JPH11176455A - 燃料電池複合発電装置 - Google Patents
燃料電池複合発電装置Info
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- JPH11176455A JPH11176455A JP9344614A JP34461497A JPH11176455A JP H11176455 A JPH11176455 A JP H11176455A JP 9344614 A JP9344614 A JP 9344614A JP 34461497 A JP34461497 A JP 34461497A JP H11176455 A JPH11176455 A JP H11176455A
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- fuel
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- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】燃料電池１からのカソード排ガス７をガスター
ビン燃焼器２２で燃焼させる燃料ガス２７の酸化剤に利
用する。 【解決手段】カソード排ガス１６と空気圧縮機１９から
の圧縮空気２０とを熱交換器１８で高温圧縮空気２５に
変換し、この高温圧縮空気２５をガスタービン燃焼器２
２に酸化剤として供給する。
ビン燃焼器２２で燃焼させる燃料ガス２７の酸化剤に利
用する。 【解決手段】カソード排ガス１６と空気圧縮機１９から
の圧縮空気２０とを熱交換器１８で高温圧縮空気２５に
変換し、この高温圧縮空気２５をガスタービン燃焼器２
２に酸化剤として供給する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は化石燃料を燃料とし
て用いる発電装置に関し、特に燃料の有する化学エネル
ギーを直接電気エネルギーに変換する高温加圧型の燃料
電池発電装置と、空気圧縮機で加圧された高圧空気で化
石燃料を燃焼させて得られる高温高圧のガスを膨張させ
る過程で、動力を得て発電する高温ガスタービン発電装
置を熱的に結合することにより、それぞれ単独で発電す
るよりも、高効率で発電を可能とする燃料電池複合発電
装置に関するものである。
て用いる発電装置に関し、特に燃料の有する化学エネル
ギーを直接電気エネルギーに変換する高温加圧型の燃料
電池発電装置と、空気圧縮機で加圧された高圧空気で化
石燃料を燃焼させて得られる高温高圧のガスを膨張させ
る過程で、動力を得て発電する高温ガスタービン発電装
置を熱的に結合することにより、それぞれ単独で発電す
るよりも、高効率で発電を可能とする燃料電池複合発電
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の高温型の燃料電池発電装置、例え
ば溶融炭酸塩型燃料電池発電装置では図４に示すよう
に、燃料電池１の電解質板４をアノード（酸素極）２と
カソード（燃料極）３で両面から挟み、カソード３側に
５５０℃程度の酸化ガス５を供給すると共に、アノード
２側に５５０℃程度の燃料ガス６を供給することによ
り、アノード２とカソード３との間で発生する電位差に
より発電させるように構成している。
ば溶融炭酸塩型燃料電池発電装置では図４に示すよう
に、燃料電池１の電解質板４をアノード（酸素極）２と
カソード（燃料極）３で両面から挟み、カソード３側に
５５０℃程度の酸化ガス５を供給すると共に、アノード
２側に５５０℃程度の燃料ガス６を供給することによ
り、アノード２とカソード３との間で発生する電位差に
より発電させるように構成している。
【０００３】このとき、燃料の持つ化学エネルギーのう
ち約４５％は電気に変換され、約１５％は反応に寄与す
ることなく、アノード２の出口より放出され、残りの約
４０％は熱に変換される。この熱の大部分が酸化ガス５
としてカソード３を通過する間に酸化ガス５を加熱する
ことにより除去され、７００℃程度のカソード排ガス７
として放出される。
ち約４５％は電気に変換され、約１５％は反応に寄与す
ることなく、アノード２の出口より放出され、残りの約
４０％は熱に変換される。この熱の大部分が酸化ガス５
としてカソード３を通過する間に酸化ガス５を加熱する
ことにより除去され、７００℃程度のカソード排ガス７
として放出される。
【０００４】この高温のカソード排ガス７の一部１４は
燃料電池１の温度を制御するために、カソード循環ブロ
ワ１３を介してカソード３の入口へ戻され、その残りの
カソード排ガス７は膨張タービン８へ導入され、この膨
張タービン８により空気圧縮機９及び発電機１７を駆動
することにより、エネルギーを回収するように構成され
ている。
燃料電池１の温度を制御するために、カソード循環ブロ
ワ１３を介してカソード３の入口へ戻され、その残りの
カソード排ガス７は膨張タービン８へ導入され、この膨
張タービン８により空気圧縮機９及び発電機１７を駆動
することにより、エネルギーを回収するように構成され
ている。
【０００５】また、アノード排ガス１０は燃料改質器１
１の燃焼室１２に導入され、ここで空気圧縮機９からの
空気１５を酸化ガスとして、アノード排ガス１０に含ま
れる未反応の燃料ガスが燃焼することにより、燃料改質
用の熱を供給する。
１の燃焼室１２に導入され、ここで空気圧縮機９からの
空気１５を酸化ガスとして、アノード排ガス１０に含ま
れる未反応の燃料ガスが燃焼することにより、燃料改質
用の熱を供給する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の燃
料電池発電装置では、膨張タービン８に導入されるカソ
ード排ガス７の圧力及び温度は高々１０気圧、７００℃
であり、この時の膨張タービン８の排ガス温度は３００
℃程度と低くなる。この排ガスから更に熱回収して蒸気
を発生させることは可能であるが、その発生蒸気の温
度、圧力は発電用の蒸気タービンを駆動するには不十分
であり、燃料改質用の蒸気等として使用できるにすぎな
い。
料電池発電装置では、膨張タービン８に導入されるカソ
ード排ガス７の圧力及び温度は高々１０気圧、７００℃
であり、この時の膨張タービン８の排ガス温度は３００
℃程度と低くなる。この排ガスから更に熱回収して蒸気
を発生させることは可能であるが、その発生蒸気の温
度、圧力は発電用の蒸気タービンを駆動するには不十分
であり、燃料改質用の蒸気等として使用できるにすぎな
い。
【０００７】そのため、従来の燃料電池発電装置では、
高温高圧ガスタービンを用いたガスタービン複合発電シ
ステムで採用されているような、ガスタービンの排ガス
から更に熱を回収して、蒸気を発生させて蒸気タービン
を駆動する構成を採用することが困難であった。
高温高圧ガスタービンを用いたガスタービン複合発電シ
ステムで採用されているような、ガスタービンの排ガス
から更に熱を回収して、蒸気を発生させて蒸気タービン
を駆動する構成を採用することが困難であった。
【０００８】また、燃料電池の動作圧力は高温高圧ガス
タービンの動作圧力より低く、カソード排ガス７をガス
タービン複合発電システムの燃焼器に直接導入して熱回
収することもできない。
タービンの動作圧力より低く、カソード排ガス７をガス
タービン複合発電システムの燃焼器に直接導入して熱回
収することもできない。
【０００９】本発明の目的は、燃料電池からのカソード
排ガスの圧力及び温度が比較的低い場合でも、燃料電池
からの排熱を回収し、その回収熱をガスタービン複合発
電システムの高温高圧ガスタービンへ導入できるように
して、ガスタービン燃焼器２２で燃焼させる燃料ガスを
節約した発電効率の良い燃料電池複合発電装置を提供す
ることにある。
排ガスの圧力及び温度が比較的低い場合でも、燃料電池
からの排熱を回収し、その回収熱をガスタービン複合発
電システムの高温高圧ガスタービンへ導入できるように
して、ガスタービン燃焼器２２で燃焼させる燃料ガスを
節約した発電効率の良い燃料電池複合発電装置を提供す
ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の燃料電池複合発電装置は、酸化ガス及び
燃料ガスを供給してアノードとカソードとの間で発生す
る電位差により発電する燃料電池と、上記カソード排ガ
スを利用して高温ガスタービンを駆動・発電する装置に
おいて、上記カソード排ガスと空気圧縮機からの圧縮空
気とを熱交換器で高温圧縮空気に変換し、この高温圧縮
空気をガスタービン燃焼器の酸化剤として、燃料ガスを
燃焼させ上記高温ガスタービンを駆動・発電させること
にある。
めに、本発明の燃料電池複合発電装置は、酸化ガス及び
燃料ガスを供給してアノードとカソードとの間で発生す
る電位差により発電する燃料電池と、上記カソード排ガ
スを利用して高温ガスタービンを駆動・発電する装置に
おいて、上記カソード排ガスと空気圧縮機からの圧縮空
気とを熱交換器で高温圧縮空気に変換し、この高温圧縮
空気をガスタービン燃焼器の酸化剤として、燃料ガスを
燃焼させ上記高温ガスタービンを駆動・発電させること
にある。
【００１１】上記空気圧縮機は高温ガスタービンの回転
力を利用して駆動することにある。
力を利用して駆動することにある。
【００１２】上記カソード排ガスを通過させる燃焼器で
アノード排ガスの１部を燃焼させて、上記カソード排ガ
スの温度を高くし上記熱交換器に供給することにある。
アノード排ガスの１部を燃焼させて、上記カソード排ガ
スの温度を高くし上記熱交換器に供給することにある。
【００１３】本発明の燃料電池複合発電装置は、酸化ガ
ス及び燃料ガスを供給してアノードとカソードとの間で
発生する電位差により発電する燃料電池と、上記カソー
ド排ガスを利用して高温ガスタービンを駆動・発電する
装置において、上記カソード排ガスと空気圧縮機からの
圧縮空気とを熱交換器で高温圧縮空気に変換し、この高
温圧縮空気をガスタービン燃焼器の酸化剤として燃焼さ
せる燃料ガスの投入量を、燃料電池側の燃料ガスの投入
量より少なくするか、又は等しくすることにある。
ス及び燃料ガスを供給してアノードとカソードとの間で
発生する電位差により発電する燃料電池と、上記カソー
ド排ガスを利用して高温ガスタービンを駆動・発電する
装置において、上記カソード排ガスと空気圧縮機からの
圧縮空気とを熱交換器で高温圧縮空気に変換し、この高
温圧縮空気をガスタービン燃焼器の酸化剤として燃焼さ
せる燃料ガスの投入量を、燃料電池側の燃料ガスの投入
量より少なくするか、又は等しくすることにある。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１及び
図２を参照して説明する。
図２を参照して説明する。
【００１５】（実施例１）図１は、本発明の１実施例を
示す燃料電池複合発電装置の構成図である。図１におい
て、燃料電池発電装置Ａは、燃料電池１、燃料改質器１
１、カソード循環ブロワ１３、空気圧縮機９、膨張ター
ビン８、水回収装置２１等より構成されている。
示す燃料電池複合発電装置の構成図である。図１におい
て、燃料電池発電装置Ａは、燃料電池１、燃料改質器１
１、カソード循環ブロワ１３、空気圧縮機９、膨張ター
ビン８、水回収装置２１等より構成されている。
【００１６】燃料電池１の電解質板４をアノード（酸素
極）２とカソード（燃料極）３で両面から挟み、カソー
ド３側に５５０℃程度の酸化ガス５を供給すると共に、
アノード２側に５５０℃程度の燃料ガス６を供給するこ
とにより、アノード２とカソード３との間で発生する電
位差により発電させるように構成している。燃料ガス６
の持つ化学エネルギーのうち約４５％は電気に変換さ
れ、約１５％は反応に寄与することなく、アノード出口
より放出され、残りの約４０％は熱に変換される。
極）２とカソード（燃料極）３で両面から挟み、カソー
ド３側に５５０℃程度の酸化ガス５を供給すると共に、
アノード２側に５５０℃程度の燃料ガス６を供給するこ
とにより、アノード２とカソード３との間で発生する電
位差により発電させるように構成している。燃料ガス６
の持つ化学エネルギーのうち約４５％は電気に変換さ
れ、約１５％は反応に寄与することなく、アノード出口
より放出され、残りの約４０％は熱に変換される。
【００１７】この熱の大部分は酸化ガス５がカソード３
を通過する間に酸化ガス５を加熱することにより除去さ
れ、７００℃程度のカソード排ガス７として放出され
る。この高温のカソード排ガス７の一部１４は燃料電池
１の温度を制御するために、カソード循環ブロワ１３を
介してカソード３の入口へ戻される。その残りのカソー
ド排ガス１６は熱交換器１８で圧縮空気２０と熱交換し
たのち、膨張タービン８へ導入され、この膨張タービン
８により空気圧縮機９を駆動することにより、エネルギ
ーを回収するように構成されている。
を通過する間に酸化ガス５を加熱することにより除去さ
れ、７００℃程度のカソード排ガス７として放出され
る。この高温のカソード排ガス７の一部１４は燃料電池
１の温度を制御するために、カソード循環ブロワ１３を
介してカソード３の入口へ戻される。その残りのカソー
ド排ガス１６は熱交換器１８で圧縮空気２０と熱交換し
たのち、膨張タービン８へ導入され、この膨張タービン
８により空気圧縮機９を駆動することにより、エネルギ
ーを回収するように構成されている。
【００１８】また、アノード排ガス１０は燃料改質器１
１の燃焼室１２に導入され、ここで空気圧縮機９からの
空気１５を酸化剤としてアノード排ガス１０に含まれる
未反応の燃料ガスを燃焼することにより、燃料改質用の
熱を供給する。
１の燃焼室１２に導入され、ここで空気圧縮機９からの
空気１５を酸化剤としてアノード排ガス１０に含まれる
未反応の燃料ガスを燃焼することにより、燃料改質用の
熱を供給する。
【００１９】一方、ガスタービン複合発電装置Ｂは、空
気圧縮機１９、ガスタービン燃焼器２２、高温ガスター
ビン２３、排熱回収ボイラ２４、蒸気タービン３０等よ
り構成されている。
気圧縮機１９、ガスタービン燃焼器２２、高温ガスター
ビン２３、排熱回収ボイラ２４、蒸気タービン３０等よ
り構成されている。
【００２０】空気圧縮機１９で加圧された３５０℃〜４
００℃の圧縮空気２０は熱交換器１８に導入され、カソ
ード排ガス７との熱交換により６５０℃程度に加熱高温
化され、ガスタービン燃焼器２２に導入される。ガスタ
ービン燃焼器２２では圧縮空気２５を酸化剤として燃料
ガス２６を燃焼し、所定の温度の燃焼ガス２７が高温ガ
スタービン２３に導入され、高温ガスタービン２３を駆
動、発電したのち６００℃程度のガスタービン排ガス２
８として排出される。このガスタービン排ガス２８は排
熱回収ボイラ２４で蒸気２９を発生させることにより、
熱回収された後、大気中に放出される。発生した蒸気２
９を用いて蒸気タービン３０を駆動し発電する。
００℃の圧縮空気２０は熱交換器１８に導入され、カソ
ード排ガス７との熱交換により６５０℃程度に加熱高温
化され、ガスタービン燃焼器２２に導入される。ガスタ
ービン燃焼器２２では圧縮空気２５を酸化剤として燃料
ガス２６を燃焼し、所定の温度の燃焼ガス２７が高温ガ
スタービン２３に導入され、高温ガスタービン２３を駆
動、発電したのち６００℃程度のガスタービン排ガス２
８として排出される。このガスタービン排ガス２８は排
熱回収ボイラ２４で蒸気２９を発生させることにより、
熱回収された後、大気中に放出される。発生した蒸気２
９を用いて蒸気タービン３０を駆動し発電する。
【００２１】このように、３５０℃〜４００℃の圧縮空
気２０は熱交換器１８に導入され、カソード排ガス７と
の熱交換により、６５０℃程度に加熱高温化され、ガス
タービン燃焼器２２で酸化剤として燃料ガス２６を燃焼
するので、燃料ガス２６は可熱高温化された圧縮空気２
５を酸化剤として利用した分だけ、燃料を節約出来るよ
うになった。つまり省エネが出来る利点がある。また図
２から明らかなように発電効率を良くすることが出来
る。
気２０は熱交換器１８に導入され、カソード排ガス７と
の熱交換により、６５０℃程度に加熱高温化され、ガス
タービン燃焼器２２で酸化剤として燃料ガス２６を燃焼
するので、燃料ガス２６は可熱高温化された圧縮空気２
５を酸化剤として利用した分だけ、燃料を節約出来るよ
うになった。つまり省エネが出来る利点がある。また図
２から明らかなように発電効率を良くすることが出来
る。
【００２２】燃料電池１のアノード（酸素極）２に燃料
ガス６を供給する投入量とガスタービン燃焼器２２に燃
料ガス２６の投入量と割合を示したのが図２である。こ
の図から明らかなように、燃料電池１側の燃料ガス６の
投入量をガスタービン燃焼器２２への燃料ガス２７の投
入量より大くすると、本発明の燃料電池発電装置Ａの発
電効率が約５２以上％になり、１３００℃級の高温ガス
タービンを用いたガスタービン複合発電装置の発電効率
が約５０％、燃料電池複合発電装置(単体)の発電効率が
約５２％程度であるから、これより良くすることができ
る。
ガス６を供給する投入量とガスタービン燃焼器２２に燃
料ガス２６の投入量と割合を示したのが図２である。こ
の図から明らかなように、燃料電池１側の燃料ガス６の
投入量をガスタービン燃焼器２２への燃料ガス２７の投
入量より大くすると、本発明の燃料電池発電装置Ａの発
電効率が約５２以上％になり、１３００℃級の高温ガス
タービンを用いたガスタービン複合発電装置の発電効率
が約５０％、燃料電池複合発電装置(単体)の発電効率が
約５２％程度であるから、これより良くすることができ
る。
【００２３】この燃料電池発電装置とこのガスタービン
複合発電装置を用いて図１に示した本発明の燃料電池複
合発電装置を構成した場合の発電効率を、図２に示す。
複合発電装置を用いて図１に示した本発明の燃料電池複
合発電装置を構成した場合の発電効率を、図２に示す。
【００２４】図２の横軸に示す燃料電池の規模割合(燃
料投入ベース)は、燃料電池複合発電装置全体への燃料
投入量に対する燃料電池系への燃料投入量の割合として
示している。本発明の燃料電池複合発電装置では燃料電
池系と高温ガスタービン系は熱交換器１８を介して接続
されており、それぞれの発電規模を比較的自由に設定で
きることによる。また、図中の実線は、本実施例の燃料
電池複合発電装置の発電効率である。図中の破線は、ガ
スタービン複合発電装置と燃料電池発電装置を横軸の規
模の割合で、それぞれ単独に設置した場合の総合の発電
効率である。
料投入ベース)は、燃料電池複合発電装置全体への燃料
投入量に対する燃料電池系への燃料投入量の割合として
示している。本発明の燃料電池複合発電装置では燃料電
池系と高温ガスタービン系は熱交換器１８を介して接続
されており、それぞれの発電規模を比較的自由に設定で
きることによる。また、図中の実線は、本実施例の燃料
電池複合発電装置の発電効率である。図中の破線は、ガ
スタービン複合発電装置と燃料電池発電装置を横軸の規
模の割合で、それぞれ単独に設置した場合の総合の発電
効率である。
【００２５】図２に示すように、本発明の燃料電池複合
発電装置は、ガスタービン複合発電装置Ｂと燃料電池発
電装置Ａをそれぞれ単独に設置した場合（破線）に比較
して、常に高効率（実線）を実現することができる。
発電装置は、ガスタービン複合発電装置Ｂと燃料電池発
電装置Ａをそれぞれ単独に設置した場合（破線）に比較
して、常に高効率（実線）を実現することができる。
【００２６】更に本発明の燃料電池複合発電装置で高い
発電効率を実現するには、燃料電池の規模割合を適切に
構成することにより、発電効率を向上させて最大効率を
得ることができる。例えば破線特性の最高効率は５２
（％）である。５２（％）以上の効率を得るには、燃料
電池１側の燃料ガス６の投入量Ｐ１（％）をガスタービ
ン燃焼器２２への燃料ガス２７の投入量Ｐ２（％）より
大くするか、又は等しくすることにより、高効率の発電
を可能にすることが出来る。例えば投入量Ｐ１（５０
％）から投入量Ｐ１（９５％）にすれば、発電効率を破
線特性より良くすることができる。この場合、投入量Ｐ
１の投入割合に応じて、投入量Ｐ２（５０％）から投入
量Ｐ２（５％）に順次減少して行く。
発電効率を実現するには、燃料電池の規模割合を適切に
構成することにより、発電効率を向上させて最大効率を
得ることができる。例えば破線特性の最高効率は５２
（％）である。５２（％）以上の効率を得るには、燃料
電池１側の燃料ガス６の投入量Ｐ１（％）をガスタービ
ン燃焼器２２への燃料ガス２７の投入量Ｐ２（％）より
大くするか、又は等しくすることにより、高効率の発電
を可能にすることが出来る。例えば投入量Ｐ１（５０
％）から投入量Ｐ１（９５％）にすれば、発電効率を破
線特性より良くすることができる。この場合、投入量Ｐ
１の投入割合に応じて、投入量Ｐ２（５０％）から投入
量Ｐ２（５％）に順次減少して行く。
【００２７】以上説明したように、本発明の燃料電池複
合発電装置によれば、燃料電池１からのカソード排ガス
７の圧力及び温度が比較的低い場合でも、燃料電池１か
ら回収した排熱をガスタービン複合発電システムの高温
高圧ガスタービン２３へ導入できるので、燃料ガス２７
の省エネが出来るばかりか、また高い発電効率をもつた
燃料電池複合発電装置を得ることができる。
合発電装置によれば、燃料電池１からのカソード排ガス
７の圧力及び温度が比較的低い場合でも、燃料電池１か
ら回収した排熱をガスタービン複合発電システムの高温
高圧ガスタービン２３へ導入できるので、燃料ガス２７
の省エネが出来るばかりか、また高い発電効率をもつた
燃料電池複合発電装置を得ることができる。
【００２８】（実施例２）図３は、本発明の他の実施例
を示す燃料電池複合発電装置のフロー図である。この実
施例では、図１の実施例と同様に構成すると共に、カソ
ード排ガス７のラインに設けた熱交換器１８の上流に燃
焼器４０を設け、アノード排ガス１０の一部４１を分岐
して燃焼器４０へ導入するよう構成している。アノード
排ガスの一部４１の量は、改質器で必要なアノード排ガ
ス１０の余剰分とする。
を示す燃料電池複合発電装置のフロー図である。この実
施例では、図１の実施例と同様に構成すると共に、カソ
ード排ガス７のラインに設けた熱交換器１８の上流に燃
焼器４０を設け、アノード排ガス１０の一部４１を分岐
して燃焼器４０へ導入するよう構成している。アノード
排ガスの一部４１の量は、改質器で必要なアノード排ガ
ス１０の余剰分とする。
【００２９】燃焼器４０でアノード排ガスの一部４１に
含まれる未反応の燃料ガスが燃焼することにより、燃焼
器４０の出口のカソード排ガス１６の温度が高くなる。
そのため、熱交換器１８におけるカソード排ガス７と圧
縮空気２０との熱交換熱量を増加させることができる。
含まれる未反応の燃料ガスが燃焼することにより、燃焼
器４０の出口のカソード排ガス１６の温度が高くなる。
そのため、熱交換器１８におけるカソード排ガス７と圧
縮空気２０との熱交換熱量を増加させることができる。
【００３０】従って、この実施例によれば、カソード排
ガス７の温度が比較的低い場合でもその温度を燃料電池
の残留燃料ガスにより高めることができるので、圧縮空
気２０に効率良く燃料電池の排熱を回収でき、高い発電
効率をもつ燃料電池複合発電装置を得ることができる。
ガス７の温度が比較的低い場合でもその温度を燃料電池
の残留燃料ガスにより高めることができるので、圧縮空
気２０に効率良く燃料電池の排熱を回収でき、高い発電
効率をもつ燃料電池複合発電装置を得ることができる。
【００３１】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、燃料
電池のカソード排ガスにより熱交換器を介して高温ガス
タービンの圧縮空気を加熱することにより、燃料電池と
高温ガスタービンの運転圧力が異なる場合でも燃料電池
の排熱を高温ガスタービンへ回収できる。この高温ガス
タービンへ回収された熱エネルギーは、高温ガスタービ
ン側から見れば、それに等しい化学エネルギーを持つ燃
料量と等価であり、燃料電池からの比較的低質の排熱を
高温高圧ガスタービンを用いた複合発電装置により、高
効率で発電に利用できるので、高い発電効率を持つ燃料
電池複合発電装置を得ることができる。
電池のカソード排ガスにより熱交換器を介して高温ガス
タービンの圧縮空気を加熱することにより、燃料電池と
高温ガスタービンの運転圧力が異なる場合でも燃料電池
の排熱を高温ガスタービンへ回収できる。この高温ガス
タービンへ回収された熱エネルギーは、高温ガスタービ
ン側から見れば、それに等しい化学エネルギーを持つ燃
料量と等価であり、燃料電池からの比較的低質の排熱を
高温高圧ガスタービンを用いた複合発電装置により、高
効率で発電に利用できるので、高い発電効率を持つ燃料
電池複合発電装置を得ることができる。
【００３２】また３５０℃〜４００℃の圧縮空気は熱交
換器でカソード排ガスとの熱交換により、６５０℃程度
に加熱高温化され、ガスタービン燃焼器で酸化剤として
燃料ガスを燃焼するので、燃料ガスを節約出来るように
なり、省エネが出来る。
換器でカソード排ガスとの熱交換により、６５０℃程度
に加熱高温化され、ガスタービン燃焼器で酸化剤として
燃料ガスを燃焼するので、燃料ガスを節約出来るように
なり、省エネが出来る。
【図１】本発明の一実施例として示した燃料電池複合発
電装置の構成図。
電装置の構成図。
【図２】図１の発電効率を示す特性図。
【図３】本発明の他の実施例として示した燃料電池複合
発電装置の構成図。
発電装置の構成図。
【図４】従来の燃料電池複合発電装置の構成図。
１…燃料電池、２…アノード、３…カソード、５…酸化
ガス、６…燃料ガス、７…カソード排ガス、８…膨張タ
ービン、９…空気圧縮機、１１…燃料改質器、１３…カ
ソード循環ブロワ、１８…熱交換器、１９…空気圧縮
機、２０…圧縮空気、２２…ガスタービン燃焼器、２３
…高温ガスタービン、２４…排熱回収ボイラ、３０…蒸
気タービン、４０…燃焼器。
ガス、６…燃料ガス、７…カソード排ガス、８…膨張タ
ービン、９…空気圧縮機、１１…燃料改質器、１３…カ
ソード循環ブロワ、１８…熱交換器、１９…空気圧縮
機、２０…圧縮空気、２２…ガスタービン燃焼器、２３
…高温ガスタービン、２４…排熱回収ボイラ、３０…蒸
気タービン、４０…燃焼器。
Claims (4)
- 【請求項１】 酸化ガス及び燃料ガスを供給してアノー
ドとカソードとの間で発生する電位差により発電する燃
料電池と、上記カソード排ガスを利用して高温ガスター
ビンを駆動・発電する装置において、上記カソード排ガ
スと空気圧縮機からの圧縮空気とを熱交換器で高温圧縮
空気に変換し、この高温圧縮空気をガスタービン燃焼器
の酸化剤として燃料ガスを燃焼させ上記高温ガスタービ
ンを駆動・発電させることを特徴とする燃料電池複合発
電装置。 - 【請求項２】 上記空気圧縮機は高温ガスタービンの回
転力を利用して駆動することを特徴とする請求項１記載
の燃料電池複合発電装置。 - 【請求項３】 上記カソード排ガスを通過させる燃焼器
でアノード排ガスの１部を燃焼させて、上記カソード排
ガスの温度を高くして上記熱交換器に供給することを特
徴とする請求項１記載の燃料電池複合発電装置。 - 【請求項４】 酸化ガス及び燃料ガスを供給してアノー
ドとカソードとの間で発生する電位差により発電する燃
料電池１と、上記カソード排ガスを利用して高温ガスタ
ービンを駆動・発電する装置において、上記カソード排
ガスと空気圧縮機からの圧縮空気とを熱交換器で高温圧
縮空気に変換し、この高温圧縮空気をガスタービン燃焼
器の酸化剤として燃焼させる燃料ガスの投入量を、燃料
電池側の燃料ガスの投入量より少なくするか、又は等し
くすることを特徴とする燃料電池複合発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9344614A JP3072630B2 (ja) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | 燃料電池複合発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9344614A JP3072630B2 (ja) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | 燃料電池複合発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11176455A true JPH11176455A (ja) | 1999-07-02 |
| JP3072630B2 JP3072630B2 (ja) | 2000-07-31 |
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ID=18370635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9344614A Expired - Fee Related JP3072630B2 (ja) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | 燃料電池複合発電装置 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP3072630B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003045444A (ja) * | 2001-07-31 | 2003-02-14 | Japan Climate Systems Corp | 燃料電池の排気活用装置 |
| WO2010058750A1 (ja) | 2008-11-18 | 2010-05-27 | 東京瓦斯株式会社 | 水素リサイクル型ｍｃｆｃ発電システム |
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| JP2014088861A (ja) * | 2012-10-31 | 2014-05-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 発電システム |
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-
1997
- 1997-12-15 JP JP9344614A patent/JP3072630B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN106089342B (zh) * | 2012-10-31 | 2017-10-13 | 三菱日立电力系统株式会社 | 发电系统 |
| US10533495B2 (en) | 2012-10-31 | 2020-01-14 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Power generation system |
| DE112013005205B4 (de) | 2012-10-31 | 2021-09-16 | Mitsubishi Power, Ltd. | Stromerzeugungssystem |
| JP2017188435A (ja) * | 2017-03-01 | 2017-10-12 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 発電システム |
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|---|---|
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