JPH01134870A - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
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- JPH01134870A JPH01134870A JP62292401A JP29240187A JPH01134870A JP H01134870 A JPH01134870 A JP H01134870A JP 62292401 A JP62292401 A JP 62292401A JP 29240187 A JP29240187 A JP 29240187A JP H01134870 A JPH01134870 A JP H01134870A
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- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 20
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- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 12
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
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- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ］ 産業上の利用分野
本発明は小型りん酸燃料電池発電システムに関するもの
である。
である。
（口］ 従来の技術
メタノールリフオーマで生成した改質ガスを燃料ガスと
して燃料電池の燃料系に供給する発電システムにおいて
、電池起動時の昇温は通常リフオーマの改質ガスを昇温
用バーナーで燃焼し、この燃焼ガスを外気と混合してブ
ロワにより電池の空気系に循環供給し、ついで電池が所
定温度に達すると改質ガス（燃料ガス）を電池に供給し
て電池反応による昇温（負荷昇温）を開始する。
して燃料電池の燃料系に供給する発電システムにおいて
、電池起動時の昇温は通常リフオーマの改質ガスを昇温
用バーナーで燃焼し、この燃焼ガスを外気と混合してブ
ロワにより電池の空気系に循環供給し、ついで電池が所
定温度に達すると改質ガス（燃料ガス）を電池に供給し
て電池反応による昇温（負荷昇温）を開始する。
しかし、改質ガス中ＫＦｉ約１０％のスチームが含まれ
ているため、電池温度が１００℃以下例えば４０〜５０
℃の場合改質ガス（燃料ガス）中のスチームが低温下の
電池で冷されて凝縮水を生じ、燃料系のガス拡散性を損
うと共に電解質であるりん酸の吸湿により体積膨張を起
して電池特性を劣下させる。そのため電池温度が１００
℃以上に昇温してからでないと昇温効率のよい負荷昇温
か行えないという問題があった。
ているため、電池温度が１００℃以下例えば４０〜５０
℃の場合改質ガス（燃料ガス）中のスチームが低温下の
電池で冷されて凝縮水を生じ、燃料系のガス拡散性を損
うと共に電解質であるりん酸の吸湿により体積膨張を起
して電池特性を劣下させる。そのため電池温度が１００
℃以上に昇温してからでないと昇温効率のよい負荷昇温
か行えないという問題があった。
（／１ 発明が解決しようとする問題点この発明は外部
からの冷媒を必要としない凝縮器を利用して低温からの
負荷昇温を可能とし、電池起動時間を短縮すると共にシ
ステムの簡便化を図るものである。
からの冷媒を必要としない凝縮器を利用して低温からの
負荷昇温を可能とし、電池起動時間を短縮すると共にシ
ステムの簡便化を図るものである。
に）問題点を解決するための手段
この発明は、メタノールと水の混合液を改質するリフオ
ーマと、該リフオーマで生成した改質ガスを燃料ガスと
し、空気を酸化剤として夫々供給される燃料電池とより
なる発電システムにおいて前記燃料ガスを電池に供給す
る主経路に、凝縮器を介在させたバイパス路を付設し、
前記混合液のタンクより、混合液を前記凝縮器の冷媒と
して供給する循環路を備えるものであふ。
ーマと、該リフオーマで生成した改質ガスを燃料ガスと
し、空気を酸化剤として夫々供給される燃料電池とより
なる発電システムにおいて前記燃料ガスを電池に供給す
る主経路に、凝縮器を介在させたバイパス路を付設し、
前記混合液のタンクより、混合液を前記凝縮器の冷媒と
して供給する循環路を備えるものであふ。
（ホ）作 用
この発明では電池起動待加熱ガスなどで電池を昇温して
約４０〜５０℃に達すれば、燃料ガスをバイパス路に通
して燃料ガス中のスチームを凝縮器で凝縮し、スチーム
を含まない燃料ガスを電池に供給して低温からの負荷昇
温か行なわれると共に電池温度が１００℃に達すれば燃
料ガスをバイパス路を通すことなく直接電池に供給して
負荷昇温を継続できる。
約４０〜５０℃に達すれば、燃料ガスをバイパス路に通
して燃料ガス中のスチームを凝縮器で凝縮し、スチーム
を含まない燃料ガスを電池に供給して低温からの負荷昇
温か行なわれると共に電池温度が１００℃に達すれば燃
料ガスをバイパス路を通すことなく直接電池に供給して
負荷昇温を継続できる。
又凝縮器の冷媒は、リフオーマの原燃料であるメタノー
ルと水の混合液を循環供給して用いるので、系外からの
冷媒を必要としないと共に、混合液が温度上昇してリフ
オーマでの気化改質反応が効率よく行なわれる。
ルと水の混合液を循環供給して用いるので、系外からの
冷媒を必要としないと共に、混合液が温度上昇してリフ
オーマでの気化改質反応が効率よく行なわれる。
（ハ）実施例
本発明の実施例を図について説明する。原燃料タンク（
１）内のメタノールと水の混合液は、ポンプ（２）及び
（３）によってリフオーマ（ＲＦ）のバーナー部（４）
及び気化改質部（５）に送られ、改質ガスを生成する。
１）内のメタノールと水の混合液は、ポンプ（２）及び
（３）によってリフオーマ（ＲＦ）のバーナー部（４）
及び気化改質部（５）に送られ、改質ガスを生成する。
この改質ガスは電池起動待昇温バーナー（６）で燃焼さ
れ〔電磁弁（７）（８）は共に開〕、この燃焼ガスは吸
入空気と共にブロワ（９）で電池（Ｆｌ）の反応空気系
［Ｆ］及び冷却空気系（Ｃ）Ｋ循環供給されて電池を昇
温する。尚、電池（ＦＣ）はセル積重体よりなるが図で
は簡単化のため単セルとして示した。
れ〔電磁弁（７）（８）は共に開〕、この燃焼ガスは吸
入空気と共にブロワ（９）で電池（Ｆｌ）の反応空気系
［Ｆ］及び冷却空気系（Ｃ）Ｋ循環供給されて電池を昇
温する。尚、電池（ＦＣ）はセル積重体よりなるが図で
は簡単化のため単セルとして示した。
電池温度が燃焼ガスによる昇温で４０〜５０℃に達する
と、電磁弁（７）（８）を閉じると共に、バイパス路Ｑ
１の電磁弁（１１１ｃ１２を開き、改質ガスは、燃料ガ
スとして凝縮器α３を経て電池の燃料系（Ｎ）に供給さ
れ、電池反応熱による昇温を開始する。
と、電磁弁（７）（８）を閉じると共に、バイパス路Ｑ
１の電磁弁（１１１ｃ１２を開き、改質ガスは、燃料ガ
スとして凝縮器α３を経て電池の燃料系（Ｎ）に供給さ
れ、電池反応熱による昇温を開始する。
凝縮器αｊにはメタノールと水の混合液が冷媒としてタ
ンク（１）よりポンプＩを有する循環路ｕＳを経て供給
されるので、燃料ガス中のスチームは、凝縮水となって
ドレンバルブαｅより除去され、水分を殆んど含まない
状態で燃料ガスが電池に供給され、電池温度が低くとも
燃料系（Ｎ）で凝縮することなく、この燃料ガスと燃焼
ガス中の空気により負荷昇温か行なわれる。この際改質
ガスに代え燃料排ガスが昇温用バーナー（６）で燃焼さ
れ（燃料排ガスの供給路は図示せず）、燃焼ガスによる
加熱と電池反応熱による加熱が同時に行なわれる。
ンク（１）よりポンプＩを有する循環路ｕＳを経て供給
されるので、燃料ガス中のスチームは、凝縮水となって
ドレンバルブαｅより除去され、水分を殆んど含まない
状態で燃料ガスが電池に供給され、電池温度が低くとも
燃料系（Ｎ）で凝縮することなく、この燃料ガスと燃焼
ガス中の空気により負荷昇温か行なわれる。この際改質
ガスに代え燃料排ガスが昇温用バーナー（６）で燃焼さ
れ（燃料排ガスの供給路は図示せず）、燃焼ガスによる
加熱と電池反応熱による加熱が同時に行なわれる。
約７〜１０分後電池温度は１００℃に達するので、この
とき電磁弁ａｌｌ■によりバイパス路α１を閉じ、主経
路＜１７１の電磁弁（７）を開いて、リフオーマ（ＲＦ
）の改質ガス（燃料ガス）を直接電池（ＦＣ）に供給し
て負荷昇温を継続する。この場合燃料排ガスは混合液に
代え、リフオーマ（ＲＦ）のバーナ一部（４）に供給さ
れる。
とき電磁弁ａｌｌ■によりバイパス路α１を閉じ、主経
路＜１７１の電磁弁（７）を開いて、リフオーマ（ＲＦ
）の改質ガス（燃料ガス）を直接電池（ＦＣ）に供給し
て負荷昇温を継続する。この場合燃料排ガスは混合液に
代え、リフオーマ（ＲＦ）のバーナ一部（４）に供給さ
れる。
タンク（１）内の混合液を凝縮器α３の冷媒として使用
する時間は、前記の如く７〜１０分同であり、混合液の
温度上昇はわづかであって冷媒としての機能を失うおそ
れなく、この混合液の温度上昇によりリフオーマ（ＲＦ
）での気化改質反応が促進される。
する時間は、前記の如く７〜１０分同であり、混合液の
温度上昇はわづかであって冷媒としての機能を失うおそ
れなく、この混合液の温度上昇によりリフオーマ（ＲＦ
）での気化改質反応が促進される。
負荷昇温により電池（ＦＣ）が規定作動温度（約１９０
℃）に達すれば正規の負荷への給電を開始する。
℃）に達すれば正規の負荷への給電を開始する。
前記実施例において、凝縮器（至）を通った燃料ガスＨ
１１００℃に冷却されて電池に供給されることになるが
、電池自体の温度が１００℃以下の場合のみであるから
、電池にとって支障をきたすことはない。
１１００℃に冷却されて電池に供給されることになるが
、電池自体の温度が１００℃以下の場合のみであるから
、電池にとって支障をきたすことはない。
尚、第２図には凝縮器α３に入る前の燃料ガスと凝縮器
を出た燃料ガスとを熱交換器（１シで熱交換する場合を
示し、電池へ供給される燃料ガスの温度が上昇すると共
に、特に凝縮器αｊへの供給燃料ガスの温度低下は、凝
縮器αＪの効率を向上して改質ガス中のスチームが有効
に除去される。
を出た燃料ガスとを熱交換器（１シで熱交換する場合を
示し、電池へ供給される燃料ガスの温度が上昇すると共
に、特に凝縮器αｊへの供給燃料ガスの温度低下は、凝
縮器αＪの効率を向上して改質ガス中のスチームが有効
に除去される。
（ト］ 発明の効果
本発明によれば、電池起動に際し低温（約４０〜５０℃
）からの負荷昇温時のみリフオーマで生成した燃料ガス
をバイパス路を通し、燃料ガス中のスチームを凝縮器で
凝縮除去して電池に供給されるので、昇温効率のよい負
荷昇温か低温から何ら支障なく行なわれると共に、電池
温度が１００℃に達すれば燃料ガスを直接電池に供給し
て負荷昇温か継続され、電池の起動時間を短縮すること
ができる。
）からの負荷昇温時のみリフオーマで生成した燃料ガス
をバイパス路を通し、燃料ガス中のスチームを凝縮器で
凝縮除去して電池に供給されるので、昇温効率のよい負
荷昇温か低温から何ら支障なく行なわれると共に、電池
温度が１００℃に達すれば燃料ガスを直接電池に供給し
て負荷昇温か継続され、電池の起動時間を短縮すること
ができる。
特にバイパス路の凝縮器は、リフオーマの原燃料である
メタノールと水の混合液を冷媒としてタンクから循環供
給して用いるので、系外からの冷媒を必要としないと共
に、混合液の温度上昇によりリフオーマでの気化改質反
応を効率よく行うことができるなど、特に寒冷地で使用
する小型燃料電池発電システムとしてすぐれた効果を発
揮する。
メタノールと水の混合液を冷媒としてタンクから循環供
給して用いるので、系外からの冷媒を必要としないと共
に、混合液の温度上昇によりリフオーマでの気化改質反
応を効率よく行うことができるなど、特に寒冷地で使用
する小型燃料電池発電システムとしてすぐれた効果を発
揮する。
第１図は本発明燃料電池発電システムのフロー図、第２
図は同上の信実流側を示す要部フロー図である。 ＲＦ−・・リフオーマ、ＦＣ・・・燃料電池、１・・・
原燃料タンク、６・・・昇温用バーナー、１０・・・バ
イパス路、１７・・・主経路、１５・・・循環路、１８
・・・熱交換器、７．８．１１．１２・・・電磁弁、１
６・・・ドレンバルブ、１６・・・凝縮器。
図は同上の信実流側を示す要部フロー図である。 ＲＦ−・・リフオーマ、ＦＣ・・・燃料電池、１・・・
原燃料タンク、６・・・昇温用バーナー、１０・・・バ
イパス路、１７・・・主経路、１５・・・循環路、１８
・・・熱交換器、７．８．１１．１２・・・電磁弁、１
６・・・ドレンバルブ、１６・・・凝縮器。
Claims (2)
- （１）メタノールと水の混合液を改質するリフォーマと
、該リフォーマで生成した改質ガスを燃料ガスとし、空
気を酸化剤として夫々供給される燃料電池とよりなる発
電システムにおいて、前記燃料ガスを電池に供給する主
経路に、凝縮器を介在させたバイパス路を付設し、前記
混合液のタンクより、混合液を前記凝縮器の冷媒として
供給する循環路を備えることを特徴とする燃料電池発電
システム。 - （２）前記バイパス路に凝縮器を出た燃料ガスと凝縮器
に入る前の燃料ガスとが熱交換される熱交換器を介在さ
せたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料
電池発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62292401A JPH01134870A (ja) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62292401A JPH01134870A (ja) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | 燃料電池発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01134870A true JPH01134870A (ja) | 1989-05-26 |
Family
ID=17781307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62292401A Pending JPH01134870A (ja) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01134870A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000054356A1 (de) * | 1999-03-09 | 2000-09-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Brennstoffzellenbatterie mit verbesserter kaltstartperformance und verfahren zum kaltstarten einer brennstoffzellenbatterie |
| JP2007012636A (ja) * | 2006-10-23 | 2007-01-18 | Toshiba Corp | 固体高分子型燃料電池システム |
-
1987
- 1987-11-19 JP JP62292401A patent/JPH01134870A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000054356A1 (de) * | 1999-03-09 | 2000-09-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Brennstoffzellenbatterie mit verbesserter kaltstartperformance und verfahren zum kaltstarten einer brennstoffzellenbatterie |
| JP2007012636A (ja) * | 2006-10-23 | 2007-01-18 | Toshiba Corp | 固体高分子型燃料電池システム |
| JP4746511B2 (ja) * | 2006-10-23 | 2011-08-10 | 株式会社東芝 | 固体高分子型燃料電池システム |
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