JP2012221674A - Fuel cell system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system capable of satisfying a drainage standard with a simple constitution.SOLUTION: Power is generated on a fuel cell 22 under air supplied from an air supply device 23 and fuel supplied from a hydrogen generation device 24. Condensed water recovered from combustion exhaust gas exhausted from the hydrogen generation device 24 via a combustion exhaust gas condenser 27 passes through a base type anion exchanger 21 arranged in a first condensed water passage 215, and then, is stored in a recovery water tank 28. When the condensed water passes through the base type anion exchanger 21, anions in the condensed water are exchanged with hydroxide ions, and the generated hydroxide ions are chemically reacted with hydrogen ions contained in the recovery water stored in the recovery water tank 28, so as to neutralize the recovery water. The surplus recovery water in the recovery water tank 28 is drained from a drainage port 212 of the recovery water tank 28, so as to constitute a fuel cell system 20 satisfying a drainage standard.

Description

本発明は、燃料電池システムに関するものである。   The present invention relates to a fuel cell system.

燃料電池システムは、空気中の酸素と、水素生成装置で都市ガス等の原料ガスを改質して得られる水素を利用して発電し、電力を取り出すシステムである。   The fuel cell system is a system that generates electric power by using oxygen in the air and hydrogen obtained by reforming a raw material gas such as city gas with a hydrogen generator to extract electric power.

従来、このような燃料電池システムは、燃料電池から排出される燃料排ガスに含まれる水蒸気と、水素生成装置で原料ガスや燃料電池から排出される燃料排ガスを燃焼して得られる燃焼排ガスに含まれる水蒸気を凝縮することによって得た凝縮水を回収水として一旦回収水タンクに貯水している。そして、当該回収水タンクから、回収水をポンプなどの送水手段を用いてイオン除去装置に送り、脱イオン処理した後、燃料電池やその発電に利用する水素を生成するための水として利用し、その時に余剰となった回収水は中和槽で中和処理した後、燃料電池システムの外部に排水する構成としていた(例えば、特許文献1)。   Conventionally, such a fuel cell system is included in the combustion exhaust gas obtained by burning the water vapor contained in the fuel exhaust gas discharged from the fuel cell and the raw material gas or the fuel exhaust gas discharged from the fuel cell in the hydrogen generator. Condensed water obtained by condensing water vapor is once stored in a recovered water tank as recovered water. Then, from the recovered water tank, the recovered water is sent to an ion removing device using a water supply means such as a pump, and after deionization treatment, it is used as water for generating hydrogen used for fuel cell and its power generation, The recovered water surplus at that time was neutralized in a neutralization tank and then drained outside the fuel cell system (for example, Patent Document 1).

以下に、特許文献1に開示された従来の燃料電池システムについて、図面を用いて説明する。   Hereinafter, a conventional fuel cell system disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to the drawings.

図7は、前記特許文献1に開示された従来の燃料電池システムの概略を示した構成図である。   FIG. 7 is a configuration diagram showing an outline of a conventional fuel cell system disclosed in Patent Document 1. In FIG.

図7に示すように、燃料電池システム70は、燃料電池72と、空気供給装置73と、水素生成装置74と、燃料排ガス凝縮器76と、燃焼排ガス凝縮器77と、水素生成装置74の内部に配置される燃焼部75と、回収水タンク78と、回収水タンク78で余剰となった回収水を中和処理する中和槽79を主な構成部材とし構成されている。
ここで、空気供給装置73は、燃料電池72に空気を供給し、水素生成装置74は、燃料電池72に供給する燃料ガスを生成する。また、燃料排ガス凝縮器76は、燃料電池72から排出される燃料排ガスに含まれる水蒸気を凝縮し燃料排ガス凝縮水を生成する。同様に、燃焼排ガス凝縮器77は、水素生成装置74において、原料ガス、および燃料電池から排出される燃料排ガスを燃焼して得られる燃焼排ガスに含まれる水蒸気を凝縮し燃焼排ガス凝縮水を生成する。
As shown in FIG. 7, the fuel cell system 70 includes a fuel cell 72, an air supply device 73, a hydrogen generator 74, a fuel exhaust gas condenser 76, a combustion exhaust gas condenser 77, and an interior of the hydrogen generator 74. The main component is a combustion section 75, a recovered water tank 78, and a neutralization tank 79 for neutralizing the recovered water remaining in the recovered water tank 78.
Here, the air supply device 73 supplies air to the fuel cell 72, and the hydrogen generation device 74 generates fuel gas to be supplied to the fuel cell 72. The fuel exhaust gas condenser 76 condenses water vapor contained in the fuel exhaust gas discharged from the fuel cell 72 to generate fuel exhaust gas condensed water. Similarly, the combustion exhaust gas condenser 77 condenses the water vapor contained in the combustion exhaust gas obtained by burning the raw material gas and the fuel exhaust gas discharged from the fuel cell in the hydrogen generator 74 to generate combustion exhaust gas condensed water. .

燃料排ガス凝縮水と燃焼排ガス凝縮水は、回収水として回収水タンク78に送水され、回収水タンク78で余剰となった回収水は中和槽79に送られる。回収水タンク78に貯水した回収水は、水ポンプ713によりイオン除去装置714に送られ、浄化された後、燃料電池72と水素生成装置74に送られる。   The fuel exhaust gas condensed water and the combustion exhaust gas condensed water are sent to the recovered water tank 78 as recovered water, and the recovered water remaining in the recovered water tank 78 is sent to the neutralization tank 79. The recovered water stored in the recovered water tank 78 is sent to the ion removing device 714 by the water pump 713, purified, and then sent to the fuel cell 72 and the hydrogen generator 74.

中和槽79は、回収水に空気を送り込むバブリング装置710を具備したバブリングタンク711と、主に炭酸カルシウム等の炭酸塩の水溶液からなる中和剤を具備した中和剤タンク712とを有して構成される。ここで、回収水は、バブリングタンク711において、バブリング装置710によって供給される空気によって、バブリングされ、回収水から炭酸ガスを軽減する処理が行われた後、中和剤タンク712に送られる。中和剤タンク712には、主に炭酸カルシウム等の炭酸塩の水溶液が、配管と電磁弁を介して送り込まれ、当該炭酸塩と、回収水に含まれる炭酸ガスが回収水中で電離することで発生する水素イオンとを化学反応させることで、回収水中の水素イオンの濃度を低減し、回収水が中和される。この時、中和剤タンク712において、余剰となった回収水は中和剤タンク71
2の排水口71から排水される。
The neutralization tank 79 has a bubbling tank 711 equipped with a bubbling device 710 for sending air to the recovered water, and a neutralizer tank 712 equipped with a neutralizing agent mainly composed of an aqueous carbonate solution such as calcium carbonate. Configured. Here, the recovered water is bubbled in the bubbling tank 711 by the air supplied by the bubbling device 710, and after processing for reducing carbon dioxide from the recovered water is performed, the recovered water is sent to the neutralizer tank 712. An aqueous solution of carbonate such as calcium carbonate is mainly fed into the neutralizer tank 712 via a pipe and a solenoid valve, and the carbonate and carbon dioxide contained in the recovered water are ionized in the recovered water. By chemically reacting with the generated hydrogen ions, the concentration of hydrogen ions in the recovered water is reduced, and the recovered water is neutralized. At this time, surplus recovered water in the neutralizer tank 712 is removed from the neutralizer tank 71.
The water is drained from the second drain port 71.

特開2004−172016号公報JP 2004-172016 A

しかしながら、前記特許文献1に係る従来の構成では、バブリング装置を具備するバブリングタンクや中和剤を具備する中和剤タンクを有して中和槽を構成する必要があるため、燃料電池システムの容積が大きくなるという課題があった。また、バブリングタンクには、バブリングに利用する空気を供給し、中和剤タンクには、中和剤を送り込むため、配管や電磁弁等の部材が必要となり、それらの配置が複雑になるとともに、電磁弁の制御が煩雑であるという課題があった。さらに、中和槽における中和処理が不完全な場合、余剰となる回収水中に水素イオンが多量に存在することになり、排水のPHが酸性側にシフトし、燃料電池システムから排水される排水が排水基準(排水のPH5.8〜8.6)を満たさないという課題があった。   However, in the conventional configuration according to Patent Document 1, it is necessary to configure a neutralization tank by having a bubbling tank having a bubbling device and a neutralizing agent tank having a neutralizing agent. There was a problem that the volume increased. In addition, air used for bubbling is supplied to the bubbling tank, and the neutralizing agent tank is fed with the neutralizing agent, so members such as piping and solenoid valves are necessary, and their arrangement becomes complicated. There was a problem that the control of the solenoid valve was complicated. Furthermore, if the neutralization treatment in the neutralization tank is incomplete, a large amount of hydrogen ions will be present in the excess recovered water, the pH of the wastewater will shift to the acidic side, and the wastewater will be drained from the fuel cell system. However, there was a problem that the wastewater standard (drainage pH 5.8 to 8.6) was not satisfied.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、回収水タンクに貯えられる回収水に含まれる水素イオン濃度を、簡易な構成で確実に低減する手段を提供し、排水基準を満たす燃料電池システムを実現することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and provides a means for reliably reducing the hydrogen ion concentration contained in the recovered water stored in the recovered water tank with a simple configuration, and satisfies the drainage standard. It aims at realizing.

前記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、燃料電池と、燃焼器と、前記燃焼器から排出される燃焼排ガスから第1の凝縮水を回収する燃焼排ガス凝縮器と、前記第1の凝縮水が貯えられる回収水タンクと、前記回収水タンクに貯水した回収水を脱イオン化して浄化するイオン除去装置と、前記燃焼器と前記回収水タンクとをつなぐ第1の凝縮水流路に配置される塩基型アニオン交換器とを有し、前記第1の凝縮水は、前記塩基型アニオン交換器において前記第1の凝縮水中のアニオンが水酸化物イオンに交換されて前記回収水タンクに送られる構成としたものである。   In order to solve the conventional problems, a fuel cell system of the present invention includes a fuel cell, a combustor, a combustion exhaust gas condenser that recovers first condensed water from combustion exhaust gas discharged from the combustor, A recovered water tank that stores the first condensed water, an ion removing device that deionizes and purifies the recovered water stored in the recovered water tank, and a first condensing unit that connects the combustor and the recovered water tank. A basic anion exchanger disposed in a water flow path, wherein the first condensed water is recovered by exchanging anions in the first condensed water with hydroxide ions in the basic anion exchanger. It is configured to be sent to a water tank.

これによって、燃焼器から排出される燃焼排ガスから回収される第1の凝縮水の中に含まれるアニオンが、塩基型アニオン交換器によって、水酸化物イオンに交換され、交換された水酸化物イオンと、回収水タンクに貯水した回収水中の水素イオンが化学反応することで、回収水中に含まれる水素イオンの濃度が低下するため、燃料電池システムから排水される排水のPHを排水基準に維持することができる。   Thereby, the anion contained in the 1st condensed water collect | recovered from the combustion exhaust gas discharged | emitted from a combustor is replaced | exchanged for a hydroxide ion by a base type anion exchanger, and the exchanged hydroxide ion is carried out. Since the concentration of hydrogen ions in the recovered water decreases due to a chemical reaction between the hydrogen ions in the recovered water stored in the recovered water tank, the pH of the wastewater discharged from the fuel cell system is maintained at the drainage standard. be able to.

また、本発明の燃料電池システムは、原料ガスを改質して燃料ガスを生成する水素生成装置を有し、前記水素生成装置で生成した燃料ガスを前記燃料電池に供給する構成としたものである。   The fuel cell system of the present invention includes a hydrogen generator that reforms a raw material gas to generate fuel gas, and the fuel gas generated by the hydrogen generator is supplied to the fuel cell. is there.

これによって、燃料電池に供給する燃料ガスを原料ガスから生成することができ、燃料ガス供給経路のない、設置場所においても、燃料電池システムを安定して運転することができる。   As a result, the fuel gas supplied to the fuel cell can be generated from the raw material gas, and the fuel cell system can be stably operated even in an installation place where there is no fuel gas supply path.

また、本発明の燃料電池システムは、前記水素生成装置が前記燃焼器により加熱される構成としたものである。   In the fuel cell system of the present invention, the hydrogen generator is heated by the combustor.

これによって、水素生成装置における原料ガスの改質反応を効率的に進行させることができ、燃料ガスをより安定に生成できる。   Thereby, the reforming reaction of the raw material gas in the hydrogen generator can be efficiently advanced, and the fuel gas can be generated more stably.

また、本発明の燃料電池システムは、燃料排ガスから第2の凝縮水を回収する燃料排ガス凝縮器を、燃料排ガスを燃料電池から燃焼器に供給するための燃料排ガス流路に配置し、前記燃料排ガス凝縮器と前記第1の凝縮水流路の結合部とをつなぐ第2の凝縮水流路とを、さらに有する構成とし、前記塩基型アニオン交換器を、前記結合部と前記回収水タンクとの間に配置し、前記第1及び第2の凝縮水中のアニオンを水酸化物イオンに交換する構成としたものである。   In the fuel cell system of the present invention, a fuel exhaust gas condenser for recovering the second condensed water from the fuel exhaust gas is disposed in a fuel exhaust gas flow path for supplying the fuel exhaust gas from the fuel cell to the combustor, A second condensate flow path connecting the exhaust gas condenser and the coupling portion of the first condensate water flow path; and the base type anion exchanger between the coupling portion and the recovered water tank. The anions in the first and second condensed water are exchanged for hydroxide ions.

これによって、水素生成装置から排出される燃焼排ガスから回収される第1の凝縮水に加え、燃料排ガスから回収される第2の凝縮水に含まれるアニオンも、塩基型アニオン交換器によって、水酸化物イオンに交換され、回収水タンクに貯水した回収水中の水素イオンと化学反応する水酸化物イオンの濃度がより増すため、回収水中に含まれる水素イオンの濃度がより低下し、燃料電池システムから排水される排水のPHをより安定して排水基準に維持することができる。   Accordingly, in addition to the first condensed water recovered from the combustion exhaust gas discharged from the hydrogen generator, anions contained in the second condensed water recovered from the fuel exhaust gas are also hydroxylated by the basic anion exchanger. Since the concentration of hydroxide ions that are exchanged for product ions and chemically react with the hydrogen ions in the recovered water stored in the recovered water tank increases, the concentration of hydrogen ions contained in the recovered water decreases further. The pH of the drained wastewater can be more stably maintained at the drainage standard.

また、本発明の燃料電池システムは、前記第1の凝縮水流路が、前記結合部と前記塩基型アニオン交換器との間で分岐し、一方の凝縮水流路の凝縮水は塩基型アニオン交換器を介して回収水タンクに送られ、他方の凝縮水流路の凝縮水は塩基型アニオン交換器を介さずに回収水タンクに送られるように構成したものである。   In the fuel cell system of the present invention, the first condensate flow path is branched between the coupling portion and the base type anion exchanger, and the condensate in one of the condensate flow paths is a base type anion exchanger. The condensed water in the other condensed water flow path is sent to the recovered water tank without going through the basic anion exchanger.

これによって、塩基型アニオン交換器を介して回収水タンクに送られる凝縮水の中に含まれるアニオンは、水酸化物イオンに交換された後、回収水タンクに回収され、また塩基型アニオン交換器を介さずに前記回収水タンクに送られる凝縮水中のアニオンは、水酸化物イオンに交換されず、そのまま回収水タンクに回収されるため、分岐を調整し、塩基型アニオン交換器を介して回収水タンクに送られる凝縮水の流量と、塩基型アニオン交換器を介さずに回収水タンクに送られる凝縮水の流量との割合を調整することで、回収水中の水素イオンと化学反応する水酸化物イオンの濃度を適切に制御できるため、燃料電池システムから排水される排水のPHをより確実に排水基準に維持することができる。   As a result, the anion contained in the condensed water sent to the recovered water tank via the base type anion exchanger is exchanged for hydroxide ions and then recovered to the recovered water tank. The anion in the condensed water that is sent to the recovered water tank without going through is not exchanged for hydroxide ions, but is collected as it is in the recovered water tank, so that the branch is adjusted and collected through the basic anion exchanger By adjusting the ratio between the flow rate of the condensed water sent to the water tank and the flow rate of the condensed water sent to the recovered water tank without going through the basic anion exchanger, hydroxylation that chemically reacts with hydrogen ions in the recovered water Since the concentration of the object ions can be appropriately controlled, the pH of the wastewater drained from the fuel cell system can be more reliably maintained at the drainage standard.

また、本発明の燃料電池システムは、第2の凝縮水を貯める水タンクと制御弁とを、燃料排ガス凝縮器と結合部との間に配置し、前記水タンク内の第2の凝縮水は、間欠的に回収水タンクに送られるように構成したものである。   In the fuel cell system of the present invention, the water tank for storing the second condensed water and the control valve are arranged between the fuel exhaust gas condenser and the coupling portion, and the second condensed water in the water tank is In this configuration, the water is intermittently sent to the recovered water tank.

これによって、第2の凝縮水中に燃料電池から排出される燃料排ガス中の水素が混入する場合であっても、水タンクが、その中に貯水した凝縮水により、燃料排ガス中の水素を水封し、また、制御弁により、燃料排ガス中の水素の通流が遮断され、燃料排ガス中の水素が第2の凝縮水流路に漏洩することを防止できるため、燃料電池システムを安全に運転することができる。また、塩基型アニオン交換器を介して、前記回収水タンクに送られる第2の凝縮水中に含まれるアニオンが水酸化物イオンに交換され、交換された水酸化物イオンと回収水中の水素イオンが化学反応することで、回収水中に含まれる水素イオンの濃度が低下するため、燃料電池システムから排水される排水のPHをより安定して排水基準に維持することができる。   As a result, even when hydrogen in the fuel exhaust gas discharged from the fuel cell is mixed into the second condensed water, the water tank seals the hydrogen in the fuel exhaust gas with the condensed water stored therein. In addition, since the flow of hydrogen in the fuel exhaust gas is blocked by the control valve and hydrogen in the fuel exhaust gas can be prevented from leaking into the second condensed water flow path, the fuel cell system can be operated safely. Can do. Also, the anion contained in the second condensed water sent to the recovered water tank is exchanged for hydroxide ions via the basic anion exchanger, and the exchanged hydroxide ions and hydrogen ions in the recovered water are exchanged. The chemical reaction reduces the concentration of hydrogen ions contained in the recovered water, so that the pH of the wastewater discharged from the fuel cell system can be more stably maintained at the wastewater standard.

また、本発明の燃料電池システムは、塩基型アニオン交換器が、強塩基型イオン交換膜または強塩基型イオン交換樹脂で構成したものである。   In the fuel cell system of the present invention, the base type anion exchanger is composed of a strong base type ion exchange membrane or a strong base type ion exchange resin.

これによって、第1の凝縮水及び第2の凝縮水に含まれるアニオンが、強塩基型イオン交換膜または強塩基型イオン交換樹脂によって、より確実に水酸化物イオンに交換されるため、回収水中に含まれる水素イオン濃度をより確実に低減することができる。   As a result, the anions contained in the first condensed water and the second condensed water are more reliably exchanged for hydroxide ions by the strong base ion exchange membrane or the strong base ion exchange resin. The hydrogen ion concentration contained in can be more reliably reduced.

本発明の燃料電池システムは、簡易な構成で、回収水タンクに貯える回収水に含まれる水素イオン濃度を低減でき、安定、かつ確実に排水基準を維持する低容積の燃料電池システムを実現できる。   The fuel cell system of the present invention can reduce the hydrogen ion concentration contained in the recovered water stored in the recovered water tank with a simple configuration, and can realize a low-volume fuel cell system that stably and reliably maintains the drainage standard.

本発明の実施の形態1における燃料電池システムを示す構成図1 is a configuration diagram showing a fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態2における燃料電池システムを示す構成図The block diagram which shows the fuel cell system in Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態3における燃料電池システムを示す構成図The block diagram which shows the fuel cell system in Embodiment 3 of this invention 本発明の実施の形態4における燃料電池システムを示す構成図The block diagram which shows the fuel cell system in Embodiment 4 of this invention 本発明の実施の形態5における燃料電池システムを示す構成図The block diagram which shows the fuel cell system in Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態5における水タンクを示す構成図The block diagram which shows the water tank in Embodiment 5 of this invention 従来の燃料電池システムを示す構成図Configuration diagram showing a conventional fuel cell system

第1の発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池と、原料ガスと燃料ガス及び前記燃料電池から排出される燃料排ガスの少なくとも一つのガスを燃焼する燃焼器と、前記燃焼器から排出される燃焼排ガスから第1の凝縮水を回収する燃焼排ガス凝縮器と、前記第1の凝縮水が貯えられる回収水タンクと、前記回収水タンクに貯水した回収水を脱イオン化して浄化するイオン除去装置と、前記水素生成装置と前記回収水タンクとをつなぐ第1の凝縮水流路に配置される塩基型アニオン交換器とを有し、前記第1の凝縮水は、前記塩基型アニオン交換器において前記第1の凝縮水中のアニオンが水酸化物イオンに交換されて前記回収水タンクに送られる燃料電池システムである。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel cell that generates power by reacting a fuel gas and an oxidant gas, a combustor that combusts at least one of a raw material gas, a fuel gas, and a fuel exhaust gas discharged from the fuel cell. A combustion exhaust gas condenser for recovering the first condensed water from the combustion exhaust gas discharged from the combustor, a recovery water tank for storing the first condensed water, and recovery water stored in the recovery water tank. An ion removing device that ionizes and purifies, and a base type anion exchanger disposed in a first condensed water flow path that connects the hydrogen generating device and the recovered water tank, and the first condensed water is In the basic anion exchanger, the anion in the first condensed water is exchanged with hydroxide ions and sent to the recovered water tank.

この構成により、燃焼器から排出される燃焼排ガスから回収される第1の凝縮水の中に含まれるアニオンが、塩基型アニオン交換器によって、水酸化物イオンに交換され、交換された水酸化物イオンと、回収水タンクに貯水した回収水中の水素イオンが化学反応することで、回収水中に含まれる水素イオンの濃度が低下するため、排水基準を満たす燃料電池システムを実現することができる。   By this structure, the anion contained in the 1st condensed water collect | recovered from the combustion exhaust gas discharged | emitted from a combustor is replaced | exchanged for a hydroxide ion by a base type anion exchanger, and the exchanged hydroxide is carried out. The concentration of hydrogen ions contained in the recovered water is lowered by a chemical reaction between the ions and hydrogen ions in the recovered water stored in the recovered water tank, so that a fuel cell system that satisfies the drainage standard can be realized.

第2の発明は、特に第1の発明の燃料電池システムにおいて、原料ガスを改質して生成した燃料ガスを前記燃料電池に供給する水素生成装置を有する構成とした燃料電池システムである。   The second invention is a fuel cell system comprising a hydrogen generator for supplying fuel gas generated by reforming a raw material gas to the fuel cell, particularly in the fuel cell system of the first invention.

この構成により、燃料電池に供給する燃料ガスを原料ガスから生成することができ、燃料ガス供給経路のない、設置場所においても、燃料電池システムを安定して運転することができる。   With this configuration, the fuel gas to be supplied to the fuel cell can be generated from the raw material gas, and the fuel cell system can be stably operated even in an installation place where there is no fuel gas supply path.

第3の発明は、特に第2の発明の水素生成装置が前記燃焼器により加熱される構成とした燃料電池システムである。   The third invention is a fuel cell system in which the hydrogen generator of the second invention is heated by the combustor.

この構成により、水素生成装置における原料ガスの改質反応を効率的に進行させることができ、燃料ガスをより安定に生成できる。   With this configuration, the reforming reaction of the raw material gas in the hydrogen generator can be efficiently advanced, and the fuel gas can be generated more stably.

第4の発明は、燃料排ガスを燃料電池から燃焼器に供給するための燃料排ガス流路に配置され、燃料排ガスから第2の凝縮水を回収する燃料排ガス凝縮器と、前記燃料排ガス凝縮器と前記第1の凝縮水流路の結合部とをつなぐ第2の凝縮水流路とを、さらに有する構成とし、特に、第1の発明の塩基型アニオン交換器が、前記結合部と回収水タンクとの間に配置され、第1及び第2の凝縮水中のアニオンを水酸化物イオンに交換する構成とした燃料電池システムである。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a fuel exhaust gas condenser that is disposed in a fuel exhaust gas passage for supplying fuel exhaust gas from a fuel cell to a combustor, and that recovers second condensed water from the fuel exhaust gas; The second condensate water flow path connecting the first condensate water flow path connecting portion is further provided. In particular, the basic anion exchanger according to the first aspect of the present invention is provided with the connecting portion and the recovered water tank. This is a fuel cell system that is disposed between the anions in the first and second condensed waters to exchange hydroxide ions.

この構成により、水素生成装置から排出される燃焼排ガスから回収される第1の凝縮水に加え、燃料排ガスから回収される第2の凝縮水に含まれるアニオンも、塩基型アニオン交換器によって、水酸化物イオンに交換され、回収水タンクに貯水した回収水中の水素イオンと化学反応する水酸化物イオンの濃度がより増すため、回収水中に含まれる水素イオンの濃度がより低下し、より安定して排水基準を満たす燃料電池システムを実現することができる。   With this configuration, in addition to the first condensed water recovered from the combustion exhaust gas discharged from the hydrogen generator, anions contained in the second condensed water recovered from the fuel exhaust gas are also converted into water by the basic anion exchanger. Since the concentration of hydroxide ions that are exchanged for oxide ions and chemically react with the hydrogen ions in the recovered water stored in the recovered water tank increases, the concentration of hydrogen ions contained in the recovered water decreases further and is more stable. Therefore, a fuel cell system that satisfies the drainage standard can be realized.

第5の発明は、特に、第1〜第4の発明の、第1の凝縮水流路が、結合部と塩基型アニオン交換器との間で分岐し、一方の凝縮水流路の凝縮水は塩基型アニオン交換器を介して回収水タンクに送られ、他方の凝縮水流路の凝縮水は塩基型アニオン交換器を介さずに回収水タンクに送られる構成とした燃料電池システムである。   In the fifth invention, in particular, the first condensed water flow channel of the first to fourth inventions branches between the coupling portion and the base type anion exchanger, and the condensed water in one condensed water flow channel is a base. This is a fuel cell system configured to be sent to a recovered water tank through a type anion exchanger, and the condensed water in the other condensed water flow path is sent to the recovered water tank without going through a base type anion exchanger.

この構成により、塩基型アニオン交換器を介して回収水タンクに送られる凝縮水の中に含まれるアニオンは、水酸化物イオンに交換された後、回収水タンクに回収され、また塩基型アニオン交換器を介さずに回収水タンクに送られる凝縮水中のアニオンは、水酸化物イオンに交換されず、そのまま回収水タンクに回収されるため、分岐を調整し、塩基型アニオン交換器を介して回収水タンクに送られる凝縮水の流量と、塩基型アニオン交換器を介さずに回収水タンクに送られる凝縮水の流量との割合を調整することで、回収水中の水素イオンと化学反応する水酸化物イオンの濃度を適切に制御でき、より確実に排水基準を満たす燃料電池システムを実現することができる。   With this configuration, the anion contained in the condensed water sent to the recovery water tank via the base type anion exchanger is exchanged for hydroxide ions, and then recovered in the recovery water tank. The anion in the condensed water sent to the recovered water tank without going through the vessel is not exchanged for hydroxide ions, but is collected as it is in the recovered water tank. Therefore, the branch is adjusted and recovered through the basic anion exchanger. By adjusting the ratio between the flow rate of the condensed water sent to the water tank and the flow rate of the condensed water sent to the recovered water tank without going through the basic anion exchanger, hydroxylation that chemically reacts with hydrogen ions in the recovered water It is possible to appropriately control the concentration of the object ions and to realize a fuel cell system that satisfies the drainage standard more reliably.

第6の発明は、特に第4及び第5の発明の燃料排ガス凝縮器と結合部との間に配置され、第2の凝縮水を貯める水タンクと制御弁とを、さらに有する構成とし、前記水タンク内の第2の凝縮水は、間欠的に回収水タンクに送られるように構成した燃料電池システムである。   The sixth aspect of the invention is particularly configured to further include a water tank and a control valve that are disposed between the fuel exhaust gas condenser of the fourth and fifth aspects of the invention and the coupling portion, and store the second condensed water, The second condensed water in the water tank is a fuel cell system configured to be intermittently sent to the recovered water tank.

この構成により、第2の凝縮水中に燃料電池から排出された燃料排ガス中の水素が混入する場合であっても、水タンクが、その中に貯水した凝縮水により、燃料排ガス中の水素を水封し、また、制御弁が燃料排ガス中の水素の通流を遮断し、燃料排ガス中の水素が第2の凝縮水流路に漏洩することを防止でき、燃料電池システムを安全に運転することができる。また、塩基型アニオン交換器を介して、前記回収水タンクに送られる第2の凝縮水中に含まれるアニオンが水酸化物イオンに交換され、交換された水酸化物イオンと回収水中の水素イオンが化学反応することで、回収水中に含まれる水素イオンの濃度が低下するため、排水基準を満たし、かつ安定な運転を維持できる燃料電池発電システムを実現することができる。   With this configuration, even when hydrogen in the fuel exhaust gas discharged from the fuel cell is mixed in the second condensed water, the water tank uses the condensed water stored therein to water the hydrogen in the fuel exhaust gas. And the control valve can block the hydrogen flow in the fuel exhaust gas to prevent the hydrogen in the fuel exhaust gas from leaking into the second condensate flow path, so that the fuel cell system can be operated safely. it can. Also, the anion contained in the second condensed water sent to the recovered water tank is exchanged for hydroxide ions via the basic anion exchanger, and the exchanged hydroxide ions and hydrogen ions in the recovered water are exchanged. Since the concentration of hydrogen ions contained in the recovered water decreases due to the chemical reaction, it is possible to realize a fuel cell power generation system that satisfies the drainage standard and can maintain a stable operation.

第7の発明は、特に、第1〜第6の発明の塩基型アニオン交換器を、強塩基型イオン交換膜または強塩基型イオン交換樹脂とした燃料電池システムである。   The seventh invention is particularly a fuel cell system in which the base type anion exchanger of the first to sixth inventions is a strong base type ion exchange membrane or a strong base type ion exchange resin.

この構成により、第1の凝縮水及び第2の凝縮水に含まれるアニオンが、強塩基型イオン交換膜または強塩基型イオン交換樹脂によって、より確実に水酸化物イオンに交換されるため、回収水中に含まれる水素イオン濃度をより確実に低減でき、排水基準を満たす燃料電池システムを実現することができる。   With this configuration, the anions contained in the first condensed water and the second condensed water are more reliably exchanged for hydroxide ions by the strong base ion exchange membrane or the strong base ion exchange resin. The concentration of hydrogen ions contained in water can be more reliably reduced, and a fuel cell system that satisfies the drainage standard can be realized.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態における燃料電池システムの構成を示すものである
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention.

図1において、燃料電池システム10は、回収水を貯水する回収水タンク16と、回収水タンク16から供給される回収水を脱イオン化し浄化水とするイオン除去装置18と、回収水タンク16から回収水をイオン除去装置18に供給する第1の水ポンプ17と、イオン除去装置18から供給される浄化水を貯える浄化水タンク19と、浄化水タンク19から浄化水を送水する第2の水ポンプ111と、燃料電池12に空気を供給する空気供給装置13と、を備えている。   In FIG. 1, the fuel cell system 10 includes a recovered water tank 16 that stores recovered water, an ion removing device 18 that deionizes the recovered water supplied from the recovered water tank 16 into purified water, and a recovered water tank 16. A first water pump 17 that supplies the recovered water to the ion removing device 18, a purified water tank 19 that stores the purified water supplied from the ion removing device 18, and a second water that sends purified water from the purified water tank 19. A pump 111 and an air supply device 13 for supplying air to the fuel cell 12 are provided.

さらに、燃料電池システム10は、空気供給装置13から供給される空気と燃料ガスにより発電を行う燃料電池12と、燃料電池12から排出される燃料排ガスとを燃焼する燃焼部14と、燃焼部14で燃料電池12から排出される燃料排ガスを燃焼して得られる燃焼排ガスに含まれる水蒸気を凝縮し燃焼排ガス凝縮水を得る燃焼排ガス凝縮器15と、を備えている。   Further, the fuel cell system 10 includes a fuel cell 12 that generates power using air and fuel gas supplied from the air supply device 13, a combustion unit 14 that combusts fuel exhaust gas discharged from the fuel cell 12, and a combustion unit 14. And a combustion exhaust gas condenser 15 for condensing water vapor contained in the combustion exhaust gas obtained by burning the fuel exhaust gas discharged from the fuel cell 12 to obtain combustion exhaust gas condensed water.

さらに、燃料電池システム10は、燃焼排ガス凝縮器15で凝縮した燃焼排ガス凝縮水を回収水タンク16に導く第1の凝縮水流路112と、第1の凝縮水流路112に配置され、燃焼排ガス凝縮水に含まれるアニオンを水酸化物イオンに交換する塩基型アニオン交換器11と、燃料電池12から排出される燃料排ガスに含まれる水蒸気を凝縮し燃料排ガス凝縮水を得る燃料排ガス凝縮器115と、を備えている。   Further, the fuel cell system 10 is disposed in the first condensed water flow path 112 that guides the flue gas condensed water condensed in the flue gas condenser 15 to the recovered water tank 16 and the first condensed water flow path 112, and condenses the flue gas. A base type anion exchanger 11 for exchanging anions contained in water with hydroxide ions; a fuel exhaust gas condenser 115 for condensing water vapor contained in fuel exhaust gas discharged from the fuel cell 12 to obtain fuel exhaust gas condensed water; It has.

さらに、燃料電池システム10は、燃料排ガス凝縮器115で凝縮した燃料排ガス凝縮水を回収水タンクに導く燃料排ガス凝縮水流路116と、燃料排ガス凝縮器115で燃料排ガスに含まれる水蒸気が凝縮され除去された燃料排ガスが通流する燃料排ガス流路117と、燃料電池12から排出される排空気中に含まれる水蒸気を凝縮し排空気凝縮水を得る排空気凝縮器114と、を備えている。   Further, the fuel cell system 10 condenses and removes the fuel exhaust gas condensed water flow path 116 that guides the fuel exhaust gas condensed water condensed by the fuel exhaust gas condenser 115 to the recovered water tank, and the fuel exhaust gas condenser 115 condenses the water vapor contained in the fuel exhaust gas. The fuel exhaust gas flow path 117 through which the fuel exhaust gas flows and the exhaust air condenser 114 that condenses water vapor contained in the exhaust air exhausted from the fuel cell 12 to obtain exhaust air condensed water are provided.

さらに、燃料電池システム10は、排空気凝縮器114で凝縮した排空気凝縮水を回収水タンク16に導く排空気凝縮水流路113と、を備えている。また、回収水タンク16は、回収水タンク16に貯水した余剰の回収水を排水する排水口110を有する。   Furthermore, the fuel cell system 10 includes an exhaust air condensed water flow path 113 that guides the exhaust air condensed water condensed by the exhaust air condenser 114 to the recovered water tank 16. Further, the recovered water tank 16 has a drain port 110 for draining excess recovered water stored in the recovered water tank 16.

以下に、燃料電池システム10を構成する構成要素の材料やその作用について具体的に説明する。   Below, the material of the component which comprises the fuel cell system 10, and its effect | action are demonstrated concretely.

回収水タンク16は、例えばステンレスや樹脂などで構成され、その内に回収水が貯水される。イオン除去装置18は、例えばステンレスや樹脂などで構成された容器内に、回収水中のアニオンとカチオンを吸着して、回収水を脱イオン化して浄化水を生成するイオン交換樹脂が充填されている。塩基型アニオン交換器11は、例えば、強塩基型アニオン交換膜や強塩基型イオン交換樹脂若しくはこれらの混合物がステンレスや樹脂などで構成された容器内に充填されて構成され、燃焼排ガス凝縮水中のアニオンを水酸化物イオンに交換する。   The recovered water tank 16 is made of, for example, stainless steel or resin, and the recovered water is stored therein. The ion removing device 18 is filled with, for example, an ion exchange resin that adsorbs anions and cations in the recovered water and deionizes the recovered water to generate purified water in a container made of, for example, stainless steel or resin. . The base type anion exchanger 11 is configured by, for example, filling a container made of stainless steel, resin, or the like with a strong base type anion exchange membrane, a strong base type ion exchange resin, or a mixture thereof. Exchange anions for hydroxide ions.

また、燃料電池12は、フッ化炭素の主鎖にスルホン基の側鎖を付着させた高分子系の水素イオン伝導性電解質膜(図示せず)の両側に、カーボンブラックに触媒の白金粒子を担持して構成した燃料極と空気極(図示せず)とを備えた電池を複数積層した集合体から構成される。そして、燃料極へ供給される燃料ガス中の水素と、空気供給装置13から空気極へ供給される空気中の酸素との電気化学反応により、発電する。   In addition, the fuel cell 12 has catalyst platinum particles on carbon black on both sides of a polymer-based hydrogen ion conductive electrolyte membrane (not shown) in which a sulfone side chain is attached to the main chain of fluorocarbon. It is comprised from the aggregate | assembly which laminated | stacked the battery provided with the fuel electrode and air electrode (not shown) which carried and comprised. Then, power is generated by an electrochemical reaction between hydrogen in the fuel gas supplied to the fuel electrode and oxygen in the air supplied from the air supply device 13 to the air electrode.

次に、本実施の形態の燃料電池システム10の運転動作について説明する。   Next, the operation of the fuel cell system 10 of the present embodiment will be described.

燃料電池12は、ガス供給配管(図示せず)から供給される燃料ガスと、空気供給装置13から供給される空気中の酸素との電気化学反応により発電を行う。そして、燃料電池12で使用されずに排出された燃料排ガスは、燃料排ガス凝縮器115を介し、燃料排ガス流路117を通り、燃焼部14に供給されて、燃料排ガスの燃焼が起こる。このとき、燃焼部14に供給される燃料電池12からの燃料排ガスは、その流路途中に配置される燃料排ガス凝縮器115により、燃料排ガス中に含まれる水蒸気が除去されて、燃焼部14に供給される。この水蒸気除去により、含有水分量の少ない燃料排ガスを燃焼部14で燃焼させて、煤などの発生しない安定した燃焼が実現する。   The fuel cell 12 generates power by an electrochemical reaction between a fuel gas supplied from a gas supply pipe (not shown) and oxygen in the air supplied from the air supply device 13. The fuel exhaust gas discharged without being used in the fuel cell 12 passes through the fuel exhaust gas condenser 115, passes through the fuel exhaust gas flow channel 117, and is supplied to the combustion unit 14 to cause combustion of the fuel exhaust gas. At this time, the fuel exhaust gas from the fuel cell 12 supplied to the combustion unit 14 is removed from the water vapor contained in the fuel exhaust gas by the fuel exhaust gas condenser 115 disposed in the middle of the flow path. Supplied. By removing the water vapor, the fuel exhaust gas having a small water content is combusted in the combustion unit 14, and stable combustion without generating soot is realized.

続いて、本実施の形態の燃料電池システム10における凝縮水と回収水及び浄化水の流れについて説明する。   Next, the flow of condensed water, recovered water, and purified water in the fuel cell system 10 of the present embodiment will be described.

まず、凝縮水の流れについて説明する。図1に示すように、燃料電池12からの燃料排ガス流路に配置した燃料排ガス凝縮器115により、燃料電池12から排出される燃料排ガスに含まれる水蒸気を凝縮して燃料排ガス凝縮水が得られる。そして、得られた燃料排ガス凝縮水は、燃料排ガス凝縮水流路116を通って、回収水タンク16の貯水部に貯えられる。また、燃焼部14からの燃焼排ガス流路に配置した燃焼排ガス凝縮器15により、燃料排ガス流路117を介して流れる燃料排ガスを燃焼して得られる燃焼排ガスに含まれる水蒸気を凝縮して燃焼排ガス凝縮水が得られる。そして、得られた燃焼排ガス凝縮水は、回収水として、第1の凝縮水流路112に送られ、塩基型アニオン交換器11を通過した後、回収水タンク16の貯水部に貯えられる。   First, the flow of condensed water will be described. As shown in FIG. 1, a fuel exhaust gas condenser 115 disposed in a fuel exhaust gas flow path from the fuel cell 12 condenses water vapor contained in the fuel exhaust gas discharged from the fuel cell 12 to obtain fuel exhaust gas condensed water. . The obtained fuel exhaust gas condensate passes through the fuel exhaust gas condensate flow channel 116 and is stored in the water storage part of the recovered water tank 16. Further, the flue gas contained in the flue gas obtained by burning the flue gas flowing through the flue gas flow passage 117 is condensed by the flue gas condenser 15 disposed in the flue gas flow passage from the combustion section 14 to form the flue gas. Condensed water is obtained. The obtained flue gas condensate is sent to the first condensate flow path 112 as recovered water, passes through the basic anion exchanger 11, and is stored in the water storage part of the recovered water tank 16.

さらに、燃料電池12からの排空気流路に配置した排空気凝縮器114により、燃料電池12から排出される排空気に含まれる水蒸気を凝縮して排空気凝縮水が得られる。そして、得られた排空気凝縮水は、回収水として、排空気凝縮水流路113を介して、回収水タンク16に送られ、回収水タンク16の貯水部に貯えられる。   Further, the exhaust air condenser 114 disposed in the exhaust air flow path from the fuel cell 12 condenses water vapor contained in the exhaust air exhausted from the fuel cell 12 to obtain exhaust air condensed water. The obtained exhausted air condensed water is sent as recovered water to the recovered water tank 16 via the exhausted air condensed water channel 113 and stored in the water storage part of the recovered water tank 16.

そして、回収水タンク16で余剰となった回収水は、回収水タンク16に配置した排水口110から排水される。   The excess recovered water in the recovered water tank 16 is drained from the drain port 110 disposed in the recovered water tank 16.

次に、回収水と浄化水の流れについて説明する。回収水タンク16に貯水した回収水は第1の水ポンプ17によりイオン除去装置18に送られ、脱イオン化された後、浄化水として浄化水タンク19に貯えられる。浄化水タンク19に貯えられた浄化水は、第2の水ポンプ111により、燃料電池12を循環し、燃料電池12を一定の温度に維持する。   Next, the flow of recovered water and purified water will be described. The recovered water stored in the recovered water tank 16 is sent to the ion removing device 18 by the first water pump 17, deionized, and then stored in the purified water tank 19 as purified water. The purified water stored in the purified water tank 19 is circulated through the fuel cell 12 by the second water pump 111 to maintain the fuel cell 12 at a constant temperature.

以上のように、本実施の形態においては、燃焼排ガスと燃料ガスに含まれる水蒸気から回収する凝縮水を、凝縮水を回収する流路に配置した塩基型アニオン交換器を通過させて、回収水タンクの貯水部に貯えることにより、凝縮水に含まれるアニオンが水酸化物イオンに交換され、交換された水酸化物イオンと、回収水タンクに貯水した回収水中の水素イオンとを化学反応させることで、回収水中に含まれる水素イオンの濃度を低下させ、燃料電池システムから排水される排水のPHを排水基準に維持することができる。   As described above, in the present embodiment, the condensed water recovered from the steam contained in the combustion exhaust gas and the fuel gas is passed through the basic anion exchanger disposed in the flow path for recovering the condensed water, and the recovered water is recovered. By storing in the water storage part of the tank, the anions contained in the condensed water are exchanged for hydroxide ions, and the exchanged hydroxide ions are chemically reacted with hydrogen ions in the recovered water stored in the recovered water tank. Thus, the concentration of hydrogen ions contained in the recovered water can be reduced, and the pH of the drainage discharged from the fuel cell system can be maintained at the drainage standard.

以下、本実施の形態における燃料電池システム10の具体的な効果について説明する。   Hereinafter, specific effects of the fuel cell system 10 in the present embodiment will be described.

まず、本実施の形態の構成の燃料電池システム10を1kWの発電状態で運転を継続した時に回収水タンクの排水口から排水される排水のPHを評価したところ、排水のPHは継続して6.5を維持した。   First, when the fuel cell system 10 having the configuration of the present embodiment was continuously operated in the power generation state of 1 kW, the pH of drainage discharged from the drain of the recovery water tank was evaluated. .5 was maintained.

一方、比較のために、塩基型アニオン交換器を配置しない燃料電池システムで、同様の評価をしたところ、排水のPHは5.0であり、排水基準を満たさないものであった。
上記より、本実施の形態の燃料電池システムにおいて、回収水タンクから排出される排水のPHは安定して排水基準を満たすことがわかった。
On the other hand, for comparison, a fuel cell system without a base type anion exchanger was evaluated in the same manner. As a result, the pH of wastewater was 5.0, which did not satisfy the wastewater standard.
From the above, it has been found that in the fuel cell system of the present embodiment, the pH of the drainage discharged from the recovered water tank stably satisfies the drainage standard.

(実施の形態2)
図2は、本発明の第2の実施の形態における燃料電池システムの構成を示すものである。
(Embodiment 2)
FIG. 2 shows the configuration of the fuel cell system according to the second embodiment of the present invention.

図2において、燃料電池システム20は、回収水を貯水する回収水タンク28と、回収水タンク28から供給される回収水を脱イオン化し浄化水とするイオン除去装置210と、回収水タンク28から回収水をイオン除去装置210に供給する第1の水ポンプ29と、イオン除去装置210から供給される浄化水を貯える浄化水タンク211と、浄化水タンク211から浄化水を送水する第2の水ポンプ214及び第3の水ポンプ213と、を備えている。   In FIG. 2, the fuel cell system 20 includes a recovered water tank 28 that stores recovered water, an ion removing device 210 that deionizes the recovered water supplied from the recovered water tank 28 into purified water, and a recovered water tank 28. A first water pump 29 that supplies the recovered water to the ion removing device 210, a purified water tank 211 that stores the purified water supplied from the ion removing device 210, and a second water that sends purified water from the purified water tank 211 A pump 214 and a third water pump 213.

さらに、燃料電池システム20は、第2の水ポンプ214から脱イオン水の供給を受けて原料ガスである都市ガスを改質し水素を主成分とする燃料ガスを生成する水素生成装置24と、燃料電池22に空気を供給する空気供給装置23と、水素生成装置24から供給される燃料ガスと空気供給装置23から供給される空気により発電を行う燃料電池22と、水素生成装置24から送られる燃料ガス中に含まれる水蒸気を凝縮し除去する燃料ガス凝縮器26と、水素生成装置24から供給される燃料ガスを燃料ガス凝縮器26に導くバイパス流路216と、を備えている。   Further, the fuel cell system 20 includes a hydrogen generator 24 that receives a supply of deionized water from the second water pump 214 and reforms a city gas that is a raw material gas to generate a fuel gas mainly containing hydrogen; An air supply device 23 that supplies air to the fuel cell 22, a fuel cell 22 that generates power using the fuel gas supplied from the hydrogen generation device 24 and the air supplied from the air supply device 23, and the hydrogen generation device 24 A fuel gas condenser 26 that condenses and removes water vapor contained in the fuel gas, and a bypass channel 216 that guides the fuel gas supplied from the hydrogen generator 24 to the fuel gas condenser 26 are provided.

さらに、燃料電池システム20は、水素生成装置24から送られる燃料ガスの通流方向をバイパス流路216と燃料電池22への燃料ガス供給経路に切り替える三方弁219と、水素生成装置24の中に配置され、原料ガスと、バイパス流路216及び燃料ガス凝縮器26を介して流れる燃料ガスと、燃料電池22から排出される燃料排ガスとを燃焼する燃焼部25と、水素生成装置24で原料ガスと、バイパス流路216と燃料ガス凝縮器26を介して流れる燃料ガス及び燃料電池22から排出される燃料排ガスを燃焼して得られる燃焼排ガスに含まれる水蒸気を凝縮し燃焼排ガス凝縮水を得る燃焼排ガス凝縮器27と、を備えている。   Further, the fuel cell system 20 includes a three-way valve 219 that switches the flow direction of the fuel gas sent from the hydrogen generator 24 to a bypass gas flow path 216 and a fuel gas supply path to the fuel cell 22, and the hydrogen generator 24. Disposed in the combustion section 25 for burning the raw material gas, the fuel gas flowing through the bypass passage 216 and the fuel gas condenser 26, and the fuel exhaust gas discharged from the fuel cell 22, and the raw material gas in the hydrogen generator 24 And the fuel gas flowing through the bypass channel 216 and the fuel gas condenser 26 and the combustion exhaust gas obtained by burning the fuel exhaust gas discharged from the fuel cell 22 is condensed to obtain combustion exhaust gas condensed water And an exhaust gas condenser 27.

さらに、燃料電池システム20は、燃焼排ガス凝縮器27で凝縮した燃焼排ガス凝縮水を回収水タンク28に導く第1の凝縮水流路215と、第1の凝縮水流路215に配置され、燃焼排ガス凝縮水に含まれるアニオンを水酸化物イオンに交換する塩基型アニオン交換器21と、燃料電池22から排出される燃料排ガスに含まれる水蒸気を凝縮し燃料排ガス凝縮水を得る燃料排ガス凝縮器220と、燃料排ガス凝縮器220で凝縮した燃料排ガス凝縮水を回収水タンクに導く燃料排ガス凝縮水流路221と、を備えている。   Further, the fuel cell system 20 is disposed in the first condensed water flow path 215 that guides the flue gas condensed water condensed in the flue gas condenser 27 to the recovered water tank 28 and the first condensed water flow path 215, and condenses the combustion exhaust gas. A base type anion exchanger 21 for exchanging anions contained in water with hydroxide ions, a fuel exhaust gas condenser 220 for condensing water vapor contained in fuel exhaust gas discharged from the fuel cell 22 to obtain fuel exhaust gas condensed water, A fuel exhaust gas condensed water flow path 221 that guides the fuel exhaust gas condensed water condensed by the fuel exhaust gas condenser 220 to a recovered water tank.

さらに、燃料電池システム20は、燃料排ガス凝縮器220で燃料排ガスに含まれる水蒸気が凝縮され除去された燃料排ガスが通流する燃料排ガス流路222と、燃料電池22から排出される排空気中に含まれる水蒸気を凝縮し排空気凝縮水を得る排空気凝縮器218と、排空気凝縮器218で凝縮した排空気凝縮水を回収水タンク28に導く排空気凝縮水流路217と、で構成される。また、回収水タンク28は、回収水タンク28に貯水した余剰の回収水を排水する排水口212を有する。   Further, the fuel cell system 20 includes a fuel exhaust gas passage 222 through which the fuel exhaust gas from which the water vapor contained in the fuel exhaust gas is condensed and removed by the fuel exhaust gas condenser 220 flows, and exhaust gas discharged from the fuel cell 22. An exhaust air condenser 218 that condenses the water vapor contained therein to obtain exhaust air condensate, and an exhaust air condensate flow path 217 that guides the exhaust air condensate condensed in the exhaust air condenser 218 to the recovered water tank 28. . The recovered water tank 28 has a drain outlet 212 for draining excess recovered water stored in the recovered water tank 28.

以下に、燃料電池システム20を構成する構成要素の材料やその作用について具体的に説明する。   Below, the material of the component which comprises the fuel cell system 20, and its effect | action are demonstrated concretely.

回収水タンク28は、例えばステンレスや樹脂などで構成され、その内に回収水が貯水される。イオン除去装置210は、例えばステンレスや樹脂などで構成された容器内に、
回収水中のアニオンとカチオンを吸着して、回収水を脱イオン化して浄化水を生成するイオン交換樹脂が充填されている。塩基型アニオン交換器21は、例えば、強塩基型アニオン交換膜や強塩基型イオン交換樹脂若しくはこれらの混合物がステンレスや樹脂などで構成された容器内に充填されて構成され、燃焼排ガス凝縮水中のアニオンを水酸化物イオンに交換する。
The recovered water tank 28 is made of, for example, stainless steel or resin, and the recovered water is stored therein. The ion removing device 210 is, for example, in a container made of stainless steel or resin,
An ion exchange resin that adsorbs anions and cations in the recovered water and deionizes the recovered water to generate purified water is packed. The base type anion exchanger 21 is configured by, for example, filling a strong base type anion exchange membrane, a strong base type ion exchange resin, or a mixture thereof in a container made of stainless steel, a resin, or the like. Exchange anions for hydroxide ions.

また、水素生成装置24は、例えばステンレスなどで構成された容器に、アルミナ担体にルテニウムを担持した触媒が充填されている。そして、都市ガスと、イオン除去装置210を介して供給される脱イオン化した浄化水とを約650℃で化学反応させて、水素と二酸化炭素を生成する。このとき、イオン除去装置210から供給される浄化水は、上記化学反応を進行させる役割を担っている。なお、水素生成装置24には、さらに、アルミナ担体に白金を担持した触媒を後流側に配置して、化学反応で微量発生する一酸化炭素を二酸化炭素に酸化する、例えば選択酸化手段などを有している。   In the hydrogen generator 24, for example, a container made of stainless steel or the like is filled with a catalyst in which ruthenium is supported on an alumina carrier. Then, the city gas and the deionized purified water supplied via the ion removing device 210 are chemically reacted at about 650 ° C. to generate hydrogen and carbon dioxide. At this time, the purified water supplied from the ion removing device 210 plays a role of causing the chemical reaction to proceed. The hydrogen generator 24 is further provided with a catalyst supporting platinum on an alumina carrier on the downstream side to oxidize a small amount of carbon monoxide generated by a chemical reaction into carbon dioxide, for example, a selective oxidation means. Have.

また、燃料電池22は、フッ化炭素の主鎖にスルホン基の側鎖を付着させた高分子系の水素イオン伝導性電解質膜(図示せず)の両側に、カーボンブラックに触媒の白金粒子を担持して構成した燃料極と空気極(図示せず)とを備えた電池を複数積層した集合体から構成される。そして、水素生成装置24から燃料極へ供給される燃料ガス中の水素と、空気供給装置13から空気極へ供給される空気中の酸素との電気化学反応により、発電する。   In addition, the fuel cell 22 has catalyst platinum particles on carbon black on both sides of a polymer-based hydrogen ion conductive electrolyte membrane (not shown) in which a sulfone side chain is attached to the main chain of fluorocarbon. It is comprised from the aggregate | assembly which laminated | stacked the battery provided with the fuel electrode and air electrode (not shown) which carried and comprised. Then, power is generated by an electrochemical reaction between hydrogen in the fuel gas supplied from the hydrogen generator 24 to the fuel electrode and oxygen in the air supplied from the air supply device 13 to the air electrode.

また、水素生成装置24には、燃焼部25が設けられている。燃焼部25は、燃料電池システム20の運転開始時においては原料ガスである都市ガスを燃焼させ、安定運転においては燃料電池22で使用されずに排出される燃料排ガス中の水素を燃焼させる。   The hydrogen generator 24 is provided with a combustion unit 25. The combustion unit 25 burns city gas, which is a raw material gas, at the start of operation of the fuel cell system 20, and burns hydrogen in fuel exhaust gas discharged without being used by the fuel cell 22 in stable operation.

次に、本実施の形態の燃料電池システム20の運転動作について説明する。   Next, the operation of the fuel cell system 20 of the present embodiment will be described.

まず、運転開始時、ガス供給管(図示せず)からの原料ガスとして都市ガスと、送風機(図示せず)からの空気が、燃焼部25に供給されて燃焼が始まり、燃料ガスが得られる。燃料ガスは、三方弁219とバイパス流路216を通して燃料ガス凝縮器26に送られる。燃料ガス凝縮器26に送られた燃料ガスは、燃料ガス凝縮器26において、その中に含まれる水蒸気が凝縮され除去された後、燃焼部25に送られる。そして、水素生成装置24において、原料ガスとしての都市ガスやバイパス流路216を介して通流する燃料ガスを燃焼して得られる燃焼排ガスは、燃焼排ガス凝縮器27に送られ、燃焼排ガス中に含まれる水蒸気が凝縮され、燃焼排ガス凝縮水として、第1の凝縮水流路215を通って、塩基型アニオン交換器21を通過した後、回収水タンク28に回収される。   First, at the start of operation, city gas as raw material gas from a gas supply pipe (not shown) and air from a blower (not shown) are supplied to the combustion section 25 and combustion starts to obtain fuel gas. . The fuel gas is sent to the fuel gas condenser 26 through the three-way valve 219 and the bypass channel 216. The fuel gas sent to the fuel gas condenser 26 is sent to the combustion unit 25 after the water vapor contained therein is condensed and removed in the fuel gas condenser 26. Then, in the hydrogen generator 24, the combustion exhaust gas obtained by burning the city gas as the raw material gas or the fuel gas flowing through the bypass flow path 216 is sent to the combustion exhaust gas condenser 27, and is contained in the combustion exhaust gas. The contained water vapor is condensed, and is recovered as a combustion exhaust gas condensed water in the recovered water tank 28 after passing through the first condensed water flow path 215 and the basic anion exchanger 21.

また、同時に、燃焼部25は、水素生成装置24の内部に充填した触媒を約650℃に加熱する。そして、水素生成装置24の触媒が約650℃まで加熱されると、水素生成装置24は、以下の第2の段階の運転動作を行う。   At the same time, the combustion unit 25 heats the catalyst filled in the hydrogen generator 24 to about 650 ° C. When the catalyst of the hydrogen generator 24 is heated to about 650 ° C., the hydrogen generator 24 performs the following second stage operation.

まず、水素生成装置24は、浄化水タンク211から第2の水ポンプ214により供給される浄化水と、ガス供給管(記載せず)からの供給される都市ガスとの、例えば改質反応により、水素を主成分とする燃料ガスを生成し、生成された燃料ガスは、三方弁219を通って燃料電池22に供給される。   First, the hydrogen generator 24 uses, for example, a reforming reaction between purified water supplied from the purified water tank 211 by the second water pump 214 and city gas supplied from a gas supply pipe (not shown). The fuel gas mainly containing hydrogen is generated, and the generated fuel gas is supplied to the fuel cell 22 through the three-way valve 219.

燃料電池22は、水素生成装置24から供給される燃料ガス中の水素と、空気供給装置23から供給される空気中の酸素との電気化学反応により発電を行う。そして、燃料電池22で使用されずに排出された燃料排ガスは、燃料排ガス凝縮器220を介し、燃料排ガス流路222を通り、水素生成装置24の燃焼部25に供給されて、燃料排ガスの燃焼が
起こる。このとき、水素生成装置24の燃焼部25に供給される燃料電池22からの燃料排ガスは、その流路途中に配置される燃料排ガス凝縮器220により、燃料排ガス中に含まれる水蒸気が除去されて、燃焼部25に供給される。この水蒸気除去により、含有水分量の少ない燃料排ガスを燃焼部25で燃焼させて、煤などの発生しない安定した燃焼が実現する。
The fuel cell 22 generates power by an electrochemical reaction between hydrogen in the fuel gas supplied from the hydrogen generator 24 and oxygen in the air supplied from the air supplier 23. The fuel exhaust gas discharged without being used in the fuel cell 22 passes through the fuel exhaust gas condenser 220, passes through the fuel exhaust gas flow path 222, and is supplied to the combustion unit 25 of the hydrogen generator 24 to burn the fuel exhaust gas. Happens. At this time, water vapor contained in the fuel exhaust gas is removed from the fuel exhaust gas from the fuel cell 22 supplied to the combustion unit 25 of the hydrogen generator 24 by the fuel exhaust gas condenser 220 disposed in the middle of the flow path. , Supplied to the combustion unit 25. By removing the water vapor, the fuel exhaust gas having a small water content is burned in the combustion section 25, and stable combustion without generating soot is realized.

続いて、本実施の形態の燃料電池システム20における凝縮水と回収水及び浄化水の流れについて説明する。   Next, the flow of condensed water, recovered water, and purified water in the fuel cell system 20 of the present embodiment will be described.

まず、凝縮水の流れについて説明する。図2に示すように、燃料電池22からの燃料排ガス流路に配置した燃料排ガス凝縮器220により、燃料電池22から排出される燃料排ガスに含まれる水蒸気を凝縮して燃料排ガス凝縮水が得られる。そして、得られた燃料排ガス凝縮水は、燃料排ガス凝縮水流路221を通って、回収水タンク28の貯水部に貯えられる。また、水素生成装置24からの燃焼排ガス流路に配置した燃焼排ガス凝縮器27により、水素生成装置24で原料ガスと、バイパス流路216を介して流れる燃料ガスと、燃料排ガス流路222を介して流れる燃料排ガスを燃焼して得られる燃焼排ガスに含まれる水蒸気を凝縮して燃焼排ガス凝縮水が得られる。そして、得られた燃焼排ガス凝縮水は、回収水として、第1の凝縮水流路215に送られ、塩基型アニオン交換器21を通過した後、回収水タンク28の貯水部に貯えられる。
さらに、燃料電池22からの排空気流路に配置した排空気凝縮器218により、燃料電池22から排出される排空気に含まれる水蒸気を凝縮して排空気凝縮水が得られる。そして、得られた排空気凝縮水は、回収水として、排空気凝縮水流路217を介して、回収水タンク28に送られ、回収水タンク28の貯水部に貯えられる。
First, the flow of condensed water will be described. As shown in FIG. 2, the fuel exhaust gas condenser 220 disposed in the fuel exhaust gas flow path from the fuel cell 22 condenses water vapor contained in the fuel exhaust gas discharged from the fuel cell 22 to obtain fuel exhaust gas condensed water. . The obtained fuel exhaust gas condensate passes through the fuel exhaust gas condensate flow path 221 and is stored in the water storage part of the recovered water tank 28. Further, the combustion exhaust gas condenser 27 disposed in the combustion exhaust gas flow path from the hydrogen generation device 24 causes the raw gas to pass through the hydrogen generation device 24, the fuel gas flowing through the bypass flow path 216, and the fuel exhaust gas flow path 222. Condensed water of combustion exhaust gas is obtained by condensing water vapor contained in the combustion exhaust gas obtained by burning the flowing fuel exhaust gas. The obtained flue gas condensate is sent to the first condensate flow path 215 as recovered water, passes through the base type anion exchanger 21, and is stored in the water storage part of the recovered water tank 28.
Further, the exhaust air condenser 218 disposed in the exhaust air flow path from the fuel cell 22 condenses the water vapor contained in the exhaust air exhausted from the fuel cell 22 to obtain exhaust air condensed water. The obtained exhausted air condensed water is sent as recovered water to the recovered water tank 28 via the exhausted air condensed water flow path 217 and stored in the water storage part of the recovered water tank 28.

そして、回収水タンク28で余剰となった回収水は、回収水タンク28に配置した排水口212から排水される。
次に、回収水と浄化水の流れについて説明する。回収水タンク28に貯水した回収水は第1の水ポンプ29によりイオン除去装置210に送られ、脱イオン化された後、浄化水として浄化水タンク211に貯えられる。浄化水タンク211に貯えられた浄化水は、第2の水ポンプ214により水素生成装置24に供給され、原料ガスとしての都市ガスの改質に利用され、また、第3の水ポンプ213により、燃料電池22を循環し、燃料電池22を一定の温度に維持する。
以上のように、本実施の形態においては、燃焼排ガスと燃料ガスに含まれる水蒸気から回収する凝縮水を、凝縮水を回収する流路に配置した塩基型アニオン交換器を通過させて、回収水タンクの貯水部に貯えることにより、凝縮水に含まれるアニオンが水酸化物イオンに交換され、交換された水酸化物イオンと、回収水タンクに貯水した回収水中の水素イオンとを化学反応させることで、回収水中に含まれる水素イオンの濃度を低下させ、燃料電池システムから排水される排水のPHを排水基準に維持することができる。
The excess recovered water in the recovered water tank 28 is drained from a drain outlet 212 disposed in the recovered water tank 28.
Next, the flow of recovered water and purified water will be described. The recovered water stored in the recovered water tank 28 is sent to the ion removing device 210 by the first water pump 29, deionized, and then stored in the purified water tank 211 as purified water. The purified water stored in the purified water tank 211 is supplied to the hydrogen generator 24 by the second water pump 214 and used for reforming the city gas as the raw material gas, and by the third water pump 213, The fuel cell 22 is circulated to maintain the fuel cell 22 at a constant temperature.
As described above, in the present embodiment, the condensed water recovered from the steam contained in the combustion exhaust gas and the fuel gas is passed through the basic anion exchanger disposed in the flow path for recovering the condensed water, and the recovered water is recovered. By storing in the water storage part of the tank, the anions contained in the condensed water are exchanged for hydroxide ions, and the exchanged hydroxide ions are chemically reacted with hydrogen ions in the recovered water stored in the recovered water tank. Thus, the concentration of hydrogen ions contained in the recovered water can be reduced, and the pH of the drainage discharged from the fuel cell system can be maintained at the drainage standard.

以下、本実施の形態における燃料電池システム20の具体的な効果について説明する。   Hereinafter, specific effects of the fuel cell system 20 in the present embodiment will be described.

まず、本実施の形態の構成の燃料電池システム20を1kWの発電状態で運転を継続した時に回収水タンクの排水口から排水される排水のPHを評価したところ、排水のPHは継続して6.5を維持した。   First, when the fuel cell system 20 having the configuration of the present embodiment was continuously operated in a power generation state of 1 kW, the pH of drainage discharged from the drain of the recovered water tank was evaluated. .5 was maintained.

一方、比較のために、塩基型アニオン交換器を配置しない燃料電池システムで、同様の評価をしたところ、排水のPHは5.0であり、排水基準を満たさないものであった。
上記より、本実施の形態の燃料電池システムにおいて、回収水タンクから排出される排水のPHは安定して排水基準を満たすことがわかった。
On the other hand, for comparison, a fuel cell system without a base type anion exchanger was evaluated in the same manner. As a result, the pH of wastewater was 5.0, which did not satisfy the wastewater standard.
From the above, it has been found that in the fuel cell system of the present embodiment, the pH of the drainage discharged from the recovered water tank stably satisfies the drainage standard.

(実施の形態3)
図3は、本発明の第3の実施の形態における燃料電池システムの構成を示すものである。なお、図3において、図2と同一の構成は同じ符号を用い、説明を省略する場合がある。
(Embodiment 3)
FIG. 3 shows a configuration of a fuel cell system according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted.

図3において、燃料電池システム30は、第1の凝縮水流路215に結合部31を設け、図2における燃料排ガス凝縮水流路221の代わりに、前記燃料排ガス凝縮器220と前記結合部31をつなぐ第2の凝縮水流路32を有する構成とした点で、実施の形態2の燃料電池システムとは異なる。他の構成要素やその動作は実施の形態2と同様であるので、説明を省略する。   In FIG. 3, the fuel cell system 30 includes a coupling portion 31 in the first condensate flow path 215, and connects the fuel exhaust gas condenser 220 and the coupling portion 31 instead of the fuel exhaust gas condensate flow path 221 in FIG. 2. It differs from the fuel cell system of Embodiment 2 by the point which set it as the structure which has the 2nd condensed water flow path 32. FIG. Since other components and their operations are the same as those in the second embodiment, description thereof is omitted.

以下に、本実施の形態の燃料電池システム30の発明のポイントである、凝縮水と回収水及び浄化水の流れについて説明する。   Hereinafter, the flow of condensed water, recovered water, and purified water, which is the point of the invention of the fuel cell system 30 of the present embodiment, will be described.

まず、凝縮水の流れについて説明する。図3に示すように、燃料電池22からの燃料排ガス流路に配置した燃料排ガス凝縮器220により、燃料電池22から排出される燃料排ガスに含まれる水蒸気を凝縮して燃料排ガス凝縮水が得られる。そして、得られた燃料排ガス凝縮水は、第2の凝縮水流路32を介して結合部31に送られ、第1の凝縮水流路215を通水し、塩基型アニオン交換器21を通過した後、回収水タンク28の貯水部に貯えられる。また、水素生成装置24からの燃焼排ガス流路に配置した燃焼排ガス凝縮器27により、水素生成装置24で原料ガスと、バイパス流路216を介して流れる燃料ガスと、燃料排ガス流路222を介して流れる燃料排ガスを燃焼して得られる燃焼排ガスに含まれる水蒸気を凝縮して燃焼排ガス凝縮水が得られる。そして、得られた燃焼排ガス凝縮水は、回収水として、第1の凝縮水流路215に送られ、塩基型アニオン交換器21を通過した後、回収水タンク28の貯水部に貯えられる。   First, the flow of condensed water will be described. As shown in FIG. 3, the fuel exhaust gas condenser 220 disposed in the fuel exhaust gas flow path from the fuel cell 22 condenses water vapor contained in the fuel exhaust gas discharged from the fuel cell 22 to obtain fuel exhaust gas condensed water. . Then, the obtained fuel exhaust gas condensate is sent to the coupling portion 31 via the second condensate flow path 32, passed through the first condensate flow path 215, and passed through the basic anion exchanger 21. The water is stored in the water storage part of the recovered water tank 28. Further, the combustion exhaust gas condenser 27 disposed in the combustion exhaust gas flow path from the hydrogen generation device 24 causes the raw gas to pass through the hydrogen generation device 24, the fuel gas flowing through the bypass flow path 216, and the fuel exhaust gas flow path 222. Condensed water of combustion exhaust gas is obtained by condensing water vapor contained in the combustion exhaust gas obtained by burning the flowing fuel exhaust gas. The obtained flue gas condensate is sent to the first condensate flow path 215 as recovered water, passes through the base type anion exchanger 21, and is stored in the water storage part of the recovered water tank 28.

さらに、燃料電池22からの排空気流路に配置した排空気凝縮器218により、燃料電池22から排出される排空気に含まれる水蒸気を凝縮して排空気凝縮水が得られる。そして、得られた排空気凝縮水は、回収水として、排空気凝縮水流路217を介して、回収水タンク28に送られ、回収水タンク28の貯水部に貯えられる。   Further, the exhaust air condenser 218 disposed in the exhaust air flow path from the fuel cell 22 condenses the water vapor contained in the exhaust air exhausted from the fuel cell 22 to obtain exhaust air condensed water. The obtained exhausted air condensed water is sent as recovered water to the recovered water tank 28 via the exhausted air condensed water flow path 217 and stored in the water storage part of the recovered water tank 28.

そして、回収水タンク28で余剰となった回収水は、回収水タンク28に配置した排水口212から排水される。
次に、回収水及び浄化水の流れについて説明する。回収水タンク28に貯水した回収水は第1の水ポンプ29によりイオン除去装置210に送られ、脱イオン化された後、浄化水として浄化水タンク211に貯えられる。浄化水タンク211に貯えられた浄化水は、第2の水ポンプ214により水素生成装置24に供給され、原料ガスの改質に利用され、また、第3の水ポンプ213により、燃料電池22を循環し、燃料電池22を一定の温度に維持する。
The excess recovered water in the recovered water tank 28 is drained from a drain outlet 212 disposed in the recovered water tank 28.
Next, the flow of recovered water and purified water will be described. The recovered water stored in the recovered water tank 28 is sent to the ion removing device 210 by the first water pump 29, deionized, and then stored in the purified water tank 211 as purified water. The purified water stored in the purified water tank 211 is supplied to the hydrogen generator 24 by the second water pump 214 and used for reforming the raw material gas, and the fuel cell 22 is supplied by the third water pump 213. It circulates and maintains the fuel cell 22 at a constant temperature.

以上のように、本実施の形態においては、燃焼排ガスと燃料ガス及び燃料排ガスに含まれる水蒸気から回収する凝縮水を、第1の凝縮水流路に配置した塩基型アニオン交換器を通過させて、回収水タンクの貯水部に貯えることにより、凝縮水に含まれるアニオンが水酸化物イオンに交換され、交換された水酸化物イオンと、回収水中の水素イオンを化学反応させることで、回収水中に含まれる水素イオンの濃度を低下させ、燃料電池システムから排水される排水のPHをより安定して排水基準に維持することができる。   As described above, in the present embodiment, the condensed water recovered from the combustion exhaust gas and the water vapor contained in the fuel gas and the fuel exhaust gas is passed through the basic anion exchanger disposed in the first condensed water flow path, By storing it in the water storage section of the recovered water tank, the anions contained in the condensed water are exchanged for hydroxide ions, and the exchanged hydroxide ions and the hydrogen ions in the recovered water are chemically reacted, so that The concentration of hydrogen ions contained can be reduced, and the pH of the wastewater drained from the fuel cell system can be more stably maintained at the drainage standard.

以下、本実施の形態における燃料電池システム30の具体的な効果について説明する。   Hereinafter, specific effects of the fuel cell system 30 in the present embodiment will be described.

まず、本実施の形態の構成の燃料電池システム30を1kWの発電状態で運転を継続し
た時に回収水タンクの排水口から排水される排水のPHを評価したところ、排水のPHは安定して8.0を維持した。
First, when the fuel cell system 30 having the configuration of the present embodiment was continuously operated in the power generation state of 1 kW, the pH of drainage discharged from the drain of the recovered water tank was evaluated. 0.0 was maintained.

一方、比較のために、塩基型アニオン交換器を配置しない燃料電池システムで、同様の評価をしたところ、排水のPHは5.0であり、排水基準を満たさないものであった。
上記より、本実施の形態の燃料電池システムにおいて、回収水タンクから排出される排水のPHは安定して排水基準を満たすことがわかった。
On the other hand, for comparison, a fuel cell system without a base type anion exchanger was evaluated in the same manner. As a result, the pH of wastewater was 5.0, which did not satisfy the wastewater standard.
From the above, it has been found that in the fuel cell system of the present embodiment, the pH of the drainage discharged from the recovered water tank stably satisfies the drainage standard.

(実施の形態4)
図4は、本発明の実施の形態4における燃料電池システムを示す構成図である。なお、図4において、図3と同一の構成は同じ符号を用い、説明を省略する場合がある。
(Embodiment 4)
FIG. 4 is a configuration diagram showing a fuel cell system according to Embodiment 4 of the present invention. 4, the same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted.

図4において、燃料電池システム40は、第1の凝縮水流路215において、前記結合部31と前記塩基型アニオン交換器21の間に分岐42を配置し、また、前記分岐42と回収水タンク28を連結する第3の凝縮水流路41を設け、燃料排ガス凝縮水と燃焼排ガス凝縮水の一部が塩基型アニオン交換器21を介さずに回収水タンク28に回収する構成とした点で、実施の形態3の燃料電池システムとは異なる。他の構成要素やその動作は実施の形態3と同様であるので、説明を省略する。   In FIG. 4, the fuel cell system 40 includes a branch 42 disposed between the coupling portion 31 and the base type anion exchanger 21 in the first condensed water flow path 215, and the branch 42 and the recovered water tank 28. The third condensate water flow path 41 is provided, and a part of the fuel exhaust gas condensate and the combustion exhaust gas condensate is collected in the recovered water tank 28 without going through the basic anion exchanger 21. This is different from the fuel cell system of Embodiment 3. Since other components and their operations are the same as those in the third embodiment, description thereof is omitted.

以下に、本実施の形態の燃料電池システム40の発明のポイントである、凝縮水と回収水及び浄化水の流れについて説明する。   Hereinafter, the flow of condensed water, recovered water, and purified water, which is the point of the invention of the fuel cell system 40 of the present embodiment, will be described.

まず、凝縮水の流れについて説明する。図4に示すように、燃料排ガス凝縮水と燃焼排ガス凝縮水の一部は、塩基型アニオン交換器21を通過した後、回収水タンク28の貯水部に貯えられる。一方、燃料排ガス凝縮水と燃焼排ガス凝縮水の他の一部の凝縮水は、分岐42から第3の凝縮水流路41を通って流れ、塩基型アニオン交換器21を通過することなく、直接回収水タンク28の貯水部に貯えられる。
このとき、回収水タンク28で余剰となった回収水は、回収水タンク28に配置した排水口212から排水される。
次に、回収水及び浄化水の流れについて説明する。回収水タンク28に貯水した回収水は第1の水ポンプ29によりイオン除去装置210に送られ、脱イオン化された後、浄化水として浄化水タンク211に貯えられる。浄化水タンク211に貯えられた浄化水は、第2の水ポンプ214により水素生成装置24に供給され原料ガスの改質に利用され、また、第3の水ポンプ213により、燃料電池22を循環し、燃料電池22を一定の温度に維持する。
以上のように、本実施の形態においては、燃焼排ガスと燃料ガス及び燃料排ガスに含まれる水蒸気から回収する凝縮水の一部を、第1の凝縮水流路に配置した塩基型アニオン交換器を通過させた後、回収水タンクの貯水部に貯えることにより、凝縮水に含まれるアニオンが水酸化物イオンに交換され、また、燃焼排ガス及び燃料排ガスに含まれる水蒸気から回収する一部の凝縮水は塩基型アニオン交換器を通過せずに、回収水タンクの貯水部に貯えることにより、凝縮水に含まれるアニオンが水酸化物イオンに交換されないため、分岐を調整し、塩基型アニオン交換器を通過する凝縮水の流量と、塩基型アニオン交換器を通過しない凝縮水の流量を調整することで、回収水中の水素イオンと化学反応する水酸化物イオンの濃度を適切に調整することができるため、燃料電池システムから排水される排水のPHを確実に排水基準に維持することができる。
なお、分岐における、第1の凝縮水流路と第3の凝縮水流路を流れる各凝縮水の流量は、第1の凝縮水流路と第3の凝縮水流路の口径を変えることにより、また、一方の凝縮水流路に絞りを設ける等の手段を施すことで、第1の凝縮水流路と第3の凝縮水流路の通流抵抗を変えることで制御できる。
以下、本実施の形態における燃料電池システム40の具体的な効果について説明する。
First, the flow of condensed water will be described. As shown in FIG. 4, a part of the fuel exhaust gas condensate and the combustion exhaust gas condensate passes through the base type anion exchanger 21 and is then stored in the water storage part of the recovered water tank 28. On the other hand, the fuel exhaust gas condensate and the other part of the condensate of the combustion exhaust gas flow from the branch 42 through the third condensate flow path 41 and are directly recovered without passing through the basic anion exchanger 21. It is stored in the water storage part of the water tank 28.
At this time, the excess recovered water in the recovered water tank 28 is drained from the drain port 212 arranged in the recovered water tank 28.
Next, the flow of recovered water and purified water will be described. The recovered water stored in the recovered water tank 28 is sent to the ion removing device 210 by the first water pump 29, deionized, and then stored in the purified water tank 211 as purified water. The purified water stored in the purified water tank 211 is supplied to the hydrogen generator 24 by the second water pump 214 and used for reforming the raw material gas, and is circulated through the fuel cell 22 by the third water pump 213. The fuel cell 22 is maintained at a constant temperature.
As described above, in the present embodiment, a part of the condensed water recovered from the combustion exhaust gas, the fuel gas, and the water vapor contained in the fuel exhaust gas passes through the basic anion exchanger disposed in the first condensed water channel. Then, by storing it in the water storage part of the recovered water tank, the anions contained in the condensed water are exchanged for hydroxide ions, and some of the condensed water recovered from the water vapor contained in the combustion exhaust gas and fuel exhaust gas is Since the anion contained in the condensed water is not exchanged for hydroxide ions by storing in the water storage part of the recovered water tank without passing through the basic anion exchanger, the branch is adjusted and passed through the basic anion exchanger. The concentration of hydroxide ions that chemically react with hydrogen ions in the recovered water is adjusted by adjusting the flow rate of the condensed water that flows through and the flow rate of the condensed water that does not pass through the basic anion exchanger. It is possible, the PH of wastewater discharged from the fuel cell system can be maintained to ensure the effluent standards.
The flow rate of each condensed water flowing through the first condensed water channel and the third condensed water channel in the branch is changed by changing the diameters of the first condensed water channel and the third condensed water channel. It is possible to control by changing the flow resistance between the first condensed water flow path and the third condensed water flow path by providing means such as providing a restriction on the condensed water flow path.
Hereinafter, specific effects of the fuel cell system 40 in the present embodiment will be described.

まず、本実施の形態の構成の燃料電池システム40を1kWの発電状態で運転を継続した時に回収水タンクの排水口から排水される排水のPHを評価したところ、排水のPHは安定して7.2を維持した。なお、このとき、第1の凝縮水流路の口径と第3の凝縮水流路の口径を調整し、第1の凝縮水流路を通水する凝縮水流量と第3の凝縮水流路を通水する凝縮水流量の流量比が、2:8になるように調整した。   First, when the fuel cell system 40 having the configuration of the present embodiment was continuously operated in a power generation state of 1 kW, the pH of drainage discharged from the drain of the recovered water tank was evaluated. .2 was maintained. At this time, the diameter of the first condensed water flow path and the diameter of the third condensed water flow path are adjusted, and the flow rate of the condensed water flowing through the first condensed water flow path and the third condensed water flow path are passed through. The flow rate ratio of the condensed water flow rate was adjusted to 2: 8.

一方、比較のために、塩基型アニオン交換器を配置しない燃料電池システムで、同様の評価をしたところ、排水のPHは5.0であり、排水基準を満たさないものであった。   On the other hand, for comparison, a fuel cell system without a base type anion exchanger was evaluated in the same manner. As a result, the pH of wastewater was 5.0, which did not satisfy the wastewater standard.

上記より、本実施の形態の燃料電池システムの回収水タンクから排出される排水のPHは安定して排水基準を満たすことがわかった。   From the above, it was found that the pH of the drainage discharged from the recovered water tank of the fuel cell system of the present embodiment stably satisfies the drainage standard.

(実施の形態5)
図5は、本発明の実施の形態5における燃料電池システムを示す構成図である。なお、図5において、図4と同一の構成は同じ符号を用い、説明を省略する場合がある。
(Embodiment 5)
FIG. 5 is a configuration diagram showing a fuel cell system according to Embodiment 5 of the present invention. In FIG. 5, the same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted.

図5において、燃料電池システム50は、第2の凝縮水流路32において、燃料排ガス凝縮器220により、燃料排ガス中の水蒸気を凝縮することによって得た燃料排ガス凝縮水を貯える水タンク51と、水タンク51に貯水した凝縮水の通流状態を制御する制御弁52を配置する構成とした点で、実施の形態4の燃料電池システムとは異なる。他の構成要素やその動作は実施の形態4と同様であるので、説明を省略する。   In FIG. 5, the fuel cell system 50 includes a water tank 51 that stores fuel exhaust gas condensed water obtained by condensing water vapor in the fuel exhaust gas by the fuel exhaust gas condenser 220 in the second condensed water flow path 32, The fuel cell system of the fourth embodiment is different from the fuel cell system of the fourth embodiment in that a control valve 52 for controlling the flow state of the condensed water stored in the tank 51 is disposed. Since other components and their operations are the same as those in the fourth embodiment, description thereof is omitted.

以下に、本実施の形態の燃料電池システム50の発明のポイントである、凝縮水と回収水及び浄化水の流れについて説明する。   Hereinafter, the flow of condensed water, recovered water, and purified water, which is the point of the invention of the fuel cell system 50 of the present embodiment, will be described.

まず、凝縮水の流れについて、図6も参照しながら説明する。燃料電池22から排出される燃料排ガスに含まれる水蒸気を燃料排ガス凝縮器220で凝縮して得た燃料排ガス凝縮水が水タンク51に送られる。水タンク51において、燃料排ガス凝縮水は、図6(a)に示すように、制御弁52によって、第2の凝縮水流路32への通水が遮断され、水タンク51に貯水した燃料排ガス凝縮水の水位が第1の所定の水位に至るまで水タンク51に貯水される。このとき、第2の凝縮水中に燃料排ガス中の水素が混入する場合であっても、水タンク51に貯水した凝縮水と制御弁52が、燃料排ガス中の水素の流れを遮断し、燃料排ガス中の水素が第2の凝縮水流路32に漏洩することを防止する。一方、図6(b)に示すように、水タンク51に貯水した燃料排ガス凝縮水の水位が第1の所定の水位に至ったときに、制御弁52が開き、水タンク51に貯水された燃料排ガス凝縮水が第2の凝縮水流路32に通水し、第1の凝縮水流路215の結合部31に送られる。このとき、第2の凝縮水中に燃料排ガス中の水素が混入する場合であっても、水タンク51に貯水した凝縮水が、燃料排ガス中の水素を水封し、燃料排ガス中の水素が第2の凝縮水流路32に漏洩することを防止する。次に、図6(c)に示すように、水タンク51に貯水した燃料排ガス凝縮水の水位が第2の所定の水位まで低下したとき、制御弁52が閉じ、燃料排ガス凝縮水が水タンク51に貯水される。このとき、第2の凝縮水中に燃料排ガス中の水素が混入する場合であっても、水タンク51に貯水した凝縮水と制御弁52が、燃料排ガス中の水素の流れを遮断し、燃料排ガス中の水素が第2の凝縮水流路32に漏洩することを防止する。ここで、第1の所定の水位及び第2の所定の水位は、図6に示すように、水位センサー等の水位検知手段61で検知し、当該水位検知手段61からの情報を受けて動作する制御装置62により、制御弁52の開閉状態が切り替えられる。   First, the flow of condensed water will be described with reference to FIG. Fuel exhaust gas condensed water obtained by condensing water vapor contained in the fuel exhaust gas discharged from the fuel cell 22 by the fuel exhaust gas condenser 220 is sent to the water tank 51. In the water tank 51, the fuel exhaust gas condensate is condensed by the fuel exhaust gas stored in the water tank 51, as shown in FIG. Water is stored in the water tank 51 until the water level reaches the first predetermined water level. At this time, even if hydrogen in the fuel exhaust gas is mixed into the second condensed water, the condensed water stored in the water tank 51 and the control valve 52 block the flow of hydrogen in the fuel exhaust gas, and the fuel exhaust gas. The hydrogen inside is prevented from leaking into the second condensed water channel 32. On the other hand, as shown in FIG. 6B, when the water level of the fuel exhaust gas condensate stored in the water tank 51 reaches the first predetermined water level, the control valve 52 is opened and the water tank 51 stores the water. The fuel exhaust gas condensed water passes through the second condensed water channel 32 and is sent to the coupling portion 31 of the first condensed water channel 215. At this time, even if hydrogen in the fuel exhaust gas is mixed into the second condensed water, the condensed water stored in the water tank 51 seals the hydrogen in the fuel exhaust gas, and the hydrogen in the fuel exhaust gas is the first. It is prevented from leaking into the second condensed water channel 32. Next, as shown in FIG. 6 (c), when the water level of the fuel exhaust gas condensate stored in the water tank 51 is lowered to the second predetermined water level, the control valve 52 is closed and the fuel exhaust gas condensate is 51 is stored. At this time, even if hydrogen in the fuel exhaust gas is mixed into the second condensed water, the condensed water stored in the water tank 51 and the control valve 52 block the flow of hydrogen in the fuel exhaust gas, and the fuel exhaust gas. The hydrogen inside is prevented from leaking into the second condensed water channel 32. Here, as shown in FIG. 6, the first predetermined water level and the second predetermined water level are detected by a water level detection means 61 such as a water level sensor, and operate by receiving information from the water level detection means 61. The open / close state of the control valve 52 is switched by the control device 62.

このようにして、水タンク51から制御弁52を通って、第2の凝縮水流路32に流れた燃料排ガス凝縮水は、結合部31を通って、第1の凝縮水流路215に流れる。そして
、燃料排ガス凝縮水と燃焼排ガス凝縮水の一部は、塩基型アニオン交換器21を通過した後、回収水タンク28の貯水部に貯えられる。一方、燃料排ガス凝縮水と燃焼排ガス凝縮水の他の一部の凝縮水は、分岐42から第3の凝縮水流路41を通って流れ、塩基型アニオン交換器21を通過することなく、直接回収水タンク28の貯水部に貯えられる。
In this manner, the fuel exhaust gas condensed water that has flowed from the water tank 51 through the control valve 52 to the second condensed water flow path 32 flows through the coupling portion 31 to the first condensed water flow path 215. A part of the fuel exhaust gas condensate and the combustion exhaust gas condensate pass through the basic anion exchanger 21 and are then stored in the water storage part of the recovered water tank 28. On the other hand, the fuel exhaust gas condensate and the other part of the condensate of the combustion exhaust gas flow from the branch 42 through the third condensate flow path 41 and are directly recovered without passing through the basic anion exchanger 21. It is stored in the water storage part of the water tank 28.

このとき、回収水タンク28で余剰となった回収水は、回収水タンク28に配置した排水口212から排水される。   At this time, the excess recovered water in the recovered water tank 28 is drained from the drain port 212 arranged in the recovered water tank 28.

次に、回収水及び浄化水の流れについて説明する。回収水タンク28に貯水した回収水は第1の水ポンプ29によりイオン除去装置210に送られ、脱イオン化された後、浄化水として浄化水タンク211に貯えられる。浄化水タンク211に貯えられた浄化水は、第2の水ポンプ214により水素生成装置24に供給され原料ガスの改質に利用され、また、第3の水ポンプ213により、燃料電池22を循環し、燃料電池22を一定の温度に維持する。   Next, the flow of recovered water and purified water will be described. The recovered water stored in the recovered water tank 28 is sent to the ion removing device 210 by the first water pump 29, deionized, and then stored in the purified water tank 211 as purified water. The purified water stored in the purified water tank 211 is supplied to the hydrogen generator 24 by the second water pump 214 and used for reforming the raw material gas, and is circulated through the fuel cell 22 by the third water pump 213. The fuel cell 22 is maintained at a constant temperature.

以上のように、本実施の形態においては、燃料電池から排出される燃料排ガスから回収した燃料排ガス凝縮水を水タンクに貯水することで、燃料排ガス凝縮水に燃料電池から排出される燃料排ガス中の水素が混入した場合においても、燃料排ガス中の水素が第2の凝縮水流路や第1の凝縮水流路に流れるのを抑止できるため、燃料電池システムを安全に運転することができる。また、燃焼排ガスと燃料ガス及び燃料排ガスに含まれる水蒸気から回収する凝縮水の一部を、第1の凝縮水流路に配置した塩基型アニオン交換手段を通過させた後、回収水タンクの貯水部に貯えることにより、凝縮水に含まれるアニオンが水酸化物イオンに交換され、また、燃焼排ガス及び燃料排ガスに含まれる水蒸気から回収する一部の凝縮水は塩基型アニオン交換手段を通過せずに回収水タンクの貯水部に貯えることにより、凝縮水に含まれるアニオンが水酸化物イオンに交換されないため、分岐を調整し、塩基型アニオン交換器を通過する凝縮水の流量と、塩基型アニオン交換器を通過しない凝縮水の流量を調整することで、回収水中の水素イオンと化学反応する水酸化物イオンの濃度を適切に調整することができるため、燃料電池システムから排水される排水のPHを確実に排水基準に維持することができる。   As described above, in the present embodiment, the fuel exhaust gas condensed water recovered from the fuel exhaust gas discharged from the fuel cell is stored in the water tank, so that the fuel exhaust gas condensed water is discharged from the fuel cell. Even when this hydrogen is mixed, hydrogen in the fuel exhaust gas can be prevented from flowing into the second condensed water channel or the first condensed water channel, so that the fuel cell system can be operated safely. Further, after passing a part of the condensed water recovered from the combustion exhaust gas, the fuel gas, and the water vapor contained in the fuel exhaust gas through the basic anion exchange means arranged in the first condensed water flow path, the water storage part of the recovered water tank The anion contained in the condensed water is exchanged for hydroxide ions, and some condensed water recovered from the water vapor contained in the combustion exhaust gas and the fuel exhaust gas does not pass through the basic anion exchange means. Since the anion contained in the condensed water is not exchanged for hydroxide ions by storing it in the water storage section of the recovered water tank, the flow rate of the condensed water passing through the basic anion exchanger and the basic anion exchange are adjusted. By adjusting the flow rate of the condensed water that does not pass through the vessel, the concentration of hydroxide ions that chemically react with hydrogen ions in the recovered water can be adjusted appropriately. The PH of wastewater drained from Temu can be maintained to ensure that the effluent standard.

以下、本実施の形態における燃料電池システム50の具体的な効果について説明する。   Hereinafter, specific effects of the fuel cell system 50 in the present embodiment will be described.

まず、本実施の形態の構成の燃料電池システム50を1kWの発電状態で運転を継続した時に回収水タンクの排水口から排水される排水のPHを評価したところ、排水のPHは安定して7.2を維持した。なお、このとき、第1の凝縮水流路の口径と第3の凝縮水流路の口径を調整し、第1の凝縮水流路を通水する凝縮水流量と第3の凝縮水流路を通水する凝縮水流量の流量比が、2:8になるように調整した。   First, when the fuel cell system 50 having the configuration of the present embodiment was continuously operated in a power generation state of 1 kW, the pH of drainage discharged from the drain of the recovered water tank was evaluated. .2 was maintained. At this time, the diameter of the first condensed water flow path and the diameter of the third condensed water flow path are adjusted, and the flow rate of the condensed water flowing through the first condensed water flow path and the third condensed water flow path are passed through. The flow rate ratio of the condensed water flow rate was adjusted to 2: 8.

一方、比較のために、塩基型アニオン交換器を配置しない燃料電池システムで、同様の評価をしたところ、排水のPHは5.0であり、排水基準を満たさないものであった。   On the other hand, for comparison, a fuel cell system without a base type anion exchanger was evaluated in the same manner. As a result, the pH of wastewater was 5.0, which did not satisfy the wastewater standard.

上記より、本実施の形態の燃料電池システムにおいて、回収水タンクから排出される排水のPHは安定して排水基準を満たすことがわかった。   From the above, it has been found that in the fuel cell system of the present embodiment, the pH of the drainage discharged from the recovered water tank stably satisfies the drainage standard.

以上のように、本発明に係る燃料電池システムは、排水のPHを安定して排水基準に維持することが可能となるので、定置式や移動式あるいは可搬式の燃料電池システム等の産業分野に適用できる。   As described above, the fuel cell system according to the present invention can stably maintain the pH of drainage at the drainage standard, so that it can be used in industrial fields such as stationary, mobile or portable fuel cell systems. Applicable.

10、20、30、40、50、70 燃料電池システム
11、21 塩基型アニオン交換器
12、22、72 燃料電池
13、23、73 空気供給装置
14、25、75 燃焼部
15、27、77 燃焼排ガス凝縮器
16、28、78 回収水タンク
17、29 第1の水ポンプ
18、210、714 イオン除去装置
19、211 浄化水タンク
24、74 水素生成装置
26 燃料ガス凝縮器
31 結合部
32 第2の凝縮水流路
41 第3の凝縮水流路
42 分岐
51 水タンク
52 制御弁
61 水位検知手段
62 制御装置
71、110、212 排水口
76、115、220 燃料排ガス凝縮器
111、214 第2の水ポンプ
112、215 第1の凝縮水流路
113、217 排空気凝縮水流路
114、218 排空気凝縮器
116、221 燃料排ガス凝縮水流路
117、222 燃料排ガス流路
213 第3の水ポンプ
216 バイパス流路
219 三方弁
10, 20, 30, 40, 50, 70 Fuel cell system 11, 21 Basic anion exchanger 12, 22, 72 Fuel cell 13, 23, 73 Air supply device 14, 25, 75 Combustion section 15, 27, 77 Combustion Exhaust gas condenser 16, 28, 78 Recovery water tank 17, 29 First water pump 18, 210, 714 Ion remover 19, 211 Purified water tank 24, 74 Hydrogen generator 26 Fuel gas condenser 31 Coupling part 32 Second Condensate flow path 41 Third condensate flow path 42 Branch 51 Water tank 52 Control valve 61 Water level detection means 62 Controller 71, 110, 212 Drain port 76, 115, 220 Fuel exhaust gas condenser 111, 214 Second water pump 112, 215 First condensed water flow path 113, 217 Exhaust air condensed water flow path 114, 218 Exhaust air condenser 116, 22 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel exhaust gas condensed water flow path 117, 222 Fuel exhaust gas flow path 213 3rd water pump 216 Bypass flow path 219 Three-way valve

Claims (7)

燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池と、
原料ガスと燃料ガス及び前記燃料電池から排出される燃料排ガスの少なくとも一つを燃焼する燃焼器と、
前記燃焼器から排出される燃焼排ガスから回収される第1の凝縮水が貯えられる回収水タンクと、
前記回収水タンクに貯水した回収水を脱イオン化して浄化するイオン除去装置と、
前記燃焼器と前記回収水タンクとをつなぐ第1の凝縮水流路に配置される塩基型アニオン交換器と、
を有し、
前記第1の凝縮水は、前記塩基型アニオン交換器において前記第1の凝縮水中のアニオンが水酸化物イオンに交換されて前記回収水タンクに送られる、
燃料電池システム。
A fuel cell that generates electricity by reacting a fuel gas and an oxidant gas; and
A combustor that combusts at least one of a raw material gas, a fuel gas, and a fuel exhaust gas discharged from the fuel cell;
A recovered water tank in which first condensed water recovered from the combustion exhaust gas discharged from the combustor is stored;
An ion removing device for deionizing and purifying the recovered water stored in the recovered water tank;
A basic anion exchanger disposed in a first condensed water flow path connecting the combustor and the recovered water tank;
Have
The first condensed water is sent to the recovered water tank by exchanging anions in the first condensed water with hydroxide ions in the basic anion exchanger.
Fuel cell system.
原料ガスを改質して生成した燃料ガスを前記燃料電池に供給する水素生成装置を有する請求項1に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1, further comprising a hydrogen generator that supplies a fuel gas generated by reforming a raw material gas to the fuel cell. 前記水素生成装置は前記燃焼器により加熱されることを特徴とする請求項2記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 2, wherein the hydrogen generator is heated by the combustor. 燃料排ガスを前記燃料電池から前記燃焼器に供給するための燃料排ガス流路に配置され、燃料排ガスから第2の凝縮水を回収する燃料排ガス凝縮器と、
前記燃料排ガス凝縮器と前記第1の凝縮水流路の結合部とをつなぐ第2の凝縮水流路と、をさらに有し、
前記塩基型アニオン交換器は、前記結合部と前記回収水タンクとの間に配置され、前記第1及び第2の凝縮水中のアニオンを水酸化物イオンに交換する、
請求項1〜請求項3に記載の燃料電池システム。
A fuel exhaust gas condenser disposed in a fuel exhaust gas flow path for supplying fuel exhaust gas from the fuel cell to the combustor and recovering second condensed water from the fuel exhaust gas;
A second condensate water channel connecting the fuel exhaust gas condenser and the coupling portion of the first condensate water channel;
The basic anion exchanger is disposed between the coupling portion and the recovered water tank, and exchanges anions in the first and second condensed water with hydroxide ions;
The fuel cell system according to claim 1.
前記第1の凝縮水流路は、前記結合部と前記塩基型アニオン交換器との間で分岐し、一方の凝縮水流路の凝縮水は前記塩基型アニオン交換器を介して前記回収水タンクに送られ、他方の凝縮水流路の凝縮水は前記塩基型アニオン交換器を介さずに前記回収水タンクに送られるように構成されている、
請求項4に記載の燃料電池システム。
The first condensate water channel branches off between the coupling portion and the base type anion exchanger, and the condensate water in one condensate water channel is sent to the recovered water tank via the base type anion exchanger. The condensed water in the other condensed water flow path is configured to be sent to the recovered water tank without going through the basic type anion exchanger.
The fuel cell system according to claim 4.
前記燃料排ガス凝縮器と前記結合部との間に配置され、前記第2の凝縮水を貯水する水タンクと、前記第2の凝縮水流路に配置される制御弁と、をさらに有し、
前記水タンク内の第2の凝縮水は、間欠的に前記回収水タンクに送られるように構成されている、
請求項4または5に記載の燃料電池システム。
A water tank that is disposed between the fuel exhaust gas condenser and the coupling portion and stores the second condensed water, and a control valve disposed in the second condensed water flow path;
The second condensed water in the water tank is configured to be intermittently sent to the recovered water tank.
The fuel cell system according to claim 4 or 5.
前記アニオン交換器は、強塩基型イオン交換膜である、請求項1〜請求項6に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1, wherein the anion exchanger is a strong base type ion exchange membrane.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017069103A (en) * 2015-09-30 2017-04-06 東京瓦斯株式会社 Fuel cell system

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