JP5820873B2 - 高温燃料電池を有するシステム - Google Patents
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Description
Claims (19)
- 高温燃料電池を有するシステムであって、
前記高温燃料電池(1)のアノード側の上流側に接続された改質装置(4)と、前記高温燃料電池(1)のカソードの予熱のためのスタートバーナー(5)と、前記高温燃料電池(1)の排出ガスを酸化するためのアフターバーナー(2)と、酸化剤を前記スタートバーナー(5)を通過させてから前記高温燃料電池(1)の前記カソードへ供給し、前記アフターバーナー(2)の排出ガスによって加熱される運転熱交換装置(9)と、を備え、前記運転熱交換装置(9)を通過した前記アフターバーナー(2)の排出ガスは、外気と一緒に排出ガスライン(20)内を流れ込み、前記排出ガスライン(20)だけを通過し、冷却排出ガスとして前記排出ガスライン(20)の下流端から外部へ放出され、前記スタートバーナー(5)の排出ガスは、他のガスと混合することなく前記高温燃料電池(1)の前記カソードに直接供給されることを特徴とするシステム。 - 前記改質装置(4)は、前記高温燃料電池(1)に隣接するように配置され、前記アフターバーナー(2)は、前記改質装置(4)の周りに配置されることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記高温燃料電池(1)は、プレート形状であり、積層されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のシステム。
- 前記スタートバーナー(5)及び前記アフターバーナー(2)は、多孔質バーナーからなり、前記アフターバーナー(2)は、触媒被覆されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記アフターバーナー(2)及び前記改質装置(4)は、前記高温燃料電池(1)及び前記運転熱交換装置(9)の間に配置されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記スタートバーナー(5)は、前記運転熱交換装置(9)内に組み込まれ、または前記運転熱交換装置(9)に隣接して配置されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のシステム。
- 燃料伝導及び酸化剤伝導のためのチャネル及び/または孔を有する少なくとも一つのアダプタプレート(6)または結合プレート(3)が、前記運転熱交換装置(9)と前記高温燃料電池(1)との間に設けられることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記改質装置(4)は、触媒CPOx改質装置であることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記アフターバーナー(2)の排出ガスが、または前記高温燃料電池(1)の排出ガスが、前記改質装置(4)の周囲に流れることで、または前記改質装置(4)を通過するように流れることで、前記改質装置(4)が加熱されることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のシステム。
- アダプタプレート(6)は、積層された個々のプレートに孔が形成されたプレート構造として、組込みの混合気形成を備え、前記孔によって前記アダプタプレート(6)内にチャネル系が形成され、前記チャネル系を通って、改質燃料ガス及び前記酸化剤が前記高温燃料電池(1)へ供給されることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のシステム。
- 第一のゾーン(31.4)が、前記アフターバーナー(2)のハウジング(31)内に形成され、前記アノードからの排出ガスと前記カソードからの排出ガスとからなる排出ガス混合物は最初に前記第一のゾーン(31.4)を通過し、前記第一のゾーン(31.4)では、前記排出ガス混合物に含まれる酸化可能な成分の触媒に影響を受けた反応が起こることなく、均一な酸化反応だけが起こり、それに続いて、触媒活性からなる構造(32)を有する第二のゾーン(31.5)が設けられることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載のシステム。
- 追加の燃料ガス及び酸素の供給、または、前記アフターバーナー(2)における酸素を含むガス混合物の供給のための追加の接続が存在しないことを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか1項に記載のシステム。
- 請求項1から請求項12のいずれか1項に記載のシステムを運転する方法であって、
前記スタートバーナー(5)の熱い排出ガスが、加熱段階の間、前記高温燃料電池(1)の前記カソードの予熱のために、他のガスと混合することなく前記高温燃料電池(1)の前記カソードに直接供給され、
前記運転熱交換装置(9)を通った前記アフターバーナー(2)の排出ガスは、外気と一緒に前記排出ガスライン(20)内へ流れ込み、前記排出ガスライン(20)だけを通過し、前記冷却排出ガスとして前記排出ガスライン(20)の下流端から外部へ放出されることを特徴とする方法。 - 前記アフターバーナー(2)の排出ガスが前記運転熱交換装置(9)に供給される前に、前記改質装置(4)が前記アフターバーナー(2)の排出ガスにより加熱されることを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 前記スタートバーナー(5)及び前記改質装置(4)は、加熱段階の間、一斉に運転していることを特徴とする請求項13または請求項14に記載の方法。
- 前記アフターバーナー(2)の排出ガスは外気と混合し、これによって75℃以下にまで冷却されてから、外部へ放出されることを特徴とする請求項13から請求項15のいずれか1項に記載の方法。
- 熱回収後の前記アフターバーナー(2)の排出ガスと混合する前記外気は、混合が起こる前に、前記システム中を流れ、前記システムの電気部品が冷却されることを特徴する請求項16に記載の方法。
- 酸化反応が前記アフターバーナー(2)のハウジング(31)の外側で起こることがないように、前記高温燃料電池(1)の前記カソード及び前記アノードから前記アフターバーナー(2)への排出ガスの供給が行われることを特徴とする請求項13から請求項17のいずれか1項に記載の方法。
- 前記アノードからの排出ガスと前記カソードからの排出ガスとからなる排出ガス混合物は、前記アフターバーナー(2)のハウジング(31)内に設けられた構造(32)を所定の方向に通過するように流れ、それから、前記ハウジング(31)から前記所定の方向と反対の方向に流れ出ることを特徴とする請求項13から請求項18のいずれか1項に記載の方法。
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