JPH1126004A

JPH1126004A - 発電システム

Info

Publication number: JPH1126004A
Application number: JP9176656A
Authority: JP
Inventors: Takao Nakagaki; 隆雄中垣; Hakaru Ogawa; 斗小川; Michio Hori; 美知郎堀; Masakuni Sasaki; 雅國佐々木; Masafumi Fukuda; 雅文福田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-07-02
Filing date: 1997-07-02
Publication date: 1999-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】従来は、発電によって生成された二酸化炭素
を、特別な分離装置を設けて分離し回収していた。【解決手段】燃料電池５１には、燃料と酸素とが供給さ
れ、所定の温度下で化学反応をおこし発電する。燃料電
池５１から排出されるガスは、燃焼器５２に供給され
る。燃焼器５２には、酸素、または炭素原子または酸素
原子または水素原子とからなる化合物を主成分とする流
体を有する流体が供給され、燃料電池５１から排出され
るガスを含む流体と混合され燃焼される。燃焼器５２か
ら排出される流体は、二酸化炭素分離器５３に供給され
二酸化炭素と水蒸気とに分離し回収する。この様な構成
により、特別な分離装置を要さず、高効率かつ経済的に
二酸化炭素だけを回収できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発電システムに係
り、特に燃料電池とガスタービンまたは蒸気タービンと
を用いた複合発電システムによって、二酸化炭素を回収
する発電システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】化石燃料を主とする火力発電プラントや
燃料電池発電プラントでは、炭化水素系の燃料を、燃焼
や電気化学反応によって、水と二酸化炭素とに変化させ
る時に得られる化学エンタルピの差を電気エネルギに変
換して出力を得ている。

【０００３】そして、その性質上、発電プラントから排
出される排出ガスには、必ず二酸化炭素が含まれる。し
かしながら、地球規模の環境対策が叫ばれる中にあっ
て、二酸化炭素の大気中への放出は、地球温暖化を引き
起こす大きな原因であるとされ、エネルギ需要の多い先
進国を中心に、二酸化炭素の大気への排出量を規制する
動きが出てきている。

【０００４】実際、これら火力発電プラントから排出さ
れる二酸化炭素は膨大な量であり、従来、二酸化炭素を
回収する方法について、例えばアジ化化合物を使って二
酸化炭素を吸収する特開平４−３１３３２６号や、モノ
エタノールアミンを使って二酸化炭素を吸収する特開平
３−９７６１３号や、分離膜を使って二酸化炭素を分離
する特開平３−２６７１０９号や、ＰＳＡ分離法を使っ
て二酸化炭素を分離する特開平４−５９７８５号や、吸
収液を使って二酸化炭素を分離する特開平５−１８４８
６８号等が存在する。

【０００５】この様に、プラントからの排出ガスを土類
系多孔質体のゼオライトや活性炭等を用いて物理的に吸
着させる方法や、特殊な膜による分離方法、化学的に吸
収する方法などがあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
様に二酸化炭素を回収する方法は、ある程度の規模の発
電プラントには適応可能であるが、実際に火力発電プラ
ントから排出される膨大な量の排出ガス中の数％を占め
る二酸化炭素を効率良く、ほぼ完全に回収することは困
難である。

【０００７】また、排出された二酸化炭素を回収する方
法である物理吸着方法や、膜分離方法では、二酸化炭素
の濃縮にエネルギを消費するため、発電所の総合効率を
低下させるという問題もあった。

【０００８】そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑み
てなされたもので、例えば火力発電プラントや燃料電池
発電プラントから排出される多量の二酸化炭素を、特別
な分離を必要とせず、効率的かつ経済的に回収する発電
プラントの提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の発電プラントは、少なくとも燃料を供給し
て発電する燃料電池と、前記燃料電池から排出されるガ
スを含む流体と、酸素、または炭素原子または酸素原子
または水素原子とからなる化合物を主成分とする流体を
有する流体と、を供給して、燃焼させる燃焼器と、前記
燃焼器から排出される流体から少なくとも二酸化炭素を
分離する二酸化炭素分離器とから構成される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例の構成を図
面を参照しながら説明する。図１は、発電プラントの第
１実施例のブロック図である。燃料電池５１内の燃料極
５１ａと酸化剤極５１ｂには、それぞれ少なくとも燃料
と酸素（通常空気）とが供給され、所定の温度下で化学
反応をおこし発電する。燃料電池５１内の燃料極５１ａ
と酸化剤極５１ｂとから排出されるガス（例えば水素ま
たは二酸化炭素）を含む流体は、燃料電池５１に接続さ
れる燃焼器５２に供給される。燃焼器５２には、酸素、
または炭素原子または酸素原子または水素原子とからな
る化合物を主成分とする流体を有する流体が供給され
る。例えば、酸素（純酸素）である。燃焼器５２内で
は、燃料電池５１から排出されるガスを含む流体と、酸
素、または素原子または酸素原子または水素原子とから
なる化合物を主成分とする流体を有する流体とが混合さ
れ燃焼される。

【００１１】燃焼器５２から排出される水蒸気と二酸化
炭素を主成分とする流体は、燃焼器５２に接続される二
酸化炭素分離器５３に供給される。二酸化炭素分離器５
３では、燃焼器５２から排出される流体から少なくとも
二酸化炭素と水蒸気とを分離しそれぞれ回収する。

【００１２】発電システムは、燃料電池５１と燃焼器５
２と二酸化炭素分離器５３とから構成される。また、燃
料電池５１に供給される燃料は、炭素または水素を含む
化合物であり、例えばメタノール、エタノール、ジメチ
ルエーテル、ジエチルエーテル、メタン、エタン、プロ
パン、ブタン、石炭、一酸化炭素、ぎ酸のうち少なくと
も１種類を含んでいる。このうちメタノールは、改質温
度が３００℃程度であり、改質に必要な熱を、燃料電池
の発電時における熱を利用することができ、改質が容易
である。

【００１３】また、燃料は、改質または分解またはガス
化されて、燃料電池５１に供給される。例えば、メタノ
ールやエタノール等のアルコール類は改質または電気分
解され、石炭はガス化される。

【００１４】燃料電池５１は、溶融炭酸塩型燃料電池ま
たは固体電解質型燃料電池または固体高分子型燃料電池
またはアルカリ型燃料電池またはリン酸型燃料電池また
は硫酸型燃料電池または炭酸水溶液型燃料電池または固
体プロトン型燃料電池のうち少なくとも１種類を有す
る。例えば、溶融炭酸塩型燃料電池は、５００℃から６
５０℃までの温度範囲で発電を行い、固体高分子型燃料
電池は、１００℃程度で発電する。

【００１５】以上述べた様な第１実施例では、二酸化炭
素の回収に、特別な分離装置や分離方法を必要すること
なく、燃焼器５２からの排出される流体から水分を取り
除き、二酸化炭素だけを回収することができる。そのた
め、二酸化炭素の大気中への放出を防止することがで
き、地球の温暖化を抑制することができる。

【００１６】また、燃焼器３に供給される流体を、少な
くとも酸素を含み炭素原子または酸素原子または水素原
子とからなる化合物を主成分とする流体を有する流体と
することによって、燃焼器５２から排出される流体を水
蒸気と二酸化炭素とにすることができ、二酸化炭素の回
収を容易にすることができる。

【００１７】また、燃料電池５１内でおこる化学反応に
よって電気エネルギを取り出すため、燃料電池から排出
される二酸化炭素（ＮＯＸ、ＳＯＸを含む）の量は、火
力発電プラントから排出されるガスに含まれる二酸化炭
素の量と比較して非常に少なく、環境に悪影響を及ぼす
ことが少ない。

【００１８】次に、本発明の第２実施例の構成、動作に
付いて、図２を参照して説明する。尚、以下の各実施例
において、第１実施例と同一構成要素は同一符号を付
し、重複する説明は省略する。

【００１９】図２は、発電システムの第２実施例のブロ
ック図である。二酸化炭素分離器５３から分離された二
酸化炭素を、燃料電池５１に供給する。

【００２０】二酸化炭素を燃料電池５１の酸化剤極５１
ｂに供給することで、発電に必要な流体量を補うことが
できる。次に、本発明の第３実施例の構成、動作に付い
て、図３を参照して説明する。

【００２１】図３は、発電システムの第３実施例のブロ
ック図である。燃料電池５１と燃焼器５２との間に、圧
縮機５４が接続される。燃料電池５１の燃料極５１ａか
ら排出される流体（少なくとも水素を含む流体）は、圧
縮機５４に供給されて圧縮される。圧縮された流体は、
燃焼器５２に供給される。

【００２２】圧縮機５４によって、燃料電池５１から排
出される流体を圧縮することで、燃焼器５２に供給され
る流体の流量を実質的に増加させることができる。次
に、本発明の第４実施例の構成、動作に付いて、図４を
参照して説明する。

【００２３】図４は、発電システムの第４実施例のブロ
ック図である。燃焼器５１と二酸化炭素回収部５３との
間に、ガスタービン５５を設ける。燃料電池５１から排
出される流体は、燃焼器５２で少なくとも酸素を含む流
体と混合され燃焼された後、ガスタービン５５に供給さ
れる。ガスタービン５５内では、燃焼された流体が膨張
することによって発電する。ガスタービン５５から排出
される流体は、二酸化炭素分離機５３に供給される。

【００２４】燃料電池５１とガスタービン５５とのコン
バインドシステムによって発電を行うため、発電システ
ム全体の発電量が増加すると共に、発電効率が向上す
る。次に、本発明の第５実施例の構成、動作に付いて、
図５を参照して説明する。

【００２５】図５は、発電システムの第５実施例のブロ
ック図である。燃焼器５１と二酸化炭素回収部５３との
間に、ガスタービン５５を設ける。燃料電池５１から排
出される流体は、圧縮機５４で圧縮され、燃焼器５２で
少なくとも酸素を含む流体と混合され燃焼される。燃焼
された流体は、ガスタービン５５に供給される。ガスタ
ービン５５内では、燃焼された流体が膨張することによ
って発電する。ガスタービン５５から排出される流体
は、二酸化炭素分離機５３に供給される。

【００２６】燃料電池５１とガスタービン５５とのコン
バインドシステムによって発電を行うため、発電システ
ム全体の発電量が増加すると共に、発電効率が向上す
る。なお、燃料電池５１が加圧型の燃料電池であれば、
燃料電池５１から排出される流体の圧力は高いので、圧
縮機５４を設けなくとも発電効率を向上させることがで
きる。また、圧縮機５４の動作にエネルギを使わないた
め発電システムの発電効率があがる。

【００２７】次に、本発明の第６実施例の構成、動作に
付いて、図６を参照して説明する。図６（ａ）、（ｂ）
は、発電システムの第６実施例のブロック図である。燃
焼器５２に、燃料を供給することにより、ガスタービン
５５に導入される流体の量を増加することができる。ガ
スタービン５５に導入される流体の量が増加すれば、そ
れに伴ってガスタービン５５での発電量が増える。ま
た、燃焼器５２に供給される燃料によって、燃焼器５２
内の温度が所定の温度以上にならないよう冷却材となっ
ている。また、燃焼器５２内で燃料を改質または分解ま
たはガス化して、改質、分解、ガス化された流体を燃料
電池５１に供給することもできる。

【００２８】次に、本発明の第７実施例の構成、動作に
付いて、図７を参照して説明する。図７（ａ）、（ｂ）
は、発電システムの第７実施例のブロック図である。図
７（ａ）に示す様に、燃料電池５１と燃焼器５２との間
に燃料を供給する。燃焼器５２に供給される燃料の流量
を増加するとともに、燃焼器５２の冷却を効率良く行う
ことができる。また、燃料電池５１と燃焼器５２との間
に燃料を供給すると共に、酸素、または炭素原子または
水素原子または酸素原子とからなる化合物を主成分とす
る流体を、燃料電池５１と燃焼器５２の間に、供給して
もよい。

【００２９】図７（ｂ）に示す様に、燃料電池５１と圧
縮機５４との間、または圧縮機５４と燃焼器５２との間
に、燃料を供給する。燃焼器５２に供給される燃料の流
量を増加するとともに、燃焼器５２の冷却を効率良く行
うことができる。また、燃料電池５１と圧縮機５４との
間、または圧縮機５４と燃焼器５２との間に燃料を供給
すると共に、酸素、または炭素原子または水素原子また
は酸素原子とからなる化合物を主成分とする流体を、燃
料電池５１と圧縮機５４との間、または圧縮機５４と燃
焼器５２との間に、供給してもよい。

【００３０】次に、本発明の第８実施例の構成、動作に
付いて、図８を参照して説明する。図８（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、発電システムの第８実施例
のブロック図である。

【００３１】図８（ａ）に示す様に、燃料電池５１と燃
焼器５２との間に、排熱回収部５６を設ける。燃料電池
５１から排出される流体は、排熱回収部５６に供給され
る。排熱回収部５６では、燃料電池５１から排出される
流体から熱を回収する。燃料電池５１から排出された流
体から排熱を回収することで、排熱を有効的に利用する
ことができる。

【００３２】図８（ｂ）に示す様に、燃焼器５２と二酸
化炭素分離器５３との間に、排熱回収部５６を設ける。
燃焼器５２から排出される流体は、排熱回収部５６に供
給される。排熱回収部５６では、燃焼器５２から排出さ
れる流体から熱を回収する。燃焼器５２から排出された
流体から排熱を回収することで、排熱を有効的に利用す
ることができる。

【００３３】図８（ｃ）に示す様に、ガスタービン５５
と二酸化炭素分離器５３との間に、排熱回収部５６を設
ける。ガスタービン５５から排出される流体は、排熱回
収部５６に供給される。排熱回収部５６では、ガスター
ビン５５から排出される流体から熱を回収する。ガスタ
ービン５５から排出された流体から排熱を回収すること
で、排熱を有効的に利用することができる。

【００３４】図８（ｄ）に示す様に、ガスタービン５５
と二酸化炭素分離器５３との間に、排熱回収部５６を設
ける。ガスタービン５５から排出される流体は、排熱回
収部５６に供給される。排熱回収部５６では、ガスター
ビン５５から排出される流体から熱を回収する。ガスタ
ービン５５から排出された流体から排熱を回収すること
で、排熱を有効的に利用することができる。

【００３５】排熱回収部５６は、燃料電池５１または燃
焼器５２またはガスタービン５５から排出される流体か
ら排熱を回収すればよく、必要に応じて複数設けてもよ
い。排熱回収部５６を複数設けることによって、排熱回
収の効率を向上させることができる。

【００３６】次に、本発明の第９実施例の構成、動作に
付いて、図９を参照して説明する。図９（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、発電シス
テムの第９実施例のブロック図である。

【００３７】第８実施例における排熱回収部５６は、水
から水蒸気を生成する排熱回収ボイラ５７、または燃料
の気化や燃料の加熱や燃料（特に石炭）のガス化や燃料
電池５１に供給する酸化剤の加熱や燃料の改質や燃料の
分解を行う排熱改質器５８からなる。排熱回収部５６
は、図９（ａ）に示す排熱回収ボイラ５７単体、図９
（ｂ）に示す排熱改質器５８単体、または図９（ｃ）、
（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に示す排熱回収ボイラ５７また
は排熱改質器５８とを直列、あるいは並列に接続した構
成である。燃料が改質温度が９００℃程度であるメタン
であれば、排熱回収部５６は、図９（ｆ）が最適であ
る。また、燃料が改質温度が３００℃程度であるメタノ
ールであれば、排熱回収部５６は、図９（ｃ）が最適で
ある。

【００３８】次に、本発明の第１０実施例の構成、動作
に付いて、図１０を参照して説明する。図１０は、発電
システムの第１０実施例のブロック図である。

【００３９】排熱回収部５６に、水を供給し、燃焼器５
２から排出される流体の熱をもって、水蒸気が生成され
る。生成された水蒸気を含む流体は、蒸気タービン５９
に供給される。蒸気タービン５９は、供給された水蒸気
によって発電する。蒸気タービン５９から排出される流
体は、復水器６０に供給される。復水器６０で凝縮され
た流体は、二酸化炭素分離器５３に供給される。燃焼器
５２に供給される流体は、燃料または少なくとも酸素を
含む流体である。

【００４０】排熱回収部５６で、燃焼器５２から排出さ
れる流体の排熱を利用して生成された水蒸気を蒸気ター
ビン５９に供給し発電を行うことで、発電システムの発
電量を増加させると共に、発電効率を向上することがで
きる。

【００４１】次に、本発明の第１１実施例の構成、動作
に付いて、図１１を参照して説明する。図１１（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、発電システムの第１１実施
例のブロック図である。

【００４２】図１１（ａ）に示す様に、排熱回収部５６
に燃料を供給する。排熱回収部５６では、燃料電池５１
から排出される流体の熱を利用して、燃料を改質、分
解、気化、加熱、ガス化を行う。改質、分解、気化、加
熱、ガス化された排熱回収部５６から排出される流体
は、燃料電池５１に供給される。燃料電池５１から排出
される流体の熱を用いて、燃料を例えば改質するため、
排熱の利用効率を向上することができる。

【００４３】図１１（ｂ）に示す様に、排熱回収部５６
に燃料を供給する。排熱回収部５６では、燃焼器５２か
ら排出される流体の熱を利用して、燃料を改質、分解、
気化、加熱、ガス化を行う。改質、分解、気化、加熱、
ガス化された排熱回収部５６から排出される流体は、燃
料電池５１に供給される。燃焼器５２から排出される流
体の熱を用いて、燃料を例えば改質するため、排熱の利
用効率を向上することができる。

【００４４】図１１（ｃ）に示す様に、排熱回収部５６
に燃料を供給する。排熱回収部５６では、ガスタービン
５５から排出される流体の熱を利用して、燃料を改質、
分解、気化、加熱、ガス化を行う。改質、分解、気化、
加熱、ガス化された排熱回収部５６から排出される流体
は、燃料電池５１に供給される。ガスタービン５５から
排出される流体の熱を用いて、燃料を例えば改質するた
め、排熱の利用効率を向上することができる。

【００４５】図１１（ｄ）に示す様に、排熱回収部５６
に燃料を供給する。排熱回収部５６では、ガスタービン
５５から排出される流体の熱を利用して、燃料を改質、
分解、気化、加熱、ガス化を行う。改質、分解、気化、
加熱、ガス化された排熱回収部５６から排出される流体
は、燃料電池５１に供給される。ガスタービン５５から
排出される流体の熱を用いて、燃料を例えば改質するた
め、排熱の利用効率を向上することができる。

【００４６】次に、本発明の第１２実施例の構成、動作
に付いて、図１２を参照して説明する。図１２（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、発電システムの第１２実施
例のブロック図である。

【００４７】図１２（ａ）に示す様に、二酸化炭素分離
器５３で分離された水を、排熱回収部５６に供給する。
排熱回収部５６に供給された水は、燃料電池５１から排
出される流体が持つ熱によって、水蒸気となる。排熱回
収部５６にて水蒸気となった流体は、燃焼器５２に供給
される。燃焼器５２に供給され燃焼される流体中の水蒸
気の量を補うことができる。また、水蒸気を燃料電池５
１に供給し、水蒸気の熱によって、燃料を改質または分
解またはガス化することもできる。

【００４８】図１２（ｂ）に示す様に、二酸化炭素分離
器５３で分離された水を、排熱回収部５６に供給する。
排熱回収部５６に供給された水は、燃焼器５２から排出
される流体が持つ熱によって、水蒸気となる。排熱回収
部５６にて水蒸気となった流体は、燃焼器５２に供給さ
れる。燃焼器５２に供給され燃焼される流体中の水蒸気
の量を補うことができる。また、水蒸気を燃料電池５１
に供給し、水蒸気の熱によって、燃料を例えば改質する
こともできる。

【００４９】図１２（ｃ）に示す様に、二酸化炭素分離
器５３で分離された水を、排熱回収部５６に供給する。
排熱回収部５６に供給された水は、ガスタービン５５か
ら排出される流体が持つ熱によって、水蒸気となる。排
熱回収部５６にて水蒸気となった流体は、ガスタービン
５５に供給される。ガスタービン５５に供給され、ガス
タービン５５の作動流体を増加させ発電量を増やすこと
ができる。また、水蒸気を燃料電池５１に供給し、水蒸
気の熱によって、燃料を例えば改質することもできる。

【００５０】図１２（ｄ）に示す様に、二酸化炭素分離
器５３で分離された水を、排熱回収部５６に供給する。
排熱回収部５６に供給された水は、ガスタービン５５か
ら排出される流体が持つ熱によって、水蒸気となる。排
熱回収部５６にて水蒸気となった流体は、ガスタービン
５５に供給される。ガスタービン５５に供給され、ガス
タービン５５の作動流体を増加させ発電量を増やすこと
ができる。また、水蒸気を燃料電池５１に供給し、水蒸
気の熱によって、燃料を例えば改質することもできる。

【００５１】次に、本発明の第１３実施例の構成、動作
に付いて、図１３を参照して説明する。図１３（ａ）、
（ｂ）は、発電システムの第１３実施例のブロック図で
ある。

【００５２】図１３（ａ）に示す様に、ガスタービン５
５から排出される流体を、燃料電池５１に供給する。ガ
スタービン５５から排出された流体は、燃料電池５１の
燃料極５１ａまたは酸化剤極５１ｂに供給され、燃料流
量及び酸化剤流量を補うことができる。また、ガスター
ビン５５から排出された流体は、温度が６００℃程度と
高く、燃料を改質または分解またはガス化することもで
きる。

【００５３】図１３（ｂ）に示す様に、ガスタービン５
５から排出される流体を、燃料電池５１に供給する。ガ
スタービン５５から排出された流体は、燃料電池５１の
燃料極５１ａまたは酸化剤極５１ｂに供給され、燃料流
量及び酸化剤流量を補うことができる。また、ガスター
ビン５５から排出された流体は、温度が６００℃程度と
高く、燃料を改質または分解またはガス化することもで
きる。

【００５４】次に、本発明の第１４実施例の構成に付い
て、図１４を参照して説明する。図１４は、発電プラン
トの第１４実施例のブロック図である。燃料タンク５に
は、炭化水素系の燃料（メタン、メタノール等）が貯蔵
される。

【００５５】燃料タンク５に貯蔵される燃料（以下、燃
料をメタノールとする）は、溶融炭酸塩型燃料電池（燃
料電池）１と燃焼器３に供給される。溶融炭酸塩型燃料
電池１に供給されたメタノールは、溶融炭酸塩型燃料電
池１を構成するアノード電極７へ送られる。

【００５６】また、燃焼器３に供給されたメタノール
は、燃焼器３内で、酸素タンク４から供給される酸素
（または純酸素）と、熱交換器１３から供給される酸素
及び二酸化炭素と混合され燃焼される。

【００５７】燃焼器３で燃焼された燃焼ガスは、燃焼器
３に接続されるガスタービン２に供給される。ガスター
ビン２に供給されガスタービン２を回転させて発電した
燃焼ガスは、熱交換器１３から供給される二酸化炭素お
よび水蒸気と混合されて、溶融炭酸塩型燃料電池１を構
成するカソード電極６へ供給される。

【００５８】アノード電極７及びカソード電極６では、
それぞれに供給されたガスを、所定の温度（５００℃〜
６５０℃）下で、電気化学反応をおこすことによって発
電する。

【００５９】電気化学反応後のカソード電極６から排出
される反応後ガスは、一部が蒸気発生器８に送られ、残
りが再度カソード電極６へ供給される。また、電気化学
反応後のアノード電極７から排出されるガスは、一部が
燃焼器１２に送られ、残りが再度アノード電極７へ供給
される。

【００６０】蒸気発生器８に送られるカソード電極６か
ら排出された反応後ガスは、蒸気発生器８で熱を奪われ
た後、凝縮器１０へ送られる。蒸気発生器８では、カソ
ード電極６からの反応後ガスより奪った熱で加熱された
水蒸気を蒸気タービン９に供給し、タービンを回転させ
て発電する。

【００６１】蒸気タービン９から排出されるガスは、再
度蒸気発生器８に送られる。凝縮器１０に送られた反応
後ガス中の水分は、凝縮器１０によって回収され、その
一部は蒸気タービン９の発電に使用され、残りは排出さ
れる。

【００６２】凝縮器１０から排出されるガスの主成分
は、二酸化炭素と酸素である。凝縮器１０から排出され
たガスは、圧縮器１１に送られる。ここで、圧縮器１１
の回転軸とガスタービン２の回転軸は連結されている。

【００６３】圧縮器１１で圧縮されたガスは、熱交換器
１３に送られる。熱交換器１３には、酸素タンク４から
供給される酸素と、アノード電極７から排出される反応
後ガスとが混合され燃焼される燃焼器１２からの燃焼排
ガスも供給される。燃焼排ガスの主成分は、二酸化炭素
と水である。

【００６４】熱交換器１３から排出されたガスは、再度
燃焼器３に供給される。また、熱交換器１３に供給され
た燃焼排ガスは、熱交換器１３から、一部はカソード電
極６に送られ、残りは凝縮器１４に供給される。

【００６５】凝縮器（二酸化炭素分離器）１４では、燃
焼排ガス中の水を凝縮させて回収し、また二酸化炭素も
回収している。この発電プラントは、溶融炭酸塩型燃料
電池１とガスタービン２と蒸気タービン９とで発電を行
う複合発電システムである。

【００６６】この様な構成からなる第１４実施例の動作
に付いて説明する。炭化水素系の燃料であるメタノール
は、ガスタービンサイクルの高温熱源となる燃焼器３に
供給される。また燃焼器３には、酸素タンク４（酸素液
化酸素タンクあるいは酸素分離装置）から酸素も供給さ
れる。ここで、酸素量は、燃料の完全燃焼に要する理論
混合比よりも過剰に供給する。

【００６７】酸素吹きで燃焼した酸素とメタノールの化
学反応は、以下の化学式（１）に示される通りである。
生成される燃焼ガスの成分には、水蒸気、二酸化炭素、
余剰酸素である。

【００６８】

【化１】ＣＨ３ＯＨ＋ｎＯ２→ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ＋（ｎ−（３／２））Ｏ２ …（１）ただし、ｎ＞２である。

【００６９】燃焼器３の燃焼ガスは、ガスタービン２へ
と導入され、ガスタービン２で断熱膨張しながらでエネ
ルギを発生させる。ガスタービン２の出口ガスは、溶融
炭酸塩型燃料電池１のカソード電極６へ適当な温度（５
００℃〜６００℃）で導入される。同時に、燃料である
メタノールも溶融炭酸塩型燃料電池１のアノード電極７
へ供給され、以下の化学式（２）（改質反応）および化
学式（３）（水性ガスシフト反応）の反応をおこす。こ
の化学反応により、溶融炭酸塩型燃料電池１内部で水性
ガスに改質される。水性ガスの成分は、水素と水蒸気と
一酸化炭素と二酸化炭素である。

【００７０】

【化２】ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋３Ｈ２ …（２）

【００７１】

【化３】ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２ …（３）溶融炭酸塩型燃料電池１内部では、カソード電極６およ
びアノード電極７によって、以下の化学式（４）および
化学式（５）の化学反応により電気エネルギを発生す
る。

【００７２】

【化４】（１／２）Ｏ２＋ＣＯ２＋２ｅ^-→ＣＯ３^2- …（４）

【００７３】

【化５】Ｈ２＋ＣＯ３^2-→ＣＯ２＋２ｅ^-＋Ｈ２０ …（５）この様な化学反応によって、カソード電極６に供給され
る二酸化炭素がアノード電極７へ移動する。

【００７４】アノード電極７からの反応後ガスの一部
を、アノード電極７の入口に、再帰的に戻すことによ
り、化学式（２）に必要な水蒸気を得ている。また、カ
ソード電極６からの反応後ガスの一部を、カソード電極
６の入口に、再帰的に戻すことにより、カソード電極６
に必要なガスの流量を増加させ、溶融炭酸塩型燃料電池
１内部の温度分布の均一化を図ることができる。

【００７５】カソード電極６からの反応後ガスは、その
ガスの余熱を利用して、排熱回収ボイラ等の蒸気発生器
８によって蒸気を生成する。生成された蒸気を、蒸気タ
ービン９に供給し、発電を行いエネルギを得る。

【００７６】蒸気発生器８から排出されたガスは、凝縮
器１０によって水分が取り除かれる。凝縮器１３から排
出されたガスの成分は、二酸化炭素と酸素である。凝縮
器１０から排出されたガスは、圧縮器１１へ導入され
る。

【００７７】圧縮器１１によって圧縮されたガスは、熱
交換器１３にて熱を吸収し、再び燃焼器３へと導入され
る。熱交換器１３から排出されるガス中の残留酸素は、
燃焼器３内で、メタノールや酸素と共に燃焼される。

【００７８】また、熱交換器１３から排出されるガス中
の二酸化炭素は、ガスタービンサイクルの作動流体とし
て循環して使用される。なお、凝縮器１０によって、蒸
気発生器８から排出されたガス中から取り除かれた水の
一部は、蒸気タービン９の作動用に使用される。

【００７９】アノード電極７からの反応後ガスは、燃焼
器１２へ導入され、酸素吹きのもとで燃焼する。燃焼器
１２からの排ガスの成分は、二酸化炭素と水蒸気であ
る。燃焼器１２からの排ガスは、熱交換器１３へ導入さ
れる。排ガスの持つ余熱は、燃焼器３へ導入されるガス
タービン循環ガスの予熱に使用される。その後、溶融炭
酸塩型燃料電池１のカソード電極６へと導入される。

【００８０】熱交換器１３を通過した燃焼器１２からの
排ガスは、凝縮器１４によって、水分を取り除かれる。
水分を取り除かれた排ガスは、二酸化炭素回収部１５へ
導入される。排ガスに含有する成分は、凝縮器１４によ
って、二酸化炭素だけとなり、二酸化炭素回収部によっ
て回収される。

【００８１】以上述べた様な第１４実施例では、二酸化
炭素の回収に、特別な分離装置や分離方法を必要するこ
となく、排ガスから水分を取り除いて、二酸化炭素だけ
を回収することができる。そのため、二酸化炭素の大気
中への放出を防止でき、地球の温暖化を抑制することが
できる。

【００８２】また、発電プラントが、溶融炭酸塩型燃料
電池１とガスタービン２と蒸気タービン９とからなる複
合発電システムであるため、発電を効率的かつ経済的に
行うことができる。

【００８３】また、ガスタービン２の燃焼器３を純酸素
吹きにすることによって、ガスタービン２の作動流体を
酸素と水蒸気と二酸化炭素とにすることができ、二酸化
炭素の回収を容易にすることができる。

【００８４】また、燃焼器３内での燃焼を純酸素吹きに
することにより、溶融炭酸塩型燃料電池１内部のカソー
ド電極６で必要な二酸化炭素を生成することができる。
また、溶融炭酸塩型燃料電池１を用いて、化学反応によ
って電気エネルギを取り出すため、火力発電プラントか
ら排出されるガスに含まれる二酸化炭素（ＮＯＸ、ＳＯ
Ｘを含む）の量と比較して非常に少なく、環境に悪影響
を及ぼすことが少ない。

【００８５】また、アノード電極７から排出される二酸
化炭素を濃縮して、二酸化炭素回収部１５前の燃焼器１
２により完全燃焼させ、窒素等の他の成分を含まない湿
り二酸化炭素として二酸化炭素回収部１５に導入するた
め、二酸化炭素と水との分離に特別な装置あるいは方法
を使うことなく、コストの低減ができ、発電システム全
体の効率も低下させることなく、二酸化炭素を効率的で
かつ容易に回収することができる。

【００８６】また、酸素を燃焼器１２に導入すること
で、圧縮器１１の動力の低減を図ることができる。つま
り、酸素の燃焼器１２への導入は、圧縮器１１の出口圧
力より高い圧力を必要とし、そのため加圧装置が必要と
なるが、酸素供給施設、具体的には酸素タンク４内の酸
素が液化酸素の場合にあっては、液送ポンプ等で容易に
その圧力を得ることができるため、余分な装置を設ける
必要がなくコスト低減と、小型化ができる。

【００８７】また、カソード電極６からアノード電極７
に二酸化炭素が移動する溶融炭酸塩型燃料電池１の特徴
を利用して、二酸化炭素を濃縮しながら、電気エネルギ
を取り出すことができるため、物質的にもエネルギ的に
も非常に効率の良いシステムとすることができる。

【００８８】次に、本発明の第１５実施例の構成、動作
に付いて、図１５を参照して説明する。第１５実施例の
特徴は、酸素タンク４から供給される酸素（あるいは純
酸素）を、凝縮器１０から排出されるガスと混合させて
圧縮器１１に送ることで、圧縮効率を向上させたことで
ある。

【００８９】図１５は、発電システムの第１５実施例の
ブロック図である。酸素タンク４に貯蔵される酸素（あ
るいは純酸素）は、燃焼器１２に送ることも、また、圧
縮器１１に送ることもできる。酸素タンク４からの酸素
は、圧縮器１１に供給される前に、凝縮器１０から排出
されるガスと混合される。凝縮器１０から排出されるガ
スの主成分は、二酸化炭素と酸素である。混合されたガ
スは、圧縮器１１に送られ、所定の圧力に圧縮される。
圧縮されたガスは、熱交換器１３で予熱された後、燃焼
器３に供給される。燃焼器３では、圧縮ガスと共に、燃
料であるメタノールを混合させ燃焼する。

【００９０】以上述べた様な第１５実施例では、二酸化
炭素の回収に、特別な分離装置や分離方法を必要するこ
となく、排ガスから水分を取り除いて、二酸化炭素だけ
を回収することができる。そのため、二酸化炭素の大気
中への放出を防止でき、地球の温暖化を抑制することが
できる。

【００９１】また、発電プラントが、溶融炭酸塩型燃料
電池１とガスタービン２と蒸気タービン９とからなる複
合発電システムであるため、発電を効率的かつ経済的に
行うことができる。

【００９２】また、ガスタービン２の燃焼器３を純酸素
吹きにすることによって、ガスタービン２の作動流体を
酸素と水蒸気と二酸化炭素とにすることができ、二酸化
炭素の回収を容易にすることができる。

【００９３】また、溶融炭酸塩型燃料電池１を用いて、
化学反応によって電気エネルギを取り出すため、火力発
電プラントから排出されるガスに含まれる二酸化炭素
（ＮＯＸ、ＳＯＸを含む）の量と比較して非常に少な
く、環境に悪影響を及ぼすことが少ない。

【００９４】また、アノード電極７から排出される二酸
化炭素を濃縮して、二酸化炭素回収部１５前の燃焼器１
２により完全燃焼させ、窒素等の他の成分を含まない湿
り二酸化炭素として二酸化炭素回収部１５に導入するた
め、二酸化炭素と水との分離に特別な装置あるいは方法
を使うことなく、コストの低減ができ、発電システム全
体の効率も低下させることなく、二酸化炭素を効率的で
かつ容易に回収することができる。

【００９５】また、酸素を燃焼器１２に導入すること
で、圧縮器１１の動力の低減を図ることができる。つま
り、酸素の燃焼器１２への導入は、圧縮器１１の出口圧
力より高い圧力を必要とし、そのため加圧装置が必要と
なるが、酸素供給施設、具体的には酸素タンク４内の酸
素が液化酸素の場合にあっては、液送ポンプ等で容易に
その圧力を得ることができるため、余分な装置を設ける
必要がなくコスト低減と、小型化ができる。

【００９６】さらに、凝縮器１０から排出されたガスに
は、まだ余熱があり、酸素タンク４から供給される酸素
（液体酸素）の冷熱を利用して、排出ガスを冷却し、圧
縮器１１による圧縮効率を高めることができる。

【００９７】また、カソード電極６からアノード電極７
に二酸化炭素が移動する溶融炭酸塩型燃料電池１の特徴
を利用して、二酸化炭素を濃縮しながら、電気エネルギ
を取り出すことができるため、物質的にもエネルギ的に
も非常に効率の良いシステムとすることができる。

【００９８】また、圧縮器１１に供給されるガスに酸素
を供給することで、ガスの温度を低下させ、圧縮効率を
向上させる。また、酸素を供給したことで、圧縮器１１
によって圧縮されるガスの質量が大きくなるため、ガス
タービンの発電量が増加する。

【００９９】次に、本発明の第１６実施例の構成に付い
て、図１６を参照して説明する。第１６実施例の特徴
は、圧縮器１１と熱交換器１３との間に圧縮器１６を設
け、燃焼器３に供給される圧縮されたガスの圧縮効率を
向上させたことである。

【０１００】図１６は、発電システムの第１６実施例の
ブロック図である。圧縮器１１と熱交換器１３との間
に、圧縮器１６を設けて、多段圧縮器を構成する。

【０１０１】この様な構成からなる第１６実施例の動作
に付いて説明する。凝縮器１０から排出されたガスは、
圧縮器１１に供給され、所望の圧力に圧縮される。圧縮
されたガスは、酸素タンク４に貯蔵された酸素（液体酸
素）と混合され、中間冷却される。酸素によって中間冷
却されたガスは、次段の圧縮器１６に供給され、所望の
圧力にまで圧縮される。圧縮された圧縮ガスは、熱交換
器１３に送られ、予熱された後、燃焼器３に供給され燃
焼する。

【０１０２】以上述べた様な第１６実施例では、二酸化
炭素の回収に、特別な分離装置や分離方法を必要するこ
となく、排ガスから水分を取り除いて、二酸化炭素だけ
を回収することができる。そのため、二酸化炭素の大気
中への放出を防止でき、地球の温暖化を抑制することが
できる。

【０１０３】また、発電プラントが、溶融炭酸塩型燃料
電池１とガスタービン２と蒸気タービン９とからなる複
合発電システムであるため、発電を効率的かつ経済的に
行うことができる。

【０１０４】また、ガスタービン２の燃焼器３を純酸素
吹きにすることによって、ガスタービン２の作動流体を
酸素と水蒸気と二酸化炭素とにすることができ、二酸化
炭素の回収を容易にすることができる。

【０１０５】また、溶融炭酸塩型燃料電池１を用いて、
化学反応によって電気エネルギを取り出すため、火力発
電プラントから排出されるガスに含まれる二酸化炭素
（ＮＯＸ、ＳＯＸを含む）の量と比較して非常に少な
く、環境に悪影響を及ぼすことが少ない。

【０１０６】また、アノード電極７から排出される二酸
化炭素を濃縮して、二酸化炭素回収部１５前の燃焼器１
２により完全燃焼させ、窒素等の他の成分を含まない湿
り二酸化炭素として二酸化炭素回収部１５に導入するた
め、二酸化炭素と水との分離に特別な装置あるいは方法
を使うことなく、コストの低減ができ、発電システム全
体の効率も低下させることなく、二酸化炭素を効率的で
かつ容易に回収することができる。

【０１０７】また、酸素を燃焼器１２に導入すること
で、圧縮器１１の動力の低減を図ることができる。つま
り、酸素の燃焼器１２への導入は、圧縮器１１の出口圧
力より高い圧力を必要とし、そのため加圧装置が必要と
なるが、酸素供給施設、具体的には酸素タンク４内の酸
素が液化酸素の場合にあっては、液送ポンプ等で容易に
その圧力を得ることができるため、余分な装置を設ける
必要がなくコスト低減と、小型化ができる。

【０１０８】また、カソード電極６からアノード電極７
に二酸化炭素が移動する溶融炭酸塩型燃料電池１の特徴
を利用して、二酸化炭素を濃縮しながら、電気エネルギ
を取り出すことができるため、物質的にもエネルギ的に
も非常に効率の良いシステムとすることができる。

【０１０９】さらに、凝縮器１１から排出されたガス
を、酸素タンク４から供給される酸素（液体酸素）の冷
熱によって中間冷却することにより、圧縮器１６から排
出される圧縮ガスの圧縮効率を高めることができる。

【０１１０】また、燃焼器３に供給されるガスを多段で
圧縮すると、圧縮効率が向上し、それに伴って発電効率
も向上する。次に、本発明の第１７実施例の構成、動作
に付いて、図１７を参照して説明する。第１７実施例の
特徴は、酸素タンク４に貯蔵される酸素（液体酸素）
を、圧縮器１１から排出された圧縮ガスと混合し、熱交
換器１３に供給することで、圧縮機１１の仕事量を低減
できることである。

【０１１１】図１７は、発電システムの第１７実施例の
ブロック図である。第１７実施例では、二酸化炭素の回
収に、特別な分離装置や分離方法を必要することなく、
排ガスから水分を取り除いて、二酸化炭素だけを回収す
ることができる。そのため、二酸化炭素の大気中への放
出を防止でき、地球の温暖化を抑制することができる。

【０１１２】また、発電プラントが、溶融炭酸塩型燃料
電池１とガスタービン２と蒸気タービン９とからなる複
合発電システムであるため、発電を効率的かつ経済的に
行うことができる。

【０１１３】また、ガスタービン２の燃焼器３を純酸素
吹きにすることによって、ガスタービン２の作動流体を
酸素と水蒸気と二酸化炭素とにすることができ、二酸化
炭素の回収を容易にすることができる。

【０１１４】また、溶融炭酸塩型燃料電池１を用いて、
化学反応によって電気エネルギを取り出すため、火力発
電プラントから排出されるガスに含まれる二酸化炭素
（ＮＯＸ、ＳＯＸを含む）の量と比較して非常に少な
く、環境に悪影響を及ぼすことが少ない。

【０１１５】また、アノード電極７から排出される二酸
化炭素を濃縮して、二酸化炭素回収部１５前の燃焼器１
２により完全燃焼させ、窒素等の他の成分を含まない湿
り二酸化炭素として二酸化炭素回収部１５に導入するた
め、二酸化炭素と水との分離に特別な装置あるいは方法
を使うことなく、コストの低減ができ、発電システム全
体の効率も低下させることなく、二酸化炭素を効率的で
かつ容易に回収することができる。

【０１１６】また、酸素を燃焼器１２に導入すること
で、圧縮器１１の動力の低減を図ることができる。つま
り、酸素の燃焼器１２への導入は、圧縮器１１の出口圧
力より高い圧力を必要とし、そのため加圧装置が必要と
なるが、酸素供給施設、具体的には酸素タンク４内の酸
素が液化酸素の場合にあっては、液送ポンプ等で容易に
その圧力を得ることができるため、余分な装置を設ける
必要がなくコスト低減と、小型化ができる。

【０１１７】また、カソード電極６からアノード電極７
に二酸化炭素が移動する溶融炭酸塩型燃料電池１の特徴
を利用して、二酸化炭素を濃縮しながら、電気エネルギ
を取り出すことができるため、物質的にもエネルギ的に
も非常に効率の良いシステムとすることができる。

【０１１８】さらに、凝縮器１１から排出されたガス
を、酸素タンク４から供給される酸素（液体酸素）の冷
熱によって中間冷却することにより、圧縮器１６から排
出される圧縮ガスの圧縮効率を高めることができる。

【０１１９】また、燃焼器３に供給されるガスを多段で
圧縮すると、圧縮効率が向上し、それに伴って発電効率
も向上する。また、酸素を熱交換機１３の直前で、圧縮
ガスに混入させることで、圧縮器１１による圧縮は凝縮
器１０から排出されるガスだけでよく、圧縮による仕事
量が低減できる。

【０１２０】次に、本発明の第１８実施例の構成、動作
に付いて、図１８を参照して説明する。第１８実施例の
特徴は、カソード電極６から排出されるガスの全量を、
蒸気発生器８に供給し、カソード電極６へのリサイクル
に要する動力損を低減したことである。図１８は、発電
システムの第１８実施例のブロック図である。

【０１２１】溶融炭酸塩型燃料電池１内部では、アノー
ド電極７とカソード電極６とに供給されたガスの電気化
学反応により発電を行う。発電に使用され、アノード電
極７から排出されたガスは、一部はアノード電極７に送
られてリサイクルされ、残りは燃焼器１２に供給され
る。また、カソード電極６から排出されたガスは、蒸気
発生器８に供給される。

【０１２２】以上述べた様な第１８実施例では、二酸化
炭素の回収に、特別な分離装置や分離方法を必要するこ
となく、排ガスから水分を取り除いて、二酸化炭素だけ
を回収することができる。そのため、二酸化炭素の大気
中への放出を防止でき、地球の温暖化を抑制することが
できる。

【０１２３】また、発電プラントが、溶融炭酸塩型燃料
電池１とガスタービン２と蒸気タービン９とからなる複
合発電システムであるため、発電を効率的かつ経済的に
行うことができる。

【０１２４】また、ガスタービン２の燃焼器３を純酸素
吹きにすることによって、ガスタービン２の作動流体を
酸素と水蒸気と二酸化炭素とにすることができ、二酸化
炭素の回収を容易にすることができる。

【０１２５】また、溶融炭酸塩型燃料電池１を用いて、
化学反応によって電気エネルギを取り出すため、火力発
電プラントから排出されるガスに含まれる二酸化炭素
（ＮＯＸ、ＳＯＸを含む）の量と比較して非常に少な
く、環境に悪影響を及ぼすことが少ない。

【０１２６】また、アノード電極７から排出される二酸
化炭素を濃縮して、二酸化炭素回収部１５前の燃焼器１
２により完全燃焼させ、窒素等の他の成分を含まない湿
り二酸化炭素として二酸化炭素回収部１５に導入するた
め、二酸化炭素と水との分離に特別な装置あるいは方法
を使うことなく、コストの低減ができ、発電システム全
体の効率も低下させることなく、二酸化炭素を効率的で
かつ容易に回収することができる。

【０１２７】また、酸素を燃焼器１２に導入すること
で、圧縮器１１の動力の低減を図ることができる。つま
り、酸素の燃焼器１２への導入は、圧縮器１１の出口圧
力より高い圧力を必要とし、そのため加圧装置が必要と
なるが、酸素供給施設、具体的には酸素タンク４内の酸
素が液化酸素の場合にあっては、液送ポンプ等で容易に
その圧力を得ることができるため、余分な装置を設ける
必要がなくコスト低減と、小型化ができる。

【０１２８】また、カソード電極６からアノード電極７
に二酸化炭素が移動する溶融炭酸塩型燃料電池１の特徴
を利用して、二酸化炭素を濃縮しながら、電気エネルギ
を取り出すことができるため、物質的にもエネルギ的に
も非常に効率の良いシステムとすることができる。

【０１２９】さらに、カソード電極６から排出されるガ
スの全量を、蒸気発生器８に供給するため、溶融炭酸塩
型燃料電池１の発電部分の温度分布を均一化するため
に、ガスタービン９サイクルとカソード電極６の循環ガ
ス量を増加させる必要はあるが、カソード電極６へ局所
的なガスリサイクルを行わないことにより、カソード電
極６のガスリサイクルに要する動力損を低減し、小型化
することができる。

【０１３０】次に、本発明の第１９実施例の構成、動作
に付いて、図１９を参照して説明する。第１９実施例の
特徴は、アノード電極７から排出されるガスの全量を、
燃焼器１２に送り、酸素と共に燃焼させることで、溶融
炭酸塩型燃料電池１での発電効率を向上させたことであ
る。

【０１３１】図１９は、発電システムの第１９実施例の
ブロック図である。カソード電極６から排出されるガス
は、一部はカソード電極６へ送られ、残りは蒸気発生器
８に送られる。

【０１３２】又、アノード電極７から排出されるガス
は、燃焼器１２へ送られる。燃焼器１２では、アノード
電極７から排出されるガスと、酸素タンク４から供給さ
れる酸素とを混合し燃焼する。燃焼器１２から排出され
るガスは、熱交換器１３に送られ、圧縮器１１から排出
されるガスに熱を与える。熱交換器１３にて熱を奪われ
たガスは、一部は凝縮器１４に送られ、残りはアノード
電極７へ供給され発電に利用される。凝縮器１４に送ら
れたガスは、水と二酸化炭素に分離され、それぞれ回収
される。

【０１３３】以上述べた様な第１９実施例では、二酸化
炭素の回収に、特別な分離装置や分離方法を必要するこ
となく、燃焼器１２からの排ガスから凝縮によって、水
分を取り除き、二酸化炭素だけを回収することができ
る。そのため、二酸化炭素の大気中への放出を防止で
き、地球の温暖化を抑制することができる。

【０１３４】また、発電プラントが、溶融炭酸塩型燃料
電池１とガスタービン２と蒸気タービン９とからなる複
合発電システムであるため、発電を効率的かつ経済的に
行うことができる。

【０１３５】また、ガスタービン２の燃焼器３を純酸素
吹きにすることによって、ガスタービン２の作動流体を
酸素と水蒸気と二酸化炭素とにすることができ、二酸化
炭素の回収を容易にすることができる。

【０１３６】また、溶融炭酸塩型燃料電池１を用いて、
化学反応によって電気エネルギを取り出すため、火力発
電プラントから排出されるガスに含まれる二酸化炭素
（ＮＯＸ、ＳＯＸを含む）の量と比較して非常に少な
く、環境に悪影響を及ぼすことが少ない。

【０１３７】また、アノード電極７から排出される二酸
化炭素を濃縮して、二酸化炭素回収部１５前の燃焼器１
２により完全燃焼させ、窒素等の他の成分を含まない湿
り二酸化炭素として二酸化炭素回収部１５に導入するた
め、二酸化炭素と水との分離に特別な装置あるいは方法
を使うことなく、コストの低減ができ、よって発電シス
テム全体の効率も低下させることなく、二酸化炭素を効
率的でかつ容易に回収することができる。

【０１３８】また、酸素を燃焼器１２に導入すること
で、圧縮器１１の動力の低減を図ることができる。つま
り、酸素の燃焼器１２への導入は、圧縮器１１の出口圧
力より高い圧力を必要とし、そのため加圧装置が必要と
なるが、酸素供給施設、具体的には酸素タンク４内の酸
素が液化酸素の場合にあっては、液送ポンプ等で容易に
その圧力を得ることができるため、余分な装置を設ける
必要がなくコスト低減と、小型化ができる。

【０１３９】さらに、アノード電極７から排出されるガ
スの全量を、燃焼器１２に供給するため、酸素と共に燃
焼する燃焼器１２から排出されるガスの流量が増加す
る。ガスの流量が増加することによって、熱交換器１３
における圧縮器１３からの排出ガスに、多くの熱を与え
ることができ、十分な予熱が出来るため、燃焼器３にお
けるエネルギ効率を向上させることができる。

【０１４０】また、カソード電極６からアノード電極７
に二酸化炭素が移動する溶融炭酸塩型燃料電池１の特徴
を利用して、二酸化炭素を濃縮しながら、電気エネルギ
を取り出すことができるため、物質的にもエネルギ的に
も非常に効率の良いシステムとすることができる。

【０１４１】また、アノード電極７への局所的なガスリ
サイクルを行わないことにより、アノード電極７のガス
リサイクルに要する動力損を低減し、小型化することが
できる。また、熱交換器１３から排出されるガスは、二
酸化炭素と水蒸気とを有しており、アノード電極７に必
要な燃料としても利用できる。

【０１４２】また、排出されるアノードガス全量を、ア
ノード７へ供給することによって、溶融炭酸塩型燃料電
池１内でのカーボンの析出を抑制することができる。次
に、本発明の第２０実施例の構成、動作に付いて、図２
０を参照して説明する。

【０１４３】第２０実施例の特徴は、燃焼器１２から排
出されるガスを、アノード電極６とカソード電極７とに
供給させることにより、発電効率を向上させることがで
きる。

【０１４４】図２０は、発電システムの第２０実施例の
ブロック図である。アノード電極７から排出されるガス
は、燃焼器１２に送られる。燃焼器１２では、酸素タン
ク４から供給される酸素と、アノード電極７から排出さ
れたガスとを混合し燃焼させる。燃焼後のガスは、熱交
換器１３に送られ、圧縮器１１から排出されるガスに熱
を与える。熱交換器１３にて、燃焼器１２から排出され
たガスから熱を奪い予熱されたガスは、燃焼器３に供給
される。

【０１４５】また、熱交換器１３にて熱を奪われたガス
は、一部は凝縮器１４に送られ、残りは、アノード電極
６およびカソード電極７に送られる。凝縮器１４に送ら
れたガスは、凝縮によって水と二酸化炭素とに分離さ
れ、それぞれ回収される。アノード電極６およびカソー
ド電極７に供給されたガスは、再度発電に使用される。
燃焼器１２から排出されたガスには、二酸化炭素と水蒸
気とを含んでいる。

【０１４６】以上述べた様な第２０実施例では、二酸化
炭素の回収に、特別な分離装置や分離方法を必要するこ
となく、燃焼器１２からの排ガスから凝縮によって、水
分を取り除き、二酸化炭素だけを回収することができ
る。そのため、二酸化炭素の大気中への放出を防止で
き、地球の温暖化を抑制することができる。

【０１４７】また、発電プラントが、溶融炭酸塩型燃料
電池１とガスタービン２と蒸気タービン９とからなる複
合発電システムであるため、発電を効率的かつ経済的に
行うことができる。

【０１４８】また、ガスタービン２の燃焼器３を純酸素
吹きにすることによって、ガスタービン２の作動流体を
酸素と水蒸気と二酸化炭素とにすることができ、二酸化
炭素の回収を容易にすることができる。

【０１４９】また、溶融炭酸塩型燃料電池１を用いて、
化学反応によって電気エネルギを取り出すため、火力発
電プラントから排出されるガスに含まれる二酸化炭素
（ＮＯＸ、ＳＯＸを含む）の量と比較して非常に少な
く、環境に悪影響を及ぼすことが少ない。

【０１５０】また、アノード電極７から排出される二酸
化炭素を濃縮して、二酸化炭素回収部１５前の燃焼器１
２により完全燃焼させ、窒素等の他の成分を含まない湿
り二酸化炭素として二酸化炭素回収部１５に導入するた
め、二酸化炭素と水との分離に特別な装置あるいは方法
を使うことなく、コストの低減ができ、よって発電シス
テム全体の効率も低下させることなく、二酸化炭素を効
率的でかつ容易に回収することができる。

【０１５１】また、酸素を燃焼器１２に導入すること
で、圧縮器１１の動力の低減を図ることができる。つま
り、酸素の燃焼器１２への導入は、圧縮器１１の出口圧
力より高い圧力を必要とし、そのため加圧装置が必要と
なるが、酸素供給施設、具体的には酸素タンク４内の酸
素が液化酸素の場合にあっては、液送ポンプ等で容易に
その圧力を得ることができるため、余分な装置を設ける
必要がなくコスト低減と、小型化ができる。

【０１５２】さらに、燃焼器１２から排出されたガス
が、アノード電極７およびカソード電極６にリサイクル
されるため、発電効率を向上させることができる。ま
た、カソード電極６からアノード電極７に二酸化炭素が
移動する溶融炭酸塩型燃料電池１の特徴を利用して、二
酸化炭素を濃縮しながら、電気エネルギを取り出すこと
ができるため、物質的にもエネルギ的にも非常に効率の
良いシステムとすることができる。

【０１５３】また、燃料がＬＮＧやメタノールなどの溶
融炭酸塩型燃料電池１内部で改質することができるもの
であれば、改質を行う装置を必要とせず、さらに発電効
率が向上する。

【０１５４】また、カソード６に必要な二酸化炭素の量
が不足している場合には、カソード６の排ガスをリサイ
クルさせることで、補うことができる。次に、本発明の
第２１実施例の構成に付いて、図２１を参照して説明す
る。

【０１５５】第２１実施例の特徴は、アノード電極７か
ら排出されるガスは、燃焼器１２に送り、カソード電極
６から排出されるガスは、一部はカソード電極６に、残
りは外部改質器１７に供給することで、燃料を溶融炭酸
塩型燃料電池１外部で燃料を改質し、カソード電極６か
ら排出されるガスの排熱を利用し発電効率を上げること
である。

【０１５６】図２１は、発電システムの第２１実施例の
ブロック図である。カソード電極６と凝縮器１０との間
に外部改質器１７を設ける。この様な構成からなる第２
１実施例の動作に付いて説明する。

【０１５７】燃料タンク５からメタノール等の燃料が、
外部改質器１７に供給される。またカソード電極６から
排出されるガスは、一部はカソード電極６のガス入口に
送られ、残りは外部改質器１７に供給される。外部改質
器１７では、カソード電極６から排出されたガスの余熱
によって、燃料を改質する。改質された燃料ガスは、ア
ノード電極７に供給される。燃料に熱を与えたカソード
電極６から排出されたガスは、凝縮器１０に送られる。
凝縮器１０では、排出ガス中の二酸化炭素と酸素とを、
水と分離し、二酸化炭素と酸素とは圧縮器１１に送られ
る。分離された水は、一部は燃料と共に外部改質器１７
に送られ、残りは回収される。

【０１５８】以上述べた様な第２１施例では、二酸化炭
素の回収に、特別な分離装置や分離方法を必要すること
なく、燃焼器１２からの排ガスから凝縮によって、水分
を取り除き、二酸化炭素だけを回収することができる。
そのため、二酸化炭素の大気中への放出を防止でき、地
球の温暖化を抑制することができる。

【０１５９】また、発電プラントが、溶融炭酸塩型燃料
電池１とガスタービン２と蒸気タービン９とからなる複
合発電システムであるため、発電を効率的かつ経済的に
行うことができる。

【０１６０】また、ガスタービン２の燃焼器３を純酸素
吹きにすることによって、ガスタービン２の作動流体を
酸素と水蒸気と二酸化炭素とにすることができ、二酸化
炭素の回収を容易にすることができる。

【０１６１】また、溶融炭酸塩型燃料電池１を用いて、
化学反応によって電気エネルギを取り出すため、火力発
電プラントから排出されるガスに含まれる二酸化炭素
（ＮＯＸ、ＳＯＸを含む）の量と比較して非常に少な
く、環境に悪影響を及ぼすことが少ない。

【０１６２】また、アノード電極７から排出される二酸
化炭素を濃縮して、二酸化炭素回収部１５前の燃焼器１
２により完全燃焼させ、窒素等の他の成分を含まない湿
り二酸化炭素として二酸化炭素回収部１５に導入するた
め、二酸化炭素と水との分離に特別な装置あるいは方法
を使うことなく、コストの低減ができ、よって発電シス
テム全体の効率も低下させることなく、二酸化炭素を効
率的でかつ容易に回収することができる。

【０１６３】また、酸素を燃焼器１２に導入すること
で、圧縮器１１の動力の低減を図ることができる。つま
り、酸素の燃焼器１２への導入は、圧縮器１１の出口圧
力より高い圧力を必要とし、そのため加圧装置が必要と
なるが、酸素供給施設、具体的には酸素タンク４内の酸
素が液化酸素の場合にあっては、液送ポンプ等で容易に
その圧力を得ることができるため、余分な装置を設ける
必要がなくコスト低減と、小型化ができる。

【０１６４】さらに、燃焼器１２から排出されたガス
が、カソード電極６にリサイクルされるため、発電効率
を向上させることができる。また、カソード電極６から
アノード電極７に二酸化炭素が移動する溶融炭酸塩型燃
料電池１の特徴を利用して、二酸化炭素を濃縮しなが
ら、電気エネルギを取り出すことができるため、物質的
にもエネルギ的にも非常に効率の良いシステムとするこ
とができる。

【０１６５】また、カソード電極６から排出されるガス
の余熱を使用して、燃料ガスの改質を行うため、溶融炭
酸塩型燃料電池１内部で改質が困難な燃料であっても燃
料ガスとして使用できる。

【０１６６】また、カソード６の排熱を利用すること
で、燃料ガスの生成量を制御することができる。次に、
本発明の第２２実施例の構成に付いて、図２２を参照し
て説明する。

【０１６７】第２２実施例の特徴は、燃焼器１２から排
出されるガスを外部改質器１７に供給することで燃料を
改質し、排熱を利用し発電効率を向上させたことであ
る。図２２は、発電システムの第２２実施例のブロック
図である。

【０１６８】外部改質器１７は、燃焼器１２とアノード
電極７との間に設けられる。燃焼器１２とアノード電極
７との間には、凝縮器１４が設けられる。この様な構成
からなる第２２実施例の動作に付いて説明する。

【０１６９】酸素タンク４から送出された酸素と、アノ
ード電極７から排出されたガスとが、燃焼器１２に送り
込まれる。燃焼器１２で燃焼したガスは、外部改質器１
７に送られる。外部改質器１７には、燃焼器１２から排
出されたガスが流入すると共に、燃料タンク５からメタ
ノール等の燃料が供給される。外部改質器１７内では、
排出されたガスの余熱によって燃料を改質する。改質さ
れた改質ガスは、アノード電極７に供給される。改質に
よって熱を奪われた燃焼排出ガスは、一部は凝縮器１４
に送られ、残りはアノード電極７に燃料として供給され
る。凝縮器１４で凝縮されて分離された水と二酸化炭素
とは、それぞれ回収される。

【０１７０】また、カソード電極６から排出されたガス
は、一部はカソード電極６のガス入口に供給され、残り
は熱交換器１３に送られる。熱交換器１３で熱を奪われ
たガスは、凝縮器１０で水を分離して圧縮器１１に送ら
れる。凝縮器１０で分離された水は、一部は回収され、
残りは外部改質器１７に送られる。

【０１７１】以上述べた様な第２２実施例では、二酸化
炭素の回収に、特別な分離装置や分離方法を必要するこ
となく、燃焼器１２からの排ガスから凝縮によって、水
分を取り除き、二酸化炭素だけを回収することができ
る。そのため、二酸化炭素の大気中への放出を防止で
き、地球の温暖化を抑制することができる。

【０１７２】また、発電プラントが、溶融炭酸塩型燃料
電池１とガスタービン２と蒸気タービン９とからなる複
合発電システムであるため、発電を効率的かつ経済的に
行うことができる。

【０１７３】また、ガスタービン２の燃焼器３を純酸素
吹きにすることによって、ガスタービン２の作動流体を
酸素と水蒸気と二酸化炭素とにすることができ、二酸化
炭素の回収を容易にすることができる。

【０１７４】また、溶融炭酸塩型燃料電池１を用いて、
化学反応によって電気エネルギを取り出すため、火力発
電プラントから排出されるガスに含まれる二酸化炭素
（ＮＯＸ、ＳＯＸを含む）の量と比較して非常に少な
く、環境に悪影響を及ぼすことが少ない。

【０１７５】また、アノード電極７から排出される二酸
化炭素を濃縮して、二酸化炭素回収部１５前の燃焼器１
２により完全燃焼させ、窒素等の他の成分を含まない湿
り二酸化炭素として二酸化炭素回収部１５に導入するた
め、二酸化炭素と水との分離に特別な装置あるいは方法
を使うことなく、コストの低減ができ、よって発電シス
テム全体の効率も低下させることなく、二酸化炭素を効
率的でかつ容易に回収することができる。

【０１７６】また、酸素を燃焼器１２に導入すること
で、圧縮器１１の動力の低減を図ることができる。つま
り、酸素の燃焼器１２への導入は、圧縮器１１の出口圧
力より高い圧力を必要とし、そのため加圧装置が必要と
なるが、酸素供給施設、具体的には酸素タンク４内の酸
素が液化酸素の場合にあっては、液送ポンプ等で容易に
その圧力を得ることができるため、余分な装置を設ける
必要がなくコスト低減と、小型化ができる。

【０１７７】また、カソード電極６からアノード電極７
に二酸化炭素が移動する溶融炭酸塩型燃料電池１の特徴
を利用して、二酸化炭素を濃縮しながら、電気エネルギ
を取り出すことができるため、物質的にもエネルギ的に
も非常に効率の良いシステムとすることができる。

【０１７８】また、燃焼器１２から排出されるガスの排
熱を利用し燃料を改質するため、総合的な発電効率が向
上する。さらに、燃焼器１２から排出されるガスは、非
常に高温であるため、多量の燃料を同時に改質すること
ができ、改質温度が高い燃料においても改質できる。

【０１７９】また、燃焼器１２からの排ガスによって、
燃料ガスの生成量を制御することができる。次に、本発
明の第２３実施例の構成、動作に付いて、図２３を参照
して説明する。

【０１８０】第２３施例の特徴は、ブロア１８を設け、
ブロア１８からカソード電極６に空気を供給することに
よって、カソード電極６に供給される空気の純酸素量を
低減し、発電効率を向上させたことである。

【０１８１】図２３は、発電システムの第２３実施例の
ブロック図である。燃料タンク５に貯蔵されるメタノー
ルなどの燃料は、溶融炭酸塩型燃料電池１内部のアノー
ド電極７に供給される。

【０１８２】酸素タンク４に貯蔵される酸素は、燃焼器
３に供給される。燃焼器３内で、純酸素吹きにて完全燃
焼して排出される燃焼排ガスは、ガスタービン２に送ら
れ、ガスタービン２内で膨張しながら発電する。ガスタ
ービン２から排出されたガスは、二酸化炭素と水蒸気と
を成分とし、熱交換器１９によって、ブロア１８からの
空気に熱を与えて予熱する。

【０１８３】熱を奪われたガスは、凝縮器１４に送られ
る。凝縮器１４では、ガス中の水分を凝縮して水と、二
酸化炭素、酸素とに分離する。分離された水は回収され
る。二酸化炭素の一部は、二酸化炭素回収部１５に回収
される。残りの二酸化炭素と酸素は、圧縮器１１に送ら
れる。圧縮器１１にて圧縮されたガスは、熱交換器１３
を通って燃焼器３に供給される。

【０１８４】ブロア１８によって外部の空気が取り込ま
れ、熱交換器１９を通って、溶融炭酸塩型燃料電池１内
部のカソード電極６に供給される。熱交換器１９では、
ガスタービン２から排出されたガスの余熱によって加熱
される。

【０１８５】アノード電極７に供給された燃料は、溶融
炭酸塩型燃料電池１内部で改質され改質ガスとなる。ア
ノード電極７とカソード電極６とに、それぞれ供給され
た燃料（改質ガス）と空気とが、電池反応によって発電
する。

【０１８６】電池反応後のアノード電極７から排出され
るガスは、一部は燃料の改質に必要な水蒸気の確保のた
めアノード電極７にリサイクルされ、残りは燃焼器３に
送られる。

【０１８７】また、電池反応後のカソード電極６から排
出される窒素の含有量が多いガスは、熱交換器１３に送
られる。熱交換器１３では、カソード電極６から排出さ
れたガスから、圧縮器１１から排出された圧縮ガスに熱
を与える。熱を奪われたガスは、一部はカソード電極６
に供給され、残りは回収される。

【０１８８】以上述べた様な第２３実施例では、二酸化
炭素の回収に、特別な分離装置や分離方法を必要するこ
となく、燃焼器１２からの排ガスから凝縮によって、水
分を取り除き、二酸化炭素だけを回収することができ
る。そのため、二酸化炭素の大気中への放出を防止で
き、地球の温暖化を抑制することができる。

【０１８９】また、発電プラントが、溶融炭酸塩型燃料
電池１とガスタービン２と蒸気タービン９とからなる複
合発電システムであるため、発電を効率的かつ経済的に
行うことができる。

【０１９０】また、ガスタービン２の燃焼器３を純酸素
吹きにすることによって、ガスタービン２の作動流体を
酸素と水蒸気と二酸化炭素とにすることができ、二酸化
炭素の回収を容易にすることができる。

【０１９１】また、溶融炭酸塩型燃料電池１を用いて、
化学反応によって電気エネルギを取り出すため、火力発
電プラントから排出されるガスに含まれる二酸化炭素
（ＮＯＸ、ＳＯＸを含む）の量と比較して非常に少な
く、環境に悪影響を及ぼすことが少ない。

【０１９２】また、アノード電極７から排出される二酸
化炭素を濃縮して、二酸化炭素回収部１５前の燃焼器１
２により完全燃焼させ、窒素等の他の成分を含まない湿
り二酸化炭素として二酸化炭素回収部１５に導入するた
め、二酸化炭素と水との分離に特別な装置あるいは方法
を使うことなく、コストの低減ができ、よって発電シス
テム全体の効率も低下させることなく、二酸化炭素を効
率的でかつ容易に回収することができる。

【０１９３】また、酸素を燃焼器１２に導入すること
で、圧縮器１１の動力の低減を図ることができる。つま
り、酸素の燃焼器１２への導入は、圧縮器１１の出口圧
力より高い圧力を必要とし、そのため加圧装置が必要と
なるが、酸素供給施設、具体的には酸素タンク４内の酸
素が液化酸素の場合にあっては、液送ポンプ等で容易に
その圧力を得ることができるため、余分な装置を設ける
必要がなくコスト低減と、小型化ができる。

【０１９４】また、カソード電極６からアノード電極７
に二酸化炭素が移動する溶融炭酸塩型燃料電池１の特徴
を利用して、二酸化炭素を濃縮しながら、電気エネルギ
を取り出すことができるため、物質的にもエネルギ的に
も非常に効率の良いシステムとすることができる。

【０１９５】また、カソード電極６に供給される空は、
外部からブロア１８によって取り込んでいるため、シス
テムが簡略化されるとともに、コスト低減ができる。さ
らに、空気は無害であるため取り扱いが容易である。

【０１９６】次に、本発明の第２４実施例の構成、動作
に付いて、図２４を参照して説明する。第２４実施例の
特徴は、固体電解質型燃料電池２０とガスタービン２と
を設け、発電効率を上げたことである。

【０１９７】図２４は、発電システムの第２４実施例の
ブロック図である。燃料タンク５に貯蔵されるメタノー
ルなどの燃料は、固体電解質燃料電池２０内部のアノー
ド電極７に供給される。

【０１９８】酸素タンク４に貯蔵される酸素は、理論燃
焼に必要な量の酸素（純酸素）が燃焼器３に供給され
る。燃焼器３内で、純酸素吹きにて完全燃焼し排出され
る燃焼排ガスは、ガスタービン２に送られ、ガスタービ
ン２内で膨張しながらエネルギを取り出し発電する。ガ
スタービン２から排出されたガスは、二酸化炭素と水蒸
気とを成分とし、熱交換器１９によって、ブロア１８か
らの空気に熱を与えて熱交換を行い空気を予熱する。

【０１９９】熱を奪われた燃焼排ガスは、凝縮器１４に
送られる。凝縮器１４では、ガス中の水蒸気を凝縮して
水とし、二酸化炭素、酸素と分離する。分離された水は
回収される。水蒸気と分離された二酸化炭素の一部は、
二酸化炭素回収部１５に回収され、残りの二酸化炭素は
酸素と共に、圧縮器１１に送られる。圧縮器１１によっ
て圧縮されたガスは、熱交換器１３を通って燃焼器３に
供給される。

【０２００】ブロア１８によって外部の空気が取り込ま
れ、取り込まれた空気は熱交換器１９を通って、固体電
解質燃料電池２０内部のカソード電極６に供給される。
熱交換器１９では、ガスタービン２から排出されたガス
の余熱によって空気を加熱する。

【０２０１】アノード電極７に供給された燃料は、固体
電解質燃料電池２０内部で改質され改質ガスとなる。カ
ソード電極６とアノード電極７とに、それぞれ供給され
た空気と、燃料（改質ガス）とが、以下の化学式（６）
と、化学式（７）、（８）の様な電池反応を起こすこと
で発電する。

【０２０２】

【化６】（１／２）Ｏ２＋Ｏ２−＋２ｅ−→Ｏ２− …（６）

【０２０３】

【化７】Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ− …（７）

【０２０４】

【化８】ＣＯ＋Ｏ２−→ＣＯ２＋２ｅ− …（８）電池反応後のアノード電極７から排出されるガスは、燃
焼器３に送られる。また、電池反応後のカソード電極６
から排出される窒素の含有量が多いガスは、熱交換器１
３に送られる。熱交換器１３では、カソード電極６から
排出されたガスから、圧縮器１１から排出された圧縮ガ
スに熱を与える。熱を奪われたガスは、外部へ排出され
る。

【０２０５】以上述べた様な第２４実施例では、二酸化
炭素の回収に、特別な分離装置や分離方法を必要するこ
となく、凝縮器１４の凝縮によって、水分を取り除き、
二酸化炭素だけを回収することができる。そのため、二
酸化炭素の大気中への放出を防止でき、地球の温暖化を
抑制することができる。

【０２０６】また、発電プラントが、固体電解質燃料電
池２０とガスタービン２とからなる複合発電システムで
あるため、発電を効率的かつ経済的に行うことができ
る。また、固体電解質燃料電池２０を用いて、化学反応
によって電気エネルギを取り出すため、火力発電プラン
トから排出されるガスに含まれる二酸化炭素（ＮＯＸ、
ＳＯＸを含む）の量と比較して非常に少なく、環境に悪
影響を及ぼすことが少ない。

【０２０７】また、アノード電極７から排出される二酸
化炭素を濃縮して、二酸化炭素回収部１５前の燃焼器１
２により完全燃焼させ、窒素等の他の成分を含まない湿
り二酸化炭素として二酸化炭素回収部１５に導入するた
め、二酸化炭素と水との分離に特別な装置あるいは方法
を使うことなく、コストの低減ができ、よって発電シス
テム全体の効率も低下させることなく、二酸化炭素を効
率的でかつ容易に回収することができる。

【０２０８】また、酸素を燃焼器１２に導入すること
で、圧縮器１１の動力の低減を図ることができる。つま
り、酸素の燃焼器１２への導入は、圧縮器１１の出口圧
力より高い圧力を必要とし、そのため加圧装置が必要と
なるが、酸素供給施設、具体的には酸素タンク４内の酸
素が液化酸素の場合にあっては、液送ポンプ等で容易に
その圧力を得ることができるため、余分な装置を設ける
必要がなくコスト低減と、小型化ができる。

【０２０９】また、カソード電極６からアノード電極７
に酸素イオンが移動する固体電解質燃料電池２０の特徴
を利用して、二酸化炭素を濃縮しながら、電気エネルギ
を取り出すことができるため、物質的にもエネルギ的に
も非常に効率の良いシステムとすることができる。

【０２１０】また、カソード電極６に供給される空気
は、外部からブロア１８によって取り込んでいるため、
システムが簡略化されるとともに、コスト低減ができ
る。さらに、空気は無害であるため取り扱いが容易であ
る。

【０２１１】次に、本発明の第２５実施例の構成、動作
に付いて、図２５を参照して説明する。第２５実施例の
特徴は、ガスタービン２から排出されたガスに、酸素タ
ンク４から酸素を混合させ、圧縮器１１の圧縮効率を向
上させたことである。

【０２１２】図２５は、発電システムの第２５実施例の
ブロック図である。燃料タンク５に貯蔵されるメタノー
ルなどの燃料は、固体電解質燃料電池２０内部のアノー
ド電極７に供給される。

【０２１３】燃焼器３には、固体電解質燃料電池２０内
での電池反応後のアノード電極７から排出されるガス
と、圧縮器１１から排出される圧縮ガスとが供給され
る。燃焼器３内で、燃焼し排出される燃焼排ガスは、ガ
スタービン２に送られ、ガスタービン２内で膨張しなが
らエネルギを取り出し発電する。ガスタービン２から排
出されたガスは、二酸化炭素と水蒸気とを成分とし、熱
交換器１９によって、ブロア１８からの空気に熱を与え
て熱交換を行い空気を予熱する。

【０２１４】熱を奪われた燃焼排ガスは、凝縮器１４に
送られる。凝縮器１４では、ガス中の水蒸気を凝縮して
水とし、二酸化炭素、酸素と分離する。分離された水は
回収される。水蒸気と分離された二酸化炭素の一部は、
二酸化炭素回収部１５に回収され、残りの二酸化炭素は
酸素と共に、圧縮器１１に送られる。二酸化炭素と酸素
とが圧縮器１１に供給される前に、酸素タンク４に貯蔵
される酸素が混合される。混合されたガスが、圧縮器１
１に供給される。圧縮器１１内で凝縮されたガスは、熱
交換器１３を通って燃焼器３に供給される。

【０２１５】ブロア１８によって外部の空気が取り込ま
れ、取り込まれた空気は熱交換器１９によって熱交換
し、固体電解質燃料電池２０内部のカソード電極６に供
給される。熱交換器１９では、ガスタービン２から排出
されたガスの余熱によって空気を加熱する。

【０２１６】アノード電極７に供給された燃料は、固体
電解質燃料電池２０内部で改質され改質ガスとなる。カ
ソード電極６と、アノード電極７とに、それぞれ供給さ
れた空気と、燃料（改質ガス）とが、以下の化学式
（９）と、化学式（１０）、（１１）の様な電池反応を
起こすことで発電する。

【０２１７】

【化９】（１／２）Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２− …（９）

【０２１８】

【化１０】Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ− …（１０）

【０２１９】

【化１１】ＣＯ＋Ｏ２−→ＣＯ２＋２ｅ− …（１１）電池反応後のアノード電極７から排出されるガスは、燃
焼器３に送られる。また、電池反応後のカソード電極６
から排出される窒素の含有量が多いガスは、熱交換器１
３に送られる。熱交換器１３では、カソード電極６から
排出されたガスから、圧縮器１１から排出された圧縮ガ
スに熱を与える熱交換を行う。熱を奪われたガスは、外
部へ排出される。

【０２２０】以上述べた様な第２５実施例では、二酸化
炭素の回収に、特別な分離装置や分離方法を必要するこ
となく、凝縮器１４の凝縮によって、水分を取り除き、
二酸化炭素だけを回収することができる。そのため、二
酸化炭素の大気中への放出を防止でき、地球の温暖化を
抑制することができる。

【０２２１】また、発電プラントが、固体電解質燃料電
池２０とガスタービン２とからなる複合発電システムで
あるため、発電を効率的かつ経済的に行うことができ
る。また、固体電解質燃料電池２０を用いて、化学反応
によって電気エネルギを取り出すため、火力発電プラン
トから排出されるガスに含まれる二酸化炭素（ＮＯＸ、
ＳＯＸを含む）の量と比較して非常に少なく、環境に悪
影響を及ぼすことが少ない。

【０２２２】また、アノード電極７から排出される二酸
化炭素を濃縮して、二酸化炭素回収部１５前の燃焼器１
２により完全燃焼させ、窒素等の他の成分を含まない湿
り二酸化炭素として二酸化炭素回収部１５に導入するた
め、二酸化炭素と水との分離に特別な装置あるいは方法
を使うことなく、コストの低減ができ、よって発電シス
テム全体の効率も低下させることなく、二酸化炭素を効
率的でかつ容易に回収することができる。

【０２２３】また、カソード電極６からアノード電極７
に酸素イオンが移動する固体電解質燃料電池２０の特徴
を利用して、二酸化炭素を濃縮しながら、電気エネルギ
を取り出すことができるため、物質的にもエネルギ的に
も非常に効率の良いシステムとすることができる。

【０２２４】また、カソード電極６に供給される空気
は、外部からブロア１８によって取り込んでいるため、
システムが簡略化されるとともに、コスト低減ができ
る。さらに、空気は無害であるため取り扱いが容易であ
る。

【０２２５】また、酸素が液体酸素であれば、その冷熱
を利用することで、圧縮器１１入口でのガス温度を酸素
が気体である場合よりも低下させることができるため、
圧縮器１１の圧縮効率をより高めることができる。

【０２２６】また、圧縮器１１に供給されるガスに酸素
を供給することで、ガスの温度を低下させ、圧縮効率を
向上させる。また、酸素を供給したことで、圧縮器１１
によって圧縮されるガスの質量が大きくなるため、ガス
タービンの発電量が増加する。

【０２２７】次に、本発明の第２６実施例の構成、動作
に付いて、図２６を参照して説明する。第２６実施例の
特徴は、酸素を圧縮器１１から排出された圧縮ガスと混
合させ、圧縮器１６に供給することで、圧縮効率を向上
させ、発電効率を向上させたことである。図２６は、発
電システムの第２６実施例のブロック図である。

【０２２８】燃料タンク５に貯蔵されるメタノールなど
の燃料は、固体電解質燃料電池２０内部のアノード電極
７に供給される。燃焼器３には、固体電解質燃料電池２
０内での電池反応後のアノード電極７から排出されるガ
スと、圧縮器１６から排出される圧縮ガスとが供給され
る。燃焼器３内で、燃焼し排出される燃焼排ガスは、ガ
スタービン２に送られ、ガスタービン２内で膨張しなが
らエネルギを取り出し発電する。ガスタービン２から排
出されたガスは、二酸化炭素と水蒸気とを成分とし、熱
交換器１９によって、ブロア１８からの空気に熱を与え
て熱交換を行い空気を予熱する。

【０２２９】熱を奪われた燃焼排ガスは、凝縮器１４に
送られる。凝縮器１４では、燃焼排ガス中の水蒸気を凝
縮して水とし、二酸化炭素、酸素と分離する。凝縮器１
４によって分離された水は回収される。水蒸気と分離さ
れた二酸化炭素の一部は、二酸化炭素回収部１５に回収
され、残りの二酸化炭素は酸素と共に、圧縮器１１に送
られる。圧縮器１１によって圧縮された圧縮ガスは、圧
縮器１６に送り込まれる前に、酸素タンク４に貯蔵され
る酸素と混合される。混合されたガスは、圧縮器１６に
供給される。圧縮器１６内で凝縮されたガスは、熱交換
器１３を通って燃焼器３に供給される。

【０２３０】ブロア１８によって外部の空気が取り込ま
れ、取り込まれた空気は熱交換器１９によって熱交換
し、固体電解質燃料電池２０内部のカソード電極６に供
給される。熱交換器１９では、ガスタービン２から排出
されたガスの余熱によって空気を加熱する。

【０２３１】アノード電極７に供給された燃料は、固体
電解質燃料電池２０内部で改質され改質ガスとなる。カ
ソード電極６と、アノード電極７とに、それぞれ供給さ
れた酸素と、燃料（改質ガス）とが、以下の化学式（１
２）と、化学式（１３）、（１４）の様な電池反応を起
こすことで発電する。

【０２３２】

【化１２】（１／２）Ｏ２＋２ｅ^-→Ｏ２^- …（１２）

【０２３３】

【化１３】Ｈ２＋Ｏ２^-→Ｈ２Ｏ＋２ｅ^- …（１３）

【０２３４】

【化１４】ＣＯ＋Ｏ２^-→ＣＯ２＋２ｅ^- …（１４）電池反応後のアノード電極７から排出されるガスは、燃
焼器３に送られる。また、電池反応後のカソード電極６
から排出される窒素の含有量が多いガスは、熱交換器１
３に送られる。熱交換器１３では、カソード電極６から
排出されたガスから、圧縮器１６から排出された圧縮ガ
スに熱を与える熱交換を行う。熱を奪われたガスは、外
部へ排出される。

【０２３５】以上述べた様な第２６実施例では、二酸化
炭素の回収に、特別な分離装置や分離方法を必要するこ
となく、凝縮器１４の凝縮によって、水分を取り除き、
二酸化炭素だけを回収することができる。そのため、二
酸化炭素の大気中への放出を防止でき、地球の温暖化を
抑制することができる。

【０２３６】また、発電プラントが、固体電解質燃料電
池２０とガスタービン２とからなる複合発電システムで
あるため、発電を効率的かつ経済的に行うことができ
る。また、固体電解質燃料電池２０を用いて、化学反応
によって電気エネルギを取り出すため、火力発電プラン
トから排出されるガスに含まれる二酸化炭素（ＮＯＸ、
ＳＯＸを含む）の量と比較して非常に少なく、環境に悪
影響を及ぼすことが少ない。

【０２３７】また、アノード電極７から排出される二酸
化炭素を濃縮して、二酸化炭素回収部１５前の燃焼器１
２により完全燃焼させ、窒素等の他の成分を含まない湿
り二酸化炭素として二酸化炭素回収部１５に導入するた
め、二酸化炭素と水との分離に特別な装置あるいは方法
を使うことなく、コストの低減ができ、よって発電シス
テム全体の効率も低下させることなく、二酸化炭素を効
率的でかつ容易に回収することができる。

【０２３８】また、カソード電極６からアノード電極７
に酸素イオンが移動する固体電解質燃料電池２０の特徴
を利用して、二酸化炭素を濃縮しながら、電気エネルギ
を取り出すことができるため、物質的にもエネルギ的に
も非常に効率の良いシステムとすることができる。

【０２３９】また、カソード電極６に供給される空気
は、外部からブロア１８によって取り込んでいるため、
システムが簡略化されるとともに、コスト低減ができ
る。さらに、空気は無害であるため取り扱いが容易であ
る。

【０２４０】また、酸素が液体酸素であれば、その冷熱
を利用することで、圧縮器１６入口でのガス温度を酸素
が気体である場合よりも低下させることができるため、
圧縮器１６の圧縮効率をより高めることができ、発電効
率を向上させることができる。

【０２４１】次に、本発明の第２７実施例の構成、動作
に付いて、図２７を参照して説明する。また、燃焼器３
に供給されるガスを多段で圧縮すると、圧縮効率が向上
し、それに伴って発電効率も向上する。

【０２４２】第２７実施例の特徴は、酸素を圧縮器１１
から排出された圧縮ガスに供給することで、酸素を圧縮
するための圧縮器１１の仕事を低減することである。図
２７は、発電システムの第２７実施例のブロック図であ
る。

【０２４３】燃料タンク５に貯蔵されるメタノールなど
の燃料は、固体電解質燃料電池２０内部のアノード電極
７に供給される。燃焼器３には、固体電解質燃料電池２
０内での電池反応後のアノード電極７から排出されるガ
スと、圧縮器１１から排出される圧縮ガスとが供給され
る。燃焼器３内で、燃焼し排出される燃焼排ガスは、ガ
スタービン２に送られ、ガスタービン２内で膨張しなが
らエネルギを取り出し発電する。ガスタービン２から排
出されたガスは、二酸化炭素と水蒸気とを成分とし、熱
交換器１９によって、ブロア１８からの空気に熱を与え
て熱交換を行い空気を予熱する。

【０２４４】熱を奪われた燃焼排ガスは、凝縮器１４に
送られる。凝縮器１４では、燃焼排ガス中の水蒸気を凝
縮して水とし、二酸化炭素、酸素と分離する。凝縮器１
４によって分離された水は回収される。水蒸気と分離さ
れた二酸化炭素の一部は、二酸化炭素回収部１５に回収
され、残りの二酸化炭素は酸素と共に、圧縮器１１に送
られる。圧縮器１１によって圧縮された圧縮ガスは、熱
交換器１３に送り込まれる前に、酸素タンク４に貯蔵さ
れる酸素と混合される。混合されたガスが、熱交換器１
３に供給される。熱交換器１３で、熱交換を行った混合
ガスは、燃焼器３に供給される。

【０２４５】ブロア１８によって外部の空気が取り込ま
れ、取り込まれた空気は熱交換器１９によって熱交換
し、固体電解質燃料電池２０内部のカソード電極６に供
給される。熱交換器１９では、ガスタービン２から排出
されたガスの余熱によって空気を加熱する。

【０２４６】アノード電極７に供給された燃料は、固体
電解質燃料電池２０内部で改質され改質ガスとなる。カ
ソード電極６と、アノード電極７とに、それぞれ供給さ
れた酸素と、燃料（改質ガス）とが、以下の化学式（１
５）と、化学式（１６）、（１７）の様な電池反応を起
こすことで発電する。

【０２４７】

【化１５】（１／２）Ｏ２＋２ｅ^-→Ｏ２^- …（１５）

【０２４８】

【化１６】Ｈ２＋Ｏ２^-→Ｈ２Ｏ＋２ｅ^- …（１６）

【０２４９】

【化１７】ＣＯ＋Ｏ２^-→ＣＯ２＋２ｅ^- …（１７）電池反応後のアノード電極７から排出されるガスは、燃
焼器３に送られる。また、電池反応後のカソード電極６
から排出される窒素の含有量が多いガスは、熱交換器１
３に送られる。熱交換器１３では、カソード電極６から
排出されたガスから、圧縮器１１から排出された圧縮ガ
スに熱を与える熱交換を行う。熱を奪われたガスは、外
部へ排出される。

【０２５０】以上述べた様な第２７実施例では、二酸化
炭素の回収に、特別な分離装置や分離方法を必要するこ
となく、凝縮器１４の凝縮によって、水分を取り除き、
二酸化炭素だけを回収することができる。そのため、二
酸化炭素の大気中への放出を防止でき、地球の温暖化を
抑制することができる。

【０２５１】また、発電プラントが、固体電解質燃料電
池２０とガスタービン２とからなる複合発電システムで
あるため、発電を効率的かつ経済的に行うことができ
る。また、固体電解質燃料電池２０を用いて、化学反応
によって電気エネルギを取り出すため、火力発電プラン
トから排出されるガスに含まれる二酸化炭素（ＮＯＸ、
ＳＯＸを含む）の量と比較して非常に少なく、環境に悪
影響を及ぼすことが少ない。

【０２５２】また、アノード電極７から排出される二酸
化炭素を濃縮して、二酸化炭素回収部１５前の燃焼器１
２により完全燃焼させ、窒素等の他の成分を含まない湿
り二酸化炭素として二酸化炭素回収部１５に導入するた
め、二酸化炭素と水との分離に特別な装置あるいは方法
を使うことなく、コストの低減ができ、よって発電シス
テム全体の効率も低下させることなく、二酸化炭素を効
率的でかつ容易に回収することができる。

【０２５３】また、カソード電極６からアノード電極７
に酸素イオンが移動する固体電解質燃料電池２０の特徴
を利用して、二酸化炭素を濃縮しながら、電気エネルギ
を取り出すことができるため、物質的にもエネルギ的に
も非常に効率の良いシステムとすることができる。

【０２５４】また、カソード電極６に供給される空気
は、外部からブロア１８によって取り込んでいるため、
システムが簡略化されるとともに、コスト低減ができ
る。さらに、空気は無害であるため取り扱いが容易であ
る。

【０２５５】また、酸素を熱交換機１３の直前で、圧縮
ガスに混入させることで、圧縮器１１による圧縮は凝縮
器１０から排出されるガスだけでよく、圧縮による仕事
量が低減できる。

【０２５６】次に、本発明の第２８実施例の構成、動作
に付いて、図２８を参照して説明する。第２８実施例の
特徴は、カソード電極６に供給されるガスを酸素（純酸
素）としたことのより発電効率を向上させたことであ
る。

【０２５７】図２８は、発電システムの第２８実施例の
ブロック図である。燃料タンク５に貯蔵されるメタノー
ルなどの燃料は、固体電解質燃料電池２０内部のアノー
ド電極７に供給される。

【０２５８】燃焼器３には、固体電解質燃料電池２０内
での電池反応後のアノード電極７から排出されるガス
と、圧縮器１１から排出される圧縮ガスとが供給され
る。燃焼器３内で、燃焼し排出された燃焼排ガスは、ガ
スタービン２に送られ、ガスタービン２内で膨張しなが
らエネルギを取り出し発電する。ガスタービン２から排
出されたガスは、二酸化炭素と水蒸気とを成分とし、熱
交換器１９によって、酸素タンク４から供給される酸素
（純酸素）に熱を与えて熱交換を行い酸素を予熱する。

【０２５９】熱を奪われた燃焼排ガスは、凝縮器１４に
送られる。凝縮器１４では、燃焼排ガス中の水蒸気を凝
縮して水とし、二酸化炭素、酸素と分離する。凝縮器１
４によって分離された水は回収される。水蒸気と分離さ
れた二酸化炭素の一部は、二酸化炭素回収部１５に回収
され、残りの二酸化炭素は酸素と共に、圧縮器１１に送
られる。圧縮器１１によって圧縮されるガスは、圧縮器
１１に送り込まれる前に、カソード電極６から排出され
熱交換器１３を通過したガスと混合される。混合された
ガスは、圧縮器１１で圧縮され、熱交換器１３に供給さ
れる。圧縮ガスは、熱交換器１３で、カソード電極６か
ら排出されたガスから熱を奪って、熱交換を行った後、
燃焼器３に供給される。

【０２６０】酸素タンク４から供給される酸素は、熱交
換器１９によってガスタービン２から排出されたガスと
熱交換し、固体電解質燃料電池２０内部のカソード電極
６に供給される。熱交換器１９では、ガスタービン２か
ら排出されたガスの余熱によって酸素を加熱する。

【０２６１】アノード電極７に供給された燃料は、固体
電解質燃料電池２０内部で改質され改質ガスとなる。カ
ソード電極６と、アノード電極７とに、それぞれ供給さ
れた空気と、燃料（改質ガス）とが、以下の化学式（１
８）と、化学式（１９）、（２０）の様な電池反応を起
こすことで発電する。

【０２６２】

【化１８】（１／２）Ｏ２＋２ｅ^-→Ｏ２^- …（１８）

【０２６３】

【化１９】Ｈ２＋Ｏ２^-→Ｈ２Ｏ＋２ｅ^- …（１９）

【０２６４】

【化２０】ＣＯ＋Ｏ２^-→ＣＯ２＋２ｅ^- …（２０）電池反応後のアノード電極７から排出されるガスは、燃
焼器３に送られる。また、電池反応後のカソード電極６
から排出されたガスは、熱交換器１３に送られる。熱交
換器１３では、カソード電極６から排出されたガスか
ら、圧縮器１１から排出された圧縮ガスに熱を与える熱
交換を行う。熱を奪われたガスは、圧縮器１１に供給さ
れる。

【０２６５】以上述べた様な第２８実施例では、二酸化
炭素の回収に、特別な分離装置や分離方法を必要するこ
となく、凝縮器１４の凝縮によって、水分を取り除き、
二酸化炭素だけを回収することができる。そのため、二
酸化炭素の大気中への放出を防止でき、地球の温暖化を
抑制することができる。

【０２６６】また、発電プラントが、固体電解質燃料電
池２０とガスタービン２とからなる複合発電システムで
あるため、発電を効率的かつ経済的に行うことができ
る。また、固体電解質燃料電池２０を用いて、化学反応
によって電気エネルギを取り出すため、火力発電プラン
トから排出されるガスに含まれる二酸化炭素（ＮＯＸ、
ＳＯＸを含む）の量と比較して非常に少なく、環境に悪
影響を及ぼすことが少ない。

【０２６７】また、アノード電極７から排出される二酸
化炭素を濃縮して、二酸化炭素回収部１５前の燃焼器１
２により完全燃焼させ、窒素等の他の成分を含まない湿
り二酸化炭素として二酸化炭素回収部１５に導入するた
め、二酸化炭素と水との分離に特別な装置あるいは方法
を使うことなく、コストの低減ができ、よって発電シス
テム全体の効率も低下させることなく、二酸化炭素を効
率的でかつ容易に回収することができる。

【０２６８】また、カソード電極６からアノード電極７
に酸素イオンが移動する固体電解質燃料電池２０の特徴
を利用して、二酸化炭素を濃縮しながら、電気エネルギ
を取り出すことができるため、物質的にもエネルギ的に
も非常に効率の良いシステムとすることができる。

【０２６９】また、カソード電極６に供給されるガス
は、酸素（純酸素）であり、電池反応後のカソード電極
６から排出されるガスも酸素（純酸素）となるため、燃
焼器３で燃焼される際に、アノード電極６から排出され
るガスと完全燃焼することによって、燃焼排ガスの成分
を二酸化炭素と水蒸気とにすることができ、回収を容易
にし、またリサイクルすることもできる。

【０２７０】次に、本発明の第２９実施例の構成、動作
に付いて、図２９を参照して説明する。第２９実施例の
特徴は、固体電解質燃料電池２１を加圧型とすること
で、発電効率を向上させたことである。

【０２７１】図２９は、発電システムの第２９実施例の
ブロック図である。燃料タンク５に貯蔵される液体状
のメタノールなどの燃料は、固体電解質燃料電池２１内
部のアノード電極７に供給される。

【０２７２】燃焼器３には、固体電解質燃料電池２１内
での電池反応後のアノード電極７から排出されるガス
と、カソード電極６から排出されるガスとが供給され
る。固体電解質燃料電池２１は、数気圧の加圧型であ
る。

【０２７３】燃焼器３内で、燃焼し排出された燃焼排ガ
スは、ガスタービン２に送られ、ガスタービン２内で膨
張しながらエネルギを取り出し発電する。ガスタービン
２から排出されたガスは、二酸化炭素と水蒸気とを成分
とし、熱交換器１９によって、酸素タンク４から供給さ
れる酸素（純酸素）に熱を与えて熱交換を行い酸素を予
熱する。

【０２７４】熱を奪われた燃焼排ガスは、凝縮器１４に
送られる。凝縮器１４では、燃焼排ガス中の水蒸気を凝
縮して水とし、二酸化炭素、酸素と分離する。凝縮器１
４によって分離された水は回収される。水蒸気と分離さ
れた二酸化炭素の一部は、二酸化炭素回収部１５に回収
され、残りの二酸化炭素は排出される。

【０２７５】酸素タンク４から供給される液体酸素（液
体純酸素）は、熱交換器１９によってガスタービン２か
ら排出されたガスと熱交換し、固体電解質燃料電池２１
内部のカソード電極６に供給される。熱交換器１９で
は、ガスタービン２から排出されたガスの余熱によって
酸素を加熱する。

【０２７６】アノード電極７に供給された燃料は、固体
電解質燃料電池２１内部で気化し、改質され改質ガスと
なる。カソード電極６と、アノード電極７とに、それぞ
れ供給された酸素と、燃料（改質ガス）とが、以下の化
学式（２１）と、化学式（２２）、（２３）の様な電池
反応を起こすことで発電する。

【０２７７】

【化２１】（１／２）Ｏ２＋２ｅ^-→Ｏ^2- …（２１）

【０２７８】

【化２２】Ｈ２＋Ｏ^2-→Ｈ２Ｏ＋２ｅ^- …（２２）

【０２７９】

【化２３】ＣＯ＋Ｏ^2-→ＣＯ２＋２ｅ^- …（２３）電池反応後のアノード電極７から排出されるガスと電池
反応後のカソード電極６から排出されたガスとは、燃焼
器３に送られる。

【０２８０】以上述べた様な第２９実施例では、二酸化
炭素の回収に、特別な分離装置や分離方法を必要するこ
となく、凝縮器１４の凝縮によって、水分を取り除き、
二酸化炭素だけを回収することができる。そのため、二
酸化炭素の大気中への放出を防止でき、地球の温暖化を
抑制することができる。

【０２８１】また、発電プラントが、固体電解質燃料電
池２１とガスタービン２とからなる複合発電システムで
あるため、発電を効率的かつ経済的に行うことができ
る。また、固体電解質燃料電池２１を用いて、化学反応
によって電気エネルギを取り出すため、火力発電プラン
トから排出されるガスに含まれる二酸化炭素（ＮＯＸ、
ＳＯＸを含む）の量と比較して非常に少なく、環境に悪
影響を及ぼすことが少ない。

【０２８２】また、アノード電極７から排出される二酸
化炭素を濃縮して、二酸化炭素回収部１５前の燃焼器３
により完全燃焼させ、窒素等の他の成分を含まない湿り
二酸化炭素として二酸化炭素回収部１５に導入するた
め、二酸化炭素と水との分離に特別な装置あるいは方法
を使うことなく、コストの低減ができ、よって発電シス
テム全体の効率も低下させることなく、二酸化炭素を効
率的でかつ容易に回収することができる。

【０２８３】また、カソード電極６からアノード電極７
に酸素イオンが移動する固体電解質燃料電池２１の特徴
を利用して、二酸化炭素を濃縮しながら、電気エネルギ
を取り出すことができるため、物質的にもエネルギ的に
も非常に効率の良いシステムとすることができる。

【０２８４】また、カソード電極６に供給されるガス
は、酸素（純酸素）であり、電池反応後のカソード電極
６から排出されるガスも酸素（純酸素）となるため、燃
焼器３で燃焼される際に、アノード電極６から排出され
るガスと完全燃焼することによって、燃焼排ガスの成分
を二酸化炭素と水蒸気とにすることができ、回収を容易
にし、またリサイクルすることもできる。

【０２８５】また、液体燃料および液体酸素を用いるこ
とで、加圧型の固体電解質燃料電池２１に適した供給圧
力とすることができ、発電効率を向上させることができ
る。また、アノード電極７とカソード電極６から排出さ
れるガスも加圧されたままであり、圧縮器を必要とせ
ず、直接燃焼器３に供給することができ、ガスの燃焼・
膨張を行うことができる。

【０２８６】また、アノード電極７とカソード電極６と
に供給される燃料と酸化剤とを液体としたことで取り扱
いも容易になる。なお、本発明は上記実施例に限定され
ず、その主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施でき
ることはいうまでもない。例えば、純酸素の供給先（燃
焼器、圧縮機、熱交換器等）や、酸化剤極に供給される
ガスの種類（空気、純酸素）や、固体電解質型燃料電池
の種類（常圧型、加圧型）等の構成要素は、適宜組み合
わせ可能である。

【０２８７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、特
別な分離装置を設けることなく、二酸化炭素を効率的に
回収することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の発電システムの第１実施例のブロッ
ク図

【図２】本発明の発電システムの第２実施例のブロッ
ク図

【図３】本発明の発電システムの第３実施例のブロッ
ク図

【図４】本発明の発電システムの第４実施例のブロッ
ク図

【図５】本発明の発電システムの第５実施例のブロッ
ク図

【図６】本発明の発電システムの第６実施例のブロッ
ク図

【図７】本発明の発電システムの第７実施例のブロッ
ク図

【図８】本発明の発電システムの第８実施例のブロッ
ク図

【図９】本発明の発電システムの第９実施例のブロッ
ク図

【図１０】本発明の発電システムの第１０実施例のブ
ロック図

【図１１】本発明の発電システムの第１１実施例のブ
ロック図

【図１２】本発明の発電システムの第１２実施例のブ
ロック図

【図１３】本発明の発電システムの第１３実施例のブ
ロック図

【図１４】本発明の発電システムの第１４実施例のブ
ロック図

【図１５】本発明の発電システムの第１５実施例のブ
ロック図

【図１６】本発明の発電システムの第１６実施例のブ
ロック図

【図１７】本発明の発電システムの第１実施例のブロ
ック図

【図１８】本発明の発電システムの第２実施例のブロ
ック図

【図１９】本発明の発電システムの第３実施例のブロ
ック図

【図２０】本発明の発電システムの第４実施例のブロ
ック図

【図２１】本発明の発電システムの第５実施例のブロ
ック図

【図２２】本発明の発電システムの第６実施例のブロ
ック図

【図２３】本発明の発電システムの第７実施例のブロ
ック図

【図２４】本発明の発電システムの第８実施例のブロ
ック図

【図２５】本発明の発電システムの第９実施例のブロ
ック図

【図２６】本発明の発電システムの第１０実施例のブ
ロック図

【図２７】本発明の発電システムの第１１実施例のブ
ロック図

【図２８】本発明の発電システムの第１２実施例のブ
ロック図

【図２９】本発明の発電システムの第１３実施例のブ
ロック図

【符号の説明】

１溶融炭酸塩型燃料電池２ガスタービン３燃焼器４酸素タンク５燃料タンク６アノード電極７カソード電極８蒸気発生器９蒸気タービン１０熱交換器１１圧縮器１２燃焼器１３熱交換器１４凝縮器１５二酸化炭素回収部１６圧縮器１７外部改質器１８ブロア１９熱交換器２０固体電解質燃料電池２１固体電解質燃料電池５１燃料電池５２燃焼器５３二酸化炭素分離器５４圧縮機５５ガスタービン５６排熱回収部５７排熱回収ボイラ５８排熱改質器５９蒸気タービン６０復水器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐々木雅國東京都港区芝浦一丁目１番１号株式会社東芝本社事務所内 (72)発明者福田雅文東京都港区芝浦一丁目１番１号株式会社東芝本社事務所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも燃料を供給して発電する燃料電
池と、前記燃料電池から排出されるガスを含む流体と、
酸素、または炭素原子または酸素原子または水素原子と
からなる化合物を主成分とする流体を有する流体と、を
供給して、燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器から排出さ
れる流体から少なくとも二酸化炭素を分離する二酸化炭
素分離器とから構成されることを特徴とする発電システ
ム。
【請求項２】前記燃料が、炭素または水素を含む化合物
であり、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル、
ジエチルエーテル、メタン、エタン、プロパン、ブタ
ン、石炭、一酸化炭素、ぎ酸のうち少なくとも１種類を
含むことを特徴とする請求項１記載の発電システム。
【請求項３】前記燃料は、改質または分解またはガス化
されて前記燃料電池に供給されることを特徴とする請求
項１記載の発電システム。
【請求項４】前記燃料電池は、燃料極と酸化剤極とを有
しており、溶融炭酸塩型燃料電池または固体電解質型燃
料電池または固体高分子型燃料電池またはアルカリ型燃
料電池またはリン酸型燃料電池または硫酸型燃料電池ま
たは炭酸水溶液型燃料電池または固体プロトン型燃料電
池のうち少なくとも１種類を有することを特徴とする請
求項１記載の発電システム。
【請求項５】前記二酸化炭素分離器から分離された二酸
化炭素を、前記燃料電池に供給することを特徴とする請
求項１記載の発電システム。
【請求項６】前記燃料電池から排出される流体を圧縮す
る圧縮機を設けることを特徴とする請求項１記載の発電
システム。
【請求項７】前記燃料電池から排出される流体を用いて
発電するガスタービンを設けることを特徴とする請求項
１あるいは６記載の発電システム。
【請求項８】前記燃焼器に、前記燃料または前記少なく
とも水素を含むガスを供給することを特徴とする請求項
１記載の発電システム。
【請求項９】前記燃焼器に、前記酸素、または炭素原子
または水素原子または酸素原子とからなる化合物を主成
分とする流体を供給することを特徴とする請求項１記載
の発電システム。
【請求項１０】前記燃料電池から排出される流体、また
は前記燃焼器から排出される流体、または前記ガスター
ビンから排出される流体から排熱回収を行う排熱回収部
を設けることを特徴とする請求項７乃至９記載の発電シ
ステム。
【請求項１１】前記排熱回収部は、排熱改質器または排
熱回収ボイラからなることを特徴とする請求項１０記載
の発電システム。
【請求項１２】前記排熱回収部では、水蒸気の生成また
は燃料の改質または燃料の分解または燃料の気化または
燃料の加熱または燃料のガス化または前記燃料電池に供
給される酸化剤の加熱を行うことを特徴とする請求項１
０記載の発電システム。
【請求項１３】前記排熱回収部によって生成された水蒸
気を含む流体を用いて発電する蒸気タービンを設けるこ
とを特徴とする請求項１０記載の発電システム。
【請求項１４】前記蒸気タービンに復水器が設けられる
ことを特徴とする請求項１３記載の発電システム。
【請求項１５】前記排熱回収部に、燃料を供給すること
を特徴とする請求項１０記載の発電システム。
【請求項１６】前記排熱回収部から排出される燃料を、
前記燃料電池に供給することを特徴とする請求項１０記
載の発電システム。
【請求項１７】前記燃料電池が、加圧型であることを特
徴とする請求項１記載の発電システム。
【請求項１８】前記二酸化炭素分離器によって分離され
た水を、前記排熱回収部に供給することを特徴とする請
求項１０記載の発電システム。
【請求項１９】前記排熱回収部によって生成された水蒸
気を用いて、前記燃料の改質または分解またはガス化を
行うことを特徴とする請求項１０記載の発電システム。
【請求項２０】前記排熱回収部によって生成された水蒸
気を、前記ガスタービンに供給することを特徴とする請
求項１０記載の発電システム。
【請求項２１】前記排熱回収部に供給される前記燃料電
池から排出される流体は、前記燃料電池の燃料極または
酸化剤極から排出されることを特徴とする請求項１０記
載の発電システム。
【請求項２２】前記ガスタービンから排出された流体
を、前記燃料電池に供給することを特徴とする請求項７
記載の発電システム。