JP2851395B2 - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
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- JP2851395B2 JP2851395B2 JP2200767A JP20076790A JP2851395B2 JP 2851395 B2 JP2851395 B2 JP 2851395B2 JP 2200767 A JP2200767 A JP 2200767A JP 20076790 A JP20076790 A JP 20076790A JP 2851395 B2 JP2851395 B2 JP 2851395B2
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- 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、複数の種類の燃料を切り替えて使用する燃
料電池発電システムに関するものである。
料電池発電システムに関するものである。
［従来の技術］ 従来より、燃料と酸化剤とをリン酸等の電解質を介し
て電気化学的に反応させ、燃料の持っている化学エネル
ギーを電気エネルギーに変換することにより発電を行う
燃料電池発電システムが実用化されている。
て電気化学的に反応させ、燃料の持っている化学エネル
ギーを電気エネルギーに変換することにより発電を行う
燃料電池発電システムが実用化されている。
このような燃料電池発電システムの燃料としては、メ
タノールのような気化容易な液体燃料あるいはメタンを
主成分とした気体化石燃料が広く用いられている。後者
の場合、都市ガスのように、ガスの配管だけで容易に燃
料の供給ができ大量の燃料を貯蔵しておく必要がないた
め、長期間連続で運転する燃料電池発電システムの燃料
に適している。しかし、燃料電池が必要とする燃料は水
素であるため、都市ガスおよびメタノールのいずれを原
燃料として使用する場合も、水素リッチなガスに改質す
る必要がある。
タノールのような気化容易な液体燃料あるいはメタンを
主成分とした気体化石燃料が広く用いられている。後者
の場合、都市ガスのように、ガスの配管だけで容易に燃
料の供給ができ大量の燃料を貯蔵しておく必要がないた
め、長期間連続で運転する燃料電池発電システムの燃料
に適している。しかし、燃料電池が必要とする燃料は水
素であるため、都市ガスおよびメタノールのいずれを原
燃料として使用する場合も、水素リッチなガスに改質す
る必要がある。
即ちメタンを主成分とした原燃料、例えば都市ガスを
使用する燃料電池では、改質触媒として通常ニッケル系
の触媒を用いて、約800℃の次の改質反応を行わせる。
使用する燃料電池では、改質触媒として通常ニッケル系
の触媒を用いて、約800℃の次の改質反応を行わせる。
CH4＋H2O→CO2＋4H2 …（１） この反応は吸熱反応であり、約188KJ/molの熱を外部
から供給する必要がある。燃料電池に供給される水素ガ
ス1molに対して約47KJ/H2−molの熱を必要とする。ま
た、メタノールを原燃料とする場合は、改質触媒として
例えば銅−亜鉛系触媒を用いて、約300℃の温度で次の
改質反応を行わせる。
から供給する必要がある。燃料電池に供給される水素ガ
ス1molに対して約47KJ/H2−molの熱を必要とする。ま
た、メタノールを原燃料とする場合は、改質触媒として
例えば銅−亜鉛系触媒を用いて、約300℃の温度で次の
改質反応を行わせる。
CH3OH＋H2O→CO2＋3H2 …（２） この反応も吸熱反応であり、約53KJ/molの熱を外部か
ら供給する必要がある。燃料電池に供給される水素ガス
1molに対しては約18KJ/H2−molの熱を必要とする。通
常、これらの改質反応に必要な熱は、燃料電池の燃料極
から排出される燃料極オフガスを改質反応を行うか改質
器に導入し、そこで燃焼用空気と共に燃焼させることに
より得ている。
ら供給する必要がある。燃料電池に供給される水素ガス
1molに対しては約18KJ/H2−molの熱を必要とする。通
常、これらの改質反応に必要な熱は、燃料電池の燃料極
から排出される燃料極オフガスを改質反応を行うか改質
器に導入し、そこで燃焼用空気と共に燃焼させることに
より得ている。
第３図は、都市ガスを原燃料とした燃料電池発電シス
テムの燃料改質系の構成図である。都市ガス１は、水蒸
気12と混合されて、改質器２の改質管３を通過する。改
質管３にはメタン改質用触媒、例えばニッケル系の触媒
が充填されており、ここで前式（１）で示す改質反応を
起こし、水素に富んだ改質ガス９になる。この改質ガス
９にはCOを15％程度含まれるため、第３図では省略され
ているCO変成器を通過させCO濃度を減少させた後、調節
弁７を経て燃料電池４の燃料極に導入する。燃料極にお
いて、供給ガスに含まれる水素の約80％を消費した燃料
極オフガス10は、改質器２の燃料燃焼器22に導入され
る。ここで燃焼用空気11とともに残りの水素を燃焼し、
改質反応に必要な熱量を改質管３に供給する。水素ガス
の燃料熱は約248KJ/molであるから、燃料電池４に供給
される水素1molに対して、1/5の約50KJ/H2−molの熱が
供給でき、この値の前記のメタンの改質反応に必要な熱
量と一致する。調節弁７は、主に燃料電池出力電流セン
サ５で検出される燃料電池４の直流出力電流に応じて制
御装置８により開閉が制御されるほか、温度センサ６で
検出される改質管３の温度に応じて開閉度が補正され
る。
テムの燃料改質系の構成図である。都市ガス１は、水蒸
気12と混合されて、改質器２の改質管３を通過する。改
質管３にはメタン改質用触媒、例えばニッケル系の触媒
が充填されており、ここで前式（１）で示す改質反応を
起こし、水素に富んだ改質ガス９になる。この改質ガス
９にはCOを15％程度含まれるため、第３図では省略され
ているCO変成器を通過させCO濃度を減少させた後、調節
弁７を経て燃料電池４の燃料極に導入する。燃料極にお
いて、供給ガスに含まれる水素の約80％を消費した燃料
極オフガス10は、改質器２の燃料燃焼器22に導入され
る。ここで燃焼用空気11とともに残りの水素を燃焼し、
改質反応に必要な熱量を改質管３に供給する。水素ガス
の燃料熱は約248KJ/molであるから、燃料電池４に供給
される水素1molに対して、1/5の約50KJ/H2−molの熱が
供給でき、この値の前記のメタンの改質反応に必要な熱
量と一致する。調節弁７は、主に燃料電池出力電流セン
サ５で検出される燃料電池４の直流出力電流に応じて制
御装置８により開閉が制御されるほか、温度センサ６で
検出される改質管３の温度に応じて開閉度が補正され
る。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の技術における燃料電池発電
システムでは、原燃料である都市ガスが大地震の時には
ガスの供給が停止される可能性があるため、燃料電池を
長時間無瞬断電力を供給する必要のある発電装置、例え
ば通信用電源に使用する場合、大きな問題となる。
システムでは、原燃料である都市ガスが大地震の時には
ガスの供給が停止される可能性があるため、燃料電池を
長時間無瞬断電力を供給する必要のある発電装置、例え
ば通信用電源に使用する場合、大きな問題となる。
これを解決するため、通常では都市ガスのようにメタ
ンを主成分とした気体化石燃料パイプラインを介して導
入し、この供給が停止した場合は備蓄の容易な液体燃料
であるメタノールを予備燃料として使用する発電システ
ムが考えられる。しかし、原燃料の種類により改質反応
が異なるため、改質器の動作温度、触媒の種類が異な
り、従来の技術でこのシステムを実現しようとすると２
種類の改質器を用意する必要性が生じ、システムを大型
化し複雑化する問題があった。
ンを主成分とした気体化石燃料パイプラインを介して導
入し、この供給が停止した場合は備蓄の容易な液体燃料
であるメタノールを予備燃料として使用する発電システ
ムが考えられる。しかし、原燃料の種類により改質反応
が異なるため、改質器の動作温度、触媒の種類が異な
り、従来の技術でこのシステムを実現しようとすると２
種類の改質器を用意する必要性が生じ、システムを大型
化し複雑化する問題があった。
即ち、都市ガスあるいはメタンを改質していた改質器
を使って、原燃料を都市ガスからメタノールに切り替え
て、同一動作温度で引き続き改質を行わせる場合、前述
したように改質器で必要とする熱量が小さくなるので、
燃料利用率を変えなければ改質器の温度を上昇してしま
うという問題点があった。また、燃料極からのオフガス
の燃焼熱とバランスさせ改質器温度を一定に維持するた
めには、燃料極における燃料利用率を約93％に上げなけ
ればならなくなる。しかし、燃料利用率を大きくしすぎ
ると、燃料極の一部で燃料が不足状態になり電極を著し
く損傷するという問題点があった。
を使って、原燃料を都市ガスからメタノールに切り替え
て、同一動作温度で引き続き改質を行わせる場合、前述
したように改質器で必要とする熱量が小さくなるので、
燃料利用率を変えなければ改質器の温度を上昇してしま
うという問題点があった。また、燃料極からのオフガス
の燃焼熱とバランスさせ改質器温度を一定に維持するた
めには、燃料極における燃料利用率を約93％に上げなけ
ればならなくなる。しかし、燃料利用率を大きくしすぎ
ると、燃料極の一部で燃料が不足状態になり電極を著し
く損傷するという問題点があった。
本発明は、上記問題点を解決するために創案されたも
ので、改質反応熱の異なる複数の原燃料を一つの改質器
により共通に処理する信頼性の高い燃料電池発電システ
ムを提供することを目的とする。
ので、改質反応熱の異なる複数の原燃料を一つの改質器
により共通に処理する信頼性の高い燃料電池発電システ
ムを提供することを目的とする。
上記の目的を達成するための本発明の燃料電池発電シ
ステムの構成は、 燃料極と空気極とから成る燃料電池と該燃料電池に水
素富化改質ガスを供給するための改質器とから構成さ
れ、該改質器内に設けられ内部に改質触媒を充填した改
質管に燃料ガス供給ラインを介して原燃料としての低分
子炭化水素ガスを主成分とする燃料ガスと水蒸気との混
合物を混入し、該改質管で改質反応により前記燃料ガス
から作製される水素富化改質ガスを改質ガス供給弁を介
して前記燃料電池の燃料極へ導入し、該燃料電池の燃料
極から排出される燃料極オフガスと燃焼用空気とを前記
改質器に設けられた燃焼器に導入して燃焼させ前記改質
反応に必要な熱量を前記改質管に供給すると共に、前記
燃料電池の燃料極に備えられた燃料電池出力電流センサ
および前記改質器に備えられた温度センサからの信号に
基づき前記改質ガス供給弁の開閉を制御する第１の制御
位置を具備した燃料電地発電システムにおいて、 前記改質器内の改質管と燃焼器との間に外部から空気
導入ラインおよび該空気導入ライン上に設けた空気取り
入れ弁を介して導入した冷却用空気の吹き出し口を設
け、 前記燃料ガス供給ライン上の水蒸気導入地点より前段
に燃料ガス供給弁を設け、 原燃料と前記燃料ガスの他に気化容易な液体燃料を切
り替えて使用するために液体燃料供給ラインを別個に設
けて前記燃料ガス供給弁と前記水蒸気の導入地点の間に
接続し、 前記液体燃料供給ライン上に原燃料として前記液体燃
料を気化するための気化器と前記液体燃料の気化ガス供
給弁とを設け、 燃料切り替え信号と前記改質器に設けられた温度セン
サからの信号とに基づいて前記燃料ガス供給弁と前記気
化ガス供給弁を制御して前記切り替えを行うとともに、
前記空気取り入れ弁を制御して前記液体燃料使用時に冷
却を行う第２の制御装置を備えたことを特徴とする。
ステムの構成は、 燃料極と空気極とから成る燃料電池と該燃料電池に水
素富化改質ガスを供給するための改質器とから構成さ
れ、該改質器内に設けられ内部に改質触媒を充填した改
質管に燃料ガス供給ラインを介して原燃料としての低分
子炭化水素ガスを主成分とする燃料ガスと水蒸気との混
合物を混入し、該改質管で改質反応により前記燃料ガス
から作製される水素富化改質ガスを改質ガス供給弁を介
して前記燃料電池の燃料極へ導入し、該燃料電池の燃料
極から排出される燃料極オフガスと燃焼用空気とを前記
改質器に設けられた燃焼器に導入して燃焼させ前記改質
反応に必要な熱量を前記改質管に供給すると共に、前記
燃料電池の燃料極に備えられた燃料電池出力電流センサ
および前記改質器に備えられた温度センサからの信号に
基づき前記改質ガス供給弁の開閉を制御する第１の制御
位置を具備した燃料電地発電システムにおいて、 前記改質器内の改質管と燃焼器との間に外部から空気
導入ラインおよび該空気導入ライン上に設けた空気取り
入れ弁を介して導入した冷却用空気の吹き出し口を設
け、 前記燃料ガス供給ライン上の水蒸気導入地点より前段
に燃料ガス供給弁を設け、 原燃料と前記燃料ガスの他に気化容易な液体燃料を切
り替えて使用するために液体燃料供給ラインを別個に設
けて前記燃料ガス供給弁と前記水蒸気の導入地点の間に
接続し、 前記液体燃料供給ライン上に原燃料として前記液体燃
料を気化するための気化器と前記液体燃料の気化ガス供
給弁とを設け、 燃料切り替え信号と前記改質器に設けられた温度セン
サからの信号とに基づいて前記燃料ガス供給弁と前記気
化ガス供給弁を制御して前記切り替えを行うとともに、
前記空気取り入れ弁を制御して前記液体燃料使用時に冷
却を行う第２の制御装置を備えたことを特徴とする。
［作用］ 本発明は、燃料電池の燃料の原材料となる低分子炭化
水素ガスを主成分とする燃料ガスあるいは気化容易な液
体燃料をそれぞれの供給弁を切り替えて共通の改質器へ
導入可能とし、その気化容易な液体燃料の改質反応の際
に余剰となる熱量を外部からの空気の吹き込みによる冷
却あるいは上記の液体燃料の気化で消費して改質触媒に
与える熱量を適切にすることにより、改質に必要な熱量
の異なる原燃料を、共通の改質用触媒，同一の改質温度
で処理可能にし、一つの改質器で共通に処理できるよう
にする。
水素ガスを主成分とする燃料ガスあるいは気化容易な液
体燃料をそれぞれの供給弁を切り替えて共通の改質器へ
導入可能とし、その気化容易な液体燃料の改質反応の際
に余剰となる熱量を外部からの空気の吹き込みによる冷
却あるいは上記の液体燃料の気化で消費して改質触媒に
与える熱量を適切にすることにより、改質に必要な熱量
の異なる原燃料を、共通の改質用触媒，同一の改質温度
で処理可能にし、一つの改質器で共通に処理できるよう
にする。
［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明の第１の実施例を示す燃料電池発電シ
ステムの燃料改質系の構成図である。本実施例の構成に
おいて、１はメタンを主成分とした一つの原燃料である
都市ガス、２は複数の原燃料を燃料電池へ供給する水素
リッチな燃料に改質する改質器、３は改質用触媒を充填
した改質管、４は電解質を挾んで燃料極と空気極を備え
た燃料電池、５は燃料電池出力電流センサ、６は改質器
２に備えた温度センサ、７は改質器２から燃料電池４の
燃料極へ供給される燃料の供給ライン上に設けた調節
弁、８は燃料電池４の出力電流センサ５および改質器２
の温度センサ６からの信号により調節７を制御して燃料
電池４に供給する改質ガス９の量を調節する制御装置、
10は発電反応後に燃料電池４の燃料極から排出され改質
器２へ燃焼用ガスとして供給される燃料極オフガス、11
は改質器２へ供給される燃焼用空気、12は改質反応を起
こさせるため原燃料に混入される水蒸気、13は他の原燃
料であるメタノール、14はメタノール気化器、15は外部
より燃料切替え信号18を受けて都市ガス１の供給を調節
する都市ガス供給用の弁16および気化したメタノールガ
ス23の供給を調節するメタノールガス供給用の弁17を制
御して原燃料の切り替えを行いまた改質器２の温度セン
サ６からの信号を受けて改質器２内に送り込む外部の冷
却用空気19の量を調節する弁20を制御する制御装置、21
は冷却用空気19の吹き出し口、22は燃料極オフガス10を
燃焼用空気で燃焼させて改質反応に必要な熱を発生する
燃料燃焼器、23はメタノール気化器14で気化されたメタ
ノールガスである。上記構成において、原燃料は水蒸気
12が混合されて改質管３に導入され、改質管３は改質器
２内に燃料燃焼器22で発生した熱量の供給を受けるよう
に配置される。また、冷却用空気19の吹き出し口21は、
燃焼器22と改質管３との間に配置される。
ステムの燃料改質系の構成図である。本実施例の構成に
おいて、１はメタンを主成分とした一つの原燃料である
都市ガス、２は複数の原燃料を燃料電池へ供給する水素
リッチな燃料に改質する改質器、３は改質用触媒を充填
した改質管、４は電解質を挾んで燃料極と空気極を備え
た燃料電池、５は燃料電池出力電流センサ、６は改質器
２に備えた温度センサ、７は改質器２から燃料電池４の
燃料極へ供給される燃料の供給ライン上に設けた調節
弁、８は燃料電池４の出力電流センサ５および改質器２
の温度センサ６からの信号により調節７を制御して燃料
電池４に供給する改質ガス９の量を調節する制御装置、
10は発電反応後に燃料電池４の燃料極から排出され改質
器２へ燃焼用ガスとして供給される燃料極オフガス、11
は改質器２へ供給される燃焼用空気、12は改質反応を起
こさせるため原燃料に混入される水蒸気、13は他の原燃
料であるメタノール、14はメタノール気化器、15は外部
より燃料切替え信号18を受けて都市ガス１の供給を調節
する都市ガス供給用の弁16および気化したメタノールガ
ス23の供給を調節するメタノールガス供給用の弁17を制
御して原燃料の切り替えを行いまた改質器２の温度セン
サ６からの信号を受けて改質器２内に送り込む外部の冷
却用空気19の量を調節する弁20を制御する制御装置、21
は冷却用空気19の吹き出し口、22は燃料極オフガス10を
燃焼用空気で燃焼させて改質反応に必要な熱を発生する
燃料燃焼器、23はメタノール気化器14で気化されたメタ
ノールガスである。上記構成において、原燃料は水蒸気
12が混合されて改質管３に導入され、改質管３は改質器
２内に燃料燃焼器22で発生した熱量の供給を受けるよう
に配置される。また、冷却用空気19の吹き出し口21は、
燃焼器22と改質管３との間に配置される。
以上のように構成した第１の実施例の動作および作用
を述べる。
を述べる。
まず、燃料が都市ガスであるモードの時は、燃料切り
替え信号18で制御装置15により弁16は開、弁17と閉とな
る。都市ガス１は水蒸気12が混合されて、改質器２の改
質管３に導入され、水素リッチな改質ガス９とされて、
燃料電池４の燃料極に導入される。この時、燃料電池出
力電流センサ５により計測された燃料電池出力電流に応
じて、制御装置８が調節弁７の開閉度を制御することに
より、燃料利用率が所定の値、例えば80％になるよう改
質ガス９の導入量が調節される。燃料電池４の燃料極オ
フガス10は、改質器２の燃料燃焼器22に導入されて燃焼
用空気11と共に燃焼され、改質に必要な熱量を改質管３
に供給する。燃料利用率を80％とすれば、前述したよう
に燃料電池４に供給される水素1molあたり、燃焼器22で
約50KJの熱が発生する。温度センサ６は改質器２の温度
を計測し、制御装置８は温度センサ６からの信号を受け
て改質器２が所定の温度、例えば800℃になるよう改質
ガス９の調節弁７の開閉度を補正する。
替え信号18で制御装置15により弁16は開、弁17と閉とな
る。都市ガス１は水蒸気12が混合されて、改質器２の改
質管３に導入され、水素リッチな改質ガス９とされて、
燃料電池４の燃料極に導入される。この時、燃料電池出
力電流センサ５により計測された燃料電池出力電流に応
じて、制御装置８が調節弁７の開閉度を制御することに
より、燃料利用率が所定の値、例えば80％になるよう改
質ガス９の導入量が調節される。燃料電池４の燃料極オ
フガス10は、改質器２の燃料燃焼器22に導入されて燃焼
用空気11と共に燃焼され、改質に必要な熱量を改質管３
に供給する。燃料利用率を80％とすれば、前述したよう
に燃料電池４に供給される水素1molあたり、燃焼器22で
約50KJの熱が発生する。温度センサ６は改質器２の温度
を計測し、制御装置８は温度センサ６からの信号を受け
て改質器２が所定の温度、例えば800℃になるよう改質
ガス９の調節弁７の開閉度を補正する。
次に、原燃料がメタノールであるモードになると、燃
料切り替え信号18により、制御装置15を、弁16を閉、弁
17を開とし、メタノール13を改質器２に供給し始める。
はじめ液体で貯蔵されているメタノール13は、気化器14
で気化されたあと、弁17を通して改質器２に導入され
る。一方、原燃料をメタノールに切り替えると同時に、
あるいはメタノールが気化器14から改質管３に送られて
来るまでの時間分遅らせて、外部からの冷たい冷却用空
気19を吹き出し口21より改質管３に吹きつけることによ
り、余剰熱により改質管温度の上昇を防ぐ。同様の効果
を得るため、燃焼用空気11の量を増加させる方法も考え
られるが、燃料極オフガス10の燃焼状態を変化させるこ
とになり、安定性に欠ける。メタノール改質時には、制
