JP2023085981A - fuel cell system - Google Patents

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文宏 永滝
Fumihiro NAGATAKI
義彦 本田
Yoshihiko Honda
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Abstract

To provide a technique that can promote generation of electric power in a fuel cell while promoting adsorption of impurities by an adsorber.SOLUTION: A fuel cell system comprises: a reformer that reforms raw material gas to generate reformed gas; an adsorber that adsorbs impurities included in the reformed gas to generate fuel gas; a fuel cell that generates electric power using the fuel gas; a first heat exchanger that is provided between the reformer and the adsorber, and lowers the temperature of the reformed gas supplied to the adsorber; and a second heat exchanger that is provided between the adsorber and the fuel cell, and raises the temperature of the fuel gas supplied to the fuel cell.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本明細書に開示する技術は、燃料電池システムに関する。 The technology disclosed herein relates to a fuel cell system.

特許文献１に燃料電池システムが開示されている。特許文献１の燃料電池システムは、原料ガスを改質することにより改質ガスを生成する改質器と、前記改質ガスに含まれる不純物を吸着することにより燃料ガスを生成する吸着器と、前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池とを備えている。また、特許文献１の燃料電池システムは、改質器と吸着器の間に設けられ、吸着器に供給される改質ガスの温度を低下させる熱交換器を備えている。 Patent document 1 discloses a fuel cell system. The fuel cell system of Patent Document 1 includes a reformer that generates a reformed gas by reforming a raw material gas, an adsorber that generates a fuel gas by adsorbing impurities contained in the reformed gas, and a fuel cell that generates power using the fuel gas. Further, the fuel cell system of Patent Document 1 includes a heat exchanger that is provided between the reformer and the adsorber to lower the temperature of the reformed gas supplied to the adsorber.

特開２０１９－５３８５５号公報JP 2019-53855 A

特許文献１の燃料電池システムでは、熱交換器により改質ガスの温度が低下することにより、温度の低い燃料ガスが燃料電池に供給されることが考えられる。これにより、燃料電池での発電が進み難くなることが考えられる。そこで本明細書は、吸着器での不純物の吸着を促進しつつ燃料電池での発電を促進することができる技術を提供する。 In the fuel cell system of Patent Literature 1, it is conceivable that the temperature of the reformed gas is lowered by the heat exchanger, so that the low-temperature fuel gas is supplied to the fuel cell. This may make it difficult for the fuel cell to generate electricity. Accordingly, the present specification provides a technique capable of promoting power generation in a fuel cell while promoting adsorption of impurities in an adsorber.

本明細書に開示する燃料電池システムは、原料ガスを改質することにより改質ガスを生成する改質器と、前記改質ガスに含まれる不純物を吸着することにより燃料ガスを生成する吸着器と、前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、前記改質器と前記吸着器の間に設けられ、前記吸着器に供給される前記改質ガスの温度を低下させる第１熱交換器と、前記吸着器と前記燃料電池の間に設けられ、前記燃料電池に供給される前記燃料ガスの温度を上昇させる第２熱交換器と、を備えている。 The fuel cell system disclosed in the present specification includes a reformer that generates a reformed gas by reforming a raw material gas, and an adsorber that generates a fuel gas by adsorbing impurities contained in the reformed gas. and a fuel cell that generates electricity using the fuel gas, and a first heat exchanger that is provided between the reformer and the adsorber and lowers the temperature of the reformed gas supplied to the adsorber. and a second heat exchanger provided between the adsorber and the fuel cell for increasing the temperature of the fuel gas supplied to the fuel cell.

この構成によれば、第１熱交換器により改質ガスの温度を低下させることにより、吸着器に供給される改質ガスの温度を低下させることができ、吸着器での不純物の吸着を促進することができる。また、第２熱交換器により燃料ガスの温度を上昇させることにより、燃料電池に供給される燃料ガスの温度を上昇させることができ、燃料電池での発電を促進することができる。 According to this configuration, the temperature of the reformed gas supplied to the adsorber can be lowered by lowering the temperature of the reformed gas by the first heat exchanger, thereby promoting adsorption of impurities in the adsorber. can do. Moreover, by raising the temperature of the fuel gas by the second heat exchanger, the temperature of the fuel gas supplied to the fuel cell can be raised, and power generation in the fuel cell can be promoted.

前記第１熱交換器は、前記吸着器に供給される前記改質ガスと、前記改質器に供給される前記原料ガスとの間で熱交換を行ってもよい。 The first heat exchanger may exchange heat between the reformed gas supplied to the adsorber and the source gas supplied to the reformer.

