JP2001006710A - 燃料電池システム - Google Patents
燃料電池システムInfo
- Publication number
- JP2001006710A JP2001006710A JP11171264A JP17126499A JP2001006710A JP 2001006710 A JP2001006710 A JP 2001006710A JP 11171264 A JP11171264 A JP 11171264A JP 17126499 A JP17126499 A JP 17126499A JP 2001006710 A JP2001006710 A JP 2001006710A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- fuel
- gas
- air
- supplied
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池システムの効率を向上する
【解決手段】 水素を含有する燃料ガスを燃料極側に、
酸素を含有する酸化剤ガスを酸化剤極に供給し電気化学
反応により発電する燃料電池４を備え、この燃料電池４
が発生する熱により前記酸化剤ガスを加熱して前記酸化
剤極に供給することを特徴とする燃料電池システムある
いは前記燃料電池４と炭化水素系燃料を改質して前記燃
料ガスを製造する改質器３を備え、この改質器３が発生
する熱により前記酸化剤ガスを加熱して前記酸化剤極に
供給することを特徴とする燃料電池システム。
酸素を含有する酸化剤ガスを酸化剤極に供給し電気化学
反応により発電する燃料電池４を備え、この燃料電池４
が発生する熱により前記酸化剤ガスを加熱して前記酸化
剤極に供給することを特徴とする燃料電池システムある
いは前記燃料電池４と炭化水素系燃料を改質して前記燃
料ガスを製造する改質器３を備え、この改質器３が発生
する熱により前記酸化剤ガスを加熱して前記酸化剤極に
供給することを特徴とする燃料電池システム。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池システムに
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】固体高分子電解質型燃料電池システム
は、一般的に二つの電極（燃料極と酸化剤極）で固体高
分子電解質を挟んだ構造をしている多数の単セルが積層
されている燃料電池、該燃料電池に水素を主成分とする
燃料ガスを製造して供給する改質器、酸化剤ガスを供給
する酸化剤ガス供給手段およびガス配管と、それらを制
御する制御装置から構成されている。前記燃料極側には
前記燃料ガスが、前記酸化剤極側には前記酸化剤ガスが
送られ、電気化学反応により発電する。
は、一般的に二つの電極（燃料極と酸化剤極）で固体高
分子電解質を挟んだ構造をしている多数の単セルが積層
されている燃料電池、該燃料電池に水素を主成分とする
燃料ガスを製造して供給する改質器、酸化剤ガスを供給
する酸化剤ガス供給手段およびガス配管と、それらを制
御する制御装置から構成されている。前記燃料極側には
前記燃料ガスが、前記酸化剤極側には前記酸化剤ガスが
送られ、電気化学反応により発電する。
【０００３】固体高分子電解質型燃料電池は、その性能
を十分引き出させるために７０〜１００℃の温度で運転
される。この燃料電池に、酸化剤ガスとして低温の空気
を供給すると、燃料電池の運転温度を低下させ出力低下
を招く恐れがある。
を十分引き出させるために７０〜１００℃の温度で運転
される。この燃料電池に、酸化剤ガスとして低温の空気
を供給すると、燃料電池の運転温度を低下させ出力低下
を招く恐れがある。
【０００４】従来、一般的に燃料ガスおよび酸化剤ガス
は、加圧して燃料電池に供給される。すなわち、酸化剤
ガスとして使用される空気は通常コンプレッサ等で加圧
される。その際空気を圧縮するので空気温度が上昇す
る。つまり、加圧系では燃料電池に必要な温度に空気を
昇温することができる。
は、加圧して燃料電池に供給される。すなわち、酸化剤
ガスとして使用される空気は通常コンプレッサ等で加圧
される。その際空気を圧縮するので空気温度が上昇す
る。つまり、加圧系では燃料電池に必要な温度に空気を
昇温することができる。
【０００５】燃料電池システムにおいてシステム内の補
機動力を小さくすることがシステム効率を向上させる手
段となる。補機動力のうち大きな消費電力となる部品の
ひとつにコンプレッサがある。通常、コンプレッサで消
費した動力を回収するための動力回収装置を装着し補機
