JPH04206362A - 高温型燃料電池系発電装置 - Google Patents
高温型燃料電池系発電装置Info
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- JPH04206362A JPH04206362A JP2335148A JP33514890A JPH04206362A JP H04206362 A JPH04206362 A JP H04206362A JP 2335148 A JP2335148 A JP 2335148A JP 33514890 A JP33514890 A JP 33514890A JP H04206362 A JPH04206362 A JP H04206362A
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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
本発明は、高温型燃料電池系発電装置に関するものであ
る。さらに詳しくいえば、本発明は、小型化、コンパク
ト化が可能となり、本体装置のボリュウムと出力の効率
化が計れる高温型燃料電池系発電装置に関するものであ
る。
る。さらに詳しくいえば、本発明は、小型化、コンパク
ト化が可能となり、本体装置のボリュウムと出力の効率
化が計れる高温型燃料電池系発電装置に関するものであ
る。
従来の技術
高温型燃料電池は１０００°Ｃ付近の高温で作動される
ことから、電極反応速度か大きいため、理論的には高出
力密度化でき、他のリン酸型や溶融炭酸塩型等の燃料電
池に比へ同一出力で小型化が可能であるとされているか
、高温動作のため断熱や排熱の制御等の熱管理か困難で
あり、単に燃料電池本体のみの小型化だけでなく、発電
装置全体の７ステム化やシステム自体のコンパクト化が
強く要望されている。
ことから、電極反応速度か大きいため、理論的には高出
力密度化でき、他のリン酸型や溶融炭酸塩型等の燃料電
池に比へ同一出力で小型化が可能であるとされているか
、高温動作のため断熱や排熱の制御等の熱管理か困難で
あり、単に燃料電池本体のみの小型化だけでなく、発電
装置全体の７ステム化やシステム自体のコンパクト化が
強く要望されている。
しかし、従来の発電システムの多くは、第１図に示すよ
うに、燃料電池本体からの高温の各排ガスをボイラー兼
用ファーネスの加熱源に用いて熱交換を行わせ、スチー
ムを取り出すとともに、まだ余熱のある該熱交換部みの
排ガスは燃料電池用の各原料ガス、特に燃料ガスの熱交
換に利用したのち、系外へ排気され、このように熱交換
で予熱された燃料ガスは前記ボイラーからのスチームと
ともに改質器でスチームクラッキング等の改質処理に付
されたのち、燃料ガスとして燃料電池に供給されるか、
個々の装置は別体に作られているため、システムか大型
化するのを免れなかった。
うに、燃料電池本体からの高温の各排ガスをボイラー兼
用ファーネスの加熱源に用いて熱交換を行わせ、スチー
ムを取り出すとともに、まだ余熱のある該熱交換部みの
排ガスは燃料電池用の各原料ガス、特に燃料ガスの熱交
換に利用したのち、系外へ排気され、このように熱交換
で予熱された燃料ガスは前記ボイラーからのスチームと
ともに改質器でスチームクラッキング等の改質処理に付
されたのち、燃料ガスとして燃料電池に供給されるか、
個々の装置は別体に作られているため、システムか大型
化するのを免れなかった。
他方、熱交換部と燃料電池本体とを一体化したものも提
案されているか〔特開平２−２３４３６２号公報、ＷＨ
セル（米国、ウェスチングツ・ウス社製）〕、それ以上
に、例えはボイラー・ファーネス等まで一体化してコン
パクトにしたものは知られていないのか実状である。
案されているか〔特開平２−２３４３６２号公報、ＷＨ
セル（米国、ウェスチングツ・ウス社製）〕、それ以上
に、例えはボイラー・ファーネス等まで一体化してコン
パクトにしたものは知られていないのか実状である。
発明が解決しようとする課題
本発明は、このような従来の燃料電池の発電システムの
もつ欠点を克服し、発電／ステムや発電装置全体の小型
化してコンパクトにすることが可能となり、本体装置の
ボリュウムと出力の効率化が計れる高温型燃料電池系発
電装置を提供することを目的としてなされたものである
。
もつ欠点を克服し、発電／ステムや発電装置全体の小型
化してコンパクトにすることが可能となり、本体装置の
ボリュウムと出力の効率化が計れる高温型燃料電池系発
電装置を提供することを目的としてなされたものである
。
課題を解決するための手段
本発明者らは、高温型燃料電池系発電装置を開発するた
めに種々研究を重ねた結果、燃料電池本体、予熱室、改
質器、ボイラー・ファーネスを一体化してユニット化す
ることにより、その目的を達成しうろことを見出し、こ
の知見に基づいて本発明を完成するに至った。
