JP2003223913A - 燃料電池発電システム - Google Patents
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- F24D18/00—Small-scale combined heat and power [CHP] generation systems specially adapted for domestic heating, space heating or domestic hot-water supply
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Abstract
温水中に生じる気泡を排除できるようにした燃料電池発
電システムを提供する。 【解決手段】 ＰＧバーナ５からの燃焼排ガスを用いて
熱交換器６で温水を作り、この温水を燃料電池２に供給
すると共に、燃料電池２から熱交換器６に戻る温水の循
環経路７を形成する。この循環経路７中にポンプ１４と
空気抜き弁８とを設ける。循環経路７の熱交換器６より
上流側に、切換弁９を介して水供給路１０を設け、燃料
電池２より下流側には切換弁１１を介して分岐路１２を
設け、この分岐路１２を貯湯タンク１３に接続する。起
動時に燃料改質装置１で改質された不安定な改質ガスを
ＰＧバーナ５で燃焼し、この燃焼排ガスにより熱交換器
６で温水を作って燃料電池２に供給することで昇温す
る。循環する温水中に生じる気泡は空気抜き弁８により
排除する。
Description
電する燃料電池発電システムであって、特に起動時にお
ける燃料電池の昇温手段に関する。
うに炭化水素系の原燃料を燃料改質装置１で水素主体の
改質ガスに改質し、この改質ガスを燃料として燃料電池
２のアノード（燃料極）に供給すると共に、空気を酸化
剤ガスとしてカソード（空気極）に供給し、固体高分子
膜等の電解質を介して電気化学反応が生じることにより
発電するものである。
体高分子型燃料電池の場合は約８０℃）が定められてお
り、起動時にはできるだけ早く運転温度まで昇温させる
ことが要求される。このため、従来は第１切換弁３を閉
じると共に、第２切換弁４を開けて改質ガスをＰＧバー
ナ５に導入して燃焼させ、その燃焼排ガスを利用して熱
交換器６を介して水を温め、この温水を燃料電池２に供
給して昇温するようにしている。
段によると、燃料電池２が適正な運転温度になるまでに
かなり長い時間を要する問題があった。これを解決する
ために、燃料電池２から排出される温水を熱交換器６に
戻す循環経路を形成し、熱交換器６での昇温効率を高め
ることで燃料電池２を早期に運転温度まで昇温させるこ
とが試みられた。しかしながら、温水を循環使用すると
温水中の溶存酸素が気泡となり、循環経路に設けるポン
プの性能が低下し、送水制御に支障を来たす問題が生じ
た。
るためになされ、温水を循環させて燃料電池を昇温する
場合に、温水中に生じる気泡を排除できるようにした燃
料電池発電システムを提供することを目的とする。
の本発明の手段は、請求項１に記載したように、起動時
に燃料改質装置で改質した改質ガスをＰＧバーナで燃焼
し、その燃焼排ガスにより熱交換器を介して温めた温水
を循環させて燃料電池を昇温するように構成した燃料電
池発電システムにおいて、前記熱交換器と燃料電池とを
含む温水の循環経路に空気抜き弁を設けたことを特徴と
する燃料電池発電システムを要旨とする。又、請求項２
のように、前記循環経路における燃料電池より下流側に
切換弁を介して分岐路を設け、この分岐路を貯湯タンク
に接続したことを特徴とするものである。
環経路に空気抜き弁を設けたので、温水中に生じる気泡
を排除し、これにより循環経路に設けるポンプの性能及
び送水制御を良好に保持することができる。又、燃料電
池が運転温度まで昇温したら、循環経路の切換弁を切り
換えて温水を分岐路に流し、貯湯タンクに送り込むこと
ができる。
システムの実施形態について、添付図面を参照しながら
説明する。ここで、従来と同一部材は前記と同じ符号を
付ける。図１において、１は燃料改質装置であり、図示
は省略したが改質器とＣＯ変成器とＣＯ除去器とから構
成され、都市ガス等の原燃料を水素主体の改質ガスに改
質する。即ち、脱硫後の原燃料を改質器で水蒸気改質
し、次いでＣＯ変成器で改質ガス中の大部分のＣＯをＣ
Ｏ２に変成し、更にＣＯ除去器で選択酸化してＣＯ濃度
を低減する。
られ、起動時にはこの改質器バーナ１ａに原燃料を供給
して燃焼させることで改質器の触媒を昇温させる。燃料
電池２の運転時には、アノードから排出される未反応改
質ガスを改質器バーナ１ａに供給して燃焼させる。燃焼
に必要な空気はファン（図略）により改質器バーナ１ａ
に供給される。
起動時には未だ安定していないため前記のように第１切
換弁３を閉じて燃料電池２には供給せず、第２切換弁４
を開いてＰＧバーナ５に供給して燃焼する。このＰＧバ
ーナ５での燃焼排ガスを利用して熱交換器６により温水
を作り、この温水を燃料電池２に供給することで燃料電
池２を運転温度まで昇温する。
交換器６から燃料電池２に通じると共に、燃料電池２か
ら熱交換器６に戻る循環経路７が形成されている。この
循環経路７において、熱交換器６より上流側には空気抜
き弁８が設けられ、第３切換弁９を介して水供給路１０
が接続され、燃料電池２より下流側には第４切換弁１１
を介して分岐路１２が設けられ、この分岐路１２は貯湯
タンク１３に接続されている。又、循環経路７の要所に
はポンプ１４が設けられる。
７を循環しながら燃料電池２を短時間で昇温させる。循
環する温水も徐々に高温になり、温水中に含まれている
溶存酸素が気泡となって混入する現象が生じるが、循環
経路７中には前記のように空気抜き弁８が設けられてい
ることから温水中の気泡は排出される。これにより、温
水を熱交換器６に送り込むポンプ１４が気泡によって阻
害されることはなく、ポンプ性能の低下を来たしたり、
或は送水制御に支障を来たすようなことがなくなる。
で、第４切換弁１１を切り換えて温水を分岐路１２側に
誘導し、貯湯タンク１３内に流入させる。燃料改質装置
１での改質ガスが安定すると、第２切換弁４が閉じてＰ
Ｇバーナ５への改質ガス供給が停止され、同時に第１切
換弁３が開いて燃料電池２のアノードへの改質ガス供給
が開始する。そして、燃料電池２のカソードには反応空
気が供給されて燃料電池２の運転段階に入る。
池発電システムにおいて、起動時にＰＧバーナで燃焼し
た燃焼排ガスを利用し熱交換器を介して温水を作り、こ
の温水で燃料電池を所定の運転温度まで昇温する場合に
おいて、温水の循環経路に空気抜き弁を設けたので、温
水中に発生する溶存酸素の気泡を排除することができ
る。これにより、循環経路に設けられたポンプの性能及
び送水制御を良好に保持し、循環温水による燃料電池の
昇温を効率良く行うことができ、この結果電池昇温時間
を短縮する効果が得られる。又、燃料電池の昇温後の温
水を貯湯タンクに送り込むことで、熱効率を高めること
ができる。
す説明図
図
Claims (2)
- 【請求項１】起動時に燃料改質装置で改質した改質ガス
をＰＧバーナで燃焼し、その燃焼排ガスにより熱交換器
を介して温めた温水を循環させて燃料電池を昇温するよ
うに構成した燃料電池発電システムにおいて、前記熱交
換器と燃料電池とを含む温水の循環経路に空気抜き弁を
設けたことを特徴とする燃料電池発電システム。 - 【請求項２】前記循環経路における燃料電池より下流側
に切換弁を介して分岐路を設け、この分岐路を貯湯タン
クに接続した請求項１記載の燃料電池発電システム。
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|---|---|---|---|
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2002
- 2002-01-29 JP JP2002020357A patent/JP3976575B2/ja not_active Expired - Fee Related
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