JPH0541236A - 電力貯蔵装置 - Google Patents
電力貯蔵装置Info
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- JPH0541236A JPH0541236A JP3197872A JP19787291A JPH0541236A JP H0541236 A JPH0541236 A JP H0541236A JP 3197872 A JP3197872 A JP 3197872A JP 19787291 A JP19787291 A JP 19787291A JP H0541236 A JPH0541236 A JP H0541236A
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
- H01M8/184—Regeneration by electrochemical means
- H01M8/186—Regeneration by electrochemical means by electrolytic decomposition of the electrolytic solution or the formed water product
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
- H01M2300/0071—Oxides
- H01M2300/0074—Ion conductive at high temperature
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- 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
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- Y02E60/50—Fuel cells
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- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 余剰電力を貯蔵して効率のよい発電を行なう
ことができ、また、立地に制約がなく短工期で建設でき
る電力貯蔵装置を提供する。 【構成】 固体酸化物を有し水蒸気電解セルと燃料電池
とを兼用する電解兼発電手段１、該電解兼発電手段１で
発生又は消費する水素を貯蔵又は放出する水素吸蔵合金
を用いた水素貯蔵手段５、前記電解兼発電手段１で発生
又は消費する酸素の貯蔵手段８と、前記電解兼発電手段
１へ水蒸気電解時に前記水素貯蔵手段８を経て水を供給
する水供給手段（水タンク２、ポンプ３）を具備する。
ことができ、また、立地に制約がなく短工期で建設でき
る電力貯蔵装置を提供する。 【構成】 固体酸化物を有し水蒸気電解セルと燃料電池
とを兼用する電解兼発電手段１、該電解兼発電手段１で
発生又は消費する水素を貯蔵又は放出する水素吸蔵合金
を用いた水素貯蔵手段５、前記電解兼発電手段１で発生
又は消費する酸素の貯蔵手段８と、前記電解兼発電手段
１へ水蒸気電解時に前記水素貯蔵手段８を経て水を供給
する水供給手段（水タンク２、ポンプ３）を具備する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、夜間余剰電力等の電力
を効果的に貯蔵するようにした電力貯蔵装置に関する。
を効果的に貯蔵するようにした電力貯蔵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電力消費の昼と夜の格差が著しいため
に、夜間に余った電力を貯蔵し、昼のピーク負荷時に放
電（発電）する電力貯蔵装置として、揚水発電所があ
る。揚水発電所では夜間の余剰電力を利用して、ポンプ
で下方のダムから上方のダムへ水を汲み上げ、日中は水
車発電機により発電する。
に、夜間に余った電力を貯蔵し、昼のピーク負荷時に放
電（発電）する電力貯蔵装置として、揚水発電所があ
る。揚水発電所では夜間の余剰電力を利用して、ポンプ
で下方のダムから上方のダムへ水を汲み上げ、日中は水
車発電機により発電する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】揚水発電所は、山間部
にダムを築いてつくられる。このため、立地に制限があ
り、かつ、建設期間も長いため、増大する一方の昼と夜
の電力消費量格差への対応が迅速にできない。
にダムを築いてつくられる。このため、立地に制限があ
り、かつ、建設期間も長いため、増大する一方の昼と夜
の電力消費量格差への対応が迅速にできない。
【０００４】このため、昼間のピーク電力対応は、石油
火力発電所等の運転に頼ることになるが、石油火力発電
所は、地球温暖化の原因となる炭酸ガスを排出する。
火力発電所等の運転に頼ることになるが、石油火力発電
所は、地球温暖化の原因となる炭酸ガスを排出する。
【０００５】前記の観点から、本発明は、クリーンなピ
ーク電力対応設備として、水素を媒体とした新方式の電
力貯蔵装置を提供しようとするものである。
ーク電力対応設備として、水素を媒体とした新方式の電
力貯蔵装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】１．本発明の電力貯蔵装
置は、固体酸化物電解質を有し水蒸気電解セルと燃料電
池とを兼用する電解兼発電手段と、該電解兼発電手段に
おいて発生又は消費する水素を貯蔵又は放出する水素吸
蔵合金を用いた水素貯蔵手段と、前記電解兼発電手段に
おいて発生又は消費する酸素の貯蔵手段と、前記電解兼
発電手段へ水蒸気電解時に前記水素貯蔵手段を経て水を
供給する水供給手段とを具備している。
置は、固体酸化物電解質を有し水蒸気電解セルと燃料電
池とを兼用する電解兼発電手段と、該電解兼発電手段に
おいて発生又は消費する水素を貯蔵又は放出する水素吸
蔵合金を用いた水素貯蔵手段と、前記電解兼発電手段に
おいて発生又は消費する酸素の貯蔵手段と、前記電解兼
発電手段へ水蒸気電解時に前記水素貯蔵手段を経て水を
供給する水供給手段とを具備している。
【０００７】２．また、本発明の電力貯蔵装置は、前記
１の電力貯蔵装置において、電解兼発電手段の排熱が供
給される熱電素子発電手段を具備している。
１の電力貯蔵装置において、電解兼発電手段の排熱が供
給される熱電素子発電手段を具備している。
【０００８】
【作用】前記１の本発明では、電解兼発電手段に水蒸気
を供給することによって、余剰電力等の電力を利用して
水蒸気が電気分解されて酸素と水素が発生し、水素は水
素貯蔵手段の水素吸蔵合金に吸収されて貯蔵され、酸素
は酸素貯蔵手段に貯蔵される。
を供給することによって、余剰電力等の電力を利用して
水蒸気が電気分解されて酸素と水素が発生し、水素は水
素貯蔵手段の水素吸蔵合金に吸収されて貯蔵され、酸素
は酸素貯蔵手段に貯蔵される。
【０００９】発電時には、酸素貯蔵手段から酸素を、水
素貯蔵手段の水素吸蔵合金から放出された水素を、それ
ぞれ電解兼発電手段へ戻し、同電解兼発電手段を燃料電
池として作用させ酸素と水素を反応させて水蒸気を発生
し、その際に電流を発生させる。
素貯蔵手段の水素吸蔵合金から放出された水素を、それ
ぞれ電解兼発電手段へ戻し、同電解兼発電手段を燃料電
池として作用させ酸素と水素を反応させて水蒸気を発生
し、その際に電流を発生させる。
【００１０】水素吸蔵合金は、水素を貯蔵する場合には
発熱し、水素を放出する場合には吸熱する特性がある。
発熱し、水素を放出する場合には吸熱する特性がある。
【００１１】水蒸気の前記の電解兼発電手段における電
気分解反応では、水を水蒸気へ加熱するエネルギが必要
である。電気分解によって発生した水素、酸素の熱エネ
ルギにより水を加熱しても、水を水蒸気に加熱するため
には更に熱エネルギの追加が必要である。水素吸蔵合金
を用いた水素貯蔵手段では、電解兼発電手段で発生した
水素を貯蔵する時に、前記のように、水素吸蔵合金が発
熱する。
気分解反応では、水を水蒸気へ加熱するエネルギが必要
である。電気分解によって発生した水素、酸素の熱エネ
ルギにより水を加熱しても、水を水蒸気に加熱するため
には更に熱エネルギの追加が必要である。水素吸蔵合金
を用いた水素貯蔵手段では、電解兼発電手段で発生した
水素を貯蔵する時に、前記のように、水素吸蔵合金が発
熱する。
【００１２】本発明１では、電解兼発電手段の水蒸気の
電気分解時に、同電解兼発電手段へ供給される電気分解
用の水を水素貯蔵手段を通すことによって、水素貯蔵手
段を冷却すると共に、電気分解用の水は加熱され、前記
の水を水蒸気に加熱するための追加エネルギが得られ
る。
電気分解時に、同電解兼発電手段へ供給される電気分解
用の水を水素貯蔵手段を通すことによって、水素貯蔵手
段を冷却すると共に、電気分解用の水は加熱され、前記
の水を水蒸気に加熱するための追加エネルギが得られ
る。
【００１３】また、前記の水素と酸素を電解兼発電手段
において反応させて水蒸気を発生させる発電時には、電
解兼発電手段において発熱がある。本発明１において、
この発熱エネルギを生成された水蒸気で持ち出し、その
一部を水素吸蔵合金を用いた水素貯蔵手段を通過させる
ようにすれば、水素吸蔵合金を加熱することによって貯
蔵した水素を放出することが可能となり、水素貯蔵手段
加熱用の外部熱エネルギが不要となる。
において反応させて水蒸気を発生させる発電時には、電
解兼発電手段において発熱がある。本発明１において、
この発熱エネルギを生成された水蒸気で持ち出し、その
一部を水素吸蔵合金を用いた水素貯蔵手段を通過させる
ようにすれば、水素吸蔵合金を加熱することによって貯
蔵した水素を放出することが可能となり、水素貯蔵手段
加熱用の外部熱エネルギが不要となる。
【００１４】以上の通り、本発明１では、電解兼発電手
段によって水蒸気を水素と酸素に電気分解し、またこの
水素と酸素とを電解兼発電手段によって反応させること
によって発電が行なわれ、余剰電力等を貯蔵し、これの
エネルギを必要な時に利用して発電が行なわれる。
段によって水蒸気を水素と酸素に電気分解し、またこの
水素と酸素とを電解兼発電手段によって反応させること
によって発電が行なわれ、余剰電力等を貯蔵し、これの
エネルギを必要な時に利用して発電が行なわれる。
【００１５】また、発生した水素の貯蔵手段に水素吸蔵
合金を用い、水素の吸収時に発生する熱で電解に使用す
る水を加熱すると共に水素吸蔵合金の温度を下げること
によって、電解用の水蒸気を得る追加のエネルギを必要
とせず、また水素吸蔵合金による水素の吸着が効率よく
行なわれる。
合金を用い、水素の吸収時に発生する熱で電解に使用す
る水を加熱すると共に水素吸蔵合金の温度を下げること
によって、電解用の水蒸気を得る追加のエネルギを必要
とせず、また水素吸蔵合金による水素の吸着が効率よく
行なわれる。
【００１６】前記２の本発明では、電解兼発電手段が燃
料電池として作用する際に発生する熱エネルギが熱電素
子発電手段へ供給されて発電が行なわれ、電力が得ら
れ、発電効率が高められる。
料電池として作用する際に発生する熱エネルギが熱電素
子発電手段へ供給されて発電が行なわれ、電力が得ら
れ、発電効率が高められる。
【００１７】
【実施例】本発明の第１の実施例を、図１によって説明
する。
する。
【００１８】１は水蒸気を電気分解して水素と酸素を発
生させ、かつ水素と酸素を反応させて水蒸気として発電
を行なうリバーシブル形固体酸化物電解質セル（以下リ
バーシブル形ＳＯＥ電解セルと称す）である。このリバ
ーシブル形ＳＯＥ電解セルは、電解質として安定化ジル
コニアのような酸素イオン導電体の板を用い、板の両面
に白金等の多孔質性のアノード電極及びカソード電極を
取りつけ、これらの電極が、交流の電力幹線２７にコン
バータ２７ａを介して接続されてて、前記水蒸気の電気
分解に当っては水蒸気電解セルとして作用し、前記水素
と酸素の反応によって水蒸気を発生さる時には酸素イオ
ンが電解質を透過することによって発電を行なう燃料電
池として作用する。
生させ、かつ水素と酸素を反応させて水蒸気として発電
を行なうリバーシブル形固体酸化物電解質セル（以下リ
バーシブル形ＳＯＥ電解セルと称す）である。このリバ
ーシブル形ＳＯＥ電解セルは、電解質として安定化ジル
コニアのような酸素イオン導電体の板を用い、板の両面
に白金等の多孔質性のアノード電極及びカソード電極を
取りつけ、これらの電極が、交流の電力幹線２７にコン
バータ２７ａを介して接続されてて、前記水蒸気の電気
分解に当っては水蒸気電解セルとして作用し、前記水素
と酸素の反応によって水蒸気を発生さる時には酸素イオ
ンが電解質を透過することによって発電を行なう燃料電
池として作用する。
【００１９】２は水タンクで、同水タンク２には、順次
ポンプ３、再生熱交換器４Ｃ，４Ｄ、水素吸蔵合金を充
填した水素タンク５、再生熱交換器４Ａ，４Ｂ及び加熱
器６を経て前記リバーシブル形ＳＯＥ電解セル１のカソ
ード電極側へ至るライン２０が接続されている。リバー
シブル形ＳＯＥ電解セル１のカソード電極側に接続され
た水素ライン２１は、前記再生熱交換器４Ａ，４Ｃを経
て前記水素タンク５に接続されている。また、リバーシ
ブル形ＳＯＥ電解セル１のアノード電極側に接続された
酸素ライン２２は、前記再生熱交換器４Ｂ，４Ｄ及び圧
縮機７を経て酸素タンク８に接続されている。また、前
記ライン２０，２１のリバーシブル形ＳＯＥ電解セル１
への接続点の付近の部分を接続しサーキュレータ２３と
弁２４ａをもつライン２４が設けられている。
ポンプ３、再生熱交換器４Ｃ，４Ｄ、水素吸蔵合金を充
填した水素タンク５、再生熱交換器４Ａ，４Ｂ及び加熱
器６を経て前記リバーシブル形ＳＯＥ電解セル１のカソ
ード電極側へ至るライン２０が接続されている。リバー
シブル形ＳＯＥ電解セル１のカソード電極側に接続され
た水素ライン２１は、前記再生熱交換器４Ａ，４Ｃを経
