JP2004055339A

JP2004055339A - Fuel cell system

Info

Publication number: JP2004055339A
Application number: JP2002211227A
Authority: JP
Inventors: Yukio Hasegawa; 長谷川　幸夫; Hiroyuki Endo; 遠藤　博之
Original assignee: Idemitsu Gas and Life Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Gas and Life Co Ltd
Priority date: 2002-07-19
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2004-02-19

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system with simple structure capable of improving the efficiency of a power supply end. <P>SOLUTION: A gas supply tube lead from a gas bomb 2 is branched into two, and the intermediate pressure regulator 3 and the intermediate pressure meter 31 are installed to one of them. As the liquefied petroleum gas supplied from the gas bomb 2 has higher pressure than supplied pressure from the liquefied petroleum gas to a reformer 4, the pressure is reduced to the intermediate pressure by the intermediate pressure regulator 3, and directly adjusted. By this, as it becomes unnecessary to increase the pressure of the home-use low-pressure gas up to intermediate pressure by a pressure increasing blower, the pressure increasing blower becomes unnecessary. By this, the electric power generated by the fuel cell 5 consumed for the operation of the pressure increasing blower can be sent to an inverter system board 6, and the efficiency of the power supply end is improved. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料ガスにより発電した電力を供給可能な燃料電池システムに関する。
【０００２】
【背景技術】
近年、水素やメタノールなどの燃料が燃焼する際の化学エネルギーを、電気化学的に直接電気エネルギーに変換する燃料電池が開発されている。この燃料電池によれば、発電効率が機械式の発電機よりも優れているうえ、排熱までも利用すれば、総合エネルギー効率が８０％にまで到達し、早期の開発、導入および普及が期待されている。
近年、この燃料電池を利用して、家庭用あるいは業務用の電力を供給する燃料電池システムが提案されている。これは、燃料電池を従来のガス供給ラインに接続して、このガスによって発電し、発電電力を商用電力からの分電盤へ供給して、家庭や店舗へ供給するものである。
【０００３】
このような燃料電池システムでは、燃料ガスの前処理工程として、燃料電池の上流に改質器が設けられている。この改質器は、内部に設けられた触媒により燃料ガスから水素を取り出して燃料電池に供給するものである。この際、従来のガス供給ラインからの燃料ガスの圧力は、通常家庭用に使用することを想定して数ｋＰａ　の、いわゆる低圧に調整されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、低圧では改質器や燃料電池に十分な圧力で燃料ガスを供給できないため、通常では改質器や燃料電池の上流に昇圧ブロアを設け、燃料ガスを所定の圧力まで昇圧している。このような昇圧ブロアを駆動させるためには、燃料電池からの発電電力の一部を消費する。つまり、燃料電池システムの電力を内部消費することとなり、これが家庭や店舗への送電端効率の低下を招いている。
【０００５】
本発明の目的は、構造が簡単で、送電端効率を向上できる燃料電池システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明の燃料電池システムは、燃料ガスによって発電する燃料電池と、この燃料電池に燃料ガスを供給する燃料供給源と、燃料電池と燃料供給源との間に設けられ、燃料供給源からの燃料ガス圧を中圧まで下げる圧力調整手段とを備え、燃料ガスは、圧力調整手段で調整された燃料ガス圧を保持したまま、燃料電池または当該燃料電池の直前に設けられた改質器に供給されるように構成されたことを特徴とする。
【０００７】
この構成の本発明では、燃料供給源がもともと備えている高い燃料ガス圧を利用して、燃料ガス圧を下げることのみによって中圧に直接調整する圧力調整手段を設けたので、従来とは異なり低圧から所定の圧力へ昇圧する昇圧ブロアが不要となる。従って、燃料電池システムで内部消費される電力が小さくなるので、送電端効率が向上する。
ここで、中圧とは、燃料供給源からの供給直後の燃料ガス圧と低圧との間の圧力をいう。また、低圧とは、家庭用に供給される燃料ガスの規定燃料圧付近であり、数ｋＰａ　程度の圧力をいう。例えば都市ガスを使用した場合では、低圧とは１〜２．３ｋＰａ　程度、また、ＬＰガスを使用した場合では、低圧とは２．０〜３．３ｋＰａ程度の圧力をいう。
【０００８】
また、この時、燃料ガスは、液化石油ガス及び／　またはジメチルエーテルであり、燃料供給源は、当該燃料ガスが収容された収容手段を含んで構成されていることが望ましい。
この構成の燃料電池システムでは、収容手段に収容された液化石油ガス及び／　またはジメチルエーテルは、気化して収容手段から供給される際には通常低圧よりもはるかに高い圧力を保持している。よって、既存の燃料供給源に圧力調整手段を設ければ低圧より高い圧力である中圧に簡単に調整可能となるので、燃料電池システムを構築するのが容易である。また、例えば液化石油ガスが、作業員が一人で運搬可能な重量のシリンダ容器（ガスボンベ）に充填されている場合では、この状態で需要家に供給可能となっている。このようなシリンダ容器は全国的に普及しているので、液化石油ガスを燃料電池の燃料ガスとすれば、ガス配管等のガス供給施設が充実していない地域でも、燃料電池システムを利用することができるようになる。
ここで、収容手段とは、前述のシリンダ容器や、あるいはより大型のバルク槽で補充可能なものなどを含んだ概念で、収納した液化石油ガス及び／　またはジメチルエーテルを低圧よりも高い圧力で供給可能な容器をいう。
【０００９】
本発明の燃料電池システムは、燃料ガスの流量を計測する流量検出手段を備え、この流量検出手段の流量検出範囲ｂｍ^３／ｈは、燃料電池の発電能力をａｋＷとした時に　０．００１ａ以上かつ１．０ａ以下であることが望ましい。
この構成の燃料電池システムでは、流量検出手段の流量検出範囲を適切に設定しているので、燃料ガスが従来の低圧よりも高い中圧で供給される場合でも、燃料ガスの流量が全流量範囲にわたって精度よく検出される。なお、流量検出範囲が０．００１ａ以下であると、中圧での流量範囲から大きく外れ、流量検出の精度を良好に保つことが難しくなる。また、流量検出範囲が１．０ａ以上であると、例えば家庭用に供給する場合などでは仕様が過剰となり適さない。
【００１０】
また、本発明の燃料電池システムは、燃料ガスの流量を検出する流量検出手段を備え、この流量検出手段の使用圧力範囲は、１０ｋＰａ　以上かつ１００ｋＰａ以下であることが望ましい。
この構成の燃料電池システムでは、流量検出手段の使用圧力範囲を適切に設定しているので、燃料ガスが中圧で供給される場合でも、燃料ガスの流量が全流量範囲にわたって精度よく検出される。また、流量検出手段の使用圧力範囲を適切に設定しているので、長期間にわたって中圧での使用に耐え、寿命の低下が軽減される。なお、流量検出手段の使用圧力範囲が１０ｋＰａ　以下であると、中圧の圧力範囲から大きく外れ、流量検出の精度を良好に保つことが難しくなる。また、流量検出手段の使用圧力範囲が１００ｋＰａ以上であると、例えば家庭用に供給する場合などでは仕様が過剰となり適さない。
【００１１】
この際、燃料電池は、固体高分子型燃料電池であることが望ましい。
この構成の燃料電池システムでは、燃料電池が、正極および負極の間に設けられる電解質として、高分子電解質膜を採用した固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ，Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ　Ｆｕｅｌ　Ｃｅｌｌ，　以下、「ＰＥＦＣ」と略す）となっている。
このＰＥＦＣは、出力される電力の電力密度が高く、軽量・小型化が可能であるので、電気自動車の動力源に利用することが研究されている。また、ＰＥＦＣは、天然ガス、メタノールおよび液化石油ガス等を水素に変換する改質器を設ければ、国内で普及している天然ガスおよび液化石油ガスをそのまま燃料ガスとして採用することが可能である。よって、例えば水素を用いる場合とは異なりインフラを整備する必要がなく、小売店などの小型店舗や家庭用の自家発電として普及を図ることが容易となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本実施形態の燃料電池システム１の概略図が示されている。
この図１において、燃料電池システム１は、一般家庭に電力および湯水を供給するものである。燃料電池システム１は、燃料ガスとしての液化石油ガスを収納した燃料ガス供給源としてのガスボンベ２と、このガスボンベ２からの液化石油ガスの圧力を調整する圧力調整手段としての中圧圧力調整器３と、液化石油ガスから水素を取り出す改質器４と、水素を利用して発電する燃料電池５と、燃料電池５で発生した直流電力を交流電流に変換して家庭に供給するインバータ連系盤６とを備えている。また燃料電池システム１は、これらの他に、燃料電池５が発電する際にともに発生する熱を回収する貯湯槽７と、貯湯槽７からの温水を家庭に供給する給湯器８とを備えた、いわゆるコジェネレーションシステムである。
【００１３】
燃料電池システム１で発電された電力は、インバータ連系盤６を介して家庭に供給される。インバータ連系盤６には、商用電力も供給されており、このインバータ連系盤６からの電力は、例えば家庭の照明１０、テレビ１１、エアコン１２などの稼働電力として使用される。
また、貯湯槽７からの水は給湯器８で所定の温度に調整されて、例えばシャワー１３、床暖房１４、台所の水道１５などへ供給される。この給湯器８は、家庭用の規定圧力の液化石油ガスで稼働されるものであり、ガスボンベ２と給湯器８との間には低圧圧力調整器９が設けられている。この低圧圧力調整器９で規定圧力に調整された液化石油ガスは、給湯器８の他、ガスコンロ１６やガスエアコン１２用の室外機１７などの家庭用のガス稼働機器へも供給されている。
【００１４】
このような燃料電池システム１の詳細を図２に示す。
ガスボンベ２は、内部に加圧液化された液化石油ガスが充填され、例えば国内で普及している５０ｋｇの容量の収容手段としてのシリンダ容器などで供給される。このガスボンベ２は二本設置され、自動切替器２１を介してガス供給管２３に接続されている。自動切替器２１は、どちらか一方のガスボンベ２をガス供給管２３に連通可能に設けられている。自動切替器２１は、液化石油ガスを供給している方のガスボンベ２の供給圧を監視し、一方のガスボンベ２の圧力が所定圧力以下になった時、つまり液化石油ガスの残量が少なくなると、自動切替器２１はガスボンベ２の接続を他方へ切り替える。そして、他方のガスボンベ２から液化石油ガスを供給している間に一方のガスボンベ２を新しいものと交換することによって連続的な液化石油ガスの供給が可能となっている。ガスボンベ２の交換は、ガス供給会社の作業員が定期的に使用状況を確認して、必要に応じて行えばよい。
【００１５】
中圧圧力調整器３は、ガス供給管２３が二股に分岐された一方のガス供給管２３Ａに設けられている。この中圧圧力調整器３は、液化石油ガスが改質器４に供給可能なように、ガスボンベ２から供給された液化石油ガスの圧力をガスボンベ２の直後の圧力と低圧との間の圧力、例えば数十ｋＰａ　程度のいわゆる中圧に減圧している。ここで低圧とは、家庭等での使用のために供給される規定の圧力で、例えば液化石油ガスでは２．０〜３．３ｋＰａ程度であり、また都市ガスの場合では１〜２．３ｋＰａ　程度である。
【００１６】
また、中圧圧力調整器３の直後には中圧ガスメータ３１が設けられ、液化石油ガスの使用量を計測している。中圧ガスメータ３１の流量検出範囲ｂｍ^３／ｈは、燃料電池５の発電能力をａｋＷとすると、０．００１ａ以上１．０ａ以下（０．００１ａ≦ｂ≦１．０ａ）、より望ましくは、０．００５ａ以上０．３ａ以下（０．００５ａ≦ｂ≦０．３ａ）となるように設定されている。ここで、中圧ガスメータ３１の流量検出範囲ｂが　０．００１ａ以下であると、燃料電池５の発電能力に対して使用する通常の液化石油ガスの流量範囲から大きく外れ、流量の検出精度を良好に保つことが難しくなる。また、中圧ガスメータ３１の流量検出範囲ｂが　１．０ａ以上である場合には、家庭用に供給する場合の流量をはるかに上回るので、仕様が過剰となり適さない。また、中圧ガスメータ３１の流量検出範囲ｂが　０．００５ａ以上　０．３ａ以下の範囲では、前述の不都合を生じない上に、より精度よく流量を計測できる。
【００１７】
なお、中圧ガスメータ３１の選定を流量検出範囲ｂではなく、使用圧力範囲によって、あるいは流量検出範囲および使用圧力範囲から決定してもよい。この場合には、中圧ガスメータ３１の使用圧力範囲は　１０ｋＰａ以上１００ｋＰａ以下となるように選定すればよい。ここで、中圧ガスメータ３１の使用圧力範囲が　１０ｋＰａ以下であると、通常使用される中圧の圧力範囲から大きく外れ、流量検出の精度を良好に保つことが難しくなる。また、流量検出手段の使用圧力範囲が１００ｋＰａ以上であると、家庭用に供給する場合の使用圧力をはるかに上回るので、仕様が過剰となり適さない。
【００１８】
改質器４は、液化石油ガスに含まれる主としてプロパン（Ｃ_３Ｈ_８）およびブタン（Ｃ_４Ｈ_１０）を水素（Ｈ_２）に変換するための触媒４１を備えたものである。改質器４には、触媒４１が内部に充填された容器４２と、この容器４２を加熱するヒーター４３とが設けられている。触媒４１およびヒーター４３には、中圧ガスメータ３１の後流で二股に分岐されたガス供給管２３Ａのそれぞれが接続しており、これにより適切な圧力（中圧）に調整された液化石油ガスが供給される。また、分岐されたガス供給管２３Ａのうち、触媒４１に接続されている一方には、水道水等を供給するための水供給管７２（７２Ａ）が接続されている。これにより、容器４２内部の触媒４１には、ガス供給管２３Ａから液化石油ガスが供給されるとともに、水供給管７２Ａから水が供給されるようになっている。水はヒーター４３により加熱されて水蒸気となり、液化石油ガスと混合される。この混合気体は、触媒４１内で水蒸気改質反応によって水素を多く含む改質ガスとなる。改質器４と燃料電池５とは、水素供給管５３によって互いに連結されており、改質器４で発生した水素はこの水素供給管５３より燃料電池５に供給される。
なお、改質器４としては、管式改質器や、プレート式改質器など任意のものが採用できる。
【００１９】
燃料電池５は、改質器４から供給される水素と、空気中の酸素とを内部で結合させることにより発電を行うものであり、発電能力は１〜３０ｋＷ程度に設定されている。燃料電池５は、水素と酸素とから直流電力を発生する本体５４と、本体５４を収納するケーシング５８とを備えている。
本体５４は、負極（アノード）５５と正極（カソード）５６とを備え、これらの間の電解質として、高分子電解質膜５７が採用されている。つまり、本実施形態の燃料電池５は、ＰＥＦＣ（固体高分子型燃料電池）である。
負極５５には水素供給管５３が接続され、この水素供給管５３から供給された水素が外部に漏れないようにセパレータ５９Ａが設けられている。また、正極５６には外部から空気が供給される空気供給管５１が接続され、この空気供給管５１から供給される空気が外部に漏れないようにセパレータ５９Ｂが設けられている。
このような構造の燃料電池５では、負極５５に供給された改質ガスに含まれる水素と、正極５６に供給された空気に含まれる酸素とが高分子電解質膜５７で電気化学反応を起こし、水が生成されるとともに発電する。
【００２０】
ケーシング５８には、その内面と本体５４との間に隙間５８Ａが形成されている。この隙間５８Ａと貯湯槽７とは二本の送湯管７３Ａ，７３Ｂで相互に連結されており、送湯管７３Ｂの途中にはポンプ７３Ｃが設けられている。これらの送湯管７３Ａ，７３Ｂおよびポンプ７３Ｃにより、燃料電池５の隙間５８Ａに貯湯槽７の湯（水）が充填され、燃料電池５および貯湯槽７との間で強制的に湯の循環が可能となっている。これにより、燃料電池５が発電する際に同時に発生する熱エネルギが貯湯槽７の湯に回収されて貯湯槽７に蓄積されるようになっている。
【００２１】
インバータ連系盤６は、燃料電池５で発生した電力を整えるパワーコンディショナー６１と、家庭の各個所へ電力を分配する分電盤６２とを備えている。パワーコンディショナー６１と分電盤６２とは、一対の交流送電線６３（図２では、便宜上、１本の線で表されている。）により相互に接続されている。また、パワーコンディショナー６１と燃料電池５とは、一対の直流送電線５２により相互に接続されている。
【００２２】
パワーコンディショナー６１は、燃料電池５で発生した直流電力が一次側に入力されるとともに、入力された直流電力を交流電力に変換して二次側に出力する、図示しないインバータを備えたものである。また、分電盤６２には、燃料電池５からの発生電力の他に、商用電力が供給されており、この分電盤６２は、燃料電池５の発生電力と商用電力とを合わせて家庭の各個所に必要な電力を分配する。
ここで、パワーコンディショナー６１には、二次側の出力電圧が一定となるように、インバータのスイッチング素子の導通時間をデマンド制御するとともに、電力負荷が必要とする電力に応じた電力信号を、燃料電池５へ出力する図示しない制御回路が設けられている。また、燃料電池５には、制御回路からの電力信号を受信して改質器４に供給される液化石油ガスおよび空気供給管５１から燃料電池５に供給される空気の供給量を調節する、図示しない容量制御手段が設けられている。これらの制御回路および容量制御手段により、燃料電池５は、電力需要に応じて電力を調節することが可能となっている。
【００２３】
貯湯槽７は、燃料電池５で発生した熱エネルギを回収して湯（水）を加熱し、加熱された湯を給湯器８に供給するものであり、給湯器８とは給湯管７４によって接続されている。また、貯湯槽７には、適宜水を供給できるように改質器４に接続する水供給管７２から分岐された水供給管７２Ｂが接続されている。また、貯湯槽７には、貯湯槽７の内の湯面レベルが所定の高さレベルよりも上方となるように、水の供給を適宜行うボールタップ７１が設けられている。このボールタップ７１は、水供給管７２Ｂに接続されたバルブ７１Ａと、このバルブ７１Ａを開閉するためのフロート７１Ｂとを備えている。貯湯槽７の水位が下がるとフロート７１Ｂも下がり、所定の高さレベルよりも下がるとバルブ７１Ａが開き、水供給管７２Ｂから水が供給される。
【００２４】
低圧圧力調整器９および低圧ガスメータ９１は、ガス供給管２３から分岐された他方のガス供給管２３Ｂに接続されている。低圧圧力調整器９は、液化石油ガスを低圧に調整し、また低圧ガスメータ９１は液化石油ガスの使用量を計測している。低圧に調整された液化石油ガスは給湯器８へ供給されて給湯器８の稼働に使用され、また家庭の各ガス稼働機器へも供給されている。
【００２５】
このような本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
従来の低圧圧力調整器９が設けられたガス供給管２３Ｂとは別のガス供給管２３Ａを設け、ガスボンベ２の液化石油ガスを中圧圧力調整器３によって改質器４に供給するのに必要な圧力（中圧）に減圧することで直接調整しているので、従来とは異なり昇圧ブロアが不要となる。したがって、従来昇圧ブロアで消費していた燃料電池５の発生電力の使用量を削減でき、送電端効率を向上することができる。また、昇圧ブロアが不要となるので、燃料電池システム１が安価に製造でき、昇圧ブロアの設置による燃料電池システム１の寿命の低下を軽減できる。
【００２６】
従来より家庭用に使用され、もともと高い供給圧を有するガスボンベ２を採用しているので、大がかりなインフラ整備などを必要とせず、燃料電池システム１を簡単に実現できる。
また、ガス供給管２３が分岐されて一方が中圧用に、他方が低圧用に設けられているので、通常の家庭用液化石油ガスの供給も問題なく併用できる。
【００２７】
燃料電池５がＰＥＦＣなので、出力される電力の電力密度が高く、燃料電池５の軽量・小型化が促進できる。また、ＰＥＦＣは約８０°Ｃの比較的低温度で作動するので、家庭用の使用に適している。そして、この熱を回収すれば給湯器８に６０°Ｃ程度の適温の湯を供給できるので、この点からも家庭用の使用に最適である。
さらにＰＥＦＣは、国内で普及している液化石油ガスをそのまま燃料ガスとして採用し、改質器４で水素を取り出すことができるので、例えば水素を直接用いる場合とは異なりインフラを整備する必要がない。よって、小売店などの小型店舗や家庭用の自家発電として容易に普及を図ることができる。
【００２８】
中圧ガスメータ３１は、その流量検出範囲ｂｍ^３／ｈが、燃料電池５の発電能力をａｋＷとすると、０．００１ａ以上１．０ａ以下、より望ましくは、０．００５ａ以上０．３ａ以下となるように設定されている。したがって、全検出範囲にわたって精度よく流量を計測できる。
また、中圧ガスメータ３１の使用圧力範囲が１０〜１００ｋＰａとなるように設定した場合でも、流量検出範囲を設定した場合と同様に、全使用圧力範囲にわたって精度よく流量を計測できる。また、使用圧力範囲を適切に設定しているので、長期間の使用にも耐え、中圧ガスメータ３１の寿命の低下を抑制できる。
【００２９】
燃料電池５の発電時に発生する熱エネルギを貯湯槽７に回収しているので、燃料電池システム１の効率を向上できる。
【００３０】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
本実施形態では燃料供給源としてガスボンベ２を用いていたが、これに限らず、例えば図３に示されるようなバルク貯槽２２を用いてもよい。このバルク貯槽２２は、内部に液化石油ガスが充填された固定型の容器であり、地面に打設されたコンクリート製の基礎に固定されている。このバルク貯槽２２には、液化石油ガスを輸送するバルクローリ車に設けられたガス供給ノズルと嵌合する供給口が設けられている。バルク貯槽２２内部の液化石油ガスの残量が少なくなるとバルクローリ車から供給口を介して直接液化石油ガスの補給が簡単に受けられるようになっている。このような構成の燃料電池システム１では、ガスボンベ２よりも大容量の液化石油ガスを収納できるので、液化石油ガスの補給回数を必要最低限に抑えることができる。このように燃料供給源は、改質器４に適切な圧力（中圧）で燃料ガスを供給できる収容手段であれば、形状や、容量などは任意である。
あるいは、燃料供給源は前述のような収容手段による供給形態の他、集合住宅へ圧力調整された燃料ガスを一括供給する簡易ガス業務による供給や、都市ガスのように広範囲にわたる家庭へ圧力調整された燃料ガスを一括供給するな供給形態であってもよい。ただし、これらの場合には、中圧供給ラインをガス会社側で用意する必要がある。
【００３１】
また、燃料ガスは、本実施形態では液化石油ガスであったが、これに限らず都市ガスや、水素ガス、ジメチルエーテル、その他の燃料ガスが採用できる。なお、燃料ガスとして水素ガスを用いた場合には、直接燃料電池５に供給することができるので、改質器４を不要とすることができる。
【００３２】
燃料電池５は、本実施形態ではＰＥＦＣであったが、これに限らず例えばリン酸形燃料電池（ＰＡＦＣ）、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）、溶解炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）などを採用してもよい。
【００３３】
燃料電池システム１は、燃料電池５での電気化学反応時に消費されなかった水素を回収して、改質器４の加熱に使用するように構成されていてもよい。また、改質器４で発生した余分な熱エネルギを燃料電池５とともに貯湯槽７に回収してもよい。その場合には、改質器４および燃料電池５をひとつのケーシングに収納し、このケーシングの内部に貯湯槽７の水を循環させればよい。
また、燃料電池システム１は、本実施形態では貯湯槽７のお湯を給湯器８に供給し、給湯器８において所定の温度に調節していたが、これに限らず貯湯槽７のお湯を給湯器８で所定温度に保って、貯湯槽７から家庭の各箇所に給湯する構成になっていてもよい。つまり、貯湯槽７と給湯器８とを二つの水供給管で連結し、ポンプで貯湯槽７および給湯器８の間で水を循環させる。また、貯湯槽７にサーモスタットおよび家庭の各箇所への供給管を設ける。サーモスタットで貯湯槽７の湯の温度を監視し、所定温度以下になった時には自動的に給湯器８を起動・停止させる。このような構造の燃料電池システム１においても、燃料電池５の熱エネルギを効率よく回収して、家庭の各箇所に所定温度の湯を供給することができる。
【００３４】
燃料電池システム１は、本実施形態では家庭用に用いられていたが、これに限らず業務用や工業用に用いられてもよい。また本実施形態では、家庭用の液化石油ガス供給のために低圧用のガス供給管２３Ｂが設けられていたが、必ずしも低圧用のガス供給管２３Ｂを設けなくても、中圧用のガス供給管２３Ａのみを有する燃料電池システム１でも本発明の目的を達成できる。また、燃料電池システム１は、燃料電池５で発生した熱エネルギを貯湯槽７で回収せず、発生電力のみを利用するものであってもよい。
【００３５】
本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【００３６】
【発明の効果】
このような本発明によれば、燃料供給源からの燃料ガス圧を中圧に直接調整する圧力調整手段を設けたので、燃料電池システムに低圧から所定圧力に昇圧する昇圧ブロアを不要にでき、燃料電池システムの送電端効率を向上することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる燃料電池システムの全体を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる燃料電池システムの詳細を示す概念図である。
【図３】本発明の燃料電池システムの変形例を示す図である。
【符号の説明】
１…燃料電池システム、２…燃料供給源としてのガスボンベ、３…圧力調整手段としての中圧圧力調整器、４…改質器、５…燃料電池、２２…燃料供給源としてのバルク貯槽、３１…流量検出手段としての中圧ガスメータ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel cell system capable of supplying electric power generated by a fuel gas.
[0002]
[Background Art]
2. Description of the Related Art In recent years, fuel cells have been developed that electrochemically directly convert chemical energy when fuel such as hydrogen or methanol burns into electric energy. According to this fuel cell, the power generation efficiency is superior to that of a mechanical generator, and if waste heat is used, the total energy efficiency reaches 80%, and early development, introduction, and diffusion are expected. Have been.
In recent years, there has been proposed a fuel cell system that supplies household or business power using this fuel cell. In this method, a fuel cell is connected to a conventional gas supply line, power is generated by this gas, and the generated power is supplied to a distribution board from commercial power and supplied to homes and shops.
[0003]
In such a fuel cell system, a reformer is provided upstream of the fuel cell as a pretreatment step of the fuel gas. In this reformer, hydrogen is extracted from fuel gas by a catalyst provided therein and supplied to a fuel cell. At this time, the pressure of the fuel gas from the conventional gas supply line is adjusted to a so-called low pressure of several kPa, assuming that the fuel gas is normally used for home use.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the fuel gas cannot be supplied to the reformer or the fuel cell at a sufficient pressure at a low pressure, a booster blower is usually provided upstream of the reformer or the fuel cell to increase the pressure of the fuel gas to a predetermined pressure. In order to drive such a step-up blower, a part of the power generated from the fuel cell is consumed. In other words, the power of the fuel cell system is consumed internally, which causes a decrease in the efficiency of the power transmission end to homes and shops.
[0005]
An object of the present invention is to provide a fuel cell system having a simple structure and capable of improving the power transmission end efficiency.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the fuel cell system of the present invention is provided with a fuel cell that generates electric power by using a fuel gas, a fuel supply source that supplies the fuel gas to the fuel cell, and a fuel cell that is provided between the fuel cell and the fuel supply source. Pressure adjusting means for lowering the fuel gas pressure of the fuel cell to an intermediate pressure, wherein the fuel gas is maintained at the fuel gas pressure adjusted by the pressure adjusting means, and the fuel cell or a reformer provided immediately before the fuel cell. Is supplied to the apparatus.
[0007]
According to the present invention having this configuration, the pressure adjusting means for directly adjusting to the medium pressure only by lowering the fuel gas pressure using the high fuel gas pressure originally provided in the fuel supply source is provided, which is different from the related art. Eliminates the need for a step-up blower for stepping up from low pressure to a predetermined pressure. Therefore, the power consumed internally in the fuel cell system is reduced, and the power transmission end efficiency is improved.
Here, the medium pressure refers to a pressure between the fuel gas pressure immediately after the supply from the fuel supply source and the low pressure. The low pressure is around a specified fuel pressure of the fuel gas supplied for home use, and is a pressure of about several kPa. For example, when city gas is used, low pressure means a pressure of about 1 to 2.3 kPa, and when LP gas is used, low pressure means a pressure of about 2.0 to 3.3 kPa.
[0008]
At this time, the fuel gas is preferably liquefied petroleum gas and / or dimethyl ether, and the fuel supply source is desirably configured to include a storage unit that stores the fuel gas.
In the fuel cell system having this configuration, when the liquefied petroleum gas and / or dimethyl ether stored in the storage unit is vaporized and supplied from the storage unit, the liquefied petroleum gas and / or dimethyl ether generally maintain a pressure much higher than the low pressure. Therefore, if the pressure adjusting means is provided in the existing fuel supply source, the pressure can be easily adjusted to the medium pressure which is higher than the low pressure, so that it is easy to construct the fuel cell system. Further, for example, when liquefied petroleum gas is filled in a cylinder container (gas cylinder) having a weight that can be carried by an operator alone, it is possible to supply to the customer in this state. Since such cylinder containers are widespread nationwide, if liquefied petroleum gas is used as fuel gas for fuel cells, the fuel cell system should be used even in areas where gas supply facilities such as gas pipes are not sufficient. Will be able to
Here, the storage means is a concept including the above-mentioned cylinder container or a container that can be replenished in a larger bulk tank, and can supply the stored liquefied petroleum gas and / or dimethyl ether at a pressure higher than the low pressure. Container.
[0009]
The fuel cell system of the present invention includes a flow rate detecting means for measuring the flow rate of the fuel gas. The flow rate detecting range bm ³ / h of the flow rate detecting means is 0.001 a or more when the power generation capacity of the fuel cell is AKW. Desirably, it is 1.0a or less.
In the fuel cell system of this configuration, the flow rate detection range of the flow rate detection means is appropriately set, so that even when the fuel gas is supplied at a medium pressure higher than the conventional low pressure, the flow rate of the fuel gas is set in the entire flow rate range. Is detected with high accuracy. If the flow rate detection range is 0.001a or less, the flow rate range is largely out of the flow rate range at the medium pressure, and it becomes difficult to maintain good flow detection accuracy. On the other hand, if the flow rate detection range is 1.0a or more, the specifications are excessive, for example, in the case of supplying to home use, which is not suitable.
[0010]
Further, the fuel cell system of the present invention includes a flow rate detecting means for detecting a flow rate of the fuel gas, and a working pressure range of the flow rate detecting means is desirably 10 kPa or more and 100 kPa or less.
In the fuel cell system having this configuration, since the operating pressure range of the flow rate detecting means is appropriately set, even when the fuel gas is supplied at a medium pressure, the flow rate of the fuel gas is accurately detected over the entire flow rate range. . Further, since the working pressure range of the flow rate detecting means is appropriately set, it can withstand use at a medium pressure for a long period of time, and a decrease in life is reduced. If the operating pressure range of the flow rate detecting means is 10 kPa or less, it deviates greatly from the medium pressure range, and it is difficult to maintain good flow rate detection accuracy. Further, if the working pressure range of the flow rate detecting means is 100 kPa or more, for example, in the case of supplying for home use, the specification becomes excessive and is not suitable.
[0011]
At this time, it is desirable that the fuel cell is a polymer electrolyte fuel cell.
In the fuel cell system having this configuration, the fuel cell is a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) using a polymer electrolyte membrane as an electrolyte provided between the positive electrode and the negative electrode (hereinafter referred to as “PEFC”). (Abbreviated).
Since this PEFC has a high power density of output power and can be reduced in weight and size, it has been studied to use it as a power source for electric vehicles. If a reformer for converting natural gas, methanol, liquefied petroleum gas, etc. into hydrogen is provided, PEFC can directly use natural gas and liquefied petroleum gas, which are widely used in Japan, as fuel gas. is there. Therefore, unlike the case where hydrogen is used, for example, there is no need to develop an infrastructure, and it is easy to spread the technology as a small-scale store such as a retail store or a private power generator for home use.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic diagram of a fuel cell system 1 of the present embodiment.
In FIG. 1, a fuel cell system 1 supplies electric power and hot and cold water to a general household. The fuel cell system 1 includes a gas cylinder 2 as a fuel gas supply source containing a liquefied petroleum gas as a fuel gas, and a medium pressure regulator 3 as a pressure adjusting means for adjusting the pressure of the liquefied petroleum gas from the gas cylinder 2. And a reformer 4 for extracting hydrogen from liquefied petroleum gas, a fuel cell 5 for generating electricity using hydrogen, and an inverter interconnection board for converting DC power generated by the fuel cell 5 into AC current and supplying it to the home 6 is provided. In addition, the fuel cell system 1 further includes a hot water tank 7 that collects heat generated when the fuel cell 5 generates power, and a water heater 8 that supplies hot water from the hot water tank 7 to the home. This is a so-called cogeneration system.
[0013]
The electric power generated by the fuel cell system 1 is supplied to the home via the inverter interconnection panel 6. Commercial power is also supplied to the inverter interconnection panel 6, and the electric power from the inverter interconnection panel 6 is used as operating power for, for example, home lighting 10, the television 11, the air conditioner 12, and the like.
The water from the hot water tank 7 is adjusted to a predetermined temperature by the water heater 8 and supplied to, for example, a shower 13, a floor heater 14, a kitchen water supply 15, and the like. The water heater 8 is operated with liquefied petroleum gas at a specified domestic pressure. A low-pressure regulator 9 is provided between the gas cylinder 2 and the water heater 8. The liquefied petroleum gas adjusted to the specified pressure by the low-pressure regulator 9 is supplied not only to the water heater 8 but also to household gas operating equipment such as a gas stove 16 and an outdoor unit 17 for the gas air conditioner 12.
[0014]
FIG. 2 shows details of such a fuel cell system 1.
The gas cylinder 2 is filled with pressurized and liquefied petroleum gas inside, and is supplied, for example, by a cylinder container or the like as a storage means having a capacity of 50 kg which is widely used in Japan. Two gas cylinders 2 are installed and connected to a gas supply pipe 23 via an automatic switch 21. The automatic switch 21 is provided so that either one of the gas cylinders 2 can communicate with the gas supply pipe 23. The automatic switching device 21 monitors the supply pressure of the gas cylinder 2 that supplies liquefied petroleum gas, and when the pressure of one gas cylinder 2 becomes lower than a predetermined pressure, that is, when the remaining amount of liquefied petroleum gas decreases. The automatic switch 21 switches the connection of the gas cylinder 2 to the other. Then, while the liquefied petroleum gas is being supplied from the other gas cylinder 2, one of the gas cylinders 2 is replaced with a new one, so that continuous liquefied petroleum gas can be supplied. The gas cylinder 2 may be replaced by a gas supply company worker who regularly checks the usage status and performs the replacement as necessary.
[0015]
The medium pressure regulator 3 is provided on one gas supply pipe 23A where the gas supply pipe 23 branches into two branches. The intermediate pressure regulator 3 adjusts the pressure of the liquefied petroleum gas supplied from the gas cylinder 2 to a pressure between the pressure immediately after the gas cylinder 2 and the low pressure so that the liquefied petroleum gas can be supplied to the reformer 4. For example, the pressure is reduced to a so-called medium pressure of about several tens kPa. Here, the low pressure is a specified pressure supplied for use at home or the like, and is, for example, about 2.0 to 3.3 kPa for liquefied petroleum gas, and about 1 to 2.3 kPa for city gas. It is.
[0016]
Immediately after the medium-pressure regulator 3, a medium-pressure gas meter 31 is provided to measure the amount of liquefied petroleum gas used. The flow rate detection range bm ³ / h of the medium-pressure gas meter 31 is 0.001a or more and 1.0a or less (0.001a ≦ b ≦ 1.0a), more preferably 0, assuming that the power generation capacity of the fuel cell 5 is AKW. It is set to be 0.005a or more and 0.3a or less (0.005a ≦ b ≦ 0.3a). Here, if the flow rate detection range b of the medium pressure gas meter 31 is 0.001a or less, the flow rate range of the normal liquefied petroleum gas used for the power generation capacity of the fuel cell 5 greatly deviates, and the flow rate detection accuracy is good. Is difficult to keep. Further, when the flow rate detection range b of the medium pressure gas meter 31 is 1.0a or more, the flow rate is far greater than the flow rate for home supply, and the specification is excessive and unsuitable. Further, when the flow rate detection range b of the medium pressure gas meter 31 is in the range of 0.005a or more and 0.3a or less, the above-described inconvenience does not occur, and the flow rate can be measured more accurately.
[0017]
The selection of the medium-pressure gas meter 31 may be determined not by the flow rate detection range b but by the working pressure range or from the flow rate detection range and the working pressure range. In this case, the operating pressure range of the medium pressure gas meter 31 may be selected so as to be 10 kPa or more and 100 kPa or less. Here, if the working pressure range of the medium pressure gas meter 31 is 10 kPa or less, it will be greatly deviated from the normally used pressure range of the medium pressure, and it will be difficult to maintain good flow detection accuracy. Further, if the working pressure range of the flow rate detecting means is 100 kPa or more, the working pressure in the case of supplying to homes is far higher, so that the specification becomes excessive and unsuitable.
[0018]
The reformer 4 includes a catalyst 41 for mainly converting propane (C ₃ H ₈ ) and butane (C ₄ H ₁₀ ) contained in the liquefied petroleum gas to hydrogen (H ₂ ). The reformer 4 is provided with a container 42 in which a catalyst 41 is filled and a heater 43 for heating the container 42. The catalyst 41 and the heater 43 are connected to gas supply pipes 23A that are branched into two branches downstream of the medium-pressure gas meter 31, whereby the liquefied petroleum gas adjusted to an appropriate pressure (medium pressure) is connected. Supplied. One of the branched gas supply pipes 23A connected to the catalyst 41 is connected to a water supply pipe 72 (72A) for supplying tap water or the like. Thus, the liquefied petroleum gas is supplied to the catalyst 41 inside the container 42 from the gas supply pipe 23A, and water is supplied from the water supply pipe 72A. The water is heated by the heater 43 to become steam, and is mixed with the liquefied petroleum gas. This mixed gas becomes a reformed gas containing a large amount of hydrogen by a steam reforming reaction in the catalyst 41. The reformer 4 and the fuel cell 5 are connected to each other by a hydrogen supply pipe 53, and hydrogen generated in the reformer 4 is supplied to the fuel cell 5 from the hydrogen supply pipe 53.
In addition, as the reformer 4, any type such as a tubular reformer and a plate reformer can be adopted.
[0019]
The fuel cell 5 generates power by internally combining hydrogen supplied from the reformer 4 and oxygen in the air, and has a power generation capacity of about 1 to 30 kW. The fuel cell 5 includes a main body 54 that generates DC power from hydrogen and oxygen, and a casing 58 that houses the main body 54.
The main body 54 includes a negative electrode (anode) 55 and a positive electrode (cathode) 56, and a polymer electrolyte membrane 57 is employed as an electrolyte therebetween. That is, the fuel cell 5 of the present embodiment is a PEFC (polymer electrolyte fuel cell).
A hydrogen supply pipe 53 is connected to the negative electrode 55, and a separator 59A is provided so that hydrogen supplied from the hydrogen supply pipe 53 does not leak outside. An air supply pipe 51 to which air is supplied from the outside is connected to the positive electrode 56, and a separator 59B is provided so that the air supplied from the air supply pipe 51 does not leak to the outside.
In the fuel cell 5 having such a structure, the hydrogen contained in the reformed gas supplied to the negative electrode 55 and the oxygen contained in the air supplied to the positive electrode 56 cause an electrochemical reaction in the polymer electrolyte membrane 57, Water is generated and electricity is generated.
[0020]
A gap 58 </ b> A is formed between the inner surface of the casing 58 and the main body 54. The gap 58A and the hot water storage tank 7 are interconnected by two hot water pipes 73A and 73B, and a pump 73C is provided in the middle of the hot water pipe 73B. The hot water pipe 73A, 73B and the pump 73C fill the gap 58A of the fuel cell 5 with hot water (water) in the hot water storage tank 7, and forcibly circulates the hot water between the fuel cell 5 and the hot water storage tank 7. It is possible. Thereby, heat energy generated simultaneously when the fuel cell 5 generates power is collected in the hot water in the hot water storage tank 7 and stored in the hot water storage tank 7.
[0021]
The inverter interconnection panel 6 includes a power conditioner 61 for adjusting electric power generated by the fuel cell 5 and a distribution panel 62 for distributing electric power to various places in the home. The power conditioner 61 and the distribution board 62 are mutually connected by a pair of AC transmission lines 63 (in FIG. 2, they are represented by a single line for convenience). The power conditioner 61 and the fuel cell 5 are mutually connected by a pair of DC transmission lines 52.
[0022]
The power conditioner 61 is provided with an inverter (not shown) that receives DC power generated by the fuel cell 5 on the primary side, converts the input DC power into AC power, and outputs the AC power to the secondary side. . In addition to the power generated from the fuel cell 5, commercial power is supplied to the distribution board 62. The power distribution board 62 combines the generated power of the fuel cell 5 and the commercial power with each other at home. Allocate necessary power to each location.
Here, the power conditioner 61 controls the conduction time of the switching element of the inverter on demand so that the output voltage on the secondary side becomes constant, and supplies a power signal corresponding to the power required by the power load to the fuel. A control circuit (not shown) for outputting to the battery 5 is provided. The fuel cell 5 receives a power signal from the control circuit and adjusts the amount of liquefied petroleum gas supplied to the reformer 4 and the amount of air supplied from the air supply pipe 51 to the fuel cell 5. A capacity control unit (not shown) is provided. With these control circuits and capacity control means, the fuel cell 5 can adjust the power according to the power demand.
[0023]
The hot water storage tank 7 collects thermal energy generated in the fuel cell 5 to heat hot water (water), and supplies the heated hot water to the water heater 8, and is connected to the water heater 8 by a hot water supply pipe 74. Have been. Further, a water supply pipe 72B branched from a water supply pipe 72 connected to the reformer 4 is connected to the hot water storage tank 7 so that water can be appropriately supplied. Further, the hot water storage tank 7 is provided with a ball tap 71 for appropriately supplying water so that the level of the hot water in the hot water storage tank 7 is higher than a predetermined height level. The ball tap 71 includes a valve 71A connected to a water supply pipe 72B, and a float 71B for opening and closing the valve 71A. When the water level in the hot water storage tank 7 falls, the float 71B also falls, and when the water level falls below a predetermined height level, the valve 71A opens and water is supplied from the water supply pipe 72B.
[0024]
The low-pressure regulator 9 and the low-pressure gas meter 91 are connected to the other gas supply pipe 23B branched from the gas supply pipe 23. The low-pressure regulator 9 adjusts the liquefied petroleum gas to a low pressure, and the low-pressure gas meter 91 measures the amount of liquefied petroleum gas used. The liquefied petroleum gas adjusted to a low pressure is supplied to the water heater 8 and used for operating the water heater 8, and is also supplied to each gas operating device at home.
[0025]
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
A gas supply pipe 23A different from the gas supply pipe 23B provided with the conventional low pressure regulator 9 is provided to supply the liquefied petroleum gas of the gas cylinder 2 to the reformer 4 by the medium pressure regulator 3. Since the pressure is directly adjusted by reducing the pressure to a moderate pressure (medium pressure), a booster blower is not required unlike the related art. Therefore, it is possible to reduce the amount of power generated by the fuel cell 5 conventionally consumed by the step-up blower, and to improve the power transmission end efficiency. Further, since a booster blower is not required, the fuel cell system 1 can be manufactured at low cost, and a reduction in the life of the fuel cell system 1 due to the installation of the booster blower can be reduced.
[0026]
Conventionally, since the gas cylinder 2 having a high supply pressure is used for home use, the fuel cell system 1 can be easily realized without requiring a large-scale infrastructure development.
Further, since the gas supply pipe 23 is branched and one is provided for medium pressure and the other is provided for low pressure, supply of ordinary domestic liquefied petroleum gas can be used without any problem.
[0027]
Since the fuel cell 5 is a PEFC, the power density of the output power is high, and the fuel cell 5 can be reduced in weight and size. Also, PEFCs operate at relatively low temperatures of about 80 ° C, making them suitable for home use. Then, if this heat is recovered, hot water at an appropriate temperature of about 60 ° C. can be supplied to the water heater 8, which is also most suitable for home use.
Furthermore, since PEFC can use liquefied petroleum gas, which is widely used in Japan, as it is as fuel gas, and can extract hydrogen with the reformer 4, there is no need to maintain infrastructure unlike, for example, when hydrogen is directly used. . Therefore, it can be easily spread as a small store such as a retail store or a private power generator for home use.
[0028]
The medium pressure gas meter 31 has a flow rate detection range bm ³ / h of 0.001a or more and 1.0a or less, more preferably 0.005a or more and 0.3a or less, assuming that the power generation capacity of the fuel cell 5 is AKW. It is set as follows. Therefore, the flow rate can be accurately measured over the entire detection range.
Further, even when the working pressure range of the medium pressure gas meter 31 is set to be 10 to 100 kPa, the flow rate can be accurately measured over the entire working pressure range, similarly to the case where the flow rate detection range is set. In addition, since the operating pressure range is set appropriately, it can withstand long-term use, and can suppress a decrease in the life of the medium-pressure gas meter 31.
[0029]
Since the heat energy generated at the time of power generation by the fuel cell 5 is collected in the hot water tank 7, the efficiency of the fuel cell system 1 can be improved.
[0030]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes modifications and improvements as long as the object of the present invention can be achieved.
In this embodiment, the gas cylinder 2 is used as the fuel supply source. However, the present invention is not limited to this. For example, a bulk storage tank 22 as shown in FIG. 3 may be used. The bulk storage tank 22 is a fixed type container filled with liquefied petroleum gas inside, and is fixed to a concrete foundation cast on the ground. The bulk storage tank 22 is provided with a supply port that fits with a gas supply nozzle provided in a bulk lorry for transporting liquefied petroleum gas. When the remaining amount of the liquefied petroleum gas in the bulk storage tank 22 decreases, the liquefied petroleum gas can be easily supplied directly from the bulk lorry via the supply port. In the fuel cell system 1 having such a configuration, liquefied petroleum gas having a larger capacity than the gas cylinder 2 can be stored, so that the number of times of liquefied petroleum gas replenishment can be minimized. As described above, the shape and capacity of the fuel supply source are arbitrary as long as the storage means can supply the fuel gas to the reformer 4 at an appropriate pressure (medium pressure).
Alternatively, the fuel supply source may be supplied by a simple gas service that collectively supplies fuel gas whose pressure has been adjusted to an apartment house, or may be pressure-adjusted to a wide range of households such as city gas, in addition to the supply form by the accommodation means as described above. The supply form may be such that the fuel gas is not supplied collectively. However, in these cases, it is necessary to prepare a medium pressure supply line on the gas company side.
[0031]
Further, the fuel gas is liquefied petroleum gas in the present embodiment, but is not limited thereto, and may be city gas, hydrogen gas, dimethyl ether, or other fuel gas. When hydrogen gas is used as the fuel gas, the hydrogen gas can be directly supplied to the fuel cell 5, so that the reformer 4 can be omitted.
[0032]
The fuel cell 5 is a PEFC in the present embodiment, but is not limited thereto. For example, a phosphoric acid fuel cell (PAFC), a solid oxide fuel cell (SOFC), a dissolved carbonate fuel cell (MCFC), etc. May be adopted.
[0033]
The fuel cell system 1 may be configured to recover hydrogen not consumed during the electrochemical reaction in the fuel cell 5 and use the recovered hydrogen for heating the reformer 4. Moreover, the excess heat energy generated in the reformer 4 may be collected in the hot water tank 7 together with the fuel cell 5. In that case, the reformer 4 and the fuel cell 5 may be housed in one casing, and the water in the hot water storage tank 7 may be circulated inside the casing.
Further, in this embodiment, the fuel cell system 1 supplies the hot water in the hot water tank 7 to the hot water heater 8 and adjusts the temperature to a predetermined temperature in the hot water heater 8, but is not limited thereto. A configuration may be adopted in which hot water is supplied from the hot water storage tank 7 to each place in the home while the temperature is maintained at a predetermined temperature by the vessel 8. That is, the hot water tank 7 and the water heater 8 are connected by two water supply pipes, and water is circulated between the hot water tank 7 and the water heater 8 by a pump. In addition, a thermostat and a supply pipe to each part of the house are provided in the hot water storage tank 7. The temperature of the hot water in the hot water storage tank 7 is monitored by a thermostat, and when the temperature falls below a predetermined temperature, the water heater 8 is automatically started and stopped. Also in the fuel cell system 1 having such a structure, the thermal energy of the fuel cell 5 can be efficiently recovered, and hot water at a predetermined temperature can be supplied to each place in the home.
[0034]
In the present embodiment, the fuel cell system 1 is used for home use, but is not limited thereto, and may be used for business use or industrial use. In the present embodiment, the low-pressure gas supply pipe 23B is provided for supplying liquefied petroleum gas for home use. However, even if the low-pressure gas supply pipe 23B is not necessarily provided, the medium-pressure gas supply pipe 23B may be provided. The object of the present invention can be achieved even with the fuel cell system 1 having only 23A. Further, the fuel cell system 1 may use only the generated power without recovering the heat energy generated in the fuel cell 5 in the hot water tank 7.
[0035]
The best configuration and method for carrying out the present invention have been disclosed in the above description, but the present invention is not limited to this. That is, the present invention has been particularly shown and described with particular reference to particular embodiments, but may be modified in form and form without departing from the spirit and scope of the invention. Those skilled in the art can make various modifications in terms of material, quantity, and other detailed configurations.
Therefore, the description of the shapes, materials, and the like disclosed above is merely an example for facilitating the understanding of the present invention, and does not limit the present invention. The description by the name of the member excluding some or all of the limitations such as is included in the present invention.
[0036]
【The invention's effect】
According to the present invention as described above, since the pressure adjusting means for directly adjusting the fuel gas pressure from the fuel supply source to the medium pressure is provided, the fuel cell system can eliminate the need for the pressure increasing blower for increasing the pressure from a low pressure to a predetermined pressure, There is an effect that the power transmission end efficiency of the fuel cell system can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an entire fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing details of a fuel cell system according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a modified example of the fuel cell system of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell system, 2 ... Gas cylinder as fuel supply source, 3 ... Medium pressure regulator as pressure regulation means, 4 ... Reformer, 5 ... Fuel cell, 22 ... Bulk storage tank as fuel supply source, 31 ... Medium pressure gas meter as flow rate detecting means.

Claims

A fuel cell that generates electricity from fuel gas,
A fuel supply source for supplying fuel gas to the fuel cell;
Pressure adjusting means provided between the fuel cell and the fuel supply source, for reducing the fuel gas pressure from the fuel supply source to an intermediate pressure,
The fuel gas is configured to be supplied to the fuel cell or a reformer provided immediately before the fuel cell while maintaining the fuel gas pressure adjusted by the pressure adjusting unit. Fuel cell system.

The fuel cell system according to claim 1,
The fuel gas is liquefied petroleum gas and / or dimethyl ether;
The fuel cell system according to claim 1, wherein the fuel supply source includes a storage unit that stores the fuel gas.

The fuel cell system according to claim 1 or 2,
A flow rate detecting unit that measures a flow rate of the fuel gas;
A fuel cell system characterized in that a flow rate detection range bm ³ / h of the flow rate detecting means is 0.001a or more and 1.0a or less when the power generation capacity of the fuel cell is AKW.

The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3,
A flow rate detecting unit configured to detect a flow rate of the fuel gas,
The fuel cell system according to claim 1, wherein a working pressure range of said flow rate detecting means is 10 kPa or more and 100 kPa or less.

The fuel cell system according to any one of claims 1 to 4,
The fuel cell system according to claim 1, wherein the fuel cell is a polymer electrolyte fuel cell.