JP7533101B2 - 燃料電池システム - Google Patents
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Description
アノード流路(21)とカソード流路(22)とを有する燃料電池(2)と、
上記アノード流路から排出されたアノードオフガスと上記カソード流路から排出されたカソードオフガスとを混合して燃焼させる燃焼器(3)と、
水素を含む上記アノードオフガスを回収する回収流路(4)と、
を有し、
上記電解動作時において、上記回収流路を流れる上記アノードオフガスの熱を、上記燃料電池へ移動させることができるよう構成されており、
上記回収流路の一部が、上記燃料電池に設けられた熱交換部(23)内を通っている、燃料電池システムにある。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
燃料電池システムに係る参考形態について、図1を参照して説明する。
本形態の燃料電池システム1は、発電動作と電解動作とを切り替えて運転することができる燃料電池システムである。
回収流路4とカソード供給路12との間には、カソード予熱器42が設けてある。カソード予熱器42は、アノードオフガスの熱によってカソード供給ガスを予熱する。予熱されたカソード供給ガス(すなわち、予熱された酸化剤ガス)は、燃料電池2のカソード流路22に供給される。これにより、燃料電池2に熱が供給される。すなわち、電解動作時には、カソード供給ガスである酸化剤ガスを介して、アノードオフガスの熱が、燃料電池2に移動する。
発電動作と電解動作との切り替えは、燃料電池2への電力供給の有無、アノード供給ガスの組成(例えば、水蒸気の含入量等)を切り替えることにより、行うことができる。
発電動作と電解動作との切り替え、回収制御弁41の開閉制御は、上記制御装置によって行うことができる。なお、上記制御装置は、例えば、ECU(すなわち、電子制御ユニット)内に構成されている。
上記燃料電池システム1は、電解動作時において、回収流路4を流れるアノードオフガスの熱を、燃料電池2へ移動させることができるよう構成されている。それゆえ、回収される水素を含むアノードオフガスの熱を、燃料電池2に与えることとなる。そのため、燃料電池2に熱を与えるために水素を消費することがない。つまり、水素の回収率を低下させることなく、燃料電池2に熱を与えることができる。その結果、燃料電池システム1全体として、エネルギー効率を向上させることができる。
本形態は、図2に示すごとく、回収制御弁41を、回収流路4における、カソード予熱器42よりも下流側に設けた形態である。
その他は、参考形態1と同様である。なお、参考形態2以降において用いた符号のうち、既出の形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
その他、参考形態1と同様の作用効果を有する。
本形態は、図3に示すごとく、回収流路4とアノード排出路13との共通部分とカソード供給路12との間に、カソード予熱器42を設けた形態である。
本形態の場合には、回収制御弁41の開閉に関わらず、アノードオフガスとカソード供給ガス(すなわち、酸化剤ガス)との熱交換が行われることとなる。すなわち、本形態においては、発電動作時にも、電解動作時にも、アノードオフガスがカソード予熱器42を通過し、酸化剤ガスを予熱することとなる。
その他は、参考形態2と同様である。
その他、参考形態2と同様の作用効果を有する。
本形態は、図4に示すごとく、回収流路4の一部を、燃料電池2に設けた熱交換部23を通すよう構成した形態である。
その他は、参考形態2と同様である。
その他、参考形態2と同様の作用効果を有する。
本形態は、図5、図6に示すごとく、参考形態1の構成をベースにして、具体化を進めた燃料電池システム1の形態である。
本形態においては、アノード供給路11に、改質器112のほかに、脱硫器113と、蒸発器114と、循環装置115とを設けている。脱硫器113と、蒸発器114と、循環装置115とは、改質器112よりも上流側において、上流側からこの順に、アノード供給路11に設けてある。
その他は参考形態1と同様であり、同様の作用効果を有する。
本形態は、図7に示すごとく、参考形態5の変形形態であって、回収制御弁41を、回収流路4における、カソード予熱器42よりも下流側に設けた形態である。
その他は、参考形態5と同様である。
その他、参考形態5と同様の作用効果を有する。
本形態は、図8に示すごとく、回収流路4とアノード供給路11との間に、アノード予熱器43を有する燃料電池システム1の形態である。
アノード予熱器43は、アノードオフガスの熱によってアノード供給ガスを予熱する。そして、これによって予熱されたアノード供給ガスが燃料電池2に導入されることで、燃料電池2に熱が付与される。つまり、アノード供給ガスを介して、水素を含むアノードオフガスの熱を、燃料電池2の電解質体に伝えることができる。
本形態においては、アノード供給ガスを介して、水素を含むアノードオフガスの熱を燃料電池2に与えることができる。
その他、参考形態5と同様の作用効果を有する。
本形態は、図9に示すごとく、回収制御弁41を、回収流路4における、アノード予熱器43よりも下流側に設けた形態である。
その他は、参考形態7と同様である。
その他、参考形態7と同様の作用効果を有する。
本形態は、図10に示すごとく、回収流路4がアノード排出路13と分岐する前の位置に、アノード予熱器43を設けた形態である。
つまり、回収流路4とアノード排出路13との共通部分において、アノードオフガスとアノード供給ガスとの熱交換を行うような構成としている。
2 燃料電池
21 アノード流路
22 カソード流路
3 燃焼器
4 回収流路
Claims (2)
- 発電動作と電解動作とを切り替えて運転することができる燃料電池システム(1)であって、
アノード流路(21)とカソード流路(22)とを有する燃料電池(2)と、
上記アノード流路から排出されたアノードオフガスと上記カソード流路から排出されたカソードオフガスとを混合して燃焼させる燃焼器(3)と、
水素を含む上記アノードオフガスを回収する回収流路(4)と、
を有し、
上記電解動作時において、上記回収流路を流れる上記アノードオフガスの熱を、上記燃料電池へ移動させることができるよう構成されており、
上記回収流路の一部が、上記燃料電池に設けられた熱交換部(23)内を通っている、燃料電池システム。 - 上記回収流路には、上記アノードオフガスの流れを制御する回収制御弁(41)が設けてある、請求項1に記載の燃料電池システム。
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Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001160404A (ja) | 1999-12-02 | 2001-06-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 電力貯蔵システム |
JP2011165666A (ja) | 2010-02-12 | 2011-08-25 | Hexis Ag | 燃料電池システム |
JP2013199675A (ja) | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Tokyo Gas Co Ltd | 電気化学装置および蓄電システム |
JP2016537782A (ja) | 2013-09-23 | 2016-12-01 | コンヴィオン オサケユキチュアConvion Oy | 高温電池システムのための再循環装置及び方法 |
JP2017091631A (ja) | 2015-11-03 | 2017-05-25 | 株式会社豊田中央研究所 | 燃料電池システム |
JP2018517233A (ja) | 2015-04-08 | 2018-06-28 | サンファイアー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングSunFire GmbH | 高温水蒸気電解[SOEC]、固体酸化物形燃料電池[SOFC]および/または可逆高温燃料電池[rSOC]の熱管理法ならびに高温水蒸気電解[SOEC]装置、固体酸化物形燃料電池[SOFC]装置および/または可逆高温燃料電池[rSOC]装置 |
WO2019210344A1 (de) | 2018-05-03 | 2019-11-07 | Avl List Gmbh | Reversibel betreibbarer energiewandler und verfahren zum betreiben desselben |
US20200358123A1 (en) | 2018-01-19 | 2020-11-12 | Christopher Ronald Graves | Passive flow battery |
-
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001160404A (ja) | 1999-12-02 | 2001-06-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 電力貯蔵システム |
JP2011165666A (ja) | 2010-02-12 | 2011-08-25 | Hexis Ag | 燃料電池システム |
JP2013199675A (ja) | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Tokyo Gas Co Ltd | 電気化学装置および蓄電システム |
JP2016537782A (ja) | 2013-09-23 | 2016-12-01 | コンヴィオン オサケユキチュアConvion Oy | 高温電池システムのための再循環装置及び方法 |
JP2018517233A (ja) | 2015-04-08 | 2018-06-28 | サンファイアー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングSunFire GmbH | 高温水蒸気電解[SOEC]、固体酸化物形燃料電池[SOFC]および/または可逆高温燃料電池[rSOC]の熱管理法ならびに高温水蒸気電解[SOEC]装置、固体酸化物形燃料電池[SOFC]装置および/または可逆高温燃料電池[rSOC]装置 |
JP2017091631A (ja) | 2015-11-03 | 2017-05-25 | 株式会社豊田中央研究所 | 燃料電池システム |
US20200358123A1 (en) | 2018-01-19 | 2020-11-12 | Christopher Ronald Graves | Passive flow battery |
WO2019210344A1 (de) | 2018-05-03 | 2019-11-07 | Avl List Gmbh | Reversibel betreibbarer energiewandler und verfahren zum betreiben desselben |
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