JPH04272664A - 溶融炭酸塩型燃料電池の運転方法 - Google Patents
溶融炭酸塩型燃料電池の運転方法Info
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- JPH04272664A JPH04272664A JP3044141A JP4414191A JPH04272664A JP H04272664 A JPH04272664 A JP H04272664A JP 3044141 A JP3044141 A JP 3044141A JP 4414191 A JP4414191 A JP 4414191A JP H04272664 A JPH04272664 A JP H04272664A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高圧溶融炭酸塩型燃料電
池を高い発電効率で運転する方法に関するものである。
池を高い発電効率で運転する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池の動作について説
明する。特開昭６０−２３０３６５号公報に記載されて
いるように、燃料電池は水素などの燃料ガスと空気など
の酸化剤ガスのもつ化学エネルギーを、電気化学的な反
応によって直接電気エネルギーに変化し、電力を得る装
置である。燃料電極及び酸化剤電極における反応は次の
通りである。
明する。特開昭６０−２３０３６５号公報に記載されて
いるように、燃料電池は水素などの燃料ガスと空気など
の酸化剤ガスのもつ化学エネルギーを、電気化学的な反
応によって直接電気エネルギーに変化し、電力を得る装
置である。燃料電極及び酸化剤電極における反応は次の
通りである。
【０００３】燃料側
【化１】Ｈ２＋ＣＯ３２−→Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２＋２ｅ−
（１）
（１）
【０００４】
【化２】ＣＯ＋ＣＯ３２−→２ＣＯ２＋２ｅ−
（２）
（２）
【０００５】酸化剤側
【化３】ＣＯ２＋１／２Ｏ２＋２ｅ−→ＣＯ３２−
（３）
（３）
【０００６】燃料側では、（１）、
（２）式のように燃料の水素及び一酸化炭素が電解質中
の炭酸イオンと反応し、水と二酸化炭素と電子を生成す
る。この電子は、燃料側電極を通して外部負荷に送られ
た後、酸化剤側電極に流れ込む。酸化剤側電極では、こ
の電子と二酸化炭素及び酸化剤である酸素から炭酸イオ
ンが生成し、電解液中に溶解することによって電池反応
が進行する。なお、この反応は約６５０℃で行われる。 このとき溶融炭酸塩型燃料電池の燃料側電極と酸化剤電
極間の電圧Ｅはネルンストの式によって以下のように表
される。
（２）式のように燃料の水素及び一酸化炭素が電解質中
の炭酸イオンと反応し、水と二酸化炭素と電子を生成す
る。この電子は、燃料側電極を通して外部負荷に送られ
た後、酸化剤側電極に流れ込む。酸化剤側電極では、こ
の電子と二酸化炭素及び酸化剤である酸素から炭酸イオ
ンが生成し、電解液中に溶解することによって電池反応
が進行する。なお、この反応は約６５０℃で行われる。 このとき溶融炭酸塩型燃料電池の燃料側電極と酸化剤電
極間の電圧Ｅはネルンストの式によって以下のように表
される。
【０００７】
【化４】
【０００８】１ａｔａ以上の高圧の燃料ガス及び酸化剤
ガスで溶融炭酸塩型燃料電池を運転させると、（４）式
より燃料電池の電圧は水素の分圧、酸素の分圧の対数に
比例して高くなり、常圧時よりも高い電池電圧を示し、
高い効率で燃料電池を運転することが可能である。
ガスで溶融炭酸塩型燃料電池を運転させると、（４）式
より燃料電池の電圧は水素の分圧、酸素の分圧の対数に
比例して高くなり、常圧時よりも高い電池電圧を示し、
高い効率で燃料電池を運転することが可能である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、ＬＮＧ
、石炭ガス化燃料などの炭化水素系燃料を水素に改質し
た燃料ガスを用いて高圧で運転した場合、運転圧力を高
くすると水素分圧の増加により、（４）式に従って常圧
時よりも高い電池電圧で運転が可能と考えられていた。 しかし、加圧下では燃料極にある水素と一酸化炭素が反
応し、メタンを生成してしまう。その反応式と平衡の式
は以下である。
、石炭ガス化燃料などの炭化水素系燃料を水素に改質し
た燃料ガスを用いて高圧で運転した場合、運転圧力を高
くすると水素分圧の増加により、（４）式に従って常圧
時よりも高い電池電圧で運転が可能と考えられていた。 しかし、加圧下では燃料極にある水素と一酸化炭素が反
応し、メタンを生成してしまう。その反応式と平衡の式
は以下である。
【００１０】
【化５】３Ｈ２＋ＣＯ→ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ
（５）
（５）
【００１１】
【化６】
