JPS599871A - 燃料電池発電装置 - Google Patents
燃料電池発電装置Info
- Publication number
- JPS599871A JPS599871A JP57118795A JP11879582A JPS599871A JP S599871 A JPS599871 A JP S599871A JP 57118795 A JP57118795 A JP 57118795A JP 11879582 A JP11879582 A JP 11879582A JP S599871 A JPS599871 A JP S599871A
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- JP
- Japan
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- gas
- reformer
- fuel cell
- hydrogen
- turbine
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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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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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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】
本発明は燃料電池発電装置に係り、特に燃料電池とガス
タービンとを組合せて高効率に発電を行なうのに好適な
燃料電池発電装置に関する。
タービンとを組合せて高効率に発電を行なうのに好適な
燃料電池発電装置に関する。
従来ガスタービンからの廃熱を利用するためにガスター
ビンとスチームタービンとを組合せた複合発電装置が知
られている。この発電装置を第１図を基に説明する。第
１図において燃料１（天然ガス）はコンプレッサ２から
供給される圧縮空気により燃焼器３で燃焼し、燃焼器３
からの燃焼ガス４がガスタービン５に導入され、これ罠
よってコンプレッサ２を駆動すると共に発電機６を駆動
して高効率の発電な行なうようになっている。
ビンとスチームタービンとを組合せた複合発電装置が知
られている。この発電装置を第１図を基に説明する。第
１図において燃料１（天然ガス）はコンプレッサ２から
供給される圧縮空気により燃焼器３で燃焼し、燃焼器３
からの燃焼ガス４がガスタービン５に導入され、これ罠
よってコンプレッサ２を駆動すると共に発電機６を駆動
して高効率の発電な行なうようになっている。
ガスタービン５の廃熱ガス７は通常２００〜４００℃の
廃熱温度を有しているので、これを廃熱ボイラーユニッ
ト８で顕熱をスチームで回収している。即ち給水９はま
ずエコノマイザ−コイルｌＯで加熱され、ゲイラード２
ム１１およびポイラーコイル１２でスチームを発生する
。発生したスチームはスーパーヒータコイル１３で過熱
され過熱スチーム１４となってスチームタービン１５を
駆動しこれによって発電機１７を駆動して発電する。こ
のように発電装置全体では発電機６と発電機１７が同時
に発電することになる。
廃熱温度を有しているので、これを廃熱ボイラーユニッ
ト８で顕熱をスチームで回収している。即ち給水９はま
ずエコノマイザ−コイルｌＯで加熱され、ゲイラード２
ム１１およびポイラーコイル１２でスチームを発生する
。発生したスチームはスーパーヒータコイル１３で過熱
され過熱スチーム１４となってスチームタービン１５を
駆動しこれによって発電機１７を駆動して発電する。こ
のように発電装置全体では発電機６と発電機１７が同時
に発電することになる。
しかしながらこのような複合発電装置においては、ガス
タービンの廃ガスを利用しているが、側熱ボイラによる
スチームターピッ発電は熱効率が悪いため、より高効率
の発電装置が望まれている。
タービンの廃ガスを利用しているが、側熱ボイラによる
スチームターピッ発電は熱効率が悪いため、より高効率
の発電装置が望まれている。
一方燃料電池ではメタン等の炭化水素ガスが改質器に導
入され、改質器において改質触媒により水Ｘ（）’ｔ）
と−酸化炭素（ＣＯ）の混合ガスである改質ガスを生成
し、この改質ガスが転化器においてＣＯガスがＨ！ガス
に転化され得られた水素ガスが燃料電池に供給され水素
の酸化反応の過程で発電が起こる。このような燃料電池
システムでは水素リッチガスが排出されると共に改質器
においても高温の廃ガスが排出される。しかしながら従
来はこのような廃ガスの有効利用は末だ研究段階であり
確立された方法が切望されていた。
入され、改質器において改質触媒により水Ｘ（）’ｔ）
と−酸化炭素（ＣＯ）の混合ガスである改質ガスを生成
し、この改質ガスが転化器においてＣＯガスがＨ！ガス
に転化され得られた水素ガスが燃料電池に供給され水素
の酸化反応の過程で発電が起こる。このような燃料電池
システムでは水素リッチガスが排出されると共に改質器
