JP6755424B1 - Fuel cell system - Google Patents
Fuel cell system Download PDFInfo
- Publication number
- JP6755424B1 JP6755424B1 JP2020032090A JP2020032090A JP6755424B1 JP 6755424 B1 JP6755424 B1 JP 6755424B1 JP 2020032090 A JP2020032090 A JP 2020032090A JP 2020032090 A JP2020032090 A JP 2020032090A JP 6755424 B1 JP6755424 B1 JP 6755424B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- fuel cell
- anode
- fuel
- heat exchange
- 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.)
- Active
Links
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
Abstract
【課題】燃料電池システムにおいて、システム内で発電時に発生する熱を、内部で有効利用することで、発電システムの効率を向上させる。【解決手段】アノードオフガスを第２燃料電池セルスタックでの発電に供するアノードオフガス管Ｐ７を有し、アノードオフガス管Ｐ７に設けられた空気予熱部３２では、アノードオフガスと第１燃料電池セルスタック１６の第１カソード１６Ｂへ向かう空気とで熱交換が行われる。原料熱交換部１２では、カソードオフガスと原料ガスとで熱交換が行われる。【選択図】図１PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the efficiency of a power generation system by effectively utilizing the heat generated at the time of power generation in the fuel cell system internally. SOLUTION: The air preheating section 32 provided with an anode off-gas pipe P7 for generating electricity in a second fuel cell stack with the anode-off gas has an anode-off gas and a first fuel cell stack 16 Heat exchange is performed with the air toward the first cathode 16B of the above. In the raw material heat exchange unit 12, heat exchange is performed between the cathode off gas and the raw material gas. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system.
高温で作動する燃料電池システムにおいて、熱を有効利用することが行われている。例えば、特許文献１には、水分回収装置において、貯水部を挟んで上流側のアノードオフガスと下流側のアノードオフガスで熱交換が行われる技術が開示されている。 Effective use of heat is being carried out in fuel cell systems that operate at high temperatures. For example, Patent Document 1 discloses a technique in which heat exchange is performed between an anode off gas on the upstream side and an anode off gas on the downstream side across a water storage portion in a water recovery device.
近年、アノードオフガスを再利用して発電を行う高効率の燃料電池システムが開発されているが、当該燃料電池システムにおいては、発電効率を高めるためには、発電時に発生する熱のさらなる有効利用が求められている。 In recent years, a high-efficiency fuel cell system that recycles anode-off gas to generate electricity has been developed. In the fuel cell system, in order to improve the power generation efficiency, it is necessary to further effectively utilize the heat generated during power generation. It has been demanded.
本発明は上記事実を考慮して成されたものであり、燃料電池システムにおいて、システム内で熱を有効利用することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above facts, and an object of the present invention is to effectively utilize heat in a fuel cell system.
請求項１に係る燃料電池システムは、燃料極の燃料ガスと空気極の酸化剤ガスにより発電し、前記燃料極からアノードオフガスが排出され、前記空気極からカソードオフガスが排出される燃料電池と、前記アノードオフガスの少なくとも一部を前記燃料電池での発電に供するアノードオフガス再利用路と、前記アノードオフガス再利用路に設けられ、前記アノードオフガスと前記空気極へ向かう前記酸化剤ガスとで熱交換を行う空気予熱部と、前記カソードオフガスの分岐された一部と前記燃料極へ向かう燃料ガスとで熱交換を行う燃料熱交換部と、前記アノードオフガスの一部と前記カソードオフガスの分岐された他部が供給され、内部で前記アノードオフガスを燃焼させる燃焼部と、前記燃焼部から排出される燃焼排ガスと前記空気予熱部を経た前記酸化剤ガスとで熱交換を行う空気熱交換部と、を備えている。 The fuel cell system according to claim 1 comprises a fuel cell in which power is generated by the fuel gas of the fuel electrode and the oxidizing agent gas of the air electrode, the anode off gas is discharged from the fuel electrode, and the cathode off gas is discharged from the air electrode. Heat exchange between the anode off gas and the oxidant gas directed to the air electrode provided in the anode off gas reuse path for generating at least a part of the anode off gas in the fuel cell and the anode off gas reuse path. an air preheater for performing a fuel heat exchanger for exchanging heat with the fuel gas toward the cathode off-gas branched portion to the fuel electrode, which is branched of the cathode off-gas and a portion of the anode off-gas A combustion unit to which another unit is supplied and internally burns the anode off gas, an air heat exchange unit that exchanges heat between the combustion exhaust gas discharged from the combustion unit and the oxidant gas that has passed through the air preheating unit. It has.
請求項１に係る燃料電池システムでは、アノードオフガス再利用路に設けられた空気予熱部において、アノードオフガスと空気極へ向かう酸化剤ガスとで熱交換が行われる。また、燃料熱交換部において、カソードオフガスと燃料極へ向かう燃料ガスとで熱交換が行われる。このように、アノードオフガス、カソードオフガスの各々が、燃料電池へ向かう流体と熱交換するので、熱を有効利用することができる。 In the fuel cell system according to claim 1, heat exchange is performed between the anode off-gas and the oxidant gas toward the air electrode in the air preheating section provided in the anode-off-gas reuse path. Further, in the fuel heat exchange section, heat exchange is performed between the cathode off gas and the fuel gas toward the fuel electrode. In this way, each of the anode-off gas and the cathode-off gas exchanges heat with the fluid going to the fuel cell, so that the heat can be effectively used.
なお、ここでの燃料ガスは、燃料極へ向かうガスであり、改質後の燃料ガスだけでなく、改質前の原料ガスを含んでいる。 The fuel gas here is a gas toward the fuel electrode, and includes not only the fuel gas after reforming but also the raw material gas before reforming.
請求項１に係る燃料電池システムは、前記アノードオフガスの一部と前記カソードオフガスの他部が供給され、内部で前記アノードオフガスを燃焼させる燃焼部と、前記燃焼部から排出される燃焼排ガスと前記空気予熱部を経た前記酸化剤ガスとで熱交換を行う空気熱交換部と、を備えている。 In the fuel cell system according to claim 1 , a part of the anode off-gas and another part of the cathode-off gas are supplied, and a combustion part that burns the anode-off gas inside, a combustion exhaust gas discharged from the combustion part, and the above. It is provided with an air heat exchange unit that exchanges heat with the oxidizing agent gas that has passed through the air preheating unit.
請求項１に係る燃料電池システムは、アノードオフガスの一部とカソードオフガスの他部が供給され、内部でアノードオフガスを燃焼させる燃焼部を有している。そして、空気熱交換部において、燃焼部から排出される燃焼排ガスと空気予熱部を経た酸化剤ガスとで熱交換が行われる。このように、燃焼排ガスと空気予熱部を経た酸化剤ガスとで熱交換が行われるので、高温の燃焼排ガスが保有する熱を、昇温が必要な酸化剤ガスに熱交換で授受することができ、システム内で熱を有効利用することができる。 The fuel cell system according to claim 1 has a combustion unit in which a part of the anode off gas and another part of the cathode off gas are supplied and the anode off gas is burned inside. Then, in the air heat exchange section, heat exchange is performed between the combustion exhaust gas discharged from the combustion section and the oxidant gas that has passed through the air preheating section. In this way, heat exchange is performed between the combustion exhaust gas and the oxidant gas that has passed through the air preheating section, so that the heat possessed by the high-temperature combustion exhaust gas can be transferred to the oxidant gas that needs to be heated by heat exchange. The heat can be effectively used in the system.
請求項２に係る燃料電池システムは、前記アノードオフガス再利用路に設けられ、前記空気予熱部よりも下流側に前記アノードオフガスから水または二酸化炭素の少なくとも一方を除去する燃料再生部、を備えている。 The fuel cell system according to claim 2 is provided in the anode off-gas reuse path, and includes a fuel regeneration section for removing at least one of water or carbon dioxide from the anode off-gas on the downstream side of the air preheating section. There is.
請求項２に係る燃料電池システムによれば、燃料再生部によりアノードオフガスから水または二酸化炭素の少なくとも一方が除去される。水や二酸化炭素は、発電反応に寄与せず、燃料極ガスを希釈して発電反応を滞らせる成分となっているので、除去することにより、アノードオフガスを再利用する燃料電池での発電効率を高めることができる。また、燃料再生部は、空気予熱部よりも下流側に配置されているので、燃料再生部において温度低下する前のアノードオフガスと酸化剤ガスとで熱交換を行い、システム内で熱を有効利用することができる。 According to the fuel cell system according to claim 2 , at least one of water and carbon dioxide is removed from the anode off-gas by the fuel regeneration unit. Water and carbon dioxide do not contribute to the power generation reaction, but are components that dilute the fuel electrode gas and delay the power generation reaction. Therefore, by removing it, the power generation efficiency of the fuel cell that reuses the anode off gas can be improved. Can be enhanced. In addition, since the fuel regeneration section is located downstream of the air preheating section, heat exchange is performed between the anode off gas and the oxidizer gas before the temperature drops in the fuel regeneration section, and heat is effectively used in the system. can do.
請求項３に係る燃料電池システムは、前記アノードオフガス再利用路が、前記燃料電池から送出されるアノードオフガスを前記燃料電池へ循環させる循環路を含んでいる。 In the fuel cell system according to claim 3 , the anode off-gas recycling path includes a circulation path for circulating the anode-off gas delivered from the fuel cell to the fuel cell.
請求項３に係る燃料電池システムによれば、アノードオフガスを循環させて発電に再利用することにより、発電効率を高めることができる。 According to the fuel cell system according to claim 3 , the power generation efficiency can be improved by circulating the anode off gas and reusing it for power generation.
請求項４に係る燃料電池システムは、前記循環路は、前記アノードオフガスについて前記空気予熱部よりも下流側で前記燃料ガスと合流される。 In the fuel cell system according to claim 4 , the circulation path joins the fuel gas with respect to the anode off gas on the downstream side of the air preheating section.
請求項４に係る燃料電池システムでは、アノードオフガスは、燃料ガスと合流する前に酸化剤ガスと熱交換するので、比較的流量の多い酸化剤ガスを効果的に加熱することができる。 In the fuel cell system according to claim 4 , since the anode off gas exchanges heat with the oxidant gas before merging with the fuel gas, the oxidant gas having a relatively large flow rate can be effectively heated.
請求項５に係る燃料電池システムは、前記燃料電池は、前記燃料ガスが供給されて発電する第１燃料電池と、前記第１燃料電池からのアノードオフガスが前記アノードオフガス再利用路経由で供給されて発電する第２燃料電池を含む。 In the fuel cell system according to claim 5 , the fuel cell is supplied with a first fuel cell to which the fuel gas is supplied to generate electricity, and an anode off gas from the first fuel cell is supplied via the anode off gas reuse path. Includes a second fuel cell that generates electricity.
請求項５に係る燃料電池システムによれば、第１燃料電池からのアノードオフガスを第２燃料電池で発電に再利用することにより、発電効率を高めることができる。 According to the fuel cell system according to claim 5 , the power generation efficiency can be improved by reusing the anode off gas from the first fuel cell for power generation in the second fuel cell.
請求項６に係る燃料電池システムは、前記空気予熱部は、前記第１燃料電池よりも下流側、前記第２燃料電池よりも上流側に設けられている。 In the fuel cell system according to claim 6 , the air preheating unit is provided on the downstream side of the first fuel cell and on the upstream side of the second fuel cell.
請求項６に係る燃料電池システムによれば、燃料再生を効果的に行うことができる。 According to the fuel cell system according to claim 6 , fuel regeneration can be effectively performed.
請求項７に係る燃料電池システムは、前記燃料熱交換部では、前記第２燃料電池から送出されたカソードオフガスと前記燃料極へ向かう燃料ガスとで熱交換を行う。 In the fuel cell system according to claim 7 , in the fuel heat exchange unit, heat exchange is performed between the cathode off gas delivered from the second fuel cell and the fuel gas toward the fuel electrode.
請求項７に係る燃料電池システムによれば、カソードオフガスの熱を有効に利用することができる。 According to the fuel cell system according to claim 7 , the heat of the cathode off gas can be effectively used.
本発明に係る燃料電池システムによれば、燃料電池システムにおいて、システム内で発電時に発生する熱を、システム内部での熱交換を促進することで、有効利用することができる。これにより、発電システムの効率を向上することができる。 According to the fuel cell system according to the present invention, in the fuel cell system, the heat generated during power generation in the system can be effectively utilized by promoting heat exchange in the system. Thereby, the efficiency of the power generation system can be improved.
［第１実施形態］
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態について詳細に説明する。図１には、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１０Ａの主要構成の概略が示されている。本発明の実施形態に係る燃料電池システム１０Ａは、主要な構成として、原料熱交換部１２、改質部１４、第１燃料電池セルスタック１６、第２燃料電池セルスタック１８、燃焼部２０、燃料再生部２２、原料ガス供給ブロワ２４、空気供給ブロワ２８、空気予熱部３２、空気熱交換部３４を備えている。
[First Embodiment]
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of a main configuration of the fuel cell system 10A according to the embodiment of the present invention. The fuel cell system 10A according to the embodiment of the present invention has, as main components, a raw material heat exchange unit 12, a reforming unit 14, a first fuel cell stack 16, a second fuel cell stack 18, a combustion unit 20, and a fuel. It includes a regeneration unit 22, a raw material gas supply blower 24, an air supply blower 28, an air preheating unit 32, and an air heat exchange unit 34.
原料熱交換部１２には、原料ガス供給管Ｐ１の一端が接続されており、原料ガス供給管Ｐ１から原料熱交換部１２へ、原料ガスが供給される。原料熱交換部１２では、後述する第２カソード１８Ｂからのカソードオフガスにより原料ガスが加熱される。原料熱交換部１２で加熱された原料ガスは、配管Ｐ３を経て改質部１４へ供給される。 One end of the raw material gas supply pipe P1 is connected to the raw material heat exchange unit 12, and the raw material gas is supplied from the raw material gas supply pipe P1 to the raw material heat exchange unit 12. In the raw material heat exchange unit 12, the raw material gas is heated by the cathode off gas from the second cathode 18B, which will be described later. The raw material gas heated by the raw material heat exchange unit 12 is supplied to the reforming unit 14 via the pipe P3.
なお、本実施形態では、原料ガスとしてメタンを用いるが、改質が可能なガスであれば特に限定されず、炭化水素燃料を用いることができる。炭化水素燃料としては、天然ガス、ＬＰガス（液化石油ガス）、石炭改質ガス、低級炭化水素ガスなどが例示される。低級炭化水素ガスとしては、メタン、エタン、エチレン、プロパン、ブタン等の炭素数４以下の低級炭化水素が挙げられ、本実施形態で用いるメタンが好ましい。なお、炭化水素燃料としては、上述した低級炭化水素ガスを混合したものであってもよく、上述した低級炭化水素ガスは天然ガス、都市ガス、ＬＰガス等のガスであってもよい。また、バイオガスを用いてもよい。 In this embodiment, methane is used as the raw material gas, but the gas is not particularly limited as long as it can be reformed, and a hydrocarbon fuel can be used. Examples of the hydrocarbon fuel include natural gas, LP gas (liquefied petroleum gas), coal reforming gas, and lower hydrocarbon gas. Examples of the lower hydrocarbon gas include lower hydrocarbons having 4 or less carbon atoms such as methane, ethane, ethylene, propane and butane, and methane used in the present embodiment is preferable. The hydrocarbon fuel may be a mixture of the above-mentioned lower hydrocarbon gas, and the above-mentioned lower hydrocarbon gas may be a gas such as natural gas, city gas, or LP gas. Moreover, you may use biogas.
改質部１４では、原料ガスを改質し、水素及び一酸化炭素を含む燃料ガスを生成する。改質部１４は、第１燃料電池セルスタック１６の第１アノード（燃料極）１６Ａと接続されている。改質部１４で生成された燃料ガスは、燃料ガス管Ｐ４を介して第１燃料電池セルスタック１６の第１アノード１６Ａに供給される。 The reforming unit 14 reforms the raw material gas to generate a fuel gas containing hydrogen and carbon monoxide. The reforming unit 14 is connected to the first anode (fuel electrode) 16A of the first fuel cell stack 16. The fuel gas generated in the reforming unit 14 is supplied to the first anode 16A of the first fuel cell stack 16 via the fuel gas pipe P4.
第１燃料電池セルスタック１６は固体酸化物形の燃料電池セルスタックであり、複数の燃料電池セルを有している。第１燃料電池セルスタック１６は本発明における燃料電池（第１燃料電池）の一例であり、本実施形態では、作動温度が６５０℃程度とされている。個々の燃料電池セルは、電解質層と、当該電解質層の表裏面にそれぞれ積層された第１アノード１６Ａ、及び第１カソード（空気極）１６Ｂと、を有している。 The first fuel cell stack 16 is a solid oxide fuel cell stack, and has a plurality of fuel cell cells. The first fuel cell cell stack 16 is an example of a fuel cell (first fuel cell) in the present invention, and in the present embodiment, the operating temperature is about 650 ° C. Each fuel cell has an electrolyte layer, a first anode 16A laminated on the front and back surfaces of the electrolyte layer, and a first cathode (air electrode) 16B, respectively.
なお、第２燃料電池セルスタック１８についての基本構成は、第１燃料電池セルスタック１６と同様であり、第１アノード１６Ａに対応する第２アノード１８Ａ、及び第１カソード１６Ｂに対応する第２カソード１８Ｂを有している。 The basic configuration of the second fuel cell stack 18 is the same as that of the first fuel cell stack 16, the second anode 18A corresponding to the first anode 16A, and the second cathode corresponding to the first cathode 16B. It has 18B.
第１燃料電池セルスタック１６の第１カソード１６Ｂには、空気供給管Ｐ５（Ｐ５Ｃ）の一端が接続されており、空気供給管Ｐ５（Ｐ５Ａ）の他端に接続された空気供給ブロワ２８により、後述する空気予熱部３２、空気熱交換部３４を経た空気が供給される。第１カソード１６Ｂでは、下記（１）式に示すように、空気中の酸素と電子とが反応して酸素イオンが生成される。生成された酸素イオンは電解質層を通って第１燃料電池セルスタック１６の第１アノード１６Ａに到達する。 One end of the air supply pipe P5 (P5C) is connected to the first cathode 16B of the first fuel cell stack 16 by an air supply blower 28 connected to the other end of the air supply pipe P5 (P5A). Air is supplied through the air preheating unit 32 and the air heat exchange unit 34, which will be described later. At the first cathode 16B, as shown in the following equation (1), oxygen in the air reacts with electrons to generate oxygen ions. The generated oxygen ions pass through the electrolyte layer and reach the first anode 16A of the first fuel cell stack 16.
（空気極反応）
１／２Ｏ２＋２ｅ− →Ｏ２− …（１）
(Air electrode reaction)
1 / 2O 2 + 2e − → O 2- … (1)
また、第１カソード１６Ｂには、第１カソード１６Ｂから排出されるカソードオフガスを第２燃料電池セルスタック１８の第２カソード１８Ｂへ案内するカソードオフガス管Ｐ６が接続されている。 Further, a cathode off gas pipe P6 for guiding the cathode off gas discharged from the first cathode 16B to the second cathode 18B of the second fuel cell stack 18 is connected to the first cathode 16B.
一方、第１燃料電池セルスタック１６の第１アノード１６Ａでは、下記（２）式及び（３）式に示すように、電解質層を通ってきた酸素イオンが燃料ガス中の水素及び一酸化炭素と反応し、水(水蒸気)及び二酸化炭素と電子が生成される。第１アノード１６Ａで生成された電子が第１アノード１６Ａから外部回路を通って第１カソード１６Ｂに移動することで、各燃料電池セルにおいて発電される。また、各燃料電池セルは、発電時に発熱する。 On the other hand, in the first anode 16A of the first fuel cell stack 16, as shown in the following equations (2) and (3), oxygen ions that have passed through the electrolyte layer are combined with hydrogen and carbon monoxide in the fuel gas. The reaction produces water (water vapor), carbon dioxide, and electrons. The electrons generated at the first anode 16A move from the first anode 16A to the first cathode 16B through an external circuit, so that electricity is generated in each fuel cell. In addition, each fuel cell cell generates heat during power generation.
（燃料極反応）
Ｈ２ ＋Ｏ２− →Ｈ２Ｏ＋２ｅ− …(２)
ＣＯ＋Ｏ２− →ＣＯ２＋２ｅ− …(３)
(Fuel electrode reaction)
H 2 + O 2- → H 2 O + 2e − … (2)
CO + O 2- → CO 2 + 2e − … (3)
第１燃料電池セルスタック１６の第１アノード１６Ａにはアノードオフガス管Ｐ７の一端が接続されており、アノードオフガス管Ｐ７には、第１アノード１６Ａからアノードオフガスが排出される。アノードオフガスには、未反応の水素、未反応の一酸化炭素、二酸化炭素及び水蒸気等が含まれている。 One end of the anode off-gas pipe P7 is connected to the first anode 16A of the first fuel cell stack 16, and the anode-off gas is discharged from the first anode 16A to the anode off-gas pipe P7. The anode off-gas contains unreacted hydrogen, unreacted carbon monoxide, carbon dioxide, water vapor and the like.
なお、本発明の燃料電池としては、固体酸化物形の燃料電池(SOFC：Solid Oxide Fuel Cell)に限られるものではなく、他の燃料電池、例えば溶融炭酸塩形燃料電池(MCFC)であってもよい。 The fuel cell of the present invention is not limited to a solid oxide fuel cell (SOFC), but is another fuel cell such as a molten carbonate fuel cell (MCFC). May be good.
アノードオフガス管Ｐ７の他端は、燃料再生部２２と接続されている。燃料再生部２２は、アノードオフガスから、二酸化炭素、水の少なくとも一方を除去する。燃料再生部２２としては、例えば、凝縮器、水蒸気分離膜、二酸化炭素分離膜、二酸化炭素吸収剤等を用いることができる。 The other end of the anode off-gas pipe P7 is connected to the fuel regeneration unit 22. The fuel regeneration unit 22 removes at least one of carbon dioxide and water from the anode off-gas. As the fuel regeneration unit 22, for example, a condenser, a water vapor separation membrane, a carbon dioxide separation membrane, a carbon dioxide absorber, or the like can be used.
アノードオフガスは、アノードオフガス管Ｐ７に送出され、空気予熱部３２を経て燃料再生部２２へ供給される。空気予熱部３２では、空気供給管Ｐ５から流入した空気と、第１アノード１８Ａから送出されてアノードオフガス管Ｐ７を経て流入したアノードオフガスとで熱交換が行われる。熱交換により、空気が加熱され、アノードオフガスが冷却される。 The anode off gas is sent to the anode off gas pipe P7 and is supplied to the fuel regeneration unit 22 via the air preheating unit 32. In the air preheating section 32, heat exchange is performed between the air flowing in from the air supply pipe P5 and the anode off gas sent out from the first anode 18A and flowing through the anode off gas pipe P7. The heat exchange heats the air and cools the anode off-gas.
燃料再生部２２では、二酸化炭素及び水の少なくとも一方の濃度が低減される。二酸化炭素及び水の少なくとも一方の濃度が低減されたアノードオフガスは、再生燃料ガスとして、再生燃料ガス管Ｐ９へ送出される。再生燃料ガス管Ｐ９は、第２燃料電池セルスタック１８のアノード１８Ａと接続されており、再生燃料ガスは、再生燃料ガス管Ｐ９を経て、第２燃料電池セルスタック１８の第２アノード１８Ａに供給される。 In the fuel regeneration unit 22, the concentration of at least one of carbon dioxide and water is reduced. The anode off gas having a reduced concentration of at least one of carbon dioxide and water is sent to the regenerated fuel gas pipe P9 as a regenerated fuel gas. The regenerated fuel gas pipe P9 is connected to the anode 18A of the second fuel cell stack 18, and the regenerated fuel gas is supplied to the second anode 18A of the second fuel cell stack 18 via the regenerated fuel gas pipe P9. Will be done.
本実施形態の燃料電池システム１０Ａは、第１燃料電池セルスタック１６で使用された燃料であるアノードオフガスが再生されて、燃料ガスとして第２燃料電池セルスタック１８で再利用される多段式の燃料電池システムとなっている。 In the fuel cell system 10A of the present embodiment, the anode off gas, which is the fuel used in the first fuel cell stack 16, is regenerated and reused as the fuel gas in the second fuel cell stack 18. It is a battery system.
第２燃料電池セルスタック１８の第２アノード１８Ａ及び第２カソード１８Ｂでは、第１燃料電池セルスタック１６と同様の反応により発電が行われる。 At the second anode 18A and the second cathode 18B of the second fuel cell stack 18, power generation is performed by the same reaction as that of the first fuel cell stack 16.
第２アノード１８Ａには、アノードオフガス管Ｐ１０の一端が接続され、アノードオフガス管Ｐ１０の他端は燃焼部２０に接続されている。第２アノード１８Ａから排出されたアノードオフガスは、アノードオフガス管Ｐ１０を経て燃焼部２０へ供給される。 One end of the anode off-gas pipe P10 is connected to the second anode 18A, and the other end of the anode off-gas pipe P10 is connected to the combustion unit 20. The anode off gas discharged from the second anode 18A is supplied to the combustion unit 20 via the anode off gas pipe P10.
燃焼部２０は、改質部１４と隣接されており、燃焼部２０の燃焼熱が改質部１４へ供給される。 The combustion unit 20 is adjacent to the reforming unit 14, and the combustion heat of the combustion unit 20 is supplied to the reforming unit 14.
第２カソード１８Ｂには、カソードオフガス管Ｐ１１の一端が接続され、カソードオフガス管Ｐ１１は、分岐部Ｂ１で熱交換用オフガス管Ｐ１１Ａと燃焼用オフガス管Ｐ１１Ｂに分岐されている。熱交換用オフガス管Ｐ１１Ａは、原料熱交換部１２と接続され、燃焼用オフガス管Ｐ１１Ｂは、燃焼部２０と接続されている。 One end of the cathode off-gas pipe P11 is connected to the second cathode 18B, and the cathode off-gas pipe P11 is branched into a heat exchange off-gas pipe P11A and a combustion off-gas pipe P11B at a branch portion B1. The heat exchange off-gas pipe P11A is connected to the raw material heat exchange unit 12, and the combustion off-gas pipe P11B is connected to the combustion unit 20.
第２カソード１８Ｂから排出されたカソードオフガスは、分岐部Ｂ１で分岐され、分岐された一方は、熱交換用オフガス管Ｐ１１Ａを経て原料熱交換部１２へ供給される。分岐された他方は、燃焼用オフガス管Ｐ１１Ｂを経て燃焼部２０へ供給される。 The cathode off-gas discharged from the second cathode 18B is branched at the branching portion B1, and one of the branched ends is supplied to the raw material heat exchange section 12 via the heat exchange off-gas pipe P11A. The other branched portion is supplied to the combustion unit 20 via the combustion off-gas pipe P11B.
燃焼部２０からは、燃焼排ガスが送出される。燃焼排ガスは、燃焼排ガス管Ｐ１２内を流通し、空気熱交換部３４での熱交換を経て排出される。空気熱交換部３４では、空気予熱部３２で予熱された空気が空気供給管Ｐ５Ｂを経て空気熱交換部３４へ流入し更に加熱される。また、燃焼排ガス管Ｐ１２を経て流入した燃焼排ガスが冷却される。空気熱交換部３４で加熱された空気は、第１カソード１８Ｂへ供給される。 Combustion exhaust gas is sent from the combustion unit 20. The combustion exhaust gas circulates in the combustion exhaust gas pipe P12 and is discharged through heat exchange in the air heat exchange unit 34. In the air heat exchange unit 34, the air preheated by the air preheating unit 32 flows into the air heat exchange unit 34 via the air supply pipe P5B and is further heated. Further, the combustion exhaust gas that has flowed in through the combustion exhaust gas pipe P12 is cooled. The air heated by the air heat exchange unit 34 is supplied to the first cathode 18B.
次に、本実施形態の燃料電池システム１０Ａの動作について説明する。 Next, the operation of the fuel cell system 10A of the present embodiment will be described.
燃料電池システム１０Ａにおいては、原料ガス供給ブロワ２４によって、原料ガス供給管Ｐ１へ原料ガスが送出される。送出された原料ガスは、原料熱交換部１２で加熱され、配管Ｐ３を経て改質部１４へ供給される。 In the fuel cell system 10A, the raw material gas is delivered to the raw material gas supply pipe P1 by the raw material gas supply blower 24. The sent raw material gas is heated by the raw material heat exchange unit 12 and supplied to the reforming unit 14 via the pipe P3.
改質部１４へは、不図示の水蒸気供給管から水蒸気も供給され、原料ガスが改質反応により改質され、水素および一酸化炭素を含む燃料ガスが生成される。燃料ガスは燃料ガス管Ｐ４を介して第１燃料電池セルスタック１６の第１アノード１６Ａに供給される。 Steam is also supplied to the reforming section 14 from a steam supply pipe (not shown), the raw material gas is reformed by the reforming reaction, and a fuel gas containing hydrogen and carbon monoxide is generated. The fuel gas is supplied to the first anode 16A of the first fuel cell stack 16 via the fuel gas pipe P4.
第１燃料電池セルスタック１６の第１カソード１６Ｂには、空気予熱部３２及び空気熱交換部３４で熱交換により加熱された空気が、空気供給管Ｐ５（Ｐ５Ａ、Ｐ５Ｂ、Ｐ５Ｃ）を経て供給される。これにより、第１燃料電池セルスタック１６では、前述の反応により発電が行われる。この発電に伴い燃料電池セルスタック１６の第１アノード１６Ａからは、アノードオフガスが排出される。また、第１カソード１６Ｂからは、カソードオフガスが排出される。カソードオフガスは、カソードオフガス管Ｐ６を通って第２燃料電池セルスタック１８の第２カソード１８Ｂへ供給される。 Air heated by heat exchange in the air preheating section 32 and the air heat exchange section 34 is supplied to the first cathode 16B of the first fuel cell stack 16 via the air supply pipes P5 (P5A, P5B, P5C). To. As a result, in the first fuel cell stack 16, power generation is performed by the above-mentioned reaction. Anode off gas is discharged from the first anode 16A of the fuel cell stack 16 with this power generation. Further, the cathode off gas is discharged from the first cathode 16B. The cathode off gas is supplied to the second cathode 18B of the second fuel cell stack 18 through the cathode off gas pipe P6.
第１アノード１６Ａから排出されたアノードオフガスは、アノードオフガス管Ｐ７に導かれ、空気予熱部３２へ流入し、空気との熱交換後に燃料再生部２２へ供給される。燃料再生部２２では、アノードオフガスから、二酸化炭素、水の少なくとも一方が除去され、再生燃料ガスが生成される。再生燃料ガスは、再生燃料ガス管Ｐ９へ送出され、第２燃料電池セルスタック１８の第２アノード１８Ａへ供給される。 The anode off gas discharged from the first anode 16A is guided to the anode off gas pipe P7, flows into the air preheating section 32, and is supplied to the fuel regeneration section 22 after heat exchange with air. In the fuel regeneration unit 22, at least one of carbon dioxide and water is removed from the anode off gas to generate a recycled fuel gas. The regenerated fuel gas is sent to the regenerated fuel gas pipe P9 and supplied to the second anode 18A of the second fuel cell stack 18.
第２燃料電池セルスタック１８では、前述の反応により発電が行われる。第２アノード１８Ａからアノードオフガスが排出され、第２カソード１８Ｂからカソードオフガスが排出される。第２アノード１８Ａから排出されたアノードオフガスは、アノードオフガス管Ｐ１０を経て燃焼部２０へ供給される。第２カソード１８Ｂから排出されたカソードオフガスは、分岐部Ｂ１で分岐され、分岐された一方は、熱交換用オフガス管Ｐ１１Ａを経て原料熱交換部１２へ供給される。原料熱交換部１２では、熱交換により、原料ガスが加熱され、カソードオフガスが冷却される。分岐された他方は、燃焼用オフガス管Ｐ１１Ｂを経て燃焼部２０へ供給され、アノードオフガスの燃焼に供される。 In the second fuel cell stack 18, power generation is performed by the above-mentioned reaction. The anode off gas is discharged from the second anode 18A, and the cathode off gas is discharged from the second cathode 18B. The anode off gas discharged from the second anode 18A is supplied to the combustion unit 20 via the anode off gas pipe P10. The cathode off-gas discharged from the second cathode 18B is branched at the branching portion B1, and one of the branched ends is supplied to the raw material heat exchange section 12 via the heat exchange off-gas pipe P11A. In the raw material heat exchange unit 12, the raw material gas is heated and the cathode off gas is cooled by the heat exchange. The other branched portion is supplied to the combustion unit 20 via the combustion off-gas pipe P11B and is used for combustion of the anode off-gas.
燃焼部２０から排出された燃焼排ガスは、空気熱交換部３４へ送出され、空気予熱部３２で予熱された空気との熱交換が行われる。空気熱交換部３４では、空気が加熱され、燃焼排ガスが冷却される。空気熱交換部３４で加熱された空気は、第１カソード１８Ｂへ供給される。 The combustion exhaust gas discharged from the combustion unit 20 is sent to the air heat exchange unit 34, and heat exchange with the air preheated by the air preheating unit 32 is performed. In the air heat exchange unit 34, the air is heated and the combustion exhaust gas is cooled. The air heated by the air heat exchange unit 34 is supplied to the first cathode 18B.
本実施形態の燃料電池システム１０Ａでは、アノードオフガス管Ｐ７に設けられた空気予熱部３２において、アノードオフガスと空気とで熱交換が行われる。また、原料熱交換部１２において、カソードオフガスと原料ガスとで熱交換が行われる。さらに、空気熱交換部３４において、燃焼部２０から排出される燃焼排ガスと空気予熱部３２を経た空気とで熱交換が行われる。このように、アノードオフガス、カソードオフガスの各々が、第１燃料電池セルスタック１６または第２燃料電池セルスタック１８へ向かう流体と熱交換するので、システム内における熱を有効利用することができる。 In the fuel cell system 10A of the present embodiment, heat exchange is performed between the anode off gas and air in the air preheating section 32 provided in the anode off gas pipe P7. Further, in the raw material heat exchange unit 12, heat exchange is performed between the cathode off gas and the raw material gas. Further, in the air heat exchange unit 34, heat exchange is performed between the combustion exhaust gas discharged from the combustion unit 20 and the air that has passed through the air preheating unit 32. In this way, each of the anode-off gas and the cathode-off gas exchanges heat with the fluid toward the first fuel cell stack 16 or the second fuel cell stack 18, so that the heat in the system can be effectively utilized.
また、空気は、燃焼排ガスとの熱交換よりも上流側でアノードオフガスと熱交換するので、燃料再生部２２へ向かうアノードオフガスを、水の凝縮温度や膜の作動温度まで、効果的に冷却することができる。 Further, since air exchanges heat with the anode off gas on the upstream side of the heat exchange with the combustion exhaust gas, the anode off gas heading to the fuel regeneration unit 22 is effectively cooled to the condensation temperature of water and the operating temperature of the membrane. be able to.
また、本実施形態では、燃料再生部２２で、アノードオフガス中の水及び二酸化炭素の少なくとも一方が除去されて再生燃料ガスが第２燃料電池セルスタック１８での発電に供されるので、第２燃料電池セルスタック１８での発電効率を高くすることができる。 Further, in the present embodiment, at least one of water and carbon dioxide in the anode off gas is removed by the fuel regeneration unit 22, and the recycled fuel gas is used for power generation in the second fuel cell stack 18. Therefore, the second fuel cell stack 18. The power generation efficiency of the fuel cell stack 18 can be increased.
また、カソードオフガス管Ｐ１１は、分岐部Ｂ１で熱交換用オフガス管Ｐ１１Ａと燃焼用オフガス管Ｐ１１Ｂに分岐されているので、カソードオフガスについて、圧力損失を少なくすることができる。これにより、空気供給ブロワ２８の出力を下げることができ、消費電力を抑制することができる。 Further, since the cathode off-gas pipe P11 is branched into the heat exchange off-gas pipe P11A and the combustion off-gas pipe P11B at the branch portion B1, the pressure loss of the cathode off-gas can be reduced. As a result, the output of the air supply blower 28 can be reduced, and power consumption can be suppressed.
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, the second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
図２には、本発明の第２実施形態に係る燃料電池システム１０Ｂが示されている。燃料電池システム１０Ｂは、第１実施形態で説明した燃料電池システム１０Ａと比較して、第２燃料電池セルスタック１８を有していない点が異なっている。 FIG. 2 shows the fuel cell system 10B according to the second embodiment of the present invention. The fuel cell system 10B is different from the fuel cell system 10A described in the first embodiment in that it does not have the second fuel cell stack 18.
第１燃料電池セルスタック１６の第１アノード１６Ａにはアノードオフガス管Ｐ１０の一端が接続されており、アノードオフガス管Ｐ１０には、第１アノード１６Ａからアノードオフガスが排出される。アノードオフガス管Ｐ１０は、分岐部Ｂ２で循環用オフガス管Ｐ１０Ａと燃焼用オフガス管Ｐ１０Ｂに分岐されている。循環用オフガス管Ｐ１０Ａは、空気予熱部３２を経て燃料再生部２２と接続されている。燃焼用オフガス管Ｐ１０Ｂは、燃焼部２０と接続されている。 One end of the anode off gas pipe P10 is connected to the first anode 16A of the first fuel cell stack 16, and the anode off gas is discharged from the first anode 16A to the anode off gas pipe P10. The anode off-gas pipe P10 is branched into a circulation off-gas pipe P10A and a combustion off-gas pipe P10B at a branch portion B2. The circulation off-gas pipe P10A is connected to the fuel regeneration unit 22 via the air preheating unit 32. The combustion off-gas pipe P10B is connected to the combustion unit 20.
燃料再生部２２の下流側（出口側）には、再生燃料ガス管Ｐ９の一端が接続されており、再生燃料ガス管Ｐ９の他端は、原料ガス供給管Ｐ１に接続されている。燃料再生部２２から再生燃料ガス管Ｐ９へ再生燃料ガスが送出される。再生燃料ガス管Ｐ９には、ガス供給ブロワ２５が設けられており、再生燃料ガスを原料ガス供給管Ｐ１と合流させる。 One end of the regenerated fuel gas pipe P9 is connected to the downstream side (outlet side) of the fuel regeneration unit 22, and the other end of the regenerated fuel gas pipe P9 is connected to the raw material gas supply pipe P1. Recycled fuel gas is sent from the fuel regeneration unit 22 to the regenerated fuel gas pipe P9. A gas supply blower 25 is provided in the regenerated fuel gas pipe P9, and the regenerated fuel gas is merged with the raw material gas supply pipe P1.
本実施形態の燃料電池システム１０Ｂは、第１燃料電池セルスタック１６で使用された燃料であるアノードオフガスが再生されて、再度燃料ガスとして第１燃料電池セルスタック１６で再利用される循環式の燃料電池システムとなっている。 In the fuel cell system 10B of the present embodiment, the anode off gas, which is the fuel used in the first fuel cell stack 16, is regenerated and reused as the fuel gas in the first fuel cell stack 16. It is a fuel cell system.
第１カソード１６Ｂには、カソードオフガス管Ｐ１１の一端が接続されており、カソードオフガス管Ｐ１１には、第１カソード１６Ｂからカソードオフガスが排出される。カソードオフガス管Ｐ１１は、分岐部Ｂ１で熱交換用オフガス管Ｐ１１Ａと燃焼用オフガス管Ｐ１１Ｂに分岐されている。熱交換用オフガス管Ｐ１１Ａは、原料熱交換部１２と接続され、燃焼用オフガス管Ｐ１１Ｂは、燃焼部２０と接続されている。 One end of the cathode off gas pipe P11 is connected to the first cathode 16B, and the cathode off gas is discharged from the first cathode 16B to the cathode off gas pipe P11. The cathode off-gas pipe P11 is branched into a heat exchange off-gas pipe P11A and a combustion off-gas pipe P11B at a branch portion B1. The heat exchange off-gas pipe P11A is connected to the raw material heat exchange unit 12, and the combustion off-gas pipe P11B is connected to the combustion unit 20.
次に、本実施形態の燃料電池システム１０Ｂの動作について説明する。 Next, the operation of the fuel cell system 10B of the present embodiment will be described.
第１燃料電池セルスタック１６の第１アノード１６Ａから排出されたアノードオフガスは、分岐部Ｂ２で分流れ、分流の一方は、循環用オフガス管Ｐ１０Ａに導かれ、空気予熱部３２へ流入し、空気との熱交換後に燃料再生部２２へ供給される。燃料再生部２２では、アノードオフガスから、二酸化炭素、水の少なくとも一方が除去され、再生燃料ガスが生成される。再生燃料ガスは、再生燃料ガス管Ｐ９へ送出され、原料ガス供給管Ｐ１へ合流し、原料ガスと共に原料熱交換部１２、改質部１４を経て、第１燃料電池セルスタック１６での発電に供される。 The anode off-gas discharged from the first anode 16A of the first fuel cell stack 16 is split at the branch portion B2, and one of the split streams is guided to the circulation off-gas pipe P10A, flows into the air preheating section 32, and is air. After heat exchange with, it is supplied to the fuel regeneration unit 22. In the fuel regeneration unit 22, at least one of carbon dioxide and water is removed from the anode off gas to generate a recycled fuel gas. The regenerated fuel gas is sent to the regenerated fuel gas pipe P9, merges with the raw material gas supply pipe P1, passes through the raw material heat exchange unit 12 and the reforming unit 14 together with the raw material gas, and is used for power generation in the first fuel cell stack 16. Served.
分流の他方は、燃焼用オフガス管Ｐ１０Ｂを経て燃焼部２０へ供給される。 The other side of the shunt flow is supplied to the combustion unit 20 via the combustion off-gas pipe P10B.
第１カソード１６Ｂから排出されたカソードオフガスは、分岐部Ｂ１で分岐され、分岐された一方は、熱交換用オフガス管Ｐ１１Ａを経て原料熱交換部１２へ供給される。原料熱交換部１２では、熱交換により、原料ガスが加熱され、カソードオフガスが冷却される。分岐された他方は、燃焼用オフガス管Ｐ１１Ｂを経て燃焼部２０へ供給され、アノードオフガスの燃焼に供される。 The cathode off-gas discharged from the first cathode 16B is branched at the branching portion B1, and one of the branched ends is supplied to the raw material heat exchange section 12 via the heat exchange off-gas pipe P11A. In the raw material heat exchange unit 12, the raw material gas is heated and the cathode off gas is cooled by the heat exchange. The other branched portion is supplied to the combustion unit 20 via the combustion off-gas pipe P11B and is used for combustion of the anode off-gas.
本実施形態の燃料電池システム１０Ｂでは、循環用オフガス管Ｐ１０Ａに設けられた空気予熱部３２において、アノードオフガスと空気とで熱交換が行われる。また、原料熱交換部１２において、カソードオフガスと原料ガスとで熱交換が行われる。さらに、空気熱交換部３４において、燃焼部２０から排出される燃焼排ガスと空気予熱部３２を経た空気とで熱交換が行われる。このように、アノードオフガス、カソードオフガスの各々が、第１燃料電池セルスタック１６へ向かう流体と熱交換するので、システム内における熱を有効利用することができる。 In the fuel cell system 10B of the present embodiment, heat exchange is performed between the anode off-gas and air in the air preheating section 32 provided in the circulation off-gas pipe P10A. Further, in the raw material heat exchange unit 12, heat exchange is performed between the cathode off gas and the raw material gas. Further, in the air heat exchange unit 34, heat exchange is performed between the combustion exhaust gas discharged from the combustion unit 20 and the air that has passed through the air preheating unit 32. In this way, each of the anode-off gas and the cathode-off gas exchanges heat with the fluid toward the first fuel cell stack 16, so that the heat in the system can be effectively utilized.
また、空気は、燃焼排ガスとの熱交換よりも上流側でアノードオフガスと熱交換するので、燃料再生部２２へ向かうアノードオフガスを、水の凝縮温度や膜の作動温度まで、効果的に冷却することができる。 Further, since air exchanges heat with the anode off gas on the upstream side of the heat exchange with the combustion exhaust gas, the anode off gas heading to the fuel regeneration unit 22 is effectively cooled to the condensation temperature of water and the operating temperature of the membrane. be able to.
また、本実施形態では、燃料再生部２２で、アノードオフガス中の水及び二酸化炭素の少なくとも一方が除去されて再生燃料ガスが第１燃料電池セルスタック１６での発電に再度供給されるので、第１燃料電池セルスタック１６での発電効率を高くすることができる。 Further, in the present embodiment, at least one of water and carbon dioxide in the anode off gas is removed by the fuel regeneration unit 22, and the recycled fuel gas is re-supplied to the power generation in the first fuel cell stack 16. 1 The power generation efficiency of the fuel cell stack 16 can be increased.
なお、第１、第２実施形態では、改質部１４で原料ガスの改質が行われ、改質後の燃料ガスが第１燃料電池セルスタック１６の第１アノード１６Ａへ供給される例について説明したが、原料ガスの改質は、第１アノード１６Ａで行われてもよい。すなわち、改質部１４を備えず、原料ガス供給管Ｐ１を直接第１アノード１６Ａへ接続して、原料ガスを第１アノード１６Ａへ供給し、改質部を兼ねた第１アノード１６Ａで改質を行ってもよい。 In the first and second embodiments, the reforming unit 14 reforms the raw material gas, and the reformed fuel gas is supplied to the first anode 16A of the first fuel cell stack 16. As described above, the reforming of the raw material gas may be carried out at the first anode 16A. That is, without the reforming section 14, the raw material gas supply pipe P1 is directly connected to the first anode 16A, the raw material gas is supplied to the first anode 16A, and the reforming is performed by the first anode 16A that also serves as the reforming section. May be done.
１０Ａ、１０Ｂ 燃料電池システム
１２ 原料熱交換部（燃料熱交換部）
１４ 改質部
１６ 第１燃料電池セルスタック（燃料電池）
１６Ａ 第１アノード（燃料極）
１６Ｂ 第１カソード（空気極）
１８ 第２燃料電池セルスタック（燃料電池）
１８Ａ 第２アノード（燃料極）
１８Ｂ 第２カソード（空気極）
２０ 燃焼部
２２ 燃料再生部
３２ 空気予熱部
３４ 空気熱交換部
Ｐ７ アノードオフガス管（アノードオフガス再利用路）
Ｐ９ 再生燃料ガス管（アノードオフガス再利用路）
Ｐ１０Ａ 循環用オフガス管（アノードオフガス再利用路）
10A, 10B Fuel cell system 12 Raw material heat exchange section (fuel heat exchange section)
14 Reformer 16 First fuel cell cell stack (fuel cell)
16A 1st anode (fuel electrode)
16B 1st cathode (air electrode)
18 Second fuel cell cell stack (fuel cell)
18A 2nd anode (fuel electrode)
18B 2nd cathode (air electrode)
20 Combustion unit 22 Fuel regeneration unit 32 Air preheating unit 34 Air heat exchange unit P7 Anode off gas pipe (anode off gas reuse path)
P9 Recycled fuel gas pipe (anode off gas reuse path)
P10A Circulation off-gas pipe (anode off-gas reuse path)
Claims (7)
前記アノードオフガスの少なくとも一部を前記燃料電池での発電に供するアノードオフガス再利用路と、
前記アノードオフガス再利用路に設けられ、前記アノードオフガスと前記空気極へ向かう前記酸化剤ガスとで熱交換を行う空気予熱部と、
前記カソードオフガスの分岐された一部と前記燃料極へ向かう燃料ガスとで熱交換を行う燃料熱交換部と、
前記アノードオフガスの一部と前記カソードオフガスの分岐された他部が供給され、内部で前記アノードオフガスを燃焼させる燃焼部と、
前記燃焼部から排出される燃焼排ガスと前記空気予熱部を経た前記酸化剤ガスとで熱交換を行う空気熱交換部と、
を備えた燃料電池システム。 A fuel cell that generates electricity from the fuel gas of the fuel electrode and the oxidant gas of the air electrode, discharges the anode off gas from the fuel electrode, and discharges the cathode off gas from the air electrode.
An anode off-gas reuse path for supplying at least a part of the anode-off gas to power generation in the fuel cell,
An air preheating unit provided in the anode off-gas reuse path and exchanging heat between the anode off-gas and the oxidant gas toward the air electrode.
A fuel heat exchange unit that exchanges heat between a branched portion of the cathode off gas and the fuel gas toward the fuel electrode.
A combustion part in which a part of the anode off-gas and another branched part of the cathode-off gas are supplied and the anode-off gas is burned inside.
An air heat exchange unit that exchanges heat between the combustion exhaust gas discharged from the combustion unit and the oxidant gas that has passed through the air preheating unit.
Fuel cell system equipped with.
を備えた、請求項１に記載の燃料電池システム。 A fuel regeneration section provided in the anode off-gas reuse path and on the downstream side of the air preheating section to remove at least one of water or carbon dioxide from the anode off-gas.
The fuel cell system according to claim 1 .
請求項５または請求項６に記載の燃料電池システム。 In the fuel heat exchange unit, heat exchange is performed between the cathode off gas sent from the second fuel cell and the fuel gas toward the fuel electrode.
The fuel cell system according to claim 5 or 6 .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020032090A JP6755424B1 (en) | 2020-02-27 | 2020-02-27 | Fuel cell system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020032090A JP6755424B1 (en) | 2020-02-27 | 2020-02-27 | Fuel cell system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP6755424B1 true JP6755424B1 (en) | 2020-09-16 |
| JP2021136169A JP2021136169A (en) | 2021-09-13 |
Family
ID=72432372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020032090A Active JP6755424B1 (en) | 2020-02-27 | 2020-02-27 | Fuel cell system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6755424B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102555437B1 (en) * | 2022-06-03 | 2023-07-13 | (주)에프씨아이 | Hybrid system based on soe-sofc-ccs |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11238520A (en) * | 1998-02-24 | 1999-08-31 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Fuel cell power generating apparatus |
| JP2000348742A (en) * | 1999-06-01 | 2000-12-15 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Fuel cell power generation facility |
| JP2001313053A (en) * | 2000-04-28 | 2001-11-09 | Daikin Ind Ltd | Fuel cell system |
| GB0621784D0 (en) * | 2006-11-01 | 2006-12-13 | Ceres Power Ltd | Fuel cell heat exchange systems and methods |
| US7862938B2 (en) * | 2007-02-05 | 2011-01-04 | Fuelcell Energy, Inc. | Integrated fuel cell and heat engine hybrid system for high efficiency power generation |
| JP6126154B2 (en) * | 2015-03-26 | 2017-05-10 | 東京瓦斯株式会社 | Fuel cell system |
| JP6470778B2 (en) * | 2017-02-21 | 2019-02-13 | 東京瓦斯株式会社 | Fuel cell system and power generation method |
| JP6739461B2 (en) * | 2018-03-26 | 2020-08-12 | 東京瓦斯株式会社 | Fuel cell system |
-
2020
- 2020-02-27 JP JP2020032090A patent/JP6755424B1/en active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102555437B1 (en) * | 2022-06-03 | 2023-07-13 | (주)에프씨아이 | Hybrid system based on soe-sofc-ccs |
| WO2023234553A1 (en) * | 2022-06-03 | 2023-12-07 | (주)에프씨아이 | Soe-sofc-ccs hybrid system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2021136169A (en) | 2021-09-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6397502B2 (en) | Reformer / electrolyzer / refiner (REP) assembly for hydrogen production, system incorporating the assembly, and hydrogen production method | |
| US9373856B2 (en) | Method of recycling and tapping off hydrogen for power generation apparatus | |
| JP5282103B2 (en) | Hydrogen recycling type MCFC power generation system | |
| JPS61114478A (en) | Fuel cell device | |
| EP1571727B1 (en) | Apparatus and method for operation of a high temperature fuel cell system using recycled anode exhaust | |
| JPH11233129A (en) | Solid electrolyte fuel cell generating system | |
| JP2006031989A (en) | Method and system for power generation by solid oxide fuel cell | |
| JP2021150156A (en) | Fuel cell system | |
| JP2007128680A (en) | Fuel cell system | |
| JP6755424B1 (en) | Fuel cell system | |
| KR102017993B1 (en) | hybrid electric power generator system | |
| US11309563B2 (en) | High efficiency fuel cell system with hydrogen and syngas export | |
| JP2020030892A (en) | Carbon recovery type fuel battery power generation system | |
| JP2019169419A (en) | Fuel cell system | |
| JP6470633B2 (en) | Fuel cell system | |
| JP2002208420A (en) | Operation method of fuel cell power generation system | |
| JP6826683B1 (en) | Fuel cell system | |
| JP6688818B2 (en) | Fuel cell system | |
| JP2022066934A (en) | Fuel battery system | |
| JP2009176659A (en) | Fuel cell generation system and its control method | |
| JP6800367B1 (en) | Fuel cell system | |
| JP7102204B2 (en) | Fuel cell system | |
| JP6751422B2 (en) | Fuel cell system and fuel delivery method | |
| KR102548739B1 (en) | Fuel cell system having high thermal efficiency | |
| JP6997032B2 (en) | Fuel cell system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200228 |
|
| A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20200228 |
|
| A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20200324 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200407 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200521 |
|
| 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: 20200818 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200825 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6755424 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |