JP6205581B2 - 水素生成装置及びそれを用いた燃料電池システム - Google Patents
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Description
構成としたことにより、上流側熱交換部周囲温度が、より高温に設定され、燃料電池システムの運転負荷が最大の場合に、原料ガスを予熱するための十分な熱交換量を確保できる。また、下流側熱交換部周囲の温度は、相対的に低く設定され、燃料電池システムの運転負荷が最小の場合にも、過剰に上昇した原料ガスの温度を適正な範囲まで低下させることができる。この結果、燃料電池システムの発電負荷によらず、安定して適正な温度の原料ガスを、脱硫器に供給することができる。
さず前記加熱器と熱交換するように配置される構成とする。
図1に、本発明の実施の形態1に係る水素生成装置の内部構造を示す。図1に示すよう
に、本実施の形態の水素生成装置GH1は、上述の水添脱硫器一体型円筒式水蒸気改質器GHcと同様に、水添脱硫器103が、水素生成装置GH1の一酸化炭素浄化器104が位置する下方、かつ改質器102が位置する外周に断熱材123を介して配設されている。
熱部114からの伝熱により、外筒底板124を介して加熱される。
最小発電出力状態では、第1の原料ガス予熱部103b1を通過する原料ガスの熱容量が小さいことから、原料ガスの温度上昇は最大発電出力状態よりも大きくなり、第1の原料ガス予熱部103b1を通過後の原料ガス温度は、適温範囲の上限400℃以上となる。
料ガス予熱部103b2を含んでいる。
の流れの下流側に接続され、加熱部114と熱交換する下流側熱交換部としての第2の原料ガス予熱部103b2と、第1の原料ガス予熱部103b1と第2の原料ガス予熱部103b2とを接続する第1の原料ガス送出路109aと、第2の原料ガス予熱部103b2と水添脱硫器103とを接続する第2の原料ガス送出路109bとを含んでいる。
図4に、本発明の実施の形態2に係る燃料電池システムの内部構造を示す。
され、改質器302における改質反応で生成された水素が、原料ガスとともに、第1の原料ガス予熱部304aおよび第2の原料ガス予熱部304bを介して、脱硫器303に供給される。
スは、燃焼室310の内部を流通し、排気ガス出口311より外部に排出される。
102 改質器
103 水添脱硫器
103b1 第1の原料ガス予熱部
103b2 第2の原料ガス予熱部
108 原料ガス供給路
114 加熱部
300 SOFCモジュール
301 燃料電池スタック
302 改質器
303 脱硫器
304 原料ガス供給部
304a 第1の原料ガス予熱部
304b 第2の原料ガス予熱部
314 残余燃料燃焼部
Claims (6)
- 原料ガスを用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器と、
前記改質器に供給される原料ガス中の硫黄化合物を除去する脱硫器と、
前記脱硫器を加熱するように構成された加熱器と、
前記脱硫器に供給される原料ガスが流れる原料ガス供給路と、
を備え、
前記原料ガス供給路は、少なくとも前記加熱器により加熱される上流側熱交換部と、前記上流側熱交換部より原料ガスの流れの下流側に接続され、少なくとも前記加熱器と熱交換する下流側熱交換部と、を含み、
前記上流側熱交換部の周囲温度は、前記下流側熱交換部の周囲温度よりも、相対的に高温となる、水素生成装置。 - 前記加熱器及び前記下流側熱交換部の間に前記改質器が配置され、前記加熱器及び前記上流側熱交換部の間に前記改質器が配置されないよう構成され、
前記下流側熱交換部は、前記改質器を介して前記加熱器と熱交換するように配置され、
前記上流側熱交換部は、前記改質器を介さず前記加熱器と熱交換するように配置される、
請求項1に記載の水素生成装置。 - 前記上流側熱交換部の体積は、前記下流側熱交換部の体積より小さくなるよう構成されている、請求項1または2に記載の水素生成装置。
- 前記下流側熱交換部の流路長は、前記上流側熱交換部の流路長より長くなるよう構成されている、請求項1または2に記載の水素生成装置。
- 前記下流側熱交換部での、水素生成動作中の原料ガスの滞留時間は、前記上流側熱交換部での、水素生成動作中の原料ガス滞留の時間より長時間となるよう構成されている、請求項1または2に記載の水素生成装置。
- 前記加熱器は、原料ガス及び水素含有ガスのうちの少なくとも一方を燃焼させる燃焼器
、電気ヒータ、又は改質器であり、
請求項1〜5のいずれか1つに記載の水素生成装置と、酸化剤ガス及び前記水素生成装置から供給される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、を備える燃料電池システム。
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