す）は、カソード
２２で酸素と水素から水が生じるため水分を含んでい
る。そこで、上記燃料電池発電ユニットは、上記カソー
ドオフガスが流れるカソードオフガス路３５中に第３の
凝縮器３６を設けてカソードオフガス中の水分を結露・
除去し、この水を水タンク１に回収している。
【００２８】
【発明の効果】請求項１記載の燃料電池発電ユニット
は、改質ガス用気水分離器に蓄えられた水の水位が高く
なると、電磁弁を開くことにより、改質ガスの有する圧
力だけで、水タンクに送水できるので、ポンプを使用す
ることなく水タンクへの送水が可能で、使用寿命がより
向上するものである。
は、改質ガス用気水分離器に蓄えられた水の水位が高く
なると、電磁弁を開くことにより、改質ガスの有する圧
力だけで、水タンクに送水できるので、ポンプを使用す
ることなく水タンクへの送水が可能で、使用寿命がより
向上するものである。
【００２９】請求項２記載の燃料電池発電ユニットは、
改質オフガス用気水分離器に蓄えられた水の水位が高く
なると、電磁弁を開くことにより、改質オフガスの有す
る圧力だけで、水タンクに送水できるので、ポンプを使
用することなく水タンクへの送水が可能で、使用寿命が
より向上するものである。
改質オフガス用気水分離器に蓄えられた水の水位が高く
なると、電磁弁を開くことにより、改質オフガスの有す
る圧力だけで、水タンクに送水できるので、ポンプを使
用することなく水タンクへの送水が可能で、使用寿命が
より向上するものである。
【図１】本発明に係る燃料電池発電ユニットの実施の形
態の一例を説明したブロック図である。
態の一例を説明したブロック図である。
【図２】従来の燃料電池発電ユニットを説明したブロッ
ク図である。
ク図である。
１ 水タンク ２ 改質ガス用気水分離器 ３ 改質オフガス用気水分離器 ４、５、３６ 凝縮器 ６ａ、６ｂ 電磁弁 ７ａ、７ｂ 定流量弁 ８ 第１の配管 ９ 第２の配管 １０ 改質装置 １１ 改質器 １２ シフト器 １３ 選択酸化器 １４ 加熱器 １５ 改質ガス導入路 ２０ 燃料電池 ２１ アノード ２２ カソード ２３ 冷却板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 薮ノ内 伸晃 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 安田 雄一郎 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 5H027 AA06 BA05 BA09 BA16 BA17 CC06 KK21 MM12 MM27
Claims (4)
- 【請求項１】 原燃料を水蒸気改質して水素に富んだ改
質ガスを生成する改質装置と、上記改質ガスを導入して
発電する固体高分子型の燃料電池と、上記水蒸気改質用
の水を蓄えた水タンクを備える燃料電池発電ユニットに
おいて、上記改質ガス中から過剰な水分を分離させる改
質ガス用気水分離器を備え、この改質ガス用気水分離器
の下部と、上記水タンクの下部とを第１の配管で連結す
ると共に、第１の配管にノーマルクローズ型の電磁弁を
設けることを特徴とする燃料電池発電ユニット。 - 【請求項２】 原燃料を水蒸気改質して水素に富んだ改
質ガスを生成する改質装置と、上記改質ガスを導入して
発電する固体高分子型の燃料電池と、上記水蒸気改質用
の水を蓄えた水タンクを備える燃料電池発電ユニットに
おいて、上記燃料電池で使用した改質オフガスから過剰
な水分を分離させる改質オフガス用気水分離器を備え、
この改質オフガス用気水分離器の下部と、上記水タンク
の下部とを第２の配管で連結すると共に、第２の配管に
ノーマルクローズ型の電磁弁を設けることを特徴とする
燃料電池発電ユニット。 - 【請求項３】 請求項１記載の第１の配管又は請求項２
記載の第２の配管が、定流量弁を備えていることを特徴
とする請求項１又は請求項２記載の燃料電池発電ユニッ
ト。 - 【請求項４】 請求項１記載の改質ガス用気水分離器又
は請求項２記載の改質オフガス用気水分離器と、上記水
タンクが設置される高さを略同一としていることを特徴
とする請求項１乃至請求項３いずれか記載の燃料電池発
電ユニット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000331588A JP2002134145A (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | 燃料電池発電ユニット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000331588A JP2002134145A (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | 燃料電池発電ユニット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002134145A true JP2002134145A (ja) | 2002-05-10 |
Family
ID=18807911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000331588A Pending JP2002134145A (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | 燃料電池発電ユニット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002134145A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004220876A (ja) * | 2003-01-14 | 2004-08-05 | Toyota Motor Corp | 凝縮水排水システム及び燃料電池システム |
| JP2005216822A (ja) * | 2004-02-02 | 2005-08-11 | Hiroshima Gas Kk | 固体高分子形燃料電池システムにおける水の再利用システム |
| WO2006013917A1 (ja) * | 2004-08-06 | 2006-02-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 燃料電池システム |
| JP2006147264A (ja) * | 2004-11-18 | 2006-06-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池システムおよびその運転方法 |
| JP2006221947A (ja) * | 2005-02-10 | 2006-08-24 | Honda Motor Co Ltd | 気液分離装置 |
| WO2007102445A1 (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池システム |
| JP2008146900A (ja) * | 2006-12-07 | 2008-06-26 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池発電システム及びその運転方法 |
