JPH0759292B2 - 燃焼排ガス中ｃｏ▲下２▼回収方法及び装置 - Google Patents
燃焼排ガス中ｃｏ▲下２▼回収方法及び装置Info
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- JPH0759292B2 JPH0759292B2 JP1240831A JP24083189A JPH0759292B2 JP H0759292 B2 JPH0759292 B2 JP H0759292B2 JP 1240831 A JP1240831 A JP 1240831A JP 24083189 A JP24083189 A JP 24083189A JP H0759292 B2 JPH0759292 B2 JP H0759292B2
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- Japan
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- anode
- exhaust gas
- combustion exhaust
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
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- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2
Landscapes
- Treating Waste Gases (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は石炭等の化石燃料の燃焼排ガスを大気へ放出す
る前に該排ガス中に含まれる炭酸ガス（CO2）を除去さ
せるための燃料排ガス中CO2回収方法及び装置に関する
ものである。
る前に該排ガス中に含まれる炭酸ガス（CO2）を除去さ
せるための燃料排ガス中CO2回収方法及び装置に関する
ものである。
［従来の技術］ 燃焼用燃料として、化石燃料を使用したものでは、燃焼
排ガス中に多くのCO2が含まれているが、従来は、上記
化石燃料の燃焼排ガス中のCO2を除去することなく、そ
のまま大気へ放出させているのが実状である。
排ガス中に多くのCO2が含まれているが、従来は、上記
化石燃料の燃焼排ガス中のCO2を除去することなく、そ
のまま大気へ放出させているのが実状である。
［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記CO2を含む燃焼排ガスをそのまま大気へ
放出させると、地球表面からの長波長輻射が、大気中に
放出されて存在するCO2に吸収されて大気中を透過しに
くくなるため、その分だけ地表及び下層大気が暖まっ
て、いわゆる温室効果を生じさせ、環境汚染の問題とな
っている。
放出させると、地球表面からの長波長輻射が、大気中に
放出されて存在するCO2に吸収されて大気中を透過しに
くくなるため、その分だけ地表及び下層大気が暖まっ
て、いわゆる温室効果を生じさせ、環境汚染の問題とな
っている。
そこで、本発明は、化石燃料の燃焼排ガス中に含まれる
CO2を大気へ放出する前に有効に利用しながら回収する
ようにして、上述した如き温室効果を起こさせることが
ないようにしようとする燃焼排ガス中CO2回収方法及び
装置を提供しようとするものである。
CO2を大気へ放出する前に有効に利用しながら回収する
ようにして、上述した如き温室効果を起こさせることが
ないようにしようとする燃焼排ガス中CO2回収方法及び
装置を提供しようとするものである。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記課題を解決するために、化石燃料の燃焼
排ガス中に含まれるCO2の回収装置として溶融炭酸塩型
燃料電池を用い、該溶融炭酸塩型燃料電池のカソードへ
供給する酸化ガスの一部として化石燃料の燃焼排ガスを
そのまま供給し、カソードでの反応により生じた炭酸イ
オンを燃料電池のタイル中を泳動させて燃料電池のアノ
ードに移し、該アノードで燃料ガスと反応を行わせてCO
2と水を生じさせ、次に、アノードから排出されるアノ
ード出口ガス中の水を分離してCO2を回収するように
し、あるいは更に、上記水を分離したCO2を凝縮して回
収する方法及び装置とする。又、上記アノード出口ガス
を改質器の熱源とするときはアノード出口ガスに空気又
は純酸素を混入して改質器の燃焼室で燃焼させるように
すればよく、改質器の熱源が他の排ガス等から得られる
ときは、上記アノード出口ガスを改質器の燃焼質へ導く
ことなく直接水分離させるようにすればよい。
排ガス中に含まれるCO2の回収装置として溶融炭酸塩型
燃料電池を用い、該溶融炭酸塩型燃料電池のカソードへ
供給する酸化ガスの一部として化石燃料の燃焼排ガスを
そのまま供給し、カソードでの反応により生じた炭酸イ
オンを燃料電池のタイル中を泳動させて燃料電池のアノ
ードに移し、該アノードで燃料ガスと反応を行わせてCO
2と水を生じさせ、次に、アノードから排出されるアノ
ード出口ガス中の水を分離してCO2を回収するように
し、あるいは更に、上記水を分離したCO2を凝縮して回
収する方法及び装置とする。又、上記アノード出口ガス
を改質器の熱源とするときはアノード出口ガスに空気又
は純酸素を混入して改質器の燃焼室で燃焼させるように
すればよく、改質器の熱源が他の排ガス等から得られる
ときは、上記アノード出口ガスを改質器の燃焼質へ導く
ことなく直接水分離させるようにすればよい。
［作用］ 化石燃料の燃焼排ガスを酸化ガスとともに燃料電池のカ
ソードに供給すると、該燃焼排ガス中のCO2はカソード
側での反応において炭酸イオンCO3 --に変えられ、この
炭酸イオンがタイルを通してアノード側へ達するので、
アノード側で炭酸イオンと燃料ガスとが反応してCO2とH
2Oに変えられるので、アノードから排出されたガス中の
H2Oを分離することによってCO2を取り出して回収するこ
とができる。この場合に、上記CO2を更に凝縮させて取
り出すようにすると、CO2の回収が容易にできることに
なる。これにより燃焼排ガス中のCO2を回収できると同
時に、カソード側とアノード側との電位差により電気が
得られる。
ソードに供給すると、該燃焼排ガス中のCO2はカソード
側での反応において炭酸イオンCO3 --に変えられ、この
炭酸イオンがタイルを通してアノード側へ達するので、
アノード側で炭酸イオンと燃料ガスとが反応してCO2とH
2Oに変えられるので、アノードから排出されたガス中の
H2Oを分離することによってCO2を取り出して回収するこ
とができる。この場合に、上記CO2を更に凝縮させて取
り出すようにすると、CO2の回収が容易にできることに
なる。これにより燃焼排ガス中のCO2を回収できると同
時に、カソード側とアノード側との電位差により電気が
得られる。
［実 施 例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例を示すもので、電解質として
溶融炭酸塩を多孔質物質にしみ込ませてなるタイル（電
解質板）１をカソード（酸素極）２とアノード（燃料
極）３の両電極で両面から挟み、カソード２側に酸化ガ
ス（CO2、O2、N2等を含む）を供給すると共に、アノー
ド３側に燃料ガス（H2、CO、H2O等を含む）を供給する
ようにしてある溶融炭酸塩型燃料電池Ｉを、化石燃料を
用いるシステムに組み込んで、該溶融炭酸塩型燃料電池
Ｉの上記カソード２の供給側に接続した酸化ガス供給ラ
イン４に化石燃料の燃焼排ガスライン５を接続し、化石
燃料の燃焼排ガスＧを酸化ガスCGの一部としてカソード
２へ供給させるようにする。上記、アノード３には、改
質器６で改質した燃料ガスAGを供給するよう改質器６の
改質室6aとアノード３とを燃料ガスライン７にて接続す
ると共に、アノード３の排出側と改質器６の燃焼室6bと
をアノード出口ガスライン８にて接続し、燃料としてメ
タンCH4、水蒸気H2Oが改質器６で改質されてアノード３
へ供給され、アノード３での反応により生じたCO2とH
2O、更には未反応分のH2がアノード出口ガスとしてアノ
ード出口ガスライン８に排出されるようにする。９は気
液分離器で、改質器６の燃焼室6bから排出されたアノー
ド出口ガス（CO2、H2O）中の水を分離するように上記改
質器６にライン10にて接続し、更に、該気液分離器９で
水を分離した後にCO2を凝縮する凝縮器11にライン12に
て接続し、CO2を凝縮し、窒素N2と分離し、CO2は液体と
して回収させるようにする。13はアノード出口ガスライ
ン８への空気又は純酸素の供給ライン、14はカソード２
の排出側に接続されたカソード出口ガスラインである。
溶融炭酸塩を多孔質物質にしみ込ませてなるタイル（電
解質板）１をカソード（酸素極）２とアノード（燃料
極）３の両電極で両面から挟み、カソード２側に酸化ガ
ス（CO2、O2、N2等を含む）を供給すると共に、アノー
ド３側に燃料ガス（H2、CO、H2O等を含む）を供給する
ようにしてある溶融炭酸塩型燃料電池Ｉを、化石燃料を
用いるシステムに組み込んで、該溶融炭酸塩型燃料電池
Ｉの上記カソード２の供給側に接続した酸化ガス供給ラ
イン４に化石燃料の燃焼排ガスライン５を接続し、化石
燃料の燃焼排ガスＧを酸化ガスCGの一部としてカソード
２へ供給させるようにする。上記、アノード３には、改
質器６で改質した燃料ガスAGを供給するよう改質器６の
改質室6aとアノード３とを燃料ガスライン７にて接続す
ると共に、アノード３の排出側と改質器６の燃焼室6bと
をアノード出口ガスライン８にて接続し、燃料としてメ
タンCH4、水蒸気H2Oが改質器６で改質されてアノード３
へ供給され、アノード３での反応により生じたCO2とH
2O、更には未反応分のH2がアノード出口ガスとしてアノ
ード出口ガスライン８に排出されるようにする。９は気
液分離器で、改質器６の燃焼室6bから排出されたアノー
ド出口ガス（CO2、H2O）中の水を分離するように上記改
質器６にライン10にて接続し、更に、該気液分離器９で
水を分離した後にCO2を凝縮する凝縮器11にライン12に
て接続し、CO2を凝縮し、窒素N2と分離し、CO2は液体と
して回収させるようにする。13はアノード出口ガスライ
ン８への空気又は純酸素の供給ライン、14はカソード２
の排出側に接続されたカソード出口ガスラインである。
カソード２への酸化ガス供給ライン４に、酸化ガスCGと
して導入するCO2、O2とともに、従来大気へそまま捨て
ていた化石燃料の燃焼排ガスＧを燃焼排ガスライン５よ
り導入させて、該燃焼排ガスＧ中のCO2をカソード２へ
の酸化ガスの一部として使用する。
して導入するCO2、O2とともに、従来大気へそまま捨て
ていた化石燃料の燃焼排ガスＧを燃焼排ガスライン５よ
り導入させて、該燃焼排ガスＧ中のCO2をカソード２へ
の酸化ガスの一部として使用する。
燃料電池Ｉのカソード２に供給されあ燃焼排ガスＧは、
ここに含まれているCO2は酸化ガスとともにカソード２
側で、 の反応が行われて、炭酸イオンCO3 --に変えられる。こ
の炭酸イオンCO3 --は、タイル１中を泳動してアノード
３へ運ばれる。
ここに含まれているCO2は酸化ガスとともにカソード２
側で、 の反応が行われて、炭酸イオンCO3 --に変えられる。こ
の炭酸イオンCO3 --は、タイル１中を泳動してアノード
３へ運ばれる。
一方、アノード３には、改質器６にて改質された燃料ガ
スが燃料ガス供給ライン７より供給されるので、このア
ノード３に供給された燃料ガスAGが炭酸イオンCO3 --と
接触することによりアノード３側で CO3 --＋H2→H2O＋CO2＋2e- の反応が行われて、アノード３からCO2とH2Oと未反応分
としてのH2がアノード出口ガスとして排出される。この
アノード出口ガスは、アノード出口ガスライン８より改
質器６の熱源として改質器６の燃焼室6bに導かれる途中
で、該アノード出口ガスに空気又は純酸素（Air又は
O2）がライン13より上記H2がなくなる程度混入されて燃
焼室6bにて燃焼させられ、該燃焼室6bからはCO2とH2Oが
排出されてライン10により気液分離器９へ導かれ、該気
液分離器９にてH2Oを分離してCO2を取り出して回収させ
る。この場合にCO2を液体として回収するときは、CO2を
ライン12より凝縮器11に導いて凝縮させ、CO2を液体と
して回収させる。なお、回収したCO2は反応させて有効
利用を図るようにする。例を示すと、回収したCO2マグ
ネシウムやカルシウム等と反応させて酸化マグネシムウ
（MgO）、酸化カルシウム（CaO）とし、このMgOは、触
媒、吸着剤、マグネシアセメント、医薬品に用いるよう
にし、CaOは、炉、るつぼの内張り、建築材料、土壌改
良剤等に用いるようにする。
スが燃料ガス供給ライン７より供給されるので、このア
ノード３に供給された燃料ガスAGが炭酸イオンCO3 --と
接触することによりアノード３側で CO3 --＋H2→H2O＋CO2＋2e- の反応が行われて、アノード３からCO2とH2Oと未反応分
としてのH2がアノード出口ガスとして排出される。この
アノード出口ガスは、アノード出口ガスライン８より改
質器６の熱源として改質器６の燃焼室6bに導かれる途中
で、該アノード出口ガスに空気又は純酸素（Air又は
O2）がライン13より上記H2がなくなる程度混入されて燃
焼室6bにて燃焼させられ、該燃焼室6bからはCO2とH2Oが
排出されてライン10により気液分離器９へ導かれ、該気
液分離器９にてH2Oを分離してCO2を取り出して回収させ
る。この場合にCO2を液体として回収するときは、CO2を
ライン12より凝縮器11に導いて凝縮させ、CO2を液体と
して回収させる。なお、回収したCO2は反応させて有効
利用を図るようにする。例を示すと、回収したCO2マグ
ネシウムやカルシウム等と反応させて酸化マグネシムウ
（MgO）、酸化カルシウム（CaO）とし、このMgOは、触
媒、吸着剤、マグネシアセメント、医薬品に用いるよう
にし、CaOは、炉、るつぼの内張り、建築材料、土壌改
良剤等に用いるようにする。
あるいは回収したCO2を水とともに炭酸ナトリウム（Na2
CO3）と反応させて炭酸水素ナトリウム（2NaHCO3）と
し、この2NaHCO3を消化剤、医薬、洗浄剤、ベーキング
パウダー等として用いるようにする。更に、回収したCO
2は酸化カルシウム（CaO）と反応させて炭酸カルシウム
（CaCO3）とすると、CaCO3は工業原料、歯科材料、医薬
品として用いることができる。
CO3）と反応させて炭酸水素ナトリウム（2NaHCO3）と
し、この2NaHCO3を消化剤、医薬、洗浄剤、ベーキング
パウダー等として用いるようにする。更に、回収したCO
2は酸化カルシウム（CaO）と反応させて炭酸カルシウム
（CaCO3）とすると、CaCO3は工業原料、歯科材料、医薬
品として用いることができる。
上記燃焼排ガスCGの回収過程において、カソード２側の
反応で生じた炭酸イオンCO3 --をタイル１を通してアノ
ード３へ到達させ、アノード３側での反応においてCO2
とH2Oを排出させるようにすることにより、カソード２
は周囲へ電子を受渡すため、周囲より電位が高くなり、
逆に、アノード３では周囲より電子をもらうため、周囲
より電位が低くなり、このカソード２側とアノード３側
の電位差により電気が得られることになる。
反応で生じた炭酸イオンCO3 --をタイル１を通してアノ
ード３へ到達させ、アノード３側での反応においてCO2
とH2Oを排出させるようにすることにより、カソード２
は周囲へ電子を受渡すため、周囲より電位が高くなり、
逆に、アノード３では周囲より電子をもらうため、周囲
より電位が低くなり、このカソード２側とアノード３側
の電位差により電気が得られることになる。
次に、第２図は本発明の他の実施例を示すもので、排ガ
スの熱を無駄にしているものがある場合に、その排ガス
を改質器６の熱源として利用するようにした場合を示す
ものである。すなわち、改質器６の熱源が、アノード出
口ガス以外のものから得られる場合は、アノード出口ガ
スを改質器６の燃焼室6bへ導入させることなく直接気液
分離器９へ導入させるようアノード出口ガスライン８を
気液分離器９へ接続させるようにしたものである。
スの熱を無駄にしているものがある場合に、その排ガス
を改質器６の熱源として利用するようにした場合を示す
ものである。すなわち、改質器６の熱源が、アノード出
口ガス以外のものから得られる場合は、アノード出口ガ
スを改質器６の燃焼室6bへ導入させることなく直接気液
分離器９へ導入させるようアノード出口ガスライン８を
気液分離器９へ接続させるようにしたものである。
この実施例でもアノード出口ガス中のH2Oを分離した
後、CO2の凝縮が行われて回収される。
後、CO2の凝縮が行われて回収される。
［発明の効果］ 以上述べた如く、本発明によれば、化石燃料の燃焼排ガ
ス中に含まれるCO2の回収装置として溶融炭酸塩型燃料
電池を用い、該溶融炭酸塩型燃料電池のカソードへ供給
する酸化ガスの一部として化石燃料の燃焼排ガスをその
まま供給し、カソード側での反応により炭酸イオンとし
てアノード側へ運び、アノードでの反応によりCO2、H2O
として取り出し、H2Oを分離してCO2を回収するようにし
あるいは更にCO2を凝縮させて回収させるようにするの
で、燃焼排ガス中のCO2を大気へ放出することによる温
室効果を未然に防止できると共に電気が得られ、又、カ
ソードへの酸化ガスの節約も図れる、等の優れた効果を
奏し得る。
ス中に含まれるCO2の回収装置として溶融炭酸塩型燃料
電池を用い、該溶融炭酸塩型燃料電池のカソードへ供給
する酸化ガスの一部として化石燃料の燃焼排ガスをその
まま供給し、カソード側での反応により炭酸イオンとし
てアノード側へ運び、アノードでの反応によりCO2、H2O
として取り出し、H2Oを分離してCO2を回収するようにし
あるいは更にCO2を凝縮させて回収させるようにするの
で、燃焼排ガス中のCO2を大気へ放出することによる温
室効果を未然に防止できると共に電気が得られ、又、カ
ソードへの酸化ガスの節約も図れる、等の優れた効果を
奏し得る。
第１図は本発明の一実施例を示す系統構成図、第２図は
本発明の他の実施例の系統構成図である。 Ｉ……溶融炭酸塩型燃料電池、１……タイル、２……カ
ソード、３……アノード、５……燃焼排ガスライン、６
……改質器、6a……改質室、6b……燃焼室、９……気液
分離器、11……凝縮器、Ｇ……燃焼排ガス、AG……燃料
ガス、CG……酸化ガス、CO3 --……炭酸イオン。
本発明の他の実施例の系統構成図である。 Ｉ……溶融炭酸塩型燃料電池、１……タイル、２……カ
ソード、３……アノード、５……燃焼排ガスライン、６
……改質器、6a……改質室、6b……燃焼室、９……気液
分離器、11……凝縮器、Ｇ……燃焼排ガス、AG……燃料
ガス、CG……酸化ガス、CO3 --……炭酸イオン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｍ 8/06 Ｋ Ｓ (72)発明者 池田 英人 東京都江東区豊洲３丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京第二工場内 (56)参考文献 特開 昭61−85773（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−174282（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】化石燃料の燃焼排ガス中に含まれるCO2の
回収装置として溶融炭酸塩型燃料電池を用い、該溶融炭
酸塩型燃料電池のカソードへ供給する酸化ガスの一部と
して化石燃料の燃焼非ガスをそのまま使用し、カソード
側での反応により上記燃焼排ガス中のCO2と酸化ガス中
のO2を炭酸イオンとしてタイルを通してアノードへ到達
させ、該アノード側での反応によりCO2とH2Oをアノード
出口ガスとしてアノードより排出させ、次いで、上記ア
ノード出口ガス中のH2Oを分離してCO2濃度の高いガスを
取り出して回収することを特徴とする燃焼非ガス中CO2
回収方法。 - 【請求項２】アノード出口ガスのH2Oを分離して取り出
したCO2を更に凝縮させて取り出して回収するように請
求項（１）記載の燃焼排ガス中CO2回収方法。 - 【請求項３】タイルをカソードとアノードの両電極で両
面から挟みカソード側に酸化ガスを供給すると共にアノ
ード側に燃料ガスを供給するようにしてある溶融炭酸塩
型燃料電池を、化石燃料の燃焼排ガスラインに沿い設置
し、該溶融炭酸塩型燃料電池のカソードへの酸化ガス供
給ラインに上記燃焼排ガスラインを接続し、且つ上記ア
ノードでの反応により生じたCO2と水を分離しCO2を取り
出す気液分離器を備えてなることを特徴とする燃焼排ガ
ス中CO2回収装置。 - 【請求項４】気液分離器を凝縮器に接続して、気液分離
器で水を分離したCO2を凝縮させるようにしてなる請求
項（３）記載の燃焼排ガス中CO2回収装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1240831A JPH0759292B2 (ja) | 1989-09-19 | 1989-09-19 | 燃焼排ガス中ｃｏ▲下２▼回収方法及び装置 |
| CA002025654A CA2025654C (en) | 1989-09-19 | 1990-09-18 | Method of and apparatus for utilizing and recovering co2 combustion exhaust gas |
| US07/584,209 US5232793A (en) | 1989-09-19 | 1990-09-18 | Method of and apparatus for utilizing and recovering co2 in combustion exhaust gas |
| DE69008090T DE69008090T2 (de) | 1989-09-19 | 1990-09-19 | Verfahren und Einrichtung zur Verwendung und Wiedergewinnung von Kohlendioxid in einem Verbrennungsabgas. |
| EP90118035A EP0418864B1 (en) | 1989-09-19 | 1990-09-19 | Method of and apparatus for utilizing and recovering carbondioxide in combustion exhaust gas |
| CN90107752A CN1037941C (zh) | 1989-09-19 | 1990-09-19 | 利用和回收燃烧废气中二氧化碳的方法和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1240831A JPH0759292B2 (ja) | 1989-09-19 | 1989-09-19 | 燃焼排ガス中ｃｏ▲下２▼回収方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03106418A JPH03106418A (ja) | 1991-05-07 |
| JPH0759292B2 true JPH0759292B2 (ja) | 1995-06-28 |
Family
ID=17065345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1240831A Expired - Lifetime JPH0759292B2 (ja) | 1989-09-19 | 1989-09-19 | 燃焼排ガス中ｃｏ▲下２▼回収方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0759292B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2517799B2 (ja) * | 1991-04-01 | 1996-07-24 | 株式会社日立製作所 | 電気化学的排ガス処理システム |
| JP5047032B2 (ja) * | 2008-03-31 | 2012-10-10 | 中国電力株式会社 | 排ガス脱硫方法、排ガス脱硫装置及びこの装置を具備した二酸化炭素回収型燃料電池発電システム |
| CN114824387B (zh) * | 2022-05-10 | 2024-02-09 | 重庆科技学院 | 一种农林废弃物耦合燃料电池的热电联用系统及方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06103629B2 (ja) * | 1984-10-04 | 1994-12-14 | 株式会社日立製作所 | 複合燃料電池発電設備 |
| JPS63174282A (ja) * | 1987-01-12 | 1988-07-18 | Hitachi Ltd | 燃料電池発電方法 |
-
1989
- 1989-09-19 JP JP1240831A patent/JPH0759292B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03106418A (ja) | 1991-05-07 |
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