JPS6151771A - 燃料電池発電装置 - Google Patents
燃料電池発電装置Info
- Publication number
- JPS6151771A JPS6151771A JP59172035A JP17203584A JPS6151771A JP S6151771 A JPS6151771 A JP S6151771A JP 59172035 A JP59172035 A JP 59172035A JP 17203584 A JP17203584 A JP 17203584A JP S6151771 A JPS6151771 A JP S6151771A
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- JP
- Japan
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- fuel gas
- fuel cell
- fuel
- gas
- cell power
- Prior art date
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- Pending
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-
- 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
- H01M8/04082—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
-
- 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
- H01M8/04082—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
- H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
-
- 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
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】
〔発明の技術分野〕
この発明は燃料電池本体で燃料ガス中の水素と空気中の
酸素が反応して発電する燃料電池発電装置に関するもの
である。
酸素が反応して発電する燃料電池発電装置に関するもの
である。
〔従来技術］
従来この種の装置として例えば実願昭５９−１３６９０
９公報に示されるものがあシ、その構造を第１図に示す
。図において、（１）は燃料電池本体、（２）はこの燃
料電池本体（１）を収納する電池筺体、（３）。
９公報に示されるものがあシ、その構造を第１図に示す
。図において、（１）は燃料電池本体、（２）はこの燃
料電池本体（１）を収納する電池筺体、（３）。
（４） 、 （５）は燃料電池本体（１）および電池筺
体（２）に窒素、空気、燃料等のガスを供給する調節弁
、（６Ｌ （７）、（８）は燃料電池本体（１）および
電池筐体（２）からの余剰の窒素、空気、燃料等のガス
を排出する放出弁、（９）は放出弁（７）からの空気等
のガスを安全に排気する排気塔、（１０）は放出弁（８
）からの燃料等のガスの一部を安全に排気する排気塔、
（１１）は放出弁（８）からの余剰燃料ガスを調節弁（
５）側、即ち、燃料ガスの供給部へ循環させ、燃料電池
本体（１）にて再使用するための循環ブロワ−である。
体（２）に窒素、空気、燃料等のガスを供給する調節弁
、（６Ｌ （７）、（８）は燃料電池本体（１）および
電池筐体（２）からの余剰の窒素、空気、燃料等のガス
を排出する放出弁、（９）は放出弁（７）からの空気等
のガスを安全に排気する排気塔、（１０）は放出弁（８
）からの燃料等のガスの一部を安全に排気する排気塔、
（１１）は放出弁（８）からの余剰燃料ガスを調節弁（
５）側、即ち、燃料ガスの供給部へ循環させ、燃料電池
本体（１）にて再使用するための循環ブロワ−である。
次に動作〈りいて説明する。窒素、空気、燃料等のガス
はそれぞれ調節弁（３）、 （４Ｌ （５）によって、
燃料電池本体（１）および電池筺体（２）に所定の圧力
温度によシ各々の系統に所定の流量で供給される。
はそれぞれ調節弁（３）、 （４Ｌ （５）によって、
燃料電池本体（１）および電池筺体（２）に所定の圧力
温度によシ各々の系統に所定の流量で供給される。
ここで、燃料電池本体（υは電池筺体（２）に収納し、
窒素ガス等の不活性ガスの雰囲気にすることにより、可
燃性ガス等のガス洩れに対する安全対策２行っている。
窒素ガス等の不活性ガスの雰囲気にすることにより、可
燃性ガス等のガス洩れに対する安全対策２行っている。
次いで、燃料電池本体（１）は温度、圧力等が所定の動
作条件に維持されることにより、空気中の酸素と燃料ガ
ス中の水素とが電気化学反応を起こし、直流電力と発生
する。
作条件に維持されることにより、空気中の酸素と燃料ガ
ス中の水素とが電気化学反応を起こし、直流電力と発生
する。
さて、この発生し次直流電力量に比例して、酸素と水素
とが燃料電池本体（１）の内部で消費される。
とが燃料電池本体（１）の内部で消費される。
この供給された量に対して消費された割合を、各々突気
利用率（酸素が消費される割合）および燃料利用率（水
素が消費される割合）と呼ばれる。
利用率（酸素が消費される割合）および燃料利用率（水
素が消費される割合）と呼ばれる。
この利用率を高くすると、燃料電池本体（１）の発電特
性すなわち一定の負荷電流に対する発生電圧が低下する
現象があるので、プラント全体としては効率が最も高く
なる利用率において運転される。
性すなわち一定の負荷電流に対する発生電圧が低下する
現象があるので、プラント全体としては効率が最も高く
なる利用率において運転される。
このときの利用率は、例えば、空気利用率６０％程度、
燃料利用率８０％程度である。次いで、燃料電池本体（
１）の残りの余ｆｔ１Ｊ窄気は、放出弁（力から燃料電
池本体（１）の外部へ排出され、更に安全上から排気塔
（９）により排気される。一方、余剰燃料ガスは、循環
プロワ−（１１）により放出弁（８）から燃料電池本体
（１）の入口側の燃料ガスの供給部に循環され、再使用
される。ところで、余剰燃料ガス中には水素以外の成分
を含むので、余剰燃料ガスの一部を燃料電池本体（１）
の外部に排出し、排気塔（１０）により燃料排気する。
燃料利用率８０％程度である。次いで、燃料電池本体（
１）の残りの余ｆｔ１Ｊ窄気は、放出弁（力から燃料電
池本体（１）の外部へ排出され、更に安全上から排気塔
（９）により排気される。一方、余剰燃料ガスは、循環
プロワ−（１１）により放出弁（８）から燃料電池本体
（１）の入口側の燃料ガスの供給部に循環され、再使用
される。ところで、余剰燃料ガス中には水素以外の成分
を含むので、余剰燃料ガスの一部を燃料電池本体（１）
の外部に排出し、排気塔（１０）により燃料排気する。
これによプ、燃料電池本体（１）に供給される燃料ガス
中の水素成Ｕｔ一定値に維持できる。
中の水素成Ｕｔ一定値に維持できる。
従来の燃料電池発電装置は以上のように構成されている
ので、連続運転を行なうために余剰燃料ガスの一部を排
気塔（１０）で燃焼排気することが必要で、高価な燃料
ガスである水素を完全に使用す ・ることかできず
、しかも排気設備が必要であった。
ので、連続運転を行なうために余剰燃料ガスの一部を排
気塔（１０）で燃焼排気することが必要で、高価な燃料
ガスである水素を完全に使用す ・ることかできず
、しかも排気設備が必要であった。
また、循環ブロワ−（１１）により余剰燃料ガス分循環
使用するようにしているので、設備費、ランニングコス
ト等の上昇や燃料ガスに圧力変動を与え、燃料ガスと窒
気間の差圧調整に悪影響を与えるなどの欠点があった。
使用するようにしているので、設備費、ランニングコス
ト等の上昇や燃料ガスに圧力変動を与え、燃料ガスと窒
気間の差圧調整に悪影響を与えるなどの欠点があった。
この発明は上記のような従来のもの欠点を除去するため
になされたもので、燃料電池本体から排出される金利燃
料ガス中水分を調整し、その水分調整された余剰燃料ガ
スを混合手段によ）燃料ガス供給部へ導入して燃料ガス
と混合さぜることによシ、高信頼性を有し、経済的に発
電することができる燃料電池発電装置を提供するもので
ある〔発明の９Ｅｋ、例〕 以下、この発明の一実施例を第２図に基づいて説明する
。第２図において、（１）は燃料電池本体、（２）はこ
の燃料電池本体（１）を収納する電池筐体、（３）１
（４Ｌ （５）は燃料電池本体（１）および電池筐体（
２）に窒素、空気、燃料等のガスをそれぞれ供給する調
節弁、（６Ｌ（η、（８）は燃料電池本体（１）および
電池筺体（２）からの余剰の窒素、空気、燃料等のガス
をそれぞれ排出する放出弁、（９）は放出弁（７）から
の空気を安全に排気する排気塔、（１２）は放出弁（８
）からの余剰燃料ガス中の水分を一定範囲に調節して保
持する例えば熱交換器から成る水分調整手段（以下、熱
交換器と記す）、（１３）は調節弁（５）側、即ち燃料
ガス供給部に設けられ、熱交換器（１２〕で水分調整さ
れた余剰燃料ガスを燃料ガス供給部に吸引導入し燃料ガ
ス、即ち水素と混合させ、燃料電池本体（１）にて再使
用するための例えばエゼクタ−から成る混合手段（以下
、エゼクタ−と記す）であり、燃料ガスの供給圧力を利
用して作動し、吸引作用を生じる。
になされたもので、燃料電池本体から排出される金利燃
料ガス中水分を調整し、その水分調整された余剰燃料ガ
スを混合手段によ）燃料ガス供給部へ導入して燃料ガス
と混合さぜることによシ、高信頼性を有し、経済的に発
電することができる燃料電池発電装置を提供するもので
ある〔発明の９Ｅｋ、例〕 以下、この発明の一実施例を第２図に基づいて説明する
。第２図において、（１）は燃料電池本体、（２）はこ
の燃料電池本体（１）を収納する電池筐体、（３）１
（４Ｌ （５）は燃料電池本体（１）および電池筐体（
２）に窒素、空気、燃料等のガスをそれぞれ供給する調
節弁、（６Ｌ（η、（８）は燃料電池本体（１）および
電池筺体（２）からの余剰の窒素、空気、燃料等のガス
をそれぞれ排出する放出弁、（９）は放出弁（７）から
の空気を安全に排気する排気塔、（１２）は放出弁（８
）からの余剰燃料ガス中の水分を一定範囲に調節して保
持する例えば熱交換器から成る水分調整手段（以下、熱
交換器と記す）、（１３）は調節弁（５）側、即ち燃料
ガス供給部に設けられ、熱交換器（１２〕で水分調整さ
れた余剰燃料ガスを燃料ガス供給部に吸引導入し燃料ガ
ス、即ち水素と混合させ、燃料電池本体（１）にて再使
用するための例えばエゼクタ−から成る混合手段（以下
、エゼクタ−と記す）であり、燃料ガスの供給圧力を利
用して作動し、吸引作用を生じる。
次に動作について説明する。燃料電池本体（１）、電池
筺体（２）、調節弁（３Ｌ （４）、 （５）、放出弁
（６）、 （７）。
筺体（２）、調節弁（３Ｌ （４）、 （５）、放出弁
（６）、 （７）。
（８）、排気塔（９）の構成、機能、動作等は従来装置
の場合とほぼ同様である。次いで、燃料系統において、
放出弁（８）からの余剰燃料ガス中には燃料電池本体（
１）で電気化学反応により生成された水の一部を含んで
おシ、水分調整しないと次第に水分濃度が上昇し、つい
には発電不能となる。従って、熱交換器（１２）によっ
て余剰燃料ガス中の水分を一定範囲に調整して保持し、
燃料電池本体（１）に供給される水素の濃度を維持し、
燃料電池本体（１〕の電解質であるリン酸濃度の低下？
も防止でき連続運転が可能となる。例えば圧力４Ｋｐ／
ｃｉＧ、リン酸濃度９８％の場合、１００〜２００ｍｍ
Ｈｙの水分に制御すればよい。そして、このように熱交
換器（１２）によって水分調整された金利燃料ガスをエ
ゼクタ−（１３）により燃料ガス供給部に吸引導入し、
燃料ガスである水素と混合させて、燃料電池本体（１）
に供給する。従来のように、循環ブロワ−と使用しない
ので、プロワ−の脈動による燃料ガスと空気の差圧調整
への悪影響を防止できる。即ち、燃料ガスと空気の差圧
調整か容易て行える。以上のように、排気塔設備、プロ
ワ−設備が不要となシ、高価な燃料ガスと有効に利用で
き、経済的効果が栖めて高いものとなる。また、燃料ガ
スと空気の差圧制御もプロワ−の脈動による悪影響を受
けることなく容易に行うことができる。
の場合とほぼ同様である。次いで、燃料系統において、
放出弁（８）からの余剰燃料ガス中には燃料電池本体（
１）で電気化学反応により生成された水の一部を含んで
おシ、水分調整しないと次第に水分濃度が上昇し、つい
には発電不能となる。従って、熱交換器（１２）によっ
て余剰燃料ガス中の水分を一定範囲に調整して保持し、
燃料電池本体（１）に供給される水素の濃度を維持し、
燃料電池本体（１〕の電解質であるリン酸濃度の低下？
も防止でき連続運転が可能となる。例えば圧力４Ｋｐ／
ｃｉＧ、リン酸濃度９８％の場合、１００〜２００ｍｍ
Ｈｙの水分に制御すればよい。そして、このように熱交
換器（１２）によって水分調整された金利燃料ガスをエ
ゼクタ−（１３）により燃料ガス供給部に吸引導入し、
燃料ガスである水素と混合させて、燃料電池本体（１）
に供給する。従来のように、循環ブロワ−と使用しない
ので、プロワ−の脈動による燃料ガスと空気の差圧調整
への悪影響を防止できる。即ち、燃料ガスと空気の差圧
調整か容易て行える。以上のように、排気塔設備、プロ
ワ−設備が不要となシ、高価な燃料ガスと有効に利用で
き、経済的効果が栖めて高いものとなる。また、燃料ガ
スと空気の差圧制御もプロワ−の脈動による悪影響を受
けることなく容易に行うことができる。
なお、上記実施例では水分調整手段として熱交換器を使
用したもの例ついて述べたが、水分調整手段として吸着
装置を用いて除湿することにより金利燃料ガス中の水分
を調整するようにしてもよく上記実施例上同様の効果を
奏する。
用したもの例ついて述べたが、水分調整手段として吸着
装置を用いて除湿することにより金利燃料ガス中の水分
を調整するようにしてもよく上記実施例上同様の効果を
奏する。
また、上記実施例では余剰燃料ガスの全部を水分調整す
る場合について述べたが、余剰燃料ガスの一部を水分調
整するようにしてもよいことは言うまでもない。
る場合について述べたが、余剰燃料ガスの一部を水分調
整するようにしてもよいことは言うまでもない。
以上のように、この発明によれば燃料電池本体から排出
される余剰燃料ガス中の水分分調整し、その水分調整さ
れた金利燃料ガスを混合手段により燃料ガス供給部へ導
入して燃料ガスと混合させたことＫより、余剰燃料ガス
を再使用することができ燃料ガス中の水素がほぼ完全に
使用でき、高信頼性を有し、経済的に発電を行うことが
できる燃料電池発電装置を得ることができる。
される余剰燃料ガス中の水分分調整し、その水分調整さ
れた金利燃料ガスを混合手段により燃料ガス供給部へ導
入して燃料ガスと混合させたことＫより、余剰燃料ガス
を再使用することができ燃料ガス中の水素がほぼ完全に
使用でき、高信頼性を有し、経済的に発電を行うことが
できる燃料電池発電装置を得ることができる。
第１図は従来の燃料電池発電装置を示す系統図、ｈｆＪ
ｚ図はこの発明の一実施例による燃料電池発電装置を示
す系統図である。 図において、（１）は燃料電池本体、（１２）は水分調
整手段、（１３）は混合手段である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相肖部号を示す。
ｚ図はこの発明の一実施例による燃料電池発電装置を示
す系統図である。 図において、（１）は燃料電池本体、（１２）は水分調
整手段、（１３）は混合手段である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相肖部号を示す。
Claims (3)
- （１）燃料電池本体で燃料ガス中の水素と空気中の酸素
が反応して発電する燃料電池発電装置において、上記燃
料電池本体から排出される余剰燃料ガスの水分を調整す
る水分調整手段と、上記燃料ガスの供給部に設けられ、
上記水分調整手段により水分調整された上記余剰燃料ガ
スを上記燃料ガスの供給部に導入し、上記燃料ガスと混
合させる混合手段とを設けたことを特徴とする燃料電池
発電装置。 - （２）水分調整手段は熱交換器により構成されたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料電池発電装
置。 - （３）混合手段は燃料ガスの供給圧力を利用して作動す
るエゼクターにより構成され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装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59172035A JPS6151771A (ja) | 1984-08-18 | 1984-08-18 | 燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59172035A JPS6151771A (ja) | 1984-08-18 | 1984-08-18 | 燃料電池発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6151771A true JPS6151771A (ja) | 1986-03-14 |
Family
ID=15934318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59172035A Pending JPS6151771A (ja) | 1984-08-18 | 1984-08-18 | 燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6151771A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996020508A1 (en) * | 1994-12-23 | 1996-07-04 | Ballard Power Systems Inc. | Electrochemical fuel cell system with a regulated vacuum ejector for recirculation of the fluid fuel stream |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5128631A (ja) * | 1974-09-04 | 1976-03-11 | Fuji Electric Co Ltd |
-
1984
- 1984-08-18 JP JP59172035A patent/JPS6151771A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5128631A (ja) * | 1974-09-04 | 1976-03-11 | Fuji Electric Co Ltd |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996020508A1 (en) * | 1994-12-23 | 1996-07-04 | Ballard Power Systems Inc. | Electrochemical fuel cell system with a regulated vacuum ejector for recirculation of the fluid fuel stream |
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