JPH0629036A - 燃料電池発電装置の熱回収システム - Google Patents
燃料電池発電装置の熱回収システムInfo
- Publication number
- JPH0629036A JPH0629036A JP4181386A JP18138692A JPH0629036A JP H0629036 A JPH0629036 A JP H0629036A JP 4181386 A JP4181386 A JP 4181386A JP 18138692 A JP18138692 A JP 18138692A JP H0629036 A JPH0629036 A JP H0629036A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water
- heat
- heat exchanger
- fuel cell
- heat transfer
- 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
Links
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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】外部熱媒水に水道水を用いても応力腐食割れを
起こさず、スケ−ルの除去も容易な熱回収システムを備
えた燃料電池発電装置を得る。 【構成】冷却板２を備えた燃料電池１が、冷却板に水蒸
気分離器６および循環ポンプ５Ｐを介して低電気伝導度
の冷却水７を循環する冷却水循環系５と、燃料電池の空
気極オフガスおよび燃料改質器の燃焼排ガス中の水蒸気
を回収する復水凝縮器８とを含む燃料電池発電装置が、
冷却水循環系５に連結されて冷却水７の排熱を回収する
ステンレス合金製の排熱回収用熱交換器２１と、その二
次熱媒体としての低イオン濃度の中間熱媒水２５の循環
通路２２と、この循環通路に連結されて中間熱媒水の回
収熱をイオン濃度の高い外部熱媒水に伝達する炭素鋼製
の供給側熱交換器２３とを含む熱回収システム２０を備
えてなるものとする。
起こさず、スケ−ルの除去も容易な熱回収システムを備
えた燃料電池発電装置を得る。 【構成】冷却板２を備えた燃料電池１が、冷却板に水蒸
気分離器６および循環ポンプ５Ｐを介して低電気伝導度
の冷却水７を循環する冷却水循環系５と、燃料電池の空
気極オフガスおよび燃料改質器の燃焼排ガス中の水蒸気
を回収する復水凝縮器８とを含む燃料電池発電装置が、
冷却水循環系５に連結されて冷却水７の排熱を回収する
ステンレス合金製の排熱回収用熱交換器２１と、その二
次熱媒体としての低イオン濃度の中間熱媒水２５の循環
通路２２と、この循環通路に連結されて中間熱媒水の回
収熱をイオン濃度の高い外部熱媒水に伝達する炭素鋼製
の供給側熱交換器２３とを含む熱回収システム２０を備
えてなるものとする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、燃料電池の発電生成
熱を冷却水循環系に配された排熱回収用熱交換器で回収
し、スチ−ムまたは温水の形で外部の熱利用装置に供給
する熱併給形燃料電池発電装置の熱回収システム、こと
に温水中の塩素イオンに起因する熱交換器の応力腐食割
れを防止した熱回収システムに関する。
熱を冷却水循環系に配された排熱回収用熱交換器で回収
し、スチ−ムまたは温水の形で外部の熱利用装置に供給
する熱併給形燃料電池発電装置の熱回収システム、こと
に温水中の塩素イオンに起因する熱交換器の応力腐食割
れを防止した熱回収システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池を高効率で長時間運転するため
には、電池反応に伴う発熱を除去して燃料電池スタック
内の温度分布を所定の運転温度（りん酸形燃料電池では
１９０°C 前後）に保持する必要がある。そのため、ス
タックは複数の単位セルを１ブロックとしてブロック間
に冷却板を積層し、この冷却板に埋設された冷却パイプ
に冷却媒体としての冷却水を通流して冷却する水冷式の
燃料電池が知られている。また、発電生成熱を奪って昇
温または蒸気化した冷却水の熱エネルギ−を熱交換器で
回収し、外部の熱利用装置に供給する熱併給形燃料電池
発電装置も知られている。
には、電池反応に伴う発熱を除去して燃料電池スタック
内の温度分布を所定の運転温度（りん酸形燃料電池では
１９０°C 前後）に保持する必要がある。そのため、ス
タックは複数の単位セルを１ブロックとしてブロック間
に冷却板を積層し、この冷却板に埋設された冷却パイプ
に冷却媒体としての冷却水を通流して冷却する水冷式の
燃料電池が知られている。また、発電生成熱を奪って昇
温または蒸気化した冷却水の熱エネルギ−を熱交換器で
回収し、外部の熱利用装置に供給する熱併給形燃料電池
発電装置も知られている。
【０００３】図５は熱併給形燃料電池発電装置の従来の
熱回収システムを簡略化して示す系統図である。図にお
いて、スタックとして構成される燃料電池１は、電解質
層を挟んで燃料電極および酸化剤電極を配した単位セル
の積層体からなり、複数単位セル毎に積層された冷却板
２を備え、その燃料電極には燃料改質器３から燃料ガス
が供給され、空気電極にはブロワ−４を有する酸化剤供
給系から反応空気が供給されることにより、一対の電極
間で水素と酸素が直接反応する電気化学反応に基づいて
発電が行われる。
熱回収システムを簡略化して示す系統図である。図にお
いて、スタックとして構成される燃料電池１は、電解質
層を挟んで燃料電極および酸化剤電極を配した単位セル
の積層体からなり、複数単位セル毎に積層された冷却板
２を備え、その燃料電極には燃料改質器３から燃料ガス
が供給され、空気電極にはブロワ−４を有する酸化剤供
給系から反応空気が供給されることにより、一対の電極
間で水素と酸素が直接反応する電気化学反応に基づいて
発電が行われる。
【０００４】また、冷却板２に埋設された複数の冷却パ
イプ２Ａが図示しない絶縁継手を介して外部に配された
循環ポンプ５Ｐおよび水蒸気分離器６を含む冷却水７の
循環系５に連結される。水蒸気分離器４は燃料電池の運
転温度に対して所定温度低い冷却水７を包蔵しており、
循環ポンプ５Ｐにより冷却水７を冷却板２に循環するこ
とにより発電生成熱の排熱が行われ、燃料電池スタック
１の温度がその運転温度に保持される。
イプ２Ａが図示しない絶縁継手を介して外部に配された
循環ポンプ５Ｐおよび水蒸気分離器６を含む冷却水７の
循環系５に連結される。水蒸気分離器４は燃料電池の運
転温度に対して所定温度低い冷却水７を包蔵しており、
循環ポンプ５Ｐにより冷却水７を冷却板２に循環するこ
とにより発電生成熱の排熱が行われ、燃料電池スタック
１の温度がその運転温度に保持される。
【０００５】さらに、燃料改質器３は天然ガスなどの原
燃料と水蒸気分離器６で気水分離された高温の水蒸気と
の混合ガスを水蒸気改質して水素リッチな燃料ガスとし
て燃料電池１の燃料電極に供給するとともに、燃料電極
で使い残された水素を含むオフガスをバ−ナ３Ｂで燃焼
させることにより改質温度が保持される。さらに、燃料
改質器のバ−ナ３Ｂの燃焼排ガス，および燃料電池１の
空気電極から排出される空気オフガスには多量の発電生
成水または燃焼生成水が含まれているので、空気オフガ
スおよび燃焼排ガスに水蒸気として含まれる水分を復水
凝縮器８で冷却して復水９として回収し、ポンプ１０Ａ
を介して水処理装置１０で不純物を除去した低電気伝導
度のイオン交換水９Ａとして水蒸気分離器６に補給する
ことにより、燃料改質器３に水蒸気を供給することによ
り減少した冷却水循環系５内の冷却水７を補充するよう
構成される。
燃料と水蒸気分離器６で気水分離された高温の水蒸気と
の混合ガスを水蒸気改質して水素リッチな燃料ガスとし
て燃料電池１の燃料電極に供給するとともに、燃料電極
で使い残された水素を含むオフガスをバ−ナ３Ｂで燃焼
させることにより改質温度が保持される。さらに、燃料
改質器のバ−ナ３Ｂの燃焼排ガス，および燃料電池１の
空気電極から排出される空気オフガスには多量の発電生
成水または燃焼生成水が含まれているので、空気オフガ
スおよび燃焼排ガスに水蒸気として含まれる水分を復水
凝縮器８で冷却して復水９として回収し、ポンプ１０Ａ
を介して水処理装置１０で不純物を除去した低電気伝導
度のイオン交換水９Ａとして水蒸気分離器６に補給する
ことにより、燃料改質器３に水蒸気を供給することによ
り減少した冷却水循環系５内の冷却水７を補充するよう
構成される。
【０００６】一方、熱回収システムは、冷却水循環系５
に連結された排熱回収用熱交換器１１により構成され、
冷却板２の冷却パイプ２Ａで燃料電池１の発電生成熱を
吸収することにより昇温あるいは水蒸気化した低電気伝
導度の冷却水７の熱エネルギ−を熱交換間を介して外部
熱媒水１２に回収し、昇温した外部熱媒水１２を温水あ
るいはスチ−ムの状態で図示しない外部熱利用装置に供
給するよう構成され、外部熱媒水１２には一般に水道水
が使用されるとともに、低電気伝導度の冷却水７として
水処理装置１０でイオン交換された純水を使用した場合
には、その低電気伝導度を維持するために、排熱回収用
熱交換器１１に耐蝕性の高いステンレス合金材のような
耐食性金属材料が使用される。
に連結された排熱回収用熱交換器１１により構成され、
冷却板２の冷却パイプ２Ａで燃料電池１の発電生成熱を
吸収することにより昇温あるいは水蒸気化した低電気伝
導度の冷却水７の熱エネルギ−を熱交換間を介して外部
熱媒水１２に回収し、昇温した外部熱媒水１２を温水あ
るいはスチ−ムの状態で図示しない外部熱利用装置に供
給するよう構成され、外部熱媒水１２には一般に水道水
が使用されるとともに、低電気伝導度の冷却水７として
水処理装置１０でイオン交換された純水を使用した場合
には、その低電気伝導度を維持するために、排熱回収用
熱交換器１１に耐蝕性の高いステンレス合金材のような
耐食性金属材料が使用される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように構成された
熱回収システムを含む従来の燃料電池発電装置におい
て、外部熱媒水１２として使用される水道水は、金属イ
オンＫ+ ，Ｃａ2+とともに、塩素イオンを含んでいる。
また、燃料電池１が電解質としてりん酸を用いたもので
ある場合、その運転温度は約１９０°Ｃであり、これを
保持するために冷却水７の温度を１５０〜１８０°Ｃ程
度の範囲に保つ必要があり、その温度は水蒸気分離器６
から燃料改質器３に向けて供給する水蒸気量や、排熱回
収用熱交換器１１での熱交換量の影響を受けて変化す
る。ことに、熱回収システムが外部熱媒水１２としての
水道水を排熱回収用熱交換器１１で温水に変え、外部熱
利用装置側に供給するよう構成される場合、ユ−ザ−側
の熱負荷が減少して温水の供給量が減少すると、外部熱
媒水１２の温度が沸点に達して排熱回収用熱交換器内で
沸騰し、この際外部熱媒水中の不純物がスケ−ルとして
排熱回収用熱交換器１１の例えば熱交換管面に付着し、
これが原因で排熱回収用熱交換器１１の熱交換効率が低
下するという問題が発生するとともに、スケ−ルを除去
するための保守管理費の増大を招くという問題がある。
熱回収システムを含む従来の燃料電池発電装置におい
て、外部熱媒水１２として使用される水道水は、金属イ
オンＫ+ ，Ｃａ2+とともに、塩素イオンを含んでいる。
また、燃料電池１が電解質としてりん酸を用いたもので
ある場合、その運転温度は約１９０°Ｃであり、これを
保持するために冷却水７の温度を１５０〜１８０°Ｃ程
度の範囲に保つ必要があり、その温度は水蒸気分離器６
から燃料改質器３に向けて供給する水蒸気量や、排熱回
収用熱交換器１１での熱交換量の影響を受けて変化す
る。ことに、熱回収システムが外部熱媒水１２としての
水道水を排熱回収用熱交換器１１で温水に変え、外部熱
利用装置側に供給するよう構成される場合、ユ−ザ−側
の熱負荷が減少して温水の供給量が減少すると、外部熱
媒水１２の温度が沸点に達して排熱回収用熱交換器内で
沸騰し、この際外部熱媒水中の不純物がスケ−ルとして
排熱回収用熱交換器１１の例えば熱交換管面に付着し、
これが原因で排熱回収用熱交換器１１の熱交換効率が低
下するという問題が発生するとともに、スケ−ルを除去
するための保守管理費の増大を招くという問題がある。
【０００８】また、水道水中の塩素イオン濃度が高く、
かつ沸騰による振動や熱応力等の悪条件が重なると、ス
テンレス合金製の排熱回収用熱交換器１１の例えば熱交
換管に応力腐食割れが発生し、冷却水７にイオン濃度の
高い外部熱媒水１２が混入して冷却水７の導電性が増
し、燃料電池１に液絡が生じて発電電力の一部が無駄に
消費される不都合が発生するとともに、冷却水循環系５
の配管系が腐食する等の悪影響が発生する。
かつ沸騰による振動や熱応力等の悪条件が重なると、ス
テンレス合金製の排熱回収用熱交換器１１の例えば熱交
換管に応力腐食割れが発生し、冷却水７にイオン濃度の
高い外部熱媒水１２が混入して冷却水７の導電性が増
し、燃料電池１に液絡が生じて発電電力の一部が無駄に
消費される不都合が発生するとともに、冷却水循環系５
の配管系が腐食する等の悪影響が発生する。
【０００９】この発明の目的は、外部熱媒水に水道水を
用いても応力腐食割れを起こさず、スケ−ルの除去も容
易な熱回収システムを備えた燃料電池発電装置を得るこ
とにある。
用いても応力腐食割れを起こさず、スケ−ルの除去も容
易な熱回収システムを備えた燃料電池発電装置を得るこ
とにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明によれば、複数の単位セルと冷却板との積
層体からなり燃料改質器から燃料ガスを，空気供給系か
ら反応空気をそれぞれ受けて発電する燃料電池が、前記
冷却板に水蒸気分離器および循環ポンプを介して低電気
伝導度の冷却水を循環する冷却水循環系と、前記燃料電
池の空気極オフガスおよび前記燃料改質器の燃焼排ガス
中の水蒸気を回収する復水凝縮器とを含む燃料電池発電
装置において、前記冷却水循環系に連結されて前記冷却
水の排熱を回収するステンレス合金製の排熱回収用熱交
換器と、この排熱回収用熱交換器の二次熱媒体としての
低イオン濃度の中間熱媒水の循環通路と、この循環通路
に連結された炭素鋼製の熱交換器からなり前記中間熱媒
水の持つ回収熱を外部熱媒水に伝達して外部の熱利用装
置に供給する供給側熱交換器とを含む熱回収システムを
備えてなるものとする。
に、この発明によれば、複数の単位セルと冷却板との積
層体からなり燃料改質器から燃料ガスを，空気供給系か
ら反応空気をそれぞれ受けて発電する燃料電池が、前記
冷却板に水蒸気分離器および循環ポンプを介して低電気
伝導度の冷却水を循環する冷却水循環系と、前記燃料電
池の空気極オフガスおよび前記燃料改質器の燃焼排ガス
中の水蒸気を回収する復水凝縮器とを含む燃料電池発電
装置において、前記冷却水循環系に連結されて前記冷却
水の排熱を回収するステンレス合金製の排熱回収用熱交
換器と、この排熱回収用熱交換器の二次熱媒体としての
低イオン濃度の中間熱媒水の循環通路と、この循環通路
に連結された炭素鋼製の熱交換器からなり前記中間熱媒
水の持つ回収熱を外部熱媒水に伝達して外部の熱利用装
置に供給する供給側熱交換器とを含む熱回収システムを
備えてなるものとする。
【００１１】また、低イオン濃度の中間熱媒水が、復水
凝縮器で回収した復水であり、中間熱媒水の循環通路が
前記中間熱媒水をブロ−ダウンする排出弁を備えてなる
ものとする。さらに、低イオン濃度の中間熱媒水が、復
水凝縮器で回収した復水をイオン交換処理したイオン交
換水であり、中間熱媒水の循環通路が密閉系として形成
されてなるものとする。
凝縮器で回収した復水であり、中間熱媒水の循環通路が
前記中間熱媒水をブロ−ダウンする排出弁を備えてなる
ものとする。さらに、低イオン濃度の中間熱媒水が、復
水凝縮器で回収した復水をイオン交換処理したイオン交
換水であり、中間熱媒水の循環通路が密閉系として形成
されてなるものとする。
【００１２】さらにまた、密閉系として形成された中間
熱媒水の循環通路が、低イオン濃度の中間熱媒水をブロ
−ダウンあるいはフラッシングする排出弁を、排熱回収
用熱交換器の入口近傍および出口近傍に備えてなるもの
とする。
熱媒水の循環通路が、低イオン濃度の中間熱媒水をブロ
−ダウンあるいはフラッシングする排出弁を、排熱回収
用熱交換器の入口近傍および出口近傍に備えてなるもの
とする。
【００１３】
【作用】この発明の構成において、熱回収システムを、
ステンレス合金製の排熱回収用熱交換器，および炭素鋼
製の供給側熱交換器と、両者に連通する低イオン濃度の
中間熱媒水の循環通路とで構成したことにより、冷却水
循環系を循環する冷却媒体は耐腐食性の高いステンレス
合金製の排熱回収用熱交換器と接液して低電気伝導度を
保持し、イオン濃度の高い水道水を用いた外部熱媒水は
耐応力腐食割れ性の優れた炭素鋼製の供給側熱交換器と
接液し、その沸騰に付随して発生する熱交換器の応力割
れを防止する機能が得られる。また、循環通路を流れる
中間熱媒水にイオン濃度の低い水を用いれば、中間熱媒
水の沸騰に付随するスケ−ルの発生量を抑制する機能が
得られる。
ステンレス合金製の排熱回収用熱交換器，および炭素鋼
製の供給側熱交換器と、両者に連通する低イオン濃度の
中間熱媒水の循環通路とで構成したことにより、冷却水
循環系を循環する冷却媒体は耐腐食性の高いステンレス
合金製の排熱回収用熱交換器と接液して低電気伝導度を
保持し、イオン濃度の高い水道水を用いた外部熱媒水は
耐応力腐食割れ性の優れた炭素鋼製の供給側熱交換器と
接液し、その沸騰に付随して発生する熱交換器の応力割
れを防止する機能が得られる。また、循環通路を流れる
中間熱媒水にイオン濃度の低い水を用いれば、中間熱媒
水の沸騰に付随するスケ−ルの発生量を抑制する機能が
得られる。
【００１４】また、低イオン濃度の中間熱媒水が、復水
凝縮器で回収した復水であり、中間熱媒水の循環通路に
中間熱媒水をブロ−ダウンする排出弁を設けるよう構成
すれば、不純物濃度の低い復水を利用して中間循環通路
におけるスケ−ルの発生を抑制する機能が得られ、かつ
定期的にブロ−ダウンすることにより、スケ−ルを容易
に除去することができる。
凝縮器で回収した復水であり、中間熱媒水の循環通路に
中間熱媒水をブロ−ダウンする排出弁を設けるよう構成
すれば、不純物濃度の低い復水を利用して中間循環通路
におけるスケ−ルの発生を抑制する機能が得られ、かつ
定期的にブロ−ダウンすることにより、スケ−ルを容易
に除去することができる。
【００１５】さらに、低イオン濃度の中間熱媒水が、復
水凝縮器で回収した復水をイオン交換処理したイオン交
換水であり、中間熱媒水の循環通路を密閉系とするよう
構成すれば、循環通路加圧状態に保持して中間熱媒水の
沸騰を抑制できるので、ステンレス合金製の排熱回収用
熱交換器におけるスケ−ルの発生を大幅に抑制する機能
が得られる。
水凝縮器で回収した復水をイオン交換処理したイオン交
換水であり、中間熱媒水の循環通路を密閉系とするよう
構成すれば、循環通路加圧状態に保持して中間熱媒水の
沸騰を抑制できるので、ステンレス合金製の排熱回収用
熱交換器におけるスケ−ルの発生を大幅に抑制する機能
が得られる。
【００１６】さらにまた、密閉系として形成された中間
熱媒水の循環通路が、低イオン濃度の中間熱媒水をブロ
−ダウンあるいはフラッシングする排出弁を、排熱回収
用熱交換器の入口近傍および出口近傍に備えるよう構成
すれば、加圧状態の中間熱媒水の勢いを利用してスケ−
ルを外部に容易に排出する機能が得られる。
熱媒水の循環通路が、低イオン濃度の中間熱媒水をブロ
−ダウンあるいはフラッシングする排出弁を、排熱回収
用熱交換器の入口近傍および出口近傍に備えるよう構成
すれば、加圧状態の中間熱媒水の勢いを利用してスケ−
ルを外部に容易に排出する機能が得られる。
【００１７】
【実施例】以下、この発明を実施例に基づいて説明す
る。図１はこの発明の実施例になる燃料電池発電装置の
熱回収システムを示すシステム構成図であり、以下従来
技術と同じ構成部分には同一参照符号を付すことによ
り、重複した説明を省略する。図において、熱回収シス
テム２０は、低電気伝導度の冷却水７の循環系５に連結
されたステンレス合金製の熱交換器２１と、炭素鋼製の
熱供給用熱交換器２３と、ポンプ２４を含み両熱交換器
に連通する中間熱媒水２５の循環通路２２とで構成さ
れ、中間熱媒水２５としては、水処理装置１０の入口側
に配された３方弁２６で分岐して循環通路２２に供給さ
れる復水９が使用され、また、循環通路には中間熱媒水
２５をブロ−ダウンするための排出弁２７が設けられ
る。
る。図１はこの発明の実施例になる燃料電池発電装置の
熱回収システムを示すシステム構成図であり、以下従来
技術と同じ構成部分には同一参照符号を付すことによ
り、重複した説明を省略する。図において、熱回収シス
テム２０は、低電気伝導度の冷却水７の循環系５に連結
されたステンレス合金製の熱交換器２１と、炭素鋼製の
熱供給用熱交換器２３と、ポンプ２４を含み両熱交換器
に連通する中間熱媒水２５の循環通路２２とで構成さ
れ、中間熱媒水２５としては、水処理装置１０の入口側
に配された３方弁２６で分岐して循環通路２２に供給さ
れる復水９が使用され、また、循環通路には中間熱媒水
２５をブロ−ダウンするための排出弁２７が設けられ
る。
【００１８】このように構成された熱回収システム２０
において、燃料電池１の発電生成熱が冷却水７に吸収さ
れ、排熱回収用熱交換器２１を介して接液する中間熱媒
水２５に排熱が回収され、さらに供給側熱交換器２３を
介して接液する水道水など電気伝導度の高い外部熱媒水
１２と熱交換し、昇温した外部熱媒水１２が温水または
スチ−ムの状態で外部の熱利用装置に供給されることに
より、燃料電池１の排熱利用が行われる。
において、燃料電池１の発電生成熱が冷却水７に吸収さ
れ、排熱回収用熱交換器２１を介して接液する中間熱媒
水２５に排熱が回収され、さらに供給側熱交換器２３を
介して接液する水道水など電気伝導度の高い外部熱媒水
１２と熱交換し、昇温した外部熱媒水１２が温水または
スチ−ムの状態で外部の熱利用装置に供給されることに
より、燃料電池１の排熱利用が行われる。
【００１９】このとき、冷却水循環系５を循環する冷却
水７は耐腐食性の高いステンレス合金製の排熱回収用熱
交換器２１と接して低電気伝導度を保持し、イオン濃度
の高い水道水を用いた外部熱媒水１２は耐応力腐食割れ
性の優れた炭素鋼製の供給側熱交換器２３と接して、そ
の沸騰に付随して発生する熱交換器の応力腐食割れを防
止するので、応力腐食割れが発生することによる悪影響
を排除することができる。また、循環通路を流れる中間
熱媒水２５に、復水凝縮器８で回収したイオン濃度の低
い復水９を用いれば、中間熱媒水の沸騰に付随するスケ
−ルの発生量を抑制する機能が得られるとともに、中間
熱媒水２５を定期的にブロ−ダウンすることにより、ス
ケ−ルを容易に除去することができる。したがって、外
部熱媒水に水道水を用いても熱交換器の応力腐食割れを
生じがたく、かつスケ−ルの除去作業が容易で、その作
業周期が長くなるので、保守管理を省力化，省時間化で
きる熱回収システムを備えた燃料電池用装置を供給でき
る利点が得られる。
水７は耐腐食性の高いステンレス合金製の排熱回収用熱
交換器２１と接して低電気伝導度を保持し、イオン濃度
の高い水道水を用いた外部熱媒水１２は耐応力腐食割れ
性の優れた炭素鋼製の供給側熱交換器２３と接して、そ
の沸騰に付随して発生する熱交換器の応力腐食割れを防
止するので、応力腐食割れが発生することによる悪影響
を排除することができる。また、循環通路を流れる中間
熱媒水２５に、復水凝縮器８で回収したイオン濃度の低
い復水９を用いれば、中間熱媒水の沸騰に付随するスケ
−ルの発生量を抑制する機能が得られるとともに、中間
熱媒水２５を定期的にブロ−ダウンすることにより、ス
ケ−ルを容易に除去することができる。したがって、外
部熱媒水に水道水を用いても熱交換器の応力腐食割れを
生じがたく、かつスケ−ルの除去作業が容易で、その作
業周期が長くなるので、保守管理を省力化，省時間化で
きる熱回収システムを備えた燃料電池用装置を供給でき
る利点が得られる。
【００２０】図２はこの発明の異なる実施例になる燃料
電池発電装置の熱回収システムを示す構成図であり、低
電気伝導度の冷却水７の循環系５に連結されたステンレ
ス合金製の熱交換器２１と、炭素鋼製の熱供給用熱交換
器２３と、ポンプ２４を含み両熱交換器に連通する中間
熱媒水２５の循環通路２２と、ブロ−ダウン用の排出弁
２７とを含む熱回収システム３０が、循環通路２２内を
循環する低イオン濃度の中間熱媒水３５として、水処理
装置１０の出口側に配された３方弁３６で分岐して循環
通路２２に供給されるイオン交換水９Ａを使用するよう
構成された点が前述の実施例と異なっており、循環通路
２２におけるスケ−ルの発生をより低減できる利点が得
られる。
電池発電装置の熱回収システムを示す構成図であり、低
電気伝導度の冷却水７の循環系５に連結されたステンレ
ス合金製の熱交換器２１と、炭素鋼製の熱供給用熱交換
器２３と、ポンプ２４を含み両熱交換器に連通する中間
熱媒水２５の循環通路２２と、ブロ−ダウン用の排出弁
２７とを含む熱回収システム３０が、循環通路２２内を
循環する低イオン濃度の中間熱媒水３５として、水処理
装置１０の出口側に配された３方弁３６で分岐して循環
通路２２に供給されるイオン交換水９Ａを使用するよう
構成された点が前述の実施例と異なっており、循環通路
２２におけるスケ−ルの発生をより低減できる利点が得
られる。
【００２１】図３はこの発明のさらに異なる実施例を示
す構成図であり、図２に示す実施例と異なる点は、回収
システム４０がその中間熱媒水３５の循環通路４２に放
圧弁４６を備え、循環通路４２が所定の内圧を保持する
密閉系となるよう構成したことである。このように構成
された熱回収システム４０においては、循環通路４２が
その内圧によって中間熱媒水３５の沸騰を抑制するよう
機能するので、スケ−ルの発生をより大幅に低減できる
利点が得られる。
す構成図であり、図２に示す実施例と異なる点は、回収
システム４０がその中間熱媒水３５の循環通路４２に放
圧弁４６を備え、循環通路４２が所定の内圧を保持する
密閉系となるよう構成したことである。このように構成
された熱回収システム４０においては、循環通路４２が
その内圧によって中間熱媒水３５の沸騰を抑制するよう
機能するので、スケ−ルの発生をより大幅に低減できる
利点が得られる。
【００２２】図４はこの発明の他の実施例を示すシステ
ム構成図であり、図３に示す実施例と異なる点は、熱回
収システム５０がその密閉系として形成された循環通路
４２が、その供給側熱交換器２１の循環通路４２の出入
口近傍に一対のフラッシング弁５６Ａ，５６Ｂ等５６を
備えた点にあり、循環通路４２内の低イオン濃度の中間
熱媒水３５を外部にフラッシングする際、フラッシング
弁５６Ａまたは５６Ｂを交互に開くことにより、循環通
路内，ことに熱交換器内のスケ−ルを一層確実に除去で
きる利点が得られる。
ム構成図であり、図３に示す実施例と異なる点は、熱回
収システム５０がその密閉系として形成された循環通路
４２が、その供給側熱交換器２１の循環通路４２の出入
口近傍に一対のフラッシング弁５６Ａ，５６Ｂ等５６を
備えた点にあり、循環通路４２内の低イオン濃度の中間
熱媒水３５を外部にフラッシングする際、フラッシング
弁５６Ａまたは５６Ｂを交互に開くことにより、循環通
路内，ことに熱交換器内のスケ−ルを一層確実に除去で
きる利点が得られる。
【００２３】
【発明の効果】この発明は前述のように、熱回収システ
ムを、ステンレス合金製の排熱回収用熱交換器，および
炭素鋼製の供給側熱交換器と、両者に連通する低イオン
濃度の中間熱媒水の循環通路とで構成した。その結果、
冷却水循環系を循環する冷却水は耐腐食性の高いステン
レス合金製の排熱回収用熱交換器を介して低イオン濃度
の中間熱媒水と接液して熱交換を行うことになり、冷却
水を低電気伝導度に保持できるとともに、従来技術にお
いてステンレス合金製の排熱回収用熱交換器に水道水か
らなる外部熱媒水が接触することにより発生した応力腐
食割れを回避できる。また、イオン濃度の高い水道水を
用いた外部熱媒水は耐応力腐食割れ性の優れた炭素鋼製
の供給側熱交換器を介して低イオン濃度の中間熱媒水と
接液し、熱交換をおこなうとともに、その沸騰に付随し
て発生する熱交換器の応力腐食割れを防止できる。さら
に、循環通路を流れる中間熱媒水に燃料電池からの復水
やイオン交換処理した復水などイオン濃度の低い回収水
を用いれば、中間熱媒水の循環通路内のスケ−ルの残留
量を大幅に低減できる。したがって、応力腐食割れに対
する信頼性が高く、スケ−ルの発生量も少ない熱回収シ
ステムを備えた燃料電池発電装置を提供することができ
る。
ムを、ステンレス合金製の排熱回収用熱交換器，および
炭素鋼製の供給側熱交換器と、両者に連通する低イオン
濃度の中間熱媒水の循環通路とで構成した。その結果、
冷却水循環系を循環する冷却水は耐腐食性の高いステン
レス合金製の排熱回収用熱交換器を介して低イオン濃度
の中間熱媒水と接液して熱交換を行うことになり、冷却
水を低電気伝導度に保持できるとともに、従来技術にお
いてステンレス合金製の排熱回収用熱交換器に水道水か
らなる外部熱媒水が接触することにより発生した応力腐
食割れを回避できる。また、イオン濃度の高い水道水を
用いた外部熱媒水は耐応力腐食割れ性の優れた炭素鋼製
の供給側熱交換器を介して低イオン濃度の中間熱媒水と
接液し、熱交換をおこなうとともに、その沸騰に付随し
て発生する熱交換器の応力腐食割れを防止できる。さら
に、循環通路を流れる中間熱媒水に燃料電池からの復水
やイオン交換処理した復水などイオン濃度の低い回収水
を用いれば、中間熱媒水の循環通路内のスケ−ルの残留
量を大幅に低減できる。したがって、応力腐食割れに対
する信頼性が高く、スケ−ルの発生量も少ない熱回収シ
ステムを備えた燃料電池発電装置を提供することができ
る。
【００２４】さらに循環通路を加圧状態に保持し、循環
通路にブロ−ダウン弁，あるいはフラッシング弁を設け
るよう構成すれば、中間熱媒水の沸騰を抑制できるの
で、ステンレス合金製の排熱回収用熱交換器におけるス
ケ−ルの発生を大幅に抑制できるとともに、スケ−ルの
除去作業およびその作業効率を大幅に改善できるので、
保守管理費用が少なく経済的に有利な熱回収システムを
備えた燃料電池発電装置を提供することができる。
通路にブロ−ダウン弁，あるいはフラッシング弁を設け
るよう構成すれば、中間熱媒水の沸騰を抑制できるの
で、ステンレス合金製の排熱回収用熱交換器におけるス
ケ−ルの発生を大幅に抑制できるとともに、スケ−ルの
除去作業およびその作業効率を大幅に改善できるので、
保守管理費用が少なく経済的に有利な熱回収システムを
備えた燃料電池発電装置を提供することができる。
【図１】この発明の実施例になる燃料電池発電装置の熱
回収システムを示すシステム構成図
回収システムを示すシステム構成図
【図２】この発明の異なる実施例になる燃料電池発電装
置の熱回収システムを示す構成図
置の熱回収システムを示す構成図
【図３】この発明のさらに異なる実施例を示す構成図
【図４】この発明の他の実施例を示す構成図
【図５】熱併給形燃料電池発電装置の従来の熱回収シス
テムを簡略化して示す系統図
テムを簡略化して示す系統図
１ 燃料電池（スタック） ２ 冷却板 ３ 燃料改質器 ４ ブロワ−（酸化剤供給系） ５ 冷却水循環系 ６ 水蒸気分離器 ７ 低電気伝導度の冷却水 ８ 復水凝縮器 ９ 復水 ９Ａ イオン交換水 １０ 水処理装置 １１ 排熱回収用熱交換器 １２ 外部熱媒水（水道水） ２０ 熱回収システム ２１ 排熱回収用熱交換器（ステンレス合金製） ２２ 中間熱媒水の循環通路 ２３ 熱供給側熱交換器（炭素鋼製） ２４ ポンプ ２５ 中間熱媒水（復水） ２６ ３方弁 ２７ ブロ−ダウン弁 ３０ 熱回収システム ３５ 中間熱媒水（イオン交換水） ３６ ３方弁 ４０ 熱回収システム ４２ 循環通路（密閉系） ４６ 放圧弁 ５０ 熱回収システム ５６ フラッシング弁
Claims (4)
- 【請求項１】複数の単位セルと冷却板との積層体からな
り燃料改質器から燃料ガスを，空気供給系から反応空気
をそれぞれ受けて発電する燃料電池が、前記冷却板に水
蒸気分離器および循環ポンプを介して低電気伝導度の冷
却水を循環する冷却水循環系と、前記燃料電池の空気極
オフガスおよび前記燃料改質器の燃焼排ガス中の水蒸気
を回収する復水凝縮器とを含む燃料電池発電装置におい
て、前記冷却水循環系に連結されて前記冷却水の排熱を
回収するステンレス合金製の排熱回収用熱交換器と、こ
の排熱回収用熱交換器の二次熱媒体としての低イオン濃
度の中間熱媒水の循環通路と、この循環通路に連結され
た炭素鋼製の熱交換器からなり前記中間熱媒水の持つ回
収熱を外部熱媒水に伝達して外部の熱利用装置に供給す
る供給側熱交換器とを含むことを特徴とする燃料電池発
電装置の熱回収システム。 - 【請求項２】低イオン濃度の中間熱媒水が、復水凝縮器
で回収した復水であり、中間熱媒水の循環通路が前記中
間熱媒水をブロ−ダウンする排出弁を備えてなることを
特徴とする請求項１記載の燃料電池発電装置の熱回収シ
ステム。 - 【請求項３】低イオン濃度の中間熱媒水が、復水凝縮器
で回収した復水をイオン交換処理したイオン交換水であ
り、中間熱媒水の循環通路が密閉系として形成されてな
ることを特徴とする請求項１記載の燃料電池発電装置の
熱回収システム。 - 【請求項４】密閉系として形成された中間熱媒水の循環
通路が、低イオン濃度の中間熱媒水をブロ−ダウンある
いはフラッシングする排出弁を、排熱回収用熱交換器の
入口近傍および出口近傍に備えてなることを特徴とする
請求項３記載の燃料電池発電装置の熱回収システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4181386A JPH0629036A (ja) | 1992-07-09 | 1992-07-09 | 燃料電池発電装置の熱回収システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4181386A JPH0629036A (ja) | 1992-07-09 | 1992-07-09 | 燃料電池発電装置の熱回収システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0629036A true JPH0629036A (ja) | 1994-02-04 |
Family
ID=16099832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4181386A Pending JPH0629036A (ja) | 1992-07-09 | 1992-07-09 | 燃料電池発電装置の熱回収システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0629036A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020056123A (ko) * | 2000-12-29 | 2002-07-10 | 구자홍 | 연료전지의 가습장치 |
| KR100700183B1 (ko) * | 2000-12-29 | 2007-03-27 | 주식회사 엘지이아이 | 연료전지의 연료회수장치 |
| KR100836371B1 (ko) * | 2007-06-25 | 2008-06-09 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 자동차용 수소재순환공급장치 및 방법 |
| JP2016091646A (ja) * | 2014-10-30 | 2016-05-23 | アイシン精機株式会社 | 燃料電池システム |
| US11063392B2 (en) | 2019-03-11 | 2021-07-13 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Electronic device housing that permits removal of damaged plug from jack within the housing |
-
1992
- 1992-07-09 JP JP4181386A patent/JPH0629036A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020056123A (ko) * | 2000-12-29 | 2002-07-10 | 구자홍 | 연료전지의 가습장치 |
| KR100700183B1 (ko) * | 2000-12-29 | 2007-03-27 | 주식회사 엘지이아이 | 연료전지의 연료회수장치 |
| KR100836371B1 (ko) * | 2007-06-25 | 2008-06-09 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 자동차용 수소재순환공급장치 및 방법 |
| JP2016091646A (ja) * | 2014-10-30 | 2016-05-23 | アイシン精機株式会社 | 燃料電池システム |
| US11063392B2 (en) | 2019-03-11 | 2021-07-13 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Electronic device housing that permits removal of damaged plug from jack within the housing |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2006236599A (ja) | 燃料電池発電装置の水回収方法 | |
| JPH0629036A (ja) | 燃料電池発電装置の熱回収システム | |
| JP2002056880A (ja) | 水電解装置−固体高分子形燃料電池系発電システム | |
| JP2006299323A (ja) | 水電解装置 | |
| KR100726366B1 (ko) | 용융탄산염 연료전지의 열교환식 기수 분리장치 | |
| KR100778480B1 (ko) | 연료 전지 시스템의 열 저장 장치 | |
| JP4931340B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| JP4146106B2 (ja) | 水電解装置 | |
| JP4660889B2 (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 | |
| JPH0668889A (ja) | 燃料電池用改質ガスの冷却システム | |
| JP4217940B2 (ja) | 燃料電池発電システムとその運転方法 | |
| JP3359146B2 (ja) | 燃料電池 | |
| JP2002100382A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JPH06140066A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JP3507658B2 (ja) | リン酸型燃料電池発電装置及びリン酸型燃料電池における排熱回収方法 | |
| JP4440676B2 (ja) | 燃料電池発電給湯システム | |
| JP2002056879A (ja) | 水電解装置−リン酸形燃料電池系発電システム | |
| JPS62217569A (ja) | 燃料電池 | |
| JPH04138671A (ja) | 燃料電池 | |
| JPH11233130A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JPH103934A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JPS6280970A (ja) | 燃料電池の発電方法 | |
| JPH0817454A (ja) | リン酸型燃料電池発電システム | |
| JPH05144452A (ja) | 燃料電池発電システム |