JPH0354433B2 - - Google Patents
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- JPH0354433B2 JPH0354433B2 JP57214244A JP21424482A JPH0354433B2 JP H0354433 B2 JPH0354433 B2 JP H0354433B2 JP 57214244 A JP57214244 A JP 57214244A JP 21424482 A JP21424482 A JP 21424482A JP H0354433 B2 JPH0354433 B2 JP H0354433B2
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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
-
- 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
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- 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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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、燃料電池運転時に低温シフトコン
バータと燃料電池とを保護する機構を設けた燃料
電池発電システムに関する。
バータと燃料電池とを保護する機構を設けた燃料
電池発電システムに関する。
第１図は従来の燃料電池発電システムの構成図
を示したものである。
を示したものである。
燃料電池１には燃料ガスとして水素が供給され
るが、この燃料ガスは改質器２および高温シフト
コンバータ４、低温シフトコンバータ４′を介し
て供給されるようになつている。改質器２には燃
料ガスと水蒸気とを主成分とする混合ガスＡが供
給され、ここで水素と一酸化炭素等を含むガスＢ
へと改質されて高温シフトコンバータ４へ送られ
る。高温シフトコンバータ４では、改質ガスＢ中
に含まれる一酸化炭素の大部分を二酸化炭素の水
素とに変換して、この改質ガスＢよりもさらに水
素の含有量の多い水素リツチガスB′として低温
シフトコンバータ４′へ送る。この低温シフトコ
ンバータ４′では、水素リツチガスB′中の残存一
酸化炭素が二酸化炭素と水素とに変換されるた
め、残留一酸化炭素の濃度は数パーセント以下に
低減する。このようにして低温シフトコンバータ
４′を出た燃料ガスＣは、燃料電池１へと供給さ
れ、ここで別途経路Ｘから供給された空気と接触
して発電がおこなわれる。空気は経路Ｘから燃料
電池１を経て経路Ｙへと排出される。
るが、この燃料ガスは改質器２および高温シフト
コンバータ４、低温シフトコンバータ４′を介し
て供給されるようになつている。改質器２には燃
料ガスと水蒸気とを主成分とする混合ガスＡが供
給され、ここで水素と一酸化炭素等を含むガスＢ
へと改質されて高温シフトコンバータ４へ送られ
る。高温シフトコンバータ４では、改質ガスＢ中
に含まれる一酸化炭素の大部分を二酸化炭素の水
素とに変換して、この改質ガスＢよりもさらに水
素の含有量の多い水素リツチガスB′として低温
シフトコンバータ４′へ送る。この低温シフトコ
ンバータ４′では、水素リツチガスB′中の残存一
酸化炭素が二酸化炭素と水素とに変換されるた
め、残留一酸化炭素の濃度は数パーセント以下に
低減する。このようにして低温シフトコンバータ
４′を出た燃料ガスＣは、燃料電池１へと供給さ
れ、ここで別途経路Ｘから供給された空気と接触
して発電がおこなわれる。空気は経路Ｘから燃料
電池１を経て経路Ｙへと排出される。
一方、発電に使われた燃料ガスは燃料電池１か
ら排出されて、経路Ｄを通つて改質器バーナ３へ
と供給され、ここで別途経路Ｚから供給された空
気と混合されて燃焼し、前記混合ガスＡの改質に
必要な熱を改質器２へと供給する。
ら排出されて、経路Ｄを通つて改質器バーナ３へ
と供給され、ここで別途経路Ｚから供給された空
気と混合されて燃焼し、前記混合ガスＡの改質に
必要な熱を改質器２へと供給する。
なお低温シフトコンバータ４′から排出される
燃料ガスＣ中の一酸化炭素濃度を数パーセント以
下に下げる理由は、一酸化炭素が下流にある燃料
電池１の電極触媒を被毒させ、触媒活性を低下さ
せるのを防ぐためである。高温シフトコンバータ
４と低温シフトコンバータ４′内では共に、CO＋
H2OCO2＋H2の反応がおこり、一酸化炭素と
水蒸気とから二酸化炭素と水素とが生成されて、
その際反応熱が発生する。
燃料ガスＣ中の一酸化炭素濃度を数パーセント以
下に下げる理由は、一酸化炭素が下流にある燃料
電池１の電極触媒を被毒させ、触媒活性を低下さ
せるのを防ぐためである。高温シフトコンバータ
４と低温シフトコンバータ４′内では共に、CO＋
H2OCO2＋H2の反応がおこり、一酸化炭素と
水蒸気とから二酸化炭素と水素とが生成されて、
その際反応熱が発生する。
また高温シフトコンバータ４′と低温シフトコ
ンバータ４′には上記の反応を速やかにおこなわ
せるための反応触媒が充填されており、高温シフ
トコンバータ４には活性は低いが安価で大量処理
に適した触媒が、低温シフトコンバータ４′には
高価だが活性が高く少量処理に適した触媒がそれ
ぞれ用いられている。
ンバータ４′には上記の反応を速やかにおこなわ
せるための反応触媒が充填されており、高温シフ
トコンバータ４には活性は低いが安価で大量処理
に適した触媒が、低温シフトコンバータ４′には
高価だが活性が高く少量処理に適した触媒がそれ
ぞれ用いられている。
このような従来の燃料電池発電システムにおい
て、起動、停止および異常時等に改質器２や高温
シフトコンバータ４の反応条件が安定しないた
め、低温シフトコンバータ４′の一酸化炭素処理
能力を超える量の一酸化炭素を含む燃料ガスが低
温シフトコンバータ４′へ供給されると、低温シ
フトコンバータ４′は高活性な触媒を用いている
ため反応が急激に進行し、急な発熱がおきて触媒
に損傷を与えたり、極端な場合には低温シフトコ
ンバータ４′自体を破壊してしまうことがある。
て、起動、停止および異常時等に改質器２や高温
シフトコンバータ４の反応条件が安定しないた
め、低温シフトコンバータ４′の一酸化炭素処理
能力を超える量の一酸化炭素を含む燃料ガスが低
温シフトコンバータ４′へ供給されると、低温シ
フトコンバータ４′は高活性な触媒を用いている
ため反応が急激に進行し、急な発熱がおきて触媒
に損傷を与えたり、極端な場合には低温シフトコ
ンバータ４′自体を破壊してしまうことがある。
このような事態を防止するために、従来の燃料
電池発電システムでは、改質器２へ供給する燃料
ガスと水蒸気との混合ガスＡを減少させて、低温
シフトコンバータ４′へ供給される一酸化炭素の
量を減らすか、低温シフトコンバータ４′自体を
冷却するかの方法しか無かつた。
電池発電システムでは、改質器２へ供給する燃料
ガスと水蒸気との混合ガスＡを減少させて、低温
シフトコンバータ４′へ供給される一酸化炭素の
量を減らすか、低温シフトコンバータ４′自体を
冷却するかの方法しか無かつた。
このような方法は本質的に低温シフトコンバー
タ４′とこれに続く燃料電池１の保護を十分に果
すことができないという欠点を有していた。
タ４′とこれに続く燃料電池１の保護を十分に果
すことができないという欠点を有していた。
この発明の目的は、低温シフトコンバータや燃
料電池を構成する触媒の性能低下の原因となる一
酸化炭素の濃度が増加した場合でも、低温シフト
コンバータと燃料電池とを有効に保護することの
できる燃料電池発電システムを提供するにある。
料電池を構成する触媒の性能低下の原因となる一
酸化炭素の濃度が増加した場合でも、低温シフト
コンバータと燃料電池とを有効に保護することの
できる燃料電池発電システムを提供するにある。
この発明では上記目的を達成するために、改質
器を介して供給される燃料ガス中の一酸化炭素の
大部分を二酸化炭素に変換する高温シフトコンバ
ータと、この高温コンバータから供給される前記
燃料ガス中の残存一酸化炭素を二酸化炭素に変換
して許容値以下の一酸化炭素を含む水素リツチガ
スとして燃料電池に供給する低温シフトコンバー
タと、前記高温シフトコンバータのガス排出口と
前記低温シフトコンバータのガス流入口とを結ぶ
連結流路とを有してなる燃料電池発電システムに
