JP5653869B2 - 燃料電池システム - Google Patents
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Description
14…凝縮装置 16…制御装置
18…貯湯タンク 20…燃料ガス供給装置
22…酸化剤ガス供給装置 24…水供給装置
26…電解質・電極接合体 28…セパレータ
30…燃料電池 32…燃料電池スタック
34…熱交換器 36…蒸発器
38…改質器 40…排気管
44…空冷凝縮器 46…水冷凝縮器
48…調整弁 52a、52b…排気ガス流路
54…水容器 56a、56b…凝縮水流路
60…2次電池 62…温度センサ
64…DC/DCコンバータ 66…空気供給管
70…電池温度比較部 72…電池電力量比較部
74…電力比較部 76…排ガス流量調整部
78…放電量調整部 79…充電量調整部
80、84…水位計 82…温度計
102…空冷ファン
Claims (18)
- 燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池モジュールと、
前記燃料電池モジュールから排出される排ガスと冷媒体との熱交換により、前記排ガス中の水蒸気を凝縮して回収するとともに、凝縮水を前記燃料電池モジュールに供給する凝縮装置と、
を備える燃料電池システムであって、
前記凝縮装置は、前記冷媒体として前記酸化剤ガスが使用される空冷凝縮機構と、
前記冷媒体として貯湯部に貯えられる貯湯水が使用される水冷凝縮機構と、
を備えるとともに、
前記空冷凝縮機構は、充電時に吸熱反応を行う一方、放電時に発熱反応を行う2次電池を設け、
前記燃料電池システムは、少なくとも予め設定される前記2次電池の電池温度と実際の電池温度との比較結果、予め設定される前記2次電池の電池電力量と実際の電池電力量との比較結果、又は、需要電力と前記燃料電池モジュールの供給電力との比較結果のいずれかに基づいて、前記2次電池を充放電可能な状態に温度維持するために、少なくとも前記空冷凝縮機構に供給される前記排ガス、前記2次電池からの放電量、又は、前記2次電池への充電量のいずれかを調整する制御装置を備えることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1記載の燃料電池システムにおいて、前記2次電池は、溶融塩電解液電池又はナトリウム硫黄電池であることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項1又は2記載の燃料電池システムにおいて、前記制御装置は、少なくとも前記電池温度と予め設定された電池温度範囲とを比較する電池温度比較部と、
前記電池電力量と予め設定された電池電力量範囲とを比較する電池電力量比較部と、
前記供給電力と予め設定された需要電力範囲とを比較する電力比較部と、
前記空冷凝縮機構に供給される前記排ガス及び前記水冷凝縮機構に供給される前記排ガスの流量を調整する排ガス流量調整部と、
前記2次電池からの放電量を調整する放電量調整部と、
前記2次電池への充電量を調整する充電量調整部と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項3記載の燃料電池システムにおいて、前記排ガス流量調整部は、前記電池温度比較部により前記電池温度が前記電池温度範囲未満であることが検出された際、前記空冷凝縮機構に供給される前記排ガスの流量を増加させることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項4記載の燃料電池システムにおいて、前記排ガス流量調整部は、前記電池電力量比較部により前記電池電力量が前記電池電力量範囲未満であることが検出された際、前記空冷凝縮機構に供給される前記排ガスの流量を増加させることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項4記載の燃料電池システムにおいて、前記放電量調整部は、前記電池電力量比較部により前記電池電力量が前記電池電力量範囲内、又は、前記電池電力量が前記電池電力量範囲超過であることが検出された際、前記2次電池からの放電量を増加させることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項6記載の燃料電池システムにおいて、前記放電量調整部は、前記供給電力が前記需要電力範囲未満であることが検出された際、前記2次電池からの放電量を増加させることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項3記載の燃料電池システムにおいて、前記排ガス流量調整部は、前記電池温度比較部により前記電池温度が前記電池温度範囲内であることが検出された際、前記空冷凝縮機構に供給される前記排ガスの流量を維持させることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項8記載の燃料電池システムにおいて、前記充電量調整部は、前記電池電力量比較部により前記電池電力量が前記電池電力量範囲未満、又は、前記電池電力量が前記電池電力量範囲内であることが検出された際、前記2次電池への充電量を増加させることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項9記載の燃料電池システムにおいて、前記充電量調整部は、前記供給電力が前記需要電力範囲超過であることが検出された際、前記2次電池への充電量を増加させることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項8記載の燃料電池システムにおいて、前記放電量調整部は、前記電池電力量比較部により前記電池電力量が前記電池電力量範囲内、又は、前記電池電力量が前記電池電力量範囲超過であることが検出された際、前記2次電池からの放電量を増加させることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項11記載の燃料電池システムにおいて、前記放電量調整部は、前記供給電力が前記需要電力範囲未満であることが検出された際、前記2次電池からの放電量を増加させることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項3記載の燃料電池システムにおいて、前記排ガス流量調整部は、前記電池温度比較部により前記電池温度が前記電池温度範囲超過であることが検出された際、前記空冷凝縮機構に供給される前記排ガスの流量を減少させることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項13記載の燃料電池システムにおいて、前記排ガス流量調整部は、前記電池電力量比較部により前記電池電力量が前記電池電力量範囲超過であることが検出された際、前記空冷凝縮機構に供給される前記排ガスの流量を減少させることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項13記載の燃料電池システムにおいて、前記充電量調整部は、前記電池電力量比較部により前記電池電力量が前記電池電力量範囲未満、又は、前記電池電力量が前記電池電力量範囲内であることが検出された際、前記2次電池への充電量を増加させることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項15記載の燃料電池システムにおいて、前記充電量調整部は、前記供給電力が前記需要電力範囲超過であることが検出された際、前記2次電池への充電量を増加させることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項1〜16のいずれか1項に記載の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池モジュールは、少なくとも電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体とセパレータとが積層される燃料電池を設け、複数の前記燃料電池が積層される燃料電池スタックと、
前記酸化剤ガスを前記燃料電池スタックに供給する前に加熱する熱交換器と、
炭化水素を主体とする原燃料と水蒸気との混合燃料を生成するために、水を蒸発させる蒸発器と、
前記混合燃料を改質して前記燃料ガスを生成する改質器と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1〜17のいずれか1項に記載の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池モジュールは、固体酸化物形燃料電池モジュールであることを特徴とする燃料電池システム。
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