JP4467925B2 - 燃料電池発電システムの制御法とその制御法を実現する制御プログラムとその制御プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
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CH4 + H2O → CO + 3H2 (1)
(1)式に示したメタンの水蒸気改質反応等の炭化水素の水蒸気改質反応は吸熱反応であり、効率的に水素を生成させるためには、外部から改質器2に必要な反応熱を供給し、改質器2の温度を700〜750℃に維持することが必要である。このため、後述する改質器2の近傍に設置された800〜1000℃で発電を行うSOFCスタック3の排熱を、改質反応に必要な反応熱として改質器2に供給する。改質器2でつくられた水素リッチな改質ガス9は、SOFCスタック3の燃料極4に供給する。
1/2O2 + 2e− → O2− (2)
SOFCスタック3の空気極6で生成した酸素イオンは、安定化ジルコニア(YSZ)等のSOFCスタック3の固体酸化物電解質5の内部を移動し、SOFCスタック3の燃料極4に到達する。SOFCスタック3の燃料極4では、ニッケル−YSZサーメソト、ルテニウム−YSZサーメット等の金属系電極触媒の働きで、SOFCスタック3の空気極6からSOFCスタック3の固体酸化物電解質5の内部を移動してきた酸素イオンが、(3)式および(4)式に示す反応によりSOFCスタック3の燃料極4に供給された水素リッチな改質ガス9中の水素および一酸化炭素と反応し、水蒸気または二酸化炭素と電子が生成する。
H2 + O2− → H2O + 2e− (3)
CO + O2− → CO2 + 2e− (4)
SOFCスタック3の燃料極4で生成した電子は、外部回路を移動し、SOFCスタック3の空気極6に到達する。SOFCスタックの空気極6に到達した電子は、(2)式に示した反応により酸素と反応する。この電子が外部回路を移動する過程で、電気エネルギーをSOFCスタック3の発電出力として取り出すことができる。
H2 + 1/2O2 → H2O (5)
CO + 1/2O2 → CO2 (6)
SOFCスタック3の発電温度は、一般的に800〜1000℃であり、電池反応による発熱により発電温度が維持されている。SOFCスタック3の排熱は、前述したように改質器2での燃料である天然ガス1中の炭化水素の水蒸気改質反応の反応熱として利用する。
CO + H2O → CO2 + H2 (7)
水性シフト反応は発熱反応であり、発生した熱は脱硫器38に供給し、前述した吸熱反応である硫化水素と硫化亜鉛の生成反応の反応熱として利用する。
CO + 1/2O2 → CO2 (8)
CO選択酸化器21の酸化用空気30の供給量は、予め設定された流量制御弁19の開度(すなわち、COシフトコンバータ用SOFCスタック3の燃料極排出ガス17の供給量)と流量制御弁42の開度(すなわち、CO選択酸化器21の酸化用空気30の供給量)の関係に基づいて、流量制御弁42の開度を制御することによって、COシフトコンバータ用SOFCスタック3の燃料極排出ガス17の供給量に見合った値に設定する。
H2 → 2H+ + 2e− (9)
PEFCスタック23の燃料極26で生成した水素イオンは、ナフィオン等のスルフォン酸基を有するフッ素系高分子から構成されるPEFCスタック23の固体高分子電解質25の内部を移動し、PEFCスタック23の空気極24に到達する。一方、PEFCスタック23の燃料極26で生成した電子は、外部回路を移動し、PEFCスタック23の空気極24に到達する。この電子が外部回路を移動する過程で、電気エネルギーを直流電力として取り出すことができる。PEFCスタック23の空気極24では、白金系電極触媒の働きで、PEFCスタック23の燃料極26からPEFCスタック23の固体高分子電解質25の内部をPEFCスタック23の空気極24まで移動してきた水素イオン、PEFCスタック23の燃料極26から外部回路をPEFCスタック23の空気極24まで移動してきた電子及びPEFCスタック23の空気極24に供給されたPEFCスタック23の発電用空気32中の酸素が、(10)式に示す空気極反応により反応し、水が生成する。
2H+ + 1/2O2 + 2e− → H2O (10)
(9)式と(10)式をまとめると、PEFCスタック23の電池反応は、(11)式に示す水素の酸化反応として表すことができる。
H2 + 1/2O2 → H2O (11)
PEFCスタック23の発電用空気32は、PEFCスタック23の空気極24で酸素の一部を(10)式に示した空気極反応により消費した後に、PEFCスタック23の空気極排出ガス33として排出する。一方、一酸化炭素濃度をppmオーダーまで低減させ水蒸気を除去したSOFCスタック3の燃料極排出ガス31は、PEFCスタック23の燃料極26で水素の約80%を(9)式に示した燃料極反応により消費した後に、PEFCスタック23の燃料極排出ガス34として排出する。PEFCスタック23の燃料極排出ガス34は、燃焼器7に供給する。
燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスを生成する改質器と、前記水素リッチな改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学的に反応させることにより発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記発電に伴って生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記改質器に供給する固体酸化物形燃料電池セルスタックである第一の燃料電池セルスタックと、前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させることによって二酸化炭素と水素に変換するCOシフトコンバータと、前記COシフトコンバータの排出ガス中の水素を燃料として発電を行う第二の燃料電池セルスタックを有する燃料電池発電システムの制御法において、固体酸化物形燃料電池セルスタックの燃料極排出ガスのガス組成が、燃料の供給量と固体酸化物形燃料電池セルスタックの発電電流に対して一意に定まることに基づいて、前記燃料の供給量と前記第一の燃料電池セルスタックの発電電流から、前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の水蒸気の前記燃料中の炭素に対する比率が予め設定した値となるような前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を計算によって求め、発電条件が変化しても前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量が前記計算によって求められた供給量になるように、前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を制御することを特徴とする燃料電池発電システムの制御法を構成する。
燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスを生成する改質器と、前記水素リッチな改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学的に反応させることにより発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記発電に伴って生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記改質器に供給する固体酸化物形燃料電池セルスタックである第一の燃料電池セルスタックと、前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させることによって二酸化炭素と水素に変換するCOシフトコンバータと、前記COシフトコンバータの排出ガス中の一酸化炭素を酸素と反応させ二酸化炭素に変換するCO選択酸化器と、前記CO選択酸化器の排出ガス中の水素を酸素と電気化学的に反応させることによって発電を行う第二の燃料電池セルスタックを有する燃料電池発電システムの制御法において、固体酸化物形燃料電池セルスタックの燃料極排出ガスのガス組成が、燃料の供給量と固体酸化物形燃料電池セルスタックの発電電流に対して一意に定まることに基づいて、前記燃料の供給量と前記第一の燃料電池セルスタックの発電電流から、前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の水蒸気の前記燃料中の炭素に対する比率が予め設定した値となるような前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を計算によって求め、発電条件が変化しても前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量が前記計算によって求められた供給量になるように、前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を制御することを特徴とする燃料電池発電システムの制御法を構成する。
燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスを生成する改質器と、前記水素リッチな改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学的に反応させることにより発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記発電に伴って生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記改質器に供給する固体酸化物形燃料電池セルスタックである第一の燃料電池セルスタックと、前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させることによって二酸化炭素と水素に変換するCOシフトコンバータと、前記COシフトコンバータの排出ガス中の水素を選択的に分離する水素分離器と、前記水素分離器で分離した前記水素を酸素と電気化学的に反応させることによって発電を行う第二の燃料電池セルスタックを有する燃料電池発電システムの制御法において、固体酸化物形燃料電池セルスタックの燃料極排出ガスのガス組成が、燃料の供給量と固体酸化物形燃料電池セルスタックの発電電流に対して一意に定まることに基づいて、前記燃料の供給量と前記第一の燃料電池セルスタックの発電電流から、前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の水蒸気の前記燃料中の炭素に対する比率が予め設定した値となるような前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を計算によって求め、発電条件が変化しても前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量が前記計算によって求められた供給量になるように、前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を制御することを特徴とする燃料電池発電システムの制御法を構成する。
燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスを生成する改質器と、前記水素リッチな改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学的に反応させることにより発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記発電に伴って生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記改質器に供給する固体酸化物形燃料電池セルスタックである第一の燃料電池セルスタックと、前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させることによって二酸化炭素と水素に変換するCOシフトコンバータと、前記COシフトコンバータの排出ガス中の水素の電気化学的な酸化反応によって発電を行う第二の燃料電池セルスタックを有する燃料電池発電システムの制御法において、固体酸化物形燃料電池セルスタックの燃料極排出ガスのガス組成が、燃料の供給量と固体酸化物形燃料電池セルスタックの発電電流に対して一意に定まることに基づいて、前記燃料の供給量と前記第一の燃料電池セルスタックの発電電流から、前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の水蒸気の前記燃料中の炭素に対する比率が予め設定した値となるような前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を計算によって求め、発電条件が変化しても前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量が前記計算によって求められた供給量になるように、前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を制御することを特徴とする燃料電池発電システムの制御法を構成する。
燃料極における燃料の水蒸気改質反応によって水素と一酸化炭素とを生成させるとともに、前記水素、もしくは前記水素及び前記一酸化炭素を酸素と電気化学的に反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した熱を前記水蒸気改質反応に必要な反応熱として消費し、また、前記発電に伴って生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記燃料極に供給する固体酸化物形燃料電池セルスタックである第一の燃料電池セルスタックと、前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させることによって二酸化炭素と水素に変換するCOシフトコンバータと、前記COシフトコンバータの排出ガス中の水素を燃料として発電を行う第二の燃料電池セルスタックを有する燃料電池発電システムの制御法において、固体酸化物形燃料電池セルスタックの燃料極排出ガスのガス組成が、燃料の供給量と固体酸化物形燃料電池セルスタックの発電電流に対して一意に定まることに基づいて、前記燃料の供給量と前記第一の燃料電池セルスタックの発電電流から、前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の水蒸気の前記燃料中の炭素に対する比率が予め設定した値となるような前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を計算によって求め、発電条件が変化しても前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量が前記計算によって求められた供給量になるように、前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を制御することを特徴とする燃料電池発電システムの制御法を構成する。
燃料極における燃料の水蒸気改質反応によって水素と一酸化炭素とを生成させるとともに、前記水素、もしくは前記水素及び前記一酸化炭素を酸素と電気化学的に反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した熱を前記水蒸気改質反応に必要な反応熱として消費し、また、前記発電に伴って生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記燃料極に供給する固体酸化物形燃料電池セルスタックである第一の燃料電池セルスタックと、前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させることによって二酸化炭素と水素に変換するCOシフトコンバータと、前記COシフトコンバータの排出ガス中の一酸化炭素を酸素と反応させて二酸化炭素に変換するCO選択酸化器と、前記CO選択酸化器の排出ガス中の水素を酸素と電気化学的に反応させることによって発電を行う第二の燃料電池セルスタックを有する燃料電池発電システムの制御法において、固体酸化物形燃料電池セルスタックの燃料極排出ガスのガス組成が、燃料の供給量と固体酸化物形燃料電池セルスタックの発電電流に対して一意に定まることに基づいて、前記燃料の供給量と前記第一の燃料電池セルスタックの発電電流から、前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の水蒸気の前記燃料中の炭素に対する比率が予め設定した値となるような前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を計算によって求め、発電条件が変化しても前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量が前記計算によって求められた供給量になるように、前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を制御することを特徴とする燃料電池発電システムの制御法を構成する。
燃料極における燃料の水蒸気改質反応によって水素と一酸化炭素とを生成させるとともに、前記水素、もしくは前記水素及び前記一酸化炭素を酸素と電気化学的に反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した熱を前記水蒸気改質反応に必要な反応熱として消費し、また、前記発電に伴って生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記燃料極に供給する固体酸化物形燃料電池セルスタックである第一の燃料電池セルスタックと、前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させることによって二酸化炭素と水素に変換するCOシフトコンバータと、前記COシフトコンバータの排出ガス中の水素を選択的に分離する水素分離器と、前記水素分離器で分離した前記水素を酸素と電気化学的に反応させることによって発電を行う第二の燃料電池セルスタックを有する燃料電池発電システムの制御法において、
固体酸化物形燃料電池セルスタックの燃料極排出ガスのガス組成が、燃料の供給量と固体酸化物形燃料電池セルスタックの発電電流に対して一意に定まることに基づいて、前記燃料の供給量と前記第一の燃料電池セルスタックの発電電流から、前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の水蒸気の前記燃料中の炭素に対する比率が予め設定した値となるような前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を計算によって求め、発電条件が変化しても前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量が前記計算によって求められた供給量になるように、前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を制御することを特徴とする燃料電池発電システムの制御法を構成する。
燃料極における燃料の水蒸気改質反応によって水素と一酸化炭素とを生成させるとともに、前記水素、もしくは前記水素及び前記一酸化炭素を酸素と電気化学的に反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した熱を前記水蒸気改質反応に必要な反応熱として消費し、また、前記発電に伴って生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記燃料極に供給する固体酸化物形燃料電池セルスタックである第一の燃料電池セルスタックと、前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させることによって二酸化炭素と水素と変換するCOシフトコンバータと、前記COシフトコンバータの排出ガス中の水素を酸素と電気化学的に反応させることによって発電を行う第二の燃料電池セルスタックを有する燃料電池発電システムの制御法において、
固体酸化物形燃料電池セルスタックの燃料極排出ガスのガス組成が、燃料の供給量と固体酸化物形燃料電池セルスタックの発電電流に対して一意に定まることに基づいて、前記燃料の供給量と前記第一の燃料電池セルスタックの発電電流から、前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の水蒸気の前記燃料中の炭素に対する比率が予め設定した値となるような前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を計算によって求め、発電条件が変化しても前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量が前記計算によって求められた供給量になるように、前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を制御することを特徴とする燃料電池発電システムの制御法を構成する。
請求項1、2、3、4、5、6、7または8に記載の燃料電池発電システムの制御法をコンピュータに実行させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御法を実現する制御プログラムを構成する。
請求項9に記載の燃料電池発電システムの制御法を実現する制御プログラムを記録したことを特徴とする燃料電池発電システムの制御法を実現する制御プログラムを記録した記録媒体記録媒体を構成する。
Claims (10)
- 燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスを生成する改質器と、前記水素リッチな改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学的に反応させることにより発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記発電に伴って生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記改質器に供給する固体酸化物形燃料電池セルスタックである第一の燃料電池セルスタックと、前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させることによって二酸化炭素と水素に変換するCOシフトコンバータと、前記COシフトコンバータの排出ガス中の水素を燃料として発電を行う第二の燃料電池セルスタックを有する燃料電池発電システムの制御法において、
固体酸化物形燃料電池セルスタックの燃料極排出ガスのガス組成が、燃料の供給量と固体酸化物形燃料電池セルスタックの発電電流に対して一意に定まることに基づいて、前記燃料の供給量と前記第一の燃料電池セルスタックの発電電流から、前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の水蒸気の前記燃料中の炭素に対する比率が予め設定した値となるような前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を計算によって求め、発電条件が変化しても前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量が前記計算によって求められた供給量になるように、前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を制御することを特徴とする燃料電池発電システムの制御法。 - 燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスを生成する改質器と、前記水素リッチな改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学的に反応させることにより発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記発電に伴って生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記改質器に供給する固体酸化物形燃料電池セルスタックである第一の燃料電池セルスタックと、前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させることによって二酸化炭素と水素に変換するCOシフトコンバータと、前記COシフトコンバータの排出ガス中の一酸化炭素を酸素と反応させ二酸化炭素に変換するCO選択酸化器と、前記CO選択酸化器の排出ガス中の水素を酸素と電気化学的に反応させることによって発電を行う第二の燃料電池セルスタックを有する燃料電池発電システムの制御法において、
固体酸化物形燃料電池セルスタックの燃料極排出ガスのガス組成が、燃料の供給量と固体酸化物形燃料電池セルスタックの発電電流に対して一意に定まることに基づいて、前記燃料の供給量と前記第一の燃料電池セルスタックの発電電流から、前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の水蒸気の前記燃料中の炭素に対する比率が予め設定した値となるような前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を計算によって求め、発電条件が変化しても前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量が前記計算によって求められた供給量になるように、前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を制御することを特徴とする燃料電池発電システムの制御法。 - 燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスを生成する改質器と、前記水素リッチな改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学的に反応させることにより発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記発電に伴って生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記改質器に供給する固体酸化物形燃料電池セルスタックである第一の燃料電池セルスタックと、前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させることによって二酸化炭素と水素に変換するCOシフトコンバータと、前記COシフトコンバータの排出ガス中の水素を選択的に分離する水素分離器と、前記水素分離器で分離した前記水素を酸素と電気化学的に反応させることによって発電を行う第二の燃料電池セルスタックを有する燃料電池発電システムの制御法において、
固体酸化物形燃料電池セルスタックの燃料極排出ガスのガス組成が、燃料の供給量と固体酸化物形燃料電池セルスタックの発電電流に対して一意に定まることに基づいて、前記燃料の供給量と前記第一の燃料電池セルスタックの発電電流から、前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の水蒸気の前記燃料中の炭素に対する比率が予め設定した値となるような前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を計算によって求め、発電条件が変化しても前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量が前記計算によって求められた供給量になるように、前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を制御することを特徴とする燃料電池発電システムの制御法。 - 燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスを生成する改質器と、前記水素リッチな改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学的に反応させることにより発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記発電に伴って生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記改質器に供給する固体酸化物形燃料電池セルスタックである第一の燃料電池セルスタックと、前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させることによって二酸化炭素と水素に変換するCOシフトコンバータと、前記COシフトコンバータの排出ガス中の水素の電気化学的な酸化反応によって発電を行う第二の燃料電池セルスタックを有する燃料電池発電システムの制御法において、
固体酸化物形燃料電池セルスタックの燃料極排出ガスのガス組成が、燃料の供給量と固体酸化物形燃料電池セルスタックの発電電流に対して一意に定まることに基づいて、前記燃料の供給量と前記第一の燃料電池セルスタックの発電電流から、前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の水蒸気の前記燃料中の炭素に対する比率が予め設定した値となるような前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を計算によって求め、発電条件が変化しても前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量が前記計算によって求められた供給量になるように、前記改質器に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を制御することを特徴とする燃料電池発電システムの制御法。 - 燃料極における燃料の水蒸気改質反応によって水素と一酸化炭素とを生成させるとともに、前記水素、もしくは前記水素及び前記一酸化炭素を酸素と電気化学的に反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した熱を前記水蒸気改質反応に必要な反応熱として消費し、また、前記発電に伴って生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記燃料極に供給する固体酸化物形燃料電池セルスタックである第一の燃料電池セルスタックと、前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させることによって二酸化炭素と水素に変換するCOシフトコンバータと、前記COシフトコンバータの排出ガス中の水素を燃料として発電を行う第二の燃料電池セルスタックを有する燃料電池発電システムの制御法において、
固体酸化物形燃料電池セルスタックの燃料極排出ガスのガス組成が、燃料の供給量と固体酸化物形燃料電池セルスタックの発電電流に対して一意に定まることに基づいて、前記燃料の供給量と前記第一の燃料電池セルスタックの発電電流から、前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の水蒸気の前記燃料中の炭素に対する比率が予め設定した値となるような前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を計算によって求め、発電条件が変化しても前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量が前記計算によって求められた供給量になるように、前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を制御することを特徴とする燃料電池発電システムの制御法。 - 燃料極における燃料の水蒸気改質反応によって水素と一酸化炭素とを生成させるとともに、前記水素、もしくは前記水素及び前記一酸化炭素を酸素と電気化学的に反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した熱を前記水蒸気改質反応に必要な反応熱として消費し、また、前記発電に伴って生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記燃料極に供給する固体酸化物形燃料電池セルスタックである第一の燃料電池セルスタックと、前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させることによって二酸化炭素と水素に変換するCOシフトコンバータと、前記COシフトコンバータの排出ガス中の一酸化炭素を酸素と反応させて二酸化炭素に変換するCO選択酸化器と、前記CO選択酸化器の排出ガス中の水素を酸素と電気化学的に反応させることによって発電を行う第二の燃料電池セルスタックを有する燃料電池発電システムの制御法において、
固体酸化物形燃料電池セルスタックの燃料極排出ガスのガス組成が、燃料の供給量と固体酸化物形燃料電池セルスタックの発電電流に対して一意に定まることに基づいて、前記燃料の供給量と前記第一の燃料電池セルスタックの発電電流から、前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の水蒸気の前記燃料中の炭素に対する比率が予め設定した値となるような前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を計算によって求め、発電条件が変化しても前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量が前記計算によって求められた供給量になるように、前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を制御することを特徴とする燃料電池発電システムの制御法。 - 燃料極における燃料の水蒸気改質反応によって水素と一酸化炭素とを生成させるとともに、前記水素、もしくは前記水素及び前記一酸化炭素を酸素と電気化学的に反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した熱を前記水蒸気改質反応に必要な反応熱として消費し、また、前記発電に伴って生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記燃料極に供給する固体酸化物形燃料電池セルスタックである第一の燃料電池セルスタックと、前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させることによって二酸化炭素と水素に変換するCOシフトコンバータと、前記COシフトコンバータの排出ガス中の水素を選択的に分離する水素分離器と、前記水素分離器で分離した前記水素を酸素と電気化学的に反応させることによって発電を行う第二の燃料電池セルスタックを有する燃料電池発電システムの制御法において、
固体酸化物形燃料電池セルスタックの燃料極排出ガスのガス組成が、燃料の供給量と固体酸化物形燃料電池セルスタックの発電電流に対して一意に定まることに基づいて、前記燃料の供給量と前記第一の燃料電池セルスタックの発電電流から、前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の水蒸気の前記燃料中の炭素に対する比率が予め設定した値となるような前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を計算によって求め、発電条件が変化しても前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量が前記計算によって求められた供給量になるように、前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を制御することを特徴とする燃料電池発電システムの制御法。 - 燃料極における燃料の水蒸気改質反応によって水素と一酸化炭素とを生成させるとともに、前記水素、もしくは前記水素及び前記一酸化炭素を酸素と電気化学的に反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した熱を前記水蒸気改質反応に必要な反応熱として消費し、また、前記発電に伴って生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記燃料極に供給する固体酸化物形燃料電池セルスタックである第一の燃料電池セルスタックと、前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させることによって二酸化炭素と水素と変換するCOシフトコンバータと、前記COシフトコンバータの排出ガス中の水素を酸素と電気化学的に反応させることによって発電を行う第二の燃料電池セルスタックを有する燃料電池発電システムの制御法において、
固体酸化物形燃料電池セルスタックの燃料極排出ガスのガス組成が、燃料の供給量と固体酸化物形燃料電池セルスタックの発電電流に対して一意に定まることに基づいて、前記燃料の供給量と前記第一の燃料電池セルスタックの発電電流から、前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガス中の水蒸気の前記燃料中の炭素に対する比率が予め設定した値となるような前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を計算によって求め、発電条件が変化しても前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量が前記計算によって求められた供給量になるように、前記燃料極に供給する前記第一の燃料電池セルスタックの前記燃料極排出ガスの供給量を制御することを特徴とする燃料電池発電システムの制御法。 - 請求項1、2、3、4、5、6、7または8に記載の燃料電池発電システムの制御法をコンピュータに実行させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御法を実現する制御プログラム。
- 請求項9に記載の燃料電池発電システムの制御法を実現する制御プログラムを記録したことを特徴とする燃料電池発電システムの制御法を実現する制御プログラムを記録した記録媒体記録媒体。
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