動力の低減を行う。
機動力を小さくすることがシステム効率を向上させる手
段となる。補機動力のうち大きな消費電力となる部品の
ひとつにコンプレッサがある。通常、コンプレッサで消
費した動力を回収するための動力回収装置を装着し補機
動力の低減を行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、数キロ
ワットの低出力の燃料電池システムにおいては、酸化用
空気量が少ないため、タービンやエキスパンダによる動
力回収が難しい。そのため空気供給源として低圧で供給
するファン、ブロアを使用し、電力消費を小さくするよ
うにする。
ワットの低出力の燃料電池システムにおいては、酸化用
空気量が少ないため、タービンやエキスパンダによる動
力回収が難しい。そのため空気供給源として低圧で供給
するファン、ブロアを使用し、電力消費を小さくするよ
うにする。
【０００７】これらのファンやブロアでは供給空気の温
度が上昇しないため、低温の空気が燃料電池に供給され
ることとなるので、燃料電池の運転温度を低下させ出力
低下を招く恐れがある。また、それを回避するために、
専用の熱源を用いて供給空気を昇温すると、その分だけ
エネルギーを消費し、効率が低下する問題点がある。
度が上昇しないため、低温の空気が燃料電池に供給され
ることとなるので、燃料電池の運転温度を低下させ出力
低下を招く恐れがある。また、それを回避するために、
専用の熱源を用いて供給空気を昇温すると、その分だけ
エネルギーを消費し、効率が低下する問題点がある。
【０００８】本発明は上記課題を解決したもので、燃料
電池に供給する酸化剤ガスを、燃料電池システム内で発
生する熱で加熱できる、効率の良い燃料電池システムを
提供する。
電池に供給する酸化剤ガスを、燃料電池システム内で発
生する熱で加熱できる、効率の良い燃料電池システムを
提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために、本発明の請求項１において講じた技術的手段
（以下、第１の技術的手段と称する。）は、水素を含有
する燃料ガスを燃料極側に、酸素を含有する酸化剤ガス
を酸化剤極に供給し電気化学反応により発電する燃料電
池を備え、この燃料電池が発生する熱により前記酸化剤
ガスを加熱して前記酸化剤極に供給することを特徴とす
る燃料電池システムである。
るために、本発明の請求項１において講じた技術的手段
（以下、第１の技術的手段と称する。）は、水素を含有
する燃料ガスを燃料極側に、酸素を含有する酸化剤ガス
を酸化剤極に供給し電気化学反応により発電する燃料電
池を備え、この燃料電池が発生する熱により前記酸化剤
ガスを加熱して前記酸化剤極に供給することを特徴とす
る燃料電池システムである。
【００１０】上記第１の技術的手段による効果は、以下
のようである。
のようである。
【００１１】すなわち、燃料電池に供給する酸化剤ガス
を、燃料電池で発生する熱により加熱するので、燃料電
池の温度が安定でき、効率の良い燃料電池システムがで
きる。また、特別の熱源を設けずに燃料電池の廃熱を利
用しているので、効率の良い燃料電池システムができ
る。
を、燃料電池で発生する熱により加熱するので、燃料電
池の温度が安定でき、効率の良い燃料電池システムがで
きる。また、特別の熱源を設けずに燃料電池の廃熱を利
用しているので、効率の良い燃料電池システムができ
る。
【００１２】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項２において講じた技術的手段（以下、第２の技
術的手段と称する。）は、水素を含有する燃料ガスを燃
料極側に、酸素を含有する酸化剤ガスを酸化剤極に供給
し電気化学反応により発電する燃料電池、炭化水素系燃
料を改質して前記燃料ガスを製造する改質器を備え、こ
の改質器が発生する熱により前記酸化剤ガスを加熱して
前記酸化剤極に供給することを特徴とする燃料電池シス
テムである。
の請求項２において講じた技術的手段（以下、第２の技
術的手段と称する。）は、水素を含有する燃料ガスを燃
料極側に、酸素を含有する酸化剤ガスを酸化剤極に供給
し電気化学反応により発電する燃料電池、炭化水素系燃
料を改質して前記燃料ガスを製造する改質器を備え、こ
の改質器が発生する熱により前記酸化剤ガスを加熱して
前記酸化剤極に供給することを特徴とする燃料電池シス
テムである。
【００１３】上記第２の技術的手段による効果は、以下
のようである。
のようである。
【００１４】すなわち、燃料電池に供給する酸化剤ガス
