JP2003288935A - Fuel cell power generating system receiving supply of hydrogen gas from hypochlorite producing device - Google Patents
Fuel cell power generating system receiving supply of hydrogen gas from hypochlorite producing deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は次亜塩素酸塩生成装
置から水素ガスの供給を受ける燃料電池発電システムに
関するものである。特に、次亜塩素酸塩(NaClO)
を生成する過程に於いて副生成する主成分が水素のガス
を精製した後に、燃料電池に供給し、その水素と大気中
の酸素とを電気化学的反応により発電する燃料電池から
発生した電力を次亜塩素酸塩生成装置が必要とする電力
量の全てまたは一部を供給する燃料電池発電システムに
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell power generation system which is supplied with hydrogen gas from a hypochlorite generator. In particular, hypochlorite (NaClO)
After refining the gas whose main component is hydrogen, which is a by-product in the process of producing hydrogen, it is supplied to the fuel cell, and the electric power generated from the fuel cell is generated by the electrochemical reaction of the hydrogen and oxygen in the atmosphere. The present invention relates to a fuel cell power generation system that supplies all or part of the electric power required by a hypochlorite generator.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の次亜塩素酸塩生成装置から水素ガ
スの供給を受ける燃料電池発電システムは、例えば、図
12に示すように、塩化アルカリ水溶液の電解装置部
は、電解槽1、塩化アルカリ溶液貯槽2、電解用電源
3、次亜塩素酸塩含有溶液貯槽4から構成されている。2. Description of the Related Art A conventional fuel cell power generation system, which is supplied with hydrogen gas from a hypochlorite generator, has, for example, as shown in FIG. It is composed of an alkaline solution storage tank 2, an electrolysis power source 3, and a hypochlorite-containing solution storage tank 4.
【0003】塩化アルカリ塩8と原水7を調製した液を
塩化アルカリ溶液貯槽2から液輸送ポンプ5を介して電
解槽1に供給し、電解用電源3の直流電力による電気分
解で次亜塩素酸塩含有溶液が生成され次亜塩素酸塩含有
溶液貯槽4に送られる。A solution prepared by preparing an alkali chloride salt 8 and raw water 7 is supplied from an alkali chloride solution storage tank 2 to an electrolytic cell 1 via a liquid transport pump 5, and is electrolyzed by direct current power of an electrolysis power source 3 to generate hypochlorous acid. A salt-containing solution is generated and sent to the hypochlorite-containing solution storage tank 4.
【0004】次亜塩素酸塩含有溶液貯槽4では、液循環
ポンプ6と次亜塩素酸塩含有溶液循環系9で循環保存さ
れ、次亜塩素酸塩含有溶液液送系10から負荷側に送ら
れる。一方、電解槽1と次亜塩素酸塩含有溶液貯槽4で
固液分離された水素ガス22は微粒子状の同伴液を分離
するデミスタ24を介して燃料電池発電系に送られる。In the hypochlorite-containing solution storage tank 4, the solution is circulated and stored by the liquid circulation pump 6 and the hypochlorite-containing solution circulation system 9, and is sent from the hypochlorite-containing solution liquid supply system 10 to the load side. To be On the other hand, the hydrogen gas 22 that has been solid-liquid separated in the electrolytic tank 1 and the hypochlorite-containing solution storage tank 4 is sent to the fuel cell power generation system via the demister 24 that separates the particulate entrained liquid.
【0005】燃料電池発電系は、固体高分子型燃料電池
21と空気ブロア23で構成され、燃料室側には水素ガ
ス22が、酸化剤室側には空気ブロア23を介して酸化
剤ガス25としての空気が供給され直流電力の回収電力
26を出力し、併せて、燃料電池高位排熱27を汚泥処
理装置の熱源に利用するように構成していた。The fuel cell power generation system comprises a polymer electrolyte fuel cell 21 and an air blower 23. Hydrogen gas 22 is provided on the fuel chamber side and oxidant gas 25 is provided on the oxidant chamber side via an air blower 23. The air is supplied as described above to output the recovered power 26 of the DC power, and at the same time, the high-level exhaust heat 27 of the fuel cell is used as the heat source of the sludge treatment device.
【0006】また、上記電解槽1と次亜塩素酸塩含有溶
液貯槽4で固液分離された水素ガス22は微粒子状の同
伴液を分離するデミスタ24を介して燃料電池発電系に
送られていた。Further, the hydrogen gas 22 solid-liquid separated in the electrolytic cell 1 and the hypochlorite-containing solution storage tank 4 is sent to the fuel cell power generation system via a demister 24 for separating a particulate entrained liquid. It was
【0007】従来の塩化アルカリ水溶液の電解装置部
は、図13に示すように、電解槽30、塩化アルカリ溶
液貯槽40、次亜塩素酸塩受槽54から構成されてい
る。塩溶液解槽と飽和塩水槽を有する塩化アルカリ溶液
貯槽40から飽和塩水を塩水ポンプ44、ライン66を
介して電解槽30に送出する。電解槽30の給水は、原
水を供給する給水経路32、原水を軟水に改質する給水
器34、軟水を貯蔵する給水槽36、給水ポンプ38、
ライン65を経て電解槽30へ軟水を供給する。As shown in FIG. 13, a conventional alkaline chloride aqueous solution electrolyzer comprises an electrolytic bath 30, an alkaline chloride solution storage bath 40, and a hypochlorite storage bath 54. Saturated salt water is delivered from the alkali chloride solution storage tank 40 having a salt solution dissolving tank and a saturated salt water tank to the electrolytic cell 30 via a salt water pump 44 and a line 66. Water supply to the electrolyzer 30 includes a water supply path 32 for supplying raw water, a water supply device 34 for reforming raw water into soft water, a water supply tank 36 for storing soft water, a water supply pump 38,
Soft water is supplied to the electrolytic cell 30 through the line 65.
【0008】電解槽30から液送される次亜塩素酸塩溶
液は、ライン68と69を経て次亜塩素酸塩受槽54へ
一時的に保存され、次亜塩素酸塩溶液循環ポンプ52、
冷却器50を経て電解槽30に戻す循環ラインと、ポン
プ56、ライン71を経て次亜塩素酸塩貯蔵槽58へ液
送し、次亜塩素酸塩溶液供給ラインにより需要に応じて
次亜塩素酸塩溶液注入ポンプ60を介して次亜塩素酸塩
溶液62を外部へ供給する。The hypochlorite solution delivered from the electrolytic cell 30 is temporarily stored in the hypochlorite receiving tank 54 via lines 68 and 69, and the hypochlorite solution circulation pump 52,
A circulation line for returning to the electrolytic cell 30 via the cooler 50, a pump 56, a line 71 for liquid delivery to the hypochlorite storage tank 58, and a hypochlorite solution supply line for hypochlorite according to demand. The hypochlorite solution 62 is supplied to the outside via the salt solution injection pump 60.
【0009】電解槽30は電気分解により次亜塩素酸塩
溶液を生成する際に、水素ガスを主成分とする副生成ガ
スを発生する。この副生成ガスは、水封安全器46を経
てガス希釈ファン48によりガス希釈した後に配管53
を介して排気され、大気へ放散させていた。The electrolytic cell 30 produces a by-product gas containing hydrogen gas as a main component when producing a hypochlorite solution by electrolysis. This by-produced gas is passed through the water-sealing safety device 46, diluted by the gas dilution fan 48, and then piped 53.
It was exhausted through and released into the atmosphere.
【0010】図14は従来の隔膜電解法の電解槽のブロ
ック図である。電解槽30は、隔膜78を隔てて陽極7
4と陰極76の一対の電極を配置し、陽極74側に塩化
ナトリウム(NaCl)溶液80を供給し、陰極76側
に水(H2O)溶液82を供給し、塩化ナトリウトと水
とを混合することなく高濃度の次亜塩素酸塩類(NaC
lO)を製造する。この過程で、水素(H2)を主成分
とする副生成ガス84を発生させていた。FIG. 14 is a block diagram of an electrolytic cell of a conventional diaphragm electrolysis method. The electrolytic cell 30 has the anode 7 with the diaphragm 78 interposed therebetween.
4 and a pair of electrodes of the cathode 76 are arranged, a sodium chloride (NaCl) solution 80 is supplied to the anode 74 side, a water (H 2 O) solution 82 is supplied to the cathode 76 side, and sodium chloride and water are mixed. High concentration of hypochlorites (NaC
10) is produced. In this process, the by-product gas 84 containing hydrogen (H 2 ) as a main component was generated.
【0011】[0011]
【特許文献1】再公表特許WO00/59825(第1
4頁、第15頁、第10図)[Patent Document 1] Republished Patent WO00 / 59825 (first
(Page 4, Page 15, Figure 10)
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
如く、従来の次亜塩素酸塩水溶液の製造設備及び水処理
設備は、次亜塩素酸塩の生成過程で発生する副生成ガス
をデミスタに通過させて燃料電池へ供給しているが、次
亜塩素酸塩生成装置から発生する副生成ガスには、塩素
(Cl2)又は塩化ナトリウム(NaCl)等の燃料電
池にとって有害な成分も含まれている。However, as described above, the conventional hypochlorite aqueous solution production equipment and water treatment equipment pass the by-product gas generated during the hypochlorite production process to the demister. The by-product gas generated from the hypochlorite generator also contains components harmful to the fuel cell, such as chlorine (Cl 2 ) or sodium chloride (NaCl). There is.
【0013】また、燃料電池の電気化学的反応に適する
酸素(02)濃度や湿度を維持する必要もある。さら
に、燃料電池の冷却系から温排熱等を回収して有効に活
用する効率の高い次亜塩素酸塩生成装置と燃料電池との
コンビネーション発電システムの出現が期待されてい
る。Further, it is necessary to maintain the oxygen (0 2 ) concentration and humidity suitable for the electrochemical reaction of the fuel cell. Furthermore, it is expected that a highly efficient combination power generation system of a hypochlorite generator and a fuel cell, which recovers hot exhaust heat from the cooling system of the fuel cell and utilizes it effectively.
【0014】本発明は、斯かる実情に鑑み、コンバイン
ド型の次亜塩素酸塩生成装置から水素ガスの供給を受け
る燃料電池発電システムを提供することを目的とする。
また、燃料電池から発生するエネルギーや物質を含む多
数の生成物を次亜塩素酸塩生成装置で再利用することを
目的とするものである。In view of the above situation, it is an object of the present invention to provide a fuel cell power generation system which is supplied with hydrogen gas from a combined hypochlorite generator.
Further, it is intended to reuse a large number of products containing energy and substances generated from the fuel cell in the hypochlorite generation device.
【0015】また本発明は、次亜塩素酸塩生成装置の冷
却排熱を利用し、自然エネルギーや夜間電力を使用する
運転方式を併用して次亜塩素酸塩生成装置から水素ガス
の供給を受ける燃料電池発電システムを提供することを
目的とするものである。Further, according to the present invention, the cooling exhaust heat of the hypochlorite generator is used to supply hydrogen gas from the hypochlorite generator in combination with an operation method using natural energy or night power. It is intended to provide a fuel cell power generation system for receiving the same.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1にかかる発明による次亜塩素酸塩生成装置
から水素ガスの供給を受ける燃料電池発電システムは、
例えば、図1又は図10に示すように、電気分解工程に
より電解槽106内に水素ガスを主成分とする副生成ガ
スを発生する次亜塩素酸塩生成装置102と、次亜塩素
酸塩生成装置102から送出される副生成ガスから不純
物を除去し水素ガスを通過させるガス洗浄器86と、酸
化剤ガス25と、ガス洗浄器86から送出される水素ガ
スとの電気化学的反応により発電する燃料電池104
と、を備える。In order to achieve the above object, a fuel cell power generation system which receives hydrogen gas from a hypochlorite generator according to the present invention comprises:
For example, as shown in FIG. 1 or FIG. 10, a hypochlorite generation device 102 that generates a by-product gas containing hydrogen gas as a main component in the electrolytic cell 106 by an electrolysis process, and a hypochlorite generation device. Electric power is generated by an electrochemical reaction between the gas scrubber 86 that removes impurities from the by-product gas sent from the apparatus 102 and allows hydrogen gas to pass through, the oxidant gas 25, and the hydrogen gas sent from the gas scrubber 86. Fuel cell 104
And
【0017】ここで、ガス洗浄器は、乾式方式のガス洗
浄器86aの他に、湿式方式として底部に水封部を有
し、循環液と副生成ガスが気液接触により水溶性の塩素
及び塩化ナトリウムを含む塩化物や電解槽106から発
生する水素以外の揮発物を除去するガス洗浄器86を用
いることができる。また、酸化剤ガス25は酸素または
空気を使用することができる。さらに、燃料電池104
は固体高分子型燃料電池や燐酸型燃料電池を使用するこ
とができる。なお、循環液は除去濃度により陰極電解液
の水又は陽極電解液の塩基性液(NaOH)若しくは食
塩水を使用することができる。Here, the gas scrubber has a water seal part at the bottom as a wet system in addition to the dry type gas scrubber 86a, and the circulating liquid and the by-product gas contact with water-soluble chlorine by gas-liquid contact. A gas scrubber 86 that removes chloride containing sodium chloride and volatile substances other than hydrogen generated from the electrolytic cell 106 can be used. Further, the oxidant gas 25 can use oxygen or air. Further, the fuel cell 104
A polymer electrolyte fuel cell or a phosphoric acid fuel cell can be used. The circulating liquid may be water of the cathode electrolyte, basic liquid (NaOH) of the anode electrolyte, or saline depending on the removal concentration.
【0018】このように構成すると、不純物(塩素又は
塩化ナトリウム等)を除去した水素ガスを燃料電池10
4へ供給することができ、燃料電池を劣化させず、発電
効率を高め、寿命を延長させることができる。With this structure, hydrogen gas from which impurities (chlorine, sodium chloride, etc.) have been removed is used as the fuel cell 10.
4, the fuel cell is not deteriorated, the power generation efficiency is improved, and the life is extended.
【0019】上記目的を達成するために、請求項2にか
かる発明による請求項1に記載の次亜塩素酸塩生成装置
から水素ガスの供給を受ける燃料電池発電システムは、
例えば、図1に示すように、ガス洗浄器86と燃料電池
104との間に配置され、副生成ガスの酸素濃度を調整
する酸素濃度調整器114をさらに有する。In order to achieve the above object, a fuel cell power generation system which is supplied with hydrogen gas from a hypochlorite generator according to claim 1 according to the invention of claim 2 is
For example, as shown in FIG. 1, an oxygen concentration adjuster 114 arranged between the gas scrubber 86 and the fuel cell 104 and adjusting the oxygen concentration of the by-product gas is further included.
【0020】ここで酸素濃度調整器114は、副生成ガ
ス中の酸素と水素を触媒に反応させて酸素を水に変換し
て酸素を除去する触媒反応器を用いることができる。ま
た、ゼオライトモリキラーシーブス、活性炭、又は、金
属錯体等の酸素吸着剤を充填した吸着装置を用いること
ができる。Here, the oxygen concentration adjuster 114 may be a catalytic reactor for reacting oxygen and hydrogen in the by-product gas with a catalyst to convert oxygen into water and remove oxygen. Further, an adsorption device filled with an oxygen adsorbent such as zeolite morikiller sieves, activated carbon, or a metal complex can be used.
【0021】このように構成すると、酸素を除去した水
素ガスを燃料電池104へ供給することができ、燃料電
池104に適した水素と酸化剤ガス25とを電気化学的
反応により発電することができ、燃料電池104を劣化
させず、発電効率を高め、寿命を延長させることができ
る。With this configuration, hydrogen gas from which oxygen has been removed can be supplied to the fuel cell 104, and hydrogen suitable for the fuel cell 104 and the oxidant gas 25 can be generated by an electrochemical reaction. Thus, the power generation efficiency can be improved and the life can be extended without deteriorating the fuel cell 104.
【0022】上記目的を達成するために、請求項3にか
かる発明による請求項1又は2に記載の次亜塩素酸塩生
成装置から水素ガスの供給を受ける燃料電池発電システ
ムは、例えば、図8に示すように、燃料電池104の出
力端子105から出力する直流電圧を次亜塩素酸塩生成
装置102の電源として使用するものである。In order to achieve the above object, a fuel cell power generation system which receives hydrogen gas from the hypochlorite generator according to claim 1 or 2 according to the invention of claim 3 is, for example, as shown in FIG. As shown in, the DC voltage output from the output terminal 105 of the fuel cell 104 is used as the power source of the hypochlorite generation device 102.
【0023】このように構成すると、系統電源206へ
固定周波数の交流電力を供給しながら、直流電圧を燃料
電池104の出力端子105から取り出すので、DC/
DCコンバータ202と系統連系インバータ204を経
由させて整流する直流電圧変換に比して、電力変換効率
を高めることができる。According to this structure, the DC voltage is taken out from the output terminal 105 of the fuel cell 104 while the AC power having a fixed frequency is supplied to the system power supply 206.
The power conversion efficiency can be improved as compared with the DC voltage conversion in which the DC converter 202 and the grid interconnection inverter 204 are used for rectification.
【0024】上記目的を達成するために、請求項4にか
かる発明による請求項1又は2に記載の次亜塩素酸塩生
成装置から水素ガスの供給を受ける燃料電池発電システ
ムは、例えば、図1に示すように、ガス洗浄器86へ電
解槽106内の陰極電解液を送出しガス洗浄液として使
用するものである。In order to achieve the above object, a fuel cell power generation system which receives hydrogen gas from the hypochlorite generator according to claim 1 or 2 according to the invention of claim 4 is, for example, as shown in FIG. As shown in FIG. 5, the cathode electrolytic solution in the electrolytic bath 106 is sent to the gas cleaning device 86 and used as a gas cleaning solution.
【0025】このように構成すると、電解槽106内の
陰極電解液を利用でき、システム内で循環させて使用す
ることができる。With this structure, the cathode electrolytic solution in the electrolytic cell 106 can be utilized and can be circulated and used in the system.
【0026】上記目的を達成するために、請求項5にか
かる発明による請求項2に記載の次亜塩素酸塩生成装置
から水素ガスの供給を受ける燃料電池発電システムは、
例えば、図1に示すように、酸素濃度調整器114と燃
料電池104との間に配置され、水素ガスの湿度を調整
する湿度調整器120と122をさらに有する。In order to achieve the above object, a fuel cell power generation system receiving hydrogen gas from a hypochlorite generator according to claim 2 according to the invention of claim 5 is
For example, as shown in FIG. 1, it further has humidity adjusters 120 and 122 arranged between the oxygen concentration adjuster 114 and the fuel cell 104 and adjusting the humidity of hydrogen gas.
【0027】ここで、湿度調整器120と122は吸湿
性材料を用いて、例えば、シリカゲルのような水分を吸
脱着する材料で構成するものである。Here, the humidity adjusters 120 and 122 are made of a hygroscopic material, for example, a material that adsorbs and desorbs moisture such as silica gel.
【0028】このように構成すると、水分を除去した水
素ガスを燃料電池104へ供給することができ、燃料電
池104に適した湿度の水素と酸化剤ガス25とを電気
化学的反応により発電することができ、燃料電池104
を劣化させず、発電効率を高め、寿命を延長させること
ができる。With this structure, hydrogen gas from which water has been removed can be supplied to the fuel cell 104, and hydrogen having an appropriate humidity for the fuel cell 104 and the oxidant gas 25 can be generated by an electrochemical reaction. Fuel cell 104
The power generation efficiency can be improved and the life can be extended without deteriorating.
【0029】上記目的を達成するために、請求項6にか
かる発明による請求項5に記載の次亜塩素酸塩生成装置
から水素ガスの供給を受ける燃料電池発電システムは、
例えば、図3及び図5に示すように、湿度調整器は、第
1と第2の湿度調整器を有し、第1の湿度調整器120
を休止させ第2の湿度調整器122を稼動させている状
態において、第1の湿度調整器120の機能を回復させ
る再生熱源を燃料電池104の排熱から供給するもので
ある。In order to achieve the above object, a fuel cell power generation system receiving hydrogen gas from a hypochlorite generator according to claim 5 according to the invention of claim 6 is
For example, as shown in FIG. 3 and FIG. 5, the humidity adjuster has first and second humidity adjusters, and the first humidity adjuster 120
In the state in which the second humidity adjuster 122 is operated by suspending the above, the regeneration heat source for recovering the function of the first humidity adjuster 120 is supplied from the exhaust heat of the fuel cell 104.
【0030】ここで、第1の湿度調整器120を休止さ
せ第2の湿度調整器122を稼動させる手段は、図3に
示すように、再生ガス加熱器144から供給する加熱再
生ガス154をバルブ148、ライン155を介して第
1の湿度調整器120へ供給する。一方、第2の湿度調
整器122は精製された水素ガスがバルブ118を介し
て供給され、通常の湿度調整をすることができる。ま
た、燃料電池104の排熱は燃料電池の出力ライン18
6(図5参照)、再生ガス加熱器の入力ライン152を
経由して熱交換器180(図5参照)へ供給する温排熱
であり、再生ガス加熱器の出力ライン153を経由して
燃料電池へ回収する。Here, as shown in FIG. 3, the means for activating the second humidity adjuster 122 while suspending the first humidity adjuster 120 is a valve for supplying the heated regenerated gas 154 supplied from the regenerated gas heater 144. 148, via line 155 to the first humidity controller 120. On the other hand, the second humidity adjuster 122 is supplied with purified hydrogen gas via the valve 118, and can perform normal humidity adjustment. Further, the exhaust heat of the fuel cell 104 is generated by the output line 18 of the fuel cell.
6 (see FIG. 5), which is hot exhaust heat supplied to the heat exchanger 180 (see FIG. 5) via the input line 152 of the regeneration gas heater, and the fuel via the output line 153 of the regeneration gas heater. Collect in batteries.
【0031】このように構成すると、第2の湿度調整器
122により燃料発電システムを運転しながら、燃料電
池104の温排熱から熱交換した再生ガスを連続的に第
1の湿度調整器120へ送出して湿度調整剤を再生し、
再利用させることができる。According to this structure, while the fuel power generation system is being operated by the second humidity adjuster 122, the regenerated gas that has undergone heat exchange from the heat exhaust heat of the fuel cell 104 is continuously supplied to the first humidity adjuster 120. Deliver and regenerate the humidity conditioner,
Can be reused.
【0032】上記目的を達成するために、請求項7にか
かる発明による請求項5に記載の次亜塩素酸塩生成装置
から水素ガスの供給を受ける燃料電池発電システムは、
例えば、図3及び図4に示すように、湿度調整器は、第
1と第2の湿度調整器を有し、第1の湿度調整器120
を休止させ第2の湿度調整器122を稼動させている状
態において、第1の湿度調整器120の機能を回復させ
る再生熱源を電解槽30の冷却排熱から供給するもので
ある。In order to achieve the above object, a fuel cell power generation system receiving hydrogen gas from a hypochlorite generator according to claim 5 according to the invention of claim 7 is
For example, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, the humidity adjuster has first and second humidity adjusters, and the first humidity adjuster 120
In a state in which the second humidity adjuster 122 is operated by suspending the above, the regeneration heat source for recovering the function of the first humidity adjuster 120 is supplied from the cooling exhaust heat of the electrolytic cell 30.
【0033】ここで、第1の湿度調整器120を休止さ
せ第2の湿度調整器122を稼動させる手段は、図3に
示すように、再生ガス加熱器144から供給する加熱再
生ガスをバルブ148、ライン155を介して第1の湿
度調整器120へ供給する。一方、第2の湿度調整器1
22は精製された水素ガスがバルブ118を介して供給
され、通常の湿度調整をすることができる。また、電解
槽30の冷却排熱は冷却器50から再生ガス加熱器の入
力ライン152へ供給する温排熱であり、ライン153
を介して回収する。Here, as shown in FIG. 3, the means for suspending the first humidity adjuster 120 and operating the second humidity adjuster 122 is a valve 148 for heating the regenerated gas supplied from the regenerated gas heater 144. , To the first humidity controller 120 via line 155. On the other hand, the second humidity controller 1
22 is supplied with purified hydrogen gas through the valve 118, and can be normally adjusted in humidity. The cooling exhaust heat of the electrolyzer 30 is the hot exhaust heat supplied from the cooler 50 to the input line 152 of the regeneration gas heater, and the line 153.
Collect via.
【0034】このように構成すると、第2の湿度調整器
122により燃料発電システムを運転しながら、電解槽
30を冷却する冷却器50の冷却排熱から熱交換した再
生ガスを連続的に第1の湿度調整器120へ送出して湿
度調整剤を再生し、再利用させることができる。With this configuration, while the fuel power generation system is being operated by the second humidity adjuster 122, the regenerated gas that has undergone heat exchange from the cooling exhaust heat of the cooler 50 that cools the electrolytic cell 30 is continuously made into the first gas. The humidity adjusting agent can be sent to the humidity adjusting device 120, and the humidity adjusting agent can be regenerated and reused.
【0035】上記目的を達成するために、請求項8にか
かる発明による次亜塩素酸塩生成装置から水素ガスの供
給を受ける燃料電池発電システムは、例えば、図1及び
図5に示すように、電気分解工程により電解槽106内
に水素ガスを主成分とする副生成ガスを発生する次亜塩
素酸塩生成装置102と、次亜塩素酸塩生成装置102
から送出される副生成ガスから不純物を除去し水素ガス
を通過させるガス洗浄器86と、酸化剤ガス25と水素
ガスとの電気化学的反応により発電する燃料電池104
と、燃料電池104から生成する純水を、電解槽106
へ給水する給水装置とを備える。In order to achieve the above-mentioned object, a fuel cell power generation system to which hydrogen gas is supplied from a hypochlorite generator according to the invention of claim 8 is, for example, as shown in FIG. 1 and FIG. A hypochlorite generator 102 and a hypochlorite generator 102 that generate a by-product gas containing hydrogen gas as a main component in the electrolytic cell 106 by an electrolysis process.
A gas scrubber 86 that removes impurities from the by-product gas delivered from the gas and allows hydrogen gas to pass through, and a fuel cell 104 that generates electricity by an electrochemical reaction between the oxidant gas 25 and hydrogen gas
And the pure water generated from the fuel cell 104 is supplied to the electrolytic cell 106.
And a water supply device for supplying water to.
【0036】ここで、給水装置は、図5に示すように、
燃料電池104から純水としての生成水をライン184
と185を介して次亜塩素酸塩生成装置102内の電解
槽106へ給水するものである。Here, the water supply device is, as shown in FIG.
The generated water as pure water is supplied from the fuel cell 104 to the line 184.
And 185 to supply water to the electrolytic cell 106 in the hypochlorite generator 102.
【0037】上記目的を達成するために、請求項9にか
かる発明による請求項8に記載の次亜塩素酸塩生成装置
から水素ガスの供給を受ける燃料電池発電システムは、
例えば、図1に示すように、ガス洗浄器86と燃料電池
104との間に配置され、副生成ガスの酸素濃度を調整
する酸素濃度調整器114をさらに有する。In order to achieve the above object, a fuel cell power generation system to which hydrogen gas is supplied from a hypochlorite generator according to claim 8 according to the invention of claim 9 is:
For example, as shown in FIG. 1, an oxygen concentration adjuster 114 arranged between the gas scrubber 86 and the fuel cell 104 and adjusting the oxygen concentration of the by-product gas is further included.
【0038】ここで酸素濃度調整器114は、副生成ガ
ス中の酸素と水素を触媒に反応させて酸素を水に変換し
て酸素を除去する触媒反応器を用いることができる。ま
た、ゼオライトモリキラーシーブス、活性炭、又は、金
属錯体等の酸素吸着剤を充填した吸着装置を用いること
ができる。Here, the oxygen concentration adjuster 114 may be a catalytic reactor for reacting oxygen and hydrogen in the by-product gas with a catalyst to convert oxygen into water and remove oxygen. Further, an adsorption device filled with an oxygen adsorbent such as zeolite morikiller sieves, activated carbon, or a metal complex can be used.
【0039】このように構成すると、酸素を除去した水
素ガスを燃料電池104へ供給することができ、燃料電
池104に適した水素と酸化剤ガス25とを電気化学的
反応により発電することができ、燃料電池104を劣化
させず、発電効率を高め、寿命を延長させることができ
る。With this configuration, hydrogen gas from which oxygen has been removed can be supplied to the fuel cell 104, and hydrogen suitable for the fuel cell 104 and the oxidant gas 25 can be generated by an electrochemical reaction. Thus, the power generation efficiency can be improved and the life can be extended without deteriorating the fuel cell 104.
【0040】上記目的を達成するために、請求項10に
かかる発明による次亜塩素酸塩生成装置から水素ガスの
供給を受ける燃料電池発電システムは、例えば、図5に
示すように、電気分解工程により電解槽から水素ガスを
発生する次亜塩素酸塩生成装置102と、酸化剤ガス2
5と、次亜塩素酸塩生成装置102から送出される水素
ガスとの電気化学的反応により発電する燃料電池104
と、風力又は太陽光を含む自然エネルギー源から転換さ
れた第1の電力174及び、燃料電池104から発電す
る第2の電力188を、次亜塩素酸塩生成装置102へ
選択的に供給する電力切換装置111と、を備える。In order to achieve the above object, a fuel cell power generation system to which hydrogen gas is supplied from a hypochlorite generator according to a tenth aspect of the invention is, for example, as shown in FIG. A hypochlorite generator 102 for generating hydrogen gas from the electrolytic cell by means of an oxidant gas 2
5 and a fuel cell 104 for generating electricity by an electrochemical reaction between hydrogen gas sent from the hypochlorite generator 102.
And a first electric power 174 converted from a natural energy source including wind power or solar light and a second electric power 188 generated from the fuel cell 104, which is selectively supplied to the hypochlorite generation device 102. And a switching device 111.
【0041】ここで、風力から転換された第1の電力は
風力発電設備172から発電した電力であり、太陽光か
ら転換された第1の電力は太陽光発電器170から発電
した電力である。また、電力切換装置111は、コンピ
ュータを含む制御装置113により制御される電磁リレ
ーや半導体スイッチングデバイスを使用することができ
る。Here, the first power converted from wind power is the power generated from the wind power generation facility 172, and the first power converted from sunlight is the power generated from the solar power generator 170. Further, the power switching device 111 can use an electromagnetic relay or a semiconductor switching device controlled by the control device 113 including a computer.
【0042】このように構成すると、自然エネルギ源か
ら転換された電力と燃料電池104から発電する電力を
切換若しくは併用して次亜塩素酸塩生成装置102へ供
給することができる。With this configuration, the electric power converted from the natural energy source and the electric power generated from the fuel cell 104 can be switched or used together and supplied to the hypochlorite generation device 102.
【0043】上記目的を達成するために、請求項11に
かかる発明による次亜塩素酸塩生成装置から水素ガスの
供給を受ける燃料電池発電システムは、例えば、図1及
び図6に示すように、電気分解工程により電解槽から水
素ガスを発生する次亜塩素酸塩生成装置102と、次亜
塩素酸塩生成装置102から送出される水素ガスと反応
し、水素を貯蔵する水素貯蔵装置190と、酸化剤ガス
25と、水素貯蔵装置190から取り出す水素ガスとの
電気化学的反応により発電する燃料電池104と、夜間
は商用電力により運転する次亜塩素酸塩生成装置102
から送出される水素を水素貯蔵装置190へ貯蔵し、夜
間以外の時間帯に、水素貯蔵装置190から水素ガスを
取り出し燃料電池104へ供給して発電し、燃料電池1
04から出力する電力を次亜塩素酸塩生成装置102へ
供給する制御装置113(図5参照)と、を備える。In order to achieve the above object, a fuel cell power generation system to which hydrogen gas is supplied from a hypochlorite generator according to the invention of claim 11 is, for example, as shown in FIG. 1 and FIG. A hypochlorite generation device 102 that generates hydrogen gas from the electrolytic cell by an electrolysis process, and a hydrogen storage device 190 that reacts with hydrogen gas sent from the hypochlorite generation device 102 and stores hydrogen, The fuel cell 104 that generates electricity by an electrochemical reaction between the oxidant gas 25 and the hydrogen gas taken out from the hydrogen storage device 190, and the hypochlorite generation device 102 that operates with commercial power at night.
Hydrogen discharged from the hydrogen storage device 190 is stored in the hydrogen storage device 190, and hydrogen gas is taken out from the hydrogen storage device 190 and supplied to the fuel cell 104 to generate electric power at times other than nighttime.
Control device 113 (see FIG. 5) that supplies the electric power output from 04 to the hypochlorite generation device 102.
【0044】ここで、水素貯蔵装置190の水素貯蔵材
料としては、TiFe系、MmNi5系、若しくは、Z
rNi合金をベースとしてZrおよびNiの一部を他元
素で置換した3元系以上の組成からなる水素吸蔵合金を
用いることができる。また、制御装置113はコンピュ
ータやマイクロプロセッサを使用し昼夜に亘る発電シス
テムの制御を処理することができる。Here, as the hydrogen storage material of the hydrogen storage device 190, TiFe series, MmNi5 series, or Z
It is possible to use a hydrogen storage alloy having a ternary or higher composition in which a part of Zr and Ni is replaced with another element based on the rNi alloy. Further, the control device 113 can use a computer or a microprocessor to process the control of the power generation system throughout the day and night.
【0045】このように構成すると、夜間は商用電力か
ら次亜塩素酸塩生成装置102を運転して送出される水
素を水素貯蔵装置190へ貯蔵し、夜間以外の日中の時
間帯に、水素貯蔵装置190から水素ガスを取り出し燃
料電池104へ供給して発電し、燃料電池104から出
力する電力を次亜塩素酸塩生成装置102へ供給するこ
とができる。According to this structure, the hydrogen stored in the hydrogen storage device 190 is stored in the hydrogen storage device 190 by operating the hypochlorite production device 102 from the commercial power at night, and the hydrogen is stored during the daytime hours other than nighttime. Hydrogen gas can be extracted from the storage device 190 and supplied to the fuel cell 104 to generate electric power, and the electric power output from the fuel cell 104 can be supplied to the hypochlorite generation device 102.
【0046】上記目的を達成するために、請求項12に
かかる発明による請求項11に記載の次亜塩素酸塩生成
装置から水素ガスの供給を受ける燃料電池発電システム
は、例えば、図7に示すように、水素貯蔵装置190
は、水素ガスと反応して水素を吸収する水素吸蔵合金を
含み、水素吸蔵合金から水素を取り出す熱源を電解槽3
0の冷却排熱から供給するものである。In order to achieve the above object, a fuel cell power generation system to which hydrogen gas is supplied from the hypochlorite generator according to claim 11 according to the invention of claim 12 is shown in FIG. 7, for example. As described above, the hydrogen storage device 190
Includes a hydrogen storage alloy that reacts with hydrogen gas to absorb hydrogen, and a heat source for extracting hydrogen from the hydrogen storage alloy is used as an electrolyzer 3.
It is supplied from zero cooling exhaust heat.
【0047】ここで、冷却排熱は、電解槽30に隣接し
て配置された冷却器50から供給される温排熱である。Here, the cooling exhaust heat is the warm exhaust heat supplied from the cooler 50 arranged adjacent to the electrolytic cell 30.
【0048】このように構成すると、夜間に水素貯蔵装
置190に吸収させた水素を日中に電解槽30の冷却排
熱から供給する熱源により取り出して燃料電池104か
ら発電することができ、発電した電力を次亜塩素酸塩生
成装置102へ供給することができる。According to this structure, the hydrogen absorbed in the hydrogen storage device 190 at night can be taken out by the heat source supplied from the cooling exhaust heat of the electrolytic cell 30 during the daytime to generate electricity from the fuel cell 104, thus generating electricity. Electric power can be supplied to the hypochlorite generator 102.
【0049】上記目的を達成するために、請求項13に
かかる発明による請求項11に記載の次亜塩素酸塩生成
装置から水素ガスの供給を受ける燃料電池発電システム
は、例えば、図6に示すように、水素貯蔵装置190
は、水素ガスと反応して水素を吸収する水素吸蔵合金を
含み、水素吸蔵合金から水素を取り出す熱源を燃料電池
104の排熱から供給するものである。In order to achieve the above object, a fuel cell power generation system to which hydrogen gas is supplied from a hypochlorite generator according to claim 11 according to the invention of claim 13 is shown in FIG. 6, for example. As described above, the hydrogen storage device 190
Includes a hydrogen storage alloy that reacts with hydrogen gas to absorb hydrogen, and supplies a heat source for extracting hydrogen from the hydrogen storage alloy from exhaust heat of the fuel cell 104.
【0050】ここで、燃料電池104の排熱は、燃料電
池104の出力ライン186から水素貯蔵装置190内
部の熱交換器180へ供給される温排熱である。Here, the exhaust heat of the fuel cell 104 is the hot exhaust heat supplied from the output line 186 of the fuel cell 104 to the heat exchanger 180 inside the hydrogen storage device 190.
【0051】このように構成すると、夜間に水素貯蔵装
置190に吸収させた水素を日中に燃料電池104の排
熱から供給する熱源により取り出して燃料電池104へ
供給し発電することができ、発電した電力を次亜塩素酸
塩生成装置102へ供給することができる。With this structure, the hydrogen absorbed in the hydrogen storage device 190 at night can be taken out by the heat source supplied from the exhaust heat of the fuel cell 104 during the daytime and supplied to the fuel cell 104 to generate electric power. The generated electric power can be supplied to the hypochlorite generator 102.
【0052】[0052]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。図1から図11は発明を実施する形
態の一例であって、図中、図と同一または類似の符号を
付した部分は同一物または相当物を表わし、重複した説
明は省略する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 11 show an example of an embodiment of the invention. In the drawings, parts denoted by the same or similar reference numerals as those in the drawings represent the same or corresponding parts, and duplicate explanations will be omitted.
【0053】図1は、本発明による第1の実施の形態で
ある燃料電池発電システムの系統図である。燃料電池発
電システムは、燃料電池104と、次亜塩素酸塩生成装
置としての次亜塩素酸ナトリウム生成装置102と、燃
料電池104と次亜塩素酸ナトリウム生成装置102と
の間に配置されるガス精製装置100とを備える。FIG. 1 is a system diagram of a fuel cell power generation system according to a first embodiment of the present invention. The fuel cell power generation system includes a fuel cell 104, a sodium hypochlorite generator 102 as a hypochlorite generator, and a gas arranged between the fuel cell 104 and the sodium hypochlorite generator 102. And a refining device 100.
【0054】次亜塩素酸ナトリウム生成装置102は、
電解槽106と、次亜塩素酸塩受槽108と、次亜塩素
酸塩を液送するポンプ121とを備え、電解槽106の
中で水と塩化ナトリウムとを電気分解し、陽極130側
の槽で発生する次亜塩素酸ナトリウムをライン136か
ら気水分離器139へ送り、ライン137を介して次亜
塩素酸塩受槽108へ一時的に保存する。The sodium hypochlorite generator 102 comprises:
An electrolytic tank 106, a hypochlorite receiving tank 108, and a pump 121 for liquid-sending hypochlorite are provided, and water and sodium chloride are electrolyzed in the electrolytic tank 106, and a tank on the side of the anode 130. The sodium hypochlorite generated in 1 is sent from the line 136 to the steam separator 139 and temporarily stored in the hypochlorite receiving tank 108 via the line 137.
【0055】次亜塩素酸塩受槽108は、次亜塩素酸塩
溶液処理を受ける処理水の需要に応じて次亜塩素酸塩を
ポンプ121により外部へ供給する。また、電解槽10
6の陰極132側に存在する塩基性液は、ライン138
を介してガス精製装置100内の洗浄液タンク126へ
液送される。The hypochlorite receiving tank 108 supplies the hypochlorite with the pump 121 to the outside according to the demand of the treated water for the hypochlorite solution treatment. Also, the electrolytic cell 10
The basic liquid existing on the side of the cathode 132 of No. 6 is the line 138.
The liquid is sent to the cleaning liquid tank 126 in the gas purifying apparatus 100 via.
【0056】ガス精製装置100は、ガスブロア109
と、ガスブロア109の下流に配置したガス洗浄器86
と、ガス洗浄器86の下流に配置したデミスタ110
と、デミスタ110の下流に配置した活性炭吸着塔11
2と、活性炭吸着塔112の下流に配置した酸素濃度調
整器114と、酸素濃度調整器114の下流に配置した
冷却装置116と、冷却装置116の下流に配置した湿
度調整器120及び122と、湿度調節器の下流に配置
した水素貯蔵装置124と、洗浄液タンク126とを備
え、洗浄液タンク126からポンプ128によりガス洗
浄器86の上部へ吸収液を液送するように構成されてい
る。The gas refining apparatus 100 includes a gas blower 109.
And a gas scrubber 86 disposed downstream of the gas blower 109
And a demister 110 arranged downstream of the gas scrubber 86.
And the activated carbon adsorption tower 11 arranged downstream of the demister 110
2, an oxygen concentration adjuster 114 arranged downstream of the activated carbon adsorption tower 112, a cooling device 116 arranged downstream of the oxygen concentration adjuster 114, and humidity adjusters 120 and 122 arranged downstream of the cooling device 116, A hydrogen storage device 124 arranged downstream of the humidity controller and a cleaning liquid tank 126 are provided, and the absorption liquid is liquid-fed from the cleaning liquid tank 126 to the upper part of the gas cleaning device 86 by a pump 128.
【0057】また、ガス精製装置100は、副生成水素
ガスの酸素濃度や湿度、湿分が燃料電池104にとって
電気化学的反応に適した状態まで除去して、酸素濃度や
湿度、湿分を燃料電池104にとって適切な状態にまで
精製する。Further, the gas purifying apparatus 100 removes the oxygen concentration, humidity and moisture of the by-produced hydrogen gas to a state suitable for the electrochemical reaction for the fuel cell 104, and removes the oxygen concentration, humidity and moisture as fuel. Purify to a state suitable for the battery 104.
【0058】本実施の形態では、ガス精製装置100を
ガス洗浄器86、酸素濃度調整器114、及び、湿度調
整器120、122により構成し、次亜塩素酸ナトリウ
ム(NaClO)生成装置102から副生成した副生成
ガスをライン136に通過させガスブロア109により
吸込み、底部に水封部を設けたガス洗浄器86に移送す
る。In this embodiment, the gas purifier 100 is composed of the gas scrubber 86, the oxygen concentration adjuster 114, and the humidity adjusters 120 and 122, and the sodium hypochlorite (NaClO) generator 102 is a sub-device. The generated by-product gas is passed through the line 136, sucked by the gas blower 109, and transferred to the gas cleaning device 86 having a water sealing portion at the bottom.
【0059】ガス洗浄器86は、循環液としての水又は
軟水と副生成ガスが気液接触することにより 塩素(C
l2)又は水酸化ナトリウムの水溶性不純物を除去す
る。このガス洗浄器86は、主に酸性成分の除去を目的
とするので、吸収液は塩基性液が望ましい。図示すよう
に電解槽106内部の陰極132側または陰極132の
出口近傍から、陰極電解液の全部または一部を吸収液と
してガス洗浄器86に使用すると良い。The gas scrubber 86 produces chlorine (C) when water or soft water as a circulating liquid is brought into gas-liquid contact with the byproduct gas.
12 ) or sodium hydroxide to remove water-soluble impurities. Since the gas scrubber 86 mainly aims to remove acidic components, the absorbing liquid is preferably a basic liquid. As shown in the drawing, from the cathode 132 side inside the electrolytic cell 106 or from the vicinity of the outlet of the cathode 132, it is preferable to use all or part of the cathode electrolytic solution as an absorbing solution in the gas cleaner 86.
【0060】また、電解槽106とは別に不図示の塩基
性液(NaOH)タンクを用意し、塩基性液(NaO
H)タンクから吸収液をガス洗浄器86に供給しても良
い。その後、洗浄に使用した液は電解槽106の陽極1
30側の槽に回収しても良く。若しくは、電解槽106
の給水用として使用しても良い。A basic liquid (NaOH) tank (not shown) is prepared separately from the electrolytic bath 106, and the basic liquid (NaO) is used.
H) The absorbent may be supplied to the gas scrubber 86 from the tank. After that, the solution used for cleaning is the anode 1 of the electrolytic cell 106.
You may collect it in the tank on the 30 side. Alternatively, the electrolytic cell 106
It may be used for water supply.
【0061】燃料電池104は、ガス精製装置100か
らライン142を介して供給される水素ガスと酸化剤ガ
ス25としての空気又は酸素との電気化学的反応により
直流電気を発電する。The fuel cell 104 generates direct current electricity by an electrochemical reaction between hydrogen gas supplied from the gas purification apparatus 100 via a line 142 and air or oxygen as the oxidant gas 25.
【0062】ここで、本実施の形態で使用する水素を燃
料とする燃料電池104には、アルカリ型、燐酸型、溶
融炭酸塩型、固体酸化物型、及び、固体高分子型の燃料
電池があり、比較的小型であり、オンサイト型でメイン
テナンスが容易な燐酸型燃料電池や固体高分子型燃料電
池を使用することが望ましい。Here, as the fuel cell 104 using hydrogen as a fuel used in the present embodiment, there are alkaline type, phosphoric acid type, molten carbonate type, solid oxide type, and solid polymer type fuel cells. Therefore, it is desirable to use a phosphoric acid fuel cell or a polymer electrolyte fuel cell, which is relatively small, on-site, and easy to maintain.
【0063】上記燃料電池104は、酸化剤ガス25と
して酸素或いは空気を用い、常圧から3気圧程度で運転
される。燃料電池104の運転温度は、固体高分子型が
室温から80℃、燐酸型が190℃から220℃であ
る。The fuel cell 104 uses oxygen or air as the oxidant gas 25 and is operated at atmospheric pressure to about 3 atmospheres. The operating temperature of the fuel cell 104 is from room temperature to 80 ° C. for the solid polymer type and from 190 ° C. to 220 ° C. for the phosphoric acid type.
【0064】固体高分子型は、室温近傍での運転で操
作、保守が容易であるのに対して、燐酸型は比較的高温
であるため燃料電池の排熱温度が約170℃と高く排熱
の有効利用が期待される。また、燃料電池は直流発電で
あるから、この燃料電池104の出力端子から出力若し
くはDC/DCコンバータを介して次亜塩素酸ナトリウ
ム生成装置102の電気分解用の電源に使用することが
できる。The solid polymer type is easy to operate and maintain near room temperature, whereas the phosphoric acid type has a relatively high exhaust heat temperature of the fuel cell of about 170 ° C. due to its relatively high temperature. Is expected to be effectively used. Further, since the fuel cell is a direct current power generator, it can be used as a power source for electrolysis of the sodium hypochlorite generator 102 through an output from the fuel cell 104 or via a DC / DC converter.
【0065】次亜塩素酸ナトリウム生成装置102は、
上水道および下水道などの消毒用として使用する次亜塩
素酸塩(NaClO)を消毒現場で生成する装置であ
る。所謂、オンサイトの次亜塩素酸ナトリウム生成装置
102は、食塩と水を原料として、NaCl+H2O=
NaClO+H2の化学反応により次亜塩素酸塩(Na
ClO)を生成する。この化学反応の過程で副生成物と
して水素ガスが発生する。The sodium hypochlorite generator 102 comprises:
It is a device that produces hypochlorite (NaClO) at the disinfection site, which is used for disinfecting waterworks and sewers. The so-called on-site sodium hypochlorite generation device 102 uses NaCl and H 2 O =
By the chemical reaction of NaClO + H 2 , hypochlorite (Na
ClO) is produced. Hydrogen gas is generated as a by-product in the process of this chemical reaction.
【0066】上記電解槽106内で発生する副生成物
は、化学反応上は水素であるが、実際には電解槽106
に隔膜178を配置しても、電解槽106内の次亜塩素
酸塩(NaClO)を生成する過程で発生する不純物と
しての塩素(Cl2)や塩化ナトリウム(NaCl)な
どの燃料電池104にとって有害となる成分も含まれて
いる。Although the by-product generated in the electrolytic cell 106 is hydrogen in terms of chemical reaction, it is actually the electrolytic cell 106.
Even if the diaphragm 178 is disposed in the fuel cell 104, chlorine (Cl 2 ) or sodium chloride (NaCl) as impurities generated in the process of generating hypochlorite (NaClO) in the electrolytic cell 106 is harmful to the fuel cell 104. Ingredients are also included.
【0067】図1を参照して、ガス精製装置100の動
作について説明をする。上記ガス洗浄器86の下流にラ
イン140を経由して適宜デミスタ110を設け、デミ
スタ110の下流に活性炭吸着塔112を設置する。デ
ミスタ110は、固液分離された水素ガスの微粒子状の
同伴液を分離するために使用するものである。また、活
性炭吸着塔112は水素ガスに同伴する不純物を吸着す
るために用いられる。The operation of the gas purifying apparatus 100 will be described with reference to FIG. A demister 110 is appropriately provided downstream of the gas scrubber 86 via a line 140, and an activated carbon adsorption tower 112 is installed downstream of the demister 110. The demister 110 is used to separate the solid-liquid separated hydrogen gas in the form of fine particles. In addition, the activated carbon adsorption tower 112 is used to adsorb impurities accompanying hydrogen gas.
【0068】次亜塩素酸ナトリウム生成装置102から
発生する副生成ガスには、酸素(0 2)が含まれてい
る。ガス洗浄器86や活性炭吸着塔112では燃料電池
104にとって適切な酸素濃度まで副生成ガスを調整で
きないため、更に下流には酸化触媒等を利用した酸素濃
度調整器114を設置する。酸素濃度調整器114は、
副生成ガス中の酸素と水素を触媒に反応させて酸素を水
に変換し酸素を除去する触媒反応器を用いることができ
る。From sodium hypochlorite generator 102
Oxygen (0 Two) Is included
It In the gas scrubber 86 and the activated carbon adsorption tower 112, the fuel cell is used.
By-product gas can be adjusted to the appropriate oxygen concentration for 104
Therefore, the oxygen concentration using an oxidation catalyst, etc. is used further downstream.
The degree adjuster 114 is installed. The oxygen concentration adjuster 114 is
By reacting oxygen and hydrogen in the by-product gas with a catalyst, oxygen is converted to water.
Can be used to convert the
It
【0069】また、酸素濃度調整器114は、ゼオライ
トモリキラーシーブス、活性炭、又は、金属錯体等の酸
素吸着剤を充填した吸着装置を用いることができるが、
他に酸素を吸着できる手段としては、コバルトシッフ塩
基の金属錯体を共役系配位子と低酸化数金属イオンから
なる錯体に構成し、酸素分子を可逆的に吸脱着すること
もできる。As the oxygen concentration adjuster 114, an adsorption device filled with an oxygen adsorbent such as zeolite morikiller sieves, activated carbon, or a metal complex can be used.
As another means for adsorbing oxygen, a metal complex of cobalt Schiff base may be formed into a complex composed of a conjugated ligand and a low oxidation number metal ion to reversibly adsorb and desorb oxygen molecules.
【0070】さらに、酸素濃度調整器114の下流に設
けられた冷却装置116は、酸素濃度調整器114内部
で触媒反応により高温化した副生成水素ガスを冷却す
る。冷却装置116の下流にはツイン方式又はマルチ方
式の湿度調整器120と122を設けることができる。
上述の如く、副生成ガスの湿度に対応して湿度調整器1
20を有効に機能させることができる。Further, the cooling device 116 provided downstream of the oxygen concentration adjuster 114 cools the by-produced hydrogen gas whose temperature is raised by the catalytic reaction inside the oxygen concentration adjuster 114. Twin type or multi type humidity adjusters 120 and 122 may be provided downstream of the cooling device 116.
As described above, the humidity adjuster 1 corresponding to the humidity of the by-product gas
20 can function effectively.
【0071】上記湿度調節器120、122の下流に配
置された水素貯蔵装置124は、除湿された副生成水素
ガスをライン141から導入し、内部に蓄蔵する。貯蔵
した水素ガスは適宜、ライン142を経由し燃料電池1
04へ供給され、燃料電池104は水素ガスと酸化剤ガ
スとしての空気25と電気化学的反応により直流電力を
発電する。The hydrogen storage device 124 disposed downstream of the humidity controllers 120 and 122 introduces the dehumidified by-product hydrogen gas from the line 141 and stores it therein. The stored hydrogen gas is appropriately passed through the line 142 to the fuel cell 1
04, the fuel cell 104 generates DC power by an electrochemical reaction with hydrogen gas and air 25 as an oxidant gas.
【0072】図2は、本発明による第1の実施の形態で
ある燃料電池発電システムに用いるガス洗浄器86の模
式的な系統図である。本実施の形態では、副生成ガスか
ら塩素又は水酸化ナトリウムの除去濃度に基づいて塩基
性液(洗浄液)に代えて水を使用することもできる。例
えば、軟水化した原水を給水槽36へ貯留してから、給
水ポンプ38、供給ライン72を経由してガス洗浄器8
6の上部シャワーノズルから水を供給することもでき
る。FIG. 2 is a schematic system diagram of the gas scrubber 86 used in the fuel cell power generation system according to the first embodiment of the present invention. In this embodiment, water may be used instead of the basic liquid (cleaning liquid) based on the concentration of chlorine or sodium hydroxide removed from the by-product gas. For example, after the softened raw water is stored in the water supply tank 36, the gas scrubber 8 is supplied via the water supply pump 38 and the supply line 72.
Water can be supplied from the upper shower nozzle 6 as well.
【0073】ガス洗浄器86は、給水槽36に貯留した
軟水を給水ポンプ38により液送し、ライン72を介し
て水の供給を受ける。ガス洗浄器86の底部液溜め中に
吹き込まれる副生成水素ガスは、ガスブロワ109から
ライン88を通じて供給されガス洗浄器86内部を上昇
する。ガス洗浄器86内部で副生成ガスと気液接触して
塩素(Cl2)又は水酸化ナトリウムを吸収した軟水
は、底部液溜めを経由しライン135内部で自然流下し
電解槽106(図1参照)へ回収される。一方、塩素
(Cl2)又は水酸化ナトリウムを除去した副生成水素
ガスはガス洗浄器86の上部からライン140を介して
デミスタ110(図1参照)へ送出される。The gas scrubber 86 liquid-feeds the soft water stored in the water supply tank 36 by the water supply pump 38 and receives the water supply through the line 72. The by-product hydrogen gas blown into the bottom liquid reservoir of the gas scrubber 86 is supplied from the gas blower 109 through the line 88 and rises inside the gas scrubber 86. Soft water that has absorbed chlorine (Cl 2 ) or sodium hydroxide in gas-liquid contact with the by-product gas inside the gas scrubber 86 naturally flows down inside the line 135 via the bottom liquid reservoir, and then flows into the electrolytic cell 106 (see FIG. 1). ) Is collected. On the other hand, the by-product hydrogen gas from which chlorine (Cl 2 ) or sodium hydroxide has been removed is sent from the upper part of the gas scrubber 86 to the demister 110 (see FIG. 1) via the line 140.
【0074】図3は、本発明による第1の実施の形態で
ある燃料電池発電システムに用いる湿度調整器の模式的
な系統図である。湿度調整器は、内部を通過する副生成
ガスの連続除湿運転を遂行するために、少なくとも第1
の湿度調整器120と第2の湿度調整器122を含むツ
イン方式又はマルチ方式に構成するのが望ましい。FIG. 3 is a schematic system diagram of the humidity controller used in the fuel cell power generation system according to the first embodiment of the present invention. The humidity controller has at least a first dehumidifier for performing a continuous dehumidification operation of the by-product gas passing through the inside.
It is desirable to adopt a twin system or a multi system including the humidity controller 120 and the second humidity controller 122.
【0075】ライン150は、三方弁としてのバルブ1
18により、2本のラインに分岐され、各々湿度調整器
120と湿度調整器122の導入口に接続されている。
ライン150からバルブ118の上流側で分岐され再生
ガス加熱器114を介して三方弁としてのバルブ148
に接続されている。The line 150 is a valve 1 as a three-way valve.
A line 18 branches into two lines, which are connected to the inlets of the humidity adjuster 120 and the humidity adjuster 122, respectively.
A valve 148 as a three-way valve is branched from the line 150 on the upstream side of the valve 118 and is connected to the regeneration gas heater 114.
It is connected to the.
【0076】ライン151は、バルブ148により2本
のライン155とライン156に分岐され、ライン15
5とライン156は各々バルブ118から分岐され湿度
調節器120、122に接続されるラインに合流する。The line 151 is branched into two lines 155 and 156 by the valve 148.
5 and the line 156 respectively join the lines branched from the valve 118 and connected to the humidity controllers 120 and 122.
【0077】再生ガス加熱器144には、再生ガス加熱
用の熱源を導入するライン152と同じく熱源を送出す
るライン153が接続されている。A line 152 for introducing a heat source for heating the regenerated gas and a line 153 for delivering the heat source are connected to the regenerated gas heater 144.
【0078】ライン159は、三方弁としてのバルブ1
46により、2本のライン157とライン158に分岐
され、各々湿度調整器120と湿度調整器122の送出
口に接続されている。この湿度調整器120と湿度調整
器122の送出口側には、ライン157から分岐するラ
インとライン158から分岐するラインとを合流させる
ライン141が接続されている。Line 159 is valve 1 as a three-way valve.
A line 46 branches into two lines 157 and 158, which are respectively connected to the outlets of the humidity adjuster 120 and the humidity adjuster 122. A line 141 that joins the line branched from the line 157 and the line branched from the line 158 is connected to the outlet sides of the humidity adjusters 120 and 122.
【0079】上記バルブ118を操作し副生成ガスを第
1の湿度調整器120に流入させるのを停止し、第2の
湿度調整器122へ副生成ガスを通過させ除湿処理を稼
動させるようにガス通過経路を変更する。そして、第1
の湿度調整器120内部に充填した除湿剤の再生用熱源
を燃料電池の排熱から得ることができる。The valve 118 is operated to stop the inflow of the byproduct gas into the first humidity adjuster 120, and the byproduct gas is passed through the second humidity adjuster 122 to operate the dehumidification process. Change the passage route. And the first
The heat source for regeneration of the dehumidifying agent filled in the humidity controller 120 can be obtained from the exhaust heat of the fuel cell.
【0080】燃料電池の排熱は、再生ガス加熱器144
のライン152から導入し、熱交換器144を通過させ
ライン153を経由して回収される。精製ガスは冷却装
置116から送出され、ライン150とライン151を
経由し再生ガス加熱器144に導入され燃料電池の排熱
と熱交換をする。The exhaust heat of the fuel cell is generated by the regeneration gas heater 144.
Is introduced through a line 152, the heat exchanger 144 is passed through, and the heat is recovered via a line 153. The purified gas is sent from the cooling device 116, introduced into the regeneration gas heater 144 via the lines 150 and 151, and exchanges heat with the exhaust heat of the fuel cell.
【0081】加熱された精製ガスは、再生ガス154と
してライン151を通過しバルブ148、ライン155
を介して第1の湿度調整器120の内部へ導入される。
再生ガスは、第1の湿度調整器120内部に充填した湿
度調整剤を加熱し吸湿性を回復させる。再生ガスは出力
ライン158、バルブ146、ライン159を介してガ
スブロワ吸込(不図示)へ送出される。The heated refined gas passes through the line 151 as the regenerated gas 154, and passes through the valve 148 and the line 155.
It is introduced into the inside of the first humidity adjuster 120 via.
The regeneration gas heats the humidity adjusting agent with which the first humidity adjuster 120 is filled to recover the hygroscopicity. Regenerated gas is delivered to the gas blower inlet (not shown) via output line 158, valve 146, and line 159.
【0082】第1の湿度調整器120の再生処理中に、
第2の湿度調整器122は通常の湿度調整運転を遂行し
ている。即ち、冷却装置116から送出された精製ガス
は、バルブ118を介して第2の湿度調整器122へ導
入され、湿度を除去する湿度調整が施される。湿度調整
済みの精製ガスは、出力ライン141を介して水素貯蔵
装置へ送出される。During the regeneration process of the first humidity controller 120,
The second humidity adjuster 122 performs a normal humidity adjusting operation. That is, the purified gas sent from the cooling device 116 is introduced into the second humidity adjuster 122 via the valve 118, and the humidity is adjusted to remove the humidity. The purified gas whose humidity has been adjusted is sent to the hydrogen storage device via the output line 141.
【0083】上記実施の形態では、第1の湿度調整器を
湿度調整器120とし、第2の湿度調整器を湿度調整器
122として説明をしたが、第1と第2の湿度調整器を
切り替えて、第1の湿度調整器を湿度調整器122と
し、第2の湿度調整器を湿度調整器120として構成す
ることもできる。In the above embodiment, the first humidity controller is the humidity controller 120 and the second humidity controller is the humidity controller 122, but the first and second humidity controllers are switched. Thus, the first humidity adjuster may be the humidity adjuster 122 and the second humidity adjuster may be the humidity adjuster 120.
【0084】この場合、バルブ118とバルブ148を
切替えて、加熱された精製ガスを再生ガス154として
第1の湿度調整器122の内部へ導入することにより除
湿効果を回復させることができる。In this case, the dehumidifying effect can be restored by switching the valve 118 and the valve 148 and introducing the heated purified gas as the regenerated gas 154 into the first humidity controller 122.
【0085】さらに、ガス精製装置100の稼働率を上
げる場合には、バルブ118とバルブ148を切替え
て、冷却装置116から送出される精製ガスを第1の湿
度調整器120と第2の湿度調整器122へ同時に供給
し、副生成水素ガスの湿度を除去して湿度調整をするこ
とができる。Further, in order to increase the operating rate of the gas purifying apparatus 100, the valve 118 and the valve 148 are switched so that the purified gas delivered from the cooling device 116 is adjusted to the first humidity controller 120 and the second humidity controller. The humidity of the by-produced hydrogen gas can be removed by simultaneously supplying it to the container 122 to adjust the humidity.
【0086】図4は、本発明による第2の実施の形態で
ある次亜塩素酸ナトリウム生成装置の模式的な系統図で
ある。上記実施の形態では、湿度調整器の再生熱源を燃
料電池の排熱を用いたが、本実施の形態では電解槽30
を冷却する冷却器50の温排熱を利用する。FIG. 4 is a schematic system diagram of a sodium hypochlorite generator according to the second embodiment of the present invention. In the above-mentioned embodiment, the exhaust heat of the fuel cell is used as the regeneration heat source of the humidity controller, but in the present embodiment, the electrolytic cell 30 is used.
The hot exhaust heat of the cooler 50 for cooling the is used.
【0087】電解槽30から生成する次亜塩素酸ナトリ
ウムは、ライン68から気液分離器139aに供給し、
気液分離した後にライン69を経由して次亜塩素酸塩受
槽54へ一時的に保存し、次亜塩素酸塩溶液循環ポンプ
52、冷却器50を経由して電解槽30に還流する還流
経路を循環する。The sodium hypochlorite produced from the electrolytic cell 30 is supplied to the gas-liquid separator 139a through the line 68,
A reflux path for temporarily storing in the hypochlorite receiving tank 54 via the line 69 after gas-liquid separation and returning to the electrolytic tank 30 via the hypochlorite solution circulation pump 52 and the cooler 50. Circulate.
【0088】上記冷却器50は、冷却液タンク160か
らポンプ162によりライン51を介して冷却液を導入
し出力ライン164を経由して上述した再生ガス加熱器
144(図3参照)へ温排熱を送出し、副生成水素ガス
と熱交換をした後にライン168を経由して冷却液を冷
却液タンク160へ回収する。このように、電解槽30
の冷却排熱を湿度調整器の機能を回復させる再生熱源と
して利用することができる。The cooling device 50 introduces the cooling liquid from the cooling liquid tank 160 by the pump 162 via the line 51, and heat-exhausts heat to the above-mentioned regeneration gas heater 144 (see FIG. 3) via the output line 164. Of the by-product hydrogen gas and after exchanging heat with the by-product hydrogen gas, the cooling liquid is recovered to the cooling liquid tank 160 via the line 168. In this way, the electrolytic cell 30
The cooling waste heat of can be used as a regeneration heat source for recovering the function of the humidity controller.
【0089】図示した次亜塩素酸ナトリウム生成装置
は、電解槽30、塩化アルカリ溶液貯槽40、次亜塩素
酸塩受槽54、次亜塩素酸塩貯層58から構成し、塩溶
液解槽と飽和塩水槽を有する塩化アルカリ溶液貯槽40
から飽和塩水を塩水ポンプ44、ライン66を介して電
解槽30に送出する。The illustrated sodium hypochlorite generator comprises an electrolytic cell 30, an alkali chloride solution storage tank 40, a hypochlorite receiving tank 54, and a hypochlorite storage layer 58, which is saturated with a salt solution decomposing tank. Alkali chloride solution storage tank 40 having a salt water tank
The saturated salt water is sent to the electrolytic cell 30 through the salt water pump 44 and the line 66.
【0090】上記塩水ポンプ44の駆動制御は、飽和塩
水槽内の塩水量を測定する計測メータ42の測定値に基
づき、飽和塩水の増量に応じて塩水ポンプ44を駆動し
電解槽30へ飽和塩水を供給するように構成する。ま
た、電解槽30への給水は、原水を供給する給水経路3
2、原水を軟水に改質する給水器34、軟水を貯蔵する
給水槽36、給水ポンプ38、ライン65を経て電解槽
30へ軟水を供給する。The driving control of the salt water pump 44 is based on the measurement value of the measuring meter 42 for measuring the amount of salt water in the saturated salt water tank, and the salt water pump 44 is driven according to the increase of the saturated salt water to the electrolytic cell 30. Is configured to supply. Further, the water supply to the electrolyzer 30 is performed by the water supply path 3 for supplying raw water.
2. The water supplier 34 for reforming raw water into soft water, the water tank 36 for storing soft water, the water supply pump 38, and the line 65 are used to supply the soft water to the electrolytic cell 30.
【0091】電解槽30から送出される次亜塩素酸ナト
リウムは、ライン68を介して気液分離器139aに供
給し、気液分離した後にライン69を経て次亜塩素酸塩
受槽54へ一時的に保存され、次亜塩素酸塩溶液循環ポ
ンプ52、冷却器50を経て電解槽30に戻す循環ライ
ンと、ポンプ56、ライン71を経て次亜塩素酸塩貯蔵
槽58へ液送し、次亜塩素酸塩溶液供給ラインにより需
要に応じて次亜塩素酸塩溶液注入ポンプ60を介して次
亜塩素酸塩溶液62を外部へ供給する。The sodium hypochlorite sent from the electrolytic cell 30 is supplied to the gas-liquid separator 139a via the line 68, and after the gas-liquid separation, is temporarily transferred to the hypochlorite receiving tank 54 via the line 69. And a circulation line for returning to the electrolytic cell 30 through the hypochlorite solution circulation pump 52 and the cooler 50, and a liquid delivery to the hypochlorite storage tank 58 through the pump 56 and line 71. A chlorite solution supply line supplies a hypochlorite solution 62 to the outside via a hypochlorite solution injection pump 60 according to demand.
【0092】電解槽30は、電気分解により次亜塩素酸
塩溶液を生成する際に、水素ガスを主成分とする副生成
ガスを発生する。この副生成ガスは、ライン68から気
液分離器139aを経てライン143を経由することで
ガス精製装置へ供給されるように構成する。The electrolytic cell 30 generates a by-product gas containing hydrogen gas as a main component when a hypochlorite solution is generated by electrolysis. This by-produced gas is configured to be supplied from the line 68 to the gas purification device by passing through the gas-liquid separator 139a and the line 143.
【0093】図5は、本発明による第3の実施の形態で
ある燃料電池発電システムの系統図である。燃料電池発
電システムは、次亜塩素酸ナトリウム生成装置102
と、燃料電池104と、ガス精製装置100と、自然エ
ネルギ源から転換された第1の電力としての発生電力1
74及び燃料電池104から発電する第2の電力188
としての発生電力を選択的に切り換える電力切換装置1
11とを備える。FIG. 5 is a system diagram of a fuel cell power generation system according to a third embodiment of the present invention. The fuel cell power generation system includes a sodium hypochlorite generator 102.
, The fuel cell 104, the gas purification device 100, and the generated power 1 as the first power converted from the natural energy source.
Second electric power 188 generated from the fuel cell 104 and the fuel cell 104
Power switching device 1 for selectively switching generated power
And 11.
【0094】本実施の形態では、商用電源が送電されて
いない。即ち、商用電力が利用できない環境において
も、次亜塩素酸ナトリウム生成装置102と燃料電池1
04をコンバインして発電システムとして稼動するよう
に構成する。発電システムの起動時には、制御装置11
3の電源は太陽光発電設備170又は風力発電設備17
2若しくは不図示の充放電システムのようなバッテリか
ら供給する。In the present embodiment, commercial power is not transmitted. That is, even in an environment where commercial power cannot be used, the sodium hypochlorite generator 102 and the fuel cell 1
04 is combined to operate as a power generation system. At the time of starting the power generation system, the control device 11
The power source of 3 is a solar power generation facility 170 or a wind power generation facility 17
2 or a battery such as a charging / discharging system (not shown).
【0095】次亜塩素酸ナトリウム生成装置102の必
要電力は、風力又は太陽光などの自然エネルギーにより
得られた第1の電力174と、燃料電池104から発生
する第2の電力188を併用することができる。すなわ
ち、自然エネルギを転換した直流電圧だけでは次亜塩素
酸ナトリウム生成装置102が消費する電気分解の電力
が不足する場合には、電力切換装置111を操作して燃
料電池104から発電した直流電圧の電力を補助的に次
亜塩素酸ナトリウム生成装置102へ供給することがで
きる。The required electric power of the sodium hypochlorite generator 102 is to use the first electric power 174 obtained by natural energy such as wind power or sunlight and the second electric power 188 generated from the fuel cell 104 in combination. You can That is, when the electrolysis power consumed by the sodium hypochlorite generator 102 is insufficient only with the DC voltage converted from the natural energy, the DC voltage generated from the fuel cell 104 is operated by operating the power switching device 111. Electric power can be supplementarily supplied to the sodium hypochlorite generator 102.
【0096】ここで、太陽光発電設備170が自然エネ
ルギーを十分に利用できる時間帯である昼間は、自然エ
ネルギーである太陽光線を利用して第1の電力を頼りに
次亜塩素酸ナトリウム生成装置102から次亜塩素酸塩
(NaClO)を生成する。Here, during the daytime, when the solar power generation facility 170 can fully utilize the natural energy, the sodium hypochlorite producing apparatus is relied on the first electric power by utilizing the sunlight which is the natural energy. Hypochlorite (NaClO) is produced from 102.
【0097】次亜塩素酸塩(NaClO)を生成する過
程で副生成および副生成した次亜塩素酸塩(NaCl
O)と水素の余剰分を上述した次亜塩素酸塩貯蔵タンク
および水素タンクに貯留する。By-product in the process of producing hypochlorite (NaClO) and by-product hypochlorite (NaCl)
O) and excess hydrogen are stored in the above-mentioned hypochlorite storage tank and hydrogen tank.
