JPH0817456A - 海中動力源用燃料電池システム - Google Patents
海中動力源用燃料電池システムInfo
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- JPH0817456A JPH0817456A JP6151001A JP15100194A JPH0817456A JP H0817456 A JPH0817456 A JP H0817456A JP 6151001 A JP6151001 A JP 6151001A JP 15100194 A JP15100194 A JP 15100194A JP H0817456 A JPH0817456 A JP H0817456A
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- reaction product
- fuel cell
- product gas
- sea water
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- 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】本発明は、大深度まで高効率で稼動することが
できる海中動力源用燃料電池システムを提供することを
目的とする。 【構成】燃料電池本体１と酸化剤タンク２と燃料タンク
５と改質装置７と気液分離器１０を有する燃料電池シス
テムにおいて、反応生成ガス加圧手段１１１と、反応生
成ガス凝縮手段１１５と、反応生成ガス排出手段１１６
を具備し、燃料電池本体１は、改質装置７からＨ2 ガス
とＣＯ2 ガス、酸化剤タンク２から酸化剤を供給され
て、反応エネルギを発生し、気液分離器１０は、燃料電
池本体１からＨ2 Ｏ及びＣＯ2 を供給されて、ＣＯ2 ガ
スとＨ2 Ｏ液を分離し、ガス加圧手段１１１は、気液分
離器１０から供給されたＣＯ2 ガスを、加圧して、ガス
凝縮手段１１５に供給し、ガス排出手段１１６は、ガス
凝縮手段１１５で液化したＣＯ2 を海水へ排出すること
を特徴とする。
できる海中動力源用燃料電池システムを提供することを
目的とする。 【構成】燃料電池本体１と酸化剤タンク２と燃料タンク
５と改質装置７と気液分離器１０を有する燃料電池シス
テムにおいて、反応生成ガス加圧手段１１１と、反応生
成ガス凝縮手段１１５と、反応生成ガス排出手段１１６
を具備し、燃料電池本体１は、改質装置７からＨ2 ガス
とＣＯ2 ガス、酸化剤タンク２から酸化剤を供給され
て、反応エネルギを発生し、気液分離器１０は、燃料電
池本体１からＨ2 Ｏ及びＣＯ2 を供給されて、ＣＯ2 ガ
スとＨ2 Ｏ液を分離し、ガス加圧手段１１１は、気液分
離器１０から供給されたＣＯ2 ガスを、加圧して、ガス
凝縮手段１１５に供給し、ガス排出手段１１６は、ガス
凝縮手段１１５で液化したＣＯ2 を海水へ排出すること
を特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、海中で、稼動する各種
潜水機種の動力源用燃料電池システムに関する。
潜水機種の動力源用燃料電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の海中動力源用燃料電池システムの
一例を図２に示す。従来の炭化水素系燃料を使用する海
中動力源用燃料電池システムでは、図２に示すように、
電池本体１において燃料と酸化剤が反応した結果発生す
る常圧反応生成ガス（二酸化炭素ガス及び水蒸気）をＨ
2 Ｏ凝縮器９にて外部海水と熱交換の上、水蒸気のみを
液化させ、常圧下では不凝縮ガスである二酸化炭素ガス
と分離する。更にこの後、気液分離器１０において水と
二酸化炭素ガスに分離され、水はＨ2 Ｏ循環ポンプ１４
によって、炭化水素系燃料を水素ガスと二酸化炭素ガス
に加水分解するための供給水として改質装置７へ送液さ
れる。一方、気液分離器１０において分離された二酸化
炭素ガスは、ＣＯ2 ガス圧縮機１１へ送られ、周囲海水
圧力以上に加圧の上、海中へ排出される。
一例を図２に示す。従来の炭化水素系燃料を使用する海
中動力源用燃料電池システムでは、図２に示すように、
電池本体１において燃料と酸化剤が反応した結果発生す
る常圧反応生成ガス（二酸化炭素ガス及び水蒸気）をＨ
2 Ｏ凝縮器９にて外部海水と熱交換の上、水蒸気のみを
液化させ、常圧下では不凝縮ガスである二酸化炭素ガス
と分離する。更にこの後、気液分離器１０において水と
二酸化炭素ガスに分離され、水はＨ2 Ｏ循環ポンプ１４
によって、炭化水素系燃料を水素ガスと二酸化炭素ガス
に加水分解するための供給水として改質装置７へ送液さ
れる。一方、気液分離器１０において分離された二酸化
炭素ガスは、ＣＯ2 ガス圧縮機１１へ送られ、周囲海水
圧力以上に加圧の上、海中へ排出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来方式の海中
動力源用燃料電池システムでは、反応生成ガスを海中に
排出するには、圧縮器により、周囲海水圧力以上に加圧
することが不可避となる。
動力源用燃料電池システムでは、反応生成ガスを海中に
排出するには、圧縮器により、周囲海水圧力以上に加圧
することが不可避となる。
【０００４】しかしながら、圧縮性流体であるガスの加
圧仕事にはかなりの動力を要し、特に大深度下で稼動す
る潜水機種に適用する海中動力源用燃料電池システムに
おいては、反応生成ガスの圧縮・高圧化が要求されるた
め、これに要する補機動力が多大となり、有効に利用で
きるシステム正味出力がかなり低下すると共に、システ
ムの効率低下を招くことになる。
圧仕事にはかなりの動力を要し、特に大深度下で稼動す
る潜水機種に適用する海中動力源用燃料電池システムに
おいては、反応生成ガスの圧縮・高圧化が要求されるた
め、これに要する補機動力が多大となり、有効に利用で
きるシステム正味出力がかなり低下すると共に、システ
ムの効率低下を招くことになる。
【０００５】従って、従来方式のシステムでは、使用深
度が深くなればなるほど、システムの効率が低下する。
そのため、ある一定正味出力を達成するために必要な、
電池本体の規模は勿論、所要燃料の量、酸化剤の量、及
びシステムを構成する補機の規模が増大し、システムの
大型化を招く。そのため装備品を取付けるスペースが限
定されるという問題がある。このことは各種潜水機種に
おいては致命的となる。
度が深くなればなるほど、システムの効率が低下する。
そのため、ある一定正味出力を達成するために必要な、
電池本体の規模は勿論、所要燃料の量、酸化剤の量、及
びシステムを構成する補機の規模が増大し、システムの
大型化を招く。そのため装備品を取付けるスペースが限
定されるという問題がある。このことは各種潜水機種に
おいては致命的となる。
【０００６】本発明は、従来の海中動力源用燃料電池シ
ステムが有する前述の問題を解決することが出来るシス
テム、即ち、反応生成ガスを常温凝縮圧力まで加圧の
上、周囲海水と熱交換することによって容易に液化さ
せ、非圧縮性流体である液化反応生成ガスを排出用補機
により周囲海水圧力以上に加圧する方法を取ることによ
り、反応生成ガスの所要排出動力を削減し大深度まで高
効率で稼動するシステムを形成し、システム規模の小型
化を図ることができる燃料電池システムを提供すること
を目的とする。
ステムが有する前述の問題を解決することが出来るシス
テム、即ち、反応生成ガスを常温凝縮圧力まで加圧の
上、周囲海水と熱交換することによって容易に液化さ
せ、非圧縮性流体である液化反応生成ガスを排出用補機
により周囲海水圧力以上に加圧する方法を取ることによ
り、反応生成ガスの所要排出動力を削減し大深度まで高
効率で稼動するシステムを形成し、システム規模の小型
化を図ることができる燃料電池システムを提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る海中動力源
用燃料電池システムは、燃料電池本体と酸化剤タンクと
燃料タンクと改質装置と気液分離器を有する燃料電池シ
ステムにおいて、（Ａ）反応生成ガス加圧手段と、
（Ｂ）反応生成ガス凝縮手段と、（Ｃ）反応生成ガス排
出手段を具備し、（Ｄ）前記改質装置は、燃料タンクか
ら燃料を燃料気化器を通して供給されるとともに、気液
分離器からＨ2 ＯをＨ2 Ｏ加熱器を通して供給され、
（Ｅ）前記燃料電池本体は、改質装置からＨ2 ガスとＣ
Ｏ2 ガスを供給されるとともに、酸化剤タンクから酸化
剤を酸化剤気化器を通して供給されて、反応エネルギを
発生し、（Ｆ）前記気液分離器は、燃料電池本体からＨ
2 Ｏ及びＣＯ2 をＨ2 Ｏ凝縮器を通して供給されて、Ｃ
Ｏ2 ガスとＨ2 Ｏ液を分離し、（Ｇ）前記反応生成ガス
加圧手段は、気液分離器から供給されたＣＯ2 ガスを、
常温凝縮圧力まで加圧して、反応生成ガス凝縮手段に供
給し、（Ｈ）前記反応生成ガス排出手段は、反応生成ガ
ス凝縮手段で液化したＣＯ2 を海水へ排出することを特
徴とする。
用燃料電池システムは、燃料電池本体と酸化剤タンクと
燃料タンクと改質装置と気液分離器を有する燃料電池シ
ステムにおいて、（Ａ）反応生成ガス加圧手段と、
（Ｂ）反応生成ガス凝縮手段と、（Ｃ）反応生成ガス排
出手段を具備し、（Ｄ）前記改質装置は、燃料タンクか
ら燃料を燃料気化器を通して供給されるとともに、気液
分離器からＨ2 ＯをＨ2 Ｏ加熱器を通して供給され、
（Ｅ）前記燃料電池本体は、改質装置からＨ2 ガスとＣ
Ｏ2 ガスを供給されるとともに、酸化剤タンクから酸化
剤を酸化剤気化器を通して供給されて、反応エネルギを
発生し、（Ｆ）前記気液分離器は、燃料電池本体からＨ
2 Ｏ及びＣＯ2 をＨ2 Ｏ凝縮器を通して供給されて、Ｃ
Ｏ2 ガスとＨ2 Ｏ液を分離し、（Ｇ）前記反応生成ガス
加圧手段は、気液分離器から供給されたＣＯ2 ガスを、
常温凝縮圧力まで加圧して、反応生成ガス凝縮手段に供
給し、（Ｈ）前記反応生成ガス排出手段は、反応生成ガ
ス凝縮手段で液化したＣＯ2 を海水へ排出することを特
徴とする。
【０００８】
【作用】電池本体での反応の結果発生する反応生成生ガ
スの内、海中に排出する必要のあるＣＯ2 ガスを、周囲
海水との熱交換により容易に液化するように、反応生成
ガス加圧手段によって常温凝縮圧力まで加圧する。そし
て、高圧化されたＣＯ2ガスを反応生成ガス凝縮器にお
いて、周囲海水と熱交換・冷却し凝縮液化する。その
後、液化したＣＯ2 ガスを、反応ガス排出手段により、
周囲海水圧力以上まで加圧し系外（海中）に排出する。
スの内、海中に排出する必要のあるＣＯ2 ガスを、周囲
海水との熱交換により容易に液化するように、反応生成
ガス加圧手段によって常温凝縮圧力まで加圧する。そし
て、高圧化されたＣＯ2ガスを反応生成ガス凝縮器にお
いて、周囲海水と熱交換・冷却し凝縮液化する。その
後、液化したＣＯ2 ガスを、反応ガス排出手段により、
周囲海水圧力以上まで加圧し系外（海中）に排出する。
【０００９】本発明では、上記の如く、ＣＯ2 の常温凝
縮圧力（約５ＭＰａ以上）相当深度（約５００ｍ）以上
では、周囲海水圧力以上までガス圧縮する必要がなく、
ＣＯ2 ガスを容易に液化させ、液の加圧により排出する
ことが可能となり、ガス排出動力の削減をなくすことが
でき、システムの正味出力を大深度まで低下させること
なく稼動させることができる。その結果システム規模の
増大をも防止することができる。
縮圧力（約５ＭＰａ以上）相当深度（約５００ｍ）以上
では、周囲海水圧力以上までガス圧縮する必要がなく、
ＣＯ2 ガスを容易に液化させ、液の加圧により排出する
ことが可能となり、ガス排出動力の削減をなくすことが
でき、システムの正味出力を大深度まで低下させること
なく稼動させることができる。その結果システム規模の
増大をも防止することができる。
【００１０】
【実施例】本発明の実施例を図１を参照しながら説明す
る。図１において、まず燃料電池本体１には、酸化剤タ
ンク２から酸化剤（液体）が酸化剤ポンプ１３によっ
て、酸化剤気化器３と、酸化剤予熱器４を通して供給さ
れる。
る。図１において、まず燃料電池本体１には、酸化剤タ
ンク２から酸化剤（液体）が酸化剤ポンプ１３によっ
て、酸化剤気化器３と、酸化剤予熱器４を通して供給さ
れる。
【００１１】一方、燃料タンク５の炭化水素系燃料は、
燃料ポンプ１２によって燃料気化器６を通して改質装置
７へと送られる。改質装置７において、炭化水素系燃料
は、Ｈ2 Ｏとの混合により加水分解され、反応生成ガス
（ＣＯ2 ガス）とＨ2 ガスに化学変化する。
燃料ポンプ１２によって燃料気化器６を通して改質装置
７へと送られる。改質装置７において、炭化水素系燃料
は、Ｈ2 Ｏとの混合により加水分解され、反応生成ガス
（ＣＯ2 ガス）とＨ2 ガスに化学変化する。
【００１２】その後、ＣＯ2 ガスとＨ2 ガスは燃料電池
本体１に送られ、Ｈ2 ガスが酸化剤Ｏ2 ガスと反応し、
反応エネルギを発生すると共に、反応生成物としてＨ2
Ｏ（気体）が発生し、未反応ガスであるＣＯ2 ガスと共
に、酸化剤予熱器４、Ｈ2 Ｏ加熱器８および燃料気化器
６に廃熱の一部を移しつつＨ2 Ｏ凝縮器９へと送られ
る。
本体１に送られ、Ｈ2 ガスが酸化剤Ｏ2 ガスと反応し、
反応エネルギを発生すると共に、反応生成物としてＨ2
Ｏ（気体）が発生し、未反応ガスであるＣＯ2 ガスと共
に、酸化剤予熱器４、Ｈ2 Ｏ加熱器８および燃料気化器
６に廃熱の一部を移しつつＨ2 Ｏ凝縮器９へと送られ
る。
【００１３】ここでＨ2 Ｏは周囲の海水によって冷却さ
れて液化し、気液分離器１０によってＣＯ2 ガスと分離
され、Ｈ2 Ｏ循環ポンプ１４によって、Ｈ2 Ｏ加熱器８
を通過した後、改質装置７へ送られ燃料の加水分解に供
される。
れて液化し、気液分離器１０によってＣＯ2 ガスと分離
され、Ｈ2 Ｏ循環ポンプ１４によって、Ｈ2 Ｏ加熱器８
を通過した後、改質装置７へ送られ燃料の加水分解に供
される。
【００１４】一方、ＣＯ2 ガスは、気液分離器１０を出
た後、反応生成ガス加圧手段１１１（例えばＣＯ2 ガス
圧縮機１１１）へ送られ、ここで常温凝縮圧力まで加圧
された後、反応生成ガス凝縮手段１１５（例えばＣＯ2
凝縮器１１５）において周囲の海水によって冷却されて
液化し、反応生成ガス排出手段１１６（例えば排出ポン
プ１１６）により海中へ液状で排出される。
た後、反応生成ガス加圧手段１１１（例えばＣＯ2 ガス
圧縮機１１１）へ送られ、ここで常温凝縮圧力まで加圧
された後、反応生成ガス凝縮手段１１５（例えばＣＯ2
凝縮器１１５）において周囲の海水によって冷却されて
液化し、反応生成ガス排出手段１１６（例えば排出ポン
プ１１６）により海中へ液状で排出される。
【００１５】
【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するように効果を奏する。 （１）本発明によれば、反応生成ガスを液化の上、海中
に加圧排出するため、従来のガス状圧縮排出する方式に
比較して、反応生成ガスの排出所要動力を大幅に削減す
ることができる。 （２）特に大深度程、その効果は大きい。そのためシス
テムの効率低下を防ぐことができ、大深度まで可動でき
る高効率かつ小型軽量システムシステムを実現すること
ができる。
で、以下に記載するように効果を奏する。 （１）本発明によれば、反応生成ガスを液化の上、海中
に加圧排出するため、従来のガス状圧縮排出する方式に
比較して、反応生成ガスの排出所要動力を大幅に削減す
ることができる。 （２）特に大深度程、その効果は大きい。そのためシス
テムの効率低下を防ぐことができ、大深度まで可動でき
る高効率かつ小型軽量システムシステムを実現すること
ができる。
【図１】本発明の第１実施例に係る反応生成ガス液化排
出方式海中動力源用燃料電池システムの概略系統図。
出方式海中動力源用燃料電池システムの概略系統図。
【図２】従来の海中動力源用燃料電池システムの概略系
統図。
統図。
１…燃料電池本体、 ２…酸化剤タンク、 ３…酸化剤気化器、 ４…酸化剤予熱器、 ５…燃料タンク、 ６…燃料気化器、 ７…改質装置、 ８…Ｈ2 Ｏ加熱器、 ９…Ｈ2 Ｏ凝縮器、 １０…気液分離器、 １１…ＣＯ2 ガス圧縮機、 １２…燃料ポンプ、 １３…酸化剤ポンプ、 １４…Ｈ2 Ｏ循環ポンプ、 １５…ＣＯ2 凝縮器、 １６…排出ポンプ、 １１１…反応生成ガス加圧手段、 １１５…反応生成ガス凝縮手段、 １１６…反応生成ガス排出手段。
Claims (1)
- 【請求項１】 燃料電池本体（１）と酸化剤タンク
（２）と燃料タンク（５）と改質装置（７）と気液分離
器（１０）を有する燃料電池システムにおいて、（Ａ）
反応生成ガス加圧手段（１１１）と、（Ｂ）反応生成ガ
ス凝縮手段（１１５）と、（Ｃ）反応生成ガス排出手段
（１１６）を具備し、（Ｄ）前記改質装置（７）は、燃
料タンク（５）から燃料を燃料気化器を通して供給され
るとともに、気液分離器（１０）からＨ2 ＯをＨ2 Ｏ加
熱器を通して供給され、（Ｅ）前記燃料電池本体（１）
は、改質装置（７）からＨ2 ガスとＣＯ2 ガスを供給さ
れるとともに、酸化剤タンク（２）から酸化剤を酸化剤
気化器を通して供給されて、反応エネルギを発生し、
（Ｆ）前記気液分離器（１０）は、燃料電池本体（１）
からＨ2 Ｏ及びＣＯ2 をＨ2 Ｏ凝縮器を通して供給され
て、ＣＯ2 ガスとＨ2 Ｏ液を分離し、（Ｇ）前記反応生
成ガス加圧手段（１１１）は、気液分離器（１０）から
供給されたＣＯ2 ガスを、常温凝縮圧力まで加圧して、
反応生成ガス凝縮手段（１１５）に供給し、（Ｈ）前記
反応生成ガス排出手段（１１６）は、反応生成ガス凝縮
手段（１１５）で液化したＣＯ2 を海水へ排出すること
を特徴とする海中動力源用燃料電池システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6151001A JPH0817456A (ja) | 1994-07-01 | 1994-07-01 | 海中動力源用燃料電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6151001A JPH0817456A (ja) | 1994-07-01 | 1994-07-01 | 海中動力源用燃料電池システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0817456A true JPH0817456A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=15509123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6151001A Pending JPH0817456A (ja) | 1994-07-01 | 1994-07-01 | 海中動力源用燃料電池システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0817456A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005095204A1 (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-13 | Gs Yuasa Corporation | 潜水船 |
| US7344687B2 (en) * | 2002-05-08 | 2008-03-18 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel reforming system |
-
1994
- 1994-07-01 JP JP6151001A patent/JPH0817456A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7344687B2 (en) * | 2002-05-08 | 2008-03-18 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel reforming system |
| WO2005095204A1 (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-13 | Gs Yuasa Corporation | 潜水船 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000404 |