JPH02825B2 - - Google Patents
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- JPH02825B2 JPH02825B2 JP58244193A JP24419383A JPH02825B2 JP H02825 B2 JPH02825 B2 JP H02825B2 JP 58244193 A JP58244193 A JP 58244193A JP 24419383 A JP24419383 A JP 24419383A JP H02825 B2 JPH02825 B2 JP H02825B2
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- electrode
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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
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- 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
-
- 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
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04029—Heat exchange using liquids
-
- 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
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は燃料電池発電プラントに関する。
従来、燃料電池は燃料の有している化学的エネ
ルギーを、直接電気エネルギーに変換する装置で
ある。この燃料電池は、通常電解質を挾んで燃料
極および酸化剤極の一対の多孔質電極を配置して
素電池を構成し、一方の電極である燃料極の背面
に水素等の燃料ガスを接触させると共に、他方の
電極である酸化剤極の背面に酸素等の酸化剤ガス
を接触させ、このときに起る電気化学的反応によ
り発生する電気エネルギーを、上記一対の電極か
ら取出すようにしたものである。
ルギーを、直接電気エネルギーに変換する装置で
ある。この燃料電池は、通常電解質を挾んで燃料
極および酸化剤極の一対の多孔質電極を配置して
素電池を構成し、一方の電極である燃料極の背面
に水素等の燃料ガスを接触させると共に、他方の
電極である酸化剤極の背面に酸素等の酸化剤ガス
を接触させ、このときに起る電気化学的反応によ
り発生する電気エネルギーを、上記一対の電極か
ら取出すようにしたものである。
ところで、この種の燃料電池においては上記電
気化学的反応によつて発生する熱等により夫々の
電極が乾燥すると、電極が劣化して電池寿命を短
かくしてしまうこととなる。そこで現在、このよ
うな電極の乾燥を防止するための方法として、上
記燃料極および酸化剤極へ燃料ガスおよび酸化剤
ガスを供給する電池入口側の燃料配管および酸化
剤配管の途中に蒸気配管を夫々接続し、この蒸気
配管を介して蒸気発生用ボイラからの蒸気を上記
各ガスへ混入させることにより、上記燃料極およ
び酸化剤極を加湿することが考えられている。
気化学的反応によつて発生する熱等により夫々の
電極が乾燥すると、電極が劣化して電池寿命を短
かくしてしまうこととなる。そこで現在、このよ
うな電極の乾燥を防止するための方法として、上
記燃料極および酸化剤極へ燃料ガスおよび酸化剤
ガスを供給する電池入口側の燃料配管および酸化
剤配管の途中に蒸気配管を夫々接続し、この蒸気
配管を介して蒸気発生用ボイラからの蒸気を上記
各ガスへ混入させることにより、上記燃料極およ
び酸化剤極を加湿することが考えられている。
然乍ら、かかるような方法においては以下のよ
うな問題を生じることになる。
うな問題を生じることになる。
(a) 加湿用蒸気を蒸気発生用ボイラから燃料およ
び酸化剤の各配管へ導くための蒸気配管および
酸化剤配管、燃料配管等の配管による熱損失に
よつて、プラントの運転効率が低くなる。
び酸化剤の各配管へ導くための蒸気配管および
酸化剤配管、燃料配管等の配管による熱損失に
よつて、プラントの運転効率が低くなる。
(b) 燃料および酸化剤の各配管内で蒸気が凝縮す
る危険性があるため、蒸気が凝縮しない温度に
まで暖管されるまでの間は夫々の電極の加湿を
行なうことができず、電池の寿命に影響を及ぼ
すことになる。
る危険性があるため、蒸気が凝縮しない温度に
まで暖管されるまでの間は夫々の電極の加湿を
行なうことができず、電池の寿命に影響を及ぼ
すことになる。
(c) 電極を加湿するための蒸気配管を設けること
により、その分だけプラントの構成が複雑化す
るばかりでなく建設コストが高くなる。
により、その分だけプラントの構成が複雑化す
るばかりでなく建設コストが高くなる。
(d) 燃料ガスを改質するためには蒸気発生用ボイ
ラからの蒸気を用いることが必要となるが、電
極加湿用の蒸気を別途供給することからそのた
めの蒸気量が減少し、改質燃料ガス量が減少し
てプラントの発電容量が低減することとなる。
ラからの蒸気を用いることが必要となるが、電
極加湿用の蒸気を別途供給することからそのた
めの蒸気量が減少し、改質燃料ガス量が減少し
てプラントの発電容量が低減することとなる。
本発明は上記のような問題を解消するために成
されたもので、その目的は熱損失を小さくして運
転効率を高め、配管内での蒸気の凝縮の危険性を
なくして電極の加湿を常時可能とし、また改質用
蒸気量の減少をなくして発電量を増加させ且つプ
ラント構成の簡素化および建設コストの低減化を
図ることが可能な燃料電池発電プラントを提供す
ることにある。
されたもので、その目的は熱損失を小さくして運
転効率を高め、配管内での蒸気の凝縮の危険性を
なくして電極の加湿を常時可能とし、また改質用
蒸気量の減少をなくして発電量を増加させ且つプ
ラント構成の簡素化および建設コストの低減化を
図ることが可能な燃料電池発電プラントを提供す
ることにある。
上記目的を達成するために本発明では、蒸気発
生用ボイラと、この蒸気発生用ボイラからの蒸気
により燃料改質を行なう改質機能を備え燃料ガス
を供給する燃料ガス供給装置と、酸化剤ガスを供
給する酸化剤ガス供給装置と、燃料極および酸化
剤極を有する素電池、上記燃料ガス供給装置およ
び酸化剤ガス供給装置から燃料配管および酸化剤
配管を介して導入される燃料ガスおよび酸化剤ガ
スを夫々上記燃料極および酸化剤極へ供給する燃
料極および酸化剤極入口マニホールドより成る燃
料電池と、この燃料電池に配設され上記蒸気発生
用ボイラの熱水が冷却水として循環供給される電
池冷却水配管と、この電池冷却水配管の燃料電池
出口側から分岐して設けられその先端部が上記燃
料極および酸化剤極入口マニホールドの入口近傍
に夫々通じる燃料極および酸化剤極加湿管と、こ
の燃料極および酸化剤極加湿配管の上記先端部に
夫々設けられ管内に導入される熱水を霧吹き状に
吐出する燃料極および酸化剤極加湿用蒸気注入器
とから構成したことを特徴とする。
生用ボイラと、この蒸気発生用ボイラからの蒸気
により燃料改質を行なう改質機能を備え燃料ガス
を供給する燃料ガス供給装置と、酸化剤ガスを供
給する酸化剤ガス供給装置と、燃料極および酸化
剤極を有する素電池、上記燃料ガス供給装置およ
び酸化剤ガス供給装置から燃料配管および酸化剤
配管を介して導入される燃料ガスおよび酸化剤ガ
スを夫々上記燃料極および酸化剤極へ供給する燃
料極および酸化剤極入口マニホールドより成る燃
料電池と、この燃料電池に配設され上記蒸気発生
用ボイラの熱水が冷却水として循環供給される電
池冷却水配管と、この電池冷却水配管の燃料電池
出口側から分岐して設けられその先端部が上記燃
料極および酸化剤極入口マニホールドの入口近傍
に夫々通じる燃料極および酸化剤極加湿管と、こ
の燃料極および酸化剤極加湿配管の上記先端部に
夫々設けられ管内に導入される熱水を霧吹き状に
吐出する燃料極および酸化剤極加湿用蒸気注入器
とから構成したことを特徴とする。
以下、本発明を図面に示す一実施例について説
明する。図は、本発明による燃料電池発電プラン
トの構成例を示すものである。図において、１は
酸化剤ガス供給装置であり酸化剤ガスとしての空
気を、酸化剤配管２を介して燃料電池３の酸化剤
極入口マニホールド４へ供給し、素電池の酸化剤
極内の通気溝５を介して酸化剤極出口マニホール
ド６より電池外部へ排出するようにしている。ま
た、７は後述する蒸気発生用ボイラからの蒸気に
より燃料改質を行なう改質機能を備えた燃料ガス
供給装置であり、燃料ガスとしての水素を燃料配
管８を介して燃料電池３の燃料極入口マニホール
ド９へ供給し、素電池の燃料極内の通気溝１０を
介して電池外部へ燃料極出口マニホールド１１よ
り排出するようにしている。
明する。図は、本発明による燃料電池発電プラン
トの構成例を示すものである。図において、１は
酸化剤ガス供給装置であり酸化剤ガスとしての空
気を、酸化剤配管２を介して燃料電池３の酸化剤
極入口マニホールド４へ供給し、素電池の酸化剤
極内の通気溝５を介して酸化剤極出口マニホール
ド６より電池外部へ排出するようにしている。ま
た、７は後述する蒸気発生用ボイラからの蒸気に
より燃料改質を行なう改質機能を備えた燃料ガス
供給装置であり、燃料ガスとしての水素を燃料配
管８を介して燃料電池３の燃料極入口マニホール
ド９へ供給し、素電池の燃料極内の通気溝１０を
介して電池外部へ燃料極出口マニホールド１１よ
り排出するようにしている。
一方、１２は蒸気発生用ボイラであり、発生し
た蒸気を上記燃料ガス供給装置７へ燃料ガスの改
質用蒸気として供給するようにしている。また、
上記蒸気発生用ボイラ１２の熱水を循環ポンプ１
３により上記燃料電池３内に設けられた電池冷却
水配管１４に冷却のために循環供給し、前述した
電気化学的反応により素電池内で発生する熱によ
る燃料電池の所定値以上の温度上昇を抑えるよう
にしている。さらに、上記電池冷却水配管１４の
燃料電池出口側から、上記酸化剤極入口マニホー
ルド４および燃料極入口マニホールド９内の入口
近傍へ夫々通じる酸化剤極加湿配管１５ａおよび
燃料極加湿配管１５ｂを分岐して設け、且つその
先端部には熱水を霧吹き状に吐出する酸化剤加湿
用蒸気注入器１６および燃料極加湿用蒸気注入器
１７を取付けている。なお、上記酸化剤極加湿配
管１５ａおよび燃料極加湿用配管１５ｂ上の燃料
電池出口側には酸化剤極側流量調整弁１８ａおよ
び燃料極側流量調整弁１８ｂを夫々設け、上記酸
化剤極および燃料極に供給される空気および水素
の流量に応じて、管内の熱水流量を調整するよう
にしている。また、上記燃料ガス供給装置７から
改質水素と共に水蒸気が供給される場合には、そ
の時点から上記燃料極側流量調整弁１８ｂを全閉
するようにしている。
た蒸気を上記燃料ガス供給装置７へ燃料ガスの改
質用蒸気として供給するようにしている。また、
上記蒸気発生用ボイラ１２の熱水を循環ポンプ１
３により上記燃料電池３内に設けられた電池冷却
水配管１４に冷却のために循環供給し、前述した
電気化学的反応により素電池内で発生する熱によ
る燃料電池の所定値以上の温度上昇を抑えるよう
にしている。さらに、上記電池冷却水配管１４の
燃料電池出口側から、上記酸化剤極入口マニホー
ルド４および燃料極入口マニホールド９内の入口
近傍へ夫々通じる酸化剤極加湿配管１５ａおよび
燃料極加湿配管１５ｂを分岐して設け、且つその
先端部には熱水を霧吹き状に吐出する酸化剤加湿
用蒸気注入器１６および燃料極加湿用蒸気注入器
１７を取付けている。なお、上記酸化剤極加湿配
管１５ａおよび燃料極加湿用配管１５ｂ上の燃料
電池出口側には酸化剤極側流量調整弁１８ａおよ
び燃料極側流量調整弁１８ｂを夫々設け、上記酸
化剤極および燃料極に供給される空気および水素
の流量に応じて、管内の熱水流量を調整するよう
にしている。また、上記燃料ガス供給装置７から
改質水素と共に水蒸気が供給される場合には、そ
の時点から上記燃料極側流量調整弁１８ｂを全閉
するようにしている。
かかる構成の燃料電池発電プラントとすること
により、電極冷却用として蒸気発生用ボイラ１２
より電池冷却水配管１４を介して供給される熱水
の一部を、当該電池冷却水配管１４に分岐して設
けた酸化剤極加湿用配管１５ａおよび燃料極加湿
用配管１５ｂを介して導入し、この熱水を夫々の
蒸気注入器１６および１７で霧吹き状に吐出して
酸化剤極入口マニホールド４および燃料極入口マ
ニホールド９内に夫々供給することが可能となる
ことによつて、以下のような効果が得られるもの
である。すなわち、酸化剤極および燃料極の加湿
用蒸気を、蒸気発生用ボイラ１２から直接に酸化
剤配管２および燃料配管８へ導く蒸気配管を設け
る場合に比較して、次の如き効果が得られる。
により、電極冷却用として蒸気発生用ボイラ１２
より電池冷却水配管１４を介して供給される熱水
の一部を、当該電池冷却水配管１４に分岐して設
けた酸化剤極加湿用配管１５ａおよび燃料極加湿
用配管１５ｂを介して導入し、この熱水を夫々の
蒸気注入器１６および１７で霧吹き状に吐出して
酸化剤極入口マニホールド４および燃料極入口マ
ニホールド９内に夫々供給することが可能となる
ことによつて、以下のような効果が得られるもの
である。すなわち、酸化剤極および燃料極の加湿
用蒸気を、蒸気発生用ボイラ１２から直接に酸化
剤配管２および燃料配管８へ導く蒸気配管を設け
る場合に比較して、次の如き効果が得られる。
(a) 配管による熱損失を小さくしてプラントの運
