JPS63241877A - 燃料電池廃ガスの処理方法 - Google Patents
燃料電池廃ガスの処理方法Info
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- JPS63241877A JPS63241877A JP62075464A JP7546487A JPS63241877A JP S63241877 A JPS63241877 A JP S63241877A JP 62075464 A JP62075464 A JP 62075464A JP 7546487 A JP7546487 A JP 7546487A JP S63241877 A JPS63241877 A JP S63241877A
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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
- H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
- H01M8/0668—Removal of carbon monoxide or carbon dioxide
-
- 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
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ＣａＯを主成分とする粒子を用いて燃料電池
廃ガスを処理する方法に関するものである。
廃ガスを処理する方法に関するものである。
燃料電池廃ガスは、電池部分のガス利用率により異なる
が、未利用のＨ！、ＣＯガスを含み、かつリフオーマ一
部に供給する原料、リフオーマ一部での発生ガスの精製
度合いによっては、ＣＯ□等を含む。
が、未利用のＨ！、ＣＯガスを含み、かつリフオーマ一
部に供給する原料、リフオーマ一部での発生ガスの精製
度合いによっては、ＣＯ□等を含む。
これらのガスは通常燃焼され、その熱エネルギーを廃熱
ボイラーで回収し、発電、冷暖房に用いられており、こ
のような簡単な方法で燃料電池に無用なＣＯ□を除去す
る例は見当たらない。またＩｈの燃焼により生成するＨ
Ｊはリフオーマ一部に外部よりスチームを供給しており
、燃料電池より発生した１’ｌｔＯをリフオーミング用
のスチーム源として用いている例も見当たらない。
ボイラーで回収し、発電、冷暖房に用いられており、こ
のような簡単な方法で燃料電池に無用なＣＯ□を除去す
る例は見当たらない。またＩｈの燃焼により生成するＨ
Ｊはリフオーマ一部に外部よりスチームを供給しており
、燃料電池より発生した１’ｌｔＯをリフオーミング用
のスチーム源として用いている例も見当たらない。
メタノール等のＣ，Ｈ含有燃料をガス状でスチームを添
加し分解することにより生成するガス燃料を燃料電池に
供給し利用し、た後、廃ガスを燃焼させ、熱エネルギー
をスチームの形で回収するのが従来法であるが、従来法
では、メタノールを原料とする場合について説明すると
、 （１） リフオーマ一部でのＨ８０／メタノール比を
理論必要ＩＩより大きな１．５程度としないと、ｃＯガ
スが生成し、燃料電池電極に有害である。このため外部
より供給するスチームを比率で１．５程度とするため、
スチーム製造のためのエネルギーを多く必要とする０本
法では排ガス中のＨＩＯを循環使用するため、外部から
供給するスチームは理論量でよく、スチーム製造のため
のエネルギーが少なくなる。
加し分解することにより生成するガス燃料を燃料電池に
供給し利用し、た後、廃ガスを燃焼させ、熱エネルギー
をスチームの形で回収するのが従来法であるが、従来法
では、メタノールを原料とする場合について説明すると
、 （１） リフオーマ一部でのＨ８０／メタノール比を
理論必要ＩＩより大きな１．５程度としないと、ｃＯガ
スが生成し、燃料電池電極に有害である。このため外部
より供給するスチームを比率で１．５程度とするため、
スチーム製造のためのエネルギーを多く必要とする０本
法では排ガス中のＨＩＯを循環使用するため、外部から
供給するスチームは理論量でよく、スチーム製造のため
のエネルギーが少なくなる。
（２） 燃料電池部でのガス利用率は７０％程度であ
り、３０％程度は精製し循環利用すれば、電気エネルギ
ーとして効率良く発電に利用可能であるにもかかわらず
、従来法では燃焼し、熱エネルギーとしている。
り、３０％程度は精製し循環利用すれば、電気エネルギ
ーとして効率良く発電に利用可能であるにもかかわらず
、従来法では燃焼し、熱エネルギーとしている。
（３） リフオーマ−への供給原料はガス状のスチー
ム、メタノールが必要である０本法において ′は、燃
料電池排ガス中のＣＯ，を除去し、ＣａＯ＋ＣＯ１→Ｃ
ａＣ０，の反応の発熱を用いることにより、ＣＯ８除去
後のガスが高温（６００〜７００℃）となっている。
ム、メタノールが必要である０本法において ′は、燃
料電池排ガス中のＣＯ，を除去し、ＣａＯ＋ＣＯ１→Ｃ
ａＣ０，の反応の発熱を用いることにより、ＣＯ８除去
後のガスが高温（６００〜７００℃）となっている。
このため、ガス中にメタノール、水を直接噴霧すること
により、コンパクトでかつ装置内に原料を液状で滞留さ
せる部分が無い蒸発器とすることができるため、液体の
供給量を変動するのみで負荷変動に対応でき、リフオー
マ一部分での負荷応答性が良い、従来法ででは、水の蒸
発器、メタノールの蒸発器を間接的な熱交換方法で作成
しているため、装置が大型となりかつ液体を装置内に保
有しているため、蒸発量の負荷変動が非常に複雑である
。
により、コンパクトでかつ装置内に原料を液状で滞留さ
せる部分が無い蒸発器とすることができるため、液体の
供給量を変動するのみで負荷変動に対応でき、リフオー
マ一部分での負荷応答性が良い、従来法ででは、水の蒸
発器、メタノールの蒸発器を間接的な熱交換方法で作成
しているため、装置が大型となりかつ液体を装置内に保
有しているため、蒸発量の負荷変動が非常に複雑である
。
〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明は、
図面を参照して説明すれば、ＣＯ，、Ｈｌ。
図面を参照して説明すれば、ＣＯ，、Ｈｌ。
ＨｚＯなどを含有する燃料電池部ガスを、ＣａＯを主成
分とする粒子からなる脱Ｃｏｔ用流動層３に導入して脱
ＣＯ８するとともに、脱ＣＯｔにより発生する熱エネル
ギーを廃ガスの加熱に用い、加熱された廃ガスをリフオ
ーマ−５に供給し、一方、ＣＯｔの吸収により生成した
ＣａＣＯ５を含有する流動媒体を別置の再生用流動層１
１に導入し、昇温して脱ＣＯ０を行ってＣａＯを主成分
とする粒子とし、このＣａＯを主成分とする粒子を前記
＠ＣＯ，用流動層３へ循環し再使用することを特徴とし
ている。
分とする粒子からなる脱Ｃｏｔ用流動層３に導入して脱
ＣＯ８するとともに、脱ＣＯｔにより発生する熱エネル
ギーを廃ガスの加熱に用い、加熱された廃ガスをリフオ
ーマ−５に供給し、一方、ＣＯｔの吸収により生成した
ＣａＣＯ５を含有する流動媒体を別置の再生用流動層１
１に導入し、昇温して脱ＣＯ０を行ってＣａＯを主成分
とする粒子とし、このＣａＯを主成分とする粒子を前記
＠ＣＯ，用流動層３へ循環し再使用することを特徴とし
ている。
燃料電池１からの廃ガスを、ＣａＯを主成分とするる粒
子からなる脱Ｃｏｔ部２の脱ＣＯ鵞用流動層３に導入し
て、廃ガス中のＣＯ２をＣａＯに吸収させる。このとき
発熱反応により発生する熱エネルギーにより廃ガスを加
熱、この廃ガスをメタノール蒸発器４に導入してメタノ
ールを蒸発させた後、リフオーマ−５の触媒室乙に供給
する。この触媒室６へは、蒸発器７で発生したスチーム
が同時に供給される。
子からなる脱Ｃｏｔ部２の脱ＣＯ鵞用流動層３に導入し
て、廃ガス中のＣＯ２をＣａＯに吸収させる。このとき
発熱反応により発生する熱エネルギーにより廃ガスを加
熱、この廃ガスをメタノール蒸発器４に導入してメタノ
ールを蒸発させた後、リフオーマ−５の触媒室乙に供給
する。この触媒室６へは、蒸発器７で発生したスチーム
が同時に供給される。
またリフオーマ−５の加熱室８へは、蒸発器７からの高
温排ガスが供給される。
温排ガスが供給される。
一方、脱ＣＯ，用流動層３において、ＣＯ，の吸収によ
り生成したＣａＣ０＊を含有する流動媒体は、再生部１
０の再生用流動層１１に供給され、燃料および加熱空気
の導入により昇温せしめられて、脱ＣＯ，を行ってＣａ
Ｏを主成分とする粒子となる。この粒子は脱ＣＯ，用流
動１ｉ３へ循環され再使用される。また再生部１０の上
部から排出される高温排ガスは、蒸発器７へ導入される
。
り生成したＣａＣ０＊を含有する流動媒体は、再生部１
０の再生用流動層１１に供給され、燃料および加熱空気
の導入により昇温せしめられて、脱ＣＯ，を行ってＣａ
Ｏを主成分とする粒子となる。この粒子は脱ＣＯ，用流
動１ｉ３へ循環され再使用される。また再生部１０の上
部から排出される高温排ガスは、蒸発器７へ導入される
。
以下、本発明の実施例について説明する。 Ｌ３゜Ｏｋ
ｇ−ｍｏ１／ｈ、、Ｃ０１０，７ｋｇ−ｍｏｌ／ｈ、
）Ｉｔｏｏ、４１ｋｇ−ｍｏｌ／ｈかがなるリフオーマ
−ガスを２５０”Ｃで燃料電池１に供給した。燃料電池
１からの廃ガスは１９０°Ｃで、組成はＨｌ０．９ｋｇ
−ｍｏｌ／ｈ、 Ｃ０ｇ０．７ｋｇ−ｍｏｌ／ｈ、 Ｈ
ｔＯｏ、４１ｋｇ−ｍｏ１／ｈであった。この廃ガスを
ＣａＯの粒子からなる一脱ＣＯ８用流動層３に導入し、
廃ガス中のＣＯ□をＣａＯに吸収させた。このときの反
応熱により脱ＣＯ□用流動層３の温度は８００°Ｃに上
昇した。この流動層３の上部から８００°Ｃで）ｌｔｏ
、９ｋｇ−ｗ＋ｏｌ／ｈ、 ＬＯｏ、４１ｋｇ−ｍｏｌ
／ｈの組成の廃ガスを抜き出し、メタノール蒸発器４で
０゜７ｋｇ−ｍｏｌ／ｈのメタノールを蒸発させた後、
これらの混合ガスを１４８ ’Ｃでリフオーマ−５の触
媒室６へ供給した。同時に触媒室６へ２５０℃のスチー
ム０．７ｋｇ−ｍｏｌへ供給した。
ｇ−ｍｏ１／ｈ、、Ｃ０１０，７ｋｇ−ｍｏｌ／ｈ、
）Ｉｔｏｏ、４１ｋｇ−ｍｏｌ／ｈかがなるリフオーマ
−ガスを２５０”Ｃで燃料電池１に供給した。燃料電池
１からの廃ガスは１９０°Ｃで、組成はＨｌ０．９ｋｇ
−ｍｏｌ／ｈ、 Ｃ０ｇ０．７ｋｇ−ｍｏｌ／ｈ、 Ｈ
ｔＯｏ、４１ｋｇ−ｍｏ１／ｈであった。この廃ガスを
ＣａＯの粒子からなる一脱ＣＯ８用流動層３に導入し、
廃ガス中のＣＯ□をＣａＯに吸収させた。このときの反
応熱により脱ＣＯ□用流動層３の温度は８００°Ｃに上
昇した。この流動層３の上部から８００°Ｃで）ｌｔｏ
、９ｋｇ−ｗ＋ｏｌ／ｈ、 ＬＯｏ、４１ｋｇ−ｍｏｌ
／ｈの組成の廃ガスを抜き出し、メタノール蒸発器４で
０゜７ｋｇ−ｍｏｌ／ｈのメタノールを蒸発させた後、
これらの混合ガスを１４８ ’Ｃでリフオーマ−５の触
媒室６へ供給した。同時に触媒室６へ２５０℃のスチー
ム０．７ｋｇ−ｍｏｌへ供給した。
Ｃｏ、吸収により生成したＣａＣ０，を含有する流動媒
体３．５ｋｇ−ａ＋ｏｌ／ｈ（ＣａＣＯｚｏ、７ｋｇ−
ｍｏｌ／ｈおよびＣａＯ２，８ｋｇ−ｏ＋ｏｌ／ｈを再
生用流動層１１へ供給し、燃料（メタノール）０．１５
３７ｋｇ−ｍｏｌ／ｈおよび８００°Ｃの加熱空気（Ｎ
ｚ３．９ｋｇ−ｍｏｌ／ｈ、 Ｏ□０．９７５ｋｇ−ｍ
ｏｌ／ｈ）を供給し、メタノールを燃焼させ８２０’Ｃ
に昇温し、（：、ａｃＯｙをＣａＯとＣ０２とに分解し
た。このＣａＯ３，５ｋｇ−ｍｏｌ／ｈを脱ＣＣｈ用流
動層３へ循環した。
体３．５ｋｇ−ａ＋ｏｌ／ｈ（ＣａＣＯｚｏ、７ｋｇ−
ｍｏｌ／ｈおよびＣａＯ２，８ｋｇ−ｏ＋ｏｌ／ｈを再
生用流動層１１へ供給し、燃料（メタノール）０．１５
３７ｋｇ−ｍｏｌ／ｈおよび８００°Ｃの加熱空気（Ｎ
ｚ３．９ｋｇ−ｍｏｌ／ｈ、 Ｏ□０．９７５ｋｇ−ｍ
ｏｌ／ｈ）を供給し、メタノールを燃焼させ８２０’Ｃ
に昇温し、（：、ａｃＯｙをＣａＯとＣ０２とに分解し
た。このＣａＯ３，５ｋｇ−ｍｏｌ／ｈを脱ＣＣｈ用流
動層３へ循環した。
再生部１０からの排ガスは８２０”Ｃで、Ｎｚ３．９ｋ
ｇ−ｎ。
ｇ−ｎ。
１／ｈ、 Ｏｔｏ、７４４ｋｇ−ｍｏ１／ｈＳＣＯｘＯ
，１５３７ｋｇ−ｎ＋ｏｌ／ｈ、 ｌｈ。
，１５３７ｋｇ−ｎ＋ｏｌ／ｈ、 ｌｈ。
Ｏ，３０７４ｋｇ−ｍｏｌ／ｈの組成を有していた。こ
の排ガスを蒸発器７へ導入し、スチーム０．７ｋｇ−＋
＊ｏｌ／ｈを発生させた後、５７８°Ｃでリフオーマ−
５の加熱室８へ導入した。加熱室８出口の排ガス温度は
２５１°Ｃであった。
の排ガスを蒸発器７へ導入し、スチーム０．７ｋｇ−＋
＊ｏｌ／ｈを発生させた後、５７８°Ｃでリフオーマ−
５の加熱室８へ導入した。加熱室８出口の排ガス温度は
２５１°Ｃであった。
燃料電池１の空気橿空気は、Ｎ！８．４ｋｇ−＋ａｏｌ
／ｈ、０□２、１ｋｇ−ｍｏｌ／ｈで、排空気温度は１
９０°Ｃであった。また燃料電池１の冷却空気はＮ＊４
２ｋｇ−ｍｏｌ八、ｏｚｌｏ、ｓｋｇ−ｍｏｌ／ｈで、
燃料電池１の出口では１９０“Ｃに加熱され、このうち
Ｎｔ３Ｂ、 １ｋｇ−ｍｏ１／ｈ、Ｏｚ９．５２５ｋｇ
−ｍｏｌ／ｈを徘冷却空気として抜き出し、残りのＮｚ
３．９ｋｇ−ｍｏｌ／ｈ、 Ｏｚｏ、９７５ｋｇ−５ｏ
ｌ／ｈをブロワ−で脱Ｃｏ、用流動層３内の加熱チュー
ブ内に送り、８００℃に加熱した後、再生用流動Ｊｉ１
１へ供給した。
／ｈ、０□２、１ｋｇ−ｍｏｌ／ｈで、排空気温度は１
９０°Ｃであった。また燃料電池１の冷却空気はＮ＊４
２ｋｇ−ｍｏｌ八、ｏｚｌｏ、ｓｋｇ−ｍｏｌ／ｈで、
燃料電池１の出口では１９０“Ｃに加熱され、このうち
Ｎｔ３Ｂ、 １ｋｇ−ｍｏ１／ｈ、Ｏｚ９．５２５ｋｇ
−ｍｏｌ／ｈを徘冷却空気として抜き出し、残りのＮｚ
３．９ｋｇ−ｍｏｌ／ｈ、 Ｏｚｏ、９７５ｋｇ−５ｏ
ｌ／ｈをブロワ−で脱Ｃｏ、用流動層３内の加熱チュー
ブ内に送り、８００℃に加熱した後、再生用流動Ｊｉ１
１へ供給した。
上記の実施例では、メタノールリフオーマ−と燃料電池
との組合わせで説明しているが、水−炭化水素（メタン
、ナフサ、ＬＰＧ）などでも、リフオーマ−側操作温度
を変えるのみで本発明の方法を実施する装置を構成する
ことができる。また燃料電池をリン酸型としたが、アル
カリ型（７０〜９０°Ｃ）、固体電解質（５００〜７０
０°Ｃ）燃料電池との組合わせも可能である。
との組合わせで説明しているが、水−炭化水素（メタン
、ナフサ、ＬＰＧ）などでも、リフオーマ−側操作温度
を変えるのみで本発明の方法を実施する装置を構成する
ことができる。また燃料電池をリン酸型としたが、アル
カリ型（７０〜９０°Ｃ）、固体電解質（５００〜７０
０°Ｃ）燃料電池との組合わせも可能である。
本発明は上記のように構成されているので、つぎのよう
な効果を有している。
な効果を有している。
（１） 燃料電池廃ガス中の未利用のＨ７を１００％
近く利用することができる。
近く利用することができる。
（２）未反応のＨ！０を再利用できるから、ＣＨ，ＯＨ
／Ｈ工０−１（化学量論量）のメークアップでよい。
／Ｈ工０−１（化学量論量）のメークアップでよい。
（３）高温ガス中に液体（メタノールまたは水）を供給
することにより、コンパクトな蒸発器とすることができ
る。たとえば水またはメタノール間接加熱形蒸発器では
、１段省略可能である。
することにより、コンパクトな蒸発器とすることができ
る。たとえば水またはメタノール間接加熱形蒸発器では
、１段省略可能である。
図面は本発明の方法を実施する装置の一例を示すフロー
シートである。 １・・・燃料電池、２・・・脱Ｃｏｔ部、３・・・脱Ｃ
Ｏ，用流動層、４・・・メタノール蒸発器、５・・・リ
フオーマ−１６・・・触媒室、７・・・蒸発器、８・・
・加熱室、１０・・・再生部、１１・・・再生用流動層
シートである。 １・・・燃料電池、２・・・脱Ｃｏｔ部、３・・・脱Ｃ
Ｏ，用流動層、４・・・メタノール蒸発器、５・・・リ
フオーマ−１６・・・触媒室、７・・・蒸発器、８・・
・加熱室、１０・・・再生部、１１・・・再生用流動層
Claims (1)
- １ ＣＯ＿２、Ｈ＿２、Ｈ＿２Ｏなどを含有する燃料電
池廃ガスを、ＣａＯを主成分とする粒子からなる脱ＣＯ
＿２用流動層に導入して脱ＣＯ＿２するとともに、脱Ｃ
Ｏ＿２により発生する熱エネルギーを廃ガスの加熱に用
い、加熱された廃ガスをリフォーマーに供給し、一方、
ＣＯ＿２の吸収により生成したＣａＣＯ＿３を含有する
流動媒体を別置の再生用流動層に導入し、昇温して脱Ｃ
Ｏ＿２を行ってＣａＯを主成分とする粒子とし、このＣ
ａＯを主成分とする粒子を前記脱ＣＯ＿２用流動層へ循
環し再使用することを特徴とする燃料電池廃ガスの処理
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62075464A JPS63241877A (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 燃料電池廃ガスの処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62075464A JPS63241877A (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 燃料電池廃ガスの処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63241877A true JPS63241877A (ja) | 1988-10-07 |
Family
ID=13577054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62075464A Pending JPS63241877A (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 燃料電池廃ガスの処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63241877A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0482222A1 (de) * | 1990-10-20 | 1992-04-29 | Asea Brown Boveri Ag | Verfahren zur Trennung von Stickstoff und Kohlenstoffdioxyd und Konzentration des letzteren in energieliefernden Oxydations- und Verbrennungsprozessen |
| US5208113A (en) * | 1991-07-10 | 1993-05-04 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Power generation method using molten carbonate fuel cells |
| EP0677883A1 (en) * | 1994-03-18 | 1995-10-18 | Electric Fuel (E.F.L.) Limited | Scrubber system for removing carbon dioxide from a metal-air or fuel cell battery |
| WO2004042857A1 (en) * | 2002-11-05 | 2004-05-21 | Zakrytoe Aktsionernoe Obschestvo 'independent Power Technologies' | Method and device for purifying air for fuel cells |
| EP2009727A1 (en) * | 2006-03-28 | 2008-12-31 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Energy supply system and hydrogen-generating substance |
-
1987
- 1987-03-27 JP JP62075464A patent/JPS63241877A/ja active Pending
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