JP3490205B2 - 燃料電池発電装置 - Google Patents
燃料電池発電装置Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description
により製造した水素と酸素を反応させて電気エネルギを
得る電池等を一つのパッケージに納めたパッケージ型燃
料電池発電装置に関する。
水素と空気中の酸素を反応させることによって直接電気
エネルギを得る低公害かつ高効率の発電システムであ
る。
水素を得るための改質器と、製造した水素と空気中の酸
素から電気エネルギを発生させる電池と、システム流体
を適正温度に維持するための多くの熱交換器と、炭化水
素系燃料を水素に改質する過程で必要となる水蒸気を供
給・回収する装置から構成されている。
内に配設したパッケージ型燃料電池装置において従来か
ら採用されている排気システムを示す図であり、パッケ
ージ1内には、水素と空気内の酸素との反応によって電
気エネルギを発生する燃料電池2、改質器3、排熱回収
装置4、及び排ガス凝縮器5等が収容されている。
らのアノード排気は改質器3に送られ、吸熱反応である
改質反応を促進するための高温ガス生成用バーナ燃料と
して供給される。改質器3のバーナで生じた燃料ガスは
水素燃焼のため多量の水蒸気を含んでおり、改質器3に
熱を与えた後、改質器排ガスとして排熱回収装置4を通
過した後に排ガス凝縮器5に送られる。
生成物として水を生じ、そのカソード極2bからの排空
気は排ガス凝縮器5に送られる。
池の排空気及び改質器排ガスからの水回収が行われ、プ
ラント排気はプラント排気管6を通り連続的に煙突7か
らパッケージ1外の大気中に放出される。
スは水蒸気を大量に含んでおり、燃焼時の高温で乾いた
状態から改質反応のために熱を与えた後で熱回収過程を
経ることにより温度が下がり、湿り度が高い状態に変化
する。この改質器排ガスに対しては排ガス凝縮器5で水
蒸気を含む燃料電池の排空気が混入され、排ガス凝縮器
5における水の凝縮回収過程において飽和蒸気となり、
煙突7から大気中に放出される。
て急激に冷気されるため、水蒸気の凝縮現象が発生し、
多量の白煙を発生する。大気温度は季節によって変動が
あることから、水蒸気白煙は冬季において顕著に現われ
る傾向がある。この白煙の発生は特に都市部に設置する
燃料電池設備としては景観上好ましくない等の問題があ
る。
出されるプラント排気に生じる水蒸気白煙の発生を防止
し得るようにした燃料電池発電装置を得ることを目的と
する。
系の燃料に水蒸気を添加して改質反応により水素を製造
する改質器と、改質器により製造した水素と酸素を反応
させて電気エネルギを得る電池と、反応条件を維持しプ
ラント効率を高めるための熱交換器、及び制御システム
を一つのパッケージに納めたパッケージ型燃料電池発電
装置に於て、改質器排ガスと電池の排空気から熱と水を
回収した後のプラント排気を大気中に放出するプラント
排気管の一部に、上記パッケージ内において伝熱管部を
設け、その伝熱管部の外周にパッケージ内部の換気用の
パッケージ排気を排気するパッケージ排気流路を形成す
るとともに、そのパッケージ排気流路の末端部を上記プ
ラント排気管に連通させ、上記大気中に放出するプラン
ト排気を上記パッケージ排気流路内を流れるパッケージ
排気により冷却するようにしたことを特徴とする。
水蒸気を添加して改質反応により水素を製造する改質器
と、改質器により製造した水素と酸素を反応させて電気
エネルギを得る電池と、反応条件を維持しプラント効率
を高めるための熱交換器、及び制御システムを一つのパ
ッケージに納めたパッケージ型燃料電池発電装置に於
て、改質器排ガスと電池の排空気から熱と水を回収した
後のプラント排気を大気中に放出するプラント排気管の
一部に、上記パッケージ内において伝熱管部を設け、そ
の伝熱管部の外周にパッケージ内部の換気用の外気を導
入するパッケージエア導入路を形成し、上記大気中に放
出するプラント排気を上記パッケージエア導入路を流れ
る外気により冷却するようにしたことを特徴とする。
を添加して改質反応により水素を製造する改質器と、改
質器により製造した水素と酸素を反応させて電気エネル
ギを得る電池と、反応条件を維持しプラント効率を高め
るための熱交換器、及び制御システムを一つのパッケー
ジに納めたパッケージ型燃料電池発電装置に於て、改質
器排ガスと電池の排空気から熱と水を回収した後のプラ
ント排気を大気中に放出するプラント排気管の一部に、
上記パッケージ内において伝熱管部を設け、その伝熱管
部の外周に電池及びバーナへの供給用ブロワの吸気路を
形成し、上記大気中に放出するプラント排気を上記バー
ナへの供給用ブロワの吸気により冷却するようにしたこ
とを特徴とする。
に水蒸気を添加して改質反応により水素を製造する改質
器と、改質器により製造した水素と酸素を反応させて電
気エネルギを得る電池と、反応条件を維持しプラント効
率を高めるための熱交換器、及び制御システムを一つの
パッケージに納めたパッケージ型燃料電池発電装置に於
て、改質器排ガスと電池の排空気から熱と水を回収した
後のプラント排気を流通させるプラント排気管を、上記
電池の排空気及び改質器排ガスからの水回収を行う排ガ
ス凝縮器の入口側の排気により上記プラント排気が再加
熱されるように配設したことを特徴とする。
発明の実施の形態について説明する。なお、図中図5と
同一部分には同一符号を付しその詳細な説明を省略す
る。
であり、パッケージ1内には、水素と空気内の酸素との
反応によって電気エネルギを発生する燃料電池2、改質
器3、排熱回収装置4、及び排ガス凝縮器5等が収容さ
れている。また、パッケージ1内にはパッケージ1内の
機器、計装機器を正常動作可能な温度に保つため、或は
可燃ガスの滞留を防ぐため、強制換気用の換気ファン8
が配設されている。しかして、改質器3から放出されて
排熱回収装置4を経た改質器排気、及び燃料電池2のカ
ソード極2bから放出された排空気は、排ガス凝縮器5
に送られ、水回収されて飽和状態となる。そして、上記
排ガス凝縮器5から出たプラント排気は、プラント排気
管6を通り煙突7から大気中に放出される。
に導出するプラント排気管6には、図2に示すように、
上記パッケージ1内においてその一部に例えば多数の伝
熱フイン10aを設けた伝熱管部10が形成されてい
る。上記伝熱管部10の外周にはこれと同心状に、前記
換気ファン8によって強制換気されたパッケージ排気を
排出するパッケージ排気管11が配設され、上記伝熱管
部10とパッケージ排気管11との環状間隙によってパ
ッケージ排気流路12が形成されている。そして、上記
パッケージ排気流路12の上部がパッケージ1内に開口
し、パッケージ排気流路12の下部が前記プラント排気
管9内に開口13を介して連通せしめられている。
いては、強制換気されたパッケージ排気が矢印で示すよ
うにパッケージ排気流路12内に流入し、そのパッケー
ジ排気流路12内において流速が高められて通風され
る。したがって、プラント排気管6内を流れるプラント
排気と上記パッケージ排気流路12内を流通するパッケ
ージ排気との熱交換が効果的に行われ、プラント排気が
十分冷却される。したがって、プラント排気中に含まれ
る水が凝縮回収され、一方熱交換したパッケージ排気は
さらに開口13を経てプラント排気と混合し、図示しな
い煙突を経て大気中に放出される。そのため、排気中の
水蒸気分圧が低下されるとともに煙突から放出される排
ガスの流量が増加され、流量増大効果によりパッケージ
外部に発生する水蒸気白煙が抑制される。
図であり、パッケージ1内部の換気のために取り入れる
パッケージ吸気を用いて水蒸気の凝縮回収を行うように
したものである。
ト排気管6の一部に設けられた伝熱管部10の外周に
は、パッケージ1の外部に開口するパッケージ吸気管1
4が同心状に配設され、そのパッケージ吸気管14と伝
熱管部10との環状間隙によってパッケージエア導入路
15が形成されている。上記パッケージエア導入路15
の下端部は、パッケージ1の外壁や柱を構成する中空状
のパッケージフレーム16内に連通されており、上記パ
ッケージフレーム16の下部に図示しないエア流出口が
形成されている。
は、パッケージエア導入路15を通りパッケージフレー
ム16内に流入し、エア流出口からパッケージ1内に導
入される。ところで、上記パッケージエア導入路15に
吸入された外気は伝熱管部10においてプラント排気管
6内を流れるプラント排気と熱交換を行い、プラント排
気を冷却する。したがって、プラント排気中に含まれて
いる水蒸気が凝縮回収され、水蒸気白煙の発生が抑制さ
れる。
あり、パッケージ吸気管14がパッケージ1内に配設さ
れている吸気用ブロワ17の吸気口に接続されている。
様に、プラント排気がブロワ17によって吸入されたプ
ラント機器動作用の吸気によって冷却され、プラント排
気中の水蒸気が凝縮回収され、水蒸気白煙の発生が抑制
される。
であり、排ガス凝縮器の後のプラント排気流路に再生熱
交換機能をもたせたものである。
ト排気が流通するプラント排気管18が排ガス凝縮器5
の上部に、排ガス凝縮器5を出た飽和状態にあるプラン
ト排気が上記排ガス凝縮器の入口側の排気により再加熱
されるように熱交換関係に配設されている。
にあるプラント排気は、上記排ガス凝縮器の入口側の排
気により再加熱され、パッケージ1の外に放出される。
したがって、上記プラント排気は乾いた状態で放出され
ることとなり、水蒸気白煙の発生が抑止される。
ト排気を大気中に放出する前に冷却してプラント排気中
の水蒸気をパッケージ内の換気や換気用外気等により凝
縮回収する冷却手段を設け、或はプラント排気管を排ガ
ス凝縮器と熱交換関係に配設したので、プラント排気中
の水蒸気分圧を低下させた状態或はプラント排気を乾い
た状態で大気中に放出することができ、水蒸気白煙の発
生を抑制することができる。しかも、低公害の燃料電気
発電装置を市街地に設置する上で、景観上の問題となる
水蒸気白煙を抑止することで、より環境的に優れたもの
とすることができる。
図。
ス処理システムの概略系統図。
Claims (5)
- 【請求項1】炭化水素系の燃料に水蒸気を添加して改質
反応により水素を製造する改質器と、改質器により製造
した水素と酸素を反応させて電気エネルギを得る電池
と、反応条件を維持しプラント効率を高めるための熱交
換器、及び制御システムを一つのパッケージに納めたパ
ッケージ型燃料電池発電装置に於て、改質器排ガスと電
池の排空気から熱と水を回収した後のプラント排気を大
気中に放出するプラント排気管の一部に、上記パッケー
ジ内において伝熱管部を設け、その伝熱管部の外周にパ
ッケージ内部の換気用のパッケージ排気を排気するパッ
ケージ排気流路を形成するとともに、そのパッケージ排
気流路の末端部を上記プラント排気管に連通させ、上記
大気中に放出するプラント排気を上記パッケージ排気流
路内を流れるパッケージ排気により冷却するようにした
ことを特徴とする、燃料電池発電装置。 - 【請求項2】炭化水素系の燃料に水蒸気を添加して改質
反応により水素を製造する改質器と、改質器により製造
した水素と酸素を反応させて電気エネルギを得る電池
と、反応条件を維持しプラント効率を高めるための熱交
換器、及び制御システムを一つのパッケージに納めたパ
ッケージ型燃料電池発電装置に於て、改質器排ガスと電
池の排空気から熱と水を回収した後のプラント排気を大
気中に放出するプラント排気管の一部に、上記パッケー
ジ内において伝熱管部を設け、その伝熱管部の外周にパ
ッケージ内部の換気用の外気を導入するパッケージエア
導入路を形成し、上記大気中に放出するプラント排気を
上記パッケージエア導入路を流れる外気により冷却する
ようにしたことを特徴とする、燃料電池発電装置。 - 【請求項3】パッケージフレームによってパッケージエ
アをパッケージの下部に送給するパッケージエア流路を
形成し、そのパッケージフレームによって形成されたパ
ッケージエア流路にパッケージエア導入路を連通させた
ことを特徴とする、請求項2記載の燃料電池発電装置。 - 【請求項4】炭化水素系の燃料に水蒸気を添加して改質
反応により水素を製造する改質器と、改質器により製造
した水素と酸素を反応させて電気エネルギを得る電池
と、反応条件を維持しプラント効率を高めるための熱交
換器、及び制御システムを一つのパッケージに納めたパ
ッケージ型燃料電池発電装置に於て、改質器排ガスと電
池の排空気から熱と水を回収した後のプラント排気を大
気中に放出するプラント排気管の一部に、上記パッケー
ジ内において伝熱管部を設け、その伝熱管部の外周に電
池及びバーナへの供給用ブロワの吸気路を形成し、上記
大気中に放出するプラント排気を上記バーナへの供給用
ブロワの吸気により冷却するようにしたことを特徴とす
る、燃料電池発電装置。 - 【請求項5】炭化水素系の燃料に水蒸気を添加して改質
反応により水素を製造する改質器と、改質器により製造
した水素と酸素を反応させて電気エネルギを得る電池
と、反応条件を維持しプラント効率を高めるための熱交
換器、及び制御システムを一つのパッケージに納めたパ
ッケージ型燃料電池発電装置に於て、改質器排ガスと電
池の排空気から熱と水を回収した後のプラント排気を流
通させるプラント排気管を、上記電池の排空気及び改質
器排ガスからの水回収を行う排ガス凝縮器の入口側の排
気により上記プラント排気が再加熱されるように配設し
たことを特徴とする、燃料電池発電装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP02695596A JP3490205B2 (ja) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | 燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02695596A JP3490205B2 (ja) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | 燃料電池発電装置 |
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JPH09223510A JPH09223510A (ja) | 1997-08-26 |
JP3490205B2 true JP3490205B2 (ja) | 2004-01-26 |
Family
ID=12207586
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP02695596A Expired - Fee Related JP3490205B2 (ja) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | 燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
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-
1996
- 1996-02-14 JP JP02695596A patent/JP3490205B2/ja not_active Expired - Fee Related
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