JPH03210773A - 燃料電池における脱気装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、燃料電池システムに係り、特に簡単に装置で
システム全体の効率を高めるのに好適な脱気装置に関す
る。

〔従来技術〕

従来の燃料電池システムにおける脱気装置は、一般に用
いられている脱気技術をそのまま適用したものであり、
電力、水蒸気等の特別のユーティリティを使用する為、
システム全体としての効率が悪いといった欠点があった
。

例えば、富士時報Ｖｏａ、６１＆２（１９８８）ｐ。

１２６の流れ図に示されている脱気装置は従来技術の代
表例である。

第３図〜第５図は、燃料電池システムにおいて排ガスか
らの回収水、または水道水等のシステム外部からの補給
水（被処理水）を脱気する従来技術を示したものである
。

第３図の例は脱気タンク１に溜めた被処理水を、電気ヒ
ータ２により加熱し脱気するものである。

この方法によると、燃料電池システムで発電した電力ヒ
ータ２にて消費することになり、システムの発電効率が
低下する。

第４図の例は脱気タンク１に溜めた被処理水に窒素をバ
ブリングノズル３によりバブリングすることにより脱気
しようとするものである。この方法によると、システム
外から窒素を常時供給する必要があり、ランニングコス
トがかかり、また使い勝手の悪いシステムとなる。

第５図の例は真空脱気によるもので、真空容器４に被処
理水を溜め、エジェクタ５または真空ポンプにより真空
に引くことにより脱気するものである。この方法による
と、真空引きの為に特別な機器（エジェクタ５．真空ポ
ンプ６等）が必要なこと、また、それらの機器を運転す
る為に水蒸気。

電力等のユーティリティが必要であり、システム全体と
しての効率が悪くなるという欠点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように従来技術では、燃料電池システム内または
外のネーテイリテイを極力使用しないようにすること、
機器数を最少限にするといった点について充分な配慮が
なされておらす、その結果。

１）システム全体としての効率が悪い ２）機器数が多い。

といった問題があった。

本発明の目的は、上記欠点を解決し、少数の簡単な機器
により構成され、システム全体としての効率の高い脱気
装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明の脱気装置器よ、脱気
タンクと、該タンク内の被処理水を溜める部分に電池冷
却系からのブローダウン水を噴出させるためのノズルと
、該ノズルにブローダウン水を導入する配管と、処理水
を送出する手段とを備えた構成としたものである。

〔作用〕

燃料電池システムから発生する排ガス中力１ら回収した
水や、水道水等のシステム外からの補給水には多量の酸
素量が溶存している。

この酸素量を除去するために、回収水や補給水等の処理
水を沸騰状態まで温度を上げれ屹ヘンリーの法則に従っ
て、大部分の溶存酸ｌ１１ま除去され、燃料電池冷却水
に必要とされてｔする、約１０ＰＰｂ以下の溶存酸素濃
度とすることができる。

本発明では、この被処理水を沸騰状態にするための手段
として電池冷却系から抽出したブローダウン水を使用す
る。電池冷却系内の水は通常、圧力がｌＱｋｇ／ｃｓｆ
の程度、温度が１６０〜１８０℃程度の加圧水の状態で
あるため、被処理水にブローダウン水を噴射、混合させ
ることにより、容易に沸騰状態にもっていくことができ
る。

この時、脱気タンク内の被処理水が流入してくる部分に
ブローダウン水が衝突するように、噴射部分を対向させ
ることによって脱気効果を高めることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図および第２図により説
明する。

第１図は、本発明を適用した燃料電池システムの例を示
す。すなわち、燃費電池本体９に水素を供給するための
りフォーマ７．シフトコンバータ８からなる燃料改質系
、空気を供給するための空気系、燃料電池本体から発生
した熱を取り出すための、スチームドラム１２．冷却水
ポンプ１３゜高温熱出力用熱交換器２７等からなる電池
冷却系１１、燃料電池本体９から発生した直流電力を交
流に変換するためのインバータ１０等からなる直交変換
系等からシステムは構成されている。

燃料改質系において、水素は天然ガス（主体はメタン）
と水蒸気を用いて、下記の水蒸気改質反応 ＣＨａ＋　２　ＨｘＯ−４ＣＯｔ＋　４　Ｈｚにより生
成される。

ここで、この反応に用いる水蒸気２６は電池冷却系１１
のスチームドラム１２で作られる。

従って、システム内で水蒸気（水）が常時消費されてお
り、これに必要な水は、リフオーマ７の軒 燃焼部および燃費電池本体９のカソードから発生する排
ガスを、排熱／水回収用熱交換器１５で冷却することに
より回収した回収水２５、またはシステム外からの補給
水により賄われる。

この回収水および補給水はそのまま使用すると、電池本
体を冷却している電池冷却系の機器に腐蝕等の悪影響を
及ぼすため、脱気袋［１６および純水装Ｗ１１８により
、溶存酸素量、電気伝導度、濁度、ＰＨを所定の水準に
する必要がある。

このうち溶存酸素量は１０ＰＰｂ以下に抑える必要があ
り、本発明はこれを実現するための脱気装置を提供する
ことにある。

第２図は本脱気装置を示したものである。すなわち、脱
気タンク１に回収水導入ノズル２０．補給水導入ノズル
２１により回収水または補給水（被処理水）を導入する
。脱気タンク１の被処理水を溜める部分の下部にはブロ
ーダウン水噴射ノズル１９が設けられており、この噴射
ノズル１９に第１図のスチームドラム１２がら配管２４
によりブローダウン水を導き、被処理水に噴射、混合す
ることにより、全体が１００’Ｃ以上となり沸騰する。

これにより、被処理水中の溶存酸素の大部分が放出され
て規定濃度以下となり、堰２３．処理水抽出ノズル２２
より送出される。２８は送出される処理水中に含まれて
いる水垢、ゴミ等を除去するために設けられたフィルタ
である。

脱気タンク１から送出された処理水は、第１図に示すよ
うに、水タンク１７に溜められた後、純水装置１８．給
水ポンプ１４を経て電池冷却系１１に供給される。

なお、前述した理由により本実施例では、ブローダウン
水噴射ノズル１９の噴射部を回収水導入ノズル２０．補
給水導入ノズル２１からの被処理水流入部に対向させて
設けである。

ここで、脱気用加熱源として用いたブローダウン水は、
電池冷却系１１に水垢、ゴミ等が堆積することを防止す
るために常時流しているものであＧ＝ るが、その熱エネルギは従来無駄＼廃棄していたもので
ある。したがって１本実施例によれば、廃棄されていた
熱エネルギを有効に活用したことにより、燃料電池シス
テム全体の効率を高める効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、燃料電池システムにおいて、従来廃棄
していたブローダウン水の熱を脱気装置の加熱源として
有効利用することにより脱気効果を得ているので、少数
の簡単な機器により装置を構成できると共に、燃料電池
システム全体の効率を上げる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した燃料電池システムを示す系統
図、第２図は本発明の一実施例の脱気ｙ置の縦断面図、
第３図は電気ヒータによる従来ぢ術の脱気装置を示す模
式図、第４図は窒素バブリングによる従来技術の脱気装
置を示す模式図、ｆＪ／！５図はエジェクタまたは真空
ポンプによる従来杉術の真空脱気装置を示す模式図であ
る。 １・・・脱気タンク、２・・・電気ヒータ、３・・・バ
ブリングノズル、４・・・真空タンク、５・・・エジェ
クタ、６・・・真空ポンプ、７・・・リフオーマ、８・
・・シフトコンバータ、９・・・燃料電池本体、１０・
・・インバータ。 １１・・・電池冷却系、１２・・・スチームドラム、１
３・・・冷却水ポンプ、１４・・・給水ポンプ、１５・
・・排熱／水回収用熱交換器、１６・・・脱気装置、１
７・・・水タンク、１８・・・純水装置、１９・・・ブ
ローダウン水噴射ノズル、２０・・・回収水導入ノズル
、２１・・・補給水導入ノズル、２２・・・処理水抽出
ノズル、２３・・・堰、２４・・・ブローダウン水配管
、２５・・・回収水２６・・・水蒸気、２７・・・高温
熱出力用熱交換器、２８・・・フィルタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、燃料電池システムの排ガスからの回収水または外部
   からの補給水を脱気処理して電池冷却系に供給するため
   の脱気装置において、脱気タンクと、該タンク内の被処
   理水を溜める部分に電池冷却系からのブローダウン水を
   噴出させるためのノズルと、該ノズルにブローダウン水
   を導入する配管と、処理水を送出する手段とを備えたこ
   とを特徴とする燃料電池における脱気装置。