めに種々研究を重ねた結果、燃料電池本体、予熱室、改
質器、ボイラー・ファーネスを一体化してユニット化す
ることにより、その目的を達成しうろことを見出し、こ
の知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスを用いる高
温型燃料電池を組み込んだ高温型燃料電池系発電装置に
おいて、高温型燃料電池本体、発電後の高温型燃料電池
本体から排出された残存燃料ガスと酸化剤ガスを燃焼さ
せるための燃焼室及び燃焼室からの排出ガスを水と熱交
換させてスチームを発生させるためのボイラーあるいは
ボイラー・ファーネスを連設し外側躯体全体を断熱層で
形成して全体一体化させたユニット化構造を有して成り
、かつ炭化水素と酸化剤ガスからなるフィードがそれぞ
れ燃焼室内で予熱されて燃料ガス及び酸化剤ガスとして
燃料電池本体に供給されることを特徴とする高温型燃料
電池系発電装置、及び燃料ガスと酸化剤ガスを用いる高
温型燃料電池を組み込んだ高温型燃料電池系発電装置に
おいて、高温型燃料電池本体、発電後の高温型燃料電池
本体から排出された残存燃料ガスと酸化剤ガスを燃焼さ
せるための燃焼室及び燃焼室からの排出ガスを水と熱交
換させてスチームを発生させるためのボイラーあるいは
ボイラー・ファーネスを連設し外側躯体全体を断熱層で
形成して全体一体化させたユニット化構造を有して成り
、かつ炭化水素と酸化剤ガスからなるフィードかそれぞ
れ燃焼室内で予熱されるとともに、そのうちの炭化水素
はボイラーから取り出されたスチームと混合されて改質
処理をも施され、このように予熱あるいは予熱・改質さ
れたフィードガスを酸化剤ガス及び燃料ガスとして燃料
電池本体に供給されることを特徴とする高温型燃料電池
系発電装置を提供するものである。
温型燃料電池を組み込んだ高温型燃料電池系発電装置に
おいて、高温型燃料電池本体、発電後の高温型燃料電池
本体から排出された残存燃料ガスと酸化剤ガスを燃焼さ
せるための燃焼室及び燃焼室からの排出ガスを水と熱交
換させてスチームを発生させるためのボイラーあるいは
ボイラー・ファーネスを連設し外側躯体全体を断熱層で
形成して全体一体化させたユニット化構造を有して成り
、かつ炭化水素と酸化剤ガスからなるフィードがそれぞ
れ燃焼室内で予熱されて燃料ガス及び酸化剤ガスとして
燃料電池本体に供給されることを特徴とする高温型燃料
電池系発電装置、及び燃料ガスと酸化剤ガスを用いる高
温型燃料電池を組み込んだ高温型燃料電池系発電装置に
おいて、高温型燃料電池本体、発電後の高温型燃料電池
本体から排出された残存燃料ガスと酸化剤ガスを燃焼さ
せるための燃焼室及び燃焼室からの排出ガスを水と熱交
換させてスチームを発生させるためのボイラーあるいは
ボイラー・ファーネスを連設し外側躯体全体を断熱層で
形成して全体一体化させたユニット化構造を有して成り
、かつ炭化水素と酸化剤ガスからなるフィードかそれぞ
れ燃焼室内で予熱されるとともに、そのうちの炭化水素
はボイラーから取り出されたスチームと混合されて改質
処理をも施され、このように予熱あるいは予熱・改質さ
れたフィードガスを酸化剤ガス及び燃料ガスとして燃料
電池本体に供給されることを特徴とする高温型燃料電池
系発電装置を提供するものである。
本発明装置への一方のフィードとして用いる炭化水素に
は、例えばケロシン、ナフサ、ガソリン、ＬＰＧ、プロ
パン、ブタン、都市ガスなどが挙げられ、特にガス状燃
料か好ましい。これらの炭化水素は加熱下スチームを作
用させてスチームリホーミングされ、主として水素と一
酸化炭素等へ改質される。
は、例えばケロシン、ナフサ、ガソリン、ＬＰＧ、プロ
パン、ブタン、都市ガスなどが挙げられ、特にガス状燃
料か好ましい。これらの炭化水素は加熱下スチームを作
用させてスチームリホーミングされ、主として水素と一
酸化炭素等へ改質される。
また、他方のフィードガスとして用いる酸化剤ガスは、
通常空気である。
通常空気である。
本発明装置における外側躯体は断熱層だけのものの他、
適宜加熱あるいは冷却して熱管理調整しうる構造のもの
であってもよい。
適宜加熱あるいは冷却して熱管理調整しうる構造のもの
であってもよい。
実施例
本発明の発電装置の１例を図面にしたかって説明する。
発電装置は、第２図に示すように、全体は高温型燃料電
池本体１、燃焼室２及びボイラー３（あるいはボイラー
・ファーネス）を連設し、かつ外側躯体全体を断熱層４
で形成して全体を一体化させたユニット構造のものであ
る。この中間の燃焼室２内へは燃料電池本体から発電後
排出される残存燃料ガスＣと酸化剤ガスｄが送り込まれ
てさらに燃焼される。この燃焼加熱による過昇温は 。
池本体１、燃焼室２及びボイラー３（あるいはボイラー
・ファーネス）を連設し、かつ外側躯体全体を断熱層４
で形成して全体を一体化させたユニット構造のものであ
る。この中間の燃焼室２内へは燃料電池本体から発電後
排出される残存燃料ガスＣと酸化剤ガスｄが送り込まれ
てさらに燃焼される。この燃焼加熱による過昇温は 。
外気供給管５より供給される空気による冷却により燃焼
室内の加熱温度は適宜調整される。燃料電池本体へのフ
ィードすなわち炭化水素ａと空気等の酸化剤ガスｂは、
燃焼室内へ燃料ガス人口６及び酸化剤ガス入ロアから蛇
管状、ジグザグ状、スパイラル状なとの接触面積か大き
く、熱交換の良好な形態の細長い管８，９中に導入され
、この管を通過する間に主として上記排出ガスの燃焼熱
による熱交換で予熱され、場合によりそのうちの上記炭
化水素ａは後述するようにボイラー３から取り出された
スチームｅと混合されて改質処理を施すこともできる。
室内の加熱温度は適宜調整される。燃料電池本体へのフ
ィードすなわち炭化水素ａと空気等の酸化剤ガスｂは、
燃焼室内へ燃料ガス人口６及び酸化剤ガス入ロアから蛇
管状、ジグザグ状、スパイラル状なとの接触面積か大き
く、熱交換の良好な形態の細長い管８，９中に導入され
、この管を通過する間に主として上記排出ガスの燃焼熱
による熱交換で予熱され、場合によりそのうちの上記炭
化水素ａは後述するようにボイラー３から取り出された
スチームｅと混合されて改質処理を施すこともできる。
このように予熱あるいは予熱・改質されたフィードは前
記管８．９から接続部を介し燃料ガスと酸化剤ガスとし
て燃料電池本体１へ供給される。これら燃料ガスと酸化
剤ガスの供給方向は、第３図の燃料電池の集合様式に示
されるように、互いに交さ、特に直交させるのが好まし
い。
記管８．９から接続部を介し燃料ガスと酸化剤ガスとし
て燃料電池本体１へ供給される。これら燃料ガスと酸化
剤ガスの供給方向は、第３図の燃料電池の集合様式に示
されるように、互いに交さ、特に直交させるのが好まし
い。
さらに、燃焼室からのまだ余熱のある排出ガスはボイラ
ーあるいはボイラー・ファーネスへ蛇管状、ジグザグ状
、スパイラル状なとの接触面積が大きく、熱交換の良好
な形態のボイラー（パイプスチール）内の水と熱交換し
てスチームを発生させたのち、排気口ＩＯから排出され
る。パイプスチール形態等のボイラーは１個だけには限
られず、多数個設けることかできる。また、排ガスは他
の熱回収システムに利用できる。このようにして取り出
されたスチームの少なくとも一部は前述したように燃料
ガス中へ導入される。ボイラー内の水のレヘルは給水管
１２より水を補給することにより適宜調整される。
ーあるいはボイラー・ファーネスへ蛇管状、ジグザグ状
、スパイラル状なとの接触面積が大きく、熱交換の良好
な形態のボイラー（パイプスチール）内の水と熱交換し
てスチームを発生させたのち、排気口ＩＯから排出され
る。パイプスチール形態等のボイラーは１個だけには限
られず、多数個設けることかできる。また、排ガスは他
の熱回収システムに利用できる。このようにして取り出
されたスチームの少なくとも一部は前述したように燃料
ガス中へ導入される。ボイラー内の水のレヘルは給水管
１２より水を補給することにより適宜調整される。
この結果、第１図におけるレイアウトよりも装置寸法は
小さくすることができ、さらに無駄な放熱は約２０％削
減することかできる。
小さくすることができ、さらに無駄な放熱は約２０％削
減することかできる。
発明の効果
本発明は、発電装置全体の小型化が可能となり、装置の
単位容積当りの出力の増大による効率化が計れ、高温の
燃焼排ガスのもつ熱エネルギーによる原料ガスの予熱や
水との熱交換によるスチーム取り出し、さらに該スチー
ムをハイドロカーボン等の原料燃料ガスと混合すること
で上記燃焼排ガスによる予熱の際に同時にスチームリホ
ーミング等による改質も計れ、効率的な熱管理及び燃料
調製が可能となるなど多くの顕著な効果を奏する。
単位容積当りの出力の増大による効率化が計れ、高温の
燃焼排ガスのもつ熱エネルギーによる原料ガスの予熱や
水との熱交換によるスチーム取り出し、さらに該スチー
ムをハイドロカーボン等の原料燃料ガスと混合すること
で上記燃焼排ガスによる予熱の際に同時にスチームリホ
ーミング等による改質も計れ、効率的な熱管理及び燃料
調製が可能となるなど多くの顕著な効果を奏する。
第１図は、従来の燃料電池を用いた発電装置の１例を示
す説明図、第２図は、本発明の発電装置の１例の断面説
明図、第３図は、本発明に用いられる燃料電池の集合様
式の１例の斜視説明図である。
す説明図、第２図は、本発明の発電装置の１例の断面説
明図、第３図は、本発明に用いられる燃料電池の集合様
式の１例の斜視説明図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 燃料ガスと酸化剤ガスを用いる高温型燃料電池を組
み込んだ高温型燃料電池系発電装置において、高温型燃
料電池本体、発電後の高温型燃料電池本体から排出され
た残存燃料ガスと酸化剤ガスを燃焼させるための燃焼室
及び燃焼室からの排出ガスを水と熱交換させてスチーム
を発生させるためのボイラーあるいはボイラー・ファー
ネスを連設し外側躯体全体を断熱層で形成して全体一体
化させたユニット化構造を有して成り、かつ炭化水素と
酸化剤ガスからなるフィードがそれぞれ燃焼室内で予熱
されて燃料ガス及び酸化剤ガスとして燃料電池本体に供
給されることを特徴とする高温型燃料電池系発電装置 ２ 燃料ガスと酸化剤ガスを用いる高温型燃料電池を組
み込んだ高温型燃料電池系発電装置において、高温型燃
料電池本体、発電後の高温型燃料電池本体から排出され
た残存燃料ガスと酸化剤ガスを燃焼させるための燃焼室
及び燃焼室からの排出ガスを水と熱交換させてスチーム
を発生させるためのボイラーあるいはボイラー・ファー
ネスを連設し外側躯体全体を断熱層で形成して全体一体
化させたユニット化構造を有して成り、かつ炭化水素と
酸化剤ガスからなるフィードがそれぞれ燃焼室内で予熱
されるとともに、そのうちの炭化水素はボイラーから取
り出されたスチームと混合されて改質処理をも施され、
このように予熱あるいは予熱・改質されたフィードを酸
化剤ガス及び燃料ガスとして燃料電池本体に供給される
ことを特徴とする高温型燃料電池系発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2335148A JPH04206362A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 高温型燃料電池系発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2335148A JPH04206362A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 高温型燃料電池系発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04206362A true JPH04206362A (ja) | 1992-07-28 |
Family
ID=18285301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2335148A Pending JPH04206362A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 高温型燃料電池系発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04206362A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO1997031399A1 (de) * | 1996-02-23 | 1997-08-28 | Aeg Energietechnik Gmbh | Anlage zur erzeugung elektrischer energie mit festoxidbrennstoffzellen |
| EP1424742A1 (en) * | 2001-09-07 | 2004-06-02 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Fuel cell device and power generating facility |
| JP2005100942A (ja) * | 2003-08-20 | 2005-04-14 | Kyocera Corp | 燃料電池組立体 |
| WO2006072652A2 (en) * | 2005-01-03 | 2006-07-13 | Wärtsilä Finland Oy | Arrangement and method in a fuel cell apparatus |
| JP2006261025A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Hitachi Ltd | 燃料電池発電システム及びその制御方法 |
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| JP4776147B2 (ja) * | 2000-11-09 | 2011-09-21 | トラスティーズ オブ ザ ユニヴァーシティ オブ ペンシルヴァニア | 固体酸化物型燃料電池および電気エネルギー製造方法 |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP2335148A patent/JPH04206362A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
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