CN108432013A - 燃料电池系统和燃料电池系统的控制方法 - Google Patents

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Abstract

燃料电池系统具有：固体氧化物型的燃料电池，其通过接收阳极气体和阴极气体的供给而发电；燃料罐，其储存含有水的含水燃料；燃料供给通路，其将燃料电池与燃料罐连接；重整器，其设置于燃料供给通路上，用于将含水燃料重整为阳极气体；分离器，其设置在燃料供给通路上的比重整器靠上游侧的位置，将含水燃料中所含的水进行分离；检测部，其设置在比所述重整器靠上游侧的位置，对含水燃料中所含的水分的水分比例进行检测或估计；以及控制部，其对分离器进行控制。控制部根据由检测部获取的水分比例来对所述分离器进行控制。

Description

燃料电池系统和燃料电池系统的控制方法
技术领域
本发明涉及一种燃料电池系统及其控制方法。
背景技术
已知一种固体氧化物型燃料电池(SOFC：Solid Oxide Fuel Cell)，向其一侧供给阳极气体，向其另一侧供给阴极气体(空气等)，并在比较高的高温下进行动作。在该SOFC中使用了含水乙醇等含水燃料。这样的含水燃料中所含的燃料比水更容易气化，因此导致在燃料罐内含水燃料的水分比例上升。当使用这样的水分比例高的含水燃料时，有可能导致燃料电池的发电性能降低。
因此，例如在日本JP2010-190210A中公开了一种通过使燃料罐内的已气化的燃料再次液化来进行回收并使液化后的燃料返回到燃料罐的技术。
发明内容
然而，在日本JP2010-190210A所公开的技术中，在燃料电池系统停止的过程中无法调节燃料罐内的含水燃料的水的比例。因此，在燃料电池系统启动时等，含水燃料的水分比例变得不适当，从而有可能不适合用于进行燃料电池的驱动。
本发明的目的在于提供一种能够适当地调整在燃料电池的驱动中使用的含水燃料的水分比例的燃料电池系统。
根据本发明的一个方式的燃料电池系统，燃料电池系统具有：固体氧化物型的燃料电池，其通过接收阳极气体和阴极气体的供给来发电；燃料罐，其储存含有水的含水燃料；燃料供给通路，其将燃料电池与燃料罐连接；重整器，其设置于燃料供给通路上，用于将含水燃料重整为阳极气体；分离器，其设置于燃料供给通路上的比重整器靠上游侧的位置，将含水燃料中所含的水分离；检测部，其设置于比所述重整器靠上游侧的位置，对含水燃料中所含的水分比例进行检测或估计；以及控制部，其对分离器进行控制。控制部根据由检测部获取的水分比例来对所述分离器进行控制。
附图说明
图1是第一实施方式的燃料电池系统的框图。
图2是分离器的结构图。
图3是表示分离控制处理的流程图。
图4是表示分离控制处理中的分离量的曲线图。
图5是表示其它的分离控制处理的流程图。
图6是表示其它的分离控制处理中的分离器的控制量的曲线图。
图7是表示其它的分离控制处理的流程图。
图8是第二实施方式的燃料电池系统的框图。
图9是表示回收控制处理的流程图。
图10是表示回收控制处理中的水的回收量的曲线图。
图11是表示进行分离和回收的控制处理的流程图。
图12是第三实施方式的燃料电池系统的框图。
图13是表示分离控制处理的流程图。
图14是第四实施方式的燃料电池系统的框图。
图15是其它的分离器的结构图。
具体实施方式
以下，参照附图并说明本发明的实施方式。
(第一实施方式)
图1是表示第一实施方式中的固体氧化物型燃料电池(SOFC：Solid OxideFuelCell)系统的主要结构的框图。通过该系统来产生在电动车辆的驱动等中使用的电力。
作为SOFC的燃料电池堆1是将通过被供给作为燃料的阳极气体(燃料气体)的阳极电极(燃料极)和被供给含氧的空气作为阴极气体(氧化气体)的阴极电极(空气极)夹持由陶瓷等固体氧化物形成的电解质层而构成的电池单元(cell)层叠而成的。在燃料电池堆1中，使阳极气体中所含的氢等燃料与阴极气体中的氧发生反应来进行发电，并将反应后的阳极气体(阳极废气)和反应后的阴极气体(阴极废气)排出。
在具备燃料电池堆1的固体氧化物型燃料电池系统(以后称为燃料电池系统100。)中设置有向燃料电池堆1供给阳极气体的燃料供给系统、向燃料电池堆1供给阴极气体的空气供给系统以及将阳极废气和阴极废气排出到燃料电池系统100外的排气系统。
燃料供给系统包括燃料罐2、分离器3、燃料泵4、蒸发器5、原料加热器6、重整器7等。空气供给系统包括阴极压缩机8、空气热交换器9、燃烧器10、催化剂燃烧器11等。排气系统包括排气燃烧器12等。另外，燃料电池系统100具备对系统整体的动作进行控制的控制部13。控制部13通过对燃料电池系统100的各种设备进行控制，来调整在燃料电池系统100的驱动中要使用的含水燃料的水分比例。
以下对各个系统详细地进行说明。首先，对燃料供给系统的详细内容进行说明。
在燃料供给系统中，在从燃料罐2到燃料电池堆1的阳极供给路径上设置有分离器3、燃料泵4、蒸发器5、原料加热器6以及重整器7。
燃料罐2中储存的含水燃料通过路径101被供给到分离器3。例如，含水燃料是含水乙醇等包含水分的含水燃料。另外，在燃料罐2内设置有检测部2A，该检测部2A获取燃料罐2中所储存的含水燃料的水分比例。检测部2A利用燃料(乙醇)与水的介电常数的差异来检测或估计含水燃料的水分比例。此外，含水燃料也可以包含除乙醇以外的碳化氢类的燃料。
在分离器3中，含水燃料中所含的水的一部分被分离。分离器3被构成为当其操作量变大时从含水燃料分离的水的分离量变大。此外，在后面使用图3来说明分离器3的详细内容。另外，在路径101上设置有温度传感器14和流量传感器15。温度传感器14获取向分离器3供给的含水燃料的温度，流量传感器15获取向分离器3供给的含水燃料的流量。
在分离器3中被分离了一部分水的含水燃料当通过路径102到达燃料泵4时，从燃料泵4被输送到路径103。路径103在下游分支为路径104、105以及106。因此，流过路径103的含水燃料通过路径104被供给到蒸发器5的同时通过路径105被供给到排气燃烧器12。路径106在下游进一步分支为路径107和108。因此，流过路径106的含水燃料经由路径107被供给到燃烧器10的同时经由路径108被供给到催化剂燃烧器11。
蒸发器5利用来自排气燃烧器12的废气的热使作为液体的含水燃料气化而生成燃料气体。通过蒸发器5生成的燃料气体经由路径109被供给到原料加热器6。
原料加热器6以与排气燃烧器12邻接的方式设置。原料加热器6利用排气燃烧器12中的发热来将燃料气体进一步加热到在重整器7中能够重整的温度。然后，通过原料加热器6加热后的燃料气体经由路径110被供给到重整器7。
供给到重整器7的燃料气体通过催化反应而被重整为阳极气体。该阳极气体从重整器7通过路径111被供给到燃料电池堆1的阳极电极。例如在含水燃料是含水乙醇的情况下，含水燃料被重整为包含甲烷、氢、一氧化碳等的阳极气体。
接着，关于空气供给系统的详细内容进行说明。
在空气供给系统中，从外部取入的作为阴极气体的空气当通过阴极压缩机8被取入到燃料电池系统100内时，首先通过路径112到达空气热交换器9。
空气热交换器9利用来自排气燃烧器12的废气的热来对阴极气体进行加热。通过空气热交换器9加热后的阴极气体在通过路径113被供给到燃烧器10之后，通过路径114被供给到催化剂燃烧器11。燃烧器10和催化剂燃烧器11主要在燃料电池系统100的系统启动处理中被启动。此外，系统启动处理例如是指在从搭载燃料电池系统100的车辆的启动开关被按下而燃料电池系统100开始动作起直到燃料电池堆1能够稳定地进行发电为止的期间内进行的处理。
在燃料电池系统100启动时，在燃烧器10中混合有从阴极压缩机8供给的阴极气体和从燃料泵4通过路径103、106以及107供给的含水燃料。而且，通过附属于燃烧器10的点火装置点燃该混合气体，形成用于对催化剂燃烧器11进行加热的预热燃烧器。
催化剂燃烧器11在内部具备催化剂，是使用该催化剂生成高温的燃烧气体的装置。在系统启动时，向催化剂燃烧器11供给来自阴极压缩机8的阴极气体和来自燃料泵4的含水燃料。催化剂燃烧器11的催化剂通过预热燃烧器被加热，在加热后的催化剂上使阴极气体和含水燃料中所包含的燃料来燃烧，生成燃烧气体。此外，从燃烧器10和催化剂燃烧器11排出的燃烧气体是几乎不含氧的高温的非活性气体。
这样，在燃料电池系统100启动时，通过催化剂燃烧器11加温后的非活性气体经由路径115被供给到燃料电池堆1，由此燃料电池堆1成为能够发电的温度。然后，当燃料电池堆1成为能够适当地发电的温度而结束系统启动处理时，燃烧器10和催化剂燃烧器11中的燃烧反应结束，向燃料电池堆1供给通过空气热交换器9加热后的阴极气体。
通过这样，从燃料供给系统向燃料电池堆1供给阳极气体，并且从空气供给系统向燃料电池堆1供给阴极气体。然后，在燃料电池堆1中，阳极气体与阴极气体发生反应来进行发电，阳极废气和阴极废气经由排气系统被排出到燃料电池系统100外。
接着，说明排气系统的详细内容。
从燃料电池堆1将阳极废气自路径116排出，并且将阴极废气自路径117排出。在排气燃烧器12中通过氧化催化反应使阳极废气和阴极废气燃烧，并作为废气排出到路径118。伴随着燃烧所产生的热被传递到与排气燃烧器12邻接的原料加热器6。废气在通过路径118到达蒸发器5之后，通过路径119到达空气热交换器9。然后，废气最终通过路径120被排出到燃料电池系统100的外部。
排气燃烧器12由氧化铝等陶瓷材料构成，将阳极废气和阴极废气混合，经由氧化催化剂使其混合气体燃烧，生成以二氧化碳、水为主要成分的废气。能够经由路径105向排气燃烧器12供给含水燃料。通过调整向排气燃烧器12供给的含水燃料的供给量，能够对排气燃烧器12中的催化燃烧反应进行控制。
此外，控制部13通过对燃料电池系统100的各结构、各系统中的阀等进行控制，来对燃料电池系统100整体进行控制。此外，控制部13由具备中央运算装置(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)以及输入输出接口(I/O接口)的微计算机构成。
在此，使用图2说明分离器3的详细结构。
参照图2，分离器3具有燃料容器31、冷却容器32以及将燃料容器31与冷却容器32连接的配管33。通过在燃料容器31内设置水分离膜34，由此设置有供含水燃料流过的燃料室35以及不使含水燃料流过而存在大气的大气室36。此外，具体地说，水分离膜34由无孔的高分子膜、具备细孔的陶瓷等构成。配管33与燃料容器31的大气室36连接。另外，冷却容器32通过设置在水槽37内而被冷却，并且构成为能够通过减压泵38进行减压。
当减压泵38驱动时，冷却容器32、配管33以及燃料容器31的大气室36的气压降低。当成为这样的状态时，在燃料容器31中，存在于燃料室35的含水燃料中所含的一部分水分成为水蒸气而透过水分离膜34到达大气室36。然后，该水蒸气在通过水槽37而用水冷却的冷却容器32中再次被液化。此外，通过冷却容器32而被液化的水在规定的定时被排出到燃料电池系统100外。另外，在冷却容器32设置与燃料电池系统100的外部连通的排水管，经由该排水管将液化的水适当地排出到燃料电池系统100外。通过控制部13对减压泵38的驱动进行控制，来使隔着水分离膜34而邻接的燃料室35与大气室36的压力的差即跨膜压差为期望的大小，由此能够对从含水燃料分离的水分的量进行控制。
接着，使用图3说明由本实施方式的控制部13进行的分离控制处理。在图3中示出了用于将含水燃料中所含的水的一部分进行分离的分离控制处理的一例。该处理设为在燃料电池系统100从启动起直到结束为止以规定的间隔重复进行的处理。
在步骤S31(检测步骤)中，设置于燃料罐2内的检测部2A获取燃料罐2内所储存的含水燃料的水分比例。
然后，在步骤S32(分离步骤)中，控制部13根据由检测部2A获取到的水分比例来对分离器3进行控制。通过这样，来使从分离器3通过燃料泵4所输送的含水燃料成为期望的水分比例。
在图4中示出了在图3的S32的处理中使用的曲线图。该曲线图被存储于控制部13中。在该曲线图中，示出了与由检测部2A获取的水分比例相应的在分离器3中分离的水的分离量。横轴表示含水燃料的水分比例，纵轴表示分离器3中分离的水的分离量。另外，使燃料电池堆1适当地进行发电那样的含水燃料的水分比例被表示为规定水分比例。
在含水燃料的水分比例低于规定水分比例的情况下，不进行由分离器3分离水的分离控制处理。另一方面，在水分比例超过规定水分比例的情况下，进行由分离器3分离水的分离控制处理。具体地说，以水分比例越大则分离量越大的方式对分离器3进行控制。通过这样，能够使从分离器3向燃料供给系统供给的含水燃料的水分比例与规定水分比例大致相等。
此外，在分离器3是图2所示那样的具备水分离膜34的结构的情况下，根据跨膜压差来决定在分离器3中分离的水的分离量。因而，控制部13以分离器3中分离水的分离量成为期望的值的方式决定分离器3的减压泵38的控制量(驱动电力)来对跨膜压差进行控制。代替图4的曲线图，控制部13也可以使用纵轴表示跨膜压差所得到的曲线图来对减压泵38进行控制。
另外，作为变形例，在图5中示出了分离控制处理的另一例。
与图3所示的分离控制处理相比，图5所示的分离控制处理的不同点在于在S31与S32之间追加了S51的处理。
在步骤S51中，通过设置于燃料罐2与分离器3之间的路径101上的温度传感器14来获取向分离器3供给的含水燃料的温度。在此，已知的是，分离器3分离水的分离能力根据含水燃料的温度而不同。例如在分离器3是如图2所示那样的具备水分离膜34的结构的情况下，即使是相同的跨膜压差，分离量也根据含水燃料的温度而不同。具体地说，即使是相同的跨膜压力，而温度越高则分离量也越大，因此即使跨膜压力小也能够分离期望量的水。
因此，控制部13预先存储图6所示那样的曲线图。
在图6的曲线图中，纵轴表示含水燃料的温度，横轴表示含水燃料的水分比例。并且，在曲线图内还示出了与含水燃料的温度和水分比例相应的、分离器3中的期望的跨膜压差。
在图6中，控制部13对减压泵38进行驱动以成为根据由温度传感器14获取到的含水燃料的温度和由检测部2A获取到的含水燃料的水分比例所决定的位置处所示的跨膜压差。此外，在图6中没有示出与根据温度和水分比例决定的位置对应的跨膜压差的情况下，控制部13基于比例分配法等来决定跨膜压差。通过这样，控制部13根据由温度传感器14获取到的含水燃料的温度来对分离器3的操作量进行校正，因此能够高精度地从含水燃料中去除期望量的水。
另外，作为进一步的变形例，在图7中示出了分离控制处理的另一例。
与图5所示的分离控制处理相比，图7所示的分离控制处理的不同点在于在步骤S51与S32之间追加了步骤S71的处理。
在步骤S71中，通过设置于燃料罐2与分离器3之间的路径101上的流量传感器15来获取向分离器3流入的含水燃料的流量。在此，已知的是，分离器3的分离能力还根据流入的含水燃料的流量而不同。例如，即使是相同的跨膜压差，分离量也根据流量而不同。具体地说，流量越大，分离量越小。
因此，控制部13预先根据流入分离器3的含水燃料的流量存储多个如图6所示那样的表示跨膜压差和分离量与跨膜压差的关系的曲线图。具体地说，在这些曲线图中，在含水燃料的温度和水分比例相同的情况下，流量越大则跨膜压差越大。控制部13当选择与由流量传感器15获取到的含水燃料的流量相应的曲线图时，使用所选择的曲线图求出与含水燃料的温度和水分比例相应的跨膜压差。然后，控制部13驱动减压泵38以成为所求出的跨膜压差。通过这样，控制部13根据由流量传感器15获取到的含水燃料的流量来对分离器3的操作量进行校正，因此能够高精度地从含水燃料中去除期望量的水。
此外，在本实施方式中，检测部2A设置于燃料罐2内，但是不限于此。检测部2A只要是处于阳极供给通路上的比蒸发器5靠上游的位置即可，即，也可以设置于路径101、102、103以及104等。另外，在燃料电池系统100是不具有蒸发器5而在重整器7中从含水燃料直接重整为阳极气体那样的结构的情况下，检测部2A只要设置在比重整器7靠上游的位置即可。通过这样，由于能够与检测部2A获取到的水分比例相应地调整要被重整为阳极气体的含水燃料的水分比例，因此能够适当地生成在燃料电池堆1的发电中使用的阳极气体。
通过第一实施方式的燃料电池系统100能够获得以下的效果。
在燃料罐2内所储存的含水燃料中，燃料(乙醇)比水更容易气化。因此，关于燃料罐2内长期间储存的含水燃料，燃料的比例下降，水分比例上升。另外，燃料罐2中所储存的含水燃料通过燃料供给通路(路径101、102、103、104、109、110以及111)在被重整为阳极气体之后被供给到燃料电池堆1。在使用燃料罐2内长期间储存的含水燃料的情况下，由于水分比例高，因此有可能没有适当地向燃料电池堆1供给阳极气体而发电能力降低。
因此，根据第一实施方式的燃料电池系统100，设置有检测燃料罐2内所储存的含水燃料的水分比例的检测部2A以及将含水燃料中所含的水进行分离的分离器3。而且，控制部13根据由检测部2A检测出的水分比例来对分离器3中分离水的分离量进行控制。通过这样，由于含水燃料中所含的水分的水分比例降低，因此能够适当地进行蒸发器5中的含水燃料向燃料气体的气化以及重整器7中的燃料气体向阳极气体的重整。因而，由于向燃料电池堆1适当地供给阳极气体，因此能够抑制燃料电池堆1的发电能力降低。
另外，根据第一实施方式的燃料电池系统100，如图2所示，在由检测部2A检测的水分比例超过规定量(规定水分比例)的情况下，以水分比例越大则更多的水被分离的方式对分离器3进行控制。通过这样，由于从分离器3供给的含水燃料的水分比例不会超过规定量，因此能够向燃料电池堆1适当地供给阳极气体，从而抑制发电能力变差。另外，分离器3仅在含水燃料的水分比例超过规定量的情况下进行动作，在含水燃料的水分比例低于规定量的情况下不进行动作。通过这样，能够抑制不必要的利用分离器3的分离控制处理。
另外，根据第一实施方式的燃料电池系统100，设置有温度传感器14，该温度传感器14获取向分离器3供给的含水燃料的温度。在此，已知的是，由分离器3分离水的分离量根据含水燃料的温度而不同。因此，控制部13除了根据含水燃料的水分比例以外，还根据由温度传感器14获取到的含水燃料的温度来对分离器3进行控制。具体地说，含水燃料的温度越高，则使分离器3的驱动电力越小。例如在分离器3是如图2所示的具备水分离膜34和减压泵38那样的结构的情况下，以含水燃料的温度越高则跨膜压差越小的方式对减压泵38进行控制。通过这样，由于分离器3中分离水的分离量的精度提高，因此能够分离期望量的水，从而能够抑制燃料电池堆1的发电能力降低。
另外，根据第一实施方式的燃料电池系统100，设置有流量传感器15，该流量传感器15获取向分离器3供给的含水燃料的供给量。在此，已知的是，分离器3中分离水的分离量根据含水燃料的流量而不同。因此，控制部13还根据由流量传感器15获取到的含水燃料的流量来对分离器3进行控制。具体地说，含水燃料的流量越大，则使分离器3的驱动电力越大。例如在分离器3是如图2所示的具备水分离膜34和减压泵38那样的结构的情况下，以含水燃料的流量越大则跨膜压差越大的方式对减压泵38进行控制。通过这样，由于分离器3中分离水的分离量的精度进一步提高，因此能够分离期望量的水，能够抑制燃料电池堆1的发电能力降低。
另外，根据第一实施方式的燃料电池系统100，在分离器3中，通过具备水分离膜34而设置有燃料室35和大气室36。当大气室36被减压而大气室36的压力与燃料室35的压力之差即跨膜压差变大时，存在于燃料室35的含水燃料中所含的一部分水分成为水蒸气而透过水分离膜34到达大气室36。因而，控制部13通过对跨膜压差进行控制，能够高精度地对分离器3分离水的分离量进行控制。
另外，根据第一实施方式的燃料电池系统100，设置有经由配管33而与分离器3的燃料容器31的大气室36连接的冷却容器32，在该冷却容器32设置有减压泵38。因此，控制部13对减压泵38进行驱动控制以成为期望的膜间压力。通过这样对跨膜压差进行控制，因此能够高精度地对分离器3分离水的分离量进行控制。
(第二实施方式)
在第一实施方式中，在分离器3中分离出的水被排出到燃料电池系统100外，但是不限于此。在分离器3中分离出的水也可以在燃料电池系统100内再次被使用。
图8是第二实施方式的燃料电池系统100的结构图。与图1所示的第一实施方式的燃料电池系统100相比，图8所示的燃料电池系统100的不同点在于设置有路径801、802以及回收器16。
回收器16具备罐和泵。当在分离器3中分离出的水经由路径801到达回收器16时，被储存于回收器16内的罐中。然后，回收器16的泵(回收泵)经由路径802将罐内的水供给到燃料罐2。因而，路径801、802相当于回收所分离出的水并向燃料罐2供给的燃料回收通路。
图9是表示由控制部13进行的回收控制处理的流程图。
与图3所示的第一实施方式的分离控制处理相比，图9所示的回收控制处理的不同点在于代替步骤S32而进行了步骤S91的处理。
在步骤S91中，通过根据由检测部2A检测的含水燃料的水分比例来对回收器16的泵进行驱动，由此经由路径801、802将由分离器3分离出的水回收到燃料罐2。
在图10中示出了在图9的S91的处理中使用的曲线图。该曲线图被存储于控制部13。在该曲线图中，示出了与由检测部2A获取的水分比例相应的由回收器16向燃料罐2回收的水的回收量。横轴表示含水燃料的水分比例，纵轴表示返回到燃料罐2的水的回收量。另外，与图4同样地示出了规定水分比例。
在含水燃料的水分比例低于规定水分比例的情况下，进行将由分离器3分离出的水回收到燃料罐2的回收处理。控制部13以水分比例越小则回收量越大的方式对回收器16的泵进行控制。通过这样，能够使燃料罐2内的含水燃料的水分比例与规定水分比例大致相等。
在图11中表示与第一实施方式的分离控制处理相应地进行了本实施方式的回收控制处理的情况下的流程图。与图3所示的第一实施方式的流程图相比，图11所示的流程图的不同点在于追加了步骤S111的判定处理和步骤S91的回收处理。此外，在步骤S91中进行与图9所示的回收控制处理中的回收处理相同的处理。
在步骤S111中，判定由检测部2A检测的含水燃料的水分比例是否为规定水分比例以上。在水分比例为规定水分比例以上的情况下(S111：是(Yes))，判断为需要将含水燃料中所含的水进行分离，并进入步骤S32的处理。另一方面，在水分比例低于规定水分比例的情况下(S111：否(No))，判断为需要将含水燃料中所含的水回收到燃料罐2，并进入步骤S91的回收控制处理。
通过这样，在含水燃料的水分比例高于规定水分比例的情况下进行分离控制处理，另一方面，在含水燃料的水分比例低于规定水分比例的情况下进行回收控制处理。因此，无论哪种情况，都能够使燃料罐2内所储存的含水燃料的水分比例与规定水分比例大致相等。
通过第二实施方式的燃料电池系统100能够获得以下的效果。
在含水燃料的水分比例低于规定水分比例的情况下，成为在燃料电池系统100的驱动中使用了燃料的比例高的含水燃料。在这样的情况下，导致向燃料电池堆1供给了超过规定量的阳极气体，有可能无法适当地控制发电能力。
因此，通过将在分离器3中分离出的水回收到燃料罐2，能够使燃料罐2内的含水燃料的水分比例上升。因而，在燃料电池系统100的驱动中使用的含水燃料的水分比例不再低于规定水分比例。因此，能够更适当地抑制燃料电池堆1的发电能力。
还能够如图11所示那样将第一实施方式的分离控制处理与本实施方式的回收控制处理进行组合。通过这样，在含水燃料的水分比例超过规定水分比例的情况下，进行分离控制处理，从而含水燃料的水分比例降低而大致成为规定水分比例。另一方面，在含水燃料的水分比例低于规定水分比例的情况下，进行回收控制处理，从而含水燃料的水分比例上升而大致成为规定水分比例。通过这样，在燃料电池系统100的驱动中使用的含水燃料的水分比例与规定水分比例大致相等，因此在燃料电池堆1中适当地进行发电。
(第三实施方式)
在第一实施方式中，由分离器3分离一部分水后的含水燃料经由燃料泵4被供给到燃烧器10、催化剂燃烧器11以及排气燃烧器12，但是不限于此。在第三实施方式中，关于通过分离器3后的含水燃料的一部分被储存于罐的例子进行说明。
图12是第三实施方式的燃料电池系统100的结构图。与图1所示的第一实施方式的燃料电池系统100相比，图12所示的燃料电池系统100的不同点在于追加了路径1201、1202、1203、启动燃料罐17以及启动泵18。此外，在启动燃料罐17中设置有获取启动燃料罐17内的燃料的余量的余量传感器17A。路径1201、1202以及1203为供启动用的燃料流过的启动燃料通路。另外，燃烧器10有时被称为启动燃烧器。
在分离器3中被分离一部分水后的含水燃料从燃料泵4经由路径1201而被储存于启动燃料罐17。然后，当启动燃料罐17中所储存的含水燃料经由路径1202到达启动泵18时，经由路径1203被供给到燃烧器10。
在图13中示出了燃料电池系统100的控制处理。
首先，在步骤S131中，控制部13判定燃料电池系统100是否处于冷机启动状态。冷机启动表示在冬天等燃料电池系统100在低温状态下被启动的情形。在是冷机启动状态的情况下，优选为在燃烧器10中使用水分比例比通常情况低的含水燃料。这是因为在冷机启动时难以进行燃烧器10中的点火。
因此，在步骤S131中，控制部13判定燃料电池堆1的温度是否为规定的冷机判定温度以下，由此判定是否处于冷机启动状态。
在燃料电池堆1的温度为冷机判定温度以下的情况下，控制部13判定为处于冷机启动状态(S131：是)，从而判断为需要使燃烧器10易于进行点火，并进入步骤S132。
在步骤S132中，控制部13以不依据水分比例而使一定量的水分离的方式对分离器3进行控制。例如，以最大分离能力对分离器3进行驱动。通过这样，来经由燃料泵4在启动燃料罐17中储存水分比例低的含水燃料。因此，在冷机启动时，由于从启动燃料罐17经由启动泵18供给水分比例低的含水燃料，因此易于进行燃烧器10的点火。
另一方面，在燃料电池堆1的温度超过冷机判定温度的情况下，控制部13判定为不处于冷机启动状态(S131：否)，从而判断为不需要使燃烧器10易于点火，并进入S133。
在步骤S133中，控制部13判定燃料电池系统100是否处于停止控制处理中。此外，从再次按下车辆的启动按钮、储存燃料电池堆1中所产生的电力的蓄电池为满充电的状态起开始燃料电池系统100的停止控制。而且，在燃料电池系统100的冷却完成且燃料电池系统100的各种结构的控制完成的定时结束。另外，作为燃料电池系统100的停止控制处理的系统停止控制是在系统停止过程中执行的控制，系统停止过程中意味着从系统停止控制开始起直到下一次系统启动时为止的期间。
在此，优选的是，在燃料电池系统100的停止控制处理完成时，在启动燃料罐17内事先储存水分比例比通常情况低的含水燃料。通过这样，在燃料电池系统100被再次启动之前的期间内，关于启动燃料罐17内的含水燃料，即使燃料比水更多地发生了气化，水分比例也难以低于规定水分比例。因此，在燃料电池系统100再次启动时，从启动燃料罐17经由启动泵18来供给水分比例低的含水燃料，因此易于燃烧器10进行点火。
因此，在控制部13判定为燃料电池系统100处于停止过程中的情况下(S133：是)，判断为需要在启动燃料罐17内储存水分比例比较低的含水燃料，并进入步骤S134。
在步骤S134中，判定由余量传感器17A获取到的启动燃料罐17内的含水燃料的余量是否超过规定的基准量。在此，规定的基准量设为比在进行燃料电池系统100的启动处理的期间向燃烧器10供给的含水燃料量大。
在启动燃料罐17内的含水燃料的余量为规定的基准量以下的情况下(S134：否)，判断为需要在启动燃料罐17中再储存水分比例低的含水燃料，并进入S132。
另一方面，在启动燃料罐17内的含水燃料的余量超过规定的基准量的情况下(S134：否)，判断为不需要在启动燃料罐17中再储存水分比例低的含水燃料，并进入S135。
在步骤135中，使分离器3和燃料泵4停止。通过这样，燃料电池系统100完全停止。
此外，在燃料电池系统100不处于停止过程中的情况下(S133：否)，与第一实施方式同样地进行S31、S32的处理。
此外，燃烧器10主要在燃料电池系统100启动时被使用。因此，也可以在分离器3与启动燃料罐之间设置阀等，在系统启动时以外的情况中关闭阀。通过这样，能够防止在燃料电池系统100正常运转的期间内生成的水分比例为规定水分比例那样的含水燃料被储存于启动燃料罐17。因而，能够使启动燃料罐17中储存的含水燃料的水分比例更低。
通过第三实施方式的燃料电池系统100能够获得以下的效果。
根据第三实施方式的燃料电池系统100，通过在燃料电池系统100启动时以规定的驱动力(例如最大分离能力)驱动分离器3，由此生成水分比例低于规定水分比例那样的含水燃料。通过这样，在燃料电池系统100启动时，向燃烧器10供给水分比例低的含水燃料。因此，即使在使燃料电池系统100冷机启动的情况下，也能够适当地驱动燃烧器10。因而，能够缩短直到燃料电池堆1被加热为止的时间，因此能够缩短直到燃料电池堆1开始发电为止的时间。
根据第三实施方式的燃料电池系统100，在燃料电池系统100停止过程中，通过以规定的驱动力驱动分离器3，来生成水分比例低于规定水分比例那样的含水燃料，并将该含水燃料事先储存于启动燃料罐17。进行这样的动作直到在启动燃料罐17中储存规定量的含水燃料为止。通过这样，在燃料电池系统100被完全停止时，在启动燃料罐17中储存水分比例低于规定水分比例的规定量的含水燃料。因此，即使在再次启动燃料电池系统100之前的期间在启动燃料罐17内燃料发生了气化，也不会形成为启动燃料罐17内的含水燃料的水分比例大幅地超过规定水分比例。因而，在再次启动燃料电池系统100时，通过向燃烧器10供给水分比例大致为规定水分比例的含水燃料，能够适当地驱动燃烧器10，并抑制燃料电池堆1的发电能力降低。
(第四实施方式)
在第一实施方式中，分离器3被设置于燃料泵4与蒸发器5之间，但是不限于此。也可以将分离器3以与蒸发器5邻接的方式设置。
图14是第四实施方式的燃料电池系统100的结构图。与图1所示的第一实施方式的燃料电池系统100相比，图14所示的燃料电池系统100的不同点在于将分离器3与蒸发器5邻接地进行设置。
在图15中示出了分离器3和蒸发器5的详细结构的一例。
蒸发器5被构成为供含水燃料流过的流路，通过来自排气燃烧器12的排气的热使含水燃料51加温而蒸发。另外，在蒸发器5的流路的下游端设置有分离器3。分离器3由将蒸发器5的流路中所存在的含水燃料51排出到燃料电池系统100外的排水管39以及能够将排水管39打开和关闭的阀40构成。
在此，在蒸发器5中，含水燃料51也是燃料比水更容易气化。因此，在蒸发器5中，在上游处，燃料比水更多地被气化，因此下游中的含水燃料的水分比例变高。因此，通过设置位于蒸发器5的下游的排水管39，能够将水分比例高的含水燃料排出到燃料电池系统100外。
通过这样，由于在蒸发器5中适当地控制含水燃料的气化速度，因此向重整器7供给适当量的燃料气体。而且，在重整器7中充分地生成阳极气体，从而抑制燃料电池堆1的发电能力降低。此外，控制部13根据由检测部2A检测出的燃料罐2内的含水燃料的水分比例来对阀40进行操作。
具体地说，在燃料罐2内的含水燃料的水分比例高的情况下，使阀40的阀打开量增大。通过这样，由于含水燃料在蒸发器5的上游处停留的时间变长，因此能够使更多的燃料气化，因此能够增加燃料气体的产生量。另一方面，在燃料罐2内的含水燃料的水分比例低的情况下，使阀40的阀打开量减小。通过这样，由于含水燃料在蒸发器5的上游处停留的时间变短，因此能够使气化所生成的燃料气体的量减少，因此能够降低燃料气体的产生量。通过这样，来控制要在蒸发器5中产生的燃料气体的量。
通过第四实施方式的燃料电池系统100能够获得以下的效果。
在第四实施方式的燃料电池系统100中，分离器3与蒸发器5邻接地进行设置。通过这样，与如第一实施方式那样在燃料泵4与燃料罐2之间设置分离器3的情况相比，通过在燃料供给系统的更下游侧调整水分比例，能够更适当地调整向燃料电池堆1供给阳极气体的供给量。并且，由于不需要第一实施方式那样的水分离膜34、减压泵38等的结构，因此能够使结构简单化。
以上，说明了本发明的实施方式，但是上述实施方式只是表示本发明的应用例的一部分，并不是将本发明的技术范围限定为上述实施方式的具体结构的宗旨。另外，上述实施方式能够适当地进行组合。
本国际申请基于2015年12月15日向日本专利局申请的日本特愿2015-243981主张优先权，该申请的全部内容以参照的形式被加入于本说明书中。

Claims (16)

1.一种燃料电池系统，具有：
固体氧化物型的燃料电池，其通过接收阳极气体和阴极气体的供给来发电；
燃料罐，其储存含有水的含水燃料；
燃料供给通路，其将所述燃料电池与所述燃料罐连接；
重整器，其设置在所述燃料供给通路上，用于将所述含水燃料重整为所述阳极气体；
分离器，其设置在所述燃料供给通路上的比所述重整器靠上游侧的位置，用于将所述含水燃料中所含的水分离；
检测部，其设置在比所述重整器靠上游侧的位置，对所述含水燃料中所含的水分比例进行检测或估计；以及
控制部，其对所述分离器进行控制，
其中，所述控制部根据由所述检测部检测或估计的水分比例来对所述分离器进行控制。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述控制部以所述水分比例越大则从所述含水燃料分离的水的分离量越大的方式对所述分离器进行控制。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述分离器的操作量越大，则所述分离器从所述含水燃料分离越多的水。
4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，
具有温度传感器，该温度传感器获取向所述分离器供给的所述含水燃料的温度，
所述控制部以由所述温度传感器获取的所述含水燃料的温度越高则使所述分离器的操作量越小的方式进行校正。
5.根据权利要求3或4所述的燃料电池系统，其特征在于，
具有流量传感器，该流量传感器获取向所述分离器供给的所述含水燃料的流量，
所述控制部以由所述流量传感器获取的所述含水燃料的流量越多则使所述分离器的操作量越大的方式进行校正。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述分离器将从所述含水燃料分离出的水排出到所述燃料电池系统之外。
7.根据权利要求1至5中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，还具有：
燃料回收通路，其使由所述分离器从所述含水燃料分离的水返回到所述燃料罐；以及
回收泵，其设置在所述燃料回收通路上，
其中，所述控制部根据所述水分比例来对所述回收泵进行控制。
8.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述控制部以所述水分比例越小则返回到所述燃料罐的水的回收量越大的方式对所述回收泵进行控制。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，还具有：
启动燃烧器，其在所述燃料电池系统启动时，对向所述燃料电池供给的阴极气体进行加热；
启动燃料罐，其储存被所述分离器分离了水之后的所述含水燃料；以及
启动燃料通路，其将所述启动燃料罐与所述启动燃烧器连接。
10.根据权利要求8所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述控制部以使在所述燃料电池系统启动时所述含水燃料的水分比例低于规定量的方式对所述分离器进行控制。
11.根据权利要求9或10所述的燃料电池系统，其特征在于，
还具有余量传感器，该余量传感器获取所述启动燃料罐内的所述含水燃料的余量，
在所述燃料电池系统停止时由所述余量传感器获取的所述启动燃料罐内的所述含水燃料的余量低于在所述燃料电池系统启动时由所述启动燃烧器消耗的燃料量的情况下，所述控制部以使所述含水燃料的水分比例低于规定量的方式对所述分离器进行控制。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述分离器具有分离膜，该分离膜将供所述含水燃料流动的燃料室与存在大气的大气室隔开，
所述控制部对由所述分离膜隔开的所述燃料室与所述大气室的压力的差即跨膜压差进行控制。
13.根据权利要求12所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述分离器还具有减压泵，该减压泵对所述大气室进行减压，
所述控制部对所述减压泵进行控制。
14.根据权利要求1至11中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，
还具有蒸发器，该蒸发器设置在所述燃料供给通路上的比所述重整器靠上游侧的位置，用于使所述含水燃料蒸发，
所述分离器设置于所述蒸发器。
15.一种燃料电池系统的控制方法，该燃料电池系统具备固体氧化物型的燃料电池，该固体氧化物型的燃料电池通过接收阴极气体和从含有水的含水燃料重整而成的阳极气体的供给而发电，该燃料电池系统的控制方法包括以下步骤：
检测步骤，对所述含水燃料的水分比例进行检测或估计；以及
分离步骤，根据在所述检测步骤中检测或估计的水分比例，来从所述含水燃料分离水。
16.根据权利要求15所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，
在所述分离步骤中，所述水分比例越大，则使从所述含水燃料分离的水的分离量越大。
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CA (1) CA3008777C (zh)
WO (1) WO2017104316A1 (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007020407A (ja) * 2005-07-12 2007-02-01 Hitachi Zosen Corp バイオマスエタノール製造装置
CN101271979A (zh) * 2007-03-23 2008-09-24 株式会社东芝 燃料电池系统
CN101682056A (zh) * 2007-05-25 2010-03-24 丰田自动车株式会社 燃料电池系统及用于其的运转方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4978430A (en) * 1986-12-06 1990-12-18 Ube Industries, Ltd. Method for dehydration and concentration of aqueous solution containing organic compound
DE19755815C2 (de) * 1997-12-16 1999-12-09 Dbb Fuel Cell Engines Gmbh Verfahren zur Wasserdampfreformierung eines Kohlenwasserstoffs oder Kohlenwasserstoffderivats, damit betreibbare Reformierungsanlage und Brennstoffzellen-Betriebsverfahren
US6458478B1 (en) * 2000-09-08 2002-10-01 Chi S. Wang Thermoelectric reformer fuel cell process and system
JP4733344B2 (ja) * 2003-12-01 2011-07-27 パナソニック電工株式会社 燃料電池システム
JP4385375B2 (ja) * 2004-03-31 2009-12-16 鹿島建設株式会社 高含水バイオマスのエネルギー回収方法及び装置
JP4984543B2 (ja) * 2005-07-21 2012-07-25 日産自動車株式会社 燃料電池システム
WO2009108255A2 (en) * 2008-01-09 2009-09-03 Ultracell Corporation Portable reformed fuel cell systems with water recovery
JP2010027347A (ja) * 2008-07-17 2010-02-04 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2010190210A (ja) 2009-01-23 2010-09-02 Kyosan Denki Co Ltd 蒸発燃料処理装置
JP6248376B2 (ja) * 2012-06-19 2017-12-20 日産自動車株式会社 固体酸化物型燃料電池システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007020407A (ja) * 2005-07-12 2007-02-01 Hitachi Zosen Corp バイオマスエタノール製造装置
CN101271979A (zh) * 2007-03-23 2008-09-24 株式会社东芝 燃料电池系统
CN101682056A (zh) * 2007-05-25 2010-03-24 丰田自动车株式会社 燃料电池系统及用于其的运转方法

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