WO2015011790A1 - 燃料電池発電システム - Google Patents

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水上　貴彰
大剛 小野寺
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株式会社 日立製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell power generation system using a liquid fuel containing an organic compound.
  • a fuel cell is composed of at least a solid or liquid electrolyte and an anode and a cathode, which are two electrodes for inducing a desired electrochemical reaction, and converts the chemical energy of the fuel directly into electrical energy with high efficiency. It is.
  • a solid polymer electrolyte membrane used as an electrolyte membrane and using hydrogen as a fuel is called a polymer electrolyte fuel cell (PEFC), and a fuel using methanol as a direct fuel is methanol. It is called a type fuel cell (DMFC: Direct MethanolthFuel Cell).
  • PEFC polymer electrolyte fuel cell
  • DMFC Direct MethanolthFuel Cell
  • the cell reaction of DMFC is expressed by (Equation 1) to (Equation 3).
  • Anode CH 3 OH + H 2 O ⁇ CO 2 + 6H + + 6e - ...
  • Cathode 3 / 2O 2 + 6H + + 6e - ⁇ 3H 2 O ...
  • Forma 2 Whole: CH 3 OH + 3 / 2O 2 ⁇ CO 2 + 2H 2 O ...
  • Forma 3 As for the oxidation reaction of methanol represented by (Formula 1), the reaction efficiency improves as the temperature increases. Therefore, to improve the power generation efficiency of DMFC, it is effective to increase the battery voltage by increasing the operating temperature to facilitate the methanol oxidation reaction.
  • an electrolyte membrane (hereinafter referred to as a low MCO electrolyte membrane) having a high operating temperature and a small amount of crossover of methanol and water.
  • a low MCO electrolyte membrane In order to increase the operating temperature, it is desirable that the operating temperature be as high as possible without causing the liquid fuel to evaporate.
  • the produced water of the cathode it is preferable to collect the produced water of the cathode and supply it to the anode.
  • the moisture of the cathode exhaust gas is condensed in the heat exchanger and supplied to the anode as in Patent Document 1
  • the amount of condensed water varies depending on the amount of power generation or outside air temperature, and the amount of recovered water changes. Therefore, it is important to construct a system that can recover the amount of water required for power generation even if the power generation amount or the outside temperature changes.
  • the excess or deficiency of water can be adjusted by the water tank that stores the recovered water, but ideally, the water tank for storage is recovered by collecting only the amount of water necessary for power generation. It is desirable to reduce the capacity of the water tank, preferably to omit the water tank.
  • the present invention operates the system at a high temperature even when using an electrolyte membrane with a small amount of methanol and water crossover, and collects the amount of water necessary for power generation even if the temperature or power generation amount changes.
  • An object of the present invention is to provide a fuel cell power generation system with high power generation efficiency.
  • the gist of the present invention for solving the above problems is as follows.
  • a fuel cell stack for generating power using liquid fuel containing an organic compound as fuel, a fuel supply line for supplying liquid fuel from a fuel tank to the anode of the fuel cell stack, and exhaust fuel discharged from the anode of the fuel cell stack
  • a fuel recovery line for recovering to the fuel tank, an oxidant gas supply line for supplying an oxidant gas to the cathode of the fuel cell stack, and a cathode exhaust gas discharged from the cathode of the fuel cell stack are cooled to condense moisture.
  • a fuel cell power generation system comprising a condensing unit and a water recovery line for recovering the water condensed in the condensing unit in the fuel tank, wherein the condensing unit supplies the oxidant gas in the oxidant gas supply line.
  • a first heat exchanger that exchanges heat with the cathode exhaust gas as a refrigerant, and an acid supplied to the fuel cell stack Agent, characterized in that it comprises adjusting means for adjusting the amount of water condensed in the condensing means independently of the gas volume.
  • the present invention enables operation of the system at a high temperature even when an electrolyte membrane with a small amount of methanol and water crossover is used, and recovers the amount of water necessary for power generation even if the temperature or power generation amount changes. Therefore, it is possible to provide a fuel cell power generation system with high power generation efficiency.
  • Configuration diagram of direct methanol fuel cell power generation system according to the present invention Configuration diagram of direct methanol fuel cell power generation system according to the present invention
  • Configuration diagram of direct methanol fuel cell power generation system according to the present invention Operation explanatory diagram of water level control processing that can be adopted in each embodiment of the present invention
  • the fuel cell power generation system of the present invention includes a fuel cell stack 1 that generates power using liquid fuel containing an organic compound as fuel, and fuel that supplies liquid fuel from a fuel tank 2 to the anode of the fuel cell stack 1.
  • An oxidant gas is supplied to the supply line 21, the fuel recovery line 22 that recovers exhaust fuel (unreacted residual fuel) discharged from the anode of the fuel cell stack 1 to the fuel tank 2, and the cathode of the fuel cell stack 1.
  • the condensation means 7 is independent of the first heat exchanger 13 for exchanging heat with the cathode exhaust gas using the oxidant gas in the oxidant gas supply line 23 as a refrigerant, and the amount of oxidant gas supplied to the fuel cell stack.
  • the main feature is that an adjusting means for adjusting the amount of moisture condensed by the condensing means 7 is provided.
  • the oxidant gas (air) supplied to the fuel cell stack and the cathode exhaust gas are heat-exchanged by the first heat exchanger 13 constituting the condensing means 7, and the fuel cell stack is recovered along with water recovery by cooling the cathode exhaust gas.
  • the temperature of the oxidant gas supplied to the fuel cell is raised and supplied to the cathode of the fuel cell stack.
  • most of the heat radiated from the fuel cell stack is cathode exhaust gas exhausted into the atmosphere.
  • part of the heat of the cathode exhaust gas is returned to the fuel cell stack by exchanging heat with the oxidant gas in the first heat exchanger, so that the heat radiation amount of the fuel cell stack can be reduced. Thereby, even when a low MCO electrolyte membrane is used, operation at a high temperature is possible.
  • the condensing means 7 includes an adjusting means for adjusting the amount of moisture condensed by the condensing means independently of the amount of oxidant gas supplied to the fuel cell stack.
