JP4592265B2 - 燃料電池システム - Google Patents
燃料電池システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP4592265B2 JP4592265B2 JP2003273281A JP2003273281A JP4592265B2 JP 4592265 B2 JP4592265 B2 JP 4592265B2 JP 2003273281 A JP2003273281 A JP 2003273281A JP 2003273281 A JP2003273281 A JP 2003273281A JP 4592265 B2 JP4592265 B2 JP 4592265B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- condensed water
- gas
- treatment
- cathode
- fuel cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- 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
Description
特許文献1に記載の燃料電池システムでは、凝縮水が滲入する充填材に空気を注入したり、貯留部に貯留されている凝縮水に空気をバブリングすることで、凝縮水に対して空気を吹き付けて炭酸イオンを除去する脱炭酸処理を施すように構成されており、また、凝縮水に吹き付ける空気としては、空気ポンプからカソードに供給される空気の一部を分岐させたものが利用されている。
前記凝縮水処理機構が、所定の処理対象凝縮水に対して前記カソードから排出されたカソードオフガスを吹き付けて炭酸イオンを除去する脱炭酸処理を施すように構成され、
前記凝縮水処理機構が、前記カソードから排出されたカソードオフガスからカソードオフガス凝縮水を、前記脱炭酸処理を施さない処理不要凝縮水として回収するように構成され、
前記カソードオフガス凝縮水が回収されたカソードオフガスを加熱するカソードオフガス加熱手段を備え、
前記凝縮水処理機構が、前記処理対象凝縮水に対して前記カソードオフガス加熱手段で加熱されたカソードオフガスを吹き付けて前記脱炭酸処理を施すように構成されている点にある。
従って、所定の処理対象凝縮水に対してカソードから排出されたカソードオフガスを吹き付けて脱炭酸処理を施すように凝縮水処理機構を構成することにより、凝縮水処理機構の高効率化且つ小型化が可能な燃料電池システムを実現することができる。
また、第1特徴構成によれば、凝縮水処理機構を、処理対象凝縮水に対してカソードから排出されたカソードオフガスを吹き付けて脱炭酸処理を施すように凝縮水処理機構を構成する場合において、カソードから排出されたカソードオフガスをそのまま脱炭酸用ガスとして利用するのではなく、カソードオフガス凝縮水を回収した後にカソードオフガス加熱手段により加熱したカソードオフガスを脱炭酸用ガスとして利用することで、凝縮水処理機構の一層の高効率化を実現することができる。即ち、処理対象凝縮水に比較的高温の脱炭酸用ガスを吹き付けることで、脱炭酸処理の効率を向上させることができ、更に、炭酸イオンが殆ど溶存していない、言い換えれば、炭酸イオンの溶存濃度が許容範囲内であるカソードオフガス凝縮水については、脱炭酸処理を施さない処理不要凝縮水として取り扱って、脱炭酸処理を施すべき処理対象凝縮水の量をできるだけ少なくして、脱炭酸処理の効率を一層向上させることができる。
一方、その他の、カソードから排出されるカソードオフガスから回収したカソードオフガス凝縮水などについては、炭酸イオンが殆ど溶存していないと予想され、これらの凝縮水を、脱炭酸処理を施さない処理不要凝縮水として回収することで、処理対象凝縮水に対して脱炭酸処理を施すための脱炭酸処理能力ができるだけ小さくて済み、高効率化且つ小型化が可能となる。
また、炭酸イオンの溶存濃度が許容範囲を超える凝縮水を、脱炭酸処理を施す処理対象凝縮水とし、それ以外の凝縮水を、脱炭酸処理を施さない処理不要凝縮水として分別回収する場合には、処理対象凝縮水貯留部を、処理不要凝縮水を貯留する処理不要凝縮水貯留部とは別のタンクで構成しても構わないが、1つのタンク内に処理対象凝縮水貯留部と処理不要凝縮水貯留部とに区画する堰を設けて、処理対象凝縮水貯留部で脱炭酸処理が施された処理対象凝縮水を、一旦、処理不要凝縮水貯留部に合流させて排出するように構成することができ、このように構成することで、タンクの数を少なくして装置の小型化及び部品点数の縮小を図ることができる。
また、炭酸イオンの溶存濃度が許容範囲を超える凝縮水を、脱炭酸処理を施す処理対象凝縮水とし、それ以外の凝縮水を、脱炭酸処理を施さない処理不要凝縮水として分別回収する場合には、処理対象凝縮水通路の出口を、処理不要凝縮水を貯留する処理不要凝縮水貯留部に接続して、処理対象凝縮水通路で脱炭酸処理が施された処理対象凝縮水を、処理不要凝縮水貯留部に合流させて排出するように構成することができ、このように構成することで、脱炭酸処理後の処理対象凝縮水を貯留するためのタンクを省略することができ、装置の小型化及び部品点数の縮小を図ることができる。
本発明に係る燃料電池システムの第1実施形態について、図1に基づいて説明する。
図1に示す燃料電池システム100は、改質器10からアノード21に供給された水素含有ガスG1に含まれる水素と、空気ポンプ5からカソード22に供給された空気Aに含まれる酸素とを、電解質膜23を介して反応させて発電する燃料電池部20を備えて構成されている。
アノード21は、水素含有ガスG1に含まれる水素を発電のために消費して、消費されなかった水素を含み更に燃料電池部20における反応熱及び反応により生成された水分を含む比較的高温多湿のアノードオフガスG2を排出する。
カソード22は、空気Aに含まれる酸素を発電のために消費して、燃料電池部20における反応熱及び反応により生成された水分を含む比較的高温多湿のカソードオフガスG3を排出する。
即ち、凝縮水処理機構30は、処理対象凝縮水を処理不要凝縮水とは分別して回収し、その処理対象凝縮水に対してのみ脱炭酸処理を施すように構成されており、脱炭酸処理の効率が向上され、更に、装置の小型化が実現されている。
また、処理タンク31内で脱炭酸処理が施された処理対象凝縮水C1,C2,C4は、連通路33を通って、タンク35内に流入し、タンク35内に貯留されている処理不要凝縮水C3と共に、排出路37から排出されて、例えば、改質器10の水蒸気改質用の処理用水として再利用される。
また、処理対象凝縮水貯留部42で脱炭酸処理が施された処理対象凝縮水C1,C2,C4は、区画壁41を上方を乗り越えて、処理不要凝縮水貯留部43に流入し、処理不要凝縮水貯留部43に貯留されている処理不要凝縮水C3と共に、排出路37から排出される。尚、脱炭酸処理が施された処理対象凝縮水C1,C2,C4は、区画壁41の上方からではなく、区画壁41の下方に形成した間隙を通って処理不要凝縮水貯留部43に流入しても構わない。
更に、区画壁41を、軸心方向を鉛直方向としてタンク40内に立設された筒状体で構成しても構わず、例えば、その筒状体の内側を処理対象凝縮水貯留部42とし、筒状体の外側を処理不要凝縮水貯留部43としても構わない。
また、筒状体51の下端部はタンク50内に貯留されている凝縮水に浸漬されている。
また、処理対象凝縮水通路52において脱炭酸処理が施された処理対象凝縮水C1,C2,C4は、タンク50内に流入し、処理不要凝縮水C3と共に、排出路37から排出される。
また、図3のように漏斗状壁57を設けることにより、処理対象凝縮水C1,C2,C4が充填材53に滲入せずに筒状体51の内壁を伝って投下することを抑制することができ、このような内壁を伝った処理対象凝縮水C1,C2,C4の投下による脱炭酸処理の効率低下を抑制することができる。
即ち、筒状体51の筒軸心に配置された軸体59周りに螺旋状壁58を設けることで、処理対象凝縮水C1,C2,C4とカソードオフガスG3とが通過する処理対象凝縮水通路52は、その通過距離が拡大された螺旋状の通路となり、処理対象凝縮水C1,C2,C4とカソードオフガスG3とを良好に接触させて、脱炭酸処理の高効率化を図ることができる。
また、アノードオフガス凝縮水C2と燃焼排ガス凝縮水C4とは別に、炭酸イオンの溶存濃度が許容範囲を超えると予想される凝縮水があれば、その凝縮水を処理対象凝縮水として、処理不要凝縮水とは分別して回収し、その処理対象凝縮水に対して脱炭酸処理を施しても構わない。
10:改質器
11:燃焼器
13,16,25,27:気液分離部
15,24,26:凝縮熱交換器
20:燃料電池部
21:アノード
22:カソード
23:電解質膜
28:加熱熱交換器(カソードオフガス加熱手段の一例)
30,60:凝縮水処理機構
31:処理タンク(処理対象凝縮水貯留部)
32:バブリング手段
52:処理対象凝縮水通路
53:充填材
55:ガス供給手段
57:漏斗状壁(拡散壁)
58:螺旋状壁(拡散壁)
61:タンク(処理対象凝縮水貯留部)
100:燃料電池システム
C1:水素含有ガス凝縮水
C2:アノードオフガス凝縮水
C3:カソードオフガス凝縮水
C4:焼排ガス凝縮水
G0:原燃料ガス
G1:水素含有ガス
G2:アノードオフガス
G3:カソードオフガス
G4:燃焼排ガス
Claims (5)
- アノード側の水素とカソード側の酸素とを電解質膜を介して反応させて発電する燃料電池部と、所定の処理ガスから回収した凝縮水を処理する凝縮水処理機構とを備えた燃料電池システムであって、
前記凝縮水処理機構が、所定の処理対象凝縮水に対して前記カソードから排出されたカソードオフガスを吹き付けて炭酸イオンを除去する脱炭酸処理を施すように構成され、
前記凝縮水処理機構が、前記カソードから排出されたカソードオフガスからカソードオフガス凝縮水を、前記脱炭酸処理を施さない処理不要凝縮水として回収するように構成され、
前記カソードオフガス凝縮水が回収されたカソードオフガスを加熱するカソードオフガス加熱手段を備え、
前記凝縮水処理機構が、前記処理対象凝縮水に対して前記カソードオフガス加熱手段で加熱されたカソードオフガスを吹き付けて前記脱炭酸処理を施すように構成されている燃料電池システム。 - 前記凝縮水処理機構が、改質器において燃料を水蒸気改質して生成され前記アノードに供給される水素含有ガスから回収した水素含有ガス凝縮水、前記アノードから排出されたアノードオフガスから回収したアノードオフガス凝縮水、及び、前記アノードオフガスを燃焼させて排出された燃焼排ガスから回収した燃焼排ガス凝縮水については、前記処理対象凝縮水として回収するように構成されている請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記凝縮水処理機構が、前記処理対象凝縮水を貯留する処理対象凝縮水貯留部と、前記処理対象凝縮水貯留部に貯留している処理対象凝縮水中に前記カソードオフガスをバブリングして前記脱炭酸処理を施すバブリング手段とを備えて構成されている請求項1又は2に記載の燃料電池システム。
- 前記凝縮水処理機構が、前記処理対象凝縮水が滲入する充填材を充填した処理対象凝縮水通路を備えると共に、前記充填材中に前記カソードオフガスを通過させて前記脱炭酸処理を施すガス供給手段とを設けて構成されている請求項1又は2に記載の燃料電池システム。
- 前記処理対象凝縮水通路に、前記充填材中における前記処理対象凝縮水の拡散を促進する拡散壁が設けられている請求項4に記載の燃料電池システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003273281A JP4592265B2 (ja) | 2003-07-11 | 2003-07-11 | 燃料電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003273281A JP4592265B2 (ja) | 2003-07-11 | 2003-07-11 | 燃料電池システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005032673A JP2005032673A (ja) | 2005-02-03 |
JP4592265B2 true JP4592265B2 (ja) | 2010-12-01 |
Family
ID=34210562
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003273281A Expired - Fee Related JP4592265B2 (ja) | 2003-07-11 | 2003-07-11 | 燃料電池システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4592265B2 (ja) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7276096B2 (en) * | 2003-06-27 | 2007-10-02 | Ultracell Corporation | Fuel processor dewar and methods |
JP5033323B2 (ja) * | 2005-11-11 | 2012-09-26 | 株式会社Eneosセルテック | 燃料電池装置 |
JP2007250447A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Osaka Gas Co Ltd | 燃料電池システムにおける水処理装置 |
JP2007323969A (ja) * | 2006-06-01 | 2007-12-13 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 燃料電池発電装置 |
JP5040200B2 (ja) * | 2006-07-18 | 2012-10-03 | 富士電機株式会社 | 燃料電池発電装置 |
JP5171103B2 (ja) * | 2007-05-02 | 2013-03-27 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池コージェネレーション装置 |
DE102007028298A1 (de) | 2007-06-20 | 2008-12-24 | Daimler Ag | Gekapselte Abscheiderbaueinheit zur Integration in einer Gasversorgung eines Brennstoffzellensystems |
JP5102574B2 (ja) * | 2007-10-02 | 2012-12-19 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システム |
JP5292865B2 (ja) * | 2008-03-13 | 2013-09-18 | 富士電機株式会社 | 燃料電池発電装置の水回収方法及び燃料電池発電装置 |
KR100969795B1 (ko) * | 2008-04-15 | 2010-07-13 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료전지용 연료공급장치 및 이를 이용하는 연료전지시스템 |
WO2010079561A1 (ja) * | 2009-01-08 | 2010-07-15 | パナソニック株式会社 | 燃料電池システム |
JP2011023168A (ja) * | 2009-07-14 | 2011-02-03 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
EP2509145A4 (en) * | 2009-12-01 | 2017-04-05 | Panasonic Corporation | Fuel cell system and method of controlling fuel cell system |
JP5502521B2 (ja) * | 2010-02-23 | 2014-05-28 | Jx日鉱日石エネルギー株式会社 | 燃料電池システム |
CN108172868B (zh) * | 2016-12-07 | 2020-03-10 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种燃料电池系统水管理组件 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11204127A (ja) * | 1998-01-20 | 1999-07-30 | Toshiba Corp | 燃料電池発電プラント |
JP2002231285A (ja) * | 2001-01-29 | 2002-08-16 | Toshiba Corp | 固体高分子型燃料電池システム |
JP2002231282A (ja) * | 2001-01-30 | 2002-08-16 | Fuji Electric Co Ltd | 固体高分子電解質型燃料電池発電装置 |
-
2003
- 2003-07-11 JP JP2003273281A patent/JP4592265B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11204127A (ja) * | 1998-01-20 | 1999-07-30 | Toshiba Corp | 燃料電池発電プラント |
JP2002231285A (ja) * | 2001-01-29 | 2002-08-16 | Toshiba Corp | 固体高分子型燃料電池システム |
JP2002231282A (ja) * | 2001-01-30 | 2002-08-16 | Fuji Electric Co Ltd | 固体高分子電解質型燃料電池発電装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005032673A (ja) | 2005-02-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4592265B2 (ja) | 燃料電池システム | |
JP5040200B2 (ja) | 燃料電池発電装置 | |
EP2240977B1 (en) | Water recovery assembly for use in high temperature fuel cell systems | |
KR101578958B1 (ko) | 연료전지 캐소드 배기로부터 물을 전달하기 위한 물 회수 조립체 | |
KR102182267B1 (ko) | 연료 전지 시스템의 열 및 물 회수를 이용한 포화기 | |
JP4624670B2 (ja) | 燃料電池発電装置の多数の構成部品の機能の統合化 | |
US20070281192A1 (en) | Fuel cell power generation system | |
JP5353034B2 (ja) | 燃料電池発電装置 | |
JP2009245702A (ja) | 燃料電池発電装置用水処理装置 | |
JP2009110674A (ja) | 燃料電池装置 | |
JP3769366B2 (ja) | 燃料電池発電装置 | |
JP2009123445A (ja) | 燃料電池発電装置の循環水処理装置 | |
JP5292865B2 (ja) | 燃料電池発電装置の水回収方法及び燃料電池発電装置 | |
JP5163204B2 (ja) | 燃料電池発電装置 | |
JP5380868B2 (ja) | 凝縮水の腐敗防止方法及び燃料電池発電装置 | |
JP2009140726A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
JP5178095B2 (ja) | 燃料電池装置 | |
JP2010146778A (ja) | 燃料電池システム | |
JP2007250447A (ja) | 燃料電池システムにおける水処理装置 | |
JP2015103417A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
JP2005044614A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
JP5157549B2 (ja) | 燃料電池発電装置用水処理装置 | |
JPH10199558A (ja) | 燃料電池用直接接触式熱交換器システム | |
KR101401451B1 (ko) | 열교환형 촉매 산화기 및 이를 이용한 고농도 이산화탄소 회수장치 | |
JP2009245768A (ja) | 燃料電池発電装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060207 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090730 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091119 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100114 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100902 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100914 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130924 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4592265 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |