JPH0684537A - 燃料電池発電装置 - Google Patents

燃料電池発電装置

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JPH0684537A
JPH0684537A JP4234359A JP23435992A JPH0684537A JP H0684537 A JPH0684537 A JP H0684537A JP 4234359 A JP4234359 A JP 4234359A JP 23435992 A JP23435992 A JP 23435992A JP H0684537 A JPH0684537 A JP H0684537A
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JP
Japan
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gas
fuel cell
cell power
power generation
oxygen
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JP4234359A
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English (en)
Inventor
Yuji Sawada
雄治 澤田
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Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
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Publication date
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    • 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
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 酸性電解質層を備えた燃料電池発電部が設け
られた燃料電池発電装置において、従来、燃料電池発電
部に供給される改質ガスあるいは酸素含有ガスにアンモ
ニアが含有されないようにすることに関連して、種々の
問題があったが、それらの問題を解消する。 【構成】 酸性電解質層を備えた燃料電池発電部1と、
原燃料ガスを改質ガスに改質して燃料電池発電部1に供
給する改質装置7と、酸素含有ガスを燃料電池発電部1
に供給する酸素含有ガス供給装置11とが設けられた構
成において、燃料電池発電部1に供給される改質ガス中
のアンモニアを除去する改質ガス側のアンモニア除去装
置10と、燃料電池発電部1に供給される酸素含有ガス
中のアンモニアを除去する酸素含有ガス側のアンモニア
除去装置13とのいずれか一方、あるいは、両方を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、酸性電解質層を備えた
燃料電池発電部と、原燃料ガスを改質ガスに改質して前
記燃料電池発電部に供給する改質装置と、酸素含有ガス
を前記燃料電池発電部に供給する酸素含有ガス供給装置
とが設けられた燃料電池発電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】かかる燃料電池発電装置においては、燃
料電池発電部に供給される改質ガス中あるいは酸素含有
ガス中にアンモニアが含有されていると、そのアンモニ
アにより酸性電解質が中和されて酸性電解質層のイオン
導電率が低下するため、出力電圧が低下する。従って、
アンモニアが含有されていない改質ガス及び酸素含有ガ
スを、燃料電池発電部に供給する必要がある。
【0003】そこで、従来は、燃料電池発電部に供給さ
れる改質ガス中にアンモニアが含有されないようにする
ために、次のような対応をしていた。即ち、窒素ガスが
含有されている原燃料ガスを使用すると、改質装置にお
いて原燃料ガスを改質ガスに改質処理する際に、原燃料
ガス中の窒素ガスからアンモニアが合成されるので、原
燃料ガスとしては、窒素ガスが含有されていない天然ガ
スやメタノール等を使用していた。
【0004】又、燃料電池発電部に供給される酸素含有
ガス中にアンモニアが含有されないようにするために、
次のような対応をしていた。即ち、郊外等で空気が清浄
であって、アンモニアがほとんど含有されていないとい
う制限された使用条件下で空気を使用したり、あるい
は、酸素ガスを使用していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は、燃料電池発電部に供給される改質ガスあるいは酸素
含有ガスにアンモニアが含有されないようにすることに
関連して、次のような問題があった。
【0006】改質ガスにアンモニアが含有されないよう
にすることに関連しては、窒素ガスが含有されていない
原燃料ガスを使用しなければならないので、原燃料ガス
の選択に制限があるという問題があった。
【0007】酸素含有ガスにアンモニアが含有されない
ようにすることに関連しては、酸素含有ガスとして空気
を使用する場合は、上述の如くその使用条件に制限があ
るという問題があり、一方、酸素ガスを使用する場合に
おいては、酸素ガスを供給するための設備を別途設ける
必要があるので設備コストが高くなり、しかも、酸素ガ
スを使用するためランニングコストが高くなるという問
題があった。
【0008】一方、かかる燃料電池発電装置では、原燃
料ガスを供給して発電を行う通常運転を起動させるに先
立って、改質装置を予備加熱するために、加熱した窒素
ガスを改質装置に供給する予備加熱運転を行う。従っ
て、上述の如く、燃料電池発電部に供給される改質ガス
にアンモニアが含有されないようにしているものの、起
動初期には、改質装置中に予備加熱運転時の窒素ガスが
残存していてその窒素ガスからアンモニアが合成される
ので、起動初期には、アンモニアが含有された改質ガス
が燃料電池発電部に供給されることとなり、徐々に出力
電圧が低下するという問題があった。
【0009】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、上述の各問題を解消する点にあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明による燃料電池発
電装置の第1の特徴構成は、前記燃料電池発電部に供給
される改質ガス中のアンモニアを除去するアンモニア除
去装置が設けられている点にある。
【0011】第2の特徴構成は、前記燃料電池発電部に
供給される酸素含有ガス中のアンモニアを除去するアン
モニア除去装置が設けられている点にある。
【0012】第3の特徴構成は、前記燃料電池発電部に
供給される改質ガス中のアンモニアを除去する改質ガス
側のアンモニア除去装置と、前記燃料電池発電部に供給
される酸素含有ガス中のアンモニアを除去する酸素含有
ガス側のアンモニア除去装置とが設けられている点にあ
る。
【0013】
【作用】第1の特徴構成によれば、アンモニア除去装置
により、燃料電池発電部に供給される改質ガス中のアン
モニアを除去することができる。
【0014】第2の特徴構成によれば、アンモニア除去
装置により、燃料電池発電部に供給される酸素含有ガス
中のアンモニアを除去することができる。
【0015】第3の特徴構成によれば、改質ガス側のア
ンモニア除去装置により、燃料電池発電部に供給される
改質ガス中のアンモニアを除去することができ、且つ、
酸素含有ガス側のアンモニア除去装置により、燃料電池
発電部に供給される酸素含有ガス中のアンモニアを除去
することができる。
【0016】
【発明の効果】第1の特徴構成によれば、窒素ガスが含
有されている原燃料ガスを使用して、改質処理の際にそ
の窒素ガスからアンモニアが合成されて改質ガス中にア
ンモニアが含有されていても、そのアンモニアを除去し
て燃料電池発電部に供給することができるので、原燃料
ガスとして、窒素ガスが含有されている原燃料ガスも使
用できるようになり、原燃料ガスの選択の幅を拡げるこ
とができるようになった。又、起動時に予備加熱運転時
の窒素ガスが改質装置中に残存していることに起因して
出力電圧が低下するという上述従来の問題も、確実に解
消することができるようになった。
【0017】第2の特徴構成によれば、酸素含有ガス中
にアンモニアが含有されていても、そのアンモニアを除
去して燃料電池発電部に供給することができるので、酸
素含有ガスとして、アンモニアが含有されている空気も
使用することができるようになり、空気を使用する場合
における上述従来の使用条件の制限を解消することがで
きるようになった。又、このことにより、酸素含有ガス
として、酸素ガスを使用する必要がなくなったので、酸
素ガスを使用する場合における設備コスト並びにランニ
ングコストが高くなるという上述従来の問題も、確実に
解消することができるようになった。
【0018】第3の特徴構成によれば、改質ガス中にア
ンモニアが含有されていても、そのアンモニアを除去し
て燃料電池発電部に供給することができ、又、酸素含有
ガス中にアンモニアが含有されていても、そのアンモニ
アを除去して燃料電池発電部に供給することができるの
で、上述の如き従来の諸問題を、一挙に解消することが
できるようになった。
【0019】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて実施
例を説明する。
【0020】図中の1は、酸性電解質層を備えた燃料電
池発電部であり、この燃料電池発電部1は、図示しない
が、酸性電解質として例えばリン酸溶液を含浸させたリ
ン酸電解質層の一方の面に燃料極を付設し且つ他方の面
に酸素極を付設して構成したセルの複数を、積層状態に
並設して構成してある。尚、図中の1Aは、前記セル夫
々の前記燃料極に燃料ガスを供給するための燃料ガス供
給部であり、1Bは、前記セル夫々の前記酸素極に酸素
含有ガスを供給するための酸素含有ガス供給部である。
【0021】脱硫器2にて脱硫した原燃料ガスをエジェ
クタ3に供給するように、原燃料ガス供給路4をエジェ
クタ3に接続してあり、気水分離器5からの水蒸気をエ
ジェクタ3に噴出供給するように、気水分離器5とエジ
ェクタ3とを水蒸気供給路6にて接続してある。
【0022】そして、エジェクタ3にて、水蒸気供給路
6からの水蒸気の噴出による吸引作用により、原燃料ガ
ス供給路4から原燃料を吸引且つ混合し、そして、その
混合された原燃料と水蒸気とを改質装置7に供給するよ
うに、エジェクタ3と改質装置7とを被改質ガス供給路
8にて接続してある。
【0023】加熱用バーナ7Aにて、改質装置7を所定
温度に加熱するようにしてある。そして、改質装置7で
は、原燃料と水蒸気とを反応させてH2 ガスを主成分と
する改質ガスに改質処理する。
【0024】改質装置7にて改質処理された改質ガス
を、燃料ガスとして燃料電池発電部1の燃料ガス供給部
1Aに供給するように、改質装置7と燃料ガス供給部1
Aとを燃料ガス供給路9にて接続してある。
【0025】燃料ガス供給路9には、燃料ガス供給部1
Aに供給される改質ガス中のアンモニアを除去する改質
ガス側のアンモニア除去装置10を介装してある。この
改質ガス側のアンモニア除去装置10は、具体的には、
改質ガスが、ゼオライト、活性炭等の吸着剤中を通流
し、その過程で改質ガス中のアンモニアが前記吸着剤に
吸着されるように構成してある。
【0026】図中の11は、酸素含有ガスとしての空気
を、燃料電池発電部1の酸素含有ガス供給部1Bに供給
する酸素含有ガス供給装置としての送風機であり、送風
機11と燃料電池発電部1の酸素含有ガス供給部1Bと
を空気供給路12にて接続してある。
【0027】空気供給路12には、酸素含有ガス供給部
1Bに供給される空気中のアンモニアを除去する酸素含
有ガス側のアンモニア除去装置13を介装してある。
尚、この酸素含有ガス側のアンモニア除去装置13は、
前記改質ガス側のアンモニア除去装置10と同様の構成
としてある。
【0028】即ち、燃料電池発電部1の燃料ガス供給部
1Aに改質ガスを供給し、且つ、燃料電池発電部1の酸
素含有ガス供給部1Bに空気を供給し、もって、前記セ
ルにおいて、前記燃料極に供給された改質ガス中のH2
ガスと前記酸素極に供給された空気中のO2 ガスとが電
気化学反応を起こして、燃料電池発電部1から電力を得
られるようにしてある。
【0029】燃料電池発電部1を水冷するように、気水
分離器5と燃料電池発電部1とをポンプ14を介装した
冷却水循環路15にて接続してある。又、燃料電池発電
部1からの排ガスを改質装置7の加熱用バーナ7Aに供
給し、この排ガスを加熱用バーナ7Aの燃焼用ガスとし
て使用するように、燃料電池発電部1と加熱用バーナ7
Aとを排ガス供給路16にて接続してある。又、加熱用
バーナ7Aからの燃焼排ガス路17に熱回収器18を介
装してあり、燃焼排ガス中の排熱を給湯、冷暖房等に利
用するようにしてある。
【0030】〔別実施例〕次に別実施例を列記する。
【0031】 上記実施例では、改質ガス側のアンモ
ニア除去装置10と酸素含有ガス側のアンモニア除去装
置13の両方を設ける場合について例示したが、アンモ
ニア除去装置10,13は必ずしも両方を設ける必要は
なく、適宜、いずれか一方だけを設けても良い。例え
ば、空気が清浄でアンモニアがほとんど含有されていな
い場合は、アンモニア除去処理をしなくてもそのまま空
気を酸素含有ガスとして使用できるので、この場合は、
改質ガス側のアンモニア除去装置10を設けるだけで良
い。
【0032】 上記実施例では、アンモニア除去装置
10,13を、ゼオライト、活性炭等の吸着剤の吸着作
用を利用してアンモニアが除去されるように構成する場
合について例示したが、アンモニア除去装置10,13
の構成は、種々変更が可能である。例えば、酸性溶液中
を改質ガスあるいは酸素含有ガスを通流させ、その過程
で化学反応を利用してアンモニアを前記酸性溶液に溶解
させて除去するように構成しても良い。
【0033】 酸性電解質としては、上記実施例のリ
ン酸溶液以外にも種々のものを使用可能であり、例え
ば、硫酸でも良い。
【0034】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例にかかる燃料電池発電装置の全
体構成図
【符号の説明】
1 燃料電池発電部 7 改質装置 10,13 アンモニア除去装置 11 酸素含有ガス供給路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸性電解質層を備えた燃料電池発電部
    (1)と、原燃料ガスを改質ガスに改質して前記燃料電
    池発電部(1)に供給する改質装置(7)と、酸素含有
    ガスを前記燃料電池発電部(1)に供給する酸素含有ガ
    ス供給装置(11)とが設けられた燃料電池発電装置で
    あって、 前記燃料電池発電部(1)に供給される改質ガス中のア
    ンモニアを除去するアンモニア除去装置(10)が設け
    られている燃料電池発電装置。
  2. 【請求項2】 酸性電解質層を備えた燃料電池発電部
    (1)と、原燃料ガスを改質ガスに改質して前記燃料電
    池発電部(1)に供給する改質装置(7)と、酸素含有
    ガスを前記燃料電池発電部(1)に供給する酸素含有ガ
    ス供給装置(11)とが設けられた燃料電池発電装置で
    あって、 前記燃料電池発電部(1)に供給される酸素含有ガス中
    のアンモニアを除去するアンモニア除去装置(13)が
    設けられている燃料電池発電装置。
  3. 【請求項3】 酸性電解質層を備えた燃料電池発電部
    (1)と、原燃料ガスを改質ガスに改質して前記燃料電
    池発電部(1)に供給する改質装置(7)と、酸素含有
    ガスを前記燃料電池発電部(1)に供給する酸素含有ガ
    ス供給装置(11)とが設けられた燃料電池発電装置で
    あって、 前記燃料電池発電部(1)に供給される改質ガス中のア
    ンモニアを除去する改質ガス側のアンモニア除去装置
    (10)と、前記燃料電池発電部(1)に供給される酸
    素含有ガス中のアンモニアを除去する酸素含有ガス側の
    アンモニア除去装置(13)とが設けられている燃料電
    池発電装置。
JP4234359A 1992-09-02 1992-09-02 燃料電池発電装置 Pending JPH0684537A (ja)

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