JPH0737597A - 燃料電池用改質ガスの冷却システム - Google Patents
燃料電池用改質ガスの冷却システムInfo
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- JPH0737597A JPH0737597A JP5184261A JP18426193A JPH0737597A JP H0737597 A JPH0737597 A JP H0737597A JP 5184261 A JP5184261 A JP 5184261A JP 18426193 A JP18426193 A JP 18426193A JP H0737597 A JPH0737597 A JP H0737597A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】改質ガスの冷却温度を安定化し、水蒸気濃度が
低い燃料ガスとして燃料電池に安定して供給できる燃料
電池用改質ガスの冷却システムを得る。 【構成】燃料改質装置２で原燃料を水蒸気改質して得ら
れる高温の改質ガス２Ｆと冷却水１５との熱交換により
改質ガスを一定温度に冷却する改質ガス冷却器１３と、
高温の改質ガス２Ｆと冷却済改質ガス１３Ｆとの熱交換
により冷却済改質ガスを過熱し，乾燥した燃料ガス１１
Ｆとして燃料電池スタック１に供給する改質ガス予熱器
１２と、改質ガス冷却器で生成した凝縮水を分離回収す
る気水分離器１４とを備えたものにおいて、冷却済改質
ガス温度を監視する温度センサ２２と、冷却水流量の調
節弁２３と、温度センサの検出温度と設定値との照合結
果に基づいて冷却水流量の調節弁の開度を制御する制御
部２４とからなる改質ガス温度の制御手段２１を備え
る。
低い燃料ガスとして燃料電池に安定して供給できる燃料
電池用改質ガスの冷却システムを得る。 【構成】燃料改質装置２で原燃料を水蒸気改質して得ら
れる高温の改質ガス２Ｆと冷却水１５との熱交換により
改質ガスを一定温度に冷却する改質ガス冷却器１３と、
高温の改質ガス２Ｆと冷却済改質ガス１３Ｆとの熱交換
により冷却済改質ガスを過熱し，乾燥した燃料ガス１１
Ｆとして燃料電池スタック１に供給する改質ガス予熱器
１２と、改質ガス冷却器で生成した凝縮水を分離回収す
る気水分離器１４とを備えたものにおいて、冷却済改質
ガス温度を監視する温度センサ２２と、冷却水流量の調
節弁２３と、温度センサの検出温度と設定値との照合結
果に基づいて冷却水流量の調節弁の開度を制御する制御
部２４とからなる改質ガス温度の制御手段２１を備え
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】燃料電池発電装置において、燃料
改質装置で生成する改質ガス中に含まれる水蒸気を除去
し、乾燥した燃料ガスとして燃料電池スタックに供給す
るために、燃料改質装置と燃料電池との間に設けられる
改質ガスの冷却システムに関する。
改質装置で生成する改質ガス中に含まれる水蒸気を除去
し、乾燥した燃料ガスとして燃料電池スタックに供給す
るために、燃料改質装置と燃料電池との間に設けられる
改質ガスの冷却システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来の燃料電池用改質ガスの冷却
システムを含む燃料電池発電装置の要部を示すシステム
構成図であり、燃料電池発電装置は冷却板４を含む単位
セルの積層体からなる燃料電池スタック１、および炭化
水素系やアルコ−ル系原燃料を改質して水素リッチな改
質ガスを生成して燃料電池スタック１に燃料ガス１１Ｆ
として供給する燃料改質装置２を含み、燃料電池スタッ
ク１はその燃料極に燃料ガス２Ｆを，空気極に反応空気
供給系３から反応空気３Ａを供給することにより発電を
行うとともに、発電によって燃料電池スタックに生じた
発電生成熱は冷却板４を熱交換器として燃料電池冷却系
８を循環する冷却水５Ｗによって冷却され、ほぼ一定の
運転温度（例えばりん酸型燃料電池で約１９０°C ）を
保持して発電が行われる。
