JP2013058339A - 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、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燃料電池モジュール12と、前記燃料電池モジュール12から排出される排ガスと冷媒体との熱交換により、前記排ガス中の水蒸気を凝縮して回収するとともに、凝縮水を前記燃料電池モジュール12に供給する凝縮装置14とを備える。凝縮装置14は、冷媒体として酸化剤ガスが使用される空冷凝縮器44と、前記冷媒体として貯湯タンク18に貯えられる貯湯水が使用される水冷凝縮器46とを備える。空冷凝縮器44と水冷凝縮器46との間には、排ガスと酸化剤ガスとの温度差により熱電変換を行う熱電変換機構60が配設される。
【選択図】図1
Description
14…凝縮装置 16…制御装置
18…貯湯タンク 20…燃料ガス供給装置
22…酸化剤ガス供給装置 24…水供給装置
26…電解質・電極接合体 28…セパレータ
30…燃料電池 32…燃料電池スタック
34…熱交換器 36…蒸発器
38…改質器 40…排気管
44…空冷凝縮器 46…水冷凝縮器
48…調整弁 54…水容器
60…熱電変換機構 60a、60b…熱電変換部
62…空気流通配管 64a、64b…熱電変換素子
66…空気供給管 70…電力比較部
72…熱量比較部 80、84…水位計
82…温度計 102…空冷ファン
Claims (10)
- 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燃料電池モジュールと、
前記燃料電池モジュールから排出される排ガスと冷媒体との熱交換により、前記排ガス中の水蒸気を凝縮して回収するとともに、凝縮水を前記燃料電池モジュールに供給する凝縮装置と、
を備える燃料電池システムであって、
前記凝縮装置は、前記冷媒体として前記酸化剤ガスが使用される空冷凝縮機構と、
前記冷媒体として貯湯部に貯えられる貯湯水が使用される水冷凝縮機構と、
を備えるとともに、
前記空冷凝縮機構と前記水冷凝縮機構との間には、前記排ガスと前記酸化剤ガスとの温度差により熱電変換を行う熱電変換機構が配設され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、前記熱電変換機構は、前記空冷凝縮機構側に設けられる第1熱電変換部と、
前記水冷凝縮機構側に設けられる第2熱電変換部と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項2記載の燃料電池システムにおいて、前記第1熱電変換部の体積は、前記第2熱電変換部の体積よりも大きく設定されることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項2又は3記載の燃料電池システムにおいて、前記第1熱電変換部の熱電変換温度は、前記第2熱電変換部の熱電変換温度よりも高く設定され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、制御装置を備え、
前記制御装置は、少なくとも供給電力と予め設定された需要電力範囲とを比較する電力比較部と、
供給熱量と予め設定された需要熱量範囲とを比較する熱量比較部と、
を有することを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の燃料電池システムにおいて、前記貯湯部は、貯湯水水位を検出する貯湯水水位検出器と、
貯湯水温度を検出する貯湯水温度検出器と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の燃料電池システムにおいて、前記凝縮装置は、前記凝縮水を貯留する水容器と、
前記水容器内の凝縮水水位を検出する凝縮水水位検出器と、
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、前記空冷凝縮機構に供給される前記排ガスの流量、及び前記水冷凝縮機構に供給される前記排ガスの流量を調整する調整弁を備えることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項1〜8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前記燃料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1〜9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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