JPH1040942A - 燃料電池発電装置の起動方法 - Google Patents
燃料電池発電装置の起動方法Info
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- JPH1040942A JPH1040942A JP8191274A JP19127496A JPH1040942A JP H1040942 A JPH1040942 A JP H1040942A JP 8191274 A JP8191274 A JP 8191274A JP 19127496 A JP19127496 A JP 19127496A JP H1040942 A JPH1040942 A JP H1040942A
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- Japan
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- temperature
- reformer
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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】
【課題】燃料電池発電装置の起動時に、昇温のために投
入するエネルギーを有効活用する装置を提供する。 【解決手段】改質器２を出た燃焼排ガスは、燃焼熱交換
器４にて燃焼用空気と熱交換し温度の下がった燃焼排ガ
スとなり、その一部を熱交換機能を有する脱硫反応器１
へ、他の一部を同様に熱交換機能を有するＣＯ変成器３
へ、それぞれ温度制御弁６ａ、６ｂを介して供給する。
脱硫反応器１およびＣＯ変成器３内の温度は、それぞれ
温度センサ７ａ、７ｂにより監視され所定の温度まで昇
温後、それぞれ前記温度制御弁６ａ、６ｂにて燃焼排ガ
スの供給は遮断される。
入するエネルギーを有効活用する装置を提供する。 【解決手段】改質器２を出た燃焼排ガスは、燃焼熱交換
器４にて燃焼用空気と熱交換し温度の下がった燃焼排ガ
スとなり、その一部を熱交換機能を有する脱硫反応器１
へ、他の一部を同様に熱交換機能を有するＣＯ変成器３
へ、それぞれ温度制御弁６ａ、６ｂを介して供給する。
脱硫反応器１およびＣＯ変成器３内の温度は、それぞれ
温度センサ７ａ、７ｂにより監視され所定の温度まで昇
温後、それぞれ前記温度制御弁６ａ、６ｂにて燃焼排ガ
スの供給は遮断される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、燃料電池発電装
置の起動時に昇温のため投入するエネルギーの節約方法
に関する。
置の起動時に昇温のため投入するエネルギーの節約方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池発電装置を起動するには、天然
ガス等の炭化水素を主成分とした原燃料ガスを水素リッ
チなガスに改質し燃料電池へ供給するための脱硫反応
器、改質器およびＣＯ変成器から成る改質装置を昇温す
る必要がある。図３に従来の燃料電池発電装置の構成例
を示す。図３において、原燃料ガスは脱硫反応器２１、
改質器２およびＣＯ変成器２３により改質ガスとなり、
燃料電池へ送られる。これらの装置を昇温するために、
脱硫反応器２１およびＣＯ変成器２３では電気ヒーター
１１ａおよび１１ｂを加熱源として利用し、改質器２に
おいては原燃料ガスを燃焼させその燃焼熱の一部を加熱
源として利用している。また、改質器２を出た燃焼排ガ
スは改質器２の燃料および空気を予熱するための燃焼熱
交換器４を経て排気ガスとして処理している。
ガス等の炭化水素を主成分とした原燃料ガスを水素リッ
チなガスに改質し燃料電池へ供給するための脱硫反応
器、改質器およびＣＯ変成器から成る改質装置を昇温す
る必要がある。図３に従来の燃料電池発電装置の構成例
を示す。図３において、原燃料ガスは脱硫反応器２１、
改質器２およびＣＯ変成器２３により改質ガスとなり、
燃料電池へ送られる。これらの装置を昇温するために、
脱硫反応器２１およびＣＯ変成器２３では電気ヒーター
１１ａおよび１１ｂを加熱源として利用し、改質器２に
おいては原燃料ガスを燃焼させその燃焼熱の一部を加熱
源として利用している。また、改質器２を出た燃焼排ガ
スは改質器２の燃料および空気を予熱するための燃焼熱
交換器４を経て排気ガスとして処理している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来装置においては、
昇温過程の手段として、脱硫反応器およびＣＯ変成器で
は電気ヒーターを加熱源として利用し、改質器では原燃
料ガスの燃焼熱の一部を加熱源として利用し未利用の燃
焼熱は排気しているため、昇温する手段が各反応器毎に
異なり、昇温時の投入エネルギーが多く、かつ有効利用
されていない問題があった。
昇温過程の手段として、脱硫反応器およびＣＯ変成器で
は電気ヒーターを加熱源として利用し、改質器では原燃
料ガスの燃焼熱の一部を加熱源として利用し未利用の燃
焼熱は排気しているため、昇温する手段が各反応器毎に
異なり、昇温時の投入エネルギーが多く、かつ有効利用
されていない問題があった。
【０００４】また燃料電池発電装置の場合、その利用形
態から頻繁に起動・停止を行う機会が多く、１回あたり
の起動に要する投入エネルギーは少ないことが望まし
い。したがって、昇温時の投入エネルギーを有効活用す
る装置を提供することが本発明の課題である。
態から頻繁に起動・停止を行う機会が多く、１回あたり
の起動に要する投入エネルギーは少ないことが望まし
い。したがって、昇温時の投入エネルギーを有効活用す
る装置を提供することが本発明の課題である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
には、改質器からの燃焼排ガスの熱エネルギーを有効に
活用する。すなわち、脱硫反応器およびＣＯ変成器に燃
焼排ガスと熱交換出来る機能をもたせ、その熱交換作用
により改質器昇温用の燃焼熱で脱硫反応器およびＣＯ変
成器を昇温する。
には、改質器からの燃焼排ガスの熱エネルギーを有効に
活用する。すなわち、脱硫反応器およびＣＯ変成器に燃
焼排ガスと熱交換出来る機能をもたせ、その熱交換作用
により改質器昇温用の燃焼熱で脱硫反応器およびＣＯ変
成器を昇温する。
【０００６】なお、燃焼排ガスを直接使用するのではな
く、いったん燃焼排ガスを加熱源とする熱交換器を通じ
て空気ブロアより供給される空気を加熱し、この空気を
使用して脱硫反応器およびＣＯ変成器を昇温しても良
い。
く、いったん燃焼排ガスを加熱源とする熱交換器を通じ
て空気ブロアより供給される空気を加熱し、この空気を
使用して脱硫反応器およびＣＯ変成器を昇温しても良
い。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１に請求項１の実施例の構成図
を示す。図１において、改質器２を出た燃焼排ガスは燃
焼熱交換器４にて燃料および燃焼用空気と熱交換し、温
度が下がった燃焼排ガスとなり、その一部を熱交換機能
を有する脱硫反応器１へ温度制御弁６ａを介して供給す
る。脱硫反応器１内の温度は温度センサ７ａにより監視
し、所定の温度まで昇温すると前記温度制御弁６ａが燃
焼排ガスの供給を遮断する。
を示す。図１において、改質器２を出た燃焼排ガスは燃
焼熱交換器４にて燃料および燃焼用空気と熱交換し、温
度が下がった燃焼排ガスとなり、その一部を熱交換機能
を有する脱硫反応器１へ温度制御弁６ａを介して供給す
る。脱硫反応器１内の温度は温度センサ７ａにより監視
し、所定の温度まで昇温すると前記温度制御弁６ａが燃
焼排ガスの供給を遮断する。
【０００８】一方、ＣＯ変成器３の昇温も同様に、燃焼
熱交換器４を出た燃焼排ガスの一部を、温度制御弁６ｂ
を介して熱交換機能を有するＣＯ変成器３に供給する。
ＣＯ変成器３内の温度は温度センサ７ｂにより監視し、
所定の温度まで昇温すると前記温度制御弁６ｂが燃焼排
ガスの供給を遮断する。燃焼熱交換器４を出た燃焼排ガ
スの温度は約４００℃あり、脱硫反応器１およびＣＯ変
成器３の昇温温度は２００℃程度であるので、燃焼排ガ
スによる脱硫反応器１およびＣＯ変成器３の昇温手段で
ある熱交換機能は、温度差が充分とれるので容易に製作
可能である。
熱交換器４を出た燃焼排ガスの一部を、温度制御弁６ｂ
を介して熱交換機能を有するＣＯ変成器３に供給する。
ＣＯ変成器３内の温度は温度センサ７ｂにより監視し、
所定の温度まで昇温すると前記温度制御弁６ｂが燃焼排
ガスの供給を遮断する。燃焼熱交換器４を出た燃焼排ガ
スの温度は約４００℃あり、脱硫反応器１およびＣＯ変
成器３の昇温温度は２００℃程度であるので、燃焼排ガ
スによる脱硫反応器１およびＣＯ変成器３の昇温手段で
ある熱交換機能は、温度差が充分とれるので容易に製作
可能である。
【０００９】図２に請求項２の実施例の構成図を示す。
図２において、改質器２を出た燃焼排ガスは燃焼熱交換
器４にて燃料および燃焼用空気と熱交換した後、排熱空
気熱交換器８に供給され、熱交換機能を有する脱硫反応
器１およびＣＯ変成器３の昇温用熱媒体である排熱空気
ブロア１０からの空気と熱交換し、装置外へ排気され
る。
図２において、改質器２を出た燃焼排ガスは燃焼熱交換
器４にて燃料および燃焼用空気と熱交換した後、排熱空
気熱交換器８に供給され、熱交換機能を有する脱硫反応
器１およびＣＯ変成器３の昇温用熱媒体である排熱空気
ブロア１０からの空気と熱交換し、装置外へ排気され
る。
【００１０】排熱空気熱交換器８にて燃焼排ガスから熱
を得た昇温用熱媒体である空気は、脱硫反応器１および
ＣＯ変成器３に供給される。脱硫反応器１およびＣＯ変
成器３内の温度は温度センサ７ａおよび７ｂにより監視
され、所定の温度まで昇温するように温度コントロール
ユニット９にて昇温用熱媒体である空気の流量が制御さ
れる。
を得た昇温用熱媒体である空気は、脱硫反応器１および
ＣＯ変成器３に供給される。脱硫反応器１およびＣＯ変
成器３内の温度は温度センサ７ａおよび７ｂにより監視
され、所定の温度まで昇温するように温度コントロール
ユニット９にて昇温用熱媒体である空気の流量が制御さ
れる。
【００１１】この場合、温度コントロールユニット９は
例えばＶＶＶＦを備え、温度センサ７ａおよび７ｂより
の温度から昇温用熱媒体空気流量すなわち排熱空気ブロ
ア１０の回転数を制御する方式、あるいは排熱空気ブロ
ア１０を多数備え台数を制御する方式がある。
例えばＶＶＶＦを備え、温度センサ７ａおよび７ｂより
の温度から昇温用熱媒体空気流量すなわち排熱空気ブロ
ア１０の回転数を制御する方式、あるいは排熱空気ブロ
ア１０を多数備え台数を制御する方式がある。
【００１２】
【発明の効果】従来の５０ｋＷ燃料電池発電装置におい
て、その昇温時の投入エネルギーは表１のとおりであ
る。
て、その昇温時の投入エネルギーは表１のとおりであ
る。
【００１３】
【表１】 この二つのエネルギーは電気ヒーターにより供給され、
全て熱エネルギーとなり昇温に寄与する。（合計１１６
１０ｋｃａｌ） 一方、改質器は原燃料ガスの燃焼熱を燃焼排ガスを介し
て改質管および改質触媒へ与え昇温しており、その燃焼
熱全てを利用してはおらず、未利用の燃焼熱は装置外へ
排気するシステムとなっている。
全て熱エネルギーとなり昇温に寄与する。（合計１１６
１０ｋｃａｌ） 一方、改質器は原燃料ガスの燃焼熱を燃焼排ガスを介し
て改質管および改質触媒へ与え昇温しており、その燃焼
熱全てを利用してはおらず、未利用の燃焼熱は装置外へ
排気するシステムとなっている。
【００１４】改質器の昇温に必要な熱量は４５５４０ｋ
ｃａｌであり、改質器への投入エネルギーは２．５Ｎｍ
3 ／ｈ×９８００ｋｃａｌ／Ｎｍ3 ×３ｈ＝７３５００
ｋｃａｌであるので、その差２７９００ｋｃａｌは無駄
な熱量投入となっている。昇温の全投入エネルギーは表
２となる。
ｃａｌであり、改質器への投入エネルギーは２．５Ｎｍ
3 ／ｈ×９８００ｋｃａｌ／Ｎｍ3 ×３ｈ＝７３５００
ｋｃａｌであるので、その差２７９００ｋｃａｌは無駄
な熱量投入となっている。昇温の全投入エネルギーは表
２となる。
【００１５】
【表２】 図１に示す実施例では、燃焼排ガスにて脱硫反応器およ
びＣＯ変成器を昇温する方式としているので、従来の電
気ヒーターは無くなる。改質器への投入エネルギーのう
ち、改質器昇温に要する熱量は４５５４０ｋｃａｌであ
り、残る熱量２７９６０ｋｃａｌは燃焼熱交換器を経て
燃焼排ガスが持ち去る。この燃焼排ガスにて脱硫反応器
およびＣＯ変成器を昇温するが、それに必要な熱量は１
１６１０ｋｃａｌであり、燃焼排ガスが持っている熱量
にて充分賄える。
びＣＯ変成器を昇温する方式としているので、従来の電
気ヒーターは無くなる。改質器への投入エネルギーのう
ち、改質器昇温に要する熱量は４５５４０ｋｃａｌであ
り、残る熱量２７９６０ｋｃａｌは燃焼熱交換器を経て
燃焼排ガスが持ち去る。この燃焼排ガスにて脱硫反応器
およびＣＯ変成器を昇温するが、それに必要な熱量は１
１６１０ｋｃａｌであり、燃焼排ガスが持っている熱量
にて充分賄える。
【００１６】昇温の全投入エネルギーは表３となる。
【００１７】
【表３】 図２に示す実施例では、排熱空気熱交換器で燃焼排ガス
より熱を与えられた昇温用熱媒体である空気にて脱硫反
応器およびＣＯ変成器を昇温する方式としているので、
従来の電気ヒーターは無くなり、熱媒体である空気を供
給する排熱空気ブロアはその動力として１．５ｋＷを消
費する。
より熱を与えられた昇温用熱媒体である空気にて脱硫反
応器およびＣＯ変成器を昇温する方式としているので、
従来の電気ヒーターは無くなり、熱媒体である空気を供
給する排熱空気ブロアはその動力として１．５ｋＷを消
費する。
【００１８】昇温の全投入エネルギーは表４となる。
【００１９】
【表４】 本発明で、従来方式と比較した投入エネルギーの節約は
表５となる。
表５となる。
【００２０】
【表５】
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の請求項１の実施例を示す構成図
【図２】この発明の請求項２の実施例を示す構成図
【図３】従来の実施例を示す構成図
１，２１…脱硫反応器、２…改質器、３，２３…ＣＯ変
成器、４…燃焼熱交換器、５…燃焼用空気流量制御弁、
６ａ，６ｂ…温度制御弁、７ａ，７ｂ…温度センサ、８
…排熱空気熱交換器、９…温度コントロールユニット、
１０…排熱空気ブロア。
成器、４…燃焼熱交換器、５…燃焼用空気流量制御弁、
６ａ，６ｂ…温度制御弁、７ａ，７ｂ…温度センサ、８
…排熱空気熱交換器、９…温度コントロールユニット、
１０…排熱空気ブロア。
Claims (2)
- 【請求項１】脱硫反応器、改質器およびＣＯ変成器から
成る改質装置と燃焼熱交換器とを備え、前記改質装置は
天然ガス等の炭化水素を主成分とした原燃料ガスを水素
リッチなガスに改質し、前記燃焼熱交換器は改質器燃焼
排ガスの熱源にて改質器燃焼用の燃料および空気を予熱
する燃料電池発電装置の起動方法において、前記脱硫反
応器およびＣＯ変成器に熱交換機能をもたせ、前記燃焼
熱交換器を出た改質器燃焼排ガスにより前記脱硫反応器
およびＣＯ変成器を昇温することを特徴とした燃料電池
発電装置の起動方法。 - 【請求項２】脱硫反応器、改質器およびＣＯ変成器から
成る改質装置と燃焼熱交換器とを備え、前記改質装置は
天然ガス等の炭化水素を主成分とした原燃料ガスを水素
リッチなガスに改質し、前記燃焼熱交換器は改質器燃焼
排ガスの熱源にて改質器燃焼用の燃料および空気を予熱
する燃料電池発電装置の起動方法において、前記脱硫反
応器およびＣＯ変成器に熱交換機能をもたせ、かつ空気
ブロアおよび排熱空気熱交換器を備え、前記燃焼熱交換
器を出た改質器燃焼排ガスと前記空気ブロアからの空気
とを前記排熱空気熱交換器により熱交換し、この空気に
より前記脱硫反応器およびＣＯ変成器を昇温することを
特徴とした燃料電池発電装置の起動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8191274A JPH1040942A (ja) | 1996-07-22 | 1996-07-22 | 燃料電池発電装置の起動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8191274A JPH1040942A (ja) | 1996-07-22 | 1996-07-22 | 燃料電池発電装置の起動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1040942A true JPH1040942A (ja) | 1998-02-13 |
Family
ID=16271832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8191274A Pending JPH1040942A (ja) | 1996-07-22 | 1996-07-22 | 燃料電池発電装置の起動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1040942A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002100386A (ja) * | 2000-09-25 | 2002-04-05 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池システム及びその起動方法 |
| JP2002198076A (ja) * | 2000-12-22 | 2002-07-12 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2004189510A (ja) * | 2002-12-09 | 2004-07-08 | Nippon Oil Corp | 改質システムとその運転方法ならびに燃料電池システムとその運転方法 |
| US6869577B2 (en) | 2000-09-11 | 2005-03-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Systems and methods for purifying exhaust gas emission from fuel reforming device |
| WO2011048880A1 (ja) * | 2009-10-19 | 2011-04-28 | 株式会社Ｅｎｅｏｓセルテック | 燃料電池システム |
| JP2011181268A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | 燃料電池用脱硫器の加熱方法及び燃料電池システム |
-
1996
- 1996-07-22 JP JP8191274A patent/JPH1040942A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6869577B2 (en) | 2000-09-11 | 2005-03-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Systems and methods for purifying exhaust gas emission from fuel reforming device |
| JP2002100386A (ja) * | 2000-09-25 | 2002-04-05 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池システム及びその起動方法 |
| JP2002198076A (ja) * | 2000-12-22 | 2002-07-12 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2004189510A (ja) * | 2002-12-09 | 2004-07-08 | Nippon Oil Corp | 改質システムとその運転方法ならびに燃料電池システムとその運転方法 |
| WO2011048880A1 (ja) * | 2009-10-19 | 2011-04-28 | 株式会社Ｅｎｅｏｓセルテック | 燃料電池システム |
| JP5476392B2 (ja) * | 2009-10-19 | 2014-04-23 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | 燃料電池システム |
| JP2011181268A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | 燃料電池用脱硫器の加熱方法及び燃料電池システム |
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