JPS61232569A - 燃料電池発電システム - Google Patents

燃料電池発電システム

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JPS61232569A
JPS61232569A JP60072554A JP7255485A JPS61232569A JP S61232569 A JPS61232569 A JP S61232569A JP 60072554 A JP60072554 A JP 60072554A JP 7255485 A JP7255485 A JP 7255485A JP S61232569 A JPS61232569 A JP S61232569A
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fuel cell
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昭治 山口
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    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612Combination 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
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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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、燃料電池発電システムに関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来、燃料の有しているエネルギーを直接を気的エネル
ギーに変換するものとして燃料電池が知られている。第
3図にこの燃料電池を用いた発電ユニットの概略系統お
よび回路構成を示し説明する。
燃料電池lは多数のセル2を直列接続して成り、酸化剤
として酸素(配管3)、燃料剤として水素(配管4)が
供給され、電気化学的反応により直流電力を発生する。
この直流電力は、直流遮断器5を介してインバータ6で
交流電力に変換して電力系統lOに供給される。
また11は気水分離器であって、燃料電池内の反応によ
る発熱を除去するための冷却水系統7の中にあって、電
池を冷却し自らは加熱された冷却水(熱水または2相流
体)を蒸気と水に分離しく熱水の場合は減圧する)、蒸
気は後述する改質器13へ、水は再び冷却水として燃料
電池1にもどすためのものである。
改質器13に送られた蒸気は直前で原燃料(一般には天
然ガス)と混合されて器内に入り、内部に充填された触
媒の作用によって燃料電池1の燃料である水素を主体と
し残りの大部分が二酸化炭素であるガスに変成される。
上記作用は吸熱反応であるため、図示してはいないが、
改質器13には燃焼室が設けられ、外部から空気及び水
素(電池排燃料あるいは天然ガス)が供給されて反応平
衡状態を維持するだめの熱が供給される。
一方起動時には、燃料電池の発熱が少ないため、上記蒸
気を発生するための電気ヒータ12を気水分離器11に
内蔵している。
またこの電気ヒータ12は上記と同様燃料電池の発熱が
十分でない、部分負荷時にも使用される。
第4図の曲線1は一般的な燃料電池発電ユニットの不足
蒸気量と負荷の関係を示したもので、無負荷待機時の蒸
気発生量が最も少なく、同図曲線2の如く必要な蒸気量
の大部分を電気ヒータの加熱によって発生させる必要が
あり、負荷の上昇に伴って電池の発熱も増大するため不
足量が減少するが、定格負荷の2/3程度までは自己充
足できない。それ以上では逆に蒸気が余るため余剰蒸気
は冷却して補給水用水タンクにもどされる。
上記電気ヒータの必要容量は大きく定格出力の20〜3
01 Kも達し、且つ起動、負荷変化に要する時間を短
縮しようとすればするほど大きくなる。
しかもこの電気ヒータは起動1部分負荷時といった比較
的短期間にしか使用されず、その設備費は経済性を阻書
する一因ともなっている。
一方燃料電池発電システムは小容量でも発電効率が高い
ため中、大容量の発電システムであっても小容量の発電
ユニットを複数台併設した方が起動特性も艮く、また技
術上の困難さを回避し発電システムの信頼性を上げる点
でも望ましいが、このように複数台併設した従来のシス
テムでは構成機器も多くコスト上の難点があると共に制
御機構も複雑となる欠点を有する。
〔発明の目的〕
本発明は複数の燃料電池発電ユニットを併設したマルチ
発電システムまたは熱併給発電システムにおいて従来の
よりな1ユニットに1基のしかも大容量の電気ヒータ設
置する不経済性と制御機構の複雑さを解消し、システム
全体の信頼性をも向上させうる燃料電池発電システムを
提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
上記の目的を達成するために、本発明ではマルチ発電シ
ステムおよびマルチ発電熱併給システムにおいて起動時
や部分負荷時の蒸気発生用電気ヒータあるいは同ヒータ
と気水分離器を各ユニットに1基ずつではなく、同一発
電システム内で1基のみ設置しそれを各ユニットで共用
できるようにするものである。
〔発明の実施例〕
第1図は本発明の一実施例を示す系統および回路構成図
であ−リ、第3図と同一部分には同一符号を付してその
説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる
。すなわち、第1図において15は各発電ユニットの気
水分離器11を連絡する蒸気管であり、その分校管16
および調節弁あるいは遮断弁17 (両者弁設置される
場合も含む)を介して必要とする発電ユニットの改質器
13に水蒸気を供給することができるようになっている
。電池冷却水系7にある気水分離器11は1ユニット分
のみの電気ヒータ12を内蔵しており、他の発電ユニッ
トは内蔵していない。もちろん電気ヒータ内蔵の気水分
離器はどのユニットにあっても良い。第1図は1台目の
起動が終了した後の2台目の起動途中の状態を示してお
り、弁17の中で黒く塗ったものは閉じた状態を、また
他の弁は開いた状態を示している。
1台目の発電ユニットの起動が終了すると、電池セル2
の発熱で改質用蒸気をまかなうことができ電気ヒータ1
1は不要となる。この電気ヒータ不要となる点は、厳密
には第4図曲線1における75チ定格負荷近辺であり、
この負荷も各発電システムによって異なるため以後の説
明における起動終了点とは電気ヒータが不要となる負荷
までとった状態を指す。
この状態では、他ユニットへの蒸気供給は不要なので分
枝管16にある弁t7は1台目を除いてすべて閉じてい
るが、2台目が起動に入ると2台目の弁のみが開いて起
動に必要な蒸気を供給する。但し気水分離器11から分
枝管16への連結管18にある弁19は電池側の発熱が
少ない間は閉じておき、蒸気が発生し始めたら、開ける
この場合1台目の発電ユニットの余剰蒸気も利用できる
ので第4図の曲線3に示すように電気ヒータ12の消費
電力は少なくすることができる。
3台目起動には1白目、2台目の余剰蒸気が使えるので
さらに電気ヒータ12の消費電力は少なくて済み、併設
台数によっては起動に電気ヒータの不要なユニットも出
る可能性がある。
一方、2台目の気水分離器11の蒸気発生量が増すにつ
れて弁【7を絞りながら電気ヒータ12の負荷を減らし
て行き自己補給に切り換える。また電気ヒータの容量に
余裕の出る負荷に達したならば3台目の起動を開始する
ことができる。
また本発明の他の実施例について、第2図に示すように
気水分離器11もまとめて全ユニットで1台とすれば、
全ユニット運転中の気水分離を行うだけの容量を確保す
るため内容積は若干大きくなるが、経済的効果も大きく
、システム・制御機構を更に単純にすることもできる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、マルチ発電シス
テムや熱併給発電システムにおいて大容量のヒータを複
数個使用する必要もなく、1台分の起動および部分負荷
に必要な容量でよく、経済性の大幅な改善と制御機構の
本線化による信頼性向上ができる燃料電池発電システム
を提供することができる。また2台目以降の起動には既
に起動を終了した各ユニットの余剰蒸気を利用すること
ができるので起動損失を小さくする効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す系統・回路構成図、第
2図は本発明の他の実施例を示す系統・回路構成図、第
3図は従来の燃料電池発電ユニットの概略系統・回路構
成図、第4図は負荷と発電ユニット不足蒸気量および電
気ヒータによる必要蒸発量の関係を示すグラフである。 1・・・燃料電池、    2・・・燃料電池セル構成
、6・・インバータ、    7・・電池冷却水系統、
10・・電力系統、11・・気水分離器、12・・・電
気ヒータ、   13・・・改質器、15・・・気水分
離器連絡管、  16・・・分枝管、t7・・調節弁、
止め弁、 18・・・気水分離器−分校管連結管、19・・調節弁
、止め弁。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 (ほか1名)第2図 第4図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも原燃料を改質する改質器、改質用蒸気
    を発生させる気水分離器、改質用蒸気の熱源を燃料電池
    から得るための気水分離器および不足熱を供給する電気
    ヒータおよび燃料電池を具備したリン酸水溶液電解質燃
    料電池発電ユニットを複数台併設したマルチ発電システ
    ムまたは熱併給発電システムにおいて、上記1ユニット
    分相当あるいはそれ以下の容量の電気ヒータを各ユニッ
    トに個々に設けることなしに1ユニットのみに設け、こ
    の電気ヒータで発生させた蒸気を同一システム内の他ユ
    ニットにも供給できる配管設備と、調節弁、止め弁およ
    びその制御機器を設け、各ユニットの起動時、部分負荷
    時の暖機用または改質用蒸気の不足分を前記1ユニット
    に設けられた電気ヒータで発生した蒸気で補うことを特
    徴とした燃料電池発電システム。
  2. (2)マルチ発電システムまたは熱併給発電システムに
    おいて、気水分離器および電気ヒータをそれぞれ各ユニ
    ットに設けることなしに1台の気水分離器および電気ヒ
    ータのみを設け、ここで発生した蒸気を各ユニットに供
    給するための配管設備と調節弁、止め弁とその制御装置
    を設け各ユニットの起動時、部分負荷時の暖機用または
    改質用蒸気の不足分を補うことを特徴とした特許請求の
    範囲第1項に記載の燃料電池発電システム。
JP60072554A 1985-04-08 1985-04-08 燃料電池発電システム Expired - Lifetime JPH0760691B2 (ja)

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