JP2581662B2 - 燃料電池発電装置 - Google Patents
燃料電池発電装置Info
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- JP2581662B2 JP2581662B2 JP60030606A JP3060685A JP2581662B2 JP 2581662 B2 JP2581662 B2 JP 2581662B2 JP 60030606 A JP60030606 A JP 60030606A JP 3060685 A JP3060685 A JP 3060685A JP 2581662 B2 JP2581662 B2 JP 2581662B2
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- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、燃料電池発電装置に関するものであり、
とりわけ、内部改質形燃料電池装置を備えた燃料電池発
電装置に関するものである。
とりわけ、内部改質形燃料電池装置を備えた燃料電池発
電装置に関するものである。
第２図は従来の内部改質形溶融炭酸塩形燃料電池を用
いた燃料電池発電装置を示し、図において、（１）は単
数または複数の電池積層体よりなる内部改質形溶融炭酸
塩形燃料電池装置（以下、単に燃料電池と記す）、
（２）は燃料電池（１）で未反応の燃料ガスを酸化する
燃焼器、（3a）（3b）は燃料電池（１）に供給する反応
ガスを予熱するための熱交換器である。
いた燃料電池発電装置を示し、図において、（１）は単
数または複数の電池積層体よりなる内部改質形溶融炭酸
塩形燃料電池装置（以下、単に燃料電池と記す）、
（２）は燃料電池（１）で未反応の燃料ガスを酸化する
燃焼器、（3a）（3b）は燃料電池（１）に供給する反応
ガスを予熱するための熱交換器である。
ところで、この燃料電池（１）は、各々平板状である
燃料ガス電極、酸化ガス電極およびこれら両ガス電極に
挟持された電解質マトリクスからなる単電池をセパレー
タ板を介して複数積層してなる燃料電池装置と、上記燃
料ガス電極に隣接して設けられた改質触媒を保持した燃
料ガス流路とを備えたものである。このような燃料電池
の構造は例えば特公昭49-7928号公報に開示されてい
る。
燃料ガス電極、酸化ガス電極およびこれら両ガス電極に
挟持された電解質マトリクスからなる単電池をセパレー
タ板を介して複数積層してなる燃料電池装置と、上記燃
料ガス電極に隣接して設けられた改質触媒を保持した燃
料ガス流路とを備えたものである。このような燃料電池
の構造は例えば特公昭49-7928号公報に開示されてい
る。
第３図は上記公告公報に示された燃料電池（１）の単
電池の構成を示す模式図である。図において、（17）は
燃料ガス電極、（18）は酸化ガス電極、（19）は電解質
マトリクスである。（20）は酸化ガス電極（17）に隣接
し燃料ガスの流通する燃料ガス流路、（21）は酸化ガス
電極（18）に隣接し酸化ガスの流通する酸化ガス流路で
ある。（22）は燃料ガス流路（20）の内部に保持された
改質触媒で、燃料ガスに含まれる炭化水素を改質反応に
より水素に変質させる働きを有している。実際には、上
記単電池をセパレータ板を介して複数積層することによ
り電池出力を増し、大型燃料電池発電装置として利用さ
れる。
電池の構成を示す模式図である。図において、（17）は
燃料ガス電極、（18）は酸化ガス電極、（19）は電解質
マトリクスである。（20）は酸化ガス電極（17）に隣接
し燃料ガスの流通する燃料ガス流路、（21）は酸化ガス
電極（18）に隣接し酸化ガスの流通する酸化ガス流路で
ある。（22）は燃料ガス流路（20）の内部に保持された
改質触媒で、燃料ガスに含まれる炭化水素を改質反応に
より水素に変質させる働きを有している。実際には、上
記単電池をセパレータ板を介して複数積層することによ
り電池出力を増し、大型燃料電池発電装置として利用さ
れる。
再び第２図の説明に戻ると、炭化水素を主成分とした
原燃料ガス（５）とスチーム（６）よりなる燃料ガス
（７）は熱交換器（3a）で所定の温度、たとえば550℃
まで予熱された後、燃料電池（１）に供給される。一
方、空気（８）は燃焼器（２）により完全に酸化された
二酸化炭素を主要成分とする燃焼器（２）の出口の排出
ガスと混合され、熱交換器（3b）で予熱された後、燃料
電池（１）に供給される。
原燃料ガス（５）とスチーム（６）よりなる燃料ガス
（７）は熱交換器（3a）で所定の温度、たとえば550℃
まで予熱された後、燃料電池（１）に供給される。一
方、空気（８）は燃焼器（２）により完全に酸化された
二酸化炭素を主要成分とする燃焼器（２）の出口の排出
ガスと混合され、熱交換器（3b）で予熱された後、燃料
電池（１）に供給される。
ここで燃料電池（１）は、炭化水素を主要成分とする
燃料ガスを燃料とし、例えば650℃付近の温度で動作す
るもので、燃料電池（１）の燃料ガス流路（20）および
燃料ガス電極（19）において、炭化水素を分解し水素を
生成する化学反応（下式（１）−（４））、水素を消費
して電気を生み出す電気化学反応（下式（５））を、ま
た、酸化ガス電極（18）において電気化学反応（下式
（６））を行い、全体として燃料ガスのもつ化学エネル
ギーを電気エネルギーとそれに伴う熱エネルギーとに交
換する。
燃料ガスを燃料とし、例えば650℃付近の温度で動作す
るもので、燃料電池（１）の燃料ガス流路（20）および
燃料ガス電極（19）において、炭化水素を分解し水素を
生成する化学反応（下式（１）−（４））、水素を消費
して電気を生み出す電気化学反応（下式（５））を、ま
た、酸化ガス電極（18）において電気化学反応（下式
（６））を行い、全体として燃料ガスのもつ化学エネル
ギーを電気エネルギーとそれに伴う熱エネルギーとに交
換する。
（燃料ガス流路・電極） 炭化水素＋H2O→H2,CO,CO2，CH4 （１） アルコール＋H2O→H2,CO,CO2，CH4 （１） CH4＋H2OCO＋3H2 （３） CO＋H2OCO2＋H2 （４） H2＋CO3 2-→H2O＋CO2＋2e （５） （酸化ガス電極） 炭化水素を、たとえば650℃付近の温度で式（１）〜
（４）に従う定常的に分解して水素を生成するために
は、反応を促進するための触媒、例えば改質触媒及び式
（１）〜（４）の反応に必要な反応熱を供給することが
必要である。したがって、通常の燃料電池においては、
燃料ガス流路（20）内に燃料ガス電極（17）に隣接して
改質触媒（22）を設置し、また、式（５）（６）の電気
化学反応において副生する熱エネルギーを式（１）〜
（４）の反応熱として供給することにより、その定常的
な運転を可能にしている。よって燃料電池（１）を定常
的に安定に動作させるためには、触媒の活性を維持する
こと、および十分な反応熱を常に供給することが肝要で
ある。
（４）に従う定常的に分解して水素を生成するために
は、反応を促進するための触媒、例えば改質触媒及び式
（１）〜（４）の反応に必要な反応熱を供給することが
必要である。したがって、通常の燃料電池においては、
燃料ガス流路（20）内に燃料ガス電極（17）に隣接して
改質触媒（22）を設置し、また、式（５）（６）の電気
化学反応において副生する熱エネルギーを式（１）〜
（４）の反応熱として供給することにより、その定常的
な運転を可能にしている。よって燃料電池（１）を定常
的に安定に動作させるためには、触媒の活性を維持する
こと、および十分な反応熱を常に供給することが肝要で
ある。
上記の触媒、たとえば改質触媒（22）は、アルミナ、
マグネシアを主成分とする担体上にニッケルなどの活物
質を担持させたものであり、この触媒（22）の活性を維
持するためには、ニッケルなどの活物質の、下式（７）
で示す酸化を防ぐ必要がある。
マグネシアを主成分とする担体上にニッケルなどの活物
質を担持させたものであり、この触媒（22）の活性を維
持するためには、ニッケルなどの活物質の、下式（７）
で示す酸化を防ぐ必要がある。
Ni＋H2ONiO＋H2 （７） 一般的な改質触媒（22）を用いた炭化水素の分解・水
素生成には式（１）〜（４）に示すようにスチームを添
加して行うが、生成した水素によりニッケルなどの活物
質の酸化が防がれるため触媒（22）の活性は維持され
る。しかし、この種の燃料電池（１）においては、式
（５）に示したように、式（１）〜（４）で生成した水
素を消費し、スチームを生成するため、水素濃度が低下
し、改質触媒（22）の活物質、例えばニッケルの酸化が
起こり、改質触媒（22）の活性の低下を呈し易くなる。
このような活物質の酸化のし易さは、活物質の種類によ
り異なるが、活物質としてニッケルを用いた改質触媒
（22）では、一つの目安として水蒸気濃度の水素濃度に
対する比が10〜20以上になるとニッケルの酸化が起こ
り、触媒の活性が低下することが知られている。したが
って、改質触媒（22）の活性を保つためには、水蒸気濃
度の水素濃度に対する比をある値以下（例えば10〜20以
下）に保つ必要がある。
素生成には式（１）〜（４）に示すようにスチームを添
加して行うが、生成した水素によりニッケルなどの活物
質の酸化が防がれるため触媒（22）の活性は維持され
る。しかし、この種の燃料電池（１）においては、式
（５）に示したように、式（１）〜（４）で生成した水
素を消費し、スチームを生成するため、水素濃度が低下
し、改質触媒（22）の活物質、例えばニッケルの酸化が
起こり、改質触媒（22）の活性の低下を呈し易くなる。
このような活物質の酸化のし易さは、活物質の種類によ
り異なるが、活物質としてニッケルを用いた改質触媒
（22）では、一つの目安として水蒸気濃度の水素濃度に
対する比が10〜20以上になるとニッケルの酸化が起こ
り、触媒の活性が低下することが知られている。したが
って、改質触媒（22）の活性を保つためには、水蒸気濃
度の水素濃度に対する比をある値以下（例えば10〜20以
下）に保つ必要がある。
第２図に示すように、従来の燃料電池発電装置におい
ては、燃料電池（１）に供給される燃料ガス（７）中に
水素が含まれていないため、電気化学反応式（５）を過
度に行わせた場合、すなわち、燃料電池（１）から電流
を大量に取り出した場合、特に燃料ガスの入口部分の燃
料ガス流路（20）において水素濃度が低下して燃料ガス
流路（20）に設けられた改質触媒（22）の活性が低下
し、連続的に運転を行えないことになる。
ては、燃料電池（１）に供給される燃料ガス（７）中に
水素が含まれていないため、電気化学反応式（５）を過
度に行わせた場合、すなわち、燃料電池（１）から電流
を大量に取り出した場合、特に燃料ガスの入口部分の燃
料ガス流路（20）において水素濃度が低下して燃料ガス
流路（20）に設けられた改質触媒（22）の活性が低下
し、連続的に運転を行えないことになる。
また、燃料電池（１）は、取り出す電流量を小さくし
た場合、一般的に電池特性が向上し、すなわち電気エネ
ルギーに変換される割合が増大し、副生する熱エネルギ
ーの占める割合が低下する性質を持っている。したがっ
て、電流量を小さくした場合には、炭化水素の分解（式
（１）〜（４））に必要な反応熱の減少に比べて電気化
学反応（式（５），（６））で副生する熱エネルギーの
減少の割合の方が大きく、その結果として炭化水素の分
解に必要な反応熱が不足し長時間小さな負荷での運転が
行えないという自体がおこる。
た場合、一般的に電池特性が向上し、すなわち電気エネ
ルギーに変換される割合が増大し、副生する熱エネルギ
ーの占める割合が低下する性質を持っている。したがっ
て、電流量を小さくした場合には、炭化水素の分解（式
（１）〜（４））に必要な反応熱の減少に比べて電気化
学反応（式（５），（６））で副生する熱エネルギーの
減少の割合の方が大きく、その結果として炭化水素の分
解に必要な反応熱が不足し長時間小さな負荷での運転が
行えないという自体がおこる。
上記のような従来の燃料電池発電装置では、改質触媒
（22）の活物質の酸化に基づく活性低下により、高負荷
での燃料電池の運転が不可能であり、一方、逆に負荷を
小さくした場合には炭化水素の分解に必要な反応熱を、
燃料電池で副生する熱エネルギーのみではまかないでき
なくなるなど、可能な運転条件がきわめて狭い範囲に限
定され、この種の燃料電池発電装置の特長である需要負
荷に追随した効率的な運転を長期的に安定して行えない
という問題点があった。
（22）の活物質の酸化に基づく活性低下により、高負荷
での燃料電池の運転が不可能であり、一方、逆に負荷を
小さくした場合には炭化水素の分解に必要な反応熱を、
燃料電池で副生する熱エネルギーのみではまかないでき
なくなるなど、可能な運転条件がきわめて狭い範囲に限
定され、この種の燃料電池発電装置の特長である需要負
荷に追随した効率的な運転を長期的に安定して行えない
という問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためにな
されたもので、改質触媒の活性低下がなく、燃料電池の
高負荷運転ができるとともに、広い範囲で部分負荷運転
が可能な燃料電池発電装置を得ることを目的とする。
されたもので、改質触媒の活性低下がなく、燃料電池の
高負荷運転ができるとともに、広い範囲で部分負荷運転
が可能な燃料電池発電装置を得ることを目的とする。
この発明の燃料電池発電装置は、改質触媒を保持し原
燃料ガスが流通する改質反応部と、この改質反応部から
隔離する隔壁を介して改質反応に必要な反応熱を供給す
る加熱部とを備え、炭化水素を主成分とする、外部から
供給される一部の原燃料ガスを水素に主成分とする燃料
ガスに改質させる燃料処理装置と、 燃料ガス電極、酸化ガス電極および前記燃料ガス電極
と前記酸化ガス電極とに挟持された電解質マトリクスか
らなる単電池をセパレータ板を介して複数積層してなる
燃料電池装置と、前記燃料ガス電極に隣接して設けられ
改質触媒を保持する燃料ガス流路とを含み、上記燃料処
理装置とは分離して設けられているとともに前記原燃料
ガスの残部とともに前記燃料処理装置で変質された水素
を主成分とする燃料ガスが供給される内部改質形燃料電
池装置と、 を備え、前記燃料処理装置から排出された前記燃料ガ
スを前記内部改質形燃料電池装置の前記燃料ガス流路に
供給するように構成したものである。
燃料ガスが流通する改質反応部と、この改質反応部から
隔離する隔壁を介して改質反応に必要な反応熱を供給す
る加熱部とを備え、炭化水素を主成分とする、外部から
供給される一部の原燃料ガスを水素に主成分とする燃料
ガスに改質させる燃料処理装置と、 燃料ガス電極、酸化ガス電極および前記燃料ガス電極
と前記酸化ガス電極とに挟持された電解質マトリクスか
らなる単電池をセパレータ板を介して複数積層してなる
燃料電池装置と、前記燃料ガス電極に隣接して設けられ
改質触媒を保持する燃料ガス流路とを含み、上記燃料処
理装置とは分離して設けられているとともに前記原燃料
ガスの残部とともに前記燃料処理装置で変質された水素
を主成分とする燃料ガスが供給される内部改質形燃料電
池装置と、 を備え、前記燃料処理装置から排出された前記燃料ガ
スを前記内部改質形燃料電池装置の前記燃料ガス流路に
供給するように構成したものである。
この発明においては、内部改質形燃料電池装置に供給
される燃料ガス中に、すでに水素が含まれているため、
高負荷運転においても触媒の活性が低下することがな
い。また、燃料ガスノ分解反応の一部を燃料処理装置に
おいて行う結果、内部改質形燃料電池装置において必要
とされる反応熱が減少し、広い範囲で部分負荷運転が可
能になる。
される燃料ガス中に、すでに水素が含まれているため、
高負荷運転においても触媒の活性が低下することがな
い。また、燃料ガスノ分解反応の一部を燃料処理装置に
おいて行う結果、内部改質形燃料電池装置において必要
とされる反応熱が減少し、広い範囲で部分負荷運転が可
能になる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図は内部改質形溶融炭酸塩形燃料電池装置（以下、単
に燃料電池と記す）を利用した燃料電池発電装置で、
（４）は燃料電池（１）に燃料ガスを供給する燃料ガス
系に設けられた燃料処理装置で、燃料電池発電装置に供
給される炭化水素を主要成分とする原燃料ガスの一部ま
たは全部を分解し、水素を主成分とする燃料ガス（13）
に変質する化学反応装置である。その他、第２図および
第３図と同一符号は同一部分または相当部分を示してい
る。
１図は内部改質形溶融炭酸塩形燃料電池装置（以下、単
に燃料電池と記す）を利用した燃料電池発電装置で、
（４）は燃料電池（１）に燃料ガスを供給する燃料ガス
系に設けられた燃料処理装置で、燃料電池発電装置に供
給される炭化水素を主要成分とする原燃料ガスの一部ま
たは全部を分解し、水素を主成分とする燃料ガス（13）
に変質する化学反応装置である。その他、第２図および
第３図と同一符号は同一部分または相当部分を示してい
る。
以上の構成により、燃料電池発電装置に供給される炭
化水素を主成分とする原燃料ガスの一部（９）は、原燃
料ガスの分解に必要なスチーム（10）と共に燃料処理装
置（４）に供給され、水素を主成分とする燃料ガス（1
3）に変質される。炭化水素の分解は吸熱反応であるた
め、燃料処理装置（４）に反応熱を供給してやる必要が
ある。この燃料電池発電装置においては、図中、破線で
示すとおり、燃焼器（２）で得られた未利用の燃料側排
出ガスのもつ燃焼熱を燃料処理装置（４）に必要な反応
熱として利用している。このことは、具体的には、加熱
部である燃焼器を燃料処理装置（４）の内部に改質反応
部と隔壁を介して設けたり、または燃焼器（２）から排
出された高温の燃焼ガスを燃料処理装置（４）の加熱部
に導き、燃料処理装置（４）内部において原燃料ガスと
熱交換させるなどにより容易に実現できる。
化水素を主成分とする原燃料ガスの一部（９）は、原燃
料ガスの分解に必要なスチーム（10）と共に燃料処理装
置（４）に供給され、水素を主成分とする燃料ガス（1
3）に変質される。炭化水素の分解は吸熱反応であるた
め、燃料処理装置（４）に反応熱を供給してやる必要が
ある。この燃料電池発電装置においては、図中、破線で
示すとおり、燃焼器（２）で得られた未利用の燃料側排
出ガスのもつ燃焼熱を燃料処理装置（４）に必要な反応
熱として利用している。このことは、具体的には、加熱
部である燃焼器を燃料処理装置（４）の内部に改質反応
部と隔壁を介して設けたり、または燃焼器（２）から排
出された高温の燃焼ガスを燃料処理装置（４）の加熱部
に導き、燃料処理装置（４）内部において原燃料ガスと
熱交換させるなどにより容易に実現できる。
他方、燃料電池発電装置に供給される原燃料ガスの残
部（11）は燃料電池（１）における原燃料ガスの分解に
必要なスチーム（12）と混合され、熱交換器（3a）にお
いて適切な温度にまで予熱された後、燃料電池（１）に
直接供給される。
部（11）は燃料電池（１）における原燃料ガスの分解に
必要なスチーム（12）と混合され、熱交換器（3a）にお
いて適切な温度にまで予熱された後、燃料電池（１）に
直接供給される。
燃料電池（１）に供給された水素，一酸化炭素、二酸
化炭素，メタン、スチーム，炭化水素等を含んだ燃料ガ
ス、原燃料ガス（13），（14）は燃料ガス流路（20）、
燃料ガス電極（17）において式（１）〜（５）に従い消
費され、電気エネルギーと副生する熱エネルギーを生み
出す。
化炭素，メタン、スチーム，炭化水素等を含んだ燃料ガ
ス、原燃料ガス（13），（14）は燃料ガス流路（20）、
燃料ガス電極（17）において式（１）〜（５）に従い消
費され、電気エネルギーと副生する熱エネルギーを生み
出す。
以上の実施例においては、燃料電池（１）に供給され
る燃料ガス中に、すでに改質触媒（22）の活物質の酸化
による活性低下を防ぐに十分な水素を含んでいるため、
高負荷での燃料電池の運転が可能となる。また、供給さ
れる原燃料ガスの分解の一部を燃料処理装置（４）の内
部で行うことにより、燃料電池（１）において必要とさ
れる燃料ガスの分解のための反応熱を減少せしめ、燃料
電池の広い範囲での部分負荷運転を可能にする。
る燃料ガス中に、すでに改質触媒（22）の活物質の酸化
による活性低下を防ぐに十分な水素を含んでいるため、
高負荷での燃料電池の運転が可能となる。また、供給さ
れる原燃料ガスの分解の一部を燃料処理装置（４）の内
部で行うことにより、燃料電池（１）において必要とさ
れる燃料ガスの分解のための反応熱を減少せしめ、燃料
電池の広い範囲での部分負荷運転を可能にする。
また、かかる燃料電池発電装置を効率よく効果的に運
転するためには、供給される燃料を原燃料ガス（９）と
原燃料ガス（11）へ分配する比率の調整が重要である。
燃料処理装置（４）に供給する原燃料ガス（９）の比率
を増やした場合には、燃料電池（１）に供給される燃料
ガス中に含まれる水素分圧が増大し、燃料電池（１）内
部に設けられた改質触媒（22）の活性の安定性という面
からは望ましい。また、燃料電池（１）における燃料ガ
スの分解に必要な反応熱と電気化学反応により副生する
熱とのバランスという観点からは、一般的に定格時にお
いては副生する熱が必要な反応熱を上回るため問題な
く、一方、負荷を小さくしてゆくと両者のバランスが逆
転し、部分負荷率を小さくするほどその差が拡がるの
で、その場合には燃料処理装置（４）に供給する原燃料
ガス（９）の比率を大きくしてやる必要がある。
転するためには、供給される燃料を原燃料ガス（９）と
原燃料ガス（11）へ分配する比率の調整が重要である。
燃料処理装置（４）に供給する原燃料ガス（９）の比率
を増やした場合には、燃料電池（１）に供給される燃料
ガス中に含まれる水素分圧が増大し、燃料電池（１）内
部に設けられた改質触媒（22）の活性の安定性という面
からは望ましい。また、燃料電池（１）における燃料ガ
スの分解に必要な反応熱と電気化学反応により副生する
熱とのバランスという観点からは、一般的に定格時にお
いては副生する熱が必要な反応熱を上回るため問題な
く、一方、負荷を小さくしてゆくと両者のバランスが逆
転し、部分負荷率を小さくするほどその差が拡がるの
で、その場合には燃料処理装置（４）に供給する原燃料
ガス（９）の比率を大きくしてやる必要がある。
しかしながら、この種の燃料電池（１）の特長の一つ
は、原燃料ガスの分解を燃料電池（１）内部で行うこと
により、電気化学反応で副生した熱を効率よく燃料ガス
の分解の反応熱として利用し、同時に燃料電池（１）の
冷却負荷を軽減し、また外部に独立した燃料処理装置を
必要とせず、従って燃料電池発電装置の効率を向上せし
め、かつ、装置を小形化できるという点にある。したが
って、この燃料電池発電装置において、燃料処理装置
（４）に供給される原燃料ガス（９）の場合は、燃料電
池（１）の特長をできるだけ生かすという観点から、燃
料電池発電装置の長期的に安定な運転を可能にする最小
限にとどめるのが望ましい。このような原燃料ガス
（９）の全投入燃料に対する割合は、燃料電池発電装置
の運転条件、部分負荷率等により変化するが、たとえ
ば、定格動作時において燃料電池（１）の平均電流密度
を160mA/cm2、燃料である炭化水素をメタンとし、スチ
ーム／メタン比を3.0とする場合は、燃料（９）の全投
入燃料に対する割合は３〜30％程度が適切である。
は、原燃料ガスの分解を燃料電池（１）内部で行うこと
により、電気化学反応で副生した熱を効率よく燃料ガス
の分解の反応熱として利用し、同時に燃料電池（１）の
冷却負荷を軽減し、また外部に独立した燃料処理装置を
必要とせず、従って燃料電池発電装置の効率を向上せし
め、かつ、装置を小形化できるという点にある。したが
って、この燃料電池発電装置において、燃料処理装置
（４）に供給される原燃料ガス（９）の場合は、燃料電
池（１）の特長をできるだけ生かすという観点から、燃
料電池発電装置の長期的に安定な運転を可能にする最小
限にとどめるのが望ましい。このような原燃料ガス
（９）の全投入燃料に対する割合は、燃料電池発電装置
の運転条件、部分負荷率等により変化するが、たとえ
ば、定格動作時において燃料電池（１）の平均電流密度
を160mA/cm2、燃料である炭化水素をメタンとし、スチ
ーム／メタン比を3.0とする場合は、燃料（９）の全投
入燃料に対する割合は３〜30％程度が適切である。
なお、上記実施例では内部改質形溶融炭酸塩形燃料電
池装置を用いた場合について説明したが、他の種類の内
部改質形燃料電池でもよく、上記実施例と同様の効果を
奏する。
池装置を用いた場合について説明したが、他の種類の内
部改質形燃料電池でもよく、上記実施例と同様の効果を
奏する。
また、上記実施例では燃料処理装置（４）で必要とさ
れる反応熱を燃焼器（２）で発生した燃焼熱より供給す
る場合について説明したが、内部改質形燃料電池装置か
ら排出された高温の燃料ガスまたは酸化ガスのもつ顕熱
から供給してもよく、その他、燃料電池発電装置におい
て得られる排熱を用いてもよい。
れる反応熱を燃焼器（２）で発生した燃焼熱より供給す
る場合について説明したが、内部改質形燃料電池装置か
ら排出された高温の燃料ガスまたは酸化ガスのもつ顕熱
から供給してもよく、その他、燃料電池発電装置におい
て得られる排熱を用いてもよい。
この発明は、以上の説明から明らかなように、内部改
質形燃料電池装置へ燃料ガスを供給する燃料ガス系に改
質反応熱が供給される燃料処理装置を設け、外部から供
給された燃料ガスの一部を前もって水素に分解した後に
内部改質形燃料電池装置に供給するようにしたので、長
期にわたり安定した高負荷運転が可能になり、かつ、負
荷の小さな場合にも内部改質形燃料電池装置の熱バラン
スが崩れることなく、全体として負荷追従性がよく、信
頼性を向上することができる効果がある。
質形燃料電池装置へ燃料ガスを供給する燃料ガス系に改
質反応熱が供給される燃料処理装置を設け、外部から供
給された燃料ガスの一部を前もって水素に分解した後に
内部改質形燃料電池装置に供給するようにしたので、長
期にわたり安定した高負荷運転が可能になり、かつ、負
荷の小さな場合にも内部改質形燃料電池装置の熱バラン
スが崩れることなく、全体として負荷追従性がよく、信
頼性を向上することができる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例の工程図、第２図は従来の
燃料電池発電装置の工程図、第３図は単電池の構成図で
ある。 （１）……内部改質形燃料電池装置、（４）……燃料処
理装置、（17）……燃料ガス電極、（18）……酸化ガス
電極、（19）……電解質マトリクス、（20）……燃料ガ
ス流路。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
燃料電池発電装置の工程図、第３図は単電池の構成図で
ある。 （１）……内部改質形燃料電池装置、（４）……燃料処
理装置、（17）……燃料ガス電極、（18）……酸化ガス
電極、（19）……電解質マトリクス、（20）……燃料ガ
ス流路。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 言上 佳秀 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電 機株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−129780（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】改質触媒を保持し原燃料ガスが流通する改
質反応部と、この改質反応部から隔離する隔壁を介して
改質反応に必要な反応熱を供給する加熱部とを備え、炭
化水素を主成分とする、外部から供給される一部の原燃
料ガスを水素を主成分とする燃料ガスに改質させる燃料
処理装置と、 燃料ガス電極、酸化ガス電極および前記燃料ガス電極と
前記酸化ガス電極とに挟持された電解質マトリクスから
なる単電池をセパレータ板を介して複数積層してなる燃
料電池装置と、前記燃料ガス電極に隣接して設けられ改
質触媒を保持する燃料ガス流路とを含み、上記燃料処理
装置とは分離して設けられているとともに前記原燃料ガ
スの残部とともに前記燃料処理装置で変質された水素を
主成分とする燃料ガスが供給される内部改質形燃料電池
装置と、 を備え、前記燃料処理装置から排出された前記燃料ガス
を前記内部改質形燃料電池装置の前記燃料ガス流路に供
給するように構成したことを特徴とする燃料電池発電装
置。 - 【請求項２】燃料処理装置は、加熱部に燃焼器を備え、
内部改質形燃料電池装置から排出された未利用の燃料ガ
スを前記燃焼器で焼燃するようになっていることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の燃料電池発電装置。 - 【請求項３】燃料処理装置は、内部改質形燃料電池装置
から排出された高温の燃料ガスまたは酸化ガスを加熱部
を流通させることにより、改質反応に必要な反応熱を改
質反応部に供給するようになっていることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の燃料電池発電装置。 - 【請求項４】内部改質形燃料電池装置は、内部改質形溶
融炭酸塩形燃料電池装置である特許請求の範囲第１項な
いし第３項のいずれかに記載の燃料電池発電装置。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP60030606A JP2581662B2 (ja) | 1985-02-20 | 1985-02-20 | 燃料電池発電装置 |
| US06/826,185 US4650728A (en) | 1985-02-20 | 1986-02-05 | Fuel-cell power plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60030606A JP2581662B2 (ja) | 1985-02-20 | 1985-02-20 | 燃料電池発電装置 |
Publications (2)
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|---|---|
| JPS61193371A JPS61193371A (ja) | 1986-08-27 |
| JP2581662B2 true JP2581662B2 (ja) | 1997-02-12 |
Family
ID=12308532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60030606A Expired - Lifetime JP2581662B2 (ja) | 1985-02-20 | 1985-02-20 | 燃料電池発電装置 |
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| Country | Link |
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| US (1) | US4650728A (ja) |
| JP (1) | JP2581662B2 (ja) |
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- 1985-02-20 JP JP60030606A patent/JP2581662B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-02-05 US US06/826,185 patent/US4650728A/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
| US4650728A (en) | 1987-03-17 |
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