JPH087909A - 燃料電池発電設備 - Google Patents
燃料電池発電設備Info
- Publication number
- JPH087909A JPH087909A JP6143170A JP14317094A JPH087909A JP H087909 A JPH087909 A JP H087909A JP 6143170 A JP6143170 A JP 6143170A JP 14317094 A JP14317094 A JP 14317094A JP H087909 A JPH087909 A JP H087909A
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- Japan
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- air
- electrode
- fuel cell
- heat exchanger
- fuel
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- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃料電池本体から洩出するりん酸を効果的に
吸収し、りん酸による腐蝕を防止するとともに、システ
ム全体の熱効率を向上させること。 【構成】 燃料電池本体１の燃料極１ａに水素リッチガ
スを供給するとともに空気極１ｂに空気を供給して発電
する燃料電池発電設備において、空気極１ｂに供給する
空気を加熱するとともに、上記空気極１ｂから洩れ出る
りん酸を回収する吸着熱交換器１０を設けた。
吸収し、りん酸による腐蝕を防止するとともに、システ
ム全体の熱効率を向上させること。 【構成】 燃料電池本体１の燃料極１ａに水素リッチガ
スを供給するとともに空気極１ｂに空気を供給して発電
する燃料電池発電設備において、空気極１ｂに供給する
空気を加熱するとともに、上記空気極１ｂから洩れ出る
りん酸を回収する吸着熱交換器１０を設けた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池本体の燃料極
に水素リッチガスを供給するとともに空気極に空気を供
給して発電する燃料電池発電設備に関する。
に水素リッチガスを供給するとともに空気極に空気を供
給して発電する燃料電池発電設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、燃料電池発電設備においては、
都市ガス等の燃料と水蒸気とを改質器で改質反応させて
水素を生成し、その水素を燃料電池本体の燃料極に供給
するとともに空気極に空気を供給し、電池本体内での電
気反応により電力を発生させることが行なわれている。
都市ガス等の燃料と水蒸気とを改質器で改質反応させて
水素を生成し、その水素を燃料電池本体の燃料極に供給
するとともに空気極に空気を供給し、電池本体内での電
気反応により電力を発生させることが行なわれている。
【０００３】すなわち、図７は従来の燃料電池発電設備
の系統図であって、図中符号１は燃料電池本体であり、
燃料極１ａと空気極１ｂとの間に電解質マトリックス１
ｃが介在され積層されている。上記燃料極１ａには、改
質器２、熱交換器３及び一酸化炭素変成器４を経て改質
反応された水素リッチガスが燃料として供給され、一方
空気極１ｂには空気圧縮機５によって加圧された空気が
供給され、両極間で電気反応が行なわれ、電気エネルギ
ーが取り出される。
の系統図であって、図中符号１は燃料電池本体であり、
燃料極１ａと空気極１ｂとの間に電解質マトリックス１
ｃが介在され積層されている。上記燃料極１ａには、改
質器２、熱交換器３及び一酸化炭素変成器４を経て改質
反応された水素リッチガスが燃料として供給され、一方
空気極１ｂには空気圧縮機５によって加圧された空気が
供給され、両極間で電気反応が行なわれ、電気エネルギ
ーが取り出される。
【０００４】ところで、上記燃料極１ａから排出された
ガスは、改質器２のバーナ２ａに燃料として供給され
る。この改質器２には空気圧縮機５によって加圧され、
熱交換器６を経た空気も燃料用空気として供給され、上
記改質器２で燃焼した燃焼後の排ガスは、上記熱交換器
６で燃焼用空気を加熱した後、凝縮器７を経て外部に排
出される。一方、空気極から排出された空気は上記凝縮
器６の上流側で改質器２からの排ガスと合流されて外部
に排出される。なお、図中符号８は循環水ポンプ、９は
冷却器である。
ガスは、改質器２のバーナ２ａに燃料として供給され
る。この改質器２には空気圧縮機５によって加圧され、
熱交換器６を経た空気も燃料用空気として供給され、上
記改質器２で燃焼した燃焼後の排ガスは、上記熱交換器
６で燃焼用空気を加熱した後、凝縮器７を経て外部に排
出される。一方、空気極から排出された空気は上記凝縮
器６の上流側で改質器２からの排ガスと合流されて外部
に排出される。なお、図中符号８は循環水ポンプ、９は
冷却器である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記燃料電
池本体は相当長期に亘って運転が可能であり、またその
ような条件が義務付けられているが、その間電解質マト
リックス１ｃに使用されているりん酸が蒸気となり、わ
ずかではあるが下流に洩出し、このため下流の配管や熱
交換器を腐蝕させる可能性がある。すなわち、燃料極で
はりん酸蒸気が余剰の水蒸気とともに出て水蒸気の凝縮
とともに液体に凝縮する。また空気極側においても空気
中に洩出したりん酸蒸気が下流側の配管や熱交換器に付
着し、これらの部材がりん酸による腐蝕劣化すること等
の問題がある。
池本体は相当長期に亘って運転が可能であり、またその
ような条件が義務付けられているが、その間電解質マト
リックス１ｃに使用されているりん酸が蒸気となり、わ
ずかではあるが下流に洩出し、このため下流の配管や熱
交換器を腐蝕させる可能性がある。すなわち、燃料極で
はりん酸蒸気が余剰の水蒸気とともに出て水蒸気の凝縮
とともに液体に凝縮する。また空気極側においても空気
中に洩出したりん酸蒸気が下流側の配管や熱交換器に付
着し、これらの部材がりん酸による腐蝕劣化すること等
の問題がある。
【０００６】本発明はこのような点に鑑み、上記燃料電
池本体から洩出するりん酸を効果的に吸収し、りん酸に
よる腐蝕を防止するとともに、システム全体の熱効率を
向上させるようにした燃料電池発電設備を得ることを目
的とする。
池本体から洩出するりん酸を効果的に吸収し、りん酸に
よる腐蝕を防止するとともに、システム全体の熱効率を
向上させるようにした燃料電池発電設備を得ることを目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、燃料電池
本体の燃料極に水素リッチガスを供給するとともに空気
極に空気を供給して発電する燃料電池発電設備におい
て、上記空気極に供給する空気と上記空気極から排出さ
れる空気とを互いに熱交換させ、空気極に供給する空気
を加熱するとともに、上記空気極から洩れ出るりん酸を
回収する吸着熱交換器を設けたことを特徴とする。
本体の燃料極に水素リッチガスを供給するとともに空気
極に空気を供給して発電する燃料電池発電設備におい
て、上記空気極に供給する空気と上記空気極から排出さ
れる空気とを互いに熱交換させ、空気極に供給する空気
を加熱するとともに、上記空気極から洩れ出るりん酸を
回収する吸着熱交換器を設けたことを特徴とする。
【０００８】また、第２の発明は、上記燃料極から排出
されるガスに改質器の燃焼排ガスとを互いに熱交換さ
せ、上記燃料極から排出され改質器のバーナに導入され
るガスを加熱するとともに、上記燃料極から洩れ出るり
ん酸を回収する吸着熱交換器を設けたことを特徴とす
る。
されるガスに改質器の燃焼排ガスとを互いに熱交換さ
せ、上記燃料極から排出され改質器のバーナに導入され
るガスを加熱するとともに、上記燃料極から洩れ出るり
ん酸を回収する吸着熱交換器を設けたことを特徴とす
る。
【０００９】第３の発明は、第１の発明においてさらに
吸着熱交換器によって加熱された空気を改質器のバーナ
に導入することを特徴とする。
吸着熱交換器によって加熱された空気を改質器のバーナ
に導入することを特徴とする。
【００１０】さらに、第４の発明は吸着熱交換器が、空
気極或は燃料極から排出されるガスと熱交換を行なうた
めの伝熱管の間に、繊維状金属及び炭素粒子の混合物を
充填したものであることを特徴とする。
気極或は燃料極から排出されるガスと熱交換を行なうた
めの伝熱管の間に、繊維状金属及び炭素粒子の混合物を
充填したものであることを特徴とする。
【００１１】
【作用】空気極或は燃料極から排出されるガスが吸着熱
交換器を流れる間、燃料電池本体から漏出したりん酸が
上記吸着熱交換器内で吸収され、下流の各機器へのりん
酸の付着が防止される。しかも上記吸着熱交換器による
熱交換によって、熱量を効果的に利用でき、システム全
体の効率を向上させることができる。
交換器を流れる間、燃料電池本体から漏出したりん酸が
上記吸着熱交換器内で吸収され、下流の各機器へのりん
酸の付着が防止される。しかも上記吸着熱交換器による
熱交換によって、熱量を効果的に利用でき、システム全
体の効率を向上させることができる。
【００１２】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。なお、図中図７と同一部分には同一符
号を付しその詳細な説明は省略する。
ついて説明する。なお、図中図７と同一部分には同一符
号を付しその詳細な説明は省略する。
【００１３】図１は本発明の一実施例を示す系統図であ
って、空気圧縮機５と燃料電池本体１との間には吸着熱
交換器１０が設けられており、空気圧縮機５から送給さ
れ空気極１ｂに流入する空気と、燃料電池本体１で電気
化学反応を行ない空気極１ｂから排出される空気とが、
上記吸着熱交換器１０で熱交換し、熱交換を行なった排
出空気は凝縮器７に導入される。
って、空気圧縮機５と燃料電池本体１との間には吸着熱
交換器１０が設けられており、空気圧縮機５から送給さ
れ空気極１ｂに流入する空気と、燃料電池本体１で電気
化学反応を行ない空気極１ｂから排出される空気とが、
上記吸着熱交換器１０で熱交換し、熱交換を行なった排
出空気は凝縮器７に導入される。
【００１４】ところで、上記吸着熱交換器１０では、空
気極１ｂに流入する空気の温度が空気極１ｂから排出さ
れる空気との熱交換によって約１００℃高められる。し
たがって、燃料電池本体の冷却水における熱量を増加さ
せることができ、この熱量を他の目的に使用することに
よって燃料電池システムの効率を高めることができる。
気極１ｂに流入する空気の温度が空気極１ｂから排出さ
れる空気との熱交換によって約１００℃高められる。し
たがって、燃料電池本体の冷却水における熱量を増加さ
せることができ、この熱量を他の目的に使用することに
よって燃料電池システムの効率を高めることができる。
【００１５】図２は、上記吸着熱交換器１０の概略構成
を示す図であって、ケーシング１１の一側壁面には空気
極１ｂから排出される空気の入口配管１２が接続され、
対向側壁面には出口配管１３が接続されている。また、
上記ケーシング１１内には、圧縮空気の入口ヘッダ１４
及び出口ヘッダ１５が互いに平行に配設されており、そ
の入口ヘッダ１４と出口ヘッダ１５間が、図３に示すよ
うに、多数のジグザグ状に屈曲された小口径伝熱管１６
によって連結されている。
を示す図であって、ケーシング１１の一側壁面には空気
極１ｂから排出される空気の入口配管１２が接続され、
対向側壁面には出口配管１３が接続されている。また、
上記ケーシング１１内には、圧縮空気の入口ヘッダ１４
及び出口ヘッダ１５が互いに平行に配設されており、そ
の入口ヘッダ１４と出口ヘッダ１５間が、図３に示すよ
うに、多数のジグザグ状に屈曲された小口径伝熱管１６
によって連結されている。
【００１６】また、上記ケーシング１１はその底壁１１
ａがフランジ部によってケーシング本体に着脱可能とし
てあり、その底壁１１ａの内面には炭素またはグラファ
イトでできた炭素板１７が敷設されている。
ａがフランジ部によってケーシング本体に着脱可能とし
てあり、その底壁１１ａの内面には炭素またはグラファ
イトでできた炭素板１７が敷設されている。
【００１７】さらに、上記ケーシング１１内には、図４
に示すように、各伝熱管１６間に繊維状金属２０と炭素
またはグラファイトでできた粒子２１との混合物が充填
されている。
に示すように、各伝熱管１６間に繊維状金属２０と炭素
またはグラファイトでできた粒子２１との混合物が充填
されている。
【００１８】したがって、空気極１ｂから流出した空気
が吸着熱交換器１０のケーシング１１内に流入すると、
入口ヘッダ１４を経て各伝熱管１６内に流入した圧縮空
気と熱交換し、空気極１ｂに流入する空気を加熱すると
ともに、上記ケーシング１１内に充填されている繊維状
金属２０及び粒子２１と接触し、空気極１ｂで洩れ出た
りん酸が上記繊維状金属２０及び炭素板１７に吸着さ
れ、りん酸が下流側に流出することが防止される。
が吸着熱交換器１０のケーシング１１内に流入すると、
入口ヘッダ１４を経て各伝熱管１６内に流入した圧縮空
気と熱交換し、空気極１ｂに流入する空気を加熱すると
ともに、上記ケーシング１１内に充填されている繊維状
金属２０及び粒子２１と接触し、空気極１ｂで洩れ出た
りん酸が上記繊維状金属２０及び炭素板１７に吸着さ
れ、りん酸が下流側に流出することが防止される。
【００１９】さらに、ケーシング内において、各伝熱管
１６と充填されている繊維状金属２０とが金属同士で接
触しているので、熱伝達が一層よくなり、熱効率が改善
される。
１６と充填されている繊維状金属２０とが金属同士で接
触しているので、熱伝達が一層よくなり、熱効率が改善
される。
【００２０】図５は、本発明の他の実施例を示す系統図
であり、空気極１ｂから排出され吸着熱交換器１０を通
過した空気は、空気圧縮機５から熱交換器６を経て改質
器２のバーナ２ａに供給される空気と合流され、上記改
質器２のバーナ２ａに導入されるようにしてある。ま
た、空気圧縮機５から改質器２に空気を送給する改質器
燃焼用空気ライン２２には、上記吸着熱交換器１０の出
口配管１３との合流点２３より上流側には絞り弁２４が
設けられている。
であり、空気極１ｂから排出され吸着熱交換器１０を通
過した空気は、空気圧縮機５から熱交換器６を経て改質
器２のバーナ２ａに供給される空気と合流され、上記改
質器２のバーナ２ａに導入されるようにしてある。ま
た、空気圧縮機５から改質器２に空気を送給する改質器
燃焼用空気ライン２２には、上記吸着熱交換器１０の出
口配管１３との合流点２３より上流側には絞り弁２４が
設けられている。
【００２１】しかして、この場合空気圧縮機５から吐出
された空気の全量を改質器２に送給するので、空気圧縮
機の容量を縮減できるとともに、比較的温度が高い空気
が改質器２に供給されることとなり、より少ない燃料で
改質器の燃焼温度を保つことができ、しかも改質器にお
ける改質効率を上昇させることができる。
された空気の全量を改質器２に送給するので、空気圧縮
機の容量を縮減できるとともに、比較的温度が高い空気
が改質器２に供給されることとなり、より少ない燃料で
改質器の燃焼温度を保つことができ、しかも改質器にお
ける改質効率を上昇させることができる。
【００２２】図６は本発明のさらに他の実施例を示す図
であり、燃料極１ａの水素リッチガス出口部に吸着熱交
換器２５が設けられている。この吸着熱交換器２５は図
２に示すものと同じ構成を有し、その吸着熱交換器２５
のケーシング内を上記燃料極１ａから排出された水素リ
ッチガスが流通されるとともに、伝熱管１６には改質器
２の燃焼排ガスの一部が流通される。しかして、上記吸
着熱交換器２５で改質器２からの燃焼排ガスと熱交換し
て温度が上昇した水素リッチガスは改質器２に燃焼用燃
料として供給され、一方吸着熱交換器２５で熱交換した
燃焼排ガスは凝縮器７の上流側で、前記改質器２から流
出する燃焼排ガスと合流され、凝縮器７に送られる。
であり、燃料極１ａの水素リッチガス出口部に吸着熱交
換器２５が設けられている。この吸着熱交換器２５は図
２に示すものと同じ構成を有し、その吸着熱交換器２５
のケーシング内を上記燃料極１ａから排出された水素リ
ッチガスが流通されるとともに、伝熱管１６には改質器
２の燃焼排ガスの一部が流通される。しかして、上記吸
着熱交換器２５で改質器２からの燃焼排ガスと熱交換し
て温度が上昇した水素リッチガスは改質器２に燃焼用燃
料として供給され、一方吸着熱交換器２５で熱交換した
燃焼排ガスは凝縮器７の上流側で、前記改質器２から流
出する燃焼排ガスと合流され、凝縮器７に送られる。
【００２３】しかして、この場合も燃料極１ａから洩れ
出たりん酸が上記吸着熱交換器２５で吸着され、下流側
に流出することが防止される。しかも、燃料極１ａから
排出され改質器２の燃焼バーナ２ａに供給されるガスが
燃焼排ガスによって加熱され高温となるので、排ガスの
有する熱量が効果的に利用され、発電システムの全体の
効率を高めることができる。
出たりん酸が上記吸着熱交換器２５で吸着され、下流側
に流出することが防止される。しかも、燃料極１ａから
排出され改質器２の燃焼バーナ２ａに供給されるガスが
燃焼排ガスによって加熱され高温となるので、排ガスの
有する熱量が効果的に利用され、発電システムの全体の
効率を高めることができる。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は空気極或
は燃料極から排出されるガスを吸着熱交換器に導入する
ようにしたので、各極から洩れ出るりん酸をその吸着熱
交換器で回収することができ、下流側の各機器の腐蝕及
び劣化を防止することができて、発電設備を長期にわた
って健全なものとすることができる。また、上記吸着熱
交換器において熱交換することによって、排ガス等の熱
量を効率的に利用することができ、発電効率を向上させ
ることができる。
は燃料極から排出されるガスを吸着熱交換器に導入する
ようにしたので、各極から洩れ出るりん酸をその吸着熱
交換器で回収することができ、下流側の各機器の腐蝕及
び劣化を防止することができて、発電設備を長期にわた
って健全なものとすることができる。また、上記吸着熱
交換器において熱交換することによって、排ガス等の熱
量を効率的に利用することができ、発電効率を向上させ
ることができる。
【図１】本発明の燃料電池発電設備の一実施例を示す系
統図。
統図。
【図２】本発明における吸着熱交換器の平断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う側面図。
【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図５】本発明の他の実施例を示す系統図。
【図６】本発明のさらに他の実施例を示す系統図。
【図７】従来の燃料電池発電設備の系統図。
１ 燃料電池本体 １ａ 燃料極 １ｂ 空気極 ２ 改質器 ５ 空気圧縮機 ６ 熱交換器 ７ 凝縮器 １０，２５ 吸着熱交換器 １６ 伝熱管 ２０ 繊維状金属 ２１ 炭素粒子
Claims (4)
- 【請求項１】燃料電池本体の燃料極に水素リッチガスを
供給するとともに空気極に空気を供給して発電する燃料
電池発電設備において、上記空気極に供給する空気と上
記空気極から排出される空気とを互いに熱交換させ、空
気極に供給する空気を加熱するとともに、上記空気極か
ら洩れ出るりん酸を回収する吸着熱交換器を設けたこと
を特徴とする、燃料電池発電設備。 - 【請求項２】燃料電池本体の燃料極に水素リッチガスを
供給するとともに空気極に空気を供給して発電する燃料
電池発電設備において、上記燃料極から排出されるガス
と改質器の燃焼排ガスとを互いに熱交換させ、上記燃料
極から排出され改質器のバーナに導入されるガスを加熱
するとともに、上記燃料極から洩れ出るりん酸を回収す
る吸着熱交換器を設けたことを特徴とする燃料電池発電
設備。 - 【請求項３】吸着熱交換器によって加熱された空気を改
質器のバーナに導入することを特徴とする、請求項１記
載の燃料電池発電設備。 - 【請求項４】吸着熱交換器には、空気極或は燃料極から
排出されるガスと熱交換を行なうための伝熱管の間に、
繊維状金属及び炭素粒子の混合物が充填されていること
を特徴とする、請求項１または２記載の燃料電池発電設
備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6143170A JPH087909A (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | 燃料電池発電設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6143170A JPH087909A (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | 燃料電池発電設備 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH087909A true JPH087909A (ja) | 1996-01-12 |
Family
ID=15332549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6143170A Pending JPH087909A (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | 燃料電池発電設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH087909A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010085273A1 (en) * | 2009-01-21 | 2010-07-29 | Utc Power Corporation | Acid dilution device in condenser of phosphoric acid fuel cell |
| US8623561B2 (en) | 2009-01-21 | 2014-01-07 | Clearedge Power Corporation | Acid dilution device in condenser of phosphoric acid fuel cell |
-
1994
- 1994-06-24 JP JP6143170A patent/JPH087909A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010085273A1 (en) * | 2009-01-21 | 2010-07-29 | Utc Power Corporation | Acid dilution device in condenser of phosphoric acid fuel cell |
| US8623561B2 (en) | 2009-01-21 | 2014-01-07 | Clearedge Power Corporation | Acid dilution device in condenser of phosphoric acid fuel cell |
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