JP2006086071A - Virtual reformer and fuel cell testing device using this - Google Patents

Virtual reformer and fuel cell testing device using this Download PDF

Info

Publication number
JP2006086071A
JP2006086071A JP2004271410A JP2004271410A JP2006086071A JP 2006086071 A JP2006086071 A JP 2006086071A JP 2004271410 A JP2004271410 A JP 2004271410A JP 2004271410 A JP2004271410 A JP 2004271410A JP 2006086071 A JP2006086071 A JP 2006086071A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reformer
virtual
fuel cell
gas
reformed gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004271410A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Minoru Nakaya
実 仲矢
Gentaro Fukano
元太朗 深野
Tetsuya Otani
哲也 大谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP2004271410A priority Critical patent/JP2006086071A/en
Publication of JP2006086071A publication Critical patent/JP2006086071A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a virtual reformer and a fuel cell testing device using this wherein a pseudo-reformed gas can be supplied to a fuel battery cell or a fuel cell stack without actually heating the reformer. <P>SOLUTION: This virtual reforming device supplies the reformed gas to the fuel battery cell or the fuel cell stack. After the calculation of a composition, a temperature and a flow rate of the reformed gas formed by simulating the movement of the reformer with a model of the virtual reforming device, a desired pseudo-reformed gas is generated by mixing gases based on the calculation result. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックの動作試験や寿命試験等の各種試験を行なう際に用いる燃料ガスから水素ガスを主成分とする改質ガスを取り出す改質器及びこの改質器を用いた燃料電池試験装置に関し、特に、実際に改質器を加熱することなく擬似改質ガスを燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに供給することが可能な仮想改質装置及びこれを用いた燃料電池試験装置に関する。   The present invention relates to a reformer for extracting a reformed gas mainly composed of hydrogen gas from a fuel gas used when performing various tests such as an operation test and a life test of a fuel cell or a fuel cell stack, and the reformer. In particular, the present invention relates to a fuel cell test apparatus using a gas generator, and in particular, a virtual reformer capable of supplying pseudo reformed gas to a fuel cell or a fuel cell stack without actually heating the reformer, and the same The present invention relates to a fuel cell test apparatus used.

従来の燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックの動作試験や寿命試験等の各種試験を行なう際に用いる燃料ガスから水素ガスを主成分とする改質ガスを取り出す改質器、若しくは、燃料電池試験装置に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。   A reformer that extracts a reformed gas mainly composed of hydrogen gas from a fuel gas used when performing various tests such as an operation test and a life test of a conventional fuel cell or fuel cell stack, or a fuel cell test Prior art documents related to the apparatus include the following.

特開平07−022049号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-022049 特開平07−037600号公報Japanese Patent Laid-Open No. 07-037600 特開平07−296837号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 07-296837 特開2001−091410号公報JP 2001-091410 A 特開2003−346855号公報JP 2003-346855 A

図11はこのような従来の燃料電池試験装置の一例を示す構成ブロック図である。図11において1は改質器を用いることなく直接水素ガス(H )を燃料電池セル(或いは、燃料電池スタック)に供給するガス供給手段、2は被試験対象である燃料電池セル、3は半導体素子に電流を流しその両端の電圧を制御することにより任意の負荷を実現し電圧特性や電流特性等の各種特性を測定して出力する電子負荷手段、4はガス供給手段1からの水素ガス(H )の供給量等や電子負荷手段3の負荷を制御すると共に電子負荷手段3から出力される測定結果を取得して管理、若しくは、表示等させるコンピュータ等の演算制御手段である。 FIG. 11 is a block diagram showing an example of such a conventional fuel cell test apparatus. In FIG. 11, 1 is a gas supply means for supplying hydrogen gas (H 2 ) directly to a fuel cell (or fuel cell stack) without using a reformer, 2 is a fuel cell to be tested, 3 is An electronic load means for measuring and outputting various characteristics such as a voltage characteristic and a current characteristic by supplying a current to the semiconductor element and controlling the voltage at both ends of the semiconductor element, 4 is a hydrogen gas from the gas supply means 1 It is an arithmetic control means such as a computer that controls the supply amount of (H 2 ) and the load of the electronic load means 3 and acquires, manages, or displays the measurement result output from the electronic load means 3.

ガス供給手段1の出力である水素ガス(H )は燃料電池セル2に供給され、燃料電池セル2からの出力である電源電圧が電子負荷手段3に印加される。電子負荷手段3での電圧特性や電流特性等の各種特性の測定結果は演算制御手段4に出力され、演算制御手段4からの制御信号はガス供給手段1及び電子負荷手段3にそれぞれ接続される。 Hydrogen gas (H 2 ) that is an output of the gas supply means 1 is supplied to the fuel cell 2, and a power supply voltage that is an output from the fuel cell 2 is applied to the electronic load means 3. Measurement results of various characteristics such as voltage characteristics and current characteristics in the electronic load means 3 are output to the arithmetic control means 4, and control signals from the arithmetic control means 4 are connected to the gas supply means 1 and the electronic load means 3, respectively. .

ここで,図11に示す従来例の動作を説明する。ガス供給手段1は演算制御手段4の制御に基づき水素ガス(H )を燃料電池セル2に供給する。燃料電池セル2では供給された水素ガス(H )と酸素(O )を反応させて電圧を発生させ、発生した電圧を電子負荷手段3に印加する。 Here, the operation of the conventional example shown in FIG. 11 will be described. The gas supply means 1 supplies hydrogen gas (H 2 ) to the fuel cell 2 based on the control of the arithmetic control means 4. In the fuel cell 2, the supplied hydrogen gas (H 2 ) and oxygen (O 2 ) are reacted to generate a voltage, and the generated voltage is applied to the electronic load means 3.

このとき、電子負荷手段3は演算制御手段4からので制御に基づき負荷を変化させ電圧特性や電流特性等の各種特性を測定して測定結果を演算制御手段4に出力する。演算制御手段4は取得した測定結果を取得して管理、若しくは、表示等させる。   At this time, the electronic load means 3 changes the load based on the control from the arithmetic control means 4, measures various characteristics such as voltage characteristics and current characteristics, and outputs the measurement results to the arithmetic control means 4. The arithmetic control means 4 acquires and manages or displays the acquired measurement results.

この結果、被測定対象である燃料電池セル2に水素ガス(H )を供給し発生した電圧を電子負荷手段3に印加させ、当該電子負荷手段3の負荷を変化させて各種特性を測定して表示等させることにより、燃料電池の試験を行なうことが可能になる。 As a result, hydrogen gas (H 2 ) is supplied to the fuel cell 2 to be measured, and the generated voltage is applied to the electronic load means 3, and various characteristics are measured by changing the load of the electronic load means 3. It is possible to test the fuel cell by displaying the display.

しかし、図11に示す従来例では、燃料ガスから水素を主成分とする改質ガスを取り出す改質器を用いておらず、改質器を含めた燃料電池システム全体の試験を行なうことができないと言った問題点があった。   However, the conventional example shown in FIG. 11 does not use a reformer that extracts a reformed gas mainly composed of hydrogen from the fuel gas, and cannot test the entire fuel cell system including the reformer. There was a problem that said.

ここで、図12及び図13は従来の改質器の一例を示す構成断面図である。図12は外燃型改質器、図13は内燃型改質器の一例を示している。   Here, FIG.12 and FIG.13 is a structure sectional drawing which shows an example of the conventional reformer. FIG. 12 shows an example of an external combustion type reformer, and FIG. 13 shows an example of an internal combustion type reformer.

図12において5は改質ガス熱回収部、6は改質触媒部、7は燃焼ガス流路、8は断熱材、9は燃焼器、10は、例えば、都市ガスに水蒸気(HO )を加えた改質用ガス、11は水素ガス(H )を主成分とする改質ガスである。 In FIG. 12, 5 is a reformed gas heat recovery unit, 6 is a reforming catalyst unit, 7 is a combustion gas flow path, 8 is a heat insulating material, 9 is a combustor, 10 is, for example, city gas with water vapor (H 2 O) The reforming gas 11 is a reformed gas mainly composed of hydrogen gas (H 2 ).

円筒状で一端(底部)が塞がれている改質触媒部6の中心部分には同心円筒状で両端が開放されている改質ガス熱回収部5が形成され、一端(底部)において改質ガス熱回収部5と改質触媒部6とは相互に接続される。   A reformed gas heat recovery unit 5 that is concentric and open at both ends is formed at the center of the reforming catalyst unit 6 that is cylindrical and closed at one end (bottom), and is reformed at one end (bottom). The quality gas heat recovery unit 5 and the reforming catalyst unit 6 are connected to each other.

一方、改質ガス熱回収部5の周囲には同心円筒状で両端が開放されている燃焼ガス流路7が形成され、燃焼ガス流路7の周囲はさらに断熱材8で覆われる。さらに、燃焼ガス流路7一端には燃料器9が形成される。   On the other hand, around the reformed gas heat recovery section 5, a combustion gas passage 7 having a concentric cylindrical shape and open at both ends is formed, and the periphery of the combustion gas passage 7 is further covered with a heat insulating material 8. Further, a fuel device 9 is formed at one end of the combustion gas flow path 7.

燃焼器9で発生した燃焼ガスは燃焼ガス流路7を伝播する。一方、改質用ガス10は改質触媒部6に導入され燃焼ガスの熱エネルギーによって化学反応を生じ、その後、改質触媒部6の一端(底部)において改質ガス熱回収部5に流れ込み熱回収された後に改質ガス11として出力される。   The combustion gas generated in the combustor 9 propagates through the combustion gas passage 7. On the other hand, the reforming gas 10 is introduced into the reforming catalyst unit 6 to cause a chemical reaction by the thermal energy of the combustion gas, and then flows into the reformed gas heat recovery unit 5 at one end (bottom) of the reforming catalyst unit 6. After being recovered, it is output as the reformed gas 11.

一方、図13において12は改質ガス熱回収部、13は改質触媒部、14は燃焼ガス流路、15は断熱材、16は燃焼器、17は、例えば、都市ガスに水(HO )を加えた改質用ガス、18は水素ガス(H )を主成分とする改質ガスである。 On the other hand, in FIG. 13, 12 is a reformed gas heat recovery unit, 13 is a reforming catalyst unit, 14 is a combustion gas flow path, 15 is a heat insulating material, 16 is a combustor, 17 is, for example, city gas with water (H 2 A reforming gas 18 to which O 2) is added, 18 is a reformed gas containing hydrogen gas (H 2 ) as a main component.

円筒状の燃焼ガス流路14の一端には燃焼器16が形成され、燃焼ガス流路14の周囲には同心円筒状で両端が開放されている改質触媒部13が形成される。さらに、改質触媒部13の周囲には同心円筒状で両端が開放されている改質ガス熱回収部12が形成される。   A combustor 16 is formed at one end of the cylindrical combustion gas flow path 14, and a reforming catalyst portion 13 is formed around the combustion gas flow path 14. Further, a reformed gas heat recovery unit 12 having a concentric cylindrical shape and open at both ends is formed around the reforming catalyst unit 13.

改質ガス熱回収部12と改質触媒部13とは一端(底部)において相互に接続され、改質ガス熱回収部12の周囲はさらに断熱材15で覆われる。   The reformed gas heat recovery unit 12 and the reforming catalyst unit 13 are connected to each other at one end (bottom), and the periphery of the reformed gas heat recovery unit 12 is further covered with a heat insulating material 15.

燃焼器16で発生した燃焼ガスは燃焼ガス流路14を伝播する。一方、改質用ガス17は改質触媒部13に導入され燃焼ガスの熱エネルギーによって化学反応を生じ、その後、改質触媒部13の一端(底部)において改質ガス熱回収部12に流れ込み熱回収された後に改質ガス18として出力される。   Combustion gas generated in the combustor 16 propagates through the combustion gas passage 14. On the other hand, the reforming gas 17 is introduced into the reforming catalyst unit 13 to cause a chemical reaction by the thermal energy of the combustion gas, and then flows into the reformed gas heat recovery unit 12 at one end (bottom) of the reforming catalyst unit 13. After being recovered, it is output as the reformed gas 18.

また、このような改質器は改質反応に”約800℃”程度に燃焼ガスを加熱する必要性があり、現状のペレット型の触媒を利用した改質器では起動後に燃焼ガスが”約800℃”程度に達するまでには”30〜60分”程度の時間を要することになってしまうと言った問題点があった。
従って本発明が解決しようとする課題は、実際に改質器を加熱することなく擬似改質ガスを燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに供給することが可能な仮想改質装置及びこれを用いた燃料電池試験装置を実現することにある。
Also, such a reformer needs to heat the combustion gas to about “800 ° C.” for the reforming reaction. In the reformer using the current pellet type catalyst, the combustion gas is “about” after the start-up. There is a problem that it takes about 30 to 60 minutes to reach “800 ° C.”.
Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a virtual reformer capable of supplying a pseudo reformed gas to a fuel cell or a fuel cell stack without actually heating the reformer, and to use this virtual reformer. This is to realize a fuel cell test apparatus.

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、
燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに改質ガスを供給する仮想改質装置において、
仮想改質器モデルにより改質器の動作をシミュレーションして生成される前記改質ガスの組成、温度及び流量の計算し、当該計算結果に基づきガスを混合して所望の擬似改質ガスを発生させることにより、実際に改質器を加熱することなく擬似改質ガスを燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに供給することが可能になる。
In order to achieve such a problem, the invention according to claim 1 of the present invention is:
In a virtual reformer that supplies reformed gas to a fuel cell or fuel cell stack,
Calculate the composition, temperature and flow rate of the reformed gas generated by simulating the operation of the reformer using the virtual reformer model, and mix the gases based on the calculation results to generate the desired pseudo reformed gas By doing so, the pseudo reformed gas can be supplied to the fuel cell or the fuel cell stack without actually heating the reformer.

請求項2記載の発明は、
燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに改質ガスを供給する仮想改質装置において、
ガスを混合して所望の擬似改質ガスを発生させる擬似改質ガス発生手段と、仮想改質器モデルにより改質器の動作をシミュレーションして生成される前記改質ガスの組成、温度及び流量の計算し、当該計算結果に基づき前記擬似改質ガス発生手段を制御する仮想改質器モデル手段とを備えたことにより、実際に改質器を加熱することなく擬似改質ガスを燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに供給することが可能になる。
The invention according to claim 2
In a virtual reformer that supplies reformed gas to a fuel cell or fuel cell stack,
A composition, temperature and flow rate of the reformed gas generated by simulating the operation of the reformer using a virtual reformer model, and pseudo reformed gas generating means for mixing a gas to generate a desired pseudo reformed gas And the virtual reformer model means for controlling the pseudo reformed gas generating means based on the calculation result, the pseudo reformed gas is supplied to the fuel cell without actually heating the reformer. Alternatively, the fuel cell stack can be supplied.

請求項3記載の発明は、
請求項2記載の発明である仮想改質装置において、
前記擬似改質ガス発生手段が、
複数種類ガスが充填された複数のガスボンベと、これらのガスボンベと流路との間に設けられ前記仮想改質器モデル手段の制御により前記流路に流れ出すガスの流量を調整する複数の流量制御バルブと、前記流路の末端に設けられ混合されたガスを過熱する加熱手段とから構成されることにより、実際に改質器を加熱することなく擬似改質ガスを燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに供給することが可能になる。
The invention described in claim 3
In the virtual reforming apparatus which is the invention according to claim 2,
The pseudo reformed gas generating means is
A plurality of gas cylinders filled with a plurality of types of gas, and a plurality of flow rate control valves provided between these gas cylinders and the flow path, for adjusting the flow rate of the gas flowing out to the flow path by the control of the virtual reformer model means And heating means for heating the mixed gas provided at the end of the flow path, so that the pseudo reformed gas can be supplied to the fuel cell or the fuel cell without actually heating the reformer. It becomes possible to supply the stack.

請求項4記載の発明は、
請求項1若しくは請求項2記載の発明である仮想改質装置において、
前記仮想改質器モデルが、
改質器を複数の領域に分割すると共に各分割領域で熱量が改質反応に消費され、改質器内の圧力は一定で、各分割領域では瞬時に化学平衡になることを仮定したものであることにより、実際に改質器を加熱することなく擬似改質ガスを燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに供給することが可能になる。
The invention according to claim 4
In the virtual reformer which is the invention according to claim 1 or claim 2,
The virtual reformer model is
It is assumed that the reformer is divided into a plurality of regions and the amount of heat is consumed in the reforming reaction in each divided region, the pressure in the reformer is constant, and the chemical equilibrium is instantaneous in each divided region. As a result, the pseudo reformed gas can be supplied to the fuel cell or the fuel cell stack without actually heating the reformer.

請求項5記載の発明は、
燃料電池試験装置において、
仮想改質器モデルにより改質器の動作をシミュレーションして生成される前記改質ガスの組成、温度及び流量の計算し、当該計算結果に基づきガスを混合して所望の擬似改質ガスを発生させ燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに供給する仮想改質装置と、前記燃料電池セル、若しくは、前記燃料電池スタックで発生した電圧が印加される電子負荷手段と、この電子負荷手段の負荷を制御すると共に前記電子負荷手段から出力される測定結果を取得して管理、若しくは、表示させる演算制御手段とを備えたことにより、実際に改質器を加熱することなく擬似改質ガスを燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに供給することが可能になる。また、このような仮想改質装置を用いることにより、改質器を含めた燃料電池システム全体の試験を行なうことができる。
The invention according to claim 5
In fuel cell testing equipment,
Calculate the composition, temperature and flow rate of the reformed gas generated by simulating the operation of the reformer using the virtual reformer model, and mix the gases based on the calculation results to generate the desired pseudo reformed gas A virtual reformer that supplies the fuel cell or fuel cell stack, an electronic load unit to which a voltage generated in the fuel cell or the fuel cell stack is applied, and a load of the electronic load unit. And a calculation control means for acquiring and managing or displaying the measurement result output from the electronic load means and controlling the pseudo reformed gas without actually heating the reformer. It becomes possible to supply the cell or the fuel cell stack. Further, by using such a virtual reformer, it is possible to test the entire fuel cell system including the reformer.

請求項6記載の発明は、
請求項5記載の発明である燃料電池試験装置において、
前記仮想改質装置が、
ガスを混合して所望の擬似改質ガスを発生させる擬似改質ガス発生手段と、仮想改質器モデルにより改質器の動作をシミュレーションして生成される前記改質ガスの組成、温度及び流量の計算し、当該計算結果に基づき前記擬似改質ガス発生手段を制御する仮想改質器モデル手段とから構成されることにより、実際に改質器を加熱することなく擬似改質ガスを燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに供給することが可能になる。また、このような仮想改質装置を用いることにより、改質器を含めた燃料電池システム全体の試験を行なうことができる。
The invention described in claim 6
In the fuel cell test apparatus according to claim 5,
The virtual reformer is
A composition, temperature and flow rate of the reformed gas generated by simulating the operation of the reformer using a virtual reformer model, and pseudo reformed gas generating means for mixing a gas to generate a desired pseudo reformed gas And the virtual reformer model means for controlling the pseudo reformed gas generating means based on the calculation result, the pseudo reformed gas is supplied to the fuel cell without actually heating the reformer. It becomes possible to supply the cell or the fuel cell stack. Further, by using such a virtual reformer, it is possible to test the entire fuel cell system including the reformer.

請求項7記載の発明は、
請求項6記載の発明である燃料電池試験装置において、
前記擬似改質ガス発生手段が、
複数種類ガスが充填された複数のガスボンベと、これらのガスボンベと流路との間に設けられ前記仮想改質器モデル手段の制御により前記流路に流れ出すガスの流量を調整する複数の流量制御バルブと、前記流路の末端に設けられ混合されたガスを過熱する加熱手段とから構成されることにより、実際に改質器を加熱することなく擬似改質ガスを燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに供給することが可能になる。また、このような仮想改質装置を用いることにより、改質器を含めた燃料電池システム全体の試験を行なうことができる。
The invention described in claim 7
In the fuel cell test apparatus according to claim 6,
The pseudo reformed gas generating means is
A plurality of gas cylinders filled with a plurality of types of gas, and a plurality of flow rate control valves provided between these gas cylinders and the flow path, for adjusting the flow rate of the gas flowing out to the flow path by the control of the virtual reformer model means And heating means for heating the mixed gas provided at the end of the flow path, so that the pseudo reformed gas can be supplied to the fuel cell or the fuel cell without actually heating the reformer. It becomes possible to supply the stack. Further, by using such a virtual reformer, it is possible to test the entire fuel cell system including the reformer.

請求項8記載の発明は、
請求項5若しくは請求項6記載の発明である燃料電池試験装置において、
前記仮想改質器モデルが、
改質器を複数の領域に分割すると共に各分割領域で熱量が改質反応に消費され、改質器内の圧力は一定で、各分割領域では瞬時に化学平衡になることを仮定したものであることにより、実際に改質器を加熱することなく擬似改質ガスを燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに供給することが可能になる。また、このような仮想改質装置を用いることにより、改質器を含めた燃料電池システム全体の試験を行なうことができる。
The invention described in claim 8
In the fuel cell test apparatus according to claim 5 or claim 6,
The virtual reformer model is
It is assumed that the reformer is divided into a plurality of regions and the amount of heat is consumed in the reforming reaction in each divided region, the pressure in the reformer is constant, and the chemical equilibrium is instantaneous in each divided region. As a result, the pseudo reformed gas can be supplied to the fuel cell or the fuel cell stack without actually heating the reformer. Further, by using such a virtual reformer, it is possible to test the entire fuel cell system including the reformer.

本発明によれば次のような効果がある。
請求項1,2,3,4,5,6,7及び請求項8の発明によれば、仮想改質器モデル手段により改質器の動作をシミュレーションして生成される改質ガスの組成、温度及び流量等の計算結果に基づき複数種類ガスが充填された複数のガスボンベを有し外部からの制御によりガスを混合して所望の擬似改質ガスを発生させる擬似改質ガス発生手段を制御して擬似改質ガスを発生させることにより、実際に改質器を加熱することなく改質ガスを被試験対象である燃料電池セルに供給することが可能になり、また、このような仮想改質装置を用いることにより、改質器を含めた燃料電池システム全体の試験を行なうことができる。
The present invention has the following effects.
According to the invention of claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 and claim 8, the composition of the reformed gas generated by simulating the operation of the reformer by the virtual reformer model means, Based on the calculation results such as temperature and flow rate, it controls a pseudo reformed gas generating means that has a plurality of gas cylinders filled with a plurality of types of gas and generates a desired pseudo reformed gas by mixing the gases by external control. By generating the pseudo reformed gas, it becomes possible to supply the reformed gas to the fuel cell to be tested without actually heating the reformer. By using the apparatus, the entire fuel cell system including the reformer can be tested.

以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明に係る仮想改質装置を用いた燃料電池試験装置の一実施例を示す構成ブロック図である。図1において19は複数種類ガスが充填された複数のガスボンベを有し外部からの制御によりガスを混合して所望の擬似改質ガスを発生させる擬似改質ガス発生手段、20は被試験対象である燃料電池セル、21は半導体素子に電流を流しその両端の電圧を制御することにより任意の負荷を実現し電圧特性や電流特性等の各種特性を測定して出力する電子負荷手段、22は電子負荷手段21の負荷を制御すると共に電子負荷手段21から出力される測定結果を取得して管理、若しくは、表示等させるコンピュータ等の演算制御手段、23は仮想改質器モデルを有しシミュレーションにより得られたパラメータにより擬似改質ガス発生手段19を制御するコンピュータ等の仮想改質器モデル手段である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a fuel cell test apparatus using a virtual reformer according to the present invention. In FIG. 1, 19 is a pseudo reformed gas generating means for generating a desired pseudo reformed gas by mixing a gas by external control and having a plurality of gas cylinders filled with a plurality of types of gas, and 20 is an object to be tested. A fuel cell, 21 is an electronic load means for realizing an arbitrary load by passing a current through a semiconductor element and controlling the voltage at both ends, and measuring and outputting various characteristics such as a voltage characteristic and a current characteristic, and 22 is an electron An arithmetic control means 23 such as a computer for controlling the load of the load means 21 and acquiring and managing or displaying the measurement result output from the electronic load means 21 has a virtual reformer model and is obtained by simulation. This is a virtual reformer model means such as a computer for controlling the pseudo reformed gas generation means 19 according to the set parameters.

また、擬似改質ガス発生手段19と、仮想改質器モデル手段23とは仮想改質装置50を構成している。   The pseudo reformed gas generation means 19 and the virtual reformer model means 23 constitute a virtual reformer 50.

図1中”RG01”に示す擬似改質ガス発生手段19の出力である擬似改質ガスは燃料電池セル20に供給され、燃料電池セル20からの出力である電源電圧が電子負荷手段21に印加される。電子負荷手段21での電圧特性や電流特性等の各種特性の測定結果は演算制御手段22に出力され、演算制御手段22からの制御信号は電子負荷手段21及び仮想改質器モデル手段23にそれぞれ接続される。   The pseudo reformed gas, which is the output of the pseudo reformed gas generation means 19 indicated by “RG01” in FIG. Is done. Measurement results of various characteristics such as voltage characteristics and current characteristics at the electronic load means 21 are output to the arithmetic control means 22, and control signals from the arithmetic control means 22 are sent to the electronic load means 21 and the virtual reformer model means 23, respectively. Connected.

また、図2は擬似改質ガス発生手段19の具体例を説明する構成ブロック図である。図2において50及び”RG01”は図1と同一符号(同一記号)を付してあり、24,25,26,27,28及び29は水素ガス(H )、メタンガス(CH )、一酸化炭素ガス(CO)、二酸化炭素ガス(CO )、酸素ガス(O )及び窒素ガス(N )がそれぞれ充填されたガスボンベ、30,31,32,33,34及び35は流れるガスの流量を調整する流量制御バルブ、36はヒータ等の加熱手段である。 FIG. 2 is a block diagram illustrating a specific example of the pseudo reformed gas generation means 19. In FIG. 2, 50 and “RG01” are assigned the same reference numerals (same symbols) as in FIG. 1, and 24, 25, 26, 27, 28 and 29 are hydrogen gas (H 2 ), methane gas (CH 4 ), Gas cylinders 30, 31, 32, 33, 34, and 35 filled with carbon oxide gas (CO), carbon dioxide gas (CO 2 ), oxygen gas (O 2 ), and nitrogen gas (N 2 ) are flow gases. A flow rate control valve 36 for adjusting the flow rate is a heating means such as a heater.

ガスボンベ24,25,26,27,28及び29の出力ガスは流量制御バルブ30,31,32,33,34及び35を介して流路においてそれぞれ混合され、混合されたガスは流路の末端に設けられた加熱手段36により加熱処理された後に擬似改質ガスとして燃料電池セル(図示せず。)に供給される。   The output gases of the gas cylinders 24, 25, 26, 27, 28 and 29 are mixed in the flow path via the flow control valves 30, 31, 32, 33, 34 and 35, respectively, and the mixed gas is fed to the end of the flow path. After being heat-treated by the provided heating means 36, it is supplied to a fuel cell (not shown) as a pseudo reformed gas.

ここで、図1に示す実施例の動作を図3,図4,図5,図6,図7,図8,図9及び図10を用いて説明する。図3は仮想改質器モデルの概要を説明する説明図,図4は平衡定数”K1”の温度依存特性を示す特性曲線図、図5は平衡定数”K2”の温度依存特性を示す特性曲線図、図6は仮想改質器モデルで用いられる化学平衡の計算の方程式の一例を示す説明図、図7は仮想改質器モデルで用いられる熱収支の計算の方程式の一例を示す説明図、図8は改質器を10分割した仮想改質器モデルを説明する説明図、図9は仮想改質器モデル手段における改質ガスの温度分布の計算結果を説明する特性曲線図、図10は仮想改質器モデル手段における改質ガスの各成分のモル分率分布の計算結果を説明する特性曲線図である。   The operation of the embodiment shown in FIG. 1 will now be described with reference to FIGS. 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, and 10. FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the outline of the virtual reformer model, FIG. 4 is a characteristic curve diagram showing the temperature dependence characteristic of the equilibrium constant “K1”, and FIG. 5 is a characteristic curve showing the temperature dependence characteristic of the equilibrium constant “K2”. FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of an equation for calculating chemical equilibrium used in the virtual reformer model, and FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of an equation for calculating the heat balance used in the virtual reformer model. 8 is an explanatory diagram for explaining a virtual reformer model in which the reformer is divided into 10 parts, FIG. 9 is a characteristic curve diagram for explaining the calculation result of the temperature distribution of the reformed gas in the virtual reformer model means, and FIG. It is a characteristic curve figure explaining the calculation result of the mole fraction distribution of each component of the reformed gas in the virtual reformer model means.

但し、燃料電池試験の動作に関しては図11に示す従来例の動作と基本的に同様であるのでその説明は省略する。   However, the operation of the fuel cell test is basically the same as the operation of the conventional example shown in FIG.

図3に示すように仮想改質器モデルにはメタンガス(CH )及び水蒸気(HO )の混合ガスが供給され燃焼空気によって加熱されることにより化学反応が生じて改質ガス(CH+HO+CO+CO+H)を発生させるものと想定する。 As shown in FIG. 3, the virtual reformer model is supplied with a mixed gas of methane gas (CH 4 ) and water vapor (H 2 O) and heated by the combustion air to cause a chemical reaction to generate a reformed gas (CH 4 + H 2 O + CO + CO 2 + H 2 ).

このとき生じる化学反応は、

Figure 2006086071
Figure 2006086071
となる。 The chemical reaction that occurs is
Figure 2006086071
Figure 2006086071
It becomes.

ここで、”K1”及び”K2”は平衡定数であり、平衡定数”K1”は図4中”CH11”に示すような温度依存性を有し、図4中”RF11”に示す曲線”y=2exp(−83x27.946)”と同じである。また、平衡定数”K2”は図5中”CH21”に示すような温度依存性を有し、図5中”RF21”に示す曲線”y=4exp(+12x−4.1494)”と同じである。 Here, “K1” and “K2” are equilibrium constants, and the equilibrium constant “K1” has a temperature dependency as indicated by “CH11” in FIG. 4 and a curve “y” indicated by “RF11” in FIG. = 2exp (-83x 27.946) is the same as ". Further, the equilibrium constant “K2” has a temperature dependency as shown by “CH21” in FIG. 5 and is the same as the curve “y = 4exp (+ 12x− 4.1494 )” shown by “RF21” in FIG. .

また、仮想改質器モデルにおける化学平衡の計算には図6に示すような方程式が用いられ、熱収支の計算には図7示すような方程式が用いられる。   Further, an equation as shown in FIG. 6 is used for calculation of chemical equilibrium in the virtual reformer model, and an equation as shown in FIG. 7 is used for calculation of heat balance.

ちなみに、図6において”f”は各成分のモル数、”p”は各成分の分圧、”a”は式(1)の反応式でのCH のモル数、”b”は式(1)の反応式でのHO のモル数、”X”は式(1)の反応式でのCH 転化率、”Y”は式(2)の反応式でのCO転化率、”z”は各成分のモル分率、”N”は全モル数であり、図7において”H”は各成分のエンタルピー、”Q”は反応器に加えられた熱量、”Q1”は式(1)の反応式での吸熱量、”Q2”は式(2)の反応式での発熱量である。 Incidentally, in FIG. 6, “f” is the number of moles of each component, “p” is the partial pressure of each component, “a” is the number of moles of CH 4 in the reaction formula of Formula (1), and “b” is the formula ( The number of moles of H 2 O in the reaction formula of 1), “X” is the CH 4 conversion rate in the reaction formula of the formula (1), “Y” is the CO conversion rate in the reaction formula of the formula (2), “ “z” is the mole fraction of each component, “N” is the total number of moles. In FIG. 7, “H” is the enthalpy of each component, “Q” is the amount of heat applied to the reactor, and “Q1” is the formula ( The endothermic amount in the reaction formula of 1), “Q2” is the calorific value in the reaction formula of Formula (2).

仮想改質器モデルでは、図8に示すように改質器を10個の領域に分割すると共に下記に示すような仮定を行なう。
(1)各分割領域で熱量Qが改質反応に消費される。
(2)改質器内の圧力は一定。
(3)各分割領域では瞬時に化学平衡になる。
In the virtual reformer model, the reformer is divided into 10 regions as shown in FIG. 8 and the following assumptions are made.
(1) The amount of heat Q is consumed in the reforming reaction in each divided region.
(2) The pressure in the reformer is constant.
(3) In each divided region, chemical equilibrium is instantaneously achieved.

このような条件下で、図8中”FG31”に示すメタンガス(CH )及び水蒸気(HO )の混合ガスは、
CH:1.0[mol]
O:3.5[mol]
温度:300℃
であるとし、図8中”BA31”及び”BA32”に示す燃焼空気の温度をそれぞれ”750℃”及び”400℃”とした場合、言い換えれば、”750℃”〜”400℃”の温度勾配が存在するとした場合、図8中”RG31”に示す改質ガスの改質器内(各分割領域)の温度分布は図9中”CH42”に示すような計算される。図9中”CH41”は燃焼空気の改質器内(各分割領域)の温度分布である。
Under such conditions, the mixed gas of methane gas (CH 4 ) and water vapor (H 2 O) indicated by “FG31” in FIG.
CH 4: 1.0 [mol]
H 2 O: 3.5 [mol]
Temperature: 300 ° C
8 and when the temperature of the combustion air shown as “BA31” and “BA32” in FIG. In FIG. 8, the temperature distribution in the reformer (each divided region) of the reformed gas indicated by “RG31” in FIG. 8 is calculated as indicated by “CH42” in FIG. In FIG. 9, “CH41” is the temperature distribution in the combustion air reformer (each divided region).

また、図8中”RG31”に示す改質ガスの改質器内(各分割領域)のモル分率分布は図10に示すように計算される。例えば、図10中”CH52”に示すように改質器の入口では”0mol/s”であった水素ガス(H )が改質器の出口では”0.5mol/s”になっていることが分かる。 Further, the mole fraction distribution of the reformed gas in the reformer (each divided region) indicated by “RG31” in FIG. 8 is calculated as shown in FIG. For example, as shown by “CH52” in FIG. 10, hydrogen gas (H 2 ), which was “0 mol / s” at the inlet of the reformer, becomes “0.5 mol / s” at the outlet of the reformer. I understand that.

その他、図10中”CH51”、”CH53”、”CH54”及び”CH55”に示すように水蒸気(HO )、二酸化炭素ガス(CO )、一酸化炭素ガス(CO)及びメタンガス(CH )のモル分率が計算によって求まる。また、計算によって改質ガスの温度や流量も求めることができる。 In addition, as shown by “CH51”, “CH53”, “CH54” and “CH55” in FIG. 10, water vapor (H 2 O), carbon dioxide gas (CO 2 ), carbon monoxide gas (CO) and methane gas (CH 4 ) The mole fraction is determined by calculation. Also, the temperature and flow rate of the reformed gas can be obtained by calculation.

そして、仮想改質器モデル手段23はこのような計算結果に基づき擬似改質ガス発生手段19を制御して擬似改質ガスを発生させる。   Then, the virtual reformer model means 23 controls the pseudo reformed gas generating means 19 based on such a calculation result to generate the pseudo reformed gas.

具体的には、仮想改質器モデル手段23は擬似改質ガス発生手段19の流量制御バルブ30〜35を制御して混合される各種類のガスの流量を調整して計算結果を再現した擬似改質ガスを生成させる。   Specifically, the virtual reformer model means 23 controls the flow rate control valves 30 to 35 of the pseudo reformed gas generation means 19 to adjust the flow rate of each type of gas to be mixed and reproduce the simulation result. A reformed gas is generated.

この結果、仮想改質器モデル手段により改質器の動作をシミュレーションして生成される改質ガスの組成、温度及び流量等の計算結果に基づき複数種類ガスが充填された複数のガスボンベを有し外部からの制御によりガスを混合して所望の擬似改質ガスを発生させる擬似改質ガス発生手段19を制御して擬似改質ガスを発生させることにより、実際に改質器を加熱することなく改質ガスを被試験対象である燃料電池セルに供給することが可能になり、また、このような仮想改質装置を用いることにより、改質器を含めた燃料電池システム全体の試験を行なうことができる。   As a result, it has a plurality of gas cylinders filled with a plurality of types of gas based on the calculation results of the reformed gas composition, temperature, flow rate, etc. generated by simulating the operation of the reformer by the virtual reformer model means. Without actually heating the reformer by controlling the pseudo reformed gas generating means 19 for generating the desired pseudo reformed gas by mixing the gas by external control and generating the pseudo reformed gas The reformed gas can be supplied to the fuel cell to be tested, and the entire fuel cell system including the reformer can be tested by using such a virtual reformer. Can do.

また、仮想改質装置を用いることにより、外乱等の影響を受けることなく、また、個々の改質器間の性能のバラツキがなく安定した定常状態を維持することが可能になる。   In addition, by using the virtual reforming apparatus, it is possible to maintain a stable steady state without being affected by disturbances or the like and without variation in performance between individual reformers.

また、仮想改質装置を用いることにより、燃料電池の出力に応じて仮想改質装置のパラメータを調整することで対応できるので、従来のように燃料電池の出力に応じて複数台の改質器を用意する必要性がなくなる。   In addition, by using the virtual reformer, it is possible to cope with the problem by adjusting the parameters of the virtual reformer according to the output of the fuel cell. No need to prepare.

さらに、実際に改質器を加熱することないので省エネルギーであり、取り扱いも容易になる。   Furthermore, since the reformer is not actually heated, it is energy saving and easy to handle.

なお、図1に示す実施例では説明の簡単のために演算制御手段22と仮想改質器モデル手段23とを分離して説明しているが、勿論、1つの制御手段で1つの機能を実現しても構わない。   In the embodiment shown in FIG. 1, the arithmetic control means 22 and the virtual reformer model means 23 are described separately for the sake of simplicity, but of course, one function is realized by one control means. It doesn't matter.

また、擬似改質ガス発生手段19内に加湿器を設けて生成される擬似改質ガスに水蒸気を混入させる構成しても構わない。   Further, a configuration may be adopted in which steam is mixed into the pseudo reformed gas generated by providing a humidifier in the pseudo reformed gas generating means 19.

また、定常状態にのみならず負荷変動での負荷信号に応じて燃料フィード量が変化した場合にも仮想改質装置により対応できる。   Further, the virtual reforming apparatus can cope with not only the steady state but also the change in the fuel feed amount in accordance with the load signal due to the load fluctuation.

また、図1に示す実施例の説明に際しては、改質器を10個の領域に分割した改質器モデルを想定しているが、勿論、この数値に限定されるものではない。   In the description of the embodiment shown in FIG. 1, a reformer model in which the reformer is divided into 10 regions is assumed. Of course, the present invention is not limited to this value.

本発明に係る仮想改質装置を用いた燃料電池試験装置の一実施例を示す構成ブロック図である。1 is a configuration block diagram showing an embodiment of a fuel cell test apparatus using a virtual reformer according to the present invention. 擬似改質ガス発生手段の具体例を説明する構成ブロック図である。It is a block diagram explaining a specific example of the pseudo reformed gas generating means. 仮想改質器モデルの概要を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the outline | summary of a virtual reformer model. 平衡定数の温度依存特性を示す特性曲線図である。It is a characteristic curve figure which shows the temperature dependence characteristic of an equilibrium constant. 平衡定数の温度依存特性を示す特性曲線図である。It is a characteristic curve figure which shows the temperature dependence characteristic of an equilibrium constant. 仮想改質器モデルで用いられる化学平衡の計算の方程式の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the equation of calculation of the chemical equilibrium used with a virtual reformer model. 仮想改質器モデルで用いられる熱収支の計算の方程式の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the equation of the calculation of the heat balance used with a virtual reformer model. 改質器を10分割した仮想改質器モデルを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the virtual reformer model which divided the reformer into ten. 仮想改質器モデル手段における改質ガスの温度分布の計算結果を説明する特性曲線図である。It is a characteristic curve figure explaining the calculation result of the temperature distribution of the reformed gas in a virtual reformer model means. 仮想改質器モデル手段における改質ガスの各成分のモル分率分布の計算結果を説明する特性曲線図である。It is a characteristic curve figure explaining the calculation result of the mole fraction distribution of each component of the reformed gas in the virtual reformer model means. 従来の燃料電池試験装置の一例を示す構成ブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the conventional fuel cell test apparatus. 従来の改質器の一例を示す構成断面図である。It is a structure sectional view showing an example of the conventional reformer. 従来の改質器の一例を示す構成断面図である。It is a structure sectional view showing an example of the conventional reformer.

符号の説明Explanation of symbols

1 ガス供給手段
2,20 燃料電池セル
3,21 電子負荷手段
4,22 演算制御手段
5,12 改質ガス熱回収部
6,13 改質触媒部
7,14 燃焼ガス流路
8,15 断熱材
9,16 燃焼器
10,17 改質用ガス
11,18 改質ガス
19 擬似改質ガス発生手段
23 仮想改質器モデル手段
24,25,26,27,28,29 ガスボンベ
30,31,32,33,34,35 流量制御バルブ
36 加熱手段
50 仮想改質装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas supply means 2,20 Fuel cell 3,21 Electronic load means 4,22 Arithmetic control means 5,12 Reformed gas heat recovery part 6,13 Reformed catalyst part 7,14 Combustion gas flow path 8,15 Thermal insulation 9,16 Combustors 10, 17 Reforming gas 11, 18 Reformed gas 19 Pseudo reformed gas generating means 23 Virtual reformer model means 24, 25, 26, 27, 28, 29 Gas cylinders 30, 31, 32, 33, 34, 35 Flow rate control valve 36 Heating means 50 Virtual reformer

Claims (8)

燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに改質ガスを供給する仮想改質装置において、
仮想改質器モデルにより改質器の動作をシミュレーションして生成される前記改質ガスの組成、温度及び流量の計算し、当該計算結果に基づきガスを混合して所望の擬似改質ガスを発生させる
ことを特徴とする仮想改質装置。
In a virtual reformer that supplies reformed gas to a fuel cell or fuel cell stack,
Calculate the composition, temperature and flow rate of the reformed gas generated by simulating the operation of the reformer using the virtual reformer model, and mix the gases based on the calculation results to generate the desired pseudo reformed gas A virtual reformer characterized in that
燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに改質ガスを供給する仮想改質装置において、
ガスを混合して所望の擬似改質ガスを発生させる擬似改質ガス発生手段と、
仮想改質器モデルにより改質器の動作をシミュレーションして生成される前記改質ガスの組成、温度及び流量の計算し、当該計算結果に基づき前記擬似改質ガス発生手段を制御する仮想改質器モデル手段と
を備えたことを特徴とする仮想改質装置。
In a virtual reformer that supplies reformed gas to a fuel cell or fuel cell stack,
Pseudo reformed gas generating means for mixing gas to generate a desired pseudo reformed gas;
A virtual reformer that calculates the composition, temperature, and flow rate of the reformed gas generated by simulating the operation of the reformer using a virtual reformer model, and controls the pseudo reformed gas generation means based on the calculation result A virtual reformer comprising a vessel model means.
前記擬似改質ガス発生手段が、
複数種類ガスが充填された複数のガスボンベと、
これらのガスボンベと流路との間に設けられ前記仮想改質器モデル手段の制御により前記流路に流れ出すガスの流量を調整する複数の流量制御バルブと、
前記流路の末端に設けられ混合されたガスを過熱する加熱手段とから構成されることを特徴とする
請求項2記載の仮想改質装置。
The pseudo reformed gas generating means is
Multiple gas cylinders filled with multiple types of gas,
A plurality of flow rate control valves which are provided between these gas cylinders and the flow path and adjust the flow rate of the gas flowing out to the flow path by the control of the virtual reformer model means;
The virtual reforming apparatus according to claim 2, further comprising a heating unit that is provided at an end of the flow path and superheats the mixed gas.
前記仮想改質器モデルが、
改質器を複数の領域に分割すると共に各分割領域で熱量が改質反応に消費され、改質器内の圧力は一定で、各分割領域では瞬時に化学平衡になることを仮定したものであることを特徴とする
請求項1若しくは請求項2記載の仮想改質装置。
The virtual reformer model is
It is assumed that the reformer is divided into a plurality of regions and the amount of heat is consumed in the reforming reaction in each divided region, the pressure in the reformer is constant, and the chemical equilibrium is instantaneous in each divided region. The virtual reforming apparatus according to claim 1, wherein the virtual reforming apparatus is provided.
燃料電池試験装置において、
仮想改質器モデルにより改質器の動作をシミュレーションして生成される前記改質ガスの組成、温度及び流量の計算し、当該計算結果に基づきガスを混合して所望の擬似改質ガスを発生させ燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに供給する仮想改質装置と、
前記燃料電池セル、若しくは、前記燃料電池スタックで発生した電圧が印加される電子負荷手段と、
この電子負荷手段の負荷を制御すると共に前記電子負荷手段から出力される測定結果を取得して管理、若しくは、表示させる演算制御手段と
を備えたことを特徴とする燃料電池試験装置。
In fuel cell testing equipment,
Calculate the composition, temperature and flow rate of the reformed gas generated by simulating the operation of the reformer using the virtual reformer model, and mix the gases based on the calculation results to generate the desired pseudo reformed gas A virtual reformer that supplies fuel cells or a fuel cell stack;
Electronic load means to which a voltage generated in the fuel cell or the fuel cell stack is applied,
A fuel cell testing apparatus comprising: an arithmetic control means for controlling the load of the electronic load means and acquiring, managing, or displaying a measurement result output from the electronic load means.
前記仮想改質装置が、
ガスを混合して所望の擬似改質ガスを発生させる擬似改質ガス発生手段と、
仮想改質器モデルにより改質器の動作をシミュレーションして生成される前記改質ガスの組成、温度及び流量の計算し、当該計算結果に基づき前記擬似改質ガス発生手段を制御する仮想改質器モデル手段とから構成されることを特徴とする
請求項5記載の燃料電池試験装置。
The virtual reformer is
Pseudo reformed gas generating means for mixing gas to generate a desired pseudo reformed gas;
A virtual reformer that calculates the composition, temperature, and flow rate of the reformed gas generated by simulating the operation of the reformer using a virtual reformer model, and controls the pseudo reformed gas generation means based on the calculation result 6. The fuel cell test apparatus according to claim 5, wherein the fuel cell test apparatus is configured by a vessel model means.
前記擬似改質ガス発生手段が、
複数種類ガスが充填された複数のガスボンベと、
これらのガスボンベと流路との間に設けられ前記仮想改質器モデル手段の制御により前記流路に流れ出すガスの流量を調整する複数の流量制御バルブと、
前記流路の末端に設けられ混合されたガスを過熱する加熱手段とから構成されることを特徴とする
請求項6記載の燃料電池試験装置。
The pseudo reformed gas generating means is
Multiple gas cylinders filled with multiple types of gas,
A plurality of flow rate control valves which are provided between these gas cylinders and the flow path and adjust the flow rate of the gas flowing out to the flow path by the control of the virtual reformer model means;
7. The fuel cell test apparatus according to claim 6, further comprising a heating unit provided at an end of the flow path to superheat the mixed gas.
前記仮想改質器モデルが、
改質器を複数の領域に分割すると共に各分割領域で熱量が改質反応に消費され、改質器内の圧力は一定で、各分割領域では瞬時に化学平衡になることを仮定したものであることを特徴とする
請求項5若しくは請求項6記載の燃料電池試験装置。
The virtual reformer model is
It is assumed that the reformer is divided into a plurality of regions and the amount of heat is consumed in the reforming reaction in each divided region, the pressure in the reformer is constant, and the chemical equilibrium is instantaneous in each divided region. 7. The fuel cell test apparatus according to claim 5, wherein the fuel cell test apparatus is provided.
JP2004271410A 2004-09-17 2004-09-17 Virtual reformer and fuel cell testing device using this Pending JP2006086071A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004271410A JP2006086071A (en) 2004-09-17 2004-09-17 Virtual reformer and fuel cell testing device using this

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004271410A JP2006086071A (en) 2004-09-17 2004-09-17 Virtual reformer and fuel cell testing device using this

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006086071A true JP2006086071A (en) 2006-03-30

Family

ID=36164373

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004271410A Pending JP2006086071A (en) 2004-09-17 2004-09-17 Virtual reformer and fuel cell testing device using this

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006086071A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101080309B1 (en) 2009-06-11 2011-11-04 (주)퓨얼셀 파워 Testing Apparatus For Balance Of Plants Of Fuel Cell
WO2019121132A1 (en) * 2017-12-18 2019-06-27 Avl List Gmbh Method and test bench for carrying out a test run for a fuel cell
JP2021506057A (en) * 2017-12-05 2021-02-18 アー・ファウ・エル・リスト・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング Control of control variables of fuel cell reactant reformer by calculating actual values of control variables
KR102518856B1 (en) 2022-10-07 2023-04-05 한국산업기술시험원 An apparatus for simulating thermal runaway of a secondary battery and a method for simulating thermal runaway of a secondary battery using the same

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101080309B1 (en) 2009-06-11 2011-11-04 (주)퓨얼셀 파워 Testing Apparatus For Balance Of Plants Of Fuel Cell
JP2021506057A (en) * 2017-12-05 2021-02-18 アー・ファウ・エル・リスト・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング Control of control variables of fuel cell reactant reformer by calculating actual values of control variables
JP7372242B2 (en) 2017-12-05 2023-10-31 アー・ファウ・エル・リスト・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング Control of the control variables of the reactant reformer of the fuel cell by calculating the actual values of the control variables
WO2019121132A1 (en) * 2017-12-18 2019-06-27 Avl List Gmbh Method and test bench for carrying out a test run for a fuel cell
KR102518856B1 (en) 2022-10-07 2023-04-05 한국산업기술시험원 An apparatus for simulating thermal runaway of a secondary battery and a method for simulating thermal runaway of a secondary battery using the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Powell et al. Demonstration of a highly efficient solid oxide fuel cell power system using adiabatic steam reforming and anode gas recirculation
Mathiak et al. Coupling of a 2.5 kW steam reformer with a 1 kWel PEM fuel cell
Wang et al. Power and heat co-generation by micro-tubular flame fuel cell on a porous media burner
Jiang et al. Parameter setting and analysis of a dynamic tubular SOFC model
Piroonlerkgul et al. Selection of appropriate fuel processor for biogas-fuelled SOFC system
EP2808608A1 (en) Fuel supply system, fuel cell system, and method for running each
US9525183B2 (en) Fuel cell system having two fuel cell stacks connected in series
Komatsu et al. Numerical analysis on dynamic behavior of solid oxide fuel cell with power output control scheme
Yen et al. Experimental investigation of 1 kW solid oxide fuel cell system with a natural gas reformer and an exhaust gas burner
CN105576268B (en) System and method for controlling flow-rate ratio
CN106910912A (en) Fuel cell system and its operating method and fuel cell power plant
Carre et al. Feed-forward control of a solid oxide fuel cell system with anode offgas recycle
Lee et al. Operational characteristics of a planar steam reformer thermally coupled with a catalytic burner
Liso et al. Influence of anodic gas recirculation on solid oxide fuel cells in a micro combined heat and power system
WO2013111776A1 (en) Fuel supply system, fuel cell system, and method for running each
Arpino et al. A new model for the analysis of operating conditions of micro-cogenerative SOFC units
Schimanke et al. Demonstration of a highly efficient SOFC system with combined partial oxidation and steam reforming
JPH0789493B2 (en) Fuel system controller for fuel cell power plant
JP5572967B2 (en) FUEL CELL SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING THE FUEL CELL SYSTEM
JPWO2005018035A1 (en) FUEL CELL POWER GENERATION SYSTEM, METHOD FOR DETECTING DEGRADATION OF THE REFORMER, AND FUEL CELL POWER GENERATION METHOD
JP2006086071A (en) Virtual reformer and fuel cell testing device using this
JP4296741B2 (en) Cogeneration system
JP3963710B2 (en) Hydrogen-containing gas generator for LP gas and fuel cell system
Costamagna et al. Partial oxidation of CH4 in solid oxide fuel cells: simulation model of the electrochemical reactor and experimental validation
JP2006049056A (en) Fuel cell system and control method