を、改質器で発生する熱により加熱するので、燃料電池
の温度が安定でき、効率の良い燃料電池システムができ
る。また、特別の熱源を設けずに改質器の廃熱を利用し
ているので、効率の良い燃料電池システムができる。
を、改質器で発生する熱により加熱するので、燃料電池
の温度が安定でき、効率の良い燃料電池システムができ
る。また、特別の熱源を設けずに改質器の廃熱を利用し
ているので、効率の良い燃料電池システムができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
図面に基づいて説明する。
図面に基づいて説明する。
【００１６】図１は、本発明の第１実施例の燃焼電池シ
ステム構成図である。本第１実施例の構成を説明する。
本燃料電池システムは、改質器３、酸化剤ガスである空
気と燃料ガスを利用して電気化学反応で発電する燃料電
池４、この燃料電池４を囲う断熱ケース５および空気供
給手段であるブロアＣ１から構成されている。また、本
燃料電池システムには、水タンク１、メタノールタンク
２、三方切替弁Ｖ１、Ｖ２および各種のポンプや管路が
備えられている。
ステム構成図である。本第１実施例の構成を説明する。
本燃料電池システムは、改質器３、酸化剤ガスである空
気と燃料ガスを利用して電気化学反応で発電する燃料電
池４、この燃料電池４を囲う断熱ケース５および空気供
給手段であるブロアＣ１から構成されている。また、本
燃料電池システムには、水タンク１、メタノールタンク
２、三方切替弁Ｖ１、Ｖ２および各種のポンプや管路が
備えられている。
【００１７】前記改質器３は、炭化水素系燃料であるメ
タノールと水を改質して水素を主成分とする燃料ガスに
改質する装置で、燃焼部３１、蒸発部３２、改質部３３
およびＣＯ低減部３４から構成されている。前記改質器
３の燃焼部３１は、メタノールを貯蔵しているメタノー
ルタンク２とメタノールポンプＰ３を介して連結してい
る。前記改質器３の蒸発部３２は、水を貯蔵している水
タンク１と水ポンプＰ１を介して連結し、前記メタノー
ルタンク２とメタノールポンプＰ２を介して連結してい
る。
タノールと水を改質して水素を主成分とする燃料ガスに
改質する装置で、燃焼部３１、蒸発部３２、改質部３３
およびＣＯ低減部３４から構成されている。前記改質器
３の燃焼部３１は、メタノールを貯蔵しているメタノー
ルタンク２とメタノールポンプＰ３を介して連結してい
る。前記改質器３の蒸発部３２は、水を貯蔵している水
タンク１と水ポンプＰ１を介して連結し、前記メタノー
ルタンク２とメタノールポンプＰ２を介して連結してい
る。
【００１８】前記改質器３のＣＯ低減部３４は、燃料ガ
ス管路１１を介して三方切替弁Ｖ１と連結している。こ
の三方切替弁Ｖ１は、燃料ガス管路１２を介して燃料電
池４の燃料ガス供給口４１と連結し、燃料ガス管路１４
を介して三方切替弁Ｖ２と連結している。この三方切替
弁Ｖ２は、燃料ガス管路１３を介して燃料電池４の燃料
ガスオフガス排出口４２と連結し、燃料ガス管路１５を
介して前記燃焼部３１と連結している。
ス管路１１を介して三方切替弁Ｖ１と連結している。こ
の三方切替弁Ｖ１は、燃料ガス管路１２を介して燃料電
池４の燃料ガス供給口４１と連結し、燃料ガス管路１４
を介して三方切替弁Ｖ２と連結している。この三方切替
弁Ｖ２は、燃料ガス管路１３を介して燃料電池４の燃料
ガスオフガス排出口４２と連結し、燃料ガス管路１５を
介して前記燃焼部３１と連結している。
【００１９】燃料電池４は断熱ケース５の内部に設けら
れ、外部と熱的に遮断されている。そのため燃料電池４
の電気化学反応で発生する熱の大半は、断熱ケース４内
にこもることになる。前記ブロアＣ１は、空気管路１６
を介して断熱ケース５の空気入口５１と連結している。
断熱ケース５の空気出口５２は、空気供給マニホールド
１７を介して燃料電池４の空気供給口４３と連結してい
る。燃料電池４の空気オフガス排出口４４は、空気オフ
ガス管路を介して大気中に開放されている。
れ、外部と熱的に遮断されている。そのため燃料電池４
の電気化学反応で発生する熱の大半は、断熱ケース４内
にこもることになる。前記ブロアＣ１は、空気管路１６
を介して断熱ケース５の空気入口５１と連結している。
断熱ケース５の空気出口５２は、空気供給マニホールド
１７を介して燃料電池４の空気供給口４３と連結してい
る。燃料電池４の空気オフガス排出口４４は、空気オフ
ガス管路を介して大気中に開放されている。
【００２０】燃料電池４、断熱ケース５の部分の構成を
さらに詳しく説明する。図２は、第１実施例の燃料電池
部分の概略斜視図である。燃料電池４は、図の手前から
奥方向に単セルが積層されている。この単セル積層方向
の燃料電池４の一方の側面（図の手前側）に燃料ガス供
給口４１が設けられている。その側面と対向する燃料電
池４の側面（図の奥側）に燃料オフガス排出口４２が設
けられている。
さらに詳しく説明する。図２は、第１実施例の燃料電池
部分の概略斜視図である。燃料電池４は、図の手前から
奥方向に単セルが積層されている。この単セル積層方向
の燃料電池４の一方の側面（図の手前側）に燃料ガス供
給口４１が設けられている。その側面と対向する燃料電
池４の側面（図の奥側）に燃料オフガス排出口４２が設
けられている。
【００２１】燃料ガス管路１２は、断熱ケース５の内部
を通過して燃料ガス供給口４１と連結している。一方、
燃料オフガス管路１３も断熱ケース５の内部を通過して
燃料オフガス排出口４２と連結している。燃料電池４の
各単セルの燃料極に燃料ガスを流すためのマニホールド
は、セパレータ内に密閉される構造で作製された内部マ
ニホールド形状である。
を通過して燃料ガス供給口４１と連結している。一方、
燃料オフガス管路１３も断熱ケース５の内部を通過して
燃料オフガス排出口４２と連結している。燃料電池４の
各単セルの燃料極に燃料ガスを流すためのマニホールド
は、セパレータ内に密閉される構造で作製された内部マ
ニホールド形状である。
【００２２】燃料電池４の空気供給口４３は、単セル積
層方向と直交する燃料電池４の一つの側面（図の上側）
に設けられている。その側面と対向する燃料電池４の側
面（図の下側）に空気オフガス排出口４４が設けられて
いる。燃料電池４の各単セルの酸化剤極に空気を流すた
めのマニホールドは外部より取り付け可能な外部マニホ
ールドである空気供給マニホールド１７となっている。
このため低圧の空気でも燃料電池４にスムースに供給で
きる。
層方向と直交する燃料電池４の一つの側面（図の上側）
に設けられている。その側面と対向する燃料電池４の側
面（図の下側）に空気オフガス排出口４４が設けられて
いる。燃料電池４の各単セルの酸化剤極に空気を流すた
めのマニホールドは外部より取り付け可能な外部マニホ
ールドである空気供給マニホールド１７となっている。
このため低圧の空気でも燃料電池４にスムースに供給で
きる。
【００２３】断熱ケース５の空気入口５１は、単セル積
層方向と直交する断熱ケース５の一つの側面（図の右
側）に設けられている。その側面と対向する断熱ケース
５の側面（図の左側）に空気出口５２が設けられてい
る。この空気出口５２は、３回湾曲した空気供給マニホ
ールド１７を介して前記空気供給口４３と連結してい
る。
層方向と直交する断熱ケース５の一つの側面（図の右
側）に設けられている。その側面と対向する断熱ケース
５の側面（図の左側）に空気出口５２が設けられてい
る。この空気出口５２は、３回湾曲した空気供給マニホ
ールド１７を介して前記空気供給口４３と連結してい
る。
【００２４】これらのガス出入口の位置などは、本第１
実施例の位置に限定されず、様々な位置が考えられる。
例えば、燃料ガス供給口４１と空気入口５１を同じ方向
の側面に設けることもできるし、空気供給口４３を燃料
電池４の下部側面に設けることもできる。
実施例の位置に限定されず、様々な位置が考えられる。
例えば、燃料ガス供給口４１と空気入口５１を同じ方向
の側面に設けることもできるし、空気供給口４３を燃料
電池４の下部側面に設けることもできる。
【００２５】以下、本第１実施例の動作および作用につ
いて説明する。
いて説明する。
【００２６】燃料電池システムが起動されると、メタノ
ールタンク２からメタノールポンプＰ３によりメタノー
ルが改質器３の燃焼部３１に供給され、燃焼し、蒸発器
３２を加熱する。
ールタンク２からメタノールポンプＰ３によりメタノー
ルが改質器３の燃焼部３１に供給され、燃焼し、蒸発器
３２を加熱する。
【００２７】水タンク１から水ポンプＰ１により水が、
またメタノールタンク２からメタノールポンプＰ２によ
りメタノールが改質器３の蒸発部３２に供給される。供
給された水とメタノールは、前記蒸発部３２で気化され
改質部３３に送られる。
またメタノールタンク２からメタノールポンプＰ２によ
りメタノールが改質器３の蒸発部３２に供給される。供
給された水とメタノールは、前記蒸発部３２で気化され
改質部３３に送られる。
【００２８】前記改質部３３では、水とメタノールの蒸
気は空気と混合され、改質触媒（例えば、Ｐｄ触媒とＣ
ｕ−Ｚｎ触媒等）により水素を主成分とする燃料ガスに
下記の反応で改質されＣＯ低減部３４に送られる。
気は空気と混合され、改質触媒（例えば、Ｐｄ触媒とＣ
ｕ−Ｚｎ触媒等）により水素を主成分とする燃料ガスに
下記の反応で改質されＣＯ低減部３４に送られる。
【００２９】ＣＨ３ＯＨ ＋０．１３Ｏ２ ＋０．４７
Ｎ２ ＋０．７５Ｈ２Ｏ→ ２．７５Ｈ２ ＋ＣＯ２
＋０．４７Ｎ２ この燃料ガスはＣＯを０．５〜１％含んでおり、前記Ｃ
Ｏ低減部３４のＣＯ低減触媒（例えば、Ｐｔ触媒等）に
よりＣＯを空気で酸化してＣＯ２に変え、ＣＯ濃度を１
０ｐｐｍ以下にして燃料ガス管路１１、三方切替弁Ｖ
１、燃料ガス管路１２を介して燃料電池４の燃料ガス供
給口４１に供給される。
Ｎ２ ＋０．７５Ｈ２Ｏ→ ２．７５Ｈ２ ＋ＣＯ２
＋０．４７Ｎ２ この燃料ガスはＣＯを０．５〜１％含んでおり、前記Ｃ
Ｏ低減部３４のＣＯ低減触媒（例えば、Ｐｔ触媒等）に
よりＣＯを空気で酸化してＣＯ２に変え、ＣＯ濃度を１
０ｐｐｍ以下にして燃料ガス管路１１、三方切替弁Ｖ
１、燃料ガス管路１２を介して燃料電池４の燃料ガス供
給口４１に供給される。
【００３０】起動直後においては改質部３３の温度が十
分上昇していないため、前記改質器３から排出される燃
料ガスの一酸化炭素濃度は所定濃度（例えば、１０ｐｐ
ｍ）以下になっていない。このときは、三方切替弁Ｖ１
を三方切替弁Ｖ２側に切り替え、この三方切替弁Ｖ２を
燃焼部３１側に切り替えて、前記燃料ガスを燃料ガス管
路１４、１５を介して燃焼部３１に供給し燃焼する。
分上昇していないため、前記改質器３から排出される燃
料ガスの一酸化炭素濃度は所定濃度（例えば、１０ｐｐ
ｍ）以下になっていない。このときは、三方切替弁Ｖ１
を三方切替弁Ｖ２側に切り替え、この三方切替弁Ｖ２を
燃焼部３１側に切り替えて、前記燃料ガスを燃料ガス管
路１４、１５を介して燃焼部３１に供給し燃焼する。
【００３１】前記改質器３から排出される燃料ガスの一
酸化炭素濃度が所定濃度以下になったら、三方切替弁Ｖ
１を燃料電池４側に切り替え、燃料ガスが燃料ガス供給
口４１から燃料電池４の燃料極側に供給される。
酸化炭素濃度が所定濃度以下になったら、三方切替弁Ｖ
１を燃料電池４側に切り替え、燃料ガスが燃料ガス供給
口４１から燃料電池４の燃料極側に供給される。
【００３２】一方、燃料電池４の酸化剤極側にはブロア
Ｃ１から空気が供給される。このブロアＣ１から空気管
路１６を介して空気入口５１から断熱ケース５に空気が
供給される。この空気は断熱ケース６内を通過して、空
気出口５２から排出され、空気供給マニホールド１７を
介して空気供給口４３から燃料電池４の酸化剤極側に供
給される。
Ｃ１から空気が供給される。このブロアＣ１から空気管
路１６を介して空気入口５１から断熱ケース５に空気が
供給される。この空気は断熱ケース６内を通過して、空
気出口５２から排出され、空気供給マニホールド１７を
介して空気供給口４３から燃料電池４の酸化剤極側に供
給される。
【００３３】前記燃料電池４は多数の単セルが積層され
ており、該単セルは二つの電極（燃料極と酸化剤極）で
固体高分子電解質膜を挟んだ構造をしている。該燃料極
では燃料ガス中の水素ガスが触媒に接触することにより
下記の反応が生ずる。
ており、該単セルは二つの電極（燃料極と酸化剤極）で
固体高分子電解質膜を挟んだ構造をしている。該燃料極
では燃料ガス中の水素ガスが触媒に接触することにより
下記の反応が生ずる。
【００３４】２Ｈ２ → ４Ｈ＋ ＋４ｅ− Ｈ＋は、固体高分子電解質膜中を移動し酸化剤極触媒に
達し空気中の酸素と反応して水となる。この電気化学反
応により発電する。
達し空気中の酸素と反応して水となる。この電気化学反
応により発電する。
【００３５】４Ｈ＋ ＋４ｅ− ＋Ｏ２ → ２Ｈ２Ｏ 前記燃料電池４では燃料ガス中の水素は１００％利用さ
れることはなく、およそ８０％の利用率である。前記燃
料電池４で利用されなかった燃料ガスオフガスは燃料ガ
スオフガス管路１３、三方切替弁Ｖ２、燃料ガスオフガ
ス管路１５を介して燃焼部３１に送られて、燃焼用燃料
として利用される。
れることはなく、およそ８０％の利用率である。前記燃
料電池４で利用されなかった燃料ガスオフガスは燃料ガ
スオフガス管路１３、三方切替弁Ｖ２、燃料ガスオフガ
ス管路１５を介して燃焼部３１に送られて、燃焼用燃料
として利用される。
【００３６】前記燃焼電池４の電気化学反応は発熱反応
である。この熱が断熱ケース５内に放出され、この中を
通過する空気を加熱するため、温度の高い空気が燃料電
池４に供給される。
である。この熱が断熱ケース５内に放出され、この中を
通過する空気を加熱するため、温度の高い空気が燃料電
池４に供給される。
