JPH0534783B2 - - Google Patents
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- JPH0534783B2 JPH0534783B2 JP59013689A JP1368984A JPH0534783B2 JP H0534783 B2 JPH0534783 B2 JP H0534783B2 JP 59013689 A JP59013689 A JP 59013689A JP 1368984 A JP1368984 A JP 1368984A JP H0534783 B2 JPH0534783 B2 JP H0534783B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
-
- 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
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、水素主成分ガスを燃料として利用
する燃料電池発電システムに関するものである。
する燃料電池発電システムに関するものである。
食塩電解プラントや、エチレンプラントで代表
される石油化学プラントにおいては、製品生産の
過程で副生物として多量の水素が発生する。例え
ば代表的な食塩電解プラント（苛性ソーダ生産量
30万ｔ／年程度の規模）で8500Nm3／Ｈ程度、ま
た代表的なエチレンプラント5000Nm3／Ｈ程度の
副生水素が発生する。
される石油化学プラントにおいては、製品生産の
過程で副生物として多量の水素が発生する。例え
ば代表的な食塩電解プラント（苛性ソーダ生産量
30万ｔ／年程度の規模）で8500Nm3／Ｈ程度、ま
た代表的なエチレンプラント5000Nm3／Ｈ程度の
副生水素が発生する。
従来、この副生水素は、精製後ボンベ詰めにし
て販売されたり、また一部コンビナート内でボイ
ラその他の熱源として利用されるが普通であつ
た。近年、燃料電池発電システムの開発に伴い、
その新しい利用形態の１つとして、この副生水素
を利用するシステムが考えられ、各方面で検討さ
れている。
て販売されたり、また一部コンビナート内でボイ
ラその他の熱源として利用されるが普通であつ
た。近年、燃料電池発電システムの開発に伴い、
その新しい利用形態の１つとして、この副生水素
を利用するシステムが考えられ、各方面で検討さ
れている。
副生水素を利用する燃料電池発電システムは天
然ガス等を燃料とするシステムと異なり、燃料改
質装置が不要となるので、プラントコスト低減、
プラント構成簡略化、プラント効率向上を期待す
ることができる。
然ガス等を燃料とするシステムと異なり、燃料改
質装置が不要となるので、プラントコスト低減、
プラント構成簡略化、プラント効率向上を期待す
ることができる。
第１図は従来の一般的な副生水素利用燃料電池
発電システムを示す。図において、１は燃料極１
ａ、空気極１ｂを有する燃料電池本体、２，３は
燃料電池本体１の燃料極１ａ入口側の副生水素供
給ライン及び燃料極１ａ出口側の余剰燃料ライ
ン、４，５は燃料電池本体１の空気極１ｂ入口側
の空気供給ライン及び空気極１ｂ出口側の余剰空
気ライン、６は気水分離器、７は循環水ポンプ、
８は電池冷却水ライン、９はスチーム放出ライン
を示す。
発電システムを示す。図において、１は燃料極１
ａ、空気極１ｂを有する燃料電池本体、２，３は
燃料電池本体１の燃料極１ａ入口側の副生水素供
給ライン及び燃料極１ａ出口側の余剰燃料ライ
ン、４，５は燃料電池本体１の空気極１ｂ入口側
の空気供給ライン及び空気極１ｂ出口側の余剰空
気ライン、６は気水分離器、７は循環水ポンプ、
８は電池冷却水ライン、９はスチーム放出ライン
を示す。
次に動作について説明すると、化学プラントで
生成される副生水素は、副生水素供給ライン２を
経由して燃料電池本体１の燃料極１ａに投入され
る。燃料極１ａで消費されたあとの余剰燃料は余
剰燃料ライン３を経由してシステム外に放出され
る。この余剰燃料は精製販売あるいはプラント内
で燃料等の用途に使用される。一般に、燃料電池
は特性向上のため、ある程度の動作圧力（例えば
４〜６Kg／cm2ｇ）が必要とされるので、副生水素
の圧力が低い場合には供給ライン２に昇圧装置
（図示せず）が設置される。但し、一般に石油化
学プラントにおいては、高圧の副生水素が得られ
るため、特別に昇圧装置を必要としない。
生成される副生水素は、副生水素供給ライン２を
経由して燃料電池本体１の燃料極１ａに投入され
る。燃料極１ａで消費されたあとの余剰燃料は余
剰燃料ライン３を経由してシステム外に放出され
る。この余剰燃料は精製販売あるいはプラント内
で燃料等の用途に使用される。一般に、燃料電池
は特性向上のため、ある程度の動作圧力（例えば
４〜６Kg／cm2ｇ）が必要とされるので、副生水素
の圧力が低い場合には供給ライン２に昇圧装置
（図示せず）が設置される。但し、一般に石油化
学プラントにおいては、高圧の副生水素が得られ
るため、特別に昇圧装置を必要としない。
一方、コンプレツサ（図示せず）で昇圧された
空気は空気供給ライン４を経由して燃料電池本体
１の空気極１ｂに投入され、そこで消費された空
