JPS62117273A - 燃料電池発電装置 - Google Patents

燃料電池発電装置

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JPS62117273A
JPS62117273A JP60256201A JP25620185A JPS62117273A JP S62117273 A JPS62117273 A JP S62117273A JP 60256201 A JP60256201 A JP 60256201A JP 25620185 A JP25620185 A JP 25620185A JP S62117273 A JPS62117273 A JP S62117273A
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Toshio Hirota
広田 俊夫
Takashi Ouchi
崇 大内
Takashi Ujiie
氏家 孝
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Fuji Electric Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
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    • HELECTRICITY
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    • 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
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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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明はメタノール、天然ガス等をエネルギー源とする
燃料電池発電装置、ことに燃料電池本体に給排気される
反応ガスの過大な圧力上昇を防止するための水封装置を
備えた燃料電池発電装置に関する。
〔従来技術とその問題点〕
第4図は従来技術の一例金示す燃料電池発電装置の概略
構成図である。図において、1はメタノールと水の混合
液あるいは天然ガスとスチームの混合気体などの原料1
0t−系統11を介して受けて水素リッチな燃料ガス(
水素比率75〜80%程度)を生成する反応部と、燃料
電池の排ガス中の残存水素、二酸化炭素等の可燃性ガス
を燃焼させて前記反応に必要な熱エネルギーを生成する
燃焼部などからなる改質器、2は燃料ガス室5.水素電
極、酸素電極等からなるマトリックス6、全学的に反応
させて直流電力を発生する燃料電池本体であり、発電中
燃料電池本体1が冷却板8に流される冷媒50によシ反
応に好適なほぼ200℃に保たれることにより、燃料ガ
ス室および空気室7から排出される排ガスの温度は20
0℃に近く、燃料ガス室の排ガスには改質器1で混合さ
ねた水分が、空気室の排ガスには多量の反応生成水が含
まれている。3は空気室7からの排ガスおよび改質器1
の燃・焼室からの排ガス(以下燃焼ガスとよぶ)をほぼ
40℃以下に冷却して排ガス中の水分を凝縮分離するた
めの気水分離器、4は気水分離器6で凝縮した水を回収
し再利用するための回収水タンクである。
上述のように構成された燃料電池発電装置を停止状態か
ら起動するには、改質器1をあらかじめ所定の温度に昇
温し、バイパス用の開閉弁23を開、原料ガス供給系統
12,13.14の開閉弁21.22を閉状態にして1
1の系統から原料10を改質器1に供給する。改質され
た燃料ガスは12.15,17.16の系統を経て改質
器1の燃焼室にもどされ65の系統から供給された空気
30によシ可燃成分が燃焼され燃焼ガスの排気系統19
から気水分離器5を経て水分が分離された後排気管66
から外部に排出される。起動に先立って21.22を閉
じて燃料ガス全量を開閉弁23を介して改質器にバイパ
スさせ燃料電池本体へ燃料ガスを供給しない理由は、改
質開始直後は改質器の温度が安定していないため燃料ガ
ス中の成分比率が安定せず、未改質の原料あるいはマト
リックス6の触媒を被毒する一酸化炭素が許容値以上含
まれている可能性があるためである。改質された燃料ガ
ス中の成分比率が安定した時点で開閉弁2’2 、21
を開き、25を閉じると燃料ガスは12.13.14の
燃料ガス供給系統を経て燃料電池本体2の燃料ガス室5
に供給され、反応を終了した排ガスは排ガス系統15.
16を経て改質器1にもどされ、可燃性ガスを燃焼させ
た後t1.ガス系統19を介して気水分離器乙に送られ
る。一方燃料電池本体2の空気室7には61の系統から
空気3Dが供給され、32の排ガス系統を経て気水分離
器6で生成水が分離され、残シの気体は66から排出さ
れる。この状態で外部の図示されていない負荷装置と燃
料電池本体とを接続すると発電が開始される。発電に伴
い発生した熱は冷却板8に51の系統から給排出される
冷媒によシ排除され燃料電池はほぼ200℃に保持され
る。燃料電池本体2及び改質器1で生成した生成水は気
水分離器6で凝縮水44となシ回収水タンク4に一旦回
収きれた後、例えば給水管42を介して原料10の混合
水や冷却水などに再利用される。
ところで、バイパス弁23を閉じ、燃料ガス供給系統1
2,13.14の開閉弁21.22を開いて燃料電池の
発電を開始した時点などにおいては、燃料ガス室5およ
び空気室7の排ガス系統15.16.32等が十分温ま
っていないためK、排ガス中の水分が管壁で凝縮して配
管の低部に溜まり、排ガス通路が帯留水によシ狭さくさ
れ、その結果燃料ガス室5あるいは空気室7の内圧が上
昇するとともに両室の差圧が増大し、画室を区画する電
解質を保持したマ) IJワックスに許容値を超える差
圧が加わり、時にはマトリックス6が破+ijする事故
に発展するという問題がある。また排町 ガス系統15,16.32等の良熱処理が不十分であっ
た場合や7弁22などが誤動作した場合などにおいても
同様な事故が発生する危険性がある。
そこで、かかる燃料電池内圧の過大な上昇を阻止するた
めに、所定の深さに水90を貯えたタンク91、貯えら
れた水90中に一方端が開口し、池方端が例えば燃料ガ
スの供給系統12,13.14あるいは空気60の供給
系統61等反応ガスの供給系統に連結された連jm管1
8からなる水封装置9を設け、水頭差Hがマトリックス
6の許容圧力差以下となるよう液面95を一定水位に保
つことにより、弁22等を含む排ガス系統15.16あ
るいは62の抵抗が異常に上昇した場合においても燃料
電池2の内圧が許容値以上には上昇しないよう構成した
ものが知られている。しかしながら、貯水槽91を必要
とするとともに、燃料電池を無人で運転するためには水
位を自動的に検知して水′fc補給する給水管92が必
要であり、経済的不利益をまねくばかシでなく、水源の
確保が困難な例えば可搬式の燃料′4池発電装置や砂漠
地帯での使用が制限されるなどの問題点があった。
〔発明の目的〕
本発明は前述の状況に鑑みてなされたもので、外部から
の水の補給全必要とせず女価な水封装;t全備えた燃料
電池発電装置を提供することを目的とする。
〔発明の要点〕
本発明は、燃料電池の排ガス系統および燃焼ガスの排ガ
ス系統に設けられた気水分離器で凝縮分離された回収水
を収容する回収水タンクには発電中常時燃料電池の生成
水等が補給され、一定水位を保ちやすいことに着目し、
回収水タンクの水位全一定レベルに保持するようにする
とともに、−刃端が反応ガスの供給系統に連結された連
通管の他方端を回収水タンクの所定の深さの水中VC開
口させてなる回収水タンクを兼ねた水封装置としたこと
により、外部に水源や給水管を必要としない安価な燃料
電池発電装置が得られるようにしたものである。
〔発明の実施例〕
以下本発明を実施例に基づいて説明する。
第1図は本発明の実施例装置の概略構成図であり、従来
技術と同一構成部分には同一参照符号を付することによ
り詳細な説明は省略する。図において、40は回収水タ
ンク金兼ねた水封装置であり、気水分陥器3で凝縮分離
された水金系統34を介して受け、例えばオーバーフロ
ー排出口からなる液im ;1x+整部45により水位
が一定に保たれた回収水44を収容した回収水タンク4
7と、回収水44内の水深Hなる位置に一方端が開口し
、他方端が12.13.14で示される燃料ガスの供給
系統に連結された連通管48とで構成されている。
上述のように構成された装置において、燃料電池2が運
転中に、燃料ガス室5の排気系統15゜16に凝縮水が
溜甘って排気ガスの流通が阻害されるか、あるいは開閉
弁22が誤動作して閉状態となり、燃料ガス室5の内圧
が上昇した場合、この内圧はこれに連通した開閉弁21
.供給系統14.13.12および連通管48の内圧上
昇をまねき、連通管48の回収水44に浸漬された部分
に侵入している水を押し出し、内圧が水深Hなろ水頭差
を超えた時点で連通管48の開口部から燃料ガスが回収
水中に吹き出し、燃料ガス室5の内圧はほぼ上記水頭差
に保たれ、マトリックス6の破損などの不測の事故を防
止することができる。
また回収水の温度は気水分離器5を通ることにより40
℃以下に冷却されているので、回収水44中に気泡とな
って噴出した燃料ガスは回収水中で冷却され、排気管4
1および35を介して大気中に放出されて拡散するので
、燃料ガスが着火するなどの危険性を排除することがで
きる。また回収水44の水位はオーバーフロー排出口4
5によシ常に一定に保つことができ、外部からの水の補
給やそのための配管等を必要としない。
なお前述の実施例においては、連通管48の他方端金燃
料ガスの供給系統12.13等に連結した例について説
明したが、連通管48を酸化剤としての空気30の供給
系統31に連結すれば、空気室7の過大な内圧」−昇を
阻止することができる。
第2図は異なる実施例を示す要部の購造図であシ、回収
タンクを兼ねた水封装置60全、回収水タンク67の内
部に土端が所定の液面43に位置する隔壁66によって
2室に区画し、面積の小さい区画室68中に連通管48
の一刃端全開口?、気水分離器6からの凝縮水を系統6
4を介(−て区画室68中に供給するよう構成した点が
前述の実施例と異なっており、凝縮水の供給tK見合う
回収水全回収水タンク67の底部に設けら!また排水管
65を介して例えば改質器1などに供給することにより
、隔壁66が液面X、V部として機能して液面46を一
定の゛レベル((保持させることができる。
第5図は他の実施例を示す要部の中黄造図であり、排水
管75の入口側にフロート升79を設けて液面46を所
定のレベルに保持するよう構成した点が前述の実施例と
異なっており、前述の実施例と同様に液面を一定レベル
に保持することができる。
〔発明の効果〕
本発明は前述のように、気水分離器により凝縮分離され
た燃料電池の排ガス中の水分を収納する回収水タンクに
水位調整手段を設けて一定水位を保持するとともに、回
収水中に一方端が[4:3口し他方端が反応ガスの供給
セr−仇に連’J:、!iさhだ連通管金付加すること
により、回収水タンクを兼ねた水封装置を構成した。そ
の結果、排ガス中の水分を利用することにより従来技術
で問題となった外部からの水の補給や給水配管が不要に
なシ、したがって装置の設置場所や用途の制約が無く、
過度な差圧によるマトリックスの破損の危険性が排除さ
れた燃料電池発電装置を提供することができる。また、
従来技術における回収水タンクを水封装置に兼用したこ
とにより、タンクの数を減らすことができるとともに、
外部給水配管およびその布設工事を必要としないので、
燃料電池発電装置を経済的に有利に提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例装置の概略構成図、第2図は異
なる実施例を示す要部の構造図、第5図は他の実施例を
示す要部の構造図、第4図は従来技術の一例を示す概略
構成図である。 1・・・改質器、2・・・燃料電池本体、6・・・気水
分離器、4・・・回収水タンク、5・・・燃料ガス室、
6・・・マトリックス、7・・・空気室、8・・・冷却
板、12,16.14・・・燃料ガス供給系統、15.
16・・・排ガス系統(燃1l−1室側)、19・・・
排ガス系統(燃焼ガス側)、21.22・・・υ1閉升
、26・・・バイパス餓61・・・空気供給系統、52
・・・排ガス系統(空気室側)、9・・・水封装置、4
0.(So・・・回収水タンクを兼ねた水封装置、44
・・・回収水、47.67・・・回収水タンク、18.
48・・・連通管、45 、66゜79・・・液面調整
手段、10・・・原料、30・・・空気、90・・・補
給水。 /)。 ・′;・1 ・・“人弁七山口 i−0、少、; 第2図    第3図 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)燃料電池の排ガス中の水分を凝縮分離する気水分離
    器を備えたものにおいて、この気水分離器で分離された
    回収水を所定の水位を保持して収容する回収水タンクと
    、前記回収水タンクの所定の深さに一方端が開口し他方
    端が反応ガスの供給系統に連結された連通管とを備えた
    ことを特徴とする燃料電池発電装置。 2)特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、気水分
    離器は燃料電池の排ガスと改質器の燃焼排ガス中に含ま
    れる水分を凝縮分離するものであることを特徴とする燃
    料電池発電装置。
JP60256201A 1985-11-15 1985-11-15 燃料電池発電装置 Expired - Lifetime JPH0622150B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2833761A1 (fr) * 2001-12-14 2003-06-20 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif de generation d'electricite du type pile a combustible et vehicule comportant un tel dispositif
EP1916732A1 (en) * 2006-10-23 2008-04-30 Samsung SDI Co., Ltd. Fuel Cell System

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US8541140B2 (en) 2006-10-23 2013-09-24 Samsung Sdi Co., Ltd. Fuel cell system having a valve controlling the flow of water to a reformer based on fuel tank pressure

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JPH0622150B2 (ja) 1994-03-23

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