| JP2009093893A (ja) * | 2007-10-05 | 2009-04-30 | Nippon Oil Corp | 燃料電池システム |
| US7615296B2 (en) | 2004-08-06 | 2009-11-10 | Panasonic Corporation | Fuel cell system |
| JP2013179069A (ja) * | 2005-03-31 | 2013-09-09 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池システム |
-
2000
- 2000-10-31 JP JP2000331588A patent/JP2002134145A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004220876A (ja) * | 2003-01-14 | 2004-08-05 | Toyota Motor Corp | 凝縮水排水システム及び燃料電池システム |
| JP2005216822A (ja) * | 2004-02-02 | 2005-08-11 | Hiroshima Gas Kk | 固体高分子形燃料電池システムにおける水の再利用システム |
| US7615296B2 (en) | 2004-08-06 | 2009-11-10 | Panasonic Corporation | Fuel cell system |
| WO2006013917A1 (ja) * | 2004-08-06 | 2006-02-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 燃料電池システム |
| JPWO2006013917A1 (ja) * | 2004-08-06 | 2008-05-01 | 松下電器産業株式会社 | 燃料電池システム |
| JP5138934B2 (ja) * | 2004-08-06 | 2013-02-06 | パナソニック株式会社 | 燃料電池システム |
| JP2006147264A (ja) * | 2004-11-18 | 2006-06-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池システムおよびその運転方法 |
| JP2006221947A (ja) * | 2005-02-10 | 2006-08-24 | Honda Motor Co Ltd | 気液分離装置 |
| JP2013179069A (ja) * | 2005-03-31 | 2013-09-09 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池システム |
| JP2007234238A (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-13 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池システム |
| US8187760B2 (en) | 2006-02-27 | 2012-05-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system for repressing reservoir water backflow |
| WO2007102445A1 (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池システム |
| JP2008146900A (ja) * | 2006-12-07 | 2008-06-26 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池発電システム及びその運転方法 |
| JP2009093893A (ja) * | 2007-10-05 | 2009-04-30 | Nippon Oil Corp | 燃料電池システム |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1276163B1 (en) | Solid polymer fuel cell | |
| KR100525538B1 (ko) | 고체 고분자형 연료 전지 발전 장치 | |
| US9509006B2 (en) | Fuel cell system | |
| KR100971745B1 (ko) | 연료 전지 시스템 및 그 운전방법 | |
| KR100724017B1 (ko) | 연료 전지 시스템과 그의 운전 방법 | |
| US7704616B2 (en) | Method for purging fuel cell system | |
| JPH10308230A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JP2002134145A (ja) | 燃料電池発電ユニット | |
| JP4463846B2 (ja) | 水素製造発電システム | |
| WO2010041471A1 (ja) | 水素生成装置、燃料電池システム、及び水素生成装置の運転方法 | |
| JP5132143B2 (ja) | 燃料電池装置 | |
| JP2006093157A (ja) | 固体高分子型燃料電池システム | |
| US20070048581A1 (en) | Fuel cell system | |
| KR101101049B1 (ko) | 연료전지의 스택 예열 시스템 | |
| JP2007194098A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JP2003217623A (ja) | 固体高分子形燃料電池発電装置 | |
| JP2009117120A (ja) | 水素製造発電システムの運転方法 | |
| JP2009245769A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| WO2011158495A1 (ja) | 燃料電池システムの運転方法 | |
| KR20090006593A (ko) | 인산형 고분자 전해질막 연료전지 시스템 및 그 기동방법 | |
| JP4246053B2 (ja) | 燃料電池発電システムの起動法 | |
| JP3939333B2 (ja) | 給湯システム | |
| KR101084078B1 (ko) | 연료 전지 시스템 및 그 구동 방법 | |
| JP3561706B2 (ja) | 固体高分子形燃料電池発電装置 | |
| JP2010129454A (ja) | 燃料電池ユニット |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040723 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051108 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060322 |