JPH0679711B2 - 燃料電池−海水淡水化機複合装置 - Google Patents
燃料電池−海水淡水化機複合装置Info
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- JPH0679711B2 JPH0679711B2 JP60101111A JP10111185A JPH0679711B2 JP H0679711 B2 JPH0679711 B2 JP H0679711B2 JP 60101111 A JP60101111 A JP 60101111A JP 10111185 A JP10111185 A JP 10111185A JP H0679711 B2 JPH0679711 B2 JP H0679711B2
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- 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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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04029—Heat exchange using liquids
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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
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は燃料電池と蒸発法による海水淡水化機との複合
装置に係り、特に燃料電池からの発電力と海水淡水化機
からの純水を効率よく得ることができる燃料電池−海水
淡水化機複合装置に関するものである。
装置に係り、特に燃料電池からの発電力と海水淡水化機
からの純水を効率よく得ることができる燃料電池−海水
淡水化機複合装置に関するものである。
最近、燃料電池は高効率発電、低公害のエネルギー源と
して注目されている。燃料電池は、燃料（水素、メタノ
ール、ヒドラジン等）と酸化剤（空気、酸素等）を電解
質中で電極反応によりそれぞれカソード、アノードで電
子をやりとるすることにより発電するものである。この
ように燃料の酸化（燃焼）による発生エネルギーが直接
電気に変換されるのでエネルギーロスが少ない。しか
し、このとき発熱が起つて電池が加熱されるので冷却す
ることが必要である。
して注目されている。燃料電池は、燃料（水素、メタノ
ール、ヒドラジン等）と酸化剤（空気、酸素等）を電解
質中で電極反応によりそれぞれカソード、アノードで電
子をやりとるすることにより発電するものである。この
ように燃料の酸化（燃焼）による発生エネルギーが直接
電気に変換されるのでエネルギーロスが少ない。しか
し、このとき発熱が起つて電池が加熱されるので冷却す
ることが必要である。
従来の燃料電池の一例としてリン酸型燃料電池のフロー
シートを第２図に示す。原料のメタノール、LNG等を水
素に改質し、水素と空気とを反応させて発電する装置で
ある。リフオーマ１に原料とスチームとが導入管６から
供給され反応して水素に改質され、コンバータ２で水素
リツチなガスになり、気液分離器３で液が分離抜き出さ
れ、水素リツチな改質ガスが燃料としてリン酸型燃料電
池４に導入される。また空気又は酸素が導入管７から燃
料電池４に導入され、電池内で水素と酸素との反応によ
り起電し、電力配線８から取り出される。この反応は大
きい発熱反応であり、電池保護の為に冷却器５により冷
却する必要がある。第３図に電池冷却器５の詳細を示
す。電池セル16はアノード９、リン酸電解質10、カソー
ド11からなり、水素リツチ改質ガス12はアノード９の溝
部に、空気13はカソード11の溝部に供給され、水素と酸
素とがリン酸電解質10で反応して起電し発生電力は配線
８から取り出され、またアノード排ガス14、カソード排
ガス15が夫々排出される。燃料電池４の冷却器５として
冷却水パイプが電池セル16に通され、冷却水がパイプ導
入口17から流入して電池セル16の熱を吸収し、パイプ排
出口18からスチーム及び飽和水となつて出る。
シートを第２図に示す。原料のメタノール、LNG等を水
素に改質し、水素と空気とを反応させて発電する装置で
ある。リフオーマ１に原料とスチームとが導入管６から
供給され反応して水素に改質され、コンバータ２で水素
リツチなガスになり、気液分離器３で液が分離抜き出さ
れ、水素リツチな改質ガスが燃料としてリン酸型燃料電
池４に導入される。また空気又は酸素が導入管７から燃
料電池４に導入され、電池内で水素と酸素との反応によ
り起電し、電力配線８から取り出される。この反応は大
きい発熱反応であり、電池保護の為に冷却器５により冷
却する必要がある。第３図に電池冷却器５の詳細を示
す。電池セル16はアノード９、リン酸電解質10、カソー
ド11からなり、水素リツチ改質ガス12はアノード９の溝
部に、空気13はカソード11の溝部に供給され、水素と酸
素とがリン酸電解質10で反応して起電し発生電力は配線
８から取り出され、またアノード排ガス14、カソード排
ガス15が夫々排出される。燃料電池４の冷却器５として
冷却水パイプが電池セル16に通され、冷却水がパイプ導
入口17から流入して電池セル16の熱を吸収し、パイプ排
出口18からスチーム及び飽和水となつて出る。
この冷却器による電池発熱を回収して得られるスチーム
量は大きく、回収される全スチーム量からリフオーマの
プロセスに必要な量を差し引いた残りの量が余剰スチー
ムとなり得る。
量は大きく、回収される全スチーム量からリフオーマの
プロセスに必要な量を差し引いた残りの量が余剰スチー
ムとなり得る。
第１表に各原料について余剰スチーム量を示す。
このスチームは圧力７〜10kg/cm2,180℃程度の質の低い
スチームで、現在余剰スチームは給湯、冷暖房にしか適
用されていないが、これらの消費先は季節や燃料電池の
設置場所に左右され、結果的にかなりの量のスチームが
使われずに捨てられている。特に今後有望視されている
メタノールを原料として改質して得られる水素を燃料と
する燃料電池システムでは、第１表に示す如くに余剰ス
チームの量が増加する為に、このスチームの有効な利用
が必要となり、燃料電池の経済的成否に係る重要な課題
である。
スチームで、現在余剰スチームは給湯、冷暖房にしか適
用されていないが、これらの消費先は季節や燃料電池の
設置場所に左右され、結果的にかなりの量のスチームが
使われずに捨てられている。特に今後有望視されている
メタノールを原料として改質して得られる水素を燃料と
する燃料電池システムでは、第１表に示す如くに余剰ス
チームの量が増加する為に、このスチームの有効な利用
が必要となり、燃料電池の経済的成否に係る重要な課題
である。
一方、燃料電池の設置場所である都市や離島では電力の
供給が可能になつても、同時に生活に必要な水の供給に
問題がある。現在、水不足の解消方法として海水から淡
水を造る蒸発法の海水淡水化機があり、離島や中東を始
め世界中に広く設置されている。第４図に蒸発法多段フ
ラツシユ式による海水淡水化機のフローシートを示す。
海水淡水化機31に海水が導入管43から導入され、海水循
環ポンプ36を介して予熱器32を経てブラインヒータ33で
加熱され、蒸留室34に導入される。海水は蒸留室34で蒸
発し、気水分離器35でガスと海水に分離され、ガスは凝
縮室37で凝縮されて淡水となり凝縮トレイ38に溜り、配
管39から純水が取り出される。また海水淡水化機31の上
部のガスは抽気管40を経て減圧用エジエクタ41により抽
気され、減圧用エジエクタ41の駆動にスチームがエジエ
クタ用スチーム管42より導入される。この装置ではブラ
インヒータ33の加熱源として約275kg/cm2・Ｇ、減圧用
エジエクタ41の動力源として約7kg/cm2・Ｇのスチーム
が使用されている。
供給が可能になつても、同時に生活に必要な水の供給に
問題がある。現在、水不足の解消方法として海水から淡
水を造る蒸発法の海水淡水化機があり、離島や中東を始
め世界中に広く設置されている。第４図に蒸発法多段フ
ラツシユ式による海水淡水化機のフローシートを示す。
海水淡水化機31に海水が導入管43から導入され、海水循
環ポンプ36を介して予熱器32を経てブラインヒータ33で
加熱され、蒸留室34に導入される。海水は蒸留室34で蒸
発し、気水分離器35でガスと海水に分離され、ガスは凝
縮室37で凝縮されて淡水となり凝縮トレイ38に溜り、配
管39から純水が取り出される。また海水淡水化機31の上
部のガスは抽気管40を経て減圧用エジエクタ41により抽
気され、減圧用エジエクタ41の駆動にスチームがエジエ
クタ用スチーム管42より導入される。この装置ではブラ
インヒータ33の加熱源として約275kg/cm2・Ｇ、減圧用
エジエクタ41の動力源として約7kg/cm2・Ｇのスチーム
が使用されている。
燃料電池や海水淡水化機は離島等で夫々電力や飲料水の
確保の為に設けられているが、両者は別々に設けられ何
ら関連されることがなく、従つて燃料電池からの余剰ス
チームが海水淡水化装置に利用されることがなくエネル
ギーが無駄に捨てられていた。また、燃料電池に単に海
水淡水化機を連結するだけでは次の理由で効率よく運転
できない。即ち、燃料電池発電の負荷と海水淡水化機の
負荷が一致しないことによる。燃料電池発電量は本来ピ
ーク負荷に対応するように設定されており、ピーク負荷
時以外では低負荷で運転する。しかし、燃料電池は、負
荷の変動に対して発電量を調節することが比較的困難で
ある。そして燃料電池は、離島等他の系統からの電力供
給が出来ない場所に設置されることも多く、又装置上最
低負荷以上の負荷で運転する必要があるので、特に夜間
に電力需要が激減した場合に問題となる。今迄は、他の
電力及び熱の利用装置とは無関係に燃料電池を設置して
いたので、夜間に燃料電池から発生する余剰の電力と熱
は廃棄されていた。一方、海水淡水化機は一定負荷で運
転するように設定され、50％以下の低負荷ではスチーム
量の変動等が起つて安定に運転できない。従つて両装置
を単に連結しただけでは燃料電池の最大ピーク負荷時以
外では余剰スチームが不足になり、海水淡水化機の造水
量が低下し、逆に海水淡水化機での造水量を少なく設定
すると燃料電池からの余剰スチームが余ることになる。
従つて燃料電池と海水淡水化機とを合理的に連結し、エ
ネルギーを効率よく利用する装置が要望されていた。
確保の為に設けられているが、両者は別々に設けられ何
ら関連されることがなく、従つて燃料電池からの余剰ス
チームが海水淡水化装置に利用されることがなくエネル
ギーが無駄に捨てられていた。また、燃料電池に単に海
水淡水化機を連結するだけでは次の理由で効率よく運転
できない。即ち、燃料電池発電の負荷と海水淡水化機の
負荷が一致しないことによる。燃料電池発電量は本来ピ
ーク負荷に対応するように設定されており、ピーク負荷
時以外では低負荷で運転する。しかし、燃料電池は、負
荷の変動に対して発電量を調節することが比較的困難で
ある。そして燃料電池は、離島等他の系統からの電力供
給が出来ない場所に設置されることも多く、又装置上最
低負荷以上の負荷で運転する必要があるので、特に夜間
に電力需要が激減した場合に問題となる。今迄は、他の
電力及び熱の利用装置とは無関係に燃料電池を設置して
いたので、夜間に燃料電池から発生する余剰の電力と熱
は廃棄されていた。一方、海水淡水化機は一定負荷で運
転するように設定され、50％以下の低負荷ではスチーム
量の変動等が起つて安定に運転できない。従つて両装置
を単に連結しただけでは燃料電池の最大ピーク負荷時以
外では余剰スチームが不足になり、海水淡水化機の造水
量が低下し、逆に海水淡水化機での造水量を少なく設定
すると燃料電池からの余剰スチームが余ることになる。
従つて燃料電池と海水淡水化機とを合理的に連結し、エ
ネルギーを効率よく利用する装置が要望されていた。
本発明の目的は、このような状況に鑑みてなされたもの
で、燃料電池の最低負荷以上の負荷で常に運転すること
によって発生する電力及びスチームのエネルギーを海水
淡水化機の熱源及び動力源に利用して造水、回収し、双
方の装置を効果的、弾力的に運転出来るようにした燃料
電池−海水淡水化機複合装置を提供することである。
で、燃料電池の最低負荷以上の負荷で常に運転すること
によって発生する電力及びスチームのエネルギーを海水
淡水化機の熱源及び動力源に利用して造水、回収し、双
方の装置を効果的、弾力的に運転出来るようにした燃料
電池−海水淡水化機複合装置を提供することである。
上記目的を達成するため、本発明は、電力を供給する燃
料電池と、水を供給する海水淡水化機とにおいて、該海
水淡水化機は、前記燃料電池で発生する電力を利用する
海水循環系加熱ラインに設けた電熱式ブラインヒータ
と、前記燃料電池で発生するスチームを利用する前記海
水循環系加熱ラインに設けたスチーム式ブラインヒータ
と、前記電力を利用する補助モータと前記スチームを利
用するスチームタービンとを駆動源に有する海水循環ポ
ンプとを備え、前記燃料電池は、前記海水淡水化機に供
給するスチーム量の増減に対応して、前記電熱式ブライ
ンヒータ及び前記補助モータへの電力供給を調節するコ
ントローラを備え、前記電力及び前記スチームのエネル
ギーを前記海水淡水化機による造水に利用して回収する
燃料電池−海水淡水化機複合装置である。
料電池と、水を供給する海水淡水化機とにおいて、該海
水淡水化機は、前記燃料電池で発生する電力を利用する
海水循環系加熱ラインに設けた電熱式ブラインヒータ
と、前記燃料電池で発生するスチームを利用する前記海
水循環系加熱ラインに設けたスチーム式ブラインヒータ
と、前記電力を利用する補助モータと前記スチームを利
用するスチームタービンとを駆動源に有する海水循環ポ
ンプとを備え、前記燃料電池は、前記海水淡水化機に供
給するスチーム量の増減に対応して、前記電熱式ブライ
ンヒータ及び前記補助モータへの電力供給を調節するコ
ントローラを備え、前記電力及び前記スチームのエネル
ギーを前記海水淡水化機による造水に利用して回収する
燃料電池−海水淡水化機複合装置である。
本発明の燃料電池−海水淡水化機複合装置は、燃料電池
の発生時に発生する熱量を回収して得られたスチーム、
又は前記スチームと前記燃料電池の発電量のうち外部需
要負荷に使用した残りの余剰電力を蒸発法による海水淡
水化機の熱源及び動力に利用可能とするように、前記燃
料電池からのスチーム量の増減に対応して、前記燃料電
池からの余剰電力を前記海水淡水化機への供給を調節す
るコントローラが設けられた複合装置であり、燃料電池
と海水淡水化機を全体的に効率よく作動できるものであ
る。また、前記海水淡水化機の海水循環系の加熱ライン
にスチーム式ブラインヒータ及び電熱式ブラインヒータ
が設けられることにより海水を加熱できる。本発明の複
合装置は、前記海水淡水化機への前記燃料電池からのス
チームが前記海水淡水化機において前記スチーム式ブラ
インヒータ、海水循環ポンプの駆動用スチームタービ
ン、減圧エジエクタ、及び必要に応じてはこれら以外の
加熱器等の熱源又は動力源として利用可能にされるよう
にスチーム配管が設けられ、また前記海水淡水化機への
前記燃料電池からの余剰電力が前記海水淡水化機におい
て前記電熱式ブラインヒータ、海水循環ポンプの駆動用
補助モータ、及び必要に応じてはこれら以外の機器等の
熱源又は動力源として利用可能にされるように電気配線
が設けられたものである。上記の如く海水淡水化機にお
いて海水循環系の加熱ラインにスチーム式ブラインヒー
タと電熱式ブラインヒータを併設することにより、スチ
ーム量の増減に応じて余剰電力の利用を調節することが
でき、本発明複合装置は綜合的に適正に運転可能であ
る。
の発生時に発生する熱量を回収して得られたスチーム、
又は前記スチームと前記燃料電池の発電量のうち外部需
要負荷に使用した残りの余剰電力を蒸発法による海水淡
水化機の熱源及び動力に利用可能とするように、前記燃
料電池からのスチーム量の増減に対応して、前記燃料電
池からの余剰電力を前記海水淡水化機への供給を調節す
るコントローラが設けられた複合装置であり、燃料電池
と海水淡水化機を全体的に効率よく作動できるものであ
る。また、前記海水淡水化機の海水循環系の加熱ライン
にスチーム式ブラインヒータ及び電熱式ブラインヒータ
が設けられることにより海水を加熱できる。本発明の複
合装置は、前記海水淡水化機への前記燃料電池からのス
チームが前記海水淡水化機において前記スチーム式ブラ
インヒータ、海水循環ポンプの駆動用スチームタービ
ン、減圧エジエクタ、及び必要に応じてはこれら以外の
加熱器等の熱源又は動力源として利用可能にされるよう
にスチーム配管が設けられ、また前記海水淡水化機への
前記燃料電池からの余剰電力が前記海水淡水化機におい
て前記電熱式ブラインヒータ、海水循環ポンプの駆動用
補助モータ、及び必要に応じてはこれら以外の機器等の
熱源又は動力源として利用可能にされるように電気配線
が設けられたものである。上記の如く海水淡水化機にお
いて海水循環系の加熱ラインにスチーム式ブラインヒー
タと電熱式ブラインヒータを併設することにより、スチ
ーム量の増減に応じて余剰電力の利用を調節することが
でき、本発明複合装置は綜合的に適正に運転可能であ
る。
尚、前記燃料電池から回収したスチーム量の一部は燃料
電池プロセスのリホーミング工程に使用されるが、回収
スチームの大部分は余剰スチームとして海水淡水化機に
利用可能で、このスチームは圧力約７〜10kg/cm2・Ｇ、
温度約180℃の飽和スチームであり、海水淡水化機で有
効に利用され得る。
電池プロセスのリホーミング工程に使用されるが、回収
スチームの大部分は余剰スチームとして海水淡水化機に
利用可能で、このスチームは圧力約７〜10kg/cm2・Ｇ、
温度約180℃の飽和スチームであり、海水淡水化機で有
効に利用され得る。
上述の如く本発明の燃料電池−海水淡水化機複合装置は
燃料電池で発生する余剰スチーム及び余剰電力のエネル
ギーを海水淡水化機に供給し、発電と純水製造を最適条
件で可能にならしめる装置である。
燃料電池で発生する余剰スチーム及び余剰電力のエネル
ギーを海水淡水化機に供給し、発電と純水製造を最適条
件で可能にならしめる装置である。
本発明の燃料電池−海水淡水化機複合装置の好適な具体
例を第１図のフローシートによつて説明する。第１図の
フローシートは燃料電池と海水淡水化機を本発明の特定
な結合様式で連結した複合装置であり、記号の数字は第
２図，第４図のものと同様な機器を表す。
例を第１図のフローシートによつて説明する。第１図の
フローシートは燃料電池と海水淡水化機を本発明の特定
な結合様式で連結した複合装置であり、記号の数字は第
２図，第４図のものと同様な機器を表す。
先ず原料とスチームは導入管６からリフオーマ１に導入
されて改質され、更にコンバータ２、気水分離器３に通
されて水素リツチな改質ガスにされ、リン酸型燃料電池
４に導入される。一方、空気は導入管７から燃料電池４
に導入される。燃料電池４で水素と酸素とが反応して起
電し、電力は配線８により外部需要負荷へ供給される。
燃料電池４に冷却器５が設けられ、電池で発生した反応
熱をスチームとして回収し、このスチームは約７〜10kg
/cm2・Ｇの飽和スチームとなる。スチームは配管19を経
て気水分離器20で水分が取り除かれた後、プロセスに必
要なスチームは配管21を経てリフオーマ１に送られ、そ
の残りの余剰スチームは配管22を経て海水淡水化機へ送
られ、このようにスチームは振り分けられる。凝縮水は
管25を経て純水タンク45に送られる。
されて改質され、更にコンバータ２、気水分離器３に通
されて水素リツチな改質ガスにされ、リン酸型燃料電池
４に導入される。一方、空気は導入管７から燃料電池４
に導入される。燃料電池４で水素と酸素とが反応して起
電し、電力は配線８により外部需要負荷へ供給される。
燃料電池４に冷却器５が設けられ、電池で発生した反応
熱をスチームとして回収し、このスチームは約７〜10kg
/cm2・Ｇの飽和スチームとなる。スチームは配管19を経
て気水分離器20で水分が取り除かれた後、プロセスに必
要なスチームは配管21を経てリフオーマ１に送られ、そ
の残りの余剰スチームは配管22を経て海水淡水化機へ送
られ、このようにスチームは振り分けられる。凝縮水は
管25を経て純水タンク45に送られる。
また、海水淡水化機31において、海水は導入管43から供
給され、循環ポンプ36を経て水蒸気の凝縮化による予熱
器32で予熱され、電熱式ブラインヒータ44、及びスチー
ム式ブラインヒータ33で加熱され、蒸発室34で蒸発、凝
縮されて淡水化され、純水は配管39を経て純水タンク45
に貯蔵される。尚、電熱式ブラインヒータは補助的に加
熱使用し、余剰スチームが十分利用できるときはスチー
ム式ブラインヒータ33のみで海水の加熱を行ない、電熱
式ブラインヒータ44を使用しなくてもよい。海水淡水化
機31の上部のガスは抽気管40を経て減圧エジエクタ41で
減圧される。
給され、循環ポンプ36を経て水蒸気の凝縮化による予熱
器32で予熱され、電熱式ブラインヒータ44、及びスチー
ム式ブラインヒータ33で加熱され、蒸発室34で蒸発、凝
縮されて淡水化され、純水は配管39を経て純水タンク45
に貯蔵される。尚、電熱式ブラインヒータは補助的に加
熱使用し、余剰スチームが十分利用できるときはスチー
ム式ブラインヒータ33のみで海水の加熱を行ない、電熱
式ブラインヒータ44を使用しなくてもよい。海水淡水化
機31の上部のガスは抽気管40を経て減圧エジエクタ41で
減圧される。
燃料電池の発熱量はスチームとしてほぼ全量回収でき、
総合効率80％の実現が達成される。スチームは７〜10kg
/cm2・Ｇで海水淡水化機31へ送られ、そのスチームの一
部はエジエクタ用スチーム管42から吹き込み減圧エジエ
クタ41の駆動に用いられる。その残りのスチームはスチ
ームタービン49に送られて循環ポンプ36を駆動し、ここ
で減圧されて2.5kg/cm2・Ｇの飽和スチームとなり、次
にスチーム式ブラインヒータ33の熱源として使用され、
凝縮した温水は外部供給48、及び純水タンク45に貯水さ
れる。純水タンク45に貯えられた純水は外部負荷として
需要先に導管46から取り出され、一部はポンプ47を介し
て燃料電池の冷却器５の冷却水として送られる。
総合効率80％の実現が達成される。スチームは７〜10kg
/cm2・Ｇで海水淡水化機31へ送られ、そのスチームの一
部はエジエクタ用スチーム管42から吹き込み減圧エジエ
クタ41の駆動に用いられる。その残りのスチームはスチ
ームタービン49に送られて循環ポンプ36を駆動し、ここ
で減圧されて2.5kg/cm2・Ｇの飽和スチームとなり、次
にスチーム式ブラインヒータ33の熱源として使用され、
凝縮した温水は外部供給48、及び純水タンク45に貯水さ
れる。純水タンク45に貯えられた純水は外部負荷として
需要先に導管46から取り出され、一部はポンプ47を介し
て燃料電池の冷却器５の冷却水として送られる。
特に本発明装置の特色は海水淡水化機の海水循環系の加
熱ラインに電熱式ブラインヒータ44及び補助モータ50が
設置されたことにあり、燃料電池側より供給される余剰
スチームが不十分であるが余剰電力が発生する場合に
は、燃料電池で発生した電力によつて電熱式ブラインヒ
ータ44で海水を加熱したり、補助モータ50を補助的に使
用したりすることができる。この場合、双方の装置が最
適条件で運転できるようにコントロールするシステムが
設けられる。このコントロールシステムは燃料電池の配
線系にコントローラ23及び切換スイツチ24が設けられ
る。尚、電熱式ブラインヒータ44は通常使用されている
ものでもよいが、一般的な電気ボイラを使用することに
より効率的にスチームを発生させてブライン加熱源とし
て使用できる。
熱ラインに電熱式ブラインヒータ44及び補助モータ50が
設置されたことにあり、燃料電池側より供給される余剰
スチームが不十分であるが余剰電力が発生する場合に
は、燃料電池で発生した電力によつて電熱式ブラインヒ
ータ44で海水を加熱したり、補助モータ50を補助的に使
用したりすることができる。この場合、双方の装置が最
適条件で運転できるようにコントロールするシステムが
設けられる。このコントロールシステムは燃料電池の配
線系にコントローラ23及び切換スイツチ24が設けられ
る。尚、電熱式ブラインヒータ44は通常使用されている
ものでもよいが、一般的な電気ボイラを使用することに
より効率的にスチームを発生させてブライン加熱源とし
て使用できる。
本発明装置の運転の最適条件を第５図に示す１日（24時
間）における燃料電池、海水淡水化機の負荷によつて説
明する。燃料電池の通常方式の負荷特性は実線１に示す
如く昼間が高く、特に午前と午後に二回ピークを迎え、
夜間には負荷が停止される。夜間においては燃料電池か
ら海水淡水化機へのスチームの供給が０となり、海水淡
水化機の運転に支障を来たす。そこで夜間の海水淡水化
機の運転を安定して維持できる負荷を例えば点線３の如
くに設定し、燃料電池の負荷を一点鎖線２の如く夜間
t1,t2の間で一定に発電し同時にスチームを発生させ、
海水淡水化機の運転に必要なスチーム量の不足分を余剰
電力で補なう。即ち余剰電力で電熱式ブラインヒータ44
の加熱、及びスチームタービン49の補助モータ50の駆動
等を行なうことができる。従つて海水淡水化装置の負荷
は水の需要に加えて夜間における燃料電池の余剰スチー
ム及び余剰電力から考慮して適正に決めることができ
る。また余剰スチーム量の過、不足に対応して電力の海
水淡水化機への供給、或るいは電力の外部需要への供給
はコントローラ23と切換えスイツチ24を設けた制御装置
で適正に調節することができる。例えば、電力使用量の
変化が激しい時間帯では通常の燃料電池では負荷の増減
を頻繁に行なわなければならないが、実際はプラントの
時間的おくれがあつて完全に追従できない。そこで本装
置の運転は燃料電池をある一定の負荷で運転し、電力余
剰の際は切換えスイツチ24を入れ電力を淡水製造に利用
し、外部需要の電力が多い時には切換えスイツチ24を切
つて全出力を外部に供給できるようにする。このように
本発明の装置は燃料電池の余剰スチームと余剰電力を最
適運転条件で海水淡水化機に利用可能にする装置であ
る。
間）における燃料電池、海水淡水化機の負荷によつて説
明する。燃料電池の通常方式の負荷特性は実線１に示す
如く昼間が高く、特に午前と午後に二回ピークを迎え、
夜間には負荷が停止される。夜間においては燃料電池か
ら海水淡水化機へのスチームの供給が０となり、海水淡
水化機の運転に支障を来たす。そこで夜間の海水淡水化
機の運転を安定して維持できる負荷を例えば点線３の如
くに設定し、燃料電池の負荷を一点鎖線２の如く夜間
t1,t2の間で一定に発電し同時にスチームを発生させ、
海水淡水化機の運転に必要なスチーム量の不足分を余剰
電力で補なう。即ち余剰電力で電熱式ブラインヒータ44
の加熱、及びスチームタービン49の補助モータ50の駆動
等を行なうことができる。従つて海水淡水化装置の負荷
は水の需要に加えて夜間における燃料電池の余剰スチー
ム及び余剰電力から考慮して適正に決めることができ
る。また余剰スチーム量の過、不足に対応して電力の海
水淡水化機への供給、或るいは電力の外部需要への供給
はコントローラ23と切換えスイツチ24を設けた制御装置
で適正に調節することができる。例えば、電力使用量の
変化が激しい時間帯では通常の燃料電池では負荷の増減
を頻繁に行なわなければならないが、実際はプラントの
時間的おくれがあつて完全に追従できない。そこで本装
置の運転は燃料電池をある一定の負荷で運転し、電力余
剰の際は切換えスイツチ24を入れ電力を淡水製造に利用
し、外部需要の電力が多い時には切換えスイツチ24を切
つて全出力を外部に供給できるようにする。このように
本発明の装置は燃料電池の余剰スチームと余剰電力を最
適運転条件で海水淡水化機に利用可能にする装置であ
る。
尚、上記は海水淡水化機として最も普及している多段フ
ラツシユ方式装置について述べたが、多重効用罐法など
の他の蒸発装置でもよく、海水淡水化機の型式を限定す
るものでない。また、燃料電池の種類もリン酸型に限定
するものでない。また、送電端における負荷切換スイツ
チもオンオフ型に限定するものでなく、外部負荷と海水
淡水化装置への負荷を連続して変えるものでも良い。
ラツシユ方式装置について述べたが、多重効用罐法など
の他の蒸発装置でもよく、海水淡水化機の型式を限定す
るものでない。また、燃料電池の種類もリン酸型に限定
するものでない。また、送電端における負荷切換スイツ
チもオンオフ型に限定するものでなく、外部負荷と海水
淡水化装置への負荷を連続して変えるものでも良い。
本発明の燃料電池−海水淡水化機複合装置は次のような
効果を有する。
効果を有する。
（ｉ）燃料電池の夜間における電力需要の激減する時間
帯において、燃料電池の最低負荷以上の負荷で運転して
も、その燃料電池の運転の結果生じる貯蔵困難な電力と
熱を廃棄することなく純水の形で回収することが出来
る。
帯において、燃料電池の最低負荷以上の負荷で運転して
も、その燃料電池の運転の結果生じる貯蔵困難な電力と
熱を廃棄することなく純水の形で回収することが出来
る。
（ii）海水淡水化機の電熱式ブラインヒータは、燃料電
池で発生する電力を利用可能に形成され、又、海水循環
ポンプは、燃料電池で発生する電力と熱の両方を利用出
来る補助モータ及びスチームタービンを駆動源に有して
いるので、燃料電池と海水淡水化機の各負荷を適正に維
持して運転出来ると云う弾力性を持たせることが出来
る。
池で発生する電力を利用可能に形成され、又、海水循環
ポンプは、燃料電池で発生する電力と熱の両方を利用出
来る補助モータ及びスチームタービンを駆動源に有して
いるので、燃料電池と海水淡水化機の各負荷を適正に維
持して運転出来ると云う弾力性を持たせることが出来
る。
（iii）海水淡水化機に必要なスチーム発生の為の機
器、ユーテイリイが簡素化される。
器、ユーテイリイが簡素化される。
（iv）都市部や離島においては水の需要と電力の需要が
よく一致し、本装置により双方を良好に供給できる。例
えば第６図に直線１は本装置による発電出力と純水供給
人口との関係、及び点線２は昭和54年、日本における発
電設備出力と電力供給人口との関係を示す。第６図から
発電出力当りの純水供給人口は電力供給人口に幾分劣る
が、本発明複合装置により深夜の燃料電池の余剰電力を
有効に利用し純水を貯えることができる。尚、得られる
純水は純度が高く、飲料水の他に食品、医薬、半導体等
の製造用に適する。
よく一致し、本装置により双方を良好に供給できる。例
えば第６図に直線１は本装置による発電出力と純水供給
人口との関係、及び点線２は昭和54年、日本における発
電設備出力と電力供給人口との関係を示す。第６図から
発電出力当りの純水供給人口は電力供給人口に幾分劣る
が、本発明複合装置により深夜の燃料電池の余剰電力を
有効に利用し純水を貯えることができる。尚、得られる
純水は純度が高く、飲料水の他に食品、医薬、半導体等
の製造用に適する。
第１図は本発明の燃料電池−海水淡水化機複合装置のフ
ローシートを示す。第２図は従来のリン酸型燃料電池の
フローシート、第３図は燃料電池の冷却器、及び第４図
は従来の蒸発法多段フラツシユ式海水淡水化機を示す。
第５図は本発明複合装置の運転条件の説明図で、１日
（24時間）における燃料電池、海水淡水化機の負荷を示
し、実線１（――）は通常の燃料電池の負荷、一点鎖線
２ は本発明装置の燃料電池の負荷、点線３（……）は本発
明装置の海水淡水化装置の負荷を示す。第６図は発電出
力に対して直線１は純水供給人口、直線２は電力供給人
口の関係を示す。 １……リフオーマ、４……燃料電池、５……電池冷却
器、６……原料及びスチーム導入管、７……空気導入
管、８……電気配線、９……アノード、10……リン酸電
解質、11……カソード、12……水素、13……空気（酸
素）、16……電池セル、17……パイプ導入口、18……パ
イプ排出口、23……コントローラ、24……切換スイツ
チ、31……海水淡水化機、33……スチーム式ブラインヒ
ータ、36……海水循環ポンプ、39……純水取出管、41…
…減圧用エジエクタ、42……エジエクタ用スチーム管、
43……海水導入管、44……電熱式ブラインヒータ、45…
…純水タンク、49……スチームタービン、50……補助モ
ータ。
ローシートを示す。第２図は従来のリン酸型燃料電池の
フローシート、第３図は燃料電池の冷却器、及び第４図
は従来の蒸発法多段フラツシユ式海水淡水化機を示す。
第５図は本発明複合装置の運転条件の説明図で、１日
（24時間）における燃料電池、海水淡水化機の負荷を示
し、実線１（――）は通常の燃料電池の負荷、一点鎖線
２ は本発明装置の燃料電池の負荷、点線３（……）は本発
明装置の海水淡水化装置の負荷を示す。第６図は発電出
力に対して直線１は純水供給人口、直線２は電力供給人
口の関係を示す。 １……リフオーマ、４……燃料電池、５……電池冷却
器、６……原料及びスチーム導入管、７……空気導入
管、８……電気配線、９……アノード、10……リン酸電
解質、11……カソード、12……水素、13……空気（酸
素）、16……電池セル、17……パイプ導入口、18……パ
イプ排出口、23……コントローラ、24……切換スイツ
チ、31……海水淡水化機、33……スチーム式ブラインヒ
ータ、36……海水循環ポンプ、39……純水取出管、41…
…減圧用エジエクタ、42……エジエクタ用スチーム管、
43……海水導入管、44……電熱式ブラインヒータ、45…
…純水タンク、49……スチームタービン、50……補助モ
ータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古江 俊樹 広島県呉市宝町６番９号 バブコツク日立 株式会社呉工場内 (56)参考文献 特開 昭52−124467（ＪＰ，Ａ) 造水技術編集企画委員会編「造水技術− 水処理のすべて−」（昭和58−５−10）造 水促進センター，Ｐ．107〜125
Claims (1)
- 【請求項１】電力を供給する燃料電池と、水を供給する
海水淡水化機とにおいて、該海水淡水化機は、前記燃料
電池で発生する電力を利用する海水循環系加熱ラインに
設けた電熱式ブラインヒータと、前記燃料電池で発生す
るスチームを利用する前記海水循環系加熱ラインに設け
たスチーム式ブラインヒータと、前記電力を利用する補
助モータと前記スチームを利用するスチームタービンと
を駆動源に有する海水循環ポンプとを備え、前記燃料電
池は、前記海水淡水化機に供給するスチーム量の増減に
対応して、前記電熱式ブラインヒータ及び前記補助モー
タへの電力供給を調節するコントローラを備え、前記電
力及び前記スチームのエネルギーを前記海水淡水化機に
よる造水に利用して回収することを特徴とする燃料電池
−海水淡水化機複合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60101111A JPH0679711B2 (ja) | 1985-05-13 | 1985-05-13 | 燃料電池−海水淡水化機複合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60101111A JPH0679711B2 (ja) | 1985-05-13 | 1985-05-13 | 燃料電池−海水淡水化機複合装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61259795A JPS61259795A (ja) | 1986-11-18 |
| JPH0679711B2 true JPH0679711B2 (ja) | 1994-10-12 |
Family
ID=14291962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60101111A Expired - Fee Related JPH0679711B2 (ja) | 1985-05-13 | 1985-05-13 | 燃料電池−海水淡水化機複合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0679711B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06105622B2 (ja) * | 1986-02-06 | 1994-12-21 | 株式会社東芝 | 燃料電池発電システムおよびその運転方法 |
| DE50301523D1 (de) * | 2002-04-16 | 2005-12-08 | Airbus Gmbh | Verfahren zur Wasseraufbereitung und Verteilung von bordgeneriertem Wasser in Luft-, Land- und/oder Wasserfahrzeugen |
| WO2011135724A1 (ja) * | 2010-04-30 | 2011-11-03 | Uehara Haruo | 純粋液体製造装置 |
| CN112572743A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-03-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种应用太阳能制氢的低温燃料电池混合多能动力系统 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS599232B2 (ja) * | 1976-04-13 | 1984-03-01 | 株式会社笹倉機械製作所 | 塩水蒸留方法 |
-
1985
- 1985-05-13 JP JP60101111A patent/JPH0679711B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 造水技術編集企画委員会編「造水技術−水処理のすべて−」（昭和５８−５−１０）造水促進センター，Ｐ．１０７〜１２５ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61259795A (ja) | 1986-11-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |