JPS62163268A - 燃料 電池を用いた電気発生方法 - Google Patents
燃料 電池を用いた電気発生方法Info
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- JPS62163268A JPS62163268A JP61251575A JP25157586A JPS62163268A JP S62163268 A JPS62163268 A JP S62163268A JP 61251575 A JP61251575 A JP 61251575A JP 25157586 A JP25157586 A JP 25157586A JP S62163268 A JPS62163268 A JP S62163268A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電気の発生に関し、詳細には燃料電池の陽極ガ
ス空間に入るガス流内の水素が陽極ガス空間に供給され
る空気により酸化されるという燃料電池を用いた電気の
発生方法に関する。
ス空間に入るガス流内の水素が陽極ガス空間に供給され
る空気により酸化されるという燃料電池を用いた電気の
発生方法に関する。
ガス流内の一酸化炭素が二酸化炭素及びもっと多くの水
素を発生するために蒸気と反応されるというシフト反応
を選択的に伴う、炭化水素供給原料を蒸気再生すること
により水素含有流を発生することがＧＢ−Ａ−１５３７
０８２に提案された。
素を発生するために蒸気と反応されるというシフト反応
を選択的に伴う、炭化水素供給原料を蒸気再生すること
により水素含有流を発生することがＧＢ−Ａ−１５３７
０８２に提案された。
この引例に説明されたプロセスでは、燃料電池が超大気
圧で動作され、燃料電池への空気源は圧縮機により圧縮
される。燃料電池の陰極ガス空間からのオフガスは、好
適には、再生炉がらの煙道ガスと共に圧縮空気を燃料電
池の陰極ガス空間と再生炉とに供給する空気圧縮機を駆
動するタービンにより低下される。この引例は、燃料電
池の陽極ガス空間からのオフガスが再生炉に要求される
燃料のいくらかあるいは全部として使用され、及び／又
はこの陽極オフガスのその部分は供給原料の一部分とし
て再生器にリサイクルされるがあるいは単にタービンに
よって低下されることを開示している。
圧で動作され、燃料電池への空気源は圧縮機により圧縮
される。燃料電池の陰極ガス空間からのオフガスは、好
適には、再生炉がらの煙道ガスと共に圧縮空気を燃料電
池の陰極ガス空間と再生炉とに供給する空気圧縮機を駆
動するタービンにより低下される。この引例は、燃料電
池の陽極ガス空間からのオフガスが再生炉に要求される
燃料のいくらかあるいは全部として使用され、及び／又
はこの陽極オフガスのその部分は供給原料の一部分とし
て再生器にリサイクルされるがあるいは単にタービンに
よって低下されることを開示している。
燃料電池に使用するための水素含有ガス流を発生するの
に適する蒸気再生リアクタ及びその炉は、特にＵＳ−Ａ
−４０９８５８７，４０９８５８８及び４０９８５８９
に説明されている。この形式の再生器では、プロセスガ
ス及び蒸気は炉内の露出している触媒含有管を通して送
られる。
に適する蒸気再生リアクタ及びその炉は、特にＵＳ−Ａ
−４０９８５８７，４０９８５８８及び４０９８５８９
に説明されている。この形式の再生器では、プロセスガ
ス及び蒸気は炉内の露出している触媒含有管を通して送
られる。
プロセス反応体つまりプロセスガス及び蒸気と、燃焼反
応体つまり炉燃料及び空気との両方が通常は同じ圧力に
あるが、炉内の圧力が例えば空気圧縮機の故障あるいは
燃料電池オフガス源（ここで後者は炉燃料として使用さ
れている）の故障の結果として低下した場合には、再生
画管はバーストに耐えるのに十分な強さのものであるよ
うに構成されねばならない。もちろん、再生炉の外側ケ
ーシングも燃焼反応体の超大気圧に耐えるのに十分に強
くなければならない。
応体つまり炉燃料及び空気との両方が通常は同じ圧力に
あるが、炉内の圧力が例えば空気圧縮機の故障あるいは
燃料電池オフガス源（ここで後者は炉燃料として使用さ
れている）の故障の結果として低下した場合には、再生
画管はバーストに耐えるのに十分な強さのものであるよ
うに構成されねばならない。もちろん、再生炉の外側ケ
ーシングも燃焼反応体の超大気圧に耐えるのに十分に強
くなければならない。
本発明においては、ＧＢ−Ａ−１５３７０８２の構造は
このような強い再生器の管を必要とすることを避けるた
めに修正された。
このような強い再生器の管を必要とすることを避けるた
めに修正された。
従って、本発明（・ま燃料電池を用いて電気を発生する
プロセスを提供し、ここで、 （ａ）炭化水素含有供給原料が超大気圧において水素含
有ガス流を発生するために蒸気と反応し、（ｂｌ 炭
化水素含有ガス流が超大気圧で燃料電池の陽極ガス空間
に供給され、 Ｉｃ）超大気圧にある空気が燃料電池の陰極ガス空間に
供給され、及び （ｄ） 燃料電池の陽極ガス空間からの少なくともオ
フガスがステップ（ｃｌで要求される空気を圧縮する空
気圧縮機を駆動するタービンによって低下される、とい
う方法において、 （１）炭化水素含有供給原料が蒸気と反応しかつ超大気
圧において、前記供給原料の吸熱反応に要求される熱を
有し、前記圧縮機により供給される空気と反応し、蒸気
が前記供給原料及び前記空気の発熱反応により供給され
、及び （１１）前記燃料電池の陽極ガス空間からのオフガスは
、前記タービンにより低下される前て、加熱された廃ガ
ス流を発生するために前記圧縮機からの圧縮された空気
と反むし、熱がステップ（ｉ）！ｒて要求される反応体
の少なくとも１つを予熱するために熱交換により前記廃
ガスから回復される。
プロセスを提供し、ここで、 （ａ）炭化水素含有供給原料が超大気圧において水素含
有ガス流を発生するために蒸気と反応し、（ｂｌ 炭
化水素含有ガス流が超大気圧で燃料電池の陽極ガス空間
に供給され、 Ｉｃ）超大気圧にある空気が燃料電池の陰極ガス空間に
供給され、及び （ｄ） 燃料電池の陽極ガス空間からの少なくともオ
フガスがステップ（ｃｌで要求される空気を圧縮する空
気圧縮機を駆動するタービンによって低下される、とい
う方法において、 （１）炭化水素含有供給原料が蒸気と反応しかつ超大気
圧において、前記供給原料の吸熱反応に要求される熱を
有し、前記圧縮機により供給される空気と反応し、蒸気
が前記供給原料及び前記空気の発熱反応により供給され
、及び （１１）前記燃料電池の陽極ガス空間からのオフガスは
、前記タービンにより低下される前て、加熱された廃ガ
ス流を発生するために前記圧縮機からの圧縮された空気
と反むし、熱がステップ（ｉ）！ｒて要求される反応体
の少なくとも１つを予熱するために熱交換により前記廃
ガスから回復される。
好適には、ステップ（１）で必要な圧縮空気は前記加熱
された廃ガス流との熱交換により予熱される。
された廃ガス流との熱交換により予熱される。
従って、本発明では水素含有ガス流はタービン駆勤王縮
機により圧縮された空気を用いた部分酸化プロセス（（
より発生される。このことは、部分酸化プロセスに使用
されたリアクタが、プロセスの部分の故障の場合にそれ
らの壁の間の大きな圧力差に耐えねばならない管を必要
としない形式のものであることを可能にする。
機により圧縮された空気を用いた部分酸化プロセス（（
より発生される。このことは、部分酸化プロセスに使用
されたリアクタが、プロセスの部分の故障の場合にそれ
らの壁の間の大きな圧力差に耐えねばならない管を必要
としない形式のものであることを可能にする。
水素含有ガス流生成段に供給された１以上の反応体、特
に空気を予熱する圧縮空気を有する陽極オフガスの反応
からの熱の回復は、部分酸化プロセスが供給原料の不当
な責の燃焼を伴なわずに供給原料及び蒸気の吸熱反応を
必要とする熱を供給できるようにするために必要である
。
に空気を予熱する圧縮空気を有する陽極オフガスの反応
からの熱の回復は、部分酸化プロセスが供給原料の不当
な責の燃焼を伴なわずに供給原料及び蒸気の吸熱反応を
必要とする熱を供給できるようにするために必要である
。
本発明の１つの形式′Ｖておいては、炭化水素供給原料
は、部分酸化ステップの前て蒸気による反応によって主
再生ステップに支配される。この場合には、部分酸化は
２次再生プロセスであり、そして主再生プロセスステッ
プで要求される熱は２次再生プロセスからの出口ガス内
の熱により供給される。好適な実施例においては、２次
再生ステップに使用された圧カシニル内で、管状主再生
器は２次再生出ロガスが１欠再生管を加熱するように備
えられている。つまり２次再生器へ向けて１次再生管を
出るプロセスガスを供給する手段が備えられている。１
次再生管内の圧力がその外部のものと必ず同じであるこ
とから、圧力の故障の場合：／Ｃ管がその壁の間の大き
い圧力差に耐えねばならないという必要はない。
は、部分酸化ステップの前て蒸気による反応によって主
再生ステップに支配される。この場合には、部分酸化は
２次再生プロセスであり、そして主再生プロセスステッ
プで要求される熱は２次再生プロセスからの出口ガス内
の熱により供給される。好適な実施例においては、２次
再生ステップに使用された圧カシニル内で、管状主再生
器は２次再生出ロガスが１欠再生管を加熱するように備
えられている。つまり２次再生器へ向けて１次再生管を
出るプロセスガスを供給する手段が備えられている。１
次再生管内の圧力がその外部のものと必ず同じであるこ
とから、圧力の故障の場合：／Ｃ管がその壁の間の大き
い圧力差に耐えねばならないという必要はない。
部分酸化つまり２次再生ステップ（及びもし使用された
場合には１次再生ステップ）は好適には触媒反応である
。同様に、圧縮された空気を有する陽極オフガスの反応
は好適には触媒燃焼である。
場合には１次再生ステップ）は好適には触媒反応である
。同様に、圧縮された空気を有する陽極オフガスの反応
は好適には触媒燃焼である。
使用の前に脱硫ステップを受けるべきである炭化水素供
給原料は、好適には大気圧で２２０℃以下の沸騰点を有
し、またＮＴＰにおいて最も部会長（ガス状である。特
に、これは少なくとも３．５の水素−炭素原子比をもっ
ている。天然ガスあるいはメタンは好適の供給原料であ
る。
給原料は、好適には大気圧で２２０℃以下の沸騰点を有
し、またＮＴＰにおいて最も部会長（ガス状である。特
に、これは少なくとも３．５の水素−炭素原子比をもっ
ている。天然ガスあるいはメタンは好適の供給原料であ
る。
通常のプラクチスのように、これらの反応体を予熱する
ために、反応体例えば炭化水素供給原料蒸気及び／又は
空気との熱交換によって（１次再生ステップに熱を供給
するためにガスが使用された後に）部分酸化（あるいは
２次再生）出口ガスから熱が望ましくは回復される。
ために、反応体例えば炭化水素供給原料蒸気及び／又は
空気との熱交換によって（１次再生ステップに熱を供給
するためにガスが使用された後に）部分酸化（あるいは
２次再生）出口ガスから熱が望ましくは回復される。
部分酸化（つまり２次再生）の結果として、ガスストリ
ームは水素、炭素、酸化物、蒸気、窒素及びアルゴン等
の不活性ガス、及び少量の非反応メタンを含んでいる。
ームは水素、炭素、酸化物、蒸気、窒素及びアルゴン等
の不活性ガス、及び少量の非反応メタンを含んでいる。
ガス流は好適には、−酸化炭素が二酸化炭素及び水素を
与えるために蒸気と反応するというシフト反応の影響を
受ける。このプロセスは発熱であり、そして発生された
熱は好適には、例えばボイラー供給水を加熱する熱交換
によりあるいは蒸気上昇（Ｃより回復される。
与えるために蒸気と反応するというシフト反応の影響を
受ける。このプロセスは発熱であり、そして発生された
熱は好適には、例えばボイラー供給水を加熱する熱交換
によりあるいは蒸気上昇（Ｃより回復される。
燃料電池へ供給されろガス流内の二酸化炭素の存在が許
容できるところでは、シフトの後に、任意にはそこから
の水を凝縮した後に、ガスが燃料′１池陽極ガス空間に
供給される。凝縮した水は再生ステップに要求される蒸
気を発生するために必要とされる水の一部分として使用
される。燃料電池に供給されるガス内の二酸化炭素が望
ましくないところでは、これは例えば炭酸カリウム水溶
液で洗うかあるいは圧力スイング吸収プロセス等の通常
の方法により除去できる。二酸化炭素が除去された場合
には、過剰な蒸気を水として除去するために予備凝縮ス
テップが通常は使用される。このような凝縮ステップは
、再生プロセスの間に発生されたアンモニアを凝縮する
ためにいかなる二酸化炭素除去ステップがない時でもし
ばしば必要とされる。
容できるところでは、シフトの後に、任意にはそこから
の水を凝縮した後に、ガスが燃料′１池陽極ガス空間に
供給される。凝縮した水は再生ステップに要求される蒸
気を発生するために必要とされる水の一部分として使用
される。燃料電池に供給されるガス内の二酸化炭素が望
ましくないところでは、これは例えば炭酸カリウム水溶
液で洗うかあるいは圧力スイング吸収プロセス等の通常
の方法により除去できる。二酸化炭素が除去された場合
には、過剰な蒸気を水として除去するために予備凝縮ス
テップが通常は使用される。このような凝縮ステップは
、再生プロセスの間に発生されたアンモニアを凝縮する
ためにいかなる二酸化炭素除去ステップがない時でもし
ばしば必要とされる。
燃料電池の陰係が空間からのオフガスは、空気を有する
後者の反応つまり燃焼の前あるいは後に、陽極ガス空間
からのオフガスと化合され、あるいはやはり空気コンプ
レッサを駆動する別個のタービンを介して低下される。
後者の反応つまり燃焼の前あるいは後に、陽極ガス空間
からのオフガスと化合され、あるいはやはり空気コンプ
レッサを駆動する別個のタービンを介して低下される。
所望ならば、水は、タービンを介して余分のガスの通過
の前あるいは後に、後者の燃焼の後例えばボイラー供給
水として使用するために陰極ガス空間オフガス及び／又
は陽極ガス空間オフガスから凝縮できる。
の前あるいは後に、後者の燃焼の後例えばボイラー供給
水として使用するために陰極ガス空間オフガス及び／又
は陽極ガス空間オフガスから凝縮できる。
このプロセスは好適には２ないし２０ ｂａｒ ａｂｓ
の範囲内の圧力で動作されるが、通常は使用された燃料
電池の形式に依存する。
の範囲内の圧力で動作されるが、通常は使用された燃料
電池の形式に依存する。
本発明の２つの実施例は更に第１図及び第２図に示され
た添付フローシートを参照して説明される。第１図の実
施例では、圧縮された供給原料、例えば脱硫された天然
ガスは線１を介して飽和器２に供給され、ここでこれが
線３により供給された湯によって飽和される。圧力及び
水の温度は好適には、線４を介して飽和器２を出る供給
原料７／蒸気の混合は２：１ないし５：１の蒸気：炭素
比をもっている。この混合は熱交換器５において１以上
の段で予熱され、ここからこれは線６を介して結合１次
及び２次再生器８の供給原料供給ゾーン７に供給される
。この再生器８はその中に１次蒸気再生触媒１１を含む
１以上の管１０（そのうちの１つだけが図示されている
）が取り付けられている外部圧カシニル９を有している
。管１０は管グレート１２上に取り付けられており、反
応体供給シー７７から熱交換ゾーン１３を通して下方に
のびている、管１０はその触媒充填長の主な保護のため
にのびている外部フィン１４を有している。下端におい
て、管１０は２次蒸気再生触媒のペソ）１５を通ってゾ
ーン１６にのびている。この触媒は好適には触媒反応に
能・動的な（オ料で屋舎ある（・は被覆された耐火性の
ハニーカム状である。
た添付フローシートを参照して説明される。第１図の実
施例では、圧縮された供給原料、例えば脱硫された天然
ガスは線１を介して飽和器２に供給され、ここでこれが
線３により供給された湯によって飽和される。圧力及び
水の温度は好適には、線４を介して飽和器２を出る供給
原料７／蒸気の混合は２：１ないし５：１の蒸気：炭素
比をもっている。この混合は熱交換器５において１以上
の段で予熱され、ここからこれは線６を介して結合１次
及び２次再生器８の供給原料供給ゾーン７に供給される
。この再生器８はその中に１次蒸気再生触媒１１を含む
１以上の管１０（そのうちの１つだけが図示されている
）が取り付けられている外部圧カシニル９を有している
。管１０は管グレート１２上に取り付けられており、反
応体供給シー７７から熱交換ゾーン１３を通して下方に
のびている、管１０はその触媒充填長の主な保護のため
にのびている外部フィン１４を有している。下端におい
て、管１０は２次蒸気再生触媒のペソ）１５を通ってゾ
ーン１６にのびている。この触媒は好適には触媒反応に
能・動的な（オ料で屋舎ある（・は被覆された耐火性の
ハニーカム状である。
予熱された圧縮空気シま線１７を介してこのゾーン１６
に供給される。再生器８は熱交換ゾーン１３の上端にあ
る再生ガス出口１８を備えている。この再生器８はゾー
ン１６で点火を行な５１以上のバーナーな備えている。
に供給される。再生器８は熱交換ゾーン１３の上端にあ
る再生ガス出口１８を備えている。この再生器８はゾー
ン１６で点火を行な５１以上のバーナーな備えている。
反応体供給シー７７に送られる予熱された供給原料／蒸
気混合気は管１０を通り、ここで、これは触媒１１との
接触により再生される。管１０の下端を出る１次再生ガ
スは線１７を介して供給された空気と反応しベッド１５
を通り、ここでガス混合気の触媒２次再生が線１７を介
して加えられた空気中の酸素を有する１次再生ガス流の
部分の酸化により与えられる反応の熱で発生する。ベッ
ド１５かもの熱いガス流が熱交換ゾーン１３を通りワイ
ン付の管１０を通って、これによりそれらを加熱しそし
て管１０内の１次再生に要求される熱を与える。熱いガ
ス流は典型的にはベッド１５上で７５０ないし９００’
Ｃの温度を有している。典形的にはここで５００ないし
６００＠Ｃの温度にある再生ガス流は、熱交換ゾーン１
３の上端から線１８を介して熱交換器５へ導びかれ、次
にここで典形的には３００ないし４５０°Ｃの温度にあ
り線１７を介して２次熱交換器２０に送られ、次に線２
１を介して水冷シフトリアクタ２２に送られる。
気混合気は管１０を通り、ここで、これは触媒１１との
接触により再生される。管１０の下端を出る１次再生ガ
スは線１７を介して供給された空気と反応しベッド１５
を通り、ここでガス混合気の触媒２次再生が線１７を介
して加えられた空気中の酸素を有する１次再生ガス流の
部分の酸化により与えられる反応の熱で発生する。ベッ
ド１５かもの熱いガス流が熱交換ゾーン１３を通りワイ
ン付の管１０を通って、これによりそれらを加熱しそし
て管１０内の１次再生に要求される熱を与える。熱いガ
ス流は典型的にはベッド１５上で７５０ないし９００’
Ｃの温度を有している。典形的にはここで５００ないし
６００＠Ｃの温度にある再生ガス流は、熱交換ゾーン１
３の上端から線１８を介して熱交換器５へ導びかれ、次
にここで典形的には３００ないし４５０°Ｃの温度にあ
り線１７を介して２次熱交換器２０に送られ、次に線２
１を介して水冷シフトリアクタ２２に送られる。
リアクタ２２では、シフト触媒は圧カシニル２４内の水
により囲まれた管２３内に露出されている。
により囲まれた管２３内に露出されている。
水素含有ガス流はシフトリアクタ２２から線２５を介し
て熱交換器２６に通る。別（（、空冷シフトリアクタが
使用できる。
て熱交換器２６に通る。別（（、空冷シフトリアクタが
使用できる。
本発明の１つの形式では、熱交換器２６からのガス流は
次に線２７を介して凝縮器２８に送られ、ここでこれは
過剰の蒸気を水（これは線３０を介して凝縮器２８から
排出される）として凝縮するために線２９により供給さ
れる水により冷却され、次に線３１を介して二酸化炭素
除去段３２に送られろ。この段３２は圧力スイング吸収
形のものである。
次に線２７を介して凝縮器２８に送られ、ここでこれは
過剰の蒸気を水（これは線３０を介して凝縮器２８から
排出される）として凝縮するために線２９により供給さ
れる水により冷却され、次に線３１を介して二酸化炭素
除去段３２に送られろ。この段３２は圧力スイング吸収
形のものである。
本発明の別の形式では、二酸化炭素が燃料電池内で許容
でき、二酸化炭素除去段３２が省略できる。また、燃料
電池がかなり高い温度で動作されるべぎところでは、こ
れはこの段で水を凝縮する必要はない。そのために、点
−３３により示されるように、凝縮及び二酸化炭素除去
ステップはバイパスされる。
でき、二酸化炭素除去段３２が省略できる。また、燃料
電池がかなり高い温度で動作されるべぎところでは、こ
れはこの段で水を凝縮する必要はない。そのために、点
−３３により示されるように、凝縮及び二酸化炭素除去
ステップはバイパスされる。
しかし、二酸化炭素を許容できる燃料電池は再生ステッ
プにおいて発生されたアンモニアのこん跡により反対に
影響を受けがちである。その結果、二酸化炭素除去ステ
ップ３２が全く使用されていないところでも、前述した
ようにガスを冷却しかつ凝縮器２８内の水及びアンモニ
アをこれから凝縮し、そして点線３４により二酸化炭素
分離装置３２を簡単に省略できる。
プにおいて発生されたアンモニアのこん跡により反対に
影響を受けがちである。その結果、二酸化炭素除去ステ
ップ３２が全く使用されていないところでも、前述した
ようにガスを冷却しかつ凝縮器２８内の水及びアンモニ
アをこれから凝縮し、そして点線３４により二酸化炭素
分離装置３２を簡単に省略できる。
水素含有ガスは次に線３５を介して燃料電池３７の陽陰
ガス空間３６に送られる（これは−役に一連の複数の電
池である。しかし、１つの電池だけが簡単のために示さ
ハている）。圧縮された空気は線３９を介して燃料電池
３７の陰極ガス空間３８に送られている。電気は燃料電
池３７から線４０．４１を介して外部負荷に出力される
。
ガス空間３６に送られる（これは−役に一連の複数の電
池である。しかし、１つの電池だけが簡単のために示さ
ハている）。圧縮された空気は線３９を介して燃料電池
３７の陰極ガス空間３８に送られている。電気は燃料電
池３７から線４０．４１を介して外部負荷に出力される
。
燃料電池の形式及びその動作条件に応じて、熱はここか
ら回復できそして蒸気発生に使用され、例えば飽和器２
１により供給された蒸気を線４２を介して補充する。簡
単のために、この熱再生及び蒸気発生は図示されていな
い。
ら回復できそして蒸気発生に使用され、例えば飽和器２
１により供給された蒸気を線４２を介して補充する。簡
単のために、この熱再生及び蒸気発生は図示されていな
い。
燃料電池３７の陽極ガス空間３６からのオフガス：ま線
４３を介して触媒燃焼器４４に供給され、ここでこれは
線４５を介して供給された圧縮空気と反応される。
４３を介して触媒燃焼器４４に供給され、ここでこれは
線４５を介して供給された圧縮空気と反応される。
熱は熱交換器４６内の触媒燃焼器排出ガスから再生され
る。熱交換器４６からの排出ガスは次に燃料電池３７の
陰極ガス空間３８からのオフガスと共に線４７を介して
タービン４８に供給され、ここでその圧力は低下され次
に線４９を介して更に選択的に熱交換器５０を介して大
気に与えられる。
る。熱交換器４６からの排出ガスは次に燃料電池３７の
陰極ガス空間３８からのオフガスと共に線４７を介して
タービン４８に供給され、ここでその圧力は低下され次
に線４９を介して更に選択的に熱交換器５０を介して大
気に与えられる。
線５１を介しての触媒燃焼器４４からの排気ガスと一諸
にされる代わりに、燃料電池３７の陰極ガス空間３８か
らのオフガスは点線５２を介して燃料電池３７の陽極ガ
ス空間３６からのオフガスと化合され、そのため両方の
オフガスは線４３ケ介して触媒燃焼器４４に送られる。
にされる代わりに、燃料電池３７の陰極ガス空間３８か
らのオフガスは点線５２を介して燃料電池３７の陽極ガ
ス空間３６からのオフガスと化合され、そのため両方の
オフガスは線４３ケ介して触媒燃焼器４４に送られる。
タービン４８は線５４を介して圧縮空気を分割箱５５に
供給する空気圧縮機５３を駆動し、この分割箱から圧縮
空気は、（ａ）線３９を介して燃料電池３７の陰極ガス
空間３８へ、（１））線５６を介して熱交換器４６及び
選択の熱交換器５０へ、及びｆｃｌ線４５を介して触媒
黙焼器４４へ供給される。熱交換器４６からの加熱され
ｔこ圧縮空気は線１７を介して再生器８のシー７１６に
供給される。
供給する空気圧縮機５３を駆動し、この分割箱から圧縮
空気は、（ａ）線３９を介して燃料電池３７の陰極ガス
空間３８へ、（１））線５６を介して熱交換器４６及び
選択の熱交換器５０へ、及びｆｃｌ線４５を介して触媒
黙焼器４４へ供給される。熱交換器４６からの加熱され
ｔこ圧縮空気は線１７を介して再生器８のシー７１６に
供給される。
ここに前述したように、飽和器２は線３を介して湯を供
給される。飽和器２かもの過剰な水は線５７から排出さ
れ、次に凝縮器２８が線３３によりバイパスされないと
ころでは凝縮器２８により必要とされる冷却水の供給源
２９を与えるように冷却水により冷却される熱交換器５
８へ排出される。
給される。飽和器２かもの過剰な水は線５７から排出さ
れ、次に凝縮器２８が線３３によりバイパスされないと
ころでは凝縮器２８により必要とされる冷却水の供給源
２９を与えるように冷却水により冷却される熱交換器５
８へ排出される。
凝縮器２８から排出されたいくらかのあるいは全ての水
によって選択的に線５９を介して供給され、また点線６
０を介して供給される補給水はポンプ６１に送られ、こ
こからこれが線６２を介して熱交換器２６に送られる。
によって選択的に線５９を介して供給され、また点線６
０を介して供給される補給水はポンプ６１に送られ、こ
こからこれが線６２を介して熱交換器２６に送られる。
熱交換器２５で加熱された水は次に線６３を介して熱交
換器６４に送られ、ここでこれは更に加熱される。熱交
換器６４は管２３とシフトリアクタ２０との間を循環し
ている水により加熱される。熱交換器６４により更に加
熱されている水は椋６５を介して熱交換器２０に供給さ
れ、ここでこれは飽和器２へ供給される湯を与えるため
に別の熱を拾う。
換器６４に送られ、ここでこれは更に加熱される。熱交
換器６４は管２３とシフトリアクタ２０との間を循環し
ている水により加熱される。熱交換器６４により更に加
熱されている水は椋６５を介して熱交換器２０に供給さ
れ、ここでこれは飽和器２へ供給される湯を与えるため
に別の熱を拾う。
凝縮器２８が線３３によりバイパスされるところでは、
線５７を介して飽和器２かも排出される過剰の水は点線
６６を介して、線５９を介した補給水と共に、ポンプ６
１０入口に供給される。
線５７を介して飽和器２かも排出される過剰の水は点線
６６を介して、線５９を介した補給水と共に、ポンプ６
１０入口に供給される。
結合１次／２次再生器８０代わりに、別個の１次及び２
次再生器が、例えばＥＰ−Ａ−１９４０６７に説明され
るように、使用できる。
次再生器が、例えばＥＰ−Ａ−１９４０６７に説明され
るように、使用できる。
第２図の実施例では、天然ガスがやはり使用できるが、
脱硫ナフサカミ供給原料として使用された時にもっと適
する別の構造が示されている。第２図には、第１図に示
されたものに相当する項目は第１図に使用された参照番
号により指定される。
脱硫ナフサカミ供給原料として使用された時にもっと適
する別の構造が示されている。第２図には、第１図に示
されたものに相当する項目は第１図に使用された参照番
号により指定される。
この実施例では、再生器８は自動加熱形のものであり２
次再生触媒だけを含んでおり、また蒸気は炭化水素の供
給よりもむしろ空気中に混合される。
次再生触媒だけを含んでおり、また蒸気は炭化水素の供
給よりもむしろ空気中に混合される。
硫酸ナフサは熱交換器１０１内で典型的には４００ない
し４４０°Ｃの温度まで加熱され、つぎに線１０２を介
して再生器８（・て供給される。典型的には６００ない
し８５０°Ｃの温度に予熱された空気と蒸気の混合気は
線１０３を介して再生器８に送られる。典型的には７５
０ないし９００°Ｃの温度にある再生器ガスは線１０８
を介して再生器８から熱交換器１０４ ｉＣ送られ、こ
こでこれは入口空気／蒸気混合気を予熱し、そして次に
線１０５を介してボイラー／過熱器１０６に送られる。
し４４０°Ｃの温度まで加熱され、つぎに線１０２を介
して再生器８（・て供給される。典型的には６００ない
し８５０°Ｃの温度に予熱された空気と蒸気の混合気は
線１０３を介して再生器８に送られる。典型的には７５
０ないし９００°Ｃの温度にある再生器ガスは線１０８
を介して再生器８から熱交換器１０４ ｉＣ送られ、こ
こでこれは入口空気／蒸気混合気を予熱し、そして次に
線１０５を介してボイラー／過熱器１０６に送られる。
ガスはボイラ、／過熱器１０６から線１０７を介して供
給原料予熱熱交換器１０１に送られる。第１図の実施例
におけるように、ガスは熱交換器１０１からシフト交換
器２２に送られ、ここからオプションの凝縮器２８及び
オプションの二酸化炭素除去装器３２を介して燃料電池
３６へ送られる。
給原料予熱熱交換器１０１に送られる。第１図の実施例
におけるように、ガスは熱交換器１０１からシフト交換
器２２に送られ、ここからオプションの凝縮器２８及び
オプションの二酸化炭素除去装器３２を介して燃料電池
３６へ送られる。
この実施例では、再生器への圧縮プロセス空気は分割箱
５５から選択的に熱交換器５０を介して及び線１０８を
介して飽和器２へ供給され、ここで第１図の実施例）て
おけるようにこれは熱交換器２０から線３を介して供給
された湯による蒸気で飽和される。飽和された圧縮空気
は飽和器２から線１０９を介して熱交換器４６へ送られ
、これは第、１図の実施例におけるように触媒燃焼器４
４からの出１コガスにより加熱され、そして次に線１１
０を介して熱交換器１０４に送られる。ボイラ／過熱器
１０６内で発生された過熱蒸気は線１１１を介して送ら
れる。
５５から選択的に熱交換器５０を介して及び線１０８を
介して飽和器２へ供給され、ここで第１図の実施例）て
おけるようにこれは熱交換器２０から線３を介して供給
された湯による蒸気で飽和される。飽和された圧縮空気
は飽和器２から線１０９を介して熱交換器４６へ送られ
、これは第、１図の実施例におけるように触媒燃焼器４
４からの出１コガスにより加熱され、そして次に線１１
０を介して熱交換器１０４に送られる。ボイラ／過熱器
１０６内で発生された過熱蒸気は線１１１を介して送ら
れる。
二酸化炭素の存在を許容できる燃料電池を用いて、バイ
パスされた二酸化炭素除去ステップ３２を有するがしか
し凝縮器２８ないし第１図のフローチャートに基づいて
約１０ ｂａｒ ａｂｓの圧力におおいて動作している
プラントの一例において、典型的なガス流速及び温度が
以下の表に示されている。
パスされた二酸化炭素除去ステップ３２を有するがしか
し凝縮器２８ないし第１図のフローチャートに基づいて
約１０ ｂａｒ ａｂｓの圧力におおいて動作している
プラントの一例において、典型的なガス流速及び温度が
以下の表に示されている。
＊供給ガスは約０．５４ ’ｔ＜９ ・ｍｏｌ ・ｈｒ
−’高級炭化水素も含んでいる。燃料電池の効半円応じ
て、これは約１−２ＭＷ１７）＠気を与える。
−’高級炭化水素も含んでいる。燃料電池の効半円応じ
て、これは約１−２ＭＷ１７）＠気を与える。
第１図及び第２図はそれぞれ本発明の詳細な説明する図
である。 ２：飽和器、５，２０，２６，４６，５０，５８゜６４
：熱交換器、８：再生器、１１：触媒、２２：シフトリ
アクタ、３２：二酸化炭素分離装置、３７：燃料電池、
４４：触媒燃焼器、５５：分割箱、６１：ポンプ （外５名） 手続補正８（方式） １．事件の表示 昭和２７年１斤砕願第２５／タフを号 ・γ１チク：永斗”’ｉ ：ｔＦ！＝ ’２困・・ｈ゛
訳九゛緊生が広３、補正をする者 事件との関係 出 願 人 住所 ％ ４ インペソア、Ｖ、ケミカ）〆インダズトリーズ
・ピ／工ｌレジ− ４、代理人
である。 ２：飽和器、５，２０，２６，４６，５０，５８゜６４
：熱交換器、８：再生器、１１：触媒、２２：シフトリ
アクタ、３２：二酸化炭素分離装置、３７：燃料電池、
４４：触媒燃焼器、５５：分割箱、６１：ポンプ （外５名） 手続補正８（方式） １．事件の表示 昭和２７年１斤砕願第２５／タフを号 ・γ１チク：永斗”’ｉ ：ｔＦ！＝ ’２困・・ｈ゛
訳九゛緊生が広３、補正をする者 事件との関係 出 願 人 住所 ％ ４ インペソア、Ｖ、ケミカ）〆インダズトリーズ
・ピ／工ｌレジ− ４、代理人
Claims (7)
- （１）燃料電池を用いた電気の発生方法であって、（ａ
）炭化水素含有供給原料が超大気圧において水素含有ガ
ス流を発生するために蒸気と反応し、（ｂ）炭化水素含
有ガス流が超大気圧で燃料電池の陽極ガス空間に供給さ
れ、 （ｃ）超大気圧にある空気が燃料電池の陰極ガス空間に
供給され、及び （ｄ）燃料電池の陽極ガス空間からの少なくともオフガ
スが、ステップ（ｃ）で要求される空気を圧縮する空気
圧縮機を駆動するタービンによって低下される、という
方法において、 （ｉ）炭化水素含有供給原料が蒸気と反応しかつ超大気
圧において、前記供給原料の吸熱反応に要求される熱を
有し、前記空気圧縮機により供給される空気と反応し、
蒸気が前記供給原料及び前記空気の発熱反応により供給
され、及び （ｉｉ）前記燃料電池の陽極ガス空間からのオフガスは
、前記タービンにより低下される前に、加熱された廃ガ
ス流を発生するために前記空気圧縮機からの圧縮された
空気と反応し、熱がステップ（ｉ）に要求される反応体
の少なくとも１つを予熱するために熱交換により前記廃
ガスから回復される、 ことを特徴とする燃料電池を用いた気気発生方法。 - （２）特許請求の範囲第１項において、ステップ（ｉ）
で要求される圧縮空気が廃ガス流との熱交換により予熱
される方法。 - （３）特許請求の範囲第１又は２項において、ステップ
（ｉ）で要求される蒸気が湯の流れと炭化水素含有供給
原料あるいは空気との接触により得られる方法。 - （４）特許請求の範囲第１ないし第３項において、ステ
ップ（ｉ）が、１次再生ガス流を与えるために炭化水素
含有供給原料が蒸気と反応するという１次蒸気再生段と
、２次再生ガス流を与えるために１次再生ガス流が空気
と反応しかつ１次再生ステップに要求される熱が２次再
生ガス流の熱により供給されるという２次再生段と、を
有する方法。 - （５）特許請求の範囲第４項において、１次及び２次再
生反応が単一の圧力シェル内で実行され、かつ１次蒸気
再生段が２次再生ガス流により加熱された少なくとも１
つの管内で実行される方法。 - （６）特許請求の範囲第１ないし第５項において、陽極
オフガスが圧縮空気と触媒を加えることによって燃焼さ
れる方法。 - （７）特許請求の範囲第１項ないし第６項において、陰
極ガス空間からのオフガスは陽極ガス空間からのオフガ
スと空気との反応の前に陽極ガス空間からのオフガスと
化合される方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8526055 | 1985-10-22 | ||
| GB858526055A GB8526055D0 (en) | 1985-10-22 | 1985-10-22 | Electricity production |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62163268A true JPS62163268A (ja) | 1987-07-20 |
Family
ID=10587081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61251575A Pending JPS62163268A (ja) | 1985-10-22 | 1986-10-22 | 燃料 電池を用いた電気発生方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4696871A (ja) |
| JP (1) | JPS62163268A (ja) |
| GB (2) | GB8526055D0 (ja) |
Families Citing this family (38)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06103631B2 (ja) * | 1986-01-23 | 1994-12-14 | 株式会社日立製作所 | 燃料電池システムの空気供給系装置 |
| US4678723A (en) * | 1986-11-03 | 1987-07-07 | International Fuel Cells Corporation | High pressure low heat rate phosphoric acid fuel cell stack |
| US4767606A (en) * | 1986-11-14 | 1988-08-30 | United Technologies Corporation | Process and apparatus for producing nitrogen |
| NL8801492A (nl) * | 1988-06-10 | 1990-01-02 | Kinetics Technology | Werkwijze voor het omzetten van brandstof in electriciteit. |
| NL8802357A (nl) * | 1988-09-26 | 1990-04-17 | Kinetics Technology | Werkwijze voor het opwekken van electriciteit. |
| IT1232837B (it) * | 1989-09-06 | 1992-03-05 | Kinetics Technology | Procedimento per l'alimentazione di celle a combustibile mediante reforming di idrocarburi leggeri e impianto relativo |
| US5985474A (en) * | 1998-08-26 | 1999-11-16 | Plug Power, L.L.C. | Integrated full processor, furnace, and fuel cell system for providing heat and electrical power to a building |
| JP4399884B2 (ja) * | 1999-02-22 | 2010-01-20 | アイシン精機株式会社 | 燃料電池システム |
| US6641625B1 (en) | 1999-05-03 | 2003-11-04 | Nuvera Fuel Cells, Inc. | Integrated hydrocarbon reforming system and controls |
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| US6817182B2 (en) * | 2001-12-05 | 2004-11-16 | Lawrence G. Clawson | High-efficiency Otto cycle engine with power generating expander |
| US6692545B2 (en) * | 2001-02-09 | 2004-02-17 | General Motors Corporation | Combined water gas shift reactor/carbon dioxide adsorber for use in a fuel cell system |
| US6793698B1 (en) | 2001-03-09 | 2004-09-21 | Uop Llc | Fuel processor reactor with integrated pre-reforming zone |
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| US8241801B2 (en) | 2006-08-14 | 2012-08-14 | Modine Manufacturing Company | Integrated solid oxide fuel cell and fuel processor |
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| WO2009105191A2 (en) | 2008-02-19 | 2009-08-27 | Bloom Energy Corporation | Fuel cell system containing anode tail gas oxidizer and hybrid heat exchanger/reformer |
| US8968958B2 (en) | 2008-07-08 | 2015-03-03 | Bloom Energy Corporation | Voltage lead jumper connected fuel cell columns |
| RU2465693C2 (ru) * | 2010-05-13 | 2012-10-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Способ генерации энергии в гибридной энергоустановке |
| US8440362B2 (en) | 2010-09-24 | 2013-05-14 | Bloom Energy Corporation | Fuel cell mechanical components |
| RU2462398C2 (ru) * | 2010-11-30 | 2012-09-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Силовая установка для воздушного судна |
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| US8563180B2 (en) | 2011-01-06 | 2013-10-22 | Bloom Energy Corporation | SOFC hot box components |
| WO2012151545A2 (en) * | 2011-05-04 | 2012-11-08 | Ztek Corporation | Zero emission power plant with co2 waste utilization |
| US9755263B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-09-05 | Bloom Energy Corporation | Fuel cell mechanical components |
| JP6520936B2 (ja) | 2013-10-23 | 2019-05-29 | ブルーム エネルギー コーポレイション | 高級炭化水素の選択的改質のための予備改質器 |
| US9461320B2 (en) | 2014-02-12 | 2016-10-04 | Bloom Energy Corporation | Structure and method for fuel cell system where multiple fuel cells and power electronics feed loads in parallel allowing for integrated electrochemical impedance spectroscopy (EIS) |
| US10651496B2 (en) | 2015-03-06 | 2020-05-12 | Bloom Energy Corporation | Modular pad for a fuel cell system |
| US10367208B2 (en) | 2015-05-06 | 2019-07-30 | Robert E. Buxbaum | High efficiency fuel reforming and water use in a high temperature fuel-cell system and process for the such thereof |
| US11398634B2 (en) | 2018-03-27 | 2022-07-26 | Bloom Energy Corporation | Solid oxide fuel cell system and method of operating the same using peak shaving gas |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2604981C2 (de) * | 1975-02-12 | 1985-01-03 | United Technologies Corp., Hartford, Conn. | Unter Druck betriebene Brennstoffzellenstromversorgungsanlagen und Verfahren zu ihrem Betrieb |
| US3976507A (en) * | 1975-02-12 | 1976-08-24 | United Technologies Corporation | Pressurized fuel cell power plant with single reactant gas stream |
| US3976506A (en) * | 1975-02-12 | 1976-08-24 | United Technologies Corporation | Pressurized fuel cell power plant with air bypass |
| US4004947A (en) * | 1975-02-12 | 1977-01-25 | United Technologies Corporation | Pressurized fuel cell power plant |
| US4522894A (en) * | 1982-09-30 | 1985-06-11 | Engelhard Corporation | Fuel cell electric power production |
| JPS60158562A (ja) * | 1984-01-27 | 1985-08-19 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池発電システム |
| US4539267A (en) * | 1984-12-06 | 1985-09-03 | United Technologies Corporation | Process for generating steam in a fuel cell powerplant |
-
1985
- 1985-10-22 GB GB858526055A patent/GB8526055D0/en active Pending
-
1986
- 1986-10-08 GB GB08624126A patent/GB2182195B/en not_active Expired
- 1986-10-14 US US06/918,580 patent/US4696871A/en not_active Expired - Fee Related
- 1986-10-22 JP JP61251575A patent/JPS62163268A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2182195A (en) | 1987-05-07 |
| GB8526055D0 (en) | 1985-11-27 |
| GB2182195B (en) | 1988-11-02 |
| GB8624126D0 (en) | 1986-11-12 |
| US4696871A (en) | 1987-09-29 |
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