JPH11214021A - 固体電解質型燃料電池発電設備 - Google Patents
固体電解質型燃料電池発電設備Info
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- JPH11214021A JPH11214021A JP10013677A JP1367798A JPH11214021A JP H11214021 A JPH11214021 A JP H11214021A JP 10013677 A JP10013677 A JP 10013677A JP 1367798 A JP1367798 A JP 1367798A JP H11214021 A JPH11214021 A JP H11214021A
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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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 純水素と純酸素を燃料及び酸化剤として使用
し、それらの利用率を高く保持したまま、かつ汚染物質
を発生させることなく、燃料電池を最適温度に保持して
発電することができる固体電解質型燃料電池発電設備を
提供する。 【解決手段】 アノードとカソードを有する固体電解質
型の燃料電池２０と、燃料電池に水素と水蒸気を含むア
ノードガスを供給するアノードガスライン２２と、燃料
電池を通過したアノードガスを冷却かつ水分を除去して
アノードガスラインに再循環させるアノードリサイクル
ライン２４と、燃料電池に酸素を含むカソードガスを供
給するカソードガスライン２６と、燃料電池を通過した
カソードガスを冷却してカソードガスラインに再循環さ
せるカソードリサイクルライン２８とを備え、リサイク
ルライン２６，２８のガスを冷却することにより燃料電
池の温度を調節する。
し、それらの利用率を高く保持したまま、かつ汚染物質
を発生させることなく、燃料電池を最適温度に保持して
発電することができる固体電解質型燃料電池発電設備を
提供する。 【解決手段】 アノードとカソードを有する固体電解質
型の燃料電池２０と、燃料電池に水素と水蒸気を含むア
ノードガスを供給するアノードガスライン２２と、燃料
電池を通過したアノードガスを冷却かつ水分を除去して
アノードガスラインに再循環させるアノードリサイクル
ライン２４と、燃料電池に酸素を含むカソードガスを供
給するカソードガスライン２６と、燃料電池を通過した
カソードガスを冷却してカソードガスラインに再循環さ
せるカソードリサイクルライン２８とを備え、リサイク
ルライン２６，２８のガスを冷却することにより燃料電
池の温度を調節する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質型燃料
電池を用いた発電設備に関する。
電池を用いた発電設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）は、
イオン導電機構を有する安定化ジルコニアを電解質と
し、約１０００℃の温度で運転される。この燃料電池の
長所は、動作温度が高いので電極反応が非常に活発で、
そのため活性化分極がなく、高価な白金等の貴金属触媒
を全く必要とせず、その上に端子電圧が他の方式に比較
して高く、効率も高い。また、構成要素がすべて固体で
あるため電池構造が簡単である。そして、電解質が極め
て安定で蒸発や流出することがない、等にある。
イオン導電機構を有する安定化ジルコニアを電解質と
し、約１０００℃の温度で運転される。この燃料電池の
長所は、動作温度が高いので電極反応が非常に活発で、
そのため活性化分極がなく、高価な白金等の貴金属触媒
を全く必要とせず、その上に端子電圧が他の方式に比較
して高く、効率も高い。また、構成要素がすべて固体で
あるため電池構造が簡単である。そして、電解質が極め
て安定で蒸発や流出することがない、等にある。
【０００３】従来、かかる固体電解質型燃料電池の燃料
には、天然ガス，ナフサ，灯油，軽油，重油，石炭，メ
タノール等を水蒸気改質又は部分酸化して得られる水素
と一酸化炭素の混合ガスが用いられていた。また、その
酸化剤としては、主に空気又は酸素を含む排ガスが用い
られていた。
には、天然ガス，ナフサ，灯油，軽油，重油，石炭，メ
タノール等を水蒸気改質又は部分酸化して得られる水素
と一酸化炭素の混合ガスが用いられていた。また、その
酸化剤としては、主に空気又は酸素を含む排ガスが用い
られていた。
【０００４】一方、昼夜の電力負荷の是正、ＣＯ2 排出
量の低減等を目的として、夜間電力，太陽発電等の余剰
電力で水を電気分解し、得られた純水素と純酸素を燃料
として発電する発電設備が一部で提案されている（例え
ば、「可逆式固体電解質電池を用いた水素利用電力貯蔵
システムの開発」，火力原子力発電，Ｊｕｎ．１９９
３）。このシステムによれば、ＣＯ2 の排出なしに、余
剰電力を純水素と純酸素の形態で蓄え、必要なときに発
電することができる。
量の低減等を目的として、夜間電力，太陽発電等の余剰
電力で水を電気分解し、得られた純水素と純酸素を燃料
として発電する発電設備が一部で提案されている（例え
ば、「可逆式固体電解質電池を用いた水素利用電力貯蔵
システムの開発」，火力原子力発電，Ｊｕｎ．１９９
３）。このシステムによれば、ＣＯ2 の排出なしに、余
剰電力を純水素と純酸素の形態で蓄え、必要なときに発
電することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した固体
電解質型燃料電池の燃料及び酸化剤として、電気分解で
得られた純水素と純酸素を用いると、燃料電池が過熱さ
れてしまい寿命が極端に短くなる問題点があった。すな
わち、従来は燃料電池のアノードに供給される混合ガス
には、反応に直接寄与しないガスが多量に混合してお
り、同様にカソードに供給されるガスにも、窒素等の不
活性ガスが混合しているため、これらの反応に寄与しな
いガスにより、電池反応による温度上昇が適度に抑制さ
れ、例えば約１０００℃前後に保持することができた
が、純水素、純酸素を直接利用する場合には、これをそ
のまま高燃料利用率、高酸素利用率で発電すると、温度
が異常上昇してしまう。
電解質型燃料電池の燃料及び酸化剤として、電気分解で
得られた純水素と純酸素を用いると、燃料電池が過熱さ
れてしまい寿命が極端に短くなる問題点があった。すな
わち、従来は燃料電池のアノードに供給される混合ガス
には、反応に直接寄与しないガスが多量に混合してお
り、同様にカソードに供給されるガスにも、窒素等の不
活性ガスが混合しているため、これらの反応に寄与しな
いガスにより、電池反応による温度上昇が適度に抑制さ
れ、例えば約１０００℃前後に保持することができた
が、純水素、純酸素を直接利用する場合には、これをそ
のまま高燃料利用率、高酸素利用率で発電すると、温度
が異常上昇してしまう。
【０００６】また、燃料電池の過熱を防ぐために、窒素
等の不活性ガスを燃料又は酸化剤に混入させると、燃料
又は酸化剤の比率が低下するばかりでなく、ＮＯｘ等の
大気汚染物質発生のおそれがある。
等の不活性ガスを燃料又は酸化剤に混入させると、燃料
又は酸化剤の比率が低下するばかりでなく、ＮＯｘ等の
大気汚染物質発生のおそれがある。
【０００７】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち本発明の目的は、純水素
と純酸素を燃料及び酸化剤として使用し、それらの利用
率を高く保持したまま、かつ汚染物質を発生させること
なく、燃料電池を最適温度に保持して発電することがで
きる固体電解質型燃料電池発電設備を提供することにあ
る。
案されたものである。すなわち本発明の目的は、純水素
と純酸素を燃料及び酸化剤として使用し、それらの利用
率を高く保持したまま、かつ汚染物質を発生させること
なく、燃料電池を最適温度に保持して発電することがで
きる固体電解質型燃料電池発電設備を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、アノー
ドとカソードを有する固体電解質型燃料電池と、該燃料
電池に水素と水蒸気を含むアノードガスを供給するアノ
ードガスラインと、燃料電池を通過したアノードガスを
冷却かつ水分を除去して前記アノードガスラインに再循
環させるアノードリサイクルラインと、燃料電池に酸素
を含むカソードガスを供給するカソードガスラインと、
燃料電池を通過したカソードガスを冷却して前記カソー
ドガスラインに再循環させるカソードリサイクルライン
と、を備えたことを特徴とする固体電解質型燃料電池発
電設備が提供される。
ドとカソードを有する固体電解質型燃料電池と、該燃料
電池に水素と水蒸気を含むアノードガスを供給するアノ
ードガスラインと、燃料電池を通過したアノードガスを
冷却かつ水分を除去して前記アノードガスラインに再循
環させるアノードリサイクルラインと、燃料電池に酸素
を含むカソードガスを供給するカソードガスラインと、
燃料電池を通過したカソードガスを冷却して前記カソー
ドガスラインに再循環させるカソードリサイクルライン
と、を備えたことを特徴とする固体電解質型燃料電池発
電設備が提供される。
【０００９】本発明の好ましい実施形態によれば、アノ
ードガスラインとアノードリサイクルラインとの間で間
接的に熱交換するアノード熱交換器と、カソードガスラ
インとカソードリサイクルラインとの間で間接的に熱交
換するカソード熱交換器と、を更に備える。また、アノ
ードリサイクルライン及び／又はカソードリサイクルラ
インに設けられた水蒸発器及び蒸気過熱器と、過熱蒸気
で発電する蒸気タービン発電機と、を備えるのがよい。
ードガスラインとアノードリサイクルラインとの間で間
接的に熱交換するアノード熱交換器と、カソードガスラ
インとカソードリサイクルラインとの間で間接的に熱交
換するカソード熱交換器と、を更に備える。また、アノ
ードリサイクルライン及び／又はカソードリサイクルラ
インに設けられた水蒸発器及び蒸気過熱器と、過熱蒸気
で発電する蒸気タービン発電機と、を備えるのがよい。
【００１０】また、水を電気分解して純水素を純酸素を
得る電気分解装置を更に備える、ことが好ましい。
得る電気分解装置を更に備える、ことが好ましい。
【００１１】上述した本発明の構成によれば、アノード
リサイクルラインとカソードリサイクルラインをそれぞ
れ設け、それぞれガスを冷却して上流側に再循環させる
ことにより、汚染物質を発生させることなく、燃料電池
で発生した熱を適切に除去し燃料電池を最適温度に保持
して発電することができる。また、このアノードリサイ
クルラインには、冷却器、気水分離器等を設けて水分を
除去することにより、唯一の反応生成物である水分を効
果的に回収することができる。更に、アノードガスとカ
ソードガスをそれぞれ再循環させることにより、燃料電
池内における水素比率及び酸素比率が上がり、電圧が高
くなり、電池出力を上げ、水素利用率及び酸素利用率を
上げることができる。
リサイクルラインとカソードリサイクルラインをそれぞ
れ設け、それぞれガスを冷却して上流側に再循環させる
ことにより、汚染物質を発生させることなく、燃料電池
で発生した熱を適切に除去し燃料電池を最適温度に保持
して発電することができる。また、このアノードリサイ
クルラインには、冷却器、気水分離器等を設けて水分を
除去することにより、唯一の反応生成物である水分を効
果的に回収することができる。更に、アノードガスとカ
ソードガスをそれぞれ再循環させることにより、燃料電
池内における水素比率及び酸素比率が上がり、電圧が高
くなり、電池出力を上げ、水素利用率及び酸素利用率を
上げることができる。
【００１２】また、水蒸発器及び蒸気過熱器をアノード
リサイクルライン及び／又はカソードリサイクルライン
に設け、発生した過熱蒸気を用いて蒸気タービン発電機
で発電することにより、燃料電池発電と蒸気タービン発
電の複合発電を行うことができ、発電効率を更に高める
ことができる。
リサイクルライン及び／又はカソードリサイクルライン
に設け、発生した過熱蒸気を用いて蒸気タービン発電機
で発電することにより、燃料電池発電と蒸気タービン発
電の複合発電を行うことができ、発電効率を更に高める
ことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
図１は、本発明の固体電解質型燃料電池発電設備の全体
構成図であり、図２はその発電設備の部分構成図であ
る。図１に示すように、本発明の固体電解質型燃料電池
発電設備は、水を電気分解して純水素を純酸素を得る電
気分解装置１０と、アノードＡとカソードＣを有する固
体電解質型燃料電池２０とを備えている。
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
図１は、本発明の固体電解質型燃料電池発電設備の全体
構成図であり、図２はその発電設備の部分構成図であ
る。図１に示すように、本発明の固体電解質型燃料電池
発電設備は、水を電気分解して純水素を純酸素を得る電
気分解装置１０と、アノードＡとカソードＣを有する固
体電解質型燃料電池２０とを備えている。
【００１４】電気分解装置１０は、この例では、固体酸
化物水蒸気電解装置（ＳＯＥＣ）であり、固体電解質型
燃料電池（ＳＯＦＣ）と同様に、安定化ジルコニアのよ
うな酸素イオンに対して透過性がある固体電解質の両面
に電極を設け、この電極間に通電することにより、水
（水蒸気）を電気分解して純水素と純酸素を得るように
なっている。なお、図１において１１は水タンク、１１
ａ，１１ｂは水ポンプ、１２は水素タンク、１３は酸素
タンク、１４ａ，１４ｂは熱交換器、１５はヒータ、１
６は気水分離器である。これらは、電気分解装置１０の
付帯設備であり、水タンク１１内に水（純水）を保有
し、水ポンプ１１ａで加圧・供給し、熱交換器１４ａ，
１４ｂ及びヒータ１５で加熱して蒸発させ、水蒸気を電
気分解装置１０に供給するようになっている。また、得
られた純水素は熱交換器１４ａ，１４ｂで冷却し、気水
分離器１６で水分を回収して、水素タンク１２内に貯蔵
し、純酸素も同様に冷却して酸素タンク１３に貯蔵する
ようになっている。なお、上述したヒータ１５を余剰蒸
気等で加熱する熱交換器としてもよく、また、水素タン
ク１２を水素貯蔵合金を用いたものにしてもよい。
化物水蒸気電解装置（ＳＯＥＣ）であり、固体電解質型
燃料電池（ＳＯＦＣ）と同様に、安定化ジルコニアのよ
うな酸素イオンに対して透過性がある固体電解質の両面
に電極を設け、この電極間に通電することにより、水
（水蒸気）を電気分解して純水素と純酸素を得るように
なっている。なお、図１において１１は水タンク、１１
ａ，１１ｂは水ポンプ、１２は水素タンク、１３は酸素
タンク、１４ａ，１４ｂは熱交換器、１５はヒータ、１
６は気水分離器である。これらは、電気分解装置１０の
付帯設備であり、水タンク１１内に水（純水）を保有
し、水ポンプ１１ａで加圧・供給し、熱交換器１４ａ，
１４ｂ及びヒータ１５で加熱して蒸発させ、水蒸気を電
気分解装置１０に供給するようになっている。また、得
られた純水素は熱交換器１４ａ，１４ｂで冷却し、気水
分離器１６で水分を回収して、水素タンク１２内に貯蔵
し、純酸素も同様に冷却して酸素タンク１３に貯蔵する
ようになっている。なお、上述したヒータ１５を余剰蒸
気等で加熱する熱交換器としてもよく、また、水素タン
ク１２を水素貯蔵合金を用いたものにしてもよい。
【００１５】固体電解質型燃料電池２０は、上述したよ
うに、イオン導電機構を有する安定化ジルコニアを電解
質とし、約１０００℃の温度で運転するようになってい
る。この固体電解質型燃料電池２０における電池反応
は、以下の式で示すことができる。 アノード側．．．Ｏ2-＋Ｈ2 →Ｈ2 Ｏ＋２ｅ カソード側．．．０．５Ｏ2 ＋２ｅ→Ｏ2- 従って、全体としては、水素が酸化して水を生成する反
応であり、生成物は水蒸気又は水だけであり、大気汚染
物質は全く発生しない。また、水蒸気及び水も回収しリ
サイクルすることができる。
うに、イオン導電機構を有する安定化ジルコニアを電解
質とし、約１０００℃の温度で運転するようになってい
る。この固体電解質型燃料電池２０における電池反応
は、以下の式で示すことができる。 アノード側．．．Ｏ2-＋Ｈ2 →Ｈ2 Ｏ＋２ｅ カソード側．．．０．５Ｏ2 ＋２ｅ→Ｏ2- 従って、全体としては、水素が酸化して水を生成する反
応であり、生成物は水蒸気又は水だけであり、大気汚染
物質は全く発生しない。また、水蒸気及び水も回収しリ
サイクルすることができる。
【００１６】また、図１及び図２に示すように、本発明
の固体電解質型燃料電池発電設備は、更に、アノードガ
スライン２２、アノードリサイクルライン２４、カソー
ドガスライン２６及びカソードリサイクルライン２８を
備えている。アノードガスライン２２には、水素ブロア
２２ａ、加湿器２２ｂ、及びアノード熱交換器２３の被
加熱側が設けられ、水素ブロア２２ａで供給される水素
に加湿器２２ｂで水蒸気を混入してアノードガスとして
供給すると共に、アノードガスライン２２とアノードリ
サイクルライン２４との間で間接的に熱交換して燃料電
池に適した温度（例えば約９００℃）まで加熱するよう
になっている。
の固体電解質型燃料電池発電設備は、更に、アノードガ
スライン２２、アノードリサイクルライン２４、カソー
ドガスライン２６及びカソードリサイクルライン２８を
備えている。アノードガスライン２２には、水素ブロア
２２ａ、加湿器２２ｂ、及びアノード熱交換器２３の被
加熱側が設けられ、水素ブロア２２ａで供給される水素
に加湿器２２ｂで水蒸気を混入してアノードガスとして
供給すると共に、アノードガスライン２２とアノードリ
サイクルライン２４との間で間接的に熱交換して燃料電
池に適した温度（例えば約９００℃）まで加熱するよう
になっている。
【００１７】また、アノードリサイクルライン２４に
は、アノード熱交換器２３の加熱側、冷却器２４ａ、気
水分離器２４ｂ及びリサイクルブロア２４ｃが設けら
れ、燃料電池２０を通過したアノードガスをアノード熱
交換器２３の加熱側と冷却器２４ａで冷却し、この冷却
で凝縮した水分を気水分離器２４ｂで除去して水タンク
１１（図１）に回収し、水分を除去したガスをアノード
ガスライン２２に再循環させるようになっている。
は、アノード熱交換器２３の加熱側、冷却器２４ａ、気
水分離器２４ｂ及びリサイクルブロア２４ｃが設けら
れ、燃料電池２０を通過したアノードガスをアノード熱
交換器２３の加熱側と冷却器２４ａで冷却し、この冷却
で凝縮した水分を気水分離器２４ｂで除去して水タンク
１１（図１）に回収し、水分を除去したガスをアノード
ガスライン２２に再循環させるようになっている。
【００１８】この構成により、アノード熱交換器２３及
び冷却器２４ａによりリサイクルブロア２４ｃを流れる
ガス温度を十分低い温度（例えば１００〜２００℃）ま
で下げてこれを保護すると共に、アノードガスを最適温
度まで加熱し、かつアノードガスに水蒸気を加湿するこ
とができる。すなわち、新たにアノードガスライン２２
に供給される水素量よりも十分多い（例えば１０倍以上
の）ガスをリサイクルブロア２４ｃによりアノードリサ
イクルライン２４で循環させ、かつこの温度をアノード
熱交換器２３及び冷却器２４ａにより調節することによ
り、燃料電池のアノード側を最適温度に保持することが
できる。
び冷却器２４ａによりリサイクルブロア２４ｃを流れる
ガス温度を十分低い温度（例えば１００〜２００℃）ま
で下げてこれを保護すると共に、アノードガスを最適温
度まで加熱し、かつアノードガスに水蒸気を加湿するこ
とができる。すなわち、新たにアノードガスライン２２
に供給される水素量よりも十分多い（例えば１０倍以上
の）ガスをリサイクルブロア２４ｃによりアノードリサ
イクルライン２４で循環させ、かつこの温度をアノード
熱交換器２３及び冷却器２４ａにより調節することによ
り、燃料電池のアノード側を最適温度に保持することが
できる。
【００１９】一方、図１及び図２において、カソードガ
スライン２６には、酸素ブロア２６ａ、カソード熱交換
器２７の被加熱側が設けられ、酸素ブロア２６ａで供給
された酸素をカソードガスライン２６とカソードリサイ
クルライン２８との間で間接的に熱交換して燃料電池に
適した温度（例えば約９００℃）まで加熱して燃料電池
に供給するようになっている。
スライン２６には、酸素ブロア２６ａ、カソード熱交換
器２７の被加熱側が設けられ、酸素ブロア２６ａで供給
された酸素をカソードガスライン２６とカソードリサイ
クルライン２８との間で間接的に熱交換して燃料電池に
適した温度（例えば約９００℃）まで加熱して燃料電池
に供給するようになっている。
【００２０】また、カソードリサイクルライン２８に
は、カソード熱交換器２７の加熱側、冷却器２８ａ及び
リサイクルブロア２８ｂが設けられ、燃料電池２０を通
過したカソードガスをカソード熱交換器２７の加熱側と
冷却器２８ａで冷却し、カソードガスライン２６に再循
環させるようになっている。この構成により、リサイク
ルブロア２８ｂを流れるガス温度を下げてこれを保護す
ると共に、カソードガスを最適温度まで加熱することが
できる。すなわち、アノード側と同様に、新たにカソー
ドガスライン２６に供給される酸素量よりも十分多い
（例えば１０倍以上の）ガスをリサイクルブロア２８ｂ
によりカソードリサイクルライン２８で循環させ、かつ
この温度をカソード熱交換器２７及び冷却器２８ａによ
り調節することにより、燃料電池のカソード側を最適温
度に保持することができる。
は、カソード熱交換器２７の加熱側、冷却器２８ａ及び
リサイクルブロア２８ｂが設けられ、燃料電池２０を通
過したカソードガスをカソード熱交換器２７の加熱側と
冷却器２８ａで冷却し、カソードガスライン２６に再循
環させるようになっている。この構成により、リサイク
ルブロア２８ｂを流れるガス温度を下げてこれを保護す
ると共に、カソードガスを最適温度まで加熱することが
できる。すなわち、アノード側と同様に、新たにカソー
ドガスライン２６に供給される酸素量よりも十分多い
（例えば１０倍以上の）ガスをリサイクルブロア２８ｂ
によりカソードリサイクルライン２８で循環させ、かつ
この温度をカソード熱交換器２７及び冷却器２８ａによ
り調節することにより、燃料電池のカソード側を最適温
度に保持することができる。
【００２１】図３は、本発明の別の実施形態を示す図２
と同様の部分構成図である。この図において、本発明の
固体電解質型燃料電池発電設備は、アノードリサイクル
ライン２４及び／又はカソードリサイクルライン２８に
設けられた水蒸発器３０及び蒸気過熱器３２と、過熱蒸
気で発電する蒸気タービン発電機３４とを備えている。
すなわち、図３に示す例では、図２の冷却器２８ａに代
えて、カソードガスライン２８のカソード熱交換器２７
の下流側に水蒸発器３０が設けられ、更にアノードリサ
イクルライン２４のアノード熱交換器２３の上流側に蒸
気過熱器３２が設けられている。その他の構成は、図２
と同様である。
と同様の部分構成図である。この図において、本発明の
固体電解質型燃料電池発電設備は、アノードリサイクル
ライン２４及び／又はカソードリサイクルライン２８に
設けられた水蒸発器３０及び蒸気過熱器３２と、過熱蒸
気で発電する蒸気タービン発電機３４とを備えている。
すなわち、図３に示す例では、図２の冷却器２８ａに代
えて、カソードガスライン２８のカソード熱交換器２７
の下流側に水蒸発器３０が設けられ、更にアノードリサ
イクルライン２４のアノード熱交換器２３の上流側に蒸
気過熱器３２が設けられている。その他の構成は、図２
と同様である。
【００２２】この構成により、水ポンプ３１から水蒸発
器３０へ給水して飽和蒸気を作り、これを蒸気過熱器３
２に供給して過熱蒸気とし、更にこれを蒸気タービン発
電機３４へ供給して蒸気タービン発電機３４で発電する
ことにより、燃料電池発電と蒸気タービン発電の複合発
電を行うことができ、発電効率を更に高めることができ
る。
器３０へ給水して飽和蒸気を作り、これを蒸気過熱器３
２に供給して過熱蒸気とし、更にこれを蒸気タービン発
電機３４へ供給して蒸気タービン発電機３４で発電する
ことにより、燃料電池発電と蒸気タービン発電の複合発
電を行うことができ、発電効率を更に高めることができ
る。
【００２３】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更でき
ることは勿論である。
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更でき
ることは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】上述したように本発明の構成によれば、
アノードリサイクルライン２４とカソードリサイクルラ
イン２８をそれぞれ設け、それぞれガスを冷却して上流
側に再循環させることにより、汚染物質を発生させるこ
となく、燃料電池２０で発生した熱を適切に除去し燃料
電池２０を最適温度に保持して発電することができる。
また、このアノードリサイクルライン２４に冷却器２
３，２４ａ等と気水分離器２４ｂを設けて水分を除去す
ることにより、唯一の反応生成物である水分を効果的に
回収することができる。更に、アノードガスとカソード
ガスをそれぞれ再循環させることにより、燃料電池２０
内における水素比率及び酸素比率が上がり、電圧が高く
なり、電池出力を上げ、水素利用率及び酸素利用率を上
げることができる。
アノードリサイクルライン２４とカソードリサイクルラ
イン２８をそれぞれ設け、それぞれガスを冷却して上流
側に再循環させることにより、汚染物質を発生させるこ
となく、燃料電池２０で発生した熱を適切に除去し燃料
電池２０を最適温度に保持して発電することができる。
また、このアノードリサイクルライン２４に冷却器２
３，２４ａ等と気水分離器２４ｂを設けて水分を除去す
ることにより、唯一の反応生成物である水分を効果的に
回収することができる。更に、アノードガスとカソード
ガスをそれぞれ再循環させることにより、燃料電池２０
内における水素比率及び酸素比率が上がり、電圧が高く
なり、電池出力を上げ、水素利用率及び酸素利用率を上
げることができる。
【００２５】従って、本発明の固体電解質型燃料電池発
電設備は、純水素と純酸素を燃料及び酸化剤として使用
し、それらの利用率を高く保持したまま、かつ汚染物質
を発生させることなく、燃料電池を最適温度に保持して
発電することができる、等の優れた効果を有する。
電設備は、純水素と純酸素を燃料及び酸化剤として使用
し、それらの利用率を高く保持したまま、かつ汚染物質
を発生させることなく、燃料電池を最適温度に保持して
発電することができる、等の優れた効果を有する。
【図１】本発明の固体電解質型燃料電池発電設備の全体
構成図である。
構成図である。
【図２】図１の発電設備の部分構成図である。
【図３】本発明の別の実施形態を示す図２と同様の部分
構成図である。
構成図である。
１０ 電気分解装置 １１ 水タンク １１ａ，１１ｂ 水ポンプ １２ 水素タンク １３ 酸素タンク １４ａ，１４ｂ 熱交換器 １５ ヒータ １６ 気水分離器 ２０ 固体電解質型燃料電池 ２２ アノードガスライン ２２ａ 水素ブロア ２２ｂ 加湿器 ２３ アノード熱交換器 ２４ アノードリサイクルライン ２４ａ 冷却器 ２４ｂ 気水分離器 ２４ｃ リサイクルブロア ２６ カソードガスライン ２６ａ 酸素ブロア ２７ カソード熱交換器 ２８ カソードリサイクルライン ２８ａ 冷却器 ２８ｂ リサイクルブロア ３０ 水蒸発器 ３１ 水ポンプ ３２ 蒸気過熱器 ３４ 蒸気タービン発電機
Claims (4)
- 【請求項１】 アノードとカソードを有する固体電解質
型燃料電池と、該燃料電池に水素と水蒸気を含むアノー
ドガスを供給するアノードガスラインと、燃料電池を通
過したアノードガスを冷却かつ水分を除去して前記アノ
ードガスラインに再循環させるアノードリサイクルライ
ンと、燃料電池に酸素を含むカソードガスを供給するカ
ソードガスラインと、燃料電池を通過したカソードガス
を冷却して前記カソードガスラインに再循環させるカソ
ードリサイクルラインと、を備えたことを特徴とする固
体電解質型燃料電池発電設備。 - 【請求項２】 アノードガスラインとアノードリサイク
ルラインとの間で間接的に熱交換するアノード熱交換器
と、カソードガスラインとカソードリサイクルラインと
の間で間接的に熱交換するカソード熱交換器と、を更に
備えることを特徴とする請求項１に記載の固体電解質型
燃料電池発電設備。 - 【請求項３】 アノードリサイクルライン及び／又はカ
ソードリサイクルラインに設けられた水蒸発器及び蒸気
過熱器と、過熱蒸気で発電する蒸気タービン発電機と、
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の固体
電解質型燃料電池発電設備。 - 【請求項４】 水を電気分解して純水素を純酸素を得る
電気分解装置を更に備える、ことを特徴とする請求項１
乃至３に記載の固体電解質型燃料電池発電設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10013677A JPH11214021A (ja) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | 固体電解質型燃料電池発電設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10013677A JPH11214021A (ja) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | 固体電解質型燃料電池発電設備 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11214021A true JPH11214021A (ja) | 1999-08-06 |
Family
ID=11839828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10013677A Pending JPH11214021A (ja) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | 固体電解質型燃料電池発電設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11214021A (ja) |
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