JP2020047399A - 燃料電池装置 - Google Patents
燃料電池装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020047399A JP2020047399A JP2018173164A JP2018173164A JP2020047399A JP 2020047399 A JP2020047399 A JP 2020047399A JP 2018173164 A JP2018173164 A JP 2018173164A JP 2018173164 A JP2018173164 A JP 2018173164A JP 2020047399 A JP2020047399 A JP 2020047399A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- fuel cell
- fuel
- space
- reformer
- 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
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 209
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 385
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims abstract description 120
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 91
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 83
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 47
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 45
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 128
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 60
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims description 59
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 57
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 50
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 claims description 4
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract description 120
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 8
- 230000001629 suppression Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 7
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000006057 reforming reaction Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000037237 body shape Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- Fuel Cell (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
Description
燃料電池装置は、
燃料ガスと酸化剤ガスとを用いた電気化学反応により発電する燃料電池スタック(2)と、
改質原料ガスを改質して燃料ガスを生成し、生成した燃料ガスを燃料電池スタックへ供給する改質器(16)と、
燃料電池スタックから排出される燃料オフガスに含まれる燃料ガスと燃料電池スタックから排出される酸化剤オフガスに含まれる酸化剤ガスとを燃焼させて燃焼排ガスを生成する燃焼器(4)と、
燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス流路(6)と、を備え、
改質器は、改質原料ガスを改質する改質触媒(165)と、改質触媒が配置され、かつ、改質原料ガスが流れる触媒配置部(S22)と、を有し、
燃焼排ガス流路は、燃焼排ガス流路を流れる燃焼排ガスが、伝熱壁(161、162)を介した熱交換によって、触媒配置部を流れる改質原料ガスを加熱する加熱部(S24、S25)を有し、
触媒配置部は、軸線の周りに筒状に形成された伝熱壁としての第1伝熱壁(161)と、第1伝熱壁の周方向全域を覆うように筒状に形成された伝熱壁としての第2伝熱壁(162)との間に形成されており、
加熱部は、第1加熱部(S24)と、第1加熱部よりも燃焼排ガス流れの下流側に位置する第2加熱部(S25)とを含み、
第1加熱部は、第1伝熱壁を挟んだ触媒配置部の向かい側に形成されており、
第2加熱部は、第2伝熱壁を挟んだ触媒配置部の向かい側に形成されており、
触媒配置部では、第1伝熱壁の軸線方向の一方側から他方側に向けて改質原料ガスが流れ、
第1加熱部では、軸線方向の一方側から他方側に向かって燃焼排ガスが流れ、
第2加熱部では、軸線方向の他方側から一方側に向かって燃焼排ガスが流れる。
まず、燃料電池装置30が適用される燃料電池システムFCSについて説明する。図1に示すように、燃料電池システムFCSは、燃料電池スタック2と、燃焼器4と、燃焼排ガス流路6と、第1オフガス流路8と、第2オフガス流路10と、燃焼器導入流路12と、燃料リサイクル流路14と、改質器16と、蒸発器18と、脱硫器20と、エジェクタ22と、空気予熱器24と、排熱回収器26とを備える。本実施形態では、燃料電池スタック2、改質器16、燃焼器4、燃焼排ガス流路6等は、後述の通り、モジュール化されており、燃料電池装置30を構成している。
第1実施形態では、第2オフガス流路10は、空気オフガスの他の一部を、燃焼器4および内周側空間S24を迂回させて、天板側空間S26に導くものであった。これに対して、本実施形態では、図示しないが、第2オフガス流路10は、空気オフガスの他の一部を、燃焼器4、内周側空間S24および天板側空間S26を迂回させて、外周側空間S25に導く。これによっても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
(1)第2オフガス流路10は、空気オフガスの他の一部を、燃焼器4を迂回させて、内周側空間S24に導くものであってもよい。これによっても、第1実施形態と同様の効果が得られる。第1、第2実施形態およびこの実施形態のように、第2オフガス流路10は、空気オフガスの他の一部を、燃焼器4を迂回させて、燃焼排ガス流路6のうち改質原料ガスを加熱する加熱部に導くものであればよい。この場合、空気オフガスの熱を改質原料ガスの加熱に利用できる。
上記各実施形態の一部または全部で示された第1の観点によれば、燃料電池装置は、燃料電池スタック(2)と、改質器(16)と、燃焼器(4)と、燃焼排ガス流路(6)と、を備える。改質器は、改質触媒(165)と、触媒配置部(S22)と、を有する。燃焼排ガス流路は、燃焼排ガス流路を流れる燃焼排ガスが、伝熱壁(161、162)を介した熱交換によって、触媒配置部を流れる改質原料ガスを加熱する加熱部(S24、S25)を有する。触媒配置部は、軸線の周りに筒状に形成された伝熱壁としての第1伝熱壁(161)と、第1伝熱壁の周方向全域を覆うように筒状に形成された伝熱壁としての第2伝熱壁(162)との間に形成されている。加熱部は、第1加熱部(S24)と、第1加熱部よりも燃焼排ガス流れの下流側に位置する第2加熱部(S25)とを含む。第1加熱部は、第1伝熱壁を挟んだ触媒配置部の向かい側に形成されている。第2加熱部は、第2伝熱壁を挟んだ触媒配置部の向かい側に形成されている。触媒配置部では、第1伝熱壁の軸線方向の一方側から他方側に向けて改質原料ガスが流れる。第1加熱部では、軸線方向の一方側から他方側に向かって燃焼排ガスが流れる。第2加熱部では、軸線方向の他方側から一方側に向かって燃焼排ガスが流れる。
4 燃焼器
6 燃焼排ガス流路
16 改質器
165 改質触媒
S22 触媒配置空間
161 改質器内壁
162 改質器外壁
S24 内周側空間
S25 外周側空間
Claims (6)
- 燃料電池装置であって、
燃料ガスと酸化剤ガスとを用いた電気化学反応により発電する燃料電池スタック(2)と、
改質原料ガスを改質して前記燃料ガスを生成し、生成した前記燃料ガスを前記燃料電池スタックへ供給する改質器(16)と、
前記燃料電池スタックから排出される燃料オフガスに含まれる前記燃料ガスと前記燃料電池スタックから排出される酸化剤オフガスに含まれる前記酸化剤ガスとを燃焼させて燃焼排ガスを生成する燃焼器(4)と、
前記燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス流路(6)と、を備え、
前記改質器は、前記改質原料ガスを改質する改質触媒(165)と、前記改質触媒が配置され、かつ、前記改質原料ガスが流れる触媒配置部(S22)と、を有し、
前記燃焼排ガス流路は、前記燃焼排ガス流路を流れる前記燃焼排ガスが、伝熱壁(161、162)を介した熱交換によって、前記触媒配置部を流れる前記改質原料ガスを加熱する加熱部(S24、S25)を有し、
前記触媒配置部は、軸線の周りに筒状に形成された前記伝熱壁としての第1伝熱壁(161)と、前記第1伝熱壁の周方向全域を覆うように筒状に形成された前記伝熱壁としての第2伝熱壁(162)との間に形成されており、
前記加熱部は、第1加熱部(S24)と、前記第1加熱部よりも前記燃焼排ガス流れの下流側に位置する第2加熱部(S25)とを含み、
前記第1加熱部は、前記第1伝熱壁を挟んだ前記触媒配置部の向かい側に形成されており、
前記第2加熱部は、前記第2伝熱壁を挟んだ前記触媒配置部の向かい側に形成されており、
前記触媒配置部では、前記第1伝熱壁の軸線方向の一方側から他方側に向けて前記改質原料ガスが流れ、
前記第1加熱部では、前記軸線方向の前記一方側から前記他方側に向かって前記燃焼排ガスが流れ、
前記第2加熱部では、前記軸線方向の前記他方側から前記一方側に向かって前記燃焼排ガスが流れる、燃料電池装置。 - 前記酸化剤オフガスの一部を前記燃焼器に導く第1オフガス流路(8)と、
前記酸化剤オフガスの他の一部を、前記燃焼器を迂回させて、前記燃焼排ガス流路に導く第2オフガス流路(10)と、をさらに備える、請求項1に記載の燃料電池装置。 - 前記燃焼排ガス流路は、前記触媒配置部に対して前記軸線方向の前記他方側に、前記第1加熱部と前記第2加熱部とを連通させる連通部(S26)を有し、
前記燃料電池装置は、
前記酸化剤オフガスの一部を前記燃焼器に導く第1オフガス流路(8、S21)と、
前記酸化剤オフガスの他の一部を、前記燃焼器および前記第1加熱部を迂回させて、前記連通部に導く第2オフガス流路(10、S27)と、を備える、請求項1に記載の燃料電池装置。 - 前記燃焼排ガス流路は、前記触媒配置部に対して前記軸線方向の前記他方側に、前記第1加熱部と前記第2加熱部とを連通させる連通部(S26)を有し、
前記燃料電池装置は、
前記酸化剤オフガスの一部を前記燃焼器に導く第1オフガス流路(8、S21)と、
前記酸化剤オフガスの他の一部を、前記燃焼器、前記第1加熱部および前記連通部を迂回させて、前記第2加熱部に導く第2オフガス流路(10)と、を備える、請求項1に記載の燃料電池装置。 - 前記燃焼器に供給される前記燃料オフガスに含まれる前記燃料ガスの量は、前記燃料電池スタックから排出される前記酸化剤オフガスに含まれる前記酸化剤ガスの全部と過不足なく反応させるのに必要な前記燃料ガスの量よりも少なくなっている、請求項1ないし4のいずれか1つに記載の燃料電池装置。
- 前記燃料電池装置は、
前記燃料オフガスの一部を前記燃焼器に導く燃焼器導入流路(12)と、
前記燃料電池スタックから排出される前記燃料オフガスの他の一部を、前記燃料電池スタックに供給するための燃料リサイクル流路(14)と、をさらに備える、請求項1ないし4のいずれか1つに記載の燃料電池装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018173164A JP7215032B2 (ja) | 2018-09-17 | 2018-09-17 | 燃料電池装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018173164A JP7215032B2 (ja) | 2018-09-17 | 2018-09-17 | 燃料電池装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020047399A true JP2020047399A (ja) | 2020-03-26 |
JP7215032B2 JP7215032B2 (ja) | 2023-01-31 |
Family
ID=69901576
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018173164A Active JP7215032B2 (ja) | 2018-09-17 | 2018-09-17 | 燃料電池装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7215032B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7118330B1 (ja) * | 2022-03-14 | 2022-08-15 | 三菱電機株式会社 | 燃料処理装置 |
JP7468450B2 (ja) | 2021-05-11 | 2024-04-16 | 株式会社デンソー | 燃料電池システム |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09213354A (ja) * | 1996-02-01 | 1997-08-15 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃料電池発電設備 |
JP2002175821A (ja) * | 2000-12-05 | 2002-06-21 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 燃料電池システム |
JP2009076275A (ja) * | 2007-09-19 | 2009-04-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 燃料電池モジュール |
JP2013089498A (ja) * | 2011-10-19 | 2013-05-13 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池モジュール |
JPWO2012081153A1 (ja) * | 2010-12-17 | 2014-05-22 | パナソニック株式会社 | 燃料電池システムおよびその制御方法 |
JP2017105695A (ja) * | 2015-08-28 | 2017-06-15 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 水素生成装置及び燃料電池システム |
JP2017195084A (ja) * | 2016-04-20 | 2017-10-26 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 燃料電池システム |
JP2017212204A (ja) * | 2016-05-19 | 2017-11-30 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 高温動作型燃料電池システム |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012081153A (ja) | 2010-10-14 | 2012-04-26 | Kokuyo Co Ltd | 給電装置 |
-
2018
- 2018-09-17 JP JP2018173164A patent/JP7215032B2/ja active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09213354A (ja) * | 1996-02-01 | 1997-08-15 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃料電池発電設備 |
JP2002175821A (ja) * | 2000-12-05 | 2002-06-21 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 燃料電池システム |
JP2009076275A (ja) * | 2007-09-19 | 2009-04-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 燃料電池モジュール |
JPWO2012081153A1 (ja) * | 2010-12-17 | 2014-05-22 | パナソニック株式会社 | 燃料電池システムおよびその制御方法 |
JP2013089498A (ja) * | 2011-10-19 | 2013-05-13 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池モジュール |
JP2017105695A (ja) * | 2015-08-28 | 2017-06-15 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 水素生成装置及び燃料電池システム |
JP2017195084A (ja) * | 2016-04-20 | 2017-10-26 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 燃料電池システム |
JP2017212204A (ja) * | 2016-05-19 | 2017-11-30 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 高温動作型燃料電池システム |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7468450B2 (ja) | 2021-05-11 | 2024-04-16 | 株式会社デンソー | 燃料電池システム |
JP7118330B1 (ja) * | 2022-03-14 | 2022-08-15 | 三菱電機株式会社 | 燃料処理装置 |
WO2023175672A1 (ja) * | 2022-03-14 | 2023-09-21 | 三菱電機株式会社 | 燃料処理装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7215032B2 (ja) | 2023-01-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4585218B2 (ja) | 燃料電池組立体 | |
US20060147771A1 (en) | Fuel cell system with independent reformer temperature control | |
JP2004319420A (ja) | 燃料電池及びその運転方法 | |
JP6814970B2 (ja) | 高温動作型燃料電池システム | |
JP2013175448A (ja) | 燃料電池システム | |
JP4751580B2 (ja) | 発電装置 | |
JP7215032B2 (ja) | 燃料電池装置 | |
JP4778198B2 (ja) | 発電装置 | |
JP2007080761A (ja) | 燃料電池およびその起動方法 | |
JP6528934B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池装置 | |
JP2008135351A (ja) | 発電装置 | |
JP2005276617A (ja) | 発電装置 | |
JP2011210631A (ja) | 燃料電池モジュール | |
CN114730894B (zh) | 燃料电池模块 | |
JP6848104B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池装置 | |
JP6528935B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池装置 | |
JP7186147B2 (ja) | 燃料電池モジュール | |
JP2006147517A (ja) | 発電装置 | |
JP2013073899A (ja) | 燃料電池装置 | |
JP7033016B2 (ja) | 燃料電池モジュール | |
JP2013073898A (ja) | 燃料電池装置 | |
JP2005276615A (ja) | 発電装置 | |
JP2021026963A (ja) | 燃料電池モジュール | |
JP6771924B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池装置 | |
JP2005235528A (ja) | 発電装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210520 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220524 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220525 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220718 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220913 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221028 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221220 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230102 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7215032 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |