JP3918537B2 - Fuel cell system and control method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は燃料電池システム、特にシステムの効率を向上する燃料電池システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
燃料電池システムは、水素と酸素から水を生成する化学反応を利用し、化学エネルギを電気エネルギに変換するエネルギシステムである。燃料としては純水素が理想的ではあるが、インフラの整備の観点から炭化水素の部分酸化反応または炭化水素と水の水蒸気改質反応、あるいはこれら2つの反応を組み合わせた反応(いわゆるオートサーマル反応)を用いて、水素を生成し、燃料として用いることが現実的である。
【0003】
炭化水素は、メタン、エタン、プロパン等の気体状態のものと、ガソリンやメタノール等の液体状態のものが選択できるが、気体のものに比べてエネルギ密度が高く、可搬型の燃料電池システムを前提とした場合には、液化炭化水素系燃料が適当である。
【0004】
液化炭化水素系のものを燃料として用い、水素リッチの改質ガスを生成する改質反応を生じさせるためには液状の炭化水素を一度、気化する必要があり、また水の水蒸気改質反応を行う際にも水を気化する必要がある。しかしながら、液化炭化水素等液体に気化潜熱を供給して気体にすることは、エネルギ効率から考えるとシステムとしての効率を低下させる要因である。この効率の低下を抑制するために、燃料電池システムからの廃熱、排エネルギを利用して液体を気化させる技術が種々検討されている。
【0005】
特開平8−250142号公報では、改質に用いられる水蒸気を生成するに当たり、水を予め燃料電池の廃熱で加熱したのち電気ヒータで加熱することで、電気ヒータの負荷を低減し、効率を向上する構成が開示されている。またこの構成では、改質器が必要とする水蒸気量となるように水蒸気圧によって電気ヒータを制御している。
【0006】
特開平7−73893号公報では、燃料電池から排出される熱を利用して空気を加熱し、加熱された空気中に水を噴霧して水の気化潜熱を得るよう構成されている。さらに水が気化することで体積膨張し、この時のエネルギによって膨張タービンを駆動し、エネルギを回収し、効率を向上している。
【0007】
特開平5−275101号公報では、燃料電池の廃熱と熱交換することで水が気化する構成であって、熱交換器の気化ラインを減圧にして燃料電池の廃熱回収を促進することが開示されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平8−250142号公報に記載の技術では、燃料電池の廃熱だけでは水を気化することはできず、構成として電気ヒータを設置することが必須の要件となり、水蒸気圧によって電気ヒータの運転制御を行ったとして電気ヒータが燃料電池システムの効率を低下させることになる。
【0009】
特開平7−73893号公報に記載の技術では、気化される水の量は微量であり、改質に必要な水蒸気量を賄うことができない。これは燃料電池の廃熱で昇温される空気のエネルギは、空気の比熱×温度差で示されるが、このエネルギに比して水の気化潜熱が非常に大きいためである。また体積膨張を利用して膨張タービンを駆動し、エネルギ回収をすることにしているが、膨張タービンの出口圧力を大気圧とすると、入口圧力は加圧状態であることが必要となる。圧力が上がれば、水は凝縮するため、▲1▼空気を加熱する、▲2▼空気中に水噴霧する(水蒸気が生成される、気体温度が下がる、気体体積が増加する)、▲3▼膨張タービンを駆動する、という3つの条件を満たす構成は成立しない。
【0010】
特開平5−275101号公報に記載の技術では、熱交換器の熱供給源は燃料電池の冷却水であり、生成される水蒸気の温度は冷却水温度以上にはならない。例えば、冷却水としてエチレングリコール系の冷媒を使用した場合は、150℃程度が上限となる。また減圧装置としてコンプレッサを使用すると、水蒸気がコンプレッサの出口で凝縮する恐れがある。
【0011】
そこで本発明は、このような課題に鑑み、システムの効率を低下させることなく、安定して水蒸気を供給する燃料電池システムを提供するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、水素リッチの改質ガスを生成する改質器と、改質ガスと酸化剤とを用いて発電する燃料電池スタックと、燃料電池スタックから排出されるガスを燃焼する燃焼器と、燃焼器からの燃焼ガスの熱を用いて改質用燃料と水を気化する気化器と、気化した改質用燃料と水蒸気を改質器に供給する流路と、この流路途中に設置され、前記燃料電池スタックの負荷変動に応じて気化器下流の流路内の圧力を変化させる圧力制御装置とを備える。
【0013】
第2の発明は、第1の発明において、前記気化器は、熱交換型蒸発器とする。
【0014】
第3の発明は、第1または2の発明において、前記圧力制御装置は、減圧ポンプまたはコンプレッサとする。
【0015】
第4の発明は、第1または2の発明において、前記圧力制御装置は、燃焼ガスのエネルギを用いて気化器下流の流路の圧力を低下させるポンプとする。
【0016】
第5の発明は、第1から4のいずれか一つの発明において、前記気化器で気化した改質燃料と水蒸気に燃焼ガスの熱量を供給する加熱器を備える。
【0017】
第6の発明は、第1から5のいずれか一つの発明において、前記気化器で生じた凝縮水を貯留するドレインタンクを設ける。
【0018】
第7の発明は、水素リッチの改質ガスを生成する改質器と、改質ガスと酸化剤とを用いて発電する燃料電池スタックと、燃料電池スタックから排出されるガスを燃焼する燃焼器と、燃焼器からの燃焼ガスの熱を用いて改質用燃料と水を気化する気化器と、気化した改質用燃料と水蒸気を改質器に供給する流路とを備える燃料電池システムにおいて、前記供給流路の途中に設置される圧力制御装置を用いて前記燃料電池スタックの負荷変動に応じて気化器下流の流路内の圧力を変化させる。
【0019】
【発明の効果】
第1と第7の発明は、燃焼ガスの熱を用いて気化器で気化した改質用燃料と水蒸気を改質器に供給する流路の圧力を変化させる圧力制御装置を設置し、燃料電池スタックの負荷変動に応じて流路内の圧力を変化するようにしたので、燃料電池スタックが高負荷のときには流路内の圧力を減圧させて、改質用燃料と水の気化を気化温度を低下させて効率的に促進するようにし、また気化に必要な熱を燃焼ガスの熱との熱交換によって得ることで、気化燃料と水蒸気が凝縮することを抑制し、安定して気化燃料と水蒸気を改質器へ供給できるとともに、燃料電池スタックの負荷変動に対する応答性を向上できる。
【0020】
第2の発明は、前記気化器は、熱交換型蒸発器としたので、効率よく燃焼ガスの熱を改質用燃料と水の気化のために消費させることができる。
【0021】
第3の発明は、前記圧力制御装置は、減圧ポンプまたはコンプレッサとしたので、効率よく気化器下流の流路内の圧力を変化させることができる。
【0022】
第4の発明は、前記圧力制御装置は、燃焼ガスのエネルギを用いて気化器下流の流路の圧力を低下させるポンプとしたので、外部動力を用いることなく、気化器下流の流路内の圧力を変化させることができるので、更にシステムの効率を向上できる。
【0023】
第5の発明は、前記気化器で気化した改質燃料と水蒸気に燃焼ガスの熱量を供給する加熱器を備えたので、気化した改質燃料と水蒸気が加圧されたときの凝縮を抑制することができる。
【0024】
第6の発明は、前記気化器で生じた凝縮水を貯留するドレインタンクを設けたので、ドレインタンク内の凝縮水を燃料電池の高分子電解質膜の水分補給に用いる等によりシステムの水収支を向上することができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
図1に本発明の燃料電池システムの構成の一例を示す。
【0026】
改質器1には、第1空気供給ライン2から供給される空気と、蒸気供給ライン3から供給される気化した燃料(例えば、炭化水素)と水蒸気とが供給され、改質器1は改質ガスを生成し、下流の一酸化炭素除去器(以下、CO除去器という。)4に供給する。CO除去器4は改質ガス中の一酸化炭素濃度を燃料電池が被毒しないレベルまで低減し、改質ガス供給ライン5から燃料電池スタック7に改質ガスを供給する。また燃料電池スタック7には外部から第2空気供給ライン6から空気が供給されて、改質ガスと空気を用いて燃料電池スタック7が発電を行う。
【0027】
燃料電池スタック7から排出される排改質ガスと排空気はそれぞれ、排空気ライン8、排改質ガスライン9を通じて燃焼器10に導入されて燃焼する。この燃焼ガスは燃焼ガスライン11を介して気化器12に送られ、気化器12では燃焼ガスの熱を用いて液体供給ライン13から供給される改質用燃料としての液化炭化水素や水を気化する。気化器12は例えば、熱交換型の蒸発器が適当である。このような気化器12を用いることで、燃焼ガスの温度は、気化された炭化水素あるいは水の気化温度程度まで低下され、外部に排出される。なお、液体供給ライン13にはライン中の液体の流量を制御する制御バルブ14が設置される。
【0028】
気化器12の下流に設置された減圧ポンプ、コンプレッサ等の圧力制御装置15によって気化器12と圧力制御弁15を接続する減圧気化ライン16内が低圧化される。したがって後述するように気化器12での燃料と水の気化温度が低下することになり、効率よく気化を促進できる。
【0029】
気化燃料と水蒸気は、圧力制御装置15から改質器1に連通する蒸気供給ライン3を経由して改質器1に供給され、改質ガスを生成するために用いられる。
【0030】
本発明の燃料システムには、燃料電池スタック7の運転負荷変動に応じて制御バルブ14と圧力制御装置15と図示しないが第1と第2空気供給ライン2、7から供給される空気量を調整するための制御弁を制御する制御装置17が設置される。
【0031】
このように気化器12下流の減圧気化ライン16を低圧に維持することで、気化器12での熱交換効率を高め、燃料と水の気化を促進し、エネルギ回収率を向上し、システムのエネルギ効率を向上できる。水の場合を例として詳しく説明すると、大気圧下においては水は100℃で気化するが、気化温度は圧力が低圧なほど低温となり、例えば612Pa下では、気化温度は0℃となる。ここで熱交換型の気化器を用いると、気化器12から排出される燃焼ガスの温度は略気化温度と一致するため減圧気化ライン16の圧力が612Paとすると、燃焼ガス温度は略0℃となる。したがって、燃焼ガスの気化器12への流入温度を300℃とすると、燃焼ガスの流入温度と気化器12からの水蒸気の流出温度の差は300℃となり、大気圧下での温度差200℃(燃焼ガス温度300℃−大気圧下での気化温度100℃)より大きくすることができる。したがって燃焼ガス温度が同じでも減圧気化ライン16を低圧にすることで気化を一層促進することができる。またこの温度差は言い換えると、燃焼ガスの燃焼エネルギの回収率を表しており、温度差が大きいほどエネルギ回収率がよいことを意味し、燃料電池システムの熱効率が向上できることを示している。
【0032】
制御装置17は、燃料電池スタック7の運転負荷に応じて制御バルブ14と圧力制御装置15を制御する。具体的には燃料電池スタック7の運転負荷が下がる場合には、スタック7に供給される気化燃料量と水蒸気量を減少させるように制御する必要がある。この方法として減圧気化ライン16内の圧力を一時的に高めるように圧力制御装置15を制御する。減圧気化ライン16内の圧力を高めることにより、前述のしたように気化温度が高まり、気化が抑制されることになり、改質器1へ供給される気化燃料や水蒸気量が減少させることができる。一方、燃料電池スタック7の負荷が増加するときには減圧気化ライン16内の圧力を低圧にすればよいことはいうまでもない。また圧力制御とすることで流量制御より迅速に応答することが可能となり、燃料電池スタック7の運転負荷応答性を向上することができる。
【0033】
このように本発明では、改質用燃料と水を気化する気化器の下流の流路内の圧力を低下する圧力制御装置を備える一方、気化器に燃料電池スタックから排出されるガスを燃焼した燃焼ガスを導入することで、気化温度を低下させて効率よく気化することができるとともに、高温の燃焼ガスと熱交換することにより気化した燃料等が凝縮しにくく、安定的に気化燃料等を改質器に供給できる効果がある。更に圧力制御装置15は、燃料電池スタック7の負荷に応じて流路内の圧力を変化させることで、燃料電池スタック7の負荷の変動に対する応答性を向上することができる。
【0034】
図2に示すフローチャートは、制御装置17が実施する制御内容を説明するためのものである。
【0035】
まずステップ1で燃料電池スタック7の出力を検出し、続くステップ2で燃料電池スタック7の運転負荷の変動を判定する。燃料電池スタック7の出力は、例えばスタック7の出力を検出する電圧計を設置し、この電圧計の出力を制御装置17に入力することで得られる。
【0036】
燃料電池スタック7の運転状態に変化がないときにはステップ3に進み、燃料電池スタック7に供給される改質ガスと空気の流量を維持する。運転負荷が減少状態にあるときにはステップ4に進み、上昇状態にあるときにはステップ5に進む。
【0037】
燃料電池スタック7の運転負荷が減少する時にはステップ4に進み、圧力制御装置15の運転を低負荷状態または停止する。つまり圧力制御装置を例えば、停止することで減圧気化ライン16の圧力は大気圧となり、気化する燃料及び水の量を低下させる。
【0038】
続くステップ6で燃料制御バルブ14の開度を絞りまたは閉じる。ステップ7では、蒸気供給ライン4の流量に応じて第1空気供給ライン2の空気流量を減少させる。更にステップ8で、第2空気供給ライン6の空気流量を改質ガス供給ライン5の流量に応じて減少させる。
【0039】
一方、燃料電池スタック7の運転負荷が増加する時にはステップ5に進み、圧力制御装置15の運転を高負荷状態とし、減圧気化ライン16内の圧力を低圧化する。続くステップ9で燃料制御バルブ14の開度を大きくする。ステップ10では、蒸気供給ライン3の流量に応じて第1空気供給ライン2の空気流量を増加させる。更にステップ11で、第2空気供給ライン6の空気流量を改質ガス供給ライン5の流量に応じて増加させる。
【0040】
図3に示す第2の実施形態は、第1実施形態に対して圧力制御装置15の代わりに排気作動ポンプ(ターボチャージャ、膨張タービン等)18を設置した構成である。つまり、排気作動ポンプ18の一方のタービンが燃焼ガスによって駆動されることで、他方のタービンが駆動し、減圧気化ライン16内を低圧にする構成である。このような構成とすることで、減圧気化ライン16を低圧にするための外部エネルギ源を必要とせず、システムの効率を向上できる。なお、排気作動ポンプ18のタービンが燃焼ガスによって駆動されているとは、排改質ガスと排酸素を燃焼器10で燃焼することで、ガス中の水分が気化することによる体積膨張、および粗反応によるモル数の増加によってタービンが駆動されることである。
【0041】
図4に示す第3の実施形態は、第1実施形態に対して減圧気化ライン16の途中に加熱手段19を設置した構成であって、減圧気化ライン16中の気体を燃焼ガスの熱によって加熱する構成である。このような構成とすることで、減圧ライン中の気化した炭化水素や水蒸気を昇温することで、圧力制御装置15を経て蒸気供給ライン3で加圧されても蒸気が凝縮せず、減圧気化ライン16と蒸気供給ライン3との差圧を大きくできるという効果がある。
【0042】
図5に示す第4の実施形態は、第1実施形態に対して、燃焼ガスライン11の気化器12下流に、気化器12での熱交換で燃焼ガスが低温となり、凝縮して生じた水分を貯留するドレインタンク20を設置した構成である。凝縮によって生じた水分を燃料電池システムの改質用や燃料電池の高分子電解質膜の水分補給用として用いることで、システムの水収支を改善することができる。
【0043】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の燃料電池システムの構成を説明するための図である。
【図2】制御装置が実施する制御内容を説明するためのフローチャートである。
【図3】本発明の第2の実施形態の構成を説明するための図である。
【図4】本発明の第3の実施形態の構成を説明するための図である。
【図5】本発明の第4の実施形態の構成を説明するための図である。
【符号の説明】
1 改質器
4 一酸化炭素除去器
7 燃料電池スタック
10 燃焼器
12 気化器
15 圧力制御装置
17 制御装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel cell system, and more particularly to a fuel cell system that improves system efficiency.
[0002]
[Prior art]
A fuel cell system is an energy system that converts chemical energy into electrical energy using a chemical reaction that generates water from hydrogen and oxygen. Although pure hydrogen is ideal as a fuel, from the viewpoint of infrastructure development, a partial oxidation reaction of hydrocarbons, a steam reforming reaction of hydrocarbons and water, or a combination of these two reactions (so-called autothermal reaction) It is realistic to generate hydrogen using this as a fuel.
[0003]
Hydrocarbons can be selected from gaseous states such as methane, ethane, and propane, and liquid states such as gasoline and methanol. However, it has a higher energy density than gaseous ones and assumes a portable fuel cell system. In this case, a liquefied hydrocarbon fuel is suitable.
[0004]
In order to generate a reforming reaction that produces a hydrogen-rich reformed gas using liquefied hydrocarbons as the fuel, it is necessary to vaporize the liquid hydrocarbons once, It is necessary to vaporize water when doing it. However, supply of latent heat of vaporization to a liquid such as liquefied hydrocarbon to form a gas is a factor that reduces the efficiency of the system in terms of energy efficiency. In order to suppress this decrease in efficiency, various techniques for vaporizing a liquid using waste heat and waste energy from a fuel cell system have been studied.
[0005]
In JP-A-8-250142, when water vapor used for reforming is generated, the water is heated in advance by the waste heat of the fuel cell and then heated by the electric heater, thereby reducing the load on the electric heater and improving the efficiency. An improved configuration is disclosed. In this configuration, the electric heater is controlled by the water vapor pressure so that the water vapor amount required by the reformer is obtained.
[0006]
In Japanese Patent Laid-Open No. 7-73893, air is heated using heat discharged from a fuel cell, and water is sprayed into the heated air to obtain the latent heat of vaporization of water. Furthermore, the water is vaporized to expand the volume, and the energy at this time drives the expansion turbine to recover the energy and improve the efficiency.
[0007]
In Japanese Patent Laid-Open No. 5-275101, water is vaporized by exchanging heat with the waste heat of the fuel cell, and the recovery of the waste heat of the fuel cell can be promoted by reducing the vaporization line of the heat exchanger. It is disclosed.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 8-250142, water cannot be vaporized only by the waste heat of the fuel cell, and it is an essential requirement to install an electric heater as a configuration. As a result, the electric heater reduces the efficiency of the fuel cell system.
[0009]
In the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-73893, the amount of water to be vaporized is very small and cannot provide the amount of water vapor necessary for reforming. This is because the energy of the air heated by the waste heat of the fuel cell is expressed by the specific heat of the air × temperature difference, but the latent heat of vaporization of water is much larger than this energy. In addition, the expansion turbine is driven using volume expansion to recover energy, but if the outlet pressure of the expansion turbine is atmospheric pressure, the inlet pressure needs to be in a pressurized state. If the pressure rises, the water will condense, so (1) heat the air, (2) spray water into the air (water vapor is generated, gas temperature decreases, gas volume increases), (3) A configuration that satisfies the three conditions of driving the expansion turbine is not established.
[0010]
In the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-275101, the heat supply source of the heat exchanger is fuel cell cooling water, and the temperature of the generated water vapor does not exceed the cooling water temperature. For example, when an ethylene glycol-based refrigerant is used as the cooling water, the upper limit is about 150 ° C. Further, when a compressor is used as the decompression device, water vapor may be condensed at the outlet of the compressor.
[0011]
In view of the above problems, the present invention provides a fuel cell system that stably supplies water vapor without reducing the efficiency of the system.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
A first invention includes a reformer that generates hydrogen-rich reformed gas, a fuel cell stack that generates electric power using the reformed gas and an oxidant, and a combustor that burns gas discharged from the fuel cell stack. A vaporizer that vaporizes the reforming fuel and water using the heat of the combustion gas from the combustor, a flow path for supplying the vaporized reforming fuel and water vapor to the reformer, and in the middle of the flow path And a pressure control device that is installed and changes the pressure in the flow path downstream of the carburetor according to the load fluctuation of the fuel cell stack.
[0013]
In a second aspect based on the first aspect, the vaporizer is a heat exchange type evaporator.
[0014]
According to a third invention, in the first or second invention, the pressure control device is a decompression pump or a compressor.
[0015]
According to a fourth invention, in the first or second invention, the pressure control device is a pump that reduces the pressure of the flow path downstream of the carburetor using the energy of the combustion gas.
[0016]
According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, a heater is provided that supplies the reformed fuel vaporized by the vaporizer and the steam with a calorific value.
[0017]
According to a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions, a drain tank for storing the condensed water generated in the vaporizer is provided.
[0018]
A seventh invention includes a reformer that generates a hydrogen-rich reformed gas, a fuel cell stack that generates electric power using the reformed gas and an oxidant, and a combustor that burns gas discharged from the fuel cell stack. A fuel cell system comprising: a vaporizer that vaporizes the reforming fuel and water using heat of combustion gas from the combustor; and a flow path that supplies the vaporized reforming fuel and water vapor to the reformer. The pressure in the flow path downstream of the carburetor is changed according to the load fluctuation of the fuel cell stack using a pressure control device installed in the middle of the supply flow path.
[0019]
【The invention's effect】
In the first and seventh inventions, a fuel cell is provided with a pressure control device for changing the pressure of the reforming fuel vaporized by the vaporizer using the heat of the combustion gas and the flow path for supplying water vapor to the reformer. Since the pressure in the flow path is changed according to the load fluctuation of the stack, the pressure in the flow path is reduced when the fuel cell stack is heavily loaded, and the vaporization temperature of the reforming fuel and water is reduced. Reduced and efficiently promoted, and obtains heat necessary for vaporization by heat exchange with the heat of combustion gas, thereby suppressing vaporized fuel and water vapor from condensing, and stably vaporizing fuel and water vapor Can be supplied to the reformer, and the response of the fuel cell stack to fluctuations in load can be improved.
[0020]
In the second invention, since the vaporizer is a heat exchange type evaporator, the heat of the combustion gas can be efficiently consumed for vaporization of the reforming fuel and water.
[0021]
In the third invention, since the pressure control device is a decompression pump or a compressor, the pressure in the flow path downstream of the vaporizer can be changed efficiently.
[0022]
In a fourth aspect of the invention, the pressure control device is a pump that uses the energy of the combustion gas to reduce the pressure in the flow path downstream of the carburetor. Since the pressure can be changed, the efficiency of the system can be further improved.
[0023]
The fifth aspect of the present invention includes a heater that supplies the reformed fuel vaporized by the vaporizer and the heat amount of the combustion gas to the steam, so that condensation when the vaporized reformed fuel and the steam are pressurized is suppressed. be able to.
[0024]
In the sixth aspect of the present invention, since the drain tank for storing the condensed water generated in the vaporizer is provided, the water balance of the system is improved by using the condensed water in the drain tank for water replenishment of the polymer electrolyte membrane of the fuel cell. Can be improved.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an example of the configuration of the fuel cell system of the present invention.
[0026]
The
[0027]
Exhaust reformed gas and exhaust air discharged from the
[0028]
The pressure in the
[0029]
The vaporized fuel and water vapor are supplied from the
[0030]
In the fuel system of the present invention, the amount of air supplied from the
[0031]
By maintaining the reduced
[0032]
The
[0033]
As described above, in the present invention, the pressure control device for reducing the pressure in the flow path downstream of the vaporizer for vaporizing the reforming fuel and water is provided, and the gas discharged from the fuel cell stack is burned in the vaporizer. By introducing the combustion gas, it is possible to efficiently vaporize by lowering the vaporization temperature, and it is difficult to condense the vaporized fuel and the like by exchanging heat with the high-temperature combustion gas. There is an effect that can be supplied to the quality device. Furthermore, the
[0034]
The flowchart shown in FIG. 2 is for explaining the control contents executed by the
[0035]
First, in
[0036]
When there is no change in the operation state of the
[0037]
When the operating load of the
[0038]
In
[0039]
On the other hand, when the operation load of the
[0040]
The second embodiment shown in FIG. 3 has a configuration in which an exhaust operation pump (turbocharger, expansion turbine, etc.) 18 is installed instead of the
[0041]
The third embodiment shown in FIG. 4 has a configuration in which heating means 19 is installed in the middle of the reduced
[0042]
Compared to the first embodiment, the fourth embodiment shown in FIG. 5 has moisture generated by condensation of the combustion gas at a low temperature due to heat exchange in the
[0043]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of a fuel cell system of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining control contents executed by a control device;
FIG. 3 is a diagram for explaining a configuration of a second exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining a configuration of a third exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining a configuration of a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (7)
改質ガスと酸化剤とを用いて発電する燃料電池スタックと、
燃料電池スタックから排出されるガスを燃焼する燃焼器と、
燃焼器からの燃焼ガスの熱を用いて改質用燃料と水を気化する気化器と、
気化した改質用燃料と水蒸気を改質器に供給する流路と、
この流路途中に設置され、前記燃料電池スタックの負荷変動に応じて気化器下流の流路内の圧力を変化させる圧力制御装置とを備えたことを特徴とする燃料電池システム。A reformer that produces hydrogen-rich reformed gas;
A fuel cell stack for generating electricity using the reformed gas and the oxidant;
A combustor that burns gas discharged from the fuel cell stack;
A vaporizer that vaporizes the reforming fuel and water using the heat of the combustion gas from the combustor;
A flow path for supplying vaporized reforming fuel and water vapor to the reformer;
A fuel cell system comprising: a pressure control device that is installed in the middle of the flow path and changes the pressure in the flow path downstream of the carburetor according to a load variation of the fuel cell stack.
改質ガスと酸化剤とを用いて発電する燃料電池スタックと、
燃料電池スタックから排出されるガスを燃焼する燃焼器と、
燃焼器からの燃焼ガスの熱を用いて改質用燃料と水を気化する気化器と、
気化した改質用燃料と水蒸気を改質器に供給する流路とを備える燃料電池システムにおいて、
前記供給流路の途中に設置される圧力制御装置を用いて前記燃料電池スタックの負荷変動に応じて気化器下流の流路内の圧力を変化させることを特徴とする燃料電池システムの制御方法。A reformer that produces hydrogen-rich reformed gas;
A fuel cell stack for generating electricity using the reformed gas and the oxidant;
A combustor that burns gas discharged from the fuel cell stack;
A vaporizer that vaporizes the reforming fuel and water using the heat of the combustion gas from the combustor;
In a fuel cell system comprising a vaporized reforming fuel and a flow path for supplying steam to a reformer,
A control method for a fuel cell system, wherein a pressure in a flow path downstream of a carburetor is changed according to a load fluctuation of the fuel cell stack using a pressure control device installed in the middle of the supply flow path.
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