JP3104317B2 - 燃料電池容器ガス供給方法 - Google Patents
燃料電池容器ガス供給方法Info
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- Y02E60/50—Fuel cells
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池容器ガス供給
方法に関する
方法に関する
【０００２】
【従来の技術】従来の溶融炭酸塩型燃料電池発電プラン
トは、たとえば、図３に示すような構成からなっている
図３において、４１は原燃料ガスライン、４２は改質
器、４３はアノード入口ライン、４４は電池本体（アノ
ードＡおよびカソードＣなどを有する）、４５は電池容
器、４６はアノード出口ライン、４７は極間差圧制御
弁、４８は極間差圧調節器、４９，５０は空気供給ライ
ン、５１は改質器燃料供給ライン、５２は燃焼排ガスラ
イン、５３は空気予熱器、５４はしゃ断弁、５５はカソ
ード入口ライン、５６はカソード出口ライン、５７は電
池容器とカソード出口間の差圧調節器、５８は同じく差
圧制御弁、５９はしゃ断弁、６０はカソード循環ライ
ン、６１はカソード循環ブロワ、６２はモータ、６３は
カソード入口温度調節器、６４は窒素供給ライン、６５
はしゃ断弁、６６は流動抵抗体としてのオリフィス、６
７は容器ガス入口ライン、６８は容器ガス出口ライン、
６９は容器圧力調節器、７０は容器圧力制御弁、７１は
しゃ断弁である。
トは、たとえば、図３に示すような構成からなっている
図３において、４１は原燃料ガスライン、４２は改質
器、４３はアノード入口ライン、４４は電池本体（アノ
ードＡおよびカソードＣなどを有する）、４５は電池容
器、４６はアノード出口ライン、４７は極間差圧制御
弁、４８は極間差圧調節器、４９，５０は空気供給ライ
ン、５１は改質器燃料供給ライン、５２は燃焼排ガスラ
イン、５３は空気予熱器、５４はしゃ断弁、５５はカソ
ード入口ライン、５６はカソード出口ライン、５７は電
池容器とカソード出口間の差圧調節器、５８は同じく差
圧制御弁、５９はしゃ断弁、６０はカソード循環ライ
ン、６１はカソード循環ブロワ、６２はモータ、６３は
カソード入口温度調節器、６４は窒素供給ライン、６５
はしゃ断弁、６６は流動抵抗体としてのオリフィス、６
７は容器ガス入口ライン、６８は容器ガス出口ライン、
６９は容器圧力調節器、７０は容器圧力制御弁、７１は
しゃ断弁である。
【０００３】すなわち、電池容器４５に電池本体４４を
収納しており、電池容器４５には、窒素を、窒素供給ラ
イン６４を通じてオリフィス６６によって制限された流
量を供給し、容器ガス出口ライン６８に設けた圧力調節
器６９および圧力制御弁７０によって容器内圧力を一定
に制御している。また電池容器内とカソード出口との間
の差圧はほぼ０（数１００ｍｍＡｑ以内）となるよう
に、差圧調節器５７および差圧制御弁５８によって制御
している。
収納しており、電池容器４５には、窒素を、窒素供給ラ
イン６４を通じてオリフィス６６によって制限された流
量を供給し、容器ガス出口ライン６８に設けた圧力調節
器６９および圧力制御弁７０によって容器内圧力を一定
に制御している。また電池容器内とカソード出口との間
の差圧はほぼ０（数１００ｍｍＡｑ以内）となるよう
に、差圧調節器５７および差圧制御弁５８によって制御
している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示した従来の技術においては、通常運転時に、窒素供給
ライン６４から窒素ガスを電池容器４５内に供給し、容
器ガス出口ライン６８から放出するので、高価な窒素ガ
スを消費し、ランニングコストが高いという問題点があ
った。また電池容器４５内とカソード出口との間の圧力
バランスをとるために、カソード出口ライン５６に差圧
制御弁５８を設ける必要があり、この弁５８は大口径と
なり、コストが高いという問題点があった。とくに溶融
炭酸塩型燃料電池発電プラントでは、その傾向が著し
い。
示した従来の技術においては、通常運転時に、窒素供給
ライン６４から窒素ガスを電池容器４５内に供給し、容
器ガス出口ライン６８から放出するので、高価な窒素ガ
スを消費し、ランニングコストが高いという問題点があ
った。また電池容器４５内とカソード出口との間の圧力
バランスをとるために、カソード出口ライン５６に差圧
制御弁５８を設ける必要があり、この弁５８は大口径と
なり、コストが高いという問題点があった。とくに溶融
炭酸塩型燃料電池発電プラントでは、その傾向が著し
い。
【０００５】本発明は、上記のような問題点を解決しよ
うとするものである。すなわち、本発明は、運転費およ
び設備費をともに低減することができる燃料電池容器ガ
ス供給方法を提供することを目的とするものである。
うとするものである。すなわち、本発明は、運転費およ
び設備費をともに低減することができる燃料電池容器ガ
ス供給方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、イナートガスを燃料電池容器内に供給す
るイナートガス供給ラインと、改質器からの燃焼排ガス
を前記電池容器内に供給する燃焼排ガスラインとを有し
て、運転中には、前記燃焼排ガスラインから改質器燃焼
排ガスをイナートガスとして燃料電池容器内に供給し、
停止中には、前記イナートガス供給ラインからイナート
ガスを燃料電池容器内に供給することからなり、かつ、
前記運転中に該排ガス中の残存酸素量が規定値を越える
場合には、燃料電池容器供給ガスを該燃焼排ガスライン
からイナートガス供給ラインに切り換えて供給する燃料
電池容器ガス供給方法において、前記運転中には、燃料
電池容器内とカソード出口とを連通して両者の圧力をほ
ぼバランスさせるとともに、燃料電池内圧力を所定値に
制御して運転するようにした。
に、本発明は、イナートガスを燃料電池容器内に供給す
るイナートガス供給ラインと、改質器からの燃焼排ガス
を前記電池容器内に供給する燃焼排ガスラインとを有し
て、運転中には、前記燃焼排ガスラインから改質器燃焼
排ガスをイナートガスとして燃料電池容器内に供給し、
停止中には、前記イナートガス供給ラインからイナート
ガスを燃料電池容器内に供給することからなり、かつ、
前記運転中に該排ガス中の残存酸素量が規定値を越える
場合には、燃料電池容器供給ガスを該燃焼排ガスライン
からイナートガス供給ラインに切り換えて供給する燃料
電池容器ガス供給方法において、前記運転中には、燃料
電池容器内とカソード出口とを連通して両者の圧力をほ
ぼバランスさせるとともに、燃料電池内圧力を所定値に
制御して運転するようにした。
【０００７】
【作用】本発明によれば、通常運転中には、改質器燃焼
排ガスをイナートガスとして燃料電池容器内に供給する
ので、高価な窒素ガスを容器出口ラインから放出するこ
とがなくなって、ランニングコストが低廉なものとな
る。そして、運転中であっても、改質器燃焼排ガス中の
残存酸素量が規定値を越える場合は、正規のイナートガ
スに切り換えるので、安全である。また燃料電池容器側
とカソード出口側を連通させて両者の間の圧力をバラン
スさるので、従来では必要とされていたカソードと容器
間の差圧制御弁を廃止することができて、設備費が低減
する。
排ガスをイナートガスとして燃料電池容器内に供給する
ので、高価な窒素ガスを容器出口ラインから放出するこ
とがなくなって、ランニングコストが低廉なものとな
る。そして、運転中であっても、改質器燃焼排ガス中の
残存酸素量が規定値を越える場合は、正規のイナートガ
スに切り換えるので、安全である。また燃料電池容器側
とカソード出口側を連通させて両者の間の圧力をバラン
スさるので、従来では必要とされていたカソードと容器
間の差圧制御弁を廃止することができて、設備費が低減
する。
【０００８】
【実施例】図１は本発明の方法を実施する装置の１つの
例を示し、図２は同じくもう１つの例を示している。こ
れらの図は、いずれも、概略を示したもので、本発明に
直接関係のない部分については、図示を省略している。
またこれらの図では、燃料電池ユニット、つまり、アノ
ードＡおよびカソードＣなどを有する燃料電池本体４を
燃料電池容器５に収納したものは、２基の場合について
示しているが、１基でもよく、３基以上の場合でもよ
い。
例を示し、図２は同じくもう１つの例を示している。こ
れらの図は、いずれも、概略を示したもので、本発明に
直接関係のない部分については、図示を省略している。
またこれらの図では、燃料電池ユニット、つまり、アノ
ードＡおよびカソードＣなどを有する燃料電池本体４を
燃料電池容器５に収納したものは、２基の場合について
示しているが、１基でもよく、３基以上の場合でもよ
い。
【０００９】図１について説明すると、前のプロセスで
前処理された原燃料ガスは原燃料ガスライン１から改質
器２に供給され、燃料ライン９からの燃料が空気ライン
１０からの空気で燃焼し、Ｈ２を主成分とするガスに改
質し、アノード入口ライン３を通じて燃料電池本体４の
アノード側に供給し、アノード出口ライン６、アノード
極とカソード極との極間差圧をほぼ０に調節する極間差
圧制御弁８を通じて次のプロセスに放出する。なお７は
これに必要な極間差圧調節器である。改質器２の燃焼排
ガスは燃焼排ガスライン１１から熱交換器（通常は改質
器空気予熱器）１２を通り、空気ライン１３からの空気
と混合して、しゃ断弁１４、カソード入口ライン１５を
通って燃料電池本体４のカソード側に供給される。カソ
ード極からの出口ガスはカソード出口ライン１６、しゃ
断弁１７を通って次のプロセスに放出する。ここで、カ
ソード出口ガスの一部はカソード循環ライン１８を通っ
てカソード循環ブロワ１９によってカソード入口ライン
１５に供給される。この場合、カソード循環流量はカソ
ード入口温度が一定になるように温度調節器２１の信号
によりカソード循環ブロワ１９の電動機２０の回転数を
変えることによって変化させる。
前処理された原燃料ガスは原燃料ガスライン１から改質
器２に供給され、燃料ライン９からの燃料が空気ライン
１０からの空気で燃焼し、Ｈ２を主成分とするガスに改
質し、アノード入口ライン３を通じて燃料電池本体４の
アノード側に供給し、アノード出口ライン６、アノード
極とカソード極との極間差圧をほぼ０に調節する極間差
圧制御弁８を通じて次のプロセスに放出する。なお７は
これに必要な極間差圧調節器である。改質器２の燃焼排
ガスは燃焼排ガスライン１１から熱交換器（通常は改質
器空気予熱器）１２を通り、空気ライン１３からの空気
と混合して、しゃ断弁１４、カソード入口ライン１５を
通って燃料電池本体４のカソード側に供給される。カソ
ード極からの出口ガスはカソード出口ライン１６、しゃ
断弁１７を通って次のプロセスに放出する。ここで、カ
ソード出口ガスの一部はカソード循環ライン１８を通っ
てカソード循環ブロワ１９によってカソード入口ライン
１５に供給される。この場合、カソード循環流量はカソ
ード入口温度が一定になるように温度調節器２１の信号
によりカソード循環ブロワ１９の電動機２０の回転数を
変えることによって変化させる。
【００１０】燃料電池容器５の内部は安全性を高めるた
めに、イナートガス雰囲気とする必要がある。このため
のガスとして、本発明では、通常運転中に改質器燃焼ガ
スを使用し、このために、燃焼排ガスライン１１からラ
イン２８を分岐し、しゃ断弁２９、制限オリフィスなど
の流動抵抗体３０および容器ガス供給ライン３２を通じ
て燃料電池容器５内に供給し、容器ガス出口ライン３３
から放出し、該容器５内とカソード出口ライン１６とを
連通するライン３５を通じてカソード出口ライン１６に
放出する。ここで、流動抵抗体３０は容器ガス流量を過
大にならぬように計画値内に制限するものである。この
場合、改質器燃焼排ガスに比較して残存Ｏ２含有量の多
いカソード出口ガスが該容器５内に逆流しないように逆
止弁３６を設けている。さらに、必要に応じ、積極的
に、燃料電池容器内圧力がカソード出口ガス圧力と等し
いかまたはそれより大きくなるように、連通ライン３５
に制限オリフィスなどの流動抵抗体３４を設ける。
めに、イナートガス雰囲気とする必要がある。このため
のガスとして、本発明では、通常運転中に改質器燃焼ガ
スを使用し、このために、燃焼排ガスライン１１からラ
イン２８を分岐し、しゃ断弁２９、制限オリフィスなど
の流動抵抗体３０および容器ガス供給ライン３２を通じ
て燃料電池容器５内に供給し、容器ガス出口ライン３３
から放出し、該容器５内とカソード出口ライン１６とを
連通するライン３５を通じてカソード出口ライン１６に
放出する。ここで、流動抵抗体３０は容器ガス流量を過
大にならぬように計画値内に制限するものである。この
場合、改質器燃焼排ガスに比較して残存Ｏ２含有量の多
いカソード出口ガスが該容器５内に逆流しないように逆
止弁３６を設けている。さらに、必要に応じ、積極的
に、燃料電池容器内圧力がカソード出口ガス圧力と等し
いかまたはそれより大きくなるように、連通ライン３５
に制限オリフィスなどの流動抵抗体３４を設ける。
【００１１】プラント停止中あるいは無負荷または低負
荷運転時など、残存Ｏ２含有率の低い改質器燃焼排ガス
が得られない時には、イナートガス供給ライン２３から
しゃ断弁２４、流動抵抗体２５、逆止弁２７を含むライ
ン２６を通じて容器ガス供給ライン３２にＮ２、ＣＯ２
などのイナートガスを供給する。この切り換えは、手動
または遠隔手動で行なうことも可能であるが、分岐ライ
ン２８に酸素（Ｏ２）検出計３１を設け、含有Ｏ２率が
規定値を越えた時には、これらの信号により、しゃ断弁
２９を全閉とし、しゃ断弁２４を全開とすることに、自
動的に容器供給ガスを切り換えることが望ましい。
荷運転時など、残存Ｏ２含有率の低い改質器燃焼排ガス
が得られない時には、イナートガス供給ライン２３から
しゃ断弁２４、流動抵抗体２５、逆止弁２７を含むライ
ン２６を通じて容器ガス供給ライン３２にＮ２、ＣＯ２
などのイナートガスを供給する。この切り換えは、手動
または遠隔手動で行なうことも可能であるが、分岐ライ
ン２８に酸素（Ｏ２）検出計３１を設け、含有Ｏ２率が
規定値を越えた時には、これらの信号により、しゃ断弁
２９を全閉とし、しゃ断弁２４を全開とすることに、自
動的に容器供給ガスを切り換えることが望ましい。
【００１２】燃料電池容器５内圧力を一定にするために
は、容器ガスの外部放出ライン３７に設けた圧力制御弁
３９を圧力調節器３８からの信号により操作し、しゃ断
弁４０を通じて外部に放出する。
は、容器ガスの外部放出ライン３７に設けた圧力制御弁
３９を圧力調節器３８からの信号により操作し、しゃ断
弁４０を通じて外部に放出する。
【００１３】図２は、しゃ断弁１４，１７の位置が図１
の場合と異なるだけである。
の場合と異なるだけである。
【００１４】このように、燃料電池容器５への供給ガス
として、通常運転中には、改質器２の燃焼排ガスを使用
し、高価なＮ２、ＣＯ２などのイナートガスを使用しな
いので、ランニングコストを低減することがでる。また
停止中あるいは無負荷または低負荷運転時など、残存Ｏ
２含有率の低い改質器燃焼排ガスが得られない時には、
イナートガス供給ライン２３からイナートガスを供給す
るので、安全である。しかも、該容器側とカソード出口
側を連通ライン３５で連通させて両者間の圧力をバラン
スさせるので、従来のような大口径の高温用の高価な差
圧制御弁５８を設ける必要がなくなり、イニシャルコス
トを低減することができる。
として、通常運転中には、改質器２の燃焼排ガスを使用
し、高価なＮ２、ＣＯ２などのイナートガスを使用しな
いので、ランニングコストを低減することがでる。また
停止中あるいは無負荷または低負荷運転時など、残存Ｏ
２含有率の低い改質器燃焼排ガスが得られない時には、
イナートガス供給ライン２３からイナートガスを供給す
るので、安全である。しかも、該容器側とカソード出口
側を連通ライン３５で連通させて両者間の圧力をバラン
スさせるので、従来のような大口径の高温用の高価な差
圧制御弁５８を設ける必要がなくなり、イニシャルコス
トを低減することができる。
【０Ｏ１５】なおしゃ断弁４０と圧力制御弁３９とを入
れかえてもよく、また流動抵抗体２５，３０の位置にそ
れぞれ圧力制御弁３９を入れ、圧力制御弁３９の位置に
流動抵抗体を入れてもよく、さらに、流動抵抗体２５，
３０を流量制御弁にしてもよい。
れかえてもよく、また流動抵抗体２５，３０の位置にそ
れぞれ圧力制御弁３９を入れ、圧力制御弁３９の位置に
流動抵抗体を入れてもよく、さらに、流動抵抗体２５，
３０を流量制御弁にしてもよい。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
通常運転中には、改質器燃焼排ガスをイナートガスとし
て燃料電池容器内に供給するので、高価な窒素ガスなど
を容器出口ラインから放出することがなくなって、運転
費が著しく低減される。そして、停止中あるいは無負荷
または低負荷運転時など、残存酸素含有量の低い改質器
燃焼排ガスが得られない場合は、正規のイナートガスに
切り換えるので、安全である。また燃料電池容器側とカ
ソード出口側を連通させて両者の間の圧力をバランスさ
せるので、従来では必要とされていた高価な差圧制御弁
を廃止することができて、設備費が大幅に低減する。
通常運転中には、改質器燃焼排ガスをイナートガスとし
て燃料電池容器内に供給するので、高価な窒素ガスなど
を容器出口ラインから放出することがなくなって、運転
費が著しく低減される。そして、停止中あるいは無負荷
または低負荷運転時など、残存酸素含有量の低い改質器
燃焼排ガスが得られない場合は、正規のイナートガスに
切り換えるので、安全である。また燃料電池容器側とカ
ソード出口側を連通させて両者の間の圧力をバランスさ
せるので、従来では必要とされていた高価な差圧制御弁
を廃止することができて、設備費が大幅に低減する。
【図１】本発明の方法を実施する装置の１つの例を示し
た説明図である。
た説明図である。
【図２】本発明の方法を実施する装置のもう１つの例を
示した説明図である。
示した説明図である。
【図３】従来の技術の一例を示した説明図である。
２： 改質器 ４： 燃料電池本体 ５： 燃料電池容器 １１： 燃焼排ガスライン １５： カソード入口ライン １６： カソード出口ライン ２３： イナートガス供給ライン ２８： 分岐ライン ３１： 酸素検出計 ３２： 容器ガス供給ライン ３３： 容器ガス出口ライン ３５： 連通ライン
Claims (2)
- 【請求項１】 イナートガスを燃料電池容器内に供給す
るイナートガス供給ラインと、改質器からの燃焼排ガス
を前記電池容器内に供給する燃焼排ガスラインとを有し
て、運転中には、前記燃焼排ガスラインから改質器燃焼
排ガスをイナートガスとして燃料電池容器内に供給し、
停止中には、前記イナートガス供給ラインからイナート
ガスを燃料電池容器内に供給することからなり、かつ、
前記運転中に該排ガス中の残存酸素量が規定値を越える
場合には、燃料電池容器供給ガスを該燃焼排ガスライン
からイナートガス供給ラインに切り換えて供給する燃料
電池容器ガス供給方法において、 前記運転中には、燃料電池容器内とカソード出口とを連
通して両者の圧力をほぼバランスさせるとともに、燃料
電池内圧力を所定値に制御して運転することを特徴とす
る、燃料電池容器ガス供給方法。 - 【請求項２】 燃料電池容器内とカソード出口とを連通
する連通ライン（３５）に、逆止弁（３６）を設け、カ
ソード出口ガスの燃料電池容器内への逆流を防止する、
ことを特徴とする請求項１記載の燃料電池容器ガス供給
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03213256A JP3104317B2 (ja) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | 燃料電池容器ガス供給方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03213256A JP3104317B2 (ja) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | 燃料電池容器ガス供給方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04342962A JPH04342962A (ja) | 1992-11-30 |
| JP3104317B2 true JP3104317B2 (ja) | 2000-10-30 |
Family
ID=16636089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03213256A Expired - Fee Related JP3104317B2 (ja) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | 燃料電池容器ガス供給方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3104317B2 (ja) |
-
1991
- 1991-05-20 JP JP03213256A patent/JP3104317B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04342962A (ja) | 1992-11-30 |
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