JP2014118336A - Fuel generator and fuel cell system equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、酸化性ガスとの酸化反応により還元性ガスである燃料ガスを発生する燃料発生装置及びそれを備えた燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel generator that generates a fuel gas that is a reducing gas by an oxidation reaction with an oxidizing gas, and a fuel cell system including the same.
燃料電池は、典型的には、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、燃料極に燃料ガス(例えば水素)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。 A fuel cell typically includes a solid polymer electrolyte membrane using a solid polymer ion exchange membrane, a solid oxide electrolyte membrane using yttria-stabilized zirconia (YSZ), a fuel electrode (anode) and an oxidizer electrode. The one sandwiched from both sides by the (cathode) has a single cell configuration. A fuel gas channel for supplying a fuel gas (for example, hydrogen) to the fuel electrode and an oxidant gas channel for supplying an oxidant gas (for example, oxygen or air) to the oxidant electrode are provided. Electric power is generated by supplying the fuel gas and the oxidant gas to the fuel electrode and the oxidant electrode, respectively.
燃料電池は、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、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 are not only energy-saving because of the high efficiency of the power energy that can be extracted in principle, but they are also a power generation system that excels in the environment, and are expected as a trump card for solving global energy and environmental problems.
特許文献1乃至特許文献3には、固体酸化物型燃料電池と、酸化反応により水素を発生し、還元反応により再生可能な水素発生部材とを組み合わせた2次電池型燃料電池システムが開示されている。上記2次電池型燃料電池システムでは、システムの発電動作時に水素発生部材が水素を発生し、システムの充電動作時に水素発生部材が再生される。
上記2次電池型燃料電池システムにおいて、水素発生部材を収容する収容部を複数設け、発電需要に応じて使用する収容部の個数を変更する使用方法が考えられる。 In the above secondary battery type fuel cell system, there can be considered a usage method in which a plurality of accommodating portions for accommodating the hydrogen generating member are provided and the number of accommodating portions to be used is changed according to the power generation demand.
また、水素発生部材の形態としては、例えば酸化反応により水素を発生し、還元反応により再生可能な金属を母材とする微粒子をガスが通過する程度の空隙を残して固めた形態や上記微粒子をペレット状の粒に成型してこの粒を多数空間内に充填する形態が挙げられる。 In addition, as a form of the hydrogen generating member, for example, a form in which hydrogen is generated by an oxidation reaction and a fine particle having a metal as a base material that can be regenerated by a reduction reaction is left solidified with a gap that allows gas to pass through, or the above fine particle may be used. The form which shape | molds into a pellet-shaped particle | grain and is filled with many this particle | grain in space is mentioned.
並列接続された複数の収容部にガスを供給する場合、全ての収容部に一様にガスが行き渡るのではなく、圧力損失の小さい収容部に集中してガスが流れる。その結果、圧力損失の大きい収容部が有効に活用されないので、燃料ガスの発生量が少なくなり、圧力損失の小さい収容部が集中して活用されるので、圧力損失の小さい収容部が集中して劣化して耐久性が落ちるという問題があった。特に水素発生部材の形態が収容部の内部空間にペレット状の粒を多数充填する形態である場合には、ランダムな充填になるため、収容部間の圧力損失のばらつきが大きく、上記の問題が顕著である。 When gas is supplied to a plurality of storage units connected in parallel, the gas does not spread uniformly to all the storage units, but flows in a concentrated manner in the storage units with a small pressure loss. As a result, since the accommodating part with a large pressure loss is not effectively used, the amount of generated fuel gas is reduced, and the accommodating part with a small pressure loss is concentrated and utilized, so that the accommodating part with a small pressure loss is concentrated. There was a problem that the durability deteriorated due to deterioration. In particular, when the form of the hydrogen generating member is a form in which a large number of pellet-like particles are filled in the internal space of the accommodating part, since the filling is random, there is a large variation in pressure loss between the accommodating parts, and the above problem It is remarkable.
本発明は、上記の状況に鑑み、燃料ガスの発生量が多く耐久性が高い燃料発生装置及びそれを備えた燃料電池システムを提供することを目的とする。 In view of the above situation, an object of the present invention is to provide a fuel generator that generates a large amount of fuel gas and has high durability, and a fuel cell system including the fuel generator.
上記目的を達成するために本発明に係る燃料発生装置は、酸化性ガスとの酸化反応により還元性ガスである燃料ガスを発生する燃料発生装置であって、前記酸化性ガスが外部から供給されるガス流入口と、前記燃料ガスを外部に供給するガス流出口と、前記酸化性ガスとの酸化反応により前記燃料ガスを発生する燃料発生部材と、前記ガス流入口と前記ガス流出口との間に設けられ前記燃料発生部材を収容する収容部と、前記ガス流入口と前記収容部との間に設けられる吸気バルブと、前記収容部と前記ガス流出口との間に設けられる排気バルブとを備え、前記吸気バルブ、前記収容部、及び前記排気バルブによって構成されるユニットを複数備え、複数の前記ユニットを並列接続し、前記ユニットそれぞれにおいて、前記排気バルブの開度が、第1の開度と、前記第1の開度より小さい第2の開度とを含めて周期的に変化し、前記排気バルブを第1の開度にするときは前記吸気バルブを第3の開度にし、前記排気バルブを前記第2の開度にするときは前記吸気バルブを前記第3の開度より大きい第4の開度にし、前記ユニット毎に、前記排気バルブを第1の開度にする期間をずらす構成(第1の構成)とする。 In order to achieve the above object, a fuel generator according to the present invention is a fuel generator that generates a fuel gas that is a reducing gas by an oxidation reaction with an oxidizing gas, and the oxidizing gas is supplied from the outside. A gas inlet for supplying the fuel gas to the outside, a fuel generating member for generating the fuel gas by an oxidation reaction with the oxidizing gas, and the gas inlet and the gas outlet A storage portion provided between the storage portion and the gas generation port; an intake valve provided between the gas inlet and the storage portion; and an exhaust valve provided between the storage portion and the gas outlet. Comprising a plurality of units constituted by the intake valve, the accommodating portion, and the exhaust valve, the plurality of units being connected in parallel, and the opening of the exhaust valve in each of the units When the exhaust valve is changed to the first opening periodically, including the first opening and the second opening smaller than the first opening, the intake valve is changed to the third opening. When the exhaust valve is set to the second opening, the intake valve is set to a fourth opening that is larger than the third opening, and the exhaust valve is set to the first opening for each unit. It is set as the structure (1st structure) which shifts the period made into an opening degree.
上記第1の構成の燃料発生装置において、前記排気バルブの開度を前記第1の開度にする期間の異なるユニット間での重複期間を変更することができる構成(第2の構成)にしてもよい。なお、前記重複期間は零であってもよい。 In the fuel generator of the first configuration, a configuration (second configuration) in which an overlapping period between units having different periods in which the opening degree of the exhaust valve is set to the first opening degree can be changed. Also good. The overlap period may be zero.
上記第1又は第2の構成の燃料発生装置において、前記排気バルブの開度が前記第1の開度と前記第2の開度とを含めて周期的に変化する周期の長さを変更することができる構成(第2の構成)にしてもよい。 In the fuel generation device having the first or second configuration, the length of a cycle in which the opening degree of the exhaust valve periodically changes including the first opening degree and the second opening degree is changed. A configuration that can be used (second configuration) may be used.
上記第1〜第3のいずれかの構成の燃料発生装置において、前記排気バルブの開度を前記第2の開度から前記第1の開度に切り替えるときに、前記排気バルブの開度を徐々に大きくする構成(第4の構成)にしてもよい。 In the fuel generator of any one of the first to third configurations, when the opening degree of the exhaust valve is switched from the second opening degree to the first opening degree, the opening degree of the exhaust valve is gradually increased. The configuration may be larger (fourth configuration).
上記第4の構成の燃料発生装置において、前記排気バルブの開度を前記第2の開度から前記第1の開度に切り替えるときに前記排気バルブの開度が前記第2の開度から前記第1の開度に切り替わるまでにかかる時間を変更することができる構成(第5の構成)にしてもよい。 In the fuel generator of the fourth configuration, when the opening of the exhaust valve is switched from the second opening to the first opening, the opening of the exhaust valve is changed from the second opening to the first opening. You may make it the structure (5th structure) which can change the time taken until it switches to a 1st opening degree.
上記第1〜第5のいずれかの構成の燃料発生装置において、前記第1の開度を変更することができる構成(第6の構成)にしてもよい。 In the fuel generation device having any one of the first to fifth configurations, the first opening degree may be changed (sixth configuration).
上記第1〜第6のいずれかの構成の燃料発生装置において、前記排気バルブの開度を前記第1の開度にする期間の長さが、前記ユニット毎に、前記燃料発生部材の量に応じた長さに設定されている構成(第7の構成)にしてもよい。 In the fuel generator of any one of the first to sixth configurations, the length of the period during which the opening of the exhaust valve is set to the first opening is the amount of the fuel generating member for each unit. You may make it the structure (7th structure) set to the length according to.
上記第1〜第7のいずれかの構成の燃料発生装置において、複数の前記ユニットと前記ガス流出口との間に設けられるガス攪拌部とを備える構成(第8の構成)にしてもよい。 The fuel generation device having any one of the first to seventh configurations may include a gas stirrer provided between the plurality of units and the gas outlet (eighth configuration).
上記第1〜第8のいずれかの構成の燃料発生装置において、前記ガス流入口と複数の前記ユニットとの間に設けられる逆止弁を備える構成(第9の構成)にしてもよい。 The fuel generator having any one of the first to eighth configurations may include a check valve (9th configuration) provided with a check valve provided between the gas inlet and the plurality of units.
上記目的を達成するために本発明に係る燃料電池システムは、上記いずれかの構成の燃料発生装置と、前記燃料発生装置から供給される燃料ガスに用いて発電を行う燃料電池装置とを備える構成とする。 In order to achieve the above object, a fuel cell system according to the present invention includes a fuel generator having any one of the above-described configurations and a fuel cell device that generates electric power using fuel gas supplied from the fuel generator. And
また、上記の構成の燃料電池システムが、前記燃料電池装置の発電電力を平滑化する平滑部を備えてもよい。 Moreover, the fuel cell system having the above-described configuration may include a smoothing unit that smoothes the generated power of the fuel cell device.
本発明に係る燃料発生装置によると、排気バルブを第1の開度にし吸気バルブを第3の開度にしたユニットにおいては、ユニットへのガスの流入が抑制され、ユニットからのガスの排出が可能となる。また、本発明に係る燃料発生装置によると、排気バルブを第2の開度にし吸気バルブを第4の開度にしたユニットにおいては、ユニットへのガスの流入が可能となり、ユニットからのガスの排出が抑制されるので、収容部の平均圧力が上昇し、収容部内の全体にガスが行き渡り燃料発生部材との反応が確実に行われる。そして、ユニットそれぞれにおいて、排気バルブの開度が、第1の開度と、第2の開度とを含めて周期的に変化し、ユニット毎に、排気バルブを第1の開度にする期間をずらしているので、ユニット毎にガスの排出期間がずれた状態で、各ユニットにおいて、流入したガスと燃料発生部材との確実な反応と、当該反応によって生成されたガスの排出とが繰り返される。これにより、圧力損失の小さい収容部に集中してガスが流れることを防止することができる。すなわち、圧力損失の大きい収容部が有効に活用されるので、燃料ガスの発生量が多くなり、圧力損失の小さい収容部が集中して劣化せず、燃料発生装置の耐久性が高くなる。 According to the fuel generator of the present invention, in the unit in which the exhaust valve is set to the first opening and the intake valve is set to the third opening, the inflow of gas to the unit is suppressed, and the gas is discharged from the unit. It becomes possible. Further, according to the fuel generator of the present invention, in the unit in which the exhaust valve is set to the second opening and the intake valve is set to the fourth opening, the gas can flow into the unit. Since the discharge is suppressed, the average pressure in the housing portion rises, the gas spreads throughout the housing portion, and the reaction with the fuel generating member is reliably performed. In each unit, the opening degree of the exhaust valve periodically changes including the first opening degree and the second opening degree, and the unit sets the exhaust valve to the first opening degree for each unit. Therefore, in each unit, the reliable reaction between the gas flowing in and the fuel generating member and the discharge of the gas generated by the reaction are repeated in a state where the discharge period of the gas is shifted for each unit. . Thereby, it can prevent that gas concentrates on the accommodating part with small pressure loss, and flows. That is, since the accommodating portion having a large pressure loss is effectively utilized, the amount of fuel gas generated increases, the accommodating portions having a small pressure loss do not concentrate and deteriorate, and the durability of the fuel generating device increases.
また、本発明に係る燃料電池システムによると、本発明に係る燃料発生装置を備えているので、燃料発生装置からの燃料ガスの発生量が多くなり燃料電池システムの電池容量が増加する、また、燃料発生装置の耐久性が高くなり燃料電池システムの耐久性も高くなる。 Further, according to the fuel cell system according to the present invention, since the fuel generating device according to the present invention is provided, the amount of fuel gas generated from the fuel generating device increases, and the battery capacity of the fuel cell system increases. The durability of the fuel generator is increased and the durability of the fuel cell system is also increased.
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.
<第1実施形態>
本発明の第1実施形態に係る2次電池型燃料電池システムの概略構成を図1に示す。本実施形態に係る2次電池型燃料電池システムは、燃料発生部材(図1において不図示)を具備する燃料発生装置1と、燃料電池部2と、燃料電池部2を加熱するヒーター3と、燃料電池部2及びヒーター3を収容する容器4と、燃料発生装置1と燃料電池部2の間でガスを循環させるための配管5と、燃料発生装置1と燃料電池部2の間でガスを強制的に循環させるポンプ6と、断熱容器7と、燃料電池部2の空気極2Cに空気を供給するための配管8と、燃料電池部2の空気極2Cから空気を排出するための配管9と、システム全体を制御するシステムコントローラ10とを備えている。断熱容器7は、燃料発生装置1と、容器4と、配管5、8、及び9それぞれの一部とを収容している。
<First Embodiment>
FIG. 1 shows a schematic configuration of a secondary battery type fuel cell system according to the first embodiment of the present invention. The secondary battery type fuel cell system according to the present embodiment includes a
なお、図が煩雑になることを防ぐため、電力を伝送する電力ラインや制御信号を伝送する制御ラインなどの図示は省略している。必要に応じて、燃料発生装置1の周辺にヒーターを設けてもよい。また、必要に応じて、燃料発生装置1や燃料電池部2の周辺に温度センサ等を設けてもよい。また、ポンプ6の代わりに、例えばコンプレッサ、ファン、ブロアなどの他の循環器を用いてもよい。
In addition, in order to prevent the figure from becoming complicated, illustration of a power line for transmitting power and a control line for transmitting control signals is omitted. A heater may be provided around the
燃料発生装置1が具備する燃料発生部材としては、例えば、金属を母材として、その表面に金属または金属酸化物が添加されており、酸化性ガス(例えば水蒸気)との酸化反応によって燃料ガス(例えば水素)を発生し、還元性ガス(例えば水素)との還元反応により再生可能なものを用いることができる。母材の金属としては例えば、Ni、Fe、Pd、V、Mgやこれらを基材とする合金が挙げられ、特にFeは安価で、加工も容易なので好ましい。また、添加される金属としては、Al、Rd、Pd、Cr、Ni、Cu、Co、V、Moが挙げられ、添加される金属酸化物としてはSiO2、TiO2が挙げられる。ただし、母材となる金属と、添加される金属は同一の材料ではない。なお、本実施形態においては、燃料発生装置1が具備する燃料発生部材として、Feを主体とする燃料発生部材を用いる。
As the fuel generating member included in the
Feを主体とする燃料発生部材は、例えば、下記の(1)式に示す酸化反応により、酸化性ガスである水蒸気を消費して燃料ガス(還元性ガス)である水素を生成することができる。
4H2O+3Fe→4H2+Fe3O4 …(1)
The fuel generating member mainly composed of Fe can generate hydrogen as a fuel gas (reducing gas) by consuming water vapor as an oxidizing gas, for example, by an oxidation reaction represented by the following formula (1). .
4H 2 O + 3Fe → 4H 2 + Fe 3 O 4 (1)
上記の(1)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の残量が減っていくが、上記の(1)式の逆反応すなわち下記の(2)式に示す還元反応により、燃料発生部材を再生することができる。なお、上記の(1)式に示す鉄の酸化反応及び下記の(2)式の還元反応は600℃未満の低い温度で行うこともできる。
4H2+Fe3O4→3Fe+4H2O …(2)
When the oxidation reaction of iron shown in the above formula (1) proceeds, the change from iron to iron oxide proceeds and the remaining amount of iron decreases, but the reverse reaction of the above formula (1), that is, the following (2 The fuel generating member can be regenerated by the reductive reaction shown in the formula. The iron oxidation reaction shown in the above formula (1) and the reduction reaction in the following formula (2) can also be performed at a low temperature of less than 600 ° C.
4H 2 + Fe 3 O 4 → 3Fe + 4H 2 O (2)
燃料発生部材においては、その反応性を上げるために単位体積当りの表面積を大きくすることが望ましい。燃料発生部材の単位体積当りの表面積を増加させる方策としては、例えば、燃料発生部材の主体を微粒子化し、その微粒子化したものを成型すればよい。微粒子化の方法は例えばボールミル等を用いた粉砕によって粒子を砕く方法が挙げられる。さらに、機械的な手法などにより微粒子にクラックを発生させることで微粒子の表面積をより一層増加させてもよく、酸処理、アルカリ処理、ブラスト加工などによって微粒子の表面を荒らして微粒子の表面積をより一層増加させてもよい。 In the fuel generating member, it is desirable to increase the surface area per unit volume in order to increase the reactivity. As a measure for increasing the surface area per unit volume of the fuel generating member, for example, the main body of the fuel generating member may be made into fine particles and the fine particles may be molded. Examples of the fine particles include a method of crushing particles by crushing using a ball mill or the like. Further, the surface area of the fine particles may be further increased by generating cracks in the fine particles by a mechanical method or the like, and the surface area of the fine particles is further increased by roughening the surface of the fine particles by acid treatment, alkali treatment, blasting, etc. It may be increased.
燃料発生部材としては、例えば、微粒子をペレット状の粒に形成してこの粒を多数空間内に埋める形態であってもよく、微粒子をガスが通過する程度の空隙を残して固めたものであってもよい。 The fuel generating member may be, for example, a form in which fine particles are formed into pellet-like particles and a large number of these particles are filled in the space, and the fine particles are solidified with a space that allows gas to pass through. May be.
燃料電池部2は、図1に示す通り、電解質膜2Aの両面に燃料極2Bと酸化剤極である空気極2Cを接合したMEA構造(膜・電極接合体:Membrane Electrode Assembly)である。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 shown in FIG. 1, the
電解質膜2Aの材料としては、例えば、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を用いることができ、また例えば、ナフィオン(デュポン社の商標)、カチオン導電性ポリマー、アニオン導電性ポリマー等の固体高分子電解質を用いることができるが、これらに限定されることなく、水素イオンを通すものや酸素イオンを通すもの、また、水酸化物イオンを通すもの等、燃料電池の電解質としての特性を満たすものであればよい。なお、本実施形態においては、電解質膜2Aとして、酸素イオン又は水酸化物イオンを通す電解質、例えば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を用いる。
As a material of the
電解質膜2Aは、固体酸化物電解質の場合であれば、電気化学蒸着法(CVD−EVD法;Chemical Vapor Deposition - Electrochemical Vapor Deposition)等を用いて形成することができ、固体高分子電解の場合であれば、塗布法等を用いて形成することができる。
In the case of a solid oxide electrolyte, the
燃料極2B、空気極2Cはそれぞれ、例えば、電解質膜2Aに接する触媒層と、その触媒層に積層された拡散電極とからなる構成にすることができる。触媒層としては、例えば白金黒或いは白金合金をカーボンブラックに担持させたもの等を用いることができる。また、燃料極2Bの拡散電極の材料としては、例えばカーボンペーパ、Ni−Fe系サーメットやNi−YSZ系サーメット等を用いることができる。また、空気極2Cの拡散電極の材料としては、例えばカーボンペーパ、La−Mn−O系化合物やLa−Co−Ce系化合物等を用いることができる。燃料極2B、空気極2Cはそれぞれ、例えば蒸着法等を用いて形成することができる。
Each of the
以下の説明では、燃料ガスとして水素を用いた場合について説明する。 In the following description, a case where hydrogen is used as the fuel gas will be described.
本実施形態に係る2次電池型燃料電池システムの発電時に燃料電池部2はシステムコントローラ10の制御によって外部負荷(不図示)に電気的に接続される。燃料電池部2では、本実施形態に係る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(3)式の反応が起こる。
H2+O2-→H2O+2e- …(3)
During power generation of the secondary battery type fuel cell system according to the present embodiment, the
H 2 + O 2− → H 2 O + 2e − (3)
上記の(3)式の反応によって生成された電子は、外部負荷(不図示)を通って、空気極2Cに到達し、空気極2Cにおいて下記の(4)式の反応が起こる。
1/2O2+2e-→O2- …(4)
The electrons generated by the reaction of the above formula (3) pass through an external load (not shown) and reach the air electrode 2C, and the reaction of the following formula (4) occurs in the air electrode 2C.
1 / 2O 2 + 2e − → O 2− (4)
そして、上記の(4)式の反応によって生成された酸素イオンは、電解質膜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、燃料電池部2が発電動作を行うことになる。また、上記の(3)式から分かるように、本実施形態に係る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 (4) Formula reaches | attains the
上記の(3)式及び(4)式より、本実施形態に係る2次電池型燃料電池システムの発電動作時における燃料電池部2での反応は下記の(5)式の通りになる。
H2+1/2O2→H2O …(5)
From the above equations (3) and (4), the reaction in the
H 2 + 1 / 2O 2 → H 2 O (5)
一方、燃料発生装置1が具備する燃料発生部材は、上記の(1)式に示す酸化反応により、本実施形態に係る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。
On the other hand, the fuel generating member included in the
上記の(1)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(2)式に示す還元反応により、燃料発生装置1が具備する燃料発生部材を再生することができ、本実施形態に係る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 (1) proceeds, the change from iron to iron oxide proceeds and the remaining amount of iron decreases. However, the fuel generation device is reduced by the reduction reaction shown in the above formula (2). 1 can be regenerated, and the secondary battery type fuel cell system according to the present embodiment can be charged.
本実施形態に係る2次電池型燃料電池システムの充電時に燃料電池部2はシステムコントローラ10の制御によって外部電源(不図示)に接続される。燃料電池部2では、本実施形態に係る2次電池型燃料電池システムの充電時に、上記の(5)式の逆反応である下記の(6)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、燃料発生装置1が具備する燃料発生部材では、上記の(2)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。
H2O→H2+1/2O2 …(6)
When the secondary battery type fuel cell system according to the present embodiment is charged, the
H 2 O → H 2 + 1 / 2O 2 (6)
次に、本実施形態における燃料発生装置1の構成を図2に示す。本実施形態における燃料発生装置1は、第1ユニット11と、第2ユニット12と、第3ユニット13とがガス流入口14とガス流出口15との間で並列接続されている構成であって、各ユニットはガス流入口14側からガス流出口15側に向かって吸気バルブ16、収容部17、及び排気バルブ18が順に直列接続されている構成である。そして、収容部17には、燃料発生部材19が収容されている。
Next, the structure of the
収容部17の製造方法例としては、図3(a)に示すように、容器本体20に燃料発生部材ペレット21を充填してから蓋体22を被せ、図3(b)に示すように蓋体22と容器本体20とを溶接等により接続し、図3(c)に示すように3つの容器を溶接等により直列接続する方法を挙げることができる。燃料発生部材ペレット21を充填する形態に限らず、どのような形態の燃料発生部材を収容部17に収容した場合でも、収容部17の圧力損失は1台毎に異なる。このように収容部17の圧力損失が1台毎に異なる理由は、燃料発生部材の量を管理することは容易であるが、収容部17に収容する燃料発生部材の量を同一にしても燃料発生部材の微視的な構造や配置を揃えない限り収容部17の圧力損失は同一にならないためである。
As an example of the manufacturing method of the
本実施形態では、吸気バルブ16及び排気バルブ18に制御式のバルブを用いシステムコントローラ10が吸気バルブ16及び排気バルブ18の開度を次のように制御している。
In this embodiment, control valves are used as the
第1〜第3ユニット11〜13それぞれにおいて、排気バルブ18の開度を全開状態に相当する開度と全閉状態に相当する開度とに交互に切り替え、排気バルブ18を全開状態に相当する開度にするときは吸気バルブ16を全閉状態に相当する開度にし、排気バルブ18を全閉状態に相当する開度にするときは吸気バルブ16を全開状態に相当する開度にし、ユニット毎に、排気バルブ18を全開状態に相当する開度にする期間をずらしている(図4参照)。
In each of the first to third units 11 to 13, the opening of the
すなわち、排気バルブ18を全開状態にして水素を排出する1つのユニットにおいては、吸気バルブ16を全閉状態にしてガスの供給を停止し、残りの2つのユニットにおいては、吸気バルブ16を全開状態にしてガスを充填する。ガスを充填するユニットにおいては、排気バルブ18を全閉状態にしているため、収容部17の平均圧力が上昇し、収容部17内の全体にガスが行き渡り燃料発生部材19との反応が確実に行われる。なお、排気バルブ18が全閉状態から全開状態へ吸気バルブ16が全開状態から全閉状態に切り替わった直後のユニットでは、収容部17の平均圧力が上昇している状態であるため、切り替わりからしばらくの間は、水素の排出が可能になっている。
That is, in one unit that discharges hydrogen with the
そして、排気バルブ18を全開状態にして水素を排出するユニットを図5(a)→図5(b)→図5(c)→図5(a)の順に切り替え、この切り替えサイクルを繰り返すようにする。なお、図5において、矢印の太さはガス流量を示しており、矢印が太いほどガス流量が大きいことを意味している。また、図5において、全開状態のバルブは白塗りとし、全閉状態のバルブは黒塗りとしている。
Then, the unit for discharging hydrogen with the
排気バルブ18の状態の切り替わり周期は、燃料電池システムの定格出力や燃料発生部材19の量などに応じて設定すればよい。通常は数秒〜十数秒の範囲内での設定が想定されるが、場合によっては数分単位の周期とする場合も考えられる。なお、本実施形態では、排気バルブ18を全開状態に相当する開度にする期間が、全てのユニットで同一の長さであり、且つ、異なるユニット間で重複しないようにしている。
The cycle of switching the state of the
上述した吸気バルブ16及び排気バルブ18の開度制御により、燃料発生装置1のガス流出口15から燃料発生装置1の外部(燃料電池部2のガス流入側)に供給される水素量は図6に示すようになる。なお、図6では、燃料発生装置1のガス流出口15から燃料発生装置1の外部(燃料電池部2のガス流入側)に供給される水素量を実線で示し、各ユニットから排出される水素量を破線で示している。
By controlling the opening degree of the
本実施形態では、図6に示すようにユニット毎に水素の排出期間がずれた状態で、各ユニットにおいて、流入したガスと燃料発生部材との確実な反応と、当該反応によって生成されたガスの排出とが繰り返される。これにより、圧力損失の小さい収容部17に集中してガスが流れることを防止することができる。すなわち、圧力損失の大きい収容部17が有効に活用されるので、燃料ガスの発生量が多くなり、圧力損失の小さい収容部17が集中して劣化せず、燃料発生装置1の耐久性が高くなる。
In this embodiment, as shown in FIG. 6, in each unit, the hydrogen discharge period is shifted, and in each unit, the reliable reaction between the gas flowing in and the fuel generating member and the gas generated by the reaction are changed. The discharge is repeated. Thereby, it can prevent that gas concentrates on the
また、本実施形態では、燃料発生装置1が第1所定量(最低保証量)V1以上の水素を常時(ただし、燃料発生部材19の酸化が所定の割合以上に進んだ場合を除く)発生させることができるので、燃料発生装置1は、第1所定量(最低保証量)V1以下の水素を必要とする燃料電池部2の発電に対応することができる。
Further, in the present embodiment, the
<第2実施形態>
本発明の第2実施形態に係る2次電池型燃料電池システムの概略構成は、第1実施形態に係る2次電池型燃料電池システムの概略構成と同じく図1に示す構成である。また、本実施形態における燃料発生装置1の構成も第1実施形態における燃料発生装置1の構成と同じく図2に示す構成である。
Second Embodiment
The schematic configuration of the secondary battery type fuel cell system according to the second embodiment of the present invention is the same as the schematic configuration of the secondary battery type fuel cell system according to the first embodiment shown in FIG. Moreover, the structure of the
本実施形態では、第1実施形態とは異なり、排気バルブ18を全開状態に相当する開度にする期間が、異なるユニット間で一部重複するようにしており(図7参照)、結果的に排気バルブ18の状態の切り替わり周期が第1実施形態に比べて短くなっている。これにより、複数のユニットから水素が排出される期間が長くなり、結果的に燃料発生装置1が第1実施形態での最低保証量V1よりも大きい第2所定量(最低保証量)V2以上の水素を常時(ただし、燃料発生部材19の酸化が所定の割合以上に進んだ場合を除く)発生させることができる(図8参照)。これにより、燃料電池部2の発電電力を第1実施形態に比べて大きくすることができる。
In the present embodiment, unlike the first embodiment, the period of opening the
排気バルブ18を全開状態に相当する開度にする期間の異なるユニット間での重複期間は、システムコントローラ10が外部からの指示等に基づいて判断した需要電力に応じて長さが調整されることが望ましい。つまり、需要電力が大きい場合は重複期間を長くし、需要電力が小さい場合は重複期間を短くする又は第1実施形態のように零にする。なお、重複期間を短くする又は第1実施形態のように零にする場合は、排気バルブ18の状態の切り替わり周期が長くなるため、燃料発生装置1の連続使用時間を増やすことができる。
The length of the overlap period between units having different opening periods corresponding to the fully open state of the
<第3実施形態>
本発明の第3実施形態に係る2次電池型燃料電池システムの概略構成は、第1実施形態に係る2次電池型燃料電池システムの概略構成と同じく図1に示す構成である。また、本実施形態における燃料発生装置1の構成は、図9に示すように、第2ユニット12の収容部17に収容されている燃料発生部材19の量が第1ユニット11の収容部17に収容されている燃料発生部材19の量よりも多く、第1ユニット11の収容部17に収容されている燃料発生部材19の量が第3ユニット13の収容部17に収容されている燃料発生部材19の量よりも多い点で、各ユニットでの燃料発生部材19の量が等しい第1実施形態と異なっている。
<Third Embodiment>
The schematic configuration of the secondary battery type fuel cell system according to the third embodiment of the present invention is the same as the schematic configuration of the secondary battery type fuel cell system according to the first embodiment shown in FIG. Further, as shown in FIG. 9, the configuration of the
上述した通り、本実施形態では燃料発生部材19の量がユニット毎で異なっているため、第1実施形態や第2実施形態と同じように排気バルブ18を全開状態に相当する開度にする期間の長さを全てのユニットで同じにすると、各ユニットから排出される水素の量が燃料発生部材19の量に依存してしまい、燃料発生装置1から排出される水素の量が大きく変動してしまう。
As described above, in the present embodiment, the amount of the
そこで、本実施形態では、システムコントローラ10が、各ユニットの収容部17に収容されている燃料発生部材19の量を予め記憶しておき、収容部17に収容されている燃料発生部材19の量に応じて、排気バルブ18を全開状態に相当する開度にする期間の長さを調整する。具体的には、収容部17に収容されている燃料発生部材19の量が最も多い第2ユニット12の排気バルブ18を全開状態に相当する開度にする期間を最も長くし、収容部17に収容されている燃料発生部材19の量が最も少ない第3ユニット13の排気バルブ18を全開状態に相当する開度にする期間を最も短くする(図10参照)。
Therefore, in this embodiment, the
すなわち、収容部17に収容されている燃料発生部材19の量が少ないユニットについては、排気バルブ18を全閉状態に相当する開度にする期間を長くして長時間ガスを充填することで収容部17内の平均圧力を高くし、且つ、排気バルブ18を全開状態に相当する開度にする期間を短くしてガスの排出時間を短くする。これにより、収容部17に収容されている燃料発生部材19の量が少ないユニットからは大流量のガスが短時間排出される。逆に、収容部17に収容されている燃料発生部材19の量が多いユニットについては、排気バルブ18を全閉状態に相当する開度にする期間を短くし、且つ、排気バルブ18を全開状態に相当する開度にする期間を長くする。これにより、収容部17に収容されている燃料発生部材19の量が多いユニットからは小流量のガスが長時間排出される。
That is, a unit with a small amount of the
上記のような排気バルブ18を全開状態に相当する開度にする期間の長さ調整により、各ユニットの収容部17に収容されている燃料発生部材19の量が異なる場合であっても、燃料発生装置1から排出される水素の量の変動を小さくすることができる(図11参照)。これにより、燃料発生装置1から排出される水素の最低保証量V3を大きくすることができる。
Even if the amount of the
<第4実施形態>
本発明の第4実施形態に係る2次電池型燃料電池システムの概略構成は、第1実施形態に係る2次電池型燃料電池システムの概略構成と同じく図1に示す構成である。また、本実施形態における燃料発生装置1の構成は、図12に示すように、第1実施形態で用いた燃料発生装置1にガスを攪拌する攪拌部23を追加した構成である。攪拌部23は、各ユニットとガス流出口15との間に設けられる。これにより、各ユニットから攪拌部23に供給される水素量の変動を攪拌部23によって吸収することができるので、ガス流出口15から燃料発生装置1の外部(燃料電池部2のガス流入側)に供給される水素量の変動を小さくすることができる(図13参照)。したがって、燃料発生装置1から排出される水素の最低保証量V4を第1実施形態での最低保証量V1よりも大きくすることができる。なお、図13では、本実施形態での燃料発生装置1のガス流出口15から燃料発生装置1の外部(燃料電池部2のガス流入側)に供給される水素量を実線で示し、第1実施形態でのガス流出口15から燃料発生装置1の外部(燃料電池部2のガス流入側)に供給される水素量を破線で示している。
<Fourth embodiment>
The schematic configuration of the secondary battery type fuel cell system according to the fourth embodiment of the present invention is the same as the schematic configuration of the secondary battery type fuel cell system according to the first embodiment shown in FIG. Moreover, the structure of the
本実施形態の吸気バルブ16及び排気バルブ18の開度制御は、第1実施形態の吸気バルブ16及び排気バルブ18の開度制御と同様である。
The opening control of the
ここで、攪拌部23の一構成例を図14に示す。図14ではガスの流れを矢印で模式的に示している。図14に示す構成例では攪拌部23は、ガス流入口24及びガス流出口25が設けられている拡大室26によって構成されている。
Here, one structural example of the stirring
拡大室26の流路断面積(ガス流入口24に流入するガスの進行方向に垂直な拡大室26の断面の面積)は、ガス流入口24の流路断面積(ガス流入口24に流入するガスの進行方向に垂直なガス流入口24の断面の面積)及びガス流出口25の流路断面積(ガス流出口25から流出するガスの進行方向に垂直なガス流出口25の断面の面積)のそれぞれよりも大きい。
The cross-sectional area of the expansion chamber 26 (the area of the cross section of the
このような流路断面積の差により、拡大室26内のガス圧力は、配管5内のガス圧力より低くなり、拡大室26内でガスは四方に分散して攪拌される。
Due to the difference in the cross-sectional area of the flow path, the gas pressure in the
なお、攪拌部23の代わりに、図15に示すように、燃料電池部2の発電電力を平滑化する平滑部27を設けてもよい。この場合、燃料発生装置1は図2に示す構成になるので、燃料発生装置1のガス流出口18から燃料発生装置1の外部(燃料電池部2のガス流入側)に供給される水素量の変動は小さくならないが、当該変動を小さくした場合と同様に、2次電池型燃料電池システムの出力電圧を安定化することができる。
Instead of the stirring
平滑部27の一例としては、燃料発生装置1のガス流出口15から燃料発生装置1の外部(燃料電池部2のガス流入側)に供給される水素量の変動周波数よりも低い遮断周波数のローパスフィルタを挙げることができる。
As an example of the smoothing unit 27, a low-pass having a cutoff frequency lower than the fluctuation frequency of the amount of hydrogen supplied from the
また、本発明に係る2次電池型燃料電池システムに攪拌部23と平滑部27をともに設けることも可能である。この場合、2次電池型燃料電池システムの出力電圧をより一層安定化することができる。
Moreover, it is also possible to provide both the stirring
<第5実施形態>
本発明の第5実施形態に係る2次電池型燃料電池システムの概略構成は、第1実施形態に係る2次電池型燃料電池システムの概略構成と同じく図1に示す構成である。また、本実施形態における燃料発生装置1の構成も第1実施形態における燃料発生装置1の構成と同じく図2に示す構成である。
<Fifth Embodiment>
The schematic configuration of the secondary battery type fuel cell system according to the fifth embodiment of the present invention is the same as the schematic configuration of the secondary battery type fuel cell system according to the first embodiment shown in FIG. Moreover, the structure of the
本実施形態では、第1実施形態とは異なり、排気バルブ18の状態を全閉状態から全開状態に切り替える際に、瞬時に切り替えずに開度を徐々に大きくしている(図16参照)。これにより、収容部17に溜まっている圧力を徐々に開放することができるので、排気バルブ18の状態を全閉状態から全開状態に切り替えた直後のユニットから排出される水素量のオーバーシュートを抑えることができる(図17参照)。その結果、燃料発生装置1のガス流出口18から燃料発生装置1の外部(燃料電池部2のガス流入側)に供給される水素量の変動を小さくすることができる。なお、図17では、燃料発生装置1のガス流出口15から燃料発生装置1の外部(燃料電池部2のガス流入側)に供給される水素量を実線で示し、各ユニットから排出される水素量を破線で示している。
In the present embodiment, unlike the first embodiment, when the state of the
各ユニットにおける吸気バルブ16の開度制御は、図16に示すように、各ユニットにおいて排気バルブ18の開度制御の反転制御とし、吸気バルブ16の状態を全開状態から全閉状態に切り替える際に、瞬時に切り替えずに開度を徐々に小さくしてもよく、図4(d)〜(f)と同様に吸気バルブ16の状態を全開状態から全閉状態に切り替える際に瞬時に切り替えるようにしてもよい。
As shown in FIG. 16, the opening control of the
<第6実施形態>
本発明の第6実施形態に係る2次電池型燃料電池システムの概略構成は、第1実施形態に係る2次電池型燃料電池システムの概略構成と同じく図1に示す構成である。また、本実施形態における燃料発生装置1の構成も第1実施形態における燃料発生装置1の構成と同じく図2に示す構成である。
<Sixth Embodiment>
The schematic configuration of the secondary battery type fuel cell system according to the sixth embodiment of the present invention is the same as the schematic configuration of the secondary battery type fuel cell system according to the first embodiment shown in FIG. Moreover, the structure of the
需要電力が小さいときは、燃料発生装置1から排出される水素の最低保証量を少なくしておくことが望ましい。需要電力が小さいときに燃料発生装置1から排出される水素の最低保証量を少なくする方法としては、需要電力が小さいときにポンプ6の出力を下げ、燃料発生装置1に供給されるガスの量を減らす方法が考えられる。しかしながら、ポンプ6は需要電力が通常値であるときに必要な出力に最適化されており、ポンプ6の出力を下げると、ポンプ6の効率が低下するという問題がある。また、ポンプ6の出力を頻繁に変化させると、ポンプ6の寿命が短くなるという問題がある。
When the demand power is small, it is desirable to reduce the minimum guaranteed amount of hydrogen discharged from the
そこで、本実施形態では、ポンプ6の出力は一定に保ったまま、需要電力が小さいときに燃料発生装置1から排出される水素の量を抑制する。具体的には、各ユニットにおいて、排気バルブ18の状態が全開状態である期間と全閉状態である期間との比率は一定に保ったまま、需要電力が小さい場合は排気バルブ18の状態の切り替わり周期(例えば図16に示す期間T)を長くする。この場合、収容部17内の平均圧力が上昇する期間が長くなり、ガスと燃料発生部材19との反応はより一層促進されるため、排気バルブ18の状態を全閉状態から全開状態に切り替える際に、瞬時に切り替えると、燃料発生装置1から排出される水素の量が急激に増加してしまう。したがって、第5実施形態と同様に、排気バルブ18の状態を全閉状態から全開状態に切り替える際には開度を徐々に大きくすることが望ましい。
Therefore, in the present embodiment, the amount of hydrogen discharged from the
また、需要電力が小さい場合に排気バルブ18の状態の切り替わり周期(例えば図16に示す期間T)を長くする代わりに、需要電力が小さい場合に排気バルブ18の状態が全開状態である期間を排気バルブ18の状態が半開状態である期間に変更(図18参照)。図18に示す排気バルブ18の開度制御では、需要電力が急に増加した場合に、排気バルブ18の状態が半開状態である期間を排気バルブ18の状態が全開状態である期間に戻すことで、燃料発生装置1から排出される水素の量を容易に増加させることができる。なお、半開状態の開度は固定されていてもよく、変更可能であって需要電力が小さいほど小さくなるようにしてもよい。
Further, instead of lengthening the switching cycle of the state of the
<その他>
上述した各実施形態においては、燃料発生装置1の吸気バルブ16と排気バルブ18の両方を全閉状態にすることで、メンテナンス時に特定のユニットを停止状態にすることも可能である。そして、特定のユニットを停止状態にする際に、2次電池型燃料電池システム全体を停止させずに、残りのユニットのみを用いて2次電池型燃料電池システムの運転を継続することが可能である。
<Others>
In each embodiment mentioned above, it is also possible to make a specific unit into a stop state at the time of a maintenance by making both the
また、上述した各実施形態で用いる燃料発生装置1に逆止弁を追加してもよい。第1実施形態で用いた燃料発生装置1に逆止弁28を追加した構成を図19及び図20に示す。逆止弁28は、燃料発生装置1のガス流入口14と各ユニットとの間に設けられる。逆止弁28を設けることで、燃料発生装置1のガス流入口14から燃料電池部2のガス流出側にガスが逆流することを防止することができる。したがって、排気バルブ18の開度が全閉状態に相当する開度または半開状態に相当する開度であるときの収容部17の平均圧力が確実にかつ迅速に上昇する。これにより、燃料ガスの発生量をより一層多くすることができる。
Moreover, you may add a non-return valve to the
2次電池型燃料電池システムでは、システムの発電動作時とシステムの充電動作時とにおいて、ガスと燃料発生部材29との反応速度や必要なガス流量などが異なる。したがって、システムコントローラ10が、システムの発電動作時とシステムの充電動作時とで吸気バルブ16及び排気バルブ18の開度制御の内容を変更し、システムの発電動作時とシステムの充電動作時とのそれぞれにおいて最適な開度制御が行われることが望ましい。
In the secondary battery type fuel cell system, the reaction rate between the gas and the fuel generating member 29, the required gas flow rate, and the like differ between the power generation operation of the system and the charging operation of the system. Therefore, the
上述した各実施形態においては、ユニットの個数を3個にしたが、ユニットの個数は3個に限定されない。また、ユニットを複数のグループに分け、同一のグループでは吸気バルブ16及び排気バルブ18の開度制御の内容を共通にしてもよい。例えば、図21に示すように6個のユニット11〜13及び101〜103を設け、ユニット11及び101を第1グループとし、ユニット12及び102を第2グループとし、ユニット13及び103を第3グループとすればよい。
In each embodiment described above, the number of units is three, but the number of units is not limited to three. Further, the units may be divided into a plurality of groups, and the contents of opening control of the
上述した各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、燃料発生部材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の酸化剤極である空気極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材1に伝搬する流路を設ければよい。また、上述した各実施形態では、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)が燃料発生部材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 each of the embodiments described above, a solid oxide electrolyte is used as the
また、上述した各実施形態では、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。
Moreover, in each embodiment mentioned above, although the fuel gas of the
また、上述した各実施形態では、酸化剤ガスに空気を用いているが、空気以外の酸化剤ガスを用いても構わない。 Moreover, in each embodiment mentioned above, although air is used for oxidant gas, you may use oxidant gas other than air.
また、上述した各実施形態や変形例は矛盾のない限り組み合わせて実施することができる。例えば、或る実施形態の一部分(例えば排気バルブ18の状態)のみを他の実施形態の一部分(例えば排気バルブ18の状態)と置換すること等も可能である。 Moreover, each embodiment and modification which were mentioned above can be implemented in combination as long as there is no contradiction. For example, it is possible to replace only a part of one embodiment (for example, the state of the exhaust valve 18) with a part of another embodiment (for example, the state of the exhaust valve 18).
また、上述した各実施形態では、排気バルブ18を2つの状態で切り替えたが、3つ以上の状態で切り替えても構わない。
Moreover, in each embodiment mentioned above, although the
1 燃料発生装置
2 燃料電池部
2A 電解質膜
2B 燃料極
2C 空気極
3 ヒーター
4 容器
5、8、9 配管
6 ポンプ
7 断熱容器
10 システムコントローラ
11 第1ユニット
12 第2ユニット
13 第3ユニット
14、24 ガス流入口
15、25 ガス流出口
16 吸気バルブ
17 収容部
18 排気バルブ
19 水素発生部材
20 容器本体
21 蓋体
22 燃料発生部材ペレット
23 攪拌部
26 拡大室
27 平滑部
28 逆止弁
101〜103 ユニット
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記酸化性ガスが外部から供給されるガス流入口と、
前記燃料ガスを外部に供給するガス流出口と、
前記酸化性ガスとの酸化反応により前記燃料ガスを発生する燃料発生部材と、
前記ガス流入口と前記ガス流出口との間に設けられ前記燃料発生部材を収容する収容部と、
前記ガス流入口と前記収容部との間に設けられる吸気バルブと、
前記収容部と前記ガス流出口との間に設けられる排気バルブとを備え、
前記吸気バルブ、前記収容部、及び前記排気バルブによって構成されるユニットを複数備え、複数の前記ユニットを並列接続し、
前記ユニットそれぞれにおいて、前記排気バルブの開度が、第1の開度と、前記第1の開度より小さい第2の開度とを含めて周期的に変化し、前記排気バルブを第1の開度にするときは前記吸気バルブを第3の開度にし、前記排気バルブを前記第2の開度にするときは前記吸気バルブを前記第3の開度より大きい第4の開度にし、
前記ユニット毎に、前記排気バルブを第1の開度にする期間をずらすことを特徴とする燃料発生装置。 A fuel generator for generating a fuel gas which is a reducing gas by an oxidation reaction with an oxidizing gas,
A gas inlet through which the oxidizing gas is supplied from the outside;
A gas outlet for supplying the fuel gas to the outside;
A fuel generating member that generates the fuel gas by an oxidation reaction with the oxidizing gas;
An accommodating portion that is provided between the gas inlet and the gas outlet and accommodates the fuel generating member;
An intake valve provided between the gas inlet and the accommodating portion;
An exhaust valve provided between the housing portion and the gas outlet,
Comprising a plurality of units constituted by the intake valve, the accommodating portion, and the exhaust valve, and connecting the plurality of units in parallel;
In each of the units, the opening degree of the exhaust valve periodically changes including a first opening degree and a second opening degree smaller than the first opening degree, and the exhaust valve is changed to the first opening degree. When the opening is set, the intake valve is set at a third opening, and when the exhaust valve is set at the second opening, the intake valve is set at a fourth opening larger than the third opening,
The fuel generator according to claim 1, wherein a period during which the exhaust valve is set to the first opening is shifted for each unit.
前記燃料発生装置から供給される燃料ガスに用いて発電を行う燃料電池装置とを備えることを特徴とする燃料電池システム。 The fuel generator according to any one of claims 1 to 9,
A fuel cell system comprising: a fuel cell device that generates electric power using fuel gas supplied from the fuel generator.
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