[go: up one dir, main page]

JPH11273703A - High-pressure fuel cell power generation equipment - Google Patents

High-pressure fuel cell power generation equipment

Info

Publication number
JPH11273703A
JPH11273703A JP10076905A JP7690598A JPH11273703A JP H11273703 A JPH11273703 A JP H11273703A JP 10076905 A JP10076905 A JP 10076905A JP 7690598 A JP7690598 A JP 7690598A JP H11273703 A JPH11273703 A JP H11273703A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
power generation
reformer
reforming
anode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10076905A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Moto Takei
意 武井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd filed Critical Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Priority to JP10076905A priority Critical patent/JPH11273703A/en
Publication of JPH11273703A publication Critical patent/JPH11273703A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プレート改質器の運転温度を高めることな
く、10ata以上の高圧下において、発電設備全体と
して高い改質効率を得ることができ、これにより高い発
電効率を維持できる高圧燃料電池発電設備を提供する。 【解決手段】 改質器12で改質した改質ガスを燃料電
池14のアノード側Aに供給する燃料電池発電設備にお
いて、燃料電池を出たアノード排ガスの一部を燃料電池
のアノード側入口に再循環させるアノードガスリサイク
ルライン16と、そのラインに設置され内部に改質触媒
を保有する断熱リフォーマ18とを備える。断熱リフォ
ーマ内において、高温のアノード排ガス自体の顕熱によ
り改質反応が引き起こされ、発電設備全体として改質効
率が高まる。また、発生した水素が、そのまま燃料電池
のアノード側入口に供給されるので、燃料電池内の水素
量が増大し発電効率が高まる。
(57) [Problem] To achieve high reforming efficiency as a whole of a power generation facility under high pressure of 10ata or more without increasing the operating temperature of a plate reformer, thereby maintaining high power generation efficiency. Provide high-pressure fuel cell power generation equipment. SOLUTION: In a fuel cell power generation facility for supplying a reformed gas reformed by a reformer 12 to an anode side A of a fuel cell 14, a part of anode exhaust gas discharged from the fuel cell is supplied to an anode side inlet of the fuel cell. An anode gas recycle line 16 for recirculation and a heat insulating reformer 18 installed in the line and holding a reforming catalyst therein are provided. In the adiabatic reformer, the reforming reaction is caused by the sensible heat of the high-temperature anode exhaust gas itself, and the reforming efficiency is increased as a whole of the power generation equipment. In addition, since the generated hydrogen is directly supplied to the anode-side inlet of the fuel cell, the amount of hydrogen in the fuel cell increases, and the power generation efficiency increases.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高圧化に伴う改質
率の低下を抑制し、高い発電効率を維持できる高圧燃料
電池発電設備に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-pressure fuel cell power generation system capable of suppressing a decrease in a reforming rate due to a high pressure and maintaining a high power generation efficiency.

【0002】[0002]

【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池は、高効率、かつ
環境への影響が少ないなど、従来の発電装置にはない特
徴を有しており、水力・火力・原子力に続く発電システ
ムとして注目を集め、現在世界各国で鋭意研究開発が行
われている。特に天然ガスを燃料とする溶融炭酸塩型燃
料電池を用いた発電設備では、図3に模式的に示す天然
ガス等の原料ガスを水素を含むガスに改質するために改
質器が用いられる。改質器は、隔壁で分離された燃焼室
Coと改質室Reからなり、燃焼室Coで燃料ガス1
(例えば燃料電池からのアノード排ガス)を燃焼させ、
その熱で改質室Reを加熱し、その内部に充填された改
質触媒3により改質室を流れる原料ガス2を水素を含む
ガス4(以下、改質ガスという)に改質するようになっ
ている。
2. Description of the Related Art Molten carbonate fuel cells have features not found in conventional power generation equipment, such as high efficiency and little impact on the environment, and are attracting attention as power generation systems following hydro, thermal and nuclear power. Are being researched and developed in various countries around the world. In particular, in a power generation facility using a molten carbonate fuel cell using natural gas as a fuel, a reformer is used to reform a source gas such as natural gas schematically shown in FIG. 3 into a gas containing hydrogen. . The reformer includes a combustion chamber Co and a reforming chamber Re separated by a partition wall.
(For example, anode exhaust gas from a fuel cell),
The reforming chamber Re is heated by the heat, and the raw material gas 2 flowing through the reforming chamber is reformed into a gas 4 containing hydrogen (hereinafter, referred to as a reformed gas) by the reforming catalyst 3 filled therein. Has become.

【0003】かかる改質器として、従来のプラント用の
チューブラー型を発展させたものとしては、特公平3−
35778号,特公平5−9362号,特開昭62−2
7303号等が燃料電池用として既に提案されている。
[0003] As such a reformer, a tubular type developed for a conventional plant has been developed as disclosed in
No. 35778, JP-B-5-9362, JP-A-62-2
No. 7303 has already been proposed for use in fuel cells.

【0004】一方、上述した従来のチューブラー改質器
とは全く異なる構成のプレート改質器が本願出願人から
既に提案され一部で用いられている。このプレート改質
器は、図4の原理図に例示するように、改質室Reと燃
焼室Coをそれぞれ平板状に構成して交互に積層したも
のであり、この燃焼室Coには、粒子状の燃焼触媒5が
平板状に充填され、外部マニホールド6a,6bから供
給される燃料ガス1と燃焼用空気7とが、図に破線で示
すように流れ、燃焼触媒5の作用により反応(燃焼)し
て発熱し、燃焼排ガス8が反対側の外部マニホールド6
cから排出される。一方、改質室Reには、粒子状の改
質触媒3が同様に平板状に充填され、外部マニホールド
6dから供給される原料ガス2が、図に実線で示すよう
に流れ、改質触媒3の作用により原料ガス2を改質し、
改質ガス4が、反対側の外部マニホールド6eから排出
されるようになっている。
On the other hand, a plate reformer having a configuration completely different from the above-mentioned conventional tubular reformer has already been proposed by the applicant of the present invention and is partially used. As illustrated in the principle diagram of FIG. 4, the plate reformer is configured such that a reforming chamber Re and a combustion chamber Co are each configured in a plate shape and are alternately stacked, and the combustion chamber Co includes particles. The combustion catalyst 5 is filled in a flat plate shape, and the fuel gas 1 and the combustion air 7 supplied from the external manifolds 6a and 6b flow as indicated by broken lines in FIG. ) And heat is generated, and the flue gas 8 is discharged to the external manifold 6 on the opposite side.
discharged from c. On the other hand, the reforming chamber Re is similarly filled with a particulate reforming catalyst 3 in a plate shape, and the raw material gas 2 supplied from the external manifold 6d flows as shown by a solid line in the drawing, and The raw material gas 2 is reformed by the action of
The reformed gas 4 is discharged from the external manifold 6e on the opposite side.

【0005】更に、図4の燃料室Coを高温ガスが流れ
る加熱室Hに置き換え、別の独立した燃焼器(例えば触
媒燃焼器)からこの加熱室Hに高温の燃焼排ガスを供給
する燃焼器別置きのプレート改質器も開発されている。
かかるプレート改質器はチューブラー改質器と比較する
と、体積当たりの伝熱面積が大きく、非常に小型軽量に
できる特徴を有しており、燃料電池用ばかりでなく、そ
の他の分野(例えば水素製造等)への適用が要望されて
いる。
Further, the fuel chamber Co shown in FIG. 4 is replaced with a heating chamber H through which a high-temperature gas flows, and a separate combustion chamber (for example, a catalytic combustor) for supplying high-temperature combustion exhaust gas to the heating chamber H from another combustor. Other plate reformers have also been developed.
Compared with the tubular reformer, such a plate reformer has a large heat transfer area per volume and has a feature that it can be made very small and lightweight, and is not only used for fuel cells but also used in other fields (for example, hydrogen). Application).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述したプレート改質
器において、運転圧力の高圧化はプラント効率の向上と
コンパクト化に有効である。このため、プレート改質器
の運転圧力を燃料電池の運転圧力に併せて、10ata
以上まで高めることが望まれている。しかし、メタンの
改質反応は、CH4 +H2 O→3H2 +CO..(式
)の主反応式で表され、反応によりモル数(体積)が
増加する反応であるため、高圧力化により平衡定数が低
くなり、従って改質率が低下する問題点がある。例え
ば、10ata以上の圧力では、改質率は80%以下と
なり、要求改質率である90%以上を満たせなくなる。
In the plate reformer described above, increasing the operating pressure is effective for improving plant efficiency and reducing the size. For this reason, the operating pressure of the plate reformer is adjusted to 10 ata in accordance with the operating pressure of the fuel cell.
It is desired to increase to the above. However, the reforming reaction of methane is CH 4 + H 2 O → 3H 2 + CO. . Since the reaction is represented by the main reaction formula (Formula) and the number of moles (volume) increases by the reaction, the equilibrium constant decreases due to the increase in the pressure, and thus the reforming rate decreases. For example, at a pressure of 10 ata or more, the reforming rate becomes 80% or less, and the required reforming rate of 90% or more cannot be satisfied.

【0007】一方、改質温度の上昇で改質率の改善を図
ることは原理的には可能であるが、プレート改質器で
は、隔壁の温度制限から、改質温度は800℃前後が上
限であり、これ以上に高温化するには、非常に高価で加
工性の悪い耐熱材料(例えばセラミックス材)を用いる
必要が生じ、実用的ではない。
On the other hand, it is possible in principle to improve the reforming rate by increasing the reforming temperature. However, in a plate reformer, the upper limit of the reforming temperature is around 800 ° C. due to the temperature limitation of the partition walls. However, in order to raise the temperature further than this, it is necessary to use a heat-resistant material (for example, a ceramic material) that is very expensive and has poor workability, which is not practical.

【0008】言い換えれば、改質器における改質率は、
S/C比(スチーム/カーボン比)、温度及び圧力で決
まり、S/C比が高く(好ましくは3以上)、高温で低
圧であるほど、改質率が高くなる。そのため、運転圧力
が高い高圧システムでは、S/C比、改質温度が同等で
あっても、改質率が低下し、発電効率の低下を招く。ま
た、これを回避するために、S/C比を高める(水蒸気
を余分に供給する)と、発電効率の低下の要因となり、
一方、改質温度の上昇は、プレートリフォーマを用いる
場合は、材料等の制約から困難である。
[0008] In other words, the reforming rate in the reformer is
Determined by the S / C ratio (steam / carbon ratio), temperature and pressure, the higher the S / C ratio (preferably 3 or more) and the higher the temperature and the lower the pressure, the higher the reforming rate. Therefore, in a high-pressure system with a high operating pressure, even if the S / C ratio and the reforming temperature are the same, the reforming rate is reduced, and the power generation efficiency is reduced. In order to avoid this, increasing the S / C ratio (supplying extra steam) causes a decrease in power generation efficiency,
On the other hand, when using a plate reformer, it is difficult to raise the reforming temperature due to restrictions on materials and the like.

【0009】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、プレ
ート改質器の運転温度を高めることなく、10ata以
上の高圧下において、発電設備全体として高い改質効率
を得ることができ、これにより高い発電効率を維持でき
る高圧燃料電池発電設備を提供することにある。
The present invention has been made in order to solve such a problem. That is, an object of the present invention is to obtain a high reforming efficiency as a whole power generation facility under a high pressure of 10 ata or more without increasing the operating temperature of the plate reformer, and thereby maintain a high power generation efficiency. It is to provide a fuel cell power generation facility.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、改質器
で改質した改質ガスを燃料電池のアノード側に供給する
燃料電池発電設備において、燃料電池を出たアノード排
ガスの一部を燃料電池のアノード側入口に再循環させる
アノードガスリサイクルラインと、そのラインに設置さ
れ内部に改質触媒を保有する断熱リフォーマとを備え
る、ことを特徴とする高圧燃料電池発電設備が提供され
る。
According to the present invention, in a fuel cell power generation facility for supplying a reformed gas reformed by a reformer to an anode side of a fuel cell, a part of an anode exhaust gas discharged from the fuel cell is provided. A high-pressure fuel cell power generation facility, comprising: an anode gas recycling line that recirculates fuel gas to an anode-side inlet of a fuel cell; and an adiabatic reformer installed in the line and holding a reforming catalyst therein. .

【0011】燃料電池内でのアノード反応により水素が
消費され、同量の水蒸気が発生する。このため、アノー
ド排ガス中のガス粗成は、CH4 に対する水蒸気の比率
が非常に大きく(例えば10以上)かつ高温(例えば7
00℃前後)であり、カーボン析出のおそれが少なく改
質に適した状態となっている。本発明は、かかる新規の
知見に基づくものである。
The hydrogen is consumed by the anode reaction in the fuel cell, and the same amount of water vapor is generated. For this reason, in the gas composition in the anode exhaust gas, the ratio of water vapor to CH 4 is very large (for example, 10 or more) and high temperature (for example,
(Approximately 00 ° C.), which is a state suitable for reforming with little risk of carbon precipitation. The present invention is based on such a new finding.

【0012】すなわち、燃料電池を出たアノード排ガス
の一部を燃料電池のアノード側入口に再循環させるアノ
ードガスリサイクルラインを設け、そのラインに内部に
改質触媒を保有する断熱リフォーマを設置することによ
り、断熱リフォーマ内において、高温のアノード排ガス
自体の顕熱により改質反応を促進することができる。従
って、高圧下(例えば10ata以上)において、発電
設備全体として高い改質効率を得ることができる。更
に、改質により発生した水素は、そのままアノードガス
リサイクルラインを経て燃料電池のアノード側入口に再
循環されるので、燃料電池に供給される水素量を増大さ
せ、これにより高圧化における発電効率を高めることが
できる。
That is, an anode gas recycle line for recirculating a part of the anode exhaust gas discharged from the fuel cell to the anode side inlet of the fuel cell is provided, and an adiabatic reformer having a reforming catalyst therein is installed in the line. Thereby, in the heat insulation reformer, the reforming reaction can be promoted by the sensible heat of the high-temperature anode exhaust gas itself. Therefore, under high pressure (for example, 10 ata or more), high reforming efficiency can be obtained as a whole of the power generation equipment. Further, the hydrogen generated by the reforming is directly recycled through the anode gas recycling line to the anode side inlet of the fuel cell, so that the amount of hydrogen supplied to the fuel cell is increased, thereby increasing the power generation efficiency at high pressure. Can be enhanced.

【0013】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
アノードガスリサイクルラインにアノード排ガスを加圧
圧送するリサイクルブロアを備える。この構成により、
リサイクルラインを流れるアノード排ガスの量を調節
し、発電設備全体の改質率及び発電効率を制御すること
ができる。
According to a preferred embodiment of the present invention, a recycle blower for pressurizing and sending the anode exhaust gas to the anode gas recycle line is provided. With this configuration,
The reforming rate and the power generation efficiency of the entire power generation facility can be controlled by adjusting the amount of anode exhaust gas flowing through the recycling line.

【0014】前記改質器は、平板状の改質室Reと加熱
室Hが交互に積層されたプレートリフォーマであること
が好ましい。この構成により、高い改質率及び発電効率
を維持したまま、発電設備をコンパクト化することがで
きる。
The reformer is preferably a plate reformer in which a flat reforming chamber Re and a heating chamber H are alternately stacked. With this configuration, the power generation facility can be made compact while maintaining a high reforming rate and power generation efficiency.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付して使用する。図1は、本発
明による高圧燃料電池発電設備の構成図である。この図
において1本発明の高圧燃料電池発電設備10は、改質
器12と燃料電池14とを備え、改質器12で改質した
改質ガス4を燃料電池14のアノード側Aに供給するよ
うになっている。また、この設備は、例えば10ata
以上の高圧下で運転するようになっている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, common parts are denoted by the same reference numerals. FIG. 1 is a configuration diagram of a high-pressure fuel cell power generation facility according to the present invention. In FIG. 1, a high-pressure fuel cell power generation system 10 of the present invention includes a reformer 12 and a fuel cell 14, and supplies the reformed gas 4 reformed by the reformer 12 to the anode A of the fuel cell 14. It has become. Also, this equipment is, for example, 10ata
The operation is performed under the above high pressure.

【0016】改質器12は、この実施形態において、平
板状の改質室Reと加熱室Hが交互に積層されたプレー
トリフォーマである。なお、図に例示するように、この
改質器12は、加熱室Hに燃焼触媒が充填されており、
内部で燃料ガス1(例えばアノード排ガス)を燃焼(触
媒燃焼)させるようになっている。また、改質質Reに
は改質触媒が充填され、原料ガス2と水蒸気9の混合ガ
スを改質して水素リッチガスに転換する。かかるプレー
トリフォーマを用いることにより、発電設備をコンパク
ト化することができる。
In this embodiment, the reformer 12 is a plate reformer in which flat reforming chambers Re and heating chambers H are alternately stacked. As illustrated in the figure, in the reformer 12, a heating chamber H is filled with a combustion catalyst,
The fuel gas 1 (for example, anode exhaust gas) is burned (catalytic combustion) inside. Further, the reforming material Re is filled with a reforming catalyst, and reforms a mixed gas of the raw material gas 2 and the steam 9 to convert it into a hydrogen-rich gas. By using such a plate reformer, the power generation equipment can be made compact.

