JPH117972A - Fuel-cell power generator - Google Patents

Fuel-cell power generator

Info

Publication number
JPH117972A
JPH117972A JP9159051A JP15905197A JPH117972A JP H117972 A JPH117972 A JP H117972A JP 9159051 A JP9159051 A JP 9159051A JP 15905197 A JP15905197 A JP 15905197A JP H117972 A JPH117972 A JP H117972A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
reformer
fuel
hydrogen
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9159051A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naonobu Yokoyama
尚伸 横山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP9159051A priority Critical patent/JPH117972A/en
Publication of JPH117972A publication Critical patent/JPH117972A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel-cell power generator which is used effectively irrespective of fluctuations in power demand and the thermal output of which is used effectively even in its low-load operation, and a control method for the power generator. SOLUTION: The exhaust gas out of a fuel electrode 15 inside a fuel cell body is lead to the burner of a reformer 11, where it is used as the fuel of the reformer burner. Excessive hydrogen is taken out from a midway of a line 114 connecting the fuel electrode outlet of the fuel cell body to the burner inlet of the reformer to be stored or utilized in other apparatuses. Gaseous hydrogen as the fuel reacts with air as the oxidizer in fuel cell body to generate heat, which is fed to a hot heat-recovering heat exchanger 20 by means of a circulating heating medium and is taken out as hot thermal output. The water after the heat recover in the heat exchanger is returned to a flush tank 23 and flushed steam is mainly taken out as hot thermal output and a part of it is mixed as the reforming steam with crude fuel through a line 113 to produce excessive hydrogen in the reformer.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池発電装置
に関する。さらに、本発明は燃料電池発電装置の制御方
法に関する。
[0001] The present invention relates to a fuel cell power generator. Further, the present invention relates to a control method of the fuel cell power generator.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、図5に概略図を示すように、燃料
電池発電装置1は、天然ガス・プロパンガス等の炭化水
素を原燃料として、改質器2、CO変成器3で生成され
た水素と、空気中の酸素とにより燃料電池本体4で直流
電気を発生させ、この直流電気を逆変換装置5で交流電
気に変換して出力する装置である。また、その副産物と
して、燃料電池4での発生熱および改質器2の燃料ガス
の熱量を高温熱回収用熱交換器7および低温熱回収用熱
交換器6で回収して、高温熱出力・低温熱出力としてい
る。この場合、燃料電池の燃料極から排出される未反応
分を含む排出ガス8は改質器バーナに送られ、再利用さ
れる。
2. Description of the Related Art Conventionally, as schematically shown in FIG. 5, a fuel cell power generator 1 is produced by a reformer 2 and a CO shift converter 3 using hydrocarbons such as natural gas and propane gas as raw fuel. This is a device that generates DC electricity in the fuel cell main body 4 by the hydrogen and oxygen in the air, and converts the DC electricity into AC electricity by the inverse converter 5, and outputs the AC electricity. Further, as by-products, the heat generated in the fuel cell 4 and the calorific value of the fuel gas in the reformer 2 are recovered by the heat exchanger 7 for high-temperature heat recovery and the heat exchanger 6 for low-temperature heat recovery, and the high-temperature heat output and Low temperature heat output. In this case, the exhaust gas 8 containing the unreacted components discharged from the fuel electrode of the fuel cell is sent to the reformer burner and reused.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the invention]

(1)一日の特定の時間帯にのみ電力需要が高く他の時
間帯では比較的電力需要が少ない場合、例えば、燃料電
池発電装置が事務所等に設置された場合は、昼間は電力
需要が多いため定格出力で運転されるが、夜間は電力需
要が少なく低負荷で運転されることが多い。そのため平
均負荷率が低くなり、有効利用されない場合がある。
(1) When the power demand is high only in a specific time zone of the day and the power demand is relatively low in other time zones, for example, when the fuel cell power generation device is installed in an office or the like, the power demand in the daytime Because of the high power consumption, they are operated at the rated output, but at night there is little power demand and they are often operated at low load. For this reason, the average load factor becomes low, and there is a case where the effective use is not performed.

【0004】(2)燃料電池発電装置内で改質器はもっ
とも高温の機器であり、また、負荷変化によるヒートサ
イクルをもっとも受ける機器である。従来装置では、電
気出力が変化した場合、改質器の負荷もそれに応じて変
化させていた。改質器の負荷が変化すると、改質器内の
伝熱量が変化するため、改質器内の温度分布は大きく変
化する。そのため、改質器は電気出力が変化するたびに
ヒートサイクルを受け、改質器の寿命が短くなる等の問
題があった。
(2) The reformer is the hottest device in the fuel cell power generator, and is the device most subjected to a heat cycle due to a change in load. In the conventional apparatus, when the electric output changes, the load of the reformer also changes accordingly. When the load of the reformer changes, the amount of heat transfer in the reformer changes, so that the temperature distribution in the reformer changes greatly. For this reason, the reformer is subjected to a heat cycle every time the electric output changes, and there is a problem that the life of the reformer is shortened.

【0005】(3)また、従来の燃料電池発電装置で
は、電気出力に応じて原燃料流量等の各流量を制御する
ため、熱出力も電気出力に合わせて変動する。定格運転
時で電気出力と熱出力の割合は50:50程度であり、
従来の燃料電池装置ではこの割合を変化させることは困
難であり、熱出力が有効利用されない欠点があった。
(3) In the conventional fuel cell power generator, since each flow rate such as a raw fuel flow rate is controlled in accordance with the electric output, the heat output also fluctuates in accordance with the electric output. At the time of rated operation, the ratio of electric output and heat output is about 50:50,
It is difficult to change this ratio in the conventional fuel cell device, and there is a drawback that the heat output is not effectively used.

【0006】従って、本発明は、電力需要が変動しても
有効利用できる燃料電池発電装置を提供することを目的
とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell power generator that can be used effectively even when the power demand fluctuates.

【0007】また、本発明は、電気出力が変化してもヒ
ートサイクルの発生のない燃料電池発電装置を提供する
ことを目的とする。
It is another object of the present invention to provide a fuel cell power generator which does not generate a heat cycle even if the electric output changes.

【0008】さらに、本発明は、定格運転よりも低負荷
運転時にも熱出力が有効利用し得る燃料電池発電装置を
提供することを目的とする。
A further object of the present invention is to provide a fuel cell power generator capable of effectively utilizing a heat output even during a load operation lower than a rated operation.

【0009】さらにまた、本発明は、熱需要が熱出力よ
りも小さい場合に電気出力を変えずに需要量に見合った
量の熱を出力することができる燃料電池発電装置を提供
することを目的とする。
Still another object of the present invention is to provide a fuel cell power generator capable of outputting an amount of heat commensurate with the demand without changing the electric output when the heat demand is smaller than the heat output. And

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の上述の課題を解
決するために、請求項1記載の発明に係る燃料電池発電
装置は、原燃料を改質して水素を生成し、前記水素の一
部または全部を燃料電池の燃料極に供給して燃料電池の
発電反応に供し、かつ燃料電池の燃料極から排出された
未反応水素の一部または全部を改質器燃焼水素として改
質器バーナに供給される燃料電池発電装置において、前
記改質器で生成された水素のうち、前記燃料電池の発電
反応および前記改質器バーナの燃焼のいずれにも寄与し
ない余剰水素を、燃料電池発電装置の外部もしくは内部
に貯蔵または前記燃料電池発電装置の外部に供給する手
段を備えたことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems of the present invention, a fuel cell power generator according to the first aspect of the present invention reforms raw fuel to produce hydrogen, A part or the whole is supplied to the fuel electrode of the fuel cell to be used for the power generation reaction of the fuel cell, and a part or all of the unreacted hydrogen discharged from the fuel electrode of the fuel cell is used as reformer combustion hydrogen as reformer hydrogen. In the fuel cell power generation device supplied to the burner, surplus hydrogen that does not contribute to any of the power generation reaction of the fuel cell and the combustion of the reformer burner out of the hydrogen generated in the reformer is converted into a fuel cell power generation device. Means are provided for storing outside or inside the apparatus or supplying the outside to the fuel cell power generation apparatus.

【0011】請求項2記載の発明に係る燃料電池発電装
置は、請求項1記載の燃料電池発電装置において、前記
手段が、改質器と、CO変成器と、燃料電池本体とを結
ぶラインの少なくとも一箇所に設けられていることを特
徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the fuel cell power generator according to the first aspect, the means includes a line connecting the reformer, the CO converter, and the fuel cell body. It is characterized by being provided in at least one place.

【0012】請求項3記載の発明に係る燃料電池発電装
置は、請求項1記載の燃料電池発電装置において、前記
手段が燃料電池の燃料極出口と改質器バーナ入口を結ぶ
ラインに接続されていることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the fuel cell power generator according to the first aspect, the means is connected to a line connecting a fuel electrode outlet of the fuel cell and a reformer burner inlet. It is characterized by being.

【0013】請求項4記載の発明に係る燃料電池発電装
置は、請求項1〜3のいずれかに記載の燃料電池発電装
置において、前記改質器へ供給する原燃料流量を一定と
し、かつ出力変動に応じて外部に取り出す前記余剰水素
の量を変えることにより、前記改質バーナに供給する改
質燃焼水素流量を一定とすることを特徴とする。
A fuel cell power generator according to a fourth aspect of the present invention is the fuel cell power generator according to any one of the first to third aspects, wherein the flow rate of the raw fuel supplied to the reformer is constant and the output of the fuel cell is constant. The flow rate of the reforming combustion hydrogen supplied to the reforming burner is made constant by changing the amount of the surplus hydrogen extracted to the outside according to the fluctuation.

【0014】請求項5記載の発明に係る燃料電池発電装
置は、燃料電池の排熱を熱出力として外部に供給する手
段と、水蒸気分離器の蒸気の少なくとも一部を改質用ス
チームとして改質器に供給する手段とを有する燃料電池
発電装置において、熱出力が熱需要を超えて余剰の熱量
が出力される場合に、前記余剰の熱量の一部もしくは全
部に相当する蒸気を加えた量の蒸気を前記改質用スチー
ムとし、前記蒸気の増量に応じて改質器に供給する原燃
料流量を増加して余剰の水素を改質することを特徴とす
る。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a fuel cell power generating apparatus for supplying exhaust heat of the fuel cell to the outside as a heat output, and reforming at least a part of steam of the steam separator as reforming steam. Means for supplying heat to the vessel, wherein when the heat output exceeds the heat demand and an excess amount of heat is output, the amount of steam that corresponds to part or all of the excess amount of heat is added. Steam is used as the reforming steam, and a surplus hydrogen is reformed by increasing a flow rate of raw fuel supplied to the reformer in accordance with an increase in the steam.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(実施例1)図1は本発明の一実施例に従う燃料電池発
電装置の概略ブロック図である。図1に示すように、原
燃料は、ライン100を通って改質器11に装入され、
空気コンプレッサ12からライン101を介して送られ
た空気を用いて一部燃焼されて熱を発生し、その熱で原
燃料を改質する。改質された燃料ガスはライン102に
よりCO変成器13に送られ、変性されて水素ガスを発
生する。発生した水素ガスはライン103を通って燃料
電池本体14の燃料極(水素極)15に入る。一方、空
気コンプレッサ16からライン104を通って送られた
空気は燃料電池本体14の空気極17に入る。燃料とし
ての水素ガスと酸化剤としての空気は燃料電池本体内で
反応して直流電気および熱を発生する。直流電気は逆変
換装置18により交流に変換されて系外に取り出され
る。発生した熱はライン105をポンプ19により循環
する熱媒体により高温熱回収用熱交換器20に送られ、
ライン106を循環する熱媒体としての水により高温熱
出力として取り出される。空気極17の排ガスはライン
107を通って凝縮器21に送られ、ここで、ライン1
08を循環する熱媒体(水)により熱交換して低温熱出
力として取り出される。熱交換した後の排ガスは水分が
凝縮して水となり、ライン109を通ってポンプ22に
より水蒸気分離器22に送られる。気体分はライン11
0を通って大気中へ放出される。また、改質器バーナか
らの排ガスはライン111を通って低温熱回収用交換器
としての凝縮器21に送られる。高温熱回収用交換器で
熱回収された後の水は水蒸気分離器23に戻り、余熱を
さらに水蒸気分離に役立てる。水蒸気分離器23で発生
した水蒸気はライン112を通ってスチームの形で高温
熱出力として取り出される。また、この水蒸気の一部は
ライン113を通って改質用スチームとして原燃料と混
合され、改質器において水素を生成するのに利用され
る。一方、燃料電池本体の燃料極15からの排ガスはラ
イン114を通って改質器11のバーナに送られ、改質
バーナ用燃料として用いられる。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic block diagram of a fuel cell power generator according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, raw fuel is charged to the reformer 11 through a line 100,
The air is partially burned using air sent from the air compressor 12 via the line 101 to generate heat, and the heat reforms the raw fuel. The reformed fuel gas is sent to the CO converter 13 via a line 102 and is reformed to generate hydrogen gas. The generated hydrogen gas enters the fuel electrode (hydrogen electrode) 15 of the fuel cell body 14 through the line 103. On the other hand, the air sent from the air compressor 16 through the line 104 enters the cathode 17 of the fuel cell body 14. Hydrogen gas as fuel and air as oxidant react in the fuel cell body to generate DC electricity and heat. The DC electricity is converted into AC by the inverter 18 and is taken out of the system. The generated heat is sent to the high-temperature heat recovery heat exchanger 20 by the heat medium circulating through the line 105 by the pump 19,
The water as a heat medium circulating in the line 106 is taken out as a high-temperature heat output. The exhaust gas from the cathode 17 is sent to the condenser 21 through the line 107, where
The heat is exchanged by the heat medium (water) circulating through the flow path 08 to be taken out as a low-temperature heat output. After the heat exchange, the exhaust gas is condensed into water, which is sent to the steam separator 22 by the pump 22 through the line 109. Gas content is line 11
It is released into the atmosphere through zero. Exhaust gas from the reformer burner is sent to a condenser 21 as a low-temperature heat recovery exchanger through a line 111. The water after the heat recovery by the high-temperature heat recovery exchanger returns to the steam separator 23, and the remaining heat is further used for steam separation. The steam generated in the steam separator 23 is extracted as high-temperature heat output in the form of steam through a line 112. A part of the steam passes through the line 113 and is mixed with the raw fuel as reforming steam, and is used to generate hydrogen in the reformer. On the other hand, the exhaust gas from the fuel electrode 15 of the fuel cell body is sent to the burner of the reformer 11 through the line 114, and is used as a reformer burner fuel.

【0016】そして、本願第一の発明に係る燃料電池発
電装置においては、燃料電池本体14の燃料極出口から
改質器11のバーナ入口に至るライン114の途中で分
岐するライン115を設け、このライン115を通して
改質器1で生成された水素のうち、燃料電池の発電反応
および改質バーナ用燃料として用いられない余剰水素を
取り出すことができるようにしてあることを特徴とす
る。このようにして取り出された余剰水素は再利用のた
めいったん貯蔵しておき、別の機器で有効利用してもよ
く、電力需要のピーク時に燃料電池発電装置に戻しても
よい。あるいは、別の燃料電池発電装置の燃料として利
用することもできる。
In the fuel cell power generator according to the first aspect of the present invention, a line 115 is provided which branches off in the middle of a line 114 extending from the fuel electrode outlet of the fuel cell main body 14 to the burner inlet of the reformer 11. It is characterized in that, of the hydrogen generated in the reformer 1 through the line 115, surplus hydrogen that is not used as a power generation reaction of the fuel cell and fuel for the reforming burner can be taken out. The surplus hydrogen extracted in this manner may be temporarily stored for reuse, and may be effectively used by another device, or may be returned to the fuel cell power generator at the peak of power demand. Alternatively, it can be used as fuel for another fuel cell power generator.

【0017】なお、余剰水素の取り出しはライン114
で行う以外にも、改質器11とCO変成器13との間の
ライン102、あるいは変成器13と燃料電池本体14
との間のライン103のいずれかに分岐ラインを設けて
そこから取り出すようにしてもよいが、燃料極出口と改
質器バーナ入口との間で取り出すのが好ましい。
The removal of surplus hydrogen is carried out at line 114.
In addition to the above, a line 102 between the reformer 11 and the CO converter 13 or a line between the reformer 13 and the fuel cell body 14
A branch line may be provided at any of the lines 103 between the fuel cell and the fuel cell, but it is preferable to take out the fuel between the fuel electrode outlet and the reformer burner inlet.

【0018】さらに、本願の第一の発明に係る上述の燃
料電池発電装置においては、夜間等の電力需要が少ない
場合、電気出力は需要に応じて変化(減少)させるが、
改質器11とCO変成器13の負荷は変化(減少)させ
ずに、燃料電池で消費しなくなった分の燃料(水素)を
外部に取り出す。原燃料として使用している天然ガス、
プロパンガスに比べ、付加価値が高く、電気に比べて貯
蔵が容易な水素を生成し貯蔵し必要な際に使用すること
ができるので、燃料電池発電装置をつねに有効利用でき
る。
Further, in the above-described fuel cell power generator according to the first invention of the present application, when the power demand at night or the like is small, the electric output is changed (decreased) according to the demand.
The fuel (hydrogen) that is no longer consumed by the fuel cell is taken out without changing (reducing) the load on the reformer 11 and the CO converter 13. Natural gas used as raw fuel,
Hydrogen, which has a higher added value than propane gas and is easier to store than electricity, can be generated and stored for use when needed, so that the fuel cell power generator can always be used effectively.

【0019】図2は余剰水素量制御装置を示すブロック
図である。図2に示すように、余剰水素量制御装置30
は、余剰水素量制御手段31、記憶手段32,原燃料流
量設定器33、電気出力設定器34、改質器温度設定器
35、改質器温度測定器36、原燃料流量調節手段
(弁)37、余剰水素受給装置38を備えている。原燃
料流量設定器33において原燃料流量をつねに一定値、
すなわち、定格の電気出力に応じた流量に設定する。原
燃料流量設定器33は原燃料流量設定値信号S1を余剰
水素量制御手段31に送る。余剰水素量制御手段31は
この信号S1に基づき、信号S2を原燃料流量調節手段
37に送り、流量調節弁の開度を調節する。これによ
り、改質器11(図1)の負荷が一定になり、改質器生
成水素量も一定となる。余剰水素量制御手段31は過去
の反応例に基づいたデータを記憶手段32に格納してお
り、このデータDに基づいて原燃料流量設置値信号S1
の示す値に対応する改質器生成水素量を計算し、改質器
生成水素量データD1を生成し、記憶手段32に格納す
る。一方、電気出力測定器34は変化する電気出力を測
定し、その測定値を電気出力設定値信号S3として余剰
水素量制御手段31に送る。余剰水素量制御手段31は
記憶手段32に格納されたデータDに基づき、その電気
出力値に対応する燃料電池消費水素量を計算し、燃料電
池消費水素量データD2として記憶手段32に格納す
る。改質器温度設定器35は改質器温度を所定の値、す
なわち、定格電気出力に応じた水素を発生するように運
転されたときに実現されるべき温度に設定し、この設定
温度値信号S4を余剰水素量制御手段31に送る。設定
温度値信号S4の値は温度データT1として記憶手段3
2に格納される。電気出力が変化すると、改質器生成水
素量は上述のように一定であるが、燃料電池消費水素量
は変化し、ΔD=D1−D2が変化する。このΔDの値
に基づきこれに対応する信号S5を余剰水素受給装置3
8に送る。余剰水素受給装置38は、信号S5の示す量
の水素をライン115(図1)から取り出し、あるいは
送り込む。これにより、改質器11の負荷を変えずに電
気出力の変化を余剰水素量を増減することで吸収するこ
とができる。
FIG. 2 is a block diagram showing a surplus hydrogen amount control device. As shown in FIG.
Are the surplus hydrogen amount control means 31, storage means 32, raw fuel flow rate setting device 33, electric output setting device 34, reformer temperature setting device 35, reformer temperature measuring device 36, raw fuel flow rate adjusting means (valve). 37, a surplus hydrogen receiving device 38 is provided. The raw fuel flow rate is always set to a constant value in the raw fuel flow rate setting device 33,
That is, the flow rate is set according to the rated electric output. The raw fuel flow rate setting unit 33 sends the raw fuel flow rate set value signal S1 to the surplus hydrogen amount control means 31. The surplus hydrogen control means 31 sends a signal S2 to the raw fuel flow control means 37 based on the signal S1, and controls the opening of the flow control valve. As a result, the load on the reformer 11 (FIG. 1) becomes constant, and the amount of hydrogen produced by the reformer also becomes constant. The surplus hydrogen control means 31 stores data based on past reaction examples in the storage means 32, and based on the data D, the raw fuel flow rate set value signal S1
Is calculated, the reformer-generated hydrogen amount data D1 is generated, and stored in the storage means 32. On the other hand, the electric output measuring device 34 measures the changing electric output and sends the measured value to the surplus hydrogen amount control means 31 as an electric output set value signal S3. Based on the data D stored in the storage unit 32, the surplus hydrogen amount control unit 31 calculates the amount of hydrogen consumed by the fuel cell corresponding to the electric output value, and stores it in the storage unit 32 as fuel cell consumed hydrogen amount data D2. The reformer temperature setter 35 sets the reformer temperature to a predetermined value, that is, a temperature to be realized when the reactor is operated to generate hydrogen according to the rated electric output. S4 is sent to the surplus hydrogen amount control means 31. The value of the set temperature value signal S4 is stored as the temperature data T1 in the storage unit 3.
2 is stored. When the electric output changes, the amount of hydrogen produced by the reformer is constant as described above, but the amount of hydrogen consumed by the fuel cell changes, and ΔD = D1−D2 changes. Based on the value of ΔD, a signal S5 corresponding to this ΔD is output to the surplus hydrogen receiving device 3
Send to 8. The surplus hydrogen receiving device 38 extracts or feeds the amount of hydrogen indicated by the signal S5 from the line 115 (FIG. 1). As a result, a change in electric output can be absorbed by increasing or decreasing the amount of excess hydrogen without changing the load on the reformer 11.

【0020】また、本発明においては、電気出力に伴っ
て燃料電池消費水素量が変化した場合でも、原燃料流量
は一定のままで、ライン115から系外に取り出す余剰
水素量を変えることにより改質器燃焼水素量を一定に維
持することができる。このようにして原燃料流量および
改質器燃焼水素量を一定とすることにより、電気出力変
化に対しても改質器の負荷およぴ改質器温度を一定に保
って運転することが可能なので、従ってヒートサイクル
の発生を防止することができる。
Further, in the present invention, even when the amount of hydrogen consumed by the fuel cell changes with the electric output, the amount of surplus hydrogen taken out of the system from the line 115 is changed while the raw fuel flow rate is kept constant. It is possible to maintain a constant amount of combustion hydrogen in the porcelain. By keeping the raw fuel flow rate and reformer combustion hydrogen amount constant in this way, it is possible to keep the reformer load and reformer temperature constant even when the electric output changes. Therefore, the occurrence of a heat cycle can be prevented.

【0021】図3は上述の改質器温度制御フローをまと
めたブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram summarizing the reformer temperature control flow described above.

【0022】(実施例2)次に、本願第二の発明に係る
実施例について述べる。
(Embodiment 2) Next, an embodiment according to the second invention of the present application will be described.

【0023】前述したように、従来、原燃料流量は、電
気出力に応じた流量となるように制御(余剰水素を生成
しないように原燃料流量を制御)されており、また、熱
出力は電気出力の変動に従って変動するため、熱需要が
熱出力よりも小さい場合でも熱出力は電気出力を下げな
い限り熱出力を下げることができず、結局余剰の熱出力
は利用されずに捨てられていた。本願第二の発明は、こ
れを有効利用しようというものである。
As described above, conventionally, the raw fuel flow rate is controlled so as to correspond to the electric output (the raw fuel flow rate is controlled so as not to generate excess hydrogen), and the heat output is controlled by the electric power. Even if the heat demand is smaller than the heat output, the heat output can not be reduced unless the electric output is reduced, and the excess heat output was eventually discarded without being used . The second invention of this application intends to make effective use of this.

【0024】図4は本願第二の発明に係る余剰水素量制
御フローを示すブロック図である。原燃料改質に必要な
改質用スチームは図1に示す水蒸気分離器23からライ
ン113を経由して改質器11に供給されているが、本
発明は、これに余剰の熱量(熱出力一熱需要)を改質用
スチームとしてさらに加えて改質器11に供給するもの
である。そして、この改質用スチームの増量分に応じて
原燃料流量も増し、この増量分の改質用スチームと原撚
料とで余剰水素を生成する。
FIG. 4 is a block diagram showing a surplus hydrogen amount control flow according to the second invention of the present application. The reforming steam required for the raw fuel reforming is supplied from the steam separator 23 shown in FIG. 1 to the reformer 11 via the line 113. One heat demand) is further supplied as reforming steam and supplied to the reformer 11. Then, the flow rate of the raw fuel is increased in accordance with the increase in the amount of the reforming steam, and excess hydrogen is generated by the increased amount of the reforming steam and the raw twisting material.

【0025】そして、この余剰水素は実施例1の場合と
同様に、図1に示す改質器11から燃料電池14の間の
ライン102もしくライン103または燃料電池本体1
4の燃料極出口から改質器11のバーナ入口に至るライ
ン114のいずれかに分岐ラインを設けることにより取
り出して貯蔵しておき、電力需要増加時に利用、もしく
は他の機器等での利用のために用いることができる。
The surplus hydrogen is supplied to the line 102 or 103 between the reformer 11 and the fuel cell 14 shown in FIG.
4 to be taken out and stored by providing a branch line in any one of the lines 114 from the fuel electrode outlet to the burner inlet of the reformer 11 for use when power demand increases or for use in other equipment. Can be used.

【0026】このように、余剰熱量を改質用スチームと
して余剰水素の生成に供すると、その分熱出力が低下す
るため、本発明の燃料電池発電装置においては、熱需要
が少ない時でも電気出力を変化させずに熱出力のみを低
下させることができ、余剰熱量を捨てることなく、か
つ、これを有効に活用することが出来るものである。
As described above, when the surplus heat is supplied to the generation of surplus hydrogen as reforming steam, the heat output is reduced by that amount. Therefore, in the fuel cell power generator of the present invention, even when the heat demand is small, the electric power output is reduced. Can be reduced without changing the heat output, and the excess heat can be effectively used without discarding the surplus heat.

【0027】[0027]

【発明の効果】電力需要が少ない場合、電気出力は需要
に応じて出力を変化させるが、改質器、CO変成器の負
荷は変化させずに燃料電池で消費しなくなった分を外部
に取り出すようにしたことにより、現在原燃料として使
用している天然ガス・プロパンガスに比べ、付加価値の
高く、電気に比べ貯蔵が容易な水素を生成し、貯蔵し、
必要な際に使用することができ、燃料電池発電装置をつ
ねに有効利用することができる。
According to the present invention, when the power demand is small, the electric output changes according to the demand, but the load of the reformer and the CO converter does not change, and the portion which is no longer consumed by the fuel cell is taken out. By doing so, it generates and stores hydrogen, which has higher added value than natural gas and propane gas currently used as raw fuel, and is easier to store than electricity,
It can be used when necessary, and the fuel cell power generator can always be used effectively.

【0028】また、原燃料をつねに定格の電気出力に応
じた流量に制御する(つねに定格電気出力に応じた水素
を発生させる)ことで改質器の負荷を一定にし、電気出
力変化は余剰水素量を増減させることで吸収するように
したことにより、改質器温度を一定に保つことが可能と
なり、ヒートサイクルを防止できるので、改質器の耐用
年数をのばすことができる。
Further, by always controlling the raw fuel at a flow rate corresponding to the rated electrical output (always generating hydrogen according to the rated electrical output), the load on the reformer is kept constant, and the change in electrical output is caused by excess hydrogen. By increasing or decreasing the amount of absorption, the temperature of the reformer can be kept constant and a heat cycle can be prevented, so that the service life of the reformer can be extended.

【0029】さらに、高温熱出力は、原燃料流量を電気
出力に応じた流量に制御しているときが最大となる(余
剰水素出力が無い状態)ので、熱需要が熱出力よりも小
さい場合、余った熱量(熱出力−熱需要)を改質用のス
チームとして利用し、余剰水素を生成するようにしたこ
とにより、電気出力を変えずに熱出力を変化させること
が可能になるとともに、余剰熱を有効利用することが可
能となる。
Further, the high-temperature heat output is maximum when the raw fuel flow rate is controlled to a flow rate corresponding to the electric output (in a state where there is no surplus hydrogen output), so when the heat demand is smaller than the heat output, By using surplus heat (heat output-heat demand) as steam for reforming and generating surplus hydrogen, it is possible to change the heat output without changing the electric output, Heat can be used effectively.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例に従う燃料電池発電装置の概
略構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a fuel cell power generator according to one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例に従う燃料電池発電装置の余
剰水素量制御装置を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a surplus hydrogen amount control device of the fuel cell power generator according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例に従う燃料電池発電装置の改
質器温度制御フローを示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a reformer temperature control flow of the fuel cell power generator according to one embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例に従う燃料電池発電装置の余
剰水素量制御フローを示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a control flow of a surplus hydrogen amount of the fuel cell power generator according to one embodiment of the present invention.

【図5】従来の燃料電池発電装置の概略構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional fuel cell power generator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃料電池発電装置 2 改質器 3 CO変成器 4 燃料電池本体 5 逆変換装置 6 低温熱回収用熱交換器 7 高温熱回収用熱交換器 8 排出ガス 11 改質器 12 空気コンプレッサ 13 CO変成器 14 燃料電池本体 15 燃料極(水素極) 16 空気コンプレッサ 17 空気極 18 逆変換装置 19 ポンプ 20 高温熱回収用熱交換器 21 凝縮器 22 ポンプ 23 水蒸気分離器 30 余剰水素量制御装置 31 余剰水素量制御手段 32 記憶手段 33 原燃料流量設定器 34 電気出力設定器 35 改質器温度設定器 36 改質器温度測定器 37 原燃料流量調節手段(弁) 38 余剰水素受給装置 100〜115 ライン D1 データ D2 燃料電池消費水素量データ S1 原燃料流量設定値信号 S2 信号 S3 電気出力設定値信号 S4 設定温度値信号 S5 信号 T1 温度データ T2 温度データ REFERENCE SIGNS LIST 1 fuel cell power generator 2 reformer 3 CO transformer 4 fuel cell body 5 inverter 6 heat exchanger for low-temperature heat recovery 7 heat exchanger for high-temperature heat recovery 8 exhaust gas 11 reformer 12 air compressor 13 CO conversion Device 14 Fuel cell body 15 Fuel electrode (hydrogen electrode) 16 Air compressor 17 Air electrode 18 Inverter 19 Pump 20 Heat exchanger for high-temperature heat recovery 21 Condenser 22 Pump 23 Steam separator 30 Excess hydrogen control device 31 Excess hydrogen Quantity control means 32 Storage means 33 Raw fuel flow rate setting device 34 Electric output setting device 35 Reformer temperature setting device 36 Reformer temperature measuring device 37 Raw fuel flow rate adjusting means (valve) 38 Surplus hydrogen receiving device 100-115 line D1 Data D2 Fuel cell hydrogen consumption data S1 Raw fuel flow rate set value signal S2 signal S3 Electric output set value signal S4 Set temperature Value signal S5 signal T1 Temperature data T2 Temperature data

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 改質器において原燃料を改質して水素を
生成し、前記水素の一部または全部を燃料電池の燃料極
に供給して燃料電池の発電反応に供し、かつ燃料電池の
燃料極から排出された未反応水素の一部または全部を改
質器燃焼水素として改質器バーナに供給される燃料電池
発電装置において、前記改質器で生成された水素のう
ち、前記燃料電池の発電反応および前記改質器バーナの
燃焼のいずれにも寄与しない余剰水素を、燃料電池発電
装置の外部もしくは内部に貯蔵または前記燃料電池発電
装置の外部に供給する手段を備えたことを特徴とする燃
料電池発電装置。
1. A reformer reforms a raw fuel to produce hydrogen, and supplies a part or all of the hydrogen to a fuel electrode of a fuel cell for a power generation reaction of the fuel cell. In a fuel cell power generator in which part or all of unreacted hydrogen discharged from a fuel electrode is supplied to a reformer burner as reformer combustion hydrogen, of the hydrogen generated by the reformer, the fuel cell Surplus hydrogen that does not contribute to any of the power generation reaction and the combustion of the reformer burner is stored outside or inside the fuel cell power generator or supplied to the outside of the fuel cell power generator. Fuel cell power plant.
【請求項2】 前記手段が、改質器と、CO変成器と、
燃料電池本体とを結ぶラインの少なくとも一箇所に設け
られていることを特徴とする請求項1記載の燃料電池発
電装置。
2. The method according to claim 1, wherein the means includes: a reformer; a CO converter;
2. The fuel cell power generator according to claim 1, wherein the fuel cell power generator is provided at at least one location of a line connecting the fuel cell main body.
【請求項3】 前記手段が燃料電池の燃料極出口と改質
器バーナ入口を結ぶラインに接続されていることを特徴
とする請求項1記載の燃料電池発電装置。
3. The fuel cell power generator according to claim 1, wherein said means is connected to a line connecting a fuel electrode outlet of the fuel cell and a reformer burner inlet.
【請求項4】 前記改質器へ供給する原燃料流量を一定
とし、かつ出力変動に応じて外部に取り出す前記余剰水
素の量を変えることにより、前記改質バーナに供給する
改質燃焼水素流量を一定とすることを特徴とする請求項
1〜3のいずれかに記載の燃料電池発電装置。
4. The reformed combustion hydrogen flow rate supplied to the reformer burner by keeping the raw fuel flow rate supplied to the reformer constant and changing the amount of the surplus hydrogen taken out in accordance with the output fluctuation. The fuel cell power generator according to any one of claims 1 to 3, wherein
【請求項5】 燃料電池の排熱を熱出力として外部に供
給する手段と、水蒸気分離器の蒸気の少なくとも一部を
改質用スチームとして改質器に供給する手段とを有する
燃料電池発電装置において、熱出力が熱需要を超えて余
剰の熱量が出力される場合に、前記余剰の熱量の一部も
しくは全部に相当する蒸気を加えた量の蒸気を前記改質
用スチームとし、前記蒸気の増量に応じて改質器に供給
する原燃料流量を増加して余剰の水素を改質することを
特徴とする燃料電池発電装置。
5. A fuel cell power generator comprising: means for supplying the exhaust heat of the fuel cell to the outside as heat output; and means for supplying at least a part of the steam of the steam separator to the reformer as reforming steam. In the case where the heat output exceeds the heat demand and an excess amount of heat is output, a steam of an amount obtained by adding steam corresponding to part or all of the excess amount of heat is used as the reforming steam, and A fuel cell power generation device characterized by increasing the flow rate of raw fuel supplied to a reformer in accordance with an increase in the amount to reform surplus hydrogen.
JP9159051A 1997-06-16 1997-06-16 Fuel-cell power generator Pending JPH117972A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9159051A JPH117972A (en) 1997-06-16 1997-06-16 Fuel-cell power generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9159051A JPH117972A (en) 1997-06-16 1997-06-16 Fuel-cell power generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH117972A true JPH117972A (en) 1999-01-12

Family

ID=15685162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9159051A Pending JPH117972A (en) 1997-06-16 1997-06-16 Fuel-cell power generator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH117972A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003032425A1 (en) * 2001-10-02 2003-04-17 Sony Corporation Fuel fluid coupling
JP2006344593A (en) * 2005-06-07 2006-12-21 Renault Sas Improved fuel cell system, and manufacturing method of water for fuel cell mounted on automobile
JP2007257972A (en) * 2006-03-23 2007-10-04 Toyota Motor Corp Fuel cell system
JP2009117170A (en) * 2007-11-06 2009-05-28 Honda Motor Co Ltd Hydrogen and power generating system, and load following power generation method therein

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003032425A1 (en) * 2001-10-02 2003-04-17 Sony Corporation Fuel fluid coupling
US7082354B2 (en) 2001-10-02 2006-07-25 Sony Corporation Fuel fluid coupling
KR100962598B1 (en) * 2001-10-02 2010-06-11 소니 주식회사 Fuel fluid coupling
JP2006344593A (en) * 2005-06-07 2006-12-21 Renault Sas Improved fuel cell system, and manufacturing method of water for fuel cell mounted on automobile
JP2007257972A (en) * 2006-03-23 2007-10-04 Toyota Motor Corp Fuel cell system
JP2009117170A (en) * 2007-11-06 2009-05-28 Honda Motor Co Ltd Hydrogen and power generating system, and load following power generation method therein

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102496027B1 (en) Methods and systems for providing hydrogen, electricity, and co-production
US4464444A (en) Fuel cell power generation system and method of operating the same
EP0246649A1 (en) Integrated power plant and method for operating the plant
US9525183B2 (en) Fuel cell system having two fuel cell stacks connected in series
JPH09129255A (en) Power generating system for combined cycle of indirect combustion gas turbine and doubled fuel cell
JP2000501227A (en) Operating method of high-temperature fuel cell equipment and high-temperature fuel cell equipment
CN108604695A (en) Utilize the energy storage of the REP with engine
CN115395047A (en) Methane-electricity-hydrogen reversible solid oxide fuel cell system with shared system components
JP4154680B2 (en) Fuel cell power generator that injects steam into the anode exhaust gas line
JP4342172B2 (en) Co-energy system
JPH117972A (en) Fuel-cell power generator
JP2002056880A (en) Water electrolysis device and solid polymer type fuel cell generating system
JP2003031249A (en) Fuel cell power generating system
JP2013157189A (en) Energy management device
JP3513933B2 (en) Fuel cell power generator
JPH065298A (en) Fuel cell power generating apparatus
JPH08339815A (en) Fuel cell power generation device
JP2814706B2 (en) Fuel cell generator
JP2004185961A (en) Operation method of fuel cell power generation device
JPS6345763A (en) Operation controller of fuel cell power generating plant
EP4084163A1 (en) Fuel cell system and method for operating the same
JP3467759B2 (en) Control method of outlet temperature of reformer
JPH06333584A (en) Fuel cell generating device
JPH06215790A (en) Control method of reformer temperature in fuel cell generating facilities
JPS6345764A (en) Operating controller of fuel cell power generating plant

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20031226