JP2800286B2 - 燃料電池の生成水回収装置 - Google Patents
燃料電池の生成水回収装置Info
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- JP2800286B2 JP2800286B2 JP1193725A JP19372589A JP2800286B2 JP 2800286 B2 JP2800286 B2 JP 2800286B2 JP 1193725 A JP1193725 A JP 1193725A JP 19372589 A JP19372589 A JP 19372589A JP 2800286 B2 JP2800286 B2 JP 2800286B2
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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
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、原燃料の水蒸気改質等に必要な純度の高
い水を燃料電池のオフ空気中に含まれる生成水を回収し
て得るための生成水回収装置に関する。
い水を燃料電池のオフ空気中に含まれる生成水を回収し
て得るための生成水回収装置に関する。
燃料電池の燃料ガスとして、メタン。メタノールなど
の原燃料を水蒸気改質して得られる水素リッチな改質ガ
スが使用される。一方、リン酸型燃料電池の電池反応は
水素と酸素から水を生成する反応でもあるので、この生
成水を回収して原燃料に添加し、水蒸気改質反応に利用
する方法が一般に知られている。この改質に用いる水は
改質装置内の触媒に悪影響を与えたり、スケールが発生
しないように高純度でなければならない。電池反応によ
って生じた生成水を凝縮させて回収した水は純度が高く
簡単な処理をすれば原燃料の添加水として使用できる。
この生成水の回収は燃料電池の出口空気側に設けられた
排熱回収装置などの熱交換器のドレンとして回収できる
が、回収量が十分でない。従って、この不足分は上水を
イオン交換樹脂などで処理して補給しているのが実情で
ある。
の原燃料を水蒸気改質して得られる水素リッチな改質ガ
スが使用される。一方、リン酸型燃料電池の電池反応は
水素と酸素から水を生成する反応でもあるので、この生
成水を回収して原燃料に添加し、水蒸気改質反応に利用
する方法が一般に知られている。この改質に用いる水は
改質装置内の触媒に悪影響を与えたり、スケールが発生
しないように高純度でなければならない。電池反応によ
って生じた生成水を凝縮させて回収した水は純度が高く
簡単な処理をすれば原燃料の添加水として使用できる。
この生成水の回収は燃料電池の出口空気側に設けられた
排熱回収装置などの熱交換器のドレンとして回収できる
が、回収量が十分でない。従って、この不足分は上水を
イオン交換樹脂などで処理して補給しているのが実情で
ある。
生成水の回収量が少ない理由は、第１に十分な生成水
を得るにはなるべく低い温度までガスを冷却しなければ
ならないが、排熱回収装置ではこのような条件にすると
得られる温水温度が低くなり温水の排熱利用価値が下が
る点にある。第２に生成水に含まれる潜熱が大きいので
多量の熱交換を行わなければならないが、ガスとの熱交
換は面積当たりの効率が悪い上に凝縮した水の被膜によ
って熱交換効率が低下するので大きな熱交換器を設置し
なければならないためである。第３に大きな熱光換器は
ガスの圧力損失が大きくなるが、燃料電池の供給する反
応空気ブロワの吐出圧力を大きくするとブロワの電力量
が大きくなり発電システム全体の効率が低下するためで
ある。
を得るにはなるべく低い温度までガスを冷却しなければ
ならないが、排熱回収装置ではこのような条件にすると
得られる温水温度が低くなり温水の排熱利用価値が下が
る点にある。第２に生成水に含まれる潜熱が大きいので
多量の熱交換を行わなければならないが、ガスとの熱交
換は面積当たりの効率が悪い上に凝縮した水の被膜によ
って熱交換効率が低下するので大きな熱交換器を設置し
なければならないためである。第３に大きな熱光換器は
ガスの圧力損失が大きくなるが、燃料電池の供給する反
応空気ブロワの吐出圧力を大きくするとブロワの電力量
が大きくなり発電システム全体の効率が低下するためで
ある。
この発明の目的は、排熱回収装置では十分回収できな
い生成水を回収できる小型な生成水回収装置を得ること
にある。
い生成水を回収できる小型な生成水回収装置を得ること
にある。
上記課題を解決するために、この発明によれば、燃料
電池の反応空気の出口側配管系に設けられ、オフ空気中
に含まれる燃料電池の生成水を回収するものであって、
上部に排気管、底部に回収水タンクを有する筒状体から
なり、前記回収水タンクの上方に流入して前記排気管に
向けて上昇する前記オフ空気の流路に配された充填材
層、およびこの充填剤層の上方に配されたスプレーノズ
ルとを有する生成水回収塔と、 前記回収水タンク内の回収水を液冷式熱交換器で降温
後、前記スプレーノズルを介して前記充填材層に向けて
スプレーする回収水循環系とを備えてなり、 前記オフ空気と前記充填材とを熱交換させる燃料電池
の生成水回収装置とするものとする。
電池の反応空気の出口側配管系に設けられ、オフ空気中
に含まれる燃料電池の生成水を回収するものであって、
上部に排気管、底部に回収水タンクを有する筒状体から
なり、前記回収水タンクの上方に流入して前記排気管に
向けて上昇する前記オフ空気の流路に配された充填材
層、およびこの充填剤層の上方に配されたスプレーノズ
ルとを有する生成水回収塔と、 前記回収水タンク内の回収水を液冷式熱交換器で降温
後、前記スプレーノズルを介して前記充填材層に向けて
スプレーする回収水循環系とを備えてなり、 前記オフ空気と前記充填材とを熱交換させる燃料電池
の生成水回収装置とするものとする。
上記手段において、生成水回収塔内に配設された充填
材層に下方から燃料電池のオフ空気を送り，上方から液
冷式熱交換器で冷却された回収水をスプレーノズルによ
って散布するよう構成したことにより、充填材によって
熱交換面積が拡張された向流形の熱交換器が形成され、
オフ空気中に水蒸気として含まれる生成水を効率よく凝
縮させて回収塔底部の回収水タンクに回収することがで
きる。また、充填材層によって熱交換面積が拡張される
ので生成水を冷却する熱交換器を水冷式としたことによ
り、空冷式熱交換器に比べて小形化できるとともに、充
填材層に供給する冷却媒体に純度の高い回収水を用いた
ことにより、回収水の純度を高度に維持することができ
る。
材層に下方から燃料電池のオフ空気を送り，上方から液
冷式熱交換器で冷却された回収水をスプレーノズルによ
って散布するよう構成したことにより、充填材によって
熱交換面積が拡張された向流形の熱交換器が形成され、
オフ空気中に水蒸気として含まれる生成水を効率よく凝
縮させて回収塔底部の回収水タンクに回収することがで
きる。また、充填材層によって熱交換面積が拡張される
ので生成水を冷却する熱交換器を水冷式としたことによ
り、空冷式熱交換器に比べて小形化できるとともに、充
填材層に供給する冷却媒体に純度の高い回収水を用いた
ことにより、回収水の純度を高度に維持することができ
る。
〔実施例〕 以下この発明を実施例に基づいて説明する。
第１図はこの発明の実施例である生成水回収装置の構
成を示す概略断面図である。図において、生成水回収塔
１は底部に回収水タンク4,上部に排気管1Bを有する筒状
体からなり、オーバフロー管8Aによって水位が規制され
る回収水タンク４の液面より幾分高い側壁面にはオフ空
気19の入口管1Aが設けられ、入口管1Aから排気管1Bに向
かうオフ空気19の流路が形成されるとともに、この流路
上にはプラスチックビーズ，プラスチックパイプ，ある
いはプラスチックチップ等の充填材をオフ空気の流通を
妨げない程度に充填した充填材層２と、その上方の排気
管寄りにはプラスチック繊維等からなるミストフィルタ
５が設けられる。また、充填材層２とミストフィルタ５
との間にはスプレーノズル３が設けられる。一方回収水
タンク４とスプレーノズル３は循環ポンプ6Aを有する回
収水循環系６によって連結され、回収水循環系６には液
冷式の熱交換器７が設けられ、回収水循環系６をスプレ
ーノズル３に向けて流れる回収水８が熱交換器７の水冷
蛇管7Aを流れる冷却水によって冷却され、冷却された回
収水8Aがスプレーノズル３を介して充填材層２に向けて
注水され、充填材としてのプラスチック材チップの表面
に広がって面積の大きい熱交換面を形成した後、回収水
タンク４に落下して回収される。
成を示す概略断面図である。図において、生成水回収塔
１は底部に回収水タンク4,上部に排気管1Bを有する筒状
体からなり、オーバフロー管8Aによって水位が規制され
る回収水タンク４の液面より幾分高い側壁面にはオフ空
気19の入口管1Aが設けられ、入口管1Aから排気管1Bに向
かうオフ空気19の流路が形成されるとともに、この流路
上にはプラスチックビーズ，プラスチックパイプ，ある
いはプラスチックチップ等の充填材をオフ空気の流通を
妨げない程度に充填した充填材層２と、その上方の排気
管寄りにはプラスチック繊維等からなるミストフィルタ
５が設けられる。また、充填材層２とミストフィルタ５
との間にはスプレーノズル３が設けられる。一方回収水
タンク４とスプレーノズル３は循環ポンプ6Aを有する回
収水循環系６によって連結され、回収水循環系６には液
冷式の熱交換器７が設けられ、回収水循環系６をスプレ
ーノズル３に向けて流れる回収水８が熱交換器７の水冷
蛇管7Aを流れる冷却水によって冷却され、冷却された回
収水8Aがスプレーノズル３を介して充填材層２に向けて
注水され、充填材としてのプラスチック材チップの表面
に広がって面積の大きい熱交換面を形成した後、回収水
タンク４に落下して回収される。
このように構成された生成水回収装置において、燃料
電池10の反応空気の出口側配管系11を、例えば電解質と
してのりん酸ミストを除去するりん酸除去装置12,排熱
回収装置13を介してオフ空気19の入口管1Aに連結する。
この状態では排熱回収装置13で排熱利用効率の高い温水
が得られる程度にオフ空気が冷却され、したがってオフ
空気中に水蒸気として含まれる生成水の量も幾分減少し
ているものの、まだかなりの量の生成水が含まれてい
る。このような状態のオフ空気19は下方から充填材層２
に流入し、例えばペレット状の表面を伝い落ちる冷えた
回収水と直接接触する向流熱伝達によって効率よく冷却
され、冷却されることによって凝縮した生成水は流下す
る回収水と合流して落下し、回収水タンク４に回収され
る。このようにして回収された回収水８は実用上十分な
純度を有するので、オバーフロー管8Aから流出する回収
水を直接水蒸気改質器側に送るか、あるいはイオン交換
樹脂を通して水蒸気改質器側に送ることにより、回収水
を原燃料の水蒸気改質に必要な添加水等に有効に利用す
ることができる。また、水分が除去されたオフ空気は排
気管1Bを介して例えば改質装置のバーナ等に送られ支焼
空気として利用される。
電池10の反応空気の出口側配管系11を、例えば電解質と
してのりん酸ミストを除去するりん酸除去装置12,排熱
回収装置13を介してオフ空気19の入口管1Aに連結する。
この状態では排熱回収装置13で排熱利用効率の高い温水
が得られる程度にオフ空気が冷却され、したがってオフ
空気中に水蒸気として含まれる生成水の量も幾分減少し
ているものの、まだかなりの量の生成水が含まれてい
る。このような状態のオフ空気19は下方から充填材層２
に流入し、例えばペレット状の表面を伝い落ちる冷えた
回収水と直接接触する向流熱伝達によって効率よく冷却
され、冷却されることによって凝縮した生成水は流下す
る回収水と合流して落下し、回収水タンク４に回収され
る。このようにして回収された回収水８は実用上十分な
純度を有するので、オバーフロー管8Aから流出する回収
水を直接水蒸気改質器側に送るか、あるいはイオン交換
樹脂を通して水蒸気改質器側に送ることにより、回収水
を原燃料の水蒸気改質に必要な添加水等に有効に利用す
ることができる。また、水分が除去されたオフ空気は排
気管1Bを介して例えば改質装置のバーナ等に送られ支焼
空気として利用される。
上述の実施例においては、充填材によって拡張された
熱交換面を伝い落ちる冷えた回収水と、逆向きに流れる
オフ空気とが直接接触して向流熱伝達を行い、オフ空気
を効率よく冷却して生成水蒸気を凝縮させるとともに、
凝縮水が流下する回収水と合流して熱伝達を阻害しない
ので、熱効率の高い熱交換器が得られ、したがって生成
水回収塔を小型化することができる。
熱交換面を伝い落ちる冷えた回収水と、逆向きに流れる
オフ空気とが直接接触して向流熱伝達を行い、オフ空気
を効率よく冷却して生成水蒸気を凝縮させるとともに、
凝縮水が流下する回収水と合流して熱伝達を阻害しない
ので、熱効率の高い熱交換器が得られ、したがって生成
水回収塔を小型化することができる。
また、熱交換器を液冷式としてスプレーノズルを介し
て循環する回収水を冷却するよう構成したことにより、
空気冷却式の熱交換器に比べて熱効率がよく熱交換器を
小型化できるとともに、熱交換器の冷却温度を排熱回収
装置の排熱利用効率に悪影響を及ぼすことなく低くする
ことができるので、排熱回収装置で回収しきれない生成
水を有効に回収できる。その結果、イオン交換樹脂を通
して補給する純水の量を従来より大幅に低減できるの
で、イオン交換樹脂の交換頻度やその使用量を低減する
ことができる。
て循環する回収水を冷却するよう構成したことにより、
空気冷却式の熱交換器に比べて熱効率がよく熱交換器を
小型化できるとともに、熱交換器の冷却温度を排熱回収
装置の排熱利用効率に悪影響を及ぼすことなく低くする
ことができるので、排熱回収装置で回収しきれない生成
水を有効に回収できる。その結果、イオン交換樹脂を通
して補給する純水の量を従来より大幅に低減できるの
で、イオン交換樹脂の交換頻度やその使用量を低減する
ことができる。
さらに、充填材層の伝熱媒体として純度の高い回収水
を用いたことにより、凝縮する水の純度を低下させるこ
とがなく、純度の高い回収水を安定して得ることができ
る。
を用いたことにより、凝縮する水の純度を低下させるこ
とがなく、純度の高い回収水を安定して得ることができ
る。
なお、実施例においては、燃料電池のオフ空気をりん
酸除去装置や排熱回収装置を介して生成水回収装置に供
給する場合を例に説明したが、回収水の使用目的や燃料
電池発電システムの使用目的によっては両装置を必ずし
も必要としない場合があることはいうまでもないことで
ある。
酸除去装置や排熱回収装置を介して生成水回収装置に供
給する場合を例に説明したが、回収水の使用目的や燃料
電池発電システムの使用目的によっては両装置を必ずし
も必要としない場合があることはいうまでもないことで
ある。
〔発明の効果〕 この発明は前述のように、液冷式の熱交換器で冷却さ
れた回収水を生成水回収塔内の充填材層に上方からスプ
レーし、逆向きに流通するオフ空気と直接接触して向流
熱伝達を行うよう構成した。その結果、高い熱交換効率
が得られ、生成水回収塔および熱交換器を小型化できる
とともに、排熱利用効率の制約によって従来利用されな
かった燃料電池の生成水を効率よく回収して利用できる
生成水回収装置を備えた燃料電池発電システムを提供す
ることができる。また、回収水の増加によって純水の追
加供給量が減るので、純水の製造に用いるイオン交換樹
脂やその交換サイクル数も減少し、したがって発電シス
テム全体としてのランニングコストを低減できる利点が
得られる。
れた回収水を生成水回収塔内の充填材層に上方からスプ
レーし、逆向きに流通するオフ空気と直接接触して向流
熱伝達を行うよう構成した。その結果、高い熱交換効率
が得られ、生成水回収塔および熱交換器を小型化できる
とともに、排熱利用効率の制約によって従来利用されな
かった燃料電池の生成水を効率よく回収して利用できる
生成水回収装置を備えた燃料電池発電システムを提供す
ることができる。また、回収水の増加によって純水の追
加供給量が減るので、純水の製造に用いるイオン交換樹
脂やその交換サイクル数も減少し、したがって発電シス
テム全体としてのランニングコストを低減できる利点が
得られる。
第１図はこの発明の実施例である生成水回収装置を示す
概略断面図である。 １……生成水回収塔、２……充填材層、３……スプレー
ノズル、４……回収水タンク、５……ミストフィルタ、
６……回収水循環系、７……熱交換器、８……回収水、
10……燃料電池、11……出口側配管系、19……オフ空
気。
概略断面図である。 １……生成水回収塔、２……充填材層、３……スプレー
ノズル、４……回収水タンク、５……ミストフィルタ、
６……回収水循環系、７……熱交換器、８……回収水、
10……燃料電池、11……出口側配管系、19……オフ空
気。
Claims (1)
- 【請求項１】燃料電池の反応空気の出口側配管系に設け
られ、オフ空気中に含まれる燃料電池の生成水を回収す
るものであって、上部に排気管、底部に回収水タンクを
有する筒状体からなり、前記回収水タンクの上方に流入
して前記排気管に向けて上昇する前記オフ空気の流路に
配された充填材層、およびこの充填剤層の上方に配され
たスプレーノズルとを有する生成水回収塔と、 前記回収水タンク内の回収水を液冷式熱交換器で降温
後、前記スプレーノズルを介して前記充填材層に向けて
スプレーする回収水循環系とを備えてなり、 前記オフ空気と前記充填材とを熱交換させることを特徴
とする燃料電池の生成水回収装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1193725A JP2800286B2 (ja) | 1989-07-26 | 1989-07-26 | 燃料電池の生成水回収装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1193725A JP2800286B2 (ja) | 1989-07-26 | 1989-07-26 | 燃料電池の生成水回収装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0357163A JPH0357163A (ja) | 1991-03-12 |
| JP2800286B2 true JP2800286B2 (ja) | 1998-09-21 |
Family
ID=16312763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1193725A Expired - Lifetime JP2800286B2 (ja) | 1989-07-26 | 1989-07-26 | 燃料電池の生成水回収装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2800286B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100802846B1 (ko) * | 2006-09-22 | 2008-02-12 | 현대자동차주식회사 | 자동차의 시트벨트용 앵커플레이트 조립구조 |
| JP5604429B2 (ja) * | 2009-07-08 | 2014-10-08 | パナソニック株式会社 | 燃料電池システム |
| WO2011093066A1 (ja) * | 2010-01-27 | 2011-08-04 | パナソニック株式会社 | 燃料電池システム及びその運転方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6051529A (ja) * | 1983-08-29 | 1985-03-23 | Sasakura Eng Co Ltd | 不活性ガス乾燥用吸着剤の再生方法 |
| JPH0622158B2 (ja) * | 1984-07-31 | 1994-03-23 | 株式会社東芝 | 燃料電池発電プラント |
-
1989
- 1989-07-26 JP JP1193725A patent/JP2800286B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0357163A (ja) | 1991-03-12 |
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