JPH02199776A - Molten carbonate fuel cell generating system - Google Patents
Molten carbonate fuel cell generating systemInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、溶融炭酸塩型燃料電池に係り、特にカソード
からのカソード排ガスをカソードに戻す溶融炭酸塩型燃
料電池発電システムに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a molten carbonate fuel cell, and more particularly to a molten carbonate fuel cell power generation system in which cathode exhaust gas from the cathode is returned to the cathode.
［従来の技術］
燃料電池は、水の電気分解の逆の反応であり、燃料中の
水素と空気中の酸素とを化学的に反応させて電気と水と
を同時に取出すものである。[Prior Art] A fuel cell is a reaction that is the reverse of the electrolysis of water, and generates electricity and water at the same time by chemically reacting hydrogen in the fuel with oxygen in the air.
一般に燃料電池の構造は、電解質板を燃料極（アノード
）と空気極（カソード）の画電極で両面から挟み、アノ
ード側に水素等の燃料ガスを供給すると共に、カソード
側に二酸化炭素を含んだ空気を供給することで、アノー
ドとカソードとの間で発生する電位差によって発電が行
われるようにしたセルを、多層に積層させて構成されて
いる。また、ＬＮＧ等の燃料ガスを改質して水素リッチ
ガスとするリフオーマは、燃料ガスと蒸気を反応させて
水素ガスと一酸化炭素ガスに改質する改質室と、その改
質室を加熱して改質室の温度を維持すべく、燃料ガスと
空気を燃焼させる燃焼室とからなっている。In general, the structure of a fuel cell is such that an electrolyte plate is sandwiched between a fuel electrode (anode) and an air electrode (cathode) from both sides, and a fuel gas such as hydrogen is supplied to the anode side, and a fuel gas containing carbon dioxide is supplied to the cathode side. It is constructed by laminating multiple layers of cells that generate electricity through a potential difference generated between an anode and a cathode by supplying air. In addition, a reformer that reforms fuel gas such as LNG to hydrogen-rich gas has a reforming chamber that reacts fuel gas and steam to reform into hydrogen gas and carbon monoxide gas, and a reforming chamber that is heated. It consists of a combustion chamber that burns fuel gas and air to maintain the temperature of the reforming chamber.
溶融炭酸塩型燃料電池発電システムにおいては、先ずＬ
ＮＧ等の燃料ガスが、脱硫された後、蒸気と共にリフオ
ーマの改質室に入る。そこで、燃料ガスと蒸気が水素リ
ッチガス及び−酸化炭素に改質されて燃料電池のアノー
ドに供給される。このアノードからのアノード排ガスに
はアノード中で消費された残りの水素ガスが含まれ、こ
のアノード排ガスが空気と共にリフオーマの燃焼室に導
入され、燃焼室でアノード排ガス中の水素ガスを燃焼し
、その燃焼熱で改質室を通る燃料ガスと蒸気の改質反応
を維持させる。In a molten carbonate fuel cell power generation system, first L
After the fuel gas such as NG is desulfurized, it enters the reforming chamber of the reformer together with steam. There, the fuel gas and steam are reformed into hydrogen-rich gas and carbon oxide and supplied to the anode of the fuel cell. The anode exhaust gas from this anode contains the remaining hydrogen gas consumed in the anode, and this anode exhaust gas is introduced into the combustion chamber of the rifomar together with air, where the hydrogen gas in the anode exhaust gas is combusted. The heat of combustion maintains the reforming reaction between the fuel gas and steam passing through the reforming chamber.
そして、燃焼後の二酸化炭素ガス等の燃焼排ガスが、空
気と共にカソードに供給される。そのカソードからのカ
ソード排ガスにはカソード中で消費された残りの二酸化
炭素ガスが含まれ、このガスは熱が回収されて冷却され
た後、そのまま大気に排出される。Then, combustion exhaust gas such as carbon dioxide gas after combustion is supplied to the cathode together with air. The cathode exhaust gas from the cathode includes the remaining carbon dioxide gas consumed in the cathode, which is cooled with heat recovery and then directly vented to the atmosphere.
［発明が解決しようとする課題］
ところで、従来の溶融炭酸塩型燃料電池発電システムに
あっては、カソードからのカソード排ガスは冷却された
後、そのまま大気に排出されていたので、このカソード
排ガス中に含まれる二酸化炭素が無駄になる問題がある
。[Problems to be Solved by the Invention] By the way, in the conventional molten carbonate fuel cell power generation system, the cathode exhaust gas from the cathode was cooled and then discharged directly into the atmosphere. There is a problem that the carbon dioxide contained in the carbon dioxide is wasted.
そこで、本発明は、上記課題を解決すべくなされたもの
で、カソード排ガスを利用できる溶融炭酸塩型燃料電池
発電システムを提供することを目的とする。The present invention was made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a molten carbonate fuel cell power generation system that can utilize cathode exhaust gas.
［課題を解決するための手段］
本発明は、上記目的を達成するために、水素ガスを含む
ガスがアノードに、空気及び二酸化炭素がカソードにそ
れぞれ供給されて発電する溶融炭酸塩型燃料電池と、燃
料ガスと蒸気を水素ガスに改質させる改質室を有すると
共に、アノード中で消費された残りの水素ガスを含むア
ノード排ガスと空気を燃焼させて、改質室の温度を維持
する燃焼室を有するリフオーマとを備えた溶融炭酸塩型
燃料電池発電システムにおいて、上記カソードへの空気
供給ラインに上記燃焼室からの燃焼排ガスを導入する炭
酸ガス流路と、上記カソードから排出され熱交換器を介
して冷却された後大気に排出される排気ラインに分岐し
て接続され、そのカソード排ガスを上記空気供給ライン
の空気ブロワの上流側又は炭酸ガス流路のリサイクルブ
ロワの上流側に導入する再循環流路とを備えたものであ
る。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides a molten carbonate fuel cell in which gas containing hydrogen gas is supplied to the anode, and air and carbon dioxide are supplied to the cathode to generate electricity. , a combustion chamber that has a reforming chamber for reforming fuel gas and steam into hydrogen gas, and that maintains the temperature of the reforming chamber by combusting the anode exhaust gas and air containing the remaining hydrogen gas consumed in the anode. In a molten carbonate fuel cell power generation system comprising a re-former having The cathode exhaust gas is branched and connected to an exhaust line that is cooled through the air supply line and then discharged to the atmosphere, and the recirculation system introduces the cathode exhaust gas into the air supply line upstream of the air blower or the carbon dioxide flow path upstream of the recycle blower. It is equipped with a flow path.
［作用］
燃料ガスと蒸気がリフオーマの改質室で水素ガスに改質
され、このガスがアノードに供給されると共に、空気が
空気供給ラインを介してカソードに供給される。そして
アノード中で消費された残りの水素ガスを含むアノード
排ガスと空気とがリフオーマの燃焼室に導入され、そこ
で燃焼されて改質室の温度が維持される。その燃焼室か
らの二酸化炭素を含む燃焼排ガスが炭酸ガス流路及び空
気供給ラインを介してカソードに導入される。そして、
カソードからのカソード排ガスが熱交換器によって冷却
された後、このガスの一部が排気ライン及び再循環流路
を介し、空気供給ラインの空気ブロワの上流側又は炭酸
ガス流路のリサイクルブロワの上流側に導入されてその
ブロワによってカソードに戻され、発電が行われること
になる。[Operation] Fuel gas and steam are reformed into hydrogen gas in the reformer's reforming chamber, and this gas is supplied to the anode, and air is supplied to the cathode via an air supply line. Then, the anode exhaust gas containing the remaining hydrogen gas consumed in the anode and air are introduced into the combustion chamber of the reformer and burned there to maintain the temperature of the reforming chamber. Combustion gas containing carbon dioxide from the combustion chamber is introduced to the cathode via a carbon dioxide flow path and an air supply line. and,
After the cathode exhaust gas from the cathode is cooled by the heat exchanger, a portion of this gas is routed through the exhaust line and recirculation flow path, either upstream of the air blower in the air supply line or upstream of the recycle blower in the carbon dioxide flow path. It is introduced into the side and returned to the cathode by the blower to generate electricity.
このように、カソード排ガスの一部が空気供給ライン又
は炭酸ガス流路に導入されてカソードに戻されることに
より、カソード排ガスには二酸化炭素が含まれているた
め、カソードの二酸化炭素濃度が高くなり、電池の電圧
が上昇し発電効率が高くなる。In this way, a portion of the cathode exhaust gas is introduced into the air supply line or the carbon dioxide flow path and returned to the cathode, which increases the carbon dioxide concentration at the cathode because the cathode exhaust gas contains carbon dioxide. , the battery voltage increases and power generation efficiency increases.
［実施例コ 本発明の好適実施例を添付図面に基づいて説明する。[Example code] Preferred embodiments of the present invention will be described based on the accompanying drawings.
第１図に示すように、溶融炭酸塩型燃料電池発電システ
ムにおいては、燃料電池１及びリフオーマ２が上述した
従来技術と同様であるから、燃料電池１をアノード３と
カソード４とで示し、またリフオーマ２を改質室５と燃
焼室６とで示す。As shown in FIG. 1, in the molten carbonate fuel cell power generation system, since the fuel cell 1 and the reflomer 2 are the same as those in the prior art described above, the fuel cell 1 is shown as an anode 3 and a cathode 4, and The reformer 2 is shown as a reforming chamber 5 and a combustion chamber 6.
ＬＮＧ等の燃料ガス７は、燃料ガス予熱器８、脱硫器９
、エジェクタ１０を介してリフオーマ２の改質室５に供
給されるよう燃料ガス供給ライン１１で接続される。ま
た、水１２は、ポンプ１３より蒸発器１４及び過熱器１
５を介して蒸気化され、エジェクタ１０を介してリフオ
ーマ２の改質室５に供給されるよう蒸気供給ライン１６
で接続される。リフオーマ２の改質室５を出た水素リッ
チガスは、燃料電池１のアノード３に供給されるように
接続される。A fuel gas 7 such as LNG is supplied to a fuel gas preheater 8 and a desulfurizer 9.
, are connected by a fuel gas supply line 11 so as to be supplied to the reforming chamber 5 of the reformer 2 via the ejector 10. In addition, water 12 is supplied to the evaporator 14 and superheater 1 from the pump 13.
5, and is supplied to the reforming chamber 5 of the reformer 2 via the ejector 10.
Connected with The hydrogen-rich gas leaving the reforming chamber 5 of the reformer 2 is connected to be supplied to the anode 3 of the fuel cell 1 .
アノード３で生じたアノード排ガスは、第１熱交換器１
８、上記燃料ガス予熱器８、第２熱交換器１９、冷却器
２０、凝縮器２１、セパレータ２２を介してリサイクル
ブロワ２３により第２熱交換器１９、第１熱交換器１８
を介してリフオーマ２の燃焼室６に供給されるようアノ
ード排ガス供給ライン２４で接続される。The anode exhaust gas generated at the anode 3 is transferred to the first heat exchanger 1
8. The fuel gas preheater 8, the second heat exchanger 19, the cooler 20, the condenser 21, the separator 22, and the recycle blower 23 to the second heat exchanger 19 and the first heat exchanger 18.
The anode exhaust gas supply line 24 is connected to the anode exhaust gas supply line 24 so that the anode exhaust gas is supplied to the combustion chamber 6 of the reformer 2 via the anode exhaust gas supply line 24 .
また、空気２５は、空気ブロワ２６により、空気予熱器
２７を介してカソード４に供給されるよう空気供給ライ
ン２８で接続される。また、空気予熱器２７を出た空気
の一部はリフオーマの燃焼室６に供給されるよう接続さ
れる。The air 25 is also connected by an air supply line 28 so that the air 25 is supplied to the cathode 4 via an air preheater 27 by an air blower 26 . Also, a part of the air that has exited the air preheater 27 is connected to be supplied to the combustion chamber 6 of the refoamer.
リフオーマ２の燃焼室６で燃焼した燃焼排ガスは、カソ
ード４に供給されるよう空気供給ライン２８に、炭酸ガ
ス流路２９を構成する燃焼排ガス供給ライン３０で接続
される。The combustion exhaust gas combusted in the combustion chamber 6 of the refoamer 2 is connected to the air supply line 28 through a combustion exhaust gas supply line 30 forming a carbon dioxide flow path 29 so as to be supplied to the cathode 4 .
カソード４からのカソード排ガスの一部は、上記蒸気供
給ライン１６の過熱器１５及び蒸発器１４を介し、一方
残りは上記空気予熱器２７を介して、再び合流し、冷却
器３１を介して排出されるよう排気ライン３２で接続さ
れる。A part of the cathode exhaust gas from the cathode 4 passes through the superheater 15 and evaporator 14 of the steam supply line 16, while the rest passes through the air preheater 27, joins again, and is discharged via the cooler 31. It is connected by an exhaust line 32 so that the
さらに、冷却器３１を介したカソード排ガスの一部は、
上記空気供給ライン２８の空気ブロワ２６の上流側に供
給されるよう循環流路３３を構成するリサイクルライン
３４で接続される。なお、カソードに供給されるガスの
総量は一定で、カソード排ガスのリサイクル率によって
カソードに供給される空気量が変動するように構成され
ている。Furthermore, part of the cathode exhaust gas that has passed through the cooler 31 is
The air is connected to the air supply line 28 on the upstream side of the air blower 26 through a recycle line 34 forming a circulation flow path 33 . Note that the total amount of gas supplied to the cathode is constant, and the amount of air supplied to the cathode is configured to vary depending on the recycling rate of cathode exhaust gas.
次に作用について説明する。Next, the effect will be explained.
ＬＮＧ等の燃料ガス７は、燃料ガス予熱器８で予熱され
、脱硫器９で脱硫された後、エジェクタ１０に入り、蒸
気と共にリフオーマ２の改質室５に供給される。その蒸
気は水１２がポンプ１３により蒸発器１４及び過熱器１
５に流れ、そこでカソード４からのカソード排ガスの一
部で蒸気化されたものである。A fuel gas 7 such as LNG is preheated by a fuel gas preheater 8 and desulfurized by a desulfurizer 9, and then enters an ejector 10 and is supplied to the reforming chamber 5 of the reformer 2 together with steam. The steam is transferred from water 12 to an evaporator 14 and a superheater 1 by a pump 13.
5, where it is vaporized with a portion of the cathode exhaust gas from the cathode 4.
改質室５で、燃料ガス７と蒸気が水素リッチガス及び−
酸化炭素に改質されて燃料電池１のアノード３に入る。In the reforming chamber 5, the fuel gas 7 and steam are converted into hydrogen-rich gas and -
It is reformed into carbon oxide and enters the anode 3 of the fuel cell 1.
そのアノード３で生じたアノード排ガスにはアノード中
で消費された残りの水素ガスが含まれ、このガスが第１
熱交換器１８、燃料ガス予熱器８、第２熱交換器１９、
冷却器２０、凝縮器２１を介して、セパレータ２２でア
ノード排ガス中の水分が除去された後、リサイクルブロ
ワ２３により第２熱交換器１９、第１熱交換器１８を介
してリフオーマ２の燃焼室６に供給される。The anode exhaust gas generated at the anode 3 contains the remaining hydrogen gas consumed in the anode, and this gas is
heat exchanger 18, fuel gas preheater 8, second heat exchanger 19,
After the moisture in the anode exhaust gas is removed by the separator 22 via the cooler 20 and the condenser 21, the moisture in the anode exhaust gas is removed by the recycle blower 23 via the second heat exchanger 19 and the first heat exchanger 18, and then into the combustion chamber of the re-boomer 2. 6.
また、空気２５は、空気ブロワ２６より空気予熱器２７
に流れ、そこでカソード４を出た一部のカソード排ガス
により予熱され、一部がカソード４に供給され、残りが
リフオーマ２の燃焼室６に供給される。Also, the air 25 is supplied to an air preheater 27 from an air blower 26.
There, a portion of the cathode exhaust gas exiting the cathode 4 is preheated, a portion is supplied to the cathode 4 , and the remainder is supplied to the combustion chamber 6 of the refoamer 2 .
燃焼室６でアノード排ガス中の水素ガスを燃焼し、その
燃焼熱で改質室５の温度を所定温度に維持し、改質室５
を通る燃料ガス７と蒸気とを水素リッチガスに改質反応
させる。Hydrogen gas in the anode exhaust gas is combusted in the combustion chamber 6, and the temperature of the reforming chamber 5 is maintained at a predetermined temperature using the combustion heat.
The fuel gas 7 and steam passing through are subjected to a reforming reaction into hydrogen-rich gas.
燃焼後の二酸化炭素を含む燃焼排ガスは、燃焼排ガス供
給ライン３０を介して空気供給ライン２８に入り、空気
２５と共にカソード４に入る。The flue gas containing carbon dioxide after combustion enters the air supply line 28 via the flue gas supply line 30 and enters the cathode 4 together with the air 25.
そのカソード４で生じたカソード排ガスにはカソード中
で消費された残りの二酸化炭素が含まれ、このガスの一
部が、上記蒸気供給ライン１６の過熱器１５及び蒸発器
１４を介し、残りが上記空気予熱器２７を介して、カソ
ード排ガスは合流し、冷却器３１を介して約５０℃まで
冷却される。そして冷却後のカソード排ガスの一部が大
気に排出され、残りが再循環流路３３のリサイクルライ
ン３４を介して空気供給ライン２８の空気プロワ２６の
上流側に入り、その空気ブロワ２６によってカソード排
ガスの一部がカソード４に戻され、燃料電池１内で電解
質を介して水素と酸素の反応が起こり発電が行われるこ
とになる。The cathode exhaust gas generated at the cathode 4 contains the remaining carbon dioxide consumed in the cathode, and a part of this gas is passed through the superheater 15 and the evaporator 14 of the steam supply line 16, and the rest is Via the air preheater 27, the cathode exhaust gases are combined and cooled to approximately 50° C. via the cooler 31. A part of the cathode exhaust gas after cooling is discharged to the atmosphere, and the remainder enters the upstream side of the air blower 26 of the air supply line 28 via the recycle line 34 of the recirculation flow path 33, and the cathode exhaust gas is discharged by the air blower 26. A portion of the hydrogen is returned to the cathode 4, and a reaction between hydrogen and oxygen occurs within the fuel cell 1 via the electrolyte, resulting in power generation.
このように、カソード排ガスの一部が再循環流路３３を
介してカソード４に戻されることにより、二酸化炭素が
カソード排ガスに含まれているため、カソード４の二酸
化炭素濃度が高くなる０例えば、第３図に示すように、
排気されるカソード排ガスのリサイクル率を０から７０
％にすると、それに連れてカソード４人口での二酸化炭
素濃度が約６％から１２％にな秦、よって、リサイクル
率が高くなると、それに連れてカソード４人口での二酸
化炭素濃度が高くなる。なお、そのリサイクル率が７０
％を越えると、逆にカソード内の酸素濃度が低くなり、
燃料電池内の酸素が不足気味になるため、カソード排ガ
スのリサイクル率は７０％位に押さえるのが好ましい。In this way, a portion of the cathode exhaust gas is returned to the cathode 4 via the recirculation flow path 33, and since carbon dioxide is included in the cathode exhaust gas, the carbon dioxide concentration of the cathode 4 increases. As shown in Figure 3,
Recycle rate of cathode exhaust gas from 0 to 70
%, the carbon dioxide concentration at the cathode 4 population increases from about 6% to 12%.Thus, as the recycling rate increases, the carbon dioxide concentration at the cathode 4 population increases accordingly. In addition, the recycling rate is 70
%, the oxygen concentration inside the cathode decreases,
Since the oxygen inside the fuel cell tends to be insufficient, it is preferable to keep the recycling rate of the cathode exhaust gas to around 70%.
また、第４図〜第６図に示すように、カソード排ガスの
リサイクル率が高くなることで、カソード４人口での二
酸化炭素濃度が高くなると、燃料電池のセル電圧、発電
効率及び総合効率も、そのリサイクル率に連れてそれぞ
れ高くなる。In addition, as shown in Figures 4 to 6, when the recycling rate of cathode exhaust gas increases and the carbon dioxide concentration at the cathode 4 increases, the cell voltage, power generation efficiency, and overall efficiency of the fuel cell also decrease. Each increases with the recycling rate.
したがって、上述の再循環流路３３を備えなので、プロ
ワ等の機器を追加することなく、カソード排ガスの一部
をカソード４に戻すことができる。Therefore, since the above-mentioned recirculation flow path 33 is provided, a part of the cathode exhaust gas can be returned to the cathode 4 without adding equipment such as a blower.
このため、カソード４の二酸化炭素濃度が高くなり、電
池の電圧が上昇し発電効率が高くなる。Therefore, the carbon dioxide concentration in the cathode 4 increases, the voltage of the battery increases, and the power generation efficiency increases.
また、カソード排ガスは約５０℃まで冷却してから排気
していたので、常温付近までの排熱が無駄になっていた
が、カソード排ガスがカソード４にリサイクルされるこ
とにより、大気に排出されるガス量が低減されると共に
、カソード排ガスの排熱利用率が高められる。In addition, since the cathode exhaust gas was cooled to about 50°C before being exhausted, the exhaust heat up to around room temperature was wasted, but by recycling the cathode exhaust gas to the cathode 4, it is exhausted to the atmosphere. The amount of gas is reduced, and the exhaust heat utilization rate of the cathode exhaust gas is increased.
第２図は溶融炭酸塩型燃料電池発電システムの他の実施
例を示すものであり、上述に示したものについては同一
の符号を記し、第１図との相違について説明する。FIG. 2 shows another embodiment of the molten carbonate fuel cell power generation system, and the same reference numerals are given to the components shown above, and differences from FIG. 1 will be explained.
リフオーマ２の改質室５を出た水素リッチガスは、燃料
ガス予熱器８を介してアノード３に供給されるよう接続
される。そのアノード３で生じたアノード排ガスがリフ
オーマ２の燃焼室６に供給されるようアノード排ガスラ
イン３５で接続される。The hydrogen-rich gas exiting the reforming chamber 5 of the reformer 2 is connected to be supplied to the anode 3 via a fuel gas preheater 8. An anode exhaust gas line 35 is connected so that the anode exhaust gas generated at the anode 3 is supplied to the combustion chamber 6 of the refoamer 2 .
また、空気２５は、空気ブロワ２６により、空気予熱器
２７を介してカソード４に供給されるよう空気供給ライ
ン２８で接続される。カソード４で生じたカソード排ガ
スの一部は、リフオーマ２の燃焼室６に供給されるよう
カソード排ガスライン３６で接続される。The air 25 is also connected by an air supply line 28 so that the air 25 is supplied to the cathode 4 via an air preheater 27 by an air blower 26 . A part of the cathode exhaust gas generated at the cathode 4 is connected through a cathode exhaust gas line 36 so as to be supplied to the combustion chamber 6 of the refoamer 2 .
リフオーマ２の燃焼室６で燃焼した燃焼排ガスは、蒸気
供給ライン１６の過熱器１５及び蒸発器１４を介し、凝
縮器３９、セパレータ４０を介してリサイクルブロア４
１により、空気供給ライン２８の空気予熱器２７の上流
側に供給されるよう炭酸ガス流路２９を構成する燃焼排
ガス供給ライン３７で接続される。The combustion exhaust gas combusted in the combustion chamber 6 of the reheater 2 is passed through the superheater 15 and evaporator 14 of the steam supply line 16, and then to the recycle blower 4 via the condenser 39 and separator 40.
1, the combustion exhaust gas supply line 37 forming the carbon dioxide flow path 29 is connected to the air supply line 28 on the upstream side of the air preheater 27 .
一部カソード４からの残りの排ガスは、空気予熱器２７
、冷却器３８を介して排出されるよう排気ライン３２で
接続される。The remaining exhaust gas from the cathode 4 is partially transferred to the air preheater 27.
, are connected by an exhaust line 32 to be discharged via a cooler 38.
また、排気ライン３２を介して排気されるカソード排ガ
スの一部は、空気供給ライン２８の空気ブロワ２６の上
流側又は燃焼排ガス供給ライン３７のリサイクルプロワ
４１の上流側に供給されるよう再循環流路３３を構成す
るリサイクルライン３４で接続されるように構成されて
いる。Further, a part of the cathode exhaust gas exhausted through the exhaust line 32 is recirculated so as to be supplied to the upstream side of the air blower 26 in the air supply line 28 or the upstream side of the recycle blower 41 in the combustion exhaust gas supply line 37. It is configured to be connected through a recycle line 34 that constitutes a flow path 33.
したがって、アノード３で生じたアノード排ガスが高温
のまま直接アノード排ガスライン３５を介してリフオー
マ２の燃焼室６に入る。Therefore, the anode exhaust gas generated at the anode 3 directly enters the combustion chamber 6 of the refoamer 2 via the anode exhaust gas line 35 while still being at a high temperature.
また、空気２５は、空気予熱器２７で予熱され、カソー
ドに入る。そのカソード４で生じたカソード排ガスの一
部が、高温のままカソード排ガスライン３６を介して直
接リフオーマ２の燃焼室６に入る。このように、アノー
ド３とカソード４のそれぞれの排ガスがリフオーマ２の
燃焼室６に直接導入されることにより、燃焼室６を介し
てアノード排ガスとカソード排ガスとは互いにその圧力
を補償し合うので、アノード３とカソード４の極間差圧
は大きくならない。Air 25 is also preheated by an air preheater 27 and enters the cathode. A part of the cathode exhaust gas generated at the cathode 4 directly enters the combustion chamber 6 of the refoamer 2 via the cathode exhaust gas line 36 while still being at a high temperature. In this way, the respective exhaust gases of the anode 3 and cathode 4 are directly introduced into the combustion chamber 6 of the refoamer 2, so that the pressures of the anode exhaust gas and the cathode exhaust gas are compensated for each other via the combustion chamber 6. The pressure difference between the anode 3 and cathode 4 does not become large.
そして、燃焼後の二酸化炭素を含む燃焼排ガスは、過熱
器１５、蒸発器１４を介して、′Ｉｉ縮器３９で凝縮さ
れ、セパレータ４０で燃焼排ガス中の水分が分離される
。その水分除去後の燃焼排ガスがリサイクルブロア４１
により、空気供給ライン２８を介してカソード４に戻さ
れる。このように、燃焼排ガスは水素ガスを燃焼させて
いるため多量の蒸気を含んでいると共に高温であるので
、これを凝縮し、ガス中の水分を分離する過程で多量の
排熱を回収できる。The combustion exhaust gas containing carbon dioxide after combustion passes through the superheater 15 and the evaporator 14, and is condensed in the 'Ii condenser 39, and the separator 40 separates moisture in the combustion exhaust gas. The combustion exhaust gas after moisture removal is recycled to the blower 41.
The air is returned to the cathode 4 via the air supply line 28. In this way, since the combustion exhaust gas contains a large amount of steam and is high temperature because hydrogen gas is burned, a large amount of exhaust heat can be recovered in the process of condensing this and separating the moisture in the gas.
一方、カソード排ガスの残りが、空気予熱器２７、冷却
器３８を介して約５０℃まで冷却される。On the other hand, the remainder of the cathode exhaust gas is cooled to about 50° C. via the air preheater 27 and cooler 38.
この冷却されたガスの一部が大気に排出され、残りが再
循環流路３３のリサイクルライン３４を介して空気供給
ライン２８の空気ブロワ２６の上流側又は燃焼排ガス供
給ライン３７のリサイクルブロワ４１の上流側に入り、
そのブロワ２６，４１によりカソード排ガスがカソード
４に戻されることになる。このように、第２図に示した
再循環流路３３は、いずれもカソード排ガスの一部をカ
ソード４に戻すように構成されていることにより、二酸
化炭素がカソード排ガスに含まれているので、カソード
の二酸化炭素濃度が高くなり、電池の電圧が上昇し発電
効率が高くなる。また、排出されるカソード排ガスの一
部がカソード４に戻されることにより、大気に排出され
るガス量が低減され、カソード排ガスの排熱利用率を高
めることができる。A part of this cooled gas is discharged to the atmosphere, and the rest is passed through the recycle line 34 of the recirculation flow path 33 to the upstream side of the air blower 26 of the air supply line 28 or the recycle blower 41 of the combustion exhaust gas supply line 37. Enter the upstream side,
The cathode exhaust gas is returned to the cathode 4 by the blowers 26 and 41. In this way, the recirculation flow path 33 shown in FIG. 2 is configured to return a part of the cathode exhaust gas to the cathode 4, so that carbon dioxide is contained in the cathode exhaust gas. The carbon dioxide concentration at the cathode increases, the voltage of the battery increases, and power generation efficiency increases. Moreover, by returning a portion of the cathode exhaust gas to the cathode 4, the amount of gas exhausted to the atmosphere is reduced, and the exhaust heat utilization rate of the cathode exhaust gas can be increased.
すなわち、カソード排ガスをカソードにリサイクルさせ
るには、既有のブロワによってガスをカソードに供給す
るブロワの上流側にカソード排ガスを導入させればよく
、ブロワ等の機器を追加することなく、カソード排ガス
をカソード４に戻すことができる。In other words, in order to recycle cathode exhaust gas to the cathode, it is sufficient to introduce the cathode exhaust gas upstream of the existing blower that supplies gas to the cathode, and the cathode exhaust gas can be recycled without adding any equipment such as a blower. It can be returned to the cathode 4.
［発明の効果］
以上要するに本発明によれば、カソード排ガスをカソー
ドに戻す再循環流路を備えなので、ブロワ等の機器を追
加することなく、カソードの二酸化炭素濃度を高くでき
ると共に、電池の電圧及び発電効率を高くできる。また
、大気に排出されるガス量が低減され、カソード排ガス
の排熱利用率を高めることができるという優れた効果を
発揮する。[Effects of the Invention] In summary, according to the present invention, since the cathode exhaust gas is provided with a recirculation flow path that returns it to the cathode, the carbon dioxide concentration at the cathode can be increased without adding equipment such as a blower, and the battery voltage can be increased. And power generation efficiency can be increased. Further, the excellent effect of reducing the amount of gas discharged into the atmosphere and increasing the exhaust heat utilization rate of the cathode exhaust gas is exhibited.
第１図は本発明の実施例を示す構成図、第２図は本発明
に用いられる再循環流路の他の実施例を示す構成図、第
３図はカソード排ガスのリサイクル率と、カソード入口
でのガスの割合との関係を示すグラフ、第４図はカソー
ド排ガスのリサイクル率と、システムのセル電圧との関
係を示すグラフ、第５図はカソード排ガスのリサイクル
率と、システムの発電効率との関係を示すグラフ、第６
図はカソード排ガスのリサイクル率と、システムの総合
効率との関係を示すグラフである。
図中、１は溶融炭酸塩型燃料電池、２はリフオーマ、３
はアノード、４はカソード、５は改質室、６は燃焼室、
７は燃料ガス、２５は空気、２６は空気プロワ、２８は
空気供給ライン、２９は炭酸ガス流路、３２は排気ライ
ン、３３は再循環流路、４１はリサイクルブロワである
。Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a block diagram showing another embodiment of the recirculation flow path used in the present invention, and Fig. 3 shows the recycle rate of cathode exhaust gas and the cathode inlet. Figure 4 is a graph showing the relationship between the cathode exhaust gas recycling rate and the system cell voltage. Figure 5 is the relationship between the cathode exhaust gas recycling rate and the system power generation efficiency. Graph showing the relationship between
The figure is a graph showing the relationship between the recycling rate of cathode exhaust gas and the overall efficiency of the system. In the figure, 1 is a molten carbonate fuel cell, 2 is a rifoma, and 3 is a molten carbonate fuel cell.
is an anode, 4 is a cathode, 5 is a reforming chamber, 6 is a combustion chamber,
7 is a fuel gas, 25 is air, 26 is an air blower, 28 is an air supply line, 29 is a carbon dioxide flow path, 32 is an exhaust line, 33 is a recirculation flow path, and 41 is a recycle blower.
Claims (1)
炭素がカソードにそれぞれ供給されて発電する溶融炭酸
塩型燃料電池と、燃料ガスと蒸気を水素ガスに改質させ
る改質室を有すると共に、アノード中で消費された残り
の水素ガスを含むアノード排ガスと空気を燃焼させて、
改質室の温度を維持する燃焼室を有するリフォーマとを
備えた溶融炭酸塩型燃料電池発電システムにおいて、上
記カソードへの空気供給ラインに上記燃焼室からの燃焼
排ガスを導入する炭酸ガス流路と、上記カソードから排
出され熱交換器を介して冷却された後排出される排気ラ
インに分岐して接続され、そのカソード排ガスを上記空
気供給ラインの空気ブロワの上流側に導入する再循環流
路とを備えたことを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池発
電システム。 ２、水素ガスを含むガスがアノードに、空気及び二酸化
炭素がカソードにそれぞれ供給されて発電する溶融炭酸
塩型燃料電池と、燃料ガスと蒸気を水素ガスに改質させ
る改質室を有すると共に、アノード中で消費された残り
の水素ガスを含むアノード排ガスと空気を燃焼させて、
改質室の温度を維持する燃焼室を有するリフォーマとを
備えた溶融炭酸塩型燃料電池発電システムにおいて、上
記カソードへの空気供給ラインに上記燃焼室からの燃焼
排ガスを導入する炭酸ガス流路と、上記カソードから排
出され熱交換器を介して冷却された後排出される排気ラ
インに分岐して接続され、そのカソード排ガスを上記炭
酸ガス流路のリサイクルブロワの上流側に導入する再循
環流路とを備えたことを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電
池発電システム。[Claims] 1. A molten carbonate fuel cell that generates electricity by supplying a gas containing hydrogen gas to the anode and air and carbon dioxide to the cathode, and a reformer that reforms fuel gas and steam into hydrogen gas. combusting the anode exhaust gas containing the remaining hydrogen gas consumed in the anode and air;
A molten carbonate fuel cell power generation system comprising: a reformer having a combustion chamber for maintaining the temperature of the reforming chamber; , a recirculation flow path branchingly connected to an exhaust line that is discharged from the cathode, cooled through a heat exchanger, and then discharged, and introducing the cathode exhaust gas to the upstream side of the air blower of the air supply line; A molten carbonate fuel cell power generation system characterized by comprising: 2. It has a molten carbonate fuel cell that generates electricity by supplying gas containing hydrogen gas to the anode and air and carbon dioxide to the cathode, and a reforming chamber that reformes the fuel gas and steam into hydrogen gas, Burning the anode exhaust gas and air containing the remaining hydrogen gas consumed in the anode,
A molten carbonate fuel cell power generation system comprising: a reformer having a combustion chamber for maintaining the temperature of the reforming chamber; , a recirculation flow path branched and connected to an exhaust line that is discharged from the cathode, cooled through a heat exchanger, and then discharged, and that introduces the cathode exhaust gas to the upstream side of the recycle blower in the carbon dioxide gas flow path; A molten carbonate fuel cell power generation system characterized by comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1019999A JPH02199776A (en) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | Molten carbonate fuel cell generating system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1019999A JPH02199776A (en) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | Molten carbonate fuel cell generating system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02199776A true JPH02199776A (en) | 1990-08-08 |
Family
ID=12014855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1019999A Pending JPH02199776A (en) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | Molten carbonate fuel cell generating system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02199776A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006331678A (en) * | 2005-05-23 | 2006-12-07 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell system |
| JP2010508633A (en) * | 2006-11-01 | 2010-03-18 | セレス インテレクチュアル プラパティ コンパニー リミテッド | Fuel cell heat exchange system and method |
-
1989
- 1989-01-30 JP JP1019999A patent/JPH02199776A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006331678A (en) * | 2005-05-23 | 2006-12-07 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell system |
| JP2010508633A (en) * | 2006-11-01 | 2010-03-18 | セレス インテレクチュアル プラパティ コンパニー リミテッド | Fuel cell heat exchange system and method |
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