JPH05343089A - 燃料電池発電設備の温度制御方法及び装置 - Google Patents
燃料電池発電設備の温度制御方法及び装置Info
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- JPH05343089A JPH05343089A JP4152517A JP15251792A JPH05343089A JP H05343089 A JPH05343089 A JP H05343089A JP 4152517 A JP4152517 A JP 4152517A JP 15251792 A JP15251792 A JP 15251792A JP H05343089 A JPH05343089 A JP H05343089A
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Abstract
アノードガスを燃料電池に適した温度まで冷却すること
ができる方法及び装置を提供する。 【構成】 燃料ガスを水素を含むアノードガスに改質す
る改質器10と、アノードガスと酸素を含むカソードガ
スとから発電する燃料電池20と、を備える燃料電池発
電設備の温度制御方法において、低温の燃料ガスを改質
器を出た高温のアノードガスと熱交換させて燃料ガスを
加熱し、加熱された燃料ガスに低温の燃料ガスを混合
し、混合した燃料ガスを改質器に供給し、改質器を出た
高温のアノードガスを低温の燃料ガスと熱交換させてア
ノードガスを冷却する。
Description
度制御方法及び装置に関し、更に詳しくは、溶融炭酸塩
型燃料電池に供給されるアノードガスの温度を制御する
方法及び装置に関する。
環境への影響が少ないなど、従来の発電装置にはない特
徴を有しており、水力・火力・原子力に続く発電システ
ムとして注目を集め、現在世界各国で鋭意研究開発が行
われている。特に天然ガスを燃料とする溶融炭酸塩型燃
料電池を用いた発電設備では、図2に示すように天然ガ
ス等の燃料ガスを水素を含むアノードガスに改質する改
質器10と、アノードガスと酸素を含むカソードガスと
から発電する燃料電池20とを一般的に備えており、改
質器で作られたアノードガスは燃料電池に供給され、燃
料電池内でその大部分(例えば80%)を消費した後、
アノード排ガスとして改質器の燃焼室に供給される。改
質器ではアノード排ガス中の可燃成分(水素、一酸化炭
素、メタン等)を燃焼室で燃焼し、高温の燃焼ガスによ
り改質室で改質管を加熱し改質管内を通る燃料を改質す
る。改質室を出た燃焼排ガスは燃料電池用のカソードガ
スに合流され、燃料電池のカソード側に必要な二酸化炭
素を供給する。カソードガスは燃料電池内でその一部が
反応した後、系外に排出される。
いて、改質器で改質されたアノードガスの温度は通常6
00〜700°Cの高温であり、このアノードガスをそ
のまま燃料電池に供給すると燃料電池自体の温度が上昇
しすぎて電池性能が低下する。このため、燃料電池の運
転に適した温度(約550°C以上)までアノードガス
を冷却する必要がある。
るには、2つの高温用流量制御弁により高温のアノード
ガスを分岐し、分岐した一方のガスを低温の燃料ガスと
熱交換させて冷却し、この冷却ガスを分岐した他方の高
温ガスと混合することにより、燃料電池の運転に適した
温度まで冷却していた。しかし、従来の方法では、60
0〜700°Cに耐える高温用の流量制御弁が必要であ
り、この高温用流量制御弁は材質、構造が特殊であり、
製作に費用がかかる問題があった。また、高温用流量制
御弁の制御部を保護するために弁を作動させる軸に放熱
フィンが不可欠であり、このフィンからの放熱損失が大
きく、発電設備全体の効率を低下させる問題があった。
案されたものである。すなわち、本発明は、高温用の流
量制御弁を用いることなく高温のアノードガスを燃料電
池に適した温度まで冷却することができる方法及び装置
を提供し、これにより発電設備の製作コストを下げ、か
つ放熱損失を少なくして発電効率を高めることを目的と
するものである。
スを水素を含むアノードガスに改質する改質器と、前記
アノードガスと酸素を含むカソードガスとから発電する
燃料電池と、を備える燃料電池発電設備の温度制御方法
において、低温の燃料ガスを改質器を出た高温のアノー
ドガスと熱交換させて燃料ガスを加熱し、前記加熱され
た燃料ガスに低温の燃料ガスを混合し、前記混合した燃
料ガスを前記改質器に供給し、前記改質器を出た前記高
温のアノードガスを前記低温の燃料ガスと熱交換させて
アノードガスを冷却する、ことを特徴とする燃料電池発
電設備の温度制御方法が提供される。
含むアノードガスに改質する改質器と、前記アノードガ
スと酸素を含むカソードガスとから発電する燃料電池
と、前記改質器を出た高温のアノードガスと改質器に供
給する低温の燃料ガスとの間で熱を交換する熱交換器
と、前記熱交換器に供給される燃料ガスの流量を制御す
る第1の流量制御弁と、前記熱交換器をバイパスする燃
料ガスの流量を制御する第2の流量制御弁と、前記熱交
換器を出た燃料ガスと熱交換器をバイパスした前記燃料
ガスとを合流させて改質器に供給する供給ラインと、燃
料電池に供給されるアノードガスの温度を制御するよう
に前記バイパスする燃料ガスの流量を制御する制御装置
と、を備えることを特徴とする燃料電池発電設備の温度
制御装置が提供される。
温の燃料ガスは改質器を出た高温のアノードガスにより
加熱され、この加熱された燃料ガスに熱交換器をバイパ
スして供給された低温の燃料ガスが混合される。混合し
た燃料ガスは改質器に供給され、改質器でアノードガス
に改質され、熱交換器で冷却されて燃料電池に供給され
る。第1流量制御弁及び第2流量制御弁を制御すると、
熱交換器をバイパスする低温の燃料ガスの量が変化し、
改質器に供給される燃料ガスの温度を変化させることが
できる。これにより熱交換器を介して燃料電池に供給さ
れるアノードガスを運転に適する温度に制御することが
できる。
でのアノードガスのラインに高温用の流量制御弁を必要
としない。従って、高温用の流量制御弁を用いることな
く高温のアノードガスを燃料電池に適した温度まで冷却
することができ、発電設備の製作コストを下げ、かつ放
熱損失を少なくして発電効率を高めることができる。
して説明する。図1は、本発明による方法を実施するた
めの発電設備を示す全体構成図である。この図におい
て、発電設備は、燃料ガスを水素を含むアノードガスに
改質する改質器10と、アノードガスと酸素を含むカソ
ードガスとから発電する燃料電池20と、アノード排ガ
スを燃焼させる触媒燃焼器30と、改質器10を出た高
温のアノードガスと改質器10に供給する低温の燃料ガ
スとの間で熱を交換する熱交換器すなわち燃料予熱器4
0とを備える。更に、本発電設備は、燃料ガス中に含ま
れる硫黄分を除去する脱硫器12と、空気を予熱する空
気予熱器14と、排ガス中の水分を凝縮し分離するため
の凝縮器16及び凝縮水分離器18とを備えている。
脱硫された後、ライン1を通って燃料加熱器40に供給
され、この燃料予熱器40で加熱されて改質器10に供
給される。
スライン6を介して供給される高温の燃焼ガスが完全燃
焼する燃焼室Coと、燃焼室からの伝熱により燃料ガス
を改質する改質室Reとからなる。改質室Re内には改
質触媒が充填され、燃焼室Coで発生した高温の燃焼ガ
スにより燃料ガスを水素を含む高温のアノードガスに改
質する。放熱により温度が下がった燃焼排ガスは、燃焼
排ガスライン7を介して空気予熱器14に供給されて空
気を加熱し、次いで、凝縮器16及び凝縮水分離器18
により水分が凝縮し分離される。一方、改質器10を出
た高温のアノードガスは、アノードガスライン2を介し
て燃料予熱器40に供給され、この燃料予熱器40で冷
却され、燃料電池20に供給される。
アノード側Aと、カソードガスが通過するカソード側C
とからなり、アノードガス中の水素、一酸化炭素と、カ
ソードガス中の酸素、二酸化炭素とから化学反応により
電気を発生するようになっている。この燃料電池は溶融
炭酸塩型燃料電池であるのが好ましい。
ード排ガスはアノード排ガスライン4及びカソード排ガ
スライン5を介して触媒燃焼器30に供給される。この
触媒燃焼器30内には、ハニカム形状のニッケルを主成
分とする燃焼触媒が充填されており、アノード排ガスに
含まれる未燃分をカソード排ガスに含まれる酸素により
燃焼させるようになっている。この触媒燃焼器30で発
生した高温の燃焼ガスはライン6を介して改質器10の
燃焼室Coに供給される。
空気源(図示せず)から空気ライン8、空気予熱器14
を介して空気が供給される。この空気ライン8には凝縮
器16及び凝縮水ドラム18により水分が除去された燃
焼排ガスが供給され、電池の反応に必要な二酸化炭素を
供給するようになっている。
カソード排ガスの一部はカソード循環ライン9を介して
カソードライン3に循環される。このカソード循環ライ
ン9には通常、熱交換器(図示せず)、ブロア22が設
けられ、循環するカソードガスの温度、流量を制御でき
るようになっている。
すなわち燃料予熱器40に供給される燃料ガスの流量を
制御する第1の流量制御弁42と、燃料予熱器40をバ
イパスする燃料ガスの流量を制御する第2の流量制御弁
44と、燃料予熱器40を出た燃料ガスと燃料予熱器を
バイパスした燃料ガスとを合流させて改質器10に供給
する供給ライン1a、1bと、燃料電池に供給されるア
ノードガスの温度を制御するようにバイパスする燃料ガ
スの流量を制御する制御装置46と、を備えている。
は、燃料予熱器40をバイパスする燃料ガスの流量を変
化させるように制御される。第1流量制御弁42は、か
ならずしも流量を可変に調節できる調節弁でなくとも良
く、例えば、オリフィスであっても良い。第2流量制御
弁44は流量を可変に調節できる調節弁であるのが好ま
しい。また、供給ライン1a、1bは燃料予熱器40の
後流(改質器の側)で合流する配管ラインである。
低温の燃料ガスは改質器を出た高温のアノードガスによ
り加熱され、この加熱された燃料ガスに熱交換器をバイ
パスして供給された低温の燃料ガスが混合する。更に、
混合した燃料ガスは改質器に供給され、改質器でアノー
ドガスに改質され、熱交換器で冷却されて燃料電池に供
給される。第1流量制御弁及び第2流量制御弁を制御す
ると、熱交換器をバイパスする低温の燃料ガスの量が変
化し、改質器に供給される燃料ガスの温度を変化させる
ことができる。これにより熱交換器を介して燃料電池に
供給されるアノードガスを運転に適する温度に制御する
ことができる。
料電池までのアノードガスのラインに流量を制御する高
温用の流量制御弁を必要としない。従って、高温用の流
量制御弁を用いることなく高温のアノードガスを燃料電
池に適した温度まで冷却することができ、発電設備の製
作コストを下げ、かつ放熱損失を少なくして発電効率を
高めることができる。
体構成図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 燃料ガスを水素を含むアノードガスに改
質する改質器と、前記アノードガスと酸素を含むカソー
ドガスとから発電する燃料電池と、を備える燃料電池発
電設備の温度制御方法において、 低温の燃料ガスを改質器を出た高温のアノードガスと熱
交換させて燃料ガスを加熱し、 前記加熱された燃料ガスに低温の燃料ガスを混合し、 前記混合した燃料ガスを前記改質器に供給し、 改質器を出た前記高温のアノードガスを前記低温の燃料
ガスと熱交換させてアノードガスを冷却する、ことを特
徴とする燃料電池発電設備の温度制御方法。 - 【請求項2】 燃料ガスを水素を含むアノードガスに改
質する改質器と、 前記アノードガスと酸素を含むカソードガスとから発電
する燃料電池と、 前記改質器を出た高温のアノードガスと改質器に供給す
る低温の燃料ガスとの間で熱を交換する熱交換器と、 前記熱交換器に供給される燃料ガスの流量を制御する第
1の流量制御弁と、 前記熱交換器をバイパスする燃料ガスの流量を制御する
第2の流量制御弁と、 前記熱交換器を出た燃料ガスと熱交換器をバイパスした
前記燃料ガスとを合流させて改質器に供給する供給ライ
ンと、 燃料電池に供給されるアノードガスの温度を制御するよ
うに前記バイパスする燃料ガスの流量を制御する制御装
置と、を備えることを特徴とする燃料電池発電設備の温
度制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04152517A JP3137143B2 (ja) | 1992-06-12 | 1992-06-12 | 燃料電池発電設備の温度制御方法及び温度制御装置を備えた燃料電池発電設備 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04152517A JP3137143B2 (ja) | 1992-06-12 | 1992-06-12 | 燃料電池発電設備の温度制御方法及び温度制御装置を備えた燃料電池発電設備 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05343089A true JPH05343089A (ja) | 1993-12-24 |
JP3137143B2 JP3137143B2 (ja) | 2001-02-19 |
Family
ID=15542178
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04152517A Expired - Fee Related JP3137143B2 (ja) | 1992-06-12 | 1992-06-12 | 燃料電池発電設備の温度制御方法及び温度制御装置を備えた燃料電池発電設備 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3137143B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015182364A1 (ja) * | 2014-05-29 | 2015-12-03 | 住友電気工業株式会社 | 電解液循環型電池 |
CN116960394A (zh) * | 2023-09-20 | 2023-10-27 | 北京英博新能源有限公司 | 用于燃料电池系统的氢气温控方法、设备及燃料电池汽车 |
CN117525479A (zh) * | 2023-12-15 | 2024-02-06 | 新研氢能源科技有限公司 | 一种用于燃料电池堆的快速升温方法 |
CN117525479B (zh) * | 2023-12-15 | 2024-06-04 | 新研氢能源科技有限公司 | 一种用于燃料电池堆的快速升温方法 |
-
1992
- 1992-06-12 JP JP04152517A patent/JP3137143B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015182364A1 (ja) * | 2014-05-29 | 2015-12-03 | 住友電気工業株式会社 | 電解液循環型電池 |
JP2015225820A (ja) * | 2014-05-29 | 2015-12-14 | 住友電気工業株式会社 | 電解液循環型電池 |
US10044059B2 (en) | 2014-05-29 | 2018-08-07 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Electrolyte-circulating battery |
CN116960394A (zh) * | 2023-09-20 | 2023-10-27 | 北京英博新能源有限公司 | 用于燃料电池系统的氢气温控方法、设备及燃料电池汽车 |
CN116960394B (zh) * | 2023-09-20 | 2023-12-15 | 北京英博新能源有限公司 | 用于燃料电池系统的氢气温控方法、设备及燃料电池汽车 |
CN117525479A (zh) * | 2023-12-15 | 2024-02-06 | 新研氢能源科技有限公司 | 一种用于燃料电池堆的快速升温方法 |
CN117525479B (zh) * | 2023-12-15 | 2024-06-04 | 新研氢能源科技有限公司 | 一种用于燃料电池堆的快速升温方法 |
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