JPH0668894A - 燃料電池発電装置及びその起動時のガスパージ方法 - Google Patents
燃料電池発電装置及びその起動時のガスパージ方法Info
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- JPH0668894A JPH0668894A JP4220532A JP22053292A JPH0668894A JP H0668894 A JPH0668894 A JP H0668894A JP 4220532 A JP4220532 A JP 4220532A JP 22053292 A JP22053292 A JP 22053292A JP H0668894 A JPH0668894 A JP H0668894A
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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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- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】改質原料を水素に富むガスに改質する燃料改質
装置の起動時、ガスパージ用の窒素が水素と反応して生
じる触媒毒となるアンモニアを含まない改質ガスを燃料
電池に供給する燃料電池発電装置を提供する。 【構成】一酸化炭素転化器４から送出される改質ガスに
含まれるアンモニアを濃度検出器２２で検出した濃度の
信号を制御部３０に入力し、制御部３０にてアンモニア
濃度が所定値以上であるとき電動弁２３を開，電動弁２
０，２５を閉にしてアンモニアを所定濃度以上含む改質
ガスを改質ガス排出系２４を経て改質器３に供給し、燃
料電池６には供給しない。
装置の起動時、ガスパージ用の窒素が水素と反応して生
じる触媒毒となるアンモニアを含まない改質ガスを燃料
電池に供給する燃料電池発電装置を提供する。 【構成】一酸化炭素転化器４から送出される改質ガスに
含まれるアンモニアを濃度検出器２２で検出した濃度の
信号を制御部３０に入力し、制御部３０にてアンモニア
濃度が所定値以上であるとき電動弁２３を開，電動弁２
０，２５を閉にしてアンモニアを所定濃度以上含む改質
ガスを改質ガス排出系２４を経て改質器３に供給し、燃
料電池６には供給しない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料改質装置と燃料電
池とからなり、燃料改質装置にて炭化水素系の改質原料
を水素に富むガスに改質時、起動時に行なわれるガスパ
ージに使用した窒素の残存窒素、あるいは改質原料中に
含まれる窒素が改質ガス中の水素と反応して生じるアン
モニアを取除いた改質ガスを燃料電池に供給する燃料電
池発電装置及びアンモニアを発生させない燃料電池発電
装置の起動時のガスパージ方法に関する。
池とからなり、燃料改質装置にて炭化水素系の改質原料
を水素に富むガスに改質時、起動時に行なわれるガスパ
ージに使用した窒素の残存窒素、あるいは改質原料中に
含まれる窒素が改質ガス中の水素と反応して生じるアン
モニアを取除いた改質ガスを燃料電池に供給する燃料電
池発電装置及びアンモニアを発生させない燃料電池発電
装置の起動時のガスパージ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭化水素系、例えばメタンを主成分とす
る改質原料を、脱硫器，改質器，一酸化炭素転化器から
なる燃料改質装置にて水素に富むガスに改質してなる改
質ガスを燃料電池に供給し、別に供給される空気とによ
り電池反応を起こして発電する燃料電池発電装置として
図８に示すブロック図のものが知られている。
る改質原料を、脱硫器，改質器，一酸化炭素転化器から
なる燃料改質装置にて水素に富むガスに改質してなる改
質ガスを燃料電池に供給し、別に供給される空気とによ
り電池反応を起こして発電する燃料電池発電装置として
図８に示すブロック図のものが知られている。
【０００３】図８において燃料電池発電装置１は改質原
料に含まれる硫黄分を脱硫する脱硫器２と、脱硫した改
質原料を水蒸気改質する改質器３と、改質器３で水蒸気
改質したガスに含まれる一酸化炭素を転化して一酸化炭
素濃度を低減した改質ガスにする一酸化炭素転化器４と
からなる燃料改質装置５及び燃料改質装置５から送出さ
れる改質ガスが供給され、別に供給される空気とにより
発電する燃料電池６から構成される。
料に含まれる硫黄分を脱硫する脱硫器２と、脱硫した改
質原料を水蒸気改質する改質器３と、改質器３で水蒸気
改質したガスに含まれる一酸化炭素を転化して一酸化炭
素濃度を低減した改質ガスにする一酸化炭素転化器４と
からなる燃料改質装置５及び燃料改質装置５から送出さ
れる改質ガスが供給され、別に供給される空気とにより
発電する燃料電池６から構成される。
【０００４】このような燃料電池発電装置１の起動は下
記のようにして行なわれる。なお、起動手順は燃料改質
装置５を流れる図９に示すガスパージ用の窒素流量，図
１０に示す水蒸気流量，図１１に示す改質原料流量の経
時変化を示す図に基づいて説明する。脱硫器２，改質器
３，一酸化炭素転化器４からなる燃料改質装置５には、
図９に示すように窒素を所定流量１０で流して燃料改質
装置５内に残存する可燃性ガスをガスパージする。そし
て、ガスパージしながら改質器３を昇温し、時間Ａで所
定反応温度になれば窒素の供給を停止する。
記のようにして行なわれる。なお、起動手順は燃料改質
装置５を流れる図９に示すガスパージ用の窒素流量，図
１０に示す水蒸気流量，図１１に示す改質原料流量の経
時変化を示す図に基づいて説明する。脱硫器２，改質器
３，一酸化炭素転化器４からなる燃料改質装置５には、
図９に示すように窒素を所定流量１０で流して燃料改質
装置５内に残存する可燃性ガスをガスパージする。そし
て、ガスパージしながら改質器３を昇温し、時間Ａで所
定反応温度になれば窒素の供給を停止する。
【０００５】窒素の供給停止後、すなわち時間Ａで図１
０に示すように水蒸気を所定流量１１で燃料改質装置５
に供給する。この水蒸気の供給に引き続いて一定時間経
過後図１１に示すように時間Ｂで改質原料を所定流量１
２で燃料改質装置５に供給する。この供給された改質原
料は、脱硫器２にて脱硫され、改質器３にて水蒸気改質
されて水素を生成し、さらに一酸化炭素転化器４にて一
酸化炭素が転化されて一酸化炭素濃度が低減した水素に
富む改質ガスが生成される。この反応が十分進行された
一定時間後の時間Ｃにて改質ガスが昇温された燃料電池
６に供給され、別に供給される空気とにより燃料電池６
は発電を開始する。
０に示すように水蒸気を所定流量１１で燃料改質装置５
に供給する。この水蒸気の供給に引き続いて一定時間経
過後図１１に示すように時間Ｂで改質原料を所定流量１
２で燃料改質装置５に供給する。この供給された改質原
料は、脱硫器２にて脱硫され、改質器３にて水蒸気改質
されて水素を生成し、さらに一酸化炭素転化器４にて一
酸化炭素が転化されて一酸化炭素濃度が低減した水素に
富む改質ガスが生成される。この反応が十分進行された
一定時間後の時間Ｃにて改質ガスが昇温された燃料電池
６に供給され、別に供給される空気とにより燃料電池６
は発電を開始する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ガスパージ用の窒素は
図９に示すように時間Ａで供給停止されるが、この時点
では燃料改質装置５内には窒素が完全に排出されず、図
１２の窒素濃度曲線１３で示すように燃料改質装置５内
の窒素濃度は時間Ａまで１００％であるが、時間Ａから
順次濃度が低下し、時間Ｄで濃度は零になる。
図９に示すように時間Ａで供給停止されるが、この時点
では燃料改質装置５内には窒素が完全に排出されず、図
１２の窒素濃度曲線１３で示すように燃料改質装置５内
の窒素濃度は時間Ａまで１００％であるが、時間Ａから
順次濃度が低下し、時間Ｄで濃度は零になる。
【０００７】したがって時間Ｂでの改質原料の供給開始
直後は図１２に示すように窒素濃度はまだ零になってい
ないので、残存窒素と改質された水素とが反応して数pp
m 〜数十ppm のアンモニアが生成されることが知られて
いる。なおアンモニア濃度の経時変化を図１２に濃度曲
線１４で示す。アンモニア濃度の濃度曲線１４からアン
モニア濃度が零になるのは発電開始時の時間Ｃより時間
経過後の時間Ｅであることが理解される。したがって燃
料電池の発電開始後アンモニアを含む改質ガスが燃料電
池に供給されるが、アンモニアは燃料電池、特にリン酸
型燃料電池の電極触媒の触媒毒となるので、電池特性を
低下させるという問題がある。
直後は図１２に示すように窒素濃度はまだ零になってい
ないので、残存窒素と改質された水素とが反応して数pp
m 〜数十ppm のアンモニアが生成されることが知られて
いる。なおアンモニア濃度の経時変化を図１２に濃度曲
線１４で示す。アンモニア濃度の濃度曲線１４からアン
モニア濃度が零になるのは発電開始時の時間Ｃより時間
経過後の時間Ｅであることが理解される。したがって燃
料電池の発電開始後アンモニアを含む改質ガスが燃料電
池に供給されるが、アンモニアは燃料電池、特にリン酸
型燃料電池の電極触媒の触媒毒となるので、電池特性を
低下させるという問題がある。
【０００８】なお、改質原料中には不純物として窒素が
含まれている場合がある。この場合には常にある程度の
濃度のアンモニアが生成されて燃料電池に供給され続け
て電池特性を大きく低下させるという問題がある。本発
明の目的は、燃料改質装置を窒素によりガスパージして
起動を行なうとき、あるいは改質原料中に窒素が含まれ
る場合生じるアンモニアが燃料電池に供給されないよう
にすることのできる燃料電池発電装置及びその起動時の
ガスパージ方法を提供することである。
含まれている場合がある。この場合には常にある程度の
濃度のアンモニアが生成されて燃料電池に供給され続け
て電池特性を大きく低下させるという問題がある。本発
明の目的は、燃料改質装置を窒素によりガスパージして
起動を行なうとき、あるいは改質原料中に窒素が含まれ
る場合生じるアンモニアが燃料電池に供給されないよう
にすることのできる燃料電池発電装置及びその起動時の
ガスパージ方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によれば炭化水素系の改質原料を水素に富む
ガスに改質する燃料改質装置と、この改質装置からの改
質ガスが供給される燃料電池とを備え、前記燃料改質装
置にて起動時窒素によりガスパージした後、改質原料の
改質を行なわせる燃料電池発電装置において、燃料改質
装置から送出される改質ガスに含まれるアンモニアの濃
度を検出する濃度検出器と、前記改質ガスを燃料電池外
に排出する弁を備えた改質ガス排出系と、濃度検出器に
よるアンモニアの検出濃度が所定値以上のとき改質ガス
排出系の弁を開にする制御部とを備えるものとする。
に、本発明によれば炭化水素系の改質原料を水素に富む
ガスに改質する燃料改質装置と、この改質装置からの改
質ガスが供給される燃料電池とを備え、前記燃料改質装
置にて起動時窒素によりガスパージした後、改質原料の
改質を行なわせる燃料電池発電装置において、燃料改質
装置から送出される改質ガスに含まれるアンモニアの濃
度を検出する濃度検出器と、前記改質ガスを燃料電池外
に排出する弁を備えた改質ガス排出系と、濃度検出器に
よるアンモニアの検出濃度が所定値以上のとき改質ガス
排出系の弁を開にする制御部とを備えるものとする。
【００１０】また、燃料電池発電装置において、燃料改
質装置の後段に設けられ、この改質装置からの改質ガス
を冷却してその中に含まれる水蒸気を凝縮して水にする
冷却器と、この凝縮水に含まれるアンモニアの濃度を検
出する濃度検出器と、前記改質ガスを燃料電池外に排出
する弁を備えた改質ガス排出系と、濃度検出器によるア
ンモニアの検出濃度が所定値以上のとき改質ガス排出系
の弁を開にする制御部とを備えるものとする。
質装置の後段に設けられ、この改質装置からの改質ガス
を冷却してその中に含まれる水蒸気を凝縮して水にする
冷却器と、この凝縮水に含まれるアンモニアの濃度を検
出する濃度検出器と、前記改質ガスを燃料電池外に排出
する弁を備えた改質ガス排出系と、濃度検出器によるア
ンモニアの検出濃度が所定値以上のとき改質ガス排出系
の弁を開にする制御部とを備えるものとする。
【００１１】また、燃料電池発電装置において、燃料改
質装置の後段に、この改質装置からの改質ガスに含まれ
るアンモニアを吸着，除去するアンモニア吸着器を設け
るものとする。なお、燃料電池発電装置の起動時のガス
パージ方法において、周期律表Ｏ族のヘリウム，ネオ
ン，アルゴン，クリプトン，キセノン，ラドンのうちの
少なくとも一種のガスにより燃料改質装置をガスパージ
するものとする。
質装置の後段に、この改質装置からの改質ガスに含まれ
るアンモニアを吸着，除去するアンモニア吸着器を設け
るものとする。なお、燃料電池発電装置の起動時のガス
パージ方法において、周期律表Ｏ族のヘリウム，ネオ
ン，アルゴン，クリプトン，キセノン，ラドンのうちの
少なくとも一種のガスにより燃料改質装置をガスパージ
するものとする。
【００１２】
【作用】炭化水素系の改質原料を水素に富むガスに改質
する燃料改質装置は脱硫器，改質器及び一酸化炭素転化
器から構成され、この燃料改質装置と、この改質装置で
改質した改質ガスが供給される燃料電池とからなる燃料
電池発電装置の起動時、燃料改質装置に残存する可燃性
ガスを窒素によりガスパージし、さらにガスパージしな
がら燃料改質装置の改質器が昇温され、その温度が所定
温度になったら、窒素の供給を停止して水蒸気と改質原
料を燃料改質装置に供給して改質を開始する。
する燃料改質装置は脱硫器，改質器及び一酸化炭素転化
器から構成され、この燃料改質装置と、この改質装置で
改質した改質ガスが供給される燃料電池とからなる燃料
電池発電装置の起動時、燃料改質装置に残存する可燃性
ガスを窒素によりガスパージし、さらにガスパージしな
がら燃料改質装置の改質器が昇温され、その温度が所定
温度になったら、窒素の供給を停止して水蒸気と改質原
料を燃料改質装置に供給して改質を開始する。
【００１３】ところで、窒素の供給を停止しても燃料改
質装置には窒素が暫くの間残存するので、この残存窒素
が、改質されて生じた水素と反応して燃料電池の電極触
媒に被毒を与えるアンモニアを生成する。したがって燃
料改質装置から起動時送出される改質ガスに含まれるア
ンモニアの濃度を濃度検出器で検出し、この検出濃度の
信号を制御部に入力し、制御部によりこのアンモニアの
検出濃度が所定値以上のとき改質ガス排出系の弁を開に
して改質ガスを燃料電池に供給せずに改質ガス排出系を
経て外部に排出する。なお、アンモニア濃度が所定値未
満のときは、改質ガス排出系の弁を閉にして、改質ガス
は燃料電池に供給される。
質装置には窒素が暫くの間残存するので、この残存窒素
が、改質されて生じた水素と反応して燃料電池の電極触
媒に被毒を与えるアンモニアを生成する。したがって燃
料改質装置から起動時送出される改質ガスに含まれるア
ンモニアの濃度を濃度検出器で検出し、この検出濃度の
信号を制御部に入力し、制御部によりこのアンモニアの
検出濃度が所定値以上のとき改質ガス排出系の弁を開に
して改質ガスを燃料電池に供給せずに改質ガス排出系を
経て外部に排出する。なお、アンモニア濃度が所定値未
満のときは、改質ガス排出系の弁を閉にして、改質ガス
は燃料電池に供給される。
【００１４】上記においては、改質ガスに含まれるアン
モニアの濃度を直接アンモニアの濃度検出器で検出した
が、燃料改質装置から送出される改質ガスを冷却器に導
いて冷却し、改質ガスに含まれる水蒸気を凝縮して水に
し、この凝縮水に存在するアンモニアの濃度を濃度検出
器で検出し、前述のように制御部により、そのアンモニ
アの検出濃度が所定値以上のとき改質ガス排出系の弁を
開にして改質ガス排出系から燃料電池外に排出し、燃料
電池には所定濃度以上のアンモニアを含む改質ガスを供
給しないようにする。
モニアの濃度を直接アンモニアの濃度検出器で検出した
が、燃料改質装置から送出される改質ガスを冷却器に導
いて冷却し、改質ガスに含まれる水蒸気を凝縮して水に
し、この凝縮水に存在するアンモニアの濃度を濃度検出
器で検出し、前述のように制御部により、そのアンモニ
アの検出濃度が所定値以上のとき改質ガス排出系の弁を
開にして改質ガス排出系から燃料電池外に排出し、燃料
電池には所定濃度以上のアンモニアを含む改質ガスを供
給しないようにする。
【００１５】また、燃料改質装置から送出される改質ガ
スをアンモニア吸着器に通流させることにより、起動時
に改質ガス中に生成されるアンモニア、及び改質原料中
に窒素が存在する場合の窒素により生成されるアンモニ
アをアンモニア吸着器にて吸着，除去することにより、
燃料電池にはアンモニアを含まない改質ガスを燃料電池
に供給する。
スをアンモニア吸着器に通流させることにより、起動時
に改質ガス中に生成されるアンモニア、及び改質原料中
に窒素が存在する場合の窒素により生成されるアンモニ
アをアンモニア吸着器にて吸着，除去することにより、
燃料電池にはアンモニアを含まない改質ガスを燃料電池
に供給する。
【００１６】また、起動時燃料改質装置に窒素を通流し
てガスパージすることにより、窒素と燃料改質装置から
送出される改質ガス中の水素とが反応して、アンモニア
が発生するので、水素と反応しない不活性ガスである周
期律表Ｏ族のヘリウム，ネオン，アルゴン，クリプト
ン，キセノン，ラドンの少なくとも一種のガスでガスパ
ージする。こうすることにより、燃料改質装置から送出
される改質ガスにはアンモニア等の不純ガスが発生しな
い。
てガスパージすることにより、窒素と燃料改質装置から
送出される改質ガス中の水素とが反応して、アンモニア
が発生するので、水素と反応しない不活性ガスである周
期律表Ｏ族のヘリウム，ネオン，アルゴン，クリプト
ン，キセノン，ラドンの少なくとも一種のガスでガスパ
ージする。こうすることにより、燃料改質装置から送出
される改質ガスにはアンモニア等の不純ガスが発生しな
い。
【００１７】
【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は本発明の請求項１の実施例による燃料
改質装置を備えた燃料電池発電装置の系統ブロック図で
ある。なお、図１において図８の従来例と同一部品には
同じ符号を付し、その説明を省略する。図１において従
来例と異なるのは下記の通りである。
説明する。図１は本発明の請求項１の実施例による燃料
改質装置を備えた燃料電池発電装置の系統ブロック図で
ある。なお、図１において図８の従来例と同一部品には
同じ符号を付し、その説明を省略する。図１において従
来例と異なるのは下記の通りである。
【００１８】一酸化炭素転化器４からの改質ガスを燃料
電池６に供給する電動弁２０を備えた改質ガス供給系２
１に、改質ガスに含まれるアンモニアの濃度を検出する
濃度検出器２２を設ける。そして濃度検出器２２の下流
の改質ガス供給系２１から分岐して改質器３のバーナに
接続する電動弁２３を備える改質ガス排出系２４を設け
る。
電池６に供給する電動弁２０を備えた改質ガス供給系２
１に、改質ガスに含まれるアンモニアの濃度を検出する
濃度検出器２２を設ける。そして濃度検出器２２の下流
の改質ガス供給系２１から分岐して改質器３のバーナに
接続する電動弁２３を備える改質ガス排出系２４を設け
る。
【００１９】なお、燃料電池６の燃料極から排出するオ
フガスを改質器３のバーナに供給する電動弁２５を備え
るオフガス排出系２６が改質ガス排出系２４に合流して
設けられている。制御部３０は濃度検出器２２で検出し
たアンモニア濃度が所定値以上のとき電動弁２３を開，
電動弁２０，２５を閉にする。なお制御部３０はアンモ
ニア濃度が所定値未満のときは電動弁２３を閉，電動弁
２０，２５を開にする。
フガスを改質器３のバーナに供給する電動弁２５を備え
るオフガス排出系２６が改質ガス排出系２４に合流して
設けられている。制御部３０は濃度検出器２２で検出し
たアンモニア濃度が所定値以上のとき電動弁２３を開，
電動弁２０，２５を閉にする。なお制御部３０はアンモ
ニア濃度が所定値未満のときは電動弁２３を閉，電動弁
２０，２５を開にする。
【００２０】このような構成により、燃料電池発電装置
の起動時、燃料改質装置の起動手順を説明するが、本発
明に係る燃料改質装置５を流れる図２のガスパージ用の
窒素流量，図３の水蒸気流量，図３の改質原料流量及び
図５の燃料改質装置５内の窒素濃度と燃料改質装置５か
ら送出される改質ガス中のアンモニア濃度の経時変化
は、それぞれ従来例の図９，１０，１１，１２と同じ経
時変化であるので、これらの図の経時変化に基づく説明
は省略する。
の起動時、燃料改質装置の起動手順を説明するが、本発
明に係る燃料改質装置５を流れる図２のガスパージ用の
窒素流量，図３の水蒸気流量，図３の改質原料流量及び
図５の燃料改質装置５内の窒素濃度と燃料改質装置５か
ら送出される改質ガス中のアンモニア濃度の経時変化
は、それぞれ従来例の図９，１０，１１，１２と同じ経
時変化であるので、これらの図の経時変化に基づく説明
は省略する。
【００２１】燃料電池発電装置の起動時、前述のように
燃料改質装置５を窒素によりガスパージし、ガスパージ
停止後水蒸気と改質原料を供給して改質開始して生じる
アンモニアは濃度検出器２２でその濃度が検出される。
そして検出濃度の信号が制御部３０に入力され、制御部
３０にてアンモニア濃度が所定値以上のときは電動弁２
３を開，電動弁２０，２５を閉にし、アンモニアを含む
改質ガスを燃料電池６に供給せずに改質ガス排出系２４
を経て改質器３のバーナに供給する。
燃料改質装置５を窒素によりガスパージし、ガスパージ
停止後水蒸気と改質原料を供給して改質開始して生じる
アンモニアは濃度検出器２２でその濃度が検出される。
そして検出濃度の信号が制御部３０に入力され、制御部
３０にてアンモニア濃度が所定値以上のときは電動弁２
３を開，電動弁２０，２５を閉にし、アンモニアを含む
改質ガスを燃料電池６に供給せずに改質ガス排出系２４
を経て改質器３のバーナに供給する。
【００２２】こうして燃料改質装置５内の残存窒素濃度
が低減し、濃度検出器２２でのアンモニアの検出濃度が
所定値未満になれば、制御部３０により電動弁２３を
閉，電動弁２０，２５を開にしてアンモニア濃度の所定
値未満の改質ガスが改質ガス排出系２４を経て外部に排
出されずに燃料電池６に供給され、図５に示すＦ時間で
発電を開始する。
が低減し、濃度検出器２２でのアンモニアの検出濃度が
所定値未満になれば、制御部３０により電動弁２３を
閉，電動弁２０，２５を開にしてアンモニア濃度の所定
値未満の改質ガスが改質ガス排出系２４を経て外部に排
出されずに燃料電池６に供給され、図５に示すＦ時間で
発電を開始する。
【００２３】図６は本発明の請求項２の実施例による燃
料電池発電装置の系統ブロック図である。本実施例では
一酸化炭素転化器４の後段に、一酸化炭素転化器４から
送出される改質ガスを冷却してその中に含まれる水蒸気
を凝縮して水にする熱交換器である冷却器３１と、冷却
器３１にて凝縮した水に含まれるアンモニアを検出する
濃度検出器３２とを設けた他は図１と同じである。な
お、濃度検出器３２は、水に溶解するアンモニアとアン
モニアイオンとの合計濃度を計測する。
料電池発電装置の系統ブロック図である。本実施例では
一酸化炭素転化器４の後段に、一酸化炭素転化器４から
送出される改質ガスを冷却してその中に含まれる水蒸気
を凝縮して水にする熱交換器である冷却器３１と、冷却
器３１にて凝縮した水に含まれるアンモニアを検出する
濃度検出器３２とを設けた他は図１と同じである。な
お、濃度検出器３２は、水に溶解するアンモニアとアン
モニアイオンとの合計濃度を計測する。
【００２４】このような構成により、起動時燃料改質装
置５を窒素によりガスパージし、ガスパージを停止後水
蒸気と改質原料を供給して改質を開始して燃料電池に改
質ガスを供給する際、冷却器３１で改質ガスを冷却して
その中に含まれる水蒸気を凝縮した水に含まれるアンモ
ニアの濃度を濃度検出器３２で検出し、この検出濃度の
信号を制御部３０に入力し、制御部３０により、前述の
ようにアンモニアの検出濃度が所定値以上のとき電動弁
２３を開，電動弁２０，２５を閉にし、所定値未満のと
きは電動弁２３を閉，電動弁２０，２５を開にして、燃
料電池６にはアンモニア濃度が所定値未満の改質ガスが
供給される。
置５を窒素によりガスパージし、ガスパージを停止後水
蒸気と改質原料を供給して改質を開始して燃料電池に改
質ガスを供給する際、冷却器３１で改質ガスを冷却して
その中に含まれる水蒸気を凝縮した水に含まれるアンモ
ニアの濃度を濃度検出器３２で検出し、この検出濃度の
信号を制御部３０に入力し、制御部３０により、前述の
ようにアンモニアの検出濃度が所定値以上のとき電動弁
２３を開，電動弁２０，２５を閉にし、所定値未満のと
きは電動弁２３を閉，電動弁２０，２５を開にして、燃
料電池６にはアンモニア濃度が所定値未満の改質ガスが
供給される。
【００２５】図７は本発明の請求項３の実施例による燃
料電池発電装置のブロック図である。図７において一酸
化炭素転化器４の後段に、一酸化炭素転化器４から送出
される改質ガスに含まれるアンモニアを吸着，除去する
アンモニア吸着器３４を設けた他は図８の従来例と同じ
である。なお、アンモニア吸着器３４は、例えば活性炭
の充填層等から構成される。
料電池発電装置のブロック図である。図７において一酸
化炭素転化器４の後段に、一酸化炭素転化器４から送出
される改質ガスに含まれるアンモニアを吸着，除去する
アンモニア吸着器３４を設けた他は図８の従来例と同じ
である。なお、アンモニア吸着器３４は、例えば活性炭
の充填層等から構成される。
【００２６】このような構成により、起動時の窒素によ
るガスパージによる残存窒素、あるいは改質原料に含ま
れる窒素により生じるアンモニアを含んで一酸化炭素転
化器４から送出される改質ガスは、アンモニア吸着器３
４を通流することにより、改質ガス中のアンモニアは吸
着，除去されるので、アンモニアを含まない改質ガスが
燃料電池６に供給される。
るガスパージによる残存窒素、あるいは改質原料に含ま
れる窒素により生じるアンモニアを含んで一酸化炭素転
化器４から送出される改質ガスは、アンモニア吸着器３
４を通流することにより、改質ガス中のアンモニアは吸
着，除去されるので、アンモニアを含まない改質ガスが
燃料電池６に供給される。
【００２７】ところで、改質ガスに含まれるアンモニア
は、ガスパージ用のガスとして、改質原料の改質により
生じる水素と反応する窒素を使用することにより生じる
ので、水素と反応しない周期律表Ｏ族の不活性ガスであ
るヘリウム，ネオン，アルゴン，クリプトン，キセノ
ン，ラドンのうち少なくとも一種のガスをガスパージ用
のガスとして使用することにより、アンモニア等の不純
ガスは全く生成しない。
は、ガスパージ用のガスとして、改質原料の改質により
生じる水素と反応する窒素を使用することにより生じる
ので、水素と反応しない周期律表Ｏ族の不活性ガスであ
るヘリウム，ネオン，アルゴン，クリプトン，キセノ
ン，ラドンのうち少なくとも一種のガスをガスパージ用
のガスとして使用することにより、アンモニア等の不純
ガスは全く生成しない。
【００２８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば以上の構成により、請求項１，２の場合、改質
ガスに含まれるアンモニアの濃度が所定値以上のとき、
燃料電池に改質ガスを供給せずに改質ガス排出系を経て
外部に排出するので、燃料電池の電極触媒は被毒され
ず、電池特性の低下を防止できる。
によれば以上の構成により、請求項１，２の場合、改質
ガスに含まれるアンモニアの濃度が所定値以上のとき、
燃料電池に改質ガスを供給せずに改質ガス排出系を経て
外部に排出するので、燃料電池の電極触媒は被毒され
ず、電池特性の低下を防止できる。
【００２９】また請求項３の場合、起動時改質ガスに含
まれるアンモニアをアンモニア吸着器にて吸着，除去し
て燃料電池に供給するので、前述のように電池特性の低
下を防止するとともに発電開始までの時間を短縮でき
る。また改質原料に窒素が含まれている場合、アンモニ
ア吸着器により改質ガス中に生じるアンモニアを吸着，
除去して改質ガスを燃料電池に供給するので、アンモニ
アによる電池特性の低下を完全に防止できる。
まれるアンモニアをアンモニア吸着器にて吸着，除去し
て燃料電池に供給するので、前述のように電池特性の低
下を防止するとともに発電開始までの時間を短縮でき
る。また改質原料に窒素が含まれている場合、アンモニ
ア吸着器により改質ガス中に生じるアンモニアを吸着，
除去して改質ガスを燃料電池に供給するので、アンモニ
アによる電池特性の低下を完全に防止できる。
【００３０】請求項４の場合、改質ガス中の水素と反応
しない周期律表Ｏ族のガスを燃料改質装置の起動時、ガ
スパージ用のガスとして使用するので、アンモニア等の
不純ガスの発生はなくなり、このため燃料電池の特性低
下を防止できる。
しない周期律表Ｏ族のガスを燃料改質装置の起動時、ガ
スパージ用のガスとして使用するので、アンモニア等の
不純ガスの発生はなくなり、このため燃料電池の特性低
下を防止できる。
【図１】本発明の請求項１の実施例による燃料電池発電
装置の系統ブロック図
装置の系統ブロック図
【図２】図１における燃料電池発電装置の起動時、燃料
改質装置をガスパージする窒素流量の経時変化を示す図
改質装置をガスパージする窒素流量の経時変化を示す図
【図３】図１における燃料電池発電装置の起動時、燃料
改質装置を流れる水蒸気流量の経時変化を示す図
改質装置を流れる水蒸気流量の経時変化を示す図
【図４】図１における燃料電池発電装置の起動時、燃料
改質装置を流れる改質原料流量の経時変化を示す図
改質装置を流れる改質原料流量の経時変化を示す図
【図５】図１における燃料電池発電装置の起動時、燃料
改質装置内の窒素濃度と改質ガス中のアンモニア濃度と
の経時変化を示す図
改質装置内の窒素濃度と改質ガス中のアンモニア濃度と
の経時変化を示す図
【図６】本発明の請求項２の実施例による燃料電池発電
装置の系統ブロック図
装置の系統ブロック図
【図７】本発明の請求項３の実施例による燃料電池発電
装置のブロック図
装置のブロック図
【図８】従来の燃料電池発電装置のブロック図
【図９】図８における燃料電池発電装置の起動時、燃料
改質装置を流れるガスパージ用の窒素流量の経時変化を
示す図
改質装置を流れるガスパージ用の窒素流量の経時変化を
示す図
【図１０】図８における燃料電池発電装置の起動時、燃
料改質装置を流れる水蒸気流量の経時変化を示す図
料改質装置を流れる水蒸気流量の経時変化を示す図
【図１１】図８における燃料電池発電装置の起動時、燃
料改質装置を流れる改質原料流量の経時変化を示す図
料改質装置を流れる改質原料流量の経時変化を示す図
【図１２】図８における燃料電池発電装置の起動時、燃
料改質装置内の窒素濃度と改質ガス中のアンモニア濃度
との経時変化を示す図
料改質装置内の窒素濃度と改質ガス中のアンモニア濃度
との経時変化を示す図
２ 脱硫器 ３ 改質器 ４ 一酸化炭素転化器 ５ 燃料改質装置 ６ 燃料電池 ２２ 濃度検出器 ２４ 改質ガス排出系 ３０ 制御部 ３１ 冷却器 ３２ 濃度検出器 ３４ アンモニア吸着器
Claims (4)
- 【請求項１】炭化水素系の改質原料を水素に富むガスに
改質する燃料改質装置と、この改質装置からの改質ガス
が供給される燃料電池とを備え、前記燃料改質装置にて
起動時窒素によりガスパージした後、改質原料の改質を
行なわせる燃料電池発電装置において、燃料改質装置か
ら送出される改質ガスに含まれるアンモニアの濃度を検
出する濃度検出器と、前記改質ガスを燃料電池外に排出
する弁を備えた改質ガス排出系と、濃度検出器によるア
ンモニアの検出濃度が所定値以上のとき改質ガス排出系
の弁を開にする制御部とを備えたことを特徴とする燃料
電池発電装置。 - 【請求項２】炭化水素系の改質原料を水素に富むガスに
改質する燃料改質装置と、この改質装置からの改質ガス
が供給される燃料電池とを備え、前記燃料改質装置にて
起動時窒素によりガスパージした後、改質原料の改質を
行なわせる燃料電池発電装置において、燃料改質装置の
後段に設けられ、この改質装置からの改質ガスを冷却し
てその中に含まれる水蒸気を凝縮して水にする冷却器
と、この凝縮水に含まれるアンモニアの濃度を検出する
濃度検出器と、前記改質ガスを燃料電池外に排出する弁
を備えた改質ガス排出系と、濃度検出器によるアンモニ
アの検出濃度が所定値以上のとき改質ガス排出系の弁を
開にする制御部とを備えたことを特徴とする燃料電池発
電装置。 - 【請求項３】炭化水素系の改質原料を水素に富むガスに
改質する燃料改質装置と、この改質装置からの改質ガス
が供給される燃料電池とを備え、前記燃料改質装置にて
起動時窒素によりガスパージした後、改質原料の改質を
行なわせる燃料電池発電装置において、燃料改質装置の
後段に、この改質装置からの改質ガスに含まれるアンモ
ニアを吸着，除去するアンモニア吸着器を設けたことを
特徴とする燃料電池発電装置。 - 【請求項４】炭化水素系の改質原料を水素に富むガスに
改質する燃料改質装置と、この改質装置からの改質ガス
が供給される燃料電池とを備え、燃料改質装置にて起動
時ガスパージした後、改質原料の改質を行なわせる燃料
電池発電装置の起動時のガスパージ方法において、周期
律表Ｏ族のヘリウム，ネオン，アルゴン，クリプトン，
キセノン，ラドンのうちの少なくとも一種のガスにより
燃料改質装置をガスパージすることを特徴とする燃料電
池発電装置の起動時のガスパージ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4220532A JPH0668894A (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | 燃料電池発電装置及びその起動時のガスパージ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4220532A JPH0668894A (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | 燃料電池発電装置及びその起動時のガスパージ方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0668894A true JPH0668894A (ja) | 1994-03-11 |
Family
ID=16752475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4220532A Pending JPH0668894A (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | 燃料電池発電装置及びその起動時のガスパージ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0668894A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0810683A1 (en) * | 1996-05-31 | 1997-12-03 | International Fuel Cells Corporation | Removal of ammonia from a reformed fuel gas stream and replenishing acid electrolyte in a phosphoric acid fuel cell |
| US6841286B2 (en) | 2001-11-26 | 2005-01-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fuel cell system |
| JP2005216500A (ja) * | 2004-01-27 | 2005-08-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水素生成器 |
| WO2006062237A1 (ja) * | 2004-12-07 | 2006-06-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池システム及びそのガス漏れ検査方法 |
| JP2006164729A (ja) * | 2004-12-07 | 2006-06-22 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム及びそのガス漏れ検査方法 |
| JP2006164730A (ja) * | 2004-12-07 | 2006-06-22 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システムおよびそのガス漏れ検査方法 |
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| JP2008308351A (ja) * | 2007-06-13 | 2008-12-25 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料改質装置の前処理方法および気密試験方法、並びに燃料電池発電システムの運転前処理方法 |
| JP2009120441A (ja) * | 2007-11-14 | 2009-06-04 | Aquafairy Kk | 発電装置及び発電方法 |
| JP2010267394A (ja) * | 2009-05-12 | 2010-11-25 | Rinnai Corp | 発電装置 |
| US8257873B2 (en) | 2005-01-31 | 2012-09-04 | Panasonic Corporation | Fuel cell power generation system with valve on raw material gas supply passage and valve downstream of carbon monoxide decreasing unit, and method for operating fuel cell power generation system |
-
1992
- 1992-08-20 JP JP4220532A patent/JPH0668894A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
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| US8257873B2 (en) | 2005-01-31 | 2012-09-04 | Panasonic Corporation | Fuel cell power generation system with valve on raw material gas supply passage and valve downstream of carbon monoxide decreasing unit, and method for operating fuel cell power generation system |
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