JPH06215785A - 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
- JPH06215785A JPH06215785A JP31A JP13303091A JPH06215785A JP H06215785 A JPH06215785 A JP H06215785A JP 31 A JP31 A JP 31A JP 13303091 A JP13303091 A JP 13303091A JP H06215785 A JPH06215785 A JP H06215785A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shift converter
- reformer
- fuel cell
- air
- nitrogen
- 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.)
- Pending
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-
- 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
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、シフトコンバータの昇温時間及び全
系のヒートアップ完了に至るまでの時間の短縮を図るこ
とにある。 【構成】燃料ガスから水素を多く含有するガスに改質す
る改質器１ａと、この改質器より得られる改質ガス中の
一酸化炭素を水素と二酸化炭素に変換するシフトコンバ
ータ６と、このシフトコンバータの入口温度を昇温又は
冷却する熱交換器７と、シフトコンバータにより生成さ
れた水素と空気を用いて発電を行う燃料電池とを備えた
燃料発電システムにおいて、リサイクル窒素を改質器１
ａ、シフトコンバータ入口熱交換器７およびシフトコン
バータ６を通して循環させる窒素リサイクルライン１３
を生かして改質器１ａの触媒およびシフトコンバータ６
を昇温する運転開始時に、シフトコンバータ６に触媒を
酸化させるための空気を空気流量調整弁を介して導入す
るシフトコンバータ空気ライン１５を設けている。
系のヒートアップ完了に至るまでの時間の短縮を図るこ
とにある。 【構成】燃料ガスから水素を多く含有するガスに改質す
る改質器１ａと、この改質器より得られる改質ガス中の
一酸化炭素を水素と二酸化炭素に変換するシフトコンバ
ータ６と、このシフトコンバータの入口温度を昇温又は
冷却する熱交換器７と、シフトコンバータにより生成さ
れた水素と空気を用いて発電を行う燃料電池とを備えた
燃料発電システムにおいて、リサイクル窒素を改質器１
ａ、シフトコンバータ入口熱交換器７およびシフトコン
バータ６を通して循環させる窒素リサイクルライン１３
を生かして改質器１ａの触媒およびシフトコンバータ６
を昇温する運転開始時に、シフトコンバータ６に触媒を
酸化させるための空気を空気流量調整弁を介して導入す
るシフトコンバータ空気ライン１５を設けている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料電池発電システムに
おいて、特に改質期の運転開始時にシフトコンバータの
昇温及び窒素リサイクルラインの予熱時間を短縮するよ
うにした燃料電池発電システムに関する。
おいて、特に改質期の運転開始時にシフトコンバータの
昇温及び窒素リサイクルラインの予熱時間を短縮するよ
うにした燃料電池発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の燃料発電システムにおいては、燃
料電池に供給される水素を生成する目的で改質器、シフ
トコンバータ及びその他関連機器を備えたシステム構成
が採用されている。
料電池に供給される水素を生成する目的で改質器、シフ
トコンバータ及びその他関連機器を備えたシステム構成
が採用されている。
【０００３】かかる燃料発電システムにおいて、通常運
転時には図２に示すように窒素リサイクルライン１３と
は別に水蒸気と天然ガスが改質器１ａの内部を通過する
改質ガスライン１６に供給されて改質器内部で水素を多
く含むガスに改質反応させ、さらにこの改質ガスをシフ
トコンバータ６に供給することにより生成される水素と
酸素を図示しない燃料電池に供給するようにしている。
転時には図２に示すように窒素リサイクルライン１３と
は別に水蒸気と天然ガスが改質器１ａの内部を通過する
改質ガスライン１６に供給されて改質器内部で水素を多
く含むガスに改質反応させ、さらにこの改質ガスをシフ
トコンバータ６に供給することにより生成される水素と
酸素を図示しない燃料電池に供給するようにしている。
【０００４】ところで、改質器の運転開始時には、改質
ガスライン１６に窒素リサイクルライン１３を生かして
シフトコンバータ６を昇温しており、ここではそのとき
のプロセスについて以下説明する。
ガスライン１６に窒素リサイクルライン１３を生かして
シフトコンバータ６を昇温しており、ここではそのとき
のプロセスについて以下説明する。
【０００５】図２において、改質器燃焼器１ｂには燃料
と空気を導入して燃焼させ、その燃焼熱が改質器１ａに
供給される。一方、リサイクルコンプレッサ１１にてリ
サイクルされた窒素ガスは、リサイクル熱交換器８にて
吸熱、窒素リサイクルライン１３を予熱した後改質器１
ａに入る。この改質器１ａに導入した窒素ガスは先の改
質器燃焼器１ｂの燃焼熱で加熱されてシフトコンバータ
入口熱交換器７に入り、ここで高温ガスにより昇温され
た後、シフトコンバータ６を昇温する。そして、残った
熱で窒素リサイクルライン１３のリサイクル窒素をリサ
イクル熱交換器８を用いて加熱し、その後冷却されてリ
サイクルコンプレッサ１１で循環させる。
と空気を導入して燃焼させ、その燃焼熱が改質器１ａに
供給される。一方、リサイクルコンプレッサ１１にてリ
サイクルされた窒素ガスは、リサイクル熱交換器８にて
吸熱、窒素リサイクルライン１３を予熱した後改質器１
ａに入る。この改質器１ａに導入した窒素ガスは先の改
質器燃焼器１ｂの燃焼熱で加熱されてシフトコンバータ
入口熱交換器７に入り、ここで高温ガスにより昇温され
た後、シフトコンバータ６を昇温する。そして、残った
熱で窒素リサイクルライン１３のリサイクル窒素をリサ
イクル熱交換器８を用いて加熱し、その後冷却されてリ
サイクルコンプレッサ１１で循環させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような構成の燃料
電池発電システムにおいて、シフトコンバータ６の昇温
はリサイクル窒素によって改質器触媒を昇温した後の残
り熱と、高温ガスの熱によって行われ、比較的エネルギ
レベルの低い熱を利用していることから、シフトコンバ
ータ６が所定の温度に達するまでに非常に時間がかかる
という問題があった。また、このシフトコンバータを昇
温した後の予熱を用いて窒素リサイクルラインを予熱し
ているため、全系のヒートアップ完了に至るまでにはさ
らに多くの時間がかかるという問題があった。
電池発電システムにおいて、シフトコンバータ６の昇温
はリサイクル窒素によって改質器触媒を昇温した後の残
り熱と、高温ガスの熱によって行われ、比較的エネルギ
レベルの低い熱を利用していることから、シフトコンバ
ータ６が所定の温度に達するまでに非常に時間がかかる
という問題があった。また、このシフトコンバータを昇
温した後の予熱を用いて窒素リサイクルラインを予熱し
ているため、全系のヒートアップ完了に至るまでにはさ
らに多くの時間がかかるという問題があった。
【０００７】本発明はシフトコンバータの昇温時間及び
全系のヒートアップ完了に至るまでの時間の短縮を図る
ことで、起動時間が短く、起動に要する燃料の消費の少
ない経済的で実用性の高い燃料電池発電システムを提供
することを目的とする。
全系のヒートアップ完了に至るまでの時間の短縮を図る
ことで、起動時間が短く、起動に要する燃料の消費の少
ない経済的で実用性の高い燃料電池発電システムを提供
することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、燃料ガスから水素を多く含有するガスに改
質する改質器と、この改質器より得られる改質ガス中の
一酸化炭素を水素と二酸化炭素に変換するシフトコンバ
ータと、このシフトコンバータの入口温度を昇温又は冷
却する入口熱交換器と、前記シフトコンバータにより生
成された水素と空気を用いて発電を行う燃料電池とを備
えた燃料発電システムにおいて、リサイクル窒素を前記
改質器、シフトコンバータ入り口熱交換器およびシフト
コンバータを通して循環させる窒素リサイクルラインを
生かして前記改質器の触媒および前記シフトコンバータ
を昇温する運転開始時に、前記シフトコンバータに触媒
を酸化させるための空気を導入する設備を設けたもので
ある。
成するため、燃料ガスから水素を多く含有するガスに改
質する改質器と、この改質器より得られる改質ガス中の
一酸化炭素を水素と二酸化炭素に変換するシフトコンバ
ータと、このシフトコンバータの入口温度を昇温又は冷
却する入口熱交換器と、前記シフトコンバータにより生
成された水素と空気を用いて発電を行う燃料電池とを備
えた燃料発電システムにおいて、リサイクル窒素を前記
改質器、シフトコンバータ入り口熱交換器およびシフト
コンバータを通して循環させる窒素リサイクルラインを
生かして前記改質器の触媒および前記シフトコンバータ
を昇温する運転開始時に、前記シフトコンバータに触媒
を酸化させるための空気を導入する設備を設けたもので
ある。
【０００９】
【作用】このような構成の本発明による燃料電池発電シ
ステムにあっては、燃料電池スタートアップ時、リサイ
クル窒素の熱量と高温ガスの熱量にさらにシフトコンバ
ータの酸化熱を加えることにより、シフトコンバータの
昇熱及び窒素リサイクルラインの予熱の時間を短縮する
ことができる。また、シフトコンバータの触媒は一部酸
化されても改質器により改質された水素に富んだガスに
より直ぐに元の還元状態に戻り、活性の低下はない。
ステムにあっては、燃料電池スタートアップ時、リサイ
クル窒素の熱量と高温ガスの熱量にさらにシフトコンバ
ータの酸化熱を加えることにより、シフトコンバータの
昇熱及び窒素リサイクルラインの予熱の時間を短縮する
ことができる。また、シフトコンバータの触媒は一部酸
化されても改質器により改質された水素に富んだガスに
より直ぐに元の還元状態に戻り、活性の低下はない。
【００１０】
【実施例】以下本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【００１１】図１は本発明による燃料電池発電システム
の構成例を示すものであり、図２と同一部分には同一符
号を付してその説明を省略し、ここでは異なる点につい
て述べる。本実施例では、図１に示すようにシフトコン
バータ入口熱交換器７とシフトコンバータ６との間の改
質ガスライン１６に、空気供給源１０５に空気流量調整
弁１２を介してつながるシフトコンバータ空気ライン１
５を接続し、シフトコンバータ６へ少量の空気を導入す
るようにしたものである。次にこのように構成されたシ
ステム構成の作用について説明する。
の構成例を示すものであり、図２と同一部分には同一符
号を付してその説明を省略し、ここでは異なる点につい
て述べる。本実施例では、図１に示すようにシフトコン
バータ入口熱交換器７とシフトコンバータ６との間の改
質ガスライン１６に、空気供給源１０５に空気流量調整
弁１２を介してつながるシフトコンバータ空気ライン１
５を接続し、シフトコンバータ６へ少量の空気を導入す
るようにしたものである。次にこのように構成されたシ
ステム構成の作用について説明する。
【００１２】改質器燃焼器１ｂには、燃料と空気を導入
して燃焼させることにより、この燃焼熱が改質器１ａに
供給される。一方、リサイクルコンプレッサ１１にてリ
サイクルされた窒素は、リサイクル熱交換器８にて吸熱
し、窒素リサイクルライン１３を予熱した後、改質器１
ａに入る。ここで、先の改質器燃焼器１ｂの燃焼熱で加
熱された窒素は、さらにシフトコンバータ入口熱交換器
７にて高温のガスにより昇温された後、シフトコンバー
タ６を昇温する。そして残った熱で窒素リサイクルライ
ンのリサイクル窒素をリサイクル熱交換器８を用いて加
熱する。その後、リサイクル窒素は冷却され、リサイク
ルコンプレッサ１１で循環される。
して燃焼させることにより、この燃焼熱が改質器１ａに
供給される。一方、リサイクルコンプレッサ１１にてリ
サイクルされた窒素は、リサイクル熱交換器８にて吸熱
し、窒素リサイクルライン１３を予熱した後、改質器１
ａに入る。ここで、先の改質器燃焼器１ｂの燃焼熱で加
熱された窒素は、さらにシフトコンバータ入口熱交換器
７にて高温のガスにより昇温された後、シフトコンバー
タ６を昇温する。そして残った熱で窒素リサイクルライ
ンのリサイクル窒素をリサイクル熱交換器８を用いて加
熱する。その後、リサイクル窒素は冷却され、リサイク
ルコンプレッサ１１で循環される。
【００１３】シフトコンバータ６の昇温が進んでくる
と、シフトコンバータ入口温熱交換器７へ入ってくる窒
素ガスと高温ガスとの温度差が小さくなってくるので、
シフトコンバータの昇温が非常に遅くなる。そこで、こ
のような状態に備えて、シフトコンバータ空気ライン１
５を用いて空気を極少量シフトコンバータ入口に注入
し、シフトコンバータ触媒を酸化させ、その時発生する
大きな熱によりシフトコンバータ６の昇温及び窒素リサ
イクルラインの予熱速度を大幅に上げることができる。
この場合、シフトコンバータ６に少量の空気を注入する
時期としては、昇温開始時から始めても良い。
と、シフトコンバータ入口温熱交換器７へ入ってくる窒
素ガスと高温ガスとの温度差が小さくなってくるので、
シフトコンバータの昇温が非常に遅くなる。そこで、こ
のような状態に備えて、シフトコンバータ空気ライン１
５を用いて空気を極少量シフトコンバータ入口に注入
し、シフトコンバータ触媒を酸化させ、その時発生する
大きな熱によりシフトコンバータ６の昇温及び窒素リサ
イクルラインの予熱速度を大幅に上げることができる。
この場合、シフトコンバータ６に少量の空気を注入する
時期としては、昇温開始時から始めても良い。
【００１４】このように本実施例では、燃料電池スター
トアップ時、シフトコンバータ入口熱交換器７よりシフ
トコンバータ６につながる改質ガスライン１６に空気供
給源１０５より空気流量調整弁１２を介して極少量の空
気を供給してシフトコンバータ６より酸化熱を発生させ
るようにしたので、シフトコンバータの昇温及び窒素リ
サイクルラインの予熱時間を短縮することができ、もっ
てシステム全体の起動時間が短くなると共に、起動に要
する燃料の消費を少なくすることができる。
トアップ時、シフトコンバータ入口熱交換器７よりシフ
トコンバータ６につながる改質ガスライン１６に空気供
給源１０５より空気流量調整弁１２を介して極少量の空
気を供給してシフトコンバータ６より酸化熱を発生させ
るようにしたので、シフトコンバータの昇温及び窒素リ
サイクルラインの予熱時間を短縮することができ、もっ
てシステム全体の起動時間が短くなると共に、起動に要
する燃料の消費を少なくすることができる。
【００１５】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、シフ
トコンバータの昇温時間及び全系のヒートアップ完了に
至るまでの時間の短縮を図ることで、起動時間が短く、
起動に要する燃料の消費が少なくなり、経済的で実用性
の高い燃料電池発電システムを提供することができる。
トコンバータの昇温時間及び全系のヒートアップ完了に
至るまでの時間の短縮を図ることで、起動時間が短く、
起動に要する燃料の消費が少なくなり、経済的で実用性
の高い燃料電池発電システムを提供することができる。
【図１】本発明による燃料電池発電システムの一実施例
を示す構成図。
を示す構成図。
【図２】従来の燃料電池発電システムを示す構成図。
１ａ……改質器、１ｂ……改質器燃焼器、６……シフト
コンバータ、７……シフトコンバータ入口熱交換器、８
……リサイクル熱交換器、１１……リサイクルコンプレ
ッサ、１２……シフトコンバータ空気流量調整弁、１３
……窒素リサイクルライン、１５……シフトコンバータ
空気ライン、１６……改質ガスライン、１０１……高温
ガス、１０２……大気、１０３……改質器燃料、１０５
……空気。
コンバータ、７……シフトコンバータ入口熱交換器、８
……リサイクル熱交換器、１１……リサイクルコンプレ
ッサ、１２……シフトコンバータ空気流量調整弁、１３
……窒素リサイクルライン、１５……シフトコンバータ
空気ライン、１６……改質ガスライン、１０１……高温
ガス、１０２……大気、１０３……改質器燃料、１０５
……空気。
Claims (1)
- 【請求項１】 燃料ガスから水素を多く含有するガスに
改質する改質器と、この改質器より得られる改質ガス中
の一酸化炭素を水素と二酸化炭素に変換するシフトコン
バータと、このシフトコンバータの入口温度を昇温又は
冷却する入口熱交換器と、前記シフトコンバータにより
生成された水素と空気を用いて発電を行う燃料電池とを
備えた燃料発電システムにおいて、リサイクル窒素を前
記改質器、シフトコンバータ入口熱交換器およびシフト
コンバータを通して循環させる窒素リサイクルラインを
生かして前記改質器の触媒および前記シフトコンバータ
を昇温する運転開始時に、前記シフトコンバータに触媒
を酸化させるための空気を導入する設備を設けたことを
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 |
|---|---|---|---|
| JP31A JPH06215785A (ja) | 1991-06-04 | 1991-06-04 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31A JPH06215785A (ja) | 1991-06-04 | 1991-06-04 | 燃料電池発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06215785A true JPH06215785A (ja) | 1994-08-05 |
Family
ID=15095165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31A Pending JPH06215785A (ja) | 1991-06-04 | 1991-06-04 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06215785A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002086402A2 (en) * | 2001-04-18 | 2002-10-31 | Utc Fuel Cells, Llc | Compact precooler |
| US6562088B2 (en) | 1998-09-09 | 2003-05-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for operating a hydrogen generating apparatus |
| JP2005281009A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-13 | Aisin Seiki Co Ltd | 改質装置 |
| JP2007326725A (ja) * | 2006-06-06 | 2007-12-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水素生成装置および燃料電池システム |
| CN111029620A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-04-17 | 同济大学 | 一种带有尾排集氮装置的燃料电池系统及停机吹扫方法 |
| CN113497256A (zh) * | 2020-03-20 | 2021-10-12 | 郑州宇通客车股份有限公司 | 一种燃料电池系统及氮气吹扫系统 |
-
1991
- 1991-06-04 JP JP31A patent/JPH06215785A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6562088B2 (en) | 1998-09-09 | 2003-05-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for operating a hydrogen generating apparatus |
| WO2002086402A2 (en) * | 2001-04-18 | 2002-10-31 | Utc Fuel Cells, Llc | Compact precooler |
| WO2002086402A3 (en) * | 2001-04-18 | 2003-02-27 | Utc Fuel Cells Llc | Compact precooler |
| US6703151B2 (en) | 2001-04-18 | 2004-03-09 | Utc Fuel Cells, Llc | Compact precooler |
| JP2005281009A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-13 | Aisin Seiki Co Ltd | 改質装置 |
| JP4490717B2 (ja) * | 2004-03-26 | 2010-06-30 | アイシン精機株式会社 | 改質装置 |
| JP2007326725A (ja) * | 2006-06-06 | 2007-12-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水素生成装置および燃料電池システム |
| CN111029620A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-04-17 | 同济大学 | 一种带有尾排集氮装置的燃料电池系统及停机吹扫方法 |
| CN113497256A (zh) * | 2020-03-20 | 2021-10-12 | 郑州宇通客车股份有限公司 | 一种燃料电池系统及氮气吹扫系统 |
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