JP2007200809A - 燃料電池発電システム及び発電方法 - Google Patents
燃料電池発電システム及び発電方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007200809A JP2007200809A JP2006020491A JP2006020491A JP2007200809A JP 2007200809 A JP2007200809 A JP 2007200809A JP 2006020491 A JP2006020491 A JP 2006020491A JP 2006020491 A JP2006020491 A JP 2006020491A JP 2007200809 A JP2007200809 A JP 2007200809A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- power generation
- anode gas
- ratio
- carbon atom
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
- H01M8/0637—Direct internal reforming at the anode of the fuel cell
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0267—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0297—Arrangements for joining electrodes, reservoir layers, heat exchange units or bipolar separators to each other
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
- H01M8/2425—High-temperature cells with solid electrolytes
- H01M8/243—Grouping of unit cells of tubular or cylindrical configuration
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2457—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with both reactants being gaseous or vaporised
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
【解決手段】アノードガス流れの上流部から酸素原子/炭素原子の比が2以上である、炭化水素と水蒸気および/または二酸化炭素の混合ガス、またはその混合ガスを改質したガスを供給し、下流部から酸素原子/炭素原子の比が2より小さい、炭化水素あるいは炭化水素と水蒸気および/または二酸化炭素の混合ガスを追加供給し、下流側から追加供給されたガスをアノードガス流れの上流での電気化学反応により発生した水蒸気及び二酸化炭素を利用して改質し発電に利用する。
【選択図】図1
Description
H2+O2− → H2O+2e− …(式2)
CO+O2− → CO2+2e− …(式3)
CnH2m+nH2O → nCO+(n+m)H2 …(式4)
CnH2m+nCO2 → 2nCO+mH2 …(式5)
炭化水素は500℃以上の高温では熱分解を起こし、炭素析出が起こる。炭素析出がアノードで発生すると電極性能が劣化する。この炭素析出を防止するために、アノードガス中の酸素原子/炭素原子の比(以下、O/C比という)が2以上となるように水蒸気や二酸化炭素が添加される。式4及び式5に示すように、炭化水素の改質のためにも、炭化水素への水蒸気や二酸化炭素の添加は必要である。
2CO+O2 ⇔ 2CO2 …(式7)
CnH2m+(n+m/2)O2 ⇔ nCO2+mH2O …(式8)
水素、一酸化炭素、炭化水素などの燃料濃度と水蒸気及び二酸化炭素濃度の比が減少すると起電力は減少する。したがって、燃料を水蒸気や二酸化炭素と混合して供給することは起電力低下につながる。したがって、起電力向上の観点からは、燃料への水蒸気および二酸化炭素の添加量は最小限に抑えることが望ましい。
Claims (14)
- 電解質を介して一方の側にアノードを有し他方の側にカソードを有する燃料電池を備え、炭化水素または炭化水素を改質したガスを燃料とする燃料電池発電システムにおいて、前記アノードに酸素原子/炭素原子の比が異なる二種類のアノードガスを供給し、酸素原子/炭素原子の比が大きいガスをアノードガス流れ方向の上流側から供給し、酸素原子/炭素原子の比が小さいガスを下流側から供給するようにしたことを特徴とする燃料電池発電システム。
- 請求項1において、酸素原子/炭素原子の比が小さいアノードガスがアノードガス流れ方向に沿って複数の箇所から供給されるようにしたことを特徴とする燃料電池発電システム。
- 請求項1において、前記上流側から供給されるアノードガスの酸素原子/炭素原子の比が2以上であることを特徴とする燃料電池発電システム。
- 請求項1において、前記下流側から供給されるアノードガスの酸素原子/炭素原子の比が2より小さいことを特徴とする燃料電池発電システム。
- 請求項1において、前記上流側から供給されるアノードガスの酸素原子/炭素原子の比が2以上であり、前記下流側から供給されるアノードガスの酸素原子/炭素原子の比が2より小さいことを特徴とする燃料電池発電システム。
- 請求項1において、酸素原子/炭素原子の比が大きいアノードガスが炭化水素と水蒸気及び/又は二酸化炭素の混合ガスよりなることを特徴とする燃料電池発電システム。
- 請求項1において、酸素原子/炭素原子の比が小さいアノードガスが炭化水素、または炭化水素と水蒸気及び/又は二酸化炭素の混合ガスよりなることを特徴とする燃料電池発電システム。
- 電解質を介してアノードとカソードを有する燃料電池に、炭化水素または炭化水素を改質したガスを含むアノードガスと、空気よりなるカソードガスを供給して発電を行う燃料電池発電方法において、前記アノードガスの流れ方向の上流側から酸素原子/炭素原子の比が大きいガスを流し、アノードガスの流れ方向の下流側から酸素原子/炭素原子の比が小さいガスを流し、アノードガス流れ方向の上流域における電気化学反応により発生した水蒸気及び二酸化炭素を利用して、下流側から供給された酸素原子/炭素原子の比が小さいガスの改質を行い、発電燃料として利用することを特徴とする燃料電池発電方法。
- 請求項8において、前記アノードガスの流れ方向の上流側から酸素原子/炭素原子の比が2以上のガスを流し、アノードガスの流れ方向の下流側から酸素原子/炭素原子の比が2よりも小さいガスを流すことを特徴とする燃料電池発電方法。
- 請求項9において、酸素原子/炭素原子の比が2よりも小さいアノードガスをアノードガス流れ方向の複数の箇所から供給することを特徴とする燃料電池発電方法。
- 請求項10において、アノードガス流れ方向の各領域で、アノードガスの酸素原子/炭素原子の比が2よりも大きい値を保持するように、前記酸素原子/炭素原子の比が2よりも小さいガスの供給量を制御することを特徴とする燃料電池発電方法。
- 電解質を介してアノードとカソードを有する燃料電池を備え、炭化水素または炭化水素を改質したガスを含むアノードガスと、空気よりなるカソードガスを供給して発電を行う燃料電池発電システムにおいて、前記アノードガスの流れ方向の上流側と下流側の少なくとも二箇所からアノードガスが供給されるようにアノードガス供給路を設け、上流側から酸素原子/炭素原子の比が大きいアノードガスが供給され、下流側から酸素原子/炭素原子の比が小さいアノードガスが供給されるようにし、酸素原子/炭素原子の比が小さいアノードガスが供給される供給路にガスの温度上昇を防止する手段を備えたことを特徴とする燃料電池発電システム。
- 請求項12において、前記酸素原子/炭素原子の比が大きいアノードガスの酸素原子/炭素原子の比が2以上であり、前記酸素原子/炭素原子の比が小さいアノードガスの酸素原子/炭素原子の比が2よりも小さいことを特徴とする燃料電池発電システム。
- 請求項13において、前記酸素原子/炭素原子の比が2よりも小さいアノードガスとして、酸素原子/炭素原子の比が2よりも小さい範囲内で水を噴霧したガスを用いることを特徴とする燃料電池発電システム。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006020491A JP4719580B2 (ja) | 2006-01-30 | 2006-01-30 | 燃料電池発電システム及び発電方法 |
US11/527,479 US7927751B2 (en) | 2006-01-30 | 2006-09-27 | Fuel cell power system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006020491A JP4719580B2 (ja) | 2006-01-30 | 2006-01-30 | 燃料電池発電システム及び発電方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007200809A true JP2007200809A (ja) | 2007-08-09 |
JP4719580B2 JP4719580B2 (ja) | 2011-07-06 |
Family
ID=38322435
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006020491A Expired - Fee Related JP4719580B2 (ja) | 2006-01-30 | 2006-01-30 | 燃料電池発電システム及び発電方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7927751B2 (ja) |
JP (1) | JP4719580B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008071511A (ja) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Hitachi Ltd | 固体酸化物形燃料電池モジュールとその運転方法 |
JP2008147026A (ja) * | 2006-12-11 | 2008-06-26 | Hitachi Ltd | 固体酸化物形燃料電池 |
US8999595B2 (en) * | 2010-11-30 | 2015-04-07 | GM Global Technology Operations LLC | Fuel cells having improved durability |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02170368A (ja) * | 1988-12-22 | 1990-07-02 | Jgc Corp | 燃料電池の発電システム |
JPH04294068A (ja) * | 1991-03-22 | 1992-10-19 | Ngk Insulators Ltd | 発電装置 |
JPH05315001A (ja) * | 1992-05-14 | 1993-11-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 固体電解質型燃料電池 |
JPH08203552A (ja) * | 1995-01-26 | 1996-08-09 | Kyushu Electric Power Co Inc | 固体電解質型燃料電池 |
JP2004152539A (ja) * | 2002-10-29 | 2004-05-27 | Osaka Gas Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池システム |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6376117B1 (en) | 2000-07-18 | 2002-04-23 | Sofco L.P. | Internal fuel staging for improved fuel cell performance |
US6548198B2 (en) * | 2000-12-15 | 2003-04-15 | Utc Fuel Cells, Llc | Compact precooler |
JP2004247268A (ja) * | 2003-02-17 | 2004-09-02 | Tokyo Gas Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池システム及びその運転方法 |
JP2005129513A (ja) | 2003-09-30 | 2005-05-19 | Toto Ltd | 燃料電池発電システム |
-
2006
- 2006-01-30 JP JP2006020491A patent/JP4719580B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2006-09-27 US US11/527,479 patent/US7927751B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02170368A (ja) * | 1988-12-22 | 1990-07-02 | Jgc Corp | 燃料電池の発電システム |
JPH04294068A (ja) * | 1991-03-22 | 1992-10-19 | Ngk Insulators Ltd | 発電装置 |
JPH05315001A (ja) * | 1992-05-14 | 1993-11-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 固体電解質型燃料電池 |
JPH08203552A (ja) * | 1995-01-26 | 1996-08-09 | Kyushu Electric Power Co Inc | 固体電解質型燃料電池 |
JP2004152539A (ja) * | 2002-10-29 | 2004-05-27 | Osaka Gas Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池システム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20070178334A1 (en) | 2007-08-02 |
JP4719580B2 (ja) | 2011-07-06 |
US7927751B2 (en) | 2011-04-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6811913B2 (en) | Multipurpose reversible electrochemical system | |
AU2002219941A1 (en) | Multipurpose reversible electrochemical system | |
JP2007523443A (ja) | 水素生産、発電、及び併産のための燃料電池 | |
US6746789B1 (en) | Catalytic humidifier and heater for the fuel stream of a fuel cell | |
JP6247671B2 (ja) | 燃料電池モジュール | |
JP4956946B2 (ja) | 燃料電池 | |
NZ538947A (en) | Solid oxide fuel cell stack assembly having tapered diffusion layers | |
JP4719580B2 (ja) | 燃料電池発電システム及び発電方法 | |
JP2006059614A (ja) | 燃料電池 | |
KR101421355B1 (ko) | 연료 가습기 | |
JP2005327513A (ja) | 固体酸化物形燃料電池システムのホットスタンバイ法及びそのシステム | |
JP2004014458A (ja) | 固体電解質燃料電池ユニット | |
JP2008171612A (ja) | 燃料電池 | |
JP2006059549A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
JP5079441B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池 | |
KR100637506B1 (ko) | 연료 전지 시스템 및 스택 | |
JP2005150044A (ja) | 改質蒸気用水流量制御方法 | |
KR101699225B1 (ko) | 용융탄산염 연료전지 | |
KR20070056608A (ko) | 연료 전지 시스템 | |
JP5573813B2 (ja) | 発電装置 | |
KR101343376B1 (ko) | 촉매연소기 및 이를 구비한 연료전지 시스템 | |
KR20070027968A (ko) | 개질기 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템 | |
JP2010287502A (ja) | 燃料電池用原料供給装置 | |
KR20080040463A (ko) | 연료 개질기 | |
JP2008218173A (ja) | 燃料電池および燃料電池システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071217 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101209 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101221 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110216 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110315 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110404 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140408 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |