JP2013062247A - アノードガス再循環を改善した燃料電池システム及び燃料電池システムを運転する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池システムであって、アノード(3)及びカソード(4)を備え、アノード(3)とカソード(4)との間に電解質(5)が配置されている燃料電池(2)と、アノード排ガスを再循環させるためのアノード回路(7)と、アノード回路(7)から水を除去するための少なくとも1つの水セパレータ(11)とを備え、除去すべき水の量が、選択すべきO/C比に基づいて調節可能であるようにした。
【選択図】図1
Description
‐アノード及びカソードを備え、アノードとカソードとの間に電解質が配置されている燃料電池と、
‐アノード排ガスを再循環させるためのアノード回路と、
‐アノード回路から水を除去するための少なくとも1つの水セパレータと、
を備え、
‐除去すべき水の量が、選択すべきO/C比に基づいて調節可能であるようにした。
‐アノードガスをアノードに導き、
‐カソードガスをカソードに導き、
‐アノード排ガスの少なくとも一部をアノードに再循環させ、
‐アノード排ガス中に含まれる水の少なくとも一部を水セパレータにより分離し、分離する水の量を、選択すべきO/C比に基づいて調節する、
という方法ステップを備えるようにした。
‐アノード及びカソードを備え、アノードとカソードとの間に電解質が配置されている燃料電池と、
‐アノード排ガスを再循環させるためのアノード回路と、
‐アノード回路から水を除去するための少なくとも1つの水セパレータと、
を備え、
‐除去すべき水の量が、選択すべきO/C比に基づいて調節可能である、
燃料電池システムを対象とする。
は、電流に比例する、電解質を通る酸素イオンモル流量を、
は、反応相手の量に依存する、理論的に可能な酸素イオンモル流量を規定していることができる。換言すれば、燃焼ガス利用は、電流に変換される燃料の、供給される燃料に対する比として規定することもできる。スタックあるいは燃料電池積層体に関する燃焼ガス利用(FUstack)では、積層体が観察され、システム全体に関する燃焼ガス利用(FUsystem)では、システム全体が観察される。アノード再循環時、両者は異なる値をとり、再循環率rと次の関係にある:
‐アノードガスをアノードに導き、
‐カソードガスをカソードに導き、
‐アノード排ガスの少なくとも一部をアノードに再循環させ、
‐アノード排ガス中に含まれる水の少なくとも一部を水セパレータにより分離し、分離する水の量を、選択すべきO/C比に基づいて調節する、
という方法ステップを備える、燃料電池システムを運転する方法である。
‐アノードガスをアノード3に導き、
‐カソードガスをカソード4に導き、
‐アノード排ガスの少なくとも一部をアノード3に再循環させ、
‐アノード排ガス中に含まれる水の少なくとも一部を水セパレータ11により分離し、除去する水の量を、選択すべきO/C比に基づいて調節する、
という方法ステップを有している。
O/C比は、
Claims (10)
- 燃料電池システムであって、
‐アノード(3)及びカソード(4)を備え、該アノード(3)と該カソード(4)との間に電解質(5)が配置されている燃料電池(2)と、
‐アノード排ガスを再循環させるためのアノード回路(7)と、
‐前記アノード回路(7)から水を除去するための少なくとも1つの水セパレータ(11)と、
を備え、
‐除去すべき水の量が、選択すべきO/C比に基づいて調節可能であることを特徴とする、燃料電池システム。 - 前記燃料電池システム(1)は、前記水セパレータ(11)の少なくとも一部を温度調整するための温度調整手段を備える、請求項1記載の燃料電池システム。
- 前記燃料電池システム(1)は、並列接続されている2つの水セパレータ(11)を備える、請求項1又は2記載の燃料電池システム。
- 前記燃料電池システム(1)は、前記水セパレータ(11)をカソードガスにより温度調整するために、カソードガス供給ライン(24)のバイパス案内部(25)を備える、請求項1から3までのいずれか1項記載の燃料電池システム。
- 前記燃料電池システム(1)は、前記アノード回路(7)に前記水セパレータ(11)の下流及びアノード入口(10)の上流において熱的に結合される、前記アノード排ガスを温度調整、特に加熱するための温度調整手段を備える、請求項1から4までのいずれか1項記載の燃料電池システム。
- 前記燃料電池システム(1)は、前記水セパレータ(11)の上流及び/又は下流において前記アノード回路(7)内に配置される、前記アノード排ガス中の水含有量を求める少なくとも1つのセンサを備える、請求項1から5までのいずれか1項記載の燃料電池システム。
- 前記燃料電池システム(1)は、アノードガスを処理するための改質器(16)を備える、請求項1から6までのいずれか1項記載の燃料電池システム。
- 燃料電池システム(1)を運転する方法であって、
‐アノードガスをアノード(3)に導き、
‐カソードガスをカソード(4)に導き、
‐アノード排ガスの少なくとも一部を前記アノード(3)に再循環させ、
‐前記アノード排ガス中に含まれる水の少なくとも一部を水セパレータ(11)により分離し、分離する水の量を、選択すべきO/C比に基づいて調節する、
という方法ステップを備えることを特徴とする、燃料電池システムを運転する方法。 - O/C比を0.5以上、特に1.6以上、例えば1.8以上、例えば1.8以上2.0以下に調節する、請求項8記載の方法。
- 前記分離する水の量を、前記水セパレータ(11)の温度調整により調節する、請求項8又は9記載の方法。
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