JP2003115316A - 燃料電池システムとその制御法 - Google Patents

燃料電池システムとその制御法

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JP2003115316A JP2001307584A JP2001307584A JP2003115316A JP 2003115316 A JP2003115316 A JP 2003115316A JP 2001307584 A JP2001307584 A JP 2001307584A JP 2001307584 A JP2001307584 A JP 2001307584A JP 2003115316 A JP2003115316 A JP 2003115316A
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Masayuki Yokoo
雅之 横尾
Akira Takeuchi
章 竹内
Masayasu Arakawa
正泰 荒川
Kimitaka Watabe
仁貴 渡部
Himeko Orui
姫子 大類
Yoshitaka Tabata
嘉隆 田畑
Satoshi Sugita
敏 杉田
Kazuhiko Nozawa
和彦 野沢
Toshiaki Yanai
利明 谷内
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】太陽エネルギーを熱エネルギーとして利用す
る、高信頼性、高効率の燃料電池システムとその制御法
を提供すること。 【解決手段】炭化水素系ガス１１を燃料として発電を行
う低温型の固体酸化物型燃料電池１２と、低温型の固体
酸化物型燃料電池１２からの排出ガス１３を燃料として
発電を行う高温型の固体酸化物型燃料電池１４と、低温
型の固体酸化物型燃料電池１２と高温型の固体酸化物型
燃料電池１４との周囲を囲む断熱材１５と、太陽熱集熱
器３０と蓄熱材２４とを有し、太陽熱集熱器３０が集め
た熱を、作動流体２５を介して、蓄熱材２４に蓄える手
段と、蓄熱材２４に蓄えられた熱を、作動流体２２を介
して、断熱材１５の外壁に供給する手段とを具備してい
ることを特徴とする燃料電池システムとその制御法を構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池システムと
その制御法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来の固体酸化物型燃料電池シ
ステムの一例を示す図である。この燃料電池システム
は、炭化水素系ガス１１の部分酸化反応 ＣｎＨ２ｎ＋２ ＋ ０.５ｎＯ２ → ｎＣＯ ＋（ｎ＋
１）Ｈ２ 及び発電を行う低温型の固体酸化物型燃料電池１２と、
低温型の固体酸化物型燃料電池１２からの排出ガス１３
に含まれる未反応の炭化水素系ガスの水蒸気改質反応 ＣｎＨ２ｎ＋２ ＋ ｎＨ２Ｏ → ｎＣＯ ＋（２ｎ＋
１）Ｈ２ 及び排出ガス１３に含まれる一酸化炭素の酸化反応 ＣＯ ＋ ０.５Ｏ２ → ＣＯ２ 及び排出ガス１３に含まれる水素の酸化反応 Ｈ２ ＋ ０.５Ｏ２ → Ｈ２Ｏ 及び発電を行う高温型の固体酸化物型燃料電池１４と、
排出ガス１３と高温型の固体酸化物型燃料電池１４から
の排出ガス１６との熱交換を行う熱交換器１７と、炭化
水素系ガス１１と熱交換器１７を介した排出ガス１６と
の熱交換を行う熱交換器１８とを構成要素とし、低温型
の固体酸化物型燃料電池１２、高温型の固体酸化物型燃
料電池１４、熱交換器１７及び熱交換器１８の周囲を断
熱材１５で囲んでなる燃料電池システムである。
【０００３】この燃料電池システムは二温制御連結式固
体酸化物型燃料電池システムと呼ばれ、その実例は、例
えば特開２０００−２６８８３２号公報に記載されてい
る。
【０００４】例えば、従来の図４の燃料電池システムに
炭化水素系ガスとしてメタンが供給され、低温型の固体
酸化物型燃料電池１２で燃料電池システムに供給された
メタンの１００％が部分酸化反応 ＣＨ４ ＋ ０.５Ｏ２ → ＣＯ ＋ ２Ｈ２ し、この部分酸化反応により発生した水素と一酸化炭素
は全て高温型の固体酸化物型燃料電池１４で酸化反応す
るとする。この時、燃料電池システムに供給される炭化
水素系ガス１１のエンタルピーを基とした発電効率は、
例えば、低温型の固体酸化物型燃料電池１２（８００℃
のメタンが流入し、８００℃の水素、一酸化炭素が流出
するとする）を１Ｖで運転し、高温型の固体酸化物型燃
料電池１４（１０００℃で低温型の固体酸化物型燃料電
池１２からの排出ガス１３が流入し、１１００℃で水蒸
気、二酸化炭素が流出するとする）を０.７Ｖで運転
し、熱的に自立出来ている、すなわち、外部からの熱の
供給無しに自立運転可能であるとすると６６％程度とな
る。
【０００５】しかし、前記二温制御連結式固体酸化物型
燃料電池システム（低温型の固体酸化物型燃料電池１
２：ガスが８００℃で流入８００℃で流出し、電圧１.
