JPH03238765A - 溶融炭酸塩型燃料電池の運転方法 - Google Patents
溶融炭酸塩型燃料電池の運転方法Info
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- JPH03238765A JPH03238765A JP2034532A JP3453290A JPH03238765A JP H03238765 A JPH03238765 A JP H03238765A JP 2034532 A JP2034532 A JP 2034532A JP 3453290 A JP3453290 A JP 3453290A JP H03238765 A JPH03238765 A JP H03238765A
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は燃料の有する化学エネルギーを直接電気工ネル
キーに変換させるエネルキ一部門で用いる燃料電池のう
ち、溶融炭酸塩型の燃料電池に関するものである。
キーに変換させるエネルキ一部門で用いる燃料電池のう
ち、溶融炭酸塩型の燃料電池に関するものである。
［従来の技術］
現在までに提案されている溶融炭酸塩型燃料電池は、電
解質として溶融炭酸塩を多孔質物質にしみ込ませてなる
電解質板（タイル）を、カソード（酸素極）とアノード
（燃料極）で両面から挟み、カソード側に酸化ガスを供
給すると共に７ノート側に燃料ガスを供給することによ
りカソードとアノードとの間で発生する電位差により発
電が行われるようにしたものを１セルとし、各セルをセ
パレータを介して多層に積層した構成のものとしである
。
解質として溶融炭酸塩を多孔質物質にしみ込ませてなる
電解質板（タイル）を、カソード（酸素極）とアノード
（燃料極）で両面から挟み、カソード側に酸化ガスを供
給すると共に７ノート側に燃料ガスを供給することによ
りカソードとアノードとの間で発生する電位差により発
電が行われるようにしたものを１セルとし、各セルをセ
パレータを介して多層に積層した構成のものとしである
。
かかる溶融炭酸塩型燃料電池を用いた発電システムのう
ち、天然ガス改質溶融炭酸塩型燃料電池発電システムの
代表的な例としては、第１０図に系統図を示す如く、電
解質板１をカソード２と７ノート３て挟んで１セルとし
である燃料電池■のカソード２には、圧縮機４て圧縮し
た後、冷却器５で冷却し更に圧縮機６で圧縮した空気Ａ
を、空気予熱器７て予熱して空気供給ライン８により供
給すると共に、空気の一部を分岐ライン９により改質器
１０の燃焼室へ供給するようにしてあり、カソード２か
ら排出された力ソードカ゛スは、カソード出ロガスライ
ン１１を通ってタービン１２へ導かれ、更に上記空気予
熱器７を通して大気へ排出されるようにしである。
ち、天然ガス改質溶融炭酸塩型燃料電池発電システムの
代表的な例としては、第１０図に系統図を示す如く、電
解質板１をカソード２と７ノート３て挟んで１セルとし
である燃料電池■のカソード２には、圧縮機４て圧縮し
た後、冷却器５で冷却し更に圧縮機６で圧縮した空気Ａ
を、空気予熱器７て予熱して空気供給ライン８により供
給すると共に、空気の一部を分岐ライン９により改質器
１０の燃焼室へ供給するようにしてあり、カソード２か
ら排出された力ソードカ゛スは、カソード出ロガスライ
ン１１を通ってタービン１２へ導かれ、更に上記空気予
熱器７を通して大気へ排出されるようにしである。
一方、燃料電池工のアノード３には、天然ガス（ＣＨ４
）ＮＧを天然ガス予熱器１３．１４、脱硫器１５を経て
改質器１０に導いて改質した後、改質ガスを燃料ガスＦ
Ｇとして燃料ガス供給ライン１６より供給すると共に、
アノード３から排出されたアノードガスは、熱交換器１
７、上記天然ガス予熱器１４、蒸発器１８、天然ガス予
熱器１３を通した後、凝縮器１９で冷却し凝縮して気液
分離機２０に導き、ここで、アノードガス中のＨ２０を
分離し、ガスはプロ９２１にて昇圧した後、上記熱交換
器１１へのライン２２を通して改質器１０の燃焼室側へ
導かれ、該改質器１０からカソード２へ供給されるよう
にしてあり、又、分離されたＨ２０はポンプ２３て加圧
されて給水加熱器２４へ送られ、ここで加熱されて蒸気
としてライン２５、上記蒸発器１８を経て改質器１０の
入口側で天然ガスＮＧと混ぜられるようにしである。２
６はカソードリサイクル用ブロワである。
）ＮＧを天然ガス予熱器１３．１４、脱硫器１５を経て
改質器１０に導いて改質した後、改質ガスを燃料ガスＦ
Ｇとして燃料ガス供給ライン１６より供給すると共に、
アノード３から排出されたアノードガスは、熱交換器１
７、上記天然ガス予熱器１４、蒸発器１８、天然ガス予
熱器１３を通した後、凝縮器１９で冷却し凝縮して気液
分離機２０に導き、ここで、アノードガス中のＨ２０を
分離し、ガスはプロ９２１にて昇圧した後、上記熱交換
器１１へのライン２２を通して改質器１０の燃焼室側へ
導かれ、該改質器１０からカソード２へ供給されるよう
にしてあり、又、分離されたＨ２０はポンプ２３て加圧
されて給水加熱器２４へ送られ、ここで加熱されて蒸気
としてライン２５、上記蒸発器１８を経て改質器１０の
入口側で天然ガスＮＧと混ぜられるようにしである。２
６はカソードリサイクル用ブロワである。
溶融炭酸塩型燃料電池を運転して発電を行わせるときは
、天然ガス（ＣＨ，）が改質されてアノード３に供給さ
れるか、改質器１０では、ＣＨ４＋ Ｈ２０→ＣＯ＋３
Ｈ２ の反応が行われる。
、天然ガス（ＣＨ，）が改質されてアノード３に供給さ
れるか、改質器１０では、ＣＨ４＋ Ｈ２０→ＣＯ＋３
Ｈ２ の反応が行われる。
燃料電池工のカソード２側では、
ＣＯ２＋１／２０．＋ ２８−→ＣＯ３−の反応が行わ
れて、炭酸イオンＣＯ３−か生成され、この炭酸イオン
ＣＯ３−が電解質板１中を通してアノード３へ達する。
れて、炭酸イオンＣＯ３−か生成され、この炭酸イオン
ＣＯ３−が電解質板１中を通してアノード３へ達する。
アノード３側では、改質器１０で改質された燃料ガスか
供給されて上記炭酸イオンＣＯ３−と接触するので、Ｃ
Ｏ３−＋Ｈ２→ｃｏ２＋ｌ−１２ｏ ＋ ２ｅＣＯ３°
−＋ Ｃｏ−＋ ２ＣＯ２＋ ２ｅの反応か行われ、ア
ノードガスとして５ＧＯ２＋３Ｈ２０か排出される。
供給されて上記炭酸イオンＣＯ３−と接触するので、Ｃ
Ｏ３−＋Ｈ２→ｃｏ２＋ｌ−１２ｏ ＋ ２ｅＣＯ３°
−＋ Ｃｏ−＋ ２ＣＯ２＋ ２ｅの反応か行われ、ア
ノードガスとして５ＧＯ２＋３Ｈ２０か排出される。
上記カソード２側での反応において、カソードにおける
ＣＯ２濃度か高いと、反応か促進されるため、セル電圧
が高くなって発電効率を高くすることが可能である。
