JP2014007062A - Secondary battery type fuel cell system and power feeding system provided therewith - Google Patents

Secondary battery type fuel cell system and power feeding system provided therewith Download PDF

Info

Publication number
JP2014007062A
JP2014007062A JP2012142008A JP2012142008A JP2014007062A JP 2014007062 A JP2014007062 A JP 2014007062A JP 2012142008 A JP2012142008 A JP 2012142008A JP 2012142008 A JP2012142008 A JP 2012142008A JP 2014007062 A JP2014007062 A JP 2014007062A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
unit
power
fuel cell
fuel
electrolysis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012142008A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5895736B2 (en
Inventor
Katsuichi Uratani
勝一 浦谷
Masayuki Kamiyama
雅之 上山
Yoshiyuki Okano
誉之 岡野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
Priority to JP2012142008A priority Critical patent/JP5895736B2/en
Publication of JP2014007062A publication Critical patent/JP2014007062A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5895736B2 publication Critical patent/JP5895736B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a secondary battery type fuel cell system capable of being efficiently charged.SOLUTION: The secondary battery type fuel cell system comprises: a fuel generation unit capable of discharging a fuel gas by chemical reaction and reproducible by the reverse reaction of the chemical reaction by which the fuel gas is generated; a power generation and electrolysis unit having a power generation function for generating power by using the fuel gas supplied from the fuel generation unit and an electrolysis function for electrolyzing the product of the reverse reaction supplied from the fuel generation unit at the time of regeneration by the fuel generation unit; a power detection unit for detecting the power supplied to the power generation and electrolysis unit at the time of regeneration by the fuel generation unit; a heater unit for heating a section of the power generation and electrolysis unit in which electrolysis is performed; and a control unit for controlling the power supplied to the heater unit on the basis of the result of detection by the power detection unit.

Description

本発明は、発電動作だけでなく充電動作も行える2次電池型燃料電池システム及びそれを備えた給電システムに関する。   The present invention relates to a secondary battery type fuel cell system capable of performing not only a power generation operation but also a charging operation, and a power supply system including the same.

近年、携帯電話、携帯型情報端末、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯型オーディオ、携帯型ビジュアル機器等の携帯用電子機器の多機能化、高性能化が進展するに伴い、その駆動用電池の大容量化に対する要求が高まってきている。従来、このような携帯用電子機器の駆動用電池としては、リチウム電池やニッカド電池が用いられているが、その容量は、限界に近づいており飛躍的な増大は望めない。そこで、リチウム電池やニッカド電池に代わりエネルギー密度が高く大容量化が可能な燃料電池の開発が盛んに行われている。   In recent years, as multi-functional and high-performance portable electronic devices such as mobile phones, portable information terminals, notebook personal computers, portable audio devices, and portable visual devices have advanced, the capacity of the drive batteries has increased. There is an increasing demand for conversion. Conventionally, lithium batteries and nickel-cadmium batteries have been used as driving batteries for such portable electronic devices, but their capacities are approaching their limits and cannot be expected to increase dramatically. Therefore, fuel cells having high energy density and high capacity are being actively developed in place of lithium batteries and nickel-cadmium batteries.

燃料電池は、水素と酸素から水を生成した際に電力を取り出すものであり、原理的に取り出せる電力エネルギーの効率が高いため、省エネルギーになるだけでなく、発電時の排出物が水のみであるため、環境に優れた発電方式であり、地球規模でのエネルギーや環境問題解決の切り札として期待されている。   Fuel cells take out electric power when water is generated from hydrogen and oxygen, and in principle, the efficiency of electric power energy that can be taken out is high, which not only saves energy, but also produces only water during power generation. Therefore, it is an environmentally friendly power generation method and is expected as a trump card for solving global energy and environmental problems.

このような燃料電池は、例えば、固体ポリマーイオン交換膜を用いた固体高分子電解質膜、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)を用いた固体酸化物電解質膜等を燃料極(アノード)と酸化剤極(カソード)とで両側から挟み込んだものを1つのセル構成としている。そして、このような構成のセルには、燃料極に燃料ガス(例えば水素ガス)を供給する燃料ガス流路と、酸化剤極に酸化剤ガス(例えば酸素や空気)を供給する酸化剤ガス流路とが設けられ、これらの流路を介して燃料ガス、酸化剤ガスがそれぞれ燃料極、酸化剤極に供給されることにより発電が行われる。   Such fuel cells include, for example, a solid polymer electrolyte membrane using a solid polymer ion exchange membrane, a solid oxide electrolyte membrane using yttria-stabilized zirconia (YSZ), and the like as a fuel electrode (anode) and an oxidizer electrode ( One cell structure is sandwiched between both sides of the cathode). In the cell having such a configuration, a fuel gas flow path for supplying a fuel gas (for example, hydrogen gas) to the fuel electrode, and an oxidant gas flow for supplying an oxidant gas (for example, oxygen or air) to the oxidant electrode. The fuel gas and the oxidant gas are supplied to the fuel electrode and the oxidant electrode through these flow paths, respectively, and electricity is generated.

ところが、外部から燃料が供給される燃料電池装置では、燃料(例えば水素)を供給するためのインフラ整備が必要である。   However, in a fuel cell device to which fuel is supplied from the outside, infrastructure for supplying fuel (for example, hydrogen) is required.

特開2004−359536号公報(図2(b))Japanese Patent Laying-Open No. 2004-359536 (FIG. 2B)

そこで、このような問題に対応するため、水を分解して水素を発生する金属を水素の供給源として用いることが考えられる。水素を発生して酸化してしまった金属(高原子価金属酸化物)は、純金属又は低原子価金属酸化物に還元することで再び水素の供給源として用いることができる。   Therefore, in order to cope with such a problem, it is conceivable to use, as a hydrogen supply source, a metal that decomposes water and generates hydrogen. The metal (high valent metal oxide) that has been oxidized by generating hydrogen can be used again as a hydrogen supply source by reducing it to a pure metal or a low valent metal oxide.

特許文献1においては、金属の酸化物を水素ガスで還元した際に発生する水蒸気と水素との混合気体を冷却して水を除去することが記載されているが、還元時に必要となるエネルギに関する記載はなく、還元効率は考慮されていない。   Patent Document 1 describes that water is removed by cooling a mixed gas of water vapor and hydrogen that is generated when a metal oxide is reduced with hydrogen gas. There is no description, and reduction efficiency is not considered.

本発明は、上記の状況に鑑み、効率よく充電することができる2次電池型燃料電池システム及びそれを備えた給電システムを提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the secondary battery type fuel cell system which can be charged efficiently in view of said situation, and an electric power feeding system provided with the same.

上記目的を達成するために本発明に係る2次電池型燃料電池システムは、化学反応によって燃料ガスを放出することができ、前記燃料ガスが生成される化学反応の逆反応によって再生可能な燃料発生部と、前記燃料発生部から供給される前記燃料ガスを用いて発電を行う発電機能及び前記燃料発生部の再生時に前記燃料発生部から供給される前記逆反応の生成物を電気分解する電気分解機能を有する発電・電気分解部とを備え、前記燃料発生部と前記発電・電気分解部との間で前記燃料ガスを含むガスを循環させるとともに、前記燃料発生部の再生時に、前記発電・電気分解部に外部から電力が供給される2次電池型燃料電池システムであって、前記燃料発生部の再生時に、前記発電・電気分解部に供給される電力を検出する電力検出部と、前記発電・電気分解部の電気分解を行う部分を加熱するためのヒータ部と、前記ヒータ部に供給される電力を、前記電力検出部による検出結果に基づいて制御する制御部とを備える構成とする。なお、前記発電・電気分解部は、例えば、前記燃料発生部から供給される前記燃料ガスを用いて発電を行う発電動作と、前記燃料発生部の再生時に前記燃料発生部から供給される前記逆反応の生成物を電気分解する電気分解動作とを切り替える燃料電池を備える構成であってもよく、また、例えば、前記燃料発生部から供給される前記燃料ガスを用いて発電を行う燃料電池と、前記燃料発生部の再生時に前記燃料発生部から供給される前記逆反応の生成物を電気分解する電気分解器とを別個に備える構成であってもよい。   In order to achieve the above object, a secondary battery type fuel cell system according to the present invention can release a fuel gas by a chemical reaction, and can generate a renewable fuel by a reverse reaction of the chemical reaction to generate the fuel gas. And electrolysis that electrolyzes the product of the reverse reaction supplied from the fuel generator during regeneration of the fuel generator and the power generation function that generates power using the fuel gas supplied from the fuel generator A power generation / electrolysis unit having a function, circulates a gas containing the fuel gas between the fuel generation unit and the power generation / electrolysis unit, and at the time of regeneration of the fuel generation unit, A secondary battery type fuel cell system in which power is supplied to the decomposition unit from the outside, and a power detection unit that detects power supplied to the power generation / electrolysis unit during regeneration of the fuel generation unit; A configuration including a heater unit for heating a portion of the power generation / electrolysis unit that performs electrolysis, and a control unit that controls electric power supplied to the heater unit based on a detection result of the power detection unit; To do. Note that the power generation / electrolysis unit includes, for example, a power generation operation that generates power using the fuel gas supplied from the fuel generation unit, and the reverse supplied from the fuel generation unit during regeneration of the fuel generation unit. The fuel cell may be configured to switch between an electrolysis operation for electrolyzing a reaction product, and, for example, a fuel cell that generates power using the fuel gas supplied from the fuel generation unit; A configuration may be provided separately with an electrolyzer that electrolyzes the product of the reverse reaction supplied from the fuel generator during regeneration of the fuel generator.

このような構成によると、発電・電気分解部の電気分解反応自体で消費される電力に対するヒータ部の消費電力の比率が大きくなることを、ヒータ部に供給される電力の変動によって抑えることができるので、効率よく充電することができる。   According to such a configuration, an increase in the ratio of the power consumption of the heater unit to the power consumed by the electrolysis reaction itself of the power generation / electrolysis unit can be suppressed by fluctuations in the power supplied to the heater unit. So it can be charged efficiently.

また、前記発電・電気分解部の電気分解を行う部分の温度が所定値以上であるか否かを判定する判定部と、前記判定部による判定結果が否である場合に、前記燃料発生部の再生を停止する再生停止部とを備えることが望ましい。   A determination unit that determines whether or not the temperature of the electrolysis portion of the power generation / electrolysis unit is equal to or higher than a predetermined value; and a determination result by the determination unit is NO, the fuel generation unit It is desirable to provide a playback stop unit that stops playback.

このような構成によると、発電・電気分解部の電気分解反応自体で消費される電力に対するヒータ部の消費電力の比率が任意に設定する上限値を越えることを確実に防止することができる。   According to such a configuration, it is possible to reliably prevent the ratio of the power consumption of the heater unit to the power consumed by the electrolysis reaction itself of the power generation / electrolysis unit from exceeding an arbitrarily set upper limit value.

さらに、前記ヒータ部に電力を供給するためのバッテリと、前記再生停止部が前記燃料発生部の再生を停止した場合に、前記発電・電気分解部に供給されていた電力を前記バッテリに供給するように切り替えるスイッチとを備えるようにしてもよい。   Furthermore, when the regeneration stop unit stops regeneration of the fuel generation unit, the power supplied to the power generation / electrolysis unit is supplied to the battery for supplying power to the heater unit. A switch for switching may be provided.

また、上記目的を達成するために本発明に係る給電システムは、上記いずれかの構成の2次電池型燃料電池システムと、自然エネルギーを用いて発電を行うとともに、前記2次電池型燃料電池システムの前記燃料発生部の再生時に、前記発電・電気分解部に電力を供給する発電設備とを備える構成とする。   In order to achieve the above object, a power feeding system according to the present invention includes a secondary battery type fuel cell system having any one of the above-described configurations, power generation using natural energy, and the secondary battery type fuel cell system. And a power generation facility for supplying electric power to the power generation / electrolysis unit when the fuel generation unit is regenerated.

本発明に係る2次電池型燃料電池システム及びそれを備えた給電システムによると、発電・電気分解部の電気分解反応自体で消費される電力に対するヒータ部の消費電力の比率が大きくなることを、ヒータ部に供給される電力の変動によって抑えることができるので、効率よく充電することができる。   According to the secondary battery type fuel cell system and the power supply system including the same according to the present invention, the ratio of the power consumption of the heater unit to the power consumed by the electrolysis reaction of the power generation / electrolysis unit itself increases. Since it can suppress by the fluctuation | variation of the electric power supplied to a heater part, it can charge efficiently.

本発明の一実施形態に係る給電システムの概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a power feeding system according to an embodiment of the present invention. 2次電池型燃料電池システムの発電動作時における固体酸化物燃料電池と外部負荷との接続関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the connection relationship of the solid oxide fuel cell and external load at the time of electric power generation operation | movement of a secondary battery type fuel cell system. 2次電池型燃料電池システムの充電動作時における固体酸化物燃料電池と外部電源との接続関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the connection relationship of the solid oxide fuel cell and external power supply at the time of charge operation of a secondary battery type fuel cell system. 太陽光発電設備から燃料電池部に供給される電力及びバッテリからヒータ部に供給される電力の時間変化例を示す図である。It is a figure which shows the time change example of the electric power supplied to a fuel cell part from a solar power generation facility, and the electric power supplied to a heater part from a battery. バッテリからヒータ部に供給される電力とヒータ部の温度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the electric power supplied to a heater part from a battery, and the temperature of a heater part. 電気分解を行っているときの燃料電池部の電流−電圧特性を示す図である。It is a figure which shows the electric current-voltage characteristic of the fuel cell part when performing electrolysis. 燃料電池部の温度と電力損失との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the temperature of a fuel cell part, and electric power loss. 太陽光発電設備から燃料電池部に供給される電力、バッテリからヒータ部に供給される電力、及び燃料電池部の電気分解反応自体で消費される電力の時間変化例を示す図である。It is a figure which shows the time change example of the electric power supplied to the fuel cell part from a solar power generation facility, the electric power supplied to a heater part from a battery, and the electric power consumed by the electrolysis reaction of a fuel cell part itself. 2次電池型燃料電池システムの充電時におけるシステムコントローラが行う制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control which a system controller performs at the time of charge of a secondary battery type fuel cell system.

本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。なお、本発明は、後述する実施形態に限られない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, this invention is not restricted to embodiment mentioned later.

