JP2019537815A - 燃料電池システム、水素製造システム - Google Patents
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Abstract
Description
[第1実施形態]
(燃料極)
[第2実施形態]
[第3実施形態]
(燃料極又は水素極)
[第4実施形態]
[実施例]
すなわち、
正味出力(Pact)=セル単体の発電電力(Pcell)−チラーの動力(EC) …式(2)
である。
正味入力(Pact)=セル単体の発電電力(Pcell)+チラーの動力(Ec)+
蒸気発生ヒータ32の入力(Eh)+セル温度保持ヒータ40の入力(Ep)…式(3)
である。
である。
Claims (16)
- 燃料極と、空気供給部から空気が供給される空気極と、前記燃料極と前記空気極との間にある電解質層と、を有する固体酸化物型燃料電池と、
前記燃料極から排出された水素・水蒸気混合ガスが流れる第1通風路と、前記空気極から排出された空気が流れる第2通風路と、前記第1通風路と前記第2通風路との間にある水蒸気透過膜と、を有し、前記水素・水蒸気混合ガスと前記空気との間で顕熱と潜熱とを交換する全熱交換器と、
燃料供給部からの水素と前記第1通風路から排出された前記水素・水蒸気混合ガスとを混合して前記燃料極に供給する混合部と、
前記混合部と前記燃料極とを接続した第1部分と、前記燃料極と前記第1通風路とを接続した第2部分と、前記第1通風路と前記混合部とを接続した第3部分と、を含んだループ状をなし、前記混合部、前記燃料極、及び前記第1通風路の順に前記水素・水蒸気混合ガスが循環される燃料循環流路と、
を備える燃料電池システム。 - 前記全熱交換器は、
前記燃料極から排出された前記水素・水蒸気混合ガスが流れる第3通風路であって、前記第1通風路との間に前記第2通風路が位置するように配置された第3通風路と、
前記第3通風路と前記第2通風路との間にある第2水蒸気透過膜と、
を有する請求項1に記載の燃料電池システム。 - 前記全熱交換器は、
前記空気極から排出された前記空気が流れる第4通風路であって、前記第2通風路との間に前記第1通風路が位置するように配置された第4通風路と、
前記第4通風路と前記第1通風路との間にある第3水蒸気透過膜と、
を有する請求項1に記載の燃料電池システム。 - 前記全熱交換器は、前記第1通風路から排出される前記水素・水蒸気混合ガスの温度を101℃以上かつ300℃以下になるように熱交換する請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記水蒸気透過膜は、前記第1通風路から前記第2通風路への水蒸気/水素の透過比が
1/0.02〜1/0.001
の範囲内である請求項1に記載の燃料電池システム。 - 前記空気極に流入する前記空気と、前記空気極から排出される前記空気と、の間で熱交換を行う空気極側熱交換器を備え、
前記空気極側熱交換器は、前記空気極から排出され前記第2通風路に流入する前記空気の温度を、前記第1通風路に流入する前記水素・水蒸気混合ガスの温度よりも低くなるように熱交換する請求項1に記載の燃料電池システム。 - 前記燃料循環流路の前記第2部分に設けられ前記水素・水蒸気混合ガスの温度を検知する温度検知部と、
前記燃料循環流路の前記第2部分に設けられ前記温度検知部で検知した温度に基づき前記水素・水蒸気混合ガスの温度を所定の範囲内に制御する温度制御手段と、
を備える請求項1に記載の燃料電池システム。 - 燃料極と、空気供給部から空気が供給される空気極と、前記燃料極と前記空気極との間にある電解質層と、を有する高温水蒸気電解部と、
水素タンクと、
前記燃料極から排出された水素・水蒸気混合ガスが流れる第1通風路と、前記空気極から排出された空気が流れる第2通風路と、前記第1通風路と前記第2通風路との間にある水蒸気透過膜と、を有し、前記水素・水蒸気混合ガスと前記空気との間で顕熱と潜熱とを交換する全熱交換器と、
前記水素・水蒸気混合ガスの一部を前記水素タンクに供給する分配部と、
水供給部からの水蒸気と前記第1通風路から排出された前記水素・水蒸気混合ガスとを混合して前記燃料極に供給する混合部と、
前記混合部と前記燃料極とを接続した第1部分と、前記燃料極と前記第1通風路とを接続した第2部分と、前記第1通風路と前記分配部とを接続した第3部分と、前記分配部と前記混合部とを接続した第4部分と、を含んだループ状をなし、前記混合部、前記燃料極、前記第1通風路、及び前記分配部の順に前記水素・水蒸気混合ガスが循環される燃料循環流路と、
を備える水素製造システム。 - 前記全熱交換器は、
前記燃料極から排出された前記水素・水蒸気混合ガスが流れる第3通風路と、
前記第3通風路と前記第2通風路との間にある第2水蒸気透過膜と、
を有する請求項8に記載の水素製造システム。 - 前記全熱交換器は、
前記空気極から排出された前記空気が流れる第4通風路と、
前記第4通風路と前記第1通風路との間にある第3水蒸気透過膜と、
を有する請求項8に記載の水素製造システム。 - 前記全熱交換器は、前記第1通風路から排出される前記水素・水蒸気混合ガスの温度を101℃以上かつ300℃以下になるように熱交換する請求項8に記載の水素製造システム。
- 水供給流路を介して前記水供給部に接続されるとともに前記水供給部に水を供給する水タンクと、
前記第2通風路の下流に設けられた熱交換器であって、前記第2通風路から出た前記空気と、前記水供給流路内を送られる前記水と、の間で熱交換する熱交換器と、
を備える請求項8に記載の水素製造システム。 - 前記第2通風路の下流側に設けられた水タンクであって、前記第2通風路から出た前記空気から水を回収可能な水タンクを備える請求項8に記載の水素製造システム。
- 前記分配部に接続され前記水素・水蒸気混合ガスから水蒸気を除去する脱水装置を備える請求項8に記載の水素製造システム。
- 前記水蒸気透過膜は,前第1通風路から前記第2通風路への水蒸気/水素の透過比が
1/0.02〜1/0.001
である請求項8に記載の水素製造システム。 - 前記第2通風路に流入する前記空気の温度は、前記第1通風路に流入する前記水素・水蒸気混合ガスの温度よりも高くなるように制御する請求項8に記載の水素製造システム。
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