この構成によれば、吸着器に供給される改質ガスの温度を低下させることを利用して、改質器に供給される原料ガスの温度を上昇させることができる。改質ガスの熱を利用することができるので、燃料電池システムのエネルギー効率を向上させることができる。また、改質器での原料ガスの改質を促進することができる。 According to this configuration, it is possible to increase the temperature of the raw material gas supplied to the reformer by utilizing the fact that the temperature of the reformed gas supplied to the adsorber is lowered. Since the heat of the reformed gas can be used, the energy efficiency of the fuel cell system can be improved. In addition, reforming of the raw material gas in the reformer can be promoted.

前記第２熱交換器は、前記燃料電池に供給される前記燃料ガスと、前記燃料電池から排出される排ガスとの間で熱交換を行ってもよい。 The second heat exchanger may exchange heat between the fuel gas supplied to the fuel cell and exhaust gas discharged from the fuel cell.

この構成によれば、燃料電池から排出される排ガスの温度を低下させることを利用して、燃料電池に供給される燃料ガスの温度を上昇させることができる。燃料電池の排ガスの熱を利用することができるので、燃料電池システムのエネルギー効率を向上させることができる。また、排ガスを温度が低い状態で外部に排出することができる。 According to this configuration, it is possible to raise the temperature of the fuel gas supplied to the fuel cell by utilizing the fact that the temperature of the exhaust gas discharged from the fuel cell is lowered. Since the heat of the exhaust gas from the fuel cell can be used, the energy efficiency of the fuel cell system can be improved. In addition, the exhaust gas can be discharged to the outside while the temperature is low.

燃料電池システムは、前記燃料電池から排出される排ガスと、前記改質器に供給される前記原料ガスとの間で熱交換を行う第３熱交換器を更に備えていてもよい。 The fuel cell system may further include a third heat exchanger that exchanges heat between the exhaust gas discharged from the fuel cell and the source gas supplied to the reformer.

この構成によれば、燃料電池から排出される排ガスの温度を低下させることを利用して、改質器に供給される原料ガスの温度を上昇させることができる。 According to this configuration, it is possible to raise the temperature of the raw material gas supplied to the reformer by utilizing the fact that the temperature of the exhaust gas discharged from the fuel cell is lowered.

燃料電池システムは、前記改質器において前記原料ガスを加熱する加熱器と、前記改質器に供給される前記原料ガスの温度を検出する第１温度センサ、および／または、前記改質器から排出される前記改質ガスの温度を検出する第２温度センサと、前記第１温度センサの検出温度および／または前記第２温度センサの検出温度に基づいて前記加熱器による加熱量を制御する制御装置と、を更に備えていてもよい。 The fuel cell system includes a heater that heats the raw material gas in the reformer, a first temperature sensor that detects the temperature of the raw material gas supplied to the reformer, and/or a second temperature sensor for detecting the temperature of the discharged reformed gas; and control for controlling the amount of heating by the heater based on the temperature detected by the first temperature sensor and/or the temperature detected by the second temperature sensor. and a device.

この構成によれば、改質器の温度状態に応じて加熱量を制御することができる。これにより、改質器への無駄なエネルギー投入を抑制することができ、燃料電池システムのエネルギー効率を向上させることができる。また、改質器での原料ガスの改質を適度に促進することができる。 According to this configuration, the heating amount can be controlled according to the temperature state of the reformer. As a result, wasteful input of energy to the reformer can be suppressed, and the energy efficiency of the fuel cell system can be improved. In addition, the reforming of the raw material gas in the reformer can be moderately promoted.

実施例の燃料電池システムを模式的に示す図。1 is a diagram schematically showing a fuel cell system of an embodiment; FIG.

実施例の燃料電池システム２について図面を参照して説明する。図１に示すように、実施例の燃料電池システム２は、ガスボンベ１０と、改質器１２と、吸着器１４と、燃料電池１６と、制御装置５０とを備えている。また、燃料電池システム２は、第１熱交換器２０と、第２熱交換器２２と、第３熱交換器２４とを備えている。 A fuel cell system 2 of an embodiment will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the fuel cell system 2 of the embodiment includes a gas cylinder 10, a reformer 12, an adsorber 14, a fuel cell 16, and a control device 50. The fuel cell system 2 also includes a first heat exchanger 20 , a second heat exchanger 22 and a third heat exchanger 24 .

ガスボンベ１０は、原料ガス（例えば、アンモニアガス、炭化水素ガス（メタンガス等の都市ガス）、ギ酸ガス、ヒドラジンガス、メチルシクロヘキサンガス等）を貯蔵している。ガスボンベ１０には、原料ガスが流通する原料ガス供給路６０が接続されている。原料ガス供給路６０は、上流端がガスボンベ１０に接続されており、下流端が改質器１２に接続されている。原料ガス供給路６０を通じてガスボンベ１０から改質器１２に原料ガスが供給される。変形例では、原料ガス供給路６０の上流端が気化器（図示省略）に接続されていてもよい。気化器により気化された原料ガスが原料ガス供給路６０を通じて改質器１２に供給されてもよい。 The gas cylinder 10 stores raw material gas (for example, ammonia gas, hydrocarbon gas (town gas such as methane gas), formic acid gas, hydrazine gas, methylcyclohexane gas, etc.). A raw material gas supply path 60 through which raw material gas flows is connected to the gas cylinder 10 . The source gas supply path 60 has an upstream end connected to the gas cylinder 10 and a downstream end connected to the reformer 12 . The raw material gas is supplied from the gas cylinder 10 to the reformer 12 through the raw material gas supply path 60 . In a modification, the upstream end of the source gas supply path 60 may be connected to a vaporizer (not shown). The raw material gas vaporized by the vaporizer may be supplied to the reformer 12 through the raw material gas supply path 60 .

原料ガス供給路６０には、第１熱交換器２０と第３熱交換器２４が設けられている。第１熱交換器２０が第３熱交換器２４よりも上流側に配置され、第３熱交換器２４が第１熱交換器２０よりも下流側に配置されている。第１熱交換器２０と第３熱交換器２４については後述する。 A first heat exchanger 20 and a third heat exchanger 24 are provided in the source gas supply path 60 . The first heat exchanger 20 is arranged upstream of the third heat exchanger 24 , and the third heat exchanger 24 is arranged downstream of the first heat exchanger 20 . The first heat exchanger 20 and the third heat exchanger 24 will be described later.

また、原料ガス供給路６０には第１温度センサ３０が設けられている。第１温度センサ３０は、第３熱交換器２４と改質器１２の間に設けられている。第１温度センサ３０は、第３熱交換器２４よりも下流側において、原料ガス供給路６０を通過する原料ガスの温度を検出する。第１温度センサ３０は、改質器１２に供給される原料ガスの温度を検出する。第１温度センサ３０の検出温度の情報は、制御装置５０に送信される。 A first temperature sensor 30 is provided in the source gas supply path 60 . A first temperature sensor 30 is provided between the third heat exchanger 24 and the reformer 12 . The first temperature sensor 30 detects the temperature of the raw material gas passing through the raw material gas supply path 60 downstream of the third heat exchanger 24 . A first temperature sensor 30 detects the temperature of the raw material gas supplied to the reformer 12 . Information on the temperature detected by the first temperature sensor 30 is transmitted to the control device 50 .

改質器１２は、原料ガス供給路６０により供給される原料ガスを改質することにより改質ガスを生成する。原料ガスの改質のために用いられる触媒は、例えば、銅、ニッケル、ルテニウム等である。改質器１２は、原料ガスの改質中に原料ガスを加熱する加熱器１８を備えている。加熱器１８は、改質器１２の内部で原料ガスの温度を上昇させる。加熱器１８は、例えば、電気式またはガス式の構成である。例えば、加熱器１８は、通電により発熱する電気ヒーターであってもよい。また、加熱器１８は、ガスの燃焼熱により加熱対象を加熱するガスバーナーであってもよい。加熱器１８による加熱量は、制御装置５０により制御される。 The reformer 12 reforms the raw material gas supplied through the raw material gas supply path 60 to generate a reformed gas. Catalysts used for reforming the raw material gas are, for example, copper, nickel, ruthenium, and the like. The reformer 12 includes a heater 18 that heats the source gas during reforming of the source gas. The heater 18 raises the temperature of the source gas inside the reformer 12 . Heater 18 is, for example, of electric or gas configuration. For example, the heater 18 may be an electric heater that generates heat when energized. Alternatively, the heater 18 may be a gas burner that heats the object to be heated by combustion heat of gas. The amount of heating by the heater 18 is controlled by the controller 50 .

改質器１２には、改質ガスが流通する改質ガス供給路６２が接続されている。改質ガス供給路６２は、上流端が改質器１２に接続されており、下流端が吸着器１４に接続されている。改質ガス供給路６２を通じて改質器１２から吸着器１４に改質ガスが供給される。 A reformed gas supply passage 62 through which the reformed gas flows is connected to the reformer 12 . The reformed gas supply path 62 is connected to the reformer 12 at its upstream end and to the adsorber 14 at its downstream end. The reformed gas is supplied from the reformer 12 to the adsorber 14 through the reformed gas supply passage 62 .

改質ガス供給路６２には第１熱交換器２０が設けられている。改質器１２と吸着器１４の間に第１熱交換器２０が設けられている。第１熱交換器２０は、原料ガス供給路６０と改質ガス供給路６２にわたり設けられている。第１熱交換器２０は、原料ガス供給路６０を流れる原料ガスと、改質ガス供給路６２を流れる改質ガスとの熱交換により、改質ガスを冷却すると共に原料ガスを加熱する。原料ガス供給路６０を通じて第１熱交換器２０に供給される原料ガスの温度（例えば、３０℃）は、改質ガス供給路６２を通じて第１熱交換器２０に供給される改質ガスの温度（例えば、６５０℃）よりも低い。第１熱交換器２０は、改質器１２から吸着器１４に供給される改質ガスの温度を低下させると共に、ガスボンベ１０から改質器１２に供給される原料ガスの温度を上昇させる。なお、第１熱交換器２０の構造は特に限定されないが、例えば、熱交換用のフィン等を備えていてもよい。 A first heat exchanger 20 is provided in the reformed gas supply path 62 . A first heat exchanger 20 is provided between the reformer 12 and the adsorber 14 . The first heat exchanger 20 is provided across the source gas supply path 60 and the reformed gas supply path 62 . The first heat exchanger 20 cools and heats the reformed gas through heat exchange between the raw material gas flowing through the raw material gas supply path 60 and the reformed gas flowing through the reformed gas supply path 62 . The temperature of the source gas supplied to the first heat exchanger 20 through the source gas supply passage 60 (eg, 30° C.) is the temperature of the reformed gas supplied to the first heat exchanger 20 through the reformed gas supply passage 62. (eg 650° C.). The first heat exchanger 20 lowers the temperature of the reformed gas supplied from the reformer 12 to the adsorber 14 and raises the temperature of the raw material gas supplied from the gas cylinder 10 to the reformer 12 . Although the structure of the first heat exchanger 20 is not particularly limited, for example, fins for heat exchange may be provided.

また、改質ガス供給路６２には第２温度センサ３２が設けられている。第２温度センサ３２は、改質器１２と第１熱交換器２０の間に設けられている。第２温度センサ３２は、第１熱交換器２０よりも上流側において、改質ガス供給路６２を通過する改質ガスの温度を検出する。第２温度センサ３２は、改質器１２から排出される改質ガスの温度を検出する。第２温度センサ３２の検出温度の情報は、制御装置５０に送信される。 A second temperature sensor 32 is provided in the reformed gas supply path 62 . A second temperature sensor 32 is provided between the reformer 12 and the first heat exchanger 20 . The second temperature sensor 32 detects the temperature of the reformed gas passing through the reformed gas supply passage 62 upstream of the first heat exchanger 20 . A second temperature sensor 32 detects the temperature of the reformed gas discharged from the reformer 12 . Information on the temperature detected by the second temperature sensor 32 is transmitted to the control device 50 .

吸着器１４は、改質ガス供給路６２により供給される改質ガスに含まれる不純物（例えば、アンモニア）を吸着することにより燃料ガスを生成する。不純物の吸着のために用いられる吸着剤は、例えば、活性炭、ゼオライト、ＭＯＦ（Metal Organic Framework）等である。例えば、吸着器１４の容器の内部に吸着剤が充填されている。 The adsorber 14 generates fuel gas by adsorbing impurities (for example, ammonia) contained in the reformed gas supplied through the reformed gas supply path 62 . Examples of adsorbents used for adsorbing impurities include activated carbon, zeolite, and MOF (Metal Organic Framework). For example, the inside of the container of the adsorber 14 is filled with an adsorbent.

吸着器１４には、燃料ガスが流通する燃料ガス供給路６４が接続されている。燃料ガス供給路６４は、上流端が吸着器１４に接続されており、下流端が燃料電池１６に接続されている。燃料ガス供給路６４を通じて吸着器１４から燃料電池１６に燃料ガスが供給される。燃料ガス供給路６４には第２熱交換器２２が設けられている。第２熱交換器２２については後述する。 A fuel gas supply passage 64 through which fuel gas flows is connected to the adsorber 14 . The fuel gas supply path 64 is connected to the adsorber 14 at its upstream end and to the fuel cell 16 at its downstream end. Fuel gas is supplied from the adsorber 14 to the fuel cell 16 through the fuel gas supply line 64 . A second heat exchanger 22 is provided in the fuel gas supply path 64 . The second heat exchanger 22 will be described later.

燃料電池１６には、燃料ガス供給路６４の他に、空気が流通する空気供給路６８が接続されている。空気供給路６８は、上流端が空気供給源（図示省略）に接続されており、下流端が燃料電池１６に接続されている。空気供給路６８を通じて空気供給源から燃料電池１６に空気が供給される。なお、空気供給路６８の上流端は外気に開放されていてもよい。 In addition to the fuel gas supply path 64, the fuel cell 16 is connected to an air supply path 68 through which air flows. The air supply path 68 has an upstream end connected to an air supply source (not shown) and a downstream end connected to the fuel cell 16 . Air is supplied from an air supply source to the fuel cell 16 through an air supply passage 68 . Note that the upstream end of the air supply path 68 may be open to the outside air.

燃料電池１６は、燃料ガス供給路６４により供給される燃料ガスと、空気供給路６８により供給される空気とを用いて発電する。燃料電池１６は、例えば、容器の内部に積み重ねられた複数の電池セル（図示省略）を備えており、各電池セルが、燃料ガスに含まれる水素と、空気に含まれる酸素との化学反応により発電する。電池セルは、例えば、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ（Solid Oxide Fuel Cell））や固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ（Polymer Electrolyte Fuel Cell））であるが、これらに限定されない。燃料ガスを用いて発電する燃料電池１６では、発電の際に未反応の燃料ガスが排ガスとして排出される。 The fuel cell 16 generates electricity using the fuel gas supplied through the fuel gas supply path 64 and the air supplied through the air supply path 68 . The fuel cell 16 includes, for example, a plurality of battery cells (not shown) stacked inside a container. Generate electricity. The battery cell is, for example, a solid oxide fuel cell (SOFC) or a polymer electrolyte fuel cell (PEFC), but is not limited to these. In the fuel cell 16 that generates power using fuel gas, unreacted fuel gas is discharged as exhaust gas during power generation.

燃料電池１６には、排ガスが流通する排ガス路６６が接続されている。排ガス路６６は、上流端が燃料電池１６に接続されており、下流端が排出先（図示省略）に接続されている。排ガス路６６を通じて燃料電池１６から排出先に排ガスが排出される。排出先は、例えば、改質器１２や吸着器１４であってもよい。 An exhaust gas passage 66 through which exhaust gas flows is connected to the fuel cell 16 . The exhaust gas passage 66 has an upstream end connected to the fuel cell 16 and a downstream end connected to a discharge destination (not shown). Exhaust gas is discharged from the fuel cell 16 to the discharge destination through the exhaust gas passage 66 . The discharge destination may be the reformer 12 or the adsorber 14, for example.

排ガス路６６には第３熱交換器２４と第２熱交換器２２が設けられている。第３熱交換器２４が第２熱交換器２２よりも上流側に配置され、第２熱交換器２２が第３熱交換器２４よりも下流側に配置されている。 A third heat exchanger 24 and a second heat exchanger 22 are provided in the exhaust gas passage 66 . The third heat exchanger 24 is arranged upstream of the second heat exchanger 22 , and the second heat exchanger 22 is arranged downstream of the third heat exchanger 24 .

第３熱交換器２４は、排ガス路６６と原料ガス供給路６０にわたり設けられている。第３熱交換器２４は、排ガス路６６を流れる排ガスと、原料ガス供給路６０を流れる原料ガスとの熱交換により、原料ガスを加熱すると共に排ガスを冷却する。排ガス路６６を通じて第３熱交換器２４に供給される排ガスの温度（例えば、８００℃）は、原料ガス供給路６０を通じて第３熱交換器２４に供給される原料ガスの温度（例えば、３００℃）よりも高い。第３熱交換器２４は、ガスボンベ１０から改質器１２に供給される原料ガスの温度を上昇させると共に、燃料電池１６から排出される排ガスの温度を低下させる。なお、第３熱交換器２４の構造は特に限定されないが、例えば、熱交換用のフィン等を備えていてもよい。 The third heat exchanger 24 is provided over the exhaust gas channel 66 and the source gas supply channel 60 . The third heat exchanger 24 heats the raw material gas and cools the raw material gas through heat exchange between the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage 66 and the raw material gas flowing through the raw material gas supply passage 60 . The temperature of the exhaust gas supplied to the third heat exchanger 24 through the exhaust gas passage 66 (eg, 800° C.) is the same as the temperature of the source gas supplied to the third heat exchanger 24 through the source gas supply passage 60 (eg, 300° C. ). The third heat exchanger 24 raises the temperature of the raw material gas supplied from the gas cylinder 10 to the reformer 12 and lowers the temperature of the exhaust gas discharged from the fuel cell 16 . Although the structure of the third heat exchanger 24 is not particularly limited, for example, it may include fins for heat exchange.

第２熱交換器２２は、吸着器１４と燃料電池１６の間に設けられている。第２熱交換器２２は、排ガス路６６と燃料ガス供給路６４にわたり設けられている。第２熱交換器２２は、排ガス路６６を流れる排ガスと、燃料ガス供給路６４を流れる燃料ガスとの熱交換により、燃料ガスを加熱すると共に排ガスを冷却する。排ガス路６６を通じて第２熱交換器２２に供給される排ガスの温度（例えば、３００℃）は、燃料ガス供給路６４を通じて第２熱交換器２２に供給される燃料ガスの温度（例えば、１００℃）よりも高い。第２熱交換器２２は、吸着器１４から燃料電池１６に供給される燃料ガスの温度を上昇させると共に、燃料電池１６から排出される排ガスの温度を低下させる。なお、第２熱交換器２２の構造は特に限定されないが、例えば、熱交換用のフィン等を備えていてもよい。 A second heat exchanger 22 is provided between the adsorber 14 and the fuel cell 16 . The second heat exchanger 22 is provided over the exhaust gas channel 66 and the fuel gas supply channel 64 . The second heat exchanger 22 heats the fuel gas and cools the exhaust gas through heat exchange between the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage 66 and the fuel gas flowing through the fuel gas supply passage 64 . The temperature of the exhaust gas supplied to the second heat exchanger 22 through the exhaust gas passage 66 (eg, 300° C.) is the same as the temperature of the fuel gas supplied to the second heat exchanger 22 through the fuel gas supply passage 64 (eg, 100° C.). ). The second heat exchanger 22 raises the temperature of the fuel gas supplied from the adsorber 14 to the fuel cell 16 and lowers the temperature of the exhaust gas discharged from the fuel cell 16 . Although the structure of the second heat exchanger 22 is not particularly limited, for example, it may include fins for heat exchange.

制御装置５０は、第１温度センサ３０と第２温度センサ３２と加熱器１８に接続されている。制御装置５０は、第１温度センサ３０の検出温度および／または第２温度センサ３２の検出温度に基づいて加熱器１８による加熱量を制御する。例えば、制御装置５０は、第１温度センサ３０の検出温度が所定の第１閾値未満である場合に、加熱器１８による加熱量を増量する。また、制御装置５０は、第１温度センサ３０の検出温度が所定の第１閾値以上である場合に、加熱器１８による加熱量を減量する。また、制御装置５０は、第２温度センサ３２の検出温度が所定の第２閾値未満である場合に、加熱器１８による加熱量を増量する。また、制御装置５０は、第２温度センサ３２の検出温度が所定の第２閾値以上である場合に、加熱器１８による加熱量を減量する。また、制御装置５０は、第１温度センサ３０の検出温度と第２温度センサ３２の検出温度との差分に応じて加熱器１８による加熱量を増減してもよい。例えば、制御装置５０は、加熱器１８としての電気ヒーターの電力量を増減してもよい。また、制御装置５０は、加熱器１８としてのガスバーナーへのガスの供給量を増減してもよい。 Controller 50 is connected to first temperature sensor 30 , second temperature sensor 32 and heater 18 . The controller 50 controls the amount of heating by the heater 18 based on the temperature detected by the first temperature sensor 30 and/or the temperature detected by the second temperature sensor 32 . For example, the control device 50 increases the amount of heating by the heater 18 when the temperature detected by the first temperature sensor 30 is less than a predetermined first threshold. Further, the control device 50 reduces the amount of heating by the heater 18 when the temperature detected by the first temperature sensor 30 is equal to or higher than a predetermined first threshold. Further, the control device 50 increases the amount of heating by the heater 18 when the temperature detected by the second temperature sensor 32 is less than the predetermined second threshold. Further, the control device 50 reduces the amount of heating by the heater 18 when the temperature detected by the second temperature sensor 32 is equal to or higher than the predetermined second threshold. Further, the control device 50 may increase or decrease the amount of heating by the heater 18 according to the difference between the temperature detected by the first temperature sensor 30 and the temperature detected by the second temperature sensor 32 . For example, the control device 50 may increase or decrease the amount of electric power of an electric heater as the heater 18 . Also, the control device 50 may increase or decrease the amount of gas supplied to the gas burner as the heater 18 .

（効果）
以上、実施例の燃料電池システム２ついて説明した。上記のように、燃料電池システム２は、改質器１２と吸着器１４の間に設けられ、吸着器１４に供給される改質ガスの温度を低下させる第１熱交換器２０と、吸着器１４と燃料電池１６の間に設けられ、燃料電池１６に供給される燃料ガスの温度を上昇させる第２熱交換器２２とを備えている。 (effect)
The fuel cell system 2 of the embodiment has been described above. As described above, the fuel cell system 2 includes the first heat exchanger 20 provided between the reformer 12 and the adsorber 14 to lower the temperature of the reformed gas supplied to the adsorber 14; 14 and the fuel cell 16 and a second heat exchanger 22 for increasing the temperature of the fuel gas supplied to the fuel cell 16 .

この構成によれば、第１熱交換器２０により改質ガスの温度を低下させることにより、吸着器１４に供給される改質ガスの温度を低下させることができ、吸着器１４での不純物の吸着を促進することができる。また、第２熱交換器２２により燃料ガスの温度を上昇させることにより、燃料電池１６に供給される燃料ガスの温度を上昇させることができ、燃料電池１６での発電を促進することができる。 According to this configuration, the temperature of the reformed gas supplied to the adsorber 14 can be lowered by lowering the temperature of the reformed gas by the first heat exchanger 20, and the impurities in the adsorber 14 can be reduced. Adsorption can be promoted. Further, by raising the temperature of the fuel gas by the second heat exchanger 22, the temperature of the fuel gas supplied to the fuel cell 16 can be raised, and power generation in the fuel cell 16 can be promoted.

第１熱交換器２０は、吸着器１４に供給される改質ガスと、改質器１２に供給される原料ガスとの間で熱交換を行う。この構成によれば、吸着器１４に供給される改質ガスの温度を低下させることを利用して、改質器１２に供給される原料ガスの温度を上昇させることができる（逆に言えば、改質器１２に供給される原料ガスの温度を上昇させることを利用して、吸着器１４に供給される改質ガスの温度を低下させることができる。）。改質ガスの熱を利用することができるので、燃料電池システム２のエネルギー効率を向上させることができる。また、改質器１２での原料ガスの改質を促進することができる。 The first heat exchanger 20 exchanges heat between the reformed gas supplied to the adsorber 14 and the raw material gas supplied to the reformer 12 . According to this configuration, it is possible to increase the temperature of the raw material gas supplied to the reformer 12 by utilizing the fact that the temperature of the reformed gas supplied to the adsorber 14 is lowered (in other words, , it is possible to lower the temperature of the reformed gas supplied to the adsorber 14 by increasing the temperature of the raw material gas supplied to the reformer 12). Since the heat of the reformed gas can be used, the energy efficiency of the fuel cell system 2 can be improved. In addition, the reforming of the raw material gas in the reformer 12 can be promoted.

第２熱交換器２２は、燃料電池１６に供給される燃料ガスと、燃料電池１６から排出される排ガスとの間で熱交換を行う。この構成によれば、燃料電池１６から排出される排ガスの温度を低下させることを利用して、燃料電池１６に供給される燃料ガスの温度を上昇させることができる（逆に言えば、燃料電池１６に供給される燃料ガスの温度を上昇させることを利用して、燃料電池１６から排出される排ガスの温度を低下させることができる。）。燃料電池１６の排ガスの熱を利用することができるので、燃料電池システム２のエネルギー効率を向上させることができる。また、排ガスを温度が低い状態で外部に排出することができる。 The second heat exchanger 22 exchanges heat between the fuel gas supplied to the fuel cell 16 and the exhaust gas discharged from the fuel cell 16 . According to this configuration, it is possible to increase the temperature of the fuel gas supplied to the fuel cell 16 by utilizing the fact that the temperature of the exhaust gas discharged from the fuel cell 16 is decreased (in other words, the fuel cell By increasing the temperature of the fuel gas supplied to the fuel cell 16, the temperature of the exhaust gas discharged from the fuel cell 16 can be lowered.). Since the heat of the exhaust gas from the fuel cell 16 can be used, the energy efficiency of the fuel cell system 2 can be improved. In addition, the exhaust gas can be discharged to the outside while the temperature is low.

また、燃料電池システム２は、燃料電池１６から排出される排ガスと、改質器１２に供給される原料ガスとの間で熱交換を行う第３熱交換器２４を備えている。この構成によれば、燃料電池１６から排出される排ガスの温度を低下させることを利用して、改質器１２に供給される原料ガスの温度を上昇させることができる（逆に言えば、改質器１２に供給される原料ガスの温度を上昇させることを利用して、燃料電池１６から排出される排ガスの温度を低下させることができる。）。 The fuel cell system 2 also includes a third heat exchanger 24 that exchanges heat between the exhaust gas discharged from the fuel cell 16 and the raw material gas supplied to the reformer 12 . According to this configuration, it is possible to raise the temperature of the raw material gas supplied to the reformer 12 by utilizing the fact that the temperature of the exhaust gas discharged from the fuel cell 16 is lowered (conversely, By increasing the temperature of the source gas supplied to the qualityr 12, the temperature of the exhaust gas discharged from the fuel cell 16 can be lowered.).

また、燃料電池システム２は、改質器１２において原料ガスの温度を上昇させる加熱器１８を備えている。また、燃料電池システム２は、改質器１２に供給される原料ガスの温度を検出する第１温度センサ３０と、改質器１２から排出される改質ガスの温度を検出する第２温度センサ３２とを備えている。制御装置５０は、第１温度センサ３０の検出温度および／または第２温度センサ３２の検出温度に基づいて加熱器１８による加熱量を制御する。 The fuel cell system 2 also includes a heater 18 that raises the temperature of the raw material gas in the reformer 12 . The fuel cell system 2 also includes a first temperature sensor 30 that detects the temperature of the raw material gas supplied to the reformer 12 and a second temperature sensor that detects the temperature of the reformed gas discharged from the reformer 12. 32. The controller 50 controls the amount of heating by the heater 18 based on the temperature detected by the first temperature sensor 30 and/or the temperature detected by the second temperature sensor 32 .

この構成によれば、改質器１２の温度状態に応じて加熱量を制御することができる。これにより、改質器１２への無駄なエネルギー投入を抑制することができ、燃料電池システム２のエネルギー効率を向上させることができる。また、改質器１２での原料ガスの改質を適度に促進することができる。なお、変形例では、第１温度センサ３０と第２温度センサ３２の一方を省略してもよい。 According to this configuration, the heating amount can be controlled according to the temperature state of the reformer 12 . As a result, wasteful input of energy to the reformer 12 can be suppressed, and the energy efficiency of the fuel cell system 2 can be improved. In addition, the reforming of the raw material gas in the reformer 12 can be moderately promoted. Note that in a modification, one of the first temperature sensor 30 and the second temperature sensor 32 may be omitted.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or in the drawings exhibit technical utility either singly or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the techniques exemplified in this specification or drawings can simultaneously achieve a plurality of purposes, and achieving one of them has technical utility in itself.

２：燃料電池システム、１０：ガスボンベ、１２：改質器、１４：吸着器、１６：燃料電池、１８：加熱器、２０：第１熱交換器、２２：第２熱交換器、２４：第３熱交換器、３０：第１温度センサ、３２：第２温度センサ、５０：制御装置、６０：原料ガス供給路、６２：改質ガス供給路、６４：燃料ガス供給路、６６：排ガス路、６８：空気供給路
2: fuel cell system, 10: gas cylinder, 12: reformer, 14: adsorber, 16: fuel cell, 18: heater, 20: first heat exchanger, 22: second heat exchanger, 24: second 3 heat exchanger, 30: first temperature sensor, 32: second temperature sensor, 50: control device, 60: source gas supply path, 62: reformed gas supply path, 64: fuel gas supply path, 66: exhaust gas path , 68: air supply path

Claims (5)

原料ガスを改質することにより改質ガスを生成する改質器と、
前記改質ガスに含まれる不純物を吸着することにより燃料ガスを生成する吸着器と、
前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、
前記改質器と前記吸着器の間に設けられ、前記吸着器に供給される前記改質ガスの温度を低下させる第１熱交換器と、
前記吸着器と前記燃料電池の間に設けられ、前記燃料電池に供給される前記燃料ガスの温度を上昇させる第２熱交換器と、を備える燃料電池システム。 a reformer for generating a reformed gas by reforming the raw material gas;
an adsorber for generating fuel gas by adsorbing impurities contained in the reformed gas;
a fuel cell that generates electricity using the fuel gas;
a first heat exchanger provided between the reformer and the adsorber for reducing the temperature of the reformed gas supplied to the adsorber;
and a second heat exchanger provided between the adsorber and the fuel cell for increasing the temperature of the fuel gas supplied to the fuel cell. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記第１熱交換器は、前記吸着器に供給される前記改質ガスと、前記改質器に供給される前記原料ガスとの間で熱交換を行う、燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1,
The fuel cell system, wherein the first heat exchanger exchanges heat between the reformed gas supplied to the adsorber and the raw material gas supplied to the reformer. 請求項１または２に記載の燃料電池システムであって、
前記第２熱交換器は、前記燃料電池に供給される前記燃料ガスと、前記燃料電池から排出される排ガスとの間で熱交換を行う、燃料電池システム。 3. The fuel cell system according to claim 1 or 2,
The fuel cell system, wherein the second heat exchanger exchanges heat between the fuel gas supplied to the fuel cell and exhaust gas discharged from the fuel cell. 請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池から排出される排ガスと、前記改質器に供給される前記原料ガスとの間で熱交換を行う第３熱交換器を更に備える燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3,
A fuel cell system further comprising a third heat exchanger that exchanges heat between the exhaust gas discharged from the fuel cell and the raw material gas supplied to the reformer. 請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
前記改質器において前記原料ガスを加熱する加熱器と、
前記改質器に供給される前記原料ガスの温度を検出する第１温度センサ、および／または、前記改質器から排出される前記改質ガスの温度を検出する第２温度センサと、
前記第１温度センサの検出温度および／または前記第２温度センサの検出温度に基づいて前記加熱器による加熱量を制御する制御装置と、を更に備える燃料電池システム。
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 4,
a heater for heating the source gas in the reformer;
a first temperature sensor that detects the temperature of the source gas supplied to the reformer and/or a second temperature sensor that detects the temperature of the reformed gas discharged from the reformer;
a control device that controls the amount of heating by the heater based on the temperature detected by the first temperature sensor and/or the temperature detected by the second temperature sensor.
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