JP2526387B2 - 固体電解質燃料電池発電装置 - Google Patents
固体電解質燃料電池発電装置Info
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- JP2526387B2 JP2526387B2 JP2078411A JP7841190A JP2526387B2 JP 2526387 B2 JP2526387 B2 JP 2526387B2 JP 2078411 A JP2078411 A JP 2078411A JP 7841190 A JP7841190 A JP 7841190A JP 2526387 B2 JP2526387 B2 JP 2526387B2
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- heat
- fuel cell
- cell power
- heat pipe
- power generator
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- 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)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、固体電解質燃料電池発電装置に関し、特に
熱の回収および供給のためのヒートパイプを備えた発電
装置に関するものである。
熱の回収および供給のためのヒートパイプを備えた発電
装置に関するものである。
［従来の技術］ 従来、この種の装置としては第２図に示すものが知ら
れている。固体電解質燃料電池発電装置（以下、特に区
別の必要のない限り単に発電装置と記す）は、燃料ガス
（水素あるいは炭化水素）と空気中の酸素とを電気化学
的に反応させ、この反応過程における化学エネルギー変
化を直接電気エネルギーに変換して電力を取り出す装置
である。
れている。固体電解質燃料電池発電装置（以下、特に区
別の必要のない限り単に発電装置と記す）は、燃料ガス
（水素あるいは炭化水素）と空気中の酸素とを電気化学
的に反応させ、この反応過程における化学エネルギー変
化を直接電気エネルギーに変換して電力を取り出す装置
である。
燃料ガスの利用率は、その理論的所要量の0.4〜0.9倍
であると考え、燃料電池に供給する燃料ガスは、この利
用率から算出されたガス量よりも多い量を設定する。一
方、空気は理論的所要量に対して４〜６倍の供給量を設
定する。
であると考え、燃料電池に供給する燃料ガスは、この利
用率から算出されたガス量よりも多い量を設定する。一
方、空気は理論的所要量に対して４〜６倍の供給量を設
定する。
このように燃料ガスおよび空気の供給量を設定するの
で、発電装置から排気されるオフガスには未反応の燃料
ガスおよび酸素が含まれている。また、発電装置は一般
に1000℃近傍の温度で動作するため、排気温度は極めて
高くなっている。
で、発電装置から排気されるオフガスには未反応の燃料
ガスおよび酸素が含まれている。また、発電装置は一般
に1000℃近傍の温度で動作するため、排気温度は極めて
高くなっている。
第２図に示す従来の発電装置においては、供給された
空気および燃料のうちの未反応ガスを燃焼部１内で燃焼
させ、排気として放出していた。その燃焼熱も空気プレ
ナム４内で極く一部が空気の予熱に使用され、燃料電池
発電部２を加熱するためにに利用されているのみであっ
た。第２図において３は断熱壁、５は燃料プレナムであ
る。
空気および燃料のうちの未反応ガスを燃焼部１内で燃焼
させ、排気として放出していた。その燃焼熱も空気プレ
ナム４内で極く一部が空気の予熱に使用され、燃料電池
発電部２を加熱するためにに利用されているのみであっ
た。第２図において３は断熱壁、５は燃料プレナムであ
る。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の発電装置においては、燃料ガス
のもつエネルギーの60％前後は回収されずに捨てられ、
発電効率の向上が妨げられているという問題点があっ
た。
のもつエネルギーの60％前後は回収されずに捨てられ、
発電効率の向上が妨げられているという問題点があっ
た。
また、発電装置を1000℃まで昇温するために、電気的
加熱装置を使用する方式を用いたり、あるいは固体電解
質燃料電池に外部電源より通電し、通電により発生する
熱を利用する方式が採用されていたので大型の別電源を
必要とするという問題点があった。
加熱装置を使用する方式を用いたり、あるいは固体電解
質燃料電池に外部電源より通電し、通電により発生する
熱を利用する方式が採用されていたので大型の別電源を
必要とするという問題点があった。
さらに、これらの方式による昇温は長時間を要するた
め、発電装置の起動が遅くなるという問題点があった。
め、発電装置の起動が遅くなるという問題点があった。
本発明の目的は上述の問題点を解決し、発電装置にお
いて発生した熱の回収を効率よく行なうことができる機
能を有する固体電解質燃料電池発電装置を提供すること
にある。
いて発生した熱の回収を効率よく行なうことができる機
能を有する固体電解質燃料電池発電装置を提供すること
にある。
［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するために、請求項１記載の発
明は、固体電解質燃料電池発電装置であって、燃料電池
発電部と、該燃料電池発電部を収容する断熱容器と、該
断熱容器内の前記燃料電池発電部を取り囲む放熱部を有
する第１ヒートパイプと、該第１ヒートパイプの前記放
熱部に近接しかつ前記燃料電池発電部と前記第１ヒート
パイプとを取り囲む吸熱部を有する第２ヒートパイプと
を備えたことを特徴とする。
明は、固体電解質燃料電池発電装置であって、燃料電池
発電部と、該燃料電池発電部を収容する断熱容器と、該
断熱容器内の前記燃料電池発電部を取り囲む放熱部を有
する第１ヒートパイプと、該第１ヒートパイプの前記放
熱部に近接しかつ前記燃料電池発電部と前記第１ヒート
パイプとを取り囲む吸熱部を有する第２ヒートパイプと
を備えたことを特徴とする。
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の固体電
解質燃料電池発電装置において、前記第１ヒートパイプ
は、前記断熱容器の下部に設けられた燃焼室内に導かれ
た吸熱部を有することを特徴とする。
解質燃料電池発電装置において、前記第１ヒートパイプ
は、前記断熱容器の下部に設けられた燃焼室内に導かれ
た吸熱部を有することを特徴とする。
さらに、請求項３記載の発明は、請求項１または２に
記載の固体電解質燃料電池発電装置において、前記第２
ヒートパイプは、前記断熱容器の外部に導かれた放熱部
を有することを特徴とする。
記載の固体電解質燃料電池発電装置において、前記第２
ヒートパイプは、前記断熱容器の外部に導かれた放熱部
を有することを特徴とする。
［作用］ 本発明に関わる発電装置は、固体電解質燃料電池，排
ガス処理熱回収および熱供給用ヒートパイプから構成さ
れる。
ガス処理熱回収および熱供給用ヒートパイプから構成さ
れる。
本発明においては、ヒートパイプの吸熱部および放熱
部が燃料電池発電部を取り囲む構造とすることにより、
ヒートパイプが断熱壁として作用する。このため、従来
の発電方式では不可欠であった厚い断熱材を使用するこ
となく、燃料電池発電装置の小型軽量化を実現すること
ができる。
部が燃料電池発電部を取り囲む構造とすることにより、
ヒートパイプが断熱壁として作用する。このため、従来
の発電方式では不可欠であった厚い断熱材を使用するこ
となく、燃料電池発電装置の小型軽量化を実現すること
ができる。
また、本発明においては、ヒートパイプの系統を２系
統としたことにより燃料電池部の温度制御が発電出力と
は無関係に独立してできるようになった。このため、安
定した温度の維持および管理が可能となり、燃料電池に
対する急激な温度変化を防止することができ、急激な温
度変化の熱衝撃によって発生する燃料電池の破損を防止
することができる。
統としたことにより燃料電池部の温度制御が発電出力と
は無関係に独立してできるようになった。このため、安
定した温度の維持および管理が可能となり、燃料電池に
対する急激な温度変化を防止することができ、急激な温
度変化の熱衝撃によって発生する燃料電池の破損を防止
することができる。
［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第１図は本発明の実施例を示す。空気および未反応の
ガスは燃焼室６に導かれ、ここで燃焼する。燃焼ガスに
よる発生熱は第１ヒートパイプ８の吸熱部8Aで吸収され
る。ヒートパイプの熱媒体としては、Na,Liなどを使用
し高温動作に耐えることを主眼におく。吸熱部8Aから吸
収された熱によって蒸発した熱媒体は第１ヒートパイプ
８内を上方へ移動し、放熱部8Bで潜熱を放出し凝縮す
る。放出された潜熱は燃料電池発電部10の起動時に燃料
電池発電部10の予熱に利用される。
ガスは燃焼室６に導かれ、ここで燃焼する。燃焼ガスに
よる発生熱は第１ヒートパイプ８の吸熱部8Aで吸収され
る。ヒートパイプの熱媒体としては、Na,Liなどを使用
し高温動作に耐えることを主眼におく。吸熱部8Aから吸
収された熱によって蒸発した熱媒体は第１ヒートパイプ
８内を上方へ移動し、放熱部8Bで潜熱を放出し凝縮す
る。放出された潜熱は燃料電池発電部10の起動時に燃料
電池発電部10の予熱に利用される。
ヒートパイプ内の熱移動は極めて速いので、燃料電池
の起動のための温度上昇に要する時間は短い。燃料電池
