JP2021051938A - ダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】発電の効率を向上させることができるＤＣＦＣを用いた発電システムとする。【解決手段】収容容器２の固体炭素が消費されて発電が実施され、バイパス経路９から、アノード排気ガス中のＣＯ（後流器機８で使用されるＣＯ）の一部が収容容器２に投入される。バイパス経路９から、アノード排気ガス中のＣＯ（後流器機８で使用されるＣＯ）の一部が収容容器２に投入されることで、ＤＣＦＣ１の発電時に、ＤＣＦＣ１の特徴とＣＯガスの化学的性質を利用して、電池本体４の電圧の低下を抑制して電池本体４の電圧を増大させることができると共に、固体炭素（Ｃ）を電極反応に有効に利用して燃料の利用率を増大させる。【選択図】図１

Description

本発明は、電池セル（円筒型）を備えたダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムに関する。

溶融炭酸塩形燃料電池として、電解質部材を挟んでカソード電極とアノード電極を備えた技術が知られている（特許文献１）。電解質部材を挟んでカソード電極とアノード電極を円筒型に構成した電池セルを、固体炭素を含む燃料物に挿入するダイレクトカーボン燃料電池が開発されている。ダイレクトカーボン燃料電池は、アノード電極に固体炭素を接触させて供給することにより、連続運転が可能となっている。

ダイレクトカーボン燃料電池の電池セルとして、円筒型の電池セルが種々提案されている。円筒型の電池セルは、電解質部材を挟んで筒型のカソード電極（酸化剤側の電極）と、筒型のアノード電極（燃料である固体炭素側の電極）により構成されている。円筒型の電池セルは、固体燃料が収容された容器に挿入され、アノード電極に固体炭素を接触させる構成となっている。

燃料電池の技術分野においては、電池の出力を増大させることが種々検討されている。例えば、円筒型の電池セルを備えたダイレクトカーボン燃料電池の分野でも、電池セルの電極の面積を大きくする等、電池の出力を増大させる工夫が種々検討されている。しかし、電池セル自体を大型化することは避ける必要があり、ダイレクトカーボン燃料電池の分野では、電池の性能を高くしてダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムの効率を向上させる余地が残されているのが現状であった。

特開２００７−２６５８４５号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、発電の効率を向上させることができるダイレクトカーボン燃料電池（円筒型の電池セルを備えたダイレクトカーボン燃料電池）を用いた発電システムを提供することを目的とする。

本発明の発明者等は、ダイレクトカーボン燃料電池の性能向上を検討する過程で、効率を向上させるダイレクトカーボン燃料電池から、ＣＯガスが排出される点に着目して本出願を完成するに至った。つまり、ダイレクトカーボン燃料電池の特徴とＣＯガスの化学的性質とに鑑みて、排出されるＣＯガスを利用して、ダイレクトカーボン燃料電池の出力を増大させると共に、燃料物の中の固体炭素の利用率を増大させることができる知見に基づいて本発明を完成するに至った。

上記目的を達成するための請求項１に係る本発明のダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムは、筒面に多数の孔が形成され、内部に酸化剤が流通する筒本体と、前記筒本体の筒面の周囲に備えられる筒状のカソード電極と、前記カソード電極の周囲に備えられ、前記カソード電極が接触し電解質を保持する筒状の電解質部材と、前記電解質部材の周囲に備えられ、前記電解質部材に接触する筒状のアノード電極とを備えて電池セルが構成され、固体炭素を含む燃料物が収容された収容部材を備え、前記収容部材の内部に前記電池セルが挿入されることで、前記アノード電極に前記燃料物が接触して前記固体炭素が前記アノード電極に供給されるダイレクトカーボン燃料電池が構成され、前記ダイレクトカーボン燃料電池からのＣＯを含むアノード排気ガスが排気経路を経由して原料として送られる後流器機と、前記排気経路から分岐して設けられ、アノード排気ガス中のＣＯの一部を前記収容部材に投入するバイパス経路とを備えたことを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、ダイレクトカーボン燃料電池は、収容部材の固体炭素が消費されて発電が実施され、バイパス経路から、排気中のＣＯ（後流器機で使用されるＣＯ）の一部が収容部材に投入される。

