JPH0687423B2 - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
- Publication number
- JPH0687423B2 JPH0687423B2 JP62326006A JP32600687A JPH0687423B2 JP H0687423 B2 JPH0687423 B2 JP H0687423B2 JP 62326006 A JP62326006 A JP 62326006A JP 32600687 A JP32600687 A JP 32600687A JP H0687423 B2 JPH0687423 B2 JP H0687423B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- cooling water
- water
- heater
- power generation
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- 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.)
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- 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
-
- 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
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、燃料電池発電システムの電池冷却水の昇温
方法に関するものである。
方法に関するものである。
燃料電池は、燃料極に水素を含む燃料ガスを、空気極に
空気をそれぞれ連続的に供給して酸化還元反応を行わせ
ることにより、電力を外部に取り出す。この反応に伴う
熱を除去するために、燃料電池に冷却器が設けられ、電
池冷却水ポンプ、水蒸気分離器と併せて構成される電池
冷却系からの冷却水通水により電池の冷却が行われる。
一方、燃料電池は、反応促進のため一定の動作温度（例
えば200℃）が必要で、このため停止状態から始動する
ときに、燃料電池を昇温させる必要がある。この方法と
して、電池冷却水の冷却系の昇温循環により電池の昇温
を行う方法が一般的である。
空気をそれぞれ連続的に供給して酸化還元反応を行わせ
ることにより、電力を外部に取り出す。この反応に伴う
熱を除去するために、燃料電池に冷却器が設けられ、電
池冷却水ポンプ、水蒸気分離器と併せて構成される電池
冷却系からの冷却水通水により電池の冷却が行われる。
一方、燃料電池は、反応促進のため一定の動作温度（例
えば200℃）が必要で、このため停止状態から始動する
ときに、燃料電池を昇温させる必要がある。この方法と
して、電池冷却水の冷却系の昇温循環により電池の昇温
を行う方法が一般的である。
第３図は例えば、日本産業機械工業会（昭和59年５月）
発行「オンサイト型燃料電池の技術調査報告書」第11〜
12ページに示された従来の燃料電池昇温方法を示す図で
ある。図において、（１）は燃料電池本体、（1a），
（1b），（1c）は燃料電池本体のそれぞれ燃料極、空気
極、冷却器、（２）は冷却器（1c）の中の冷却管、
（３）は水蒸気分離器、（４）は電池冷却水ポンプ、
（5a），（5b）は冷却水配管、（６）はボイラ、（７）
は加熱コイル、（８）はバーナ、（９）は電池冷却水で
ある。
発行「オンサイト型燃料電池の技術調査報告書」第11〜
12ページに示された従来の燃料電池昇温方法を示す図で
ある。図において、（１）は燃料電池本体、（1a），
（1b），（1c）は燃料電池本体のそれぞれ燃料極、空気
極、冷却器、（２）は冷却器（1c）の中の冷却管、
（３）は水蒸気分離器、（４）は電池冷却水ポンプ、
（5a），（5b）は冷却水配管、（６）はボイラ、（７）
は加熱コイル、（８）はバーナ、（９）は電池冷却水で
ある。
次にこの従来技術の動作について説明する。
燃料電池本体（１）は、停止保管中は比較的低い温度
（例えば40〜60℃）に保持されるが、負荷運転に際して
は、この状態から燃料電池本体（１）を動作温度付近ま
で昇温させる必要がある。まず、電池冷却水ポンプ
（４）を運転し、電池冷却水（９）を燃料電池本体
（１）の冷却管（２）、水蒸気分離器（３）、冷却水配
管（5a），（5b）で構成される電池冷却系内を循環させ
る。この状態で水蒸気分離器（３）の側面に設けられた
ボイラ（６）のバーナ（８）を点火する。
（例えば40〜60℃）に保持されるが、負荷運転に際して
は、この状態から燃料電池本体（１）を動作温度付近ま
で昇温させる必要がある。まず、電池冷却水ポンプ
（４）を運転し、電池冷却水（９）を燃料電池本体
（１）の冷却管（２）、水蒸気分離器（３）、冷却水配
管（5a），（5b）で構成される電池冷却系内を循環させ
る。この状態で水蒸気分離器（３）の側面に設けられた
ボイラ（６）のバーナ（８）を点火する。
ボイラ（６）内では、水蒸気分離器（３）内の電池冷却
水（９）を循環させる加熱コイル（７）が配置され、バ
ーナ（８）の燃焼熱が加熱コイル（７）を経て水蒸気分
離器（３）内の電池冷却水（９）に伝えられる。熱を吸
収した電池冷却水（９）は、冷却水配管（5a）、電池冷
却水ポンプ（４）を経て燃料電池本体（１）の冷却管
（２）に供給され、ここで、燃料電池本体（１）へ熱が
伝えられる。冷却管（２）を出た電池冷却水（９）は、
冷却水配管（5b）を経て水蒸気分離器（３）に戻り、再
びボイラ（６）より熱を吸収する。
水（９）を循環させる加熱コイル（７）が配置され、バ
ーナ（８）の燃焼熱が加熱コイル（７）を経て水蒸気分
離器（３）内の電池冷却水（９）に伝えられる。熱を吸
収した電池冷却水（９）は、冷却水配管（5a）、電池冷
却水ポンプ（４）を経て燃料電池本体（１）の冷却管
（２）に供給され、ここで、燃料電池本体（１）へ熱が
伝えられる。冷却管（２）を出た電池冷却水（９）は、
冷却水配管（5b）を経て水蒸気分離器（３）に戻り、再
びボイラ（６）より熱を吸収する。
かくして、電池冷却水（９）の昇温、及びこれに伴う燃
料電池本体（１）の昇温が行われる。
料電池本体（１）の昇温が行われる。
ところで、この様な従来技術においては、電池冷却水
（９）を加熱コイル（７）に導入・循環させるのに、密
度差による自然循環を利用しているため、加熱量に制限
があり、且つ燃焼効率が悪く、燃料電池本体（１）の昇
温に多くのボイラ燃料と多くの時間を要するという欠点
を有していた。また、加熱コイル（７）で発生したスチ
ームを直接水蒸気分離器（３）内の電池冷却水（９）に
投入混合するので、電池冷却水（９）の温度がまだ低い
間は、スチームの急激な冷却気ほうの消滅作用で、大き
な騒音、振動を発生するという欠点も有していた。
（９）を加熱コイル（７）に導入・循環させるのに、密
度差による自然循環を利用しているため、加熱量に制限
があり、且つ燃焼効率が悪く、燃料電池本体（１）の昇
温に多くのボイラ燃料と多くの時間を要するという欠点
を有していた。また、加熱コイル（７）で発生したスチ
ームを直接水蒸気分離器（３）内の電池冷却水（９）に
投入混合するので、電池冷却水（９）の温度がまだ低い
間は、スチームの急激な冷却気ほうの消滅作用で、大き
な騒音、振動を発生するという欠点も有していた。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、短時間に、効率良く、且つ騒音・振動の問
題を発生させずに、電池冷却水を昇温させることができ
る燃料電池発電システムを提供することを目的としてい
る。
れたもので、短時間に、効率良く、且つ騒音・振動の問
題を発生させずに、電池冷却水を昇温させることができ
る燃料電池発電システムを提供することを目的としてい
る。
この発明の係わる燃料電池発電システムは、水蒸気分離
器内の電池冷却水を循環ポンプを用いて外部循環させる
循環回路と、この循環回路に設けた加熱器と、この加熱
器を発生したスチーム、または温水を水蒸気分離器内の
電池冷却水と混合して温水を発生させる温水器とを備え
たものである。
器内の電池冷却水を循環ポンプを用いて外部循環させる
循環回路と、この循環回路に設けた加熱器と、この加熱
器を発生したスチーム、または温水を水蒸気分離器内の
電池冷却水と混合して温水を発生させる温水器とを備え
たものである。
この発明における燃料電池発電システムでは、電池冷却
水を強制外部循環させ、この循環回路上に加熱器と温水
器を配置したので、短時間に効率良く、且つ騒音・振動
を発生させずに電池冷却水の昇温できる。
水を強制外部循環させ、この循環回路上に加熱器と温水
器を配置したので、短時間に効率良く、且つ騒音・振動
を発生させずに電池冷却水の昇温できる。
以下、この発明の一実施例を第１図に基づいて説明す
る。図において、（１），（1a）〜（1c），（２）〜
（４），（5a），（5b），（９）は、第３図に示す従来
構成と同じものである。（10）は加熱器、（11）は加熱
コイル、（12）はバーナ、（13）は循環ポンプ、（14
a），（14b）は循環回路、（15）は加熱器（10）の下流
側に配置した温水器、（16）は水蒸気分離器（３）から
温水器（15）に電池冷却水（９）を導く吸込配管であ
る。温水器（15）は例えばエジエクタの様なもので、加
熱器（10）で発生したスチーム、または温水を駆動力と
して、水蒸気分離器（３）内の電池冷却水（９）を吸込
配管（16）を経由して吸込み、両者を混合する機能を有
するものである。
る。図において、（１），（1a）〜（1c），（２）〜
（４），（5a），（5b），（９）は、第３図に示す従来
構成と同じものである。（10）は加熱器、（11）は加熱
コイル、（12）はバーナ、（13）は循環ポンプ、（14
a），（14b）は循環回路、（15）は加熱器（10）の下流
側に配置した温水器、（16）は水蒸気分離器（３）から
温水器（15）に電池冷却水（９）を導く吸込配管であ
る。温水器（15）は例えばエジエクタの様なもので、加
熱器（10）で発生したスチーム、または温水を駆動力と
して、水蒸気分離器（３）内の電池冷却水（９）を吸込
配管（16）を経由して吸込み、両者を混合する機能を有
するものである。
次いで第１図の実施例の動作について説明する。燃料電
池発電システムを始動させるときに、電池冷却水ポンプ
（４）を運転し、電池冷却水（９）を電池冷却系内に循
環させるのは従来技術と同一である。これと並行して循
環ポンプ（13）を運転し、水蒸気分離器（３）内の電池
冷却水（９）を循環回路（14a）、加熱器（10）内の加
熱コイル（11）、温水器（15）、循環回路（14b）を通
水循環させる。この状態で加熱器（10）内のバーナ（1
2）を点火する。バーナ（12）の燃焼熱が加熱コイル（1
1）内の電池冷却水（９）に伝えられ、熱を吸収してス
チーム、または温水になつた電池冷却水（９）が温水器
（15）に導かれる。温水器（15）においては、このスチ
ームまたは温水が駆動力となり、水蒸気分離器（３）内
の電池冷却水（９）が吸込配管（16）を経由して吸込ま
れる。ここで、両者が混合して温水となり、この温水は
循環回路（14b）を通つて水蒸気分離器（３）内に戻さ
れる。この様にして、電池冷却水（９）の昇温、これに
伴う燃料電池本体（１）の昇温を行わせることができ
る。この方法では、循環ポンプ（13）により、電池冷却
水（９）を加熱コイル（11）内に強制循環させるので、
従来方式に比べ大きい加熱量を与えることができ、燃料
電池本体（１）の昇温時間を短縮することができる。ま
た、加熱コイル（11）で発生したスチーム、または温水
を水蒸気分離器（３）内の電池冷却水（９）と混合させ
たあと水蒸気分離器（３）内に戻すようにしたので、従
来方式で懸念された水蒸気分離器（３）内でのスチーム
と水の直接混合による騒音・振動が防止され、安定した
運転を行わせることができる。また、加熱器（10）は、
例えば市販のパツケージボイラの様な燃料効率の高いも
のを利用でき、より少ない燃料量で効率良く昇温を行わ
せることができる。
池発電システムを始動させるときに、電池冷却水ポンプ
（４）を運転し、電池冷却水（９）を電池冷却系内に循
環させるのは従来技術と同一である。これと並行して循
環ポンプ（13）を運転し、水蒸気分離器（３）内の電池
冷却水（９）を循環回路（14a）、加熱器（10）内の加
熱コイル（11）、温水器（15）、循環回路（14b）を通
水循環させる。この状態で加熱器（10）内のバーナ（1
2）を点火する。バーナ（12）の燃焼熱が加熱コイル（1
1）内の電池冷却水（９）に伝えられ、熱を吸収してス
チーム、または温水になつた電池冷却水（９）が温水器
（15）に導かれる。温水器（15）においては、このスチ
ームまたは温水が駆動力となり、水蒸気分離器（３）内
の電池冷却水（９）が吸込配管（16）を経由して吸込ま
れる。ここで、両者が混合して温水となり、この温水は
循環回路（14b）を通つて水蒸気分離器（３）内に戻さ
れる。この様にして、電池冷却水（９）の昇温、これに
伴う燃料電池本体（１）の昇温を行わせることができ
る。この方法では、循環ポンプ（13）により、電池冷却
水（９）を加熱コイル（11）内に強制循環させるので、
従来方式に比べ大きい加熱量を与えることができ、燃料
電池本体（１）の昇温時間を短縮することができる。ま
た、加熱コイル（11）で発生したスチーム、または温水
を水蒸気分離器（３）内の電池冷却水（９）と混合させ
たあと水蒸気分離器（３）内に戻すようにしたので、従
来方式で懸念された水蒸気分離器（３）内でのスチーム
と水の直接混合による騒音・振動が防止され、安定した
運転を行わせることができる。また、加熱器（10）は、
例えば市販のパツケージボイラの様な燃料効率の高いも
のを利用でき、より少ない燃料量で効率良く昇温を行わ
せることができる。
第１図では、温水器（15）がエジエクタのようなポンプ
作用を有し、加熱器（10）出口のスチーム、または温水
を駆動力として水蒸気分離器（３）内の電池冷却水
（９）を吸込ませて両者を外部の循環回路（14a），（1
4b）上で混合させる例を示したが、必ずしもこの様に構
成する必要はなく、温水器（15）を水蒸気分離器（３）
の内部に配置しても良い。
作用を有し、加熱器（10）出口のスチーム、または温水
を駆動力として水蒸気分離器（３）内の電池冷却水
（９）を吸込ませて両者を外部の循環回路（14a），（1
4b）上で混合させる例を示したが、必ずしもこの様に構
成する必要はなく、温水器（15）を水蒸気分離器（３）
の内部に配置しても良い。
この場合には、温水器（15）は第１図例に示すポンプ作
用は不要であり、温水器（15）として例えば第２図に示
すように、温水器（15）は、水蒸気分離器（３）の内部
に設けられ、加熱コイル（11）を出たスチーム、または
温水はそのまま、水蒸気分離器（３）内の温水器（15）
に供給され、ここで周囲の電池冷却水（９）を吸込み混
合して温水になる。この温水は水蒸気分離器（３）内で
電池冷却水（９）と混合し、電池冷却水（９）を昇温さ
せる。この様に第２図に示す方法においても、第１図の
ものと全く同様に効果を奏する。
用は不要であり、温水器（15）として例えば第２図に示
すように、温水器（15）は、水蒸気分離器（３）の内部
に設けられ、加熱コイル（11）を出たスチーム、または
温水はそのまま、水蒸気分離器（３）内の温水器（15）
に供給され、ここで周囲の電池冷却水（９）を吸込み混
合して温水になる。この温水は水蒸気分離器（３）内で
電池冷却水（９）と混合し、電池冷却水（９）を昇温さ
せる。この様に第２図に示す方法においても、第１図の
ものと全く同様に効果を奏する。
以上のように、この発明によれば、電池冷却水を循環ポ
ンプにより強制外部循環させ、この循環回路上に加熱器
と温水器を配置したので、短時間に効率良く、且つ騒
音、振動を伴うことなく燃料電池本体の昇温を行わせる
ことができる。
ンプにより強制外部循環させ、この循環回路上に加熱器
と温水器を配置したので、短時間に効率良く、且つ騒
音、振動を伴うことなく燃料電池本体の昇温を行わせる
ことができる。
第１図はこの発明の一実施例による燃料電池発電システ
ムを示す系統図、第２図はこの発明の他の実施例による
燃料電池発電システムを示す系統図、第３図は従来の燃
料電池発電システムを示す系統図である。 図において、（１）は燃料電池本体、（1a）は燃料極、
（1b）は空気極、（1c）は冷却器、（３）は水蒸気分離
器、（４）は電池冷却水ポンプ、（９）は電池冷却水、
（10）は加熱器、（13）は循環ポンプ、（14a），（14
b）は循環回路、（15）は温水器である。 なお、図中同一符号は同一、または相当部分を示す。
ムを示す系統図、第２図はこの発明の他の実施例による
燃料電池発電システムを示す系統図、第３図は従来の燃
料電池発電システムを示す系統図である。 図において、（１）は燃料電池本体、（1a）は燃料極、
（1b）は空気極、（1c）は冷却器、（３）は水蒸気分離
器、（４）は電池冷却水ポンプ、（９）は電池冷却水、
（10）は加熱器、（13）は循環ポンプ、（14a），（14
b）は循環回路、（15）は温水器である。 なお、図中同一符号は同一、または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】燃料極、空気極、冷却器から成る燃料電池
本体と、水蒸気分離器、電池冷却水ポンプとで構成され
る燃料電池の冷却系とを有する燃料電池発電システムに
おいて、前記水蒸気分離器内の電池冷却水を循環ポンプ
を用いて外部循環させる循環回路を設置し、この循環回
路上において前記循環ポンプの下流側に加熱器を設け、
この加熱器で発生したスチームまたは温水を、前記加熱
器の下流側の前記循環回路上において前記水蒸気分離器
内の電池冷却水と混合して温水を発生させる温水器を設
置したことを特徴とする燃料電池発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62326006A JPH0687423B2 (ja) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62326006A JPH0687423B2 (ja) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | 燃料電池発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01166470A JPH01166470A (ja) | 1989-06-30 |
| JPH0687423B2 true JPH0687423B2 (ja) | 1994-11-02 |
Family
ID=18183041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62326006A Expired - Lifetime JPH0687423B2 (ja) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0687423B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5332630A (en) * | 1991-11-04 | 1994-07-26 | Hsu Michael S | On-board recharging system for battery powered electric vehicles |
| US5858568A (en) * | 1996-09-19 | 1999-01-12 | Ztek Corporation | Fuel cell power supply system |
| US6380637B1 (en) | 1996-09-19 | 2002-04-30 | Ztek Corporation | Off-board station and an electricity exchanging system suitable for use with a mobile vehicle power system |
| JP2002042840A (ja) * | 2000-07-24 | 2002-02-08 | Toyota Motor Corp | 燃料電池型コージェネレーションシステム |
-
1987
- 1987-12-23 JP JP62326006A patent/JPH0687423B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01166470A (ja) | 1989-06-30 |
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