JP4675780B2 - 水素生成装置、水素生成装置の運転方法、燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法 - Google Patents
水素生成装置、水素生成装置の運転方法、燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法 Download PDFInfo
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Description
図1は、本発明の実施の形態1による燃料電池システムの一構成例を示すブロック図である。
図1を用いて燃料電池システム300のハードウェア構成をより詳しく説明する。
次に、図1を用いて燃料電池システム300の制御系統の構成を説明する。
燃料電池システム300の水蒸気供給が適切になされた場合(正常時)、改質器100および変成器103並びに選択酸化器105の温度検知部115、116、117により得られる検知温度プロファイルのそれぞれは、図2のKSプロファイル、HSGプロファイルおよびJSGプロファイルのように改質および変成並びにCO選択酸化の各触媒体101、104、106の反応温度帯の設定値まで起動開始時から早期に立ち上がる特性を示すことになる。この場合、制御装置205は、改質および変成並びにCO選択酸化の各触媒体101、104、106の温度を所定の安定温度に到達させて、原料供給手段107、電磁弁110、206、切り替え弁204および第一、第二の水分供給系108、109等を適切に制御して発電用改質ガスを燃料電池203の燃料極を循環させる一方、酸化剤ガス供給手段200から酸化剤ガスを燃料電池203の空気極を循環させて発電動作を開始させる。
図3は、本発明の実施の形態2による燃料電池システムの一構成例を示すブロック図である。
図7は、本発明の実施の形態3による燃料電池システムの一構成例を示すブロック図である。本実施の形態においては、変成器103または選択酸化器105の内部の過剰水を除去するための第1の変形例を説明する。
(実施の形態4)
図8は、本発明の実施の形態4による燃料電池システムの一構成例を示すブロック図である。本実施の形態においては、変成器103または選択酸化器105の内部の過剰水を除去するための第2の変形例を説明する。
図9は、本発明の実施の形態5による燃料電池システムの一構成例を示すブロック図である。本実施の形態においては、変成器103または選択酸化器105の内部の過剰水を除去するための第3の変形例を説明する。
101 改質触媒体
102 改質加熱器
103 変成器
104 変成触媒体
105 選択酸化器
106 CO選択酸化触媒体
107 原料供給手段
108 第一の水供給装置
109 第二の水供給装置
110、206 電磁弁
111 燃焼ファン
113 変成ヒータ
114 選択酸化ヒータ
115 改質器温度検知部
116 変成器温度検知部
117 選択酸化器温度検知部
118 水素生成器
120 水素生成装置
200 酸化剤ガス供給手段
201 空気供給装置
202 酸化側加湿器
203 燃料電池
204 切り替え弁
300 燃料電池システム
301 第一の燃料ガス通路
302 第二の燃料ガス通路
303 第一の改質ガス通路
304 第二の改質ガス通路
305 第三の改質ガス通路
306 第一の分岐通路
307 第二の分岐通路
308 第一の水通路
309 第二の水通路
310 第三の水通路
311 第一の空気通路
312 第二の空気通路
400、401 排出弁
402、403 排出通路
500、501 空気供給ポンプ
502、503 乾燥用空気供給通路
600、601 燃焼排ガス供給弁
602、603 燃焼排ガス供給路
Claims (11)
- 原料と水蒸気から改質ガスを生成する改質器と、前記改質器から供給された改質ガスをシフト反応させる変成器と、前記シフト反応後の改質ガス中の一酸化炭素ガス濃度を所定濃度以下に低下させる選択酸化器と、を含む水素生成器と、前記変成器および前記選択酸化器のうちの何れか一方の温度を検知する温度検知部と、制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記温度検知部により検知された検知温度の昇温速度が、所定の閾値未満である場合には、前記水素生成器の内部の水量または水蒸気量を減少するように制御する水素生成装置。 - 前記水素生成器に水または水蒸気を供給する水供給装置を備え、前記制御装置は、前記温度検知部により検知された検知温度の昇温速度が、所定の閾値未満である場合には、前記水素生成器の内部への水または水蒸気の供給量を減らすように前記水供給装置を制御する請求項1記載の水素生成装置。
- 前記変成器に水を排出する水排出装置を備え、前記制御装置は、前記温度検知部により検知された変成器検知温度の昇温速度が、所定の閾値未満である場合には、前記変成器の内部の水を外部に排出するように前記水排出装置を制御する請求項1記載の水素生成装置。
- 前記選択酸化器に水を排出する水排出装置を備え、前記制御装置は、前記温度検知部により検知された選択酸化器検知温度の昇温速度が、所定の閾値未満である場合には、前記制御装置は、前記選択酸化器の内部の水を外部に排出するように前記水排出装置を制御する請求項1記載の水素生成装置。
- 前記変成器に空気を供給するための空気供給装置を備え、前記制御装置は、前記温度検知部により検知された変成器検知温度の昇温速度が、所定の閾値未満である場合には、前記変成器の内部に空気を導入するように前記空気供給装置を制御する請求項1記載の水素生成装置。
- 前記選択酸化器に空気を供給するための空気供給装置を備え、前記制御装置は、前記温度検知部により検知された選択酸化器検知温度の昇温速度が、所定の閾値未満である場合には、前記選択酸化器の内部に空気を導入するように前記空気供給装置を制御する請求項1記載の水素生成装置。
- 前記変成器を加熱する加熱装置を備え、前記制御装置は、前記温度検知部により検知された変成器検知温度の昇温速度が、所定の閾値未満である場合には、前記変成器の内部を加熱するように前記加熱装置を制御する請求項1記載の水素生成装置。
- 前記選択酸化器を加熱する加熱装置を備え、前記制御装置は、前記温度検知部により検知された選択酸化器検知温度の昇温速度が、所定の閾値未満である場合には、前記選択酸化器の内部を加熱するように前記加熱装置を制御する請求項1記載の水素生成装置。
- 請求項1乃至8の何れかに記載の水素生成装置と、前記水素生成装置から供給される改質ガスおよび酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と、を備えた燃料電池システム。
- 原料と水蒸気から改質ガスを生成する改質器と、前記改質器から供給された改質ガスをシフト反応させる変成器と、前記シフト反応後の改質ガス中の一酸化炭素ガス濃度を低下させる選択酸化器と、を含む水素生成器と、前記変成器および前記選択酸化器のうちの何れか一方の温度を検知する温度検知部と、を備えた水素生成装置の運転方法であって、
前記温度検知部により検知された検知温度の昇温速度が、所定の閾値未満である場合には、前記水素生成器の内部の水量または水蒸気量を減少する水素生成装置の運転方法。 - 原料と水蒸気から改質ガスを生成する改質器と、前記改質器から供給された改質ガスをシフト反応させる変成器と、前記シフト反応後の改質ガス中の一酸化炭素ガス濃度を所定濃度以下に低下させる選択酸化器と、を含む水素生成器と、前記水素生成器から供給される改質ガスおよび酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と、前記変成器および前記選択酸化器のうちの何れか一方の温度を検知する温度検知部と、を備えた燃料電池システムの運転方法であって、
前記温度検知部により検知された検知温度の昇温速度が、所定の閾値未満である場合には、前記水素生成器の内部の水量または水蒸気量を減少する燃料電池システムの運転方法。
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