JP2020070213A - Reforming system - Google Patents

Reforming system Download PDF

Info

Publication number
JP2020070213A
JP2020070213A JP2018205680A JP2018205680A JP2020070213A JP 2020070213 A JP2020070213 A JP 2020070213A JP 2018205680 A JP2018205680 A JP 2018205680A JP 2018205680 A JP2018205680 A JP 2018205680A JP 2020070213 A JP2020070213 A JP 2020070213A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reforming
gas
combustion
fuel
opening
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.)
Pending
Application number
JP2018205680A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
浩康 河内
Hiroyasu Kawachi
浩康 河内
聡 針生
Satoshi Hario
聡 針生
峻史 水野
Takashi Mizuno
峻史 水野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Industries Corp filed Critical Toyota Industries Corp
Priority to JP2018205680A priority Critical patent/JP2020070213A/en
Publication of JP2020070213A publication Critical patent/JP2020070213A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

To provide a reforming system capable of rapidly raising temperature of a reforming part when a reforming device is activated.SOLUTION: A reforming system 2 includes: a reforming device 7 that includes a reforming part 14 for decomposing an ammonia gas into hydrogen to produce a reformed gas containing the hydrogen, and a burning part 15 for burning the ammonia gas to produce a combustion gas; ammonia gas passages 16, 20 through which the ammonia gas to be supplied to the reforming part 14 and the burning part 15 flow; air passages 17, 21 through which air to be supplied to the reforming part 14 and the burning part 15 flow; air on-off valves 19, 23, provided on the air passages 17, 21, for opening/closing the air passages 17, 21; and a controlling unit 12 for controlling the air on-off valves 19, 23, wherein the controlling unit 12 controls the air on-off valves 19, 23 to be opened when the reforming device 7 is activated, and thereafter controls the air on-off valves 19 to be closed when the temperature of the reforming part 14 becomes equal to or higher than a steady operation temperature.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、改質システムに関する。   The present invention relates to reforming systems.

従来の改質システムとしては、例えば特許文献1に記載されている技術が知られている。特許文献1に記載の改質システムは、燃料電池に供給するための水素含有の改質ガスを生成する熱交換型改質器を主要構成要素として構成されている。熱交換型改質器は、改質触媒が担持され、炭化水素ガスと水蒸気とを触媒反応させることで水素ガスを含む改質ガスを生成する改質部と、燃焼用の酸化触媒が担持され、改質部が改質反応を行うための熱を供給する加熱部とを含んで構成されている。改質部には、炭化水素ガスを改質部に供給する原料ポンプが原料供給ラインを介して接続されている。加熱部には、冷却オフガスと燃料電池のアノードからのアノードオフガスとを混合するガス混合器が接続されている。   As a conventional reforming system, for example, the technique described in Patent Document 1 is known. The reforming system described in Patent Document 1 is mainly configured by a heat exchange reformer that generates a hydrogen-containing reformed gas to be supplied to a fuel cell. The heat exchange reformer carries a reforming catalyst, and carries a reforming section for producing a reformed gas containing hydrogen gas by catalytically reacting a hydrocarbon gas and steam, and an oxidation catalyst for combustion. The reforming section includes a heating section that supplies heat for performing the reforming reaction. A raw material pump for supplying a hydrocarbon gas to the reforming section is connected to the reforming section via a raw material supply line. A gas mixer that mixes the cooling off gas with the anode off gas from the anode of the fuel cell is connected to the heating unit.

特開2007−290901号公報JP, 2007-290901, A

しかしながら、上記従来技術では、改質器において加熱部で発生した燃焼熱を改質部に供給しているため、改質器の起動時に改質部の温度上昇が遅く、改質器の起動に時間がかかってしまう。   However, in the above-mentioned conventional technology, since the combustion heat generated in the heating section of the reformer is supplied to the reforming section, the temperature rise of the reforming section is slow at the time of starting the reformer, and the reformer cannot be started. It takes time.

本発明の目的は、改質器の起動時に改質部を早期に昇温させることができる改質システムを提供することである。   An object of the present invention is to provide a reforming system that can quickly raise the temperature of the reforming section when the reformer is started.

本発明の一態様に係る改質システムは、燃料ガスを水素に分解して水素を含有した改質ガスを生成する改質部と、燃料ガスを燃焼して燃焼ガスを生成すると共に燃料ガスの燃焼熱を改質部に供給する燃焼部とを有する改質器と、改質部及び燃焼部に供給される燃料ガスが流れる燃料ガス流路と、改質部に供給される酸化性ガスが流れる第1酸化性ガス流路と、燃焼部に供給される酸化性ガスが流れる第2酸化性ガス流路と、改質部により生成された改質ガスが流れる改質ガス流路と、燃焼部により生成された燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路と、第1酸化性ガス流路に配設され、第1酸化性ガス流路を開閉する第1開閉バルブと、第2酸化性ガス流路に配設され、第2酸化性ガス流路を開閉する第2開閉バルブと、第1開閉バルブ及び第2開閉バルブを制御する開閉バルブ制御部とを備え、開閉バルブ制御部は、改質器が起動されると、第1開閉バルブ及び第2開閉バルブを開くように制御し、その後改質部の温度が所定温度以上になると、第1開閉バルブを閉じるように制御する。   A reforming system according to an aspect of the present invention includes a reforming unit that decomposes a fuel gas into hydrogen to generate a hydrogen-containing reformed gas, and a fuel gas that burns the fuel gas to generate a combustion gas. A reformer having a combustion unit that supplies combustion heat to the reforming unit, a fuel gas flow path through which the fuel gas supplied to the reforming unit and the combustion unit flows, and an oxidizing gas supplied to the reforming unit are provided. A flowing first oxidizing gas flow path, a second oxidizing gas flow path through which the oxidizing gas supplied to the combustion section flows, a reformed gas flow path through which the reformed gas generated by the reforming section flows, A combustion gas flow path through which the combustion gas generated by the section flows, a first opening / closing valve arranged in the first oxidizing gas flow path to open and close the first oxidizing gas flow path, and a second oxidizing gas flow path Second opening / closing valve for opening / closing the second oxidizing gas passage, the first opening / closing valve and the second opening / closing valve And an opening / closing valve control unit for controlling the valve, the opening / closing valve control unit controls the first opening / closing valve and the second opening / closing valve to open when the reformer is activated, and then the temperature of the reforming unit is controlled. When the temperature exceeds a predetermined temperature, the first opening / closing valve is controlled to be closed.

このような改質システムにおいては、改質器が起動されると、第1開閉バルブ及び第2開閉バルブが開くため、改質器の改質部及び燃焼部の両方に酸化性ガスが供給される。このため、改質部及び燃焼部の何れにおいても、燃料ガスが燃焼する。従って、燃焼部で発生した燃料ガスの燃焼熱が改質部に供給され、改質部の温度が上昇すると共に、改質部自体で発生した燃料ガスの燃焼熱によっても改質部の温度が上昇する。これにより、改質部は、燃焼部で発生した燃料ガスの燃焼熱と改質部自体で発生した燃料ガスの燃焼熱とで改質を行う。その後、改質部の温度が所定温度以上になると、第1開閉バルブが閉じるため、燃焼部のみに酸化性ガスが供給され、燃焼部のみにおいて燃料ガスが燃焼する。これにより、改質部は、燃焼部で発生した燃料ガスの燃焼熱で改質を行う。このように改質器の起動時には、燃焼部で発生した燃料ガスの燃焼熱が改質部に供給されるだけでなく、改質部自体でも燃料ガスの燃焼熱が発生するため、改質部が早期に昇温する。   In such a reforming system, when the reformer is activated, the first opening / closing valve and the second opening / closing valve open, so that the oxidizing gas is supplied to both the reforming section and the combustion section of the reformer. It Therefore, the fuel gas burns in both the reforming section and the combustion section. Therefore, the combustion heat of the fuel gas generated in the combustion section is supplied to the reforming section, the temperature of the reforming section rises, and the temperature of the reforming section also increases due to the combustion heat of the fuel gas generated in the reforming section itself. To rise. As a result, the reforming unit reforms with the combustion heat of the fuel gas generated in the combustion unit and the combustion heat of the fuel gas generated in the reforming unit itself. After that, when the temperature of the reforming section becomes equal to or higher than a predetermined temperature, the first opening / closing valve closes, so that the oxidizing gas is supplied only to the combustion section, and the fuel gas burns only in the combustion section. As a result, the reforming unit reforms with the combustion heat of the fuel gas generated in the combustion unit. Thus, when the reformer is started, not only the combustion heat of the fuel gas generated in the combustion section is supplied to the reforming section, but also the combustion heat of the fuel gas is generated in the reforming section itself. Will heat up early.

改質システムは、改質部の温度を検出する温度検出部を更に備え、開閉バルブ制御部は、温度検出部により検出された改質部の温度が所定温度以上になると、第1開閉バルブを閉じるように制御してもよい。このような構成では、改質部の温度が所定温度以上であるかどうかを簡単に且つ正確に判断することができる。   The reforming system further includes a temperature detection unit that detects the temperature of the reforming unit, and the opening / closing valve control unit opens the first opening / closing valve when the temperature of the reforming unit detected by the temperature detection unit becomes equal to or higher than a predetermined temperature. It may be controlled to close. With such a configuration, it is possible to easily and accurately determine whether the temperature of the reforming section is equal to or higher than a predetermined temperature.

改質システムは、改質ガス流路を流れる改質ガスに含まれる燃料を除去する燃料除去部と、燃焼ガス流路を流れる燃焼ガスに含まれる燃料を除去する触媒と、改質ガス流路に配設され、改質ガスを燃料除去部に供給するメイン経路と改質ガスを触媒に供給するサブ経路とを切り替える切替バルブと、切替バルブを制御する切替バルブ制御部とを更に備え、切替バルブ制御部は、改質部の温度が所定温度以上になると、切替バルブをサブ経路からメイン経路に切り替えるように制御してもよい。このような構成では、改質部の温度が所定温度以上になるまでは、改質部により生成された改質ガスが触媒に供給されるため、燃料除去部には改質ガスが供給されにくい。従って、燃料除去部において除去される燃料の総量が少なくなるため、燃料除去部を小型化することができる。   The reforming system includes a fuel removing unit that removes fuel contained in the reformed gas flowing through the reformed gas passage, a catalyst that removes fuel contained in the combustion gas flowing through the combustion gas passage, and a reformed gas passage. And a switching valve control unit for controlling the switching valve, the switching valve switching between a main route for supplying the reformed gas to the fuel removing unit and a sub route for supplying the reformed gas to the catalyst. The valve control unit may control the switching valve to switch from the sub route to the main route when the temperature of the reforming unit becomes equal to or higher than a predetermined temperature. In such a configuration, since the reformed gas generated by the reforming unit is supplied to the catalyst until the temperature of the reforming unit becomes equal to or higher than the predetermined temperature, it is difficult to supply the reformed gas to the fuel removing unit. .. Therefore, the total amount of fuel removed by the fuel removal unit is reduced, and the fuel removal unit can be downsized.

燃料除去部には、燃料除去部により燃料が除去された改質ガスと酸化性ガスとが供給される燃料電池が接続されていてもよい。このような構成では、改質システムを燃料電池システムに有効活用することができる。   A fuel cell to which the reformed gas from which the fuel has been removed by the fuel removal section and the oxidizing gas are supplied may be connected to the fuel removal section. With such a configuration, the reforming system can be effectively used for the fuel cell system.

本発明によれば、改質器の起動時に改質部を早期に昇温させることができる。   According to the present invention, it is possible to quickly raise the temperature of the reforming section when the reformer is started.

本発明の第1実施形態に係る改質システムを備えた燃料電池システムを示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the fuel cell system provided with the reforming system which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1に示された制御ユニットにより実行される制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing details of a control processing procedure executed by the control unit shown in FIG. 1. 図1に示された燃料電池システムの動作を示すタイミング図である。3 is a timing diagram showing an operation of the fuel cell system shown in FIG. 1. FIG. 本発明の第2実施形態に係る改質システムを備えた燃料電池システムを示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the fuel cell system provided with the reforming system which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図4に示された制御ユニットにより実行される制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing details of a control processing procedure executed by the control unit shown in FIG. 4.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or equivalent elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.

図1は、本発明の第1実施形態に係る改質システムを備えた燃料電池システムを示す概略構成図である。図1において、燃料電池システム1は、例えば燃料電池自動車に搭載される。燃料電池システム1は、本実施形態の改質システム2と、燃料電池3とを備えている。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a fuel cell system including a reforming system according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the fuel cell system 1 is mounted in, for example, a fuel cell vehicle. The fuel cell system 1 includes the reforming system 2 of this embodiment and a fuel cell 3.

改質システム2は、アンモニアタンク4と、気化器5と、空気供給部6と、熱交換型の改質器7と、ヒータ8と、アンモニア除去器9と、触媒10と、温度センサ11と、制御ユニット12とを備えている。   The reforming system 2 includes an ammonia tank 4, a vaporizer 5, an air supply unit 6, a heat exchange reformer 7, a heater 8, an ammonia remover 9, a catalyst 10, and a temperature sensor 11. , And a control unit 12.

アンモニアタンク4は、燃料であるアンモニア(NH)を液体状態で貯蔵するタンクである。気化器5は、アンモニア流路13を介してアンモニアタンク4と接続されている。気化器5は、ポンプ(図示せず)によりアンモニアタンク4から導出された液体状態のアンモニアを気化させて、アンモニアガス(燃料ガス)を生成する。 The ammonia tank 4 is a tank for storing ammonia (NH 3 ) which is a fuel in a liquid state. The vaporizer 5 is connected to the ammonia tank 4 via the ammonia flow path 13. The vaporizer 5 vaporizes liquid-state ammonia led from the ammonia tank 4 by a pump (not shown) to generate ammonia gas (fuel gas).

空気供給部6は、酸化性ガスである空気を改質器7及び燃料電池3に供給する。空気供給部6としては、例えば送風機等が用いられる。   The air supply unit 6 supplies air, which is an oxidizing gas, to the reformer 7 and the fuel cell 3. As the air supply unit 6, for example, a blower or the like is used.

改質器7は、気化器5により生成されたアンモニアガスを改質して、水素を含有した改質ガスを生成する。改質器7は、アンモニアガスを水素に分解する改質触媒14aを含む改質部14と、アンモニアガスを燃焼する燃焼触媒15aを含み、アンモニアガスの燃焼熱を改質部14に供給する燃焼部15とを有している。改質触媒14aとしては、例えばルテニウム(Ru)またはロジウム(Rh)等が用いられる。燃焼触媒15aとしては、例えば白金(Pt)またはロジウム(Rh)等が用いられる。   The reformer 7 reforms the ammonia gas generated by the vaporizer 5 to generate a reformed gas containing hydrogen. The reformer 7 includes a reforming unit 14 including a reforming catalyst 14a that decomposes ammonia gas into hydrogen, and a combustion catalyst 15a that burns ammonia gas, and supplies the combustion heat of the ammonia gas to the reforming unit 14. And a part 15. As the reforming catalyst 14a, for example, ruthenium (Ru) or rhodium (Rh) is used. As the combustion catalyst 15a, for example, platinum (Pt) or rhodium (Rh) is used.

改質部14及び燃焼部15は、例えば仕切り板(図示せず)を介して積層されている。燃焼部15で発生した燃焼熱は、仕切り板を通って改質部14に伝わる。改質部14及び燃焼部15の数としては、1つずつであってもよいし、複数ずつであってもよい。改質部14及び燃焼部15の数が複数ずつである場合には、改質部14及び燃焼部15は交互に積層される。   The reforming section 14 and the combustion section 15 are stacked, for example, via a partition plate (not shown). The combustion heat generated in the combustion section 15 is transmitted to the reforming section 14 through the partition plate. The number of the reforming sections 14 and the number of the combustion sections 15 may be one each or plural. When the number of the reforming units 14 and the number of the combustion units 15 are each plural, the reforming units 14 and the combustion units 15 are alternately stacked.

改質部14は、アンモニアガス流路16(燃料ガス流路)を介して気化器5と接続されていると共に、空気流路17(第1酸化性ガス流路)を介して空気供給部6と接続されている。アンモニアガス流路16は、改質部14に供給されるアンモニアガスが流れる流路である。空気流路17は、改質部14に供給される空気が流れる流路である。   The reforming unit 14 is connected to the vaporizer 5 via the ammonia gas flow passage 16 (fuel gas flow passage), and the air supply unit 6 via the air flow passage 17 (first oxidizing gas flow passage). Connected with. The ammonia gas flow path 16 is a flow path through which the ammonia gas supplied to the reforming section 14 flows. The air flow path 17 is a flow path through which the air supplied to the reforming section 14 flows.

アンモニアガス流路16には、アンモニアガス流路16を開閉する電磁式の燃料開閉バルブ18が配設されている。空気流路17は、アンモニアガス流路16における燃料開閉バルブ18と改質部14との間の部分に接続されている。空気流路17には、空気流路17を開閉する電磁式の空気開閉バルブ19(第1開閉バルブ)が配設されている。燃料開閉バルブ18及び空気開閉バルブ19としては、例えば流量調整弁が用いられる。   An electromagnetic fuel opening / closing valve 18 for opening / closing the ammonia gas flow path 16 is disposed in the ammonia gas flow path 16. The air passage 17 is connected to a portion of the ammonia gas passage 16 between the fuel opening / closing valve 18 and the reforming section 14. An electromagnetic air opening / closing valve 19 (first opening / closing valve) that opens / closes the air passage 17 is arranged in the air passage 17. As the fuel opening / closing valve 18 and the air opening / closing valve 19, for example, flow rate adjusting valves are used.

改質部14には、アンモニアガス及び空気が導入される。改質部14は、基本的には、燃焼部15で発生した燃焼熱及び改質触媒14aによってアンモニアを水素及び窒素に分解する。具体的には、下記式のように、燃焼熱によりアンモニアの分解反応が起こり(吸熱反応)、水素がリッチな状態の改質ガスが生成される。なお、改質ガスには、少量のアンモニアが含まれていてもよい。
NH→3/2H+1/2N …(A)
Ammonia gas and air are introduced into the reforming section 14. The reforming section 14 basically decomposes ammonia into hydrogen and nitrogen by the combustion heat generated in the combustion section 15 and the reforming catalyst 14a. Specifically, as shown in the following formula, decomposition reaction of ammonia occurs due to combustion heat (endothermic reaction), and reformed gas rich in hydrogen is generated. The reformed gas may contain a small amount of ammonia.
NH 3 → 3 / 2H 2 + 1 / 2N 2 (A)

燃焼部15は、アンモニアガス流路20(燃料ガス流路)を介して気化器5と接続されていると共に、空気流路21(第2酸化性ガス流路)を介して空気供給部6と接続されている。アンモニアガス流路20は、燃焼部15に供給されるアンモニアガスが流れる流路である。空気流路21は、燃焼部15に供給される空気が流れる流路である。   The combustion unit 15 is connected to the carburetor 5 via the ammonia gas flow passage 20 (fuel gas flow passage), and is connected to the air supply unit 6 via the air flow passage 21 (second oxidizing gas flow passage). It is connected. The ammonia gas flow path 20 is a flow path through which the ammonia gas supplied to the combustion unit 15 flows. The air passage 21 is a passage through which the air supplied to the combustion unit 15 flows.

アンモニアガス流路20には、アンモニアガス流路20を開閉する電磁式の燃料開閉バルブ22が配設されている。空気流路21は、アンモニアガス流路20における燃料開閉バルブ22と燃焼部15との間の部分に接続されている。空気流路21には、電磁式の空気開閉バルブ23(第2開閉バルブ)が配設されている。燃料開閉バルブ22及び空気開閉バルブ23としては、例えば流量調整弁が用いられる。   An electromagnetic fuel opening / closing valve 22 for opening / closing the ammonia gas flow passage 20 is arranged in the ammonia gas flow passage 20. The air flow passage 21 is connected to a portion of the ammonia gas flow passage 20 between the fuel opening / closing valve 22 and the combustion section 15. An electromagnetic air opening / closing valve 23 (second opening / closing valve) is arranged in the air passage 21. As the fuel opening / closing valve 22 and the air opening / closing valve 23, for example, flow rate adjusting valves are used.

燃焼部15には、アンモニアガス及び空気が導入される。燃焼部15は、燃焼触媒15aによってアンモニアを酸化させることで、燃焼熱を発生させる。具体的には、下記式のように、一部のアンモニアと空気中の酸素とが化学反応し、そのアンモニアの酸化反応により燃焼熱が発生する(発熱反応)。このような発熱反応により、窒素及び水を含む燃焼ガスが生成される。なお、燃焼ガスには、少量のアンモニアが含まれていてもよい。
NH+3/4O→1/2N+3/2HO …(B)
Ammonia gas and air are introduced into the combustion section 15. The combustion unit 15 generates combustion heat by oxidizing ammonia with the combustion catalyst 15a. Specifically, as shown in the following formula, a part of ammonia chemically reacts with oxygen in the air, and combustion heat is generated by the oxidation reaction of the ammonia (exothermic reaction). Such an exothermic reaction produces a combustion gas containing nitrogen and water. The combustion gas may contain a small amount of ammonia.
NH 3 + 3 / 4O 2 → 1 / 2N 2 + 3 / 2H 2 O (B)

ヒータ8は、改質器7を含む燃料電池システム1の起動時に、改質部14及び燃焼部15を加熱する。ヒータ8としては、例えば電熱ヒータ等が用いられる。なお、改質器7をヒータ8で直接加熱する代わりに、改質部14及び燃焼部15に供給されるアンモニアガスを加熱し、その熱で改質器7を加熱してもよい。   The heater 8 heats the reforming unit 14 and the combustion unit 15 when the fuel cell system 1 including the reformer 7 is activated. As the heater 8, for example, an electric heater or the like is used. Instead of directly heating the reformer 7 with the heater 8, the ammonia gas supplied to the reforming section 14 and the combustion section 15 may be heated and the reformer 7 may be heated by the heat.

アンモニア除去器9は、改質ガス流路24を介して改質部14と接続されている。改質ガス流路24は、改質部14により生成された改質ガスが流れる流路である。アンモニア除去器9は、改質ガス流路24を流れる改質ガスに含まれる燃料であるアンモニアを除去する燃料除去部である。アンモニア除去器9は、例えばアンモニアを吸着、吸蔵または選択酸化して除去する。なお、アンモニア除去器9は、アンモニアだけでなく水も除去してもよい。   The ammonia remover 9 is connected to the reforming unit 14 via the reformed gas flow path 24. The reformed gas passage 24 is a passage through which the reformed gas generated by the reforming unit 14 flows. The ammonia remover 9 is a fuel removing unit that removes ammonia, which is the fuel contained in the reformed gas flowing through the reformed gas passage 24. The ammonia remover 9 removes ammonia by, for example, adsorbing, occluding or selectively oxidizing it. The ammonia remover 9 may remove not only ammonia but also water.

触媒10は、燃焼ガス流路25を介して燃焼部15と接続されている。燃焼ガス流路25は、燃焼部15により生成された燃焼ガスが流れる流路である。触媒10は、燃焼ガス流路25を流れる燃焼ガスに含まれる燃料であるアンモニアを除去する。触媒10としては、例えば白金(Pt)等が用いられる。触媒10によってアンモニアが除去された燃焼ガスは、大気中に排出される。   The catalyst 10 is connected to the combustion section 15 via the combustion gas flow path 25. The combustion gas passage 25 is a passage through which the combustion gas generated by the combustion unit 15 flows. The catalyst 10 removes ammonia, which is the fuel contained in the combustion gas flowing through the combustion gas passage 25. For example, platinum (Pt) or the like is used as the catalyst 10. The combustion gas from which ammonia has been removed by the catalyst 10 is discharged into the atmosphere.

温度センサ11は、改質部14の温度を検出する温度検出部である。温度センサ11は、例えば改質触媒14aの温度を検出する。   The temperature sensor 11 is a temperature detection unit that detects the temperature of the reforming unit 14. The temperature sensor 11 detects, for example, the temperature of the reforming catalyst 14a.

制御ユニット12は、CPU、RAM、ROM及び入出力インターフェース等により構成されている。制御ユニット12は、温度センサ11の検出信号に基づいて所定の処理を行い、燃料開閉バルブ18,22及び空気開閉バルブ19,23を制御する開閉バルブ制御部である。制御ユニット12による具体的な制御処理については、後で詳述する。   The control unit 12 is composed of a CPU, a RAM, a ROM, an input / output interface and the like. The control unit 12 is an open / close valve control unit that performs a predetermined process based on the detection signal of the temperature sensor 11 and controls the fuel open / close valves 18 and 22 and the air open / close valves 19 and 23. Specific control processing by the control unit 12 will be described in detail later.

燃料電池3は、改質ガス流路26を介してアンモニア除去器9と接続されていると共に、空気流路27を介して空気供給部6と接続されている。燃料電池3は、アンモニアが除去された改質ガスに含まれる水素と空気中の酸素とを化学反応させて、発電を行う。燃料電池3としては、例えば固体高分子型の燃料電池(PEFC:polymerelectrolyte fuel cell)が用いられる。なお、燃料電池3は、固体酸化物型またはアルカリ型の燃料電池等であってもよい。   The fuel cell 3 is connected to the ammonia remover 9 via the reformed gas flow path 26 and is also connected to the air supply unit 6 via the air flow path 27. The fuel cell 3 generates electricity by chemically reacting hydrogen contained in the reformed gas from which ammonia has been removed with oxygen in the air. As the fuel cell 3, for example, a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) is used. The fuel cell 3 may be a solid oxide type or alkaline type fuel cell or the like.

図2は、制御ユニット12により実行される制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。なお、本処理は、イグニッションスイッチ(図示せず)がONされると、実行される。また、本処理の実行前は、燃料開閉バルブ18,22及び空気開閉バルブ19,23は、何れも閉じた状態となっている。   FIG. 2 is a flowchart showing details of the control processing procedure executed by the control unit 12. Note that this process is executed when an ignition switch (not shown) is turned on. Before execution of this process, the fuel opening / closing valves 18 and 22 and the air opening / closing valves 19 and 23 are both closed.

図2において、制御ユニット12は、まず温度センサ11の検出値を取得する(手順S101)。続いて、制御ユニット12は、温度センサ11により検出された改質部14の温度が起動温度以上であるかどうかを判断する(手順S102)。起動温度は、改質器7が起動されて、改質部14及び燃焼部15においてアンモニアが空気と反応して燃焼可能になる温度である。起動温度は、例えば200℃程度である。   In FIG. 2, the control unit 12 first acquires the detection value of the temperature sensor 11 (step S101). Subsequently, the control unit 12 determines whether the temperature of the reforming section 14 detected by the temperature sensor 11 is equal to or higher than the starting temperature (step S102). The starting temperature is a temperature at which the reformer 7 is started and ammonia reacts with air in the reforming section 14 and the combustion section 15 to be combustible. The starting temperature is, for example, about 200 ° C.

制御ユニット12は、改質部14の温度が起動温度以上でないと判断したときは、手順S101を再度実行する。制御ユニット12は、改質部14の温度が起動温度以上であると判断したときは、燃料開閉バルブ18,22及び空気開閉バルブ19,23を開くように制御する(手順S103)。これにより、改質器7の改質部14及び燃焼部15に、アンモニアガス及び空気がそれぞれ供給される。   When the control unit 12 determines that the temperature of the reforming unit 14 is not equal to or higher than the starting temperature, the control unit 12 executes step S101 again. When it is determined that the temperature of the reforming section 14 is equal to or higher than the starting temperature, the control unit 12 controls to open the fuel opening / closing valves 18 and 22 and the air opening / closing valves 19 and 23 (step S103). As a result, the ammonia gas and the air are supplied to the reforming section 14 and the combustion section 15 of the reformer 7, respectively.

続いて、制御ユニット12は、温度センサ11の検出値を取得する(手順S104)。続いて、制御ユニット12は、温度センサ11により検出された改質部14の温度が定常動作温度(所定温度)以上であるかどうかを判断する(手順S105)。定常動作温度は、改質部14を定常動作させる温度である。定常動作温度は、起動温度よりも高い温度(例えば400℃〜500℃程度)である。   Then, the control unit 12 acquires the detection value of the temperature sensor 11 (step S104). Subsequently, the control unit 12 determines whether or not the temperature of the reforming unit 14 detected by the temperature sensor 11 is equal to or higher than the steady operation temperature (predetermined temperature) (step S105). The steady operation temperature is a temperature at which the reforming unit 14 is normally operated. The steady operation temperature is a temperature higher than the starting temperature (for example, about 400 ° C to 500 ° C).

制御ユニット12は、改質部14の温度が定常動作温度以上でないと判断したときは、手順S104を再度実行する。制御ユニット12は、改質部14の温度が定常動作温度以上であると判断したときは、空気開閉バルブ23を開いたまま空気開閉バルブ19を閉じるように制御する(手順S106)。これにより、燃焼部15への空気の供給は継続するが、改質部14への空気の供給は停止する。   When the control unit 12 determines that the temperature of the reforming unit 14 is not equal to or higher than the steady operating temperature, the control unit 12 executes the procedure S104 again. When the control unit 12 determines that the temperature of the reforming unit 14 is equal to or higher than the steady operating temperature, the control unit 12 controls to close the air opening / closing valve 19 while keeping the air opening / closing valve 23 open (step S106). As a result, the air supply to the combustion section 15 is continued, but the air supply to the reforming section 14 is stopped.

図3は、燃料電池システム1の動作を示すタイミング図である。図3において、イグニッションスイッチ(図示せず)がONされる(図中の時間t1参照)と、燃料電池システム1の運転が開始される。すると、ヒータ8により改質器7の改質部14及び燃焼部15が加熱されるため、改質部14及び燃焼部15の温度が上昇する。   FIG. 3 is a timing chart showing the operation of the fuel cell system 1. In FIG. 3, when the ignition switch (not shown) is turned on (see time t1 in the figure), the operation of the fuel cell system 1 is started. Then, the heater 8 heats the reforming section 14 and the combustion section 15 of the reformer 7, so that the temperatures of the reforming section 14 and the combustion section 15 rise.

そして、改質部14の温度が起動温度に達する(図中の時間t2参照)と、燃料開閉バルブ18,22及び空気開閉バルブ19,23が開弁するため、改質部14及び燃焼部15にアンモニアガス及び空気がそれぞれ供給される。これにより、改質部14及び燃焼部15においてアンモニアの燃焼熱が発生するため、その燃焼熱により改質部14及び燃焼部15の温度が上昇する。このとき、燃焼部15で発生した燃焼熱が改質部14に供給されると共に、改質部14自体でも燃焼熱が発生するため、改質部14が直ちに昇温し、改質部14において改質が開始される。   When the temperature of the reforming section 14 reaches the starting temperature (see time t2 in the figure), the fuel opening / closing valves 18, 22 and the air opening / closing valves 19, 23 are opened, so that the reforming section 14 and the combustion section 15 are opened. Ammonia gas and air are respectively supplied to. As a result, the combustion heat of ammonia is generated in the reforming section 14 and the combustion section 15, and the temperature of the reforming section 14 and the combustion section 15 rises due to the combustion heat. At this time, the combustion heat generated in the combustion unit 15 is supplied to the reforming unit 14, and the combustion heat is also generated in the reforming unit 14 itself. Reforming is started.

ここで、改質部14では、上記(A)式の吸熱反応だけでなく、上記(B)式の発熱反応も起こる。このため、改質ガス流路24には、N、H、未燃NH及びHOを含む改質ガスが流れる。また、燃焼部15では発熱反応が起こるため、燃焼ガス流路25には、N、未燃NH及びHOを含む燃焼ガスが流れる。アンモニア除去器9では、改質ガスに含まれる未燃NH及びHOが除去される。このため、燃料電池3には、N及びHを含む改質ガスが供給される。触媒10では、燃焼ガスに含まれる未燃NHが除去される。このため、N及びHOが大気中に放出される。 Here, in the reforming section 14, not only the endothermic reaction of the above formula (A) but also the exothermic reaction of the above formula (B) occurs. Therefore, the reformed gas containing N 2 , H 2 , unburned NH 3, and H 2 O flows through the reformed gas passage 24. Further, since an exothermic reaction occurs in the combustion section 15, the combustion gas containing N 2 , unburned NH 3 and H 2 O flows in the combustion gas flow path 25. In the ammonia remover 9, unburned NH 3 and H 2 O contained in the reformed gas are removed. Therefore, the reformed gas containing N 2 and H 2 is supplied to the fuel cell 3. The catalyst 10 removes unburned NH 3 contained in the combustion gas. Therefore, N 2 and H 2 O are released into the atmosphere.

その後、改質部14の温度が定常動作温度に達する(図中の時間t3参照)と、空気開閉バルブ23は開弁したままの状態であるが、空気開閉バルブ19は閉弁するため、改質部14への空気の供給が停止する。これにより、改質部14では、燃焼部15で発生した燃焼熱を受けて改質が継続される。   After that, when the temperature of the reforming section 14 reaches the steady operating temperature (see time t3 in the figure), the air opening / closing valve 23 remains open, but the air opening / closing valve 19 closes, so that The supply of air to the quality unit 14 is stopped. As a result, the reforming unit 14 receives the combustion heat generated in the combustion unit 15 and continues the reforming.

ここで、改質部14では、吸熱反応だけが起こる。このため、改質ガス流路24には、N、H及び未燃NHを含む改質ガスが流れ、HOは流れなくなる。また、燃焼ガス流路25には、N、未燃NH及びHOを含む燃焼ガスが流れる。燃料電池3には、N及びHを含む改質ガスが供給される。また、N及びHOが大気中に放出される。 Here, in the reforming section 14, only an endothermic reaction occurs. Therefore, the reformed gas containing N 2 , H 2 and unburned NH 3 flows through the reformed gas passage 24, and H 2 O stops flowing. In addition, a combustion gas containing N 2 , unburned NH 3 and H 2 O flows through the combustion gas passage 25. A reformed gas containing N 2 and H 2 is supplied to the fuel cell 3. Further, N 2 and H 2 O are released into the atmosphere.

以上のように本実施形態にあっては、改質器7が起動されると、空気開閉バルブ19,23が開くため、改質器7の改質部14及び燃焼部15の両方に空気が供給される。このため、改質部14及び燃焼部15の何れにおいても、アンモニアガスが燃焼する。従って、燃焼部15で発生したアンモニアガスの燃焼熱が改質部14に供給され、改質部14の温度が上昇すると共に、改質部14自体で発生したアンモニアガスの燃焼熱によっても改質部14の温度が上昇する。これにより、改質部14は、燃焼部15で発生したアンモニアガスの燃焼熱と改質部14自体で発生した燃料ガスの燃焼熱とで改質を行う。その後、改質部14の温度が定常動作温度以上になると、空気開閉バルブ19が閉じるため、燃焼部15のみに空気が供給され、燃焼部15のみにおいてアンモニアガスが燃焼する。これにより、改質部14は、燃焼部15で発生したアンモニアガスの燃焼熱で改質を行う。このように改質器7の起動時には、燃焼部15で発生したアンモニアガスの燃焼熱が改質部14に供給されるだけでなく、改質部14自体でもアンモニアガスの燃焼熱が発生するため、改質部14が早期に昇温する。これにより、改質器7の起動時間を短縮することができる。   As described above, in the present embodiment, when the reformer 7 is activated, the air opening / closing valves 19 and 23 are opened, so that air is supplied to both the reforming section 14 and the combustion section 15 of the reformer 7. Supplied. Therefore, the ammonia gas burns in both the reforming section 14 and the burning section 15. Therefore, the combustion heat of the ammonia gas generated in the combustion section 15 is supplied to the reforming section 14, the temperature of the reforming section 14 rises, and the reforming section 14 itself also reforms by the combustion heat of the ammonia gas generated in the reforming section 14 itself. The temperature of section 14 rises. As a result, the reforming unit 14 reforms with the combustion heat of the ammonia gas generated in the combustion unit 15 and the combustion heat of the fuel gas generated in the reforming unit 14 itself. After that, when the temperature of the reforming section 14 becomes equal to or higher than the steady operation temperature, the air opening / closing valve 19 closes, so that air is supplied only to the combustion section 15 and the ammonia gas burns only in the combustion section 15. Thereby, the reforming unit 14 reforms with the combustion heat of the ammonia gas generated in the combustion unit 15. As described above, when the reformer 7 is started, not only the combustion heat of the ammonia gas generated in the combustion section 15 is supplied to the reforming section 14, but also the combustion heat of the ammonia gas is generated in the reforming section 14 itself. The temperature of the reforming section 14 rises early. Thereby, the starting time of the reformer 7 can be shortened.

また、本実施形態では、改質部14の温度を検出する温度センサ11を使用するので、改質部14の温度が定常動作温度以上であるかどうかを簡単に且つ正確に判断することができる。   Further, in the present embodiment, since the temperature sensor 11 that detects the temperature of the reforming unit 14 is used, it is possible to easily and accurately determine whether the temperature of the reforming unit 14 is equal to or higher than the steady operation temperature. ..

また、本実施形態では、改質システム2を燃料電池システム1に有効活用することができる。   Further, in the present embodiment, the reforming system 2 can be effectively used for the fuel cell system 1.

図4は、本発明の第2実施形態に係る改質システムを備えた燃料電池システムを示す概略構成図である。図4において、本実施形態の改質システム2は、上記の第1実施形態における構成に加え、改質ガス流路24に配設された電磁式の切替バルブ30と、この切替バルブ30と燃焼ガス流路25とを接続する分岐流路31とを備えている。   FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a fuel cell system including a reforming system according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, the reforming system 2 of the present embodiment has the electromagnetic switching valve 30 disposed in the reformed gas flow path 24, the switching valve 30 and the combustion in addition to the configuration of the first embodiment. A branch flow path 31 that connects the gas flow path 25 is provided.

切替バルブ30は、改質ガスをアンモニア除去器9に供給するメイン経路と、改質ガスを触媒10に供給するサブ経路とを切り替えるバルブである。切替バルブ30としては、例えば三方弁が用いられる。   The switching valve 30 is a valve that switches between a main path for supplying the reformed gas to the ammonia remover 9 and a sub path for supplying the reformed gas to the catalyst 10. As the switching valve 30, for example, a three-way valve is used.

また、改質システム2は、上記の第1実施形態における制御ユニット12に代えて、制御ユニット32を備えている。制御ユニット32は、開閉バルブ制御部33と、切替バルブ制御部34とを有している。開閉バルブ制御部33は、温度センサ11の検出信号に基づいて所定の処理を行い、燃料開閉バルブ18,22及び空気開閉バルブ19,23を制御する。切替バルブ制御部34は、温度センサ11の検出信号に基づいて所定の処理を行い、切替バルブ30を制御する。   Further, the reforming system 2 includes a control unit 32 instead of the control unit 12 in the above-described first embodiment. The control unit 32 has an opening / closing valve control unit 33 and a switching valve control unit 34. The opening / closing valve control unit 33 performs a predetermined process based on the detection signal of the temperature sensor 11 to control the fuel opening / closing valves 18 and 22 and the air opening / closing valves 19 and 23. The switching valve control unit 34 performs a predetermined process based on the detection signal of the temperature sensor 11 to control the switching valve 30.

図5は、制御ユニット32により実行される制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。なお、本処理の実行前は、切替バルブ30はサブ経路に設定されている。   FIG. 5 is a flowchart showing details of the control processing procedure executed by the control unit 32. Before execution of this processing, the switching valve 30 is set to the sub route.

図5において、制御ユニット32は、上記の制御ユニット12と同様に、図2に示された手順S101〜S105を実行する。そして、制御ユニット32は、手順S105で改質部14の温度が定常動作温度以上であると判断したときは、空気開閉バルブ23を開いたまま空気開閉バルブ19を閉じるように制御する(手順S106)。これにより、改質部14への空気の供給が停止する。   In FIG. 5, the control unit 32 executes steps S101 to S105 shown in FIG. 2 similarly to the control unit 12 described above. Then, when the control unit 32 determines in step S105 that the temperature of the reforming section 14 is equal to or higher than the steady operating temperature, the control unit 32 controls to close the air opening / closing valve 19 while keeping the air opening / closing valve 23 open (step S106). ). As a result, the supply of air to the reforming section 14 is stopped.

そして、制御ユニット32は、切替バルブ30をサブ経路からメイン経路に切り替えるように制御する(手順S107)。これにより、改質部14により生成された改質ガスが触媒10に供給される状態からアンモニア除去器9に供給される状態に切り替わる。   Then, the control unit 32 controls the switching valve 30 to switch from the sub route to the main route (step S107). As a result, the reformed gas generated by the reformer 14 is switched from being supplied to the catalyst 10 to being supplied to the ammonia remover 9.

以上において、手順S101〜S106は、開閉バルブ制御部33により実行される。手順S105,S107は、切替バルブ制御部34により実行される。   In the above, steps S101 to S106 are executed by the opening / closing valve control unit 33. The steps S105 and S107 are executed by the switching valve control unit 34.

このような改質システム2においては、改質部14の温度が起動温度に達すると、燃料開閉バルブ18,22及び空気開閉バルブ19,23が開弁するため、改質部14及び燃焼部15にアンモニアガス及び空気がそれぞれ供給される。これにより、上述したように改質部14が直ちに昇温し、改質部14において改質が開始される。   In such a reforming system 2, when the temperature of the reforming section 14 reaches the starting temperature, the fuel opening / closing valves 18, 22 and the air opening / closing valves 19, 23 are opened, so that the reforming section 14 and the combustion section 15 are opened. Ammonia gas and air are respectively supplied to. As a result, the temperature of the reforming section 14 immediately rises as described above, and the reforming section 14 starts reforming.

このとき、切替バルブ30は、サブ流路に設定されている。このため、N、H、未燃NH及びHOを含む改質ガスは、改質ガス流路24から分岐流路31及び燃焼ガス流路25を通って触媒10に供給され、アンモニア除去器9に供給されることはない。従って、燃料電池3には改質ガスが供給されない。 At this time, the switching valve 30 is set to the sub flow path. Therefore, the reformed gas containing N 2 , H 2 , unburned NH 3 and H 2 O is supplied to the catalyst 10 from the reformed gas passage 24 through the branch passage 31 and the combustion gas passage 25. It is not supplied to the ammonia remover 9. Therefore, the reformed gas is not supplied to the fuel cell 3.

その後、改質部14の温度が定常動作温度に達すると、空気開閉バルブ19が閉弁するため、改質部14への空気の供給が停止する。これにより、改質部14では、燃焼部15で発生した燃焼熱を受けて改質が継続される。   After that, when the temperature of the reforming section 14 reaches the steady operating temperature, the air opening / closing valve 19 is closed, so that the supply of air to the reforming section 14 is stopped. As a result, the reforming unit 14 receives the combustion heat generated in the combustion unit 15 and continues the reforming.

また、改質部14の温度が定常動作温度に達すると、切替バルブ30がサブ経路からメイン経路に切り替えられる。このため、N、H、未燃NH及びHOを含む改質ガスは、改質ガス流路24を通ってアンモニア除去器9に供給される。そして、アンモニア除去器9において、改質ガスに含まれる未燃NHが除去される。従って、燃料電池3には、N及びHを含む改質ガスが供給されるようになる。 Further, when the temperature of the reforming section 14 reaches the steady operating temperature, the switching valve 30 is switched from the sub route to the main route. Therefore, the reformed gas containing N 2 , H 2 , unburned NH 3, and H 2 O is supplied to the ammonia remover 9 through the reformed gas passage 24. Then, in the ammonia remover 9, unburned NH 3 contained in the reformed gas is removed. Therefore, the reformed gas containing N 2 and H 2 is supplied to the fuel cell 3.

以上のように本実施形態では、改質部14の温度が定常動作温度以上になるまでは、改質部14により生成された改質ガスが触媒10に供給され、アンモニア除去器9には改質ガスが供給されにくい。従って、アンモニア除去器9において除去されるアンモニアの総量が少なくなるため、アンモニア除去器9を小型化することができる。   As described above, in the present embodiment, the reformed gas generated by the reforming unit 14 is supplied to the catalyst 10 until the temperature of the reforming unit 14 becomes equal to or higher than the steady operating temperature, and the ammonia removing unit 9 is not changed. It is difficult to supply quality gas. Therefore, the total amount of ammonia removed in the ammonia remover 9 is reduced, so that the ammonia remover 9 can be downsized.

なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記実施形態では、改質部14の温度を検出する温度センサ11が備えられているが、特にその形態には限られず、例えばアンモニアガスの流量、空気の流量、時間及び室温等から改質部14の温度を推定してもよい。   The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the temperature sensor 11 that detects the temperature of the reforming unit 14 is provided, but the invention is not particularly limited to that form, and the reforming is performed based on, for example, the flow rate of ammonia gas, the flow rate of air, time, and room temperature. You may estimate the temperature of the part 14.

また、上記実施形態では、燃料開閉バルブ18,22及び空気開閉バルブ19,23としては、流量調整弁を用いているが、特にその形態には限られず、アンモニアガス及び空気の流路を開閉するだけであれば、ON/OFF弁を用いてもよい。   Further, in the above-described embodiment, the fuel on / off valves 18 and 22 and the air on / off valves 19 and 23 are flow rate adjusting valves, but the invention is not particularly limited to that form and opens and closes the flow paths of ammonia gas and air. Alternatively, an ON / OFF valve may be used.

また、上記実施形態では、酸化性ガスとして空気を使用しているが、特にその形態には限られず、酸化性ガスとして酸素を使用してもよい。   Further, in the above embodiment, air is used as the oxidizing gas, but the form is not particularly limited, and oxygen may be used as the oxidizing gas.

また、上記実施形態の改質システム2は、燃料電池システム1に適用されているが、本発明は、例えばアンモニアエンジンまたはアンモニアガスタービン等を備えたシステムにも適用可能である。   Further, although the reforming system 2 of the above embodiment is applied to the fuel cell system 1, the present invention is also applicable to a system including, for example, an ammonia engine or an ammonia gas turbine.

また、上記実施形態では、燃料ガスとしてアンモニアガスを使用しているが、本発明は、燃料ガスとして炭化水素ガス等を使用した改質システムにも適用可能である。   Further, in the above embodiment, the ammonia gas is used as the fuel gas, but the present invention is also applicable to a reforming system using a hydrocarbon gas or the like as the fuel gas.

2…改質システム、3…燃料電池、7…改質器、9…アンモニア除去器(燃料除去部)、10…触媒、11…温度センサ(温度検出部)、12…制御ユニット(開閉バルブ制御部)、14…改質部、15…燃焼部、16…アンモニアガス流路(燃料ガス流路)、17…空気流路(第1酸化性ガス流路)、19…空気開閉バルブ(第1開閉バルブ)、20…アンモニアガス流路(燃料ガス流路)、21…空気流路(第2酸化性ガス流路)、23…空気開閉バルブ(第2開閉バルブ)、24…改質ガス流路、25…燃焼ガス流路、30…切替バルブ、33…開閉バルブ制御部、34…切替バルブ制御部。   2 ... Reforming system, 3 ... Fuel cell, 7 ... Reformer, 9 ... Ammonia remover (fuel removing section), 10 ... Catalyst, 11 ... Temperature sensor (temperature detecting section), 12 ... Control unit (open / close valve control) Part), 14 ... reforming part, 15 ... combustion part, 16 ... ammonia gas flow path (fuel gas flow path), 17 ... air flow path (first oxidizing gas flow path), 19 ... air opening / closing valve (first) Open / close valve), 20 ... Ammonia gas flow path (fuel gas flow path), 21 ... Air flow path (second oxidizing gas flow path), 23 ... Air open / close valve (second open / close valve), 24 ... Reformed gas flow Channel, 25 ... Combustion gas flow channel, 30 ... Switching valve, 33 ... Open / close valve control unit, 34 ... Switching valve control unit.

