JPH02119060A - 燃料電池発電装置 - Google Patents
燃料電池発電装置Info
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- JPH02119060A JPH02119060A JP63270764A JP27076488A JPH02119060A JP H02119060 A JPH02119060 A JP H02119060A JP 63270764 A JP63270764 A JP 63270764A JP 27076488 A JP27076488 A JP 27076488A JP H02119060 A JPH02119060 A JP H02119060A
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Classifications
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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
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
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- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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-
- 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
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- 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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、簡単な機構で起動から定常運転までの温度立
ち」二がりを短時間に実施できるようにした燃料電池発
電装置に関する。
ち」二がりを短時間に実施できるようにした燃料電池発
電装置に関する。
燃料電池は、燐酸などの電解質を含浸した電解質層を間
に挟んで燃料極と空気極とを設け、このうちの燃料極に
改質装置で生成した水素主体の改質ガスを供給すると共
に、他方の空気極に空気を供給して、上記電解質層で水
素と酸素を反応させることにより水と電気を発生させる
ようにしたものである。
に挟んで燃料極と空気極とを設け、このうちの燃料極に
改質装置で生成した水素主体の改質ガスを供給すると共
に、他方の空気極に空気を供給して、上記電解質層で水
素と酸素を反応させることにより水と電気を発生させる
ようにしたものである。
上記反応は発熱反応であって温度が高いほど発電効率が
よいため、一般に定常運転時には冷却ジャケットなどに
よって材料の耐熱性の範囲までを限界として調整し、２
００℃近辺の温度で運転されるようになっている。この
ため燃料電池を起動するには、低温の起動時から出来る
だけ速やかに２００℃近辺の温度まで立ち上がらせるよ
うにすることが、効率的な発電を行う」二で重要である
とされている。
よいため、一般に定常運転時には冷却ジャケットなどに
よって材料の耐熱性の範囲までを限界として調整し、２
００℃近辺の温度で運転されるようになっている。この
ため燃料電池を起動するには、低温の起動時から出来る
だけ速やかに２００℃近辺の温度まで立ち上がらせるよ
うにすることが、効率的な発電を行う」二で重要である
とされている。
従来、このような起動時対策としては、空気供給通路中
にヒータを設け、空気極に供給する空気温度を昇温させ
るようにしていた。しかし、空気供給通路中にヒータを
設けることは、装置を？ｊＸ ９ｆｆｌにするばかりか
、非常に大きな電気エネルギを必要とし、運転管理を非
常に面倒にするという問題があった。
にヒータを設け、空気極に供給する空気温度を昇温させ
るようにしていた。しかし、空気供給通路中にヒータを
設けることは、装置を？ｊＸ ９ｆｆｌにするばかりか
、非常に大きな電気エネルギを必要とし、運転管理を非
常に面倒にするという問題があった。
また、改質装置の加熱排ガスを冷却ジ→・ゲントに一時
的に供給することにより燃料電池を昇温させるとい・っ
ものも捷案されている（特開昭６２−６６５７８号公報
参照）。し、かし、この装置では余分な配管売行うこと
によって装置を複ぐ（１にするとい・う問題があった。
的に供給することにより燃料電池を昇温させるとい・っ
ものも捷案されている（特開昭６２−６６５７８号公報
参照）。し、かし、この装置では余分な配管売行うこと
によって装置を複ぐ（１にするとい・う問題があった。
本発明の目的ば、上述（７た従来の問題を解消と７、極
めて簡単な機構によ、って起動から定常運転までの温度
の立ち−」二がりを速やかに行えるようにした燃料電池
発電装置を擾供することにある。
めて簡単な機構によ、って起動から定常運転までの温度
の立ち−」二がりを速やかに行えるようにした燃料電池
発電装置を擾供することにある。
〔課題を解決するだめの１−段〕
」−記目的を達成する本発明は、改質装置で生成した燃
料の改質ガスを燃料電池の燃料極に供給すると共に、空
気供給管６、二取り入れた空気を前記燃料電池の空気極
ダニ供給１．′Ｔ、発電を行う燃料電池発電装置におい
て、前記改質装置の加熱ガス排気管の出目と前記空気供
給管の入口とを切換弁を介して連結し、該切換弁の切換
えＧこより加熱排ガスと空気とを前記空気極に切換供給
可能にし、かつ前記加熱ガス排気管から前記空気極出口
側の排気管までの管路に送風機を直列に接続したことを
特徴とするものである。
料の改質ガスを燃料電池の燃料極に供給すると共に、空
気供給管６、二取り入れた空気を前記燃料電池の空気極
ダニ供給１．′Ｔ、発電を行う燃料電池発電装置におい
て、前記改質装置の加熱ガス排気管の出目と前記空気供
給管の入口とを切換弁を介して連結し、該切換弁の切換
えＧこより加熱排ガスと空気とを前記空気極に切換供給
可能にし、かつ前記加熱ガス排気管から前記空気極出口
側の排気管までの管路に送風機を直列に接続したことを
特徴とするものである。
このように送風機を、加熱ガス排気管から空気極出口側
の排気管までの管路中に直列に接続することにより、過
剰の空気（酸素）を空気供給管に取り込むことが可能に
なり、起動時において上記加熱された空気を空気極に対
（，７積極的に供給することができるよ・うになるので
ある。
の排気管までの管路中に直列に接続することにより、過
剰の空気（酸素）を空気供給管に取り込むことが可能に
なり、起動時において上記加熱された空気を空気極に対
（，７積極的に供給することができるよ・うになるので
ある。
第１図は本発明の実施例からなる燃料電池発電装置の概
略を示すものであり、１は改質装置、２ば燃料電池であ
る。
略を示すものであり、１は改質装置、２ば燃料電池であ
る。
上記燃料電池２は、電解層２１を間ｔこ挾んで両側に燃
料極２２点空気極２３を配置した準電池と冷却通路２４
とを積層（−２で構成されている。
料極２２点空気極２３を配置した準電池と冷却通路２４
とを積層（−２で構成されている。
一方、Ｆ：、記改質装置１ ？；！下部δこバーナ３を
設げ１．その」１方に蒸発器４を設け、さらにその上方
に触媒層５を設けている。バーナ３には、燃料タンク６
から燃焼用燃料（例えばメタノール）がポンプ７Ｑ、＝
よって供給され、その燃料を送風機８から供給される空
気によって燃焼して加熱ガスにする。蒸発器４には、燃
料タンク９から反応用燃料（例えばメタノールと水との
混合液）がポンプ１０によって供給され、バーナ３の加
熱によって気化されるようになっている。
設げ１．その」１方に蒸発器４を設け、さらにその上方
に触媒層５を設けている。バーナ３には、燃料タンク６
から燃焼用燃料（例えばメタノール）がポンプ７Ｑ、＝
よって供給され、その燃料を送風機８から供給される空
気によって燃焼して加熱ガスにする。蒸発器４には、燃
料タンク９から反応用燃料（例えばメタノールと水との
混合液）がポンプ１０によって供給され、バーナ３の加
熱によって気化されるようになっている。
蒸発器４で気化された燃料ガスは触媒層５に入り、そこ
で反応して水素主体の改質ガスに変化する。この改質ガ
スは、改質ガス供給管１１から貯溜部１４を経、さらに
供給管１．１３から一ト記燃料電池２の燃料極２２に供
給されるようになっている。
で反応して水素主体の改質ガスに変化する。この改質ガ
スは、改質ガス供給管１１から貯溜部１４を経、さらに
供給管１．１３から一ト記燃料電池２の燃料極２２に供
給されるようになっている。
上記バーナ３で発生した加熱ガスは、蒸発器４と触媒層
５を加熱したのち、加熱ガス排気管１２から排気される
。一方、１６は燃料電池２の空気極２３に対して空気を
供給する空気供給管であり、その途中には送風機１９が
接続されている。、−の空気供給管１６から空気極２３
へ供給された空気は、燃料極２２に供給された改質ガス
と反応し７て水になると共に電気を発生する。ここで反
応に供されなかった残余の空気は排気管２５へ排出され
る。
５を加熱したのち、加熱ガス排気管１２から排気される
。一方、１６は燃料電池２の空気極２３に対して空気を
供給する空気供給管であり、その途中には送風機１９が
接続されている。、−の空気供給管１６から空気極２３
へ供給された空気は、燃料極２２に供給された改質ガス
と反応し７て水になると共に電気を発生する。ここで反
応に供されなかった残余の空気は排気管２５へ排出され
る。
上記空気供給管１６の上流側は、四方切換弁１８を介ｔ
７て空気入口管１７．加熱ガス排気管１２、加熱ガス排
気口１３の３部分に対して連結されている。そして、こ
の四方切換弁１８を切換操作することによって、第２図
Ａのように加熱ガス排気管１２と加熱ガス排気口１３と
の間及び空気入口管１７と空気供給管１６との間をそれ
ぞれ連通ずる場合と、第２図Ｂのように加熱ガス排気管
１２と空気供給管１６との間及び加熱ガス排気口１３と
空気入１コ管１７との間をそれぞれ連通ずる場合とに切
換可能になっている。
７て空気入口管１７．加熱ガス排気管１２、加熱ガス排
気口１３の３部分に対して連結されている。そして、こ
の四方切換弁１８を切換操作することによって、第２図
Ａのように加熱ガス排気管１２と加熱ガス排気口１３と
の間及び空気入口管１７と空気供給管１６との間をそれ
ぞれ連通ずる場合と、第２図Ｂのように加熱ガス排気管
１２と空気供給管１６との間及び加熱ガス排気口１３と
空気入１コ管１７との間をそれぞれ連通ずる場合とに切
換可能になっている。
したがって、上述した燃料電池発電装置によれば、この
装置を起動する時に、四方切換弁１８を第２図Ｂのよう
に切り換えるご七によって、加熱ガス排気管１２の加熱
排ガスを空気供給管１６へ供給し、これを燃料電池２の
空気極２３および冷却通路２４に対して供給することが
できる。このときの加熱排ガスは、送風機１９によって
積極的に吸引されるため、バーナ３例の吸気口から過剰
の空気（酸素）が混入し、多量の未反応酸素が混入した
ものとなっている。このため燃料電池２において、燃料
極２２に供給された改質ガスの水素と反応して十分な発
電を行うことができるようになっている。また、−り記
加熱排ガスは高温であるため、起動時の低温の燃料電池
２は短時間のうらに定常運転時の高温（例えば１８０℃
）にまで昇温することができる。
装置を起動する時に、四方切換弁１８を第２図Ｂのよう
に切り換えるご七によって、加熱ガス排気管１２の加熱
排ガスを空気供給管１６へ供給し、これを燃料電池２の
空気極２３および冷却通路２４に対して供給することが
できる。このときの加熱排ガスは、送風機１９によって
積極的に吸引されるため、バーナ３例の吸気口から過剰
の空気（酸素）が混入し、多量の未反応酸素が混入した
ものとなっている。このため燃料電池２において、燃料
極２２に供給された改質ガスの水素と反応して十分な発
電を行うことができるようになっている。また、−り記
加熱排ガスは高温であるため、起動時の低温の燃料電池
２は短時間のうらに定常運転時の高温（例えば１８０℃
）にまで昇温することができる。
このように燃料電池２が定常運転時の所定の温度に達し
たら、上記四方切換弁１８を第２図Ａのように切り換え
れば、空気入口管１７から導入した空気を空気極２３に
供給することができ、通常の発電操作を行・うことがで
きる。
たら、上記四方切換弁１８を第２図Ａのように切り換え
れば、空気入口管１７から導入した空気を空気極２３に
供給することができ、通常の発電操作を行・うことがで
きる。
また、上述の燃料電池発電装置は、加熱ガス排気管と空
気供給管との間に切換弁を介在させ、かつ送風機を挿入
するだけの極めて簡ｍな構成であって、余分な管路を何
等付設していないため、同一の空気供給管を使用するだ
けで発電装置の起動、定常運転、停止の全てを実施する
ことができる。
気供給管との間に切換弁を介在させ、かつ送風機を挿入
するだけの極めて簡ｍな構成であって、余分な管路を何
等付設していないため、同一の空気供給管を使用するだ
けで発電装置の起動、定常運転、停止の全てを実施する
ことができる。
なお、本発明において、上記送風機１９は加熱ガス排気
管１２がら空気排気管２５までの間に直列に連結されて
いれば、その位置は特に限定されない。したが、って、
第１図中に想像線で示すように、送風機Ｉ９を燃料電池
２より下流側の排気管２５に接続することもできる。
管１２がら空気排気管２５までの間に直列に連結されて
いれば、その位置は特に限定されない。したが、って、
第１図中に想像線で示すように、送風機Ｉ９を燃料電池
２より下流側の排気管２５に接続することもできる。
また、−１−述した実施例では、空気供給管１６を加熱
ガス排気管１２と空気入Ｉ」管１７とに交互に切り換え
る１段とし７て、四方切換弁１８を使用したが、交互の
切り換えが可能なものであれば必ずしも四方切換弁であ
る必要はない。第３図の例は、上記四方切換弁に代えて
、三方切換弁１８ａと三方切換弁１８ｄとの組み合ね・
仕を使用１−たものである。また、第４図の例は３個の
ニ一方切換弁１８ｂ、１８Ｃ，１８ｄを組み合わ」ｋで
使用したものである。、これらの例は切換弁の数が多く
なるという不利はあるが、いずれの場合も一］二記四方
切換弁と同様の作用効果を得る、−とができる。
ガス排気管１２と空気入Ｉ」管１７とに交互に切り換え
る１段とし７て、四方切換弁１８を使用したが、交互の
切り換えが可能なものであれば必ずしも四方切換弁であ
る必要はない。第３図の例は、上記四方切換弁に代えて
、三方切換弁１８ａと三方切換弁１８ｄとの組み合ね・
仕を使用１−たものである。また、第４図の例は３個の
ニ一方切換弁１８ｂ、１８Ｃ，１８ｄを組み合わ」ｋで
使用したものである。、これらの例は切換弁の数が多く
なるという不利はあるが、いずれの場合も一］二記四方
切換弁と同様の作用効果を得る、−とができる。
本発明の燃料電池発電装置は、上３Ａ； Ｉ、たよ・）
に改質装置の加熱ガス排気管の出りと前記空気供給管の
入１口とを切換弁を介して連結し、該切換弁の切換えに
より加熱排ガスと空気と４空気極に切換供給可能にし、
かつ加熱ガス排気管から空気極出口側の排気管までの管
路に送風機を直列に接続した構成からなるものである。
に改質装置の加熱ガス排気管の出りと前記空気供給管の
入１口とを切換弁を介して連結し、該切換弁の切換えに
より加熱排ガスと空気と４空気極に切換供給可能にし、
かつ加熱ガス排気管から空気極出口側の排気管までの管
路に送風機を直列に接続した構成からなるものである。
したがって、Ｊ二記送風機によって加熱排ガス中に過剰
の空気（酸素）を混入させて空気供給管に取り込むこと
が可能になると共に、起動時において、その加熱された
空気を空気極に対して積極的に供給することができるよ
う乙こなるから、簡単な機構によって起動から定常運転
までの温度の立ちトがりを速やかに行うことができるよ
・うになる。
の空気（酸素）を混入させて空気供給管に取り込むこと
が可能になると共に、起動時において、その加熱された
空気を空気極に対して積極的に供給することができるよ
う乙こなるから、簡単な機構によって起動から定常運転
までの温度の立ちトがりを速やかに行うことができるよ
・うになる。
第１図は本発明の実施例からなる燃料電池発電装置の概
略図、第２図Ａ、Ｂはそれぞれ同燃料電池発電装置に設
けられた切換弁の作動説明図、第３図および第４図はそ
れぞれ他の実施例からなる燃料電池発電装置の概略図で
ある。 ■・・・改質装置、２・・・燃料電池、１１．ｌｌａ・
・・改質ガス供給管、１２・・・加熱ガス排気管、１３
・・・加熱ガス■ト気口、１６・・・空気供給管、１７
・・・空気入口管、１８・・・四方切換弁（切換弁）、
１８ ａ−・・三方切換弁（切換弁）、１８ｂ、１８ｃ
、１８ｄ・・・三方切換弁（切換弁）、１９・・・送風
機、２２・・・燃料極、２３・・・空気極、２５・・・
排気管。
略図、第２図Ａ、Ｂはそれぞれ同燃料電池発電装置に設
けられた切換弁の作動説明図、第３図および第４図はそ
れぞれ他の実施例からなる燃料電池発電装置の概略図で
ある。 ■・・・改質装置、２・・・燃料電池、１１．ｌｌａ・
・・改質ガス供給管、１２・・・加熱ガス排気管、１３
・・・加熱ガス■ト気口、１６・・・空気供給管、１７
・・・空気入口管、１８・・・四方切換弁（切換弁）、
１８ ａ−・・三方切換弁（切換弁）、１８ｂ、１８ｃ
、１８ｄ・・・三方切換弁（切換弁）、１９・・・送風
機、２２・・・燃料極、２３・・・空気極、２５・・・
排気管。
Claims (1)
- 改質装置で生成した燃料の改質ガスを燃料電池の燃料極
に供給すると共に、空気供給管に取り入れた空気を前記
燃料電池の空気極に供給して発電を行う燃料電池発電装
置において、前記改質装置の加熱ガス排気管の出口と前
記空気供給管の入口とを切換弁を介して連結し、該切換
弁の切換えにより加熱排ガスと空気とを前記空気極に切
換供給可能にし、かつ前記加熱ガス排気管から前記空気
極出口側の排気管までの管路に送風機を直列に接続した
燃料電池発電装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63270764A JPH02119060A (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | 燃料電池発電装置 |
| US08/290,141 USRE35002E (en) | 1988-10-28 | 1994-08-15 | Fuel cell system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63270764A JPH02119060A (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | 燃料電池発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02119060A true JPH02119060A (ja) | 1990-05-07 |
Family
ID=17490669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63270764A Pending JPH02119060A (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | 燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02119060A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005294135A (ja) * | 2004-04-02 | 2005-10-20 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 燃料電池システム及びその運転方法 |
| JP2006252934A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Toyota Motor Corp | 空冷式燃料電池システム |
-
1988
- 1988-10-28 JP JP63270764A patent/JPH02119060A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005294135A (ja) * | 2004-04-02 | 2005-10-20 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 燃料電池システム及びその運転方法 |
| JP2006252934A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Toyota Motor Corp | 空冷式燃料電池システム |
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