JP4992239B2 - 発電システム - Google Patents
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Description
本発明の目的は、改質器を備える発電システムにおいて、改質器の改質触媒の活性の再生を行いながらも、負荷に対して連続的な電力の供給を可能とする発電システムを提供することである。
燃料ガスが供給され、改質触媒で前記燃料ガスを改質して改質ガスを生成する、3台以上の複数の改質器と、
前記複数の改質器への前記燃料ガスおよび空気の供給経路を切り替える切替手段と、
前記改質ガスを利用して発電電力を発生し、該発電電力に基づいて負荷を駆動する燃料電池と、
少なくとも、前記燃料電池の発電電力を検出する検出手段と、前記切替手段により前記複数の改質器のうちの少なくとも1つの前記改質器に前記燃料ガスを供給して前記改質ガスを生成して前記燃料電池に供給し、前記検出手段による検出結果に基づいて前記複数の改質器における改質ガスの生成に係わる特性の劣化の有無を検出する特性劣化検出手段と、該特性劣化検出手段により特性の劣化が検出されたとき、前記切替手段により当該改質器の前記改質触媒を再生する再生処理を行うとともに他の前記改質器に前記燃料ガスを供給するように制御する手段と、を有する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記切替手段により前記複数の改質器のうちの何れかの少なくとも2台以上を一群の改質器として、該一群の改質器に前記燃料ガスを供給し、前記特性劣化検出手段により、前記検出手段による検出結果に基づいて当該一群の改質器の何れかに前記改質ガスの生成に係わる特性の劣化が生じていることを検出したとき、前記一群の改質器とする2台以上の前記改質器の組み合わせを変えたときの前記検出手段による検出結果に基づいて前記特性が劣化した改質器を特定し、該特定された改質器に対して前記再生処理を行うとともに、当該特定された改質器を除く他の一群の前記改質器に前記燃料ガスを供給するように制御することを特徴とする。
請求項1に記載の発電システムにおいて、
前記制御部は、前記再生処理において、前記切替手段により前記改質器に空気を所定時間だけ供給するように制御することを特徴とする。
請求項2に記載の発電システムにおいて、
前記所定時間は、前記改質器における前記改質触媒の活性が空気の供給によって再生され、当該再生が完了するのに要する時間であることを特徴とする。
請求項1〜3のいずれか一項に記載の発電システムにおいて、
更に、前記燃料電池の発電電力に基づいて前記負荷を駆動するための出力電圧を生成する電圧変換手段を備え、
前記検出手段は、前記電圧変換手段を介して前記燃料電池の発電電力を検出することを特徴とする。
請求項1に記載の発電システムにおいて、
前記燃料電池の発電電力に基づく電荷量を保持する電力保持手段と、
前記燃料電池の発電電力及び前記電力保持手段に保持された電荷量に基づいて前記負荷を駆動するための出力電圧を生成する電圧変換手段と、
を備えることを特徴とする。
請求項5に記載の発電システムにおいて、
前記検出手段は、前記電圧変換手段を介して前記燃料電池の発電電力を検出することを特徴とする。
図1は本発明に係る第1の実施形態における発電システム1の概略構成を示すブロック図である。
図1に示す通り、発電システム1は、燃料と水を貯留した燃料タンク2と、燃料タンク2から供給された燃料と水から水素を生成する反応装置3と、反応装置3で生成された水素の電気化学反応により電気エネルギーを生成する燃料電池4と、を備えている。
CH3OH+H2O→3H2+CO2 … (1)
H2+CO2→H2O+CO… (2)
2CO+O2→2CO2 … (3)
H2→2H++2e- … (4)
2H++1/2O2+2e-→H2O … (5)
当該再生処理では、制御部50は、始めに、燃料電池4からDC/DCコンバータ60への入力電力をモニタリングしてその入力電力値を取得し(ステップS1)、当該入力電力値が通常時より低下して一定の閾値未満となっているか否かを判断する(ステップS2:特性劣化検出手段)。
制御部50が、n台の改質器のうちの1台(第iの改質器(1≦i≦n))を動作状態とし、第iの改質器の改質動作に起因する入力電力値が一定の閾値未満であると判断したら、第iの改質器の改質触媒の活性が劣化したと判定して第iの改質器に改質触媒の再生を所定時間おこなわせて、その間は第iの改質器に隣り合う第j(=i+1)の改質器に燃料ガスを供給させて第jの改質器を動作状態とする。このとき、第jの改質器の改質動作に起因する入力電力値が一定の閾値未満であると判断したら、第jの改質器の改質触媒の活性が劣化したと判定して、第jの改質器に改質触媒の再生を所定時間おこなわせて、その間は第jの改質器に隣り合う第k(=j+1)の改質器に燃料ガスを供給させるようにしてもよい(すなわち、改質触媒の再生をおこなわせる改質器と、燃料ガスを供給して動作状態とする改質器とを1台ずつ順に切り替える。)。
制御部50が、n台の改質器のうち、2台以上の一群の改質器(第1〜第mの改質器,mは2≦m<nの任意の値)を動作状態とし、この一群の改質器に起因する入力電力値が一定の閾値未満であると判断したら、この一群の改質器の少なくとも何れかの改質触媒の活性が劣化したと判定して当該一群の改質器に改質触媒の再生を所定時間おこなわせて、その間は他群の改質器(第(m+1)〜第nの改質器)に燃料ガスを供給させて他群の改質器を動作状態とする。このとき、他群の改質器の改質動作に起因する入力電力値が一定の閾値未満であると判断したら、他群の改質器の少なくとも何れかの改質触媒の活性が劣化したと判定して、他群の改質器に改質触媒の再生を所定時間おこなわせて、その間は一群の改質器に燃料ガスを供給させるようにしてもよい(すなわち、改質触媒の再生をおこなわせる改質器と、燃料ガスを供給して動作状態とする改質器との少なくとも一方を2台以上とする。)。
第2の実施形態に係る発電システム(100)は、第1の実施形態に係る発電システム1と下記の点で構成・作用・動作等が異なっており、それ以外は上記発電システム1と同様となっている。
2 燃料タンク
3 反応装置
5 気化器
6,7 第1,第2の改質器
8 触媒燃焼器
9 CO除去器
4 燃料電池
50 制御部
60 DC/DCコンバータ
61 2次電池
70 外部電子機器
Claims (6)
- 燃料ガスが供給され、改質触媒で前記燃料ガスを改質して改質ガスを生成する、3台以上の複数の改質器と、
前記複数の改質器への前記燃料ガスおよび空気の供給経路を切り替える切替手段と、
前記改質ガスを利用して発電電力を発生し、該発電電力に基づいて負荷を駆動する燃料電池と、
少なくとも、前記燃料電池の発電電力を検出する検出手段と、前記切替手段により前記複数の改質器のうちの少なくとも1つの前記改質器に前記燃料ガスを供給して前記改質ガスを生成して前記燃料電池に供給し、前記検出手段による検出結果に基づいて前記複数の改質器における改質ガスの生成に係わる特性の劣化の有無を検出する特性劣化検出手段と、該特性劣化検出手段により特性の劣化が検出されたとき、前記切替手段により当該改質器の前記改質触媒を再生する再生処理を行うとともに他の前記改質器に前記燃料ガスを供給するように制御する手段と、を有する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記切替手段により前記複数の改質器のうちの何れかの少なくとも2台以上を一群の改質器として、該一群の改質器に前記燃料ガスを供給し、前記特性劣化検出手段により、前記検出手段による検出結果に基づいて当該一群の改質器の何れかに前記改質ガスの生成に係わる特性の劣化が生じていることを検出したとき、前記一群の改質器とする2台以上の前記改質器の組み合わせを変えたときの前記検出手段による検出結果に基づいて前記特性が劣化した改質器を特定し、該特定された改質器に対して前記再生処理を行うとともに、当該特定された改質器を除く他の一群の前記改質器に前記燃料ガスを供給するように制御することを特徴とする発電システム。 - 請求項1に記載の発電システムにおいて、
前記制御部は、前記再生処理において、前記切替手段により前記改質器に空気を所定時間だけ供給するように制御することを特徴とする発電システム。 - 請求項2に記載の発電システムにおいて、
前記所定時間は、前記改質器における前記改質触媒の活性が空気の供給によって再生され、当該再生が完了するのに要する時間であることを特徴とする発電システム。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の発電システムにおいて、
更に、前記燃料電池の発電電力に基づいて前記負荷を駆動するための出力電圧を生成する電圧変換手段を備え、
前記検出手段は、前記電圧変換手段を介して前記燃料電池の発電電力を検出することを特徴とする発電システム。 - 請求項1に記載の発電システムにおいて、
前記燃料電池の発電電力に基づく電荷量を保持する電力保持手段と、
前記燃料電池の発電電力及び前記電力保持手段に保持された電荷量に基づいて前記負荷を駆動するための出力電圧を生成する電圧変換手段と、
を備えることを特徴とする発電システム。 - 請求項5に記載の発電システムにおいて、
前記検出手段は、前記電圧変換手段を介して前記燃料電池の発電電力を検出することを特徴とする発電システム。
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