JP2017142919A - 燃料電池−水素製造システムおよびその運転方法 - Google Patents
燃料電池−水素製造システムおよびその運転方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017142919A JP2017142919A JP2016022095A JP2016022095A JP2017142919A JP 2017142919 A JP2017142919 A JP 2017142919A JP 2016022095 A JP2016022095 A JP 2016022095A JP 2016022095 A JP2016022095 A JP 2016022095A JP 2017142919 A JP2017142919 A JP 2017142919A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel gas
- temperature
- power generation
- flow rate
- generation unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
本発明は、燃料ガスと酸化性ガスとの反応により発電するセルを有する発電部と、前記燃料ガスを前記発電部に供給する燃料ガス供給部と、前記発電部に前記酸化性ガスを供給する酸化性ガス供給部と、前記燃料ガス供給部に水蒸気を供給する水蒸気供給部と、前記発電部のうちで燃料ガス入口側に設置される燃料ガス入口側発電部の温度を計測する温度計測部と、前記燃料ガス入口側発電部の温度を制御する温度制御部と、水素製造の指令を受けて、前記燃料ガスの流量を増加させる運転モード制御部と、を備え、前記温度制御部が、前記温度計測部で計測した前記燃料ガス入口側発電部の温度に応じて排燃料ガスの再循環流量を制御する再循環制御部、および、前記温度計測部で計測した前記燃料ガス入口側発電部の温度に応じて前記水蒸気の流量を制御する水蒸気制御部の少なくとも一方を含み、前記温度制御部が前記再循環制御部を含む場合に、前記発電部から排出された前記排燃料ガスの少なくとも一部を前記燃料ガス供給部に再循環させる再循環部を備える燃料電池−水素製造システムを提供する。
ここで、発電部108とは、セルスタックの軸方向において、インターコネクタで電気的に接続された複数の燃料電池セル群がある部分である。
さらに燃料電池−水素製造システム2は、発電部108に燃料ガスを供給する燃料ガス供給部(11a,11b)と、発電部108に酸化性ガスを供給する酸化性ガス供給経路12と、発電部108を経由した燃料ガス(排燃料ガス)をSOFCモジュール201から排出する排燃料ガス経路13と、発電部108を経由した酸化性ガス(排酸化性ガス)をSOFC201から排出する排酸化性ガス経路14と、排燃料ガスを燃料ガス供給部(11a,11b)に再循環させる再循環部(15a,15b)と、燃料ガス供給部(11a,11b)に水蒸気を供給する水蒸気供給部(16a,16b)と、制御装置17と、発電部108のうち、燃料ガスの入口部分である燃料ガス入口側発電部108aの温度を計測する温度計測部28(図3参照)と、を備えている。
ここで、本実施形態では、燃料ガス入口側発電部108aの温度を計測する。燃料ガス入口側発電部108aはセルスタック101の燃料ガス入口側の燃料電池セル105にあり、燃料ガス中のメタン(CH4)などの内部改質による温度変化の影響を受けやすい領域として選定して温度変化を計測する。セルスタック101のうち、燃料ガス入口側の他に内部改質による温度変化の影響を受けて燃料電池セル105の温度が低下しやすい領域の温度を計測してもよい。
受信部22が外部から発電の指令を受けると、運転モード制御部23は該指令に基づきバルブV1を開き、バルブV2を閉じる。それとともに、運転モード制御部23は、バルブV3,V4,V5の開度を調整して燃料ガス流量、再循環流量、蒸気流量を発電モード用条件に制御する。
受信部22が外部から水素製造の指令を受けると、運転モード制御部23は該指令に基づきバルブV2を開き、バルブV1を閉じる。これにより、SOFCモジュール201から排出された排燃料ガス(FG3)は、シフト反応器18に導かれる。
2 燃料電池−水素製造システム
3 ガスタービンシステム
4 排熱回収部
11a 燃料ガス供給源
11b 燃料ガス供給経路
12 酸化性ガス供給経路
13 排燃料ガス経路
14 排酸化性ガス経路
15a 再循環ブロワ
15b 再循環経路
16a 水蒸気供給源
16b 水蒸気供給経路
17 制御装置
18 シフト反応器
19 水分離器
20 水素精製装置
21 燃料電池自動車
22 受信部
23 運転モード制御部
24 温度制御部
25 再循環制御部
26 水蒸気制御部
27 燃料制御部
31 空気圧縮機
32 燃焼器
33 マイクロガスタービン
34 再生熱交換器
35 発電機
101 セルスタック
103 基体管
105 燃料電池セル
107 インターコネクタ
108 発電部
108a 燃料ガス入口側発電部
109 燃料極
111 固体電解質
113 空気極
115 リード膜
201 SOFCモジュール
203 SOFCカートリッジ
205 圧力容器
207 燃料ガス供給管
207a 燃料ガス供給枝管
209 燃料ガス排出管
209a 燃料ガス排出枝管
215 発電室
217 燃料ガス供給室
219 燃料ガス排出室
225a 上部管板
225b 下部管板
229a 上部ケーシング
229b 下部ケーシング
231a 燃料ガス供給孔
231b 燃料ガス排出孔
Claims (16)
- 燃料ガスと酸化性ガスとの反応により発電するセルを有する発電部と、
前記燃料ガスを前記発電部に供給する燃料ガス供給部と、
前記発電部に前記酸化性ガスを供給する酸化性ガス供給部と、
前記燃料ガス供給部に水蒸気を供給する水蒸気供給部と、
前記発電部のうちで燃料ガス入口側に設置される燃料ガス入口側発電部の温度を計測する温度計測部と、
前記燃料ガス入口側発電部の温度を制御する温度制御部と、
水素製造の指令を受けて、前記燃料ガスの流量を増加させる運転モード制御部と、
を備え、
前記温度制御部が、前記温度計測部で計測した前記燃料ガス入口側発電部の温度に応じて排燃料ガスの再循環流量を制御する再循環制御部、および、前記温度計測部で計測した前記燃料ガス入口側発電部の温度に応じて前記水蒸気の流量を制御する水蒸気制御部の少なくとも一方を含み、
前記温度制御部が前記再循環制御部を含む場合に、前記発電部から排出された前記排燃料ガスの少なくとも一部を前記燃料ガス供給部に再循環させる再循環部を備える燃料電池−水素製造システム。 - 前記温度制御部が前記再循環制御部を含み、
前記再循環制御部は、前記燃料ガス入口側発電部の温度が所定温度以下である場合に、前記排燃料ガスの再循環流量を設定流量分、低減させる機能を備えている請求項1に記載の燃料電池−水素製造システム。 - 前記温度制御部が前記水蒸気制御部を含み、
前記水蒸気制御部は、前記燃料ガス入口側発電部の温度が所定温度以下である場合に、前記水蒸気の流量を設定流量分、増加させる機能を備えている請求項1に記載の燃料電池−水素製造システム。 - 前記温度制御部が前記再循環制御部および前記水蒸気制御部を含み、
前記再循環制御部は、前記燃料ガス入口側発電部の温度が第1所定温度以下である場合に、前記排燃料ガスの再循環流量を設定流量分、低減させる機能を備え、
前記水蒸気制御部は、前記燃料ガス入口側発電部の温度が第2所定温度以下である場合に、前記水蒸気の流量を設定流量分、増加させる機能を備え、
前記第1所定温度は第2所定温度と異なる温度である請求項1に記載の燃料電池−水素製造システム。 - 前記第1所定温度が、前記第2所定温度よりも高い温度である請求項4に記載の燃料電池−水素製造システム。
- 前記温度制御部が、前記温度計測部で計測した前記燃料ガス入口側発電部の温度が第3所定温度以下である場合に、前記燃料ガスの流量の増加を停止するよう制御する燃料制御部を含み、前記第3所定温度は、前記第1所定温度および前記第2所定温度よりも低い温度である請求項4または請求項5に記載の燃料電池−水素製造システム。
- 前記燃料制御部は、前記燃料ガス入口側発電部の温度が第4所定温度以下である場合に、前記燃料ガスの流量を設定流量分、低減させる機能を備え、前記第4所定温度が前記第3所定温度よりも低い温度である請求項6に記載の燃料電池−水素製造システム。
- 警告を発する警告部を有し、
前記燃料制御部が、前記燃料ガス入口側発電部の温度が前記第4所定温度以下である場合に警告を発し、前記燃料ガス入口側発電部の温度が前記第3所定温度を超えると該警告を解除するよう前記警告部を制御する機能を備えている請求項7に記載の燃料電池−水素製造システム。 - 発電部に炭化水素と水蒸気とを供給して吸熱反応させ、水素と一酸化炭素を生成する工程と、
前記発電部に該水素と該一酸化炭素を含む燃料ガスと酸化性ガスとを供給して発電させる工程と、
前記発電部のうちで燃料ガス入口側に設置される燃料ガス入口側発電部の温度を計測する工程と、
前記燃料ガス入口側発電部の温度を制御する工程と、
水素製造の指令を受けて、前記燃料ガスの流量を増加させる工程と、
を備え、
前記燃料ガス入口側発電部の温度を制御する工程が、前記燃料ガス入口側発電部の計測温度に応じて排燃料ガスの再循環流量を制御する制御工程A、および、前記燃料ガス入口側発電部の計測温度に応じて前記水蒸気の流量を制御する制御工程Bの少なくとも一方を含み、
前記燃料ガス入口側発電部の温度を制御する工程が前記制御工程Aを含む場合に、前記発電部から排出された前記排燃料ガスの少なくとも一部を前記発電部の上流側に再循環させる工程を備えている燃料電池−水素製造システムの運転方法。 - 前記燃料ガス入口側発電部の温度を制御する工程が、前記制御工程Aを含み、
前記制御工程Aでは、前記燃料ガス入口側発電部の温度が所定温度以下である場合に、前記排燃料ガスの再循環流量を設定流量分、低減させる請求項9に記載の燃料電池−水素製造システムの運転方法。 - 前記燃料ガス入口側発電部の温度を制御する工程が、前記制御工程Bを含み、
前記制御工程Bでは、前記燃料ガス入口側発電部の温度が所定温度以下である場合に、前記水蒸気の流量を設定流量分、増加させる請求項9に記載の燃料電池−水素製造システムの運転方法。 - 前記燃料ガス入口側発電部の温度を制御する工程が、前記制御工程Aおよび前記制御工程Bを含み、
第1所定温度と、前記第1所定温度とは異なる温度である第2所定温度を設定し、
前記制御工程Aでは、前記燃料ガス入口側発電部の温度が前記第1所定温度以下である場合に、前記排燃料ガスの再循環流量を設定流量分、低減させ、
前記制御工程Bでは、前記燃料ガス入口側発電部の温度が前記第2所定温度以下である場合に、前記水蒸気の流量を設定流量分、増加させる請求項9に記載の燃料電池−水素製造システムの運転方法。 - 前記第1所定温度を、前記第2所定温度よりも高い温度とする請求項12に記載の燃料電池−水素製造システムの運転方法。
- 前記第1所定温度および前記第2所定温度よりも低い温度である第3所定温度を設定し、前記燃料ガス入口側発電部の計測温度が前記第3所定温度以下である場合に、前記燃料ガスの流量の増加を停止するよう制御する工程を含む請求項12または請求項13に記載の燃料電池−水素製造システムの運転方法。
- 前記第3所定温度よりも低い温度である第4所定温度を設定し、前記燃料ガス入口側発電部の計測温度が第4所定温度以下である場合に、前記燃料ガス流量を設定流量分、低減させる請求項14に記載の燃料電池−水素製造システムの運転方法。
- 前記燃料ガス入口側発電部の計測温度が前記第4所定温度以下である場合に警告を発し、前記燃料ガス入口側発電部の温度が前記第3所定温度を超えると該警告を解除する請求項15に記載の燃料電池−水素製造システムの運転方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016022095A JP6719915B2 (ja) | 2016-02-08 | 2016-02-08 | 燃料電池−水素製造システムおよびその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016022095A JP6719915B2 (ja) | 2016-02-08 | 2016-02-08 | 燃料電池−水素製造システムおよびその運転方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017142919A true JP2017142919A (ja) | 2017-08-17 |
JP6719915B2 JP6719915B2 (ja) | 2020-07-08 |
Family
ID=59629076
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016022095A Active JP6719915B2 (ja) | 2016-02-08 | 2016-02-08 | 燃料電池−水素製造システムおよびその運転方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6719915B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019163421A1 (ja) | 2018-02-23 | 2019-08-29 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 燃料電池の温度分布制御システム、燃料電池、及び温度分布制御方法 |
JP2020047400A (ja) * | 2018-09-18 | 2020-03-26 | 大阪瓦斯株式会社 | 固体酸化物形燃料電池システム |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002334714A (ja) * | 2001-05-09 | 2002-11-22 | Tokyo Gas Co Ltd | 燃料電池を組み込んだ水素製造システム |
JP2008254942A (ja) * | 2007-04-02 | 2008-10-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 水素製造方法および水素製造システム |
JP2009179541A (ja) * | 2008-01-31 | 2009-08-13 | Tokyo Gas Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池−水素製造システム |
JP2012160361A (ja) * | 2011-02-01 | 2012-08-23 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
JP2014116199A (ja) * | 2012-12-10 | 2014-06-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料電池及びその運転方法 |
JP2014146477A (ja) * | 2013-01-28 | 2014-08-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 複合発電システムの運転制御装置、複合発電システム、及び複合発電システムの運転方法 |
-
2016
- 2016-02-08 JP JP2016022095A patent/JP6719915B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002334714A (ja) * | 2001-05-09 | 2002-11-22 | Tokyo Gas Co Ltd | 燃料電池を組み込んだ水素製造システム |
JP2008254942A (ja) * | 2007-04-02 | 2008-10-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 水素製造方法および水素製造システム |
JP2009179541A (ja) * | 2008-01-31 | 2009-08-13 | Tokyo Gas Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池−水素製造システム |
JP2012160361A (ja) * | 2011-02-01 | 2012-08-23 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
JP2014116199A (ja) * | 2012-12-10 | 2014-06-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料電池及びその運転方法 |
JP2014146477A (ja) * | 2013-01-28 | 2014-08-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 複合発電システムの運転制御装置、複合発電システム、及び複合発電システムの運転方法 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019163421A1 (ja) | 2018-02-23 | 2019-08-29 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 燃料電池の温度分布制御システム、燃料電池、及び温度分布制御方法 |
KR20190101852A (ko) | 2018-02-23 | 2019-09-02 | 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 | 연료 전지의 온도 분포 제어 시스템, 연료 전지 및 온도 분포 제어 방법 |
JPWO2019163421A1 (ja) * | 2018-02-23 | 2020-04-09 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 燃料電池の温度分布制御システム、燃料電池、及び温度分布制御方法 |
KR102132314B1 (ko) * | 2018-02-23 | 2020-07-09 | 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 | 연료 전지의 온도 분포 제어 시스템, 연료 전지 및 온도 분포 제어 방법 |
EP3719903A4 (en) * | 2018-02-23 | 2021-01-13 | Mitsubishi Power, Ltd. | FUEL CELL TEMPERATURE DISTRIBUTION CONTROL SYSTEM, FUEL CELL AND TEMPERATURE DISTRIBUTION CONTROL PROCESS |
US11309561B2 (en) | 2018-02-23 | 2022-04-19 | Mitsubishi Power, Ltd. | Fuel cell temperature distribution control system, fuel cell, and temperature distribution control method |
JP2020047400A (ja) * | 2018-09-18 | 2020-03-26 | 大阪瓦斯株式会社 | 固体酸化物形燃料電池システム |
JP7116651B2 (ja) | 2018-09-18 | 2022-08-10 | 大阪瓦斯株式会社 | 固体酸化物形燃料電池システム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6719915B2 (ja) | 2020-07-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100762685B1 (ko) | 개질기 및 이를 채용한 연료전지 시스템 | |
KR102132314B1 (ko) | 연료 전지의 온도 분포 제어 시스템, 연료 전지 및 온도 분포 제어 방법 | |
WO2019160036A1 (ja) | 燃料電池システム及び複合発電システム並びに燃料電池システムの制御方法 | |
KR100987823B1 (ko) | 고체산화물 연료전지 시스템 | |
JP2016091644A (ja) | 複合発電システム、その制御装置及び方法並びにプログラム | |
JP2018087501A (ja) | 複合発電システムの制御装置、複合発電システム、複合発電システムの制御方法および複合発電システムの制御プログラム | |
US10381665B2 (en) | Device and method for heating fuel cell stack and fuel cell system having the device | |
JP2018088324A (ja) | 複合発電システムの制御装置、複合発電システム、複合発電システムの制御方法および複合発電システムの制御プログラム | |
EP2426769A1 (en) | Reformer for fuel cell | |
JP2013211107A (ja) | 高温型燃料電池システム及びその運転方法 | |
JP6719915B2 (ja) | 燃料電池−水素製造システムおよびその運転方法 | |
JP4570904B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池システムのホットスタンバイ法及びそのシステム | |
JP6734048B2 (ja) | 燃料電池カートリッジ及び燃料電池モジュール並びに燃料電池カートリッジの制御装置及び制御方法 | |
JP6239229B2 (ja) | 燃料電池システムおよび燃料電池運転方法 | |
JP2023179893A (ja) | 燃料電池システム | |
JP6486649B2 (ja) | 複合発電システム及び複合発電システムの制御方法 | |
JP6980045B2 (ja) | 燃料電池発電システム | |
JP2016192391A (ja) | 燃料電池装置および燃料電池システム | |
JP2004247234A (ja) | 固体高分子形燃料電池発電装置およびその運転方法 | |
JP2017152313A (ja) | 燃料電池複合発電システム及びその運転方法 | |
JP6632911B2 (ja) | 燃料電池及び燃料電池複合発電システム並びに燃料電池の停止方法 | |
WO2021171884A1 (ja) | 燃料電池システム及びその制御方法 | |
WO2022092051A1 (ja) | 燃料電池発電システム、及び、燃料電池発電システムの制御方法 | |
KR101295237B1 (ko) | 연료전지 시스템 | |
JP6272208B2 (ja) | 燃料電池カートリッジおよび燃料電池モジュール |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A625 | Written request for application examination (by other person) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A625 Effective date: 20181221 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20191021 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20191203 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200123 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200519 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200617 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6719915 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |