JP2016201355A - Solid oxide type fuel cell system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid oxide type fuel cell system capable of suppressing deterioration caused by oxidizing a fuel electrode of a cell stack in the case of emergency stop.SOLUTION: The solid oxide type fuel cell system comprises: a cell stack 6 that is composed of a plurality of fuel battery cells; a vaporizer 18 that vaporizes modification water; and a modifier 4 that modifies a fuel gas with water vapor. The cell stack 6, the vaporizer 18 and the modifier 4 are accommodated within a battery housing 50. A hydrogen absorber 62 in which a hydrogen absorption material is stored is provided in a modified fuel gas supply passage 14 that supplies a modified fuel gas from the modifier 4 to the cell stack 6. The hydrogen storage device 62 is provided in contact with or in proximity to the vaporizer 18. At the time of power generating operation, the hydrogen absorption material absorbs hydrogen in the modified fuel gas. At the time of emergency stop, a temperature of the hydrogen absorption material temporarily rises, such that the hydrogen absorbed in the hydrogen absorption material is discharged and flows to a fuel electrode 10 of the cell stack 6.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、燃料ガス及び酸化材ガスの酸化及び還元により発電する燃料電池セルを備えた固体酸化物形燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a solid oxide fuel cell system including a fuel cell that generates power by oxidation and reduction of a fuel gas and an oxidant gas.

固体酸化物形燃料電池システムにおける燃料電池セルは、酸化物イオンを伝導する固体電解質膜を備え、この固体電解質膜の片側に燃料ガスを酸化する燃料極が設けられ、その他側に酸化材ガスを還元する酸素極が設けられている。固体電解質膜の材料としては、一般的に、イットリアを置換固溶させたジルコニアが用いられており、６００〜１０００℃の高温で燃料ガス(例えば、天然ガス、都市ガスなど)中の水素、一酸化炭素、炭化水素と酸化材ガス（例えば、空気）中の酸素との電気化学反応により発電が行われる。   A fuel cell in a solid oxide fuel cell system includes a solid electrolyte membrane that conducts oxide ions, a fuel electrode that oxidizes fuel gas is provided on one side of the solid electrolyte membrane, and an oxidant gas is provided on the other side. An oxygen electrode for reduction is provided. As a material for the solid electrolyte membrane, zirconia in which yttria is substituted and dissolved is generally used, and hydrogen in fuel gas (for example, natural gas, city gas, etc.) at a high temperature of 600 to 1000 ° C. Power generation is performed by an electrochemical reaction between carbon oxides and hydrocarbons and oxygen in an oxidant gas (for example, air).

燃料極の材料としては、ニッケルと電解質材料などからなるサーメットなどが用いられている。このサーメットを用いた場合、ニッケルの粒子サイズにもよるが、３５０〜４００℃以上の温度状態において酸化雰囲気に曝されると、サーメット中のニッケルが酸化ニッケルに酸化し、高温になるほどこの酸化反応は速度が大きくなる。   As a material for the fuel electrode, a cermet made of nickel and an electrolyte material is used. When this cermet is used, depending on the particle size of nickel, the nickel in the cermet is oxidized to nickel oxide when exposed to an oxidizing atmosphere at a temperature of 350 to 400 ° C. Increases speed.

また、酸素極の材料としては、ランタンマンガナイト系酸化物、ランタンコバルタイト系酸化物、ランタンフェライト系酸化物などが用いられている。酸素極に用いられるこれらの材料は、５００℃以上の高温状態で還元雰囲気に曝されると、速やかに還元されて膨張し、クラックや剥離が発生し性能が急速的に低下する。   As the material for the oxygen electrode, lanthanum manganite oxide, lanthanum cobaltite oxide, lanthanum ferrite oxide, and the like are used. When these materials used for the oxygen electrode are exposed to a reducing atmosphere at a high temperature of 500 ° C. or higher, they are rapidly reduced and expanded, cracks and peeling occur, and the performance is rapidly lowered.

この固体酸化物形燃料電池システムでは、燃料極、電解質膜及び酸素極が同室（即ち、電池ハウジング）内に設置され、燃料電池セル（燃料電池セルスタック）の劣化を抑制するためには、燃料極及び酸素極の近傍を適切な温度状態に管理すること、燃料極を還元雰囲気状態に制御すること、また酸素極を酸化雰囲気状態に制御することが必要不可欠であるが、燃料ガス、酸化材ガス（例えば、空気）の逆流により酸化還元を伴う破損は急速な劣化を生じ、燃料電池セル（燃料電池セルスタック）の性能低下を引き起こす原因となっている。   In this solid oxide fuel cell system, the fuel electrode, the electrolyte membrane, and the oxygen electrode are installed in the same chamber (that is, the battery housing), and in order to suppress the deterioration of the fuel cell (fuel cell stack), the fuel electrode It is indispensable to manage the vicinity of the electrode and the oxygen electrode at an appropriate temperature state, to control the fuel electrode to a reducing atmosphere state, and to control the oxygen electrode to an oxidizing atmosphere state. Damage caused by oxidation and reduction due to the backflow of gas (for example, air) causes rapid deterioration, which causes a decrease in performance of the fuel cell (fuel cell stack).

特に、緊急停止時においては、燃料ガス及び酸化材ガスの供給が停止した状態となるために、燃料極に使用されるニッケルの酸化が起りやすくなる。このニッケルの酸化を防止するために、酸化材ガス（例えば、空気）が入り込まないように電池ハウジングの気密性を高めることが従来から取り組まれている。また、他の方法として、緊急停止時に、燃料極側に還元性ガスを酸素極側に酸化材ガスをパージガスとして供給することで、燃料極（例えば、ニッケルサーメット）及び／又は酸素極の寸法変化による燃料電池セルの割れなどを抑制することが知られている（例えば、特許文献１参照）。このパージガスを供給するシステムでは、例えば、燃料電池セルに関連して高圧ボンベラックが設けられ、この高圧ボンベラックから燃料極側に還元性ガス(例えば、窒素-水素混合ガスなど)が供給され、酸素極側に酸化材ガス（例えば、空気）が供給されるように構成されている。   In particular, during an emergency stop, the supply of the fuel gas and the oxidizing material gas is stopped, so that the nickel used for the fuel electrode is easily oxidized. In order to prevent the oxidation of nickel, it has been conventionally attempted to improve the airtightness of the battery housing so that an oxidant gas (for example, air) does not enter. Another method is to supply a reducing gas to the fuel electrode side and an oxidant gas to the oxygen electrode side as a purge gas during an emergency stop, thereby changing the dimensions of the fuel electrode (for example, nickel cermet) and / or the oxygen electrode. It is known to suppress the cracking of the fuel battery cell due to (see, for example, Patent Document 1). In the system for supplying the purge gas, for example, a high-pressure bomb rack is provided in association with the fuel cell, and a reducing gas (for example, a nitrogen-hydrogen mixed gas) is supplied from the high-pressure bomb rack to the fuel electrode side. An oxidant gas (for example, air) is supplied to the oxygen electrode side.

しかし、パージガスを供給する技術は、中大型の固体酸化物形燃料電池システムには適用することができるが、小型の固体酸化物形燃料電池システム(特に、家庭用コージェネレーションシステムに用いる燃料電池システム)では、このような技術の採用は、製造コスト、メンテナンスコストなどが高くなり、また設置スペースが大きくなり、高圧ガスの保管という法規制の面からも難しくなる。   However, the technology for supplying the purge gas can be applied to a medium- and large-sized solid oxide fuel cell system, but a small-sized solid oxide fuel cell system (particularly, a fuel cell system used for a home cogeneration system). However, the adoption of such a technique increases the manufacturing cost, the maintenance cost, etc., increases the installation space, and becomes difficult from the standpoint of legal regulations such as storage of high-pressure gas.

そこで、燃料電池セルの燃料極に耐酸化性の良好な材料を採用することも提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、燃料ガス供給流路に第１遮断弁を、酸化材供給ガス流路に第２遮断弁を、また排気ガス排気流路に第３遮断弁を配設した燃料電池システムが提案されている（例えば、特許文献３参照）。この燃料電池システムでは、緊急停止時に、第１〜第３遮断弁が遮断状態に保持され、第１遮断弁によって燃料ガス供給流路が遮断され、第２遮断弁によって酸化材供給ガス流路が遮断され、また第３遮断弁によって排気ガス排出流路が遮断され、このように遮断した状態で第１〜第３遮断弁により遮断された空間における空燃比が、理論空燃比以上で且つ第１〜第３遮断弁による遮断前よりも低い空燃比になるようにすることによって、緊急停止時の燃料極の酸化を抑制している。   Therefore, it has also been proposed to employ a material having good oxidation resistance for the fuel electrode of the fuel cell (see, for example, Patent Document 2). Further, a fuel cell system has been proposed in which a first shut-off valve is provided in the fuel gas supply passage, a second shut-off valve is provided in the oxidant supply gas passage, and a third shut-off valve is provided in the exhaust gas exhaust passage. (For example, refer to Patent Document 3). In this fuel cell system, during an emergency stop, the first to third shut-off valves are held in a shut-off state, the fuel gas supply passage is shut off by the first shut-off valve, and the oxidant supply gas passage is shut by the second shut-off valve. The exhaust gas discharge passage is shut off by the third shut-off valve, and the air-fuel ratio in the space shut off by the first to third shut-off valves in such a shut-off state is equal to or higher than the theoretical air-fuel ratio and the first air-fuel ratio. -Oxidation of the fuel electrode at the time of emergency stop is suppressed by setting the air-fuel ratio to be lower than that before being shut off by the third shut-off valve.

更に、燃料供給流路（具体的には、燃料ポンプの上流側）に供給遮断弁を設けるとともに、この供給遮断弁と燃料ポンプとの間に、燃料ガスを吸着するための燃料ガス吸着材を充填した吸着器を配設した燃料電池システムが提案されている（例えば、特許文献４参照）。この燃料電池システムでは、緊急停止時に供給遮断弁が閉状態となって燃料ガス供給流路が遮断された後に燃料ポンプ及び水ポンプが作動され、このように制御することによって、燃料ガス吸着材に吸着された燃料ガスが燃料ポンプにより改質器に送給されるとともに、改質用水が水ポンプにより改質器に送給され、従って、緊急停止後においても改質器に燃料ガス及び改質用水が送給されて水蒸気改質が行われ、この改質燃料ガスが送給されることにより、燃料電池セルの燃料極の酸化による劣化を抑えている。   Further, a supply shutoff valve is provided in the fuel supply passage (specifically, upstream of the fuel pump), and a fuel gas adsorbent for adsorbing fuel gas is provided between the supply shutoff valve and the fuel pump. A fuel cell system provided with a filled adsorber has been proposed (see, for example, Patent Document 4). In this fuel cell system, the fuel shutoff valve is closed during an emergency stop and the fuel gas supply flow path is shut off, and then the fuel pump and the water pump are operated. The adsorbed fuel gas is sent to the reformer by the fuel pump and the reforming water is sent to the reformer by the water pump. Therefore, even after an emergency stop, the fuel gas and the reformer are supplied to the reformer. Water is supplied to perform steam reforming, and the reformed fuel gas is supplied to suppress deterioration due to oxidation of the fuel electrode of the fuel cell.

特開平７−２３５３２１号公報JP 7-235321 A 特開２００５−１９２６１号公報JP 2005-19261 A 特開２０１３−３３６６６号公報JP 2013-33666 A 特開２０１０−２７５７９号公報JP 2010-27579 A

しかしながら、特許文献２の技術にように、燃料電池セルの燃料極に耐酸化性材料を用いたとしても、緊急停止時に燃料ガスの供給を停止すると、燃料極側に酸化材ガスが逆流するおそれがあるために、燃料極の酸化による劣化を充分に抑制することができない。また、特許文献３の技術のように、第１〜第３遮断弁を配設するシステムにおいては、外部からの酸化材ガス（空気）の逆流を遮断して酸素極の酸化を防止することが可能となるが、第１〜第３遮断弁を必要とし、またこれら遮断弁を所要の通りに作動制御しなければならず、そのためにシステムの構成及びその制御が複雑になる問題がある。更に、特許文献４の技術のように、緊急停止後に燃料ポンプと水ポンプとを作動させて燃料ガス吸着材に吸着された燃料ガスと改質用水とを改質器に送給するシステムでは、停電時などのように電源供給が絶たれたときには、燃料ポンプ及び水ポンプを作動させて改質燃料ガスを燃料電池セルの燃料極に送給することができず、この燃料極の酸化による劣化を抑えることができない。   However, even if an oxidation resistant material is used for the fuel electrode of the fuel cell as in the technique of Patent Document 2, if the supply of the fuel gas is stopped during an emergency stop, the oxidizing gas may flow back to the fuel electrode side. Therefore, deterioration due to oxidation of the fuel electrode cannot be sufficiently suppressed. In addition, in the system in which the first to third shut-off valves are arranged as in the technique of Patent Document 3, it is possible to prevent the oxidation of the oxygen electrode by blocking the back flow of the oxidizing gas (air) from the outside. Although possible, the first to third shut-off valves are required, and the shut-off valves must be operated and controlled as required, which causes a problem that the configuration of the system and the control thereof are complicated. Furthermore, as in the technique of Patent Document 4, in a system for operating the fuel pump and the water pump after an emergency stop and feeding the fuel gas adsorbed on the fuel gas adsorbent and the reforming water to the reformer, When power supply is cut off, such as during a power failure, the fuel pump and water pump cannot be operated to supply the reformed fuel gas to the fuel electrode of the fuel cell. Can not be suppressed.

本発明の目的は、緊急停止時におけるセルスタックの燃料極の酸化による劣化を抑制することができる固体酸化物形燃料電池システムを提供することである。   An object of the present invention is to provide a solid oxide fuel cell system capable of suppressing deterioration due to oxidation of a fuel electrode of a cell stack during an emergency stop.

本発明の請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池システムは、固体電解質膜、前記固体電解質膜の片側に配設された燃料極及び前記固体電解質膜の他側に配設された酸素極を備えた燃料電池セルと、改質用水を気化する気化器と、燃料ガスを改質用水を用いて水蒸気改質する改質器とを備え、前記燃料電池セル、前記気化器及び前記改質器が高温空間を規定する電池ハウジング内に収容され、前記改質器にて水蒸気改質された改質燃料ガスが改質燃料ガス送給流路を通して前記燃料電池セルの前記燃料極に供給され、酸化材ガスが酸化材ガス供給流路を通して前記燃料電池セルの前記酸素極に供給される固体酸化物形燃料電池システムであって、
前記改質燃料ガス送給流路には、水素吸蔵材が収容された水素吸蔵器が設けられ、発電運転時に、前記水素吸蔵材が改質燃料ガスに含まれた水素を吸蔵し、また緊急停止時に、前記水素吸蔵材の温度が一時的に上昇することによって、前記水素吸蔵材に吸蔵された水素が放出され、前記水素吸蔵材から放出された水素が前記改質燃料ガス送給流路を通して前記燃料電池セルの前記燃料極に送給されることを特徴とする。 The solid oxide fuel cell system according to claim 1 of the present invention includes a solid electrolyte membrane, a fuel electrode disposed on one side of the solid electrolyte membrane, and an oxygen electrode disposed on the other side of the solid electrolyte membrane. The fuel cell, the vaporizer for vaporizing the reforming water, and the reformer for steam reforming the fuel gas using the reforming water, the fuel cell, the vaporizer and the reformer The reformer is housed in a battery housing that defines a high-temperature space, and the reformed fuel gas steam-reformed by the reformer is supplied to the fuel electrode of the fuel cell through the reformed fuel gas supply channel. A solid oxide fuel cell system in which an oxidant gas is supplied to the oxygen electrode of the fuel cell through an oxidant gas supply channel,
The reformed fuel gas supply flow path is provided with a hydrogen occlusion device in which a hydrogen occlusion material is accommodated, and during the power generation operation, the hydrogen occlusion material occludes hydrogen contained in the reformed fuel gas. When the temperature of the hydrogen storage material temporarily rises when the hydrogen storage material is stopped, hydrogen stored in the hydrogen storage material is released, and the hydrogen released from the hydrogen storage material is supplied to the reformed fuel gas supply channel. Through the fuel electrode of the fuel cell.

また、本発明の請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池システムでは、前記水素吸蔵器は、前記気化器の内側に、或いは前記気化器の外側に接触乃至近接して配設され、前記水素吸蔵器内の前記水素吸蔵材は、発電運転時に前記気化器における改質用水の気化によって吸蔵温度に維持されて改質燃料ガス中の水素を吸蔵し、緊急停止時に改質用水の供給停止により前記吸蔵温度から一時的に温度上昇することによって吸蔵した水素を放出することを特徴とする。   Further, in the solid oxide fuel cell system according to claim 2 of the present invention, the hydrogen storage device is disposed inside or in contact with the inside of the vaporizer or outside the vaporizer, The hydrogen storage material in the hydrogen storage unit is maintained at the storage temperature by vaporization of the reforming water in the vaporizer during power generation operation to store hydrogen in the reformed fuel gas, and the supply of reforming water is stopped during an emergency stop Thus, the stored hydrogen is released when the temperature is temporarily increased from the storage temperature.

また、本発明の請求項３に記載の固体酸化物形燃料電池システムでは、前記水素吸蔵器は、前記改質器の外側に接触乃至近接して配設され、前記水素吸蔵器内の前記水素吸蔵材は、発電運転時に前記改質器における水蒸気改質によって吸蔵温度に維持されて改質燃料ガス中の水素を吸蔵し、緊急停止時に燃料ガス及び改質用水の供給停止により前記吸蔵温度から一時的に温度上昇することによって吸蔵した水素を放出することを特徴とする。   In the solid oxide fuel cell system according to claim 3 of the present invention, the hydrogen storage unit is disposed in contact with or close to the outside of the reformer, and the hydrogen in the hydrogen storage unit The occlusion material is maintained at the occlusion temperature by steam reforming in the reformer during power generation operation, occludes hydrogen in the reformed fuel gas, and from the occlusion temperature by stopping supply of fuel gas and reforming water during an emergency stop. It is characterized by releasing the occluded hydrogen when the temperature rises temporarily.

また、本発明の請求項４に記載の固体酸化物形燃料電池システムでは、前記酸化材ガス供給流路には、前記燃料電池セルから排出される排気ガスと酸化材ガスとの間で熱交換を行う酸化材ガス余熱器が配設され、前記水素吸蔵器は、前記酸化材ガス余熱器の内側に、或いは前記酸化材ガス余熱器の外側に又はその下流側における前記酸化材ガス供給流路の下流側部の外側に接触乃至近接して配設され、前記水素吸蔵器内の前記水素吸蔵材は、発電運転時に前記酸化材ガス余熱器における酸化材ガスと排気ガスとの熱交換によって吸蔵温度に維持されて改質燃料ガス中の水素を吸蔵し、緊急停止時に酸化材ガスの供給停止により前記吸蔵温度から一時的に温度上昇することによって吸蔵した水素を放出することを特徴とする。   In the solid oxide fuel cell system according to claim 4 of the present invention, heat exchange is performed between the exhaust gas discharged from the fuel cell and the oxidizing gas in the oxidizing gas supply channel. An oxidant gas preheater is provided, and the hydrogen storage unit is disposed inside the oxidant gas preheater, outside the oxidant gas preheater, or downstream thereof. The hydrogen storage material in the hydrogen storage unit is stored in contact with or close to the outside of the downstream side of the gas storage unit by heat exchange between the oxidizing material gas and the exhaust gas in the oxidizing material gas preheater during power generation operation. The hydrogen is stored in the reformed fuel gas while maintaining the temperature, and the stored hydrogen is released by temporarily increasing the temperature from the storage temperature by stopping the supply of the oxidant gas at the time of emergency stop.

また、本発明の請求項５に記載の固体酸化物形燃料電池システムは、固体電解質膜、前記固体電解質膜の片側に配設された燃料極及び前記固体電解質膜の他側に配設された酸素極を備えた燃料電池セルと、前記燃料電池セルの前記燃料極に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、前記燃料電池セルの前記酸素極に酸化材ガスを供給する酸化材ガス供給流路と、前記燃料ガス供給流路に配設された燃料ガス余熱器と、前記酸化材供給流路に配設された酸化材ガス余熱器と、を備え、前記燃料電池セルが高温空間を規定する電池ハウジング内に収容された固体酸化物形燃料電池システムであって、
前記燃料ガス供給流路には、水素吸蔵材が収容された水素吸蔵器が設けられ、発電運転時に、前記水素吸蔵材が燃料ガスを吸蔵し、また緊急停止時に、前記水素吸蔵材の温度が一時的に上昇することによって、前記水素吸蔵材に吸蔵された燃料ガスが放出され、前記水素吸蔵材から放出された燃料ガスが前記燃料ガス供給流路を通して前記燃料電池セルの前記燃料極に送給されることを特徴とする。 The solid oxide fuel cell system according to claim 5 of the present invention is disposed on the other side of the solid electrolyte membrane, the fuel electrode disposed on one side of the solid electrolyte membrane, and the solid electrolyte membrane. A fuel cell having an oxygen electrode, a fuel gas supply channel for supplying fuel gas to the fuel electrode of the fuel cell, and an oxidant gas supply for supplying oxidant gas to the oxygen electrode of the fuel cell A fuel gas preheater disposed in the fuel gas supply flow path, and an oxidant gas preheater disposed in the oxidant supply flow path, wherein the fuel cell has a high temperature space. A solid oxide fuel cell system housed in a battery housing that defines:
The fuel gas supply flow path is provided with a hydrogen storage device in which a hydrogen storage material is accommodated. During the power generation operation, the hydrogen storage material stores fuel gas, and during an emergency stop, the temperature of the hydrogen storage material is By temporarily rising, the fuel gas stored in the hydrogen storage material is released, and the fuel gas released from the hydrogen storage material is sent to the fuel electrode of the fuel cell through the fuel gas supply channel. It is characterized by being paid.

また、本発明の請求項６に記載の固体酸化物形燃料電池システムでは、前記燃料ガス余熱器は前記電池ハウジング内に収容され、前記水素吸蔵器は、前記燃料ガス余熱器の内側に、或いは前記燃料ガス余熱器の外側に又はその下流側における前記燃料ガス供給流路の下流側部の外側に接触乃至近接して配設され、前記水素吸蔵器内の前記水素吸蔵材は、発電運転時に前記燃料ガス余熱器における燃料ガスと排気ガスとの熱交換によって吸蔵温度に維持されて燃料ガスを吸蔵し、緊急停止時に燃料ガスの供給停止により前記吸蔵温度から一時的に温度上昇することによって吸蔵した燃料ガスを放出することを特徴とする。   Moreover, in the solid oxide fuel cell system according to claim 6 of the present invention, the fuel gas preheater is accommodated in the battery housing, and the hydrogen storage device is disposed inside the fuel gas preheater, or The hydrogen storage material in the hydrogen storage device is disposed outside or in close contact with the outside of the downstream side of the fuel gas supply flow channel on the outside of the fuel gas preheater, or the downstream side of the fuel gas supply passage. The fuel gas is stored at the storage temperature by heat exchange between the fuel gas and the exhaust gas in the fuel gas preheater, and is stored by temporarily raising the temperature from the storage temperature by stopping the supply of fuel gas at the time of emergency stop. The discharged fuel gas is discharged.

また、本発明の請求項７に記載の固体酸化物形燃料電池システムでは、前記酸化材ガス余熱器は前記電池ハウジング内に収容され、前記水素吸蔵器は、前記酸化材ガス余熱器の内側に、或いは前記酸化材ガス余熱器の外側に又はその下流側における前記酸化材ガス供給流路の下流側部の外側に接触乃至近接して配設され、前記水素吸蔵器内の前記水素吸蔵材は、発電運転時に前記酸化材ガス余熱器における酸化材ガスと排気ガスとの熱交換によって吸蔵温度に維持されて燃料ガスを吸蔵し、緊急停止時に酸化材ガスの供給停止により前記吸蔵温度から一時的に温度上昇することによって吸蔵した燃料ガスを放出することを特徴とする。   Further, in the solid oxide fuel cell system according to claim 7 of the present invention, the oxidant gas preheater is accommodated in the battery housing, and the hydrogen storage device is disposed inside the oxidant gas preheater. Alternatively, the hydrogen storage material in the hydrogen storage device is disposed outside or in contact with the outside of the downstream side portion of the oxidation material gas supply channel on the outside of the oxidation material gas preheater. During the power generation operation, the fuel gas is occluded by maintaining the occlusion temperature by heat exchange between the oxidant gas and the exhaust gas in the oxidant gas preheater, and temporarily suspended from the occlusion temperature by stopping the supply of the oxidant gas during an emergency stop The occluded fuel gas is released when the temperature rises.

更に、本発明の請求項８に記載の固体酸化物形燃料電池システムでは、前記水素吸蔵材は、パラジウム、ジルコニウム・ニッケルの合金、マグネシウム・ニッケル・クロムの複合合金、ジルコニウム・マンガン・鉄の複合合金及びジルコニウム・マンガン・銅の複合合金のいずれか又はこれらの２種以上から形成されることを特徴とする。   Furthermore, in the solid oxide fuel cell system according to claim 8 of the present invention, the hydrogen storage material includes palladium, an alloy of zirconium / nickel, a composite alloy of magnesium / nickel / chromium, and a composite of zirconium / manganese / iron. It is formed of any one of an alloy and a composite alloy of zirconium, manganese, and copper, or two or more of these.

本発明の請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池システムによれば、改質器にて燃料ガスを水蒸気改質して燃料電池セルの燃料極に送給する改質燃料ガス送給流路に水素吸蔵器が設けられ、この水素吸蔵器に水素吸蔵材が収容されているので、システムの発電運転時には、この水素吸蔵材が改質燃料ガスに含まれた水素を吸蔵し、またシステムの緊急停止時には、水素吸蔵材の温度が一時的に上昇することによって、水素吸蔵材に吸蔵された水素が放出され、水素吸蔵材から放出された水素が改質燃料ガス送給流路を通して燃料電池セルの燃料極に送給される。従って、緊急停止時に燃料ポンプ及び水ポンプなどが停止した状態においても、水素吸蔵材からの水素が燃料電池セルの燃料極に送給され、この燃料極側が還元状態に保たれ、燃料極の酸化による劣化を抑えることができる。   According to the solid oxide fuel cell system of the first aspect of the present invention, the reformed fuel gas feed stream for steam reforming the fuel gas in the reformer and feeding it to the fuel electrode of the fuel cell. Since a hydrogen storage device is provided in the passage and the hydrogen storage material is stored in the hydrogen storage device, the hydrogen storage material stores the hydrogen contained in the reformed fuel gas during the power generation operation of the system. During an emergency stop, the temperature of the hydrogen storage material temporarily rises, so that the hydrogen stored in the hydrogen storage material is released, and the hydrogen released from the hydrogen storage material passes through the reformed fuel gas supply channel. It is fed to the fuel electrode of the battery cell. Therefore, even when the fuel pump and the water pump are stopped at the time of an emergency stop, hydrogen from the hydrogen storage material is supplied to the fuel electrode of the fuel cell, and the fuel electrode side is kept in a reduced state so that the fuel electrode is oxidized. It is possible to suppress deterioration due to.

また、本発明の請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池システムによれば、水素吸蔵器が気化器の外側に接触乃至近接して（又は気化器内に）配設されるので、システムの発電運転時には、この気化器における改質用水の気化（換言すると、気化に伴う吸熱作用）によって、水素吸蔵材が吸蔵温度に維持され、改質燃料ガス中の水素を所要の通りに吸蔵することができる。また、システムの緊急停止時には、改質用水の供給停止により気化器における水蒸気気化が行われず、これによって、水素吸蔵材の温度が吸蔵温度から一時的に上昇し、この温度上昇によって、吸蔵された水素が水素吸蔵材から放出され、この放出された水素を燃料電池セルの燃料極に送給することができる。   In the solid oxide fuel cell system according to claim 2 of the present invention, the hydrogen storage device is disposed in contact with or close to the outside of the vaporizer (or in the vaporizer). During the power generation operation, the hydrogen storage material is maintained at the storage temperature by vaporization of the reforming water in this vaporizer (in other words, the endothermic effect accompanying the vaporization), and the hydrogen in the reformed fuel gas is stored as required. be able to. In addition, at the time of an emergency stop of the system, the vaporization of steam in the vaporizer is not performed due to the stop of the supply of reforming water, whereby the temperature of the hydrogen storage material temporarily rises from the storage temperature, and this temperature increase causes the storage to occur. Hydrogen is released from the hydrogen storage material, and this released hydrogen can be supplied to the fuel electrode of the fuel cell.

また、本発明の請求項３に記載の固体酸化物形燃料電池システムによれば、水素吸蔵器が改質器の外側に接触乃至近接して配設されるので、システムの発電運転時には、この改質器における燃料ガスの水蒸気改質（換言すると、水蒸気改質に伴う吸熱作用）によって、水素吸蔵材が吸蔵温度に維持され、改質燃料ガス中の水素を所要の通りに吸蔵することができる。また、システムの緊急停止時には、燃料ガス及び改質用水の供給停止により改質器における燃料ガスの水蒸気改質が行われず、これによって、水素吸蔵材の温度が吸蔵温度から一時的に上昇し、この温度上昇によって、吸蔵された水素が水素吸蔵材から放出され、このようにしても水素吸蔵材からの水素を燃料電池セルの燃料極に送給することができる。   In the solid oxide fuel cell system according to claim 3 of the present invention, the hydrogen storage device is disposed in contact with or close to the outside of the reformer. The hydrogen storage material is maintained at the storage temperature by steam reforming of the fuel gas in the reformer (in other words, the endothermic action accompanying steam reforming), and the hydrogen in the reformed fuel gas can be stored as required. it can. Further, at the time of emergency stop of the system, the steam reforming of the fuel gas in the reformer is not performed by stopping the supply of the fuel gas and reforming water, thereby the temperature of the hydrogen storage material temporarily rises from the storage temperature, With this temperature rise, the stored hydrogen is released from the hydrogen storage material, and in this way, the hydrogen from the hydrogen storage material can be supplied to the fuel electrode of the fuel cell.

また、本発明の請求項４に記載の固体酸化物形燃料電池システムによれば、水素吸蔵器が酸化材ガス供給流路に配設された酸化材ガス余熱器の外側に又はその下流側における酸化材ガス供給流路の下流側部の外側に接触乃至近接して（又は酸化材ガス余熱器内に）配設されるので、システムの発電運転時には、この酸化材ガス余熱器における燃料電池セルからの排気ガスと酸化材ガスとの熱交換（換言すると、熱交換に伴う温度低下）によって、水素吸蔵材が吸蔵温度に維持され、改質燃料ガス中の水素を所要の通りに吸蔵することができる。また、システムの緊急停止時には、酸化材ガスの供給停止により酸化材ガス余熱器における酸化材ガスとの熱交換が行われず、これによって、水素吸蔵材の温度が吸蔵温度から一時的に上昇し、この温度上昇によって、吸蔵された水素が水素吸蔵材から放出され、このようにしても放出された水素を燃料電池セルの燃料極に送給することができる。   In the solid oxide fuel cell system according to claim 4 of the present invention, the hydrogen storage device is located outside or downstream of the oxidant gas preheater disposed in the oxidant gas supply channel. Since it is arranged in contact with or close to the outside of the downstream portion of the oxidant gas supply flow path (or in the oxidant gas afterheater), the fuel cell in the oxidant gas afterheater is operated during power generation operation of the system. The hydrogen storage material is maintained at the storage temperature by heat exchange between the exhaust gas from the exhaust gas and the oxidizing gas (in other words, the temperature drop caused by the heat exchange), and the hydrogen in the reformed fuel gas is stored as required. Can do. Moreover, at the time of emergency stop of the system, heat exchange with the oxidant gas in the oxidant gas preheater is not performed due to the supply of the oxidant gas, thereby causing the temperature of the hydrogen storage material to temporarily rise from the storage temperature, Due to this temperature rise, the stored hydrogen is released from the hydrogen storage material, and the hydrogen thus released can be supplied to the fuel electrode of the fuel cell.

また、本発明の請求項５に記載の固体酸化物形燃料電池システムによれば、燃料ガス供給流路に水素吸蔵器が設けられ、この水素吸蔵器に水素吸蔵材が収容されているので、システムの発電運転時には、この水素吸蔵材が燃料ガスを吸蔵し、またシステムの緊急停止時には、水素吸蔵材の温度が一時的に上昇することによって、水素吸蔵材に吸蔵された燃料ガスが放出され、従って、燃料ガス（例えば、水素ガス）を直接的に燃料電池セルに供給する形態のものにおいても同様の効果が達成される。   Further, according to the solid oxide fuel cell system according to claim 5 of the present invention, a hydrogen storage device is provided in the fuel gas supply flow path, and the hydrogen storage material is accommodated in the hydrogen storage device. During the power generation operation of the system, this hydrogen storage material stores the fuel gas, and during an emergency stop of the system, the temperature of the hydrogen storage material temporarily rises to release the fuel gas stored in the hydrogen storage material. Therefore, the same effect is achieved even in a configuration in which fuel gas (for example, hydrogen gas) is supplied directly to the fuel cell.

また、本発明の請求項６に記載の固体酸化物形燃料電池システムによれば、水素吸蔵器が収容ハウジング内に収容された燃料ガス余熱器の外側に又はその下流側における燃料ガス供給流路の下流側部の外側に接触乃至近接して（又は燃料ガス余熱器内に）配設されるので、システムの発電運転時には、この燃料ガス余熱器における燃料電池セルからの排気ガスと燃料ガスとの熱交換（換言すると、熱交換に伴う温度低下）によって、水素吸蔵材が吸蔵温度に維持されて燃料ガスを吸蔵し、また、システムの緊急停止時には、燃料ガスの供給停止により水素吸蔵材の温度が吸蔵温度から一時的に上昇し、この温度上昇によって、吸蔵された燃料ガスが水素吸蔵材から放出される。   In the solid oxide fuel cell system according to claim 6 of the present invention, the fuel gas supply flow path is provided outside or downstream of the fuel gas preheater in which the hydrogen storage unit is housed in the housing. In the power generation operation of the system, the exhaust gas and the fuel gas from the fuel cell in the fuel gas preheater are disposed in contact with or close to the outside of the downstream side portion of the fuel gas. By the heat exchange (in other words, the temperature drop caused by the heat exchange), the hydrogen occlusion material is maintained at the occlusion temperature and occludes the fuel gas. The temperature temporarily rises from the storage temperature, and the stored fuel gas is released from the hydrogen storage material by this temperature increase.

また、本発明の請求項７に記載の固体酸化物形燃料電池システムによれば、水素吸蔵器が収容ハウジング内に収容された酸化材ガス余熱器の外側に又はその下流側における酸化材ガス供給流路の下流側部の外側に接触乃至近接して（又は酸化材ガス余熱器内に）配設されるので、システムの発電運転時には、この酸化材ガス余熱器における燃料電池セルからの排気ガスと酸化材ガスとの熱交換（換言すると、熱交換に伴う温度低下）によって、水素吸蔵材が吸蔵温度に維持されて燃料ガスを吸蔵し、また、システムの緊急停止時には、酸化材ガスの供給停止により水素吸蔵材の温度が吸蔵温度から一時的に上昇し、この温度上昇によって、吸蔵された燃料ガスが水素吸蔵材から放出される。   According to the solid oxide fuel cell system of the seventh aspect of the present invention, the oxidizing gas supply is provided outside or downstream of the oxidizing gas preheater in which the hydrogen storage unit is housed in the housing. Since it is disposed in contact with or close to the outside of the downstream side of the flow path (or in the oxidant gas preheater), the exhaust gas from the fuel cell in the oxidant gas preheater is generated during the power generation operation of the system. The hydrogen storage material is maintained at the storage temperature by the heat exchange between the gas and the oxidant gas (in other words, the temperature drops due to the heat exchange), and the fuel gas is stored. By stopping, the temperature of the hydrogen storage material temporarily rises from the storage temperature, and the stored fuel gas is released from the hydrogen storage material due to this temperature increase.

更に、本発明の請求項８に記載の固体酸化物形燃料電池システムによれば、水素吸蔵材として、パラジウム、ジルコニウム・ニッケルの合金、マグネシウム・ニッケル・クロムの複合合金、ジルコニウム・マンガン・鉄の複合合金及びジルコニウム・マンガン・銅の複合合金のいずれか又はこれらの２種以上から形成することができる。   Furthermore, according to the solid oxide fuel cell system of claim 8 of the present invention, palladium, zirconium-nickel alloy, magnesium-nickel-chromium composite alloy, zirconium-manganese-iron alloy can be used as the hydrogen storage material. It can be formed from either a composite alloy, a zirconium-manganese-copper composite alloy, or two or more of these.

本発明に従う固体酸化物形燃料電池システムの第１の実施形態を示す簡略図。1 is a simplified diagram showing a first embodiment of a solid oxide fuel cell system according to the present invention. 図１の固体酸化物形燃料電池システムにおける水素吸蔵器及びそれに関連する構成を一部断面で示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a partial cross-sectional view of a hydrogen storage device and a related configuration in the solid oxide fuel cell system of FIG. 1. 水素吸蔵材の水素吸蔵量と水素圧力との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the hydrogen storage amount of a hydrogen storage material, and hydrogen pressure. 図１の固体酸化物形燃料電池システムにおいて緊急停止したときの時間と温度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between time and temperature when the emergency stop is carried out in the solid oxide fuel cell system of FIG. 本発明に従う固体酸化物形燃料電池システムの第２の実施形態を示す簡略図。The simplified diagram which shows 2nd Embodiment of the solid oxide fuel cell system according to this invention. 本発明に従う固体酸化物形燃料電池システムの第３の実施形態を示す簡略図。The simplified diagram which shows 3rd Embodiment of the solid oxide fuel cell system according to this invention.

以下、添付図面を参照して、本発明に従う固体酸化物形燃料電池システムの実施形態について説明する。   Embodiments of a solid oxide fuel cell system according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

〔第１の実施形態〕
まず、図１〜図４を参照して、第１の実施形態の固体酸化物形燃料電池システムについて説明する。図１において、図示の固体酸化物形燃料電池システム２は、燃料としての燃料ガス(例えば、天然ガス、都市ガス)を改質するための改質器４と、改質器４にて改質された改質燃料ガス及び酸化材ガスとしての空気の酸化及び還元によって発電を行うセルスタック６とを備えている。セルスタック６は、電気化学反応によって発電を行うための複数の固体酸化物形の燃料電池セルを所定方向に配設して構成されている。セルスタック６(燃料電池セル）は、酸化物イオンを伝導する固体電解質膜８を備え、この固体電解質膜８の片側に燃料極１０が設けられ、その他側に酸素極１２が設けられている。固体電解質膜８としてはイットリアを置換固溶させたジルコニアなどが用いられ、酸化極１０としてはニッケルと電解質材料からなるサーメットなどが用いられ、また酸素極１２としてはランタンマンガナイト系酸化物などが用いられる。 [First Embodiment]
First, the solid oxide fuel cell system according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, the illustrated solid oxide fuel cell system 2 includes a reformer 4 for reforming fuel gas (for example, natural gas, city gas) as fuel, and reforming by the reformer 4. And a cell stack 6 that generates power by oxidizing and reducing air as the reformed fuel gas and the oxidizing material gas. The cell stack 6 is configured by arranging a plurality of solid oxide fuel cells in a predetermined direction for generating power by an electrochemical reaction. The cell stack 6 (fuel cell) includes a solid electrolyte membrane 8 that conducts oxide ions. A fuel electrode 10 is provided on one side of the solid electrolyte membrane 8 and an oxygen electrode 12 is provided on the other side. The solid electrolyte membrane 8 is made of zirconia in which yttria is substituted and dissolved, the oxide electrode 10 is made of cermet made of nickel and an electrolyte material, and the oxygen electrode 12 is made of lanthanum manganite oxide. Used.

セルスタック６の燃料極１０側は、改質燃料ガス送給流路１４を介して改質器４に接続され、この改質器４は、燃料ガス・水蒸気送給流路１６を介して気化器１８に接続され、この気化器１８は燃料ガス供給流路２０を介して燃料ガス供給源２２に接続され、燃料ガス供給源２２からの燃料ガスが燃料ガス供給流路２０を通して気化器１８に供給される。燃料ガス供給源２２は、例えば埋設管、貯蔵タンクなどから構成される。この燃料ガス供給流路２０には、遮断弁２４、脱硫器２６及び燃料ポンプ２８が下流側に向けてこの順に配設されている。遮断弁２４は、燃料ガス供給流路２０を遮断して燃料ガス供給源２２からの燃料ガスの供給を遮断し、脱硫器２６は、燃料ガスに含まれている硫黄成分を除去し、燃料ポンプ２８は、燃料ガス供給流路２２を通して供給される燃料ガスを昇圧して下流側に供給する。   The fuel electrode 10 side of the cell stack 6 is connected to the reformer 4 via a reformed fuel gas supply channel 14, and the reformer 4 is vaporized via a fuel gas / steam supply channel 16. The vaporizer 18 is connected to a fuel gas supply source 22 via a fuel gas supply flow path 20, and the fuel gas from the fuel gas supply source 22 passes through the fuel gas supply flow path 20 to the vaporizer 18. Supplied. The fuel gas supply source 22 includes, for example, an embedded pipe, a storage tank, and the like. In the fuel gas supply channel 20, a shutoff valve 24, a desulfurizer 26, and a fuel pump 28 are arranged in this order toward the downstream side. The shut-off valve 24 shuts off the fuel gas supply flow path 20 and shuts off the supply of fuel gas from the fuel gas supply source 22, and the desulfurizer 26 removes sulfur components contained in the fuel gas, and the fuel pump 28 pressurizes the fuel gas supplied through the fuel gas supply flow path 22 and supplies it to the downstream side.

この固体酸化物形燃料電池システム２では、燃料ガスを改質するための水(改質用水)を供給するための水供給源３０が水供給流路３２を介して気化器１８に接続され、この水供給流路３２に水ポンプ３４が配設されている。水供給源３０は、例えば水タンクなどから構成され、水ポンプ３４は、水供給源３０からの水（改質用水）を水供給流路３２を通して気化器１８に供給する。   In this solid oxide fuel cell system 2, a water supply source 30 for supplying water for reforming fuel gas (reforming water) is connected to the vaporizer 18 via a water supply flow path 32, A water pump 34 is disposed in the water supply channel 32. The water supply source 30 is composed of, for example, a water tank, and the water pump 34 supplies water (reforming water) from the water supply source 30 to the vaporizer 18 through the water supply flow path 32.

セルスタック６の酸素極１２側は、酸化材ガスとしての空気を供給する空気供給流路３６（酸化材ガス供給流路を構成する）を介して酸化材ガス供給源としての空気ブロア３８に接続され、空気ブロア３８からの空気（酸化材ガス）が空気供給流路３６を通してセルスタック６の酸素極１２側に供給される。この形態では、空気供給流路３６に酸化材ガス余熱器としての空気余熱器４０が配設され、この空気余熱器４０は、空気供給流路３６を流れる空気とセルスタック６からの排気ガスとの間で熱交換を行い、この熱交換により加熱された空気が空気供給流路３６を通してセルスタック６に供給される。   The oxygen electrode 12 side of the cell stack 6 is connected to an air blower 38 as an oxidant gas supply source via an air supply channel 36 (which constitutes an oxidant gas supply channel) that supplies air as an oxidant gas. Then, air (oxidant gas) from the air blower 38 is supplied to the oxygen electrode 12 side of the cell stack 6 through the air supply flow path 36. In this embodiment, an air afterheater 40 as an oxidant gas afterheater is disposed in the air supply channel 36, and this air afterheater 40 includes the air flowing through the air supply channel 36 and the exhaust gas from the cell stack 6. The air heated by the heat exchange is supplied to the cell stack 6 through the air supply flow path 36.

セルスタック６(即ち、複数の燃料電池セル)の排出側には燃焼器４２が配設され、セルスタック６の燃料極１０側が燃料ガス排出流路４４を介して、またその酸素極１２側が酸化材ガス排出流路４６を介して燃焼器４２に接続されている。セルスタック６の燃料極１０側からの燃料排気ガス(残余燃料ガスを含む)は、燃料ガス排出流路４４を通して燃焼器４２に排出され、またその酸素極１２側からの酸化材排気ガス(酸素を含む)は、酸化材ガス排出流路４６を通して燃焼器４２に排出される。   A combustor 42 is disposed on the discharge side of the cell stack 6 (that is, a plurality of fuel cells), and the fuel electrode 10 side of the cell stack 6 is passed through the fuel gas discharge flow path 44 and the oxygen electrode 12 side is oxidized. It is connected to the combustor 42 via the material gas discharge channel 46. The fuel exhaust gas (including residual fuel gas) from the fuel electrode 10 side of the cell stack 6 is discharged to the combustor 42 through the fuel gas discharge passage 44, and the oxidant exhaust gas (oxygen exhaust gas from the oxygen electrode 12 side). Is discharged to the combustor 42 through the oxidant gas discharge passage 46.

この燃焼器４２は、排気ガス排出流路４８を通して大気に開放され、この排気ガス排出流路４８に空気余熱器４０が設けられ、この空気余熱器４０は、空気供給流路３６を流れる空気（酸化材ガス）と排気ガス排出流路４８を流れる排気ガスとの間で熱交換を行う。   The combustor 42 is opened to the atmosphere through an exhaust gas discharge passage 48, and an air residual heater 40 is provided in the exhaust gas discharge passage 48, and the air residual heater 40 includes air ( Heat exchange is performed between the oxidizing material gas) and the exhaust gas flowing through the exhaust gas discharge passage 48.

この形態では、改質器４、セルスタック６、気化器１８、空気余熱器４０及び燃焼器４２が電池ハウジング５０内に収容されている。電池ハウジング５０は、内面が断熱材（図示せず）で覆われた高温空間５２を規定し、この高温空間５２は、燃焼器４２における燃焼による燃焼熱によって高温状態に保たれ、セルスタック６は、例えば６００〜１０００℃の作動温度状態に保持される。   In this embodiment, the reformer 4, the cell stack 6, the vaporizer 18, the air preheater 40, and the combustor 42 are accommodated in the battery housing 50. The battery housing 50 defines a high-temperature space 52 whose inner surface is covered with a heat insulating material (not shown). The high-temperature space 52 is maintained at a high temperature by the combustion heat generated by combustion in the combustor 42, and the cell stack 6 is For example, the operating temperature is maintained at 600 to 1000 ° C.

この固体酸化物形燃料電池システム２の稼働運転は、次のようにして行われる。燃料ガス供給源２２からの燃料ガスは、燃料ガス供給流路２０を通して気化器１８に供給され、また水供給源３０からの水（改質用水）は、水供給流路３２を通して気化器１８に供給される。気化器１８においては、水供給流路３２からの水は気化されて水蒸気となり、また燃料ガス供給流路２０からの燃料ガスは加熱され、加熱された燃料ガス及び水蒸気が燃料ガス・水蒸気送給流路１６を通して改質器４に送給される。   The operation of the solid oxide fuel cell system 2 is performed as follows. Fuel gas from the fuel gas supply source 22 is supplied to the vaporizer 18 through the fuel gas supply flow path 20, and water (reforming water) from the water supply source 30 is supplied to the vaporizer 18 through the water supply flow path 32. Supplied. In the vaporizer 18, the water from the water supply flow path 32 is vaporized to become water vapor, the fuel gas from the fuel gas supply flow path 20 is heated, and the heated fuel gas and water vapor are supplied to the fuel gas / steam supply. It is fed to the reformer 4 through the flow path 16.

改質器４には、水蒸気改質を促進するための改質触媒が充填されており、この改質器４に送給された燃料ガスは水蒸気によって水蒸気改質され、このように水蒸気改質された改質燃料ガスが改質燃料ガス送給流路１４を通してセルスタック６(複数の燃料電池セル)の燃料極１０側に送給される。また、空気ブロア３８（酸化材ガス供給源）からの空気（酸化材ガス）は、空気供給流路３６（酸化材ガス供給流路）を通して空気予熱器４０（酸化材ガス余熱器）に送給され、この空気予熱器４０にて加熱された後に、空気供給流路３６を通してセルスタック６の酸素極１２側に送給される。   The reformer 4 is filled with a reforming catalyst for promoting steam reforming, and the fuel gas fed to the reformer 4 is steam reformed by steam, and thus steam reforming is performed. The reformed fuel gas thus supplied is fed to the fuel electrode 10 side of the cell stack 6 (a plurality of fuel cells) through the reformed fuel gas feed channel 14. Air (oxidant gas) from the air blower 38 (oxidant gas supply source) is supplied to the air preheater 40 (oxidant gas preheater) through the air supply channel 36 (oxidant gas supply channel). Then, after being heated by the air preheater 40, it is fed to the oxygen electrode 12 side of the cell stack 6 through the air supply flow path 36.

セルスタック６では、その燃料極１０側において改質された改質燃料ガスが酸化され、その酸素極１２側において酸化材ガス（空気）中の酸素が還元され、燃料極１０側の酸化及び酸素極１２側の還元による電気化学反応により発電が行われる。セルスタック６の燃料極１０側からの反応燃料ガス（燃料排気ガス）は、燃料ガス排出流路４４を通して燃焼器４２に送給され、またその酸素極１２側からの酸化材排気ガスは、酸化材ガス排出流路４６を通して燃焼器４２に送給される。   In the cell stack 6, the reformed fuel gas reformed on the fuel electrode 10 side is oxidized, oxygen in the oxidant gas (air) is reduced on the oxygen electrode 12 side, and oxidation and oxygen on the fuel electrode 10 side are reduced. Power generation is performed by an electrochemical reaction by reduction on the pole 12 side. The reaction fuel gas (fuel exhaust gas) from the fuel electrode 10 side of the cell stack 6 is supplied to the combustor 42 through the fuel gas discharge passage 44, and the oxidant exhaust gas from the oxygen electrode 12 side is oxidized. It is fed to the combustor 42 through the material gas discharge channel 46.

燃焼器４２では、酸化材排気ガス中の酸素によって燃料排気ガス（それに含まれた燃料ガス）が燃焼され、この燃焼熱を利用して電池ハウジング５０内が高温状態に保たれ、これによって、改質器４が所定の改質温度に維持され、気化器１８が所定の気化温度に維持される。   In the combustor 42, the fuel exhaust gas (the fuel gas contained therein) is combusted by the oxygen in the oxidant exhaust gas, and the inside of the battery housing 50 is maintained at a high temperature by using this combustion heat. The mass device 4 is maintained at a predetermined reforming temperature, and the vaporizer 18 is maintained at a predetermined vaporization temperature.

燃焼器４２からの排気ガスは、排気ガス排出流路４８を通して大気に排出され、この排出の際に、空気余熱器４０（酸化材ガス予熱器）において空気ブロア３８からの空気との間で熱交換が行われる。   Exhaust gas from the combustor 42 is discharged to the atmosphere through the exhaust gas discharge passage 48, and in this discharge, heat is generated between the air from the air blower 38 in the air preheater 40 (oxidant gas preheater). Exchange is performed.

この固体酸化物形燃料電池システム２では、気化器１８に関連して、更に次の通りに構成されている。この第１の実施形態では、改質器４からの改質燃料ガスをセルスタック６に送給するための改質燃料ガス送給流路１４に、水素吸蔵器６２が配設されている。図示の水素吸蔵器６２は、箱状の吸蔵器ハウジング６４を備え、その流入部６６に改質燃料ガス送給流路１４の上流側部１４ａが接続され、その流出部６８に改質燃料ガス送給流路１４の下流側部１４ｂが接続されている。   This solid oxide fuel cell system 2 is further configured as follows in relation to the vaporizer 18. In the first embodiment, a hydrogen storage device 62 is disposed in the reformed fuel gas supply passage 14 for supplying the reformed fuel gas from the reformer 4 to the cell stack 6. The illustrated hydrogen storage unit 62 includes a box-shaped storage unit housing 64, the upstream side portion 14 a of the reformed fuel gas supply passage 14 is connected to the inflow portion 66, and the reformed fuel gas is connected to the outflow portion 68. The downstream side part 14b of the feed flow path 14 is connected.

吸蔵器ハウジング６４内には、例えば、多数の粒状の水素吸蔵材７０が収容される。この水素吸蔵材７０は、改質燃料ガス中に含まれる水素を吸蔵するものであり、後に説明するように、固体酸化物形燃料電池システム２の発電運転中においては水素を吸蔵し、この燃料電池システム２の緊急停止時においては吸蔵した水素を放出する。   For example, a large number of granular hydrogen storage materials 70 are accommodated in the storage housing 64. This hydrogen occlusion material 70 occludes hydrogen contained in the reformed fuel gas. As will be described later, the hydrogen occlusion material 70 occludes hydrogen during power generation operation of the solid oxide fuel cell system 2. During the emergency stop of the battery system 2, the stored hydrogen is released.

このような水素吸蔵材７０としては、パラジウム、ジルコニウム・ニッケルの合金、マグネシウム・ニッケル・クロムの複合合金、ジルコニウム・マンガン・鉄の複合合金及びジルコニウム・マンガン・銅の複合合金などから形成され、これらのいずれかから形成されたものを２種以上混合して用いるようにしてもよい。   The hydrogen storage material 70 is made of palladium, zirconium-nickel alloy, magnesium-nickel-chromium composite alloy, zirconium-manganese-iron composite alloy, zirconium-manganese-copper composite alloy, etc. Two or more kinds formed from any of the above may be mixed and used.

この水素吸蔵器６２は、気化器１８の気化器ハウジング７２に接触乃至近接して配設され、このように構成することによって、この気化器１８からの熱の影響を受けるようになる。更に説明すると、気化器１８における水の気化は周囲の熱を吸収する吸熱反応であり、従って、電池ハウジング５０内のセルスタック６及びその近傍の温度が例えば６００℃前後であっても、この気化器１８又はその周囲の温度は例えば２５０℃前後に保たれ、固体酸化物形燃料電池システム２の発電運転中はこの温度、即ち吸蔵温度に維持される。この水素吸蔵器６２は、例えば２５０℃前後の吸蔵温度に維持できるときにはこの気化器ハウジング７２内に配設するようにしてもよい。   The hydrogen storage unit 62 is disposed in contact with or in close proximity to the vaporizer housing 72 of the vaporizer 18, and by being configured in this manner, the hydrogen absorber 62 is affected by the heat from the vaporizer 18. More specifically, the vaporization of water in the vaporizer 18 is an endothermic reaction that absorbs ambient heat. Therefore, even if the temperature of the cell stack 6 in the battery housing 50 and the vicinity thereof is about 600 ° C., for example. The temperature of the vessel 18 or its surroundings is maintained at about 250 ° C., for example, and is maintained at this temperature, that is, the occlusion temperature during the power generation operation of the solid oxide fuel cell system 2. The hydrogen storage device 62 may be disposed in the vaporizer housing 72 when the storage temperature can be maintained at, for example, about 250 ° C.

図３は、水素吸蔵材の一例としてのジルコニウム（Ｚｒ）・ニッケル（Ｎｉ）の合金（ＺｒＮｉ０．９０）の水素吸蔵及び水素放出の曲線を示している。この図３から理解されるように、周囲の水素圧力Ｐが０．６５ＭＰａ（例えば、６００℃前後でメタン（ＣＨ４）を水蒸気改質したときの水素圧力Ｐは約０．６５ＭＰａ程度となる）で周囲温度が２５０℃のときの水素吸蔵材７０（例えば、ＺｒＮｉ０．９０）の水素吸蔵量は約１．１８Ｗｔ％となり、燃料電池システム２の発電運転中において、１．１８Ｗｔ％の水素量が水素吸蔵材７０に吸蔵されるようになる。 FIG. 3 shows curves of hydrogen storage and hydrogen release of a zirconium (Zr) / nickel (Ni) alloy (ZrNi 0.90 ) as an example of a hydrogen storage material. As can be seen from FIG. 3, the surrounding hydrogen pressure P is 0.65 MPa (for example, the hydrogen pressure P when methane (CH 4 ) is steam-reformed at around 600 ° C. is about 0.65 MPa). When the ambient temperature is 250 ° C., the hydrogen storage amount of the hydrogen storage material 70 (for example, ZrNi 0.90 ) is about 1.18 Wt%, and during the power generation operation of the fuel cell system 2, the hydrogen amount is 1.18 Wt%. Is stored in the hydrogen storage material 70.

水素吸蔵材７０に吸蔵された水素は、周囲の水素圧力が同じであっても、その周囲温度が上昇すると水素吸蔵量が少なくなり、従って、周囲温度が上昇すると吸蔵された水素が放出されるようになる。例えば、固体酸化物形燃料電池システム２が地震、停電などで緊急停止すると、燃料ポンプ２２、水ポンプ３０及び空気ブロア３８（酸化材ガス供給源）が作動停止するとともに、遮断弁２４が遮断状態となり、燃料ガス、水（改質水）及び空気（酸化材ガス）が供給停止される。このような緊急停止状態においては、気化器１８での水の気化が行われず（換言すると、気化器１８での吸熱作用が行われず）、気化器１８の温度が一時的に上昇するようになり、例えば２５０℃前後の吸蔵温度から例えば３２５℃前後の温度に上昇するようになり、これに伴い、水素吸蔵器６２（即ち、それに収容された水素吸蔵材７０）も３２５℃前後に上昇する。   Even if the hydrogen pressure stored in the hydrogen storage material 70 is the same as the surrounding hydrogen pressure, the hydrogen storage amount decreases as the ambient temperature rises. Therefore, when the ambient temperature rises, the stored hydrogen is released. It becomes like this. For example, when the solid oxide fuel cell system 2 is stopped urgently due to an earthquake, a power failure or the like, the fuel pump 22, the water pump 30 and the air blower 38 (oxidant gas supply source) are stopped, and the shutoff valve 24 is shut off. Thus, the supply of fuel gas, water (reformed water) and air (oxidant gas) is stopped. In such an emergency stop state, vaporization of water in the vaporizer 18 is not performed (in other words, no endothermic action is performed in the vaporizer 18), and the temperature of the vaporizer 18 temporarily rises. For example, the storage temperature increases from about 250 ° C. to, for example, about 325 ° C., and accordingly, the hydrogen storage device 62 (that is, the hydrogen storage material 70 accommodated therein) also increases to about 325 ° C.

水素吸蔵材７０の温度が例えば２５０℃前後から例えば３２５℃前後に上昇すると、図３から理解されるように、水素吸蔵材７０（例えば、ＺｒＮｉ０．９０）の水素放出後の吸蔵量は約０．５２Ｗｔ％となり、２５０℃の吸蔵曲線（○−○）で示す水素吸蔵量「１．１８Ｗｔ％」と３２５℃の放出曲線（▲−▲）で示す水素吸蔵量「０．５２Ｗｔ％」との差分「０．６６Ｗｔ％」がこの水素吸蔵材７０から放出されることになる。 When the temperature of the hydrogen storage material 70 rises from, for example, about 250 ° C. to, for example, about 325 ° C., as understood from FIG. 3, the storage amount of the hydrogen storage material 70 (for example, ZrNi 0.90 ) after hydrogen release is about 0.52 Wt%, the hydrogen storage amount “1.18 Wt%” indicated by the storage curve (◯ − ○) at 250 ° C., and the hydrogen storage amount “0.52 Wt%” indicated by the release curve (▲ − ▲) at 325 ° C. The difference “0.66 Wt%” is released from the hydrogen storage material 70.

このようなことから、水素吸蔵器６２は、燃料電池システム２の発電運転時には吸蔵温度に維持され且つその緊急停止時にはこの吸蔵温度よりも上昇する個所に配置することが重要であり、この第１の実施形態では、このような個所として気化器１８に接触乃至近接する個所に配設されている。   For this reason, it is important that the hydrogen storage device 62 be disposed at a location that is maintained at the storage temperature during the power generation operation of the fuel cell system 2 and that rises above the storage temperature during an emergency stop. In this embodiment, such a portion is disposed at a location that is in contact with or close to the vaporizer 18.

この水素吸蔵器６２を備えた固体酸化物形燃料電池システム２では、次のようにしてセルスタック６の燃料極１０の劣化が抑制される。図１及び図２とともに図４を参照して、この燃料電池システム２の発電運転中は、図４に実線で示すように、セルスタック６の温度はＴ３℃（例えば、６００℃前後）に維持され、気化器１８の温度は水の気化によってＴ１℃（例えば、約２５０℃前後）に維持され、これに伴い水素吸蔵器６２（水素吸蔵材７０）の温度も、図４に破線で示すように、気化器１８の温度の影響を受けてほぼ同じＴ１℃（例えば、約２５０℃前後）に維持される。   In the solid oxide fuel cell system 2 provided with the hydrogen storage unit 62, the deterioration of the fuel electrode 10 of the cell stack 6 is suppressed as follows. Referring to FIG. 4 together with FIGS. 1 and 2, during the power generation operation of the fuel cell system 2, the temperature of the cell stack 6 is maintained at T3 ° C. (for example, around 600 ° C.) as shown by the solid line in FIG. The temperature of the vaporizer 18 is maintained at T1 ° C. (for example, about 250 ° C.) by vaporization of water, and the temperature of the hydrogen storage device 62 (hydrogen storage material 70) is also indicated by a broken line in FIG. In addition, it is maintained at substantially the same T1 ° C. (for example, about 250 ° C.) under the influence of the temperature of the vaporizer 18.

このような発電運転中においては、改質器４にて水蒸気改質された改質燃料ガスは、改質燃料ガス送給流路１４（１４ａ、１４ｂ）及び水素吸蔵器６２を通してセルスタック６の燃料極１０側に送給され、この水素吸蔵器６２を通して流れる際に、改質燃料ガスに含まれる水素が水素吸蔵材７０に吸蔵され、水素を吸蔵した状態が維持される。   During such a power generation operation, the reformed fuel gas steam-reformed by the reformer 4 passes through the reformed fuel gas supply passages 14 (14a, 14b) and the hydrogen storage unit 62, and enters the cell stack 6. When the fuel is supplied to the fuel electrode 10 and flows through the hydrogen storage device 62, the hydrogen contained in the reformed fuel gas is stored in the hydrogen storage material 70, and the state where the hydrogen is stored is maintained.

このような発電運転中に、例えば時間ｔ１において停電などで燃料電池システム２が緊急停止すると、この緊急停止により、燃料ポンプ２２、水ポンプ３０及び空気ブロア３８が作動停止するとともに、遮断弁２４が遮断状態となり、燃料ガス、水（改質水）及び空気（酸化材ガス）の供給が停止する。このように緊急停止すると、気化器１８での水の気化が行われず、電池ハウジング５２内の高温状態の影響を受けて気化器１８及び水素吸蔵器６２の温度が図４に破線で示すように一時的にＴ２℃（約３２５℃前後）まで上昇するようになる。   During such a power generation operation, if the fuel cell system 2 is urgently stopped due to a power failure or the like at time t1, for example, the emergency stop causes the fuel pump 22, the water pump 30, and the air blower 38 to stop operating, and the shutoff valve 24 is The shut-off state occurs, and the supply of fuel gas, water (reformed water) and air (oxidant gas) is stopped. When the emergency stop is performed in this manner, the vaporization of water in the vaporizer 18 is not performed, and the temperatures of the vaporizer 18 and the hydrogen storage 62 are affected by the high temperature state in the battery housing 52 as indicated by broken lines in FIG. It temporarily rises to T2 ° C. (about 325 ° C.).

このように水素吸蔵器６２（水素吸蔵材７０）の温度が上昇すると、上述したように、水素吸蔵材７０に吸蔵されていた水素が放出され、この放出された水素は、改質燃料ガス送給流路１４の下流側部１４ｂを通してセルスタック６の燃料極１０側に流れ、このように水素が流れることによって、この燃料極１０を還元状態に保ってその酸化を抑えることができる。水素吸蔵材７０からの水素の放出は、セルスタック６が所定温度（燃料極１０が酸化しなくなる温度、例えば３５０℃前後）まで低下するまで行われるのが望ましく、この緊急停止から例えば約６０分前後経過した時間ｔ２まで行われ、このように構成することによって、緊急停止時におけるセルスタック６の燃料極１０の酸化による劣化を抑えることができる。   As described above, when the temperature of the hydrogen storage device 62 (hydrogen storage material 70) rises, the hydrogen stored in the hydrogen storage material 70 is released, and this released hydrogen is supplied to the reformed fuel gas. By flowing to the fuel electrode 10 side of the cell stack 6 through the downstream side part 14b of the supply flow path 14, and hydrogen flows in this way, the fuel electrode 10 can be kept in a reduced state and its oxidation can be suppressed. The release of hydrogen from the hydrogen storage material 70 is desirably performed until the cell stack 6 is lowered to a predetermined temperature (a temperature at which the fuel electrode 10 is not oxidized, for example, around 350 ° C.). It is performed until the time t2 that has passed before and after, and by configuring in this way, deterioration due to oxidation of the fuel electrode 10 of the cell stack 6 at the time of emergency stop can be suppressed.

〔第２の実施形態〕
次に、図５を参照して、本発明に従う固体酸化物形燃料電池システムの第２の実施形態について説明する。尚、この第２の実施形態において、上述した第１の実施形態と実質上同一のものには同一の参照番号を付し、その説明を省略する。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the solid oxide fuel cell system according to the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the same reference numerals are assigned to substantially the same components as those in the first embodiment described above, and the description thereof is omitted.

第２の実施形態の固体酸化物形燃料電池システム２Ａにおいては、燃焼器に代えて、セルスタック６の上側に燃焼域８２が設けられており、この燃焼域８２の上方に気化器１８及び改質器４が配設されている。このように構成されているので、セルスタック６の燃料極１０側から排出された反応燃料ガス（燃料排気ガス）とその酸素極１２側から排出された酸化材排気ガスは、この燃焼域８２にて燃焼され、この燃焼熱を利用してセルスタック６とともに気化器１８及び改質器４が加熱される。また、燃焼域８２からの排気ガスは排気ガス排出流路４８及び空気余熱器４０を通して大気中に排出される。   In the solid oxide fuel cell system 2A of the second embodiment, a combustion zone 82 is provided above the cell stack 6 instead of the combustor, and the carburetor 18 and the reformer 18 are provided above the combustion zone 82. A mass device 4 is provided. With this configuration, the reaction fuel gas (fuel exhaust gas) discharged from the fuel electrode 10 side of the cell stack 6 and the oxidant exhaust gas discharged from the oxygen electrode 12 side enter the combustion region 82. The vaporizer 18 and the reformer 4 are heated together with the cell stack 6 using the combustion heat. Further, the exhaust gas from the combustion zone 82 is discharged into the atmosphere through the exhaust gas discharge channel 48 and the air residual heater 40.

また、水素吸蔵器６２Ａが空気余熱器４０（酸化材ガス余熱器）に関連して設けられている。更に説明すると、水素吸蔵器６２Ａ及びこれに収容される水素吸蔵材は、第１の実施形態と実質上同一の構成のものでよく、この水素吸蔵器６２Ａが空気余熱器４０の余熱器ハウジング８４に接触乃至近接して配設され、このように配設することによって、この空気余熱器４０からの熱の影響を受けるようになる。このように構成した場合においても、空気余熱器４０における熱交換は、燃焼域８２からの排気ガスの熱を奪う熱交換であり、従って、セルスタック６及びその近傍の温度が例えば６００℃前後であっても、この空気余熱器４０又はその周囲の温度は、例えば２５０℃前後に保たれ、このような吸蔵温度状態のときに、改質燃料ガス送給流路１４を流れる改質燃料ガス中の水素が水素吸蔵器６２Ａ内の水素吸蔵材に吸蔵される。尚、このような吸蔵温度に維持できるときには、この空気余熱器４０の下流側における空気供給流路３６の下流側部の外側に接触乃至近接して配設するようにしてもよい。また、上述したように気化器１８又は空気余熱器４０の外側に配設することに代えて、この気化器１８又は空気余熱器４０（余熱器ハウジング８４）内に設けるようにしてもよい。   A hydrogen storage device 62A is provided in association with the air residual heater 40 (oxidant gas residual heater). More specifically, the hydrogen storage unit 62A and the hydrogen storage material accommodated in the hydrogen storage unit 62A may have substantially the same configuration as that of the first embodiment, and the hydrogen storage unit 62A is the residual heater housing 84 of the air residual heater 40. It arrange | positions in contact thru | or proximity | contact, and it arrange | positions in this way, It comes to receive to the influence of the heat from this air residual heater 40. Even in such a configuration, the heat exchange in the air after-heater 40 is heat exchange that takes away the heat of the exhaust gas from the combustion zone 82. Therefore, the temperature of the cell stack 6 and its vicinity is, for example, around 600 ° C. Even in this case, the temperature of the air residual heater 40 or its surroundings is maintained at, for example, around 250 ° C., and the reformed fuel gas flowing in the reformed fuel gas supply passage 14 in such a storage temperature state Is stored in the hydrogen storage material in the hydrogen storage device 62A. When the occlusion temperature can be maintained, it may be arranged in contact with or close to the outside of the downstream side portion of the air supply flow path 36 on the downstream side of the air residual heater 40. Moreover, instead of being disposed outside the vaporizer 18 or the air residual heater 40 as described above, the vaporizer 18 or the air residual heater 40 (the residual heater housing 84) may be provided.

また、この燃料電池システム２Ａが停電などで緊急停止すると、上述したと同様に、燃料ポンプ２２、水ポンプ３０及び空気ブロア３８（酸化材ガス供給源）が作動停止するとともに、遮断弁２４が遮断状態となる。このような緊急停止状態においては、空気供給流路３６を通しての空気の供給が行われず（換言すると、空気余熱器４０での空気との熱交換が行われず）、空気余熱器４０の温度が一時的に上昇するようになり、これに伴い、水素吸蔵器６２Ａ（即ち、それに収容された水素吸蔵材）も温度上昇するようになる。   Further, when the fuel cell system 2A is urgently stopped due to a power failure or the like, the fuel pump 22, the water pump 30, and the air blower 38 (oxidant gas supply source) are stopped and the shutoff valve 24 is shut off as described above. It becomes a state. In such an emergency stop state, air is not supplied through the air supply passage 36 (in other words, heat exchange with the air in the air residual heater 40 is not performed), and the temperature of the air residual heater 40 is temporarily increased. Accordingly, the temperature of the hydrogen storage device 62A (that is, the hydrogen storage material accommodated therein) also increases.

従って、このように構成した場合にも、吸蔵温度から一時的に温度上昇することにより、水素吸蔵器６２Ａ内の水素吸蔵材に吸蔵された水素が放出され、この放出された水素が改質燃料ガス送給流路１４の下流側部１４ｂを通してセルスタック６の燃料極１０側に流れ、この燃料極１０の酸化を抑えることができる。   Accordingly, even in such a configuration, when the temperature temporarily rises from the storage temperature, the hydrogen stored in the hydrogen storage material in the hydrogen storage device 62A is released, and the released hydrogen is used as the reformed fuel. It flows to the fuel electrode 10 side of the cell stack 6 through the downstream side part 14b of the gas supply flow path 14, and the oxidation of this fuel electrode 10 can be suppressed.

例えば、第１の実施形態では水素吸蔵器６２を気化器１８に関連して設け、また第２の実施形態では、この水素吸蔵器６２Ａを空気余熱器４０（酸化材ガス余熱器）に関連して設けているが、これらの構成に限定されず、この水素吸蔵器６２（６２Ａ）を改質器４に関連して設けるようにしてもよく、この場合、改質器４の改質器ハウジングに接触乃至近接して水素吸蔵器６２を設けることができる。   For example, in the first embodiment, the hydrogen occlusion device 62 is provided in association with the vaporizer 18, and in the second embodiment, the hydrogen occlusion device 62A is associated with the air residual heater 40 (oxidant gas residual heater). However, the present invention is not limited to these configurations, and the hydrogen storage unit 62 (62A) may be provided in association with the reformer 4. In this case, the reformer housing of the reformer 4 may be provided. A hydrogen storage device 62 can be provided in contact with or in close proximity to.

このように改質器４に関連して設けた場合、水素吸蔵器６２（水素吸蔵材７０）は、改質器４からの熱の影響を受けるようになる。更に説明すると、改質器４における水蒸気改質は、周囲の熱を吸収する吸熱反応であり、従って、セルスタック６及びその近傍の温度が例えば６００℃前後であっても、この改質器４又はその周囲の温度は、例えば２５０℃前後の吸蔵温度に保たれ、このような吸蔵温度状態のときに、改質燃料ガス送給流路１４を流れる改質燃料ガス中の水素が水素吸蔵器６２内の水素吸蔵材に吸蔵される。また、燃料電池システム２（２Ａ）が停電などで緊急停止すると、上述したと同様に、燃料ポンプ２２、水ポンプ３０及び空気ブロア３８（酸化材ガス供給源）が作動停止するとともに、遮断弁２４が遮断状態となり、燃料ガス供給流路２０を通しての燃料ガスの供給及び水供給流路３２を通しての供給が行われず（換言すると、改質器４での水蒸気改質が行われず）、改質器４の温度が一時的に上昇するようになる。従って、このように緊急停止した場合、改質器４の温度上昇により、水素吸蔵器６２（水素吸蔵材７０）も温度上昇し、この温度上昇に伴い、水素吸蔵材７０に吸蔵された水素が放出され、この放出された水素がセルスタック６の燃料極１０側に流れ、上述した実施形態と同様の作用効果をすることができる。   Thus, when provided in relation to the reformer 4, the hydrogen storage device 62 (hydrogen storage material 70) is affected by the heat from the reformer 4. More specifically, the steam reforming in the reformer 4 is an endothermic reaction that absorbs ambient heat. Therefore, even if the temperature of the cell stack 6 and the vicinity thereof is about 600 ° C., for example, the reformer 4 Alternatively, the ambient temperature is maintained, for example, at an occlusion temperature of about 250 ° C., and in such an occlusion temperature state, hydrogen in the reformed fuel gas flowing through the reformed fuel gas supply passage 14 is replaced with a hydrogen occlusion device. The hydrogen occlusion material in 62 is occluded. In addition, when the fuel cell system 2 (2A) is urgently stopped due to a power failure or the like, the fuel pump 22, the water pump 30, and the air blower 38 (oxidant gas supply source) are deactivated and the shutoff valve 24 is shut down as described above. Is cut off, fuel gas is not supplied through the fuel gas supply channel 20 and water is supplied through the water supply channel 32 (in other words, steam reforming is not performed in the reformer 4). The temperature of 4 temporarily rises. Therefore, in the case of such an emergency stop, the temperature of the reformer 4 rises, so that the hydrogen occlusion device 62 (hydrogen occlusion material 70) also rises in temperature. As the temperature rises, the hydrogen occluded in the hydrogen occlusion material 70 increases. The released hydrogen flows to the fuel electrode 10 side of the cell stack 6, and the same effect as the above-described embodiment can be obtained.

上述した実施形態では、燃料ガスを水蒸気改質する形態の固体酸化物形燃料電池システム（換言すると、気化器及び改質器を備えた形態のもの）に適用して説明したが、本発明はこのような形態のものに限定されず、燃料ガス（例えば、水素ガス）が直接的にセルスタックの燃料極側に供給される形態のもの（換言すると、気化器及び改質器を備えていない形態のもの）にも同様に適用することができる。   In the above-described embodiment, the description has been made by applying to a solid oxide fuel cell system (in other words, a configuration including a vaporizer and a reformer) in which fuel gas is steam reformed. The present invention is not limited to such a configuration, and a configuration in which fuel gas (for example, hydrogen gas) is directly supplied to the fuel electrode side of the cell stack (in other words, a carburetor and a reformer are not provided). It can be similarly applied to the embodiment).

固体酸化物形燃料電池システムの第３の実施形態を示す図６において、この燃料電池システム２Ｂでは、セルスタック６の燃料極１０側に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路２０Ｂは、燃料ガス（水素ガス）を供給する燃料ガス供給源２２Ｂに接続され、この燃料ガス供給流路２０Ｂに遮断弁２４及び燃料ポンプ２８が配設され、更に燃料ガスを余熱するための燃料ガス余熱器９２が設けられる。燃焼器４２からの排気ガスを外部に排出する排気ガス排出流路４８Ｂの下流側は２つに分岐され、その一方の第１分岐排出流路９４は、燃料ガス余熱器９２を通して外部に開放され、その他方の第２分岐排出流路９６は、空気余熱器４０（酸化材ガス余熱器）を通して外部に開放される。   In FIG. 6 which shows 3rd Embodiment of a solid oxide fuel cell system, in this fuel cell system 2B, the fuel gas supply flow path 20B which supplies fuel gas to the fuel electrode 10 side of the cell stack 6 is a fuel gas. (Hydrogen gas) is connected to a fuel gas supply source 22B, a shutoff valve 24 and a fuel pump 28 are disposed in the fuel gas supply flow path 20B, and a fuel gas preheater 92 for preheating the fuel gas is provided. Provided. The downstream side of the exhaust gas discharge passage 48B for discharging the exhaust gas from the combustor 42 to the outside is branched into two, and one of the first branch discharge passages 94 is opened to the outside through the fuel gas reheater 92. The other second branch discharge channel 96 is opened to the outside through the air residual heater 40 (oxidant gas residual heater).

このように構成されているので、燃料ガス余熱器９２においては、燃料ガス供給流路２０Ｂを流れる燃料ガスと排気ガス排出流路４８Ｂの第１分岐排出流路９４を流れる排気ガスとの間で熱交換が行われ、熱交換により加温された燃料ガスが燃料ガス供給流路２０Ｂの下流側部１００を通してセルスタック６の燃料極１０側に供給される。また、空気余熱器４０（酸化材ガス余熱器）においては、空気供給流路３６を流れる空気（酸化材ガス）と排気ガス排出流路４８Ｂの第２分岐排出流路９６を流れる排気ガスとの間で熱交換が行われ、この熱交換により加温された空気が空気供給流路３６の下流側部１０２を通してセルスタック６の酸素極１２側に供給される。   Since it is configured in this way, in the fuel gas preheater 92, between the fuel gas flowing through the fuel gas supply flow path 20B and the exhaust gas flowing through the first branch discharge flow path 94 of the exhaust gas discharge flow path 48B. Heat exchange is performed, and the fuel gas heated by the heat exchange is supplied to the fuel electrode 10 side of the cell stack 6 through the downstream side portion 100 of the fuel gas supply flow path 20B. Further, in the air residual heater 40 (oxidant gas residual heater), the air (oxidant gas) flowing through the air supply passage 36 and the exhaust gas flowing through the second branch discharge passage 96 of the exhaust gas discharge passage 48B. Heat exchange is performed between them, and air heated by this heat exchange is supplied to the oxygen electrode 12 side of the cell stack 6 through the downstream side portion 102 of the air supply flow path 36.

この第３の実施形態においては、セルスタック６、燃焼器４２、燃料ガス余熱器９２及び空気余熱器４０が、高温空間５２を規定する電池ハウジング５０内に収容されている。また、燃料ガス供給流路２０Ｂ（具体的には、燃料ガス供給流路２０Ｂにおける燃料ガス余熱器９２よりも上流側部位）に水素吸蔵器６２Ｂが配設され、この水素吸蔵器６２Ｂに内蔵された水素吸蔵材（図示せず）は、燃料ガス供給流路２０Ｂを流れる燃料ガス（水素ガス）を吸蔵する。   In the third embodiment, the cell stack 6, the combustor 42, the fuel gas preheater 92 and the air preheater 40 are accommodated in a battery housing 50 that defines a high temperature space 52. Further, a hydrogen storage device 62B is disposed in the fuel gas supply channel 20B (specifically, a portion upstream of the fuel gas reheater 92 in the fuel gas supply channel 20B), and is incorporated in the hydrogen storage device 62B. The hydrogen storage material (not shown) stores the fuel gas (hydrogen gas) flowing through the fuel gas supply channel 20B.

この水素吸蔵器６２Ｂは、図６に示すように、燃料ガス余熱器９２の外側に接触乃至近接して配設され、このように配設することによって、燃料ガス余熱器９２からの熱の影響を受けるようになる。この場合においても、燃料ガス余熱器９２における熱交換は、燃焼器４２から第１分岐排出流路９４を流れる排気ガスの熱を奪う熱交換であり、セルスタック６及びその近傍の温度が例えば６００℃前後であっても、この燃料ガス余熱器９２又はその周囲の温度は、例えば２５０℃前後に保たれる。従って、上述したと同様に、発電運転中においては、水素吸蔵器６２Ｂは吸蔵温度状態に保持され、燃料ガス供給流路２０Ｂを流れる燃料ガス（水素ガス）が水素吸蔵器６２Ｂ内の水素吸蔵材（図示せず）に吸蔵される。また、燃料電池システムが緊急停止すると、燃料ポンプ２８、空気ブロア３８（酸化材ガス供給源）が作動停止するとともに、遮断弁２４が遮断状態となり、燃料ガス供給流路２０Ｂを通しての燃料ガスの供給が行われず、燃料ガス余熱器９２の温度が一時的に上昇するようになり、これに伴い、水素吸蔵器６２Ｂ（即ち、それに収容された水素吸蔵材）も温度上昇して吸蔵された燃料ガスが放出される。   As shown in FIG. 6, the hydrogen storage unit 62B is disposed in contact with or close to the outside of the fuel gas preheater 92, and by arranging in this way, the influence of heat from the fuel gas preheater 92 is exerted. To receive. Also in this case, the heat exchange in the fuel gas preheater 92 is heat exchange that takes heat of the exhaust gas flowing through the first branch exhaust passage 94 from the combustor 42, and the temperature of the cell stack 6 and its vicinity is, for example, 600. Even when the temperature is around 0 ° C., the temperature of the fuel gas preheater 92 or its surroundings is maintained at around 250 ° C., for example. Accordingly, as described above, during the power generation operation, the hydrogen storage unit 62B is maintained at the storage temperature state, and the fuel gas (hydrogen gas) flowing through the fuel gas supply channel 20B is stored in the hydrogen storage unit 62B. (Not shown). In addition, when the fuel cell system is urgently stopped, the fuel pump 28 and the air blower 38 (oxidant gas supply source) are deactivated, and the shutoff valve 24 is shut off to supply fuel gas through the fuel gas supply passage 20B. Is not performed, and the temperature of the fuel gas preheater 92 temporarily rises. Accordingly, the hydrogen storage device 62B (that is, the hydrogen storage material accommodated therein) also increases in temperature and the stored fuel gas. Is released.

尚、このような吸蔵温度に維持できるときには、この燃料ガス余熱器９２の下流側における燃料ガス供給流路２０Ｂの下流側部１００の外側に接触乃至近接して配設するようにしてもよく、或いは燃料ガス空気余熱器９２の外側に配設することに代えて、この燃料ガス余熱器９２内に設けるようにしてもよい。   When the occlusion temperature can be maintained, the fuel gas preheater 92 may be disposed in contact with or close to the outside of the downstream side portion 100 of the fuel gas supply passage 20B on the downstream side. Alternatively, instead of being disposed outside the fuel gas air preheater 92, it may be provided in the fuel gas preheater 92.

この第３の実施形態では、水素吸蔵器６２Ｂを燃料ガス余熱器９２に関連して設けているが、このような構成に代えて、上述した第２の実施形態と同様に、空気余熱器４０（酸化材余熱器）に関連して設けるようにしてもよい。即ち、この水素吸蔵器６２Ｂを空気余熱器４０の外側に接触乃至近接して配設するように、又はこの空気余熱器４０内に配設するようにしてもよい。或いは、このような構成に代えて、この空気余熱器４０の下流側における空気供給流路３６の下流側部１０２の外側に接触乃至近接して配設するようにしてもよく、このように構成しても、燃料ガスとして例えば水素ガスを用いる固体酸化物形燃料電池システムにおいても同様の効果を達成することができる。   In the third embodiment, the hydrogen storage unit 62B is provided in association with the fuel gas preheater 92. However, instead of such a configuration, the air preheater 40 is similar to the above-described second embodiment. You may make it provide in relation to (oxidation material preheater). That is, the hydrogen storage unit 62B may be disposed in contact with or close to the outside of the air residual heater 40, or may be disposed in the air residual heater 40. Alternatively, instead of such a configuration, it may be arranged in contact with or close to the outer side of the downstream side portion 102 of the air supply flow path 36 on the downstream side of the air residual heater 40. Even in the solid oxide fuel cell system using, for example, hydrogen gas as the fuel gas, the same effect can be achieved.

２，２Ａ，２Ｂ 固体酸化物形燃料電池システム
４ 改質器
６ セルスタック
１０ 燃料極
１２ 酸素極
１４ 改質燃料ガス送給流路
１８ 気化器
４０ 空気余熱器（酸化材ガス余熱器）
５０ 電池ハウジング
６２，６２Ａ，６２Ｂ 水素吸蔵器
６４ 吸蔵器ハウジング
７０ 水素吸蔵材









2, 2A, 2B Solid oxide fuel cell system 4 Reformer 6 Cell stack 10 Fuel electrode 12 Oxygen electrode 14 Reformed fuel gas supply flow path 18 Vaporizer 40 Air heater (oxidant gas heater)
50 Battery housing 62, 62A, 62B Hydrogen storage device 64 Storage device housing 70 Hydrogen storage material









Claims (8)

固体電解質膜、前記固体電解質膜の片側に配設された燃料極及び前記固体電解質膜の他側に配設された酸素極を備えた燃料電池セルと、改質用水を気化する気化器と、燃料ガスを改質用水を用いて水蒸気改質する改質器とを備え、前記燃料電池セル、前記気化器及び前記改質器が高温空間を規定する電池ハウジング内に収容され、前記改質器にて水蒸気改質された改質燃料ガスが改質燃料ガス送給流路を通して前記燃料電池セルの前記燃料極に供給され、酸化材ガスが酸化材ガス供給流路を通して前記燃料電池セルの前記酸素極に供給される固体酸化物形燃料電池システムであって、
前記改質燃料ガス送給流路には、水素吸蔵材が収容された水素吸蔵器が設けられ、発電運転時に、前記水素吸蔵材が改質燃料ガスに含まれた水素を吸蔵し、また緊急停止時に、前記水素吸蔵材の温度が一時的に上昇することによって、前記水素吸蔵材に吸蔵された水素が放出され、前記水素吸蔵材から放出された水素が前記改質燃料ガス送給流路を通して前記燃料電池セルの前記燃料極に送給されることを特徴とする固体酸化物形燃料電池システム。 A fuel cell comprising a solid electrolyte membrane, a fuel electrode disposed on one side of the solid electrolyte membrane and an oxygen electrode disposed on the other side of the solid electrolyte membrane, and a vaporizer for vaporizing reforming water; A reformer that reforms the fuel gas with steam using reforming water, and the fuel cell, the vaporizer, and the reformer are housed in a battery housing that defines a high-temperature space, and the reformer The reformed fuel gas that has been steam reformed in is supplied to the fuel electrode of the fuel cell through the reformed fuel gas supply channel, and the oxidant gas passes through the oxidant gas supply channel and the fuel cell of the fuel cell. A solid oxide fuel cell system supplied to an oxygen electrode,
The reformed fuel gas supply flow path is provided with a hydrogen occlusion device in which a hydrogen occlusion material is accommodated, and during the power generation operation, the hydrogen occlusion material occludes hydrogen contained in the reformed fuel gas. When the temperature of the hydrogen storage material temporarily rises when the hydrogen storage material is stopped, hydrogen stored in the hydrogen storage material is released, and the hydrogen released from the hydrogen storage material is supplied to the reformed fuel gas supply channel. The solid oxide fuel cell system, wherein the fuel cell is fed to the fuel electrode of the fuel cell. 前記水素吸蔵器は、前記気化器の内側に、或いは前記気化器の外側に接触乃至近接して配設され、前記水素吸蔵器内の前記水素吸蔵材は、発電運転時に前記気化器における改質用水の気化によって吸蔵温度に維持されて改質燃料ガス中の水素を吸蔵し、緊急停止時に改質用水の供給停止により前記吸蔵温度から一時的に温度上昇することによって吸蔵した水素を放出することを特徴とする請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池システム。   The hydrogen storage device is disposed inside or in contact with or close to the inside of the vaporizer, and the hydrogen storage material in the hydrogen storage device is reformed in the vaporizer during power generation operation. Occlusion of hydrogen in reformed fuel gas maintained at the occlusion temperature by vaporization of water, and releasing the occluded hydrogen by temporarily raising the temperature from the occlusion temperature by stopping the supply of reforming water at the time of emergency stop The solid oxide fuel cell system according to claim 1. 前記水素吸蔵器は、前記改質器の外側に接触乃至近接して配設され、前記水素吸蔵器内の前記水素吸蔵材は、発電運転時に前記改質器における水蒸気改質によって収蔵温度に維持されて改質燃料ガス中の水素を吸蔵し、緊急停止時に燃料ガス及び改質用水の供給停止により前記吸蔵温度から一時的に温度上昇することによって吸蔵した水素を放出することを特徴とする請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池システム。   The hydrogen storage unit is disposed in contact with or close to the outside of the reformer, and the hydrogen storage material in the hydrogen storage unit is maintained at a storage temperature by steam reforming in the reformer during power generation operation. And storing the hydrogen in the reformed fuel gas, and releasing the stored hydrogen by temporarily increasing the temperature from the storage temperature by stopping the supply of the fuel gas and the reforming water during an emergency stop. Item 8. The solid oxide fuel cell system according to Item 1. 前記酸化材ガス供給流路には、前記燃料電池セルから排出される排気ガスと酸化材ガスとの間で熱交換を行う酸化材ガス余熱器が配設され、前記水素吸蔵器は、前記酸化材ガス余熱器の内側に、或いは前記酸化材ガス余熱器の外側に又はその下流側における前記酸化材ガス供給流路の下流側部の外側に接触乃至近接して配設され、前記水素吸蔵器内の前記水素吸蔵材は、発電運転時に前記酸化材ガス余熱器における酸化材ガスと排気ガスとの熱交換によって吸蔵温度に維持されて改質燃料ガス中の水素を吸蔵し、緊急停止時に酸化材ガスの供給停止により前記吸蔵温度から一時的に温度上昇することによって吸蔵した水素を放出することを特徴とする請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池システム。   The oxidant gas supply flow path is provided with an oxidant gas preheater for exchanging heat between the exhaust gas discharged from the fuel battery cell and the oxidant gas, and the hydrogen storage unit includes the oxidant gas supply channel. The hydrogen storage device is disposed inside or in contact with or close to the outer side of the downstream side of the oxidizing gas supply channel at the inner side of the oxidizing gas gas residual heater, or outside or downstream of the oxidizing gas gas residual heater. The hydrogen storage material is stored at the storage temperature by heat exchange between the oxidant gas and the exhaust gas in the oxidant gas preheater during power generation operation, and stores the hydrogen in the reformed fuel gas and is oxidized during an emergency stop. 2. The solid oxide fuel cell system according to claim 1, wherein the hydrogen stored is released by temporarily increasing the temperature from the storage temperature when supply of the material gas is stopped. 固体電解質膜、前記固体電解質膜の片側に配設された燃料極及び前記固体電解質膜の他側に配設された酸素極を備えた燃料電池セルと、前記燃料電池セルの前記燃料極に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、前記燃料電池セルの前記酸素極に酸化材ガスを供給する酸化材ガス供給流路と、前記燃料ガス供給流路に配設された燃料ガス余熱器と、前記酸化材供給流路に配設された酸化材ガス余熱器と、を備え、前記燃料電池セルが高温空間を規定する電池ハウジング内に収容された固体酸化物形燃料電池システムであって、
前記燃料ガス供給流路には、水素吸蔵材が収容された水素吸蔵器が設けられ、発電運転時に、前記水素吸蔵材が燃料ガスに含まれた水素を吸蔵し、また緊急停止時に、前記水素吸蔵材の温度が一時的に上昇することによって、前記水素吸蔵材に吸蔵された水素が放出され、前記水素吸蔵材から放出された水素が前記燃料ガス供給流路を通して前記燃料電池セルの前記燃料極に送給されることを特徴とする固体酸化物形燃料電池システム。 A fuel cell comprising a solid electrolyte membrane, a fuel electrode disposed on one side of the solid electrolyte membrane and an oxygen electrode disposed on the other side of the solid electrolyte membrane, and a fuel in the fuel electrode of the fuel cell A fuel gas supply channel for supplying gas, an oxidant gas supply channel for supplying an oxidant gas to the oxygen electrode of the fuel battery cell, and a fuel gas reheater disposed in the fuel gas supply channel; A solid oxide fuel cell system in which the fuel cell is housed in a battery housing that defines a high temperature space, and an oxidant gas preheater disposed in the oxidant supply channel,
The fuel gas supply flow path is provided with a hydrogen storage device in which a hydrogen storage material is accommodated, and during the power generation operation, the hydrogen storage material stores hydrogen contained in the fuel gas. When the temperature of the occlusion material temporarily rises, hydrogen occluded in the hydrogen occlusion material is released, and the hydrogen released from the hydrogen occlusion material passes through the fuel gas supply channel and the fuel of the fuel cell. A solid oxide fuel cell system characterized by being fed to an electrode. 前記燃料ガス余熱器は前記電池ハウジング内に収容され、前記水素吸蔵器は、前記燃料ガス余熱器の内側に、或いは前記燃料ガス余熱器の外側に又はその下流側における前記燃料ガス供給流路の下流側部の外側に接触乃至近接して配設され、前記水素吸蔵器内の前記水素吸蔵材は、発電運転時に前記燃料ガス余熱器における燃料ガスと排気ガスとの熱交換によって吸蔵温度に維持されて燃料ガス中の水素を吸蔵し、緊急停止時に燃料ガスの供給停止により前記吸蔵温度から一時的に温度上昇することによって吸蔵した水素を放出することを特徴とする請求項５に記載の固体酸化物形燃料電池システム。   The fuel gas preheater is housed in the battery housing, and the hydrogen storage unit is disposed inside the fuel gas preheater, outside the fuel gas preheater, or downstream of the fuel gas supply passage. Arranged in contact with or close to the outside of the downstream portion, the hydrogen storage material in the hydrogen storage unit is maintained at the storage temperature by heat exchange between the fuel gas and the exhaust gas in the fuel gas preheater during power generation operation. 6. The solid according to claim 5, wherein the hydrogen in the fuel gas is occluded and the occluded hydrogen is released by temporarily increasing the temperature from the occlusion temperature by stopping the supply of the fuel gas at the time of emergency stop. Oxide fuel cell system. 前記酸化材ガス余熱器は前記電池ハウジング内に収容され、前記水素吸蔵器は、前記酸化材ガス余熱器の内側に、或いは前記酸化材ガス余熱器の外側に又はその下流側における前記酸化材ガス供給流路の下流側部の外側に接触乃至近接して配設され、前記水素吸蔵器内の前記水素吸蔵材は、発電運転時に前記酸化材ガス余熱器における酸化材ガスと排気ガスとの熱交換によって吸蔵温度に維持されて燃料ガス中の水素を吸蔵し、緊急停止時に酸化材ガスの供給停止により前記吸蔵温度から一時的に温度上昇することによって吸蔵した水素を放出することを特徴とする請求項５に記載の固体酸化物形燃料電池システム。   The oxidant gas preheater is housed in the battery housing, and the hydrogen storage device is disposed inside the oxidant gas preheater, outside the oxidant gas preheater, or downstream thereof. The hydrogen storage material in the hydrogen storage device is disposed in contact with or close to the outside of the downstream side portion of the supply flow path, and the heat of the oxidizing material gas and the exhaust gas in the oxidizing material gas preheater during power generation operation. The hydrogen stored in the fuel gas is stored at the storage temperature by the exchange, and the stored hydrogen is released by temporarily increasing the temperature from the storage temperature by stopping the supply of the oxidant gas during an emergency stop. The solid oxide fuel cell system according to claim 5. 前記水素吸蔵材は、パラジウム、ジルコニウム・ニッケルの合金、マグネシウム・ニッケル・クロムの複合合金、ジルコニウム・マンガン・鉄の複合合金及びジルコニウム・マンガン・銅の複合合金のいずれか又はこれらの２種以上から形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池システム。





The hydrogen storage material may be palladium, zirconium / nickel alloy, magnesium / nickel / chromium composite alloy, zirconium / manganese / iron composite alloy, zirconium / manganese / copper composite alloy, or two or more thereof. It forms, The solid oxide fuel cell system in any one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned.





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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200089512A (en) * 2019-01-17 2020-07-27 주식회사 엘지화학 Solid oxide fuel cell system
CN115939445A (en) * 2023-03-01 2023-04-07 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) High-efficiency solid oxide fuel cell cogeneration system and cogeneration method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6290874A (en) * 1985-10-16 1987-04-25 Tokyo Electric Power Co Inc:The Storage and supply of hydrogen in fuel cell
JP2002329516A (en) * 2001-04-27 2002-11-15 Honda Motor Co Ltd Hydrogen feeder for fuel cell
JP2003100326A (en) * 2001-09-20 2003-04-04 Sekisui Chem Co Ltd Fuel cell power generation system
JP2009224115A (en) * 2008-03-14 2009-10-01 Petroleum Energy Center High-temperature type fuel cell system and its operation method
JP2013206857A (en) * 2012-03-29 2013-10-07 Jx Nippon Oil & Energy Corp Fuel cell system, and fuel cell system emergency stop method
JP2013225482A (en) * 2012-03-23 2013-10-31 Toto Ltd Solid oxide fuel cell

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6290874A (en) * 1985-10-16 1987-04-25 Tokyo Electric Power Co Inc:The Storage and supply of hydrogen in fuel cell
JP2002329516A (en) * 2001-04-27 2002-11-15 Honda Motor Co Ltd Hydrogen feeder for fuel cell
JP2003100326A (en) * 2001-09-20 2003-04-04 Sekisui Chem Co Ltd Fuel cell power generation system
JP2009224115A (en) * 2008-03-14 2009-10-01 Petroleum Energy Center High-temperature type fuel cell system and its operation method
JP2013225482A (en) * 2012-03-23 2013-10-31 Toto Ltd Solid oxide fuel cell
JP2013206857A (en) * 2012-03-29 2013-10-07 Jx Nippon Oil & Energy Corp Fuel cell system, and fuel cell system emergency stop method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200089512A (en) * 2019-01-17 2020-07-27 주식회사 엘지화학 Solid oxide fuel cell system
KR102642174B1 (en) * 2019-01-17 2024-02-28 주식회사 엘지화학 Solid oxide fuel cell system
CN115939445A (en) * 2023-03-01 2023-04-07 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) High-efficiency solid oxide fuel cell cogeneration system and cogeneration method

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