JPH036623B2 - - Google Patents
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- JPH036623B2 JPH036623B2 JP59013688A JP1368884A JPH036623B2 JP H036623 B2 JPH036623 B2 JP H036623B2 JP 59013688 A JP59013688 A JP 59013688A JP 1368884 A JP1368884 A JP 1368884A JP H036623 B2 JPH036623 B2 JP H036623B2
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- 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
- H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
- H01M8/04225—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during start-up
-
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- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
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- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
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- 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
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は水素主成分ガスを燃料として利用す
る燃料電池発電システムに関するものである。
る燃料電池発電システムに関するものである。
食塩電解プラントや、エチレンプラントで代表
される石油化学プラントにおいては、製品生産の
過程で副生物として多量の水素が発生する。従
来、この副生水素は、製精後、ボンベ詰めにして
販売されたり、また一部コンビナート内でボイラ
その他の熱源として利用されるのが普通であつ
た。近年、燃料電池発電システムの開発に伴い、
その新しい利用形態の１つとして、この副生水素
を利用するシステムが考えられ、各方面で検討さ
れている。
される石油化学プラントにおいては、製品生産の
過程で副生物として多量の水素が発生する。従
来、この副生水素は、製精後、ボンベ詰めにして
販売されたり、また一部コンビナート内でボイラ
その他の熱源として利用されるのが普通であつ
た。近年、燃料電池発電システムの開発に伴い、
その新しい利用形態の１つとして、この副生水素
を利用するシステムが考えられ、各方面で検討さ
れている。
副生水素を利用する燃料電池発電システムは、
天然ガス等を燃料とするシステムと異なり、燃料
改質装置が不要となるのでプラントコスト低減、
プラント構成簡略化、プラント効率向上等を期待
することができる。
天然ガス等を燃料とするシステムと異なり、燃料
改質装置が不要となるのでプラントコスト低減、
プラント構成簡略化、プラント効率向上等を期待
することができる。
第１図は従来の一般的な副生水素利用燃料電池
発電システムを示す。図において、１は燃料極１
ａ、空気極１ｂを有す燃料電池本体、２，３は燃
料電池本体１の燃料極１ａ入口側の副生水素供給
ライン及び燃料極１ａ出口側の余剰燃料ライン、
４，５は燃料電池本体１の空気極１ｂ入口側の空
気供給ライン及び空気極１ｂ出口側の余剰空気ラ
イン、６は気水分離器、７は循環水ポンプ、８は
電池冷却ライン、９はスチーム放出ライン、１
０，１２はそれぞれ燃料、空気の流量を調節する
ための流量調整弁、１１，１３は電池の動作圧力
を一定に保つための圧力調整弁である。
発電システムを示す。図において、１は燃料極１
ａ、空気極１ｂを有す燃料電池本体、２，３は燃
料電池本体１の燃料極１ａ入口側の副生水素供給
ライン及び燃料極１ａ出口側の余剰燃料ライン、
４，５は燃料電池本体１の空気極１ｂ入口側の空
気供給ライン及び空気極１ｂ出口側の余剰空気ラ
イン、６は気水分離器、７は循環水ポンプ、８は
電池冷却ライン、９はスチーム放出ライン、１
０，１２はそれぞれ燃料、空気の流量を調節する
ための流量調整弁、１１，１３は電池の動作圧力
を一定に保つための圧力調整弁である。
次に動作について説明すると、化学プラントで
生成される副生水素は、副生水素供給ライン２を
経由して流量調整弁１０で流量を調整されたあ
と、燃料電池本体１の燃料極１ａに投入される。
燃料極１ａで消費されたあとの余剰燃料は、余剰
燃料ライン３及び圧力調整弁１１を経由してシス
テム外に放出される。
生成される副生水素は、副生水素供給ライン２を
経由して流量調整弁１０で流量を調整されたあ
と、燃料電池本体１の燃料極１ａに投入される。
燃料極１ａで消費されたあとの余剰燃料は、余剰
燃料ライン３及び圧力調整弁１１を経由してシス
テム外に放出される。
この余剰燃料は精製販売あるいはプラント内で
燃料等の用途に使用される。一般に、燃料電池は
特性向上のため、ある程度の動作圧力（例えば４
〜６Kg／cm2Ｇ）が必要とされるので、副生水素の
圧力が低い場合には供給ライン２に昇圧装置（図
示せず）が設置される。但し、一般に石油化学プ
ラントにおいては高圧の副生水素が得られるため
特別に昇圧装置を必要としない。
燃料等の用途に使用される。一般に、燃料電池は
特性向上のため、ある程度の動作圧力（例えば４
〜６Kg／cm2Ｇ）が必要とされるので、副生水素の
圧力が低い場合には供給ライン２に昇圧装置（図
示せず）が設置される。但し、一般に石油化学プ
ラントにおいては高圧の副生水素が得られるため
特別に昇圧装置を必要としない。
一方、コンプレツサ（図示せず）で昇圧された
空気は空気供給ライン４を経由して流量調整弁１
２で流量を調整されたあと、燃料電池本体１の空
気極１ｂに投入され、そこで消費された空気は余
剰空気ライン５及び圧力調整弁１３を経由して系
外に放出される。
空気は空気供給ライン４を経由して流量調整弁１
２で流量を調整されたあと、燃料電池本体１の空
気極１ｂに投入され、そこで消費された空気は余
剰空気ライン５及び圧力調整弁１３を経由して系
外に放出される。
また、循環水ポンプ７、電池冷却水ライン８、
気水分離器６でもつて、電池の冷却系を構成す
る。気水分離器６より排出されるスチームは放出
ライン９を経由してシステム外に放出される。こ
のスチームは工場スチームとして昇温設備あるい
は冷暖房用に使用されたり、またスチームタービ
ン発電機の動力として回収されたりする。
気水分離器６でもつて、電池の冷却系を構成す
る。気水分離器６より排出されるスチームは放出
ライン９を経由してシステム外に放出される。こ
のスチームは工場スチームとして昇温設備あるい
は冷暖房用に使用されたり、またスチームタービ
ン発電機の動力として回収されたりする。
さて、この様な副生水素利用燃料電池システム
においては、燃料極１ａで、消費された後の余剰
燃料がシステム外に排出される時、一般にシステ
ム外で背圧（例えば２〜３Kg／cm2Ｇ）を持つ。一
方、電池起動時には動作圧力を大気圧状態から運
転圧力まで昇圧される必要があり、したがつて、
このとき、電池に供給ライン２を経由して供給す
る燃料ガス圧力を大気圧から運転圧力まで昇圧さ
せる必要がある。このとき、余剰燃料ライン３が
系外において背圧をもつているため、このままの
構成では、燃料電池の動作圧力がこの背圧よりも
低い間は燃料電池の動作圧力を維持・制御するこ
とが非常に困難である。
においては、燃料極１ａで、消費された後の余剰
燃料がシステム外に排出される時、一般にシステ
ム外で背圧（例えば２〜３Kg／cm2Ｇ）を持つ。一
方、電池起動時には動作圧力を大気圧状態から運
転圧力まで昇圧される必要があり、したがつて、
このとき、電池に供給ライン２を経由して供給す
る燃料ガス圧力を大気圧から運転圧力まで昇圧さ
せる必要がある。このとき、余剰燃料ライン３が
系外において背圧をもつているため、このままの
構成では、燃料電池の動作圧力がこの背圧よりも
低い間は燃料電池の動作圧力を維持・制御するこ
とが非常に困難である。
さらに、燃料電池本体１においては、燃料極１
ａ、空気極１ｂ間のガスのリーク（クロスオー
バ）を防ぐために、両極間の差圧を微少値におさ
えなければならず、電池の燃料ガス圧の調整は精
密さを要する。
ａ、空気極１ｂ間のガスのリーク（クロスオー
バ）を防ぐために、両極間の差圧を微少値におさ
えなければならず、電池の燃料ガス圧の調整は精
密さを要する。
この発明は上記のような従来のものの欠点に鑑
みてなされたものであり、システム起動時、燃料
電池本体の燃料極を経て余剰燃料ラインを流れる
余剰燃料を大気解放回路へ導く分岐手段を設置す
ることにより、システム起動時に燃料電池の動作
圧力を大気圧から定格運転圧力まで簡易に昇圧さ
せることができる燃料電池発電システムを提供す
るものである。
みてなされたものであり、システム起動時、燃料
電池本体の燃料極を経て余剰燃料ラインを流れる
余剰燃料を大気解放回路へ導く分岐手段を設置す
ることにより、システム起動時に燃料電池の動作
圧力を大気圧から定格運転圧力まで簡易に昇圧さ
せることができる燃料電池発電システムを提供す
るものである。
以下、この発明の一実施例を第２図に基づいて
説明する。図において、１〜１３は上述した従来
例のものと同様である。１４は燃料電池本体１の
燃料極１ａの出口側の余剰燃料ライン３上に設置
された例えば三方調整弁からなる分岐手段（以
下、三方調整弁と称す）であり、この三方調整弁
１４の一方の出口を系外の余剰燃料排出回路へ、
もう一方の出口を大気解放回路へ接続しており、
システム起動時、余剰燃料ライン３を流れる余剰
燃料を大気解放回路へ導くようにしている。１５
は逆止弁、１６はフレアスタツクである。
説明する。図において、１〜１３は上述した従来
例のものと同様である。１４は燃料電池本体１の
燃料極１ａの出口側の余剰燃料ライン３上に設置
された例えば三方調整弁からなる分岐手段（以
下、三方調整弁と称す）であり、この三方調整弁
１４の一方の出口を系外の余剰燃料排出回路へ、
もう一方の出口を大気解放回路へ接続しており、
システム起動時、余剰燃料ライン３を流れる余剰
燃料を大気解放回路へ導くようにしている。１５
は逆止弁、１６はフレアスタツクである。
この様なシステムにおいて、燃料電池の起動
時、電池動作圧力を上昇させる手段について説明
する。
時、電池動作圧力を上昇させる手段について説明
する。
電池起動時においては、燃料極１ａと空気極１
ｂの差圧を微少値に制御しつつ燃料ガス・空気
各々を徐々に昇圧する必要がある。電池停止時、
燃料電池本体１の燃料極１ａ入口側の副生水素供
給ライン２上の流量調整弁１０は閉の状態にあ
る。そのとき、燃料極１ａ出口側余剰燃料ライン
３上の圧力調整弁１１を全開、三方調整弁１４を
フレアスタツク１６方向に全開の状態にしてお
く。このとき、空気側も同様に流量調整弁１２が
閉、圧力調整弁１３が全開であり、この状態では
電池は大気圧状態にある。電池起動時には、副生
水素供給ライン２上の流量調整弁１０を徐々に開
くと同時に、余剰燃料ライン３上の圧力調整弁１
１を徐々に絞る。これにより燃料極１ａに流れる
ガスを昇圧することができる。このとき、電池両
極の差圧を維持する模に空気側も同様の操作を行
なうことはもちろんである。この操作を動作圧力
が余剰燃料の背圧に達するまで行なう。動作圧力
が背圧に等しいかまたはわずかに背圧を超えたと
き、フレアスタツク１６方向に全開の状態にあつ
た三方調整弁１４を徐々に余剰燃料出口方向に開
く。
ｂの差圧を微少値に制御しつつ燃料ガス・空気
各々を徐々に昇圧する必要がある。電池停止時、
燃料電池本体１の燃料極１ａ入口側の副生水素供
給ライン２上の流量調整弁１０は閉の状態にあ
る。そのとき、燃料極１ａ出口側余剰燃料ライン
３上の圧力調整弁１１を全開、三方調整弁１４を
フレアスタツク１６方向に全開の状態にしてお
く。このとき、空気側も同様に流量調整弁１２が
閉、圧力調整弁１３が全開であり、この状態では
電池は大気圧状態にある。電池起動時には、副生
水素供給ライン２上の流量調整弁１０を徐々に開
くと同時に、余剰燃料ライン３上の圧力調整弁１
１を徐々に絞る。これにより燃料極１ａに流れる
ガスを昇圧することができる。このとき、電池両
極の差圧を維持する模に空気側も同様の操作を行
なうことはもちろんである。この操作を動作圧力
が余剰燃料の背圧に達するまで行なう。動作圧力
が背圧に等しいかまたはわずかに背圧を超えたと
き、フレアスタツク１６方向に全開の状態にあつ
た三方調整弁１４を徐々に余剰燃料出口方向に開
く。
この操作によつて余剰燃料の流れがフレアスタ
ツク回路から回収を目的とする系外の余剰燃料回
路に徐々に切り替わる。三方調整弁１４が余剰燃
料出口方向に全開となつた後はさらに圧力調整弁
１１を絞ることにより、動作圧力を定格運転圧力
まで昇圧する。
ツク回路から回収を目的とする系外の余剰燃料回
路に徐々に切り替わる。三方調整弁１４が余剰燃
料出口方向に全開となつた後はさらに圧力調整弁
１１を絞ることにより、動作圧力を定格運転圧力
まで昇圧する。
なお、逆止弁１５は背圧が高い時逆流を防止す
るためのものである。
るためのものである。
以上のように、三方調整弁１４を燃料電池本体
１の燃料極１ａ出口側の余剰燃料ライン３上に設
置することにより、電池起動時に、余剰燃料をフ
レアスタツク１６に逃がしつつ昇圧することがで
き、また、フレアスタツク回路から系外余剰燃料
回路への切替えも簡易に行なうことができ、燃料
電池本体１に何ら急激な圧力変動を来たすことが
なく、電池の動作圧力を維持・制御することが容
易となる。
１の燃料極１ａ出口側の余剰燃料ライン３上に設
置することにより、電池起動時に、余剰燃料をフ
レアスタツク１６に逃がしつつ昇圧することがで
き、また、フレアスタツク回路から系外余剰燃料
回路への切替えも簡易に行なうことができ、燃料
電池本体１に何ら急激な圧力変動を来たすことが
なく、電池の動作圧力を維持・制御することが容
易となる。
尚、上記実施例では分岐手段１４が三方調整弁
である場合について述べたが、分岐手段１４とし
て、余剰燃料ライン３に分岐管を設け、この分岐
管と余剰燃料ライン３にそれぞれ調整弁を設け、
それら調整弁の開閉操作により、上記実施例と同
様の昇圧動作を行うようにしてもよく、同様の効
果を奏する。
である場合について述べたが、分岐手段１４とし
て、余剰燃料ライン３に分岐管を設け、この分岐
管と余剰燃料ライン３にそれぞれ調整弁を設け、
それら調整弁の開閉操作により、上記実施例と同
様の昇圧動作を行うようにしてもよく、同様の効
果を奏する。
また、上記実施例では化学プラントにおける副
生水素を利用する燃料電池発電システムについて
述べたが、適用分野を特に化学プラントに限定す
るものでなく、水素を燃料として使用できる場合
には分野を問わず、全く同様の効果でこの燃料電
池発電システムを適用することができる。
生水素を利用する燃料電池発電システムについて
述べたが、適用分野を特に化学プラントに限定す
るものでなく、水素を燃料として使用できる場合
には分野を問わず、全く同様の効果でこの燃料電
池発電システムを適用することができる。
以上の様にこの発明によれば、システム起動
時、燃料電池本体の燃料極を経て余剰燃料ライン
を流れる余剰燃料を大気解放回路へ導く分岐手段
を設置したことにより、燃料電池の起動時に、燃
料電池の動作圧力を大気圧から定格運転圧力まで
簡易に昇圧させることができる燃料電池発電シス
テムを得ることができる。
時、燃料電池本体の燃料極を経て余剰燃料ライン
を流れる余剰燃料を大気解放回路へ導く分岐手段
を設置したことにより、燃料電池の起動時に、燃
料電池の動作圧力を大気圧から定格運転圧力まで
簡易に昇圧させることができる燃料電池発電シス
テムを得ることができる。
第１図は従来の燃料電池発電システムを示す系
統図、第２図はこの発明の一実施例による燃料電
池発電システムを示す系統図である。 図において、１は燃料電池本体、３は余剰燃料
ライン、１４は分岐手段である。図中、同一符号
は同一又は相当部分を示す。
統図、第２図はこの発明の一実施例による燃料電
池発電システムを示す系統図である。 図において、１は燃料電池本体、３は余剰燃料
ライン、１４は分岐手段である。図中、同一符号
は同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 水素主成分ガスを燃料として利用し、燃料電
池本体の燃料極出口側に余剰燃料ラインを有する
燃料電池発電システムにおいて、システム起動
時、上記燃料電池本体の燃料極を経て上記余剰燃
料ラインを流れる余剰燃料を大気解放回路へ導く
分岐手段を備えたことを特徴とする燃料電池発電
システム。 ２ 分岐手段は三方調整弁で構成されたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料電池発
電システム。 ３ 分岐手段は余剰燃料ラインに分岐された分岐
管と、この分岐管と余剰燃料ラインにそれぞれ設
けた調整弁とにより構成されたことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の燃料電池発電システ
ム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59013688A JPS60158558A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59013688A JPS60158558A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 燃料電池発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60158558A JPS60158558A (ja) | 1985-08-19 |
| JPH036623B2 true JPH036623B2 (ja) | 1991-01-30 |
Family
ID=11840125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59013688A Granted JPS60158558A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60158558A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5115680B2 (ja) * | 2005-05-26 | 2013-01-09 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム |
-
1984
- 1984-01-27 JP JP59013688A patent/JPS60158558A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60158558A (ja) | 1985-08-19 |
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