JP5153243B2 - Fuel cell device - Google Patents
Fuel cell device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5153243B2 JP5153243B2 JP2007192004A JP2007192004A JP5153243B2 JP 5153243 B2 JP5153243 B2 JP 5153243B2 JP 2007192004 A JP2007192004 A JP 2007192004A JP 2007192004 A JP2007192004 A JP 2007192004A JP 5153243 B2 JP5153243 B2 JP 5153243B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- fuel cell
- fuel
- pressure
- hydrocarbon gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Description
本発明は、燃料電池と、燃料電池に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給装置とを具備する燃料電池装置に関する。 The present invention relates to a fuel cell device including a fuel cell and a fuel gas supply device for supplying fuel gas to the fuel cell.
近年、次世代エネルギーとして、水素ガスと酸素含有ガス(通常、空気である)とを用いて電力を得ることができる燃料電池(セル)を複数収納してなる燃料電池モジュールと、燃料電池に供給する水素を生成するための改質器と、改質器に燃料ガス(炭化水素ガス)を供給するための燃料供給装置等の補機類とを外装ケースに収納してなる燃料電池装置が種々提案されている。 In recent years, as next-generation energy, a fuel cell module containing a plurality of fuel cells (cells) capable of obtaining electric power using hydrogen gas and oxygen-containing gas (usually air), and supplied to the fuel cell Various fuel cell devices in which a reformer for generating hydrogen to be produced and auxiliary equipment such as a fuel supply device for supplying fuel gas (hydrocarbon gas) to the reformer are housed in an outer case Proposed.
ここで、例えば燃料電池が固体電解質形燃料電池である場合、燃料ガスとして都市ガス等の炭化水素ガスを用いることが知られており、炭化水素ガスから生成した水素を燃料電池に供給して、酸素と化学反応させることによって発電しながら、同時に発生する熱エネルギーを給湯に利用して、全体として高いエネルギー効率を得ることができる燃料電池システムとすることができる。 Here, for example, when the fuel cell is a solid oxide fuel cell, it is known to use a hydrocarbon gas such as city gas as the fuel gas, and supply hydrogen generated from the hydrocarbon gas to the fuel cell, While generating electric power by chemically reacting with oxygen, it is possible to obtain a fuel cell system capable of obtaining high energy efficiency as a whole by using the heat energy generated at the same time for hot water supply.
ところで、炭化水素ガス(都市ガス)を改質器に供給するにあたり、都市ガスの供給元と燃料電池とを接続する燃料ガス供給管に設けられた昇圧ポンプを定格運転させることによって都市ガスを昇圧し、一定圧力で圧送することにより、炭化水素ガスを改質器に供給することが知られている(例えば、特許文献1参照)。 By the way, when supplying hydrocarbon gas (city gas) to the reformer, the city gas is boosted by rated operation of a booster pump provided in a fuel gas supply pipe connecting the city gas supply source and the fuel cell. It is known that hydrocarbon gas is supplied to the reformer by pumping at a constant pressure (see, for example, Patent Document 1).
図4は、そのような従来の燃料電池装置のうち、燃料電池に炭化水素ガスを供給するための部材を示しており、炭化水素ガスは、2つの電磁弁、脱硫器、昇圧ガスポンプ、バッファ、ガス流量計を介して改質器に供給され、改質器で改質された改質ガス(水素ガス)が燃料電池に供給されている。
ところで、燃料電池が例えば固体酸化物形燃料電池の場合に、夜中等の使用電力量が少ない場合には、都市ガス等の炭化水素ガスの元圧よりも低い圧力で炭化水素ガスを供給しても十分に使用量を賄うことができる場合がある。ここで、上述した燃料電池装置においては、供給する炭化水素ガスの流量を制御するためには、昇圧ガスポンプを停止することが考えられるが、その場合、炭化水素ガスの元圧と大気圧との圧力差による流れが最低流量となり、それ以下の流量制御は不可能であった。その結果、必要以上の炭化水素ガスを供給する一方で、発電量は微量となり、発電効率が悪化するという問題があった。 By the way, when the fuel cell is a solid oxide fuel cell, for example, when the amount of electric power used is low such as at night, the hydrocarbon gas is supplied at a pressure lower than the original pressure of the hydrocarbon gas such as city gas. May be able to cover enough usage. Here, in the fuel cell device described above, in order to control the flow rate of the hydrocarbon gas to be supplied, it is conceivable to stop the pressurization gas pump. In this case, the original pressure of the hydrocarbon gas and the atmospheric pressure The flow due to the pressure difference became the minimum flow rate, and flow control below that was impossible. As a result, while supplying more hydrocarbon gas than necessary, there was a problem that the amount of power generation became very small and the power generation efficiency deteriorated.