御装置８が弁７を燃料電池出力電流のみにより制御し、
制御装置15が弁20の開閉度を改質器２の温度センサ６か
らの信号により制御して改質器の温度を一定値に保つ。
料切り替え信号18により、制御装置15を、弁16を閉、弁
17を開とし、メタノール13を改質器２に供給し始める。
はじめ液体で貯蔵されているメタノール13は、気化器14
で気化されたあと、弁17を通して改質器２に導入され
る。一方、原燃料をメタノールに切り替えると同時に、
あるいはメタノールが気化器14から改質管３に送られて
来るまでの時間分遅らせて、外部からの冷たい冷却用空
気19を吹き出し口21より改質管３に吹きつけることによ
り、余剰熱により改質管温度の上昇を防ぐ。同様の効果
を得るため、燃焼用空気11の量を増加させる方法も考え
られるが、燃料極オフガス10の燃焼状態を変化させるこ
とになり、安定性に欠ける。メタノール改質時には、制
御装置８が弁７を燃料電池出力電流のみにより制御し、
制御装置15が弁20の開閉度を改質器２の温度センサ６か
らの信号により制御して改質器の温度を一定値に保つ。
これらの動作と作用から明らかなように、一つの原燃
料であるメタンを主成分とした都市ガスともう一つの原
燃料であるメタノール13とを切り替えて、一つの改質器
２を両者で共通に使用する燃料電池発電システムを実現
しようとした場合、両原燃料の改質に必要な熱量が異な
るため、従来の技術では改質器を一定の温度に制御する
のが困難であったが、本実施例では、メタノール切り替
え時に改質器２で余剰となる熱を外部の冷却用空気の吹
き込みで冷却することにより、この問題を解決すること
ができる。
料であるメタンを主成分とした都市ガスともう一つの原
燃料であるメタノール13とを切り替えて、一つの改質器
２を両者で共通に使用する燃料電池発電システムを実現
しようとした場合、両原燃料の改質に必要な熱量が異な
るため、従来の技術では改質器を一定の温度に制御する
のが困難であったが、本実施例では、メタノール切り替
え時に改質器２で余剰となる熱を外部の冷却用空気の吹
き込みで冷却することにより、この問題を解決すること
ができる。
第２図は本発明の第２の実施例を示す燃料電池発電シ
ステムの燃料改質系の構成図である。第２図において、
第１図の第１の実施例と同一の機能および構成の部材や
要素には、同一の符号を付してある。この第２の実施例
が第１図の第１の実施例と異なる点は、メタノール13の
気化を行うメタノール気化器30を、改質器２の燃料燃焼
器22と改質管３との間に配置した気化用配管とした点で
ある。それ以外は第１の実施例と同一構成であり、従っ
て、基本的には第２の実施例も第１の実施例と同様に動
作を行い作用するが、第２の実施例では、メタノール気
化器30を改質器２内部の上記した位置に設けることによ
り、メタノール切り替え時に改質器２で余剰となる熱を
外部の冷却用空気の吹き込みによる冷却に加えてメタノ
ール13の気化で消費することで除去するとともに、別に
メタノール気化器を設ける必要性をなくする。このよう
に、第２の実施例は、装置の小型化、熱エネルギーロス
の低減に有効に作用する。
ステムの燃料改質系の構成図である。第２図において、
第１図の第１の実施例と同一の機能および構成の部材や
要素には、同一の符号を付してある。この第２の実施例
が第１図の第１の実施例と異なる点は、メタノール13の
気化を行うメタノール気化器30を、改質器２の燃料燃焼
器22と改質管３との間に配置した気化用配管とした点で
ある。それ以外は第１の実施例と同一構成であり、従っ
て、基本的には第２の実施例も第１の実施例と同様に動
作を行い作用するが、第２の実施例では、メタノール気
化器30を改質器２内部の上記した位置に設けることによ
り、メタノール切り替え時に改質器２で余剰となる熱を
外部の冷却用空気の吹き込みによる冷却に加えてメタノ
ール13の気化で消費することで除去するとともに、別に
メタノール気化器を設ける必要性をなくする。このよう
に、第２の実施例は、装置の小型化、熱エネルギーロス
の低減に有効に作用する。
なお、本発明は、低分子炭化水素ガスとしてメタン以
外のエタン等を使用する場合、あるいは気化容易な液体
燃料としてエタノール以外のエタノール等の低級アルコ
ールなどを使用する場合にも適用可能であることは明ら
かである。このように、本発明はその主旨に沿って種々
に応用され、種々の実施態様を取り得るものである。
外のエタン等を使用する場合、あるいは気化容易な液体
燃料としてエタノール以外のエタノール等の低級アルコ
ールなどを使用する場合にも適用可能であることは明ら
かである。このように、本発明はその主旨に沿って種々
に応用され、種々の実施態様を取り得るものである。
［発明の効果］ 以上説明で明らかなように、本発明の燃料電池発電シ
ステムによれば、原燃料である低分子炭化水素ガスを主
成分とした燃料ガスと同じく原燃料である気化容易な液
体燃料とを切り替えて一つの改質器を両者で共通に使用
する構造であり、原燃料を低分子炭化水素を主成分とす
る燃料ガスから気化容易な液体燃料に切り替えた時に改
質器で余剰となる熱を、外部空気の吹き込みによる冷却
で消費し、あるいは請求項２の発明のように、これに加
えて改質器内部に設けられた液体燃料の気化器により消
費することにより、燃料切り替えの前後で改質器動作温
度を一定に保つ構造であるから、低分子炭化水素ガスの
供給断時にも備蓄の容易な液体燃料により連続して発電
でき、高信頼度で、原燃料切り替え時の過渡応答特性に
優れ、しかも改質器を原燃料毎に設ける必要がなくな
り、コンパクトな燃料電池システムを実現できる利点が
ある。
ステムによれば、原燃料である低分子炭化水素ガスを主
成分とした燃料ガスと同じく原燃料である気化容易な液
体燃料とを切り替えて一つの改質器を両者で共通に使用
する構造であり、原燃料を低分子炭化水素を主成分とす
る燃料ガスから気化容易な液体燃料に切り替えた時に改
質器で余剰となる熱を、外部空気の吹き込みによる冷却
で消費し、あるいは請求項２の発明のように、これに加
えて改質器内部に設けられた液体燃料の気化器により消
費することにより、燃料切り替えの前後で改質器動作温
度を一定に保つ構造であるから、低分子炭化水素ガスの
供給断時にも備蓄の容易な液体燃料により連続して発電
でき、高信頼度で、原燃料切り替え時の過渡応答特性に
優れ、しかも改質器を原燃料毎に設ける必要がなくな
り、コンパクトな燃料電池システムを実現できる利点が
ある。
さらに、請求項２の発明によれば、上記に加えて別系
の液体燃料の気化器を設ける必要がなくなり、より一層
装置の小型化とエネルギーロスの低減を図れる利点があ
る。
の液体燃料の気化器を設ける必要がなくなり、より一層
装置の小型化とエネルギーロスの低減を図れる利点があ
る。
第１図は本発明の第１の実施例を示す構成図、第２図は
本発明の第２の実施例を示す構成図、第３図は従来例を
示す構成図である。 １……メタンを主成分とした燃料、２……改質器、３…
…改質管、４……燃料電池、５……燃料電池出力電流セ
ンサ、６……温度センサ、７……調節弁、８……制御装
置、９……改質ガス、10……燃料極オフガス、11……燃
焼用空気、12……水蒸気、13……メタノール、14……メ
タノール気化器、15……制御装置、16……都市ガス供給
用の弁、17……メタノールガス供給用の弁、18……燃料
切り替え信号、19……冷却用空気、20……冷却用空気の
調節弁、21……冷却用空気吹き出し口、22……燃料燃焼
器、30……メタノール気化器。
本発明の第２の実施例を示す構成図、第３図は従来例を
示す構成図である。 １……メタンを主成分とした燃料、２……改質器、３…
…改質管、４……燃料電池、５……燃料電池出力電流セ
ンサ、６……温度センサ、７……調節弁、８……制御装
置、９……改質ガス、10……燃料極オフガス、11……燃
焼用空気、12……水蒸気、13……メタノール、14……メ
タノール気化器、15……制御装置、16……都市ガス供給
用の弁、17……メタノールガス供給用の弁、18……燃料
切り替え信号、19……冷却用空気、20……冷却用空気の
調節弁、21……冷却用空気吹き出し口、22……燃料燃焼
器、30……メタノール気化器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−68862（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−68864（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−315501（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 8/00 - 8/24
Claims (2)
- 【請求項１】燃料極と空気極とから成る燃料電池と該燃
料電池に水素富化改質ガスを供給するための改質器とか
ら構成され、該改質器内に設けられ内部に改質触媒を充
填した改質管に燃料ガス供給ラインを介して原燃料とし
ての低分子炭化水素ガスを主成分とする燃料ガスと水蒸
気との混合物を導入し、該改質管で改質反応により前記
燃料ガスから作製される水素富化改質ガスを改質ガス供
給弁を介して前記燃料電池の燃料極へ導入し、該燃料電
池の燃料極から排出される燃料極オフガスと燃焼用空気
とを前記改質器に設けられた燃焼器に導入して燃焼させ
前記改質反応に必要な熱量を前記改質管に供給すると共
に、前記燃料電池の燃料極に備えられた燃料電池出力電
流センサおよび前記改質器に備えられた温度センサから
の信号に基づき前記改質ガス供給弁の開閉を制御する第
１の制御装置を具備した燃料電池発電システムにおい
て、 前記改質器内の改質管と燃焼器との間に外部から空気導
入ラインおよび該空気導入ライン上に設けた空気取り入
れ弁を介して導入した冷却用空気の吹き出し口を設け、 前記燃料ガス供給ライン上の水蒸気導入地点より前段に
燃料ガス供給弁を設け、 原燃料として前記燃料ガスの他に気化容易な液体燃料を
切り替えて使用するために液体燃料供給ラインを別個に
設けて前記燃料ガス供給弁と前記水蒸気の導入地点の間
に接続し、 前記液体燃料供給ライン上に原燃料としての前記液体燃
料を気化するための気化器と前記液体燃料の気化ガス供
給弁とを設け、 燃料切り替え信号と前記改質器に備えられた温度センサ
からの信号とに基づいて前記燃料ガス供給弁と前記気化
ガス供給弁を制御して前記切り替えを行うとともに、前
記空気取り入れ弁を制御して前記液体燃料使用時に冷却
を行う第２の制御装置を備えたことを特徴とする燃料電
池発電システム。 - 【請求項２】原燃料としての気化容易な液体燃料を気化
するための気化器を改質器内に配置して改質器内の熱量
で該気化を行うことを特徴とする請求項１記載の燃料電
池発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2200767A JP2851395B2 (ja) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2200767A JP2851395B2 (ja) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | 燃料電池発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0487264A JPH0487264A (ja) | 1992-03-19 |
| JP2851395B2 true JP2851395B2 (ja) | 1999-01-27 |
Family
ID=16429836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2200767A Expired - Lifetime JP2851395B2 (ja) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2851395B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4731516B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2011-07-27 | トッパン・フォームズ株式会社 | 被綴じ体 |
-
1990
- 1990-07-27 JP JP2200767A patent/JP2851395B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0487264A (ja) | 1992-03-19 |
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