【００１２】（５）式の反応は（６）式より、燃料電池
を高圧で運転するほどメタンの生成を促進し、その結果
、燃料ガス中の水素の分圧が下がり、（４）式より燃料
電池の電圧を低下させることになる。従って、高圧で運
転しても、それに見合うだけの電池の作動電圧の上昇が
得られないという問題点があった。
を高圧で運転するほどメタンの生成を促進し、その結果
、燃料ガス中の水素の分圧が下がり、（４）式より燃料
電池の電圧を低下させることになる。従って、高圧で運
転しても、それに見合うだけの電池の作動電圧の上昇が
得られないという問題点があった。
【００１３】従って、本発明の目的は高圧溶融炭酸塩型
燃料電池を高い発電効率で運転する方法を提供すること
にある。
燃料電池を高い発電効率で運転する方法を提供すること
にある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の高圧溶融炭酸塩
型燃料電池の運転方法は、酸化剤ガス、燃料ガスの各全
圧を１ａｔａより高い圧力で運転する高圧溶融炭酸塩型
燃料電池において、メタン生成を防止するために３０容
積％以上の窒素または水蒸気の少なくともいずれかを燃
料ガス中に添加することを特徴とし、それによって燃料
ガス中のメタン濃度の上昇を抑えることができる。
型燃料電池の運転方法は、酸化剤ガス、燃料ガスの各全
圧を１ａｔａより高い圧力で運転する高圧溶融炭酸塩型
燃料電池において、メタン生成を防止するために３０容
積％以上の窒素または水蒸気の少なくともいずれかを燃
料ガス中に添加することを特徴とし、それによって燃料
ガス中のメタン濃度の上昇を抑えることができる。
【００１５】
【作用】燃料ガス中に窒素及び／または水蒸気を添加す
ると、ルシャトリエの法則より（５）式の反応は添加前
より左側へ偏り、メタンの生成が抑制され、高圧におけ
るメタン生成による燃料ガスのロスを低減し電池性能が
向上する。
ると、ルシャトリエの法則より（５）式の反応は添加前
より左側へ偏り、メタンの生成が抑制され、高圧におけ
るメタン生成による燃料ガスのロスを低減し電池性能が
向上する。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図をもとにメタン生
成と電池電圧から説明する。本発明の一実施例である窒
素の添加効果について説明する。図１に、水素８０％、
炭酸ガス２０％の混合ガスを１０％加湿した５ａｔａに
おける燃料ガス中への窒素ガス添加量とメタン生成量及
び開路電圧の関係を示す。窒素ガスの添加により、メタ
ン生成量はほぼ直線的に低下し、この時、開路電圧も直
線的に上昇した。つまり、燃料ガス中への窒素の添加は
明らかに、メタン生成を抑制し、その結果、燃料ガス中
の水素分圧が上昇した分、開路電圧を上昇させることが
でき、窒素の添加量は１０、３０、５０％と多い程開路
電圧は高くなる。また、図２に示すように、負荷取得時
には添加する窒素の濃度は運転圧力が常圧から３ａｔａ
までは窒素の添加量は１０、３０、５０％と多い程高く
なるが、５ａｔａの時には３０％前後が好ましい。
成と電池電圧から説明する。本発明の一実施例である窒
素の添加効果について説明する。図１に、水素８０％、
炭酸ガス２０％の混合ガスを１０％加湿した５ａｔａに
おける燃料ガス中への窒素ガス添加量とメタン生成量及
び開路電圧の関係を示す。窒素ガスの添加により、メタ
ン生成量はほぼ直線的に低下し、この時、開路電圧も直
線的に上昇した。つまり、燃料ガス中への窒素の添加は
明らかに、メタン生成を抑制し、その結果、燃料ガス中
の水素分圧が上昇した分、開路電圧を上昇させることが
でき、窒素の添加量は１０、３０、５０％と多い程開路
電圧は高くなる。また、図２に示すように、負荷取得時
には添加する窒素の濃度は運転圧力が常圧から３ａｔａ
までは窒素の添加量は１０、３０、５０％と多い程高く
なるが、５ａｔａの時には３０％前後が好ましい。
【００１７】次に、本発明の一実施例である水蒸気の添
加効果について説明する。図３に示すように水蒸気添加
量を増加していくとメタンの生成量は抑えることができ
、負荷取得時の電池電圧は図４に示すように５ａｔａの
時、水蒸気添加量が３０％、５０％、１０％の順で高い
。
加効果について説明する。図３に示すように水蒸気添加
量を増加していくとメタンの生成量は抑えることができ
、負荷取得時の電池電圧は図４に示すように５ａｔａの
時、水蒸気添加量が３０％、５０％、１０％の順で高い
。
【００１８】なお、上記実施例では５ａｔａの時につい
て説明したが、更に高い圧力で運転するときにも同様の
窒素、水素添加効果がある。
て説明したが、更に高い圧力で運転するときにも同様の
窒素、水素添加効果がある。
【００１９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、高圧で
溶融炭酸塩型燃料電池を運転する場合に問題となるメタ
ン生成を抑制することができるので、それによる電池性
能の低下を低減し、高効率で運転できる効果がある。
溶融炭酸塩型燃料電池を運転する場合に問題となるメタ
ン生成を抑制することができるので、それによる電池性
能の低下を低減し、高効率で運転できる効果がある。
【図１】燃料ガス中への窒素の添加量とメタン生成量と
電池電圧の関係を示すグラフである。
電池電圧の関係を示すグラフである。
【図２】負荷取得時の窒素添加による燃料電池の運転圧
力と電池電圧の関係を示すグラフである。
力と電池電圧の関係を示すグラフである。
【図３】燃料ガス中への水蒸気の添加量とメタン生成量
と電池電圧の関係を示すグラフである。
と電池電圧の関係を示すグラフである。
【図４】負荷取得時の水蒸気添加による燃料電池の運転
圧力と電池電圧の関係を示すグラフである。
圧力と電池電圧の関係を示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項１】 酸化剤ガス、燃料ガスの各全圧を１ａ
ｔａより高い圧力で運転する高圧溶融炭酸塩型燃料電池
において、３０容積％以上の窒素または水蒸気の少なく
ともいずれかを燃料ガス中に添加してメタン生成を防止
することを特徴とする高圧溶融炭酸塩型燃料電池の運転
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04414191A JP3340445B2 (ja) | 1991-02-16 | 1991-02-16 | 溶融炭酸塩型燃料電池の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04414191A JP3340445B2 (ja) | 1991-02-16 | 1991-02-16 | 溶融炭酸塩型燃料電池の運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04272664A true JPH04272664A (ja) | 1992-09-29 |
| JP3340445B2 JP3340445B2 (ja) | 2002-11-05 |
Family
ID=12683364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04414191A Expired - Fee Related JP3340445B2 (ja) | 1991-02-16 | 1991-02-16 | 溶融炭酸塩型燃料電池の運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3340445B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004531440A (ja) * | 2001-03-05 | 2004-10-14 | シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ | 水素の製造装置及び製造方法 |
| JP2016064952A (ja) * | 2014-09-25 | 2016-04-28 | デンカ株式会社 | ペンタクロロジシランの製造方法並びに該方法により製造されるペンタクロロジシラン |
| JP2016064953A (ja) * | 2014-09-25 | 2016-04-28 | デンカ株式会社 | ヘキサクロロジシランの製造方法 |
-
1991
- 1991-02-16 JP JP04414191A patent/JP3340445B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004531440A (ja) * | 2001-03-05 | 2004-10-14 | シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ | 水素の製造装置及び製造方法 |
| JP2016064952A (ja) * | 2014-09-25 | 2016-04-28 | デンカ株式会社 | ペンタクロロジシランの製造方法並びに該方法により製造されるペンタクロロジシラン |
| JP2016064953A (ja) * | 2014-09-25 | 2016-04-28 | デンカ株式会社 | ヘキサクロロジシランの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3340445B2 (ja) | 2002-11-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
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| R350 | Written notification of registration of transfer |
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