【0017】なお、本発明はこの構成に限定されず、燃
焼器をプレートリフォーマの外部に設け、加熱室Hに燃
焼排ガスを供給する構成としてもよい。また、プレート
リフォーマ以外の従来の改質器を用いてもよい。
The present invention is not limited to this configuration, and a configuration may be adopted in which the combustor is provided outside the plate reformer and the combustion exhaust gas is supplied to the heating chamber H. Further, a conventional reformer other than the plate reformer may be used.

【0018】燃料電池14は、この実施形態において、
炭酸塩を電解質とし、約650℃前後の高温で作動する
溶融炭酸塩型燃料電池である。なお、本発明は、これに
限定されず、高温で作動する他の形式の燃料電池に適用
してもよい。溶融炭酸塩型燃料電池のアノード反応は、
2 +CO3 2- →H2 O+CO2 +2e- ..(式)
の主反応式で表され、反応により水素が消費され、同量
の水蒸気が発生する。燃料電池内での燃料利用率は例え
ば約75〜80%と高いため、入口側に比べて水素が大
幅に低減し、逆に水蒸気が大量に発生する。このため、
アノード排ガス中のガス粗成は、CH4 に対する水蒸気
の比率が非常に大きく(例えば10以上)かつアノード
排ガスの温度は高温(例えば700℃前後)であり、カ
ーボン析出のおそれが少なく改質に適した状態となる。
In this embodiment, the fuel cell 14 is
This is a molten carbonate type fuel cell using carbonate as an electrolyte and operating at a high temperature of about 650 ° C. The present invention is not limited to this, and may be applied to other types of fuel cells that operate at high temperatures. The anode reaction of a molten carbonate fuel cell is
H 2 + CO 3 2- → H 2 O + CO 2 + 2e . . (formula)
The reaction consumes hydrogen and produces the same amount of water vapor. Since the fuel utilization rate in the fuel cell is as high as, for example, about 75 to 80%, hydrogen is significantly reduced as compared with the inlet side, and a large amount of water vapor is generated. For this reason,
The gas composition in the anode exhaust gas is such that the ratio of water vapor to CH 4 is very large (for example, 10 or more) and the temperature of the anode exhaust gas is high (for example, around 700 ° C.). State.

【0019】なお、図に例示するように、燃料電池のカ
ソード側Cには、改質器12の加熱室Hを出た酸素を含
む高温ガス(カソードガス)が供給され、内部でカソー
ド反応を行い、高温のカソード排ガスは、例えばガスタ
ービンに供給しエネルギーを回収するようになってい
る。
As illustrated in the figure, a high-temperature gas (cathode gas) containing oxygen that has exited from the heating chamber H of the reformer 12 is supplied to the cathode side C of the fuel cell, and a cathode reaction is internally performed. The high temperature cathode exhaust gas is supplied to, for example, a gas turbine to recover energy.

【0020】本発明の高圧燃料電池発電設備10は、図
1に示すように、燃料電池14を出たアノード排ガスの
一部を燃料電池14のアノード側入口に再循環させるア
ノードガスリサイクルライン16と、そのラインに設置
されたリサイクルブロア17と断熱リフォーマ18を備
えている。
As shown in FIG. 1, the high-pressure fuel cell power generation system 10 of the present invention includes an anode gas recycling line 16 for recirculating a part of the anode exhaust gas discharged from the fuel cell 14 to the anode side inlet of the fuel cell 14. , A recycle blower 17 and a heat insulating reformer 18 installed in the line.

【0021】断熱リフォーマ18は、内部に改質触媒3
を保有し、外部が保温されたチャンバーであり、上述し
たようにカーボン析出のおそれが少なく改質に適した状
態のアノード排ガスが改質触媒と直接接触し、高温のア
ノード排ガス自体の顕熱により改質反応を引き起こすよ
うになっている。この改質反応(式)により発生した
水素は、そのままアノードガスリサイクルライン16を
経て燃料電池のアノード側入口に再循環され、燃料電池
に供給される。
The adiabatic reformer 18 has a reforming catalyst 3 inside.
It is a chamber in which the outside is kept warm, and the anode exhaust gas in a state suitable for reforming with little risk of carbon deposition directly contacts the reforming catalyst as described above, and the sensible heat of the high-temperature anode exhaust gas itself A reforming reaction is caused. The hydrogen generated by the reforming reaction (formula) is directly recycled to the anode side inlet of the fuel cell via the anode gas recycling line 16 and supplied to the fuel cell.

【0022】リサイクルブロア17は、図1に例示する
ように、断熱リフォーマ18の下流側、すなわち、燃料
電池の入口側に設置するのがよい。上述したように、ア
ノード排ガス自体の顕熱により改質反応を引き起こすの
で、この改質反応によりアノード排ガスの温度が下がり
(例えば40〜50℃前後)、リサイクルブロア17の
冷却を容易にし、信頼性を高めることができる。また、
このリサイクルブロア17により、リサイクルラインを
流れるアノード排ガスの量を調節し、発電設備全体の改
質率及び発電効率を制御することができる。
As shown in FIG. 1, the recycle blower 17 is preferably installed on the downstream side of the heat insulating reformer 18, that is, on the inlet side of the fuel cell. As described above, since the reforming reaction is caused by the sensible heat of the anode exhaust gas itself, the temperature of the anode exhaust gas is lowered by this reforming reaction (for example, about 40 to 50 ° C.), and the cooling of the recycle blower 17 is facilitated, and the reliability is improved. Can be increased. Also,
The amount of the anode exhaust gas flowing through the recycling line can be adjusted by the recycling blower 17 to control the reforming rate and the power generation efficiency of the entire power generation equipment.

【0023】[0023]

【実施例】表1は、上述した本発明の性能のシュミレー
ション結果である。この表において、(A)はプレート
リフォーマによる改質、(B)は断熱リフォーマの条件
例、(C)は総合改質率を示している。
EXAMPLES Table 1 shows the simulation results of the performance of the present invention described above. In this table, (A) shows the reforming by the plate reformer, (B) shows the condition example of the adiabatic reformer, and (C) shows the overall reforming rate.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】表1の(A)から、高圧下では改質率が低
く、要求改質率である90%以上を満たせないことがわ
かる。また、(B)は断熱リフォーマ18の入口と出口
におけるガス粗成を比較したものであり、メタン濃度が
低いにもかかわらず、改質率が高い(約80%)ことが
わかる。この理由は、上述したように、CH4 に対する
水蒸気の比率が非常に大きく(約45)かつアノード排
ガスの温度が高温(例えば約680℃)であるためであ
る。更に、この条件でアノードガスリサイクルライン1
6を介してアノード排ガスを再循環させることにより、
(C)に示すように、総合改質率を90%以上まで高め
ることができる。
From (A) in Table 1, it can be seen that the reforming rate is low under high pressure, and the required reforming rate cannot exceed 90%. (B) is a comparison of the gas composition at the inlet and the outlet of the adiabatic reformer 18. It can be seen that the reforming rate is high (about 80%) despite the low methane concentration. This is because, as described above, the ratio of water vapor to CH 4 is very large (about 45) and the temperature of the anode exhaust gas is high (for example, about 680 ° C.). Further, under these conditions, the anode gas recycle line 1
By recirculating the anode exhaust gas through 6
As shown in (C), the overall reforming rate can be increased to 90% or more.

【0026】図2は、本発明の高圧燃料電池発電設備の
特性図である。この図において、横軸は、再循環ガス
量、縦軸は総合改質率を示している。再循環ガス量が0
(ゼロ)の場合には、表1(A)から総合改質率は、プ
レートリフォーマ単独による改質率(約75%)とな
る。また、燃料電池内では、メタンの反応がないので、
仮にアノード排ガスの全量を断熱リフォーマ18に供給
し、その改質率が約80%であるとすると、総合改質率
は、75+(100−75)×0.8=95%となる。
従って、再循環ガス量を増やすほど、総合改質率を95
%に近づけることができ、再循環ガス量を排出量の2倍
程度に設定すると、上述したように、約90%の総合改
質率を達成することができる。
FIG. 2 is a characteristic diagram of the high-pressure fuel cell power generation equipment of the present invention. In this figure, the horizontal axis indicates the amount of recirculated gas, and the vertical axis indicates the overall reforming rate. Recirculated gas volume is 0
In the case of (zero), from Table 1 (A), the overall reforming rate is the reforming rate by the plate reformer alone (about 75%). Also, since there is no methane reaction in the fuel cell,
If the entire amount of the anode exhaust gas is supplied to the adiabatic reformer 18 and its reforming rate is about 80%, the overall reforming rate is 75+ (100−75) × 0.8 = 95%.
Therefore, as the amount of recirculated gas increases, the overall reforming rate increases by 95%.
%, And when the amount of recirculated gas is set to about twice the discharge amount, an overall reforming rate of about 90% can be achieved as described above.

【0027】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更でき
ることは勿論である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified without departing from the gist of the present invention.

【0028】[0028]

【発明の効果】上述したように、燃料電池を出たアノー
ド排ガスの一部を燃料電池のアノード側入口に再循環さ
せるアノードガスリサイクルラインを設け、そのライン
に内部に改質触媒を保有する断熱リフォーマを設置する
ことにより、断熱リフォーマ内において、高温のアノー
ド排ガス自体の顕熱により改質反応を促進することがで
きる。従って、高圧下(例えば10ata以上)におい
て、発電設備全体として高い改質効率を得ることができ
る。更に、改質により発生した水素は、そのままアノー
ドガスリサイクルラインを経て燃料電池のアノード側入
口に再循環されるので、燃料電池に供給される水素量を
増大させ、これにより高圧下における発電効率を高める
ことができる。
As described above, the anode gas recycle line for recirculating a part of the anode exhaust gas discharged from the fuel cell to the anode side inlet of the fuel cell is provided, and the line is provided with a heat insulating catalyst having a reforming catalyst therein. By installing the reformer, the reforming reaction can be promoted by the sensible heat of the high-temperature anode exhaust gas itself in the adiabatic reformer. Therefore, under high pressure (for example, 10 ata or more), high reforming efficiency can be obtained as a whole of the power generation equipment. Furthermore, the hydrogen generated by the reforming is directly recycled through the anode gas recycling line to the anode side inlet of the fuel cell, so that the amount of hydrogen supplied to the fuel cell is increased, thereby increasing the power generation efficiency under high pressure. Can be enhanced.

【0029】従って、本発明の高圧燃料電池発電設備
は、プレート改質器の運転温度を高めることなく、10
ata以上の高圧下において、発電設備全体として高い
改質効率を得ることができ、これにより高い発電効率を
維持できる、等の優れた効果を有する。
Therefore, the high-pressure fuel cell power generation equipment of the present invention can be used without increasing the operating temperature of the plate reformer.
Under a high pressure equal to or more than ata, high reforming efficiency can be obtained as a whole of the power generation equipment, and thereby high power generation efficiency can be maintained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による高圧燃料電池発電設備の構成図で
ある。
FIG. 1 is a configuration diagram of a high-pressure fuel cell power generation facility according to the present invention.

【図2】本発明の高圧燃料電池発電設備の特性図であ
る。
FIG. 2 is a characteristic diagram of the high-pressure fuel cell power generation equipment of the present invention.

【図3】従来の改質器の模式的構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a conventional reformer.

【図4】従来のプレート改質器の原理図である。FIG. 4 is a principle view of a conventional plate reformer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃料ガス 2 原料ガス(プロセスガス) 3 改質触媒 4 改質ガス 5 燃焼触媒 6a〜6e 外部マニホールド 7 燃焼用空気 8 燃焼ガス 9 水蒸気 10 高圧燃料電池発電設備 12 改質器(プレートリフォーマ) 14 燃料電池 16 アノードガスリサイクルライン 17 リサイクルブロア 18 断熱リフォーマ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel gas 2 Source gas (process gas) 3 Reforming catalyst 4 Reforming gas 5 Combustion catalyst 6a-6e External manifold 7 Combustion air 8 Combustion gas 9 Steam 10 High pressure fuel cell power generation equipment 12 Reformer (plate reformer) 14 Fuel cell 16 Anode gas recycling line 17 Recycle blower 18 Insulated reformer

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 改質器で改質した改質ガスを燃料電池の
アノード側に供給する燃料電池発電設備において、燃料
電池を出たアノード排ガスの一部を燃料電池のアノード
側入口に再循環させるアノードガスリサイクルライン
と、そのラインに設置され内部に改質触媒を保有する断
熱リフォーマとを備える、ことを特徴とする高圧燃料電
池発電設備。
1. In a fuel cell power generation facility for supplying a reformed gas reformed by a reformer to an anode side of a fuel cell, a part of anode exhaust gas discharged from the fuel cell is recirculated to an anode side inlet of the fuel cell. A high-pressure fuel cell power generation facility, comprising: an anode gas recycling line to be operated; and an adiabatic reformer installed in the line and having a reforming catalyst therein.
【請求項2】 前記アノードガスリサイクルラインにア
ノード排ガスを加圧圧送するリサイクルブロアを備える
ことを特徴とする、請求項1に記載の高圧燃料電池発電
設備。
2. The high-pressure fuel cell power generation facility according to claim 1, further comprising a recycle blower for pressurizing and sending the anode exhaust gas to the anode gas recycle line.
【請求項3】 前記改質器は、平板状の改質室Reと加
熱室Hが交互に積層されたプレートリフォーマである、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の高圧燃料電池
発電設備。
3. The reformer is a plate reformer in which a flat reforming chamber Re and a heating chamber H are alternately stacked.
The high-pressure fuel cell power generation equipment according to claim 1 or 2, wherein:
JP10076905A 1998-03-25 1998-03-25 High-pressure fuel cell power generation equipment Pending JPH11273703A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10076905A JPH11273703A (en) 1998-03-25 1998-03-25 High-pressure fuel cell power generation equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10076905A JPH11273703A (en) 1998-03-25 1998-03-25 High-pressure fuel cell power generation equipment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11273703A true JPH11273703A (en) 1999-10-08

Family

ID=13618694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10076905A Pending JPH11273703A (en) 1998-03-25 1998-03-25 High-pressure fuel cell power generation equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11273703A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005093222A (en) * 2003-09-17 2005-04-07 Osaka Gas Co Ltd Fuel cell system
WO2013178430A1 (en) 2012-05-29 2013-12-05 Topsøe Fuel Cell A/S Pre-reforming of sulfur-containing fuels to produce syngas for use in fuel cell systems

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005093222A (en) * 2003-09-17 2005-04-07 Osaka Gas Co Ltd Fuel cell system
JP4502614B2 (en) * 2003-09-17 2010-07-14 大阪瓦斯株式会社 Fuel cell system
WO2013178430A1 (en) 2012-05-29 2013-12-05 Topsøe Fuel Cell A/S Pre-reforming of sulfur-containing fuels to produce syngas for use in fuel cell systems

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105655612A (en) Enclosed methanol-water steam reforming fuel cell hydrogen source system and hydrogen production method
CN112864438B (en) High temperature fuel cell coupled power generation system and method capable of carbon dioxide capture
CN114024009A (en) Fuel cell power generation system
JP2003115307A (en) Internal reformer of solid oxide fuel cell
JP6064782B2 (en) Fuel cell device
JPS6359229B2 (en)
JPH07230816A (en) Internal reforming type solid oxide fuel cell system
KR101363365B1 (en) Fuel cell system
JP4570904B2 (en) Hot standby method of solid oxide fuel cell system and its system
JP4956946B2 (en) Fuel cell
CN112864432B (en) System and method for generating power by using synthesis gas high-temperature fuel cell
JP6974402B2 (en) Plants that consume reformed gas and methods for reforming raw material gas
JPH07230819A (en) Internal reforming solid electrolyte fuel cell system with self-heat exchange adiabatic prereformer
JP3079317B2 (en) Molten carbonate fuel cell power generator
JP2003132903A (en) Combined system between industrial furnace and solid oxide fuel cell
JP3042751B2 (en) Starting method of reformer
JPH11273703A (en) High-pressure fuel cell power generation equipment
JPH11135140A (en) Combined power generation facility for recycling anode exhaust gas
JP3789706B2 (en) CO conversion unit and polymer electrolyte fuel cell power generation system
JP7575643B1 (en) Ammonia-based solid oxide fuel cell (SOFC) system with heating element heating and method of operation thereof - Patents.com
JP3257604B2 (en) Fuel cell generator
JP2005053733A (en) Apparatus for reforming liquid hydrocarbon fuel
JP7664153B2 (en) Energy Supply System
CN112993315A (en) Heat coupling methanol reforming hydrogen production fuel cell system
KR102669492B1 (en) Solid oxide fuel cell receiving pure o2 and co2

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041001

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070202

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070206

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070322

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20070723