JPH0831335B2 - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
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- JPH0831335B2 JPH0831335B2 JP61265048A JP26504886A JPH0831335B2 JP H0831335 B2 JPH0831335 B2 JP H0831335B2 JP 61265048 A JP61265048 A JP 61265048A JP 26504886 A JP26504886 A JP 26504886A JP H0831335 B2 JPH0831335 B2 JP H0831335B2
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- 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
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
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- H01M2008/147—Fuel cells with molten carbonates
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- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0048—Molten electrolytes used at high temperature
- H01M2300/0051—Carbonates
-
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- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
- H01M2300/0071—Oxides
- H01M2300/0074—Ion conductive at high temperature
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Y02E60/50—Fuel cells
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は固体電解質型燃料電池（Solid Oxided Fuel
Cell:SOFC）発電システム又は溶融炭酸塩型燃料電池シ
ステムの改良に関する。
Cell:SOFC）発電システム又は溶融炭酸塩型燃料電池シ
ステムの改良に関する。
近年、エネルギ需要の増加、石油等の不足により、石
炭の利用が再認識されてきた。そこで石炭利用の１つと
して研究，開発されているものとして石炭ガス化炉（以
下CCGCと称す）がある。このCCGCと高効率発電システム
として注目されているSOFC発電システムとの組み合せに
より、新技術高効率発電システムが得られた。
炭の利用が再認識されてきた。そこで石炭利用の１つと
して研究，開発されているものとして石炭ガス化炉（以
下CCGCと称す）がある。このCCGCと高効率発電システム
として注目されているSOFC発電システムとの組み合せに
より、新技術高効率発電システムが得られた。
第２図は従来型のCCGC組み合せによるSOFC発電システ
ムである。第２図において、CCGC1より出た高圧の発生
ガスはエキスパンダ２により減圧される。しかし、SOFC
4の最適圧力まで減圧する場合、発生ガスはSOFC4の最適
温度以下となるため、十分に減圧することが出来ない。
そこで、エキスパンダ２を出た発生ガスはそのままSOFC
4に導びかれるか、または、第２図に示すようなオリフ
ィス３で減圧し、SOFC4に導びかれる。SOFC4のアノード
７から出たSOFC燃料ガスと、カソード５から出た空気
は、コンバスタ８で混合，燃料させ、燃焼排ガスはカソ
ード空気を予熱するため、エアーヒータ９に送り込ま
れ、ボトミングサイクルへ導びかれる。
ムである。第２図において、CCGC1より出た高圧の発生
ガスはエキスパンダ２により減圧される。しかし、SOFC
4の最適圧力まで減圧する場合、発生ガスはSOFC4の最適
温度以下となるため、十分に減圧することが出来ない。
