JPH11162488A - カソードへ蒸気注入する燃料電池発電装置 - Google Patents
カソードへ蒸気注入する燃料電池発電装置Info
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- JPH11162488A JPH11162488A JP9323255A JP32325597A JPH11162488A JP H11162488 A JPH11162488 A JP H11162488A JP 9323255 A JP9323255 A JP 9323255A JP 32325597 A JP32325597 A JP 32325597A JP H11162488 A JPH11162488 A JP H11162488A
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- gas
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- steam
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 カソードに蒸気を注入することにより燃料電
池の出力を増大することを目的とする。 【解決手段】 カソードとアノードからなり酸素を含む
カソードガスと水素を含むアノードガスから発電する燃
料電池２０と、カソードから排出されるカソード排ガス
の一部とアノードから排出されるアノード排ガスの一部
とを燃焼しその燃焼排ガスで蒸気を含む燃料ガスを改質
する改質器２２と、この改質器２２の燃焼排ガスをカソ
ードに循環させる炭酸ガスリサイクルライン７と、カソ
ード排ガスの一部に炭酸ガスリサイクルライン７の燃焼
排ガスと空気とを混合してカソードを循環させる循環ラ
イン３と、アノード排ガスの残部とカソード排ガスの残
部とを燃焼する燃焼器３６と、この燃焼器３６の燃焼排
ガスでタービンを回転して空気圧縮機を駆動し前記循環
ラインに空気を供給するタービン圧縮機２８と、このタ
ービンの排ガスで給水を加熱し蒸気を発生し燃料ガスに
蒸気を供給するとともにカソードに蒸気を供給する蒸気
発生装置３０と、を備える。
池の出力を増大することを目的とする。 【解決手段】 カソードとアノードからなり酸素を含む
カソードガスと水素を含むアノードガスから発電する燃
料電池２０と、カソードから排出されるカソード排ガス
の一部とアノードから排出されるアノード排ガスの一部
とを燃焼しその燃焼排ガスで蒸気を含む燃料ガスを改質
する改質器２２と、この改質器２２の燃焼排ガスをカソ
ードに循環させる炭酸ガスリサイクルライン７と、カソ
ード排ガスの一部に炭酸ガスリサイクルライン７の燃焼
排ガスと空気とを混合してカソードを循環させる循環ラ
イン３と、アノード排ガスの残部とカソード排ガスの残
部とを燃焼する燃焼器３６と、この燃焼器３６の燃焼排
ガスでタービンを回転して空気圧縮機を駆動し前記循環
ラインに空気を供給するタービン圧縮機２８と、このタ
ービンの排ガスで給水を加熱し蒸気を発生し燃料ガスに
蒸気を供給するとともにカソードに蒸気を供給する蒸気
発生装置３０と、を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カソードに蒸気を
注入する燃料電池発電装置に関する。
注入する燃料電池発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池は、高効率で環境
への影響が少ないなど、従来の発電装置にない特徴を有
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、現在鋭意研究が進められている。
への影響が少ないなど、従来の発電装置にない特徴を有
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、現在鋭意研究が進められている。
【０００３】図３は都市ガスを燃料とする溶融炭酸塩型
燃料電池を用いた発電設備の一例を示す図である。図３
において、発電設備は、蒸気と混合した燃料ガス（都市
ガス）を水素を含むアノードガスに改質する改質器２２
と、酸素を含むカソードガスと水素を含むアノードガス
とから発電する燃料電池２０とを備えており、改質器２
２で作られるアノードガスはアノードガスライン２によ
り燃料電池２０に供給され、燃料電池２０の中でその大
部分を消費してアノード排ガスとなり、アノード排ガス
ライン４により燃焼用ガスとして触媒燃焼器２３へ供給
される。
燃料電池を用いた発電設備の一例を示す図である。図３
において、発電設備は、蒸気と混合した燃料ガス（都市
ガス）を水素を含むアノードガスに改質する改質器２２
と、酸素を含むカソードガスと水素を含むアノードガス
とから発電する燃料電池２０とを備えており、改質器２
２で作られるアノードガスはアノードガスライン２によ
り燃料電池２０に供給され、燃料電池２０の中でその大
部分を消費してアノード排ガスとなり、アノード排ガス
ライン４により燃焼用ガスとして触媒燃焼器２３へ供給
される。
【０００４】触媒燃焼器２３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）を触媒で燃焼し
て高温の燃焼排ガスを生成し、改質器２２の加熱室に供
給しこの燃焼排ガスにより改質室を加熱し、改質室で改
質触媒により燃料ガスを改質してアノードガスとする。
アノードガスは燃料予熱器２４によって燃料ガスライン
１を流れる蒸気と混合した燃料ガスと熱交換し、燃料電
池２０のアノードに供給される。また加熱室を出た燃焼
排ガスは炭酸ガスリサイクルライン７で炭酸ガスリサイ
クルブロワ３２によりカソードに供給される。燃焼排ガ
スには多量の炭酸ガスが含まれており、電池反応に必要
な炭酸ガスの供給源となる。空気ライン８からの空気が
炭酸ガスリサイクルブロワ３２の出側に供給されカソー
ドの電池反応に必要な酸素を供給する。カソードから排
出されるカソード排ガスの一部は循環ライン３によりカ
ソードに供給される。このカソード排ガスと燃焼排ガス
と空気が混合してカソードガスとなりカソードに供給さ
れる。
燃成分（水素、一酸化炭素、メタン等）を触媒で燃焼し
て高温の燃焼排ガスを生成し、改質器２２の加熱室に供
給しこの燃焼排ガスにより改質室を加熱し、改質室で改
質触媒により燃料ガスを改質してアノードガスとする。
アノードガスは燃料予熱器２４によって燃料ガスライン
１を流れる蒸気と混合した燃料ガスと熱交換し、燃料電
池２０のアノードに供給される。また加熱室を出た燃焼
排ガスは炭酸ガスリサイクルライン７で炭酸ガスリサイ
クルブロワ３２によりカソードに供給される。燃焼排ガ
スには多量の炭酸ガスが含まれており、電池反応に必要
な炭酸ガスの供給源となる。空気ライン８からの空気が
炭酸ガスリサイクルブロワ３２の出側に供給されカソー
ドの電池反応に必要な酸素を供給する。カソードから排
出されるカソード排ガスの一部は循環ライン３によりカ
ソードに供給される。このカソード排ガスと燃焼排ガス
と空気が混合してカソードガスとなりカソードに供給さ
れる。
【０００５】このカソードガスは燃料電池２０内で電池
反応して高温のカソード排ガスとなり、一部は循環ライ
ン３によりカソードを循環し、他の一部はカソード排ガ
スライン５により触媒燃焼器２３へ供給され、残部は排
熱利用ライン６で空気を圧縮する圧縮機を駆動するター
ビン圧縮機２８で動力を回収した後、さらに排熱回収蒸
気発生装置３０で熱エネルギを回収して系外に排出され
る。なお、この排熱回収蒸気発生装置３０で発生した蒸
気が蒸気ライン９により燃料ガスライン１に入り、燃料
ガスと混合して改質器２２に送られアノードガスとな
り、またタービン蒸気ライン１１によりタービンに送ら
れタービンの出力を増大する。
反応して高温のカソード排ガスとなり、一部は循環ライ
ン３によりカソードを循環し、他の一部はカソード排ガ
スライン５により触媒燃焼器２３へ供給され、残部は排
熱利用ライン６で空気を圧縮する圧縮機を駆動するター
ビン圧縮機２８で動力を回収した後、さらに排熱回収蒸
気発生装置３０で熱エネルギを回収して系外に排出され
る。なお、この排熱回収蒸気発生装置３０で発生した蒸
気が蒸気ライン９により燃料ガスライン１に入り、燃料
ガスと混合して改質器２２に送られアノードガスとな
り、またタービン蒸気ライン１１によりタービンに送ら
れタービンの出力を増大する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】カソードのＨ2 Ｏの分
圧を増加すると電池発生電圧が上昇するという現象を発
見した。これにより電池出力を増大することが可能にな
る。
圧を増加すると電池発生電圧が上昇するという現象を発
見した。これにより電池出力を増大することが可能にな
る。
【０００７】本発明は上述の発見に鑑みてなされたもの
で、カソードに蒸気を注入することにより燃料電池の出
力を増大することを目的とする。
で、カソードに蒸気を注入することにより燃料電池の出
力を増大することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明では、カソードとアノードからなり
酸素を含むカソードガスと水素を含むアノードガスから
発電する燃料電池のカソードに蒸気を注入する。
め、請求項１の発明では、カソードとアノードからなり
酸素を含むカソードガスと水素を含むアノードガスから
発電する燃料電池のカソードに蒸気を注入する。
【０００９】カソードに蒸気を注入すると、酸素や炭酸
ガスと反応しアノードで電子ｅを生成するのに必要なＣ
Ｏ3 2-が生成され、これが電解質板を通してカソードか
らアノードに供給され、発電電圧の上昇に寄与する。
ガスと反応しアノードで電子ｅを生成するのに必要なＣ
Ｏ3 2-が生成され、これが電解質板を通してカソードか
らアノードに供給され、発電電圧の上昇に寄与する。
【００１０】請求項２の発明では、カソードとアノード
からなり酸素を含むカソードガスと水素を含むアノード
ガスから発電する燃料電池と、カソードから排出される
カソード排ガスの一部とアノードから排出されるアノー
ド排ガスの一部とを燃焼しその燃焼排ガスで蒸気を含む
燃料ガスを改質する改質器と、この改質器の燃焼排ガス
をカソードに循環させる炭酸ガスリサイクルラインと、
カソード排ガスの一部に前記炭酸ガスリサイクルライン
の燃焼排ガスと空気とを混合してカソードを循環させる
循環ラインと、前記アノード排ガスの残部と前記カソー
ド排ガスの残部とを燃焼する燃焼器と、この燃焼器の燃
焼排ガスでタービンを回転して空気圧縮機を駆動し前記
循環ラインに空気を供給するタービン圧縮機と、このタ
ービンの排ガスで給水を加熱し蒸気を発生し前記燃料ガ
スに蒸気を供給するとともに前記カソードに蒸気を供給
する蒸気発生装置と、を備える。
からなり酸素を含むカソードガスと水素を含むアノード
ガスから発電する燃料電池と、カソードから排出される
カソード排ガスの一部とアノードから排出されるアノー
ド排ガスの一部とを燃焼しその燃焼排ガスで蒸気を含む
燃料ガスを改質する改質器と、この改質器の燃焼排ガス
をカソードに循環させる炭酸ガスリサイクルラインと、
カソード排ガスの一部に前記炭酸ガスリサイクルライン
の燃焼排ガスと空気とを混合してカソードを循環させる
循環ラインと、前記アノード排ガスの残部と前記カソー
ド排ガスの残部とを燃焼する燃焼器と、この燃焼器の燃
焼排ガスでタービンを回転して空気圧縮機を駆動し前記
循環ラインに空気を供給するタービン圧縮機と、このタ
ービンの排ガスで給水を加熱し蒸気を発生し前記燃料ガ
スに蒸気を供給するとともに前記カソードに蒸気を供給
する蒸気発生装置と、を備える。
【００１１】蒸気を含む燃料ガスは改質器で水素を含む
アノードガスに改質されアノードに供給される。カソー
ドには改質器からの燃焼排ガスと空気とカソード排ガス
が混合されてカソードガスとして供給される。アノード
排ガスとカソード排ガスを燃焼して改質器の加熱に用い
られる。またアノード排ガスとカソード排ガスは燃焼器
で燃焼されタービン圧縮機に供給され圧縮空気を製造し
てカソードに供給する。タービンの排気ガスは蒸気発生
装置に供給され給水を加熱して蒸気を発生し燃料ガスと
カソードに供給する。これにより電池の発生電圧を高め
電気出力を増大し、さらに蒸気の電池冷却作用により電
池効率を高めることができる。
アノードガスに改質されアノードに供給される。カソー
ドには改質器からの燃焼排ガスと空気とカソード排ガス
が混合されてカソードガスとして供給される。アノード
排ガスとカソード排ガスを燃焼して改質器の加熱に用い
られる。またアノード排ガスとカソード排ガスは燃焼器
で燃焼されタービン圧縮機に供給され圧縮空気を製造し
てカソードに供給する。タービンの排気ガスは蒸気発生
装置に供給され給水を加熱して蒸気を発生し燃料ガスと
カソードに供給する。これにより電池の発生電圧を高め
電気出力を増大し、さらに蒸気の電池冷却作用により電
池効率を高めることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態の燃
料電池発電装置の全体構成図である。本図において図２
と同一機能を有するものは同一符号で表す。燃料電池発
電装置は、蒸気を含む燃料ガスを加熱する燃料予熱器２
４と、この加熱された燃料ガスを水素を含むアノードガ
スに改質する改質器２２と、このアノードガスと酸素お
よび炭酸ガスを含むカソードガスとから発電する燃料電
池２０とを備える。燃料電池２０から排出されるアノー
ド排ガスの一部は、アノード排ガスライン４により触媒
燃焼器２３に供給され、酸素を含むカソード排ガスの一
部と共に燃焼触媒を用いて燃焼する。改質器２２は加熱
室と改質室からなり、加熱室には触媒燃焼器２３からの
燃焼排ガスが供給され、改質室は水蒸気を含む都市ガス
を改質触媒と加熱室からの加熱により水素を含むアノー
ドガスに改質し、アノードガスライン２によりアノード
に供給する。加熱室より排出される燃焼排ガスには炭酸
ガスが含まれるので、この炭酸ガスを炭酸ガスリサイク
ルライン７により循環ライン３に供給する。循環ライン
３はこの炭酸ガスと空気ライン８により供給される酸素
とカソード排ガスの一部とを混合してカソードガスと
し、炭酸ガスリサイクルブロワ３２によりカソードを循
環させる。循環ライン３の循環ガス量は流量制御弁４０
により調整される。
図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態の燃
料電池発電装置の全体構成図である。本図において図２
と同一機能を有するものは同一符号で表す。燃料電池発
電装置は、蒸気を含む燃料ガスを加熱する燃料予熱器２
４と、この加熱された燃料ガスを水素を含むアノードガ
スに改質する改質器２２と、このアノードガスと酸素お
よび炭酸ガスを含むカソードガスとから発電する燃料電
池２０とを備える。燃料電池２０から排出されるアノー
ド排ガスの一部は、アノード排ガスライン４により触媒
燃焼器２３に供給され、酸素を含むカソード排ガスの一
部と共に燃焼触媒を用いて燃焼する。改質器２２は加熱
室と改質室からなり、加熱室には触媒燃焼器２３からの
燃焼排ガスが供給され、改質室は水蒸気を含む都市ガス
を改質触媒と加熱室からの加熱により水素を含むアノー
ドガスに改質し、アノードガスライン２によりアノード
に供給する。加熱室より排出される燃焼排ガスには炭酸
ガスが含まれるので、この炭酸ガスを炭酸ガスリサイク
ルライン７により循環ライン３に供給する。循環ライン
３はこの炭酸ガスと空気ライン８により供給される酸素
とカソード排ガスの一部とを混合してカソードガスと
し、炭酸ガスリサイクルブロワ３２によりカソードを循
環させる。循環ライン３の循環ガス量は流量制御弁４０
により調整される。
【００１３】天然ガスを成分とする都市ガスは燃料ガス
ライン１により供給され、脱硫器２６で硫酸分を除去さ
れた後蒸気ライン９からの蒸気と混合し、燃料予熱器２
４で加熱されて改質器２２に入りアノードガスに改質さ
れて、アノードガスライン２により燃料電池２０のアノ
ードに供給される。燃料電池２０のカソードには、炭酸
ガスリサイクルライン７からの炭酸ガスと、空気ライン
８からの空気と、循環ライン３からのカソード排ガスと
が混合されてカソードガスとなり、炭酸ガスリサイクル
ブロワ３２により供給される。燃料電池２０はアノード
ガスとカソードガスを供給され発電を行う。アノードで
の反応により蒸気と未燃焼成分を含むアノード排ガスが
排出され、アノード排ガスライン４により一部は触媒燃
焼器２３に供給され、残部は燃焼器３６に供給される。
カソードでの反応により生成さたカソード排ガスは、一
部は循環ライン３によりカソードへ循環し、他の一部は
カソード排ガスライン５により触媒燃焼器２３に供給さ
れ、残部は燃焼器３６に供給される。
ライン１により供給され、脱硫器２６で硫酸分を除去さ
れた後蒸気ライン９からの蒸気と混合し、燃料予熱器２
４で加熱されて改質器２２に入りアノードガスに改質さ
れて、アノードガスライン２により燃料電池２０のアノ
ードに供給される。燃料電池２０のカソードには、炭酸
ガスリサイクルライン７からの炭酸ガスと、空気ライン
８からの空気と、循環ライン３からのカソード排ガスと
が混合されてカソードガスとなり、炭酸ガスリサイクル
ブロワ３２により供給される。燃料電池２０はアノード
ガスとカソードガスを供給され発電を行う。アノードで
の反応により蒸気と未燃焼成分を含むアノード排ガスが
排出され、アノード排ガスライン４により一部は触媒燃
焼器２３に供給され、残部は燃焼器３６に供給される。
カソードでの反応により生成さたカソード排ガスは、一
部は循環ライン３によりカソードへ循環し、他の一部は
カソード排ガスライン５により触媒燃焼器２３に供給さ
れ、残部は燃焼器３６に供給される。
【００１４】触媒燃焼器２３には燃料電池２０のアノー
ド排ガスの一部とカソード排ガスの一部が供給される。
燃料電池２０の燃料利用率は８０％程度なので、アノー
ド排ガスには２０％程度の燃料成分が含まれている。カ
ソード排ガスには燃焼に必要な酸素が含まれている。こ
れらが触媒燃焼器２３で燃焼され高温の燃焼排ガスを生
成しこれを改質器２２に供給する。改質器２２で燃料ガ
スを加熱した後の燃焼排ガスには炭酸ガスが含まれ、こ
れはカソードでの電池反応に必要なので、炭酸ガスリサ
イクルライン７によりカソードへ供給される。
ド排ガスの一部とカソード排ガスの一部が供給される。
燃料電池２０の燃料利用率は８０％程度なので、アノー
ド排ガスには２０％程度の燃料成分が含まれている。カ
ソード排ガスには燃焼に必要な酸素が含まれている。こ
れらが触媒燃焼器２３で燃焼され高温の燃焼排ガスを生
成しこれを改質器２２に供給する。改質器２２で燃料ガ
スを加熱した後の燃焼排ガスには炭酸ガスが含まれ、こ
れはカソードでの電池反応に必要なので、炭酸ガスリサ
イクルライン７によりカソードへ供給される。
【００１５】アノード排ガスの残部とカソード排ガスの
残部は燃焼器３６で燃焼して燃焼ガスとなり、タービン
圧縮機２８のタービンを駆動した後、排熱回収蒸気発生
装置３０へ供給される。排熱回収蒸気発生装置３０では
給水をタービン圧縮機２８のタービンを駆動した排ガス
により蒸気とし、蒸気ライン９により燃料ガスライン１
に供給され、蒸気ライン９より分岐したカソード蒸気ラ
イン１０によりカソードに供給される。排熱回収蒸気発
生装置３０の排ガスは大気に放出される。空気はタービ
ン圧縮機２８の圧縮機へ入り、加圧されて空気ライン８
に供給される。
残部は燃焼器３６で燃焼して燃焼ガスとなり、タービン
圧縮機２８のタービンを駆動した後、排熱回収蒸気発生
装置３０へ供給される。排熱回収蒸気発生装置３０では
給水をタービン圧縮機２８のタービンを駆動した排ガス
により蒸気とし、蒸気ライン９により燃料ガスライン１
に供給され、蒸気ライン９より分岐したカソード蒸気ラ
イン１０によりカソードに供給される。排熱回収蒸気発
生装置３０の排ガスは大気に放出される。空気はタービ
ン圧縮機２８の圧縮機へ入り、加圧されて空気ライン８
に供給される。
【００１６】カソード蒸気ライン１０によりカソードに
蒸気を注入すると次の理由により電圧が上昇するものと
推定される。炭酸塩溶融電池の電池反応は次のように行
われる。 アノード：Ｈ2 ＋ＣＯ3 2-→Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ2 ＋２ｅ カソード：１／２Ｏ2 ＋ＣＯ2 ＋２ｅ→ＣＯ3 2- カソードに水蒸気が注入されると次の反応が起る。 Ｏ2-＋Ｈ2 Ｏ＝２ＯＨ- ２ＯＨ- ＋ＣＯ2 ＝ＣＯ3 2-＋Ｈ2 Ｏ という過程と、 Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ3 2-＝ＨＣＯ3 - ＋ＯＨ- ＨＣＯ3 - ＋Ｏ2 - ＝ＣＯ3 2-＋ＯＨ- という過程が生じる。いずれの過程も、アノードで電子
ｅを生成するのに必要なＣＯ3 2-が生成され、電解質板
を通してカソードからアノードに供給され、発電電圧の
上昇に寄与する。
蒸気を注入すると次の理由により電圧が上昇するものと
推定される。炭酸塩溶融電池の電池反応は次のように行
われる。 アノード：Ｈ2 ＋ＣＯ3 2-→Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ2 ＋２ｅ カソード：１／２Ｏ2 ＋ＣＯ2 ＋２ｅ→ＣＯ3 2- カソードに水蒸気が注入されると次の反応が起る。 Ｏ2-＋Ｈ2 Ｏ＝２ＯＨ- ２ＯＨ- ＋ＣＯ2 ＝ＣＯ3 2-＋Ｈ2 Ｏ という過程と、 Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ3 2-＝ＨＣＯ3 - ＋ＯＨ- ＨＣＯ3 - ＋Ｏ2 - ＝ＣＯ3 2-＋ＯＨ- という過程が生じる。いずれの過程も、アノードで電子
ｅを生成するのに必要なＣＯ3 2-が生成され、電解質板
を通してカソードからアノードに供給され、発電電圧の
上昇に寄与する。
【００１７】カソード蒸気ライン１０によりカソードに
供給された蒸気は上述した理由により電池電圧の上昇に
寄与するが、電池の冷却効果も加わり電池出力の増大に
寄与する。図２はカソードの蒸気濃度と電池電圧の変化
を示す実験データの一例である。横軸はＨ2 Ｏ濃度
（％）を示し、縦軸は電池電圧（Ｖ）を示す。折れ線
ａ，ｂ，ｃは圧力別の電圧を示し、ａが１ａｔａ（絶対
気圧）、ｂが３ａｔａ、ｃが５ａｔａの場合を示す。こ
のようにカソード内のＨ2 Ｏ濃度が増加すれば、電池電
圧が上昇することが明確に現れている。
供給された蒸気は上述した理由により電池電圧の上昇に
寄与するが、電池の冷却効果も加わり電池出力の増大に
寄与する。図２はカソードの蒸気濃度と電池電圧の変化
を示す実験データの一例である。横軸はＨ2 Ｏ濃度
（％）を示し、縦軸は電池電圧（Ｖ）を示す。折れ線
ａ，ｂ，ｃは圧力別の電圧を示し、ａが１ａｔａ（絶対
気圧）、ｂが３ａｔａ、ｃが５ａｔａの場合を示す。こ
のようにカソード内のＨ2 Ｏ濃度が増加すれば、電池電
圧が上昇することが明確に現れている。
【００１８】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
は、カソードに蒸気を注入することにより電池電圧を上
昇させ、電池出力を増大することができる。さらに蒸気
注入による電池の冷却効果により電池出力が増大する。
またタービン入口に蒸気噴射した場合と同様にタービン
出力も増大するので、プラント全体の出力と効率が増大
する。
は、カソードに蒸気を注入することにより電池電圧を上
昇させ、電池出力を増大することができる。さらに蒸気
注入による電池の冷却効果により電池出力が増大する。
またタービン入口に蒸気噴射した場合と同様にタービン
出力も増大するので、プラント全体の出力と効率が増大
する。
【図１】本発明の実施形態の燃料電池発電装置の全体構
成図である。
成図である。
【図２】カソードに蒸気を注入した場合の電圧上昇を示
す実験データの一例である。
す実験データの一例である。
【図３】従来の燃料電池発電装置の全体構成図である。
【符号の説明】 １ 燃料ガスライン ２ アノードガスライン ３ 循環ライン ４ アノード排ガスライン ５ カソード排ガスライン ６ 排熱利用ライン ７ 炭酸ガスリサイクルライン ８ 空気ライン ９ 蒸気ライン １０ カソード蒸気ライン １１ タービン蒸気ライン ２０ 燃料電池 ２２ 改質器 ２３ 触媒燃焼器 ２４ 燃料予熱器 ２６ 脱硫器 ２８ タービン圧縮機 ３０ 排熱回収蒸気発生装置 ３２ 炭酸ガスリサイクルブロワ ３６ 燃焼器 ４０ 流量制御弁
Claims (2)
- 【請求項１】 カソードとアノードからなり酸素を含む
カソードガスと水素を含むアノードガスから発電する燃
料電池のカソードに蒸気を注入することを特徴とするカ
ソードへ蒸気注入する燃料電池発電装置。 - 【請求項２】 カソードとアノードからなり酸素を含む
カソードガスと水素を含むアノードガスから発電する燃
料電池と、カソードから排出されるカソード排ガスの一
部とアノードから排出されるアノード排ガスの一部とを
燃焼しその燃焼排ガスで蒸気を含む燃料ガスを改質する
改質器と、この改質器の燃焼排ガスをカソードに循環さ
せる炭酸ガスリサイクルラインと、カソード排ガスの一
部に前記炭酸ガスリサイクルラインの燃焼排ガスと空気
とを混合してカソードを循環させる循環ラインと、前記
アノード排ガスの残部と前記カソード排ガスの残部とを
燃焼する燃焼器と、この燃焼器の燃焼排ガスでタービン
を回転して空気圧縮機を駆動し前記循環ラインに空気を
供給するタービン圧縮機と、このタービンの排ガスで給
水を加熱し蒸気を発生し前記燃料ガスに蒸気を供給する
とともに前記カソードに蒸気を供給する蒸気発生装置
と、を備えたことを特徴とするカソードへ蒸気注入する
燃料電池発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9323255A JPH11162488A (ja) | 1997-11-25 | 1997-11-25 | カソードへ蒸気注入する燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9323255A JPH11162488A (ja) | 1997-11-25 | 1997-11-25 | カソードへ蒸気注入する燃料電池発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11162488A true JPH11162488A (ja) | 1999-06-18 |
Family
ID=18152756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9323255A Pending JPH11162488A (ja) | 1997-11-25 | 1997-11-25 | カソードへ蒸気注入する燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JPH11162488A (ja) |
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- 1997-11-25 JP JP9323255A patent/JPH11162488A/ja active Pending
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