JPH02117071A - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
- Publication number
- JPH02117071A JPH02117071A JP63269027A JP26902788A JPH02117071A JP H02117071 A JPH02117071 A JP H02117071A JP 63269027 A JP63269027 A JP 63269027A JP 26902788 A JP26902788 A JP 26902788A JP H02117071 A JPH02117071 A JP H02117071A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxygen
- air
- nitrogen
- fuel cell
- storage tank
- 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.)
- Pending
Links
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 61
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 82
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 65
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 65
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 65
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 41
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 38
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims description 10
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 abstract 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 5
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 5
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 3
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000010763 heavy fuel oil Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
- H01M8/04231—Purging of the reactants
-
- 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
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、発電運転の停止時に不活性ガスにより県内
の残存燃料ガスおよび反応空気をパージする燃料電池発
電システムに関する。
の残存燃料ガスおよび反応空気をパージする燃料電池発
電システムに関する。
従来の燃料電池発電システムにおいては、燃料改質系お
よび燃料電池内に残存する燃料ガスおよび反応空気を系
外に排出（パージ）するに必要な不活性ガスをガスボン
ベや液体窒素タンクによって発電システム内に蓄えてお
き、発電運転の停止時に所定圧力に減圧するか、あるい
は気化させてパージに必要な量の不活性ガスを供給する
方式が知られている。また、反応空気の供給はプロワあ
るいは圧縮機等によって加圧された空気を燃料電池の空
気室に供給する空気供給系を備えたものが知られている
。
よび燃料電池内に残存する燃料ガスおよび反応空気を系
外に排出（パージ）するに必要な不活性ガスをガスボン
ベや液体窒素タンクによって発電システム内に蓄えてお
き、発電運転の停止時に所定圧力に減圧するか、あるい
は気化させてパージに必要な量の不活性ガスを供給する
方式が知られている。また、反応空気の供給はプロワあ
るいは圧縮機等によって加圧された空気を燃料電池の空
気室に供給する空気供給系を備えたものが知られている
。
燃料電池のように、水素主成分の燃料ガスと空気との直
接反応による発電装置では、反応部以外では燃料、空気
を各々隔絶させる必要がある。また、停止時には電池の
活性を維持するために電池中の残ガスをパージするとと
もに、空気が入り込まないよう不活性ガス雰囲気を保つ
必要がある。
接反応による発電装置では、反応部以外では燃料、空気
を各々隔絶させる必要がある。また、停止時には電池の
活性を維持するために電池中の残ガスをパージするとと
もに、空気が入り込まないよう不活性ガス雰囲気を保つ
必要がある。
この不活性ガスとしては窒素、二酸化炭素、アルボン等
が考えられるが、価格、入手の容易性により一般には窒
素が利用される。ボンベガスまたは液体窒素を使用する
従来装置では、発電運転の起動、停止の繰返し頻度に対
応して窒素の使用量が増加するので、これに対応してボ
ンベの交換や液体窒素の補給が必要であり、手間がかか
ると同時に、発電システムの無人運転が阻害されるとい
う問題がある。
が考えられるが、価格、入手の容易性により一般には窒
素が利用される。ボンベガスまたは液体窒素を使用する
従来装置では、発電運転の起動、停止の繰返し頻度に対
応して窒素の使用量が増加するので、これに対応してボ
ンベの交換や液体窒素の補給が必要であり、手間がかか
ると同時に、発電システムの無人運転が阻害されるとい
う問題がある。
一方、燃料電池の酸化剤に空気を使用する場合、燃料電
池の特性が反応ガスの水素分圧、酸素分圧に依存すると
いう特性上、空気を使用する以上は自ずとその発電性能
は空気中の酸素濃度に制約されるので、また、システム
の負荷上昇時においては燃料電池の反応空気を供給する
ブロワ、圧縮機等の吐出圧力が低下し、空気流量の追随
の遅れのためガスの欠乏を生じ、電池特性や寿命の低下
を招く恐れがあり、迅速な負荷変化に封する追従性の阻
害要因となっている。
池の特性が反応ガスの水素分圧、酸素分圧に依存すると
いう特性上、空気を使用する以上は自ずとその発電性能
は空気中の酸素濃度に制約されるので、また、システム
の負荷上昇時においては燃料電池の反応空気を供給する
ブロワ、圧縮機等の吐出圧力が低下し、空気流量の追随
の遅れのためガスの欠乏を生じ、電池特性や寿命の低下
を招く恐れがあり、迅速な負荷変化に封する追従性の阻
害要因となっている。
この発明の目的は、パージガスとしての窒素の生成と反
応空気中の酸素濃度の生成とを並行して行う装置を設け
ることより、補給作業および酸素欠乏を排除し、安定し
た無人運転を可能にすることにある。
応空気中の酸素濃度の生成とを並行して行う装置を設け
ることより、補給作業および酸素欠乏を排除し、安定し
た無人運転を可能にすることにある。
帽１を解決するための手段〕
上記課題を解決するために、この発明によれば、燃料電
池と、この燃料電池に燃料ガスを供給する燃料改質系、
および反応空気を供給する空気供給系とを有するものに
おいて、空気圧縮機を介して送られる乾燥空気中の窒素
および酸素を分離する一対の酸素の吸着槽、および分離
された窒素の貯槽、酸素の貯槽を有する圧力スイング式
吸着装置と、前記窒素貯槽の包蔵窒素をバ・−ジガスと
して前記燃料電池および燃料改質系に供給するパージガ
ス供給系と、前記酸素貯槽の包蔵酸素を前記反応空気に
混入して前記燃料電池に供給する酸素補給系とを備えて
なるものとする。
池と、この燃料電池に燃料ガスを供給する燃料改質系、
および反応空気を供給する空気供給系とを有するものに
おいて、空気圧縮機を介して送られる乾燥空気中の窒素
および酸素を分離する一対の酸素の吸着槽、および分離
された窒素の貯槽、酸素の貯槽を有する圧力スイング式
吸着装置と、前記窒素貯槽の包蔵窒素をバ・−ジガスと
して前記燃料電池および燃料改質系に供給するパージガ
ス供給系と、前記酸素貯槽の包蔵酸素を前記反応空気に
混入して前記燃料電池に供給する酸素補給系とを備えて
なるものとする。
上記手段において、圧力スイング式吸着装置の一対の吸
着槽の一方を圧縮空気中の酸素の吸着槽として動作させ
て分離された窒素を貯槽に蓄えると同時に、他方の吸着
槽を吸着酸素の離脱槽として動作させ、離脱された酸素
に富んだガスを加圧して貯槽に蓄えることにより、空気
を原料としてパージ窒素と補給酸素を同時に発生する生
成源が形成される。したがって、発電運転停止時にはパ
ージガス供給系を介して貯留窒素を必要量供給できると
ともに、燃料電池の負荷急増時には貯留酸素を反応空気
に混入して供給することによって反応空気の酸素濃度を
高め、負荷追従性を向上し、かつ酸素欠乏による燃料電
池の性能や寿命の低下を防止することができる。また、
窒素ボンベ等を必要としないので、その補給作業が不要
になるとともに、無人運転が可能になる。
着槽の一方を圧縮空気中の酸素の吸着槽として動作させ
て分離された窒素を貯槽に蓄えると同時に、他方の吸着
槽を吸着酸素の離脱槽として動作させ、離脱された酸素
に富んだガスを加圧して貯槽に蓄えることにより、空気
を原料としてパージ窒素と補給酸素を同時に発生する生
成源が形成される。したがって、発電運転停止時にはパ
ージガス供給系を介して貯留窒素を必要量供給できると
ともに、燃料電池の負荷急増時には貯留酸素を反応空気
に混入して供給することによって反応空気の酸素濃度を
高め、負荷追従性を向上し、かつ酸素欠乏による燃料電
池の性能や寿命の低下を防止することができる。また、
窒素ボンベ等を必要としないので、その補給作業が不要
になるとともに、無人運転が可能になる。
以下この発明を実施例に基づいて説明する。
第１図はこの発明の実施例Ｉｆを示す概略システム構成
図である０図において、■は燃料電池、２は例えば炭化
水素を原燃料とする燃料改質器、３は空気圧縮機（また
は空気ブロワ）であり、発電運転は燃料改質器２が生成
する水素リンチな燃料ガス２＾を弁１２を含む燃料改質
系を介して燃料電池１の燃料極側に供給すると同時に、
空気圧縮機３により燃料ガス２Ａと同等な圧力に加圧さ
れた反応空気３＾を弁１４を含む空気供給系を介して燃
料電池１の空気極に供給することにより、直接発電が行
われるものである。また、燃料電池ｌの燃料室から弁１
６を介して排出される水素を含むオフガス１＾は燃料改
質器２のバーナに送られ、空気圧縮機３で圧縮された空
気の一部３Ｂを支燃空気として燃焼することにより、改
質反応に必要な熱源として利用される。
図である０図において、■は燃料電池、２は例えば炭化
水素を原燃料とする燃料改質器、３は空気圧縮機（また
は空気ブロワ）であり、発電運転は燃料改質器２が生成
する水素リンチな燃料ガス２＾を弁１２を含む燃料改質
系を介して燃料電池１の燃料極側に供給すると同時に、
空気圧縮機３により燃料ガス２Ａと同等な圧力に加圧さ
れた反応空気３＾を弁１４を含む空気供給系を介して燃
料電池１の空気極に供給することにより、直接発電が行
われるものである。また、燃料電池ｌの燃料室から弁１
６を介して排出される水素を含むオフガス１＾は燃料改
質器２のバーナに送られ、空気圧縮機３で圧縮された空
気の一部３Ｂを支燃空気として燃焼することにより、改
質反応に必要な熱源として利用される。
ｌＯは圧力スイング式吸着装置であり、空気圧縮機４と
、これにより所定圧力に加圧された空気を脱湿処理する
ドライヤー６と、ドライヤー６に弁２０＾、２０Ｂをそ
れぞれ介して連通する一対の吸着槽７＾、７Ｂと、吸着
槽に弁１９Ａ、１９Ｂを介して連結され、吸着槽７Ａ、
７Ｂのいずれかで分離された窒素７Ｎを貯留する窒素貯
槽８と、吸着槽に弁２１Ａ、２１Ｂおよび酸素圧縮機５
を介して連結された酸素貯槽９とで構成され、一対の吸
着槽７＾、７Ｂには空気中の酸素を吸着する吸着剤とし
ての粒状の分子篩炭が充填される。また、窒素貯槽８は
弁１８および一対の弁１３を含むパージガス供給系２５
を介して燃料改質器２の入口側および燃料電池ｌの燃料
室、空気室それぞれの入口側に連結され、酸素貯槽９は
弁２９を含む酸素供給系２６により燃料電池１の空気室
入口側に連結され酸素９Ａが反応空気３Ａに混合した状
態で空気極に供給される。
、これにより所定圧力に加圧された空気を脱湿処理する
ドライヤー６と、ドライヤー６に弁２０＾、２０Ｂをそ
れぞれ介して連通する一対の吸着槽７＾、７Ｂと、吸着
槽に弁１９Ａ、１９Ｂを介して連結され、吸着槽７Ａ、
７Ｂのいずれかで分離された窒素７Ｎを貯留する窒素貯
槽８と、吸着槽に弁２１Ａ、２１Ｂおよび酸素圧縮機５
を介して連結された酸素貯槽９とで構成され、一対の吸
着槽７＾、７Ｂには空気中の酸素を吸着する吸着剤とし
ての粒状の分子篩炭が充填される。また、窒素貯槽８は
弁１８および一対の弁１３を含むパージガス供給系２５
を介して燃料改質器２の入口側および燃料電池ｌの燃料
室、空気室それぞれの入口側に連結され、酸素貯槽９は
弁２９を含む酸素供給系２６により燃料電池１の空気室
入口側に連結され酸素９Ａが反応空気３Ａに混合した状
態で空気極に供給される。
上述のように構成された実施例装置において、圧力スイ
ング式吸着装置１０の動作は、吸着槽７Ａ、７Ｂのいず
れか一方をドライヤー６を通ることにより乾燥された圧
縮空気中の酸素の吸着槽として動作させて分離された窒
素を窒素貯槽８に貯留する吸着工程と、これと並行して
酸素吸着した分子篩炭が包蔵された他方の吸着槽を酸素
圧縮機５によって減圧し、分子篩炭から放出される酸素
を加圧し、酸素貯槽９に回収する再生工程とからなり、
この吸着工程と再生工程を二つの吸着槽７＾、７Ｂ間で
交互に繰り返して行うことにより、圧縮空気中の窒素と
酸素を連続かつ並行して分離回収することができる。な
お、吸着工程と再生工程の切換は弁２０＾。
ング式吸着装置１０の動作は、吸着槽７Ａ、７Ｂのいず
れか一方をドライヤー６を通ることにより乾燥された圧
縮空気中の酸素の吸着槽として動作させて分離された窒
素を窒素貯槽８に貯留する吸着工程と、これと並行して
酸素吸着した分子篩炭が包蔵された他方の吸着槽を酸素
圧縮機５によって減圧し、分子篩炭から放出される酸素
を加圧し、酸素貯槽９に回収する再生工程とからなり、
この吸着工程と再生工程を二つの吸着槽７＾、７Ｂ間で
交互に繰り返して行うことにより、圧縮空気中の窒素と
酸素を連続かつ並行して分離回収することができる。な
お、吸着工程と再生工程の切換は弁２０＾。
２０Ｂ１弁１９Ａ、 １９Ｂ、および弁２１Ａ、２１Ｂ
の操作により手動または自動で行うことができ、かつ貯
槽８または９に圧力スイッチを設けて吸着装置１０をオ
ン・オフ制御することにより、窒素および酸素の使用量
に対応して無駄なく窒素および酸素を生成することがで
きる。
の操作により手動または自動で行うことができ、かつ貯
槽８または９に圧力スイッチを設けて吸着装置１０をオ
ン・オフ制御することにより、窒素および酸素の使用量
に対応して無駄なく窒素および酸素を生成することがで
きる。
このような圧力スイング式吸着装置を備えた燃料電池発
電システムの運転中に負荷が急増した場合、パージガス
供給系２５を遮断した状態で弁２９を開き、酸素補給系
２６を介して酸素９Ａを供給することにより、反応空気
３Ａに酸素９＾が加わり、酸素濃度の高い反応空気が空
気室に供給されるので、酸素欠乏に起因する燃料電池の
性能および寿命低下を阻止することができる０例えば、
酸素濃度２１％の反応空気３Ａ １１００Ｎ’／ ｈに
５．３Ｎ■３／ｈの酸素を補給すると、空気室に供給さ
れる反応空気の酸素濃度は２５％に上昇する。これは５
．３ Ｎｍ”／ ｈの酸素の補給が空気圧縮機３を介し
て約１２５ Ｎｗｒ”／ ｈの反応空気（圧縮空気）
３Ａを供給したのと等価となる。したがって、従来空気
中の酸素濃度２１％に抑えられていた燃料電池の発電性
能の制約が排除されて負荷の急増に対応した発電性能が
得られるとともに、少いガス流量の増加（５，３Ｎ ｍ
”／ ｈ ）でガス流量を大幅に増加（２５Ｎｍ）／ｈ
） したと等価な効果が得られるので、燃料電池１内に
おける燃料ガスと反応空気の圧力バランスに及ぼす悪影
響が低減されるとともに、空気圧縮機３の大型化を回避
することができる。なお、圧力スイング式吸着装置１０
の一対の吸着槽７Ａ、７Ｂの吸着工程と再生工程の切換
時には、両吸着槽の圧力を一旦大気圧に下げた後、一方
を加圧、一方を減圧する操作が行われるが、再生運転さ
れる吸着槽に包蔵された大気圧空気は回収酸素とともに
酸素圧縮機５により加圧され酸素貯槽９に回収される。
電システムの運転中に負荷が急増した場合、パージガス
供給系２５を遮断した状態で弁２９を開き、酸素補給系
２６を介して酸素９Ａを供給することにより、反応空気
３Ａに酸素９＾が加わり、酸素濃度の高い反応空気が空
気室に供給されるので、酸素欠乏に起因する燃料電池の
性能および寿命低下を阻止することができる０例えば、
酸素濃度２１％の反応空気３Ａ １１００Ｎ’／ ｈに
５．３Ｎ■３／ｈの酸素を補給すると、空気室に供給さ
れる反応空気の酸素濃度は２５％に上昇する。これは５
．３ Ｎｍ”／ ｈの酸素の補給が空気圧縮機３を介し
て約１２５ Ｎｗｒ”／ ｈの反応空気（圧縮空気）
３Ａを供給したのと等価となる。したがって、従来空気
中の酸素濃度２１％に抑えられていた燃料電池の発電性
能の制約が排除されて負荷の急増に対応した発電性能が
得られるとともに、少いガス流量の増加（５，３Ｎ ｍ
”／ ｈ ）でガス流量を大幅に増加（２５Ｎｍ）／ｈ
） したと等価な効果が得られるので、燃料電池１内に
おける燃料ガスと反応空気の圧力バランスに及ぼす悪影
響が低減されるとともに、空気圧縮機３の大型化を回避
することができる。なお、圧力スイング式吸着装置１０
の一対の吸着槽７Ａ、７Ｂの吸着工程と再生工程の切換
時には、両吸着槽の圧力を一旦大気圧に下げた後、一方
を加圧、一方を減圧する操作が行われるが、再生運転さ
れる吸着槽に包蔵された大気圧空気は回収酸素とともに
酸素圧縮機５により加圧され酸素貯槽９に回収される。
したがって、酸素圧ＩＶ＆５またはその吐出側にリーク
弁を設け、再生工程の開始時に含まれる空気をリーク弁
を介して外部に排出するよう構成することが好ましい。
弁を設け、再生工程の開始時に含まれる空気をリーク弁
を介して外部に排出するよう構成することが好ましい。
一方、燃料電池１の運転停止時には、燃料改質器２への
原燃料の供給１および空気圧縮機３の運転を停止し、弁
１２，１４，１６．１７を閉じた状態で、弁１８、１１
を開いて窒素貯槽８がらパージ用の窒素８Ａを燃料改質
系に供給し、系内に残存する燃料ガスを弁１１を介して
パージするとともに、弁１３．１５を開いて燃料電池１
内の残存燃料ガス、残存空気を弁１５から排出すること
により、燃料改質系および燃料電池内は乾燥した窒素雰
囲気に置換され、燃料電池の活性を保持した状態で外部
からの空気の侵入を阻止し、発電運転の再開に備えるこ
とができる。
原燃料の供給１および空気圧縮機３の運転を停止し、弁
１２，１４，１６．１７を閉じた状態で、弁１８、１１
を開いて窒素貯槽８がらパージ用の窒素８Ａを燃料改質
系に供給し、系内に残存する燃料ガスを弁１１を介して
パージするとともに、弁１３．１５を開いて燃料電池１
内の残存燃料ガス、残存空気を弁１５から排出すること
により、燃料改質系および燃料電池内は乾燥した窒素雰
囲気に置換され、燃料電池の活性を保持した状態で外部
からの空気の侵入を阻止し、発電運転の再開に備えるこ
とができる。
この発明、は前述のように、圧力スイング式吸着装置を
設けて空気中の窒素と酸素を分離し、窒素はパージ用の
不活性ガスとしてパージガス供給系を介して燃料電池お
よび燃料改質系に供給し、酸素は酸素補給系を介して反
応空気に混入し、燃料電池に供給するよう構成した。そ
の結果、圧力スイング式吸着装置が燃料電池停止時に必
要なパージ窒素を常時必要量生成するので、窒素ボンベ
あるいは液体窒素を用いた従来装置で問題となった補給
作業と、これに起因する無人発電運転に対する制約が排
除される。また、常時回収かつ貯留された酸素リッチな
空気は燃料電池の負荷急増時に反応空気に混入され、酸
素濃度の高い反応空気を燃料電池に供給できるので、従
来空気中の酸素分圧により発電性能が規制されていた燃
料電池の発電性能を高めることができ、負荷の増減に対
する追従性が向上するとともに、少い流量増加で酸素欠
乏による燃料電池の性能および寿命低下が阻止され、か
つ燃料ガスとの圧力バランスに及ぼす悪影響も軽減され
る。したがって、負荷変動に対する追従性を空気圧縮機
の容量増加や燃料電池の性能に悪影響を及ぼすことなく
改善でき、がつ窒素の補給が自動化されて無人運転可能
な燃料電池発電システムを提供することができる。
設けて空気中の窒素と酸素を分離し、窒素はパージ用の
不活性ガスとしてパージガス供給系を介して燃料電池お
よび燃料改質系に供給し、酸素は酸素補給系を介して反
応空気に混入し、燃料電池に供給するよう構成した。そ
の結果、圧力スイング式吸着装置が燃料電池停止時に必
要なパージ窒素を常時必要量生成するので、窒素ボンベ
あるいは液体窒素を用いた従来装置で問題となった補給
作業と、これに起因する無人発電運転に対する制約が排
除される。また、常時回収かつ貯留された酸素リッチな
空気は燃料電池の負荷急増時に反応空気に混入され、酸
素濃度の高い反応空気を燃料電池に供給できるので、従
来空気中の酸素分圧により発電性能が規制されていた燃
料電池の発電性能を高めることができ、負荷の増減に対
する追従性が向上するとともに、少い流量増加で酸素欠
乏による燃料電池の性能および寿命低下が阻止され、か
つ燃料ガスとの圧力バランスに及ぼす悪影響も軽減され
る。したがって、負荷変動に対する追従性を空気圧縮機
の容量増加や燃料電池の性能に悪影響を及ぼすことなく
改善でき、がつ窒素の補給が自動化されて無人運転可能
な燃料電池発電システムを提供することができる。
第１図はこの発明の実施例装置を示す概略システム構成
図である。 １：燃料電池、２：燃料改質器、３．４ ＋空気圧縮機
、５：酸素圧縮機、６：ドライヤー、７Ａ、７Ｂ ：吸
着槽、７Ｎ−分離窒素、８：窒素貯槽、９：酸素貯槽、
９Ａ：補給酸素、１０：圧力スイング式吸着装置、２５
：パージガス供給系、２６：酸素補給系。
図である。 １：燃料電池、２：燃料改質器、３．４ ＋空気圧縮機
、５：酸素圧縮機、６：ドライヤー、７Ａ、７Ｂ ：吸
着槽、７Ｎ−分離窒素、８：窒素貯槽、９：酸素貯槽、
９Ａ：補給酸素、１０：圧力スイング式吸着装置、２５
：パージガス供給系、２６：酸素補給系。
Claims (1)
- １）燃料電池と、この燃料電池に燃料ガスを供給する燃
料改質系、および反応空気を供給する空気供給系とを有
するものにおいて、空気圧縮機を介して送られる乾燥空
気中の窒素および酸素を分離する一対の酸素の吸着槽、
および分離された窒素の貯槽、酸素の貯槽を有する圧力
スイング式吸着装置と、前記窒素貯槽の包蔵窒素をパー
ジガスとして前記燃料電池および燃料改質系に供給する
パージガス供給系と、前記酸素貯槽の包蔵酸素を前記反
応空気に混入して前記燃料電池に供給する酸素補給系と
を備えてなることを特徴とする燃料電池発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63269027A JPH02117071A (ja) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63269027A JPH02117071A (ja) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | 燃料電池発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02117071A true JPH02117071A (ja) | 1990-05-01 |
Family
ID=17466657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63269027A Pending JPH02117071A (ja) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02117071A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04206271A (ja) * | 1990-11-29 | 1992-07-28 | Chubu Electric Power Co Inc | 燃料電池発電装置 |
| EP0700107A2 (en) | 1994-08-30 | 1996-03-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Reformer and fuel cell system using the same |
| FR2834586A1 (fr) * | 2002-01-04 | 2003-07-11 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Dispositif de generation d'electricite du type pile a combustible et vehicule comportant un tel dispositif |
| CN102004225A (zh) * | 2010-09-20 | 2011-04-06 | 东南大学 | 流化床电极直接碳燃料电池半电池的测试方法及装置 |
| JP2016136471A (ja) * | 2015-01-23 | 2016-07-28 | 東京瓦斯株式会社 | 燃料電池システム |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62119870A (ja) * | 1985-11-20 | 1987-06-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料電池発電システム |
| JPS6332469B2 (ja) * | 1980-07-24 | 1988-06-30 | Sophia Co Ltd |
-
1988
- 1988-10-25 JP JP63269027A patent/JPH02117071A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6332469B2 (ja) * | 1980-07-24 | 1988-06-30 | Sophia Co Ltd | |
| JPS62119870A (ja) * | 1985-11-20 | 1987-06-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料電池発電システム |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04206271A (ja) * | 1990-11-29 | 1992-07-28 | Chubu Electric Power Co Inc | 燃料電池発電装置 |
| EP0700107A2 (en) | 1994-08-30 | 1996-03-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Reformer and fuel cell system using the same |
| US5616430A (en) * | 1994-08-30 | 1997-04-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Reformer and fuel cell system using the same |
| FR2834586A1 (fr) * | 2002-01-04 | 2003-07-11 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Dispositif de generation d'electricite du type pile a combustible et vehicule comportant un tel dispositif |
| CN102004225A (zh) * | 2010-09-20 | 2011-04-06 | 东南大学 | 流化床电极直接碳燃料电池半电池的测试方法及装置 |
| JP2016136471A (ja) * | 2015-01-23 | 2016-07-28 | 東京瓦斯株式会社 | 燃料電池システム |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6627338B2 (en) | Integrated fuel cell and pressure swing adsorption system | |
| ES2769830T3 (es) | Sistema y método para regenerar el lecho absorbedor para secar hidrógeno humidificado comprimido | |
| US8617294B2 (en) | Systems and methods for supplying auxiliary fuel streams during intermittent byproduct discharge from pressure swing adsorption assemblies | |
| CN101162785B (zh) | 电池堆关闭清除方法 | |
| JPH0869808A (ja) | 改質装置と燃料電池システム | |
| US11273405B2 (en) | Method for recovering hydrogen from biomass pyrolysis gas | |
| WO2003094273A1 (fr) | Systeme de generation electrique a pile a combustible et procede de fonctionnement de ce systeme | |
| US10573947B2 (en) | Electrochemical battery maintaining oxygen concentration by air recirculation | |
| US8101306B2 (en) | Fuel cell system with fuel reforming units | |
| KR20170007110A (ko) | 전기화학 전지 및 그의 운전 방법 | |
| JPH02117071A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| US20060029529A1 (en) | Pressurized hydrogen delivery system for electrochemical cells | |
| JP2006351270A (ja) | 燃料電池 | |
| CN114665132A (zh) | 带有变压吸附制氧装置的质子交换膜燃料电池发电系统 | |
| JP3928319B2 (ja) | 移動体用燃料電池システム | |
| JP2003163024A (ja) | 改質型燃料電池システム | |
| US20220158206A1 (en) | Fuel cell startup/shutdown degradation mitigation by removal of oxygen ad/absorption media | |
| CA3226820A1 (en) | Method for operating an electrolysis plant, and electrolysis plant | |
| US11808238B2 (en) | Method for process-integrated oxygen supply of a hydrogen circulation engine comprising recirculation of a noble gas | |
| JP2001146407A (ja) | 一酸化炭素浄化装置、その運転方法およびその停止方法 | |
| JP4523313B2 (ja) | 水素ガス製造発電システム及びその運転方法 | |
| JPH02234360A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JP2007042371A (ja) | 燃料電池システム | |
| JP2002355519A (ja) | 水素精製用４塔式圧力スイング吸着装置の安定運転方法 | |
| JP4259674B2 (ja) | 燃料電池発電装置 |