JPH08504049A - 燃料電池排熱の利用方法及びこの方法を実施した熱利用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この発明は特に高温燃料電池或いは高温燃料電池ブロックに関する。この発明によるこの種の燃料電池からの熱の利用方法によりエネルギーの変換効率が改善される。このために、燃料電池から取り出された熱（４、５、６）が燃料電池に流入する燃料ガス（４’）の予備加熱のため及び／或いは流入する酸素ガス或いは酸素キャリアガス（５’）の予備加熱のために利用される。この方法を実施するための熱利用装置は、燃料電池或いは燃料電池ブロック（１）の陰極（３）或いは陽極（２）へのガス供給管（３２、３３）に少なくとも１つの熱交換加熱面（１１、１２）が接続されていることを特徴としている。この加熱面（１１、１２）自体は陰極側排気及び／或いは陽極側排気の排気管（３４、３５）に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】 燃料電池排熱の利用方法及びこの方法を実施した熱利用装置 この発明は、燃料電池、特に高温燃料電池もしくは高温燃料電池ブロックの排 熱を利用する方法及びこの方法を実施した熱利用装置に関する。これによりエネ ルギー変換効率を全体として改善しようとするものである。 燃料電池は陽極と陰極とを有し、これらの電極間を直接接する酸素イオン透過 性の電解質で隔てたものである。これらの電解質は液体からなるか、高温燃料電 池の場合は例えば少量のイットリウムを添加物として含む酸化ジルコニウムのよ うな固体からなる。そして適当な通流システムによって燃料ガス、主として水素 が陽極側に、酸素或いは燃焼空気が陰極側に導かれ、酸化生成物Ｈ₂Ｏを含んだ 陽極側の排気及び陰極側の排気が運び出される。その際燃料電池は燃料ガスを、 その効率が所謂カルノープロセスによって限定されている従来公知の内燃機関力 発電装置の場合よりも高い効率でかつ環境汚染も少なく電気エネルギーに変換す ることができる。 今日行われている開発計画では燃料電池の運転の際、特に高温燃料電池におい て発生する熱を有効に利用することが研究されている。かくして高温燃料電池発 電装置の開発は、通常、高温燃料電池ブロックにガスタービン設備を組み合わせ て、高温燃料電池をガスタービンの燃焼室として利用するようにした複合型装置 から出発している。 燃料電池において電流とともに発生する排熱は、今日、高温燃料電池の陰極側 における過剰空気によって運び出される。その結果、多量の空気流のためガスタ ービンにおけるそれだけ大きいコンプレッサ定格が必要になる。供給される空気 及び燃料ガスも、高温燃料電池のセラミック材料に熱的な過負荷とならない程度 に、予備加熱されねばならない〔ハー・ウエント、ファウ・プルツァーク著「燃 料電池」ファデーイー出版社、第１版デュッセルドルフ、１９９０年参照〕ので 、排熱の殆どの部分が過剰空気を含む空気及び燃料ガスを加熱するために必要と されることになる。適切な配管構成でないとこのエネルギー需要は高温燃料電池 ブ ロックの正味の電気出力の著しい低下を招くことになる。多くの場合陽極及び陰 極側の多量の空気流の僅かな部分しか熱エネルギーの再利用のために使われてい ない。 この発明の課題は、燃料電池、特に高温燃料電池或いは高温燃料電池ブロック の全体効率を、その排熱をできるだけ有効に利用することにより高めることにあ る。 この課題は請求の範囲１及び１４の特徴により解決される。この発明のその他 の構成は請求の範囲２乃至１３及び１５乃至２８により明らかにされている。 方法に関してこの課題は、この発明によれば、取り出された熱が燃料電池に供 給される燃料ガスの予備加熱及び／或いは燃料電池に供給される酸素或いは酸素 キャリアガスの予備加熱のために利用されることにより達成される。これにより このような排熱が生ずる温度範囲が最適に利用されるだけでなく、同時にまた燃 料電池が、さもないと流入する低温のガスにより起こる熱応力から確実に保護さ れる。なおこの場合酸素キャリアガスとしては技術的に純粋な酸素の他に、例え ば空気のような酸素を含むガス混合体或いは酸素を分離するガスであってもよい 。 また、装置に関してこの課題は、この発明によれば、燃料電池或いは燃料電池 ブロックの陰極もしくは陽極へのガス供給管に少なくとも１つの熱交換器加熱面 が接続され、この加熱面自体は陰極側排気及び／或いは陽極側排気ガスの排気管 に接続されることにより達成される。これにより燃料電池に流入する媒体は、燃 料電池がその都度の時点で丁度内部に持っている温度レベルとほぼ同じ温度レベ ルに高められる。 この発明の特に合目的的な構成例においては、燃料電池に供給された燃料ガス 及び／或いは酸素もしくは酸素キャリアガスの予備加熱後の若干冷却された排気 がさらに熱の取出しのために燃料電池もしくは燃料電池ブロックの中に組み込ま れた熱交換器加熱面に沿って導かれる。このことは、同一ガス成分より熱を改め て取り出すことによって所定の排気量により取り出される熱のほぼ２倍の熱を取 り出すことができるので、燃焼空気量は専ら化学量論的な必要に応じて最適化す ることができるという利点を有する。この結果、燃料電池内のガス通路及び全て の機器を、そうでない場合よりも、それだけ少量の流量に合わせて設計すること ができることになる。このことは、特にコンプレッサ及び燃料電池に流入するガ スの予備加熱のため必要とされる熱交換装置においても効果がある。 燃料電池或いは燃料電池ブロックからの熱の取出しは、この発明の構成例にお いて、燃料電池或いは燃料電池ブロックに流入する燃料ガス及び／或いは酸素も しくは酸素キャリアガスが圧縮される場合及び燃料電池或いは燃料電池ブロック から流出する燃料ガスが少なくとも１つのガスタービンにおいて断熱膨張される 場合にさらに向上する。同時にこの場合、全てのガス通路及び熱交換器断面も小 さくすることができる。この場合付加的に燃料電池或いは燃料電池ブロックの電 気出力も高くなる。さらに、流入ガスのこの種の予備加熱及び燃料電池の冷却に より、簡単な配管構成で高い電気的効率を達成することができる。計算によれば 、これにより全体設備として電気効率が約６０％の高温燃料電池において配管構 成及びプロセス条件により７０乃至８０％の電気効率が達成されることが示され ている。なおこのことは、既に圧縮された燃料ガスを供給する際に事情によって は燃料ガス供給者側において生ずるコンプレッサ定格を含めてあてはまる。 全体効率をさらに向上させるための前提条件は、ガスタービンの排気が蒸気生 成のためこのタービンに直列接続された排熱ボイラに導かれることによって得ら れる。この場合燃料電池内で直接得られた電気エネルギーに付加して、プロセス 蒸気も得られ、この蒸気を場合によってはタービンで発電のためにさらに利用す ることもできる。 極めて効率的な熱利用装置は、この発明のための構成例において、陰極側及び ／或いは陽極側排気のガス排気管が流れの方向にみて陽極及び／或いは陰極への ガス供給管のための熱交換器加熱面の後に、燃料電池或いは燃料電池ブロックに 組み込まれた熱交換器加熱面に沿って導かれることによって得られる。この構成 により比較的少量のガス量でかなり多くの熱を燃料電池から取り出すことができ る。なお組み込まれた熱交換器加熱面には、燃料電池ブロック内に組み込まれた 熱交換器加熱面並びに燃料電池ブロックの外部に突出した冷却フィンにより形成 される加熱面も含む。その場合燃料電池のブロック断面が比較的大きい場合は前 者の方が有利である。 エネルギーの取得は、陰極及び／或いは陽極へのガス供給管にコンプレッサ、 そして対応の排気ガス管にタービンを付設することによってさらに高めることが できる。その場合ガス圧力がより高くなるので燃料電池の電気出力が高められ、 また燃料電池からの熱の取り出しも増大される。 