転効率を高めることができる。
転効率を高めることができる。
(b) 酸化剤配管および燃料配管が蒸気の凝縮する
温度以下の場合にも、電池内の酸化剤極および
燃料極に加湿用蒸気を供給できるため、各電極
を常に加湿してその劣化を抑制し電池の長寿命
化を図ることができる。
温度以下の場合にも、電池内の酸化剤極および
燃料極に加湿用蒸気を供給できるため、各電極
を常に加湿してその劣化を抑制し電池の長寿命
化を図ることができる。
(c) 蒸気発生用ボイラ１２で発生する蒸気を全て
燃料改質用蒸気として使用できるため、改質燃
料ガス量を増加してプラントの発電容量を高め
ることができる。
燃料改質用蒸気として使用できるため、改質燃
料ガス量を増加してプラントの発電容量を高め
ることができる。
(d) 蒸気配管の削除に伴なう配管数の減少によ
り、プラントの構成の簡素化および建設コスト
の低減化を図ることができる。
り、プラントの構成の簡素化および建設コスト
の低減化を図ることができる。
尚、上記実施例において電池冷却水配管から分
岐して設けられている加湿配管１５ａ，１５ｂに
取付けている蒸気注入器１６，１７を、各電極の
入口マニホールド４，９内ではなく燃料電池３入
口近傍の酸化剤酸管２、燃料配管８内に配設する
ようにしてもよく、マニホールド内への蒸気注入
器の取付けが困難な場合に有効的である。
岐して設けられている加湿配管１５ａ，１５ｂに
取付けている蒸気注入器１６，１７を、各電極の
入口マニホールド４，９内ではなく燃料電池３入
口近傍の酸化剤酸管２、燃料配管８内に配設する
ようにしてもよく、マニホールド内への蒸気注入
器の取付けが困難な場合に有効的である。
以上説明したように本発明によれば、酸化剤極
および燃料極の各入口マニホールドの入口近傍位
置に蒸気注入器を設置して電池冷却水配管から酸
化剤極および燃料極の加湿用蒸気を供給するよう
にしたので、熱損失を小さくして運転効率を高
め、配管内での蒸気の凝縮の危険性をなくして電
極の加湿を常時可能とし、また改質用蒸気量の減
少をなくして発電量を増加させ且つプラント構成
の簡素化および建設コストの低減化を図ることが
可能な燃料電池発電プラントが提供できる。
および燃料極の各入口マニホールドの入口近傍位
置に蒸気注入器を設置して電池冷却水配管から酸
化剤極および燃料極の加湿用蒸気を供給するよう
にしたので、熱損失を小さくして運転効率を高
め、配管内での蒸気の凝縮の危険性をなくして電
極の加湿を常時可能とし、また改質用蒸気量の減
少をなくして発電量を増加させ且つプラント構成
の簡素化および建設コストの低減化を図ることが
可能な燃料電池発電プラントが提供できる。
図は本発明の一実施例を示す構成図である。
１…酸化剤ガス供給装置、２…酸化剤配管、３
…燃料電池、４…酸化剤極入口マニホールド、６
…酸化剤極出口マニホールド、７…燃料ガス供給
装置、８…燃料配管、９…燃料極入口マニホール
ド、１１…燃料極出口マニホールド、１２…蒸気
発生用ボイラ、１４…電池冷却水配管、１５ａ，
１５ｂ…酸化剤極、燃料極加湿配管、１６，１７
…酸化剤極、燃料極加湿用蒸気注入器。
…燃料電池、４…酸化剤極入口マニホールド、６
…酸化剤極出口マニホールド、７…燃料ガス供給
装置、８…燃料配管、９…燃料極入口マニホール
ド、１１…燃料極出口マニホールド、１２…蒸気
発生用ボイラ、１４…電池冷却水配管、１５ａ，
１５ｂ…酸化剤極、燃料極加湿配管、１６，１７
…酸化剤極、燃料極加湿用蒸気注入器。
Claims (1)
- １ 蒸気発生用ボイラと、この蒸気発生用ボイラ
からの蒸気により燃料改質を行なう改質機能を備
え燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置と、酸化
剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、燃料極
および酸化剤極を有する素電池、前記燃料ガス供
給装置および酸化剤ガス供給装置から燃料配管お
よび酸化剤配管を介して導入される燃料ガスおよ
び酸化剤ガスを夫々前記燃料極および酸化剤極へ
供給する燃料極および酸化剤極入口マニホールド
より成る燃料電池と、この燃料電池に配設され前
記蒸気発生用ボイラの熱水が冷却水として循環供
給される電池冷却水配管と、この電池冷却水配管
の燃料電池出口側から分岐して設けられその先端
部が前記燃料極および酸化剤極入口マニホールド
の入口近傍に夫々通じる燃料極および酸化剤極加
湿配管と、この燃料極および酸化剤極加湿配管の
前記先端部に夫々設けられ管内に導入される熱水
を霧吹き状に吐出する燃料極および酸化剤極加湿
用蒸気注入器とから構成したことを特徴とする燃
料電池発電プラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58244193A JPS60136178A (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | 燃料電池発電プラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58244193A JPS60136178A (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | 燃料電池発電プラント |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60136178A JPS60136178A (ja) | 1985-07-19 |
| JPH02825B2 true JPH02825B2 (ja) | 1990-01-09 |
Family
ID=17115154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58244193A Granted JPS60136178A (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | 燃料電池発電プラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60136178A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5047298A (en) * | 1990-11-13 | 1991-09-10 | Perry Oceanographics, Inc. | Closed loop reactant/product management system for electrochemical galvanic energy devices |
| DE4318818C2 (de) * | 1993-06-07 | 1995-05-04 | Daimler Benz Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Bereitstellung von konditionierter Prozessluft für luftatmende Brennstoffzellensysteme |
| JP3203150B2 (ja) * | 1995-05-18 | 2001-08-27 | 三洋電機株式会社 | 固体高分子型燃料電池及び固体高分子型燃料電池システム |
| DE19741331C2 (de) * | 1997-09-19 | 2002-04-04 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Verfahren zum Kühlen bei Brennstoffzellen |
| JPH11317236A (ja) | 1997-12-22 | 1999-11-16 | Aqueous Reserch:Kk | 燃料電池システム |
| US7029775B2 (en) | 1997-12-22 | 2006-04-18 | Kabushikikaisha Equos Research | Fuel cell system |
| EP0980107B1 (en) * | 1998-08-10 | 2003-07-02 | Kabushiki Kaisha Equos Research | Fuel cell system |
| US6432566B1 (en) * | 1999-10-25 | 2002-08-13 | Utc Fuel Cells, Llc | Direct antifreeze cooled fuel cell power plant |
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-
1983
- 1983-12-26 JP JP58244193A patent/JPS60136178A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60136178A (ja) | 1985-07-19 |
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