JPH08180895A - Fuel cell generating device - Google Patents

Fuel cell generating device

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Publication number
JPH08180895A
JPH08180895A JP6336719A JP33671994A JPH08180895A JP H08180895 A JPH08180895 A JP H08180895A JP 6336719 A JP6336719 A JP 6336719A JP 33671994 A JP33671994 A JP 33671994A JP H08180895 A JPH08180895 A JP H08180895A
Authority
JP
Japan
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carbon monoxide
reformed gas
fuel
gas
fuel cell
Prior art date
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Pending
Application number
JP6336719A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Hara
毅 原
Kenji Kato
憲二 加藤
Katsuji Tanizaki
勝二 谷崎
Yukimoto Ishiko
超基 石子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisin AW Co Ltd
Equos Research Co Ltd
Original Assignee
Aisin AW Co Ltd
Equos Research Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Aisin AW Co Ltd, Equos Research Co Ltd filed Critical Aisin AW Co Ltd
Priority to JP6336719A priority Critical patent/JPH08180895A/en
Publication of JPH08180895A publication Critical patent/JPH08180895A/en
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PURPOSE: To prevent the counter flow of a reformed gas by a simple means and effectively protect a generating device from a danger of ignition or explosion in a fuel cell generating device having a carbon monoxide removing device for oxidizing and removing carbon monoxide concentration in the reformed gas. CONSTITUTION: A raw fuel supplying passage and a reformed gas supplying passage for supplying fuel from a tank 10 and pump 12 as raw fuel supplying means to the hydrogen electrode of a fuel cell through a fuel reforming device 14, a carbon monoxide removing device 26 and a water supplying device 18 have check valves 31, 32, 35 for preventing the counter flow of reformed gas. An air supplying passage for supplying air from an air pump 24 as the oxidizing agent supplying means to the carbon monoxide removing device to the carbon monoxide removing device has a safety valve 33 for preventing the counter flow of the air.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は燃料電池発電装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell power generator.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の固体高分子電解質型燃料電池発電
装置の概略システム構成図が図2に示される。ここで燃
料電池本体30は、公知のように、固体高分子電解質膜
を2枚のガス拡散電極で挟み、ガスセパレータで各燃料
電池セルを隔離する構造を有している。ガス拡散電極に
は一般に白金が用いられるが、特に水素極に導入される
燃料ガス中に一酸化炭素が含まれていると、白金が被毒
されて発電効率を低下あるいは不安定にさせることが知
られている。このため、図2に示される構成において
は、燃料改質装置14の変成部16におけるシフト反
応、および一酸化炭素除去装置26における酸化反応を
経て、改質ガス中の一酸化炭素含量を低減させるものと
している。
2. Description of the Related Art A schematic system configuration diagram of a conventional solid polymer electrolyte fuel cell power generator is shown in FIG. Here, as is well known, the fuel cell main body 30 has a structure in which a solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between two gas diffusion electrodes and each fuel cell is isolated by a gas separator. Platinum is generally used for the gas diffusion electrode. However, if carbon monoxide is contained in the fuel gas introduced to the hydrogen electrode, the poisoning of platinum may lower the power generation efficiency or make it unstable. Are known. Therefore, in the configuration shown in FIG. 2, the carbon monoxide content in the reformed gas is reduced through the shift reaction in the shift conversion section 16 of the fuel reformer 14 and the oxidation reaction in the carbon monoxide remover 26. I am supposed to.

【0003】以下、改質ガスが燃料電池30の水素極
(−)に導入されるまでの流れを中心として、図2の構
成について説明する。
The structure shown in FIG. 2 will be described below centering on the flow until the reformed gas is introduced into the hydrogen electrode (-) of the fuel cell 30.

【0004】メタノールと過剰量の水とからなる混合液
体燃料がタンク10からポンプ12により燃料改質装置
14内の改質部15に導入され、該改質部において改質
触媒により改質されて水素と二酸化炭素とからなる改質
ガスを生成する(CH3OH(g)+H2O(g)→3
H2+CO2)。吸熱反応である改質反応に必要な熱量
は、燃料改質装置14内の燃焼部18にメタノールタン
ク20からのメタノールガスおよびエアーポンプ24か
らの空気を導入して該メタノールガスを触媒燃焼させる
ことによって熱源ガスを生成し、この熱源ガスを改質部
15に導入することによって与えられる。燃焼部18内
に充填された触媒を活性温度まで加熱するためにヒータ
17が設けられる。
A mixed liquid fuel consisting of methanol and an excess amount of water is introduced from a tank 10 into a reforming section 15 in a fuel reforming apparatus 14 by a pump 12 and is reformed by a reforming catalyst in the reforming section. A reformed gas composed of hydrogen and carbon dioxide is generated (CH3OH (g) + H2O (g) → 3
H2 + CO2). The amount of heat required for the reforming reaction, which is an endothermic reaction, is obtained by introducing methanol gas from the methanol tank 20 and air from the air pump 24 into the combustion section 18 in the fuel reformer 14 to catalytically burn the methanol gas. The heat source gas is generated by and is introduced into the reforming section 15. A heater 17 is provided to heat the catalyst filled in the combustion section 18 to the activation temperature.

【0005】改質部15において改質反応を受けて得ら
れる改質ガスには1%近くの多量の一酸化炭素が含有さ
れている。そこで、次いで、改質部に隣接して燃料改質
装置内に設けられる変成部16に改質ガスを導入する。
変成部において変成触媒によるシフト反応を受けて、改
質ガス中の一酸化炭素と改質部での余剰水蒸気とから水
素と二酸化炭素を生成する(CO+H2O→H2+CO
2)。変成部16でのシフト反応により改質ガス中の一
酸化炭素を1000ppm程度にまで低下させることが
できる。
The reformed gas obtained by undergoing the reforming reaction in the reforming section 15 contains a large amount of carbon monoxide of about 1%. Therefore, next, the reformed gas is introduced into the shift conversion section 16 provided in the fuel reforming apparatus adjacent to the reforming section.
In the shift conversion section, the shift reaction by the shift conversion catalyst is performed to generate hydrogen and carbon dioxide from carbon monoxide in the reformed gas and excess steam in the reforming section (CO + H2O → H2 + CO).
2). The shift reaction in the shift conversion section 16 can reduce carbon monoxide in the reformed gas to about 1000 ppm.

【0006】変成部16を通過した改質ガスは一酸化炭
素除去装置26に導入され、選択酸化触媒の下で改質ガ
ス中の一酸化炭素が酸化除去される(CO+1/2O2
→CO2)。これにより、燃料電池の水素極(−)に導
入する燃料ガス中の一酸化炭素濃度を100ppm未満
にまで低減させることができる。
The reformed gas that has passed through the shift conversion section 16 is introduced into a carbon monoxide removing device 26, and carbon monoxide in the reformed gas is oxidized and removed under the selective oxidation catalyst (CO + 1 / 2O2).
→ CO2). Thereby, the carbon monoxide concentration in the fuel gas introduced into the hydrogen electrode (-) of the fuel cell can be reduced to less than 100 ppm.

【0007】このようにして一酸化炭素濃度を低減され
た水素リッチな改質ガスは、水供給装置28にて加湿さ
れた後、燃料電池本体30の水素極(−)に導入され、
エアーポンプ24から酸素極(+)に導入される酸化剤
ガス(空気)との間で電池反応を起こして発電を行うも
のである。なお改質ガスの加湿は、燃料電池本体30内
の固体高分子電解質膜を湿潤状態に保持すると共に、燃
料電池を所定の作動温度(100℃前後)に温度調節
し、発電効率を最大限に発揮させるために行われる。
The hydrogen-rich reformed gas whose carbon monoxide concentration has been reduced in this way is introduced into the hydrogen electrode (-) of the fuel cell body 30 after being humidified by the water supply device 28.
The electric power is generated by causing a battery reaction with the oxidant gas (air) introduced from the air pump 24 to the oxygen electrode (+). The humidification of the reformed gas maintains the solid polymer electrolyte membrane in the fuel cell main body 30 in a wet state and controls the temperature of the fuel cell to a predetermined operating temperature (around 100 ° C.) to maximize power generation efficiency. It is done to bring out.

【0008】このような燃料電池発電装置においては、
運転停止時に改質ガス供給ラインに残留している改質ガ
スが可燃性であり、また改質ガス中にリッチに含有され
ている水素が酸素と爆発的に反応する危険性があるた
め、改質ガスの燃料改質装置への逆流を防止する必要が
ある。
In such a fuel cell power generator,
The reformed gas remaining in the reformed gas supply line at the time of operation shutdown is flammable, and the hydrogen rich in the reformed gas may explode and react with oxygen. It is necessary to prevent the back flow of quality gas to the fuel reformer.

【0009】従来技術における燃料電池発電装置の停止
方法は、停止指令信号を受けて、燃料電池の電気出力系
統を切り離した後、原料ガスの供給を遮断し、代わりに
窒素ガス等の不活性ガスを供給して燃料改質装置におけ
る改質反応を停止させるものである。燃料改質装置より
上流側の改質ガス供給ラインに残留している改質ガス
は、不活性ガスにより徐々に置換されながら燃料電池か
ら排気された後に、燃料改質装置における燃焼部または
他の燃焼装置に供給されて燃焼される。
A conventional method of stopping a fuel cell power generator is to receive a stop command signal, disconnect the electric output system of the fuel cell, cut off the supply of the raw material gas, and instead replace it with an inert gas such as nitrogen gas. Is supplied to stop the reforming reaction in the fuel reformer. The reformed gas remaining in the reformed gas supply line on the upstream side of the fuel reformer is exhausted from the fuel cell while being gradually replaced by the inert gas, and then the combustion part or other It is supplied to a combustion device and burned.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記したよ
うな従来技術における燃料電池発電装置の停止方法は、
停止ボタンの手動操作や発電装置に組み込まれる保護装
置の作動後に、その停止指令信号を受けたコントローラ
が、原料ガス供給を遮断すると共に不活性ガスの供給を
開始すべく各々の流量制御弁を開閉制御する信号を出力
し、この制御信号に応答して各々の流量制御弁が開閉さ
れた後に、不活性ガスによる置換が徐々に進行するもの
である。このため、停止指令信号および弁開閉制御信号
の送受信の間に、燃料改質装置より下流側の改質ガス供
給ラインに残留している改質ガスが燃料改質装置に向け
て逆流することを防止することができない。
However, the method for stopping the fuel cell power generator in the prior art as described above is as follows.
After manual operation of the stop button or activation of the protective device built into the power generator, the controller that received the stop command signal opens and closes each flow control valve to cut off the supply of the raw material gas and start the supply of the inert gas. After outputting a control signal and opening and closing each flow control valve in response to this control signal, replacement with an inert gas gradually progresses. Therefore, during the transmission and reception of the stop command signal and the valve opening / closing control signal, the reformed gas remaining in the reformed gas supply line on the downstream side of the fuel reformer is prevented from flowing backward toward the fuel reformer. Cannot be prevented.

【0011】さらに、図2に示すように、改質ガス中の
一酸化炭素濃度を低減するために空気を酸化剤ガスとし
て一酸化炭素を酸化除去する一酸化炭素除去装置26を
発電装置内に含む場合には、一酸化炭素除去装置内に残
留する改質ガスと酸化剤ガスとの混合ガスがエアポンプ
24に逆流することを防止して、発電装置を引火あるい
は爆発の危険性から保護することが必要不可欠である
が、上記従来技術では、一酸化炭素除去装置より下流側
の改質ガス供給ラインに残留している改質ガスが不活性
ガスにより置換されるまでには、停止指令信号の発信か
ら相当の時間が経過していることになり、エアポンプへ
の逆流による引火や爆発の危険を解消し得ない。
Further, as shown in FIG. 2, a carbon monoxide removing device 26, which oxidizes and removes carbon monoxide using air as an oxidant gas in order to reduce the carbon monoxide concentration in the reformed gas, is installed in the power generator. If included, prevent the mixed gas of the reformed gas and the oxidant gas remaining in the carbon monoxide removal device from flowing back to the air pump 24, and protect the power generation device from the risk of ignition or explosion. Is indispensable, in the above-mentioned conventional technology, until the reformed gas remaining in the reformed gas supply line on the downstream side of the carbon monoxide removing device is replaced with the inert gas, the stop command signal Since a considerable amount of time has passed since the call was sent, the danger of ignition and explosion due to backflow to the air pump cannot be eliminated.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】そこで本発明は上記した
従来技術の問題点を解消し、改質ガス中の一酸化炭素濃
度を酸化除去する一酸化炭素除去装置を備えた燃料電池
発電装置において、簡便な手段により改質ガスの逆流を
防止し、発電装置を引火あるいは爆発の危険性から有効
に保護することを目的とする。
Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems of the prior art and provides a fuel cell power generator equipped with a carbon monoxide removing device for oxidizing and removing the carbon monoxide concentration in the reformed gas. The purpose is to prevent the reformed gas from flowing backward by a simple means and effectively protect the power generation device from the risk of ignition or explosion.

【0013】かかる目的を達成するために創案された本
発明は、原燃料供給手段からの原燃料を改質触媒の下で
改質反応させて水素リッチな改質ガスを生成させる燃料
改質装置と、該燃料改質装置にて生成された改質ガスお
よび酸化剤ガス供給手段からの酸化剤ガスの供給を受け
て該改質ガス中の一酸化炭素を選択酸化触媒の下で酸化
除去して該改質ガス中の一酸化炭素濃度を低減させる一
酸化炭素除去装置と、該一酸化炭素除去装置を経て所定
値以下に一酸化炭素濃度が低減された改質ガスが水素極
に供給される一方酸化極には酸化剤ガスが供給されて電
池反応を得る燃料電池本体と、を有する燃料電池発電装
置において、酸化剤ガス供給手段から一酸化炭素除去装
置への酸化剤ガス供給流路に酸化剤ガス逆流防止手段が
設けられると共に、燃料改質装置から一酸化炭素除去装
置への改質ガス供給流路に改質ガス逆流防止手段が設け
られてなることを特徴とする。
The present invention devised to achieve the above object is a fuel reformer for reforming a raw fuel from a raw fuel supply means under a reforming catalyst to produce a hydrogen-rich reformed gas. And receiving the reformed gas generated in the fuel reformer and the oxidizing gas from the oxidizing gas supply means to oxidize and remove carbon monoxide in the reformed gas under a selective oxidation catalyst. The carbon monoxide removing device for reducing the carbon monoxide concentration in the reformed gas, and the reformed gas having the carbon monoxide concentration reduced to a predetermined value or less are supplied to the hydrogen electrode through the carbon monoxide removing device. On the other hand, in a fuel cell power generation device having a fuel cell main body in which an oxidizing gas is supplied to the oxidizing electrode to obtain a cell reaction, in an oxidizing gas supply passage from the oxidizing gas supply means to the carbon monoxide removing device. With the oxidant gas backflow prevention means Reformed gas supply passage to the reforming gas backflow prevention means from the fuel reformer to the carbon monoxide oxidizer, characterized in that is provided.

【0014】さらに、原燃料供給手段から燃料改質装置
への原燃料供給流路、および/または、一酸化炭素除去
装置から燃料電池本体への改質ガス供給流路に、同様の
改質ガス逆流防止手段を設けることができる。
Further, a similar reformed gas is provided in the raw fuel supply passage from the raw fuel supply means to the fuel reformer and / or the reformed gas supply passage from the carbon monoxide remover to the fuel cell body. Backflow prevention means can be provided.

【0015】これらの逆流防止手段としては、平行移動
する弁体を有するリフト型逆止弁、ちょうつがい運動す
る弁体を有するスイング型逆止弁、球状の弁体を有する
ボール弁等の方向制御弁、あるいは一定の内圧以上では
自然に弁よりガスが逃げる構造を有する減圧弁、安全
弁、逃がし弁の圧力制御弁が好適に用いられる。
As these backflow preventing means, a directional control such as a lift type check valve having a valve element that moves in parallel, a swing type check valve having a valve element that makes a hinge movement, a ball valve having a spherical valve element, etc. A pressure control valve such as a pressure reducing valve, a safety valve, or a relief valve, which has a structure in which gas naturally escapes from the valve at a certain internal pressure or more, is preferably used.

【0016】特に、酸化剤ガス供給流路と改質ガス供給
流路においては、それぞれのガス供給源であるエアポン
プおよび燃料改質装置の停止が遅れると、反応管の内圧
が増大して非常に危険となるため、これらの流路には、
方向制御弁よりも圧力制御弁を用いる方が好適である。
Particularly, in the oxidizing gas supply passage and the reformed gas supply passage, if the stoppage of the air pump and the fuel reforming device, which are the respective gas supply sources, is delayed, the internal pressure of the reaction tube increases, which is extremely high. These channels are dangerous because
It is preferable to use a pressure control valve rather than a directional control valve.

【0017】[0017]

【作用】酸化剤ガス逆流防止手段および改質ガス逆流防
止手段がそれぞれの供給流路に設けられることで、運転
中の異常発生時や運転停止時に生じ得る逆流が自動的に
かつ即座に防止される。
By providing the oxidant gas backflow prevention means and the reformed gas backflow prevention means in the respective supply flow paths, backflow that may occur when an abnormality occurs during operation or when operation is stopped is automatically and immediately prevented. It

【0018】[0018]

【実施例】本発明による固体高分子電解質型燃料電池発
電装置のシステム構成について、図1を参照しながら説
明する。なお、図2に示される従来構成と同一の装置、
部分には同一の符号が付されている。
EXAMPLE A system configuration of a solid polymer electrolyte fuel cell power generator according to the present invention will be described with reference to FIG. The same device as the conventional configuration shown in FIG.
The parts have the same reference numerals.

【0019】燃料改質装置14の燃焼部18には、メタ
ノールタンク20からの液体メタノールがポンプ22に
より導入されると共に、エアポンプ24からの空気が導
入され、該燃焼部に充填される燃焼触媒上で燃焼される
ことによって熱源ガスが生成される。ヒータ17は、燃
焼触媒を活性温度まで加熱するために設けられている。
なお、熱源は上記に特定されるものではなく、たとえ
ば、空気を燃焼助剤として水素ガスや液体メタノールを
バーナーで燃焼させて熱源ガスを生成してもよい。熱源
ガスは、後述する改質部15および変成部16における
改質反応およびシフト反応のための熱源として用いられ
る。
The liquid methanol from the methanol tank 20 is introduced into the combustion section 18 of the fuel reformer 14 by the pump 22, and the air from the air pump 24 is introduced into the combustion section 18 of the combustion catalyst. The heat source gas is generated by being burned at. The heater 17 is provided to heat the combustion catalyst to the activation temperature.
The heat source is not limited to the above, and for example, the heat source gas may be generated by burning hydrogen gas or liquid methanol with a burner using air as a combustion aid. The heat source gas is used as a heat source for a reforming reaction and a shift reaction in the reforming section 15 and the shift conversion section 16 described later.

【0020】改質原料であるメタノールおよび水の混合
液体燃料(混合比1:1〜1:4)はタンク10に収容
されており、ポンプ12により燃料改質装置14の改質
部15に導入される。ポンプ12から改質部15への混
合液体燃料供給ラインには逆止弁31が設けられ、混合
液体燃料が改質部15からポンプ12に向けて逆流する
ことを防止している。
A mixed liquid fuel of methanol and water (mixing ratio 1: 1 to 1: 4), which is a reforming raw material, is contained in a tank 10, and is introduced into a reforming section 15 of a fuel reforming device 14 by a pump 12. To be done. A check valve 31 is provided in the mixed liquid fuel supply line from the pump 12 to the reformer 15 to prevent the mixed liquid fuel from flowing backward from the reformer 15 to the pump 12.

【0021】改質部15には図示されないが改質原料を
気化する気化部が備えられ、該気化部にて順次気化され
た改質燃料ガスが改質部の改質触媒上に導入されて、改
質反応(CH3OH(g)+H2O(g)→3H2+C
O2)により改質ガスが生成される。改質部15は改質
触媒の担持体であり、たとえばCu/Znからなる改質
触媒が含浸、溶射、電着、スパッタ、塗布等により改質
部構造体に担持されている。改質部構造体は前記熱源ガ
スによって改質触媒の活性温度範囲である250〜30
0℃に保持される。改質触媒の下で改質反応を受けて生
成される改質ガスは水素リッチなものではあるが、余剰
水蒸気、二酸化炭素および微量(1%程度)の一酸化炭
素が含まれている。
Although not shown, the reforming section 15 is provided with a vaporizing section for vaporizing the reforming raw material, and the reforming fuel gas sequentially vaporized in the vaporizing section is introduced onto the reforming catalyst of the reforming section. , Reforming reaction (CH3OH (g) + H2O (g) → 3H2 + C
The reformed gas is generated by O2). The reforming unit 15 is a carrier for the reforming catalyst, and the reforming catalyst made of, for example, Cu / Zn is supported on the reforming unit structure by impregnation, thermal spraying, electrodeposition, sputtering, coating, or the like. The reforming part structure has an activation temperature range of the reforming catalyst of 250 to 30 depending on the heat source gas.
Hold at 0 ° C. The reformed gas produced by the reforming reaction under the reforming catalyst is rich in hydrogen, but contains surplus steam, carbon dioxide, and a trace amount (about 1%) of carbon monoxide.

【0022】改質反応により生成された改質ガスは、改
質部15から隣接する変成部16に導入され、変成触媒
の下でのシフト反応(CO+H2O→H2+CO2)に
より一酸化炭素が除去され、改質ガス中の一酸化炭素濃
度が1000ppm程度にまで低減される。シフト反応
の活性温度範囲は150〜200℃であり、変成部での
加熱源として前記熱源ガスが利用される。
The reformed gas produced by the reforming reaction is introduced from the reforming section 15 to the adjoining shift conversion section 16, and carbon monoxide is removed by the shift reaction (CO + H2O → H2 + CO2) under the shift conversion catalyst. The carbon monoxide concentration in the reformed gas is reduced to about 1000 ppm. The active temperature range of the shift reaction is 150 to 200 ° C., and the heat source gas is used as the heat source in the shift conversion section.

【0023】変成部16におけるシフト反応を経た改質
ガスは、逆止弁32を経て、一酸化炭素除去装置26に
導入される。また、酸化剤ガスとして、エアポンプ24
からの空気が安全弁33を経て一酸化炭素除去装置26
に導入される。一酸化炭素除去装置26内には選択酸化
触媒(Au/α−Fe2O3/Al2O3)が担持さ
れ、該選択酸化触媒による酸化反応(CO+1/2O2
→CO2)により、改質ガス中の一酸化炭素が二酸化炭
素に酸化除去される。
The reformed gas that has undergone the shift reaction in the shift conversion section 16 is introduced into the carbon monoxide removing device 26 through the check valve 32. The air pump 24 is used as the oxidant gas.
The air from the air passes through the safety valve 33 and the carbon monoxide removing device 26.
Will be introduced to. A selective oxidation catalyst (Au / α-Fe2O3 / Al2O3) is carried in the carbon monoxide removing device 26, and an oxidation reaction (CO + 1 / 2O2) by the selective oxidation catalyst is carried out.
→ CO2) oxidizes and removes carbon monoxide in the reformed gas into carbon dioxide.

【0024】一酸化炭素除去装置26は、改質ガスを通
過せしめる触媒充填層と100℃以下に制御された冷却
水を通過せしめる冷却層とが交互に積層されて構成され
ているもので、改質ガスは一酸化炭素除去装置26の導
入口から排出口に至るまで常に100℃以下の低温状態
に維持される。したがって、上記選択酸化触媒によって
一酸化炭素を二酸化炭素に酸化除去する反応が十分に活
性化され、改質ガス中の一酸化炭素濃度を10ppm以
下、さらには10ppm以下にまで低減することが可能
となる。
The carbon monoxide removing device 26 is constructed by alternately laminating a catalyst filling layer for passing reformed gas and a cooling layer for passing cooling water controlled at 100 ° C. or lower. The quality gas is always maintained at a low temperature of 100 ° C. or lower from the inlet to the outlet of the carbon monoxide removing device 26. Therefore, the reaction of oxidizing and removing carbon monoxide to carbon dioxide is sufficiently activated by the selective oxidation catalyst, and the carbon monoxide concentration in the reformed gas can be reduced to 10 ppm or less, and further to 10 ppm or less. Become.

【0025】一酸化炭素除去装置26に供給された空気
の余剰分は、安全弁34を経て、大気中に排気される。
The surplus air supplied to the carbon monoxide removing device 26 is exhausted to the atmosphere through the safety valve 34.

【0026】このようにして一酸化炭素濃度が低減され
た改質ガスは、逆止弁35を経た後、恒温水槽およびヒ
ーターよりなる水供給装置28を介して、燃料電池30
の水素極(−)に供給される。水供給装置28において
改質ガスが冷却されると共に加湿されるので、燃料電池
が50〜100℃の最適作動温度域に保持され、かつ、
電解質膜に水分補給がなされてその湿潤状態が維持され
る。
The reformed gas with the carbon monoxide concentration reduced in this way passes through the check valve 35, and then passes through the water supply device 28 including a constant temperature water tank and a heater, and then the fuel cell 30.
Is supplied to the hydrogen electrode (-). Since the reformed gas is cooled and humidified in the water supply device 28, the fuel cell is maintained in the optimum operating temperature range of 50 to 100 ° C., and
The electrolyte membrane is replenished with water to maintain its wet state.

【0027】燃料電池30の酸化極(+)には前記エア
ポンプ24からの空気が酸化剤ガスが供給され、水素極
に供給される改質ガスと反応して発電を得る。水素極に
供給される改質ガスの余剰分は逆止弁36を経て排気さ
れ、酸化極に供給される空気の余剰分は安全弁37を経
て排気される。
Air from the air pump 24 is supplied with oxidant gas to the oxidizing electrode (+) of the fuel cell 30, and reacts with the reformed gas supplied to the hydrogen electrode to obtain power generation. The surplus of the reformed gas supplied to the hydrogen electrode is exhausted through the check valve 36, and the surplus of the air supplied to the oxidizing electrode is exhausted through the safety valve 37.

【0028】以上のように構成された燃料電池発電装置
においては、逆止弁31が原燃料の供給流路に設けら
れ、また逆止弁32および35が改質ガスの供給流路に
設けられているが、これらはいずれも正常運転時には開
位置に保持され、原燃料および改質ガスの供給を何ら妨
げることはない。同様に、酸化剤供給手段としてのエア
ポンプ24から一酸化炭素除去装置26への空気供給流
路に設けられる安全弁33、および一酸化炭素除去装置
26からの余剰空気排出路に設けられる安全弁34も、
正常運転時には空気の供給および余剰空気の排出を何ら
妨げることなく許容している。燃料電池30からの排気
路に設けられる逆止弁36および安全弁37についても
同様である。
In the fuel cell power generator configured as described above, the check valve 31 is provided in the feed passage for the raw fuel, and the check valves 32 and 35 are provided in the feed passage for the reformed gas. However, all of these are held in the open position during normal operation and do not hinder the supply of raw fuel and reformed gas. Similarly, the safety valve 33 provided in the air supply passage from the air pump 24 as the oxidant supply means to the carbon monoxide removing device 26, and the safety valve 34 provided in the surplus air discharge passage from the carbon monoxide removing device 26 are also
During normal operation, air supply and excess air discharge are allowed without any interruption. The same applies to the check valve 36 and the safety valve 37 provided in the exhaust passage from the fuel cell 30.

【0029】発電装置の運転が停止され、あるいは何ら
かの異常が発生して、これらのガス(改質ガス、一酸化
炭素除去装置に供給される空気、一酸化炭素除去装置か
ら排出される余剰空気、燃料電池の両極から排出される
排気ガス)の正常運転時の所定流路を逆流しようとした
とき、各流路に設けられた逆止弁または安全弁が即座に
応答して、逆流を阻止するように弁体を移動させる。こ
れにより、発電装置内における引火や爆発の危険が未然
に回避される。
When the operation of the power generator is stopped or some abnormality occurs, these gases (reformed gas, air supplied to the carbon monoxide removing device, surplus air discharged from the carbon monoxide removing device, When attempting to reverse the flow of the exhaust gas (exhaust gas discharged from both electrodes of the fuel cell) through the normal flow path during normal operation, the check valve or safety valve provided in each flow path immediately responds to prevent the reverse flow. Move the valve body to. As a result, the danger of ignition and explosion in the power generator is avoided.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明の燃料電池発電装置によれば、運
転停止時や異常発生時の酸化剤ガスおよび改質ガスの逆
流が自動的かつ即座に防止されるため、発電装置内にお
ける引火や爆発の危険性を完全に解消することができ
る。
According to the fuel cell power generator of the present invention, the backflow of the oxidant gas and the reformed gas at the time of the operation stop or the abnormality occurrence is automatically and immediately prevented. The danger of explosion can be completely eliminated.

【0031】また、逆流防止手段として逆止弁や安全弁
を用いることにより、複雑な制御を不要化し、きわめて
簡単な装置構成で安全性を確保することができる。
Further, by using a check valve or a safety valve as the backflow prevention means, complicated control becomes unnecessary, and safety can be ensured with an extremely simple device configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による固体高分子電解質型燃料電池発電
装置の概略システム構成図である。
FIG. 1 is a schematic system configuration diagram of a solid polymer electrolyte fuel cell power generator according to the present invention.

【図2】従来技術による固体高分子電解質型燃料電池発
電装置の概略システム構成図である。
FIG. 2 is a schematic system configuration diagram of a solid polymer electrolyte fuel cell power generator according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

14 燃料改質装置 15 改質部 16 変成部 26 一酸化炭素除去装置 30 燃料電池 31、32、35、36 逆止弁 33、34、37 安全弁 14 Fuel reforming device 15 Reforming unit 16 Metamorphic unit 26 Carbon monoxide removing device 30 Fuel cell 31, 32, 35, 36 Check valve 33, 34, 37 Safety valve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷崎 勝二 東京都千代田区外神田2丁目19番12号 株 式会社エクォス・リサーチ内 (72)発明者 石子 超基 東京都千代田区外神田2丁目19番12号 株 式会社エクォス・リサーチ内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor, Katsuji Tanizaki, 2-19-12 Sotokanda, Chiyoda-ku, Tokyo Equus Research Co., Ltd. (72) Inventor, Choki Ishiko, 2-chome, Sotokanda, Chiyoda-ku, Tokyo No. 12 Equus Research Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 原燃料供給手段からの原燃料を改質触
媒の下で改質反応させて水素リッチな改質ガスを生成さ
せる燃料改質装置と、該燃料改質装置にて生成された改
質ガスおよび酸化剤ガス供給手段からの酸化剤ガスの供
給を受けて該改質ガス中の一酸化炭素を選択酸化触媒の
下で酸化除去して該改質ガス中の一酸化炭素濃度を低減
させる一酸化炭素除去装置と、該一酸化炭素除去装置を
経て所定値以下に一酸化炭素濃度が低減された改質ガス
が水素極に供給される一方酸化極には酸化剤ガスが供給
されて電池反応を得る燃料電池本体と、を有する燃料電
池発電装置において、前記酸化剤ガス供給手段から前記
一酸化炭素除去装置への酸化剤ガス供給流路に酸化剤ガ
ス逆流防止手段が設けられると共に、前記燃料改質装置
から前記一酸化炭素除去装置への改質ガス供給流路に改
質ガス逆流防止手段が設けられてなることを特徴とする
燃料電池発電装置。
1. A fuel reformer for reforming a raw fuel from a raw fuel supply means under a reforming catalyst to produce a hydrogen-rich reformed gas, and a fuel reformer produced by the fuel reformer. The oxidizing gas is supplied from the reforming gas and the oxidizing gas supply means to oxidize and remove the carbon monoxide in the reformed gas under the selective oxidation catalyst to reduce the concentration of carbon monoxide in the reformed gas. A carbon monoxide removing device for reducing and a reforming gas having a carbon monoxide concentration reduced to a predetermined value or less through the carbon monoxide removing device is supplied to the hydrogen electrode, while an oxidizing gas is supplied to the oxidizing electrode. In a fuel cell power generation device having a fuel cell main body that obtains a cell reaction by an oxidant gas, a oxidant gas backflow prevention unit is provided in an oxidant gas supply passage from the oxidant gas supply unit to the carbon monoxide removing device. Removing the carbon monoxide from the fuel reformer A fuel cell power generation device, characterized in that reformed gas backflow prevention means is provided in a reformed gas supply flow path to the removal device.
【請求項2】 前記原燃料供給手段から前記燃料改質
装置への原燃料供給流路に前記燃料改質装置内の改質ガ
スの逆流を防止する第2の改質ガス逆流防止手段が設け
られることを特徴とする請求項1の燃料電池発電装置。
2. A second reformed gas backflow prevention unit for preventing a backflow of reformed gas in the fuel reformer is provided in a raw fuel supply passage from the raw fuel supply unit to the fuel reformer. The fuel cell power generator according to claim 1.
【請求項3】 前記一酸化炭素除去装置から前記燃料
電池本体への改質ガス供給流路に第3の改質ガス逆流防
止手段が設けられることを特徴とする請求項1の燃料電
池発電装置。
3. The fuel cell power generator according to claim 1, wherein a third reformed gas backflow preventing means is provided in a reformed gas supply passage from the carbon monoxide removing device to the fuel cell main body. .
【請求項4】 前記逆流防止手段が、方向制御弁また
は圧力制御弁のいずれかよりなることを特徴とする請求
項1ないし3のいずれかの燃料電池発電装置。
4. The fuel cell power generator according to claim 1, wherein the backflow preventing means is composed of either a directional control valve or a pressure control valve.
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