JP5350883B2 - 燃料電池システム - Google Patents
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Description
原燃料ガスとしてメタン及び炭酸ガスの混合ガスが用いられ、前記燃料供給流路には熱式質量流量計及び差圧測定手段が配設され、前記差圧測定手段に関連して、メタンの含有割合を演算するための混合割合演算手段が設けられており、
前記熱式質量流量計は、一対の温度センサを備え、前記一対の温度センサの温度差と流量との関係を利用して、前記燃料供給流路を流れる前記混合ガスの流量を計測し、
前記差圧測定手段は、一対の圧力センサを備え、前記一対の圧力センサの圧力差を計測し、
前記混合割合演算手段は、前記一対の圧力センサの圧力差と混合ガス中のメタン含有割合との関係を利用して、前記燃料供給流路を流れる前記混合ガス中のメタン含有割合を演算し、
前記熱式質量流量計による混合ガスの流量及び前記混合割合演算手段による混合ガス中のメタン含有割合に基づいてメタンの流量を演算し、このメタン流量に基づいて前記燃料電池セルスタックの発電電流及び前記燃料供給流路を通して供給される前記混合ガスの流量が制御されることを特徴とする。
〔実施例及び比較例〕
燃料電池システムとして固体酸化物形燃料電池システムを用い、燃料ガス供給流路に供給される原燃料ガス(混合ガス)の組成がメタン60%、炭酸ガス40%と調整し、設定燃料利用率を0.75として流量を決定した場合において、メタンの含有割合(濃度)がが経時的に変化したときの燃料電池セルスタックの実効の燃料利用率を比較すると、その結果は、表1に示す通りとなった。
4 改質器
6 燃料電池セルスタック
8 燃料ガス供給流路
10 空気供給流路
12 気化器
16 燃料ガス供給源
18 水供給流路
44 メタン発酵処理システム
52 熱式質量流量計
54 差圧計測手段
56 温度検知手段
60 コントローラ
64 差圧補正演算手段
66 混合割合演算手段
68 燃料ガス流量演算手段
70 水流量演算手段
Claims (4)
- 原燃料ガスを改質するための改質器と、前記改質器にて改質された改質燃料ガス及び酸化材の酸化及び還元により発電を行うための燃料電池セルスタックと、前記改質器に原燃料ガスを供給するための燃料供給流路と、を備えた燃料電池システムであって、
原燃料ガスとしてメタン及び炭酸ガスの混合ガスが用いられ、前記燃料供給流路には熱式質量流量計及び差圧測定手段が配設され、前記差圧測定手段に関連して、メタンの含有割合を演算するための混合割合演算手段が設けられており、
前記熱式質量流量計は、一対の温度センサを備え、前記一対の温度センサの温度差と流量との関係を利用して、前記燃料供給流路を流れる前記混合ガスの流量を計測し、
前記差圧測定手段は、一対の圧力センサを備え、前記一対の圧力センサの圧力差を計測し、
前記混合割合演算手段は、前記一対の圧力センサの圧力差と混合ガス中のメタン含有割合との関係を利用して、前記燃料供給流路を流れる前記混合ガス中のメタン含有割合を演算し、
前記熱式質量流量計による混合ガスの流量及び前記混合割合演算手段による混合ガス中のメタン含有割合に基づいてメタンの流量を演算し、このメタン流量に基づいて前記燃料電池セルスタックの発電電流及び前記燃料供給流路を通して供給される前記混合ガスの流量が制御されることを特徴とする燃料電池システム。 - 前記改質器には、原燃料ガスを改質するために用いる水を供給するための水供給流路が接続されており、前記熱式質量流量計による混合ガスの流量及び前記混合割合演算手段による混合ガス中のメタン含有割合に基づいてメタンの流量を演算し、このメタン流量に基づいて前記水供給流路を通して供給される水の流量が制御されることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記差圧計測手段に関連して、前記燃料供給流路を流れる前記混合ガスの温度を検知するための温度検知手段が設けられており、前記温度検知手段の検知温度に基づいて、前記差圧計測手段の計測圧力差が温度補正されることを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料電池システム。
- 前記燃料電池セルスタックが、固体酸化物形燃料電池セルスタックであり、前記改質器及び前記固体酸化物形燃料電池セルスタックが断熱材で覆われた燃料電池ハウジング内に格納されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の燃料電池システム。
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