JPS60136178A - 燃料電池発電プラント - Google Patents

燃料電池発電プラント

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JPS60136178A
JPS60136178A JP58244193A JP24419383A JPS60136178A JP S60136178 A JPS60136178 A JP S60136178A JP 58244193 A JP58244193 A JP 58244193A JP 24419383 A JP24419383 A JP 24419383A JP S60136178 A JPS60136178 A JP S60136178A
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fuel
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oxidizer
pipe
cell
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Shuichi Yoshida
修一 吉田
Sakae Iwashita
栄 岩下
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NIPPON NENRYO GIJUTSU KAIHATSU KK
Toshiba Corp
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NIPPON NENRYO GIJUTSU KAIHATSU KK
Toshiba Corp
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
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    • H01M8/04029Heat exchange using liquids
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は燃料1.活発iプラントに関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来、燃料電池に、燃料の南している化学的エネルギー
を、直接電気エネルギーに変換する装置である。この燃
料電池は、通常電解質を挾んで燃料極および酸化剤極の
一対の多孔質電極を配置して素電池を祷成し、一方の電
極である燃料極の背面に水素′停の燃料カスを接触させ
ると共に、他方の電極である酸化剤極の背面に酸素等の
酸化剤ガスを接触させ、このときに起る電気化学的反応
によりb生する電気エネルギーを、上記一対の電極から
取出すようにしたものであるO ところで、この棟の燃料電池においては上記電気化学的
舛応によって発生する熱等にょシ夫々の′Φ〕′極が乾
燥すると、電極が劣化して電池寿命を短かくしてしまう
こととなる。そこで現在、このような゛市俊の乾燥を防
止するための方法として、上記燃料極および酸化剤極へ
燃料ガスおよびrシ化j用ガス全供給する電池入口側の
燃料配管訃よび[ソ止剤配管の途中に蒸気配管を夫々接
続し、この蒸気配管を介して蒸気発生用ボイラからの電
気を上記者カヌヘ漬1人させることにより、上Mr’=
 ’JA’j li’+極およびrμ、止剤i・シを加
湿す′ることが考えら)している。
然乍ら、かかるような方法においては以下のような問題
を生じることになる。
(a) 加湿用蒸気全蒸気発生用ボイラから燃料および
酸化剤の各配管へ尋〈ための蒸気IY管および酸化剤配
管、燃料配管前の配管による熱損失によって、プラント
の運転効率が低くなる。
(b) 燃料および酸化剤の各配、管内で蒸気が凝縮す
る危険性があるため、蒸気が凝縮しない温度に壕で暖管
される1での間は夫々の電極の加湿を行なうことができ
ず、電池の寿命に影響を及はすことになる。
(c)電極を加湿するための蒸気配個を設けることによ
シ、その分だけプラントの構成が複雑化するはか9でな
く建設コストが高くなる。
(d) 燃料ガスを改質するためには蒸気発生用ボイラ
からの蒸気を用いることが必俊となるが、篭:極加湿′
用の蒸気を別途供給することがらそのだめの蒸気分、が
減少し、改質燃木iカスお−が減少してプラントの発電
存置か低減することとなる。
〔発明の目的〕
本発明は上記のような問題を解消するために成されたも
ので2、ぞの目的は熱損失を小さくして運転効率を高め
、配管内での蒸気の凝縮の危険性をなくして電極の加湿
を當時可能とし、また改質用蒸気量の減少をなくして発
電量を増加させ且つプラント構成の簡素化および建設コ
ストの低減化を図ることが可能な燃料電池発電プラント
を提供することにある。
〔促明の概姿〕
上記目的を外戚するために本発明では、蒸気)Ic生月
1ボイラと、この蒸気発生用ボイラからの吃1気によシ
駅;料改質を行なう改質機能を倫え燃1:・1カスを供
給する燃料ガス供給製放と、酸化剤カス不:1′Jξ給
する酸化テ11)ガスイ」・、給駁信と、燃料極$・よ
ぴ6(化ハ;j祠lをイJ″1−るメ・、電池、上記燃
料ガス供給製画および酸化剤ガス供給装置ね、から燃料
配j′1およびr12化剤配管を介してシロ′、入され
る燃料ガスおよび酸化剤ガスを夫々上記燃イ;;1祢お
よび酸化剤・ドパへ供給する燃料イ祖および「俊止剤極
入ロマニホールドよ構成る燃料電池と、この燃料電池に
配置1しされ上記蒸気発生用ボイラの熱水が冷却水とし
て循ら)供給される霜、池冷却水配管と、この電池冷却
水配管の燃A;・1電池用口1111から分岐してδ!
)けられその先端部が上記燃料極および酸化剤極大口マ
ニホールドの入口近傍に夫々通じる燃料・幽および酸化
剤極加湿も・と、この燃料極および酸化剤極加湿配管の
上記先端部に夫々設けられ管内に導入される熱水を霧吹
き状に吐出する燃料極および酸化剤極加湿用蒸気注入器
とから構成したことを!痔徴とする。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を図面に示す一実施例について説明する。
図は、本発す、1による燃料電池発電プラントの構成例
を示すものである。図において、lは酸化剤ガス供給装
置であ、!l) rv、′、、化剤止剤としての空気を
、酸化剤?1[1悩2を介して燃料電池3の酸化剤極大
ロマエホールド4へ供給し、素電池の酸化剤4へ内の通
気f?J′5を介してにり止剤極出ロマニホールド6よ
シミ池外部へ排出するようにしている。また、7は後述
する蒸気発生用ボイラからの蒸気により燃料改質を行な
う改質機能を俯んた燃料ガス供給装置次であり、燃料ガ
スとし、ての水素を燃料配管8を介して燃料電池3の燃
狗極入ロマニホールド9へ供給し、素電池の燃料構内の
通気溝10を弁して電池外部へ燃料極出口マニホールド
11より排出するようにしている。
一方、12は蒸気発生用ボイラであシ、発生した鎮゛気
全上n己燃ネ・1ガス供frB装置7へ燃料ガスの改な
″↓月l 1y”、’j気として供幻するようにしてい
る。
寸だ、上バ己火気発生月1ボイラJ2の熱水を循環ポン
ス13VCよシ上記燃A;4〒1f池3内に設けられた
11i、池冷却水I「・I]ニ管14に冷却のために循
環供給し、riiJ述した計96化学的反応により素電
池内で発/U:′するρ・ククによる燃料正性のD1定
値以上の温吐上昇−2抑んるようにしている。さらに、
上記電池冷却水配管14の帰;相電池出口側から、上記
酸化ハリ小シト入ロマニホールド4卦よび燃料極大[」
マニホールド9内の入口近傍へ夫々辿じる酸化デ’il
j 体加fin’:配猶15aおよび燃料極加湿配%j
)5bを分岐1.て1.没け、且つぞの先!811部に
は熱水を霧吹き状に吐1Bする酸化バ〔]加湿用蒸気注
入器16お工ひ燃料極加湿用蒸気注入器17を取付けて
いる。なツ′・・、」ニ記酸止剤極力1首石;配管15
aおよび燃料毬加湿用配管15b上の燃イト1電池出口
側には酸化剤極側流量調整弁18aおよび燃料極イIi
:l rイ冒、:I: i”j牲弁18bを夫々設け、
−上記酸化剤極およびす;−)電極に供給される智気お
よび水素の流ルーに尾、じて、管内の熱水流JU′Lを
弧11暫とするようにしている。また、上記燃料ガスイ
に’−NF? 装置?“パフから改質水素と共に水淋気
が供紹される」し・2合には、その時点から上記燃電極
伯1j流妬W、(整弁18bを全閉するようにしている
かかる構成の燃料電池発電プラントとすることによシ、
電極冷却用として蒸気発生用ボイラ12よシミ油冷却水
配管14を介して供給される熱水の一部を、轟該電池冷
却水配%’14に分岐して設けた酸化剤極加湿用配も’
J5aおよびヅ然相極刀ロ湿用白己’M l 5 bを
介して滴ζ人し、この熱水を夫々の蒸気注入器16およ
び17で霧吹き状に吐出して酸化剤極大口マニホールド
4および燃料極大はマニホールド9内に夫々供給するこ
とが可能となることによって、以下のような効果が得ら
れるものである。すなわち、酸化剤極および燃料極の加
湿用蒸気を、蒸気発生用ボイラ12から直接に酸化剤配
%2および燃料配管8へ導く蒸気配管を設ける場合に比
較して、次の如き効果が得られる。
(a) 配管による熱損失を小さくしてプラントの運転
効率を而めることができる。
(b) Rz化剤配管および燃料配管が蒸気の凝縮する
温度以下の場合にも、電池内の酸化剤極および燃$i)
極に加湿用蒸気を供給できるため、各電Jli区を′帛
に加湿してその劣化を抑制し電池の長寿命化を図ること
ができる。
(c)蒸気発生用ボイラ1Zで発生する蒸気を全て燈別
改り+Jri x、x、気として使用できるため、改質
ツ、′ベオ・1カヌ町1を増加してプラントの発電容量
を高めることができる。
(d) 蒸気配管の削除に伴なう配管数の減少により、
グランドの(1:、成の簡素化および建設コストの低減
化ろニーることができる。
尚、−にFjlFT確例において電池冷却水配着から分
岐して+1々けられている加湿配’jg’15a、15
bに1ji(伺けている蒸気注入器16,17を、発電
%=の入ロマニホールド4,9日ではなく燃料電池3入
口近傍の酸化剤配管2.燃料配管8内に配設するように
してもよく、マニホールド内への蒸気注入器の取付けが
内力Br、1−計に有効的である。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれは、酸化剤極および燃
料極の各入口マニホールドの入口近傍位置に蒸気注入器
を設置して電池冷却水配管から酸化剤極および燃料極の
加湿用蒸気を供給するようにしたので、熱損失を小さく
して運転効率を高め、配管内での鍾;;気の(i>i:
 i;il!iの危険性をなくして電極の加瀘を常時可
能とし、また改質用蒸気量の減少をなくして発電力1を
増加させ且つプラント構成の簡素化および建設コストの
低減化を図ることが可能な燃をL小、池5A、屯プラン
トが提供できる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施イ’jil ”5・示す構成図であ
る01・・・酸化剤ガス供給装↑匠、2・・・酸化剤配
管、3・・・燃料電池、4・・・σノ止剤4−伝入ロマ
ニホールド、6・・・酸化剤極出口マニホールド、7・
・・燃料ガス供給装置、8・・・燃料配管、9・・・燃
料極入ロマニホールド、1ノ・・・燃料極出口々二ホー
ルド、12・・・蒸気発生用ボイラ、14・・・電池冷
却水配管、15a、15b・・・酸化剤極、燃料極加湿
配管、16.17・・・酸化剤極、燃料極加湿用蒸気注
入器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 蒸気発生用ボイラと、この蒸気発生用ボイラ、からの電
    気により燃料改質を行なう改質機能を偏え結着ガスを供
    給する燃料ガス供給装置と、酸化剤カスを供給する酸化
    剤ガス供給装置と、燃料極および酸化剤極を有する素電
    池、前記燃料ガス供給装置および酸化剤ガス供給装置か
    ら燃料配管および酸化剤配管を介して尋人される燃料ガ
    スおよび酸化剤ガスを夫々1Jfl記燃料極および酸化
    、電極へ供給する燃料極および1に止剤極大ロマニホー
    ルドよ構成る燃料電池と、この燃料電池に配設され前記
    蒸気発生用ボイラの熱水が冷却水として循環供給される
    電池冷却水配管と、この電池冷却水配管の燃料電池出口
    側から分岐して設けられその先端部が前記燃料極および
    酸化電極大口マニホールドの入口近傍に夫々通じる燃料
    極および酸化剤極加湿配管と、この燃料極および酸化剤
    極加湿配管の前記先端部に夫々設けられ管内に導入され
    る熱水を霧吹き状に吐出する燃料極および酸化剤極加湿
    用蒸気注入器とから構成したことを特徴とする燃料電池
    発電プラント。
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