JP6096402B2 - 燃料電池システム - Google Patents
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Description
14…固体電解質 16…アノード電極
18…カソード電極 20…電解質・電極接合体
24…燃料電池 26…酸化剤ガス流量制御装置
28…改質装置 30…原燃料流量制御装置
32…排ガス流量制御装置 34…発電用酸化剤ガス流量調整弁
36…起動用酸化剤ガス流量調整弁 42…空気ポンプ
44…熱交換器 46…部分酸化改質反応器
48…水蒸気改質反応器 50…燃料流量調整弁
52…原燃料供給路 54…燃料ポンプ
56…排ガス流量調整弁 58…排ガス配管
60…排ガス戻り配管 62a〜62d…流量計
64…空燃比センサ
Claims (4)
- 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・電極接合体が、セパレータ間に積層される燃料電池を備え、複数の前記燃料電池が積層される燃料電池スタックと、
前記カソード電極に供給される酸化剤ガスの供給量を制御する酸化剤ガス流量制御装置と、
原燃料を改質して前記アノード電極に供給される燃料ガスを生成する改質装置と、
前記改質装置に供給される前記原燃料の供給量を制御する原燃料流量制御装置と、
前記燃料電池スタックの発電反応により発生する排ガスの一部を、前記改質装置に導入させるとともに、排ガス供給量を制御する排ガス流量制御装置と、
を備える燃料電池システムであって、
前記酸化剤ガス流量制御装置は、1つのポンプと、
発電用酸化剤ガス供給路及び改質用酸化剤ガス供給路と、
前記発電用酸化剤ガス供給路に配設され、前記ポンプから導かれた前記酸化剤ガスを前記燃料電池に供給する発電用酸化剤ガス流量調整弁と、
前記改質用酸化剤ガス供給路に配設され、前記燃料電池が起動して前記燃料電池スタックが規定温度に昇温されるまで、前記ポンプから導かれた前記酸化剤ガスを前記改質装置に供給して部分酸化改質を行わせるための起動用酸化剤ガス流量調整弁と、
を備えるとともに、
前記発電用酸化剤ガス供給路及び前記改質用酸化剤ガス供給路は、前記発電用酸化剤ガス流量調整弁及び前記起動用酸化剤ガス流量調整弁の上流側で互いに合流して前記ポンプに接続され、
前記排ガス流量制御装置は、
前記燃料電池スタックに設けられた排ガス配管と、
前記排ガス配管に配置された排ガス流量調整弁と、
前記排ガス流量調整弁と前記改質装置とを互いに接続する排ガス戻り配管と、
前記排ガス戻り配管に設けられた流量計及び空燃比センサと、を有し、
前記燃料電池スタックが前記規定温度に達してから定格温度になるまでの間、前記排ガスを前記改質装置に供給して前記部分酸化改質及び水蒸気改質を行わせ、
前記燃料電池スタックが前記規定温度に達した際、前記原燃料流量制御装置により前記改質装置に供給される前記原燃料中の炭素分と、前記排ガス流量制御装置により前記改質装置に供給される前記排ガス中の前記酸化剤ガスとのモル比が、0.55〜0.80の範囲に維持されるように、前記流量計及び前記空燃比センサで前記排ガスの物性値を測定し、前記排ガス流量調整弁の開閉度を決定し、
前記排ガス流量制御装置により前記改質装置に導入される前記排ガス供給量は、全排ガス量の15〜40%に設定され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、前記規定温度に達する前、前記原燃料流量制御装置により前記改質装置に供給される前記原燃料と、前記起動用酸化剤ガス流量調整弁により前記改質装置に供給される前記酸化剤ガスとの体積比が、理論空燃比×0.9〜理論空燃比に設定されることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項1又は2に記載の燃料電池システムにおいて、前記規定温度から前記定格温度までの間、前記原燃料流量制御装置により前記改質装置に供給される前記原燃料と、前記排ガス流量制御装置により前記改質装置に供給される前記排ガス中の前記酸化剤ガスとの体積比が、理論空燃比×0.9〜理論空燃比に設定されるとともに、
前記排ガス流量制御装置により前記改質装置に導入される前記排ガス供給量は、全排ガス量の15〜40%に設定されることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池システムにおいて、前記規定温度から発電を開始することを特徴とする燃料電池システム。
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