【0098】消毒用次亜塩素酸塩(NaClO)は、通
年必要であるが、自然エネルギーだけでは次亜塩素酸ナ
トリウム生成装置102への電力供給が不足する状態に
おいては、次亜塩素酸塩タンクに貯留した次亜塩素酸塩
(NaClO)を使用する。Disinfection hypochlorite (NaClO) is required all year round, but when natural sodium energy alone is insufficient to supply power to the sodium hypochlorite generator 102, the hypochlorite tank is used. The hypochlorite (NaClO) stored in is used.
【0099】その後、貯留した次亜塩素酸塩(NaCl
O)が消費され貯留量が不足した段階で、貯留している
水素を使用して燃料電池104から電気化学的反応によ
り発電を行う。その発生電力を次亜塩素酸ナトリウム生
成装置102へ供給して次亜塩素酸ナトリウム生成装置
102を駆動し、次亜塩素酸塩(NaClO)を生成
し、消毒用として供始することができる。なお、燃料電
池104から得た直流電力をバッテリへ供給し再充電す
ることもできる。Then, the stored hypochlorite (NaCl
When O) is consumed and the stored amount is insufficient, the stored hydrogen is used to generate electric power from the fuel cell 104 by an electrochemical reaction. The generated power can be supplied to the sodium hypochlorite generator 102 to drive the sodium hypochlorite generator 102, generate hypochlorite (NaClO), and start the disinfection. The DC power obtained from the fuel cell 104 can also be supplied to the battery for recharging.
【0100】次亜塩素酸ナトリウム生成装置102は、
10kg/時の有効塩素量の次亜塩素酸塩を生産でき、
有効塩素生産に要する電力は4.5kWh/kgであ
る。有効塩素生産の電流効率は平均65%である。この
とき陰極より発生する水素ガス量は約4.8Nm3/時
である。The sodium hypochlorite generator 102 comprises:
It is possible to produce hypochlorite with an effective chlorine amount of 10 kg / hour,
The electric power required for effective chlorine production is 4.5 kWh / kg. The current efficiency of available chlorine production averages 65%. At this time, the amount of hydrogen gas generated from the cathode is about 4.8 Nm 3 / hour.
【0101】次亜塩素酸ナトリウム生成装置102から
発生する副生成水素ガスを使用して、燃料電池104の
出力として約5.6kW の直流電力が得られ、電解槽
で消費された電力の約12%が電気エネルギーとして回
収することができる。Using the by-produced hydrogen gas generated from the sodium hypochlorite generator 102, DC power of about 5.6 kW was obtained as the output of the fuel cell 104, and about 12% of the power consumed in the electrolytic cell was obtained. % Can be recovered as electric energy.
【0102】また、燃料電池104の電気化学的反応に
より生成水を回収し、次亜塩素酸ナトリウム生成装置1
02内の電解槽へ供給する。Further, the produced water is recovered by the electrochemical reaction of the fuel cell 104, and the sodium hypochlorite producing apparatus 1
It is supplied to the electrolytic cell in 02.
【0103】このように適正規模の風力や太陽光等の自
然エネルギー利用の発電設備170と172と、次亜塩
素酸ナトリウム生成装置102、及び、燃料電池104
を協働させて使用することにより、商用電源を全く必要
としない自己完結型の次亜塩素酸塩生成装置とコンバイ
ンする燃料電池発電システムを提供することができる。As described above, the power generation facilities 170 and 172 using natural energy such as wind power and sunlight of appropriate scale, the sodium hypochlorite generation device 102, and the fuel cell 104.
It is possible to provide a fuel cell power generation system that combines a self-contained hypochlorite generator that does not require a commercial power source at all by cooperating with each other.
【0104】さらに、燃料電池104の生成物として電
力の他に、排熱や、純水が取り出せるので、本実施の形
態では、自己完結型の次亜塩素酸ナトリウム生成装置1
02とコンバインする燃料電池発電システムを提供する
ことができる。本実施の形態では、自己完結型のシステ
ムは次亜塩素酸ナトリウム生成装置102と燃料電池1
04の生成物、例えば、温排熱、水、電力、水素燃料等
を相互に供給して、外部からの補給に頼らずに運転を維
持することができるシステムを意味する。Furthermore, in addition to electric power, exhaust heat and pure water can be taken out as the products of the fuel cell 104. Therefore, in the present embodiment, the self-contained sodium hypochlorite generator 1 is used.
It is possible to provide a fuel cell power generation system that is combined with the fuel cell system No. 02. In this embodiment, the self-contained system is a sodium hypochlorite generator 102 and a fuel cell 1.
04 products, for example, hot exhaust heat, water, electric power, hydrogen fuel, etc., are mutually supplied, and the system can be maintained without relying on external replenishment.
【0105】燃料電池104は、燃料である水素と酸素
から作られる生成水を次亜塩素酸ナトリウム生成装置1
02内部の電解槽の給水として利用する。燃料電池10
4の生成水はライン185と184を介して次亜塩素酸
ナトリウム生成装置102へ送流して、陰極側の電解液
として使用することができる。また、ライン184の給
水口から補給水を次亜塩素酸ナトリウム生成装置102
へ送流し、不足分を補うこともできる。The fuel cell 104 uses the sodium hypochlorite generator 1 to generate water produced from hydrogen and oxygen as fuels.
02 Used as water supply for the electrolyzer inside. Fuel cell 10
The produced water of No. 4 can be sent to the sodium hypochlorite producing apparatus 102 via lines 185 and 184 and used as an electrolyte on the cathode side. Further, makeup water is supplied from the water supply port of the line 184 to the sodium hypochlorite generator 102.
It is also possible to send it to and make up for the shortfall.
【0106】図6は、本発明による第4の実施の形態で
ある燃料電池発電システムに適用する水素貯蔵装置の系
統図である。水素貯蔵装置190は、内部に水素吸蔵合
金を備え、上流にライン191を接続し、下流にライン
192を介して燃料電池104を接続し、燃料電池10
4の排熱経路としてのライン186を熱交換器180を
経由させて燃料電池104へ回収させる循環経路を有す
る。また、水素貯蔵装置190は、湿度調整器から送出
された精製ガス(副生成水素ガス)を導入して、内部の
水素吸蔵合金に吸蔵させることができる。FIG. 6 is a system diagram of a hydrogen storage device applied to a fuel cell power generation system according to a fourth embodiment of the present invention. The hydrogen storage device 190 is provided with a hydrogen storage alloy inside, the line 191 is connected upstream, the fuel cell 104 is connected downstream via the line 192, and the fuel cell 10 is connected.
There is a circulation path for recovering the line 186 as the exhaust heat path of No. 4 to the fuel cell 104 via the heat exchanger 180. In addition, the hydrogen storage device 190 can introduce the purified gas (by-product hydrogen gas) sent from the humidity controller and store the purified gas in the internal hydrogen storage alloy.
【0107】水素吸蔵合金の材料としては、例えば、T
iFe系、MmNi5系、若しくは、ZrNi合金をベ
ースとしてZrおよびNiの一部を他元素で置換した3
元系以上の組成からなり、その結晶構造はCrB構造か
らなる水素吸蔵材料を用いることができる。As the material of the hydrogen storage alloy, for example, T
iFe-based, MmNi5-based, or ZrNi alloy as a base, with Zr and Ni partially substituted with other elements 3
A hydrogen storage material having a composition higher than that of the original system and having a CrB structure as its crystal structure can be used.
【0108】吸蔵した水素は、燃料電池104の排熱を
ライン186から水素貯蔵装置190内部の熱交換器1
80に導入し、水素吸蔵合金から水素ガスを取り出す。
取り出した水素ガスはライン192を介して燃料電池1
04へ供給し、水素ガスと酸化剤ガス25との電気化学
的反応による直流発電をすることができる。The absorbed hydrogen is the exhaust heat of the fuel cell 104 from the line 186 to the heat exchanger 1 inside the hydrogen storage device 190.
80, and hydrogen gas is taken out from the hydrogen storage alloy.
The taken out hydrogen gas is passed through the line 192 to the fuel cell 1
It is possible to generate direct current by the electrochemical reaction between the hydrogen gas and the oxidant gas 25.
【0109】次亜塩素酸ナトリウム生成装置102(図
5参照)とガス精製装置100(図5参照)と燃料電池
104を含む発電システムの運転パターンを例示する
と、比較的安価な夜間電力を活用して、ガス精製装置1
00と燃料電池104との間に水素貯蔵装置190を配
置し、夜間に生成した水素を、水素貯蔵装置190に貯
蔵する。To illustrate the operation pattern of the power generation system including the sodium hypochlorite generator 102 (see FIG. 5), the gas purifier 100 (see FIG. 5) and the fuel cell 104, the relatively inexpensive nighttime electric power is used. Gas purifier 1
00 and the fuel cell 104, a hydrogen storage device 190 is arranged, and hydrogen generated at night is stored in the hydrogen storage device 190.
【0110】水素貯蔵装置190に貯蔵した水素をデー
タイム、即ち昼間に燃料電池104へ供給して電気化学
的反応により発電する。この発電した電力により昼間の
次亜塩素酸ナトリウム生成装置102が必要とする全電
力又は補助電力を供給することができる。The hydrogen stored in the hydrogen storage device 190 is supplied to the fuel cell 104 in the daytime, that is, in the daytime to generate electricity by an electrochemical reaction. The generated electric power can supply all electric power or auxiliary electric power required by the sodium hypochlorite generator 102 in the daytime.
【0111】水素貯蔵装置190は、水素吸蔵合金を使
用し、水素吸蔵合金から水素を放出するために必要な熱
源を次亜塩素酸ナトリウム生成装置102(図5参照)
内部の電解槽30を冷却する又は電解槽30を循環する
電解液を冷却する冷却器50の冷却排熱を利用する(図
4参照)。The hydrogen storage device 190 uses a hydrogen storage alloy, and the heat source necessary for releasing hydrogen from the hydrogen storage alloy is a sodium hypochlorite generation device 102 (see FIG. 5).
The cooling exhaust heat of the cooler 50 that cools the internal electrolytic cell 30 or cools the electrolytic solution circulating in the electrolytic cell 30 is used (see FIG. 4).
【0112】図7は、本発明による第4の実施の形態で
ある次亜塩素酸ナトリウム生成装置の模式的な系統図で
ある。飽和塩水系、給水系、電解槽30、次亜塩素酸塩
貯蔵槽58は上記実施の形態と同一の機器を使用するこ
とができるので、重複する説明を省略する。FIG. 7 is a schematic system diagram of a sodium hypochlorite generator which is a fourth embodiment of the present invention. The saturated salt water system, the water supply system, the electrolytic bath 30, and the hypochlorite storage bath 58 can use the same devices as those in the above-mentioned embodiment, and therefore, duplicated description will be omitted.
【0113】冷却器50は、次亜塩素酸ナトリウム受槽
54と次亜塩素酸塩溶液循環ポンプ52を介して接続さ
れ、電解槽30とライン67を介して接続され、冷却液
タンク198とポンプ201及びライン196を介して
接続され、水素貯蔵装置190とライン194を介して
接続されている。The cooler 50 is connected to the sodium hypochlorite receiving tank 54 via the hypochlorite solution circulation pump 52, is connected to the electrolytic tank 30 via the line 67, and is connected to the cooling liquid tank 198 and the pump 201. And a line 196, and the hydrogen storage device 190 is connected via a line 194.
【0114】冷却液を冷却液タンク198からポンプ2
01によりライン196を介して冷却器50へ導入し、
導入した冷却液をライン194から水素貯蔵装置190
を経由して冷却液タンク198へ循環させる。また、冷
却器50は、次亜塩素酸塩受槽54から次亜塩素酸塩溶
液循環ポンプ52を介して注入する次亜塩素酸塩溶液を
冷却してから、電解槽30へライン67を介して供給す
る次亜塩素酸塩溶液の循環ラインを有する。Pump the coolant from the coolant tank 198 to pump 2
01 to the cooler 50 via line 196,
The introduced cooling liquid is supplied from the line 194 to the hydrogen storage device 190.
And is circulated to the cooling liquid tank 198 via. Further, the cooler 50 cools the hypochlorite solution injected from the hypochlorite receiving tank 54 via the hypochlorite solution circulation pump 52, and then to the electrolytic cell 30 via the line 67. It has a circulation line for supplying the hypochlorite solution.
【0115】冷却器50の出力へ接続するライン194
は、水素貯蔵装置190へ温排熱を送出し、熱交換をし
た後に冷却液タンク198へ冷却液を回収することで、
電解槽30の冷却排熱を水素貯蔵装置190から水素を
取り出す熱源として利用することができる。Line 194 connecting to the output of cooler 50
Sends warm exhaust heat to the hydrogen storage device 190, exchanges heat, and then collects the cooling liquid in the cooling liquid tank 198.
The cooling exhaust heat of the electrolytic cell 30 can be used as a heat source for taking out hydrogen from the hydrogen storage device 190.
【0116】図8は、本発明による第5の実施の形態で
使用する燃料電池ユニットの系統図である。燃料電池ユ
ニット200は、ガス精製装置100と、ガス精製装置
100に接続する燃料電池104と、燃料電池104に
接続したDC/DCコンバータ202と、DC/DCコ
ンバータ202に接続した系統連系インバータ204と
を備える。FIG. 8 is a system diagram of a fuel cell unit used in the fifth embodiment of the present invention. The fuel cell unit 200 includes a gas purification device 100, a fuel cell 104 connected to the gas purification device 100, a DC / DC converter 202 connected to the fuel cell 104, and a grid interconnection inverter 204 connected to the DC / DC converter 202. With.
【0117】燃料電池ユニット200は、水素を含む副
生成水素ガスを入力ライン183から導入して、副生成
ガスをガス精製装置100により精製した後に水素ガス
をライン142を経由させ燃料電池104へ供給し、酸
化剤ガスとしての空気214と電気化学的反応により直
流電力を発電する。In the fuel cell unit 200, the by-product hydrogen gas containing hydrogen is introduced from the input line 183, the by-product gas is purified by the gas purification device 100, and then the hydrogen gas is supplied to the fuel cell 104 through the line 142. Then, the DC power is generated by the electrochemical reaction with the air 214 as the oxidant gas.
【0118】燃料電池104は、DC/DCコンバータ
202と系統連系インバータ204とを介して、負荷2
08に接続する系統電源206に固定周波数の電力を供
給する。燃料電池104の出力は、約50ボルトの直流
電圧である。The fuel cell 104 is connected to the load 2 via the DC / DC converter 202 and the grid interconnection inverter 204.
Electric power of a fixed frequency is supplied to the system power supply 206 connected to 08. The output of the fuel cell 104 is a DC voltage of about 50 volts.
【0119】電解槽の電気分解に必要とされる電力は、
燃料電池104の出力端子105から直接又はDC/D
Cコンバータを介して供給することができる。この場
合、DC/DCコンバータ202と系統連系インバータ
204としてのDC/ACインバータを経由して交流電
圧出力を直流へ整流するための電力損失を低減させるこ
とができ、電力変換効率が優れる次亜塩素酸ナトリウム
生成装置102と燃料電池ユニット200とのコンバイ
ンシステムを提供することができる。The electric power required for electrolysis of the electrolytic cell is
Directly from the output terminal 105 of the fuel cell 104 or DC / D
It can be supplied via a C converter. In this case, the power loss for rectifying the AC voltage output to DC through the DC / DC converter 202 and the DC / AC inverter as the system interconnection inverter 204 can be reduced, and the power conversion efficiency is excellent. A combine system of the sodium chlorate generation device 102 and the fuel cell unit 200 can be provided.
【0120】図9は、本発明の実施の形態である燃料電
池発電システムに適用する酸素濃度調整器114の系統
図である。酸素濃度調整器114は、前処理工程部11
7と貴金属触媒119を備え、活性炭吸着塔112から
ポンプ115を介して送出される副生成ガスから酸素を
除去して水素ガスを冷却装置116へ送り、燃料電池1
04の燃料としての水素ガス中の酸素を除去し酸素濃度
を調整する。FIG. 9 is a system diagram of the oxygen concentration adjuster 114 applied to the fuel cell power generation system according to the embodiment of the present invention. The oxygen concentration adjuster 114 is used in the pretreatment process unit 11
7 and a precious metal catalyst 119, oxygen is removed from the by-product gas sent from the activated carbon adsorption tower 112 via the pump 115, and hydrogen gas is sent to the cooling device 116.
Oxygen in hydrogen gas as a fuel of No. 04 is removed to adjust the oxygen concentration.
【0121】酸素濃度調整器114内の前処理工程部1
17は、フィルタと余熱部を備え、副生成ガスを例え
ば、前処理工程部117により燃焼バーナや電気ヒータ
を用いて約700℃以上の高温に加熱し副生成ガスを酸
化分解して酸素濃度を低下させることができる。Pretreatment process section 1 in the oxygen concentration adjuster 114
Reference numeral 17 includes a filter and a residual heat portion, and the byproduct gas is heated to a high temperature of about 700 ° C. or higher by the pretreatment process section 117 using a combustion burner or an electric heater to oxidize and decompose the byproduct gas to reduce the oxygen concentration. Can be lowered.
【0122】また、本実施の形態では、プラチナやパラ
ジウムなどの貴金属触媒119を使用することもでき、
上記前処理工程部117内で例えば約300℃程度の予
熱処理を施してから貴金属触媒119を通過させ同様に
酸素濃度を低下させる調整処理を施すことができる。こ
の場合、貴金属触媒119の燃焼工程はランニングコス
トが低く、触媒活性化が高いので酸素濃度調整器114
を小型化することができる。Further, in the present embodiment, a noble metal catalyst 119 such as platinum or palladium can be used,
In the above-mentioned pretreatment process section 117, for example, a preheat treatment of about 300 ° C. may be performed, and then a noble metal catalyst 119 may be passed through to perform an adjustment treatment for similarly reducing the oxygen concentration. In this case, the combustion process of the precious metal catalyst 119 has a low running cost and a high catalyst activation, so the oxygen concentration adjuster 114
Can be miniaturized.
【0123】さらに、酸素濃度調整器114に用いる酸
素ガスの吸着剤としては、ビニル芳香族アミノとアルキ
ルアクリレート又はアルキルメタアクリレートとの共重
合体と、メソーテトラ(α,α,α,α−o−ピバルア
ミドフェニル)ポルフィナト金属(II)錯体とから成
る高分子錯体をハニカム構造に構成して用いることもで
きる。Further, as an oxygen gas adsorbent used in the oxygen concentration adjuster 114, a copolymer of vinyl aromatic amino and an alkyl acrylate or an alkyl methacrylate, and mesothtetra (α, α, α, α-o- A polymer complex composed of a pivalamidophenyl) porphinato metal (II) complex can also be used in a honeycomb structure.
【0124】貴金属触媒119は、外形を丸型若しくは
角型のハニカム構造に構成し、予熱された副生成水素ガ
スを浄化、即ち酸素を除去し水素を通過させる形式の他
に、予熱処理を施さずに貴金属触媒119に交流電圧を
印加して通電過熱式触媒を使用する形式を用いることが
できる。The noble metal catalyst 119 has a round or square honeycomb structure in its outer shape, and purifies the preheated by-product hydrogen gas, that is, removes oxygen and allows hydrogen to pass, and is also preheated. Instead, it is possible to apply an alternating voltage to the noble metal catalyst 119 to use an electrically heated superheated catalyst.
【0125】本実施の形態では、広範囲の副生成ガスの
流量又はガス温度に対応することができ、大風量の副生
成ガスを貴金属触媒119に通過させて酸素濃度を低下
させる方式や、湿度の高い副生成ガスをシーズヒータに
よりガス加熱した後に貴金属触媒119に通過させる方
式や、貴金属触媒119に直接電流を流して自己発熱さ
せて触媒作用を促進させる方式を採用することができ
る。特に、貴金属触媒119に直接電流を流す方式は、
熱効率が高く、反応効率も高いので湿度の低い副生成ガ
スの酸素除去処理をする場合には有利である。In this embodiment, a wide range of by-product gas flow rates or gas temperatures can be accommodated, and a large amount of by-product gas is passed through the noble metal catalyst 119 to reduce the oxygen concentration, or a method of controlling humidity is used. A method in which a high by-product gas is heated by a sheath heater and then passed through the noble metal catalyst 119, or a method in which an electric current is directly passed through the noble metal catalyst 119 to cause self-heating to promote the catalytic action can be adopted. In particular, the method of directly supplying an electric current to the precious metal catalyst 119 is
Since the thermal efficiency is high and the reaction efficiency is high, it is advantageous when the oxygen removal treatment of the by-product gas having low humidity is performed.
【0126】また、酸素濃度調整器114の下流には適
宜、冷却装置116を設けて酸素濃度調整器114から
送出する副生成ガスの温度を低下させる。A cooling device 116 is appropriately provided downstream of the oxygen concentration adjuster 114 to lower the temperature of the by-product gas sent from the oxygen concentration adjuster 114.
【0127】図10は、本発明による第6の実施の形態
である燃料電池発電システムの系統図である。燃料電池
発電システムは、上述した実施の形態と同様の燃料電池
104、次亜塩素酸ナトリウム生成装置102の構成を
用いることができるため、重複する説明を省略する。FIG. 10 is a system diagram of a fuel cell power generation system according to a sixth embodiment of the present invention. The fuel cell power generation system can use the same configurations of the fuel cell 104 and the sodium hypochlorite generation device 102 as those of the above-described embodiment, and thus duplicate description will be omitted.
【0128】ガス精製装置100は、ライン136から
供給される燃料ガスが移動する順序に従い、ガス洗浄器
86aと、デミスタ110と、活性炭吸着塔112と、
酸素濃度調整器114と、冷却装置116と、湿度調整
器120及び122と、水素貯蔵装置124と、を備え
ている。The gas purifying apparatus 100 comprises a gas scrubber 86a, a demister 110, an activated carbon adsorption tower 112, in the order in which the fuel gas supplied from the line 136 moves.
An oxygen concentration adjuster 114, a cooling device 116, humidity adjusters 120 and 122, and a hydrogen storage device 124 are provided.
【0129】次亜塩素酸ナトリウム生成装置102は、
上述した通り、上水道および下水道などの消毒用として
使用する次亜塩素酸塩(NaClO)を消毒現場で生成
する装置である。所謂、オンサイトの次亜塩素酸ナトリ
ウム生成装置102は、食塩と水を原料として、NaC
l+H2O=NaClO+H2の化学反応により次亜塩
素酸塩(NaClO)を生成するが、この化学反応の過
程で副生成物として水素ガスが発生する。The sodium hypochlorite generator 102 comprises:
As described above, this is a device that produces hypochlorite (NaClO) used for disinfection of waterworks and sewers at the disinfection site. The so-called on-site sodium hypochlorite generation device 102 uses sodium chloride and water as raw materials to generate NaC.
Hypochlorite (NaClO) is produced by the chemical reaction of 1 + H 2 O = NaClO + H 2 , and hydrogen gas is generated as a by-product in the process of this chemical reaction.
【0130】副生成物は、化学反応上は水素であるが、
実際には電解槽106に隔膜78を配置しても、電解槽
106内の次亜塩素酸塩(NaClO)を生成する過程
で発生する不純物としての塩素(Cl2)や塩化ナトリ
ウム(NaCl)などの燃料電池104にとって有害と
なる成分も含まれている。The by-product is hydrogen in terms of chemical reaction,
Actually, even if the diaphragm 78 is arranged in the electrolytic cell 106, chlorine (Cl 2 ) or sodium chloride (NaCl) as impurities generated in the process of generating hypochlorite (NaClO) in the electrolytic cell 106, etc. It also contains components that are harmful to the fuel cell 104 of FIG.
【0131】また、本実施の形態では、水素ガスの酸素
濃度や湿度、湿分が燃料電池104にとって電気化学的
反応に適した状態まで除去して、酸素濃度や湿度、湿分
を燃料電池104にとって適切な状態にまで精製する。Further, in the present embodiment, the oxygen concentration, humidity and humidity of hydrogen gas are removed to a state suitable for the electrochemical reaction for the fuel cell 104, and the oxygen concentration, humidity and moisture are removed. To a suitable state for
【0132】ここで、ガス精製装置100をガス洗浄器
86a、酸素濃度調整器114、及び、湿度調整器12
0、122により構成し、次亜塩素酸塩(NaClO)
生成装置102から副生成した副生成ガスをガス洗浄器
86aに移送する。Here, the gas purifier 100 is used as a gas scrubber 86a, an oxygen concentration adjuster 114, and a humidity adjuster 12.
0,122, hypochlorite (NaClO)
The by-product gas by-produced from the generator 102 is transferred to the gas scrubber 86a.
【0133】ガス洗浄器86aは、円筒状または立方体
状の容器を鉛直方向に立設し、内部に高分子機能素材9
1を充填する乾式処理方式のガス洗浄器として機能す
る。例えば、高分子機能素材としてゼオライト等の無機
イオン交換体や、イオン交換樹脂の有機イオン交換体を
使用することができる。The gas scrubber 86a has a cylindrical or cube-shaped container erected in the vertical direction, and has the polymeric functional material 9 inside.
It functions as a dry processing type gas scrubber that fills 1. For example, an inorganic ion exchanger such as zeolite or an organic ion exchanger such as an ion exchange resin can be used as the polymer functional material.
【0134】また、上記有機イオン交換体は、耐熱性が
無機イオン交換体に比して低いため、高温下でガス洗浄
を行う場合は、耐熱性の高い無機イオン交換体を用いる
とよい。但し、本発明を限定するもではなく、例えば、
副生成水素に含まれる塩素ガスの吸収力が高い各種のイ
オン交換基を任意に選択し乾式処理方式のガス洗浄器8
6aに用いることができる。Further, the heat resistance of the organic ion exchanger is lower than that of the inorganic ion exchanger. Therefore, when performing gas cleaning at high temperature, it is preferable to use an inorganic ion exchanger having high heat resistance. However, the present invention is not limited thereto, and for example,
Dry processing type gas scrubber 8 by arbitrarily selecting various ion-exchange groups having high absorption capacity for chlorine gas contained in by-product hydrogen
6a can be used.
【0135】さらに、有機イオン交換体の中でも、放射
線グラファイト重合法により製造した有機イオン交換基
は、従来のイオン交換ビーズに比して不織布、又は織
布、若しくは不織布と織布の集合体、並びに空隙性材料
等の高分子成形体に導入することができるため、塩素ガ
スの除去には好適である。Further, among the organic ion exchangers, the organic ion-exchange group produced by the radiation graphite polymerization method is a non-woven fabric or a woven fabric, or an aggregate of the non-woven fabric and the non-woven fabric, as compared with the conventional ion-exchange beads. Since it can be introduced into a polymer molding such as a void material, it is suitable for removing chlorine gas.
【0136】上記イオン交換基は、例えば、第4級アン
モニウム基、第3級アミノ基以下の低級アミノ基が塩素
ガスと直接反応するため好適であるが、第4級アンモニ
ウム基と第3級アミノ基の双方を含むイオン交換基も塩
素ガスの除去に有効である。The above-mentioned ion-exchange groups are suitable, for example, because quaternary ammonium groups and lower amino groups below the tertiary amino group react directly with chlorine gas, but quaternary ammonium groups and tertiary amino groups are preferred. Ion-exchange groups containing both groups are also effective in removing chlorine gas.
【0137】典型的には、トリエチレンジアミンをクロ
ロメチルスチレン重合体に導入したイオン交換基を用い
ることができ、スルホン酸基、燐酸基、及びカルボキシ
ル基のようなカチオン交換基も塩素ガスの高吸収剤とし
て用いることができる。このカチオン交換基をナトリウ
ム(Na)やカリウム(K)等の金属塩型に構成し、塩
素ガス(Cl2)と反応させ金属塩化物として固定除去
することができる。Typically, an ion-exchange group obtained by introducing triethylenediamine into a chloromethylstyrene polymer can be used, and a cation-exchange group such as a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, and a carboxyl group also has a high absorption of chlorine gas. It can be used as an agent. This cation exchange group can be formed into a metal salt type such as sodium (Na) or potassium (K) and reacted with chlorine gas (Cl 2 ) to be fixed and removed as a metal chloride.
【0138】さらに、上記金属酸化物をイオン交換体に
担持させたアニオン交換基又はカチオン交換基の何れの
交換基を用いることができる。例えば、アニオン交換体
上にマンガン酸化物を担持させた交換基を用いることが
できる。Furthermore, either anion exchange group or cation exchange group in which the above metal oxide is supported on an ion exchanger can be used. For example, an exchange group in which manganese oxide is supported on an anion exchanger can be used.
【0139】このように、乾式処理方式のガス洗浄器8
6aは、電解槽106からライン136とガスブロワ1
09を経由して供給される水素ガスと塩素ガスの混合ガ
スから塩素ガスを除去する高分子機能素材91を、例え
ば不織布により構成し内部に充填するだけで塩素ガスを
吸着させ、下流のデミスタ110へ水素ガスを供給する
ことができ湿式処理方式に比して構成が簡易である。As described above, the dry processing type gas scrubber 8 is used.
6a is a line 136 and a gas blower 1 from the electrolytic cell 106.
09, a polymeric functional material 91 that removes chlorine gas from a mixed gas of hydrogen gas and chlorine gas supplied via 09 is made of, for example, a non-woven fabric, and the chlorine gas is adsorbed only by filling the inside with the downstream demister 110. Hydrogen gas can be supplied to the structure, and the structure is simple as compared with the wet processing method.
【0140】また、洗浄液タンク126や液送ポンプ1
28等の追加の設備を必要としないため、塩素ガスを除
去するための洗浄液を液送するポンプ駆動電力も洗浄液
タンク126の設置面積も不用である。In addition, the cleaning liquid tank 126 and the liquid feed pump 1
Since no additional equipment such as 28 is required, neither the pump drive power for feeding the cleaning liquid for removing the chlorine gas nor the installation area of the cleaning liquid tank 126 are necessary.
【0141】したがって、乾式処理方式のガス洗浄器8
6aは、設置が容易で設備の保守管理も簡略化すること
ができる。例えば、塩素ガスの吸収力を回復させるため
に不織布を交換すれば足りる。Therefore, the gas cleaner 8 of the dry processing system is used.
6a is easy to install and can simplify facility maintenance management. For example, it suffices to replace the non-woven fabric in order to recover the absorption of chlorine gas.
【0142】上述したように、次亜塩素酸ナトリウム生
成装置102から副生する水素ガスには酸素が含まれて
いる。この副生成水素ガスは、次亜塩素酸ナトリウム生
成装置102を長時間停止した後に再起動する際、又は
電解槽106内の電極やイオン交換膜が劣化した状態の
ときに、酸素濃度が上昇する場合がある。この副生成水
素ガス中の酸素濃度が数パーセント以上の値に達すると
爆発限度を超えるため、安全上このような酸素濃度状態
でシステムを稼動させることを回避しなければならな
い。As described above, the hydrogen gas by-produced from the sodium hypochlorite generator 102 contains oxygen. This by-produced hydrogen gas has an increased oxygen concentration when the sodium hypochlorite generator 102 is restarted after being stopped for a long time, or when the electrodes and the ion exchange membrane in the electrolytic cell 106 are deteriorated. There are cases. When the oxygen concentration in the by-product hydrogen gas reaches a value of several percent or more, the explosion limit is exceeded, and therefore it is necessary to avoid operating the system in such an oxygen concentration state for safety.
【0143】本実施の形態では、このような所定の酸素
濃度状態でシステムを稼動させないように、ガス精製装
置100は、電解槽106から副生成水素ガスをライン
136、ガスブロワ109、ガス洗浄器86a、デミス
タ110、活性炭吸着塔112を経由して、酸素濃度調
整器114へ供給する本流経路と、この酸素濃度調整器
114から酸素濃度を調整した水素ガスを冷却装置11
6、制御バルブ93を経由してガスブロワ109の吸入
口へ循環させる循環経路97とを備え、酸素濃度調整器
114から冷却装置116を介して移送される酸素を除
去した水素ガスの一部をバイパスし、高濃度の酸素ガス
を含む副生成水素ガスと混合させてガスブロワ109の
吸入口へ供給するように構成する。In the present embodiment, in order to prevent the system from operating in such a predetermined oxygen concentration state, the gas purifying apparatus 100 uses the byproduct hydrogen gas from the electrolytic cell 106 in the line 136, the gas blower 109, and the gas scrubber 86a. , A demister 110, an activated carbon adsorption tower 112, and a mainstream path for supplying the oxygen concentration adjuster 114, and the hydrogen gas whose oxygen concentration is adjusted from the oxygen concentration adjuster 114.
6. A circulation path 97 that circulates to a suction port of the gas blower 109 via the control valve 93, and bypasses a part of oxygen-removed hydrogen gas transferred from the oxygen concentration adjuster 114 via the cooling device 116. Then, the by-produced hydrogen gas containing a high concentration of oxygen gas is mixed and supplied to the suction port of the gas blower 109.
【0144】このように構成することで、ガス精製装置
100は、ガスブロワ109、ガス洗浄器86a、デミ
スタ110、活性炭吸着塔112の各々内部を通過する
副生成水素ガス中の酸素濃度を減少させることができ、
爆発限度を超える状態を回避することができる。With such a configuration, the gas purifying apparatus 100 reduces the oxygen concentration in the by-product hydrogen gas passing through each of the gas blower 109, the gas scrubber 86a, the demister 110, and the activated carbon adsorption tower 112. Can
It is possible to avoid situations in which the explosion limit is exceeded.
【0145】上記循環経路97は、副生成水素ガス中の
酸素濃度が変動しても、酸素濃度の絶対値を所定レベル
の低い値に維持させることができるため、酸素濃度の変
動のピーク値が爆発限度を超える事態を未然に防止す
る。In the circulation path 97, even if the oxygen concentration in the by-product hydrogen gas fluctuates, the absolute value of the oxygen concentration can be maintained at a low value of a predetermined level. Prevent situations in which the explosion limit is exceeded.
【0146】したがって、本実施の形態では、循環経路
97を具備しないシステムにおいて実施する次亜塩素酸
ナトリウム生成装置102が長期間停止した後に再起動
をする際に、副生成水素ガス中の酸素濃度が低下又は安
定するまで副生成水素ガスを系外へ放出するという、環
境上好ましくない状況や副生ガス放出期間中は燃料電池
104へ副生成水素ガスの供給を停止することによる発
電量の減少という不利益を解消することができる。Therefore, in this embodiment, when the sodium hypochlorite generator 102, which is implemented in the system not including the circulation path 97, is restarted after being stopped for a long period of time, the oxygen concentration in the by-product hydrogen gas is reduced. The amount of power generation is reduced by stopping the supply of by-produced hydrogen gas to the fuel cell 104 during environmentally unfavorable situations, such as releasing the by-produced hydrogen gas to the outside of the system until That disadvantage can be eliminated.
【0147】また、ガス精製装置100は、制御バルブ
93を開閉駆動する駆動モータ95とガスブロワ109
の入口配管内に設けた酸素センサ103により副生成水
素ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出器107を
さらに備え、副生成水素ガス中の酸素濃度に基づき制御
バルブ93を開閉制御し、上述した循環経路97を通過
する酸素を除去した水素ガス量を可変制御して本流経路
中の酸素濃度を低下させる。Further, the gas purifying apparatus 100 includes a drive motor 95 for opening and closing the control valve 93 and a gas blower 109.
Further comprises an oxygen concentration detector 107 for detecting the oxygen concentration in the by-produced hydrogen gas by the oxygen sensor 103 provided in the inlet pipe of the control valve 93 based on the oxygen concentration in the by-produced hydrogen gas. The amount of hydrogen gas from which oxygen has been removed passing through the above circulation path 97 is variably controlled to reduce the oxygen concentration in the mainstream path.
