JP5011673B2 - 燃料電池発電システム - Google Patents
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Description
25による開閉操作が行われパージ配管16から残ガスが排出される。排出された残ガスは図示しないが、空気で希釈されてから系外に排出される。
90℃の範囲に調節される。原燃料である都市ガスやLPG,天然ガスなどの炭化水素やメタノールなどのアルコール、あるいは灯油の気化ガスなどが原燃料供給部28から原燃料供給配管51を介して改質装置の改質反応部41に蒸気配管52を介して導入される水蒸気と一緒に供給され、改質触媒上で水蒸気改質反応により水素を主とした改質ガスを生成する。このとき改質ガスには水素の他にCOやCO2 ,残メタンなどの炭化水素が存在する。改質ガスは後流のCO変成器42にてシフト触媒により、改質ガス中のCOが水素に転換される。更にわずかに残った改質ガス中のCOをCO選択酸化器43にてCOを空気供給管53を介して空気を導入してCO選択酸化触媒により、選択的に酸化させ、約
10ppm 以下にすることが望ましいとされている。ただし、COを完全にゼロにすることは難しく、またCO選択酸化器に備わる選択酸化触媒の活性が落ちたり、作動温度が許容範囲をはずれてCO濃度が増加する場合が生じると、電池の性能や運転に悪影響を与える結果となるが、本システムでは後流に水素ガス分離器4が備わっているため、ここでCOが分離されることにより、燃料電池2には極微量のCOのみが流れるため、電池性能や安定性を阻害しない信頼性のあるシステムを提供できる。
41と燃焼部44だけにした場合の燃料電池発電システムを示す。
106が混合ガスの流入方向に対して斜めの方に設置されている。更に斜め方向に沿って混合ガスが流れるようにガイド板107が設けられており流路108を形成する。更に混合ガス流れの最終部112近傍においてガイド板が垂直に立って混合ガスは排出孔109から排出される。混合ガス103中の水素は分離膜106を透過して、水素ガス104として分離器出口111から排出される。
16…パージ配管、17…バイパス配管、18…ドレン排出管、20…空気調圧弁、21,23…開閉弁、22…圧力調整弁、24…バイパス弁、25…パージ弁、26…エゼクター、27…冷却器、28…原燃料供給部、29…気水分離器、30…流量設定器、31…圧力検知器、40…改質装置、41…改質反応部、42…CO変成器、43…CO選択酸化器、44…燃焼部、45,46…熱交換器、47…水素分離器、48…水素分離膜、49a…水素側チャンバー、49b…残ガス側チャンバー、50…改質装置出口配管、
51…原燃料供給配管、52…蒸気配管、53…空気供給管、54…燃焼用空気供給管、55…燃焼熱、56…燃焼用原燃料供給配管、57…第2ガス戻り配管、58…残ガス戻り配管、59…残ガス供給配管、100,101…冷媒体、103…混合ガス、104…水素ガス、105…残ガス、106…分離膜、107…ガイド板、108…流路、109…排出孔、110…分離器入口、111…分離器出口。
Claims (8)
- 水素を含む供給ガスを燃料極に供給し、酸化し、排出ガスとして排出する燃料電池を備えた燃料電池発電システムにおいて、
前記燃料電池発電システムは、前記排出ガスの水を分離する気水分離器と、水素を含む燃料ガスを供給する燃料供給部と、当該気水分離器を通過したガスと前記燃料ガスとが混合される混合器と、当該混合ガスを加圧するブロアとを有し、
前記ブロアで加圧された前記混合ガスは、当該混合ガスから水素ガスを分離する水素ガス分離器を通過し、前記燃料極にガスを供給することを特徴とする燃料電池発電システム。 - 請求項1に記載の燃料電池発電システムにおいて、
前記ブロアと前記水素ガス分離器の間には圧力検知器があり、
当該圧力検知器の情報に基づいて前記ブロアの駆動力が調整されることを特徴とする燃料電池発電システム。 - 請求項2に記載の燃料電池発電システムにおいて、
前記燃料供給部は、水素貯蔵器であり、
前記水素貯蔵器と前記混合器との間には圧力調整弁があり、
前記圧力調整弁は、前記圧力検知器の情報に基づいて調整されることを特徴とする燃料電池発電システム。 - 請求項1に記載の燃料電池発電システムにおいて、
前記ブロアと前記水素ガス分離器をつなぐ配管と、前記水素ガス分離器と前記燃料電池をつなぐ配管とをつなぐバイパス配管を有し、
当該バイパス配管に弁を設けたことを特徴とする燃料電池発電システム。 - 請求項1に記載の燃料電池発電システムにおいて、
前記燃料供給部は、炭化水素またはアルコールを原料とし、当該原料を水素が含まれる供給ガスに改質する改質装置であることを特徴とする燃料電池発電システム。 - 請求項5に記載の燃料電池発電システムにおいて、
前記水素ガス分離器と前記燃料電池の間にCO選択酸化器を有することを特徴とする燃料電池発電システム。 - 請求項6に記載の燃料電池発電システムにおいて、
前記水素ガス分離器で分離された水素ガス以外のガスは、前記改質装置内に設けられた燃焼器で燃焼されることを特徴とする燃料電池蓄電システム。 - 請求項5に記載の燃料電池発電システムにおいて、
前記供給ガスは、前記改質装置内に設けられた水素ガス分離器を介して、前記混合器に供給されることを特徴とする燃料電池発電システム。
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