JP2016012487A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
Description
これによれば、改質用原料中の酸素濃度を酸素濃度センサによって直接検出することができる。
これによれば、酸素濃度センサと比較して一般的に安価かつ信頼性が高いセンサである温度センサを使用して、改質用原料中の酸素濃度を検出することができる。
これによれば、酸素濃度センサと比較して一般的に安価かつ信頼性が高いセンサである温度センサを使用して、改質用原料中の酸素濃度を検出することができる。
これによれば、積極的にリサイクル燃料の流量を制御する機構がない場合であっても、燃料電池の発電出力量または改質用原料の供給量を制御することで、リサイクル燃料の流量を制御することが可能となる。その結果、燃料電池システムにおいて、酸素による脱硫器や改質部の劣化をより適切に抑制することができる。
これによれば、改質用原料中の酸素濃度に応じて、リサイクル燃料の流量を適切に調整することが可能となる。その結果、燃料電池システムにおいて、酸素による脱硫器や改質部の劣化をより適切に抑制することができる。
これによれば、リサイクル燃料の流量を直接かつ適切に調整することが可能となる。その結果、燃料電池システムにおいて、酸素による脱硫器や改質部の劣化をより適切に抑制することができる。
これによれば、リサイクル燃料の流量を直接かつ適切に調整することが可能となる。その結果、燃料電池システムにおいて、酸素による脱硫器や改質部の劣化をより適切に抑制することができる。
以下、本発明による燃料電池システムの第一実施形態について説明する。図1に示すように、燃料電池システムは、発電ユニット10および貯湯槽21を備えている。発電ユニット10は、筐体10a、燃料電池モジュール11、熱交換器12、インバータ装置13、水タンク14、および制御装置15を備えている。
これによれば、改質用原料中の酸素濃度を酸素濃度センサ11a7によって直接検出することができる。
これによれば、リサイクルガス比率を積極的に制御する機構がない場合であっても、燃料電池36の発電出力量または改質用原料の供給量を制御することで、リサイクルガス比率を制御することが可能となる。その結果、燃料電池システムにおいて、酸素による脱硫器11a6や改質部33の劣化をより適切に抑制することができる。
これによれば、改質用原料中の酸素濃度に応じて、リサイクルガス比率を適切に調整することが可能となる。その結果、燃料電池システムにおいて、酸素による脱硫器11a6や改質部33の劣化をより適切に抑制することができる。
上述した第一実施形態の燃料電池システムにおいては、リサイクルガス管39に改質ガス(リサイクルガス)を流通させるためのリサイクル燃料供給装置として、改質用原料供給管11aに圧力調整装置11a4を設けたが、本第二実施形態においては、図5に示すように、リサイクルガス管39に改質ガス(リサイクルガス)を流通させるためのリサイクル燃料供給装置として、二次側の圧力を所定圧力に調整する圧力調整装置11a4と、リサイクルガス管39に設けられリサイクルガスの流量を調整可能である流量制御弁39cと、により構成されるものであってもよい。流量制御弁39cは、例えば電動ニードルバルブで構成されている。制御装置15は、流量制御弁39cを制御してリサイクルガス比率を調整する。
また、流量制御弁39cに代えて、電動の三方弁39dを設けるようにしてもよい。制御装置15は、三方弁39dを制御してリサイクルガス比率を調整する。
本第二実施形態によれば、燃料電池34の発電量や改質用原料の供給量を制御することなく、リサイクルガス比率を直接かつ適切に調整することが可能となる。その結果、燃料電池システムにおいて、酸素による脱硫器11a6や改質部33の劣化をより適切に抑制することができる。
本第二実施形態の第一変形例は、図6に示すように、リサイクルガス管39に改質ガス(リサイクルガス)を流通させるためのリサイクル燃料供給装置として、リサイクルガス管39に設けられリサイクルガスの吐出量を調整可能であるポンプ39eにより構成されたものであってもよい。この場合、圧力調整装置11a4は省略される。制御装置15は、ポンプ39eを制御してリサイクルガスの流量を調整する。
これによれば、燃料電池34の発電量や改質用原料の供給量を制御することなく、リサイクルガスの流量を直接かつ適切に調整することが可能となる。その結果、燃料電池システムにおいて、酸素による脱硫器11a6や改質部33の劣化をより適切に抑制することができる。
上述した第一実施形態の燃料電池システムにおいては、改質用原料に含まれている酸素の状態を検知するための酸素検知装置として、改質用原料供給管11aに酸素濃度センサ11a7を設けたが、本第三実施形態においては、図7に示すように、改質用原料に含まれている酸素の状態を検知するための酸素検知装置として、脱硫器11a6内に設けられ脱硫器11a6内の触媒の温度を検出する第一温度センサ11a6aを採用してもよい。
これによれば、酸素濃度センサと比較して一般的に安価かつ信頼性が高いセンサである温度センサを使用して、改質用原料中の酸素濃度を検出することができる。
上述した第一実施形態の燃料電池システムにおいては、改質用原料に含まれている酸素の状態を検知するための酸素検知装置として、改質用原料供給管11aに酸素濃度センサ11a7を設けたが、本第三実施形態の第一変形例においては、図8に示すように、改質用原料に含まれている酸素の状態を検知するための酸素検知装置として、燃焼触媒装置11a8内に設けられ燃焼触媒装置11a8内の燃焼触媒の温度を検出する第二温度センサ11a8aを採用してもよい。燃焼触媒装置11a8は、改質用原料供給管11aに設けられ改質用原料に含まれる酸素を燃焼触媒にて燃焼して改質用原料を脱硫器11a6に供給するものである。
これによれば、酸素濃度センサと比較して一般的に安価かつ信頼性が高いセンサである温度センサを使用して、改質用原料中の酸素濃度を検出することができる。
また、上述した実施形態の燃料電池システムの燃料電池34は固体酸化物形燃料電池(SOFC)であるが、本発明はこれに限られるものでなく、燃料電池として固体高分子形燃料電池(PEFC)にも適用されるものである。
Claims (8)
- 燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、
改質用原料と改質水とから前記燃料を生成して前記燃料電池に供給する改質部と、
前記改質用原料に含まれる硫黄成分を除去して前記改質部に供給する脱硫器と、
前記改質部から前記燃料電池に前記燃料を供給する燃料供給管と前記脱硫器に前記改質用原料を供給する改質用原料供給管とを接続し、前記燃料の一部をリサイクル燃料として前記脱硫器に戻すリサイクル燃料管と、
前記リサイクル燃料管に前記リサイクル燃料を流通させるためのリサイクル燃料供給装置と、
前記改質用原料に含まれている酸素の状態を検知するための酸素検知装置と、
を備えている燃料電池システム。 - 前記酸素検知装置は、前記改質用原料供給管に設けられ、前記改質用原料供給管を流れる改質用原料中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサである請求項1記載の燃料電池システム。
- 前記酸素検知装置は、前記脱硫器内に設けられ、前記脱硫器内の触媒の温度を検出する第一温度センサである請求項1記載の燃料電池システム。
- 前記改質用原料に含まれる酸素を燃焼触媒にて燃焼して前記脱硫器に供給する燃焼触媒装置をさらに備え、
前記酸素検知装置は、前記燃焼触媒装置内に設けられ、前記燃焼触媒装置内の燃焼触媒の温度を検出する第二温度センサである請求項1記載の燃料電池システム。 - 制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記改質用原料の流量に対する前記リサイクル燃料の流量の比であるリサイクルガス比率が目標リサイクルガス比率となるように、前記燃料電池の発電出力量または前記改質用原料の供給量を制御する請求項1乃至請求項4の何れか一項記載の燃料電池システム。 - 前記制御装置は、前記酸素検知装置によって検知された酸素の状態に基づいて、前記燃料電池の発電出力量または前記改質用原料の供給量を制御する請求項5記載の燃料電池システム。
- 制御装置をさらに備え、
前記リサイクル燃料供給装置は、二次側の圧力を所定圧力に調整する圧力調整装置と、前記リサイクル燃料管に設けられ前記リサイクル燃料の流量を調整可能である流量制御弁と、により構成されており、
前記制御装置は、前記流量制御弁を制御して前記リサイクル燃料の流量を調整する請求項1乃至請求項4の何れか一項記載の燃料電池システム。 - 制御装置をさらに備え、
前記リサイクル燃料供給装置は、前記リサイクル燃料管に設けられ前記リサイクル燃料の吐出流量を調整可能であるポンプにより構成されており、
前記制御装置は、前記ポンプを制御して前記リサイクル燃料の流量を調整する請求項1乃至請求項4の何れか一項記載の燃料電池システム。
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