て前記水素タンク５に接続されている。また、リバーシ
ブル形ＳＯＥ電解セル１のアノード電極側に接続された
酸素ライン２２は、前記再生熱交換器４Ｂ，４Ｄ及び圧
縮機７を経て酸素タンク８に接続されている。また、前
記ライン２０，２１のリバーシブル形ＳＯＥ電解セル１
への接続点の付近の部分を接続しサーキュレータ２３と
弁２４ａをもつライン２４が設けられている。
【００２０】本実施例において、電力の貯蔵時には、リ
バーシブル形ＳＯＥ電解セル１において、水蒸気を電気
分解して水素と酸素とし、水素の化学エネルギとして貯
蔵する。電気分解に使う水は、水タンク２から、ポンプ
３により給水され、再生熱交換器４Ｃ，４Ｄを通り、水
素タンク５へ送られ、さらに、再生熱交換器４Ａ，４Ｂ
及び加熱器６を通る間に、後記するように加熱されて水
蒸気となり、リバーシブル形ＳＯＥ電解セル１へ供給さ
れる。同電解セル１ではアノード電極とカソード電極に
直流を通電することによって、電解質を水蒸気中の酸素
イオンが透過して、酸素と水素に分離される。製造され
た酸素は圧縮機７で圧縮ガスとして酸素タンク８へ貯蔵
され、製造された水素は、水素吸蔵合金を充填した水素
タンク５へ送られ、同水素タンク５に充填された水素吸
蔵合金に吸収させて貯蔵される。
バーシブル形ＳＯＥ電解セル１において、水蒸気を電気
分解して水素と酸素とし、水素の化学エネルギとして貯
蔵する。電気分解に使う水は、水タンク２から、ポンプ
３により給水され、再生熱交換器４Ｃ，４Ｄを通り、水
素タンク５へ送られ、さらに、再生熱交換器４Ａ，４Ｂ
及び加熱器６を通る間に、後記するように加熱されて水
蒸気となり、リバーシブル形ＳＯＥ電解セル１へ供給さ
れる。同電解セル１ではアノード電極とカソード電極に
直流を通電することによって、電解質を水蒸気中の酸素
イオンが透過して、酸素と水素に分離される。製造され
た酸素は圧縮機７で圧縮ガスとして酸素タンク８へ貯蔵
され、製造された水素は、水素吸蔵合金を充填した水素
タンク５へ送られ、同水素タンク５に充填された水素吸
蔵合金に吸収させて貯蔵される。
【００２１】前記の製造された酸素は、再生熱交換器４
Ｂ，４Ｄにおいて水タンク２からの水を加熱し、前記の
製造された水素は、再生熱交換４Ａ，４Ｃで水タンク２
からの水を加熱し、それらのもつエネルギが有効に回収
される。
Ｂ，４Ｄにおいて水タンク２からの水を加熱し、前記の
製造された水素は、再生熱交換４Ａ，４Ｃで水タンク２
からの水を加熱し、それらのもつエネルギが有効に回収
される。
【００２２】また、水素が水素タンク５で水素吸蔵合金
に吸収される際に発熱が行なわれるが、この熱も水タン
ク２からの水によって吸収され、水素吸蔵合金による水
素の吸収が効率よく行なわれる。
に吸収される際に発熱が行なわれるが、この熱も水タン
ク２からの水によって吸収され、水素吸蔵合金による水
素の吸収が効率よく行なわれる。
【００２３】また更に、水タンク２からの水は、前記よ
うに再生熱交換器４Ａ〜４Ｄ及び水素タンク５によって
加熱され、水素、酸素のもつ熱と吸蔵合金の水素吸収に
当って発生する熱が有効に回収されて水蒸気となった
上、リバーシブル形ＳＯＥ電解セル１へ供給され、全体
としての熱効率が向上する。
うに再生熱交換器４Ａ〜４Ｄ及び水素タンク５によって
加熱され、水素、酸素のもつ熱と吸蔵合金の水素吸収に
当って発生する熱が有効に回収されて水蒸気となった
上、リバーシブル形ＳＯＥ電解セル１へ供給され、全体
としての熱効率が向上する。
【００２４】一方、発電時には、酸素タンク８から酸素
を逆流させてリバーシブル形ＳＯＥ電解セル１へ戻し、
水素タンク５では吸蔵合金から水素を放出させ、逆流さ
せて同電解セル１へ戻す。この結果、リバーシブル形電
解セル１では、酸素イオンが電解質を透過して水素側へ
移行し、カソード電極部で反応して水素と酸素が結合し
水蒸気を生成する。このとき、酸素イオンが電解質を通
過するので、電流が発生し、電力として取り出すことが
できる。
を逆流させてリバーシブル形ＳＯＥ電解セル１へ戻し、
水素タンク５では吸蔵合金から水素を放出させ、逆流さ
せて同電解セル１へ戻す。この結果、リバーシブル形電
解セル１では、酸素イオンが電解質を透過して水素側へ
移行し、カソード電極部で反応して水素と酸素が結合し
水蒸気を生成する。このとき、酸素イオンが電解質を通
過するので、電流が発生し、電力として取り出すことが
できる。
【００２５】リバーシブル形ＳＯＥ電解セル１で生成し
た水蒸気は、発電時にリバーシブルＳＯＥ電解セル１で
の発熱による熱エネルギを受けて高温となり、その一部
は、再生熱交換器４Ａ，４Ｂを逆流しながら、リバーシ