  • an adjusting means for adjusting the amount of water condensed by the condensing means 7 is provided independently of the amount of oxidant gas supplied to the fuel cell stack, and the amount of recovered water is controlled by the adjusting means. Even when the temperature and the amount of power generation change, the amount of water required for power generation can be recovered. Further, since the amount of recovered water can be adjusted by the adjusting means, the capacity of the water tank for storing the recovered water can be reduced, or the water tank can be omitted. Specific examples of the adjusting means will be described in the following embodiments.
  • a fuel cell power generation system that generates power using a liquid fuel containing an organic compound as a fuel according to the present invention will be described by taking a direct methanol fuel cell using methanol as a fuel as an example.
  • the configuration of the direct methanol fuel cell power generation system of this embodiment is shown in FIG.
  • the basic configuration of the fuel cell power generation system of FIG. 1 is as described above.
  • the fuel cell stack 1 includes a membrane electrode assembly (MEA: Electrode Assembly) in which an anode and a cathode are formed across a proton exchange type solid polymer electrolyte membrane, and fuel and oxide on the anode and cathode.
  • MEA Electrode Assembly
  • a plurality of single cells composed of separators for supplying the agent gas are stacked in series. Electric power is generated by supplying a methanol aqueous solution as a fuel from the fuel supply line 21 to the fuel cell stack 1 and supplying air or oxygen as an oxidant gas from the oxidant gas supply line 23.
  • the fuel supply line 21 is provided with a fuel pump 3 for supplying the fuel stored in the fuel tank 2 to the stack 1.
  • the oxidant gas supply line 23 is provided with a blower 6 for supplying oxidant gas (air) to the cathode of the stack 1.
  • the condensing unit 7 includes a first heat exchanger 13 and a second heat exchanger 14 serving as an adjusting unit that adjusts the amount of moisture condensed by the condensing unit 7.
  • the first heat exchanger 13 is provided between the cathode exhaust gas containing unreacted oxygen, product water, and water vapor discharged from the cathode exhaust gas line 24 of the fuel cell stack 1 and the air flowing through the oxidant gas supply line 23. Perform heat exchange.
  • the second heat exchanger 14 is installed on the downstream side of the first heat exchanger 13 in the discharge path of the cathode exhaust gas line 24. In the second heat exchanger 14, heat exchange is performed between the cathode exhaust gas of the cathode exhaust gas line 24 and the refrigerant (for example, air) supplied by the fan 9.
  • the cathode exhaust gas discharged from the cathode exhaust gas line 24 is cooled by the first heat exchanger 13 and the second heat exchanger 14 and condensed moisture is separated by the gas-liquid separator 8.
  • the water separated by the gas-liquid separator 8 is returned to the fuel tank 2 through the water recovery line 25.
  • the high concentration methanol is supplied from the high concentration methanol tank 4 to the fuel tank 2 by the high concentration methanol pump 5.
  • the supply of high-concentration methanol is performed by monitoring information such as a water level sensor 11 that detects a decrease in the amount of fuel in the fuel tank 2 due to fuel consumption, a methanol concentration sensor 12 that detects the methanol concentration in the fuel tank 2, and the like. 10 to control.
  • the monitor / control circuit 10 adjusts the flow rate / operation / stop of the fan 9 that adjusts the amount of recovered water supplied to the fuel tank, monitors the stack temperature sensor 15 that measures the stack temperature, Control of the system such as flow rate adjustment, operation, and stop of the fuel pump 28 and the blower 6 based on the quantity is performed.
  • the cathode exhaust gas line 24 is provided with the condensing means 7 in order to increase the operating temperature, and is supplied to the stack 1 by the blower 6 in the first heat exchanger 13 installed in the condensing means 7.
  • the operating temperature of the stack 1 is raised by raising the temperature of the air to be heated with the cathode exhaust gas and recovering heat.
  • the first heat exchanger 13 should be provided at a position where the temperature of the cathode exhaust gas line is as high as possible in order to move the heat supplied to the blower 6 as high as possible and transfer a large amount of heat to the stack 1. desirable.
  • a second heat exchanger is provided in the cathode exhaust gas line 24 as an adjusting means for the condensing means 7 for recovering water necessary for power generation while controlling the amount of condensation.
  • the cathode exhaust gas is heat-exchanged with air supplied by the fan 9 and cooled to recover water necessary for power generation while controlling the amount of condensation.
  • the first heat exchanger 13 and the heat exchanger 14 that are the condensing means 7 may be provided separately, or the supply air of the blower 6, the supply air of the fan 9, and the integrated three-fluid heat exchanger, Cathode exhaust gas may be supplied.
  • the second heat exchanger as an adjusting means for adjusting the amount of moisture condensed by the condensing means 7, the amount of water necessary for power generation can be recovered even if the temperature and the power generation amount change. Moreover, since the amount of recovered water can be adjusted by the second heat exchanger, the capacity of the water tank for storing the recovered water can be reduced, or the water tank can be omitted.
  • the fuel tank 2 includes a water level sensor 11 and a methanol sensor 12.
  • the water level sensor 11 can detect three water level levels: a high water level, an operating water level, and a low water level. If the water level sensor 11 no longer detects the operating water level during system power generation, the liquid level of the aqueous fuel solution in the fuel tank 2 is below the operating water level. At this time, the fuel in the fuel tank 2 is insufficient, so the monitor The control circuit 10 controls the flow rate of the fan 9 so as to increase the heat exchange amount and increase the amount of condensed water recovered. Thereafter, when the amount of condensed water recovered increases and the water level sensor 11 detects the operating water level, the monitor / control circuit 10 controls the fan 9 to return to the original flow rate.
  • the monitor / control circuit 10 monitors the methanol sensor 12 to control the high concentration methanol pump 5 so that the fuel concentration in the fuel tank 2 is constant.
  • the flow rate of the fan 9 is increased to increase the heat exchange amount. Even if the amount of condensate recovered is controlled to increase and the amount of condensate recovered increases and the water level sensor 11 redetects the operating water level, the fan 9 is not immediately returned to the original flow rate. It is desirable to control so that the flow rate of the fan 9 is kept high for a certain period of time shorter than when the water level is detected.
  • the water level sensor 11 detects that the water level is low, the water level of the fuel tank 2 is raised by increasing the flow rate of the blower 6 and collecting the condensed water adhering to the wall surface of the cathode exhaust gas line 24 so that the low water level is not detected. .
  • the monitor / control circuit 10 controls to stop the system because there is a possibility that a necessary amount of fuel cannot be supplied to the stack 1.
