JP2016192282A - Fuel cell system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve reduction in the apparatus failure probability, and load reduction of apparatus control during steady operation of a fuel cell unit.SOLUTION: A plurality of fuel cell units 2 include a reformer 22 generating fuel gas, a fuel cell 23 of a solid oxide, and a housing 21 for housing the reformer 22 and fuel cell 23. An activation unit 3 is sequentially connected with the plurality of fuel cell units 2 removably, and is used for the startup operation of the fuel cell units 2 connected. At the time of startup operation of the second and subsequent fuel cell units 2, power is supplied to the activation unit 3 or the second and subsequent fuel cell units 2, from a started fuel cell unit 2 that has completed startup operation. After ending startup operation of the fuel cell units 2, the activation unit 3 can be removed therefrom. Consequently, reduction in the apparatus failure probability during steady operation of the fuel cell units 2, and load reduction of apparatus control can be achieved.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system.

従来より、燃料電池を利用して発電を行う様々な燃料電池システムが提案されている。特許文献1の燃料電池システムでは、筐体の内部が、モジュール部と、流体供給部と、電装部とに分割される。モジュール部には、燃料電池モジュールと、燃料電池モジュールを昇温させる燃焼器とが収容される。流体供給部には、燃料ガス供給装置と、酸化剤ガス供給装置と、水供給装置が配置される。電装部には、燃焼電池モジュールで発生した直流電力を変換する電力変換装置と、燃料電池モジュールの発電量を制御する制御装置とが配置される。流体供給部はモジュール部の第1の側面に配置され、電装部はモジュール部の第2の側面に配置される。これにより、流体供給部および電装部が筐体の外壁部を構成するため、流体供給部および電装部の高温化が抑制される。   Conventionally, various fuel cell systems that generate power using fuel cells have been proposed. In the fuel cell system of Patent Document 1, the inside of the housing is divided into a module part, a fluid supply part, and an electrical component part. The module unit accommodates a fuel cell module and a combustor that raises the temperature of the fuel cell module. The fluid supply unit includes a fuel gas supply device, an oxidant gas supply device, and a water supply device. A power converter that converts DC power generated in the combustion cell module and a control device that controls the amount of power generated by the fuel cell module are disposed in the electrical component. The fluid supply unit is disposed on the first side surface of the module unit, and the electrical component unit is disposed on the second side surface of the module unit. Thereby, since a fluid supply part and an electrical equipment part comprise the outer wall part of a housing | casing, the high temperature of a fluid supply part and an electrical equipment part is suppressed.

特許文献2および特許文献3の燃料電池システムでは、水蒸気改質に用いる水の自立運転が図られている。また、特許文献4の燃料電池モジュールでは、熱自立運転が図られている。特許文献5の燃料電池システムでは、水自立運転および熱自立運転の促進が図られている。特許文献6の燃料電池装置では、燃料電池からの排ガスと、燃料電池に供給される酸素含有ガスまたは燃料との間で熱交換を行う熱交換器が設けられ、熱交換後の酸素含有ガスまたは燃料をさらに加熱することにより、発電効率の向上が図られている。   In the fuel cell systems of Patent Document 2 and Patent Document 3, a self-supporting operation of water used for steam reforming is achieved. Further, in the fuel cell module of Patent Document 4, a self-sustained operation is achieved. In the fuel cell system of Patent Document 5, water self-sustained operation and heat self-sustained operation are promoted. In the fuel cell device of Patent Document 6, a heat exchanger that performs heat exchange between the exhaust gas from the fuel cell and the oxygen-containing gas or fuel supplied to the fuel cell is provided, and the oxygen-containing gas after heat exchange or The power generation efficiency is improved by further heating the fuel.

特開2008−235108号公報JP 2008-235108 A 特開2011−210448号公報JP 2011-210448 A 特開2013−222577号公報JP 2013-2222577 A 特開2012−238537号公報JP 2012-238537 A 特開2013−62217号公報JP2013-62217A 特開2014−10895号公報JP 2014-10895 A

ところで、特許文献1の燃料電池システムでは、起動運転の際に燃料電池モジュールの昇温に利用される燃焼器は、筐体内において、切換弁および原燃料分岐通路を介して燃料ガス供給装置に接続される。また、燃焼器は、筐体内において、切換弁および空気分岐通路を介して酸化剤ガス供給装置に接続される。燃料電池システムでは、定常運転時には使用されない当該切換弁や分岐通路も筐体内に保有されている。   By the way, in the fuel cell system of Patent Document 1, the combustor used for raising the temperature of the fuel cell module during start-up operation is connected to the fuel gas supply device via the switching valve and the raw fuel branch passage in the housing. Is done. In addition, the combustor is connected to the oxidant gas supply device through the switching valve and the air branch passage in the housing. In the fuel cell system, the switching valve and the branch passage that are not used during steady operation are also held in the casing.

このように燃料電池システムの保有機器が多いと、故障の発生確率が増大するため、燃料電池システムの稼働率が低下するおそれがある。また、燃料電池システムの定常運転の際に、使用しない保有機器も監視する必要があるため、燃料電池システムの制御負荷が増大するおそれもある。さらには、定常運転時に使用しない保有機器の待機電力等により、燃料電池システムの送電端電力が低下するおそれもある。   As described above, when there are many devices in the fuel cell system, the probability of occurrence of a failure increases, and the operation rate of the fuel cell system may decrease. In addition, when the fuel cell system is in steady operation, it is necessary to monitor owned equipment that is not used, which may increase the control load of the fuel cell system. Furthermore, there is a possibility that the power transmission end power of the fuel cell system may decrease due to standby power of the owned equipment that is not used during steady operation.

上記問題は、上述の他の燃料電池システム等においても同様である。例えば、特許文献2の燃料電池システムでは、定常運転時の水自立運転の実現が図られているが、水自立運転が実現した場合に使用されない水タンクや水を供給するポンプ等の機器が、燃料電池システムに保有されている。このような水タンクやポンプ等をメンテナンスするためには、燃料電池システム全体を停止する必要がある。また、当該ポンプ等が故障すると、燃料電池システム全体が停止することになり、必要に応じて燃料電池システム全体を交換することになる。   The above problem is the same in the other fuel cell systems described above. For example, in the fuel cell system of Patent Document 2, water self-sustained operation during steady operation is achieved, but water tanks and pumps that supply water that are not used when water self-sustained operation is realized include: Held in the fuel cell system. In order to maintain such a water tank or pump, it is necessary to stop the entire fuel cell system. Further, when the pump or the like fails, the entire fuel cell system is stopped, and the entire fuel cell system is replaced as necessary.

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、燃料電池ユニットの定常運転時の機器故障確率の低減、および、機器制御の負荷低減を実現することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to realize a reduction in the probability of equipment failure during steady operation of a fuel cell unit and a reduction in equipment control load.

請求項1に記載の発明は、燃料電池システムであって、原燃料を改質して燃料ガスを生成する改質器と、前記燃料ガスおよび酸化剤ガスを用いて発電を行う固体酸化物形の燃料電池と、前記改質器および前記燃料電池を収容するハウジングとをそれぞれ備える複数の燃料電池ユニットと、前記複数の燃料電池ユニットに着脱自在に順次接続され、接続された燃料電池ユニットの起動運転に利用される起動ユニットとを備え、前記複数の燃料電池ユニットのうち2台目以降の燃料電池ユニットの起動運転時に、起動運転が完了している起動済みの燃料電池ユニットから、前記起動ユニットおよび前記2台目以降の燃料電池ユニットの少なくとも一方に電力が供給される。   The invention according to claim 1 is a fuel cell system, which is a reformer that reforms raw fuel to generate fuel gas, and a solid oxide type that generates power using the fuel gas and oxidant gas. A plurality of fuel cell units each including a fuel cell unit, a reformer and a housing for housing the fuel cell, and a plurality of fuel cell units that are sequentially and detachably connected to each other, and starting the connected fuel cell unit An activation unit used for operation, and the activation unit is started from the activated fuel cell units that have completed the activation operation at the time of the activation operation of the second and subsequent fuel cell units among the plurality of fuel cell units. Power is supplied to at least one of the second and subsequent fuel cell units.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の燃料電池システムであって、前記2台目以降の燃料電池ユニットの起動運転時に、前記起動済みの燃料電池ユニットにて発生する熱を、前記2台目以降の燃料電池ユニットの加熱源として利用する。   Invention of Claim 2 is the fuel cell system of Claim 1, Comprising: The heat | fever which generate | occur | produces in the said started fuel cell unit at the time of start-up operation of the said 2nd unit or later fuel cell unit, This is used as a heating source for the second and subsequent fuel cell units.

請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の燃料電池システムであって、前記起動ユニットが積載される移動用の車両をさらに備える。   A third aspect of the present invention is the fuel cell system according to the first or second aspect, further comprising a moving vehicle on which the activation unit is loaded.

請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の燃料電池システムであって、前記改質器が前記原燃料に水蒸気改質を行い、前記起動ユニットが、水を貯溜するとともに前記水を前記改質器に供給する水供給部と、前記ハウジングの内部の加熱に利用されるエネルギーを供給する加熱用エネルギー供給部と、起動用材料を前記改質器に供給する起動用材料供給部と、のうち少なくとも2つの供給部を備える。   The invention according to claim 4 is the fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, wherein the reformer performs steam reforming on the raw fuel, and the start-up unit stores water. And a water supply unit for supplying the water to the reformer, a heating energy supply unit for supplying energy used for heating the interior of the housing, and an activation for supplying a starting material to the reformer And at least two supply units among the material supply unit.

請求項5に記載の発明は、燃料電池システムであって、原燃料を改質して燃料ガスを生成する改質器と、前記燃料ガスおよび酸化剤ガスを用いて発電を行う固体酸化物形の燃料電池と、前記改質器および前記燃料電池を収容するハウジングとをそれぞれ備える複数の燃料電池ユニットと、前記複数の燃料電池ユニットに着脱自在にそれぞれ接続され、接続された燃料電池ユニットの起動運転にそれぞれ利用される複数の起動ユニットとを備える。   Invention of Claim 5 is a fuel cell system, Comprising: The reformer which reforms raw fuel and produces | generates fuel gas, The solid oxide form which produces electric power using the said fuel gas and oxidant gas A plurality of fuel cell units each comprising a fuel cell, a reformer and a housing for housing the fuel cell, and removably connected to the plurality of fuel cell units, respectively, and activation of the connected fuel cell unit A plurality of activation units each used for driving.

本発明では、燃料電池ユニットの定常運転時の機器故障確率の低減、および、機器制御の負荷低減を実現することができる。   In the present invention, it is possible to reduce the probability of equipment failure during steady operation of the fuel cell unit and to reduce equipment control load.

第1の実施の形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the fuel cell system which concerns on 1st Embodiment. 燃料電池ユニットおよび起動ユニットの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a fuel cell unit and a starting unit. 水供給部と燃料電池ユニットとの接続部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the connection part of a water supply part and a fuel cell unit. 第2の実施の形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the fuel cell system which concerns on 2nd Embodiment.

図1は、本発明の第1の実施の形態に係る燃料電池システム1の構成を示す図である。燃料電池システム1は、複数の燃料電池ユニット2と、1つの起動ユニット3と、1つの車両61とを備える。起動ユニット3は、移動用の車両61の積載部に積載される。以下の説明では、起動ユニット3および車両61をまとめて「起動用車両6」と呼ぶ。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a fuel cell system 1 according to a first embodiment of the present invention. The fuel cell system 1 includes a plurality of fuel cell units 2, one activation unit 3, and one vehicle 61. The activation unit 3 is loaded on the loading unit of the moving vehicle 61. In the following description, the activation unit 3 and the vehicle 61 are collectively referred to as “activation vehicle 6”.

各燃料電池ユニット2は、燃料電池を用いて発電を行う発電ユニットである。起動ユニット3は、複数の燃料電池ユニット2に着脱自在に順次接続され、接続された燃料電池ユニット2の起動運転(いわゆる、コールドスタート)に利用される。燃料電池ユニット2の起動運転とは、燃料電池ユニット2の状態を停止状態から、定常的に発電を行う定常運転状態へと変更することである。   Each fuel cell unit 2 is a power generation unit that generates power using a fuel cell. The starting unit 3 is sequentially connected to the plurality of fuel cell units 2 in a detachable manner, and is used for starting operation (so-called cold start) of the connected fuel cell units 2. The start-up operation of the fuel cell unit 2 means changing the state of the fuel cell unit 2 from a stopped state to a steady operation state in which power generation is constantly performed.

図2は、1つの燃料電池ユニット2、および、当該燃料電池ユニット2に接続された起動ユニット3の構成を示す図である。他の燃料電池ユニット2の構成は、図2に示す燃料電池ユニット2と同様であり、起動ユニット3が接続される場合の接続態様も同様である。図2では、燃料電池ユニット2および起動ユニット3をそれぞれ破線にて囲む。また、図2では、車両61の図示を省略している。   FIG. 2 is a diagram showing a configuration of one fuel cell unit 2 and an activation unit 3 connected to the fuel cell unit 2. The structure of the other fuel cell unit 2 is the same as that of the fuel cell unit 2 shown in FIG. 2, and the connection mode when the start unit 3 is connected is also the same. In FIG. 2, the fuel cell unit 2 and the starting unit 3 are surrounded by broken lines. Moreover, illustration of the vehicle 61 is abbreviate | omitted in FIG.

燃料電池ユニット2は、ハウジング21と、改質器22と、燃料電池23と、昇温部24とを備える。改質器22、燃料電池23および昇温部24は、ハウジング21の内部に収容される。燃料電池ユニット2は、また、不純物除去部41と、第1熱交換器42と、ブロワ43と、第2熱交換器44と、凝縮部45と、水蒸気生成部46と、排ガス燃焼部47と、原燃料供給源48とを備える。燃料電池ユニット2は、さらに、電池ユニット制御部49と、受電部40とを備える。受電部40は、図示省略の外部電源等に接続され、燃料電池ユニット2の各構成に電力を供給する。電池ユニット制御部49は、燃料電池ユニット2の各構成を制御する。   The fuel cell unit 2 includes a housing 21, a reformer 22, a fuel cell 23, and a temperature raising unit 24. The reformer 22, the fuel cell 23 and the temperature raising unit 24 are accommodated in the housing 21. The fuel cell unit 2 also includes an impurity removing unit 41, a first heat exchanger 42, a blower 43, a second heat exchanger 44, a condensing unit 45, a water vapor generating unit 46, and an exhaust gas burning unit 47. And a raw fuel supply source 48. The fuel cell unit 2 further includes a battery unit control unit 49 and a power receiving unit 40. The power receiving unit 40 is connected to an external power source (not shown) and the like, and supplies power to each component of the fuel cell unit 2. The battery unit control unit 49 controls each component of the fuel cell unit 2.

ハウジング21の内面は、断熱材料により形成される。ハウジング21としては、例えば、金属製のコンテナの内面全体を断熱材料により覆ったものが利用される。燃料電池23は、固体酸化物形燃料電池(SOFC:Solid Oxide Fuel Cell)であり、例えば、図示省略の複数のセル(単電池)が積層されたセルスタックである。燃料電池23の負極(アノード)には燃料ガスが供給され、正極(カソード)には酸化剤ガスが供給される。これにより、燃料電池23において電気化学反応が生じ、発電が行われる。燃料電池23における電気化学反応は発熱反応であり、発生した熱は改質器22の加熱等に利用される。燃料電池23による発電は、例えば600度〜1000度の高温下にて行われる。燃料ガスは、例えば水素ガスであり、酸化剤ガスは、例えば酸素ガスである。   The inner surface of the housing 21 is formed of a heat insulating material. As the housing 21, for example, a metal container whose entire inner surface is covered with a heat insulating material is used. The fuel cell 23 is a solid oxide fuel cell (SOFC), and is, for example, a cell stack in which a plurality of cells (unit cells) (not shown) are stacked. Fuel gas is supplied to the negative electrode (anode) of the fuel cell 23, and oxidant gas is supplied to the positive electrode (cathode). As a result, an electrochemical reaction occurs in the fuel cell 23 to generate power. The electrochemical reaction in the fuel cell 23 is an exothermic reaction, and the generated heat is used for heating the reformer 22 or the like. The power generation by the fuel cell 23 is performed at a high temperature of 600 to 1000 degrees, for example. The fuel gas is, for example, hydrogen gas, and the oxidant gas is, for example, oxygen gas.

改質器22は、原燃料を改質して燃料ガスを含む改質ガスを生成する。原燃料としては、例えば、LPガス、都市ガス、天然ガス、灯油、バイオガス、バイオエタノール等が利用される。改質器22では、例えば、水蒸気改質法、部分酸化改質法、自己熱改質法等により原燃料の改質が行われる。図2に示す例では、改質器22により、原燃料であるLPガスが水蒸気改質法により高温下にて改質され、燃料ガスである水素ガスを含む改質ガスが生成される。   The reformer 22 reforms the raw fuel to generate a reformed gas containing a fuel gas. As the raw fuel, for example, LP gas, city gas, natural gas, kerosene, biogas, bioethanol and the like are used. In the reformer 22, the raw fuel is reformed by, for example, a steam reforming method, a partial oxidation reforming method, an autothermal reforming method, or the like. In the example shown in FIG. 2, the reformer 22 reforms the LP gas as the raw fuel at a high temperature by the steam reforming method to generate a reformed gas containing hydrogen gas as the fuel gas.

改質器22は、燃料ガス供給管251により燃料電池23の負極に接続される。改質器22により生成された改質ガスは、燃料ガス供給管251を介して燃料電池23の負極に供給される。燃料電池23の負極から排出されるガスである負極排ガスは、負極排ガス排出管252によりハウジング21外へと排出され、排ガス燃焼部47へと導かれる。負極排ガスには、燃料ガスである水素ガスが燃料電池23における発電に使用されることにより生成される水蒸気、および、燃料電池23における発電に利用されなかった未利用の燃料ガス等が含まれる。   The reformer 22 is connected to the negative electrode of the fuel cell 23 by a fuel gas supply pipe 251. The reformed gas generated by the reformer 22 is supplied to the negative electrode of the fuel cell 23 via the fuel gas supply pipe 251. Negative electrode exhaust gas, which is gas discharged from the negative electrode of the fuel cell 23, is discharged out of the housing 21 through the negative electrode exhaust gas discharge pipe 252 and guided to the exhaust gas combustion unit 47. The negative electrode exhaust gas includes water vapor generated when hydrogen gas, which is a fuel gas, is used for power generation in the fuel cell 23, and unused fuel gas that has not been used for power generation in the fuel cell 23.

改質器22は、原燃料供給管261を介して、ハウジング21外に配置される原燃料供給源48に接続される。原燃料供給管261上には、不純物除去部41および第1熱交換器42が設けられる。不純物除去部41では、原燃料供給源48から改質器22へと供給される原燃料から不純物(例えば、硫黄系不純物)が除去される。第1熱交換器42では、燃料電池23の負極から排出されて負極排ガス排出管252を流れる高温の負極排ガスを利用して、改質器22に供給される原燃料が予備加熱される。   The reformer 22 is connected to a raw fuel supply source 48 disposed outside the housing 21 via a raw fuel supply pipe 261. On the raw fuel supply pipe 261, an impurity removing unit 41 and a first heat exchanger 42 are provided. The impurity removal unit 41 removes impurities (for example, sulfur-based impurities) from the raw fuel supplied from the raw fuel supply source 48 to the reformer 22. In the first heat exchanger 42, the raw fuel supplied to the reformer 22 is preheated using the high temperature negative exhaust gas discharged from the negative electrode of the fuel cell 23 and flowing through the negative exhaust gas exhaust pipe 252.

第1熱交換器42を通過した負極排ガスは、凝縮部45へと導かれる。凝縮部45では、負極排ガス中の水蒸気が凝縮されて水が生成される。凝縮部45により生成された水は、水蒸気生成部46へと供給される。水蒸気生成部46では、水が加熱されて水蒸気が生成される。水蒸気生成部46により生成された水蒸気は、水供給管262を介して原燃料供給管261へと導かれ、不純物除去部41を通過した原燃料と共に改質器22へと供給されて上述の水蒸気改質に利用される。   The negative electrode exhaust gas that has passed through the first heat exchanger 42 is guided to the condensing unit 45. In the condensing part 45, the water vapor | steam in a negative electrode waste gas is condensed and water is produced | generated. The water generated by the condensing unit 45 is supplied to the water vapor generating unit 46. In the water vapor generation unit 46, water is heated to generate water vapor. The steam generated by the steam generation unit 46 is guided to the raw fuel supply pipe 261 through the water supply pipe 262, and is supplied to the reformer 22 together with the raw fuel that has passed through the impurity removal unit 41, so that the above-described steam is supplied. Used for reforming.

燃料電池23の正極は、酸化剤ガス供給管253により、ハウジング21外に配置されるブロワ43に接続される。ブロワ43により、酸化剤ガスである酸素ガスを含む空気が、酸化剤ガス供給管253を介して燃料電池23の正極に供給される。燃料電池23の正極から排出されるガスである正極排ガスは、正極排ガス排出管254によりハウジング21外へと排出される。正極排ガス排出管254は、酸化剤ガス供給管253上に設けられた第2熱交換器44を通過する。第2熱交換器44では、燃料電池23の正極から排出されて正極排ガス排出管254を流れる高温の正極排ガスを利用して、燃料電池23に供給される空気が予備加熱される。   The positive electrode of the fuel cell 23 is connected to a blower 43 disposed outside the housing 21 by an oxidant gas supply pipe 253. The blower 43 supplies air containing oxygen gas, which is an oxidant gas, to the positive electrode of the fuel cell 23 via the oxidant gas supply pipe 253. A positive exhaust gas that is a gas discharged from the positive electrode of the fuel cell 23 is discharged out of the housing 21 through a positive exhaust gas discharge pipe 254. The positive exhaust gas exhaust pipe 254 passes through the second heat exchanger 44 provided on the oxidant gas supply pipe 253. In the second heat exchanger 44, air supplied to the fuel cell 23 is preheated using the high-temperature positive exhaust gas that is discharged from the positive electrode of the fuel cell 23 and flows through the positive exhaust gas exhaust pipe 254.

第2熱交換器44を通過した正極排ガス排出管254は、排ガス燃焼部47よりも手前(すなわち、上流側)の合流点471において負極排ガス排出管252に合流する。排ガス燃焼部47では、合流後の負極排ガスおよび正極排ガスが燃焼される。これにより、負極排ガスに含まれる未利用の燃料ガス等が燃焼される。排ガス燃焼部47にて発生する燃焼熱は、例えば、水蒸気生成部46における水の加熱や、タービンを利用した発電に利用される。また、排ガス燃焼部47がハウジング21内に設けられ、排ガス燃焼部47の燃焼熱が改質器22の加熱に利用されてもよい。排ガス燃焼部47としては、例えば、触媒燃焼器が利用される。   The positive exhaust gas exhaust pipe 254 that has passed through the second heat exchanger 44 joins the negative exhaust gas exhaust pipe 252 at a junction 471 before (that is, upstream) the exhaust gas combustion unit 47. In the exhaust gas combustion section 47, the merged negative electrode exhaust gas and positive electrode exhaust gas are combusted. Thereby, unused fuel gas etc. which are contained in anode exhaust gas are burned. The combustion heat generated in the exhaust gas combustion unit 47 is used for, for example, heating of water in the water vapor generation unit 46 or power generation using a turbine. Further, the exhaust gas combustion part 47 may be provided in the housing 21, and the combustion heat of the exhaust gas combustion part 47 may be used for heating the reformer 22. For example, a catalytic combustor is used as the exhaust gas combustion unit 47.

燃料電池ユニット2の定常運転では、上述のように、燃料電池23において燃料ガスおよび酸化剤ガスを用いて発電が行われる。燃料電池23における発電の際に発生した熱は改質器22に付与され、改質器22における原燃料の水蒸気改質に利用される。また、燃料電池23から排出された負極排ガスを利用して、改質器22に供給される原燃料の予備加熱が行われ、燃料電池23から排出された正極排ガスを利用して、燃料電池23に供給される空気の予備加熱が行われる。これにより、燃料電池ユニット2では、定常運転時にシステム内にて必要とされる熱を、システム外から付与することなく定常運転を行うことができる。さらに、燃料電池ユニット2では、負極排ガスに含まれる水蒸気を改質器22において行われる水蒸気改質に利用することにより、定常運転時にシステム内にて必要とされる水を、システム外から付与することなく定常運転を行うことができる。換言すれば、定常運転時の燃料電池ユニット2では、熱自立運転および水自立運転が可能である。   In the steady operation of the fuel cell unit 2, as described above, the fuel cell 23 generates power using the fuel gas and the oxidant gas. The heat generated during power generation in the fuel cell 23 is applied to the reformer 22 and used for steam reforming of the raw fuel in the reformer 22. Further, the raw fuel supplied to the reformer 22 is preheated using the negative electrode exhaust gas discharged from the fuel cell 23, and the fuel cell 23 is used using the positive electrode exhaust gas discharged from the fuel cell 23. The air supplied to is preheated. Thereby, in the fuel cell unit 2, the steady operation can be performed without applying the heat required in the system during the steady operation from outside the system. Furthermore, in the fuel cell unit 2, by using the water vapor contained in the negative electrode exhaust gas for the steam reforming performed in the reformer 22, the water required in the system during steady operation is given from outside the system. The steady operation can be performed without any problem. In other words, the fuel cell unit 2 at the time of steady operation can perform a heat independent operation and a water independent operation.

次に、燃料電池ユニット2の起動運転について説明する。燃料電池ユニット2の起動運転に利用される起動ユニット3は、水供給部31と、起動用材料供給部32と、加熱用エネルギー供給部33と、起動電源部34と、起動制御部35と、起動ユニットハウジング36(図1参照)とを備える。水供給部31、起動用材料供給部32、加熱用エネルギー供給部33、起動電源部34および起動制御部35は、起動ユニットハウジング36の内部に収容される。起動制御部35は、例えば燃料電池ユニット2の状態に基づいて、水供給部31、起動用材料供給部32、加熱用エネルギー供給部33および起動電源部34を制御する。起動電源部34は、水供給部31、起動用材料供給部32、加熱用エネルギー供給部33および起動制御部35に電力を供給する。起動電源部34は、例えば、小型発電機やバッテリであり、起動制御部35はコンピュータである。当該小型発電機は、例えば、ガソリン、軽油、灯油、アルコール、LPガス等を燃料として駆動する。   Next, the starting operation of the fuel cell unit 2 will be described. The startup unit 3 used for the startup operation of the fuel cell unit 2 includes a water supply unit 31, a startup material supply unit 32, a heating energy supply unit 33, a startup power supply unit 34, a startup control unit 35, And an activation unit housing 36 (see FIG. 1). The water supply unit 31, the activation material supply unit 32, the heating energy supply unit 33, the activation power supply unit 34, and the activation control unit 35 are accommodated in the activation unit housing 36. The activation control unit 35 controls the water supply unit 31, the activation material supply unit 32, the heating energy supply unit 33, and the activation power supply unit 34 based on, for example, the state of the fuel cell unit 2. The startup power supply unit 34 supplies power to the water supply unit 31, the startup material supply unit 32, the heating energy supply unit 33, and the startup control unit 35. The activation power supply unit 34 is, for example, a small generator or a battery, and the activation control unit 35 is a computer. The small power generator is driven using, for example, gasoline, light oil, kerosene, alcohol, LP gas, or the like as fuel.

水供給部31は、水を貯溜するとともに、燃料電池ユニット2の起動運転の際に、当該水を燃料電池ユニット2の改質器22に供給する。水供給部31は、例えば、水貯溜部311と、ポンプ312と、起動用水配管313とを備える。水貯溜部311は、水(例えば、純水)を貯溜するタンクである。水貯溜部311は、起動用水配管313を介して、燃料電池ユニット2の水蒸気生成部46に着脱自在に接続される。ポンプ312は、起動用水配管313上に設けられ、水貯溜部311に貯溜されている水を水蒸気生成部46へと供給する。   The water supply unit 31 stores water and supplies the water to the reformer 22 of the fuel cell unit 2 when the fuel cell unit 2 is activated. The water supply unit 31 includes, for example, a water storage unit 311, a pump 312, and a startup water pipe 313. The water storage unit 311 is a tank that stores water (for example, pure water). The water storage unit 311 is detachably connected to the water vapor generation unit 46 of the fuel cell unit 2 via the startup water pipe 313. The pump 312 is provided on the activation water pipe 313 and supplies the water stored in the water storage unit 311 to the water vapor generation unit 46.

起動用材料供給部32は、燃料電池ユニット2の起動運転の際に、起動用材料を改質器22に供給する。起動用材料供給部32は、例えば、起動用材料供給源321と、起動用材料配管322とを備える。起動用材料供給源321は、例えば、起動用材料を貯溜するガスボンベである。起動用材料供給源321は、起動用材料配管322を介して、燃料電池ユニット2の原燃料供給管261に着脱自在に接続される。換言すれば、起動用材料供給源321は、起動用材料配管322および原燃料供給管261を介して、改質器22に着脱自在に接続される。起動用材料としては、例えば、窒素、水素、原燃料と同様のLPガス、都市ガス、バイオエタノール等が使用される。   The starting material supply unit 32 supplies the starting material to the reformer 22 during the starting operation of the fuel cell unit 2. The starting material supply unit 32 includes, for example, a starting material supply source 321 and a starting material pipe 322. The starting material supply source 321 is, for example, a gas cylinder that stores the starting material. The starting material supply source 321 is detachably connected to the raw fuel supply pipe 261 of the fuel cell unit 2 via the starting material pipe 322. In other words, the starting material supply source 321 is detachably connected to the reformer 22 via the starting material pipe 322 and the raw fuel supply pipe 261. As the starting material, for example, nitrogen, hydrogen, LP gas similar to raw fuel, city gas, bioethanol and the like are used.

加熱用エネルギー供給部33は、燃料電池ユニット2の起動運転の際に、燃料電池ユニット2のハウジング21の内部の加熱に利用されるエネルギーを供給する。加熱用エネルギー供給部33は、ハウジング21内の昇温部24に接続される。図2に示す例では、昇温部24は、燃料を燃焼させてハウジング21の内部を加熱するバーナーである。加熱用エネルギー供給部33は、例えば、加熱用燃料供給源331と、加熱用燃料配管332と、加熱用ブロワ333とを備える。加熱用燃料供給源331は、例えば、加熱用燃料を貯溜するガスボンベである。加熱用ブロワ333は、空気を送出する。加熱用燃料供給源331および加熱用ブロワ333は、加熱用燃料配管332を介して、昇温部24に着脱自在に接続される。加熱用燃料としては、例えば、LPガス、都市ガス、軽油等が使用される。   The heating energy supply unit 33 supplies energy used for heating the inside of the housing 21 of the fuel cell unit 2 during the start-up operation of the fuel cell unit 2. The heating energy supply unit 33 is connected to the temperature raising unit 24 in the housing 21. In the example shown in FIG. 2, the temperature raising unit 24 is a burner that burns fuel to heat the inside of the housing 21. The heating energy supply unit 33 includes, for example, a heating fuel supply source 331, a heating fuel pipe 332, and a heating blower 333. The heating fuel supply source 331 is, for example, a gas cylinder that stores heating fuel. The heating blower 333 delivers air. The heating fuel supply source 331 and the heating blower 333 are detachably connected to the temperature raising unit 24 via the heating fuel pipe 332. As the heating fuel, for example, LP gas, city gas, light oil or the like is used.

複数の燃料電池ユニット2のうち1台目の燃料電池ユニット2の起動運転では、まず、加熱用燃料供給源331からの加熱用燃料と、加熱用ブロワ333からの空気とが、上述の加熱に利用されるエネルギーとして昇温部24に供給される。そして、昇温部24にて加熱用燃料が燃焼することにより、ハウジング21の内部が加熱される。これにより、改質器22および燃料電池23が昇温する。   In the start-up operation of the first fuel cell unit 2 among the plurality of fuel cell units 2, first, the heating fuel from the heating fuel supply source 331 and the air from the heating blower 333 are used for the above heating. The energy used is supplied to the temperature raising unit 24. And the inside of the housing 21 is heated when the heating fuel burns in the temperature raising section 24. Thereby, the reformer 22 and the fuel cell 23 are heated.

続いて、起動用材料供給源321からの起動用材料が、不純物除去部41を通過して改質器22に供給される。また、水供給部31からの水が水蒸気生成部46に供給され、水蒸気生成部46にて水蒸気とされた後、改質器22に供給される。そして、改質器22により起動用材料が水蒸気改質されることにより燃料ガスが生成され、燃料電池23の負極に供給される。燃料電池23の正極には、上述のブロワ43により、酸化剤ガスを含む空気が供給される。これにより、燃料電池23による発電が行われ、発電時に発生する熱により改質器22がさらに加熱される。また、燃料電池23からの負極排ガスから凝縮部45にて生成された水は、水蒸気生成部46へと供給される。   Subsequently, the starting material from the starting material supply source 321 passes through the impurity removal unit 41 and is supplied to the reformer 22. Further, water from the water supply unit 31 is supplied to the steam generation unit 46, converted into water vapor by the steam generation unit 46, and then supplied to the reformer 22. Then, the starting material is steam reformed by the reformer 22 to generate fuel gas, which is supplied to the negative electrode of the fuel cell 23. Air containing an oxidant gas is supplied to the positive electrode of the fuel cell 23 by the blower 43 described above. Thereby, power generation by the fuel cell 23 is performed, and the reformer 22 is further heated by heat generated during power generation. Further, the water generated in the condensing unit 45 from the negative electrode exhaust gas from the fuel cell 23 is supplied to the water vapor generating unit 46.

燃料電池システム1では、改質器22および燃料電池23が所定の温度に達し、燃料電池23からの出力が所定の発電量に達して安定するまで、すなわち、燃料電池ユニット2が定常運転状態となるまで、上述の起動運転が継続される。燃料電池ユニット2の定常運転が開始され、上述の水自立および熱自立が成立すると、起動ユニット3が停止される。具体的には、起動ユニット3において、水供給部31からの水の供給、起動用材料供給部32からの起動用材料の供給、および、加熱用エネルギー供給部33からのエネルギー(すなわち、加熱用燃料および空気)の供給が停止される。これと並行して、燃料電池ユニット2では、原燃料供給源48から改質器22への原燃料の供給が開始される。   In the fuel cell system 1, until the reformer 22 and the fuel cell 23 reach a predetermined temperature and the output from the fuel cell 23 reaches a predetermined power generation amount and stabilizes, that is, the fuel cell unit 2 is in a steady operation state. Until it becomes, the above-mentioned starting operation is continued. When the steady operation of the fuel cell unit 2 is started and the water self-sustaining and the heat self-sustaining are established, the starting unit 3 is stopped. Specifically, in the starting unit 3, the supply of water from the water supply unit 31, the supply of the starting material from the starting material supply unit 32, and the energy from the heating energy supply unit 33 (that is, for heating) The supply of fuel and air) is stopped. In parallel with this, in the fuel cell unit 2, the supply of raw fuel from the raw fuel supply source 48 to the reformer 22 is started.

そして、水供給部31と燃料電池ユニット2との接続部310、起動用材料供給部32と燃料電池ユニット2との接続部320、および、加熱用エネルギー供給部33と燃料電池ユニット2との接続部330における接続が解除され、起動ユニット3が燃料電池ユニット2から取り外される。接続部310,320,330の両側(すなわち、起動ユニット3側および燃料電池ユニット2側)にはバルブおよび逆止弁が設けられており、起動ユニット3の取り外し後も、燃料電池ユニット2の定常運転は支障なく継続される。   And the connection part 310 of the water supply part 31 and the fuel cell unit 2, the connection part 320 of the starting material supply part 32 and the fuel cell unit 2, and the connection of the heating energy supply part 33 and the fuel cell unit 2 The connection in the unit 330 is released, and the starting unit 3 is removed from the fuel cell unit 2. Valves and check valves are provided on both sides of the connecting portions 310, 320, and 330 (that is, the starting unit 3 side and the fuel cell unit 2 side), and even after the starting unit 3 is removed, the steady state of the fuel cell unit 2 is provided. Driving will continue without hindrance.

このように、起動ユニット3は、燃料電池ユニット2の起動運転の終了後(すなわち、定常運転の開始後)、燃料電池ユニット2から取り外すことができる。このため、定常運転時における燃料電池ユニット2において保有機器を減少させることができ、定常運転時の機器故障確率の低減、および、機器制御の負荷低減を実現することができる。また、定常運転時に使用しない保有機器の待機電力等による燃料電池ユニット2の送電端電力の低下を抑制することもできる。その結果、燃料電池システム1の信頼性を向上することができる。   As described above, the start-up unit 3 can be detached from the fuel cell unit 2 after the start-up operation of the fuel cell unit 2 is completed (that is, after the start of steady operation). For this reason, it is possible to reduce the number of owned devices in the fuel cell unit 2 during steady operation, and it is possible to reduce the device failure probability during steady operation and reduce the load of device control. Moreover, the fall of the power transmission end power of the fuel cell unit 2 by the standby electric power etc. of the possessed apparatus which is not used at the time of steady operation can also be suppressed. As a result, the reliability of the fuel cell system 1 can be improved.

燃料電池システム1では、起動ユニット3に起動電源部34を設けることにより、燃料電池ユニット2における起動運転時の需要電力を減少させることができる。その結果、燃料電池ユニット2の受電部40の容量を低減することができる。   In the fuel cell system 1, by providing the start-up power supply unit 34 in the start-up unit 3, it is possible to reduce power demand during start-up operation in the fuel cell unit 2. As a result, the capacity of the power receiving unit 40 of the fuel cell unit 2 can be reduced.

図1に示す燃料電池システム1では、1台目の燃料電池ユニット2の起動運転が終了すると、起動用車両6が移動し、複数の燃料電池ユニット2のうち2台目の燃料電池ユニット2の近傍に起動ユニット3が配置される。上述のように、起動ユニット3は移動用の車両61の積載部に積載されているため、複数の燃料電池ユニット2間の起動ユニット3の移動を容易とすることができる。これにより、複数の燃料電池ユニット2を容易に起動することができる。起動用車両6の車両61としては、例えば、軽トラックが利用され、起動ユニット3が、当該軽トラックの積載部である荷台上に積載される。   In the fuel cell system 1 shown in FIG. 1, when the startup operation of the first fuel cell unit 2 is completed, the startup vehicle 6 moves and the second fuel cell unit 2 of the plurality of fuel cell units 2 moves. The activation unit 3 is arranged in the vicinity. As described above, since the activation unit 3 is loaded on the loading portion of the moving vehicle 61, the movement of the activation unit 3 between the plurality of fuel cell units 2 can be facilitated. Thereby, the some fuel cell unit 2 can be started easily. As the vehicle 61 of the starting vehicle 6, for example, a light truck is used, and the starting unit 3 is loaded on a loading platform that is a loading unit of the light truck.

起動ユニット3の車載を考慮すると、起動ユニット3の重量は350kg以下であることが好ましく、起動ユニット3の起動ユニットハウジング36の長さ、幅および高さはそれぞれ、1900mm以下、1400mm以下、1500mm以下であることが好ましい。また、移動時の各構造の振動等を軽減するために、水供給部31、起動用材料供給部32、加熱用エネルギー供給部33、起動電源部34および起動制御部35(図2参照)は、起動ユニットハウジング36に対して固縛可能であることが好ましい。水供給部31、起動用材料供給部32、加熱用エネルギー供給部33、起動電源部34および起動制御部35は、防振台上に設置されることが好ましい。   Considering the in-vehicle start unit 3, the weight of the start unit 3 is preferably 350 kg or less, and the length, width and height of the start unit housing 36 of the start unit 3 are 1900 mm or less, 1400 mm or less, 1500 mm or less, respectively. It is preferable that Further, in order to reduce the vibration of each structure during movement, the water supply unit 31, the activation material supply unit 32, the heating energy supply unit 33, the activation power supply unit 34, and the activation control unit 35 (see FIG. 2) The starter unit housing 36 is preferably securable. The water supply unit 31, the activation material supply unit 32, the heating energy supply unit 33, the activation power source unit 34, and the activation control unit 35 are preferably installed on a vibration isolation table.

2台目の燃料電池ユニット2の起動運転の際には、まず、起動ユニット3の水供給部31、起動用材料供給部32および加熱用エネルギー供給部33と、2台目の燃料電池ユニット2とが、図2に示す場合と同様に、接続部310,320,330にてそれぞれ接続される。   In the start-up operation of the second fuel cell unit 2, first, the water supply unit 31, the start-up material supply unit 32 and the heating energy supply unit 33 of the start-up unit 3, and the second fuel cell unit 2 Are connected at connection portions 310, 320, and 330, respectively, as in the case shown in FIG.

図3は、水供給部31と燃料電池ユニット2との接続部310の一例を示す斜視図である。接続部310は、水供給部31側の接続端部310aと、燃料電池ユニット2側の接続端部310bとを備える。図3では、図の理解を容易にするために、接続端部310a,310bから延びる配管を破線にて描く。接続端部310a,310bは略円筒状であり、中央部には水が流れる流路が設けられる。接続端部310aの端面には径方向に延びる略四角柱状の凸部310cが設けられる。また、接続端部310bの端面には、凸部310cと略同形状の凹部310dが設けられる。水供給部31と燃料電池ユニット2とが接続される際には、凸部310cを凹部310dに嵌合させつつ接続端部310a,310bが互いに固定される。   FIG. 3 is a perspective view showing an example of a connection part 310 between the water supply part 31 and the fuel cell unit 2. The connection part 310 includes a connection end part 310a on the water supply part 31 side and a connection end part 310b on the fuel cell unit 2 side. In FIG. 3, in order to facilitate understanding of the drawing, piping extending from the connection end portions 310a and 310b is drawn with a broken line. The connection end portions 310a and 310b are substantially cylindrical, and a flow path through which water flows is provided in the central portion. A substantially quadrangular prism-shaped convex portion 310c extending in the radial direction is provided on the end surface of the connection end portion 310a. Further, a concave portion 310d having substantially the same shape as the convex portion 310c is provided on the end surface of the connection end portion 310b. When the water supply unit 31 and the fuel cell unit 2 are connected, the connection end portions 310a and 310b are fixed to each other while the convex portion 310c is fitted into the concave portion 310d.

燃料電池システム1では、起動ユニット3の水供給部31、起動用材料供給部32および加熱用エネルギー供給部33と燃料電池ユニット2とのそれぞれの接続部310,320,330が、互いに異なる形状を有する。例えば、接続部320,330にも、図3に示す接続部310と同様に、接続端部の端面に凸部および凹部が設けられ、当該凸部および凹部の形状、数または配置等が、接続部310,320,330において互いに異なる。これにより、起動ユニット3と燃料電池ユニット2とを接続する際に、水供給部31、起動用材料供給部32および加熱用エネルギー供給部33と燃料電池ユニット2とのそれぞれの接続を誤りなく行うことができる。   In the fuel cell system 1, the water supply unit 31, the starting material supply unit 32, and the heating energy supply unit 33 and the connection units 310, 320, and 330 of the fuel cell unit 2 have different shapes. Have. For example, similarly to the connection part 310 shown in FIG. 3, the connection parts 320 and 330 are also provided with projections and depressions on the end surface of the connection end part, and the shape, number or arrangement of the projections and depressions are connected. The portions 310, 320, and 330 are different from each other. Thereby, when connecting the starting unit 3 and the fuel cell unit 2, the water supply unit 31, the starting material supply unit 32, the heating energy supply unit 33, and the fuel cell unit 2 are connected without error. be able to.

起動ユニット3と2台目の燃料電池ユニット2との接続が終了すると、1台目の燃料電池ユニット2の起動運転と同様に、図2に示す加熱用燃料供給源331からの加熱用燃料と、加熱用ブロワ333からの空気とが昇温部24に供給され、加熱用燃料が燃焼することにより、ハウジング21の内部が加熱される。これにより、改質器22および燃料電池23が昇温する。   When the connection between the start unit 3 and the second fuel cell unit 2 is completed, the heating fuel from the heating fuel supply source 331 shown in FIG. The air from the heating blower 333 is supplied to the temperature raising unit 24, and the heating fuel is combusted, whereby the inside of the housing 21 is heated. Thereby, the reformer 22 and the fuel cell 23 are heated.

続いて、起動用材料供給源321からの起動用材料と、水供給部31から水蒸気生成部46を経由した水蒸気とが改質器22に供給され、起動用材料が水蒸気改質されることにより燃料ガスが生成されて燃料電池23の負極に供給される。燃料電池23の正極には、ブロワ43により酸化剤ガスを含む空気が供給される。これにより、燃料電池23による発電が行われ、発電時に発生する熱により改質器22がさらに加熱される。また、燃料電池23からの負極排ガスから凝縮部45にて生成された水は、水蒸気生成部46へと供給される。   Subsequently, the starting material from the starting material supply source 321 and the water vapor from the water supply unit 31 via the water vapor generating unit 46 are supplied to the reformer 22, and the starting material is steam reformed. Fuel gas is generated and supplied to the negative electrode of the fuel cell 23. Air containing an oxidant gas is supplied to the positive electrode of the fuel cell 23 by the blower 43. Thereby, power generation by the fuel cell 23 is performed, and the reformer 22 is further heated by heat generated during power generation. Further, the water generated in the condensing unit 45 from the negative electrode exhaust gas from the fuel cell 23 is supplied to the water vapor generating unit 46.

そして、改質器22および燃料電池23が所定の温度に達し、燃料電池23からの出力が所定の発電量に達して安定するまで、すなわち、2台目の燃料電池ユニット2が定常運転状態となるまで、上述の起動運転が継続される。2台目の燃料電池ユニット2の定常運転が開始され、上述の水自立および熱自立が成立すると、起動ユニット3は停止され、当該燃料電池ユニット2から取り外される。   Then, until the reformer 22 and the fuel cell 23 reach a predetermined temperature and the output from the fuel cell 23 reaches a predetermined power generation amount and stabilizes, that is, the second fuel cell unit 2 is in a steady operation state. Until it becomes, the above-mentioned starting operation is continued. When the steady operation of the second fuel cell unit 2 is started and the water self-sustaining and the heat self-sustaining are established, the starting unit 3 is stopped and removed from the fuel cell unit 2.

2台目の燃料電池ユニット2の起動運転時には、1台目の燃料電池ユニット2(すなわち、起動運転が完了している起動済みの燃料電池ユニット2)から、起動ユニット3および2台目の燃料電池ユニット2の少なくとも一方に電力が供給される。   During the start-up operation of the second fuel cell unit 2, the start-up unit 3 and the second fuel from the first fuel cell unit 2 (that is, the already-started fuel cell unit 2 that has completed the start-up operation). Electric power is supplied to at least one of the battery units 2.

具体的には、例えば、1台目の燃料電池ユニット2の燃料電池23からの出力端が、起動ユニット3の水供給部31、起動用材料供給部32および加熱用エネルギー供給部33等の構成に接続され、当該燃料電池23から出力される電力の一部または全部が、起動ユニット3の当該構成に供給される。また、例えば、1台目の燃料電池ユニット2の燃料電池23からの出力端が、2台目の燃料電池ユニット2の受電部40に接続され、当該燃料電池23から出力される電力の一部または全部が、受電部40を介して改質器22やブロワ43等の燃料電池ユニット2の構成に供給される。あるいは、1台目の燃料電池ユニット2において、排ガス燃焼部47にて発生する燃焼熱を利用してタービンによる発電が行われ、当該発電による電力が、起動ユニット3または2台目の燃料電池ユニット2に供給されてもよい。1台目の燃料電池ユニット2からの電力は、起動ユニット3および2台目の燃料電池ユニット2の双方に供給されてもよい。   Specifically, for example, the output terminal from the fuel cell 23 of the first fuel cell unit 2 is configured such that the water supply unit 31, the starting material supply unit 32, the heating energy supply unit 33, and the like of the starting unit 3. A part or all of the power output from the fuel cell 23 is supplied to the configuration of the activation unit 3. Further, for example, the output terminal of the first fuel cell unit 2 from the fuel cell 23 is connected to the power receiving unit 40 of the second fuel cell unit 2, and a part of the power output from the fuel cell 23. Alternatively, the whole is supplied to the configuration of the fuel cell unit 2 such as the reformer 22 and the blower 43 via the power receiving unit 40. Alternatively, in the first fuel cell unit 2, power generation by the turbine is performed using the combustion heat generated in the exhaust gas combustion unit 47, and the power generated by the power generation is used as the starting unit 3 or the second fuel cell unit. 2 may be supplied. The electric power from the first fuel cell unit 2 may be supplied to both the starting unit 3 and the second fuel cell unit 2.

また、2台目の燃料電池ユニット2の起動運転時には、1台目の燃料電池ユニット2(すなわち、起動済みの燃料電池ユニット2)にて発生する熱が、当該2台目の燃料電池ユニット2の加熱源として利用される。   Further, during the start-up operation of the second fuel cell unit 2, the heat generated in the first fuel cell unit 2 (that is, the activated fuel cell unit 2) is converted into the second fuel cell unit 2. It is used as a heating source.

具体的には、例えば、1台目の燃料電池ユニット2の排ガス燃焼部47にて発生する燃焼熱が、2台目の燃料電池ユニット2において、水蒸気生成部46における水の加熱、改質器22に供給される起動用材料の予備加熱、燃料電池23に供給される空気の予備加熱等に、加熱源として利用される。また、例えば、1台目の燃料電池ユニット2の負極排ガスや正極排ガスが、熱交換器を介して、水蒸気生成部46における水の加熱、改質器22に供給される起動用材料の予備加熱、燃料電池23に供給される空気の予備加熱等に、加熱源として利用される。あるいは、1台目の燃料電池ユニット2の上記燃焼熱や上記排ガスにより空気を加熱し、当該加熱された空気を2台目の燃料電池ユニット2のハウジング21に内に供給することにより、ハウジング21内の改質器22や燃料電池23が加熱されてもよい。   Specifically, for example, the combustion heat generated in the exhaust gas combustion unit 47 of the first fuel cell unit 2 is heated by the water vapor generation unit 46 in the second fuel cell unit 2 and a reformer. It is used as a heat source for preheating the starting material supplied to 22 and preheating the air supplied to the fuel cell 23. Further, for example, the negative electrode exhaust gas or the positive electrode exhaust gas of the first fuel cell unit 2 is heated through the heat exchanger to heat the water in the steam generation unit 46 and to preheat the starting material supplied to the reformer 22. It is used as a heating source for preheating the air supplied to the fuel cell 23. Alternatively, the air is heated by the combustion heat or the exhaust gas of the first fuel cell unit 2, and the heated air is supplied into the housing 21 of the second fuel cell unit 2. The internal reformer 22 and the fuel cell 23 may be heated.

上述の起動済みの燃料電池ユニット2による電力供給については、3台目以降の燃料電池ユニット2の起動運転時においても同様である。すなわち、燃料電池システム1では、2台目以降の燃料電池ユニット2の起動運転時に、起動運転が完了している起動済みの燃料電池ユニット2から、起動ユニット3および当該2台目以降の燃料電池ユニット2の少なくとも一方に電力が供給される。これにより、燃料電池システム1において2台目以降の燃料電池ユニット2の起動運転時に、起動ユニット3にて生成する電力、および、燃料電池システム1の外部から供給される電力の少なくとも一方を減少させることができる。3台目以降の燃料電池ユニット2の起動運転の際には、起動運転が行われる燃料電池ユニット2に電力を供給する起動済みの燃料電池ユニット2は、1台であっても、複数台であってもよい。   The above-described power supply by the activated fuel cell unit 2 is the same during the startup operation of the third and subsequent fuel cell units 2. That is, in the fuel cell system 1, the start-up unit 3 and the second and subsequent fuel cells are started from the already-started fuel cell unit 2 in which the start-up operation is completed at the start-up operation of the second and subsequent fuel cell units 2. Electric power is supplied to at least one of the units 2. Thereby, at the time of start-up operation of the second and subsequent fuel cell units 2 in the fuel cell system 1, at least one of the power generated by the start-up unit 3 and the power supplied from the outside of the fuel cell system 1 is reduced. be able to. In the start-up operation of the third and subsequent fuel cell units 2, even if there is only one start-up fuel cell unit 2 that supplies power to the fuel cell unit 2 in which the start-up operation is performed, There may be.

起動済みの燃料電池ユニット2から起動ユニット3に電力が供給される場合、起動ユニット3において起動電源部34にて生成する必要のある電力を減少させることができる。起動済みの燃料電池ユニット2から起動ユニット3に供給される電力が比較的多い場合には、例えば、起動電源部34を駆動することなく、起動ユニット3にて必要とされる電力を、起動済みの燃料電池ユニット2からの電力により賄うことができる。起動済みの燃料電池ユニット2から2台目以降の燃料電池ユニット2に電力が供給される場合、燃料電池システム1の外部から当該2台目以降の燃料電池ユニット2に供給される電力を減少させることができる。   When electric power is supplied from the activated fuel cell unit 2 to the activation unit 3, it is possible to reduce the power that needs to be generated by the activation power supply unit 34 in the activation unit 3. When the power supplied from the activated fuel cell unit 2 to the activation unit 3 is relatively large, for example, the power required by the activation unit 3 is activated without driving the activation power source 34. The power from the fuel cell unit 2 can be covered. When electric power is supplied from the activated fuel cell unit 2 to the second and subsequent fuel cell units 2, the electric power supplied from the outside of the fuel cell system 1 to the second and subsequent fuel cell units 2 is reduced. be able to.

上述の起動済みの燃料電池ユニット2の加熱源としての利用についても、3台目以降の燃料電池ユニット2の起動運転時において同様である。すなわち、燃料電池システム1では、2台目以降の燃料電池ユニット2の起動運転時に、起動運転が完了している起動済みの燃料電池ユニット2にて発生する熱が、当該2台目以降の燃料電池ユニット2の加熱源として利用される。これにより、燃料電池システム1において2台目以降の燃料電池ユニット2の起動運転時に、当該2台目以降の燃料電池ユニット2を速やかに加熱することができ、起動運転に要する時間を短くすることができる。あるいは、起動ユニット3から当該2台目以降の燃料電池ユニット2に供給するエネルギーを減少させることができる。3台目以降の燃料電池ユニット2の起動運転の際には、起動運転が行われる燃料電池ユニット2の加熱源として利用される起動済みの燃料電池ユニット2は、1台であっても、複数台であってもよい。   The above-described use of the activated fuel cell unit 2 as a heating source is the same during the startup operation of the third and subsequent fuel cell units 2. That is, in the fuel cell system 1, during the startup operation of the second and subsequent fuel cell units 2, the heat generated in the activated fuel cell unit 2 that has completed the startup operation is the fuel for the second and subsequent units. Used as a heating source for the battery unit 2. Thereby, at the time of starting operation of the second and subsequent fuel cell units 2 in the fuel cell system 1, the second and subsequent fuel cell units 2 can be quickly heated, and the time required for the starting operation can be shortened. Can do. Alternatively, the energy supplied from the starting unit 3 to the second and subsequent fuel cell units 2 can be reduced. In the start-up operation of the third and subsequent fuel cell units 2, even if there is only one start-up fuel cell unit 2 used as a heating source of the fuel cell unit 2 in which the start-up operation is performed, It may be a stand.

燃料電池システム1では、各燃料電池ユニット2の定常運転の際に、水自立運転が行われず、水供給源に貯溜されている水を水蒸気として改質器22に継続的に供給する必要がある場合、起動運転時にも当該水供給源から改質器22に水蒸気が供給されてもよい。この場合、水供給部31は起動ユニット3から省略されてもよい。また、起動用材料が、未蒸留のバイオエタノールのように改質器22における改質に必要な水を含んでいる場合も、水供給部31は起動ユニット3から省略されてもよい。   In the fuel cell system 1, during the steady operation of each fuel cell unit 2, water self-sustained operation is not performed, and it is necessary to continuously supply water stored in the water supply source to the reformer 22 as water vapor. In this case, steam may be supplied from the water supply source to the reformer 22 even during the start-up operation. In this case, the water supply unit 31 may be omitted from the activation unit 3. Further, when the starting material contains water necessary for reforming in the reformer 22 such as undistilled bioethanol, the water supply unit 31 may be omitted from the starting unit 3.

起動用材料供給部32から改質器22に供給される起動用材料は、例えば、原燃料とは異なるガスであってもよい。起動用材料が、原燃料にはならない窒素ガスや、燃料ガスである水素ガスである場合、燃料電池ユニット2の起動運転時には、改質器22における水蒸気改質は不要となるため、水供給部31は起動ユニット3から省略されてもよい。   The starting material supplied to the reformer 22 from the starting material supply unit 32 may be, for example, a gas different from the raw fuel. When the starting material is nitrogen gas that does not become a raw fuel or hydrogen gas that is a fuel gas, the steam reforming in the reformer 22 is not required during the starting operation of the fuel cell unit 2, so that the water supply unit 31 may be omitted from the activation unit 3.

燃料電池システム1では、起動用材料供給部32から改質器22に供給される起動用材料が、上述の原燃料供給源48から供給される原燃料と同じである場合、燃料電池ユニット2の起動運転の際に、原燃料供給源48からの原燃料が起動用材料として改質器22に供給されてもよい。この場合、起動用材料供給部32は、起動ユニット3から省略されてもよい。   In the fuel cell system 1, when the starting material supplied from the starting material supply unit 32 to the reformer 22 is the same as the raw fuel supplied from the raw fuel supply source 48 described above, During the starting operation, the raw fuel from the raw fuel supply source 48 may be supplied to the reformer 22 as a starting material. In this case, the activation material supply unit 32 may be omitted from the activation unit 3.

燃料電池システム1では、加熱用エネルギー供給部33から昇温部24に供給される加熱用燃料が、原燃料供給源48から供給される原燃料と同じである場合、燃料電池ユニット2の起動運転の際に、原燃料供給源48からの原燃料が加熱用燃料として昇温部24に供給されてもよい。また、燃料電池ユニット2のブロワ43を利用して、昇温部24に空気が供給されてもよい。このように、原燃料供給源48およびブロワ43から昇温部24に加熱用燃料および空気が供給される場合、加熱用エネルギー供給部33は、起動ユニット3から省略されてもよい。   In the fuel cell system 1, when the heating fuel supplied from the heating energy supply unit 33 to the temperature raising unit 24 is the same as the raw fuel supplied from the raw fuel supply source 48, the start-up operation of the fuel cell unit 2 is performed. At this time, the raw fuel from the raw fuel supply source 48 may be supplied to the temperature raising unit 24 as a heating fuel. In addition, air may be supplied to the temperature raising unit 24 using the blower 43 of the fuel cell unit 2. As described above, when the heating fuel and air are supplied from the raw fuel supply source 48 and the blower 43 to the temperature raising unit 24, the heating energy supply unit 33 may be omitted from the activation unit 3.

また、燃料電池ユニット2の定常運転の際に、熱自立運転が行われず、昇温部24によるハウジング21内の継続的な加熱が必要である場合、燃料電池ユニット2に加熱用燃料供給源が設けられ、当該加熱用燃料供給源および燃料電池ユニット2のブロワ43から昇温部24に、加熱用燃料および空気が供給されてもよい。この場合も、加熱用エネルギー供給部33は、起動ユニット3から省略されてもよい。   In addition, when the fuel cell unit 2 is in a steady operation, the heat self-sustaining operation is not performed, and when the heating in the housing 21 by the temperature raising unit 24 is necessary, the fuel cell unit 2 has a fuel supply source for heating. The heating fuel and air may be supplied from the heating fuel supply source and the blower 43 of the fuel cell unit 2 to the temperature raising unit 24. Also in this case, the heating energy supply unit 33 may be omitted from the activation unit 3.

以上のように、起動ユニット3は、水供給部31、起動用材料供給部32および加熱用エネルギー供給部33のうち、少なくとも2つの供給部を備えていればよい。この場合であっても、上述と同様に、各燃料電池ユニット2の定常運転の開始後、起動ユニット3を当該燃料電池ユニット2から取り外すことができる。このため、各燃料電池ユニット2の定常運転時の機器故障確率の低減、および、機器制御の負荷低減を実現することができる。また、定常運転時に使用しない保有機器の待機電力等による各燃料電池ユニット2の送電端電力の低下を抑制することもできる。さらには、複数の燃料電池ユニット2の起動運転終了後、当該複数の燃料電池ユニット2の定常運転と並行して、起動ユニット3のメンテナンス等を行うこともできる。   As described above, the activation unit 3 may include at least two supply units among the water supply unit 31, the activation material supply unit 32, and the heating energy supply unit 33. Even in this case, the activation unit 3 can be removed from the fuel cell unit 2 after the steady operation of each fuel cell unit 2 is started, as described above. For this reason, it is possible to realize a reduction in the equipment failure probability during steady operation of each fuel cell unit 2 and a reduction in equipment control load. In addition, it is possible to suppress a decrease in power transmission end power of each fuel cell unit 2 due to standby power of the owned equipment that is not used during steady operation. Furthermore, after the start-up operation of the plurality of fuel cell units 2 is completed, the start-up unit 3 can be maintained in parallel with the steady operation of the plurality of fuel cell units 2.

また、当該少なくとも2つの供給部と各燃料電池ユニット2とのそれぞれの接続部が、互いに異なる形状を有することにより、上述と同様に、当該少なくとも2つの供給部と各燃料電池ユニット2とのそれぞれの接続を誤りなく行うことができる。   Further, each of the connection parts between the at least two supply parts and each fuel cell unit 2 has a different shape, so that each of the at least two supply parts and each fuel cell unit 2 is similar to the above. Can be connected without error.

ただし、起動ユニット3は、水供給部31と、起動用材料供給部32と、加熱用エネルギー供給部33とを全て備えることが好ましい。これにより、様々な構造を有する燃料電池ユニット2の起動運転を容易に行うことができる。したがって、燃料電池システム1が、異なる構造を有する複数の燃料電池ユニット2を備える場合であっても、当該複数の燃料電池ユニット2の起動運転を、1台の起動ユニット3により容易に行うことができる。   However, the activation unit 3 preferably includes all of the water supply unit 31, the activation material supply unit 32, and the heating energy supply unit 33. Thereby, the starting operation of the fuel cell unit 2 having various structures can be easily performed. Therefore, even when the fuel cell system 1 includes a plurality of fuel cell units 2 having different structures, the start-up operation of the plurality of fuel cell units 2 can be easily performed by a single start-up unit 3. it can.

図4は、本発明の第2の実施の形態に係る燃料電池システム1aの構成を示す図である。燃料電池システム1aは、複数の燃料電池ユニット2と、複数の起動ユニット3とを備える。図4に示す例では、起動ユニット3の数は、燃料電池ユニット2の数と同じである。各燃料電池ユニット2の構成、および、各起動ユニット3の構成は、図2に示すものと同様である。   FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a fuel cell system 1a according to the second embodiment of the present invention. The fuel cell system 1 a includes a plurality of fuel cell units 2 and a plurality of activation units 3. In the example shown in FIG. 4, the number of activation units 3 is the same as the number of fuel cell units 2. The configuration of each fuel cell unit 2 and the configuration of each activation unit 3 are the same as those shown in FIG.

複数の燃料電池ユニット2はそれぞれ、燃料電池を用いて発電を行う発電ユニットである。複数の起動ユニット3は、当該複数の燃料電池ユニット2に着脱自在にそれぞれ接続され、接続された燃料電池ユニット2の起動運転にそれぞれ利用される。燃料電池システム1aでは、複数の起動ユニット3により、複数の燃料電池ユニット2の起動運転が並行して行われる。   Each of the plurality of fuel cell units 2 is a power generation unit that generates power using a fuel cell. The plurality of start-up units 3 are detachably connected to the plurality of fuel cell units 2 and are used for start-up operations of the connected fuel cell units 2, respectively. In the fuel cell system 1a, the startup operations of the plurality of fuel cell units 2 are performed in parallel by the plurality of startup units 3.

燃料電池システム1aでは、図1に示す燃料電池システム1と同様に、各起動ユニット3は、燃料電池ユニット2の起動運転の終了後(すなわち、定常運転の開始後)、燃料電池ユニット2から取り外すことができる。このため、定常運転時における各燃料電池ユニット2において保有機器を減少させることができ、定常運転時の機器故障確率の低減、および、機器制御の負荷低減を実現することができる。また、定常運転時に使用しない保有機器の待機電力等による各燃料電池ユニット2の送電端電力の低下を抑制することもできる。さらには、複数の燃料電池ユニット2の定常運転と並行して、各起動ユニット3のメンテナンス等を行うこともできる。その結果、燃料電池システム1aの信頼性を向上することができる。   In the fuel cell system 1a, as in the fuel cell system 1 shown in FIG. 1, each start unit 3 is removed from the fuel cell unit 2 after the start operation of the fuel cell unit 2 is completed (that is, after the start of steady operation). be able to. For this reason, it is possible to reduce the number of owned devices in each fuel cell unit 2 during steady operation, and it is possible to reduce the device failure probability during steady operation and reduce the load of device control. In addition, it is possible to suppress a decrease in power transmission end power of each fuel cell unit 2 due to standby power of the owned equipment that is not used during steady operation. Furthermore, maintenance of each starting unit 3 can be performed in parallel with the steady operation of the plurality of fuel cell units 2. As a result, the reliability of the fuel cell system 1a can be improved.

燃料電池システム1aでは、上述のように、複数の燃料電池ユニット2の起動運転が並行して行われるため、全ての燃料電池ユニット2の起動運転完了までに要する時間を短くすることができる。また、仮に一部の起動ユニット3が故障した場合であっても、当該起動ユニット3に代えて他の起動ユニット3を利用することにより、複数の燃料電池ユニット2の起動運転を行うことができる。これにより、燃料電池システム1aの信頼性をさらに向上することができる。なお、燃料電池システム1aに設けられる起動ユニット3の数は、燃料電池ユニット2と同数である必要はなく、燃料電池ユニット2の数よりも多くても少なくてもよい。   In the fuel cell system 1a, as described above, since the startup operations of the plurality of fuel cell units 2 are performed in parallel, the time required to complete the startup operations of all the fuel cell units 2 can be shortened. Even if some of the startup units 3 fail, the startup operation of the plurality of fuel cell units 2 can be performed by using another startup unit 3 instead of the startup unit 3. . Thereby, the reliability of the fuel cell system 1a can be further improved. The number of activation units 3 provided in the fuel cell system 1a is not necessarily the same as the number of fuel cell units 2, and may be larger or smaller than the number of fuel cell units 2.

上述の燃料電池システム1,1aでは、様々な変更が可能である。   Various modifications are possible in the fuel cell systems 1 and 1a described above.

例えば、燃料電池システム1,1aでは、起動ユニット3の水供給部31、起動用材料供給部32および加熱用エネルギー供給部33と燃料電池ユニット2とのそれぞれの接続部310,320,330は、互いに異なる形状を有していればよく、その形状は、上述の凹凸の嵌合以外の様々な形状であってよい。   For example, in the fuel cell systems 1 and 1a, the water supply unit 31, the activation material supply unit 32, the heating energy supply unit 33, and the connection units 310, 320, and 330 of the heating unit 2 and the fuel cell unit 2, respectively, It is sufficient if they have different shapes from each other, and the shapes may be various shapes other than the above-described concavity and convexity fitting.

昇温部24は、必ずしもバーナーである必要はなく、例えば、ハウジング21内に向けて熱風を噴射する熱風噴射部であってもよい。この場合、加熱用エネルギー供給部33は、例えば、加熱用燃料を貯溜する加熱用燃料供給源331と、加熱用燃料を燃焼させる加熱用燃料燃焼部と、加熱用燃料燃焼部に空気を供給する加熱用ブロワ333とを備える。加熱用燃料燃焼部として、例えば、軽油を燃料とするオイルバーナーが利用される場合、当該軽油により駆動するディーゼル発電機が起動電源部34として利用されてもよい。あるいは、加熱用燃料燃焼部および起動電源部34としてディーゼル発電機が利用され、ディーゼル発電機の廃熱が、昇温部24に供給される加熱用エネルギーとして利用されてもよい。また、LPガスを燃料とするガスタービン発電機が加熱用燃料燃焼部および起動電源部34として利用され、ガスタービン発電機の高温の排気ガスが、昇温部24に供給される加熱用エネルギーとして利用されてもよい。   The temperature raising unit 24 is not necessarily a burner, and may be, for example, a hot air injecting unit that injects hot air into the housing 21. In this case, for example, the heating energy supply unit 33 supplies air to the heating fuel supply source 331 that stores the heating fuel, the heating fuel combustion unit that burns the heating fuel, and the heating fuel combustion unit. And a blower 333 for heating. For example, when an oil burner using light oil as a fuel is used as the heating fuel combustion unit, a diesel generator driven by the light oil may be used as the startup power supply unit 34. Alternatively, a diesel generator may be used as the heating fuel combustion unit and the startup power supply unit 34, and the waste heat of the diesel generator may be used as heating energy supplied to the temperature raising unit 24. Further, a gas turbine generator using LP gas as fuel is used as a heating fuel combustion unit and a starting power supply unit 34, and the high temperature exhaust gas of the gas turbine generator is used as heating energy supplied to the temperature raising unit 24. It may be used.

当該昇温部24における加熱用燃料が、上述の原燃料供給源48から供給される原燃料(例えば、LPガスや都市ガス)と同じである場合、加熱用エネルギー供給部33から加熱用燃料供給源331が省略され、原燃料供給源48からの原燃料が加熱用燃料として加熱用燃料燃焼部に供給されてもよい。また、燃料電池ユニット2のブロワ43を利用して加熱用燃料燃焼部に空気が供給される場合、加熱用エネルギー供給部33から加熱用ブロワ333が省略されてもよい。   When the heating fuel in the temperature raising unit 24 is the same as the raw fuel (for example, LP gas or city gas) supplied from the raw fuel supply source 48, the heating fuel supply from the heating energy supply unit 33 is performed. The source 331 may be omitted, and the raw fuel from the raw fuel supply source 48 may be supplied to the heating fuel combustion unit as the heating fuel. When air is supplied to the heating fuel combustion unit using the blower 43 of the fuel cell unit 2, the heating blower 333 may be omitted from the heating energy supply unit 33.

昇温部24は、また、電気ヒータであってもよい。この場合、加熱用エネルギー供給部33は、例えば、昇温部24に電力を供給する電力供給部を備える。当該電力供給部としては、例えば、小型発電機やバッテリが利用される。当該小型発電機は、例えば、ガソリン、軽油、灯油、アルコール、LPガス等を燃料として駆動する。あるいは、当該電力供給部として、上述の起動電源部34が利用されてもよい。   The temperature raising unit 24 may be an electric heater. In this case, the heating energy supply unit 33 includes, for example, a power supply unit that supplies power to the temperature raising unit 24. For example, a small generator or a battery is used as the power supply unit. The small power generator is driven using, for example, gasoline, light oil, kerosene, alcohol, LP gas, or the like as fuel. Or the above-mentioned starting power supply part 34 may be utilized as the said electric power supply part.

上述の燃料電池システム1,1aでは、燃料電池23からの負極排ガスに含まれる水蒸気を、凝縮部45にて水として取り出した上で水蒸気生成部46に供給しているが、水蒸気を含む負極排ガスの一部が、ガス状のまま改質器22へと供給されてもよい。この場合であっても、定常運転の燃料電池ユニット2において水自立運転の実現が可能である。   In the fuel cell systems 1 and 1a described above, the water vapor contained in the negative electrode exhaust gas from the fuel cell 23 is taken out as water in the condensing unit 45 and then supplied to the water vapor generating unit 46. A part of the gas may be supplied to the reformer 22 in a gaseous state. Even in this case, it is possible to realize the water self-sustained operation in the fuel cell unit 2 in the steady operation.

燃料電池ユニット2では、ハウジング21内に複数の燃料電池23が配置されてもよい。   In the fuel cell unit 2, a plurality of fuel cells 23 may be disposed in the housing 21.

燃料電池システム1,1aでは、起動ユニット3は燃料電池ユニット2の起動運転に利用されるものであり、必ずしも起動ユニット3単体で燃料電池ユニット2の起動運転が行われる必要はない。例えば、起動ユニット3と他の構成とを併せて利用することにより、燃料電池ユニット2の起動運転が行われてもよい。   In the fuel cell systems 1 and 1a, the activation unit 3 is used for the activation operation of the fuel cell unit 2, and the activation operation of the fuel cell unit 2 is not necessarily performed by the activation unit 3 alone. For example, the starting operation of the fuel cell unit 2 may be performed by using the starting unit 3 together with another configuration.

図1に示す燃料電池システム1では、例えば、起動ユニット3を移動することなく各燃料電池ユニット2に容易に接続可能である場合、移動用の車両61は省略され、起動ユニット3は所定の位置に配置されていてもよい。   In the fuel cell system 1 shown in FIG. 1, for example, when the starter unit 3 can be easily connected to each fuel cell unit 2 without moving, the moving vehicle 61 is omitted, and the starter unit 3 has a predetermined position. May be arranged.

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。   The configurations in the above-described embodiments and modifications may be combined as appropriate as long as they do not contradict each other.

1,1a 燃料電池システム
2 燃料電池ユニット
3 起動ユニット
21 ハウジング
22 改質器
23 燃料電池
31 水供給部
32 起動用材料供給部
33 加熱用エネルギー供給部
61 車両
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1a Fuel cell system 2 Fuel cell unit 3 Starting unit 21 Housing 22 Reformer 23 Fuel cell 31 Water supply part 32 Starting material supply part 33 Heating energy supply part 61 Vehicle

Claims (5)

燃料電池システムであって、
原燃料を改質して燃料ガスを生成する改質器と、前記燃料ガスおよび酸化剤ガスを用いて発電を行う固体酸化物形の燃料電池と、前記改質器および前記燃料電池を収容するハウジングとをそれぞれ備える複数の燃料電池ユニットと、
前記複数の燃料電池ユニットに着脱自在に順次接続され、接続された燃料電池ユニットの起動運転に利用される起動ユニットと、
を備え、
前記複数の燃料電池ユニットのうち2台目以降の燃料電池ユニットの起動運転時に、起動運転が完了している起動済みの燃料電池ユニットから、前記起動ユニットおよび前記2台目以降の燃料電池ユニットの少なくとも一方に電力が供給されることを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell system,
A reformer that reforms raw fuel to generate fuel gas, a solid oxide fuel cell that generates power using the fuel gas and oxidant gas, and the reformer and the fuel cell are housed. A plurality of fuel cell units each comprising a housing;
An activation unit that is sequentially connected to the plurality of fuel cell units in a detachable manner and is used for the activation operation of the connected fuel cell units;
With
When starting the second and subsequent fuel cell units among the plurality of fuel cell units, the startup unit and the second and subsequent fuel cell units are changed from the already started fuel cell units. A fuel cell system, wherein power is supplied to at least one of the fuel cell systems.
請求項1に記載の燃料電池システムであって、
前記2台目以降の燃料電池ユニットの起動運転時に、前記起動済みの燃料電池ユニットにて発生する熱を、前記2台目以降の燃料電池ユニットの加熱源として利用することを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 1,
A fuel cell characterized in that heat generated in the activated fuel cell units is used as a heat source for the second and subsequent fuel cell units during the startup operation of the second and subsequent fuel cell units. system.
請求項1または2に記載の燃料電池システムであって、
前記起動ユニットが積載される移動用の車両をさらに備えることを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 1 or 2,
A fuel cell system, further comprising a moving vehicle on which the activation unit is loaded.
請求項1ないし3のいずれかに記載の燃料電池システムであって、
前記改質器が前記原燃料に水蒸気改質を行い、
前記起動ユニットが、
水を貯溜するとともに前記水を前記改質器に供給する水供給部と、
前記ハウジングの内部の加熱に利用されるエネルギーを供給する加熱用エネルギー供給部と、
起動用材料を前記改質器に供給する起動用材料供給部と、
のうち少なくとも2つの供給部を備えることを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3,
The reformer performs steam reforming on the raw fuel,
The activation unit is
A water supply section for storing water and supplying the water to the reformer;
An energy supply unit for heating for supplying energy used for heating the interior of the housing;
A starting material supply unit for supplying a starting material to the reformer;
A fuel cell system comprising at least two supply units.
燃料電池システムであって、
原燃料を改質して燃料ガスを生成する改質器と、前記燃料ガスおよび酸化剤ガスを用いて発電を行う固体酸化物形の燃料電池と、前記改質器および前記燃料電池を収容するハウジングとをそれぞれ備える複数の燃料電池ユニットと、
前記複数の燃料電池ユニットに着脱自在にそれぞれ接続され、接続された燃料電池ユニットの起動運転にそれぞれ利用される複数の起動ユニットと、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell system,
A reformer that reforms raw fuel to generate fuel gas, a solid oxide fuel cell that generates power using the fuel gas and oxidant gas, and the reformer and the fuel cell are housed. A plurality of fuel cell units each comprising a housing;
A plurality of starter units each detachably connected to the plurality of fuel cell units, each used for start-up operation of the connected fuel cell units;
A fuel cell system comprising:
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