ブル形ＳＯＥ電解セル１へ供給される水素と酸素を加熱
し、さらに水素タンク５に入って水素吸蔵合金を加熱し
て水素吸蔵合金からの水素の放出を活溌化した上、最後
に、再生熱交換器４Ｃ，４Ｄでリバーシブル形ＳＯＥ電
解セル１へ供給される水素、酸素へ伝熱して、水となっ
て水タンク２へ戻る。
た水蒸気は、発電時にリバーシブルＳＯＥ電解セル１で
の発熱による熱エネルギを受けて高温となり、その一部
は、再生熱交換器４Ａ，４Ｂを逆流しながら、リバーシ
ブル形ＳＯＥ電解セル１へ供給される水素と酸素を加熱
し、さらに水素タンク５に入って水素吸蔵合金を加熱し
て水素吸蔵合金からの水素の放出を活溌化した上、最後
に、再生熱交換器４Ｃ，４Ｄでリバーシブル形ＳＯＥ電
解セル１へ供給される水素、酸素へ伝熱して、水となっ
て水タンク２へ戻る。
【００２６】このようにして、本実施例では、発電時に
おいて、リバーシブル形ＳＯＥ電解セル１において発電
が行なわれ、また、その際発生する熱はリバーシブル形
ＳＯＥ電解セルに供給される水素と酸素に吸収されて熱
効率を上げることができると共に、水素吸蔵合金に吸収
され同水素吸蔵合金からの水素の放出を活溌にすること
ができる。
おいて、リバーシブル形ＳＯＥ電解セル１において発電
が行なわれ、また、その際発生する熱はリバーシブル形
ＳＯＥ電解セルに供給される水素と酸素に吸収されて熱
効率を上げることができると共に、水素吸蔵合金に吸収
され同水素吸蔵合金からの水素の放出を活溌にすること
ができる。
【００２７】本発明の第２の実施例を、図２によって説
明する。本実施例は、前記の第１の実施例に次の点を付
加したものである。
明する。本実施例は、前記の第１の実施例に次の点を付
加したものである。
【００２８】即ち、水タンク２からリバーシブル形ＳＯ
Ｅ電解セル１へ至るライン２０と同電解セル１から水素
タンク５へ至る水素ライン２１とを接続するサーキュレ
ータ２３をもつライン２４に熱交換器９を設けている。
熱電素子発電装置１０の高温側には前記熱交換器９を通
って熱電素子発電装置１０の高温側へ戻る流体の循環ル
ープ２５が設けられ、また熱電素子発電装置１０の低温
側には、冷却塔１１から熱電素子発電装置１０の低温側
を通って冷却塔１１へ戻る冷却水の循環ループ２６が設
けられている。
Ｅ電解セル１へ至るライン２０と同電解セル１から水素
タンク５へ至る水素ライン２１とを接続するサーキュレ
ータ２３をもつライン２４に熱交換器９を設けている。
熱電素子発電装置１０の高温側には前記熱交換器９を通
って熱電素子発電装置１０の高温側へ戻る流体の循環ル
ープ２５が設けられ、また熱電素子発電装置１０の低温
側には、冷却塔１１から熱電素子発電装置１０の低温側
を通って冷却塔１１へ戻る冷却水の循環ループ２６が設
けられている。
【００２９】前記熱電素子発電装置１０は、シリコン−
ゲルマニウム、鉛−テルル又は鉄−シリコンなどを用い
た高温用発電素子を備えており、ゼーベック効果によっ
て高温側と低温側の温度差に応じた電気出力が得られる
ようになっており、同熱電素子発電装置１０は、リバー
シブル形ＳＯＥ電解セル１に接続された電力幹線２７に
コンバータ２８を介して接続されている。
ゲルマニウム、鉛−テルル又は鉄−シリコンなどを用い
た高温用発電素子を備えており、ゼーベック効果によっ
て高温側と低温側の温度差に応じた電気出力が得られる
ようになっており、同熱電素子発電装置１０は、リバー
シブル形ＳＯＥ電解セル１に接続された電力幹線２７に
コンバータ２８を介して接続されている。
【００３０】本実施例では、前記第１の実施例の作用及
び効果に加えてリバーシブル形ＳＯＥ電解セル１を出た
残りの高温水蒸気は、熱交換器９で、熱電素子発電装置
１０の循環ライン２５内の流体へ排熱を伝達する。この
ようにして加熱された流体は、循環ループ２５を通って
熱電素子発電装置１０の高温側を循環し、一方、熱電素
子発電装置１０の低温側には、冷却塔１１で冷却した冷
却水を循環ループ２６を通って循環させて、温度差を形
成して発電が行なわれ、これが電力幹線２７に供給され
る。この発電効率は２０〜３０％程度が期待される。
び効果に加えてリバーシブル形ＳＯＥ電解セル１を出た
残りの高温水蒸気は、熱交換器９で、熱電素子発電装置
１０の循環ライン２５内の流体へ排熱を伝達する。この
ようにして加熱された流体は、循環ループ２５を通って
熱電素子発電装置１０の高温側を循環し、一方、熱電素
子発電装置１０の低温側には、冷却塔１１で冷却した冷
却水を循環ループ２６を通って循環させて、温度差を形
成して発電が行なわれ、これが電力幹線２７に供給され
る。この発電効率は２０〜３０％程度が期待される。
【００３１】従って、本実施例では、リバーシブル形Ｓ
ＯＥ電解セル１の高温水蒸気のもつエネルギを熱電素子
発電装置１０の電気出力として回収することができる。
ＯＥ電解セル１の高温水蒸気のもつエネルギを熱電素子
発電装置１０の電気出力として回収することができる。
【００３２】前記各実施例におけるエネルギの収支の１
例について以下説明する。水蒸気の電気分解に必要なエ
ネルギは、電気分解温度を１０００℃とすると水素１Ｎ
ｍ3 を製造する場合、次のようになる。 電気分解用電力 ２．２１ＫＷＨ／Ｎｍ3 電気分解用熱エネルギ ０．８９ＫＷＨ／Ｎｍ3 水蒸気を製造するエネルギ １．０２ＫＷＨ／Ｎｍ3 発生した水素及び酸素から再生熱交換器で回収されるエネルギ ０．５９ＫＷＨ／Ｎｍ3
例について以下説明する。水蒸気の電気分解に必要なエ
ネルギは、電気分解温度を１０００℃とすると水素１Ｎ
ｍ3 を製造する場合、次のようになる。 電気分解用電力 ２．２１ＫＷＨ／Ｎｍ3 電気分解用熱エネルギ ０．８９ＫＷＨ／Ｎｍ3 水蒸気を製造するエネルギ １．０２ＫＷＨ／Ｎｍ3 発生した水素及び酸素から再生熱交換器で回収されるエネルギ ０．５９ＫＷＨ／Ｎｍ3
【００３３】これより、熱エネルギとして必要なものは
０．８９＋（１．０２−０．５９）＝１．３２ＫＷＨ／
Ｎｍ3 である。前記各実施例では、電解水を水素吸蔵合
金を充填した水素タンクへ通し、水素の貯蔵時の発熱
量、約０．３６ＫＷＨ／Ｎｍ3 （例えばＬａＮｉ5 のレ
アアース系）を奪うから、正味必要な熱エネルギは０．
９６ＫＷＨ／Ｎｍ3 であり、水素製造総エネルギは、電
気分解用電力を加えて３．１７ＫＷＨ／Ｎｍ3 となる。
水素吸蔵合金を用いない場合には３．５３ＫＷＨ／Ｎｍ
3 が必要であるから約１０％のエネルギを節約すること
ができる。
０．８９＋（１．０２−０．５９）＝１．３２ＫＷＨ／
Ｎｍ3 である。前記各実施例では、電解水を水素吸蔵合
金を充填した水素タンクへ通し、水素の貯蔵時の発熱
量、約０．３６ＫＷＨ／Ｎｍ3 （例えばＬａＮｉ5 のレ
アアース系）を奪うから、正味必要な熱エネルギは０．
９６ＫＷＨ／Ｎｍ3 であり、水素製造総エネルギは、電
気分解用電力を加えて３．１７ＫＷＨ／Ｎｍ3 となる。
水素吸蔵合金を用いない場合には３．５３ＫＷＨ／Ｎｍ
3 が必要であるから約１０％のエネルギを節約すること
ができる。
【００３４】水素による発電時のエネルギ効率は、リバ
ーシブル形ＳＯＥ電解セルを用いての燃料電池作用の場
合は５０〜６０％、平均５５％である。残りの４５％
（１．６ＫＷＨ／Ｎｍ3 ）は排熱となるが、このうち
０．５９ＫＷＨ／Ｎｍ3 はリバーシブル形ＳＯＥ電解セ
ルに供給される水素、酸素の加熱用として消費され、ま
た水素タンク内での水素吸蔵合金の加熱に０．３６ＫＷ
Ｈ／Ｎｍ3 消費される。従って廃熱は０．６５ＫＷＨ／
Ｎｍ3 となる。
ーシブル形ＳＯＥ電解セルを用いての燃料電池作用の場
合は５０〜６０％、平均５５％である。残りの４５％
（１．６ＫＷＨ／Ｎｍ3 ）は排熱となるが、このうち
０．５９ＫＷＨ／Ｎｍ3 はリバーシブル形ＳＯＥ電解セ
ルに供給される水素、酸素の加熱用として消費され、ま
た水素タンク内での水素吸蔵合金の加熱に０．３６ＫＷ
Ｈ／Ｎｍ3 消費される。従って廃熱は０．６５ＫＷＨ／
Ｎｍ3 となる。
【００３５】前記第２の実施例では、この廃熱を熱電素
子を用いた発電装置で電力として回収する。高温型熱電
素子は、発電効率としては２０〜３０％、平均２５％が
見込まれるので、０．６５ＫＷＨ／Ｎｍ3 の廃熱から
０．１６２５ＫＷＨ／Ｎｍ3 の電力が回収できる。すな
わち、総発電量は２．１１５ＫＷＨ／Ｎｍ3 、発電効率
５９．６％が得られる。電力貯蔵効率は水素製造効率×
発電効率であるから１．１２×０．５９６＝０．６６
７、即ち６６．７％となる。水素吸蔵合金を用いず廃熱
回収を行なわない方式では、貯蔵効率は５０〜６０％で
あるから、前記第２の実施例では７〜１７％の効率向上
効果が得られる。
子を用いた発電装置で電力として回収する。高温型熱電
素子は、発電効率としては２０〜３０％、平均２５％が
見込まれるので、０．６５ＫＷＨ／Ｎｍ3 の廃熱から
０．１６２５ＫＷＨ／Ｎｍ3 の電力が回収できる。すな
わち、総発電量は２．１１５ＫＷＨ／Ｎｍ3 、発電効率
５９．６％が得られる。電力貯蔵効率は水素製造効率×
発電効率であるから１．１２×０．５９６＝０．６６
７、即ち６６．７％となる。水素吸蔵合金を用いず廃熱
回収を行なわない方式では、貯蔵効率は５０〜６０％で
あるから、前記第２の実施例では７〜１７％の効率向上
効果が得られる。
【００３６】なお、前記各実施例は、揚水発電所のよう
な特殊な地形や、限定されたエネルギ媒体を必要とせ
ず、どんな場所にも、特に都市近郊に短工期で建設でき
るメリットがある。
な特殊な地形や、限定されたエネルギ媒体を必要とせ
ず、どんな場所にも、特に都市近郊に短工期で建設でき
るメリットがある。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
本発明は、水蒸気電解セルと燃料電池とを兼用する電解
兼発電手段と、該電解兼発電手段において発生又は消費
する水素を貯蔵又は放出する水素吸蔵合金を用いた水素
貯蔵手段と、前記電解兼発電手段において発生又は消費
する酸素を貯蔵又は放出する酸素の貯蔵手段と、前記電
解兼発電手段へ水蒸気電解時に前記水素貯蔵手段を経て
水を供給する水供給手段を具えたことによって、余剰電
力等を利用して水蒸気を水素と酸素に分解し、必要時に
分解された水素と酸素を反応させて水蒸気として発電効
率の高い発電を行なうことができる。
本発明は、水蒸気電解セルと燃料電池とを兼用する電解
兼発電手段と、該電解兼発電手段において発生又は消費
する水素を貯蔵又は放出する水素吸蔵合金を用いた水素
貯蔵手段と、前記電解兼発電手段において発生又は消費
する酸素を貯蔵又は放出する酸素の貯蔵手段と、前記電
解兼発電手段へ水蒸気電解時に前記水素貯蔵手段を経て
水を供給する水供給手段を具えたことによって、余剰電
力等を利用して水蒸気を水素と酸素に分解し、必要時に
分解された水素と酸素を反応させて水蒸気として発電効
率の高い発電を行なうことができる。
【００３８】また、水素貯蔵手段に用いられる水素吸蔵
合金は、電解兼発電手段に供給される水によって冷却さ
れ、効率よく水素を吸収することができる。
合金は、電解兼発電手段に供給される水によって冷却さ
れ、効率よく水素を吸収することができる。
【００３９】また更に、本発明は、揚水発電所のような
特殊の地形や限定されたエネルギ媒体を必要とせず、立
地に制約を受けることがなく、また短工期で建設するこ
とができる。
特殊の地形や限定されたエネルギ媒体を必要とせず、立
地に制約を受けることがなく、また短工期で建設するこ
とができる。
【００４０】請求項２に記載の本発明は、請求項１に記
載の本発明に加えて、電解兼発電手段の排熱を利用して
熱電素子発電手段で発電が行なわれ、発電効率を更に高
めることができる。
載の本発明に加えて、電解兼発電手段の排熱を利用して
熱電素子発電手段で発電が行なわれ、発電効率を更に高
めることができる。
【図１】本発明の第１の実施例の系統図である。
【図２】本発明の第２の実施例の系統図である。
１ リバーシブル形ＳＯＥ電解セル ２ 水タンク ３ ポンプ ４Ａ〜４Ｄ 再生熱交換器 ５ 水素タンク ６ 加熱器 ７ 圧縮機 ８ 酸素タンク ９ 熱交換器 １０ 熱電素子発電装置 １１ 冷却塔 ２７ 電力幹線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 三男 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 固体酸化物電解質を有し水蒸気電解セル
と燃料電池とを兼用する電解兼発電手段と、該電解兼発
電手段において発生又は消費する水素を貯蔵又は放出す
る水素吸蔵合金を用いた水素貯蔵手段と、前記電解兼発
電手段において発生又は消費する酸素の貯蔵手段と、前
記電解兼発電手段へ水蒸気電解時に前記水素貯蔵手段を
経て水を供給する水供給手段とを具備してなることを特
徴とする電力貯蔵装置。 - 【請求項２】 電解兼発電手段の排熱が供給される熱電
素子発電手段を具備してなることを特徴とする請求項１
に記載の電力貯蔵装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3197872A JPH0541236A (ja) | 1991-08-07 | 1991-08-07 | 電力貯蔵装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3197872A JPH0541236A (ja) | 1991-08-07 | 1991-08-07 | 電力貯蔵装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0541236A true JPH0541236A (ja) | 1993-02-19 |
Family
ID=16381729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3197872A Withdrawn JPH0541236A (ja) | 1991-08-07 | 1991-08-07 | 電力貯蔵装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0541236A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06276701A (ja) * | 1993-03-22 | 1994-09-30 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 電力貯蔵装置 |
| JPH07153476A (ja) * | 1993-11-30 | 1995-06-16 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ポータブル燃料電池動力システム |
| JPH0822832A (ja) * | 1994-07-06 | 1996-01-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 燃料電池熱発電装置接続システム |
| WO1996023322A1 (en) * | 1995-01-25 | 1996-08-01 | Westinghouse Electric Corporation | An electrochemical energy conversion and storage system |
| JP2001126742A (ja) * | 1999-10-27 | 2001-05-11 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池発電装置 |
| WO2006085520A1 (ja) * | 2005-02-14 | 2006-08-17 | The Japan Steel Works, Ltd. | 燃料電池稼働方法及びその装置 |
| JP2006526882A (ja) * | 2003-06-05 | 2006-11-24 | ソーラー リアクター テクノロジーズ，インコーポレイテッド | 排煙放出を処理するための方法 |
| WO2012098945A1 (ja) * | 2011-01-20 | 2012-07-26 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | ２次電池型燃料電池システム |
| JP2013199675A (ja) * | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Tokyo Gas Co Ltd | 電気化学装置および蓄電システム |
| WO2014036599A1 (en) * | 2012-09-07 | 2014-03-13 | Gamikon Pty Ltd | Electrolysis apparatus |
-
1991
- 1991-08-07 JP JP3197872A patent/JPH0541236A/ja not_active Withdrawn
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06276701A (ja) * | 1993-03-22 | 1994-09-30 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 電力貯蔵装置 |
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| JP4603379B2 (ja) * | 2005-02-14 | 2010-12-22 | 株式会社日本製鋼所 | 燃料電池稼働方法及びその装置 |
| WO2012098945A1 (ja) * | 2011-01-20 | 2012-07-26 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | ２次電池型燃料電池システム |
| JP5168431B2 (ja) * | 2011-01-20 | 2013-03-21 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | ２次電池型固体酸化物燃料電池システム |
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| CN104769160A (zh) * | 2012-09-07 | 2015-07-08 | 加米康私人有限公司 | 电解设备 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981112 |