JPH11354133A - Regenerative type fuel cell apparatus - Google Patents

Regenerative type fuel cell apparatus

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JPH11354133A
JPH11354133A JP10158228A JP15822898A JPH11354133A JP H11354133 A JPH11354133 A JP H11354133A JP 10158228 A JP10158228 A JP 10158228A JP 15822898 A JP15822898 A JP 15822898A JP H11354133 A JPH11354133 A JP H11354133A
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hydrogen
oxygen
water
space
fuel cell
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Toshiharu Oka
利春 岡
Seiji Sato
誠二 佐藤
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IHI Corp
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    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency
    • Y02P20/133Renewable energy sources, e.g. sunlight

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple and light-weighted regenerative type fuel cell apparatus having high self-supporting ability and reliability. SOLUTION: This is a regenerative type fuel cell apparatus for electrolyzing water W into oxygen O and hydrogen H to be stored in an oxygen storing part 33 and a hydrogen storing part 34, and for generating power using them as fuels. An electrolytic cell 39 provided in a lower part of a water W storing space S, and comprising plural unit cells 38 for electrolyzing the water W into the oxygen O and the hydrogen H, and a power generative cell 41 provided in an upper part of the space S, and comprising plural power generative unit cells 40 for generating power using the oxygen and the hydrogen as fuels are mounted inside a container 31 having the space S.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、昼間は太陽エネル
ギーを利用して水を水素と酸素に電解して蓄え、夜間に
はこれら水素と酸素を燃料電池に供給して電力を得る再
生型燃料電池設備に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a renewable fuel in which water is electrolyzed into hydrogen and oxygen by using solar energy during daytime and stored, and the hydrogen and oxygen are supplied to a fuel cell at night to obtain electric power. It relates to battery equipment.

【0002】[0002]

【従来の技術】再生型燃料電池設備は、水素と酸素が電
気化学的に反応して直接電気を発生する原理を応用した
ものである。この燃料電池設備は、発電効率が高く、消
費地に設置できるので送電損失がなく、限られたエネル
ギー資源の有効利用が図られると共に、大気汚染物質の
排出が極めて少ないクリーンな発電設備である。このた
め、地球上のみならず月面における発電設備としての利
用も検討されており、実用化に向けて図4に示すような
地上試験用の設備が提案されている。
2. Description of the Related Art A regenerative fuel cell system utilizes the principle that hydrogen and oxygen electrochemically react to directly generate electricity. This fuel cell facility is a clean power generation facility that has high power generation efficiency and can be installed in a consuming area, has no power transmission loss, effectively uses limited energy resources, and emits very little air pollutants. For this reason, utilization as a power generation facility not only on the earth but also on the moon has been studied, and a ground test facility as shown in FIG. 4 has been proposed for practical use.

【0003】図4に示すように、再生型燃料電池設備
は、昼間に太陽エネルギーを利用して、水Wを水素Hと
酸素Oに電解する水電解装置1と、得られた水素Hと酸
素Oをそれぞれ蓄える酸素貯蓄部4および水素貯蓄部5
と、夜間にこれら水素Hと酸素Oを燃料として発電する
燃料電池装置2とからなっている。
As shown in FIG. 4, a regenerative fuel cell system includes a water electrolysis device 1 for electrolyzing water W into hydrogen H and oxygen O using solar energy in the daytime, Oxygen storage unit 4 and hydrogen storage unit 5 that respectively store O
And a fuel cell device 2 that generates power using these hydrogen H and oxygen O as fuel at night.

【0004】水電解装置1は、太陽エネルギーを受けて
電力を発生する太陽電池6と、該太陽電池6からの電力
を受けて水Wを電解する電解槽7と、該電解槽7に供給
する水Wを蓄える水タンク8と、該水タンク8の水Wを
電解槽7に送る水ポンプ9と、該水ポンプ9を経た水W
に含まれるイオンの除去を行うイオン除去装置10と、
該イオン除去装置10を経た水Wを所用温度まで加熱す
る純水加熱器11とからなっている。
[0004] The water electrolysis apparatus 1 is a solar cell 6 that receives solar energy to generate electric power, an electrolytic cell 7 that receives electric power from the solar cell 6 to electrolyze water W, and supplies the water to the electrolytic cell 7. A water tank 8 for storing water W, a water pump 9 for sending the water W from the water tank 8 to the electrolytic cell 7, and a water W passing through the water pump 9;
An ion removing device 10 for removing ions contained in
A pure water heater 11 for heating the water W having passed through the ion removing device 10 to a required temperature is provided.

【0005】酸素貯蓄部4は、水電解装置1で得られた
酸素Oを冷却し、これに含まれる水蒸気を冷却して凝縮
水W’に戻す冷却器12と、該冷却器12によって分け
られた凝縮水W’と酸素Oとを一時的に保管する気液分
離器13と、該気液分離器13内の酸素Oを蓄える酸素
タンク14と、気液分離器13内の凝縮水W’を水タン
ク8に戻す水ポンプ15Aとを具備している。水素貯蓄
部5は、水電解装置1で得られた水素Hを冷却し、これ
に含まれる水蒸気を冷却して凝縮水W’に戻す冷却器1
6と、該冷却器16によって分けられた凝縮水W’と水
素Hとを一時的に保管する気液分離器17と、該気液分
離器17内の水素Hを蓄える水素タンク18と、気液分
離器17内の凝縮水W’を水タンク8に戻す水ポンプ1
5Bとを具備している。符号RとHは、それぞれ熱交換
用のラジエータと高温機器を示している。なお、水ポン
プ15A、15B等の運転に要される電力は、太陽電池
6からの電力で賄われている。
[0005] The oxygen storage section 4 is divided by a cooler 12 for cooling oxygen O obtained in the water electrolysis apparatus 1 and cooling water vapor contained in the oxygen O to return to the condensed water W '. A gas-liquid separator 13 for temporarily storing the condensed water W ′ and oxygen O, an oxygen tank 14 for storing oxygen O in the gas-liquid separator 13, and a condensed water W ′ in the gas-liquid separator 13. And a water pump 15A for returning the water to the water tank 8. The hydrogen storage unit 5 cools the hydrogen H obtained by the water electrolysis device 1, cools the water vapor contained therein, and returns the water to the condensed water W ′.
6, a gas-liquid separator 17 for temporarily storing the condensed water W ′ and the hydrogen H separated by the cooler 16, a hydrogen tank 18 for storing the hydrogen H in the gas-liquid separator 17, Water pump 1 for returning condensed water W ′ in liquid separator 17 to water tank 8
5B. Symbols R and H indicate a radiator for heat exchange and a high-temperature device, respectively. In addition, the electric power required for the operation of the water pumps 15 </ b> A and 15 </ b> B is covered by the electric power from the solar cell 6.

【0006】前記燃料電池装置2には、酸素タンク14
および水素タンク18のそれぞれに蓄えられた酸素Oと
水素Hを電気化学的に反応させて電力を発生させる燃料
電池16が備えられており、酸素タンク14および水素
タンク18から燃料電池16に至る経路には、供給され
る酸素Oと水素Hを調整する、加湿器19、20、気液
分離器21、冷却器22、23、ブロワ24、25が設
けられている。符号26は、燃料電池16で発電された
電力の供給を受ける電力機器であり、また、符号Rは熱
交換用のラジエータである。
The fuel cell device 2 includes an oxygen tank 14
And a fuel cell 16 that electrochemically reacts oxygen O and hydrogen H stored in each of the hydrogen tanks 18 to generate electric power, and a path from the oxygen tank 14 and the hydrogen tank 18 to the fuel cell 16. Are provided with humidifiers 19 and 20, a gas-liquid separator 21, coolers 22 and 23, and blowers 24 and 25 for adjusting supplied oxygen O and hydrogen H. Reference numeral 26 denotes a power device that receives supply of power generated by the fuel cell 16, and reference numeral R denotes a radiator for heat exchange.

【0007】上記の再生型燃料電池設備による発電は、
以下のように行われる。昼間において、電解槽7は、太
陽電池6からの電力の供給を受け、この電力をもとに水
Wを酸素Oと水素Hに電解する。この水Wは電解される
ことで消費されるが、消費された分、水タンク8からの
供給を受ける。すなわち、水ポンプ9を起動して水タン
ク8内に蓄えられている水Wを電解槽7に向かって送水
し、イオン除去装置10でイオンを除去し、純水加熱器
11で所用温度まで加熱した後、電解槽7へと供給され
る。
The power generation by the above-mentioned regenerative fuel cell equipment is as follows.
It is performed as follows. In the daytime, the electrolytic cell 7 receives supply of electric power from the solar cell 6, and electrolyzes the water W into oxygen O and hydrogen H based on the electric power. The water W is consumed by being electrolyzed, but is supplied from the water tank 8 for the consumed amount. That is, the water pump 9 is activated to send the water W stored in the water tank 8 toward the electrolytic cell 7, the ions are removed by the ion removing device 10, and the pure water heater 11 heats the water to the required temperature. After that, it is supplied to the electrolytic cell 7.

【0008】電解された酸素Oは、冷却器12において
冷却され、酸素Oに含まれている水蒸気は凝縮水W’と
なって酸素Oより分離される。そしてこれら酸素Oと凝
縮水W’は、一時的に気液分離器13に蓄えられる。酸
素Oは酸素タンク14に蓄えられ、また、凝縮水W’は
水ポンプ15Aによって水タンク8へと戻される。電解
された水素Hは、冷却器16において冷却され、水素H
に含まれている水蒸気は凝縮水W’となって水素Hより
分離される。そしてこれら水素Hと凝縮水W’は、一時
的に気液分離器17に蓄えられる。水素Hは水素タンク
18に蓄えられ、また、凝縮水W’は水ポンプ15Bに
よって水タンク8へと戻される。以上の行程により、昼
間に酸素Oと水素Hがそれぞれ酸素タンク14、水素タ
ンク18に蓄えられる。
The electrolyzed oxygen O is cooled in the cooler 12, and the water vapor contained in the oxygen O becomes condensed water W 'and is separated from the oxygen O. Then, the oxygen O and the condensed water W ′ are temporarily stored in the gas-liquid separator 13. Oxygen O is stored in oxygen tank 14, and condensed water W 'is returned to water tank 8 by water pump 15A. The electrolyzed hydrogen H is cooled in the cooler 16 and the hydrogen H
Is converted into condensed water W ′ and separated from hydrogen H. Then, the hydrogen H and the condensed water W ′ are temporarily stored in the gas-liquid separator 17. Hydrogen H is stored in hydrogen tank 18, and condensed water W 'is returned to water tank 8 by water pump 15B. Through the above steps, oxygen O and hydrogen H are stored in the oxygen tank 14 and the hydrogen tank 18, respectively, during the daytime.

【0009】夜間においては、昼間に蓄えられた酸素O
と水素Hが酸素タンク14、水素タンク18から燃料電
池16へと供給される。すると、燃料電池16におい
て、水素Hと酸素Oが電気化学的に反応して電力を発生
する。このようにして発電された電力は、電力機器26
へと供給される。
At night, the oxygen O stored during the day
And hydrogen H are supplied from the oxygen tank 14 and the hydrogen tank 18 to the fuel cell 16. Then, in the fuel cell 16, hydrogen H and oxygen O electrochemically react to generate electric power. The power generated in this manner is supplied to the power equipment 26
Supplied to.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の再生
型燃料電池設備は、下記のような問題を有していた。す
なわち、構成機器が多いので設備全体の重量が大きくな
り、地球から月などの天体にこの設備を送る際に、その
重量が問題となる。また、同じく、構成機器が多い関係
上、故障しやすくなるので信頼性が低い上に、宇宙では
保守点検が困難であるという問題も有している。また、
昼間の電解行程において、水ポンプ15A、15B等を
運転するための電力も太陽電池6が賄う必要があるの
で、太陽電池6に要求される発電量が高くなる問題も有
している。
The above-mentioned regenerative fuel cell system has the following problems. That is, the weight of the entire equipment increases due to the large number of constituent devices, and the weight of the equipment becomes a problem when the equipment is sent from the earth to a celestial body such as the moon. In addition, similarly, there is a problem that, because of a large number of constituent devices, a failure is likely to occur, so that reliability is low and maintenance and inspection in space are difficult. Also,
In the daytime electrolysis process, the power for operating the water pumps 15 </ b> A and 15 </ b> B needs to be supplied by the solar cell 6, so that there is also a problem that the power generation amount required for the solar cell 6 increases.

【0011】本発明は、上記事情を鑑みてなされたもの
であって、以下の目的を達成しようとするものである。
すなわち、簡素で軽量化が可能な再生型燃料電池設備の
提供を目的とする。また、本発明の別の目的は、高い自
立性と信頼性を有する設備とすることも目的とする。ま
た、太陽電池に要求される発電量を抑えることも目的と
する。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and aims to achieve the following objects.
That is, an object of the present invention is to provide a regenerative fuel cell facility that is simple and lightweight. Another object of the present invention is to provide a facility having high autonomy and reliability. Another object is to reduce the amount of power generation required for a solar cell.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の再生型燃料電池
設備は、上記課題を解決するために以下の手段を採用し
た。すなわち、再生型燃料電池設備は、水を水素と酸素
に電解して酸素貯蓄部および水素貯蓄部に蓄え、これら
を燃料として発電する再生型燃料電池設備であって、水
を蓄える空間を有する容器内に、その空間下部に設けら
れて水を水素と酸素に電解する複数の電解用単セルから
なる電解セルと、空間上部に設けられてこれら酸素と水
素を燃料として発電する複数の発電用単セルからなる発
電セルとが装備されていることを特徴とする。上記再生
型燃料電池設備によれば、容器内の水は電解用単セルに
よって酸素と水素に電解され、それぞれ酸素貯蓄部と水
素貯蓄部に蓄えられる。このとき、容器内の水は消費さ
れてその水位が下降する。また、蓄えられた酸素と水素
が容器内に戻されると、発電用単セルはこれらを燃料に
して発電を行う。発電に使用された酸素と水素は水に戻
り、重力によって再び電解用単セルの位置する空間下部
へと戻される。その結果、電解用単セルが位置する空間
下部の水位は上昇する。
Means for Solving the Problems The regenerative fuel cell equipment of the present invention employs the following means to solve the above problems. That is, a regenerative fuel cell system is a regenerative fuel cell system that electrolyzes water into hydrogen and oxygen, stores the oxygen in an oxygen storage unit and a hydrogen storage unit, and generates electricity using these as fuel. An electrolysis cell comprising a plurality of electrolysis cells provided at the lower portion of the space for electrolyzing water to hydrogen and oxygen, and a plurality of power generation units provided at the upper portion of the space for generating power using these oxygen and hydrogen as fuel. And a power generation cell comprising a cell. According to the above-mentioned regenerative fuel cell equipment, water in the container is electrolyzed to oxygen and hydrogen by the single cell for electrolysis, and stored in the oxygen storage unit and the hydrogen storage unit, respectively. At this time, the water in the container is consumed and its water level falls. When the stored oxygen and hydrogen are returned into the container, the power generation single cell generates power using them as fuel. The oxygen and hydrogen used for power generation return to water, and are returned by gravity to the lower part of the space where the single cell for electrolysis is located. As a result, the water level in the lower part of the space where the single cell for electrolysis is located rises.

【0013】この再生型燃料電池設備において、前記容
器内の前記空間には、該空間を前記酸素貯蓄部に通じる
酸素側空間と前記水素貯蓄部に通じる水素側空間とに縦
割り状態に区画する隔壁が形成され、該隔壁には陽極お
よび陰極を有する前記電解用単セルおよび発電用単セル
が平面状に配置され、これら単セルの陽極は酸素側空間
側に面し、陰極は水素側空間側に面している。上記再生
型燃料電池設備によれば、電解用単セルと発電用単セル
は、小さい容積を形成するように配置される。また、電
解時において、電解用単セルの陽極が在する酸素側空間
内には酸素が発生し、陰極が在する水素側空間内には水
素が発生するが、隔壁によってこれら酸素と水素は隔た
れ、混合しない。また、発電時においても、酸素貯蓄部
から発電用単体セルの陽極に供給される酸素と、水素貯
蓄部から陰極に供給される水素とは、隔壁によって隔た
れ、混合しない。
In this regenerative fuel cell equipment, the space in the container is vertically divided into an oxygen-side space communicating with the oxygen storage unit and a hydrogen-side space communicating with the hydrogen storage unit. A partition is formed, and the single cell for electrolysis and the single cell for power generation having an anode and a cathode are arranged in a plane on the partition, and the anode of these single cells faces the oxygen side space side, and the cathode is the hydrogen side space. Facing the side. According to the above-mentioned regenerative fuel cell equipment, the single cell for electrolysis and the single cell for power generation are arranged so as to form a small volume. During electrolysis, oxygen is generated in the oxygen side space where the anode of the single cell for electrolysis is located, and hydrogen is generated in the hydrogen side space where the cathode is located. However, these oxygen and hydrogen are separated by the partition walls. , Do not mix. In addition, even during power generation, oxygen supplied from the oxygen storage unit to the anode of the single cell for power generation and hydrogen supplied from the hydrogen storage unit to the cathode are separated by the partition walls and do not mix.

【0014】この再生型燃料電池設備において、前記各
電解用単セルは、相互に並列に接続され、前記各発電用
単セルは、相互に直列に接続されている。上記再生型燃
料電池設備によれば、電解時において、各電解用単セル
は、並列に接続されているので高い電力を得る。また、
発電時において、各発電用単セルは、直列に接続されて
いるので高い出力を発生させる。
In the regenerative fuel cell system, the single cells for electrolysis are connected in parallel with each other, and the single cells for power generation are connected in series with each other. According to the above-mentioned regenerative fuel cell equipment, at the time of electrolysis, the single cells for electrolysis obtain high power because they are connected in parallel. Also,
During power generation, the single cells for power generation generate a high output because they are connected in series.

【0015】この再生型燃料電池設備において、前記酸
素貯蓄部および前記水素貯蓄部には、電解された酸素と
水素に混入した水素または酸素を水に戻す触媒反応器
と、得られた酸素と水素を冷却しつつ発生した凝縮水を
前記空間内に戻す水蒸気凝縮器とがそれぞれ設けられて
いる。上記再生型燃料電池設備によれば、電解された酸
素と水素に混入した水素または酸素は、触媒反応器で水
に戻されて取り除かれ、また、含有される水蒸気は、水
蒸気凝縮器で冷却されて凝縮水となり、取り除かれる。
In the regenerative fuel cell system, the oxygen storage unit and the hydrogen storage unit are provided with a catalytic reactor for returning electrolyzed oxygen and hydrogen mixed with hydrogen or oxygen to water; And a steam condenser for returning condensed water generated while cooling the water into the space. According to the above-mentioned regenerative fuel cell equipment, hydrogen or oxygen mixed in the electrolyzed oxygen and hydrogen is removed by returning to water in the catalytic reactor, and the contained steam is cooled by the steam condenser. It becomes condensed water and is removed.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる再生型燃料
電池設備の一実施形態を、図面を参照して説明する。図
1に示すように、本発明の再生型燃料電池設備には、水
Wを蓄える空間Sを有する容器31と、空間S下部に設
けられて水Wを水素Hと酸素Oに電解する電解セル39
と、該電解セル39に電力を供給する太陽電池37と、
得られた酸素Oと水素Hをそれぞれ蓄える酸素貯蓄部3
3および水素貯蓄部34と、空間S上部に設けられて酸
素貯蓄部33および水素貯蓄部34からの酸素Oおよび
水素Hを燃料として発電する発電セル41とが具備され
ている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a regenerative fuel cell system according to the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, a regenerative fuel cell system according to the present invention includes a container 31 having a space S for storing water W, and an electrolytic cell provided under the space S for electrolyzing the water W into hydrogen H and oxygen O. 39
And a solar cell 37 for supplying power to the electrolytic cell 39;
An oxygen storage unit 3 for storing the obtained oxygen O and hydrogen H, respectively.
3 and a hydrogen storage unit 34, and a power generation cell 41 that is provided above the space S and generates power using the oxygen O and the hydrogen H from the oxygen storage unit 33 and the hydrogen storage unit 34 as fuel.

【0017】図1に示すように、容器31内の空間Sに
は、該空間Sを、酸素貯蓄部33に通じる酸素側空間
S’と水素貯蓄部34に通じる水素側空間S”とに縦割
り状態に区画する隔壁36が形成されている。この隔壁
36下部には電解セル39が装着されている。図2に示
すように、該電解セル39は、陽極Aと陰極Cを有する
複数の電解用単セル38が平面状に配置されたものであ
る。各電解用単セル38の陽極Aおよび陰極Cは、それ
ぞれ酸素側空間S’および水素側空間S”に面するよう
に配置されている。そして、各電解用単セル38は、相
互に並列に接続されており、この状態で太陽電池37に
接続されることで電解装置32を構成している。
As shown in FIG. 1, in the space S in the container 31, the space S is vertically divided into an oxygen-side space S 'communicating with the oxygen storage unit 33 and a hydrogen-side space S "communicating with the hydrogen storage unit 34. A partition 36 is formed for partitioning into split states, and an electrolytic cell 39 is mounted below the partition 36. The electrolytic cell 39 has a plurality of anodes A and cathodes C as shown in FIG. The electrolysis single cells 38 are arranged in a plane. The anode A and the cathode C of each electrolysis single cell 38 are arranged so as to face the oxygen side space S 'and the hydrogen side space S ", respectively. I have. The single cells for electrolysis 38 are connected in parallel with each other, and in this state, the electrolysis device 32 is configured by being connected to the solar cell 37.

【0018】隔壁36上部には発電セル41が装着され
ている。図3に示すように、該発電セル41は、陽極A
と陰極Cを有する複数の発電用単セル40が平面状に配
置されたものである。各発電用単セル40の陽極Aおよ
び陰極Cは、それぞれ酸素側空間S’および水素側空間
S”に面するように配置されている。そして、各発電用
単セル40は、相互に直列に接続されて発電装置35を
構成し、この状態で、電力の供給を受ける電力機器50
に接続されている。
A power generation cell 41 is mounted above the partition 36. As shown in FIG. 3, the power generation cell 41 includes an anode A
And a plurality of power generation single cells 40 each having a cathode C. The anode A and the cathode C of each power generation unit cell 40 are arranged so as to face the oxygen side space S ′ and the hydrogen side space S ″, respectively. Connected to form a power generator 35, and in this state, a power device 50 that receives power supply.
It is connected to the.

【0019】図1に示すように、酸素貯蓄部33および
水素貯蓄部34には、電解された酸素Oと水素Hに混入
した水素Hまたは酸素Oを水Wに戻す触媒反応器44、
45と、酸素Oと水素Hを冷却しつつ発生した凝縮水
W’を空間S内に戻す水蒸気凝縮器42、43と、得ら
れた酸素Oと水素Hを蓄える酸素タンク46および水素
タンク47とが具備されている。
As shown in FIG. 1, the oxygen storage unit 33 and the hydrogen storage unit 34 include a catalytic reactor 44 for returning electrolyzed oxygen O and hydrogen H or oxygen O mixed into hydrogen H to water W,
45, steam condensers 42 and 43 for returning the condensed water W ′ generated while cooling the oxygen O and the hydrogen H into the space S, an oxygen tank 46 and a hydrogen tank 47 for storing the obtained oxygen O and the hydrogen H, Is provided.

【0020】上記の再生型燃料電池設備による発電は、
以下のように行われる。昼間において、発電装置35を
停止させた状態で、太陽電池37は太陽エネルギーを受
け、各電解用単セル38に電力を供給する。このとき、
各電解用単セル38は相互に並列に接続されているの
で、高い電力を受ける。この電力をもとに各電解用単セ
ル38は、容器31の酸素側空間S’および水素側空間
S”内に蓄えられている水Wを酸素Oと水素Hに電解す
る。電解された酸素Oと水素Hは、それぞれ酸素側空間
S’と水素側空間S”から触媒反応器44、45へと向
かう。
The power generation by the above-mentioned regenerative fuel cell equipment is as follows.
It is performed as follows. In the daytime, with the power generator 35 stopped, the solar cell 37 receives solar energy and supplies electric power to each electrolysis single cell 38. At this time,
Since each electrolysis single cell 38 is connected in parallel with each other, it receives high power. Based on the electric power, each electrolysis single cell 38 electrolyzes water W stored in the oxygen side space S ′ and the hydrogen side space S ″ of the container 31 into oxygen O and hydrogen H. Electrolyzed oxygen O and hydrogen H flow from the oxygen side space S ′ and the hydrogen side space S ″ to the catalytic reactors 44 and 45, respectively.

【0021】酸素貯蓄部33の触媒反応器44におい
て、酸素Oに水素Hがわずかに混入している場合には、
この水素Hは対応する分量の酸素Oと反応して水Wに戻
され、酸素側空間S’内へと流下する。同様に、水素貯
蓄部34の触媒反応器45において、水素Hに酸素Oが
わずかに混入している場合には、この酸素Oは対応する
分量の水素Hと反応して水Wに戻され、水素側空間S”
内へと流下する。
In the catalyst reactor 44 of the oxygen storage unit 33, when hydrogen H is slightly mixed with oxygen O,
This hydrogen H reacts with a corresponding amount of oxygen O, is returned to the water W, and flows down into the oxygen side space S ′. Similarly, in the catalyst reactor 45 of the hydrogen storage unit 34, when oxygen O is slightly mixed with hydrogen H, this oxygen O reacts with a corresponding amount of hydrogen H and is returned to water W, Hydrogen side space S "
Runs down.

【0022】触媒反応器44、45を経た酸素Oと水素
Hは、それぞれ酸素タンク46と水素タンク47に向か
うが、その途中で水蒸気凝縮器42、43によって冷却
される。このとき、酸素Oと水素Hに含まれる、電解時
の反応熱による水蒸気は凝縮水W’に戻され、酸素側空
間S’および水素側空間S”内へと流下する。そして、
水蒸気凝縮器42、43を経た酸素Oおよび水素Hは、
それぞれ酸素タンク46と水素タンク47に蓄えられ
る。
The oxygen O and the hydrogen H passing through the catalytic reactors 44 and 45 go to the oxygen tank 46 and the hydrogen tank 47, respectively, and are cooled by the steam condensers 42 and 43 on the way. At this time, the water vapor contained in the oxygen O and the hydrogen H due to the reaction heat during the electrolysis is returned to the condensed water W ′, and flows down into the oxygen side space S ′ and the hydrogen side space S ″.
Oxygen O and hydrogen H passed through the steam condensers 42 and 43 are
They are stored in an oxygen tank 46 and a hydrogen tank 47, respectively.

【0023】夜間においては、水電解装置32と水蒸気
凝縮器42、43を停止させた状態で、昼間に酸素タン
ク46および水素タンク47に蓄えられた酸素Oおよび
水素Hを、これらの気体圧力を利用して酸素側空間S’
および水素側空間S”内へと供給する。すると、発電セ
ル41に供給された酸素Oと水素Hは、各発電用単セル
40において電気化学的に反応して電力を発生する。こ
のようにして発電された電力は、電力機器50へと供給
される。発電に使用された酸素Oと水素Hは再び水Wに
戻り、電解セル39が位置する空間S下部に蓄えられ
る。
At night, while the water electrolysis device 32 and the steam condensers 42 and 43 are stopped, the oxygen O and the hydrogen H stored in the oxygen tank 46 and the hydrogen tank 47 during the daytime are supplied to these gas pressures. Utilizing oxygen side space S '
Then, the oxygen O and the hydrogen H supplied to the power generation cells 41 are electrochemically reacted in each power generation single cell 40 to generate electric power. The generated power is supplied to the power device 50. The oxygen O and the hydrogen H used for the power generation return to the water W again, and are stored in the lower space S where the electrolytic cell 39 is located.

【0024】以上のように、本発明の再生型燃料電池設
備では、電解セル39および発電セル41が容器31内
に収納され、かつ、発電セル39の下方に電解セル41
を配置する構成としたので、発電セル39で生じた水W
は重力によって電解セル41へと戻されるので、水Wの
移動のための機器が不要となる。したがって、従来設備
で必要とされていた水ポンプ15A、15B等の多数の
機器が不要となり、構成機器を減らせるので、簡素で軽
量な再生型燃料電池設備とすることができる。そして、
同上の理由により、信頼性が高く、自立性の高い設備と
することも可能となる。そして、電解時に電力を必要と
する機器を減らせるので、太陽電池37に要求される発
電量を大幅に抑えることも可能となる。また、容器31
内の空間Sは、隔壁36によって酸素側空間S’と水素
側空間S”とに区画されるので、これら空間S’、S”
の間で発生した酸素Oと水素Hが行き来して混在するこ
とが阻止される。そして、電解用単セル38と発電用単
セル40は、それぞれ平面状に配置されるので、占有容
積を小さく保つことができる。また、各電解用単セル3
8は、相互に並列に接続されているので高い電力を得る
ことができ、十分な電解を行うことができる。そして、
各発電用単セル40は、相互に直列に接続されているの
で高い出力を電力機器50に与えることができる。ま
た、触媒反応器44、46および水蒸気凝縮器42、4
3を設けたことで、酸素Oおよび水素Hに含まれる水素
Hおよび酸素Oと、さらには水蒸気も取り除けるので、
純度の高い酸素Oと水素Hを得ることができる。
As described above, in the regenerative fuel cell system of the present invention, the electrolytic cell 39 and the power generating cell 41 are housed in the container 31 and the electrolytic cell 41 is located below the power generating cell 39.
, The water W generated in the power generation cell 39
Is returned to the electrolytic cell 41 by gravity, so that equipment for moving the water W becomes unnecessary. Therefore, a large number of devices such as the water pumps 15A and 15B required in the conventional equipment are not required, and the number of constituent devices can be reduced, so that a simple and lightweight regenerative fuel cell equipment can be provided. And
For the same reason, a highly reliable and highly autonomous facility can be provided. Since the number of devices requiring electric power during electrolysis can be reduced, the amount of power generation required for the solar cell 37 can be significantly reduced. The container 31
The inner space S is partitioned into an oxygen side space S ′ and a hydrogen side space S ″ by the partition wall 36, so that these spaces S ′, S ″
The oxygen O and the hydrogen H generated between them are prevented from coming and going. Since the single cell for electrolysis 38 and the single cell for power generation 40 are respectively arranged in a plane, the occupied volume can be kept small. In addition, each single cell for electrolysis 3
8 are connected in parallel with each other, so that high power can be obtained and sufficient electrolysis can be performed. And
Since the power generation single cells 40 are connected to each other in series, a high output can be given to the power device 50. Further, the catalytic reactors 44 and 46 and the steam condensers 42 and 4
By providing 3, hydrogen H and oxygen O contained in oxygen O and hydrogen H and also water vapor can be removed.
Oxygen O and hydrogen H with high purity can be obtained.

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明によれば、従来設備で必要とされ
ていた水ポンプ等の多数の機器が不要となり、構成機器
を減らせるので、簡素で軽量な再生型燃料電池設備とす
ることができる。そして、同上の理由により、信頼性が
高く、自立性の高い設備とすることも可能となる。そし
て、電解時に電力を必要とする機器を減らせるので、太
陽電池に要求される発電量を大幅に抑えることも可能と
なる。また、容器内空間は、隔壁によって酸素側空間と
水素側空間とに区画されるので、これら空間の間で発生
した酸素と水素が行き来して混在することが阻止でき
る。そして、電解用単セルと発電用単セルは、それぞれ
平面状に配置されるので、占有容積を小さく保つことが
できる。また、各電解用単セルは、相互に並列に接続さ
れているので高い電力を得ることができ、十分な電解を
行うことができる。そして、各発電用単セルは、相互に
直列に接続されているので高い出力を電力機器に与える
ことができる。また、触媒反応器および水蒸気凝縮器を
設けたことで、酸素および水素に含まれる水素および酸
素と、さらには水蒸気も取り除けるので、純度の高い酸
素と水素を得ることができる。
According to the present invention, a large number of devices such as a water pump, which have been required in conventional facilities, are not required, and the number of constituent devices can be reduced. it can. And for the same reason, it is possible to make the equipment highly reliable and highly independent. Since the number of devices that require electric power during electrolysis can be reduced, the amount of power generation required for the solar cell can be significantly reduced. In addition, since the space in the container is divided into an oxygen-side space and a hydrogen-side space by a partition, it is possible to prevent oxygen and hydrogen generated between these spaces from being mixed back and forth. Since the single cell for electrolysis and the single cell for power generation are arranged in a plane, respectively, the occupied volume can be kept small. In addition, since the single cells for electrolysis are connected to each other in parallel, high power can be obtained, and sufficient electrolysis can be performed. And since each electric power generation single cell is mutually connected in series, a high output can be given to electric power equipment. In addition, since the catalyst reactor and the steam condenser are provided, hydrogen and oxygen contained in oxygen and hydrogen, and also steam can be removed, so that highly pure oxygen and hydrogen can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施形態を示す図であって、再生
型燃料電池設備の構成図である。
FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of the present invention, and is a configuration diagram of a regenerative fuel cell facility.

【図2】 同再生型燃料電池設備の水電解装置の構成図
である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a water electrolysis device of the regenerative fuel cell equipment.

【図3】 同再生型燃料電池設備の発電装置の構成図で
ある。
FIG. 3 is a configuration diagram of a power generator of the regenerative fuel cell equipment.

【図4】 従来の再生型燃料電池設備の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional regenerative fuel cell facility.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31・・・容器 33・・・酸素貯蓄部 34・・・水素貯蓄部 36・・・隔壁 38・・・電解用単セル 39・・・電解セル 40・・・発電用単セル 41・・・発電セル 42、43・・・水蒸気凝縮器 44、45・・・触媒反応器 A・・・陽極 C・・・陰極 H・・・水素 O・・・酸素 S・・・空間 S’・・・酸素側空間 S”・・・水素側空間 W・・・水 W’・・・凝縮水 DESCRIPTION OF SYMBOLS 31 ... Container 33 ... Oxygen storage part 34 ... Hydrogen storage part 36 ... Partition wall 38 ... Single cell for electrolysis 39 ... Electrolytic cell 40 ... Single cell for power generation 41 ... Power generation cells 42, 43 ... steam condensers 44, 45 ... catalytic reactor A ... anode C ... cathode H ... hydrogen O ... oxygen S ... space S '... Oxygen side space S "... Hydrogen side space W ... Water W '... Condensed water

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水(W)を水素(H)と酸素(O)に電
解して酸素貯蓄部(33)および水素貯蓄部(34)に
蓄え、これらを燃料として発電する再生型燃料電池設備
であって、 水(W)を蓄える空間(S)を有する容器(31)内
に、その空間(S)下部に設けられて水(W)を水素
(H)と酸素(O)に電解する複数の電解用単セル(3
8)からなる電解セル(39)と、空間(S)上部に設
けられてこれら酸素(O)と水素(H)を燃料として発
電する複数の発電用単セル(40)からなる発電セル
(41)とが装備されていることを特徴とする再生型燃
料電池設備。
1. A regenerative fuel cell system for electrolyzing water (W) into hydrogen (H) and oxygen (O) and storing the electrolyzed water in an oxygen storage unit (33) and a hydrogen storage unit (34) to generate power using these as fuel. In a container (31) having a space (S) for storing water (W), provided below the space (S) to electrolyze water (W) to hydrogen (H) and oxygen (O). Single cells for electrolysis (3
8), and a power generation cell (41) including a plurality of power generation single cells (40) provided above the space (S) and generating power using these oxygen (O) and hydrogen (H) as fuel. ) And regenerative fuel cell equipment.
【請求項2】 請求項1記載の再生型燃料電池設備にお
いて、 前記容器(31)内の前記空間(S)には、該空間
(S)を前記酸素貯蓄部(33)に通じる酸素側空間
(S’)と前記水素貯蓄部(34)に通じる水素側空間
(S”)とに縦割り状態に区画する隔壁(36)が形成
され、 該隔壁(36)には陽極(A)および陰極(C)を有す
る前記電解用単セル(38)および発電用単セル(4
0)が平面状に配置され、 これら単セル(38、40)の陽極(A)は酸素側空間
(S’)側に面し、陰極(C)は水素側空間(S”)側
に面していることを特徴とする再生型燃料電池設備。
2. The regenerative fuel cell system according to claim 1, wherein the space (S) in the container (31) has an oxygen-side space that communicates the space (S) with the oxygen storage section (33). (S ′) and a hydrogen side space (S ″) communicating with the hydrogen storage part (34) are formed with a partition wall (36) which is vertically divided, and the partition wall (36) has an anode (A) and a cathode. (C) and the single cell for electrolysis (38) and the single cell for power generation (4
0) are arranged in a plane. The anode (A) of these unit cells (38, 40) faces the oxygen side space (S ′) side, and the cathode (C) faces the hydrogen side space (S ″) side. A regenerative fuel cell facility characterized in that:
【請求項3】 請求項1または2記載の再生型燃料電池
設備において、 前記各電解用単セル(38)は、相互に並列に接続さ
れ、 前記各発電用単セル(40)は、相互に直列に接続され
ていることを特徴とする再生型燃料電池設備。
3. The regenerative fuel cell equipment according to claim 1, wherein the single cells for electrolysis (38) are connected in parallel with each other, and the single cells for power generation (40) are mutually connected. A regenerative fuel cell system which is connected in series.
【請求項4】 請求項1または2記載の再生型燃料電池
設備において、 前記酸素貯蓄部(33)および前記水素貯蓄部(34)
には、電解された酸素(O)と水素(H)に混入した水
素(H)または酸素(O)を水(W)に戻す触媒反応器
(44、45)と、 得られた酸素(O)と水素(H)を冷却しつつ発生した
凝縮水(W’)を前記空間(S)内に戻す水蒸気凝縮器
(42、43)とがそれぞれ設けられていることを特徴
とする再生型燃料電池設備。
4. The regenerative fuel cell facility according to claim 1, wherein the oxygen storage unit (33) and the hydrogen storage unit (34).
A catalytic reactor (44, 45) for returning hydrogen (H) or oxygen (O) mixed into electrolyzed oxygen (O) and hydrogen (H) to water (W); ) And steam condensers (42, 43) for returning condensed water (W ′) generated while cooling hydrogen (H) into the space (S), respectively. Battery equipment.
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