そこで、エキスパンダ２を出た発生ガスはそのままSOFC
4に導びかれるか、または、第２図に示すようなオリフ
ィス３で減圧し、SOFC4に導びかれる。SOFC4のアノード
７から出たSOFC燃料ガスと、カソード５から出た空気
は、コンバスタ８で混合，燃料させ、燃焼排ガスはカソ
ード空気を予熱するため、エアーヒータ９に送り込ま
れ、ボトミングサイクルへ導びかれる。
第２図のような構成の従来のSOFC発電システムの場
合、CCGC1の高圧発生ガスを１段のエキスパンダ２によ
り減圧、エネルギ回収を行なっていたが、それではエキ
スパンダ２の出口ガスの温度が低くなり過ぎるため、SO
FC4の最適圧力、あるいは温度に設定することが出来な
かった。そのため、今までの解決方法としてはエキスパ
ンダ２の下流にオリフィス３を設置するかまたは、高圧
型SOFC発電システムを考える必要がある。しかし、前者
の方法は、減圧時における圧力エネルギを無駄に失うこ
とになり、また後者は高圧に対する密閉設備、カソード
５、アノード７間の圧力差制御設備等、膨大な設備費用
がかかり、実現性に乏しいといえる。
合、CCGC1の高圧発生ガスを１段のエキスパンダ２によ
り減圧、エネルギ回収を行なっていたが、それではエキ
スパンダ２の出口ガスの温度が低くなり過ぎるため、SO
FC4の最適圧力、あるいは温度に設定することが出来な
かった。そのため、今までの解決方法としてはエキスパ
ンダ２の下流にオリフィス３を設置するかまたは、高圧
型SOFC発電システムを考える必要がある。しかし、前者
の方法は、減圧時における圧力エネルギを無駄に失うこ
とになり、また後者は高圧に対する密閉設備、カソード
５、アノード７間の圧力差制御設備等、膨大な設備費用
がかかり、実現性に乏しいといえる。
そこで、本発明はCCGC発生ガスがエキスパンダにより
過冷却することなく、外部エネルギの補給なしに発生ガ
スをSOFCの最適温度、圧力に設定でき、圧力エネルギの
無駄をなくすことができる固体電解質型燃料電池発電シ
ステムを提供することを目的とする。
過冷却することなく、外部エネルギの補給なしに発生ガ
スをSOFCの最適温度、圧力に設定でき、圧力エネルギの
無駄をなくすことができる固体電解質型燃料電池発電シ
ステムを提供することを目的とする。
本発明は前記目的を達成するため、石炭ガス化炉から
得られる高圧発生ガスを、燃料として固体電解質型燃料
電池又は溶融炭酸塩型燃料電池に供給する燃料供給系を
備えた燃料電池発電システムにおいて、 前記燃料供給系に前記高圧の発生ガスを入力して第１
の所定圧力値に減圧し、低圧の発生ガスとし出力する第
１のエキスパンダと、 この第１のエキスパンダからの低圧の発生ガスを入力
して所定の温度に加熱して出力する排熱を利用した燃料
ガス予熱器と、 この燃料ガス予熱器で加熱された低圧の発生ガスを入
力して第２の所定圧力値に減圧し、低圧の発生ガスとし
出力する第２のエキスパンダとを設け、 前記石炭ガス化炉より得られた高圧の発生ガスを、前
記固体電解質型燃料電池又は溶融炭酸塩型燃料電池に使
用可能な圧力まで減圧すると共に、エネルギーを回収す
るようにしたことを特徴とする燃料電池発電システムで
ある。
得られる高圧発生ガスを、燃料として固体電解質型燃料
電池又は溶融炭酸塩型燃料電池に供給する燃料供給系を
備えた燃料電池発電システムにおいて、 前記燃料供給系に前記高圧の発生ガスを入力して第１
の所定圧力値に減圧し、低圧の発生ガスとし出力する第
１のエキスパンダと、 この第１のエキスパンダからの低圧の発生ガスを入力
して所定の温度に加熱して出力する排熱を利用した燃料
ガス予熱器と、 この燃料ガス予熱器で加熱された低圧の発生ガスを入
力して第２の所定圧力値に減圧し、低圧の発生ガスとし
出力する第２のエキスパンダとを設け、 前記石炭ガス化炉より得られた高圧の発生ガスを、前
記固体電解質型燃料電池又は溶融炭酸塩型燃料電池に使
用可能な圧力まで減圧すると共に、エネルギーを回収す
るようにしたことを特徴とする燃料電池発電システムで
ある。
〔作用〕 SOFCの最適温度、圧力に簡便に設定でき、また無駄に
捨てられていたエネルギの回収ができるとともに、最終
段のエキスパンダ入口ガス温度が高くなり、エキスパン
ダ効率が高くなり、プラント全体の効率が向上する。
捨てられていたエネルギの回収ができるとともに、最終
段のエキスパンダ入口ガス温度が高くなり、エキスパン
ダ効率が高くなり、プラント全体の効率が向上する。
以下、本発明について第１図の実施例を参照して説明
する。
する。
第１図はCCGC1とSOFC4間において、１段エキスパンダ
2aと燃料ガス予熱器10および２段エキスパンダ2bを設け
て従来のエキスパンダ２での過冷却をSOFC発電システム
で余る熱エネルギにより、１段,2段エキスパンダ2a,2b
間で予熱するシステムである。
2aと燃料ガス予熱器10および２段エキスパンダ2bを設け
て従来のエキスパンダ２での過冷却をSOFC発電システム
で余る熱エネルギにより、１段,2段エキスパンダ2a,2b
間で予熱するシステムである。
第１図のように構成されたものにおいて、CCGC1より
出た高圧の発生ガスは、１段エキスパンダ2aにより適当
な圧力に減圧される。この減圧された発生ガスは２段エ
キスパンダ出口2bの発生ガスのSOFC4の最適圧力に対す
る温度が適性値になるように燃料ガス予熱器10で発生ガ
スが予熱される。また、燃料予熱器10の熱源はボトミン
グサイクルの余った熱により（例えばガスタービン排ガ
スや排熱回収ボイラ発生水蒸気等）、供給される。その
ため、外部からの熱量補給なしに、CCGC1の高圧発生ガ
スをSOFC最適温度、圧力に設定が可能となり、さらに
は、減圧による全エネルギの回収が可能となった。
出た高圧の発生ガスは、１段エキスパンダ2aにより適当
な圧力に減圧される。この減圧された発生ガスは２段エ
キスパンダ出口2bの発生ガスのSOFC4の最適圧力に対す
る温度が適性値になるように燃料ガス予熱器10で発生ガ
スが予熱される。また、燃料予熱器10の熱源はボトミン
グサイクルの余った熱により（例えばガスタービン排ガ
スや排熱回収ボイラ発生水蒸気等）、供給される。その
ため、外部からの熱量補給なしに、CCGC1の高圧発生ガ
スをSOFC最適温度、圧力に設定が可能となり、さらに
は、減圧による全エネルギの回収が可能となった。
いま、１段エキスパンダ2aの入口圧力が42ataで温度
が450℃、１段エキスパンダ2aの出口圧力が9.5ataで温
度が310℃、２段エキスパンダ2bの入口圧力が9.5ataで
温度430℃、２段エキスパンダ2bの出口圧力が1.2ataで
温度が200℃、SOFC4の燃料ガス最適温度が200℃のとき
回収エネルギ39,702kcal/sとなり、入熱701,599kcal/s
に対して、5.7％増のエネルギ回収が可能となり、これ
により効率も5.4％増となる。
が450℃、１段エキスパンダ2aの出口圧力が9.5ataで温
度が310℃、２段エキスパンダ2bの入口圧力が9.5ataで
温度430℃、２段エキスパンダ2bの出口圧力が1.2ataで
温度が200℃、SOFC4の燃料ガス最適温度が200℃のとき
回収エネルギ39,702kcal/sとなり、入熱701,599kcal/s
に対して、5.7％増のエネルギ回収が可能となり、これ
により効率も5.4％増となる。
また、２段エキスパンダ2bを出た発生ガスは、SOFC4
のアノードを通り、反応後、コンバスタ８でカソード５
から出た空気と混合，燃焼される。そしてコンバスタ排
ガスはエアーヒータ９でカソード空気と熱交換され、ボ
トミングサイクルへと導びかれる。
のアノードを通り、反応後、コンバスタ８でカソード５
から出た空気と混合，燃焼される。そしてコンバスタ排
ガスはエアーヒータ９でカソード空気と熱交換され、ボ
トミングサイクルへと導びかれる。
以上述べた実施例によれば、SOFC4の最適温度，圧力
に簡単に設定でき、また無駄に捨てられていたエネルギ
の回収が出来るとともに、２段エキスパンダ2bの入口ガ
ス温度が高くなり、エキスパンダ効率が高くなり、プラ
ント全体の効率が向上する。
に簡単に設定でき、また無駄に捨てられていたエネルギ
の回収が出来るとともに、２段エキスパンダ2bの入口ガ
ス温度が高くなり、エキスパンダ効率が高くなり、プラ
ント全体の効率が向上する。
なお、本発明は固体電解質型燃料電池発電システムに
限らず、溶融炭酸塩型燃料電池発電システムにも適用で
きる。
限らず、溶融炭酸塩型燃料電池発電システムにも適用で
きる。
以上詳述したように、本発明によれば、CCGC発生ガス
がエキスパンダにより過冷却することなく、外部エネル
ギの補給なしに発生ガスをSOFC最適温度，圧力に設定す
ることが出来る。さらには、オリフィスを使用せず、全
ての減圧をエキスパンダにより行なうため、無駄に捨て
るエネルギがなくなる燃料電池発電システムを提供でき
る。
がエキスパンダにより過冷却することなく、外部エネル
ギの補給なしに発生ガスをSOFC最適温度，圧力に設定す
ることが出来る。さらには、オリフィスを使用せず、全
ての減圧をエキスパンダにより行なうため、無駄に捨て
るエネルギがなくなる燃料電池発電システムを提供でき
る。
第１図は本発明の固体電解質型燃料電池発電システムの
一実施例を示す系統図、第２図は従来の固体電解質型燃
料電池発電システムの一例を示す系統図である。 １……石炭ガス化炉（CCGC）、2a……１段エキスパン
ダ、2b……２段エキスパンダ、４……固体電解質型燃料
電池、５……カソード、６……固体電解質、７……アノ
ード、８……コンバスタ、９……エアーヒータ、10……
燃料ガス予熱器。
一実施例を示す系統図、第２図は従来の固体電解質型燃
料電池発電システムの一例を示す系統図である。 １……石炭ガス化炉（CCGC）、2a……１段エキスパン
ダ、2b……２段エキスパンダ、４……固体電解質型燃料
電池、５……カソード、６……固体電解質、７……アノ
ード、８……コンバスタ、９……エアーヒータ、10……
燃料ガス予熱器。
Claims (1)
- 【請求項１】石炭ガス化炉から得られる高圧の発生ガス
を、燃料として固体電解質型燃料電池又は溶融炭酸塩型
燃料電池に供給する燃料供給系を備えた燃料電池発電シ
ステムにおいて、 前記燃料供給系に前記高圧の発生ガスを入力して第１の
所定圧力値に減圧し、低圧の発生ガスとし出力する第１
のエキスパンダと、 この第１のエキスパンダからの低圧の発生ガスを入力し
て所定の温度に加熱して出力する排熱を利用した燃料ガ
ス予熱器と、 この燃料ガス予熱器で加熱された低圧の発生ガスを入力
して第２の所定圧力値に減圧し、低圧の発生ガスとし出
力する第２のエキスパンダとを設け、 前記石炭ガス化炉より得られた高圧の発生ガスを、前記
固体電解質型燃料電池又は溶融炭酸塩型燃料電池に使用
可能な圧力まで減圧すると共に、エネルギーを回収する
ようにしたこと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 |
|---|---|---|---|
| JP61265048A JPH0831335B2 (ja) | 1986-11-07 | 1986-11-07 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61265048A JPH0831335B2 (ja) | 1986-11-07 | 1986-11-07 | 燃料電池発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63119165A JPS63119165A (ja) | 1988-05-23 |
| JPH0831335B2 true JPH0831335B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=17411856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61265048A Expired - Fee Related JPH0831335B2 (ja) | 1986-11-07 | 1986-11-07 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831335B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4155461B2 (ja) | 2003-10-15 | 2008-09-24 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | 電動車両駆動制御装置及び電動車両駆動制御方法 |
-
1986
- 1986-11-07 JP JP61265048A patent/JPH0831335B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 吉澤四郎「燃料電池と電力貯蔵システム（昭６０−３−１）講談社Ｐ．１０２−１０４ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63119165A (ja) | 1988-05-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |