JPH0810602B2 - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
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- JPH0810602B2 JPH0810602B2 JP61241307A JP24130786A JPH0810602B2 JP H0810602 B2 JPH0810602 B2 JP H0810602B2 JP 61241307 A JP61241307 A JP 61241307A JP 24130786 A JP24130786 A JP 24130786A JP H0810602 B2 JPH0810602 B2 JP H0810602B2
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- electrode
- fuel cell
- reformer
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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
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
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- H—ELECTRICITY
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- 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
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
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- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04104—Regulation of differential pressures
-
- 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
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- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は燃料電池発電システムに係り、特にその運転
温度，運転圧力が高温高圧な燃料電池発電システムに関
するものである。
温度，運転圧力が高温高圧な燃料電池発電システムに関
するものである。
従来の燃料電池発電システムでは特公昭58-56231号公
報に記載されているように、改質器の燃焼部へ供給され
る燃料は燃料電池の燃料極の排出ガスが使用されてい
る。また、燃料電池の空気極へ空気を供給する圧縮機
は、改質器の燃焼排ガスのエネルギーを利用したタービ
ンにより駆動されている。更に、燃料電池の空気極の排
出ガスも改質器の燃焼ガスと合流しており、空気極およ
び燃料極と改質器の燃焼部、タービンとは配管により連
結されている。
報に記載されているように、改質器の燃焼部へ供給され
る燃料は燃料電池の燃料極の排出ガスが使用されてい
る。また、燃料電池の空気極へ空気を供給する圧縮機
は、改質器の燃焼排ガスのエネルギーを利用したタービ
ンにより駆動されている。更に、燃料電池の空気極の排
出ガスも改質器の燃焼ガスと合流しており、空気極およ
び燃料極と改質器の燃焼部、タービンとは配管により連
結されている。
上記従来技術では改質器で生成され、燃料極へ供給さ
れる改質ガス（水素リツチガス）は燃料電池の発電に必
要な量と、改質器の反応部の改質反応に必要な熱量との
２種類の要素を満足する量になるように制御しなければ
ならない。このため燃料極の入口流量制御が複雑化する
と共に、空気極と燃料極との間の差圧（以下、極間差圧
と称す）を制御する上からも不都合であつた。また、改
質器の燃焼ガスはタービンへ流入するため、タービン圧
縮機の運転条件の変動によりタービンの入口圧力が変動
し、その圧力変動が上流の改質器の燃焼部の圧力に伝播
し、更にその上流の燃料極および空気極の圧力変動とな
つて表われ、極間差圧を制御する上での外乱となつてい
た。
れる改質ガス（水素リツチガス）は燃料電池の発電に必
要な量と、改質器の反応部の改質反応に必要な熱量との
２種類の要素を満足する量になるように制御しなければ
ならない。このため燃料極の入口流量制御が複雑化する
と共に、空気極と燃料極との間の差圧（以下、極間差圧
と称す）を制御する上からも不都合であつた。また、改
質器の燃焼ガスはタービンへ流入するため、タービン圧
縮機の運転条件の変動によりタービンの入口圧力が変動
し、その圧力変動が上流の改質器の燃焼部の圧力に伝播
し、更にその上流の燃料極および空気極の圧力変動とな
つて表われ、極間差圧を制御する上での外乱となつてい
た。
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、極間差
圧制御上の外乱を極力最小限に抑え、極間差圧制御を単
純で容易なものとすることを可能とした燃料電池発電シ
ステムを提供することを目的とするものである。
圧制御上の外乱を極力最小限に抑え、極間差圧制御を単
純で容易なものとすることを可能とした燃料電池発電シ
ステムを提供することを目的とするものである。
上記目的は、改質器の燃焼部へは改質器の反応部入口
で分岐した天然ガスを燃料として供給し、燃料極および
空気極の排出ガスは燃料電池の後流に設けたボイラに供
給して燃焼させ、空気極へ供給する空気の圧縮機は、ボ
イラで発生した蒸気を使用するタービンによつて駆動す
るようにすることにより、達成される。
で分岐した天然ガスを燃料として供給し、燃料極および
空気極の排出ガスは燃料電池の後流に設けたボイラに供
給して燃焼させ、空気極へ供給する空気の圧縮機は、ボ
イラで発生した蒸気を使用するタービンによつて駆動す
るようにすることにより、達成される。
燃料電池の燃料極への供給燃料と改質器の燃焼部への
供給燃料との流量制御を夫々独立して行うことができる
と共に、燃料極からの排出ガスおよび空気極からの排出
ガスは排出後直ちにボイラの燃料室で合流し、燃焼する
ので、空気極と燃料極とは常に同じ圧力に維持される。
また、ボイラで燃焼後、燃焼ガスは大気へ放出されるの
みなので、ボイラの燃焼室の圧力変動は殆んどないと考
えてよく、燃料電池の極間差圧の制御を容易にすること
ができる。
供給燃料との流量制御を夫々独立して行うことができる
と共に、燃料極からの排出ガスおよび空気極からの排出
ガスは排出後直ちにボイラの燃料室で合流し、燃焼する
ので、空気極と燃料極とは常に同じ圧力に維持される。
また、ボイラで燃焼後、燃焼ガスは大気へ放出されるの
みなので、ボイラの燃焼室の圧力変動は殆んどないと考
えてよく、燃料電池の極間差圧の制御を容易にすること
ができる。
以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。
第１図には本発明の一実施例が示されている。同図に示
されるように燃料電池発電システムは燃料極1aおよび空
気極1bを有する燃料電池１、燃料極1aへ供給する水素
を、炭化水素を改質して生成すると共に、燃焼部2aおよ
び反応部2bを有する改質器２、空気極1bに供給する空気
を圧縮する圧縮機３およびタービン４、燃料電池１を水
により冷却する冷却装置５等を備えている。このように
構成された燃料電池発電システムで本実施例では改質器
２の燃焼部2aにその反応部2b入口で分岐した天然ガスを
燃料として供給すると共に、燃料電池１の後流に燃料極
1aからの排出ガスを燃料とし、空気極1bからの排出ガス
を燃焼用空気とするボイラ６を設け、かつこのボイラ６
で発生した蒸気によりタービン４を駆動させるようにし
た。このようにすることにより改質器２の燃焼部2aにそ
の反応部2b入口で分岐した天然ガスが燃料として供給さ
れると共に、燃料電池１の後流に燃料極1aからの排出ガ
スを燃料とし、空気極1bからの排出ガスを燃焼用空気と
するボイラ６が設けられ、かつこのボイラ６で発生した
蒸気によりタービン４が駆動されるようになつて、燃料
電池１の燃料極1aへの供給燃料と改質器２の燃焼部2aへ
の供給燃料との流量制御を夫々独立して行うことがで
き、空気極1bと燃料極1aとは同じ圧力に維持されるよう
になり、極間差圧制御上の外乱を極力最小限に抑え、極
間差圧制御を単純で容易なものとすることを可能とした
燃料電池発電システムを得ることができる。
第１図には本発明の一実施例が示されている。同図に示
されるように燃料電池発電システムは燃料極1aおよび空
気極1bを有する燃料電池１、燃料極1aへ供給する水素
を、炭化水素を改質して生成すると共に、燃焼部2aおよ
び反応部2bを有する改質器２、空気極1bに供給する空気
を圧縮する圧縮機３およびタービン４、燃料電池１を水
により冷却する冷却装置５等を備えている。このように
構成された燃料電池発電システムで本実施例では改質器
２の燃焼部2aにその反応部2b入口で分岐した天然ガスを
燃料として供給すると共に、燃料電池１の後流に燃料極
1aからの排出ガスを燃料とし、空気極1bからの排出ガス
を燃焼用空気とするボイラ６を設け、かつこのボイラ６
で発生した蒸気によりタービン４を駆動させるようにし
た。このようにすることにより改質器２の燃焼部2aにそ
の反応部2b入口で分岐した天然ガスが燃料として供給さ
れると共に、燃料電池１の後流に燃料極1aからの排出ガ
スを燃料とし、空気極1bからの排出ガスを燃焼用空気と
するボイラ６が設けられ、かつこのボイラ６で発生した
蒸気によりタービン４が駆動されるようになつて、燃料
電池１の燃料極1aへの供給燃料と改質器２の燃焼部2aへ
の供給燃料との流量制御を夫々独立して行うことがで
き、空気極1bと燃料極1aとは同じ圧力に維持されるよう
になり、極間差圧制御上の外乱を極力最小限に抑え、極
間差圧制御を単純で容易なものとすることを可能とした
燃料電池発電システムを得ることができる。
すなわち燃料電池１へは電流計７および電圧計８によ
り電流電圧を計測し、その負荷に応じた空気量、燃料量
が制御装置９により設定され、調節弁10,11により所定
の燃料および空気が供給される。同時に改質器２の反応
部2bへ供給される天然ガスも、調節弁12により負荷に応
じた量に設定される。
り電流電圧を計測し、その負荷に応じた空気量、燃料量
が制御装置９により設定され、調節弁10,11により所定
の燃料および空気が供給される。同時に改質器２の反応
部2bへ供給される天然ガスも、調節弁12により負荷に応
じた量に設定される。
天然ガスの改質に必要な蒸気量は流量計13により天然
ガス流量を検出し、所定のスチームカーボン比となるよ
うに調節弁14により流量調節される。改質器２の燃焼部
2aへは反応部2bを改質反応を行わせる必要な温度に維持
するため、反応部2bの温度を温度計15で検出し、所定温
度となるように調節弁16で天然ガス流量を制御する。改
質器２の燃焼部2aへの供給空気はブロア17により、天然
ガス流量を流量計18により検出して所定の空燃比となる
ように調節弁19で流量制御し送られる。
ガス流量を検出し、所定のスチームカーボン比となるよ
うに調節弁14により流量調節される。改質器２の燃焼部
2aへは反応部2bを改質反応を行わせる必要な温度に維持
するため、反応部2bの温度を温度計15で検出し、所定温
度となるように調節弁16で天然ガス流量を制御する。改
質器２の燃焼部2aへの供給空気はブロア17により、天然
ガス流量を流量計18により検出して所定の空燃比となる
ように調節弁19で流量制御し送られる。
燃料電池１の空気極1bおよび燃料極1aで負荷に見合う
量の酸素および水素を消費された燃料および空気は、そ
のまま後流側に設置されたボイラ６の燃焼室6aへ送ら
れ、燃焼後大気へ排出される。また、ボイラ６の燃焼室
6aは圧力計20により圧力を常時監視し、調節弁21により
一定圧力に制御される。
量の酸素および水素を消費された燃料および空気は、そ
のまま後流側に設置されたボイラ６の燃焼室6aへ送ら
れ、燃焼後大気へ排出される。また、ボイラ６の燃焼室
6aは圧力計20により圧力を常時監視し、調節弁21により
一定圧力に制御される。
ボイラ６のドラム6bは一定の水位となるように水位計
22で水位を検出し、調節弁23により補給水が供給され
る。ボイラ６のドラム6bで発生した蒸気はタービン４に
送られ、動力として回収される。圧縮機３はタービン４
により駆動され、圧縮空気を燃料電池１の空気極1bへ供
給する。
22で水位を検出し、調節弁23により補給水が供給され
る。ボイラ６のドラム6bで発生した蒸気はタービン４に
送られ、動力として回収される。圧縮機３はタービン４
により駆動され、圧縮空気を燃料電池１の空気極1bへ供
給する。
燃料電池１の空気極1bからボイラ６の燃焼室6aまでの
圧力損失の差圧は調節弁24により調節する。
圧力損失の差圧は調節弁24により調節する。
燃料電池１の冷却部1cへは冷却装置５のポンプ5aによ
り冷却水が送られ、燃料電池１を冷却後は水蒸気分離器
5bに送られて蒸気と水とに分離され、蒸気は改質器２の
反応部2bに供給される。
り冷却水が送られ、燃料電池１を冷却後は水蒸気分離器
5bに送られて蒸気と水とに分離され、蒸気は改質器２の
反応部2bに供給される。
なお同図において25はCO変成器、26は熱交換器、27か
ら30は流量計、31から34は制御装置である。
ら30は流量計、31から34は制御装置である。
このように本実施例によれば燃料電池１の燃料極1aへ
の供給燃料と改質器２の燃焼部2aへの供給燃料との流量
制御を夫々独立して行うことができ、空気極1bと燃料極
1aとは一定圧力が制御されるボイラ６の燃焼室6aで合流
するようになつて、極間差圧制御上の外乱が最小限に抑
えられ、極間差圧制御が容易となる。
の供給燃料と改質器２の燃焼部2aへの供給燃料との流量
制御を夫々独立して行うことができ、空気極1bと燃料極
1aとは一定圧力が制御されるボイラ６の燃焼室6aで合流
するようになつて、極間差圧制御上の外乱が最小限に抑
えられ、極間差圧制御が容易となる。
上述のように本発明は極間差圧制御上の外乱を極力最
小限に抑え、極間差圧制御を単純で容易なものとするこ
とができるようになつて、極間差圧制御上の外乱を極力
最小限に抑え、極間差圧制御を単純で容易なものとする
ことを可能とした燃料電池発電システムを得ることがで
きる。
小限に抑え、極間差圧制御を単純で容易なものとするこ
とができるようになつて、極間差圧制御上の外乱を極力
最小限に抑え、極間差圧制御を単純で容易なものとする
ことを可能とした燃料電池発電システムを得ることがで
きる。
第１図は本発明の燃料電池発電システムの一実施例のシ
ステムフロー図である。 １……燃料電池、1a……燃料極、1b……空気極、1c……
冷却部、２……改質器、2a……燃焼部、2b……反応部、
３……圧縮機、４……タービン、５……冷却装置、5a…
…ポンプ、5b……水蒸気分離器、６……ボイラ、6a……
燃焼室、6b……ドラム。
ステムフロー図である。 １……燃料電池、1a……燃料極、1b……空気極、1c……
冷却部、２……改質器、2a……燃焼部、2b……反応部、
３……圧縮機、４……タービン、５……冷却装置、5a…
…ポンプ、5b……水蒸気分離器、６……ボイラ、6a……
燃焼室、6b……ドラム。
Claims (1)
- 【請求項１】燃料極および空気極を有する燃料電池と、
前記燃料極へ供給する水素を、炭化水素を改質して生成
すると共に、燃焼部および反応部を有する改質器と、前
記空気極に供給する空気を圧縮する圧縮機および圧縮機
を駆動するタービンと、前記燃料電池を水により冷却す
る冷却装置とを備えた燃料電池発電システムにおいて、
前記改質器の燃焼部にその反応部入口で分岐した天然ガ
スを燃料として供給すると共に、前記燃料電池の後流に
前記燃料極からの排出ガスを燃料とし、前記空気極から
の排出ガスを燃焼用空気とするボイラを設け、かつこの
ボイラで発生した蒸気により前記タービンを駆動させる
ように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 |
|---|---|---|---|
| JP61241307A JPH0810602B2 (ja) | 1986-10-13 | 1986-10-13 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61241307A JPH0810602B2 (ja) | 1986-10-13 | 1986-10-13 | 燃料電池発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6396870A JPS6396870A (ja) | 1988-04-27 |
| JPH0810602B2 true JPH0810602B2 (ja) | 1996-01-31 |
Family
ID=17072334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61241307A Expired - Lifetime JPH0810602B2 (ja) | 1986-10-13 | 1986-10-13 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0810602B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6264067A (ja) * | 1985-09-13 | 1987-03-20 | Babcock Hitachi Kk | 燃料電池システム |
| JPS62208562A (ja) * | 1986-03-10 | 1987-09-12 | Hitachi Ltd | 燃料電池発電プラント |
-
1986
- 1986-10-13 JP JP61241307A patent/JPH0810602B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6264067A (ja) * | 1985-09-13 | 1987-03-20 | Babcock Hitachi Kk | 燃料電池システム |
| JPS62208562A (ja) * | 1986-03-10 | 1987-09-12 | Hitachi Ltd | 燃料電池発電プラント |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6396870A (ja) | 1988-04-27 |
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