JPH04206158A - Separation-recovery of carbon dioxide by use of molten carbonate type fuel cell and device thereof - Google Patents

Separation-recovery of carbon dioxide by use of molten carbonate type fuel cell and device thereof

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JPH04206158A
JPH04206158A JP2325588A JP32558890A JPH04206158A JP H04206158 A JPH04206158 A JP H04206158A JP 2325588 A JP2325588 A JP 2325588A JP 32558890 A JP32558890 A JP 32558890A JP H04206158 A JPH04206158 A JP H04206158A
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gas
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electrode
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Shoji Ito
昌治 伊藤
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PURPOSE:To separate and recover carbon dioxide simply and efficiently by using a molten carbonate type fuel cell, making noncombustible gas flow containing the carbon dioxide required to be removed into the air electrode side, consuming completely an active material for electrochemical reaction by controlling electric current volume or gas flow rate, and obtaining gas rich in the carbon dioxide. CONSTITUTION:Reformed gas 102 came out from a reformer 2 is supplied to fuel electrodes 3a and 3b in fuel cell groups 1a and 1b. The cell groups 1a and 1b are connected electrically in series, and the cell group 1b is operated so that consumption of water and carbon monoxide in the cells fixed exclusively against load current flowing in the 1b and flow rate of the water and the carbon monoxide contained in the gas 102 supplied to the cell group 1b can be equalized. Thereby, an active material is consumed completely at an outlet of the fuel electrode in the cell group 1b so that mixed gas containing only the carbon dioxide and the water is exhausted. Furthermore, the carbon dioxide in combustion exhaust gas flowing in a conduit 108 is sucked up to the fuel electrode side from the air electrode sides 5a and 5b in the cell groups 1a and 1b. Thereby, the carbon dioxide can be recovered efficiently.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、火力発電プラントやその他の発電プラント、
天然ガスのリフォーミング反応を用いる改質器あるいは
水素製造装置などから発生する炭酸ガスを溶融炭酸塩型
燃料電池を用いて分離、回収するための溶融炭酸塩型燃
料電池の運転方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention is applicable to thermal power plants and other power plants,
The present invention relates to a method of operating a molten carbonate fuel cell for separating and recovering carbon dioxide gas generated from a reformer or hydrogen production device using a natural gas reforming reaction.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

地球の環境保全の観点から、大気中への炭酸ガスの放出
規制が求められており、そのための技術手段もいくつか
開示されてきている。
From the perspective of preserving the earth's environment, there is a need to regulate the release of carbon dioxide into the atmosphere, and several technical means for this purpose have been disclosed.

例えば、燃料電池発電プラントにおける炭酸ガスの分離
、回収方法を示すものとして、特開昭63−21157
1号公報に記載されているリン酸型燃料電池発電プラン
ト、あるいは、特開昭519071号公報、特開平1−
187775号公報などに記載のものがあげられる。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-21157 describes a method for separating and recovering carbon dioxide gas in a fuel cell power generation plant.
The phosphoric acid fuel cell power generation plant described in Publication No. 1, or Japanese Patent Application Laid-Open No. 519071, Japanese Patent Application Laid-open No. 1997-
Examples include those described in Publication No. 187775.

特開昭63−211571号公報に記載のものにあって
は、まず炭酸ガスを含む水素を燃料電池の燃料極側に導
入し、水素を電気化学反応により消費させ、電池出口に
おいてより高濃度な炭酸ガスを含むガスを生成すること
から始まる。続いて、この高濃度の炭酸ガスを含むガス
は圧縮され炭酸ガス吸収器(例えば、モノエタノールア
ミンのような液状吸収剤)にストリッピングされる。こ
の炭酸ガスに富む吸収剤は減圧されて再生塔に送られ、
さらに加熱されることにより、炭酸ガスが気体となって
放出され、その後、冷却され、所望の圧力まで圧縮され
系から送出される。
In the method described in JP-A No. 63-211571, hydrogen containing carbon dioxide gas is first introduced into the fuel electrode side of the fuel cell, the hydrogen is consumed by an electrochemical reaction, and a higher concentration is produced at the outlet of the cell. It begins by producing gas including carbon dioxide. This highly carbonated gas is then compressed and stripped to a carbon dioxide absorber (eg, a liquid absorbent such as monoethanolamine). This carbon dioxide-rich absorbent is depressurized and sent to a regeneration tower.
Further heating releases carbon dioxide gas, which is then cooled, compressed to the desired pressure, and pumped out of the system.

特開昭519071号公報、特開平1−187775号
公報に記載のものにあっては、排出ガスを経路中に別途
設けたガス吸着、分離装置中を通過させることにより除
去しようとしている。
In the methods described in JP-A-519071 and JP-A-1-187775, the exhaust gas is removed by passing through a gas adsorption/separation device separately provided in the path.

さらに、他の公知例として、Arch、 E、 J、 
Vol。
Furthermore, other known examples include Arch, E, J.
Vol.

28103に溶融炭酸塩型燃料電池を用いて宇宙船内の
空気中の炭酸ガスを除去する試みに対する基礎検討の報
告例か示される。これは1%以下の低炭酸ガス濃度の空
気を溶融炭酸塩型燃料電池の空気極側に供給して、電池
化学反応により空気極側に含まれる 炭酸ガスを燃料極
側に移行させ、空気極ガス中の炭酸ガスを除去すること
を意図したちのである。
28103 shows an example of a report on a basic investigation into an attempt to remove carbon dioxide from the air inside a spacecraft using a molten carbonate fuel cell. This is done by supplying air with a low carbon dioxide concentration of 1% or less to the air electrode side of a molten carbonate fuel cell, causing the carbon dioxide contained in the air electrode side to move to the fuel electrode side through a chemical reaction in the cell. It is intended to remove carbon dioxide from gas.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記の従来技術のうち、特開昭63−211571号公
報に記載のものにおいては、水素を含む燃料ガス中に含
まれる炭酸ガスを濃縮分離するにすぎず、水素を含まな
いガス、例えば一般の燃焼排ガスなどからの炭酸ガスの
分離、回収方法としては利用することができない。また
、吸収塔や再生塔及びそれに伴う圧縮、減圧、加熱、冷
却操作など、従来の発電プラントの機器以外に新たな機
器やその操作などが加わり、システム自体の機器構成か
複雑化し、コスト面でも問題か存在する。
Among the above-mentioned conventional techniques, the one described in JP-A-63-211571 only concentrates and separates carbon dioxide contained in hydrogen-containing fuel gas, and uses gas that does not contain hydrogen, such as general It cannot be used as a method for separating or recovering carbon dioxide gas from combustion exhaust gas, etc. In addition, new equipment and operations have been added in addition to conventional power generation plant equipment, such as absorption towers, regeneration towers, and associated compression, depressurization, heating, and cooling operations, making the system's equipment configuration complex and cost-effective. A problem exists.

さらに電池入口に入ってくる炭酸ガス量以上の炭酸ガス
量を燃料極出口で得ることはできないものであり、全体
としては必ずしも回収効率は高いものとはいえない。
Furthermore, it is impossible to obtain more carbon dioxide gas at the fuel electrode outlet than the amount of carbon dioxide gas entering the cell inlet, and the overall recovery efficiency cannot necessarily be said to be high.

また、特開昭51−9071号公報、特開平1−187
775号公報に記載のものにおいても、ガスの吸着、分
離のための特別の装置や配管系を必要とし、また、回収
効、率も必ずしも充分でないという問題点を有している
Also, JP-A-51-9071, JP-A-1-187
The method described in Japanese Patent No. 775 also requires special equipment and piping systems for gas adsorption and separation, and also has the problem that the recovery efficiency and rate are not necessarily sufficient.

さらに、AICh、 E、 J、 Vol、28103
に記載のものにおいては、溶融炭酸塩型燃料電池を用い
て空気極ガス中の炭酸ガスを燃料極側に移行させる技術
についての開示はあるものの、その後のプロセスについ
ては特に開示されていない。即ち、燃料極側に発生させ
た炭酸ガスをどう処理するのか不明であり、また、溶融
炭酸塩型燃料電池の具体的運転方法についても、特に記
述されていない(空気極側の低炭酸ガス濃度運転に主眼
がおかれている)4本発明の目的は、溶融炭酸塩型燃料
電池を用いた、簡便で高率の良い対象ガス中の炭酸ガス
の分離、回収方法を提供することにある。
Furthermore, AICh, E, J, Vol, 28103
Although there is a disclosure of a technique for transferring carbon dioxide gas in the air electrode gas to the fuel electrode side using a molten carbonate fuel cell, there is no particular disclosure regarding the subsequent process. In other words, it is unclear how to treat the carbon dioxide gas generated on the fuel electrode side, and there is no specific description of how to operate a molten carbonate fuel cell (low carbon dioxide concentration on the air electrode side). 4) An object of the present invention is to provide a simple and highly efficient method for separating and recovering carbon dioxide gas in a target gas using a molten carbonate fuel cell.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するために、本発明は、水素、水、炭酸
ガス、一酸化炭素、メタンなどを主成分とするガスに、
炭酸イオン(CO32−) 、あるいは酸素イオン(O
2−)と、燃料極内において、電気化学反応を行わせる
と同時に、その電流量あるいは上記ガス流量を制御して
電気化学反応の活物質を完全に消費尽(させ上記ガスを
炭酸ガスと水とに富むガスに組成変化させた後に、水を
除去して炭酸ガスに富むガスを得ることを特徴とする炭
酸ガスの分離、回収方法を開示し提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a gas mainly composed of hydrogen, water, carbon dioxide, carbon monoxide, methane, etc.
Carbonate ion (CO32-) or oxygen ion (O
2-), an electrochemical reaction is carried out within the fuel electrode, and at the same time, the amount of current or the flow rate of the above gas is controlled to completely exhaust the active material of the electrochemical reaction, and the above gas is converted into carbon dioxide and water. The present invention discloses and provides a method for separating and recovering carbon dioxide gas, which is characterized in that a gas rich in carbon dioxide gas is obtained by changing the composition of the gas to a gas rich in carbon dioxide gas, and then removing water.

さらに、上記の方法を実施する好適な態様としして、溶
融炭酸塩型燃料電池を用い、その空気極側に除去したい
炭酸ガスを含む不燃性ガスと必要な場合空気を流入させ
るとともに、燃料極に流入する活物質量から定まる最大
電流を発生させるよ0 う該燃料電池の運転を行わせる
ことにより、空気極の炭酸ガスを燃料極側出口で炭酸ガ
スと水の混合物として取出すとともに電力をも供給し得
るようにしたことを特徴とする炭酸ガスの分離、回収方
法、およびそのための装置をも提供する。
Furthermore, as a preferred embodiment of implementing the above method, a molten carbonate fuel cell is used, and a nonflammable gas containing carbon dioxide to be removed and air are allowed to flow into the air electrode side, and air is allowed to flow into the fuel electrode when necessary. By operating the fuel cell to generate a maximum current determined by the amount of active material flowing into the fuel cell, carbon dioxide gas in the air electrode is extracted as a mixture of carbon dioxide gas and water at the fuel electrode side outlet, and electric power is also generated. The present invention also provides a method for separating and recovering carbon dioxide, and an apparatus therefor.

さらに、上記方法を発電装置として用いる態様として、
燃料電池群を2つに分割し、それぞれに対応して燃料極
側の燃料ガス供給部及び排出部を複数系統分割して設け
るとともに、一方の群(第1の電池群)では通常の運転
法による発電を行い、他方の電池群(第2の電池群)で
はその燃料極に流入する活物質量から定まる最大電流を
発生させるような運転を行なうことにより、その空気極
の炭酸ガスを燃料極側出口で炭酸ガスと水の混合物とし
て取出すとともに電力をも供給し得るようにした燃料電
池発電装置をも開示する。
Furthermore, as an aspect of using the above method as a power generation device,
The fuel cell group is divided into two, and the fuel gas supply section and discharge section on the fuel electrode side are divided into multiple systems corresponding to each, and one group (first cell group) is operated using the normal operation method. The other battery group (second battery group) is operated to generate a maximum current determined by the amount of active material flowing into the fuel electrode, and the carbon dioxide gas in the air electrode is transferred to the fuel electrode. A fuel cell power generation device is also disclosed which is capable of extracting a mixture of carbon dioxide gas and water at a side outlet and also supplying electric power.

さらに、上記2つの電池群に対して、トータルの燃料利
用率U、が運転条件として与えられているとき、前記一
定の燃料流量比xが、次の式(1)式の関係を満足する
運転をするようにした、燃料電池発電装置をも開示して
いる。
Furthermore, when the total fuel utilization rate U is given as an operating condition for the two battery groups, the operation is such that the constant fuel flow rate x satisfies the relationship of the following equation (1). A fuel cell power generation device is also disclosed.

但し、 Z2;第2の電池群の総電極面積 Zl;残りの電池群の総電極面積 炭酸ガスを分離、回収する対象ガスは、天然ガスそのも
の、あるいは天然ガスを改質した水素含有ガスなどを用
いつる。
However, Z2: Total electrode area of the second battery group Zl: Total electrode area of the remaining battery groups The target gas for separating and recovering carbon dioxide gas is natural gas itself or hydrogen-containing gas obtained by reforming natural gas. Vine used.

〔作 用〕[For production]

溶融炭酸塩型燃料電池は、空気極側の炭酸ガスが電気化
学反応により、当量の炭酸イオンとなって燃料極で水素
と反応し、炭酸ガスC02と水H2゜を生成する。即ち
、燃料極側では、水素か消費されるだけでなく、それと
全く当量分の炭酸ガスと水か生成される。言い換えれば
、溶融炭酸塩型燃料電池は空気極側の炭酸ガスを選択的
に燃料極側に吸い上げる分離膜の役割を果たしており、
燃料極側では水素は消費され、炭酸ガスと水か増加する
。また、これらのガスの物質バランスは電気化学反応量
、即ち電池を流れる電流量によってのみ支配される。つ
まり、電流量をコントロールすることによって、水素の
消費量、水、炭酸ガス生成量をコントロールできること
になる。
In a molten carbonate fuel cell, carbon dioxide gas on the air electrode side becomes an equivalent amount of carbonate ions through an electrochemical reaction and reacts with hydrogen at the fuel electrode, producing carbon dioxide gas C02 and water H2°. That is, on the fuel electrode side, not only is hydrogen consumed, but carbon dioxide and water are also produced in exactly equivalent amounts. In other words, a molten carbonate fuel cell plays the role of a separation membrane that selectively sucks up carbon dioxide from the air electrode side to the fuel electrode side.
On the fuel electrode side, hydrogen is consumed and carbon dioxide and water increase. Further, the material balance of these gases is controlled only by the amount of electrochemical reaction, that is, the amount of current flowing through the battery. In other words, by controlling the amount of current, the amount of hydrogen consumed, water, and carbon dioxide gas produced can be controlled.

本発明はこの原理を応用し、溶融炭酸塩型燃料電池を用
いて炭酸ガスを積極的に回収することにある。
The present invention applies this principle to actively recover carbon dioxide gas using a molten carbonate fuel cell.

通常、溶融炭酸塩型燃料電池を用いた発電プラントにお
いては、システム全体の効率化を考慮しく例えば、天然
ガスを改質するための改質器の運転のための燃料の供給
なと)、最大電流値のところではなく、最も電力量か大
きくなる電流値のところで運転点される。このとき、燃
料極出口は未反応の水素や炭酸ガス、一酸化炭酸、水、
場合によってはメタンなとの混合ガスか出てくる。この
ような混合ガスから炭酸ガスのみを回収、分離すること
は、前記の先行技術の説明において記したように発電に
必要な施設に加え吸収塔や再生塔などの機器を必要とす
る。
Normally, in power plants using molten carbonate fuel cells, in order to improve the efficiency of the entire system, the maximum The operating point is not set at the current value, but at the current value where the amount of electric power is the largest. At this time, the fuel electrode outlet contains unreacted hydrogen, carbon dioxide, carbon monoxide, water,
In some cases, a mixture of gases such as methane comes out. Collecting and separating only carbon dioxide gas from such a mixed gas requires equipment such as an absorption tower and a regeneration tower in addition to the facilities necessary for power generation, as described in the description of the prior art.

本発明では、通常の運転点よりも電流量か大きくなる最
大電流値のところで運転を行う。これにより、反応活物
質である水素、一酸化炭酸は消費尽くされ、燃料極側の
出口には生成物である炭酸ガスと水のみのガスが排出さ
れる。炭酸ガスと水の分離は、比較的容易であり、簡便
に炭酸ガスだけか分離できる。しかも、同時に電気化学
反応が生じているため、炭酸ガスの分離と同時に電力供
給も行える効果もある。
In the present invention, operation is performed at a maximum current value that is larger than the normal operating point. As a result, the reaction active materials, hydrogen and carbon dioxide, are completely consumed, and a gas containing only carbon dioxide and water as products is discharged from the fuel electrode side outlet. Separation of carbon dioxide gas and water is relatively easy, and only carbon dioxide gas can be easily separated. Furthermore, since an electrochemical reaction is occurring at the same time, it has the effect of being able to supply electricity at the same time as separating carbon dioxide gas.

また、本発明の実施に際しても、活物質としての水素は
不可欠となる。そこで必要となる水素量と回収される炭
酸ガス量との比、即ち、効率について、例えば水素をリ
フォーミング反応によりメタンから生成した場合を例に
とって考える。リフォーミング反応によりメタンから水
素を生成する場合、水素4モルに対し炭酸ガス1モルの
割合て炭酸ガスが副産物として出てくる。そして、この
改質ガスを溶融炭酸塩型燃料電池の燃料極側に流した場
合、理論上、水素4モルは空気極からの炭酸イオンの供
給により、燃料極側で炭酸ガス4モルと水4モルに変換
され、さらにもともと燃料極大口から供給された炭酸ガ
ス1モルか加わり、出口において炭酸ガス5モル、水4
モルか排出されるととなる。そこで、水を分離すると、
炭酸ガスか5モル分離、回収できることになる。また水
4モル分の電気化学反応により電力も供給できることに
なり溶融炭酸塩型燃料電池を用いることは極めて効率的
な炭酸ガスの分離、回収手段と考えられる。
Further, hydrogen as an active material is also indispensable when carrying out the present invention. The ratio of the amount of hydrogen required to the amount of carbon dioxide gas recovered, that is, the efficiency, will be considered by taking as an example the case where hydrogen is generated from methane by a reforming reaction. When hydrogen is produced from methane by a reforming reaction, carbon dioxide gas is produced as a byproduct at a ratio of 1 mole of carbon dioxide per 4 moles of hydrogen. When this reformed gas is flowed to the fuel electrode side of a molten carbonate fuel cell, theoretically, 4 moles of hydrogen will be converted into 4 moles of carbon dioxide and 4 moles of water on the fuel electrode side due to the supply of carbonate ions from the air electrode. It is converted into moles, and 1 mole of carbon dioxide originally supplied from the maximum fuel outlet is added, and at the outlet, 5 moles of carbon dioxide and 4 moles of water are added.
When a mole is discharged, it becomes. Therefore, when water is separated,
This means that 5 moles of carbon dioxide gas can be separated and recovered. In addition, electric power can also be supplied by the electrochemical reaction of 4 moles of water, so the use of a molten carbonate fuel cell is considered to be an extremely efficient means of separating and recovering carbon dioxide gas.

この方法であれば、炭酸ガスを分離、回収するために、
別途さらに大きなエネルギーを使う必要はないので、炭
酸ガスの回収のために、さらに炭酸ガスを大気へ排出す
るといった矛盾も生じない。
With this method, in order to separate and recover carbon dioxide gas,
Since there is no need to use a larger amount of energy, there is no need for the contradiction of emitting more carbon dioxide into the atmosphere in order to recover it.

本発明を溶融炭酸塩型燃料電池の発電プラントに適用し
た場合に、その適用の態様によっては最大電流値で運転
することによる発電効率の低下を引き起こす恐れかある
。従って、本発明の一つの実施態様においては、電池群
を2つに分割し、−部の溶融炭酸塩型燃料電池のみに最
大電流運転を行わせるようにしている。後述するように
、その場合であっても、全体としての炭酸ガスの分離、
回収能力は際立っている。
When the present invention is applied to a power generation plant using a molten carbonate fuel cell, depending on the mode of application, the power generation efficiency may be lowered due to operation at the maximum current value. Accordingly, in one embodiment of the present invention, the cell group is divided into two, and only the negative molten carbonate fuel cell is operated at maximum current. As described below, even in that case, the separation of carbon dioxide as a whole,
The recovery ability is outstanding.

例えば典型的な溶融炭酸塩型燃料電池の燃料の1っであ
るメタン改質ガスを用いた場合、燃料トータル流量を仮
に10モル(水素:8モル、炭酸ガス:2モル)とした
とき、その燃料の10%を、即ち水素・0.8モル、炭
酸ガス:0,2モルを最大電流運転を行う溶融炭酸塩型
燃料電池の燃料極側に供給したとすると、先に説明した
ように、電池の燃料極内の水素か全て消費されたとする
と、出口ては入口炭酸ガス量の5倍にあたる1モルの炭
酸ガスか排出される。この1モルの炭酸ガス量は全燃料
中の炭酸ガス2モルの%にあたる量である。
For example, when using reformed methane gas, which is one of the fuels in a typical molten carbonate fuel cell, if the total fuel flow rate is 10 moles (hydrogen: 8 moles, carbon dioxide: 2 moles), then the Assuming that 10% of the fuel, that is, 0.8 mol of hydrogen and 0.2 mol of carbon dioxide, is supplied to the fuel electrode side of a molten carbonate fuel cell operating at maximum current, as explained earlier, If all the hydrogen in the fuel electrode of the cell is consumed, one mole of carbon dioxide gas, which is five times the amount of carbon dioxide gas at the inlet, will be exhausted at the outlet. This 1 mol of carbon dioxide is equivalent to 2 mol of carbon dioxide in the total fuel.

これは、溶融炭酸塩型燃料電池プラントの全発電量に占
める割合は10%(即ち、燃料比か1/10である)で
も、炭酸ガスの分離、回収能力は全燃料中に含まれる炭
酸ガス量の50%に相当することを意味している。勿論
、この関係は燃料中の水素と炭酸ガスの組成比によって
変わり、燃料中の水素の割合が大きい程、炭酸ガスの分
離、回収効果も大きくなる。
Even though the proportion of the total power generation of a molten carbonate fuel cell plant is 10% (in other words, it is 1/10 of the fuel ratio), the carbon dioxide gas separation and recovery capacity is limited to the carbon dioxide contained in the total fuel. This means that it corresponds to 50% of the amount. Of course, this relationship changes depending on the composition ratio of hydrogen and carbon dioxide in the fuel, and the greater the proportion of hydrogen in the fuel, the greater the effect of separating and recovering carbon dioxide.

また、上記2つの電池群に分割する具体的な方法として
(1)式を提案しているか、この関係を満足させること
により、2つの直列につなかる電池に、いかなる負荷電
流か流れても、トータルの燃料利用率U、と燃料の流量
割合Xを維持している限り、炭酸ガスの分離、回収を行
う電池群に対しては、負荷電流値が常に、その電池群の
理論最大電流値になる。もし、(1)式のような関係が
満足されていない場合、該電池に最大電流値を発生させ
るためには、2つの電池を流れる電流値かそれぞれ異な
ったものにならなければならず1つの電力系統ではその
制御は困難となる。
Furthermore, as a specific method of dividing the batteries into the two groups mentioned above, Equation (1) is proposed, or by satisfying this relationship, no matter what load current flows through the two batteries connected in series. , the total fuel utilization rate U, and the fuel flow rate X are maintained, the load current value will always be the theoretical maximum current value for the battery group that separates and recovers carbon dioxide gas. become. If the relationship like equation (1) is not satisfied, in order to generate the maximum current value in the battery, the current values flowing through the two batteries must be different, and one It is difficult to control this in the power system.

即ち、(1)式の作用により、従来の場合はとのセルも
単位電極面積あたりの反応ガス供給流量は同一であった
のが、この場合にあっては全電池にっいてみれば単位面
積に対する流量は従来と同しであるか、2つの分割され
た電池群それぞれは、セルの単位面積あたりの反応ガス
流量は同一でなくなっている。即ち、炭酸ガス分離、回
収目的の電池群においては、(1)式により、その単位
電極面積あたりの流量は、常に一定の割合、即ち、トー
タルの燃料利用率U、を乗じた分だけ従来よりも少なく
なっており、その反応ガスの流量は、負荷電流から定ま
る反応ガスの理論消費量に等しくなっている。これより
燃料極側(燃料極側)出口では反応ガスは排出されず、
炭酸ガスと水のみのガスか排出される。
In other words, due to the effect of equation (1), in the conventional case, the reactant gas supply flow rate per unit electrode area was the same for both cells, but in this case, the unit area is the same for all cells. Either the flow rate for the two divided battery groups is the same as before, or the flow rate of the reactant gas per unit area of the cell is no longer the same for each of the two divided battery groups. In other words, in a battery group for the purpose of carbon dioxide separation and recovery, according to equation (1), the flow rate per unit electrode area is always a constant ratio, that is, the total fuel utilization rate U is multiplied by the same amount as before. The flow rate of the reaction gas is equal to the theoretical consumption amount of the reaction gas determined from the load current. No reaction gas is discharged from this outlet on the fuel electrode side (fuel electrode side),
Only carbon dioxide and water are emitted.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図により説6明する。こ
れは溶融炭酸塩型燃料電池を用いた発電プラントである
。燃料供給源23から供給される原燃料である天然ガス
100は燃料予熱器lOで予熱され、水蒸気101と一
緒に高温状態の改質器2に入り、改質反応により、天然
ガス中の炭化水素は燃料極の電気化学反応の活物質であ
る水素、一酸化炭素、及び不活性ガスである炭酸ガスと
水に変化する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG. This is a power plant using molten carbonate fuel cells. Natural gas 100, which is a raw fuel supplied from a fuel supply source 23, is preheated in a fuel preheater lO, enters the reformer 2 in a high temperature state together with steam 101, and undergoes a reforming reaction to convert hydrocarbons in the natural gas. changes into hydrogen and carbon monoxide, which are active materials for the electrochemical reaction at the fuel electrode, and into carbon dioxide and water, which are inert gases.

この改質ガス102は溶融炭酸塩型燃料電池1a、1b
の燃料極3a、3bに導入される。なお、本発電プラン
トの運転仕様では電力負荷の大小にかかわらず常に該改
質ガスの8割が該燃料電池での発電用に使われ、残りの
2割は、該改質器内のバーナ4で燃焼され、上記改質反
応のための熱源として用いられる。即ち、燃料利用率U
、は電力負荷に対して常に0.8ということになる。
This reformed gas 102 is used in molten carbonate fuel cells 1a and 1b.
is introduced into the fuel electrodes 3a and 3b. In addition, according to the operating specifications of this power generation plant, 80% of the reformed gas is always used for power generation in the fuel cell regardless of the power load, and the remaining 20% is used for the burner 4 in the reformer. and is used as a heat source for the above reforming reaction. That is, the fuel utilization rate U
, is always 0.8 for the power load.

該燃料電池は、各セルの燃料極3a、3bに供給するた
めの燃料供給系統及び排気系統が2つに分かれている。
The fuel cell is divided into two parts: a fuel supply system and an exhaust system for supplying fuel to the fuel electrodes 3a and 3b of each cell.

その結果、一方の燃料供給系統103aに対応する燃料
電池群1aと他方の燃料供給系統103bに対応する燃
料電池群1bとに該燃料電池は区別されるか、電力系統
は、この2つの燃料系統に何ら影響されず、燃料系統が
1つの場合と同じである。なお空気極側5a、5bにつ
いては、従来通りの供給、排気系統となっている。
As a result, the fuel cells are divided into a fuel cell group 1a corresponding to one fuel supply system 103a and a fuel cell group 1b corresponding to the other fuel supply system 103b, or the electric power system This is the same as when there is only one fuel system. Note that the air electrode sides 5a and 5b have a conventional supply and exhaust system.

上記、燃料電池の構造に関して、第2図により、さらに
詳細に説明する。該燃料電池に供給される改質ガスのう
ち、セル30bから成る該燃料電池群1bに供給される
燃料の割合を燃料流量の大小にかかわらず常にXとした
場合、セル30aから成る該燃料電池群1aの燃料極総
面積Z1と該燃料電池群1bの燃料極総面積Z2とは式
(1)の関係を満足するように決められる。
The structure of the above fuel cell will be explained in more detail with reference to FIG. If the proportion of fuel supplied to the fuel cell group 1b consisting of cells 30b among the reformed gas supplied to the fuel cell is always X regardless of the size of the fuel flow rate, then the fuel cell consisting of cells 30a The total fuel electrode area Z1 of the group 1a and the total fuel electrode area Z2 of the fuel cell group 1b are determined so as to satisfy the relationship of equation (1).

なお、上記改質ガスは、それぞれの供給ヘッダー31a
、31b内に導入されるか、従来の燃料電池あるいは、
本実施例の燃料電池の空気極側のように、各セルに同流
量のガスか配分されるよう運転する場合には、式(2)
の関係 となるはずであるが、式(1)の関係を維持することに
より、該燃料電池群1aと同1bの各セル30a、30
bに供給される改質ガス102の流量は式(2)による
値とは異なることになる。
Note that the reformed gas is supplied to each supply header 31a.
, 31b, a conventional fuel cell or
When operating so that the same flow rate of gas is distributed to each cell as in the case of the air electrode side of the fuel cell in this example, formula (2) is used.
However, by maintaining the relationship of formula (1), each cell 30a, 30 of the fuel cell group 1a and fuel cell group 1b
The flow rate of the reformed gas 102 supplied to b is different from the value according to equation (2).

しかも、単に流量が異なるだけでなく、該燃料電池群1
bは、常に燃料利用率か1.0、即ち、該電池群1bを
流れる負荷電流に対し理論的に一意的に定まる電池内で
の水、一酸化炭素の消費量と、該燃料電池群1bの燃料
極大口のガスヘッダー31に供給される改質ガス中に含
まれる水、一酸化炭素の流量とか等しくなるように運転
される。その結果、該燃料電池群1bの燃料極出口側の
ガスヘッダー32bの内部では、水、一酸化炭素は電気
化学反応により消費尽くされ、その反応における生成物
である炭酸ガスと水のみの混合ガスか排出されることに
なる。
Moreover, not only the flow rates are different, but also the fuel cell group 1
b is always the fuel utilization rate or 1.0, that is, the consumption amount of water and carbon monoxide within the battery, which is theoretically uniquely determined with respect to the load current flowing through the fuel cell group 1b, and the fuel cell group 1b. It is operated so that the flow rates of water and carbon monoxide contained in the reformed gas supplied to the gas header 31 with the largest fuel port are equal to each other. As a result, inside the gas header 32b on the fuel electrode outlet side of the fuel cell group 1b, water and carbon monoxide are consumed by an electrochemical reaction, and a mixture of only carbon dioxide and water, which is a product of the reaction, is generated. or will be ejected.

該燃料電池群1aとlbとは電気的には直列につながっ
ており、インバータ22を含む電気系統104も同図に
示すように1系統として該燃料電池群la、lbを流れ
る電流値は常に同一となる。
The fuel cell groups 1a and lb are electrically connected in series, and as shown in the figure, the electric system 104 including the inverter 22 is one system, and the current value flowing through the fuel cell groups la and lb is always the same. becomes.

第1図において、該燃料電池全体に供給される改質ガス
量に対し、該燃料電池群1bに供給する改質ガスの流量
を上記の式(1)に述べられたXの割合に調節するため
、上記燃料供給系統103bには流量調節弁6か設けら
れている。本発明による運転方法の1つの実施例として
、該燃料電池1bへ供給される改質ガス量の割合、即ち
、式(1)のXの値を0.1に制御するものとする。そ
の場合に、式(1)から該電池群1bの総セル数は該電
池群1aと1bの合計したセル数の12.5%となる。
In FIG. 1, the flow rate of the reformed gas supplied to the fuel cell group 1b is adjusted to the ratio of X stated in the above equation (1) with respect to the amount of reformed gas supplied to the entire fuel cell. Therefore, a flow control valve 6 is provided in the fuel supply system 103b. As one embodiment of the operating method according to the present invention, the ratio of the amount of reformed gas supplied to the fuel cell 1b, that is, the value of X in equation (1), is controlled to 0.1. In this case, from equation (1), the total number of cells in the battery group 1b is 12.5% of the total number of cells in the battery groups 1a and 1b.

このときの本発電プラントにおける炭酸ガスの収支を追
いなから具体的な炭酸ガスの分離、回収量について本発
明の詳細な説明する。
The present invention will be explained in detail with respect to the specific amount of carbon dioxide gas separated and recovered while keeping track of the balance of carbon dioxide gas in this power generation plant at this time.

説明を容易にするため、上記改質器2を出た改質ガス1
02の組成を水素と炭酸ガスだけとし、その組成比をモ
ル比で4:1とする。実際にはシフト反応により一酸化
炭素や水も含まれることになるか、これらを無視しても
本発明の効果に影響は及ぼさない。なお、ガス量に関し
ては、便宜上、本発電プラントの原燃料の供給量を10
0としている。原燃料をメタンと考えて、供給されたメ
タン100単位が改質器2により水素量400単位と炭
酸ガス量100単位に変換するとする。この実施例は、
この改質器2で発生する炭酸ガスの分離、回収を行うも
のである。
For ease of explanation, the reformed gas 1 exiting the reformer 2
The composition of 02 is made to be only hydrogen and carbon dioxide gas, and the molar ratio thereof is 4:1. In reality, carbon monoxide and water are also included due to the shift reaction, and even if these are ignored, the effects of the present invention will not be affected. Regarding the amount of gas, for convenience, the amount of raw fuel supplied to this power plant is
It is set to 0. Assuming that the raw fuel is methane, it is assumed that 100 units of supplied methane is converted by the reformer 2 into 400 units of hydrogen and 100 units of carbon dioxide. This example is
This reformer 2 separates and recovers the carbon dioxide gas generated.

上記の説明により、該電池群1aには水素360単位、
炭酸ガス90単位か燃料極3aに供給され、一方、該電
池群1bには水素40単位、炭酸ガスIO単位が同じく
燃料極3bに供給される。U、か0.8であることおよ
び式(1)から該電池群1aにおいて、水素360単位
のうちの280単位が電気化学反応に使われ、消費され
る。その結果、該電池群1aの燃料極3aの出口排出管
105aには残水素80単位および炭酸ガスと水とかそ
れぞれ280単位ずつ生成される。 その結果、燃料極
出口での炭酸ガス量は90+280 =370単位とな
る。
According to the above explanation, the battery group 1a has 360 units of hydrogen,
90 units of carbon dioxide gas are supplied to the fuel electrode 3a, while 40 units of hydrogen and IO units of carbon dioxide gas are also supplied to the fuel electrode 3b of the cell group 1b. From the fact that U is 0.8 and from equation (1), in the battery group 1a, 280 units out of 360 units of hydrogen are used in the electrochemical reaction and are consumed. As a result, 80 units of residual hydrogen and 280 units each of carbon dioxide and water are generated in the outlet discharge pipe 105a of the fuel electrode 3a of the battery group 1a. As a result, the amount of carbon dioxide gas at the fuel electrode outlet is 90+280=370 units.

一方、該電池群1bでは水素40単位か全て電気化学反
応に使われるため、燃料極3bの出口配管105bにお
ける炭酸ガス量としては電気化学反応による生成量か4
0単位、該電池入口の改質ガス供給系統103bに含ま
れていた炭酸ガス量lO単位の計50単位となる。その
他、電気化学反応により水か40単位生成される。
On the other hand, in the battery group 1b, all 40 units of hydrogen are used in the electrochemical reaction, so the amount of carbon dioxide gas in the outlet pipe 105b of the fuel electrode 3b is the amount produced by the electrochemical reaction.
0 units, and the amount of carbon dioxide contained in the reformed gas supply system 103b at the cell inlet is 10 units, which is a total of 50 units. In addition, 40 units of water are produced by electrochemical reactions.

該電池1aの出口排出管105aを流れる燃料極排ガス
と該電池1b出口配管105bを流れる炭酸ガスと水だ
けの混合ガスである燃料極排ガスとは、それぞれ、混合
することなく、燃料予熱器10、ガス/ガス熱交換器1
1、ガス冷却器12を通って冷却され、最後に気水分離
器13により排ガス中の水分が除去される。その結果、
該電池1aからの排ガス系統106aには水素量80単
位と炭酸ガス量370単位か流れ、該電池1bの排ガス
系統106bには炭酸ガス50単位のみが流れることに
なる(この後は圧縮して液化炭酸ガスとしてボンベ詰め
にし、可販品の状態にするなり、あるいは人工農園なと
の炭酸ガス供給源として搬送される)。
The fuel electrode exhaust gas flowing through the outlet exhaust pipe 105a of the battery 1a and the fuel electrode exhaust gas, which is a mixed gas of only carbon dioxide and water, flowing through the battery 1b outlet pipe 105b are not mixed with each other, and the fuel electrode exhaust gas flows through the fuel preheater 10, Gas/gas heat exchanger 1
1. The exhaust gas is cooled by passing through a gas cooler 12, and finally, moisture in the exhaust gas is removed by a steam-water separator 13. the result,
80 units of hydrogen and 370 units of carbon dioxide flow into the exhaust gas system 106a from the battery 1a, and only 50 units of carbon dioxide flows into the exhaust gas system 106b of the battery 1b (after this, it is compressed and liquefied). It is packed into cylinders as carbon dioxide gas and made into a marketable product, or transported as a source of carbon dioxide gas to artificial farms).

次に、該電池群1aの燃料極排ガスは、ブロア14によ
り、ガス/ガス熱交換器11により予熱され、改質器2
のバーナ部4に送られ、ここで未燃分の水素80単位か
燃焼し、その発生する熱量かメタンの改質反応に用いら
れる。バーナ部4を出た燃焼排ガス107(炭酸ガス3
70単位、水80単位)は空気予熱器15を通り、導管
108により混合器16に入る。
Next, the fuel electrode exhaust gas of the battery group 1a is preheated by the blower 14, the gas/gas heat exchanger 11, and the reformer 2.
The hydrogen is sent to the burner section 4, where 80 units of unburned hydrogen are combusted, and the generated heat is used for the methane reforming reaction. Combustion exhaust gas 107 (carbon dioxide gas 3
70 units, water 80 units) passes through air preheater 15 and enters mixer 16 via conduit 108.

該混合器には、ガスタービン17の圧縮機18により圧
縮された空気か分離機19と空気導管109を通りて流
入する。また、該電池群1a、lbの空気極側の排ガス
113の一部(再循環ガス)も分離器20により導管1
10を通ってブロア21により該混合器16に流入する
。該空気と該空気極排ガスとが混合された上記燃焼排ガ
スは、該燃料電池群1a、lbに酸化剤供給系統114
a、 114bを通ってそれぞれ供給される。該電池1
aと1bの空気極への流量配分の調節機構は特に設けら
れておらず、従って、それぞれの電池群のセル数の比に
応じて配分されることになる。その結果、該電池1aの
空気極5aには上記酸化剤ガスの87.5%か、該電池
16の空気極56には12.5%か供給されることにな
る。
Air compressed by the compressor 18 of the gas turbine 17 enters the mixer via a separator 19 and an air line 109. In addition, a part of the exhaust gas 113 (recirculated gas) on the air electrode side of the battery groups 1a, lb is also transferred to the conduit 1 by the separator 20.
10 and into the mixer 16 by means of a blower 21. The combustion exhaust gas, which is a mixture of the air and the air electrode exhaust gas, is supplied to the fuel cell groups 1a and lb through an oxidizer supply system 114.
a and 114b, respectively. The battery 1
There is no particular mechanism for adjusting the distribution of flow rates to the air electrodes a and 1b, and therefore the distribution is done according to the ratio of the number of cells in each battery group. As a result, 87.5% of the oxidant gas is supplied to the air electrode 5a of the battery 1a, and 12.5% to the air electrode 56 of the battery 16.

従って、該電池群1aの空気極5aに供給される炭酸ガ
ス量としては、該導管108を流れる上記燃焼排ガス中
の炭酸ガス量370単位の87.5%、即ち、約324
単位と該導管110を流れる上記空気極再循環排ガス中
の炭酸ガス量のやはり87.5%か加わる。同様にして
該電池1bには、残り12.5%分の上記燃焼排ガス中
に含まれる炭酸ガス46単位に、上記空気極排ガス中の
炭酸ガス量の12.5%か加わる。
Therefore, the amount of carbon dioxide gas supplied to the air electrode 5a of the battery group 1a is 87.5% of the 370 units of carbon dioxide gas amount in the combustion exhaust gas flowing through the conduit 108, that is, approximately 324
It also adds 87.5% of the amount of carbon dioxide in the cathode recirculated exhaust gas flowing through the unit and the conduit 110. Similarly, in the battery 1b, 12.5% of the amount of carbon dioxide in the air electrode exhaust gas is added to 46 units of carbon dioxide contained in the remaining 12.5% of the combustion exhaust gas.

該電池群1aの空気極5aては炭酸ガス280単位とそ
の外酸素が電気化学反応に使われ、同様に、該電池群1
bの空気極5bでは、炭酸ガス40単位とその外の酸素
が消費される。この結果、該電池1aの空気極出口配管
111aでは、炭酸ガス量は324−280=44単位
(再循環ガスの分は含めない)となる。また、該電池1
bの空気極出口配管111bでは炭酸ガス量は46−4
0=6単位(再循環ガスの分は含めない)である。
At the air electrode 5a of the battery group 1a, 280 units of carbon dioxide gas and oxygen are used for an electrochemical reaction;
At the air electrode 5b of b, 40 units of carbon dioxide gas and other oxygen are consumed. As a result, the amount of carbon dioxide gas in the air electrode outlet pipe 111a of the battery 1a is 324-280=44 units (not including the recirculated gas). In addition, the battery 1
In the air electrode outlet pipe 111b of b, the amount of carbon dioxide is 46-4
0 = 6 units (not including recirculated gas).

この結果、分離器20には、再循環ガスと、炭酸ガス量
44+ 6 =50単位と、水80単位及び酸素が消費
された残りの空気か流入する。また再循環ガスの組成は
当然のことながら、炭酸ガス50単位、水80単位及び
酵素が消費された残りの空気か混ざった混合ガスの組成
に等しい。そして、再循環系統110に流れる該再循環
ガス以外は導管112を通って補助燃焼器21に供給さ
れる。従って、該導管112中のガスに含まれる炭酸ガ
ス量は50単位である。
As a result, the recirculating gas, 44+ 6 =50 units of carbon dioxide gas, 80 units of water, and the remaining air from which oxygen has been consumed flow into the separator 20 . The composition of the recirculated gas is, of course, equal to that of a gas mixture of 50 units of carbon dioxide, 80 units of water, and the remaining air from which the enzymes have been consumed. The gas other than the recirculated gas flowing into the recirculation system 110 is supplied to the auxiliary combustor 21 through a conduit 112. Therefore, the amount of carbon dioxide contained in the gas in the conduit 112 is 50 units.

補助燃焼器21を出た排ガスは導管115を通って、ガ
スタービン18で仕事をなし、排熱回収ボイラ70を通
り、煙突71から大気中へ排出される。
Exhaust gas leaving the auxiliary combustor 21 passes through a conduit 115, performs work in the gas turbine 18, passes through an exhaust heat recovery boiler 70, and is discharged from a chimney 71 into the atmosphere.

この結果、改質器2て発生した炭酸ガスは、該電池群1
aから空気極出口配管111aを通って補助燃焼器21
へ流れるものと、該電池群1bの燃料極3bから排出系
統106bを通って排出されるものに分かれて、改質器
2て発生した炭酸ガス発生量100単位に対してその%
にあたる50単位の炭酸ガスか、該電池1bによって分
離されたことになる。
As a result, the carbon dioxide gas generated in the reformer 2 is transferred to the battery group 1.
a to the auxiliary combustor 21 through the air electrode outlet pipe 111a.
and that which is discharged from the fuel electrode 3b of the battery group 1b through the exhaust system 106b.
50 units of carbon dioxide were separated by the battery 1b.

即ち、該電池1bにl/10の改質ガスを供給するたけ
て改質器で発生する炭酸ガスの%を分離、回収すること
か可能となるわけである。しかも、特に炭酸ガスを分離
するための新たな装置は一切必要なく、該燃料電池1a
と1bの燃料流量分配を調節する操作だけを行えば、殆
ど100%近い濃度の炭酸ガスか回収てきることになり
、炭酸ガス回収に伴う設備面、運転面でのコストか大幅
に低減できる。
That is, by supplying 1/10 of the reformed gas to the battery 1b, it is possible to separate and recover % of the carbon dioxide gas generated in the reformer. Moreover, there is no need for any new equipment to separate carbon dioxide gas, and the fuel cell 1a
By simply adjusting the fuel flow rate distribution of 1b and 1b, almost 100% concentration of carbon dioxide can be recovered, and the equipment and operating costs associated with carbon dioxide recovery can be significantly reduced.

また、本実施例では該燃料電池群1aか全体の電力量の
0.875を占めており、残りの0.125を該燃料電
池ibか占めるに過ぎない。従って、該燃料電池群1b
は常に入口の反応ガス流量から定まる最大電流運転を行
うため、発電効率は該電池1aと比べて低下することは
否めないか、燃料電池全体の発電効率に及ぼす影響は小
さい。つまり炭酸ガスの分離、回収に伴うエネルギーロ
スも小さくてすむことになる。
Further, in this embodiment, the fuel cell group 1a accounts for 0.875 of the total electric energy, and the remaining 0.125 is accounted for by the fuel cell ib. Therefore, the fuel cell group 1b
Because the fuel cell always performs maximum current operation determined from the reactant gas flow rate at the inlet, it is undeniable that the power generation efficiency is lower than that of the cell 1a, and the effect on the power generation efficiency of the entire fuel cell is small. In other words, the energy loss associated with the separation and recovery of carbon dioxide gas can be reduced.

第2の実施例を第3図を用いて説明する。第1の実施例
と同じく、やはり改質器を用いて天然ガスから水素を製
造するときに発生する炭酸ガスを回収する手段を示す。
A second embodiment will be explained using FIG. 3. Similar to the first embodiment, this embodiment also shows means for recovering carbon dioxide gas generated when hydrogen is produced from natural gas using a reformer.

メタンを主とする天然ガス100を改質器2に導き、水
素と炭酸ガス、水、一酸化炭素に変換されたガスの一部
、望むべくは改質器で発生する炭酸ガスをすへて回収す
るため、その2割を、溶融炭酸塩型燃料電池lの燃料極
側3に流量調節弁6を通して導く。そして残りの水素リ
ッチなガス102aを使用した後、即ち、ガスタービン
の燃焼器40の燃焼に使用した後、その排ガス103を
約600°C近傍に調整し、その温度を保ちなから該電
池の空気極5へ供給する。もし排ガス中の酸素濃度か炭
酸ガス濃度のηより小さいときは空気供給源43から空
気104を混入して、酸素濃度を炭酸ガス濃度の%より
も大きくする。
Natural gas 100 containing mainly methane is led to the reformer 2, and part of the gas converted into hydrogen, carbon dioxide, water, and carbon monoxide, and preferably carbon dioxide generated in the reformer, is removed. In order to recover it, 20% of it is introduced into the fuel electrode side 3 of the molten carbonate fuel cell 1 through the flow rate control valve 6. After using the remaining hydrogen-rich gas 102a, that is, after using it for combustion in the combustor 40 of the gas turbine, the exhaust gas 103 is adjusted to around 600°C, and while maintaining that temperature, the battery is heated. Supplied to the air electrode 5. If the oxygen concentration in the exhaust gas is lower than the carbon dioxide concentration η, air 104 is mixed in from the air supply source 43 to make the oxygen concentration higher than the carbon dioxide concentration.

この実施例においても、第一の実施例と同様に改質ガス
102b中のガス組成を水素量400単位、炭酸ガス量
100単位とすると、燃料極3には水素量80単位、炭
酸ガス量20単位が、また、空気極5(=は炭酸ガス量
は80単位となる。
In this embodiment, as in the first embodiment, if the gas composition in the reformed gas 102b is 400 units of hydrogen and 100 units of carbon dioxide, then the fuel electrode 3 has an amount of hydrogen of 80 units and an amount of carbon dioxide of 20 units. The unit is air electrode 5 (= means the amount of carbon dioxide gas is 80 units.

該電池をインバータ22を通して、ある電気負荷50に
接続して電流を流すことにより、電極内での電気化学反
応により、空気極側5の炭酸ガスは消費され、逆にその
分、燃料極側3ては水素か減り、炭酸ガスと水か生成さ
れる。負荷電流か燃料極3に棋給される水素を含む活物
質量から定まる最大電流値に等しい場合には、空気極5
中の炭酸ガスは消費尽くされ、出口では炭酸ガスは排出
されず、逆に燃料極側3出口で炭酸ガスと水のみか排出
されることになる。即ち、燃料極中の水素、空気極中の
炭酸ガスを全て消費する運転か行われる。上記、燃料極
側の排出ガスである炭酸ガスと水は冷却器12で冷却し
、気水分離器13て水を除去することにより炭酸ガスの
みを取り出すことかできる。
By connecting the battery to an electric load 50 through the inverter 22 and passing a current through it, carbon dioxide gas on the air electrode side 5 is consumed due to an electrochemical reaction within the electrode, and conversely, carbon dioxide on the fuel electrode side 3 is consumed by the electrochemical reaction within the electrode. Hydrogen is reduced, and carbon dioxide and water are produced. When the load current is equal to the maximum current value determined from the amount of active material containing hydrogen supplied to the fuel electrode 3, the air electrode 5
The carbon dioxide inside is completely consumed, and no carbon dioxide is discharged at the outlet; on the contrary, only carbon dioxide and water are discharged from the three outlets on the fuel electrode side. That is, an operation is performed that consumes all the hydrogen in the fuel electrode and the carbon dioxide in the air electrode. The carbon dioxide gas and water, which are the exhaust gases on the fuel electrode side, are cooled by the cooler 12, and the water is removed by the steam-water separator 13, so that only the carbon dioxide gas can be taken out.

この結果、改質器2(あるいは水素製造装置)の稼働に
伴い副産物として排出される炭酸ガスを全て回収できる
とともに、その回収のために用いられる燃料電池に導入
された改質ガスは電力供給と炭酸ガスの分離、濃縮の2
つの作用を行うため、無駄にはならず、溶融炭酸塩型燃
料電池と組合わせた改質器の効率のよい運用が図れる。
As a result, all of the carbon dioxide gas emitted as a byproduct during the operation of the reformer 2 (or the hydrogen production device) can be recovered, and the reformed gas introduced into the fuel cell used for recovery can be used to supply electricity. Separation and concentration of carbon dioxide gas 2
Since it performs two functions, there is no waste, and the reformer combined with the molten carbonate fuel cell can be operated efficiently.

なお、負荷電流か常に該電池の最大電流に等しくなるよ
う、燃料流量弁6によりその流量を調整する必要か生じ
ることがあるか、常時、燃料極出口配管105での水素
濃度を検知器41により検知し、その値がゼロとなるよ
う、演算器42により流量調節弁を制御する方法が用い
られる。
In addition, if it is necessary to adjust the flow rate by the fuel flow valve 6 so that the load current is always equal to the maximum current of the battery, the hydrogen concentration at the fuel electrode outlet pipe 105 is constantly monitored by the detector 41. A method is used in which the flow control valve is controlled by the computing unit 42 so that the detected value becomes zero.

第3の実施例は天然ガスを用いる火力発電プラントに関
するもので第4図を用いて説明する。
The third embodiment relates to a thermal power plant using natural gas, and will be explained using FIG. 4.

ここにおいては、火力コンバインド発電プラント73に
おける燃料排ガス、例えばガスタービン74出口の炭酸
ガスを含む排出ガスの一部を流量弁7を介して溶融炭酸
塩型燃料電池1の空気極側5に供給している。その際ガ
ス温度は少なくとも600°C以上の高温ガスとするこ
とが望まれる。該燃料電池1の燃料極3には、改質触媒
6か備わっている。この該燃料極3へ、発電プラントの
メタン供給源9からの天然ガス100の一部を水蒸気1
01と共に導管102にて流量調節弁8を用いて供給す
る。
Here, a part of the fuel exhaust gas in the thermal combined power generation plant 73, for example, the exhaust gas containing carbon dioxide at the outlet of the gas turbine 74, is supplied to the air electrode side 5 of the molten carbonate fuel cell 1 via the flow valve 7. ing. In this case, it is desirable that the gas temperature is at least 600°C or higher. The fuel electrode 3 of the fuel cell 1 is equipped with a reforming catalyst 6. A portion of the natural gas 100 from the methane supply source 9 of the power generation plant is transferred to the fuel electrode 3 with water vapor 1
01 through the conduit 102 using the flow control valve 8.

該導管102を流れる天然ガスの供給量は、該燃料電池
に接続されている電気負荷の負荷電流が、該電池の最大
電流値に等しくなるよう調整する。
The supply of natural gas flowing through the conduit 102 is adjusted so that the load current of the electrical load connected to the fuel cell is equal to the maximum current value of the cell.

燃料極3に入った天然ガスは、改質触媒6により水素に
変換されながら電気化学反応によりその水素を消費する
。この結果、燃料極出口側配管103ては天然ガスも水
素も排出されず、炭酸ガスと水りけが排出される。一方
、空気極5の排ガスは、出口配管105内て温度も60
0°C以上と高いので、排熱回収プラント75につなが
る配管系統104へ戻してやる。
The natural gas that has entered the fuel electrode 3 is converted into hydrogen by the reforming catalyst 6, and the hydrogen is consumed through an electrochemical reaction. As a result, neither natural gas nor hydrogen is discharged from the fuel electrode outlet side pipe 103, but carbon dioxide and water are discharged. On the other hand, the exhaust gas from the air electrode 5 has a temperature of 60% within the outlet pipe 105.
Since the temperature is as high as 0°C or higher, it is returned to the piping system 104 connected to the exhaust heat recovery plant 75.

この実施例により、水素のない発電プラントにおいても
、溶融炭酸塩型燃料電池を用いることにより、そのプラ
ント内て発生する炭酸ガスの分離、回収を効率良く行う
ことができる。
According to this embodiment, even in a power generation plant without hydrogen, by using a molten carbonate fuel cell, carbon dioxide gas generated within the plant can be efficiently separated and recovered.

第4の実施例について第5図を用いて説明する。A fourth embodiment will be described using FIG. 5.

この実施例では、第1の実施例で示した溶融炭酸塩型燃
料電池を用いた2つの電池群からなる発電プラント、即
ち、セル30aを積層し、燃料供給用ヘッダー31a、
同排出用ヘッダー32aから成る電池群1a、およびセ
ル301]を積層し、燃料供給用ヘッダー31b、同排
出用ヘッダー32bから成る電池群1b、に加え、さら
に、セル30cをf!T層し、燃料供給ヘッダー31c
、同排出用ヘッダー32cから成る電池群1cを組み込
んだ計3つの電池群から構成される。
In this embodiment, a power generation plant consisting of two battery groups using the molten carbonate fuel cell shown in the first embodiment, that is, cells 30a are stacked, a fuel supply header 31a,
In addition to the battery group 1b consisting of the fuel supply header 31b and the discharge header 32b, the cell 30c is stacked. T layer, fuel supply header 31c
, and a battery group 1c consisting of the discharge header 32c.

該電池群1aは第1の実施例で説明した大部分の発電量
を賄う発電を主とした電池群1aに対応し、その電極層
面積は第1実施例のものと同しである。該電池nT I
 bとICは、先の第1の実施例における炭酸ガス分離
、回収用電池群1bに幻Lfメし、該?[池R1I b
 トI c (’)7ri、極総面積ハ、第1の実施例
の電池11 l bの電極総面積に等しい。即ら、炭酸
ガス分離、回収用の燃料電池群を2つに分割したらので
ある。なお、電気的に該7IT、池群1a、l h、I
Cは直列に接続されている。
The battery group 1a corresponds to the battery group 1a mainly used for power generation, which covers most of the power generation amount explained in the first embodiment, and its electrode layer area is the same as that of the first embodiment. The battery nTI
b and IC are connected to the carbon dioxide gas separation and recovery battery group 1b in the first embodiment, and the corresponding ? [Pond R1I b
Ic(')7ri, the total area is equal to the total electrode area of the battery 11lb of the first embodiment. That is, the fuel cell group for separating and recovering carbon dioxide gas was divided into two. In addition, electrically the 7IT, pond group 1a, l h, I
C are connected in series.

第1の実施例でも述べたように、改質ガス102は流量
調節弁6により、要求される炭酸ガス回収量によって定
まる燃料分配割合に基づいてその一部か、燃料系統10
3bを通って、該電池群1bの燃料供給ヘッダー31b
に供給され、セル3Ob内で電気化学反応を生じ、出ロ
排出ヘツ′ダー32bに導かイする。該ヘッダー32b
内の排出ガスには、該電池群1bの電極約面積と、該燃
料供給ヘッダー31bに供給される燃料流量、及び負荷
電流との関係から、未反応分の水素か残存しているか、
その水素濃度は低く、大部分は反応生成ガスである炭酸
ガスと水である。この低濃度水素を含む未反応ガスは導
管105t+を通って炭酸ガスの吸収塔6()に送入さ
れる1、吸収塔60の内部には、酸化カルシラt、Ca
nか充填されており、該未反応ガス中の水と炭酸ガスと
反応し、それぞれ水酸化カルシウムCa(O11)、と
炭酸カルシラj−CaCOtに変化する。この反応は5
 (l D = 60 (1°Cの高温で最も活発に行
われるため、該電池1bの排ガス温度が600°C以上
であることを考えると、熱的な問題は解決される。
As described in the first embodiment, the reformed gas 102 is distributed to the fuel system 102 or 102, depending on the fuel distribution ratio determined by the required amount of carbon dioxide recovery, by the flow control valve 6.
3b to the fuel supply header 31b of the battery group 1b.
The electrochemical reaction occurs within the cell 3Ob and is led to the outlet header 32b. The header 32b
Based on the relationship between the electrode area of the battery group 1b, the fuel flow rate supplied to the fuel supply header 31b, and the load current, it is possible to determine whether unreacted hydrogen remains in the exhaust gas within the cell group 1b.
Its hydrogen concentration is low, and most of it is carbon dioxide and water, which are reaction product gases. This unreacted gas containing low concentration hydrogen is sent to the carbon dioxide absorption tower 6 () through the conduit 105t+.
The reactor reacts with water and carbon dioxide in the unreacted gas, and changes into calcium hydroxide Ca (O11) and calsilyl carbonate (CaCOt), respectively. This reaction is 5
(l D = 60 (Since the process is most active at a high temperature of 1°C, considering that the exhaust gas temperature of the battery 1b is 600°C or higher, the thermal problem is solved.

この結果、吸収塔60内で該未反応ガス中の炭酸ガス、
水か除去されることになり、該吸収塔60を出た導管1
03C内に於ける該ガス中の水素濃度は高くなっている
。この水素濃度を高められた未反応 ゛ガスは、電池群
1cの燃料供給ヘッダー31cに送られセル30c内で
最大電流が流れる運転か行われる。出口排出へツタ−3
2cには、炭酸ガスと水だけの混合ガスが排出される。
As a result, carbon dioxide in the unreacted gas in the absorption tower 60,
Conduit 1 leaving the absorption tower 60 where water is to be removed
The hydrogen concentration in the gas in 03C is high. This unreacted gas with increased hydrogen concentration is sent to the fuel supply header 31c of the cell group 1c, and an operation is performed in which the maximum current flows in the cell 30c. To the exit discharge - 3
At 2c, a mixed gas consisting only of carbon dioxide and water is discharged.

該排出ガスは先の実施例1で示したように予熱器10を
通り、冷却され、最終的には気水分離により、炭酸ガス
だけを回収する。
The exhaust gas passes through the preheater 10 and is cooled as shown in Example 1 above, and finally only carbon dioxide gas is recovered by steam/water separation.

このように、燃料ガス中の水素濃度を高める二とにより
、該電池群lCの性能低下をできるたけ最少限に抑える
ことができ、発電プラント全体の効率を実施例の1より
もさらに高めることかできる。また、吸収塔60の位置
であるが、燃料中の炭酸ガスを吸収するのに、本実施例
の位置は発電ブラントの他の位置に比へて比較的吸収塔
に流入するガス量を少なくてき、しかも、炭酸ガス濃度
も高いことから、非常に小型でコンパクトな吸収塔て力
j応てきる。その他の有力な位置として燃料系統1 (
] 、3 bも可能−Cあるが炭酸ガス濃度が低い。?
JYEって他の位置に吸収塔あるいは分離器を設置して
、本実施例と同様の炭酸ガスの分離、回収を行う場合に
比へて設備コストか低減できる。
In this way, by increasing the hydrogen concentration in the fuel gas, the deterioration in the performance of the cell group IC can be minimized as much as possible, and the efficiency of the entire power plant can be further increased than in Example 1. can. Regarding the position of the absorption tower 60, in order to absorb carbon dioxide gas in the fuel, the position of this embodiment allows the amount of gas flowing into the absorption tower to be relatively small compared to other positions of the power generation blunt. Moreover, since the concentration of carbon dioxide gas is high, a very small and compact absorption tower can be used. Fuel system 1 (
], 3b is also possible -C, but the carbon dioxide concentration is low. ?
With JYE, the equipment cost can be reduced compared to the case where an absorption tower or separator is installed at another location and carbon dioxide gas is separated and recovered as in this embodiment.

な」3、該電池群1bとIcの終電極面積比はある値に
限定するものではなく、吸収塔60の能力や電池運転条
件に合わせて、最適な割合にすればよい。また吸収塔6
0の反応後の水酸カルシウムや炭酸カルシウムの処理は
、加熱することにより再びCanに還元することか可能
である。例えば炭酸カルシウムの場合は1000°C以
上の加熱が必要であるか水酸化カルシウムは580°C
て完全に還元される。
3. The final electrode area ratio between the battery groups 1b and Ic is not limited to a certain value, but may be set to an optimal ratio according to the capacity of the absorption tower 60 and the battery operating conditions. Also absorption tower 6
After the reaction of 0, calcium hydroxide and calcium carbonate can be reduced to Can again by heating. For example, calcium carbonate requires heating to 1000°C or higher, or calcium hydroxide requires heating to 580°C.
will be fully refunded.

従って発電ブラン°l−内の高熱源を利用してCaOの
再生プロセスを該吸収塔で行わせることにより、CaO
の半永久的な利用が可能となり、燃料電池と相合ぜた効
率良い炭酸ガスの分離、回収が行える。
Therefore, by performing the CaO regeneration process in the absorption tower using the high heat source in the power generation furnace, the CaO
This enables semi-permanent use of carbon dioxide, and enables efficient separation and recovery of carbon dioxide in combination with fuel cells.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、炭酸ガスの分離、回収に溶融炭酸塩型
燃料電池を用いるため、他の設備、装置を用いることな
く、殆ど100%近い濃度の炭酸ガスを回収できるため
、炭酸ガス回収に伴う設備面、運転コストか大幅に低減
できる。
According to the present invention, since a molten carbonate fuel cell is used to separate and recover carbon dioxide gas, carbon dioxide gas with a concentration close to 100% can be recovered without using any other equipment or equipment. The accompanying equipment and operating costs can be significantly reduced.

また、炭酸ガスの回収とともに、電力も供給できるので
、炭酸ガスの分離や回収に伴うエネルギーの損失が少な
くてすみ、効率か高くなる。
Furthermore, since electricity can be supplied while recovering carbon dioxide gas, energy loss associated with separation and recovery of carbon dioxide gas can be reduced, resulting in higher efficiency.

さらに水素かなくても天然ガスを使用するプラントにも
適用か図れるので、用途範囲かさらに広がる効果もある
Furthermore, since it can be applied to plants that use natural gas even without hydrogen, it has the effect of further expanding the range of applications.

炭酸ガス及び水と反応し、それらを吸着する吸収塔を設
けるものにあっては、炭酸ガスの分離、回収に伴う燃料
電池の性能を向上することができるので、発電効率をさ
らに高める効果もある。
In those equipped with an absorption tower that reacts with carbon dioxide and water and adsorbs them, it is possible to improve the performance of the fuel cell due to the separation and recovery of carbon dioxide, which has the effect of further increasing power generation efficiency. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による溶融炭酸塩型燃料電池を用いた炭
酸ガスの分離、回収装置の一実施例である発電プラント
の系統図、第2図は第1図の燃料電池本体の構成を表わ
す概略図、第3図および第4図はそれぞれ本発明の第2
、第3の実施例を示すプラント系統図、第5図は第4の
実施例である燃料電池本体とその近傍の構成概略図、で
ある。 la、lb・・・燃料電池、2・・・改質器、3a、3
b・・・燃料極、5a、5b・・・空気極、6・・・燃
料流量調節弁、13・・・気水分離器、22・・・イン
バータ、31a、 31b・・・燃料供給ヘッダー、3
2a、 32b・・・出口ガスヘッダー。 出願人  株式会社 日立製作所 代理人  弁理士 平 木 祐 輔 ′  同   弁理士 石 井 貞 次第1図 105b      32b 第4図
FIG. 1 is a system diagram of a power generation plant that is an embodiment of a carbon dioxide gas separation and recovery device using a molten carbonate fuel cell according to the present invention, and FIG. 2 shows the configuration of the fuel cell main body of FIG. 1. The schematic diagrams, FIGS. 3 and 4 respectively represent the second embodiment of the present invention.
, a plant system diagram showing the third embodiment, and FIG. 5 is a schematic diagram of the structure of the fuel cell main body and its vicinity, which is the fourth embodiment. la, lb... fuel cell, 2... reformer, 3a, 3
b...Fuel electrode, 5a, 5b...Air electrode, 6...Fuel flow rate control valve, 13...Steam water separator, 22...Inverter, 31a, 31b...Fuel supply header, 3
2a, 32b... Outlet gas header. Applicant Hitachi, Ltd. Representative Patent Attorney Yusuke Hiraki' Patent Attorney Satoshi Ishii Figure 105b 32b Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、水素、水、炭酸ガス、一酸化炭素、メタンなどを主
成分とするガスに、炭酸イオン(CO_3^2^−)、
あるいは酸素イオン(O^2^−)と、燃料極内におい
て、電気化学反応を行わせると同時に、その電流量ある
いは上記ガス流量を制御して電気化学反応の活物質を完
全に消費尽くさせ上記ガスを炭酸ガスと水とに富むガス
に組成変化させた後に、水を除去して炭酸ガスに富むガ
スを得ることを特徴とする炭酸ガスの分離、回収方法。 2、溶融炭酸塩型燃料電池を用い、その空気極側に除去
したい炭酸ガスを含む不燃性ガスと必要な場合空気を流
入させるとともに、燃料極に流入する活物質量から定ま
る最大電流を発生させるよう該燃料電池の運転を行わせ
ることにより、空気極の炭酸ガスを燃料極側出口で炭酸
ガスと水の混合物として取出すとともに電力をも供給し
得るようにしたことを特徴とする炭酸ガスの分離、回収
方法。 3、溶融炭酸塩型燃料電池を用いる発電装置において、
燃料電池群を2つに分割し、それぞれに対応して燃料極
側の燃料ガス供給部及び排出部を複数系統分割して設け
るとともに、一方の群(第1の電池群)では通常の運転
法による発電を行い、他方の電池群(第2の電池群)で
はその燃料極に流入する活物質量から定まる最大電流を
発生させるような運転を行なうことにより、その空気極
の炭酸ガスを燃料極側出口で炭酸ガスと水の混合物とし
て取出すとともに電力をも供給し得るようにしたことを
特徴とする、請求項2記載の方法を実施するための燃料
電池発電装置。 4、溶融炭酸塩型燃料電池を用いる発電装置において、
燃料電池群を電気的に直列のままで2つ以上に分割し、
それぞれに対応して燃料極側の燃料ガス供給部及び排出
部を複数系統分割して設けるとともに、それぞれへの燃
料の流量配分を調節するための流量調節部が燃料供給側
に設けられていて、少なくとも一つの電池群(第2の電
池群)では、その電極総面積と全電池群の電極総面積と
の比に応じて、供給される燃料の総量に関係なく常にあ
る一定の燃料流量比となるように、上記流量調節部を作
動させ、その電池群において燃料極に流入する活物質量
から定まる最大電流を発生させるような運転を行わせる
ようにした、請求項2記載の方法を実施するための燃料
電池発電装置。 5、前記一定の燃料流量比xが、次の式(1)式で表わ
される請求項4記載の燃料電池発電装置。 x=U_F・Z_2/Z_1+Z_2・・・・(1)但
し、 Z_2;第2の電池群の総電極面積 Z_1;残りの電池群の総電極面積 U_F;燃料利用率(電池全体に供給される燃料流量に
対する全電池で消費された燃料の割 合) 6、天然ガスを改質して水素を製造する際に発生する炭
酸ガスを分離、回収するための方法であって、改質器か
ら生成されるガスの一部を溶融炭酸塩型燃料電池の燃料
極側へ供給し、活性ガス成分が使用された後の炭酸ガス
を含む排ガスに、必要に応じて空気を混入後、上記電池
の空気極へ供給するようにしたことを特徴とする請求項
2に記載の炭酸ガスの分離、回収方法。 7、天然ガスを用いる火力発電プラントであって、炭酸
ガスを含む高温の排ガスの一部あるいは全部をバイパス
し所定のガス温度に調節後、付設した溶融炭酸塩型燃料
電池の空気極側に必要量の空気を混合して流すとともに
、燃料極側には天然ガスの一部を必要量だけ供給し、燃
料極内に備わる改質触媒により水素を発生させながら、
その活物質量から定まる最大電流を発生させるよう該燃
料電池の運転を行わせることにより、空気極の炭酸ガス
を燃料極側出口で炭酸ガスと水の混合物として取出すと
ともに電力をも供給し得るようにした、発電プラントで
発生する炭酸ガスを分離、回収を行うようにした発電プ
ラント。 8、請求項4記載の燃料電池発電装置において、該第2
の電池群における燃料電池群は複数個に分割されており
、さらに炭酸ガス吸着手段を有していて、上流側の電池
群の燃料極出口からの排出ガスを炭酸ガス吸収剤中に通
過させて、炭酸ガス及び水分を吸収させ、水素の分圧を
高めてから下流側の電池群の燃料極に供給するようにな
っていることを特徴とする燃料電池発電装置。 9、炭酸ガス吸収剤が酸化カルシュウムである、請求項
8記載の燃料電池発電装置。
[Claims] 1. Carbonate ions (CO_3^2^-),
Alternatively, an electrochemical reaction is performed with oxygen ions (O^2^-) in the fuel electrode, and at the same time, the amount of current or the flow rate of the gas is controlled to completely consume the active material of the electrochemical reaction. A method for separating and recovering carbon dioxide gas, which comprises changing the composition of gas into a gas rich in carbon dioxide gas and water, and then removing water to obtain a gas rich in carbon dioxide gas. 2. Using a molten carbonate fuel cell, inject nonflammable gas containing carbon dioxide to be removed and air if necessary into the air electrode side, and generate a maximum current determined by the amount of active material flowing into the fuel electrode. By operating the fuel cell in this manner, the carbon dioxide gas in the air electrode can be taken out as a mixture of carbon dioxide gas and water at the fuel electrode side outlet, and electric power can also be supplied. , collection method. 3. In a power generation device using a molten carbonate fuel cell,
The fuel cell group is divided into two, and the fuel gas supply section and discharge section on the fuel electrode side are divided into multiple systems corresponding to each, and one group (first cell group) is operated using the normal operation method. The other battery group (second battery group) is operated to generate a maximum current determined by the amount of active material flowing into the fuel electrode, and the carbon dioxide gas in the air electrode is transferred to the fuel electrode. 3. A fuel cell power generation device for carrying out the method according to claim 2, characterized in that the mixture of carbon dioxide gas and water can be taken out at the side outlet and can also be used to supply electric power. 4. In a power generation device using a molten carbonate fuel cell,
Divide the fuel cell group into two or more while keeping them electrically connected in series,
A fuel gas supply section and a discharge section on the fuel electrode side are divided into a plurality of systems corresponding to each one, and a flow rate adjustment section for adjusting the flow rate distribution of fuel to each is provided on the fuel supply side, At least one battery group (second battery group) always maintains a certain fuel flow rate ratio, regardless of the total amount of fuel supplied, depending on the ratio of its total electrode area to the total electrode area of all battery groups. 3. The method according to claim 2, wherein the flow rate adjusting section is operated to generate a maximum current determined from the amount of active material flowing into the fuel electrode in the battery group. Fuel cell power generation equipment for. 5. The fuel cell power generation device according to claim 4, wherein the constant fuel flow rate ratio x is expressed by the following equation (1). x=U_F・Z_2/Z_1+Z_2... (1) However, Z_2; Total electrode area of the second battery group Z_1; Total electrode area of the remaining battery groups U_F; Fuel utilization rate (fuel supplied to the entire battery) 6. A method for separating and recovering carbon dioxide gas generated when producing hydrogen by reforming natural gas, which is generated from a reformer. A portion of the gas is supplied to the fuel electrode side of the molten carbonate fuel cell, and after the active gas component has been used, air is mixed into the exhaust gas containing carbon dioxide gas as necessary, and then the air is supplied to the air electrode of the cell. 3. The method for separating and recovering carbon dioxide gas according to claim 2, wherein the carbon dioxide gas is supplied. 7. In a thermal power generation plant that uses natural gas, after bypassing some or all of the high-temperature exhaust gas containing carbon dioxide and adjusting the gas temperature to a specified temperature, it is necessary for the air electrode side of the attached molten carbonate fuel cell. A certain amount of air is mixed and flowed, and a portion of natural gas is supplied to the fuel electrode in the required amount, and hydrogen is generated by the reforming catalyst provided inside the fuel electrode.
By operating the fuel cell to generate the maximum current determined by the amount of active material, carbon dioxide gas in the air electrode can be extracted as a mixture of carbon dioxide gas and water at the fuel electrode side outlet, and electricity can also be supplied. A power generation plant that separates and recovers the carbon dioxide gas generated in the power generation plant. 8. The fuel cell power generation device according to claim 4, wherein the second
The fuel cell group in the battery group is divided into a plurality of cells, and further includes carbon dioxide adsorption means, which allows exhaust gas from the fuel electrode outlet of the upstream cell group to pass through the carbon dioxide absorbent. A fuel cell power generation device characterized in that the fuel cell power generation device absorbs carbon dioxide gas and moisture, increases the partial pressure of hydrogen, and then supplies the hydrogen to the fuel electrode of a downstream cell group. 9. The fuel cell power generation device according to claim 8, wherein the carbon dioxide absorbent is calcium oxide.
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