JP2003109632A - 燃料電池発電システム - Google Patents

燃料電池発電システム

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JP2003109632A
JP2003109632A JP2001303642A JP2001303642A JP2003109632A JP 2003109632 A JP2003109632 A JP 2003109632A JP 2001303642 A JP2001303642 A JP 2001303642A JP 2001303642 A JP2001303642 A JP 2001303642A JP 2003109632 A JP2003109632 A JP 2003109632A
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JP
Japan
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fuel
rotational force
gas line
fuel cell
power generation
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JP2001303642A
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English (en)
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Satoshi Matsuoka
聡 松岡
Masahiro Kuroishi
正宏 黒石
Susumu Aikawa
進 相川
Toshiya Abe
俊哉 阿部
Hiroaki Takeuchi
弘明 竹内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toto Ltd
Original Assignee
Toto Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】析出カーボンの影響を受けない、かつ許容運転
範囲が広い燃料ガスリサイクル機構を有する燃料電池発
電システムを提供することである。 【解決手段】燃料極と空気極を有する燃料電池セル1
と、前記燃料極11に燃料ガスを供給する燃料ガスライ
ン6と、前記空気極12に酸化剤ガスを供給する酸化剤
ガスライン5と、前記燃料極から排出される未反応の燃
料ガスを前記燃料ガスラインに再循環させるリサイクル
ガスライン7と、を有する燃料電池発電システムであっ
て、前記酸化剤ガスラインのガス流体流れから回転力を
抽出する手段2と、抽出された回転力を伝達する手段3
と、伝達された回転力からガス流れを発生する手段を前
記リサイクルガスラインに有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池発電シス
テムに関し、特にリサイクル機構を有する燃料電池発電
システムに関する。
【0002】
【従来の技術】燃料電池発電システムは燃料極に燃料ガ
スを、空気極に酸化剤ガスを供給することにより電気化
学的反応により発電を行う。燃料としては水素や炭化水
素系の燃料ガスを使用し、酸化剤ガスとしては一般的に
空気を使用する。燃料ガスの消費量を低減し燃料ガスの
有効利用を図るため、燃料極からの排出ガスをリサイク
ルする方式のものが知られており、特開平9−2271
4公報などに開示されている。これは、燃料ガスライン
中にエゼクターを設置し、燃料ガスラインのガスの運動
エネルギーによりリサイクルガスを吸引混合する方式で
ある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃料ガ
スとして炭化水素系の燃料ガスを用いる場合に、燃料ガ
スラインで析出するカーボンが、エゼクターのノズル部
などに付着堆積して運転が不安定になったり、ノズル部
がカーボンによって閉塞し運転不能になったりする問題
が発生していた。このような場合には、運転を停止した
上でエゼクター自体を交換または清掃せねばならない
為、電力が供給できなくなるという重大な問題を内包し
ていた。また、エゼクターは構造上許容運転範囲が狭い
ため、燃料電池発電システムの起動時や停止時のように
燃料ガス流量が変動する場合や、低負荷運転時などのよ
うに燃料ガス流量が少ない場合には、リサイクルガスの
吸引ができないという問題があった。本発明は、上記課
題を解決するためになされたもので、析出カーボンの影
響を受けない、かつ許容運転範囲が広い燃料ガスリサイ
クル機構を有する燃料電池発電システムを提供すること
にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明では、燃料極と空気極を有する燃料電池
セルと、前記燃料極に燃料ガスを供給する燃料ガスライ
ンと、前記空気極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガスラ
インと、前記燃料極から排出される未反応の燃料ガスを
前記燃料ガスラインに再循環させるリサイクルガスライ
ンと、を有する燃料電池発電システムであって、前記酸
化剤ガスラインのガス流体流れから回転力を抽出する手
段と、抽出された回転力を伝達する手段と、伝達された
回転力からガス流れを発生する手段を前記リサイクルガ
スラインに有する燃料電池発電システムを提供する。
【0005】第2の発明では、燃料極と空気極を有する
燃料電池セルと、前記燃料極に燃料ガスを供給する燃料
ガスラインと、前記空気極に酸化剤ガスを供給する酸化
剤ガスラインと、前記燃料極から排出される未反応の燃
料ガスを前記燃料ガスラインに再循環させるリサイクル
ガスラインと、を有する燃料電池発電システムであっ
て、前記燃料ガスラインのガス流体流れから回転力を抽
出する手段と、抽出された回転力を伝達する手段と、伝
達された回転力からガス流れを発生する手段を前記リサ
イクルガスラインに有する燃料電池発電システムを提供
する。
【0006】第3の発明では、前記第1又は第2の発明
のガス流体流れから回転力を抽出する手段がタービンで
ある燃料電池発電システムを提供する。
【0007】第4の発明では、前記第1から3のいずれ
か一つの発明に記載の回転力からガス流体流れを発生す
る手段が圧縮機である燃料電池発電システムを提供す
る。
【0008】第5の発明では、前記第1から4のいずれ
か一つの発明に記載の回転力を伝達する手段が前記ガス
流体流れから回転力を抽出する手段と回転力からガス流
体流れを発生する手段の各々の回転軸を接続する軸であ
る燃料電池発電システムを提供する。
【0009】第6の発明では、前記第1から5のいずれ
か一つの発明に記載のリサイクルガスラインに流量検出
手段を設け、前記ガス流体流れから回転力を抽出する手
段をバイパスするバイパスラインを設け、該バイパスラ
インに流量可変手段を設け、前記流量検出手段からの流
量検出信号に応じて前記流量可変手段を制御するコント
ローラを設けた燃料電池発電システムを提供する。
【0010】第7の発明では、前記第1から6のいずれ
か一つの発明に記載の燃料電池セルが固体酸化物形であ
る燃料電池発電システムを提供する。
【0011】第8の発明では、前記第7の発明の固体酸
化物型燃料電池セルの形状が円筒形である燃料電池発電
システムを提供する。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面を参照し
て説明する。図1は本発明の一つの実施形態の燃料電池
発電システムを示す構成図である。燃料電池セル1は燃
料極11と空気極12を有し、それぞれ燃料ガスライン
6と酸化剤ガスライン5が接続されている。燃料極11
に供給された燃料ガスは発電反応に使用されて排燃料ガ
スライン16から排出される。排燃料ガスライン16か
らリサイクルガスライン7が分岐して燃料ガスライン6
に接続されている。
【0013】酸化剤ガスライン5には、ガス流体流れか
ら回転力発生手段4が設けられ、回転力伝達手段3を介
して、リサイクルガスライン7に設けられた流体流れ発
生手段2に回転力が伝達される。流体流れ発生手段2に
よってリサイクルガスライン中にガス流れが生じ、排燃
料ガス中の未利用燃料ガスを燃料ガスラインにリサイク
ルさせることが可能となる。また、空気極12に供給さ
れた酸化剤ガスは発電反応に使用されて排酸化剤ガスラ
イン15から排出される。
【0014】回転力発生手段としては、タービンを用い
ることができる。流体流れ発生手段としては、ターボ
形、ラジアル形、ルーツ形など各種の圧縮機が利用でき
る。回転力伝達手段としては、回転力発生手段の回転軸
と流体流れ発生手段の回転軸を接続して回転力を伝達で
きるものを選択することができる。例えば、歯車、チェ
ーン、プーリとVベルトなどの回転力伝達機構が使用で
きるほか、それぞれの回転軸を直結して伝達することも
できる。これらの回転力発生手段、回転力伝達手段、流
体流れ発生手段を備えた機構としてターボチャージャー
を利用することもできる。このように構成された燃料電
池発電システムによれば、燃料ガスライン中に析出した
カーボンによってリサイクル機構が影響を受けることが
ない。即ち、酸化剤ガスライン中の酸化剤ガス流れが存
在すれば、回転力発生手段、回転力伝達手段、流体流れ
発生手段は機能し、リサイクルが可能となる。また、燃
料電池発電システムの起動時や停止時のように燃料ガス
流量が変動する場合や、低負荷運転時などのように燃料
ガス流量が少ない場合においても、そのときの発電負荷
に応じた酸化剤ガス流れが存在するため、回転力発生手
段、回転力伝達手段、流体流れ発生手段は機能し、リサ
イクルが可能となる。燃料電池発電システムが高温作動
形である場合には、回転力発生手段および流体流れ発生
手段の素材をセラミックにすればさらに好適となる。
【0015】同様に、図2は本発明の他の実施形態の燃
料電池発電システムを示す構成図であって、図1の回転
力発生手段4を燃料ガスライン6に設けた場合を示す。
いずれも図1と同様に排燃料ガス中の未利用燃料ガスを
燃料ガスラインに再循環させることが可能である。
【0016】図3は、さらに本発明の他の実施形態の燃
料電池発電システムを示す構成図であって、図1に示す
燃料電池発電システムのリサイクルガスライン7に流量
検出手段9を設け、酸化剤ガスライン6に回転力発生手
段2をバイパスするバイパスライン10を設け、バイパ
スラインに流量可変手段8を設けた。また、流量検出手
段9からの流量検出信号をコントローラ13に入力し、
流量検出信号に応じて流量可変手段8を制御することが
できるようにした。このように構成された燃料電池発電
システムによれば、リサイクルガスライン7の流量をコ
ントロールすることができ、状況に応じて最適な運転状
態を維持することが可能となる。例えば、リサイクルガ
スライン7の流量が増加してきた場合には、バイパスラ
イン10の流量可変手段8を流量が増加するように制御
して回転力発生手段4に流れ込むガス流量を低減させる
ことによって、回転力発生手段4によって抽出される回
転力を低減させ、流体流れ発生手段2に伝達される回転
力を低減させ、リサイクルガスライン7の流量を低減す
ることができる。なお図示しないが、回転力伝達手段の
中に増減速機などの回転力可変手段を設けて、流量検出
信号に応じて回転力可変手段を制御してリサイクルガス
ライン7の流量をコントロールすることも可能である。
【0017】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の燃料電池発電システムによれば、燃料ガスとして炭化
水素系の燃料ガスを用いる場合においても、燃料ガスラ
インで析出するカーボンの影響を受けない燃料ガスリサ
イクル機構を実現することができる。また、燃料電池発
電システムの起動時や停止時のように燃料ガス流量が変
動する場合や、低負荷運転時などのように燃料ガス流量
が少ない場合においても、リサイクル可能な燃料電池発
電システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図2】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図3】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【符号の説明】
1:燃料電池セル 2:回転力発生手段 3:回転力伝達手段 4:流体流れ発生手段 5:酸化剤ガスライン 6:燃料ガスライン 7:リサイクルガスライン 8:流量可変手段 9:流量検出手段 10:バイパスライン 11:燃料極 12:空気極 13:コントローラー 15:排酸化剤ライン 16:排燃料ガスライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 相川 進 福岡県北九州市小倉北区中島2丁目1番1 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 阿部 俊哉 福岡県北九州市小倉北区中島2丁目1番1 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 竹内 弘明 福岡県北九州市小倉北区中島2丁目1番1 号 東陶機器株式会社内 Fターム(参考) 5H026 AA06 CV02 5H027 AA06 BA19 DD02 KK26 MM03

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料極と空気極を有する燃料電池セル
    と、 前記燃料極に燃料ガスを供給する燃料ガスラインと、 前記空気極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガスライン
    と、 前記燃料極から排出される未反応の燃料ガスを前記燃料
    ガスラインに再循環させるリサイクルガスラインと、 を有する燃料電池発電システムであって、 前記酸化剤ガスラインに備えられ前記酸化剤ガスの流体
    流れから回転力を発生させる回転力発生手段と、 前記回転力発生手段で発生した回転力を伝達する回転力
    伝達手段と、 前記リサイクルガスラインに備えられ前記回転力伝達手
    段により伝達される回転力から流体流れを発生させる流
    体流れ発生手段とからなる特徴とする燃料電池発電シス
    テム。
  2. 【請求項2】 燃料極と空気極を有する燃料電池セル
    と、 前記燃料極に燃料ガスを供給する燃料ガスラインと、 前記空気極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガスライン
    と、 前記燃料極から排出される未反応の燃料ガスを前記燃料
    ガスラインに再循環させるリサイクルガスラインと、 を有する燃料電池発電システムであって、 前記燃料ガスラインに備えられ前記燃料ガスの流体流れ
    から回転力を発生させる回転力発生手段と、 前記回転力発生手段で発生した回転力を伝達する回転力
    伝達手段と、 前記リサイクルガスラインに備えられ前記回転力伝達手
    段により伝達される回転力から流体流れを発生させる流
    体流れ発生手段とからなる特徴とする燃料電池発電シス
    テム。
  3. 【請求項3】 前記回転力発生手段がタービンであるこ
    とを特徴とする請求項1又は2記載の燃料電池発電シス
    テム。
  4. 【請求項4】 前記流体流れ発生手段が圧縮機であるこ
    とを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の燃
    料電池発電システム。
  5. 【請求項5】 前記回転力伝達手段が前記回転力発生手
    段と前記流体流れ発生手段の各々の回転軸を接続する軸
    であることを特徴とする請求項1から4何れかに記載の
    燃料電池発電システム
  6. 【請求項6】 前記リサイクルガスラインに備えられた
    流量検出手段と、 前記酸化剤ガスラインに備えられ前記回転力発生手段を
    バイパスするバイパスラインと、 該バイパスラインに備えられた流量可変手段と、 前記流量検出手段からの流量検出信号に応じて前記流量
    可変手段を制御するコントローラと、からなることを特
    徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の燃料電
    池発電システム。
  7. 【請求項7】 前記燃料電池セルが固体酸化物型燃料電
    池セルであることを特徴とする請求項1から6の何れか
    1項に記載の燃料電池発電システム。
  8. 【請求項8】 前記固体酸化物型燃料電池セルの形状が
    円筒形であることを特徴とする請求項7に記載の燃料電
    池発電システム。
JP2001303642A 2001-09-28 2001-09-28 燃料電池発電システム Pending JP2003109632A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2086043A1 (en) 2008-02-04 2009-08-05 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Fuel cell system
JP2010536125A (ja) * 2007-08-07 2010-11-25 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト 燃料循環回路に配置されている再循環ブロワを備える燃料電池システムの作動方法および装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010536125A (ja) * 2007-08-07 2010-11-25 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト 燃料循環回路に配置されている再循環ブロワを備える燃料電池システムの作動方法および装置
US8765319B2 (en) 2007-08-07 2014-07-01 Daimler Ag Method and device for operating a fuel cell system having a recirculation blower disposed in a fuel circuit of the fuel cell system
EP2086043A1 (en) 2008-02-04 2009-08-05 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Fuel cell system

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