JPH0612077B2 - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
- Publication number
- JPH0612077B2 JPH0612077B2 JP62026556A JP2655687A JPH0612077B2 JP H0612077 B2 JPH0612077 B2 JP H0612077B2 JP 62026556 A JP62026556 A JP 62026556A JP 2655687 A JP2655687 A JP 2655687A JP H0612077 B2 JPH0612077 B2 JP H0612077B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- turbine
- main body
- power generation
- generation system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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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)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、燃料電池本体部からの排熱エネルギーをター
ボコンプレッサのタービンの駆動に利用し、このターボ
コンプレッサのコンプレッサから燃料電池本体部に必要
な圧縮空気を供給するようにした燃料電池発電システム
に関する。
ボコンプレッサのタービンの駆動に利用し、このターボ
コンプレッサのコンプレッサから燃料電池本体部に必要
な圧縮空気を供給するようにした燃料電池発電システム
に関する。
燃料電池発電システムは、周知のように、空気極、燃料
極および電解質層からなる燃料電池本体と、天然ガス等
の炭化水素系燃料を改質して上記燃料電池本体に供給す
る改質器を含む燃料電池本体部とこの燃料電池本体部に
圧縮空気を供給するコンプレッサとを備えている。
極および電解質層からなる燃料電池本体と、天然ガス等
の炭化水素系燃料を改質して上記燃料電池本体に供給す
る改質器を含む燃料電池本体部とこの燃料電池本体部に
圧縮空気を供給するコンプレッサとを備えている。
この燃料電池本体の性能は、上記の改質された燃料と空
気とからなる反応ガスの圧力の増大によって向上する傾
向を示すため、上記反応ガスの動作圧力を４〜６kg/cm2
程度に加圧・維持することが必要とされる。
気とからなる反応ガスの圧力の増大によって向上する傾
向を示すため、上記反応ガスの動作圧力を４〜６kg/cm2
程度に加圧・維持することが必要とされる。
このような反応ガスの圧力を得るためには空気を圧縮し
なければならず、このために多大のエネルギーが必要と
なるので、上記改質器からの燃焼排ガスおよび燃料電池
本体部を冷却するための冷却水から余剰スチームや燃料
電池本体部の空気極からの余剰空気を上記ターボコンプ
レッサのタービンに供給することによって、効率の向上
を図っている。
なければならず、このために多大のエネルギーが必要と
なるので、上記改質器からの燃焼排ガスおよび燃料電池
本体部を冷却するための冷却水から余剰スチームや燃料
電池本体部の空気極からの余剰空気を上記ターボコンプ
レッサのタービンに供給することによって、効率の向上
を図っている。
このような燃料電池発電システムの具体的な従来例が
「北海道火力原子力発電ニュース」１９８５年（昭和６
０年）１２月(Vol.28,第1,2 号)に記載されており、こ
れを簡略化して第２図に示した。
「北海道火力原子力発電ニュース」１９８５年（昭和６
０年）１２月(Vol.28,第1,2 号)に記載されており、こ
れを簡略化して第２図に示した。
この第２図において、１は上記のような燃料電池本体
部、２はタービン２ａおよびコンプレッサ２ｂとを含む
ターボコンプレッサ、３はこのコンプレッサ２ｂの入口
側に設置された給気配管、４はこのコンプレッサ２ｂの
出口側に設置されてこのコンプレッサ２ｂによって圧縮
された空気を上記燃料電池本体部１に供給するための空
気供給管、５は上記燃料電池本体部１から排出された排
ガスを上記タービン２ａに導く排ガス配管、６はこの排
ガス配管５の経路中に設けられてこの排ガスのみでは不
足するタービン２ｂの駆動力を補うための補助燃焼器、
７は燃料電池本体部１から発生する前記余剰スチームを
この燃料電池本体部１から上記補助燃焼器６への排ガス
配管の途中で供給するための余剰スチーム配管である。
部、２はタービン２ａおよびコンプレッサ２ｂとを含む
ターボコンプレッサ、３はこのコンプレッサ２ｂの入口
側に設置された給気配管、４はこのコンプレッサ２ｂの
出口側に設置されてこのコンプレッサ２ｂによって圧縮
された空気を上記燃料電池本体部１に供給するための空
気供給管、５は上記燃料電池本体部１から排出された排
ガスを上記タービン２ａに導く排ガス配管、６はこの排
ガス配管５の経路中に設けられてこの排ガスのみでは不
足するタービン２ｂの駆動力を補うための補助燃焼器、
７は燃料電池本体部１から発生する前記余剰スチームを
この燃料電池本体部１から上記補助燃焼器６への排ガス
配管の途中で供給するための余剰スチーム配管である。
このような燃料電池発電システムの動作は、次のとおり
である。
である。
燃料電池発電システムの起動時には、例えば上記補助燃
焼器６において燃料の燃焼させて得られたガスをターボ
コンプレッサ２のタービン２ａに供給して自力運転状態
とし、このターボコンプレッサ２のコンプレッサ２ｂか
らの圧縮空気を燃料電池本体部１に供給する。
焼器６において燃料の燃焼させて得られたガスをターボ
コンプレッサ２のタービン２ａに供給して自力運転状態
とし、このターボコンプレッサ２のコンプレッサ２ｂか
らの圧縮空気を燃料電池本体部１に供給する。
燃料電池発電システムが通常の動作状態となれば、燃料
電池本体部１から排出される排ガスは排ガス配管５から
上記補助燃焼器６を経て上記ターボコンプレッサ２のタ
ービン２ａに導かれてこのタービン２ａを駆動するよう
になるので、上記補助燃焼器６で燃焼させる燃料の量は
不足するエネルギーを補助するに必要な量で足りるよう
になる。
電池本体部１から排出される排ガスは排ガス配管５から
上記補助燃焼器６を経て上記ターボコンプレッサ２のタ
ービン２ａに導かれてこのタービン２ａを駆動するよう
になるので、上記補助燃焼器６で燃焼させる燃料の量は
不足するエネルギーを補助するに必要な量で足りるよう
になる。
この第２図の従来例では、燃料電池本体部１で発生する
前記の余剰スチームを余剰スチーム配管７を介して上記
補助燃焼器６の上流の排ガス配管５に供給して更に燃料
電池発電システムの効率を向上させるようにしている。
前記の余剰スチームを余剰スチーム配管７を介して上記
補助燃焼器６の上流の排ガス配管５に供給して更に燃料
電池発電システムの効率を向上させるようにしている。
しかしながら、上記のような燃料電池発電システムの起
動時や低負荷動作時などには燃料電池本体部１から配管
５を経て排出される排ガスの温度が低くなるので、補助
燃焼器６の上流側でこの配管５に流入する燃料電池本体
部１からの余剰スチーム中の水分が凝縮してミストが生
じることがある。
動時や低負荷動作時などには燃料電池本体部１から配管
５を経て排出される排ガスの温度が低くなるので、補助
燃焼器６の上流側でこの配管５に流入する燃料電池本体
部１からの余剰スチーム中の水分が凝縮してミストが生
じることがある。
このミストは、補助燃焼器６内やこの補助燃焼器からタ
ーボコンプレッサ２のタービン２ａに至る配管に錆や腐
食（エロージョン）を発生させたり、あるいは、この補
助燃焼器６を通過して上記タービン２ａに達してこのタ
ービン２ａのタービンブレードに損傷を与えるなど、極
めて重大の影響を及ぼす。
ーボコンプレッサ２のタービン２ａに至る配管に錆や腐
食（エロージョン）を発生させたり、あるいは、この補
助燃焼器６を通過して上記タービン２ａに達してこのタ
ービン２ａのタービンブレードに損傷を与えるなど、極
めて重大の影響を及ぼす。
この発明は、効率の低下を招くことなく、燃料電池本体
部１からの余剰スチーム中の水分が凝縮してミストを発
生することがないようにした燃料電池発電システムを提
供することを目的とする。
部１からの余剰スチーム中の水分が凝縮してミストを発
生することがないようにした燃料電池発電システムを提
供することを目的とする。
第１図に示した基本的実施例に示すように、燃料電池本
体部１からの排ガスにより駆動されるタービン２ａおよ
びこのタービン２ａに直結・駆動されて上記燃料電池本
体部１に圧縮空気を供給するコンプレッサ２ｂとからな
るターボコンプレッサ２とを備える燃料電池発電システ
ムにおいて、上記燃料電池本体部１から上記タービン２
ａに至る排ガス配管経路中に補助燃焼器６を設けるとと
もに、上記燃料電池本体部１からの余剰スチーム配管８
の他端を上記補助燃焼器６と上記タービン２ａとの間の
配管に接続した。
体部１からの排ガスにより駆動されるタービン２ａおよ
びこのタービン２ａに直結・駆動されて上記燃料電池本
体部１に圧縮空気を供給するコンプレッサ２ｂとからな
るターボコンプレッサ２とを備える燃料電池発電システ
ムにおいて、上記燃料電池本体部１から上記タービン２
ａに至る排ガス配管経路中に補助燃焼器６を設けるとと
もに、上記燃料電池本体部１からの余剰スチーム配管８
の他端を上記補助燃焼器６と上記タービン２ａとの間の
配管に接続した。
燃料電池発電システムの起動時や低負荷動作時などには
燃料電池本体部１から配管５を経て排出される排ガスの
温度が低くて、ターボコンプレッサ２のタービン２ａの
駆動力が不足するような場合には、補助燃料器６で燃料
を燃焼させて充分な駆動力が得られるように制御されて
いる。
燃料電池本体部１から配管５を経て排出される排ガスの
温度が低くて、ターボコンプレッサ２のタービン２ａの
駆動力が不足するような場合には、補助燃料器６で燃料
を燃焼させて充分な駆動力が得られるように制御されて
いる。
このため、補助燃焼器６の出口側およびターボコンプレ
ッサ２のタービン２ａの入口側でのガス温度は、正常動
作時を含めて、常に高い温度に維持されているので、燃
料電池本体部１から供給された余剰スチームの温度が低
くてもこの余剰スチーム中の水分が凝縮してミストを発
生することがなく、燃料電池本体部１からの余剰スチー
ムは常にミストを含まない気体の状態を保ったままター
ボンコンプレッサ２のタービン２ａの駆動に有効に利用
される。
ッサ２のタービン２ａの入口側でのガス温度は、正常動
作時を含めて、常に高い温度に維持されているので、燃
料電池本体部１から供給された余剰スチームの温度が低
くてもこの余剰スチーム中の水分が凝縮してミストを発
生することがなく、燃料電池本体部１からの余剰スチー
ムは常にミストを含まない気体の状態を保ったままター
ボンコンプレッサ２のタービン２ａの駆動に有効に利用
される。
これによって、余剰スチーム中のミストによるタービン
ブレードの損傷も起こらず、また、燃料電池本体部１か
ら補助燃焼器６に至る排ガス配管５には燃料電池本体部
１からの余剰スチームが流入しないため、この余剰スチ
ームが凝縮して生じる水分によってこの排ガス配管や補
助燃焼器に発生する錆や腐食（エロージョン）を防止で
きるという格別の効果が得られる。
ブレードの損傷も起こらず、また、燃料電池本体部１か
ら補助燃焼器６に至る排ガス配管５には燃料電池本体部
１からの余剰スチームが流入しないため、この余剰スチ
ームが凝縮して生じる水分によってこの排ガス配管や補
助燃焼器に発生する錆や腐食（エロージョン）を防止で
きるという格別の効果が得られる。
第１図は〔課題を解決するための手段〕の項で述べたよ
うに本発明の基本的実施例であって、燃料電池本体部１
からの余剰スチーム配管８が補助燃焼器６とターボコン
プレッサ２のタービン２ａ間の配管７に接続されている
点で、第２図について先に説明した従来例が燃料電池本
体部１からの余剰スチーム配管８を燃料電池本体部１と
補助燃焼器６間の排ガス配管５に接続されていたのと相
違しているだけである。
うに本発明の基本的実施例であって、燃料電池本体部１
からの余剰スチーム配管８が補助燃焼器６とターボコン
プレッサ２のタービン２ａ間の配管７に接続されている
点で、第２図について先に説明した従来例が燃料電池本
体部１からの余剰スチーム配管８を燃料電池本体部１と
補助燃焼器６間の排ガス配管５に接続されていたのと相
違しているだけである。
この相違点に基づく動作上の相違については、既に〔作
用〕の項で説明したところであるから、この第１図に実
施例の動作などは明らかであるから、より以上の説明は
省略する。
用〕の項で説明したところであるから、この第１図に実
施例の動作などは明らかであるから、より以上の説明は
省略する。
本発明による燃料電池発電システムにおいては、燃料電
池本体部１からの余剰スチームは常にミストを含まない
気体の状態を保ってタービンの駆動に有効に利用される
ので、この余剰スチーム中のミストによるタービンブレ
ードの損傷も起こらない。
池本体部１からの余剰スチームは常にミストを含まない
気体の状態を保ってタービンの駆動に有効に利用される
ので、この余剰スチーム中のミストによるタービンブレ
ードの損傷も起こらない。
さらに、燃料電池本体部から補助燃焼器に至る排ガス配
管には余剰スチームが流入しないため、この余剰スチー
ムが凝縮して生じる水分によってこの排ガス配管や補助
燃焼器に発生する錆や腐食を防止できるという格別の効
果が得られる。
管には余剰スチームが流入しないため、この余剰スチー
ムが凝縮して生じる水分によってこの排ガス配管や補助
燃焼器に発生する錆や腐食を防止できるという格別の効
果が得られる。
第１図は本発明による燃料電池発電システムの基本的実
施例を示す概略図、第２図は従来の燃料電池発電システ
ムの概略図である。 １は燃料電池本体部、２はターボコンプレッサ、２ａは
タービン、２ｂはコンプレッサ、５は排ガス配管、６は
補助燃焼器、８は余剰スチーム配管である。
施例を示す概略図、第２図は従来の燃料電池発電システ
ムの概略図である。 １は燃料電池本体部、２はターボコンプレッサ、２ａは
タービン、２ｂはコンプレッサ、５は排ガス配管、６は
補助燃焼器、８は余剰スチーム配管である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−104541（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−104539（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−165273（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−34863（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−32959（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−274563（ＪＰ，Ａ) 特公 昭62−57072（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】燃料電池本体部からの排ガスにより駆動さ
れるタービンおよびこのタービンに直結・駆動されて上
記燃料電池本体部に圧縮空気を供給するコンプレッサと
からなるターボコンプレッサとを備える燃料電池発電シ
ステムにおいて、 上記燃料電池本体部から上記タービンに至る排ガス配管
経路中に補助燃焼器を設けるとともに、上記燃料電池本
体部１からの余剰スチーム配管の他端を上記補助燃焼器
と上記タービンとの間の配管に接続したことを特徴とす
る燃料電池発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62026556A JPH0612077B2 (ja) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62026556A JPH0612077B2 (ja) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | 燃料電池発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63195335A JPS63195335A (ja) | 1988-08-12 |
| JPH0612077B2 true JPH0612077B2 (ja) | 1994-02-16 |
Family
ID=12196804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62026556A Expired - Lifetime JPH0612077B2 (ja) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0612077B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000348749A (ja) * | 1999-06-01 | 2000-12-15 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃料電池発電プラントの起動方法 |
| JP2001015134A (ja) * | 1999-06-29 | 2001-01-19 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃料電池とガスタービンの複合発電装置 |
| US20120045699A1 (en) * | 2010-08-20 | 2012-02-23 | Shailesh Atreya | Fuel Cell Power and Water Generation |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3973993A (en) * | 1975-02-12 | 1976-08-10 | United Technologies Corporation | Pressurized fuel cell power plant with steam flow through the cells |
| US3982962A (en) * | 1975-02-12 | 1976-09-28 | United Technologies Corporation | Pressurized fuel cell power plant with steam powered compressor |
| JPS54130715A (en) * | 1978-03-31 | 1979-10-11 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Steam injection type gas tubine engine |
| JPS58165273A (ja) * | 1982-03-26 | 1983-09-30 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池の発電方法 |
-
1987
- 1987-02-06 JP JP62026556A patent/JPH0612077B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63195335A (ja) | 1988-08-12 |
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