JP6997032B2 - 燃料電池システム - Google Patents
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Description
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、原料予熱部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、分離部50、原料ガス供給ブロワ24、空気供給ブロワ28、第1熱交換部32、凝縮水タンク22、及び二酸化炭素調整部30を備えている。
1/2O2+2e- →O2- …(1)
H2 +O2- →H2O+2e- …(2)
CO+O2- →CO2+2e- …(3)
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。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態では、第1、第2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。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態では、第1~第3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。
次に、本発明の第5実施形態について説明する。本実施形態では、第1~第4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。
次に、本発明の第6実施形態について説明する。本実施形態では、第1~第5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。
次に、本発明の第7実施形態について説明する。本実施形態では、第1~第6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。
次に、本発明の第8実施形態について説明する。本実施形態では、第1~第7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。
次に、本発明の第9実施形態について説明する。本実施形態では、第1~第8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。
次に、本発明の第10実施形態について説明する。本実施形態では、第1~第9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。
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)
20 燃焼部(燃焼部、排ガススイープ供給部)
22 凝縮水タンク(水調整部)
24 原料ガス供給ブロワ(原料ガス供給部)
28 空気供給ブロワ(空気スイープ供給部)
30 二酸化炭素調整部
32 第1熱交換部(水調整部)、 34 第2熱交換部(水調整部)
36 第3熱交換部(水調整部)、 38 第4熱交換部(水調整部)
50 分離部、 52 分離膜、 54 流入部、 56 透過部
60 第2分離部(第2分離部、第3分離部)
62 分離膜(第2分離膜、第3分離膜)
64 第2流入部(第2流入部、第3流入部)
66 第2透過部(第2透過部、第3透過部)
68 吸引ポンプ
P1 原料ガス管(原料ガス供給路)
Claims (16)
- 炭化水素系の原料ガスを改質して燃料ガスを生成する改質部と、
燃料極の前記燃料ガスと空気極の酸化ガスにより発電し、前記燃料極からアノードオフガスが排出される燃料電池と、
前記アノードオフガスが流入される流入部と、前記アノードオフガス中の二酸化炭素を透過させて分離する分離膜により前記流入部と区画された透過部と、を有する分離部と、
スイープガスとして前記透過部へ前記原料ガスを供給する原料ガス供給部と、
前記透過部の下流側に設けられ、前記透過部から送出された混合原料ガスから二酸化炭素の一部を除去する二酸化炭素調整部と、
前記二酸化炭素調整部で二酸化炭素の一部が除去された後の前記混合原料ガスを前記改質部へ供給する原料ガス供給路と、
を備えた燃料電池システム。 - 前記二酸化炭素調整部は、二酸化炭素分離膜、二酸化炭素吸収材、及び二酸化炭素吸着材の少なくとも1つを含んで形成されている、請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記二酸化炭素調整部は、前記透過部から送出された混合原料ガスが流入されると共に前記原料ガス供給路へ前記混合原料ガスを送出する第2流入部と、前記混合原料ガス中の二酸化炭素を透過させて一部を除去する第2分離膜により前記第2流入部と区画された第2透過部と、
を備えた、請求項1または請求項2に記載の燃料電池システム。 - 前記第2透過部へスイープガスとして空気を供給する空気スイープ供給部、をさらに備えた請求項3に記載の燃料電池システム。
- 前記空気スイープ供給部は、前記空気極へ酸化ガスとして空気を供給すること、を特徴とする請求項4に記載の燃料電池システム。
- 可燃ガスを燃焼させる燃焼部と、
前記第2透過部へスイープガスとして前記燃焼部から排出された燃焼排ガスを供給する排ガススイープ供給部、をさらに備えた請求項3に記載の燃料電池システム。 - 前記第2透過部から気体を吸引する吸引ポンプ、をさらに備えた請求項3に記載の燃料電池システム。
- 前記分離膜は、さらに水を透過させてアノードオフガスから水を分離し、
前記透過部よりも下流側に、前記透過部から送出された前記混合原料ガスから水の一部を除去する水調整部、を備えた、請求項1または請求項2に記載の燃料電池システム。 - 前記水調整部は、水凝縮、水吸収材、水吸着材、及び水分離膜の少なくとも1つを含んで形成されている、請求項8に記載の燃料電池システム。
- 前記水調整部は、前記二酸化炭素調整部よりも上流側に配置されている、請求項8または請求項9に記載の燃料電池システム。
- 前記水調整部は、前記二酸化炭素調整部よりも下流側に配置されている、請求項8または請求項9に記載の燃料電池システム。
- 前記二酸化炭素調整部は前記水調整部を兼ね、前記透過部から送出された混合原料ガスが流入されると共に前記原料ガス供給路へ前記混合原料ガスを送出する第3流入部と、前記混合原料ガス中の二酸化炭素及び水を透過させて二酸化炭素及び水の一部を除去する第3分離膜により前記第3流入部と区画された第3透過部と、
を備えた、請求項8または請求項9に記載の燃料電池システム。 - 前記第3透過部へスイープガスとして空気を供給する空気スイープ供給部、をさらに備えた請求項12に記載の燃料電池システム。
- 前記空気スイープ供給部は、前記空気極へ酸化ガスとして空気を供給すること、を特徴とする請求項13に記載の燃料電池システム。
- 可燃ガスを燃焼させる燃焼部と、
前記第3透過部へスイープガスとして前記燃焼部から排出された燃焼排ガスを供給する排ガススイープ供給部、をさらに備えた請求項12に記載の燃料電池システム。 - 前記第3透過部から気体を吸引する吸引ポンプ、をさらに備えた請求項12に記載の燃料電池システム。
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