JP3267997B2 - Fuel cell power plant - Google Patents
Fuel cell power plantInfo
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- Y02E60/50—Fuel cells
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、燃料極の燃料ガスと酸
化剤極の酸素の電気化学反応により電気エネルギーを発
生する燃料電池発電プラントに係り、特に燃料極と酸化
剤極を収納する格納容器のパージガスとして酸化剤極の
排ガスを利用する燃料電池発電プラントに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell power plant for generating electric energy by an electrochemical reaction between fuel gas at an anode and oxygen at an oxidizer electrode, and more particularly to a storage device for storing an anode and an oxidizer electrode. The present invention relates to a fuel cell power plant that uses exhaust gas from an oxidant electrode as a purge gas for a container.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に燃料電池は、図６に示すように、
燃料極１、酸化剤極２、およびその間に配置される電解
質マトリックスから構成される。そして、これらは周囲
環境から隔離するために通常格納容器３に収納されてい
る。燃料極１には天然ガスなどの原燃料から生成される
水素に代表される燃料ガスが燃料ガス導入管４を通して
供給され、一方酸化剤極２には酸化剤導入管５を通して
空気などの酸化剤ガスが供給される。これら燃料ガスと
酸化剤ガスは燃料電池内で電気化学反応を行った後、そ
れぞれ燃料排ガスと酸化剤排ガスとして燃料極排出管６
と酸化剤極排出管７によって排出される。また、格納容
器３には、不活性ガス供給源８から供給弁９によりパー
ジガス導入管１０を通して窒素などの不活性ガスがパ−
ジガスとして供給され、パ−ジガス排出管１１を通って
格納容器３から排出される。2. Description of the Related Art Generally, a fuel cell is, as shown in FIG.
It comprises a fuel electrode 1, an oxidizer electrode 2, and an electrolyte matrix disposed therebetween. These are usually stored in the storage container 3 to isolate them from the surrounding environment. A fuel gas typified by hydrogen generated from a raw fuel such as natural gas is supplied to the fuel electrode 1 through a fuel gas introduction pipe 4, while an oxidant such as air is supplied to the oxidant electrode 2 through an oxidant introduction pipe 5. Gas is supplied. After the fuel gas and the oxidant gas undergo an electrochemical reaction in the fuel cell, they are converted into a fuel exhaust gas and an oxidant exhaust gas, respectively.
And discharged through the oxidant electrode discharge pipe 7. In addition, an inert gas such as nitrogen is purged from the inert gas supply source 8 through a purge gas introduction pipe 10 by a supply valve 9 into the storage container 3.
It is supplied as digas and discharged from the storage container 3 through the purge gas discharge pipe 11.
【０００３】通常燃料電池の燃料極１および酸化剤極２
には十分なガスシ−ル性を持たせているが、長期運転に
よる経年変化などの要因によりこれら２つの極１、２内
のガスが格納容器内に漏出あるいは滞留して、不測の燃
焼反応などの予期せぬ危険が生じる恐れがある。このた
めに格納容器３は窒素などの不活性ガスによりパージさ
れ、主として燃料極１からの燃料ガスの漏出を防ぐため
に、内部の燃料極１などに対し高圧に維持されている
（以下、格納容器のパージガスを単にパージガスと記
す）。ここで格納容器のパージに窒素などの不活性ガス
を使用するのは、水素ガス等燃料ガスとの反応性が乏し
く安全性の観点から好ましいためである。The fuel electrode 1 and the oxidizer electrode 2 of a normal fuel cell
The gas in these two poles 1 and 2 leaks or stays in the containment vessel due to factors such as aging due to long-term operation, causing unexpected combustion reactions. May cause unexpected danger. For this reason, the containment vessel 3 is purged with an inert gas such as nitrogen, and is maintained at a high pressure with respect to the internal fuel electrode 1 and the like in order to mainly prevent leakage of the fuel gas from the fuel electrode 1 (hereinafter referred to as the containment vessel). Is simply referred to as a purge gas). Here, the reason why an inert gas such as nitrogen is used for purging the storage container is because reactivity with a fuel gas such as hydrogen gas is poor and it is preferable from the viewpoint of safety.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな窒素ガスをパージガスとして用いる従来の燃料電池
発電プラントでは、格納容器内のパージガスは内部の燃
料極などに対し高圧に維持しつつ、ガスの滞留を防ぐた
めに流れを作る必要があるため、大量の窒素ガスを必要
とし、このような大量の窒素ガスを高圧ガスとして、ま
たは極低温液体として貯蔵することは容易でなく、さら
に大量の窒素などの不活性ガスを使用することは経済的
に問題があった。However, in a conventional fuel cell power plant using such a nitrogen gas as a purge gas, the purge gas in the containment vessel is kept at a high pressure with respect to the internal fuel electrode and the like, while the gas remains. Requires a large amount of nitrogen gas, and it is not easy to store such a large amount of nitrogen gas as a high-pressure gas or as a cryogenic liquid, and furthermore, a large amount of nitrogen, etc. The use of inert gas was economically problematic.
【０００５】本発明は、かかる従来技術の問題点を解決
するためになされたもので、格納容器へのパージガスに
予め貯蔵した窒素などの不活性ガスを用いず、燃料電池
発電プラント内部で発生するガスを加工することによっ
て代用し、経済性に優れた燃料電池発電プラントを提供
することを目的とする。The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art, and is generated inside a fuel cell power plant without using an inert gas such as nitrogen previously stored in a purge gas to a storage container. It is an object of the present invention to provide a fuel cell power plant that is excellent in economy by substituting gas by processing.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、格納容器内に収容された燃料極と酸化剤極
にそれぞれ燃料ガスと酸化剤ガスを導入し電気化学反応
により電気エネルギーを発生する燃料電池を備えた燃料
電池発電プラントにおいて、前記酸化剤極の排出管に接
続される分岐配管と、この分岐配管を介して前記酸化剤
極の排出ガスを導入し酸素含有量が所定値以下のガスを
生成する酸化剤排ガス処理装置と、この酸化排ガス処理
装置によって生成されたガスを前記燃料極からの燃料ガ
スの漏出を防ぐパージガスとして前記格納容器と前記燃
料電池との間に供給するパージガス供給管と、前記酸化
剤極の排出管から前記酸化剤極の排出ガスを取込み前記
酸化剤排ガス処理装置で生成されたガスを前記パージガ
スとして前記格納容器と前記燃料電池との間に送込むた
めのブロワとを具備するパージガス用酸化剤排ガス処理
ラインを設けたことを特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention introduces a fuel gas and an oxidizing gas into a fuel electrode and an oxidizing electrode housed in a containment vessel, respectively, and supplies electric energy by an electrochemical reaction. In a fuel cell power plant equipped with a fuel cell generating oxygen, a branch pipe connected to the discharge pipe of the oxidant electrode, and the exhaust gas of the oxidant electrode is introduced through the branch pipe to thereby control the oxygen content to a predetermined value. and oxidizing exhaust gas processing apparatus for generating a value less gas, fuel gas of the gas produced by the oxidation exhaust gas treatment device from the fuel electrode
The containment vessel and the fuel are used as purge gas to prevent gas leakage.
A purge gas supply pipe for supplying between charges battery, the oxidant electrode the oxidant electrode exhaust gas generated by the uptake the oxygen-containing exhaust gas treatment apparatus gas from the exhaust pipe as the Pajiga <br/> scan A purge gas oxidizing exhaust gas treatment line including a blower for sending the gas between the storage container and the fuel cell is provided.
【０００７】上記構成において、酸化剤排ガス処理装置
として、酸素吸着剤、酸素透過膜、酸素分離膜などによ
り酸素を他成分と分離する酸素分離装置、または酸素と
反応する化学反応剤により酸素を消費する酸化反応装置
などの酸素除去装置を用い、酸化剤排ガスの酸素を所定
値以下に低減または除去したガスをパージガスとして供
給する。[0007] In the above configuration, as an oxidant exhaust gas treatment device, oxygen is separated from other components by an oxygen adsorbent, an oxygen permeable membrane, an oxygen separation membrane, or the like, or oxygen is consumed by a chemical reactant reacting with oxygen. A gas obtained by reducing or removing oxygen in the oxidant exhaust gas to a predetermined value or less is supplied as a purge gas using an oxygen removing device such as an oxidation reaction device.
【０００８】または、酸化剤排ガス処理装置として、窒
素吸着剤、窒素透過膜、窒素分離膜などにより窒素を他
成分と分離する窒素分離回収装置を用い、酸化剤排ガス
中の窒素を抽出してパージガスとして供給する。[0008] Alternatively, a nitrogen separation and recovery device that separates nitrogen from other components by a nitrogen adsorbent, a nitrogen permeable membrane, a nitrogen separation membrane, or the like is used as an oxidant exhaust gas treatment device. Supply as
【０００９】または、酸化剤排ガス処理装置として、酸
化剤排ガスの酸素により別途供給される燃料を燃焼する
燃焼装置を用い、この燃焼装置からの排ガスをパージガ
スとして供給する。Alternatively, as the oxidant exhaust gas treatment device, a combustion device that burns fuel separately supplied by oxygen of the oxidant exhaust gas is used, and the exhaust gas from this combustion device is supplied as a purge gas.
【００１０】[0010]
【作用】酸化剤ガスとして空気を用いた場合、酸化剤排
ガスは主に窒素と酸素であるが、この酸化剤排ガスは大
気中の空気に比べ酸素濃度が低く、パージガスとして酸
素成分を低減または除去する目的に適している。When air is used as the oxidizing gas, the oxidizing exhaust gas is mainly nitrogen and oxygen. This oxidizing exhaust gas has a lower oxygen concentration than air in the atmosphere, and the oxygen component is reduced or removed as a purge gas. Suitable for the purpose to do.
【００１１】本発明では、酸化剤排ガス中の酸素成分を
低減または除去する酸素除去装置または酸化剤排ガス中
の窒素成分を取り出す窒素分離回収装置を設けることに
より、酸化剤排ガスから純窒素に近いパージガスが逐次
得られる。また、酸化剤排ガスを用いて燃料を燃焼させ
る燃焼装置を設けることにより、この燃焼によって発生
する燃焼生成ガスおよび酸素成分を低減または除去され
た酸化剤排ガスからなるパージガスが得られる。この燃
焼排ガス中には燃焼生成ガスと一部の未反応燃料成分が
含まれるが、燃料極から漏出するガスと反応しない成分
であればパージガスとして使用してもほとんど問題がな
い。In the present invention, a purge gas close to pure nitrogen from the oxidant exhaust gas is provided by providing an oxygen removing device for reducing or removing the oxygen component in the oxidant exhaust gas or a nitrogen separation and recovery device for extracting the nitrogen component in the oxidant exhaust gas. Are sequentially obtained. Further, by providing a combustion device for burning fuel using the oxidant exhaust gas, a purge gas composed of a combustion product gas generated by this combustion and an oxidant exhaust gas in which an oxygen component has been reduced or removed can be obtained. The combustion exhaust gas contains a combustion product gas and a part of unreacted fuel components. However, there is almost no problem if a component that does not react with the gas leaking from the fuel electrode is used as a purge gas.
【００１２】このようにして、酸化剤排ガスを処理して
得られる実質的に酸素を含まないガスを格納容器にパー
ジすることにより、従来における窒素ガスの大量貯蔵、
使用という問題が解決される。In this way, by purging the storage container with a substantially oxygen-free gas obtained by treating the oxidant exhaust gas, the conventional method for storing a large amount of nitrogen gas,
The problem of use is solved.
【００１３】[0013]
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。なお、全図面において共通する部分は同一の符号
を付し、重複する説明は省略する。 実施例１ 図１は本発明の第１実施例を示す図である。本実施例で
は、酸化剤極排出管７から分岐して格納容器３に至る分
岐配管２１と、この分岐配管２１に接続され酸化剤排ガ
スを導入して酸化剤排ガス中の酸素成分を所定値以下に
低減または除去してパージガス供給配管２３に排出する
酸素除去装置２２と、酸素除去装置２２を経た排ガスを
昇圧し格納容器３にパージガスとして送入するブロワー
２４とからなるパージガス用酸化剤排ガス処理ラインを
設けている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same reference numerals are given to the same parts in all the drawings, and the overlapping description will be omitted. Embodiment 1 FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention. In this embodiment, a branch pipe 21 branching from the oxidant electrode discharge pipe 7 to reach the containment vessel 3 and an oxidant exhaust gas connected to the branch pipe 21 are introduced to reduce the oxygen component in the oxidant exhaust gas to a predetermined value or less. An oxidizing exhaust gas treatment line for a purge gas, comprising: an oxygen removing device 22 for reducing or removing the exhaust gas to a purge gas supply pipe 23; Is provided.
【００１４】次に本実施例のパージガス用酸化剤排ガス
処理ラインの作用を説明する。Next, the operation of the oxidizing gas exhaust gas treatment line for purge gas of this embodiment will be described.
【００１５】酸化剤極２から酸化剤極排出管７を通って
排出される酸化剤排ガスは、分岐配管２１により酸素除
去装置２２に導入され、酸素除去装置２２において酸素
成分のみ除去される。一般に酸化剤排ガスの成分は主に
窒素と酸素であるため、酸素除去装置２２により主に窒
素成分が残る。このように酸化剤排ガス中の酸素を低減
または除去された主に窒素からなるガスがブロワ２４に
よりパージガス供給配管２３を通って格納容器３へパー
ジガスとして供給される。ここで酸素除去装置２２とし
ては、例えば酸素吸着剤により酸素を吸着するものや、
酸素透過膜、酸素分離膜などにより酸素と他成分とを分
離するもの、さらには化学反応剤により酸素を消費する
ものなどが挙げられる。酸素除去装置２２が酸素を吸
着、分離するタイプの場合、回収された酸素２５は、例
えば酸化剤極２への供給やプラント内の燃焼部の酸化剤
として使われたり、また他用途のために貯蔵されたり、
あるいは大気中に放出されたりする。The oxidant exhaust gas discharged from the oxidant electrode 2 through the oxidant electrode discharge pipe 7 is introduced into the oxygen removing device 22 through the branch pipe 21, and only the oxygen component is removed in the oxygen removing device 22. Generally, the components of the oxidant exhaust gas are mainly nitrogen and oxygen, so that the nitrogen component is mainly left by the oxygen removing device 22. The gas mainly composed of nitrogen from which the oxygen in the oxidant exhaust gas has been reduced or removed as described above is supplied as a purge gas to the storage container 3 through the purge gas supply pipe 23 by the blower 24. Here, as the oxygen removing device 22, for example, a device that adsorbs oxygen with an oxygen adsorbent,
Examples include those that separate oxygen and other components by an oxygen permeable membrane, an oxygen separation membrane, and the like, and those that consume oxygen by a chemical reactant. When the oxygen removing device 22 is of a type that adsorbs and separates oxygen, the recovered oxygen 25 is used, for example, as a supply to the oxidant electrode 2 or as an oxidant in a combustion section in a plant, or for other uses. Stored,
Or it is released into the atmosphere.
【００１６】このように本実施例では、酸化剤排ガスの
一部を酸素除去装置２２に導入し、ここで酸化剤排ガス
中の酸素成分を低減または除去することにより、格納容
器３のパージガスとして十分使用することができるガス
が逐次生成されるため、従来のように窒素などの不活性
ガスを予め貯蔵しておく必要がなく経済性に優れた燃料
電池発電プラントを提供することが可能となる。As described above, in the present embodiment, a part of the oxidant exhaust gas is introduced into the oxygen removing device 22, where the oxygen component in the oxidant exhaust gas is reduced or removed, so that the oxygen gas is sufficiently used as the purge gas for the containment vessel 3. Since usable gases are sequentially generated, it is not necessary to previously store an inert gas such as nitrogen as in the related art, and it is possible to provide a fuel cell power plant with excellent economic efficiency.
【００１７】実施例２ 図２は本発明の第２実施例を示す図である。本実施例で
は、パージガス用酸化剤排ガス処理ラインに第１実施例
における酸素除去装置２２の代わりに窒素分離回収装置
３１を配置している。Embodiment 2 FIG. 2 is a view showing a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, a nitrogen separation and recovery device 31 is disposed in the purge gas oxidizing exhaust gas treatment line instead of the oxygen removing device 22 in the first embodiment.
【００１８】次に本実施例のパージガス用酸化剤排ガス
処理ラインの作用を説明する。Next, the operation of the oxidizing exhaust gas treatment line for purge gas of this embodiment will be described.
【００１９】主に窒素と酸素からなる酸化剤排ガスの一
部が分岐配管２２を通って窒素分離回収装置３１に導入
され、ここで窒素とその他の成分である酸素の２成分に
分離される。このうち窒素分離回収装置３１により分離
された窒素ガスがブロワー２４によりバージガスとして
パージガス供給配管２３を通って格納容器３へ供給され
る。一方、窒素分離回収装置３１で窒素と分離された残
りの成分３２（主に酸素）は、例えば酸化剤極２への供
給やプラント内の燃焼部の酸化剤として使われたり、ま
た他用途のために貯蔵されたり、あるいは大気中に放出
されたりする。ここで窒素分離回収装置３１は、例えば
窒素を吸着する窒素吸着剤や、窒素透過膜、窒素分離膜
などにより窒素と他成分とを分離する装置である。A part of the oxidant exhaust gas mainly composed of nitrogen and oxygen is introduced into the nitrogen separation and recovery device 31 through the branch pipe 22, where it is separated into two components of nitrogen and other components of oxygen. Among them, the nitrogen gas separated by the nitrogen separation and recovery device 31 is supplied to the storage container 3 through the purge gas supply pipe 23 as a barge gas by the blower 24. On the other hand, the remaining component 32 (mainly oxygen) separated from nitrogen in the nitrogen separation and recovery device 31 is used, for example, as a supply to the oxidant electrode 2 or as an oxidant in a combustion section in a plant, or for other uses. Stored or released into the atmosphere. Here, the nitrogen separation and recovery device 31 is a device that separates nitrogen and other components using a nitrogen adsorbent that adsorbs nitrogen, a nitrogen permeable membrane, a nitrogen separation membrane, or the like.
【００２０】このように本実施例では、酸化剤排ガスの
一部を窒素分離回収装置３１に導入し、ここで窒素ガス
のみ分離回収してパージガスとして格納容器３に逐次供
給する構成となっているため、従来のように窒素などの
不活性ガスを予め貯蔵しておく必要がなく経済性に優れ
た燃料電池発電プラントを提供することが可能となる。As described above, in the present embodiment, a part of the oxidant exhaust gas is introduced into the nitrogen separation and recovery device 31, where only the nitrogen gas is separated and recovered, and is sequentially supplied to the storage container 3 as a purge gas. Therefore, it is not necessary to previously store an inert gas such as nitrogen as in the related art, and it is possible to provide a fuel cell power plant that is excellent in economic efficiency.
【００２１】実施例３ 図３は本発明の第３実施例を示す図である。本実施例で
は、酸化剤排ガスの一部を酸化剤として触媒燃焼装置４
１に導入し、別途触媒燃焼装置４１に供給される燃焼用
燃料ガス４２を燃焼して排出される燃焼排ガスを冷却器
４３およびブロワー２４を介して格納容器３へ供給する
パージガス用酸化剤排ガス処理ラインを設けている。触
媒燃焼は、比較的低温でしかも燃焼排ガス中の酸素濃度
を極めて低く抑えることができるため、燃焼排ガスはパ
ージガスとして十分使用することができる。ここで触媒
燃焼装置４１への燃焼用燃料ガス４２は、例えば燃料極
１の排出ガス、燃料改質系の改質ガス、あるいは天然ガ
スや水素ガスなどを使用することができる。Embodiment 3 FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, a part of the oxidant exhaust gas is used as an oxidant in the catalytic combustion device 4.
1, an oxidant exhaust gas treatment for purge gas that supplies combustion exhaust gas discharged by burning the combustion fuel gas 42 separately supplied to the catalytic combustion device 41 to the containment vessel 3 through the cooler 43 and the blower 24. A line is provided. Since the catalytic combustion is performed at a relatively low temperature and the oxygen concentration in the combustion exhaust gas can be extremely suppressed, the combustion exhaust gas can be sufficiently used as a purge gas. Here, as the fuel gas for combustion 42 to the catalytic combustion device 41, for example, exhaust gas of the fuel electrode 1, reformed gas of a fuel reforming system, or natural gas or hydrogen gas can be used.
【００２２】次に本実施例のパージガス用酸化剤排ガス
処理ラインの作用を説明する。Next, the operation of the oxidizing gas exhaust gas treatment line for purge gas of this embodiment will be described.
【００２３】酸化剤排ガスの一部を触媒燃焼装置４１に
導入し、燃焼用燃料ガス４２を酸化剤排ガス中の酸素に
より触媒燃焼させることによって、その燃焼排ガスは酸
化剤排ガス中の窒素および燃焼生成物の二酸化炭素を主
成分とした不活性なガスとなる。一般に触媒燃焼装置４
１から排出される燃焼排ガスの温度は燃料電池の運転温
度よりはるかに高いため、燃焼排ガスは冷却器４３で適
切な温度レベルまで冷却されたのち、ブロワー２４によ
り昇圧されて格納容器３へパージガスとして供給され
る。ここで図示していないが、燃焼用燃料ガス４２の流
量設定値は、例えば負荷や電池電流、触媒燃焼装置４１
に供給される酸化剤排ガスの流量や酸素濃度などによっ
て適切なレベルに設定される。また、仮に燃焼排ガス中
の未燃成分や酸素濃度が予め設定した基準値より高くな
った場合には、燃焼排ガスによる格納容器３へのパージ
を停止し他の窒素などの不活性ガスによるパージに切り
替えるか、もしくは外部から窒素などの不活性ガスを注
入し、基準値を超えないように未燃成分もしくは酸素濃
度を抑えてパージを継続するなどの対処を行うことがで
きるように構成しておくことも容易に実現可能である。A part of the oxidant exhaust gas is introduced into the catalytic combustion device 41, and the fuel gas for combustion 42 is catalyzed by the oxygen in the oxidant exhaust gas. It becomes an inert gas containing carbon dioxide as a main component. Generally, catalytic combustion device 4
Since the temperature of the flue gas discharged from 1 is much higher than the operating temperature of the fuel cell, the flue gas is cooled to an appropriate temperature level by the cooler 43 and then pressurized by the blower 24 to the containment vessel 3 as purge gas. Supplied. Although not shown here, the flow rate set value of the fuel gas for combustion 42 is, for example, load, battery current,
It is set to an appropriate level depending on the flow rate of the oxidant exhaust gas supplied to the fuel cell and the oxygen concentration. If the unburned components and the oxygen concentration in the flue gas become higher than a preset reference value, the purging of the containment vessel 3 by the flue gas is stopped and the purging by another inert gas such as nitrogen is started. Switching or injecting an inert gas such as nitrogen from the outside to suppress the unburned component or oxygen concentration so as not to exceed the reference value and continue purging. This can be easily realized.
【００２４】このように本実施例では、酸化剤排ガスの
一部を触媒燃焼装置４１に供給し、これと燃焼用燃料ガ
ス４２とで触媒燃焼させて、得られる燃焼排ガスを冷却
器４３およびブロワー２４を介して格納容器３へのパー
ジガスとして使用するため、窒素などの不活性ガスを予
め大量に準備しておく必要がなくなる。また、仮に触媒
燃焼装置４１から排出される燃焼排ガス中の未燃成分や
酸素濃度が基準値より高くなった場合にも、外部からの
少量の窒素などの不活性ガス供給などで十分に対応でき
る。As described above, in the present embodiment, a part of the oxidizing exhaust gas is supplied to the catalytic combustion device 41, and the oxidizing exhaust gas and the combustion fuel gas 42 are catalytically burned. Since it is used as a purge gas to the containment vessel 3 via 24, it is not necessary to prepare a large amount of an inert gas such as nitrogen in advance. Further, even if the unburned components and the oxygen concentration in the combustion exhaust gas discharged from the catalytic combustion device 41 become higher than the reference value, it is possible to sufficiently cope with the supply of a small amount of an inert gas such as nitrogen from the outside. .
【００２５】したがって、大容量な不活性ガス貯蔵設備
を設ける必要がなく経済性に優れた燃料電池発電プラン
トを提供することが可能となる。Therefore, it is not necessary to provide a large capacity inert gas storage facility, and it is possible to provide a fuel cell power plant excellent in economic efficiency.
【００２６】実施例４ 本実施例は、上記実施例のパージガス用酸化剤排ガス処
理ラインに、酸化剤排ガス中の水分を除去または低減す
る凝縮器５１を設けた構成である。Embodiment 4 In this embodiment, the condenser 51 for removing or reducing the moisture in the oxidant exhaust gas is provided in the oxidant exhaust gas treatment line for purge gas of the above embodiment.
【００２７】この目的は酸化剤排ガスを処理する酸素除
去装置２２、窒素分離回収装置３１、触媒燃焼装置４１
などの手段の反応促進と、配管内の水分凝縮を防ぐこと
にある。図１の構成のパージガス用酸化剤排ガス処理ラ
インに凝縮器５１を配置した例を図４に示す。なお、酸
化剤極２の排出ガスラインに予め水分除去用の凝縮器を
持つプラントでは、その凝縮器の出口からパージガス用
酸化剤排ガス処理ラインを分岐することによって本実施
例の目的は達成される。The purpose of this is to remove oxygen from the oxidant exhaust gas, remove the nitrogen, recover the nitrogen, and use the catalytic combustion unit 41.
And the like, and to prevent water condensation in the piping. FIG. 4 shows an example in which the condenser 51 is disposed in the oxidant exhaust gas treatment line for purge gas having the configuration shown in FIG. In a plant having a condenser for removing moisture in the exhaust gas line of the oxidant electrode 2 in advance, the object of this embodiment is achieved by branching the oxidant exhaust gas treatment line for purge gas from the outlet of the condenser. .
【００２８】なお、上記実施例ではパージガス用酸化剤
排ガス処理ラインにおけるブロワ２４をパージガス供給
配管２３に設置しているが、酸化剤極２の空気流量を調
節する目的で酸化剤極リサイクルラインを有する燃料電
池発電プラントでは、酸化剤極リサイクルライン上にブ
ロワーが設置されており、この場合には、酸化剤極リサ
イクルラインのブロワーとパージガス用酸化剤排ガス処
理ラインのブロワを共有させることもできる。図５は、
図１のパージガス用酸化剤排ガス処理ラインを設けたプ
ラントにおいて、酸化剤極リサイクルブロワーを共有し
た例を示すものである。図中、６１が酸化剤極リサイク
ルブロワー、６２が酸化剤極リサイクルラインである。
また、図２から図４の実施例に対しても同様のことが可
能である。In the above embodiment, the blower 24 in the purge gas oxidant exhaust gas treatment line is installed in the purge gas supply pipe 23. However, an oxidant electrode recycling line is provided for the purpose of adjusting the air flow rate of the oxidant electrode 2. In a fuel cell power plant, a blower is installed on the oxidant electrode recycling line. In this case, the blower of the oxidant electrode recycling line and the blower of the oxidant exhaust gas treatment line for purge gas can be shared. FIG.
FIG. 2 shows an example in which the oxidant electrode recycle blower is shared in the plant provided with the oxidant exhaust gas treatment line for purge gas in FIG. 1. In the figure, reference numeral 61 denotes an oxidant electrode recycle blower, and 62 denotes an oxidant electrode recycle line.
The same can be applied to the embodiments shown in FIGS.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上説明しように、本発明によれば、酸
化剤排ガス中の酸素成分を低減または除去する手段を設
け、少なくとも一部が酸素成分を低減または除去された
酸化剤排ガスから成るパージガスを格納容器内に導入す
るパージガス用酸化剤排ガス処理ラインを設けことによ
り、格納容器へのパージのための窒素などの不活性ガス
を大量に貯蔵、使用する必要がなくなり、経済性の優れ
た燃料電池発電プラントを提供することができる。As described above, according to the present invention, there is provided a means for reducing or removing an oxygen component in an oxidant exhaust gas, and at least a part of the purge gas comprising the oxidant exhaust gas having an oxygen component reduced or removed. The oxidant exhaust gas treatment line for purge gas that introduces gas into the containment vessel eliminates the need to store and use a large amount of inert gas such as nitrogen for purging into the containment vessel, resulting in a fuel economy A battery power plant can be provided.
【図１】本発明の燃料電池発電プラントの第１実施例を
示す配管系統図である。FIG. 1 is a piping diagram showing a first embodiment of a fuel cell power plant according to the present invention.
【図２】本発明の燃料電池発電プラントの第２実施例を
示す配管系統図である。FIG. 2 is a piping system diagram showing a second embodiment of the fuel cell power plant according to the present invention.
【図３】本発明の燃料電池発電プラントの第３実施例を
示す配管系統図である。FIG. 3 is a piping diagram showing a third embodiment of the fuel cell power plant according to the present invention.
【図４】本発明の燃料電池発電プラントの第４実施例を
示す配管系統図である。FIG. 4 is a piping diagram showing a fourth embodiment of the fuel cell power plant according to the present invention.
【図５】酸化剤極リサイクルラインを有する燃料電池発
電プラントにおける本発明の一実施例を示す配管系統図
である。FIG. 5 is a piping diagram showing one embodiment of the present invention in a fuel cell power plant having an oxidizer electrode recycling line.
【図６】従来例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a conventional example.
３………格納容器 ７………酸化剤極排出管 ２１………分岐配管 ２２………酸素除去装置 ２３………パージガス供給配管 ２４………ブロワー ３１………窒素分離回収装置 ４１………触媒燃焼装置 ４２………燃焼用燃料ガス ４３………冷却器 ５１………凝縮器 ６１………酸化剤極リサイクルブロワー ６２………酸化剤極リサイクルライン 3 Containment container 7 Oxidant electrode discharge pipe 21 Branch pipe 22 Oxygen removing device 23 Purge gas supply pipe 24 Blower 31 Nitrogen separation and recovery device 41 ... Catalyst combustion device 42 ... Combustion fuel gas 43 ... Cooler 51 ... Condenser 61 ... Oxidizer electrode recycle blower 62 ... Oxidizer electrode recycle line
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−98267（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−217182（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 8/04 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A-3-98267 (JP, A) JP-A-63-217182 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01M 8/04
Claims (5)
極にそれぞれ燃料ガスと酸化剤ガスを導入し電気化学反
応により電気エネルギーを発生する燃料電池を備えた燃
料電池発電プラントにおいて、 前記酸化剤極の排出管に接続される分岐配管と、 この分岐配管を介して前記酸化剤極の排出ガスを導入し
酸素含有量が所定値以下のガスを生成する酸化剤排ガス
処理装置と、 この酸化排ガス処理装置によって生成されたガスを前記
燃料極からの燃料ガスの漏出を防ぐパージガスとして前
記格納容器と前記燃料電池との間に供給するパージガス
供給管と、 前記酸化剤極の排出管から前記酸化剤極の排出ガスを取
込み前記酸化剤排ガス処理装置で生成されたガスを前記
パージガスとして前記格納容器と前記燃料電池との間に
送込むためのブロワとを具備するパージガス用酸化剤排
ガス処理ラインを設けたことを特徴とする燃料電池発電
プラント。1. A fuel cell power plant including a fuel cell that introduces a fuel gas and an oxidant gas into a fuel electrode and an oxidant electrode housed in a storage container, respectively, and generates electric energy by an electrochemical reaction. A branch pipe connected to a discharge pipe of the oxidant electrode, and an oxidant exhaust gas treatment device that introduces the exhaust gas of the oxidant electrode through the branch pipe and generates a gas having an oxygen content of a predetermined value or less. the gas produced by the oxidation exhaust gas treatment apparatus
A purge gas supply pipe for supplying a purge gas between the storage container and the fuel cell as a purge gas for preventing leakage of fuel gas from a fuel electrode; and taking the exhaust gas of the oxidant electrode from a discharge pipe of the oxidant electrode to obtain the oxidant. and characterized in that the gas generated in the exhaust gas treatment apparatus provided with a purge gas for oxidizing exhaust gas processing line comprising a blower for Komu fed between the fuel cell and the storage container as said <br/> purge gas Fuel cell power plant.
おいて、前記酸化剤排ガス処理装置は酸素除去装置であ
り、生成されるパージガスは前記酸化剤極の排出ガス中
の酸素成分が低減または除去された成分からなることを
特徴とする燃料電池発電プラント。2. The fuel cell power plant according to claim 1, wherein the oxidizing gas exhaust gas treatment device is an oxygen removing device, and the generated purge gas has an oxygen component in the exhaust gas of the oxidizing electrode reduced or removed. A fuel cell power plant comprising:
おいて、前記酸化剤排ガス処理装置は窒素分離回収装置
であり、生成されるパージガスは窒素ガスであることを
特徴とする燃料電池発電プラント。3. The fuel cell power plant according to claim 1, wherein the oxidant exhaust gas treatment device is a nitrogen separation and recovery device, and the generated purge gas is nitrogen gas.
おいて、前記酸化剤排ガス処理装置は前記酸化剤極の排
出ガスを酸化剤として用い別途供給される燃料を燃焼す
る燃焼装置であり、生成されるパージガスは酸素含有量
が所定値以下の燃料排ガスであることを特徴とする燃料
電池発電プラント。4. The fuel cell power plant according to claim 1, wherein the oxidant exhaust gas treatment device is a combustion device that uses the exhaust gas of the oxidant electrode as an oxidant and burns separately supplied fuel. Wherein the purge gas is a fuel exhaust gas having an oxygen content equal to or less than a predetermined value.
料電池発電プラントにおいて、前記パージガス用酸化剤
排ガス処理ラインはさらに前記酸化剤極の排出ガス中の
水分を低減するための凝縮器を具備することを特徴とす
る燃料電池発電プラント。5. The fuel cell power plant according to claim 1, wherein the oxidant exhaust gas treatment line for purge gas further includes a condenser for reducing moisture in exhaust gas of the oxidant electrode. A fuel cell power plant, comprising:
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- 1992-01-31 JP JP01691492A patent/JP3267997B2/en not_active Expired - Fee Related
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