JPH0228232B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0228232B2 JPH0228232B2 JP58149189A JP14918983A JPH0228232B2 JP H0228232 B2 JPH0228232 B2 JP H0228232B2 JP 58149189 A JP58149189 A JP 58149189A JP 14918983 A JP14918983 A JP 14918983A JP H0228232 B2 JPH0228232 B2 JP H0228232B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- container
- fuel cell
- liquid
- vapor
- shift converter
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 44
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 38
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 24
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 21
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 12
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 7
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 7
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 241000220317 Rosa Species 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 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
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
- C01B3/12—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide
- C01B3/16—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide using catalysts
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、リン酸形燃料電池装置の燃料改質系
の中で、一酸化炭素と水蒸気が、触媒の下で発熱
反応を起し、二酸化炭素と水素に転換するための
シフトコンバータに関するものである。
の中で、一酸化炭素と水蒸気が、触媒の下で発熱
反応を起し、二酸化炭素と水素に転換するための
シフトコンバータに関するものである。
従来の燃料電池のシフトコンバータは反応熱を
ともなうため、２つの反応部に分け、その中間に
外部冷却器を設けて構成していた。そして、この
場合、前段および後段の反応部はそれぞれ断熱形
とし、前段のシフトコンバータで発生した熱は、
反応ガス自体の温度上昇となつて、ガスと共に反
応器より流出し、中間冷却器により冷却されたの
ち、つぎの段の反応器に導かれ、さらに必要な反
応を起こさせる形をとつていた。
ともなうため、２つの反応部に分け、その中間に
外部冷却器を設けて構成していた。そして、この
場合、前段および後段の反応部はそれぞれ断熱形
とし、前段のシフトコンバータで発生した熱は、
反応ガス自体の温度上昇となつて、ガスと共に反
応器より流出し、中間冷却器により冷却されたの
ち、つぎの段の反応器に導かれ、さらに必要な反
応を起こさせる形をとつていた。
従来の燃料電池のシフトコンバータは上記構成
となつていたため、高温反応器、中間冷却器、低
温反応器の三つの構成要素が必要となり、大形と
なり、熱損失も大きかつた。
となつていたため、高温反応器、中間冷却器、低
温反応器の三つの構成要素が必要となり、大形と
なり、熱損失も大きかつた。
これを数100kW級の業務用燃料電池系につい
て具体的に述べれば次のようになる。
て具体的に述べれば次のようになる。
メタンを主成分とする天然ガス等の原料ガスと
水蒸気の混合気体を、改質装置で触媒の存在の下
で加熱し、水素と一酸化炭素と二酸化炭素に変換
する。改質装置から出たガスは、高温シフトコン
バータの触媒の許容する温度（約350゜〜400℃）
まで冷却器により予冷却されたのち、高温シフト
コンバータに入る。ここで、 CO＋H2O→CO2＋H2 ……(1) なる反応が行われるが、発熱反応のため、ガスの
温度が上昇する。一酸化炭素の濃度を上げるには
シフト反応を低温の下で実行させる必要がある。
そのため、ガスは一たん高温シフトコンバータを
出て、中間冷却器に入り、200℃程度まで冷却さ
れたのち、低温シフトコンバータに入り、再び式
(1)の反応が進み、一酸化炭素の濃度が１％以下に
なつたガスを、後置した別なる冷却器で、燃料電
池に適した温度まで冷却されたのち、燃料電池の
アノード部に送られる。
水蒸気の混合気体を、改質装置で触媒の存在の下
で加熱し、水素と一酸化炭素と二酸化炭素に変換
する。改質装置から出たガスは、高温シフトコン
バータの触媒の許容する温度（約350゜〜400℃）
まで冷却器により予冷却されたのち、高温シフト
コンバータに入る。ここで、 CO＋H2O→CO2＋H2 ……(1) なる反応が行われるが、発熱反応のため、ガスの
温度が上昇する。一酸化炭素の濃度を上げるには
シフト反応を低温の下で実行させる必要がある。
そのため、ガスは一たん高温シフトコンバータを
出て、中間冷却器に入り、200℃程度まで冷却さ
れたのち、低温シフトコンバータに入り、再び式
(1)の反応が進み、一酸化炭素の濃度が１％以下に
なつたガスを、後置した別なる冷却器で、燃料電
池に適した温度まで冷却されたのち、燃料電池の
アノード部に送られる。
本発明の目的は、燃料電池装置におけるシフト
コンバータの小形化を達成するところにある。
コンバータの小形化を達成するところにある。
上記目的を達成するため、本発明は、燃料を改
質させる改質装置と、該改質装置から送出された
ガス中の一酸化炭素を触媒の存在下でその大部分
を二酸化炭素に変換するシフトコンバータと、該
シフトコンバータから送出されたガスを受けて発
電を行なう燃料電池とを備えた燃料電池装置にお
いて、前記シフトコンバータが下記(a)〜(d)の要件
を具えて成るものである。
質させる改質装置と、該改質装置から送出された
ガス中の一酸化炭素を触媒の存在下でその大部分
を二酸化炭素に変換するシフトコンバータと、該
シフトコンバータから送出されたガスを受けて発
電を行なう燃料電池とを備えた燃料電池装置にお
いて、前記シフトコンバータが下記(a)〜(d)の要件
を具えて成るものである。
(a) 前記触媒を封入し、前記改質装置の出口側に
一端を接続し、前記燃料電池のアノード部側に
他端を接続した反応管 (b) 該反応管を収納すると共に、該反応管を冷却
する液体を封入した容器 (c) 前記容器に設けられ、前記反応管からの反応
熱によつて発生した前記液体の蒸気を送出する
蒸気送出手段 (d) 前記容器に設けられ、該容器内に前記液体を
導入する液体導入手段 〔作用〕 上記のように本発明は、一つの反応部を有し、
それを蒸発冷却させる一体形等温反応器として構
成し、一定温度で安定して反応熱を当該シフトコ
ンバータから取り出すことができるようにしたの
で、シフト反応の際に発生する熱を、その反応管
を熱源とする容器内の液体の蒸発により吸収せし
めることができる。これによつて、上記発熱反応
を冷却しながら行なわすことが可能となる。
一端を接続し、前記燃料電池のアノード部側に
他端を接続した反応管 (b) 該反応管を収納すると共に、該反応管を冷却
する液体を封入した容器 (c) 前記容器に設けられ、前記反応管からの反応
熱によつて発生した前記液体の蒸気を送出する
蒸気送出手段 (d) 前記容器に設けられ、該容器内に前記液体を
導入する液体導入手段 〔作用〕 上記のように本発明は、一つの反応部を有し、
それを蒸発冷却させる一体形等温反応器として構
成し、一定温度で安定して反応熱を当該シフトコ
ンバータから取り出すことができるようにしたの
で、シフト反応の際に発生する熱を、その反応管
を熱源とする容器内の液体の蒸発により吸収せし
めることができる。これによつて、上記発熱反応
を冷却しながら行なわすことが可能となる。
以下、本発明に係る一実施例を図にもとづいて
説明する。まず、基本的な実施例に係る第１図に
ついて説明する。
説明する。まず、基本的な実施例に係る第１図に
ついて説明する。
天然ガス等の燃料Ｇには水蒸気が加えられ改質
装置１に入るように構成されている。改質装置１
では、水蒸気を含む燃料Ｇが、水素を多量に含む
ガスに改質されシフトコンバータ３へ導入される
ように構成されている。
装置１に入るように構成されている。改質装置１
では、水蒸気を含む燃料Ｇが、水素を多量に含む
ガスに改質されシフトコンバータ３へ導入される
ように構成されている。
改質装置１とシフトコンバータ３との間には冷
却器２が設けられ、改質装置１からのガスは冷却
器２でシフトコンバータ３内の触媒許容温度にま
で冷却され、シフトコンバータ３内に導入され
る。
却器２が設けられ、改質装置１からのガスは冷却
器２でシフトコンバータ３内の触媒許容温度にま
で冷却され、シフトコンバータ３内に導入され
る。
また、４はシフトコンバータ３の出口に設けら
れた別なる冷却器で、シフトコンバータ３から送
出されるガスを燃料電池１２のアノード部５Ａに
供給できる温度まで冷却させる。５Ｂは燃料電池
のカソード部であり、空気が燃料電池５のカソー
ド部５Ｂと改質装置１の燃焼部へ供給するように
構成されている。この結果、燃料電池５から直流
出力が得られる。
れた別なる冷却器で、シフトコンバータ３から送
出されるガスを燃料電池１２のアノード部５Ａに
供給できる温度まで冷却させる。５Ｂは燃料電池
のカソード部であり、空気が燃料電池５のカソー
ド部５Ｂと改質装置１の燃焼部へ供給するように
構成されている。この結果、燃料電池５から直流
出力が得られる。
上記したシフトコンバータ３は次の通り構成さ
れる。
れる。
３Ａはシフトコンバータ３の反応管で、冷却器
２の出口部に一端を接続し、他端を別なる冷却器
４の入口部に接続している。この反応管３Ａは、
蛇行部に構成された熱交換部を具え、この熱交換
部内にはリフオーマ１から送出されたガスと反応
する触媒が封入されている。３Ｂは、反応管３Ａ
を収納する容器で、水Ｗを封入している。この水
Ｗは、ガスが触媒と反応する際に前記(1)式で示し
た反応が行なわれるので、その反応熱を吸収する
機能を有する。３Ｃは、水Ｗの液面を一定に保つ
ために容器３Ｂへ水Ｗを供給する補給手段（液体
導入手段）である。３Ｄは、容器３Ｂの上部に設
けた蒸気送出管で、反応熱により水Ｗを蒸気化し
たものを外部へ導くものである。これは、給湯、
暖房、あるいは吸収式冷却器を一体に組み込んだ
燃料電池装置の熱源として利用される。
２の出口部に一端を接続し、他端を別なる冷却器
４の入口部に接続している。この反応管３Ａは、
蛇行部に構成された熱交換部を具え、この熱交換
部内にはリフオーマ１から送出されたガスと反応
する触媒が封入されている。３Ｂは、反応管３Ａ
を収納する容器で、水Ｗを封入している。この水
Ｗは、ガスが触媒と反応する際に前記(1)式で示し
た反応が行なわれるので、その反応熱を吸収する
機能を有する。３Ｃは、水Ｗの液面を一定に保つ
ために容器３Ｂへ水Ｗを供給する補給手段（液体
導入手段）である。３Ｄは、容器３Ｂの上部に設
けた蒸気送出管で、反応熱により水Ｗを蒸気化し
たものを外部へ導くものである。これは、給湯、
暖房、あるいは吸収式冷却器を一体に組み込んだ
燃料電池装置の熱源として利用される。
３Ｅは、蒸気送出管３Ｄの途中に設けた調圧弁
で、容器３Ｂ内の蒸気圧力を一定に保つ機能を有
する。
で、容器３Ｂ内の蒸気圧力を一定に保つ機能を有
する。
次に、上記の通り構成されたシフトコンバータ
の作用について説明する。
の作用について説明する。
シフトコンバータ３に入つたガスは反応管の中
を通りながら式(1)の反応が進められる。この反応
の際に発生する熱は、反応管の周囲の水Ｗに伝え
られ、蒸気となる。すなわち、ガスは容器３Ｂ内
で蒸発冷却される。
を通りながら式(1)の反応が進められる。この反応
の際に発生する熱は、反応管の周囲の水Ｗに伝え
られ、蒸気となる。すなわち、ガスは容器３Ｂ内
で蒸発冷却される。
このように、上記実施例によれば、従来の高温
シフトコンバータ、中間冷却器、低温シフトコン
バータが、シフトコンバータ３におき代えられる
ためきわめてコンパクトになる。また、水Ｗの沸
とう温度は、圧力が一定であれば、一定である。
従つて、容器の内圧を一定に保つように構成した
ことにより、シフトコンバータの反応温度を負荷
の大小に拘らず一定に保つことができ、安定した
反応が得られる。更に、上述のように一体化する
ことにより、従来のように高温シフトコンバー
タ、中間冷却器、低温シフトコンバータを連結す
る配管が不要となり、ガスの圧力損失および表面
からの熱放散が少なくなり、燃料電池システムの
総合効率が向上する。
シフトコンバータ、中間冷却器、低温シフトコン
バータが、シフトコンバータ３におき代えられる
ためきわめてコンパクトになる。また、水Ｗの沸
とう温度は、圧力が一定であれば、一定である。
従つて、容器の内圧を一定に保つように構成した
ことにより、シフトコンバータの反応温度を負荷
の大小に拘らず一定に保つことができ、安定した
反応が得られる。更に、上述のように一体化する
ことにより、従来のように高温シフトコンバー
タ、中間冷却器、低温シフトコンバータを連結す
る配管が不要となり、ガスの圧力損失および表面
からの熱放散が少なくなり、燃料電池システムの
総合効率が向上する。
第２図は、たとえば、特開昭50−77842号公報
にて開示されているような燃料電池システムから
出る排熱で吸収式冷却器を作動させるシステムに
本発明を適用した第２の実施例である。
にて開示されているような燃料電池システムから
出る排熱で吸収式冷却器を作動させるシステムに
本発明を適用した第２の実施例である。
以下、第２図にもとづいて説明するが、第２図
において、第１図に示したものと同一物には同一
符号を付してその説明を省略する。
において、第１図に示したものと同一物には同一
符号を付してその説明を省略する。
第２図において、３B′は第１図の実施例に示
す容器３Ｂに相当するもので、本実施例ではこれ
を吸収式冷却器の一部を構成する発生器として利
用している。この容器（発生器）３B′内には触
媒を充填した反応管３Ａを冷却するための液体Ｙ
が封入されており、この液体Ｙは吸収式冷却器で
使用される溶液であつて、例えば臭化リチウム水
溶液である。この溶液Ｙは反応管３Ａからの排熱
で加熱されて濃縮され、この濃溶液（列えば高濃
度の臭化リチウム水溶液）は濃溶液送出管３Ｆか
ら吸収式冷却器の一部を構成する吸収器１０へ送
られる。一方、容器３B′内で溶液から分離され
て発生した蒸気（例えば水蒸気）は蒸気送出管３
Ｄから吸収式冷却器の一部を構成する凝縮器１１
へ送られ、ここで液体（例えば水）に凝縮され
る。この凝縮液は冷媒として吸収式冷却器の一部
を構成する蒸発器１２に送られる。蒸発器１２内
は前記吸収器１０内と連通されている。吸収器１
０内では、強い吸湿性を持つ溶液が吸収器内の蒸
気を吸収するための高真空となつており、これに
連通されている蒸発器１０内も高真空となる。し
たがつて、蒸発器１０内では前記凝縮液（冷媒）
が被冷却材から熱を奪つて蒸発し、この冷媒蒸気
は吸収器１０内に吸入されて溶液に吸収される。
冷媒を吸収して濃度の低下した溶液は溶液管３
C′（液体導入手段）を通つてポンプなどにより容
器３B′内へ供給され再び濃縮される。以下同様
の吸収式冷却器のサイクルを繰り返す。なお、改
質装置１からのガスは第１図の実施例と同様に、
触媒が充填された反応管３Ａを通過しながら式(1)
に示す反応が進行する。この反応において発生す
る反応熱は、前述したように、反応管３Ａの周囲
にある溶液を加熱し濃縮する。
す容器３Ｂに相当するもので、本実施例ではこれ
を吸収式冷却器の一部を構成する発生器として利
用している。この容器（発生器）３B′内には触
媒を充填した反応管３Ａを冷却するための液体Ｙ
が封入されており、この液体Ｙは吸収式冷却器で
使用される溶液であつて、例えば臭化リチウム水
溶液である。この溶液Ｙは反応管３Ａからの排熱
で加熱されて濃縮され、この濃溶液（列えば高濃
度の臭化リチウム水溶液）は濃溶液送出管３Ｆか
ら吸収式冷却器の一部を構成する吸収器１０へ送
られる。一方、容器３B′内で溶液から分離され
て発生した蒸気（例えば水蒸気）は蒸気送出管３
Ｄから吸収式冷却器の一部を構成する凝縮器１１
へ送られ、ここで液体（例えば水）に凝縮され
る。この凝縮液は冷媒として吸収式冷却器の一部
を構成する蒸発器１２に送られる。蒸発器１２内
は前記吸収器１０内と連通されている。吸収器１
０内では、強い吸湿性を持つ溶液が吸収器内の蒸
気を吸収するための高真空となつており、これに
連通されている蒸発器１０内も高真空となる。し
たがつて、蒸発器１０内では前記凝縮液（冷媒）
が被冷却材から熱を奪つて蒸発し、この冷媒蒸気
は吸収器１０内に吸入されて溶液に吸収される。
冷媒を吸収して濃度の低下した溶液は溶液管３
C′（液体導入手段）を通つてポンプなどにより容
器３B′内へ供給され再び濃縮される。以下同様
の吸収式冷却器のサイクルを繰り返す。なお、改
質装置１からのガスは第１図の実施例と同様に、
触媒が充填された反応管３Ａを通過しながら式(1)
に示す反応が進行する。この反応において発生す
る反応熱は、前述したように、反応管３Ａの周囲
にある溶液を加熱し濃縮する。
このように、本実施例では、シフトコンバータ
３の容器を吸収式冷却器の一部を構成する発生器
として利用し、吸収式冷却器の他の構成要素であ
る吸収器、蒸発器、凝縮器と共に吸収式冷却器を
構成している。これによつて、シフトコンバータ
で発生する排熱を利用した吸収式冷却器を組込ん
だ燃料電池装置が得られる。なお、３E′は容器３
B′のガス出口温度を一定値に保つために容器３
B′の入口における溶液の一部を濃溶液送出管３
Ｆへバイパスをさせるための弁であり、また、第
１図の実施例と同様に、蒸気送出管３Ｄには容器
３B′内の蒸気圧力を一定値に保つ調圧弁３Ｅが
設けられている。他の作用は第１の実施例と同じ
であるのでその説明は省略する。
３の容器を吸収式冷却器の一部を構成する発生器
として利用し、吸収式冷却器の他の構成要素であ
る吸収器、蒸発器、凝縮器と共に吸収式冷却器を
構成している。これによつて、シフトコンバータ
で発生する排熱を利用した吸収式冷却器を組込ん
だ燃料電池装置が得られる。なお、３E′は容器３
B′のガス出口温度を一定値に保つために容器３
B′の入口における溶液の一部を濃溶液送出管３
Ｆへバイパスをさせるための弁であり、また、第
１図の実施例と同様に、蒸気送出管３Ｄには容器
３B′内の蒸気圧力を一定値に保つ調圧弁３Ｅが
設けられている。他の作用は第１の実施例と同じ
であるのでその説明は省略する。
以上の如く構成された第２の実施例によれば、
第１の実施例の効果に加え、次の効果を有する。
第１の実施例の効果に加え、次の効果を有する。
すなわち、燃料電池の排熱を利用するために吸
収式冷却器を組み込んだシステムにおいて、吸収
式冷却器の発生器それ自体をシフトコンバータと
して利用できるよう構成したので、システム全体
がきわめて小形になる。
収式冷却器を組み込んだシステムにおいて、吸収
式冷却器の発生器それ自体をシフトコンバータと
して利用できるよう構成したので、システム全体
がきわめて小形になる。
尚、上記第１、第２の実施例においては、冷却
器２，４を設けたものを例示したが、要は、改質
装置から出るガス温度が所定値に冷却され、燃料
電池のアノード５Ａで許容できる温度が高温のも
ので良いものである場合には必ずしも必要とされ
ないことはいうまでもない。
器２，４を設けたものを例示したが、要は、改質
装置から出るガス温度が所定値に冷却され、燃料
電池のアノード５Ａで許容できる温度が高温のも
ので良いものである場合には必ずしも必要とされ
ないことはいうまでもない。
以上述べた如く本発明によれば、シフト反応の
際に発生する熱を、その反応管を熱源とする容器
内の液体の蒸発により吸収せしめるよう構成した
ので、上記発熱反応を冷却しながら行なわすこと
ができるため、従来のシフトコンバータにおける
ように複数段の冷却器を設けることがない。した
がつて、燃料電池装置の小形化に寄与できる。
際に発生する熱を、その反応管を熱源とする容器
内の液体の蒸発により吸収せしめるよう構成した
ので、上記発熱反応を冷却しながら行なわすこと
ができるため、従来のシフトコンバータにおける
ように複数段の冷却器を設けることがない。した
がつて、燃料電池装置の小形化に寄与できる。
図は、本発明によるシフトコンバータを用いた
燃料改質系統図を示すもので、第１図はその第１
の実施例を示す系統図、第２図は第２の実施例を
示す系統図である。 １……改質装置、２……冷却器、３……シフト
コンバータ、３Ａ……反応管、３Ｂ……容器、Ｗ
……水、３Ｃ……補給手段、３Ｄ……蒸気送出
管、３Ｅ……弁、４……別なる冷却器、５……燃
料電池、５Ａ……アノード部、５Ｂ……カソード
部。
燃料改質系統図を示すもので、第１図はその第１
の実施例を示す系統図、第２図は第２の実施例を
示す系統図である。 １……改質装置、２……冷却器、３……シフト
コンバータ、３Ａ……反応管、３Ｂ……容器、Ｗ
……水、３Ｃ……補給手段、３Ｄ……蒸気送出
管、３Ｅ……弁、４……別なる冷却器、５……燃
料電池、５Ａ……アノード部、５Ｂ……カソード
部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 燃料を改質させる改質装置と、該改質装置か
ら送出されたガス中の一酸化炭素を触媒の存在下
でその大部分を二酸化炭素に変換するシフトコン
バータと、該シフトコンバータから送出されたガ
スを受けて発電を行なう燃料電池とを備えた燃料
電池装置において、前記シフトコンバータが下記
の(a)〜(d)の要件を具えて成ることを特徴とする燃
料電池装置。 (a) 前記触媒を封入し、前記改質装置の出口側に
一端を接続し、前記燃料電池のアノード部側に
他端を接続した反応管 (b) 該反応管を収納すると共に、該反応管を冷却
する液体を封入した容器 (c) 前記容器に設けられ、前記反応管からの反応
熱によつて発生した前記液体の蒸気を送出する
蒸気送出手段 (d) 前記容器に設けられ、該容器内に前記液体を
導入する液体導入手段 ２ 前記容器内の圧力を一定値に保持される手段
を備えて成る特許請求の範囲第１項記載の燃料電
池装置。 ３ 前記容器内の圧力を一定値に保持させる手段
を前記蒸気送出手段に設けて成る特許請求の範囲
第２項記載の燃料電池装置。 ４ 改質装置と反応管の一端との間に第一の冷却
手段を設けると共に、前記反応管の他端と前記燃
料電池のアノード部との間に第二の冷却手段を設
けて成る特許請求の範囲第１項記載の燃料電池装
置。 ５ 前記容器内に封入された液体は吸収式冷却器
で使用される溶液であり、前記容器は吸収式冷却
器の発生器として利用され、前記容器内の溶液を
前記反応管からの排熱で加熱して濃縮し、この濃
縮液を前記吸収式冷却器の吸収器へ送るための濃
縮液送出管を設け、前記容器内で発生した蒸気を
送出する前記蒸気送出手段は前記吸収式冷却器の
凝縮器に接続され、前記容器内で発生した蒸気を
前記凝縮器へ導入して凝縮し、この凝縮液を冷媒
として前記吸収式冷却器を構成する蒸発器に送
り、該蒸発器内で被冷却材から熱を奪つて再び蒸
発させ、この冷媒蒸気を前記吸収器へ送つて溶液
に吸収させ、濃度の低下した前記溶液を前記液体
導入手段を介して前記容器内へ導入する構成と
し、これによつてシフトコンバータで発生する排
熱を利用した吸収式冷却器を組込んだ構成とした
特許請求の範囲第１項記載の燃料電池装置。 ６ 前記濃溶液送出管と前記液体導入手段とをバ
イパス管で接続し、このバイパス管に、前記液体
導入手段から前記濃溶液送出管側への溶液導入量
を制御する弁を設けて成る特許請求の範囲第５項
記載の燃料電池装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58149189A JPS6041771A (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | 燃料電池装置 |
| US06/639,099 US4554223A (en) | 1983-08-17 | 1984-08-09 | Fuel cell apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58149189A JPS6041771A (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | 燃料電池装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6041771A JPS6041771A (ja) | 1985-03-05 |
| JPH0228232B2 true JPH0228232B2 (ja) | 1990-06-22 |
Family
ID=15469744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58149189A Granted JPS6041771A (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | 燃料電池装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4554223A (ja) |
| JP (1) | JPS6041771A (ja) |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4861347A (en) * | 1986-12-29 | 1989-08-29 | International Fuel Cells Corporation | Compact chemical reaction vessel |
| US4820314A (en) * | 1987-02-11 | 1989-04-11 | International Fuel Cells Corporation | Fuel cell power plant reformer |
| NL8802357A (nl) * | 1988-09-26 | 1990-04-17 | Kinetics Technology | Werkwijze voor het opwekken van electriciteit. |
| US5464606A (en) * | 1994-05-27 | 1995-11-07 | Ballard Power Systems Inc. | Two-stage water gas shift conversion method |
| JP3870455B2 (ja) * | 1996-09-27 | 2007-01-17 | トヨタ自動車株式会社 | 一酸化炭素濃度低減装置およびその方法並びに燃料電池発電装置 |
| US5916251A (en) * | 1997-10-29 | 1999-06-29 | Gas Research Institute | Steam flow regulation in an absorption chiller |
| US6548029B1 (en) * | 1999-11-18 | 2003-04-15 | Uop Llc | Apparatus for providing a pure hydrogen stream for use with fuel cells |
| US6497856B1 (en) | 2000-08-21 | 2002-12-24 | H2Gen Innovations, Inc. | System for hydrogen generation through steam reforming of hydrocarbons and integrated chemical reactor for hydrogen production from hydrocarbons |
| DE60300911T2 (de) * | 2002-05-16 | 2005-12-22 | Haldor Topsoe A/S | Verfahren und Reaktor zur Umsetzung von Kohlenmonoxid |
| JP2005239486A (ja) * | 2004-02-26 | 2005-09-08 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Ｃｏ変成器 |
| JP5237829B2 (ja) | 2006-01-23 | 2013-07-17 | ブルーム エナジー コーポレーション | モジュール式燃料電池システム |
| US7659022B2 (en) * | 2006-08-14 | 2010-02-09 | Modine Manufacturing Company | Integrated solid oxide fuel cell and fuel processor |
| US20100227239A1 (en) * | 2006-03-30 | 2010-09-09 | Utc Power Corporation | Method and apparatus for operating a fuel cell in combination with an absorption chiller |
| US8241801B2 (en) | 2006-08-14 | 2012-08-14 | Modine Manufacturing Company | Integrated solid oxide fuel cell and fuel processor |
| DE102006047493B4 (de) | 2006-10-05 | 2010-01-07 | Ws Reformer Gmbh | Brennstoffzellensystem und Verfahren zur Erzeugung von Strom und Wärme aus flüssigen und gasförmigen Brennstoffen |
| US8920997B2 (en) | 2007-07-26 | 2014-12-30 | Bloom Energy Corporation | Hybrid fuel heat exchanger—pre-reformer in SOFC systems |
| US8852820B2 (en) | 2007-08-15 | 2014-10-07 | Bloom Energy Corporation | Fuel cell stack module shell with integrated heat exchanger |
| US8288041B2 (en) | 2008-02-19 | 2012-10-16 | Bloom Energy Corporation | Fuel cell system containing anode tail gas oxidizer and hybrid heat exchanger/reformer |
| US8968958B2 (en) | 2008-07-08 | 2015-03-03 | Bloom Energy Corporation | Voltage lead jumper connected fuel cell columns |
| US8440362B2 (en) | 2010-09-24 | 2013-05-14 | Bloom Energy Corporation | Fuel cell mechanical components |
| US8563180B2 (en) | 2011-01-06 | 2013-10-22 | Bloom Energy Corporation | SOFC hot box components |
| JP5863506B2 (ja) * | 2012-02-24 | 2016-02-16 | 三菱重工業株式会社 | 化学反応器 |
| US9755263B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-09-05 | Bloom Energy Corporation | Fuel cell mechanical components |
| TWI638483B (zh) | 2013-10-23 | 2018-10-11 | 美商博隆能源股份有限公司 | 用於燃料電池系統之陽極復熱器及其操作方法 |
| KR102315684B1 (ko) | 2014-02-12 | 2021-10-22 | 블룸 에너지 코퍼레이션 | 다수의 연료 셀들 및 전력 전자기기들이 병렬로 로드들을 공급하여 집적된 전기 화학 임피던스 스펙트로스코피(ｅｉｓ)를 허용하는 연료 셀 시스템을 위한 구조 및 방법 |
| US10375901B2 (en) | 2014-12-09 | 2019-08-13 | Mtd Products Inc | Blower/vacuum |
| US10651496B2 (en) | 2015-03-06 | 2020-05-12 | Bloom Energy Corporation | Modular pad for a fuel cell system |
| US11398634B2 (en) | 2018-03-27 | 2022-07-26 | Bloom Energy Corporation | Solid oxide fuel cell system and method of operating the same using peak shaving gas |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3522019A (en) * | 1965-08-03 | 1970-07-28 | United Aircraft Corp | Apparatus for generating hydrogen from liquid hydrogen - containing feedstocks |
| US3499767A (en) * | 1966-11-23 | 1970-03-10 | Calgon C0Rp | Methods of binding large pieces of poultry |
| US3698957A (en) * | 1970-12-16 | 1972-10-17 | United Aircraft Corp | Fuel cell system having a natural circulation boiler |
| US3973993A (en) * | 1975-02-12 | 1976-08-10 | United Technologies Corporation | Pressurized fuel cell power plant with steam flow through the cells |
| US3976507A (en) * | 1975-02-12 | 1976-08-24 | United Technologies Corporation | Pressurized fuel cell power plant with single reactant gas stream |
| JPS5782973A (en) * | 1980-11-11 | 1982-05-24 | Hitachi Ltd | Fuel cell generation plant |
| JPS5823169A (ja) * | 1981-08-03 | 1983-02-10 | Hitachi Ltd | 燃料電池発電装置およびその運転方法 |
| US4473622A (en) * | 1982-12-27 | 1984-09-25 | Chludzinski Paul J | Rapid starting methanol reactor system |
-
1983
- 1983-08-17 JP JP58149189A patent/JPS6041771A/ja active Granted
-
1984
- 1984-08-09 US US06/639,099 patent/US4554223A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4554223A (en) | 1985-11-19 |
| JPS6041771A (ja) | 1985-03-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0228232B2 (ja) | ||
| US5345786A (en) | Absorption heat pump and cogeneration system utilizing exhaust heat | |
| JPH05332161A (ja) | 化学ループ燃焼方式発電プラントシステム | |
| US4262739A (en) | System for thermal energy storage, space heating and cooling and power conversion | |
| CN102456897B (zh) | 燃料电池电热冷联供系统 | |
| RU2443040C2 (ru) | Система топливных элементов | |
| JPS6257072B2 (ja) | ||
| JPS59107160A (ja) | ２モ−ド式熱ポンプの操作方法及び該方法による操作のための２モ−ド式熱ポンプ | |
| JPS60158561A (ja) | 燃料電池・冷熱発電複合システム | |
| US8491678B1 (en) | Active gas flow heat exchanger and its associated method of operation | |
| CN114335635B (zh) | 一种可调节的质子交换膜燃料电池热、电、冷联产系统 | |
| JPH11278806A (ja) | 燃料電池プラント | |
| JPH11102720A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JPH0260060A (ja) | 排熱エネルギ回収装置付きの燃料電池システム | |
| JP2634188B2 (ja) | リン酸型燃料電池発電装置 | |
| CN217712696U (zh) | 一种基于熔盐储能的压缩空气分离系统 | |
| JPS6257073B2 (ja) | ||
| JPH0228231B2 (ja) | ||
| US3441380A (en) | Acid producing plant | |
| JP3114950B2 (ja) | 燃料電池用直接接触式熱交換器 | |
| JP3027169B2 (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JPH06290801A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JP2003077519A (ja) | 燃料電池システムの水回収装置 | |
| JPH04138671A (ja) | 燃料電池 | |
| US6298665B1 (en) | Power generating device employing hydrogen absorbing alloys and low heat |