JP3020984B2 - 燃料電池発電装置 - Google Patents
燃料電池発電装置Info
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- JP3020984B2 JP3020984B2 JP2049478A JP4947890A JP3020984B2 JP 3020984 B2 JP3020984 B2 JP 3020984B2 JP 2049478 A JP2049478 A JP 2049478A JP 4947890 A JP4947890 A JP 4947890A JP 3020984 B2 JP3020984 B2 JP 3020984B2
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- fuel cell
- hydrogen
- power generator
- cell power
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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
- 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、燃料電池発電装置に係り、特に、起動、停
止時に必要とする水素ガスを、水素ボンベの代りにアル
コール改質器から供給するようにした構成に関するもの
である。
止時に必要とする水素ガスを、水素ボンベの代りにアル
コール改質器から供給するようにした構成に関するもの
である。
（従来の技術） 第３図は、水素脱硫塔を採用している燃料電池発電装
置の系統構成図である。同図において、燃料電池に使わ
れる炭化水素系原料の１つである天然ガスには付臭剤と
してイオウ化合物が添加されている。このイオウ化合物
は、ニッケル系改質触媒の触媒毒となるため、改質器２
の入口の水素脱硫塔１で除去される。すなわち、イオウ
化合物は、水素脱硫塔１で硫化水素に転換され、酸化亜
鉛（ZnO）で吸着除去される。この反応は、下記の通り
である。
置の系統構成図である。同図において、燃料電池に使わ
れる炭化水素系原料の１つである天然ガスには付臭剤と
してイオウ化合物が添加されている。このイオウ化合物
は、ニッケル系改質触媒の触媒毒となるため、改質器２
の入口の水素脱硫塔１で除去される。すなわち、イオウ
化合物は、水素脱硫塔１で硫化水素に転換され、酸化亜
鉛（ZnO）で吸着除去される。この反応は、下記の通り
である。
CH3SH＋H2→CH4＋H2S ZnO＋H2S→ZnS＋H2O 上記反応式からも明らかなように、イオウ化合物を硫
化水素に転換させるには、H2の添加が必要である。この
ため、起動時（改質開始前）には水素ボンベを集めた水
素カードル３より、また、改質開始後にはシフトコンバ
ータ４によってCOが低減され、コンタクトクーラ５で水
分が除去された改質ガスがリサイクルライン６を通って
水素脱硫塔１の入口に供給される。
化水素に転換させるには、H2の添加が必要である。この
ため、起動時（改質開始前）には水素ボンベを集めた水
素カードル３より、また、改質開始後にはシフトコンバ
ータ４によってCOが低減され、コンタクトクーラ５で水
分が除去された改質ガスがリサイクルライン６を通って
水素脱硫塔１の入口に供給される。
一方、リン酸型燃料電池の電池セルは、単セル電圧が
約0.8Vを越えると、リン酸による白金触媒の腐食速度の
増加、白金の凝集による触媒有効表面に減少等によって
電池特性が低下する。
約0.8Vを越えると、リン酸による白金触媒の腐食速度の
増加、白金の凝集による触媒有効表面に減少等によって
電池特性が低下する。
このため、発電状態になく電池反応が活発で電圧の上
昇が生じる約70℃以上では、燃料電池７のアノード極８
に少量の水素を供給して電池性能を維持するバッシベー
ションが行われる。
昇が生じる約70℃以上では、燃料電池７のアノード極８
に少量の水素を供給して電池性能を維持するバッシベー
ションが行われる。
燃料処理系の昇温が完了し、改質器２での改質が開始
されると、水素脱硫塔１およびアノード極８には水素リ
ッチの改質ガスが供給される。また、カソード極９には
酸化ガスとなる空気が供給され、負荷運転（発電）に移
行する。発電によって燃料電池７に生じた熱は、電池冷
却水を冷却板10に通水することによって除去され、セル
温度は一定に維持される。燃料電池７と熱交換した電池
冷却水は、蒸気分離器11で蒸気と水に分離され、蒸気は
改質用に使われる。なお、蒸気分離器11にはレベルに応
じて純水が供給される。
されると、水素脱硫塔１およびアノード極８には水素リ
ッチの改質ガスが供給される。また、カソード極９には
酸化ガスとなる空気が供給され、負荷運転（発電）に移
行する。発電によって燃料電池７に生じた熱は、電池冷
却水を冷却板10に通水することによって除去され、セル
温度は一定に維持される。燃料電池７と熱交換した電池
冷却水は、蒸気分離器11で蒸気と水に分離され、蒸気は
改質用に使われる。なお、蒸気分離器11にはレベルに応
じて純水が供給される。
また、カソード極９や改質器バーナ12で使われる空気
は、ターボコンプレッサ13から供給される。このターボ
コンプレッサ13は、改質器２の排ガスと補助バーナ14の
燃焼ガスによって駆動される。
は、ターボコンプレッサ13から供給される。このターボ
コンプレッサ13は、改質器２の排ガスと補助バーナ14の
燃焼ガスによって駆動される。
以上説明したように、燃料電池発電装置では、起動、
停止時に脱硫およびパッシベーションのための水素が必
要となる。このため、水素供給設備が設置されており、
一般にはボンベ方式が採用されている。
停止時に脱硫およびパッシベーションのための水素が必
要となる。このため、水素供給設備が設置されており、
一般にはボンベ方式が採用されている。
この方式では、水素ボンベの取替え作業と設置のため
の広い面積が必要となる。例えば10MW級リン酸型燃料電
池発電装置では、この面積は約80m2にもなり、コンパク
ト化の大きな障害になっている。
の広い面積が必要となる。例えば10MW級リン酸型燃料電
池発電装置では、この面積は約80m2にもなり、コンパク
ト化の大きな障害になっている。
そこで、従来水素ボンベを省略する方法として、水素
を必要とする水素脱硫塔に代わる活性炭塔や起動時に活
性炭塔を使用し、改善開始後水素脱硫塔を使用する組合
せ方式が提案されているが、パッシベーションに必要な
水素が全く考慮されていない。また、停止時も考慮して
二次電池との組合せ方式も提案されているが、システム
が複雑となり、大容量発電装置では大幅なコスト高とな
る。
を必要とする水素脱硫塔に代わる活性炭塔や起動時に活
性炭塔を使用し、改善開始後水素脱硫塔を使用する組合
せ方式が提案されているが、パッシベーションに必要な
水素が全く考慮されていない。また、停止時も考慮して
二次電池との組合せ方式も提案されているが、システム
が複雑となり、大容量発電装置では大幅なコスト高とな
る。
（発明が解決しようとする課題） したがって、上記従来方式では、燃料電池発電装置の
大きなメリットであるコンパクト化、さらには実用化を
促進するための簡素化や低コスト化が実現できないとい
う欠点があった。
大きなメリットであるコンパクト化、さらには実用化を
促進するための簡素化や低コスト化が実現できないとい
う欠点があった。
本発明は、以上の欠点を解消するためになされたもの
で、その目的とするところは、アルコール改質器を設置
することによって、低コストでコンパクト化を図った燃
料電池発電装置を提供することにある。
で、その目的とするところは、アルコール改質器を設置
することによって、低コストでコンパクト化を図った燃
料電池発電装置を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明は、燃料電池のアノード極には炭化水素系原料
を水素ガスにより脱硫後に改質して燃料ガスとして供給
し、カソード極には酸化剤ガスを供給するようにした燃
料電池発電装置において、前記燃料電池の起動・停止時
には前記アノード極に対して及び前記水素ガスとしてア
ルコール改質ガスを供給するアルコール改質器を備えて
成ることを特徴とする。
を水素ガスにより脱硫後に改質して燃料ガスとして供給
し、カソード極には酸化剤ガスを供給するようにした燃
料電池発電装置において、前記燃料電池の起動・停止時
には前記アノード極に対して及び前記水素ガスとしてア
ルコール改質ガスを供給するアルコール改質器を備えて
成ることを特徴とする。
（作用） 燃料電池発電装置の主系統とは独立しているアルコー
ル改質器を運転し、起動、停止時に脱硫およびパッシベ
ーション用水素を供給することにより、水素ボンベを省
略し、コンパクト化と低コスト化を図ることができる。
ル改質器を運転し、起動、停止時に脱硫およびパッシベ
ーション用水素を供給することにより、水素ボンベを省
略し、コンパクト化と低コスト化を図ることができる。
（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
なお、以下の説明において、第３図と同一部分には同符
号を付し、重複した説明を省略する。
なお、以下の説明において、第３図と同一部分には同符
号を付し、重複した説明を省略する。
第１図は、本発明の一実施例の系統構成図を示したも
ので、上記した従来例の水素ボンベからの水素の代わっ
て、アルコール改質器の１つであるメタノール改質器20
からのメタノール改質ガスが、シフトコンバータ21を通
って燃料電池７のアノード極８に供給される。メタノー
ルは、水と容易に混合できるので、メタノール水タンク
22から予め混合されたメタノール水が、メタノール水ポ
ンプ23によって内部蒸発器を有するメタノール改質器20
に送られ、シフトコンバータ21で一酸化炭素（CO）が低
減される。また、メタノール水の蒸発と改質に必要な熱
は、メタノール改質器20のバーナ24で天然ガスとブロア
25から供給される空気とを燃焼させることによって得ら
れる。
ので、上記した従来例の水素ボンベからの水素の代わっ
て、アルコール改質器の１つであるメタノール改質器20
からのメタノール改質ガスが、シフトコンバータ21を通
って燃料電池７のアノード極８に供給される。メタノー
ルは、水と容易に混合できるので、メタノール水タンク
22から予め混合されたメタノール水が、メタノール水ポ
ンプ23によって内部蒸発器を有するメタノール改質器20
に送られ、シフトコンバータ21で一酸化炭素（CO）が低
減される。また、メタノール水の蒸発と改質に必要な熱
は、メタノール改質器20のバーナ24で天然ガスとブロア
25から供給される空気とを燃焼させることによって得ら
れる。
周知のようにメタノールは、クリーン燃料であり、硫
黄分を殆ど含まない。したがって、脱硫装置は不要であ
る。また、Cu−Zn系,Cu−Cr系触媒を用い、200〜300℃
のような低温で次の反応により容易に改質できる。
黄分を殆ど含まない。したがって、脱硫装置は不要であ
る。また、Cu−Zn系,Cu−Cr系触媒を用い、200〜300℃
のような低温で次の反応により容易に改質できる。
CH3OH＋H2O→CO2＋3H2 通常は２〜３倍の水を添加して改質が行われる。
以上のように構成することにより、10MW級リン酸型燃
料電池発電装置において、従来の水素ボンベ供給方式で
は水素ボンベの取替え作業と設置のために約80m2を必要
としていたが、本実施例では必要とされる水素量160kg
を、約2m3（直径1000mm×高さ2500mm）のメタノール水
タンクと小型メタノール改質器で供給することができ、
設置スペースの大幅な縮小によるコンパクト化に低コス
ト化を実現することができる。
料電池発電装置において、従来の水素ボンベ供給方式で
は水素ボンベの取替え作業と設置のために約80m2を必要
としていたが、本実施例では必要とされる水素量160kg
を、約2m3（直径1000mm×高さ2500mm）のメタノール水
タンクと小型メタノール改質器で供給することができ、
設置スペースの大幅な縮小によるコンパクト化に低コス
ト化を実現することができる。
なお、本発明は、上記した実施例に限定されるもので
はなく、燃料電池発電装置の緊急停止の場合、メタノー
ル改質器のバーナ燃料が遮断されても独立で運転できる
ようにするため、第２図に示すようにメタノールタンク
26とメタノールポンプ27を設置し、メタノール改質器の
バーナ燃料を供給するようにしてもよい。
はなく、燃料電池発電装置の緊急停止の場合、メタノー
ル改質器のバーナ燃料が遮断されても独立で運転できる
ようにするため、第２図に示すようにメタノールタンク
26とメタノールポンプ27を設置し、メタノール改質器の
バーナ燃料を供給するようにしてもよい。
以上説明したように本発明によれば、起動、停止時に
液体燃料であるアルコールをアルコール改質器で改質
し、脱硫およびパッシベーション用水素を供給すること
によって、コンパクトで低コストの燃料電池発電装置を
提供することができる。
液体燃料であるアルコールをアルコール改質器で改質
し、脱硫およびパッシベーション用水素を供給すること
によって、コンパクトで低コストの燃料電池発電装置を
提供することができる。
第１図は本発明の一実施例を示す系統構成図、第２図は
本発明の他の実施例を示す系統構成図、第３図は従来の
燃料電池発電装置の一例を示す系統構成図である。 １……水素脱硫塔、２……改質器 4,21……シフトコンバータ ５……コンタクトクーラ、７……燃料電池 ８……アノード極、12……改質器バーナ 13……ターボコンプレッサ 20……メタノール改質器 22……メタノール水タンク 24……メタノール改質器バーナ
本発明の他の実施例を示す系統構成図、第３図は従来の
燃料電池発電装置の一例を示す系統構成図である。 １……水素脱硫塔、２……改質器 4,21……シフトコンバータ ５……コンタクトクーラ、７……燃料電池 ８……アノード極、12……改質器バーナ 13……ターボコンプレッサ 20……メタノール改質器 22……メタノール水タンク 24……メタノール改質器バーナ
Claims (1)
- 【請求項１】燃料電池のアノード極には炭化水素系原料
を水素ガスにより脱硫後に改質して燃料ガスとして供給
し、カソード極には酸化剤ガスを供給するようにした燃
料電池発電装置において、前記燃料電池の起動・停止時
には前記アノード極に対して及び前記水素ガスとしてア
ルコール改質ガスを供給するアルコール改質器を備えて
成ることを特徴とする燃料電池発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2049478A JP3020984B2 (ja) | 1990-03-02 | 1990-03-02 | 燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2049478A JP3020984B2 (ja) | 1990-03-02 | 1990-03-02 | 燃料電池発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03254071A JPH03254071A (ja) | 1991-11-13 |
| JP3020984B2 true JP3020984B2 (ja) | 2000-03-15 |
Family
ID=12832266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2049478A Expired - Lifetime JP3020984B2 (ja) | 1990-03-02 | 1990-03-02 | 燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3020984B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030078975A (ko) * | 2002-03-21 | 2003-10-10 | 주식회사 엘지이아이 | 연료전지 시스템의 연료 공급 장치 |
| CN1331731C (zh) * | 2003-04-01 | 2007-08-15 | 赫多特普索化工设备公司 | 制备富氢物流的方法 |
| JP2008186759A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Nippon Oil Corp | 間接内部改質型固体酸化物形燃料電池システムおよび間接内部改質型固体酸化物形燃料電池の運転方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6290874A (ja) * | 1985-10-16 | 1987-04-25 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 燃料電池における水素貯蔵・供給方法 |
| JPS62283564A (ja) * | 1986-05-31 | 1987-12-09 | Toshiba Corp | 燃料電池発電システム |
| JP2769556B2 (ja) * | 1988-08-26 | 1998-06-25 | 日本電信電話株式会社 | 燃料電池発電装置 |
-
1990
- 1990-03-02 JP JP2049478A patent/JP3020984B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03254071A (ja) | 1991-11-13 |
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