発電部の温度が800℃に到達すると発電が可能となるの
で、燃料電池の動作を開始させることができる。この状
態になると燃料電池自体の発熱が始まり、第１ヒートパ
イプ８による加熱は必要がなくなる。
の起動のための温度上昇に要する時間は短い。燃料電池
発電部の温度が800℃に到達すると発電が可能となるの
で、燃料電池の動作を開始させることができる。この状
態になると燃料電池自体の発熱が始まり、第１ヒートパ
イプ８による加熱は必要がなくなる。
従って、放熱部8Bに近接してもう一つの系統のヒート
パイプの吸熱部を設け、余剰となった熱を吸収し、この
ヒートパイプを通して外部に熱を取り出し、熱の需給の
バランスをとることが可能である。これが第２のヒート
パイプ12の吸熱部12Aである。放熱部8Bと吸熱部12Aとが
燃料電池発電部10を取り囲むように第１ヒートパイプ８
および第２ヒートパイプ12が設置されている。
パイプの吸熱部を設け、余剰となった熱を吸収し、この
ヒートパイプを通して外部に熱を取り出し、熱の需給の
バランスをとることが可能である。これが第２のヒート
パイプ12の吸熱部12Aである。放熱部8Bと吸熱部12Aとが
燃料電池発電部10を取り囲むように第１ヒートパイプ８
および第２ヒートパイプ12が設置されている。
燃料電池の発電動作が開始されると、電池からの発生
熱と第１ヒートパイプ８からの放出熱は第２ヒートパイ
プ12の吸熱部12Aにおいて吸熱され、上述した第１ヒー
トパイプ８の場合と同様に熱媒体の蒸発によって、熱が
第２ヒートパイプ12内を移動し、第２ヒートパイプの放
熱部12Bで放出される。放熱部12Bから放出された熱は空
気あるいは燃料ガスの予熱に利用される。
熱と第１ヒートパイプ８からの放出熱は第２ヒートパイ
プ12の吸熱部12Aにおいて吸熱され、上述した第１ヒー
トパイプ８の場合と同様に熱媒体の蒸発によって、熱が
第２ヒートパイプ12内を移動し、第２ヒートパイプの放
熱部12Bで放出される。放熱部12Bから放出された熱は空
気あるいは燃料ガスの予熱に利用される。
第１図において、14および16は燃料電池発電部10にお
いてそれぞれ未反応の燃料ガスおよび未反応の酸素を回
収する未燃ガス回収部および未燃酸素回収部である。18
は余熱交換器、20は断熱壁である。放熱部8Bと吸熱部12
Aとが燃料電池発電部10を囲んでいるので、断熱壁20は
従来の発電装置におけるものよりも薄くすることができ
る。
いてそれぞれ未反応の燃料ガスおよび未反応の酸素を回
収する未燃ガス回収部および未燃酸素回収部である。18
は余熱交換器、20は断熱壁である。放熱部8Bと吸熱部12
Aとが燃料電池発電部10を囲んでいるので、断熱壁20は
従来の発電装置におけるものよりも薄くすることができ
る。
本実施例においては、流すガス量により放熱部8Bでの
熱交換の量を制御し、燃料電池発電部10からの吸熱量を
調整することにより、発電を安定に維持する機能を持た
せることができる。
熱交換の量を制御し、燃料電池発電部10からの吸熱量を
調整することにより、発電を安定に維持する機能を持た
せることができる。
このように、本実施例では従来の発電装置では排出さ
れていた熱の多くを、第２ヒートパイプ12を設けること
により回収することができる。
れていた熱の多くを、第２ヒートパイプ12を設けること
により回収することができる。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明においては、第１ヒート
パイプの放熱部と第２ヒートパイプの吸熱部が燃料電池
発電部を取り囲む構造としたので、ヒートパイプが断熱
壁として作用し、断熱壁を薄くすることができ、このた
め燃料電池発電装置の小型軽量化を実現することができ
る。
パイプの放熱部と第２ヒートパイプの吸熱部が燃料電池
発電部を取り囲む構造としたので、ヒートパイプが断熱
壁として作用し、断熱壁を薄くすることができ、このた
め燃料電池発電装置の小型軽量化を実現することができ
る。
また、本発明においては、ヒートパイプの系統を２系
統としたので、燃料電池の安定した温度の維持および管
理が可能となり、急激な温度変化の熱衝撃によって発生
する燃料電池の破損を防止することができるという効果
がある。
統としたので、燃料電池の安定した温度の維持および管
理が可能となり、急激な温度変化の熱衝撃によって発生
する燃料電池の破損を防止することができるという効果
がある。
第１図は本発明の実施例を示す断面図、 第２図は従来の固体電解質燃料電池発電装置を示す断面
図である。 ６…燃焼室、８…第１ヒートパイプ、8A,12A…吸熱部、
8B,12B…放熱部、10…燃料電池発電部、12…第２ヒート
パイプ、14…未燃ガス回収部、16…未燃酸素回収部、18
…余熱熱交換器、20…断熱壁。
図である。 ６…燃焼室、８…第１ヒートパイプ、8A,12A…吸熱部、
8B,12B…放熱部、10…燃料電池発電部、12…第２ヒート
パイプ、14…未燃ガス回収部、16…未燃酸素回収部、18
…余熱熱交換器、20…断熱壁。
Claims (3)
- 【請求項１】燃料電池発電部と、該燃料電池発電部を収
容する断熱容器と、該断熱容器内の前記燃料電池発電部
を取り囲む放熱部を有する第１ヒートパイプと、該第１
ヒートパイプの前記放熱部に近接しかつ前記燃料電池発
電部と前記第１ヒートパイプとを取り囲む吸熱部を有す
る第２ヒートパイプとを備えたことを特徴とする固体電
解質燃料電池発電装置。 - 【請求項２】前記第１ヒートパイプは、前記断熱容器の
下部に設けられた燃焼室内に導かれた吸熱部を有するこ
とを特徴とする請求項１記載の固体電解質燃料電池発電
装置。 - 【請求項３】前記第２ヒートパイプは、前記断熱容器の
外部に導かれた放熱部を有することを特徴とする請求項
１または２に記載の固体電解質燃料電池発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2078411A JP2526387B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 固体電解質燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2078411A JP2526387B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 固体電解質燃料電池発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03276575A JPH03276575A (ja) | 1991-12-06 |
| JP2526387B2 true JP2526387B2 (ja) | 1996-08-21 |
Family
ID=13661297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2078411A Expired - Lifetime JP2526387B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 固体電解質燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2526387B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100285366B1 (ko) * | 1992-11-25 | 2001-04-02 | 마이클 에스. 에이치에스유 | 고온 전기화학 컨버터에서의 재생 가열 및 복사열 통합시스템 |
| JP4991059B2 (ja) * | 2001-07-26 | 2012-08-01 | 京セラ株式会社 | 燃料電池及びその発電方法 |
| JP5103708B2 (ja) * | 2004-10-13 | 2012-12-19 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池システム |
| JP2008147026A (ja) * | 2006-12-11 | 2008-06-26 | Hitachi Ltd | 固体酸化物形燃料電池 |
| JP5164555B2 (ja) * | 2007-12-25 | 2013-03-21 | 京セラ株式会社 | 燃料電池セルスタック装置および燃料電池モジュールならびに燃料電池装置 |
| JP4986930B2 (ja) * | 2008-05-26 | 2012-07-25 | 京セラ株式会社 | 燃料電池およびその運転方法 |
| JP2010049944A (ja) * | 2008-08-22 | 2010-03-04 | Toto Ltd | 燃料電池モジュール |
| US20220416265A1 (en) * | 2021-06-25 | 2022-12-29 | Ultracell Llc | Fuel cell system |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62290064A (ja) * | 1986-06-07 | 1987-12-16 | Fujikura Ltd | 燃料電池 |
-
1990
- 1990-03-27 JP JP2078411A patent/JP2526387B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03276575A (ja) | 1991-12-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |