JPH07169474A - メタノール切替型燃料電池システム - Google Patents
メタノール切替型燃料電池システムInfo
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- JPH07169474A JPH07169474A JP5313908A JP31390893A JPH07169474A JP H07169474 A JPH07169474 A JP H07169474A JP 5313908 A JP5313908 A JP 5313908A JP 31390893 A JP31390893 A JP 31390893A JP H07169474 A JPH07169474 A JP H07169474A
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- JP
- Japan
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- methanol
- fuel
- gas
- reformer
- fuel cell
- Prior art date
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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
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、燃料が切り替わった場合に
おいても、改質器の温度上昇を防ぐことにある。 【構成】 電池燃料極を通過して改質器バーナ部へ向か
う燃料ガスを一部分岐して取り出すラインと、該ライン
からの燃料ガスを燃焼させて得た熱により供給メタノー
ル原料の気化を行うメタノール気化装置とを備えてい
る。
おいても、改質器の温度上昇を防ぐことにある。 【構成】 電池燃料極を通過して改質器バーナ部へ向か
う燃料ガスを一部分岐して取り出すラインと、該ライン
からの燃料ガスを燃焼させて得た熱により供給メタノー
ル原料の気化を行うメタノール気化装置とを備えてい
る。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料電池発電システムの
多種燃料を用いたメタノール型燃料電池システムに関す
るものである。
多種燃料を用いたメタノール型燃料電池システムに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のリン酸型燃料電池システムは、図
５の中に示すように、電池本体１と、該電池本体に供給
する水素リッチな改質ガスを原料ガスから生成する改質
器２と、この改質器２を高温で作動させるためのバーナ
３と、このバーナ３および電池本体１の空気極に空気を
送り込むためのブロワー４と、改質ガスを生成するため
原料ガスに混入する水蒸気を供給する水蒸気発生装置５
を有しており、原料ガスとして都市ガスを用いる場合に
は都市ガスの導管を原料ガスラインの入口弁上流側につ
なぐことによって使用している。
５の中に示すように、電池本体１と、該電池本体に供給
する水素リッチな改質ガスを原料ガスから生成する改質
器２と、この改質器２を高温で作動させるためのバーナ
３と、このバーナ３および電池本体１の空気極に空気を
送り込むためのブロワー４と、改質ガスを生成するため
原料ガスに混入する水蒸気を供給する水蒸気発生装置５
を有しており、原料ガスとして都市ガスを用いる場合に
は都市ガスの導管を原料ガスラインの入口弁上流側につ
なぐことによって使用している。
【０００３】また、燃料電池システムへの都市ガスが天
変地異等で供給停止された場合にも、引継ぎ発電可能な
らしめるためメタノール等の予備燃料を蓄えておき非常
時にこれらの予備燃料へ原燃料を切替えるシステムも考
えられており、その方法も図５の中で示すように、例え
ば都市ガスの圧力スイッチ18により、非常時の都市ガス
圧力低下を検出して都市ガスしゃ断弁９を閉じ、代りに
メタノール蒸気への切替弁26を開き、メタノールタンク
20からメタノールポンプ22によって汲み上げられメタノ
ール気化器23によって気化されたメタノール蒸気を改質
用原料として送り込むことによって原料を絶やさず、同
時に改質用水蒸気のＳ／Ｃ（スチーム対原燃料中カーボ
ンの比）もメタノールに適した値に変更することによっ
て適正な改質を行なわせ引継ぎ電池本体へ必要な水素を
供給して発電を続行するというものであった。
変地異等で供給停止された場合にも、引継ぎ発電可能な
らしめるためメタノール等の予備燃料を蓄えておき非常
時にこれらの予備燃料へ原燃料を切替えるシステムも考
えられており、その方法も図５の中で示すように、例え
ば都市ガスの圧力スイッチ18により、非常時の都市ガス
圧力低下を検出して都市ガスしゃ断弁９を閉じ、代りに
メタノール蒸気への切替弁26を開き、メタノールタンク
20からメタノールポンプ22によって汲み上げられメタノ
ール気化器23によって気化されたメタノール蒸気を改質
用原料として送り込むことによって原料を絶やさず、同
時に改質用水蒸気のＳ／Ｃ（スチーム対原燃料中カーボ
ンの比）もメタノールに適した値に変更することによっ
て適正な改質を行なわせ引継ぎ電池本体へ必要な水素を
供給して発電を続行するというものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ここで
メタノールを用いたときの改質器での熱バランスと、都
市ガスを用いたときの熱バランスとを比較してみると、
次のことがわかる。いま、メタノールの改質〜シフトま
での反応（シフトコンバータまで含む）は以下の如くな
り、
メタノールを用いたときの改質器での熱バランスと、都
市ガスを用いたときの熱バランスとを比較してみると、
次のことがわかる。いま、メタノールの改質〜シフトま
での反応（シフトコンバータまで含む）は以下の如くな
り、
【０００５】
【数１】ＣＨ3 ＯＨ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ2 ＋３Ｈ2 都市ガスの主成分であるメタンの改質〜シフトまでの反
応（シフトコンバータまで含む）は
応（シフトコンバータまで含む）は
【０００６】
【数２】ＣＨ4 ＋２Ｈ2 Ｏ→ＣＯ2 ＋４Ｈ2 であるから、都市ガス改質時と同等の量の水素をメタノ
ールの場合でも得る必要があるとすれば、１モル当りの
原料から生成するＨ2 の量がそれぞれ３および４（ただ
し完全に改質したと仮定）であるからメタノールは都市
ガスに対しほぼ４／３倍の量を必要とする。よって例え
ば都市ガス１mol/H で燃料電池システムが運転されてい
た場合は、切替後は約メタノール４／３mol/H を必要と
する。この条件で改質器の熱バランスを見る。都市ガス
の場合の改質管内での反応は
ールの場合でも得る必要があるとすれば、１モル当りの
原料から生成するＨ2 の量がそれぞれ３および４（ただ
し完全に改質したと仮定）であるからメタノールは都市
ガスに対しほぼ４／３倍の量を必要とする。よって例え
ば都市ガス１mol/H で燃料電池システムが運転されてい
た場合は、切替後は約メタノール４／３mol/H を必要と
する。この条件で改質器の熱バランスを見る。都市ガス
の場合の改質管内での反応は
【０００７】
【数３】 ＣＨ4 ＋２Ｈ2 Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ2 −49.3kcal（改質） ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ2 ＋Ｈ2 ＋9.8 kcal（シフト） の２とおりが起きているが、２段目のシフト反応の反応
率は約50％程度であるから、総体としての反応吸熱は、
−49.3＋9.8 ＊0.5 ＝−44.4kcal/H程度である。一方、
メタノールの場合は以下のような反応であるが、
率は約50％程度であるから、総体としての反応吸熱は、
−49.3＋9.8 ＊0.5 ＝−44.4kcal/H程度である。一方、
メタノールの場合は以下のような反応であるが、
【０００８】
【数４】ＣＨ3 ＯＨ→ＣＯ＋２Ｈ2 −21.7kcal（分解） ＣＯ＋３Ｈ2 Ｏ→ＣＨ4 ＋Ｈ2 Ｏ＋49.3kcal（メタネー
ション） ＣＨ4 ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ2 −49.3kcal（改質） ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ2 ＋Ｈ2 ＋9.8 kcal（シフト） 上記のメタネーションと改質とは互いに相殺され、一方
シフト反応率も約50％程度であるから総体としての反応
吸熱は
ション） ＣＨ4 ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ2 −49.3kcal（改質） ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ2 ＋Ｈ2 ＋9.8 kcal（シフト） 上記のメタネーションと改質とは互いに相殺され、一方
シフト反応率も約50％程度であるから総体としての反応
吸熱は
【０００９】
【数５】 （−21.7＋9.8 ＊0.5 ）＊４／３＝−22.4kcal程度 となる。すなわち都市ガスに比べて反応吸熱の絶対値が
少なくなる。一方、バーナ側は都市ガスの場合もメタノ
ールの場合も、電池の水素利用率を80％とすると残りの
20％すなわち、４＊0.2 ＝0.8mol/H程度のＨ2 が改質器
のバーナ側へ向い、この燃焼熱量は46.24 kcal/H程度
少なくなる。一方、バーナ側は都市ガスの場合もメタノ
ールの場合も、電池の水素利用率を80％とすると残りの
20％すなわち、４＊0.2 ＝0.8mol/H程度のＨ2 が改質器
のバーナ側へ向い、この燃焼熱量は46.24 kcal/H程度
【００１０】
【数６】 （＝−ΔＨ＊0.8mol/H：ΔＨ＝−57.8kcal／mol ） である。従って、燃料切替の前後において、バーナ側か
ら供給される熱量は変化しないが反応管における吸熱量
は約半分に減ってしまう。すなわち、都市ガス運転時の
熱バランスが、切替後はくずれ、バーナ側の供給熱量が
過剰となってしまう（厳密には、メタノールへ切替え後
は燃料ガスの非可燃分も含めた総流量が増え、従ってバ
ーナ室から運び出される熱量も増えるため上記熱量の過
剰はある程度緩和されるがその割合は小さい）。このこ
とから、燃料切替後にも電池本体で要求される水素利用
率を維持しようとすれば、改質器反応管の温度が上昇し
てしまい、反応管メタルの寿命を短くするおそれがあっ
た。また一方、メタノールに切替後はメタノールを気化
するためにより多くの熱量が気化装置に必要となり、従
来であれば、気化装置の加熱用電気ヒーターの出力を上
げるか、電気ヒーターとは別に設けた燃料だきによる熱
源を使用した気化装置に外部から別燃料を注入する方法
しか用いられなかったが、電気ヒーターにしろ外部燃料
の注入にしろ外部からエネルギーを供給しなければなら
ないということでシステム全体の効率を落としていた。
ら供給される熱量は変化しないが反応管における吸熱量
は約半分に減ってしまう。すなわち、都市ガス運転時の
熱バランスが、切替後はくずれ、バーナ側の供給熱量が
過剰となってしまう（厳密には、メタノールへ切替え後
は燃料ガスの非可燃分も含めた総流量が増え、従ってバ
ーナ室から運び出される熱量も増えるため上記熱量の過
剰はある程度緩和されるがその割合は小さい）。このこ
とから、燃料切替後にも電池本体で要求される水素利用
率を維持しようとすれば、改質器反応管の温度が上昇し
てしまい、反応管メタルの寿命を短くするおそれがあっ
た。また一方、メタノールに切替後はメタノールを気化
するためにより多くの熱量が気化装置に必要となり、従
来であれば、気化装置の加熱用電気ヒーターの出力を上
げるか、電気ヒーターとは別に設けた燃料だきによる熱
源を使用した気化装置に外部から別燃料を注入する方法
しか用いられなかったが、電気ヒーターにしろ外部燃料
の注入にしろ外部からエネルギーを供給しなければなら
ないということでシステム全体の効率を落としていた。
【００１１】本発明では、メタノールへ改質用原料が切
替わった後もメタノールの気化に必要な熱量の外部から
の供給を極力押さえると共に、改質器内の熱バランスを
も適正に保って改質管温度の上昇を防ぐことにある。
替わった後もメタノールの気化に必要な熱量の外部から
の供給を極力押さえると共に、改質器内の熱バランスを
も適正に保って改質管温度の上昇を防ぐことにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明においては、電池
燃料極を通過して改質器バーナ部へ向かう燃料ガスを一
部分岐して取り出すラインと、該ラインからの燃料ガス
を燃焼させて得た熱により供給メタノール原料の気化を
行うメタノール気化装置とを備えたメタノール切替型燃
料電池システムを提供する。
燃料極を通過して改質器バーナ部へ向かう燃料ガスを一
部分岐して取り出すラインと、該ラインからの燃料ガス
を燃焼させて得た熱により供給メタノール原料の気化を
行うメタノール気化装置とを備えたメタノール切替型燃
料電池システムを提供する。
【００１３】
【作用】前記手段によって、都市ガスで運転している常
時においては、いつメタノールに切替えられても立上り
の時間遅れがないよう最低限の熱量を電気ヒータその他
でメタノール供給ラインの一部を昇温しておき、都市ガ
スしゃ断を検出したときには、改質器バーナへの燃料ラ
インの分岐ラインを開放して、燃料ガスを今回のメタノ
ール気化装置に導き、ここで燃焼させ、この熱で気化し
たメタノールを新たな原燃料ガスとして燃料電気システ
ムに供給することによって発電を続行させる。このとき
メタノール気化のための特別な外部からのエネルギー注
入は不要でありまた、切替後の改質器におけるバーナ燃
料の過剰も解消できる。
時においては、いつメタノールに切替えられても立上り
の時間遅れがないよう最低限の熱量を電気ヒータその他
でメタノール供給ラインの一部を昇温しておき、都市ガ
スしゃ断を検出したときには、改質器バーナへの燃料ラ
インの分岐ラインを開放して、燃料ガスを今回のメタノ
ール気化装置に導き、ここで燃焼させ、この熱で気化し
たメタノールを新たな原燃料ガスとして燃料電気システ
ムに供給することによって発電を続行させる。このとき
メタノール気化のための特別な外部からのエネルギー注
入は不要でありまた、切替後の改質器におけるバーナ燃
料の過剰も解消できる。
【００１４】
【実施例】本発明の実施例を図１を使って説明する。こ
の実施例では、燃料電池本体１、改質装置２、バーナ
３、ブロワ４、水蒸気発生装置５、シフトコンバータ
６、制御装置７等によって構成される、通常の発電に必
要な燃料電池システムと、メタノールタンク20、メタノ
ールポンプ22、メタノール蒸気切替弁26、気化用熱交換
器23、過熱器24、都市ガス圧力スイッチ18等、メタノー
ル切替に必要な周辺システムによって成る、メタノール
切替型燃料電池システムにおいて、電池燃料極の出口ラ
インに分岐ライン14を設け、該ライン上にその通過量を
制御できる制御弁15を設け、一方、メタノール供給ライ
ン21上のメタノールポンプ22の後にメタノール気化シス
テム30を設けている。さらに、該メタノール気化システ
ムは温水を熱媒体としており温水加温用に常時（メタノ
ールのスタンバイ用に）使う電気ヒーター27とメタノー
ル気化時に用いるガスだき温水加熱器28及び温度センサ
ー31とが設置されていて、該ガスだき加熱器28と、系外
とにバーナ用燃料を振り分ける三方弁19を、前記制御弁
15の後段に設けている。また、該ガスだき加熱器28のバ
ーナに対しては、助燃用空気を引き込みその流量を制御
する手段（弁34のライン）も備わっている。
の実施例では、燃料電池本体１、改質装置２、バーナ
３、ブロワ４、水蒸気発生装置５、シフトコンバータ
６、制御装置７等によって構成される、通常の発電に必
要な燃料電池システムと、メタノールタンク20、メタノ
ールポンプ22、メタノール蒸気切替弁26、気化用熱交換
器23、過熱器24、都市ガス圧力スイッチ18等、メタノー
ル切替に必要な周辺システムによって成る、メタノール
切替型燃料電池システムにおいて、電池燃料極の出口ラ
インに分岐ライン14を設け、該ライン上にその通過量を
制御できる制御弁15を設け、一方、メタノール供給ライ
ン21上のメタノールポンプ22の後にメタノール気化シス
テム30を設けている。さらに、該メタノール気化システ
ムは温水を熱媒体としており温水加温用に常時（メタノ
ールのスタンバイ用に）使う電気ヒーター27とメタノー
ル気化時に用いるガスだき温水加熱器28及び温度センサ
ー31とが設置されていて、該ガスだき加熱器28と、系外
とにバーナ用燃料を振り分ける三方弁19を、前記制御弁
15の後段に設けている。また、該ガスだき加熱器28のバ
ーナに対しては、助燃用空気を引き込みその流量を制御
する手段（弁34のライン）も備わっている。
【００１５】この実施例の作用を以下に示す。常時は都
市ガスライン８上の都市ガス供給弁９が開きメタノール
蒸気ライン25上のメタノール蒸気供給弁26が閉じてい
て、改質器バーナ分岐ライン14上の流量制御弁15が閉じ
ており、改質器トップチューブの温度をその検出器16に
より検出して、プロセス燃料制御弁10でトップチューブ
の温度制御がされており、このときの都市ガス流量に応
じて水蒸気発生器５からの水蒸気量を弁17により、決め
られたＳ／Ｃ比（スチーム・カーボン比）とするべく制
御するように運転されている。ここで都市ガスの圧力低
下を圧力スイッチ18で検出すると、都市ガス供給弁９が
閉、メタノール蒸気供給弁26が開となる。そして、メタ
ノールポンプ22が起動してメタノールタンク20よりメタ
ノールを吸引し後段のメタノール気化用熱交換器23で気
化された後、過熱用24を経て、開いた弁26を通過し都市
ガスに代わってメタノール蒸気が改質器プロセス入口側
に供給される。改質器の触媒は都市ガスでもメタノール
蒸気でも改質の行なえる種のものが使用されているため
改質器２での改質は問題なく行なわれ、電池燃料極に必
要量の水素が供給できる。ただし、このとき都市ガス流
量に対するＳ／Ｃからメタノールの流量に対するふさわ
しいＳ／Ｃとするべく水蒸気流量が制御弁17によって切
替わる。また、これまで改質器トップチューブ温度を制
御していた制御弁10は、電池の燃料利用率の下限を守る
制御に切替わり、分岐ライン上の制御弁15によってトッ
プチューブ温度制御を行なう（すなわち改質器バーナ側
にとって余剰となった燃料が引抜かれる）。さらに、制
御弁15の下流に設けられた三方弁19は、メタノール気化
システムの代表温度として温度計31からの信号を受けて
温水加熱器28へ供給される燃料の流量を制御する。メタ
ノールの蒸発潜熱は約8.7kcal/mol（at70℃）であり、
メタノール液の平均比熱は約0.020 kcal/mol・℃（15℃
〜70℃平均）であるから、仮に４／３ mol/Hのメタノー
ル液を15℃から70℃まで昇温して気化させた場合必要な
熱量は、
市ガスライン８上の都市ガス供給弁９が開きメタノール
蒸気ライン25上のメタノール蒸気供給弁26が閉じてい
て、改質器バーナ分岐ライン14上の流量制御弁15が閉じ
ており、改質器トップチューブの温度をその検出器16に
より検出して、プロセス燃料制御弁10でトップチューブ
の温度制御がされており、このときの都市ガス流量に応
じて水蒸気発生器５からの水蒸気量を弁17により、決め
られたＳ／Ｃ比（スチーム・カーボン比）とするべく制
御するように運転されている。ここで都市ガスの圧力低
下を圧力スイッチ18で検出すると、都市ガス供給弁９が
閉、メタノール蒸気供給弁26が開となる。そして、メタ
ノールポンプ22が起動してメタノールタンク20よりメタ
ノールを吸引し後段のメタノール気化用熱交換器23で気
化された後、過熱用24を経て、開いた弁26を通過し都市
ガスに代わってメタノール蒸気が改質器プロセス入口側
に供給される。改質器の触媒は都市ガスでもメタノール
蒸気でも改質の行なえる種のものが使用されているため
改質器２での改質は問題なく行なわれ、電池燃料極に必
要量の水素が供給できる。ただし、このとき都市ガス流
量に対するＳ／Ｃからメタノールの流量に対するふさわ
しいＳ／Ｃとするべく水蒸気流量が制御弁17によって切
替わる。また、これまで改質器トップチューブ温度を制
御していた制御弁10は、電池の燃料利用率の下限を守る
制御に切替わり、分岐ライン上の制御弁15によってトッ
プチューブ温度制御を行なう（すなわち改質器バーナ側
にとって余剰となった燃料が引抜かれる）。さらに、制
御弁15の下流に設けられた三方弁19は、メタノール気化
システムの代表温度として温度計31からの信号を受けて
温水加熱器28へ供給される燃料の流量を制御する。メタ
ノールの蒸発潜熱は約8.7kcal/mol（at70℃）であり、
メタノール液の平均比熱は約0.020 kcal/mol・℃（15℃
〜70℃平均）であるから、仮に４／３ mol/Hのメタノー
ル液を15℃から70℃まで昇温して気化させた場合必要な
熱量は、
【００１６】
【数７】 ということになる。一方、同量のメタノールを改質した
場合には従来例でのべたように反応吸熱量が−44.4kcal
/H（都市ガス）から−22.4kcal/H（メタノール）へと減
り、その差の約22kcal/Hの熱量が余剰分となるから、幾
分放熱によって減るとしても上記必要熱量13kcal/Hを上
回り、余剰改質ガスの熱を使ってメタノールを気化する
ことが可能である。
場合には従来例でのべたように反応吸熱量が−44.4kcal
/H（都市ガス）から−22.4kcal/H（メタノール）へと減
り、その差の約22kcal/Hの熱量が余剰分となるから、幾
分放熱によって減るとしても上記必要熱量13kcal/Hを上
回り、余剰改質ガスの熱を使ってメタノールを気化する
ことが可能である。
【００１７】この実施例によれば、都市ガスで運転して
いる燃料電池プラントで、非常時にメタノールに原燃料
を切替えても、そのことによって余る熱量をメタノール
の気化のために用いることができるため外部からエネル
ギーを加える必要がなく、加えて、改質器トップチュー
ブの温度の過昇防止も成しうる。
いる燃料電池プラントで、非常時にメタノールに原燃料
を切替えても、そのことによって余る熱量をメタノール
の気化のために用いることができるため外部からエネル
ギーを加える必要がなく、加えて、改質器トップチュー
ブの温度の過昇防止も成しうる。
【００１８】上述の実施例はメタノール気化システムの
中心は、燃料をバーナで燃焼させて加熱する方式のガス
だき加熱部であったが、図２のように、触媒燃焼可能な
触媒を使い触媒反応熱を使ってメタノール気化を行なう
方式も可能である。また、メタノール気化システムの加
熱用バーナあるいは触媒燃焼式加熱部に送る助燃用空気
を、ブロワから直接ではなく、図３，図４に示すように
電池空気極出口の排空気の一部又は全部を分岐して使う
ことも可能であり、その場合にはブロワ容量が節約でき
る。
中心は、燃料をバーナで燃焼させて加熱する方式のガス
だき加熱部であったが、図２のように、触媒燃焼可能な
触媒を使い触媒反応熱を使ってメタノール気化を行なう
方式も可能である。また、メタノール気化システムの加
熱用バーナあるいは触媒燃焼式加熱部に送る助燃用空気
を、ブロワから直接ではなく、図３，図４に示すように
電池空気極出口の排空気の一部又は全部を分岐して使う
ことも可能であり、その場合にはブロワ容量が節約でき
る。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、メタノール切替後に従
来はムダに捨てることしかできなかった、燃焼極通過後
の余剰燃料を回収して、これまで外部からの熱量補給に
より行なわれていたメタノールの気化を上記回収燃料の
燃焼熱を使って行なうことができるため、システム効率
の大幅アップにつながると同時に改質器の改質管温度の
過昇を防止し、改質器の寿命をのばすことができる。
来はムダに捨てることしかできなかった、燃焼極通過後
の余剰燃料を回収して、これまで外部からの熱量補給に
より行なわれていたメタノールの気化を上記回収燃料の
燃焼熱を使って行なうことができるため、システム効率
の大幅アップにつながると同時に改質器の改質管温度の
過昇を防止し、改質器の寿命をのばすことができる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す構成図
【図２】本発明の第２の実施例を示す構成図
【図３】本発明の第３の実施例を示す構成図
【図４】本発明の第４の実施例を示す構成図
【図５】従来例を示す構成図
１ 燃料電池本体 ２ 改質器 ３ 改質器バーナ ４ 空気ブロワ ５ 水蒸気発生器 ６ シフトコンバータ ７ 制御装置 ８ 都市ガス供給管 ９ 都市ガス供給弁 10 原燃料制御弁 11 熱媒体循環ライン 12 改質器燃焼排ガスライン 13 空気制御弁 14 電池排燃料分岐管 15 分岐燃料制御弁 16 改質管トップ温度検出器 17 改質用水蒸気制御弁 18 都市ガス圧力スイッチ 19 熱媒体温度制御弁 20 メタノールタンク 21 メタノール液導管 22 メタノール供給ポンプ 23 メタノール気化用熱交換器 24 メタノール過熱用熱交換器 25 メタノール蒸気供給管 26 メタノール切替弁 27 電気ヒーター 28 ガスだき加熱器 29 熱媒体循環ポンプ 30 メタノール気化システム 31 熱媒体温度計測器 32 触媒燃焼式加熱器 33 空気極出口分岐ライン 34 触媒燃焼助燃空気制御弁
Claims (6)
- 【請求項１】 空気極と燃料極を有する燃料電池本体
と、この燃料電池本体への一方の反応ガスとなる水素リ
ッチなガスを他の原料ガスを改質することによって生成
するための改質装置とを備え、前記原料ガスとして常時
は都市ガスを用いており、都市ガス供給停止時には代わ
りにメタノールを改質用原料として供給する装置を備え
たメタノール切替型燃料電池発電システムにおいて、電
池燃料極を通過して改質器バーナ部へ向かう燃料ガスを
一部分岐させて取り出すラインと、該ラインからの燃料
ガスを燃焼させて得た熱により供給側メタノール原料の
気化を行うメタノール気化システムを備え、都市ガスの
しゃ断を検出したときに上記分岐ラインを開放して燃料
ガスを上記メタノール気化システムに導き、該装置で気
化したメタノールを新たな原燃料ガスとして発電を続行
する事を特徴とするメタノール切替型燃料電池システ
ム。 - 【請求項２】 上記メタノール気化システムの加熱部を
特殊な触媒を使って触媒燃焼させることによりそのとき
発生する熱を気化用熱源として利用することを特徴とし
た請求項１に記載のメタノール切替型燃料電池システ
ム。 - 【請求項３】 改質器のプロセス入口側の弁で、電池燃
料極での水素利用率を制御し、燃料極出口から改質器バ
ーナへ向かうラインの分岐ラインに設けた弁で、改質器
のトップチューブ温度を制御するとともに、さらに、上
記分岐ラインに設けた制御弁の下流に位置し、メタノー
ル気化システムの加熱部バーナ側と系外側とに燃料を振
り分ける第３の弁を設けて、この開度調節によりメタノ
ール気化装置の代表温度を制御することを特徴とした請
求項１に記載のメタノール切替型燃料電池システム。 - 【請求項４】 改質器のプロセス入口側の弁で、電池燃
料極での水素利用率を制御し、燃料極出口から改質器バ
ーナへ向かうラインの分岐ラインに設けた弁で、改質器
のトップチューブ温度を制御するとともに、さらに、上
記分岐ラインに設けた制御弁の下流に位置し、触媒燃焼
加熱式メタノール気化装置の触媒側と系外側とに燃料を
振り分ける第３の弁を設けて、この開度調節によりメタ
ノール気化システムの代表温度を制御することを特徴と
した請求項２に記載のメタノール切替型燃料電池システ
ム。 - 【請求項５】 メタノール気化システムの加熱用バーナ
への助燃ガスとして電池空気極排出ガスの一部または全
部を分岐して使用することを特徴とする請求項１に記載
のメタノール切替型燃料電池システム。 - 【請求項６】 メタノール気化システムの触媒燃焼装置
への助燃ガスとして、電池空気極排出ガスの一部または
全部を分岐して使用することを特徴とする請求項１に記
載のメタノール切替型燃料電池システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5313908A JPH07169474A (ja) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | メタノール切替型燃料電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5313908A JPH07169474A (ja) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | メタノール切替型燃料電池システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07169474A true JPH07169474A (ja) | 1995-07-04 |
Family
ID=18046972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5313908A Pending JPH07169474A (ja) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | メタノール切替型燃料電池システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07169474A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001064658A (ja) * | 1999-08-24 | 2001-03-13 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 蒸発器 |
| JP2003151602A (ja) * | 2001-11-08 | 2003-05-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 原料供給制御装置及び燃料電池システム |
| KR100718116B1 (ko) * | 2006-05-15 | 2007-05-15 | 삼성에스디아이 주식회사 | 고온용 ｐｅｍ 연료전지 시스템 |
| JP2013527555A (ja) * | 2010-01-19 | 2013-06-27 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 熱電併給設備を運転する方法 |
-
1993
- 1993-12-15 JP JP5313908A patent/JPH07169474A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001064658A (ja) * | 1999-08-24 | 2001-03-13 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 蒸発器 |
| JP4599635B2 (ja) * | 1999-08-24 | 2010-12-15 | 株式会社Ｉｈｉ | 蒸発器 |
| JP2003151602A (ja) * | 2001-11-08 | 2003-05-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 原料供給制御装置及び燃料電池システム |
| KR100718116B1 (ko) * | 2006-05-15 | 2007-05-15 | 삼성에스디아이 주식회사 | 고온용 ｐｅｍ 연료전지 시스템 |
| JP2013527555A (ja) * | 2010-01-19 | 2013-06-27 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 熱電併給設備を運転する方法 |
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