JP2010282796A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池システム10は、n個の燃料電池モジュール12a〜12nと、前記燃料電池モジュール12a〜12nの発電量を制御する制御装置14とを備える。燃料電池システム10は、m個目の燃料電池モジュール12mが、m個目の前記燃料電池モジュール12mから排ガスを排出させるm個目の排ガス排出通路50mと、m個目の前記排ガス排出通路50mから分岐するとともに、m個目の前記燃料電池モジュール12mから(m+1)個目の燃料電池モジュール12(m+1)に前記排ガスを供給して、(m+1)個目の前記燃料電池モジュール12(m+1)を暖機させるためのm個目の排ガス供給通路54mとを備える。
【選択図】図1
Description
12、12a〜12n…燃料電池モジュール
14…制御装置 18…燃料電池スタック
20…燃料ガス供給連通孔 22…酸化剤ガス供給連通孔
24…排ガス連通孔 26…熱交換器
28…蒸発器 30…改質器
32…燃焼器 33…温度センサ
34…排ガス通路 36…空気通路
38…空気供給管 40…酸化剤ガス供給装置
42…原燃料通路 44…水通路
46…原燃料供給装置 48…水供給装置
50、50a〜50n…排ガス排出通路
52、52a〜52n…流量調整弁 54、54a〜54n…排ガス供給通路
56…切換弁 60…燃料利用率制御部
62…排ガス流量制御部 64…発電量制御部
66…比較部
Claims (8)
- 燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電するn(n:2以上の自然数)個の燃料電池モジュールと、
前記燃料電池モジュールの発電量を制御する制御装置と、
を備える燃料電池システムであって、
m(1≦m<n:自然数)個目の前記燃料電池モジュールは、m個目の前記燃料電池モジュールから排ガスを排出させるm個目の排ガス排出通路と、
m個目の前記排ガス排出通路から分岐するとともに、m個目の前記燃料電池モジュールから(m+1)個目の前記燃料電池モジュールに前記排ガスを供給して、(m+1)個目の前記燃料電池モジュールを暖機させるためのm個目の排ガス供給通路と、
を備えるとともに、
前記制御装置は、m個目の前記燃料電池モジュールの発電量及び(m+1)個目の前記燃料電池モジュールの温度に基づいて、m個目の前記燃料電池モジュールの燃料利用率を制御する燃料利用率制御部と、
m個目の前記排ガス排出通路からm個目の前記排ガス供給通路を通って、(m+1)個目の前記燃料電池モジュールに供給される前記排ガスの流量を制御する排ガス流量制御部と、
m個目の前記燃料電池モジュール及び(m+1)個目の前記燃料電池モジュールの発電量を制御する発電量制御部と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1記載の燃料電池システムにおいて、前記制御装置は、m個目の前記燃料電池モジュールの発電量と予め設定された第1発電量設定値との比較、m個目の前記燃料電池モジュールの前記発電量と予め設定された前記第1発電量設定値よりも大きな第2発電量設定値との比較、及び(m+1)個目の前記燃料電池モジュールの温度と予め設定された温度設定値との比較を行う比較部を備えることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項2記載の燃料電池システムにおいて、m個目の前記燃料電池モジュールの前記発電量が前記第1発電量設定値以上で、且つ、(m+1)個目の前記燃料電池モジュールの前記温度が前記温度設定値未満である際に、
前記燃料利用率制御部は、m個目の前記燃料電池モジュールの燃料利用率が低くなるように制御し、且つ前記排ガス流量制御部は、(m+1)個目の前記燃料電池モジュールに供給される前記排ガスの流量が多くなるように制御する一方、
(m+1)個目の前記燃料電池モジュールの前記温度が前記温度設定値以上で、且つ、m個目の前記燃料電池モジュールの前記発電量が前記第2発電量設定値以上である際に、
前記発電量制御部は、m個目の前記燃料電池モジュールの発電量が少なくなるように制御するとともに、(m+1)個目の前記燃料電池モジュールの発電量が多くなるように制御することを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池システムにおいて、n個目の前記燃料電池モジュールは、n個目の前記排ガス排出通路及びn個目の前記排ガス供給通路を介して1個目の前記燃料電池モジュールに連通することを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池モジュールは、少なくとも電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体とセパレータとが積層される燃料電池を設け、複数の前記燃料電池が積層される燃料電池スタックと、
前記酸化剤ガスを前記燃料電池スタックに供給する前に加熱する熱交換器と、
炭化水素を主体とする原燃料と水蒸気との混合燃料を生成するために、水を蒸発させる蒸発器と、
前記混合燃料を改質して改質ガスを生成する改質器と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項5記載の燃料電池システムにおいて、m個目の前記排ガス供給通路の一端は、m個目の前記燃料電池モジュールのm個目の前記排ガス排出通路から分岐するとともに、
m個目の前記排ガス供給通路の他端は、(m+1)個目の前記燃料電池モジュールの少なくとも前記燃料電池スタック又は前記熱交換器のいずれかに連通することを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項5記載の燃料電池システムにおいて、n個目の前記排ガス供給通路の一端は、n個目の前記燃料電池モジュールのn個目の前記排ガス排出通路から分岐するとともに、
n個目の前記排ガス供給通路の他端は、1個目の前記燃料電池モジュールの少なくとも前記燃料電池スタック又は前記熱交換器のいずれかに連通することを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池モジュールは、固体酸化物形燃料電池モジュールであることを特徴とする燃料電池システム。
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