JPH0828228B2 - 燃料電池発電装置 - Google Patents
燃料電池発電装置Info
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- JPH0828228B2 JPH0828228B2 JP1016796A JP1679689A JPH0828228B2 JP H0828228 B2 JPH0828228 B2 JP H0828228B2 JP 1016796 A JP1016796 A JP 1016796A JP 1679689 A JP1679689 A JP 1679689A JP H0828228 B2 JPH0828228 B2 JP H0828228B2
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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
- 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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- Fuel Cell (AREA)
Description
燃料ガスとして使用するリン酸形燃料電池を備えた燃料
電池発電装置に関する。
ールを水蒸気改質して燃料ガスとするリン酸形燃料電池
発電装置の系統図を示す。
ルは第3の原料ポンプ6を介して起動用バーナ11に供給
され、起動バーナ用ファン13から送られた空気とともに
燃焼され、起動用熱交換器12を加熱する。この熱交換器
12内は液冷媒ポンプ14を介して液冷媒が循環しており燃
料電池スタック15内の冷却板21を加熱または冷却する。
原料タンク1より第2の原料ポンプ5を介してメタノー
ルが改質器バーナ9に供給されファン10から送られる空
気とともに燃焼されて改質器7内の改質管8を加熱す
る。また原料タンク1より第1の原料ポンプ4を介して
メタノールと水タンク2より水ポンプ3を介して水とが
前記改質管8に供給されて水蒸気改質されて水素リッチ
な燃料ガスとなって燃料電池スタック15の燃料室18に供
給される。同時にファン22で空気室20に供給された空気
とともに、燃料電極16と空気電極17とでりん酸マトリッ
クス19を介して電気化学反応をして発電し出力端子23に
起電力を生ずる。
改質器7と燃料電池スタック15を運転温度(前者は約25
0℃、後者は約200℃)まで昇温させる必要がある。改質
器7を昇温させるには改質器バーナ9に原料タンク1よ
り第2の原料ポンプ5を介してメタノールと、ファン10
より空気とを供給してメタノールを燃焼させて改質器7
を加熱する。
原料ポンプを介してメタノールと、起動バーナ用ファン
13から空気とを供給しメタノールを燃焼させて起動用熱
交換器12を加熱する。この熱交換器12には液冷媒ポンプ
14を介して液冷媒が供給されており、加熱された液冷媒
は燃料電池スタック15の冷却板21に循環され燃料電池ス
タック15を加熱する。改質器7と燃料電池スタック15が
所定の温度に加熱された後に原料タンク1より第1の原
料ポンプ4を介してメタノールと、水タンク2より水ポ
ンプ3を介して水とを混合液にして改質器7内の改質管
8に供給する。改質管8には銅と亜鉛系の触媒が充填さ
れておりここで次の反応式により水素が生成される。
内の燃料室18に供給される。燃料電池スタック15にはさ
らにファン22より空気が空気室20に供給されて、その空
気中の酸素と前記(1)式による水素がリン酸マトリッ
クス19を介して電気化学反応をして発電し出力端子23よ
り外部に電力を供給する。燃料電池スタック15は電気化
学反応に伴って発熱するため運転時には液冷媒を液冷媒
ポンプ14と起動用熱交換器12を通って循環させ燃料電池
スタック15を冷却する。このとき起動用バーナ11は停止
していて起動バーナ用ファン13のみ運転させれば起動用
熱交換器12は冷却器として機能する。
発電に供されたあとの改質燃料ガス(オフガスともい
う)は改質器バーナ9に供給されて燃焼し改質反応に必
要な熱を改質器7に供給する。この場合でもし改質器の
温度が所定の値より下がる際には原料タンク1によるメ
タノールを第2の原料ポンプ5を介して改質器バーナ9
で同時に燃焼させる。
バーナ9および起動用バーナ11へのメタノールの供給
は、従来メタノールをスプレーで噴霧していたが、この
方式はメタノールの噴霧粒が大きいと不完全燃焼して燃
焼効率が悪く、排ガスが刺激臭を持つ欠点を有し、また
スプレー噴霧の機構上燃焼炎が長く燃焼室を小形にして
装置をコンパクトにするのに支障があった。これを解決
する方法としてメタノールを気化させて前記2ヶ所のバ
ーナ9,11に供給し燃焼を完全に行わせる方式が考えられ
る。例えば原料ポンプとバーナとのメタノール供給ライ
