JP5795289B2 - 燃料電池への燃料供給方法およびシステム - Google Patents
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Description
また、下記(8)の場合には警報を発する機能を備えており、上記“ガスメーターにガスが約1箇月間流れ続けると、ガスメーターはガス管からの漏洩の可能性があると判断し、警報を発してしまう。”とは、このことを意味している。
(1)一時的に極めて多くのガスが使用された場合
(2)急に多くのガスが使用された場合
(3)長時間、一定量のガスが使用され続けた場合
(4)震度5強相当以上の地震が発生した場合
(5)メーターに振動やショックが加わったとき
(6)流れるガスの圧力が低下した場合
(7)警報器、不完全燃焼警報器が作動した場合(連動している場合のみ)
(8)30日間連続してガスの流れを感知している場合
(1)本発明によれば、災害などで燃料の供給に不具合が生じた場合、またはガスメーターが持つ安全機能が働いた場合など、燃料電池システムへの燃料の供給が途絶えた場合でも、燃料電池は運転を続けることができ、電気・熱を供給することができる。
(2)本発明によれば、燃料電池の運転中に燃料の供給が突然途絶えることによる燃料電池の劣化を無くすることができる。これにより燃料電池を長寿命化することができる。
(4)本発明によれば、ガスメーターにガスが約1箇月間流れ続けることによるガスメーターの警報発生を防ぐために燃料電池を停止させる必要を無くすることができる。これにより燃料電池の持つ省エネルギー効果や地球温暖化防止効果を増大させ、さらに燃料電池を停止させ再起動させるための余計なエネルギー消費を防ぐことができる。
(6)本発明によれば、何らかの理由で燃料電池への燃料の供給が途絶えた場合でも、燃料電池内の昇圧ポンプにより燃料電池外のガス管を負圧に至らしめる恐れがなくなる。
図1は、従来の燃料電池システムにおける燃料電池ユニット、貯湯ユニット等の態様例を説明する図である。この態様例での燃料電池システムは電気と熱を発生させる「燃料電池ユニット」と、熱を貯湯槽に蓄えて利用する「貯湯ユニット」の2つの装置ユニットで構成されている。
燃料電池ユニットに入った燃料は、ポンプによって圧力を高められ、燃料処理装置で水素リッチなガスに改質された後、燃料電池スタックに送られる。例えば都市ガスの場合は通常2kPa程度の圧力で燃料が供給されているが、PEFCやSOFCでは燃料処理装置や燃料電池スタックなどの圧力損失が比較的大きくて十分な燃料の流通が困難なため、ポンプを使って圧力を高めている。
燃料電池スタックで発生した熱はお湯として貯湯槽に蓄えられ、給湯などの熱需要に利用される。図1に示す例では記載されていないが、暖房の熱需要に利用される場合もある。貯湯槽に蓄えられた熱を使い切り、なお熱需要がある場合は、補助熱源機が燃焼して熱を供給する。
図2は本発明の態様を説明する図である。図2において、都市ガスあるいは天然ガス等の原燃料ガスは、導管1からガスメーター(マイコンメーター)2を経て、ガス管3へ流れる。ガス管3は、途中分岐し、原燃料ガスを貯湯ユニットや家庭内でのガス機器用の燃料として供給する。符号4はそのための分岐管である。ガス管3のうち、分岐管4が分岐する位置より下流側に開閉弁5を設ける。分岐しない原燃料ガスは、さらにガス管3中を流れ、燃料電池ユニット11へ供給される。
図3は、本発明における原燃料ガス貯蔵容器に、天然ガス自動車用の燃料ボンベを用いた場合の実施例である。図2における「原燃料ガス貯蔵容器6」が図3における「燃料ボンベ」に相当してる。
本実施例において、貯蔵容器のコンパクト性を重視し、天然ガス自動車用燃料ボンベとしては比較的小型の50L容器を用いた場合、当該燃料ボンベによる燃料供給で運転可能な燃料電池の時間は、次のように計算される。燃料は20MPaの高圧で貯蔵されているため、標準状態に換算すると約10Nm3が貯蔵されている。燃料電池が定格700W発電するSOFCであれば、その燃料消費量は、700W発電時すなわち最高消費時で2.5NL/min、ゼロ出力(0W発電)時すなわち最低消費時で1.0NL/min程度である。そのため700W発電ならば約3日間、ゼロ出力運転なら約1週間、燃料電池の運転が可能となる。
2 ガスメーター(マイコンメーター)
4 分岐管
5、8 開閉弁
6 原燃料ガス貯蔵容器
7 貯蔵容器6からの原燃料ガス導出管
11 燃料電池ユニット
12 給湯ユニット
Claims (10)
- 燃料貯蔵容器をガスメーターから燃料電池へ連結するガス管に配置して備えることにより、燃料電池への燃料を途絶えることなく供給する燃料電池への燃料供給方法において、
燃料電池への燃料供給を燃料貯蔵容器からの供給に切り替えるに際し、燃料電池の運転を低出力(ゼロ出力を含む)運転に制御することを特徴とする燃料電池への燃料供給方法。 - 請求項1に記載の燃料供給方法において、燃料電池への燃料供給を燃料貯蔵容器からの供給に切り替えるに際し、燃料圧力の検知手段、燃料流量の検知手段、計時手段のいずれかにより切り替えることを特徴とする燃料電池への燃料供給方法。
- 請求項1または2に記載の燃料供給方法において、燃料電池への燃料供給を燃料貯蔵容器からの供給に切り替えるに際し、ガスメーターからの信号、燃料電池からの信号のいずれかをもって切り替えることを特徴とする燃料電池への燃料供給方法。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の燃料供給方法において、貯蔵容器に大気圧を超える圧力で燃料が貯蔵されたボンベを用いるか、または貯蔵容器にガス吸着剤を用いてなることを特徴とする燃料電池への燃料供給方法。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の燃料供給方法において、燃料電池が固体酸化物形燃料電池であることを特徴とする燃料電池への燃料供給方法。
- 燃料貯蔵容器をガスメーターから燃料電池へ連結するガス管に配置して備えることにより、燃料電池への燃料を途絶えることなく供給する燃料電池への燃料供給システムにおいて、
燃料電池への燃料供給を燃料貯蔵容器からの供給に切り替えるに際し、燃料電池の運転を低出力(ゼロ出力を含む)運転に制御することを特徴とする燃料電池への燃料供給システム。 - 請求項6に記載の燃料供給システムにおいて、燃料電池への燃料供給を燃料貯蔵容器からの供給に切り替えるに際し、燃料圧力の検知手段、燃料流量の検知手段、計時手段のいずれかにより切り替えることを特徴とする燃料電池への燃料供給システム。
- 請求項6または7に記載の燃料供給システムにおいて、燃料電池への燃料供給を燃料貯蔵容器からの供給に切り替えるに際し、ガスメーターからの信号、燃料電池からの信号のいずれかをもって切り替えることを特徴とする燃料電池への燃料供給システム。
- 請求項6〜8のいずれかに記載の燃料供給システムにおいて、貯蔵容器に大気圧を超える圧力で燃料が貯蔵されたボンベを用いるか、または貯蔵容器にガス吸着剤を用いてなることを特徴とする燃料電池への燃料供給システム。
- 請求項6〜9のいずれかに記載の燃料供給システムにおいて、燃料電池が固体酸化物形燃料電池であることを特徴とする燃料電池への燃料供給システム。
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