JP2008210629A - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池に供給する酸素含有ガスと燃料ガスとを制御する制御部を具備する燃料電池装置に関する。 The present invention relates to a fuel cell device including a control unit that controls an oxygen-containing gas and a fuel gas supplied to the fuel cell.
近年、次世代エネルギーとして、水素(燃料)と空気(酸素含有ガス)とを用いて電力を得ることができる燃料電池(モジュール)と、この燃料電池を稼動するための補機類とを外装ケースに収納してなる燃料電池装置およびその運転方法が種々提案されている。 In recent years, as a next-generation energy, a fuel cell (module) capable of obtaining electric power using hydrogen (fuel) and air (oxygen-containing gas), and auxiliary equipment for operating the fuel cell are provided in an outer case. Various fuel cell devices housed in the battery and their operating methods have been proposed.
このような燃料電池装置として、例えば、燃料電池に燃料を供給するための燃料供給手段と、燃料電池に酸素含有ガスを供給するための酸素含有ガス供給手段とを具備するとともに、外部負荷の要求電力量に応じて、燃料と酸素含有ガスとの供給量を制御する制御手段が設けられている燃料電池装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、例えば外部負荷の要求電力量が変化する場合、燃料と酸素含有ガスとを燃料電池に供給するにあたり、それらが供給されるタイミングにずれが生じ、一時的に燃料供給量と酸素含有ガス供給量の割合が一定の範囲外となる場合があった。また同様に燃料電池の起動の際や停止の際においても、一時的に燃料供給量と酸素含有ガス供給量の割合が一定の範囲外となる場合があった。 By the way, for example, when the required power amount of the external load changes, when supplying the fuel and the oxygen-containing gas to the fuel cell, there is a deviation in the timing of supplying them, and the fuel supply amount and the oxygen-containing gas supply temporarily In some cases, the amount ratio was out of a certain range. Similarly, when the fuel cell is started or stopped, the ratio between the fuel supply amount and the oxygen-containing gas supply amount may temporarily fall outside a certain range.
この場合に、例えば燃料の量に対し酸素含有ガス量が少ない場合には、燃料と酸素含有ガスとの燃焼において不完全燃焼となるおそれがあり、その際、一酸化炭素(CO)の排出量が増加するおそれがあった。 In this case, for example, when the amount of oxygen-containing gas is small relative to the amount of fuel, there is a risk of incomplete combustion in the combustion of the fuel and oxygen-containing gas. At that time, the amount of carbon monoxide (CO) emitted Could increase.
したがって、本発明は、不完全燃焼の発生を抑制して、一酸化炭素の排出量を低減することができる燃料電池装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell device capable of suppressing the occurrence of incomplete combustion and reducing the emission amount of carbon monoxide.
本発明の燃料電池装置は、燃料電池と、該燃料電池に燃料の量を調整するための燃料供給手段と、前記燃料電池に供給される酸素含有ガス量を調整するための酸素含有ガス供給手段と、前記燃料電池の発電により生じる電力を外部負荷に供給するための電力調整手段と、前記外部負荷の要求電力量に応じて、前記燃料供給手段とおよび前記酸素含有ガス供給手段を制御する制御装置とを有し、該制御装置は、前記外部負荷の要求電力量が増加すると、前記燃料電池に供給する酸素含有ガスの供給量を増加させた後、前記燃料電池への燃料の供給量を増加させるよう、前記酸素含有ガス供給手段および前記燃料供給手段をそれぞれ制御することを特徴とする。 The fuel cell apparatus of the present invention includes a fuel cell, fuel supply means for adjusting the amount of fuel in the fuel cell, and oxygen-containing gas supply means for adjusting the amount of oxygen-containing gas supplied to the fuel cell. A power adjusting means for supplying power generated by the power generation of the fuel cell to an external load, and a control for controlling the fuel supply means and the oxygen-containing gas supply means in accordance with the required power amount of the external load And when the required power amount of the external load increases, the control device increases the supply amount of the oxygen-containing gas supplied to the fuel cell, and then increases the supply amount of fuel to the fuel cell. The oxygen-containing gas supply means and the fuel supply means are controlled so as to increase them, respectively.
このような燃料電池装置においては、外部負荷の要求電力量に応じて負荷追従運転を行なう燃料電池装置において、外部負荷の要求電力量が増加した場合に、酸素含有ガス供給手段および燃料供給手段を制御し、燃料電池に供給する酸素含有ガスの供給量を増加させた後、燃料電池への燃料の供給量を増加させる。 In such a fuel cell device, in the fuel cell device that performs the load following operation according to the required power amount of the external load, when the required power amount of the external load increases, the oxygen-containing gas supply means and the fuel supply means are After controlling and increasing the supply amount of the oxygen-containing gas supplied to the fuel cell, the supply amount of fuel to the fuel cell is increased.
それにより、燃料電池における燃料供給量と酸素含有ガス供給量の割合が一定の範囲外となることを抑制することができ、燃料電池における不完全燃焼の発生を抑制してCOの排出量を低減することができる。 As a result, the ratio of the fuel supply amount and the oxygen-containing gas supply amount in the fuel cell can be suppressed from being out of a certain range, and the occurrence of incomplete combustion in the fuel cell can be suppressed to reduce CO emissions. can do.
本発明の燃料電池装置は、燃料電池と、該燃料電池に燃料の量を調整するための燃料供給手段と、前記燃料電池に供給される酸素含有ガス量を調整するための酸素含有ガス供給手段と、前記燃料電池の発電により生じる電力を外部負荷に供給するための電力調整手段と、前記外部負荷の要求電力量に応じて、前記燃料供給手段および前記酸素含有ガス供給手段を制御する制御装置とを有し、該制御装置は、前記外部負荷の要求電力量が減少すると、前記燃料電池に供給する燃料の供給量を減少させた後、前記燃料電池への酸素含有ガスの供給量を減少させるように、前記酸素含有ガス供給手段および前記燃料供給手段をそれぞれ制御することを特徴とする。 The fuel cell apparatus of the present invention includes a fuel cell, fuel supply means for adjusting the amount of fuel in the fuel cell, and oxygen-containing gas supply means for adjusting the amount of oxygen-containing gas supplied to the fuel cell. A power adjusting means for supplying power generated by the power generation of the fuel cell to an external load, and a control device for controlling the fuel supply means and the oxygen-containing gas supply means in accordance with the required power amount of the external load When the required power amount of the external load decreases, the control device decreases the supply amount of the fuel supplied to the fuel cell, and then decreases the supply amount of the oxygen-containing gas to the fuel cell. The oxygen-containing gas supply means and the fuel supply means are controlled respectively.
このような燃料電池装置においては、外部負荷の要求電力量に応じて負荷追従運転を行なう燃料電池装置において、外部負荷の要求電力量が減少した場合に、酸素含有ガス供給手段および燃料ガス供給手段を制御し、燃料電池に供給する燃料の供給量を減少させた後、燃料電池への酸素含有ガスの供給量を減少させる。 In such a fuel cell device, in the fuel cell device that performs load following operation according to the required power amount of the external load, when the required power amount of the external load decreases, the oxygen-containing gas supply means and the fuel gas supply means Is controlled to reduce the amount of fuel supplied to the fuel cell, and then the amount of oxygen-containing gas supplied to the fuel cell is decreased.
それにより、燃料供給量と酸素含有ガス供給量の割合が一定の範囲外となることを抑制することができ、燃料電池における不完全燃焼の発生を抑制してCOの排出量を低減することができる。 Thereby, it is possible to suppress the ratio of the fuel supply amount and the oxygen-containing gas supply amount from being out of a certain range, thereby suppressing the occurrence of incomplete combustion in the fuel cell and reducing the CO emission amount. it can.
本発明の燃料電池装置は、燃料電池と、該燃料電池に燃料の量を調整するための燃料供給手段と、前記燃料電池に供給される酸素含有ガス量を調整するための酸素含有ガス供給手段と、前記燃料電池の発電により生じる電力を外部負荷に供給するための電力調整手段と、前記外部負荷の要求電力量に応じて、前記燃料供給手段および前記酸素含有ガス供給手段を制御する制御装置とを有し、該制御装置は、前記燃料電池の起動の際に、前記燃料電池への酸素含有ガスの供給を開始した後、前記燃料電池への燃料の供給を開始するように、前記酸素含有ガス供給手段および前記燃料供給手段をそれぞれ制御することを特徴とする。 The fuel cell apparatus of the present invention includes a fuel cell, fuel supply means for adjusting the amount of fuel in the fuel cell, and oxygen-containing gas supply means for adjusting the amount of oxygen-containing gas supplied to the fuel cell. A power adjusting means for supplying power generated by the power generation of the fuel cell to an external load, and a control device for controlling the fuel supply means and the oxygen-containing gas supply means in accordance with the required power amount of the external load And the control device starts the supply of fuel to the fuel cell after starting the supply of the oxygen-containing gas to the fuel cell when the fuel cell is started. The contained gas supply means and the fuel supply means are respectively controlled.
このような燃料電池装置においては、燃料電池の起動の際に、酸素含有ガス供給手段および燃料供給手段を制御し、燃料電池への酸素含有ガスの供給を開始した後、燃料電池への燃料の供給を開始する。 In such a fuel cell apparatus, when the fuel cell is started, the oxygen-containing gas supply means and the fuel supply means are controlled, and after the supply of the oxygen-containing gas to the fuel cell is started, the fuel is supplied to the fuel cell. Start supplying.
それにより、燃料電池の起動の際に、燃料供給量と酸素含有ガス供給量の割合が一定の範囲外となることを抑制することができ、燃料電池における不完全燃焼の発生を抑制してCOの排出量を低減することができる。 Thereby, at the time of starting the fuel cell, the ratio of the fuel supply amount and the oxygen-containing gas supply amount can be suppressed from being out of a certain range, and the occurrence of incomplete combustion in the fuel cell can be suppressed. Can be reduced.
本発明の燃料電池装置は、燃料電池と、該燃料電池に燃料の量を調整するための燃料供給手段と、前記燃料電池に供給される酸素含有ガス量を調整するための酸素含有ガス供給手段と、前記燃料電池の発電により生じる電力を外部負荷に供給するための電力調整手段と、前記外部負荷の要求電力量に応じて、前記燃料供給手段および前記酸素含有ガス供給手段を制御する制御装置とを有し、該制御装置は、前記燃料電池の停止の際に、前記燃料電池への燃料の供給量を減少させた後、前記燃料電池への酸素含有ガスの供給量を減少させるように、前記酸素含有ガス供給手段および前記燃料供給手段をそれぞれ制御することを特徴とする。 The fuel cell apparatus of the present invention includes a fuel cell, fuel supply means for adjusting the amount of fuel in the fuel cell, and oxygen-containing gas supply means for adjusting the amount of oxygen-containing gas supplied to the fuel cell. A power adjusting means for supplying power generated by the power generation of the fuel cell to an external load, and a control device for controlling the fuel supply means and the oxygen-containing gas supply means in accordance with the required power amount of the external load The control device reduces the supply amount of the oxygen-containing gas to the fuel cell after decreasing the supply amount of the fuel to the fuel cell when the fuel cell is stopped. The oxygen-containing gas supply means and the fuel supply means are respectively controlled.
このような燃料電池装置においては、燃料電池の停止の際に、酸素含有ガス供給手段および燃料供給手段を制御し、燃料電池への燃料の供給量を減少させた後、燃料電池への酸素含有ガスの供給量を減少させる制御を行なう。 In such a fuel cell device, when the fuel cell is stopped, the oxygen-containing gas supply means and the fuel supply means are controlled to reduce the amount of fuel supplied to the fuel cell, and then the oxygen content to the fuel cell is reduced. Control to reduce the amount of gas supply.
それにより、燃料電池の停止の際に、燃料供給量と酸素含有ガス供給量の割合が一定の範囲外となることを抑制することができ、燃料電池における不完全燃焼の発生を抑制してCOの排出量を低減することができる。 Accordingly, when the fuel cell is stopped, the ratio of the fuel supply amount and the oxygen-containing gas supply amount can be suppressed from being out of a certain range, and the occurrence of incomplete combustion in the fuel cell can be suppressed. Can be reduced.
本発明の燃料電池装置は、外部負荷の要求電力量の増減や燃料電池の起動・停止に応じて、制御装置が燃料供給手段および酸素含有ガス供給手段を制御することから、燃料電池における不完全燃焼の発生を抑制して、COの排出量を低減することができる。 The fuel cell device of the present invention is incomplete in the fuel cell because the control device controls the fuel supply means and the oxygen-containing gas supply means according to the increase / decrease in the required power amount of the external load and the start / stop of the fuel cell. Generation of combustion can be suppressed and CO emission can be reduced.
図1は、本発明の燃料電池装置における構成要件を充足する燃料電池装置の一例を示したものであり、燃料電池の発電を行なう発電ユニット、燃料電池の排ガスと水とでの熱交換後の湯水を貯湯する貯湯ユニット、これらのユニット間を水が循環するための循環配管から構成されている。なお、図1においては、燃料電池1で使用できる燃料(改質ガス)を得る手段として、水蒸気改質により燃料(改質ガス)を得る場合の燃料電池装置を示している。
FIG. 1 shows an example of a fuel cell device that satisfies the structural requirements of the fuel cell device of the present invention, a power generation unit that generates power of the fuel cell, and after heat exchange between the exhaust gas and water of the fuel cell. A hot water storage unit for storing hot water and a circulation pipe for circulating water between these units are constituted. FIG. 1 shows a fuel cell device in which fuel (reformed gas) is obtained by steam reforming as means for obtaining fuel (reformed gas) that can be used in the
図1に示す燃料電池装置は、本発明の燃料電池装置を構成する燃料電池1、天然ガス等の燃料(被改質ガス等)を供給する燃料供給手段2、酸素含有ガスを燃料電池1に供給するための酸素含有ガス供給手段3、燃料電池1にて発電された直流電力を交流電力に切り替えて外部負荷に供給するための電力調整手段12、電力調整手段12の情報に基づき、燃料供給手段2および酸素含有ガス供給手段3を制御するための制御装置14を具備する。なお、その他の構成については後述する。
The fuel cell device shown in FIG. 1 includes a
このような燃料電池装置においては、燃料供給手段2より供給される燃料と、酸素含有ガス供給手段3より供給される酸素含有ガスを用いて、燃料電池1の発電が行なわれる。そして燃料電池1にて発電された直流電力は、電力調整手段(パワーコンディショナ)12にて交流電力に切り替えて外部負荷に供給される。ここで、パワーコンディショナ12に要求される外部負荷の要求電力量の情報が、制御装置14に伝送され、制御装置14はその情報に基づき、燃料供給手段2より供給される燃料の供給量と、酸素含有ガス供給手段3より供給される酸素含有ガスの供給量を制御する。それにより、外部負荷の要求電力量に応じて、燃料および酸素含有ガスが燃料電池1に供給されて負荷追従運転を行なう。なお、燃料供給手段2や酸素供給手段3としては、例えば、ブロアー等のポンプ類を用いることができる。
In such a fuel cell device, the
この負荷追従運転において、外部負荷の要求電力量に応じて、燃料電池1に燃料供給手段2より燃料を、酸素含有ガス供給手段3より酸素含有ガスをそれぞれ供給するが、それらが供給されるタイミングにずれを生じ、一時的に燃料電池1における燃料量と酸素含有ガス量の割合(空燃比)が一定の範囲外(例えば、体積比としての空燃比が15以下であり、以下同様である。またこの空燃比は、燃料種や燃焼方法、燃料供給手段や酸素含有ガス供給手段として用いる機器類等に応じて任意に設定することができる)となる場合がある。この場合、燃料電池1において不完全燃焼が生じるおそれがあり、不完全燃焼が生じた場合には一酸化炭素(CO)が排出される、もしくはその排出量が増加するおそれがある。
In this load following operation, fuel is supplied to the
また、例えば燃料電池1が固体酸化物形燃料電池の場合には、その発電効率を維持する上で、運転温度を非常に高温な状態で維持する必要があり、燃料電池1の発電に必要以上の酸素含有ガスが供給されると、燃料電池1の温度が下がり、燃料電池1の発電効率が低下するおそれがある。
Further, for example, when the
