JPH06231787A - 燃料電池発電装置 - Google Patents

燃料電池発電装置

Info

Publication number
JPH06231787A
JPH06231787A JP5015024A JP1502493A JPH06231787A JP H06231787 A JPH06231787 A JP H06231787A JP 5015024 A JP5015024 A JP 5015024A JP 1502493 A JP1502493 A JP 1502493A JP H06231787 A JPH06231787 A JP H06231787A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water
cooling
cooler
exhaust gas
gas cooler
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
Application number
JP5015024A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Yoshioka
浩 吉岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP5015024A priority Critical patent/JPH06231787A/ja
Publication of JPH06231787A publication Critical patent/JPH06231787A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】燃料電池発電装置において、燃料電池から排出
される空気オフガスと燃料改質装置から排出される燃焼
排ガスとを冷却してこれらに含まれる水分を凝縮する排
ガス冷却器並びに燃料改質装置からの改質ガスを冷却し
てこれに含まれる水分を凝縮する改質ガス冷却器の冷却
通路を流れる冷却媒体により冷却通路の閉塞や冷却通路
を形成する材料の応力腐食割れを防ぐ。 【構成】回収水供給系44の水処理装置17の出口から
分岐して改質ガス冷却器21の冷却通路22,排ガス冷
却器14の冷却通路15,回収水冷却器47を経由して
水処理装置17に戻る回収水循環系48を設け、改質ガ
ス冷却器21,排ガス冷却器14を流れる冷却媒体を水
処理装置17にて水処理された純水にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料改質装置からの改
質ガスや燃焼排ガス、並びに燃料電池からの空気オフガ
スを冷却媒体と熱交換して冷却する熱交換器を有する燃
料電池発電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】天然ガス,LPG,ナフサ等の炭化水素
系やメタノール等のアルコール系の原燃料を燃料改質装
置にて水素に富む改質ガスに改質し、この改質ガスを燃
料電池に供給し、別に供給される空気とにより電池反応
を起こさせて発電する燃料電池発電装置においては、プ
ラントの熱効率を高めたり、運転に必要な水を回収する
ために各種の熱交換器が使用されている。図2はこのよ
うな熱交換器を備えた従来の炭化水素系の原燃料を改質
原料とする燃料電池発電装置の系統図である。図4にお
いて燃料電池発電装置の主要構成機器は下記の通りであ
る。
【0003】脱硫反応器1は炭化水素系の原燃料に含ま
れる硫黄分を除去する脱硫触媒が充填されている。改質
器2は脱硫反応器1からの脱硫した原燃料を水素に富む
改質ガスに改質する改質触媒が充填された反応部3と、
反応部3を加熱する燃焼ガスを生じさせるバーナ4とを
備えている。CO変成器5は改質器2からの改質ガスに
含まれるCOを変成する変成触媒が充填されるとともに
冷却水が流れる冷却通路6を備えている。
【0004】燃料電池7は図示しない電解質層と、これ
を挟持する燃料極8及び空気極9と、冷却通路10を有
する冷却板11とを備えている。水蒸気分離器13は燃
料電池7の発電時生じる熱を除熱した冷却水に含まれる
水蒸気を冷却水から分離する。排ガス冷却器14は工業
用水又は市水が流れる冷却通路15と、下部に回収水を
貯留する回収水タンク16とを備え、燃料電池7からの
空気オフガスと改質器2のバーナ4にての燃焼による燃
焼排ガスを冷却し、これらに含まれる水分を凝縮して回
収水にして回収し、下部の回収水タンク16に貯留す
る。
【0005】水処理装置17は回収水タンク16からの
回収水を純水にするイオン交換式水処理装置である。原
燃料予熱器18と燃料ガス予熱器19とは一体化され、
原燃料予熱器18を流れる原燃料を、また燃料ガス予熱
器19を流れる水蒸気が付加された原燃料を改質器2か
らの改質ガスと熱交換してそれぞれ加熱する熱交換器で
ある。
【0006】改質ガス予熱器20と改質ガス冷却器21
とは一体化された熱交換器であり、改質ガス冷却器21
には冷却水としての工業用水又は市水が流れる冷却通路
22を備え、下部に改質ガス冷却器21にて改質ガスを
冷却してこれに含まれる水分を凝縮した回収水を貯留す
る回収水タンク23を備えている。燃焼系予熱器24は
改質器2からの燃焼排ガスにより改質器2のバーナ4に
供給する燃焼空気及び燃料電池7からの燃料オフガスを
加熱する熱交換器である。
【0007】このような主要機器の構成により、炭化水
素系の原燃料は原燃料供給系25を経て原燃料予熱器1
8にて改質ガスとの熱交換により加熱されて脱硫反応器
1に供給され、脱硫される。脱硫された原燃料は脱硫原
燃料供給系26を経てエゼクタ27により水蒸気分離器
13にて冷却水から分離した水蒸気が付加される。そし
て、この水蒸気が付加された原燃料は燃料ガス予熱器1
9にて改質ガスと熱交換して加熱されて改質器2の反応
部3に供給される。
【0008】改質器2においては、バーナ4にて燃料電
池7の発電時燃料極8から排出され、燃料オフガス排出
系28を経て供給される未反応水素を含む燃料オフガス
が燃焼空気供給系29を経てブロワ30により供給され
る空気により燃焼し、この燃焼ガスにより改質器2の反
応部3を加熱して反応部3を通流する水蒸気が付加され
た原燃料を水素に富む改質ガスに水蒸気改質する。この
際、燃料オフガス及び燃焼空気は燃焼系予熱器24によ
り改質器2からの燃焼排ガスと熱交換して加熱されてバ
ーナ4に供給される。
【0009】改質器2で水蒸気改質された改質ガスは改
質ガス供給系32を経て原燃料予熱器18,燃料ガス予
熱器19にて原燃料及び水蒸気を付加した原燃料をそれ
ぞれ熱交換により加熱した後CO変成器5に供給され、
改質ガスに含まれるCOが変成され、CO濃度の低い改
質ガスになる。なお、COの変成時発生する熱は、燃料
電池7の発電時生じる熱を除熱する冷却水循環系39か
ら分岐するCO変成器冷却系33を経て冷却通路6を流
れる冷却水により除熱され、反応温度が保持される。
【0010】CO変成器5からの改質ガスは改質ガス予
熱器20,改質ガス冷却器21を流れ、冷却通路22を
流れる工業用水又は市水により冷却されて改質ガスに含
まれる水分は凝縮して回収水になり、さらに改質ガス予
熱器20にて改質ガスと熱交換して加熱されて燃料電池
7の燃料極8に供給される。なお、前記回収水は改質ガ
ス冷却器21の下部の回収水タンク23に貯留され、回
収水送水系34を経て排ガス冷却器14の回収水タンク
16に送水される。
【0011】一方、ブロワ36により空気は空気供給系
37を経て燃料電池7の空気極9に供給され、燃料電池
7は前記供給される改質ガスとにより電池反応を起こし
て発電する。そして発電時生じる熱は、冷却板11の冷
却通路10と水蒸気分離器13とを経由する冷却水循環
系39をポンプ40により循環される冷却水により冷却
板11を介して除熱され、運転温度が保持される。
【0012】ここで、空気極9から排出される空気オフ
ガスは空気オフガス排出系41を経て排ガス冷却器14
に供給され、冷却通路15を流れる工業用水又は市水に
より冷却され、電池反応時生じた空気オフガスに含まれ
る水分は凝縮して回収水になる。また同時に改質器2の
バーナ4での燃焼による燃焼排ガスも燃焼排ガス排出系
42を経て排ガス冷却器14に供給されて前述と同様に
冷却され、燃焼排ガスに含まれる水分は凝縮して回収水
になり、回収水タンク16に貯留される。そして、回収
水タンク16の回収水はポンプ43により回収水供給系
44を経て水処理装置17に送水され、純水にして冷却
水循環系39に合流される。ここで、純水にするのは燃
料電池7を流れる冷却水の電気抵抗を大きくして外部と
電気的に絶縁するためである。
【0013】なお、排ガス冷却器14で凝縮しない気体
は排気系50から外部に排気される。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】上記の燃料電池発電装
置において、運転に必要とする水は熱交換器である改質
ガス冷却器21にて改質ガスに含まれる水分を冷却,凝
縮した回収水と、熱交換器である排ガス冷却器14にて
空気オフガス及び燃焼排ガスに含まれる水分を冷却,凝
縮した回収水とを使用しているが、改質ガス冷却器21
の冷却通路22及び排ガス冷却器14の冷却通路15を
流れる冷却媒体である冷却水は工業用水や市水が使われ
ている。このため冷却水中の残留分の影響で冷却通路2
2,15が閉塞したり、冷却通路22,15を形成する
材料の応力腐食割れを起こして運転が不能になるという
問題がある。
【0015】本発明の目的は、運転に必要な水を回収す
る熱交換器に冷却媒体による閉塞や応力腐食割れを起こ
させない燃料電池発電装置を提供することである。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によれば燃料電池から排出される空気オフガ
ス及び燃料改質装置から排出される燃焼排ガスを冷却通
路を流れる第1の冷却媒体により冷却して空気オフガス
と燃焼排ガスとに含まれる水分を凝縮して回収水にする
排ガス冷却器と、燃料改質装置からの改質ガスを冷却通
路を流れる第2の冷却媒体により冷却して改質ガスに含
まれる水分を凝縮して回収水にする改質ガス冷却器と、
前記両冷却器からの回収水を純水にする水処理装置とを
備える燃料電池発電装置において、排ガス冷却器及び改
質ガス冷却器の第1,第2の冷却媒体を水処理装置から
の純水にし、排ガス冷却器及び改質ガス冷却器から排出
される純水を冷却通路を流れる第3の冷却媒体により冷
却して水処理装置に供給する回収水冷却器とを設けるも
のとする。
【0017】上記において水処理装置からの純水は、改
質ガス冷却器の冷却通路を通流した後排ガス冷却器の冷
却通路を通流し、排ガス冷却器から排出された純水を回
収水冷却器で冷却して水処理装置に戻す回収水循環系を
設けるものとする。
【0018】
【作用】燃料電池の電池反応による発電時排出される空
気オフガス及び燃料改質装置での原燃料を水蒸気改質の
ために加熱する熱媒体として使用する燃料電池の発電時
排出される燃料オフガスを燃焼した燃焼ガスの燃焼排ガ
スを冷却して空気オフガスと燃焼排ガスとに含まれる水
分を凝縮する排ガス冷却器と、燃料改質装置からの改質
ガスを冷却してこのガスに含まれる水分を凝縮して回収
水にする改質ガス冷却器との各冷却通路を通流する冷却
媒体を、前記両冷却器からの回収水を水処理装置により
水処理した純水にすることにより、排ガス冷却器と改質
ガス冷却器との冷却通路には純水が流れるので、冷却通
路が閉塞したり、冷却通路を形成する材料の応力腐食割
れは生じない。
【0019】なお、空気オフガス,燃焼排ガス並びに改
質ガスを冷却して昇温した純水は回収水冷却器にて冷却
媒体により冷却されて水処理装置に戻される。ここで、
水処理装置からの純水は水処理装置→改質ガス冷却器→
排ガス冷却器→回収水冷却器→水処理装置を経る回収水
循環系を流れ、改質ガス冷却器にて改質ガスを冷却した
後、この冷却器から排出され昇温した純水は排ガス冷却
器にて空気オフガス及び燃焼排ガスを冷却する。
【0020】
【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例について
説明する。図1は本発明の実施例による燃料電池発電装
置の系統図である。図1において図2の従来例と異なる
のは、回収水供給系44の水処理装置17の出口から分
岐して循環ポンプ46を備え、改質ガス冷却器21の冷
却通路22、排ガス冷却器14の冷却通路15を経て回
収水供給系44のポンプ43の入口に合流し、さらに水
処理装置17とポンプ43との間に排ガス冷却器14の
冷却通路15から排出される回収水を冷却する回収水冷
却器47を設けた回収水循環系48を設けたことであ
る。なお、回収水冷却器47は冷却通路49を備え、冷
却通路49を流れる冷却媒体は工業用水又は市水とす
る。
【0021】このような構成により、水処理装置17に
て水処理された純水の回収水は循環ポンプ46により昇
圧されて改質ガス冷却器21の冷却通路22を通流して
改質ガス冷却器21に通流する改質ガスを冷却してこれ
に含まれる水分を凝縮して回収水にし、つぎに冷却通路
22から排出された純水の回収水は排ガス冷却器14の
冷却通路15を通流し、排ガス冷却器14に流入する空
気オフガス及び燃焼排ガスを冷却し、これらに含まれる
水分を凝縮して回収水にする。そして、排ガス冷却器1
4の冷却通路15から排出される純水の回収水はポンプ
43により水処理装置17に送出される。
【0022】なお、回収水冷却器47により排ガス冷却
器14の冷却通路15から排出され昇温した純水の回収
水は回収水タンク16からの回収水とともに回収水冷却
器47の冷却通路49を流れる工業用水又は市水により
冷却される。この場合、回収水冷却器では温度レベル的
に低いため、冷却水として工業用水又は市水を使用して
も冷却通路49の閉塞や冷却通路49を形成する材料の
応力腐食割れが生じない。
【0023】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば前述の構成により、改質ガス冷却器及び排ガス
冷却器の各冷却通路を流れる冷却媒体は水処理装置によ
り水処理された純水の回収水としたので、冷却通路の閉
塞や冷却通路を形成する材料の応力腐食割れが生ぜず、
このため発電装置として長期間の安定した運転が可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による燃料電池発電装置の系統
【図2】従来の燃料電池発電装置の系統図
【符号の説明】
2 改質器 7 燃料電池 14 排ガス冷却器 15 冷却通路 17 水処理装置 21 改質ガス冷却器 22 冷却通路 47 回収水冷却器 48 回収水循環系

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃料電池から排出される空気オフガス及び
    燃料改質装置から排出される燃焼排ガスを冷却通路を流
    れる第1の冷却媒体により冷却して空気オフガスと燃焼
    排ガスとに含まれる水分を凝縮して回収水にする排ガス
    冷却器と、燃料改質装置からの改質ガスを冷却通路を流
    れる第2の冷却媒体により冷却して改質ガスに含まれる
    水分を凝縮して回収水にする改質ガス冷却器と、前記両
    冷却器からの回収水を純水にする水処理装置とを備える
    燃料電池発電装置において、排ガス冷却器及び改質ガス
    冷却器の第1,第2の冷却媒体を前記水処理装置からの
    純水にし、排ガス冷却器及び改質ガス冷却器から排出さ
    れる純水を冷却通路を流れる第3の冷却媒体により冷却
    して水処理装置に供給する回収水冷却器とを備えたこと
    を特徴とする燃料電池発電装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載のものにおいて、水処理装置
    からの純水は、改質ガス冷却器の冷却通路を通流した後
    排ガス冷却器の冷却通路を通流し、排ガス冷却器から排
    出された純水を回収水冷却器で冷却して水処理装置に戻
    す回収水循環系を設けたことを特徴とする燃料電池発電
    装置。
JP5015024A 1993-02-02 1993-02-02 燃料電池発電装置 Pending JPH06231787A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5015024A JPH06231787A (ja) 1993-02-02 1993-02-02 燃料電池発電装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5015024A JPH06231787A (ja) 1993-02-02 1993-02-02 燃料電池発電装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06231787A true JPH06231787A (ja) 1994-08-19

Family

ID=11877277

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5015024A Pending JPH06231787A (ja) 1993-02-02 1993-02-02 燃料電池発電装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06231787A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000025379A1 (fr) * 1998-10-26 2000-05-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Systeme de pile a combustible du type en polymere solide
JP2008305690A (ja) * 2007-06-08 2008-12-18 Honda Motor Co Ltd 燃料電池用の改質装置
WO2009047897A1 (ja) * 2007-10-11 2009-04-16 Panasonic Corporation 燃料電池システム

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000025379A1 (fr) * 1998-10-26 2000-05-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Systeme de pile a combustible du type en polymere solide
US6572994B1 (en) 1998-10-26 2003-06-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Polymer electrolyte fuel cell system
JP2008305690A (ja) * 2007-06-08 2008-12-18 Honda Motor Co Ltd 燃料電池用の改質装置
WO2009047897A1 (ja) * 2007-10-11 2009-04-16 Panasonic Corporation 燃料電池システム

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5616064B2 (ja) 燃料電池の熱交換システム及び方法
JPH1064568A (ja) 電気エネルギー及び加熱のための熱を同時に形成する方法、並びに同方法を実施するためのプラント
EP1571726A1 (en) Apparatus and method for high efficiency operation of a high temperature fuel cell system
JP2006309982A (ja) 固体酸化物形燃料電池システム
EP2240977A2 (en) Water recovery assembly for use in high temperature fuel cell systems
JP3943405B2 (ja) 燃料電池発電システム
JP2019169419A (ja) 燃料電池システム
JP3407747B2 (ja) 水分分離器を備えた燃料電池発電装置
JP2002231282A (ja) 固体高分子電解質型燃料電池発電装置
WO2017110090A1 (ja) 燃料電池システム
JPH06231787A (ja) 燃料電池発電装置
JP4940567B2 (ja) 固体高分子型燃料電池システム
JP2005063697A (ja) 燃料電池発電装置
JP2002100382A (ja) 燃料電池発電装置
JP2006302792A (ja) 燃料電池システム
JP3960001B2 (ja) 一酸化炭素除去器及び燃料電池システム
JP4176130B2 (ja) 燃料電池発電システム
JP5502521B2 (ja) 燃料電池システム
JP2003288936A (ja) 燃料電池発電装置とその運転方法
JPH0668889A (ja) 燃料電池用改質ガスの冷却システム
JP4665385B2 (ja) 燃料電池用灯油燃料気化装置
JP4660888B2 (ja) 燃料電池発電システムおよびその運転方法
JPH1064566A (ja) 燃料電池発電装置および該装置の廃熱回収方法
JP3997476B2 (ja) 燃料電池発電装置
JP5316126B2 (ja) 燃料電池発電装置