JP2010212141A - Fuel cell generator - Google Patents

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Hideo Nishigaki
英雄 西垣
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell generator which, in a case where the reforming gas generated by a reformer is used for both power generation by a fuel cell body and hydrogen purification in a hydrogen purifying device, can prevent shortage of reforming gas in the other device even when a consumption amount of reforming gas in one device increases. <P>SOLUTION: The fuel cell generator 10 includes: the reformer 1 for generating the reforming gas by steam reforming reaction of raw fuel mixed with steam and supplied; the fuel cell body 2 for generating power by electrochemical reaction between the reforming gas generated by the reformer 1 and air; a hydrogen purifying device 6 for purifying the reforming gas generated by the reformer 1 into highly-pure hydrogen; and a control device 7 for controlling a raw fuel flow rate supplied to the reformer 1 based on a sum value of a reforming gas flow rate supplied to the fuel cell body 2 and a reforming gas flow rate supplied to the hydrogen purifying device 6. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、改質器で生成された改質ガスを燃料電池本体における発電と水素精製装置における水素精製とに併用する燃料電池発電装置に関する。   The present invention relates to a fuel cell power generator that uses reformed gas generated by a reformer for both power generation in a fuel cell main body and hydrogen purification in a hydrogen purifier.

近年、電気利用のための発電を行うとともに、水素利用のための水素精製を行う燃料電池発電装置が開発されている(例えば、特許文献1)。   In recent years, a fuel cell power generation apparatus that performs power generation for electricity use and also performs hydrogen purification for hydrogen use has been developed (for example, Patent Document 1).

この燃料電池発電装置は、主に、水蒸気と混合されて供給される原燃料の水蒸気改質反応により水素濃度の高い改質ガスを生成する改質器と、改質器で生成された改質ガスと空気との電気化学反応により発電を行う燃料電池本体と、改質器で生成された改質ガスを高純度水素に精製する水素精製装置とから構成されている。   This fuel cell power generator mainly includes a reformer that generates a reformed gas having a high hydrogen concentration by a steam reforming reaction of raw fuel mixed with steam and supplied, and a reformer generated by the reformer. The fuel cell body is configured to generate power by an electrochemical reaction between gas and air, and a hydrogen purifier that purifies the reformed gas generated by the reformer into high-purity hydrogen.

すなわち、この燃料電池発電装置では、改質器で生成された改質ガスを燃料電池本体における発電と水素精製装置における水素精製とに併用することにより、発電を行うとともに水素精製を行っている。   That is, in this fuel cell power generation device, the reformed gas generated in the reformer is used in combination with the power generation in the fuel cell main body and the hydrogen purification in the hydrogen purification device to generate power and perform hydrogen purification.

特開2000-348750号公報JP 2000-348750 A 特開昭61-101970号公報JP-A-61-101970 特開2004-186122号公報JP 2004-186122 A

しかしながら、上述の燃料電池発電装置のように、改質器で生成された改質ガスを燃料電池本体における発電と水素精製装置における水素精製とに併用する場合、水素精製装置において改質ガスの消費量が増加すると、燃料電池本体における発電に必要な改質ガスが不足して、燃料電池本体の電極や構成部材が損傷に至るという問題点があった。   However, when the reformed gas generated in the reformer is used for both power generation in the fuel cell main body and hydrogen purification in the hydrogen purifier as in the fuel cell power generator described above, consumption of the reformed gas in the hydrogen purifier When the amount increases, there is a problem that the reformed gas necessary for power generation in the fuel cell body is insufficient, and the electrodes and components of the fuel cell body are damaged.

一方、上述の燃料電池発電装置において、燃料電池本体において改質ガスの消費量が増加すると、水素精製装置における水素精製に必要な改質ガスが不足して、水素精製装置で精製される水素の純度が低下するという問題点があった。   On the other hand, in the fuel cell power generator described above, when the consumption of reformed gas in the fuel cell main body increases, the reformed gas necessary for hydrogen purification in the hydrogen purifier is insufficient, and the hydrogen purified by the hydrogen purifier There was a problem that purity decreased.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、改質器で生成された改質ガスを燃料電池本体における発電と水素精製装置における水素精製とに併用する場合に、いずれか一方の装置における改質ガスの消費量が増加しても、他方の装置における改質ガスの不足を防止可能とする燃料電池発電装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and when the reformed gas generated by the reformer is used for both power generation in the fuel cell main body and hydrogen purification in the hydrogen purification apparatus, either one of the apparatuses An object of the present invention is to provide a fuel cell power generator that can prevent the shortage of reformed gas in the other device even if the amount of reformed gas consumption increases.

本発明の燃料電池発電装置は、水蒸気と混合されて供給される原燃料の水蒸気改質反応により改質ガスを生成する改質器と、前記改質器で生成された改質ガスと空気との電気化学反応により発電する燃料電池本体と、前記改質器で生成された改質ガスを高純度水素に精製する水素精製装置と、前記燃料電池本体に供給される改質ガス流量と、前記水素精製装置に供給される改質ガス流量との合計値に基づいて、前記改質器に供給される原燃料流量を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。   The fuel cell power generator of the present invention includes a reformer that generates a reformed gas by a steam reforming reaction of raw fuel that is mixed with steam and supplied, and the reformed gas and air generated by the reformer. A fuel cell main body that generates electric power by an electrochemical reaction, a hydrogen purifier that purifies the reformed gas generated in the reformer into high-purity hydrogen, a reformed gas flow rate supplied to the fuel cell main body, Control means for controlling the raw fuel flow rate supplied to the reformer based on the total value of the reformed gas flow rate supplied to the hydrogen purifier.

この構成によれば、制御手段が、燃料電池本体に供給される改質ガス流量と水素精製装置に供給される改質ガス流量との合計値から、改質器に供給される原燃料流量を逆算する。このため、改質器は、燃料電池本体又は水素精製装置に供給される改質ガス流量が変化しても、双方の装置で必要とされる総改質ガス流量を生成することができる。したがって、燃料電池本体と水素精製装置とのいずれか一方の装置における改質ガスの消費量が増加しても、他方の装置において必要な改質ガスが不足するのを防止することができる。   According to this configuration, the control means determines the raw fuel flow rate supplied to the reformer from the total value of the reformed gas flow rate supplied to the fuel cell body and the reformed gas flow rate supplied to the hydrogen purifier. Calculate backwards. For this reason, the reformer can generate the total reformed gas flow rate required by both devices even if the reformed gas flow rate supplied to the fuel cell main body or the hydrogen purifier changes. Therefore, even if the consumption amount of the reformed gas in one of the fuel cell main body and the hydrogen purifier increases, it is possible to prevent the necessary reformed gas from being insufficient in the other device.

また、本発明は、上記燃料電池発電装置において、前記制御手段は、前記燃料電池本体に供給される前記改質ガス流量と前記水素精製装置に供給される前記改質ガス流量との前記合計値と、前記改質器の触媒層の温度とに基づいて、前記改質器に供給される前記原燃料流量を制御することを特徴とする。   Further, in the fuel cell power generator according to the present invention, the control means includes the total value of the reformed gas flow rate supplied to the fuel cell main body and the reformed gas flow rate supplied to the hydrogen purifier. And the flow rate of the raw fuel supplied to the reformer is controlled based on the temperature of the catalyst layer of the reformer.

この構成によれば、制御手段が、改質器の触媒層の温度に応じて改質器に供給される原燃料流量を補正する。したがって、改質器の触媒層の温度が所定の設定温度よりも低い場合は、改質器に供給される原燃料流量を増加させることにより、改質器で生成される改質ガスの水素濃度が低下するのを防ぐことができる。また、改質器の触媒層の温度が所定の設定温度よりも高い場合は、改質器に供給される原燃料流量を低下させて、触媒層の温度を低下させることにより、改質器の金属構造部材の変形、損傷、触媒の損傷を防ぐことができる。   According to this configuration, the control means corrects the raw fuel flow rate supplied to the reformer according to the temperature of the catalyst layer of the reformer. Therefore, when the temperature of the catalyst layer of the reformer is lower than a predetermined set temperature, the hydrogen concentration of the reformed gas generated in the reformer is increased by increasing the raw fuel flow rate supplied to the reformer. Can be prevented from decreasing. In addition, when the temperature of the catalyst layer of the reformer is higher than a predetermined set temperature, the flow rate of the raw fuel supplied to the reformer is reduced to lower the temperature of the catalyst layer, thereby It is possible to prevent deformation, damage and damage to the catalyst of the metal structural member.

また、本発明は、上記燃料電池発電装置において、前記制御手段は、前記改質器に供給される前記原燃料流量と、所定の定数とに基づいて、前記原燃料と混合されて前記改質器に供給される水蒸気流量を制御することを特徴とする。   In the fuel cell power generator according to the present invention, the control unit may mix the raw fuel with the raw fuel based on the raw fuel flow rate supplied to the reformer and a predetermined constant. The water vapor flow rate supplied to the vessel is controlled.

この構成によれば、改質器に供給される原燃料流量が逐次制御される場合でも、制御手段が、原燃料流量に応じた水蒸気流量を改質器に供給するように制御する。したがって、改質器に供給された原燃料流量に対する水蒸気流量の不足により、生成された改質ガスの品質が悪化するのを防ぐことができる。   According to this configuration, even when the raw fuel flow rate supplied to the reformer is sequentially controlled, the control unit controls the steam flow rate corresponding to the raw fuel flow rate to be supplied to the reformer. Therefore, it is possible to prevent the quality of the generated reformed gas from deteriorating due to the lack of the steam flow rate relative to the raw fuel flow rate supplied to the reformer.

本発明によれば、改質器で生成された改質ガスを燃料電池本体における発電と水素精製装置における水素精製とに併用する場合に、いずれか一方の装置における改質ガスの消費量が増加しても、他方の装置における改質ガスの不足を防止することができる。   According to the present invention, when the reformed gas generated in the reformer is used in combination with the power generation in the fuel cell main body and the hydrogen purification in the hydrogen purifier, the consumption of the reformed gas in either one of the devices increases. Even so, the shortage of the reformed gas in the other apparatus can be prevented.

本発明の第1の実施形態に係る燃料電池発電装置の概略図である。1 is a schematic view of a fuel cell power generator according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態において改質器に供給される原燃料流量を算出する動作を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement which calculates the raw fuel flow volume supplied to a reformer in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態において改質器に供給される水蒸気流量を算出する動作を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement which calculates the steam flow rate supplied to a reformer in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る燃料電池発電装置の概略図である。It is the schematic of the fuel cell electric power generating apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態において改質器に供給される原燃料流量を算出する動作を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement which calculates the raw fuel flow volume supplied to a reformer in the 2nd Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る燃料電池発電装置の概略図である。図1に示す燃料電池発電装置10は、改質器1と、燃料電池本体2と、水蒸気分離器3と、冷却水循環ポンプ4と、圧縮機5と、水素精製装置6と、制御装置7(制御手段)とから構成される。また、燃焼電池発電装置10を構成する各種機器は、原燃料供給系11、燃料ガス供給系12、水素精製系13、冷却水循環系14、水蒸気供給系15等の各種の配管により接続されている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram of a fuel cell power generator according to a first embodiment of the present invention. 1 includes a reformer 1, a fuel cell body 2, a water vapor separator 3, a cooling water circulation pump 4, a compressor 5, a hydrogen purifier 6, and a controller 7 ( Control means). Various devices constituting the combustion battery power generation apparatus 10 are connected by various pipes such as a raw fuel supply system 11, a fuel gas supply system 12, a hydrogen purification system 13, a cooling water circulation system 14, and a steam supply system 15. .

改質器1は、水蒸気と混合されて供給される原燃料の水蒸気改質反応により水素濃度の高い改質ガスを生成する。また、改質器1は、生成した改質ガスを、燃料電池本体2の燃料極2aに供給するとともに、圧縮機5を経由して水素精製装置6に供給する。   The reformer 1 generates a reformed gas having a high hydrogen concentration by a steam reforming reaction of raw fuel that is supplied after being mixed with steam. The reformer 1 supplies the generated reformed gas to the fuel electrode 2 a of the fuel cell main body 2 and also supplies it to the hydrogen purifier 6 via the compressor 5.

具体的には、改質器1には、改質触媒層1a(触媒層)と改質器バーナ1bとが設けられている。改質触媒層1aには、都市ガス、LPG、天然ガス及びメタノール等の炭化水素化合物から構成される原燃料が、水蒸気分離器3から供給される水蒸気と混合されて、原燃料供給系11を通じて供給される。   Specifically, the reformer 1 is provided with a reforming catalyst layer 1a (catalyst layer) and a reformer burner 1b. In the reforming catalyst layer 1a, a raw fuel composed of a hydrocarbon compound such as city gas, LPG, natural gas, and methanol is mixed with water vapor supplied from the water vapor separator 3 and passed through the raw fuel supply system 11. Supplied.

改質器バーナ1bの燃焼によって加熱された改質触媒層1aでは、水蒸気と混合されて供給された原燃料の水蒸気改質反応によって、水素、二酸化炭素、一酸化炭素とから構成される改質ガスが生成される。改質触媒層1aで生成された改質ガスは、図示しない一酸化炭素変成器において、水素濃度が約60%、二酸化炭素が約20%(残余は水蒸気,メタン,および若干量の一酸化炭素)の改質ガスに変成され、燃料ガス供給系12を通じて燃料電池本体2の燃料極2aに供給される。また、改質触媒層1aで生成された改質ガスは、燃料ガス供給系12より分岐した水素精製系13を通じて、圧縮機5を経由して水素精製装置6にも供給される。   In the reforming catalyst layer 1a heated by the combustion of the reformer burner 1b, reforming composed of hydrogen, carbon dioxide, and carbon monoxide is performed by the steam reforming reaction of the raw fuel mixed with the steam and supplied. Gas is generated. The reformed gas generated in the reforming catalyst layer 1a is about 60% of hydrogen concentration and about 20% of carbon dioxide (the balance is water vapor, methane, and a small amount of carbon monoxide) in a carbon monoxide converter (not shown). ) And is supplied to the fuel electrode 2a of the fuel cell body 2 through the fuel gas supply system 12. The reformed gas generated in the reforming catalyst layer 1 a is also supplied to the hydrogen purifier 6 through the compressor 5 through the hydrogen purifying system 13 branched from the fuel gas supply system 12.

改質器バーナ1bには、燃料電池本体2の燃料極2aから、残存水素、メタン、一酸化炭素等の可燃性成分を含有する燃料極オフガスが排出されるとともに、水素精製装置6から残余ガスが排出される。改質器バーナ1bは、燃料極2aからの燃料極オフガスと、水素精製装置6からの残余ガスと、図示しない燃焼空気ブロワ等によって供給される燃焼空気とを燃焼させることにより、改質触媒層1aを加熱する。   The reformer burner 1b discharges the fuel electrode off-gas containing flammable components such as residual hydrogen, methane, carbon monoxide and the like from the fuel electrode 2a of the fuel cell main body 2 and the residual gas from the hydrogen purifier 6. Is discharged. The reformer burner 1b burns the fuel electrode off-gas from the fuel electrode 2a, the residual gas from the hydrogen purifier 6, and combustion air supplied by a combustion air blower (not shown), thereby forming a reforming catalyst layer. Heat 1a.

燃料電池本体2は、燃料極2aと空気極2bとから形成される単セルを積層するように構成されており、改質器1から燃料ガス供給系12を通じて燃料極2aに供給された改質ガスと、空気極2bに供給された空気との電気化学反応により、発電及び発熱する。   The fuel cell main body 2 is configured to stack single cells formed of a fuel electrode 2a and an air electrode 2b, and reformed supplied from the reformer 1 to the fuel electrode 2a through the fuel gas supply system 12. Electricity is generated and heat is generated by an electrochemical reaction between the gas and the air supplied to the air electrode 2b.

また、燃料電池本体2は、上述の単セルを複数積層する毎に、冷却水循環系14が組み込まれた冷却板2cを設けるように構成されており、冷却水循環系14を通流する冷却水により、燃料電池本体2を冷却して、燃料電池本体2を一定温度に維持する。なお、燃料電池本体2は、りん酸系燃料電池、固体高分子形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池や、固体酸化物形燃料電池等のいずれであってもよい。   Further, the fuel cell main body 2 is configured to provide a cooling plate 2c in which the cooling water circulation system 14 is incorporated every time a plurality of the above-described single cells are stacked, and the cooling water circulating through the cooling water circulation system 14 is used. Then, the fuel cell body 2 is cooled to maintain the fuel cell body 2 at a constant temperature. The fuel cell body 2 may be any one of a phosphoric acid fuel cell, a solid polymer fuel cell, a molten carbonate fuel cell, a solid oxide fuel cell, and the like.

燃料電池本体2に組み込まれた冷却板2cで回収する熱量と、改質器1に投入する水蒸気の発生に必要な熱量を比較すると、冷却板2cで回収する熱量の方が大きい。飽和(温度・圧力)状態に保たれた水蒸気分離器3から、改質反応に必要な水蒸気を、流量調節弁FV−2を介して取り出した後、余剰な熱量を放熱処理する熱交換器は同図には示していない。同熱交換器によって水蒸気分離器3および冷却水循環系14が一定の圧力に維持される。水蒸気分離器3および冷却水循環系14を飽和状態に保つことで、圧力が一定ならば温度も一定に維持できる。水蒸気分離器3で分離された水蒸気は、水蒸気供給系15を通じて原燃料供給系11に供給され、改質器1に供給される原燃料と混合される。   When the amount of heat recovered by the cooling plate 2c incorporated in the fuel cell body 2 is compared with the amount of heat necessary for generating water vapor to be input to the reformer 1, the amount of heat recovered by the cooling plate 2c is larger. A heat exchanger that removes the steam necessary for the reforming reaction from the steam separator 3 maintained in a saturated (temperature / pressure) state via the flow rate control valve FV-2, and then dissipates excess heat is provided as follows: It is not shown in the figure. The steam separator 3 and the cooling water circulation system 14 are maintained at a constant pressure by the heat exchanger. By keeping the steam separator 3 and the cooling water circulation system 14 in a saturated state, the temperature can be kept constant if the pressure is constant. The water vapor separated by the water vapor separator 3 is supplied to the raw fuel supply system 11 through the water vapor supply system 15 and mixed with the raw fuel supplied to the reformer 1.

ここで、燃料電池本体2が、反応温度が180〜200℃のりん酸形燃料電池である場合、燃料電池本体2の冷却により得られた熱によって、冷却水循環系14を通流する冷却水が水蒸気化する。この場合、発生した水蒸気が、直接、改質器1に供給される原燃料と混合される。   Here, when the fuel cell body 2 is a phosphoric acid fuel cell having a reaction temperature of 180 to 200 ° C., the cooling water flowing through the cooling water circulation system 14 is generated by the heat obtained by cooling the fuel cell body 2. Steaming. In this case, the generated steam is directly mixed with the raw fuel supplied to the reformer 1.

また、燃料電池本体2が、反応温度が80℃程度の固体高分子形燃料電池である場合、燃料電池本体2の冷却により得られた熱によって、冷却水循環系14を通流する冷却水が温水化する。この場合、温水化した冷却水をさらに加熱して発生させた水蒸気が、改質器1に供給される原燃料と混合される。   When the fuel cell body 2 is a polymer electrolyte fuel cell having a reaction temperature of about 80 ° C., the cooling water flowing through the cooling water circulation system 14 is heated by the heat obtained by cooling the fuel cell body 2. Turn into. In this case, the steam generated by further heating the warmed cooling water is mixed with the raw fuel supplied to the reformer 1.

また、燃料電池本体2が、反応温度が約600℃の溶融炭酸塩形燃料電池や反応温度が約1000℃の固体酸化物形燃料電池などの高温形燃料電池である場合、燃料電池本体2は、冷却水ではなく、空気などのガス流体である冷却ガスにより冷却され、燃料電池本体2の冷却により得られた熱によって、冷却ガスが高温化する。この場合、高温化した冷却ガスと水との熱交換により発生させた水蒸気が、改質器1に供給される原燃料と混合される。   When the fuel cell body 2 is a high-temperature fuel cell such as a molten carbonate fuel cell having a reaction temperature of about 600 ° C. or a solid oxide fuel cell having a reaction temperature of about 1000 ° C., the fuel cell body 2 is The cooling gas is heated not by the cooling water but by the cooling gas that is a gas fluid such as air, and the cooling gas is heated by the heat obtained by cooling the fuel cell body 2. In this case, the water vapor generated by heat exchange between the cooling gas and water having a high temperature is mixed with the raw fuel supplied to the reformer 1.

冷却水循環ポンプ4は、燃料電池本体2の冷却のために、冷却水循環系14を通じて、水蒸気分離器3で水蒸気と分離された冷却水を燃料電池本体2の冷却板2cに供給する。   The cooling water circulation pump 4 supplies the cooling water separated from the water vapor by the water vapor separator 3 to the cooling plate 2 c of the fuel cell main body 2 through the cooling water circulation system 14 for cooling the fuel cell main body 2.

圧縮機5は、改質器1から供給された改質ガスを加圧して、水素精製系13を通じて水素精製装置6に供給する。   The compressor 5 pressurizes the reformed gas supplied from the reformer 1 and supplies it to the hydrogen purification device 6 through the hydrogen purification system 13.

水素精製装置6は、圧縮機5で加圧された改質ガスを高純度水素に精製する。例えば、水素精製装置6は、複数の容器に活性炭、ゼオライト等の吸着剤を充填し、圧力を変動させることによって、改質ガスから水素ガスを吸着分離する圧力スイング吸着(PSA)装置であってもよく、水素ガスを選択的に透過する選択的透過性を有する膜分離装置であってもよい。なお、水素精製装置6で生成された高純度水素は、半導体製造、金属精錬、油脂製造、製油・化学工業等における原料、雰囲気ガス等のほか、加圧されて自動車の駆動用電力もしくは動力を得るための燃料として使用される。   The hydrogen purifier 6 purifies the reformed gas pressurized by the compressor 5 to high purity hydrogen. For example, the hydrogen purifier 6 is a pressure swing adsorption (PSA) apparatus that adsorbs and separates hydrogen gas from reformed gas by filling a plurality of containers with adsorbents such as activated carbon and zeolite and changing the pressure. Alternatively, it may be a membrane separation device having selective permeability that selectively permeates hydrogen gas. The high-purity hydrogen produced in the hydrogen purifier 6 is pressurized and used to drive power or power for automobiles, as well as raw materials, atmospheric gases, etc. in semiconductor manufacturing, metal refining, oil and fat manufacturing, oil and chemical industries, etc. Used as fuel to get.

また、水素精製装置6は、水素ガスが分離された残余ガスを改質器1の改質器バーナ1bに供給する。かかる残余ガスは、水素、メタン、一酸化炭素の可燃性成分と二酸化炭素と水蒸気とから構成され、改質器バーナ1bの燃焼に用いられる。   The hydrogen purifier 6 supplies the residual gas from which the hydrogen gas has been separated to the reformer burner 1b of the reformer 1. Such residual gas is composed of hydrogen, methane, carbon monoxide combustible components, carbon dioxide and water vapor, and is used for combustion in the reformer burner 1b.

制御装置7は、流量計F1乃至F4で測定された測定値に基づいて、流量調節弁FV−1、FV−2を制御するものであり、原燃料流量制御部7aと水蒸気流量制御部7bとを具備する。   The control device 7 controls the flow rate control valves FV-1 and FV-2 based on the measurement values measured by the flow meters F1 to F4. The raw fuel flow rate control unit 7a and the water vapor flow rate control unit 7b It comprises.

ここで、流量計F1は、原燃料供給系11に設けられ、改質器1に供給される原燃料流量を測定する。流量計F2は、水蒸気供給系15に設けられ、原燃料に混合されて改質器1に供給される水蒸気流量を測定する。流量計F3は、燃料ガス供給系12に設けられ、燃料電池本体2の燃料極2aに供給される改質ガス流量を測定する。流量計F4は、燃料ガス供給系12から分岐した水素精製系13に設けられ、圧縮機5を経由して水素精製装置6に供給される改質ガス流量を測定する。流量調節弁FV−1は、原燃料供給系11に設けられ、制御装置7からの指示に基づいて開閉する。流量調節弁FV−2は、水蒸気供給系15に設けられ、制御装置7からの指示に基づいて開閉する。   Here, the flow meter F <b> 1 is provided in the raw fuel supply system 11 and measures the raw fuel flow rate supplied to the reformer 1. The flow meter F <b> 2 is provided in the steam supply system 15, and measures the steam flow rate mixed with the raw fuel and supplied to the reformer 1. The flow meter F3 is provided in the fuel gas supply system 12, and measures the flow rate of the reformed gas supplied to the fuel electrode 2a of the fuel cell main body 2. The flow meter F <b> 4 is provided in the hydrogen purification system 13 branched from the fuel gas supply system 12, and measures the reformed gas flow rate supplied to the hydrogen purification device 6 via the compressor 5. The flow rate adjustment valve FV-1 is provided in the raw fuel supply system 11 and opens and closes based on an instruction from the control device 7. The flow rate adjustment valve FV-2 is provided in the water vapor supply system 15 and opens and closes based on an instruction from the control device 7.

原燃料流量制御部7aは、燃料電池本体2に供給される改質ガス流量と、水素精製装置6に供給される改質ガス流量との合計値に基づいて、改質器1に供給される原燃料流量を制御する。   The raw fuel flow rate controller 7 a is supplied to the reformer 1 based on the total value of the reformed gas flow rate supplied to the fuel cell main body 2 and the reformed gas flow rate supplied to the hydrogen purifier 6. Control raw fuel flow.

具体的には、原燃料流量制御部7aは、流量計F3で測定された発電用の改質ガス流量と流量計F4で測定された水素精製用の改質ガス流量との合計値から、改質器1に供給されるべき目標原燃料流量を逆算する。なお、改質触媒層1aの温度が一定の場合、改質器1に供給された原燃料流量から生成される改質ガス流量は一定であるため、上述の逆算は可能である。   Specifically, the raw fuel flow rate control unit 7a modifies from the total value of the reformed gas flow rate for power generation measured by the flow meter F3 and the reformed gas flow rate for hydrogen purification measured by the flow meter F4. The target raw fuel flow rate to be supplied to the mass device 1 is calculated backward. Note that when the temperature of the reforming catalyst layer 1a is constant, the reformed gas flow rate generated from the raw fuel flow rate supplied to the reformer 1 is constant, and thus the above reverse calculation is possible.

また、原燃料流量制御部7aは、算出された目標原燃料流量に流量計F1で測定された原燃料流量が一致するように、流量調節弁FV−1の開閉量を調節する。かかる開閉量の調節には、例えば、PID制御が用いられる。   Further, the raw fuel flow rate control unit 7a adjusts the opening / closing amount of the flow rate control valve FV-1 so that the raw fuel flow rate measured by the flow meter F1 matches the calculated target raw fuel flow rate. For example, PID control is used to adjust the opening / closing amount.

水蒸気流量制御部7bは、改質器1に供給される原燃料流量と、所定の定数とに基づいて、原燃料と混合されて改質器1に供給される水蒸気流量を制御する。   The steam flow rate control unit 7b controls the steam flow rate mixed with the raw fuel and supplied to the reformer 1 based on the raw fuel flow rate supplied to the reformer 1 and a predetermined constant.

具体的には、水蒸気流量制御部7bは、流量計F1で測定された原燃料流量に所定の定数を乗算して、目標水蒸気流量を算出する。水蒸気流量制御部7bは、算出された目標水蒸気量に流量計F2で測定された水蒸気流量が一致するように、流量調節弁FV−2の開閉量を調節する。かかる開閉量の調節には、例えば、PID制御が用いられる。   Specifically, the water vapor flow rate control unit 7b calculates a target water vapor flow rate by multiplying the raw fuel flow rate measured by the flow meter F1 by a predetermined constant. The water vapor flow rate controller 7b adjusts the opening / closing amount of the flow rate control valve FV-2 so that the water vapor flow rate measured by the flow meter F2 matches the calculated target water vapor amount. For example, PID control is used to adjust the opening / closing amount.

ここで、所定の定数には、例えば、原燃料の組成によって決定される炭素原子数と、S/C(スチーム/カーボン比)の設定値とが用いられる。S/Cとは、原燃料を構成する炭化水素化合物中の炭素原子数の総和に対する、水蒸気の分子数の比であり、例えば、3.0が設定される。   Here, for example, the number of carbon atoms determined by the composition of the raw fuel and a set value of S / C (steam / carbon ratio) are used as the predetermined constant. S / C is the ratio of the number of water vapor molecules to the total number of carbon atoms in the hydrocarbon compound constituting the raw fuel. For example, 3.0 is set.

次に、以上のように構成された第1の実施形態に係る燃料電池発電装置10において、PID制御を用いて、原燃料流量と水蒸気流量とを制御する動作について説明する。PID制御とは、PV(現在値)がSV(目標値)に一致するようにMV(操作量)を決定する制御方式のことである。   Next, in the fuel cell power generation apparatus 10 according to the first embodiment configured as described above, an operation for controlling the raw fuel flow rate and the water vapor flow rate using PID control will be described. PID control is a control method for determining MV (operation amount) so that PV (current value) matches SV (target value).

図2は、原燃料流量制御部7aにおける原燃料流量の制御動作を示す図である。なお、原燃料流量制御部7aは、所定周期で以下の動作を繰り返す。   FIG. 2 is a diagram illustrating a control operation of the raw fuel flow rate in the raw fuel flow rate control unit 7a. The raw fuel flow rate control unit 7a repeats the following operation at a predetermined cycle.

ステップS11において、原燃料流量制御部7aは、流量計F3で測定された発電用の改質ガス流量と、流量計F4で測定された水素精製用の改質ガス流量と、流量計F1で測定された原燃料流量とを取得する。   In step S11, the raw fuel flow rate controller 7a measures the reformed gas flow rate for power generation measured by the flow meter F3, the reformed gas flow rate for hydrogen purification measured by the flow meter F4, and the flow meter F1. The obtained raw fuel flow rate is obtained.

ステップS12において、原燃料流量制御部7aは、流量計F3で測定された発電用の改質ガス流量と流量計F4で測定された水素精製用の改質ガス流量との合計値を算出する。   In step S12, the raw fuel flow rate controller 7a calculates the total value of the reformed gas flow rate for power generation measured by the flow meter F3 and the reformed gas flow rate for hydrogen purification measured by the flow meter F4.

ステップS13において、原燃料流量制御部7aは、ステップS12で算出された改質ガス流量の合計値から、改質器1に供給されるべき目標原燃料流量を算出する。   In step S13, the raw fuel flow rate controller 7a calculates a target raw fuel flow rate to be supplied to the reformer 1 from the total value of the reformed gas flow rates calculated in step S12.

ステップS14において、原燃料流量制御部7aは、流量計F1で測定された原燃料流量をPV、ステップS13において算出された目標原燃料流量をSV、流量調節弁FV−1の開閉操作をMVとして、PID制御を行う。具体的には、原燃料流量制御部7aは、算出された目標原燃料流量SVに流量計F1で測定された原燃料流量PVが一致するように、流量調節弁FV−1の開閉量MVを決定し、流量調節弁FV−1の開閉量を調節する。   In step S14, the raw fuel flow rate control unit 7a sets PV as the raw fuel flow rate measured by the flow meter F1, SV as the target raw fuel flow rate calculated in step S13, and MV as the opening / closing operation of the flow rate control valve FV-1. , PID control is performed. Specifically, the raw fuel flow rate control unit 7a sets the open / close amount MV of the flow rate control valve FV-1 so that the raw fuel flow rate PV measured by the flow meter F1 matches the calculated target raw fuel flow rate SV. Then, the opening / closing amount of the flow control valve FV-1 is adjusted.

図3は、水蒸気流量制御部7bにおける水蒸気流量の制御動作を示す図である。なお、水蒸気流量制御部7bは、所定周期で以下の動作を繰り返す。   FIG. 3 is a diagram showing a water vapor flow rate control operation in the water vapor flow rate control unit 7b. The water vapor flow rate control unit 7b repeats the following operation at a predetermined cycle.

ステップS21において、水蒸気流量制御部7bは、流量計F1で測定された原燃料流量と、流量計F2で測定された水蒸気流量とを取得する。   In step S21, the water vapor flow rate control unit 7b acquires the raw fuel flow rate measured by the flow meter F1 and the water vapor flow rate measured by the flow meter F2.

ステップS22において、水蒸気流量制御部7bは、流量計F1で測定された原燃料流量に対して、原燃料の組成によって決定される炭素原子数である定数1を乗算する。   In step S22, the water vapor flow rate control unit 7b multiplies the raw fuel flow rate measured by the flow meter F1 by a constant 1 that is the number of carbon atoms determined by the raw fuel composition.

ステップS23において、水蒸気流量制御部7bは、ステップ22における乗算値に対して、S/C設定値である定数2を乗算して、目標水蒸気流量を算出する。   In step S23, the water vapor flow rate control unit 7b calculates the target water vapor flow rate by multiplying the multiplication value in step 22 by the constant 2 that is the S / C set value.

ステップS24において、水蒸気流量制御部7bは、流量計F2で測定された水蒸気流量をPV、ステップS23において算出された目標水蒸気量をSV、流量調節弁FV−2の開閉量をMVとして、PID制御を行う。具体的には、水蒸気流量制御部7bは、算出された目標水蒸気量SVに流量計F2で測定された水蒸気流量PVが一致するように、流量調節弁FV−2の開閉量MVを決定し、流量調節弁FV−2の開閉量を調節する。   In step S24, the water vapor flow rate controller 7b performs PID control using PV as the water vapor flow rate measured by the flow meter F2, SV as the target water vapor amount calculated in step S23, and MV as the opening / closing amount of the flow rate control valve FV-2. I do. Specifically, the water vapor flow rate control unit 7b determines the opening / closing amount MV of the flow rate control valve FV-2 so that the calculated water vapor flow rate PV measured by the flow meter F2 matches the target water vapor amount SV. The opening / closing amount of the flow control valve FV-2 is adjusted.

以上のように、第1の実施形態に係る燃料電池発電装置10によれば、原燃料流量制御部7aが、燃料電池本体2に供給される改質ガス流量と水素精製装置6に供給される改質ガス流量との合計値から逆算した目標原燃料流量を、改質器1に供給するように制御する。このため、改質器1は、燃料電池本体2又は水素精製装置6に供給される改質ガス流量が変化しても、双方の装置で必要とされる総改質ガス流量を生成することができる。   As described above, according to the fuel cell power generation device 10 according to the first embodiment, the raw fuel flow rate control unit 7a is supplied to the reformed gas flow rate supplied to the fuel cell main body 2 and the hydrogen purification device 6. Control is performed so that the target raw fuel flow rate calculated backward from the total value of the reformed gas flow rate is supplied to the reformer 1. For this reason, the reformer 1 can generate the total reformed gas flow rate required by both devices even if the reformed gas flow rate supplied to the fuel cell body 2 or the hydrogen purifier 6 changes. it can.

したがって、燃料電池本体2と水素精製装置6とのいずれか一方の装置における改質ガスの消費量が増加しても、他方の装置において必要な改質ガスが不足するのを防止することができる。この結果、必要な改質ガスの不足により、燃料電池本体2の電極や構成部材が損傷に至ることや、水素精製装置6で精製される水素の純度が低下することを防止することができる。   Therefore, even if the consumption amount of the reformed gas in one of the fuel cell main body 2 and the hydrogen purifier 6 is increased, it is possible to prevent the necessary reformed gas from being insufficient in the other device. . As a result, it is possible to prevent the electrodes and components of the fuel cell main body 2 from being damaged due to the shortage of the necessary reformed gas, and the purity of the hydrogen purified by the hydrogen purifier 6 can be prevented.

また、第1の実施形態に係る燃料電池発電装置10によれば、改質器1に供給される原燃料流量が逐次制御される場合でも、水蒸気流量制御部7bが、原燃料流量に応じた水蒸気流量を改質器1に供給する。したがって、改質器1に供給された原燃料流量に対する水蒸気流量の不足により、生成された改質ガスの品質が悪化するのを防ぐことができる。   Further, according to the fuel cell power generation device 10 according to the first embodiment, even when the raw fuel flow rate supplied to the reformer 1 is sequentially controlled, the water vapor flow rate control unit 7b responds to the raw fuel flow rate. A steam flow rate is supplied to the reformer 1. Therefore, it is possible to prevent the quality of the generated reformed gas from deteriorating due to the lack of the steam flow rate relative to the raw fuel flow rate supplied to the reformer 1.

[第2の実施形態]
図4は、本発明の第2の実施形態に係る燃料電池発電装置の概略図である。図1に示す第1の実施形態の燃料電池発電装置と同一部分には同一符号を付して説明の重複を避ける。
第2の実施形態に係る燃料電池発電装置20においては、改質器1は、改質触媒層1aの温度を測定する温度計T5を具備する。
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a schematic diagram of a fuel cell power generator according to a second embodiment of the present invention. The same parts as those of the fuel cell power generator according to the first embodiment shown in FIG.
In the fuel cell power generator 20 according to the second embodiment, the reformer 1 includes a thermometer T5 that measures the temperature of the reforming catalyst layer 1a.

また、原燃料流量制御部7aは、流量計F3で測定された発電用の改質ガス流量と流量計F4で測定された水素精製用の改質ガス流量との合計値に加えて、温度計T5で測定された改質触媒層1aの温度に基づいて、改質器1に供給される原燃料流量を制御する。   Further, the raw fuel flow rate control unit 7a includes a thermometer in addition to the total value of the reformed gas flow rate for power generation measured by the flow meter F3 and the reformed gas flow rate for hydrogen purification measured by the flow meter F4. Based on the temperature of the reforming catalyst layer 1a measured at T5, the flow rate of the raw fuel supplied to the reformer 1 is controlled.

具体的には、原燃料流量制御部7aは、第1実施形態で述べたように、流量計F3及びF4で測定された改質ガス流量の合計値から、改質器1に供給されるべき目標原燃料流量を逆算する。さらに、原燃料流量制御部7aは、算出された目標原燃料流量に対して、温度計T5で測定された改質触媒層1aの温度に応じた補正を行う。原燃料流量制御部7aは、当該補正が行われた目標原燃料流量に流量計F1で測定された原燃料流量が一致するように、流量調節弁FV−1の開閉量を調節する。   Specifically, the raw fuel flow rate controller 7a should be supplied to the reformer 1 from the total value of the reformed gas flow rates measured by the flow meters F3 and F4 as described in the first embodiment. Back-calculate the target raw fuel flow rate. Further, the raw fuel flow rate control unit 7a corrects the calculated target raw fuel flow rate according to the temperature of the reforming catalyst layer 1a measured by the thermometer T5. The raw fuel flow rate controller 7a adjusts the opening / closing amount of the flow rate adjustment valve FV-1 so that the raw fuel flow rate measured by the flow meter F1 matches the corrected target raw fuel flow rate.

ここで、改質触媒層1aの温度に応じた目標原燃料流量の補正について詳述する。原燃料流量制御部7aは、温度計T5で測定された改質触媒層1aの温度が所定の設定温度よりも低い場合、目標原燃料流量を増加させる。これは、改質触媒層1aの温度が所定の設定温度(例えば、原燃料として都市ガスが供給される場合は、700〜800℃)よりも低い場合、改質触媒層1aでは、原燃料に含まれる炭化水素化合物から水素への転換効率が低下するため、所定の設定温度と同様の水素濃度の改質ガスを得るためには、所定の設定温度における原燃料流量よりも多い原燃料流量が必要とされるからである。   Here, the correction of the target raw fuel flow rate according to the temperature of the reforming catalyst layer 1a will be described in detail. The raw fuel flow rate control unit 7a increases the target raw fuel flow rate when the temperature of the reforming catalyst layer 1a measured by the thermometer T5 is lower than a predetermined set temperature. This is because when the temperature of the reforming catalyst layer 1a is lower than a predetermined set temperature (for example, 700 to 800 ° C. when city gas is supplied as the raw fuel), Since the conversion efficiency from the contained hydrocarbon compound to hydrogen decreases, in order to obtain a reformed gas having the same hydrogen concentration as the predetermined set temperature, a raw fuel flow rate higher than the raw fuel flow rate at the predetermined set temperature is required. Because it is needed.

一方、原燃料流量制御部7aは、温度計T5で測定された改質触媒層1aの温度が所定の設定温度よりも高い場合、目標原燃料流量を低下させる。これは、改質触媒層1aの温度が所定の設定温度よりも高い場合、改質器1の金属構造部材の変形、損傷、触媒の損傷を生じる恐れがあるため、供給される原燃料流量を低下させることにより、改質触媒層1aの温度を低下させることが好ましいためである。   On the other hand, when the temperature of the reforming catalyst layer 1a measured by the thermometer T5 is higher than a predetermined set temperature, the raw fuel flow rate control unit 7a decreases the target raw fuel flow rate. This is because when the temperature of the reforming catalyst layer 1a is higher than a predetermined set temperature, the metal structural member of the reformer 1 may be deformed or damaged, or the catalyst may be damaged. This is because it is preferable to reduce the temperature of the reforming catalyst layer 1a.

次に、以上のように構成された第2の実施形態に係る燃料電池発電装置20において、PID制御を用いて、原燃料流量を制御する動作について説明する。   Next, an operation of controlling the raw fuel flow rate using PID control in the fuel cell power generation device 20 according to the second embodiment configured as described above will be described.

図5は、原燃料流量制御部7aにおける原燃料流量の制御動作を示す図である。なお、原燃料流量制御部7aは、所定周期で以下の動作を繰り返す。また、図5のステップS31〜S33については、図2のステップS11〜S13と同様の処理であるため、説明を省略する。   FIG. 5 is a diagram showing a control operation of the raw fuel flow rate in the raw fuel flow rate control unit 7a. The raw fuel flow rate control unit 7a repeats the following operation at a predetermined cycle. Further, steps S31 to S33 in FIG. 5 are the same processes as steps S11 to S13 in FIG.

ステップS34において、原燃料流量制御部7aは、温度計T5で測定された改質触媒層1aの温度を取得する。   In step S34, the raw fuel flow control unit 7a acquires the temperature of the reforming catalyst layer 1a measured by the thermometer T5.

ステップS35において、原燃料流量制御部7aは、温度計T5で測定された改質触媒層1aの温度をPV、改質触媒層1aの所定の設定温度(例えば、原燃料として都市ガスが供給される場合は、700〜800℃)をSVとして、PID制御を行う。具体的には、原燃料流量制御部7aは、改質触媒層1aの所定の設定温度SVに対する、温度計T5で測定された温度PVの温度偏差のPID制御出力を算出する。   In step S35, the raw fuel flow rate controller 7a uses PV as the temperature of the reforming catalyst layer 1a measured by the thermometer T5, and a predetermined set temperature of the reforming catalyst layer 1a (for example, city gas is supplied as raw fuel). In this case, 700 to 800 ° C.) is set as SV and PID control is performed. Specifically, the raw fuel flow rate control unit 7a calculates a PID control output of the temperature deviation of the temperature PV measured by the thermometer T5 with respect to a predetermined set temperature SV of the reforming catalyst layer 1a.

ステップS36において、原燃料流量制御部7aは、改質触媒層1aの設定温度SVに対する温度計T5で測定された温度PVの温度偏差のPID制御出力から、補正量を算出する。   In step S36, the raw fuel flow rate controller 7a calculates the correction amount from the PID control output of the temperature deviation of the temperature PV measured by the thermometer T5 with respect to the set temperature SV of the reforming catalyst layer 1a.

ステップS37において、原燃料流量制御部7aは、ステップS33において算出された目標原燃料流量に対して、ステップS36において算出された補正量を加算する。   In step S37, the raw fuel flow rate controller 7a adds the correction amount calculated in step S36 to the target raw fuel flow rate calculated in step S33.

ステップS38において、原燃料流量制御部7aは、流量計F1で測定された原燃料流量をPV、ステップS37において補正された目標原燃料流量をSV、流量調節弁FV−1の開閉量をMVとして、PID制御を行う。具体的には、原燃料流量制御部7aは、補正された目標原燃料流量SVに流量計F1で測定された原燃料流量PVが一致するように、流量調節弁FV−1の開閉量MVを決定し、流量調節弁FV−1の開閉量を調節する。   In step S38, the raw fuel flow rate control unit 7a sets PV as the raw fuel flow rate measured by the flow meter F1, SV as the target raw fuel flow rate corrected in step S37, and MV as the opening / closing amount of the flow rate control valve FV-1. , PID control is performed. Specifically, the raw fuel flow rate control unit 7a sets the opening / closing amount MV of the flow rate control valve FV-1 so that the raw fuel flow rate PV measured by the flow meter F1 matches the corrected target raw fuel flow rate SV. Then, the opening / closing amount of the flow control valve FV-1 is adjusted.

以上のように、第2の実施形態に係る燃料電池発電装置20によれば、原燃料流量制御部7aが、改質触媒層1aの温度に応じて改質器1に供給されるべき原燃料流量を補正する。   As described above, according to the fuel cell power generation device 20 according to the second embodiment, the raw fuel flow rate control unit 7a is supplied to the reformer 1 according to the temperature of the reforming catalyst layer 1a. Correct the flow rate.

したがって、改質触媒層1aの温度が所定の設定温度よりも低い場合は、改質器1に供給される原燃料流量を増加させることにより、改質器1で生成される改質ガスの水素濃度が低下するのを防ぐことができる。この結果、改質ガスに含まれる水素の不足のために、燃料電池本体2の電極や構成部材が損傷に至ることや、水素精製装置6で精製される水素の純度が低下することを防止することができる。なお、上述の改質触媒層1aの温度が所定の設定温度よりも低い場合とは、例えば、次のような場合である。燃料電池本体2又は水素精製装置6における負荷上昇等において、改質ガスの製造量を増加させるために原燃料流量と改質用水蒸気流量を増加させるが、これらの流量増加の結果、改質触媒層1aの吸熱量が増加する。改質触媒層1aおよび金属構造部材の熱容量は大きいが、吸熱量の増加によって改質触媒層1aの温度が所定の設定温度よりも低下する。さらに、改質器バーナ1bの燃焼用燃料となる燃料極2aからの燃料極オフガスの増加が改質器バーナ1bに波及するまでには時間遅れがあるため、改質触媒層1aの温度の低下傾向は継続する。   Therefore, when the temperature of the reforming catalyst layer 1a is lower than a predetermined set temperature, the hydrogen of reformed gas generated in the reformer 1 is increased by increasing the flow rate of the raw fuel supplied to the reformer 1. It is possible to prevent the concentration from decreasing. As a result, the shortage of hydrogen contained in the reformed gas prevents the electrodes and components of the fuel cell main body 2 from being damaged and the purity of the hydrogen purified by the hydrogen purifier 6 from being reduced. be able to. The case where the temperature of the above-described reforming catalyst layer 1a is lower than a predetermined set temperature is, for example, the following case. In the load increase or the like in the fuel cell main body 2 or the hydrogen purifier 6, the raw fuel flow rate and the reforming steam flow rate are increased in order to increase the production amount of the reformed gas. The endothermic amount of the layer 1a increases. Although the heat capacities of the reforming catalyst layer 1a and the metal structural member are large, the temperature of the reforming catalyst layer 1a falls below a predetermined set temperature due to an increase in the amount of heat absorbed. Furthermore, since there is a time lag before the increase in the fuel electrode off gas from the fuel electrode 2a serving as the combustion fuel of the reformer burner 1b reaches the reformer burner 1b, the temperature of the reforming catalyst layer 1a decreases. The trend continues.

また、改質触媒層1aの温度が所定の設定温度よりも高い場合は、改質器1に供給される原燃料流量を低下させて、改質触媒層1aの温度を低下させることにより、改質器1の金属構造部材の変形、損傷、触媒の損傷を防ぐことができる。なお、上述の改質触媒層1aの温度が所定の設定温度よりも高い場合とは、例えば、次のような場合である。燃料電池本体2又は水素精製装置6における負荷減少等において、原燃料流量と改質用水蒸気流量を減少させるが、改質触媒層1aおよび金属構造部材の熱容量が大きいため、燃料極2aからの燃料極オフガス量が時間遅れをもって減少した後も改質触媒層1aは所定の設定温度よりも高い温度を暫く維持することになる。   Further, when the temperature of the reforming catalyst layer 1a is higher than a predetermined set temperature, the flow rate of the raw fuel supplied to the reformer 1 is reduced to lower the temperature of the reforming catalyst layer 1a, thereby improving the reforming catalyst layer 1a. It is possible to prevent deformation and damage of the metal structural member of the mass device 1 and damage to the catalyst. In addition, the case where the temperature of the above-mentioned reforming catalyst layer 1a is higher than a predetermined set temperature is, for example, the following case. In the load reduction or the like in the fuel cell main body 2 or the hydrogen purifier 6, the raw fuel flow rate and the reforming steam flow rate are reduced. However, since the heat capacity of the reforming catalyst layer 1 a and the metal structural member is large, the fuel from the fuel electrode 2 a Even after the amount of the extreme off gas decreases with a time delay, the reforming catalyst layer 1a maintains a temperature higher than a predetermined set temperature for a while.

1…改質器
1a…改質触媒層
1b…改質器バーナ
2…燃料電池本体
2a…燃料極
2b…空気極
2c…冷却板
3…水蒸気分離器
4…冷却水循環ポンプ
5…圧縮機
6…水素精製装置
7…制御装置
7a…原燃料流量制御部
7b…水蒸気流量制御部
F1〜F4…流量計
FV−1、FV−2…流量調節弁
11…原燃料供給系
12…燃料ガス供給系
13…水素精製系
14…冷却水循環系
15…水蒸気供給系
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reformer 1a ... Reformation catalyst layer 1b ... Reformer burner 2 ... Fuel cell main body 2a ... Fuel electrode 2b ... Air electrode 2c ... Cooling plate 3 ... Steam separator 4 ... Cooling water circulation pump 5 ... Compressor 6 ... Hydrogen refining device 7 ... Control device 7a ... Raw fuel flow rate control unit 7b ... Water vapor flow rate control units F1-F4 ... Flow meters FV-1, FV-2 ... Flow rate control valve 11 ... Raw fuel supply system 12 ... Fuel gas supply system 13 ... Hydrogen purification system 14 ... Cooling water circulation system 15 ... Steam supply system

Claims (3)

水蒸気と混合されて供給される原燃料の水蒸気改質反応により改質ガスを生成する改質器と、
前記改質器で生成された改質ガスと空気との電気化学反応により発電する燃料電池本体と、
前記改質器で生成された改質ガスを高純度水素に精製する水素精製装置と、
前記燃料電池本体に供給される改質ガス流量と、前記水素精製装置に供給される改質ガス流量との合計値に基づいて、前記改質器に供給される原燃料流量を制御する制御手段と
を具備することを特徴とする燃料電池発電装置。
A reformer that generates a reformed gas by a steam reforming reaction of raw fuel supplied mixed with steam;
A fuel cell body that generates electricity by an electrochemical reaction between the reformed gas generated by the reformer and air;
A hydrogen purifier for purifying the reformed gas generated in the reformer into high-purity hydrogen;
Control means for controlling the raw fuel flow rate supplied to the reformer based on the total value of the reformed gas flow rate supplied to the fuel cell main body and the reformed gas flow rate supplied to the hydrogen purifier. A fuel cell power generator comprising:
前記制御手段は、前記燃料電池本体に供給される前記改質ガス流量と前記水素精製装置に供給される前記改質ガス流量との前記合計値と、前記改質器の触媒層の温度とに基づいて、前記改質器に供給される前記原燃料流量を制御することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池発電装置。   The control means includes the total value of the reformed gas flow rate supplied to the fuel cell main body and the reformed gas flow rate supplied to the hydrogen purifier, and the temperature of the catalyst layer of the reformer. 2. The fuel cell power generator according to claim 1, wherein the flow rate of the raw fuel supplied to the reformer is controlled based on the control unit. 前記制御手段は、前記改質器に供給される前記原燃料流量と、所定の定数とに基づいて、前記原燃料と混合されて前記改質器に供給される水蒸気流量を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料電池発電装置。   The control means controls a steam flow rate mixed with the raw fuel and supplied to the reformer based on the raw fuel flow rate supplied to the reformer and a predetermined constant. The fuel cell power generator according to claim 1 or 2.
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