JPS61294765A - 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
JPS61294765A
JPS61294765A JP60137304A JP13730485A JPS61294765A JP S61294765 A JPS61294765 A JP S61294765A JP 60137304 A JP60137304 A JP 60137304A JP 13730485 A JP13730485 A JP 13730485A JP S61294765 A JPS61294765 A JP S61294765A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
fuel cell
fuel
cooling water
group
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
Application number
JP60137304A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeo Shinjo
新城 茂夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP60137304A priority Critical patent/JPS61294765A/ja
Publication of JPS61294765A publication Critical patent/JPS61294765A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は燃料電池に燃料ガス、酸化、剤ガスおよびおよ
び冷却水を供給、排出する配管路の配置、据付は構造な
らびに保温構造を考慮した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〕
燃料電池は、燃料の有する化学エネルギーを電気化学プ
ロセスで酸化させることにより、酸化反応に伴って放出
される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。この燃料電池を用いた発電システムは、比較的
小さな規模でも発電の熱効率が40〜50%にも達し、
新鋭火力発電をはるかにしのぐと期待されている。また
、近年大きな社会問題になっている公害要因であるSO
X、NOXの排出が極めて少なく、さらに発電システム
内に燃焼サイクルを含まないので、大量の冷却水を必要
としない、振動音が小さい等、原理的に高いエネルギー
変換効率が期待できると共に、騒音・排ガス等の環境問
題が少なく、さらにはまた負荷変動に対して応答性が良
い等の特徴があることから、その開発、実用化の研究に
期待と関心が寄せられてきている。
このような燃料電池発電システムのうち小規模のものは
実用化が近いが、大容量の燃料電池発電システムの実用
化への最大の技術的問題点は、その構造上および作業性
あるいは輸送上の制約等があるため、燃料電池の単器容
量に大幅な増加は望めないことにより多数台の燃料電池
が必要となり、この多数台の燃料電池をいかに効率良く
配設し、その据付はスペースを縮小化できるかにかかっ
ている。さらに、いかにして保温構造を合理化し、熱効
率の向上ひいては発電効率の向上を図るかということが
ある。
さて第5図は、このような燃料電池の原理を断面図にて
示したものである。すなわち、図において一組の多孔質
電極1の間にリン酸等の電解液を含浸させた電解質層2
を介在させて単電池を形成し、この単電池の両端面(こ
燃料ガスである水素Hと酸化剤ガスである空気Aを連続
して供給する。
このようにすると、反応生成物および反応残余物りが外
部に連続して排出されるので、発電が長期にわたって継
続される。
また第6図は、このような燃料電池の基本的構成を断面
図にて示したものである。すなわち、図において電解質
マトリックス層3の両側に正極4および負極5が配設さ
れて四角形の板状をなす単電池が形成され、この単電池
を発電装置として使用するために多数の単電池が直列に
結合されて積層されているが、これら単電池の間にはガ
スを供給するための溝を設けたインクコネクタ6が配設
され、上記単電池と交互に積み重ねられている。
この溝付インタコネクタ6には、対向する二側縁に開口
する複数の溝が設けられており、−側面の溝を流路とす
る水素ガス流路7と、他の側面の溝を流路とする空気流
路8は互いに直交する方向に配列されている。
ところで、現在開発が進められている燃料電池は第7図
(a)および(b)にその平面図および縦断面図を夫々
示す如く、上記のような単電池を四角柱状に複数個積層
してセルスタック9が構成され、その四周の側面には反
応ガス供給用のマニホールド10が取付けられている。
このマニホールド10には、それぞれ水素ガス供給管1
1、水素ガス排出管12、空気供給管13、空気排出管
14の各種配管路が接続されており、水素ガスおよび空
気はセルスタック9内を図示矢印A、B方向に流れる。
また、セルスタック9の運転温度は高い方が反応論的に
は好ましいが、構成材料の耐熱性や電解質の蒸気圧等の
制約から200℃前後に維持することが望ましい。従っ
て、セルスタック9内に埋設された導管内に冷却水を循
環させて、燃料電池起動時の加熱と、運転中に発生する
熱を冷却するようにしている。すなわち、この型の燃料
電池Nでは第7図(a)に示したように、冷却水供給管
15および冷却水排出管16の配管路が配設され、冷却
水はセルスタック9内を図示破線Cのように循環してい
る。さらに燃料電池Nの出力は、直流でセルスタック9
の上下端に配設された電力端子(正極)17、電力端子
(負極)18から、接続導体19およびブッシング20
を介してタンク21外に引出される。
以上説明したような燃料電池Nの中身はタンク21内に
収納され、タンク21内にはマニホールド10やその他
からの水素ガスが漏れ、空気と混合して反応する危険を
防止するために、窒素ガス等の不活性ガスが封入されて
いる。
ところで、第7図(a)(b)に示したような燃料電池
においては、その単器容量は単電池面積とその積層個数
に比例する。しかし、単電池Nを構成する多孔質電極板
を全面均一な厚さに成形する製作上の制約や、脆い材質
であることからの積層作業の制約、さらには全面均一な
締付は力が得られにくい等の制約より、その面積を大幅
に増大することは困難であり、また単電池Nの積層個数
も輸送上の制約あるいは、積層作業の制約等のため眼界
があることより、セルスタック1個当りの容量は200
〜500kwに抑制される。従って、大容量の燃料電池
発電システムの実用化に際しては、数十個あるいは数百
側の燃料電池を併設する必要がある。そのため、燃料電
池に水素ガス、空気および冷却水を供給、排出する各種
配管路の配設あるいは電力端子の接続をいかに行なうか
によって、所要据付はスペースあるいは点検、保守作業
の難易度に大きな影響を与えることになる。また、燃料
電池はセルスタックの構成材料、その他の条件等より寿
命があり、その寿命時間は未だ明確にされていないが、
寿命のきた燃料電池から交互に交換していくことから、
燃料電池本体の搬入。
搬出作業の難易度にも影響してくる。
特に、水素ガス、空気および冷却水を供給、排出する配
管路は本数も多く、その配置は燃料電池発電システムの
据付はスペースに最も大きな影響を与える。しかし、従
来から提案されているこの種の燃料電池を使用した発電
システムは、上記のような要望を充分に満足するもので
はなく、その改良が強く望まれてきているのが現状であ
る。
〔発明の目的〕
本発明は上記のような事情を考慮して成されたもので、
その目的はシステム全体の所要据付はスペースを大幅に
縮小すると共に、点検、保守作業および寿命のきた燃料
電池の交換時の搬入、搬出作業を容易に行なうことが可
能な燃料電池発電システムを提供することにある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために本発明では、電解質′を含浸
させた電解質層を挟んで一対の多孔質電極を配置してな
る単電池を複数個積層して成るセルスタックをタンク内
に収納した燃料電池を複数個併設した燃料電池群と、燃
料ガス、酸化剤ガスおよび冷却水を発生、処理するガス
処理装置群と、上記燃料電池群とガス処理装置群とを接
続しかつ上記燃料電池に燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷
却水を供給、排出する複数本の配管路とから構成される
燃料電池における、上記燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷
却水を供給、排出する複数本の配管路を地中に埋設する
ことにより、地上の配管路所要据付はスペースを不要と
するようにしたことを特徴とする。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を第1図および第2図に示す一実施例につ
いて説明する。なお、第5図乃至第7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。
本実施例による燃料燃料電池発電システムは、燃料電池
群と、水素ガス等の燃料ガス、空気等の酸化剤ガスさら
には冷却水等を発生、処理するガス処理装置群とを、各
種配管路で接続したものである。
すなわち、第1図は燃料電池群の一部と、水素ガス等の
燃料ガス、空気等の酸化剤ガスさらには冷却水の供給、
排出管の構成例を示す平面図であり、第2図は同じくそ
の正面図である。図において、燃料電池Nはタンク21
内にセルスタッグを収納したもので、複数列に並列配置
している。また、上記燃料電池Nに供給するあるいは燃
料電池Nから排出される、水素ガス等の燃料ガス、空気
等の酸化剤ガスさらには冷却水等を発生、処理する図示
しないガス処理装置と複数個の燃料電池Nとの間を接続
する各種配管路は、主管路群22と枝管路群23と接続
管25とから構成している。
そして、これら主管路群22および枝管路群23の管路
はいずれも、地中Gに水平方向に直線的に設けられたピ
ット24の内部に、水平方向に数列平行に並べて収納し
ている。ここで、ピット24は上部が地面で開放する溝
形をなすものであり、ピット24の上関部は全体にわた
ってカバー26が耐直され閉塞している。さらに、複数
個の燃料電池Nは、上記ピット24に配列された枝管路
群23の両面に近接しかつ当該枝管路群23と平行して
配列すると共に、当該枝管路群23と複数本の接続管2
5により接続している。
このように構成した本実施例の燃料電池発電システムに
おいては、複数個の燃料電池Nと、水素ガス等の燃料ガ
ス、空気等の酸化剤ガスさらには冷却水等を発生、処理
するガス処理装置群とを接続する各種配管路群22.2
3は、地中Gに設けられたピット24の内部に収納する
ーようにしていることから、地上の配管路所要据付はス
ペースを不要としてシステム全体の所要据付はスペース
を大幅に縮小することができる。また、地中Gに設けら
れたピット24のカバー26上を、点検、保守作業用の
通路および寿命のきた燃料電池Nの交換時の搬入、搬出
作業路として使用することができ、かかる作業を容易に
行ない作業の安全性確保と作業性の改善を図ることが可
能となる。
以上のように本実施例による燃料電池発電システムでは
、複数個の燃料電池Nに燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷
却水を供給、排出する複数本の配管路22.23を、地
中Gに設けたピット24の内部に収納する構成としたの
で、システム全体の所要据付はスペースを大幅に縮小す
ると共に、点検、保守作業および寿命のきた燃料電池N
の交換時の搬入、搬出作業を極めて容易に行なうことが
可能となり、システムの信頼性を向上させることができ
る。
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、次
のようにしても実施することができるものである。
上記実施例では、複数個の燃料電池Nに燃料ガス、酸化
剤ガスおよび冷却水を供給、排出する複数本の配管路2
2.23を、地中Gに設けたピット24の内部に収納す
るようにしたが、複数本の配管路22.23を地中Gに
直接埋設する構成としてもよい。t?33図および第4
図は、複数本の配管路22.23を地中Gに直接埋設し
た場合の実施例構成を平面図および正面図にて夫々示し
たものである。
また、複数本の配管路22.23を地中Gに設けたピッ
ト24の内部に収納すると共に、各配管路22.23と
ピット24壁との間に断熱材を充填するようにしてもよ
いものである。そしてこの場合には、冷却水の温度を維
持し燃料ガスおよび酸化剤ガスの管路からの放熱を最少
限に抑制することができ、燃料電池を運転するのに最適
な温度(リン酸形燃料電池では200.’C程度)を確
保することが容易となり、システムの運転効率を高く維
持することが可能となる。
さらに、上記複数本の配管路22.23を地中Gに直接
埋設する構成とした場合にも、地中Gに断熱材を充填す
ることにより上述と同様の効果が得られるものである。
その他、本発明はその要旨を変形しない範囲で、種々に
変形して実施することができるものである。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、電解質を含浸させ
た電解質層を挟んで一対の多孔質電極を配置してなる単
電池を複数個積層して成るセルスタックをタンク内に収
納した燃料電池を複数個併設した燃料電池群と、燃料ガ
ス、酸化剤ガスおよび冷却水を発生、処理するガス処理
装置群と、上記燃料電池群とガス処理装置群とを接続し
かつ上記燃料電池に燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷却水
を供給、排出する複数本の配管路とから構成される燃料
電池において、上記燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷却水
を供給、排出する複数本の配管路を地中に埋設して、地
上の配管所要据付はスペースを不要とするようにしたの
で、システム全体の所要据付はスペースを大幅に縮小す
ると共に、点検。
保守作業および寿命のきた燃料電池の交換時の搬入、搬
出作業を容易に行なうことが可能な燃料電池発電システ
ムが提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す平面図、第2図は同実
施例における正面図、第3図は本発明の他の実施例を示
す平面図、第4図は同実施例における正面図、第5図は
燃料電池の原理を示す断面図、第6図は燃料電池の基本
構成を示す斜視図、第7図(a)および第7図(b)は
燃料電池の概略構成を夫々示す平面図および縦断面図で
ある。 N・・・燃料電池、9・・・セルスタック、10・・・
マニホールド、21・・・タンク、22・・・主管路群
、23・・・枝管路群、24・・・ピット、25・・・
接続管。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図(a) U 第7図(b)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電解質を含浸させた電解質層を挟んで一対の多孔
    質電極を配置してなる単電池を複数個積層して成るセル
    スタックをタンク内に収納した燃料電池を複数個併設し
    た燃料電池群と、燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷却水を
    発生、処理するガス処理装置群と、前記燃料電池群とガ
    ス処理装置群とを接続しかつ前記燃料電池に燃料ガス、
    酸化剤ガスおよび冷却水を供給、排出する複数本の配管
    路とから構成される燃料電池において、前記燃料ガス、
    酸化剤ガスおよび冷却水を供給、排出する複数本の配管
    路を地中に埋設するようにしたことを特徴とする燃料電
    池発電システム。
  2. (2)燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷却水を供給、排出
    する複数本の配管路を、地中に設けたピット内部に収納
    するようにした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システム。
  3. (3)地中あるいはピット内部に断熱材を充填するよう
    にしたことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項また
    は第(2)項記載の燃料電池発電システム。
JP60137304A 1985-06-24 1985-06-24 燃料電池発電システム Pending JPS61294765A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60137304A JPS61294765A (ja) 1985-06-24 1985-06-24 燃料電池発電システム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60137304A JPS61294765A (ja) 1985-06-24 1985-06-24 燃料電池発電システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61294765A true JPS61294765A (ja) 1986-12-25

Family

ID=15195557

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60137304A Pending JPS61294765A (ja) 1985-06-24 1985-06-24 燃料電池発電システム

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61294765A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011014293A (ja) * 2009-06-30 2011-01-20 Eneos Celltech Co Ltd 燃料電池システム

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6093766A (ja) * 1983-10-28 1985-05-25 Toshiba Corp 燃料電池発電装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6093766A (ja) * 1983-10-28 1985-05-25 Toshiba Corp 燃料電池発電装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011014293A (ja) * 2009-06-30 2011-01-20 Eneos Celltech Co Ltd 燃料電池システム

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7393605B2 (en) Fuel cell end unit with integrated heat exchanger
JP3607718B2 (ja) 燃料電池設備の水及び不活性ガス排出方法と装置
JPH09259910A (ja) 溶融炭酸塩型燃料電池とこれを用いた発電装置
KR20100115540A (ko) 평관형 구조체를 이용한 고체산화물 연료전지용 스택
US4824742A (en) Manifold, bus support and coupling arrangement for solid oxide fuel cells
JPS63119166A (ja) 燃料電池
JP3346784B2 (ja) 縦縞円筒型固体電解質燃料電池
JPS6093764A (ja) 燃料電池発電装置
JP2008251237A (ja) 燃料電池
JPS61294765A (ja) 燃料電池発電システム
JPS61126775A (ja) 燃料電池
EP3590144B1 (en) Novel modular electrochemical cell and stack design
JPS6093763A (ja) 燃料電池
JPS61101966A (ja) 燃料電池発電装置
JPS63128562A (ja) 燃料電池
JPS6093769A (ja) 燃料電池
JPS6093767A (ja) 燃料電池発電装置
JPS61135062A (ja) 燃料電池発電装置
JPS6093768A (ja) 燃料電池発電装置
JPS6093766A (ja) 燃料電池発電装置
JPH04280081A (ja) 燃料電池発電装置
JPS60150561A (ja) 燃料電池
JPS60100379A (ja) 燃料電池
JPS6142876A (ja) 燃料電池
KR101185527B1 (ko) 선박내의 연료전지 스택 모듈에 부착되는 배관장치