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公開番号2024117573
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-29
出願番号2023023740
出願日2023-02-17
発明の名称燃料電池システム及び燃料電池システムの運転方法
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01M 8/04 20160101AFI20240822BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】システム全体のエネルギ効率を向上させることを目的とする。
【解決手段】空気極と燃料極を有し、燃料極にアンモニアが供給されるSOFC11と、SOFC11から排出された排燃料ガスが導かれ、排燃料ガスに含まれるアンモニアを回収する凝縮器12と、SOFC11から排出された排燃料ガスが導かれ、排燃料ガスを燃焼する触媒燃焼器13と、触媒燃焼器13から排出された排ガスを脱硝する脱硝装置14と、凝縮器11で回収されたアンモニアを脱硝装置14へ導くアンモニア水供給配管35と、を備え、脱硝装置14は、アンモニア水供給配管35によって導かれたアンモニアを利用して排ガスを脱硝する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
空気極と燃料極を有し、前記燃料極にアンモニアが供給される燃料電池と、
前記燃料電池から排出された排燃料ガスが導かれ、排燃料ガスに含まれるアンモニアを回収するアンモニア回収部と、
前記燃料電池から排出された排燃料ガスが導かれ、排燃料ガスを燃焼する燃焼部と、
前記燃焼部から排出された排ガスを脱硝する脱硝装置と、
前記アンモニア回収部で回収されたアンモニアを前記脱硝装置へ導くアンモニアラインと、を備え、
前記脱硝装置は、前記アンモニアラインによって導かれたアンモニアを利用して排ガスを脱硝する燃料電池システム。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
前記燃料電池から排出される排燃料ガスを前記燃料電池の入口側に戻す循環ラインを備え、
前記アンモニア回収部は、前記循環ラインに設けられている請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料電池は複数設けられ、
複数の前記燃料電池は、第１燃料電池と、前記第１燃料電池から排出された排燃料ガスが供給される第２燃料電池とを有し、
前記アンモニア回収部は、前記第１燃料電池又は前記第２燃料電池から排出された排燃料ガスが導かれる請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記第２燃料電池から排出される排燃料ガスを前記第２燃料電池の入口側に戻す循環ラインを備え、
前記アンモニア回収部は、前記循環ラインに設けられている請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記燃料電池の前記空気極に酸化性ガスを供給する酸化性ガス供給ラインと、
前記脱硝装置の上流側に設けられ、前記燃料電池から排出された排ガスの排熱を回収する上流側排熱回収部と、
前記脱硝装置の下流側に設けられ、前記脱硝装置から排出された排ガスの排熱を回収する下流側排熱回収部と、を備える請求項１から請求項４のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項６】
燃料電池システムの運転方法であって、
前記燃料電池システムは、
空気極と燃料極を有し、前記燃料極にアンモニアが供給される燃料電池と、
前記燃料電池から排出された排燃料ガスが導かれ、排燃料ガスに含まれるアンモニアを回収するアンモニア回収部と、
前記燃料電池から排出された排燃料ガスが導かれ、排燃料ガスを燃焼する燃焼部と、
前記燃焼部から排出された排ガスを脱硝する脱硝装置と、
前記アンモニア回収部で回収されたアンモニアを前記脱硝装置へ導くアンモニアラインと、を備え、
前記脱硝装置において、前記アンモニアラインによって導かれたアンモニアを利用して排ガスを脱硝する工程を備える燃料電池システムの運転方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料電池システム及び燃料電池システムの運転方法に関するものである。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
燃料ガスと酸化性ガスとを化学反応させることにより発電する燃料電池は、優れた発電効率及び環境対応等の特性を有している。このうち、固体酸化物形燃料電池（ＳｏｌｉｄＯｘｉｄｅＦｕｅｌＣｅｌｌ：ＳＯＦＣ）は、電解質としてイットリア安定化ジルコニアなどのセラミックスが用いられ、水素、都市ガス、天然ガス、石油、メタノール、及び炭素含有原料をガス化設備により製造したガス化ガス、バイオマスを原料としたバイオガス等のガスなどを燃料ガスとして供給して、およそ７００℃～１０００℃の高温雰囲気で反応させて発電を行う。
【０００３】
近年、脱炭素化に有効な技術として、燃料電池に供給する燃料ガスとしてアンモニア燃料を用いる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、アンモニアを燃料として働くＳＯＦＣを備えるシステムが記載されている。特許文献１に記載のシステムでは、ＳＯＦＣから発生する燃料電池オフガスを排ガス路に備えられる燃焼器に導くオフガス導入路を備え、燃料電池オフガスが燃焼器及び窒素酸化物除去器で処理されるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６６３７７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
燃料電池の燃料をアンモニアとした場合、燃料電池から排出される排燃料ガスには、燃料電池で反応しなかったアンモニアが含まれることがある。
このため、排燃料ガスからアンモニアを回収する回収装置を設け、排燃料ガスに含まれるアンモニアを回収する場合がある。回収装置で回収したアンモニアを廃棄する場合には、アンモニアの毒性を無害化するためにガス分解や水スクラバーなどの装置が必要となる。このため、アンモニアを燃料電池の燃料として利用するシステムでは、構造が複雑化してしまう可能性があった。
【０００６】
また、アンモニアを回収する回収装置を設けても、回収装置で全てのアンモニアを回収することができない可能性がある。回収装置で回収しきれなかったアンモニアは、排燃料ガスとともに燃焼装置に導かれる。燃焼装置では、アンモニアが含まれた排燃料ガスを燃焼させる際に、窒素酸化物（ＮＯｘ）が発生する。また、燃料電池のモジュール内でクロスリークしたアンモニアが空気極で燃焼し、ＮＯｘが発生する可能性があった。空気極で発生したＮＯｘは、空気極から排出された酸化性ガスとともに燃焼装置へ導かれるとともに、燃焼装置から排出される。
このように、アンモニアを燃料電池の燃料として利用するシステムでは、燃料電池から排出された排ガスにＮＯｘが含まれている。このため、排ガスを外部へ放出するためには、排ガスに含まれるＮＯｘを処理する装置（脱硝装置）が必要となる。脱硝装置では、例えば、外部から導かれた還元剤（例えば、アンモニア）を排ガスに投入することでＮＯｘを処理することが考えられる。しかしながら、この場合には、脱硝装置に外部から還元剤を継続的に供給する必要があるため、ランニングコストが増大する可能性があった。
【０００７】
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、システムの構造を簡素化することができる燃料電池システム及び燃料電池システムの運転方法を提供することを目的とする。
また、ランニングコストを低減することができる燃料電池システム及び燃料電池システムの運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本開示の燃料電池システム及び燃料電池システムの運転方法は以下の手段を採用する。
本開示に一態様に係る燃料電池システムは、空気極と燃料極を有し、前記燃料極にアンモニアが供給される燃料電池と、前記燃料電池から排出された排燃料ガスが導かれ、排燃料ガスに含まれるアンモニアを回収するアンモニア回収部と、前記燃料電池から排出された排燃料ガスが導かれ、排燃料ガスを燃焼する燃焼部と、前記燃焼部から排出された排ガスを脱硝する脱硝装置と、前記アンモニア回収部で回収されたアンモニアを前記脱硝装置へ導くアンモニアラインと、を備え、前記脱硝装置は、前記アンモニアラインによって導かれたアンモニアを利用して排ガスを脱硝する。
【０００９】
また、本開示に一態様に係る燃料電池システムの運転方法は、燃料電池システムの運転方法であって、前記燃料電池システムは、空気極と燃料極を有し、前記燃料極にアンモニアが供給される燃料電池と、前記燃料電池から排出された排燃料ガスが導かれ、排燃料ガスに含まれるアンモニアを回収するアンモニア回収部と、前記燃料電池から排出された排燃料ガスが導かれ、排燃料ガスを燃焼する燃焼部と、前記燃焼部から排出された排ガスを脱硝する脱硝装置と、前記アンモニア回収部で回収されたアンモニアを前記脱硝装置へ導くアンモニアラインと、を備え、前記脱硝装置において、前記アンモニアラインによって導かれたアンモニアを利用して排ガスを脱硝する工程を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、システムの構造を簡素化することができる。
また、本開示によれば、ランニングコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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