JP2898699B2 - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

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JP2898699B2
JP2898699B2 JP2109836A JP10983690A JP2898699B2 JP 2898699 B2 JP2898699 B2 JP 2898699B2 JP 2109836 A JP2109836 A JP 2109836A JP 10983690 A JP10983690 A JP 10983690A JP 2898699 B2 JP2898699 B2 JP 2898699B2
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    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
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    • HELECTRICITY
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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、発電部に改質器を改質燃料ガスの供給路で
接続し、気水分離器を前記改質器に水蒸気の供給路で接
続し、前記発電部に冷却水の循環路で前記気水分離器を
接続し、前記気水分離器に純水を供給する手段を設けた
燃料電池、詳しくは、純水供給用手段の改良に関する。
〔従来の技術〕
従来、第3図に示すように、水道水などの原水から純
水を製造するイオン交換設備(25)を気水分離器(4)
に接続し、循環路(8)により気水分離器(4)から発
電部(1)に冷却水を供給すると共に、供給源(6)か
らの燃料ガスの改質でH2を発生させるための水蒸気を供
給路(5)で改質器(2)に供給し、発電部(1)に改
質器(2)からの改質燃料ガスを供給路(3)で、か
つ、送風機(7)からの空気を供給するように構成して
いた。
つまり、発電部(1)における昇温を抑えるための冷
却水、及び、燃料改質のための水蒸気を確保するため
に、イオン交換設備(25)で得た純水を気水分離器
(4)に補給するように構成していた。
尚、起動時には、気水分離器(4)からの水を熱交換
器(9)において起動用ボイラ(10)からの水蒸気で加
熱して、熱交換器(9)からの熱水や水蒸気で発電部
(1)を加熱できるように構成してある。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、純水を製造するためのイオン交換設備(25)
を発電中に常時稼働しなければならないため、イオン交
換樹脂の交換に多くの経費を必要とし、維持費の面で改
良の余地があった。
本発明の目的は、気水分離器に純水を供給するための
手段を、設備費及び維持費の面で有利なものに改良する
点にある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の特徴構成は、 発電部に改質器を改質燃料ガスの供給路で接続し、気
水分離器を前記改質器に水蒸気の供給路で接続し、前記
発電部に冷却水の循環路で前記気水分離器を接続し、前
記気水分離器に純水を供給する手順を設けた燃料電池に
おいて、 前記純水供給用手段を、原水を蒸発させる蒸発器、並
びに、その蒸発器に蒸気路で接続され前記蒸発器からの
水蒸気を凝縮する凝縮器で形成し、 その凝縮器の凝縮水を前記気水分離器に供給し且つ供
給用ポンプを備えた凝縮水供給用水路を設け、 前記気水分離器からの水蒸気の噴出に伴って前記蒸発
器からの水蒸気を吸気路で吸引するエゼクタを、前記蒸
発器の加熱手段に接続し、 前記加熱手段の凝縮水を前記凝縮器に供給する凝縮器
用凝縮水路、又は、前記加熱手段の凝縮水を前記気水分
離器に供給し且つ供給用ポンプを備えた気水分離器用凝
縮水路を設け、 前記凝縮器に排気ポンプを接続したことにあり、その
作用効果は次の通りである。
〔作 用〕
定常運転状態において、発電部からの熱により気水分
離器で余剰の高圧水蒸気が発生することを有効利用し、
その余剰の高圧水蒸気をエゼクターに送って、蒸発器か
ら大量の水蒸気を吸気路でエゼクターに吸入させ、エゼ
クターからの大量の水蒸気を加熱手段に送って、加熱手
段により蒸発器内の原水を加熱蒸発させ、蒸発器での蒸
発量を充分に増大する。
また、蒸発器で発生した水蒸気のうちエゼクターに吸
入されないものを、排気ポンプの作用で蒸気路から凝縮
器に送って凝縮させることにより、蒸発器の減圧により
蒸発量増大を図ると共に、蒸発器については水蒸気の取
り出しによる圧力調整により、凝縮器については水蒸気
の供給による圧力調整により、蒸発器と凝縮器が耐圧容
器にならないようにする。
そして、凝縮器と加熱手段における水蒸気の凝縮によ
って製造した純水を気水分離器に供給して、発電部の冷
却及び燃料ガスの改質のための純水を確保するのであ
る。
要するに、定常運転状態において、気水分離器からの
余剰の高圧水蒸気の圧力を有効利用し、蒸発器から加熱
手段にエゼクターで送られる大量の水蒸気の熱で原水を
大量蒸発させ、その大量蒸発した水蒸気を凝縮させて得
た純水を気水分離器に供給するのであるから、前述従来
技術のようにイオン交換設備を発電中常時稼働するより
も、純水を供給するための手段に要する維持費を大幅に
低減できる。
また、蒸発能力向上による蒸発器の小型化、及び、蒸
発器と凝縮器の耐圧構成不要化によるコストダウンによ
って、純水を供給する設備費の節減を図れる。
〔発明の効果〕
その結果、純水確保のための設備費及び維持費を充分
に低減できる。経済性において一段と有利な燃料電池を
提供できるようになった。
請求項2及び3に記載のように、起動用ボイラからの
蒸気路をエゼクターや加熱手段に接続すると、燃料電池
の起動に先立って要求される気水分離器の水量調節を、
起動用ボイラからの水蒸気供給に伴う蒸発器と凝縮器に
よる純水の製造と供給によって迅速に実行でき、従来必
要としていたイオン交換設備を不要にして、設備費及び
維持費の低減を一層効果的に達成できる。
〔実施例〕
次に、第1図により実施例を示す。
燃料電池の発電部(1)に改質器(2)を改質燃料ガ
スの供給路(3)で接続し、気水分離器(4)を改質器
(2)に水蒸気の供給路(5)で接続し、改質器(2)
において供給源(6)からの燃料ガスと供給路(5)か
らの水蒸気を反応させてH2含有の改質燃料ガスを製造
し、その改質燃料ガスと送風機(7)からの空気を発電
部(1)に供給することによって、発電部(1)から電
力を得られるように構成してある。
発電部(1)に気水分離器(4)を冷却水の循環路
(8)で接続し、発電部(1)を水冷できるように構成
してある。
循環路(8)の往路部分に熱交換器(9)を設け、熱
交換器(9)に起動用ボイラ(10)を蒸気循環路(11)
で接続し、起動時にボイラ(10)を熱源にして発電部
(1)を予熱できるように構成してある。
気水分離器(4)に純水を供給するために、水道水な
どの原水を蒸発させる蒸発器(12)、及び、その蒸発器
(12)に蒸気路(13)で接続され蒸発器(12)からの水
蒸気を凝縮させる凝縮器(14)を設け、気水分離器
(4)に凝縮器(14)を凝縮水供給用水路(15)で接続
してある。
蒸気路(16),(17)による気水分離器(4)や起動
用ボイラ(10)からの水蒸気の噴出に伴って蒸発器(1
2)からの水蒸気を吸気路(18)で吸引するエゼクタ(1
9)を、蒸発器(12)の加熱手段(12a)に接続し、蒸発
器(12)の内部をエゼクタ(19)の作用で減圧すると共
に、吸気路(18)からの蒸気の熱、及び、蒸気路(1
6),(17)からの蒸気の熱と圧力を加熱エネルギーに
利用して、蒸発器(12)で大量の蒸気が発生するように
構成してある。
加熱手段(12a)を凝縮器用凝縮水路(20)で凝縮器
(14)に接続し、凝縮器(14)に排気ポンプ(21)を接
続し、凝縮水供給用水路(15)に供給用ポンプ(22)を
設け、排気ポンプ(21)で蒸発器(12)と凝縮器(14)
の内部を減圧状態に維持できるように構成し、加熱手段
(12a)と凝縮器(14)で得た純水を供給用ポンプ(2
2)で気水分離器(4)に供給できるように構成してあ
る。
凝縮器(14)に送風器(7)を接続し、発電部(1)
に供給する空気を凝縮のための冷熱源にすると共に、空
気を予熱して発電部(1)に供給できるように構成して
ある。
〔別実施例〕
次に別実施例を説明する。
発電部(1)や改質器(2)の具体構成、起動用ボイ
ラ(10)による発電部(1)の予熱構成、その他におい
て、燃料電池の具体構成は各種の公知構成から適当に選
定できる。
加熱手段(12a)から気水分離器(4)に純水を供給
するに、第2図に示すように、加熱手段(12a)からの
気水分離器用凝縮水路(20a)を気水分離器(4)に接
続し、その気水分離器用凝縮水路(20a)に供給用ポン
プ(23)を設けてもよい。
起動用ボイラ(10)により気水分離器(4)の水位を
調節できるように構成するに、起動用ボイラ(10)から
蒸気路(17)を、第2図に示すように、加熱手段(12
a)に接続してもよく、あるいは、凝縮器(14)に接続
してもよい。さらに、イオン交換設備で得た純水を気水
分離器(4)に供給できるように構成してもよい。
蒸発器(12)の加熱構成や凝縮器(14)の冷却構成な
どにおいて適宜設計変更が可能であり、例えば凝縮器
(14)を水冷構造にしてもよい。
尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする
為に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構
造に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示すフローシートであり、第
2図は本発明の別実施例を示すフローシートであり、第
3図は従来例のフローシートである。 (1)……発電部、(2)……改質器、(3)……改質
燃料ガスの供給路、(4)……気水分離器、(5)……
水蒸気の供給路、(8)……冷却水の循環路、(10)…
…起動用ボイラ、(12)……蒸発器、(12a)……加熱
手段、(13),(17)……蒸気路、(14)……凝縮器、
(15)……凝縮水供給用水路、(18)……吸気路、(1
9)……エゼクタ、(20)……凝縮器用凝縮水路、(20
a)……気水分離器用凝縮水路、(21)……排気ポン
プ、(22),(23)……供給用ポンプ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−40269(JP,A) 特開 昭61−39370(JP,A) 特開 平4−6754(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01M 8/00 - 8/24

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発電部(1)に改質器(2)を改質燃料ガ
    スの供給路(3)で接続し、気水分離器(4)を前記改
    質器(2)に水蒸気の供給路(5)で接続し、前記発電
    部(1)に冷却水の循環路(8)で前記気水分離器
    (4)を接続し、前記気水分離器(4)に純水を供給す
    る手段を設けた燃料電池であって、 前記純水供給用手段を、原水を蒸発させる蒸発器(1
    2)、並びに、その蒸発器(12)に蒸気路(13)で接続
    され前記蒸発器(12)からの水蒸気を凝縮する凝縮器
    (14)で形成し、 その凝縮器(14)の凝縮水を前記気水分離器(4)に供
    給し且つ前記供給用ポンプ(22)を備えた凝縮水供給用
    水路(15)を設け、 前記気水分離器(4)からの水蒸気の噴出に伴って前記
    蒸発器(12)からの水蒸気を吸気路(18)で吸引するエ
    ゼクタ(19)を、前記蒸発器(12)の加熱手段(12a)
    に接続し、 前記加熱手段(12a)の凝縮水を前記凝縮器(14)に供
    給する凝縮器用凝縮水路(20)、又は、前記加熱手段
    (12a)の凝縮水を前記気水分離器(4)に供給し且つ
    供給用ポンプ(23)を備えた気水分離器用凝縮水路(20
    a)を設け、 前記凝縮器(14)に排気ポンプ(21)を接続してある燃
    料電池。
  2. 【請求項2】前記発電部(1)を予熱する起動用ボイラ
    (10)からの蒸気路(17)を前記エゼクタ(19)に、そ
    の蒸気路(17)からの水蒸気の噴出に伴って前記蒸発器
    (12)からの水蒸気を吸引できる状態で接続してある請
    求項1記載の燃料電池。
  3. 【請求項3】前記発電部(1)を予熱する起動用ボイラ
    (10)からの蒸気路(17)を前記加熱手段(12a)に接
    続してある請求項1記載の燃料電池。
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