JP2007165130A - Fuel cell system and control method of fuel cell system - Google Patents

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宏之 三井
Hiroshi Aoki
博史 青木
Takashi Shimazu
孝 志満津
Shinya Morishita
真也 森下
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a fuel cell system which is provided with a reforming device to form a reforming gas and which is superior in responsiveness to operation fluctuations of the fuel cell, and a control method of the fuel cell system. <P>SOLUTION: The fuel cell system 10 is provided with a reforming device 14 in order to form a hydrogen containing gas from a supplied raw material, the fuel cell 12 to carry out power generation by consuming the hydrogen containing gas formed by the reforming device 14, a heat exchanger 32 which is installed at a reforming gas supply line 30 to communicate the reforming device 14 and the fuel cell 12 and which is to regulate a temperature of the hydrogen containing gas to an operation temperature of the fuel cell 12, a branched line 50 for hydrogen storage branched between the heat exchanger 32 and the fuel cell 12 in the reforming gas supply line 30, a separation device 52 which is installed at the branched line 50 for hydrogen storage and which is to separate hydrogen in the hydrogen containing gas, and a hydrogen storage device 54 which is installed at a downstream of the separation device 52 in the branched line 50 for hydrogen storage in order to store hydrogen. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、原料を改質して得た水素含有ガスを燃料電池に供給して発電させる燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法に関する。   The present invention relates to a fuel cell system for generating power by supplying a hydrogen-containing gas obtained by reforming a raw material to a fuel cell, and a control method for the fuel cell system.

改質部において炭化水素系燃料から水素を含有する改質ガスを生成し、燃料電池において改質部からの改質ガスを消費して発電を行う燃料電池システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２８９２４５号公報 2. Description of the Related Art There is known a fuel cell system that generates a reformed gas containing hydrogen from a hydrocarbon-based fuel in a reforming section and consumes the reformed gas from the reforming section in a fuel cell to generate electric power (for example, a patent Reference 1).
JP 2002-289245 A

しかしながら、上記の如き従来の技術では、例えば燃料電池の発電量低下時や停止時には改質ガスすなわち水素生成量が一時的に過剰になり、また例えば燃料電池の発電量増加時や始動時には水素生成量が一時的に不足することが懸念される。   However, in the conventional techniques as described above, the reformed gas, that is, the hydrogen generation amount temporarily becomes excessive when the power generation amount of the fuel cell is reduced or stopped, for example, and the hydrogen generation is generated when the power generation amount of the fuel cell is increased or when the fuel cell is started. There is concern that the amount will be temporarily short.

本発明は、上記事実を考慮して、改質ガスを生成する改質装置を備え、燃料電池の運転変動に対する応答性が良好な燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法を得ることが目的である。   In view of the above facts, an object of the present invention is to provide a fuel cell system that includes a reformer that generates reformed gas and has good responsiveness to fluctuations in the operation of the fuel cell, and a control method for the fuel cell system. is there.

上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る燃料電池システムは、
供給された原料から水素含有ガスを生成するための改質装置と、前記改質装置で生成された水素含有ガスを消費して発電を行う燃料電池と、前記改質装置と燃料電池とを連通する水素含有ガス供給路から分岐した分岐流路と、前記分岐流路に設けられ、前記水素含有ガス中の水素を分離するための分離装置と、前記分岐流路における前記分離装置の下流に設けられ、水素を吸蔵するための水素吸蔵装置と、を備えている。 In order to achieve the above object, a fuel cell system according to claim 1 is provided.
A reformer for generating a hydrogen-containing gas from the supplied raw material, a fuel cell that consumes the hydrogen-containing gas generated by the reformer and generates power, and the reformer and the fuel cell are communicated with each other. A branch passage branched from the hydrogen-containing gas supply passage, a separation device provided in the branch passage for separating hydrogen in the hydrogen-containing gas, and provided downstream of the separation device in the branch passage And a hydrogen storage device for storing hydrogen.

請求項１記載の燃料電池システムでは、改質装置で原料を改質して生成された水素含有ガスが供給された燃料電池は、この水素含有ガス中の主に水素を消費して発電を行う。   In the fuel cell system according to claim 1, the fuel cell to which the hydrogen-containing gas generated by reforming the raw material by the reformer is supplied mainly generates power by consuming hydrogen in the hydrogen-containing gas. .

ここで、本燃料電池システムは、水素含有ガス供給路から分岐流路が分岐し、この分岐流路に分離装置、水素吸蔵装置が配設されているため、水素含有ガス中の水素を分離装置で選択的に分離し、この分離した水素を水素吸蔵装置に吸蔵することができる。これにより、例えば燃料電池の水素消費量が減少した場合などの所定の場合に、燃料電池の発電量に対して過剰に生成された水素を廃棄することなく水素吸蔵装置に貯蔵することが可能になり、燃料電池に過剰量の水素が供給されることを防止することが可能になる。   Here, in the fuel cell system, a branch flow path branches from the hydrogen-containing gas supply path, and a separation device and a hydrogen storage device are arranged in the branch flow path, so that the hydrogen in the hydrogen-containing gas is separated. Then, the hydrogen can be selectively separated and the separated hydrogen can be stored in the hydrogen storage device. This makes it possible to store the hydrogen generated excessively with respect to the power generation amount of the fuel cell in the hydrogen storage device without discarding it in a predetermined case, for example, when the hydrogen consumption of the fuel cell decreases. Thus, it is possible to prevent an excessive amount of hydrogen from being supplied to the fuel cell.

このように、請求項１記載の燃料電池システムでは、改質ガスを生成する改質装置を備え、燃料電池の運転変動に対する応答性が良好である。なお、分離装置は、水素選択性が高い金属分離膜（例えばパラジウム等）を備えることが望ましく、水素吸蔵装置は、水素吸蔵合金を含むことが望ましい。   As described above, the fuel cell system according to the first aspect includes the reformer that generates the reformed gas, and has good responsiveness to fluctuations in the operation of the fuel cell. The separator preferably includes a metal separation membrane (for example, palladium) having high hydrogen selectivity, and the hydrogen storage device preferably includes a hydrogen storage alloy.

請求項２記載の発明に係る燃料電池システムは、請求項１記載の燃料電池システムにおいて、前記水素吸蔵装置と前記燃料電池の水素入口とを連通する水素補助流路をさらに備えた。   A fuel cell system according to a second aspect of the present invention is the fuel cell system according to the first aspect, further comprising a hydrogen auxiliary flow path that communicates the hydrogen storage device and a hydrogen inlet of the fuel cell.

請求項２記載の燃料電池システムでは、水素吸蔵合金と燃料電池の水素入口（水素含有ガス供給路を含む）とを連通する水素補助流路を利用して、水素吸蔵装置に吸蔵した水素を燃料電池に供給することが可能になる。これにより、例えば燃料電池の水素消費量が増加した場合などの所定の場合に、改質装置からの水素含有ガスに加えて水素吸蔵装置から水素を補助的に燃料電池に供給することが可能になり、燃料電池への水素供給量の不足を補うことが可能になる。   3. The fuel cell system according to claim 2, wherein the hydrogen occluded in the hydrogen occlusion device is fueled by using a hydrogen auxiliary channel that communicates the hydrogen occlusion alloy and the hydrogen inlet (including the hydrogen-containing gas supply channel) of the fuel cell. It becomes possible to supply the battery. This makes it possible to supply hydrogen from the hydrogen storage device to the fuel cell in an auxiliary manner in addition to the hydrogen-containing gas from the reformer in a predetermined case, for example, when the hydrogen consumption of the fuel cell has increased. Thus, the shortage of hydrogen supply to the fuel cell can be compensated.

請求項３記載の発明に係る燃料電池システムは、請求項２記載の燃料電池システムにおいて、前記分岐流路を開閉する第１弁と、前記水素補助流路を開閉する第２弁と、前記改質装置の水素生成量が前記燃料電池の水素消費量よりも大きい場合には、前記第１弁を開放して前記第２弁を閉止すると共に前記水素吸蔵装置を水素吸蔵状態となるように制御し、前記改質装置の水素生成量が前記燃料電池の水素消費量よりも小さい場合には、前記第２弁を開放して前記第１弁を閉止すると共に前記水素吸蔵装置を水素放出状態となるように制御する制御装置と、をさらに備えた。   A fuel cell system according to a third aspect of the present invention is the fuel cell system according to the second aspect, wherein the first valve that opens and closes the branch flow path, the second valve that opens and closes the hydrogen auxiliary flow path, and the modified When the hydrogen production amount of the gas storage device is larger than the hydrogen consumption of the fuel cell, the first valve is opened and the second valve is closed, and the hydrogen storage device is controlled to be in the hydrogen storage state. When the amount of hydrogen produced by the reformer is smaller than the amount of hydrogen consumed by the fuel cell, the second valve is opened to close the first valve and the hydrogen storage device is brought into a hydrogen release state. And a control device for controlling so as to be.

請求項３記載の燃料電池システムでは、制御装置は、例えば燃料電池の定常運転状態等の水素消費量が所定範囲内である場合には、第１弁及び第２弁を共に閉止しており、改質装置で生成された水素含有ガスが燃料電池に供給される。すなわち、水素吸蔵装置が改質装置、燃料電池から切り離される。   In the fuel cell system according to claim 3, the control device closes both the first valve and the second valve when, for example, the hydrogen consumption amount in a steady operation state of the fuel cell is within a predetermined range, The hydrogen-containing gas generated by the reformer is supplied to the fuel cell. That is, the hydrogen storage device is disconnected from the reformer and the fuel cell.

