JP2005033961A - 発電システム及び発電設備 - Google Patents
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Abstract
【課題】 発電効率が高く、Pt等の貴金属使用量を減らして低コスト化した発電システム及び発電設備を提供する。
【解決手段】 水素ガスを供給する水素ガス供給手段2と、水素ガス供給手段2から供給された水素ガスをプラズマ化するプラズマ発生装置3と、プラズマ発生装置3でプラズマ化した水素ガスを作動流体とする磁気流体発電装置4と、磁気流体発電装置4から排出されたプラズマ化した水素ガスと空気中の酸素ガスとを燃料とする燃料電池5と、を備える。
【選択図】 図1
【解決手段】 水素ガスを供給する水素ガス供給手段2と、水素ガス供給手段2から供給された水素ガスをプラズマ化するプラズマ発生装置3と、プラズマ発生装置3でプラズマ化した水素ガスを作動流体とする磁気流体発電装置4と、磁気流体発電装置4から排出されたプラズマ化した水素ガスと空気中の酸素ガスとを燃料とする燃料電池5と、を備える。
【選択図】 図1
Description
本発明は、プラズマを作動流体として発電する磁気流体発電とプラズマ中の水素イオンと電子と、空気中の酸素ガスとを燃料として発電する燃料電池発電とを備えた発電システム及び発電設備に関する。
近年、将来の石油資源の枯渇やCO2の増加に伴う地球温暖化が懸念されており、限りあるエネルギを節約するために、エネルギの有効活用が行われている。エネルギの有効活用の一環として、ハイブリッド車の開発が進められている。ハイブリッド車は、内燃機関の機械的出力をダイナモにより発電し、出力電流を電池に蓄えて、内燃機関と蓄電池とを組み合わせて両者の出力を制御した発電効率の良好な車である。
また、動力源として燃料電池を搭載した燃料電池車の開発も進められている。燃料電池は、水素と酸素とを電気化学的に反応して、化学エネルギを電気エネルギに直接変換する電池であり、CO2等の排ガスが生じないためクリーンな動力源として脚光を浴びている。
燃料電池以外の発電方法としても、ファラデーの電磁誘導の法則を利用したMHD(Magneto-Hydro-Dynamics、電磁流体力学)発電がある。MHD発電は、プラズマや液体金属等の導電性流体を作動流体とし、作動流体が磁界を横切るときに誘導される起電力とそれによって流れる電流とにより、流体の持つエンタルピーを電力に変換している。MHD発電によれば、流体の運動エネルギが機械エネルギの過程を経ずに直接電気エネルギに変換されるため、高効率に発電をすることができる。MHD発電を利用した発電システムとして、内燃機関の機械的出力を利用して、MHD(Magneto-Hydro-Dynamics、電磁流体力学)発電により、機械的出力を直接電気エネルギに変換するシステムも提案されている。
例えば、高温高圧下でメタンを熱分解して生じた酸素及び炭素に、溶融炭酸塩等のシード材を添加したものをプラズマ化し、そのプラズマを磁気流体発電装置の磁場生成部に送り込み、磁場に垂直に配置した電極間で電圧を生成し、更に、磁気流体発電装置の処理によって生じた熱を用いて、固体酸化物燃料電池又は溶融炭酸塩燃料電池により電力を取り出す発電システムが提案されている(特許文献1参照)。
特開平6−46557号公報(第4頁、第1図)
しかしながら、磁気流体発電と燃料電池とを組み合わせた発電システムでは、磁気流体発電の作動流体となるプラズマを生成する際に、過大な燃焼エネルギが必要となり、エネルギの損失が大きく、発電効率が低かった。
また、プラズマを勢いよく移動させるためには低温部が必要であるが、低温部を安定的に保持するのは極めて困難であった。このため、磁気流体発電装置を自動車等の車両に搭載するのは不向きであった。
さらに、磁気流体発電は高温高圧環境下で行われるため、高温高圧環境下で、磁気流体発電の磁場生成用の磁石として永久磁石を使用することは困難であった。
また、高温高圧環境に耐え得る材料を使用することにより、コストが高騰する原因となっていた。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、第1の発明である発電システムは、水素ガスを供給する水素ガス供給手段と、水素ガス供給手段から供給された水素ガスをプラズマ化するプラズマ発生装置と、プラズマ発生装置でプラズマ化した水素ガスを作動流体とする磁気流体発電装置と、磁気流体発電装置から排出されたプラズマ化した水素ガスと空気中の酸素ガスとを燃料とする燃料電池と、を備えることを要旨とする。
第2の発明である発電設備は、上記記載の発電システムを複数並設して、各発電ユニット、各磁気流体発電装置及び各光電気生成手段を並列接続または直列接続あるいはそれらの組み合わせにより接続したことを要旨とする。
本発明によれば、プラズマ化した水素ガスから磁気流体的に電気エネルギを取り出すと共に、プラズマ化した水素ガスと空気中の酸素ガスとを電気化学的に反応して電気エネルギに変換したため、発電効率が高く、Pt等の貴金属使用量を減らして低コスト化した発電システム及び発電設備を得ることができる。
以下、本発明の発電システム及び発電設備について、図1〜図10を用いて説明する。
<第1実施形態(図1〜図7)>
本実施形態では、本発明の発電システムの基本的な構成について説明する。
本実施形態では、本発明の発電システムの基本的な構成について説明する。
図1は、発電システムの概略的な構成を示すブロック図である。図1に示すように、発電システム1は、水素ガス供給手段2と、水素ガス供給手段2に接続されたプラズマ発生装置3と、プラズマ発生装置3に接続された磁気流体発電装置4と、磁気流体発電装置4に接続された燃料電池5と、を備える。
水素ガス供給手段2は、プラズマ発生装置3に水素ガスを供給するものであり、水素ガス蓄積手段6と、水素ガス圧力監視制御手段7と、水素ガス流量調整手段8と、を備える。水素ガス蓄積手段6は水素ガスを蓄積し、水素ガス圧力監視制御手段7は、水素ガスの圧力を監視して水素ガスの圧力を制御する。水素ガス流量調整手段8は、水素ガス圧力監視制御手段7から提供される水素ガス圧力情報に基づき、水素ガス蓄積手段6からプラズマ発生装置3に供給する水素ガスの流量を調整する。
プラズマ発生装置3は、水素供給手段2から供給される所定量の水素ガスをグロー放電によりプラズマ化する装置である。
磁気流体発電装置4は、プラズマ発生装置3により生成したプラズマ化した水素ガスに磁場を印可して、電圧を生成する装置である。
燃料電池5は、大気中の空気を供給する空気供給手段9と、発電ユニット10と、を備え、発電ユニット10は、磁気流体発電装置4から排出されたプラズマ状態の水素ガスと、空気供給手段9から供給される所定量の空気中の酸素ガスとを電気化学的に反応して水を生成すると共に電圧を生成する。空気供給手段9は、空気圧力監視制御手段11と、空気流量調整手段12と、を備え、空気圧力監視制御手段11は、燃料電池5内における空気の圧力を監視すると共に空気の圧力を制御し、空気流量調整手段12は、空気圧力監視制御手段11から提供された圧力情報に基づき、外部から燃料電池5内に所定量の空気を取り入れる流量を調整する。さらに、発電ユニット10の後流側には、排気手段13と、排水手段14と、を備え、排気手段13は、所定量の空気から水を生成するために消費した酸素を除去して残った空気を外部に排気し、排水手段14は、発電ユニット10で生成した水を燃料電池の外部に排水する。
図1に示す水素供給手段2の水素ガス圧力監視制御手段7及び燃料電池5の空気圧力監視制御手段11には圧力制御装置15が接続される。圧力制御装置15は、プラズマ発生装置3に供給する水素ガスの圧力がある一定量を保持するように水素ガス圧力監視制御手段7に対して制御情報を送ると共に、燃料電池5内の空気の圧力がある一定量を保持するように空気圧力監視制御手段11に対して制御情報を送る。圧力制御装置15として16ビットのマイクロコンピュータを使用し、水素ガス及び空気の各圧力を制御して発電システムを自動制御している。
図2は、図1に示した発電システム1の動作を概略的に示す工程図である。図2に示すように、まず、水素ガス供給手段2の水素ガス蓄積手段6から水素ガスを水素ガス圧力監視制御手段7に従い水素ガス流量調整手段8からプラズマ発生装置3内に取り込む(工程1)。次に、プラズマ発生装置3において、グロー放電により水素ガスをプラズマ化する(工程2)。磁気流体発電装置4にて、プラズマ化した水素ガスに磁場を印可して電圧を生成する。(工程3)。さらに、燃料電池5にて、磁気流体発電装置4から排出された冷却プラズマと、空気圧力監視制御手段11に従い空気流量調整手段12から取り込まれた機器中の空気中の酸素ガスと、を発電ユニット10に導入し、冷却プラズマを含む水素ガスと、酸素ガスとを電気化学的に反応して、水と電圧を生成する(工程4)。発電ユニット10で消費された酸素を除去した空気は排気手段13から排気し、発電ユニット10で生成した水を排水手段14から排水する(工程5)。
図1に示した発電システムをさらに具体化した構成について、図3を用いて詳細に説明する。
[水素ガス供給手段2]
水素ガス供給手段2は、水素ガス蓄積手段6としての水素ボンベ16に一端が接続され、他端がプラズマ発生装置3に接続された水素ガス供給配管17に水素ガス流量調整手段8である2つの開閉弁18a,18bが設置され、水素ガス供給配管17に水素ガス圧力監視制御手段7を接続した構成を有する。
水素ガス供給手段2は、水素ガス蓄積手段6としての水素ボンベ16に一端が接続され、他端がプラズマ発生装置3に接続された水素ガス供給配管17に水素ガス流量調整手段8である2つの開閉弁18a,18bが設置され、水素ガス供給配管17に水素ガス圧力監視制御手段7を接続した構成を有する。
水素ガス圧力監視制御手段7は、圧力センサ19と、真空ポンプ20と、水素ガス流量制御装置21と、を備える。圧力センサ19は、プラズマ発生装置3に供給される水素ガスの圧力を、グロー放電によるプラズマ化に必要な水素ガス圧になるように監視し、真空ポンプ20は水素ガスを減圧し、水素ガス流量制御装置21は、圧力センサ19から検出された情報を受け取ると共に、水素ガスの流量を調節するための情報を真空ポンプ20と開閉弁18a,18bとに送り、真空ポンプ20と開閉弁18a,18bの動作を制御する。なお、グロー放電によるプラズマ化をする場合に必要な水素ガス圧は、0.1[Torr]から100[Torr]の範囲とすることが好ましい。
なお、水素ガス蓄積手段6として水素ボンベ16を使用したが、水素ガス蓄積手段6は水素ボンベ16に限定されるものではなく、水素吸蔵合金等を使用しても良い。
[プラズマ発生装置3]
プラズマ発生装置3は、高電圧を発生させる放電電極22a,22bと、放電電極22a,22bを制御する高電圧制御装置23と、を備える。
プラズマ発生装置3は、高電圧を発生させる放電電極22a,22bと、放電電極22a,22bを制御する高電圧制御装置23と、を備える。
[磁気流体発電装置4]
磁気流体発電装置4は、図3に示すように、正電極24と負電極25とが対向して配置され、各電極24,25間にプラズマを流動させかつプラズマへの高磁場印可の実施部26を形成している。
磁気流体発電装置4は、図3に示すように、正電極24と負電極25とが対向して配置され、各電極24,25間にプラズマを流動させかつプラズマへの高磁場印可の実施部26を形成している。
図4は、磁気流体発電装置4の要部を斜視的に示す図である。図4に示すように、図示しない収納容器内にプラズマ状態の水素ガスが流動可能に収納され、収納容器の外周に、流動するプラズマ状態の水素ガスに対して加える磁場を生成する磁場生成手段27が設けられ、磁場生成手段27から生成された磁場の方向Bと平行方向に正電極24及び負電極25が各々配置され、正電極24と負電極25との間で流動するプラズマ化した水素ガスを挟む構成としている。
磁場生成手段27は、上下に対向して2つの永久磁石28a,28bを配置し、これらの永久磁石28a,28bの外周に中空形状の筒体29を形成し、筒体29は、永久磁石28a,28bを支持すると共に永久磁石28a,28bを被覆している。
永久磁石28a,28bとしては、高い磁場を生成するために希土類元素の化合物であるNd-Fe-B系、Sm-Co系の磁石を使用することが好ましい。
筒体29は、磁場生成手段27により生成される磁場が最大限強くなるように寸法等を設計する必要がある。図4に示す磁場生成手段27近傍の筒体29の厚さHは、上下に対向配置した永久磁石28a,28bの厚さと同程度とすることが好ましい。
筒体29は、透磁率の高い鉄、取り分け軟鉄により形成することが好ましい。筒体29内周面のプラズマ流動可能部30は、電気的絶縁性物質から成る材料により被覆する。電気的絶縁性物質は、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、バナジウム(V)、ニッケル(Ni)又はアルカリ土類金属の中の少なくとも1種を成分として含む酸化物又はSiCである。
上記構成の磁気流体発電装置4は、以下のように動作する。
プラズマが筒体29内部を流動して、磁場生成手段27により生成した磁場B内を通ると、図4に示すY軸方向に相当する正電極24及び負電極25の間に電流が流れる。
[燃料電池]
空気供給手段9は、空気供給配管31に空気流量調整手段である2つの開閉弁32a,32bを設置し、空気供給配管31に空気圧力監視制御手段33を設けている。
空気供給手段9は、空気供給配管31に空気流量調整手段である2つの開閉弁32a,32bを設置し、空気供給配管31に空気圧力監視制御手段33を設けている。
空気供給配管31は大気から燃料電池5内に空気を供給し、2つの開閉弁32a,32bによって供給する空気の流量を調節する。
空気圧力監視制御手段33は、圧力センサ34と、真空ポンプ35と、空気流量制御装置36と、を備える。圧力センサ34は、燃料電池5内の空気の圧力が所定の定められた圧力になるようになるように監視し、真空ポンプ35は、空気を減圧し、空気流量制御装置36は、圧力センサ34から検出した情報を受け取ると共に、空気の流量を調節するための情報を真空ポンプ35と開閉弁32a,32bに送り、真空ポンプ35と開閉弁32a,32bの動作を制御する。
発電ユニット10は、3層から構成される膜構造であり、水素電極37と、水素イオン透過膜38と、空気電極39とが一体に構成される。発電ユニット10は、図5に示すように、水素電極37によりプラズマを含む水素ガスから電子の取り出し(A)、水素イオン透過膜38でプラズマを含む水素ガスから水素イオンを取り出し、伝導させ(B)、空気電極39により燃料電池5内に供給された空気中の酸素ガスと、取り出された水素イオンと電子とを電気化学的に反応して水と水素電極37と空気電極39の間で電圧を生成する(C)。
水素電極37は、水素イオンと水素のガス拡散層とPt等の触媒が担持され、電解質で被覆された触媒粒子を含む層から形成される。
水素イオン透過膜38は、水素電極37に接続配置された水素イオンのみを透過する膜であり、具体的には、スルホン酸基、ホスホン酸基、カルボン酸基又はボロン酸基を有する高分子材料から成る固体高分子電解質膜または水素イオン伝導性ガラスである。特に、無水のプロトン伝導性を有するものとすることが好ましい。
空気電極39は、空気中のガス拡散層とPt等の触媒が担持され、電解質で被覆された触媒粒子を含む層から形成される。
発電ユニット10後流側の排気手段13は、排気管40に設けられた開閉弁41と、加圧手段42とを備え、開閉弁41を開閉して酸素を除去して後に残った空気を取り込んだ後、排気する。また、排水手段14は、発電ユニット10に排水配管を接続しており、燃料電池内で生成した水を燃料電池外へ取り出す。
以下、発電システム1の動作について、図6を用いて説明する。
図6に示すように、まず、真空ポンプによりプラズマ発生装置3内のガス圧をゼロに近づけておく(工程10)。次に、水素ボンベ16からプラズマ発生装置3内の圧力が10[Torr]になる量に、予め決められた所定量の水素ガスを、開閉弁32a,32bを開きプラズマ発生装置3内に取り込む(工程11)。
プラズマ化した水素ガスを磁気流体発電装置4の高電圧発生制御手段である放電電極により、図7に示すパルス的電圧変化(最高電圧600[V])を有する高電圧を発生せてグロー放電を起こし、水素ガスをプラズマ化する(工程12)。
さらに、磁気流体発電装置4の筒体29内部においてプラズマ化した水素ガスを移動して、プラズマ化した水素ガスに磁場を印可し、磁気流体相互作用によりステンレス製の正電極と負電極に電圧を生成する(工程13)。
磁場強度が2.0[T]を達成するNdFeBの永久磁石を用いて、磁場中を通過したプラズマから水素電極37により電子を取り出し、残りの水素イオンをナフィオンから形成した水素イオン透過膜38を透過させて、空気電極39に水素イオンを移動する。
また、空気を減圧した後、開閉弁32a,32bを開き、減圧空気を燃料電池5内に取り込む。水素電極37で生成した電子と残りの水素イオンを水素イオンのみを透過する水素イオン透過膜38を通過した水素イオンと供給された空気中の酸素とを電気化学的に反応して水を生成し、空気電極39と水素電極37との間に電圧を生成する(工程14)。
生成した水は排水手段14から排水し、開閉弁41を開き空気を加圧手段42に取り込み、加圧後に排気する。(工程16)。以上の工程11〜工程15までの工程を工程11まで戻って繰り返す。
本実施形態によれば、プラズマ発生装置から発生したプラズマ中の水素イオンと電子を利用して燃料電池の燃料としたため、従来必要であった電極用の触媒であるPt等の貴金属の使用量を減らすことができ、その結果、低コスト化を実現することができる。
プラズマ発生装置では、プラズマ生成に伴う多大なエネルギが要求されるが、プラズマのエネルギから磁気流体発電装置により磁気流体的にエネルギを取り出して、プラズマのエネルギを有効活用し、さらに、磁気流体発電後にも水素ガスのプラズマを燃料電池の燃料として有効活用したため、発電効率の高い発電システムを得ることができる。なお、磁気流体発電装置にて水素ガスのプラズマの持つエネルギを低減した上で燃料電池内の発電ユニットに導入したため、発電ユニットを破損してしまうことも無い。
さらに、本実施形態によれば、水素ガスをグロー放電によりプラズマ化して、
プラズマ温度を比較的低温とし、低温低圧環境下で発電できるため、自動車等の移動体にも発電システムを搭載することができる。
プラズマ温度を比較的低温とし、低温低圧環境下で発電できるため、自動車等の移動体にも発電システムを搭載することができる。
なお、本実施形態においては、水素供給手段、プラズマ発生装置、磁気流体発電装置及び燃料電池の個別に構成して発電プラントとしたが、発電プラントの構成は、本実施形態に限定されるものではなく、水素供給手段、プラズマ発生装置、磁気流体発電装置及び燃料電池を一体に構成した発電プラントとした場合であっても良い。
また、磁気流体発電装置は、本実施形態に示した形態に限定されるものではなく、磁場内でプラズマを流動して電流を流して発電可能な構成であれば、どのような構成としたものであっても良い。
<第2実施形態(図8〜図9)>
本実施形態では、第1実施形態で示した発電システムを改良した発電システムについて説明する。
本実施形態では、第1実施形態で示した発電システムを改良した発電システムについて説明する。
図8は、プラズマ化した水素ガスから発光される光を用いた電気生成手段を備えた発電システムの構成を示す図である。なお、発電システムは、第1実施形態で示した発電システム1の構成とほぼ同様であるため、同一箇所についての説明は省略する。図8に示す発電システム43は、プラズマ発生装置3の後流側に、磁気流体発電装置4と分岐してプラズマの発光した光エネルギを利用して電気エネルギを生成する電気生成手段44である発電ユニットを設置している。
図9は、図8に示す電気生成手段44である発電ユニットの構成を示す図である。図9に示すように、発電ユニット45は、プラズマの発光に伴い生成される光エネルギを電気エネルギに変換して、正電極46と負電極47とに電圧を生成する光電気変換素子又はこれらの集合体である。本実施形態では、光電気変換素子として太陽電池を用いた。
本実施形態によれば、プラズマ発生装置から得られたプラズマ発光による光エネルギを有効利用して効率良く発電できるため、発電効率の高い発電システムを得ることができる。
<第3実施形態(図10)>
本実施形態では、第1実施形態及び第2実施形態に示した発電システムを複数組み合わせて構成した発電設備について説明する。
図10は、発電設備の一部の構成を示す図である。図10に示すように、発電設備48は、第2実施形態に示した発電システム43を直列に接続して、複数併設した。さらに具体的には、各発電システムにおける磁気流体発電装置4の電極24,25、発電ユニット10及び電気生成手段44を各々直列に接続した。
本実施形態では、第1実施形態及び第2実施形態に示した発電システムを複数組み合わせて構成した発電設備について説明する。
図10は、発電設備の一部の構成を示す図である。図10に示すように、発電設備48は、第2実施形態に示した発電システム43を直列に接続して、複数併設した。さらに具体的には、各発電システムにおける磁気流体発電装置4の電極24,25、発電ユニット10及び電気生成手段44を各々直列に接続した。
上記構成の発電システムを100個スタック状に直列に電極間を配線してつなぎ発電設備を構成したところ、発電設備では10 [kWh]の電力を得ることができた。
本実施形態によれば、発電効率が高く、コストを低減した発電システムを組み合わせて発電設備を構成したため、低コスト化した設備により大電力を得ることができる。
なお、本実施形態では、発電システムの各発電ユニットを直列に接続した発電設備を例示したが、例示した構成に限定されず、各発電ユニット、各磁気流体発電装置及び各光電気生成手段の中から選択される少なくとも1つを並列接続または直列接続あるいはそれらの組み合わせにより接続して構成したものであっても良い。
1…発電システム,2…水素ガス供給手段, 3…プラズマ発生装置, 4…磁気流体発電装置, 5…燃料電池, 6…水素ガス蓄積手段, 7…水素ガス圧力監視制御手段,8…水素ガス流量調整手段,9…空気供給手段,10…発電ユニット,11…空気圧力監視手段,12…空気流量調整手段,13…排気手段,14…排水手段,15…圧力制御装置,
Claims (26)
- 水素ガスを供給する水素ガス供給手段と、前記水素ガス供給手段から供給された水素ガスをプラズマ化するプラズマ発生装置と、前記プラズマ発生装置でプラズマ化した水素ガスを作動流体とする磁気流体発電装置と、前記磁気流体発電装置から排出されたプラズマ化した水素ガスと空気中の酸素ガスとを燃料とする燃料電池と、を備えることを特徴とする発電システム。
- 前記プラズマ発生装置でプラズマ化した水素ガスの発光を利用して光エネルギから電気エネルギに変換する光電気生成手段を備えることを特徴とする請求項1記載の発電システム。
- 前記磁気流体発電装置内に供給される水素ガスの圧力が一定の圧力を保持するように前記水素ガス供給手段に対して制御情報を送ると共に、前記燃料電池内に供給される空気の圧力が一定の圧力を保持するように前記燃料電池内に設けられた空気供給手段に対して制御情報を送る圧力制御装置を備えることを特徴とする請求項1又は2記載の発電システム。
- 前記プラズマ発生装置は、前記水素ガス供給手段から供給された一定圧力の水素ガスをグロー放電してプラズマ化することを特徴とする請求項1又は2記載の発電システム。
- 前記磁気流体発電装置は、前記プラズマ発生装置で生成したプラズマ化した水素ガスに磁場を印可して電圧を生成することを特徴とする請求項1又は2記載の発電システム。
- 前記燃料電池は、プラズマ化した水素ガスと供給された空気中の酸素ガスとを電気化学的に反応して水を生成すると共に電圧を生成する発電ユニットを備えることを特徴とする請求項1又は2記載の発電システム。
- 前記水素ガス供給手段は、水素ガスを蓄積する水素ガス蓄積手段と、水素ガスの圧力を監視して水素ガスの圧力を制御する水素ガス圧力監視制御手段と、前記水素ガス圧力監視制御手段から提供される水素ガス圧力情報に基づき、水素ガス蓄積手段からプラズマ発生装置に供給する水素ガスの流量を調整する水素ガス流量調整手段と、を備えることを特徴とする請求項1又は2記載の発電システム。
- 前記空気供給手段は、燃料電池内における空気の圧力を監視すると共に空気の圧力を制御する空気圧力監視制御手段と、前記空気圧力監視制御手段から提供された空気圧力情報に基づき、燃料電池の外部から燃料電池内に所定量の空気を取り入れる流量を調整する空気流量調整手段と、を備えることを特徴とする請求項3記載の発電システム。
- 前記圧力制御装置は、前記プラズマ発生装置内の水素ガスの圧力が一定圧力を保持するように前記水素ガス圧力監視制御手段に対して制御情報を与えると共に、前記燃料電池内の空気の圧力が一定圧力を保持するように前記空気圧力監視制御手段に対して制御情報を与えることを特徴とする請求項3、7又は8のいずれかに記載の発電システム。
- 前記燃料電池の発電ユニットの後流側に、水を生成するために消費された酸素を除去した空気を燃料電池の外部に排気する排気手段と、前記燃料電池内で生成した水を排水する排水手段と、を備えることを特徴とする請求項6記載の発電システム。
- 前記発電ユニットは、導入されたプラズマを含む水素ガスから電子を取り出す水素電極と、プラズマを含む水素ガスから水素イオンを取り出し伝導させる水素イオン透過膜と、供給された空気中の酸素ガスに、前記水素電極と水素イオン透過膜から取り出した電子と水素イオンとを電気化学的に反応して水を生成すると共に水素電極との間で電圧を生成する空気電極と、を少なくとも有することを特徴とする請求項6又は10記載の発電システム。
- 前記水素電極は、水素イオン及び水素のガス拡散層と、触媒が担持されると共に電解質で被覆された触媒粒子を含む層と、を有することを特徴とする請求項11記載の発電システム。
- 前記水素イオン透過膜は、スルホン酸基、ホスホン酸基、カルボン酸基又はボロン酸基を有する高分子材料から形成される固体高分子電解質膜又は水素イオン伝導性ガラスであることを特徴とする請求項11記載の発電システム。
- 前記空気電極は、空気中のガス拡散層と、触媒が担持されると共に電解質により被覆された触媒粒子を含む層と、を有することを特徴とする請求項11記載の発電システム。
- 前記水素ガス蓄積手段は、水素ガスボンベ又は水素吸蔵合金であることを特徴とする請求項7記載の発電システム。
- 前記水素ガス流量調整手段は、前記水素ガス蓄積手段とプラズマ発生装置との間を接続する水素ガス供給配管に設けられた開閉弁であることを特徴とする請求項7記載の発電システム。
- 前記水素ガス圧力監視制御手段は、プラズマ発生装置に供給される水素ガスの圧力が、所定の水素ガス圧になるように監視する圧力センサと、水素ガスの圧力を調節する真空ポンプと、前記圧力センサから検出された情報を受け取ると共に、水素ガスの流量を調節するための制御情報を前記真空ポンプ及び開閉弁に送り、真空ポンプと開閉弁との動作を制御する水素ガス流量制御装置と、を備えることを特徴とする請求項7又は9に記載の発電システム。
- 前記プラズマ発生装置は、高電圧発生手段と、前記高電圧発生手段を制御する高電圧制御手段と、を備えることを特徴とする請求項1、2、7、9、16又は17のいずれかに記載の発電システム。
- 前記磁気流体発電装置は、内部にプラズマが流動可能に収納された収納容器と、前記収納容器外部に配置され、流動する前記プラズマに対して加える磁場を生成する磁場生成手段と、前記プラズマの両側に配置されると共に前記磁場生成手段から生成された磁場の方向と平行に各々配置された正電極及び負電極と、を備えることを特徴とする請求項1、2、3又は5のいずれかに記載の発電システム。
- 前記磁場生成手段は、希土類元素の化合物である永久磁石と、前記永久磁石を被覆する鉄から形成される筒体と、により磁場を生成することを特徴とする請求項19記載の発電システム。
- 前記磁気流体発電装置における収納容器のプラズマ流動可能部の流動面が、電気的絶縁性物質により被覆されていることを特徴とする請求項19記載の発電システム。
- 前記空気供給手段は、燃料電池内における空気の圧力を監視すると共に空気の圧力を制御する空気圧力監視制御手段と、前記空気圧力監視制御手段から提供された圧力情報に基づき、燃料電池の外部から燃料電池内に所定量の空気を取り入れる流量を調整する空気流量調整手段と、を備えることを特徴とする請求項3又は8記載の発電システム。
- 前記水素ガス流量調整手段は、大気中の空気を燃料電池内に供給する空気供給配管と、前記空気供給配管に設置された開閉弁と、を備えることを特徴とする請求項22記載の発電システム。
- 前記空気圧力監視制御手段は、燃料電池内の空気の圧力が所定圧力を保持するように監視する圧力センサと、空気の圧力を調整する真空ポンプと、前記圧力センサから検出された情報を受け取ると共に空気の流量を調節するための制御情報を前記真空ポンプ及び開閉弁に送り、真空ポンプと開閉弁の動作を制御する空気流量制御装置と、を備えることを特徴とする請求項8、9又は22のいずれかに記載の発電システム。
- 前記排気手段は、前記発電ユニットに接続された排気管に設置された開閉弁と、開閉弁の開閉により排気する空気を取り込み加圧後に排気する加圧手段と、を備えることを特徴とする請求項10記載の発電システム。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載の発電システムを複数並設して、各発電ユニット、各磁気流体発電装置及び各光電気生成手段の中から選択される少なくとも1つを並列接続または直列接続あるいはそれらの組み合わせにより接続したことを特徴とする発電設備。
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