【0148】上記酸素濃度検出器107から出力される
出力信号に応じて制御バルブ93の開閉度を制御するた
め、電解槽106内の電極やイオン交換膜が劣化し本流
経路内の酸素濃度が上昇したときは、次亜塩素酸ナトリ
ウム生成装置102を停止せずに、酸素濃度検出器10
7からガスブロワ109の入口配管内に設けた酸素セン
サ103により副生成水素ガス中の酸素濃度を検出し、
予め設定した酸素濃度上限値(爆発限度から充分に低い
値)と比較しながら、制御バルブ93を開閉制御する。Since the opening / closing degree of the control valve 93 is controlled according to the output signal output from the oxygen concentration detector 107, the electrodes and the ion exchange membrane in the electrolytic cell 106 are deteriorated and the oxygen concentration in the main flow path is increased. If so, the oxygen concentration detector 10 is not stopped without stopping the sodium hypochlorite generator 102.
7 to detect the oxygen concentration in the by-product hydrogen gas by the oxygen sensor 103 provided in the inlet pipe of the gas blower 109,
The opening / closing control of the control valve 93 is performed while comparing with the preset oxygen concentration upper limit value (a value sufficiently lower than the explosion limit).
【0149】すなわち、副生成水素ガス中の酸素濃度が
高いときは、制御バルブ93の開閉度を増加させ循環経
路97を通過する水素ガス量を増加させ、副生成水素ガ
ス中の酸素濃度が低い場合は、制御バルブ93の開閉度
を減少させ循環経路97を通過する水素ガス量を減少さ
せるように可変制御を実行する。That is, when the oxygen concentration in the by-product hydrogen gas is high, the opening / closing degree of the control valve 93 is increased to increase the amount of hydrogen gas passing through the circulation path 97, and the oxygen concentration in the by-product hydrogen gas is low. In this case, the variable control is executed so as to reduce the degree of opening / closing of the control valve 93 and reduce the amount of hydrogen gas passing through the circulation path 97.
【0150】また、酸素濃度検出器107は、酸素セン
サ103から検出信号を受信し制御バルブ93を開閉さ
せる出力信号を出力するまでの応答時間が数十秒以上を
必要とする場合であっても、上述した酸素濃度上限値を
爆発限度から充分に低い値に予め設定することにより、
本流経路内の酸素濃度を爆発限度を超えないように制御
することができる。Even when the oxygen concentration detector 107 requires a response time of several tens of seconds or more until it receives a detection signal from the oxygen sensor 103 and outputs an output signal for opening and closing the control valve 93. By presetting the above oxygen concentration upper limit to a value sufficiently lower than the explosion limit,
The oxygen concentration in the mainstream route can be controlled so as not to exceed the explosion limit.
【0151】この酸素濃度上限値の設定は、副生成水素
ガス中の酸素濃度変動速度と酸素濃度検出器107の応
答速度に依存するが、本実施の形態のように、少なくと
も循環経路97を設けているため、本流経路の酸素濃度
の上昇速度が緩和されると共に、本流経路中の酸素濃度
が爆発限度を超えるまでの時間を延ばすことができる。The setting of the oxygen concentration upper limit value depends on the oxygen concentration fluctuation speed in the by-product hydrogen gas and the response speed of the oxygen concentration detector 107, but at least the circulation path 97 is provided as in the present embodiment. Therefore, the rate of increase in the oxygen concentration in the mainstream route is moderated, and the time until the oxygen concentration in the mainstream route exceeds the explosion limit can be extended.
【0152】さらに、酸素濃度検出器107は、酸素セ
ンサ103から検出信号を受信し制御バルブ93を開閉
させるように制御しているため、ガスブロワ109に吸
入される副生成水素ガスの酸素濃度を一定に保つことが
できる。Further, since the oxygen concentration detector 107 receives the detection signal from the oxygen sensor 103 and controls to open / close the control valve 93, the oxygen concentration of the by-product hydrogen gas drawn into the gas blower 109 is kept constant. Can be kept at
【0153】上記酸素濃度検出器107は、応答速度が
数十秒必要であり、本流経路中の酸素濃度が爆発限度を
超えないように、余裕のある酸素濃度上限値を設定して
いるが、本流経路中の酸素濃度を常時監視することで、
酸素濃度検出器107の応答速度を補完することができ
る。The oxygen concentration detector 107 requires a response speed of several tens of seconds, and the oxygen concentration upper limit value is set with a margin so that the oxygen concentration in the main flow path does not exceed the explosion limit. By constantly monitoring the oxygen concentration in the mainstream route,
The response speed of the oxygen concentration detector 107 can be complemented.
【0154】本実施の形態では、酸素濃度調整器114
の上流側81と下流側83を通過する副生成水素ガスの
温度を検出する温度検出器85、89を各々設け、この
上流側の温度検出器85と下流側の温度検出器89から
の出力信号に基づき、上流側と下流側との温度差を演算
する演算器87を備える。温度検出器85、89により
応答性を向上した酸素濃度監視系統を構成する。In this embodiment, the oxygen concentration adjuster 114 is used.
Temperature detectors 85 and 89 for detecting the temperature of the by-produced hydrogen gas passing through the upstream side 81 and the downstream side 83, respectively, and output signals from the upstream side temperature detector 85 and the downstream side temperature detector 89. Based on the above, a calculator 87 for calculating the temperature difference between the upstream side and the downstream side is provided. An oxygen concentration monitoring system having improved responsiveness is constituted by the temperature detectors 85 and 89.
【0155】酸素濃度調整器114内に充填されるプラ
チナやバナジウム等の貴金属触媒の温度変化と酸素濃度
は比例関係にある。この貴金属触媒は、酸素濃度調整器
114を通過する副生成水素ガス中の酸素と反応し応答
性が高い温度変化を示すため、酸素濃度調整器114の
上流側と下流側を通過する副生成水素ガス温度を検出す
るだけで酸素濃度を測定することができる。The temperature change of the noble metal catalyst such as platinum or vanadium filled in the oxygen concentration adjuster 114 is proportional to the oxygen concentration. The noble metal catalyst reacts with oxygen in the by-product hydrogen gas passing through the oxygen concentration adjuster 114 and exhibits a highly responsive temperature change. Therefore, by-product hydrogen passing through the upstream side and the downstream side of the oxygen concentration adjuster 114. The oxygen concentration can be measured simply by detecting the gas temperature.
【0156】また、上記触媒の温度変化は、触媒の劣化
等によりシステムの長時間運転により経時的な変化をす
る場合がある。この場合、外部から酸素濃度調整器11
4の上流側と下流側を通過する副生成水素ガス中の酸素
濃度を検出し、通過中の副生成水素ガス温度と酸素濃度
との相関をとり、定期的に校正作業を実施し演算器87
へ校正データを再入力することで酸素濃度検出の精度を
維持させることができる。例えば、ガルバニ電極式の酸
素検出器により副生成水素ガス中の酸素濃度を検出し、
校正作業を遂行する。The temperature change of the catalyst may change over time due to long-term operation of the system due to deterioration of the catalyst or the like. In this case, the oxygen concentration adjuster 11
The oxygen concentration in the by-produced hydrogen gas passing through the upstream side and the downstream side of No. 4 is detected, the correlation between the by-produced hydrogen gas temperature during passage and the oxygen concentration is taken, and the calibration work is carried out periodically and the calculator 87
The accuracy of oxygen concentration detection can be maintained by re-entering the calibration data. For example, the oxygen concentration in the by-product hydrogen gas is detected by a galvanic electrode type oxygen detector,
Carry out calibration work.
【0157】図11は、本発明による第7の実施の形態
である燃料電池発電システムに適用する湿度調整器の系
統図である。湿度調整器は、ガス精製装置100又は燃
料電池発電システムを連続運転するように、少なくとも
第1の湿度調整器120と第2の湿度調整器122を含
むツイン方式又はマルチ方式に構成するのが望ましい。
この場合、第1の湿度調整器120を休止させて除湿剤
の再生用熱源として酸素濃度調整器114から約400
℃のガスを得ることができる。FIG. 11 is a system diagram of a humidity controller applied to the fuel cell power generation system according to the seventh embodiment of the present invention. The humidity adjuster is preferably configured in a twin system or a multi system including at least the first humidity adjuster 120 and the second humidity adjuster 122 so that the gas purifier 100 or the fuel cell power generation system can be continuously operated. .
In this case, the first humidity adjuster 120 is stopped and the oxygen concentration adjuster 114 is used as a heat source for regenerating the dehumidifying agent from about 400
C. gas can be obtained.
【0158】ライン150は、三方弁としてのバルブ1
18により、2本のラインに分岐され、各々湿度調整器
120と湿度調整器122の導入口に接続されている。Line 150 is valve 1 as a three-way valve.
A line 18 branches into two lines, which are connected to the inlets of the humidity adjuster 120 and the humidity adjuster 122, respectively.
【0159】酸素濃度調整器114から高温の副生成水
素ガスを供給するラインは、バルブ148により2本の
ライン155とライン156に分岐され、ライン155
とライン156は各々バルブ118から分岐され湿度調
節器120、122に接続されるラインに合流する。The line for supplying the high-temperature by-product hydrogen gas from the oxygen concentration adjuster 114 is branched into two lines 155 and 156 by the valve 148, and the line 155.
And the line 156 branch from the valve 118 and join the lines connected to the humidity controllers 120 and 122.
【0160】ライン159は、上述した実施の形態と同
様に、三方弁としてのバルブ146により、2本のライ
ン157とライン158に分岐され、各々湿度調整器1
20と湿度調整器122の送出口に接続されている。こ
の湿度調整器120と湿度調整器122の送出口側に
は、ライン157から分岐するラインとライン158か
ら分岐するラインを三方弁としてのバルブ161に接続
され、バルブ161の下流側にライン141が接続され
ている。Similar to the above-mentioned embodiment, the line 159 is branched into two lines 157 and 158 by the valve 146 as a three-way valve, and each of the humidity adjuster 1
20 and the outlet of the humidity controller 122. A line branching from the line 157 and a line branching from the line 158 are connected to a valve 161 as a three-way valve on the outlet side of the humidity adjuster 120 and the humidity adjuster 122, and a line 141 is provided on the downstream side of the valve 161. It is connected.
【0161】上記バルブ118を操作し副生成水素ガス
を第1の湿度調整器120に流入させるのを停止し、第
2の湿度調整器122へ副生成水素ガスを通過させ除湿
処理を稼動させるようにガス通過経路を変更する。そし
て、第1の湿度調整器120内部に充填した除湿剤の再
生用熱源を酸素濃度調整器114から供給される高温ガ
スから得ることができる。The valve 118 is operated to stop the flow of the by-produced hydrogen gas into the first humidity adjuster 120, and the by-produced hydrogen gas is allowed to pass through the second humidity adjuster 122 so that the dehumidifying process is activated. Change the gas passage. Then, the heat source for regenerating the dehumidifying agent filled in the first humidity adjuster 120 can be obtained from the high temperature gas supplied from the oxygen concentration adjuster 114.
【0162】酸素濃度調整器114から送出されるガス
は、再生ガスとしてバルブ148、ライン155を介し
て第1の湿度調整器120の内部へ導入され、湿度調整
剤を加熱して吸湿性を回復させる。再生ガスは出力ライ
ン158、バルブ146を介してガスブロワ吸込(不図
示)へ送出される。例えば、ガスブロワ吸込は、ガス洗
浄器86a(図10参照)の上流に設けられたガスブロ
ア109(図10参照)の吸込口を用いて再生ガスを還
流させることができ、また、不図示のガスブロアにより
再生ガスを酸素濃度調整器114(図10参照)の上流
に還流させることもできる。The gas delivered from the oxygen concentration adjuster 114 is introduced as regeneration gas into the first humidity adjuster 120 via the valve 148 and the line 155, and heats the humidity adjuster to recover the hygroscopicity. Let The regeneration gas is delivered to the gas blower suction (not shown) via the output line 158 and the valve 146. For example, in the gas blower suction, the regeneration gas can be recirculated using the suction port of the gas blower 109 (see FIG. 10) provided upstream of the gas scrubber 86a (see FIG. 10), and by the gas blower (not shown). The regeneration gas may be refluxed upstream of the oxygen concentration adjuster 114 (see FIG. 10).
【0163】第1の湿度調整器120の再生処理中に、
第2の湿度調整器122は通常の湿度調整運転を遂行し
ている。即ち、酸素濃度調整器114から送出された精
製ガスは、冷却装置116を経由しバルブ118を通過
して第2の湿度調整器122へ導入され、湿度の調整が
施される。湿度調整済みの精製ガスは、3方弁としての
バルブ161を経由し出力ライン141を介して水素貯
蔵装置へ送出される。During the regeneration process of the first humidity adjuster 120,
The second humidity adjuster 122 performs a normal humidity adjusting operation. That is, the purified gas sent out from the oxygen concentration adjuster 114 passes through the cooling device 116, the valve 118, and is introduced into the second humidity adjuster 122, where the humidity is adjusted. The purified gas whose humidity has been adjusted is sent to the hydrogen storage device via the output line 141 via the valve 161 as a three-way valve.
【0164】上記実施の形態では、第1の湿度調整器を
湿度調整器120とし、第2の湿度調整器を湿度調整器
122として説明をしたが、バルブ118、バルブ14
8、バルブ146、及びバルブ161を切替えて、第1
と第2の湿度調整器を入れ替え、第1の湿度調整器を湿
度調整器122とし、第2の湿度調整器を湿度調整器1
20として構成することもできる。In the above embodiment, the first humidity adjuster is the humidity adjuster 120 and the second humidity adjuster is the humidity adjuster 122. However, the valves 118 and 14 are used.
8, valve 146, and valve 161 are switched to the first
And the second humidity controller are replaced with each other, the first humidity controller is the humidity controller 122, and the second humidity controller is the humidity controller 1.
It can also be configured as 20.
【0165】この場合、酸素濃度調整器114から送出
されるガスは、再生ガスとしてバルブ148、ライン1
56を介して第1の湿度調整器122の内部へ導入さ
れ、湿度調整剤を加熱して吸湿性を回復させる。再生ガ
スは出力ライン157、バルブ146、出力ライン15
9を介してガスブロワ109等の吸込口へ送出される。In this case, the gas delivered from the oxygen concentration adjuster 114 is used as the regeneration gas in the valve 148 and the line 1.
It is introduced into the first humidity adjuster 122 via 56 and heats the humidity adjuster to recover the hygroscopicity. Regenerated gas is output line 157, valve 146, output line 15
It is sent to the suction port of the gas blower 109 or the like via 9.
【0166】このように、酸素濃度調整器114の出口
ガス温度が約400℃の高温に達しているため、この高
温ガスを湿度調整器120又は122の内部に充填した
除湿剤の再生ガスとして利用することができ、上述した
燃料電池104の排ガスを用いなくとも十分な再生効果
を得ることができる。As described above, since the outlet gas temperature of the oxygen concentration adjuster 114 reaches a high temperature of about 400 ° C., this high temperature gas is used as a regeneration gas for the dehumidifying agent filled in the humidity adjuster 120 or 122. Therefore, a sufficient regeneration effect can be obtained without using the exhaust gas of the fuel cell 104 described above.
【0167】さらに、ガス精製装置100の稼働率を上
げる場合には、バルブ118、バルブ148、バルブ1
46、及びバルブ161を切替えて、第1の湿度調整器
120と第2の湿度調整器122へ冷却装置116から
副生成水素ガスを供給し同時に除湿機能を発揮させ、除
湿材の寿命を伸ばしながら、副生成ガスの湿度を調整す
ることができる。Further, in order to increase the operating rate of the gas purifying apparatus 100, the valves 118, 148, 1
46 and the valve 161 are switched to supply the by-produced hydrogen gas from the cooling device 116 to the first humidity adjuster 120 and the second humidity adjuster 122 to simultaneously exhibit the dehumidifying function and extend the life of the dehumidifying material. The humidity of the by-product gas can be adjusted.
【0168】以上説明したように、本実施の形態によ
り、次亜塩素酸塩生成装置において次亜塩素酸塩を生成
する過程で副生成する水素を主成分とする副生成ガス
を、燃料電池の燃料として使用できる。As described above, according to the present embodiment, the by-product gas containing hydrogen as a main component, which is by-produced in the process of producing hypochlorite in the hypochlorite producing apparatus, is used in the fuel cell. Can be used as fuel.
【0169】また、この次亜塩素酸塩生成装置とコンバ
インする燃料電池発電システムに風力や太陽光などの自
然エネルギーを利用した発電装置を組み込むことによ
り、外部電源を必要としないだけでなく排出物もない自
己完結型の次亜塩素酸塩生成装置から水素燃料の供給を
受ける燃料電池発電システムを提供することができる。By incorporating a power generator using natural energy such as wind and sunlight into the fuel cell power generation system that combines with this hypochlorite generator, not only an external power source is not required It is possible to provide a fuel cell power generation system that is supplied with hydrogen fuel from a self-contained hypochlorite generator.
【0170】さらに、次亜塩素酸塩類は、水に溶解して
漂白剤、殺菌剤など酸化剤として、上水処理、排水処
理、病院や歯科医院などで使用される消毒水、家庭の台
所用や洗濯用の水溶液など幅広い分野で使用することが
できる。Further, hypochlorites are dissolved in water and used as oxidizers such as bleaching agents and bactericides for water treatment, waste water treatment, disinfecting water used in hospitals and dental clinics, household kitchens, etc. It can be used in a wide range of fields such as and an aqueous solution for washing.
【0171】特に、近年飲料水その他を供給する浄水場
において、従来消毒、殺菌用として塩素処理に塩素ガス
や次亜塩素酸ソーダの投入が行われていたが、これら薬
品の毒性,臭気などを原因とする環境調和性や化学的不
安定性など運用、管理上の問題からオンサイトで次亜塩
素酸ソーダ水溶液を製造し、それを使用する方法が採用
されつつある。In particular, in recent years, chlorine gas or sodium hypochlorite has been used for chlorine treatment for disinfection and sterilization in a water purification plant which supplies drinking water and the like. Due to operational and management problems such as environmental harmony and chemical instability, the method of producing an on-site aqueous solution of sodium hypochlorite and using it is being adopted.
【0172】また、塩化アルカリ溶液の電気分解による
次亜塩素酸塩溶液製造は、電解効率も低いが、本発明に
よって、次亜塩素酸塩製造装置から発生する副生成ガス
から不純物を除去して水素ガスを精製し、燃料として燃
料電池により発電することにより、燃料電池の劣化を防
止し寿命を延長させることができる。Although the hypochlorite solution production by electrolysis of the alkali chloride solution has low electrolysis efficiency, impurities are removed from the by-product gas generated from the hypochlorite production apparatus according to the present invention. By refining hydrogen gas and generating electric power from the fuel cell as fuel, deterioration of the fuel cell can be prevented and the life of the fuel cell can be extended.
【0173】さらに、次亜塩素酸塩製造装置から発生す
る水素ガスを燃料として燐酸型燃料電池や固体高分子型
燃料電池などの発電ユニットを運転し、発電電力を次亜
塩素酸塩製造装置内の電解用電源として用いるオンサイ
ト型の次亜塩素酸塩溶液生成装置と燃料電池発電システ
ムを提供することができる。Further, a hydrogen gas generated from the hypochlorite production apparatus is used as a fuel to drive a power generation unit such as a phosphoric acid fuel cell or a polymer electrolyte fuel cell to generate electric power in the hypochlorite production apparatus. It is possible to provide an on-site type hypochlorite solution generator and a fuel cell power generation system used as a power source for electrolysis.
【0174】尚、本発明の次亜塩素酸塩生成装置から水
素ガスの供給を受ける燃料電池発電システムは、上述の
図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を
逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿
論である。The fuel cell power generation system to which hydrogen gas is supplied from the hypochlorite generator of the present invention is not limited to the above-mentioned illustrated examples, and is within a range not departing from the gist of the present invention. It goes without saying that various changes can be made in.
【0175】[0175]
【発明の効果】以上、説明したように本発明の請求項1
乃至13記載の次亜塩素酸塩生成装置から水素ガスの供
給を受ける燃料電池発電システムによれば、次亜塩素酸
塩生成装置から発生する水素ガスを燐酸型燃料電池や固
体高分子型燃料電池などの燃料として使用できる程度に
精製することができる燃料電池発電ユニットを提供する
という優れた効果を奏し得る。As described above, the first aspect of the present invention is as described above.
According to the fuel cell power generation system in which hydrogen gas is supplied from the hypochlorite generator, the hydrogen gas generated from the hypochlorite generator is converted into a phosphoric acid fuel cell or a polymer electrolyte fuel cell. It is possible to exert an excellent effect of providing a fuel cell power generation unit that can be refined to such a degree that it can be used as a fuel.
【0176】また、次亜塩素酸塩生成装置から水素ガス
の供給を受ける燃料電池発電システムに風力や太陽光な
どの自然エネルギーを利用した発電装置を組み込むこと
により、外部電源を必要としない、排出物も低減した自
己完結型の次亜塩素酸塩生成装置及び燃料電池発電シス
テムを構築することができる。Further, by incorporating a power generator using natural energy such as wind power or sunlight into a fuel cell power generation system which receives hydrogen gas from a hypochlorite generator, an external power source is not required It is possible to construct a self-contained hypochlorite generator and fuel cell power generation system in which the amount of waste is reduced.
【図1】第1の実施の形態である燃料電池発電システム
の系統図である。FIG. 1 is a system diagram of a fuel cell power generation system according to a first embodiment.
【図2】第1の実施の形態に適用するガス洗浄器の模式
的な系統図である。FIG. 2 is a schematic system diagram of a gas scrubber applied to the first embodiment.
【図3】第1の実施の形態に適用する湿度調整器の模式
的な系統図である。FIG. 3 is a schematic system diagram of a humidity adjuster applied to the first embodiment.
【図4】第2の実施の形態である次亜塩素酸ナトリウム
製造装置の模式的な系統図である。FIG. 4 is a schematic system diagram of a sodium hypochlorite production device according to a second embodiment.
【図5】第3の実施の形態である燃料電池発電システム
の系統図である。FIG. 5 is a system diagram of a fuel cell power generation system according to a third embodiment.
【図6】第4の実施の形態に適用する水素貯蔵装置の系
統図である。FIG. 6 is a system diagram of a hydrogen storage device applied to a fourth embodiment.
【図7】第4の実施の形態である次亜塩素酸ナトリウム
製造装置の模式的な系統図である。FIG. 7 is a schematic system diagram of an apparatus for producing sodium hypochlorite according to a fourth embodiment.
【図8】第5の実施の形態で使用する燃料電池ユニット
の系統図である。FIG. 8 is a system diagram of a fuel cell unit used in the fifth embodiment.
【図9】本発明の実施の形態で使用する酸素濃度調整器
の系統図である。FIG. 9 is a system diagram of an oxygen concentration adjuster used in the embodiment of the present invention.
【図10】第6の実施の形態である燃料電池発電システ
ムの系統図である。FIG. 10 is a system diagram of a fuel cell power generation system according to a sixth embodiment.
【図11】第7の実施の形態で使用する湿度調整器の模
式的な系統図である。FIG. 11 is a schematic system diagram of a humidity adjuster used in the seventh embodiment.
【図12】従来の次亜塩素酸塩生成装置から水素ガスの
供給を受ける燃料電池発電システムのブロック図であ
る。FIG. 12 is a block diagram of a fuel cell power generation system that is supplied with hydrogen gas from a conventional hypochlorite generation device.
【図13】従来の次亜塩素酸塩生成装置から水素ガスの
供給を受ける燃料電池発電システムのブロック図であ
る。FIG. 13 is a block diagram of a fuel cell power generation system that is supplied with hydrogen gas from a conventional hypochlorite generator.
【図14】従来の次亜塩素酸塩生成装置の電解槽のブロ
ック図である。FIG. 14 is a block diagram of an electrolytic cell of a conventional hypochlorite generator.
30 電解槽 50 冷却器 54 次亜塩素酸塩受槽 58 次亜塩素酸塩貯蔵槽 85 温度検出器 86 ガス洗浄器 86a ガス洗浄器 87 演算器 89 温度検出器 91 高分子機能素材 100 ガス精製装置 102 次亜塩素酸塩生成装置 104 燃料電池 106 電解槽 108 次亜塩素酸塩受槽 110 デミスタ 111 電力切換装置 112 活性炭吸着塔 113 制御装置 114 酸素濃度調整器 116 冷却装置 119 貴金属触媒 120 湿度調整器 122 湿度調整器 124 水素貯蔵装置 126 洗浄液タンク 144 再生ガス加熱器 154 加熱再生ガス 160 冷却液タンク 170 太陽光発電設備 172 風力発電設備 180 熱交換器 190 水素貯蔵装置 198 冷却液タンク 200 燃料電池ユニット 202 DC/DCコンバータ 204 系統連系インバータ 206 系統電源 208 負荷 214 空気 30 electrolyzer 50 cooler 54 Hypochlorite receiving tank 58 Hypochlorite storage tank 85 Temperature detector 86 Gas scrubber 86a Gas scrubber 87 arithmetic unit 89 Temperature detector 91 Polymer functional materials 100 gas purification equipment 102 Hypochlorite generator 104 fuel cell 106 electrolyzer 108 Hypochlorite receiving tank 110 demister 111 Electric power switching device 112 Activated carbon adsorption tower 113 control device 114 oxygen concentration adjuster 116 Cooling device 119 precious metal catalyst 120 humidity controller 122 Humidity controller 124 Hydrogen storage device 126 Cleaning solution tank 144 Regeneration Gas Heater 154 Heated regeneration gas 160 coolant tank 170 solar power generation equipment 172 Wind power generation equipment 180 heat exchanger 190 Hydrogen storage device 198 Coolant tank 200 fuel cell unit 202 DC / DC converter 204 grid-connected inverter 206 system power supply 208 load 214 air
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Claims (13)
給を受ける燃料電池発電システムであって;電気分解工
程により電解槽内に水素ガスを主成分とする副生成ガス
を発生する次亜塩素酸塩生成装置と;前記次亜塩素酸塩
生成装置から送出される前記副生成ガスから不純物を除
去し水素ガスを通過させるガス洗浄器と;酸化剤ガス
と、前記ガス洗浄器から送出される水素ガスとの電気化
学的反応により発電する燃料電池と;を備える次亜塩素
酸塩生成装置から水素ガスの供給を受ける燃料電池発電
システム。1. A fuel cell power generation system, which is supplied with hydrogen gas from a hypochlorite generation device; wherein by-product gas containing hydrogen gas as a main component is generated in an electrolytic cell by an electrolysis step. A chlorate generator; a gas scrubber that removes impurities from the by-product gas sent from the hypochlorite generator to pass hydrogen gas; an oxidant gas and a gas scrubber sent from the gas scrubber A fuel cell power generation system that receives a supply of hydrogen gas from a hypochlorite generator, the fuel cell generating power by an electrochemical reaction with hydrogen gas.
配置され、前記副生成ガスの酸素濃度を調整する酸素濃
度調整器をさらに有する請求項1に記載の次亜塩素酸塩
生成装置から水素ガスの供給を受ける燃料電池発電シス
テム。2. The hypochlorite generator according to claim 1, further comprising an oxygen concentration adjuster arranged between the gas scrubber and the fuel cell to adjust the oxygen concentration of the by-product gas. Fuel cell power generation system that receives hydrogen gas supply from the company.
流電圧を前記次亜塩素酸塩生成装置の電源として使用す
る請求項1又は2に記載の次亜塩素酸塩生成装置から水
素ガスの供給を受ける燃料電池発電システム。3. The supply of hydrogen gas from the hypochlorite generator according to claim 1, wherein the DC voltage output from the output terminal of the fuel cell is used as a power source of the hypochlorite generator. Fuel cell power generation system.
解液を送出しガス洗浄液として使用する請求項1又は2
に記載の次亜塩素酸塩生成装置から水素ガスの供給を受
ける燃料電池発電システム。4. The cathode cleaning solution in the electrolytic cell is sent to the gas cleaning device and used as a gas cleaning solution.
A fuel cell power generation system that receives the supply of hydrogen gas from the hypochlorite generator described in 1.
間に配置され、前記水素ガスの湿度を調整する湿度調整
器をさらに有する請求項2に記載の次亜塩素酸塩生成装
置から水素ガスの供給を受ける燃料電池発電システム。5. The hypochlorite generator according to claim 2, further comprising a humidity adjuster arranged between the oxygen concentration adjuster and the fuel cell to adjust the humidity of the hydrogen gas. Fuel cell power generation system that receives gas supply.
整器を有し、前記第1の湿度調整器を休止させ前記第2
の湿度調整器を稼動させている状態において、前記第1
の湿度調整器の機能を回復させる再生熱源を前記燃料電
池の排熱から供給する請求項5に記載の次亜塩素酸塩生
成装置から水素ガスの供給を受ける燃料電池発電システ
ム。6. The humidity adjuster has first and second humidity adjusters, and the first humidity adjuster is stopped and the second humidity adjuster is stopped.
In the state in which the humidity controller of
6. The fuel cell power generation system which receives supply of hydrogen gas from the hypochlorite generation device according to claim 5, wherein a regeneration heat source for recovering the function of the humidity controller of claim 5 is supplied from exhaust heat of the fuel cell.
整器を有し、前記第1の湿度調整器を休止させ前記第2
の湿度調整器を稼動させている状態において、前記第1
の湿度調整器の機能を回復させる再生熱源を前記電解槽
の冷却排熱から供給する請求項5に記載の次亜塩素酸塩
生成装置から水素ガスの供給を受ける燃料電池発電シス
テム。7. The humidity adjuster has first and second humidity adjusters, and the first humidity adjuster is stopped and the second humidity adjuster is stopped.
In the state in which the humidity controller of
The fuel cell power generation system which receives supply of hydrogen gas from the hypochlorite generation device according to claim 5, wherein a regeneration heat source for recovering the function of the humidity controller of claim 5 is supplied from cooling exhaust heat of the electrolytic cell.
給を受ける燃料電池発電システムであって;電気分解工
程により電解槽内に水素ガスを主成分とする副生成ガス
を発生する次亜塩素酸塩生成装置と;前記次亜塩素酸塩
生成装置から送出される前記副生成ガスから不純物を除
去し水素ガスを通過させるガス洗浄器と;酸化剤ガスと
前記水素ガスとの電気化学的反応により発電する燃料電
池と;前記燃料電池から生成する純水を、前記電解槽へ
給水する給水装置と;を備える次亜塩素酸塩生成装置か
ら水素ガスの供給を受ける燃料電池発電システム。8. A fuel cell power generation system, which is supplied with hydrogen gas from a hypochlorite generation device; a hypo-gas which mainly produces hydrogen gas in an electrolytic cell in an electrolysis step. A chlorate generator; a gas scrubber that removes impurities from the by-product gas sent from the hypochlorite generator and allows hydrogen gas to pass therethrough; an electrochemical of oxidant gas and hydrogen gas A fuel cell power generation system that receives supply of hydrogen gas from a hypochlorite generation device, comprising: a fuel cell that generates power by a reaction; and a water supply device that supplies pure water generated from the fuel cell to the electrolytic cell.
配置され、前記副生成ガスの酸素濃度を調整する酸素濃
度調整器をさらに有する請求項8に記載の次亜塩素酸塩
生成装置から水素ガスの供給を受ける燃料電池発電シス
テム。9. The hypochlorite generator according to claim 8, further comprising an oxygen concentration adjuster arranged between the gas scrubber and the fuel cell to adjust the oxygen concentration of the by-product gas. Fuel cell power generation system that receives hydrogen gas supply from the company.
供給を受ける燃料電池発電システムであって;電気分解
工程により電解槽から水素ガスを発生する次亜塩素酸塩
生成装置と;酸化剤ガスと、前記次亜塩素酸塩生成装置
から送出される水素ガスとの電気化学的反応により発電
する燃料電池と;風力又は太陽光を含む自然エネルギー
源から転換された第1の電力、及び、前記燃料電池から
発電する第2の電力を、前記次亜塩素酸塩生成装置へ選
択的に供給する電力切換装置と;を備える次亜塩素酸塩
生成装置から水素ガスの供給を受ける燃料電池発電シス
テム。10. A fuel cell power generation system that receives hydrogen gas supplied from a hypochlorite generator; a hypochlorite generator that generates hydrogen gas from an electrolytic cell in an electrolysis process; and an oxidizer. A fuel cell for generating electricity by an electrochemical reaction between gas and hydrogen gas delivered from the hypochlorite generator; first electric power converted from a natural energy source including wind or sunlight; and A fuel cell power generation system for receiving hydrogen gas from a hypochlorite generation device, the power switching device selectively supplying second power generated from the fuel cell to the hypochlorite generation device; system.
供給を受ける燃料電池発電システムであって;電気分解
工程により電解槽から水素ガスを発生する次亜塩素酸塩
生成装置と;前記次亜塩素酸塩生成装置から送出される
水素ガスと反応し、水素を貯蔵する水素貯蔵装置と;酸
化剤ガスと、前記水素貯蔵装置から取り出す水素ガスと
の電気化学的反応により発電する燃料電池と;夜間は商
用電力により運転する前記次亜塩素酸塩生成装置から送
出される水素を前記水素貯蔵装置へ貯蔵し、前記夜間以
外の時間帯に、前記水素貯蔵装置から水素ガスを取り出
し前記燃料電池へ供給して発電し、前記燃料電池から出
力する電力を前記次亜塩素酸塩生成装置へ供給する制御
装置と;を備える次亜塩素酸塩生成装置から水素ガスの
供給を受ける燃料電池発電システム。11. A fuel cell power generation system which is supplied with hydrogen gas from a hypochlorite generator; a hypochlorite generator which generates hydrogen gas from an electrolytic cell by an electrolysis step; A hydrogen storage device that reacts with hydrogen gas delivered from a chlorite generation device to store hydrogen; a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between an oxidant gas and hydrogen gas taken out from the hydrogen storage device Storing the hydrogen delivered from the hypochlorite generator operated by commercial power in the hydrogen storage device at night, extracting hydrogen gas from the hydrogen storage device at times other than the night time, and the fuel cell And a power supply for generating electric power from the fuel cell and supplying the electric power output from the fuel cell to the hypochlorite generator. Pond power generation system.
反応して水素を吸収する水素吸蔵合金を含み、前記水素
吸蔵合金から水素を取り出す熱源を前記電解槽の冷却排
熱から供給する請求項11に記載の次亜塩素酸塩生成装
置から水素ガスの供給を受ける燃料電池発電システム。12. The hydrogen storage device includes a hydrogen storage alloy that absorbs hydrogen by reacting with the hydrogen gas, and supplies a heat source for extracting hydrogen from the hydrogen storage alloy from cooling exhaust heat of the electrolytic cell. 11. A fuel cell power generation system that receives supply of hydrogen gas from the hypochlorite generator according to item 11.
反応して水素を吸収する水素吸蔵合金を含み、前記水素
吸蔵合金から水素を取り出す熱源を燃料電池の排熱から
供給する請求項11に記載の次亜塩素酸塩生成装置から
水素ガスの供給を受ける燃料電池発電システム。13. The hydrogen storage device according to claim 11, comprising a hydrogen storage alloy that absorbs hydrogen by reacting with the hydrogen gas, and supplies a heat source for extracting hydrogen from the hydrogen storage alloy from exhaust heat of a fuel cell. A fuel cell power generation system receiving hydrogen gas from the described hypochlorite generator.
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