そして、制御装置は、例えば燃料電池が停止したり発電量が低下したりして水素生成量が水素消費量に対し過剰になった場合には、第２弁を閉止したまま第１弁を開放し、かつ水素吸蔵装置を水素吸蔵状態にする。これにより、改質装置が生成した水素含有ガス中の水素（の少なくとも一部）が分離装置によって分離されて水素吸蔵装置に導入され、該水素吸蔵装置に吸蔵される。これにより、燃料電池による消費量に対する過剰水素が該燃料電池に供給されずに水素吸蔵装置にて貯蔵される。   Then, the control device opens the first valve while keeping the second valve closed, for example, when the fuel cell is stopped or the amount of power generation is reduced and the amount of hydrogen generated becomes excessive with respect to the amount of hydrogen consumed. And the hydrogen storage device is put into a hydrogen storage state. Thereby, hydrogen (at least a part) in the hydrogen-containing gas generated by the reformer is separated by the separator, introduced into the hydrogen storage device, and stored in the hydrogen storage device. Thereby, the excess hydrogen with respect to the consumption by the fuel cell is stored in the hydrogen storage device without being supplied to the fuel cell.

一方、制御装置は、例えば燃料電池が起動したり発電量が増加したりして水素生成量に対し水素消費量（水素要求量）が不足した場合には、第１弁を閉止したまま第２弁を開放し、かつ水素吸蔵装置を水素放出状態にする。これにより、燃料電池には、改質装置が生成した水素含有ガスに加えて、水素吸蔵装置からの水素が供給され、上記場合に燃料電池に供給される水素が一時的不足することが防止又は抑制される。   On the other hand, when the fuel cell is started or the amount of power generation is increased, for example, when the hydrogen consumption (hydrogen demand) is insufficient with respect to the hydrogen generation amount, the control device keeps the first valve closed. The valve is opened and the hydrogen storage device is brought into a hydrogen releasing state. As a result, the fuel cell is supplied with hydrogen from the hydrogen storage device in addition to the hydrogen-containing gas generated by the reformer, preventing the temporary shortage of hydrogen supplied to the fuel cell in the above case or It is suppressed.

請求項４記載の発明に係る燃料電池システムの制御方法は、供給された原料から水素含有ガスを生成するための改質装置と、前記改質装置で生成された水素含有ガスを消費して発電を行う燃料電池と、前記改質装置と燃料電池とを連通する水素含有ガス供給路から分岐した分岐流路と、前記分岐流路に設けられ、前記水素含有ガス中の水素を分離するための分離装置と、前記分岐流路における前記分離装置の下流に設けられ、水素を吸蔵するための水素吸蔵装置と、前記水素吸蔵装置と前記燃料電池の水素入口と連通する水素補助流路と、を備えた燃料電池システムの制御方法であって、前記改質装置の水素生成量と前記燃料電池の水素消費量との差が所定範囲以内である場合に、前記分岐流路及び水素補助流路を遮断し、前記改質装置の水素生成量が前記所定範囲を超えて前記燃料電池の水素消費量を上回った場合に、前記改質装置で生成された前記水素含有ガスから前記水素分離装置によって水素を分離すると共に該水素を前記水素吸蔵装置に吸蔵させ、前記改質装置の水素生成量が前記所定範囲を超えて前記燃料電池の水素消費量を下回った場合に、水素を吸蔵している前記水素吸蔵装置から前記燃料電池に水素を供給させる。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system control method comprising: a reformer for generating a hydrogen-containing gas from a supplied raw material; and generating electricity by consuming the hydrogen-containing gas generated by the reformer. A fuel cell for performing the above, a branch channel branched from a hydrogen-containing gas supply channel communicating the reformer and the fuel cell, and provided in the branch channel for separating hydrogen in the hydrogen-containing gas A separation device, a hydrogen storage device provided in the branch channel downstream of the separation device for storing hydrogen, and a hydrogen auxiliary channel communicating with the hydrogen storage device and a hydrogen inlet of the fuel cell. A fuel cell system control method comprising: a branch flow channel and a hydrogen auxiliary flow channel when a difference between a hydrogen generation amount of the reformer and a hydrogen consumption amount of the fuel cell is within a predetermined range. Shut off the water of the reformer When the production amount exceeds the predetermined range and exceeds the hydrogen consumption of the fuel cell, hydrogen is separated from the hydrogen-containing gas produced by the reformer by the hydrogen separation device and the hydrogen is removed from the hydrogen cell. When the hydrogen generation amount of the reformer exceeds the predetermined range and falls below the hydrogen consumption of the fuel cell, hydrogen is stored in the fuel cell from the hydrogen storage device storing hydrogen. To supply.

請求項４記載の燃料電池システムの制御方法では、例えば燃料電池の定常運転中等、改質装置の水素生成量と燃料電池の水素消費量との差が所定範囲内である場合には、分岐流路及び水素補助流路を遮断することで水素の流通について水素吸蔵装置を改質装置（水素供給源）及び燃料電池（水素消費部）から切り離す。したがって、改質装置が生成した水素含有ガスが燃料電池に供給される。   In the control method of the fuel cell system according to claim 4, when the difference between the hydrogen generation amount of the reformer and the hydrogen consumption amount of the fuel cell is within a predetermined range, for example, during steady operation of the fuel cell, the branch flow The hydrogen storage device is disconnected from the reforming device (hydrogen supply source) and the fuel cell (hydrogen consuming unit) for the flow of hydrogen by blocking the passage and the hydrogen auxiliary flow channel. Accordingly, the hydrogen-containing gas generated by the reformer is supplied to the fuel cell.

また、本燃料電池システムの制御方法では、例えば燃料電池の発電停止又は発電量低下によって改質装置の水素生成量が所定範囲を超えて燃料電池の水素消費量を上回った場合、すなわち水素が過剰になった場合には、分岐流路に配設された分離装置によって水素含有ガスから水素を分離させ、この水素を水素吸蔵装置に吸蔵させる。これにより、改質装置が生成した水素含有ガス中の水素の少なくとも一部が分離装置を通過して水素吸蔵装置に導入され、該水素吸蔵装置に吸蔵させる。これにより、燃料電池による消費量に対する過剰水素（の少なくとも一部）は、該燃料電池に供給されずに水素吸蔵装置にて貯蔵される。   Further, in the control method of the fuel cell system, for example, when the hydrogen generation amount of the reformer exceeds the predetermined range and exceeds the hydrogen consumption of the fuel cell due to, for example, the stoppage of power generation of the fuel cell or the reduction of the power generation amount, that is, excessive hydrogen In this case, hydrogen is separated from the hydrogen-containing gas by the separation device provided in the branch flow path, and this hydrogen is stored in the hydrogen storage device. Thereby, at least a part of the hydrogen in the hydrogen-containing gas generated by the reformer passes through the separator and is introduced into the hydrogen storage device, and is stored in the hydrogen storage device. As a result, excess hydrogen (at least a part) with respect to the consumption by the fuel cell is stored in the hydrogen storage device without being supplied to the fuel cell.

さらに、本燃料電池システムの制御方法では、例えば燃料電池の発電開始（起動）又は発電量増加によって改質装置の水素生成量が所定範囲を超えて燃料電池の水素消費量（水素要求量）を下回った場合、すなわち水素が不足した場合には、水素吸蔵装置から水素を放出させ、この水素を水素補助流路から燃料電池に供給させる。これにより、燃料電池には、改質装置が生成した水素含有ガスに加えて、水素吸蔵装置からの水素が供給され、上記場合に燃料電池に供給される水素が一時的不足することが防止又は抑制される。   Further, in the control method of the fuel cell system, for example, the hydrogen generation amount of the reformer exceeds a predetermined range due to the start (start-up) of power generation of the fuel cell or the increase of the power generation amount, and the hydrogen consumption amount (hydrogen demand amount) of the fuel cell When the amount is lower, that is, when hydrogen is insufficient, hydrogen is released from the hydrogen storage device, and this hydrogen is supplied to the fuel cell from the hydrogen auxiliary flow path. As a result, the fuel cell is supplied with hydrogen from the hydrogen storage device in addition to the hydrogen-containing gas generated by the reformer, preventing the temporary shortage of hydrogen supplied to the fuel cell in the above case or It is suppressed.

このように、請求項４記載の燃料電池システムの制御方法では、改質ガスを生成する改質装置を備えた燃料電池システムにおいて、燃料電池の運転変動による水素の一時的な過不足が水素吸蔵装置によって吸収され、該燃料電池の運転変動に対する応答性が良好になる。   Thus, in the fuel cell system control method according to claim 4, in the fuel cell system including the reformer that generates the reformed gas, temporary excess or deficiency of hydrogen due to fluctuations in the operation of the fuel cell is caused by hydrogen storage. Absorbed by the device, the responsiveness to fluctuations in the operation of the fuel cell is improved.

以上説明したように本発明に係る燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法は、改質ガスを生成する改質装置を備え、燃料電池の運転変動に対する応答性が良好になるという優れた効果を有する。   As described above, the fuel cell system and the control method for the fuel cell system according to the present invention include the reformer that generates the reformed gas, and has an excellent effect that the responsiveness to the operation fluctuation of the fuel cell becomes good. Have.

本発明の実施形態に係る燃料電池システム１０について、図１に基づいて説明する。図１には、燃料電池システム１０のシステム構成図（プロセスフローシート）が示されている。この図に示される如く、燃料電池システム１０は、水素を消費して発電を行う燃料電池１２と、燃料電池１２に供給するための水素含有の改質ガスを生成するための改質装置（改質器）１４とを主要構成要素として構成されている。   A fuel cell system 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a system configuration diagram (process flow sheet) of the fuel cell system 10. As shown in this figure, the fuel cell system 10 includes a fuel cell 12 that generates power by consuming hydrogen, and a reformer (modified) for generating hydrogen-containing reformed gas to be supplied to the fuel cell 12. 14) as main components.

燃料電池１２は、アノード電極（燃料極）１６とカソード電極（空気極）１８との間に、図示しない電解質を挟んで構成されており、主にアノード電極に供給される水素とカソード電極１８に供給される酸素とを電気化学反応させて発電を行う構成とされている。燃料電池１２としては、種々の形式のものを採用することができるが、この実施形態では、中温域（３００℃〜６００℃程度）で運転されると共に、発電に伴ってカソード電極１８で水が生成されるプロトン伝導型の電解質を有する燃料電池（例えば、固体高分子型や水素分離膜型の燃料電池）が採用されている。   The fuel cell 12 is configured by sandwiching an electrolyte (not shown) between an anode electrode (fuel electrode) 16 and a cathode electrode (air electrode) 18. The fuel cell 12 mainly includes hydrogen supplied to the anode electrode and the cathode electrode 18. It is configured to generate electricity by electrochemical reaction with supplied oxygen. Although various types of fuel cells 12 can be employed, in this embodiment, the fuel cell 12 is operated in an intermediate temperature range (about 300 ° C. to 600 ° C.) and water is generated at the cathode electrode 18 along with power generation. A fuel cell (for example, a solid polymer type or a hydrogen separation membrane type fuel cell) having a produced proton-conducting electrolyte is employed.

改質装置１４は、燃料電池１２のアノード電極１６に供給するための水素含有の改質ガスを生成する改質部としての反応器２０と、反応器２０が改質反応を行うための熱を供給するための加熱部２２とを主要構成要素として構成されている。反応器２０は、図示しない改質触媒を内蔵しており、供給される炭化水素ガス（ガソリン、メタノール、天然ガス等）と改質用ガス（水蒸気）を触媒反応させることで、水素ガスを含む改質ガスを生成する（改質反応を行う）ようになっている。   The reformer 14 includes a reactor 20 as a reformer that generates a hydrogen-containing reformed gas to be supplied to the anode electrode 16 of the fuel cell 12, and heat for the reactor 20 to perform a reforming reaction. The heating part 22 for supplying is comprised as a main component. The reactor 20 contains a reforming catalyst (not shown) and contains hydrogen gas by catalyzing a hydrocarbon gas (gasoline, methanol, natural gas, etc.) to be supplied with a reforming gas (water vapor). A reformed gas is generated (reforming reaction is performed).

反応器２０における改質反応には、以下の式（１）乃至（４）で表されるように、水蒸気改質反応を含む各反応が含まれる。したがって、改質工程で得た改質ガスには、水素（Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、メタン（ＣＨ４）、分解炭化水素や未反応の原料炭化水素（ＣｘＨｙ）等の可燃性ガス、及び二酸化炭素（ＣＯ２）、水（Ｈ２Ｏ）等の不燃性ガスを含むようになっている。 The reforming reaction in the reactor 20 includes each reaction including a steam reforming reaction as represented by the following formulas (1) to (4). Therefore, the reformed gas obtained in the reforming process includes hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO), methane (CH 4 ), cracked hydrocarbons, unreacted raw material hydrocarbons (C x H y ), etc. Combustible gas and carbon dioxide (CO 2 ), water (H 2 O), and other non-flammable gases.

ＣｎＨｍ＋ｎＨ２Ｏ → ｎＣＯ ＋（ｎ＋ｍ／２）Ｈ２ … （１）
ＣｎＨｍ＋ｎ／２Ｏ２ → ｎＣＯ ＋ ｍ／２Ｈ２ … （２）
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ ⇔ ＣＯ２＋Ｈ２ … （３）
ＣＯ＋３Ｈ２ ⇔ ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ … （４）
この改質反応の主反応である式（１）の水蒸気改質反応は吸熱反応であり、かつ反応器２０は、上記の通り中温又は高温で運転される燃料電池１２に改質ガスを供給するため所定温度以上の温度で運転されるようになっている。加熱部２２は、この反応器２０における改質反応、運転温度を維持するための熱の供給する構成とされている。加熱部２２は、酸化触媒を内蔵して反応器２０に隣接して設けられており、供給された燃料を酸素と共に酸化触媒に接触させて触媒燃焼を生じさせる構成とされている。 C n H m + nH 2 O → nCO + (n + m / 2) H 2 ... (1)
C n H m + n / 2O 2 → nCO + m / 2H 2 ... (2)
CO + H 2 O⇔CO 2 + H 2 (3)
CO + 3H 2 ＣＨCH 4 + H 2 O (4)
The steam reforming reaction of the formula (1), which is the main reaction of this reforming reaction, is an endothermic reaction, and the reactor 20 supplies the reformed gas to the fuel cell 12 operated at an intermediate temperature or a high temperature as described above. Therefore, it is operated at a temperature higher than a predetermined temperature. The heating unit 22 is configured to supply heat for maintaining the reforming reaction and operating temperature in the reactor 20. The heating unit 22 includes an oxidation catalyst and is provided adjacent to the reactor 20, and is configured to bring the supplied fuel into contact with the oxidation catalyst together with oxygen to cause catalytic combustion.

改質装置１４は、加熱部２２で燃料を触媒燃焼させて得た燃焼熱を隔壁部２４を介して反応器２０に供給するようになっている。このため、燃焼ガス等の熱媒（流体）を介して反応器２０を加熱する構成のように熱量を温度に変換することなく、反応器２０に熱量を直接的に付与することができる構成とされている。加熱部２２の燃焼排ガスは排ガス出口２２Ｂから排出されるようになっている。   The reformer 14 supplies combustion heat obtained by catalytic combustion of fuel in the heating unit 22 to the reactor 20 via the partition wall 24. For this reason, the structure which can provide heat quantity to the reactor 20 directly, without converting calorie | heat amount into temperature like the structure which heats the reactor 20 via heating media (fluid), such as combustion gas, and Has been. The combustion exhaust gas from the heating unit 22 is discharged from the exhaust gas outlet 22B.

そして、燃料電池システム１０は、反応器２０に炭化水素原料を供給するための原料ポンプ２６を備えており、原料ポンプ２６の吐出部は原料供給ライン２８を介して反応器２０の原料入口２０Ａに接続されている。炭化水素原料は、例えば蒸発器やインジェクション等図示しない気化手段によって、気相又は微粒化状態で反応器２０に供給されるようになっている。   The fuel cell system 10 includes a raw material pump 26 for supplying a hydrocarbon raw material to the reactor 20, and a discharge portion of the raw material pump 26 is connected to a raw material inlet 20 </ b> A of the reactor 20 via a raw material supply line 28. It is connected. The hydrocarbon raw material is supplied to the reactor 20 in a vapor phase or atomized state by vaporizing means (not shown) such as an evaporator or an injection.

また、反応器２０の改質ガス出口２０Ｂは、下流端がアノード電極１６の燃料入口１６Ａに接続された水素含有ガス供給路としての改質ガス供給ライン３０の上流端に接続されている。これにより、反応器２０で生成された改質ガスが燃料電池１２のアノード電極１６に供給されるようになっている。改質ガス供給ライン３０の中間部は、改質ガスを冷却するための熱交換器３２の高温ガス側流路とされている（熱交換器３２の高温ガス側流路が直列に配設されている）。   The reformed gas outlet 20B of the reactor 20 is connected to the upstream end of the reformed gas supply line 30 as a hydrogen-containing gas supply path whose downstream end is connected to the fuel inlet 16A of the anode electrode 16. As a result, the reformed gas generated in the reactor 20 is supplied to the anode electrode 16 of the fuel cell 12. An intermediate portion of the reformed gas supply line 30 is a high temperature gas side flow path of a heat exchanger 32 for cooling the reformed gas (the high temperature gas side flow path of the heat exchanger 32 is arranged in series. ing).

一方、アノード電極１６のオフガス出口１６Ｂには、アノードオフガスライン３４の上流端が接続されており、アノードオフガスライン３４の下流端は加熱部２２の燃料入口２２Ａに接続されている。これにより、アノードオフガスに含まれる可燃成分である未利用水素（Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、メタン（ＣＨ４）が燃料ガスとして加熱部２２に供給される構成とされている。この加熱部２２の排ガス出口２２Ｂには、燃焼排ガスを系外に排出するための排気ガスライン３６が接続されている。 On the other hand, the upstream end of the anode offgas line 34 is connected to the offgas outlet 16 </ b> B of the anode electrode 16, and the downstream end of the anode offgas line 34 is connected to the fuel inlet 22 </ b> A of the heating unit 22. Thereby, the unused hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC), and methane (CH 4 ), which are combustible components contained in the anode off-gas, are supplied to the heating unit 22 as fuel gas. It is said that. An exhaust gas line 36 for discharging combustion exhaust gas to the outside of the system is connected to the exhaust gas outlet 22B of the heating unit 22.

また、燃料電池システム１０は、カソード電極１８にカソード用空気を供給するためのカソード用空気ポンプ３８を備えており、カソード用空気ポンプ３８の吐出部は、下流端がカソード電極１８の空気入口１８Ａに接続されたカソード用空気供給ライン４０の上流端が接続されている。   The fuel cell system 10 also includes a cathode air pump 38 for supplying cathode air to the cathode electrode 18, and the discharge portion of the cathode air pump 38 has an air inlet 18 </ b> A at the cathode electrode 18 at the downstream end. The upstream end of the cathode air supply line 40 connected to is connected.

一方、カソード電極１８のオフガス出口１８Ｂには、水蒸気供給ライン４２の上流端が接続されており、水蒸気供給ライン４２の下流端は、反応器２０の水蒸気入口２０Ｃ接続されている。これにより、カソード電極１８で生成された水蒸気を含むカソードオフガスが反応器２０における水蒸気改質反応に利用される構成である。また、水蒸気供給ライン４２は、その中間部が熱交換器３２の低温ガス側流路とされており、カソードオフガスによって該熱交換器３２の高温側ガス流路（改質ガス供給ライン３０）を流通する改質ガスを冷却（カソードオフガスを予熱）する構成とされている。   On the other hand, the upstream end of the steam supply line 42 is connected to the off-gas outlet 18 </ b> B of the cathode electrode 18, and the downstream end of the steam supply line 42 is connected to the steam inlet 20 </ b> C of the reactor 20. Thereby, the cathode off gas containing the water vapor generated at the cathode electrode 18 is used for the steam reforming reaction in the reactor 20. Further, the water vapor supply line 42 has an intermediate portion serving as a low temperature gas side flow path of the heat exchanger 32, and the cathode off gas causes the high temperature side gas flow path (reformed gas supply line 30) of the heat exchanger 32 to pass through. The reformed gas that circulates is cooled (cathode off gas is preheated).

さらに、燃料電池システム１０は、燃料電池１２に冷却空気を供給するための冷却用空気ポンプ４４を備えており、冷却用空気ポンプ４４の吐出部は、下流端が燃料電池１２の図示しない冷媒流路の入口１２Ａに接続された冷却用空気ライン４６の上流端に接続されている。   Further, the fuel cell system 10 includes a cooling air pump 44 for supplying cooling air to the fuel cell 12, and the discharge portion of the cooling air pump 44 has a refrigerant flow (not shown) of the fuel cell 12 at the downstream end. It is connected to the upstream end of a cooling air line 46 connected to the inlet 12A of the passage.

この冷媒流路の出口１２Ｂは、支燃ガス供給ライン４８の上流端に接続されている。支燃ガス供給ライン４８は、加熱部２２における支燃ガス入口２２Ｃに接続されており、加熱部２２に燃焼支燃ガスとしての酸素を含む冷却オフガスを供給するようになっている。これにより、加熱部２２では、アノードオフガスライン３４からのアノードオフガスと支燃ガス供給ライン４８からの冷却オフガスとを内蔵した酸化触媒に接触させて、触媒燃焼を生じさせる構成とされている。   The refrigerant flow path outlet 12 </ b> B is connected to the upstream end of the combustion support gas supply line 48. The combustion support gas supply line 48 is connected to a support gas inlet 22C in the heating unit 22 and supplies a cooling off gas containing oxygen as a combustion support gas to the heating unit 22. Thus, the heating unit 22 is configured to cause catalytic combustion by bringing the anode off gas from the anode off gas line 34 and the cooling off gas from the combustion support gas supply line 48 into contact with the built-in oxidation catalyst.

また、燃料電池システム１０は、改質ガス供給ライン３０における該熱交換器３２の下流側３０Ａにおいて、該改質ガス供給ライン３０から分岐した分岐流路としての水素貯蔵用分岐ライン５０を備えている。水素貯蔵用分岐ライン５０の中間部には、改質ガス中の水素を選択的に分離するための分離装置５２を備えている。分離装置５２は、例えばパラジウム等の金属分離膜５２Ａを内蔵しており、水素貯蔵用分岐ライン５０における金属分離膜５２Ａに対する下流側の圧力が上流側の圧力よりも低い場合に、これら上下流の圧力差に応じた量の水素を選択的に分離して下流側に移動させるようになっている。   Further, the fuel cell system 10 includes a hydrogen storage branch line 50 as a branch flow path branched from the reformed gas supply line 30 on the downstream side 30A of the heat exchanger 32 in the reformed gas supply line 30. Yes. A separation device 52 for selectively separating hydrogen in the reformed gas is provided at an intermediate portion of the hydrogen storage branch line 50. The separation device 52 incorporates a metal separation membrane 52A such as palladium, for example, and when the downstream pressure on the metal separation membrane 52A in the hydrogen storage branch line 50 is lower than the upstream pressure, An amount of hydrogen corresponding to the pressure difference is selectively separated and moved downstream.

なお、上記の通りパラジウム等から成る金属分離膜５２Ａは、４００℃以上で金属拡散による性能低下が生じるので、例えばガソリン等のように高温での改質が必要な改質原料を用いる場合には、熱交換器３２にて冷却された改質ガスから水素を分離するように、本実施形態の如く熱交換器３２の下流側に分離装置５２を配置する構成とすることが好ましい。   As described above, the metal separation membrane 52A made of palladium or the like deteriorates in performance due to metal diffusion at 400 ° C. or higher. Therefore, when using a reforming raw material that requires reforming at a high temperature such as gasoline, for example. The separator 52 is preferably arranged on the downstream side of the heat exchanger 32 as in the present embodiment so as to separate hydrogen from the reformed gas cooled by the heat exchanger 32.

さらに、燃料電池システム１０は、水素吸蔵装置としての水素吸蔵タンク５４を備えており、水素吸蔵タンク５４の水素入口５４Ａには水素貯蔵用分岐ライン５０の下流端が接続されている。水素吸蔵タンク５４内には、図示しない水素吸蔵合金（ＭＨ）が充填されている。この水素吸蔵合金としては、常温（２０℃〜３０℃）での平衡圧力が大気圧程度であり、７０℃〜８０℃での平衡圧力が０．２ＭＰａ〜０．３ＭＰａ程度となるもの、例えば希土類（ＭｍＮｉ）系合金、又はＣａＮｉ系合金が用いられている。   Furthermore, the fuel cell system 10 includes a hydrogen storage tank 54 as a hydrogen storage device, and a downstream end of the hydrogen storage branch line 50 is connected to a hydrogen inlet 54A of the hydrogen storage tank 54. The hydrogen storage tank 54 is filled with a hydrogen storage alloy (MH) (not shown). As this hydrogen storage alloy, an equilibrium pressure at normal temperature (20 ° C. to 30 ° C.) is about atmospheric pressure, and an equilibrium pressure at 70 ° C. to 80 ° C. is about 0.2 MPa to 0.3 MPa. (MmNi) -based alloys or CaNi-based alloys are used.

一方、水素吸蔵タンク５４の水素出口５４Ｂには、下流端がアノード電極１６の補助水素入口１６Ｃに接続された水素補助流路としての水素補助ライン５６の上流端が接続されている。以上により、燃料電池システム１０では、分離装置５２の金属分離膜５２Ａによって分離された水素を水素吸蔵タンク５４に吸蔵することができ、水素吸蔵タンク５４に吸蔵した水素を燃料電池１２に供給することが可能な構成とされている。   On the other hand, the hydrogen outlet 54B of the hydrogen storage tank 54 is connected to the upstream end of a hydrogen auxiliary line 56 as a hydrogen auxiliary flow path whose downstream end is connected to the auxiliary hydrogen inlet 16C of the anode electrode 16. As described above, in the fuel cell system 10, hydrogen separated by the metal separation membrane 52 </ b> A of the separation device 52 can be stored in the hydrogen storage tank 54, and the hydrogen stored in the hydrogen storage tank 54 is supplied to the fuel cell 12. This is possible.

そして、水素貯蔵用分岐ライン５０における分離装置５２の下流（水素吸蔵タンク５４側）には、第１弁としての開閉弁５８が配設されており、水素補助ライン５６には第２弁としての開閉弁６０が配設されている。開閉弁５８、６０は、後述するＭＨコントローラ８０によって開閉が制御される制御弁とされている。開閉弁５８、６０が共に閉止された状態では、水素吸蔵タンク５４は、水素の流れに関して燃料電池１２及び改質装置１４とは切り離されるようになっている。   An open / close valve 58 serving as a first valve is disposed downstream of the separation device 52 in the hydrogen storage branch line 50 (on the hydrogen storage tank 54 side), and a second valve serving as a second valve is disposed in the hydrogen auxiliary line 56. An on-off valve 60 is provided. The on-off valves 58 and 60 are control valves whose opening and closing are controlled by an MH controller 80 described later. When the on-off valves 58 and 60 are both closed, the hydrogen storage tank 54 is separated from the fuel cell 12 and the reformer 14 with respect to the hydrogen flow.

また、燃料電池システム１０は、水素吸蔵タンク５４に内蔵した水素吸蔵合金を冷却して平衡圧力を低下させる（水素吸蔵状態にする）冷却手段６２と、水素吸蔵タンク５４に内蔵した水素吸蔵合金を加熱して平衡圧力を上昇させる（水素放出状態にする）加熱手段６４とを備えている。   Further, the fuel cell system 10 includes a cooling means 62 that cools the hydrogen storage alloy built in the hydrogen storage tank 54 to lower the equilibrium pressure (to make the hydrogen storage state), and a hydrogen storage alloy built in the hydrogen storage tank 54. And heating means 64 that raises the equilibrium pressure by heating (into a hydrogen releasing state).

冷却手段６２は、冷媒としての冷却水を水素吸蔵タンク５４に循環させるための冷媒循環ライン６５と、冷媒循環ライン６５上に配設された放熱手段としてのラジエータ６６と、水素吸蔵タンク５４と並列に設けられたバイパスライン６８と、冷媒循環ライン６５を開閉すると共にバイパスライン６８の開度を調整するためのバルブユニット７０と、冷媒循環ライン６５に冷却水を循環させるための図示しない駆動源（ポンプ等）を含んで構成されている。   The cooling means 62 is in parallel with a refrigerant circulation line 65 for circulating cooling water as a refrigerant to the hydrogen storage tank 54, a radiator 66 as a heat dissipation means disposed on the refrigerant circulation line 65, and the hydrogen storage tank 54. A bypass line 68 provided in the valve, a valve unit 70 for opening and closing the refrigerant circulation line 65 and adjusting the opening degree of the bypass line 68, and a drive source (not shown) for circulating cooling water through the refrigerant circulation line 65 ( Pump etc.).

冷却手段６２は、後述するＭＨコントローラ８０によって作動が制御され、冷媒循環ライン６５に配設された一対の開閉弁７０Ａを開放すると共に駆動源を作動することで冷媒循環ライン６５に冷却水を循環させ、バイパスライン６８上の調整弁７０Ｂの弁開度に応じて水素吸蔵タンク５４への冷却水の循環量を調整するようになっている。ラジエータ６６は、ファン６６Ａによって流動する大気との熱交換によって、水素吸蔵タンク５４の冷却に伴って加熱された冷却水を冷却する構成とされている。燃料電池システム１０を自動車に登載する構成では、ラジエータは走行風を利用して冷却水を冷却する構成とすることができる。   The operation of the cooling means 62 is controlled by an MH controller 80, which will be described later, and opens the pair of on-off valves 70A disposed in the refrigerant circulation line 65 and operates the drive source to circulate the cooling water in the refrigerant circulation line 65. The circulation amount of the cooling water to the hydrogen storage tank 54 is adjusted according to the valve opening degree of the adjustment valve 70B on the bypass line 68. The radiator 66 is configured to cool the cooling water heated with the cooling of the hydrogen storage tank 54 by heat exchange with the air flowing by the fan 66A. In the configuration in which the fuel cell system 10 is mounted on an automobile, the radiator may be configured to cool the cooling water using traveling wind.

加熱手段６４は、熱媒としての加熱水を水素吸蔵タンク５４に循環させるための熱媒循環ライン７２と、熱媒循環ライン７２上に配設された集熱手段としての熱交換器７４と、水素吸蔵タンク５４と並列に設けられたバイパスライン７６と、熱媒循環ライン７２を開閉すると共にバイパスライン７６の開度を調整するためのバルブユニット７８と、熱媒循環ライン７２に加熱水を循環させるための図示しない駆動源（ポンプ等）を含んで構成されている。   The heating means 64 includes a heat medium circulation line 72 for circulating heating water as a heat medium to the hydrogen storage tank 54, a heat exchanger 74 as heat collection means disposed on the heat medium circulation line 72, A bypass line 76 provided in parallel with the hydrogen storage tank 54, a valve unit 78 for opening and closing the heating medium circulation line 72 and adjusting the opening degree of the bypass line 76, and circulating heating water through the heating medium circulation line 72 It is comprised including the drive source (pump etc.) which is not illustrated for making it do.

加熱手段６４は、後述するＭＨコントローラ８０によって作動が制御され、熱媒循環ライン７２に配設された一対の開閉弁７８Ａを開放すると共に駆動源を作動することで熱媒循環ライン７２に冷却水を循環させ、バイパスライン７６上の調整弁７８Ｂの弁開度に応じて水素吸蔵タンク５４への加熱水の循環量を調整するようになっている。熱交換器７４は、排気ガスライン３６から導入される加熱部２２の燃焼排ガスとの熱交換によって、水素吸蔵タンク５４の加熱に伴って冷却された加熱水を加熱する構成とされている。   The operation of the heating unit 64 is controlled by an MH controller 80 which will be described later, and opens a pair of on-off valves 78A disposed in the heat medium circulation line 72 and operates the drive source to thereby supply cooling water to the heat medium circulation line 72. Is circulated, and the circulation amount of the heated water to the hydrogen storage tank 54 is adjusted according to the valve opening degree of the adjustment valve 78B on the bypass line 76. The heat exchanger 74 is configured to heat the heated water cooled with the heating of the hydrogen storage tank 54 by heat exchange with the combustion exhaust gas of the heating unit 22 introduced from the exhaust gas line 36.

そして、燃料電池システム１０は、制御装置としてのＭＨコントローラ８０を備えている。ＭＨコントローラ８０は、燃料電池システム１０の全体動作を制御する図示しないメインコントローラからの信号に基づいて、開閉弁５８、６０の開閉、冷却手段６２、加熱手段６４の作動を制御するようになっている。そして、ＭＨコントローラ８０は、水素吸蔵タンク５４内の水素吸蔵合金の温度に応じた信号を出力する温度センサ８２に電気的に接続されており、温度センサ８２の信号に基づいて冷却手段６２、加熱手段６４を制御するようになっている。   The fuel cell system 10 includes an MH controller 80 as a control device. The MH controller 80 controls the opening / closing of the on-off valves 58, 60, the operation of the cooling means 62, and the operation of the heating means 64 based on a signal from a main controller (not shown) that controls the overall operation of the fuel cell system 10. Yes. The MH controller 80 is electrically connected to a temperature sensor 82 that outputs a signal corresponding to the temperature of the hydrogen storage alloy in the hydrogen storage tank 54. Based on the signal from the temperature sensor 82, the cooling means 62, the heating The means 64 is controlled.

具体的には、ＭＨコントローラ８０は、メインコントローラからの信号に基づいて、燃料電池１２による発電量すなわち水素消費量（水素要求量である場合を含む、以下同じ）に対する改質装置１４の水素生成量（推定値や予測値である場合を含む、以下同じ）が設定範囲内であると判断した場合には、開閉弁５８、６０を共に閉止し、水素吸蔵タンク５４を燃料電池１２、改質装置１４から切り離すようになっている。   Specifically, the MH controller 80 generates hydrogen from the reformer 14 with respect to the amount of power generated by the fuel cell 12, that is, the amount of hydrogen consumed (including the case where the amount of hydrogen is required, hereinafter the same) based on a signal from the main controller. When it is determined that the amount (including the estimated value and the predicted value, the same applies hereinafter) is within the set range, both the open / close valves 58 and 60 are closed, and the hydrogen storage tank 54 is replaced with the fuel cell 12 and the reformer. It is designed to be disconnected from the device 14.

また、ＭＨコントローラ８０は、メインコントローラからの信号に基づいて、水素生成量が設定範囲を超えて水素消費量を上回ったと判断した場合には、図２に示される如く、開閉弁６０を閉止したまま開閉弁５８を開放し、かつ水素吸蔵タンク５４内の水素吸蔵合金の平衡圧力が大気圧程度まで低下するように冷却手段６２を作動させるようになっている。より具体的には、ＭＨコントローラ８０は、温度センサ８２の出力信号に基づいて、水素吸蔵タンク５４内の水素吸蔵合金の平衡圧力が改質ガス供給ライン３０における熱交換器３２の下流側３０Ａの圧力（例えば、略０．３ＭＰａ）よりも低くなる一定温度になるように、冷媒循環ライン６５に冷却水を循環させると共に調整弁７０Ｂによって冷却水の循環量を調整するようになっている。   When the MH controller 80 determines that the hydrogen generation amount exceeds the set range and exceeds the hydrogen consumption amount based on the signal from the main controller, the MH controller 80 closes the on-off valve 60 as shown in FIG. The on-off valve 58 is opened, and the cooling means 62 is operated so that the equilibrium pressure of the hydrogen storage alloy in the hydrogen storage tank 54 is reduced to about atmospheric pressure. More specifically, the MH controller 80 determines that the equilibrium pressure of the hydrogen storage alloy in the hydrogen storage tank 54 on the downstream side 30A of the heat exchanger 32 in the reformed gas supply line 30 based on the output signal of the temperature sensor 82. The cooling water is circulated through the refrigerant circulation line 65 and the circulation amount of the cooling water is adjusted by the adjusting valve 70B so that the temperature becomes lower than the pressure (for example, approximately 0.3 MPa).

さらに、ＭＨコントローラ８０は、メインコントローラからの信号に基づいて、水素生成量が設定範囲を超えて水素消費量を下回ったと判断した場合には、図３に示される如く、開閉弁５８を閉止したまま開閉弁６０を開放し、かつ水素吸蔵タンク５４内の水素吸蔵合金の平衡圧力が燃料電池１２（アノード電極１６の入口）での動作圧力よりも大きくなるように加熱手段６４を作動させるようになっている。より具体的には、ＭＨコントローラ８０は、温度センサ８２の出力信号に基づいて、水素吸蔵タンク５４内の水素吸蔵合金の平衡圧力が改質ガス供給ライン３０における熱交換器３２の下流側３０Ａの圧力に対し所定差圧（例えば、略０．０２ＭＰａ）だけ高くなる一定温度になるように、熱媒循環ライン７２に加熱水を循環させると共に調整弁７８Ｂによって加熱水の循環量を調整するようになっている。   Further, when the MH controller 80 determines that the hydrogen generation amount exceeds the set range and falls below the hydrogen consumption based on the signal from the main controller, the MH controller 80 closes the on-off valve 58 as shown in FIG. The opening / closing valve 60 is opened, and the heating means 64 is operated so that the equilibrium pressure of the hydrogen storage alloy in the hydrogen storage tank 54 is larger than the operating pressure at the fuel cell 12 (inlet of the anode electrode 16). It has become. More specifically, the MH controller 80 determines that the equilibrium pressure of the hydrogen storage alloy in the hydrogen storage tank 54 on the downstream side 30A of the heat exchanger 32 in the reformed gas supply line 30 based on the output signal of the temperature sensor 82. The heating water is circulated through the heat medium circulation line 72 and the circulation amount of the heating water is adjusted by the adjustment valve 78B so that the temperature becomes a constant temperature that is higher by a predetermined differential pressure (for example, approximately 0.02 MPa) than the pressure. It has become.

なお、メインコントローラは、例えば改質ガス供給ライン３０に設けたガスセンサによって水素生成量を検知し、また例えば燃料電池１２の発電量から水素消費量を推定したり、改質ガス供給ライン３０及びアノードオフガスライン３４に設けた各ガスセンサの検出結果の差から水素消費量を算出したりするようになっている。   Note that the main controller detects the amount of hydrogen generated by, for example, a gas sensor provided in the reformed gas supply line 30, estimates the amount of hydrogen consumption from the power generation amount of the fuel cell 12, or determines the reformed gas supply line 30 and the anode The hydrogen consumption is calculated from the difference between the detection results of the gas sensors provided in the off gas line 34.

次に、実施形態の作用を説明する。先ず、メインコントローラによる定常運転の作用を説明し、次いで、水素吸蔵タンク５４への水素吸蔵、水素吸蔵タンク５４に吸蔵した水素の利用について説明する。   Next, the operation of the embodiment will be described. First, the operation of the steady operation by the main controller will be described, and then the hydrogen storage in the hydrogen storage tank 54 and the use of the hydrogen stored in the hydrogen storage tank 54 will be described.

上記構成の燃料電池システム１０では、原料ポンプ２６、カソード用空気ポンプ３８の作動によって、原料供給ライン２８から改質装置１４の反応器２０に炭化水素原料、水蒸気（カソードオフガス）が導入される。反応器２０内では、水蒸気改質反応を含む式（1）〜式（４）で示す改質反応が行われ、水素を高濃度で含有する改質ガスが生成される。   In the fuel cell system 10 configured as described above, the hydrocarbon raw material and water vapor (cathode off-gas) are introduced from the raw material supply line 28 into the reactor 20 of the reformer 14 by the operation of the raw material pump 26 and the cathode air pump 38. In the reactor 20, the reforming reactions represented by the equations (1) to (4) including the steam reforming reaction are performed, and a reformed gas containing hydrogen at a high concentration is generated.

反応器２０で生成された改質ガスは、熱交換器３２でカソードオフガスとの熱交換によって冷却されて、燃料電池１２の運転温度に近い温度で燃料入口１６Ａからアノード電極１６に供給される。燃料電池１２では、アノード電極１６に供給された改質ガス中の水素がプロトン化され、このプロトンが電解質を経由してカソード電極１８に移動して該カソード電極１８に導入された空気中の酸素と反応する。このプロトンの移動に伴って電子がアノード電極１６から外部導体を通じてカソード電極に向けて流れ、発電が行われる。   The reformed gas generated in the reactor 20 is cooled by heat exchange with the cathode off-gas in the heat exchanger 32 and supplied to the anode electrode 16 from the fuel inlet 16A at a temperature close to the operating temperature of the fuel cell 12. In the fuel cell 12, hydrogen in the reformed gas supplied to the anode electrode 16 is protonated, and this proton moves to the cathode electrode 18 via the electrolyte and is introduced into the cathode electrode 18. React with. As the protons move, electrons flow from the anode electrode 16 toward the cathode electrode through the external conductor, and power generation is performed.

この発電によって燃料電池１２では、アノード電極１６に供給された改質ガス中の水素、カソード電極１８に供給されたカソード用空気中の酸素が発電量（負荷の電力消費量）に応じて消費され、カソード電極１８では水（水蒸気）が生成される。この水蒸気を含むガスは、カソードオフガスとしてカソード電極１８から水蒸気供給ライン４２に押し出され、熱交換器３２にて改質ガスを冷却した後に原料供給ライン２８を経由して反応器２０に導入される。   With this power generation, the fuel cell 12 consumes hydrogen in the reformed gas supplied to the anode electrode 16 and oxygen in the cathode air supplied to the cathode electrode 18 according to the power generation amount (load power consumption). The cathode electrode 18 generates water (water vapor). This gas containing water vapor is pushed out from the cathode electrode 18 to the water vapor supply line 42 as the cathode off gas, and after the reformed gas is cooled by the heat exchanger 32, it is introduced into the reactor 20 via the raw material supply line 28. .

一方、発電に伴って改質ガス中の水素が発電量に応じて消費された後のガスは、アノードオフとしてアノード電極１６から排出され、このアノードオフガスは、アノードオフガスライン３４を経由して、燃料電池１２を冷却した後の冷却オフガスと共に改質装置１４の加熱部２２に供給される。加熱部２２では、アノードオフガス中の可燃成分を燃料とし、冷却オフガス中の酸素を支燃ガスとして、触媒燃焼が生じる。この触媒燃焼によって生じた熱は、隔壁部２４を介して反応器２０に供給される。この熱によって反応器２０では、吸熱反応である改質反応を維持すると共に運転温度（改質ガス温）を改質反応に必要な温度に保つ。改質反応に必要な温度は、使用する改質原料によって異なるため、例えばガソリンのように高温で改質を行う（６５０℃以上）改質原料を用いる場合には、本実施形態のように熱交換器３２によって燃料電池１２の運転温度に近づける。   On the other hand, the gas after the hydrogen in the reformed gas is consumed according to the amount of power generated along with the power generation is discharged from the anode electrode 16 as the anode off, and this anode off gas passes through the anode off gas line 34, The fuel cell 12 is supplied to the heating unit 22 of the reformer 14 together with the cooling off gas after cooling. In the heating unit 22, catalytic combustion occurs with combustible components in the anode off-gas as fuel and oxygen in the cooling off-gas as combustion support gas. The heat generated by this catalytic combustion is supplied to the reactor 20 through the partition wall 24. With this heat, the reactor 20 maintains the reforming reaction, which is an endothermic reaction, and maintains the operating temperature (reformed gas temperature) at the temperature required for the reforming reaction. Since the temperature required for the reforming reaction varies depending on the reforming material to be used, for example, when using a reforming material that reforms at a high temperature (650 ° C. or higher) such as gasoline, heat is used as in this embodiment. The exchanger 32 is brought close to the operating temperature of the fuel cell 12.

メインコントローラは、燃料電池１２の発電量に応じた量の水素が改質装置１４で生成され、かつ上記した運転が維持されるように、燃料電池システム１０全体を制御する。メインコントローラからの信号に基づいて、燃料電池１２の水素消費量と改質装置１４の水素生成量との差が設定範囲内である、すなわち燃料電池１２が定常範囲で運転されていると判断しているＭＨコントローラ８０は、開閉弁５８、開閉弁６０を閉止した状態に維持し、冷却手段６２、加熱手段６４を停止した状態に維持する。   The main controller controls the entire fuel cell system 10 so that an amount of hydrogen corresponding to the amount of power generated by the fuel cell 12 is generated by the reformer 14 and the above operation is maintained. Based on the signal from the main controller, it is determined that the difference between the hydrogen consumption of the fuel cell 12 and the hydrogen generation amount of the reformer 14 is within the set range, that is, the fuel cell 12 is operating in the steady range. The MH controller 80 maintains the open / close valve 58 and the open / close valve 60 in a closed state, and maintains the cooling unit 62 and the heating unit 64 in a stopped state.

そして、ＭＨコントローラ８０は、メインコントローラからの信号に基づいて、例えば燃料電池１２が発電を停止した場合又は燃料電池１２の発電量が低下した場合等に、改質装置１４の生成水素量が燃料電池１２の水素消費量に対し設定範囲を超えて大きくなった（水素が過剰になった）と判断すると、開閉弁６０を閉止したまま開閉弁５８を開放し、かつ冷却手段６２を作動する。   Based on the signal from the main controller, for example, when the fuel cell 12 stops power generation or when the power generation amount of the fuel cell 12 is reduced, the MH controller 80 generates the generated hydrogen amount of the reformer 14 as the fuel. If it is determined that the hydrogen consumption of the battery 12 has exceeded the set range (hydrogen has become excessive), the on-off valve 58 is opened while the on-off valve 60 is closed, and the cooling means 62 is operated.

冷却手段６２の作動によって水素吸蔵タンク５４内の水素吸蔵合金が所定温度まで下がると、該水素吸蔵合金の平衡圧力が改質ガス供給ライン３０における熱交換器３２の下流側３０Ａの圧力よりも低下する。すると、図２に示される如く、下流側３０Ａ内の改質ガスのうち、水素のみが分離装置５２の金属分離膜５２Ａを透過して分離され、水素吸蔵タンク５４内の水素吸蔵合金に吸着される。これにより、燃料電池１２による消費量に対し一時的に過剰になった水素が水素吸蔵タンク５４に貯蔵され、システム全体の水素バランスが維持される。   When the hydrogen storage alloy in the hydrogen storage tank 54 is lowered to a predetermined temperature by the operation of the cooling means 62, the equilibrium pressure of the hydrogen storage alloy is lower than the pressure on the downstream side 30A of the heat exchanger 32 in the reformed gas supply line 30. To do. Then, as shown in FIG. 2, of the reformed gas in the downstream side 30A, only hydrogen passes through the metal separation membrane 52A of the separator 52 and is separated and adsorbed by the hydrogen storage alloy in the hydrogen storage tank 54. The Thereby, hydrogen temporarily surplus with respect to the consumption by the fuel cell 12 is stored in the hydrogen storage tank 54, and the hydrogen balance of the whole system is maintained.

メインコントローラは、燃料電池１２の低下した発電量（０を含む）に応じて改質装置１４の生成水素（改質反応）を低減する。このメインコントローラからの信号に基づいて、燃料電池１２の水素消費量に対する改質装置１４の生成水素量が設定範囲内に復帰したと判断したＭＨコントローラ８０は、開閉弁５８を閉止すると共に冷却手段６２を停止する。   The main controller reduces the generated hydrogen (reforming reaction) of the reformer 14 in accordance with the reduced power generation amount (including 0) of the fuel cell 12. Based on the signal from the main controller, the MH controller 80 that has determined that the amount of hydrogen produced by the reformer 14 with respect to the amount of hydrogen consumed by the fuel cell 12 has returned to the set range closes the on-off valve 58 and cools the cooling means. 62 is stopped.

また、ＭＨコントローラ８０は、メインコントローラからの信号に基づいて、例えば燃料電池１２が発電の発電量が増加した場合又は停止していた燃料電池１２が起動した場合等に、改質装置１４の生成水素量が燃料電池１２の水素消費量に対し設定範囲を超えて小さくなった（水素が不足になった）と判断すると、開閉弁５８を閉止したまま開閉弁６０を開放し、かつ加熱手段６４を作動する。   Further, the MH controller 80 generates the reformer 14 based on a signal from the main controller, for example, when the amount of power generated by the fuel cell 12 increases or when the stopped fuel cell 12 is started. If it is determined that the hydrogen amount has become smaller than the hydrogen consumption of the fuel cell 12 beyond the set range (hydrogen has become insufficient), the on-off valve 60 is opened while the on-off valve 58 is closed, and the heating means 64 is used. Actuate.

加熱手段６４の作動によって水素吸蔵タンク５４内の水素吸蔵合金が別途所定温度まで上がると、該水素吸蔵合金の平衡圧力が改質ガス供給ライン３０における熱交換器３２の下流側３０Ａの圧力よりも若干大きくなる。すると、図３に示される如く、水素吸蔵合金に吸蔵されていた水素が放出され、圧力差によってアノード電極１６の補助水素入口１６Ｃに供給される。これにより、燃料電池１２による消費量に対し一時的に不足していた水素が水素吸蔵タンク５４から補充され、システム全体の水素バランスが維持される。   When the hydrogen storage alloy in the hydrogen storage tank 54 is separately raised to a predetermined temperature by the operation of the heating means 64, the equilibrium pressure of the hydrogen storage alloy is higher than the pressure on the downstream side 30A of the heat exchanger 32 in the reformed gas supply line 30. Slightly larger. Then, as shown in FIG. 3, hydrogen stored in the hydrogen storage alloy is released and supplied to the auxiliary hydrogen inlet 16C of the anode electrode 16 due to the pressure difference. As a result, hydrogen that is temporarily insufficient with respect to the amount consumed by the fuel cell 12 is replenished from the hydrogen storage tank 54, and the hydrogen balance of the entire system is maintained.

メインコントローラは、燃料電池１２の発電増加量（起動を含む）に応じて改質装置１４の生成水素（改質反応）を増大する。このメインコントローラからの信号に基づいて、燃料電池１２の水素消費量に対する改質装置１４の生成水素量が設定範囲内に復帰したと判断したＭＨコントローラ８０は、開閉弁６０を閉止すると共に加熱手段６４を停止する。   The main controller increases the generated hydrogen (reforming reaction) of the reformer 14 according to the amount of power generation increase (including activation) of the fuel cell 12. Based on the signal from the main controller, the MH controller 80, which has determined that the amount of hydrogen produced by the reformer 14 relative to the amount of hydrogen consumed by the fuel cell 12 has returned to the set range, closes the on-off valve 60 and heating means. 64 is stopped.

以上説明したように、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１０では、改質ガス供給ライン３０から分岐した水素貯蔵用分岐ライン５０に分離装置５２を配設し、該分離装置５２の下流に水素吸蔵タンク５４を配設したため、改質ガス中の過剰水素を分離装置５２にて分離し、水素吸蔵タンク５４に吸蔵することが実現された。しかも、水素吸蔵タンク５４とアノード電極１６の補助水素入口１６Ｃとを連通する水素補助ライン５６を設けたため、水素吸蔵タンク５４に吸蔵した水素を、水素が不足する場合に水素消費部である燃料電池１２に直接的に供給することが実現された。   As described above, in the fuel cell system 10 according to the embodiment of the present invention, the separation device 52 is disposed in the hydrogen storage branch line 50 branched from the reformed gas supply line 30, and downstream of the separation device 52. Since the hydrogen storage tank 54 was provided, it was realized that the excess hydrogen in the reformed gas was separated by the separation device 52 and stored in the hydrogen storage tank 54. In addition, since the hydrogen auxiliary line 56 that connects the hydrogen storage tank 54 and the auxiliary hydrogen inlet 16C of the anode electrode 16 is provided, the fuel cell that is a hydrogen consuming part when the hydrogen stored in the hydrogen storage tank 54 is insufficient. Feeding directly to 12 was realized.

例えば、図４に示す比較例に係る燃料電池システム１００（本発明の実施形態の構成要素と同じものには同じ符号を付している）では、水素貯蔵用分岐ライン５０、分離装置５２、水素吸蔵タンク５４、水素補助ライン５６、開閉弁５８、６０、冷却手段６２、加熱手段６４を備えないため、過剰水素はアノード電極１６を通過して加熱部２２で燃焼され、水素生成量を抑えている反応器２０に過大な熱を与えることになり、エネルギ効率の観点から改善の余地がある。また、燃料電池システム１００では、水素が不足した場合には、アノードオフガス中の水素が殆どなくなるので、加熱部２２での発熱量が低下し、反応器２０による迅速な水素生成量の向上には限界がある。   For example, in the fuel cell system 100 according to the comparative example shown in FIG. 4 (the same components as those of the embodiment of the present invention are denoted by the same reference numerals), the hydrogen storage branch line 50, the separation device 52, the hydrogen Since the storage tank 54, the hydrogen auxiliary line 56, the on-off valves 58 and 60, the cooling means 62, and the heating means 64 are not provided, excess hydrogen passes through the anode electrode 16 and is combusted in the heating unit 22 to reduce the amount of hydrogen generated. Excessive heat is applied to the reactor 20 that is present, and there is room for improvement from the viewpoint of energy efficiency. In addition, in the fuel cell system 100, when the hydrogen is insufficient, the hydrogen in the anode off-gas is almost lost, so the amount of heat generated in the heating unit 22 is reduced, and a rapid increase in the amount of hydrogen generated by the reactor 20 is achieved. There is a limit.

これに対して燃料電池システム１０では、燃料電池１２の運転変動に伴う水素消費量の変化に対する主系（燃料電池システム１００に対応する系）内の水素バランスの一時的な変動を、副系の分離装置５２、水素吸蔵タンク５４を利用して吸収することができる。これにより、改質ガスを生成する改質装置１４を備えた燃料電池システム１０において、燃料電池１２の運転変動に対する良好な応答性が得られる。また、水素生成量の低減中の反応器２０に対する加熱部２２からの過剰な熱供給が防止され、エネルギ効率が向上する。同様に、水素生成量増加中の反応器２０に対する加熱部２２からの供給熱量の低下が防止され、水素生成量の迅速な増加が可能になる。   On the other hand, in the fuel cell system 10, temporary fluctuations in the hydrogen balance in the main system (system corresponding to the fuel cell system 100) with respect to changes in the hydrogen consumption associated with fluctuations in the operation of the fuel cell 12 are It can be absorbed using the separation device 52 and the hydrogen storage tank 54. Thereby, in the fuel cell system 10 provided with the reformer 14 which produces | generates reformed gas, the favorable responsiveness with respect to the driving | running | working fluctuation | variation of the fuel cell 12 is acquired. Moreover, the excessive heat supply from the heating part 22 with respect to the reactor 20 in the process of reducing the amount of hydrogen production is prevented, and energy efficiency improves. Similarly, a decrease in the amount of heat supplied from the heating unit 22 to the reactor 20 during an increase in the amount of hydrogen produced is prevented, and a rapid increase in the amount of hydrogen produced becomes possible.

そして、メインコントローラからの情報に基づいてＭＨコントローラ８０が開閉弁５８、６０、冷却手段６２、加熱手段６４を制御することで、水素が一時的に過剰になる場合に該過剰水素を水素吸蔵タンク５４に蓄えると共に、水素が一時的に不足する場合に該不足分を水素吸蔵タンク５４に蓄えた水素で補われ、上記の如く改質ガスを生成する改質装置１４を備えた燃料電池システム１０において、燃料電池１２の運転変動に対する良好な応答性が得られる構成が実現された。   The MH controller 80 controls the on-off valves 58 and 60, the cooling means 62, and the heating means 64 based on the information from the main controller, so that when hydrogen becomes temporarily excessive, the excess hydrogen is removed from the hydrogen storage tank. The fuel cell system 10 includes the reforming device 14 that generates the reformed gas as described above by storing the fuel in the fuel storage 54 and supplementing the shortage with the hydrogen stored in the hydrogen storage tank 54 when the hydrogen is temporarily insufficient. Thus, a configuration capable of obtaining good responsiveness to fluctuations in the operation of the fuel cell 12 has been realized.

また、燃料電池システム１０では、改質ガス供給ライン３０における熱交換器３２の下流側３０Ａで水素貯蔵用分岐ライン５０が分岐するため、燃料電池１２及び改質装置１４の運転中において、水素吸蔵タンク５４への水素回収よりも熱交換器３２での熱交換が優先され、上記した主系の温度バランスが維持される。   Further, in the fuel cell system 10, the hydrogen storage branch line 50 branches at the downstream side 30 </ b> A of the heat exchanger 32 in the reformed gas supply line 30, so that hydrogen storage is performed during the operation of the fuel cell 12 and the reformer 14. Heat exchange in the heat exchanger 32 is prioritized over hydrogen recovery to the tank 54, and the above-described main system temperature balance is maintained.

なお、上記実施形態では、開閉弁５８、６０、冷却手段６２、加熱手段６４がＭＨコントローラ８０にて制御される例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ＭＨコントローラ８０の機能を有するメインコントローラにて制御するようにしても良い。   In the above-described embodiment, the example in which the on-off valves 58 and 60, the cooling unit 62, and the heating unit 64 are controlled by the MH controller 80 has been described. However, the present invention is not limited to this example. You may make it control by the main controller which has a function.

また、上記実施形態では、水素補助ライン５６の下流端がアノード電極１６の補助水素入口１６Ｃに接続された例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、水素補助ライン５６の下流端を改質ガス供給ライン３０（熱交換器３２の上流又は下流）に接続しても良く、原料供給ライン２８又は反応器２０に接続しても良い。   In the above-described embodiment, the example in which the downstream end of the hydrogen auxiliary line 56 is connected to the auxiliary hydrogen inlet 16C of the anode electrode 16 is shown, but the present invention is not limited to this. The end may be connected to the reformed gas supply line 30 (upstream or downstream of the heat exchanger 32), or may be connected to the raw material supply line 28 or the reactor 20.

本発明の実施形態に係る燃料電池システムの概略全体構成を示すシステム構成図である。1 is a system configuration diagram showing a schematic overall configuration of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る燃料電池システムの水素吸蔵タンクへの水素吸蔵状態を示すシステム構成図である。It is a system block diagram which shows the hydrogen storage state to the hydrogen storage tank of the fuel cell system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る燃料電池システムの水素吸蔵タンクからの水素放出状態を示すシステム構成図である。It is a system configuration figure showing the hydrogen discharge state from the hydrogen storage tank of the fuel cell system concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態との比較例に係る燃料電池システムのシステム構成図である。It is a system configuration figure of a fuel cell system concerning a comparative example with an embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 燃料電池システム
１２ 燃料電池
１４ 改質装置
３０ 改質ガス供給ライン（水素含有ガス供給路）
５０ 水素貯蔵用分岐ライン（分岐流路）
５２ 分離装置
５４ 水素吸蔵タンク（水素吸蔵装置）
５６ 水素補助ライン（水素補助流路）
５８ 開閉弁（第１弁）
６０ 開閉弁（第２弁）
８０ ＭＨコントローラ（制御装置） DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell system 12 Fuel cell 14 Reformer 30 Reformed gas supply line (hydrogen containing gas supply path)
50 Branch line for hydrogen storage (branch flow path)
52 Separator 54 Hydrogen storage tank (hydrogen storage device)
56 Hydrogen auxiliary line (hydrogen auxiliary flow path)
58 On-off valve (first valve)
60 On-off valve (second valve)
80 MH controller (control device)

Claims (4)

供給された原料から水素含有ガスを生成するための改質装置と、
前記改質装置で生成された水素含有ガスを消費して発電を行う燃料電池と、
前記改質装置と燃料電池とを連通する水素含有ガス供給路から分岐した分岐流路と、
前記分岐流路に設けられ、前記水素含有ガス中の水素を分離するための分離装置と、
前記分岐流路における前記分離装置の下流に設けられ、水素を吸蔵するための水素吸蔵装置と、
を備えた燃料電池システム。 A reformer for generating a hydrogen-containing gas from the supplied raw material;
A fuel cell that generates power by consuming the hydrogen-containing gas generated in the reformer; and
A branch flow path branched from a hydrogen-containing gas supply path communicating the reformer and the fuel cell;
A separation device for separating hydrogen in the hydrogen-containing gas provided in the branch channel;
A hydrogen storage device that is provided downstream of the separation device in the branch flow path, and stores hydrogen;
A fuel cell system comprising: 前記水素吸蔵装置と前記燃料電池の水素入口とを連通する水素補助流路をさらに備えた請求項１記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 1, further comprising a hydrogen auxiliary flow path that communicates the hydrogen storage device and a hydrogen inlet of the fuel cell. 前記分岐流路を開閉する第１弁と、
前記水素補助流路を開閉する第２弁と、
前記改質装置の水素生成量が前記燃料電池の水素消費量よりも大きい場合には、前記第１弁を開放して前記第２弁を閉止すると共に前記水素吸蔵装置を水素吸蔵状態となるように制御し、前記改質装置の水素生成量が前記燃料電池の水素消費量よりも小さい場合には、前記第２弁を開放して前記第１弁を閉止すると共に前記水素吸蔵装置を水素放出状態となるように制御する制御装置と、
をさらに備えた請求項２記載の燃料電池システム。 A first valve that opens and closes the branch flow path;
A second valve for opening and closing the hydrogen auxiliary flow path;
When the amount of hydrogen produced by the reformer is larger than the amount of hydrogen consumed by the fuel cell, the first valve is opened and the second valve is closed, and the hydrogen storage device is placed in a hydrogen storage state. And when the amount of hydrogen produced by the reformer is smaller than the amount of hydrogen consumed by the fuel cell, the second valve is opened to close the first valve and the hydrogen storage device is released from the hydrogen. A control device for controlling to be in a state;
The fuel cell system according to claim 2, further comprising: 供給された原料から水素含有ガスを生成するための改質装置と、
前記改質装置で生成された水素含有ガスを消費して発電を行う燃料電池と、
前記改質装置と燃料電池とを連通する水素含有ガス供給路から分岐した分岐流路と、
前記分岐流路に設けられ、前記水素含有ガス中の水素を分離するための分離装置と、
前記分岐流路における前記分離装置の下流に設けられ、水素を吸蔵するための水素吸蔵装置と、
前記水素吸蔵装置と前記燃料電池の水素入口と連通する水素補助流路と、
を備えた燃料電池システムの制御方法であって、
前記改質装置の水素生成量と前記燃料電池の水素消費量との差が所定範囲以内である場合に、前記分岐流路及び水素補助流路を遮断し、
前記改質装置の水素生成量が前記所定範囲を超えて前記燃料電池の水素消費量を上回った場合に、前記改質装置で生成された前記水素含有ガスから前記水素分離装置によって水素を分離すると共に該水素を前記水素吸蔵装置に吸蔵させ、
前記改質装置の水素生成量が前記所定範囲を超えて前記燃料電池の水素消費量を下回った場合に、水素を吸蔵している前記水素吸蔵装置から前記燃料電池に水素を供給させる燃料電池システムの制御方法。 A reformer for generating a hydrogen-containing gas from the supplied raw material;
A fuel cell that generates power by consuming the hydrogen-containing gas generated in the reformer; and
A branch flow path branched from a hydrogen-containing gas supply path communicating the reformer and the fuel cell;
A separation device for separating hydrogen in the hydrogen-containing gas provided in the branch channel;
A hydrogen storage device that is provided downstream of the separation device in the branch flow path, and stores hydrogen;
A hydrogen auxiliary flow path communicating with the hydrogen storage device and a hydrogen inlet of the fuel cell;
A control method for a fuel cell system comprising:
When the difference between the hydrogen generation amount of the reformer and the hydrogen consumption of the fuel cell is within a predetermined range, the branch channel and the hydrogen auxiliary channel are shut off,
When the hydrogen generation amount of the reformer exceeds the predetermined range and exceeds the hydrogen consumption of the fuel cell, hydrogen is separated from the hydrogen-containing gas generated by the reformer by the hydrogen separator. And storing the hydrogen in the hydrogen storage device,
A fuel cell system that supplies hydrogen to the fuel cell from the hydrogen storage device that stores hydrogen when the hydrogen generation amount of the reformer exceeds the predetermined range and falls below the hydrogen consumption of the fuel cell. Control method.
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