Claims (4)

燃料ガスを水素に分解して前記水素を含有した改質ガスを生成する改質部と、前記燃料ガスを燃焼して燃焼ガスを生成すると共に前記燃料ガスの燃焼熱を前記改質部に供給する燃焼部とを有する改質器と、
前記改質部及び前記燃焼部に供給される前記燃料ガスが流れる燃料ガス流路と、
前記改質部に供給される酸化性ガスが流れる第1酸化性ガス流路と、
前記燃焼部に供給される酸化性ガスが流れる第2酸化性ガス流路と、
前記改質部により生成された前記改質ガスが流れる改質ガス流路と、
前記燃焼部により生成された前記燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路と、
前記第1酸化性ガス流路に配設され、前記第1酸化性ガス流路を開閉する第1開閉バルブと、
前記第2酸化性ガス流路に配設され、前記第2酸化性ガス流路を開閉する第2開閉バルブと、
前記第1開閉バルブ及び前記第2開閉バルブを制御する開閉バルブ制御部とを備え、
前記開閉バルブ制御部は、前記改質器が起動されると、前記第1開閉バルブ及び前記第2開閉バルブを開くように制御し、その後前記改質部の温度が所定温度以上になると、前記第1開閉バルブを閉じるように制御する改質システム。
A reforming unit that decomposes a fuel gas into hydrogen to produce a reformed gas containing the hydrogen, and a combustion unit that combusts the fuel gas to produce combustion gas and supplies combustion heat of the fuel gas to the reforming unit. A reformer having a combustion section for
A fuel gas channel through which the fuel gas supplied to the reforming section and the combustion section flows,
A first oxidizing gas flow path through which the oxidizing gas supplied to the reforming section flows,
A second oxidizing gas flow path through which the oxidizing gas supplied to the combustion section flows;
A reformed gas channel through which the reformed gas generated by the reforming section flows,
A combustion gas flow path in which the combustion gas generated by the combustion unit flows,
A first opening / closing valve which is disposed in the first oxidizing gas passage and opens and closes the first oxidizing gas passage;
A second opening / closing valve that is disposed in the second oxidizing gas passage and opens and closes the second oxidizing gas passage;
An opening / closing valve control unit that controls the first opening / closing valve and the second opening / closing valve,
The opening / closing valve control unit controls the first opening / closing valve and the second opening / closing valve to open when the reformer is activated, and then, when the temperature of the reforming unit becomes equal to or higher than a predetermined temperature, A reforming system that controls to close the first opening / closing valve.
前記改質部の温度を検出する温度検出部を更に備え、
前記開閉バルブ制御部は、前記温度検出部により検出された前記改質部の温度が前記所定温度以上になると、前記第1開閉バルブを閉じるように制御する請求項1に記載の改質システム。
Further comprising a temperature detection unit for detecting the temperature of the reforming unit,
The reforming system according to claim 1, wherein the opening / closing valve control unit controls to close the first opening / closing valve when the temperature of the reforming unit detected by the temperature detection unit becomes equal to or higher than the predetermined temperature.
前記改質ガス流路を流れる前記改質ガスに含まれる燃料を除去する燃料除去部と、
前記燃焼ガス流路を流れる前記燃焼ガスに含まれる燃料を除去する触媒と、
前記改質ガス流路に配設され、前記改質ガスを前記燃料除去部に供給するメイン経路と前記改質ガスを前記触媒に供給するサブ経路とを切り替える切替バルブと、
前記切替バルブを制御する切替バルブ制御部とを更に備え、
前記切替バルブ制御部は、前記改質部の温度が前記所定温度以上になると、前記切替バルブを前記サブ経路から前記メイン経路に切り替えるように制御する請求項1または2記載の改質システム。
A fuel removal unit that removes fuel contained in the reformed gas flowing through the reformed gas flow path,
A catalyst for removing the fuel contained in the combustion gas flowing through the combustion gas passage,
A switching valve that is disposed in the reformed gas flow path and that switches between a main path that supplies the reformed gas to the fuel removal unit and a sub path that supplies the reformed gas to the catalyst;
Further comprising a switching valve control unit for controlling the switching valve,
The reforming system according to claim 1, wherein the switching valve control unit controls the switching valve to switch from the sub route to the main route when the temperature of the reforming unit becomes equal to or higher than the predetermined temperature.
前記燃料除去部には、前記燃料除去部により前記燃料が除去された改質ガスと前記酸化性ガスとが供給される燃料電池が接続されている請求項3に記載の改質システム。   The reforming system according to claim 3, wherein a fuel cell to which the reformed gas from which the fuel has been removed by the fuel removal section and the oxidizing gas are supplied is connected to the fuel removal section.
JP2018205680A 2018-10-31 2018-10-31 Reforming system Pending JP2020070213A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018205680A JP2020070213A (en) 2018-10-31 2018-10-31 Reforming system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018205680A JP2020070213A (en) 2018-10-31 2018-10-31 Reforming system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2020070213A true JP2020070213A (en) 2020-05-07

Family

ID=70546988

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018205680A Pending JP2020070213A (en) 2018-10-31 2018-10-31 Reforming system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2020070213A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022049870A1 (en) * 2020-09-03 2022-03-10 株式会社豊田自動織機 Reforming system
KR102453315B1 (en) * 2021-04-28 2022-10-12 대우조선해양 주식회사 Fuel cell generation system and vessel including the same
KR20220141943A (en) * 2021-04-13 2022-10-21 대우조선해양 주식회사 Fuel cell generation system and vessel including the same
KR20220148374A (en) * 2021-04-28 2022-11-07 대우조선해양 주식회사 Fuel cell generation system and vessel including the same

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022049870A1 (en) * 2020-09-03 2022-03-10 株式会社豊田自動織機 Reforming system
KR20220141943A (en) * 2021-04-13 2022-10-21 대우조선해양 주식회사 Fuel cell generation system and vessel including the same
KR102506742B1 (en) * 2021-04-13 2023-03-08 대우조선해양 주식회사 Fuel cell generation system and vessel including the same
KR102453315B1 (en) * 2021-04-28 2022-10-12 대우조선해양 주식회사 Fuel cell generation system and vessel including the same
KR20220148374A (en) * 2021-04-28 2022-11-07 대우조선해양 주식회사 Fuel cell generation system and vessel including the same
KR102506797B1 (en) * 2021-04-28 2023-03-08 대우조선해양 주식회사 Fuel cell generation system and vessel including the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4105758B2 (en) Fuel cell system
JP2020070213A (en) Reforming system
JP3778038B2 (en) Fuel reforming system
WO2007111124A1 (en) Method of shutdown of reforming apparatus
JP4487401B2 (en) Combustion exhaust gas treatment of fuel reformer
JP4363002B2 (en) Fuel reforming system and its warm-up device
WO2005069420A1 (en) Fuel cell system
JP2007200609A (en) Fuel cell system
JP2020087556A (en) Fuel cell system
JP2021017389A (en) Reforming system
JP5090769B2 (en) Operation method of fuel cell power generator
KR100759693B1 (en) Carbon monoxide remover and reformer for fuel cell
JP4784047B2 (en) Fuel cell system
JP2003303608A (en) Fuel cell generation system, control method of fuel cell generation system
JP4531320B2 (en) Operation control method for hydrogen-containing gas generator
JP4624382B2 (en) Operation control method for hydrogen-containing gas generator
JPH11149931A (en) Starting method of reforming equipment for fuel cell
JP5249622B2 (en) Method for starting hydrogen-containing gas generator
JP2015140285A (en) Method for operating hydrogen-containing gas generation apparatus, and hydrogen-containing gas generation apparatus
JP2005332834A (en) Fuel cell power generation system and method of controlling fuel cell power generation system
JP2020132496A (en) Modification system
JP2005216615A (en) Fuel processing device and fuel cell power generation system
JP3664003B2 (en) Reformer
JP6270507B2 (en) Start-up operation method for hydrogen-containing gas generator and hydrogen-containing gas generator
JP2004256356A (en) Method of manufacturing reformed gas and reforming apparatus used for the manufacturing method