ＣＯ２濃度か高いと、反応か促進されるため、セル電圧
が高くなって発電効率を高くすることが可能である。
［発明か解決しようとする課題］
ところが、これまでの溶融炭酸塩型燃料電池発電システ
ムでは、アノード３から排出されたアノードガス中のＣ
Ｏ２をカソード２に供給するようにしてＣｏ２をリサイ
クルさせ、カソード２に必要なＣＯ２を供給しているが
、リサイクルざれてカソード２Ｇ：送入されるＣＯ２は
空気に希釈されるので、カソード２人口のＣＯ２濃度は
、標準の３０％に比してはるかに低く（たとえば、７％
）、セル電圧もこれ（伴って低くなっている。
ムでは、アノード３から排出されたアノードガス中のＣ
Ｏ２をカソード２に供給するようにしてＣｏ２をリサイ
クルさせ、カソード２に必要なＣＯ２を供給しているが
、リサイクルざれてカソード２Ｇ：送入されるＣＯ２は
空気に希釈されるので、カソード２人口のＣＯ２濃度は
、標準の３０％に比してはるかに低く（たとえば、７％
）、セル電圧もこれ（伴って低くなっている。
そこで、本発明は、カソードに供給するＣＯ２濃度を高
くしてｃｏ２の利用率を低くシｃｏ２分圧を維持させる
ことにより反応促遜を図るようにして発電効率を向上さ
せることができる溶融炭酸塩型燃料電池の運転方法を提
供しようとするものである。
くしてｃｏ２の利用率を低くシｃｏ２分圧を維持させる
ことにより反応促遜を図るようにして発電効率を向上さ
せることができる溶融炭酸塩型燃料電池の運転方法を提
供しようとするものである。
［課題を解決するための手段］
本発明は、上記課題を解決するために、電解質板をカソ
ードと７ノートの画電極で挟み、カンード側に酸化ガス
を供給すると共にアノード側に燃料ガスを供給するよう
にしてある溶融炭酸塩型燃料電池の上記カソードから排
出されたカソードガス中のｃｏ２をＣＯ２分離機で分離
して回収し、回収したｃｏの全部又は一部を、アノード
から排出されたアノードガスとともにカソードに供給す
るようにし、カソードへのｃｏ？濃度を高くしてＣＯ２
利用率を低くした運転をさせるようにする。又、上記Ｃ
Ｏ２分離機に代えて、別の溶融炭酸塩型燃料電池を設置
し、上流側に位置する溶融炭酸塩型燃料電池のカソード
から多くのＣＯを含むガスを排出させて下流側の溶融炭
酸塩型燃料電池のカソードに供給させ、該下流側の溶融
炭酸塩型燃料電池のアノードから排出されたアノードガ
スの全部又は一部を上流側の溶融炭酸塩型燃料電池のア
ノ−ドから排出されたアノードガスとともに上流側の溶
融炭酸塩型燃料電池のカソードに供給させるようにする
。更に、上記上流側及び下流側の溶融炭酸塩型燃料電池
の双方又は一方のカソードから排出されたカソードガス
の一部を該カソードの入口へ１ノサイクルさせるように
して、該カソードにおけるＣＯ２利用率を低くするよう
にする。
ードと７ノートの画電極で挟み、カンード側に酸化ガス
を供給すると共にアノード側に燃料ガスを供給するよう
にしてある溶融炭酸塩型燃料電池の上記カソードから排
出されたカソードガス中のｃｏ２をＣＯ２分離機で分離
して回収し、回収したｃｏの全部又は一部を、アノード
から排出されたアノードガスとともにカソードに供給す
るようにし、カソードへのｃｏ？濃度を高くしてＣＯ２
利用率を低くした運転をさせるようにする。又、上記Ｃ
Ｏ２分離機に代えて、別の溶融炭酸塩型燃料電池を設置
し、上流側に位置する溶融炭酸塩型燃料電池のカソード
から多くのＣＯを含むガスを排出させて下流側の溶融炭
酸塩型燃料電池のカソードに供給させ、該下流側の溶融
炭酸塩型燃料電池のアノードから排出されたアノードガ
スの全部又は一部を上流側の溶融炭酸塩型燃料電池のア
ノ−ドから排出されたアノードガスとともに上流側の溶
融炭酸塩型燃料電池のカソードに供給させるようにする
。更に、上記上流側及び下流側の溶融炭酸塩型燃料電池
の双方又は一方のカソードから排出されたカソードガス
の一部を該カソードの入口へ１ノサイクルさせるように
して、該カソードにおけるＣＯ２利用率を低くするよう
にする。
［作 用］
ＣＯ２分離機で分離回収されたｃｏ２をカンード入ロヘ
リサイクルさせて、カソード入口におけるＣＯ７濃度か
高くなる。溶融炭酸塩型燃料電池で利用されるｃｏ２の
量が一定である場合は、ＣＯ２濃度が高くなるほどＣＯ
２の利用率は結果的に低くなるので、ＣＯの保有量が多
くなってカソードの入口側から出口側にわたりＣＯ２分
圧が高くなり、反応が促進させられて発電効率を向上さ
せることができる。
リサイクルさせて、カソード入口におけるＣＯ７濃度か
高くなる。溶融炭酸塩型燃料電池で利用されるｃｏ２の
量が一定である場合は、ＣＯ２濃度が高くなるほどＣＯ
２の利用率は結果的に低くなるので、ＣＯの保有量が多
くなってカソードの入口側から出口側にわたりＣＯ２分
圧が高くなり、反応が促進させられて発電効率を向上さ
せることができる。
上記ＣＯ２分離機に代えて溶融炭酸塩型燃料電池を用い
、上流側と下流側に２つの溶融炭酸塩型燃料電池のカソ
ードを直列に結合し、上流に位置する溶融炭酸塩型燃料
電池を低ＣＯ２利用率運転させて、カソードから過剰な
ＣＯ２を下流側の溶融炭酸塩型燃料電池のカソードに供
給すると、該カソードで反応にＣＯ２が利用されること
（より発電をしなからＣＯ２の分離が行われ、該下流の
溶融炭酸塩型燃料電池のアノードから排出されたアノー
ドガス中のＣＯ２を上流の溶融炭酸塩型燃料電池のカソ
ードにリサイクルさせると、該カソードへのＣＯ２濃度
が高くなり、ＣＯ２の利用率を低くすることができて、
ＣＯ２分圧を維持でき、カソードで反応促進が図れて発
電効率を向上させることかできる。又、上記において、
上流側及び下流側の溶融炭酸塩型燃料電池の双方又は一
方のカソードでＣＯ２のリサイクルを行わせると、該カ
ソードにおけるＣＯ２の利用率がより低下させられるこ
とになり、システム全体として最適な運転条件を選ぶこ
とが出来る。
、上流側と下流側に２つの溶融炭酸塩型燃料電池のカソ
ードを直列に結合し、上流に位置する溶融炭酸塩型燃料
電池を低ＣＯ２利用率運転させて、カソードから過剰な
ＣＯ２を下流側の溶融炭酸塩型燃料電池のカソードに供
給すると、該カソードで反応にＣＯ２が利用されること
（より発電をしなからＣＯ２の分離が行われ、該下流の
溶融炭酸塩型燃料電池のアノードから排出されたアノー
ドガス中のＣＯ２を上流の溶融炭酸塩型燃料電池のカソ
ードにリサイクルさせると、該カソードへのＣＯ２濃度
が高くなり、ＣＯ２の利用率を低くすることができて、
ＣＯ２分圧を維持でき、カソードで反応促進が図れて発
電効率を向上させることかできる。又、上記において、
上流側及び下流側の溶融炭酸塩型燃料電池の双方又は一
方のカソードでＣＯ２のリサイクルを行わせると、該カ
ソードにおけるＣＯ２の利用率がより低下させられるこ
とになり、システム全体として最適な運転条件を選ぶこ
とが出来る。
［実 施 例］
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
なお、溶融炭酸塩型燃料電池のアノードから排出される
ガスには大量のＣＯ２と共にほぼ同量のＨ２Ｏ及び少量
のＨ２及びＣＯが含まれている。
ガスには大量のＣＯ２と共にほぼ同量のＨ２Ｏ及び少量
のＨ２及びＣＯが含まれている。
この日２及びＣＯは燃焼又はガス分離により燃焼弁を除
去してカソードに送りこむ必要があり、いくつかの手段
がある（第１０図の例では改質器１０が相当している）
。ここでは本発明の対象ではないので、以下の実施例で
は省略して説明している。同様にシステムの最適化を計
るための熱交換器等も省略して説明している。
去してカソードに送りこむ必要があり、いくつかの手段
がある（第１０図の例では改質器１０が相当している）
。ここでは本発明の対象ではないので、以下の実施例で
は省略して説明している。同様にシステムの最適化を計
るための熱交換器等も省略して説明している。
第１図は本発明の方法の一実施例を示すもので、溶融炭
酸塩をしみ込ませてなる電解質板１をカソード２とアノ
ード３で両面から挟み、カソード２側に酸化ガスを、又
、アノード３側に燃料ガスをそれぞれ供給するようにし
てある溶融炭酸塩型燃料電池工のカソード２の入口側に
は、酸化ガスとして空気Ａか空気供給ライン８より供給
されるようにしてあり、又、アノード３の入口側には、
燃料ガスＦＧか燃料ガス供給ライン１６より供給される
ようにしである構成において、上記カソード２の出口側
に接続したカソード出ロガスライン１１に、たとえば、
分離膜式の如きＣＯ２分離１１２７を総置し、該ＣＯ２
分離機２１て分離されたＣＯ２を、ＣＯ２Ｏ２分離機転
７空気供給ライン８に接続したＣＯ循環ライン２８によ
りカソード２の入口側にリサイクルさせるようにし、且
つ上記アノード３から排出されたＣ０２を含むアノード
ガスをアノード出口ガスライン２９よりカソード２に供
給できるようにし、更に、上記ＣＯ２循環ライン２８に
ＣＯ２分岐ライン３０を設け、必要に応じてＣＯ２の一
部を取り出して他の目的に利用できるようにし、又、Ｃ
Ｏ２Ｏ２分離機転７Ｏを分離した後の空気はライン３１
より大気へ放出させるようにする。
酸塩をしみ込ませてなる電解質板１をカソード２とアノ
ード３で両面から挟み、カソード２側に酸化ガスを、又
、アノード３側に燃料ガスをそれぞれ供給するようにし
てある溶融炭酸塩型燃料電池工のカソード２の入口側に
は、酸化ガスとして空気Ａか空気供給ライン８より供給
されるようにしてあり、又、アノード３の入口側には、
燃料ガスＦＧか燃料ガス供給ライン１６より供給される
ようにしである構成において、上記カソード２の出口側
に接続したカソード出ロガスライン１１に、たとえば、
分離膜式の如きＣＯ２分離１１２７を総置し、該ＣＯ２
分離機２１て分離されたＣＯ２を、ＣＯ２Ｏ２分離機転
７空気供給ライン８に接続したＣＯ循環ライン２８によ
りカソード２の入口側にリサイクルさせるようにし、且
つ上記アノード３から排出されたＣ０２を含むアノード
ガスをアノード出口ガスライン２９よりカソード２に供
給できるようにし、更に、上記ＣＯ２循環ライン２８に
ＣＯ２分岐ライン３０を設け、必要に応じてＣＯ２の一
部を取り出して他の目的に利用できるようにし、又、Ｃ
Ｏ２Ｏ２分離機転７Ｏを分離した後の空気はライン３１
より大気へ放出させるようにする。
溶融炭酸塩型燃料電池■の運転に際しては、カソード２
ての反応に最適な条件から要求されるＣＯ２量を求め、
この求められた量を超える過剰なＣＯ２をカソード２に
送入するようにして、カソード２人口のＣ０２濃度を高
くする。カソード２ての反応に必要とされる量以外のＣ
Ｏ２の過剰分は、カソード２から排出されるので、これ
をＣＯ２Ｏ２分離機転７れてＣＯのみを分離して回収し
、この回収したＣＯ２の全部又は一部をＣＯ２循環ライ
ン２８によりカソード２ヘリサイクルさせる。
ての反応に最適な条件から要求されるＣＯ２量を求め、
この求められた量を超える過剰なＣＯ２をカソード２に
送入するようにして、カソード２人口のＣ０２濃度を高
くする。カソード２ての反応に必要とされる量以外のＣ
Ｏ２の過剰分は、カソード２から排出されるので、これ
をＣＯ２Ｏ２分離機転７れてＣＯのみを分離して回収し
、この回収したＣＯ２の全部又は一部をＣＯ２循環ライ
ン２８によりカソード２ヘリサイクルさせる。
カソード２の入口では、上記リサイクルされるＣＯ２の
ほかに、アノード３から排出されたガス中のＣＯ２も供
給されるので、カソード反応で要求されるＣＯ２１より
も過剰のＣＯ２が送入されており、カソード２の入口に
おけるＣＯ２濃度を高くすることかできる。このように
カソード２には過剰なＣＯ２が送入されても、カソード
反応で利用されるＣＯの量は要求された値とされるので
、ＣＯ２濃度を高くするほどＣＯの利用率は低下させら
れることになる。
ほかに、アノード３から排出されたガス中のＣＯ２も供
給されるので、カソード反応で要求されるＣＯ２１より
も過剰のＣＯ２が送入されており、カソード２の入口に
おけるＣＯ２濃度を高くすることかできる。このように
カソード２には過剰なＣＯ２が送入されても、カソード
反応で利用されるＣＯの量は要求された値とされるので
、ＣＯ２濃度を高くするほどＣＯの利用率は低下させら
れることになる。
本発明では、溶融炭酸塩型燃料電池■は低ＣＯ２利用運
転させることにより高い発生電圧を得て発電効率を向上
させるようにする。ＣＯ２利用率を低下させると、カソ
ード２での反応促進の働きをするＣＯの保有量を多くす
ることができて、カソード２の入口側から出口側にかけ
てのＣＯ２分圧を高くして維持できるので、電圧が高く
なり、発電効率が向上させられることになる。上記ＣＯ
２濃度及びＣＯ２利用率と発生電圧との関係は、第２図
に示す如くであり、カソード入口におけるＣＯ２濃度は
図中ａの如く、高くなれば発生電圧も高くなり、ＣＯ２
の利用率は図中すの如く、高くなれば発生電圧は低くな
り、利用率が低くなると発生電圧は高くなる関係にある
。
転させることにより高い発生電圧を得て発電効率を向上
させるようにする。ＣＯ２利用率を低下させると、カソ
ード２での反応促進の働きをするＣＯの保有量を多くす
ることができて、カソード２の入口側から出口側にかけ
てのＣＯ２分圧を高くして維持できるので、電圧が高く
なり、発電効率が向上させられることになる。上記ＣＯ
２濃度及びＣＯ２利用率と発生電圧との関係は、第２図
に示す如くであり、カソード入口におけるＣＯ２濃度は
図中ａの如く、高くなれば発生電圧も高くなり、ＣＯ２
の利用率は図中すの如く、高くなれば発生電圧は低くな
り、利用率が低くなると発生電圧は高くなる関係にある
。
次（、第３図は本発明の方法の他の実施例を示すもので
、前記実施例におけるＧＯ２分離機２７として、具体的
に溶融炭酸塩型燃料電池■を用い、上流に位置する溶融
炭酸塩型燃料電池■のカソード出口側を、上記ＣＯ分離
機としての下流の溶融炭酸塩型燃料電池■のカソード入
口側を直結し、上流側の溶融炭酸塩型燃料電池■を低Ｃ
Ｏ２利用率運転し、下流側の溶融炭酸塩型燃料電池■に
必要なＣＯ２を供給するようにする。
、前記実施例におけるＧＯ２分離機２７として、具体的
に溶融炭酸塩型燃料電池■を用い、上流に位置する溶融
炭酸塩型燃料電池■のカソード出口側を、上記ＣＯ分離
機としての下流の溶融炭酸塩型燃料電池■のカソード入
口側を直結し、上流側の溶融炭酸塩型燃料電池■を低Ｃ
Ｏ２利用率運転し、下流側の溶融炭酸塩型燃料電池■に
必要なＣＯ２を供給するようにする。
この場合、溶融炭酸塩型燃料電池■と■の容量の割合は
システム側の要求により任意に選択出来るが、ここでは
−窓向容量として記述する。
システム側の要求により任意に選択出来るが、ここでは
−窓向容量として記述する。
すなわち、溶融炭酸塩型燃料電池■の下流側に、別の溶
融炭酸塩型燃料電池■をＣＯ分離機として作用させるた
めに設置し、上流側の溶融炭酸塩型燃料電池工のカソー
ド２人口には、空気供給ライン８より空気が供給される
ようにすると共に、アノード３から排出されたアノード
ガスがアノード出口ガスライン２９より供給されるよう
にし、且つ上記カソード２のカソード出ロガスライン１
１を下流側の溶融炭酸塩型燃料電池■のカソード２の入
口側に接続して、カソード同士を直列に結合し、上流側
の溶融炭酸塩型燃料電池■のカソード２から排出された
過剰のＣＯ２か下流側の溶融炭酸塩型燃料電池■のカソ
ード２に供給されるようにして、該溶融炭酸塩型燃料電
池■てカソード反応に利用されて分離されたＣＯ２がア
ノード３から回収されるようにし、該回収されたＣＯ２
の全部又は一部をＣＯ２循環ライン２８により上流側の
溶融炭酸塩型燃料電池■のカソード２の入口側へ導き、
リサイクルさせるようにし、更に、上記両溶融炭酸塩型
燃料電池工、■の各アノード３に各々燃料ガス供給ライ
ン１６．１６ａを接続し、燃料ガスを同量供給できるよ
うにする。
融炭酸塩型燃料電池■をＣＯ分離機として作用させるた
めに設置し、上流側の溶融炭酸塩型燃料電池工のカソー
ド２人口には、空気供給ライン８より空気が供給される
ようにすると共に、アノード３から排出されたアノード
ガスがアノード出口ガスライン２９より供給されるよう
にし、且つ上記カソード２のカソード出ロガスライン１
１を下流側の溶融炭酸塩型燃料電池■のカソード２の入
口側に接続して、カソード同士を直列に結合し、上流側
の溶融炭酸塩型燃料電池■のカソード２から排出された
過剰のＣＯ２か下流側の溶融炭酸塩型燃料電池■のカソ
ード２に供給されるようにして、該溶融炭酸塩型燃料電
池■てカソード反応に利用されて分離されたＣＯ２がア
ノード３から回収されるようにし、該回収されたＣＯ２
の全部又は一部をＣＯ２循環ライン２８により上流側の
溶融炭酸塩型燃料電池■のカソード２の入口側へ導き、
リサイクルさせるようにし、更に、上記両溶融炭酸塩型
燃料電池工、■の各アノード３に各々燃料ガス供給ライ
ン１６．１６ａを接続し、燃料ガスを同量供給できるよ
うにする。
上流側の溶融炭酸塩型燃料電池工では、カソード２に、
カソード反応に利用されるＣＯ２量よりもはるかに多い
ＣＯ２を送入して、カソード入口におけるＣＯ２１ａ度
を高くすると共に、過剰のＣＯ２を排出させて下流側の
溶融炭酸塩型燃料電池■のカソード２に供給させるよう
にしてＣＯ２利用の低い運転を行わせ、下流側の溶融炭
酸塩型燃料電池■では、上流側のカソードから排出され
たＣＯ２を利用して発電し、ＣＯ２の分離作用を行わせ
、アノード３から排出されたガスを上流側の溶融炭酸塩
型燃料電池工のカソード２へ戻し、下流側で分離回収し
たＣＯ２を上流側ヘリサイクルさせるようにする。
カソード反応に利用されるＣＯ２量よりもはるかに多い
ＣＯ２を送入して、カソード入口におけるＣＯ２１ａ度
を高くすると共に、過剰のＣＯ２を排出させて下流側の
溶融炭酸塩型燃料電池■のカソード２に供給させるよう
にしてＣＯ２利用の低い運転を行わせ、下流側の溶融炭
酸塩型燃料電池■では、上流側のカソードから排出され
たＣＯ２を利用して発電し、ＣＯ２の分離作用を行わせ
、アノード３から排出されたガスを上流側の溶融炭酸塩
型燃料電池工のカソード２へ戻し、下流側で分離回収し
たＣＯ２を上流側ヘリサイクルさせるようにする。
今、ＣＯ２の量を具体的に数字で表わして説明すると、
燃料ガスに含まれてアノード３に供給されるＣＯ２の量
はＬＮＧを原燃料とする場合はＨ２の２５％であるので
反応に使われるＨ２の総量を１００とすると２５のＣＯ
２か２分されて同一容量の溶融炭酸塩型燃料電池■と■
のアノード３に供給される。上流側の燃料電池■のカソ
ード２の入口には、アノード３に供給された１２．５と
電池反応に利用された５０との合計６２．５のＣＯ２と
、下流側の燃料電池■でも同様にアノード３から排出さ
れてリサイクルされる合計６２．５のＣＯ２により１２
５のＣＯ２が送入される。そのうち、利用される量は５
０であるから残り７５のＣＯ２が下流側の燃料電池■の
カソード２に供給されることになり、該燃料電池■では
、そのうち５０が利用されて残りの２５が大気へ放出さ
れることになる。したがって、上流側の燃料電池■では
、カソード入口のＣＯ２濃度が高く且つＣＯ２の利用率
は４０％と低くすることができて、ＣＯ２を多く保有さ
ぜるＣＯ７のアキュムレータとして機能させることがで
き、これによりカソード２の入口側から出口側までＣＯ
２分圧を高く維持できて、電圧を高くすることができる
。一方、ＣＯ２の分離機として作用する下流側の燃料電
池■ではＣ０の利用率は６６．７％と＾くとり、ＣＯ２
の回収効果をあげるようにしである。
燃料ガスに含まれてアノード３に供給されるＣＯ２の量
はＬＮＧを原燃料とする場合はＨ２の２５％であるので
反応に使われるＨ２の総量を１００とすると２５のＣＯ
２か２分されて同一容量の溶融炭酸塩型燃料電池■と■
のアノード３に供給される。上流側の燃料電池■のカソ
ード２の入口には、アノード３に供給された１２．５と
電池反応に利用された５０との合計６２．５のＣＯ２と
、下流側の燃料電池■でも同様にアノード３から排出さ
れてリサイクルされる合計６２．５のＣＯ２により１２
５のＣＯ２が送入される。そのうち、利用される量は５
０であるから残り７５のＣＯ２が下流側の燃料電池■の
カソード２に供給されることになり、該燃料電池■では
、そのうち５０が利用されて残りの２５が大気へ放出さ
れることになる。したがって、上流側の燃料電池■では
、カソード入口のＣＯ２濃度が高く且つＣＯ２の利用率
は４０％と低くすることができて、ＣＯ２を多く保有さ
ぜるＣＯ７のアキュムレータとして機能させることがで
き、これによりカソード２の入口側から出口側までＣＯ
２分圧を高く維持できて、電圧を高くすることができる
。一方、ＣＯ２の分離機として作用する下流側の燃料電
池■ではＣ０の利用率は６６．７％と＾くとり、ＣＯ２
の回収効果をあげるようにしである。
第３図に示す構成において、上流側の燃料電池Ｔのカソ
ード２から排出されるカソードガスを下流側の燃料電池
■のカソード２へ供給することなくそのまま大気へ放出
させるようにし、且つ下流側の燃料電池■のアノード３
から排出されるＣＯ２を上流側ヘリサイクルさせること
なく当該燃料電池■のカソード２に送り込むようにして
、燃料電池■と■を独立させた形式にすると燃料電池工
も■も各カソード２の入口におけるＣＯ２の量は６２．
５であり、利用されるＣＯ２の量はともに５０であるか
ら、燃料電池■も■もＣＯ２の利用率はいずれも８０％
となり、ＣＯ２利用率が高くてカソード内でのＣＯ２の
保有量が少なく、ＣＣｈ分圧が出口側で低下し、電圧を
高くすることができないことになる。この点、本発明で
は、前述したように２つの燃料電池Ｉ、ＩＩを結合して
、上流側の燃料電池■は、カソード入口のＣＯ２濃度を
高くして過剰の００２を排出させるようにしてＣＯ２の
低利用率運転をさせるようにしていることにより溶融炭
酸塩型燃料電池工。
ード２から排出されるカソードガスを下流側の燃料電池
■のカソード２へ供給することなくそのまま大気へ放出
させるようにし、且つ下流側の燃料電池■のアノード３
から排出されるＣＯ２を上流側ヘリサイクルさせること
なく当該燃料電池■のカソード２に送り込むようにして
、燃料電池■と■を独立させた形式にすると燃料電池工
も■も各カソード２の入口におけるＣＯ２の量は６２．
５であり、利用されるＣＯ２の量はともに５０であるか
ら、燃料電池■も■もＣＯ２の利用率はいずれも８０％
となり、ＣＯ２利用率が高くてカソード内でのＣＯ２の
保有量が少なく、ＣＣｈ分圧が出口側で低下し、電圧を
高くすることができないことになる。この点、本発明で
は、前述したように２つの燃料電池Ｉ、ＩＩを結合して
、上流側の燃料電池■は、カソード入口のＣＯ２濃度を
高くして過剰の００２を排出させるようにしてＣＯ２の
低利用率運転をさせるようにしていることにより溶融炭
酸塩型燃料電池工。
■ともに、それぞれ単独に運転する場合に比べて、より
高い濃度で且つ低利用率で運転でき、且つＣＯ２分圧を
高く維持できて発生電圧を高くすることができる。
高い濃度で且つ低利用率で運転でき、且つＣＯ２分圧を
高く維持できて発生電圧を高くすることができる。
第４図は第３図の変形例を示すもので、第３図に示すと
同様な構成において、上流側の溶融炭酸塩型燃料電池■
と下流側のＣＯ２分離機としての溶融炭酸塩型燃料電池
■の容量を変え、容量の大きい燃料電池■を上流側に設
置して、容量の小ざい燃料電池■をＣＯ２分離用に用い
るようにしたものである。
同様な構成において、上流側の溶融炭酸塩型燃料電池■
と下流側のＣＯ２分離機としての溶融炭酸塩型燃料電池
■の容量を変え、容量の大きい燃料電池■を上流側に設
置して、容量の小ざい燃料電池■をＣＯ２分離用に用い
るようにしたものである。
燃料電池■と■の容量の違いから、アノード３へ供給す
るＣＯ２の量を図示の如り１５と１０に分け、上流側の
燃料電池工では利用されるＣＯ２の量を６０とし、下流
側の燃料電池■では利用されるＣＯ２の量を４０として
アノード３から合計５０のＣＯ２か排出され、そのうら
の３５のＣＯ２がリサイクルされて上流側の燃料電池工
のカソード２へ送り込まれるようにし、該カソード２か
らは５０のＣＯ２が排出されて下流側の燃料電池■のカ
ソード２に供給されるようにする。
るＣＯ２の量を図示の如り１５と１０に分け、上流側の
燃料電池工では利用されるＣＯ２の量を６０とし、下流
側の燃料電池■では利用されるＣＯ２の量を４０として
アノード３から合計５０のＣＯ２か排出され、そのうら
の３５のＣＯ２がリサイクルされて上流側の燃料電池工
のカソード２へ送り込まれるようにし、該カソード２か
らは５０のＣＯ２が排出されて下流側の燃料電池■のカ
ソード２に供給されるようにする。
この実施例では、上流側の燃料電池工のカソード２の入
口に送り込まれるＣＯ２の量はアノード３から送り込ま
れる７５とリサイクルされる３５の合計、すなわち、１
１０であるのに対し、利用されるＣＯ２の蟻は６０であ
るから残り５０のＣＯが排出される。したかつて、カソ
ード２の入口におけるＣ０２ｙＡ度は高く、且つＣＯ２
の利用率は５４．５％と低く、ＣＯ２低利用率運転が行
われるので、カソード２でのＣＯ２の保有が多くなり、
ＣＯ２分圧が維持されて電圧を高くすることかできる。
口に送り込まれるＣＯ２の量はアノード３から送り込ま
れる７５とリサイクルされる３５の合計、すなわち、１
１０であるのに対し、利用されるＣＯ２の蟻は６０であ
るから残り５０のＣＯが排出される。したかつて、カソ
ード２の入口におけるＣ０２ｙＡ度は高く、且つＣＯ２
の利用率は５４．５％と低く、ＣＯ２低利用率運転が行
われるので、カソード２でのＣＯ２の保有が多くなり、
ＣＯ２分圧が維持されて電圧を高くすることかできる。
又、下流側の燃料電池■では、発電と００２分離作用が
行われるが、ＣＯ２の回収を主目的とするためＣＯ２利
用率は８０％と高くとり、その結果発生電圧は第３図の
例のようには高くないが、図示の如く大気へ放出される
ＣＯ２の量は１０と微少であり、地球温暖化の問題を引
き起こすことを極減てき、又、アノード３から排出され
るＣ０の一部を上流側ヘリサイクルさせ、残りを分岐し
て取り出しているが、取り出したＣＯは、たとえば、マ
グネシウムと反応させて酸化マグネシウムとし、触媒、
吸着剤、医薬品に用いるようにする等、他の目的のため
に有効利用を図るようにする。
行われるが、ＣＯ２の回収を主目的とするためＣＯ２利
用率は８０％と高くとり、その結果発生電圧は第３図の
例のようには高くないが、図示の如く大気へ放出される
ＣＯ２の量は１０と微少であり、地球温暖化の問題を引
き起こすことを極減てき、又、アノード３から排出され
るＣ０の一部を上流側ヘリサイクルさせ、残りを分岐し
て取り出しているが、取り出したＣＯは、たとえば、マ
グネシウムと反応させて酸化マグネシウムとし、触媒、
吸着剤、医薬品に用いるようにする等、他の目的のため
に有効利用を図るようにする。
次に、第５図は第４図と同じ構成において、ＣＯ２を充
分にもたない燃料ガスでも運転が可能であることを示す
ものである。すなわち、燃料ガス中のＣＯ２の量が少な
くても、下流側の溶融炭酸塩型燃料電池■のアノード３
から排出されるＣＯ２を全部リサイクルさせて上流側の
溶融炭酸塩型燃料電池■のカソード２に供給させるよう
にすることによって該燃料電池■のカソード入口におけ
るＣＯ２濃度を高くし、且つＣＯ２の利用率を低くして
カソード内でのＣＯ２保有量を多くすることにより、経
済的な運転が可能で発電効率が向上できるようにしたも
のである。これにより、たとえば、塩素プラント等の副
生ガスでも運転させることができる。
分にもたない燃料ガスでも運転が可能であることを示す
ものである。すなわち、燃料ガス中のＣＯ２の量が少な
くても、下流側の溶融炭酸塩型燃料電池■のアノード３
から排出されるＣＯ２を全部リサイクルさせて上流側の
溶融炭酸塩型燃料電池■のカソード２に供給させるよう
にすることによって該燃料電池■のカソード入口におけ
るＣＯ２濃度を高くし、且つＣＯ２の利用率を低くして
カソード内でのＣＯ２保有量を多くすることにより、経
済的な運転が可能で発電効率が向上できるようにしたも
のである。これにより、たとえば、塩素プラント等の副
生ガスでも運転させることができる。
第６図及び第７図はいずれも本発明の更に他の実施例を
示すもので、上流側の溶融炭酸塩型燃料電池■のカソー
ド２から排出されるＣＯ２を５０％リサイクルざぜてカ
ソード入口のＣＯ２ガス組成ならびにＣＯ２利用率を変
えるようにした例を示すものである。すなわち、第６図
は、第３図と同じ発電システム系統構成において、上流
側の溶融炭酸塩型燃料電池■のカソード２から排出され
るＣＯ２を５０％リサイクルさせるようにしたもので、
カソード２から排出されるＣＯ２の半分、すなわら、１
５のＣＯ２をカソード入口側にリサイクルライン３２に
てリサイクルすると、カソード入口側では、アノード３
から送り込まれるＣＯ２と下流側の溶融炭酸塩型燃料電
池■のアノード３からリサイクルされるＣＯ２の合計１
２５に上記７５かプラスされるので、ＣＯ２の量は２０
０となる。カソード２に送入された２００のＣＯ２のう
ら５０はカソード反応に利用されるので、残りの１５０
のＣＯ２がカソード出口側から排出されることになり、
そのうち、７５かリサイクル、残りの１５が下流側の溶
融炭酸塩型燃料電池■のカソード２へ供給されることに
なる。このように、カソード入口のＣＯ２量は２００に
増えるのに対し、利用される量は一定であるので、ＣＯ
の利用率は第３図における４０％よりも低い２５％にす
ることができる。又、カソード入口のＣＯ２組成は第３
図の２８．６％から２５．０％に変えられた。
示すもので、上流側の溶融炭酸塩型燃料電池■のカソー
ド２から排出されるＣＯ２を５０％リサイクルざぜてカ
ソード入口のＣＯ２ガス組成ならびにＣＯ２利用率を変
えるようにした例を示すものである。すなわち、第６図
は、第３図と同じ発電システム系統構成において、上流
側の溶融炭酸塩型燃料電池■のカソード２から排出され
るＣＯ２を５０％リサイクルさせるようにしたもので、
カソード２から排出されるＣＯ２の半分、すなわら、１
５のＣＯ２をカソード入口側にリサイクルライン３２に
てリサイクルすると、カソード入口側では、アノード３
から送り込まれるＣＯ２と下流側の溶融炭酸塩型燃料電
池■のアノード３からリサイクルされるＣＯ２の合計１
２５に上記７５かプラスされるので、ＣＯ２の量は２０
０となる。カソード２に送入された２００のＣＯ２のう
ら５０はカソード反応に利用されるので、残りの１５０
のＣＯ２がカソード出口側から排出されることになり、
そのうち、７５かリサイクル、残りの１５が下流側の溶
融炭酸塩型燃料電池■のカソード２へ供給されることに
なる。このように、カソード入口のＣＯ２量は２００に
増えるのに対し、利用される量は一定であるので、ＣＯ
の利用率は第３図における４０％よりも低い２５％にす
ることができる。又、カソード入口のＣＯ２組成は第３
図の２８．６％から２５．０％に変えられた。
第７図は第４図と同じ発電システム系統構成において、
上流側の溶融炭酸塩型燃料電池■のカソード２から排出
されるＣＯ２の５０％をリサイクルさせるようにしたも
ので、カソード２から排出されるＣＯの半分、すなわち
、５０をカソード入口側ヘリサイクルライン３２にてリ
サイクルさせると、カソード入口側では、アノード３か
ら送入されるＣＯ２と下流側の溶融炭酸塩型燃料電池■
のアノード３からリサイクルされるＣＯ２の合計１１０
に上記５０がプラスされるので、ＣＯ２の量は１６０に
なる。カソード入口側に送入されたＣＯ２の量１６０に
対し、利用されるＣＯ２の量は６０と一定であるため、
ＣＯ２の利用率は３７．５％になり、第４図における５
４．５％から更に低くすることかできる。又、ＣＯ２組
成も第３図の２８．６％から２３．５％に変えられるこ
とが判明した。
上流側の溶融炭酸塩型燃料電池■のカソード２から排出
されるＣＯ２の５０％をリサイクルさせるようにしたも
ので、カソード２から排出されるＣＯの半分、すなわち
、５０をカソード入口側ヘリサイクルライン３２にてリ
サイクルさせると、カソード入口側では、アノード３か
ら送入されるＣＯ２と下流側の溶融炭酸塩型燃料電池■
のアノード３からリサイクルされるＣＯ２の合計１１０
に上記５０がプラスされるので、ＣＯ２の量は１６０に
なる。カソード入口側に送入されたＣＯ２の量１６０に
対し、利用されるＣＯ２の量は６０と一定であるため、
ＣＯ２の利用率は３７．５％になり、第４図における５
４．５％から更に低くすることかできる。又、ＣＯ２組
成も第３図の２８．６％から２３．５％に変えられるこ
とが判明した。
第８図は本発明の更に他の実施例を示すもので、第４図
に示したものと同じ発電システム構成において、下流側
の溶融炭酸塩型燃料電池■のカソード２から排出される
Ｃ０の５０％をリサイクルさせるようにしたものて、カ
ソード２から排出されるＣＯ２の半分、すなわち、１０
をカソード入口側ヘリサイクルライン３３にてリサイク
ルさせると、カソード入口側では上流側の溶融炭酸塩型
燃料電池■から送られてくるＣＯ２５０と合計されるの
で、ＣＯ２の量は６０になる。カソード入口側に送入さ
れるＣＯ２の量が６０であるのに対して、利用されるＣ
Ｏ２の量は４０と一定であるためＣＯ２の利用率はこの
リサイクルを実施しないときの８０％に比し６６．７％
と低下させることができる。
に示したものと同じ発電システム構成において、下流側
の溶融炭酸塩型燃料電池■のカソード２から排出される
Ｃ０の５０％をリサイクルさせるようにしたものて、カ
ソード２から排出されるＣＯ２の半分、すなわち、１０
をカソード入口側ヘリサイクルライン３３にてリサイク
ルさせると、カソード入口側では上流側の溶融炭酸塩型
燃料電池■から送られてくるＣＯ２５０と合計されるの
で、ＣＯ２の量は６０になる。カソード入口側に送入さ
れるＣＯ２の量が６０であるのに対して、利用されるＣ
Ｏ２の量は４０と一定であるためＣＯ２の利用率はこの
リサイクルを実施しないときの８０％に比し６６．７％
と低下させることができる。
更に、第９図は本発明の更に他の実施例を示すもので、
第７図に示した上流側の溶融炭酸塩型燃料電池工のカソ
ードリサイクル方式に、第８図に示した下流側の溶融炭
酸塩型燃料電池■のカソード出口ガスを該カソード入口
側ヘリサイクルさせるカソードリサイクル方式を組み合
わせて、上流側及び下流側の溶融炭酸塩型燃料電池■及
び■のそれぞれのカソード２から排出されたＣＯの一部
を各々のカソード２の入口側ヘリサイクルさせるように
して、各カソード２でのＣＯ２の利用率を低くできるよ
うにしたちのである。
第７図に示した上流側の溶融炭酸塩型燃料電池工のカソ
ードリサイクル方式に、第８図に示した下流側の溶融炭
酸塩型燃料電池■のカソード出口ガスを該カソード入口
側ヘリサイクルさせるカソードリサイクル方式を組み合
わせて、上流側及び下流側の溶融炭酸塩型燃料電池■及
び■のそれぞれのカソード２から排出されたＣＯの一部
を各々のカソード２の入口側ヘリサイクルさせるように
して、各カソード２でのＣＯ２の利用率を低くできるよ
うにしたちのである。
なお、本発明は上記実施例のみに限定されるものではな
く、たとえば、第３図において下流側の溶融炭酸塩型燃
料電池■のカソード２から大気中へ排出されるＣＯ２を
更に別の溶融炭酸塩型燃料電池により分離回収させて最
上流側となる溶融炭酸塩型燃料電池工のカソード入口ヘ
リサイクルさせるようにして、溶融炭酸塩型燃料電池を
３段、もしくはそれ以上結合させるようにした構成とし
てもよいこと、その飽水発明の要旨を逸脱しない範囲内
で種々変更を加え得ることは勿論である。
く、たとえば、第３図において下流側の溶融炭酸塩型燃
料電池■のカソード２から大気中へ排出されるＣＯ２を
更に別の溶融炭酸塩型燃料電池により分離回収させて最
上流側となる溶融炭酸塩型燃料電池工のカソード入口ヘ
リサイクルさせるようにして、溶融炭酸塩型燃料電池を
３段、もしくはそれ以上結合させるようにした構成とし
てもよいこと、その飽水発明の要旨を逸脱しない範囲内
で種々変更を加え得ることは勿論である。
［発明の効果］
以上述べた如く本発明の溶融炭酸塩型燃料電池の運転方
法によれば、溶融炭酸塩型燃料電池のカソードから排出
されたＣＯ２を含むガスからＣＯ２分離機にてＣＯ２を
分離回収し、該分離回収したＣＯ２の全部又は一部を上
記カソードの入口側にリサイクルさせ、アノードからの
ＣＯ２とともにカソードに送入させるようにし、利用す
るＣＯ２の量は一定にして過剰のＣＯ２をカソードから
排出させるようにしてＣＯ２低利用率運転をさせるので
、カソードの入口側におけるＧＯ，濃度は高くなり且つ
過剰のＣＯ２を排出させてＣＯ２の利用率を低くできて
、反応促進の働きをするＣＯ２をカソード内に多く保有
させることができ、カソードの入口から出口に至る間で
のＣＯ２分圧を高く維持することができて発生電圧が高
くなり、発電効率を向上させることができる。又、上記
ＣＯ２分離機に代えて溶融炭酸塩型燃料電池をＣＯ２分
離用として設置し、両溶融炭酸塩型燃料電池のカソード
同士を直列に結合し、上流側の溶融炭酸塩型燃料電池を
ＣＯ２低利用運転し且つ下流側の溶融炭酸塩型燃料電池
にこのＣＯ２を供給発電させることにより、ＣＯ２をア
ノード出口から回収してリサイクルさせ上流側の溶融炭
酸塩型燃料電池では前記の場合と同様に電圧を高くする
ことができて発電効率を向上させることができ、又、下
流側の溶融炭酸塩型燃料電池では発電をしなからＣＯ２
の分離作用を行うことができると共に、ｃｏ！の利用率
を高くするので、ＣＯの上流側へのリサイクル量を増や
して大気へ放出するＣＯ２量を低減できて、地球温暖化
の防止に役立たせることができる。更に、上流側及び下
流側の溶融炭酸塩型燃料電池の双方又は一方のカソード
から排出されたＣＯ２の一部、たとえば、５０％を当該
カソード入口側ヘリサイクルさせるようにすることによ
り、カソード入口におけるＣＯ２量、００利用率、ＣＯ
２濃度を最適な条件に選択できて、システムとしての総
合効率を向上させることができる。
法によれば、溶融炭酸塩型燃料電池のカソードから排出
されたＣＯ２を含むガスからＣＯ２分離機にてＣＯ２を
分離回収し、該分離回収したＣＯ２の全部又は一部を上
記カソードの入口側にリサイクルさせ、アノードからの
ＣＯ２とともにカソードに送入させるようにし、利用す
るＣＯ２の量は一定にして過剰のＣＯ２をカソードから
排出させるようにしてＣＯ２低利用率運転をさせるので
、カソードの入口側におけるＧＯ，濃度は高くなり且つ
過剰のＣＯ２を排出させてＣＯ２の利用率を低くできて
、反応促進の働きをするＣＯ２をカソード内に多く保有
させることができ、カソードの入口から出口に至る間で
のＣＯ２分圧を高く維持することができて発生電圧が高
くなり、発電効率を向上させることができる。又、上記
ＣＯ２分離機に代えて溶融炭酸塩型燃料電池をＣＯ２分
離用として設置し、両溶融炭酸塩型燃料電池のカソード
同士を直列に結合し、上流側の溶融炭酸塩型燃料電池を
ＣＯ２低利用運転し且つ下流側の溶融炭酸塩型燃料電池
にこのＣＯ２を供給発電させることにより、ＣＯ２をア
ノード出口から回収してリサイクルさせ上流側の溶融炭
酸塩型燃料電池では前記の場合と同様に電圧を高くする
ことができて発電効率を向上させることができ、又、下
流側の溶融炭酸塩型燃料電池では発電をしなからＣＯ２
の分離作用を行うことができると共に、ｃｏ！の利用率
を高くするので、ＣＯの上流側へのリサイクル量を増や
して大気へ放出するＣＯ２量を低減できて、地球温暖化
の防止に役立たせることができる。更に、上流側及び下
流側の溶融炭酸塩型燃料電池の双方又は一方のカソード
から排出されたＣＯ２の一部、たとえば、５０％を当該
カソード入口側ヘリサイクルさせるようにすることによ
り、カソード入口におけるＣＯ２量、００利用率、ＣＯ
２濃度を最適な条件に選択できて、システムとしての総
合効率を向上させることができる。
第１図は本発明の一実施例の概略を示す系統図、第２図
はカソード入口のＣＯ２濃度、ＣＯ２利用率と発生電圧
の関係を示す図、第３図は本発明の他の実施例の概略を
示す系統図、第４図は第３図の変形例を示す系統図、第
５図は第４図（おいてアノードへ入るＣ０２ｍが少ない
場合の例を示す系統図、第６図は第３図の実施例にカン
−トリサイクル方式を採用した例を示す系統図、第７図
、第８図、第９図は第４図の実施例にカソードリサイク
ル方式を採用した例を示す系統図、第１０図は従来の天
然ガス改質溶融炭酸塩型燃料電池発電システムの系統構
成の一例を示す概略図である。 ■、■・・・溶融炭酸塩型燃料電池、１・・・電解質板
、２・・・カソード、３・・・アノード、１１・・・カ
ソード出口ガスライン、１６．１６ａ・・・燃料ガス供
給ライン、２７・・・ＣＯ２分離機、２８・・・ＣＧ循
環ライン、２９・・・７ノート出ロガスライン、３０・
・・分岐ライン、３２．３３・・・リサイクルライン、
Ａ・・・空気（酸化ガス）、ＦＧ−・・燃料ガス。
はカソード入口のＣＯ２濃度、ＣＯ２利用率と発生電圧
の関係を示す図、第３図は本発明の他の実施例の概略を
示す系統図、第４図は第３図の変形例を示す系統図、第
５図は第４図（おいてアノードへ入るＣ０２ｍが少ない
場合の例を示す系統図、第６図は第３図の実施例にカン
−トリサイクル方式を採用した例を示す系統図、第７図
、第８図、第９図は第４図の実施例にカソードリサイク
ル方式を採用した例を示す系統図、第１０図は従来の天
然ガス改質溶融炭酸塩型燃料電池発電システムの系統構
成の一例を示す概略図である。 ■、■・・・溶融炭酸塩型燃料電池、１・・・電解質板
、２・・・カソード、３・・・アノード、１１・・・カ
ソード出口ガスライン、１６．１６ａ・・・燃料ガス供
給ライン、２７・・・ＣＯ２分離機、２８・・・ＣＧ循
環ライン、２９・・・７ノート出ロガスライン、３０・
・・分岐ライン、３２．３３・・・リサイクルライン、
Ａ・・・空気（酸化ガス）、ＦＧ−・・燃料ガス。
Claims (3)
- （１）電解質板をカソードとアノードの両電極で挟み、
カソード側に酸化ガスを供給すると共にアノード側に燃
料ガスを供給するようにしてある溶融炭酸塩型燃料電池
の上記カソードから排出されるカソードガス中のＣＯ＿
２をＣＯ＿２分離機で分離して回収し、該分離回収した ＣＯ＿２の全部又は一部を上記燃料電池のアノード出口
から排出されたＣＯ＿２と合流させて上記カソードの入
口側へリサイクルさせてカソード入口における余剰のＣ
Ｏ＿２量を増加させると共にカソードの出口から過剰の
ＣＯ＿２を排出させるようにしてＣＯ＿２低利用率運転
を行わせることを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池の運
転方法。 - （２）電解質板をカソードとアノードの両電極で挟み、
カソード側に酸化ガスを供給すると共にアノード側に燃
料ガスを供給するようにしてある溶融炭酸塩型燃料電池
を少なくとも２つ設置し、該各溶融炭酸塩型燃料電池の
カソード同士を直列に接続して下流側の溶融炭酸塩型燃
料電池のアノードから排出されるＣＯ＿２の全部又は一
部を上流側の溶融炭酸塩型燃料電池のアノード出口から
排出されたＣＯ＿２と合流させて上流側の溶融炭酸塩型
燃料電池のカソードの入口側へリサイクルさせてカソー
ド入口における余剰ＣＯ＿２量を増加させると共に該カ
ソードから過剰のＣＯ＿２を排出させて下流側の溶融炭
酸塩型燃料電池のカソードへ供給させるようにして、上
流側の溶融炭酸塩型燃料電池をＣＯ＿２低利用率運転し
て余剰のＣＯ＿２を下流側の溶融炭酸塩型燃料電池のカ
ソード反応に利用させることを特徴とする溶融炭酸塩型
燃料電池の運転方法。 - （３）上流側の溶融炭酸塩型燃料電池のカソードから排
出されるＣＯ＿２の一部を該カソードの入口側へリサイ
クルさせる請求項（２）記載の溶融炭酸塩型燃料電池の
運転方法。（４）下流側の溶融炭酸塩型燃料電池のカソ
ードから排出されるＣＯ＿２の一部を該カソードの入口
側にリサイクルさせる請求項（２）又は（３）記載の溶
融炭酸塩型燃料電池の運転方法。
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|---|---|---|---|
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| DE69109326T DE69109326T2 (de) | 1990-02-15 | 1991-02-05 | Verfahren zum Betrieb eines Systems zur Energiegewinnung mittels Brennstoffzellen. |
| EP91101523A EP0442352B1 (en) | 1990-02-15 | 1991-02-05 | Operation method for power generation system using fuel cell |
| CA002036291A CA2036291C (en) | 1990-02-15 | 1991-02-13 | Operation method for power generation system using fuel cell |
| CN91101027A CN1023435C (zh) | 1990-02-15 | 1991-02-13 | 燃料电池发电系统的操作方法 |
| US07/654,837 US5134043A (en) | 1990-02-15 | 1991-02-13 | Operation method for power generation system using fuel cell |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| JPH03238765A true JPH03238765A (ja) | 1991-10-24 |
| JP2819730B2 JP2819730B2 (ja) | 1998-11-05 |
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ID=12416885
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| EP (1) | EP0442352B1 (ja) |
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| CN (1) | CN1023435C (ja) |
| CA (1) | CA2036291C (ja) |
| DE (1) | DE69109326T2 (ja) |
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