[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP3377523B2 - 燃料電池システム - Google Patents

燃料電池システム

Info

Publication number
JP3377523B2
JP3377523B2 JP23889690A JP23889690A JP3377523B2 JP 3377523 B2 JP3377523 B2 JP 3377523B2 JP 23889690 A JP23889690 A JP 23889690A JP 23889690 A JP23889690 A JP 23889690A JP 3377523 B2 JP3377523 B2 JP 3377523B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
fuel
reformer
hydrogen
reforming
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP23889690A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04121973A (ja
Inventor
義 玄後
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP23889690A priority Critical patent/JP3377523B2/ja
Publication of JPH04121973A publication Critical patent/JPH04121973A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3377523B2 publication Critical patent/JP3377523B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612Combination 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
    • H01M8/0625Combination 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 in a modular combined reactor/fuel cell structure
    • H01M8/0631Reactor construction specially adapted for combination reactor/fuel cell
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、燃料電池システムに関する。
[従来の技術] 従来、プロトン導電型燃料電池システムは、第4図に
示すようになっている。
即ち、まず、800〜900℃で作動する改質器1の反応管
2を通ってメタン等のガスがCO,CO2,H2O,H2に転換し、
ガスを200℃程度に冷却してCOシフトコンバータ3を通
す。ガスはCO2,H2O,H2に転換され、H2PSA4を通す事によ
り純H2として熱交換器5を通って昇温され、FC6に供給
される。改質用の蒸気は、改質器1及びFC6の廃熱の回
収により供給する。不足分は、改質器後流に追い焚きす
る場合と、改質器1に燃料を過投入する場合が考えられ
る。
[発明が解決しようとする課題] しかし、従来技術によれば、以下の問題点を有する。
(1)天然ガス等の改質温度は800〜900℃と高く、低温
の燃料電池と組み合わせた際にはせっかく燃料電池が低
温作動にかかわらず、システムとしての最高作動温度が
改質器側で決定されてしまうため、運転操作性、起動時
間、起動速度を上げられない。
(2)燃料電池に純水素に近い燃料を供給しようとする
と、PSAシステム等の動力のかかるシステムを追加しな
ければならない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、改質反応
管の内部に水素分離膜を使用することにより、メタン等
の燃料から燃料改質を行って純水素を低温プロトン導電
型燃料電池へ供給できる改質器を提供し、更にこうした
改質器を燃料入口上流側に配置することにより500℃程
度の低温での運転を可能として最高作動温度の低減、起
動時間の低減をなし得るプロトン導電型燃料電池を提供
することを目的とする。
[課題を解決するための手段と作用] 本発明は、燃料電池と、この燃料電池の燃料入口上流
側に設けられ、水素分離管を有する改質器と、熱交換器
とを具備した燃料電池システムであり、前記熱交換器の
過熱媒体として、前記改質器から排出されたH2以外の排
ガスを用いたことを特徴とする燃料電池システムであ
る。
本発明においては、上記燃料電池システムにおいて、
燃料電池の燃料入口上流側に、燃料電池からの廃熱を利
用する温水タンクを備えた水素吸蔵合金システムと該水
素吸蔵合金システムをバイパスするバイパスラインを設
けることが好ましい。
本発明において、プロトン導電型燃料電池の原理図
は、第5図に示す通りである。即ち、燃料としてH2と空
気(O2)の導入によって、下記反応を起こし、(+)極
側より残空気とH2Oを、(−)極側よりH2残分を排出し
て電流を発生させるもので、その構造はSOFCと略同じで
ある。
+極;2H++2e-+1/2 O2→H2O −極;H2→2H++2e- 本発明に係る改質器によれば、改質反応管の内部に水
素分離膜を配設した構成になっているため、低温プロト
ン導電型燃料電池にCH4,C2H6,C3H8,CH3OH等の燃料から
燃料改質を行って純水素(H2)を供給でき、効率的な発
電を行う事ができる。
また、上述した改質器を燃料入口上流側に備えること
により、500℃程度の温度で運転ができ、低温プロトン
導電体を用いた常温〜100℃〜200℃程度で作動する燃料
電池システムの最高作動温度を下げ、起動時間を低減す
る等の運用上の改善を図る事ができる。
[実施例] 以下、本発明の一実施例を第1図〜第3図を参照して
説明する。
第1図において、11は燃料改質器である。この燃料改
質器11は、改質容器12と、この改質容器12内に配設され
た改質反応管13と、この改質反応管13の内部に配設され
た水素分離管14とから構成されている。前記改質反応管
13及び水素分離管14は、第2図に示す如く、反応場より
H2を排出し、水素生成反応を促進するようになってい
る。前記水素分離管14は、ポーラスな金属管にパラジウ
ム薄膜1〜50μmを形成した管である。前記水素分離管
14と改質反応管13間の一部には、Ni等の改質触媒15が詰
められている。前記改質反応管13内では、CH4+H2O→CO
+CO2+H2O+H2の反応が起こる。前記改質反応器12に
は、メタン又はプロパン等(CH4,C2H6,C3H8,CH3OH等)
に投入され、純水素(H2)と水分,二酸化炭素(CO2
等に分離し、別々に熱交換器16にて冷却し、水分,二酸
化炭素等は煙突17を通して大気へ放出されるようになっ
ている。
一方、純水素は、まず制御弁を備えた貯蔵システムバ
イパスライン18を設けた水素吸蔵合金システム19へ通さ
れる。ここで、水素吸蔵合金システム19は第3図に示す
ようになっている。このシステムは、起動時の燃料を確
保するために本システムに追加してもよい。つまり、燃
料電池の廃熱を温水として始動用温水タンク20に貯めて
おき、起動時に吸蔵合金を暖めて水素を放出させ、燃料
として利用する。なお、前記タンク20内には、電池発熱
で作った50〜90℃の温水をためておく。通常運転時は本
システムは水素吸蔵完了後バイパスされる。なお、図中
の21はFeTi系水素吸蔵合金等を充填した主水素タンク、
22は燃料電池(FC)、23はH2レギュレータ、24は始動用
温水ポンプ(バッテリー駆動又はAC駆動温水ポンプ)で
ある。また、燃料電池22の直前に前記システム19を設置
することは、起動速度を最大限に改善する目的において
より効果的である。
上記水素吸蔵合金システム19を通った純水素は、燃料
電池(FC)22へ燃料として発電に寄与した後、水分は熱
交換器16へ送られ昇温され蒸気となり、改質器11へ投入
され、他系統より投入された空気及び燃料と共に改質器
11内を500℃程度へ上昇する。ここで、改質器11に供給
する改質用水蒸気は改質器出口の廃熱及び燃料電池廃熱
の回収により最大限に供給し、不足分は燃料の燃焼にて
賄うものとする。また、改質器の運転圧力は5〜10atg
程度となり、後流の燃料電池については常圧から10atg
程度までシステムの要求次第で選定可能である。
しかして、本発明に係る改質器によれば、改質反応管
13の内部に、水素分離管14つまりポーラスな金属管にパ
ラジウム薄膜(水素分離膜)1〜50μmを形成した管を
配設した構成になっているため、低温プロトン導電型燃
料電池にCH4,C2H6,C3H8,CH3OH等の燃料から燃料改質を
行って純水素(H2)を供給でき、効率的な発電を行う事
ができる。
また、上述した改質器を燃料入口上流側に備えること
により、500℃程度の温度で運転ができ、低温プロトン
導電体を用いた常温〜100℃〜200℃程度で作動する燃料
電池システムの最高作動温度を下げ、起動時間を低減す
る等の運用上の改善を図る事ができる。
[発明の効果] 以上詳述した如く本発明によれば、改質反応管の内部
に水素分離膜を使用することにより、メタン等の燃料か
ら燃料改質を行って純水素を低温プロトン導電型燃料電
池へ供給できる改質器を提供し、更にこうした改質器を
燃料入口上流側に配置することにより500℃程度の低温
での運転を可能として最高作動温度の低減、起動時間の
低減をなし得るプロトン導電体燃料電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明に係る低温プロトン導電体燃料電池発電
システムの説明図、第2図は同発電システムに用いられ
る改質反応器の要部の説明図、第3図は同発電システム
の水素吸蔵合金システムの説明図、第4図は従来の低温
プロトン導電体燃料電池発電システムの説明図、第5図
はプロトン導電型燃料電池の原理図である。 11……燃料改質器、12……改質容器、13……改質反応
管、14……水素分離管、15……改質触媒、16……熱交換
器、18……貯蔵システムバイパスライン、19……水素吸
蔵合金システム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C01B 3/56 C01B 3/56 Z H01M 8/04 H01M 8/04 X (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 8/06 H01M 8/04 C01B 3/00 C01B 3/38 C01B 3/48 C01B 3/56

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃料電池と、この燃料電池の燃料入口上流
    側に設けられ、水素分離管を有する改質器と、熱交換器
    とを具備した燃料電池システムであり、前記熱交換器の
    過熱媒体として、前記改質器から排出されたH2以外の排
    ガスを用いたことを特徴とする燃料電池システム。
  2. 【請求項2】請求項1記載の燃料電池システムにおい
    て、燃料電池の燃料入口上流側に、燃料電池からの廃熱
    を利用する温水タンクを備えた水素吸蔵合金システムと
    該水素吸蔵合金システムをバイパスするバイパスライン
    を設けたことを特徴とする燃料電池システム。
JP23889690A 1990-09-11 1990-09-11 燃料電池システム Expired - Lifetime JP3377523B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23889690A JP3377523B2 (ja) 1990-09-11 1990-09-11 燃料電池システム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23889690A JP3377523B2 (ja) 1990-09-11 1990-09-11 燃料電池システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04121973A JPH04121973A (ja) 1992-04-22
JP3377523B2 true JP3377523B2 (ja) 2003-02-17

Family

ID=17036881

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP23889690A Expired - Lifetime JP3377523B2 (ja) 1990-09-11 1990-09-11 燃料電池システム

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3377523B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200060142A (ko) * 2018-11-22 2020-05-29 대우조선해양 주식회사 연료전지의 폐열 활용이 가능한 수중운동체의 연료전지시스템

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001223017A (ja) * 2000-02-09 2001-08-17 Toyota Motor Corp 燃料電池用燃料ガスの生成システム
JP2002037605A (ja) * 2000-05-19 2002-02-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 水素製造装置
JP2002338204A (ja) * 2001-05-22 2002-11-27 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 高純度水素製造設備
JP2009179553A (ja) * 2009-04-24 2009-08-13 Toshiba Corp マルチ燃料供給システム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200060142A (ko) * 2018-11-22 2020-05-29 대우조선해양 주식회사 연료전지의 폐열 활용이 가능한 수중운동체의 연료전지시스템
KR102655873B1 (ko) * 2018-11-22 2024-04-05 한화오션 주식회사 연료전지의 폐열 활용이 가능한 수중운동체의 연료전지시스템

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04121973A (ja) 1992-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20050153176A1 (en) Method of operating a fuel cell power plant
JPH09129255A (ja) 間接燃焼ガスタービンおよび2重化された燃料電池の複合サイクルの電力発生システム
JP5085847B2 (ja) 出力発生用の膨張機を備える高効率燃料電池発電システム
EP1241723B1 (en) Water recovery for a fuel cell system
JP2002530817A (ja) 起動可能出力を改良した燃料電池システム
JP3685936B2 (ja) 固体高分子型燃料電池システム
JP2002008703A (ja) 燃料電池装置及び燃料電池装置の作動方法
JP2000156236A5 (ja)
JP3414045B2 (ja) ハイブリッド燃料電池発電装置
JP3377523B2 (ja) 燃料電池システム
JP3220438B2 (ja) 燃料電池発電システム
JP4008051B2 (ja) 発電方法
KR20030073679A (ko) 연료전지 시스템의 냉각수 재활용 장치
JP2005327513A (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
JP3079317B2 (ja) 溶融炭酸塩型燃料電池発電装置
JPH10106607A (ja) 固体高分子電解質型燃料電池発電装置
JP3789706B2 (ja) Co変成ユニットおよび固体高分子型燃料電池発電システム
JP3906083B2 (ja) 固体高分子形燃料電池発電装置
JP2000348749A (ja) 燃料電池発電プラントの起動方法
JPH1167251A (ja) 燃料電池発電装置
KR101295237B1 (ko) 연료전지 시스템
JP4101051B2 (ja) 燃料電池システム
JPH03208258A (ja) 燃料電池発電システムおよび燃料ガス供給方法
JPH0221103B2 (ja)
JP2001185178A (ja) Co除去ユニットおよび固体高分子型燃料電池発電システム

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071206

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081206

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091206

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091206

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101206

Year of fee payment: 8

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101206

Year of fee payment: 8