後者の場合にはまたさらに蒸気発生器が排熱ボイラとしてガスタービンの排気 管に接続され、また蒸気発生器がその蒸気側において陰極側排気及び／或いは陽 極側排気のための排気管に流れの方向にみて組み込まれた熱交換器加熱面の前で 接続される場合に、燃料電池或いは燃料電池ブロックからの熱の取り出しもガス タービンから取り出される出力も著しく向上する。このことはまた、それにより コンプレッサの他に発電機を駆動し得るための前提条件でもある。 燃料電池に供給されるガスの予備加熱は、再循環配管を排気ガス管に、排気の 流れの方向にみて燃料電池に組み込まれた熱交換器加熱面或いは再熱過熱器加熱 面の後に接続し、これにより流入ガスのための熱交換器に通じる排気管と排気ガ ス管とを接続することにより著しく改善することができる。これにより熱交換器 に入る熱の取入れを、あらゆる運転状態において燃料電池に流入するガスの充分 な加熱が達成されるように調整することができる。 この発明の具体的な構成例はその他の請求の範囲において示されている。 この発明の実施例を図に基づいて説明する。 図１は燃料電池からの熱の取り出しのための経路を概略的に示し、 図２は燃料電池にガスタービンを接続した高温燃料電池発電装置を、 図３は蒸気発生器を接続した高温燃料電池発電装置を、概略的に示す。 図１はこの発明の基本原理を示す。図１において、燃料電池１は陽極側２と陰 極側３とに分かれている。この図では熱交換装置は示されていないが、この熱交 換装置により運転に際して陽極側に生ずる排熱４は燃料ガス４’を予備加熱する ために、陰極側に生ずる排熱５は酸素もしくは燃焼空気５’を予備加熱するため に直接取り出されている。さらに矢印６は陽極側２並びに陰極側３からの排熱を この後に接続されるプロセスにおける利用のために間接的もしくは直接的な取り 出しを示している。なおここで「この後に接続されるプロセス」とは、蒸気の発 生やタービンにおけるエネルギー利用、また化学プロセスの促進のための熱出力 のようなプロセス熱の発生等を意味する。さらに、陽極側の排熱で陰極側に流入 する空気を、そして陰極側の排熱で陽極側に流入する燃料ガスを加熱できること が破線の矢印で示されている。その場合排熱は燃料電池から直接に、また燃料電 池を通過する排気を介して間接的に移送される。図１の模式図は、排熱が陽極側 もしくは陰極側の外部の排気管に組み込まれた熱交換器を介して或いは燃料電池 自体の中に組み込まれた加熱面を介して取り出されるかは明らかにしていない。 このいずれの方法もそれらの組み合わせも熱工学的には等価である。重要なこと は、これらの手段で或いはこれらの手段の組み合わせにより燃焼空気また燃料ガ スの大量の流れが化学量論的に必要な値の近くに選ばれ得ることである。何とな れば、流入するガス、特に燃焼空気はもはや燃料電池の冷却媒体として専ら使用 される必要がないからである。 図２はこの発明による高温燃料電池発電装置１の具体的構成の模式図である。 図２に示された実施例ではこの燃料電池発電装置１は概略的に示された陽極側２ と陰極側３並びにその内部に組み込まれた熱交換器加熱面１４を備えた高温燃料 電池を含む。燃料電池の陽極側２は燃料ガス供給管３３に接続され、この供給管 にはコンプレッサ３０及び燃料ガス４’の予備加熱のための熱交換器１２が接続 されている。陰極側３は酸素或いは空気供給管３２に接続され、この空気供給管 ３２にはコンプレッサ１０と燃料電池に供給される酸素或いは空気を予備加熱す るための熱交換器１１とが接続されている。図２の実施例では陽極側排気の排気 管３５は燃料ガス４’のための熱交換器１２を通り、エジェクターとして形成さ れた混合器１３に接続されている。同様に陰極側排気のガス排気管３４には混合 器１３に接続される前に酸素のための熱交換器１１が接続されている。混合器１ ３からは排気管４２が燃料電池内に組み込まれた熱交換器加熱面１４を通ってタ ービン１５に至る。さらに排気管４２はそこから蒸気発生器１６及び復水器１７ を介して外部に達する。蒸気発生器１６の蒸気管３６は混合器１３に接続され、 エジェクターを駆動する。蒸気管３６はまたプロセス蒸気２０を取り出すための 分岐管を有する。復水器１７は復水分岐管１９を有し、この復水分岐管１９はま た蒸気発生器１６の入口側にも接続されている。 燃料電池発電装置の運転の際、ガスコンプレッサ３０を介して、この例では水 素４’が燃料ガスとして燃料ガス供給管３３に押し込まれ、燃料ガスが燃料電池 の陽極側に導入される前に、熱交換器１２において排気管３５を介して引き出さ れた陽極側排気によりほぼ燃料電池温度に加熱される。同様に酸素或いは空気５ ’もコンプレッサ１０を介して圧縮され、酸素もしくは空気供給管３２を介して 熱交換器１１に押し込まれ、そこでほぼ燃料電池温度に加熱されてから燃料電池 の陰極側３に導びかれる。燃料電池内では、ここでは詳しく説明しないが、燃料 ガス４’と酸素５’との酸化により電流が発生する。陽極側の排気、主として燃 焼生成物である水は陽極側排気管３５を介して取り出され、熱交換器１２を貫流 し、そこに供給される燃料ガス４’とその熱の一部を熱交換し、混合器１３に導 かれる。同様に陰極側３の排気は陰極側排気管３４を介して取り出され、熱交換 器１１を通って混合器１３に導かれる。熱交換器１１内では、主として例えば窒 素のような不活性ガスからなる陰極側排気がその熱の一部を新たに供給される空 気もしくは酸素に与える。 混合器１３では陽極側排気、陰極側排気並びに蒸気管３６を介して供給される 新鮮な蒸気が互いに混ぜ合わせられる。この混合ガスは排気管４２を介して燃料 電池１に組み込まれた熱交換器加熱面１４を通って、ここでは膨張タービンとし て作動しているガスタービン１５に導かれる。タービンは、ここではその方法は 示されていないが、両コンプレッサ１０及び３０を駆動する。さらにタービンは 発電機（図示せず）を介して電気出力の発生に使われる。タービンの排気は蒸気 発生器１６及び復水器１７を順次貫流する。蒸気発生器１６では排気のなお残っ ている熱により蒸気が生成され、この蒸気は蒸気管３６を介して一部は混合器１ ３に、一部はプロセス蒸気２０として他の接続された機器に導かれる。充分に冷 却されたガスタービンの排気は復水器１７で乾燥され、乾燥された排気１８とし て導出される。復水器１７で分離した凝縮水１９は再び蒸気発生器１６に送り込 まれて蒸気生成に使われる。必要に応じて再循環管４０を介して内部加熱面１４ からの高温排気が熱交換器１１、１２に導かれる。このようにして熱交換器１１ 、１２への熱供給が高められる。 この燃料電池発電装置の利点は、陽極側並びに陰極側の排気の熱を燃料電池に 流入するガスの加熱に利用することにある。その場合両排気の熱が利用されるだ けでなく、同時にまた再循環管４０を介して供給される付加的な排気によって流 入するガスを、燃料電池の温度レベルにほぼ相当する温度レベルに加熱すること が保証される。これにより、流入するガスと排気との間のかなり大きい、そして 時として燃料電池の材料に熱応力をもたらすような温度差を回避することができ る。同時にこれは、あらゆる運転状態、即ち燃料電池出力のランアップやその出 力減少のときにも確実に保証される。さらにこの燃料電池発電装置において熱交 換器１１及び１２で部分的に冷却された燃料電池の排気が燃料電池に組み込まれ た熱交換器加熱面１４に導かれ、そこで改めて加熱されることは特に有利である 。これによって、同一のガスが数回燃料電池からの熱の取り出しに利用される。 このことはまた、燃料電池に供給されるガス量をただ化学量論的な必要条件のみ に従って選ぶことができ、冷却の目的から余分の量を圧縮して加熱したり、付加 的に燃料電池に導くような必要がないという有利な副次的効果をも持つ。この効 果はまた、燃料電池内に組み込まれた熱交換器加熱面１４から流出する排気によ り蒸気発生器１６で蒸気が発生され、この蒸気が蒸気管３６及び混合器１３を介 して同様に熱交換器加熱面１４に導かれることによってさらに拡大される。これ により冷却能力は燃料電池の比較的高い温度レベルにさらに強化される。熱交換 器加熱面１４に接続されたタービン１５は、この構成ではコンプレッサ１０及び ３０を駆動するエネルギーを供給する。さらに発電機の駆動により付加的な電気 エネルギーを発生させる。蒸気発生器１６で使用された水は、プロセス蒸気２０ がその他の機器のため抽出されないときは、復水器１７からの凝縮水１９で殆ど カバーできる。 図３は図２による燃料電池発電装置の異なる構成例を示す。この図においても 高温燃料電池、実際には高温燃料電池ブロックが１で示され、その陽極側は２で 、陰極側は３で示されている。図２の実施例と同様に燃料ガス供給管３３にはコ ンプレッサ３０と熱交換器１２が、空気或いは酸素供給管３２にはコンプレッサ １０と熱交換器１１とが属している。両熱交換器１１、１２それ自体はそれぞれ 陰極側排気管３４、陽極側排気管３５に接続されている。両排気管３４、３５は エジェクターとして形成された混合器１３に接続されている。混合器１３により 生成された混合気体は燃料電池に組み込まれた熱交換器加熱面１４及び排気管４ ２を介して、この例では中圧ガスタービンとして形成されているガスタービン１ ５に導かれている。図２の実施例と異なり図３の実施例では中圧ガスタービン１ ５の排気管４２にさらにエジェクターとして形成された混合器２２が接続されて いる。排気管４２は混合器２２を経過した後燃料電池ブロック１に組み込まれた 再熱過熱器の加熱面２１に接続されている。さらに排気管４２はこの再熱過熱器 の加熱面２１から低圧ガスタービン２３に、低圧ガスタービン２３から排熱回収 蒸気発生器３１に、そして排熱回収蒸気発生器３１から排気の乾燥のための復水 器１７に導かれている。排熱回収蒸気発生器３１は低圧蒸気発生器２４と中圧蒸 気発生器１６とを有している。復水器１７の復水管１９は給水ポンプ３８を介し て低圧蒸気発生器２４の加熱面に接続されている。低圧蒸気管３７は中圧ガスタ ービン１５に接続された混合器２２に接続されている。低圧蒸気発生器２４の給 水管はさらに給水ポンプ３９を備えた分岐を有しており、この給水ポンプを介し て排熱回収蒸気発生器３１の申圧蒸気発生器１６が給水される。この中圧蒸気発 生器１６は蒸気管３６を介して混合器１３に接続されている。両蒸気管３６及び ３７はそれぞれ一つの分岐２５もしくは２０を有し、これにより中圧及び低圧蒸 気を他の用途に分岐する。さらに排気管４２には熱交換器加熱面１４の後で再循 環管４０が接続されている。この再循環管４０はまた排気管３４、３５にそれら が熱交換器１１、１２に入る前で接続されている。 図３に示された図２の燃料電池発電装置の異なる構成例によれば、燃料電池に はより大きな圧力が加わるので高温燃料電池ブロックからより大きな熱の取り出 しの前提条件が得られる。この熱の取り出しは陽極側及び陰極側の排気の熱の取 り出しによっても、また燃料電池ブロックに組み込まれた熱交換器加熱面及び再 熱過熱器加熱面からの熱移送を介しても行われる。さらに燃料電池ブロックに組 み込まれた熱交換器加熱面並びに再熱過熱器加熱面からの熱移送は、この場合排 気ガスが加熱されるだけでなく、さらに両混合器１３及び２２において蒸発され た湿気蒸気もともに加熱されることにより、なお増大される。これによりその他 に、中圧及び低圧タービン１５及び２３に生じ図示してない発電機を介して電気 エネルギーを発生する軸出力も増大する。この場合もまた、その他のプロセスの ためのプロセス蒸気が分岐されないときは、全体の水需要は復水を復水器から還 流させることによって実質的にカバーできる。 図２の高温燃料電池発電装置においてもまた図３のそれにおいても、燃料電池 に供給される炭素を含む燃料ガスに蒸気管３６に接続された配管４１を介して水 蒸気を混合して、水ガス反応により付加的に水素を生成し、かくして燃料ガスの 炭素成分をも電力発生に利用することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シユトイエ、トルステン ドイツ連邦共和国 デー‐2000 ハンブル ク 60 ロツゲンカンプ １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．燃料電池もしくは燃料電池ブロック（１）から排出された排熱（４、５、６ ）が燃料電池に供給される燃料ガス（４’）の予備加熱のため及び／或いは同じ く供給される酸素或いは酸素キャリアガス（５’）の予備加熱のために利用され ることを特徴とする燃料電池、特に高温燃料電池或いは高温燃料電池ブロックの 排熱の利用方法。 ２．燃料電池もしくは燃料電池ブロック（１）から流出した陰極側排気及び／或 いは陽極側排気が燃料電池に供給される燃料ガス（４’）の予備加熱のため及び ／或いは同じく供給される酸素或いは酸素キャリアガス（５’）の予備加熱のた めに利用されることを特徴とする請求の範囲１記載の方法。 ３．燃料電池に流入する燃料ガス（４’）及び／或いは燃料電池に流入する酸素 もしくは酸素キャリアガス（５’）の予備加熱後の冷却された排気が燃料電池も しくは燃料電池ブロック（１）に組み込まれた熱交換器加熱面（１４）に沿って 導かれることを特徴とする請求の範囲１又は２記載の方法。 ４．燃料電池或いは燃料電池ブロック（１）に流入する燃料ガス（４’）及び／ 或いは酸素ガス或いは酸素キャリアガス（５’）が圧縮され、燃料電池或いは燃 料電池ブロックから流出した排気が少なくとも１つのガスタービン（１５、２３ ）で断熱膨張されることを特徴とする請求の範囲１乃至３の１つに記載の方法。 ５．燃料電池或いは燃料電池ブロック（１）から流出した排気が先ず燃料電池に 流入する燃料ガス（４’）及び／或いは燃料電池に流入する酸素もしくは酸素キ ャリアガス（５’）の予備加熱のために熱交換器（１１、１２）を通して、次い で燃料電池もしくは燃料電池ブロック（１）に組み込まれた熱交換器加熱面（１ ４）に沿って、しかる後ガスタービン（１５、２３）を通して導かれる ことを特徴とする請求の範囲１乃至４の１つに記載の方法。 ６．燃料電池もしくは燃料電池ブロック（１）から取り出された排熱（２０、２ ５）が燃料電池或いは燃料電池ブロック（１）に直列或いは並列接続された装置 のおいてプロセス熱として使用されることを特徴とする請求の範囲１乃至５の１ つに記載の方法。 ７．燃料電池或いは燃料電池ブロック（１）に直列或いは並列接続された装置（ １６、３１）の蒸気が生成されることを特徴とする請求の範囲６に記載の方法。 ８．蒸気が、排気の流れの方向において燃料電池或いは燃料電池ブロック（１） に流入する燃料ガス（４’）及び／或いは酸素ガス或いは酸素キャリアガス（５ ’）の加熱のための熱交換器（１１、１２）の後でかつガスタービン（１５）の 前で排気に混合されることを特徴とする請求の範囲６又は７記載の方法。 ９．ガスタービン（１５）の排気が蒸気生成のためタービンに直列接続された排 熱蒸気発生器（１６、３１）に導かれることを特徴とする請求の範囲６乃至８の １つに記載の方法。 10．ガスタービン（１５）の排気が排熱蒸気発生器（１６、３１）での熱交換の 後水再生のため排気復水器（１７）に導かれることを特徴とする請求の範囲１乃 至９の１つに記載の方法。 11．ガスタービン（１５）から出た一部膨張した排気がさらに熱を利用するため 、燃料電池もしくは燃料電池ブロックに組み込まれた熱交換器加熱面（２１）で 再熱されてもう１つのガスタービン（２３）に導かれることを特徴とする請求の 範囲１乃至１０の１つに記載の方法。 12．組み込まれた熱交換器加熱面（１４、２１）から出た排気の一部が燃料電池 或いは燃料電池ブロック（１）に流入するガス（４’、５’）の加熱ために熱交 換器（１１、１２）に流入する排気に混合されることを特徴とする請求の範囲１ 乃至１１の１つに記載の方法。 13．排気復水器（１７）で得られた熱が加熱目的に使用されることを特徴とする 請求の範囲１乃至１２の１つに記載の方法。 14．燃料電池もしくは燃料電池ブロック（１）の陰極（３）もしくは陽極（２） へのガス供給管（３２、３３）に少なくとも１つの熱交換器（１１、１２）が接 続され、この熱交換器（１１、１２）自体はそれぞれ陰極側或いは陽極側のガス 排気管（３４、３５）に接続されていることを特徴とする請求の範囲１乃至１３ の１つに記載の方法を実施するための熱利用装置。 15．陰極側或いは陽極側のガス排気管（３４、３５）が流れの方向にみて陰極或 いは陽極へのガス供給管（３２、３３）の熱交換器（１１、１２）の後で燃料電 池或いは燃料電池ブロック（１）に組み込まれた熱交換器加熱面（１４）に導か れていることを特徴とする請求の範囲１４記載の熱利用装置。 16．陰極側及び／或いは陽極側排気の排気管（３４、３５）が直列接続されるプ ロセスの少なくとも１つの熱交換器（１６、２４、１７）に接続されていること を特徴とする請求の範囲１４又は１５記載の熱利用装置。 17．直列接続されるプロセスの熱交換器が蒸気発生器（１６、２４、３１）であ ることを特徴とする請求の範囲１６記載の熱利用装置。 18．蒸気発生器（１６、２４、３１）が蒸気側で、流れの方向にみて組み込まれ た熱交換器加熱面（１４）の前で陰極側及び／或いは陽極側排気の排気管（３４ 、３５）に接続されていることを特徴とする請求の範囲１４乃至１７の１つに記 載の熱利用装置。 19．陰極（３）及び／或いは陽極（２）へのガス供給管（３２、３３）にコンプ レッサ（１０、３０）が、それぞれの排気管（３４、３５）にガスタービン（１ ５、２３）が付設されていることを特徴とする請求の範囲１４乃至１８の１つに 記載の熱利用装置。 20．蒸気発生器（１６、２４）が排熱ボイラ（３１）として排気管（３４）にガ スタービン（１５、２３）の背後で接続されていることを特徴とする請求の範囲 １７乃至１９の１つに記載の熱利用装置。 21．ガス排気管（３４）が流れの方向にみてガスタービン（１５）の背後で燃料 電池或いは燃料電池ブロック（１）の再熱過熱器加熱面（２１）を介して及び他 の熱交換器（１６、２４、１７）を介して導かれていることを特徴とする請求の 範囲１４乃至２０の１つに記載の熱利用装置。 22．第二のガスタービン（２３）がガス俳気管（３４）に排気の流れの方向にみ て第一のタービン（１５）及び再熱過熱器加熱面（２１）の後でかつその他の熱 交換器（１６、２４、１７）の前で接続されていることを特徴とする請求の範囲 １４乃至２１の１つに記載の熱利用装置。 23．熱交換器（１６、２４）が排熱回収蒸気発生器（３１）の構成要素であるこ とを特徴とする請求の範囲１６乃至２２の１つに記載の熱利用装置。 24．再熱過熱器加熱面（２１）が燃料電池或いは燃料電池ブロック（１）に組み 込まれていることを特徴とする請求の範囲２１乃至２３の１つに記載の熱利用装 置。 25．排熱回収蒸気発生器（１６、３１）の蒸気管（３６）が排気管（３４、３５ ）に熱交換器加熱面（１４）の前で接続され、排熱回収蒸気発生器（３１）の 低圧蒸気配管（３７）が第一のタービン（１５）のガス排気管（３４）に再熱過 熱器加熱面（２１）の前で、かつ排流側で排熱回収蒸気発生器（３１）に排気乾 燥のため排気復水器（１７）が組み込まれていることを特徴とする請求の範囲１ ４乃至２４の１つに記載の熱利用装置。 26．再循環管（４０）が排気管（３４）に熱交換器加熱面（１４）或いは再熱過 熱器加熱面（２１）の後ろで接続され、排気管を流入ガスの熱交換器（１１、１ ２）に通じる排気管（３４、３５）に接続していることを特徴とする請求の範囲 １４乃至２４の１つに記載の熱利用装置。 27．陰極側排気管（３４）及び陽極側排気管（３５）が混合器（１３）に接続さ れていることを特徴とする請求の範囲１４乃至２６の１つに記載の熱利用装置。 28．燃料ガス供給管が蒸気管（３６）に接続されていることを特徴とする請求の 範囲１４乃至２７の１つに記載の熱利用装置。