JPS5975574A - 水素発電システム - Google Patents
水素発電システムInfo
- Publication number
- JPS5975574A JPS5975574A JP57185376A JP18537682A JPS5975574A JP S5975574 A JPS5975574 A JP S5975574A JP 57185376 A JP57185376 A JP 57185376A JP 18537682 A JP18537682 A JP 18537682A JP S5975574 A JPS5975574 A JP S5975574A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- compressor
- expander
- hydrogen
- fuel cell
- steam reforming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- 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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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
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】
（目的ン
水素をエネルギー源とする燃料電池発電は時間的・季節
的な負荷変動への対応性が良いこと、装置がコンパクト
なので敷地面積が小さくて済むこと、廃ガスがクリーン
でありかつ無騒音なことなどから消費地立地の地域発電
方式として脚光を浴びつつある。
的な負荷変動への対応性が良いこと、装置がコンパクト
なので敷地面積が小さくて済むこと、廃ガスがクリーン
でありかつ無騒音なことなどから消費地立地の地域発電
方式として脚光を浴びつつある。
燃料電池発電の経済性を高める為には、電池自身のエネ
ルギー変換効率を高める事が重要なことはもちるんであ
るが、そのエネルギー源である水素を安価に供給する事
もそｎに劣らない重要性を持っている。
ルギー変換効率を高める事が重要なことはもちるんであ
るが、そのエネルギー源である水素を安価に供給する事
もそｎに劣らない重要性を持っている。
水素発生装置は電池本体に隣接して設置しトータルシス
テムとして運営する事がガス輸送コストの軽減・余剰エ
ネルギーの回収・時間的・季節的負荷変動への即応性等
の点で有利であるが、消費地立地の地域発電である事を
考慮すると、所要敷地面積が小さく、操業及び保守点検
が容易である事が重要である。
テムとして運営する事がガス輸送コストの軽減・余剰エ
ネルギーの回収・時間的・季節的負荷変動への即応性等
の点で有利であるが、消費地立地の地域発電である事を
考慮すると、所要敷地面積が小さく、操業及び保守点検
が容易である事が重要である。
水素を発生する経済的な方法としては天然ガスのような
炭化水素原料の水蒸気改質反応による方法が広く用いら
れており、こルとリン酸型燃料電池とを組合わせるシス
テムが有望とされている。
炭化水素原料の水蒸気改質反応による方法が広く用いら
れており、こルとリン酸型燃料電池とを組合わせるシス
テムが有望とされている。
リン酸型燃料電池は加圧下で操業する方が効率が良いの
で１〜８ ｋｇ／ｃｄｏで運転され、それに供給する水
素も加圧されたものが得ら几るよう水蒸気改質反応管も
加圧下で操業される。さらにまた余剰エネルギーを効率
的に回収するため、水蒸気改質反応管を加熱する燃焼加
熱炉も加圧下で操業するのが従来のシステム設計の基本
となっている。
で１〜８ ｋｇ／ｃｄｏで運転され、それに供給する水
素も加圧されたものが得ら几るよう水蒸気改質反応管も
加圧下で操業される。さらにまた余剰エネルギーを効率
的に回収するため、水蒸気改質反応管を加熱する燃焼加
熱炉も加圧下で操業するのが従来のシステム設計の基本
となっている。
しかしながら燃料と酸素との混合物を加圧下で燃焼する
方法は現在技術開発段階にあり常圧附近の燃焼で同等の
経済性が得られるならばそれに越したことはない。
方法は現在技術開発段階にあり常圧附近の燃焼で同等の
経済性が得られるならばそれに越したことはない。
本発明は従来法に比し著しいエネルギー損失を伴う事な
く水蒸気改質反応器の燃焼加熱部の常圧操業を行う事の
出来るシステムを提供するものである。
く水蒸気改質反応器の燃焼加熱部の常圧操業を行う事の
出来るシステムを提供するものである。
（従来技術）
説明の便宜上まず従来技術について述べる。第１図に示
したのがその概念図で、１はリン酸型燃料電池で１〜８
＃／６１Ｇの加圧下で操業さ几ている。
したのがその概念図で、１はリン酸型燃料電池で１〜８
＃／６１Ｇの加圧下で操業さ几ている。
従ってその水素電極（陰極）２にライン３がら供給され
る水素も、酸素電極（陽極）４にライン５から供給され
る酸素含有ガス（通常空気）もそれぞれ所要圧に昇圧さ
れていなければならない。水素の方は水蒸気改質反応の
原料として液化天然ガスと高圧蒸気を使用し反応器も加
圧操業すｎ、ば発生する水素も加圧さ九ているのでコン
プレッサーを用いる事なくそのまま使用できるが、酸素
含有ガス源として常圧の空気を用いる場合はこれを所要
圧まで圧縮する必要がある。
る水素も、酸素電極（陽極）４にライン５から供給され
る酸素含有ガス（通常空気）もそれぞれ所要圧に昇圧さ
れていなければならない。水素の方は水蒸気改質反応の
原料として液化天然ガスと高圧蒸気を使用し反応器も加
圧操業すｎ、ば発生する水素も加圧さ九ているのでコン
プレッサーを用いる事なくそのまま使用できるが、酸素
含有ガス源として常圧の空気を用いる場合はこれを所要
圧まで圧縮する必要がある。
リン酸型燃料電池では供給Ｌ７た水素及び酸素の全部が
消費さ几るわけではなく水素含有オフガスはライン６か
ら、酸素含有オフガスはライン７からそれぞれ排出され
る。第１図の従来法ではこの両オフガスを水素発生装置
８の水蒸気改質反応器の燃焼加熱部９に送入して燃焼さ
せ熱源とする。
消費さ几るわけではなく水素含有オフガスはライン６か
ら、酸素含有オフガスはライン７からそれぞれ排出され
る。第１図の従来法ではこの両オフガスを水素発生装置
８の水蒸気改質反応器の燃焼加熱部９に送入して燃焼さ
せ熱源とする。
この燃焼加熱部の黙座ガスをエクスパンダ−コンプレッ
サーｌＯのエクスパンダ−１１を通して減圧する。これ
に連動して駆動されるコンプレッサー ーによりライン１３からの空気を圧縮し、ライン５を通
じて燃料電池の酸素電極４に供給しているライン１４は
燃料電池の冷却水系、１５は水素発生装置への原料天然
ガスの送入ライン、１６は同じく水蒸気の送入ラインを
示す。この図ではモデル化した為８を水素発生装置と総
称したが実際は水蒸気改質反応器、高温シフト、低温シ
フト等の反応器及び熱交換器等の付帯機器“を含むもの
として理解すべきである。
サーｌＯのエクスパンダ−１１を通して減圧する。これ
に連動して駆動されるコンプレッサー ーによりライン１３からの空気を圧縮し、ライン５を通
じて燃料電池の酸素電極４に供給しているライン１４は
燃料電池の冷却水系、１５は水素発生装置への原料天然
ガスの送入ライン、１６は同じく水蒸気の送入ラインを
示す。この図ではモデル化した為８を水素発生装置と総
称したが実際は水蒸気改質反応器、高温シフト、低温シ
フト等の反応器及び熱交換器等の付帯機器“を含むもの
として理解すべきである。
従来法ではこのように余剰エネルギー回収システムが組
まれているが、第１図からもわかる通Ｖエクスパンダ−
１１までは減圧されていないので燃焼加熱部９は加圧操
業になっている。
まれているが、第１図からもわかる通Ｖエクスパンダ−
１１までは減圧されていないので燃焼加熱部９は加圧操
業になっている。
これを常圧操業にするためエクスバンダーコンプレッサ
ーｌＯを燃焼加熱部９０手前に置いただけではエネルギ
ーが不足で所要動力を回収する事ができない。
ーｌＯを燃焼加熱部９０手前に置いただけではエネルギ
ーが不足で所要動力を回収する事ができない。
（本発明の構成）
本発明はこの点を改良したものである。これを第２図に
より説明する。
より説明する。
加圧下で操業される燃料電池１からの酸素含有オフガス
をライン７で導ヒ逢水素発生装置８の余熱で加熱後（１
７は熱交換器）エクスパンダーコンプレツｙ−ｉｏのエ
クスパンダ−１１を通して、糸７ 減圧し後６ライン１８を経て、水蒸気改質反応器の燃焼
加熱部９に燃焼用酸素源として供給し、エクスバンダー
コンプレッサーｌＯのコンプレッサー１２には常圧の空
気をライン１３から供給して加工後燃料電池の酸素源と
してライン５から供給する。これで燃焼可熱部は常圧操
業となる。１９は燃焼廃ガス放出ラインである。
をライン７で導ヒ逢水素発生装置８の余熱で加熱後（１
７は熱交換器）エクスパンダーコンプレツｙ−ｉｏのエ
クスパンダ−１１を通して、糸７ 減圧し後６ライン１８を経て、水蒸気改質反応器の燃焼
加熱部９に燃焼用酸素源として供給し、エクスバンダー
コンプレッサーｌＯのコンプレッサー１２には常圧の空
気をライン１３から供給して加工後燃料電池の酸素源と
してライン５から供給する。これで燃焼可熱部は常圧操
業となる。１９は燃焼廃ガス放出ラインである。
ライン７からの酸素含有オフガスは本来持っていた圧力
エネルギーに加えて熱交換器１７で熱エネルギーをも吸
収することになるので、エクスパンダー１１でそれが動
力に変換されると、燃料電池で必要とする空気を昇圧す
るに十分な動力をコンプレッサー１２に与えることがで
きる。
エネルギーに加えて熱交換器１７で熱エネルギーをも吸
収することになるので、エクスパンダー１１でそれが動
力に変換されると、燃料電池で必要とする空気を昇圧す
るに十分な動力をコンプレッサー１２に与えることがで
きる。
第２図の発明ではライン６の水素含有オフガスをその一
！ま減圧して燃焼加熱部９に送入して燃料とする場合を
示している。
！ま減圧して燃焼加熱部９に送入して燃料とする場合を
示している。
燃料電池の操業圧にもよるが、燃料電池用空気をさらに
昇圧する必要がある場合は水素含有オフガスの潜在エネ
ルギーをも同様に利用する事ができる。これを第３図に
より説明する。
昇圧する必要がある場合は水素含有オフガスの潜在エネ
ルギーをも同様に利用する事ができる。これを第３図に
より説明する。
即ち既述の発明に加えて、燃料電池ｌからの水素含有オ
フガスをライン６で導ひき、水素発生装置８の余熱で加
熱後（２３は熱交換器）第２のエクスパングーコンブン
ツｆ−２０のエクスパンダ・−２１を通して減圧した後
水蒸気改質反応器の燃焼加熱部９に供給して燃料とする
。
フガスをライン６で導ひき、水素発生装置８の余熱で加
熱後（２３は熱交換器）第２のエクスパングーコンブン
ツｆ−２０のエクスパンダ・−２１を通して減圧した後
水蒸気改質反応器の燃焼加熱部９に供給して燃料とする
。
一方燃料電池からの酸素含有オフガスをエクスパンダー
１１に供給する事により駆動されている第１のエクスパ
ングーコンプレッサー１０のコンブンッ４１−−１２で
加圧さｎた空気を前記第２のエクスパンダ−コンプレッ
サー２０のコンプレッサー２２に供給してさら圧昇圧し
た後ライン５で燃料電池の酸素源として供給する。この
場合も燃焼加熱部は常圧付近（減圧も含む）で操業でき
る。
１１に供給する事により駆動されている第１のエクスパ
ングーコンプレッサー１０のコンブンッ４１−−１２で
加圧さｎた空気を前記第２のエクスパンダ−コンプレッ
サー２０のコンプレッサー２２に供給してさら圧昇圧し
た後ライン５で燃料電池の酸素源として供給する。この
場合も燃焼加熱部は常圧付近（減圧も含む）で操業でき
る。
（効果）
以上詳述した本発明のシステムにより従来法に比し消費
エネルギー的に不利を招くことなく、水蒸気改質反応器
の燃焼加熱部を常圧付近で操業することができ保守点検
も容易である。
エネルギー的に不利を招くことなく、水蒸気改質反応器
の燃焼加熱部を常圧付近で操業することができ保守点検
も容易である。
第１図は従来システムの説明図、第２図及び第３図は本
発明のシステムの説明図。 １・・・燃料電池 ２・・・水素電極（陰極） ３・・・加圧水素供給ライン ４・・・酸素電極（陽極） ５・・・加圧酸素含有ガス（空気）供給ライン６・・・
水素含有オフガスライン ７・・・酸素含有オフガスライン ８・・・水素発生装置 ９・・・同水蒸気改質反応器の燃焼加熱部ｌＯ・・・エ
クスパンダ−コンプレッサー１１・・・同エクスパンダ
− １２・・・同コンプレッサー １３・・・常圧空気供給ライン １４・・・燃料電池冷却水系 １５・・・水蒸気改質反応器原料天然ガス送入ライン１
６・・・同水蒸気送入ライン １７・・・酸素含有オフガス加熱用熱交換器１８・・・
減圧酸素含有オフガス送入ラインエ９・・・燃焼廃ガス
放出ライン ２０・・・第２エクスパンダ−コンプレッサー２１・・
・同エクスパンダー ２２・・・同コンプレッサー ２３・・・水素含有オフガス加熱用熱交換器代理人 弁
理士 青 麻 昌 二
発明のシステムの説明図。 １・・・燃料電池 ２・・・水素電極（陰極） ３・・・加圧水素供給ライン ４・・・酸素電極（陽極） ５・・・加圧酸素含有ガス（空気）供給ライン６・・・
水素含有オフガスライン ７・・・酸素含有オフガスライン ８・・・水素発生装置 ９・・・同水蒸気改質反応器の燃焼加熱部ｌＯ・・・エ
クスパンダ−コンプレッサー１１・・・同エクスパンダ
− １２・・・同コンプレッサー １３・・・常圧空気供給ライン １４・・・燃料電池冷却水系 １５・・・水蒸気改質反応器原料天然ガス送入ライン１
６・・・同水蒸気送入ライン １７・・・酸素含有オフガス加熱用熱交換器１８・・・
減圧酸素含有オフガス送入ラインエ９・・・燃焼廃ガス
放出ライン ２０・・・第２エクスパンダ−コンプレッサー２１・・
・同エクスパンダー ２２・・・同コンプレッサー ２３・・・水素含有オフガス加熱用熱交換器代理人 弁
理士 青 麻 昌 二
Claims (1)
- （１）炭化水素の水蒸気改質による水素発生装置とリン
酸型燃料電池との組合せによる水素発電システムにおい
て、加圧下で操業さｎる燃料電池からの酸素含有オフガ
スを水素発生装置の余熱で７ＪＤ ｆＡ 後エクスパン
ダ−コンプレッサーのエクスパンダーを通して減圧した
後水素発生装置の水蒸気改質反応器の燃焼加熱部に燃焼
用酸素源として供給し、エクスパングーコンプレッサー
のコンプレッサーには常圧の空気を供給して加圧複燃料
電池の酸素源として供給し、水蒸気改質反応器の燃焼加
熱部は常圧付近で操業する事を特徴とする水素発電シス
テム。 （２、特許請求の範囲第１項の発明において、加圧下で
操業される燃料電池からの水素含有オフガスを水素発生
装置の余熱で加熱復温２のエクスパンダ−コンプレッサ
ーのエフ汰パンダーを通して減圧した後水素発生装置の
水蒸気改質反応器の燃焼加熱部に供給して燃料とし、燃
料電池からの酸素含有オフガスをエクスパンダ−に供給
する事により駆動されている第１のエクスパンダ−コン
プレッサーのコンプレッサーで加圧されり空気を前記第
２のエクスパングーコンプレッサーのコンプレッサーに
供給してさらに加圧した後燃料電池の酸素源として供給
し、水蒸気改質反応器の燃焼加熱部は常圧付近で操業す
る事を特徴とする水素発電システム、
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57185376A JPS5975574A (ja) | 1982-10-23 | 1982-10-23 | 水素発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57185376A JPS5975574A (ja) | 1982-10-23 | 1982-10-23 | 水素発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5975574A true JPS5975574A (ja) | 1984-04-28 |
| JPH0218553B2 JPH0218553B2 (ja) | 1990-04-25 |
Family
ID=16169714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57185376A Granted JPS5975574A (ja) | 1982-10-23 | 1982-10-23 | 水素発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5975574A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61151781A (ja) * | 1984-12-26 | 1986-07-10 | Hitachi Ltd | ベクトル処理装置 |
| US7758988B2 (en) | 1998-09-14 | 2010-07-20 | Xebec Adsorption Inc. | System that includes a fuel cell and an oxygen gas delivery system |
| US7828877B2 (en) | 2004-11-05 | 2010-11-09 | Xebec Adsorption, Inc. | Separation of carbon dioxide from other gases |
-
1982
- 1982-10-23 JP JP57185376A patent/JPS5975574A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61151781A (ja) * | 1984-12-26 | 1986-07-10 | Hitachi Ltd | ベクトル処理装置 |
| US7758988B2 (en) | 1998-09-14 | 2010-07-20 | Xebec Adsorption Inc. | System that includes a fuel cell and an oxygen gas delivery system |
| US7828877B2 (en) | 2004-11-05 | 2010-11-09 | Xebec Adsorption, Inc. | Separation of carbon dioxide from other gases |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0218553B2 (ja) | 1990-04-25 |
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