(57)【要約】【課題】コストを低く抑えながら高い濃度の二酸化炭素を回収することが可能な固体酸化物形燃料電池を提供する。【解決手段】固体酸化物形燃料電池セル１５を積層してなるセルスタック３と、水蒸気と炭化水素ガスとから燃料ガスを生成する改質器４と、酸化剤ガスを予熱する空気予熱器６と、これらの装置を収容する断熱容器２を備える。セルスタック３には、燃料電池セル１５からの排ガスを排出する排出通路１４が接続される。この排出通路１４は、改質器４および空気予熱器６を通って断熱容器２の外に延びる。改質器４と空気予熱器６とは、排出通路１４との間で熱伝達が可能に形成され、セルスタック３を熱源として動作する。セルスタック３は、改質器４および空気予熱器６の動作に必要な熱が得られる発熱量を有するものである。【選択図】  図１
2012033270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の固体酸化物形燃料電池セルを積層して形成されたセルスタックと、
水蒸気供給部から供給された水蒸気と炭化水素ガスとの反応により前記セルスタックの燃料ガスを生成する改質器と、
前記セルスタックに供給する酸化剤ガスを予熱する予熱器と、
前記セルスタックと、改質器および予熱器を収容する断熱容器とを備え、
前記セルスタックには、前記各固体酸化物形燃料電池セルから排出された燃料ガスと水蒸気とを排出する排出通路が接続され、
前記排出通路は、前記改質器および前記予熱器を通って前記断熱容器の外に延びるように形成され、
前記改質器と前記予熱器とは、前記排出通路との間で熱伝達が可能に形成されるとともに、前記セルスタックを熱源として動作するように構成され、
前記セルスタックは、前記改質器および前記予熱器の動作に必要な熱が前記断熱容器内の熱と、前記排出通路内を流れるガスの熱とによって得られるような発熱量を有するものであることを特徴とする固体酸化物形燃料電池。
【請求項２】
請求項１記載の固体酸化物形燃料電池において、前記改質器は、前記排出通路を前記水蒸気供給部として炭化水素ガスと排出通路内の水蒸気とから前記燃料ガスを生成する機能と、前記排出通路内の一酸化炭素と水蒸気とを用いて水性ガスシフト反応を促進させる機能とを有するものであることを特徴とする固体酸化物形燃料電池。
【請求項３】
請求項２記載の固体酸化物形燃料電池において、前記排出通路によって前記断熱容器の外に排出された水素ガスを燃料ガスとする補助燃料電池と、
この補助燃料電池から排出された二酸化炭素を貯留する貯留装置とをさらに備えたことを特徴とする固体酸化物形燃料電池。
【請求項４】
断熱容器内の熱と、固体酸化物形燃料電池セルを有するセルスタックから排出されたガスの熱と、セルスタックから排出された水蒸気と、炭化水素ガスと用いて改質器で燃料ガスを生成するステップと、
断熱容器内の熱と、固体酸化物形燃料電池セルを有するセルスタックから排出されたガスの熱とを熱源として予熱器で酸化剤ガスを加熱するステップと、
前記燃料ガスと酸化剤ガスとを前記セルスタックに供給して発電させるステップと、
前記セルスタックから排出されたガスに水性ガスシフト反応を起こさせ、この水性ガスシフト反応によって生成された水素を前記セルスタックに供給するステップと、
前記水性ガスシフト反応後の排ガスを他の燃料電池に燃料ガスとして供給するステップと、
前記他の燃料電池から排出された排ガスを貯留するステップとによって実施する固体酸化物形燃料電池の二酸化炭素回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の固体酸化物形燃料電池セルを重ねて構成された固体酸化物形燃料電池および固体酸化物形燃料電池の二酸化炭素回収方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体酸化物形燃料電池は、作動温度が８００℃〜１０００℃と高温であり、発電効率が高い（４５％以上）という特徴を備えている。固体酸化物形燃料電池の出力は、固体酸化物形燃料電池セル（以下、これを単に単セルという）を積層させることによって高くなる。このため、従来の固体酸化物形燃料電池は、複数の前記単セルを積層させた構造のセルスタックを使用することが多い。
【０００３】
このようなセルスタックを用いる固体酸化物形燃料電池は、タービン発電などを組み合わせてより高い効率のコジェネレーションシステムが構築できるという利点を有し、発電所としての用途などが期待されている。高出力を発生する固体酸化物形燃料電池は、数十枚の単セルを積層させたセルスタックを使用することによって実現することができる。
【０００４】
この種の固体酸化物形燃料電池に使用する燃料ガスは、都市ガスなどの炭化水素ガスを改質器によって改質して得られた水素を含む改質ガスが用いられている。改質器は、炭化水素ガスに水蒸気を加えて加熱する構成が採られている。改質器によって生成された改質ガスには、水素の他に炭化水素や一酸化炭素などが含まれている。
【０００５】
燃料ガスは、多数の単セルを積層させたセルスタックを使用する場合は、発電に必要な供給量より過剰となるようにセルスタックに供給されている。この理由は、多数の単セルが積層されて構成されたセルスタックは、各単セルに供給される燃料ガスの供給量にばらつきが生じ易いからである。単セルに供給される燃料ガスが不足すると、セル構成材料の一つであるニッケルが酸素イオンと反応して酸化されてしまう。ニッケルが酸化されると、体積膨張によりセルが破壊されることがある。すなわち、従来の固体酸化物形燃料電池は、このような不具合が生じることがないように、燃料ガスの供給量が多く設定されていた。
【０００６】
このようにセルスタックに燃料ガスが過剰に供給されると、このセルスタックから排出される燃料ガスの量が増大することになる。従来の固体酸化物形燃料電池においては、このような余剰の燃料ガスは、熱源として利用するために燃焼させられることが多い。例えば、余剰の燃料ガスは、セルスタックを収容する断熱容器の内部の温度を上昇させるための燃焼器の燃料や、特許文献１に記載されているように、燃焼式空気予熱器の燃料として使用されている。
【０００７】
特許文献１に開示されている空気予熱器は、固体酸化物形燃料電池に燃料ガスとともに供給される酸化剤ガス（空気）を予熱するためのもので、前記余剰の燃料ガスを燃焼させた熱で酸化剤ガスを予熱する。
一方、固体酸化物形燃料電池は、燃料ガスに炭化水素や一酸化炭素などが含まれるために、発電時に二酸化炭素が発生する。二酸化炭素は、地球温暖化の原因とされる温室効果ガスの1つである。このため、近年においては、上述したように燃料電池から排出される二酸化炭素を回収して貯留することが要請されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２０４７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、固体酸化物形燃料電池から排出された余剰の燃料ガスを燃焼させると、二酸化炭素を回収して貯留することが難しくなるという問題があった。これは、前記燃料ガスを燃焼させた後の排ガス中に二酸化炭素の他に他のガスが大量に含まれているからである。この他のガスとは、燃焼時に供給された大気中に含まれていた酸素および窒素や、燃料電池から排出された水蒸気などである。二酸化炭素を貯留するためには、上述した他のガスを二酸化炭素から分離させて二酸化炭素の濃度を高くする必要がある。これを実現するためには、特殊で高価な装置が必要になるから、上述したように二酸化炭素の回収、貯留を行うことが難しくなる。
【００１０】
本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、コストを低く抑えながら高い濃度の二酸化炭素を回収することができる固体酸化物形燃料電池および固体酸化物形燃料電池の二酸化炭素回収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】
【００１１】
この目的を達成するために、本発明に係る固体酸化物形燃料電池は、複数の固体酸化物形燃料電池セルを積層して形成されたセルスタックと、水蒸気供給部から供給された水蒸気と炭化水素ガスとの反応により前記セルスタックの燃料ガスを生成する改質器と、前記セルスタックに供給する酸化剤ガスを予熱する予熱器と、前記セルスタックと、改質器および予熱器を収容する断熱容器とを備え、前記セルスタックには、前記各固体酸化物形燃料電池セルから排出された燃料ガスと水蒸気とを排出する排出通路が接続され、前記排出通路は、前記改質器および前記予熱器を通って前記断熱容器の外に延びるように形成され、前記改質器と前記予熱器とは、前記排出通路との間で熱伝達が可能に形成されるとともに、前記セルスタックを熱源として動作するように構成され、前記セルスタックは、前記改質器および前記予熱器の動作に必要な熱が前記断熱容器内の熱と、前記排出通路内を流れるガスの熱とによって得られるような発熱量を有するものであることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明は、前記発明において、前記改質器は、前記排出通路を前記水蒸気供給部として排出通路内の水蒸気と炭化水素ガスとから前記燃料ガスを生成する機能と、前記排出通路内の一酸化炭素と水蒸気とを用いて水性ガスシフト反応を促進させる機能とを有するものであることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明は、前記発明において、前記排出通路によって前記断熱容器の外に排出された水素ガスを燃料ガスとする補助燃料電池と、この補助燃料電池から排出された二酸化炭素を貯留する貯留装置とをさらに備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明に係る固体酸化物形燃料電池の二酸化炭素回収方法は、断熱容器内の熱と、固体酸化物形燃料電池セルを有するセルスタックから排出されたガスの熱と、セルスタックから排出された水蒸気と、炭化水素ガスと用いて改質器で燃料ガスを生成するステップと、断熱容器内の熱と、固体酸化物形燃料電池セルを有するセルスタックから排出されたガスの熱とを熱源として予熱器で酸化剤ガスを加熱するステップと、前記燃料ガスと酸化剤ガスとを前記セルスタックに供給して発電させるステップと、前記セルスタックから排出されたガスに水性ガスシフト反応を起こさせ、この水性ガスシフト反応によって生成された水素を前記セルスタックに供給するステップと、前記水性ガスシフト反応後の排ガスを他の燃料電池に燃料ガスとして供給するステップと、前記他の燃料電池から排出された排ガスを貯留するステップとによって実施する方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、セルスタックで発電時に生じた熱（ジュール熱）と、セルスタックから排出されたガス（燃料ガスと水蒸気）の熱とを用いて改質器による改質ガスの生成と、予熱器による酸化剤ガスの予熱とが行われる。すなわち、本発明による固体酸化物形燃料電池は、セルスタックから排出された余剰の燃料ガスを燃焼させることなく有効に利用することができ、いわゆる熱自立が可能なものとなる。
このため、排出通路から排出される排ガス中に酸素や窒素が含まれることがなく、排ガス中の二酸化炭素の濃度が高くなるから、少ない費用で二酸化炭素を回収して貯留することができるようになる。したがって、本発明によれば、コストを低く抑えながら高い濃度の二酸化炭素を回収することが可能な固体酸化物形燃料電池を提供することができる。
また、本発明に係る固体酸化物形燃料電池の二酸化炭素回収方法によれば、固体酸化物形燃料電池と他の燃料電池とによって発電しながら、高濃度の二酸化炭素を回収し、貯留することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る固体酸化物形燃料電池の構成を示すブロック図である。
【図２】セルスタックの構成を示す断面図である。
【図３】固体酸化物形燃料電池の他の実施の形態を示すブロック図である。
【図４】改質器の一例を示す断面図である。
【図５】固体酸化物形燃料電池の他の実施の形態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の実施の形態）
以下、本発明に係る固体酸化物形燃料電池の一実施の形態を図１および図２によって詳細に説明する。
図１に示す固体酸化物形燃料電池１は、断熱容器２に後述する各種の装置を収容させた構成が採られている。各種の装置とは、詳細は後述するが、セルスタック３と、改質器４と、水蒸発器５と、空気予熱器６である。なお、図１においては、発熱部分を左下がりのハッチングによって示し、吸熱部分を右下がりのハッチングによって示している。
【００１８】
前記断熱容器２は、耐熱性を有する断熱材を使用して所定の形状に形成されている。この断熱容器２には、燃料供給管１０と、水供給管１１と、空気供給管１２と、排気管１３とが接続されている。前記燃料供給管１０は、燃料としての炭化水素ガスを改質器４に供給するためのものである。この実施の形態においては、炭化水素ガスを多く含む都市ガスが燃料として用いられている。前記水供給管１１は、水を水蒸発器５に供給するためのものである。
【００１９】
前記空気供給管１２は、空気を空気予熱器６に供給するためのものである。排気管１３は、本発明でいう「排出通路」、すなわちセルスタック３から排出された排ガスを断熱容器２の外に排出するための排出通路１４の一部を構成するものである。この実施の形態による排出通路１４は、セルスタック３から改質器４→空気予熱器６→排気管１３という経路で断熱容器２の外に延びるように形成されている。排出通路１４の下流側端部は、図示してはいないが、二酸化炭素を貯留するための貯留装置に接続されている。
【００２０】
セルスタック３は、図２に示すように、固体酸化物形燃料電池セル（以下、単に燃料電池セルという）１５とインターコネクタ１６とからなる単セルユニット１７を上下方向に複数個積層して形成されている。燃料電池セル１５は、従来からよく知られているように、平板形の燃料極１５ａと、この燃料極１５ａの上に積層された平板形の固体酸化物からなる電解質層１５ｂおよび空気極１５ｃとを有する燃料極支持形のものである。
【００２１】
インターコネクタ１６は、前記燃料極１５ａの下面に接触する燃料極側インターコネクタ１６ａと、前記空気極１５ｃの上面に接触する空気極側インターコネクタ１６ｂとによって構成されている。燃料極側インターコネクタ１６ａには、燃料電池セル１５を収容するための凹部１６ｃが形成されているとともに、この凹部１６ｃの開口部分を閉塞するためのガス封止材１８が設けられている。
【００２２】
前記凹部１６ｃの底部分には、燃料ガスを燃料極１５ａに供給するための燃料ガス供給用通路１９と、余剰の燃料ガスおよび水蒸気を排出するためのガス排出用通路２０とが形成されている。燃料ガス供給用通路１９の上流側端部は、燃料ガス供給管２１を介して後述する改質器４の燃料ガス出口に接続されている。
【００２３】
前記ガス排出用通路２０は、図１に示すように、セルスタック３から導出するガス管２２を介して改質器４の排ガス入口に接続されている。このガス管２２は、本発明でいう「排出通路」の一部を構成するものである。
空気極側インターコネクタ１６ｂには、図２に示すように、酸化剤ガスとしての空気を空気極１５ｃに供給するための酸化剤ガス供給用通路２３が形成されている。この酸化剤ガス供給用通路２３の上流側端部は、図１に示すように、酸化剤ガス供給管２４を介して後述する空気予熱器６の空気出口に接続されている。燃料電池セル１５の空気極１５ｃに供給された酸化剤ガスのうち、余剰の酸化剤ガスは、空気極１５ｃから燃料電池セル１５の外に放出され、さらに、断熱容器２に設けられている排気口（図示せず）を通過して大気中に放散される。
【００２４】
この実施の形態によるセルスタック３は、発電時に発熱した状態で後述する他の装置の熱源として利用できる発熱量を有するものが用いられている。セルスタック３を他の装置の熱源とするためには、下記の構成を採ることが望ましい。
セルスタックの規模は、10kW以上とする。
燃料ガスの供給量は、100l/min程度とする。
酸化剤ガスの供給量は、200l/min程度とする。
断熱容器２の容量：2立方メートル程度とする。
断熱容器２の壁（断熱材）は、厚さ150mm程度のWDSと呼ばれる断熱材を使用する。
このように高出力のセルスタック３に燃料ガスと酸化剤ガスとを充分に供給し、断熱容器２で確実に断熱を行うことにより、発熱用の装置を使用することなく断熱容器２内の温度を８００℃〜１０００℃に保つことが可能になる。
【００２５】
前記改質器４は、炭化水素ガスと水蒸気とを混合させた状態で加熱することによって改質反応を起こさせ、水素と一酸化炭素とを含む燃料ガス（改質ガス）を生成するものである。炭化水素ガスは、前記燃料供給管１０から都市ガスとして供給される。水蒸気は、水蒸発器５から蒸気管２５（図１参照）によって供給される。この水蒸発器５は、前記水供給管１１によって供給された水を断熱容器２内の熱で加熱して水蒸気を生成するものである。この実施の形態においては、この水蒸発器５によって本発明でいう「水蒸気供給部」が構成されている。
【００２６】
改質器４によって生成された燃料ガスは、上述したように燃料ガス供給管２１によってセルスタック３に供給され、さらに燃料極側インターコネクタ１６ａの燃料ガス供給用通路１９を通って各燃料電池セル１５の燃料極１５ａに分配される。
また、改質器４には、図１に示すように、前記ガス管２２内の排ガス（セルスタック３から排出された排ガス）を通すための排ガス通路２６が形成されている。
【００２７】
この排ガス通路２６の下流側端部は、連通管２７によって後述する空気予熱器６の排ガス通路２８に接続されている。改質器４の排ガス通路２６と、連通管２７と、空気予熱器６の排ガス通路２８は、本発明でいう「排出通路」一部を構成するものである。
この改質器４は、前記排ガス通路２６を流れる排ガスの熱と、断熱容器２の内部の熱とによって炭化水素ガスと水蒸気とが加熱され、改質反応が起こるように構成されている。
【００２８】
前記空気予熱器６は、燃料電池セル１５に供給される酸化剤ガスを発電可能な温度（約８００℃）まで昇温させるためのものである。酸化剤ガスは、前記空気供給管１２によって空気予熱器６に供給された空気（大気）である。空気予熱器６で加熱された予熱後の酸化剤ガスは、前記酸化剤ガス供給管２４と、単セルユニット毎に空気極側インターコネクタ１６ｂに設けられている酸化剤ガス供給用通路２３とを介して各燃料電池セル１５の空気極１５ｃに供給される。
この実施の形態による空気予熱器６は、前記排ガス通路を流れる排ガスの熱と、断熱容器２内の熱とによって酸化剤ガスが前記発電可能な温度まで昇温される構成が採られている。
【００２９】
このように構成された固定酸化物形燃料電池１においては、セルスタック３から排出された排ガス（余剰の燃料ガスと水蒸気）は、改質器４と空気予熱器６とを加熱した後に断熱容器２の外に排出され、図示していない貯留装置に送られる。
この実施の形態による固体酸化物形燃料電池によれば、前記排ガスの熱と、セルスタック３で発電時に生じた熱（ジュール熱）とを用いて改質器４による改質ガスの生成と、空気予熱器６による酸化剤ガスの予熱とが行われる。すなわち、この固体酸化物形燃料電池１は、セルスタック３から排出された余剰の燃料ガスを燃焼させることなく有効に利用することができ、いわゆる熱自立が可能なものとなる。
【００３０】
このため、この固体酸化物形燃料電池１においては、排出通路１４から排出される排ガス中に酸素や窒素が含まれることがなく、排ガス中の二酸化炭素の濃度が高くなるから、少ない費用で二酸化炭素を回収して貯留することができるようになる。したがって、この実施の形態によれば、コストを低く抑えながら高い濃度の二酸化炭素を回収することが可能な固体酸化物形燃料電池を提供することができる。
【００３１】
（第２の実施の形態）
本発明に係る固体酸化物形燃料電池は図３および図４に示すように構成することができる。図３および図４において、前記図１および図２によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
【００３２】
図３に示す固体酸化物形燃料電池１は、セルスタック３から排出された排ガスを改質器４内に導入して再循環させる構成が採られている。この実施の形態による固体酸化物形燃料電池１に用いられている改質器４は、排ガス中に含まれている水蒸気を用いて上述した改質反応を起こさせる構成のものである。すなわち、この改質器４は、都市ガスと排ガスとが供給される反応部４ａを備えている。
【００３３】
また、この改質器４は、水蒸気改質法と呼称される方法によって炭化水素ガスと水蒸気とから前記燃料ガスを生成する機能と、排ガス中に含まれている一酸化炭素と水蒸気とを用いて水性ガスシフト反応を促進させる機能とを有するものである。炭化水素ガスの改質を行うに当たっては、Ｎｉ系の金属を触媒として担持させたアルミナの多孔質材に炭化水素ガスと水蒸気とを通すことによって行われる。
【００３４】
前記水性ガスシフト反応とは、従来からよく知られているように、一酸化炭素と水蒸気とから水素と二酸化炭素とを生成する反応である。この実施の形態による改質器４は、前記改質反応と水性ガスシフト反応とによって生成された水素を前記燃料ガス供給管２１に送る構成が採られている。また、この改質器４は、セルスタック３から改質器４に送られた排ガス中の二酸化炭素と、上述した水性ガスシフト反応で生成された二酸化炭素とを連通管に導く構成が採られている。
【００３５】
前記改質器４は、たとえば図４に示すように構成することができる。図４に示す改質器４は、反応部４ａを容器４ｂの中に収納した構造が採られている。容器４ｂ内には、反応部４ａを加熱するために、排出通路１４から排ガスの一部が送られる。容器４ｂ内の排ガスは、連通管２７に排出される。
【００３６】
前記反応部４ａには、Ｎｉ系の金属を触媒として担持させたアルミナの多孔質材からなる触媒層４ｃが設けられている。この触媒層４ｃには、燃料供給管１０から送られた炭化水素ガスと、排出通路１４から送られた排ガスとが供給される。触媒層４ｃの出口部分には、燃料ガス供給管２１が接続されている。
【００３７】
この実施の形態による固体酸化物形燃料電池１は、セルスタック３から排出された排ガスを前記改質器４に確実に送るために燃料再循環装置３１を備えている。この燃料再循環装置３１は、詳細には図示してはいないが、前記排ガスを都市ガスの供給圧力と同等の圧力で改質器４に送るブロワを備えている。
【００３８】
この実施の形態によれば、前記改質器４において水性ガスシフト反応によって排ガス中の一酸化炭素を除去することができる。このため、排ガス中の二酸化炭素を回収して貯留するに当たって、排ガス中から除去するガスがさらに少なくなる。したがって、この実施の形態によれば、より一層低い費用で二酸化炭素の回収し貯留することが可能な固体酸化物形燃料電池を提供することができる。
【００３９】
この実施の形態によれば、排ガス中に含まれる水素と、前記水性ガスシフト反応によって生じた水素とをセルスタック３に供給しているから、排ガスを再循環して利用することができる。すなわち、各単セルにおいて不足する水素を水性ガスシフト反応により得られた水素で補うことができるから、水素の不足が原因で単セルが損傷するようなことを防ぎながら、セルスタック３に供給する燃料ガスの量を低減することができる。例えば、セルスタック３に供給する総水素量の１０％の水素を再循環できると、燃料ガス中の水素の利用率を約８０％から約９０％程度に高くすることができる。
【００４０】
また、この実施の形態によれば、セルスタック３で生じた水蒸気を用いて改質器４による改質反応と水性ガスシフト反応とが行われるから、外部からの水の供給が不要になり、いわゆる水自立が実現されて利便性が向上する。しかも、断熱容器内の熱で水を加熱して水蒸気を発生させる場合に較べて、吸熱量が少なくなるから、断熱容器２内の温度を高く維持することが容易になる。
【００４１】
（第３の実施の形態）
本発明に係る固体酸化物形燃料電池は図５に示すように構成することができる。図５において、前記図１〜図４によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図５に示す固体酸化物形燃料電池は、排出通路１４の下流側端部に接続された補助燃料電池３２と、この補助燃料電池３２の排出通路３３に接続された二酸化炭素貯留システム３４とを備えている。この実施の形態においては、前記補助燃料電池３２によって、請求項４記載の発明でいう「他の燃料電池」が構成され、二酸化炭素貯留システム３４によって、本発明でいう貯留装置が構成されている。
【００４２】
前記補助燃料電池３２は、プロトン導電体（図示せず）使用した燃料電池セルを用いて構成されている。この補助燃料電池３２の燃料ガス入口３２ａには、上述した固体酸化物形燃料電池１の排出通路１４が接続されている。すなわち、補助燃料電池３２は、固体酸化物形燃料電池１の断熱容器２の外に排出された排ガス中の水素を燃料として発電を行う。この補助燃料電池３２から排出されたガス（主に二酸化炭素）は、二酸化炭素貯留システム３４に回収されて貯留される。
【００４３】
この実施の形態においては、補助燃料電池３２で発電を行うことによって、排出通路１４内の排ガス中から水素が除去される。したがって、この実施の形態によれば、高濃度の二酸化炭素を二酸化炭素貯留システム３４に貯留することができる。
【００４４】
この実施の形態においては、下記の方法によって二酸化炭素が回収される。すなわち、この実施の形態による固体酸化物形燃料電池の二酸化炭素回収方法は、水性ガスシフト反応を起こすステップと、排ガスを補助燃料電池３２に送るステップと、補助燃料電池３２の排ガスを二酸化炭素貯留システム３４に回収して貯留するステップとによって実施する。
【００４５】
前記水性ガスシフト反応を起こすステップにおいては、セルスタック３から排出された排ガスに改質器４で水性ガスシフト反応を起こさせ、この水性ガスシフト反応によって生成された水素を固体酸化物形燃料電池１の前記セルスタック３に燃料として供給する。このステップによって、排ガス中の一酸化炭素を除去することができる。
【００４６】
排ガスを補助燃料電池３２に供給するステップにおいては、前記水性ガスシフト反応後の排ガスを前記補助燃料電池３２に燃料ガスとして供給する。このステップによって、排ガスに含まれる水素を除去することができる。この補助燃料電池３２から排出される排ガスは、二酸化炭素の濃度が高いガスとなり、二酸化炭素貯留システム３４に貯留される。
したがって、この実施の形態による二酸化炭素回収方法によれば、固体酸化物形燃料電池１と補助燃料電池３２とによって発電しながら、高濃度の二酸化炭素を回収し、貯留することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１…固体酸化物燃料電池、２…断熱容器、３…セルスタック、４…改質器、５…水蒸発器、６…空気予熱器、１５…燃料電池セル、３１…燃料再循環装置、３２…補助燃料電池、３４…二酸化炭素貯留システム。
【図１】
2012033270.tif 000003
【図２】
2012033270.tif 000004
【図３】
2012033270.tif 000005
【図４】
2012033270.tif 000006
【図５】
2012033270.tif 000007