においても高温の廃ガスが排出される。しかしながら従
来はこのような廃ガスの有効利用は末だ研究段階であり
確立された方法が切望されていた。
本発明の目的は、燃料電池システムにおける廃ガスを有
効利用し高効率の発電システムとすることができる燃料
電池発電装置を提供することにあろう 本発明は燃料電池から排出される水素リッチガスを改質
器における燃焼用燃料として用いると共に改質器の燃焼
ガスをガスタービンに導入することＫよつ又燃料電池か
ら排出される水素リッチガスを有効利用するものである
。さらに好ましい態様においては、ガスタービンの廃ガ
スが通常１０％程度の酸素を含有し十分燃焼用ガスとし
て用いることができることに着目し、改質器における水
素リッチガスを燃焼させるための燃焼用ガスとしてガス
タービンの廃ガスを用い、これＫよってガスタービンと
燃料電池とを組合せることによって高効率の発電システ
ムを可能としたものである。
効利用し高効率の発電システムとすることができる燃料
電池発電装置を提供することにあろう 本発明は燃料電池から排出される水素リッチガスを改質
器における燃焼用燃料として用いると共に改質器の燃焼
ガスをガスタービンに導入することＫよつ又燃料電池か
ら排出される水素リッチガスを有効利用するものである
。さらに好ましい態様においては、ガスタービンの廃ガ
スが通常１０％程度の酸素を含有し十分燃焼用ガスとし
て用いることができることに着目し、改質器における水
素リッチガスを燃焼させるための燃焼用ガスとしてガス
タービンの廃ガスを用い、これＫよってガスタービンと
燃料電池とを組合せることによって高効率の発電システ
ムを可能としたものである。
以下添付図面によって本発明の詳細な説明する。
第２図は本発明の第１実施例を示し、第２図においてメ
タン（天然ガス）２０とプロセススチーム２１の混合気
は改質器２２内に設置された反応′α２３に供給される
。反応管２３には改質触媒が充填されており管外から加
熱すると通常８００〜９００℃でメタンは水素ＣＨｔ＞
と−酸化炭素（ＣＯ）との混合ガスである改質ガス２４
を生成する。
タン（天然ガス）２０とプロセススチーム２１の混合気
は改質器２２内に設置された反応′α２３に供給される
。反応管２３には改質触媒が充填されており管外から加
熱すると通常８００〜９００℃でメタンは水素ＣＨｔ＞
と−酸化炭素（ＣＯ）との混合ガスである改質ガス２４
を生成する。
この改質ガス２４はシフトコンバータ２５において改質
ガス中のＣＯガスがＨ２ガスに転化され水素ガス２６を
生成する。水素ガス２６は燃料電池２７に供給され、こ
こで水素の酸化反応の過程で発電が起こる。燃′料電池
２７の廃ガス２８は未反応（未使用）水素が充分存在す
るのでこれが改質器２２の加熱用燃料としてリサイクル
される。このリサイクルガスは改質器２２で燃焼用空気
２９によって燃焼し反応管２３を加熱する。改質器２２
かもの燃焼器ガス３０は膨張タービン３°ＩＫ導入され
る。ここ、で燃料電池システムが加圧型の場合、燃料電
池２７の廃ガス２８が充分圧力を保有しているので改質
器２２を加圧型とすると燃焼器ガス３０の持つ高温加圧
エネルギを膨張タービン３１でさらに動力回収すること
ができる。
ガス中のＣＯガスがＨ２ガスに転化され水素ガス２６を
生成する。水素ガス２６は燃料電池２７に供給され、こ
こで水素の酸化反応の過程で発電が起こる。燃′料電池
２７の廃ガス２８は未反応（未使用）水素が充分存在す
るのでこれが改質器２２の加熱用燃料としてリサイクル
される。このリサイクルガスは改質器２２で燃焼用空気
２９によって燃焼し反応管２３を加熱する。改質器２２
かもの燃焼器ガス３０は膨張タービン３°ＩＫ導入され
る。ここ、で燃料電池システムが加圧型の場合、燃料電
池２７の廃ガス２８が充分圧力を保有しているので改質
器２２を加圧型とすると燃焼器ガス３０の持つ高温加圧
エネルギを膨張タービン３１でさらに動力回収すること
ができる。
第３図は本発明の第２実施例を示し、第２図に示す実施
例と異なる点は第２図に示す燃焼用空気２９の替りにガ
スタービンからの高温廃ガスを使用していることである
。従って燃料発電システムにおける同一部分は第２図に
おける符号と同一符号で示し、ガスタービン発電システ
ムにおける同一部分は＃！１図における符号と同一符号
で示している。
例と異なる点は第２図に示す燃焼用空気２９の替りにガ
スタービンからの高温廃ガスを使用していることである
。従って燃料発電システムにおける同一部分は第２図に
おける符号と同一符号で示し、ガスタービン発電システ
ムにおける同一部分は＃！１図における符号と同一符号
で示している。
第３図において天然ガス（メタン）１は燃焼器３におい
てコンプレッサ２からの空気で燃焼し、この燃焼ガス４
がガスタービン５を駆動し発電機６で発電する。ガスタ
ービン５からの廃ガス７は充分加圧の状態で抽気され改
質器２２に導入される。一方メタンガス２０とプロセス
スチーム２１は反応管２３に供給され反応管２３内の改
質触媒によって改質され改質ガス２４を生成する。この
改質ガス２４はシフトコンバータ２５で水素ガスに転化
され、燃料電池２７に供給される。水素ガスの大部分は
酸化反応によってその反応エネルギが電気に変換され発
電する。未反応水素を含有する水素リッチガス２８は充
分圧力を持った状態で改質器２２に戻される。改質器２
２において、水素リッチガス２８はガスタービン５から
供給される高温廃ガスによって燃焼し反応管２３を加熱
する。
てコンプレッサ２からの空気で燃焼し、この燃焼ガス４
がガスタービン５を駆動し発電機６で発電する。ガスタ
ービン５からの廃ガス７は充分加圧の状態で抽気され改
質器２２に導入される。一方メタンガス２０とプロセス
スチーム２１は反応管２３に供給され反応管２３内の改
質触媒によって改質され改質ガス２４を生成する。この
改質ガス２４はシフトコンバータ２５で水素ガスに転化
され、燃料電池２７に供給される。水素ガスの大部分は
酸化反応によってその反応エネルギが電気に変換され発
電する。未反応水素を含有する水素リッチガス２８は充
分圧力を持った状態で改質器２２に戻される。改質器２
２において、水素リッチガス２８はガスタービン５から
供給される高温廃ガスによって燃焼し反応管２３を加熱
する。
ここで改質器２２の改質圧力はおおよそ１０ｋｇＺ−程
度であるため燃料電池２７の廃ガス２８の圧力も通常３
〜４ｋｇ／−程度は充分にある。さらに第３図に示す実
施例にお（・ては改質器２２は第４図に示すような触媒
燃焼方式となっている。燃焼触媒４１は一般に白金（ｐ
ｔ）系またはパラジウム（Ｐｄ）系などが用いられ、一
般に２００〜３００℃で着火し少な（とも５００℃の温
度があれば充分着火燃焼が可能である。ところでガスタ
ービン５からの廃ガス７は燃焼触媒を層化燃焼させる温
度レベルを満足するので廃ガス７の持ち込みエンタルピ
分のみ燃料の低減に繋がることＫなる。さらに触媒燃焼
方式ではバーナ等の複雑な設備を用いる必要がないので
機構上シンプルな構造とすることができる。
度であるため燃料電池２７の廃ガス２８の圧力も通常３
〜４ｋｇ／−程度は充分にある。さらに第３図に示す実
施例にお（・ては改質器２２は第４図に示すような触媒
燃焼方式となっている。燃焼触媒４１は一般に白金（ｐ
ｔ）系またはパラジウム（Ｐｄ）系などが用いられ、一
般に２００〜３００℃で着火し少な（とも５００℃の温
度があれば充分着火燃焼が可能である。ところでガスタ
ービン５からの廃ガス７は燃焼触媒を層化燃焼させる温
度レベルを満足するので廃ガス７の持ち込みエンタルピ
分のみ燃料の低減に繋がることＫなる。さらに触媒燃焼
方式ではバーナ等の複雑な設備を用いる必要がないので
機構上シンプルな構造とすることができる。
第５図は第３図における改質器の他の例を示し、反応管
２３の外周囲に複数個のバーナ５１が設けられた燃焼シ
ステムとなっている。本実施例においても燃料電池２７
かもの水素リッチガス２８をバーナ５１に導入しガスタ
ービン５からの高温廃ガスを燃焼用空気の替りに用いる
ことができる。
２３の外周囲に複数個のバーナ５１が設けられた燃焼シ
ステムとなっている。本実施例においても燃料電池２７
かもの水素リッチガス２８をバーナ５１に導入しガスタ
ービン５からの高温廃ガスを燃焼用空気の替りに用いる
ことができる。
本実施例によれば燃料電池から排出される水素リッチガ
スを有効に使用でき、かつガスタービン５かもの高温廃
ガスの有する熱エネルギをも有効に利用することができ
る。
スを有効に使用でき、かつガスタービン５かもの高温廃
ガスの有する熱エネルギをも有効に利用することができ
る。
上記のように第３図に示す実施例ではガスタービンと燃
料電池の複合発電システムとすることＫよつ又高効率の
発電システムを提供することができる。
料電池の複合発電システムとすることＫよつ又高効率の
発電システムを提供することができる。
以上のように本発明によれば燃料電池からの水素リッチ
ガスを改質器の燃料用ガスとして有効利用できると共に
改質器からの廃ガスの有するエネルギを膨張タービンで
動力回収することができる。
ガスを改質器の燃料用ガスとして有効利用できると共に
改質器からの廃ガスの有するエネルギを膨張タービンで
動力回収することができる。
従って改質器における燃料を低減させることができ、ま
たガスタービンからの廃ガスを燃料電池の改質器の燃焼
用空気として使用すれば、ガスタービンシステムと燃料
電池システムとの俵合組合せによりスチームターヒンに
替る高効率の発電システムが５ｆ能となる。
たガスタービンからの廃ガスを燃料電池の改質器の燃焼
用空気として使用すれば、ガスタービンシステムと燃料
電池システムとの俵合組合せによりスチームターヒンに
替る高効率の発電システムが５ｆ能となる。
第１図は従来のガスタービン発電装置を示す概略的構成
図、第２図は本発明の燃料電池発成装置の一例を示す概
略的構成図、第３図は本発明の燃料電池発心装置の他の
例を示す概略的構成図、第４図および第５図はそ７’Ｌ
ぞれ第３図における改質器の例を示す概１ｉｉｉｉ的構
成図である。 １・・・メタンガス、２・・・コンプレッサ、３パ燃焼
器、５・・・ガスタービン、６・・・発岨磯、７・・・
廃ガス、２０・・・メタンガス、２１・・・プロセスス
チーム、２２・・・改質器、２３・・・反応管、２４・
・・改質ガス、２５・・・ジットコンバータ、２６・・
・水素ガス、２７・・・燃料電池、２８・・・水素リッ
チガス、３０・・・廃ガス、３１・・・膨張タービン、
４１・・・燃焼触媒、５１・・・バーナ。
図、第２図は本発明の燃料電池発成装置の一例を示す概
略的構成図、第３図は本発明の燃料電池発心装置の他の
例を示す概略的構成図、第４図および第５図はそ７’Ｌ
ぞれ第３図における改質器の例を示す概１ｉｉｉｉ的構
成図である。 １・・・メタンガス、２・・・コンプレッサ、３パ燃焼
器、５・・・ガスタービン、６・・・発岨磯、７・・・
廃ガス、２０・・・メタンガス、２１・・・プロセスス
チーム、２２・・・改質器、２３・・・反応管、２４・
・・改質ガス、２５・・・ジットコンバータ、２６・・
・水素ガス、２７・・・燃料電池、２８・・・水素リッ
チガス、３０・・・廃ガス、３１・・・膨張タービン、
４１・・・燃焼触媒、５１・・・バーナ。
Claims (4)
- （１）反応管を備えた改質器と、燃料電池から排出され
る水素リッチガスを前記改質器に導入する手段と、前記
氷菓リッチガスを燃焼させるための燃焼用ガスを前記改
質器に導入する手段と、前記改質器の燃焼ガスをガスタ
ービンに導入する手段とを備えた燃料電池発電装置。 - （２） 前記氷菓リッチガスを燃焼させるための燃焼
用ガスが、ガスタービンからの廃ガスであることを特徴
とする特許請求の範囲第（１）項記載の燃料電池発電装
置。 - （３）前記改質器が、前記反応管の外周囲にバーナを設
げたバーナ燃焼システムからなることを特徴とする特許
請求の範囲第（１）項記載の燃料電池発電装置。 - （４） 前記改質器は、前記反応管の外周囲に燃焼触媒
を充填した触媒燃焼システムからなることを特徴とする
特許請求の範囲第（１）項記載の燃料電池発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57118795A JPS599871A (ja) | 1982-07-08 | 1982-07-08 | 燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57118795A JPS599871A (ja) | 1982-07-08 | 1982-07-08 | 燃料電池発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS599871A true JPS599871A (ja) | 1984-01-19 |
| JPS6326513B2 JPS6326513B2 (ja) | 1988-05-30 |
Family
ID=14745292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57118795A Granted JPS599871A (ja) | 1982-07-08 | 1982-07-08 | 燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS599871A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1571725A1 (en) * | 2004-03-04 | 2005-09-07 | Delphi Technologies, Inc. | Hybrid power generating system combining a fuel cell and a gass turbine |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58119164A (ja) * | 1982-01-07 | 1983-07-15 | Toshiba Corp | コンバインドサイクルプラント |
-
1982
- 1982-07-08 JP JP57118795A patent/JPS599871A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58119164A (ja) * | 1982-01-07 | 1983-07-15 | Toshiba Corp | コンバインドサイクルプラント |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1571725A1 (en) * | 2004-03-04 | 2005-09-07 | Delphi Technologies, Inc. | Hybrid power generating system combining a fuel cell and a gass turbine |
| US7306871B2 (en) | 2004-03-04 | 2007-12-11 | Delphi Technologies, Inc. | Hybrid power generating system combining a fuel cell and a gas turbine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6326513B2 (ja) | 1988-05-30 |
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