JPS60177566A - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
- Publication number
- JPS60177566A JPS60177566A JP59032383A JP3238384A JPS60177566A JP S60177566 A JPS60177566 A JP S60177566A JP 59032383 A JP59032383 A JP 59032383A JP 3238384 A JP3238384 A JP 3238384A JP S60177566 A JPS60177566 A JP S60177566A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooler
- cooling water
- fuel cell
- side piping
- control valve
- 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.)
- Pending
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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
- H01M8/04—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
-
- 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)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- 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】
〔発明の利用分野〕
本発明は燃料電池発電システムに関するものである。
第１図には燃料電池発電システムの従来例が示されてい
る。同図に示されているように燃料電池発電システム単
電池が積層された電池本体１、この電池本体ｌに燃料ａ
を水素に改質して供給する燃料改質系統２および空気す
を供給する空気供給系統３、電池本体１を冷却し、電池
本体１すなわち燃料電池を所定の温度に維持する電池冷
却系統統４は電池本体１の中に複数個の単電池を積層す
る毎に設けられたクーラ６、制御弁７、スチームセパレ
ータ８、冷却器９、冷却水循環用ポンプｌＯ等から構成
されている。
る。同図に示されているように燃料電池発電システム単
電池が積層された電池本体１、この電池本体ｌに燃料ａ
を水素に改質して供給する燃料改質系統２および空気す
を供給する空気供給系統３、電池本体１を冷却し、電池
本体１すなわち燃料電池を所定の温度に維持する電池冷
却系統統４は電池本体１の中に複数個の単電池を積層す
る毎に設けられたクーラ６、制御弁７、スチームセパレ
ータ８、冷却器９、冷却水循環用ポンプｌＯ等から構成
されている。
このように構成された燃料電池発電システムの電池冷却
系統４での冷却はクーラ６の入口および出口は水冷却と
して水の飽和蒸気圧以上に昇圧されておシ、制御弁すな
わちバルブ７によシスチームセハレータ８に冷却水をフ
ラッシングさせ、燃料改質系統２に必要なスチームを分
離供給している。すなわち電池本体１を冷却してその温
度を制御すると共に、スチームセパレータ８で冷却水の
一部を蒸発させて生成したスチーム（水蒸気）を燃料の
改質に用いている。従ってスチームセパレータ８の内圧
はクーラ６の内圧よシ小さくする必要があるが、スチー
ムは燃料改質系統２における燃料ａと合流されるので、
その燃料ａとスチームとの合流点１１の圧力によってス
チームセパレータ８の内圧が決ってしまう。
系統４での冷却はクーラ６の入口および出口は水冷却と
して水の飽和蒸気圧以上に昇圧されておシ、制御弁すな
わちバルブ７によシスチームセハレータ８に冷却水をフ
ラッシングさせ、燃料改質系統２に必要なスチームを分
離供給している。すなわち電池本体１を冷却してその温
度を制御すると共に、スチームセパレータ８で冷却水の
一部を蒸発させて生成したスチーム（水蒸気）を燃料の
改質に用いている。従ってスチームセパレータ８の内圧
はクーラ６の内圧よシ小さくする必要があるが、スチー
ムは燃料改質系統２における燃料ａと合流されるので、
その燃料ａとスチームとの合流点１１の圧力によってス
チームセパレータ８の内圧が決ってしまう。
この燃料ａとスチームとの合流点１１の圧力は燃料電池
１の運転圧力に影響し、電池圧力を上げるとスチームセ
パレータ８の内圧も上昇する。従ってこの関係から燃料
電池１の運転温度は電池構成材料および構造によシ上昇
させることが難しいことから、電池性能向上のため高圧
力化が有効にもかかわらず、電池圧力を上昇してゆくと
縦軸にスチーム発生量をとり、横軸に電池運転圧力をと
って電池運転圧力によるスチーム発生量の変化特性が示
されている第２図のように、燃料改質系統に必要なスチ
ーム量Ｖを得ることができなくなり、運転圧力に上限Ｐ
（限界圧力）を生じる欠点があつた。これは第１図でス
チームセパレータ８とクーラ６との間のパルプ７で冷却
水の液化維持による高圧化が必要であったためである。
１の運転圧力に影響し、電池圧力を上げるとスチームセ
パレータ８の内圧も上昇する。従ってこの関係から燃料
電池１の運転温度は電池構成材料および構造によシ上昇
させることが難しいことから、電池性能向上のため高圧
力化が有効にもかかわらず、電池圧力を上昇してゆくと
縦軸にスチーム発生量をとり、横軸に電池運転圧力をと
って電池運転圧力によるスチーム発生量の変化特性が示
されている第２図のように、燃料改質系統に必要なスチ
ーム量Ｖを得ることができなくなり、運転圧力に上限Ｐ
（限界圧力）を生じる欠点があつた。これは第１図でス
チームセパレータ８とクーラ６との間のパルプ７で冷却
水の液化維持による高圧化が必要であったためである。
すなわち電池運転圧力を上げると冷却水の液化維持のだ
めの圧力も上げることになり、スチームセパレータ８へ
のフジツシング圧力差が小さくなシ、スチーム発生が少
なくなる。
めの圧力も上げることになり、スチームセパレータ８へ
のフジツシング圧力差が小さくなシ、スチーム発生が少
なくなる。
本発明は以上の点に鑑みなされたものであシ、発電効率
の向上を可能とした燃料電池発電システムを提供するこ
とを目的とするものである。
の向上を可能とした燃料電池発電システムを提供するこ
とを目的とするものである。
すなわち本発明は単電池が積層された電池本体と、この
電池本体に燃料を水素に改質して供給する燃料改質系統
および空気を供給する空気供給系統と、前記電池本体に
冷却水を流通し、かつこの冷却水の一部を蒸発させて前
記燃料改質系統に供給する電池冷却系統とを備え、前記
電池冷却系統は前記電池本体に設けられたクーラ、スチ
ームセパレータおよび制御弁を有する直列循環系よシ構
成されている燃料電池発電システムにおいて、前記制御
弁を前記クー２の入口側配管に設けると共に、前記クー
ラの出口側配管を前記入口側配管より２倍以上に大きく
したことを特徴とするものであシ、これによってクーラ
内は冷却水の蒸発潜熱によって冷却されるようになる。
電池本体に燃料を水素に改質して供給する燃料改質系統
および空気を供給する空気供給系統と、前記電池本体に
冷却水を流通し、かつこの冷却水の一部を蒸発させて前
記燃料改質系統に供給する電池冷却系統とを備え、前記
電池冷却系統は前記電池本体に設けられたクーラ、スチ
ームセパレータおよび制御弁を有する直列循環系よシ構
成されている燃料電池発電システムにおいて、前記制御
弁を前記クー２の入口側配管に設けると共に、前記クー
ラの出口側配管を前記入口側配管より２倍以上に大きく
したことを特徴とするものであシ、これによってクーラ
内は冷却水の蒸発潜熱によって冷却されるようになる。
以下、図ボした実施例に基づいて本発明を説明する。第
３図および第４図には本発明の一実施例が示されている
。なお従来と同じ部品には同じ符号を付したので説明を
省略する。クーラ６は単電池１２をセパレータ１３を介
して積層する毎に設けられており、クーラホルダー１４
によって支持されている。このクー２６の入口側には入
口側ヘッダー１５、出口側には出口側ヘッダー１６が設
けられており、この入口側ヘッダー１５と入口側配管１
７とは連通しておシ、出口側ヘッダー１６は出口側配管
１８と連通している。このように構成された電池冷却系
統４で本実施例では制御弁７ａをクーラ６の入口側配管
１７に設けると共に、クー２６の出口側配管１８、出口
側ヘッダー１６を入口側配管１７、入口側ヘッダー１５
より２倍以上に大きくした。このようにすることにより
クーラ６内は冷却水の蒸発潜熱によって冷却されるよう
になって、発電効率の向上を可能とした燃料電池発電シ
ステムを得ることができる。
３図および第４図には本発明の一実施例が示されている
。なお従来と同じ部品には同じ符号を付したので説明を
省略する。クーラ６は単電池１２をセパレータ１３を介
して積層する毎に設けられており、クーラホルダー１４
によって支持されている。このクー２６の入口側には入
口側ヘッダー１５、出口側には出口側ヘッダー１６が設
けられており、この入口側ヘッダー１５と入口側配管１
７とは連通しておシ、出口側ヘッダー１６は出口側配管
１８と連通している。このように構成された電池冷却系
統４で本実施例では制御弁７ａをクーラ６の入口側配管
１７に設けると共に、クー２６の出口側配管１８、出口
側ヘッダー１６を入口側配管１７、入口側ヘッダー１５
より２倍以上に大きくした。このようにすることにより
クーラ６内は冷却水の蒸発潜熱によって冷却されるよう
になって、発電効率の向上を可能とした燃料電池発電シ
ステムを得ることができる。
すなわち入口側配管１７には制御弁７ａを設けた。そし
てクーラ６からスチームセパレータ８に到る出口側ヘッ
ダー１６および出口側配管１８の内径を制御弁７ａから
クーラ６に到る入口側配管１７および入口側ヘッダー１
５の内径の２倍以上にした。このようにすることにより
制御弁７ａの出口圧力すなわち冷却水循環用ポンプ１０
の吐出圧を高くしてクーラ６０入口に冷却水を飽和蒸気
圧で供給すると、クーラ６内に入った冷却水は加熱され
て温度が上昇し飽和温度以上になり、冷却水は蒸気化し
て冷却水と蒸気との二相の混合状態で出口側ヘッダー１
６、出口側配管１８に出てくるようになるが、出口側ヘ
