JPS6398967A - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
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- JPS6398967A JPS6398967A JP61245881A JP24588186A JPS6398967A JP S6398967 A JPS6398967 A JP S6398967A JP 61245881 A JP61245881 A JP 61245881A JP 24588186 A JP24588186 A JP 24588186A JP S6398967 A JPS6398967 A JP S6398967A
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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
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- 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
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- 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】
（イ］ 陀業上の利用分野
本発明は燃料電池発電システムに関するものである。
（ロ）従来の技術
従来燃料電池発電システムは第２図（＝示すように、圧
縮天然ガスを改質器（１）及び変成器（２）からなる燃
料処理装置（３）で水素リッチガスＣ：変換して後。
縮天然ガスを改質器（１）及び変成器（２）からなる燃
料処理装置（３）で水素リッチガスＣ：変換して後。
気水分離器（４）で水分を除去し、燃料ガス（Ｈ２：０
０２＝８０：２０濃度％）として電池（８１の負楊ガス
室（Ｎｉ１＝供給され、−万圧縮器（５）で正極ガス室
（Ｐｌ ｌユ供給される圧縮空気中の酸素と反応して電
力を発生する。
０２＝８０：２０濃度％）として電池（８１の負楊ガス
室（Ｎｉ１＝供給され、−万圧縮器（５）で正極ガス室
（Ｐｌ ｌユ供給される圧縮空気中の酸素と反応して電
力を発生する。
この場合未反応の燃料ガス及び空気は改質器（１）のバ
ーナ（Ｉ’ｌｌ二供給され改質（ユ必要な熱源として使
用されていたが、電池の定格運転中未反応の燃料ガスが
バーナー（山二必要な燃料より過剰となるので、この過
剰ガスを燃焼器（６）で燃焼させ熱エネルギーとして回
収していた。
ーナ（Ｉ’ｌｌ二供給され改質（ユ必要な熱源として使
用されていたが、電池の定格運転中未反応の燃料ガスが
バーナー（山二必要な燃料より過剰となるので、この過
剰ガスを燃焼器（６）で燃焼させ熱エネルギーとして回
収していた。
しかしｔａから排出された燃料ガス中には多量の未反応
１（２（Ｈ２：００２−７５１ ： ２４．７濃度％）
ｆｔ含んでおり、前記方式ではこれが有効（：電力に変
換できないという問題点があった。
１（２（Ｈ２：００２−７５１ ： ２４．７濃度％）
ｆｔ含んでおり、前記方式ではこれが有効（：電力に変
換できないという問題点があった。
また負荷の急激な変動時（−燃料処理装置（３）で生成
される燃料ガスの過不足が生じ、特転二負荷増大に速応
できないという問題があった。
される燃料ガスの過不足が生じ、特転二負荷増大に速応
できないという問題があった。
（ハ）発明が解決しようとする問題点
この発明は前記従来の問題点を解消し、燃料処理装置で
生成した燃料ガスの電力への変換効享を向上すると共番
二、負荷の急激な変動時Ｃ；も有効に対処させることを
目的とする。
生成した燃料ガスの電力への変換効享を向上すると共番
二、負荷の急激な変動時Ｃ；も有効に対処させることを
目的とする。
に）問題点を解決するための手段
この発明の燃料電池発電システムは、炭化水素燃料を水
素リッチな燃料ガスＣ：変換する燃料処理装置と、前記
燃料ガスと空気との供給全骨けて発電する電池と、前記
［池よりの排出燃料ガス及び負荷の急誠時に電池をバイ
パスする過剰φ料ガスから不純物を除去して水素に精製
する装置と、前記水素を金属水素１ヒ物として吸蔵する
水素１及蔵合金を用いた水素貯蔵装置と、負荷の急増時
前記金属水素化物から放出する水素を前記藝料処３！！
装置の生成燃料ガスと共に電池；；供給する装置を備え
るものである。
素リッチな燃料ガスＣ：変換する燃料処理装置と、前記
燃料ガスと空気との供給全骨けて発電する電池と、前記
［池よりの排出燃料ガス及び負荷の急誠時に電池をバイ
パスする過剰φ料ガスから不純物を除去して水素に精製
する装置と、前記水素を金属水素１ヒ物として吸蔵する
水素１及蔵合金を用いた水素貯蔵装置と、負荷の急増時
前記金属水素化物から放出する水素を前記藝料処３！！
装置の生成燃料ガスと共に電池；；供給する装置を備え
るものである。
水）作 用
この発明では水素吸蔵合金を利用した水素貯蔵装置を燃
料電池発電システムに組込むことにより燃料処理装置で
生成した燃料ガスの未反応分中の水素や電池をバイパス
した過剰俤科ガス中の水素を水素吸蔵合金への吸蔵１：
より回収貯蔵し、この水素吸蔵合金より放出する水ネを
電池へ供給することが可能となる。従って急激な負荷変
動によって生ずる燃料ガスの過不足分は水素＠、藏合せ
への吸蔵及び放出によって補い、負荷の急増Ｃ：速応で
きると共に燃料処理装置の生成ガスを有効に利用して燃
料効率を向上することができる。
料電池発電システムに組込むことにより燃料処理装置で
生成した燃料ガスの未反応分中の水素や電池をバイパス
した過剰俤科ガス中の水素を水素吸蔵合金への吸蔵１：
より回収貯蔵し、この水素吸蔵合金より放出する水ネを
電池へ供給することが可能となる。従って急激な負荷変
動によって生ずる燃料ガスの過不足分は水素＠、藏合せ
への吸蔵及び放出によって補い、負荷の急増Ｃ：速応で
きると共に燃料処理装置の生成ガスを有効に利用して燃
料効率を向上することができる。
Ｎ実施例
本発明の実施例を第１図＄一ついて説明するが。
該当接部分は第２図と同一記号を付した。
燃料電池ｉＳ１は負協ガス室（Ｎ）、正極ガス室ＩＰＩ
及び冷却ガス通路（Ｃ）を含んでいる。
及び冷却ガス通路（Ｃ）を含んでいる。
燃料処理袋＠（３）は天然ガスなどの炭化水素燃料をス
チーム改質する改質器（１）と改質ガス中の一酸化炭素
（００）分を変成する変成器（２）を含み、装置（３）
で生成した水素リッチガスは気水分離器（４）で水分を
除去して後燃料ガスとして負極ガス室［Ｎｌに供給され
る。一方圧縮器（５）で圧縮された空気は正極ガス室ｔ
ｐ＋に供給され１両反応ガスの反応により電力を発生す
る。
チーム改質する改質器（１）と改質ガス中の一酸化炭素
（００）分を変成する変成器（２）を含み、装置（３）
で生成した水素リッチガスは気水分離器（４）で水分を
除去して後燃料ガスとして負極ガス室［Ｎｌに供給され
る。一方圧縮器（５）で圧縮された空気は正極ガス室ｔ
ｐ＋に供給され１両反応ガスの反応により電力を発生す
る。
冷却ガス通路ｉｃｌは熱交換器（７）及びプロワ（８）
と共に冷却ガス循環経路（９）を構成し、この循環冷却
ガスで電池１８１を冷却し、規９定作動温度に維持する
。
と共に冷却ガス循環経路（９）を構成し、この循環冷却
ガスで電池１８１を冷却し、規９定作動温度に維持する
。
負極ガス室（Ｎｌより排出された燃料ガスは、不純物分
離器ａｒｍａｉ及び気水分離ｉＱυを含む精製装置Ｏ２
を通過する間に排燃料ガス中に含まれる二酸化炭素（０
０２）や水などが除去されて乾燥水素に精製される。ま
た、不純物分離器００１を複数個例えば２個設け、一対
の三方弁ｔ１３１Ｑ４１の操作により一方の分離器で不
純物の吸着除去を行い、他方の分離器で不結物吸着体の
回生（例えば加熱による熱分解）を行い１両者の切換使
用により不純物を連続的に除去しつる。
離器ａｒｍａｉ及び気水分離ｉＱυを含む精製装置Ｏ２
を通過する間に排燃料ガス中に含まれる二酸化炭素（０
０２）や水などが除去されて乾燥水素に精製される。ま
た、不純物分離器００１を複数個例えば２個設け、一対
の三方弁ｔ１３１Ｑ４１の操作により一方の分離器で不
純物の吸着除去を行い、他方の分離器で不結物吸着体の
回生（例えば加熱による熱分解）を行い１両者の切換使
用により不純物を連続的に除去しつる。
このようにシて精製された高純度の水素は、水素貯蔵装
置０９Ｉ：送られるが、この場合三方弁（１６１を操作
することにより水素吸蔵合金を収納した一対の水素貯蔵
容器ａ７１ａｌの両方もしくは一方へ導入きれ、金属水
素化物として貯えられる。このとさ容器内で発生する水
素吸蔵合金！ｐ−け冷却水供給諒０ＦＩＪから送られる
室温程度の冷却水を用ｔｎで容器内の熱交換器［１（１
９で外部へとり出す。
置０９Ｉ：送られるが、この場合三方弁（１６１を操作
することにより水素吸蔵合金を収納した一対の水素貯蔵
容器ａ７１ａｌの両方もしくは一方へ導入きれ、金属水
素化物として貯えられる。このとさ容器内で発生する水
素吸蔵合金！ｐ−け冷却水供給諒０ＦＩＪから送られる
室温程度の冷却水を用ｔｎで容器内の熱交換器［１（１
９で外部へとり出す。
負荷の急増により燃料処理装置（３１で生成されるＣ料
ガス噸が不足する場合、水素貯蔵容器α７１（１ツのい
ずれか一方から、金属水素化物として吸蔵された水素を
放出し、この水素が三方弁■又はｍｌと三方弁（２１１
を経て燃料ガスと共Ｃ：電池の負極ガス室（ト））へ供
給されて反応ガス量の不足を補う。これと同時に負ｔα
ガス室（ト））からの排燃料ガスは、 Ａｉ！述の如く
精製後他方の水素貯蔵容器内の水素吸蔵合金Ｃ：金属水
素化物として貯える動作が行われている。
ガス噸が不足する場合、水素貯蔵容器α７１（１ツのい
ずれか一方から、金属水素化物として吸蔵された水素を
放出し、この水素が三方弁■又はｍｌと三方弁（２１１
を経て燃料ガスと共Ｃ：電池の負極ガス室（ト））へ供
給されて反応ガス量の不足を補う。これと同時に負ｔα
ガス室（ト））からの排燃料ガスは、 Ａｉ！述の如く
精製後他方の水素貯蔵容器内の水素吸蔵合金Ｃ：金属水
素化物として貯える動作が行われている。
逆に負荷が急減して生成燃料ガス【＝過剰分が生じた場
合、ダンパの金調面し、この過剰健料ガスは電池［３１
をバイパスして前記排燃料ガスと同様ｆ＝水素貯蔵容器
（１７１Ｃ１つの両方又は一方に金属水素化物として回
収される。
合、ダンパの金調面し、この過剰健料ガスは電池［３１
をバイパスして前記排燃料ガスと同様ｆ＝水素貯蔵容器
（１７１Ｃ１つの両方又は一方に金属水素化物として回
収される。
金属水素化物の水素放出反応は吸熱反応であるから、電
池を冷却した廃熱を＾交換器（７）でとり出した温水を
水素貯蔵容器内の熱交換器（１９に与えて加熱する。水
素吸蔵合金として、電池冷却温度レベル（約１９０ ）
以下で、燃料処理装置の生成燃料ガス圧より高い解離平
衡圧力（数ａｔｍ）を有し、且室温で大気圧以下の吸収
平衡圧力を有する材料（例えば０ａＮｉ５．Ｔｉ０Ｏ，
Ｍｇ２Ｎｉなど）を用いればよい。
池を冷却した廃熱を＾交換器（７）でとり出した温水を
水素貯蔵容器内の熱交換器（１９に与えて加熱する。水
素吸蔵合金として、電池冷却温度レベル（約１９０ ）
以下で、燃料処理装置の生成燃料ガス圧より高い解離平
衡圧力（数ａｔｍ）を有し、且室温で大気圧以下の吸収
平衡圧力を有する材料（例えば０ａＮｉ５．Ｔｉ０Ｏ，
Ｍｇ２Ｎｉなど）を用いればよい。
（ト）発明の効果
本発明によれば水素吸蔵合金を利用した水素貯蔵装置ｔ
−榔科料電池発電システム６２組み、Ｓ料処理装置で生
成して負極ガス室へ供給される俤料ガスの未反応分や電
池をバイパスする過剰燃料ガスが水素に精製されて後、
水素吸蔵合金への吸蔵１ユより貯蔵され、この水素吸蔵
合金より放出される水素が電池へ供給されるので、負荷
の変動によって生ずる燃料ガスの過不足分は、水素吸蔵
合金への吸収及び金属水素化物からの放出ｆ二よって補
なわれ、負荷の急増に速応できると共に排燃料ガス中の
未反応分も電力（＝変換されて燃料処理装置の生成ガス
がほぼ１００％有効に利用されるなど。
−榔科料電池発電システム６２組み、Ｓ料処理装置で生
成して負極ガス室へ供給される俤料ガスの未反応分や電
池をバイパスする過剰燃料ガスが水素に精製されて後、
水素吸蔵合金への吸蔵１ユより貯蔵され、この水素吸蔵
合金より放出される水素が電池へ供給されるので、負荷
の変動によって生ずる燃料ガスの過不足分は、水素吸蔵
合金への吸収及び金属水素化物からの放出ｆ二よって補
なわれ、負荷の急増に速応できると共に排燃料ガス中の
未反応分も電力（＝変換されて燃料処理装置の生成ガス
がほぼ１００％有効に利用されるなど。
発電システムの負荷応答性と俤料効率の向上を達成する
ことができる。
ことができる。
第１図は本発明燃料電池発電システムのブロック図、第
２図は従来の発電システムのブロック図である。 ３・・・燃料処理装置、Ｓ・・・燃料電池、１２・・・
精製装置、１０．１０・・・不純物分離器、１５・・・
水素貯蔵装置、１７．１７・・・水素貯蔵容器、１８・
・・冷却水供給源。
２図は従来の発電システムのブロック図である。 ３・・・燃料処理装置、Ｓ・・・燃料電池、１２・・・
精製装置、１０．１０・・・不純物分離器、１５・・・
水素貯蔵装置、１７．１７・・・水素貯蔵容器、１８・
・・冷却水供給源。
Claims (3)
- （１）炭化水素燃料を水素リッチな燃料ガスに変換する
燃料処理装置と、前記燃料ガスと空気の供給を受けて発
電する燃料電池と、前記電池よりの排燃料ガス及び負荷
の急減時に電池をバイパスする過剰燃料ガスから、不純
物を除去して水素に精製する装置と、前記水素を金属水
素化物として吸蔵する水素吸蔵合金を用いた水素貯蔵装
置と、負荷の急増時前記金属水素化物から放出する水素
を前記燃料処理装置の生成燃料ガスと共に電池に供給す
る装置とを備えることを特徴とする燃料電池発電システ
ム。 - （２）前記水素貯蔵装置は水素吸蔵合金を収納した少く
とも２つの貯蔵容器からなり、各容器で夫々前記水素の
吸蔵と水素の放出とを可能としたことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の燃料電池発電システム。 - （３）前記精製装置は少くとも２つの不純物分離器を含
み、各分離器で夫々前記不純物の吸着と吸着体の再生と
を可能としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の燃料電池発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61245881A JPS6398967A (ja) | 1986-10-16 | 1986-10-16 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61245881A JPS6398967A (ja) | 1986-10-16 | 1986-10-16 | 燃料電池発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6398967A true JPS6398967A (ja) | 1988-04-30 |
Family
ID=17140189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61245881A Pending JPS6398967A (ja) | 1986-10-16 | 1986-10-16 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6398967A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6476676A (en) * | 1987-09-16 | 1989-03-22 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Fuel cell power generation |
| JPH0233867A (ja) * | 1988-07-25 | 1990-02-05 | Toshiaki Kabe | ヒートポンプとりん酸型燃料電池を組み合わせた発電システム |
| JPH03101062A (ja) * | 1989-09-13 | 1991-04-25 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池電源システム |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6065473A (ja) * | 1983-09-21 | 1985-04-15 | Hitachi Ltd | 燃料電池システム |
| JPS61107668A (ja) * | 1984-10-31 | 1986-05-26 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 燃料電池発電装置 |
-
1986
- 1986-10-16 JP JP61245881A patent/JPS6398967A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6065473A (ja) * | 1983-09-21 | 1985-04-15 | Hitachi Ltd | 燃料電池システム |
| JPS61107668A (ja) * | 1984-10-31 | 1986-05-26 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 燃料電池発電装置 |
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| JPH0233867A (ja) * | 1988-07-25 | 1990-02-05 | Toshiaki Kabe | ヒートポンプとりん酸型燃料電池を組み合わせた発電システム |
| JPH03101062A (ja) * | 1989-09-13 | 1991-04-25 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池電源システム |
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