JP7182263B2 - 固体酸化物形燃料電池システム - Google Patents
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Description
よって、改質器に供給するメタンガスの流量Lが完全燃焼するのに最低限必要な空気流量Qは、空気中に酸素が21%含まれていると仮定すると、以下の式(2)で表される。よって、「改質器に供給するメタンに対する空気比」は、この空気流量Qを「1」とする場合における燃料電池スタックのカソードに供給する空気流量の割合であるので、以下の式(3)で表される。
空気比=(燃料電池スタックのカソードに供給する空気流量)/Q・・・(3)
以上の構成によると、本態様のSOFCシステムは、発電停止後に、燃料電池スタックに燃料ガスおよび空気の供給を継続するSOFCシステムの停止制御において、燃焼器の燃焼特性を考慮して空気流量を適切に設定することにより、従来に比べて燃料電池スタックの耐久性劣化を抑制し得る。また、本態様のSOFCシステムは、この停止制御における停止時間を従来よりも短縮し得る。
[装置構成]
図1は、第1実施形態のSOFCシステムの一例を示す図である。
以下、図表を参照しながら、SOFCシステム100の停止制御の詳細について説明する。
以下、図面を参照しながら、本実施形態のSOFCシステム100の動作の一例を説明する。以下の動作は、制御器40の演算回路が、制御器40の記憶回路から制御プログラムにより行われてもよい。ただし、以下の動作を制御器40で行うことは、必ずしも必須ではない。操作者が、その一部の動作を行ってもよい。
まず、SOFCシステム100の起動から停止に至るまでの一連の発電動作に伴う燃料電池スタック6のスタック温度変化について説明する。
[装置構成]
図6は、第2実施形態のSOFCシステムの一例を示す図である。
図7は、第2実施形態のSOFCシステムの動作の一例を示すフローチャートである。以下の動作は、制御器40の演算回路が、制御器40の記憶回路から制御プログラムにより行われてもよい。ただし、以下の動作を制御器40で行うことは、必ずしも必須ではない。操作者が、その一部の動作を行ってもよい。
図8は、第3実施形態のSOFCシステムの一例を示す図である。
図9は、第4実施形態のSOFCシステムの一例を示す図である。
図10は、第5実施形態のSOFCシステムの一例を示す図である。
2A :内壁
2B :外壁
2D :下板部材
2E :改質触媒
2U :上板部材
4 :蒸発器
4A :内壁
4B :外壁
4C :流路部材
4D :下板部材
4E :底部
5 :空気供給経路
6 :燃料電池スタック
7 :空気熱交換器
11 :アノードオフガス排出経路
12 :第1温度検知器
13 :燃料ガス供給経路
14 :混合ガス供給経路
15 :第2温度検知器
16 :折り返し部
17 :折り返し部
20 :燃焼器
21 :アノードオフガス噴出孔
22 :アノードオフガス集合部
22T :テーパ面
23 :第1カソードオフガス通過領域
25 :燃焼空間
30 :第2カソードオフガス通過領域
40 :制御器
41 :原料供給器
43 :水供給器
44 :空気供給器
50A :上部領域
50B :下部領域
51 :隔壁部
52 :上壁
53 :外壁
54 :内壁
60 :点火装置
100 :SOFCシステム
Claims (9)
- 燃料ガスおよび空気を用いて発電する燃料電池スタックと、
原料を改質することで前記燃料ガスを生成する改質器と、
前記燃料電池スタックに前記空気を供給する空気供給器と、
前記燃料電池スタックから排出されるアノードオフガスおよびカソードオフガスを燃焼する燃焼器と、
発電停止後に、前記燃料電池スタックに前記燃料ガスおよび前記空気の供給を継続する固体酸化物形燃料電池システムの停止制御において、前記アノードオフガス中の水素成分のモル分率が前記アノードオフガス中の原料成分のモル分率よりも大きい場合における、前記改質器に供給する原料に対する空気比の平均値を第一平均値とし、前記アノードオフガス中の水素成分のモル分率が前記アノードオフガス中の原料成分のモル分率よりも小さい場合における、前記改質器に供給する原料に対する空気比の平均値を第二平均値とした場合、第一平均値が第二平均値よりも大きくなるように前記空気供給器を制御する制御器と、を備える固体酸化物形燃料電池システム。 - 前記改質器の温度を検知する温度検知器を備え、
前記制御器は、前記停止制御において、前記温度検知器の検知温度に基づいて前記空気供給器を制御する請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池システム。 - 前記制御器は、前記停止制御において、前記空気供給器を制御して、前記温度検知器の検知温度の低下に連れて、前記空気比を小さくする請求項2に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
- 前記温度検知器は、前記改質器に設けられている請求項2または3に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
- 前記温度検知器は、前記燃料電池スタックまたはその周囲に設けられている請求項2または3に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
- 前記改質器に前記原料を供給する原料供給器を備え、
前記制御器は、前記停止制御において、前記原料供給器を制御して、前記改質器に供給する原料の供給量を300Wの発熱量相当の流量以上にする請求項1から5のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池システム。 - 前記改質器に水を供給する水供給器を備え、
前記制御器は、前記停止制御において、前記水供給器を制御して、前記改質器におけるS/Cを2.0以上にする請求項1から6のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池システム。 - 前記燃焼器に点火する点火装置を備え、
前記制御器は、前記停止制御において、前記温度検知器の検知温度が所定時間内に所定値以上低下した場合、又は、所定時間間隔毎に、前記点火装置を制御して、前記燃焼器に点火する請求項2から5のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池システム。 - 前記燃焼器は拡散燃焼器である、請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
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