気は余剰空気ライン５を経由して系外に放出され
る。特に図示していないが、水素、空気各々の供
給ライン２，４の途中には流量調節弁、また電池
の出口側の各ライン３，５の途中には動作圧力を
一定にするための圧力調節弁を設置するのが通例
である。また、循環水ポンプ７、電池冷却水ライ
ン８、気水分離器６でもつて、電池の冷却系を構
成する。
空気は空気供給ライン４を経由して燃料電池本体
１の空気極１ｂに投入され、そこで消費された空
気は余剰空気ライン５を経由して系外に放出され
る。特に図示していないが、水素、空気各々の供
給ライン２，４の途中には流量調節弁、また電池
の出口側の各ライン３，５の途中には動作圧力を
一定にするための圧力調節弁を設置するのが通例
である。また、循環水ポンプ７、電池冷却水ライ
ン８、気水分離器６でもつて、電池の冷却系を構
成する。
気水分離器６より排出されるスチームは放出ラ
イン９を経由してシステム外に放出される。
イン９を経由してシステム外に放出される。
このスチームは工場スチームとして昇温設備あ
るいは冷暖房用に使用されたり、またスチームタ
ービン発電機の動力として回収されたりする。
るいは冷暖房用に使用されたり、またスチームタ
ービン発電機の動力として回収されたりする。
さて、この様な燃料電池システムにおいては、
補機動力の大きさがシステム全体の効率に及ぼす
影響が大きい。中でも空気圧縮用のコンプレツサ
は多大の動力を必要とする。電池動作圧力５Kg／
cm2ｇのシステムの試算例では、電池出力に対する
補機動力の占める割合は、空気コンプレツサ23
％、副生水素昇圧装置（但し必要な場合のみ）６
％、循環水ポンプ0.5％である。したがつて、空
気圧縮の動力をシステム内で回収することができ
ればシステム効率を大きく改善することができ
る。
補機動力の大きさがシステム全体の効率に及ぼす
影響が大きい。中でも空気圧縮用のコンプレツサ
は多大の動力を必要とする。電池動作圧力５Kg／
cm2ｇのシステムの試算例では、電池出力に対する
補機動力の占める割合は、空気コンプレツサ23
％、副生水素昇圧装置（但し必要な場合のみ）６
％、循環水ポンプ0.5％である。したがつて、空
気圧縮の動力をシステム内で回収することができ
ればシステム効率を大きく改善することができ
る。
この発明は、上記の様な従来のものの欠点に鑑
みてなされたものであり、燃料電池の余剰燃料を
燃料として燃焼する燃焼炉と、この燃焼炉の排ガ
ス及び燃料電池の余剰空気を駆動とし燃料電池に
必要な圧縮空気を供給する圧縮空気供給装置とを
設置することにより、システム効率を向上するこ
とができる燃料電池発電システムを提供するもの
である。
みてなされたものであり、燃料電池の余剰燃料を
燃料として燃焼する燃焼炉と、この燃焼炉の排ガ
ス及び燃料電池の余剰空気を駆動とし燃料電池に
必要な圧縮空気を供給する圧縮空気供給装置とを
設置することにより、システム効率を向上するこ
とができる燃料電池発電システムを提供するもの
である。
以下、この発明の一実施例を第２図に基づいて
説明する。
説明する。
図において、１〜９は第１図に示すものと同一
である。１０は燃料極１ａ出口側の余剰燃料ライ
ン３と接続され、その余剰燃料を燃料として燃焼
する燃焼炉、１１はこの燃焼炉１０の燃焼排ガス
及び余剰空気を駆動源とする例えばターボコンプ
レツサからなる圧縮空気供給装置（以下、ターボ
コンプレツサと称す）、１１ａ，１１ｂはそれぞ
れターボコンプレツサ１１のタービン部分、コン
プレツサ部分であり、このコンプレツサ１１ｂに
空気供給ライン４が接続されている。１２は燃焼
炉１０に燃焼用空気を供給する供給ラインであ
る。即ち、燃焼炉１０の排ガスは燃料電池の余剰
空気とともにターボコンプレツサ１１のタービン
１１ａに投入され、燃焼炉１０への燃焼用空気の
供給は、コンプレツサ１１ｂより空気供給ライン
４に供給される圧縮空気の一部を供給ライン１２
を経て供給される。
である。１０は燃料極１ａ出口側の余剰燃料ライ
ン３と接続され、その余剰燃料を燃料として燃焼
する燃焼炉、１１はこの燃焼炉１０の燃焼排ガス
及び余剰空気を駆動源とする例えばターボコンプ
レツサからなる圧縮空気供給装置（以下、ターボ
コンプレツサと称す）、１１ａ，１１ｂはそれぞ
れターボコンプレツサ１１のタービン部分、コン
プレツサ部分であり、このコンプレツサ１１ｂに
空気供給ライン４が接続されている。１２は燃焼
炉１０に燃焼用空気を供給する供給ラインであ
る。即ち、燃焼炉１０の排ガスは燃料電池の余剰
空気とともにターボコンプレツサ１１のタービン
１１ａに投入され、燃焼炉１０への燃焼用空気の
供給は、コンプレツサ１１ｂより空気供給ライン
４に供給される圧縮空気の一部を供給ライン１２
を経て供給される。
この様なシステムにおいて、圧縮空気動力がシ
ステム内で回収される機構を説明する。
ステム内で回収される機構を説明する。
化学プラント内で発生する副生水素は供給ライ
ン２を経由して燃料電池本体１の燃料極１ａに供
給され、そこで消費された残りの余剰燃料は余剰
燃料ライン３を経由して燃焼炉１０に投入され
る。燃焼炉１０に必要な燃焼用空気は、コンプレ
ツサ１１ｂからの供給空気の一部を供給ライン１
２を経由して投入される。燃焼炉１０において、
余剰燃料を燃焼させたあとの排ガスは、余剰空気
ライン５を経由する燃料電池の余剰空気ととも
に、ターボコンプレツサ１１のタービン１１ａに
投入される。燃焼排ガスのもつエネルギーと、余
剰空気のもつエネルギーによつてタービン１１ａ
に駆動力が与えられる。これにより、タービン１
１ａと同軸上のコンプレツサ１１ｂに動力が与え
られ、コンプレツサ１１ｂからは必要な圧縮空気
が供給される。圧縮空気の大部分は空気供給ライ
ン４を経由して燃料電池本体１の空気極１ｂへ供
給されるが、一部は燃焼炉１０に使用される。電
池の余剰空気のもつエネルギーのみではコンプレ
ツサ動力が不足するので、燃焼炉１０が設置され
る。必要なコンプレツサ動力を得るための燃焼量
は、通常の電池の余剰燃料で十分まかなえる。
ン２を経由して燃料電池本体１の燃料極１ａに供
給され、そこで消費された残りの余剰燃料は余剰
燃料ライン３を経由して燃焼炉１０に投入され
る。燃焼炉１０に必要な燃焼用空気は、コンプレ
ツサ１１ｂからの供給空気の一部を供給ライン１
２を経由して投入される。燃焼炉１０において、
余剰燃料を燃焼させたあとの排ガスは、余剰空気
ライン５を経由する燃料電池の余剰空気ととも
に、ターボコンプレツサ１１のタービン１１ａに
投入される。燃焼排ガスのもつエネルギーと、余
剰空気のもつエネルギーによつてタービン１１ａ
に駆動力が与えられる。これにより、タービン１
１ａと同軸上のコンプレツサ１１ｂに動力が与え
られ、コンプレツサ１１ｂからは必要な圧縮空気
が供給される。圧縮空気の大部分は空気供給ライ
ン４を経由して燃料電池本体１の空気極１ｂへ供
給されるが、一部は燃焼炉１０に使用される。電
池の余剰空気のもつエネルギーのみではコンプレ
ツサ動力が不足するので、燃焼炉１０が設置され
る。必要なコンプレツサ動力を得るための燃焼量
は、通常の電池の余剰燃料で十分まかなえる。
なお、特に図示はしていないが従来システムと
同様、電池への供給ライン２，４の途中に流量調
節弁、電池出口ライン３，５の途中に圧力調節弁
が設置される。
同様、電池への供給ライン２，４の途中に流量調
節弁、電池出口ライン３，５の途中に圧力調節弁
が設置される。
また、燃焼用空気供給ライン１２の途中には、
燃焼炉１０の供給空気量を調節するための流量調
節弁が設けられる。
燃焼炉１０の供給空気量を調節するための流量調
節弁が設けられる。
以上のように、燃焼炉１０とターボコンプレツ
サ１１を設置することにより、システムの余剰燃
料及び余剰空気を利用して空気圧縮の動力を待る
ことができる。即ち、システム内でその動力を得
ることができるのでシステム効率を向上すること
ができる。
サ１１を設置することにより、システムの余剰燃
料及び余剰空気を利用して空気圧縮の動力を待る
ことができる。即ち、システム内でその動力を得
ることができるのでシステム効率を向上すること
ができる。
尚、上記実施例では燃料電池の余剰燃料及び燃
料電池の余剰空気を全部利用する場合について述
べたが、燃料電池の余剰燃料及び燃料電池の余剰
空気の一部を利用するようにしてもよく、所期の
目的は達成することができる。
料電池の余剰空気を全部利用する場合について述
べたが、燃料電池の余剰燃料及び燃料電池の余剰
空気の一部を利用するようにしてもよく、所期の
目的は達成することができる。
また、上記実施例では化学プラントにおける副
生水素を利用する燃料電池発電システムについて
述べたが、適用分野を特に化学プラントに限定す
るものではなく、水素を燃料として使用できる場
合には、分野を問わず全く同様の効果でこの燃料
電池発電システムを適用することができる。
生水素を利用する燃料電池発電システムについて
述べたが、適用分野を特に化学プラントに限定す
るものではなく、水素を燃料として使用できる場
合には、分野を問わず全く同様の効果でこの燃料
電池発電システムを適用することができる。
以上のようにこの発明によれば、燃料電池の余
剰燃料を燃焼として燃焼する燃焼炉と、この燃焼
炉の排ガス及び燃料電池の余剰空気を駆動源とし
て燃料電池に必要な圧縮空気を供給する圧縮空気
供給装置を設置したことにより、空気の圧縮動力
をシステム内で回収することができ、したがつて
システム効率を向上することができる燃料電池発
電システムを得ることができる。
剰燃料を燃焼として燃焼する燃焼炉と、この燃焼
炉の排ガス及び燃料電池の余剰空気を駆動源とし
て燃料電池に必要な圧縮空気を供給する圧縮空気
供給装置を設置したことにより、空気の圧縮動力
をシステム内で回収することができ、したがつて
システム効率を向上することができる燃料電池発
電システムを得ることができる。
第１図は従来の燃料電池発電システムを示す系
統図、第２図はこの発明の一実施例による燃料電
池発電システムを示す系統図である。 図におい、１は燃料電池本体、１０は燃焼炉、
１１は圧縮空気供給装置である。尚、図中同一符
号は同一又は相当部分を示す。
統図、第２図はこの発明の一実施例による燃料電
池発電システムを示す系統図である。 図におい、１は燃料電池本体、１０は燃焼炉、
１１は圧縮空気供給装置である。尚、図中同一符
号は同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 燃料改質装置を不要とする、副生水素を利用
する燃料電池発電システムにおいて、燃料電池本
体の燃料極出口側の余剰水素を燃料として燃焼す
る燃焼炉と、上記燃焼炉の燃焼排ガス及び燃料電
池の空気極出口側の余剰空気を駆動源とし燃料電
池に必要な圧縮空気を供給する圧縮空気供給装置
とを備えたことを特徴とする燃料電池発電システ
ム。 ２ 圧縮空気供給装置はターボコンプレツサであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
燃料電池発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59013689A JPS60158562A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59013689A JPS60158562A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 燃料電池発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60158562A JPS60158562A (ja) | 1985-08-19 |
| JPH0534783B2 true JPH0534783B2 (ja) | 1993-05-24 |
Family
ID=11840154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59013689A Granted JPS60158562A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60158562A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8526055D0 (en) * | 1985-10-22 | 1985-11-27 | Ici Plc | Electricity production |
| JPS6310472A (ja) * | 1986-07-01 | 1988-01-18 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池発電システム |
| JPS6310473A (ja) * | 1986-07-01 | 1988-01-18 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池発電システム |
| US4743517A (en) * | 1987-08-27 | 1988-05-10 | International Fuel Cells Corporation | Fuel cell power plant with increased reactant pressures |
| BE1008930A3 (nl) * | 1994-11-28 | 1996-10-01 | Dsm Nv | Gebruik van een brandstofcel in de chemische procesindustrie. |
| JP2015200466A (ja) * | 2014-04-09 | 2015-11-12 | 静岡ガス株式会社 | 水素ガス利用装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5736784A (en) * | 1980-08-16 | 1982-02-27 | Mitsui Toatsu Chem Inc | Method of effectively utilizing exhaust gas in fuel-cell power generation device, and system for that |
| JPS58166671A (ja) * | 1982-03-27 | 1983-10-01 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 燃料電池発電システムの圧力制御方法 |
-
1984
- 1984-01-27 JP JP59013689A patent/JPS60158562A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5736784A (en) * | 1980-08-16 | 1982-02-27 | Mitsui Toatsu Chem Inc | Method of effectively utilizing exhaust gas in fuel-cell power generation device, and system for that |
| JPS58166671A (ja) * | 1982-03-27 | 1983-10-01 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 燃料電池発電システムの圧力制御方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60158562A (ja) | 1985-08-19 |
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