おいて、前記残存一酸化炭素の量を検出するガス
分析計と、前記連結流路を分岐するバイパス流路
と、前記連結流路を流れる前記燃料ガスを前記バ
イパス流路に切換えて流すガス切換え手段とを設
け、前記残存一酸化炭素の量が一定の値を超えた
時に前記ガス分析計の出力信号に応答して前記ガ
ス切換え手段を動作させ前記燃料ガスを前記バイ
パス流路に流すようにした事を特徴とする。
器を介して供給される燃料ガス中の一酸化炭素の
大部分を二酸化炭素に変換する高温シフトコンバ
ータと、この高温コンバータから供給される前記
燃料ガス中の残存一酸化炭素を二酸化炭素に変換
して許容値以下の一酸化炭素を含む水素リツチガ
スとして燃料電池に供給する低温シフトコンバー
タと、前記高温シフトコンバータのガス排出口と
前記低温シフトコンバータのガス流入口とを結ぶ
連結流路とを有してなる燃料電池発電システムに
おいて、前記残存一酸化炭素の量を検出するガス
分析計と、前記連結流路を分岐するバイパス流路
と、前記連結流路を流れる前記燃料ガスを前記バ
イパス流路に切換えて流すガス切換え手段とを設
け、前記残存一酸化炭素の量が一定の値を超えた
時に前記ガス分析計の出力信号に応答して前記ガ
ス切換え手段を動作させ前記燃料ガスを前記バイ
パス流路に流すようにした事を特徴とする。
以下この発明を実施例に基づいて詳細に説明す
る。
る。
第２図はこの発明の一実施例を示す燃料電池発
電システムの構成図である。なお以下の図面にお
いて第１図に示したと同一部分には同一符号を付
してその説明を省略する。
電システムの構成図である。なお以下の図面にお
いて第１図に示したと同一部分には同一符号を付
してその説明を省略する。
従来の発電システムでは、高温シフトコンバー
タ４と低温シフトコンバータ４′とを結ぶ連結流
路には何ら付属物を設置していなかつたが、第２
図に示した実施例では、この連結流路を分岐する
バイパス流路Ｅと、この連結流路内にあつて高温
シフトコンバータ４からの排出ガス中の残存一酸
化炭素の量を検出するガス分析計５を設け、さら
にこの連結流路とバイパス流路Ｅとを切り換える
ための弁６および弁７を設けている。
タ４と低温シフトコンバータ４′とを結ぶ連結流
路には何ら付属物を設置していなかつたが、第２
図に示した実施例では、この連結流路を分岐する
バイパス流路Ｅと、この連結流路内にあつて高温
シフトコンバータ４からの排出ガス中の残存一酸
化炭素の量を検出するガス分析計５を設け、さら
にこの連結流路とバイパス流路Ｅとを切り換える
ための弁６および弁７を設けている。
このように構成することにより、高温シフトコ
ンバータ４の下流に設置されたガス分析計５の信
号に応じて、燃料ガスを常時は弁６を開放し、弁
７を閉じることによつて低温シフトコンバータ
４′に供給するが、異常時にはガス分析計５の出
力信号に応答して弁６を閉じ弁７を開いてバイパ
ス流路Ｅに燃料ガスをバイパスするように動作さ
せる。この弁６および弁７の開閉動作は連動して
おり、一方が開いている時には他方が閉じている
関係を保つて動作する。この弁６および弁７の開
閉信号はガス分析計５が燃料ガスB′中の一酸化
炭素の量を検出してこの検出値が一定の値を超え
た時に発せられる。ここで一定の値とは低温シフ
トコンバータ４′や燃料電池１の特性を維持する
上で望ましくない値の一酸化炭素濃度である。
ンバータ４の下流に設置されたガス分析計５の信
号に応じて、燃料ガスを常時は弁６を開放し、弁
７を閉じることによつて低温シフトコンバータ
４′に供給するが、異常時にはガス分析計５の出
力信号に応答して弁６を閉じ弁７を開いてバイパ
ス流路Ｅに燃料ガスをバイパスするように動作さ
せる。この弁６および弁７の開閉動作は連動して
おり、一方が開いている時には他方が閉じている
関係を保つて動作する。この弁６および弁７の開
閉信号はガス分析計５が燃料ガスB′中の一酸化
炭素の量を検出してこの検出値が一定の値を超え
た時に発せられる。ここで一定の値とは低温シフ
トコンバータ４′や燃料電池１の特性を維持する
上で望ましくない値の一酸化炭素濃度である。
第３図はこの発明の他の実施例を示した構成図
である。バイパス流路Ｅ内に構造体８を挿入した
点が第２図の実施例と異る。この構造体８は所定
の流路体積と流路抵抗とを有するような構造にな
つており、この流路体積と流路抵抗とは、低温シ
フトコンバータ４′と燃料電池１とを通つて燃料
ガスが流れる場合のそれに等しくなるように定め
られている。このような構造体８をバイパス流路
Ｅ内に介挿することにより、流路切換えに際して
の圧力変動を極少化することができる。なお構造
体８としてはしぼり弁と体積要素を有する容器を
組み合せて構成することができる。
である。バイパス流路Ｅ内に構造体８を挿入した
点が第２図の実施例と異る。この構造体８は所定
の流路体積と流路抵抗とを有するような構造にな
つており、この流路体積と流路抵抗とは、低温シ
フトコンバータ４′と燃料電池１とを通つて燃料
ガスが流れる場合のそれに等しくなるように定め
られている。このような構造体８をバイパス流路
Ｅ内に介挿することにより、流路切換えに際して
の圧力変動を極少化することができる。なお構造
体８としてはしぼり弁と体積要素を有する容器を
組み合せて構成することができる。
第４図はこの発明のさらに他の実施例を示した
構成図である。第２図および第３図で用いた弁６
および弁７のかわりに、連結流路とバイパス流路
との分岐部に三方弁９を設け、この三方弁９をガ
ス分析計５の出力信号に応じて切り換えるように
したもので、その動作は第２図第３図の場合と同
様に、高温シフトコンバータ４から排出される燃
料ガスB′が低温シフトコンバータ４′に流れる
か、バイパス流路Ｅに流れるかを択一的に切り換
える動作をする。
構成図である。第２図および第３図で用いた弁６
および弁７のかわりに、連結流路とバイパス流路
との分岐部に三方弁９を設け、この三方弁９をガ
ス分析計５の出力信号に応じて切り換えるように
したもので、その動作は第２図第３図の場合と同
様に、高温シフトコンバータ４から排出される燃
料ガスB′が低温シフトコンバータ４′に流れる
か、バイパス流路Ｅに流れるかを択一的に切り換
える動作をする。
以上実施例に基づいて説明したように、この発
明では高温シフトコンバータから排出される燃料
ガス中の一酸化炭素濃度を検出するガス分析計
と、このガス分析計の出力信号に応答して燃料ガ
スの流路を燃料電池への流路からバイパス流路へ
切り換えるガス切り換え手段を設けたので、発電
システムの起動時、停止時、非定常時および異常
時等における改質器および高温シフトコンバータ
の不安定動作による燃料ガス中の一酸化炭素濃度
の上昇があつても、これによる低温シフトコンバ
ータや燃料電池の特性劣化や破壊を防ぐことがで
きるという利点を有している。
明では高温シフトコンバータから排出される燃料
ガス中の一酸化炭素濃度を検出するガス分析計
と、このガス分析計の出力信号に応答して燃料ガ
スの流路を燃料電池への流路からバイパス流路へ
切り換えるガス切り換え手段を設けたので、発電
システムの起動時、停止時、非定常時および異常
時等における改質器および高温シフトコンバータ
の不安定動作による燃料ガス中の一酸化炭素濃度
の上昇があつても、これによる低温シフトコンバ
ータや燃料電池の特性劣化や破壊を防ぐことがで
きるという利点を有している。
第１図は従来の燃料電池発電システムの構成を
示す図、第２図、第３図、第４図はそれぞれこの
発明の実施例を示す構成図である。 １……燃料電池、２……改質器、４……高温シ
フトコンバータ、４′……低温シフトコンバータ、
５……ガス分析計、６……弁、７……弁、８……
構造体。
示す図、第２図、第３図、第４図はそれぞれこの
発明の実施例を示す構成図である。 １……燃料電池、２……改質器、４……高温シ
フトコンバータ、４′……低温シフトコンバータ、
５……ガス分析計、６……弁、７……弁、８……
構造体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 改質器を介して供給される燃料ガス中の一酸
化炭素の大部分を二酸化炭素に変換する高温シフ
トコンバータと、この高温コンバータから供給さ
れる前記燃料ガス中の残存一酸化炭素を二酸化炭
素に変換して許容値以下の一酸化炭素を含む水素
リツチガスとして燃料電池に供給する低温シフト
コンバータと、前記高温シフトコンバータのガス
排出口と前記低温シフトコンバータのガス流入口
とを結ぶ連結流路とを有してなる燃料電池発電シ
ステムにおいて、前記残存一酸化炭素の量を検出
するガス分析計と、前記連結流路を分岐するバイ
パス流路と、前記連結流路を流れる前記燃料ガス
を前記バイパス流路に切換えて流すガス切換え手
段とを設け、前記残存一酸化炭素の量が一定の値
を超えた時に前記ガス分析計の出力信号に応答し
て前記ガス切換え手段を動作させ前記燃料ガスを
前記バイパス流路に流すようにしたことを特徴と
する燃料電池発電システム。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の燃料電池発電シ
ステムにおいて、前記ガス切換え手段が、前記連
結流路に設けられた第１の開閉弁と、前記バイパ
ス流路に設けられかつ前記第１の開閉弁と連動し
て動作する第２の開閉弁とから成ることを特徴と
する燃料電池発電システム。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の燃料電池発電シ
ステムにおいて、前記ガス切換え手段が、前記連
結流路と前記バイパス流路との分岐部に設けられ
た三方弁で成ることを特徴とする燃料電池発電シ
ステム。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の燃料電池発電シ
ステムにおいて、前記バイパス流路は、その流路
中に所望の流路体積と流路抵抗とを有する構造体
を含む事を特徴とする燃料電池発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57214244A JPS59105275A (ja) | 1982-12-07 | 1982-12-07 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57214244A JPS59105275A (ja) | 1982-12-07 | 1982-12-07 | 燃料電池発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59105275A JPS59105275A (ja) | 1984-06-18 |
| JPH0354433B2 true JPH0354433B2 (ja) | 1991-08-20 |
Family
ID=16652561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57214244A Granted JPS59105275A (ja) | 1982-12-07 | 1982-12-07 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59105275A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6180768A (ja) * | 1984-09-28 | 1986-04-24 | Hitachi Ltd | 燃料電池システム |
| JPS6345766A (ja) * | 1986-08-13 | 1988-02-26 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池発電装置 |
| JP2835182B2 (ja) * | 1990-01-18 | 1998-12-14 | 株式会社東芝 | 気相反応に用いる触媒反応装置 |
| JPWO2002026620A1 (ja) * | 2000-09-27 | 2004-02-05 | 松下電器産業株式会社 | 水素生成装置 |
| KR100619776B1 (ko) | 2005-03-04 | 2006-09-11 | 엘지전자 주식회사 | 일산화탄소 희석장치를 구비한 연료전지 및 그 구동방법 |
| KR100619777B1 (ko) | 2005-03-04 | 2006-09-06 | 엘지전자 주식회사 | 개질기봄베부를 구비한 연료전지 |
-
1982
- 1982-12-07 JP JP57214244A patent/JPS59105275A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59105275A (ja) | 1984-06-18 |
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