JPH03276574A - 燃料電池発電プラント - Google Patents
燃料電池発電プラントInfo
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- JPH03276574A JPH03276574A JP2075644A JP7564490A JPH03276574A JP H03276574 A JPH03276574 A JP H03276574A JP 2075644 A JP2075644 A JP 2075644A JP 7564490 A JP7564490 A JP 7564490A JP H03276574 A JPH03276574 A JP H03276574A
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- gas
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、改質器バーナの燃焼排ガスを燃料電池のスタ
ック槽のパージガスとして使用した燃料電池発電プラン
トに関するもので、特に改質器バーナの燃焼排ガス系の
冷却システムに改良を施した燃料電池発電プラントに係
る。
ック槽のパージガスとして使用した燃料電池発電プラン
トに関するもので、特に改質器バーナの燃焼排ガス系の
冷却システムに改良を施した燃料電池発電プラントに係
る。
(従来の技術)
近年実用化が進んでいる燃料電池発電システムは、水素
等の燃料の有しているエネルギーを、燃料電池内で生じ
る電気化学的反応により直接電気エネルギーに変換する
ので、上記燃料と空気等の酸化剤が燃料電池に供給され
ている限り、高い変換効率で電気エネルギーを取出すこ
とができる利点を有している。
等の燃料の有しているエネルギーを、燃料電池内で生じ
る電気化学的反応により直接電気エネルギーに変換する
ので、上記燃料と空気等の酸化剤が燃料電池に供給され
ている限り、高い変換効率で電気エネルギーを取出すこ
とができる利点を有している。
この種の燃料電池発電システムにおいては、燃料電池用
の燃料としての水素ガスを、メタン等の炭化水素系原料
ガスを水蒸気改質して生成させるため、燃料改質系を備
えることが多い。このような燃料改質系に使用される改
質器(リフオーマ)は、内部に改質反応触媒層が設けら
れた改質反応管を備え、その内側に原料ガス及び水蒸気
の混合ガスを導入し、かつ上記改質管の外側を改質器バ
ーナで得られた高温加熱ガスを通過させることによって
上記原料ガスを水素リッチな改質ガスに改質し、さらに
−酸化炭素変成器を経由させることにより、より水素濃
度の高い改質ガスとした上で、燃料電池へ供給している
。
の燃料としての水素ガスを、メタン等の炭化水素系原料
ガスを水蒸気改質して生成させるため、燃料改質系を備
えることが多い。このような燃料改質系に使用される改
質器(リフオーマ)は、内部に改質反応触媒層が設けら
れた改質反応管を備え、その内側に原料ガス及び水蒸気
の混合ガスを導入し、かつ上記改質管の外側を改質器バ
ーナで得られた高温加熱ガスを通過させることによって
上記原料ガスを水素リッチな改質ガスに改質し、さらに
−酸化炭素変成器を経由させることにより、より水素濃
度の高い改質ガスとした上で、燃料電池へ供給している
。
第2図は、このような燃料電池システムの構成例を示す
ものである。図において、燃料電池本体1は空気が導入
されるカソードと燃料が導入されるアノードが複数段交
互に積層(スタック)されたもので、密閉されたタンク
であるスタック槽2内に収納されている。この燃料電池
本体1のアノードに供給される燃料は、原燃料供給管3
から改質器4に送られ、更に図示しない一酸化炭素変成
器を介して水素リッチな燃料に改質され、その後燃料ガ
ス冷却器5によって電気化学的反応に適した温度に冷却
されて燃料電池本体1に供給される。
ものである。図において、燃料電池本体1は空気が導入
されるカソードと燃料が導入されるアノードが複数段交
互に積層(スタック)されたもので、密閉されたタンク
であるスタック槽2内に収納されている。この燃料電池
本体1のアノードに供給される燃料は、原燃料供給管3
から改質器4に送られ、更に図示しない一酸化炭素変成
器を介して水素リッチな燃料に改質され、その後燃料ガ
ス冷却器5によって電気化学的反応に適した温度に冷却
されて燃料電池本体1に供給される。
この燃料電池本体1を出た排ガスは、アノード排ガス管
6を介して改質器4のバーナに送られ、改質器4の加熱
燃焼用として使用される。一方、燃料電池本体10カソ
ードには、空気導入配管7が接続され、この空気導入配
管7上に設けられたターボコンプレッサ8により、空気
が供給される。
6を介して改質器4のバーナに送られ、改質器4の加熱
燃焼用として使用される。一方、燃料電池本体10カソ
ードには、空気導入配管7が接続され、この空気導入配
管7上に設けられたターボコンプレッサ8により、空気
が供給される。
この燃料電池本体1のカソードからの排ガス中の空気は
、冷却器10を設けた排ガス管9を介して改質器4のバ
ーナに送られ、空気導入配管7から直接送られた空気と
共に、改質器4の燃焼用に使用される。前記改質器4の
燃焼排ガスは、その排ガス管11を介してプラント外部
に廃棄処理されるが、その間、前記ターボコンプレッサ
8の駆動源として使用される。更に燃料電池本体1の冷
却水配管12には、電池冷却水冷却器13によって冷却
された冷却水が、冷却水循環ポンプ14によって送り込
まれる。冷却水配管12からの水蒸気を伴う冷却水は、
電池冷却管出口側配管15を経て蒸気分離器16に送ら
れ、ここで分離された水蒸気は改質器4に送られ、改質
器4において原燃料と接触してこれを水素リッチな燃料
に改質するために使用され、一方凝縮した水は冷却水循
環ポンプ14により再び燃料電池本体1の冷却水配管1
2に送られ燃料電池を冷却する。
、冷却器10を設けた排ガス管9を介して改質器4のバ
ーナに送られ、空気導入配管7から直接送られた空気と
共に、改質器4の燃焼用に使用される。前記改質器4の
燃焼排ガスは、その排ガス管11を介してプラント外部
に廃棄処理されるが、その間、前記ターボコンプレッサ
8の駆動源として使用される。更に燃料電池本体1の冷
却水配管12には、電池冷却水冷却器13によって冷却
された冷却水が、冷却水循環ポンプ14によって送り込
まれる。冷却水配管12からの水蒸気を伴う冷却水は、
電池冷却管出口側配管15を経て蒸気分離器16に送ら
れ、ここで分離された水蒸気は改質器4に送られ、改質
器4において原燃料と接触してこれを水素リッチな燃料
に改質するために使用され、一方凝縮した水は冷却水循
環ポンプ14により再び燃料電池本体1の冷却水配管1
2に送られ燃料電池を冷却する。
(発明が解決しようとする課題)
上記のような燃料電池発電プラントは、電力需要の変動
などの理由から一定の期間で始動停止を繰り返すことが
多いが、その場合の始動停止に要する時間の短縮は、燃
料電池発電プラントの発電効率向上の点から極めて重要
な課題となっている。
などの理由から一定の期間で始動停止を繰り返すことが
多いが、その場合の始動停止に要する時間の短縮は、燃
料電池発電プラントの発電効率向上の点から極めて重要
な課題となっている。
特に、燃料電池発電プラントは、その停止時と運転中と
では各機器の設定温度に大きな差があり、しかも各機器
がかなりの熱容量を持つことから、プラント構成機器の
迅速な昇温及び冷却は起動或いは停止時間の短縮に大き
く寄与することになる。
では各機器の設定温度に大きな差があり、しかも各機器
がかなりの熱容量を持つことから、プラント構成機器の
迅速な昇温及び冷却は起動或いは停止時間の短縮に大き
く寄与することになる。
ところで、第2図のような従来の燃料電池発電プラント
において、プラントの停止時に各機器を冷却する場合、
燃料処理系は、原料供給管3に不活性ガスを導入して燃
料ガスをパージしながら、この不活性ガスを燃料ガス冷
却器5によって冷却することにより行われる。また、空
気冷却系は、燃料電池本体1からのカソード排ガス冷却
器10により、電池冷却水系は、電池冷却水冷却器13
によって行われる。一方、改質器バーナの排ガスは、こ
れを直接冷却するこさはできず、燃料処理系の燃料ガス
冷却器5で冷却された不活性ガスをいったん燃料電池本
体1に導入した後に改質器4に導くことで、改質器4を
冷却することにより行われていた。
において、プラントの停止時に各機器を冷却する場合、
燃料処理系は、原料供給管3に不活性ガスを導入して燃
料ガスをパージしながら、この不活性ガスを燃料ガス冷
却器5によって冷却することにより行われる。また、空
気冷却系は、燃料電池本体1からのカソード排ガス冷却
器10により、電池冷却水系は、電池冷却水冷却器13
によって行われる。一方、改質器バーナの排ガスは、こ
れを直接冷却するこさはできず、燃料処理系の燃料ガス
冷却器5で冷却された不活性ガスをいったん燃料電池本
体1に導入した後に改質器4に導くことで、改質器4を
冷却することにより行われていた。
しかし、前記の様に改質器バーナの排ガス系を改質器4
を介して燃料処理系で間接的に冷却することは、燃料処
理系や改質器4の冷却がある程度進まないうちは排ガス
系を冷却することができないことを意味するので、改質
器排ガス系の冷却に時間がかかる問題があった。特に、
燃料処理系に設けられた燃料ガス冷却器5は、燃料処理
系の冷却を目的としているため、その能力にも制限があ
り、これを使用して改質器バーナの排ガス系までも迅速
に冷却するには不十分であった。
を介して燃料処理系で間接的に冷却することは、燃料処
理系や改質器4の冷却がある程度進まないうちは排ガス
系を冷却することができないことを意味するので、改質
器排ガス系の冷却に時間がかかる問題があった。特に、
燃料処理系に設けられた燃料ガス冷却器5は、燃料処理
系の冷却を目的としているため、その能力にも制限があ
り、これを使用して改質器バーナの排ガス系までも迅速
に冷却するには不十分であった。
本発明は、以上のような従来技術の問題点を解決するた
めに提案されたもので、その目的は、改質器バーナの排
ガス系の冷却を短時間で行うことにより、燃料電池の稼
働効率の向上を可能とじた燃料電池発電プラントを提供
することにある。
めに提案されたもので、その目的は、改質器バーナの排
ガス系の冷却を短時間で行うことにより、燃料電池の稼
働効率の向上を可能とじた燃料電池発電プラントを提供
することにある。
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
前記の目的を達成するために、本発明の燃料電池発電プ
ラントは、 改質器と燃料電池のスタック槽との間に、改質器バーナ
の排ガスを燃料電池本体を収納したスタック槽のパージ
ガスとして使用するためのパージガス供給配管を配設し
、このパージガスの供給配管にパージガスを燃料電池本
体に適した温度に冷却するパージガス冷却器を設け、 前記スタック槽には、プラント冷却時にこのノ々−ジガ
スを改質器に環流させる冷却用配管を設けたことを構成
上の特徴とするものである。
ラントは、 改質器と燃料電池のスタック槽との間に、改質器バーナ
の排ガスを燃料電池本体を収納したスタック槽のパージ
ガスとして使用するためのパージガス供給配管を配設し
、このパージガスの供給配管にパージガスを燃料電池本
体に適した温度に冷却するパージガス冷却器を設け、 前記スタック槽には、プラント冷却時にこのノ々−ジガ
スを改質器に環流させる冷却用配管を設けたことを構成
上の特徴とするものである。
(作用)
以上のような構成を有する本発明によれば、プラント冷
却時にパージガス冷却器によって冷却された改質器バー
ナの排ガスを、スタ・ツク槽を介して再び改質器に環流
させることができるので、改質器の冷却を迅速かつ効率
良〈実施できる。特に、パージガス冷却器のほとんどの
能力を改質器排ガス系の冷却用に使用できるので、燃料
ガス冷却器によって燃料処理系と改質器バーナ排ガス系
の双方を冷却していた従来技術に比べて、冷却速度が格
段に向上する。
却時にパージガス冷却器によって冷却された改質器バー
ナの排ガスを、スタ・ツク槽を介して再び改質器に環流
させることができるので、改質器の冷却を迅速かつ効率
良〈実施できる。特に、パージガス冷却器のほとんどの
能力を改質器排ガス系の冷却用に使用できるので、燃料
ガス冷却器によって燃料処理系と改質器バーナ排ガス系
の双方を冷却していた従来技術に比べて、冷却速度が格
段に向上する。
(実施例)
以下、本発明の一実施例を第1図に基づいて具体的に説
明する。なお、第2図に示した従来技術と同一の部材は
、同一符号を付して説明を省略する。
明する。なお、第2図に示した従来技術と同一の部材は
、同一符号を付して説明を省略する。
本実施例においては、第1図に示したように、改質器バ
ーナの排ガス配管11から分岐して、パージガス供給配
管21が設けられ、このパージガス供給配管21が燃料
電池本体1のスタック槽2に接続されている。このパー
ジガス供給配管21は、改質器バーナの排ガスをスタッ
ク槽2のパージガスとして使用するものであり、その配
管21には、排ガスを燃料電池本体電気化学的反応に適
した温度にまで冷却するパージガス冷却器22が設けら
れている。スタック槽2からは、前記パージガスを改質
器4のバーナ部分に環流させるための冷却用配管23が
延長され、本実施例ではこの冷却用配管23は燃料電池
本体1から伸びるカソード排ガス管9に接続されている
。
ーナの排ガス配管11から分岐して、パージガス供給配
管21が設けられ、このパージガス供給配管21が燃料
電池本体1のスタック槽2に接続されている。このパー
ジガス供給配管21は、改質器バーナの排ガスをスタッ
ク槽2のパージガスとして使用するものであり、その配
管21には、排ガスを燃料電池本体電気化学的反応に適
した温度にまで冷却するパージガス冷却器22が設けら
れている。スタック槽2からは、前記パージガスを改質
器4のバーナ部分に環流させるための冷却用配管23が
延長され、本実施例ではこの冷却用配管23は燃料電池
本体1から伸びるカソード排ガス管9に接続されている
。
この様な構成を有する本実施例において、通常の運転時
には、改質器バーナの燃焼排ガスは酸素を含まない不燃
性のガスとなっているので、この燃焼排ガスをパージガ
ス冷却器22によって所定の温度に冷却した後、スタッ
ク槽2内に送り込むことにより、万一燃料電池本体1か
らスタック槽2内に燃料ガスや空気がリークしてもこれ
が除去され、スタック槽2内が不燃性雰囲気に維持され
る。この燃料電池運転中にパージガスとして使用された
燃焼排ガスは、冷却用配管23及びこれに接続されたカ
ソード排ガス管9を通って再び改質器バーナに送られ、
その内部に含まれた燃料ガスや空気のリーク分がバーナ
の燃焼用に使用される。
には、改質器バーナの燃焼排ガスは酸素を含まない不燃
性のガスとなっているので、この燃焼排ガスをパージガ
ス冷却器22によって所定の温度に冷却した後、スタッ
ク槽2内に送り込むことにより、万一燃料電池本体1か
らスタック槽2内に燃料ガスや空気がリークしてもこれ
が除去され、スタック槽2内が不燃性雰囲気に維持され
る。この燃料電池運転中にパージガスとして使用された
燃焼排ガスは、冷却用配管23及びこれに接続されたカ
ソード排ガス管9を通って再び改質器バーナに送られ、
その内部に含まれた燃料ガスや空気のリーク分がバーナ
の燃焼用に使用される。
一方、プラントの停止時には、改質器バーナからの排ガ
スを、パージガス供給配管21、パージガス冷却器22
、スタック槽2、及び冷却用配管23を経て改質器4に
環流させることにより、パージガス冷却器22で冷却さ
れた排ガスを改質器4及びそのバーナ排ガス配管20に
循環させる。
スを、パージガス供給配管21、パージガス冷却器22
、スタック槽2、及び冷却用配管23を経て改質器4に
環流させることにより、パージガス冷却器22で冷却さ
れた排ガスを改質器4及びそのバーナ排ガス配管20に
循環させる。
その結果、改質器4及びそのバーナ排ガス系を迅速に冷
却させることができる。
却させることができる。
(他の実施例)
なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、冷却用配管23をカソード排ガス管9を介することな
く直接改質器バーナに導入することも可能である。また
、通常の運転時には、スタック槽のパージガスを改質器
バーナに環流させることなく外部へ廃棄処理できるよう
に、スタック槽に運転時専用の排ガス管を設け、運転時
と冷却時とで排ガス管と冷却用配管とを制御弁で切換え
ても良い。
、冷却用配管23をカソード排ガス管9を介することな
く直接改質器バーナに導入することも可能である。また
、通常の運転時には、スタック槽のパージガスを改質器
バーナに環流させることなく外部へ廃棄処理できるよう
に、スタック槽に運転時専用の排ガス管を設け、運転時
と冷却時とで排ガス管と冷却用配管とを制御弁で切換え
ても良い。
また、前記従来技術における燃料処理系の燃料ガス冷却
器5による間接的な冷却も合わせて行えば、冷却速度が
一層向上する。
器5による間接的な冷却も合わせて行えば、冷却速度が
一層向上する。
[発明の効果]
以上の実施例に示す通り、本発明によれば、運転時には
改質器バーナの燃焼排ガスをスタック槽のパージガスと
して使用すると共に、冷却時にはこのパージガス冷却器
によって冷却された排ガスを改質器に循環させるように
したので、特に改質器バーナの燃焼排ガス系専用の冷却
器を設ける必要のない単純な構成で、しかも迅速に改質
器バーナ排ガス系を冷却することが可能な燃料電池発電
プラントを提供することができる。
改質器バーナの燃焼排ガスをスタック槽のパージガスと
して使用すると共に、冷却時にはこのパージガス冷却器
によって冷却された排ガスを改質器に循環させるように
したので、特に改質器バーナの燃焼排ガス系専用の冷却
器を設ける必要のない単純な構成で、しかも迅速に改質
器バーナ排ガス系を冷却することが可能な燃料電池発電
プラントを提供することができる。
第1図は本発明の燃料電池発電プラントの一実施例を示
す配管図、第2図は従来の燃料電池発電プラントの一例
を示す配管図である。 1・・・燃料電池本体、2・・・スタック槽、3・・・
原燃料供給管、4・・・改質器、5・・・燃料ガス冷却
器、6・・・アノード排ガス管、7・・・空気導入配管
、8・・・ターボコンプレッサ、9・・・カソード排ガ
ス管、10・・・カソード排ガス冷却器、11・・・改
質器バーナ排ガス配管、12・・・冷却水配管、13・
・・電池冷却水冷却器、14・・・冷却水循環ポンプ、
15・・・電池冷却管出口側配管、16・・・蒸気分離
器、21・・・パージガス供給管、 22・・・パージガス冷却器、 23・・・ 冷却用配管。
す配管図、第2図は従来の燃料電池発電プラントの一例
を示す配管図である。 1・・・燃料電池本体、2・・・スタック槽、3・・・
原燃料供給管、4・・・改質器、5・・・燃料ガス冷却
器、6・・・アノード排ガス管、7・・・空気導入配管
、8・・・ターボコンプレッサ、9・・・カソード排ガ
ス管、10・・・カソード排ガス冷却器、11・・・改
質器バーナ排ガス配管、12・・・冷却水配管、13・
・・電池冷却水冷却器、14・・・冷却水循環ポンプ、
15・・・電池冷却管出口側配管、16・・・蒸気分離
器、21・・・パージガス供給管、 22・・・パージガス冷却器、 23・・・ 冷却用配管。
Claims (1)
- (1)スタック槽内に収納された燃料電池本体と、この
燃料電池本体に供給する燃料ガスを改質する改質器と、
この改質器を加熱する改質器バーナとを備えた燃料電池
発電プラントにおいて、改質器と燃料電池のスタック槽
との間に、改質器バーナの排ガスを燃料電池本体を収納
したスタック槽のパージガスとして使用するためのパー
ジガス供給配管を配設し、このパージガスの供給配管に
パージガスを燃料電池本体に適した温度に冷却するパー
ジガス冷却器を設け、 前記スタック槽には、プラント冷却時にこのパージガス
を改質器に環流させる冷却用配管を設けたことを特徴と
する燃料電池発電プラント。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2075644A JPH03276574A (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 燃料電池発電プラント |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2075644A JPH03276574A (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 燃料電池発電プラント |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03276574A true JPH03276574A (ja) | 1991-12-06 |
Family
ID=13582169
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2075644A Pending JPH03276574A (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 燃料電池発電プラント |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03276574A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005216500A (ja) * | 2004-01-27 | 2005-08-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水素生成器 |
KR100757440B1 (ko) * | 2005-09-16 | 2007-09-11 | 엘지전자 주식회사 | 연료전지의 퍼지 장치 |
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1990
- 1990-03-27 JP JP2075644A patent/JPH03276574A/ja active Pending
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