JPH0357163A - 燃料電池の生成水回収装置 - Google Patents
燃料電池の生成水回収装置Info
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- JPH0357163A JPH0357163A JP1193725A JP19372589A JPH0357163A JP H0357163 A JPH0357163 A JP H0357163A JP 1193725 A JP1193725 A JP 1193725A JP 19372589 A JP19372589 A JP 19372589A JP H0357163 A JPH0357163 A JP H0357163A
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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、原燃料の水蒸気改質等に必要な純度の高い
水を燃料ｉ！Ｃ池のオフ空気中に含１れる生成水を回収
して得るための生成水回収装置に関する． 〔従来の技術〕 燃料電池の燃料ガスとして、メタン．メタノールなどの
原燃料を水蒸気改質して得られる水素リッチな改質ガス
が使用される．一方、リン酸型燃料電池の電池反応は水
素と酸素から水を生成する反応でもあるので、この生成
水を回収して原燃料に添加し、水蒸気改質反応に利用す
る方法が一般に知られている．この改質に用いる水は改
質装置内の触媒に悪影響を与えたシ、スクールが発生し
ないように高純度でなげればならない。電池反応によっ
て生じた生成水を凝縮させて回収した水は純度が高〈簡
単な処理をすれば原燃料の添加水として使用できる。こ
の生成水の回収は燃料電池の出口空気側に設けられた排
熱回収装置などの熱交換器のドレンとして回収できるが
、回収量が十分でない。従って、この不足分は上水をイ
オン交換樹脂などで処理して補給しているのが実情であ
る。
水を燃料ｉ！Ｃ池のオフ空気中に含１れる生成水を回収
して得るための生成水回収装置に関する． 〔従来の技術〕 燃料電池の燃料ガスとして、メタン．メタノールなどの
原燃料を水蒸気改質して得られる水素リッチな改質ガス
が使用される．一方、リン酸型燃料電池の電池反応は水
素と酸素から水を生成する反応でもあるので、この生成
水を回収して原燃料に添加し、水蒸気改質反応に利用す
る方法が一般に知られている．この改質に用いる水は改
質装置内の触媒に悪影響を与えたシ、スクールが発生し
ないように高純度でなげればならない。電池反応によっ
て生じた生成水を凝縮させて回収した水は純度が高〈簡
単な処理をすれば原燃料の添加水として使用できる。こ
の生成水の回収は燃料電池の出口空気側に設けられた排
熱回収装置などの熱交換器のドレンとして回収できるが
、回収量が十分でない。従って、この不足分は上水をイ
オン交換樹脂などで処理して補給しているのが実情であ
る。
生成水の回収量が少ない理由は、第１に十分な生成水を
得るにはなるべく低い湛度１でガスを冷却しなければな
らないが、排熱回収装置ではこのような条件にすると得
られる温水湛度が低くなう温水の排熱利用価値が下がる
点にある。第２に生成水に含まれる潜熱が大きいので多
量の熱交換を行わなければならないが、ガスとの熱交換
は面積当たｂの効率が悪い上に凝縮した水の被膜によっ
て熱交換効率が低下するので大きな熱交換器を設置しな
ければならないためである。第３に大きな熱光換器はガ
スの圧力損失が大きくなるが、燃料電池に供給する反応
空気プロワの吐出圧力を大きくするとプロクの電力量が
大きくなり発電システム全体の効率が低下するためであ
る。
得るにはなるべく低い湛度１でガスを冷却しなければな
らないが、排熱回収装置ではこのような条件にすると得
られる温水湛度が低くなう温水の排熱利用価値が下がる
点にある。第２に生成水に含まれる潜熱が大きいので多
量の熱交換を行わなければならないが、ガスとの熱交換
は面積当たｂの効率が悪い上に凝縮した水の被膜によっ
て熱交換効率が低下するので大きな熱交換器を設置しな
ければならないためである。第３に大きな熱光換器はガ
スの圧力損失が大きくなるが、燃料電池に供給する反応
空気プロワの吐出圧力を大きくするとプロクの電力量が
大きくなり発電システム全体の効率が低下するためであ
る。
この発明の目的は、排熱回収装置では十分回収できない
生成水を回収できる小型な生放水回収装ｉｆ金得ること
にある． 〔課題を解決するための手段〕 上記課題を解決するために、この発明によれば、燃料電
池の反応空気の出口側配管系に設けられ、オ７空気中に
含塘れる燃科電池の生成水を回収するものであって、上
部に排気管，底部に回収水タンクを有する筒状体からな
υ、前記回収水夕／クの上方に流入して前記排気管に向
けて上昇する前記オフ空気の流路に配された充填材層、
》よびこの充填材層の上方に配されたスプレーノズルと
を有する生成水回収塔と、前記回収水タンク内の回収水
を前記スプレーノズルを介して前記充填材層に向けてス
プレーする回収水循環系１と、この回収水循環系に配さ
れて前記回収水ｔ液冷する熱交換器とを備えてなるもの
とする。
生成水を回収できる小型な生放水回収装ｉｆ金得ること
にある． 〔課題を解決するための手段〕 上記課題を解決するために、この発明によれば、燃料電
池の反応空気の出口側配管系に設けられ、オ７空気中に
含塘れる燃科電池の生成水を回収するものであって、上
部に排気管，底部に回収水タンクを有する筒状体からな
υ、前記回収水夕／クの上方に流入して前記排気管に向
けて上昇する前記オフ空気の流路に配された充填材層、
》よびこの充填材層の上方に配されたスプレーノズルと
を有する生成水回収塔と、前記回収水タンク内の回収水
を前記スプレーノズルを介して前記充填材層に向けてス
プレーする回収水循環系１と、この回収水循環系に配さ
れて前記回収水ｔ液冷する熱交換器とを備えてなるもの
とする。
上記手段にかいて、生成水回収塔内に配設された充填材
層に下方から燃料電池のオフ空気を送ｂ，上方から液冷
式熱交換器で冷却された回収水をスプレーノズルによっ
て散布するよう構成したことによシ、充填材によって熱
交換面積が拡張された同流形の熱交換器が形成され、オ
フ空気中に水蒸気として含まれる生成水を効率よ〈凝縮
させて回収塔底部の回収水タンクに回収することができ
る。
層に下方から燃料電池のオフ空気を送ｂ，上方から液冷
式熱交換器で冷却された回収水をスプレーノズルによっ
て散布するよう構成したことによシ、充填材によって熱
交換面積が拡張された同流形の熱交換器が形成され、オ
フ空気中に水蒸気として含まれる生成水を効率よ〈凝縮
させて回収塔底部の回収水タンクに回収することができ
る。
また、充填材層によって熱交換面槓が拡張されるので生
成水を冷却する熱交換器を水冷式としたことによシ、空
冷式熱交換器に比べて小形化できるとともに、充填材層
に供給する冷却媒体に純度の高い回収水を用いたことに
よシ、回収水の純度を高度に維持することができる。
成水を冷却する熱交換器を水冷式としたことによシ、空
冷式熱交換器に比べて小形化できるとともに、充填材層
に供給する冷却媒体に純度の高い回収水を用いたことに
よシ、回収水の純度を高度に維持することができる。
〔実［ＩＪ）
以下この発明′ｆｒ実施飼に基づいて説明する。
第１図はこの発明の実施例である生放水回収装置の構成
を示す概略断面図である。図において、生成水回収塔１
は底部に回収水タンク４，上部に排気管ＩＢｔ−有する
筒状体からなシ、オーノく７ロー管８Ａによって水位が
規制される回収水タンク４の液面よう幾分高い側壁面に
はオフ空気１９の入口管１Ａが設けられ、入口管１人か
ら排気管１Ｂに向かうオフ空気１９の流路が形成される
とともに、この流路上にはプラスチックビーズ，プラス
チックパイプ，あるいはプラスチックチフプ等の充填材
をオフ空気の流通を妨げない程度に充填した充填材＃２
と、その上方の排気管寄シにはプラスチック繊維等から
なるミストフィルタ５が設けられる．筐た、充填ＩＮｊ
ｉ２とミストフィルタ５との間にはスプレーノズル３が
設けられる。一方回収水タンク４とスプレーノズル３は
循環ポンプ６Ａｔ−有する回収水循環系６によって連結
され、回収水循環系６には液冷式の熱交換器７が設けら
れ、回収水循環系６をスプレーノズル３に向けて流れる
回収水８が熱交換器７の水冷蛇管７Ａを流れる冷却水に
よって冷却され、冷却された回収水８Ａがスプレーノズ
ル３を介して充填材層２に向けて注水され、充填材とし
てのプラスチック材チップの表面に広がって面積の大き
い熱交換面を形成した後、回収水タンク４に落下して回
収される。
を示す概略断面図である。図において、生成水回収塔１
は底部に回収水タンク４，上部に排気管ＩＢｔ−有する
筒状体からなシ、オーノく７ロー管８Ａによって水位が
規制される回収水タンク４の液面よう幾分高い側壁面に
はオフ空気１９の入口管１Ａが設けられ、入口管１人か
ら排気管１Ｂに向かうオフ空気１９の流路が形成される
とともに、この流路上にはプラスチックビーズ，プラス
チックパイプ，あるいはプラスチックチフプ等の充填材
をオフ空気の流通を妨げない程度に充填した充填材＃２
と、その上方の排気管寄シにはプラスチック繊維等から
なるミストフィルタ５が設けられる．筐た、充填ＩＮｊ
ｉ２とミストフィルタ５との間にはスプレーノズル３が
設けられる。一方回収水タンク４とスプレーノズル３は
循環ポンプ６Ａｔ−有する回収水循環系６によって連結
され、回収水循環系６には液冷式の熱交換器７が設けら
れ、回収水循環系６をスプレーノズル３に向けて流れる
回収水８が熱交換器７の水冷蛇管７Ａを流れる冷却水に
よって冷却され、冷却された回収水８Ａがスプレーノズ
ル３を介して充填材層２に向けて注水され、充填材とし
てのプラスチック材チップの表面に広がって面積の大き
い熱交換面を形成した後、回収水タンク４に落下して回
収される。
このように構成された生成水回収装置において、燃料電
池１０の反応空気の出口側配管系１１を、例えば電解質
としてのシん酸ミストを除去するシん酸除去装置１２，
排熱回収装置１３ｆ：介してオフ空気１９の入口管１Ａ
に連結する。この状態では排熱回収装置１３で排熱利用
効率の高い温水が得られる程度にオフ空気が冷却され、
したがってオフ空気中に水蒸気として含普れる生成水の
量も幾分減少しているものの、まだかなシの量の生成水
が含１れている。このような状態のオフ空気１９は下方
から充填材層２に流入し、例えばペレット状の表面を伝
い落ちる冷えた回収水と直接接触する向流熱伝達によっ
て効率よく冷却され、冷却笛れることによって凝縮した
生成水は流下する回収水と合流して落下し、回収水タン
ク４に回収される。このようにして回収された回収水８
は実用上十分な純度を有するので、オーバーフロー管８
Ａから流出する回収水を直接水蒸気改質器側に送るか、
あるいはイオン交換樹脂を通して水蒸気改質器側に送る
ことによＤ，回収水を原燃料の水蒸気改質に必要な添加
水等に有効に利用することができる。１た、水分が除去
されたオフ空気は排気管ＩＢｔ−介して例えば改質装置
のパーナ等に送られ支焼空気として利用される。
池１０の反応空気の出口側配管系１１を、例えば電解質
としてのシん酸ミストを除去するシん酸除去装置１２，
排熱回収装置１３ｆ：介してオフ空気１９の入口管１Ａ
に連結する。この状態では排熱回収装置１３で排熱利用
効率の高い温水が得られる程度にオフ空気が冷却され、
したがってオフ空気中に水蒸気として含普れる生成水の
量も幾分減少しているものの、まだかなシの量の生成水
が含１れている。このような状態のオフ空気１９は下方
から充填材層２に流入し、例えばペレット状の表面を伝
い落ちる冷えた回収水と直接接触する向流熱伝達によっ
て効率よく冷却され、冷却笛れることによって凝縮した
生成水は流下する回収水と合流して落下し、回収水タン
ク４に回収される。このようにして回収された回収水８
は実用上十分な純度を有するので、オーバーフロー管８
Ａから流出する回収水を直接水蒸気改質器側に送るか、
あるいはイオン交換樹脂を通して水蒸気改質器側に送る
ことによＤ，回収水を原燃料の水蒸気改質に必要な添加
水等に有効に利用することができる。１た、水分が除去
されたオフ空気は排気管ＩＢｔ−介して例えば改質装置
のパーナ等に送られ支焼空気として利用される。
上述の実ａ例においては，充−ｔ＊ｎによって拡張され
た熱交換面ｆｊｃ＠い落ちる冷えた回収水と、逆向きに
流れるオフ空気とが直接接触して向流熱伝違を行い、オ
フ空気を効率よく冷却して生成水蒸気を凝縮灯せるとと
もに、凝縮水が流下する回収水と合流して熱伝達ｔ−阻
害しないので、熱効率の高い熱交換器が得られ、したが
って生成水回収塔を小型化することができる。
た熱交換面ｆｊｃ＠い落ちる冷えた回収水と、逆向きに
流れるオフ空気とが直接接触して向流熱伝違を行い、オ
フ空気を効率よく冷却して生成水蒸気を凝縮灯せるとと
もに、凝縮水が流下する回収水と合流して熱伝達ｔ−阻
害しないので、熱効率の高い熱交換器が得られ、したが
って生成水回収塔を小型化することができる。
また、熱交換器を液冷式としてスプレーノズルを介して
循環する回収水金冷却するよう構成したことによシ、空
気冷却式の熱交換器に比べて熱効率がよく熱交換器を小
型化できるとともに、熱交換器の冷却温度を排熱回収装
置の排熱利用効率に悪影Ｖｔ−及ぼすことなく低くする
ことができるので、排熱回収装置で回収しきれない生成
水を有効に回収できる．その結果、イオン５！換樹脂を
通して補給する純水の量を従来よｂ大幅に低減できるの
で、イオン交換樹脂の交換頻度やその使用量を低減する
ことができる。
循環する回収水金冷却するよう構成したことによシ、空
気冷却式の熱交換器に比べて熱効率がよく熱交換器を小
型化できるとともに、熱交換器の冷却温度を排熱回収装
置の排熱利用効率に悪影Ｖｔ−及ぼすことなく低くする
ことができるので、排熱回収装置で回収しきれない生成
水を有効に回収できる．その結果、イオン５！換樹脂を
通して補給する純水の量を従来よｂ大幅に低減できるの
で、イオン交換樹脂の交換頻度やその使用量を低減する
ことができる。
さらに、充填材層の伝熱媒体として純度の高い回収水を
用いたことによシ、凝縮する水の純度を低下させること
がなく、純度の高い回収水を安定して得ることができる
。
用いたことによシ、凝縮する水の純度を低下させること
がなく、純度の高い回収水を安定して得ることができる
。
なお、実施例にかいては，燃料電池のオフ空気をりん酸
除去装置や排熱回収装置を介して生成水回収装置に供給
する場合を例に説明したが、回収水の使用目的や燃料電
池発電システムの使用目的によっては両装ｔ′！！−必
ずしも必要としない場合があることはいう筐でもないこ
とである。
除去装置や排熱回収装置を介して生成水回収装置に供給
する場合を例に説明したが、回収水の使用目的や燃料電
池発電システムの使用目的によっては両装ｔ′！！−必
ずしも必要としない場合があることはいう筐でもないこ
とである。
この発Ｅ！Ａは前述のように、液冷式の熱交換器で冷去
された回収水を生成水回収塔内の充填材層に上方からス
プレーし、逆向きに流通するオフ空気と直接接触させて
向流熱伝達を行うよう構成した．その結果、高い熱交換
効率が得られ、生成水回収塔および熱交換器を小型化で
きるとともに、排熱利用効率の制約によって従来利用さ
れなかった燃料電池の生成水を効率よく回収して利用で
きる生成水回収装置を備えた燃料電池発電システムを提
供することができる。１た、回収水の増加によって（１
ｌＩ水の追加供給量が減るので、純水の製造に用いるイ
オン交換樹脂やその交換サイクル数も減少し、したがっ
て発電システム全体としてのランニングコストを低減で
きる利点が得られる。
された回収水を生成水回収塔内の充填材層に上方からス
プレーし、逆向きに流通するオフ空気と直接接触させて
向流熱伝達を行うよう構成した．その結果、高い熱交換
効率が得られ、生成水回収塔および熱交換器を小型化で
きるとともに、排熱利用効率の制約によって従来利用さ
れなかった燃料電池の生成水を効率よく回収して利用で
きる生成水回収装置を備えた燃料電池発電システムを提
供することができる。１た、回収水の増加によって（１
ｌＩ水の追加供給量が減るので、純水の製造に用いるイ
オン交換樹脂やその交換サイクル数も減少し、したがっ
て発電システム全体としてのランニングコストを低減で
きる利点が得られる。
Ｍ１図はこの発明の実施的である生成水回収装置を示す
概略断面図である。
概略断面図である。
Claims (1)
- １）燃料電池の反応空気の出口側配管系に設けられ、オ
フ空気中に含まれる燃料電池の生成水を回収するもので
ありて、上部に排気管、底部に回収水タンクを有する筒
状体からなり、前記回収水タンクの上方に流入して前記
排気管に向けて上昇する前記オフ空気の流路に配された
充填材層、およびこの充填材層の上方に配されたスプレ
ーノズルとを有する生成水回収塔と、前記回収水タンク
内の回収水を前記スプレーノズルを介して前記充填材層
に向けてスプレーする回収水循環系と、この回収水循環
系に配されて前記回収水を液冷する熱交換器とを備えて
なることを特徴とする燃料電池の生成水回収装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1193725A JP2800286B2 (ja) | 1989-07-26 | 1989-07-26 | 燃料電池の生成水回収装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1193725A JP2800286B2 (ja) | 1989-07-26 | 1989-07-26 | 燃料電池の生成水回収装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0357163A true JPH0357163A (ja) | 1991-03-12 |
| JP2800286B2 JP2800286B2 (ja) | 1998-09-21 |
Family
ID=16312763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1193725A Expired - Lifetime JP2800286B2 (ja) | 1989-07-26 | 1989-07-26 | 燃料電池の生成水回収装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2800286B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100802846B1 (ko) * | 2006-09-22 | 2008-02-12 | 현대자동차주식회사 | 자동차의 시트벨트용 앵커플레이트 조립구조 |
| WO2011093066A1 (ja) * | 2010-01-27 | 2011-08-04 | パナソニック株式会社 | 燃料電池システム及びその運転方法 |
| JP5604429B2 (ja) * | 2009-07-08 | 2014-10-08 | パナソニック株式会社 | 燃料電池システム |
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| JPS6139371A (ja) * | 1984-07-31 | 1986-02-25 | Toshiba Corp | 燃料電池発電プラント |
-
1989
- 1989-07-26 JP JP1193725A patent/JP2800286B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
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