JPH04206271A - 燃料電池発電装置 - Google Patents
燃料電池発電装置Info
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- JPH04206271A JPH04206271A JP2336258A JP33625890A JPH04206271A JP H04206271 A JPH04206271 A JP H04206271A JP 2336258 A JP2336258 A JP 2336258A JP 33625890 A JP33625890 A JP 33625890A JP H04206271 A JPH04206271 A JP H04206271A
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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-
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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】
［産業上の利用分野コ
この発明は、改質ガスおよび空気をそれぞれ燃料電池本
体に供給して発電を行う燃料電池発電装置に関するもの
である。
体に供給して発電を行う燃料電池発電装置に関するもの
である。
［従来の技術］
第２図は例えば特開昭５９−１９８６６９号公報に示さ
れた従来の燃料電池発電装置の一例を示す工程［であり
、図において（１）は燃料電池本体であり、燃料極（ｌ
ａ）、空気極（１ｂ）および電池冷却装置（１，ｃから
なっている。（２）は大気を除しんするためσエアフィ
ルター、＜３）は除しんされた空気を昇Ｂするための空
気圧縮機である。（１１）（１２）はバルブでこれを介
して、空気＆ （１ｂ）およびガス分離装酒（１３）に
空気が供給される。
れた従来の燃料電池発電装置の一例を示す工程［であり
、図において（１）は燃料電池本体であり、燃料極（ｌ
ａ）、空気極（１ｂ）および電池冷却装置（１，ｃから
なっている。（２）は大気を除しんするためσエアフィ
ルター、＜３）は除しんされた空気を昇Ｂするための空
気圧縮機である。（１１）（１２）はバルブでこれを介
して、空気＆ （１ｂ）およびガス分離装酒（１３）に
空気が供給される。
次に動作について説明する。エアフィルタ（２）を通じ
て除じんされた空気は空気圧縮機（３）で昇圧され、バ
ルブ（１１）を介して燃料電池本体（１）の空気極（Ｉ
ｂ）へ供給される。また、空気圧縮機（３）から吐出さ
れた高圧空気の一部はバルブ（１２）を介して空気分離
装置（１３）へ供給され酸素富化空気を得る。排出され
た酸素富化空気は空気極（１ｂ）へ供給されることによ
り燃料電池本体（１）の効率を向上させることができる
。
て除じんされた空気は空気圧縮機（３）で昇圧され、バ
ルブ（１１）を介して燃料電池本体（１）の空気極（Ｉ
ｂ）へ供給される。また、空気圧縮機（３）から吐出さ
れた高圧空気の一部はバルブ（１２）を介して空気分離
装置（１３）へ供給され酸素富化空気を得る。排出され
た酸素富化空気は空気極（１ｂ）へ供給されることによ
り燃料電池本体（１）の効率を向上させることができる
。
「発明が解決しようとする課題］
従来の燃料電池発電装置は以上のように構成され、一般
に空気極供給反応ガスの酸素濃度が高い４ はと、を
池セル電圧が上昇し、燃Ｆ１電池の効率が向上すること
は知られているが、 ） ■ むやみに酸素濃度の高いガスを空気極（１
ｂ）） に供給することは、逆に本装置の電気で駆動
するガス分離装置（１３）の負荷増大による燃料電池の
効率低下の影響の方が大きいという問題点があった。
に空気極供給反応ガスの酸素濃度が高い４ はと、を
池セル電圧が上昇し、燃Ｆ１電池の効率が向上すること
は知られているが、 ） ■ むやみに酸素濃度の高いガスを空気極（１
ｂ）） に供給することは、逆に本装置の電気で駆動
するガス分離装置（１３）の負荷増大による燃料電池の
効率低下の影響の方が大きいという問題点があった。
■ また、ガス分離装！ （１３）への投入空気に対し
て、そこから得られる濃縮酸素ガスの割合は少ないにも
かかわらず、ガス分離装！ （１３）に供給する空気を
すべて空気圧縮機（３）で昇圧しており、ガス分離装置
く１３）から無駄に昇圧された酸素以外のガス、例えば
窒素を排出するわけで５本装置の電気で駆動する空気圧
縮！ （３）の補機動力を無駄゛ に使い、燃料電池の
効率を低下させるという問題点があった。
て、そこから得られる濃縮酸素ガスの割合は少ないにも
かかわらず、ガス分離装！ （１３）に供給する空気を
すべて空気圧縮機（３）で昇圧しており、ガス分離装置
く１３）から無駄に昇圧された酸素以外のガス、例えば
窒素を排出するわけで５本装置の電気で駆動する空気圧
縮！ （３）の補機動力を無駄゛ に使い、燃料電池の
効率を低下させるという問題点があった。
この発明に係る第１の発明は、上記のような問題点を解
消するためになされたもので、酸化剤として最適な酸素
濃度の反応ガスを燃料電池本体に供給できる燃料電池発
電装置を得ることを目的とする。
消するためになされたもので、酸化剤として最適な酸素
濃度の反応ガスを燃料電池本体に供給できる燃料電池発
電装置を得ることを目的とする。
丈な、第２の発明は、空気圧縮機の補機動力を最小限に
おさえた燃料電池発電装置を得ることを目的とする。
おさえた燃料電池発電装置を得ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］
この発明の第１の発明に係る燃料電池発電装置は、燃料
電池本体の空気極に供給される空気が通過する空気供給
配管と、この空気供給配管に迂回したバイパス配管と、
このバイパス配管に取り付けられ濃縮酸素ガスを生成す
るガス分離装置と、前記空気供給配管に設けられ空気極
反応ガス供給配管に流れる空気流量を調節する第１の空
気流量調節手段と、前記バイパス配管に設けられバイパ
ス配管に流れる空気流量を調節する第２の空気流量調節
手段とを備えたものである。
電池本体の空気極に供給される空気が通過する空気供給
配管と、この空気供給配管に迂回したバイパス配管と、
このバイパス配管に取り付けられ濃縮酸素ガスを生成す
るガス分離装置と、前記空気供給配管に設けられ空気極
反応ガス供給配管に流れる空気流量を調節する第１の空
気流量調節手段と、前記バイパス配管に設けられバイパ
ス配管に流れる空気流量を調節する第２の空気流量調節
手段とを備えたものである。
また、第２の発明に係る燃料電池発電装置は、燃料！８
！！本体の空気極に供給される空気が通過する空気供給
配管と、この空気供給配管に迂回したバイパス配管と、
このバイパス配管に取り付けられ濃縮酸素ガスを生成す
るガス分離装置と、一端部が前記バイパス配管および前
記空気供給配管に接続されているとともに他端部が前記
空気極に接続され前記空気と前記濃縮酸素ガスとが混合
された混合ガスが通過する混合ガ配管と、この混合ガス
配管に取り付けられ混合ガスを圧縮する空気圧縮機とを
備えたものである。
！！本体の空気極に供給される空気が通過する空気供給
配管と、この空気供給配管に迂回したバイパス配管と、
このバイパス配管に取り付けられ濃縮酸素ガスを生成す
るガス分離装置と、一端部が前記バイパス配管および前
記空気供給配管に接続されているとともに他端部が前記
空気極に接続され前記空気と前記濃縮酸素ガスとが混合
された混合ガスが通過する混合ガ配管と、この混合ガス
配管に取り付けられ混合ガスを圧縮する空気圧縮機とを
備えたものである。
［作 用］
この発明の第１の発明においては、第１の空気流量調節
手段および第２の空気流量調節手段により、空気極に送
られる空気と濃縮酸素ガスとの混合比が制御される。
手段および第２の空気流量調節手段により、空気極に送
られる空気と濃縮酸素ガスとの混合比が制御される。
また、第２の発明においては、空気と濃縮酸素ガスとが
混合された後に、その混合ガスが空気圧縮機で圧縮され
る。
混合された後に、その混合ガスが空気圧縮機で圧縮され
る。
［実施例コ
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において（Ｑｌ）はバイパス配管（２ｏ）のｐｓ＾（
Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ＳｗｉｎｇＡｄｓｏｒｐｔｉｏ’ｎ
の略）式ガス分離装置（６）への投入空気流量、（Ｑ３
）はＰＳＡ式ガス分離装置（６ンで生成される酸素濃度
９０％の濃縮酸専ｘ呻濾！＋Ｆ、、ｋｎ ｒ ＋ 日
＋ −＋＋ ｒ −＋ 、 −＋Ｌ １−−。
図において（Ｑｌ）はバイパス配管（２ｏ）のｐｓ＾（
Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ＳｗｉｎｇＡｄｓｏｒｐｔｉｏ’ｎ
の略）式ガス分離装置（６）への投入空気流量、（Ｑ３
）はＰＳＡ式ガス分離装置（６ンで生成される酸素濃度
９０％の濃縮酸専ｘ呻濾！＋Ｆ、、ｋｎ ｒ ＋ 日
＋ −＋＋ ｒ −＋ 、 −＋Ｌ １−−。
量（Ｑ３）の比率であり、０式（Ｑ３＝ｋＱ、）が成り
立つ。（Ｑ２）は空気供給配管（２１）を介して空気極
（１，ｌ＋）に供給される空気（−酸素濃度的２１％）
の流量であり、（Ｑ、）は混合ガス配管（２２）を通じ
て実際に空気極（１ｂ）へ供給される反応ガスの流量で
あり、０式（Ｑ ４ ＝ Ｑ ２ ＋ Ｑ ３）か成り
立つ。（η）は空気極（１ｂ）へ供給する反応ガスの酸
素濃度であり、空気（酸素濃度２１％）と濃縮酸素ガス
（酸素濃度９０％）を混合してη％の酸素濃度ガスを得
る成り立つ。ここで、ｋ、Ｑ、、ηは定数である。
立つ。（Ｑ２）は空気供給配管（２１）を介して空気極
（１，ｌ＋）に供給される空気（−酸素濃度的２１％）
の流量であり、（Ｑ、）は混合ガス配管（２２）を通じ
て実際に空気極（１ｂ）へ供給される反応ガスの流量で
あり、０式（Ｑ ４ ＝ Ｑ ２ ＋ Ｑ ３）か成り
立つ。（η）は空気極（１ｂ）へ供給する反応ガスの酸
素濃度であり、空気（酸素濃度２１％）と濃縮酸素ガス
（酸素濃度９０％）を混合してη％の酸素濃度ガスを得
る成り立つ。ここで、ｋ、Ｑ、、ηは定数である。
（７）は空気供給配管（２Ｉ）に設けられた第１の流量
発信器、（８）はそのバイパス配管（２０）に設けられ
た第２の流量発信器であり、各流量を制御する。
発信器、（８）はそのバイパス配管（２０）に設けられ
た第２の流量発信器であり、各流量を制御する。
しかして、第１の流量発信器（７）と第１の流量調節弁
（４）とて第１の空気流量調節手段を構成する。
（４）とて第１の空気流量調節手段を構成する。
また、第２の流量発信器（８）と第２の流量調節弁（５
）とで第２の空気流量調節手段を構成する。り９）は第
１の流量発信器（７）、第２の流量発信器（８）に流量
制御させる指令を出すための流量発信体である。 （１
０）は空気ブロワである。
）とで第２の空気流量調節手段を構成する。り９）は第
１の流量発信器（７）、第２の流量発信器（８）に流量
制御させる指令を出すための流量発信体である。 （１
０）は空気ブロワである。
次に動作についてＰＳＡ式ガス分離装置（６）により酸
素濃度９０％のガスを得るとして説明する。まず、空気
ブロワ（１０）で大気を取り込む。流量発信体（９）に
は、ｋ、Ｑ、、ηなどの情報があらかじめ与えられてい
る。ここで、どれだけの空気にＰＳＡ式ガス分離装置（
６）で生成される濃縮酸素ガスをどれだけ混ぜたらよい
かという混合比を計算し、各配管（２０）（２１）の第
１および第２の流量発信器（７）（８）に指令を与える
。この指令をもとに第１および第２の流量調節弁（５）
（６）でバイパス配管（２０）および空気供給配管（２
１）の流量を調節し、酸素濃度η％の酸素富化ガスが流
量Ｑ、たけ得られるしくみになっている。つまりＱ１〜
Ｑ、、に、ηの間に成り立っている下記連立方程式から
Ｑ、、Ｑ２を求めればよいわけである。
素濃度９０％のガスを得るとして説明する。まず、空気
ブロワ（１０）で大気を取り込む。流量発信体（９）に
は、ｋ、Ｑ、、ηなどの情報があらかじめ与えられてい
る。ここで、どれだけの空気にＰＳＡ式ガス分離装置（
６）で生成される濃縮酸素ガスをどれだけ混ぜたらよい
かという混合比を計算し、各配管（２０）（２１）の第
１および第２の流量発信器（７）（８）に指令を与える
。この指令をもとに第１および第２の流量調節弁（５）
（６）でバイパス配管（２０）および空気供給配管（２
１）の流量を調節し、酸素濃度η％の酸素富化ガスが流
量Ｑ、たけ得られるしくみになっている。つまりＱ１〜
Ｑ、、に、ηの間に成り立っている下記連立方程式から
Ｑ、、Ｑ２を求めればよいわけである。
Ｑ３ ＝ ｋ ’ Ｑ＋ ■Ｑ
４ ＝Ｑ２＋Ｑ り
■そして、空気極（１ｂ）へは、反応ガ
ス（Ｑ、）だけを空気圧縮機（３）で昇圧したものを供
給する。
４ ＝Ｑ２＋Ｑ り
■そして、空気極（１ｂ）へは、反応ガ
ス（Ｑ、）だけを空気圧縮機（３）で昇圧したものを供
給する。
なお、上記実施例ではガス分離装置にＰｓ八へのものを
示したが、他の分離方法によるもの、例えば深冷分離法
、膜分離法によるガス分離装置を使用してもよい。
示したが、他の分離方法によるもの、例えば深冷分離法
、膜分離法によるガス分離装置を使用してもよい。
［発明の効果］
以上説明したようにこの発明の第１の発明の燃料電池発
電装置によれば、１の空気流量調節手段および第２の空
気流量調節手段により、空気極に送られる空気と濃縮酸
素ガスとの混合比が制御され、酸化剤として最適な酸素
濃度の反応ガスを燃料電池本体に供給できる効果がある
。
電装置によれば、１の空気流量調節手段および第２の空
気流量調節手段により、空気極に送られる空気と濃縮酸
素ガスとの混合比が制御され、酸化剤として最適な酸素
濃度の反応ガスを燃料電池本体に供給できる効果がある
。
また、第２の発明の燃料電池発電装置によれば、空気と
濃縮酸素ガスとが混合された後に、その混合ガスが空気
圧縮機で圧縮され、空気圧縮機の補機動力を最小限に抑
えることができる効果がある。
濃縮酸素ガスとが混合された後に、その混合ガスが空気
圧縮機で圧縮され、空気圧縮機の補機動力を最小限に抑
えることができる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による燃料電池発電装置の
工程図、第２図は従来の燃料電池発電装置の一例を示す
工程図である。 図において、（１）は燃料電池本体、（１ｂ）は空気極
、（３）は空気圧縮機、（４） 、 （５）は第１およ
び第２の流量調節弁、（６）はＰＳ＾式ガス分離装置、
（７）。 （８）は第１および第２の流量発信器、（２０）はバイ
パス配管、（２１）は空気供給配管、（２２）は混合ガ
ス配管である。 なお、各図中、同一符号は同一、または相当部分を示す
。
工程図、第２図は従来の燃料電池発電装置の一例を示す
工程図である。 図において、（１）は燃料電池本体、（１ｂ）は空気極
、（３）は空気圧縮機、（４） 、 （５）は第１およ
び第２の流量調節弁、（６）はＰＳ＾式ガス分離装置、
（７）。 （８）は第１および第２の流量発信器、（２０）はバイ
パス配管、（２１）は空気供給配管、（２２）は混合ガ
ス配管である。 なお、各図中、同一符号は同一、または相当部分を示す
。
Claims (2)
- （１）燃料電池本体および燃料改質器を有し燃料改質器
を通じて得たリッチな改質ガスおよび大気中から取り入
れた空気をそれぞれ反応ガスの燃料および酸化剤として
燃料電池本体に供給して発電を行う燃料電池発電装置に
おいて、前記燃料電池本体の空気極に供給される空気が
通過する空気供給配管と、この空気供給配管に迂回した
バイパス配管と、このバイパス配管に取り付けられ濃縮
酸素ガスを生成するガス分離装置と、前記空気供給配管
に設けられ空気極反応ガス供給配管に流れる空気流量を
調節する第１の空気流量調節手段と、前記バイパス配管
に設けられバイパス配管に流れる空気流量を調節する第
２の空気流量調節手段とを備えたことを特徴とする燃料
電池発電装置。 - （２）燃料電池本体および燃料改質器を有し燃料改質迂
回を通じて得たリッチな改質ガスおよび大気中から取り
入れた空気をそれぞれ反応ガスの燃料および酸化剤とし
て燃料電池本体に供給して発電を行う燃料電池発電装置
において、前記燃料電池本体の空気極に供給される空気
が通過する空気供給配管と、この空気供給配管に迂回し
たバイパス配管と、このバイパス配管に取り付けられ濃
縮酸素ガスを生成するガス分離装置と、一端部が前記バ
イパス配管および前記空気供給配管に接続されていると
ともに他端部が前記空気極に接続され前記空気と前記濃
縮酸素ガスとが混合された混合ガスが通過する混合ガス
配管と、この混合ガス配管に取り付けられ混合ガスを圧
縮する空気圧縮機とを備えたことを特徴とする燃料電池
発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2336258A JPH04206271A (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2336258A JPH04206271A (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 燃料電池発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04206271A true JPH04206271A (ja) | 1992-07-28 |
Family
ID=18297267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2336258A Pending JPH04206271A (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04206271A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004525489A (ja) * | 2001-03-14 | 2004-08-19 | クエストエアー テクノロジーズ インコーポレイテッド | 燃料電池および回転圧力スイング吸着ユニットを含む電流発生システム |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02117071A (ja) * | 1988-10-25 | 1990-05-01 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 燃料電池発電システム |
-
1990
- 1990-11-29 JP JP2336258A patent/JPH04206271A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02117071A (ja) * | 1988-10-25 | 1990-05-01 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 燃料電池発電システム |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004525489A (ja) * | 2001-03-14 | 2004-08-19 | クエストエアー テクノロジーズ インコーポレイテッド | 燃料電池および回転圧力スイング吸着ユニットを含む電流発生システム |
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