ンに電気ヒータ式気化器を設置して,メタノールを気化
する。しかしこのためには大きな電気エネルギーを必要
とし、別途外部よりの電源も必要となる。また改質器バ
ーナの排気熱を利用してメタノールを気化させる方式も
あるが、起動時には排気熱がなく改質器バーナが通常運
転している時以外は利用出来ないという欠点があった。
気エネルギーを必要としない、コンパクトにまとめられ
た起動用装置を備えた燃料電池発電装置を提供すること
を目的とする。
タンクより第1の原料ポンプを介してメタノール等のア
ルコール原料が供給される改質器と、この改質器により
前記原料が改質されて供給される燃料極およびファンに
よって空気が供給される空気極を備え、液冷媒で冷却さ
れる冷却板を内蔵した燃料電池スタックとよりなり、前
記改質器は前記原料タンクより第2の原料ポンプを介し
て原料が供給される改質器バーナを、前記燃料電池は前
記原料タンクより第3の原料ポンプを介して原料が供給
され前記液冷媒を加熱する起動用熱交換器の起動用バー
ナを有する燃料電池発電装置において、前記第2の原料
ポンプと前記改質器バーナとの間の原料供給ライン内
と、前記第3の原料ポンプと前記起動用バーナとの間の
原料供給ライン内とに前記原料と前記液冷媒との熱を交
換する第2と第3の熱交換器と、前記第3の熱交換器と
前記起動用バーナとの間の原料供給ラインに気化用ヒー
タと、前記燃料電池スタック内の冷却板の冷媒入口にス
タック用冷媒供給弁と、このスタック用冷媒供給弁の冷
媒入口と前記燃料電池スタック内の冷却板の冷媒出口と
を接続するバイパス通路と、このバイパス通路内にバイ
パス弁とを設けてなるものとする。
際し、まず原料タンクより第3の原料ポンプを介して供
給されるメタノールを小形蓄電池などの小電力でも稼動
できる気化用ヒータによってメタノールの沸点64℃以上
に加熱して気化し起動用バーナに供給する。ここで起動
バーナ用ファンから供給される空気と混合して燃焼し起
動用熱交換器を加熱する。この起動用熱交換器で加熱さ
れた液冷媒は液冷媒ポンプによって、第3の熱交換器
と、第2の熱交換器とを通りスタック用冷媒供給弁が閉
じられバイパス弁が開かれているバイパス通路を覆って
液冷媒ポンプを介して前記起動用熱交換器にもどる循環
をして前記第2,第3の熱交換器を加熱する。この第2,第
3の熱交換器が加熱されて所定の温度になると、気化用
ヒータの電源を切って停止させ、原料タンク1より第2,
第3の原料ポンプを介して第2,第3の熱交換器で加熱さ
れて気化したメタノールがそれぞれ改質器バーナと起動
用バーナに入り燃焼して改質器内触媒管と起動用熱交換
器内の液冷媒を加熱する。この液冷媒が所定の温度にな
ると前記バイパス弁を閉じてスタック用冷媒供給弁を開
き、液冷媒は燃料電池スタック内冷却板に供給されて燃
料電池スタックを加熱する。この燃料電池スタックが所
定の温度になると、改質器より加熱改質されて水素リッ
チになった燃料が燃料電池スタックの燃料室へ、ファン
によって供給される空気が空気室に入って発電に供され
る。運転が定常状態になって燃料電池スタックの燃料極
より出たオフガスが改質器バーナに供されて燃焼して改
質器バーナにメタノールを供する必要がない時は第2の
原料ポンプを停止してメタノールの供給を停止する。ま
た燃料電池スタック内で発電時発生する反応熱が冷却板
内の液冷媒を加熱して循環させていて、前記起動用バー
ナで起動用熱交換器を加熱する必要がなくなるので、第
3の原料ポンプを停止して起動用バーナへのメタノール
の供給を停止する。
この発明の実施例を示す系統図で第2図の従来例で示し
たものと同じ部位には同じ符号を付してある。原料タン
ク1より第3の原料ポンプ6を介して起動用熱交換器12
の起動用バーナ11にメタノールを供給するラインに第3
の熱交換器25と気化用ヒータ30とが配されてこの燃料電
池発電装置の起動にあたってまず気化用ヒータ30に電力
が入りメタノールの沸点約64℃以上になって気化したメ
タノールが起動用バーナ11に送られて燃焼に供される。
液冷媒ポンプ14によって循環させられる液冷媒は起動用
熱交換器12によって加熱されて循環し第3の熱交換器25
と第2の熱交換器24とでメタノールを加熱し、スタック
用冷媒供給弁を閉っているため、開いているバイパス弁
28のあるバイパス通路27を通って液冷媒ポンプ14にもど
る循環をする。この状態で第3の熱交換器と第2の熱交
換器との内部でメタノールが約64℃以上に昇温されると
メタノールは気化するので、気化用ヒータ30は運転を停
止し、起動用バーナ11には第3の熱交換器25で気化した
メタノールが、改質器バーナ9には第2の熱交換器24で
気化したメタノールがそれぞれ供給されて燃焼に供され
る。気化用ヒータが運転を停止するとスタック用冷媒供
給弁29が開き、バイパス弁28が閉じるので、熱せられた
冷媒体が燃料電池スタック15の冷却板21内を通流して液
冷媒ポンプ14にもどる循環をする。
されて原料であるメタノールは、水素リッチに改質され
て冷却板21によって前記のごとく温められている燃料電
池スタック15の燃料室18に供給され、発電に供される。
を通流し前記スタックの昇温と冷却をしている液冷媒の
熱を発電装置の起動時に利用して、起動用バーナや改質
器バーナに供給するメタノールと熱交換してメタノール
を気化するので、液対液の効率よい熱の交換伝達ができ
て装置全体を小形軽量に設計することができる。また液
冷媒の昇温時には、前述のごとくバイパス弁を開いたバ
イパス通路を、液冷媒が通流して昇温している短時間の
み気化用ヒータを使用するので、使用電力量が少なくて
すみ、電源に小形蓄電池も利用できて装置を簡便ならし
める。またメタノールを気化するとき与える熱源の温度
が高すぎると(約300〜400℃)、メタノールが熱分解で
炭化して配管を詰まらせる事があるが、燃料電池スタッ
クの昇温と冷却とに使用している液冷媒の温度は燃料電
池スタックの運転温度を約200℃を超えることはなくメ
タノールを熱分解させることはない。
えた燃料電池発電装置の系統図、第2図は従来例になる
燃料電池発電装置の系統図である。 1:原料タンク、5:第2の原料ポンプ、6:第3の原料ポン
プ、7:改質器、9:改質器バーナ、11:起動用バーナ、12:
起動用熱交換器、14:液冷媒ポンプ、15:燃料電池スタッ
ク、21:冷却板、24:第2の熱交換器、25:第3の熱交換
器、27:バイパス通路、28:バイパス弁、29:スタック用
冷媒供給弁、30:気化用ヒータ。
Claims (1)
- 【請求項1】原料タンクより第1の原料ポンプを介して
メタノール等のアルコール原料が供給される改質器と、
この改質器により前記原料が改質されて供給される燃料
極およびファンによって空気が供給される空気極を備
え、液冷媒で冷却される冷却板を内蔵した燃料電池スタ
ックとよりなり、前記改質器は前記原料タンクより第2
の原料ポンプを介して原料が供給される改質器バーナ
を、前記燃料電池は前記原料タンクより第3の原料ポン
プを介して原料が供給され前記液冷媒を加熱する起動用
熱交換器の起動用バーナを有する燃料電池発電装置にお
いて、前記第2の原料ポンプと前記改質器バーナとの間
の原料供給ライン内と、前記第3の原料ポンプと前記起
動用バーナとの間の原料供給ライン内とに前記原料と前
記液冷媒との熱を交換する第2と第3の熱交換器と、前
記第3の熱交換器と前記起動用バーナとの間の原料供給
ラインに気化用ヒータと、前記燃料電池スタック内の冷
却板の冷媒入口にスタック用冷媒供給弁と、このスタッ
ク用冷媒供給弁の冷媒入口と前記燃料電池スタック内の
冷却板の冷媒出口とを接続するバイパス通路と、このバ
イパス通路内にバイパス弁とを設けてなることを特徴と
する燃料電池発電装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1016796A JPH0828228B2 (ja) | 1989-01-26 | 1989-01-26 | 燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1016796A JPH0828228B2 (ja) | 1989-01-26 | 1989-01-26 | 燃料電池発電装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02197057A JPH02197057A (ja) | 1990-08-03 |
JPH0828228B2 true JPH0828228B2 (ja) | 1996-03-21 |
Family
ID=11926126
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1016796A Expired - Lifetime JPH0828228B2 (ja) | 1989-01-26 | 1989-01-26 | 燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0828228B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
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-
1989
- 1989-01-26 JP JP1016796A patent/JPH0828228B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050119 |
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A521 | Written amendment |
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