JPH06196189A - 燃料電池発電装置 - Google Patents
燃料電池発電装置Info
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- JPH06196189A JPH06196189A JP4343032A JP34303292A JPH06196189A JP H06196189 A JPH06196189 A JP H06196189A JP 4343032 A JP4343032 A JP 4343032A JP 34303292 A JP34303292 A JP 34303292A JP H06196189 A JPH06196189 A JP H06196189A
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- 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
-
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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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 省力化が図れながら、ＣＯ被毒を確実に防止
でき、しかも、排熱回収率を増大し得る燃料電池発電装
置を提供する。 【構成】 燃料電池発電部１０に循環供給した冷却水か
ら水蒸気を分離する気水分離器５と、原燃料ガスと気水
分離器５から供給される水蒸気とを改質反応させて改質
ガスに改質する改質装置７と、その改質装置７からの改
質ガス及び水蒸気を変成反応させて変成ガスに変成する
変成装置８とが設けられた燃料電池発電装置において、
改質装置７に供給する水蒸気の供給量（Ｍｓ）と原燃料
ガスの供給量（Ｍｃ）との比（Ｍｓ／Ｍｃ）を調整する
供給量比調整手段Ｖ２，Ｖ３が設けられると共に、前記
比（Ｍｓ／Ｍｃ）を運転状態に応じた適正比に調整すべ
く、供給量比調整手段Ｖ２，Ｖ３を制御する制御手段Ｃ
が設けられている。
でき、しかも、排熱回収率を増大し得る燃料電池発電装
置を提供する。 【構成】 燃料電池発電部１０に循環供給した冷却水か
ら水蒸気を分離する気水分離器５と、原燃料ガスと気水
分離器５から供給される水蒸気とを改質反応させて改質
ガスに改質する改質装置７と、その改質装置７からの改
質ガス及び水蒸気を変成反応させて変成ガスに変成する
変成装置８とが設けられた燃料電池発電装置において、
改質装置７に供給する水蒸気の供給量（Ｍｓ）と原燃料
ガスの供給量（Ｍｃ）との比（Ｍｓ／Ｍｃ）を調整する
供給量比調整手段Ｖ２，Ｖ３が設けられると共に、前記
比（Ｍｓ／Ｍｃ）を運転状態に応じた適正比に調整すべ
く、供給量比調整手段Ｖ２，Ｖ３を制御する制御手段Ｃ
が設けられている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池発電部に循環
供給した冷却水から水蒸気を分離する気水分離器と、原
燃料ガスと前記気水分離器から供給される水蒸気とを改
質反応させて改質ガスに改質する改質装置と、その改質
装置からの改質ガス及び水蒸気を変成反応させて変成ガ
スに変成する変成装置とが設けられた燃料電池発電装置
に関する。
供給した冷却水から水蒸気を分離する気水分離器と、原
燃料ガスと前記気水分離器から供給される水蒸気とを改
質反応させて改質ガスに改質する改質装置と、その改質
装置からの改質ガス及び水蒸気を変成反応させて変成ガ
スに変成する変成装置とが設けられた燃料電池発電装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】かかる燃料電池発電装置では、ＣＯガス
は、燃料電池発電部の触媒の表面に吸着されて触媒の表
面を少なくして発生電圧を低下させるという、いわゆる
ＣＯ被毒の原因となる。従って、改質装置にて炭化水素
等の原燃料ガスを改質した改質ガスは、Ｈ2 ガスとＣＯ
ガスを主成分とするので、その改質ガス中のＣＯガス
を、変成装置にて水蒸気と変成反応させてＨ2 ガスとＣ
Ｏ2 ガスを主成分とする変成ガスに変成する。そして、
その変成ガスを燃料電池発電部に供給し、燃料電池発電
部において、その変成ガス中のＨ2 ガスと別途供給され
る酸素含有ガス中のＯ2 ガスとを電気化学反応させて電
力を取り出す。又、燃料電池発電部に循環供給した冷却
水から分離した水蒸気の一部を、改質装置に改質反応用
として供給すると共に、改質装置に供給した残りの余剰
水蒸気は、空調設備、給湯設備等の熱利用設備の熱源と
して使用して、排熱を回収している。
は、燃料電池発電部の触媒の表面に吸着されて触媒の表
面を少なくして発生電圧を低下させるという、いわゆる
ＣＯ被毒の原因となる。従って、改質装置にて炭化水素
等の原燃料ガスを改質した改質ガスは、Ｈ2 ガスとＣＯ
ガスを主成分とするので、その改質ガス中のＣＯガス
を、変成装置にて水蒸気と変成反応させてＨ2 ガスとＣ
Ｏ2 ガスを主成分とする変成ガスに変成する。そして、
その変成ガスを燃料電池発電部に供給し、燃料電池発電
部において、その変成ガス中のＨ2 ガスと別途供給され
る酸素含有ガス中のＯ2 ガスとを電気化学反応させて電
力を取り出す。又、燃料電池発電部に循環供給した冷却
水から分離した水蒸気の一部を、改質装置に改質反応用
として供給すると共に、改質装置に供給した残りの余剰
水蒸気は、空調設備、給湯設備等の熱利用設備の熱源と
して使用して、排熱を回収している。
【０００３】かかる燃料電池発電装置において、従来
は、改質装置に供給する水蒸気の供給量（Ｍｓ）と原燃
料ガスの供給量（Ｍｃ）との比（Ｍｓ／Ｍｃ）は、所定
の運転状態に対応させて固定的に設定していた。従っ
て、改質ガス中のＣＯガス濃度は一定であった。
は、改質装置に供給する水蒸気の供給量（Ｍｓ）と原燃
料ガスの供給量（Ｍｃ）との比（Ｍｓ／Ｍｃ）は、所定
の運転状態に対応させて固定的に設定していた。従っ
て、改質ガス中のＣＯガス濃度は一定であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置では、前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）を固定的に設定し
ていたという面から、装置の種々の運転状態において、
例えば、以下のような問題があった。変成装置の温度が
変成反応可能な温度に達していない状態の運転状態にお
いては、変成装置における変成反応量が少ないので、変
成ガス中のＣＯガス濃度が高くなる場合があり、この場
合では、ＣＯ被毒を防止できないという問題があった。
又、変成装置の温度が変成反応可能な温度に達した状態
の運転状態においては、変成装置における変成反応量
が、変成ガス中のＣＯガス濃度をＣＯ被毒に問題のない
レベルにまで低下するのに十分な変成反応量になってい
るにもかかわらず、その変成反応量に相当する量以上の
水蒸気を改質装置に供給している場合がある。この場合
では、改質装置に供給する水蒸気の量が必要以上に多い
分、改質装置に供給した残りの余剰水蒸気の量が少なく
なっているので、排熱回収率が低いという問題があっ
た。
来の装置では、前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）を固定的に設定し
ていたという面から、装置の種々の運転状態において、
例えば、以下のような問題があった。変成装置の温度が
変成反応可能な温度に達していない状態の運転状態にお
いては、変成装置における変成反応量が少ないので、変
成ガス中のＣＯガス濃度が高くなる場合があり、この場
合では、ＣＯ被毒を防止できないという問題があった。
又、変成装置の温度が変成反応可能な温度に達した状態
の運転状態においては、変成装置における変成反応量
が、変成ガス中のＣＯガス濃度をＣＯ被毒に問題のない
レベルにまで低下するのに十分な変成反応量になってい
るにもかかわらず、その変成反応量に相当する量以上の
水蒸気を改質装置に供給している場合がある。この場合
では、改質装置に供給する水蒸気の量が必要以上に多い
分、改質装置に供給した残りの余剰水蒸気の量が少なく
なっているので、排熱回収率が低いという問題があっ
た。
【０００５】因に、固定的に設定していた前記比（Ｍｓ
／Ｍｃ）を、上記各運転状態に応じて、手動にて適正な
比に変更調整することが想定されるが、この場合は、省
力化の面から問題がある。
／Ｍｃ）を、上記各運転状態に応じて、手動にて適正な
比に変更調整することが想定されるが、この場合は、省
力化の面から問題がある。
【０００６】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、省力化が図れながら、ＣＯ被毒
を確実に防止でき、しかも、排熱回収率を増大し得る燃
料電池発電装置を提供することにある。
のであり、その目的は、省力化が図れながら、ＣＯ被毒
を確実に防止でき、しかも、排熱回収率を増大し得る燃
料電池発電装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による燃料電池発
電装置の第１の特徴構成は、前記改質装置に供給する水
蒸気の供給量（Ｍｓ）と原燃料ガスの供給量（Ｍｃ）と
の比（Ｍｓ／Ｍｃ）を調整する供給量比調整手段が設け
られると共に、前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）を運転状態に応じ
た適正比に調整すべく、前記供給量比調整手段を制御す
る制御手段が設けられている点にある。
電装置の第１の特徴構成は、前記改質装置に供給する水
蒸気の供給量（Ｍｓ）と原燃料ガスの供給量（Ｍｃ）と
の比（Ｍｓ／Ｍｃ）を調整する供給量比調整手段が設け
られると共に、前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）を運転状態に応じ
た適正比に調整すべく、前記供給量比調整手段を制御す
る制御手段が設けられている点にある。
【０００８】第２の特徴構成は、第１の特徴構成を実施
する際の好ましい具体構成を示すものであって、前記制
御手段は、前記変成装置の温度が設定温度より低いとき
は前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）を大に且つ前記設定温度より高
いときは前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）を小に調整すべく、前記
供給量比調整手段を制御するように構成されている点に
ある。
する際の好ましい具体構成を示すものであって、前記制
御手段は、前記変成装置の温度が設定温度より低いとき
は前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）を大に且つ前記設定温度より高
いときは前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）を小に調整すべく、前記
供給量比調整手段を制御するように構成されている点に
ある。
【０００９】第３の特徴構成は、第１の特徴構成を実施
する際の好ましい具体構成を示すものであって、前記制
御手段は、起動してから設定時間が経過するまでは前記
比（Ｍｓ／Ｍｃ）を大に且つ前記設定時間が経過した後
は前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）を小に調整すべく、前記供給量
比調整手段を制御するように構成されている点にある。
する際の好ましい具体構成を示すものであって、前記制
御手段は、起動してから設定時間が経過するまでは前記
比（Ｍｓ／Ｍｃ）を大に且つ前記設定時間が経過した後
は前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）を小に調整すべく、前記供給量
比調整手段を制御するように構成されている点にある。
【００１０】
【作用】第１の特徴構成によれば、変成装置の温度が変
成反応可能な温度に達していない状態の運転状態や、変
成装置の温度が変成反応可能な温度に達した状態の運転
状態等に応じて、前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）を、自動的に適
正な比に調整することができる。
成反応可能な温度に達していない状態の運転状態や、変
成装置の温度が変成反応可能な温度に達した状態の運転
状態等に応じて、前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）を、自動的に適
正な比に調整することができる。
【００１１】第２の特徴構成によれば、変成装置の温度
が変成反応可能な所定温度に設定した設定温度より低い
ときは、前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）が自動的に大に調整され
て、改質装置に供給する水蒸気の供給量が多くなるの
で、その分改質ガス中のＣＯガス濃度が低くなる。従っ
て、変成装置における変成反応量が少ないにもかかわら
ず、変成ガス中のＣＯガス濃度をＣＯ被毒に問題のない
レベルにまで低下することができる。又、変成装置の温
度が前記設定温度より高いときは、前記比（Ｍｓ／Ｍ
ｃ）が自動的に小に調整されて、改質装置に供給する水
蒸気の供給量が少なくなるので、その分、熱利用設備の
熱源として使用する余剰水蒸気の量が多くなる。
が変成反応可能な所定温度に設定した設定温度より低い
ときは、前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）が自動的に大に調整され
て、改質装置に供給する水蒸気の供給量が多くなるの
で、その分改質ガス中のＣＯガス濃度が低くなる。従っ
て、変成装置における変成反応量が少ないにもかかわら
ず、変成ガス中のＣＯガス濃度をＣＯ被毒に問題のない
レベルにまで低下することができる。又、変成装置の温
度が前記設定温度より高いときは、前記比（Ｍｓ／Ｍ
ｃ）が自動的に小に調整されて、改質装置に供給する水
蒸気の供給量が少なくなるので、その分、熱利用設備の
熱源として使用する余剰水蒸気の量が多くなる。
【００１２】第３の特徴構成によれば、装置を起動して
から、変成装置の温度が変成反応可能な所定温度にまで
上昇するために必要な設定時間が経過するまでは、前記
比（Ｍｓ／Ｍｃ）が自動的に大に調整されて、改質装置
に供給する水蒸気の供給量が多くなるので、その分改質
ガス中のＣＯガス濃度が低くなる。従って、変成装置に
おける変成反応量が少ないにもかかわらず、変成ガス中
のＣＯガス濃度をＣＯ被毒に問題のないレベルにまで低
下することができる。又、装置を起動してから前記設定
時間が経過した後は、前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）が自動的に
小に調整されて、改質装置に供給する水蒸気の供給量が
少なくなるので、その分、熱利用設備の熱源として使用
する余剰水蒸気の量が多くなる。
から、変成装置の温度が変成反応可能な所定温度にまで
上昇するために必要な設定時間が経過するまでは、前記
比（Ｍｓ／Ｍｃ）が自動的に大に調整されて、改質装置
に供給する水蒸気の供給量が多くなるので、その分改質
ガス中のＣＯガス濃度が低くなる。従って、変成装置に
おける変成反応量が少ないにもかかわらず、変成ガス中
のＣＯガス濃度をＣＯ被毒に問題のないレベルにまで低
下することができる。又、装置を起動してから前記設定
時間が経過した後は、前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）が自動的に
小に調整されて、改質装置に供給する水蒸気の供給量が
少なくなるので、その分、熱利用設備の熱源として使用
する余剰水蒸気の量が多くなる。
【００１３】
【発明の効果】従って、本発明によれば、上述のよう
に、変成装置の温度が変成反応可能な温度に達していな
い状態の運転状態や、変成装置の温度が変成反応可能な
温度に達した状態の運転状態等に応じて、前記比（Ｍｓ
／Ｍｃ）を、自動的に適正な比に調整することができる
ので、省力化を図りながら、ＣＯ被毒を確実に防止で
き、しかも、排熱回収率を増大することができるように
なった。
に、変成装置の温度が変成反応可能な温度に達していな
い状態の運転状態や、変成装置の温度が変成反応可能な
温度に達した状態の運転状態等に応じて、前記比（Ｍｓ
／Ｍｃ）を、自動的に適正な比に調整することができる
ので、省力化を図りながら、ＣＯ被毒を確実に防止で
き、しかも、排熱回収率を増大することができるように
なった。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。先ず、燃料電池発電装置の全体構成について説明
する。
する。先ず、燃料電池発電装置の全体構成について説明
する。
【００１５】図中の１は、原燃料ガス供給路２からの天
然ガス（メタンＣＨ4 ）等の原燃料ガスを脱硫する脱硫
装置１である。脱硫装置１にて脱硫された脱硫原燃料ガ
スをエジェクタ３に供給するように、脱硫装置１とエジ
ェクタ３とを脱硫原燃料ガス供給路４にて接続してあ
り、気水分離器５からの水蒸気をエジェクタ３に噴出供
給するように、気水分離器５とエジェクタ３とを水蒸気
供給路６にて接続してある。
然ガス（メタンＣＨ4 ）等の原燃料ガスを脱硫する脱硫
装置１である。脱硫装置１にて脱硫された脱硫原燃料ガ
スをエジェクタ３に供給するように、脱硫装置１とエジ
ェクタ３とを脱硫原燃料ガス供給路４にて接続してあ
り、気水分離器５からの水蒸気をエジェクタ３に噴出供
給するように、気水分離器５とエジェクタ３とを水蒸気
供給路６にて接続してある。
【００１６】エジェクタ３にて、水蒸気供給路６からの
噴出水蒸気と脱硫原燃料ガス供給路４からの脱硫原燃料
ガスとを混合し、そして、その混合された脱硫原燃料ガ
スと水蒸気とを改質装置７に供給するように、エジェク
タ３と改質装置７とを被改質ガス供給路８にて接続して
ある。改質装置７にて改質された改質ガスを変成装置８
に供給するように、改質装置７と変成装置８とを改質ガ
ス供給路９にて接続してある。尚、図中の７Ａは、改質
装置７加熱用のバーナ、８Ａは変成装置８加熱用の電気
ヒータである。
噴出水蒸気と脱硫原燃料ガス供給路４からの脱硫原燃料
ガスとを混合し、そして、その混合された脱硫原燃料ガ
スと水蒸気とを改質装置７に供給するように、エジェク
タ３と改質装置７とを被改質ガス供給路８にて接続して
ある。改質装置７にて改質された改質ガスを変成装置８
に供給するように、改質装置７と変成装置８とを改質ガ
ス供給路９にて接続してある。尚、図中の７Ａは、改質
装置７加熱用のバーナ、８Ａは変成装置８加熱用の電気
ヒータである。
【００１７】図中の１０は、燐酸電解質層を備えた燃料
電池発電部であり、この燃料電池発電部１０は、図示し
ないが、燐酸電解質層の一方の面に燃料極を付設し且つ
他方の面に酸素極を付設して構成したセルの複数を積層
状に並設して構成してある。図中の１０Ａは、前記セル
夫々の前記燃料極に燃料ガスを供給するように設けた燃
料ガス供給部であり、１０Ｂは、前記セル夫々の前記酸
素極に酸素含有ガスとしての空気を供給するように設け
た空気供給部である。
電池発電部であり、この燃料電池発電部１０は、図示し
ないが、燐酸電解質層の一方の面に燃料極を付設し且つ
他方の面に酸素極を付設して構成したセルの複数を積層
状に並設して構成してある。図中の１０Ａは、前記セル
夫々の前記燃料極に燃料ガスを供給するように設けた燃
料ガス供給部であり、１０Ｂは、前記セル夫々の前記酸
素極に酸素含有ガスとしての空気を供給するように設け
た空気供給部である。
【００１８】変成装置８にて変成された変成ガスを燃料
ガスとして燃料電池発電部１０の燃料ガス供給部１０Ａ
に供給するように、変成装置８と燃料ガス供給部１０Ａ
とを変成ガス供給路１１にて接続してある。ファン１２
からの空気を空気供給部１０Ｂに供給するように、ファ
ン１２と空気供給部１０Ｂとを空気供給路１３にて接続
してある。もって、燃料電池発電部１０における、変成
ガス中のＨ2 ガスと空気中のＯ2 ガスとの電気化学反応
によって、燃料電池発電部１０から電力を得られるよう
に構成してある。
ガスとして燃料電池発電部１０の燃料ガス供給部１０Ａ
に供給するように、変成装置８と燃料ガス供給部１０Ａ
とを変成ガス供給路１１にて接続してある。ファン１２
からの空気を空気供給部１０Ｂに供給するように、ファ
ン１２と空気供給部１０Ｂとを空気供給路１３にて接続
してある。もって、燃料電池発電部１０における、変成
ガス中のＨ2 ガスと空気中のＯ2 ガスとの電気化学反応
によって、燃料電池発電部１０から電力を得られるよう
に構成してある。
【００１９】燃料電池発電部１０に冷却水を循環供給す
るように、気水分離器５と燃料電池発電部１０とをポン
プ１４を介装した冷却水循環路１５にて接続してあり、
又、変成装置８に冷却水を循環供給するように、気水分
離器５と変成装置８とをポンプ１４を介装した冷却水循
環路１６にて接続してある。気水分離器５は、燃料電池
発電部１０及び変成装置８に循環供給した冷却水から水
蒸気を分離するように構成してあり、その水蒸気の一部
を、水蒸気供給路６にてエジェクタ３を通じて改質装置
７に改質反応用として供給すると共に、改質装置７に供
給した残りの余剰水蒸気を、排熱回収用水蒸気供給路１
７にて、空調設備、給湯設備等の熱利用設備Ｈに熱源と
して供給して、排熱を回収している。図中のＶ１は、水
蒸気の供給量調整用の比例弁である。
るように、気水分離器５と燃料電池発電部１０とをポン
プ１４を介装した冷却水循環路１５にて接続してあり、
又、変成装置８に冷却水を循環供給するように、気水分
離器５と変成装置８とをポンプ１４を介装した冷却水循
環路１６にて接続してある。気水分離器５は、燃料電池
発電部１０及び変成装置８に循環供給した冷却水から水
蒸気を分離するように構成してあり、その水蒸気の一部
を、水蒸気供給路６にてエジェクタ３を通じて改質装置
７に改質反応用として供給すると共に、改質装置７に供
給した残りの余剰水蒸気を、排熱回収用水蒸気供給路１
７にて、空調設備、給湯設備等の熱利用設備Ｈに熱源と
して供給して、排熱を回収している。図中のＶ１は、水
蒸気の供給量調整用の比例弁である。
【００２０】図中の１８は、変成ガス供給路１１中の変
成ガスの一部を脱硫ガスとして原燃料ガス供給路２に供
給する脱硫用ガス供給路であり、１９は燃料電池発電部
１０の前記燃料極からの排ガスをバーナ７Ａの燃焼用ガ
スとして供給する排ガス路であり、２０はバーナ７Ａか
らの燃焼排ガス、及び、燃料電池発電部１０の前記空気
極からの排ガスを排出する排ガス路である。又、２１
は、排ガス路２０を通流する排ガス中の熱量を回収する
排熱回収用熱交換器である。
成ガスの一部を脱硫ガスとして原燃料ガス供給路２に供
給する脱硫用ガス供給路であり、１９は燃料電池発電部
１０の前記燃料極からの排ガスをバーナ７Ａの燃焼用ガ
スとして供給する排ガス路であり、２０はバーナ７Ａか
らの燃焼排ガス、及び、燃料電池発電部１０の前記空気
極からの排ガスを排出する排ガス路である。又、２１
は、排ガス路２０を通流する排ガス中の熱量を回収する
排熱回収用熱交換器である。
【００２１】次に、脱硫装置１について説明を加える。
脱硫装置１は、原燃料ガス中の硫黄分と脱硫用ガス供給
路１８から供給される変成ガス中のＨ2 ガスとを下記の
反応式で反応させて硫化水素とし、この硫化水素を酸化
亜鉛に吸着させるように構成してある。 Ｈ2 ＋Ｓ→Ｈ2 Ｓ
脱硫装置１は、原燃料ガス中の硫黄分と脱硫用ガス供給
路１８から供給される変成ガス中のＨ2 ガスとを下記の
反応式で反応させて硫化水素とし、この硫化水素を酸化
亜鉛に吸着させるように構成してある。 Ｈ2 ＋Ｓ→Ｈ2 Ｓ
【００２２】次に、改質装置７について説明を加える。
改質装置７は、バーナ７Ａにて約７００℃程度に加熱し
たニッケル、ルテニウム等の触媒を用いて、原燃料ガス
（天然ガス）と水蒸気とを下記の反応式で反応させて改
質処理するように構成してある。 ＣＨ4 ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ2
改質装置７は、バーナ７Ａにて約７００℃程度に加熱し
たニッケル、ルテニウム等の触媒を用いて、原燃料ガス
（天然ガス）と水蒸気とを下記の反応式で反応させて改
質処理するように構成してある。 ＣＨ4 ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ2
【００２３】次に、変成装置８について説明を加える。
変成装置８は、電気ヒータ８Ａにて２００〜４００℃程
度に加熱した酸化鉄、銅系の触媒を用いて、改質ガス中
のＣＯガスと改質装置７に供給された水蒸気の余剰分と
を下記の反応式で反応させて変成処理するように構成し
てある。 ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ2 ＋Ｈ2
変成装置８は、電気ヒータ８Ａにて２００〜４００℃程
度に加熱した酸化鉄、銅系の触媒を用いて、改質ガス中
のＣＯガスと改質装置７に供給された水蒸気の余剰分と
を下記の反応式で反応させて変成処理するように構成し
てある。 ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ2 ＋Ｈ2
【００２４】次に、改質装置７に供給する水蒸気の供給
量（Ｍｓ）と原燃料ガスの供給量（Ｍｃ）との比（Ｍｓ
／Ｍｃ）を調整するための構成について説明する。
量（Ｍｓ）と原燃料ガスの供給量（Ｍｃ）との比（Ｍｓ
／Ｍｃ）を調整するための構成について説明する。
【００２５】水蒸気供給路６には、改質装置７に供給す
る水蒸気の供給量（Ｍｓ）を調整するための比例弁Ｖ２
を介装してあり、原燃料ガス供給路２には、改質装置７
に供給する原燃料ガスの供給量（Ｍｃ）を調整するため
の比例弁Ｖ３を介装してある。又、変成装置８には、変
成装置８中の触媒の温度を検出する温度センサＴを配設
してある。図中のＣは、温度センサＴの検出温度に基づ
いて、比例弁Ｖ２，Ｖ３夫々の開度を調整する制御装置
である。
る水蒸気の供給量（Ｍｓ）を調整するための比例弁Ｖ２
を介装してあり、原燃料ガス供給路２には、改質装置７
に供給する原燃料ガスの供給量（Ｍｃ）を調整するため
の比例弁Ｖ３を介装してある。又、変成装置８には、変
成装置８中の触媒の温度を検出する温度センサＴを配設
してある。図中のＣは、温度センサＴの検出温度に基づ
いて、比例弁Ｖ２，Ｖ３夫々の開度を調整する制御装置
である。
【００２６】制御装置Ｃは、温度センサＴの検出温度
が、変成反応可能な所定温度（２００〜４００℃）に設
定した設定温度より低い（例えば、起動運転状態）とき
は、前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）が大になるように、比例弁Ｖ
２，Ｖ３夫々の開度を調整する。前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）
は、具体的には、水蒸気／原燃料ガス中の炭素のモル比
（以下、Ｓ／Ｃと称する。）が３．０〜４．０になるよ
うに設定する。又、温度センサＴの検出温度が、前記設
定温度以上（例えば、定常運転状態）のときは、前記比
（Ｍｓ／Ｍｃ）が小になるように、比例弁Ｖ２，Ｖ３夫
々の開度を調整する。前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）は、具体的
には、前記モル比（Ｓ／Ｃ）が２．５〜３．０になるよ
うに設定する。従って、比例弁Ｖ２，Ｖ３は、前記比
（Ｍｓ／Ｍｃ）を調整する供給量比調整手段として機能
し、制御装置Ｃは供給量比調整手段Ｖ２，Ｖ３を制御す
る制御手段に相当する。
が、変成反応可能な所定温度（２００〜４００℃）に設
定した設定温度より低い（例えば、起動運転状態）とき
は、前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）が大になるように、比例弁Ｖ
２，Ｖ３夫々の開度を調整する。前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）
は、具体的には、水蒸気／原燃料ガス中の炭素のモル比
（以下、Ｓ／Ｃと称する。）が３．０〜４．０になるよ
うに設定する。又、温度センサＴの検出温度が、前記設
定温度以上（例えば、定常運転状態）のときは、前記比
（Ｍｓ／Ｍｃ）が小になるように、比例弁Ｖ２，Ｖ３夫
々の開度を調整する。前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）は、具体的
には、前記モル比（Ｓ／Ｃ）が２．５〜３．０になるよ
うに設定する。従って、比例弁Ｖ２，Ｖ３は、前記比
（Ｍｓ／Ｍｃ）を調整する供給量比調整手段として機能
し、制御装置Ｃは供給量比調整手段Ｖ２，Ｖ３を制御す
る制御手段に相当する。
【００２７】〔別実施例〕次に別実施例を列記する。 上記実施例では、制御手段Ｃを、温度センサＴの検
出温度に基づいて、供給量比調整手段Ｖ２，Ｖ３を制御
するように構成する場合について例示したが、これに代
えて、装置を起動してから設定時間が経過するまでは前
記比（Ｍｓ／Ｍｃ）を大に且つ前記設定時間が経過した
後は前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）を小に調整すべく、前記供給
量比調整手段Ｖ２，Ｖ３を制御するように、構成しても
良い。尚、前記設定時間は、変成装置８の触媒の温度を
変成反応可能な所定温度（２００〜４００℃）にまで上
昇させるために必要な所定の時間に設定する。
出温度に基づいて、供給量比調整手段Ｖ２，Ｖ３を制御
するように構成する場合について例示したが、これに代
えて、装置を起動してから設定時間が経過するまでは前
記比（Ｍｓ／Ｍｃ）を大に且つ前記設定時間が経過した
後は前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）を小に調整すべく、前記供給
量比調整手段Ｖ２，Ｖ３を制御するように、構成しても
良い。尚、前記設定時間は、変成装置８の触媒の温度を
変成反応可能な所定温度（２００〜４００℃）にまで上
昇させるために必要な所定の時間に設定する。
【００２８】 前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）を運転状態に応
じた適正比に調整する場合、運転状態は、上記実施例の
如く、起動運転状態及び定常運転状態に限定されるもの
ではなく、その他種々の運転状態に応じて、前記比（Ｍ
ｓ／Ｍｃ）を適正比に調整するように構成しても良い。
例えば、定常運転状態においても、排熱回収のために要
求される熱利用設備Ｈへの水蒸気供給量に応じて運転状
態は種々変化する。従って、熱利用設備Ｈへの水蒸気供
給量の情報に基づいて、前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）を小にし
て改質装置７に供給する水蒸気の供給量（Ｍｓ）を少な
くし、その分、熱利用設備Ｈに供給する余剰水蒸気の量
を多くする。尚、この場合は、前記モル比（Ｓ／Ｃ）が
２．５〜４．０の範囲で、前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）を調整
する。又、前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）を大にすることによ
り、若干改質ガス中のＨ2 ガス濃度が高くなり、燃料電
池発電部１０に供給するＨ2 ガスの量が増加し、発電効
率が向上する。
じた適正比に調整する場合、運転状態は、上記実施例の
如く、起動運転状態及び定常運転状態に限定されるもの
ではなく、その他種々の運転状態に応じて、前記比（Ｍ
ｓ／Ｍｃ）を適正比に調整するように構成しても良い。
例えば、定常運転状態においても、排熱回収のために要
求される熱利用設備Ｈへの水蒸気供給量に応じて運転状
態は種々変化する。従って、熱利用設備Ｈへの水蒸気供
給量の情報に基づいて、前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）を小にし
て改質装置７に供給する水蒸気の供給量（Ｍｓ）を少な
くし、その分、熱利用設備Ｈに供給する余剰水蒸気の量
を多くする。尚、この場合は、前記モル比（Ｓ／Ｃ）が
２．５〜４．０の範囲で、前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）を調整
する。又、前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）を大にすることによ
り、若干改質ガス中のＨ2 ガス濃度が高くなり、燃料電
池発電部１０に供給するＨ2 ガスの量が増加し、発電効
率が向上する。
【００２９】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。
【図１】本発明の実施例にかかる燃料電池発電装置の全
体構成図
体構成図
５ 気水分離器 ７ 改質装置 ８ 変成装置 １０ 燃料電池発電部 Ｃ 制御手段 Ｖ２，Ｖ３ 供給量比調整手段
Claims (3)
- 【請求項１】 燃料電池発電部（１０）に循環供給した
冷却水から水蒸気を分離する気水分離器（５）と、原燃
料ガスと前記気水分離器（５）から供給される水蒸気と
を改質反応させて改質ガスに改質する改質装置（７）
と、その改質装置（７）からの改質ガス及び水蒸気を変
成反応させて変成ガスに変成する変成装置（８）とが設
けられた燃料電池発電装置であって、 前記改質装置（７）に供給する水蒸気の供給量（Ｍｓ）
と原燃料ガスの供給量（Ｍｃ）との比（Ｍｓ／Ｍｃ）を
調整する供給量比調整手段（Ｖ２），（Ｖ３）が設けら
れると共に、前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）を運転状態に応じた
適正比に調整すべく、前記供給量比調整手段（Ｖ２），
（Ｖ３）を制御する制御手段（Ｃ）が設けられている燃
料電池発電装置。 - 【請求項２】 前記制御手段（Ｃ）は、前記変成装置
（８）の温度が設定温度より低いときは前記比（Ｍｓ／
Ｍｃ）を大に且つ前記設定温度より高いときは前記比
（Ｍｓ／Ｍｃ）を小に調整すべく、前記供給量比調整手
段（Ｖ２），（Ｖ３）を制御するように構成されている
請求項１記載の燃料電池発電装置。 - 【請求項３】 前記制御手段（Ｃ）は、起動してから設
定時間が経過するまでは前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）を大に且
つ前記設定時間が経過した後は前記比（Ｍｓ／Ｍｃ）を
小に調整すべく、前記供給量比調整手段（Ｖ２），（Ｖ
３）を制御するように構成されている請求項１記載の燃
料電池発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4343032A JPH06196189A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4343032A JPH06196189A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 燃料電池発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06196189A true JPH06196189A (ja) | 1994-07-15 |
Family
ID=18358414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4343032A Pending JPH06196189A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06196189A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002026620A1 (fr) * | 2000-09-27 | 2002-04-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dispositif de formation d'hydrogene |
| JP2002121003A (ja) * | 2000-10-13 | 2002-04-23 | Toyota Motor Corp | 改質器の原料投入量制御 |
-
1992
- 1992-12-24 JP JP4343032A patent/JPH06196189A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002026620A1 (fr) * | 2000-09-27 | 2002-04-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dispositif de formation d'hydrogene |
| JP2002121003A (ja) * | 2000-10-13 | 2002-04-23 | Toyota Motor Corp | 改質器の原料投入量制御 |
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