JPWO2006137390A1 - 固体酸化物形燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
Description
前記ガス・水供給システムは、前記改質部に被改質ガスを供給するための被改質ガス供給手段と、前記改質部に酸素含有ガスを供給するための酸素含有ガス供給手段と、前記水タンクからの水をそのまままたは水蒸気として前記改質部に供給するための水供給手段とを具備し、
前記改質部にて前記被改質ガスと前記酸素含有ガス及び/または前記水蒸気とによる改質反応を行わせるべく、前記水タンクの貯水量を検知する貯水量センサの信号に基づいて前記酸素含有ガス供給手段と前記水供給手段とを切り替えるかまたは両供給手段を併用させるかを制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
従って、水タンクの貯水量が十分なときは水供給手段のみから改質部へ水を供給することにより水蒸気改質を行わせることができる。
一方、水タンクの貯水量が不足状態となったとき、水供給手段を停止して酸素含有ガス供給手段に切り替えることにより部分酸化改質を行わせることができ、改質部およびシステム全体を停止させることなく運転することが可能となる。
また、水供給手段と酸素含有ガス供給手段の両供給手段を併用することにより水タンクからの水の供給量の変動を補いつつ常に安定した改質反応を行わせることができる。
一方、凝縮水が減少して水タンクの貯水量が不足状態となった場合は、水供給手段を停止して酸素含有ガス供給手段に切り替えることにより部分酸化改質を行わせることができ、また、貯水量が回復した場合には再び水蒸気改質に切り替えることができるため、改質部およびシステム全体を停止させることなく運転することが可能となる。このようにして、補給水を外部から供給する必要がなく完全な水自立システムを構築することができる。
一方、外部水供給源の確保できる地域であっても例えば災害や工事等の断水時に水タンクの貯水量が不足状態となった場合は、水供給手段を停止して酸素含有ガス供給手段に切り替えることにより部分酸化改質を行わせることができ、また、断水が復旧した場合には再び水蒸気改質に切り替えることができるため、改質部およびシステム全体を停止させることなく運転することが可能となる。
また、水インフラの設備が整備されていない地域、例えば、僻地、砂漠等で使用する場合にもそのまま対応できる燃料電池システムを提供できる。さらに、例えば、水インフラの設備の整備されている地域で使用していた燃料電池(水蒸気改質していたもの)システムを、水インフラの設備が整備されていない地域に移転する必要が生じた場合であっても、本システムであればそのまま使用できる。
またさらに、外部水供給源から供給される水(例えば、水道水、井戸水)の水質が低下したときにも、部分酸化改質を行わせることができ、燃料電池セルの劣化等を防止できる。水質の低下は例えばセンサにより検知でき、それに基づいて部分酸化改質を行わせることができる。
またさらに、水タンクへの水供給管、水供給手段における水供給管が凍結したときにも、水供給手段を停止して酸素含有ガス供給手段に切り替えることにより部分酸化改質を行わせることができ、また、凍結解除された場合には再び水蒸気改質に切り替えることができるため、改質部およびシステム全体を停止させることなく運転することが可能となる。
10 ガス・水供給システム
12 被改質ガス供給部
13 酸素含有ガス供給部
14 水供給部
15 ガス供給制御部
21 燃料電池
22 改質部
50 水タンク
51 貯水量センサ
Claims (8)
- 改質部を具備する燃料電池と、前記改質部に対して複数種のガスおよび水を供給するガス・水供給システムと、水を蓄える水タンクとを有し、
前記ガス・水供給システムは、前記改質部に被改質ガスを供給するための被改質ガス供給手段と、前記改質部に酸素含有ガスを供給するための酸素含有ガス供給手段と、前記水タンクからの水をそのまままたは水蒸気として前記改質部に供給するための水供給手段とを具備し、
前記改質部にて前記被改質ガスと前記酸素含有ガス及び/または前記水とによる改質反応を行わせるべく、前記水タンクの貯水量を検知する貯水量センサの信号に基づいて前記酸素含有ガス供給手段と前記水供給手段とを切り替えるかまたは両供給手段を併用させるかを制御する制御手段とを具備することを特徴とする固体酸化物形燃料電池システム。 - 前記水タンクは、前記燃料電池の排熱回収により凝縮した水を蓄えることを特徴とする請求項1記載の固体酸化物形燃料電池システム。
- 前記水タンクは、外部水供給源から供給される水を蓄えることを特徴とする請求項1記載の固体酸化物形燃料電池システム。
- 前記制御手段が、前記貯水量センサの信号に基づいて前記水タンクの貯水量が予め設定した値より少ないと判断したときは、前記水供給手段を停止すると共に前記酸素含有ガス供給手段を動作させることにより改質反応を行わせることを特徴とする請求項1記載の固体酸化物形燃料電池システム。
- 前記燃料電池の発電量を検知する発電量検知手段を有し、前記制御手段が、該発電量検知手段の信号に基づいて前記発電量が定格の所定比率以下になったと判断したときは、前記水供給手段を停止すると共に前記酸素含有ガス供給手段を動作させることにより改質反応を行わせることを特徴とする請求項1記載の固体酸化物形燃料電池システム。
- 前記燃料電池の温度を検知する燃料電池温度センサを有し、前記制御手段が、該燃料電池温度センサの信号に基づいて該燃料電池の温度が予め設定した値より低下したと判断したときは、前記水供給手段を停止すると共に前記酸素含有ガス供給手段を動作させることにより改質反応を行わせることを特徴とする請求項1記載の固体酸化物形燃料電池システム。
- 外気温を検知する外気温センサを有し、前記制御手段が、該外気温センサの信号に基づいて外気温が予め設定した値より低下したと判断したときは、前記水供給手段を停止すると共に前記酸素含有ガス供給手段を動作させることにより改質反応を行わせることを特徴とする請求項1記載の固体酸化物形燃料電池システム。
- 前記制御手段が、前記酸素含有ガス供給手段と前記水供給手段との間で切り替える場合に、一定期間両手段を併用して動作させることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池システム。
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