JPH06119933A - 燃料電池発電設備のガス濃度制御方法 - Google Patents
燃料電池発電設備のガス濃度制御方法Info
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- JPH06119933A JPH06119933A JP4267712A JP26771292A JPH06119933A JP H06119933 A JPH06119933 A JP H06119933A JP 4267712 A JP4267712 A JP 4267712A JP 26771292 A JP26771292 A JP 26771292A JP H06119933 A JPH06119933 A JP H06119933A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃料電池の発電開始時の燃料利用率を高め、
かつアノード側からカソード側までの二酸化炭素の供給
遅れを低減することができ、燃料利用率及び発電出力の
円滑な上昇ができ、短時間に定格出力を得ることができ
る、燃料電池内のガス濃度制御方法を提供する。 【構成】 燃料ガス１を水素を含むアノードガス３に改
質する改質器２と、アノードガスとカソードガス９とか
ら発電する燃料電池４と、アノード排ガス５を改質器に
供給するアノード排ガスライン１０と、カソードガスを
燃料電池のカソード側Ｃに供給するカソードライン１２
と、改質器の燃焼室Ｃｏに炭化水素燃料を供給する燃料
ライン１４とを備え、燃料電池の発電開始の一定時間前
から発電開始の一定時間後まで燃料ラインから炭化水素
燃料を燃焼室に供給して燃焼させる。
かつアノード側からカソード側までの二酸化炭素の供給
遅れを低減することができ、燃料利用率及び発電出力の
円滑な上昇ができ、短時間に定格出力を得ることができ
る、燃料電池内のガス濃度制御方法を提供する。 【構成】 燃料ガス１を水素を含むアノードガス３に改
質する改質器２と、アノードガスとカソードガス９とか
ら発電する燃料電池４と、アノード排ガス５を改質器に
供給するアノード排ガスライン１０と、カソードガスを
燃料電池のカソード側Ｃに供給するカソードライン１２
と、改質器の燃焼室Ｃｏに炭化水素燃料を供給する燃料
ライン１４とを備え、燃料電池の発電開始の一定時間前
から発電開始の一定時間後まで燃料ラインから炭化水素
燃料を燃焼室に供給して燃焼させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池発電設備のガ
ス濃度制御方法に係わり、更に詳しくは、燃料電池のア
ノード側からカソード側に二酸化炭素を循環させるライ
ンを有する溶融炭酸塩型燃料電池発電設備において二酸
化炭素の濃度を制御する方法に関する。
ス濃度制御方法に係わり、更に詳しくは、燃料電池のア
ノード側からカソード側に二酸化炭素を循環させるライ
ンを有する溶融炭酸塩型燃料電池発電設備において二酸
化炭素の濃度を制御する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池は、高効率かつ環
境への影響が少ないなど、従来の発電装置にはない特徴
を有しており、水力・火力・原子力に続く発電システム
として注目を集め、現在世界各国で鋭意研究開発が行わ
れている。特に天然ガスを燃料とする燃料電池発電設備
は、都市部のビルやマンション等に分散配置し、都市ガ
スを燃料として発電と冷暖房を行うことにより、従来の
送電に伴うロスが大幅に低減でき、かつ８０％以上の熱
効率を発揮できるシステムとして脚光を浴びている。
境への影響が少ないなど、従来の発電装置にはない特徴
を有しており、水力・火力・原子力に続く発電システム
として注目を集め、現在世界各国で鋭意研究開発が行わ
れている。特に天然ガスを燃料とする燃料電池発電設備
は、都市部のビルやマンション等に分散配置し、都市ガ
スを燃料として発電と冷暖房を行うことにより、従来の
送電に伴うロスが大幅に低減でき、かつ８０％以上の熱
効率を発揮できるシステムとして脚光を浴びている。
【０００３】かかる発電設備は改質器と燃料電池とを備
え、改質器により天然ガスを水素を含むアノードガスに
改質し、このアノードガスと酸素を含むカソードガスと
から燃料電池により発電し、その余熱により温水を製造
するものである。この燃料電池内での主な電池反応は、
Ｈ2 ＋ＣＯ3 2- →Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ2 ＋２ｅ のアノード反
応と、1/2 Ｏ2 ＋ＣＯ2 ＋２ｅ →ＣＯ3 2- のカソ
ード反応であり、全体としては水素（Ｈ2 ）が水（Ｈ2
Ｏ）に変わる反応である。従って、本質的に排ガスはク
リーンであり、環境への影響は極めて少ない。
え、改質器により天然ガスを水素を含むアノードガスに
改質し、このアノードガスと酸素を含むカソードガスと
から燃料電池により発電し、その余熱により温水を製造
するものである。この燃料電池内での主な電池反応は、
Ｈ2 ＋ＣＯ3 2- →Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ2 ＋２ｅ のアノード反
応と、1/2 Ｏ2 ＋ＣＯ2 ＋２ｅ →ＣＯ3 2- のカソ
ード反応であり、全体としては水素（Ｈ2 ）が水（Ｈ2
Ｏ）に変わる反応である。従って、本質的に排ガスはク
リーンであり、環境への影響は極めて少ない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記反応において、カ
ソード側では二酸化炭素（ＣＯ2 ）を消費し、アノード
側では二酸化炭素を発生するので、発電設備内で二酸化
炭素をアノード側からカソード側へ循環させる必要があ
る。このため、従来の発電設備では、例えば図１に示す
ように、メタン（ＣＨ4 ）等の燃料ガス１を改質器２で
水素を含むアノードガス３とし、このアノードガスを燃
料電池４のアノード側（Ａ）に供給してアノード反応に
使用し、その排ガス（アノード排ガス５）をブロア６を
用いて改質器２の燃焼室Ｃｏに供給し、アノード排ガス
に残る可燃成分を別途供給される空気７で燃焼させ、そ
の排ガス８に空気７を加えてカソードガス９とし、燃料
電池４のカソード側（Ｃ）でカソード反応に用いてい
た。かかる方法により、燃料電池のアノード側で発生し
た二酸化炭素を改質器を介してカソード側に供給できる
ようになっていた。
ソード側では二酸化炭素（ＣＯ2 ）を消費し、アノード
側では二酸化炭素を発生するので、発電設備内で二酸化
炭素をアノード側からカソード側へ循環させる必要があ
る。このため、従来の発電設備では、例えば図１に示す
ように、メタン（ＣＨ4 ）等の燃料ガス１を改質器２で
水素を含むアノードガス３とし、このアノードガスを燃
料電池４のアノード側（Ａ）に供給してアノード反応に
使用し、その排ガス（アノード排ガス５）をブロア６を
用いて改質器２の燃焼室Ｃｏに供給し、アノード排ガス
に残る可燃成分を別途供給される空気７で燃焼させ、そ
の排ガス８に空気７を加えてカソードガス９とし、燃料
電池４のカソード側（Ｃ）でカソード反応に用いてい
た。かかる方法により、燃料電池のアノード側で発生し
た二酸化炭素を改質器を介してカソード側に供給できる
ようになっていた。
【０００５】しかし、かかる方法では、燃料電池の発電
開始時にはカソードガス中の二酸化炭素の濃度が低く、
燃料電池の燃料利用率が低い（例えば１０％）問題点が
あった。すなわち、燃料電池の発電開始時にはアノード
側での二酸化炭素の発生がないため、カソードガス中の
二酸化炭素は、未反応のアノードガスの燃焼により発生
する二酸化炭素だけであり、カソードガス中の二酸化炭
素の濃度が低い問題点があった。
開始時にはカソードガス中の二酸化炭素の濃度が低く、
燃料電池の燃料利用率が低い（例えば１０％）問題点が
あった。すなわち、燃料電池の発電開始時にはアノード
側での二酸化炭素の発生がないため、カソードガス中の
二酸化炭素は、未反応のアノードガスの燃焼により発生
する二酸化炭素だけであり、カソードガス中の二酸化炭
素の濃度が低い問題点があった。
【０００６】又、発電開始後にはアノード側で発生する
二酸化炭素の量が徐々に増えるため、燃料利用率も徐々
に高めることができるが、アノード側で発生した二酸化
炭素がカソード側に循環されるまでの供給遅れが大きい
（例えば１分以上）ため、燃料利用率を円滑に高め、発
電負荷を一定速度で高めようとするとカソード側の二酸
化炭素が不足する状態になる問題点があった。このた
め、発電出力の円滑な上昇ができず、結果として燃料電
池が定格出力を得るまでに時間がかかる問題点があっ
た。
二酸化炭素の量が徐々に増えるため、燃料利用率も徐々
に高めることができるが、アノード側で発生した二酸化
炭素がカソード側に循環されるまでの供給遅れが大きい
（例えば１分以上）ため、燃料利用率を円滑に高め、発
電負荷を一定速度で高めようとするとカソード側の二酸
化炭素が不足する状態になる問題点があった。このた
め、発電出力の円滑な上昇ができず、結果として燃料電
池が定格出力を得るまでに時間がかかる問題点があっ
た。
【０００７】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、燃
料電池の発電開始時の燃料利用率を高め、かつアノード
側からカソード側までの二酸化炭素の供給遅れを低減す
ることができ、燃料利用率及び発電出力の円滑な上昇が
でき、短時間に定格出力を得ることができる、燃料電池
内のガス濃度制御方法を提供することにある。
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、燃
料電池の発電開始時の燃料利用率を高め、かつアノード
側からカソード側までの二酸化炭素の供給遅れを低減す
ることができ、燃料利用率及び発電出力の円滑な上昇が
でき、短時間に定格出力を得ることができる、燃料電池
内のガス濃度制御方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、改質管
と燃焼室とを有し、改質管で燃料ガスを水素を含むアノ
ードガスに改質する改質器と、アノード側とカソード側
とを有し、アノードガスと酸素を含むカソードガスとか
ら発電する燃料電池と、燃料電池のアノード側を通過し
たアノード排ガスを前記改質器の燃焼室に供給するアノ
ード排ガスラインと、前記燃焼室を出た燃焼排ガスに空
気を混合したカソードガスを燃料電池のカソード側に供
給するカソードラインと、を備える燃料電池発電設備の
ガス濃度制御方法であって、前記改質器の燃焼室に炭化
水素燃料を供給する燃料ラインを更に備え、燃料電池の
発電開始の一定時間前から発電開始の一定時間後まで前
記燃料ラインから炭化水素燃料を燃焼室に供給して燃焼
させることを特徴とする燃料電池発電設備のガス濃度制
御方法が提供される。
と燃焼室とを有し、改質管で燃料ガスを水素を含むアノ
ードガスに改質する改質器と、アノード側とカソード側
とを有し、アノードガスと酸素を含むカソードガスとか
ら発電する燃料電池と、燃料電池のアノード側を通過し
たアノード排ガスを前記改質器の燃焼室に供給するアノ
ード排ガスラインと、前記燃焼室を出た燃焼排ガスに空
気を混合したカソードガスを燃料電池のカソード側に供
給するカソードラインと、を備える燃料電池発電設備の
ガス濃度制御方法であって、前記改質器の燃焼室に炭化
水素燃料を供給する燃料ラインを更に備え、燃料電池の
発電開始の一定時間前から発電開始の一定時間後まで前
記燃料ラインから炭化水素燃料を燃焼室に供給して燃焼
させることを特徴とする燃料電池発電設備のガス濃度制
御方法が提供される。
【０００９】本発明の好ましい実施例によれば、前記発
電開始前の一定時間は、改質器の燃焼室から燃料電池の
カソード側までガスが循環するのに要する時間よりも少
なくとも長い。また、前記発電開始後の一定時間は、燃
料電池の燃料利用率がほぼ定格に達するまでの時間より
も少なくとも長い。更に、前記炭化水素燃料はメタンを
主成分とする、ことが好ましい。
電開始前の一定時間は、改質器の燃焼室から燃料電池の
カソード側までガスが循環するのに要する時間よりも少
なくとも長い。また、前記発電開始後の一定時間は、燃
料電池の燃料利用率がほぼ定格に達するまでの時間より
も少なくとも長い。更に、前記炭化水素燃料はメタンを
主成分とする、ことが好ましい。
【００１０】
【作用】上記本発明の方法によれば、改質器の燃焼室に
炭化水素燃料を供給する燃料ラインを備え、燃料電池の
発電開始の一定時間前から炭化水素燃料を燃焼室に供給
して燃焼させるので、炭化水素燃料の燃焼により発生し
た二酸化炭素がカソードラインに供給され、カソードガ
ス中の二酸化炭素の濃度を燃料電池の発電開始時から高
めることができる。これにより、燃料電池の発電開始時
であっても、カソードガス中の二酸化炭素を高く維持す
ることができ、燃料利用率を高めることができる。
炭化水素燃料を供給する燃料ラインを備え、燃料電池の
発電開始の一定時間前から炭化水素燃料を燃焼室に供給
して燃焼させるので、炭化水素燃料の燃焼により発生し
た二酸化炭素がカソードラインに供給され、カソードガ
ス中の二酸化炭素の濃度を燃料電池の発電開始時から高
めることができる。これにより、燃料電池の発電開始時
であっても、カソードガス中の二酸化炭素を高く維持す
ることができ、燃料利用率を高めることができる。
【００１１】又、燃料電池の発電開始の一定時間後まで
燃料ラインから炭化水素燃料を燃焼室に供給して燃焼さ
せるので、発電開始後にアノード側で発生する二酸化炭
素の量が十分増えるまで、炭化水素燃料の燃焼により二
酸化炭素をカソード側に補給することができ、燃料利用
率を円滑に高め、発電負荷を一定速度で高めることがで
きる。従って、発電出力の円滑な上昇が可能となり、短
時間に定格出力を得ることができる。
燃料ラインから炭化水素燃料を燃焼室に供給して燃焼さ
せるので、発電開始後にアノード側で発生する二酸化炭
素の量が十分増えるまで、炭化水素燃料の燃焼により二
酸化炭素をカソード側に補給することができ、燃料利用
率を円滑に高め、発電負荷を一定速度で高めることがで
きる。従って、発電出力の円滑な上昇が可能となり、短
時間に定格出力を得ることができる。
【００１２】
【実施例】以下に本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。図１は、本発明による方法を実施する燃
料電池発電設備の全体構成図である。この図において、
本発明による方法を実施する燃料電池発電設備は、改質
管Ｒｅと燃焼室Ｃｏとを有し、改質管Ｒｅで燃料ガス１
を水素を含むアノードガス３に改質する改質器２と、ア
ノード側Ａとカソード側Ｃとを有し、アノードガス３と
酸素を含むカソードガス９とから発電する燃料電池４
と、アノードガス３が燃料電池４のアノード側Ａを通過
したアノード排ガス５をブロア６により改質器２の燃焼
室Ｃｏに供給するアノード排ガスライン１０と、燃焼室
Ｃｏでアノード排ガス５が燃焼した燃焼排ガス８に空気
７を混合したカソードガス９を燃料電池４のカソード側
Ｃに供給するカソードライン１２と、を備えている。か
かる燃料電池発電設備の構成は、従来の発電設備と同様
である。
して説明する。図１は、本発明による方法を実施する燃
料電池発電設備の全体構成図である。この図において、
本発明による方法を実施する燃料電池発電設備は、改質
管Ｒｅと燃焼室Ｃｏとを有し、改質管Ｒｅで燃料ガス１
を水素を含むアノードガス３に改質する改質器２と、ア
ノード側Ａとカソード側Ｃとを有し、アノードガス３と
酸素を含むカソードガス９とから発電する燃料電池４
と、アノードガス３が燃料電池４のアノード側Ａを通過
したアノード排ガス５をブロア６により改質器２の燃焼
室Ｃｏに供給するアノード排ガスライン１０と、燃焼室
Ｃｏでアノード排ガス５が燃焼した燃焼排ガス８に空気
７を混合したカソードガス９を燃料電池４のカソード側
Ｃに供給するカソードライン１２と、を備えている。か
かる燃料電池発電設備の構成は、従来の発電設備と同様
である。
【００１３】図２は、上述した燃料電池発電設備におけ
る、燃料電池の起動特性を模式的に示す特性図である。
この図において各線は上からアノードガス流量（Ｑ）、
燃料電池発電負荷（Ｒ）、燃料利用率（Ｕｆ）、供給二
酸化炭素濃度（Ｓ）、必要二酸化炭素濃度（Ｎ）を示し
ている。又、各線の下端水平線は、それぞれ最低流量
（約３０％）、負荷０、利用率０、供給最低濃度、濃度
０、上端水平線は、それぞれ最大流量（１００％）、最
大負荷（１００％）、最大利用率（約８０％）、供給最
大濃度、必要最大濃度を示している。更に、図におい
て、横軸は時間経過を示しており、横軸の０、Ｍ、Ｆ
は、それぞれ発電開始時、燃料利用率の上昇完了時、定
格出力運転時を示している。
る、燃料電池の起動特性を模式的に示す特性図である。
この図において各線は上からアノードガス流量（Ｑ）、
燃料電池発電負荷（Ｒ）、燃料利用率（Ｕｆ）、供給二
酸化炭素濃度（Ｓ）、必要二酸化炭素濃度（Ｎ）を示し
ている。又、各線の下端水平線は、それぞれ最低流量
（約３０％）、負荷０、利用率０、供給最低濃度、濃度
０、上端水平線は、それぞれ最大流量（１００％）、最
大負荷（１００％）、最大利用率（約８０％）、供給最
大濃度、必要最大濃度を示している。更に、図におい
て、横軸は時間経過を示しており、横軸の０、Ｍ、Ｆ
は、それぞれ発電開始時、燃料利用率の上昇完了時、定
格出力運転時を示している。
【００１４】図２から明らかなように、発電負荷（Ｒ）
を発電開始時（Ｏ）から定格運転時（Ｆ）まで一定速度
で上昇させようとすると、発電開始時には燃料利用率は
約１０％と低く、Ｍの時点でほぼ定格に近い値（約７３
％）まで上昇し、その後は定格まで徐々に上昇する。発
電開始時に燃料利用率が低い理由は、燃料電池の発電開
始時にはアノード側での二酸化炭素の発生がないため、
カソードガス中の二酸化炭素は、未反応のアノードガス
の燃焼により発生する二酸化炭素だけであるためであ
る。アノードガス流量（Ｑ）はこの燃料利用率に対応し
て、Ｍの時点までは低く（約３０％）、その後は一定の
速度で１００％まで上昇するように運転する。かかる運
転において、図中にＡで示すように、供給二酸化炭素濃
度（Ｓ）より必要二酸化炭素濃度（Ｎ）が高くなる、す
なわち二酸化炭素が不足する領域が発生することがわか
った。更に、この原因は、アノード側で発生した二酸化
炭素がカソード側に循環されるまでの供給遅れが大きい
（例えば１分以上）ためであることがわかった。
を発電開始時（Ｏ）から定格運転時（Ｆ）まで一定速度
で上昇させようとすると、発電開始時には燃料利用率は
約１０％と低く、Ｍの時点でほぼ定格に近い値（約７３
％）まで上昇し、その後は定格まで徐々に上昇する。発
電開始時に燃料利用率が低い理由は、燃料電池の発電開
始時にはアノード側での二酸化炭素の発生がないため、
カソードガス中の二酸化炭素は、未反応のアノードガス
の燃焼により発生する二酸化炭素だけであるためであ
る。アノードガス流量（Ｑ）はこの燃料利用率に対応し
て、Ｍの時点までは低く（約３０％）、その後は一定の
速度で１００％まで上昇するように運転する。かかる運
転において、図中にＡで示すように、供給二酸化炭素濃
度（Ｓ）より必要二酸化炭素濃度（Ｎ）が高くなる、す
なわち二酸化炭素が不足する領域が発生することがわか
った。更に、この原因は、アノード側で発生した二酸化
炭素がカソード側に循環されるまでの供給遅れが大きい
（例えば１分以上）ためであることがわかった。
【００１５】図１において、本発明によれば、発電設備
は更に、改質器２の燃焼室Ｃｏに炭化水素燃料、好まし
くはメタン（ＣＨ4 ）を主成分とする燃料を供給する燃
料ライン１４を備え、燃料電池４の発電開始（Ｏ）の一
定時間前（Ｔ1 ）から発電開始（Ｏ）の一定時間後（Ｔ
2 ）まで燃料ライン１４から炭化水素燃料を燃焼室Ｃｏ
に供給して燃焼させる。発電開始前の一定時間（Ｔ1 ）
は、改質器２の燃焼室Ｃｏから燃料電池４のカソード側
Ｃまでガスが循環するのに要する時間よりも少なくとも
長いように設定する。又、発電開始後の一定時間（Ｔ2
）は、燃料電池の燃料利用率がほぼ定格に達するまで
の時間（Ｍ）よりも少なくとも長いように設定する。か
かる方法により、図２における発電開始時（０）のカソ
ードガス中の二酸化炭素の濃度を高めることができ、発
電開始時の燃料利用率を高めることができる。又、図２
における二酸化炭素が不足する領域（Ａ）の発生を未然
に防止することができる。
は更に、改質器２の燃焼室Ｃｏに炭化水素燃料、好まし
くはメタン（ＣＨ4 ）を主成分とする燃料を供給する燃
料ライン１４を備え、燃料電池４の発電開始（Ｏ）の一
定時間前（Ｔ1 ）から発電開始（Ｏ）の一定時間後（Ｔ
2 ）まで燃料ライン１４から炭化水素燃料を燃焼室Ｃｏ
に供給して燃焼させる。発電開始前の一定時間（Ｔ1 ）
は、改質器２の燃焼室Ｃｏから燃料電池４のカソード側
Ｃまでガスが循環するのに要する時間よりも少なくとも
長いように設定する。又、発電開始後の一定時間（Ｔ2
）は、燃料電池の燃料利用率がほぼ定格に達するまで
の時間（Ｍ）よりも少なくとも長いように設定する。か
かる方法により、図２における発電開始時（０）のカソ
ードガス中の二酸化炭素の濃度を高めることができ、発
電開始時の燃料利用率を高めることができる。又、図２
における二酸化炭素が不足する領域（Ａ）の発生を未然
に防止することができる。
【００１６】なお、図１において、２０は脱硫器、２１
は気水分離器、２２はタービン圧縮器、２３は補助燃焼
器、２４はブロア、２５は熱交換器である。
は気水分離器、２２はタービン圧縮器、２３は補助燃焼
器、２４はブロア、２５は熱交換器である。
【００１７】上述したように、本発明の方法によれば、
改質器の燃焼室に炭化水素燃料を供給する燃料ラインを
備え、燃料電池の発電開始の一定時間前から炭化水素燃
料を燃焼室に供給して燃焼させるので、炭化水素燃料の
燃焼により発生した二酸化炭素がカソードラインに供給
され、カソードガス中の二酸化炭素の濃度を燃料電池の
発電開始時から高めることができる。これにより、燃料
電池の発電開始時であっても、カソードガス中の二酸化
炭素を高く維持することができ、燃料利用率を高めるこ
とができる。
改質器の燃焼室に炭化水素燃料を供給する燃料ラインを
備え、燃料電池の発電開始の一定時間前から炭化水素燃
料を燃焼室に供給して燃焼させるので、炭化水素燃料の
燃焼により発生した二酸化炭素がカソードラインに供給
され、カソードガス中の二酸化炭素の濃度を燃料電池の
発電開始時から高めることができる。これにより、燃料
電池の発電開始時であっても、カソードガス中の二酸化
炭素を高く維持することができ、燃料利用率を高めるこ
とができる。
【００１８】又、燃料電池の発電開始の一定時間後まで
燃料ラインから炭化水素燃料を燃焼室に供給して燃焼さ
せるので、発電開始後にアノード側で発生する二酸化炭
素の量が十分増えるまで、炭化水素燃料の燃焼により二
酸化炭素をカソード側に補給することができ、燃料利用
率を円滑に高め、発電負荷を一定速度で高めることがで
きる。従って、発電出力の円滑な上昇が可能となり、短
時間に定格出力を得ることができる。
燃料ラインから炭化水素燃料を燃焼室に供給して燃焼さ
せるので、発電開始後にアノード側で発生する二酸化炭
素の量が十分増えるまで、炭化水素燃料の燃焼により二
酸化炭素をカソード側に補給することができ、燃料利用
率を円滑に高め、発電負荷を一定速度で高めることがで
きる。従って、発電出力の円滑な上昇が可能となり、短
時間に定格出力を得ることができる。
【００１９】
【発明の効果】従って、本発明の燃料電池発電設備のガ
ス濃度制御方法よれば、燃料電池の発電開始時の燃料利
用率を高め、かつアノード側からカソード側までの二酸
化炭素の供給遅れを低減することができ、燃料利用率及
び発電出力の円滑な上昇ができ、短時間に定格出力を得
ることができる、等の有益な効果を発揮することができ
る。
ス濃度制御方法よれば、燃料電池の発電開始時の燃料利
用率を高め、かつアノード側からカソード側までの二酸
化炭素の供給遅れを低減することができ、燃料利用率及
び発電出力の円滑な上昇ができ、短時間に定格出力を得
ることができる、等の有益な効果を発揮することができ
る。
【図１】燃料電池発電設備の全体構成図である。
【図２】従来の燃料電池発電設備の起動特性を模式的に
示す特性図である。
示す特性図である。
１ 燃料ガス ２ 改質器 ３ アノードガス ４ 燃料電池 ５ アノード排ガス ６ ブロア ７ 空気 ８ 燃焼排ガス ９ カソードガス １０ アノード排ガスライン １２ カソードライン １４ 燃料ライン Ａ アノード側 Ｃ カソード側 Ｒｅ 改質管 Ｃｏ 燃焼室 Ｑ アノードガス流量 Ｒ 燃料電池発電負荷 Ｕｆ 燃料利用率 Ｓ 供給二酸化炭素濃度 Ｎ 必要二酸化炭素濃度 Ｏ 発電開始時 Ｍ 燃料利用率の上昇完了時 Ｆ 定格運転時 Ｔ1 発電開始前の一定時間 Ｔ2 発電開始後の一定時間
Claims (4)
- 【請求項１】 改質管と燃焼室とを有し、改質管で燃料
ガスを水素を含むアノードガスに改質する改質器と、 アノード側とカソード側とを有し、アノードガスと酸素
を含むカソードガスとから発電する燃料電池と、 燃料電池のアノード側を通過したアノード排ガスを前記
改質器の燃焼室に供給するアノード排ガスラインと、 前記燃焼室を出た燃焼排ガスに空気を混合したカソード
ガスを燃料電池のカソード側に供給するカソードライン
と、を備える燃料電池発電設備のガス濃度制御方法であ
って、 前記改質器の燃焼室に炭化水素燃料を供給する燃料ライ
ンを更に備え、 燃料電池の発電開始の一定時間前から発電開始の一定時
間後まで前記燃料ラインから炭化水素燃料を燃焼室に供
給して燃焼させる、ことを特徴とする燃料電池発電設備
のガス濃度制御方法。 - 【請求項２】 前記発電開始前の一定時間は、改質器の
燃焼室から燃料電池のカソード側までガスが循環するの
に要する時間よりも少なくとも長い、ことを特徴とする
請求項１に記載の燃料電池発電設備のガス濃度制御方
法。 - 【請求項３】 前記発電開始後の一定時間は、燃料電池
の燃料利用率がほぼ定格に達するまでの時間よりも少な
くとも長い、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電
池発電設備のガス濃度制御方法。 - 【請求項４】 前記炭化水素燃料はメタンを主成分とす
る、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池発電設
備のガス濃度制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4267712A JPH06119933A (ja) | 1992-10-07 | 1992-10-07 | 燃料電池発電設備のガス濃度制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4267712A JPH06119933A (ja) | 1992-10-07 | 1992-10-07 | 燃料電池発電設備のガス濃度制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06119933A true JPH06119933A (ja) | 1994-04-28 |
Family
ID=17448507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4267712A Pending JPH06119933A (ja) | 1992-10-07 | 1992-10-07 | 燃料電池発電設備のガス濃度制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06119933A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016512917A (ja) * | 2013-03-15 | 2016-05-09 | エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニーＥｘｘｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | 燃料電池を使用する集積化された発電および炭素捕捉 |
-
1992
- 1992-10-07 JP JP4267712A patent/JPH06119933A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016512917A (ja) * | 2013-03-15 | 2016-05-09 | エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニーＥｘｘｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | 燃料電池を使用する集積化された発電および炭素捕捉 |
| JP2016517616A (ja) * | 2013-03-15 | 2016-06-16 | エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニーＥｘｘｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | 燃料電池を使用する集積化された発電および炭素捕捉 |
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