ッダー１６および出口側配管１８はその内径を入口側の
それら１５゜ｌ７よシ大含＜シたので、燃料電池１の圧
力を上昇することなく冷却が可能となる。そして出口側
ヘッダー１６、出口側配管１８から出た二相混合状態の
冷却水と蒸気とはスチームセパレータ８で同一圧力によ
る体積膨張によって気液分離され、スチームｄが供給で
きる。このように本実施例によれば制御弁７ａの圧力を
入口冷却水温度における飽和蒸気圧程度に維持すること
により、燃料電池１の発熱はクーラ６内の冷却水の蒸発
潜熱によって冷却され、燃料電池１出口の冷却水温度上
昇が少なくなり、燃料電池１の冷却水入口温度を上げる
ことによシ燃料電池１の高圧力化が可能となり、燃料電
池発電システムの発電効率が大幅に向上できる。また冷
却水量も従来に比べ約１／４から１ ／ ５低減可能と
なって使用水量が少なくなるのみならず、水供給の条件
の悪い地域に立地するととも可能となシ、ランニングコ
スト等が縮少でき、経済的となる。
てクーラ６からスチームセパレータ８に到る出口側ヘッ
ダー１６および出口側配管１８の内径を制御弁７ａから
クーラ６に到る入口側配管１７および入口側ヘッダー１
５の内径の２倍以上にした。このようにすることにより
制御弁７ａの出口圧力すなわち冷却水循環用ポンプ１０
の吐出圧を高くしてクーラ６０入口に冷却水を飽和蒸気
圧で供給すると、クーラ６内に入った冷却水は加熱され
て温度が上昇し飽和温度以上になり、冷却水は蒸気化し
て冷却水と蒸気との二相の混合状態で出口側ヘッダー１
６、出口側配管１８に出てくるようになるが、出口側ヘ
ッダー１６および出口側配管１８はその内径を入口側の
それら１５゜ｌ７よシ大含＜シたので、燃料電池１の圧
力を上昇することなく冷却が可能となる。そして出口側
ヘッダー１６、出口側配管１８から出た二相混合状態の
冷却水と蒸気とはスチームセパレータ８で同一圧力によ
る体積膨張によって気液分離され、スチームｄが供給で
きる。このように本実施例によれば制御弁７ａの圧力を
入口冷却水温度における飽和蒸気圧程度に維持すること
により、燃料電池１の発熱はクーラ６内の冷却水の蒸発
潜熱によって冷却され、燃料電池１出口の冷却水温度上
昇が少なくなり、燃料電池１の冷却水入口温度を上げる
ことによシ燃料電池１の高圧力化が可能となり、燃料電
池発電システムの発電効率が大幅に向上できる。また冷
却水量も従来に比べ約１／４から１ ／ ５低減可能と
なって使用水量が少なくなるのみならず、水供給の条件
の悪い地域に立地するととも可能となシ、ランニングコ
スト等が縮少でき、経済的となる。
因みに本実施例によれば縦軸にスチーム発生量をとり、
横軸に電池運転圧力をとって電池運転圧力によるスチー
ム発生量の変化特性が示されている第５図に示されてい
るように、電池運転圧力を上昇しても従来のように運転
圧力に限界を生じることなく燃料改質系統に必要なスチ
ーム歓ｖを得ることができる。
横軸に電池運転圧力をとって電池運転圧力によるスチー
ム発生量の変化特性が示されている第５図に示されてい
るように、電池運転圧力を上昇しても従来のように運転
圧力に限界を生じることなく燃料改質系統に必要なスチ
ーム歓ｖを得ることができる。
上述のように本発明はクーラ内は冷却水の蒸発潜熱によ
って冷却されるようになって、燃料電池の高圧力化が可
能となシ、発電効率の向上を可能とした燃料電池発電シ
ステムを得ることができる。
って冷却されるようになって、燃料電池の高圧力化が可
能となシ、発電効率の向上を可能とした燃料電池発電シ
ステムを得ることができる。
第１図は従来の燃料電池発電システムの系統図、第２図
は従来の燃料電池発電システムのスチーム発生量と電池
運転圧力との関係を示す特性図、第３図は本発明の燃料
電池発電システムの一実施例の系統図、第４図は同じく
一実施例の電池本体周りの斜視図、第５図は同じく一実
施例のスチーム発生量と電池運転圧力との関係を示す特
性図である。 １、・・・電池本体（燃料電池）、２・・・燃料改質系
統、３・・・空気供給系統、４・・・電池冷却系統、５
・・・水処理装置、６・・・クーラ、７ａ・・・制御弁
、８・・・スチームセパレータ、１０・・・冷却水循環
用ポンプ、１２・・・単電池、１３・・・セパレータ、
１５・・・入口側ヘッダー、１６・・・出口側ヘッダー
、１７・・・入口側配管、１８・・・出口側配管。 代理人 弁理士 高橋明夫 第１ω ７６ 碩１転幻 石
は従来の燃料電池発電システムのスチーム発生量と電池
運転圧力との関係を示す特性図、第３図は本発明の燃料
電池発電システムの一実施例の系統図、第４図は同じく
一実施例の電池本体周りの斜視図、第５図は同じく一実
施例のスチーム発生量と電池運転圧力との関係を示す特
性図である。 １、・・・電池本体（燃料電池）、２・・・燃料改質系
統、３・・・空気供給系統、４・・・電池冷却系統、５
・・・水処理装置、６・・・クーラ、７ａ・・・制御弁
、８・・・スチームセパレータ、１０・・・冷却水循環
用ポンプ、１２・・・単電池、１３・・・セパレータ、
１５・・・入口側ヘッダー、１６・・・出口側ヘッダー
、１７・・・入口側配管、１８・・・出口側配管。 代理人 弁理士 高橋明夫 第１ω ７６ 碩１転幻 石
Claims (1)
- １、単電池が積層された電池本体と、この電池本体に燃
料を水素に改質して供給する燃料改質系統および空気を
供給する空気供給系統と、前記電池本体に冷却水を流通
し、かつこの冷却水の一部を蒸発させて前記燃料改質系
統に供給する電池冷却系統とを備え、前記電池冷却系統
は前記電池本体に設けられたクーラ、スチームセパレー
タおよび制御弁を有する直列循環系よシ構成されている
燃料電池発電システムにおいて、前記制御弁を前記クー
ラの入口側配管に設けると共に、前記クーラの出口側配
管を前記入口側配管よ＃）２倍以上に大きくしたことを
特徴とする燃料電池発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59032383A JPS60177566A (ja) | 1984-02-24 | 1984-02-24 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59032383A JPS60177566A (ja) | 1984-02-24 | 1984-02-24 | 燃料電池発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60177566A true JPS60177566A (ja) | 1985-09-11 |
Family
ID=12357429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59032383A Pending JPS60177566A (ja) | 1984-02-24 | 1984-02-24 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60177566A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6282661A (ja) * | 1985-10-08 | 1987-04-16 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 燃料電池の冷却装置 |
| EP1381104A1 (de) * | 2002-07-12 | 2004-01-14 | Stefan Höller | Brennstoffzellenstapel mit Gegestromkühlung und einer Vielzahl von Kühlmittelsammelkanälen parallel zur Stapelachse |
| JP2016157597A (ja) * | 2015-02-25 | 2016-09-01 | 株式会社Ihi | 燃料電池発電装置と方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5782973A (en) * | 1980-11-11 | 1982-05-24 | Hitachi Ltd | Fuel cell generation plant |
-
1984
- 1984-02-24 JP JP59032383A patent/JPS60177566A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5782973A (en) * | 1980-11-11 | 1982-05-24 | Hitachi Ltd | Fuel cell generation plant |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6282661A (ja) * | 1985-10-08 | 1987-04-16 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 燃料電池の冷却装置 |
| EP1381104A1 (de) * | 2002-07-12 | 2004-01-14 | Stefan Höller | Brennstoffzellenstapel mit Gegestromkühlung und einer Vielzahl von Kühlmittelsammelkanälen parallel zur Stapelachse |
| WO2004015807A1 (de) * | 2002-07-12 | 2004-02-19 | H-Tec Wasserstoff-Energie-Systeme Gmbh | Brennstoffzellenstapel mit gegenstromkühlung und einer vielzahl von kühlmittelsammelkanälen parallel zur stapelachse |
| CN100346522C (zh) * | 2002-07-12 | 2007-10-31 | H－Tec氢能系统有限公司 | 配有逆流冷却装置及多个平行于燃料电池堆轴线的冷却剂收集通道的燃料电池堆 |
| JP2016157597A (ja) * | 2015-02-25 | 2016-09-01 | 株式会社Ihi | 燃料電池発電装置と方法 |
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