JPS61216704A - 燃料電池システムにおける水回収系の脱気装置 - Google Patents
燃料電池システムにおける水回収系の脱気装置Info
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- JPS61216704A JPS61216704A JP60054472A JP5447285A JPS61216704A JP S61216704 A JPS61216704 A JP S61216704A JP 60054472 A JP60054472 A JP 60054472A JP 5447285 A JP5447285 A JP 5447285A JP S61216704 A JPS61216704 A JP S61216704A
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- Japan
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- water
- ejector
- fuel cell
- cell system
- pressure
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- 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
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
- H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
-
- 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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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Degasification And Air Bubble Elimination (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〕 ゛
本発明は燃料電池システムにおける水回収系の脱気装置
に係り、特に回収水から効果的に脱気を行う方法に関す
るものである。
に係り、特に回収水から効果的に脱気を行う方法に関す
るものである。
従来の天然ガスを燃料とする燃料電池システムとその水
回収系の例を第１図に示す、すなわち燃料電池システム
は電池本体１．リフオーマ２．シフトコンバータ３．ス
チームドラム４．混合器５゜冷却水ポンプ６および水回
収系２０等からなる。
回収系の例を第１図に示す、すなわち燃料電池システム
は電池本体１．リフオーマ２．シフトコンバータ３．ス
チームドラム４．混合器５゜冷却水ポンプ６および水回
収系２０等からなる。
ここで、冷却水ポンプ６、スチームドラム４等が含まれ
る電池冷却系３０では、スチームドラム４からリフオー
マでの水蒸気改質反応に必要な水蒸気を供給しているた
め、その供給量に相当する水を補給する必要がある。そ
のための装置が水回収系である。
る電池冷却系３０では、スチームドラム４からリフオー
マでの水蒸気改質反応に必要な水蒸気を供給しているた
め、その供給量に相当する水を補給する必要がある。そ
のための装置が水回収系である。
すなわち、リフオーマ２の燃焼部や電池本体１の空気極
からの排ガスは熱交換器８で冷却され。
からの排ガスは熱交換器８で冷却され。
水分が凝縮する。凝縮した回収水には二酸化炭素等が溶
融しており、接触している機器類の金屑表面を腐蝕する
ので、これを防ぐため脱気装置９にて溶融ガスを脱気し
た後、水タンク１０に溜められる。水タンク１０に溜め
られた水は給水ポンプ７により電池冷却系３０に圧送さ
れるが、余分の水はレリーフ弁１１によりタンク１ｏに
戻される。
融しており、接触している機器類の金屑表面を腐蝕する
ので、これを防ぐため脱気装置９にて溶融ガスを脱気し
た後、水タンク１０に溜められる。水タンク１０に溜め
られた水は給水ポンプ７により電池冷却系３０に圧送さ
れるが、余分の水はレリーフ弁１１によりタンク１ｏに
戻される。
尚、太い実線矢印は天然ガスおよび反応ガスの経路、一
点鎖線矢印は空気の経路、二点鎖線矢印は排ガスの経路
、破線矢印は水蒸気の経路、細い実線矢印は水の経路を
示している。
点鎖線矢印は空気の経路、二点鎖線矢印は排ガスの経路
、破線矢印は水蒸気の経路、細い実線矢印は水の経路を
示している。
ここで、従来の脱気装置９の方式は第２図（ａ）に示す
ように、脱気タンク９Ａに回収水を溜めておき、電気あ
るいは蒸気によるヒータ９Ｂにより加熱し脱気する方法
、あるいは第２図（ｂ）に示すように窒素によりバブリ
ングする方法等がある。
ように、脱気タンク９Ａに回収水を溜めておき、電気あ
るいは蒸気によるヒータ９Ｂにより加熱し脱気する方法
、あるいは第２図（ｂ）に示すように窒素によりバブリ
ングする方法等がある。
しかしながら、ヒータによる方法では供給する電気ある
いは蒸気のために相当量のエネルギを消費するために燃
料電池システムの効率低下につながるといった不具合が
ある。
いは蒸気のために相当量のエネルギを消費するために燃
料電池システムの効率低下につながるといった不具合が
ある。
また、窒素によるバブリングの方法も常時窒素を供給し
なければならないといった欠点がある。
なければならないといった欠点がある。
なお、一般的な従来の燃料電池システム、水回収系につ
いては例えば「化学経済Ｊ １９８３．８月号掲載の竹
下宗−氏にょる「期待される燃料電池発電システムｊ
ｐ、５７に紹介されている。
いては例えば「化学経済Ｊ １９８３．８月号掲載の竹
下宗−氏にょる「期待される燃料電池発電システムｊ
ｐ、５７に紹介されている。
（発明の目的〕
本発明の目的は上記の問題点を解決するためのもので、
燃料電池システムの効率をあまり低下させることなく１
回収水に溶融しているガスを脱気するための装置を提供
することにある。
燃料電池システムの効率をあまり低下させることなく１
回収水に溶融しているガスを脱気するための装置を提供
することにある。
本発明は燃料電池システムに水を圧送するための給水ポ
ンプの出口から余分な水を水タンクへ逃すレリーフ弁に
、このレリーフ弁から逃された水によって駆動されるエ
ゼクタを設け、このエゼクタの吸引口にオリフィスを設
け１回収水の圧力を低下させ小さなエネルギで脱気する
ようにしたものである。
ンプの出口から余分な水を水タンクへ逃すレリーフ弁に
、このレリーフ弁から逃された水によって駆動されるエ
ゼクタを設け、このエゼクタの吸引口にオリフィスを設
け１回収水の圧力を低下させ小さなエネルギで脱気する
ようにしたものである。
以下１本発明の一実施例を第３図および第４図により説
明する。
明する。
第３図は本発明の構成を示した燃料電池システムの水回
収系の系統図である。水回収系以外の燃料電池システム
の構成は第１図のものと同様であるので説明は省略する
。
収系の系統図である。水回収系以外の燃料電池システム
の構成は第１図のものと同様であるので説明は省略する
。
まず燃料電池システムから発生した排ガスは熱交換器８
により約５０〜６０”Ｃ程度に冷却され、ガス中の水分
が凝縮する。凝縮した回収水はドレン管１４により、エ
ゼクタ１２の吸引口に設けら□れたオリフィス１３の上
流側へ導かれる。
により約５０〜６０”Ｃ程度に冷却され、ガス中の水分
が凝縮する。凝縮した回収水はドレン管１４により、エ
ゼクタ１２の吸引口に設けら□れたオリフィス１３の上
流側へ導かれる。
ここでエゼクタ１２は、ポンプ７により燃料電池システ
ムへ水タンク１０より圧送される水の内。
ムへ水タンク１０より圧送される水の内。
レリーフ弁１１によって逃がされた高圧の水によって駆
動される。
動される。
回収水は前記オリフィス１３の小さな穴を追加しこのエ
ゼクタ１２に流入する。ここでエゼクタ１２の作用によ
り減圧され、このとき回収水に溶存している二酸化炭素
等のガスが気泡となって出てくる。
ゼクタ１２に流入する。ここでエゼクタ１２の作用によ
り減圧され、このとき回収水に溶存している二酸化炭素
等のガスが気泡となって出てくる。
その後、回収水および発生した気泡はエゼクタ１２の駆
動水と合流して水タンク１ｏに流入し、気泡は水タンク
１０の上部がら排ガスと合流して系外へ排出される。
動水と合流して水タンク１ｏに流入し、気泡は水タンク
１０の上部がら排ガスと合流して系外へ排出される。
第４図は上述のエゼクタ１２とその廻りの詳細を示した
ものである。
ものである。
、すなわち、エゼクタ１２はレリーフ弁１１からの高圧
水の圧力を速度エネルギに変換するノズル部１２Ａと圧
力回復を行う拡大管１２Ｂおよび減圧空間を形成するエ
ゼクタケース１２Ｃからなる。
水の圧力を速度エネルギに変換するノズル部１２Ａと圧
力回復を行う拡大管１２Ｂおよび減圧空間を形成するエ
ゼクタケース１２Ｃからなる。
尚、回収水が減少したとき、エゼクタ１２が徘
、。
、。
ガスを吸引することのないようにガス吸引防止管
□、゛１５によってドレン管１４の水面を水タン
ク１０の水面のレベルと同一に保っている。
□、゛１５によってドレン管１４の水面を水タン
ク１０の水面のレベルと同一に保っている。
、また、給水ポンプ７は一般に取扱い流量が非常に小さ
いため補機損として燃料電池システムの効従ってレリー
フ弁１１による逃し量を増しても効 １１を
率に与える影響は非常に小さい（０，１％以下）。
いため補機損として燃料電池システムの効従ってレリー
フ弁１１による逃し量を増しても効 １１を
率に与える影響は非常に小さい（０，１％以下）。
率にはほとんど影響しない、：ｌ；
一般に、液体に溶存している気体を放出させる方法とし
ては加熱する方法と減圧する方法とがあ □
パ′］る。しかしながら、加熱する方法は温度が比較的
１゛低い状態から加熱する場合は効果が大
きいが、本 ｉｏ、回収水のようにすでに５
０〜６０℃になっている 、。
ては加熱する方法と減圧する方法とがあ □
パ′］る。しかしながら、加熱する方法は温度が比較的
１゛低い状態から加熱する場合は効果が大
きいが、本 ｉｏ、回収水のようにすでに５
０〜６０℃になっている 、。
ものではあまり効果がない、パ
これに対し圧力の場合は以下に示す。
ヘンリーの法則：Ｐ＝ＥＸ
ここで、Ｐ：液と平衡にある気相中の溶質ガス分圧（ａ
ｔ＋ｍ） Ｅ：ヘンリ一定数（ａｔｍ １モル分率〕Ｘ：液相中の
溶質ガスのモル分率 に従い、溶存するガス量は圧力に比例するため減圧の効
果が非常に大きいことがわかる。
ｔ＋ｍ） Ｅ：ヘンリ一定数（ａｔｍ １モル分率〕Ｘ：液相中の
溶質ガスのモル分率 に従い、溶存するガス量は圧力に比例するため減圧の効
果が非常に大きいことがわかる。
従って、本実施例によれば、小さなエネルギによって大
きな脱気の効果があることがわかる。
きな脱気の効果があることがわかる。
本発明によれば、燃流電池システムに水を圧送する給水
ポンプの出口に余分の水を逃すレリーフ弁を設け、この
レリーフ弁から逃された水によって駆動されるエゼクタ
を設けると共に、このエゼクタにオリフィスを設けるよ
うにしたので、燃料電池システムの効率をほとんど損う
ことなく１回収水を減圧することができるため、効率を
低めることなく脱気効果を上げること・ができること、
脱気効果そのものを従来より高めることができることか
ら、電池冷却系の腐蝕を低減することができる。
ポンプの出口に余分の水を逃すレリーフ弁を設け、この
レリーフ弁から逃された水によって駆動されるエゼクタ
を設けると共に、このエゼクタにオリフィスを設けるよ
うにしたので、燃料電池システムの効率をほとんど損う
ことなく１回収水を減圧することができるため、効率を
低めることなく脱気効果を上げること・ができること、
脱気効果そのものを従来より高めることができることか
ら、電池冷却系の腐蝕を低減することができる。
第１図は従来の燃料電池システムとその水回収系を示す
系統図、第２図は従来の脱気装置の概略図、第３図は本
発明の水回収系を示す系統図、第４図は本発明による脱
気装置の断面図である。 １・・・電池本体、２・・・リフオーマ、３・・・シフ
トコンバータ、４・・・スチームドラム、５・・・混合
器、６・・・冷却水ポンプ、７・・・給水ポンプ、８・
・・熱交換器、９・・・脱気装置、９Ａ・・・脱気タン
ク、９Ｂ・・・ヒータ、９Ｃ・・・パージバイブ、１０
・・・水タンク、１１・・・レリーフ弁、１２・・・エ
ゼクタ、１３・・・オリフィス、２０・・・水回収系、
３０・・・電池冷却系。 寥１目 竿２目
系統図、第２図は従来の脱気装置の概略図、第３図は本
発明の水回収系を示す系統図、第４図は本発明による脱
気装置の断面図である。 １・・・電池本体、２・・・リフオーマ、３・・・シフ
トコンバータ、４・・・スチームドラム、５・・・混合
器、６・・・冷却水ポンプ、７・・・給水ポンプ、８・
・・熱交換器、９・・・脱気装置、９Ａ・・・脱気タン
ク、９Ｂ・・・ヒータ、９Ｃ・・・パージバイブ、１０
・・・水タンク、１１・・・レリーフ弁、１２・・・エ
ゼクタ、１３・・・オリフィス、２０・・・水回収系、
３０・・・電池冷却系。 寥１目 竿２目
Claims (1)
- 燃料電池システムからの排気ガスを冷却しガス中の水分
を凝縮させるための熱交換器と、前記熱交換器と配管に
て連らなる凝縮水を溜めるための水タンクと、前記水タ
ンクからの水を吸入し燃料電池システムへ圧送するため
の給水ポンプと、前記給水ポンプ出口から余分の水を水
タンクへ逃すためのレリーフ弁とからなる燃料電池シス
テムの水回収系において、前記レリーフ弁から逃された
水によつて駆動されるエゼクタと、そのエゼクタの吸引
口に連結されたオリフィスを設けたことを特徴とする燃
料電池システムにおける水回収系の脱気装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60054472A JPS61216704A (ja) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | 燃料電池システムにおける水回収系の脱気装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60054472A JPS61216704A (ja) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | 燃料電池システムにおける水回収系の脱気装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61216704A true JPS61216704A (ja) | 1986-09-26 |
Family
ID=12971614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60054472A Pending JPS61216704A (ja) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | 燃料電池システムにおける水回収系の脱気装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61216704A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0287035A2 (en) * | 1987-04-16 | 1988-10-19 | International Fuel Cells Corporation | Separation of gaseous hydrogen from a water-hydrogen mixture in a fuel cell power system operating in a weightless environment |
| WO1999021240A1 (de) * | 1997-10-16 | 1999-04-29 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Brennstoffzelle mit entgasungseinrichtung |
| US6743540B2 (en) * | 2001-07-31 | 2004-06-01 | Plug Power Inc. | Method and apparatus for collecting condensate in an integrated fuel cell system |
| KR100700183B1 (ko) * | 2000-12-29 | 2007-03-27 | 주식회사 엘지이아이 | 연료전지의 연료회수장치 |
| JP2008004467A (ja) * | 2006-06-26 | 2008-01-10 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池発電システム |
| US7700208B2 (en) | 2007-07-20 | 2010-04-20 | Hyundai Motor Company | Water trap device for fuel cell vehicle |
| KR101128618B1 (ko) | 2009-11-06 | 2012-03-26 | 주식회사 효성 | 연료전지 시스템 |
-
1985
- 1985-03-20 JP JP60054472A patent/JPS61216704A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0287035A2 (en) * | 1987-04-16 | 1988-10-19 | International Fuel Cells Corporation | Separation of gaseous hydrogen from a water-hydrogen mixture in a fuel cell power system operating in a weightless environment |
| WO1999021240A1 (de) * | 1997-10-16 | 1999-04-29 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Brennstoffzelle mit entgasungseinrichtung |
| KR100700183B1 (ko) * | 2000-12-29 | 2007-03-27 | 주식회사 엘지이아이 | 연료전지의 연료회수장치 |
| US6743540B2 (en) * | 2001-07-31 | 2004-06-01 | Plug Power Inc. | Method and apparatus for collecting condensate in an integrated fuel cell system |
| JP2008004467A (ja) * | 2006-06-26 | 2008-01-10 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池発電システム |
| US7700208B2 (en) | 2007-07-20 | 2010-04-20 | Hyundai Motor Company | Water trap device for fuel cell vehicle |
| KR101128618B1 (ko) | 2009-11-06 | 2012-03-26 | 주식회사 효성 | 연료전지 시스템 |
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