JP2006261025A - 燃料電池発電システム及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電解質1を介してアノード2およびカソード3を具備した電池反応部17と、アノードに燃料を供給する流路およびカソードに酸化剤を供給するための流路を持つ。さらに、酸化剤を供給する流路入口に酸化剤室18と、それぞれの流路出口に余剰の燃料と酸化剤を混合して燃焼する燃焼室9を備える。電池反応部17の温度を制御するために、電池反応部温度と酸化剤室温度に基いて、燃料流量制御手段102により電池への燃料流量を制御し、かつ、空気流量制御手段101により酸化剤室18への空気流量を制御する燃料・空気流量制御装置301を備える。また、燃焼室9の温度を制御するために、燃焼室温度に基いて冷却ガス制御手段103により燃焼室への冷却ガス流量を制御する冷却ガス制御装置301を備える。
【選択図】図1
Description
H2 + 1/2O2 = H2O …(1)
CO + 1/2O2 = CO2 …(2)
燃焼室9の熱容量は、燃焼室9に導入されるガス流量により変化する。そのため、電池反応部17の温度を制御するために、空気12の流量を変化させた場合、同時に燃焼室9の温度も大きく変化する。電池反応部17を昇温するため空気12の流量を減らした場合、燃焼室9の温度は上がり、燃焼室9の温度が上がりすぎた場合には構成材料の破損につながる。
CH4 + H2O = CO + 3H2 …(3)
この吸熱反応により電池は冷却される。そのため、温度センサー6により検出された電池反応部17の温度203(Tres)に応じて、メタンと水蒸気からなる添加ガス15が添加される割合を調節して、電池反応部17の温度を制御する。
Claims (10)
- 電池反応部のアノードに燃料を供給する流路及びカソードに酸化剤を供給する流路の出口に、余剰の燃料と酸化剤を混合して燃焼させる燃焼室を備えた燃料電池発電システムの制御方法において、
前記電池反応部及び前記燃焼室の温度をそれぞれ独立に制御することを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。 - 請求項1において、前記燃焼室の温度を独立に制御するために、燃焼室温度を検知し、検知した温度の変化に応じて燃焼室への冷却ガス流量を制御することを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。
- 請求項1または2において、前記電池反応部の温度の変化に応じてカソードへ供給する酸化剤の流量および温度を制御することを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。
- 請求項1、2または3において、前記電池反応部の温度を独立に制御するために、電池反応部の温度を検知し、検出した温度の変化に応じて炭化水素燃料および水蒸気を燃料へ添加し、アノードで起こる改質反応の吸熱量を制御することにより電池反応部温度を制御することを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。
- 電池反応部のアノードに燃料を供給する流路及びカソードに酸化剤を供給する流路の出口に、余剰の燃料と酸化剤を混合して燃焼させる燃焼室を備えた燃料電池発電システムの制御方法において、
前記電池反応部の温度に基づいて燃料流量を制御し、前記燃料流量と電池反応部出口の燃料ガス濃度から、燃焼室での燃焼量を推定し、推定された燃焼量と前記電池反応部出口の燃料温度に基いて冷却ガスの流量を制御することを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。 - 電解質を介して両側にアノードおよびカソードを具備した電池反応部と、前記アノードに燃料を供給する流路および前記カソードに酸化剤を供給するための流路と、前記酸化剤を供給する流路入口に酸化剤室と、それぞれの流路出口に余剰の燃料と酸化剤を混合して燃焼させる燃焼室を備えた単電池からなる燃料電池発電システムにおいて、
前記電池反応部の温度及び前記燃焼室の温度を独立に制御する制御手段を設けたことを特徴とする燃料電池発電システム。 - 請求項6において、前記電池反応部の温度を制御する制御手段は、電池反応部温度に基いて、燃料流量制御手段により電池への燃料流量を制御すると共に、空気流量制御手段により前記酸化剤室への空気流量を制御する燃料・空気流量制御装置と、前記燃焼室の温度を制御する手段は燃焼室温度に基いて冷却ガス制御手段により前記燃焼室への冷却ガス流量を制御する冷却ガス制御装置と、からなることを特徴とする燃料電池発電システム。
- 請求項6または7において、前記電池反応部の温度を制御する制御手段は、電池反応部温度に応じて、メタンと水蒸気からなる添加ガスが燃料に添加される割合を調節する添加ガス流量制御手段を設け、電池反応部の温度を制御することを特徴とする燃料電池発電システム。
- 単電池を複数個備えたバンドル構造の燃料電池発電システムにおいて、
前記単電池は請求項5−7記載の単電池であって、バンドル構造の電池反応部に複数点の温度検出手段を設け、検出した温度に応じてバンドル中央部の1または複数の単電池の燃料に炭化水素燃料および水蒸気を添加できる構成としたことを特徴とする燃料電池発電システム。 - 請求項9において、前記電池反応部からの余剰な燃料と酸化剤を混合し燃焼させる燃焼室に複数点の温度検出手段を設け、検出した温度に応じて燃焼室の全体または一部に冷却ガスを供給できる構成としたことを特徴とする燃料電池発電システム。
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