それゆえ本出願人は、先に燃料電池に水素を供給するための燃料ガス供給装置として、炭化水素ガスより水素を生成するための改質器、炭化水素ガス中の硫黄を除去する脱硫器、脱硫した炭化水素ガスを改質器供給するためのポンプ、炭化水素ガスの改質器への供給圧を炭化水素ガスの元圧よりも下げる供給圧調整器とを具備し、脱硫器を供給圧調整器の下流側に設けてなる燃料電池装置を提案している(特願2007−45613)。 Therefore, the present applicant, as a fuel gas supply device for supplying hydrogen to the fuel cell first, a reformer for generating hydrogen from hydrocarbon gas, a desulfurizer for removing sulfur in the hydrocarbon gas, A pump for supplying the desulfurized hydrocarbon gas to the reformer and a supply pressure regulator for lowering the supply pressure of the hydrocarbon gas to the reformer below the original pressure of the hydrocarbon gas are provided. A fuel cell device provided on the downstream side of the regulator has been proposed (Japanese Patent Application No. 2007-45613).
このような燃料電池装置により、炭化水素ガスの供給圧を調整することができ、夜間等の使用電力量が少ない場合に、低流量の炭化水素ガスを供給することができることから、発電効率を向上することができた。 With such a fuel cell device, the supply pressure of hydrocarbon gas can be adjusted, and when the amount of power used at night is low, hydrocarbon gas at a low flow rate can be supplied, improving power generation efficiency. We were able to.
しかしながら、上述した燃料電池装置においては、例えば筒状等の容器内に脱硫触媒を充填してなる脱硫器を、脱硫触媒の劣化に伴い筒状の容器ごと交換する場合において、脱硫器を再接続した場合に、脱硫器と燃料ガス供給管との継ぎ手から炭化水素ガスの漏出の有無を確認することが難しい場合があった。 However, in the fuel cell device described above, for example, when a desulfurizer formed by filling a desulfurization catalyst in a cylindrical container or the like is replaced with the entire cylindrical container as the desulfurization catalyst deteriorates, the desulfurizer is reconnected. In this case, it may be difficult to confirm whether hydrocarbon gas has leaked from the joint between the desulfurizer and the fuel gas supply pipe.
それゆえ、本発明は、燃料電池に最適流量の炭化水素ガスを供給することができ、かつ脱硫器の交換時に、炭化水素ガスの漏出の有無を確認することができる燃料電池装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention provides a fuel cell device that can supply an optimal flow rate of hydrocarbon gas to the fuel cell and can check whether or not the hydrocarbon gas has leaked when the desulfurizer is replaced. With the goal.
本発明の燃料電池装置は、燃料電池を収納してなる燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールに水素を供給するための燃料ガス供給装置とを具備する燃料電池装置であって、前記燃料ガス供給装置は、炭化水素ガス供給元より供給された炭化水素ガス中の硫黄を除去するための脱硫器と、脱硫された前記炭化水素ガスの流量を計測するためのガス流量計と、脱硫された前記炭化水素ガスを圧送するためのガスポンプと、圧送された前記炭化水素ガスの供給圧を前記炭化水素ガス供給元の元圧よりも下げることが可能なリリーフ弁または減圧弁と、供給圧が調整された前記炭化水素ガスを水素に改質するための改質器と
を、燃料ガス供給管にてこの順に接続してなり、前記ガス流量計が計測した脱硫された前記炭化水素ガスの流量に基づいて、前記ガスポンプの作動を制御することで、圧送された前記炭化水素ガスの流量を調整するための制御部をさらに有し、前記リリーフ弁または前記減圧弁は、圧送された前記炭化水素ガスが前記リリーフ弁または前記減圧弁に対してかけた圧力に応じて開くことを特徴とする。
The fuel cell device of the present invention is a fuel cell device comprising a fuel cell module containing a fuel cell and a fuel gas supply device for supplying hydrogen to the fuel cell module, wherein the fuel gas supply The apparatus includes a desulfurizer for removing sulfur in a hydrocarbon gas supplied from a hydrocarbon gas supplier, a gas flow meter for measuring a flow rate of the desulfurized hydrocarbon gas, and the desulfurized gas A gas pump for pumping hydrocarbon gas, a relief valve or a pressure reducing valve capable of lowering the supply pressure of the pumped hydrocarbon gas below the original pressure of the hydrocarbon gas supply source, and the supply pressure are adjusted and a reformer for reforming the hydrogen the hydrocarbon gas, constituted by connecting in the fuel gas supply pipe in this order, based on the flow rate of the hydrocarbon gas, wherein the gas flow meter which is desulfurized measured And a control unit for adjusting the flow rate of the pumped hydrocarbon gas by controlling the operation of the gas pump, wherein the relief valve or the pressure reducing valve is configured so that the pumped hydrocarbon gas is It opens according to the pressure applied with respect to the relief valve or the said pressure reduction valve, It is characterized by the above-mentioned.
