JPS622432B2 - - Google Patents
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- JPS622432B2 JPS622432B2 JP56097121A JP9712181A JPS622432B2 JP S622432 B2 JPS622432 B2 JP S622432B2 JP 56097121 A JP56097121 A JP 56097121A JP 9712181 A JP9712181 A JP 9712181A JP S622432 B2 JPS622432 B2 JP S622432B2
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Classifications
-
- 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
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination 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
-
- 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
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、原料ガスたとえば天然ガスを水蒸
気改質および一酸化炭素変成等の如く改質・変成
して水素ガス等の燃料ガスを生成する燃料処理装
置と、生成された燃料ガスおよび空気等の酸化剤
ガスの供給を受けて発電を行う燃料電池とを備え
た燃料電池発電システム、とくにシステムの停止
時に構成装置の要求に合わせて窒素ガス等の不活
性ガスにて内部のガスを置換する方法に関するも
のである。
気改質および一酸化炭素変成等の如く改質・変成
して水素ガス等の燃料ガスを生成する燃料処理装
置と、生成された燃料ガスおよび空気等の酸化剤
ガスの供給を受けて発電を行う燃料電池とを備え
た燃料電池発電システム、とくにシステムの停止
時に構成装置の要求に合わせて窒素ガス等の不活
性ガスにて内部のガスを置換する方法に関するも
のである。
この種の不活性ガス置換は一般に化学反応処理
設備において広く行なわれているものであるが、
燃料電池発電システムにおいては、系統内からの
可燃性ガスを排出する順序、時間ならびに系統内
圧力の相違により、一系統でのパージないし置換
操作を行うと、 (イ) 電池スタツク内へ蒸気を送入してしまう可能
性があり、酸化液の希釈その他の不都合な問題
が生じる。
設備において広く行なわれているものであるが、
燃料電池発電システムにおいては、系統内からの
可燃性ガスを排出する順序、時間ならびに系統内
圧力の相違により、一系統でのパージないし置換
操作を行うと、 (イ) 電池スタツク内へ蒸気を送入してしまう可能
性があり、酸化液の希釈その他の不都合な問題
が生じる。
(ロ) 高温状態にある改質装置の触媒を含む反応器
部分の冷却が不十分となり、触媒その他の寿命
に悪影響を及ぼす。
部分の冷却が不十分となり、触媒その他の寿命
に悪影響を及ぼす。
(ハ) 系統内からの可燃性ガス排出時間が長くな
り、万一の場合の漏洩ガス量が多くなる。
り、万一の場合の漏洩ガス量が多くなる。
などの欠点を生じる。
そこで、本発明は上述の欠点を除去して、より
安全性が高く、かつ性能劣化を防止しつつ円滑な
再起動を保証する燃料電池発電システムの停止時
操作方法、すなわち不活性ガス置換方法を提供す
ることを目的とする。
安全性が高く、かつ性能劣化を防止しつつ円滑な
再起動を保証する燃料電池発電システムの停止時
操作方法、すなわち不活性ガス置換方法を提供す
ることを目的とする。
この目的は、本発明によればシステム内の配管
系統を少なくとも水蒸気パージを実行してから不
活性ガス置換を実行する系統と当初から不活性ガ
ス置換を実行する系統とに複数個に分割し、各系
統のガスの排出ないし置換を少なくとも部分的に
独立に実行させるようにすることにより達成され
る。
系統を少なくとも水蒸気パージを実行してから不
活性ガス置換を実行する系統と当初から不活性ガ
ス置換を実行する系統とに複数個に分割し、各系
統のガスの排出ないし置換を少なくとも部分的に
独立に実行させるようにすることにより達成され
る。
本発明のその他の目的ないし構成は以下に述べ
る本発明の実施例の説明において明らかとなるで
あろう。
る本発明の実施例の説明において明らかとなるで
あろう。
第１図は本発明の一実施例の基本系統図であ
る。
る。
第１図において、図面の右方に示す１０は水素
−酸素（空気）型の燃料電池で、燃料室１１、酸
化剤（空気）室１２、電極１３および１４ならび
に電解液室ないしは電解液含浸マトリツクス１５
から構成されている。空気室１２には空気源１６
からブロア１７を介して空気が給送される。100
番台および200番台の符号を付した弁については
まとめて後述する。空気は燃料電池起動時および
必要に応じて運転時にブロア１８および起動用空
気加熱器１９を介して一部循環させられて所定の
温度に保持される。燃料室１１には原料ガスを水
蒸気改質して得た水素を多量に含む燃料ガスが供
給される。改質プロセスは次のとおりである。
−酸素（空気）型の燃料電池で、燃料室１１、酸
化剤（空気）室１２、電極１３および１４ならび
に電解液室ないしは電解液含浸マトリツクス１５
から構成されている。空気室１２には空気源１６
からブロア１７を介して空気が給送される。100
番台および200番台の符号を付した弁については
まとめて後述する。空気は燃料電池起動時および
必要に応じて運転時にブロア１８および起動用空
気加熱器１９を介して一部循環させられて所定の
温度に保持される。燃料室１１には原料ガスを水
蒸気改質して得た水素を多量に含む燃料ガスが供
給される。改質プロセスは次のとおりである。
まず原料ガスとしては、メタンガスを主成分と
する天然ガスが用いられるが、改質用の触媒の活
性低下の原因となる硫黄分を除去するために、原
料ガス源２１からの原料ガスに水素（たとえば後
述する気水分離器４Ｐからの水素含有がこの一
部）を添加して、脱硫反応器２４に送り込む。脱
硫反応器２４において硫黄分を除去された原料ガ
スは、水蒸気発生装置２５からの水蒸気とともに
改質装置３０に送られる。改質装置３０はたとえ
ば外部加熱形の多管式反応炉として構成され、メ
タンガスと水蒸気とをたとえばニツケル系触媒に
より反応させて、一酸化炭素と水素とを生成す
る。改質装置３０には、燃料電池の空気室１２か
らの排出ガスを配管３２を介して供給するととも
に、燃料電池の燃料室１１からの排出ガスを、場
合によつては補助燃料としての原料ガスの一部と
混合したうえで配管３４を介して供給し、改質装
置３０内のバーナーで燃焼させる。
する天然ガスが用いられるが、改質用の触媒の活
性低下の原因となる硫黄分を除去するために、原
料ガス源２１からの原料ガスに水素（たとえば後
述する気水分離器４Ｐからの水素含有がこの一
部）を添加して、脱硫反応器２４に送り込む。脱
硫反応器２４において硫黄分を除去された原料ガ
スは、水蒸気発生装置２５からの水蒸気とともに
改質装置３０に送られる。改質装置３０はたとえ
ば外部加熱形の多管式反応炉として構成され、メ
タンガスと水蒸気とをたとえばニツケル系触媒に
より反応させて、一酸化炭素と水素とを生成す
る。改質装置３０には、燃料電池の空気室１２か
らの排出ガスを配管３２を介して供給するととも
に、燃料電池の燃料室１１からの排出ガスを、場
合によつては補助燃料としての原料ガスの一部と
混合したうえで配管３４を介して供給し、改質装
置３０内のバーナーで燃焼させる。
さて、改質装置３０を通過して水蒸気改質され
た原料ガスは、燃料電池１０の電極１３を劣化さ
せる一酸化炭素を含んでいるので、一酸化炭素変
成器４０に送られ、そこで一酸化炭素を二酸化炭
素に変成する。
た原料ガスは、燃料電池１０の電極１３を劣化さ
せる一酸化炭素を含んでいるので、一酸化炭素変
成器４０に送られ、そこで一酸化炭素を二酸化炭
素に変成する。
かくして精製された水素を含む燃料ガスは冷却
器４８にて冷却されたのち、気水分離器４９にて
水分を分離され、リザーバタンク５０を介して燃
料電池１０の燃料室１１に供給される。燃料ガス
は、燃料室に供給される前に適当な方法で所定の
温度に予熱される。
器４８にて冷却されたのち、気水分離器４９にて
水分を分離され、リザーバタンク５０を介して燃
料電池１０の燃料室１１に供給される。燃料ガス
は、燃料室に供給される前に適当な方法で所定の
温度に予熱される。
燃料電池１０の出力は直流（DC）であるの
で、サイリスタ変換装置６０にて交流（AC）に
変換して最終的な出力とされる。
で、サイリスタ変換装置６０にて交流（AC）に
変換して最終的な出力とされる。
なお、図において黒く塗り潰した配管系統は燃
料ガスの主経路、二本の線で管状に示されている
配管系統は空気ガスの主径路である。
料ガスの主経路、二本の線で管状に示されている
配管系統は空気ガスの主径路である。
次に本発明の特徴であるシステム停止時の系統
内ガスの排出ないし置換方法の実施例を説明す
る。図において100番台の符号を付した弁は遮断
弁であり、理解を容易にするため弁記号を黒く塗
り潰してある。200番台の符号を付しかつ黒く塗
り潰していない弁は、次の機能を有する。
内ガスの排出ないし置換方法の実施例を説明す
る。図において100番台の符号を付した弁は遮断
弁であり、理解を容易にするため弁記号を黒く塗
り潰してある。200番台の符号を付しかつ黒く塗
り潰していない弁は、次の機能を有する。
すなわち、奇数番号である２０１，２０３，２
０５，２０７，２０９および２１１を付された弁
は不活性ガスたとえば窒素（以下N2で示す）送
入弁で、送入を意味する内向きの矢印が付されて
いる。
０５，２０７，２０９および２１１を付された弁
は不活性ガスたとえば窒素（以下N2で示す）送
入弁で、送入を意味する内向きの矢印が付されて
いる。
また、偶数番号である２００，２０２，２０
４，２０６，２０８および２１０を付された弁は
ベント（排出）弁で排出を意味する外向きの矢印
が付されている。
４，２０６，２０８および２１０を付された弁は
ベント（排出）弁で排出を意味する外向きの矢印
が付されている。
さて、これらの弁により、図の実施例ではシス
テムの配管系統は次の６系統に分割される。
テムの配管系統は次の６系統に分割される。
第１の系統
遮断弁１０１と遮断弁１１１との間の補助燃料
系統で、N2送入弁２０３よりN2を送入しベント
弁２０４より排出する。
系統で、N2送入弁２０３よりN2を送入しベント
弁２０４より排出する。
第２の系統
遮断弁１０２と遮断弁１０４との間の脱硫系統
で、N2送入弁２０１よりN2を送入しベント弁２
０２より排出する。
で、N2送入弁２０１よりN2を送入しベント弁２
０２より排出する。
第３の系統
遮断弁１０４と遮断弁１０９との間の改質装置
３０、一酸化炭素変成器４０、気水分離器４９、
リザーバタンク５０を含む燃料改質・変成系統
で、当初は遮断弁１０５とベント弁２００を開い
て系内を水蒸気でパージし、次いで遮断弁１０５
を閉じN2送入弁２１１からN2を送入する。N2送
入弁２１１を省略する場合には、遮断弁１０４を
開いてN2送入弁２０１からのN2によりN2パージ
および置換を行なう。
３０、一酸化炭素変成器４０、気水分離器４９、
リザーバタンク５０を含む燃料改質・変成系統
で、当初は遮断弁１０５とベント弁２００を開い
て系内を水蒸気でパージし、次いで遮断弁１０５
を閉じN2送入弁２１１からN2を送入する。N2送
入弁２１１を省略する場合には、遮断弁１０４を
開いてN2送入弁２０１からのN2によりN2パージ
および置換を行なう。
第４の系統
遮断弁１０８と遮断弁１１０との間の燃料電池
の燃料室１１を含む系統で、N2送入弁２０７か
らN2を送入し、ベント弁２０８より排出する。
の燃料室１１を含む系統で、N2送入弁２０７か
らN2を送入し、ベント弁２０８より排出する。
第５の系統
遮断弁１０９，１１０と遮断弁１１１，１１４
との間の燃料電池燃料排ガスを改質装置バーナへ
送る系統で、N2送入弁２０５からN2を送入しベ
ント弁２０６より排出する。
との間の燃料電池燃料排ガスを改質装置バーナへ
送る系統で、N2送入弁２０５からN2を送入しベ
ント弁２０６より排出する。
第６の系統
遮断弁１１５、遮断弁１１６との間の燃料電池
の空気室１２を含む系統で、N2送入弁２０９か
らN2を送入しベント弁２１０より排出する。
の空気室１２を含む系統で、N2送入弁２０９か
らN2を送入しベント弁２１０より排出する。
以上のように系統分割を行なうことにより、
(1) サーマルシヨツクを軽減し触媒を保護するた
めに、３の系統は他の系統と切り離して水蒸気
パージを実行できる。
めに、３の系統は他の系統と切り離して水蒸気
パージを実行できる。
(2) 第１、第２、第４および第５の系統は、その
間にN2による可燃性ガスパージが可能であ
る。
間にN2による可燃性ガスパージが可能であ
る。
第６の系統も同時にN2置換を行なうことに
より、第４の系統との間の、すなわち燃料電池
の両電極間の差圧調整および電池スタツク内部
保護を行うことができる。
より、第４の系統との間の、すなわち燃料電池
の両電極間の差圧調整および電池スタツク内部
保護を行うことができる。
などの効果が得られる。
このように、本発明によればシステムの配管系
統を複数個に分割できるように遮断弁、不活性ガ
ス送入弁およびベント弁を設置することによつ
て、停止時に基本的に要求される系内可燃性ガス
パージと触媒等の保護の操作を並行して進めるこ
とが可能となり、この結果停止操作時間の短縮と
設備の性能保持に多大の効果が期待できる。
統を複数個に分割できるように遮断弁、不活性ガ
ス送入弁およびベント弁を設置することによつ
て、停止時に基本的に要求される系内可燃性ガス
パージと触媒等の保護の操作を並行して進めるこ
とが可能となり、この結果停止操作時間の短縮と
設備の性能保持に多大の効果が期待できる。
第１図は本発明の実施例の系統接続図である。
１０……燃料電池、３０……改質装置、４０…
…一酸化炭素変成器、１０１〜１１７……遮断
弁、２０１，２０３，２０５，２０７，２０９，
２１１……N2送入弁、２００，２０２，２０
４，２０６，２０８，２１０……ベント弁。
…一酸化炭素変成器、１０１〜１１７……遮断
弁、２０１，２０３，２０５，２０７，２０９，
２１１……N2送入弁、２００，２０２，２０
４，２０６，２０８，２１０……ベント弁。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 原燃料を改質・変成して燃料を生成する燃料
処理装置と、前記燃料と空気等の酸化剤の供給を
受けて発電を行う燃料電池とを備えた燃料電池発
電システムにおいて、燃料処理装置、燃料電池お
よび両者相互間の配管系統を、少なくとも水蒸気
パージを実行してから不活性ガス置換を実行する
系統と当初から不活性ガス置換を実行する系統と
に複数個に分割し、各系統のガスの排出ないし置
換を少なくとも部分的に独立に実行させるように
したことを特徴とする燃料電池発電システムにお
ける系統内不活性ガス置換方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
燃料電池の燃料供給系統と酸化剤供給系統との不
活性ガス置換を同時に行なうことを特徴とする燃
料電池発電システムにおける系統内不活性ガス置
換方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56097121A JPS57212774A (en) | 1981-06-23 | 1981-06-23 | In-system inert gas substitution method in fuel battery power generating system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56097121A JPS57212774A (en) | 1981-06-23 | 1981-06-23 | In-system inert gas substitution method in fuel battery power generating system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57212774A JPS57212774A (en) | 1982-12-27 |
| JPS622432B2 true JPS622432B2 (ja) | 1987-01-20 |
Family
ID=14183730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56097121A Granted JPS57212774A (en) | 1981-06-23 | 1981-06-23 | In-system inert gas substitution method in fuel battery power generating system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57212774A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2791130B2 (ja) * | 1989-09-18 | 1998-08-27 | 株式会社東芝 | 燃料電池発電プラント |
| JPH0426070A (ja) * | 1990-05-18 | 1992-01-29 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池発電装置の運転方法 |
| JP2002179401A (ja) * | 2000-12-11 | 2002-06-26 | Toyota Motor Corp | 水素ガス生成システムの運転停止方法 |
| US7033687B2 (en) | 2001-09-19 | 2006-04-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fuel cell power generation system and method of controlling fuel cell power generation |
| JP4893719B2 (ja) * | 2008-09-22 | 2012-03-07 | トヨタ自動車株式会社 | 水素ガス生成システムの運転停止方法 |
| JP2010287449A (ja) * | 2009-06-12 | 2010-12-24 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池発電システムおよびその保管方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5211021A (en) * | 1975-07-16 | 1977-01-27 | Olympus Optical Co Ltd | Cassette tape winding system |
-
1981
- 1981-06-23 JP JP56097121A patent/JPS57212774A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5211021A (en) * | 1975-07-16 | 1977-01-27 | Olympus Optical Co Ltd | Cassette tape winding system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57212774A (en) | 1982-12-27 |
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