JPS587772A - 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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- JPS587772A JPS587772A JP56104418A JP10441881A JPS587772A JP S587772 A JPS587772 A JP S587772A JP 56104418 A JP56104418 A JP 56104418A JP 10441881 A JP10441881 A JP 10441881A JP S587772 A JPS587772 A JP S587772A
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- fuel cell
- gas
- exhaust gas
- power generating
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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
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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ガスタ
ービン発電機とのコンバインドサイクルに関する。
ービン発電機とのコンバインドサイクルに関する。
従来の発電設備としては、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、その設備が膨大なため広大な敷地を必要とし、お
よびその動力源、冷却水源を得る場所が限られているた
め、建設可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に長大な送電線の設備が
必要であシ、建設工期も長期間に亘ることか多い。また
火力発電においては、燃料消費量は膨大なものとなシ、
燃焼に供なう排煙による公害問題も付隋する。
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、その設備が膨大なため広大な敷地を必要とし、お
よびその動力源、冷却水源を得る場所が限られているた
め、建設可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に長大な送電線の設備が
必要であシ、建設工期も長期間に亘ることか多い。また
火力発電においては、燃料消費量は膨大なものとなシ、
燃焼に供なう排煙による公害問題も付隋する。
リン酸電解質燃料電池発電設備は、これら従来の発電方
式に起因する問題点を解決し、設置場所および機器配置
に柔軟性をもち、建設工期も短縮でき、保守作業が簡略
で、公害問題の付隋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、第１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。
式に起因する問題点を解決し、設置場所および機器配置
に柔軟性をもち、建設工期も短縮でき、保守作業が簡略
で、公害問題の付隋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、第１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を挾んで両側ζ＝各々導電性の高いアノ
ード２およびカソード３を配置し、アノード２側に水素
、カソード３側１＝酸素を供給すること（二よりアノー
ド２側では、下記の電気化学反応が行われる。
ード２およびカソード３を配置し、アノード２側に水素
、カソード３側１＝酸素を供給すること（二よりアノー
ド２側では、下記の電気化学反応が行われる。
Ｈ７→２Ｈ”＋２ｅ−
この反応により、発生した水素イオンはリン酸電解質１
を通って、また電子は外部導体４を通って各々カソード
側に流れこんで下記の電気化学反応を行う。
を通って、また電子は外部導体４を通って各々カソード
側に流れこんで下記の電気化学反応を行う。
２０ｍ ＋ ２Ｈ” ＋２ｅ−−＋ＨｘＯ従って電子の
移動に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ζ二触媒を使
用する。上記原理の如くアノード２側には水素を供給す
る訳であるが純水素をそのｔｔ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が要
求されるので発電所そのものの危険度も増す。従ってこ
こで扛天然ガス、ナフサ等の比較的安価でかつ入手容重
な気体または液体の炭化水素を主成分とする燃料を使用
し、これを改質して水素ガスとしアノード２に供給する
。燃料貯蔵設備６よｐ注出された燃料は、燃料調節弁７
にょ９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ａｍ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９へ流入する。脱硫装置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
を行う。
移動に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ζ二触媒を使
用する。上記原理の如くアノード２側には水素を供給す
る訳であるが純水素をそのｔｔ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が要
求されるので発電所そのものの危険度も増す。従ってこ
こで扛天然ガス、ナフサ等の比較的安価でかつ入手容重
な気体または液体の炭化水素を主成分とする燃料を使用
し、これを改質して水素ガスとしアノード２に供給する
。燃料貯蔵設備６よｐ注出された燃料は、燃料調節弁７
にょ９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ａｍ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９へ流入する。脱硫装置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
を行う。
ＣＨｓ −Ｓ −Ｈ＋Ｈｔ−＋ＣＨ４＋ ＨａｓＨｔＳ
＋ＺｎＯ−＋ＺｎＳ ＋ ＨｔＯ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１１を介した改質用蒸気と混
合し、改質器戎に送られ、加熱されて例えば下記の化学
反応を行う。
＋ＺｎＯ−＋ＺｎＳ ＋ ＨｔＯ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１１を介した改質用蒸気と混
合し、改質器戎に送られ、加熱されて例えば下記の化学
反応を行う。
ＣＨ４＋ ２ｆｉｔＯ−＋Ｃｏ ＋ Ｈ＊０ ＋３Ｈｍ
この反応で発生する一酸化災素は、−酸化炭素変成器１
３で下記の化学反応により二酸化炭素に変成する。
この反応で発生する一酸化災素は、−酸化炭素変成器１
３で下記の化学反応により二酸化炭素に変成する。
Ｃｏ ＋ Ｈ２Ｏ→ＣＯ，＋ Ｈ。
従って改質器１２と一酸化炭素変成器１３における化学
反応を総合すると、 ＣＨ番＋ ２Ｈ８０→ ００章 ＋ ４Ｈ１となり、こ
の二酸化炭素と水素との温合体が改質ガスであり、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側へ導入される。
反応を総合すると、 ＣＨ番＋ ２Ｈ８０→ ００章 ＋ ４Ｈ１となり、こ
の二酸化炭素と水素との温合体が改質ガスであり、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側へ導入される。
一方カンード３側への酸素は大気中よりこれをＩＩＩＬ
シ、ターボコンプレッサ１８によシ昇圧され、空気調節
弁１９を介し燃料電池本体５０カソード３側へ送気され
る。なお、余剰空気社、改質器バーナ１７の燃焼用とし
て温度調節弁列を介して改質器バーナ１７１−送気され
る。またアノード２側において反応に寄与しなかった水
素を含む排気紘、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、その排気拡、ターボコンプレッ
サ詔の駆動用ガスとして使用するため、排気混合器謳に
送気され、水分分離器４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会し、温度を
高め、駆動用ガス調節弁ｎを介してターボコンプレッサ
賜に供給される。
シ、ターボコンプレッサ１８によシ昇圧され、空気調節
弁１９を介し燃料電池本体５０カソード３側へ送気され
る。なお、余剰空気社、改質器バーナ１７の燃焼用とし
て温度調節弁列を介して改質器バーナ１７１−送気され
る。またアノード２側において反応に寄与しなかった水
素を含む排気紘、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、その排気拡、ターボコンプレッ
サ詔の駆動用ガスとして使用するため、排気混合器謳に
送気され、水分分離器４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会し、温度を
高め、駆動用ガス調節弁ｎを介してターボコンプレッサ
賜に供給される。
他方燃料電池本体５内では、前述の電気化学反応により
反応熱が発生するため、燃料電池発電設備に冷却水を供
給し、この反応熱を除去する０反応熱により熱せられた
冷却水は、蒸気発生器１０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り入口へ、ドレンは次段の
冷却水冷却器スで外部冷却水と熱交換の後、冷却水ポン
プ６を介して燃料電池冷却器るへ循環する。上記システ
ムプロセスにより燃料電池本体５より発生した直流電気
は直流−交流変換装置ｎにより所定の交流電気に変換さ
れ、外部系統へ送電される。
反応熱が発生するため、燃料電池発電設備に冷却水を供
給し、この反応熱を除去する０反応熱により熱せられた
冷却水は、蒸気発生器１０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り入口へ、ドレンは次段の
冷却水冷却器スで外部冷却水と熱交換の後、冷却水ポン
プ６を介して燃料電池冷却器るへ循環する。上記システ
ムプロセスにより燃料電池本体５より発生した直流電気
は直流−交流変換装置ｎにより所定の交流電気に変換さ
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系外へ放
出している燃料電池本体のアノード、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
用することにより、燃料電池発電設備の総合効率向上を
目的とするものである。
したが、本発明は、燃料電池発電設備において系外へ放
出している燃料電池本体のアノード、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
用することにより、燃料電池発電設備の総合効率向上を
目的とするものである。
上記目的を可能にするために本発明にあって社、燃料電
池本体のアノード、カソード側の排気を排気混合器に導
入し、混合された排気でガスタービン発電機を駆動し、
′離党を得るもので、ガスタ−ビン排気をさらにターボ
コンプレッサ駆動用に利用する。
池本体のアノード、カソード側の排気を排気混合器に導
入し、混合された排気でガスタービン発電機を駆動し、
′離党を得るもので、ガスタ−ビン排気をさらにターボ
コンプレッサ駆動用に利用する。
以下、第３図を用いて詳細に説明する。燃料電池本体５
のカソード２側の排気は１分１１１１ｉ器１６で水分を
分離し、改質器バーナ１７にてターボコンプレッサ１８
から供給される空気とともに燃焼される。
のカソード２側の排気は１分１１１１ｉ器１６で水分を
分離し、改質器バーナ１７にてターボコンプレッサ１８
から供給される空気とともに燃焼される。
一方、燃料電池本体５のアノード３側の排気は、水分分
離器２１で水分を分離し、前記の改質器バーナ１７の排
気と混合するため、排気混合器かに導入される。排気混
合器拠で混合された排気を駆動用ガス調節弁路な介して
、ガスタービン四に使用し、ガスタービン四を駆動し、
タービン元ｆｆ１機（９）により電気を発生させる。ま
たガスタービン四を駆動した排気を駆動用ガス調節弁ｎ
および３１で調節し、ターボコンプレッサ１８に使用す
るとと：二よって総合効率向上を行なうものである。
離器２１で水分を分離し、前記の改質器バーナ１７の排
気と混合するため、排気混合器かに導入される。排気混
合器拠で混合された排気を駆動用ガス調節弁路な介して
、ガスタービン四に使用し、ガスタービン四を駆動し、
タービン元ｆｆ１機（９）により電気を発生させる。ま
たガスタービン四を駆動した排気を駆動用ガス調節弁ｎ
および３１で調節し、ターボコンプレッサ１８に使用す
るとと：二よって総合効率向上を行なうものである。
また、ガスタービン、タービン発電機、コンプレッサを
一軸に配置し、ガスタービンで発電機およびコンプレッ
サを同時駆動するよう４二してもよい０
一軸に配置し、ガスタービンで発電機およびコンプレッ
サを同時駆動するよう４二してもよい０
第１図は、リン酸電解質燃料電池発電の原理を説明する
ための図、第２図はリン酸電解質燃料電池発電設備およ
びそのシ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（二おけるコン
バインドサイクルの実施例を示す概略系統図である。
ための図、第２図はリン酸電解質燃料電池発電設備およ
びそのシ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（二おけるコン
バインドサイクルの実施例を示す概略系統図である。
Claims (1)
- 発電所構成機器として少なくとも、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、調節弁、直
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、少なくとも駆動用ガス調節弁、ガスタービン
、発電機を設置したことを特徴とする燃料電池発電設備
におけルコンハインドサイクル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56104418A JPS587772A (ja) | 1981-07-06 | 1981-07-06 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP56104418A JPS587772A (ja) | 1981-07-06 | 1981-07-06 | 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 |
|---|---|
| JPS587772A true JPS587772A (ja) | 1983-01-17 |
Family
ID=14380139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56104418A Pending JPS587772A (ja) | 1981-07-06 | 1981-07-06 | 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) | JPS587772A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS608406A (ja) * | 1983-06-28 | 1985-01-17 | Shimadzu Corp | 燃料電池発電用タ−ボコンプレツサ駆動システム |
| JPS60160575A (ja) * | 1984-01-30 | 1985-08-22 | Shimadzu Corp | 燃料電池発電用タ−ボコンプレツサシステム |
| JPS6139459A (ja) * | 1984-07-31 | 1986-02-25 | Hitachi Ltd | 燃料電池発電プラント |
| US5482791A (en) * | 1993-01-28 | 1996-01-09 | Fuji Electric Co., Ltd. | Fuel cell/gas turbine combined power generation system and method for operating the same |
| WO2002037587A2 (en) * | 2000-10-30 | 2002-05-10 | Ztek Corporation | A hybrid electrical power system employing fluid regulating elements for controlling various operational parameters of the system |
-
1981
- 1981-07-06 JP JP56104418A patent/JPS587772A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS608406A (ja) * | 1983-06-28 | 1985-01-17 | Shimadzu Corp | 燃料電池発電用タ−ボコンプレツサ駆動システム |
| JPS60160575A (ja) * | 1984-01-30 | 1985-08-22 | Shimadzu Corp | 燃料電池発電用タ−ボコンプレツサシステム |
| JPS6139459A (ja) * | 1984-07-31 | 1986-02-25 | Hitachi Ltd | 燃料電池発電プラント |
| US5482791A (en) * | 1993-01-28 | 1996-01-09 | Fuji Electric Co., Ltd. | Fuel cell/gas turbine combined power generation system and method for operating the same |
| WO2002037587A2 (en) * | 2000-10-30 | 2002-05-10 | Ztek Corporation | A hybrid electrical power system employing fluid regulating elements for controlling various operational parameters of the system |
| WO2002037587A3 (en) * | 2000-10-30 | 2003-07-17 | Ztek Corp | A hybrid electrical power system employing fluid regulating elements for controlling various operational parameters of the system |
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