このような燃料電池装置においては、例えば、都市ガス、プロパンガス等の炭化水素ガスを燃料電池モジュールに供給するにあたり、供給圧調整器を設けたことにより、炭化水素ガスの改質器への供給圧を炭化水素ガスの供給元の元圧よりも下げることが可能となる。それにより、脱硫器にて硫黄が除去された炭化水素ガスを低流量で改質器に供給することが可能となることから、夜間等の使用電力量が少ない場合であっても、発電効率を向上することができる。 In such a fuel cell device, for example, when supplying a hydrocarbon gas such as city gas or propane gas to the fuel cell module, a supply pressure regulator is provided to supply the hydrocarbon gas to the reformer. The pressure can be lowered below the original pressure of the hydrocarbon gas supply source. As a result, the hydrocarbon gas from which sulfur has been removed by the desulfurizer can be supplied to the reformer at a low flow rate. Can be improved.
また、燃料ガス供給装置が、炭化水素ガスの供給元より供給された炭化水素ガス中の硫黄を除去するための脱硫器と、脱硫された炭化水素ガスを圧送するためのガスポンプと、圧送された炭化水素ガスを炭化水素ガス供給元の元圧よりも下げることが可能な供給圧調整器と、供給圧が調整された炭化水素ガスを水素に改質するための改質器とを、燃料ガス供給管にてこの順に接続してなることから、炭化水素ガスは元圧のまま脱硫器に供給され、脱硫器により硫黄が除去された炭化水素ガスが、ガスポンプにより改質器に供給される。それにより、脱硫器が配置された部位が負圧となることが抑制されることから、例えば、容器の内部に脱硫触媒を充填してなる脱硫器を、脱硫触媒の劣化に伴い容器ごと交換する場合において、脱硫器を再接続した際に、脱硫器と燃料ガス供給管との継ぎ手からの炭化水素ガスの漏出の有無を確認することができる。 Further, the fuel gas supply device was pumped by a desulfurizer for removing sulfur in the hydrocarbon gas supplied from the hydrocarbon gas supplier, a gas pump for pumping the desulfurized hydrocarbon gas, and A fuel gas is provided with a supply pressure regulator capable of lowering the hydrocarbon gas below the original pressure of the hydrocarbon gas supply source, and a reformer for reforming the hydrocarbon gas with the adjusted supply pressure into hydrogen. Since the supply pipes are connected in this order, the hydrocarbon gas is supplied to the desulfurizer while maintaining the original pressure, and the hydrocarbon gas from which sulfur has been removed by the desulfurizer is supplied to the reformer by the gas pump. As a result, negative pressure is suppressed at the site where the desulfurizer is arranged. For example, a desulfurizer filled with a desulfurization catalyst inside the container is replaced with the container as the desulfurization catalyst deteriorates. In this case, when the desulfurizer is reconnected, it is possible to confirm whether hydrocarbon gas has leaked from the joint between the desulfurizer and the fuel gas supply pipe.
また、供給圧調整器が、リリーフ弁または減圧弁であることから、炭化水素ガスの改質器への供給圧を、炭化水素ガスの供給元の元圧よりも低くすることができ、炭化水素ガスを低流量で供給することが可能となる。
Further , since the supply pressure regulator is a relief valve or a pressure reducing valve, the supply pressure of the hydrocarbon gas to the reformer can be made lower than the original pressure of the supply source of the hydrocarbon gas. Gas can be supplied at a low flow rate.
また、炭化水素ガスの流量を測定するためのガス流量計を具備するとともに、脱硫器とガスポンプとを接続する燃料ガス供給管に設けられることから、炭化水素ガスの流量の測定が供給圧調整器の動作に影響されることが抑制され、改質器に供給される炭化水素ガスの流量をより正確に測定することができる。
In addition , it is equipped with a gas flow meter for measuring the flow rate of hydrocarbon gas and is provided in a fuel gas supply pipe connecting the desulfurizer and the gas pump. It is possible to more accurately measure the flow rate of the hydrocarbon gas supplied to the reformer.
