JPS63289774A - 溶融炭酸塩型燃料電池発電装置 - Google Patents
溶融炭酸塩型燃料電池発電装置Info
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- JPS63289774A JPS63289774A JP62123668A JP12366887A JPS63289774A JP S63289774 A JPS63289774 A JP S63289774A JP 62123668 A JP62123668 A JP 62123668A JP 12366887 A JP12366887 A JP 12366887A JP S63289774 A JPS63289774 A JP S63289774A
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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］
本発明は燃料の有する化学エネルギーを直接電気エネル
ギーに変換させるエネルギ一部門で用いる燃料電池、特
に、溶融炭酸塩型燃料電池の発電装置に関するものであ
る。
ギーに変換させるエネルギ一部門で用いる燃料電池、特
に、溶融炭酸塩型燃料電池の発電装置に関するものであ
る。
［従来の技術］
現在までに提案されている溶融炭酸塩型燃料電池は、溶
融炭酸塩を電解質として多孔質物７１にしみ込まぜてな
る電解質板（タイル）を、カソード（酸素極）とアノー
ド（燃料極）で両面から挾み、カソード側に酸化ガスを
供給すると共にアノード側に燃ｉＥｌガスを供給するこ
とによりカソードとアノードとの間で発生ずる電位差に
より発電が行われるようにしたものを１セルとし、各セ
ルをセパレータを介して多層に積層した構成のものとし
である。
融炭酸塩を電解質として多孔質物７１にしみ込まぜてな
る電解質板（タイル）を、カソード（酸素極）とアノー
ド（燃料極）で両面から挾み、カソード側に酸化ガスを
供給すると共にアノード側に燃ｉＥｌガスを供給するこ
とによりカソードとアノードとの間で発生ずる電位差に
より発電が行われるようにしたものを１セルとし、各セ
ルをセパレータを介して多層に積層した構成のものとし
である。
上記溶融炭酸塩型燃料電池の発電装置では、燃料ガスと
して、天然ガスを用いる場合と、石炭を用いる場合とが
あり、天然ガスを燃料とする場合は天然ガスを改質し、
石炭を燃料とする場合は石炭をガス化して精製している
。
して、天然ガスを用いる場合と、石炭を用いる場合とが
あり、天然ガスを燃料とする場合は天然ガスを改質し、
石炭を燃料とする場合は石炭をガス化して精製している
。
従来知られている天然ガス改質溶融炭酸塩型燃料電池の
発電システムは、第４図に概略を示す如く、燃料電池１
のカソード２には酸化ガスを供給するため、空気Ａを図
示しない圧縮機で圧縮した後、冷却器で冷却して空気予
熱器４で予熱し、ライン５によりカソード２に供給する
と共に、一部を改質器６に分岐ライン７により供給する
ようにし、上記カソード２から排出ざれたガスは、ライ
ン８を経て図示しないタービンで膨張させた後、上記空
気予熱器４を通し、更に、蒸気発生器９を通して排出さ
せるようにしておる。一方、燃料電池のアノード３に供
給される天然ガスＮＧは、ライン１０により改質器６内
に導入され、ここで改質されてアノード３に供給される
ようにし、該アノード３から排出されたガスは、上記改
質器６に導入される天然ガスＮＧと熱交換さける予熱器
（図示せず）等を通して改質器６に導くようにすると共
に、水ト１２０はポンプ１１で加圧されて蒸気発生器９
へ送り、ここで蒸発させて蒸気としてライン１２を経て
改質器６人口側の天然ガスのライン１０に供給し、天然
ガスＮＧと）昆ビられるようにしてあり、更に、改質器
６から排出された炭酸ガスを含むガスは、前記ライン５
を流れるガスとともにカソード２に供給されるようにし
である。
発電システムは、第４図に概略を示す如く、燃料電池１
のカソード２には酸化ガスを供給するため、空気Ａを図
示しない圧縮機で圧縮した後、冷却器で冷却して空気予
熱器４で予熱し、ライン５によりカソード２に供給する
と共に、一部を改質器６に分岐ライン７により供給する
ようにし、上記カソード２から排出ざれたガスは、ライ
ン８を経て図示しないタービンで膨張させた後、上記空
気予熱器４を通し、更に、蒸気発生器９を通して排出さ
せるようにしておる。一方、燃料電池のアノード３に供
給される天然ガスＮＧは、ライン１０により改質器６内
に導入され、ここで改質されてアノード３に供給される
ようにし、該アノード３から排出されたガスは、上記改
質器６に導入される天然ガスＮＧと熱交換さける予熱器
（図示せず）等を通して改質器６に導くようにすると共
に、水ト１２０はポンプ１１で加圧されて蒸気発生器９
へ送り、ここで蒸発させて蒸気としてライン１２を経て
改質器６人口側の天然ガスのライン１０に供給し、天然
ガスＮＧと）昆ビられるようにしてあり、更に、改質器
６から排出された炭酸ガスを含むガスは、前記ライン５
を流れるガスとともにカソード２に供給されるようにし
である。
又、従来の石炭ガス化溶融炭酸塩型燃料電池の発電シス
テムは、第５図に概略を示す如く、石炭Ｃを前処理装置
１３で水を加えて前処理した後、石炭ガス化炉１４で酸
化剤１５を加えてガス化し、灰１６は取り出し、ガスは
カス：精装装置１７で脱硫、脱塵等を行った後に燃料電
池のアノード３に供給するようにし、アノード３から排
出されたガスは、ブロワ１８により触媒燃焼器１９に導
入させるように覆る。一方、カソード２から排出される
ガスは、一部をバイパスライン２０によりカソード２の
ガス入口側にバイパスさせると共に、残りを排ガスター
ビン過給機２１の排ガスタービン２２に導入し、該排ガ
スタービン２２により圧縮機２３を回転さけるようにし
、排カスタービン２２から出た排ガスは空気予熱器２４
を通し一〇排出させるようにし、カソード２へ供給する
ための空気Ａは、圧縮機２３で圧縮した後、空気予熱器
２４を通して触媒燃焼器１９に導き、該触媒燃焼器１９
からカソード２に供給するようにしておる。
テムは、第５図に概略を示す如く、石炭Ｃを前処理装置
１３で水を加えて前処理した後、石炭ガス化炉１４で酸
化剤１５を加えてガス化し、灰１６は取り出し、ガスは
カス：精装装置１７で脱硫、脱塵等を行った後に燃料電
池のアノード３に供給するようにし、アノード３から排
出されたガスは、ブロワ１８により触媒燃焼器１９に導
入させるように覆る。一方、カソード２から排出される
ガスは、一部をバイパスライン２０によりカソード２の
ガス入口側にバイパスさせると共に、残りを排ガスター
ビン過給機２１の排ガスタービン２２に導入し、該排ガ
スタービン２２により圧縮機２３を回転さけるようにし
、排カスタービン２２から出た排ガスは空気予熱器２４
を通し一〇排出させるようにし、カソード２へ供給する
ための空気Ａは、圧縮機２３で圧縮した後、空気予熱器
２４を通して触媒燃焼器１９に導き、該触媒燃焼器１９
からカソード２に供給するようにしておる。
［発明が解決しようとする問題点］
ところが、第４図及び第５図に示すいずれの発電システ
ムの場合も、カソード２から排出されたガス中に未利用
の炭酸ガスＣＯ２が含まれているにもかかわらず、その
まま捨てられていて回収が図られていなかった。
ムの場合も、カソード２から排出されたガス中に未利用
の炭酸ガスＣＯ２が含まれているにもかかわらず、その
まま捨てられていて回収が図られていなかった。
そこで、本発明は、カソードから排出されたガスを一部
回収して再びカソード側に供給することによりカソード
に供給される酸化ガス中の炭酸ガス分圧を上げるように
しようとするものである。
回収して再びカソード側に供給することによりカソード
に供給される酸化ガス中の炭酸ガス分圧を上げるように
しようとするものである。
［問題点を解決するための手段］
本発明は、上記目的を達成するために、燃料電池のカソ
ードから排出される排ガスの一部を回収刃る分岐回収ラ
インを設け、該分岐回収ラインを加圧される前の空気ラ
インに接続し、且つ上記分岐回収ラインに冷却器を組み
込んだ構成を有する溶融炭酸塩型燃料電池発電装置とす
る。
ードから排出される排ガスの一部を回収刃る分岐回収ラ
インを設け、該分岐回収ラインを加圧される前の空気ラ
インに接続し、且つ上記分岐回収ラインに冷却器を組み
込んだ構成を有する溶融炭酸塩型燃料電池発電装置とす
る。
［作 用］
カソードから排出された高温のガス中には未利用の炭酸
ガスが含まれているが、上記ガスの一部を冷却して空気
ラインに戻し、空気とともに圧縮してカソードに再供給
させるので、カソードへ供給される酸化ガス中の炭酸ガ
ス分圧を上げることができ、電池性能、すなわち、発電
効率を向上させることができる。
ガスが含まれているが、上記ガスの一部を冷却して空気
ラインに戻し、空気とともに圧縮してカソードに再供給
させるので、カソードへ供給される酸化ガス中の炭酸ガ
ス分圧を上げることができ、電池性能、すなわち、発電
効率を向上させることができる。
［実 施 例］
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例を示すもので、第４図に示し
た天然ガス改質溶融炭酸塩型燃料電池の発電装置と同じ
構成において、カソード２から排出されたガスが空気予
熱器４、蒸気発生器９を経て大気へ排出されるライン８
ａに、分岐回収ライン２５を設け、該分岐回収ライン２
５を、発電システムに導入する空気ライン２６に接続し
、且つ上記分岐回収ライン２５の途中に、冷却器２７を
設け、排ガスの一部が分岐回収ライン２５により回収さ
れて冷却された後に空気へと混ぜられてカソード２に再
び供給されるようにする。図中、第４図中と同一のもの
には同一符号が付しである。
た天然ガス改質溶融炭酸塩型燃料電池の発電装置と同じ
構成において、カソード２から排出されたガスが空気予
熱器４、蒸気発生器９を経て大気へ排出されるライン８
ａに、分岐回収ライン２５を設け、該分岐回収ライン２
５を、発電システムに導入する空気ライン２６に接続し
、且つ上記分岐回収ライン２５の途中に、冷却器２７を
設け、排ガスの一部が分岐回収ライン２５により回収さ
れて冷却された後に空気へと混ぜられてカソード２に再
び供給されるようにする。図中、第４図中と同一のもの
には同一符号が付しである。
燃料電池１内は約７００°Ｃ位の高温になり、カソード
２から排出されるガスも７００℃近くの高温ガスである
が、空気予熱器４、蒸気発生器９で熱交換されることに
より温度は下げられる。
２から排出されるガスも７００℃近くの高温ガスである
が、空気予熱器４、蒸気発生器９で熱交換されることに
より温度は下げられる。
空気Ａの予熱、水Ｈ２０の蒸発に供したカソード２から
のガスは、ライン８，８ａより排出されるが、本発明に
よってその一部が分岐回収ライン２５を通して回収され
る。上記排ガス中には、未利用の炭酸ガスＣＯ２が含ま
れているので、この未利用の炭酸ガスは回収されて空気
Ａに混入され、図示しない圧縮機で圧縮された後に空気
予熱器４を経てカソード２に供給される。これにより従
来は捨てられていた排ガス中の炭酸ガスが再びカソード
２に供給されることになって、カソード２に供給される
酸化ガス中の炭酸ガス分圧を上げることができ、該炭酸
ガス分圧を上げることによって電池性能、すなわち、発
電効率を向上さけることができる。
のガスは、ライン８，８ａより排出されるが、本発明に
よってその一部が分岐回収ライン２５を通して回収され
る。上記排ガス中には、未利用の炭酸ガスＣＯ２が含ま
れているので、この未利用の炭酸ガスは回収されて空気
Ａに混入され、図示しない圧縮機で圧縮された後に空気
予熱器４を経てカソード２に供給される。これにより従
来は捨てられていた排ガス中の炭酸ガスが再びカソード
２に供給されることになって、カソード２に供給される
酸化ガス中の炭酸ガス分圧を上げることができ、該炭酸
ガス分圧を上げることによって電池性能、すなわち、発
電効率を向上さけることができる。
囚に、本発明者等が常圧型都市ガス改質溶融炭酸塩型燃
料電池の発電プラントで排ガスのリサイクルと発電効率
の関係について調べてみたところ、第２図に示１如く発
電効率は絶対値で従来型よりも約１％（たとえば、４０
％から４１％に）向上することが判明した。高圧型でも
同じ傾向になることは明らかであり、発電効率の向上が
図れる。
料電池の発電プラントで排ガスのリサイクルと発電効率
の関係について調べてみたところ、第２図に示１如く発
電効率は絶対値で従来型よりも約１％（たとえば、４０
％から４１％に）向上することが判明した。高圧型でも
同じ傾向になることは明らかであり、発電効率の向上が
図れる。
次に、第３図は本発明の伯の実施例を示すもので、第５
図に示した石炭ガス化溶融炭酸塩型燃料電池の発電装置
と同じ構成において、カソード２から排出されるガスが
排ガスタービン２２、空気予熱器２４を経て排出される
ときに、その一部を回収するようにしたものでおる。す
なわら、排ガスのライン２８より分岐回収ライン２９を
分岐させ、該分岐回収ライン２９を発電システムの圧縮
機２３への空気ライン３０に接続し、且つ上記分岐回収
ライン２９の途中に冷却器２７を設置し、排ガスを冷却
して圧縮機２３に入れるようにする。 ′この実
施例でも排ガスの一部が低温になって空気へと混合し、
圧縮機２３で圧縮されてカソード２に供給され、排ガス
中に含まれている未刊用の炭酸ガスが再びカソード２に
供給されることになってカソード２側の酸化ガス中の炭
酸ガス分圧を向上させることができる。又、第５図に示
す如く、石炭ガス化溶融炭酸塩型燃料電池の発電システ
ムでは、カソード２から高温ガスの一部をバイパスライ
ン２０でカソード２の入口側に流しているため、従来の
方式では、カソード２から出たガスの温度を７００℃と
仮定し、カソード２の入口のガス温度を５５０℃に設定
したときに、触媒燃焼器下流のガス母、ガス温度が決め
られると、出口側から入口側へバイパスされるガスの量
は必然的に決められて来ることになる。この点、本発明
では、排ガスタービン２２を経て排出されるガスの一部
を冷却器２７にて冷却した後に圧縮機２３の吸気側に戻
しているので、圧縮機２３からカソード２へ送られるガ
ス温度を更に下げることができて、バイパスライン２０
を通してバイパスさせる排ガスの量を変えることができ
るという利点がある。
図に示した石炭ガス化溶融炭酸塩型燃料電池の発電装置
と同じ構成において、カソード２から排出されるガスが
排ガスタービン２２、空気予熱器２４を経て排出される
ときに、その一部を回収するようにしたものでおる。す
なわら、排ガスのライン２８より分岐回収ライン２９を
分岐させ、該分岐回収ライン２９を発電システムの圧縮
機２３への空気ライン３０に接続し、且つ上記分岐回収
ライン２９の途中に冷却器２７を設置し、排ガスを冷却
して圧縮機２３に入れるようにする。 ′この実
施例でも排ガスの一部が低温になって空気へと混合し、
圧縮機２３で圧縮されてカソード２に供給され、排ガス
中に含まれている未刊用の炭酸ガスが再びカソード２に
供給されることになってカソード２側の酸化ガス中の炭
酸ガス分圧を向上させることができる。又、第５図に示
す如く、石炭ガス化溶融炭酸塩型燃料電池の発電システ
ムでは、カソード２から高温ガスの一部をバイパスライ
ン２０でカソード２の入口側に流しているため、従来の
方式では、カソード２から出たガスの温度を７００℃と
仮定し、カソード２の入口のガス温度を５５０℃に設定
したときに、触媒燃焼器下流のガス母、ガス温度が決め
られると、出口側から入口側へバイパスされるガスの量
は必然的に決められて来ることになる。この点、本発明
では、排ガスタービン２２を経て排出されるガスの一部
を冷却器２７にて冷却した後に圧縮機２３の吸気側に戻
しているので、圧縮機２３からカソード２へ送られるガ
ス温度を更に下げることができて、バイパスライン２０
を通してバイパスさせる排ガスの量を変えることができ
るという利点がある。
［発明の効果］
以上述ぺた如く、本発明の溶融炭酸塩型燃料電池発電装
置によれば、燃料電池のカソードから排出されるガスの
一部を冷却して空気ラインに戻し、空気と一緒に圧縮し
てカソードへ供給するようにしであるので、カソードか
ら排出されるガス中に含まれる炭酸ガスをカソードに再
び供給できて酸化カス中の炭酸ガス分圧を上げることか
でき、これにより電池性能、すなわら、発電効率を向上
させることができる、という優れた効果を奏し得る。
置によれば、燃料電池のカソードから排出されるガスの
一部を冷却して空気ラインに戻し、空気と一緒に圧縮し
てカソードへ供給するようにしであるので、カソードか
ら排出されるガス中に含まれる炭酸ガスをカソードに再
び供給できて酸化カス中の炭酸ガス分圧を上げることか
でき、これにより電池性能、すなわら、発電効率を向上
させることができる、という優れた効果を奏し得る。
第１図は本発明の一実施例を示す系統図、第２図は排ガ
スのり）ノイクルと発電効率の関係を示す図、第３図は
本発明の他の実施例を示す系統図、第４図及び第５図は
いずれも従来の発電システムを示す系統図である。 １・・・燃料電池、２・・・カソード、３・・・アノー
ド、４・・・空気予熱器、６・・・改質器、１９・・・
触媒燃焼器、２１・・・排ガスタービン過給機、２２・
・・排ガスタービン、２３・・・圧縮機、２５．２９・
・・分岐回収ライン、２７・・・冷却器。
スのり）ノイクルと発電効率の関係を示す図、第３図は
本発明の他の実施例を示す系統図、第４図及び第５図は
いずれも従来の発電システムを示す系統図である。 １・・・燃料電池、２・・・カソード、３・・・アノー
ド、４・・・空気予熱器、６・・・改質器、１９・・・
触媒燃焼器、２１・・・排ガスタービン過給機、２２・
・・排ガスタービン、２３・・・圧縮機、２５．２９・
・・分岐回収ライン、２７・・・冷却器。
Claims (1)
- １）燃料電池のカソードから排出されたガスの一部を回
収する分岐回収ラインを設け、該分岐回収ラインを加圧
される前の空気ラインに接続し、且つ上記分岐回収ライ
ンに冷却器を組み込んだ構成を有することを特徴とする
溶融炭酸塩型燃料電池発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62123668A JPS63289774A (ja) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | 溶融炭酸塩型燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62123668A JPS63289774A (ja) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | 溶融炭酸塩型燃料電池発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63289774A true JPS63289774A (ja) | 1988-11-28 |
Family
ID=14866340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62123668A Pending JPS63289774A (ja) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | 溶融炭酸塩型燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63289774A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996013871A2 (de) * | 1994-10-19 | 1996-05-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Brennstoffzellenanlage mit wärmenutzung des kathodenabgases und verfahren zu ihrem betrieb |
-
1987
- 1987-05-22 JP JP62123668A patent/JPS63289774A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996013871A2 (de) * | 1994-10-19 | 1996-05-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Brennstoffzellenanlage mit wärmenutzung des kathodenabgases und verfahren zu ihrem betrieb |
| WO1996013871A3 (de) * | 1994-10-19 | 1996-06-13 | Siemens Ag | Brennstoffzellenanlage mit wärmenutzung des kathodenabgases und verfahren zu ihrem betrieb |
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