システムを含む燃料電池発電装置の要部を示すシステム
構成図であり、燃料電池発電装置は冷却板４を含む単位
セルの積層体からなる燃料電池スタック１、および炭化
水素系やアルコ−ル系原燃料を改質して水素リッチな改
質ガスを生成して燃料電池スタック１に燃料ガス１１Ｆ
として供給する燃料改質装置２を含み、燃料電池スタッ
ク１はその燃料極に燃料ガス２Ｆを，空気極に反応空気
供給系３から反応空気３Ａを供給することにより発電を
行うとともに、発電によって燃料電池スタックに生じた
発電生成熱は冷却板４を熱交換器として燃料電池冷却系
８を循環する冷却水５Ｗによって冷却され、ほぼ一定の
運転温度（例えばりん酸型燃料電池で約１９０°C ）を
保持して発電が行われる。
【０００３】燃料電池冷却系８は、空気極オフガス０
３，改質器バ−ナの燃焼オフガス０２中に含まれる水蒸
気を凝縮して回収する排ガス凝縮器５，および排ガス凝
縮器５で凝縮した水の循環ポンプ６，冷却器７で構成さ
れる。即ち、排ガス凝縮器５は凝縮部５Ａに流入するオ
フガス０２，０３中に含まれる水蒸気を、凝縮部の上方
から散水される冷却水５Ｗと直接接触させて冷却，凝縮
させ、底部の回収水タンク５Ｂに回収するものであり、
凝縮部５Ａの上方には冷却水５Ｗに溶存する炭酸ガス等
のガスを脱気する脱気部５Ｃ、および排気に含まれる水
分を捕集するデミスタ５Ｄを備え、排気を上部から排出
する。また、回収水タンク５Ｂに回収された水はポンプ
７で冷却器６に送られて冷却され、冷却水５Ｗとして燃
料電池の冷却板４内の冷却通路に送られて燃料電池スタ
ック１の冷却に利用されるとともに、その一部は排ガス
凝縮器５の脱気部５Ｃを介して凝縮部５Ａ内に散水さ
れ、オフガス０２，０３の冷却，水蒸気の凝縮に利用さ
れる。
３，改質器バ−ナの燃焼オフガス０２中に含まれる水蒸
気を凝縮して回収する排ガス凝縮器５，および排ガス凝
縮器５で凝縮した水の循環ポンプ６，冷却器７で構成さ
れる。即ち、排ガス凝縮器５は凝縮部５Ａに流入するオ
フガス０２，０３中に含まれる水蒸気を、凝縮部の上方
から散水される冷却水５Ｗと直接接触させて冷却，凝縮
させ、底部の回収水タンク５Ｂに回収するものであり、
凝縮部５Ａの上方には冷却水５Ｗに溶存する炭酸ガス等
のガスを脱気する脱気部５Ｃ、および排気に含まれる水
分を捕集するデミスタ５Ｄを備え、排気を上部から排出
する。また、回収水タンク５Ｂに回収された水はポンプ
７で冷却器６に送られて冷却され、冷却水５Ｗとして燃
料電池の冷却板４内の冷却通路に送られて燃料電池スタ
ック１の冷却に利用されるとともに、その一部は排ガス
凝縮器５の脱気部５Ｃを介して凝縮部５Ａ内に散水さ
れ、オフガス０２，０３の冷却，水蒸気の凝縮に利用さ
れる。
【０００４】一方、燃料改質装置２で生成した改質ガス
２Ｆの温度は燃料電池１の運転温度に比べて高温であ
り、その温度に対応した量の飽和水蒸気を含んでいる。
そこで、燃料改質装置２と燃料電池スタック１との間に
改質ガス冷却システム１１を設け、改質ガス２Ｆを燃料
電池の運転温度にまで冷却すると同時に、飽和水蒸気量
を低減した燃料ガス１１Ｆとして燃料電池スタック１に
供給するよう構成したものが知られている。改質ガス冷
却システム１１は、改質ガス２Ｆを外部冷却水１５によ
って冷却して改質ガス２Ｆ中の水蒸気量を冷却後の改質
ガス温度で決まる飽和水蒸気量にまで低減する改質ガス
冷却器１３と、この改質ガス冷却器１３の下流側に連結
された気水分離器１４と、この気水分離器１４で恐縮水
が回収水１４Ｗとして分離された改質ガス１４Ｆを高温
の改質ガス２Ｆを加熱媒体として燃料電池スタック１の
運転温度に加熱する改質ガス予熱器１２とで構成され
る。なお、改質ガス予熱器１２と改質ガス冷却器１３は
共にプレ−トフィン形の熱交換器からなり、上流側の改
質ガス予熱器１２で改質ガス１４Ｆを過熱することによ
って温度が低下した改質ガスが、改質ガス冷却器１３で
外部冷却水１５でさらに冷却されることにより、改質ガ
ス２Ｆ中の水蒸気が凝縮して気水分離器１４で回収さ
れ、回収水１４Ｗとして燃料電池冷却系８に供給されて
再利用されるとともに、改質ガス予熱器１２で過熱され
て湿度が低下した改質ガスが燃料ガス１１Ｆとして燃料
電池スタック１の燃料極に供給される。
２Ｆの温度は燃料電池１の運転温度に比べて高温であ
り、その温度に対応した量の飽和水蒸気を含んでいる。
そこで、燃料改質装置２と燃料電池スタック１との間に
改質ガス冷却システム１１を設け、改質ガス２Ｆを燃料
電池の運転温度にまで冷却すると同時に、飽和水蒸気量
を低減した燃料ガス１１Ｆとして燃料電池スタック１に
供給するよう構成したものが知られている。改質ガス冷
却システム１１は、改質ガス２Ｆを外部冷却水１５によ
って冷却して改質ガス２Ｆ中の水蒸気量を冷却後の改質
ガス温度で決まる飽和水蒸気量にまで低減する改質ガス
冷却器１３と、この改質ガス冷却器１３の下流側に連結
された気水分離器１４と、この気水分離器１４で恐縮水
が回収水１４Ｗとして分離された改質ガス１４Ｆを高温
の改質ガス２Ｆを加熱媒体として燃料電池スタック１の
運転温度に加熱する改質ガス予熱器１２とで構成され
る。なお、改質ガス予熱器１２と改質ガス冷却器１３は
共にプレ−トフィン形の熱交換器からなり、上流側の改
質ガス予熱器１２で改質ガス１４Ｆを過熱することによ
って温度が低下した改質ガスが、改質ガス冷却器１３で
外部冷却水１５でさらに冷却されることにより、改質ガ
ス２Ｆ中の水蒸気が凝縮して気水分離器１４で回収さ
れ、回収水１４Ｗとして燃料電池冷却系８に供給されて
再利用されるとともに、改質ガス予熱器１２で過熱され
て湿度が低下した改質ガスが燃料ガス１１Ｆとして燃料
電池スタック１の燃料極に供給される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のように構成され
た燃料電池用改質ガスの従来の改質ガス冷却システム１
１においては、改質ガス冷却器１３に供給する外部冷却
水１５はその流量が一定であり、燃料改質装置２から供
給される改質ガス２Ｆの温度は改質条件によって変化
し、かつその流量も燃料電池スタック１の出力電力に対
応して大きく変化する。従って、従来の改質ガス冷却シ
ステム１１では改質ガス冷却器１３出口側の冷却済改質
ガス１３Ｆの温度が絶えず変化し、これに伴って改質ガ
ス１３Ｆ中の飽和水蒸気量が絶えず変化する。また、改
質ガス予熱器１２で過熱されることにより湿度が低下す
る燃料ガス１１Ｆ中の水蒸気量も改質ガス１３Ｆの飽和
水蒸気量の影響を受けて絶えず変化するため、改質ガス
冷却器１３での改質ガスの冷却が不十分な場合には湿っ
た燃料ガス１１Ｆが燃料電池スタック１の燃料極に供給
されることになる。燃料極に湿った燃料ガス１１Ｆが供
給されると、燃料極と空気極との間に挟持された吸湿性
の高い電解質（例えばりん酸）に燃料ガス１１Ｆ中の水
分が吸着されて電解質の濃度が低下して膨張するため、
電極触媒層が電解質で濡れるとともに、多孔質の電極基
材にまで電解質が侵出して燃料ガス中の活物質である水
素の透過を阻害するため、電極触媒層における気，液，
固体の３相界面の形成が阻害され、燃料電池がガス欠状
態となって電池性能の低下を招き、さらには電池の劣化
が促進されて電池寿命が低下するなどの障害が発生す
る。さらに、燃料ガス１１Ｆ中の水蒸気量の変動が燃料
極における水素分圧の変動を招き、燃料電池の出力電圧
が絶えず変動するなど、燃料電池発電装置の発電性能が
不安定になるという問題もあった。
た燃料電池用改質ガスの従来の改質ガス冷却システム１
１においては、改質ガス冷却器１３に供給する外部冷却
水１５はその流量が一定であり、燃料改質装置２から供
給される改質ガス２Ｆの温度は改質条件によって変化
し、かつその流量も燃料電池スタック１の出力電力に対
応して大きく変化する。従って、従来の改質ガス冷却シ
ステム１１では改質ガス冷却器１３出口側の冷却済改質
ガス１３Ｆの温度が絶えず変化し、これに伴って改質ガ
ス１３Ｆ中の飽和水蒸気量が絶えず変化する。また、改
質ガス予熱器１２で過熱されることにより湿度が低下す
る燃料ガス１１Ｆ中の水蒸気量も改質ガス１３Ｆの飽和
水蒸気量の影響を受けて絶えず変化するため、改質ガス
冷却器１３での改質ガスの冷却が不十分な場合には湿っ
た燃料ガス１１Ｆが燃料電池スタック１の燃料極に供給
されることになる。燃料極に湿った燃料ガス１１Ｆが供
給されると、燃料極と空気極との間に挟持された吸湿性
の高い電解質（例えばりん酸）に燃料ガス１１Ｆ中の水
分が吸着されて電解質の濃度が低下して膨張するため、
電極触媒層が電解質で濡れるとともに、多孔質の電極基
材にまで電解質が侵出して燃料ガス中の活物質である水
素の透過を阻害するため、電極触媒層における気，液，
固体の３相界面の形成が阻害され、燃料電池がガス欠状
態となって電池性能の低下を招き、さらには電池の劣化
が促進されて電池寿命が低下するなどの障害が発生す
る。さらに、燃料ガス１１Ｆ中の水蒸気量の変動が燃料
極における水素分圧の変動を招き、燃料電池の出力電圧
が絶えず変動するなど、燃料電池発電装置の発電性能が
不安定になるという問題もあった。
【０００６】この発明の目的は、改質ガスの冷却温度を
安定化することにより、水蒸気濃度が低い燃料ガスを燃
料電池に安定して供給できる燃料電池用改質ガスの冷却
システムを得ることにある。
安定化することにより、水蒸気濃度が低い燃料ガスを燃
料電池に安定して供給できる燃料電池用改質ガスの冷却
システムを得ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明によれば、燃料改質装置で原燃料を水蒸気
改質して得られる高温の改質ガスと冷却水との熱交換に
より改質ガスを一定温度に冷却する改質ガス冷却器と、
前記高温の改質ガスと冷却済改質ガスとの熱交換により
冷却済改質ガスを過熱し，乾燥した燃料ガスとして燃料
電池スタックに供給する改質ガス予熱器と、前記改質ガ
ス冷却器で生成した凝縮水を冷却済改質ガスから分離回
収する気水分離器とを備えたものにおいて、前記冷却済
改質ガスの温度を監視し，その温度を一定に保持するよ
う前記冷却水流量を制御する改質ガス温度の制御手段を
備えてなるものとする。
に、この発明によれば、燃料改質装置で原燃料を水蒸気
改質して得られる高温の改質ガスと冷却水との熱交換に
より改質ガスを一定温度に冷却する改質ガス冷却器と、
前記高温の改質ガスと冷却済改質ガスとの熱交換により
冷却済改質ガスを過熱し，乾燥した燃料ガスとして燃料
電池スタックに供給する改質ガス予熱器と、前記改質ガ
ス冷却器で生成した凝縮水を冷却済改質ガスから分離回
収する気水分離器とを備えたものにおいて、前記冷却済
改質ガスの温度を監視し，その温度を一定に保持するよ
う前記冷却水流量を制御する改質ガス温度の制御手段を
備えてなるものとする。
【０００８】また、改質ガス温度の制御手段が、冷却済
改質ガス温度を監視する温度センサと、冷却水流量の調
節弁と、前記温度センサの検出温度と設定値との照合結
果に基づいて前記冷却水流量の調節弁の開度を制御する
制御部とからなるものとする。さらに、改質ガス温度の
制御手段が、冷却済改質ガス温度を監視する温度センサ
と、冷却水流量の調節ポンプと、前記温度センサの検出
温度と設定値との照合結果に基づいて前記冷却水流量の
調節ポンプの吐出量を制御する制御部とからなるなるも
のとする。
改質ガス温度を監視する温度センサと、冷却水流量の調
節弁と、前記温度センサの検出温度と設定値との照合結
果に基づいて前記冷却水流量の調節弁の開度を制御する
制御部とからなるものとする。さらに、改質ガス温度の
制御手段が、冷却済改質ガス温度を監視する温度センサ
と、冷却水流量の調節ポンプと、前記温度センサの検出
温度と設定値との照合結果に基づいて前記冷却水流量の
調節ポンプの吐出量を制御する制御部とからなるなるも
のとする。
【０００９】
【作用】この発明において、燃料改質装置で得られる高
温の改質ガスと冷却水との熱交換により改質ガスを一定
温度に冷却する改質ガス冷却器が、冷却済改質ガスの温
度を監視し，その温度を一定に保持するよう冷却水流量
を制御する改質ガス温度の制御手段を備えるよう構成し
たことにより、燃料改質装置の改質条件によって変化す
る改質ガスの温度や、燃料電池スタックの出力電力の変
化に対応して大きく変化する改質ガス流量に対応して冷
却水流量が変化し、冷却済改質ガスの温度をあらかじめ
定まる一定温度に安定して保持することが可能となり、
これに伴って従来生じた改質ガス中の水蒸気量の変動、
湿った燃料ガスが燃料電池スタックの燃料極に供給され
ることによって生ずる電解質（例えばりん酸）の吸湿に
よる膨張、およびこれに起因する電池性能の低下などの
問題点が排除され、燃料電池発電装置の発電性能を安定
化する機能が得られる。
温の改質ガスと冷却水との熱交換により改質ガスを一定
温度に冷却する改質ガス冷却器が、冷却済改質ガスの温
度を監視し，その温度を一定に保持するよう冷却水流量
を制御する改質ガス温度の制御手段を備えるよう構成し
たことにより、燃料改質装置の改質条件によって変化す
る改質ガスの温度や、燃料電池スタックの出力電力の変
化に対応して大きく変化する改質ガス流量に対応して冷
却水流量が変化し、冷却済改質ガスの温度をあらかじめ
定まる一定温度に安定して保持することが可能となり、
これに伴って従来生じた改質ガス中の水蒸気量の変動、
湿った燃料ガスが燃料電池スタックの燃料極に供給され
ることによって生ずる電解質（例えばりん酸）の吸湿に
よる膨張、およびこれに起因する電池性能の低下などの
問題点が排除され、燃料電池発電装置の発電性能を安定
化する機能が得られる。
【００１０】また、改質ガス温度の制御手段を、冷却済
改質ガス温度を監視する温度センサと、冷却水流量の調
節弁と、温度センサの検出温度と設定値との照合結果に
基づいて冷却水流量の調節弁の開度を制御する制御部と
で構成すれば、改質ガス冷却器の出口側で改質ガス温度
を検知して冷却水流量を調節弁の開度によって制御し、
設定値に改質ガス温度を制御する機能を、簡素な構成の
改質ガス温度の制御手段によって達成することができ
る。
改質ガス温度を監視する温度センサと、冷却水流量の調
節弁と、温度センサの検出温度と設定値との照合結果に
基づいて冷却水流量の調節弁の開度を制御する制御部と
で構成すれば、改質ガス冷却器の出口側で改質ガス温度
を検知して冷却水流量を調節弁の開度によって制御し、
設定値に改質ガス温度を制御する機能を、簡素な構成の
改質ガス温度の制御手段によって達成することができ
る。
【００１１】さらに、改質ガス温度の制御手段を、冷却
済改質ガス温度を監視する温度センサと、冷却水流量の
調節ポンプと、温度センサの検出温度と設定値との照合
結果に基づいて冷却水流量の調節ポンプの吐出量を制御
する制御部とで構成しても、上記と同様の機能が得られ
るとともに、外部冷却水の原流量が改質ガスの温度を常
に一定に保つに必要な流量より少なく水圧の低下が大き
い場合にも、ポンプの加圧力を利用して必要な流量を吐
出し、改質ガス温度を常に安定して一定温度に保持する
機能が得られる
済改質ガス温度を監視する温度センサと、冷却水流量の
調節ポンプと、温度センサの検出温度と設定値との照合
結果に基づいて冷却水流量の調節ポンプの吐出量を制御
する制御部とで構成しても、上記と同様の機能が得られ
るとともに、外部冷却水の原流量が改質ガスの温度を常
に一定に保つに必要な流量より少なく水圧の低下が大き
い場合にも、ポンプの加圧力を利用して必要な流量を吐
出し、改質ガス温度を常に安定して一定温度に保持する
機能が得られる
【００１２】
【実施例】以下、この発明を実施例に基づいて説明す
る。図１はこの発明の実施例になる燃料電池用改質ガス
の冷却システムを示すシステム構成図であり、従来技術
と同じ構成部分には同一参照符号を付すことにより、重
複した説明を省略する。図において、燃料改質装置２と
燃料電池スタック１の燃料極との間に改質ガス冷却シス
テム１１を有する燃料電池発電装置には、改質ガス冷却
器１３の出口側で冷却済改質ガス１３Ｆの温度を検出す
る温度センサ２２と、改質ガス冷却器１３に供給する外
部冷却水１５の流量調節弁２３と、温度センサ２２の検
出温度とあらかじめ定まる設定温度との照合結果に基づ
いて冷却水の流量調節弁２３の開度を制御する制御部２
４とで構成される改質ガス温度制御手段２１が設けられ
る。
る。図１はこの発明の実施例になる燃料電池用改質ガス
の冷却システムを示すシステム構成図であり、従来技術
と同じ構成部分には同一参照符号を付すことにより、重
複した説明を省略する。図において、燃料改質装置２と
燃料電池スタック１の燃料極との間に改質ガス冷却シス
テム１１を有する燃料電池発電装置には、改質ガス冷却
器１３の出口側で冷却済改質ガス１３Ｆの温度を検出す
る温度センサ２２と、改質ガス冷却器１３に供給する外
部冷却水１５の流量調節弁２３と、温度センサ２２の検
出温度とあらかじめ定まる設定温度との照合結果に基づ
いて冷却水の流量調節弁２３の開度を制御する制御部２
４とで構成される改質ガス温度制御手段２１が設けられ
る。
【００１３】このように構成された燃料電池用改質ガス
の冷却システムにおいては、燃料改質装置２の改質条件
によって変化する改質ガス２Ｆの温度や、燃料電池スタ
ック１の出力電力の変化に対応して大きく変化する改質
ガス流量に対応して冷却水１５の流量が変化し、冷却済
改質ガス１３Ｆの温度を一定温度に安定して保持できる
ので、冷却済改質ガス１３Ｆの温度の変動に伴って従来
生じた燃料ガス１１Ｆ中の水蒸気量の変化、湿った燃料
ガス１１Ｆが燃料電池スタック１の燃料極に供給される
ことによって生ずる電解質（例えばりん酸）の吸湿とそ
の膨張、およびこれに起因する電池性能の低下や電池電
圧の変動などの問題点が排除され、燃料電池発電装置の
発電性能を安定化できる利点が得られる。
の冷却システムにおいては、燃料改質装置２の改質条件
によって変化する改質ガス２Ｆの温度や、燃料電池スタ
ック１の出力電力の変化に対応して大きく変化する改質
ガス流量に対応して冷却水１５の流量が変化し、冷却済
改質ガス１３Ｆの温度を一定温度に安定して保持できる
ので、冷却済改質ガス１３Ｆの温度の変動に伴って従来
生じた燃料ガス１１Ｆ中の水蒸気量の変化、湿った燃料
ガス１１Ｆが燃料電池スタック１の燃料極に供給される
ことによって生ずる電解質（例えばりん酸）の吸湿とそ
の膨張、およびこれに起因する電池性能の低下や電池電
圧の変動などの問題点が排除され、燃料電池発電装置の
発電性能を安定化できる利点が得られる。
【００１４】図２はこの発明の異なる実施例になる燃料
電池用改質ガスの冷却システムを示すシステム構成図で
あり、改質ガス温度の制御手段３１が、冷却済改質ガス
１３Ｆの温度を監視する温度センサ３２と、冷却水流量
の調節ポンプ３３と、温度センサ３２の検出温度と設定
値との照合結果に基づいて冷却水１５の流量調節ポンプ
３３の吐出量を制御する制御部３４とで構成された点が
前述の実施例と異なっている。このように構成された改
質ガス温度の制御手段３１を改質ガス冷却システム１１
に付加することにより、前述の実施例と同様な作用効果
が得られるとともに、外部冷却水１５の原流量が改質ガ
ス１３Ｆの温度を常に一定に保つに必要な流量より少な
く水圧の低下が大きい場合にも、ポンプ３３の加圧力を
利用して必要な流量を吐出できるので、改質ガス温度を
常に一定温度に安定して保持できる利点が得られる。
電池用改質ガスの冷却システムを示すシステム構成図で
あり、改質ガス温度の制御手段３１が、冷却済改質ガス
１３Ｆの温度を監視する温度センサ３２と、冷却水流量
の調節ポンプ３３と、温度センサ３２の検出温度と設定
値との照合結果に基づいて冷却水１５の流量調節ポンプ
３３の吐出量を制御する制御部３４とで構成された点が
前述の実施例と異なっている。このように構成された改
質ガス温度の制御手段３１を改質ガス冷却システム１１
に付加することにより、前述の実施例と同様な作用効果
が得られるとともに、外部冷却水１５の原流量が改質ガ
ス１３Ｆの温度を常に一定に保つに必要な流量より少な
く水圧の低下が大きい場合にも、ポンプ３３の加圧力を
利用して必要な流量を吐出できるので、改質ガス温度を
常に一定温度に安定して保持できる利点が得られる。
【００１５】
【発明の効果】この発明は前述のように、燃料改質装置
で得られる高温の改質ガスと冷却水との熱交換により改
質ガスを一定温度に冷却する改質ガス冷却器を含む燃料
電池用改質ガスの冷却システムが、冷却済改質ガスの温
度を監視し，その温度を一定に保持するよう冷却水流量
を制御する改質ガス温度の制御手段を備えるよう構成し
た。その結果、燃料改質装置の改質条件によって変化す
る改質ガスの温度の変化や、燃料電池スタックの出力電
力に対応して大きく変化する改質ガス流量の変動を温度
変化として改質ガス温度の制御手段が感知して冷却水流
量を制御し、冷却済改質ガスの温度を一定温度に安定し
て保持するので、従来冷却済改質ガス温度の変動に伴っ
て生じた改質ガス中の水蒸気量の変動、湿った燃料ガス
が燃料電池スタックの燃料極に供給されることによって
生ずる電解質（例えばりん酸）の吸湿による膨張、およ
びこれに起因する電池性能の低下を防止できるととも
に、燃料ガス中の水素分圧を安定化して出力電圧の変動
を防止することが可能となり、燃料電池発電装置の発電
性能を安定化できる利点が得られる。
で得られる高温の改質ガスと冷却水との熱交換により改
質ガスを一定温度に冷却する改質ガス冷却器を含む燃料
電池用改質ガスの冷却システムが、冷却済改質ガスの温
度を監視し，その温度を一定に保持するよう冷却水流量
を制御する改質ガス温度の制御手段を備えるよう構成し
た。その結果、燃料改質装置の改質条件によって変化す
る改質ガスの温度の変化や、燃料電池スタックの出力電
力に対応して大きく変化する改質ガス流量の変動を温度
変化として改質ガス温度の制御手段が感知して冷却水流
量を制御し、冷却済改質ガスの温度を一定温度に安定し
て保持するので、従来冷却済改質ガス温度の変動に伴っ
て生じた改質ガス中の水蒸気量の変動、湿った燃料ガス
が燃料電池スタックの燃料極に供給されることによって
生ずる電解質（例えばりん酸）の吸湿による膨張、およ
びこれに起因する電池性能の低下を防止できるととも
に、燃料ガス中の水素分圧を安定化して出力電圧の変動
を防止することが可能となり、燃料電池発電装置の発電
性能を安定化できる利点が得られる。
【図１】この発明の実施例になる燃料電池用改質ガスの
冷却システムを示すシステム構成図
冷却システムを示すシステム構成図
【図２】この発明の異なる実施例になる燃料電池用改質
ガスの冷却システムを示すシステム構成図
ガスの冷却システムを示すシステム構成図
【図３】従来の燃料電池用改質ガスの冷却システムを含
む燃料電池発電装置の要部を示すシステム構成図
む燃料電池発電装置の要部を示すシステム構成図
１ 燃料電池スタック ２ 燃料改質装置 ２Ｆ 改質ガス（高温） ３ 反応空気供給系 ４ 冷却板 ５ 排ガス凝縮器 ５Ｗ 冷却水 ６ 冷却器 ７ ポンプ ８ 燃料電池冷却系 １１ 改質ガス冷却システム １１Ｆ 燃料ガス １２ 改質ガス予熱器 １３ 改質ガス冷却器 １３Ｆ 冷却済改質ガス １４ 気水分離器 １４Ｗ 回収水 １５ 外部冷却水 ２１ 改質ガス温度制御手段 ２２ 温度センサ ２３ 調節弁 ２４ 制御部 ３１ 改質ガス温度制御手段 ３２ 温度センサ ３３ 流量調節ポンプ ３４ 制御部
Claims (3)
- 【請求項１】燃料改質装置で原燃料を水蒸気改質して得
られる高温の改質ガスと冷却水との熱交換により改質ガ
スを一定温度に冷却する改質ガス冷却器と、前記高温の
改質ガスと冷却済改質ガスとの熱交換により冷却済改質
ガスを過熱し，乾燥した燃料ガスとして燃料電池スタッ
クに供給する改質ガス予熱器と、前記改質ガス冷却器で
生成した凝縮水を冷却済改質ガスから分離回収する気水
分離器とを備えたものにおいて、前記冷却済改質ガスの
温度を監視し，その温度を一定に保持するよう前記冷却
水流量を制御する改質ガス温度の制御手段を備えてなる
ことを特徴とする燃料電池用改質ガスの冷却システム。 - 【請求項２】改質ガス温度の制御手段が、冷却済改質ガ
ス温度を監視する温度センサと、冷却水流量の調節弁
と、前記温度センサの検出温度と設定値との照合結果に
基づいて前記冷却水流量の調節弁の開度を制御する制御
部とからなるなることを特徴とする請求項１記載の燃料
電池用改質ガスの冷却システム。 - 【請求項３】改質ガス温度の制御手段が、冷却済改質ガ
ス温度を監視する温度センサと、冷却水流量の調節ポン
プと、前記温度センサの検出温度と設定値との照合結果
に基づいて前記冷却水流量の調節ポンプの吐出量を制御
する制御部とからなるなることを特徴とする請求項１記
載の燃料電池用改質ガスの冷却システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5184261A JPH0737597A (ja) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | 燃料電池用改質ガスの冷却システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5184261A JPH0737597A (ja) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | 燃料電池用改質ガスの冷却システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0737597A true JPH0737597A (ja) | 1995-02-07 |
Family
ID=16150227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5184261A Pending JPH0737597A (ja) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | 燃料電池用改質ガスの冷却システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0737597A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009057977A3 (en) * | 2007-10-31 | 2009-06-25 | Univ Korea Ind & Acad Coop | Fuel cell device and the method for controlling the same |
| KR100949421B1 (ko) * | 2007-12-15 | 2010-03-24 | 한밭대학교 산학협력단 | 작동 성능 신뢰성 확보를 위한 연료 전지 장치 및 이의제어 방법 |
| CN115232897A (zh) * | 2022-06-28 | 2022-10-25 | 武汉钢铁有限公司 | 一种高炉软水密闭循环冷却系统调节水量的方法 |
-
1993
- 1993-07-27 JP JP5184261A patent/JPH0737597A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009057977A3 (en) * | 2007-10-31 | 2009-06-25 | Univ Korea Ind & Acad Coop | Fuel cell device and the method for controlling the same |
| KR100949421B1 (ko) * | 2007-12-15 | 2010-03-24 | 한밭대학교 산학협력단 | 작동 성능 신뢰성 확보를 위한 연료 전지 장치 및 이의제어 방법 |
| CN115232897A (zh) * | 2022-06-28 | 2022-10-25 | 武汉钢铁有限公司 | 一种高炉软水密闭循环冷却系统调节水量的方法 |
| CN115232897B (zh) * | 2022-06-28 | 2023-05-23 | 武汉钢铁有限公司 | 一种高炉软水密闭循环冷却系统调节水量的方法 |
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