発電時はアノード側のＣＯ_２の分圧が上昇して開回路電圧が低下する（電池セルの電圧が低下する）が、バイパス経路から、アノード排気ガス中のＣＯ（後流器機で使用されるＣＯ）の一部が収容部材に投入されることにより、相対的にＣＯ_２の分圧が低下して、ＣＯ_２の分圧の上昇が抑制され、電池セルの電圧の低下が抑制される（電池セルの電圧が増大する）。

そして、発電時は収容部材の固体炭素（Ｃ）とＣＯ_２が反応してＣＯが発生することになり（逆ブドワール反応：Ｃ＋ＣＯ_２→２ＣＯ）、固体炭素（Ｃ）が電極反応以外で消費されることになるが、バイパス経路から、アノード排気ガス中のＣＯ（後流器機で使用されるＣＯ）の一部が収容部材に投入されることにより、固体炭素（Ｃ）とＣＯ_２の反応が抑えられ、固体炭素（Ｃ）が電極反応に有効に利用される。

つまり、バイパス経路から、排気中のＣＯ（後流器機で使用されるＣＯ）の一部が収容部材に投入されることで、ダイレクトカーボン燃料電池の発電時に、ダイレクトカーボン燃料電池の特徴とＣＯガスの化学的性質を利用して、電池セルの電圧の低下を抑制して電池セルの電圧を増大させることができると共に、固体炭素（Ｃ）を電極反応に有効に利用して燃料の利用率を増大させることができる。

従って、請求項１に係る本発明では、発電の効率を向上させることができるダイレクトカーボン燃料電池（円筒型の電池セルを備えたダイレクトカーボン燃料電池）を用いた発電システムとすることが可能になる。

そして、請求項２に係る本発明のダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムは、請求項１に記載のダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムにおいて、前記後流器機は燃料電池であり、前記燃料電池のアノード排気が送られてアノード排気中のＣＯ_２が分離されるＣＯ_２分離手段と、前記ＣＯ_２分離手段で分離されたＣＯ_２を前記電池セルのカソードガスとして投入するカソード投入経路とを備えたことを特徴とする。

請求項２に係る本発明では、ダイレクトカーボン燃料電池のアノード排気ガス中のＣＯがアノードガスとして燃料電池（ＭＣＦＣ、ＳＯＦＣ）に供給される。燃料電池のアノード排気がＣＯ_２分離手段に送られ、ＣＯ_２分離手段で分離されたＣＯ_２がカソード投入経路から電池セルのカソードガスとして投入される。燃料電池で発生したＣＯ_２をシステムの系内で回収することができる。

尚、後流器機として、ガスタービン、ガスエンジンを適用し、安価なシステムを構築することができる。

また、請求項３に係る本発明のダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムは、請求項２に記載のダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムにおいて、前記排気経路には、水蒸気を投入する水蒸気投入経路が接続され、前記燃料電池の燃料としてＨ_２が、前記排気経路で生成されることを特徴とする。

請求項３に係る本発明では、水蒸気投入経路から排気経路に水蒸気が投入され、水蒸気がダイレクトカーボン燃料電池のアノード排気ガス中のＣＯと反応することにより、燃料電池の燃料としてＨ_２が排気経路で生成される。

また、請求項４に係る本発明のダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムは、請求項２もしくは請求項３に記載のダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムにおいて、前記カソード投入経路のＣＯ_２の一部を分岐して前記収容部材に供給するＣＯ_２供給路を備えたことを特徴とする。

請求項４に係る本発明では、カソード投入経路から分岐したＣＯ_２供給路によりＣＯ_２の一部を分岐して収容部材に供給することができる。

また、請求項５に係る本発明のダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムは、請求項１に記載のダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムにおいて、前記後流器機は、ＣＯとＨ_２により化学品が合成される化学品合成器機であり、前記排気経路には、水蒸気を投入する水蒸気投入経路が接続され、前記化学品合成器機に用いられるＨ_２が、前記排気経路で生成されることを特徴とする。

請求項５に係る本発明では、排気中のＣＯが化学品を合成するための原料として化学品合成器機（ＦＴ合成器）に供給される。水蒸気投入経路から排気経路に水蒸気が投入され、化学品合成器機に用いられるＨ_２が、排気経路で生成される。このため、電気と化学製品（物）を得るシステムとすることができる。

尚、ダイレクトカーボン燃料電池の排気の不純物を不純物除去手段で除去し、不純物が除去された状態で排気中のＣＯが原料として化学品合成器機（ＦＴ合成器）に供給される。

本発明のダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムは、発電の効率を向上させることが可能になる。

本発明の第１実施例に係るダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムの全体を説明する概念図である。 本発明の第２実施例に係るダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムの全体を説明する概念図である。 本発明の第３実施例に係るダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムの全体を説明する概念図である。 本発明の第４実施例に係るダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムの全体を説明する概念図である。 本発明の第５実施例に係るダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムの全体を説明する概念図である。 本発明の第６実施例に係るダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムの全体を説明する概念図である。

第１実施例を説明する。
図１には本発明の第１実施例に係るダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムの全体の構成を概念的に説明する状況を示してある。

図に示すように、ダイレクトカーボン燃料電池（ＤＣＦＣ）１は、収容部材としての収容容器２を備えている。収容容器２の中には、固体炭素を含む燃料物３（炭素粉末と溶融炭酸塩）が充填され、燃料物３に電池本体（電池セル）４が挿入されている。電池本体４の中心軸が上下方向に延びた状態で収容容器２に配置されている。

電池本体４には、電解質部材を挟んでカソード電極とアノード電極が設けられ、燃料物３の固体炭素がアノード電極に接触すると共に、酸化剤ガスがカソード電極に接触し、電解質部材に保持された（含浸された）電解質を介して電気化学反応を生じさせて電力が得られる。酸化剤ガスとしては、例えば、空気（Ｏ_２）とＣＯ_２が適用される。

収容容器２には、収容容器２の内部の下部に炭素粉末（または燃料物３）が圧送される。例えば、ブロアの駆動によりガス（Ｎ_２ガス、ＣＯ_２ガス）が吹き込まれて炭素粉末が収容容器２に供給される。

ＤＣＦＣ１のアノード排気ガス（ＣＯ）は、原料として排気経路７から後流器機８に送られる。後流器機８では、ＣＯを原料として、給湯、発電、化学合成等が実施される。ＣＯ分離手段１０を介して排気経路７からバイパス経路９が分岐して設けられ、アノード排気ガス中のＣＯがＣＯ分離手段１０で分離され、アノード排気ガス中のＣＯの一部がバイパス経路９から炭素燃料の供給経路を介して収容容器２に投入される。

上述したＤＣＦＣ１は、電池本体４の内部に空気（Ｏ_２）とＣＯ_２が供給されてカソード電極に接触する。そして、燃料物３の固体炭素がアノード電極に接触する（供給される）。これにより、電解質部材に保持された（含浸された）電解質を介して電気化学反応を生じさせて電力が得られる。ＤＣＦＣ１の排気ガス（ＣＯ）が後流器機８に送られ、ＣＯを原料として、給湯、発電、化学合成等が実施される。

収容容器２の固体炭素が消費されて発電が実施され、バイパス経路９から、排気中のＣＯ（後流器機８で使用されるＣＯ）の一部が収容容器２に投入される。

発電時はアノード側のＣＯ_２の分圧が上昇して開回路電圧が低下する（電池セルの電圧が低下する）が、バイパス経路９から、排気中のＣＯ（後流器機８で使用されるＣＯ）の一部が収容容器２に投入されることにより、相対的にＣＯ_２の分圧が低下して、ＣＯ_２の分圧の上昇が抑制され、電池セルの電圧の低下が抑制されて電圧が増大する。

そして、発電時は収容容器２の固体炭素（Ｃ）とＣＯ_２が反応してＣＯが発生することになり（逆ブドワール反応：Ｃ＋ＣＯ_２→２ＣＯ）、固体炭素（Ｃ）が電極反応以外で消費されることになるが、バイパス経路９から、アノード排気ガス中のＣＯ（後流器機８で使用されるＣＯ）の一部が収容容器２に投入されることにより、固体炭素（Ｃ）とＣＯ_２の反応が抑えられ、固体炭素（Ｃ）が電極反応に有効に利用される。

つまり、バイパス経路９から、排気中のＣＯ（後流器機８で使用されるＣＯ）の一部が収容容器２に投入されることで、ＤＣＦＣ１の発電時に、ＤＣＦＣ１の特徴とＣＯガスの化学的性質を利用して、電池本体４の電圧の低下を抑制して電池本体４の電圧を増大させることができると共に、固体炭素（Ｃ）を電極反応に有効に利用して燃料の利用率を増大させることができる。

従って、発電の効率を向上させることができるＤＣＦＣ１（円筒型の電池本体４を備えたＤＣＦＣ１）を用いた発電システムとすることが可能になる。

第２実施例を説明する。
図２には本発明の第２実施例に係るダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムの全体の構成を概念的に説明する状況を示してある。尚、図１に示した部材と同一の部材には同一の符号を付してある。

ＤＣＦＣ１の排気経路７及びカソード排気経路１１は後流器機としての溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）１２に接続されている。ＤＣＦＣ１（収容容器２：図１参照、電池本体４：図１参照）には、炭素燃料、空気、Ｎ_２が供給される。ＭＣＦＣ１２のアノード排気通路１４はＣＯ_２分離器１５に接続され、ＣＯ_２が分離・回収される。ＭＣＦＣ１２のカソード排気は、カソード排気通路１６から排出される。Ｎ_２がアノード排気通路１４の熱交換器で予熱され、空気がカソード排気通路１６の熱交換器で予熱される。

ＣＯ分離手段１０を介して排気経路７からバイパス経路９が分岐して設けられ、アノード排気ガス中のＣＯがＣＯ分離手段１０で分離され、アノード排気ガス中のＣＯの一部がバイパス経路９からＮ_２の供給経路を介してＤＣＦＣ１（収容容器２）に投入される。ＣＯ_２分離器１５で分離されたＣＯ_２の一部を、分岐手段２０を介して空気の供給路に供給するカソード投入経路１８が備えられ、ＣＯ_２分離器１５で分離されたＣＯ_２の一部が電池本体４（図１参照）のカソードガスとして投入される。

上述したシステムでは、ＤＣＦＣ１のアノード排気ガス中のＣＯがアノードガスとしてＭＣＦＣ１２に供給される。ＭＣＦＣ１２のアノード排気がアノード排気通路１４からＣＯ_２分離器１５に送られ、ＣＯ_２分離器１５で分離されたＣＯ_２がカソード投入経路１８から電池本体４（図１参照）のカソードガスとして投入される。

このため、ＣＯの供給によるＣＯ_２の分圧の上昇抑制、固体炭素（Ｃ）の電極反応への有効利用に基づいた発電の効率の向上に加え、ＤＣＦＣ１、及び、ＭＣＦＣ１２で発電を行うことができ、総合的な発電効率を高くすることができる。また、ＭＣＦＣ１２の発電で発生した高濃度のＣＯ_２の一部をシステムの系内で回収することができる。

尚、後流器機である燃料電池として、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を適用することも可能である。この場合、ＳＯＦＣのカソード、アノードの供給経路は、後述する図４に示した状態にすることが好ましい。

第３実施例を説明する。
図３には本発明の第３実施例に係るダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムの全体の構成を概念的に説明する状況を示してある。尚、図１、図２に示した部材と同一の部材には同一の符号を付してある。

分岐手段２０を介してカソード投入経路１８から分岐するＣＯ_２供給路１９が備えられ、カソード投入経路１８のＣＯ_２の一部がＣＯ_２供給路１９からＤＣＦＣ１（収容容器２：図１参照）に供給される。このため、Ｎ_２の供給に代えて、ＣＯ_２をアノードガスとして循環させることができる。

尚、第２実施例と同様に、後流器機である燃料電池として、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を適用することも可能である。この場合、ＳＯＦＣのカソード、アノードの供給経路は、後述する図４に示した状態にすることが好ましい。

第４実施例を説明する。
図４には本発明の第４実施例に係るダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムの全体の構成を概念的に説明する状況を示してある。尚、図１から図３に示した部材と同一の部材には同一の符号を付してある。

ＤＣＦＣ１の排気経路７は後流器機としての固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）２１に接続されている。また、ＳＯＦＣ２１には空気供給路２２から空気がカソードガスとして供給される。ＤＣＦＣ１（収容容器２：図１参照、電池本体４：図１参照）には、炭素燃料、空気、Ｎ_２が供給される。

ＳＯＦＣ２１のアノード排気通路２３はＣＯ_２分離器１５に接続され、ＣＯ_２が分離・回収される。ＳＯＦＣ２１のカソード排気は、カソード排気通路２４から排出される。ＤＣＦＣ１のカソード排気ガスは排出路２５からカソード排気通路２４に送られる。Ｎ_２がアノード排気通路２３の熱交換器で予熱され、空気がカソード排気通路２４の熱交換器で予熱される。

ＣＯ分離手段１０を介して排気経路７からバイパス経路９が分岐して設けられ、アノード排気ガス中のＣＯがＣＯ分離手段１０で分離され、アノード排気ガス中のＣＯの一部がバイパス経路９からＮ_２の供給経路を介してＤＣＦＣ１（収容容器２）に投入される。ＣＯ_２分離器１５で分離されたＣＯ_２の一部を、分岐手段２０を介して空気の供給路に供給するカソード投入経路１８が備えられ、ＣＯ_２分離器１５で分離されたＣＯ_２の一部が電池本体４（図１参照）のカソードガスとして投入される。

一方、排気経路７には、水蒸気を投入する水蒸気投入経路２６が接続され、水蒸気がアノード排気通路２３の熱交換器で予熱されて排気経路７に投入される。排気経路７では、投入された水蒸気がＤＣＦＣ１のアノード排気ガス中のＣＯと反応することにより、ＳＯＦＣ２１の燃料としてのＨ_２が生成される。

上述したシステムでは、ＤＣＦＣ１のアノード排気ガス中のＣＯがアノードガスとしてＳＯＦＣ２１に供給される。また、空気供給路２２からの空気がカソードガスとしてＳＯＦＣ２１に供給される。ＳＯＦＣ２１のアノード排気がアノード排気通路２３からＣＯ_２分離器１５に送られ、ＣＯ_２分離器１５で分離されたＣＯ_２の一部がカソード投入経路１８からＤＣＦＣ１の電池本体４（図１参照）のカソードガスとして投入される。また、排気経路７で生成されたＨ_２がＳＯＦＣ２１の燃料として供給される。

このため、ＣＯの供給によるＣＯ_２の分圧の上昇抑制、固体炭素（Ｃ）の電極反応への有効利用に基づいた発電の効率の向上に加え、ＤＣＦＣ１、及び、ＳＯＦＣ２１で発電を行うことができ、総合的な発電効率を高くすることができる。そして、排気経路７で生成されたＨ_２がＳＯＦＣ２１の燃料として供給され、ＳＯＦＣ２１の発電で発生した高濃度のＣＯ_２の一部をシステムの系内で回収することができる。

尚、後流器機である燃料電池として、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）を適用することも可能である。この場合、ＭＣＦＣのカソード、アノードの供給経路は、前述した図２、図３に示した状態にすることが好ましい。

第５実施例を説明する。
図５には本発明の第５実施例に係るダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムの全体の構成を概念的に説明する状況を示してある。尚、図１から図４に示した部材と同一の部材には同一の符号を付してある。

第５実施例のダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムは、第４実施例のシステムに対しＳＯＦＣ２１（図４参照）に代えてガスタービン２８（もしくはガスエンジン）を備えた構成となっている。

即ち、ＤＣＦＣ１の排気経路７は後流器機としてのガスタービン２８（例えば、燃焼器）に接続されている。ＣＯ分離手段１０を介して排気経路７からバイパス経路９が分岐して設けられ、アノード排気ガス中のＣＯがＣＯ分離手段１０で分離され、アノード排気ガス中のＣＯの一部がバイパス経路９からＮ_２の供給経路を介してＤＣＦＣ１（収容容器２）に投入される。ＤＣＦＣ１のカソード排気ガスは排出路２５から排気される。ガスタービン２８（例えば、燃焼器）には空気供給路２２から燃焼用の空気が供給される。

ガスタービン２８で仕事を終えた（膨張された）ガスは排気通路２９からＣＯ_２分離器１５に送られ、ＣＯ_２分離器１５で分離されたＣＯ_２の一部が分岐手段２０を介して分岐され、カソード投入経路１８からＤＣＦＣ１の電池本体４（図１参照）のカソードガスとして投入される。

このため、ＣＯの供給によるＣＯ_２の分圧の上昇抑制、固体炭素（Ｃ）の電極反応への有効利用に基づいた発電の効率の向上に加え、安価な設備であるガスタービン２８（もしくはガスエンジン）で発電を行うことができ、総合的な発電効率を高くすることができる。そして、ガスタービン２８（もしくはガスエンジン）の排気中のＣＯ_２の一部をシステムの系内で回収することができる。

第６実施例を説明する。
図６には本発明の第６実施例に係るダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムの全体の構成を概念的に説明する状況を示してある。尚、図１から図５に示した部材と同一の部材には同一の符号を付してある。

ＤＣＦＣ１の排気経路７は後流器機としての、ＣＯとＨ_２により化学品（炭化水素）が合成される化学品合成器機であるＦＴ合成器３１に接続されている。ＦＴ合成器３１の上流側の排気経路７にはガス精製器（不純物除去手段）３２が設けられ、ガス精製器３２では、ＤＣＦＣ１のアノード排気ガスから微量の不純物（例えば、Ｈ_２Ｓ、ＨＣｌ）が除去される。

ＣＯ分離手段１０を介して排気経路７からバイパス経路９が分岐して設けられ、アノード排気ガス中のＣＯがＣＯ分離手段１０で分離され、アノード排気ガス中のＣＯの一部がバイパス経路９からＮ_２の供給経路を介してＤＣＦＣ１（収容容器２）に投入される。

一方、ＤＣＦＣ１の排気経路７には、水蒸気を生成する水蒸気投入経路２６が接続され、水蒸気投入経路２６で生成された水蒸気が、ガス精製器３２とＦＴ合成器３１の間（排気経路）に投入される。投入された水蒸気が、ガス精製器３２とＦＴ合成器３１の間の排気経路内のアノード排気ガス中のＣＯと反応することにより、排気経路内でＨ_２が生成され、生成されたＨ_２がＦＴ合成器３１に供給される。

尚、ＦＴ合成器３１に供給されるＨ_２は、水蒸気投入経路２６からのものに限らず、例えば、再生可能エネルギーが由来とされたＨ_２を用いることも可能である。

アノード排気ガス中のＣＯが化学品を合成するための原料としてＦＴ合成器３１に供給される。水蒸気投入経路２６からの水蒸気が排気経路に投入され、ＦＴ合成器３１に用いられるＨ_２が、排気経路で生成される。

このため、ＣＯの供給によるＣＯ_２の分圧の上昇抑制、固体炭素（Ｃ）の電極反応への有効利用に基づいた発電の効率の向上に加え、ＦＴ合成器３１で化学品（炭化水素）を合成することができる。これにより、電気と化学製品（物）を得るシステムとすることができる。

尚、上述した実施例における燃料や酸化剤ガス、水蒸気等を予熱する熱交換器は、排気ガスの流量、温度等により適宜設置する箇所を選択することが可能であり、図示例の配置箇所に限定されない。

上述した本発明の実施例のダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムは、発電の効率を総合的に向上させることが可能になる。

本発明は、電池セルを備えたダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムの産業分野で利用することができる。

１ ダイレクトカーボン燃料電池（ＤＣＦＣ）
２ 収容容器
３ 燃料物
４ 電池本体
７ 排気経路
８ 後流器機
９ バイパス経路
１０ ＣＯ分離手段
１１ カソード排気経路
１２ 溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）
１４ アノード排気通路
１５ ＣＯ_２分離器
１６ カソード排気通路
１８ カソード投入経路
１９ ＣＯ_２供給路
２０ 分岐手段
２１ 固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）
２２ 空気供給路
２３ アノード排気通路
２４ カソード排気通路
２５ 排出路
２６ 水蒸気投入経路
２８ ガスタービン
３１ ＦＴ合成器
３２ ガス精製器

Claims (5)

1. 筒面に多数の孔が形成され、内部に酸化剤が流通する筒本体と、
   前記筒本体の筒面の周囲に備えられる筒状のカソード電極と、
   前記カソード電極の周囲に備えられ、前記カソード電極が接触し電解質を保持する筒状の電解質部材と、
   前記電解質部材の周囲に備えられ、前記電解質部材に接触する筒状のアノード電極とを備えて電池セルが構成され、
   固体炭素を含む燃料物が収容された収容部材を備え、
   前記収容部材の内部に前記電池セルが挿入されることで、前記アノード電極に前記燃料物が接触して前記固体炭素が前記アノード電極に供給されるダイレクトカーボン燃料電池が構成され、
   前記ダイレクトカーボン燃料電池からのＣＯを含むアノード排気ガスが排気経路を経由して原料として送られる後流器機と、
   前記排気経路から分岐して設けられ、アノード排気ガス中のＣＯの一部を前記収容部材に投入するバイパス経路とを備えた
   ことを特徴とするダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システム。
2. 請求項１に記載のダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムにおいて、
   前記後流器機は燃料電池であり、
   前記燃料電池のアノード排気が送られてアノード排気中のＣＯ_２が分離されるＣＯ_２分離手段と、
   前記ＣＯ_２分離手段で分離されたＣＯ_２を前記電池セルのカソードガスとして投入するカソード投入経路とを備えた
   ことを特徴とするダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システム。
3. 請求項２に記載のダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムにおいて、
   前記排気経路には、水蒸気を投入する水蒸気投入経路が接続され、前記燃料電池の燃料としてＨ_２が、前記排気経路で生成される
   ことを特徴とするダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システム。
4. 請求項２もしくは請求項３に記載のダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムにおいて、
   前記カソード投入経路のＣＯ_２の一部を分岐して前記収容部材に供給するＣＯ_２供給路を備えた
   ことを特徴とするダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システム。
5. 請求項１に記載のダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システムにおいて、
   前記後流器機は、ＣＯとＨ_２により化学品が合成される化学品合成器機であり、
   前記排気経路には、水蒸気を投入する水蒸気投入経路が接続され、前記化学品合成器機に用いられるＨ_２が、前記排気経路で生成される
   ことを特徴とするダイレクトカーボン燃料電池を用いた発電システム。

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