JP2648620B2 - 熱・電気併給発電システム - Google Patents
熱・電気併給発電システムInfo
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
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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
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、発電装置として燃料電池を用い、発電用燃
料を熱源からの熱により改質し、この改質した発電用燃
料で発電し、それにより得られた熱及び電気を併給する
熱・電気併給システムに係り、特に効率の向上、運転制
御性に好適な熱・電気併給発電システムに関する。
料を熱源からの熱により改質し、この改質した発電用燃
料で発電し、それにより得られた熱及び電気を併給する
熱・電気併給システムに係り、特に効率の向上、運転制
御性に好適な熱・電気併給発電システムに関する。
従来、熱・電気を併給する発電システムとしては、特
開昭53−29534号に記載のように、発電用燃料を改質す
る触媒層を有する燃料処理装置と発電装置として燃料電
池、及び蒸気タービンと熱交換器などから構成され、燃
料処理装置で改質された燃料は熱、化学エネルギの両方
を発電装置である燃料電池へ供給し、また燃料処理装置
で処理後に残った熱は熱交換器により発電及び熱供給用
の蒸気タービン系へ輸送されるようになっていた。
開昭53−29534号に記載のように、発電用燃料を改質す
る触媒層を有する燃料処理装置と発電装置として燃料電
池、及び蒸気タービンと熱交換器などから構成され、燃
料処理装置で改質された燃料は熱、化学エネルギの両方
を発電装置である燃料電池へ供給し、また燃料処理装置
で処理後に残った熱は熱交換器により発電及び熱供給用
の蒸気タービン系へ輸送されるようになっていた。
上記従来技術は燃料処理装置から発電装置へ処理され
た発電用燃料を直接供給するため、燃料である媒体の温
度が高いため、発電装置までの配管で大きな熱損失が発
生し、また、発電装置の負荷に応じて発電用燃料流量を
変える場合には燃料処理装置への燃料流量を制御しなけ
ればならないが、その際の燃料処理装置の応答性、及び
燃料処理装置の温度変化による熱応力発生、また、発電
装置への燃料温度が高いことから発電装置が複数になっ
た場合にも流量、圧力調整器が設けられず燃料配分が適
切になされないなどの問題があった。
た発電用燃料を直接供給するため、燃料である媒体の温
度が高いため、発電装置までの配管で大きな熱損失が発
生し、また、発電装置の負荷に応じて発電用燃料流量を
変える場合には燃料処理装置への燃料流量を制御しなけ
ればならないが、その際の燃料処理装置の応答性、及び
燃料処理装置の温度変化による熱応力発生、また、発電
装置への燃料温度が高いことから発電装置が複数になっ
た場合にも流量、圧力調整器が設けられず燃料配分が適
切になされないなどの問題があった。
また、特に、発電装置が燃料電池の場合に、燃料電池
がコールド状態から電池運転温度まで立上げるのに長時
間を要し、かつ、通常の場合、特別の加熱手段を必要と
している。
がコールド状態から電池運転温度まで立上げるのに長時
間を要し、かつ、通常の場合、特別の加熱手段を必要と
している。
本発明の目的は燃料処理装置から発電装置までの燃料
からの熱損失の少ない発電装置の負荷制御の容易な、し
かも燃料処理装置の信頼性の高い運転が可能であり、さ
らに、特別の加熱手段を用いることなしに、短時間で燃
料電池がコールド状態から電池運転温度まで立上げるこ
とを可能とした熱・電気併給発電システムを提供するこ
とにある。
からの熱損失の少ない発電装置の負荷制御の容易な、し
かも燃料処理装置の信頼性の高い運転が可能であり、さ
らに、特別の加熱手段を用いることなしに、短時間で燃
料電池がコールド状態から電池運転温度まで立上げるこ
とを可能とした熱・電気併給発電システムを提供するこ
とにある。
本発明は、燃料電池による発電によって生じた熱・電
気を併給する熱・電気併給発電システムにおいて、熱源
へ発電用燃料を供給し、その燃料を触媒を介して前記熱
源から供給される熱により化学反応させて改質させるこ
とにより化学エネルギ及び熱が付与された発電用燃料を
取り出す手段、前記改質後の発電用燃料を燃料用熱交換
器に供給し、前記熱交換器に引き続き供給される改質前
の発電用燃料との熱交換により前記改質後の発電用燃料
に付与される熱を除去する手段、前記熱が除去されたあ
との化学エネルギが付与された発電用燃料と発電装置で
ある燃料電池に供給される酸化剤ガスの排気ガスとの発
電装置用熱交換器とを有し、前記発電装置用熱交換器
は、少なくとも１部が多孔質体で構成された複数の熱交
換器隔壁を所要の間隔をおいて並置することにより化学
エネルギが付与された発電用燃料通過領域と前記排気ガ
スの通過領域とを交互に形成し、前記隔壁の多孔質壁を
介して化学エネルギが付与された発電用燃料と前記排気
ガスが相互に混合するようにされていることを特徴とす
る熱・電気併給システムである。
気を併給する熱・電気併給発電システムにおいて、熱源
へ発電用燃料を供給し、その燃料を触媒を介して前記熱
源から供給される熱により化学反応させて改質させるこ
とにより化学エネルギ及び熱が付与された発電用燃料を
取り出す手段、前記改質後の発電用燃料を燃料用熱交換
器に供給し、前記熱交換器に引き続き供給される改質前
の発電用燃料との熱交換により前記改質後の発電用燃料
に付与される熱を除去する手段、前記熱が除去されたあ
との化学エネルギが付与された発電用燃料と発電装置で
ある燃料電池に供給される酸化剤ガスの排気ガスとの発
電装置用熱交換器とを有し、前記発電装置用熱交換器
は、少なくとも１部が多孔質体で構成された複数の熱交
換器隔壁を所要の間隔をおいて並置することにより化学
エネルギが付与された発電用燃料通過領域と前記排気ガ
スの通過領域とを交互に形成し、前記隔壁の多孔質壁を
介して化学エネルギが付与された発電用燃料と前記排気
ガスが相互に混合するようにされていることを特徴とす
る熱・電気併給システムである。
上記発電用燃料としては、天然ガス、メタン等が、上
記熱源としては製鉄所から排出される排熱、ゴミ処理場
から排出される排熱等がそれぞれ挙げられる。更に、化
学エネルギから付与された発電用燃料とは発電用燃料を
触媒を介して熱源の熱により化学反応させることにより
得られる成分変化した物質を含む発電用燃料を意味し、
例えば、発電用燃料であるメタンと水とを次式の通り触
媒の存在下に加熱反応させて得られるH2ガス及びCO2ガ
スを含む発電用燃料がこれに相当する。なお、上記触媒
としてはNi触媒等が挙げられる。
記熱源としては製鉄所から排出される排熱、ゴミ処理場
から排出される排熱等がそれぞれ挙げられる。更に、化
学エネルギから付与された発電用燃料とは発電用燃料を
触媒を介して熱源の熱により化学反応させることにより
得られる成分変化した物質を含む発電用燃料を意味し、
例えば、発電用燃料であるメタンと水とを次式の通り触
媒の存在下に加熱反応させて得られるH2ガス及びCO2ガ
スを含む発電用燃料がこれに相当する。なお、上記触媒
としてはNi触媒等が挙げられる。
燃料処理装置内で熱源から触媒層により熱と化学エネ
ルギの形で付与された改質後の発電用燃料を熱交換器に
供給し、該熱交換器で引き続き処理装置へ入ってくる改
質前の発電用燃料へ前記付与された熱エネルギを戻すこ
とにより、実質的に常温に近い化学エネルギだけが付与
された発電用燃料が得られる。このエネルギが付与され
た常温燃料により、熱源である燃料処理装置と発電装置
との距離が離れていても、ほとんど熱損失の無い燃料輸
送が可能となる。また、燃料電池である発電装置に発電
用燃料が入る前の発電装置用熱交換器において、その隔
壁の一部を多孔質体とすることにより、燃料温度を燃料
と酸化剤ガスとの直接反応により制御することができ、
発電装置を外部からの加熱なしに常に最適な運転温度に
保つことができる。
ルギの形で付与された改質後の発電用燃料を熱交換器に
供給し、該熱交換器で引き続き処理装置へ入ってくる改
質前の発電用燃料へ前記付与された熱エネルギを戻すこ
とにより、実質的に常温に近い化学エネルギだけが付与
された発電用燃料が得られる。このエネルギが付与され
た常温燃料により、熱源である燃料処理装置と発電装置
との距離が離れていても、ほとんど熱損失の無い燃料輸
送が可能となる。また、燃料電池である発電装置に発電
用燃料が入る前の発電装置用熱交換器において、その隔
壁の一部を多孔質体とすることにより、燃料温度を燃料
と酸化剤ガスとの直接反応により制御することができ、
発電装置を外部からの加熱なしに常に最適な運転温度に
保つことができる。
次に、本発明を実施例により説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す発電システムであ
る。発電用燃料６は燃料用熱交換器３に入り、燃料処理
装置１で温度上昇した処理済燃料８との間で熱交換し、
燃料用熱交換器３へ入る前の処理済燃料温度に近い温度
で処理装置の触媒層２へ流入する。触媒層２の中では熱
源39からエネルギを受け熱交換器を出た燃料７は熱と化
学エネルギの形で燃料内に蓄積し、処理装置１を流出す
る。この処理済燃料８は、先に述べた熱交換器内３で燃
料６に熱源39から吸収した熱の形で蓄積したエネルギを
与え、熱交換器出口では熱交換器へ入る前の燃料とほぼ
同じ温度までその温度が低下し、熱源39から受け取った
化学エネルギの分だけが加えられた発電用燃料９とな
る。ほとんど常温となった熱源39からのエネルギを受け
とった発電用燃料９は熱源39と燃料電池である発電装置
４とがどんなに離れていても、その熱源から受けとった
エネルギをほとんど損失することなく発電装置へ供給す
ることができる。発電装置４に入る前に化学エネルギが
付与された発電用燃料９は発電装置４の酸化剤ガス10と
化学エネルギが付与された発電用燃料９との反応熱の一
部を持った排気ガス11と有効に熱交換するための後記す
る発電装置用熱交換器５に導入され、システム全体の熱
効率向上が図られる。熱交換器５を出た排気ガス11の熱
はシステム外で利用することができる。
る。発電用燃料６は燃料用熱交換器３に入り、燃料処理
装置１で温度上昇した処理済燃料８との間で熱交換し、
燃料用熱交換器３へ入る前の処理済燃料温度に近い温度
で処理装置の触媒層２へ流入する。触媒層２の中では熱
源39からエネルギを受け熱交換器を出た燃料７は熱と化
学エネルギの形で燃料内に蓄積し、処理装置１を流出す
る。この処理済燃料８は、先に述べた熱交換器内３で燃
料６に熱源39から吸収した熱の形で蓄積したエネルギを
与え、熱交換器出口では熱交換器へ入る前の燃料とほぼ
同じ温度までその温度が低下し、熱源39から受け取った
化学エネルギの分だけが加えられた発電用燃料９とな
る。ほとんど常温となった熱源39からのエネルギを受け
とった発電用燃料９は熱源39と燃料電池である発電装置
４とがどんなに離れていても、その熱源から受けとった
エネルギをほとんど損失することなく発電装置へ供給す
ることができる。発電装置４に入る前に化学エネルギが
付与された発電用燃料９は発電装置４の酸化剤ガス10と
化学エネルギが付与された発電用燃料９との反応熱の一
部を持った排気ガス11と有効に熱交換するための後記す
る発電装置用熱交換器５に導入され、システム全体の熱
効率向上が図られる。熱交換器５を出た排気ガス11の熱
はシステム外で利用することができる。
第９図は、前記した化学エネルギの分だけが加えられ
た発電用燃料９が燃料電池である発電装置４へ供給され
る前に、発電装置４へ供給された発電装置用酸化剤ガス
10の排気ガス11と熱交換するための発電装置用熱交換器
５の隔壁構造を示す。該熱交換器５の熱交換器隔壁33の
一部は多孔質壁で構成されている。燃料電池30を出た酸
化剤ガス10の排気ガス10′中には酸化剤ガスが残ってお
り、その一部が熱交換器隔壁33の多孔質部34を通して化
学エネルギが加えられた発電用燃料９と直接反応し、そ
の反応熱と熱交換した熱とにより該燃料９の温度が燃料
電池の作動温度条件に達することができる。特に、燃料
電池がコールド状態から立上がる時には、発電装置用酸
化剤ガス10はほとんど消費されずに燃料電池30外へ排出
されるため、熱交換器５内の温度の低い該酸化剤ガス10
の濃度は高く、それだけ熱交換器５内での発電用燃料９
との反応量が増え、それだけ燃料温度の上昇も高くなる
ため、短時間で電池運転温度に達することができる。し
たがって、外部から熱を加えることなく自動的に燃料温
度を運転温度に立上げることができ、しかも発電が始ま
れば、燃料電池30から排出される排気ガス10′の酸化剤
ガス濃度は低下し、それにともない熱交換器内での燃料
との直接反応量は少なくなるため燃料ガス温度の上昇も
小さく、運転温度を常に一定に保つことが可能となる。
た発電用燃料９が燃料電池である発電装置４へ供給され
る前に、発電装置４へ供給された発電装置用酸化剤ガス
10の排気ガス11と熱交換するための発電装置用熱交換器
５の隔壁構造を示す。該熱交換器５の熱交換器隔壁33の
一部は多孔質壁で構成されている。燃料電池30を出た酸
化剤ガス10の排気ガス10′中には酸化剤ガスが残ってお
り、その一部が熱交換器隔壁33の多孔質部34を通して化
学エネルギが加えられた発電用燃料９と直接反応し、そ
の反応熱と熱交換した熱とにより該燃料９の温度が燃料
電池の作動温度条件に達することができる。特に、燃料
電池がコールド状態から立上がる時には、発電装置用酸
化剤ガス10はほとんど消費されずに燃料電池30外へ排出
されるため、熱交換器５内の温度の低い該酸化剤ガス10
の濃度は高く、それだけ熱交換器５内での発電用燃料９
との反応量が増え、それだけ燃料温度の上昇も高くなる
ため、短時間で電池運転温度に達することができる。し
たがって、外部から熱を加えることなく自動的に燃料温
度を運転温度に立上げることができ、しかも発電が始ま
れば、燃料電池30から排出される排気ガス10′の酸化剤
ガス濃度は低下し、それにともない熱交換器内での燃料
との直接反応量は少なくなるため燃料ガス温度の上昇も
小さく、運転温度を常に一定に保つことが可能となる。
なお、本発明における熱・電気併給発電システムにお
いて、熱交換器３から出た発電用燃料９が前記発電装置
用熱交換器５に供給されるまでの流路に制限はなく、第
１図に示すように直接供給する態様でもよく、以下に説
明するような他の装置を経由して供給する態様でもよ
い。すなわち、 第２図に示す態様では、燃料処理装置１の触媒層２を
出た処理済燃料８が熱交換器３で発電用燃料６と熱交換
した後、熱源39から受け取った化学エネルギ分だけを加
えられた燃料９が圧力調整器16により燃料処理装置１と
は異なった圧力に制御されて発電装置用熱交換器５に供
給される。このようなシステムとすることにより、熱源
39から熱を受けとる燃料処理装置１と発電装置４とは別
々に設計された圧力仕様の装置であっても、熱・電気併
給発電システムとして効率の良い運転条件で発電するこ
とができる。
いて、熱交換器３から出た発電用燃料９が前記発電装置
用熱交換器５に供給されるまでの流路に制限はなく、第
１図に示すように直接供給する態様でもよく、以下に説
明するような他の装置を経由して供給する態様でもよ
い。すなわち、 第２図に示す態様では、燃料処理装置１の触媒層２を
出た処理済燃料８が熱交換器３で発電用燃料６と熱交換
した後、熱源39から受け取った化学エネルギ分だけを加
えられた燃料９が圧力調整器16により燃料処理装置１と
は異なった圧力に制御されて発電装置用熱交換器５に供
給される。このようなシステムとすることにより、熱源
39から熱を受けとる燃料処理装置１と発電装置４とは別
々に設計された圧力仕様の装置であっても、熱・電気併
給発電システムとして効率の良い運転条件で発電するこ
とができる。
第３図に示す態様では、熱交換器３を出た化学エネル
ギが付与された発電用燃料９が発電装置用熱交換器５に
輸送される系統と平行に該燃料９を貯蔵するタンク17が
設けられ、このタンク17への流入流出量制御は、流入量
コントローラ18、流出量コントローラ19により行なわれ
る。このようなシステムにすることにより、発電装置４
の負荷が変化する場合にも、燃料処理装置１の熱源39、
発電用燃料６の流量を変化させることなく、貯蔵タンク
17への化学エネルギが付与された発電用燃料９の流入
量、流出量だけで対応させることができ、負荷応答性の
良い発電が可能となる。
ギが付与された発電用燃料９が発電装置用熱交換器５に
輸送される系統と平行に該燃料９を貯蔵するタンク17が
設けられ、このタンク17への流入流出量制御は、流入量
コントローラ18、流出量コントローラ19により行なわれ
る。このようなシステムにすることにより、発電装置４
の負荷が変化する場合にも、燃料処理装置１の熱源39、
発電用燃料６の流量を変化させることなく、貯蔵タンク
17への化学エネルギが付与された発電用燃料９の流入
量、流出量だけで対応させることができ、負荷応答性の
良い発電が可能となる。
第４図に示す態様では、燃料処理装置１と発電装置４
との間に化学エネルギが付与された発電用燃料９を貯蔵
するタンク17を設け、圧力調整器16を介して該燃料９を
タンク17へ貯蔵し、このタンク17と発電装置４との間に
流量コントローラ19が設けられている。このようなシス
テムにすることにより、１つの燃料供給系に対して発電
装置４が複数になった場合にも、各発電装置の負荷変化
を、それぞれの発電装置４に干渉を与えることなく応答
性良く制御することができる。この場合にも燃料処理シ
ステムは一定の運転条件で燃料に化学エネルギとしての
エネルギを付与することができ、システム全体の制御は
非常に容易となる。
との間に化学エネルギが付与された発電用燃料９を貯蔵
するタンク17を設け、圧力調整器16を介して該燃料９を
タンク17へ貯蔵し、このタンク17と発電装置４との間に
流量コントローラ19が設けられている。このようなシス
テムにすることにより、１つの燃料供給系に対して発電
装置４が複数になった場合にも、各発電装置の負荷変化
を、それぞれの発電装置４に干渉を与えることなく応答
性良く制御することができる。この場合にも燃料処理シ
ステムは一定の運転条件で燃料に化学エネルギとしての
エネルギを付与することができ、システム全体の制御は
非常に容易となる。
第５図示す態様では、燃料処理装置１と発電装置４と
の間にガス分離装置20が設けてある。燃料処理装置１で
処理された燃料は熱源39からのエネルギを成分変化の形
で受け取るが、この成分変化で、発電装置４、あるいは
発電後の排気ガスとして環境的に好ましくない成分が発
生する場合、この分離装置によりその成分を分離除去ガ
ス21として、発電装置には供給しないようにすることが
でき、発電装置の性能、寿命向上と環境への排気物公害
が低減できる。また、分離除去ガス21は純度の高い化学
物質であり、化学品の材料として利用することができる
のは当然である。
の間にガス分離装置20が設けてある。燃料処理装置１で
処理された燃料は熱源39からのエネルギを成分変化の形
で受け取るが、この成分変化で、発電装置４、あるいは
発電後の排気ガスとして環境的に好ましくない成分が発
生する場合、この分離装置によりその成分を分離除去ガ
ス21として、発電装置には供給しないようにすることが
でき、発電装置の性能、寿命向上と環境への排気物公害
が低減できる。また、分離除去ガス21は純度の高い化学
物質であり、化学品の材料として利用することができる
のは当然である。
また、燃料処理装置の触媒層２の構造も任意である
が、第６図に示すような構造のものは好ましい態様であ
る。第７図及び第８図はこの燃料処理装置の触媒層の製
造工程を示す。触媒層プレート40はステンレス薄板をギ
ヤ成形、あるいはプレスなどにより凸凹部を設け（第７
図）、この成形されたプレート40の片側の凹部に金属接
合層を介して触媒42を触媒溶射用スプレーガン46により
溶射する。その際、触媒の溶射を触媒層プレート40の凹
部だけに作成するため、触媒溶射用スプレーガン46に移
動する触媒層プレート40の凹部に同期するスレー信号48
を与える（第８図）。このように触媒層プレート40の凹
部だけに触媒層を設けることにより、触媒層プレート40
の凸部が熱膨張のバネ作用を持つことができ、触媒層の
温度が高温になっても触媒層とプレートとの熱膨張差に
よる変形が小さくでき、触媒層の剥離を防止し、高性
能、長寿命の触媒層プレート40を得ることができる。ま
た、熱源媒体39は触媒層プレート40の凹部により伝熱が
促進され、触媒層への伝熱量が多くなるという効果も同
時に得られる。
が、第６図に示すような構造のものは好ましい態様であ
る。第７図及び第８図はこの燃料処理装置の触媒層の製
造工程を示す。触媒層プレート40はステンレス薄板をギ
ヤ成形、あるいはプレスなどにより凸凹部を設け（第７
図）、この成形されたプレート40の片側の凹部に金属接
合層を介して触媒42を触媒溶射用スプレーガン46により
溶射する。その際、触媒の溶射を触媒層プレート40の凹
部だけに作成するため、触媒溶射用スプレーガン46に移
動する触媒層プレート40の凹部に同期するスレー信号48
を与える（第８図）。このように触媒層プレート40の凹
部だけに触媒層を設けることにより、触媒層プレート40
の凸部が熱膨張のバネ作用を持つことができ、触媒層の
温度が高温になっても触媒層とプレートとの熱膨張差に
よる変形が小さくでき、触媒層の剥離を防止し、高性
能、長寿命の触媒層プレート40を得ることができる。ま
た、熱源媒体39は触媒層プレート40の凹部により伝熱が
促進され、触媒層への伝熱量が多くなるという効果も同
時に得られる。
第10図は本発明による発電システムの使用方法の一例
を示し、複数の燃料処理装置１により処理されて化学エ
ネルギが付与された発電用燃料９は圧力調整器16により
圧力調整された後、共通配管37により複数の貯蔵タンク
17へ開閉弁36を介して貯蔵され、図示されていないが発
電負荷と燃料処理量とのバランスにより燃料供給の制御
を行なうコンピュータによりその開閉弁36を開閉するこ
とにより貯蔵タンク17から発電装置４へ燃料を供給し、
各発電装置への燃料流量は流量、圧力調整器38により行
われる。このような燃料供給システムによる発電システ
ムの使用法により、各燃料処理装置の発熱量変化があっ
ても発電装置側へ安定した燃料を供給できるとともに、
発電側の負荷が急激に変化した場合にも応答性良く燃料
を供給することができ、燃料処理装置側の負荷と発電装
置側の負荷とのアンバランスをうまく制御することによ
り、常に最適な条件で各装置を運転することができる。
を示し、複数の燃料処理装置１により処理されて化学エ
ネルギが付与された発電用燃料９は圧力調整器16により
圧力調整された後、共通配管37により複数の貯蔵タンク
17へ開閉弁36を介して貯蔵され、図示されていないが発
電負荷と燃料処理量とのバランスにより燃料供給の制御
を行なうコンピュータによりその開閉弁36を開閉するこ
とにより貯蔵タンク17から発電装置４へ燃料を供給し、
各発電装置への燃料流量は流量、圧力調整器38により行
われる。このような燃料供給システムによる発電システ
ムの使用法により、各燃料処理装置の発熱量変化があっ
ても発電装置側へ安定した燃料を供給できるとともに、
発電側の負荷が急激に変化した場合にも応答性良く燃料
を供給することができ、燃料処理装置側の負荷と発電装
置側の負荷とのアンバランスをうまく制御することによ
り、常に最適な条件で各装置を運転することができる。
本発明によれば熱源からのエネルギを、燃料処理装置
の触媒により燃料を改質することにより化学エネルギと
熱エネルギの形で燃料に付加し、その改質後の燃料を燃
料用熱交換器へ供給される改質前の燃料との熱交換によ
り化学エネルギ分だけを発電装置へ供給するので、発電
装置への供給燃料が常温に近く、熱源と発電装置との距
離が離れていてもエネルギの伝達にともなう損失が発生
しない。したがって、効率の高い発電が可能であり、ま
た、発電装置に発電用燃料が入る前の発電装置用熱交換
器において、その隔壁の一部を多孔質体とすることによ
り、燃料温度を燃料と酸化剤ガスとの直接反応により制
御することができ、発電装置を外部からの加熱なしに常
に最適な運転温度に保つことができる。
の触媒により燃料を改質することにより化学エネルギと
熱エネルギの形で燃料に付加し、その改質後の燃料を燃
料用熱交換器へ供給される改質前の燃料との熱交換によ
り化学エネルギ分だけを発電装置へ供給するので、発電
装置への供給燃料が常温に近く、熱源と発電装置との距
離が離れていてもエネルギの伝達にともなう損失が発生
しない。したがって、効率の高い発電が可能であり、ま
た、発電装置に発電用燃料が入る前の発電装置用熱交換
器において、その隔壁の一部を多孔質体とすることによ
り、燃料温度を燃料と酸化剤ガスとの直接反応により制
御することができ、発電装置を外部からの加熱なしに常
に最適な運転温度に保つことができる。
第１図は本発明の一実施例であり、第２図から第５図ま
では、それぞれ、本発明の他の変形例を示す。第６図は
燃料処理装置の触媒層プレートの構成を示し、第７図及
び第８図は燃料処理装置の触媒槽プレートの製造工程を
示す。第９図は本発明による発電装置用熱交換器の隔壁
の構造を示す。第10図は本発明による発電システムの使
用方法を示す。 １……燃料処理装置、２……触媒層、３……燃料用熱交
換器、４……発電装置、５……発電装置用熱交換器、６
……燃料、８……処理済燃料、９……化学エネルギのみ
が付加された発電用燃料、16……圧力調整器、17……貯
蔵タンク、18……流入量コントローラ、19……流出量コ
ントローラ、20……ガス分離装置、40……触媒層プレー
ト、30……燃料電池、34……多孔質隔壁、36……開閉
弁、37……共通配管、38……流量・圧力調整器、39……
熱源又は熱源媒体。
では、それぞれ、本発明の他の変形例を示す。第６図は
燃料処理装置の触媒層プレートの構成を示し、第７図及
び第８図は燃料処理装置の触媒槽プレートの製造工程を
示す。第９図は本発明による発電装置用熱交換器の隔壁
の構造を示す。第10図は本発明による発電システムの使
用方法を示す。 １……燃料処理装置、２……触媒層、３……燃料用熱交
換器、４……発電装置、５……発電装置用熱交換器、６
……燃料、８……処理済燃料、９……化学エネルギのみ
が付加された発電用燃料、16……圧力調整器、17……貯
蔵タンク、18……流入量コントローラ、19……流出量コ
ントローラ、20……ガス分離装置、40……触媒層プレー
ト、30……燃料電池、34……多孔質隔壁、36……開閉
弁、37……共通配管、38……流量・圧力調整器、39……
熱源又は熱源媒体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小山 一仁 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (72)発明者 杉田 成久 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (72)発明者 清木 信宏 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (56)参考文献 特開 昭56−159069（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−183102（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−98471（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−56302（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−133783（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−264566（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−241675（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−188866（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−170171（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−167203（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−13576（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−47968（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−23040（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】燃料電池による発電によって生じた熱・電
気を併給する熱・電気併給発電システムにおいて、 熱源へ発電用燃料を供給し、その燃料を触媒を介して前
記熱源から供給される熱により化学反応させて改質させ
ることにより化学エネルギ及び熱が付与された発電用燃
料を取り出す手段、 前記改質後の発電用燃料を燃料用熱交換器に供給し、前
記熱交換器に引き続き供給される改質前の発電用燃料と
の熱交換により前記改質後の発電用燃料に付与される熱
を除去する手段、 前記熱が除去されたあとの化学エネルギが付与された発
電用燃料と発電装置である燃料電池に供給される酸化剤
ガスの排気ガスとの発電装置用熱交換器とを有し、 前記発電装置用熱交換器は、少なくとも１部が多孔質体
で構成された複数の熱交換器隔壁を所要の間隔をおいて
並置することにより化学エネルギが付与された発電用燃
料通過領域と前記排気ガスの通過領域とを交互に形成
し、前記隔壁の多孔質壁を介して化学エネルギが付与さ
れた発電用燃料と前記排気ガスが相互に混合するように
されていることを特徴とする熱・電気併給システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63182807A JP2648620B2 (ja) | 1988-07-23 | 1988-07-23 | 熱・電気併給発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63182807A JP2648620B2 (ja) | 1988-07-23 | 1988-07-23 | 熱・電気併給発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0233864A JPH0233864A (ja) | 1990-02-05 |
| JP2648620B2 true JP2648620B2 (ja) | 1997-09-03 |
Family
ID=16124779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63182807A Expired - Lifetime JP2648620B2 (ja) | 1988-07-23 | 1988-07-23 | 熱・電気併給発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2648620B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4995435B2 (ja) * | 2005-05-27 | 2012-08-08 | セイコーインスツル株式会社 | 燃料電池システム |
| JP6621975B2 (ja) * | 2014-06-02 | 2019-12-18 | 株式会社Ｋｓｆ | 電力安定供給システム |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56159069A (en) * | 1980-05-14 | 1981-12-08 | Hitachi Ltd | Starting of fuel cell for electric power |
| JPS58133783A (ja) * | 1982-02-01 | 1983-08-09 | Hitachi Ltd | 燃料電池発電システム |
| JPS60241675A (ja) * | 1984-05-15 | 1985-11-30 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池発電装置 |
| JPS6113576A (ja) * | 1984-06-28 | 1986-01-21 | Mitsubishi Electric Corp | 内部改質形燃料電池 |
| JPS6123040U (ja) * | 1984-07-12 | 1986-02-10 | トヨタ自動車株式会社 | 燃焼用空気予熱装置 |
| JPH07106881B2 (ja) * | 1985-02-07 | 1995-11-15 | 株式会社東芝 | 燃料電池用改質器装置 |
| JPS61188866A (ja) * | 1985-02-18 | 1986-08-22 | Hitachi Ltd | 燃料電池系装置の燃料供給装置 |
| JPH0652657B2 (ja) * | 1985-08-28 | 1994-07-06 | 株式会社日立製作所 | 内部改質を行う溶融炭酸塩型燃料電池 |
| JPH0692242B2 (ja) * | 1986-01-16 | 1994-11-16 | 株式会社日立製作所 | 燃料改質装置 |
| JPS62170171A (ja) * | 1986-01-22 | 1987-07-27 | Hitachi Ltd | 燃料電池系装置 |
| JPS62264566A (ja) * | 1986-05-12 | 1987-11-17 | Toshiba Corp | 燃料電池発電システム |
-
1988
- 1988-07-23 JP JP63182807A patent/JP2648620B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0233864A (ja) | 1990-02-05 |
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