【００３７】燃料電池４を効率的に運転するための最適
な温度が存在する。固体高分子電解質型燃料電池の場
合、７０〜１００℃が最適な温度である。この燃料電池
４に冷たい空気を供給すると温度が低下するので、燃料
電池４の効率が低下する。本第１実施例では、燃料電池
４に供給する空気が燃料電池４から放出される熱で加熱
されているので、燃料電池４の温度低下はほとんどなく
効率的な運転ができる。この空気を加熱する熱源は、燃
料電池４から放出される熱であり、特別に熱源を設けて
いないので、効率的な燃料電池システムになっている。
また、供給する空気は燃料電池４から放出される熱で加
熱されているので、その温度は、燃料電池４の温度と大
気の温度の中間にあり、高温になりすぎることもない。
な温度が存在する。固体高分子電解質型燃料電池の場
合、７０〜１００℃が最適な温度である。この燃料電池
４に冷たい空気を供給すると温度が低下するので、燃料
電池４の効率が低下する。本第１実施例では、燃料電池
４に供給する空気が燃料電池４から放出される熱で加熱
されているので、燃料電池４の温度低下はほとんどなく
効率的な運転ができる。この空気を加熱する熱源は、燃
料電池４から放出される熱であり、特別に熱源を設けて
いないので、効率的な燃料電池システムになっている。
また、供給する空気は燃料電池４から放出される熱で加
熱されているので、その温度は、燃料電池４の温度と大
気の温度の中間にあり、高温になりすぎることもない。
【００３８】なお、本第１実施例では、メタノールを改
質した燃料ガスを使用しているが、、特に限定されず、
水素を含有していれば多くの燃料が利用できる。例え
ば、メタノールのかわりにエタノールやガソリンなどの
液体燃料や天然ガスなどの気体燃料を使用し、燃料ガス
に改質して利用することもできる。また、水素吸蔵合金
に貯蔵された水素や水素ボンベに貯蔵された水素など水
素そのものを使用してもよい。
質した燃料ガスを使用しているが、、特に限定されず、
水素を含有していれば多くの燃料が利用できる。例え
ば、メタノールのかわりにエタノールやガソリンなどの
液体燃料や天然ガスなどの気体燃料を使用し、燃料ガス
に改質して利用することもできる。また、水素吸蔵合金
に貯蔵された水素や水素ボンベに貯蔵された水素など水
素そのものを使用してもよい。
【００３９】図３は、本発明の第２実施例の燃焼電池シ
ステム構成図である。本第２実施例は、燃料電池への空
気供給系が異なる以外は第１実施例と同じである。した
がって、同じ部位には同じ符号を使用し、説明は省略す
る。
ステム構成図である。本第２実施例は、燃料電池への空
気供給系が異なる以外は第１実施例と同じである。した
がって、同じ部位には同じ符号を使用し、説明は省略す
る。
【００４０】本第２実施例の空気供給系を説明する。空
気供給手段であるブロアＣ２は、空気管路１９を介し
て、ＣＯ低減部２０内の設けられた熱交換管路２０と連
結している。この熱交換管路２０は、詳しく図示されて
いないが、ＣＯ低減部３４で発生した熱を吸収できる構
造をしている。この熱交換管路２０は、空気管路２１を
介して、燃料電池４の空気供給口４３と連結している。
気供給手段であるブロアＣ２は、空気管路１９を介し
て、ＣＯ低減部２０内の設けられた熱交換管路２０と連
結している。この熱交換管路２０は、詳しく図示されて
いないが、ＣＯ低減部３４で発生した熱を吸収できる構
造をしている。この熱交換管路２０は、空気管路２１を
介して、燃料電池４の空気供給口４３と連結している。
【００４１】ブロアＣ２から空気管路１９を介して熱交
換管路２０に空気が供給される。この空気は熱交換管路
２０内で、ＣＯ低減部３４で発生した熱で加熱されて、
空気管路２１を介して空気供給口４３から燃料電池４の
酸化剤極側に供給される。
換管路２０に空気が供給される。この空気は熱交換管路
２０内で、ＣＯ低減部３４で発生した熱で加熱されて、
空気管路２１を介して空気供給口４３から燃料電池４の
酸化剤極側に供給される。
【００４２】この空気はＣＯ低減部３４で発生した熱で
加熱されているので、燃料電池４の温度低下はほとんど
なく効率的な燃料電池システムができる。この空気を加
熱する熱源は、ＣＯ低減部３４のＣＯ酸化反応で発生す
る熱であり、廃熱を利用しており特別に熱源を設けてい
ないので、効率的な燃料電池システムになっている。
加熱されているので、燃料電池４の温度低下はほとんど
なく効率的な燃料電池システムができる。この空気を加
熱する熱源は、ＣＯ低減部３４のＣＯ酸化反応で発生す
る熱であり、廃熱を利用しており特別に熱源を設けてい
ないので、効率的な燃料電池システムになっている。
【００４３】なお、本第１実施例では、炭化水素系燃料
としてメタノールをを使用しているが、特に限定され
ず、例えば、エタノールやガソリンなどの液体燃料や天
然ガスなどの気体燃料を炭化水素系燃料として利用する
こともできる。
としてメタノールをを使用しているが、特に限定され
ず、例えば、エタノールやガソリンなどの液体燃料や天
然ガスなどの気体燃料を炭化水素系燃料として利用する
こともできる。
【００４４】
【発明の効果】以上のように、本発明は、水素を含有す
る燃料ガスを燃料極側に、酸素を含有する酸化剤ガスを
酸化剤極に供給し電気化学反応により発電する燃料電池
を備え、この燃料電池が発生する熱により前記酸化剤ガ
スを加熱して前記酸化剤極に供給することを特徴とする
燃料電池システムあるいは水素を含有する燃料ガスを燃
料極側に、酸素を含有する酸化剤ガスを酸化剤極に供給
し電気化学反応により発電する燃料電池、炭化水素系燃
料を改質して前記燃料ガスを製造する改質器を備え、こ
の改質器が発生する熱により前記酸化剤ガスを加熱して
前記酸化剤極に供給することを特徴とする燃料電池シス
テムであるので、燃料電池に供給する酸化剤ガスを、燃
料電池システム内で発生する熱で加熱でき、効率を良く
することができる。
る燃料ガスを燃料極側に、酸素を含有する酸化剤ガスを
酸化剤極に供給し電気化学反応により発電する燃料電池
を備え、この燃料電池が発生する熱により前記酸化剤ガ
スを加熱して前記酸化剤極に供給することを特徴とする
燃料電池システムあるいは水素を含有する燃料ガスを燃
料極側に、酸素を含有する酸化剤ガスを酸化剤極に供給
し電気化学反応により発電する燃料電池、炭化水素系燃
料を改質して前記燃料ガスを製造する改質器を備え、こ
の改質器が発生する熱により前記酸化剤ガスを加熱して
前記酸化剤極に供給することを特徴とする燃料電池シス
テムであるので、燃料電池に供給する酸化剤ガスを、燃
料電池システム内で発生する熱で加熱でき、効率を良く
することができる。
【図１】本発明の第１実施例の燃焼電池システム構成図
【図２】第１実施例の燃料電池部分の概略斜視図
【図３】本発明の第２実施例の燃焼電池システム構成図
３…改質器 ４…燃料電池 ６…断熱ケース ２０…熱交換管路 ３４…ＣＯ低減部 Ｃ１、Ｃ２…ブロア
Claims (2)
- 【請求項１】 水素を含有する燃料ガスを燃料極側に、
酸素を含有する酸化剤ガスを酸化剤極に供給し電気化学
反応により発電する燃料電池を備え、この燃料電池が発
生する熱により前記酸化剤ガスを加熱して前記酸化剤極
に供給することを特徴とする燃料電池システム。 - 【請求項２】 水素を含有する燃料ガスを燃料極側に、
酸素を含有する酸化剤ガスを酸化剤極に供給し電気化学
反応により発電する燃料電池、炭化水素系燃料を改質し
て前記燃料ガスを製造する改質器を備え、この改質器が
発生する熱により前記酸化剤ガスを加熱して前記酸化剤
極に供給することを特徴とする燃料電池システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11171264A JP2001006710A (ja) | 1999-06-17 | 1999-06-17 | 燃料電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11171264A JP2001006710A (ja) | 1999-06-17 | 1999-06-17 | 燃料電池システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001006710A true JP2001006710A (ja) | 2001-01-12 |
Family
ID=15920113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11171264A Pending JP2001006710A (ja) | 1999-06-17 | 1999-06-17 | 燃料電池システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001006710A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007095581A (ja) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Toshiba Corp | 燃料電池及び燃料電池システム |
| JP2008130563A (ja) * | 2006-11-24 | 2008-06-05 | Gaz De France | バーナーと燃料電池とを統合したエネルギ生成ユニット |
| JP2016018750A (ja) * | 2014-07-11 | 2016-02-01 | 日本特殊陶業株式会社 | 燃料電池スタック及び燃料電池モジュール |
-
1999
- 1999-06-17 JP JP11171264A patent/JP2001006710A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007095581A (ja) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Toshiba Corp | 燃料電池及び燃料電池システム |
| JP2008130563A (ja) * | 2006-11-24 | 2008-06-05 | Gaz De France | バーナーと燃料電池とを統合したエネルギ生成ユニット |
| JP2016018750A (ja) * | 2014-07-11 | 2016-02-01 | 日本特殊陶業株式会社 | 燃料電池スタック及び燃料電池モジュール |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7846599B2 (en) | Method for high temperature fuel cell system start up and shutdown | |
| EP1276163B1 (en) | Solid polymer fuel cell | |
| JP3874334B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| US8158287B2 (en) | Fuel cell | |
| KR20090078700A (ko) | 열적 자립운전이 가능한 고체 산화물 연료전지 시스템 | |
| EP1808926B1 (en) | Fuel Cell System | |
| JP2006244996A (ja) | 改質装置用燃料供給装置及びこれを含む燃料電池システム | |
| JP3414045B2 (ja) | ハイブリッド燃料電池発電装置 | |
| JP4570904B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池システムのホットスタンバイ法及びそのシステム | |
| KR20120065042A (ko) | 연료전지시스템 및 이를 구비한 선박 | |
| JP5048870B2 (ja) | 燃料電池システム及びその運転方法 | |
| US8343678B2 (en) | Fuel cell system to preheat fuel cell stack | |
| JP2001006710A (ja) | 燃料電池システム | |
| WO2009082368A1 (en) | Rapid start-up and operating system for a fuel cell power plant utilizing a reformate fuel | |
| US20060051631A1 (en) | Fuel cell system | |
| JP3377523B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| KR101447335B1 (ko) | 배열을 활용한 스팀터빈 연계 고효율 연료전지 하이브리드 시스템 | |
| JP2003272677A (ja) | 固体酸化物形燃料電池及びそれを用いたコージェネレーションシステム | |
| JP3561659B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| KR102548739B1 (ko) | 열효율이 우수한 연료전지 시스템 | |
| KR101147234B1 (ko) | 연료 전지 시스템 | |
| JP2004213979A (ja) | 燃料電池システムの起動方法及び燃料電池システム | |
| JP2007128786A (ja) | 燃料電池システム | |
| KR100729056B1 (ko) | 유체공급장치를 갖는 연료전지 시스템 | |
| JP2004247117A (ja) | 燃料電池発電プラントの差圧制御装置 |