本発明の一実施形態に係る給電システムの概略構成を図1に示す。本実施形態に係る給電システムは、本実施形態に係る2次電池型燃料電池システムと、太陽光エネルギーを用いて発電を行う太陽光発電設備100とを備えており、外部負荷(不図示)への給電を本実施形態に係る2次電池型燃料電池システムと太陽光発電設備100とのいずれかで行う。本実施形態に係る2次電池型燃料電池システムは、酸化反応により燃料ガスを発生し、還元反応により再生可能な燃料発生部1と、酸素を含む酸化剤と燃料発生部1から供給される燃料ガスとの反応により発電を行う燃料電池部2と、燃料電池部2を加熱するためのヒータ部3と、燃料電池部2の温度を検出する温度センサ4と、燃料発生部1を収容する容器5と、燃料電池部2、ヒータ部3、及び温度センサ4を収容する容器6と、燃料発生部1と燃料電池部2との間で燃料ガスを含むガスを循環させるための配管7と、2次電池型燃料電池システムの充電時に燃料電池部2に供給される電力を検出する電力検出部8と、ヒータ部3に電力を供給する例えばリチウムイオン2次電池や鉛蓄電池などのバッテリ9と、バッテリ9からヒータ部3に供給される電力を検出するバッテリ出力検出部10と、太陽光発電設備100と燃料電池部2及びバッテリ9との接続状態を切り替えるためのスイッチ11と、2次電池型燃料電池システム全体を制御する例えばマイクロコンピュータなどのシステムコントローラ12とを備えている。なお、必要に応じて、配管7にブロアやポンプ等の循環器を設けてもよく、燃料発生部1の周辺に温度を調節するヒータ等を設けてもよい。また、本実施形態では、自然エネルギーを用いて発電を行う発電設備として、太陽光エネルギーを用いて発電を行う太陽光発電設備100を用いているが、太陽光エネルギー以外の自然エネルギーを用いて発電を行う発電設備、例えば風力エネルギーを用いて発電を行う風力発電設備などを用いてもよい。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a power supply system according to an embodiment of the present invention. The power supply system according to the present embodiment includes the secondary battery type fuel cell system according to the present embodiment, and a solar power generation facility 100 that generates power using solar energy, and to an external load (not shown). Is supplied by either the secondary battery type fuel cell system or the photovoltaic power generation facility 100 according to the present embodiment. The secondary battery type fuel cell system according to this embodiment generates a fuel gas by an oxidation reaction and can be regenerated by a reduction reaction, an oxidant containing oxygen, and a fuel supplied from the fuel generation unit 1 A fuel cell unit 2 for generating power by reaction with gas, a heater unit 3 for heating the fuel cell unit 2, a temperature sensor 4 for detecting the temperature of the fuel cell unit 2, and a container for housing the fuel generation unit 1 5, a container 6 that accommodates the fuel cell unit 2, the heater unit 3, and the temperature sensor 4, a pipe 7 for circulating a gas containing fuel gas between the fuel generation unit 1 and the fuel cell unit 2, A power detection unit 8 for detecting power supplied to the fuel cell unit 2 during charging of the secondary battery type fuel cell system; and a battery 9 such as a lithium ion secondary battery or a lead storage battery for supplying power to the heater unit 3; , Heater part from battery 9 The battery output detection unit 10 for detecting the power supplied to the solar cell, the switch 11 for switching the connection state between the photovoltaic power generation equipment 100, the fuel cell unit 2 and the battery 9, and the entire secondary battery type fuel cell system are controlled. And a system controller 12 such as a microcomputer. If necessary, the pipe 7 may be provided with a circulator such as a blower or a pump, or may be provided with a heater for adjusting the temperature around the fuel generating unit 1. Further, in this embodiment, the solar power generation facility 100 that generates power using solar energy is used as the power generation facility that generates power using natural energy, but power generation is performed using natural energy other than solar energy. For example, a wind power generation facility that generates power using wind energy may be used.

燃料発生部1としては、例えば、基材料(主成分)が鉄である微粒子圧縮体からなる燃料発生部を用いることができる。また、図1では、燃料電池部2の一例として、O2-を透過する固体電解質2Aを挟み、両側にそれぞれ燃料極2Bと酸化剤極2Cが形成されているMEA(Membrane Electrode Assembly;膜・電極接合体)構造をなす固体酸化物燃料電池部を図示している。なお、図1では、MEAを1つだけ設けた構造を図示しているが、MEAを複数設けたり、さらに複数のMEAを積層構造にしたりしてもよい。 As the fuel generation unit 1, for example, a fuel generation unit made of a fine particle compact whose base material (main component) is iron can be used. In FIG. 1, as an example of the fuel cell unit 2, an MEA (Membrane Electrode Assembly; membrane / electron assembly) having a fuel electrode 2 </ b> B and an oxidant electrode 2 </ b> C formed on both sides of a solid electrolyte 2 </ b > A that transmits O 2− is sandwiched. FIG. 2 shows a solid oxide fuel cell portion having an (electrode assembly) structure. Although FIG. 1 illustrates a structure in which only one MEA is provided, a plurality of MEAs may be provided, or a plurality of MEAs may be stacked.

2次電池型燃料電池システムの発電時に固体酸化物燃料電池は図2に示すように外部負荷200に接続される。固体酸化物燃料電池では、2次電池型燃料電池システムの発電時に、燃料極2Bにおいて下記の(1)式の反応が起こる。
2+O2-→H2O+2e- …(1)
The solid oxide fuel cell is connected to an external load 200 as shown in FIG. 2 during power generation of the secondary battery type fuel cell system. In the solid oxide fuel cell, the following reaction (1) occurs in the fuel electrode 2B during power generation of the secondary battery type fuel cell system.
H 2 + O 2− → H 2 O + 2e (1)

上記の(1)式の反応によって生成された電子は、外部負荷200を通って、酸化剤極2Cに到達し、酸化剤極2Cにおいて下記の(2)式の反応が起こる。
1/2O2+2e-→O2- …(2)
The electrons generated by the reaction of the above expression (1) pass through the external load 200 and reach the oxidant electrode 2C, and the reaction of the following expression (2) occurs at the oxidant electrode 2C.
1 / 2O 2 + 2e → O 2− (2)

そして、上記の(2)式の反応によって生成された酸素イオンは、固体電解質2Aを通って、燃料極2Bに到達する。上記の一連の反応を繰り返すことにより、固体酸化物燃料電池が発電動作を行うことになる。また、上記の(1)式から分かるように、2次電池型燃料電池システムの発電動作時には、燃料極2B側においてH2が消費されH2Oが生成されることになる。 And the oxygen ion produced | generated by reaction of said (2) Formula passes through the solid electrolyte 2A, and arrives at the fuel electrode 2B. By repeating the above series of reactions, the solid oxide fuel cell performs a power generation operation. Further, as can be seen from the above equation (1), during the power generation operation of the secondary battery type fuel cell system, H 2 is consumed and H 2 O is generated on the fuel electrode 2B side.

上記の(1)式及び(2)式より、2次電池型燃料電池システムの発電動作時における固体酸化物燃料電池での反応は下記の(3)式の通りになる。
2+1/2O2→H2O …(3)
From the above formulas (1) and (2), the reaction in the solid oxide fuel cell during the power generation operation of the secondary battery type fuel cell system is as shown in the following formula (3).
H 2 + 1 / 2O 2 → H 2 O (3)

一方、基材料(主成分)が鉄である燃料発生部1は、下記の(4)式に示す酸化反応により、2次電池型燃料電池システムの発電時に燃料電池部2の燃料極2B側で生成されたH2Oを消費してH2を生成する。
3Fe+4H2O→Fe34+4H2 …(4)
On the other hand, the fuel generating unit 1 whose base material (main component) is iron is formed on the fuel electrode 2B side of the fuel cell unit 2 during power generation of the secondary battery type fuel cell system by an oxidation reaction expressed by the following equation (4). The produced H 2 O is consumed to produce H 2 .
3Fe + 4H 2 O → Fe 3 O 4 + 4H 2 (4)

上記の(4)式に示す鉄の酸化反応が進むと、鉄から酸化鉄への変化が進んで鉄残量が減っていくが、上記の(4)式の逆反応(還元反応)により、水素発生部1を再生することができ、2次電池型燃料電池システムを充電することができる。   When the oxidation reaction of iron shown in the above formula (4) proceeds, the change from iron to iron oxide proceeds and the remaining amount of iron decreases, but by the reverse reaction (reduction reaction) of the above formula (4), The hydrogen generator 1 can be regenerated and the secondary battery type fuel cell system can be charged.

2次電池型燃料電池システムの充電時に固体酸化物燃料電池は図3に示すように太陽光発電設備100に接続される。固体酸化物燃料電池装置では、2次電池型燃料電池システムの充電時に、上記の(3)式の逆反応である下記の(5)式に示す電気分解反応が起こり、燃料極2B側においてH2Oが消費されH2が生成され、基材料(主成分)が鉄である燃料発生部1では、上記の(4)式に示す酸化反応の逆反応である下記(6)式に示す還元反応が起こり、燃料電池部2の燃料極2B側で生成されたH2が消費されH2Oが生成される。
2O→H2+1/2O2 …(5)
Fe34+4H2→3Fe+4H2O …(6)
When charging the secondary battery type fuel cell system, the solid oxide fuel cell is connected to the photovoltaic power generation facility 100 as shown in FIG. In the solid oxide fuel cell device, when the secondary battery type fuel cell system is charged, an electrolysis reaction shown in the following equation (5), which is a reverse reaction of the above equation (3), occurs, and the H 2 is on the fuel electrode 2B side. In the fuel generating unit 1 in which 2 O is consumed, H 2 is generated, and the base material (main component) is iron, the reduction shown in the following formula (6), which is the reverse reaction of the oxidation reaction shown in the formula (4) above. Reaction occurs, H 2 generated on the fuel electrode 2B side of the fuel cell unit 2 is consumed, and H 2 O is generated.
H 2 O → H 2 + 1 / 2O 2 (5)
Fe 3 O 4 + 4H 2 → 3Fe + 4H 2 O (6)

次に、2次電池型燃料電池システムの充電時におけるシステムコントローラ12が行う制御について図1及び図3〜図9を参照して説明する。   Next, control performed by the system controller 12 at the time of charging the secondary battery type fuel cell system will be described with reference to FIGS. 1 and 3 to 9.

2次電池型燃料電池システムの充電時に、システムコントローラ12は、燃料電池部2と太陽光発電設備100とが接続されるように、スイッチ11を制御する。これにより、太陽光発電設備100から燃料電池部2に電力が供給される。そして、電力検出部6が太陽光発電設備100から燃料電池部2に供給される電力を検出し、システムコントローラ12が電力検出部6の検出結果を収集する。   When charging the secondary battery type fuel cell system, the system controller 12 controls the switch 11 so that the fuel cell unit 2 and the photovoltaic power generation facility 100 are connected. Thereby, electric power is supplied from the solar power generation facility 100 to the fuel cell unit 2. And the electric power detection part 6 detects the electric power supplied to the fuel cell part 2 from the solar power generation equipment 100, and the system controller 12 collects the detection result of the electric power detection part 6. FIG.

太陽光発電設備100から燃料電池部2に供給される電力は天候などによって変動する。以下、太陽光発電設備100から燃料電池部2に供給される電力が時間経過に伴って図4に示す特性線CL1のように変化した場合を例に挙げて説明する。   The electric power supplied from the photovoltaic power generation facility 100 to the fuel cell unit 2 varies depending on the weather and the like. Hereinafter, the case where the electric power supplied from the photovoltaic power generation facility 100 to the fuel cell unit 2 changes as the characteristic line CL1 shown in FIG. 4 with time elapses will be described as an example.

太陽光発電設備100から燃料電池部2に供給される電力は、時間t0の時点まではW1_0であり、時間t0の時点以降は一定の割合で減少し、時間t1(>t0)の時点でW1_1(<W1_0)である。   The electric power supplied from the photovoltaic power generation facility 100 to the fuel cell unit 2 is W1_0 until the time t0, decreases at a certain rate after the time t0, and W1_1 at the time t1 (> t0). (<W1_0).

システムコントローラ12は、バッテリ9からヒータ部3に供給される電力を、電力検出部6の検出結果に基づいて制御する。具体的には、システムコントローラ12は、バッテリ9からヒータ部3に供給される電力が太陽光発電設備100から燃料電池部2に供給される電力よりも一定値だけ小さくなるように、バッテリ出力検出部10の検出結果を監視しながらバッテリ9の出力を制御する。その結果、バッテリ9からヒータ部3に供給される電力は、図4に示す特性線CL2のように変化し、時間t0の時点まではW2_0(<W1_0)となり、時間t0の時点以降は一定の割合で減少し、時間t1の時点でW2_1(<W2_0)となる。   The system controller 12 controls the power supplied from the battery 9 to the heater unit 3 based on the detection result of the power detection unit 6. Specifically, the system controller 12 detects the battery output so that the power supplied from the battery 9 to the heater unit 3 is smaller than the power supplied from the photovoltaic power generation facility 100 to the fuel cell unit 2 by a certain value. The output of the battery 9 is controlled while monitoring the detection result of the unit 10. As a result, the electric power supplied from the battery 9 to the heater unit 3 changes as indicated by the characteristic line CL2 shown in FIG. 4 and becomes W2_0 (<W1_0) until the time t0, and is constant after the time t0. It decreases at a rate and becomes W2_1 (<W2_0) at time t1.

なお、バッテリ出力検出部10を設けなくてもバッテリ9の出力を制御することは可能であるため、バッテリ出力検出部10を設けない構成にしてもよい。また、図4に示す例では、バッテリ9からヒータ部3に供給される電力が、太陽光発電設備100から燃料電池部2に供給される電力の変化に応じて瞬時に変化しているが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、システムコントローラ12が、バッテリ9からヒータ部3に供給される電力の平均値を所定の期間毎に算出し、一つ前の所定の期間でのバッテリ9からヒータ部3に供給される電力の平均値に基づいて、バッテリ9からヒータ部3に供給される電力を所定の期間中制御するようにしてもよい。いずれにしても、太陽光発電設備100から燃料電池部2に供給される電力の減少に応じて、バッテリ9からヒータ部3に供給される電力が減少する傾向でシステムコントローラ12が制御を行うようにすればよい。   In addition, since it is possible to control the output of the battery 9 without providing the battery output detection unit 10, the battery output detection unit 10 may not be provided. In the example shown in FIG. 4, the electric power supplied from the battery 9 to the heater unit 3 is instantaneously changed according to the change in the electric power supplied from the photovoltaic power generation facility 100 to the fuel cell unit 2. The present invention is not limited to this. For example, the system controller 12 calculates an average value of the power supplied from the battery 9 to the heater unit 3 every predetermined period, The electric power supplied from the battery 9 to the heater unit 3 may be controlled during a predetermined period based on the average value of the electric power supplied from the battery 9 to the heater unit 3. In any case, as the power supplied from the solar power generation facility 100 to the fuel cell unit 2 decreases, the power supplied from the battery 9 to the heater unit 3 tends to decrease, so that the system controller 12 performs control. You can do it.

バッテリ9からヒータ部3に供給される電力とヒータ部3の温度(≒燃料電池部2の温度)との関係は図5に示すようになる。バッテリ9からヒータ部3に供給される電力がW2_0のとき、ヒータ部3の温度はT0となり、バッテリ9からヒータ部3に供給される電力がW2_1のとき、ヒータ部3の温度はT1(<T0)となる。   The relationship between the electric power supplied from the battery 9 to the heater unit 3 and the temperature of the heater unit 3 (≈the temperature of the fuel cell unit 2) is as shown in FIG. When the electric power supplied from the battery 9 to the heater unit 3 is W2_0, the temperature of the heater unit 3 is T0, and when the electric power supplied from the battery 9 to the heater unit 3 is W2_1, the temperature of the heater unit 3 is T1 (< T0).

電気分解を行っているときの燃料電池部2の電流−電圧特性は図6に示すようになる。特性線CL3は燃料電池部2の温度がT0である場合の特性線であり、特性線CL4は燃料電池部2の温度がT0である場合の特性線である。図4に示す時間t0の時点での燃料電池部2の電力損失L0、すなわち、太陽光発電設備100から燃料電池部2に供給される電力がW1_0であり、燃料電池部2の温度がT0である場合の電力損失L0は、図6中のI1_0とΔV1_0との積になる。また、図4に示す時間t1の時点での燃料電池部2の電力損失L1、すなわち、太陽光発電設備100から燃料電池部2に供給される電力がW1_1であり、燃料電池部2の温度がT1である場合の電力損失L1は、図6中のI1_1とΔV1_1との積になる。   The current-voltage characteristics of the fuel cell unit 2 during electrolysis are as shown in FIG. The characteristic line CL3 is a characteristic line when the temperature of the fuel cell unit 2 is T0, and the characteristic line CL4 is a characteristic line when the temperature of the fuel cell unit 2 is T0. The power loss L0 of the fuel cell unit 2 at time t0 shown in FIG. 4, that is, the power supplied from the photovoltaic power generation facility 100 to the fuel cell unit 2 is W1_0, and the temperature of the fuel cell unit 2 is T0. The power loss L0 in a certain case is the product of I1_0 and ΔV1_0 in FIG. Also, the power loss L1 of the fuel cell unit 2 at time t1 shown in FIG. 4, that is, the power supplied from the photovoltaic power generation facility 100 to the fuel cell unit 2 is W1_1, and the temperature of the fuel cell unit 2 is The power loss L1 when T1 is the product of I1_1 and ΔV1_1 in FIG.

システムコントローラ12が、バッテリ9からヒータ部3に供給される電力を図4に示すように制御した場合、燃料電池部2の温度が低下すると、燃料電池部2の電力損失は図7に示すように指数関数的に増加する。このため、燃料電池部2の電気分解反応(上記(5)式の反応)自体で消費される電力、すなわち、太陽光発電設備100から燃料電池部2に供給される電力から電力損失を引いた電力は、図8に示すような特性線CL5のように変化する。   When the system controller 12 controls the power supplied from the battery 9 to the heater unit 3 as shown in FIG. 4, when the temperature of the fuel cell unit 2 decreases, the power loss of the fuel cell unit 2 is as shown in FIG. Exponentially increases. For this reason, the power loss is subtracted from the power consumed by the electrolysis reaction (the reaction of the above formula (5)) of the fuel cell unit 2, that is, the power supplied from the photovoltaic power generation equipment 100 to the fuel cell unit 2. The power changes like a characteristic line CL5 as shown in FIG.

したがって、システムコントローラ12が、バッテリ9からヒータ部3に供給される電力を図4に示すように制御した場合、バッテリ9からヒータ部3に供給される電力を変動させない場合に比べて、燃料電池部2の電気分解反応自体で消費される電力に対するヒータ部3の消費電力の比率が大きくなることを抑えることができ、効率よく充電することができる。   Therefore, when the system controller 12 controls the power supplied from the battery 9 to the heater unit 3 as shown in FIG. 4, the fuel cell does not change the power supplied from the battery 9 to the heater unit 3. An increase in the ratio of the power consumption of the heater unit 3 to the power consumed by the electrolysis reaction itself of the unit 2 can be suppressed, and charging can be performed efficiently.

なお、図8中の時間t2の時点になると、燃料電池部2の電気分解反応自体で消費される電力とバッテリ9からヒータ部3に供給される電力とが等しくなる。図8に示すように、時間t2の時点以降もシステムコントローラ12が同様の制御を行うと、燃料電池部2の電気分解反応自体で消費される電力よりもバッテリ9からヒータ部3に供給される電力の方が大きくなる逆転現象が生じてしまう。   At time t2 in FIG. 8, the power consumed by the electrolysis reaction of the fuel cell unit 2 and the power supplied from the battery 9 to the heater unit 3 become equal. As shown in FIG. 8, when the system controller 12 performs the same control after the time point t <b> 2, the electric power consumed in the electrolysis reaction of the fuel cell unit 2 is supplied from the battery 9 to the heater unit 3. A reversal phenomenon occurs in which the power becomes larger.

この逆転現象の発生を防止するため、2次電池型燃料電池システムの充電時に、システムコントローラ12が、燃料電池部2の温度が時間t2の時点における燃料電池部2の温度T2以上であるか否かを判定し、否と判定した場合に、太陽光発電設備100とバッテリ9とが接続されるようにスイッチ11を制御し、太陽光発電設備100から供給される電力でバッテリ9を充電し、燃料電池部2に電力が供給されないようにしてシステムの充電を停止するようにすればよい。   In order to prevent the occurrence of this reverse phenomenon, when the secondary battery type fuel cell system is charged, the system controller 12 determines whether or not the temperature of the fuel cell unit 2 is equal to or higher than the temperature T2 of the fuel cell unit 2 at time t2. If the switch 11 is controlled so that the photovoltaic power generation facility 100 and the battery 9 are connected, the battery 9 is charged with the power supplied from the photovoltaic power generation facility 100. The charging of the system may be stopped so that power is not supplied to the fuel cell unit 2.

したがって、2次電池型燃料電池システムの充電時におけるシステムコントローラ12は、図9のフローチャートに示す制御を行う。   Therefore, the system controller 12 at the time of charging the secondary battery type fuel cell system performs the control shown in the flowchart of FIG.

まず始めにシステムコントローラ12は、2次電池型燃料電池システムの充電を行うか否かの判断を行う(ステップS10)。2次電池型燃料電池システムの充電を行う場合としては、例えば、燃料発生部1の酸化度合いが閾値以上である場合と、太陽光発電設備100の余剰電力がある場合とが考えられる。なお、燃料発生部1の酸化度合いを検出する方法としては、例えば燃料発生部1の重量変化に基づいて燃料発生部1の酸化度合いを検出する方法や、燃料発生部1が本実施形態のようにFeである場合に燃料発生部1の透磁率変化に基づいて燃料発生部1の酸化度合いを検出する方法などが考えられる。   First, the system controller 12 determines whether or not to charge the secondary battery type fuel cell system (step S10). As a case where the secondary battery type fuel cell system is charged, for example, a case where the oxidation degree of the fuel generation unit 1 is equal to or greater than a threshold value and a case where there is surplus power of the photovoltaic power generation facility 100 are considered. As a method for detecting the degree of oxidation of the fuel generation unit 1, for example, a method for detecting the degree of oxidation of the fuel generation unit 1 based on a change in the weight of the fuel generation unit 1 or the fuel generation unit 1 as in the present embodiment. For example, a method of detecting the degree of oxidation of the fuel generator 1 based on the change in the magnetic permeability of the fuel generator 1 when Fe is used.

システムコントローラ12は、2次電池型燃料電池システムの充電を行うと判断した場合(ステップS10のYES)、燃料電池部2と太陽光発電設備100とが接続されるようにスイッチ11を制御し(ステップS20)、2次電池型燃料電池システムの充電を行わないと判断した場合(ステップS10のNO)、バッテリ9と太陽光発電設備100とが接続されるようにスイッチ11を制御する(ステップS30)。   When it is determined that the secondary battery type fuel cell system is to be charged (YES in step S10), the system controller 12 controls the switch 11 so that the fuel cell unit 2 and the photovoltaic power generation facility 100 are connected ( Step S20) When it is determined not to charge the secondary battery type fuel cell system (NO in Step S10), the switch 11 is controlled so that the battery 9 and the photovoltaic power generation facility 100 are connected (Step S30). ).

ステップS20に続くステップS30において、システムコントローラ12は、燃料電池部2の温度TFCが温度T2以上であるか否かを判定する(ステップS40)。 In step S30 following step S20, the system controller 12, the temperature T FC of the fuel cell unit 2 is equal to or temperature T2 or higher (step S40).

ステップS40において燃料電池部2の温度TFCが温度T2以上であると判定した場合(ステップS40のYES)、システムコントローラ12は、ヒータ制御、すなわちバッテリ9からヒータ部3に供給される電力の制御を行う(ステップS50)。このヒータ制御では、太陽光発電設備100から燃料電池部2に供給される電力の減少に応じて、バッテリ9からヒータ部3に供給される電力が減少する傾向にするとよい。 If the temperature T FC of the fuel cell unit 2 is determined to be a temperature equal to or higher than T2 in step S40 (YES in step S40), the system controller 12, the heater control, i.e. control of the power supplied from the battery 9 to the heater unit 3 Is performed (step S50). In this heater control, it is preferable that the power supplied from the battery 9 to the heater unit 3 tends to decrease as the power supplied from the photovoltaic power generation facility 100 to the fuel cell unit 2 decreases.

一方、ステップS40において燃料電池部2の温度TFCが温度T2以上でないと判定した場合(ステップS40のNO)、システムコントローラ12は、バッテリ9と太陽光発電設備100とが接続されるようにスイッチ11を制御する(ステップS30)。このとき、ヒータ部3はオフすればよい。 On the other hand, the switch such that the temperature T FC of the fuel cell unit 2 in step S40 when it determines that not the temperature T2 or higher (NO in step S40), the system controller 12 includes a battery 9 and solar power generation facility 100 is connected 11 is controlled (step S30). At this time, the heater unit 3 may be turned off.

ステップS30またはステップS50に続くステップS60において、2次電池型燃料電池システムの発電を行うか否かの判断を行う。2次電池型燃料電池システムの発電を行う場合としては、例えば、太陽光発電設備100の発電電力が外部負荷の必要とする電力未満である場合が考えられる。   In step S60 following step S30 or step S50, it is determined whether or not to generate power in the secondary battery type fuel cell system. As a case where power generation of the secondary battery type fuel cell system is performed, for example, the case where the generated power of the solar power generation facility 100 is less than the power required by the external load can be considered.

システムコントローラ12は、2次電池型燃料電池システムの放電を行わないと判断した場合(ステップS60のNO)、ステップS10に戻り、2次電池型燃料電池システムの発電を行うと判断した場合(ステップS60のYES)、2次電池型燃料電池システムの充電時における制御を終了する。   When it is determined that the secondary battery type fuel cell system is not discharged (NO in step S60), the system controller 12 returns to step S10 and when it is determined that the secondary battery type fuel cell system is to generate power (step). The control at the time of charging the secondary battery type fuel cell system is terminated.

なお、本実施形態において、システムコントローラ12は、燃料電池部2の温度が所定値以上でないと判定した場合に、太陽光発電設備100とバッテリ9とが接続されるようにスイッチ11を制御し、太陽光発電設備100から供給される電力でバッテリ9を充電するが、例えばバッテリ9が満充電であるとき等に、太陽光発電設備100から供給される電力を、2次電池型燃料電池システム以外の他の電気機器や電気設備で用いるようにしてもよい。   In the present embodiment, when the system controller 12 determines that the temperature of the fuel cell unit 2 is not equal to or higher than a predetermined value, the system controller 12 controls the switch 11 so that the photovoltaic power generation facility 100 and the battery 9 are connected, The battery 9 is charged with the power supplied from the solar power generation facility 100. For example, when the battery 9 is fully charged, the power supplied from the solar power generation facility 100 is other than the secondary battery type fuel cell system. You may make it use with another electric equipment and electric installation.

また、本実施形態において、システムコントローラ12は、燃料電池部2の温度が所定値以上であるか否かの判定を行うときに、温度センサ4の検出結果を用いて燃料電池部2の温度を認識するが、本発明はこれに限定されることはない。例えばシステムコントローラ12自身が、バッテリ9からヒータ部3に供給される電力を把握しているので、温度センサ4を設けずに、バッテリ9からヒータ部3に供給される電力に基づいて燃料電池部2の温度を推定するようにしてもよい(図5参照)。すなわち、図9のステップS40を、バッテリ9からヒータ部3に供給される電力が所定値以上であるか否かの判定を行うステップに変更してもよい。また、例えば本実施形態の制御においては、太陽光発電設備100から燃料電池部2に供給される電力と、バッテリ9からヒータ部3に供給される電力と、燃料電池部2の温度とが関連付けられているので、温度センサ4を設けずに、太陽光発電設備100から燃料電池部2に供給される電力に基づいて燃料電池部2の温度を推定するようにしてもよい。特に、太陽光発電設備100の発電電力が全て燃料電池部2に供給される場合には、太陽光発電設備100の発電電力に基づいて燃料電池部2の温度を推定するとよい。すなわち、図9のステップS40を、太陽光発電設備100から燃料電池部2に供給される電力が所定値以上であるか否かの判定を行うステップ、又は、太陽光発電設備100の発電電力が所定値以上であるか否かの判定を行うステップに変更してもよい。   In the present embodiment, the system controller 12 determines the temperature of the fuel cell unit 2 using the detection result of the temperature sensor 4 when determining whether or not the temperature of the fuel cell unit 2 is equal to or higher than a predetermined value. It will be appreciated that the invention is not limited to this. For example, since the system controller 12 itself grasps the power supplied from the battery 9 to the heater unit 3, the fuel cell unit is not provided based on the power supplied from the battery 9 to the heater unit 3 without providing the temperature sensor 4. The temperature of 2 may be estimated (see FIG. 5). That is, step S40 of FIG. 9 may be changed to a step of determining whether or not the electric power supplied from the battery 9 to the heater unit 3 is a predetermined value or more. For example, in the control of the present embodiment, the power supplied from the photovoltaic power generation facility 100 to the fuel cell unit 2, the power supplied from the battery 9 to the heater unit 3, and the temperature of the fuel cell unit 2 are associated with each other. Therefore, the temperature of the fuel cell unit 2 may be estimated based on the electric power supplied from the photovoltaic power generation facility 100 to the fuel cell unit 2 without providing the temperature sensor 4. In particular, when all the power generated by the solar power generation facility 100 is supplied to the fuel cell unit 2, the temperature of the fuel cell unit 2 may be estimated based on the power generated by the solar power generation facility 100. That is, step S40 in FIG. 9 is a step of determining whether or not the power supplied from the photovoltaic power generation facility 100 to the fuel cell unit 2 is equal to or greater than a predetermined value, or the generated power of the photovoltaic power generation facility 100 is You may change to the step which determines whether it is more than a predetermined value.

上述した実施形態においては、燃料電池部2の電解質膜2Aとして固体酸化物電解質を用いて、発電の際に燃料極2B側で水を発生させるようにする。この構成によれば、燃料発生部1が設けられた側で水を発生するため、装置の簡素化や小型化に有利である。一方、特開2009−99491号公報に開示された燃料電池のように、燃料電池部2の電解質膜2Aとして水素イオンを通す固体高分子電解質を用いることも可能である。但し、この場合には、発電の際に燃料電池部2の酸化剤極である酸化剤極2C側で水が発生されることになるため、この水を燃料発生部1に伝搬する流路を設ければよい。また、上述した実施形態では、1つの燃料電池部2が発電も水の電気分解も行っているが、燃料電池(例えば発電専用の固体酸化物燃料電池)と水の電気分解器(例えば水の電気分解専用の固体酸化物燃料電池)が燃料発生部1に対してガス流路上並列に接続される構成にしてもよい。   In the embodiment described above, a solid oxide electrolyte is used as the electrolyte membrane 2A of the fuel cell unit 2, and water is generated on the fuel electrode 2B side during power generation. According to this configuration, water is generated on the side where the fuel generation unit 1 is provided, which is advantageous for simplification and miniaturization of the apparatus. On the other hand, as a fuel cell disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-99491, a solid polymer electrolyte that allows hydrogen ions to pass through may be used as the electrolyte membrane 2A of the fuel cell unit 2. However, in this case, since water is generated on the oxidant electrode 2C side that is the oxidant electrode of the fuel cell unit 2 during power generation, a flow path for propagating the water to the fuel generation unit 1 is provided. What is necessary is just to provide. In the above-described embodiment, one fuel cell unit 2 performs both power generation and water electrolysis. However, a fuel cell (for example, a solid oxide fuel cell dedicated to power generation) and a water electrolyzer (for example, water) A solid oxide fuel cell dedicated to electrolysis may be connected to the fuel generator 1 in parallel on the gas flow path.

また、上述した実施形態では、燃料発生部1と燃料電池部2とを別々の容器に収容したが、同一の容器に収容しても構わない。   In the above-described embodiment, the fuel generation unit 1 and the fuel cell unit 2 are stored in separate containers, but may be stored in the same container.

また、上述した実施形態では、燃料電池部2の燃料ガスを水素にしているが、一酸化炭素や炭化水素など水素以外の還元性ガスを燃料電池部2の燃料ガスとして用いても構わない。   In the above-described embodiment, the fuel gas of the fuel cell unit 2 is hydrogen. However, a reducing gas other than hydrogen, such as carbon monoxide or hydrocarbon, may be used as the fuel gas of the fuel cell unit 2.

また、上述した実施形態では、ヒータ部2に電力を供給する電源としてバッテリ9を用いたが、商用交流電力を直流電力に変換するAC/DCコンバータなどの他の電源を用いても構わない。太陽光発電設備100などの自然エネルギーを用いて発電を行う発電設備の余剰電力がある場合には、当該発電設備からヒータ部2に電力を供給するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the battery 9 is used as a power source for supplying power to the heater unit 2, but other power sources such as an AC / DC converter that converts commercial AC power into DC power may be used. When there is surplus power of a power generation facility that generates power using natural energy such as the solar power generation facility 100, power may be supplied from the power generation facility to the heater unit 2.

また、上述した実施形態では、図9のステップS40における判定基準値を温度T2に設定しているが、温度T2は燃料電池部2の電気分解反応自体で消費される電力、すなわち充電によって2次電池型燃料電池システムに蓄えられる電力よりもバッテリ9からヒータ部3に供給される電力の方が大きくなる逆転現象が発生するか否かの境界温度であるため、図9のステップS40における判定基準値を温度T2より高い値に設定し、上記逆転現象の発生に対する裕度を持たせてもよい。   In the embodiment described above, the determination reference value in step S40 of FIG. 9 is set to the temperature T2, but the temperature T2 is secondary consumed by the power consumed in the electrolysis reaction of the fuel cell unit 2, that is, by charging. Since it is the boundary temperature whether or not the reverse phenomenon occurs in which the electric power supplied from the battery 9 to the heater unit 3 is larger than the electric power stored in the battery type fuel cell system, the criterion in step S40 of FIG. The value may be set to a value higher than the temperature T2 to give a margin for the occurrence of the reverse phenomenon.

1 燃料発生部
2 燃料電池部
2A 電解質膜
2B 燃料極
2C 酸化剤極
3 ヒータ部
4 温度センサ
5、6 容器
7 配管
8 電力検出部
9 バッテリ
10 バッテリ出力検出部
11 スイッチ
12 システムコントローラ
100 太陽光発電設備
200 外部負荷
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel generation part 2 Fuel cell part 2A Electrolyte membrane 2B Fuel electrode 2C Oxidant electrode 3 Heater part 4 Temperature sensor 5, 6 Container 7 Piping 8 Electric power detection part 9 Battery 10 Battery output detection part 11 Switch 12 System controller 100 Solar power generation Equipment 200 External load

Claims (4)

化学反応によって燃料ガスを放出することができ、前記燃料ガスが生成される化学反応の逆反応によって再生可能な燃料発生部と、
前記燃料発生部から供給される前記燃料ガスを用いて発電を行う発電機能及び前記燃料発生部の再生時に前記燃料発生部から供給される前記逆反応の生成物を電気分解する電気分解機能を有する発電・電気分解部とを備え、
前記燃料発生部と前記発電・電気分解部との間で前記燃料ガスを含むガスを循環させるとともに、
前記燃料発生部の再生時に、前記発電・電気分解部に外部から電力が供給される2次電池型燃料電池システムであって、
前記燃料発生部の再生時に、前記発電・電気分解部に供給される電力を検出する電力検出部と、
前記発電・電気分解部の電気分解を行う部分を加熱するためのヒータ部と、
前記ヒータ部に供給される電力を、前記電力検出部による検出結果に基づいて制御する制御部とを備えることを特徴とする2次電池型燃料電池システム。
A fuel generator capable of releasing a fuel gas by a chemical reaction and regenerating by a reverse reaction of the chemical reaction in which the fuel gas is generated;
A power generation function for generating power using the fuel gas supplied from the fuel generation unit, and an electrolysis function for electrolyzing the product of the reverse reaction supplied from the fuel generation unit during regeneration of the fuel generation unit With power generation / electrolysis section,
While circulating the gas containing the fuel gas between the fuel generation unit and the power generation / electrolysis unit,
A secondary battery type fuel cell system in which power is supplied from the outside to the power generation / electrolysis unit during regeneration of the fuel generation unit,
A power detection unit that detects power supplied to the power generation / electrolysis unit during regeneration of the fuel generation unit;
A heater unit for heating a portion for electrolysis of the power generation / electrolysis unit;
A secondary battery type fuel cell system comprising: a control unit that controls electric power supplied to the heater unit based on a detection result by the electric power detection unit.
前記発電・電気分解部の電気分解を行う部分の温度が所定値以上であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部による判定結果が否である場合に、前記燃料発生部の再生を停止する再生停止部とを備えることを特徴とする請求項1に記載の2次電池型燃料電池システム。
A determination unit that determines whether or not the temperature of the portion that performs electrolysis of the power generation / electrolysis unit is equal to or higher than a predetermined value;
The secondary battery type fuel cell system according to claim 1, further comprising a regeneration stop unit that stops regeneration of the fuel generation unit when the determination result by the determination unit is negative.
前記ヒータ部に電力を供給するためのバッテリと、
前記再生停止部が前記燃料発生部の再生を停止した場合に、前記発電・電気分解部に供給されていた電力を前記バッテリに供給するように切り替えるスイッチとを備えることを特徴とする請求項2に記載の2次電池型燃料電池システム。
A battery for supplying power to the heater section;
3. A switch for switching to supply the electric power supplied to the power generation / electrolysis unit to the battery when the regeneration stop unit stops the regeneration of the fuel generation unit. The secondary battery type fuel cell system described in 1.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の2次電池型燃料電池システムと、
自然エネルギーを用いて発電を行うとともに、前記2次電池型燃料電池システムの前記燃料発生部の再生時に、前記発電・電気分解部に電力を供給する発電設備とを備えたことを特徴とする給電システム。
The secondary battery type fuel cell system according to any one of claims 1 to 3,
A power supply comprising a power generation facility that generates power using natural energy and supplies power to the power generation / electrolysis unit during regeneration of the fuel generation unit of the secondary battery type fuel cell system system.
JP2012142008A 2012-06-25 2012-06-25 Secondary battery type fuel cell system and power supply system including the same Expired - Fee Related JP5895736B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012142008A JP5895736B2 (en) 2012-06-25 2012-06-25 Secondary battery type fuel cell system and power supply system including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012142008A JP5895736B2 (en) 2012-06-25 2012-06-25 Secondary battery type fuel cell system and power supply system including the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014007062A true JP2014007062A (en) 2014-01-16
JP5895736B2 JP5895736B2 (en) 2016-03-30

Family

ID=50104603

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012142008A Expired - Fee Related JP5895736B2 (en) 2012-06-25 2012-06-25 Secondary battery type fuel cell system and power supply system including the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5895736B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110600765A (en) * 2018-06-12 2019-12-20 松下知识产权经营株式会社 Fuel cell system

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4326013A (en) * 1980-11-17 1982-04-20 Jacobi Edgar F Energy system
JP2002075388A (en) * 2000-08-25 2002-03-15 Sekisui Chem Co Ltd Operation method for feed system and feed system
JP2003257443A (en) * 2002-02-28 2003-09-12 Ebara Corp Natural energy power generation device and self- completion type power generation system having fuel cell
JP2004311348A (en) * 2003-04-10 2004-11-04 Denso Corp Fuel cell system
JP2005295616A (en) * 2004-03-31 2005-10-20 Shunji Kawabata Ecological parking lot for bicycle
JP2006236741A (en) * 2005-02-24 2006-09-07 Sanesu Denki Tsushin Kk Power generation system effectively utilizing natural energy
JP2007049868A (en) * 2005-08-12 2007-02-22 Japan Aerospace Exploration Agency Power facility
JP2007046110A (en) * 2005-08-10 2007-02-22 Honda Motor Co Ltd Method for operating water electrolysis system
JP2009071959A (en) * 2007-09-12 2009-04-02 Takasago Thermal Eng Co Ltd Power supply system
US20090263681A1 (en) * 2008-04-18 2009-10-22 Shailesh Atreya Thermal management of a high temperature fuel cell electrolyzer
WO2012070487A1 (en) * 2010-11-24 2012-05-31 コニカミノルタホールディングス株式会社 Secondary battery type fuel cell system

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4326013A (en) * 1980-11-17 1982-04-20 Jacobi Edgar F Energy system
JP2002075388A (en) * 2000-08-25 2002-03-15 Sekisui Chem Co Ltd Operation method for feed system and feed system
JP2003257443A (en) * 2002-02-28 2003-09-12 Ebara Corp Natural energy power generation device and self- completion type power generation system having fuel cell
JP2004311348A (en) * 2003-04-10 2004-11-04 Denso Corp Fuel cell system
JP2005295616A (en) * 2004-03-31 2005-10-20 Shunji Kawabata Ecological parking lot for bicycle
JP2006236741A (en) * 2005-02-24 2006-09-07 Sanesu Denki Tsushin Kk Power generation system effectively utilizing natural energy
JP2007046110A (en) * 2005-08-10 2007-02-22 Honda Motor Co Ltd Method for operating water electrolysis system
JP2007049868A (en) * 2005-08-12 2007-02-22 Japan Aerospace Exploration Agency Power facility
JP2009071959A (en) * 2007-09-12 2009-04-02 Takasago Thermal Eng Co Ltd Power supply system
US20090263681A1 (en) * 2008-04-18 2009-10-22 Shailesh Atreya Thermal management of a high temperature fuel cell electrolyzer
WO2012070487A1 (en) * 2010-11-24 2012-05-31 コニカミノルタホールディングス株式会社 Secondary battery type fuel cell system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110600765A (en) * 2018-06-12 2019-12-20 松下知识产权经营株式会社 Fuel cell system
CN110600765B (en) * 2018-06-12 2023-10-03 松下知识产权经营株式会社 fuel cell system

Also Published As

Publication number Publication date
JP5895736B2 (en) 2016-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4821937B2 (en) Fuel cell device
JP5511481B2 (en) Power supply system and power supply operation method
US20120183870A1 (en) Fuel Cell Device
CN106887632B (en) Redox flow battery energy storage system black starting-up control method
JP5439584B2 (en) Fuel cell system and control method thereof
JP4837015B2 (en) Information processing apparatus system and charging control method
US20070269692A1 (en) Fuel Cell Apparatus and a Charging/Discharging Management System and Method Using Such Apparatus
JP2012234745A (en) Secondary battery type fuel cell system
JP5617592B2 (en) Secondary battery type fuel cell system
CN103682401A (en) Powering a fuel cell stack during standby
US10490871B2 (en) Redox-air indirect fuel cell
JP2019075874A (en) Charging system
KR20070096372A (en) Method and system for selection controlling of fuel cell or battery
KR101223555B1 (en) Fuel cell system and driving method for the same
JP5895736B2 (en) Secondary battery type fuel cell system and power supply system including the same
Shin et al. Design and control of fuel cell-battery hybrid system for forklift
JP5168431B2 (en) Secondary battery type solid oxide fuel cell system
Arai Metal Storage/Metal Air (Zn, Fe, Al, Mg)
CN107251296B (en) Method for removing carbonaceous deposits in liquid hydrocarbon fueled solid oxide fuel cells and fuel cell system
KR101656993B1 (en) Real time load following type fuel cell system and method of controlling the same
JP2010211942A (en) Portable feeder system
JP2013145709A (en) Fuel cell system and control method therefor
JP2012079558A (en) Secondary-battery type fuel cell system
JP5494799B2 (en) Fuel cell device
CN101366146A (en) Methods and apparatus for a hybrid power source

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140918

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150615

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150623

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150820

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20150820

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160202

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160215

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5895736

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees