JP4982038B2 - 燃料電池が必要とする水素を過不足なく、迅速に供給する燃料電池システムおよび燃料電池システム制御方法 - Google Patents
燃料電池が必要とする水素を過不足なく、迅速に供給する燃料電池システムおよび燃料電池システム制御方法 Download PDFInfo
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- 水素を生成する改質器と、
前記改質器により生成された水素を貯蔵する水素貯蔵バッファと、
水素により発電する燃料電池と、
前記燃料電池に提供する水素の圧力を目的圧力以下に保ちつつ、前記水素貯蔵バッファに蓄積された水素を前記燃料電池に提供するレギュレータと、
前記改質器により生成された水素を前記水素貯蔵バッファへ加圧蓄積する水素ポンプと、
前記改質器が生成した水素を、前記水素貯蔵バッファ、前記水素ポンプおよび前記レギュレータを経由させずに前記燃料電池へ供給するバイパス配管と、
前記燃料電池から提供される電力により動作する負荷の消費電力を測定する電力測定装置と、
前記水素ポンプおよび前記レギュレータを用いて、前記電力測定装置により測定された消費電力を前記燃料電池が発電するために必要な量の水素を前記燃料電池に提供する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記電力測定装置により測定された消費電力を前記燃料電池が発電するために必要な水素の量と比較して、前記改質器により生成される水素の量の方が少ない場合に、前記電力測定装置によって測定された消費電力に基づいて不足する水素の量を計算し、計算された水素の量に基づいて、前記レギュレータを制御して前記水素貯蔵バッファから前記燃料電池に不足する量の水素を提供し、前記電力測定装置により測定された消費電力を前記燃料電池が発電するために必要な水素の量と比較して、前記改質器により生成される水素の量の方が多い場合に、前記電力測定装置によって測定された消費電力に基づいて余剰となる水素の量を計算し、計算された水素の量に基づいて、前記水素ポンプを駆動することにより前記水素貯蔵バッファへ余剰となる量の水素を加圧蓄積し、
前記バイパス配管および前記水素貯蔵バッファから前記燃料電池に供給される水素の圧力が、前記制御部が前記水素ポンプおよび前記レギュレータを制御することによって調節される
燃料電池システム。 - 前記負荷の消費電力よりも前記燃料電池の発電する電力の方が大きい場合に、余剰電力を用いて水素を生成する水素還元装置
を更に備え、
前記水素ポンプは、更に、前記水素還元装置により生成された水素を前記水素貯蔵バッファへ加圧蓄積する
請求項1に記載の燃料電池システム。 - 前記水素還元装置は、更に、自然エネルギーを用いて水素を生成する
請求項2に記載の燃料電池システム。 - 前記レギュレータの応答速度に比べて前記負荷の消費電力の変動速度の方が速い場合に、前記負荷の消費電力に対する前記燃料電池の発電電力の不足分の電力を供給する二次電池
を更に備える請求項1から3のいずれか一項に記載の燃料電池システム。 - 前記燃料電池システムは、複数の住戸のそれぞれに設置される
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。 - 改質器を用いて、水素を生成するステップと、
水素ポンプを用いて、前記改質器により生成された水素を水素貯蔵バッファへ加圧蓄積するステップと、
レギュレータを用いて、燃料電池に提供する水素の圧力を目的圧力以下に保ちつつ、前記水素貯蔵バッファに蓄積された水素を前記燃料電池に提供するステップと、
前記燃料電池を用いて、水素により発電するステップと、
前記改質器が生成した水素を前記水素貯蔵バッファ、前記水素ポンプおよび前記レギュレータを経由させずに前記燃料電池へ供給するバイパス配管を介して、前記改質器が生成した水素を前記燃料電池へ供給するステップと、
前記燃料電池から提供される電力により動作する負荷の消費電力を測定するステップと、
前記水素ポンプおよび前記レギュレータを用いて、前記測定された消費電力を前記燃料電池が発電するために必要な量の水素を前記燃料電池に提供する制御ステップと
を備え、
前記制御ステップは、前記測定された消費電力を前記燃料電池が発電するために必要な水素の量と比較して、前記改質器により生成される水素の量の方が少ない場合に、前記測定された消費電力に基づいて不足する水素の量を計算し、計算された水素の量に基づいて、前記レギュレータを制御して前記水素貯蔵バッファから前記燃料電池に不足する量の水素を提供し、前記測定された消費電力を前記燃料電池が発電するために必要な水素の量と比較して、前記改質器により生成される水素の量の方が多い場合に、前記測定された消費電力に基づいて余剰となる水素の量を計算し、計算された水素の量に基づいて、前記水素ポンプを駆動することにより前記水素貯蔵バッファへ余剰となる量の水素を加圧蓄積し、
前記制御ステップで前記水素ポンプおよび前記レギュレータを制御することによって、前記バイパス配管および前記水素貯蔵バッファから前記燃料電池に供給される水素の圧力が調節される
燃料電池システム制御方法。 - 前記負荷の消費電力よりも前記燃料電池の発電する電力の方が大きい場合に、前記燃料電池の余剰電力を用いて水素還元装置で水素を生成するステップと、
前記水素還元装置により生成された水素を、前記水素ポンプを用いて前記水素貯蔵バッファへ加圧蓄積するステップと
を更に備える請求項6に記載の燃料電池システム制御方法。 - 自然エネルギーを用いて、前記水素還元装置で更に水素を生成するステップ
を更に備える請求項7に記載の燃料電池システム制御方法。 - 前記レギュレータの応答速度に比べて前記負荷の消費電力の変動速度の方が速い場合に、前記負荷の消費電力に対する前記燃料電池の発電電力の不足分の電力を二次電池から供給するステップ
を更に備える請求項6から8のいずれか一項に記載の燃料電池システム制御方法。 - 前記改質器、前記水素ポンプ、前記水素貯蔵バッファ、前記レギュレータ、前記燃料電池、前記バイパス配管および前記負荷は、複数の住戸のそれぞれに設置される
請求項6から9のいずれか一項に記載の燃料電池システム制御方法。
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