JPH0487262A - 燃料電池発電システム - Google Patents

燃料電池発電システム

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JPH0487262A
JPH0487262A JP2201911A JP20191190A JPH0487262A JP H0487262 A JPH0487262 A JP H0487262A JP 2201911 A JP2201911 A JP 2201911A JP 20191190 A JP20191190 A JP 20191190A JP H0487262 A JPH0487262 A JP H0487262A
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fuel cell
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Tadashi Gengo
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

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、燃料電池発電システムの改良に関する。
［従来の技術］ 周知の如く、従来技術では、未使用燃料は電池発電部以
後で燃焼させ、その後部のボトミングサイクル（ガスタ
ービン又は蒸気タービンの少くとも一方）に熱エネルギ
ーとして与える方法しがなかった。また、特許に？シー
ルレス構造の電池では電池出口で必ず燃料は完全に燃焼
してしまうので、化学エネルギーは完全に失われる。
従来の燃料電池システムの例を第３図〜第５図を参照し
て説明する。
第３図は加圧型燃料電池システムの例であり、酸素イオ
ン導電型燃料電池（以下、５ＯＦＣ）１に燃料２とコン
プレッサー３に加圧された空気４が導入され、発電後未
使用燃料が含まれた燃料側排ガスとして排出されたのに
空気側排ガスを混合燃焼させた後にエキスパンダー５に
送り発電後、この排ガスは排ガスボイラ６に送られ、供
給された復水７等を加熱後、外部へ放出されている。こ
の排ガスボイラ６によって発生した蒸気８は、蒸気ター
ビン９へ送られている。一方、排ガスボイラ６にて蒸発
されなかったＨ２Ｏは、５ＯＦＣＩの燃料として再導入
される。なお、図中の１１は燃焼側排ガス、１２は空気
側排ガス、１３は復水器である。
第４図は、大気圧５ＯＦＣ排ガスＧＲ付きシステムの例
であり、５ＯＦＣ１より排ガスボイラ６内にて燃焼する
もので、この排ガスは空気１０に導かれるように構成さ
れている。図中の１４はＧＲを示す。
第５図は、大気圧５ＯＦＣ貫流システムの例であり、第
４図の排ガス（ＧＲ；１４）の再導入がないものである
。
しかしながら、従来技術によれば、せっかくエントロピ
ーの高い化学エネルギーの余剰を熱エネルギーに変換し
た上てないと、電気エネルギに変換できないという問題
点かあった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、プロトン導
電性電解質を用いた第２燃料電池を備えることにより、
酸素イオン導電性電解質を用いた第１燃料電池からの余
剰燃料を前記第２燃料電池で完全に消費し、もって最大
効率で化学エネルギを電気エネルギに変換しえる燃料電
池発電システムを提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段と作用］ 本発明は、酸素イオン導電性電解質を用いた第１燃料電
池と、この第１燃料電池の燃料側排ガスがガス改質装置
を介して導入されるプロトン導電性電解質を用いた第２
燃料電池とを具備することを特徴とする燃料電池発電シ
ステムである。
本発明において、プロトン導電性電解質を用いた第２燃
料電池（Ｓ　Ｐ　Ｆ　Ｃ）の原理は、第６図に示す通り
である。つまり、燃料としてＨ２と空気（０２）の導入
によって、下記反応を起こし、＋極側より残空気とＨ２
０を、又−極側よりＨ２残分を排出して電流を発生する
もので、その構造は５ＯＦＣと路間しである。なお、図
中のＬｌは例えば１■、Ｈ２は例えば１００μｍである
。
＋極；　２Ｈ”　＋２ｅ−＋１／２０２−Ｈ２０極：　
Ｈ２−２Ｈ”　＋　２　ｅ 本発明によれば、酸素イオン導電性電解質を用いた第１
燃料電池（ＳＯＦＣ）からの余剰燃料（通常４０〜１０
％程度）を前記第２燃料電池（ＳＰＦＣ）で完全に消費
し、もって最大効率で化学エネルギを電気エネルギに変
換できる。
本発明において、化学エネルギを電気エネルギに変換す
る方法としては、以下の３つの方法か考えられる。
（１）ＳＯＦＣにて発生した排ガスに含まれる余剰燃料
より水をトレン化又はＰＳＡにて除去し、Ｃｏ　　Ｃｏ
２．Ｈ２を後流に設けた５ＰＦＣの燃料として導入する
方法。
（２）前述の燃料をＰＳＡてＨ２０，ＣＯ２を除去し、
Ｃｏ、Ｈ２を後流に設けた５ＰＦＣの燃料として導入す
る方法。
（３〉排ガスボイラの後流に設けたシフトコンバタによ
りＣ０−４Ｈ２とし、ＰＳＡでＣＯ２Ｈ２０を除去して
純Ｈ２を後流に設けた５ＰＦＣの燃料として導入する方
法。
要は、５ＰＡＣに、排ガス余剰燃料のＨ２を供給すれば
良いのであって、その他のＣＯやＣ０２を除去すれば、
プロトン電池の効率は上るが、その分設備がかかり、本
質的な違いはない。
上記方法は、使用される燃料の種類及び発電システムの
大きさにより決定すべきて、余剰燃料にＨ２が多いもの
又は小型のものは上記（１）又は（２）、大型システム
で石炭ガス等低Ｈ２濃度のものは（２）又は（３）を選
択することになる。
［実施例１］ 以下、本発明の実施例１に係る加圧型高効率燃料電池シ
ステムを第１図を参照して説明する。
図中の２１は、酸素イオン導電性電解質を用いた第１燃
料電池（以下、５ＯＦＣという）である。
この５ＯＦＣ２１には、燃料（例えばＣＨ４、メタン）
２２及び空気２３かコンプレッサ２４にて加圧された後
、夫々導入され、化学反応によって発電され、燃料側排
ガス２５と空気側排ガス２６として排出されている。
これらの排ガスは、空気側排ガス２６として排出されて
いる。空気側排ガス２６にてエキスパンダタービン２７
を回転させた後、排ガスボイラ２８へ送うれ、燃料側排
ガス２５は直接排ガスボイラ２８へ送られ、別々に高温
エネルギーのみを変換にて吸収される。低温となった空
気側排ガス２６は煙突２９より大気放出されている。
一方、燃料側排ガス２５はＣＯシフトコンバータ３０及
びその後流に設けられているＰＳＡ３１に送られて水を
除去した後、Ｈ２分を含む混合ガスをブロトン導電性電
Ｍ質を用いた第２燃料電池（以下、５ＰＦＣという）３
２に燃料として送られていて、これとは別に導入された
空気とによって化学反応し発電された後、夫々空気側排
ガス及び燃料側排ガスとして排出されるようになってい
る。なお、上記ＰＳＡ３１及びＣ○シフトコンバータ３
０を総称してガス改質装置と呼ぶ。
しかして、上記実施例１によれば、第１燃料電池２１の
余剰燃料を後流の第２　燃料電池３２で完全に消費し、
最大の効率を発揮することかできる。
〔実施例２］ 本発明の実施例２に係る常圧型高効率燃料電池システム
は、実施例１と比べ、５ＯＦＣ２１にて空気側排ガス２
Ｂ、直接排ガスボイラ２８に送られること、及び空気２
３かＦＤＦ４１にて常圧程度にて送られていることが相
違している（第２図参照）。
なお、上記実施例てはＰＳＡ及びＣＯシフトコンバータ
からなるガス改質装置を用いた場合について述べたが、
これに限らず、ＰＳＡ又はＣＯコンバータいずれか一方
を用いて上記実施例と同様な効果を存する。
〔発明の効果コ 以上詳述した如く本発明によれば、プロトン導電性電解
質を用いた第２燃料電池を備えることにより、酸素イオ
ン導電性電解質を用いた第１燃籾電池からの余剰燃料を
前記第２燃料電池で完全に消費し、もって最大効率で化
学エネルギを電気エネルギに変換しえる燃料電池発電シ
ステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例１に係る加圧型高効率燃料電池
システムの説明図、第２図は本発明の実施例２に係る常
圧型高効率燃料電池システムの説明図、第３図〜第５図
は夫々従来の燃料電池システムの説明図、第６図は本発
明に係るＳ　ＰＡＣの原理説明図である。 ２１・・・第１燃料電池、２２・・・燃料、２３・・空
気、２４・・コンプレッサー　２５・・燃料側排ガス、
２Ｂ・空気側排ガス、２７・・エキスパンダタービン、
２８・排ガスボイラ、３１・・・ＰＳＡ、３２・第２燃
料電池、４１・　ＦＤＰ。 第２炉１．４４ＶＪ 出願人代理人　弁理士　鈴汗武彦 第　１　図 第２図 第 図 第 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 酸素イオン導電性電解質を用いた第１燃料電池と、この
    第１燃料電池の燃料側排ガスがガス改質装置を介して導
    入されるプロトン導電性電解質を用いた第２燃料電池と
    を具備することを特徴とする燃料電池発電システム。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1009050A2 (de) * 1998-12-12 2000-06-14 Adam Opel Ag Brennstoffzellensystem insbesondere für elektromotorisch angetriebene Fahrzeuge
WO2001003223A1 (de) * 1999-07-05 2001-01-11 Siemens Aktiengesellschaft Brennstoffzellenanlage und verfahren zum betreiben einer brennstoffzellenanlage
WO2002015309A3 (en) * 2000-08-10 2003-01-30 Siemens Westinghouse Power Electrochemical fuel depletion means for high temperature fuel cell generators
JP2003045455A (ja) * 2001-07-26 2003-02-14 Hitachi Ltd 高温固体酸化物型燃料電池
FR2829296A1 (fr) * 2001-09-05 2003-03-07 Renault Dispositif et procede d'alimentation en hydrogene d'une pile a combustible et utilisation pour la traction electrique d'un vehicule
KR20040042502A (ko) * 2002-11-14 2004-05-20 현대자동차주식회사 연료 전지 시스템
JP2004311168A (ja) * 2003-04-04 2004-11-04 Central Res Inst Of Electric Power Ind 燃料電池による発電方法および燃料電池発電システム
FR2869465A1 (fr) * 2004-04-21 2005-10-28 Renault Sas Agencement de piles a combustible
JP2007080721A (ja) * 2005-09-15 2007-03-29 Nitto Denko Corp 充電装置
DE102008048376A1 (de) * 2008-09-22 2010-04-01 Köhne, Stephan, Dr. Brennstoffzellensystem mit integrierter Gaserzeugung mit Anodenkreislauf und zugehöriges Verfahren zum Betrieb und zur Regelung und Steuerung des Betriebes
GB2486001A (en) * 2010-12-01 2012-06-06 Rolls Royce Fuel Cell Systems Ltd A solid oxide fuel cell system and a method of operating a solid oxide fuel cell system

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1009050A3 (de) * 1998-12-12 2001-03-14 Adam Opel Ag Brennstoffzellensystem insbesondere für elektromotorisch angetriebene Fahrzeuge
DE19857398B4 (de) * 1998-12-12 2010-07-08 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Brennstoffzellensystem, insbesondere für elektromotorisch angetriebene Fahrzeuge
EP1009050A2 (de) * 1998-12-12 2000-06-14 Adam Opel Ag Brennstoffzellensystem insbesondere für elektromotorisch angetriebene Fahrzeuge
WO2001003223A1 (de) * 1999-07-05 2001-01-11 Siemens Aktiengesellschaft Brennstoffzellenanlage und verfahren zum betreiben einer brennstoffzellenanlage
US6572996B1 (en) 2000-08-10 2003-06-03 Siemens Westinghouse Power Corporation Electrochemical fuel depletion means for fuel cell generators
WO2002015309A3 (en) * 2000-08-10 2003-01-30 Siemens Westinghouse Power Electrochemical fuel depletion means for high temperature fuel cell generators
JP2003045455A (ja) * 2001-07-26 2003-02-14 Hitachi Ltd 高温固体酸化物型燃料電池
US7311985B2 (en) 2001-09-05 2007-12-25 Renault S.A.S. Device and method for supplying hydrogen to a fuel cell, and the use thereof for electric vehicle traction
WO2003021704A3 (fr) * 2001-09-05 2004-02-12 Renault Sa Dispositif et procede d'alimentation en hydrogene d'une pile a combustible et utilisation pour la traction electrique d'un vehicule
WO2003021704A2 (fr) * 2001-09-05 2003-03-13 Renault S.A.S. Dispositif et procede d'alimentation en hydrogene d'une pile a combustible et utilisation pour la traction electrique d'un vehicule
FR2829296A1 (fr) * 2001-09-05 2003-03-07 Renault Dispositif et procede d'alimentation en hydrogene d'une pile a combustible et utilisation pour la traction electrique d'un vehicule
KR20040042502A (ko) * 2002-11-14 2004-05-20 현대자동차주식회사 연료 전지 시스템
JP2004311168A (ja) * 2003-04-04 2004-11-04 Central Res Inst Of Electric Power Ind 燃料電池による発電方法および燃料電池発電システム
FR2869465A1 (fr) * 2004-04-21 2005-10-28 Renault Sas Agencement de piles a combustible
WO2005107001A2 (fr) * 2004-04-21 2005-11-10 Renault S.A.S Agencement de piles a combustible
WO2005107001A3 (fr) * 2004-04-21 2007-01-11 Renault Sa Agencement de piles a combustible
JP2007080721A (ja) * 2005-09-15 2007-03-29 Nitto Denko Corp 充電装置
DE102008048376A1 (de) * 2008-09-22 2010-04-01 Köhne, Stephan, Dr. Brennstoffzellensystem mit integrierter Gaserzeugung mit Anodenkreislauf und zugehöriges Verfahren zum Betrieb und zur Regelung und Steuerung des Betriebes
GB2486001A (en) * 2010-12-01 2012-06-06 Rolls Royce Fuel Cell Systems Ltd A solid oxide fuel cell system and a method of operating a solid oxide fuel cell system
GB2486001B (en) * 2010-12-01 2012-11-21 Rolls Royce Fuel Cell Systems Ltd A solid oxide fuel cell system and a method of operating a solid oxide fuel cell system

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