JPH08241724A - 燃料電池発電装置 - Google Patents
燃料電池発電装置Info
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- JPH08241724A JPH08241724A JP7043942A JP4394295A JPH08241724A JP H08241724 A JPH08241724 A JP H08241724A JP 7043942 A JP7043942 A JP 7043942A JP 4394295 A JP4394295 A JP 4394295A JP H08241724 A JPH08241724 A JP H08241724A
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- 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)
Abstract
り発電効率を高めることができる燃料電池発電装置を提
供する。 【構成】 燃料ガス1を水素を含むアノードガス2に改
質する改質器10と、アノードガスと酸素を含むカソー
ドガス3とから発電する燃料電池20と、燃料電池を通
過したカソード排ガス7により駆動され空気を加圧する
タービン圧縮機30と、タービン圧縮機により加圧され
た空気を燃料電池上流側のカソートガスに混入させる燃
料電池用空気ライン6aと、前記加圧空気を更に加圧す
る空気ブロア36と、空気ブロアにより加圧された空気
を改質器の燃焼室に供給する改質器燃焼用空気ライン3
7とを備える。
Description
を用いた燃料電池発電装置に関する。
環境への影響が少ないなど、従来の発電装置にはない特
徴を有しており、水力・火力・原子力に続く発電システ
ムとして注目を集め、現在世界各国で鋭意研究開発が行
われている。特に天然ガスを燃料とする燃料電池発電装
置では、図2に示すように天然ガス等の燃料ガス1を水
素を含むアノードガス2に改質する改質器10と、アノ
ードガス2と酸素を含むカソードガス3とから発電する
燃料電池20とを備えており、改質器で作られたアノー
ドガス2は燃料電池に供給され、燃料電池内でその大部
分(例えば80%)を消費した後、アノード排ガス4と
して燃料予熱器28、ガス/ガス熱交換器29を経て冷
却器23に入り、セパレータ25で水分を除去されてブ
ロア24により改質器10の燃焼室に供給される。改質
器10ではアノード排ガス中の可燃成分(水素、一酸化
炭素、メタン等)が燃焼室内で燃焼し、高温の燃焼ガス
により改質管を加熱し改質管内を通る燃料を改質する。
改質室を出た燃焼排ガス5はタービン圧縮機30から供
給される加圧空気6と合流してカソードガス3となり、
燃料電池のカソード側Cに必要な二酸化炭素を供給す
る。燃料電池内でその一部が反応したカソードガス(カ
ソード排ガス7)は、カソード循環ブロア22により燃
料電池の上流側に一部が循環され、残りはタービン圧縮
機30で圧力を回収され、排熱回収熱交換器34で熱を
回収されて系外に排出される。
ンプ、32は補助燃焼器である。
池発電装置では、加圧空気6は、タービン圧縮機30の
出口Aから、燃料電池のカソードガス入口Bと、改質器
10の燃焼室の両方に供給される。また、改質器10を
出た燃焼排ガス5は、空気予熱器27を経て、燃料電池
のカソードガス入口Bに導かれる。従って、タービン圧
縮機30の出口Aと燃料電池のカソードガス入口Bとを
直接結ぶ燃料電池用空気ライン6aと、タービン圧縮機
30の出口Aから空気予熱器27、改質器10を経てB
点に至るライン(改質器燃焼用空気ライン)との圧力損
失は同一となる必要がある。
力損失は比較的大きい(例えば、改質器約0.6kg/c
m2、空気予熱器約0.1kg/cm2)のに対して、空気ライ
ン6aの圧力損失は配管だけのため小さく、従来の装置
では空気ライン6aに圧損調整用の弁11を設け、この
弁で2つのラインの圧力損失を一致させる必要があっ
た。
改質器燃焼用の空気を供給するために1台の圧縮機(タ
ービン圧縮機30)を共用しているため、圧縮機の吐出
圧力を圧力損失の大きい(例えば約0.9kg/cm2)改質
器燃焼用空気ラインに合わせる必要があった。このため
燃料電池用空気も必要以上に昇圧することになり、その
分余計に圧縮機動力が必要となり、プラントの発電効率
が低下していた。
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、圧縮
機動力を低減することができ、これにより発電効率を高
めることができる燃料電池発電装置を提供することにあ
る。
スを水素を含むアノードガスに改質する改質器と、アノ
ードガスと酸素を含むカソードガスとから発電する燃料
電池と、燃料電池からのカソード排ガスにより駆動され
空気を加圧するタービン圧縮機と、タービン圧縮機によ
り加圧された空気を燃料電池上流側のカソートガスに混
入させる燃料電池用空気ラインと、前記加圧空気を更に
加圧する空気ブロアと、該空気ブロアにより加圧された
空気を改質器の燃焼室に供給する改質器燃焼用空気ライ
ンと、を備えたことを特徴とする燃料電池発電設備の温
度制御方法が提供される。
燃料電池のカソードガス出口側から入口側にガスを循環
させる循環ラインにガス加熱器を備えている。
機の他に、改質器燃焼用空気ラインに別に空気ブロアを
備えているので、燃料電池用と改質器燃焼用の空気は、
タービン圧縮機によって燃料電池用空気に必要な圧力に
だけ昇圧され、燃料電池用空気はそのまま燃料電池へ供
給される。また、改質器燃焼用空気は空気ブロアにより
更に必要な圧力まで昇圧される。従って、改質器燃焼用
空気のみを必要な高圧まで昇圧するので、燃料電池用空
気を必要以上に昇圧することがなくなり、タービン圧縮
機の必要動力が減り、その結果プラントの発電効率が上
昇する。
も、改質器燃焼用空気を空気ブロアにより単独で供給す
ることができるので、プラント全体の起動時間を短縮す
ることができる。
して説明する。図1は、本発明の方法を適用する燃料電
池発電装置の全体構成図である。この図において、燃料
電池発電装置は、燃料ガス1を水素を含むアノードガス
2に改質する改質器10、アノードガス2と酸素を含む
カソードガス3とから発電する燃料電池20、燃料電池
からのカソード排ガス7により駆動され空気6を加圧す
るタービン圧縮機30、排熱回収熱交換器34等を備
え、改質器10で燃料ガス1を改質し、燃料電池20で
発電し、セパレータ25でアノード排ガス4中の水分を
除去し、タービン圧縮機30でカソード排ガス7の圧力
を回収し、排熱回収熱交換器34で排熱を回収するよう
になっている。
発電装置と同様である。なお、図2と共通する部分には
同一の符号を付して使用し、重複した説明を省略する。
縮機30により加圧された空気を燃料電池上流側のカソ
ートガスに混入させる燃料電池用空気ライン6aと、こ
の加圧空気を更に加圧する空気ブロア36と、空気ブロ
ア36により加圧された空気を改質器10の燃焼室に供
給する改質器燃焼用空気ライン37とを備えている。図
1の実施例において、タービン圧縮機30による加圧空
気の圧力は従来より約1.0kg/cm2低い圧力に設定され
ており、従来必要だった圧損調整用弁11(図2参照)
が廃されている。この構成により、燃料電池用空気を必
要以上に昇圧することがなくなり、タービン圧縮機30
の必要動力を大幅に低減することができる。
6による加圧空気の圧力は、従来のタービン圧縮機30
の吐出圧にほぼ等しい約4.25kg/cm2に設定されてお
り、タービン圧縮機30の出口Aから空気予熱器27、
改質器10を経てB点に至るライン(改質器燃焼用空気
ライン)に必要な圧力と流量の空気を従来と同様に供給
することができる。
発電装置とを比較したものである。
ば、タービン発電機の発電出力が約20.6kW増加
し、空気ブロアの動力を差し引いても、約14.4kW
の発電量の増加となる。また、これにより、発電端効率
及び送電端効率の両方が改善される。なお、上述した実
施例に示す数値は、一例にすぎず、運転圧力や発電出力
等によって変動することは勿論である。
0と別に設置することにより、大型のタービン圧縮機3
0を起動させなくても、改質器燃焼用空気を空気ブロア
36により単独で供給することができ、プラント全体の
起動時間を短縮することができる。
カソードガス出口側から入口側にガスを循環させる循環
ラインに循環ガス加熱器38を備えている。燃料電池発
電装置では、部分負荷時に燃料電池出口温度が低下する
傾向があり、それをそのまま循環ラインを介して燃料電
池の入口側に供給すると、カソード入口を所定の温度と
するためには、カソードガスの循環流量が増加し、プラ
ントの定格負荷時よりも循環流量が大きくなってしまう
場合がある。
ード循環ブロア22で昇圧されたカソードガスを加熱し
て、燃料電池に必要な所定温度にすることにより、部分
負荷時であってもカソード循環ガス量を減らすことがで
き、カソード循環ブロア22の駆動動力を減らすことが
できる。また、循環ガス加熱器38でガス温度を設定す
ることにより、カソード循環ガス量を任意に設定でき
る。更に、カソード循環ブロアの最大容量をプラントの
定格負荷に合わせた小さい容量にすることができる。
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できるこ
とは勿論である。
置によれば、タービン圧縮機の他に、改質器燃焼用空気
ラインに別に空気ブロアを備えているので、燃料電池用
と改質器燃焼用の空気は、タービン圧縮機によって燃料
電池用空気で必要な分だけ昇圧され、燃料電池用空気は
そのまま燃料電池へ供給され、改質器燃焼用空気は空気
ブロアにより更に必要な圧力まで昇圧される。従って、
改質器燃焼用空気のみを必要な高圧まで昇圧するので、
燃料電池用空気を必要以上に昇圧することがなくなり、
タービン圧縮機の必要動力が減り、その結果プラントの
発電効率が上昇する。また、タービン圧縮機を起動させ
なくても、改質器燃焼用空気を空気ブロアにより単独で
供給することができるので、プラント全体の起動時間を
短縮することができる。
圧縮機動力を低減することができ、これにより発電効率
を高めることができる、等の優れた効果を有する。
ある。
の全体構成図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 燃料ガスを水素を含むアノードガスに改
質する改質器と、アノードガスと酸素を含むカソードガ
スとから発電する燃料電池と、燃料電池からのカソード
排ガスにより駆動され空気を加圧するタービン圧縮機
と、タービン圧縮機により加圧された空気を燃料電池上
流側のカソートガスに混入させる燃料電池用空気ライン
と、前記加圧空気を更に加圧する空気ブロアと、該空気
ブロアにより加圧された空気を改質器の燃焼室に供給す
る改質器燃焼用空気ラインと、を備えたことを特徴とす
る燃料電池発電装置。 - 【請求項2】 燃料電池のカソードガス出口側から入口
側にガスを循環させる循環ラインにガス加熱器を備え
た、ことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池発電装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04394295A JP3582131B2 (ja) | 1995-03-03 | 1995-03-03 | 溶融炭酸塩型燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04394295A JP3582131B2 (ja) | 1995-03-03 | 1995-03-03 | 溶融炭酸塩型燃料電池発電装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08241724A true JPH08241724A (ja) | 1996-09-17 |
JP3582131B2 JP3582131B2 (ja) | 2004-10-27 |
Family
ID=12677758
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04394295A Expired - Fee Related JP3582131B2 (ja) | 1995-03-03 | 1995-03-03 | 溶融炭酸塩型燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3582131B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0926756A1 (de) * | 1997-12-11 | 1999-06-30 | dbb fuel cell engines GmbH | PEM-Brennstoffzellensystem sowie Verfahren zum Betreiben eines PEM-Brennstoffzellensystems |
JP2000348742A (ja) * | 1999-06-01 | 2000-12-15 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃料電池発電設備 |
-
1995
- 1995-03-03 JP JP04394295A patent/JP3582131B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0926756A1 (de) * | 1997-12-11 | 1999-06-30 | dbb fuel cell engines GmbH | PEM-Brennstoffzellensystem sowie Verfahren zum Betreiben eines PEM-Brennstoffzellensystems |
US6190791B1 (en) | 1997-12-11 | 2001-02-20 | Xcellsis Gmbh | Proton exchange membrane (PEM) fuel cell system and process of operating same |
JP2000348742A (ja) * | 1999-06-01 | 2000-12-15 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃料電池発電設備 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3582131B2 (ja) | 2004-10-27 |
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