JPH088107B2 - 内部改質形燃料電池の流量制御方法 - Google Patents
内部改質形燃料電池の流量制御方法Info
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- JPH088107B2 JPH088107B2 JP59061012A JP6101284A JPH088107B2 JP H088107 B2 JPH088107 B2 JP H088107B2 JP 59061012 A JP59061012 A JP 59061012A JP 6101284 A JP6101284 A JP 6101284A JP H088107 B2 JPH088107 B2 JP H088107B2
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
- H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、内部改質形燃料電池の流量制御方法に関
するものであり、さらに詳しくいうと、天然ガスなどの
炭化水素やメタノールなどを燃料とする内部改質形燃料
電池の反応ガスの流量制御方法に関するものである。
するものであり、さらに詳しくいうと、天然ガスなどの
炭化水素やメタノールなどを燃料とする内部改質形燃料
電池の反応ガスの流量制御方法に関するものである。
第１図は従来の内部改質形燃料電池の構成を示し、燃
料電池のアノード１の入口側に燃料流量制御弁２、アノ
ード１の出口側に再生熱交換器３が設けられ、再生熱交
換器３の下流に冷却器４、ドレインセパレータ５が順次
に接続され、再生熱交換器３とドレインセパレータ５の
間の配管にポンプ６が設けられている。ポンプ６の下流
にはスチーム流量制御弁７が接続されており、燃料流量
制御弁２とスチーム流量制御弁７の流量比を一定にする
ための流量設定器８が設けられている。アノード１に対
向するカソード９の上流には空気ブロワ10が接続され、
冷却器４の下流に設けられたアノード排出ガスのバーナ
11において空気ブロワ10からの空気を酸化剤としてアノ
ード排出ガスが燃焼される。バーナ11の排出口はカソー
ド９の入口側に配管により接続されている。インバータ
12は燃料電池の直流出力を交流出力に変換する。
料電池のアノード１の入口側に燃料流量制御弁２、アノ
ード１の出口側に再生熱交換器３が設けられ、再生熱交
換器３の下流に冷却器４、ドレインセパレータ５が順次
に接続され、再生熱交換器３とドレインセパレータ５の
間の配管にポンプ６が設けられている。ポンプ６の下流
にはスチーム流量制御弁７が接続されており、燃料流量
制御弁２とスチーム流量制御弁７の流量比を一定にする
ための流量設定器８が設けられている。アノード１に対
向するカソード９の上流には空気ブロワ10が接続され、
冷却器４の下流に設けられたアノード排出ガスのバーナ
11において空気ブロワ10からの空気を酸化剤としてアノ
ード排出ガスが燃焼される。バーナ11の排出口はカソー
ド９の入口側に配管により接続されている。インバータ
12は燃料電池の直流出力を交流出力に変換する。
次に、以上の構成における従来の流量制御方法につい
て述べる。内部改質形電池のアノード１には燃料流量制
御弁２によつて天然ガスなどの炭化水素やメタノールな
どの燃料が供給される。他方、カソード９には、空気ブ
ロワ10によつて外気から空気に吸入し、バーナ11で燃焼
した燃焼ガスと混合して、空気と二酸化炭素を主成分と
する酸化剤が供給される。燃料電池の内部では、電気化
学反応に伴う発生熱を熱源とする周知の水蒸気改質反応
により、燃料が水素成分をもつ反応ガスに改質され酸化
剤との間で周知の電気化学的な反応を起こし、電力を発
生すると同時にアノード１側にスチームと二酸化炭素が
生成する。前記改質反応には燃料の他に所定量のスチー
ム（例えば未反応のメタン１モルに対して２モル以上）
が必要である。このため、アノード排出ガスを再生熱交
換器３および冷却器４を通して冷却し、スチーム成分を
凝縮してドレインセパレータ５によつて、凝縮水を分離
した後、ポンプ６によつて加圧し、再生熱交換器３で気
化し、スチーム流量制御弁７で所定の量をアノード入口
側に供給することにより改質反応を継続する。
て述べる。内部改質形電池のアノード１には燃料流量制
御弁２によつて天然ガスなどの炭化水素やメタノールな
どの燃料が供給される。他方、カソード９には、空気ブ
ロワ10によつて外気から空気に吸入し、バーナ11で燃焼
した燃焼ガスと混合して、空気と二酸化炭素を主成分と
する酸化剤が供給される。燃料電池の内部では、電気化
学反応に伴う発生熱を熱源とする周知の水蒸気改質反応
により、燃料が水素成分をもつ反応ガスに改質され酸化
剤との間で周知の電気化学的な反応を起こし、電力を発
生すると同時にアノード１側にスチームと二酸化炭素が
生成する。前記改質反応には燃料の他に所定量のスチー
ム（例えば未反応のメタン１モルに対して２モル以上）
が必要である。このため、アノード排出ガスを再生熱交
換器３および冷却器４を通して冷却し、スチーム成分を
凝縮してドレインセパレータ５によつて、凝縮水を分離
した後、ポンプ６によつて加圧し、再生熱交換器３で気
化し、スチーム流量制御弁７で所定の量をアノード入口
側に供給することにより改質反応を継続する。
さて、燃料電池の出力を変動させるには、負荷指令に
基き、インバータ12の出力が制御され、同時に燃料流量
制御弁２を操作することにより燃料流量が制御される。
そしてスチーム流量はスチーム流量制御弁７によつて制
御されるがその値は、流量設定器８によつて、燃料流量
に対して一定比率に保つのが普通である。
基き、インバータ12の出力が制御され、同時に燃料流量
制御弁２を操作することにより燃料流量が制御される。
そしてスチーム流量はスチーム流量制御弁７によつて制
御されるがその値は、流量設定器８によつて、燃料流量
に対して一定比率に保つのが普通である。
しかし、以上のような従来の方法は、例えば負荷指令
に基き、燃料流量を増加させると改質反応に伴う吸熱量
が増大し、急激な温度降下が生じる。この温度降下に伴
ない電池内部に燃料ガスからカーボンの析出が起こるの
で燃料流量を急激に増加させることができず、燃料電池
の負荷応答速度を速くすることができないという欠点が
あつた。
に基き、燃料流量を増加させると改質反応に伴う吸熱量
が増大し、急激な温度降下が生じる。この温度降下に伴
ない電池内部に燃料ガスからカーボンの析出が起こるの
で燃料流量を急激に増加させることができず、燃料電池
の負荷応答速度を速くすることができないという欠点が
あつた。
この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去す
るためになされたもので、負荷変動指令に基き、スチー
ム流量の燃料流量に対する比率の設定値を高く設定する
ことにより、アノード入口におけるスチーム・カーボン
比を高く保つことにより、温度降下に伴うカーボンの析
出を避け、負荷応答速度の速い内部改質形燃料電池の流
量制御方法を提供するものである。
るためになされたもので、負荷変動指令に基き、スチー
ム流量の燃料流量に対する比率の設定値を高く設定する
ことにより、アノード入口におけるスチーム・カーボン
比を高く保つことにより、温度降下に伴うカーボンの析
出を避け、負荷応答速度の速い内部改質形燃料電池の流
量制御方法を提供するものである。
以下、この発明の一実施例を第２図を参照して説明す
る。第２図において13は燃料流量制御弁２およびスチー
ム流量制御弁７で制御する流量の比が所定の比率になる
ように設定する流量設定器であり、14は負荷変動時（負
荷増加時および負荷減少時）に燃料ガス流量に対するス
チーム流量の比率を定格値より高い値に設定する比率演
算器である。その他、第１図におけると同一符号は同一
部分である。
る。第２図において13は燃料流量制御弁２およびスチー
ム流量制御弁７で制御する流量の比が所定の比率になる
ように設定する流量設定器であり、14は負荷変動時（負
荷増加時および負荷減少時）に燃料ガス流量に対するス
チーム流量の比率を定格値より高い値に設定する比率演
算器である。その他、第１図におけると同一符号は同一
部分である。
次に、以上の構成による流量制御方法について説明す
る。
る。
燃料電池の負荷変動時、負荷指令に基き燃料流量制御
弁２で制御する燃料流量を変動させるが、このとき比率
演算器14により、その負荷増加割合に応じて燃料ガス流
量とスチーム流量の比率を演算し、一定のリサイクル比
以上に制御操作をする。このような操作を行うことによ
り、負荷増加時にはアノード１の入口においてガス中の
スチーム割合を高く保つことができ、アノード１内部に
おける改質反応に伴う吸熱量の増大による温度降下に対
しても炭素成分の析出を避けることができる。
弁２で制御する燃料流量を変動させるが、このとき比率
演算器14により、その負荷増加割合に応じて燃料ガス流
量とスチーム流量の比率を演算し、一定のリサイクル比
以上に制御操作をする。このような操作を行うことによ
り、負荷増加時にはアノード１の入口においてガス中の
スチーム割合を高く保つことができ、アノード１内部に
おける改質反応に伴う吸熱量の増大による温度降下に対
しても炭素成分の析出を避けることができる。
なお、上記実施では、負荷増加時に比率演算器14によ
って燃料ガス流量に対するスチーム流量の比を一定値以
上になるように設定したが、スチーム流量の制御に対し
てある時間遅れをもたせて燃料ガス流量を制御すること
によって、上記実施例と同様の効果を奏する。また、負
荷減少時には燃料ガス流量に遅れてスチーム流量の制御
をすることで、燃料ガス流量に対するスチーム流量の比
を一定値以上になるようにしても、上記実施例を同様の
効果を奏する。
って燃料ガス流量に対するスチーム流量の比を一定値以
上になるように設定したが、スチーム流量の制御に対し
てある時間遅れをもたせて燃料ガス流量を制御すること
によって、上記実施例と同様の効果を奏する。また、負
荷減少時には燃料ガス流量に遅れてスチーム流量の制御
をすることで、燃料ガス流量に対するスチーム流量の比
を一定値以上になるようにしても、上記実施例を同様の
効果を奏する。
以上のように、この発明によれば、負荷変動に伴い燃
料ガス流量とスチーム流量の比を変動させ、負荷変動時
にアノード入口において燃料ガス流量に対するスチーム
流量の比率を高くなるように設定することにより、カー
ボンの析出を避け、負荷応答速度の速い内部改質形燃料
電池の流量制御方法を得ることができるという効果があ
る。
料ガス流量とスチーム流量の比を変動させ、負荷変動時
にアノード入口において燃料ガス流量に対するスチーム
流量の比率を高くなるように設定することにより、カー
ボンの析出を避け、負荷応答速度の速い内部改質形燃料
電池の流量制御方法を得ることができるという効果があ
る。
第１図は従来方法を説明するための接続図、第２図はこ
の発明の一実施例を説明するための接続図である。 １……アノード、２……燃料流量制御弁、３……再生熱
交換器、４……冷却器、５……ドレインセパレータ、６
……ポンプ、７……スチーム流量制御弁、９……カソー
ド、10……空気ブロワ、11……バーナ、12……インバー
タ、13……流量設定器、14……比率演算器。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
の発明の一実施例を説明するための接続図である。 １……アノード、２……燃料流量制御弁、３……再生熱
交換器、４……冷却器、５……ドレインセパレータ、６
……ポンプ、７……スチーム流量制御弁、９……カソー
ド、10……空気ブロワ、11……バーナ、12……インバー
タ、13……流量設定器、14……比率演算器。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】アノードの出口側に設けられた再生熱交換
器の下流に、冷却器、ドレインセパレータが順次接続さ
れ、前記冷却器で冷却されたアノード排出ガスが前記ド
レインセパレータで凝縮され、この凝縮水が前記再生熱
交換器でアノード排出ガスにより熱交換されてスチーム
が生成され、このスチームが燃料とともにアノードの入
口に供給される内部改質形燃料電池の流量制御方法にお
いて、負荷変動時には前記アノードへの燃料流量に対す
る前記スチーム流量の比率の設定値を高くするようにし
たことを特徴とする内部改質形燃料電池の流量制御方
法。 - 【請求項２】負荷増加時にはスチームの循環量の制御に
遅れて燃料流量を制御し、負荷減少時には燃料流量の制
御に遅れてスチーム循環量を制御する特許請求の範囲第
１項記載の内部改質形燃料電池の流量制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59061012A JPH088107B2 (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 内部改質形燃料電池の流量制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59061012A JPH088107B2 (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 内部改質形燃料電池の流量制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60207257A JPS60207257A (ja) | 1985-10-18 |
| JPH088107B2 true JPH088107B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=13158988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59061012A Expired - Lifetime JPH088107B2 (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 内部改質形燃料電池の流量制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH088107B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3812812C1 (ja) * | 1988-04-16 | 1989-10-19 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | |
| JP2011108526A (ja) * | 2009-11-18 | 2011-06-02 | Eneos Celltech Co Ltd | 燃料電池システム |
-
1984
- 1984-03-30 JP JP59061012A patent/JPH088107B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60207257A (ja) | 1985-10-18 |
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