それゆえ、本発明の燃料電池装置は、例えば外部負荷の要求電力量が増加した場合に、燃料電池1内に外部負荷の要求電力量に対応する量の酸素含有ガスを先に供給することにより、燃料電池1での不完全燃焼を抑制する。
Therefore, the fuel cell device according to the present invention supplies the oxygen-containing gas in an amount corresponding to the required power amount of the external load into the
具体的には、パワーコンディショナ12より外部負荷に供給される電力量の情報が制御装置14に伝送される。ここで、パワーコンディショナ12より外部負荷に供給される電力量が増加した情報が制御装置14に伝送された場合、制御装置14は外部負荷の要求電力の増加量に応じて、酸素含有ガス供給手段3に酸素含有ガスの供給量を増加する信号を伝送した後、燃料供給手段2に燃料の供給量を増加する信号を伝送する。それにより、燃料電池1に対し、酸素含有ガスが先に供給され、その後燃料が供給されることにより、燃料電池1における燃料供給量と酸素含有ガス供給量の割合(空燃比)が一定の範囲外となることをしつつ、燃料電池1における不完全燃焼の発生を抑制でき、COの排出量を低減することができる。
Specifically, information on the amount of power supplied from the
なお、酸素含有ガス供給手段3と燃料供給手段2に対して供給量を増加する信号を伝送するタイミングは、それぞれの供給手段から燃料電池1までの距離や、各供給手段の性能等により適宜設定できるが、少なくとも燃料電池1に酸素含有ガスが先に供給される(酸素含有ガスの供給が開始された後に燃料の供給が開始される、または酸素含有ガスが供給された後に燃料の供給が開始される)ように設定される。また、酸素含有ガスおよび燃料の供給量を確認するにあたっては、燃料電池1に供給されるまでの間に流量計等を配置することで確認することができる。
The timing for transmitting a signal for increasing the supply amount to the oxygen-containing gas supply means 3 and the fuel supply means 2 is appropriately set according to the distance from each supply means to the
一方、例えば外部負荷の要求電力量が減少した場合には、燃料電池1に供給される燃料を先に減少させることにより、燃料電池1における燃料量と酸素含有ガス量の割合(空燃比)が一定の範囲外となることを抑制して、燃料電池1での不完全燃焼を抑制する。
On the other hand, for example, when the required power amount of the external load decreases, the ratio of the fuel amount to the oxygen-containing gas amount (air-fuel ratio) in the
具体的には、パワーコンディショナ12より外部負荷に供給される電力量の情報が制御装置14に伝送される。ここで、パワーコンディショナ12より外部負荷に供給される電力量が減少した情報が制御装置14に伝送された場合、制御装置14は外部負荷の要求電力の減少量に応じて、燃料供給手段2に燃料の供給量を減少する信号を伝送した後、酸素含有ガス供給手段3に酸素含有ガスの供給量を減少する信号を伝送する。それにより、燃料電池1に対し、燃料ガスの供給が先に減少し、その後酸素含有ガスの供給量が減少することにより、燃料電池1における燃料供給量と酸素含有ガス供給量の割合が一定の範囲外となることを抑制しつつ、燃料電池1における不完全燃焼の発生を抑制でき、COの排出量を低減することができる。
Specifically, information on the amount of power supplied from the
それにより、外部負荷の電力量が増加や減少を繰り返す場合であっても、その外部負荷の電力量に応じて酸素含有ガス供給手段3および燃料供給手段2を制御することにより、燃料電池1への燃料供給量と酸素含有ガス供給量の割合が一定の範囲外となることを抑制できるとともに、外部負荷の電力量に応じて酸素含有ガスと燃料が供給され、効率よい負荷追従運転を行うことができる。
Thereby, even when the power amount of the external load repeatedly increases and decreases, the oxygen-containing gas supply unit 3 and the
なお、燃料電池1を固体酸化物形燃料電池とした場合には、より迅速な負荷追従運転を行なうことができる。
When the
ところで、燃料電池1の起動の際においても、同様に燃料電池1への燃料供給量と酸素含有ガス供給量の割合が一定の範囲外となることにより、燃料電池1における不完全燃焼が生じる場合がある。
By the way, even when the
それゆえ、本発明の燃料電池装置においては、燃料電池1の起動の際に、制御装置14は、酸素含有ガス供給手段3に酸素含有ガスの供給を開始する信号を伝送した後、燃料供給手段2に燃料の供給を開始する信号を伝送する。それにより、燃料電池1に対し酸素含有ガスが先に供給され、その後燃料が供給されることにより、燃料電池1における燃料供給量と酸素含有ガス供給量の割合が一定の範囲外となることを抑制しつつ、燃料電池1の起動の際における不完全燃焼の発生を抑制でき、COの排出量を低減することができる。
Therefore, in the fuel cell device of the present invention, when the
なお、酸素含有ガス供給手段3および燃料供給手段2に対して供給を開始する信号を伝送するタイミングは、上述と同様に、それぞれの供給手段から燃料電池1までの距離や、各供給手段の性能等により適宜設定できる。
The timing for transmitting the supply start signal to the oxygen-containing gas supply means 3 and the fuel supply means 2 is the same as described above, the distance from each supply means to the
一方、燃料電池1を停止する際には、制御装置14は、燃料供給手段2に燃料電池1への燃料の供給量を減少する信号を伝送した後、燃料電池1への酸素含有ガスの供給量を減少する信号を伝送する。それにより、燃料電池1の停止の際に、燃料供給量と酸素含有ガス供給量の割合が一定の範囲外となることを抑制しつつ、燃料電池1の停止の際における不完全燃焼の発生を抑制でき、COの排出量を低減することができる。
On the other hand, when stopping the
ここで、本発明の構成要件を充足する燃料電池装置について、図1で示す燃料電池装置を用いて説明する。 Here, a fuel cell device that satisfies the structural requirements of the present invention will be described using the fuel cell device shown in FIG.
燃料供給手段2より供給される燃料は、改質器4にて水供給手段Xより供給される水(水蒸気を含む)とで水蒸気改質し、燃料電池1で使用できる燃料(改質ガス)に改質された後、燃料電池1に供給される。なお、改質器4にて部分酸化改質を行なう場合には、酸素含有ガス供給手段3より酸素含有ガスを改質器4に供給することにより、部分酸化改質を行うことができる。
The fuel supplied from the fuel supply means 2 is steam-reformed with water (including steam) supplied from the water supply means X in the
ここで水供給手段Xは、水を浄化するための活性炭フィルタ装置7、活性炭フィルタ装置7により浄化された水をさらに浄化するための逆浸透膜装置8、浄化された水を純水にするためのイオン交換樹脂装置9、純水を貯水するための水タンク10、水を改質器に供給するための水ポンプ11および改質器4を、この順で接続する水供給管5とで主に構成されており、水供給管5には、水供給管5に供給される水量を調整する給水弁6が設けられている。
Here, the water supply means X is an activated carbon filter device 7 for purifying the water, a reverse osmosis membrane device 8 for further purifying the water purified by the activated carbon filter device 7, and for purifying the purified water to pure water. The ion exchange resin device 9, the
ここで上述したように、外部負荷の要求電力量や燃料電池1の起動・停止に合わせて、燃料供給手段2より供給される燃料(被改質ガス)の量が変動するため、改質器4に供給される水(水蒸気含む)の量も、その燃料供給手段2より供給される燃料の量に合わせて変動させる必要がある。
As described above, the amount of fuel (reformed gas) supplied from the fuel supply means 2 varies in accordance with the required power amount of the external load and the start / stop of the
それゆえ、制御装置14は、外部負荷の要求電力に応じて燃料供給手段2に燃料を供給する信号を伝送するとともに、燃料供給手段2により供給される燃料の量に応じて、水ポンプ11に改質器4へ水を供給する信号を伝送する。
Therefore, the control device 14 transmits a signal for supplying fuel to the fuel supply means 2 in accordance with the required power of the external load, and supplies the
ここで、改質器4に対する燃料供給手段2からの燃料の供給と、水ポンプ11からの水の供給において、改質器4に対して、先に燃料が供給される場合においては、燃料(被改質ガス等)の改質反応を正常に行うことができず、改質反応において、燃料の成分に起因して炭素の析出が生じる場合があり、この炭素により燃料電池1の劣化が生じるおそれがある。
Here, in the supply of fuel from the fuel supply means 2 to the
したがって、外部負荷の要求電力に応じて、制御装置14が燃料供給手段2に燃料の供給を行なうよう信号を伝送する際、あわせて改質器4に燃料の供給と水の供給がほぼ同時、もしくは水が先に供給されるよう、制御装置14より水ポンプ11に対して水を供給する信号を伝送することが好ましい。
Therefore, when the control device 14 transmits a signal to supply fuel to the fuel supply means 2 in accordance with the required power of the external load, the fuel supply and water supply to the
それにより、燃料供給手段2より改質器4に供給される燃料(被改質ガス等)が、正常に水蒸気改質され、改質された燃料が燃料電池1に供給されることにより、燃料電池1が迅速に負荷追従運転を行うことができるとともに、燃料電池1の劣化を抑制することができる。
As a result, the fuel (reformed gas or the like) supplied from the fuel supply means 2 to the
そして、燃料電池1による負荷追従運転にて発電された電力は、パワーコンディショナ12にて交流電力に変換された後、外部負荷に迅速に供給される。
Then, the electric power generated by the load following operation by the
一方、燃料電池1の発電に伴い生じる排ガスは、主に燃料電池1の温度を高めるもしくは維持するために使用された後、外部に放出されるが、その排ガスの熱を有効活用すべく、燃料電池1の発電により生じた排ガス(排熱)と水とで熱交換する熱交換器13に供給することができる。
On the other hand, the exhaust gas generated by the power generation of the
ここで、図1において、熱交換器13に供給された排ガスは、熱交換器13内を流通(循環)する水とで熱交換される。そして熱交換された水(湯水)は、循環配管17を循環して貯湯タンク18に貯湯される。また、熱交換器13での熱交換の際、排ガス中に含まれる水分が、排ガスの温度低下に伴い凝縮水として生じる。それゆえ、排ガスの熱交換により生じた凝縮水を、凝縮水供給管19により水タンク10に供給する。それにより、水を有効に活用することができる。
Here, in FIG. 1, the exhaust gas supplied to the heat exchanger 13 is heat-exchanged with water circulating (circulating) in the heat exchanger 13. The heat-exchanged water (hot water) is circulated through the circulation pipe 17 and stored in the hot
なお、燃料電池1の発電に伴い生じる排ガスは、排ガス中にCO等の有害物質が含まれる場合があるため、燃焼触媒等により、排ガス中に含まれるCO等を無害化することが好ましい。それゆえ、例えば、燃焼触媒等を排ガス排気口近傍や、燃料電池1と熱交換器13との間に設けることが好ましい。
In addition, since the exhaust gas generated with the power generation of the
なお、排ガス中のCO濃度を測定するにあたっては、COセンサ等を設けることにより測定することができ、このCOセンサを例えば熱交換器13の排ガス出口近傍等に設けることが好ましい。 The CO concentration in the exhaust gas can be measured by providing a CO sensor or the like, and this CO sensor is preferably provided in the vicinity of the exhaust gas outlet of the heat exchanger 13, for example.
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。 Although the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and improvements can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、改質器4において部分酸化改質を行なうにあたり、燃料電池1に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給手段とは別に、酸素含有ガス供給手段を設けて、改質器4に酸素含有ガスを供給することもできる。この場合は、燃料電池1に供給する酸素含有ガスと改質器4に供給する酸素含有ガスとを分離して制御することができる。
For example, when partial oxidation reforming is performed in the
1:燃料電池
2:燃料供給手段
3:酸素含有ガス供給手段
4:改質器
12:パワーコンディショナ
1: Fuel cell 2: Fuel supply means 3: Oxygen-containing gas supply means 4: Reformer 12: Power conditioner
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