JP2656262B2 - 燃料電池発電設備 - Google Patents
燃料電池発電設備Info
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- JP2656262B2 JP2656262B2 JP62238804A JP23880487A JP2656262B2 JP 2656262 B2 JP2656262 B2 JP 2656262B2 JP 62238804 A JP62238804 A JP 62238804A JP 23880487 A JP23880487 A JP 23880487A JP 2656262 B2 JP2656262 B2 JP 2656262B2
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/249—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies
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- 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
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野〕 本発明は燃料電池発電設備に係り、特に電気化学反応
あるいは水蒸気の凝縮により生成した水を効率良く排出
する燃料電池発電設備に関する。
あるいは水蒸気の凝縮により生成した水を効率良く排出
する燃料電池発電設備に関する。
（従来の技術） 一般に燃料電池は、通常電解質を含浸したマトリック
スを挟んで一対の多孔質電極を配置するとともに、一方
の電極背面に水素等の液体燃料を接触させ、また他方の
電極背面に酸素等の液体酸化剤を接触させ、このときに
起る電気化学反応を利用して、上記電極間から電気エネ
ルギーを取り出す様に構成したものである。この燃料電
極によれば、前記燃料と酸化剤が供給されている限り、
高い効率で電気エネルギーを取り出すことができるもの
である。
スを挟んで一対の多孔質電極を配置するとともに、一方
の電極背面に水素等の液体燃料を接触させ、また他方の
電極背面に酸素等の液体酸化剤を接触させ、このときに
起る電気化学反応を利用して、上記電極間から電気エネ
ルギーを取り出す様に構成したものである。この燃料電
極によれば、前記燃料と酸化剤が供給されている限り、
高い効率で電気エネルギーを取り出すことができるもの
である。
第４図はその燃料電池本体に使用されている単位セル
の構成を示す斜視図であり、電解質を含浸したマトリッ
クス１の上面に接する面には触媒が塗布された多孔質体
で形成された燃料電極２をマトリックス１の下側には前
記マトリックス１に接する面に触媒が塗布された多孔質
体で形成された酸化剤極３を配置するとともに、これら
一対の電極を挟むようにセパレーター４を配置して単位
セル５が構成される。燃料極２および酸化剤極３は、夫
々マトリックス１の反対側に燃料が流れる燃料ガス流通
路2aおよび酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス流通路3bが互
いに直交する向きに設けてあり、単位セル５を複数個積
層することにより燃料電池本体が成形される。一般にリ
ン酸型燃料電池においては、燃料ガスは水素であり、酸
化剤ガスは電気中の酸素である。
の構成を示す斜視図であり、電解質を含浸したマトリッ
クス１の上面に接する面には触媒が塗布された多孔質体
で形成された燃料電極２をマトリックス１の下側には前
記マトリックス１に接する面に触媒が塗布された多孔質
体で形成された酸化剤極３を配置するとともに、これら
一対の電極を挟むようにセパレーター４を配置して単位
セル５が構成される。燃料極２および酸化剤極３は、夫
々マトリックス１の反対側に燃料が流れる燃料ガス流通
路2aおよび酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス流通路3bが互
いに直交する向きに設けてあり、単位セル５を複数個積
層することにより燃料電池本体が成形される。一般にリ
ン酸型燃料電池においては、燃料ガスは水素であり、酸
化剤ガスは電気中の酸素である。
第５図は燃料電池発電設備の構成例を示したブロック
図である。発電時に天然ガス６と水蒸気７との混合ガス
は、改質装置８において水蒸気改質反応により水素リッ
チガスとなって燃料極２へ送られる。水素リッチガスは
酸化剤極３へ送られる圧縮空気９と電気化学的に反応し
て電気・水・熱となる。燃料極２を出たガスは燃料極出
口リン酸吸着器10、燃料極出口凝縮器11および改質器バ
ーナ12を通った後大気13に放出される。また酸化剤極３
を出たガスは酸化剤極出口リン酸吸着器14および酸化剤
極出口凝縮器15を通った後燃料極出口ガスと合流して大
気へ放出される。
図である。発電時に天然ガス６と水蒸気７との混合ガス
は、改質装置８において水蒸気改質反応により水素リッ
チガスとなって燃料極２へ送られる。水素リッチガスは
酸化剤極３へ送られる圧縮空気９と電気化学的に反応し
て電気・水・熱となる。燃料極２を出たガスは燃料極出
口リン酸吸着器10、燃料極出口凝縮器11および改質器バ
ーナ12を通った後大気13に放出される。また酸化剤極３
を出たガスは酸化剤極出口リン酸吸着器14および酸化剤
極出口凝縮器15を通った後燃料極出口ガスと合流して大
気へ放出される。
また、燃料極２および酸化剤極３より排出される排ガ
スの一部はブロワーを備えた燃料極リサイクルライン16
および酸化剤極リサイクルライン17をそれぞれの電極の
上流側に接続し未反応ガスの回収を行う。
スの一部はブロワーを備えた燃料極リサイクルライン16
および酸化剤極リサイクルライン17をそれぞれの電極の
上流側に接続し未反応ガスの回収を行う。
（発明が解決しようとする問題点） このように構成された燃料電池発電設備において、電
気化学反応によって生成される水は燃料電池本体の出口
ガス中の水蒸気量で数十％にも達する。この水蒸気は燃
料極出口凝縮器11および酸化剤極出口凝縮器15により凝
縮してそれぞれドレン18,19として排出するようになっ
ている。しかしながら、各機器を接続する配管あるいは
リン酸吸着器10,14内においてもガスは冷却され凝縮す
ることがある。特にプラント起動時等の場合は配管およ
び機器の温度が低く凝縮し易いとともに、長時間連続運
転の場合には凝縮した水が配管あるいは機器に徐々にた
まり、排出ガス通路を閉塞するため過大電池極間差圧が
生じ、燃料電池を損傷する不具合があった。
気化学反応によって生成される水は燃料電池本体の出口
ガス中の水蒸気量で数十％にも達する。この水蒸気は燃
料極出口凝縮器11および酸化剤極出口凝縮器15により凝
縮してそれぞれドレン18,19として排出するようになっ
ている。しかしながら、各機器を接続する配管あるいは
リン酸吸着器10,14内においてもガスは冷却され凝縮す
ることがある。特にプラント起動時等の場合は配管およ
び機器の温度が低く凝縮し易いとともに、長時間連続運
転の場合には凝縮した水が配管あるいは機器に徐々にた
まり、排出ガス通路を閉塞するため過大電池極間差圧が
生じ、燃料電池を損傷する不具合があった。
そこで、本発明はこのような凝縮水によるガス通路の
閉塞を防止した信頼性の高い燃料電池発電設備を提供す
ることを目的とする。
閉塞を防止した信頼性の高い燃料電池発電設備を提供す
ることを目的とする。
（問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するため本発明は燃料極と酸化剤極と
の間に電解質を介在させ電気化学反応により電気エネル
ギーを得る燃料電池本体と、この燃料電池本体の上流側
に接続されそれぞれの電極に反応ガスを供給するガス供
給系統と、燃料電池本体の下流側に接続されそれぞれの
電極より排出される排ガス中に含有する電解質の吸着お
よび水蒸気の凝縮を行う排ガス系統とを備えた燃料電池
発電設備において、燃料電池本体を最上部に配置すると
ともに、この燃料電池本体よりガス供給系統および排ガ
ス系統をそれぞれ順次下方になるように配設したことを
特徴とするものである。
の間に電解質を介在させ電気化学反応により電気エネル
ギーを得る燃料電池本体と、この燃料電池本体の上流側
に接続されそれぞれの電極に反応ガスを供給するガス供
給系統と、燃料電池本体の下流側に接続されそれぞれの
電極より排出される排ガス中に含有する電解質の吸着お
よび水蒸気の凝縮を行う排ガス系統とを備えた燃料電池
発電設備において、燃料電池本体を最上部に配置すると
ともに、この燃料電池本体よりガス供給系統および排ガ
ス系統をそれぞれ順次下方になるように配設したことを
特徴とするものである。
（作用） 本発明によれば燃料電池本体の入口側および出口側に
接続されるガス供給系統および排ガス系統をそれぞれ燃
料電池本体より順次下方になるように配設したので、配
管および機器の冷却に伴ない生じた凝縮水をそれぞれの
ガス系統の最低部に確実に導き排出することができ、ガ
ス通路の閉塞を防止することが可能となる。
接続されるガス供給系統および排ガス系統をそれぞれ燃
料電池本体より順次下方になるように配設したので、配
管および機器の冷却に伴ない生じた凝縮水をそれぞれの
ガス系統の最低部に確実に導き排出することができ、ガ
ス通路の閉塞を防止することが可能となる。
（実施例） 以下本発明の一実施例について第１図乃至第３図を参
照して説明する。なお、従来技術と同一部分には同一符
号を付し、その説明は省略する。
照して説明する。なお、従来技術と同一部分には同一符
号を付し、その説明は省略する。
第１図は第３図に示す燃料電池本体20を２個並置した
燃料極側ガス系統の配置を示したものであり、改質装置
８の出口はこの改質装置８より上方の中２階に設置した
燃料極入口凝縮器21を介してさらに上方の２階に配置し
た燃料電池本体20a,20bの入口側マニホルド20cに接続さ
れるとともに、出口側マニホルド20dは燃料電池本体20
より下方の中２階に設置した燃料極出口リン酸吸着器10
を介してさらに下方の１階に配置した燃料極出口凝縮器
11を経て改質器バーナ12に配管接続されている。また、
燃料極入口凝縮器21および燃料極出口凝縮器11には液面
に応じて自動開閉を行うドレン弁22を装着するととも
に、燃料極入口側の配管は燃料電池本体20bに向い上り
勾配に、また燃料極出口側の配管は燃料極出口凝縮器11
に向い下り勾配に配設されている。さらに、燃料極出口
凝縮器11より改質器バーナ12に対しては上り勾配に配設
されている。
燃料極側ガス系統の配置を示したものであり、改質装置
８の出口はこの改質装置８より上方の中２階に設置した
燃料極入口凝縮器21を介してさらに上方の２階に配置し
た燃料電池本体20a,20bの入口側マニホルド20cに接続さ
れるとともに、出口側マニホルド20dは燃料電池本体20
より下方の中２階に設置した燃料極出口リン酸吸着器10
を介してさらに下方の１階に配置した燃料極出口凝縮器
11を経て改質器バーナ12に配管接続されている。また、
燃料極入口凝縮器21および燃料極出口凝縮器11には液面
に応じて自動開閉を行うドレン弁22を装着するととも
に、燃料極入口側の配管は燃料電池本体20bに向い上り
勾配に、また燃料極出口側の配管は燃料極出口凝縮器11
に向い下り勾配に配設されている。さらに、燃料極出口
凝縮器11より改質器バーナ12に対しては上り勾配に配設
されている。
一方、第２図は第１図に示した燃料電池本体20の酸化
剤極側ガス系統を示したものであり、機器の配設位置は
第１図と同様入口側は上り勾配にまた、出口側は下り勾
配に配設されている。
剤極側ガス系統を示したものであり、機器の配設位置は
第１図と同様入口側は上り勾配にまた、出口側は下り勾
配に配設されている。
次に作用について説明する。改質装置８からの水素リ
ッチガスは燃料極入口凝縮器21により水蒸気を凝縮する
ことにより適正な水蒸気量に調整して燃料電池本体20の
燃料極側に供給するとともに、凝縮により生成した水は
ドレン弁22を介して排出され、また圧縮空気９は酸化剤
側に供給されて電気化学反応を行う。この反応により生
成した水の一部は水蒸気となり、燃料極排出ガスととも
に燃料極出口リン酸吸着器10を介して燃料極出口11に供
給され、燃料極出口凝縮器11より水蒸気の大部分を凝縮
させドレン弁22を介して排出するとともに、未凝縮の水
蒸気は排ガスとともに改質器バーナ12へ送給される。ま
た、酸化剤極側の排ガスは燃料極側の排ガスと同様酸化
剤極出口吸着器14を介して酸化剤極出口凝縮器15に供給
され、水蒸気の大部分を凝縮してドレン弁22を介して排
出するとともに、残りは燃料極排ガスとともに大気13へ
放出する。一方、機器を接続する配管内で凝縮し生成し
た水は配管の勾配により燃料極入口側では燃料極入口凝
縮器21に、燃料極出口側は燃料極出口凝縮器11に、また
酸化剤極出口側はカソード出口凝縮器15にそれぞれ集め
られ、ドレン弁22を介して自動的に排出される。
ッチガスは燃料極入口凝縮器21により水蒸気を凝縮する
ことにより適正な水蒸気量に調整して燃料電池本体20の
燃料極側に供給するとともに、凝縮により生成した水は
ドレン弁22を介して排出され、また圧縮空気９は酸化剤
側に供給されて電気化学反応を行う。この反応により生
成した水の一部は水蒸気となり、燃料極排出ガスととも
に燃料極出口リン酸吸着器10を介して燃料極出口11に供
給され、燃料極出口凝縮器11より水蒸気の大部分を凝縮
させドレン弁22を介して排出するとともに、未凝縮の水
蒸気は排ガスとともに改質器バーナ12へ送給される。ま
た、酸化剤極側の排ガスは燃料極側の排ガスと同様酸化
剤極出口吸着器14を介して酸化剤極出口凝縮器15に供給
され、水蒸気の大部分を凝縮してドレン弁22を介して排
出するとともに、残りは燃料極排ガスとともに大気13へ
放出する。一方、機器を接続する配管内で凝縮し生成し
た水は配管の勾配により燃料極入口側では燃料極入口凝
縮器21に、燃料極出口側は燃料極出口凝縮器11に、また
酸化剤極出口側はカソード出口凝縮器15にそれぞれ集め
られ、ドレン弁22を介して自動的に排出される。
したがってこの実施例によれば、燃料電池発電設備の
うち燃料電池本体を最上階に配置するとともに、他の機
器を燃料電池本体より下方になるように順次立体的に配
置したので縦方向の空間を有効活用することができ、省
スペース形の燃料電池発電設備が得られる。また、機器
を接続する配管は勾配をつけて配設するようにしたの
で、配管中の生成水を確実に凝縮器に集めて排出するこ
とができ、ガス通路の閉塞にともなう過大な極間差圧の
発生を防止することができる。
うち燃料電池本体を最上階に配置するとともに、他の機
器を燃料電池本体より下方になるように順次立体的に配
置したので縦方向の空間を有効活用することができ、省
スペース形の燃料電池発電設備が得られる。また、機器
を接続する配管は勾配をつけて配設するようにしたの
で、配管中の生成水を確実に凝縮器に集めて排出するこ
とができ、ガス通路の閉塞にともなう過大な極間差圧の
発生を防止することができる。
なお、この実施例においては階数を変えて機器を配置
するように説明したが、凝縮器に配管中の生成水を集め
られるように勾配をつけた配管を配設するものであれば
同一階に設置しても良いことはもちろんである。
するように説明したが、凝縮器に配管中の生成水を集め
られるように勾配をつけた配管を配設するものであれば
同一階に設置しても良いことはもちろんである。
以上説明したように本発明によれば配管および機器の
冷却にともない生成する凝縮水を確実に排出することが
でき、信頼性の高い運転が可能となる。
冷却にともない生成する凝縮水を確実に排出することが
でき、信頼性の高い運転が可能となる。
第１図は本発明の一実施例による燃料極側を示すガス系
統の配置図、第２図は酸化剤極側を示すガス系統の配置
図、第３図は燃料電池本体を示す分解斜視図、第４図は
一般的な燃料電池の単位セルを示す斜視図、第５図は従
来の燃料電池発電設備を示す構成図である。 ２……燃料極、３……酸化剤極 ８……改質装置、10……リン酸吸着器 11……燃料極出口凝縮器、14……リン酸吸着器 15……酸化剤極出口凝縮器、20……燃料電池本体 21……燃料極入口凝縮器、22……ドレン弁
統の配置図、第２図は酸化剤極側を示すガス系統の配置
図、第３図は燃料電池本体を示す分解斜視図、第４図は
一般的な燃料電池の単位セルを示す斜視図、第５図は従
来の燃料電池発電設備を示す構成図である。 ２……燃料極、３……酸化剤極 ８……改質装置、10……リン酸吸着器 11……燃料極出口凝縮器、14……リン酸吸着器 15……酸化剤極出口凝縮器、20……燃料電池本体 21……燃料極入口凝縮器、22……ドレン弁
Claims (1)
- 【請求項１】燃料極と酸化剤極との間に電解質を介在さ
せ電気化学反応により電気エネルギーを得る燃料電池本
体と、この燃料電池本体のそれぞれの電極に反応ガスを
供給するガス供給配管と、この燃料電池本体の前記それ
ぞれの電極より排出される排ガスを通流させる排ガス配
管と、この排ガス配管を介して接続される前記排ガス中
の水蒸気の凝縮を行なう凝縮器とを備えて成る燃料電池
発電設備において、前記燃料電池本体を最上部位置に配
置するとともに、前記ガス供給配管は前記燃料電池本体
の前記反応ガスの入口側へ向けて上方指向勾配配置で配
設し、さらに、前記排ガス配管を前記燃料電池本体の前
記反応ガスの出口側より下方指向勾配配置で配設したこ
とを特徴とする燃料電池発電設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62238804A JP2656262B2 (ja) | 1987-09-25 | 1987-09-25 | 燃料電池発電設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62238804A JP2656262B2 (ja) | 1987-09-25 | 1987-09-25 | 燃料電池発電設備 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6482464A JPS6482464A (en) | 1989-03-28 |
| JP2656262B2 true JP2656262B2 (ja) | 1997-09-24 |
Family
ID=17035537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62238804A Expired - Lifetime JP2656262B2 (ja) | 1987-09-25 | 1987-09-25 | 燃料電池発電設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2656262B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7491810B2 (ja) | 2020-10-27 | 2024-05-28 | 株式会社豊田中央研究所 | 改質器付き燃料供給装置 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3832249B2 (ja) * | 2001-01-29 | 2006-10-11 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池装置 |
| US7494731B2 (en) | 2001-12-27 | 2009-02-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell power generation system |
| JP3835362B2 (ja) | 2002-07-05 | 2006-10-18 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池システム |
| JP2006040597A (ja) * | 2004-07-23 | 2006-02-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガス供給システム、エネルギ供給システム及びガス供給方法 |
| JP2006253041A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
| JP2008300304A (ja) * | 2007-06-04 | 2008-12-11 | Toshiba Corp | 燃料電池発電システム |
| JP5052297B2 (ja) * | 2007-11-09 | 2012-10-17 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49121939A (ja) * | 1973-03-30 | 1974-11-21 | ||
| JPS6020289Y2 (ja) * | 1982-05-20 | 1985-06-18 | 防衛庁技術研究本部長 | 燃料電池 |
| GB8328883D0 (en) * | 1983-10-28 | 1983-11-30 | Johnson Matthey Plc | Fuel cell |
-
1987
- 1987-09-25 JP JP62238804A patent/JP2656262B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7491810B2 (ja) | 2020-10-27 | 2024-05-28 | 株式会社豊田中央研究所 | 改質器付き燃料供給装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6482464A (en) | 1989-03-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080530 Year of fee payment: 11 |