JPH06124719A - 水中動力装置 - Google Patents
水中動力装置Info
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- JPH06124719A JPH06124719A JP4274513A JP27451392A JPH06124719A JP H06124719 A JPH06124719 A JP H06124719A JP 4274513 A JP4274513 A JP 4274513A JP 27451392 A JP27451392 A JP 27451392A JP H06124719 A JPH06124719 A JP H06124719A
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- carrier gas
- oxidant
- circulation line
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- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
- H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
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- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
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- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
- H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
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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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
(57)【要約】
【目的】 振動および騒音が少なく、熱効率の高い水中
動力装置を提供する。 【構成】 固体電解質型燃料電池１と、該固体電解質型
燃料電池１に燃料を供給する燃料系キャリヤーガス循環
ライン６および酸化剤を供給する酸化剤系キャリヤーガ
ス循環ライン９と、燃料を供給したのち固体電解質型燃
料電池１から流出する燃料系キャリヤーガスと、これか
ら固体電解質型燃料電池１に流入する燃料系キャリヤー
ガスおよび／または酸化剤系キャリヤーガスとを熱交換
する熱交換器４および５と、この熱交換器４、５から流
出する前記固体電解質型燃料電池１から流出した燃料系
キャリヤーガスを圧縮、冷却して燃料系キャリヤーガス
の一部および同伴される水分を液化して分離する圧縮機
２１および冷却器１３、１６を有する。 【効果】 固体電解質型燃料電池を用いたことにより、
高効率で、しかも振動、騒音の少ない水中動力装置が得
られる。
動力装置を提供する。 【構成】 固体電解質型燃料電池１と、該固体電解質型
燃料電池１に燃料を供給する燃料系キャリヤーガス循環
ライン６および酸化剤を供給する酸化剤系キャリヤーガ
ス循環ライン９と、燃料を供給したのち固体電解質型燃
料電池１から流出する燃料系キャリヤーガスと、これか
ら固体電解質型燃料電池１に流入する燃料系キャリヤー
ガスおよび／または酸化剤系キャリヤーガスとを熱交換
する熱交換器４および５と、この熱交換器４、５から流
出する前記固体電解質型燃料電池１から流出した燃料系
キャリヤーガスを圧縮、冷却して燃料系キャリヤーガス
の一部および同伴される水分を液化して分離する圧縮機
２１および冷却器１３、１６を有する。 【効果】 固体電解質型燃料電池を用いたことにより、
高効率で、しかも振動、騒音の少ない水中動力装置が得
られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水中動力装置に係り、
特に内部消費動力の少ない高効率の水中動力装置に関す
る。
特に内部消費動力の少ない高効率の水中動力装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、水中動力装置としては，使用の簡
便さ、信頼性等の理由からバッテリーが使用されてい
た。しかし、近年、動力のパワーアップや持続時間の長
期化が要求されるに伴い、スターリング機関やクローズ
ドサーキットディーゼル機関等が利用されるようになっ
た。
便さ、信頼性等の理由からバッテリーが使用されてい
た。しかし、近年、動力のパワーアップや持続時間の長
期化が要求されるに伴い、スターリング機関やクローズ
ドサーキットディーゼル機関等が利用されるようになっ
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術におけるスターリング機関は比較的騒音および振
動は少ないが、高い熱効率が得られにくいという欠点が
あり、またクローズドサーキットディーゼル機関は上記
欠点に加え、高温高圧の燃焼を伴うために振動および騒
音が激しいうえ、爆発力が大きいので機関重量を大きく
しなければならないという欠点がある。このように従来
の技術は熱効率的にも十分なものではなく、特に騒音、
振動が大きいという致命的な欠点があり、システムも複
雑になる等水中動力装置としては不満足なものであっ
た。
来技術におけるスターリング機関は比較的騒音および振
動は少ないが、高い熱効率が得られにくいという欠点が
あり、またクローズドサーキットディーゼル機関は上記
欠点に加え、高温高圧の燃焼を伴うために振動および騒
音が激しいうえ、爆発力が大きいので機関重量を大きく
しなければならないという欠点がある。このように従来
の技術は熱効率的にも十分なものではなく、特に騒音、
振動が大きいという致命的な欠点があり、システムも複
雑になる等水中動力装置としては不満足なものであっ
た。
【０００４】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解決し、騒音、振動等が少なく、熱効率の高い水中動力
装置を提供することにある。
解決し、騒音、振動等が少なく、熱効率の高い水中動力
装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、固体電解質型燃料電池と、該固体電解質型燃
料電池に燃料を供給する燃料系キャリヤーガス循環ライ
ンおよび酸素を供給する酸化剤系キャリヤーガス循環ラ
インと、燃料を供給したのち前記固体電解質型燃料電池
から流出する燃料系キャリヤーガスを用いて固体電解質
型燃料電池に流入する燃料系キャリヤーガスおよび／ま
たは酸化剤系キャリヤーガスを加熱する熱交換器と、該
熱交換器で冷却された前記固体電解質型燃料電池から流
出した燃料系キャリヤーガスを圧縮、冷却して該燃料系
キャリヤーガスの一部および同伴される水分を凝縮して
分離する圧縮機および冷却器を有することを特徴とす
る。
本発明は、固体電解質型燃料電池と、該固体電解質型燃
料電池に燃料を供給する燃料系キャリヤーガス循環ライ
ンおよび酸素を供給する酸化剤系キャリヤーガス循環ラ
インと、燃料を供給したのち前記固体電解質型燃料電池
から流出する燃料系キャリヤーガスを用いて固体電解質
型燃料電池に流入する燃料系キャリヤーガスおよび／ま
たは酸化剤系キャリヤーガスを加熱する熱交換器と、該
熱交換器で冷却された前記固体電解質型燃料電池から流
出した燃料系キャリヤーガスを圧縮、冷却して該燃料系
キャリヤーガスの一部および同伴される水分を凝縮して
分離する圧縮機および冷却器を有することを特徴とす
る。
【０００６】本発明において水中動力装置とは、みずか
ら燃料等を携行し、任意の期間水面以上から何等の物質
の供給を受ける事も無く、また水面以上への何等の物質
の排出も伴う事も無く自立して作動する動力装置であっ
て、今後進展が予想される海洋開発に際して、潜行中の
潜水船の推進動力装置や深海で作動するロボットの動力
装置等として使用されるものである。
ら燃料等を携行し、任意の期間水面以上から何等の物質
の供給を受ける事も無く、また水面以上への何等の物質
の排出も伴う事も無く自立して作動する動力装置であっ
て、今後進展が予想される海洋開発に際して、潜行中の
潜水船の推進動力装置や深海で作動するロボットの動力
装置等として使用されるものである。
【０００７】
【作用】水中動力装置を、固体電解質型燃料電池と、該
固体電解質型燃料電池に燃料および酸化剤を供給する燃
料系キャリヤーガス循環ラインおよび酸化剤系キャリヤ
ーガス循環ラインとで構成したことにより、燃料系キャ
リヤーガスによって、例えば炭化水素燃料を固体電解質
型燃料電池に供給し、これを内部改質して生成した水素
を電極反応物質として使用することができるので、装置
の高効率が計れるうえ、燃料利用率が向上する。
固体電解質型燃料電池に燃料および酸化剤を供給する燃
料系キャリヤーガス循環ラインおよび酸化剤系キャリヤ
ーガス循環ラインとで構成したことにより、燃料系キャ
リヤーガスによって、例えば炭化水素燃料を固体電解質
型燃料電池に供給し、これを内部改質して生成した水素
を電極反応物質として使用することができるので、装置
の高効率が計れるうえ、燃料利用率が向上する。
【０００８】また、固体電解質型燃料電池から流出する
高温ガスと、これから固体電解質型燃料電池に流入する
低温ガスとを熱交換する熱交換器を設けたことにより、
熱効率が向上する。さらに燃料と酸化剤をそれぞれ別系
統で供給する、燃料系および酸化剤系キャリヤーガス循
環ラインを設けたこと、および該燃料系キャリヤーガス
循環ラインに圧縮機および冷却器を設けたことにより、
燃料および酸化剤の連続供給ならびに、燃料の内部改質
で生成した電極反応に関与しない成分および電極反応で
生じた水分を連続的に抜き出すことができるようにな
る。
高温ガスと、これから固体電解質型燃料電池に流入する
低温ガスとを熱交換する熱交換器を設けたことにより、
熱効率が向上する。さらに燃料と酸化剤をそれぞれ別系
統で供給する、燃料系および酸化剤系キャリヤーガス循
環ラインを設けたこと、および該燃料系キャリヤーガス
循環ラインに圧縮機および冷却器を設けたことにより、
燃料および酸化剤の連続供給ならびに、燃料の内部改質
で生成した電極反応に関与しない成分および電極反応で
生じた水分を連続的に抜き出すことができるようにな
る。
【０００９】本発明において、固体電解質型燃料電池
（以下、ＳＯＦＣという）とは、固体電解質膜と、該固
体電解質膜の両面にそれぞれ積層された燃料側電極およ
び酸素側電極とからなる単セルを、例えばガスセパレー
タを介して多数積層し、これを電気的に接続した、高効
率で、しかも高圧力下での稼動も十分可能な燃料電池で
ある。
（以下、ＳＯＦＣという）とは、固体電解質膜と、該固
体電解質膜の両面にそれぞれ積層された燃料側電極およ
び酸素側電極とからなる単セルを、例えばガスセパレー
タを介して多数積層し、これを電気的に接続した、高効
率で、しかも高圧力下での稼動も十分可能な燃料電池で
ある。
【００１０】本発明において、ＳＯＦＣの電極反応に関
与する燃料は水素であるが、水素源としては炭化水素燃
料が使用される。炭化水素燃料は燃料系キャリヤーガス
循環ラインの、例えばＳＯＦＣ入口側に供給され、キャ
リヤーガスに同伴してＳＯＦＣ内に流入し、該ＳＯＦＣ
内で内部改質されて水素を発生し、この水素が電極反応
に寄与する。炭化水素燃料としては改質し易くエネルギ
ー密度の高いもの、例えばメタノール（ＣＨ3 ＯＨ）が
使用される。一方、酸化剤系キャリヤーガスによってＳ
ＯＦＣに供給される酸化剤としては、例えば液体酸素を
蒸発させて作った酸素ガスが使用される。
与する燃料は水素であるが、水素源としては炭化水素燃
料が使用される。炭化水素燃料は燃料系キャリヤーガス
循環ラインの、例えばＳＯＦＣ入口側に供給され、キャ
リヤーガスに同伴してＳＯＦＣ内に流入し、該ＳＯＦＣ
内で内部改質されて水素を発生し、この水素が電極反応
に寄与する。炭化水素燃料としては改質し易くエネルギ
ー密度の高いもの、例えばメタノール（ＣＨ3 ＯＨ）が
使用される。一方、酸化剤系キャリヤーガスによってＳ
ＯＦＣに供給される酸化剤としては、例えば液体酸素を
蒸発させて作った酸素ガスが使用される。
【００１１】本発明において燃料系キャリヤーガスは、
燃料の種類によって決定される。すなわち燃料として炭
化水素燃料、例えばメタノールを使用するときは、燃料
系キャリヤーガスとしては炭酸ガス（ＣＯ2 ）が使用さ
れる。一方、酸化剤系キャリヤーガスとしては、例えば
窒素（Ｎ2 ）が使用されるが、同様の目的を達成できる
ものであれば、特に限定されない。また循環ライン内の
キャリヤーガス圧力はそれぞれ１０気圧以上に設定する
ことが好ましく、これによって燃料系キャリヤーガス内
の炭酸ガス分圧を高めることができるので、炭化水素燃
料が改質した際に副生するＣＯ2 を圧縮するための動力
を低減することができる。この目的を容易に達成するた
めに、装置全体を加圧容器の中に設置し、容器内圧力を
循環ライン内のキャリヤーガス圧力に均衡させることが
好ましい。
燃料の種類によって決定される。すなわち燃料として炭
化水素燃料、例えばメタノールを使用するときは、燃料
系キャリヤーガスとしては炭酸ガス（ＣＯ2 ）が使用さ
れる。一方、酸化剤系キャリヤーガスとしては、例えば
窒素（Ｎ2 ）が使用されるが、同様の目的を達成できる
ものであれば、特に限定されない。また循環ライン内の
キャリヤーガス圧力はそれぞれ１０気圧以上に設定する
ことが好ましく、これによって燃料系キャリヤーガス内
の炭酸ガス分圧を高めることができるので、炭化水素燃
料が改質した際に副生するＣＯ2 を圧縮するための動力
を低減することができる。この目的を容易に達成するた
めに、装置全体を加圧容器の中に設置し、容器内圧力を
循環ライン内のキャリヤーガス圧力に均衡させることが
好ましい。
【００１２】本発明においては、ＳＯＦＣから流出する
燃料系キャリヤーガスの有する熱量で、これからＳＯＦ
Ｃに流入する燃料系キャリヤーガスおよび／または酸化
剤系キャリヤーガスを加熱するために熱交換器を用い
る。この熱交換器は公知のものであるが、二系統に完全
に分離された燃料系および酸化剤系のキャリヤーガスの
双方を加熱できる高熱伝達率のものであることが好まし
い。
燃料系キャリヤーガスの有する熱量で、これからＳＯＦ
Ｃに流入する燃料系キャリヤーガスおよび／または酸化
剤系キャリヤーガスを加熱するために熱交換器を用い
る。この熱交換器は公知のものであるが、二系統に完全
に分離された燃料系および酸化剤系のキャリヤーガスの
双方を加熱できる高熱伝達率のものであることが好まし
い。
【００１３】本発明において、燃料系キャリヤーガスの
一部を凝縮分離する前に、該燃料系キャリヤーガスに同
伴される水分を凝縮分離するために、前記キャリヤーガ
スの一部を凝縮する圧縮機および冷却器の前段に水分分
離用の冷却器を設けることが好ましい。圧縮機および冷
却器としては公知のものが使用される。本発明におい
て、ＳＯＦＣから流出する酸化剤系キャリヤーガスの有
する熱量で、これからＳＯＦＣに流入する酸化剤系キャ
リヤーガスを予熱する熱交換器を設けることもできる。
一部を凝縮分離する前に、該燃料系キャリヤーガスに同
伴される水分を凝縮分離するために、前記キャリヤーガ
スの一部を凝縮する圧縮機および冷却器の前段に水分分
離用の冷却器を設けることが好ましい。圧縮機および冷
却器としては公知のものが使用される。本発明におい
て、ＳＯＦＣから流出する酸化剤系キャリヤーガスの有
する熱量で、これからＳＯＦＣに流入する酸化剤系キャ
リヤーガスを予熱する熱交換器を設けることもできる。
【００１４】
【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。図１は、本発明の一実施例を示す水中動力装置の
系統を示す図である。この装置は、ＳＯＦＣ１と、該Ｓ
ＯＦＣ１に電極反応物質としての燃料および酸素をそれ
ぞれ供給する燃料系キャリヤーガス循環ライン６および
酸化剤系キャリヤーガス循環ライン９と、両キャリヤー
ガス循環ライン６および９にそれぞれ設けられた燃料系
ガス循環ポンプ１８および酸化剤系ガス循環ポンプ１９
と、前記ＳＯＦＣから流出した燃料系キャリヤーガスで
これからＳＯＦＣに流入する燃料系キャリヤーガスおよ
び／または酸化剤系キャリヤーガスを加熱する熱交換器
４および５と、熱交換後の前記固体電解質型燃料電池か
ら流出した燃料系キャリヤーガスの一部を液化分離す
る、前記燃料系キャリヤーガス循環ライン６の分岐配管
２３に設けられた燃料系ガス圧縮ポンプ２１および冷却
器１６とから主として構成されており、前記燃料系キャ
リヤーガス循環ライン６のＳＯＦＣ入口側と、例えばメ
タノールが貯留された燃料貯槽２とが燃料供給ポンプ１
７を有する燃料供給管１０で連結されており、また、前
記酸化剤系キャリヤーガス循環ライン９と、例えば液体
酸素が貯留された酸化剤貯槽３とが酸化剤供給管１１で
連結されている。７および８はそれぞれ酸化剤系キャリ
ヤーガス循環ライン９に設けられた熱交換器、１３およ
び１２は、それぞれ燃料系キャリヤーガス循環ライン６
および酸化剤系キャリヤーガス循環ライン９にそれぞれ
設けられた冷却器、１４は凝縮水の受器、１５は凝縮し
た液化炭酸ガスの受器、２０は水排出用昇圧ポンプ、２
２は液化炭酸ガス昇圧ポンプである。
する。図１は、本発明の一実施例を示す水中動力装置の
系統を示す図である。この装置は、ＳＯＦＣ１と、該Ｓ
ＯＦＣ１に電極反応物質としての燃料および酸素をそれ
ぞれ供給する燃料系キャリヤーガス循環ライン６および
酸化剤系キャリヤーガス循環ライン９と、両キャリヤー
ガス循環ライン６および９にそれぞれ設けられた燃料系
ガス循環ポンプ１８および酸化剤系ガス循環ポンプ１９
と、前記ＳＯＦＣから流出した燃料系キャリヤーガスで
これからＳＯＦＣに流入する燃料系キャリヤーガスおよ
び／または酸化剤系キャリヤーガスを加熱する熱交換器
４および５と、熱交換後の前記固体電解質型燃料電池か
ら流出した燃料系キャリヤーガスの一部を液化分離す
る、前記燃料系キャリヤーガス循環ライン６の分岐配管
２３に設けられた燃料系ガス圧縮ポンプ２１および冷却
器１６とから主として構成されており、前記燃料系キャ
リヤーガス循環ライン６のＳＯＦＣ入口側と、例えばメ
タノールが貯留された燃料貯槽２とが燃料供給ポンプ１
７を有する燃料供給管１０で連結されており、また、前
記酸化剤系キャリヤーガス循環ライン９と、例えば液体
酸素が貯留された酸化剤貯槽３とが酸化剤供給管１１で
連結されている。７および８はそれぞれ酸化剤系キャリ
ヤーガス循環ライン９に設けられた熱交換器、１３およ
び１２は、それぞれ燃料系キャリヤーガス循環ライン６
および酸化剤系キャリヤーガス循環ライン９にそれぞれ
設けられた冷却器、１４は凝縮水の受器、１５は凝縮し
た液化炭酸ガスの受器、２０は水排出用昇圧ポンプ、２
２は液化炭酸ガス昇圧ポンプである。
【００１５】このような構成において、燃料系キャリヤ
ーガスとして、例えばＣＯ2 が使用され、燃料系キャリ
ヤーガス循環ライン６を循環する、圧力３０ａｔａに調
整されたＣＯ2 は、燃料系ガス循環ポンプ１８を経たの
ち、熱交換器５および４を順次経て約８５０〜９００℃
に加熱された後、燃料供給管１０および燃料供給ポンプ
１７を経て燃料貯槽２から供給されるメタノールを同伴
してＳＯＦＣ１に流入し、該メタノールをＳＯＦＣの燃
料側電極に供給する。ＳＯＦＣの燃料側電極に供給され
たメタノールは、約９００℃、３０ａｔａで水素とＣＯ
2 とに内部改質し、水素は燃料として燃料側電極に取り
入れられる。一方、ＣＯ2 はキャリヤーガスとしてのＣ
Ｏ2 と合流してＳＯＦＣから流出し、熱交換器４および
５を順次経て約１００〜１５０℃に冷却されたのち、冷
却器１３に流入し、ここでさらに約２０〜４０℃に冷却
される。このときＣＯ2 に同伴された、電極反応生成物
である水分が凝縮水として分離し、分離水は水排出用昇
圧ポンプ２０を経て系外に排出される。水分が除去され
たＣＯ2 の一部は、燃料系キャリヤーガス循環ライン６
から分岐した分岐配管２３に流入し、燃料系ガス圧縮ポ
ンプ２１および冷却器１６で圧縮、冷却され、その一部
が凝縮して液化炭酸ガスとして分離される。分離された
液化炭酸ガスは液化炭酸ガス昇圧ポンプ２２を経て系外
に排出される。このとき凝縮しないで残留するガス、例
えば水素は前記燃料系キャリヤーガス循環ライン６に戻
る。このようにしてメタノールの改質によって副生する
量に相当する余剰分が分離除去されたキャリヤーガスと
してのＣＯ2 は、以下同様に燃料系キャリヤーガス循環
ライン６を循環して燃料であるメタノールを連続的にＳ
ＯＦＣに供給する。
ーガスとして、例えばＣＯ2 が使用され、燃料系キャリ
ヤーガス循環ライン６を循環する、圧力３０ａｔａに調
整されたＣＯ2 は、燃料系ガス循環ポンプ１８を経たの
ち、熱交換器５および４を順次経て約８５０〜９００℃
に加熱された後、燃料供給管１０および燃料供給ポンプ
１７を経て燃料貯槽２から供給されるメタノールを同伴
してＳＯＦＣ１に流入し、該メタノールをＳＯＦＣの燃
料側電極に供給する。ＳＯＦＣの燃料側電極に供給され
たメタノールは、約９００℃、３０ａｔａで水素とＣＯ
2 とに内部改質し、水素は燃料として燃料側電極に取り
入れられる。一方、ＣＯ2 はキャリヤーガスとしてのＣ
Ｏ2 と合流してＳＯＦＣから流出し、熱交換器４および
５を順次経て約１００〜１５０℃に冷却されたのち、冷
却器１３に流入し、ここでさらに約２０〜４０℃に冷却
される。このときＣＯ2 に同伴された、電極反応生成物
である水分が凝縮水として分離し、分離水は水排出用昇
圧ポンプ２０を経て系外に排出される。水分が除去され
たＣＯ2 の一部は、燃料系キャリヤーガス循環ライン６
から分岐した分岐配管２３に流入し、燃料系ガス圧縮ポ
ンプ２１および冷却器１６で圧縮、冷却され、その一部
が凝縮して液化炭酸ガスとして分離される。分離された
液化炭酸ガスは液化炭酸ガス昇圧ポンプ２２を経て系外
に排出される。このとき凝縮しないで残留するガス、例
えば水素は前記燃料系キャリヤーガス循環ライン６に戻
る。このようにしてメタノールの改質によって副生する
量に相当する余剰分が分離除去されたキャリヤーガスと
してのＣＯ2 は、以下同様に燃料系キャリヤーガス循環
ライン６を循環して燃料であるメタノールを連続的にＳ
ＯＦＣに供給する。
【００１６】一方、酸化剤系キャリヤーガス循環ライン
９のキャリヤーガスとしては、例えば窒素ガスが使用さ
れる。この窒素ガスも前記燃料系キャリヤーガスと同様
に約３０ａｔａに調節され、酸化剤系ガス循環ポンプ１
９を経たのち、酸化剤貯槽３から導入される酸素を同伴
して酸化剤系キャリヤーガス循環ライン９を流れ、熱交
換器８および７でＳＯＦＣ出口酸化剤系キャリヤーガス
の熱量を受けて約８００〜８５０℃に予熱された後、前
記熱交換器４に流入し、ここでＳＯＦＣ１出口燃料系キ
ャリヤーガスと熱交換して約８５０〜９００℃に昇温さ
れ、その後、ＳＯＦＣ１に流入し、該ＳＯＦＣ１の酸素
側電極に酸素を供給する。ＳＯＦＣの酸素側電極に酸素
を供給して流出した窒素ガスは熱交換器７および８を経
て冷却された後、消費した量に相当する酸素の供給を受
け、以下同様に循環ライン９を循環してＳＯＦＣに連続
的に酸素を供給する。
９のキャリヤーガスとしては、例えば窒素ガスが使用さ
れる。この窒素ガスも前記燃料系キャリヤーガスと同様
に約３０ａｔａに調節され、酸化剤系ガス循環ポンプ１
９を経たのち、酸化剤貯槽３から導入される酸素を同伴
して酸化剤系キャリヤーガス循環ライン９を流れ、熱交
換器８および７でＳＯＦＣ出口酸化剤系キャリヤーガス
の熱量を受けて約８００〜８５０℃に予熱された後、前
記熱交換器４に流入し、ここでＳＯＦＣ１出口燃料系キ
ャリヤーガスと熱交換して約８５０〜９００℃に昇温さ
れ、その後、ＳＯＦＣ１に流入し、該ＳＯＦＣ１の酸素
側電極に酸素を供給する。ＳＯＦＣの酸素側電極に酸素
を供給して流出した窒素ガスは熱交換器７および８を経
て冷却された後、消費した量に相当する酸素の供給を受
け、以下同様に循環ライン９を循環してＳＯＦＣに連続
的に酸素を供給する。
【００１７】このようにして電極反応物質としての水素
および酸素が供給されたＳＯＦＣ１内で電極反応が生じ
て電気エネルギーが発生し、このエネルギーが水中動力
源として使用される。本実施例によれば、水中動力装置
として固体電解質型燃料電池１を用いたことにより、燃
料の内部改質が可能となり、熱効率が著しく向上する。
また、スターリング機関やクローズドサーキットディー
ゼル機関等と異なり駆動部材を必要としないので騒音お
よび振動の発生がなく、静粛、かつコンパクトで制御性
の良好な装置となる。さらに本装置は高圧力下でも十分
稼動することができる。
および酸素が供給されたＳＯＦＣ１内で電極反応が生じ
て電気エネルギーが発生し、このエネルギーが水中動力
源として使用される。本実施例によれば、水中動力装置
として固体電解質型燃料電池１を用いたことにより、燃
料の内部改質が可能となり、熱効率が著しく向上する。
また、スターリング機関やクローズドサーキットディー
ゼル機関等と異なり駆動部材を必要としないので騒音お
よび振動の発生がなく、静粛、かつコンパクトで制御性
の良好な装置となる。さらに本装置は高圧力下でも十分
稼動することができる。
【００１８】本実施例によれば、燃料系キャリヤーガス
と酸化剤系のキャリヤーガスの循環ライン６および９を
完全に分離したことにより、燃料利用率および総合的な
熱効率が向上するうえ、燃料の連続供給ならびに燃料の
内部改質で副生したＣＯ2 および電極反応で生成した水
分を連続的に抜き出すことができるので、長期安定運転
が可能となる。
と酸化剤系のキャリヤーガスの循環ライン６および９を
完全に分離したことにより、燃料利用率および総合的な
熱効率が向上するうえ、燃料の連続供給ならびに燃料の
内部改質で副生したＣＯ2 および電極反応で生成した水
分を連続的に抜き出すことができるので、長期安定運転
が可能となる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、動力源として固体電解
質型燃料電池を用いたことにより、循環ガスの高圧化が
可能になり高効率で内部消費動力が少なく、しかも振動
および騒音の少ない水中動力装置となる。
質型燃料電池を用いたことにより、循環ガスの高圧化が
可能になり高効率で内部消費動力が少なく、しかも振動
および騒音の少ない水中動力装置となる。
【図１】本発明の一実施例を示す水中動力装置の系統を
示す図。
示す図。
１…固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）、２…燃料貯
槽、３…酸化剤貯槽、４、５…熱交換器、６…燃料系キ
ャリヤーガス循環ライン、７、８…熱交換器、９…酸化
剤系キャリヤーガス循環ライン、１０…燃料供給管、１
１…酸化剤供給管、１２、１３…冷却器、１４…凝縮水
受器、１５…液化炭酸ガス受器、１６…冷却器、１７…
燃料供給ポンプ、１８…燃料系ガス循環ポンプ、１９…
酸化剤系ガス循環ポンプ、２０…水排出用昇圧ポンプ、
２１…燃料系ガス圧縮ポンプ、２２…液化炭酸ガス昇圧
ポンプ。
槽、３…酸化剤貯槽、４、５…熱交換器、６…燃料系キ
ャリヤーガス循環ライン、７、８…熱交換器、９…酸化
剤系キャリヤーガス循環ライン、１０…燃料供給管、１
１…酸化剤供給管、１２、１３…冷却器、１４…凝縮水
受器、１５…液化炭酸ガス受器、１６…冷却器、１７…
燃料供給ポンプ、１８…燃料系ガス循環ポンプ、１９…
酸化剤系ガス循環ポンプ、２０…水排出用昇圧ポンプ、
２１…燃料系ガス圧縮ポンプ、２２…液化炭酸ガス昇圧
ポンプ。
Claims (1)
- 【請求項１】 固体電解質型燃料電池と、該固体電解質
型燃料電池に燃料を供給する燃料系キャリヤーガス循環
ラインおよび酸素を供給する酸化剤系キャリヤーガス循
環ラインと、燃料を供給したのち前記固体電解質型燃料
電池から流出する燃料系キャリヤーガスを用いて固体電
解質型燃料電池に流入する燃料系キャリヤーガスおよび
／または酸化剤系キャリヤーガスを加熱する熱交換器
と、該熱交換器で冷却された前記固体電解質型燃料電池
から流出した燃料系キャリヤーガスを圧縮、冷却して該
燃料系キャリヤーガスの一部および同伴される水分を凝
縮、液化して分離する圧縮機および冷却器を有すること
を特徴とする水中動力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4274513A JP2807603B2 (ja) | 1992-10-13 | 1992-10-13 | 水中動力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4274513A JP2807603B2 (ja) | 1992-10-13 | 1992-10-13 | 水中動力装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06124719A true JPH06124719A (ja) | 1994-05-06 |
| JP2807603B2 JP2807603B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=17542750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4274513A Expired - Fee Related JP2807603B2 (ja) | 1992-10-13 | 1992-10-13 | 水中動力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2807603B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0948070A1 (en) * | 1998-02-17 | 1999-10-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Solid electrolyte fuel cell power generating system |
| NL1014585C2 (nl) * | 2000-03-08 | 2001-09-21 | Kema Nv | Brandstofcel met een verbeterd rendement voor het opwekken van elektrische energie. |
| WO2001089014A1 (en) * | 2000-05-17 | 2001-11-22 | Schlumberger Technology Corporation | Fuel cell for downhole and subsea power systems |
| US6861166B2 (en) | 2000-05-20 | 2005-03-01 | Ballard Power Systems Ag | Fuel cell system |
| JP2005526356A (ja) * | 2002-01-18 | 2005-09-02 | ハイナー オファルト | 液体払出装置と電気化学電池が連結した装置 |
| US7096955B2 (en) | 2000-05-17 | 2006-08-29 | Schlumberger Technology Corporation | Long duration fuel cell system |
| KR20150133391A (ko) * | 2014-05-19 | 2015-11-30 | 현대중공업 주식회사 | 미반응연료 순환기능이 부가된 연료전지시스템 |
-
1992
- 1992-10-13 JP JP4274513A patent/JP2807603B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0948070A1 (en) * | 1998-02-17 | 1999-10-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Solid electrolyte fuel cell power generating system |
| US6309770B1 (en) | 1998-02-17 | 2001-10-30 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Solid electrolyte fuel cell power generating system |
| NL1014585C2 (nl) * | 2000-03-08 | 2001-09-21 | Kema Nv | Brandstofcel met een verbeterd rendement voor het opwekken van elektrische energie. |
| WO2001067530A3 (en) * | 2000-03-08 | 2002-08-15 | Kema Nv | Fuel cell with an improved efficiency for generating electric power |
| WO2001089014A1 (en) * | 2000-05-17 | 2001-11-22 | Schlumberger Technology Corporation | Fuel cell for downhole and subsea power systems |
| GB2377813A (en) * | 2000-05-17 | 2003-01-22 | Schlumberger Technology Corp | Fuel cell for downhole and subsea power systems |
| US6575248B2 (en) | 2000-05-17 | 2003-06-10 | Schlumberger Technology Corporation | Fuel cell for downhole and subsea power systems |
| GB2377813B (en) * | 2000-05-17 | 2004-12-01 | Schlumberger Technology Corp | Fuel cell for downhole and subsea power systems |
| US7096955B2 (en) | 2000-05-17 | 2006-08-29 | Schlumberger Technology Corporation | Long duration fuel cell system |
| US6861166B2 (en) | 2000-05-20 | 2005-03-01 | Ballard Power Systems Ag | Fuel cell system |
| JP2005526356A (ja) * | 2002-01-18 | 2005-09-02 | ハイナー オファルト | 液体払出装置と電気化学電池が連結した装置 |
| KR20150133391A (ko) * | 2014-05-19 | 2015-11-30 | 현대중공업 주식회사 | 미반응연료 순환기능이 부가된 연료전지시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2807603B2 (ja) | 1998-10-08 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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