JPS58165273A - 燃料電池の発電方法 - Google Patents
燃料電池の発電方法Info
- Publication number
- JPS58165273A JPS58165273A JP57047320A JP4732082A JPS58165273A JP S58165273 A JPS58165273 A JP S58165273A JP 57047320 A JP57047320 A JP 57047320A JP 4732082 A JP4732082 A JP 4732082A JP S58165273 A JPS58165273 A JP S58165273A
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- JP
- Japan
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- fuel cell
- power generation
- fuel
- steam
- reformer
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- 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
-
- 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
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04029—Heat exchange using liquids
-
- 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
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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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】
本発明は、燃料、たとえばメタンを主成分とする天然ガ
スを水蒸気改質して水素燃料ガスを作り。
スを水蒸気改質して水素燃料ガスを作り。
これを水素−酸素（空気）型燃料電池に供給して電力を
得るような燃料電池発電方法の改良に関する。
得るような燃料電池発電方法の改良に関する。
燃料電池の発電効率を上げるため、近時、燃料電池の操
作圧力は、１〜８ Ｋｐ／ｄＧ と加圧の方向にあり
、燃料電池に供給される空気は圧縮機により昇圧されて
いる。
作圧力は、１〜８ Ｋｐ／ｄＧ と加圧の方向にあり
、燃料電池に供給される空気は圧縮機により昇圧されて
いる。
本発明は圧縮機の駆動用動力を有効に回収し、もって、
燃料電池発電システムの効率を上げることを目的とする
。
燃料電池発電システムの効率を上げることを目的とする
。
従来、加圧型の燃料電池発電システムにおいては、空気
圧縮機と排熱回収タービンとを同軸に設け、水蒸気改質
器からの燃焼排ガスを排熱回収タービンに導き、もって
空気圧縮機の駆動用動力を回収することが行われていた
。
圧縮機と排熱回収タービンとを同軸に設け、水蒸気改質
器からの燃焼排ガスを排熱回収タービンに導き、もって
空気圧縮機の駆動用動力を回収することが行われていた
。
この場合、燃料電池冷却用の水から得られるスチームは
改質用スチームとして用い％過剰分は冷却器で凝縮させ
ていた。
改質用スチームとして用い％過剰分は冷却器で凝縮させ
ていた。
本発明は上記スチームの有効利用を図るものであって、
本発明は、 （１）改質装置において、燃料をスチームにより改質し
て水素燃料を得、 （２）該水素燃料と、排熱回収タービンを備えた圧縮機
により昇圧された空気とを原料とする燃料電池において
発電を行い、 （３）発電に使用された後の水素燃料と空気を、前記改
質装置において燃焼させることにより改質反応の熱源と
して用い、 （４）発生した燃焼排ガスを排熱回収タービンに供給す
ることよりなる燃料電池の発電方法において、燃料電池
の水冷却手段により発生するスチームのうち、少なくと
もニ一部を改質装置から発生する燃焼排ガスと共１：忙
排熱回収タービンに供給することを特徴ど：：ｊる燃料
電池の発電方１：。
本発明は、 （１）改質装置において、燃料をスチームにより改質し
て水素燃料を得、 （２）該水素燃料と、排熱回収タービンを備えた圧縮機
により昇圧された空気とを原料とする燃料電池において
発電を行い、 （３）発電に使用された後の水素燃料と空気を、前記改
質装置において燃焼させることにより改質反応の熱源と
して用い、 （４）発生した燃焼排ガスを排熱回収タービンに供給す
ることよりなる燃料電池の発電方法において、燃料電池
の水冷却手段により発生するスチームのうち、少なくと
もニ一部を改質装置から発生する燃焼排ガスと共１：忙
排熱回収タービンに供給することを特徴ど：：ｊる燃料
電池の発電方１：。
法を提供するものであｌあ。
なお、本発明および上記従来技術と異なり、燃料電池の
冷却手段を経て発生したスチームを空気圧縮機駆動用タ
ービンの熱源とする方法が、例えこの方法では、燃料電
池から発生するスチーム量に制限があること、ならびに
発生スチーム圧力にも制限があることより、たとえ、ス
チームを加熱するとしても、排熱回収タービンでの回収
動力には限りがある。このため、圧縮空気圧を高めるこ
とが困難なので燃料電池の効率を高めることができない
。
冷却手段を経て発生したスチームを空気圧縮機駆動用タ
ービンの熱源とする方法が、例えこの方法では、燃料電
池から発生するスチーム量に制限があること、ならびに
発生スチーム圧力にも制限があることより、たとえ、ス
チームを加熱するとしても、排熱回収タービンでの回収
動力には限りがある。このため、圧縮空気圧を高めるこ
とが困難なので燃料電池の効率を高めることができない
。
次に図面に基づき本発明を説明する。
第１図は、本発明の発電方法を示すフローシートであり
、改質装置４、燃料電池８、圧縮機２２および排熱回収
タービン４ｏが主な構成機器である。
、改質装置４、燃料電池８、圧縮機２２および排熱回収
タービン４ｏが主な構成機器である。
改質装置４は夫々公知の水蒸気改質器、高温変成器およ
び低温、変成器より構成されており、ここにて、燃料２
（１天然ガス）と後述する燃料改質用ヘチー・とのＪｌ
ｌｌｌ、ｊ応により得られた水素を主成分とするガスは
ライン６を経て燃料電池８の燃料室１゜に送られる。
び低温、変成器より構成されており、ここにて、燃料２
（１天然ガス）と後述する燃料改質用ヘチー・とのＪｌ
ｌｌｌ、ｊ応により得られた水素を主成分とするガスは
ライン６を経て燃料電池８の燃料室１゜に送られる。
燃料電池８は、水素−酸素（空気）型の燃料電池であり
、電極１６により、燃料室１０、空気室１２および電解
液室１４にセパレートされ、更に電池の発熱を制御する
だめの電池冷却器６２により構成されている。符号１８
は直流・交流変換器を示している。
、電極１６により、燃料室１０、空気室１２および電解
液室１４にセパレートされ、更に電池の発熱を制御する
だめの電池冷却器６２により構成されている。符号１８
は直流・交流変換器を示している。
燃料電池８の空気室１２には、圧縮機２２により空気２
０が昇圧されて送られ、前記水素ガスとの反応により発
電が行われる。
０が昇圧されて送られ、前記水素ガスとの反応により発
電が行われる。
反応を終了した水素ガス２６と、空気２４は共に改質装
置４に送られ燃焼させることにより改質反応の熱源とし
て利用され、前記改質反応が進められる。改質反応に必
要なスチームは、燃料電池の発熱を制御する為に用いら
れる補給水３０が、電池冷却器３２’！に経る間に蒸発
して得られるスチーム６４の一部が用いられる。
置４に送られ燃焼させることにより改質反応の熱源とし
て利用され、前記改質反応が進められる。改質反応に必
要なスチームは、燃料電池の発熱を制御する為に用いら
れる補給水３０が、電池冷却器３２’！に経る間に蒸発
して得られるスチーム６４の一部が用いられる。
改質装置からの燃焼排ガス６６は排熱回収タービン４０
の駆動用動力として使用されこれと同軸の圧縮機２２を
駆動する。
の駆動用動力として使用されこれと同軸の圧縮機２２を
駆動する。
これ壕で述べてきたプロ七スにおいて、従来の例では、
圧縮機２２の動力としては、燃焼排ガス６６だけでは不
十分となるので、補助燃料（点線ライン６として図示）
ヲラインパーナ等の燃焼器（図示せず）で燃焼させ、得
られた排ガスを排熱回収タービンに送給することにより
、その不足量を補っていた。
圧縮機２２の動力としては、燃焼排ガス６６だけでは不
十分となるので、補助燃料（点線ライン６として図示）
ヲラインパーナ等の燃焼器（図示せず）で燃焼させ、得
られた排ガスを排熱回収タービンに送給することにより
、その不足量を補っていた。
本発明による方法では、このような補助燃料を使用する
ことなく、電池冷却器６２より発生した大量のスチーム
３４のうち燃料改質用スチーム分を差し引いた余剰のス
チーム６８を排熱回収タービン４０に供給することによ
り実施される。
ことなく、電池冷却器６２より発生した大量のスチーム
３４のうち燃料改質用スチーム分を差し引いた余剰のス
チーム６８を排熱回収タービン４０に供給することによ
り実施される。
最後に本発明の効果について述べれば以下の如くである
。
。
本発明による発電方法を１，０ＯＯＫＷの発電を目的ど
して設計した。水蒸気改質用燃料として天然ガス（メタ
ン８８％、その他エタン、プロパン）８、０６ Ｋｇ−
ｍｏ Ｉ ／Ｈｒと、燃料電池の発熱を押える為に補給
水として水１，１０８Ｋｐ／Ｈｒが必要であり、この補
給水が燃料電池の冷却に使用されることに伴って蒸発し
て得られたスチーム１，１０８Ｋｐ／Ｈｒのうち５２５
Ｋｐ／Ｈｒ ２水蒸気改質用スチームとじて使用し、残
り５８５に９／Ｈｒ ２燃焼排ガス６６と共に排熱回収
タービン４０へ供給し使用する。
して設計した。水蒸気改質用燃料として天然ガス（メタ
ン８８％、その他エタン、プロパン）８、０６ Ｋｇ−
ｍｏ Ｉ ／Ｈｒと、燃料電池の発熱を押える為に補給
水として水１，１０８Ｋｐ／Ｈｒが必要であり、この補
給水が燃料電池の冷却に使用されることに伴って蒸発し
て得られたスチーム１，１０８Ｋｐ／Ｈｒのうち５２５
Ｋｐ／Ｈｒ ２水蒸気改質用スチームとじて使用し、残
り５８５に９／Ｈｒ ２燃焼排ガス６６と共に排熱回収
タービン４０へ供給し使用する。
排熱回収タービンにより駆動される圧縮機により、圧力
３．５ Ｋｙ／ｃａＧの空気１２６．７に９・ｍｏｌ／
Ｈ’？：得ることができる。
３．５ Ｋｙ／ｃａＧの空気１２６．７に９・ｍｏｌ／
Ｈ’？：得ることができる。
これに対して、前述した従来技術により、同様の１．
ＯＯＯＫＷの発電を行うとすると、圧縮機により圧力３
．５ Ｋｙ／ｃｒｉｌ Ｇの空気１２６．７ Ｋ９・ｍ
ｏｌ／Ｉ（ｒを得る為には、補時燃料として天然ガス０
．４５ Ｋｙ・ｍｏｌ／Ｈｒを必要とする。
ＯＯＯＫＷの発電を行うとすると、圧縮機により圧力３
．５ Ｋｙ／ｃｒｉｌ Ｇの空気１２６．７ Ｋ９・ｍ
ｏｌ／Ｉ（ｒを得る為には、補時燃料として天然ガス０
．４５ Ｋｙ・ｍｏｌ／Ｈｒを必要とする。
以上の比較から、本発明によれば補助燃料を全く必要と
しないことがわかる。
しないことがわかる。
また、上記２例の発電効率を計算すると、従来技術のも
のが３２８％であるのに対し、本発明によれば４２．０
％となり、２％強にも及ぶ発電効率の向上を達成できる
こととなる。
のが３２８％であるのに対し、本発明によれば４２．０
％となり、２％強にも及ぶ発電効率の向上を達成できる
こととなる。
第１図は、本発明の発電方法を示すフローシートである
。但し、図中の点線ライン３は従来技術における補助燃
料の経路である。 ４：改質装置、 ８：燃料電池、 ２２：圧縮機４０
：排熱回収タービン 特許出願人 富士電機製造株式会社 日揮株式会社 代理人 弁理士 伊 東 辰 雄 伊 東 哲 也 １゜ □。
。但し、図中の点線ライン３は従来技術における補助燃
料の経路である。 ４：改質装置、 ８：燃料電池、 ２２：圧縮機４０
：排熱回収タービン 特許出願人 富士電機製造株式会社 日揮株式会社 代理人 弁理士 伊 東 辰 雄 伊 東 哲 也 １゜ □。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、（１）改質装置において、惨料金スチームにより改
質して水素燃料を得、 （２）該水素燃料と、排熱回収タービンを備えた圧縮機
により昇圧された空気とを原料とする燃料電池において
発電を行い、 （３）発電に使用された後の水素燃料と空気を、前記改
質装置において燃焼させることにより改質反応の熱源と
して用い、 （４）発生した燃焼排ガスを排熱回収タービンに供給す
ることよりなる燃料電池の発電方法において、燃料電池
の水冷却手段により発生するスチームのうち、少なくと
も一部を改質装置から発生する燃焼排ガスと共に排熱回
収タービンに供給することを特徴とする燃料電池の発電
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57047320A JPS58165273A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | 燃料電池の発電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57047320A JPS58165273A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | 燃料電池の発電方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58165273A true JPS58165273A (ja) | 1983-09-30 |
| JPH0358154B2 JPH0358154B2 (ja) | 1991-09-04 |
Family
ID=12771980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57047320A Granted JPS58165273A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | 燃料電池の発電方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58165273A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60115172A (ja) * | 1983-11-25 | 1985-06-21 | Toshiba Corp | 燃料電池発電システム |
| JPS63195335A (ja) * | 1987-02-06 | 1988-08-12 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池発電システム |
| WO2001095409A3 (en) * | 2000-05-31 | 2003-03-13 | Nuvera Fuel Cells | Joint-cycle high-efficiency fuel cell system with power generating turbine |
| US6817182B2 (en) | 2001-12-05 | 2004-11-16 | Lawrence G. Clawson | High-efficiency Otto cycle engine with power generating expander |
| US6916564B2 (en) | 2000-05-31 | 2005-07-12 | Nuvera Fuel Cells, Inc. | High-efficiency fuel cell power system with power generating expander |
| US7434547B2 (en) | 2004-06-11 | 2008-10-14 | Nuvera Fuel Cells, Inc. | Fuel fired hydrogen generator |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51104541A (ja) * | 1975-02-12 | 1976-09-16 | United Technologies Corp | |
| JPS5736784A (en) * | 1980-08-16 | 1982-02-27 | Mitsui Toatsu Chem Inc | Method of effectively utilizing exhaust gas in fuel-cell power generation device, and system for that |
-
1982
- 1982-03-26 JP JP57047320A patent/JPS58165273A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51104541A (ja) * | 1975-02-12 | 1976-09-16 | United Technologies Corp | |
| JPS5736784A (en) * | 1980-08-16 | 1982-02-27 | Mitsui Toatsu Chem Inc | Method of effectively utilizing exhaust gas in fuel-cell power generation device, and system for that |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60115172A (ja) * | 1983-11-25 | 1985-06-21 | Toshiba Corp | 燃料電池発電システム |
| JPS63195335A (ja) * | 1987-02-06 | 1988-08-12 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池発電システム |
| WO2001095409A3 (en) * | 2000-05-31 | 2003-03-13 | Nuvera Fuel Cells | Joint-cycle high-efficiency fuel cell system with power generating turbine |
| US6916564B2 (en) | 2000-05-31 | 2005-07-12 | Nuvera Fuel Cells, Inc. | High-efficiency fuel cell power system with power generating expander |
| US6921595B2 (en) | 2000-05-31 | 2005-07-26 | Nuvera Fuel Cells, Inc. | Joint-cycle high-efficiency fuel cell system with power generating turbine |
| US6817182B2 (en) | 2001-12-05 | 2004-11-16 | Lawrence G. Clawson | High-efficiency Otto cycle engine with power generating expander |
| US7062915B2 (en) | 2001-12-05 | 2006-06-20 | Clawson Lawrence G | High-efficiency otto cycle engine with power generating expander |
| US7434547B2 (en) | 2004-06-11 | 2008-10-14 | Nuvera Fuel Cells, Inc. | Fuel fired hydrogen generator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0358154B2 (ja) | 1991-09-04 |
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