JPH0419965A - 溶融炭酸塩型燃料電池発電装置 - 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］ 本発明は燃料の有する化学エネルギーを直接電気エネル
ギーに変換させるエネルギ一部門で用いる燃料電池のう
ち、特に大容量溶融炭酸塩型燃料電池の発電装置に関す
るものである。

［従来の技術］ 溶融炭酸塩型燃料電池は、電解質としての溶融炭酸塩を
多孔質物質にしみ込ませてなるタイル（電解質板）を、
カソード（酸素極）とアノード（燃料極）とて両面から
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ことによりカソード側とアノー
ド側での電池反応によりカソードとアノードとの間に発
生した電位差により発電か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多層に積層してス
タックとするようにしである。

又、上記溶融炭酸塩型燃料電池を用いた発電システムと
しては、第３図に燃料に天然カスを用いる場合の一例の
概略を示す如く、燃料電池■のアノード２へ燃料カスを
供給して反応させるため、天然カスＮＧを天然カス予熱
器３て予熱した後、改質器４の改質室で燃料カスに改質
して再び上記天然ガス予熱器３に通した後にアノード２
へ供給するようにし、該アノードから排出されたアノー
ドガスは、熱交換器５、蒸発器６、凝縮器７を経て気液
分離器８へ導き、ここでアノードガス中の１１２０を分
離し、ＣＯ２を含むカスはブロワ９で昇圧した後、上記
熱交換器５で昇温させて改質器４の燃焼室で燃焼させる
ようにし、又、Ｈ２Ｏはポンプ１０で液留容器１１に入
れたｊ変、蒸発器６で蒸発させて蒸気として天然ガスＮ
Ｇに混入させるようにしてあり、カソード１には空気を
圧縮機１２で圧縮して空気供給ライン１３により供給す
ると共に、改質器４−１７）燃焼室から排出されたＣＯ
２を含むカスを配管１４により供給するようにし、該カ
ソード１から排出されたカソードガスの一部は、タービ
ン１５で膨張させた後に大気へ絞出させるようにし、又
、カソードガスの］ｔ！２の一部は、リサイクル用ライ
ン１６より改質器４の燃焼室へ導いて燃焼させた後、カ
ソード１へ配管１４にて供給させてリサイクルさせるよ
うにしである。

上記溶融炭酸塩型燃料電池発電システムでは、燃料電池
■のアノード２にあける発熱を冷却させる手段として、
通常はカソードカスで冷却を行わせるカソードガス冷却
方式か採用されており、そのために、アノード２へのカ
ス流量とカソード１へのカス流量の比を１：９位にして
、カソード１へは多量のカスを流すようにしてあり、リ
サイクルの配管１４の途中にはカソードブロワ１７が設
置されている。

［発明が解決しようとする課題１ ところか、大容量プラントになると、セルを多層に積層
してスタックとしておる燃料電池下と改質器４か各々多
数配置されることになり、しかもカソードリサイクル方
式を採用したシステムでは、多数の改質器４の燃焼室か
ら多数の燃料電池■のカソード１の入口側へカスをリサ
イクルさせるために、カスをリサイクルさせるようにす
るためのカソードブロワ１７を設置する場合に、多数の
燃料電池■のカソード１及び多数の改質器４の燃焼室と
１つのカソードブロワ１７とを配管で接続することにな
るため、多数の改質器４と１つのカソードブロワ１７と
を結７本配管１４ａ、及び１つのカソードブロワ１７と
多数の燃料電池■のカソード１とを結ぶ配管１４ｂは、
カソードガス冷却でカソード側のカス流量かアノード側
のガス流量に比して多いことと相俟って、いずれも大口
径となってしまう。又、多数の改質器４から１つのカソ
ードブロワ１７へ、更に１つのカソードブロワ１７から
多数の燃料電池のカソード１ヘリサイクルガスが均一に
流れるようにする必要かある。しかし、従来において、
上記大容量設備となった場合に多数の改質器４の燃焼室
からのリサイクルガスを、１つのカソードブロワを介し
て多数の燃料電池■のカソード１へ均一な流量で供給さ
せるようにする配管のレイアウト等について考慮した有
効なものは提案されていない。

そこで、本発明は、大容量設備で１つのカソードブロワ
から多数の燃料電池と改質器までの配管距離を短かくす
るようにしてカスの流量かよくなるようにすると共に、
リサイクル用の配管の口径を小さくできるようにしよう
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、溶融炭酸塩型燃
料電池と改質器をモジュール化してなる多数の電池モジ
ュールを多列に配置して、その中心位置に１つのカソー
ドブロワを設置し、且つ該カソードブロワの入口に接続
されるブロワ入口側の配管とカソードブロワの出口に接
続されるブロワ出口側の配管をそれぞれ上記電池モジュ
ールの列方向と直交する方向へ２つに分岐させ、上記２
つに分岐したブロワ入口側の配管はカソードブロワ両側
の各電池モジュールにおける改質器に接続させると共に
、上記２つに分岐したブロワ出口側の配管はカソードブ
ロワ両側の各電池モジュールにおける燃料電池カソード
に接続させてなる構成とする。

１作　　用］ カソードブロワか多列に配置した各電池モジュールの中
心位置にあり、且つカソードブロワの両側に位置する各
列の電池モジュールに対して入口側と出口側の配管を各
々２つに分岐して、各電池モジュールにおける改質器と
燃料電池カソードへ接続させているので、配管のレイア
ウトはＨ型となる。したがって、カン−ドブロワから多
数の改質器及び燃料電池までの配管距離を短かくするこ
とができると同時に配管がカソードブロワを中心として
対称形となることから流体の流量が良くなる。又、カソ
ードブロワから配管を分岐してカソードブロワ両側の電
池モジュールに接続させることから、カッ・−ドブロワ
とすべての電池モジュールとを１本の配管で接続する場
合に比して配管の口径を小ざくすることかできる。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図及び第２図は本発明の実施例を示すもので、タイ
ルを両面からカソードとアノードで挟んでなるセルをセ
パレータを介して多層に積層してスタックとしである燃
料電池（溶融炭酸塩型燃料電池）工と、該燃料電池工の
アノードへ供給する燃料ガスを改質し且つアノードから
排出されたアノードガス中のＣＯ２を含むカス及びカソ
ードから排出されたカソードカスを燃焼させてカソード
へリサイクルさせるようにする改質器４とを、組み合わ
せモジュール化して電池モジュールＡとする。該電池モ
ジュールＡを直線上に配置して形成した列を多数列〈実
施例では４列）構成して大容量プラントとする場合にお
いて、１つのカソードブロワ１７を多数多列の電池モジ
ュールＡの中心位置に設置し、該カソードブロワ１７の
入口に接続するブロワ入口側の配管１４ａを２つに分岐
し、該２つに分岐したブロワ入口側の配管１４ａを、カ
ソードブロワ１７の両側の各電池モジュールＡ４こおけ
る改質器４に別々に接続して、カソードブロワ１７の両
側に位置する多数の改質器４から分岐したブロワ入口側
の配管１４ａを通して１つのカソードブロワ１７ヘカス
か導入されるようにし、且つ上記カッ−１〜′１０ワ１
７の出口に接続するブロワ出口側の配管１’４ｂを２つ
に分岐し、該２つに分岐したブロワ出口側の配管１４ｂ
を、カソードブロワ１７の両側の各電池モジュールＡに
あける燃料電池■に別々に接続し、分岐したブロワ出口
側の配管１４ｂを通して１つのカソードブロワ１７から
多数の燃料電池■のカソードへリサイクルガスが供給さ
れるようにする。空気供給ライン１３はブロワ出口側配
管１４ｂの分岐点に接続する。

大容量プラントとした場合の多数の電池モジュールＡに
おける各改質器４の燃焼室から゛排出されたカスは、ブ
ロワ入口側の配管１４ａを通して１つのカソードブロワ
１７へ集中して導入され、該カソードブロワ１７からは
、２つに分岐されたブロワ出口側の配管１４ｂを通して
多数の電池上ジュール＾における各燃料電池工のカソー
ドへ供給される。この場合、上記各改質器４及び各燃料
電池■と１つのカソードブロワ１７とを結ぶブロワ入口
側の配管１４ａ及びブロワ出口側の配管１４ｂは、カソ
ードブロワ１７か多数の電池モジュールＡの中心位置に
あることから、比較的短かくすることかできると共に、
図示の如く対称的な配管レイアウトとすることができて
、各改質器４から各燃料電池■へのカスの流量か良好に
行われることになる。又、ブロワ入口側の配管１４ａ及
びブロワ出口側の配管１４ｂは、カソードブロワ１７か
ら２つに分岐させて両側の各電池モジュール八へ対称形
に接続させるようにしであることから、１本の配管で全
電池モジュールへガスを流す方式に比して配管の口径を
小さくすることができ、更に、２つに分岐することから
管内ガス流速か遅くなり、圧損を少なくすることができ
る。

なお、上記実施例では、電池モジュール八を４列に配置
してその中心位置に１つのカソードブロワ１７を設置し
た場合を示したが、図示の例に限られるものではないこ
と、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更
し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発電装
置によれば、燃料電池のカソードから排出されたカソー
ドガスを改質器の燃焼室を通してカソードへ供給するよ
うにするカソードリサイクルを有する大容量プラントに
おいて、燃料電池と改質器をモジュール化した電池モジ
ュールを多数多列に配置して、その中心位置に１つのカ
ソードブロワを設置し、該カソードブロワの両側に位置
する多数の電池モジュールに対して、１つのカソードブ
ロワから２つに分岐させた配管にて接続させるようにし
た構成としであるので、カソードブロワから各電池モジ
ュールにおける燃料電池と改質器までの配管距離を短か
くすることかできると共に両側へ対称形に配管をレイア
ラ士することができて、カスの流転を良くすることかで
き、又、配管をカソードブロワから２つに分岐している
ので、配管の口径を小さくすることかできる、等の優れ
た効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図はカソードリサイクル方式とした大容量プラント
における本発明の溶融炭酸塩型燃料電池発電装置のカソ
ードリサイクル部の配管レイアウトを示す平面図、第２
図は第１図の正面図、第３図は溶融炭酸塩型燃料電池発
電システムの一例を示す概略系統構成図である。 Ａ・・・電池モジュール、■・・・燃料電池、１・・・
カソード、２・・・アノード、４・・・改質器、１４ａ
・・・ブロワ入口側の配管、１４ｂ・・・ブロワ出口側
の配管、１７・・・カソードブロワ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶融炭酸塩型燃料電池と改質器をモジュール化し
   て１つの電池モジュールとし、該電池モジュールの多数
   を多列に配置して、その中心位置に１つのカソードブロ
   ワを設置し、上記カソードブロワの入口に接続されるブ
   ロワ入口側の配管を２つに分岐して、該カソードブロワ
   両側の多数の電池モジュールにおける各改質器に接続す
   ると共に、上記カソードブロワの出口に接続されるブロ
   ワ出口側の配管を２つに分岐して、カソードブロワ両側
   の多数の電池モジュールにおける各燃料電池に接続させ
   るようにした構成を有することを特徴とする溶融炭酸塩
   型燃料電池発電装置。