  • the water level sensor 11 detects the water level high
  • the water level of the fuel tank 2 is increased by increasing the flow rate of the blower 6 and increasing the amount of water discharged from the cathode exhaust gas line 24 to increase the amount of water discharged outside the system.
  • the water level is no longer detected due to the decrease.
  • the water level sensor 11 detects the water level high and the flow rate of the blower 6 is increased and 10 minutes have passed, the amount of condensed water recovered by the condensing means 7 is excessive, and the amount of liquid in the fuel tank 2 is increased. Since the fuel may overflow from the fuel tank 2, the monitor / control circuit 10 controls to stop the system.
  • air is used as the refrigerant of the second heat exchanger 14, but various other fluids can be used as the refrigerant.
  • the second heat exchanger 14 may be anything that can cool the cathode exhaust gas by heat exchange.
  • the second heat exchanger 14 may be configured to cool the cathode exhaust gas using a thermoelectric element.
  • a gas-liquid separator 8 may be provided downstream of each of the first heat exchanger 13 and the second heat exchanger 14 to collect the recovered water in the fuel tank 2.
  • the recovered water condensed in the first heat exchanger 13 on the upstream side does not flow through the second heat exchanger 14, so the water vapor in the cathode exhaust gas in the second heat exchanger 14.
  • the amount of heat exchange with can be increased, and the amount of recovered water can be increased.
  • FIG. 3 is an example of another form of the direct methanol fuel cell power generation system according to the present embodiment. In FIG. 3, the description of the components having the same functions as those already described with reference to FIG. 1 is omitted.
  • providing the first heat exchanger 13 and the second heat exchanger 14 as the condensing means 7 is the same as in the first embodiment.
  • the difference from the first embodiment is that the oxidizing agent of the oxidizing gas supply line 23 supplied from the blower 6 is used as a refrigerant for both the first heat exchanger 13 and the second heat exchanger 14.
  • a valve 16 is provided between the first heat exchanger 13 and the second heat exchanger 14 as the adjusting means of the condensing means 7 and discharges a part of the air supplied to the fuel cell stack 1 to the outside.
  • an excess of air from the blower 6 is supplied from the blower 6 to the second heat exchanger 14 to the stack 1, and an oxidant gas supply line using cathode exhaust gas. 23 air is heated. Thereafter, excess air is discharged from the oxidant gas supply line 23 discharged from the second heat exchanger through the valve 16. Then, air adjusted to an amount necessary for power generation of the stack 1 by the valve 16 is supplied to the first heat exchanger 13. The air in the oxidant gas supply line 23 supplied to the first heat exchanger 13 is further heated by the cathode exhaust gas, and then supplied to the fuel cell stack 1 to raise the operating temperature of the fuel cell stack 1.
  • the first heat exchanger 13 is connected to the cathode exhaust gas line. It is desirable to provide at a position where the temperature is as high as possible.
  • the amount of air supplied to the fuel cell stack 1 is adjusted based on the stack temperature, voltage, and amount of power generation, so that it will always collect water necessary for power generation due to disturbances such as changes in the outside air temperature. I can't. Therefore, in the present embodiment, in order to recover the water necessary for power generation while controlling the amount of condensation, an air amount that is more than the air amount necessary for the stack 1 is supplied to the second heat exchanger 14. The amount of condensation can be controlled by controlling the excess air amount to cool the cathode exhaust gas. Further, the provision of the valve 6 makes it possible to adjust the amount of air supplied to the fuel cell stack 1 to an appropriate amount, and condenses by the condensing means 7 independently of the amount of air supplied to the fuel cell stack.
  • the amount of moisture to be adjusted can be adjusted.
  • the amount of air supplied to the fuel cell stack 1 is adjusted by, for example, providing a pressure sensor between the valve 16 and the fuel cell, and controlling the amount of air discharged from the valve 16 based on information from the pressure sensor.
  • the amount of air supplied to the battery stack 1 can be adjusted.
  • the fuel tank 2 includes a water level sensor 11 and a methanol sensor 12, and the water level sensor 11 can detect three water level levels: high water level, operating water level, and low water level. If the water level sensor 11 no longer detects the operating water level during system power generation, the liquid level of the aqueous fuel solution in the fuel tank 2 will be below the operating water level. At this time, the fuel in the fuel tank 2 is insufficient.
  • the control circuit 10 controls the flow rate of the blower 6 and the discharge flow rate of the valve 16 to increase the heat exchange amount of the heat exchanger 14 and increase the amount of condensed water recovered.
  • the monitor / control circuit 10 controls the flow rate of the blower 6 and the discharge flow rate of the valve 16 to return to the original flow rate. During this time, the monitor / control circuit 10 monitors the methanol sensor 12 to control the high concentration methanol pump 5 so that the fuel concentration in the fuel tank 2 is constant. In order not to change the discharge flow rate of the valve 16 frequently, the flow rate of the blower 6 and the discharge flow rate of the valve 16 are set when the water level sensor 11 no longer detects the operating water level during system power generation as shown in FIG. Control is performed to increase the heat exchange amount of the heat exchanger 14 and increase the amount of condensed water recovered.
  • the flow rate of the blower 6 and the discharge flow rate of the valve 16 are not immediately returned to the original flow rate, and the water level sensor 11 detects the high water level. It is desirable to control so that the flow rate of the blower 6 and the discharge flow rate of the valve 16 are kept high for a short period of time.
  • the water level sensor 11 detects that the water level is low, the water level of the fuel tank 2 is raised by collecting the condensed water adhering to the wall surface of the cathode exhaust gas line 24 by increasing the flow rate of the blower 6 and the amount of air supplied to the stack 1. The low water level will not be detected.
  • the water level sensor 11 detects the low water level and increases the flow rate of the blower 6 and the amount of air supplied to the stack 1 and 1 minute has passed, the amount of condensed water recovered by the condensing means 7 is insufficient,
  • the monitor / control circuit 10 controls the system to stop.
  • the water level sensor 11 detects a high water level, the flow rate of the blower 6 and the amount of air supplied to the stack 1 are increased to increase the amount of water vapor discharged from the cathode exhaust gas line 24 to increase the amount of water discharged outside the system. As a result, the water level of the fuel tank 2 is lowered and the water level is not detected.
  • the water level sensor 11 detects the water level high and increases the flow rate of the blower 6 and the amount of air supplied to the stack 1 after 10 minutes, the amount of condensed water recovered by the condensing means 7 is excessive, In addition, since the amount of liquid in the fuel tank 2 is large and fuel may overflow from the fuel tank 2, the monitor / control circuit 10 performs control to stop the system.
  • This heat exchanger is one of the first heat exchangers 13, and a valve 16 that discharges part of the air supplied to the fuel cell stack 1 between the first heat exchanger 13 and the fuel cell stack 1 to the outside. It is good also as a structure which provided.
  • the system can be operated at a high temperature even if an electrolyte membrane with a small amount of methanol and water crossover is used, and the temperature and power generation amount change.
  • the amount of water required for power generation can be recovered. Thereby, a fuel cell power generation system with high power generation efficiency is provided.

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Abstract

　メタノールと水のクロスオーバー量が少ない電解質膜を使用しても、高い温度でシステムを運転するとともに、気温や発電量が変化しても発電に必要な量の水を回収することができ、発電効率が高い燃料電池発電システムを提供することを目的とする。　本発明の燃料電池発電システムは、燃料電池スタックと、燃料電池スタックに液体燃料を供給する燃料供給ラインと、燃料電池スタックの排出燃料を燃料タンクに回収する燃料回収ラインと、燃料電池スタックに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給ラインと、燃料電池スタックのカソード排ガスを冷却して水分を凝縮する凝縮手段と、凝縮手段で凝縮した水分を燃料タンクに回収する水回収ラインを備え、凝縮手段は、酸化剤ガスを冷媒としてカソード排ガスと熱交換する第１の熱交換器と、燃料電池スタックに供給される酸化剤ガス量とは独立して凝縮手段で凝縮する水分の量を調整する調整手段を備えることを特徴とする。

Description

燃料電池発電システム
　本発明は、有機化合物を含む液体燃料を用いた燃料電池発電システムに関する。
　燃料電池は、少なくとも固体又は液体の電解質及び所望の電気化学反応を誘起する二個の電極であるアノード及びカソードから構成され、その燃料が持つ化学エネルギーを直接電気エネルギーに高効率で変換する発電機である。
　こうした燃料電池において、電解質膜に固体高分子電解質膜を用い、水素を燃料とするものは固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）と呼ばれ、メタノールを燃料とするものは直接メタノール形燃料電池（ＤＭＦＣ：Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）と呼ばれる。なかでも、液体燃料を使用するＤＭＦＣは燃料の体積エネルギー密度が高いために小型の可搬型又は携帯型の電源として注目されている。
　ＤＭＦＣの電池反応は（式１）～（式３）で表され、アノードでは燃料としてメタノールと水を消費してプロトンと二酸化炭素が生成し、カソードでは酸素とプロトンを消費して水が生成する。

アノード：　ＣＨ3ＯＨ　＋　Ｈ2Ｏ　⇒　ＣＯ2 ＋　６Ｈ+ ＋　６ｅ-
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（式１）
カソード：　３／２Ｏ2　+　６Ｈ+　＋　６ｅ-　⇒　３Ｈ2Ｏ　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（式２）
全　体　：　ＣＨ3ＯＨ　＋　３／２Ｏ2　⇒　ＣＯ2　＋　２Ｈ2Ｏ　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（式３）

　（式１）で表されるメタノールの酸化反応は温度が高くなるほど反応効率が向上する。そのため、ＤＭＦＣの発電効率向上には、運転温度を上げてメタノール酸化反応を進行し易くして電池電圧を高めることが有効である。
　また、発電効率向上のためには、メタノール透過性の低い電解質膜を用いることが有効となる。これは、ＤＭＦＣではメタノールと水の一部がアノードでの反応に寄与せずに電解質膜を透過してカソードへ拡散するクロスオーバーという現象があり、運転温度が高くなるとメタノールと水のクロスオーバー量は増加し、発電反応に寄与せずに消費されるメタノールと水の量が増えることにより、燃料電池発電システムの発電効率が低下するためである。これに対して、メタノールと水のクロスオーバーの少ない電解質膜の開発が進められており、分子構造の最適化等の手法により従来よりも大幅にメタノール透過性が低減された高分子電解質膜が開発されている。
　一方、高出力密度化の観点からは燃料電池発電システムの小型化が重要となる。ＤＭＦＣでは（式１）で表わされるようにアノードで水も燃料として消費されるため、燃料はメタノール水溶液として供給される。一方、（式２）で表わされるようにカソードの反応によって水が生成する。引用文献１等の記載のように、カソードで生成された生成水を回収してアノードに供給することで、外部から発電用の水を補充するための水カートリッジを省略することができ、小型化、高出力密度化の観点で有効となる。
特開２００９-１０５０６０公報
　燃料電池発電システムの効率向上には運転温度の高温化、メタノールと水のクロスオーバー量が少ない電解質膜（以下、低ＭＣＯ電解質膜という）の利用が有効である。運転温度の高温化としては、液体燃料が蒸発しない温度でなるべく高温であることが望ましい。本発明者らが検討した結果、低ＭＣＯ電解質膜を用いて運転温度の高温化を実現するためには以下を解決する必要がある。
　低ＭＣＯ電解質膜を用いた場合には、従来の電解質膜を用いた場合よりも温度が上昇しにくく、運転温度が低くなる傾向にある。これは、従来のＤＭＦＣではクロスオーバーによってカソードに拡散したメタノールがカソード触媒で燃焼され、発熱することによって燃料電池が昇温されていたが、低ＭＣＯ電解質膜を用いた場合にはカソードでのメタノールの燃焼による発熱量が減少するためである。このため、運転温度を高温に維持するためには従来のシステムよりもシステムから放熱される熱量を低減することが重要となる。
　一方、高出力密度化の観点では、カソードの生成水を回収してアノードに供給することが好ましい。特許文献１等のようにカソード排ガスの水分を熱交換器で凝縮してアノードに供給する場合には、発電量や外気温の変化によって凝縮水の量が変動し、回収水の量が変化するため、発電量や外気温が変化しても発電に必要な量の水を回収できるシステムを構築することが重要である。また、従来のシステムでは回収水を貯蔵しておく水タンクによって水の過不足を調整できるようにしているが、理想的には発電に必要な量だけ水を回収することで貯蔵用の水タンクの容量を小さくする、好ましくは水タンクを省略することが望まれる。
　そこで、本発明は、メタノールと水のクロスオーバー量が少ない電解質膜を使用しても、高い温度でシステムを運転するとともに、気温や発電量が変化しても発電に必要な量の水を回収することができ、発電効率が高い燃料電池発電システムを提供することを目的とする。
　上記の課題を解決するための本発明の要旨は次のとおりである。
　有機化合物を含む液体燃料を燃料として発電する燃料電池スタックと、燃料タンクから前記燃料電池スタックのアノードに液体燃料を供給する燃料供給ラインと、前記燃料電池スタックのアノードから排出される排出燃料を前記燃料タンクに回収する燃料回収ラインと、前記燃料電池スタックのカソードに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給ラインと、前記燃料電池スタックのカソードから排出されるカソード排ガスを冷却して水分を凝縮する凝縮手段と、前記凝縮手段で凝縮した水分を前記燃料タンクに回収する水回収ラインと、を備えた燃料電池発電システムであって、前記凝縮手段は、前記酸化剤ガス供給ラインの酸化剤ガスを冷媒として前記カソード排ガスと熱交換する第１の熱交換器と、前記燃料電池スタックに供給される酸化剤ガス量とは独立して前記凝縮手段で凝縮する水分の量を調整する調整手段を備えることを特徴とする。
　本発明によって、メタノールと水のクロスオーバー量が少ない電解質膜を使用しても、高い温度でシステムの運転を可能するとともに、気温や発電量が変化しても発電に必要な量の水を回収することができ、発電効率が高い燃料電池発電システムを提供することが可能となる。
本発明に係る直接メタノール形燃料電池発電システムの構成図 本発明に係る直接メタノール形燃料電池発電システムの構成図 本発明に係る直接メタノール形燃料電池発電システムの構成図 本発明に係る直接メタノール形燃料電池発電システムの構成図 本発明の各実施形態に採用可能な水位制御処理の動作説明図
　以下に、本発明の実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
　本発明の燃料電池発電システムは、図１に示すように、有機化合物を含む液体燃料を燃料として発電する燃料電池スタック１と、燃料タンク２から燃料電池スタック１のアノードに液体燃料を供給する燃料供給ライン２１と、燃料電池スタック１のアノードから排出される排出燃料（未反応の残燃料）を燃料タンク２に回収する燃料回収ライン２２と、燃料電池スタック１のカソードに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給ライン２３と、燃料電池スタック１のカソードから排出されるカソード排ガスを冷却して水分を凝縮する凝縮手段７と、凝縮手段で凝縮した水分を燃料タンクに回収する水回収ライン２５と、を備えている。ここで、凝縮手段７が、酸化剤ガス供給ライン２３の酸化剤ガスを冷媒としてカソード排ガスと熱交換する第１の熱交換器１３と、燃料電池スタックに供給される酸化剤ガス量とは独立して凝縮手段７で凝縮する水分の量を調整する調整手段を備えることを主な特徴とする。
　まず、凝縮手段７を構成する第１の熱交換器１３で、燃料電池スタックに供給する酸化剤ガス（空気）とカソード排ガスとを熱交換させ、カソード排ガスの冷却による水回収とともに、燃料電池スタックに供給する酸化剤ガスを昇温して燃料電池スタックのカソードに供給する。燃料電池発電システムでは、燃料電池スタックから放熱される熱の大部分は大気中に排気されるカソード排ガスである。本発明では、カソード排ガスの熱の一部は第１の熱交換器で酸化剤ガスと熱交換されることで燃料電池スタックに戻されることから、燃料電池スタックの放熱量を少なくできる。これにより、低ＭＣＯ電解質膜を用いた場合であっても高温での運転が可能となる。
　また、凝縮手段７は燃料電池スタックに供給される酸化剤ガス量とは独立して凝縮手段で凝縮する水分の量を調整する調整手段を備えている。燃料電池スタックに供給する通常の酸化剤ガス流量では、第１の熱交換器において発電に必要な量の水を回収することは困難である。そこで、本発明では燃料電池スタックに供給される酸化剤ガス量とは独立して凝縮手段７で凝縮する水分の量を調整する調整手段を設け、調整手段で回収水の量を制御することで、気温や発電量が変化しても発電に必要な量の水が回収できるように構成されている。また、調整手段によって回収水の量を調整できるため、回収水を貯蔵するための水タンクの容量を小さくする、あるいは、水タンクを省略することが可能となる。調整手段の具体例は以下の実施形態で説明する。
　以下、本発明の燃料電池発電システムの実施形態について、具体例を挙げて説明する。
[第１実施形態]
　本発明に係る有機化合物を含む液体燃料を燃料として発電する燃料電池発電システムについて、メタノールを燃料とする直接メタノール形燃料電池を例にして説明する。本実施形態の直接メタノール形燃料電池発電システムの構成を図１に示す。図１の燃料電池発電システムの基本構成は上記の通りである。
　本実施形態において、燃料電池スタック１は、プロトン交換型の固体高分子電解質膜を挟んでアノードとカソードが形成された膜電極接合体(MEA : Membrane Electrode Assembly)と、アノードとカソードに燃料および酸化剤ガスを供給するセパレータとからなる単セルを複数枚直列に積層したものである。この燃料電池スタック１に燃料供給ライン２１から燃料であるメタノール水溶液を供給し、酸化剤ガス供給ライン２３から酸化剤ガスである空気あるいは酸素を供給することにより発電を行う。
　燃料供給ライン２１には、燃料タンク２に貯蔵されている燃料をスタック１に供給するための燃料ポンプ３が設けられている。
　酸化剤ガス供給ライン２３には、スタック１のカソードに酸化剤ガス（空気）を供給するためのブロア６が設けられている。
　凝縮手段７は、第１の熱交換器１３と、凝縮手段７で凝縮する水分の量を調整する調整手段となる第２の熱交換器１４で構成されている。第１の熱交換器１３は、燃料電池スタック１のカソード排ガスライン２４から排出される未反応の酸素、生成水、及び水蒸気を含むカソード排ガスと酸化剤ガス供給ライン２３を流れる空気との間で熱交換を行う。第２の熱交換器１４は、カソード排ガスライン２４の排出経路において、第１の熱交換器１３よりも下流側に設置されている。第２の熱交換器１４では、カソード排ガスライン２４のカソード排ガスと、ファン９によって供給される冷媒（例えば、空気）との間で熱交換を行う。
　カソード排ガスライン２４から排出されるカソード排ガスは、第１の熱交換器１３および第２の熱交換器１４によって冷却されて凝縮した水分が気液分離器８で分離される。気液分離器８で分離された水が水回収ライン２５を介して燃料タンク２に戻される。
　燃料タンク２に貯蔵されているメタノール水溶液は、発電とともに消費されてメタノール濃度が減少するため、高濃度メタノールタンク４から高濃度メタノールポンプ５によって燃料タンク２に高濃度メタノールを供給される。高濃度メタノールの供給は、燃料消費による燃料タンク２の燃料量減少を検知する水位センサ１１、燃料タンク２内のメタノール濃度を検出するメタノール濃度センサ１２等の情報をモニタリングして、モニタ・制御回路１０によって制御される。モニタ・制御回路１０は、上記の制御の他にも、燃料タンクに供給する回収水量を調節するファン９の流量調節・運転・停止、スタックの温度を測定するスタック温度センサ１５のモニタリングや、発電量に基づく燃料ポンプ２８とブロア６の流量調節・運転・停止などのシステムの制御を実施する。
　本実施形態の燃料電池発電システムでは、運転温度を高温化するためにカソード排ガスライン２４に凝縮手段７を備え、凝縮手段７に設置する第１の熱交換器１３でブロア６によりスタック１に供給する空気をカソード排ガスで昇温して熱回収することでスタック１の運転温度を高温化する。なお、ブロア６で供給する空気の温度をできるだけ高温にして多くの熱量をスタック１に移動するために、第１の熱交換器１３はカソード排ガスラインの可能な限り温度が高い位置に設けることが望ましい。
　ここで、スタック１に供給する空気量はスタック温度、電圧、発電量に基づき流量が調節されるため、それだけでは外気温の変化などの外乱により常に発電に必要な水を回収することができない。そこで、凝縮量を制御しながら発電に必要な水を回収するための凝縮手段７の調整手段として、カソード排ガスライン２４に第２の熱交換器を設けている。この熱交換器１４においてカソード排ガスをファン9で供給する空気で熱交換して冷却することにより凝縮量を制御しながら発電に必要な水を回収する。なお、凝縮手段７である第１の熱交換器１３と熱交換器１４は別々に設けても良いし、一体の３流体熱交換器にブロア６の供給空気、ファン９の供給空気、及び、カソード排ガスを供給しても良い。
　このように、凝縮手段７で凝縮する水分の量を調整する調整手段として第２の熱交換器を設けることで、気温や発電量が変化しても発電に必要な量の水が回収できる。また、第２の熱交換器によって回収水の量を調整できるため、回収水を貯蔵するための水タンクの容量を小さくする、あるいは、水タンクを省略することが可能となる。
　以下に、凝縮手段７で回収する回収水量を調整する際の制御方法の一例を説明する。
　燃料タンク２には水位センサ１１とメタノールセンサ１２を備えており、水位センサ１１は水位高、運転水位、水位低の3点の水位レベルが検知できる。システム発電中に水位センサ１１が運転水位を検知しなくなった場合、燃料タンク２内の燃料水溶液の液面は運転水位以下となる、このときは燃料タンク２の燃料が不足しているため、モニタ・制御回路１０はファン９の流量を増加させて熱交換量を増やし凝縮水の回収量を増加するように制御する。その後、凝縮水の回収量が増加して水位センサ１１が運転水位を検知するとモニタ・制御回路１０はファン９を元の流量に戻すように制御する。また、この間も燃料タンク２内の燃料濃度が一定となるようにモニタ・制御回路１０はメタノールセンサ１２をモニタリングして高濃度メタノールポンプ５を制御する。なお、ファン9の流量を頻繁に変更しないためには、図５に示すようにシステム発電中に水位センサ１１が運転水位を検知しなくなった場合、ファン９の流量を増加させて熱交換量を増やし凝縮水の回収量を増やすように制御し、その後、凝縮水の回収量が増加して水位センサ１１が運転水位を再検知しても直ちにファン９を元の流量に戻さず、水位センサ１１が水位高を検出するよりも短い一定時間ファン９の流量を多いまま保持するように制御することが望ましい。
　水位センサ１１が水位低を検知した場合、ブロア６の流量を増やしてカソード排ガスライン２４の壁面に付着した凝縮水を回収することにより、燃料タンク２の水位を上昇させて水位低が検知されなくなる。なお、水位センサ１１が水位低を検知してブロア６の流量を増やして１分を経過した場合には、凝縮手段７での凝縮水の回収量が不足し、且つ、燃料タンク２の液量が少なく、スタック１に必要な量の燃料を供給できなくなる可能性があるため、モニタ・制御回路１０はシステムを停止するように制御する。
　水位センサ１１が水位高を検知した場合、ブロア６の流量を増やしてカソード排ガスライン２４から排出する水蒸気量を増やしてシステム系外に排出する水分量を増加させることにより、燃料タンク２の水位を低下させて水位高が検知されなくなる。なお、水位センサ１１が水位高を検知してブロア６の流量を増やして１０分を経過した場合には、凝縮手段７での凝縮水の回収量が過剰で、且つ、燃料タンク２の液量が多く、燃料タンク２から燃料が溢れる可能性があるため、モニタ・制御回路１０はシステムを停止するように制御する。
　本実施形態では、第２の熱交換器１４の冷媒として空気を活用したが、その他のさまざまな流体を冷媒として使用することが可能である。また、第２の熱交換器１４としては、カソード排ガスを熱交換によって冷却できるものであればよく、例えば、熱電素子を使用してカソード排ガスを冷却する構成であってもよい。
　また、図２のように第１の熱交換器１３、第２の熱交換器１４のそれぞれの下流に気液分離器８を設けて回収水を燃料タンク２に回収する構成としてもよい。図２の構成によれば、上流側の第１の熱交換器１３で凝縮した回収水が第２の熱交換器１４を流通しなくなることから第２の熱交換器１４においてカソード排ガス中の水蒸気との熱交換量が多くなり、回収水量を増加することができる。
　以上のように、本実施形態の燃料電池発電システムによれば、メタノールと水のクロスオーバー量が少ない電解質膜を使用しても、高い温度でのシステムの運転が可能となり、気温や発電量が変化しても発電に必要な量の水を回収できる。これにより、発電効率の高い燃料電池発電システムが提供される。
[第２実施形態]
　図３は、本実施形態に係る直接メタノール形燃料電池発電システムの別の形態の一例である。図３のうち、既に説明した図１に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
　本実施形態では、凝縮手段７として、第１の熱交換器１３および第２の熱交換器１４を設けることは第１の実施形態と同じである。ここで、第１の実施形態と異なる点は、第１の熱交換器１３、第２の熱交換器１４ともにブロア６から供給される酸化剤ガス供給ライン２３の酸化剤を冷媒として使用し、凝縮手段７の調整手段として第１の熱交換器１３と第２の熱交換器１４の間に燃料電池スタック１に供給する空気の一部を外部に放出するバルブ１６を設けた点である。
　まず、本実施形態の燃料電池発電システムでは、第２の熱交換器１４に対してスタック１に供給する必要空気量よりも過剰の空気をブロア６から供給し、カソード排ガスで酸化剤ガス供給ライン２３の空気を昇温する。その後、第２の熱交換器から排出された酸化剤ガス供給ライン２３の空気はバルブ１６で過剰分の空気が放出される。そして、バルブ１６でスタック１の発電に必要な量に調整された空気が第１の熱交換器１３に供給される。第１の熱交換器１３に供給された酸化剤ガス供給ライン２３の空気は、カソード排ガスでさらに昇温された後に燃料電池スタック１に供給されて、燃料電池スタック１の運転温度が高温化される。なお、酸化剤ガス供給ライン２３から燃料電池スタックに供給される空気の温度をできるだけ高温にして多くの熱量を燃料電池スタック１に移動するために、第１の熱交換器１３はカソード排ガスラインの可能な限り温度が高い位置に設けることが望ましい。
　上述のように燃料電池スタック１に供給する空気量はスタック温度、電圧、発電量に基づき流量が調節されるため、それだけでは外気温の変化などの外乱により常に発電に必要な水を回収することができない。そこで、本実施形態では、凝縮量を制御しながら発電に必要な水を回収するために第２の熱交換器１４にスタック１に必要な空気量よりも過剰な空気量を供給している。この過剰分の空気量を制御してカソード排ガスを冷却することにより凝縮量の制御が可能となる。また、バルブ６を設けたことによって燃料電池スタック１に供給される空気量を適切な量に調整することが可能となり、燃料電池スタックに供給される空気量とは独立して凝縮手段７で凝縮する水分の量を調整することができる。なお、燃料電池スタック１に供給する空気量の調整は、例えば、バルブ１６と燃料電池の間に圧力センサを設け、圧力センサの情報に基づいてバルブ１６から放出する空気量を制御することで燃料電池スタック１に供給する空気量を調整することができる。
　以下に本実施形態の燃料電池発電システムにおいて、凝縮手段７で回収する回収水量を調整する際の制御方法の一例を説明する。
　燃料タンク２には水位センサ１１とメタノールセンサ１２を備えており、水位センサ１１は水位高、運転水位、水位低の３点の水位レベルが検知できる。システム発電中に水位センサ１１が運転水位を検知しなくなった場合、燃料タンク２内の燃料水溶液の液面は運転水位以下となるこのときは燃料タンク２の燃料が不足しているため、モニタ・制御回路１０はブロア６の流量とバルブ１６の放出流量を増加させて熱交換器１４の熱交換量を増やし、凝縮水の回収量を増加するように制御する。その後、凝縮水の回収量が増加して水位センサ１１が運転水位を検知するとモニタ・制御回路１０はブロア６の流量とバルブ１６の放出流量を元の流量に戻すように制御する。また、この間も燃料タンク２内の燃料濃度が一定となるようにモニタ・制御回路１０はメタノールセンサ１２をモニタリングして高濃度メタノールポンプ５を制御する。なお、バルブ１６の放出流量を頻繁に変更しないためには、図５に示すようにシステム発電中に水位センサ１１が運転水位を検知しなくなった場合、ブロア６の流量とバルブ１６の放出流量を増加させて熱交換器１４の熱交換量を増やし、凝縮水の回収量を増やすように制御する。その後、凝縮水の回収量が増加して水位センサ１１が運転水位を再検知しても直ちにブロア６の流量とバルブ１６の放出流量を元の流量に戻さず、水位センサ１１が水位高を検出するよりも短い一定時間ブロア６の流量とバルブ１６の放出流量を多いまま保持するように制御することが望ましい。
　水位センサ１１が水位低を検知した場合、ブロア６の流量とスタック１へ供給する空気量を増やしてカソード排ガスライン２４の壁面に付着した凝縮水を回収することにより、燃料タンク２の水位を上昇させて水位低が検知されなくなる。なお、水位センサ１１が水位低を検知してブロア６の流量とスタック１へ供給する空気量を増やして１分を経過した場合には、凝縮手段７での凝縮水の回収量が不足し、且つ、燃料タンク２の液量が少なく、スタック１に必要な量の燃料を供給できなくなる可能性があるため、モニタ・制御回路１０はシステムを停止するように制御する。
　水位センサ１１が水位高を検知した場合、ブロア６の流量とスタック１へ供給する空気量を増やしてカソード排ガスライン２４から排出する水蒸気量を増やしてシステム系外に排出する水分量を増加させることにより、燃料タンク２の水位を低下させて水位高が検知されなくなる。なお、水位センサ１１が水位高を検知してブロア６の流量とスタック１へ供給する空気量を増やして10分を経過した場合には、凝縮手段７での凝縮水の回収量が過剰で、且つ、燃料タンク２の液量が多く、燃料タンク２から燃料が溢れる可能性があるため、モニタ・制御回路１０はシステムを停止するように制御する。
　なお、本実施形態では、凝縮手段７として第１の熱交換器１３と第２の熱交換器１４の２つの熱交換器を用いた例を説明したが、図４に示すように凝縮手段７の熱交換器を第１の熱交換器１３の１つとし、第１の熱交換器１３と燃料電池スタック１の途中に燃料電池スタック１に供給する空気の一部を外部に放出するバルブ１６を設けた構成としても良い。
　以上のように、本実施形態の燃料電池発電システムにおいても、メタノールと水のクロスオーバー量が少ない電解質膜を使用しても高い温度でのシステムの運転が可能となり、気温や発電量が変化しても発電に必要な量の水を回収できる。これにより、発電効率の高い燃料電池発電システムが提供される。
　１　燃料電池スタック
　２　燃料タンク
　３　燃料ポンプ
　４　高濃度メタノールタンク
　５　高濃度メタノールポンプ
　６　ブロア
　７　凝縮手段
　８　気液分離器
　９　ファン
　１０　モニタ・制御回路
　１１　水位センサ
　１２　メタノール濃度センサ
　１３　第１の熱交換器
　１４　第２の熱交換器
　１５　温度センサ
　１６　バルブ
　２１　燃料供給ライン
　２２　燃料回収ライン
　２３　酸化剤ガス供給ライン
　２４　カソード排ガスライン
　２５　水回収ライン

Claims (14)

  1. 　有機化合物を含む液体燃料を燃料として発電する燃料電池スタックと、
    　燃料タンクから前記燃料電池スタックのアノードに液体燃料を供給する燃料供給ラインと、
    　前記燃料電池スタックのアノードから排出される排出燃料を前記燃料タンクに回収する燃料回収ラインと、
    　前記燃料電池スタックのカソードに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給ラインと、
    　前記燃料電池スタックのカソードから排出されるカソード排ガスを冷却して水分を凝縮する凝縮手段と、
    　前記凝縮手段で凝縮した水分を前記燃料タンクに回収する水回収ラインと、
    を備えた燃料電池発電システムにおいて、
    　前記凝縮手段は、前記酸化剤ガス供給ラインの酸化剤ガスを冷媒として前記カソード排ガスと熱交換する第１の熱交換器と、前記燃料電池スタックに供給される酸化剤ガス量とは独立して前記凝縮手段で凝縮する水分の量を調整する調整手段を備えることを特徴とする燃料電池発電システム。
  2. 　請求項１に記載の燃料電池発電システムにおいて、
    　前記調整手段は、前記燃料電池スタックに供給する酸化剤ガス以外の冷媒または熱電素子によって前記カソード排ガスと熱交換する第２の熱交換器を備え、
    　前記第２の熱交換器における熱交換量を調整することによって前記凝縮手段で凝縮する水分の量を調整することを特徴とする燃料電池発電システム。
  3. 　請求項２に記載の燃料電池発電システムにおいて、
    　前記カソード排ガスの排出経路の上流に前記第１の熱交換器が設けられ、その下流に前記第２の熱交換器が設けられていることを特徴とする燃料電池発電システム。
  4. 　請求項３に記載の燃料電池発電システムにおいて、
    　前記第１の熱交換器で分離した凝縮水と、前記第２の熱交換器で分離した凝縮水とを、前記燃料タンクに流通する流路を備えたことを特徴とする燃料電池発電システム。
  5. 　請求項２に記載の燃料電池発電システムにおいて、
    　前記燃料タンクに水位センサを備え、前記水位センサの情報に基づいて前記第２の熱交換器の熱交換量を制御することを特徴とする燃料電池発電システム。
  6. 　請求項５に記載の燃料電池発電システムにおいて、
    　前記水位センサは、水位が高い水位高と、水位が低い水位低と、水位高と水位低の間の水位である運転水位の３点の水位レベルを検知するように構成され、
    　前記水位センサが水位低レベルを検知した場合に、前記第２の熱交換器の熱交換量を増やして凝縮水量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システム。
  7. 　請求項５に記載の燃料電池発電システムにおいて、
    　前記水位センサは、水位が高い水位高レベルと、水位が低い水位低レベルと、水位高と水位低の間の水位である運転水位レベルの３点の水位レベルを検知するように構成され、　前記水位センサが運転水位レベルを検知した場合に、前記第２の熱交換器の熱交換量を少なくして凝縮水量を減少させることを特徴とする燃料電池発電システム。
  8. 　請求項５に記載の燃料電池発電システムにおいて、
    　前記水位センサは、水位が高い水位高と、水位が低い水位低と、水位高と水位低の間の水位である運転水位の３点の水位レベルを検知するように構成され、
    　前記水位センサが水位高レベルを検知した場合に、前記第２の熱交換器の熱交換量を少なくし、前記燃料電池スタックのカソードに供給する酸化剤ガス量を増加してカソード排ガス量を増加させることで燃料電池システム系外に排出する水分量を増加することを特徴とする燃料電池発電システム。
  9. 　請求項８に記載の燃料電池発電システムにおいて、
    　酸化剤ガス量を増加する制御を行ってから所定の時間が経過しても前記水位センサが運転水位レベルを検知しない場合に燃料電池発電システムを停止することを特徴とする燃料電池発電システム。
  10. 　請求項１に記載の燃料電池発電システムにおいて、
    　前記調整手段は、第１の熱交換器と前記燃料電池スタックとの間に酸化剤ガスの一部を酸化剤供給ラインから取り出すためのバルブを備え、
    　前記第１の熱交換器に供給する酸化剤ガスの供給量を制御することで凝縮水量を調整し、前記バルブから排出する酸化剤ガス量を制御して前記燃料電池スタックに供給される酸化剤ガス量を制御することを特徴とする燃料電池発電システム。
  11. 　請求項１０に記載の燃料電池発電システムにおいて、
    　前記第１の熱交換器を通過した酸化剤ガスを冷媒として前記カソード排ガスと熱交換する第２の熱交換器を備え、
    　前記カソード排ガスの排出経路の上流に前記第２の熱交換器が設けられ、その下流に前記第１の熱交換器が設けられていることを特徴とする燃料電池発電システム。
  12. 　請求項１１に記載の燃料電池発電システムにおいて、
    　前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器の間に前記バルブが設けられていることを特徴とする燃料電池発電システム。
  13. 　請求項１０に記載の燃料電池発電システムにおいて、
    　前記バルブと前記燃料電池の間に設けられた圧力センサを備え、
    　前記圧力センサの情報に基づいて前記バルブから放出される酸化剤ガス量を制御することを特徴とする燃料電池発電システム。
  14. 　請求項６に記載の燃料電池発電システムにおいて、
    　前記第２熱交換器の熱交換量を増加する制御を行ってから所定の時間が経過しても前記水位センサが水位低レベルを検知している場合に燃料電池発電システムを停止することを特徴とする燃料電池発電システム。
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