JP2003105577A - Gas generator and fuel cell hybrid system - Google Patents
Gas generator and fuel cell hybrid systemInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、水の電気分解を用
いたガス発生装置及びガス発生装置、燃料電池とを組み
合わせた燃料電池ハイブリッドシステム及びコジェネレ
ーションシステムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas generator using electrolysis of water, a gas generator, and a fuel cell hybrid system and a cogeneration system combined with a fuel cell.
【0002】[0002]
【従来の技術】太陽光や風力などの自然エネルギー、低
コストな夜間電力等を利用し、水の電気分解(以下、
「水電解」と記す)を行ない、発生した水素や酸素を貯
蔵する。そうすると、電力が必要なときに、貯蔵した水
素や酸素を用いて燃料電池で発電を行ない、電力を得る
ことができる。このように、水電解システムと燃料電池
システムを組み合わせることで、電力貯蔵機能を有する
ハイブリッドシステムが得られる。2. Description of the Related Art Electrolysis of water (hereinafter, referred to as
(Hereinafter referred to as "water electrolysis") to store the generated hydrogen and oxygen. Then, when electric power is required, the fuel cell can generate electric power by using the stored hydrogen or oxygen to obtain electric power. Thus, by combining the water electrolysis system and the fuel cell system, a hybrid system having a power storage function can be obtained.
【0003】しかし、従来の技術での上記のようなハイ
ブリッドシステムにおいて、ガスの貯蔵の面で、ガス乾
燥装置で水素ガス(及び酸素ガス)を乾燥し、コンプレ
ッサーで圧縮して水素(及び酸素)貯蔵タンクに貯蔵す
る後処理が必要である。あるいは、ガス乾燥装置で水素
ガスを乾燥して、温度差あるいは加圧により水素吸蔵合
金に吸蔵(貯蔵)する後処理が必要である。従って、後
処理に必要な機器が増加し、必要とする動力も多くな
り、コストも高くなる。However, in the conventional hybrid system as described above, in terms of gas storage, hydrogen gas (and oxygen gas) is dried by a gas dryer and compressed by a compressor to produce hydrogen (and oxygen). Post-treatment for storage in storage tanks is required. Alternatively, it is necessary to perform a post-treatment in which hydrogen gas is dried by a gas drying device and stored (stored) in a hydrogen storage alloy by a temperature difference or pressurization. Therefore, the equipment required for the post-treatment is increased, the required power is increased, and the cost is increased.
【0004】更に、ガスの利用の面では、燃料電池シス
テムで上記貯蔵された水素ガス及び酸素ガスを用いよう
とすれば、貯蔵形態に合わせたシステム機器が必要であ
り、システム運用も難しくなる。そして、コストが高く
なる。Further, in terms of gas utilization, if the stored hydrogen gas and oxygen gas are used in a fuel cell system, system equipment suitable for the storage form is required, and system operation becomes difficult. And the cost is high.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、製造したガスを貯蔵する際の処理のための機器を必
要とせず、製造された水素ガス及び酸素ガスの貯蔵を容
易に行うことが可能なガス発生装置及び燃料電池ハイブ
リッドシステムを提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to facilitate the storage of the produced hydrogen gas and oxygen gas, without the need for equipment for processing when storing the produced gas. A gas generator and a fuel cell hybrid system capable of
【0006】また、本発明の別の目的は、貯蔵したガス
を利用のための機器を必要とせず、貯蔵された水素ガス
及び酸素ガスを容易に使用することが可能なガス発生装
置及び燃料電池ハイブリッドシステムを提供することで
ある。Another object of the present invention is to provide a gas generator and a fuel cell which does not require a device for utilizing the stored gas and can easily use the stored hydrogen gas and oxygen gas. It is to provide a hybrid system.
【0007】また、本発明の別の目的は、水素ガス及び
酸素ガス製造用の原料水を有効に再利用するこが出来る
ガス発生装置及び燃料電池ハイブリッドシステムを提供
することである。Another object of the present invention is to provide a gas generator and a fuel cell hybrid system which can effectively reuse raw material water for producing hydrogen gas and oxygen gas.
【0008】また、本発明の別の目的は、発電により生
成された生成水を、ガス製造用に有効に再利用するこが
出来る燃料電池ハイブリッドシステムを提供することで
ある。[0008] Another object of the present invention is to provide a fuel cell hybrid system which can effectively reuse the produced water produced by power generation for gas production.
【0009】また、本発明の別の目的は、プロセス中に
発生した熱を有効利用することが可能なガス発生装置及
び燃料電池ハイブリッドシステムを提供することであ
る。Another object of the present invention is to provide a gas generator and a fuel cell hybrid system capable of effectively utilizing the heat generated during the process.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】以下に、[発明の実施の
形態]で使用される番号・符号を用いて、課題を解決す
るための手段を説明する。これらの番号・符号は、[特
許請求の範囲]の記載と[発明の実施の形態]との対応
関係を明らかにするために付加されたものである。ただ
し、それらの番号・符号を、[特許請求の範囲]に記載
されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならな
い。[Means for Solving the Problems] Means for solving the problems will be described below by using the numbers and symbols used in the embodiments of the present invention. These numbers and signs are added to clarify the correspondence between the description of [Claims] and the [Embodiment of the Invention]. However, those numbers and signs should not be used for the interpretation of the technical scope of the invention described in [Claims].
【0011】従って、上記課題を解決するための本発明
のガス発生装置は、純水を電気分解して酸素と水素を製
造する水電解部(1)と、その純水とその水素とを貯蔵
する水素貯蔵タンク(2)と、その純水とその酸素とを
貯蔵する酸素貯蔵タンク(3)と、酸素貯蔵タンク
(3)のその純水を水電解部(1)へ供給する循環水ポ
ンプ(5)とを具備する。そして、水素貯蔵タンク
(2)及び酸素貯蔵タンク(3)は、その水素及びその
酸素の少なくとも一方を消費する設備の運転圧よりも高
い圧力で、その水素及びその酸素を貯蔵する。Therefore, the gas generator of the present invention for solving the above-mentioned problems stores a water electrolysis section (1) for electrolyzing pure water to produce oxygen and hydrogen, and storing the pure water and its hydrogen. Hydrogen storage tank (2), oxygen storage tank (3) for storing the pure water and oxygen, and a circulating water pump for supplying the pure water in the oxygen storage tank (3) to the water electrolysis section (1) And (5). The hydrogen storage tank (2) and the oxygen storage tank (3) store the hydrogen and the oxygen at a pressure higher than the operating pressure of equipment that consumes at least one of the hydrogen and the oxygen.
【0012】また、本発明のガス発生装置は、水素貯蔵
タンク(2)と酸素貯蔵タンク(3)との容積比が概ね
2:1である。In the gas generator of the present invention, the volume ratio of the hydrogen storage tank (2) to the oxygen storage tank (3) is approximately 2: 1.
【0013】上記課題を解決するための本発明の燃料電
池ハイブリッドシステムは、純水を電気分解して水素と
酸素とを製造するガス発生部(101)と、水素と酸素
とを用いて発電を行なう燃料電池部(102)とを具備
する。そして、ガス発生部(101)は、燃料電池部
(102)の運転圧より高い圧力でその水素及びその酸
素を貯蔵する。また、燃料電池部(102)は、ガス発
生部(101)で製造するその水素及びその酸素の少な
くとも一方を用いてその発電を行なう。The fuel cell hybrid system of the present invention for solving the above-mentioned problems uses a gas generating section (101) for electrolyzing pure water to produce hydrogen and oxygen, and power generation using hydrogen and oxygen. And a fuel cell section (102) for performing. Then, the gas generation unit (101) stores the hydrogen and the oxygen at a pressure higher than the operating pressure of the fuel cell unit (102). Further, the fuel cell unit (102) uses the hydrogen and / or the oxygen produced in the gas generating unit (101) to generate electricity.
【0014】また、本発明の燃料電池ハイブリッドシス
テムは、ガス発生部(101)が、その純水を電気分解
してその水素とその酸素とを製造する水電解部(1)
と、その純水と水電解部(1)で製造されたその水素と
を貯蔵する水素貯蔵タンク(2)と、その純水と水電解
部(1)で製造されたその酸素とを貯蔵する酸素貯蔵タ
ンク(3)と、酸素貯蔵タンク(3)のその純水を水電
解部(1)へ供給する循環水ポンプ(5)とを具備す
る。ここで、水素貯蔵タンク(2)及び酸素貯蔵タンク
(3)は、燃料電池部(102)の運転圧より高い圧力
でその水素及びその酸素を貯蔵する。そして、燃料電池
部(102)は、水素貯蔵タンク(2)のその水素及び
酸素貯蔵タンク(3)のその酸素の少なくとも一方を用
いてその発電を行なう。In the fuel cell hybrid system of the present invention, the gas generating section (101) electrolyzes the pure water to produce hydrogen and oxygen thereof.
And a hydrogen storage tank (2) for storing the pure water and the hydrogen produced in the water electrolysis unit (1), and the pure water and the oxygen produced in the water electrolysis unit (1). It comprises an oxygen storage tank (3) and a circulating water pump (5) for supplying the pure water of the oxygen storage tank (3) to the water electrolysis section (1). Here, the hydrogen storage tank (2) and the oxygen storage tank (3) store the hydrogen and the oxygen at a pressure higher than the operating pressure of the fuel cell unit (102). Then, the fuel cell unit (102) performs power generation using at least one of the hydrogen in the hydrogen storage tank (2) and the oxygen in the oxygen storage tank (3).
【0015】更に、本発明の燃料電池ハイブリッドシス
テムは、燃料電池部(102)が、発電を行なう燃料電
池(30)と、加湿用の水である第1加湿水を含み、水
素貯蔵タンク(2)からその水素を供給され、その水素
を加湿して加湿水素とする水素加湿部(31)と、水素
加湿部(31)を途中に接続し、その第1加湿水が循環
する第1循環管路(47−1〜7)と、第1循環管路
(47−1〜7)の途中に接続され、その第1加湿水を
第1循環管路(47−1〜7)で循環させる第1ポンプ
(33)と、水素加湿部(31)から燃料電池(30)
を経由し、第1循環管路(47−1〜7)の途中に接続
する水素供給管(45−1〜2)と、第1循環管路(4
7−1〜7)と水素供給管(45−1〜2)との接続部
であり、内部を流れるその第1加湿水のフローにより、
その加湿水素を水素供給管(45−1〜2)経由で燃料
電池(30)へ向けて吸い出す第1エジェクタ(35)
とを具備する。Further, in the fuel cell hybrid system of the present invention, the fuel cell section (102) includes the fuel cell (30) for generating power and the first humidifying water which is the water for humidification, and the hydrogen storage tank (2). ) Is supplied with the hydrogen, the hydrogen humidifying part (31) for humidifying the hydrogen to humidify hydrogen, and the hydrogen humidifying part (31) are connected in the middle, and the first circulation pipe for circulating the first humidifying water. The first circulation pipe (47-1 to 7) is circulated through the first circulation pipe (47-1 to 7) and the first circulation pipe (47-1 to 7). 1 pump (33) and hydrogen humidifier (31) to fuel cell (30)
Via the hydrogen supply pipes (45-1 and 2-2) connected in the middle of the first circulation pipe lines (47-1 to 7) and the first circulation pipe line (4).
7-1 to 7) and the hydrogen supply pipe (45-1 to 2), and the flow of the first humidifying water flowing inside causes
A first ejector (35) for sucking the humidified hydrogen toward the fuel cell (30) through the hydrogen supply pipes (45-1 and 2).
And.
【0016】更に、本発明の燃料電池ハイブリッドシス
テムは、燃料電池部(102)が、加湿用の水である第
2加湿水を含み、酸素貯蔵タンク(3)のその酸素を供
給され、その酸素を加湿して加湿酸素とする酸素加湿部
(32)と、酸素加湿部(32)を途中に接続し、その
第2加湿水を循環させる第2循環管路(48−1〜3)
と、第2循環管路(48−1〜3)の途中に接続され、
その第2加湿水を第2循環管路(48−1〜3)で循環
させる第2ポンプ(34)と、酸素加湿部(32)から
燃料電池(30)を経由し第2循環管路(48−1〜
3)の途中に接続する酸素供給管(46−1〜2)と、
第2循環管路(48−1〜3)と酸素供給管(46−1
〜2)との接続部であり、内部を流れるその第2加湿水
のフローにより、その加湿酸素を酸素供給管(46−1
〜2)経由で燃料電池(30)へ向けて吸い出す第2エ
ジェクタ(36)とを更に具備する。Further, in the fuel cell hybrid system of the present invention, the fuel cell section (102) contains the second humidifying water, which is water for humidification, and is supplied with the oxygen in the oxygen storage tank (3). A second circulation pipeline (48-1 to 3) for connecting the oxygen humidifying section (32) for humidifying the oxygen to humidified oxygen and the oxygen humidifying section (32) on the way to circulate the second humidified water.
And connected in the middle of the second circulation pipeline (48-1 to 3),
A second pump (34) that circulates the second humidified water through the second circulation pipelines (48-1 to 48), and a second circulation pipeline (from the oxygen humidification section (32) through the fuel cell (30) ( 48-1
Oxygen supply pipes (46-1 and 2) connected in the middle of 3),
Second circulation line (48-1 to 3) and oxygen supply line (46-1)
~ 2), and the humidified oxygen is supplied to the oxygen supply pipe (46-1) by the flow of the second humidified water flowing inside.
.About.2) and a second ejector (36) sucking toward the fuel cell (30).
【0017】更に、本発明の燃料電池ハイブリッドシス
テムは、燃料電池部(102)が、第1循環管路(47
−1〜7)又は第2循環管路(48−1〜3)のいずれ
か一方に接続され、対応するその第1加湿水又はその第
2加湿水のいずれか一方を冷却する放熱部(37)を更
に具備する。Further, in the fuel cell hybrid system of the present invention, the fuel cell section (102) has the first circulation line (47).
-1 to 7) or the second circulation conduit (48-1 to 48) and cools either the corresponding first humidifying water or the corresponding second humidifying water (37). ) Is further provided.
【0018】更に、本発明の燃料電池ハイブリッドシス
テムは、放熱部(37)を具備する第1循環管路(47
−1〜7)又は第2循環管路(48−1〜3)のいずれ
か一方が、燃料電池(30)の内部を通過する。Further, in the fuel cell hybrid system of the present invention, the first circulation conduit (47) having the heat dissipation portion (37) is provided.
Any one of -1 to 7) or the second circulation conduit (48-1 to 48) passes through the inside of the fuel cell (30).
【0019】更に、本発明の燃料電池ハイブリッドシス
テムは、その発電に伴い生成され水素加湿部(31)又
は酸素加湿部(32)に蓄積された生成水と、外部から
補給される水とを貯蔵する給水タンク(4)と、その生
成水とその水とを送出する給水ポンプ(6)と、送出さ
れたその生成水とその水とを純水である原料純水に精製
する純水製造部(7)とを更に具備する。Further, the fuel cell hybrid system of the present invention stores the produced water accumulated by the power generation in the hydrogen humidifying section (31) or the oxygen humidifying section (32) and the water supplied from the outside. A water supply tank (4), a water supply pump (6) for delivering the produced water and the water, and a pure water producing unit for purifying the delivered produced water and the water into raw pure water which is pure water. (7) and are further provided.
【0020】更に、本発明の燃料電池ハイブリッドシス
テムは、その第1加湿水及びその第2加湿水は、給水タ
ンク(4)より供給される。Further, in the fuel cell hybrid system of the present invention, the first humidifying water and the second humidifying water are supplied from the water supply tank (4).
【0021】更に、本発明の燃料電池ハイブリッドシス
テムは、燃料電池部(102)が、空気を貯蔵する空気
タンク(62)と、その空気の圧力を調整してその空気
を送出する空気圧力調整弁(63)と、圧力を調整され
たその空気を加湿して燃料電池(30)へ送出する空気
加湿部(32’)とを更に具備する。Further, in the fuel cell hybrid system of the present invention, the fuel cell section (102) has an air tank (62) for storing air, and an air pressure adjusting valve for adjusting the pressure of the air and delivering the air. (63) and an air humidifying part (32 ') for humidifying the pressure-adjusted air and sending it to the fuel cell (30).
【0022】上記課題を解決するための本発明のコジェ
ネレーションシステムは、上記各項のいずれか一項に記
載の燃料電池ハイブリッドシステムと、その燃料電池ハ
イブリッドシステムの排熱を利用する設備とを具備す
る。A cogeneration system according to the present invention for solving the above-mentioned problems comprises the fuel cell hybrid system according to any one of the above items, and equipment for utilizing exhaust heat of the fuel cell hybrid system. To do.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】本発明であるガス発生装置及び燃
料電池ハイブリッドシステムについて、添付の図面を用
いて説明する。本実施例において、ガス発生装置で製造
した水素ガス及び酸素ガスを燃料電池で使用するシステ
ムを例に示して説明するが、ガスタービンのような他の
水素及び酸素を使用する発電装置を使用するシステムに
おいても適用可能である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A gas generator and a fuel cell hybrid system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, a system using hydrogen gas and oxygen gas produced by a gas generator in a fuel cell will be described as an example, but a power generator using other hydrogen and oxygen such as a gas turbine will be used. It is also applicable to the system.
【0024】(実施例1)本発明であるガス発生装置の
実施の形態について説明する。本発明であるガス発生装
置の実施の形態における構成について、図1を参照して
説明する。図1は、ガス発生装置の実施の形態における
構成を示す図である。ガス発生装置は、水電解部1、水
素貯蔵タンク2、酸素貯蔵タンク3、給水タンク4、循
環水ポンプA5、給水ポンプ6、純水製造部7、放熱部
A8、温度調節弁9、第1排水弁10、第2排水弁1
1、第1給水弁12、第2給水弁13、水素排気弁1
4、酸素排気弁15、水導入ライン17、給水ラインA
18−1、給水ラインB18−2、給水ラインC18−
3、酸素生成ラインA19−1、酸素生成ラインB19
−2、酸素生成ラインC19−3、温調水ラインA20
−1、温調水ラインB20−2、温調水ラインC20−
3、水素生成ライン21、第1給排水ラインA22−
1、第1給排水ラインB22−2、第1給排水ラインC
22−3、第2給排水ラインA23−1、第2給排水ラ
インB23−2、第2給排水ラインC23−3を具備す
る。(Embodiment 1) An embodiment of a gas generator according to the present invention will be described. The configuration of the embodiment of the gas generator of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing a configuration in an embodiment of a gas generator. The gas generator includes a water electrolysis unit 1, a hydrogen storage tank 2, an oxygen storage tank 3, a water supply tank 4, a circulating water pump A5, a water supply pump 6, a pure water production unit 7, a heat radiation unit A8, a temperature control valve 9, and a first unit. Drain valve 10, second drain valve 1
1, first water supply valve 12, second water supply valve 13, hydrogen exhaust valve 1
4, oxygen exhaust valve 15, water introduction line 17, water supply line A
18-1, water supply line B18-2, water supply line C18-
3, oxygen production line A19-1, oxygen production line B19
-2, oxygen generation line C19-3, temperature control water line A20
-1, temperature control water line B20-2, temperature control water line C20-
3, hydrogen generation line 21, first water supply and drain line A22-
1, first water supply / drainage line B22-2, first water supply / drainage line C
22-3, the second water supply / drainage line A23-1, the second water supply / drainage line B23-2, and the second water supply / drainage line C23-3.
【0025】本発明のガス発生装置では、製造した水素
ガス及び酸素ガスを貯蔵するタンクの圧力は、そのガス
を使用する予定の設備の運転圧以上にする。例えば、発
生した水素ガス及び酸素ガスを運転圧3気圧の燃料電池
で使用する予定であれば、タンクでの貯蔵圧力を3気圧
より高い圧力にする。そうすることで、燃料電池を使用
する際、タンクから直接燃料電池へ供給することが可能
となる。そして、ガス乾燥装置やガスコンプレッサーが
不要となる。また、ガス発生装置に原料水を供給する原
料水用のタンクが、製造した酸素ガスを貯蔵するタンク
を兼ねることにする。そうすることにより、ガスに変換
されなかった原料水をリサイクル利用することが可能と
なる。In the gas generator of the present invention, the pressure of the tank for storing the produced hydrogen gas and oxygen gas is set to be equal to or higher than the operating pressure of the facility where the gas is to be used. For example, if the generated hydrogen gas and oxygen gas are to be used in a fuel cell having an operating pressure of 3 atm, the storage pressure in the tank is set to a pressure higher than 3 atm. By doing so, when using the fuel cell, it becomes possible to supply the fuel cell directly from the tank. And a gas drying device and a gas compressor are unnecessary. Further, the tank for raw material water that supplies the raw material water to the gas generator also serves as a tank for storing the produced oxygen gas. By doing so, it becomes possible to recycle the raw material water that has not been converted to gas.
【0026】図1の各構成について、以下に説明する。
水電解部1は、外部電源からの電力と水(「原料水」と
も記す)の供給を受けて、水電解(電気化学反応)によ
り水素ガスと酸素ガスを2:1の割合で製造する。固体
高分子電解質を用い、負極側で水素ガス、正極側で酸素
ガスを発生する。水素ガス及び酸素ガス発生時は、固体
高分子電解質及び触媒層での抵抗損等により、発熱す
る。Each structure of FIG. 1 will be described below.
The water electrolysis unit 1 is supplied with electric power and water (also referred to as “raw material water”) from an external power source to produce hydrogen gas and oxygen gas at a ratio of 2: 1 by water electrolysis (electrochemical reaction). Using a solid polymer electrolyte, hydrogen gas is generated on the negative electrode side and oxygen gas is generated on the positive electrode side. When hydrogen gas and oxygen gas are generated, heat is generated due to resistance loss in the solid polymer electrolyte and the catalyst layer.
【0027】水素貯蔵タンク2は、水電解部1により製
造された水素ガスを貯蔵する。その際、一部の原料水が
固体高分子電解質を負極側へ浸透し、水素ガスと共に貯
蔵される。図示しない圧力計を有する。水電解で発生す
るガスの体積比が、水素ガス:酸素ガス=2:1である
ことから、水素貯蔵タンク2の容積:酸素貯蔵タンク3
の容積=2:1とする。ただし、原料水や浸透水量は液
体のため、発生するガス(気体)に比べて体積は少な
い。The hydrogen storage tank 2 stores the hydrogen gas produced by the water electrolysis unit 1. At that time, part of the raw material water permeates the solid polymer electrolyte to the negative electrode side and is stored together with hydrogen gas. It has a pressure gauge (not shown). Since the volume ratio of the gas generated by water electrolysis is hydrogen gas: oxygen gas = 2: 1, the volume of the hydrogen storage tank 2: oxygen storage tank 3
Volume = 2: 1. However, since the raw material water and the amount of permeated water are liquids, the volume is smaller than that of the generated gas.
【0028】酸素貯蔵タンク3は、水電解部1において
水電解に使用する原料水と、水電解部1により製造され
た酸素ガスとを貯蔵する。水電解部1へ供給された原料
水のほとんどは、製造された酸素と共に酸素貯蔵タンク
3へ還流される。図示しない圧力計を有する。The oxygen storage tank 3 stores the raw material water used for water electrolysis in the water electrolysis section 1 and the oxygen gas produced by the water electrolysis section 1. Most of the raw material water supplied to the water electrolysis unit 1 is returned to the oxygen storage tank 3 together with the produced oxygen. It has a pressure gauge (not shown).
【0029】給水タンク4は、酸素貯蔵タンク3に貯蔵
される原料水の不足時に補給する市水を貯蔵する。水電
解中は、給水タンク4には、常時市水が補給されてい
る。市水は、純水にされたのち、酸素貯蔵タンク3へ補
給される。図示しないリーク弁及び圧力計を有する。The water supply tank 4 stores city water to be replenished when the raw material water stored in the oxygen storage tank 3 is insufficient. During the water electrolysis, the water supply tank 4 is constantly replenished with city water. The city water is made into pure water and then supplied to the oxygen storage tank 3. It has a leak valve and a pressure gauge not shown.
【0030】なお、本実施例における「原料水」及び
「水」は、純水である。循環水ポンプA5は、酸素貯蔵
タンク3の原料水の水電解部1への供給、及び水素貯蔵
タンク2と酸素貯蔵タンク3への水素ガス及び酸素ガス
の送気を行なう。原料水は、水電解部1において、一部
は電気分解され、残りは製造された酸素と共に酸素と共
に酸素貯蔵タンク3へ還流される。The "raw material water" and "water" in this embodiment are pure water. The circulating water pump A5 supplies the raw material water of the oxygen storage tank 3 to the water electrolysis unit 1 and supplies hydrogen gas and oxygen gas to the hydrogen storage tank 2 and the oxygen storage tank 3. In the water electrolysis unit 1, the raw material water is partially electrolyzed, and the rest is refluxed to the oxygen storage tank 3 together with oxygen produced.
【0031】給水ポンプ6は、給水タンク4内の市水を
純水製造部7(後述)を介して酸素貯蔵タンク3へ供給
する。水電解中は、市水を酸素貯蔵タンク3へ継続的に
補給する。水電解が開始されると、水電解を行なう系
(水電解部1、水素貯蔵タンク2、酸素貯蔵タンク3)
は、水素ガス及び酸素ガスの製造に伴い圧力が上昇す
る。従って、給水ポンプ6は、圧力の上昇する酸素貯蔵
タンク3に対して、市水を同圧以上に昇圧して供給する
ことが可能なポンプとする。純水製造部7は、給水タン
ク4から酸素製造タンク3へ供給される市水を、その途
中において純水に精製する。The water supply pump 6 supplies the city water in the water supply tank 4 to the oxygen storage tank 3 via a pure water production unit 7 (described later). During water electrolysis, city water is continuously supplied to the oxygen storage tank 3. System for performing water electrolysis when water electrolysis is started (water electrolysis unit 1, hydrogen storage tank 2, oxygen storage tank 3)
Causes the pressure to increase with the production of hydrogen gas and oxygen gas. Therefore, the water supply pump 6 is a pump that can supply the city water to the oxygen storage tank 3 whose pressure rises by increasing the city water to the same pressure or higher. The pure water producing unit 7 refines the city water supplied from the water supply tank 4 to the oxygen producing tank 3 into pure water on the way.
【0032】放熱部A8は、水電解中に水電解部1で加
熱され、水電解部1と酸素貯蔵タンク3との間を還流す
る原料水の温度を低下させる熱交換器である。温度調節
弁9は、放熱部A8を通る原料水の流量を調節する。弁
の開度を大きくすれば、流量が多くなるため、原料水の
放熱量が増加する。従って、還流する原料水及び酸素貯
蔵タンク3中の原料水の温度の低下量も大きくなる。The heat radiating section A8 is a heat exchanger which is heated in the water electrolysis section 1 during water electrolysis and lowers the temperature of the raw material water flowing back between the water electrolysis section 1 and the oxygen storage tank 3. The temperature control valve 9 controls the flow rate of the raw material water passing through the heat radiating section A8. If the opening degree of the valve is increased, the flow rate increases, so that the heat radiation amount of the raw material water increases. Therefore, the amount of reduction of the temperature of the recirculated raw material water and the temperature of the raw material water in the oxygen storage tank 3 also becomes large.
【0033】第1排水弁10は、水素貯蔵タンク2内に
蓄積した水を排出する際に開く。また、第1給水弁12
は、水素貯蔵タンク2から排出された水を給水タンクに
受け入れる際に開く。第2排水弁11は、酸素貯蔵タン
ク3内に蓄積した水を排出する際に開く。また、第2給
水弁13は、酸素貯蔵タンク3から排出された水を給水
タンクに受け入れる際に開く。The first drain valve 10 is opened when the water accumulated in the hydrogen storage tank 2 is discharged. Also, the first water supply valve 12
Open when the water discharged from the hydrogen storage tank 2 is received in the water supply tank. The second drain valve 11 opens when the water accumulated in the oxygen storage tank 3 is discharged. Further, the second water supply valve 13 opens when the water discharged from the oxygen storage tank 3 is received in the water supply tank.
【0034】水素排気弁14は、水素貯蔵タンク2内の
水素ガスが過剰に貯蔵された場合などに、水素ガスを逃
がす。酸素排気弁15は、酸素貯蔵タンク3内の酸素ガ
スが過剰に貯蔵された場合などに、酸素ガスを逃がす。The hydrogen exhaust valve 14 releases the hydrogen gas when the hydrogen gas in the hydrogen storage tank 2 is excessively stored. The oxygen exhaust valve 15 releases the oxygen gas when the oxygen gas in the oxygen storage tank 3 is excessively stored.
【0035】次に、上記各構成を接続する配管について
説明する。市水を純水に精製し、酸素貯蔵タンク3へ供
給する配管について説明する。水導入ライン17は、一
端部を市水の供給部(図示せず)に、他端部を給水タン
ク4に接続している。給水ラインA18−1は、一端部
を給水タンク4に、他端部を給水ポンプ6に接続してい
る。給水ラインA18−2は、一端部を給水ポンプ6
に、他端部を純水製造部7に接続している。給水ライン
C18−3は、一端部を純水製造部7に、他端部を酸素
貯蔵タンク3に接続している。市水は、水導入ライン1
7経由で、給水タンク4に貯蔵される。そして、給水ラ
インA18−1−給水ポンプ6−給水ラインA18−2
−純水製造部7経由で純水となる。そして、純水(原料
水)は、給水ラインC18−3経由で、酸素貯蔵タンク
3に達する。Next, the pipes connecting the above-mentioned components will be described. A pipe for purifying city water into pure water and supplying it to the oxygen storage tank 3 will be described. The water introduction line 17 has one end connected to a city water supply unit (not shown) and the other end connected to the water supply tank 4. The water supply line A18-1 has one end connected to the water supply tank 4 and the other end connected to the water supply pump 6. The water supply line A18-2 has a water supply pump 6 at one end.
The other end is connected to the pure water producing unit 7. The water supply line C18-3 has one end connected to the pure water producing unit 7 and the other end connected to the oxygen storage tank 3. City water is the water introduction line 1
It is stored in the water supply tank 4 via 7. And the water supply line A18-1, the water supply pump 6, the water supply line A18-2
-It becomes pure water via the pure water production unit 7. Then, the pure water (raw material water) reaches the oxygen storage tank 3 via the water supply line C18-3.
【0036】次に、水電解部1と酸素貯蔵タンク3との
原料水の還流に関わる配管について説明する。酸素生成
ラインA19−1は、一端部を酸素貯蔵タンク3に、他
端部を循環水ポンプA5に接続している。酸素生成ライ
ンB19−2は、一端部を循環水ポンプA5に、他端部
を水電解部1(の正極側)に接続している。酸素生成ラ
インC19−3は、一端部を水電解部1(の正極側)
に、他端部を酸素貯蔵タンク3に接続している。酸素貯
蔵タンク3の原料水は、酸素生成ラインA19−1−循
環水ポンプA5−酸素生成ラインB19−2−水電解部
1(の正極側)−酸素生成ラインC19−3経由で循環
(一部は水電解により消費)している。Next, the piping relating to the recirculation of the raw material water between the water electrolysis section 1 and the oxygen storage tank 3 will be described. The oxygen generation line A19-1 has one end connected to the oxygen storage tank 3 and the other end connected to the circulating water pump A5. The oxygen generation line B19-2 has one end connected to the circulating water pump A5 and the other end connected to (the positive electrode side of) the water electrolysis unit 1. The oxygen generation line C19-3 has one end (the positive electrode side) of the water electrolysis unit 1
The other end is connected to the oxygen storage tank 3. The raw material water of the oxygen storage tank 3 circulates through the oxygen generation line A19-1, the circulating water pump A5-the oxygen generation line B19-2-the water electrolysis unit 1 (the positive electrode side), and the oxygen generation line C19-3 (partially). Is consumed by water electrolysis).
【0037】次に、原料水の温度調節を行なう配管につ
いて説明する。酸素生成ラインB19−2の途中まで
は、原料水の還流と同様である。温調水ラインA20−
1は、一端部を酸素生成ラインB19−2に、他端部を
放熱部A8に接続している。温調水ラインB20−2
は、一端部を放熱部A8に、他端部を温度調節弁9に接
続している。温調水ラインC20−3は、一端部を温度
調節弁に、他端部は酸素貯蔵タンク3に接続している。
温度調節を行なう原料水(酸素貯蔵タンク3内)は、酸
素生成ラインB19−2の途中−温調水ラインA20−
1−放熱部A8−温調水ラインB20−2−温度調節弁
9−温調水ラインC20−3経由で循環している。Next, the piping for adjusting the temperature of the raw material water will be described. Up to the middle of the oxygen generation line B19-2, it is the same as the reflux of the raw material water. Temperature control water line A20-
No. 1 has one end connected to the oxygen generation line B19-2 and the other end connected to the heat dissipation unit A8. Temperature control water line B20-2
Has one end connected to the heat dissipation part A8 and the other end connected to the temperature control valve 9. The temperature control water line C20-3 has one end connected to the temperature control valve and the other end connected to the oxygen storage tank 3.
The raw material water (in the oxygen storage tank 3) for temperature control is in the middle of the oxygen generation line B19-2-temperature control water line A20-
It circulates through 1-heat radiation part A8-temperature control water line B20-2-temperature control valve 9-temperature control water line C20-3.
【0038】次に、水電解部1で生成した水素を貯蔵す
る配管について説明する。水素生成ライン21は、一端
部を水電解部1(の負極側)に、他端部を水素貯蔵タン
ク2に接続している。製造された水素ガスは、水素生成
ライン21を経由して、水素貯蔵タンク2へ供給され
る。Next, a pipe for storing hydrogen generated in the water electrolysis section 1 will be described. The hydrogen generation line 21 has one end connected to (the negative electrode side of) the water electrolysis unit 1 and the other end connected to the hydrogen storage tank 2. The produced hydrogen gas is supplied to the hydrogen storage tank 2 via the hydrogen generation line 21.
【0039】次に、水素貯蔵タンク2内の水を排出する
配管について説明する。第1給排水ラインA22−1
は、一端部を水素貯蔵タンク2に、他端部を第1排水弁
10に接続している。第1給排水ラインB22−2は、
一端部を第1排水弁10に、他端部を第1給水弁12に
接続している。第1給排水ラインC22−3は、一端部
を第1給水弁12に、他端部を給水タンク4に接続して
いる。水素貯蔵タンク2内の過剰の水は、第1給排水ラ
インA22−1−第1排水弁10−第1給排水ラインB
22−2−第1給水弁12−第1給排水ラインC22−
3経由で、給水タンク4に排出される。Next, a pipe for discharging water in the hydrogen storage tank 2 will be described. First water supply / drainage line A22-1
Has one end connected to the hydrogen storage tank 2 and the other end connected to the first drain valve 10. The first water supply / drainage line B22-2
One end is connected to the first drain valve 10 and the other end is connected to the first water supply valve 12. The first water supply / drainage line C22-3 has one end connected to the first water supply valve 12 and the other end connected to the water supply tank 4. Excess water in the hydrogen storage tank 2 is the first water supply / drainage line A22-1-first drainage valve 10-first water supply / drainage line B.
22-2-First water supply valve 12-First water supply / drainage line C22-
The water is discharged to the water supply tank 4 via 3.
【0040】次に、酸素貯蔵タンク3内の水を排出する
配管について説明する。第2給排水ラインA23−1
は、一端部を酸素貯蔵タンク3に、他端部を第2排水弁
11に接続している。第2給排水ラインB23−2は、
一端部を第2排水弁11に、他端部を第2給水弁13に
接続している。第2給排水ラインC23−3は、一端部
を第2給水弁12に、他端部を給水タンク4に接続して
いる。酸素貯蔵タンク3内の過剰の水は、第2給排水ラ
インA23−1−第2排水弁11−第2給排水ラインB
23−2−第2給水弁13−第2給排水ラインC23−
3経由で、給水タンク4に排出される。Next, a pipe for discharging water in the oxygen storage tank 3 will be described. Second water supply / drainage line A23-1
Has one end connected to the oxygen storage tank 3 and the other end connected to the second drain valve 11. The second water supply / drainage line B23-2
One end is connected to the second drain valve 11, and the other end is connected to the second water supply valve 13. The second water supply / drainage line C23-3 has one end connected to the second water supply valve 12 and the other end connected to the water supply tank 4. Excess water in the oxygen storage tank 3 is the second water supply / drainage line A23-1, the second drainage valve 11 and the second water supply / drainage line B.
23-2-Second Water Supply Valve 13-Second Water Supply / Drainage Line C23-
The water is discharged to the water supply tank 4 via 3.
【0041】次に、本発明のガス発生装置の実施の形態
における動作について、図面を参照して説明する。
(1)立上げ
通常、立上げ前は、水電解部1の負極側には不活性ガス
が封入されている。また、正極側には酸素ガスが残存し
ている。また、水素貯蔵タンク2には、水素ガス及び水
が残存している。酸素貯蔵タンク3には酸素ガス及び原
料水が残存している。給水タンク4には、空気及び市水
が残存している。Next, the operation of the embodiment of the gas generator of the present invention will be described with reference to the drawings. (1) Start-up Normally, before start-up, the negative electrode side of the water electrolysis unit 1 is filled with an inert gas. In addition, oxygen gas remains on the positive electrode side. Further, hydrogen gas and water remain in the hydrogen storage tank 2. Oxygen gas and raw material water remain in the oxygen storage tank 3. Air and city water remain in the water supply tank 4.
【0042】水電解部1の負極側の不活性ガスを水素
ガスで置換する。そして、水素貯蔵タンク2、水電解部
1、酸素貯蔵タンク3及びそられを接続する配管の圧力
が概ね等しくなるように水素排気弁14及び酸素排気弁
15などの弁操作により圧力調整を行なう。なお、新規
装置の立ち上げ時は、水電解に関わる系(水電解部1、
水素貯蔵タンク2、酸素貯蔵タンク3)を、全て不活性
ガス(窒素やアルゴンなど)で内部のガスを置換する。
そしてその後、上記の圧力調整を行なう。この段階で、
第1排水弁10、第2排水弁11、第1給水弁12、第
2給水弁13、水素排気弁14、酸素排気弁15は、閉
止の状態である。The inert gas on the negative electrode side of the water electrolysis unit 1 is replaced with hydrogen gas. Then, the hydrogen storage tank 2, the water electrolysis unit 1, the oxygen storage tank 3 and the pipes connecting them are adjusted in pressure by valve operations such as the hydrogen exhaust valve 14 and the oxygen exhaust valve 15 so that the pressures thereof are substantially equal. In addition, when starting up a new device, the system related to water electrolysis (water electrolysis unit 1,
The hydrogen storage tank 2 and the oxygen storage tank 3) are all replaced with an inert gas (nitrogen, argon, etc.) for the internal gas.
After that, the above pressure adjustment is performed. At this stage,
The first drain valve 10, the second drain valve 11, the first water supply valve 12, the second water supply valve 13, the hydrogen exhaust valve 14, and the oxygen exhaust valve 15 are in a closed state.
【0043】給水タンク4に市水を供給する。図示し
ない市水の供給部より、給水タンク4へ市水を供給す
る。供給量は、予め水電解に必要と計算される量以上と
する。ただし、原料水が水電解で消費される速度と同程
度の流量で、水電解中、連続的に給水タンク4に供給し
ても良い。City water is supplied to the water supply tank 4. City water is supplied to the water supply tank 4 from a city water supply unit (not shown). The supply amount is equal to or more than the amount calculated in advance necessary for water electrolysis. However, the raw material water may be continuously supplied to the water supply tank 4 during the water electrolysis at a flow rate similar to the rate at which the water electrolysis is consumed.
【0044】酸素貯蔵タンク3へ原料水を供給する。
給水タンク4の市水は、給水ポンプ6により、酸素貯蔵
タンク3の圧力と同圧にされ送出される。送出した市水
は、純水製造部7により純水(原料水)に精製され、酸
素貯蔵タンク3へ、その下部より供給される。内部の空
間が十分あるため、原料水の供給によっても酸素貯タン
ク3の圧力はそれほど上昇しない。ただし、水電解部1
や水素貯蔵タンク2との圧力差が、予め設定した値以上
になった場合には、酸素排気弁15により、同圧化を行
なう。Raw material water is supplied to the oxygen storage tank 3.
The city water in the water supply tank 4 is sent to the same pressure as the oxygen storage tank 3 by the water supply pump 6. The sent city water is purified into pure water (raw material water) by the pure water producing unit 7, and is supplied to the oxygen storage tank 3 from below. Since there is sufficient internal space, the pressure of the oxygen storage tank 3 does not rise so much even when the raw material water is supplied. However, the water electrolysis unit 1
When the pressure difference between the hydrogen storage tank 2 and the hydrogen storage tank 2 exceeds a preset value, the oxygen exhaust valve 15 is used to make the pressure equal.
【0045】原料水を循環させる。酸素貯蔵タンク3
の原料水が十分な量になった時点で、循環水ポンプA5
を起動する。そして、酸素貯蔵タンク3の下部から原料
水を送出し、酸素生成ラインA19−1〜酸素生成ライ
ンC19−3を介して、原料水を電解部1と酸素貯蔵タ
ンク3との間で循環させ、原料水を行き渡らせる。その
際、温度調節弁9を開き、温調水ラインA20−1〜温
調水ラインC20−3にも原料水を循環させて、原料水
を行き渡らせる。その後、温度調節弁9は閉止する。The raw water is circulated. Oxygen storage tank 3
Circulating water pump A5
To start. Then, the raw material water is delivered from the lower portion of the oxygen storage tank 3, and the raw material water is circulated between the electrolysis unit 1 and the oxygen storage tank 3 via the oxygen production line A19-1 to the oxygen production line C19-3, Spread raw water. At that time, the temperature control valve 9 is opened to circulate the raw material water in the temperature control water line A20-1 to the temperature control water line C20-3 so that the raw material water is spread. After that, the temperature control valve 9 is closed.
【0046】水電解を行なう。原料水を、水電解量に
合わせて循環水ポンプA5で流量調整しながら、水電解
部1への供給を続ける。そして、図示しない電源により
水電解部1に電圧を印加することにより、水電解を開始
する。水電解部1の正極側に供給された原料水は、電気
分解により酸素イオンと水素イオンとに分解される。酸
素イオンはそこで酸素分子となり、未使用の原料水と共
に、酸素貯蔵タンク3へ送出される。水素イオンは、電
解質へ浸透し、主にオキソニウムイオン(H3O+)や
H++nH 2Oの形で、負極側へ移動し、そこで水素分
子となり、浸透してきた水分子と共に、水素貯蔵タンク
2へ送出される。発生する水素ガスと酸素ガスの体積比
は概ね2:1である。Water electrolysis is performed. Raw water is used for water electrolysis
Water electrolysis while adjusting the flow rate with the circulating water pump A5
Continue to supply to Part 1. And by the power supply not shown
Start water electrolysis by applying voltage to the water electrolysis unit 1.
To do. The raw material water supplied to the positive electrode side of the water electrolysis unit 1 is
The decomposition causes decomposition into oxygen ions and hydrogen ions. acid
The elementary ions then become oxygen molecules and coexist with unused raw water.
Then, it is sent to the oxygen storage tank 3. Hydrogen ions are
Penetrates to the decomposition, mainly oxonium ion (HThreeO+) And
H++ NH TwoIn the form of O, it moves to the negative electrode side, where hydrogen
Hydrogen storage tank with water molecules that have become children and have penetrated
2 is sent. Volume ratio of generated hydrogen gas and oxygen gas
Is approximately 2: 1.
【0047】ガスの貯蔵を行なう。正極側で発生した
酸素ガスと未使用の原料水は、酸素貯蔵タンク3に還流
し、酸素ガスはそこで貯蔵される。液体の原料水が、気
体の酸素ガスに変わるため、体積は10倍以上増加す
る。そのため、酸素貯蔵タンク3中の圧力は、水電解
(酸素ガスの製造)に伴い高くなる。原料水は、そこに
貯蔵されている原料水と合流し、再び水電解部1へ送出
される。一方、負極側で発生した水素ガスと透過した水
は、水素貯蔵タンク2に送出され、そこで貯蔵される。
水素ガスと透過した水が供給されるため、水素貯蔵タン
ク2中の圧力は、水電解(水素ガスの製造)に伴い高く
なる。水素ガス及び酸素ガスの昇圧は、循環水ポンプA
5による水電解部1への原料水の供給に伴って行なう。Gas is stored. The oxygen gas generated on the positive electrode side and the unused raw material water flow back to the oxygen storage tank 3, and the oxygen gas is stored therein. Since the liquid raw material water is changed to gaseous oxygen gas, the volume is increased ten times or more. Therefore, the pressure in the oxygen storage tank 3 increases with water electrolysis (production of oxygen gas). The raw material water merges with the raw material water stored therein, and is again sent to the water electrolysis unit 1. On the other hand, the hydrogen gas generated on the negative electrode side and the permeated water are sent to the hydrogen storage tank 2 and stored therein.
Since the hydrogen gas and the permeated water are supplied, the pressure in the hydrogen storage tank 2 increases with water electrolysis (production of hydrogen gas). Circulating water pump A is used to increase the pressure of hydrogen gas and oxygen gas.
This is performed in accordance with the supply of the raw material water to the water electrolysis section 1 by 5.
【0048】発生する水素ガスと酸素ガスの体積比は概
ね2:1である。従って、水素貯蔵タンク2の容積:酸
素貯蔵タンク3=2:1、とする。従って、水電解部1
によるガス製造に伴う昇圧過程においても、水素貯蔵タ
ンク2(水電解部1の負極側)と酸素貯蔵タンク3(水
電解部1の正極側)との圧力差はほとんど発生しない。
従って、水電解部1の固体高分子電解質の膜は、破れる
ことなく安定的に使用可能となる。また、必要に応じて
差圧コントロール機構を設ける場合もある。The volume ratio of the generated hydrogen gas and oxygen gas is approximately 2: 1. Therefore, the volume of the hydrogen storage tank 2 is set to the oxygen storage tank 3 = 2: 1. Therefore, the water electrolysis unit 1
Even in the pressurization process associated with the gas production by the above, the pressure difference between the hydrogen storage tank 2 (the negative electrode side of the water electrolysis unit 1) and the oxygen storage tank 3 (the positive electrode side of the water electrolysis unit 1) hardly occurs.
Therefore, the membrane of the solid polymer electrolyte of the water electrolysis unit 1 can be stably used without breaking. In addition, a differential pressure control mechanism may be provided if necessary.
【0049】水電解部1で使用されなかった原料水は、
酸素貯蔵タンク3に還流され再利用されるので、原料水
を無駄にせず有効に使用することが可能となる。すなわ
ち、運転コストを低下できるほか、資源の有効利用とい
う面で好ましい。The raw material water not used in the water electrolysis section 1 is
Since it is recirculated to the oxygen storage tank 3 and reused, the raw material water can be effectively used without wasting it. That is, it is preferable in that the operating cost can be reduced and the resources can be effectively used.
【0050】(2)定常運転
定常運転の場合には、上述の(1)〜のプロセス
で、原料水を酸素貯蔵タンク3へ供給しながら、〜
のプロセスにより、水電解を行ない水素ガス及び酸素ガ
スを製造し、それぞれのタンクへ貯蔵する。ただし、予
め十分な量の原料水が酸素貯蔵タンク3へ供給されてい
る場合には、〜のプロセスは、省略できる。(2) Steady state operation In the case of steady state operation, the raw material water is supplied to the oxygen storage tank 3 by the above-mentioned processes (1) to
By this process, water electrolysis is performed to produce hydrogen gas and oxygen gas, which are stored in respective tanks. However, if a sufficient amount of raw material water is supplied to the oxygen storage tank 3 in advance, the processes (1) to (3) can be omitted.
【0051】運転は、水素貯蔵タンク及び酸素貯蔵タン
クの圧力が、その水素ガス及び酸素ガスを使用する予定
の設備(例えば燃料電池)の運転圧よりも高くなるま
で、かつ、両貯蔵タンクが、その設備が使用予定のガス
量を賄える量を貯蔵するまで行なう。The operation is performed until the pressures of the hydrogen storage tank and the oxygen storage tank become higher than the operating pressure of the facility (for example, fuel cell) in which the hydrogen gas and oxygen gas are to be used, and both storage tanks are Until the facility stores enough gas to cover the amount of gas it will use.
【0052】運転中は、水電解部1では、電気抵抗損な
どにより熱が発生する。そのため、原料水が加熱され、
酸素貯蔵タンク3内の原料水も温度が上昇する。それに
対処するため、温度上昇を抑制するために、放熱部A8
に原料水の一部を循環させて熱を逃がす。During operation, heat is generated in the water electrolysis section 1 due to electrical resistance loss and the like. Therefore, the raw water is heated,
The temperature of the raw material water in the oxygen storage tank 3 also rises. In order to deal with this, in order to suppress the temperature rise, the heat dissipation part A8
The heat is released by circulating a part of the raw water.
【0053】すなわち酸素貯蔵タンク3を出て循環水ポ
ンプA5を経由した原料水は、酸素生成ラインB19−
2の途中から、その一部が温調水ラインA20−1へ分
岐する。そして、放熱部A8に入り、低温の媒体により
熱を奪われ、温度が低下する。その後、温調水ラインB
20−2−温度調節弁9−温調水ラインC20−3経由
で、再び酸素貯蔵タンク3へ還流する。分岐する原料水
の流量は、温度調節弁9の弁の開度により調節する。弁
の開度は、酸素貯蔵タンク3内の原料水の温度(図示し
ない温度計で測定)及び原料水の量(図示しない液面計
により測定)に基づいて、制御部(図示せず)により制
御される。That is, the raw material water that has left the oxygen storage tank 3 and passed through the circulating water pump A5 is the oxygen production line B19-
From the middle of 2, a part of it branches to the temperature control water line A20-1. Then, the heat enters the heat radiating section A8, the heat is taken away by the low temperature medium, and the temperature is lowered. After that, temperature control line B
20-2-Temperature control valve 9-Return to the oxygen storage tank 3 again via the temperature control water line C20-3. The flow rate of the branched raw material water is adjusted by the opening degree of the temperature control valve 9. The opening of the valve is controlled by a control unit (not shown) based on the temperature of the raw water in the oxygen storage tank 3 (measured by a thermometer (not shown)) and the amount of raw water (measured by a level gauge (not shown)). Controlled.
【0054】酸素貯蔵タンク3内の原料水の一部を放熱
部A8にて温度を低下させることにより、原料水の温度
を適切に(低く)保持することが可能となる。また、水
電解部1にて、その低温の原料水を用いて水電解を行な
うことにより、水電解部1の運転温度を適切に保つこと
が可能となる。By lowering the temperature of a part of the raw material water in the oxygen storage tank 3 at the heat radiating section A8, the temperature of the raw material water can be maintained appropriately (lower). Further, in the water electrolysis unit 1, it is possible to appropriately maintain the operating temperature of the water electrolysis unit 1 by performing water electrolysis using the low-temperature raw material water.
【0055】給水ポンプ6による市水の供給は、酸素貯
蔵タンク3がガス貯蔵により昇圧されるのに伴い、酸素
ガスの貯蔵圧力と同等の圧力に昇圧して、酸素貯蔵タン
ク3側へ供給する。すなわち、給水ポンプ6は、酸素貯
蔵タンク3の最高圧力以上の揚程を有する。The city water is supplied by the water supply pump 6 to the oxygen storage tank 3 side after the oxygen storage tank 3 is boosted by the gas storage so as to have a pressure equal to the storage pressure of oxygen gas. . That is, the water supply pump 6 has a head higher than the maximum pressure of the oxygen storage tank 3.
【0056】また、減圧や容積確保など必要に応じて、
水素貯蔵タンク2内の水を排水する。排水は、第1排水
弁10及び第1給水弁12を開く。水素貯蔵タンク2の
方が、給水タンク4よりも圧力が高いため、水は自然に
給水タンク4へ送出される。ただし、水素ガスが送出さ
れないように水はある程度残す。酸素貯蔵タンク3側も
同様である。If necessary, such as reducing the pressure or securing the volume,
The water in the hydrogen storage tank 2 is drained. For drainage, the first drain valve 10 and the first water supply valve 12 are opened. Since the hydrogen storage tank 2 has a higher pressure than the water supply tank 4, water is naturally sent to the water supply tank 4. However, some water is left so that hydrogen gas is not delivered. The same applies to the oxygen storage tank 3 side.
【0057】(3)停止
水電解部1への電圧印加を停止、水電解を停止する。
循環水ポンプを停止し、原料水の水電解部1への供給
を停止する。給水ポンプ6での酸素貯蔵タンク3への継
続的な供給を行なっていた場合には、給水ポンプ6も停
止する。ガスや液体の逆流や移動を防ぐために、必要な
弁(図示しない弁も含む)を閉止する。
水素生成ライン21及び水電解部1の負極側の内部を
不活性ガスで置換する。(3) Stopping The voltage application to the water electrolysis section 1 is stopped, and the water electrolysis is stopped. The circulating water pump is stopped, and the supply of raw material water to the water electrolysis unit 1 is stopped. When the water supply pump 6 is continuously supplying the oxygen storage tank 3, the water supply pump 6 is also stopped. Close necessary valves (including valves not shown) to prevent backflow or movement of gas or liquid. The inside of the hydrogen generation line 21 and the negative electrode side of the water electrolysis unit 1 is replaced with an inert gas.
【0058】本発明により、水電解に用いる原料水を無
駄にせず有効に用いることが出来る。また、原料水の放
熱用の簡便な機器により、水電解部1や両貯蔵タンクの
過熱を抑え、安定的な運転を行なうことができる。更
に、製造した水素ガス及び酸素ガスを貯蔵するタンクで
の両ガスの貯蔵時の圧力を高くすることにより、両ガス
を利用するシステムに対し、ガスを直接供給することが
可能となる。According to the present invention, the raw material water used for water electrolysis can be effectively used without wasting it. Further, with a simple device for radiating the raw material water, overheating of the water electrolysis unit 1 and both storage tanks can be suppressed and stable operation can be performed. Furthermore, by increasing the pressure of the produced hydrogen gas and the oxygen gas during storage in the tank that stores the oxygen gas, it becomes possible to directly supply the gas to the system using both gases.
【0059】(実施例2)次に、本発明である燃料電池
ハイブリッドシステムについて説明する。本発明である
燃料電池ハイブリッドシステムの実施の形態における構
成について、図2及び図3を参照して説明する。図2
は、燃料電池ハイブリッドシステムの実施の形態におけ
る構成を示す図である。燃料電池ハイブリッドシステム
は、実施例1で説明したガス発生装置(ただし、本実施
例ではガス発生部101と記す)と、燃料電池部102
(詳細は後述)とそれらを繋ぐ各種配管や弁などを具備
する。(Second Embodiment) Next, a fuel cell hybrid system according to the present invention will be described. The configuration of the embodiment of the fuel cell hybrid system according to the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3. Figure 2
FIG. 1 is a diagram showing a configuration in an embodiment of a fuel cell hybrid system. The fuel cell hybrid system includes a gas generator described in the first embodiment (however, referred to as a gas generator 101 in this embodiment) and a fuel cell unit 102.
(Details will be described later) and various pipes and valves connecting them are provided.
【0060】燃料電池部102は、水素貯蔵タンク2、
酸素貯蔵タンク3、燃料電池30、水素加湿部31、酸
素加湿部32、循環水ポンプB33、循環水ポンプC3
4、水素エジェクタ35、酸素エジェクタ36、放熱部
B37、水素調圧弁38、酸素調圧弁39、第3排水弁
40、第4排水弁41、三方弁42、水素導入ラインA
43−1、水素導入ラインB43−2、水素導入ライン
C43−3、酸素導入ラインA44−1、酸素導入ライ
ンB44−2、酸素導入ラインC44−3、水素供給ラ
インA45−1、水素供給ラインB45−2、酸素供給
ラインA46−1、酸素供給ラインB46−2、冷却水
ラインA47−1、冷却水ラインB47−2、冷却水ラ
インC47−3、冷却水ラインD47−4、冷却水ライ
ンE47−5、冷却水ラインF47−6、冷却水ライン
G47−7、循環水ラインA48−1、循環水ラインB
48−2、循環水ラインC48−3、水素元弁49、酸
素元弁50、第3給排水ラインA51−1、第3給排水
ラインB51−2、第4給排水ラインA52−1、第4
給排水ラインB52−2を具備する。ただし、水素貯蔵
タンク2と酸素貯蔵タンク3とは、ガス発生部101と
共用である。The fuel cell unit 102 includes a hydrogen storage tank 2,
Oxygen storage tank 3, fuel cell 30, hydrogen humidifier 31, oxygen humidifier 32, circulating water pump B33, circulating water pump C3
4, hydrogen ejector 35, oxygen ejector 36, heat dissipation part B37, hydrogen pressure regulating valve 38, oxygen pressure regulating valve 39, third drainage valve 40, fourth drainage valve 41, three-way valve 42, hydrogen introduction line A
43-1, hydrogen introduction line B43-2, hydrogen introduction line C43-3, oxygen introduction line A44-1, oxygen introduction line B44-2, oxygen introduction line C44-3, hydrogen supply line A45-1, hydrogen supply line B45. -2, oxygen supply line A46-1, oxygen supply line B46-2, cooling water line A47-1, cooling water line B47-2, cooling water line C47-3, cooling water line D47-4, cooling water line E47-. 5, cooling water line F47-6, cooling water line G47-7, circulating water line A48-1, circulating water line B
48-2, circulating water line C48-3, hydrogen source valve 49, oxygen source valve 50, third water supply / drainage line A51-1, third water supply / drainage line B51-2, fourth water supply / drainage line A52-1, fourth
A water supply / drainage line B52-2 is provided. However, the hydrogen storage tank 2 and the oxygen storage tank 3 are shared with the gas generation unit 101.
【0061】ガス発生部101は、実施例1に記した通
りなのでその説明を省略する。両者を繋ぐ各種配管や弁
などは、第3給排水ラインC51−3、第3給排水ライ
ンD51−4、第4給排水ラインC52−3、第4給排
水ラインD52−4、加湿給水弁A53、加湿給水弁B
54、加湿給水ラインA55−1、加湿給水ラインB5
5−2、加湿給水ラインC55−3、第3給水弁56、
第4給水弁57、放熱部C60を具備する。The gas generator 101 is the same as that described in the first embodiment, and the description thereof is omitted. Various pipes and valves connecting the two are provided as a third water supply / drainage line C51-3, a third water supply / drainage line D51-4, a fourth water supply / drainage line C52-3, a fourth water supply / drainage line D52-4, a humidification water supply valve A53, a humidification water supply valve. B
54, humidification water supply line A55-1, humidification water supply line B5
5-2, humidification water supply line C55-3, third water supply valve 56,
The fourth water supply valve 57 and the heat radiation part C60 are provided.
【0062】本発明の燃料電池ハイブリッドシステム
は、実施例1で説明した図1で示すガス発生装置(本実
施例では、ガス発生部101という)と、図2で示す燃
料電池部102とを組み合わせたハイブリッドシステム
である。太陽光、風力、夜間電力のような外部電源を用
いて、ガス発生装置で水素ガス及び酸素ガスを製造す
る。そして、製造した水素ガス及び酸素ガスを用いて、
燃料電池システムで発電して電力を得る。そして、発電
により生成される水は、水電解に用いる。すなわち、物
質循環という形でエネルギー循環が実現されている。そ
してそれと同時に、物質貯蔵という形でエネルギー貯蔵
が可能となっている。また、運転中に使用する物質は、
水、水素、酸素のみであり有害な物質を排出しない。従
って、本発明の燃料電池ハイブリッドシステムは、貯蔵
・再生型のクリーンエネルギーシステムである。The fuel cell hybrid system of the present invention is a combination of the gas generator shown in FIG. 1 described in the first embodiment (referred to as gas generator 101 in this embodiment) and the fuel cell unit 102 shown in FIG. It is a hybrid system. An external power source such as sunlight, wind power or night power is used to produce hydrogen gas and oxygen gas in a gas generator. And using the produced hydrogen gas and oxygen gas,
Electricity is generated by the fuel cell system to obtain electric power. The water generated by power generation is used for water electrolysis. That is, energy circulation is realized in the form of material circulation. At the same time, energy can be stored in the form of material storage. Also, the substances used during operation are
It is only water, hydrogen and oxygen and does not emit harmful substances. Therefore, the fuel cell hybrid system of the present invention is a storage / regeneration type clean energy system.
【0063】本発明の燃料電池ハイブリッドシステムの
実施の形態に関わる燃料電池部102について、図3を
参照して説明する。図3は、図2で示す燃料電池ハイブ
リッドシステムのうち、燃料電池部102の構成を示す
図である。水素貯蔵タンク2及び酸素貯蔵タンク3は、
ガス発生部101で製造する水素ガス及び酸素ガスを貯
蔵する高圧ガスタンクである(実施例1の水素貯蔵タン
ク2及び酸素貯蔵タンク3と同様)。本実施例では、燃
料電池部102における水素ガス供給源及び酸素ガス供
給源としても用いられる。すなわち、ガス発生部101
と燃料電池部102とで共用する。そのため、水素ガス
及び酸素ガスを取り出す配管が接続している。内部の水
素ガス及び酸素ガスは、燃料電池30の運転圧よりも高
圧であり、かつ、その量は燃料電池30の運転に必要十
分な量を貯蔵している。The fuel cell section 102 relating to the embodiment of the fuel cell hybrid system of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the fuel cell unit 102 in the fuel cell hybrid system shown in FIG. The hydrogen storage tank 2 and the oxygen storage tank 3 are
It is a high-pressure gas tank that stores hydrogen gas and oxygen gas produced in the gas generation unit 101 (similar to the hydrogen storage tank 2 and the oxygen storage tank 3 of Example 1). In this embodiment, the fuel cell unit 102 is also used as a hydrogen gas supply source and an oxygen gas supply source. That is, the gas generator 101
And the fuel cell unit 102. Therefore, pipes for extracting hydrogen gas and oxygen gas are connected. The internal hydrogen gas and oxygen gas have a pressure higher than the operating pressure of the fuel cell 30, and the amount thereof is stored in an amount necessary and sufficient for the operation of the fuel cell 30.
【0064】燃料電池30は、水素ガス及び水蒸気と酸
素ガスの供給を受けて、電池反応(電気化学反応)によ
り発電を行なう。本実施例では、水素加湿部31から加
湿された水素ガス、酸素加湿部32から加湿された酸素
ガスの供給を受けて、発電を行なう固体高分子型燃料電
池である。電解質として固体高分子電解質膜を用いる。
水素側が陽極、酸素側が陰極となる。発電時は、発熱反
応などにより温度が上昇する。The fuel cell 30 receives supply of hydrogen gas, water vapor and oxygen gas, and generates electricity by a cell reaction (electrochemical reaction). The present embodiment is a polymer electrolyte fuel cell that receives the supply of humidified hydrogen gas from the hydrogen humidifying section 31 and the humidified oxygen gas from the oxygen humidifying section 32 to generate power. A solid polymer electrolyte membrane is used as the electrolyte.
The hydrogen side is the anode and the oxygen side is the cathode. During power generation, the temperature rises due to exothermic reaction.
【0065】水素加湿部31は、水素貯蔵タンク2から
水素ガスの供給を受けて、その水素ガスを内部の純水中
に通すことにより加湿し、燃料電池30(の燃料極(陽
極)側)へ送出する。内部の純水を第1加湿水、あるい
は水素加湿水などと記す。循環水ポンプB33は、水素
加湿部31の純水を冷却水として燃料電池30へ供給
し、循環させる。また、循環水ポンプB33は、水素エ
ジェクタ35(後述)により水素加湿部31中の水素ガ
スを燃料電池30へ吸い出すための、循環する純水の流
れを形成する。循環する純水の流量は、循環水ポンプB
33の回転数により制御できるので、それにより、燃料
電池30へ吸い出す水素ガスの流量を制御可能である。
水素エジェクタ35は、内部を循環する媒体の流速によ
り発生する負圧を用いて、外部から別の物質を吸引す
る。本実施例では、内部を流れる循環する純水により、
水素加湿部31の水素ガスを燃料電池30へ吸い出す。The hydrogen humidifying section 31 receives the supply of hydrogen gas from the hydrogen storage tank 2 and passes the hydrogen gas through pure water inside to humidify the hydrogen gas, and the fuel cell 30 (the fuel electrode (anode) side). Send to. The pure water inside is referred to as first humidifying water or hydrogen humidifying water. The circulating water pump B33 supplies the pure water in the hydrogen humidifier 31 as cooling water to the fuel cell 30 and circulates it. Further, the circulating water pump B33 forms a circulating pure water flow for sucking the hydrogen gas in the hydrogen humidifier 31 to the fuel cell 30 by the hydrogen ejector 35 (described later). The flow rate of circulating pure water is the circulating water pump B.
Since it can be controlled by the rotation speed of 33, the flow rate of the hydrogen gas sucked into the fuel cell 30 can be controlled accordingly.
The hydrogen ejector 35 sucks another substance from the outside by using the negative pressure generated by the flow rate of the medium circulating inside. In this embodiment, the pure water circulating inside the
The hydrogen gas in the hydrogen humidifying section 31 is sucked into the fuel cell 30.
【0066】放熱部B37は、燃料電池30の冷却水と
して循環し、高温化した水素加湿部31内の純水の一部
について、その温度を低下させる熱交換器である。放熱
部B37は、酸素加湿部32側に取りつけても良い。三
方弁42は、水素加湿部31と燃料電池30と素エジェ
クタ35との間を循環する純水(冷却水)の内、純水冷
却のため放熱部37へ向かう流量を調節する。The heat radiating section B37 is a heat exchanger that circulates as cooling water for the fuel cell 30 and lowers the temperature of a portion of the pure water in the hydrogen humidifying section 31 that has reached a high temperature. The heat radiation part B37 may be attached to the oxygen humidification part 32 side. The three-way valve 42 adjusts the flow rate of pure water (cooling water) circulating among the hydrogen humidifier 31, the fuel cell 30, and the element ejector 35 toward the heat radiating unit 37 for cooling pure water.
【0067】酸素加湿部32は、酸素貯蔵タンク3から
酸素ガスの供給を受けて、その酸素ガスを内部の純水中
に通すことにより加湿し、燃料電池30(の空気極(陰
極)側)へ送出する。内部の純水を第2加湿水、あるい
は酸素加湿水などと記す。循環水ポンプC34は、酸素
エジェクタ36(後述)により酸素加湿部32中の酸素
ガスを燃料電池30へ吸い出すための、循環する純水の
流れを形成する。循環する純水の流量は、循環水ポンプ
C34の回転数により制御できるので、それにより燃料
電池30へ吸い出す酸素ガスの流量を制御可能である。
酸素エジェクタ36は、内部を循環する媒体の流速によ
り発生する負圧を用いて、外部から別の物質を吸引す
る。本実施例では、内部を流れる循環する純水により、
酸素加湿部32の酸素ガスを燃料電池30へ吸い出す。The oxygen humidifier 32 receives supply of oxygen gas from the oxygen storage tank 3 and humidifies the oxygen gas by passing the oxygen gas through pure water inside the fuel cell 30 (on the air electrode (cathode) side). Send to. The pure water inside is referred to as second humidification water or oxygen humidification water. The circulating water pump C34 forms a circulating flow of pure water for sucking out the oxygen gas in the oxygen humidifier 32 to the fuel cell 30 by the oxygen ejector 36 (described later). Since the flow rate of the pure water to be circulated can be controlled by the rotation speed of the circulating water pump C34, the flow rate of the oxygen gas sucked into the fuel cell 30 can be controlled accordingly.
The oxygen ejector 36 sucks another substance from the outside by using the negative pressure generated by the flow velocity of the medium circulating inside. In this embodiment, the pure water circulating inside the
The oxygen gas in the oxygen humidifier 32 is sucked into the fuel cell 30.
【0068】水素元弁49は、水素貯蔵タンク2から水
素加湿部31へ水素ガスを供給する際に開く。水素調圧
弁38は、水素貯蔵タンク2中の高圧の水素ガスを、設
定された圧力(燃料電池30の運転圧)に減圧して、燃
料電池30側へ供給する自立式圧力調節弁である。すな
わち、燃料電池30が水素ガスを消費するので、燃料電
池30側の圧力が低下する。それに対して、圧力が設定
された圧力(運転圧)に回復するように、水素ガスを供
給する(消費した分の水素ガスを供給する)。The hydrogen source valve 49 is opened when hydrogen gas is supplied from the hydrogen storage tank 2 to the hydrogen humidifying section 31. The hydrogen pressure regulating valve 38 is a self-standing pressure regulating valve that reduces the high-pressure hydrogen gas in the hydrogen storage tank 2 to a set pressure (operating pressure of the fuel cell 30) and supplies it to the fuel cell 30 side. That is, since the fuel cell 30 consumes hydrogen gas, the pressure on the fuel cell 30 side decreases. On the other hand, the hydrogen gas is supplied (the consumed hydrogen gas is supplied) so that the pressure is restored to the set pressure (operating pressure).
【0069】酸素元弁50は、酸素貯蔵タンク3から酸
素加湿部32へ酸素ガスを供給する際に開く。酸素調圧
弁39は、酸素貯蔵タンク3中の高圧の酸素ガスを、設
定された圧力(燃料電池30の運転圧)に減圧して、燃
料電池30側へ供給する自立式圧力調節弁である。すな
わち、燃料電池30が酸素ガスを消費するので、燃料電
池30側の圧力が低下する。それに対して、圧力が設定
された圧力(運転圧)に回復するように、酸素ガスを供
給する(消費した分の酸素ガスを供給する)。The oxygen source valve 50 is opened when oxygen gas is supplied from the oxygen storage tank 3 to the oxygen humidifier 32. The oxygen pressure regulating valve 39 is a self-standing pressure regulating valve that reduces the pressure of the high-pressure oxygen gas in the oxygen storage tank 3 to a set pressure (operating pressure of the fuel cell 30) and supplies it to the fuel cell 30 side. That is, since the fuel cell 30 consumes oxygen gas, the pressure on the fuel cell 30 side decreases. On the other hand, the oxygen gas is supplied (the consumed oxygen gas is supplied) so that the pressure is restored to the set pressure (operating pressure).
【0070】第3排水弁40は、水素加湿部31の純水
量を調整する。すなわち、水素加湿部31の余分の純水
を給水タンク4(ガス発生部101)へ排出する場合、
及び給水タンク4から純水製造部7を経由した純水の供
給を受ける場合、配管の開閉を行なう。第3給水弁56
(図2参照)は、水素加湿部31で不要となった加湿用
の純水を給水タンク4へ送出する際に開く。この水は、
ガス発生部101において水素ガス及び酸素ガスの製造
に使用される。The third drain valve 40 adjusts the amount of pure water in the hydrogen humidifying section 31. That is, when the extra pure water in the hydrogen humidifier 31 is discharged to the water supply tank 4 (gas generator 101),
When the pure water is supplied from the water supply tank 4 via the pure water producing unit 7, the piping is opened and closed. Third water supply valve 56
(See FIG. 2) opens when the deionized water for humidification, which is no longer needed in the hydrogen humidifier 31, is sent to the water supply tank 4. This water is
It is used for producing hydrogen gas and oxygen gas in the gas generation unit 101.
【0071】第4排水弁41、酸素加湿部32の純水量
を調整する。すなわち、酸素加湿部32の余分の純水を
給水タンク4(ガス発生部101)へ排出する場合、及
び給水タンク4から純水製造部7を経由した純水の供給
を受ける場合、配管の開閉を行なう。第4給水弁57
(図2参照)は、酸素加湿部32で不要となった加湿用
の純水を給水タンク4へ送出する際に開く。この水は、
ガス発生部101において水素ガス及び酸素ガスの製造
に使用される。The amount of pure water in the fourth drain valve 41 and the oxygen humidifier 32 is adjusted. That is, when the extra pure water in the oxygen humidifying unit 32 is discharged to the water supply tank 4 (gas generating unit 101) and when the pure water is supplied from the water supply tank 4 via the pure water producing unit 7, the piping is opened and closed. Do. Fourth water supply valve 57
(Refer to FIG. 2) opens when the pure water for humidification that is no longer needed in the oxygen humidifying section 32 is sent to the water supply tank 4. This water is
It is used for producing hydrogen gas and oxygen gas in the gas generation unit 101.
【0072】次に、図2を参照して説明する。加湿給水
弁A53は、給水タンク4の水を純水製造部7経由で水
素加湿部31へ供給する際に開く。加湿給水弁B54
は、給水タンク4の水を純水製造部7経由で酸素加湿部
32へ供給する際に開く。Next, description will be made with reference to FIG. The humidification water supply valve A53 is opened when the water in the water supply tank 4 is supplied to the hydrogen humidification unit 31 via the pure water production unit 7. Humidification water supply valve B54
Is opened when the water in the water supply tank 4 is supplied to the oxygen humidifying section 32 via the pure water producing section 7.
【0073】放熱部C60は、ガス発生部101の放熱
部A8及び燃料電池部102の放熱部B37とを組み合
わせた熱交換器である。双方の放熱部から放出される熱
は、図示しない低温の熱媒体により奪われる。そして、
放熱部中の純水の温度は低下する。熱媒体は他の設備等
に熱を供給し、コジェネレーションを行なう。The heat radiating portion C60 is a heat exchanger in which the heat radiating portion A8 of the gas generating portion 101 and the heat radiating portion B37 of the fuel cell portion 102 are combined. The heat radiated from both heat radiation parts is taken by a low-temperature heat medium (not shown). And
The temperature of the pure water in the heat radiating section drops. The heat medium supplies heat to other equipment and performs cogeneration.
【0074】次に、上記の各構成を接続する各配管につ
いて説明する。水素ガスを燃料電池部102へ供給する
配管について説明する。水素導入ラインA43−1は、
一端部を水素貯蔵タンク2に、他端部を水素元弁49に
接続している。水素導入ラインB43−2は、一端部を
水素元弁49に、他端部を水素調圧弁38に接続してい
る。水素導入ラインC43−3は、一端部を水素調圧弁
38に、他端部を水素加湿部31に接続している。水素
貯蔵タンク2の水素ガスは、水素導入ラインA43−1
−水素元弁49−水素導入ラインB43−2−水素調圧
弁38−水素導入ラインC43−3経由で、水素加湿部
31に供給される。Next, each pipe connecting each of the above-mentioned components will be described. A pipe for supplying hydrogen gas to the fuel cell unit 102 will be described. Hydrogen introduction line A43-1,
One end is connected to the hydrogen storage tank 2 and the other end is connected to the hydrogen source valve 49. The hydrogen introduction line B43-2 has one end connected to the hydrogen source valve 49 and the other end connected to the hydrogen pressure regulating valve 38. The hydrogen introduction line C43-3 has one end connected to the hydrogen pressure regulating valve 38 and the other end connected to the hydrogen humidifier 31. The hydrogen gas in the hydrogen storage tank 2 is the hydrogen introduction line A43-1.
-Hydrogen source valve 49-Hydrogen introduction line B43-2-Hydrogen pressure regulating valve 38-Hydrogen introduction line C43-3 is supplied to the hydrogen humidification part 31.
【0075】次に、酸素ガスを燃料電池部102へ供給
する配管について説明する。酸素導入ラインA44−1
は、一端部を酸素貯蔵タンク3に、他端部を酸素元弁5
0に接続している。酸素導入ラインB44−2は、一端
部を酸素元弁50に、他端部を酸素調圧弁39に接続し
ている。酸素導入ラインC44−3は、一端部を酸素調
圧弁39に、他端部を酸素加湿部32に接続している。
酸素貯蔵タンク3の酸素ガスは、酸素導入ラインA44
−1−酸素元弁50−酸素導入ラインB44−2−酸素
調圧弁39−酸素導入ラインC44−3経由で、酸素加
湿部32に供給される。Next, a pipe for supplying oxygen gas to the fuel cell section 102 will be described. Oxygen introduction line A44-1
Is the oxygen storage tank 3 at one end and the oxygen source valve 5 at the other end.
Connected to 0. The oxygen introducing line B44-2 has one end connected to the oxygen source valve 50 and the other end connected to the oxygen pressure regulating valve 39. The oxygen introducing line C44-3 has one end connected to the oxygen pressure regulating valve 39 and the other end connected to the oxygen humidifier 32.
The oxygen gas in the oxygen storage tank 3 is the oxygen introduction line A44.
-1-Oxygen source valve 50-Oxygen introducing line B44-2-Oxygen pressure regulating valve 39-Oxygen introducing line C44-3 is supplied to the oxygen humidifying section 32.
【0076】次に、燃料電池30へ水素ガスを供給する
配管(水素供給管)について説明する。水素供給ライン
A45−1は、一端部を水素加湿部31に、他端部を燃
料電池30に接続している。水素供給ラインB45−2
は、一端部を燃料電池30に、他端部を水素エジェクタ
35に接続している。水素加湿部31の加湿された水素
ガスは、水素供給ラインA45−1経由で燃料電池30
に供給され、水素供給ラインB45−2−水素エジェク
タ35−冷却水ラインF47−6で、水素加湿部31に
還流する(一部は燃料電池30で消費)。Next, a pipe (hydrogen supply pipe) for supplying hydrogen gas to the fuel cell 30 will be described. The hydrogen supply line A45-1 has one end connected to the hydrogen humidifier 31 and the other end connected to the fuel cell 30. Hydrogen supply line B45-2
Has one end connected to the fuel cell 30 and the other end connected to the hydrogen ejector 35. The humidified hydrogen gas in the hydrogen humidifier 31 is supplied to the fuel cell 30 via the hydrogen supply line A45-1.
Is supplied to the hydrogen supply line B45-2-hydrogen ejector 35-cooling water line F47-6, and is returned to the hydrogen humidifier 31 (a part of which is consumed by the fuel cell 30).
【0077】次に、燃料電池30へ酸素ガスを供給する
配管(酸素供給管)について説明する。酸素供給ライン
A46−1は、一端部を酸素加湿部32に、他端部を燃
料電池30に接続している。酸素供給ラインB46−2
は、一端部を燃料電池30に、他端部を酸素エジェクタ
36に接続している。酸素加湿部32の加湿された酸素
ガスは、酸素供給ラインA46−1経由で燃料電池30
に供給され、酸素供給ラインB46−2−酸素エジェク
タ36−循環水ラインC48−3で、酸素加湿部32に
還流する(一部は燃料電池30で消費)。Next, a pipe (oxygen supply pipe) for supplying oxygen gas to the fuel cell 30 will be described. The oxygen supply line A46-1 has one end connected to the oxygen humidifier 32 and the other end connected to the fuel cell 30. Oxygen supply line B46-2
Has one end connected to the fuel cell 30 and the other end connected to the oxygen ejector 36. The humidified oxygen gas in the oxygen humidifier 32 is supplied to the fuel cell 30 via the oxygen supply line A46-1.
Is supplied to the oxygen humidifier 32 through the oxygen supply line B46-2-oxygen ejector 36-circulating water line C48-3 (a part of which is consumed by the fuel cell 30).
【0078】次に、燃料電池30を冷却し、かつ水素ガ
スを燃料電池30へ吸い出すための冷却水(水素加湿
水)を循環する配管(第1循環管路)について説明す
る。冷却水ラインA47−1は、一端部を水素加湿部3
1に、他端部を循環水ポンプB33に接続している。冷
却水ラインB47−2は、一端部を循環水ポンプB33
に、他端部は放熱部B37に接続している。冷却水ライ
ンC47−3は、冷却水ラインB47−2の途中から分
岐し、その一方を三方弁42に接続している。冷却水ラ
インD47−4は、一端部を三方弁42に、他端部を燃
料電池30に接続している。冷却水ラインE47−5
は、一端部を燃料電池30に、他端部を水素エジェクタ
35に接続している。冷却水ラインF47−6は、一端
部を水素エジェクタ35に、他端部を水素加湿部31に
接続している。冷却水ラインG47−7は、一端部を放
熱部B37に、他端部を三方弁42に接続している。水
素加湿部31の加湿水(冷却水)は、冷却水ラインA4
7−1−循環水ポンプB33−冷却水ラインB47−2
の途中−冷却水ラインC47−3−三方弁42−冷却水
ラインD47−4経由で燃料電池30に入り、冷却を行
なう。しかる後、冷却水ラインE47−5−水素エジェ
クタ35−冷却水ラインF47−6経由で水素加湿部3
1に還流する。また、加湿水の一部は、冷却水ラインB
47−2−放熱部B37−冷却水ラインG47−7−三
方弁42の経路を取り、放熱によりその温度を低下させ
る。Next, a pipe (first circulation line) for cooling the fuel cell 30 and circulating cooling water (hydrogen humidifying water) for sucking hydrogen gas into the fuel cell 30 will be described. The cooling water line A47-1 has a hydrogen humidifying unit 3 at one end.
1, and the other end is connected to the circulating water pump B33. The cooling water line B47-2 has a circulating water pump B33 at one end.
The other end is connected to the heat dissipation part B37. The cooling water line C47-3 is branched from the middle of the cooling water line B47-2, and one of them is connected to the three-way valve 42. The cooling water line D47-4 has one end connected to the three-way valve 42 and the other end connected to the fuel cell 30. Cooling water line E47-5
Has one end connected to the fuel cell 30 and the other end connected to the hydrogen ejector 35. The cooling water line F47-6 has one end connected to the hydrogen ejector 35 and the other end connected to the hydrogen humidifier 31. The cooling water line G47-7 has one end connected to the heat dissipation part B37 and the other end connected to the three-way valve 42. The humidifying water (cooling water) of the hydrogen humidifying section 31 is the cooling water line A4.
7-1-Circulating water pump B33-Cooling water line B47-2
On the way-cooling water line C47-3-three-way valve 42-cooling water line D47-4, the fuel cell 30 enters and cooling is performed. Then, the hydrogen humidifier 3 is passed through the cooling water line E47-5-hydrogen ejector 35-cooling water line F47-6.
Reflux to 1. In addition, part of the humidifying water is the cooling water line B.
47-2-Radiation unit B37-Cooling water line G47-7-Takes the path of the three-way valve 42 and lowers its temperature by radiating heat.
【0079】次に、酸素ガスを燃料電池30へ吸い出す
ための循環する水(酸素加湿水)を循環する配管(第2
循環管路)について説明する。循環水ラインA48−1
は、一端部を酸素加湿部32に、他端部を循環水ポンプ
C34に接続している。循環水ラインB48−2は、一
端部を循環水ポンプC34に、他端部を酸素エジェクタ
36に接続している。循環水ラインC48−3は、一端
部を酸素エジェクタ36に、他端部を酸素加湿部32に
接続している。酸素加湿部32の加湿水の一部は、循環
水ラインA48−1−循環水ポンプC34−循環水ライ
ンB48−2−酸素エジェクタ36−循環水ラインC4
8−3経由で、酸素加湿部32に還流する。Next, a pipe for circulating circulating water (oxygen humidifying water) for sucking oxygen gas into the fuel cell 30 (second
The circulation line) will be described. Circulating water line A48-1
Has one end connected to the oxygen humidifier 32 and the other end connected to the circulating water pump C34. The circulating water line B48-2 has one end connected to the circulating water pump C34 and the other end connected to the oxygen ejector 36. The circulating water line C48-3 has one end connected to the oxygen ejector 36 and the other end connected to the oxygen humidifier 32. A part of the moisturizing water of the oxygen humidifying section 32 is a circulating water line A48-1, a circulating water pump C34, a circulating water line B48-2-an oxygen ejector 36, a circulating water line C4.
Reflux to the oxygen humidifying section 32 via 8-3.
【0080】次に、水素加湿部31の加湿水等の出入り
を行なう配管について説明する。第3給排水ラインA5
1−1は、一端部を水素加湿部31に、他端部を第3排
水弁40に接続している。第3給排水ラインB51−2
は、一端部を第3排水弁40に、他端部を第3給水弁5
6に接続している。第3給排水ラインC51−3は、一
端部を第3給水弁56に、他端部を給水タンク4に接続
している。加湿水等は、第3給排水ラインA51−1−
第3排水弁40−第3給排水ラインB51−2−第3給
水弁56−第3給排水ラインC51−3経由で給水タン
ク4に送出される。Next, the piping for the humidifying water to flow in and out of the hydrogen humidifying section 31 will be described. Third water supply / drain line A5
1-1 has one end connected to the hydrogen humidifier 31 and the other end connected to the third drain valve 40. Third water supply / drain line B51-2
Is the third drain valve 40 at one end and the third water supply valve 5 at the other end.
Connected to 6. The third water supply / drainage line C51-3 has one end connected to the third water supply valve 56 and the other end connected to the water supply tank 4. Humidification water, etc., is the third water supply / drainage line A51-1-
It is sent to the water supply tank 4 via the third drainage valve 40-third water supply / drainage line B51-2-third water supply valve 56-third water supply / drainage line C51-3.
【0081】次に、酸素加湿部32の加湿水、生成水等
の出入りを行なう配管について説明する。第4給排水ラ
インA52−1は、一端部を酸素加湿部32に、他端部
を第4排水弁41に接続している。第4給排水ラインB
52−2は、一端部を第4排水弁41に、他端部を第4
給水弁57に接続している。第4給排水ラインC52−
3は、一端部を第4給水弁57に、他端部を給水タンク
4に接続している。加湿水、生成水等は、第4給排水ラ
インA52−1−第4排水弁41−第4給排水ラインB
52−2−第4給水弁57−第4給排水ラインC52−
3経由で給水タンク4に送出される。Next, the piping for the humidifying water, the generated water and the like in and out of the oxygen humidifying section 32 will be described. The fourth water supply / drainage line A52-1 has one end connected to the oxygen humidifier 32 and the other end connected to the fourth drainage valve 41. Fourth water supply / drainage line B
52-2 has a first drain valve 41 at one end and a fourth drain valve at the other end.
It is connected to the water supply valve 57. Fourth water supply / drainage line C52-
3 has one end connected to the fourth water supply valve 57 and the other end connected to the water supply tank 4. Humidification water, generated water, etc., are the fourth water supply / drainage line A52-1-the fourth drainage valve 41-the fourth water supply / drainage line B.
52-2-Four Water Supply Valve 57-Fourth Water Supply / Drain Line C52-
It is sent to the water supply tank 4 via 3.
【0082】次に、給水タンク4の水を加湿水として水
素加湿部31及び酸素加湿部32へ供給する配管につい
て説明する。加湿給水ラインA55−1は、一端部を給
水ラインC18−3の途中に、他端部は途中で分岐し、
一方は加湿給水弁A53に、他方は加湿給水弁B54に
接続している。加湿給水ラインB55−2は、一端部を
加湿給水弁A53に、他端部を第3給排水ラインB51
−2の途中に接続している。加湿給水ラインC55−3
は、一端部を加湿給水弁B54に、他端部を第4給排水
ラインB52−2の途中に接続している。給水タンク4
の水は、純水製造部7−給水ラインC18−3の途中を
経由した後、一部は、加湿給水ラインA55−1の一分
岐−加湿給水弁A53−第3給排水ラインB51−2の
途中−第3排水弁40−第3給排水ラインA51−1経
由で水素加湿部31に、残りは、加湿給水ラインA55
−1の他分岐−加湿給水弁B54−第4給排水ラインB
52−2の途中−第4排水弁41−第4給排水ラインA
52−1経由で酸素加湿部32に供給される。Next, a pipe for supplying the water in the water supply tank 4 as humidifying water to the hydrogen humidifying section 31 and the oxygen humidifying section 32 will be described. The humidification water supply line A55-1 has one end branched in the middle of the water supply line C18-3 and the other end branched in the middle,
One is connected to the humidification water supply valve A53 and the other is connected to the humidification water supply valve B54. The humidification water supply line B55-2 has a humidification water supply valve A53 at one end and a third water supply / drainage line B51 at the other end.
-Connected in the middle of -2. Humidification water supply line C55-3
Has one end connected to the humidification water supply valve B54 and the other end connected to the middle of the fourth water supply / drainage line B52-2. Water tank 4
After passing through the middle of the pure water production department 7-water supply line C18-3, part of the water is a branch of the humidification water supply line A55-1-the middle of the humidification water supply valve A53-the third water supply / drainage line B51-2. -Third drain valve 40-Third water supply / drain line A51-1 to the hydrogen humidification part 31, and the rest is humidification water supply line A55.
-1 Other branch-Humidification water supply valve B54-Fourth water supply / drain line B
52-2 midway-fourth drain valve 41-fourth water supply / drain line A
It is supplied to the oxygen humidifier 32 via 52-1.
【0083】なお、ガス供給部については、実施例1と
同様であるので、その説明を省略する。Since the gas supply unit is the same as that in the first embodiment, its description is omitted.
【0084】次に、本発明の燃料電池ハイブリッドシス
テムの実施の形態における動作について説明する。
(I)ガス発生部101による水素ガス及び酸素ガスの
製造。燃料電池部102の運転に先立ち、ガス発生部1
01においてガスを製造する。ガス製造用の電源とし
て、太陽光や風力のような再生可能エネルギー(Ren
ewable Energy)を利用する。また、夜間
電力のような低コストのエネルギーを用いても良い。ガ
ス製造方法については、実施例1の通りなので、その説
明を省略する。Next, the operation of the embodiment of the fuel cell hybrid system of the present invention will be described. (I) Production of hydrogen gas and oxygen gas by the gas generation unit 101. Prior to the operation of the fuel cell unit 102, the gas generation unit 1
The gas is produced at 01. Renewable energy such as solar and wind power (Ren) as a power source for gas production
Ewable Energy) is used. Alternatively, low-cost energy such as night power may be used. The gas production method is the same as that in the first embodiment, and therefore its explanation is omitted.
【0085】製造した水素ガス及び酸素ガスは、それぞ
れ水素貯蔵タンク2及び酸素貯蔵タンク3に貯蔵され
る。貯蔵量は、燃料電池部102で使用予定の量より多
く、かつ、使用予定量全てを消費しても、各貯蔵タンク
の圧力が燃料電池部102の運転圧以上を維持可能な量
である。The produced hydrogen gas and oxygen gas are stored in the hydrogen storage tank 2 and the oxygen storage tank 3, respectively. The storage amount is larger than the planned use amount in the fuel cell unit 102, and even if all the planned use amount is consumed, the pressure in each storage tank can be maintained above the operating pressure of the fuel cell unit 102.
【0086】(II)燃料電池部102による発電。
(1)立上げ
通常、立上げ前は、燃料電池30の陽極側には不活性ガ
スが封入されている。陰極側には酸素ガスが残存してい
る。また、水素貯蔵タンク2及び酸素貯蔵タンク3に
は、上記のように必要な量の水素ガス及び酸素ガスが貯
蔵されている。(II) Power generation by the fuel cell unit 102. (1) Startup Normally, before startup, an inert gas is filled in the anode side of the fuel cell 30. Oxygen gas remains on the cathode side. The hydrogen storage tank 2 and the oxygen storage tank 3 store the required amounts of hydrogen gas and oxygen gas as described above.
【0087】加湿水を供給する。燃料電池30の陽極
側の不活性ガスを水素ガスで置換する。そして、加湿給
水弁A53及び第3排水弁40を開き、給水タンク4の
水を、給水ポンプ6により純水製造部7経由で水素加湿
部31へ供給する。同様に、加湿給水弁B54及び第4
排水弁41を開き、給水タンク4の水を、給水ポンプ6
により純水製造部7経由で酸素加湿部32へ供給する。
燃料電池30の運転に必要な量の供給の終了後、給水ポ
ンプ6及び各弁を閉止する。なお、燃料電池30の運転
中に連続的に純水を供給することも可能である。Humidification water is supplied. The inert gas on the anode side of the fuel cell 30 is replaced with hydrogen gas. Then, the humidification water supply valve A53 and the third drainage valve 40 are opened, and the water in the water supply tank 4 is supplied to the hydrogen humidification section 31 by the water supply pump 6 via the pure water production section 7. Similarly, the humidification water supply valve B54 and the fourth
The drain valve 41 is opened, and the water in the water supply tank 4 is replaced by the water supply pump 6
Is supplied to the oxygen humidifying section 32 via the pure water producing section 7.
After the supply of the amount necessary for the operation of the fuel cell 30 is completed, the water supply pump 6 and each valve are closed. It is also possible to continuously supply pure water during the operation of the fuel cell 30.
【0088】水素ガス及び酸素ガスを供給する。所望
の圧力の水素ガスを、水素貯蔵タンク2から水素加湿部
31へ導入する。水素ガスの導入は、水素元弁49を開
口すると共に、水素調圧弁38で圧力を調整(減圧)
し、水素加湿部31内を常圧から運転圧へ少しづつ昇圧
しながら行なう。同様に、所望の圧力の酸素ガスを、酸
素貯蔵タンク3から酸素加湿部32へ導入する。酸素ガ
スの導入は、酸素元弁50を開口すると共に、酸素調圧
弁39で圧力を調整(減圧)し、酸素加湿部32内を常
圧から運転圧へ少しづつ昇圧しながら行なう。水素ガス
と酸素ガスとは、常時同圧で各加湿部に入るようにす
る。なお、新規装置の立ち上げ時は、燃料電池発電に関
わる系(燃料電池30、水素加湿部31、酸素加湿部3
2)を、全て不活性ガス(窒素やアルゴンなど)で内部
のガスを置換する。そしてその後、上記のガス導入を行
なう。この段階で、第3排水弁40、第4排水弁41、
第3給水弁56、第4給水弁57は、閉止の状態であ
る。Hydrogen gas and oxygen gas are supplied. Hydrogen gas having a desired pressure is introduced from the hydrogen storage tank 2 into the hydrogen humidifier 31. For introduction of hydrogen gas, the hydrogen source valve 49 is opened and the pressure is adjusted (reduced pressure) by the hydrogen pressure regulating valve 38.
Then, the inside of the hydrogen humidifier 31 is gradually raised from the normal pressure to the operating pressure. Similarly, oxygen gas having a desired pressure is introduced from the oxygen storage tank 3 into the oxygen humidifier 32. The oxygen gas is introduced by opening the oxygen source valve 50, adjusting the pressure with the oxygen pressure regulating valve 39 (decompressing), and gradually increasing the pressure in the oxygen humidifying section 32 from normal pressure to operating pressure. The hydrogen gas and the oxygen gas are always made to enter the humidifying parts at the same pressure. When the new device is started up, the system related to the fuel cell power generation (fuel cell 30, hydrogen humidifying unit 31, oxygen humidifying unit 3
In 2), the gas inside is replaced with an inert gas (such as nitrogen or argon). After that, the above gas introduction is performed. At this stage, the third drain valve 40, the fourth drain valve 41,
The third water supply valve 56 and the fourth water supply valve 57 are in a closed state.
【0089】加湿水及び水素ガス及び酸素ガスを循環
する。水素加湿部31の加湿水が十分な量になった時点
で、循環水ポンプB33を起動する。そして、その下部
から加湿水を送出し、冷却水ラインA47−1〜冷却水
ラインF47−6を介して、加湿水(この場合には冷却
水)を水素加湿部31と燃料電池30の冷却部との間で
循環させる。その際、途中の水素エジェクタ35中を環
する加湿水が通過する流れにより、水素加湿部31中の
水素ガスが吸い出される。水素加湿部31から吸い出さ
れた水素ガスは、燃料電池30の陽極側を通り、水素エ
ジェクタ35へ入り、水素加湿部31へ還流する。ま
た、酸素加湿部32の加湿水が十分な量になった時点
で、循環水ポンプC34を起動する。そして、その下部
から加湿水を送出し、循環水ラインA48−1〜循環水
ラインC48−3を介して、加湿水を酸素加湿部32と
酸素エジェクタ36との間で循環させる。酸素エジェク
タ36中を環する加湿水が通過する流れにより、酸素加
湿部32中の酸素ガスが吸い出される。酸素加湿部32
から吸い出された酸素ガスは、燃料電池30の陰極側を
通り、酸素エジェクタ36へ入り、酸素加湿部32へ還
流する。Humidification water and hydrogen gas and oxygen gas are circulated. When the amount of humidifying water in the hydrogen humidifying section 31 becomes sufficient, the circulating water pump B33 is activated. Then, humidifying water is delivered from the lower part thereof, and the humidifying water (cooling water in this case) is supplied to the hydrogen humidifying section 31 and the cooling section of the fuel cell 30 via the cooling water line A47-1 to the cooling water line F47-6. Circulate between and. At that time, the hydrogen gas in the hydrogen humidifying section 31 is sucked out by the flow of the humidifying water passing through the hydrogen ejector 35 on the way. The hydrogen gas sucked from the hydrogen humidifying section 31 passes through the anode side of the fuel cell 30, enters the hydrogen ejector 35, and returns to the hydrogen humidifying section 31. Further, when the humidifying water in the oxygen humidifying section 32 reaches a sufficient amount, the circulating water pump C34 is activated. Then, humidifying water is sent out from the lower part thereof, and the humidifying water is circulated between the oxygen humidifying section 32 and the oxygen ejector 36 via the circulating water line A48-1 to the circulating water line C48-3. Oxygen gas in the oxygen humidifying section 32 is sucked out by the flow of the humidifying water passing through the oxygen ejector 36. Oxygen humidifier 32
The oxygen gas sucked from the gas passes through the cathode side of the fuel cell 30, enters the oxygen ejector 36, and flows back to the oxygen humidifier 32.
【0090】発電を行なう。運転圧の水素ガスは、水
素エジェクタ35の作用により、燃料電池30の陽極側
へ供給されている。また、運転圧の酸素ガスは、酸素エ
ジェクタ36の作用により、燃料電池30の陰極側へ供
給されている。両ガスの燃料電池30への供給により、
発電が可能な状態になる。そして、外部負荷への接続等
により発電が始まる。燃料電池30の陽極側へ供給され
た水素ガスは、水素イオンとなり電子を放出する。水素
イオンは、電解質へ浸透し、主にオキソニウムイオン
(H3O+)やH++nH2Oの形で、陰極側へ移動
し、そこで電子と酸素分子と結合して水分子となり、酸
素加湿部32へ送出される。消費される水素ガスと酸素
ガスの体積比は概ね2:1である。電力は図示しない集
電装置により取り出され、外部の負荷により消費され
る。Power generation is performed. The hydrogen gas at the operating pressure is supplied to the anode side of the fuel cell 30 by the action of the hydrogen ejector 35. The oxygen gas at the operating pressure is supplied to the cathode side of the fuel cell 30 by the action of the oxygen ejector 36. By supplying both gases to the fuel cell 30,
It becomes possible to generate electricity. Then, power generation starts by connecting to an external load or the like. The hydrogen gas supplied to the anode side of the fuel cell 30 becomes hydrogen ions and emits electrons. Hydrogen ions permeate into the electrolyte and move to the cathode side, mainly in the form of oxonium ions (H 3 O + ) or H + + nH 2 O, where they combine with electrons and oxygen molecules to become water molecules, and oxygen It is sent to the humidifying section 32. The volume ratio of consumed hydrogen gas and oxygen gas is approximately 2: 1. Electric power is taken out by a current collector (not shown) and consumed by an external load.
【0091】水素加湿部31及び酸素加湿部32から燃
料電池30へ、それぞれ水素ガス及び酸素ガスを供給
し、未使用のガスを水素加湿部31及び酸素加湿部32
へ還流し、再利用するので、各ガスを無駄なく有効に使
用することが出来る。また、還流方法は、加湿用の水の
一部を循環し、その流れを用いてエジェクタで吸引する
ことにより行なうので、構造的に複雑でなく、操作が容
易で安定性が高い。Hydrogen gas and oxygen gas are supplied from the hydrogen humidifier 31 and the oxygen humidifier 32 to the fuel cell 30, respectively, and unused gas is supplied to the hydrogen humidifier 31 and the oxygen humidifier 32.
Since each gas is recycled and reused, each gas can be effectively used without waste. Further, since the reflux method is performed by circulating a part of the humidifying water and sucking it with the ejector, the structure is not complicated, the operation is easy, and the stability is high.
【0092】水素貯蔵タンク2から水素加湿部31、及
び酸素貯蔵タンク3から酸素加湿部32へのガス供給
は、自立式の圧力調節弁(水素調圧弁38及び酸素調圧
弁39)により行なわれる。従って、一度運転圧を設定
すれば、発電に伴う燃料電池30でのガス消費量を圧力
変化としてとらえ、常時自動的に燃料電池30側へガス
補給を行なうことが出来る。そして、燃料電池30の側
を常に適正な圧力(運転圧)に保つことが可能となる。Gas supply from the hydrogen storage tank 2 to the hydrogen humidification section 31 and from the oxygen storage tank 3 to the oxygen humidification section 32 is performed by a self-standing pressure control valve (hydrogen pressure control valve 38 and oxygen pressure control valve 39). Therefore, once the operating pressure is set, the gas consumption amount in the fuel cell 30 due to power generation can be regarded as a pressure change, and the gas can be automatically replenished to the fuel cell 30 side constantly. Then, the fuel cell 30 side can always be maintained at an appropriate pressure (operating pressure).
【0093】(2)定常運転
定常運転の場合には、上述の(1)のプロセスで、燃
料電池30への水素ガス及び酸素ガスの供給により、発
電が行なわれる。そして、発電した電力は、図示しない
集電部から外部へ取り出される。発電する(外部へ取り
出される)電力量に応じて、循環水ポンプB33及び循
環水ポンプC34の送液流量を変え、水素エジェクタ3
5に吸い出される水素ガス流量及び酸素エジェクタ36
に吸い出される酸素ガス流量とを変えることも可能であ
る。その場合、図示しない制御部により、発電電力を監
視し、その値に応じて各ポンプの回転数を増減する。(2) Steady Operation In the steady operation, power is generated by supplying hydrogen gas and oxygen gas to the fuel cell 30 in the above process (1). Then, the generated power is extracted to the outside from a current collecting unit (not shown). Depending on the amount of electric power that is generated (extracted to the outside), the flow rates of the circulating water pump B33 and circulating water pump C34 are changed to change the hydrogen ejector 3
5, the flow rate of hydrogen gas sucked out by 5 and the oxygen ejector 36
It is also possible to change the flow rate of oxygen gas sucked into the. In this case, the control unit (not shown) monitors the generated power and increases or decreases the rotation speed of each pump according to the value.
【0094】水素加湿部31及び酸素加湿部32内の各
加湿水(純水)が不足の場合には、上記(1)のプロ
セスにより補給する。また、各加湿水が過剰の場合に
は、水素加湿部31では第3排水弁40及び第3給排水
弁56を開き、また、酸素加湿部32では第4排水弁4
1及び第4給排水弁57を開き、それぞれ加湿水を給水
タンク4へ排出する。When the humidifying water (pure water) in the hydrogen humidifying section 31 and the oxygen humidifying section 32 is insufficient, it is replenished by the process (1). When the amount of each humidification water is excessive, the third humidification valve 40 and the third water supply / drainage valve 56 are opened in the hydrogen humidification unit 31, and the fourth drainage valve 4 is opened in the oxygen humidification unit 32.
The first and fourth water supply / drainage valves 57 are opened, and the humidifying water is discharged to the water supply tank 4, respectively.
【0095】運転中は、燃料電池30では、電気抵抗損
などにより熱が発生する。そのため、陽極側及び陰極側
の各加湿水が加熱され、水素加湿部31及び酸素加湿部
32内の加湿水も温度が上昇する。それに対処するた
め、燃料電池1の冷却水として水素加湿部4の第1加湿水
の一部を燃料電池1に循環させ、燃料電池1での温度上
昇を抑制する。温度上昇した第1加湿水については、放
熱部17へ循環させて熱を逃がす。During operation, heat is generated in the fuel cell 30 due to electrical resistance loss and the like. Therefore, the humidifying water on the anode side and the humidifying water on the cathode side are heated, and the temperature of the humidifying water in the hydrogen humidifying section 31 and the oxygen humidifying section 32 also rises. In order to cope with this, a part of the first humidification water of the hydrogen humidification part 4 is circulated to the fuel cell 1 as cooling water for the fuel cell 1 to suppress the temperature rise in the fuel cell 1. The first humidified water whose temperature has risen is circulated to the heat dissipation unit 17 to release heat.
【0096】すなわち水素加湿部31を出て循環水ポン
プB33を経由した加湿水は、冷却水ラインB47−2
の途中から、その一部が冷却水ラインC47−3へ分岐
する。そして、冷却水ラインC47−3の加湿水は、三
方弁42を経由して燃料電池30へ入り、燃料電池30
を冷却して、水素エジェクタ35で水素ガスを吸引しな
がら水素加湿部31へ戻る。一方、分岐せずに冷却水ラ
インB47−2へ進んだ加湿水は、放熱部B37に入
り、十分な低温の媒体により熱を奪われ、温度が低下す
る。その後、冷却水ラインG47−7経由で三方弁42
に入り、冷却水ラインC47−3経由の加湿水と合流す
る。これにより、燃料電池30へ向かう加湿水の温度が
低下し、燃料電池30を冷却する能力が向上する。ここ
で、放熱部B37へ向かう加湿水の流量は、三方弁42
の冷却水ラインG47−7側の弁の開度により調節す
る。弁の開度は、水素加湿部31内の加湿水の温度(図
示しない温度計で測定)、その冷却に用いられる加湿水
の量(図示しない循環水ポンプB33の回転数により測
定)、予め設定された基準となる加湿水の温度及び放熱
部B37の能力に基づいて、制御部(図示せず)により
制御される。That is, the humidifying water that has left the hydrogen humidifying section 31 and passed through the circulating water pump B33 is the cooling water line B47-2.
A part of it branches into the cooling water line C47-3 from the middle of the. Then, the humidifying water in the cooling water line C47-3 enters the fuel cell 30 via the three-way valve 42,
Is cooled, and the hydrogen ejector 35 sucks hydrogen gas to return to the hydrogen humidifier 31. On the other hand, the humidifying water that has proceeded to the cooling water line B47-2 without branching enters the heat radiating portion B37, is deprived of heat by the medium of sufficiently low temperature, and the temperature drops. After that, the three-way valve 42 is passed through the cooling water line G47-7.
Enter and join the humidifying water via the cooling water line C47-3. As a result, the temperature of the humidifying water toward the fuel cell 30 is lowered, and the ability to cool the fuel cell 30 is improved. Here, the flow rate of the humidifying water toward the heat radiating portion B37 is determined by the three-way valve 42.
It is adjusted by the opening degree of the valve on the cooling water line G47-7 side. The opening degree of the valve is set in advance by the temperature of the humidifying water in the hydrogen humidifying section 31 (measured by a thermometer (not shown)), the amount of humidifying water used for cooling it (measured by the rotation speed of the circulating water pump B33, not shown), The temperature is controlled by a controller (not shown) on the basis of the temperature of the humidifying water serving as a reference and the capability of the heat radiating unit B37.
【0097】水素加湿部31内の加湿水の一部を燃料電
池30の冷却にまわし、かつ、加湿水の一部を放熱部B
37にて温度を低下させながら用いることにより、加湿
水の温度を適切温度に保持することが可能となると共
に、燃料電池30の運転温度を適切温度に保つことが可
能となる。Part of the humidifying water in the hydrogen humidifying section 31 is used for cooling the fuel cell 30, and part of the humidifying water is dissipated in the heat radiating section B.
By using while lowering the temperature at 37, the temperature of the humidifying water can be maintained at an appropriate temperature, and the operating temperature of the fuel cell 30 can be maintained at an appropriate temperature.
【0098】また、水素加湿部31及び酸素加湿部32
と給水タンクとを連結することにより、燃料電池部10
2の発電で生成された水を給水タンク4に回収し、水電
解に再利用することが可能となる。また、給水ポンプ6
−純水製造部7の出口側と水素加湿部31及び酸素加湿
部32とを接続することにより、各加湿部への純水の供
給を給水ポンプ6で行なうことができる。すなわち、給
水タンク4、給水ポンプ6、純水製造部7を、ガス発生
部101と燃料電池部102とで兼用とすることが可能
となる。Further, the hydrogen humidifying section 31 and the oxygen humidifying section 32
By connecting the water tank and the water supply tank,
The water generated by the power generation 2 can be collected in the water supply tank 4 and reused for water electrolysis. In addition, water supply pump 6
By connecting the outlet side of the pure water producing unit 7 to the hydrogen humidifying unit 31 and the oxygen humidifying unit 32, the pure water can be supplied to each humidifying unit by the water supply pump 6. That is, the water supply tank 4, the water supply pump 6, and the pure water production unit 7 can be shared by the gas generation unit 101 and the fuel cell unit 102.
【0099】(3)停止
外部負荷への接続等を停止し、電力の取り出しを停止
する。
循環水ポンプB33及び循環ポンプC34を停止し、
加湿水素ガス及び加湿酸素ガスの燃料電池30への供給
を停止する。給水ポンプ6から、水素加湿部31及び酸
素加湿部32への継続的な水供給を行なっていた場合に
は、給水ポンプ6も停止し、第3排水弁40及び第3給
排水弁56、第4排水弁41及び第4給排水弁57を閉
止する。
水素貯蔵タンク2及び酸素貯蔵タンク3からの水素ガ
ス及び酸素ガスの供給を停止する。すなわち、水素元弁
49及び酸素元弁50を閉止する。その他、ガスや液体
の逆流や移動を防ぐために、必要な弁(図示しない弁も
含む)を閉止する。
水素供給ライン45及び燃料電池30の陽極側の内部
を不活性ガスで置換する。以上で、停止動作が終了す
る。(3) Stop The connection to the external load and the like are stopped, and the extraction of electric power is stopped. Stop the circulating water pump B33 and the circulating pump C34,
The supply of humidified hydrogen gas and humidified oxygen gas to the fuel cell 30 is stopped. When the water supply pump 6 is continuously supplying water to the hydrogen humidification unit 31 and the oxygen humidification unit 32, the water supply pump 6 is also stopped, and the third drainage valve 40 and the third water supply / drainage valve 56, the fourth The drain valve 41 and the fourth water supply / drain valve 57 are closed. The supply of hydrogen gas and oxygen gas from the hydrogen storage tank 2 and the oxygen storage tank 3 is stopped. That is, the hydrogen source valve 49 and the oxygen source valve 50 are closed. In addition, necessary valves (including valves not shown) are closed to prevent backflow or movement of gas or liquid. The hydrogen supply line 45 and the inside of the anode side of the fuel cell 30 are replaced with an inert gas. This is the end of the stop operation.
【0100】本発明により、ガスコンプレッサーやガス
乾燥装置、外部のガス貯蔵装置を用いることなく、コン
パクトで簡便なシステムにより燃料電池とガス発生装置
とのハイブリッドシステムを構成することが可能とな
る。According to the present invention, it is possible to construct a hybrid system of a fuel cell and a gas generator with a compact and simple system without using a gas compressor, a gas dryer, or an external gas storage device.
【0101】本発明により、ガス発生部101で水素ガ
ス及び酸素ガスを製造し、製造した水素ガス及び酸素ガ
スを用いて、燃料電池システムで発電して電力を得る。
そして、発電により生成される生成水は、ガス発生部1
01において水電解に用い、水素ガス及び酸素ガスを製
造する。すなわち、物質循環という形でエネルギー循環
が実現されている。そしてそれと同時に、物質貯蔵とい
う形でエネルギー貯蔵が可能となっている。また、運転
中に使用する物質は、水、水素、酸素のみであり有害な
物質を排出しない。従って、本発明の燃料電池ハイブリ
ッドシステムは、貯蔵・再生型のクリーンエネルギーシ
ステムである。According to the present invention, hydrogen gas and oxygen gas are produced in the gas generator 101, and the produced hydrogen gas and oxygen gas are used to generate electricity in the fuel cell system to obtain electric power.
The generated water generated by power generation is the gas generation unit 1
In 01, it is used for water electrolysis to produce hydrogen gas and oxygen gas. That is, energy circulation is realized in the form of material circulation. At the same time, energy can be stored in the form of material storage. Also, the only substances used during operation are water, hydrogen and oxygen, and no harmful substances are emitted. Therefore, the fuel cell hybrid system of the present invention is a storage / regeneration type clean energy system.
【0102】また、上記燃料電池ハイブリッドシステム
において、燃料電池部102で使用する酸化剤ガスとし
て、ガス発生部101で製造した酸素を用いず、空気を
用いることも可能である。そのシステム構成を示したも
のが図4である。基本的には、図2で示す構成と同様で
ある。ただし、燃料電池部102で使用する酸化剤ガス
として空気を使用するため、外部の空気を圧縮して送出
する空気圧縮部61と、送出された空気を貯蔵する空気
タンク62と、空気タンクの空気の圧力を調整して燃料
電池側へ供給する空気圧力調整弁63と、供給された圧
力を調整済みの空気を加湿して燃料電池30へ送出する
空気加湿部32’とを具備する。酸素加湿部32は用い
ない。In the above fuel cell hybrid system, air may be used as the oxidant gas used in the fuel cell section 102 instead of the oxygen produced in the gas generating section 101. FIG. 4 shows the system configuration. Basically, it is similar to the configuration shown in FIG. However, since air is used as the oxidant gas used in the fuel cell unit 102, an air compressing unit 61 that compresses and sends outside air, an air tank 62 that stores the sent air, and an air in the air tank. The air pressure adjusting valve 63 that adjusts the pressure of the above and supplies it to the fuel cell side, and the air humidifying section 32 ′ that humidifies the supplied pressure-adjusted air and sends it to the fuel cell 30. The oxygen humidifier 32 is not used.
【0103】図4のシステムにおける動作は、燃料電池
部102で使用する酸化剤ガスを酸素貯蔵タンク3から
ではなく、外部空気を空気タンク62−空気加湿部3
2’経由で供給する以外は、図2で示す構成の動作とほ
ぼ同様であるのでその説明を省略する。In the operation of the system of FIG. 4, the oxidant gas used in the fuel cell section 102 is not supplied from the oxygen storage tank 3, but external air is supplied to the air tank 62-air humidification section 3.
The operation is substantially the same as that of the configuration shown in FIG.
【0104】この場合、高純度の酸素ガスを別の用途に
使用することが可能である。ただし、必要に応じてガス
乾燥装置を用いる。In this case, high-purity oxygen gas can be used for another purpose. However, a gas dryer is used if necessary.
【0105】本発明において、上記水電解部1の排熱と
燃料電池30の排熱とを、それぞれ放熱部A8及び放熱
部B37において、熱交換により取り出すことにより、
排熱を利用する設備とコンバインしたコジェネレーショ
ンシステムを組むことが可能となる。排熱を利用する設
備として、ヒートポンプ、吸収式冷凍機、ボイラ、暖房
用熱交換器などがある。In the present invention, the exhaust heat of the water electrolysis section 1 and the exhaust heat of the fuel cell 30 are taken out by heat exchange at the heat radiating section A8 and the heat radiating section B37, respectively.
It is possible to build a cogeneration system that combines the equipment that uses the exhaust heat. Facilities that utilize the exhaust heat include heat pumps, absorption refrigerators, boilers, and heat exchangers for heating.
【0106】[0106]
【発明の効果】本発明により、ガス発生装置で製造され
た水素ガス及び酸素ガスの後処理を行わずにそのまま貯
蔵し、それらのガスをその貯蔵先から、そのまま燃料電
池のような設備で利用することが可能となる。EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, hydrogen gas and oxygen gas produced by a gas generator are stored as they are without post-treatment, and those gases are used as they are from the storage location as they are in facilities such as fuel cells. It becomes possible to do.
【図1】本発明のガス発生装置の実施の形態における構
成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration in an embodiment of a gas generator of the present invention.
【図2】本発明の燃料電池ハイブリッドシステムの実施
の形態における構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration in an embodiment of a fuel cell hybrid system of the present invention.
【図3】本発明の燃料電池ハイブリッドシステム実施の
形態に関わる燃料電池部の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a fuel cell unit according to an embodiment of a fuel cell hybrid system of the present invention.
【図4】本発明の燃料電池ハイブリッドシステムの実施
の形態における他の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing another configuration in the embodiment of the fuel cell hybrid system of the present invention.
1 水電解部 2 水素貯蔵タンク 3 酸素貯蔵タンク 4 給水タンク 5 循環水ポンプA 6 給水ポンプ 7 純水製造部 7’ 純水製造部 7’’ 純水製造部 8 放熱部A 9 温度調節弁 10 第1排水弁 11 第2排水弁 12 第1給水弁 13 第2給水弁 14 水素排気弁 15 酸素排気弁 17 水導入ライン 18−1 給水ラインA 18−2 給水ラインB 18−3 給水ラインC 19−1 酸素生成ラインA 19−2 酸素生成ラインB 19−3 酸素生成ラインC 20−1 温調水ラインA 20−2 温調水ラインB 20−3 温調水ラインC 21 水素生成ライン 22−1 第1給排水ラインA 22−2 第1給排水ラインB 22−3 第1給排水ラインC 23−1 第2給排水ラインA 23−2 第2給排水ラインB 23−3 第2給排水ラインC 30 燃料電池 31 水素加湿部 32 酸素加湿部 32’ 空気加湿部 33 循環水ポンプB 34 循環水ポンプC 35 水素エジェクタ 36 酸素エジェクタ 37 放熱部B 38 水素調圧弁 39 酸素調圧弁 40 第3排水弁 41 第4排水弁 42 三方弁 43−1 水素導入ラインA 43−2 水素導入ラインB 43−3 水素導入ラインC 44−1 酸素導入ラインA 44−2 酸素導入ラインB 44−3 酸素導入ラインC 45−1 水素供給ラインA 45−2 水素供給ラインB 46−1 酸素供給ラインA 46−2 酸素供給ラインB 47−1 冷却水ラインA 47−2 冷却水ラインB 47−3 冷却水ラインC 47−4 冷却水ラインD 47−5 冷却水ラインE 47−6 冷却水ラインF 47−7 冷却水ラインG 48−1 循環水ラインA 48−2 循環水ラインB 48−3 循環水ラインC 49 水素元弁 50 酸素元弁 51−1 第3給排水ラインA 51−2 第3給排水ラインB 51−3 第3給排水ラインC 51−4 第3給排水ラインD 52−1 第4給排水ラインA 52−2 第4給排水ラインB 52−3 第4給排水ラインC 52−4 第4給排水ラインD 53 加湿給水弁A 54 加湿給水弁B 55−1 加湿給水ラインA 55−2 加湿給水ラインB 55−3 加湿給水ラインC 56 第3給水弁 57 第4給水弁 60 放熱部C60 61 空気圧縮部 62 空気タンク 63 空気圧力調整弁 1 Water electrolysis department 2 Hydrogen storage tank 3 oxygen storage tank 4 water tank 5 Circulating water pump A 6 water supply pump 7 Pure Water Production Department 7'Pure water production department 7 ″ Pure Water Production Department 8 Heat sink A 9 Temperature control valve 10 First drain valve 11 Second drain valve 12 First water supply valve 13 Second water supply valve 14 Hydrogen exhaust valve 15 Oxygen exhaust valve 17 Water introduction line 18-1 Water supply line A 18-2 Water supply line B 18-3 Water supply line C 19-1 Oxygen production line A 19-2 Oxygen production line B 19-3 Oxygen production line C 20-1 Temperature control water line A 20-2 Temperature control water line B 20-3 Temperature control line C 21 Hydrogen production line 22-1 First water supply / drainage line A 22-2 First water supply / drainage line B 22-3 First water supply / drainage line C 23-1 Second water supply / drainage line A 23-2 Second water supply / drainage line B 23-3 Second water supply / drainage line C 30 fuel cell 31 Hydrogen humidifier 32 oxygen humidifier 32 'air humidifier 33 Circulating water pump B 34 Circulating water pump C 35 Hydrogen ejector 36 oxygen ejector 37 Heat dissipation part B 38 Hydrogen pressure regulator 39 Oxygen pressure regulator 40 Third drain valve 41 Fourth drain valve 42 three-way valve 43-1 Hydrogen introduction line A 43-2 Hydrogen introduction line B 43-3 Hydrogen introduction line C 44-1 Oxygen introduction line A 44-2 Oxygen introduction line B 44-3 Oxygen introduction line C 45-1 Hydrogen supply line A 45-2 Hydrogen supply line B 46-1 Oxygen supply line A 46-2 Oxygen supply line B 47-1 Cooling water line A 47-2 Cooling water line B 47-3 Cooling water line C 47-4 Cooling water line D 47-5 Cooling water line E 47-6 Cooling water line F 47-7 Cooling water line G 48-1 Circulating water line A 48-2 Circulating water line B 48-3 Circulating water line C 49 Hydrogen valve 50 oxygen valve 51-1 Third water supply / drainage line A 51-2 Third water supply / drainage line B 51-3 Third Water Supply / Drainage Line C 51-4 Third water supply / drainage line D 52-1 Fourth water supply / drainage line A 52-2 Fourth water supply / drainage line B 52-3 Fourth water supply / drainage line C 52-4 Fourth water supply / drainage line D 53 Humidification water supply valve A 54 Humidification water supply valve B 55-1 Humidification water supply line A 55-2 Humidification water supply line B 55-3 Humidification water supply line C 56 Third Water Supply Valve 57 4th water supply valve 60 Heat dissipation part C60 61 Air compressor 62 air tank 63 Air pressure control valve
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K021 AA01 BA02 BB04 BC03 BC05 BC09 DB31 DC01 DC03 5H026 AA06 CX10 HH09 5H027 AA06 BA11 BA13 BE07 DD05 MM08 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F-term (reference) 4K021 AA01 BA02 BB04 BC03 BC05 BC09 DB31 DC01 DC03 5H026 AA06 CX10 HH09 5H027 AA06 BA11 BA13 BE07 DD05 MM08
Claims (12)
水電解部と、 前記純水と前記水素とを貯蔵する水素貯蔵タンクと、 前記純水と前記酸素とを貯蔵する酸素貯蔵タンクと、 前記酸素貯蔵タンクの前記純水を前記水電解部へ供給す
る循環水ポンプと、 を具備し、 前記水素貯蔵タンク及び前記酸素貯蔵タンクは、前記水
素及び前記酸素の少なくとも一方を消費する設備の運転
圧よりも高い圧力で、前記水素及び前記酸素を貯蔵す
る、 ガス発生装置。1. A water electrolysis unit for electrolyzing pure water to produce oxygen and hydrogen, a hydrogen storage tank for storing the pure water and the hydrogen, and an oxygen storage for storing the pure water and the oxygen. A tank, and a circulating water pump for supplying the pure water of the oxygen storage tank to the water electrolysis unit, wherein the hydrogen storage tank and the oxygen storage tank consume at least one of the hydrogen and the oxygen. A gas generator that stores the hydrogen and the oxygen at a pressure higher than the operating pressure of the facility.
との容積比は概ね2:1である、 請求項1に記載のガス発生装置。2. The gas generator according to claim 1, wherein the volume ratio of the hydrogen storage tank to the oxygen storage tank is approximately 2: 1.
るガス発生部と、 水素と酸素とを用いて発電を行なう燃料電池部と、 を具備し、 前記ガス発生部は、前記燃料電池部の運転圧より高い圧
力で前記水素及び前記酸素を貯蔵し、 前記燃料電池部は、前記ガス発生部で製造する前記水素
及び前記酸素の少なくとも一方を用いて前記発電を行な
う、 燃料電池ハイブリッドシステム。3. A gas generating part for electrolyzing pure water to produce hydrogen and oxygen, and a fuel cell part for generating power using hydrogen and oxygen, wherein the gas generating part is The hydrogen and oxygen are stored at a pressure higher than the operating pressure of the fuel cell unit, and the fuel cell unit performs the power generation by using at least one of the hydrogen and the oxygen produced in the gas generating unit. Hybrid system.
る水電解部と、 前記純水と前記水電解部で製造された前記水素とを貯蔵
する水素貯蔵タンクと、 前記純水と前記水電解部で製造された前記酸素とを貯蔵
する酸素貯蔵タンクと、 前記酸素貯蔵タンクの前記純水を前記水電解部へ供給す
る循環水ポンプと、 を具備し、 前記水素貯蔵タンク及び前記酸素貯蔵タンクは、前記燃
料電池部の運転圧より高い圧力で前記水素及び前記酸素
を貯蔵し、 前記燃料電池部は、前記水素貯蔵タンクの前記水素及び
前記酸素貯蔵タンクの前記酸素の少なくとも一方を用い
て前記発電を行なう、 請求項3に記載の燃料電池ハイブリッドシステム。4. The gas generation unit stores a water electrolysis unit that electrolyzes the pure water to produce the hydrogen and the oxygen, and stores the pure water and the hydrogen produced by the water electrolysis unit. A hydrogen storage tank, an oxygen storage tank for storing the pure water and the oxygen produced in the water electrolysis unit, a circulating water pump for supplying the pure water of the oxygen storage tank to the water electrolysis unit, Wherein the hydrogen storage tank and the oxygen storage tank store the hydrogen and the oxygen at a pressure higher than the operating pressure of the fuel cell unit, the fuel cell unit, the hydrogen and the hydrogen of the hydrogen storage tank The fuel cell hybrid system according to claim 3, wherein the power generation is performed using at least one of the oxygen in the oxygen storage tank.
クから前記水素を供給され、前記水素を加湿して加湿水
素とする水素加湿部と、 前記水素加湿部を途中に接続し、前記第1加湿水が循環
する第1循環管路と、 前記第1循環管路の途中に接続され、前記第1加湿水を
前記第1循環管路で循環させる第1ポンプと、 前記水素加湿部から前記燃料電池を経由し、前記第1循
環管路の途中に接続する水素供給管と、 前記第1循環管路と前記水素供給管との接続部であり、
内部を流れる前記第1加湿水のフローにより、前記加湿
水素を前記水素供給管経由で前記燃料電池へ向けて吸い
出す第1エジェクタと、 を具備する、 請求項3又は4に記載の燃料電池ハイブリッドシステ
ム。5. The fuel cell unit includes a fuel cell for generating electricity and a first humidifying water, which is water for humidification, and is supplied with the hydrogen from the hydrogen storage tank to humidify the hydrogen to humidify the hydrogen. A first humidification water, a first circulation pipeline in which the first humidification water circulates, the first humidification water being connected to the first humidification water, A first pump that circulates in the first circulation line; a hydrogen supply pipe that is connected from the hydrogen humidification unit to the middle of the first circulation line via the fuel cell; the first circulation line and the It is a connection part with the hydrogen supply pipe,
The fuel cell hybrid system according to claim 3, further comprising: a first ejector that sucks the humidified hydrogen toward the fuel cell via the hydrogen supply pipe by the flow of the first humidified water flowing inside. .
クの前記酸素を供給され、前記酸素を加湿して加湿酸素
とする酸素加湿部と、 前記酸素加湿部を途中に接続し、前記第2加湿水を循環
させる第2循環管路と、 前記第2循環管路の途中に接続され、前記第2加湿水を
前記第2循環管路で循環させる第2ポンプと、 前記酸素加湿部から前記燃料電池を経由し前記第2循環
管路の途中に接続する酸素供給管と、 前記第2循環管路と前記酸素供給管との接続部であり、
内部を流れる前記第2加湿水のフローにより、前記加湿
酸素を前記酸素供給管経由で前記燃料電池へ向けて吸い
出す第2エジェクタと、 を更に具備する、 請求項5に記載の燃料電池ハイブリッドシステム。6. The fuel cell section includes a second humidification water, which is water for humidification, is supplied with the oxygen in the oxygen storage tank, and humidifies the oxygen to become humidified oxygen. A second circulation conduit that connects the oxygen humidifier partway and circulates the second humidification water, and a middle part of the second circulation conduit that connects the second humidification water to the second circulation conduit. A second pump that circulates, an oxygen supply pipe that connects from the oxygen humidifier to the middle of the second circulation pipe via the fuel cell, and a connecting portion that connects the second circulation pipe and the oxygen supply pipe. Yes,
The fuel cell hybrid system according to claim 5, further comprising: a second ejector that sucks the humidified oxygen toward the fuel cell via the oxygen supply pipe by the flow of the second humidified water flowing inside.
に接続され、対応する前記第1加湿水又は前記第2加湿
水のいずれか一方を冷却する放熱部、 を更に具備する、 請求項6に記載の燃料電池ハイブリッドシステム。7. The fuel cell unit is connected to either one of the first circulation pipe line or the second circulation pipe line and connects either one of the corresponding first humidification water or the second humidification water. The fuel cell hybrid system according to claim 6, further comprising: a heat dissipation part for cooling.
は前記第2循環管路のいずれか一方は、 前記燃料電池の内部を通過する、 請求項7に記載の燃料電池ハイブリッドシステム。8. The fuel cell hybrid system according to claim 7, wherein either one of the first circulation pipeline and the second circulation pipeline including the heat radiation section passes through the inside of the fuel cell.
は酸素加湿部に蓄積された生成水と、外部から補給され
る水とを貯蔵する給水タンクと、 前記生成水と前記水とを送出する給水ポンプと、 送出された前記生成水と前記水とを純水である原料純水
に精製する純水製造部と、 を更に具備する、 請求項6乃至8のいずれか一項に記載の燃料電池ハイブ
リッドシステム。9. A water supply tank for storing the generated water generated by the power generation and accumulated in the hydrogen humidification section or the oxygen humidification section, and water supplied from the outside, and the generated water and the water. 9. The water supply pump according to claim 6, further comprising: a pure water production unit that refines the produced water and the water that have been sent out into raw material pure water that is pure water. Fuel cell hybrid system.
前記給水タンクより供給される、 請求項9に記載の燃料電池ハイブリッドシステム。10. The first humidifying water and the second humidifying water,
The fuel cell hybrid system according to claim 9, wherein the fuel cell hybrid system is supplied from the water supply tank.
調整弁と、 圧力を調整された前記空気を加湿して前記燃料電池へ送
出する空気加湿部と、 を更に具備する、 請求項4又は5に記載の燃料電池ハイブリッドシステ
ム。11. The fuel cell unit includes: an air tank for storing air; an air pressure adjusting valve for adjusting the pressure of the air to deliver the air; and a humidifying of the pressure-adjusted air for humidifying the air. The fuel cell hybrid system according to claim 4 or 5, further comprising: an air humidifying section that sends the air to the fuel cell.
の燃料電池ハイブリッドシステムと、 前記燃料電池ハイブリッドシステムの排熱を利用する設
備と、 を具備するコジェネレーションシステム。12. A cogeneration system comprising: the fuel cell hybrid system according to claim 3; and a facility that uses exhaust heat of the fuel cell hybrid system.
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