WO2014157319A1 - ２次電池型燃料電池システム - Google Patents

２次電池型燃料電池システム Download PDF

Info

Publication number
WO2014157319A1
WO2014157319A1 PCT/JP2014/058502 JP2014058502W WO2014157319A1 WO 2014157319 A1 WO2014157319 A1 WO 2014157319A1 JP 2014058502 W JP2014058502 W JP 2014058502W WO 2014157319 A1 WO2014157319 A1 WO 2014157319A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
power
fuel cell
unit
power generation
electrolysis
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/058502
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
誉之 岡野
Original Assignee
コニカミノルタ株式会社
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 コニカミノルタ株式会社 filed Critical コニカミノルタ株式会社
Priority to JP2015508580A priority Critical patent/JPWO2014157319A1/ja
Priority to US14/779,828 priority patent/US20160056489A1/en
Publication of WO2014157319A1 publication Critical patent/WO2014157319A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • H01M8/184—Regeneration by electrochemical means
    • H01M8/186—Regeneration by electrochemical means by electrolytic decomposition of the electrolytic solution or the formed water product
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M16/00—Structural combinations of different types of electrochemical generators
    • H01M16/003—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04604—Power, energy, capacity or load
    • H01M8/04619—Power, energy, capacity or load of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04858—Electric variables
    • H01M8/04925—Power, energy, capacity or load
    • H01M8/0494—Power, energy, capacity or load of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/065—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants by dissolution of metals or alloys; by dehydriding metallic substances
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0656—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants by electrochemical means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1007—Fuel cells with solid electrolytes with both reactants being gaseous or vaporised
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • Y—GENERAL 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
    • 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
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • Y—GENERAL 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
    • 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
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery type fuel cell system capable of performing not only a power generation operation but also a charging operation.
  • a fuel cell typically includes a solid polymer electrolyte membrane using a solid polymer ion exchange membrane, a solid oxide electrolyte membrane using yttria-stabilized zirconia (YSZ), a fuel electrode (anode) and an oxidizer electrode.
  • the one sandwiched from both sides by the (cathode) has a single cell configuration.
  • a fuel gas channel for supplying a fuel gas (for example, hydrogen) to the fuel electrode and an oxidant gas channel for supplying an oxidant gas (for example, oxygen or air) to the oxidant electrode are provided. Electric power is generated by supplying the fuel gas and the oxidant gas to the fuel electrode and the oxidant electrode, respectively.
  • Fuel cells are not only energy-saving because of the high efficiency of power energy that can be extracted in principle, but they are also a power generation system that is excellent in the environment, and are expected as a trump card for solving energy and environmental problems on a global scale.
  • Patent Document 1 discloses a secondary battery type fuel cell system in which a solid oxide fuel cell and a hydrogen generating member (iron) that generates hydrogen by an oxidation reaction and can be regenerated by a reduction reaction are combined.
  • the hydrogen generating member (iron) generates hydrogen by an oxidation reaction with water during the power generation operation of the system
  • the hydrogen generated by the hydrogen generating member (iron) is a solid oxide fuel cell. Water generated by the hydrogen generating member (iron oxide) that is used in the power generation reaction of the system and generated by the reduction reaction with the hydrogen generating member (iron oxide) that is oxidized during the charging operation of the system. Is used for the electrolysis reaction of solid oxide fuel cells.
  • the reaction at the hydrogen generating member (iron) is insufficient, the gas used for the reaction of the fuel cell is insufficiently supplied to the fuel cell.
  • the oxidation reaction at the hydrogen generating member (iron) is insufficient, supply of hydrogen used for the reaction of the fuel cell to the fuel cell becomes insufficient. End up.
  • V OPE V TH -V LOSS (1)
  • the first term on the right side of the equation (2) is a value calculated from the resistance component r of the circuit and the operating current I OPE, and the second term on the right side of the equation (2) is applied to the fuel cell according to the Nernst equation. It is a value calculated by the partial pressure of each gas supplied.
  • R is a gas constant
  • T is an absolute temperature
  • F is a Faraday constant
  • P H2 is a partial pressure of hydrogen
  • P H2O is a partial pressure of water vapor
  • P O2 is a partial pressure of oxygen.
  • the partial pressure P H2 of the hydrogen is lowered and the partial pressure P H2O of the water vapor is increased at the same time.
  • the voltage loss V LOSS increases and the power generation efficiency of the system decreases.
  • the operating voltage V OPE of the fuel cell is accompanied by an electrolysis reaction H 2 O ⁇ H 2 + (1/2) O 2 in the fuel cell as shown in the following equation (3).
  • the theoretical voltage V TH calculated from the Gibbs free energy change becomes larger by the voltage loss V LOSS .
  • V OPE V TH + V LOSS (3)
  • the first term on the right side of the equation (4) is a value calculated from the resistance component r of the circuit and the operating current I OPE, and the second term on the right side of the equation (4) is applied to the fuel cell according to the Nernst equation. It is a value calculated by the partial pressure of each gas supplied.
  • Patent Document 2 merely improves power conversion efficiency in a configuration in which a power converter (inverter) converts a DC output of a fuel cell into an AC output using a PWM signal. A technique for improving the efficiency of the secondary battery type fuel cell system is not disclosed.
  • Patent Document 3 discloses only a technique for improving the efficiency of the secondary battery type fuel cell system described above, in which only the fuel cell is intermittently driven when starting and stopping in order to prevent deterioration of the catalyst and the like. Absent.
  • an object of the present invention is to provide a secondary battery type fuel cell system with high efficiency.
  • a secondary battery type fuel cell system reflecting one aspect of the present invention includes a fuel generating member that generates a fuel gas by a chemical reaction and can be regenerated by a reverse reaction of the chemical reaction, and an oxidizing agent.
  • a power generation function for generating power using gas and the fuel gas supplied from the fuel generating member, and electrolysis for electrolyzing the product of the reverse reaction supplied from the fuel generating member during regeneration of the fuel generating member
  • a secondary battery type fuel cell system comprising a power generation / electrolysis unit having a function and circulating a gas between the fuel generation member and the power generation / electrolysis unit, wherein the system starts operation.
  • the power generation / electrolysis unit generates power in at least the normal operation mode of the normal operation mode for performing normal operation of the system and the stop mode for stopping operation of the system.
  • the value of the power output from the power generation / electrolysis unit when performing, and / or the power supplied to the power generation / electrolysis unit when the power generation / electrolysis unit is performing electrolysis The value is changed with time.
  • the reactivity of the fuel generating member is improved at least during the power generation operation and the charging operation of the system, and the gas used for the reaction in the power generation / electrolysis section is supplied to the power generation / electrolysis section.
  • the efficiency of the secondary battery type fuel cell system is increased.
  • FIG. 1 It is a figure which shows schematic structure of the secondary battery type fuel cell system which concerns on 2nd Embodiment of this invention. It is a figure showing the period of the time change of the value of the output electric power from a fuel cell part. It is a figure showing the period of the time change of the value of the output electric power from a fuel cell part. It is a figure showing the period of the time change of the value of the output electric power from a fuel cell part. It is a figure showing the period of the time change of the value of the output electric power from a fuel cell part.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of a secondary battery type fuel cell system according to the first embodiment of the present invention.
  • the secondary battery type fuel cell system according to the present embodiment generates power by a reaction between a fuel generating member 1 that generates fuel gas by an oxidation reaction, an oxidant gas containing oxygen, and a fuel gas supplied from the fuel generating member 1.
  • Gas circulates between the fuel cell part 2 that performs the fuel cell, the container 3 that houses the fuel generating member 1, the container 4 that houses the fuel cell part 2, and the fuel electrode 2B of the fuel generating member 1 and the fuel cell part 2.
  • a pipe 5 provided between the container 3 and the container 4 is provided.
  • a heater for adjusting the temperature, a temperature sensor for detecting the temperature, or the like may be provided around the fuel generating member 1 or the fuel cell unit 2. Further, a pump, a blower or the like for forcibly flowing the gas is connected to the pipe 5, a pipe for supplying air as an oxidant gas to the oxidant electrode 2 ⁇ / b> C of the fuel cell unit 2, and an oxidant of the fuel cell unit 2 You may arrange
  • the fuel generating member 1 for example, a fuel generating member made of a fine particle compressed body whose base material (main component) is iron can be used.
  • the fuel cell unit 2 has, for example, a MEA (Membrane Electrode Assembly) structure in which a solid electrolyte that transmits O 2 ⁇ is sandwiched and a fuel electrode and an oxidant electrode are formed on both sides.
  • MEA Membrane Electrode Assembly
  • FIG. 1 illustrates a structure in which only one MEA is provided, a plurality of MEAs may be provided, or a plurality of MEAs may be stacked.
  • a fuel generating member made of a fine particle compact whose base material (main component) is iron is used as the fuel generating member 1
  • a solid oxide fuel cell unit is used as the fuel cell unit 2
  • hydrogen is used as the fuel gas. The case where it is used will be described.
  • the fuel cell unit 2 is electrically connected to the external load 9 during power generation of the secondary battery type fuel cell system according to the present embodiment.
  • the following reaction (5) occurs in the fuel electrode 2 ⁇ / b> B during power generation of the secondary battery type fuel cell system according to the present embodiment.
  • the fuel cell unit 2 performs a power generation operation. Further, as can be seen from the above equation (5), during the power generation operation of the secondary battery type fuel cell system according to the present embodiment, H 2 is consumed and H 2 O is generated on the fuel electrode 2B side. .
  • the fuel generating member 1 is generated by H 2 generated on the fuel electrode 2B side of the fuel cell unit 2 during power generation of the secondary battery type fuel cell system according to the present embodiment by an oxidation reaction expressed by the following equation (8).
  • O is consumed to produce H 2 . 3Fe + 4H 2 O ⁇ Fe 3 O 4 + 4H 2 (8)
  • the fuel cell unit 2 is connected to the external power source 10 when charging the secondary battery type fuel cell system according to the present embodiment.
  • an electrolysis reaction represented by the following formula (9), which is a reverse reaction of the formula (7) occurs, and the fuel electrode 2B On the side, H 2 O is consumed and H 2 is generated.
  • the reduction reaction shown in the following formula (10) which is the reverse reaction of the oxidation reaction shown in the above formula (8), occurs, and the fuel cell unit H 2 generated on the fuel electrode 2B side of the second fuel is consumed and H 2 O is generated.
  • the secondary battery type fuel cell system includes a switch unit 6, a power generation circuit unit 7, and a charging circuit unit 8.
  • the switch unit 6 electrically connects the fuel cell unit 2 and the power generation circuit unit 7 during the power generation operation of the system, and electrically connects the fuel cell unit 2 and the charging circuit unit 8 during the charging operation of the system.
  • the power generation circuit unit 7 temporally changes the value of the power output from the fuel cell unit 2 to a value larger and smaller than the required power of the external load 9 during the power generation operation of the system.
  • the power generation circuit unit 7 includes a PWM (Pulse Width Modulation) switching unit 71, a smoothing unit 72, a power measurement unit 73, a power monitoring unit 74, and a control unit 75.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • PWM switching unit 71 outputs PWM power to smoothing unit 72 based on an instruction from control unit 75. Thereby, the output power of the fuel cell unit 2 connected to the input side of the PWM switching unit 71 also becomes PWM power.
  • the smoothing unit 72 smoothes the PWM power output from the PWM switching unit 71, converts it into DC power, and supplies it to the external load 9.
  • the power measuring unit 73 measures the value of the DC power supplied from the smoothing unit 72 to the external load 9 and transmits the measurement result to the power monitoring unit 74.
  • the power measurement unit 73 may transmit each value of the direct current and the direct voltage supplied from the smoothing unit 72 to the external load 9 to the power monitoring unit 74 as a measurement result.
  • the power monitoring unit 74 compares the value of the DC power supplied from the smoothing unit 72 to the external load 9 and the value of the required power of the external load 9, and adjusts the duty ratio in PWM control according to the comparison result. .
  • the charging circuit unit 8 converts the DC power supplied from the external power source 10 into power whose value changes with time during the charging operation of the system, and supplies the power to the fuel cell unit 2.
  • the charging circuit unit 8 includes a power measurement unit 81, a PWM switching unit 82, a power monitoring unit 83, and a control unit 84.
  • the power measuring unit 81 measures the value of DC power supplied from the external power supply 10 to the PWM switching unit 82 and transmits the measurement result to the power monitoring unit 83.
  • the power measurement unit 81 may transmit each value of the direct current and the direct voltage supplied from the external power supply 10 to the PWM switching unit 82 to the power monitoring unit 83 as a measurement result.
  • the PWM switching unit 82 converts DC power from the external power supply 10 into PWM power based on an instruction from the control unit 84 and outputs the PWM power. Therefore, the power supplied to the fuel cell unit 2 connected to the output side of the PWM switching unit 82 is PWM power.
  • the power monitoring unit 83 compares the value of the DC power supplied from the external power supply 10 to the PWM switching unit 82 with the set value of the charging power, and adjusts the duty ratio in PWM control according to the comparison result To do.
  • the power monitoring unit 83 acquires information related to the value of the set charging power.
  • the external power supply 10 transmits information about its power supply capability to the power monitoring unit 83, and the power monitoring unit 83 sets the value of charging power based on the information transmitted from the external power supply 10, power monitoring A mode in which the charging power value set by the unit 83 during the charging operation of the system is stored in advance is conceivable.
  • each PWM switching part 71 or 82 mentioned above can be comprised by the circuit shown, for example in FIG.
  • the PWM switching unit of the configuration example shown in FIG. 4 includes a clock signal generation circuit 11, an integration circuit 12, a comparison circuit 13, and a switching element 14.
  • the clock signal generation circuit 11 generates a clock signal (square wave signal) with a duty ratio of 50%.
  • the integration circuit 12 is a circuit composed of a resistor, a capacitor, and an operational amplifier, and integrates the clock signal output from the clock signal generation circuit 11 to generate a triangular wave signal.
  • a bias voltage V B is supplied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier provided in the integrating circuit 12.
  • the comparison circuit 13 is a circuit composed of an operational amplifier and a resistor, and compares the triangular wave signal V 12 output from the integration circuit 12 with the control voltage V C sent from the control unit 75 or 84.
  • the PWM signal V 13 indicating the comparison result is output to the control terminal of the switching element 14. Therefore, the duty ratio of the PWM signal V 13 changes according to the value of the control voltage V C.
  • FIG. 5A shows the triangular wave signal V 12 , the control voltage V C , and the PWM signal V 13 when the duty ratio of the PWM signal V 13 is 25%, and the duty ratio of the PWM signal V 13 is 75%.
  • the triangular wave signal V 12 , the control voltage V C , and the PWM signal V 13 are shown in FIG. 5B.
  • the smoothing unit 72 described above can be configured by a circuit shown in FIG. 6, for example.
  • the smoothing unit in the configuration example illustrated in FIG. 6 is a low-pass filter circuit including a resistor, a capacitor, and an operational amplifier.
  • the resistance value of each resistor and the capacitance of each capacitor provided in the smoothing unit of the configuration example shown in FIG. When set to about 100 ⁇ F, for example, an attenuation characteristic of about 30 dB at 10 Hz can be obtained, and a sufficient smoothing effect can be obtained.
  • the value of the power output from the fuel cell unit 2 during the power generation operation of the system is set to a value larger and smaller than the required power of the external load 9.
  • the DC power supplied from the external power source 10 is converted into the power whose value changes in time and supplied to the fuel cell unit 2.
  • the composition ratio of the gas from the fuel electrode 2B of the fuel cell unit 2 toward the fuel generating member 1 can be distributed as shown in FIG.
  • FIG. 7 the composition ratio of the gas at a certain moment in the pipe in which the gas flows from the fuel cell unit 2 toward the fuel generating member 1 is shown in light and shade.
  • the dark portion is a region where the partial pressure of hydrogen is high and the partial pressure of water vapor is low
  • the thin portion is a region where the partial pressure of hydrogen is low and the partial pressure of water vapor is high.
  • the composition ratio of the gas supplied to the fuel generating member 1 changes, and the diffusion of the gas in the fuel generating member 1 is promoted. Specifically, during the power generation operation, when the value of the PWM power output from the fuel cell unit 2 is larger than the required power of the external load 9, the amount of hydrogen consumed by power generation on the fuel electrode 2B side And since there is much quantity of the water vapor
  • the value of the PWM power output from the fuel cell unit 2 is smaller than the required power of the external load 9
  • the amount of hydrogen consumed on the fuel electrode 2B side and the amount of water vapor generated are small.
  • the partial pressure of the hydrogen of the gas sent to the fuel generating member 1 is higher than when the value of the PWM power output from the fuel cell unit 2 is larger than the required power of the external load 9 (darker in FIG. 7). portion).
  • the value of DC power supplied from the external power supply 10 is large during the charging operation, the amount of water vapor electrolyzed on the fuel electrode 2B side and the amount of hydrogen generated by electrolysis are large. The partial pressure increases.
  • the value of the DC power supplied from the external power source 10 is small, the amount of water vapor decomposed on the fuel electrode 2B side and the amount of hydrogen generated are small, so the value of the DC power supplied from the external power source 10 is small.
  • the partial pressure of hydrogen supplied to the fuel generating member 1 is lower than when the value is large.
  • the reactivity of the fuel generating member 1 is improved both during the power generation operation and the charging operation of the system, and the hydrogen fuel cell used for the power generation reaction in the fuel cell unit 2 during the power generation operation of the system.
  • Supply to the unit 2 increases, and during the charging operation of the system, supply of water vapor used for the electrolysis reaction in the fuel cell unit 2 to the fuel cell unit 2 increases. As a result, the power generation efficiency and charging efficiency of the fuel cell system are increased.
  • the period in which the value of the power output from the fuel cell unit 2 and the value of the power supplied to the fuel cell unit 2 change with time is preferably 1 Hz or more and less than 1 kHz in order to increase the gas diffusion effect. More preferred is about Hz to several hundred Hz.
  • the value of the power output from the fuel cell unit 2 is temporally changed in a short cycle between a value larger than the required power of the external load 9 and a smaller value.
  • the value of the electric power output from the fuel cell part 2 is changed temporally, it is not necessarily limited to this form.
  • the value of the electric power output from the fuel cell unit 2 changes over time between a range of values larger than the required power of the external load 9 and a range of small values.
  • PWM control is used to temporally change the value of the power output from the fuel cell unit 2 and the value of the power supplied to the fuel cell unit 2, but other methods are used.
  • the value of power output from the fuel cell unit 2 and the value of power supplied to the fuel cell unit 2 may be changed with time.
  • the value of the power output from the fuel cell unit 2 is changed temporally between a value larger than the required power of the external load 9 and a smaller value. Even when only one of converting DC power supplied from the external power supply 10 into power whose value changes with time and supplying it to the fuel cell unit 2 during the charging operation of the system is conventionally performed Compared to the system efficiency.
  • the value of the power output from the fuel cell unit 2 is always changed to a value larger and smaller than the required power of the external load 9 during the system operation.
  • the DC power supplied from the external power supply 10 is converted into power whose value changes with time and supplied to the fuel cell unit 2.
  • the value of the power output from the fuel cell unit 2 is set to a value larger and smaller than the required power of the external load 9 only in the normal operation mode in which the system is normally operated.
  • a startup mode for starting the operation of the system by changing the DC power supplied from the external power supply 10 to the power that is converted to the power that changes in time and supplied to the fuel cell unit 2; In the stop mode in which the system operation is stopped, the power value does not necessarily change with time. This is because the partial pressure ratio of the gas naturally changes to some extent at the start of operation of the system, at the time of stoppage, and at the time of switching between power generation and charging without active control.
  • a direct current operation mode corresponding to the normal operation in the conventional fuel cell system is provided. It may be provided.
  • DC operation mode DC power is output from the fuel cell unit 2 during the power generation operation of the system, and DC power is supplied to the fuel cell unit 2 during the charging operation of the system.
  • FIG. 8 shows a schematic configuration of a secondary battery type fuel cell system according to the second embodiment of the present invention.
  • the secondary battery type fuel cell system according to the present embodiment does not include the power generation circuit unit 7 and the charging circuit unit 8, and the switch unit 6 connects the fuel cell unit 2 and the variable external load 15 during the power generation operation of the system.
  • the configuration is the same as that of the secondary battery type fuel cell system according to the first embodiment except that the switch unit 6 connects the fuel cell unit 2 and the variable external power source 16 during the charging operation of the system.
  • the variable external load 15 is an external load in which the value of the required power changes with time.
  • a load that directly operates with AC output power of a general commercial power source such as a fluorescent lamp can be cited.
  • the variable external power supply 16 is an external power supply that supplies electric power whose value changes with time to an electric power supply destination, and examples thereof include a natural energy power generation device such as a wind power generation device or a solar power generation device.
  • the secondary battery type fuel cell system according to the present embodiment has the same effects as the secondary battery type fuel cell system according to the first embodiment, and can simplify the circuit configuration as compared with the first embodiment. it can. That is, since the variable external load 15 or the variable external power supply 16 requests or supplies power with a value that changes with time, the fuel cell unit 2 outputs power that the fuel cell unit 2 outputs according to the value of the changing power. Or the value of the supplied power varies with time. As a result, the partial pressure ratio of the gas supplied to the fuel generating member 1 changes. Therefore, the PWM switching unit 71 and the smoothing unit 72 in the first embodiment can be omitted in this embodiment.
  • a power conversion unit for example, a power frequency changing circuit, a power amplitude changing circuit, or the like that converts electric power whose value changes with time into other electric power whose value changes with time may be provided.
  • the switch unit 6 and the variable external power source 16 are used. Between them, there may be provided a “power conversion unit (for example, a power frequency changing circuit, a power amplitude changing circuit, etc.) for converting power whose value changes with time into other power whose value changes with time” Good.
  • a “power conversion unit for example, a power frequency changing circuit, a power amplitude changing circuit, etc.
  • FIG. 9 shows, as an example during power generation, the period a of the temporal change in the value of the required power of the variable external load 15 and the time of the value of the output power from the fuel cell unit 2 when a power frequency changing circuit is provided Represents the period b of the mechanical change.
  • FIG. 10 shows the period a of the temporal change in the value of the required power of the variable external load 15 and the temporal change in the value of the output power from the fuel cell unit 2 when the power amplitude change circuit is provided. It is the figure which compared the period b.
  • the difference power between the output power from the fuel cell unit 2 and the required power of the variable external load 15 may be supplied to a load other than the variable external load 15 or stored in a power storage device, for example.
  • the power conversion unit it is possible to control the period of temporal change in the value of the output power from the fuel cell unit 2 to a level suitable for increasing the gas diffusion effect.
  • the change in the partial pressure ratio of the gas is temporally related to the temporal change in the value of the required power.
  • the value of the power actually output with respect to the temporal change in the required power value due to, for example, a gradual change in the partial pressure ratio of the gas with respect to the temporal change rate of the required power value.
  • the value of the output power from the fuel cell unit 2 is changed in the circuit so that the rise of each amplitude is faster and larger than the required power in the circuit.
  • the temporal change in the value of the power supplied to the power supply may be as close as possible to the temporal change in the value of the required power.
  • FIG. 11 shows the period a of the temporal change in the value of the required power of the variable external load 15 and the temporal change b in the value of the output power from the fuel cell unit 2.
  • variable external power source 16 when a natural energy power generation device such as a wind power generation device or a solar power generation device is used as the variable external power source 16, the temporal change in the output power of the variable external power source 16 is often irregular and difficult to predict. In that case, even if a power conversion unit is provided, it is difficult to control the period of temporal change in the value of the output power from the fuel cell unit 2 to a level suitable for enhancing the gas diffusion effect. It may become. As a solution in that case, for example, the following configuration may be adopted.
  • the output power of the variable external power supply 16 can be directly or power converted. If at least one of the cycle and the amplitude of the output power of the variable external power supply 16 is outside the predetermined range, the output power of the variable external power supply 16 is used as a load or power storage other than the fuel cell unit 2. Supply to the device. When at least one of the period and amplitude of the output voltage of the variable external power supply 16 is outside the predetermined range, the magnitude and timing of the power supplied to the fuel cell may be adjusted as appropriate according to the fluctuation.
  • a solid oxide electrolyte is used as the solid electrolyte 2A of the fuel cell unit 2, and water is generated on the fuel electrode 2B side during power generation. According to this configuration, water is generated on the side where the fuel generating member 1 is provided, which is advantageous for simplification and miniaturization of the apparatus.
  • a solid polymer electrolyte that allows hydrogen ions to pass through may be used as the solid electrolyte 2A of the fuel cell unit 2.
  • a flow path for propagating this water to the fuel generation unit 1 may be provided.
  • one fuel cell unit 2 performs both power generation and water electrolysis.
  • a fuel cell for example, a solid oxide fuel cell dedicated to power generation
  • a water electrolyzer for example, water
  • a solid oxide fuel cell dedicated for electrolysis may be connected to the fuel generating member 1 in parallel on the gas flow path.
  • the fuel gas of the fuel cell unit 2 is hydrogen, but a reducing gas other than hydrogen such as carbon monoxide or hydrocarbon may be used as the fuel gas of the fuel cell unit 2.
  • the fuel generating member 1 and the fuel cell unit 2 are housed in separate containers, but they may be housed in the same container. Furthermore, without providing a space between the fuel generating member 1 and the fuel cell unit 2, the fuel generating member 1 and the fuel electrode 2B of the fuel cell unit 2 may be in contact with each other. Even in this case, gas diffusion occurs when the gas flows into the fuel generating member 1.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

　２次電池型燃料電池システムは、燃料発生部材と、発電・電気分解部とを備え、燃料発生部材と発電・電気分解部との間でガスを循環させる。そして、システムの運転を開始する起動モード、システムの通常運転を行う通常運転モード、及びシステムの運転を停止する停止モードのうち少なくとも通常運転モードにおいて、発電・電気分解部が発電を行っているときに発電・電気分解部から出力される電力の値、及び／又は、発電・電気分解部が電気分解を行っているときに発電・電気分解部に供給される電力の値を時間的に変化させる。

Description

２次電池型燃料電池システム
　本発明は、発電動作だけでなく充電動作も行える２次電池型燃料電池システムに関する。
　燃料電池は、典型的には、固体ポリマーイオン交換膜を用いた固体高分子電解質膜、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）を用いた固体酸化物電解質膜等を、燃料極（アノード）と酸化剤極（カソード）とで両側から挟み込んだものを１つのセル構成としている。そして、燃料極に燃料ガス（例えば水素）を供給する燃料ガス流路と、酸化剤極に酸化剤ガス（例えば酸素や空気）を供給する酸化剤ガス流路とが設けられ、これらの流路を介して燃料ガス、酸化剤ガスがそれぞれ燃料極、酸化剤極に供給されることにより発電が行われる。
　燃料電池は、原理的に取り出せる電力エネルギーの効率が高いため、省エネルギーになるだけでなく、環境に優れた発電方式であり、地球規模でのエネルギーや環境問題解決の切り札として期待されている。
特表平１１－５０１４４８号公報 特開２００５―８５０８８号公報 特表２００７―５０７８５６号公報
　特許文献１には、固体酸化物型燃料電池と、酸化反応により水素を発生し、還元反応により再生可能な水素発生部材（鉄）とを組み合わせた２次電池型燃料電池システムが開示されている。上記２次電池型燃料電池システムでは、システムの発電動作時に水素発生部材（鉄）が水との酸化反応により水素を発生し、水素発生部材（鉄）で発生した水素が固体酸化物型燃料電池の発電反応に用いられ、システムの充電動作時に酸化している水素発生部材（酸化鉄）が水素との還元反応により水を発生し、酸化している水素発生部材（酸化鉄）で発生した水が固体酸化物型燃料電池の電気分解反応に用いられる。したがって、水素発生部材（鉄）での反応が不十分であると、燃料電池の反応に用いられるガスの燃料電池への供給が不十分になってしまう。具体的には、例えばシステムの発電動作時の場合、水素発生部材（鉄）での酸化反応が不十分であると、燃料電池の反応に用いられる水素の燃料電池への供給が不十分になってしまう。
　ここで、システムの発電動作時において、燃料電池の動作電圧ＶOPEは、下記の（１）式の通り、燃料電池での発電反応Ｈ2＋（１／２）Ｏ2→Ｈ2Ｏに伴うギブスの自由エネルギー変化から算出される理論的な電圧ＶTHに対して、電圧損失ＶLOSSの分だけ小さくなる。
ＶOPE＝ＶTH－ＶLOSS　　・・・（１）
　この電圧損失ＶLOSSと動作電流ＩOPEとの積ＷLOSSは電気エネルギーではなく、熱エネルギーとなって消失するため、電圧損失ＶLOSSが大きいほどシステムの発電効率が低下する。
　ここで、システムの発電動作時における電圧損失ＶLOSSは下記の（２）式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　上記の（２）式右辺の第１項は回路の抵抗成分ｒと動作電流ＩOPEとから算出される値であり、上記の（２）式右辺の第２項はネルンストの式に従って燃料電池に供給される各ガスの分圧によって算出される値である。なお、Ｒは気体定数、Ｔは絶対温度、Ｆはファラデー定数、ＰH2は水素の分圧、ＰH2Оは水蒸気の分圧、ＰО2は酸素の分圧である。
　システムの発電動作時に水素発生部材（鉄）での酸化反応が不十分であると、水素の分圧ＰH2が低くなると同時に水蒸気の分圧ＰH2Оが高くなるため、上記の（２）式より電圧損失ＶLOSSが増加し、システムの発電効率が低下する。
　また、システムの充電動作時において、燃料電池の動作電圧ＶOPEは、下記の（３）式の通り、燃料電池での電気分解反応Ｈ2Ｏ→Ｈ2＋（１／２）Ｏ2に伴うギブスの自由エネルギー変化から算出される理論的な電圧ＶTHに対して、電圧損失ＶLOSSの分だけ大きくなる。
ＶOPE＝ＶTH＋ＶLOSS　　・・・（３）
　この電圧損失ＶLOSSと動作電流ＩOPEとの積ＷLOSSは燃料電池に電気分解反応を行わせるために、余分に投入しなければいけない電気エネルギーとなるため、電圧損失ＶLOSSが大きいほどシステムの充電効率が低下する。
　ここで、システムの充電動作時における電圧損失ＶLOSSは下記の（４）式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　上記の（４）式右辺の第１項は回路の抵抗成分ｒと動作電流ＩOPEとから算出される値であり、上記の（４）式右辺の第２項はネルンストの式に従って燃料電池に供給される各ガスの分圧によって算出される値である。
　システムの充電動作時に水素発生部材（鉄）での還元反応が不十分であると、水蒸気の分圧ＰH2Оが低くなると同時に水素の分圧ＰH2が高くなるため、上記の（４）式より電圧損失ＶLOSSが増加し、システムの充電効率が低下する。
　なお、特許文献２では、燃料電池の直流出力を電力変換装置（インバータ）がＰＷＭ信号を用いて交流出力に電力変換する構成において、電力変換効率の改善を図っているだけであり、上述した２次電池型燃料電池システムの効率を向上させる技術は開示されていない。
　また、特許文献３においては、触媒等の劣化を防ぐために燃料電池を起動、停止時に間欠駆動しているだけであり、上述した２次電池型燃料電池システムの効率を向上させる技術は開示されていない。
　本発明は、上記の状況に鑑み、効率が高い２次電池型燃料電池システムを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために本発明の一側面を反映した２次電池型燃料電池システムは、化学反応により燃料ガスを発生し、前記化学反応の逆反応により再生可能な燃料発生部材と、酸化剤ガスと前記燃料発生部材から供給される前記燃料ガスとを用いて発電を行う発電機能及び前記燃料発生部材の再生時に前記燃料発生部材から供給される前記逆反応の生成物を電気分解する電気分解機能を有する発電・電気分解部とを備え、前記燃料発生部材と前記発電・電気分解部との間でガスを循環させる２次電池型燃料電池システムであって、システムの運転を開始する起動モード、システムの通常運転を行う通常運転モード、及びシステムの運転を停止する停止モードのうち少なくとも前記通常運転モードにおいて、前記発電・電気分解部が発電を行っているときに前記発電・電気分解部から出力される電力の値、及び／又は、前記発電・電気分解部が電気分解を行っているときに前記発電・電気分解部に供給される電力の値を時間的に変化させる構成とする。
　本発明の一側面を反映した２次電池型燃料電池システムによると、少なくとも通常運転モードにおいて、発電・電気分解部が発電を行っているときに発電・電気分解部から出力される電力の値、及び／又は、発電・電気分解部が電気分解を行っているときに発電・電気分解部に供給される電力の値が時間的に変化する。そのため、システムの発電動作時および充電動作時の少なくとも一方で、燃料発生部材に供給されるガスの組成比が変化し、燃料発生部材内でのガスの拡散が促進される。これにより、システムの発電動作時および充電動作時の少なくとも一方で、燃料発生部材での反応性が向上し、発電・電気分解部での反応に用いられるガスの発電・電気分解部への供給が増加する。その結果、２次電池型燃料電池システムの効率が高くなる。
本発明の第１実施形態に係る２次電池型燃料電池システムの概略構成を示す図である。 発電回路部の一構成例を示す図である。 充電回路部の一構成例を示す図である。 ＰＷＭスイッチング部の一構成例を示す図である。 ＰＷＭスイッチング部の各部電圧波形を示す図である。 ＰＷＭスイッチング部の各部電圧波形を示す図である。 平滑部の一構成例を示す図である。 燃料電池部の燃料極から燃料発生部材に向かうガスの組成比の分布を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る２次電池型燃料電池システムの概略構成を示す図である。 燃料電池部からの出力電力の値の時間的変化の周期を表す図である。 燃料電池部からの出力電力の値の時間的変化の周期を表す図である。 燃料電池部からの出力電力の値の時間的変化の周期を表す図である。
　本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。なお、本発明は、後述する実施形態に限られない。
＜第１実施形態＞
　本発明の第１実施形態に係る２次電池型燃料電池システムの概略構成を図１に示す。本実施形態に係る２次電池型燃料電池システムは、酸化反応により燃料ガスを発生する燃料発生部材１と、酸素を含む酸化剤ガスと燃料発生部材１から供給される燃料ガスとの反応により発電を行う燃料電池部２と、燃料発生部材１を収容する容器３と、燃料電池部２を収容する容器４と、燃料発生部材１と燃料電池部２の燃料極２Ｂとの間でガスが流通するように容器３と容器４の間に設けられる配管５とを備えている。
　なお、必要に応じて、燃料発生部材１や燃料電池部２の周辺に温度を調節するヒータや温度を検出する温度センサ等を設けてもよい。また、ガスを強制的に流動させるためのポンプやブロア等を、配管５、燃料電池部２の酸化剤極２Ｃに酸化剤ガスである空気を供給するための配管、燃料電池部２の酸化剤極２Ｃからガスを排出するための配管に配置してもよい。
　燃料発生部材１としては、例えば、基材料（主成分）が鉄である微粒子圧縮体からなる燃料発生部材を用いることができる。また、燃料電池部２としては、例えば、Ｏ2-を透過する固体電解質を挟み、両側にそれぞれ燃料極と酸化剤極が形成されているＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly；膜・電極接合体）構造をなす固体酸化物燃料電池部を用いることができる。なお、図１では、ＭＥＡを１つだけ設けた構造を図示しているが、ＭＥＡを複数設けたり、さらに複数のＭＥＡを積層構造にしたりしてもよい。
　以下の説明では、燃料発生部材１として基材料（主成分）が鉄である微粒子圧縮体からなる燃料発生部材を用い、燃料電池部２として固体酸化物燃料電池部を用い、燃料ガスとして水素を用いた場合について説明する。
　本実施形態に係る２次電池型燃料電池システムの発電時に燃料電池部２は外部負荷９に電気的に接続される。燃料電池部２では、本実施形態に係る２次電池型燃料電池システムの発電時に、燃料極２Ｂにおいて下記の（５）式の反応が起こる。
　Ｈ2＋Ｏ2-→Ｈ2Ｏ＋２ｅ-　…（５）
　上記の（５）式の反応によって生成された電子は、外部負荷９を通って、酸化剤極２Ｃに到達し、酸化剤極２Ｃにおいて下記の（６）式の反応が起こる。
　１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｏ2-　…（６）
　そして、上記の（６）式の反応によって生成された酸素イオンは、固体電解質２Ａを通って、燃料極２Ｂに到達する。上記の一連の反応を繰り返すことにより、燃料電池部２が発電動作を行うことになる。また、上記の（５）式から分かるように、本実施形態に係る２次電池型燃料電池システムの発電動作時には、燃料極２Ｂ側においてＨ2が消費されＨ2Ｏが生成されることになる。
　上記の（５）式及び（６）式より、本実施形態に係る２次電池型燃料電池システムの発電動作時における燃料電池部２での反応は下記の（７）式の通りになる。
　Ｈ2＋（１／２）Ｏ2→Ｈ2Ｏ　…（７）
　一方、燃料発生部材１は、下記の（８）式に示す酸化反応により、本実施形態に係る２次電池型燃料電池システムの発電時に燃料電池部２の燃料極２Ｂ側で生成されたＨ2Ｏを消費してＨ2を生成する。
　３Ｆｅ＋４Ｈ2Ｏ→Ｆｅ3Ｏ4＋４Ｈ2　…（８）
　上記の（８）式に示す鉄の酸化反応が進むと、鉄から酸化鉄への変化が進んで鉄の残量が減っていくが、上記の（８）式の逆反応（還元反応）により、燃料発生部材１を再生することができ、本実施形態に係る２次電池型燃料電池システムを充電することができる。
　本実施形態に係る２次電池型燃料電池システムの充電時に燃料電池部２は外部電源１０に接続される。燃料電池部２では、本実施形態に係る２次電池型燃料電池システムの充電時に、上記の（７）式の逆反応である下記の（９）式に示す電気分解反応が起こり、燃料極２Ｂ側においてＨ2Ｏが消費されＨ2が生成され、燃料発生部材１では、上記の（８）式に示す酸化反応の逆反応である下記（１０）式に示す還元反応が起こり、燃料電池部２の燃料極２Ｂ側で生成されたＨ2が消費されＨ2Ｏが生成される。
　Ｈ2Ｏ→Ｈ2＋（１／２）Ｏ2　…（９）
　Ｆｅ3Ｏ4＋４Ｈ2→３Ｆｅ＋４Ｈ2Ｏ　…（１０）
　また、本実施形態に係る２次電池型燃料電池システムは、スイッチ部６と、発電回路部７と、充電回路部８とを備えている。スイッチ部６は、システムの発電動作時に燃料電池部２と発電回路部７とを電気的に接続し、システムの充電動作時に燃料電池部２と充電回路部８とを電気的に接続する。
　発電回路部７は、システムの発電動作時に、燃料電池部２から出力される電力の値を、外部負荷９の要求電力よりも大きい値と小さい値とに時間的に変化させる。
　ここで、発電回路部７の一構成例を図２に示す。図２に示す構成例では、発電回路部７は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）スイッチング部７１と、平滑部７２と、電力測定部７３と、電力監視部７４と、制御部７５とを備えている。
　ＰＷＭスイッチング部７１は、制御部７５からの指示に基づいて、ＰＷＭ電力を平滑部７２に出力する。これにより、ＰＷＭスイッチング部７１の入力側に接続されている燃料電池部２の出力電力もＰＷＭ電力になる。
　平滑部７２は、ＰＷＭスイッチング部７１から出力されるＰＷＭ電力を平滑化して直流電力に変換して、外部負荷９に供給する。
　電力測定部７３は、平滑部７２から外部負荷９に供給される直流電力の値を測定し、測定結果を電力監視部７４に伝える。なお、電力測定部７３が、平滑部７２から外部負荷９に供給される直流電流および直流電圧の各値を測定結果として電力監視部７４に伝えるようにしてもよい。
　電力監視部７４は、平滑部７２から外部負荷９に供給される直流電力の値と、外部負荷９の要求電力の値とを比較し、その比較結果に応じてＰＷＭ制御におけるデューティ比を調整する。外部負荷９の要求電力の値に関する情報を電力監視部７４がどのように取得するかは特に限定されない。例えば、外部負荷９が当該情報を電力監視部７４に伝達する形態、外部負荷９の要求電力の値が常に一定であり、電力監視部７４が外部負荷９の要求電力の値を予め記憶する形態などが考えられる。
　充電回路部８は、システムの充電動作時に、外部電源１０から供給される直流電力を、時間的に値が変化する電力に変換して燃料電池部２に供給する。
　ここで、充電回路部８の一構成例を図３に示す。図３に示す構成例では、充電回路部８は、電力測定部８１と、ＰＷＭスイッチング部８２と、電力監視部８３と、制御部８４とを備えている。
　電力測定部８１は、外部電源１０からＰＷＭスイッチング部８２に供給される直流電力の値を測定し、測定結果を電力監視部８３に伝える。なお、電力測定部８１が、外部電源１０からＰＷＭスイッチング部８２に供給される直流電流および直流電圧の各値を測定結果として電力監視部８３に伝えるようにしてもよい。
　ＰＷＭスイッチング部８２は、制御部８４からの指示に基づいて、外部電源１０から直流電力をＰＷＭ電力に変換して出力する。したがって、ＰＷＭスイッチング部８２の出力側に接続されている燃料電池部２に供給される電力はＰＷＭ電力になる。
　電力監視部８３は、外部電源１０からＰＷＭスイッチング部８２に供給される直流電力の値と、設定されている充電電力の値とを比較し、その比較結果に応じてＰＷＭ制御におけるデューティ比を調整する。設定されている充電電力の値に関する情報を電力監視部８３がどのように取得するかは特に限定されない。例えば、外部電源１０が自己の電力供給能力に関する情報を電力監視部８３に伝達し、外部電源１０から伝達されてきた情報に基づいて電力監視部８３が充電電力の値を設定する形態、電力監視部８３がシステムの充電動作時に設定する充電電力の値を予め記憶する形態などが考えられる。
　なお、上述した各ＰＷＭスイッチング部７１または８２は、例えば図４に示す回路で構成することができる。図４に示す構成例のＰＷＭスイッチング部は、クロック信号発生回路１１と、積分回路１２と、比較回路１３と、スイッチング素子１４とを備えている。
　クロック信号発生回路１１は、デューティ比５０％のクロック信号（方形波信号）を発生させる。
　積分回路１２は、抵抗と、コンデンサと、演算増幅器とによって構成される回路であり、クロック信号発生回路１１から出力されるクロック信号を積分して、三角波信号を生成する。なお、積分回路１２に設けられている演算増幅器の非反転入力端子にはバイアス電圧ＶBが供給される。
　比較回路１３は、演算増幅器と、抵抗とによって構成される回路であり、積分回路１２から出力される三角波信号Ｖ12と、制御部７５または８４から送られてくる制御電圧ＶCとを比較し、比較結果を示すＰＷＭ信号Ｖ13をスイッチング素子１４の制御端子に出力する。したがって、制御電圧ＶCの値に応じてＰＷＭ信号Ｖ13のデューティ比が変化する。例として、ＰＷＭ信号Ｖ13のデューティ比が２５％になる場合の三角波信号Ｖ12、制御電圧ＶC、及びＰＷＭ信号Ｖ13を図５Ａに示し、ＰＷＭ信号Ｖ13のデューティ比が７５％になる場合の三角波信号Ｖ12、制御電圧ＶC、及びＰＷＭ信号Ｖ13を図５Ｂに示す。
　また、上述した平滑部７２は、例えば図６に示す回路で構成することができる。図６に示す構成例の平滑部は、抵抗と、コンデンサと、演算増幅器とによって構成されるローパスフィルタ回路である。例えば、燃料電池部２から出力される電力が数十Ｈｚ程度の周期で変化する場合、図６に示す構成例の平滑部に設けられる各抵抗の抵抗値と各コンデンサの容量をそれぞれ１ｋΩ程度と１００μＦ程度に設定すると、例えば１０Ｈｚで３０ｄＢ程度の減衰特性を得ることができ、十分な平滑効果を得ることができる。
　以上説明した本実施形態に係る２次電池型燃料電池システムは、システムの発電動作時に、燃料電池部２から出力される電力の値を、外部負荷９の要求電力よりも大きい値と小さい値とに時間的に変化させ、システムの充電動作時に、外部電源１０から供給される直流電力を、時間的に値が変化する電力に変換して燃料電池部２に供給するので、システムの発電動作時およびシステムの充電動作時の双方において、燃料電池部２の燃料極２Ｂから燃料発生部材１に向かうガスの組成比に図７に示すような分布ができる。図７では、ガスが燃料電池部２から燃料発生部材１に向かって流れている配管内の或る瞬間におけるガスの組成比を濃淡で示している。濃い部分が水素の分圧が高く水蒸気の分圧が低い領域であり、薄い部分が水素の分圧が低く水蒸気の分圧が高い領域である。
　図７に示すような分布ができるため、燃料発生部材１に供給されるガスの組成比が変化し、燃料発生部材１内でのガスの拡散が促進される。具体的には、発電動作時において、燃料電池部２から出力されるＰＷＭ電力の値が外部負荷９の要求電力よりも大きい値のときは、燃料極２Ｂ側において発電によって消費される水素の量及び発生する水蒸気の量が多いため、燃料発生部材１に送られるガスの水素の分圧は低くなる（図７の薄い部分）。一方、燃料電池部２から出力されるＰＷＭ電力の値が、外部負荷９の要求電力よりも小さい値のときは、燃料極２Ｂ側において消費される水素の量も発生する水蒸気の量も少ないため、燃料電池部２から出力されるＰＷＭ電力の値が外部負荷９の要求電力よりも大きい値のときよりも、燃料発生部材１に送られるガスの水素の分圧が高くなる（図７の濃い部分）。また、充電動作時において、外部電源１０から供給される直流電力の値が大きいときは、燃料極２Ｂ側において電気分解される水蒸気の量及び電気分解によって発生する水素の量が多いため、水素の分圧が高くなる。一方、外部電源１０から供給される直流電力の値が小さいときは、燃料極２Ｂ側において分解される水蒸気の量も発生する水素の量も少ないため、外部電源１０から供給される直流電力の値が大きいときよりも、燃料発生部材１に供給される水素の分圧は低くなる。このように、水素と水蒸気の組成比が変化する混合ガスが燃料発生部材１に供給されることにより、燃料発生部材１内のガスの濃度に不均衡が生じ、ガスが濃度を均一にする方向に拡散する。その結果、燃料発生部材１内にガスが行き亘り、燃料発生部材１での反応性が向上する。
　以上のように、システムの発電動作時および充電動作時の双方で、燃料発生部材１での反応性が向上し、システムの発電動作時には燃料電池部２での発電反応に用いられる水素の燃料電池部２への供給が増加し、システムの充電動作時には燃料電池部２での電気分解反応に用いられる水蒸気の燃料電池部２への供給が増加する。その結果、燃料電池システムの発電効率および充電効率が高くなる。
　燃料電池部２から出力される電力の値および燃料電池部２に供給される電力の値が時間的に変化する周期は、ガスの拡散効果を高くするために、１Ｈｚ以上１ｋＨｚ未満が好ましく、数Ｈｚ～数百Ｈｚ程度がより好ましい。また、本実施形態では、システムの発電動作時に、燃料電池部２から出力される電力の値を、外部負荷９の要求電力よりも大きい値と小さい値とに短周期で時間的に変化させたが、燃料電池部２から出力される電力の値を時間的に変化させるのであれば、必ずしもこの形態に限らない。例えば、ある時間範囲においては外部負荷９の要求電力より大きい値の範囲で変化させ、他の時間範囲においては外部負荷９の要求電力よりも小さい値の範囲で変化させてよい。なお、この例では、長周期でみると、燃料電池部２から出力される電力の値は、外部負荷９の要求電力よりも大きい値の範囲と小さい値の範囲とに時間的に変化している。
　また、本実施形態では、燃料電池部２から出力される電力の値および燃料電池部２に供給される電力の値を時間的に変化させるために、ＰＷＭ制御を用いたが、他の方法で燃料電池部２から出力される電力の値および燃料電池部２に供給される電力の値を時間的に変化させても構わない。
　なお、本実施形態とは異なり、システムの発電動作時に、燃料電池部２から出力される電力の値を、外部負荷９の要求電力よりも大きい値と小さい値とに時間的に変化させること、システムの充電動作時に、外部電源１０から供給される直流電力を、時間的に値が変化する電力に変換して燃料電池部２に供給することのいずれか一方のみを実施しても、従来に比べてシステムの効率を高くすることができる。
　また、本実施形態では、システムが動作している期間は常に、燃料電池部２から出力される電力の値を、外部負荷９の要求電力よりも大きい値と小さい値とに時間的に変化させる、又は、外部電源１０から供給される直流電力を、時間的に値が変化する電力に変換して燃料電池部２に供給する。しかしながら、本実施形態とは異なり、システムの通常運転を行う通常運転モードのときのみ、燃料電池部２から出力される電力の値を、外部負荷９の要求電力よりも大きい値と小さい値とに時間的に変化させる、又は、外部電源１０から供給される直流電力を、時間的に値が変化する電力に変換して燃料電池部２に供給するようにし、システムの運転を開始する起動モード及びシステムの運転を停止する停止モードは必ずしも電力の値を時間的に変化さなくてもよい。これは、システムの運転の開始時、停止時、及び発電―充電の切り替え時は、積極的に制御しなくても、ガスの分圧比がある程度自然に変化するからである。
　また、システムの運転を開始する起動モード、システムの通常運転を行う通常運転モード、及びシステムの運転を停止する停止モードに加えて、従来の燃料電池システムでの通常運転に相当する直流運転モードを設けても構わない。直流運転モードでは、システムの発電動作時に燃料電池部２から直流電力が出力され、システムの充電動作時に燃料電池部２に直流電力が供給される。
＜第２実施形態＞
　本発明の第２実施形態に係る２次電池型燃料電池システムの概略構成を図８に示す。本実施形態に係る２次電池型燃料電池システムは、発電回路部７及び充電回路部８を備えておらず、システムの発電動作時にスイッチ部６が燃料電池部２と変動外部負荷１５とを接続し、システムの充電動作時にスイッチ部６が燃料電池部２と変動外部電源１６とを接続する以外は第１実施形態に係る２次電池型燃料電池システムと同様の構成である。
　変動外部負荷１５は、要求電力の値が時間的に変化する外部負荷であり、例えば蛍光灯等の一般的な商用電源の交流出力電力で直接動作する負荷を挙げることができる。
　変動外部電源１６は、時間的に値が変化する電力を電力供給先に供給する外部電源であり、例えば風力発電装置や太陽光発電装置等の自然エネルギー発電装置を挙げることができる。
　本実施形態に係る２次電池型燃料電池システムは、第１実施形態に係る２次電池型燃料電池システムと同様の効果を奏するとともに、第１実施形態に比べて回路構成を簡単にすることができる。即ち、変動外部負荷１５又は変動外部電源１６が時間的に変化する値の電力を要求又は供給するので、燃料電池部２は該変化する電力の値に応じて、燃料電池部２が出力する電力の値、又は供給される電力の値は時間的に変化する。その結果、燃料発生部材１に供給されるガスの分圧比が変化する。従って、第１実施形態におけるPWMスイッチング部７１及び平滑部７２等を、本実施形態において省略することができる。このように外部負荷が要求する電力の値が時間的に変化する場合、一般的には、燃料電池部２と変動外部負荷１５との間にインバータを設ける構成を採用すると思われるが、本実施形態においては、このようなインバータを設けずに、より簡単な回路構成にすることができる。
　なお、変動外部負荷１５の要求電力の値の時間的な変化の周期又は振幅が、ガスの拡散効果を高くするのに適さない場合は、スイッチ部６と変動外部負荷１５との間に、「時間的に値が変化する電力を時間的に値が変化する他の電力に変換する電力変換部（例えば、電力周波数変更回路、電力振幅変更回路など）」を設けてもよい。
　また、変動外部電源１６の燃料電池部２に供給する電力の値の時間的な変化の周期又は振幅が、ガスの拡散効果を高くするのに適さない場合は、スイッチ部６と変動外部電源１６との間に、「時間的に値が変化する電力を時間的に値が変化する他の電力に変換する電力変換部（例えば、電力周波数変更回路、電力振幅変更回路など）」を設けてもよい。
　図９は、発電時を例として、変動外部負荷１５の要求電力の値の時間的な変化の周期ａと、電力周波数変更回路を設けた場合の燃料電池部２からの出力電力の値の時間的変化の周期ｂを表している。図１０は、同様に、変動外部負荷１５の要求電力の値の時間的な変化の周期ａと、電力振幅変更回路を設けた場合の燃料電池部２からの出力電力の値の時間的変化の周期ｂを比較した図である。尚、燃料電池部２からの出力電力と変動外部負荷１５の要求電力との差分電力は、例えば、変動外部負荷１５以外の負荷に供給したり、蓄電装置に蓄えたりすればよい。
　このように、電力変換部を設けることによって、燃料電池部２からの出力電力の値の時間的な変化の周期を、ガスの拡散効果を高くするのに適したレベルに制御することができる。
　尚、燃料電池部２から変動外部負荷１５に供給する電力を、変動外部負荷１５の要求電力に追随させたとき、ガスの分圧比の変化が要求電力の値の時間的変化に対して時間的にズレたり、要求電力の値の時間的変化の割合に対してガスの分圧比変化の割合が緩やかになる等により、要求電力の値の時間的変化に対して実際に出力される電力の値に時間的又は量的なズレが生じる場合がある。このようなズレを改善すべく、燃料電池部２からの出力電力の値を、要求電力より各振幅の立ち上がりを早く、かつ大きくなるように回路内で変換するなどによって、発電時に変動外部負荷１５に供給される電力の値の時間的変化が、要求電力の値の時間的変化にできるだけ近づくようにしてもよい。図１１は、変動外部負荷１５の要求電力の値の時間的な変化の周期ａと、燃料電池部２からの出力電力の値の時間的変化ｂを表している。
　また、変動外部電源１６として風力発電装置や太陽光発電装置等の自然エネルギー発電装置を用いた場合、変動外部電源１６の出力電力の時間的変化は不規則かつ予測困難であることが多い。その場合、たとえ電力変換部を設けたとしても、燃料電池部２からの出力電力の値の時間的な変化の周期を、ガスの拡散効果を高くするのに適したレベルに制御することが困難になる場合がある。その場合の解決策としては、例えば次のような構成を採用すればよい。変動外部電源１６の出力電力の供給先を切り替えることができる構成とし、変動外部電源１６の出力電力の周期及び振幅が所定範囲内であれば、変動外部電源１６の出力電力を直接あるいは電力変換部を介して燃料電池部２に供給し、変動外部電源１６の出力電力の周期及び振幅の少なくとも一つが所定範囲外であれば、変動外部電源１６の出力電力を燃料電池部２以外の負荷や蓄電装置に供給する。尚、変動外部電源１６の出力電圧の周期及び振幅の少なくとも一つが所定範囲外であった場合、変動に応じて適宜、燃料電池へ供給される電力の大きさやタイミングを調整してもよい。
＜その他＞
　上述した実施形態においては、燃料電池部２の固体電解質２Ａとして固体酸化物電解質を用いて、発電の際に燃料極２Ｂ側で水を発生させるようにする。この構成によれば、燃料発生部材１が設けられた側で水を発生するため、装置の簡素化や小型化に有利である。一方、特開２００９－９９４９１号公報に開示された燃料電池のように、燃料電池部２の固体電解質２Ａとして水素イオンを通す固体高分子電解質を用いることも可能である。但し、この場合には、発電の際に燃料電池部２の酸化剤極２Ｃ側で水が発生されることになるため、この水を燃料発生部１に伝搬する流路を設ければよい。
　また、上述した実施形態では、１つの燃料電池部２が発電も水の電気分解も行っているが、燃料電池（例えば発電専用の固体酸化物燃料電池）と水の電気分解器（例えば水の電気分解専用の固体酸化物燃料電池）が燃料発生部材１に対してガス流路上並列に接続される構成にしてもよい。
　また、上述した実施形態では、燃料電池部２の燃料ガスを水素にしているが、一酸化炭素や炭化水素など水素以外の還元性ガスを燃料電池部２の燃料ガスとして用いても構わない。
　また、上述した実施形態では、燃料発生部材１と燃料電池部２とを別個の容器に収容しているが、同一の容器に収容しても構わない。さらに、燃料発生部材１と燃料電池部２との間に空間を設けずに、燃料発生部材１と燃料電池部２の燃料極２Ｂとが接していても構わない。この場合でも、燃料発生部材１内にガスが流れていく際にガスの拡散が生じるからである。
　また、上述した各実施形態同士は、矛盾のない限り適宜部分的に組み合わせて実施しても構わない。例えば、本発明の第１実施形態に係る２次電池型燃料電池システムから充電回路８を取り除き、スイッチ部６が変動外部電源１６に接続されるようにすることが考えられる。また、上述した各実施形態において説明した変形例は矛盾のない限り他の実施形態において適用しても構わない。
　　　１　燃料発生部材
　　　２　燃料電池部
　　　２Ａ　固体電解質
　　　２Ｂ　燃料極
　　　２Ｃ　酸化剤極
　　　３、４　容器
　　　５　配管
　　　６　スイッチ部
　　　７　発電回路部
　　　８　充電回路部
　　　９　外部負荷
　　　１０　外部電源
　　　１１　クロック信号発生回路
　　　１２　積分回路
　　　１３　比較回路
　　　１４　スイッチング素子
　　　１５　変動外部負荷
　　　１６　変動外部電源
　　　７１、８２　ＰＷＭスイッチング部
　　　７２　平滑部
　　　７３、８１　電力測定部
　　　７４、８３　電力監視部
　　　７５、８４　制御部

Claims (8)

  1. 　化学反応により燃料ガスを発生し、前記化学反応の逆反応により再生可能な燃料発生部材と、
    　酸化剤ガスと前記燃料発生部材から供給される前記燃料ガスとを用いて発電を行う発電機能及び前記燃料発生部材の再生時に前記燃料発生部材から供給される前記逆反応の生成物を電気分解する電気分解機能を有する発電・電気分解部とを備え、
    　前記燃料発生部材と前記発電・電気分解部との間でガスを循環させる２次電池型燃料電池システムであって、
    　システムの運転を開始する起動モード、システムの通常運転を行う通常運転モード、及びシステムの運転を停止する停止モードのうち少なくとも前記通常運転モードにおいて、
    　前記発電・電気分解部が発電を行っているときに前記発電・電気分解部から出力される電力の値、及び／又は、前記発電・電気分解部が電気分解を行っているときに前記発電・電気分解部に供給される電力の値を時間的に変化させることを特徴とする２次電池型燃料電池システム。
  2. 　前記発電・電気分解部から出力される電力を平滑化する平滑部を備え、
    　前記起動モード、前記通常運転モード、及び前記停止モードのうち少なくとも前記通常運転モードにおいて、
    　前記発電・電気分解部が発電を行っているときに、前記発電・電気分解部から出力される電力の値を、外部負荷の要求電力よりも大きい値と小さい値とに時間的に変化させることを特徴とする請求項１に記載の２次電池型燃料電池システム。
  3. 　前記発電・電気分解部が発電を行っているときに、要求電力の値が時間的に変化する外部負荷と前記発電・電気分解部とを、両者の間に直流電力を時間的に値が変化する電力に変換する第１電力変換部を設けずに接続することを特徴とする請求項１に記載の２次電池型燃料電池システム。
  4. 　前記発電・電気分解部が発電を行っているときに、要求電力の値が時間的に変化する外部負荷と前記発電・電気分解部とを、両者の間に時間的に値が変化する電力を時間的に値が変化する他の電力に変換する第２電力変換部を設けずに接続することを特徴とする請求項３に記載の２次電池型燃料電池システム。
  5. 　外部電源から供給される直流電力を時間的に値が変化する電力に変換する第３電力変換部を備え、
    　前記起動モード、前記通常運転モード、及び前記停止モードのうち少なくとも前記通常運転モードにおいて、
    　前記発電・電気分解部が電気分解を行っているときに、前記第３電力変換部から出力される電力を、前記発電・電気分解部に供給することを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の２次電池型燃料電池システム。
  6. 　前記発電・電気分解部が電気分解を行っているときに、時間的に値が変化する電力を電力供給先に供給する外部電源と前記発電・電気分解部とを、両者の間に時間的に値が変化する電力を直流電力に変換する第４電力変換部を設けずに接続することを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の２次電池型燃料電池システム。
  7. 　前記発電・電気分解部が電気分解を行っているときに、時間的に値が変化する電力を電力供給先に供給する外部電源と前記発電・電気分解部とを、両者の間に時間的に値が変化する電力を時間的に値が変化する他の電力に変換する第５電力変換部を設けずに接続することを特徴とする請求項６に記載の２次電池型燃料電池システム。
  8. 　前記発電・電気分解部が発電を行っているときに前記発電・電気分解部から出力される電力の値、及び／又は、前記発電・電気分解部が電気分解を行っているときに前記発電・電気分解部に供給される電力の値が時間的に変化する周期は、１Ｈｚ以上１ｋＨｚ未満であることを特徴とする請求項１～請求項６までのいずれか一項に記載の２次電池型燃料電池システム。
PCT/JP2014/058502 2013-03-27 2014-03-26 ２次電池型燃料電池システム WO2014157319A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015508580A JPWO2014157319A1 (ja) 2013-03-27 2014-03-26 ２次電池型燃料電池システム
US14/779,828 US20160056489A1 (en) 2013-03-27 2014-03-26 Secondary Battery Type Fuel Cell System

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013066466 2013-03-27
JP2013-066466 2013-03-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014157319A1 true WO2014157319A1 (ja) 2014-10-02

Family

ID=51624282

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/058502 WO2014157319A1 (ja) 2013-03-27 2014-03-26 ２次電池型燃料電池システム

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20160056489A1 (ja)
JP (1) JPWO2014157319A1 (ja)
WO (1) WO2014157319A1 (ja)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002313388A (ja) * 2001-04-10 2002-10-25 Honda Motor Co Ltd 燃料電池の制御方法と燃料電池電気車両
JP2003113488A (ja) * 2001-10-04 2003-04-18 Tokyo Yogyo Co Ltd 電解浄水器
JP2009117170A (ja) * 2007-11-06 2009-05-28 Honda Motor Co Ltd 水素製造発電システム及びその負荷追従発電方法
JP2010277747A (ja) * 2009-05-27 2010-12-09 Toyota Motor Corp 燃料電池システム用冷却装置
WO2011158614A1 (ja) * 2010-06-18 2011-12-22 コニカミノルタホールディングス株式会社 燃料電池装置及びこれを備えた燃料電池システム
JP2012117140A (ja) * 2010-12-03 2012-06-21 Takasago Thermal Eng Co Ltd 水素製造セル及び水素製造装置
WO2012111046A1 (ja) * 2011-02-16 2012-08-23 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムとこれを搭載した車両
JP2012171854A (ja) * 2011-02-24 2012-09-10 Konica Minolta Holdings Inc 気体又は液体の処理体及びそれを備える燃料電池システム
JP2012199249A (ja) * 2012-06-18 2012-10-18 Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp 燃料電池制御装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002313388A (ja) * 2001-04-10 2002-10-25 Honda Motor Co Ltd 燃料電池の制御方法と燃料電池電気車両
JP2003113488A (ja) * 2001-10-04 2003-04-18 Tokyo Yogyo Co Ltd 電解浄水器
JP2009117170A (ja) * 2007-11-06 2009-05-28 Honda Motor Co Ltd 水素製造発電システム及びその負荷追従発電方法
JP2010277747A (ja) * 2009-05-27 2010-12-09 Toyota Motor Corp 燃料電池システム用冷却装置
WO2011158614A1 (ja) * 2010-06-18 2011-12-22 コニカミノルタホールディングス株式会社 燃料電池装置及びこれを備えた燃料電池システム
JP2012117140A (ja) * 2010-12-03 2012-06-21 Takasago Thermal Eng Co Ltd 水素製造セル及び水素製造装置
WO2012111046A1 (ja) * 2011-02-16 2012-08-23 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムとこれを搭載した車両
JP2012171854A (ja) * 2011-02-24 2012-09-10 Konica Minolta Holdings Inc 気体又は液体の処理体及びそれを備える燃料電池システム
JP2012199249A (ja) * 2012-06-18 2012-10-18 Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp 燃料電池制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20160056489A1 (en) 2016-02-25
JPWO2014157319A1 (ja) 2017-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8663861B2 (en) Fuel cell system and control method therefor
KR101887787B1 (ko) 연료전지 스택 진단용 교류 전류 생성 장치 및 방법
JP2000357526A (ja) 燃料電池発電装置およびそのセルスタックの劣化診断方法
JP5505583B1 (ja) ２次電池型燃料電池システム
JP7229476B2 (ja) 水素発生システム
EP1990885A2 (en) Grid-connected fuel cell system and load using the same
JP2012129031A (ja) ２次電池型燃料電池システム
JP5198412B2 (ja) 燃料電池システム及び燃料電池システムの運転方法
WO2014157319A1 (ja) ２次電池型燃料電池システム
CN107251296B (zh) 去除在加液体烃燃料的固体氧化物燃料电池中的含碳沉积物的方法和燃料电池系统
JP5344218B2 (ja) 燃料電池システムおよび電子機器
KR101656993B1 (ko) 실시간 부하 추종이 가능한 연료전지 시스템 및 그 제어 방법
US20100190077A1 (en) Fuel cell system and electronic apparatus
US20150207163A1 (en) Methods and apparatus of an anode/cathode (a/c) junction fuel cell with solid electrolyte
KR20090076255A (ko) 연료전지의 최적 운전 조건 검출 및 설정 장치, 및 그 제어방법
JP5895736B2 (ja) ２次電池型燃料電池システム及びそれを備えた給電システム
KR101418423B1 (ko) 연료 전지 스택 과부하 감지 시스템 및 그 방법
JP2008103227A (ja) 電源装置
JP2008195598A (ja) 水素発生装置及び燃料電池発電システム
JP2014154358A (ja) ２次電池型燃料電池システム
WO2014188904A1 (ja) 給電システム
JP5803857B2 (ja) 燃料電池システム
CN114335612A (zh) 一种醇类燃料电池供液系统及其工作方法
JP2021180153A (ja) 燃料電池システム
KR20070093279A (ko) 성능회복장치를 장착한 연료전지 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14775734

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015508580

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14779828

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14775734

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1