JPS585975A - 燃料電池発電設備におけるコンバインドサイクル - Google Patents
燃料電池発電設備におけるコンバインドサイクルInfo
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- JPS585975A JPS585975A JP56101279A JP10127981A JPS585975A JP S585975 A JPS585975 A JP S585975A JP 56101279 A JP56101279 A JP 56101279A JP 10127981 A JP10127981 A JP 10127981A JP S585975 A JPS585975 A JP S585975A
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- Japan
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- frongas
- turbine
- cooling water
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04029—Heat exchange using liquids
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はリン酸電解質燃料電池発電設備におけるフロン
タービン発電機とのコンバインドブイクルＩ：関する。
タービン発電機とのコンバインドブイクルＩ：関する。
従来の発［ｆｆｌ備としては、火力、水力、原子力、地
熱等の設備が良く知られている。しかしこれらの発電シ
ステムは、その設備か膨大なため、広大な敷地ｌ必要と
し、およびその動力部、冷却水源を得る場所が限られて
いるため、建設ａｌ能地がこれらの条件を満しうる所に
限られていた。従って電力需要地との間４：長大な送電
線の設備が必要であり、建設工期も長期間Ｉ：亘ること
か多い、また火力発電においては、燃料消費量は膨大な
ものとなり、燃焼こ供なう＃Ｐ煙による公害問題も付随
する。
熱等の設備が良く知られている。しかしこれらの発電シ
ステムは、その設備か膨大なため、広大な敷地ｌ必要と
し、およびその動力部、冷却水源を得る場所が限られて
いるため、建設ａｌ能地がこれらの条件を満しうる所に
限られていた。従って電力需要地との間４：長大な送電
線の設備が必要であり、建設工期も長期間Ｉ：亘ること
か多い、また火力発電においては、燃料消費量は膨大な
ものとなり、燃焼こ供なう＃Ｐ煙による公害問題も付随
する。
リン酸電解質燃料電池発Ｘ段備は、これら従来の発電方
式６二起因する問題点を解決し、設備場所および機器配
置４：柔軟性をもち、建設工期も短縮でき、保守作蒙が
簡略で、公害問題の付随しない発電方式である。すなわ
ち、水の電気分解の逆を行なわせ直流電気を発生させる
もので、１４１図および第２図を用いてその原理と、リ
ン酸電解質燃料電池およびそのシステムを説明する。
式６二起因する問題点を解決し、設備場所および機器配
置４：柔軟性をもち、建設工期も短縮でき、保守作蒙が
簡略で、公害問題の付随しない発電方式である。すなわ
ち、水の電気分解の逆を行なわせ直流電気を発生させる
もので、１４１図および第２図を用いてその原理と、リ
ン酸電解質燃料電池およびそのシステムを説明する。
リン酸電解質１を挾んで両＠６二各々導１！性の高いア
ノード２およびカソード３ＶｋｔＬ、アノード２側に水
嵩、カソード３側ｔｘＨ秦を供給することによりアノー
ド２＃ｌでは、下記の電気化学反応が行われる。
ノード２およびカソード３ＶｋｔＬ、アノード２側に水
嵩、カソード３側ｔｘＨ秦を供給することによりアノー
ド２＃ｌでは、下記の電気化学反応が行われる。
■、→２Ｈ＋２ａ−
この反応により、発生した水素イオンはリン酸電解質Ｉ
Ｖ通って、また電子は外部湯鉢４ｖ通って各々カソード
１Ｉｌｌ ｇｎ ａれここで下記の電気化学反応を行う
。
Ｖ通って、また電子は外部湯鉢４ｖ通って各々カソード
１Ｉｌｌ ｇｎ ａれここで下記の電気化学反応を行う
。
２ ”！ ＋ ２ Ｈ＋２ ｓ″″ −４’Ｈ，０従っ
て電子の移動１：より直流電気を得ることができまた副
産物として水を生成する。この反応を行わせるため（：
触媒を使用する。上記原理の如くアノード２−には水素
を供給する訳であるが純水素をそのまま用いるのはコス
ト高であり多量の水素を必要とするので多大な水素貯蔵
設備か要求されるので発電所そのものの危険度も増す。
て電子の移動１：より直流電気を得ることができまた副
産物として水を生成する。この反応を行わせるため（：
触媒を使用する。上記原理の如くアノード２−には水素
を供給する訳であるが純水素をそのまま用いるのはコス
ト高であり多量の水素を必要とするので多大な水素貯蔵
設備か要求されるので発電所そのものの危険度も増す。
従ってここでは天然ガス、ナ７す等の比較的安価でかつ
入手容謳な気体または液体の炭化水Ｉ！を主成分とする
燃料を使用し、これを改良して水素ガスとしアノード２
（：供給する。燃料貯蔵設備６より注出された燃料は、
燃料調節弁７によりその流量を決定され、燃料混合器８
に送られ、既に改質され水素高鎖度となった改質ガスの
余剰分と混合し、加温されて脱硫装置ｉ９へ流入する。
入手容謳な気体または液体の炭化水Ｉ！を主成分とする
燃料を使用し、これを改良して水素ガスとしアノード２
（：供給する。燃料貯蔵設備６より注出された燃料は、
燃料調節弁７によりその流量を決定され、燃料混合器８
に送られ、既に改質され水素高鎖度となった改質ガスの
余剰分と混合し、加温されて脱硫装置ｉ９へ流入する。
脱硫＊ｌｌｌ［９内で燃料は改質ガスの水素との間で例
えば下記の化学反応を杓う。
えば下記の化学反応を杓う。
ＣＨ，−８−Ｈ＋Ｈ，→ＣＨ４＋Ｈｔ ８Ｈ，８＋Ｚｎ
Ｏ−＋Ｚｎ８＋Ｈ１０ 上記化学反応で腐食性の高いイオウ分が除去された燃料
は、蒸気発生器１０で発生し改質用蒸気調節弁１１ｖ介
した改質用蒸気と混合し、改質器１２感；送られ、加熱
されて例えば下記の化学反応な打う。
Ｏ−＋Ｚｎ８＋Ｈ１０ 上記化学反応で腐食性の高いイオウ分が除去された燃料
は、蒸気発生器１０で発生し改質用蒸気調節弁１１ｖ介
した改質用蒸気と混合し、改質器１２感；送られ、加熱
されて例えば下記の化学反応な打う。
ＣＨ４＋２Ｈ２０−ＣＯ＋Ｈ，Ｏ＋３ｉ１゜この反応で
発生する一酸化炭紫は、−酸化炭！ｔ［成器１３で下記
の化学反応により二酸化炭＠−二変成する。
発生する一酸化炭紫は、−酸化炭！ｔ［成器１３で下記
の化学反応により二酸化炭＠−二変成する。
ＣＯ＋Ｈ，Ｏ→Ｃｏ、＋ＩＩＩ。
従って改質器１２と一酸化炭！ｌ変威！７１３ｃおける
化学反応を総合すると、 ＯＨ４＋２）Ｉ！０→Ｃｏ、＋４Ｈ。
化学反応を総合すると、 ＯＨ４＋２）Ｉ！０→Ｃｏ、＋４Ｈ。
となり、この二酸化Ｒｊｌと水素との混合体か改質ガス
であり、湿分分離器１４で湿分を分離し、改質ガス調節
弁１５を介して、燃料電池本体のアノード２ ｌ１１１
へ導入される。
であり、湿分分離器１４で湿分を分離し、改質ガス調節
弁１５を介して、燃料電池本体のアノード２ ｌ１１１
へ導入される。
一部カノード３４１１への水素は、大気中よりこれを取
り、ターボコンプレッサ１８により昇圧され、９気調節
弁１９Ｖ介し燃料電池本体５のカソード３＠へ送気され
る。なお、余剰９気は、改質器バーナ１７の燃焼用とし
て温ｒ！ｒＬｌｉＭ１節弁２０を介して改質器バーナ１
７に送気される。またアノード２翻において反応に寄与
しなかった水素な含む排気は、分離器１６で水分を除去
し、改質器バーナに送られ燃焼され、その排気は、ター
ボコンブレラ″Ｖ″１８の駆動用ガスとして使用するた
め、排気混合器２６６；送気され、水分分離器２１で水
分を除去された燃料電池本体５のカソード３側の酸素を
含む排気と混合し、温度Ｖ＾め、駆動用ガス詞節弁２２
を介し、てターボコンプレッサ１８に供給される。
り、ターボコンプレッサ１８により昇圧され、９気調節
弁１９Ｖ介し燃料電池本体５のカソード３＠へ送気され
る。なお、余剰９気は、改質器バーナ１７の燃焼用とし
て温ｒ！ｒＬｌｉＭ１節弁２０を介して改質器バーナ１
７に送気される。またアノード２翻において反応に寄与
しなかった水素な含む排気は、分離器１６で水分を除去
し、改質器バーナに送られ燃焼され、その排気は、ター
ボコンブレラ″Ｖ″１８の駆動用ガスとして使用するた
め、排気混合器２６６；送気され、水分分離器２１で水
分を除去された燃料電池本体５のカソード３側の酸素を
含む排気と混合し、温度Ｖ＾め、駆動用ガス詞節弁２２
を介し、てターボコンプレッサ１８に供給される。
他方燃料電池本体５内では、前述の電気化学反応（二よ
り反応熱か発生するため、燃料電池冷却器２３−二冷却
水を供給し、この反応熱ｖｉ１１ｉｆする・反応熱によ
り熱せられた冷却水は、蒸気発生５１０で蒸気とドレン
を分離し、蒸気は改質用蒸気として改質器１２人口へ、
ドレンは、次段の冷却水冷却器２４で外部冷却水と熱交
換の後、冷却水ポンプ２５を介して燃料電池冷却器２３
へ再循環する。
り反応熱か発生するため、燃料電池冷却器２３−二冷却
水を供給し、この反応熱ｖｉ１１ｉｆする・反応熱によ
り熱せられた冷却水は、蒸気発生５１０で蒸気とドレン
を分離し、蒸気は改質用蒸気として改質器１２人口へ、
ドレンは、次段の冷却水冷却器２４で外部冷却水と熱交
換の後、冷却水ポンプ２５を介して燃料電池冷却器２３
へ再循環する。
上記システム、プロセス４二より燃料電池本体５より発
生したＩＩｆＩＬ電気は［流−交流変換装置２７により
所定の交流電気−二変換され、外部系統へ送電される。
生したＩＩｆＩＬ電気は［流−交流変換装置２７により
所定の交流電気−二変換され、外部系統へ送電される。
以上、リン酸電解質燃料電池およびそのシステムを説明
したが、本発明は、燃料電池発電設備において糸外へ放
出している燃料電池本体の７ノード・カソード側の排気
および燃料電池本体の反応熱などの熱エネルギを有効利
用すること≦二より、燃料電池発電設備の総合効率向上
な目的とするものである・ 上記目的ｔ／司能にするため４二本発明にあっては、燃
料電池本体の反応熱Ｖ：鉄吸収、熱せられた冷却水を蒸
気発生器６二導入し、発生蒸気ば改質用蒸気として使用
し一温水をフロン蒸発器の熱源として使用し、フロンタ
ービン発電機１に：駆動して電気を得るものでｓ第３Ｄ
＋用いて詳細Ｉ：説明する。
したが、本発明は、燃料電池発電設備において糸外へ放
出している燃料電池本体の７ノード・カソード側の排気
および燃料電池本体の反応熱などの熱エネルギを有効利
用すること≦二より、燃料電池発電設備の総合効率向上
な目的とするものである・ 上記目的ｔ／司能にするため４二本発明にあっては、燃
料電池本体の反応熱Ｖ：鉄吸収、熱せられた冷却水を蒸
気発生器６二導入し、発生蒸気ば改質用蒸気として使用
し一温水をフロン蒸発器の熱源として使用し、フロンタ
ービン発電機１に：駆動して電気を得るものでｓ第３Ｄ
＋用いて詳細Ｉ：説明する。
燃料電池本体５内仁おいて電気化学反応により発゛生す
る反応熱は、燃料電池冷却器２３で冷却水に吸収され、
熱せられた冷却水（温水）は蒸気発生器１０Ｃ導入され
、蒸気と温水に分離される。
る反応熱は、燃料電池冷却器２３で冷却水に吸収され、
熱せられた冷却水（温水）は蒸気発生器１０Ｃ導入され
、蒸気と温水に分離される。
この蒸気は燃料電池用燃料の改質用蒸気として使用され
る。また蒸気発生器１０からの温水を、フロン蒸発器２
８に導入し、フロンガスを加熱し、フロンガス調節弁２
９を介し２て、フロンタービン３０に使用し、フロンタ
ービン３０を駆動し、タービン発電機３１により電気を
発生させる。フロンタービン３０を駆動したフロンガス
は、フロン凝縮器３２にて、外部冷却水と熱交換し、フ
ロン蒸発器２８に再循環する。またフロン蒸発器２８で
熱交換した温水は、冷却水ポンプ２５を介して燃料電池
冷却器２３へ再循環する。
る。また蒸気発生器１０からの温水を、フロン蒸発器２
８に導入し、フロンガスを加熱し、フロンガス調節弁２
９を介し２て、フロンタービン３０に使用し、フロンタ
ービン３０を駆動し、タービン発電機３１により電気を
発生させる。フロンタービン３０を駆動したフロンガス
は、フロン凝縮器３２にて、外部冷却水と熱交換し、フ
ロン蒸発器２８に再循環する。またフロン蒸発器２８で
熱交換した温水は、冷却水ポンプ２５を介して燃料電池
冷却器２３へ再循環する。
以上の如く、燃料電池本体の反応熱！有効利用し、燃料
電池発電設備の総合効率向上を行なうものである。
電池発電設備の総合効率向上を行なうものである。
第１因は、リン酸電解質燃料電池発電の原理を説明する
ためのｌ／、１３２図は、リン酸電解質燃料電池発電設
備およびそのンステムを説明するための系統図、第３図
は、本発明によるリン酸電解質燃料電池発電設備Ｉ：お
けるコンバインドティクルの実施例を示す概略系統一で
ある。 １・・・リン酸電解質 ２・・・アノード３・・・
カソード ４・・・外部導体５・・・燃料電池
本体 ６・・・燃料貯蔵設備７・・・燃料調節弁
８・・・燃料混合器９・・・脱硫装置
１０・・・蒸気発生器１１・・・改質用蒸気調節弁
１２・・・改質器１３・・・−酸化炭素便成！１ １４
・・・湿分分離器１５・・・改質ガス調節弁 １６
・・・分離器１７・・・改質器バーナ １８・・・
ターボコンプレツｔ１９・・・空気調節弁 ２０
・・・温度調節弁２１・・・水分分離器 ２２・
・・駆動用ガス−節弁２３・・・燃料電池冷却器
２４・・・冷却水冷却器２５・・・冷却水ポンプ
２６・・・排気混合器２７・・・ｉｉｍ−交ｔｉＬ
鮫換装置 ２８・・・フロン蒸発器２９・・・フロン
ガス１７４節弁３０・・・７０ンタービン３１・・・タ
ービン発電＠ ３２・・・７Ｉ２ン凝縮器（７
３１７）代理人 弁理士 則 近 憲 佑（ほか１名） 第１図
ためのｌ／、１３２図は、リン酸電解質燃料電池発電設
備およびそのンステムを説明するための系統図、第３図
は、本発明によるリン酸電解質燃料電池発電設備Ｉ：お
けるコンバインドティクルの実施例を示す概略系統一で
ある。 １・・・リン酸電解質 ２・・・アノード３・・・
カソード ４・・・外部導体５・・・燃料電池
本体 ６・・・燃料貯蔵設備７・・・燃料調節弁
８・・・燃料混合器９・・・脱硫装置
１０・・・蒸気発生器１１・・・改質用蒸気調節弁
１２・・・改質器１３・・・−酸化炭素便成！１ １４
・・・湿分分離器１５・・・改質ガス調節弁 １６
・・・分離器１７・・・改質器バーナ １８・・・
ターボコンプレツｔ１９・・・空気調節弁 ２０
・・・温度調節弁２１・・・水分分離器 ２２・
・・駆動用ガス−節弁２３・・・燃料電池冷却器
２４・・・冷却水冷却器２５・・・冷却水ポンプ
２６・・・排気混合器２７・・・ｉｉｍ−交ｔｉＬ
鮫換装置 ２８・・・フロン蒸発器２９・・・フロン
ガス１７４節弁３０・・・７０ンタービン３１・・・タ
ービン発電＠ ３２・・・７Ｉ２ン凝縮器（７
３１７）代理人 弁理士 則 近 憲 佑（ほか１名） 第１図
Claims (1)
- 発電所構成ａｍｌ！として少なくとも、燃料電池本体、
燃料貯蔵タンク、脱硫装置、改質装置、酸化炭素変成器
、ターボコンプレッサ、熱交換器、湿分分離器、−節弁
、曲流−交流変換器を有するリン酸電解質燃料電池発電
設備において、少なくともフロン蒸発器、フロンガス調
節弁、７０ンタービン、発１１１機、フロン凝縮器を設
置したことを特徴とする燃料電池発電設備におけるコン
バインドブイクル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56101279A JPS585975A (ja) | 1981-07-01 | 1981-07-01 | 燃料電池発電設備におけるコンバインドサイクル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56101279A JPS585975A (ja) | 1981-07-01 | 1981-07-01 | 燃料電池発電設備におけるコンバインドサイクル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS585975A true JPS585975A (ja) | 1983-01-13 |
Family
ID=14296426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56101279A Pending JPS585975A (ja) | 1981-07-01 | 1981-07-01 | 燃料電池発電設備におけるコンバインドサイクル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS585975A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60160576A (ja) * | 1984-01-30 | 1985-08-22 | Shimadzu Corp | 燃料電池発電システム |
| WO2001095409A3 (en) * | 2000-05-31 | 2003-03-13 | Nuvera Fuel Cells | Joint-cycle high-efficiency fuel cell system with power generating turbine |
| US6817182B2 (en) | 2001-12-05 | 2004-11-16 | Lawrence G. Clawson | High-efficiency Otto cycle engine with power generating expander |
| US6916564B2 (en) | 2000-05-31 | 2005-07-12 | Nuvera Fuel Cells, Inc. | High-efficiency fuel cell power system with power generating expander |
| US7434547B2 (en) | 2004-06-11 | 2008-10-14 | Nuvera Fuel Cells, Inc. | Fuel fired hydrogen generator |
-
1981
- 1981-07-01 JP JP56101279A patent/JPS585975A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60160576A (ja) * | 1984-01-30 | 1985-08-22 | Shimadzu Corp | 燃料電池発電システム |
| WO2001095409A3 (en) * | 2000-05-31 | 2003-03-13 | Nuvera Fuel Cells | Joint-cycle high-efficiency fuel cell system with power generating turbine |
| US6916564B2 (en) | 2000-05-31 | 2005-07-12 | Nuvera Fuel Cells, Inc. | High-efficiency fuel cell power system with power generating expander |
| US6921595B2 (en) | 2000-05-31 | 2005-07-26 | Nuvera Fuel Cells, Inc. | Joint-cycle high-efficiency fuel cell system with power generating turbine |
| US6817182B2 (en) | 2001-12-05 | 2004-11-16 | Lawrence G. Clawson | High-efficiency Otto cycle engine with power generating expander |
| US7062915B2 (en) | 2001-12-05 | 2006-06-20 | Clawson Lawrence G | High-efficiency otto cycle engine with power generating expander |
| US7434547B2 (en) | 2004-06-11 | 2008-10-14 | Nuvera Fuel Cells, Inc. | Fuel fired hydrogen generator |
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