JPH07320767A - 燃料電池発電プラント - Google Patents
燃料電池発電プラントInfo
- Publication number
- JPH07320767A JPH07320767A JP6113235A JP11323594A JPH07320767A JP H07320767 A JPH07320767 A JP H07320767A JP 6113235 A JP6113235 A JP 6113235A JP 11323594 A JP11323594 A JP 11323594A JP H07320767 A JPH07320767 A JP H07320767A
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- JP
- Japan
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- gas
- fuel cell
- cell power
- power plant
- oxygen
- Prior art date
- 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.)
- Pending
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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
- H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
- H01M8/04231—Purging of the reactants
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、出口ガスの組成の安定性を
確保し、設置スペース、環境性、コスト、等においても
液体窒素を用いる場合よりも有利となる不活性ガス製造
システムを有した燃料電池発電プラントを提供すること
である。 【構成】 本発明の燃料電池発電プラントは、プラント
自身に設置する不活性ガス製造設備を前段処理装置と後
段処理装置の２つの装置構成とし、前段処理装置では数
％オーダー程度まで酸素を除去し、後段処理装置にてｐ
ｐｍオーダーまで酸素除去させることにより、不活性ガ
スを内部で製造することを特徴とする。
確保し、設置スペース、環境性、コスト、等においても
液体窒素を用いる場合よりも有利となる不活性ガス製造
システムを有した燃料電池発電プラントを提供すること
である。 【構成】 本発明の燃料電池発電プラントは、プラント
自身に設置する不活性ガス製造設備を前段処理装置と後
段処理装置の２つの装置構成とし、前段処理装置では数
％オーダー程度まで酸素を除去し、後段処理装置にてｐ
ｐｍオーダーまで酸素除去させることにより、不活性ガ
スを内部で製造することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池発電プラント
内で自らパージガスを製造したプラント内へ供給する燃
料電池発電プラントに関する。
内で自らパージガスを製造したプラント内へ供給する燃
料電池発電プラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】都市部設置を前提として現在実用化が進
められている燃料電池発電プラントは、プラントの起動
・運転中・停止といずれの場合にもパージガスとして不
活性ガスが必要であり、現状は液体窒素を蒸発させて用
いて供給している。
められている燃料電池発電プラントは、プラントの起動
・運転中・停止といずれの場合にもパージガスとして不
活性ガスが必要であり、現状は液体窒素を蒸発させて用
いて供給している。
【０００３】またプラント自身の排ガスをパージガスと
して利用することも知られている。さらに最近では、既
存の不活性ガス製造装置（分離膜法、圧力スイング式吸
着法、触媒燃焼法、深冷分離法）をプラント自身に組み
込み、プラント内で不活性ガスを製造しパージガスとし
て利用する方法なども検討されている。しかし、その出
口ガス組成の安定性の有無や、設置スペース、環境性、
コスト、具体的な運転方法等を考慮した手段は知られて
いない。
して利用することも知られている。さらに最近では、既
存の不活性ガス製造装置（分離膜法、圧力スイング式吸
着法、触媒燃焼法、深冷分離法）をプラント自身に組み
込み、プラント内で不活性ガスを製造しパージガスとし
て利用する方法なども検討されている。しかし、その出
口ガス組成の安定性の有無や、設置スペース、環境性、
コスト、具体的な運転方法等を考慮した手段は知られて
いない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】液体窒素を用いる場合
には以下の３つの問題点があり、都市部設置を前提とし
ている燃料電池発電プラントには不利な場合がある。ま
ず、液体窒素はローリーからの受入れのみによる補給し
かなく、ローリーの停車スペースを確保していなければ
補給ができない。そのため、都市部にプラントを設置す
る場合にはその確保が困難となる。
には以下の３つの問題点があり、都市部設置を前提とし
ている燃料電池発電プラントには不利な場合がある。ま
ず、液体窒素はローリーからの受入れのみによる補給し
かなく、ローリーの停車スペースを確保していなければ
補給ができない。そのため、都市部にプラントを設置す
る場合にはその確保が困難となる。
【０００５】また、液体窒素の貯蔵量は建築基準法によ
る規制を受け、都市部にプラントを設置する場合には、
商業地域で７トンしか貯蔵できない。そのため、たとえ
停車スペースを確保しても頻繁にローリーからの受入れ
による補給が必要となり、ローリーの手配が付かない場
合、あるいは渋滞などでローリーの到着が遅れた場合に
はプラントを停止せざるを得ない。運転中にも必要とな
るためランニングコストが膨大となる。
る規制を受け、都市部にプラントを設置する場合には、
商業地域で７トンしか貯蔵できない。そのため、たとえ
停車スペースを確保しても頻繁にローリーからの受入れ
による補給が必要となり、ローリーの手配が付かない場
合、あるいは渋滞などでローリーの到着が遅れた場合に
はプラントを停止せざるを得ない。運転中にも必要とな
るためランニングコストが膨大となる。
【０００６】プラント自身の排ガスをパージガスとして
利用する方法も検討されているが、このパージガスの利
用はプラント運転中に限定され、またその排ガス中には
残燃焼の可燃分や酸素分等を一部含んでおり、さらにそ
の成分はプラントの負荷レベルに応じて大きく変動す
る。そのため液体窒素のような安定した不活性ガスでは
なく、プラント内の全てのパージガスとして利用するこ
とはできない。また、このような方法を採用した場合に
も、やはり別の不活性ガス製造装置（液体窒素を用いる
場合を含む）などを持たなければならない。
利用する方法も検討されているが、このパージガスの利
用はプラント運転中に限定され、またその排ガス中には
残燃焼の可燃分や酸素分等を一部含んでおり、さらにそ
の成分はプラントの負荷レベルに応じて大きく変動す
る。そのため液体窒素のような安定した不活性ガスでは
なく、プラント内の全てのパージガスとして利用するこ
とはできない。また、このような方法を採用した場合に
も、やはり別の不活性ガス製造装置（液体窒素を用いる
場合を含む）などを持たなければならない。
【０００７】既存の不活性ガス製造装置（分離膜法、圧
力スイング式吸着法、触媒燃焼法、深冷分離法）をプラ
ント自身に組み込み、プラント内で不活性ガスを製造し
パージガスとして利用する方法もさまざま検討されてい
るが、その具体的な運転方法等が考慮されておらず、さ
らには都市部設置を前提としている燃料電池発電プラン
トにとっては、以下に示すようにその出口ガス組成の安
定性の有無や設置スペース、環境性、コスト、のいずれ
をも満足する手段ではない。いま、１０ＭＷ級の燃料電
池発電プラントを１５年間運転することを想定した場合
の既存の不活性ガス製造装置の比較を表１に示す。ここ
で、液体窒素を用いる場合の設置スペースは、実際の設
置スペース（３２ｍ2 ）とローリー停車スペース（３０
ｍ2 ）との合計値である。
力スイング式吸着法、触媒燃焼法、深冷分離法）をプラ
ント自身に組み込み、プラント内で不活性ガスを製造し
パージガスとして利用する方法もさまざま検討されてい
るが、その具体的な運転方法等が考慮されておらず、さ
らには都市部設置を前提としている燃料電池発電プラン
トにとっては、以下に示すようにその出口ガス組成の安
定性の有無や設置スペース、環境性、コスト、のいずれ
をも満足する手段ではない。いま、１０ＭＷ級の燃料電
池発電プラントを１５年間運転することを想定した場合
の既存の不活性ガス製造装置の比較を表１に示す。ここ
で、液体窒素を用いる場合の設置スペースは、実際の設
置スペース（３２ｍ2 ）とローリー停車スペース（３０
ｍ2 ）との合計値である。
【０００８】
【表１】
【０００９】本発明の目的は、出口ガス組成の安定性を
確保し、設置スペース、環境性、コスト、等においても
液体窒素を用いる場合より有利となる不活性ガス製造シ
ステム内部に有した燃料電池発電プラントを提供するこ
とにある。
確保し、設置スペース、環境性、コスト、等においても
液体窒素を用いる場合より有利となる不活性ガス製造シ
ステム内部に有した燃料電池発電プラントを提供するこ
とにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は以上の目的を達
成するために、プラント自身に設置する不活性ガス製造
設備を前段処理装置と後段処理装置の２つの装置構成と
し、前段処理装置では数％オーダー程度まで酸素を除去
し、後段処理装置にてｐｐｍオーダーまで酸素除去させ
ることにより、不活性ガスを内部で製造することを特徴
とするものである。
成するために、プラント自身に設置する不活性ガス製造
設備を前段処理装置と後段処理装置の２つの装置構成と
し、前段処理装置では数％オーダー程度まで酸素を除去
し、後段処理装置にてｐｐｍオーダーまで酸素除去させ
ることにより、不活性ガスを内部で製造することを特徴
とするものである。
【００１１】
【作用】この様に、不活性ガス製造を前段処理装置と後
段処理装置の２段処理構成とすることにより、個々の装
置の処理性能または処理規模を分担させることが可能と
なり、全体としてコンパクト化、低コスト化が可能とな
るとともに、安定した不活性ガスの確保が可能となる。
段処理装置の２段処理構成とすることにより、個々の装
置の処理性能または処理規模を分担させることが可能と
なり、全体としてコンパクト化、低コスト化が可能とな
るとともに、安定した不活性ガスの確保が可能となる。
【００１２】
【実施例】以下に本発明の一実施例を図１を参照して説
明する。図１は、前段処理装置に分離膜装置１、後段処
理装置に触媒燃焼装置２を選定し、原料ガスとして大気
を用いた場合のシステム構成図である。
明する。図１は、前段処理装置に分離膜装置１、後段処
理装置に触媒燃焼装置２を選定し、原料ガスとして大気
を用いた場合のシステム構成図である。
【００１３】大気は、システム入口遮断弁７より供給さ
れ、分離膜入口フィルタ８にて大気中の水分は除去さ
れ、分離膜モジュール３にて酸素は数％オーダー程度ま
で除去される。
れ、分離膜入口フィルタ８にて大気中の水分は除去さ
れ、分離膜モジュール３にて酸素は数％オーダー程度ま
で除去される。
【００１４】上記にて処理されたガスは、分離膜出口流
量調節弁９、分離膜出口流量計１０を通り、後段処理装
置である触媒燃焼装置２に供給される。供給されたガス
は、触媒燃焼器４内の触媒反応にてｐｐｍオーダーまで
酸素が除去される。この時の燃料ガスは、触媒燃焼器用
燃料遮断弁１１から供給される。
量調節弁９、分離膜出口流量計１０を通り、後段処理装
置である触媒燃焼装置２に供給される。供給されたガス
は、触媒燃焼器４内の触媒反応にてｐｐｍオーダーまで
酸素が除去される。この時の燃料ガスは、触媒燃焼器用
燃料遮断弁１１から供給される。
【００１５】触媒燃焼器４の出口ガスは６００〜７００
℃の高温であり、触媒燃焼により発生した水分を含んで
いるため、冷却器５にてガス温度を低下させ、ドレンタ
ンク６にて水分を除去する。
℃の高温であり、触媒燃焼により発生した水分を含んで
いるため、冷却器５にてガス温度を低下させ、ドレンタ
ンク６にて水分を除去する。
【００１６】上記により製造された不活性ガスは、シス
テム出口遮断弁１６を通り燃料電池発電プラントへ供給
される。ドレンタンク６はレベルスイッチ１８によりド
レン弁１９を制御し、不活性ガス中に水分が含まれるこ
とを防止する機能を有している。
テム出口遮断弁１６を通り燃料電池発電プラントへ供給
される。ドレンタンク６はレベルスイッチ１８によりド
レン弁１９を制御し、不活性ガス中に水分が含まれるこ
とを防止する機能を有している。
【００１７】供給ガス圧力はシステム出口圧力計２０に
て監視し、異常時には燃料電池発電プラントへの不活性
ガス供給を停止する機能をしている。分離膜装置１内の
分析計１５および触媒燃焼装置２内の分析計１５は、各
装置内の出口酸素濃度／可燃分濃度／水分濃度を常時監
視しており、特に分析計１５の指示値が規定濃度以上の
場合には、燃料電池発電プラントへの不活性ガス供給を
停止し、本システム全体を緊急停止・脱圧させてる機能
を有している。
て監視し、異常時には燃料電池発電プラントへの不活性
ガス供給を停止する機能をしている。分離膜装置１内の
分析計１５および触媒燃焼装置２内の分析計１５は、各
装置内の出口酸素濃度／可燃分濃度／水分濃度を常時監
視しており、特に分析計１５の指示値が規定濃度以上の
場合には、燃料電池発電プラントへの不活性ガス供給を
停止し、本システム全体を緊急停止・脱圧させてる機能
を有している。
【００１８】この場合、分離膜装置ベント弁２１は開、
分離膜出口流量調節弁９は閉、システム出口ベント弁１
７は開、システム出口遮断弁１６は閉、触媒燃焼器用燃
料遮断弁１１は閉、触媒燃焼器用燃料調節弁１２は閉で
ある。
分離膜出口流量調節弁９は閉、システム出口ベント弁１
７は開、システム出口遮断弁１６は閉、触媒燃焼器用燃
料遮断弁１１は閉、触媒燃焼器用燃料調節弁１２は閉で
ある。
【００１９】また分析計１５、分離膜出口流量計１０、
触媒燃焼器用燃料流量計１３の指示値から分離膜出口流
量調節弁９および触媒燃焼器用燃料調節弁１２および冷
却水流量調節弁１４を調整し、製造される不活性ガス組
成中の酸素／可燃分／水分の濃度を制御する機能を有し
ており、本機能により安定した不活性ガスの確保を可能
にしている。この様に、本システムは、安定した不活性
ガスの確保を可能にし、既出と同一前提時に設置面積：
４６ｍ2 、相対コスト：０．５を達成している。
触媒燃焼器用燃料流量計１３の指示値から分離膜出口流
量調節弁９および触媒燃焼器用燃料調節弁１２および冷
却水流量調節弁１４を調整し、製造される不活性ガス組
成中の酸素／可燃分／水分の濃度を制御する機能を有し
ており、本機能により安定した不活性ガスの確保を可能
にしている。この様に、本システムは、安定した不活性
ガスの確保を可能にし、既出と同一前提時に設置面積：
４６ｍ2 、相対コスト：０．５を達成している。
【００２０】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、低コ
ストでコンパクトな不活性ガス製造設備を、プラント内
部に設置することが可能となることから、液体窒素設備
の設置が不要となり、都市部設置を前提としている燃料
電池発電プラントでの設置条件の制約がなくすことがで
きる。
ストでコンパクトな不活性ガス製造設備を、プラント内
部に設置することが可能となることから、液体窒素設備
の設置が不要となり、都市部設置を前提としている燃料
電池発電プラントでの設置条件の制約がなくすことがで
きる。
【図１】本発明の一実施例システム構成図
【符号の説明】 １：分離膜装置 ２：触媒燃焼装置 ３：分離膜モジュール ４：触媒燃焼器 ５：冷却器 ６：ドレンタンク ７：システム入口遮断弁 ８：分離膜入口フィルタ ９：分離膜出口流量調節弁 １０：分離膜出口流量計 １１：触媒燃焼器用燃料遮断弁 １２：触媒燃焼器用燃料調節弁 １３：触媒燃焼器用燃料流量計 １４：冷却水量調整弁 １５：分析計 １６：システム出口遮断弁 １７：システム出口ベント弁 １８：レベルスイッチ １９：ドレン弁 ２０：システム出口圧力計 ２１：分離膜装置ベント弁
Claims (5)
- 【請求項１】 燃料電池発電プラント内で自らパージガ
スを製造し前記燃料電池発電プラント内へ供給するよう
にした燃料電池発電プラントにおいて、大気または燃料
電池発電プラントの排ガスから酸素を数％オーダーまで
除去する機能をもった脱酸素装置と、この脱酸素装置に
て酸素を除去されたガスをさらにｐｐｍオーダーまで酸
素を除去する機能をもった脱酸素装置とを備え、これら
の脱酸素装置から得られたｐｐｍオーダーまで酸素を除
去されたガスをプラント内のパージガスとして供給する
ことを特徴とする燃料電池発電プラント。 - 【請求項２】 前記脱酸素装置は、可燃分および水分を
除去する機能を有することを特徴とする請求項１に記載
の燃料電池発電プラント。 - 【請求項３】 大気または燃料電池発電プラントの排ガ
スから数％オーダーまで酸素を除去する機能をもった脱
酸素装置が、分離膜法により酸素を除去するようにした
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料
電池発電プラント。 - 【請求項４】 ｐｐｍオーダーまで酸素を除去する機能
をもった脱酸素装置が触媒燃焼法により酸素を除去する
ようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に
記載の燃料電池発電プラント。 - 【請求項５】 大気または燃料電池発電プラントの排ガ
スから数％オーダーまで酸素を除去する機能をもった脱
酸素装置が、分離膜法により、この脱酸素装置にて酸素
を除去されたガスをさらにｐｐｍオーダーまで酸素を除
去する機能をもった脱酸素装置が触媒燃焼法により酸素
を除去するようにしたことを特徴とした請求項１または
請求項２に記載の燃料電池発電プラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6113235A JPH07320767A (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 燃料電池発電プラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6113235A JPH07320767A (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 燃料電池発電プラント |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07320767A true JPH07320767A (ja) | 1995-12-08 |
Family
ID=14606998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6113235A Pending JPH07320767A (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 燃料電池発電プラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07320767A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2834586A1 (fr) * | 2002-01-04 | 2003-07-11 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Dispositif de generation d'electricite du type pile a combustible et vehicule comportant un tel dispositif |
| JP2006294466A (ja) * | 2005-04-12 | 2006-10-26 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池発電システム |
-
1994
- 1994-05-27 JP JP6113235A patent/JPH07320767A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2834586A1 (fr) * | 2002-01-04 | 2003-07-11 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Dispositif de generation d'electricite du type pile a combustible et vehicule comportant un tel dispositif |
| JP2006294466A (ja) * | 2005-04-12 | 2006-10-26 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池発電システム |
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