０Ｖ；高温型の固体酸化物型燃料電池１４：ガスが１０
００℃で流入１１００℃で流出し、電圧０.７Ｖ）が熱
的に自立するのは電気出力が大きい場合に限られる。例
えば、低温型の固体酸化物型燃料電池１２の出力密度を
０.０５Ｗ/ｃｍ２（厚さ：３ｃｍ）、高温型の固体酸化
物型燃料電池１４の出力密度を０.２５Ｗ/ｃｍ２（厚
さ：３ｃｍ）、熱交換器１７、１８の熱伝達率を０.３
Ｗ/ｃｍ２（厚さ：５ｃｍ）として前記二温制御連結式
固体酸化物型燃料電池システムの構成要素の体積を概算
し、そこから断熱材１５の熱伝導率を０.３Ｗ/ｍ/Ｋ
（厚さ：１０ｃｍ）として前記二温制御連結式固体酸化
物型燃料電池システムが燃料を燃料電池内で燃焼させる
ことなく熱的に自立し、断熱材１５の内壁の温度を８０
０℃に保つための最低の出力を概算すると、それは１０
００ｋＷ程度となる。
【０００６】分散電源として実用的な２００ｋＷ程度の
燃料電池システム（低温型の固体酸化物型燃料電池１
２：ガスが８００℃で流入８００℃で流出し、電圧１.
０Ｖ；高温型の固体酸化物型燃料電池１４：ガスが１０
００℃で流入１１００℃で流出し、電圧０.７Ｖ）で
は、メタンの一部（今回の概算では１４％程度）を燃料
電池システム内で燃焼させて温度を維持する必要があ
る。このとき、燃料電池システムに供給する炭化水素系
ガスのエンタルピーを基に発電効率を概算すると５７％
程度となり、燃料を燃料電池システム内で燃焼させるこ
となく熱的に自立している燃料電池システムと比較して
発電効率が大きく低下する。
【０００７】図５は、従来の部分酸化反応を用いた固体
酸化物型燃料電池システムの一例を示す図である。この
燃料電池のシステムは、炭化水素系ガス１１の部分酸化
反応 ＣｎＨ２ｎ＋２ ＋ ０.５ｎＯ２ → ｎＣＯ ＋（ｎ＋
１）Ｈ２ 及び発電を行う低温型の固体酸化物型燃料電池１２と、
低温型の固体酸化物型燃料電池１２からの排出ガスの一
部５４を燃焼させる燃焼器５１と、炭化水素系ガス１１
と燃焼器５１からの排出ガス５２との熱交換を行う熱交
換器５６と、低温型の固体酸化物型燃料電池１２からの
排出ガスの一部５５を貯蔵する貯蔵容器５３とを構成要
素とし、低温型の固体酸化物型燃料電池１２、燃焼器５
１及び熱交換器５６の周囲を断熱材１５で囲んでなる燃
料電池システムである。
【０００８】このような部分酸化反応を用いた固体酸化
物型燃料電池システムにおいて、燃焼器５１で低温型の
固体酸化物型燃料電池１２からの排出ガスの一部５４を
燃焼させるのは、この燃料電池システムを熱的に自立さ
せる為である。低温型の固体酸化物型燃料電池１２から
の排出ガスの一部５４を少なくするほど、貯蔵容器５３
に貯蔵する量を増加することが出来る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】太陽から地球に降り注
ぐエネルギーは膨大であるが、日毎、季節毎の変動が大
きく信頼性が要求されるシステムに利用することは難し
い。
【００１０】太陽から地球に降り注ぐエネルギーは、太
陽電池を介して電気に変換して利用することも可能であ
るが、変換のロスは大きい。その為、太陽エネルギーを
熱エネルギーとして利用する場を模索することが望まれ
ており、そのような場を見いだすことが大きな課題とな
っている。
【００１１】本発明は、上記課題を解決し、太陽エネル
ギーを熱エネルギーとして利用する、高信頼性、高効率
の燃料電池システムとその制御法を提供することを目的
とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、請求項１に記載のように、単数
または複数の固体酸化物型燃料電池と、前記固体酸化物
型燃料電池の周囲を囲む断熱材と、太陽熱集熱器と、蓄
熱材と、前記太陽熱集熱器が集めた熱を前記蓄熱材に蓄
える手段と、前記蓄熱材に蓄えられた熱を前記断熱材の
外壁に供給する手段とを有することを特徴とする燃料電
池システムを構成する。
【００１３】また、本発明においては、請求項２に記載
のように、炭化水素系ガスを燃料とし一酸化炭素、水素
及び未反応の炭化水素系ガスを排出して発電を行う低温
型の固体酸化物型燃料電池と、前記低温型の固体酸化物
型燃料電池が排出する排出ガスを燃料として発電を行う
高温型の固体酸化物型燃料電池と、前記低温型の固体酸
化物型燃料電池及び前記高温型の固体酸化物型燃料電池
の周囲を囲む断熱材と、太陽熱集熱器と、蓄熱材と、前
記太陽熱集熱器が集めた熱を、前記太陽熱集熱器と前記
蓄熱材との間を往復循環する作動流体を介して、前記蓄
熱材に蓄える手段と、前記蓄熱材に蓄えられた熱を、前
記蓄熱材と前記断熱材の外壁との間を往復循環する作動
流体を介して、前記断熱材の外壁に供給する手段とを有
することを特徴とする燃料電池システムを構成する。
【００１４】また、本発明においては、請求項３に記載
のように、炭化水素系ガスを燃料とし一酸化炭素、水素
及び未反応の炭化水素系ガスを排出して発電を行う低温
型の固体酸化物型燃料電池と、前記低温型の固体酸化物
型燃料電池が排出する排出ガスの一部を燃焼させる燃焼
器と、前記排出ガスの一部を貯蔵する貯蔵容器と、前記
低温型の固体酸化物型燃料電池及び前記燃焼器の周囲を
囲む断熱材と、太陽熱集熱器と、蓄熱材と、前記太陽熱
集熱器が集めた熱を、前記太陽熱集熱器と前記蓄熱材と
の間を往復循環する作動流体を介して、前記蓄熱材に蓄
える手段と、前記蓄熱材に蓄えられた熱を、前記蓄熱材
と前記断熱材の外壁との間を往復循環する作動流体を介
して、前記断熱材の外壁に供給する手段とを有すること
を特徴とする燃料電池システムを構成する。
【００１５】また、本発明においては、請求項４に記載
のように、請求項２または請求項３に記載された燃料電
池システムの制御法であって、前記太陽熱集熱器の集熱
部分の温度が設定温度よりも高くなった際は、前記太陽
熱集熱器と前記蓄熱材との間を往復循環する作動流体の
流量を増加させ、前記集熱部分の温度が設定温度よりも
低くなった際は、前記作動流体の流量を減少させること
を特徴とする燃料電池システムの制御法を構成する。
【００１６】また、本発明においては、請求項５に記載
のように、請求項２または請求項３に記載された燃料電
池システムの制御法であって、前記断熱材の外壁の温度
が設定温度よりも低くなった際は、前記蓄熱材と前記断
熱材の外壁との間を往復循環する作動流体の流量を増加
させ、前記断熱材の外壁の温度が設定温度よりも高くな
った際は、前記作動流体の流量を減少させることを特徴
とする燃料電池システムの制御法を構成する。
【００１７】
【発明の実施の形態】上記課題を解決するために、本発
明者らは、新たな燃料電池システムとその制御法を提案
する。
【００１８】本発明に係る燃料電池システムは、単数ま
たは複数の固体酸化物型燃料電池と、前記固体酸化物型
燃料電池の周囲を囲む断熱材と、太陽熱集熱器と、蓄熱
材と、前記太陽熱集熱器が集めた熱を前記蓄熱材に蓄え
る手段と、前記蓄熱材に蓄えられた熱を前記断熱材の外
壁に供給する手段とを有する燃料電池システムであり、
その第１の例は、炭化水素系ガスを燃料とし一酸化炭
素、水素及び未反応の炭化水素系ガスを排出して発電を
行う低温型の固体酸化物型燃料電池と、前記低温型の固
体酸化物型燃料電池が排出する排出ガスを燃料として発
電を行う高温型の固体酸化物型燃料電池と、前記低温型
の固体酸化物型燃料電池及び前記高温型の固体酸化物型
燃料電池の周囲を囲む断熱材と、太陽熱集熱器と、蓄熱
材と、前記太陽熱集熱器が集めた熱を、前記太陽熱集熱
器と前記蓄熱材との間を往復循環する作動流体を介し
て、前記蓄熱材に蓄える手段と、前記蓄熱材に蓄えられ
た熱を、前記蓄熱材と前記断熱材の外壁との間を往復循
環する作動流体を介して、前記断熱材の外壁に供給する
手段とを有する燃料電池システムである。
【００１９】また、本発明に係る燃料電池システムの第
２の例は、炭化水素系ガスを燃料とし一酸化炭素、水素
及び未反応の炭化水素系ガスを排出して発電を行う低温
型の固体酸化物型燃料電池と、前記低温型の固体酸化物
型燃料電池が排出する排出ガスの一部を燃焼させる燃焼
器と、前記排出ガスの一部を貯蔵する貯蔵容器と、前記
低温型の固体酸化物型燃料電池及び前記燃焼器の周囲を
囲む断熱材と、太陽熱集熱器と、蓄熱材と、前記太陽熱
集熱器が集めた熱を、前記太陽熱集熱器と前記蓄熱材と
の間を往復循環する作動流体を介して、前記蓄熱材に蓄
える手段と、前記蓄熱材に蓄えられた熱を、前記蓄熱材
と前記断熱材の外壁との間を往復循環する作動流体を介
して、前記断熱材の外壁に供給する手段とを有する燃料
電池システムである。
【００２０】本発明に係る燃料電池システムの制御法
は、例えば、上記第１の例または第２の例の本発明に係
る燃料電池システムを制御する場合に、前記太陽熱集熱
器の集熱部分の温度が設定温度よりも高くなった際は、
前記太陽熱集熱器と前記蓄熱材との間を往復循環する作
動流体の流量（単位時間当たりに流路を流れる流体の
量）を増加させ、前記集熱部分の温度が設定温度よりも
低くなった際は、前記作動流体の流量を減少させる燃料
電池システムの制御法であり、また、例えば、上記第１
の例または第２の例の本発明に係る燃料電池システムを
制御する場合に、前記断熱材の外壁の温度が設定温度よ
りも低くなった際は、前記蓄熱材と前記断熱材の外壁と
の間を往復循環する作動流体の流量を増加させ、前記断
熱材の外壁の温度が設定温度よりも高くなった際は、前
記作動流体の流量を減少させる燃料電池システムの制御
法である。
【００２１】二温制御連結式固体酸化物型燃料電池シス
テムにおいても、部分酸化反応を用いた固体酸化物型燃
料電池システムにおいても、本発明に係る太陽熱エネル
ギーの供給方法は共通なので、二温制御連結式固体酸化
物型燃料電池システムにおいて、図面を用いて本発明の
実施の形態について詳細に説明するが、本発明はこれに
限られるものではない。
【００２２】［実施の形態例］図１は本発明の実施の形
態例である燃料電池システムを示す図である。本燃料電
池システムは、炭化水素系ガス１１の部分酸化反応 ＣｎＨ２ｎ＋２ ＋ ０.５ｎＯ２ → ｎＣＯ ＋（ｎ＋
１）Ｈ２ 及び発電を行う低温型の固体酸化物型燃料電池１２と、
低温型の固体酸化物型燃料電池１２からの排出ガス１３
に含まれる未反応の炭化水素系ガスの水蒸気改質反応 ＣｎＨ２ｎ＋２ ＋ ｎＨ２Ｏ → ｎＣＯ ＋（２ｎ＋
１）Ｈ２ 及び低温型の固体酸化物型燃料電池１２からの排出ガス
１３に含まれる一酸化炭素の酸化反応 ＣＯ ＋ ０.５Ｏ２ → ＣＯ２ 及び排出ガス１３に含まれる水素の酸化反応 Ｈ２ ＋ ０.５Ｏ２ → Ｈ２Ｏ と発電とを行う高温型の固体酸化物型燃料電池１４と、
排出ガス１３と高温型の固体酸化物型燃料電池１４から
の排出ガス１６との熱交換を行う熱交換器１７と、炭化
水素系ガス１１と熱交換器１７を介した排出ガス１６と
の熱交換を行う熱交換器１８とを構成要素とし、低温型
の固体酸化物型燃料電池１２、高温型の固体酸化物型燃
料電池１４、熱交換器１７及び熱交換器１８の周囲を断
熱材１５で囲んでなる燃料電池系に加え、桶型放物鏡面
２６と、集熱部分である太陽熱集熱パイプ２７からなる
太陽熱集熱器３０及び断熱材２３で周囲を囲まれた蓄熱
材（ジルコンレンガ）２４を有することを特徴とする。
【００２３】太陽熱集熱器３０は桶型放物鏡面２６の光
軸を常に太陽に向けるように追尾操作され、太陽熱集熱
効率が高い値に保たれる。
【００２４】蓄熱の為の作動流体２５は、図中の矢印に
従って太陽熱集熱器３０と蓄熱材２４との間を往復循環
し、集熱部分である太陽熱集熱パイプ２７において桶型
放物鏡面２６が集めた太陽熱を受取り、蓄熱材２４に与
え、蓄熱材２４はその熱を蓄える。すなわち、作動流体
２５と作動流体２５の循環駆動手段とが、太陽熱集熱器
３０が集めた熱を、循環する作動流体２５を介して、蓄
熱材２４に蓄える手段を構成する。
【００２５】断熱材１５の外壁に熱を供給する為の作動
流体２２は、図中の矢印に従って蓄熱材２４と断熱材１
５の外壁との間を往復循環し、蓄熱材２４から熱を受取
り、断熱材１５の外壁に接して設置された流路２１を通
過する際に断熱材１５の外壁に熱を供給する。すなわ
ち、作動流体２２と作動流体２２の循環駆動手段とが、
蓄熱材２４に蓄えられた熱を、循環する作動流体２２を
介して、断熱材１５の外壁に供給する手段を構成する。
【００２６】断熱材１５の外壁の温度は供給された熱に
よって上昇し、固体酸化物型燃料電池１２及び１４から
外部への熱の流出を低下させて、燃料電池系が熱的に自
立できるようになる。
【００２７】蓄熱の為の作動流体２５の流量は流量調整
器２９で制御され、断熱材１５の外壁に熱を供給する作
動流体２２の流量は流量調整器２８で制御される。
【００２８】ここで、燃料電池系の出力を約２００ｋ
Ｗ、燃料の炭化水素系ガスはメタンとする。
【００２９】例えば、太陽熱集熱器３０において桶型放
物鏡面２６を集光比が５０となるように設計し、放射率
０.５の材料で太陽熱集熱パイプ２７を作製すると、太
陽熱集熱パイプ２７の集熱効率は温度５００℃において
５０％となる。桶型放物鏡面２６の大きさを１６ｍ×１
５ｍ、太陽熱集熱パイプ２７の直径０.１ｍ（太陽熱集
熱パイプ２７の表面積は４.８ｍ２）、蓄熱の為の作動
流体２５（水蒸気）の流量を０.６ｋｇ/ｓとすると、昼
間は蓄熱の為の作動流体２５は蓄熱材２４（ジルコンレ
ンガ）に４００℃程度の熱１２０ｋＷを蓄える。この
時、蓄熱材２４の温度は約４００℃となり、断熱材１５
の外壁に熱を供給する作動流体２２（水蒸気）の流量を
０.４ｋｇ/ｓとすると断熱材１５の外壁に熱を供給する
作動流体２２は、３００℃程度の熱４０ｋＷを蓄熱材２
４から吸収し燃料電池系に供給する。これにより、断熱
材１５の外壁の温度が３００℃となると、２００ｋＷ級
の二温制御連結式固体酸化物型燃料電池系（低温型の固
体酸化物型燃料電池１２：ガスが８００℃で流入８００
℃で流出し、電圧１.０Ｖ；高温型の固体酸化物型燃料
電池１４：ガスが１０００℃で流入１１００℃で流出
し、電圧０.７Ｖ）はメタンを燃料電池系内で燃焼させ
ることなく熱的に自立する。このとき、系に供給される
燃料のエンタルピーを基にした発電効率は６６％程度と
なり、大幅な効率改善がなされている。
【００３０】例えば、蓄熱材２４（ジルコンレンガ）の
容量を７２ｍ３（４.１６ｍ立方）と設計すると、蓄熱
材２４の温度を約４００℃±１０℃に維持したまま約７
０００ＭＪの熱を蓄えることができる。約４００℃の熱
７０００ＭＪは４８時間日射が無くとも４０ｋＷの熱を
燃料電池系に供給し続けることが出来る。
【００３１】昼間、蓄熱材１５は作動流体２５を介して
１２０ｋＷの熱を太陽熱集熱器３０より受け取り４０ｋ
Ｗの熱を燃料電池系に供給するので、毎秒８０ｋＪの熱
を蓄えることが出来る。これにより、蓄熱材１５は１２
時間蓄熱を行えば、２４時間は日射が無くとも４０ｋＷ
の熱を燃料電池系に供給し続けることが出来る。
【００３２】本実施の形態例の燃料電池システムは、流
量調節器２９を用いて、集熱部分である太陽熱集熱パイ
プ２７の温度ＴＡに応じて蓄熱の為の作動流体２５の流
量を制御する。
【００３３】図２に示すように、ＴＡを測定し、ＴＡの
温度が設定した温度より上昇した場合は作動流体２５の
流量を増加させ、ＴＡが設定した温度より下降した場合
は作動流体２５の流量を減少させ、ＴＡが設定した温度
と一致した際は作動流体２５の流量を維持するように制
御される。これにより、日照に応じて蓄熱材２４に蓄熱
する熱量を調整することができる。
【００３４】本実施の形態例の燃料電池システムは、流
量調節器２８を用いて、断熱材１５の外壁の温度ＴＩに
応じて断熱材１５の外壁に熱を供給する作動流体２２の
流量を制御する。
【００３５】図３に示すように、断熱材１５の外壁の温
度ＴＩを測定し、断熱材１５の外壁の温度ＴＩが設定し
た温度よりも下降した場合には作動流体２２の流量を増
加させ、ＴＩが設定した温度よりも上昇した場合には作
動流体２２の流量を減少させ、断熱材１５の外壁の温度
ＴＩが設定した温度と一致した際は作動流体２２の流量
を維持するように制御される。これにより、日照条件及
び外的要因の為蓄熱材の温度が変化しても、燃料電池の
運転温度は維持される。
【００３６】以上の説明によって明らかなように、本発
明に係る燃料電池システムとその制御法は、太陽エネル
ギーを熱エネルギーとして利用することにより燃料電池
内で燃料を燃焼させることなく２００ｋＷ級の二温制御
連結式固体酸化物型燃料電池系を熱的に自立させて運転
させることを可能とし、二温制御連結式固体酸化物型燃
料電池系の高効率化を可能とする。また、太陽熱集熱器
と併せて蓄熱材を用いることにより、信頼性の高いシス
テムを実現する。
【００３７】本発明に係る燃料電池システムは、太陽熱
集熱器の集熱部分の温度に応じて蓄熱に用いる作動流体
の流量を調整することにより、日照に応じた蓄熱を可能
とする。
【００３８】本発明に係る燃料電池システムは、断熱材
外壁の温度に応じて断熱材外壁に熱を供給する作動流体
の流量を調整することにより、日照条件及び外的要因の
為蓄熱材の温度が変化しても、燃料電池の運転温度を維
持することができる。
【００３９】上記の実施の形態例においては、二温制御
連結式固体酸化物型燃料電池系と太陽熱集熱・蓄熱手段
とを組み合わせてなる燃料電池システムとその制御法に
ついて説明したが、本発明は、この実施の形態例と同様
にして、部分酸化反応を用いた固体酸化物型燃料電池シ
ステム等、他の固体酸化物型燃料電池システムにも適用
されて、同様の効果を奏することはいうまでもない。
【００４０】
【発明の効果】本発明の実施により、太陽エネルギーを
熱エネルギーとして利用する、高信頼性、高効率の燃料
電池システムとその制御法を提供することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態例における燃料電池システ
ムの制御法を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態例における燃料電池システ
ムの制御法を示す図である。
【図４】従来の二温制御連結式固体酸化物型燃料電池シ
ステムを示す図である。
【図５】従来の部分酸化反応を用いた固体酸化物型燃料
電池システムを示す図である。
【符号の説明】
１１…炭化水素系ガス、１２…低温型の固体酸化物型燃
料電池、１３…排出ガス、１４…高温型の固体酸化物型
燃料電池、１５…断熱材、１６…排出ガス、１７、１８
…熱交換器、２１…作動流体の流路、２２…作動流体、
２３…断熱材、２４…蓄熱材、２５…作動流体、２６…
桶型放物鏡面、２７…太陽熱集熱パイプ、２８、２９…
流量調整器、３０…太陽熱集熱器、５１…燃焼器、５２
…排出ガス、５３…貯蔵容器、５４、５５…排出ガス、
５６…熱交換器。
フロントページの続き (72)発明者 荒川 正泰 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 渡部 仁貴 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 大類 姫子 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 田畑 嘉隆 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 杉田 敏 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 野沢 和彦 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 谷内 利明 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5H027 AA06 DD09 KK41 MM01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】単数または複数の固体酸化物型燃料電池
    と、前記固体酸化物型燃料電池の周囲を囲む断熱材と、
    太陽熱集熱器と、蓄熱材と、前記太陽熱集熱器が集めた
    熱を前記蓄熱材に蓄える手段と、前記蓄熱材に蓄えられ
    た熱を前記断熱材の外壁に供給する手段とを有すること
    を特徴とする燃料電池システム。
  2. 【請求項２】炭化水素系ガスを燃料とし一酸化炭素、水
    素及び未反応の炭化水素系ガスを排出して発電を行う低
    温型の固体酸化物型燃料電池と、前記低温型の固体酸化
    物型燃料電池が排出する排出ガスを燃料として発電を行
    う高温型の固体酸化物型燃料電池と、前記低温型の固体
    酸化物型燃料電池及び前記高温型の固体酸化物型燃料電
    池の周囲を囲む断熱材と、太陽熱集熱器と、蓄熱材と、
    前記太陽熱集熱器が集めた熱を、前記太陽熱集熱器と前
    記蓄熱材との間を往復循環する作動流体を介して、前記
    蓄熱材に蓄える手段と、前記蓄熱材に蓄えられた熱を、
    前記蓄熱材と前記断熱材の外壁との間を往復循環する作
    動流体を介して、前記断熱材の外壁に供給する手段とを
    有することを特徴とする燃料電池システム。
  3. 【請求項３】炭化水素系ガスを燃料とし一酸化炭素、水
    素及び未反応の炭化水素系ガスを排出して発電を行う低
    温型の固体酸化物型燃料電池と、前記低温型の固体酸化
    物型燃料電池が排出する排出ガスの一部を燃焼させる燃
    焼器と、前記排出ガスの一部を貯蔵する貯蔵容器と、前
    記低温型の固体酸化物型燃料電池及び前記燃焼器の周囲
    を囲む断熱材と、太陽熱集熱器と、蓄熱材と、前記太陽
    熱集熱器が集めた熱を、前記太陽熱集熱器と前記蓄熱材
    との間を往復循環する作動流体を介して、前記蓄熱材に
    蓄える手段と、前記蓄熱材に蓄えられた熱を、前記蓄熱
    材と前記断熱材の外壁との間を往復循環する作動流体を
    介して、前記断熱材の外壁に供給する手段とを有するこ
    とを特徴とする燃料電池システム。
  4. 【請求項４】請求項２または請求項３に記載された燃料
    電池システムの制御法であって、前記太陽熱集熱器の集
    熱部分の温度が設定温度よりも高くなった際は、前記太
    陽熱集熱器と前記蓄熱材との間を往復循環する作動流体
    の流量を増加させ、前記集熱部分の温度が設定温度より
    も低くなった際は、前記作動流体の流量を減少させるこ
    とを特徴とする燃料電池システムの制御法。
  5. 【請求項５】請求項２または請求項３に記載された燃料
    電池システムの制御法であって、前記断熱材の外壁の温
    度が設定温度よりも低くなった際は、前記蓄熱材と前記
    断熱材の外壁との間を往復循環する作動流体の流量を増
    加させ、前記断熱材の外壁の温度が設定温度よりも高く
    なった際は、前記作動流体の流量を減少させることを特
    徴とする燃料電池システムの制御法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1029758C2 (nl) * 2005-08-17 2007-02-20 Univ Delft Tech Systeem en werkwijze voor integratie van duurzame energie en brandstofcel voor het produceren van elektriciteit en waterstof.
WO2011000045A1 (en) * 2009-06-30 2011-01-06 Wizard Power Pty Ltd Vapour only cycling of heat transfer fluid for the thermal storage of solar energy

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