また本発明の燃料電池装置は、前記燃料電池が固体酸化物形燃料電池であることが好ましい。 In the fuel cell device of the present invention, the fuel cell is preferably a solid oxide fuel cell.
このような燃料電池装置においては、都市ガス等の炭化水素ガスを低流量で供給することが可能であることから、発電効率が高い固体酸化物形燃料電池において特に有用となり、夜間等の使用電力が少ない場合に、低流量の炭化水素ガスで十分に使用電力を賄うことができ、発電効率が向上した燃料電池装置とすることができる。 In such a fuel cell device, since it is possible to supply a hydrocarbon gas such as city gas at a low flow rate, it is particularly useful in a solid oxide fuel cell with high power generation efficiency, and power used at night and the like. In the case where the amount of fuel is small, a low flow rate hydrocarbon gas can sufficiently cover the electric power used, and a fuel cell device with improved power generation efficiency can be obtained.
本発明の燃料電池装置は、炭化水素ガスの改質器への供給圧を炭化水素ガスの供給元の元圧よりも下げることが可能となることから、燃料電池に最適流量の炭化水素ガスを供給することができる。さらに、内部に脱硫触媒を具備する脱硫器を、脱硫器ごと交換して再接続した場合に、脱硫器と燃料ガス供給管との継ぎ手からの炭化水素ガスの漏出の有無を確認することができることから、安全性が向上した燃料電池装置とすることができる。 The fuel cell device of the present invention can reduce the supply pressure of the hydrocarbon gas to the reformer below the original pressure of the hydrocarbon gas supply source. Can be supplied. Furthermore, when a desulfurizer equipped with a desulfurization catalyst is replaced and reconnected, the presence or absence of hydrocarbon gas leakage from the joint between the desulfurizer and the fuel gas supply pipe can be confirmed. Therefore, a fuel cell device with improved safety can be obtained.
図1は、本発明の燃料電池装置の構成の一例を示した構成図である。燃料電池装置は、燃料電池1と、この燃料電池1に水素を供給する燃料ガス供給装置11とを具備して構成されている。なお、以降の図において、同一の構成については同一の番号を付するものとする。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of the configuration of the fuel cell device of the present invention. The fuel cell device includes a
燃料ガス供給装置11は、炭化水素ガス供給元側から、燃料ガス供給管12を介して、2つの電磁弁7、脱硫器6、ガス流量計8、バッファ9、ガスポンプ4、供給圧調整器5、改質器3がこの順に接続されている。
The fuel
脱硫器6は、炭化水素ガス供給元より供給された炭化水素ガス中に含まれる硫黄を除去するためのものであり、内部に脱硫触媒を有する容器等を用いることができる。それにより、燃料電池に供給される炭化水素ガス(以下、炭化水素ガスを燃料ガスと称する場合がある)の不純物である硫黄を除去することができる。ガス流量計8は、燃料ガス供給管12を流れる脱硫された燃料ガスの流量を計測するためのものである。ガスポンプ4は脱硫された燃料ガスを圧送するものであり、バッファ9により脈動が抑制され、一定の流量の燃料ガスを改質器3に供給することができる。また、ガス流量計8にて測定された燃料ガス供給管12を流れる燃料ガス(脱硫された燃料ガス)の流量情報が制御装置10に伝送され、制御装置10は、ガス流量計8にて測定された燃料ガスの流量に基づいてガスポンプ4の作動を制御する。
The
そして、ガスポンプ4にて改質器3に向けて供給される燃料ガスは、供給圧調整器5であるリリーフ弁により供給圧が調整されたのち改質器3に供給される。なお、図1の説明においては、供給圧調整器5としてリリーフ弁を用いる場合を示しており、以下供給圧調整器5をリリーフ弁5として説明する。
The fuel gas supplied to the
リリーフ弁5は、燃料ガス供給側(上流側)のガス圧よりも大きな圧力で開くように設定されている。すなわち、ガスポンプ4を作動させ、燃料ガス供給元より供給される燃料ガスを吐出することで、リリーフ弁5に対してガス元圧よりも大きな圧力がかかることにより、リリーフ弁5が開いて燃料ガスが流れることとなる。それにより、低流量にて燃料ガスを供給することが可能となる。
The relief valve 5 is set to open at a pressure larger than the gas pressure on the fuel gas supply side (upstream side). That is, by operating the
なお、燃料ガスが都市ガスの場合には、都市ガスの元圧が1.5〜3.0kPaであるため、リリーフ弁5が開く圧力としては、例えば3.5〜6kPaとすることができる。なお、リリーフ弁5は燃料電池の発電量により制御することもでき、例えば燃料電池の発電量が大きい場合には、リリーフ弁5を開放状態とすることにより、必要量の燃料ガスを改質器3側に供給することができる。 In addition, when fuel gas is city gas, since the original pressure of city gas is 1.5-3.0 kPa, it can be set as 3.5-6 kPa as the pressure which the relief valve 5 opens, for example. The relief valve 5 can also be controlled by the amount of power generated by the fuel cell. For example, when the amount of power generated by the fuel cell is large, the relief valve 5 is opened so that the required amount of fuel gas is reformed. 3 side can be supplied.
ガスポンプ4は、燃料ガス供給元より供給される燃料ガスを、昇圧して改質器3側に圧送するものであって、一般にダイアフラム式のガスポンプ4が用いられる。ただし、このダイアフラム式のポンプは、シリンダ内のダイアフラムの往復運動によって、燃料ガスの吸引と送出を行なうため、脈動が発生しやすい。
The
それゆえ、ガスポンプ4の上流側に、一定容積の空間であるバッファ9を設けることにより、ガスポンプ4により供給される燃料ガスの脈動を減衰させることができる。なお、バッファ9は、一定容積の空間を有する部材を用いる他、燃料ガス供給管12の一部を太くすることにより一定容積の空間を有するようにしてもよい。
Therefore, the pulsation of the fuel gas supplied by the
ガス流量計8は、燃料ガス供給管12を流れる燃料ガスの流量を計測するためのものであり、バッファ9によりガスポンプ4の脈動が減衰することで、正確な燃料ガスの流量を測定することができる。それゆえ、バッファ9はリリーフ弁5の作動により影響を受けることを抑制するために、リリーフ弁5よりも遠い位置に設けることが好ましく、図1に示す燃料電池装置においては、脱硫器6とガスポンプ4とを接続する燃料ガス供給管12に設けている。
The
なお、ガス流量計8にて測定された燃料ガスの流量情報は制御装置10に伝送され、改質器3での改質反応に必要な燃料ガス量となるよう、制御装置10によりガスポンプ4の動作が制御される。すなわち、改質器3で要求される燃料ガス量と、燃料ガス供給管12を流れる燃料ガス量とを比較し、燃料ガス供給管12を流れる燃料ガス量が少ない場合には、ガスポンプ4により供給される燃料ガスを増やすようガスポンプ4を制御し、逆に燃料ガス供給管12を流れる燃料ガス量が多い場合には、ガスポンプ4により供給される燃料ガス量が少なくなるようガスポンプ4を制御する。
The flow rate information of the fuel gas measured by the
なお、燃料電池1としては、各種燃料電池が知られているが、燃料電池を小型化する上で、固体酸化物形燃料電池とすることができる。それにより、燃料電池のほか、燃料電池1の動作に必要な補機類を小型化することができ、燃料電池装置を小型化することができる。またあわせて、家庭用燃料電池で求められる変動する負荷に追従する負荷追従運転を行なうことができる。
Various types of fuel cells are known as the
また、本発明においては、燃料電池1を発電効率の高い固体酸化物形燃料電池とすることで、夜間等の使用電力が少ない場合に、低流量の燃料ガスで十分に使用電力を賄うことができることから、低流量の燃料ガスを供給する制御が可能な本発明の燃料電池装置において特に有用となる。なお、以下の説明において燃料電池1を固体酸化物形燃料電池1として説明するものとし、燃料電池1と略す。
Further, in the present invention, the
図1においては、燃料電池1は収納容器2に収納されて燃料電池モジュールとされる。また、あわせて改質器3が燃料電池1の上方に配置された状態で収納容器2内に収納されている。そして、燃料ガス供給管12を流れる燃料ガスが改質器3に供給される。
In FIG. 1, the
改質器3は、燃料ガス供給管12を流れて供給された燃料ガスを改質して水素を生成し、生成した水素を燃料電池1に供給する。なお、改質器3での改質反応としては、部分酸化改質法、オートサーマル法、水蒸気改質法のいずれを用いることもでき、また複数の改質法を組み合わせて改質反応を行なうこともできる。
The
燃料電池1は、改質器3より供給される水素と、収納容器2の外部より供給される酸素含有ガスとにより発電を行なう。なお、発電において余剰となった水素は、燃料電池1の上方にて収納容器2の外部より供給される酸素含有ガスと燃焼することにより、燃料電池1の上方に配置された改質器3を加熱することができ、それにより改質反応を効率よく行なうことができる。
The
なお、燃料電池1の形状としては各種形状の燃料電池を用いることができるが、効率よく燃料電池1の発電を行なう上で、中空平板型の燃料電池1とすることができる。このような中空平板型の燃料電池1としては、内側に燃料極が、外側に酸素極が形成された燃料極支持タイプの中空平板型燃料電池を用いることができ、この燃料電池1の複数個がマニホールド上に立設され、電気的に直列に接続される。なお、中空平板型の燃料電池1においては、内部に水素が流れるガス流路を有しており、改質器3にて生成された水素が、マニホールドを介して燃料電池1に供給される。
In addition, although the fuel cell of various shapes can be used as the shape of the
ところで、燃料電池1の発電を継続的に行なうことにより、燃料ガスに含有される硫黄を除去するための内部に脱硫触媒が充填されてなる脱硫器は、脱硫触媒の劣化に伴い定期的に交換等のメンテナンスを行なう必要がある。
By the way, the desulfurizer in which the desulfurization catalyst is filled inside for removing sulfur contained in the fuel gas by continuously generating power of the
ここで、本発明で用いるリリーフ弁5を、例えば電磁弁7と脱硫器6との間に配置している場合には、脱硫器6に供給される燃料ガスのガス圧が、大気圧よりも低くなるため、脱硫器6が負圧となる場合がある。
Here, when the relief valve 5 used in the present invention is disposed, for example, between the
この場合、脱硫器6が内部に脱硫触媒が充填されている筒状の容器からなる場合において、脱硫器6ごと交換して脱硫器6を再接続した場合に、脱硫器6と燃料ガス供給管12との継ぎ手が強固に締結されていないと、その継ぎ手から燃料ガス供給管12内に空気が入り込むことで、脱硫器6と燃料ガス供給管12との継ぎ手からの燃料ガスの漏出を確認することが困難となるおそれがある。また、あわせて脱硫器6と燃料ガス供給管12とが強固に接続されていない場合には、脱硫器6と燃料ガス供給管12との継ぎ手より空気が入り込み、空気が混合した燃料ガスが改質器3に供給されることにより、燃料電池1の発電効率が低下するおそれがある。
In this case, when the
それゆえ、本発明においては、図1に示すようにリリーフ弁5を改質器3の手前(改質器3の上流側)に設ける(改質器3の手前側の燃料ガス供給管12に設ける)ことにより、脱硫器6に対して燃料ガス供給元からの元圧のまま燃料ガスが供給されるため、脱硫器6を容器ごと交換して再接続する場合において、脱硫器6と燃料ガス供給管12とが強固に締結されていない場合には、その継ぎ手より燃料ガスが漏出し、それにより燃料ガスの漏出を検知することができる(すなわち、脱硫器6と燃料ガス供給管12とが強固に接続されているか否かを容易に判断することができる。)。なお、燃料ガスの漏出を検知するにあたっては、脱硫器6の近傍にガス漏れ検知センサを設け、ガス漏れ検知センサにより、燃料ガスの漏出を検知することができる。
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 1, the relief valve 5 is provided in front of the reformer 3 (upstream of the reformer 3) (in the fuel
また、本発明の燃料電池装置においては、ガスポンプ4の下流側にリリーフ弁5を設けるとともに、リリーフ弁5は燃料ガス供給側(上流側)のガス圧よりも大きな圧力で開くように設定されることから、ガスポンプ4を作動させ、燃料ガス供給元より供給される燃料ガスを吐出することで、リリーフ弁5に対してガス元圧よりも大きな圧力がかかることにより、リリーフ弁5が開いて燃料ガスが流れることから、燃料電池1に低流量の燃料ガス(都市ガス等)を供給することができ、例えば夜中等の発電量が少ない場合においても、効率よく燃料電池1の発電を行なうことができる。
In the fuel cell device of the present invention, the relief valve 5 is provided on the downstream side of the
なお、供給圧調整器5としてリリーフ弁5を用いることにより、安価とすることができ、それにより燃料電池装置をより安価とすることができる。 In addition, by using the relief valve 5 as the supply pressure regulator 5, the cost can be reduced, and the fuel cell device can be further reduced in price.
図2は、本発明の燃料電池装置の他の実施形態を示したものであり、供給圧調整器13として減圧弁を設けた例を示したものである。
FIG. 2 shows another embodiment of the fuel cell device of the present invention, and shows an example in which a pressure reducing valve is provided as the
減圧弁13は、下流側の圧力を減圧するものである。それゆえ、例えば燃料ガスとして都市ガスを供給する場合においては、減圧弁13の上流側は、ガス元圧1.5〜3.0kPaとされ、下流側は燃料ガス供給側の元圧よりも減圧状態に維持されることから、燃料ガス(都市ガス等)の元圧に影響されることなく、ガスポンプ4により少量の燃料ガスを改質器3(燃料電池1)に供給することができる。なお、減圧弁13の他に、燃料ガス供給元のガス圧よりも低い圧力で減圧することができるガバナ等を用いることもできる。
The
図3は、本発明の燃料電池装置のさらに他の実施形態を示したものであり、図3においては、供給圧調整器として、リリーフ弁5や減圧弁13の代わりに、燃料ガス供給管12に設けられた電磁弁14と、電磁弁14を迂回し、下流側の燃料ガスのガス圧を燃料ガスの元圧よりも下げることが可能な抵抗管15とからなる供給圧調整器を具備している。
FIG. 3 shows still another embodiment of the fuel cell device of the present invention. In FIG. 3, a fuel
このような供給圧調整器では、電磁弁14を閉じることで、燃料ガスが抵抗管15を流れることにより、抵抗管15の下流側のガス圧は、抵抗管15の上流側(燃料ガスの元圧側)よりも小さくなるため、燃料ガス(都市ガス等)供給側の元圧に影響されることなく、ガスポンプ4により低流量の燃料ガスを改質器3(燃料電池1)に供給することができる。
In such a supply pressure regulator, by closing the
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。 Although the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and improvements can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、燃料ガスとしてプロパンガスを用いることもでき、これらの場合においても、本発明を有効に用いることができる。 For example, propane gas can be used as the fuel gas, and the present invention can be used effectively in these cases.
また、脱硫器6が内部に脱硫触媒を有する筒状の容器から構成されている場合においては、単に脱硫器6の負圧を抑制するために、供給圧調整器を脱硫器6の直後の下流側に、供給圧調整器5を配置することも可能である。この場合においても、脱硫器6が負圧となることを抑制できるため、燃料ガスの漏出が容易に判断できる。ただしこの場合は、供給圧調整器5の下流側(例えば、ガス流量計8やガスポンプ4)が負圧となる場合があるため、脱硫器6を容器ごと交換する場合において注意が必要となる。
In the case where the
また、燃料電池1として内側が燃料極、外側が酸素極とした燃料極支持タイプの中空平板型燃料電池を示したが、例えば、内側が酸素極、外側が燃料極とした空気極支持タイプの中空平板型燃料電池や、固体高分子形燃料電池等の他の燃料電池を収納してなる燃料電池装置を用いることもできる。
Further, a fuel electrode support type hollow plate type fuel cell having a fuel electrode on the inside and an oxygen electrode on the outside as the
1:燃料電池
2:収納容器
3:改質器
4:ガスポンプ
5:リリーフ弁
6:脱硫器
7、14:電磁弁
8:ガス流量計
9:バッファ
10:制御装置
12:燃料ガス供給管
13:減圧弁
15:抵抗管
1: Fuel cell 2: Storage container 3: Reformer 4: Gas pump 5: Relief valve 6:
Claims (2)
前記燃料ガス供給装置は、
炭化水素ガス供給元より供給された炭化水素ガス中の硫黄を除去するための脱硫器と、
脱硫された前記炭化水素ガスの流量を計測するためのガス流量計と、
脱硫された前記炭化水素ガスを圧送するためのガスポンプと、
圧送された前記炭化水素ガスの供給圧を前記炭化水素ガス供給元の元圧よりも下げることが可能なリリーフ弁または減圧弁と、
供給圧が調整された前記炭化水素ガスを水素に改質するための改質器とを、燃料ガス供給管にてこの順に接続してなり、
前記ガス流量計が計測した脱硫された前記炭化水素ガスの流量に基づいて、前記ガスポンプの作動を制御することで、圧送された前記炭化水素ガスの流量を調整するための制御部をさらに有し、
前記リリーフ弁または前記減圧弁は、圧送された前記炭化水素ガスが前記リリーフ弁または前記減圧弁に対してかけた圧力に応じて開くことを特徴とする燃料電池装置。 A fuel cell device comprising: a fuel cell module containing a fuel cell; and a fuel gas supply device for supplying hydrogen to the fuel cell module,
The fuel gas supply device comprises:
A desulfurizer for removing sulfur in hydrocarbon gas supplied from a hydrocarbon gas supplier;
A gas flow meter for measuring the flow rate of the desulfurized hydrocarbon gas;
And gas pump for pumping the desulfurized said hydrocarbon gas,
A relief valve or a pressure reducing valve capable of lowering the supply pressure of the pumped hydrocarbon gas below the original pressure of the hydrocarbon gas supply source;
A reformer for reforming the hydrocarbon gas whose supply pressure is adjusted to hydrogen, and a fuel gas supply pipe connected in this order;
It further has a control unit for adjusting the flow rate of the pumped hydrocarbon gas by controlling the operation of the gas pump based on the flow rate of the desulfurized hydrocarbon gas measured by the gas flow meter. ,
The fuel cell device according to claim 1, wherein the relief valve or the pressure reducing valve opens in accordance with a pressure applied to the relief valve or the pressure reducing valve by the hydrocarbon gas sent under pressure .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007192004A JP5153243B2 (en) | 2007-07-24 | 2007-07-24 | Fuel cell device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007192004A JP5153243B2 (en) | 2007-07-24 | 2007-07-24 | Fuel cell device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009032406A JP2009032406A (en) | 2009-02-12 |
JP5153243B2 true JP5153243B2 (en) | 2013-02-27 |
Family
ID=40402748
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007192004A Active JP5153243B2 (en) | 2007-07-24 | 2007-07-24 | Fuel cell device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5153243B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5486989B2 (en) * | 2010-03-31 | 2014-05-07 | Jx日鉱日石エネルギー株式会社 | Fuel cell system |
JP5302989B2 (en) * | 2011-02-10 | 2013-10-02 | アイシン精機株式会社 | Fuel cell system |
JP5764341B2 (en) * | 2011-02-10 | 2015-08-19 | アイシン精機株式会社 | Fuel cell system |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07230819A (en) * | 1994-02-16 | 1995-08-29 | Tokyo Gas Co Ltd | Internally modified solid electrolyte fuel cell system having self-heat exchange type heat insulating prereformer |
JP2000277134A (en) * | 1999-03-24 | 2000-10-06 | Sanyo Electric Co Ltd | Fuel cell power generating system |
JP2003109640A (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Fuel cell system |
JP2004063368A (en) * | 2002-07-31 | 2004-02-26 | Daikin Ind Ltd | Fuel cell power generation system |
JP4171391B2 (en) * | 2003-10-17 | 2008-10-22 | 本田技研工業株式会社 | Shutoff valve open / close state determination system and shutoff valve open / close state determination method |
JP4604514B2 (en) * | 2004-03-03 | 2011-01-05 | パナソニック株式会社 | Household fuel cell cogeneration system |
JP2005353497A (en) * | 2004-06-11 | 2005-12-22 | Hironori Hagio | Fuel supply device for fuel cell |
JP2006260874A (en) * | 2005-03-16 | 2006-09-28 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Fuel gas supply device for polymer electrolyte fuel cell generator |
WO2008108069A1 (en) * | 2007-03-01 | 2008-09-12 | Panasonic Corporation | Hydrogen producing apparatus, its driving method, and fuel-cell system |
-
2007
- 2007-07-24 JP JP2007192004A patent/JP5153243B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009032406A (en) | 2009-02-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2009117191A (en) | System state judgment method in fuel cell system | |
JP5178919B2 (en) | Power generation system | |
JP5588689B2 (en) | Solid oxide fuel cell | |
JP5581466B1 (en) | HYDROGEN GENERATOR, FUEL CELL SYSTEM HAVING THE SAME, HYDROGEN GENERATOR OPERATING METHOD, AND FUEL CELL SYSTEM OPERATING METHOD | |
JP5200643B2 (en) | Fuel cell system | |
JP5153243B2 (en) | Fuel cell device | |
JP2009181699A (en) | Fuel battery device | |
JP2006294447A (en) | Fault determination apparatus | |
JP2008159467A (en) | Fuel cell device | |
JP5153360B2 (en) | Fuel cell device | |
JP5064785B2 (en) | Fuel cell system | |
KR101913809B1 (en) | Fuel cell system and driving method thereof | |
JP2015179582A (en) | Fuel battery system | |
JP5154174B2 (en) | Fuel cell system and operation method thereof | |
JP2008084822A (en) | Fuel cell device | |
JP2009076392A (en) | Liquid fuel cell power generation system | |
JP2006216283A (en) | Town gas supply device for solid polymer electrolyte fuel cell power generation device | |
JP2012084285A (en) | Fuel cell power generation system | |
JP2007141747A (en) | Gas booster of fuel cell | |
JP2014241260A (en) | Fuel cell system | |
KR100778452B1 (en) | Fuel cell system | |
JP5299970B2 (en) | Fuel cell system | |
WO2023233842A1 (en) | Compression device, operation method for compression device, and manufacturing method for compression device | |
JP4992340B2 (en) | Fuel cell system | |
JP5394191B2 (en) | Fuel cell system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100115 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120719 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120731 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121001 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20121106 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121204 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151214 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5153243 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |