JP2008103278A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料電池の経時的な変化に対処するのに有利な燃料電池システムを提供する。
【解決手段】燃料電池システムは、燃料電池と、燃料電池の累積運転回数を求める累積運転回数決定手段と、累積運転回数決定手段で求められた燃料電池の累積運転回数に基づいて、燃料電池の発電制御を行う制御部500とを備えている。制御部500は、燃料電池の累積運転回数に基づいて、燃料電池の発電制御を行うため、燃料電池の経時変化に対応することができる。
【選択図】図1
【解決手段】燃料電池システムは、燃料電池と、燃料電池の累積運転回数を求める累積運転回数決定手段と、累積運転回数決定手段で求められた燃料電池の累積運転回数に基づいて、燃料電池の発電制御を行う制御部500とを備えている。制御部500は、燃料電池の累積運転回数に基づいて、燃料電池の発電制御を行うため、燃料電池の経時変化に対応することができる。
【選択図】図1
Description
本発明は燃料電池を搭載する燃料電池システムに関する。
燃料電池システムでは、運転に伴い経時的な触媒活性の低下により改質率が低下していく。そこで、改質器における改質率がほぼ一定となるように、改質器の設定温度と燃料電池発電装置の累積運転時間との予め定めた相関に基づいて、改質器の設定温度を補正する燃料電池システムの運転方法が開示されている。
特開2001−126748号公報
上記した燃料電池システムの運転に伴い低下する経時的な触媒活性等の低下に対処することができる。しかしながら、燃料電池の経時的な変化に充分に対処するには必ずしも充分ではない。
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、燃料電池の経時的な変化に対処するのに有利な燃料電池システムを提供することを課題とする。
様相1に係る燃料電池システムは、(a)燃料電池と、(b)燃料電池の累積運転回数を求める累積運転回数決定手段と、(c)累積運転回数決定手段で求められた燃料電池の累積運転回数に基づいて、燃料電池の発電制御を行う制御部とを具備することを特徴とする。累積運転回数決定手段は燃料電池の累積運転回数を求める。燃料電池の累積運転回数は燃料電池の構成要素の経時変化に対応する。制御部は、燃料電池の累積運転回数に基づいて、燃料電池の発電制御を行うため、燃料電池の経時変化に対応することができる。
様相2に係る燃料電池システムは、(a)燃料電池と、(b)燃料電池の累積運転回数を求める累積運転回数決定手段と、(c)燃料電池の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段と、(d)累積運転回数決定手段で求められた燃料電池の累積運転回数と、累積運転時間決定手段で求められた燃料電池の累積運転時間とに基づいて、燃料電池の発電制御を行う制御部とを具備することを特徴とする。累積運転回数決定手段は燃料電池の累積運転回数を求める。累積運転時間決定手段は燃料電池の累積運転時間を求める。燃料電池の累積運転回数および累積運転時間は、燃料電池の構成要素の経時変化に対応する。制御部は、燃料電池の累積運転回数および燃料電池の累積運転時間の双方に基づいて、燃料電池の発電制御を行うため、燃料電池の経時変化に対応することができる。
本発明によれば、経時的な変化に対処するのに有利な燃料電池システムを提供することができる。
燃料電池は、シート型のセルを厚み方向に積層したタイプでも、チューブ型の複数のセルを搭載するタイプでも良い。累積運転回数決定手段は燃料電池の累積運転回数(燃料電池の起動回数に相当)を求める。様相1によれば、制御部は、累積運転回数決定手段で求められた燃料電池の累積運転回数に基づいて、燃料電池の発電制御を行う。様相2によれば、累積運転回数決定手段で求められた燃料電池の累積運転回数と、累積運転時間決定手段で求められた燃料電池の累積運転時間との双方に基づいて、制御部は、燃料電池の発電制御を行う。
本明細書では、発電制御としては、燃料電池に供給されるアノードガスとなる改質用燃料の単位時間あたりの流量、アノードガスおよびカソードガスのうちの少なくとも一つの単位時間あたりの流量、燃料電池に供給されるアノードガスおよび/またはカソードガスの圧力、燃料電池の電流制御、燃料電池の電圧制御、燃料電池の電力制御、改質用燃料の単位時間あたりの供給量の制御等が例示される。この場合、制御部は、燃料電池のアノード極に供給されるアノードガスとなる改質用燃料の単位時間あたりの流量、アノードガス、カソードガスのうちの少なくとも一つの単位時間あたりの供給量について、基準供給量と補正供給量との和に基づいて、または、基準供給量と補正係数との積に基づいて制御する形態が例示される。
また制御部は、燃料電池で発電される電流値について、基準電流値と補正電流値との和、または、基準電流値と補正係数との積に基づいて制御する形態が例示される。アノードガスとしては、水素ガス、水素含有ガスが例示される。カソードガスとしては、酸素ガス、酸素含有ガス、空気が例示される。
本発明によれば、改質用燃料から改質ガスを生成する改質装置が設けられており、制御部は、燃料電池の発電制御および改質装置の制御を行う形態が例示される。改質装置は、改質用燃料から改質ガスを生成する改質部と、改質部を加熱する加熱部と、改質ガスに含まれる一酸化炭素を酸化して低減させるCO除去部と、CO除去部に酸素成分を供給する酸素供給部とを備えている形態が例示される。この場合、燃料電池の累積運転回数および/または燃料電池の累積運転時間に基づいて、制御部が行う改質装置の制御は、CO除去部に供給される単位時間あたりの酸素成分の供給量を制御する。具体的には、燃料電池の累積運転回数およびまたは累積運転時間が増加すれば、CO除去部の触媒が劣化していると推定されるため、CO除去部に供給される単位時間あたりの酸素成分の供給量を増加させる形態が好ましい。
制御部が行う改質装置の制御は、CO除去部に担持されている触媒を再生させる触媒再生処理である形態が例示される。この場合、触媒再生処理の時間、温度が挙げられる。具体的には、燃料電池の累積運転回数およびまたは累積運転時間が増加すれば、触媒再生処理の時間を長くすること、再生温度を高くする形態が例示される。
本発明によれば、改質装置の累積運転回数を求める改質装置累積運転回数決定手段が設けられており、制御部は、改質装置累積運転回数決定手段で求められた改質装置の累積運転回数に基づいて、燃料電池の発電制御および/または改質装置の制御を行う形態が例示される。
本発明によれば、改質装置の累積運転時間を求める改質装置累積運転時間決定手段が設けられており、制御部は、改質装置累積運転回数決定手段で求められた改質装置の累積運転回数と、改質装置累積運転時間決定手段で求められた改質装置の累積運転時間とに基づいて、燃料電池の発電制御および/または改質装置の制御を行う形態が例示される。
この場合、改質装置の累積運転回数および/または改質装置の累積運転時間に基づいて、制御部が行う改質装置の制御は、CO除去部に供給される単位時間あたりの酸素成分の供給量を制御する形態が例示される。具体的には、改質装置の累積運転回数および/または改質装置の累積運転時間が増加すれば、CO除去部の触媒が劣化していると推定されるため、CO除去部に供給される単位時間あたりの酸素成分の供給量を増加させる形態が好ましい。
(実施例の全体説明)
以下、本発明の実施例1について図1〜図8を参照して具体的に説明する。本実施例に係る改質装置は燃料電池システムに適用したものである。図1に示すように、燃料電池1は、プロトン伝導性をもつ固体高分子膜10をアノード極11(燃料極)とカソード極12(酸化剤極)とで厚み方向に挟持する膜電極接合体13を複数組み付けて形成されている。固体高分子膜10の材質としては、炭化フッ素系樹脂(例えばパーフルオロスルホン酸樹脂)または炭化水素系樹脂が例示される。燃料電池1としては、シート状の膜電極接合体13を厚み方向に複数積層する方式でも良いし、チューブ状の膜電極接合体13を複数配置する方式でも良い。
以下、本発明の実施例1について図1〜図8を参照して具体的に説明する。本実施例に係る改質装置は燃料電池システムに適用したものである。図1に示すように、燃料電池1は、プロトン伝導性をもつ固体高分子膜10をアノード極11(燃料極)とカソード極12(酸化剤極)とで厚み方向に挟持する膜電極接合体13を複数組み付けて形成されている。固体高分子膜10の材質としては、炭化フッ素系樹脂(例えばパーフルオロスルホン酸樹脂)または炭化水素系樹脂が例示される。燃料電池1としては、シート状の膜電極接合体13を厚み方向に複数積層する方式でも良いし、チューブ状の膜電極接合体13を複数配置する方式でも良い。
図1に示すように、改質装置2は、燃焼バーナで形成された燃焼部30と、燃焼部30により加熱される改質部34と、燃焼部30に対面する筒状の燃焼通路32と、燃焼通路32に連通する燃焼通路33と、燃焼通路33に連通する筒状の燃焼通路35と、原料水を蒸発させる筒状の蒸発部36と、筒状のCO酸化除去部37(CO除去部)とを備えている。
図1および図2に示すように、改質部34は燃焼通路32と燃焼通路33との間に配置されており、内通路34iと外通路34pと折返部34mとをもつ。改質部34の回りを包囲するように、筒状の燃焼通路33が配置されている。燃焼通路35は、燃焼通路33から折り返した筒状通路である。筒状の燃焼通路33,35の間には、筒状の断熱部31が配置されている。更に燃焼通路35の回りを包囲するように、筒状の蒸発部36が配置されている。燃焼通路35は蒸発部36の内周側に配置されている。蒸発部36は、燃焼通路35を通過する燃焼ガスにより加熱される。蒸発部36の回りを包囲するように、CO酸化除去部37が配置されている。従って、蒸発部36とCO酸化除去部37とは互いに熱交換される。
改質装置2の定常運転時には、蒸発部36の温度よりもCO酸化除去部37の温度が高いため、CO酸化除去部37は蒸発部36に熱を与える。なお、起動運転時においてCO酸化除去部37の温度が約100℃に達するまでと、停止操作時に蒸発部36の蒸発部36の水分が全て蒸気化した後には、蒸発部36からCO酸化除去部37に熱が与えられる。CO酸化除去部37の外周には、保温用の筒状の断熱層39が配置されている。
改質部34は、改質反応を促進させる改質触媒34eを担持するセラミックス担体を有する。改質触媒34eの活性温度域は一般的には500〜800℃であるが、これに限定されるものではない。改質部34の温度がこれの活性温度域から大きく外れると、改質部34の改質反応が損なわれるおそれがある。改質部34は下記の式(1)に基づいて、改質用燃料と水蒸気とに基づいて水蒸気改質を行い、水素を主要成分とする改質ガスを生成する。改質ガスは一酸化炭素を含む。改質部34では式(2)に基づく反応も発生している。
更に、図1に示すように、改質装置2は、改質部34の下方に配置された熱交換部4と、熱交換部4の下方に配置されたCOシフト部5と、COシフト部5と熱交換部4との間に配置された暖機部47とを備えている。ここで、蒸発部36の下流に熱交換部4が設けられ、熱交換部4の下流にCOシフト部5が設けられている。
COシフト部5は、下記の式(2)に基づいて、水蒸気を利用するシフト反応を促進させ、改質ガスに含まれているCOを低減させる。COシフト部5はシフト触媒5e(例えば銅−亜鉛系触媒)を担持するセラミックス担体を有する。シフト触媒5eの活性温度域は一般的には200〜300℃であるが、これに限定されるものではない。COシフト部5の温度がこれの活性温度域から大きく外れると、COシフト部5のシフト反応が損なわれ、一酸化炭素が充分に浄化されないおそれがある。COシフト部5で浄化された改質ガスに含まれているCOの濃度は、改質用燃料にもよるが、一般的にはモル比で0.2〜1%であるが、これに限られるものではない。COシフト部5は通路5iと通路5vと折返部5mとをもつ。COシフト部5の出口5pと酸化用空気配管75とは、第2合流域M2を介して浄化配管400により接続されている。
図1に示すように、CO酸化除去部37は、COシフト部5の下流に配置されており、COシフト部5を通過した改質ガスに含まれているCOを二酸化炭素に下記の式(3)に基づいて、酸化させて低減させる酸化反応を促進させるものである。CO酸化除去部37は、選択酸化触媒37e(例えばルテニウム系)を担持するセラミックス担体を有する。選択酸化触媒37eの活性温度域は一般的には100〜200℃である。但しこれに限られるものではない。CO酸化除去部37の温度がこれの活性温度域から大きく外れると、CO酸化除去部37における酸化反応が損なわれるおそれがある。CO酸化除去部37で浄化された改質ガスに含まれているCOの濃度はモル比で一般的には10ppm以下である。但しこれに限られるものではない。
式(1)…CH4+H2O→3H2+CO
式(2)…CO+H2O→H2+CO2
式(3)…CO+1/2O2→CO2
式(1)…CH4+H2O→3H2+CO
式(2)…CO+H2O→H2+CO2
式(3)…CO+1/2O2→CO2
本実施例によれば、COシフト部5はCO酸化除去部37の上流に配置されているため、式(2)→式(3)の順に実行される。
次に配管系について説明する。図1に示すように、燃料供給源61に弁25aを介して繋がる燃料配管62が設けられている。燃料供給源61の燃料としては気体燃料でも、液体燃料でも、粉化燃料でも良い。具体的には、炭化水素系燃料、アルコール系燃料が例示される。例えば都市ガス、LPG、灯油、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル、バイオガスが例示される。燃料配管62は、弁25a,ポンプ27aを介して改質部34の燃焼部30に繋がる燃焼用燃料配管62と、熱交換部4の入口4iにポンプ27b、脱硫器62xおよび弁25bを介して繋がる改質用燃料配管62(改質用燃料供給部)とをもつ。空気供給源71に繋がる空気配管72(酸素供給部)が設けられている。空気配管72は、ポンプ27cを介して改質部34の燃焼部30に繋がる燃焼用空気配管73と、ポンプ27dおよび弁25dを介してCO酸化除去部37の入口37iに繋がる酸化用空気配管75とをもつ。
図1に示すように、水タンク81と蒸発部36の入口36iとを、ポンプ27mおよび弁25mを介して繋ぐ改質水配管82(改質水供給部)が設けられている。CO酸化除去部37の出口37pと燃料電池1のアノード極11の入口11iとを弁25eを介して繋ぐアノードガス配管100が設けられている。CO酸化除去部37の出口37pはCO酸化除去部37の高さ方向の上部側に形成されている。燃料電池1のアノード極11の出口11pと燃焼部30とを弁25fを介して繋ぐオフガス配管110が設けられている。オフガス配管110は発電反応後のアノードオフガスを燃焼部30に排出させる。オフガス配管110とアノードガス配管100とを弁25hを介して繋ぐバイパス配管150が設けられている。
図1に示すように、空気供給源71と燃料電池1のカソード極12の入口12iにポンプ27kおよび弁25kを介して連通するカソードガス配管200が設けられている。改質部34で燃焼された燃焼排ガスを外部に放出させる燃焼排ガス配管250が設けられている。蒸発部36の出口36pと改質用燃料配管62とを第1合流域M1を介して繋ぐ水蒸気配管300が設けられている。水蒸気配管300の上端部300eは出口36pに繋がる。水蒸気配管300の下端部300fは合流域M1に繋がる。
図1に示すように、COシフト部5の出口5pとCO酸化除去部37の入口37iとは、浄化配管400で接続されている。COシフト部5の出口5pから吐出された改質ガス(水素および一酸化炭素を含有)は、浄化配管400を上向きに矢印W2方向に流れ、第2合流域M2を経てCO酸化除去部37の入口37iに供給される。なお、入口37iは、CO酸化除去部37の高さ方向の下部側に形成されている。
次に燃料電池システムを起動させるときについて説明する。この場合、ポンプ27cにより燃焼用空気配管73を介して燃焼用空気を燃焼部30に供給する。また、弁25aおよびポンプ27aにより燃焼用燃料配管62を介して燃焼用燃料を燃焼部30に供給する。これにより燃焼部30が着火されて加熱され、ひいては改質部34が改質反応に適するように加熱される。改質部34および蒸発部36も高温に加熱される。
その後、水タンク81および改質水配管82からポンプ27mおよび弁25mを介して、改質水が高温の蒸発部36の入口36iに供給される。改質水は高温の蒸発部36において水蒸気化される。生成された水蒸気は、蒸発部36の出口36pから水蒸気配管300を経て第1合流域M1に到達する。第1合流域M1は、水蒸気配管300を流れる水蒸気または凝縮水と、改質用燃料配管62を流れる改質用燃料とが合流する領域である。これに対して、改質用燃料は弁25a,ポンプ27b,弁25bにより、改質用燃料配管62および第1合流域M1を経て熱交換部4の入口4iに供給される。従って、第1合流域M1において、改質用燃料配管62の改質用燃料と水蒸気配管300の水蒸気とが合流して混合される。合流した混合流体が熱交換部4の入口4iに供給される。混合流体は熱交換部4の低温側の第1通路4aを通過する。このとき熱交換部4の高温側の第2通路4cを流れる高温の改質ガスと熱交換する。このため、改質反応前の混合流体が加熱される。混合流体は改質部34の外通路34pに流入し、矢印A1方向に流れ、折返部34mを経て内通路34iに流入し、矢印A2方向に流れる。このとき水蒸気(または凝縮水)および改質用燃料が混合した混合流体は、上記した(1)に示す改質反応により、水素リッチな改質ガスとなる。この改質ガスは一酸化炭素を含む。
更に、改質反応を経た高温の改質ガスは、改質部34から熱交換部4に流入する。即ち、高温の改質ガスは、改質部34から熱交換部4の高温側の第2通路4cを通過することにより、低温側の第1通路4aの混合流体を加熱する。更に、改質ガスは、暖機部47を経て、COシフト部5の入口5iからCOシフト部5の内部に流入する。COシフト部5においては、上記した式(2)に示すように、水蒸気を利用したシフト反応が行われる。これにより改質ガスに含まれている一酸化炭素が低減されて、改質ガスは浄化される。
更に、COシフト部5において一酸化炭素が低減された改質ガスは、COシフト部5の出口5pから浄化配管400を経て矢印W2方向に流れ、第2合流域M2に至る。更にこの改質ガスは、酸化用空気配管75(酸素供給部)の酸化用空気(酸素成分,CO酸化除去部37における選択反応に使用される選択酸化用空気)と第2合流域M2において合流する。第2合流域M2は、浄化配管400を流れる改質ガスと、酸化用空気配管75を流れる酸化用空気とが合流する領域である。そして、合流した改質ガスは、入口37iからCO酸化除去部37に流入する。CO酸化除去部37においては、上記した式(3)に示すように、酸素を利用した酸化反応(CO+1/2O2→CO2)が行われる。この結果、改質ガスに含まれている一酸化炭素が更に低減される。酸化反応は発熱を伴う。
このように浄化された改質ガスは、CO酸化除去部37の出口37pからアノードガスとして、アノードガス配管100,弁25eを経て燃料電池1のアノード極11の入口11iに供給される。カソードガスとして機能する空気は、ポンプ27k,弁25kによりカソ−ドガス配管200を経て燃料電池1のカソード極12の入口12iに供給される。これにより燃料電池1において発電反応が発生し、電気エネルギが生成される。アノードガスの発電反応後のオフガスは、発電反応が行われなかった水素を含むことがある。このためオフガスはオフガス配管110を経て改質部34の燃焼部30に供給されて燃焼され、燃焼部30の熱源となる。
なお、改質装置2の起動開始時では、改質ガスの組成の安定性が必ずしも充分でないときがある。このため、改質装置2の起動開始時では、弁25e,弁25fが閉鎖されている。この状態で、CO酸化除去部37の出口37pから吐出される改質ガスは、弁25hを通過しバイパス配管150およびオフガス配管110を介して燃焼部30に送られ、燃焼部30の熱源となる。改質装置2の起動開始から時間が経過すると、改質ガスの組成が安定する。この場合、弁25hが閉鎖され、弁25e,弁25hが開放される。このため、CO酸化除去部37の出口37pから吐出される改質ガスは、アノードガスとして、アノードガス配管100,弁25eを経て燃料電池1のアノード極11の入口11iに供給され、発電反応に使用される。
図1に示すように、COシフト部5のうち上流側(通路5iの入口側)の温度T11を検知するCOシフト部温度検知器55が設けられている。COシフト部5の温度T31を検知する温度検知器39が設けられている。CO酸化除去部37のうち上流側の温度T12を検知するCO酸化除去部温度検知器38が設けられている。更に、改質部34の内側部34の出口側の温度T1を検知する改質部温度検知器31tが設けられている。温度T1は、改質部34の温度を制御するものであり、かつ、燃焼部30の燃焼を制御に利用される。水蒸気と改質用燃料とが合流する第1合流域M1の温度T2を検知する温度検知器65が設けられている。
本実施例によれば、図3に示すように、制御部500は、入力処理回路500aと、CPU500bと、書き込みおよび読み込み可能な不揮発メモリで形成されたメモリ500cと、読み込み可能なメモリ500dと、出力処理回路500eとを備えている。燃料電池システムを起動させる起動スイッチ504が設けられている。燃料電池システムの発電運転を停止させる停止スイッチ505が設けられている。CO酸化除去部377の触媒37eを再生処理を開始する再生スイッチ506が設けられている。
起動スイッチ504、停止スイッチ505、再生スイッチ506、改質部温度検知器31t、CO酸化除去部温度検知器38、COシフト部温度検知器55、温度検知器65の信号は、制御部500に入力される。更に、制御部500は弁25a、25b、25d、25e、25f、25h、25k、25m、ポンプ27a、27b、27c、27d、27m、27kを制御する。ポンプ27a、27b、27c、27d、27m、27kは搬送源として機能する。
さて本実施例によれば、COシフト部5の温度T11が低く、これの活性温度域よりも低い場合には、COシフト部5を昇温させることによりCOシフト部5を活性温度域に維持させるべく、制御部500が働く。制御部500は、COシフト部5の温度を調整してCOシフト部5の温度をこれの活性温度域に維持する温度調整手段として機能する。
COシフト部温度検知器55が検知したCOシフト部5の温度T11の信号と、CO酸化除去部温度検知器38が検知したCO酸化除去部37の温度T12の信号と、改質部温度検知器31tが検知した改質部34の内側部34の温度T1の信号と、温度検知器65が検知した第1合流域M1の温度T2の信号が、それぞれ、制御部500に入力される。制御部500は、酸化用空気配管75(酸素供給部)からCO酸化除去部37に供給される空気(酸素含有ガス,酸素成分)の流量を制御する。これにより、CO酸化除去部37の上流に配設されているCOシフト部5の温度が制御される。
具体的には、COシフト部5の温度T11が低くてこれの活性温度域よりも低い場合には、制御部500は、酸化用空気配管75からCO酸化除去部37に供給される空気(酸素成分、酸素含有ガス)の流量を増加させるように制御する。これにより、CO酸化除去部37における反応が促進される。この反応は酸化反応であり、発熱を伴う反応であるため、CO酸化除去部37における発熱量が増加する。従って、相対的に高温のCO酸化除去部37から、相対的に低温の蒸発部36へ伝達される伝熱量が制御される。図1に示すように、CO酸化除去部37が蒸発部36の外側に位置するように、CO酸化除去部37および蒸発部36が互いに隣設しているためである。
改質装置2の通常運転時には、蒸発部36は改質水を蒸発させるため、改質水の蒸発潜熱の影響で、蒸発部36は、一般的には100℃程度の温度領域に維持される。そして、COシフト部5を経た高温の改質ガスが、入口37iからCO酸化除去部37に供給されるため、CO酸化除去部37の温度は高くなる。このため、CO酸化除去部37は相対的に高温側となり、蒸発部36は相対的に低温側となる。故に、CO酸化除去部37が蒸発部36に与える熱量が増加する。この結果、蒸発部36において改質水へ与えられる熱量が増加する。故に蒸発部36おいて蒸気化が促進され、液相の水分比率が相対的に減少し、気相の水分の比率が相対的に増加する。
ここで熱交換部4においては、第2通路4cを流れる高温の改質ガスと、第1通路4aを流れる混合流体とは、前述同様に互いに熱交換する。混合流体に含まれている気相状の水分の比率が相対的に増加している場合には、液相状の水分を蒸気化させる蒸発潜熱量が少なくなり、高温側の改質ガスから低温側の混合流体に伝達される伝熱量が減少し、結果として、熱交換部4の温度が相対的に上昇する。よって、熱交換部4の第2通路4cを経てCOシフト部5に向かう改質ガスの温度が相対的に上昇する。従って、COシフト部5の温度T11が相対的に上昇する。
これに対して第1通路4aを流れる混合流体に含まれている液相状の水分の比率が相対的に増加している場合には、液相状の水分を蒸気化させる蒸発潜熱量が多くなり、熱交換部4において、高温側の第2通路4cの改質ガスから低温側の第1通路4aの混合流体に伝達される伝熱量が増加し、結果として、熱交換部4の温度が相対的に低下する。よって、熱交換部4の第2通路4cを経てCOシフト部5に向かう改質ガスの温度が相対的に低下する。従って、COシフト部5の温度T11が相対的に低下する。
逆に、COシフト部5の温度T11が過剰に高くこれの活性温度域を越えている場合、あるいは活性温度域の上限に近い温度の場合においても、温度T11を相対的に低下させるように制御部500が働く。即ち、COシフト部5の温度T11が過剰に高い場合、制御部500は、ポンプ27dを制御し、酸化用空気配管75からCO酸化除去部37の入口37iに供給される空気の流量を減少させる。このため、CO酸化除去部37における酸化反応が抑制され、発熱量が抑制される。従って、CO酸化除去部37が蒸発部36に与える熱量が減少する。この結果、蒸発部36において改質水へ与えられる熱量が減少する。故に蒸発部36おいて、液相状の水分の比率が相対的に増加し、気相状の水分の比率が相対的に減少する。この場合、熱交換部4において、第2通路4cを流れる高温側の改質ガスから、第1通路4aを流れる低温側の混合流体に伝達される伝熱量が増加する。この結果、熱交換部4の温度が相対的に低下する。よって、熱交換部4を経てCOシフト部5に向かう改質ガスの温度が相対的に低下し、COシフト部5の温度T11が相対的に低下する。
以上説明したように本実施例によれば、COシフト部5の温度T11が低いときには、酸化用空気配管75からCO酸化除去部37に供給される空気(酸素含有ガス)の流量を増加させることにより、COシフト部5の温度T11は上昇し、COシフト部5はこれの活性温度域に適する温度に良好に維持される。またCOシフト部5の温度T11が高いときには、酸化用空気配管75からCO酸化除去部37に供給される空気(酸素含有ガス)の流量を減少させることにより、COシフト部5の温度T11は低下し、COシフト部5はこれの活性温度域に適する温度に良好に維持される。なお、空気の流量を制御するにあたり、酸化用空気配管75におけるポンプ27dの搬送能力および/または弁25dの開度を制御する。
(実施例の要部)
さて本実施例によれば、制御部500は、燃料電池1の累積運転回数を求める累積運転回数決定手段として機能する。更に、制御部500は、燃料電池1の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段として機能する。累積運転回数決定手段で求められた燃料電池1の累積運転回数に基づいて、制御部500は、燃料電池1の発電制御を行う。具体的には、制御部500は、改質装置2の入口4iに供給される単位時間あたり改質用燃料の流量を制御し、ひいては燃料電池1のアノード極11に供給されるアノードガスの流量を制御する。
さて本実施例によれば、制御部500は、燃料電池1の累積運転回数を求める累積運転回数決定手段として機能する。更に、制御部500は、燃料電池1の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段として機能する。累積運転回数決定手段で求められた燃料電池1の累積運転回数に基づいて、制御部500は、燃料電池1の発電制御を行う。具体的には、制御部500は、改質装置2の入口4iに供給される単位時間あたり改質用燃料の流量を制御し、ひいては燃料電池1のアノード極11に供給されるアノードガスの流量を制御する。
図4は、改質装置2に供給される改質用燃料の単位時間あたりの供給流量(供給量)について、基準供給流量Vα1(相対表示)を概念的に示す。基準供給流量Vα1は、燃料電池1の発電出力に関係しており、燃料電池1の発電運転の発電出力(250W、500W、750W、1kW)に応じて求められており、燃料電池1の累積運転回数および燃料電池1の累積運転時間に無関係で設定される。なお、発電出力が250W、500W、750W、1kWのときには直線補完する値を使用する。
図5は、燃料電池1の累積起動回数(累積運転回数に相当,相対表示)と補正供給流量Vβ1(補正供給量,相対表示)を概念的に示す。図6は、燃料電池1の累積運転時間(相対表示)と補正供給流量Vβ2(補正供給量,相対表示)との関係を模式的に概念的に示す。改質装置2に供給される改質用燃料の目標供給流量Vは、基準供給流量Vα1と補正供給流量Vβ1と補正供給流量Vβ2との和に基づいて設定される(V=Vα1+Vβ1+Vβ2)。ひいては改質用燃料が改質されたアノードガスの流量を制御する。
ところで、図7は、燃料電池1の累積起動回数および累積運転時間を計測するにあたり、更に改質装置2の累積起動回数および累積運転時間を計測するにあたり制御部500が実行するフローチャートの一例を示す。図7に示すように、制御部500は、燃料電池1の発電運転を開始する燃料電池システムの起動スイッチ504を読み込み(ステップS2)、起動スイッチ504が起動側に操作されているか判定する(ステップS4)。起動スイッチ504が起動側に操作されるまで制御部500は待機する。制御部500は、起動スイッチ504が起動側に起動されていれば(ステップS4のYES)、改質装置2用の累積回数カウンタNAを1回増加させ(ステップS6)、メモリ500cの所定のエリア(改質装置2用の累積回数記憶部)に書き込む(ステップS8)。
更に、制御部500は、メモリ500cに書き込まれている現在までの改質装置2用の累積運転時間の累積タイマーを読み込む(ステップS10)と共に、改質装置2用の累積運転時間に累積させるように、累積運転時間の計測を開始する(ステップS12)。
更に制御部500は、燃料電池1のしきい値以上の発電電流を読み込むまで待機する(ステップS14、S16)。燃料電池1の発電電流がしきい値以上検知されたら、発電運転が行われたため、燃料電池1用の累積回数カウンタNBを1回増加させ(ステップS18)、メモリ500cの所定のエリア(燃料電池1用の累積回数記憶部)に書き込む(ステップS20)。
なお所定時間経過しても、燃料電池1の発電電流がしきい値以上検知されないときには、燃料電池1の発電運転が実行されないため、プログラムはステップS34に進むように設定されている。
更に、制御部500は、メモリ500cに書き込まれている現在までの燃料電池1用の累積運転時間の累積タイマーを読み込む(ステップS22)と共に、燃料電池2用の累積運転時間に運転時間を累積させるように、累積運転時間の計測を開始する(ステップS24)。更に、制御部500は、燃料電池システムの停止スイッチ505の操作状況を読み込む(ステップS26)。燃料電池システムの停止スイッチ505が停止側に操作されているか否か判定する(ステップS28)。停止スイッチ505が停止側に操作されていなければ、操作されるまで待機する。
停止スイッチ505が停止側に操作されていると(ステップS28のYES)、燃料電池システムの発電運転は終了するため、制御部500は、改質装置2用の累積運転時間の計測を終了すると共に、燃料電池1用の累積運転時間の計測を終了する(ステップS30)。次に、制御部500は、改質装置2用の累積運転時間をメモリ500cの所定のエリア(改質装置2用の累積運転時間記憶部)に書き込むと共に、燃料電池1用の累積運転時間をメモリ500cの所定のエリア(燃料電池1用の累積運転時間記憶部)に書き込む(ステップS32)。制御部500はその他の制御を行い(ステップS34)、メインルーチンにリターンする。
ステップS2〜ステップS8は改質装置2に関する累積起動回数決定手段(累積運転回数決定手段)として機能する。ステップS14〜ステップS20は燃料電池1に関する累積起動回数決定手段(累積運転回数決定手段)として機能する。ステップS10〜ステップS32は改質装置2に関する累積運転時間決定手段として機能する。ステップS12〜ステップS32は燃料電池1に関する累積運転時間決定手段として機能する。なおフローチャートはこれに限定されるものではない。
上記した累積回数カウンタNA,NBは、所定の操作を実行しない限り、リセットされないため、改質装置2の累積起動回数、燃料電池1の累積起動回数を計測できる。同様に、上記した累積タイマーは、所定の操作を実行しない限り、リセットされないため、改質装置2の累積運転時間、燃料電池1の累積運転時間を計測できる。
上記したように本実施例によれば、改質装置2の累積起動回数、燃料電池1の累積起動回数は互いに独立して計測される。また改質装置2の累積運転時間、燃料電池1の累積運転時間は互いに独立して計測される。
本実施例によれば、燃料電池1の発電電流がしきい値以上検知される条件が満たされるとき(ステップS14,16)、燃料電池1の累積起動回数、燃料電池の累積運転時間がカウントされる。しかしながら改質装置2が運転されたとしても、燃料電池1の発電電流がしきい値以上検知されないときには、改質装置2の累積起動回数と改質装置2の累積運転時間との双方が計測される。しかし燃料電池1の累積起動回数と燃料電池1の累積運転時間とは、カウントされない。なお、所定時間経過しても、燃料電池1の発電電流がしきい値以上検知されないときには、システムの停止操作に移行する。
上記したように改質装置2が運転されたとしても、燃料電池1の発電電流がしきい値以上検知されない場合としては、改質装置2が運転されるものの発電運転に至るまでに、燃料供給源61側の事情により改質用燃料の供給が停止される場合が挙げられる。あるいは、改質装置2が運転されるものの発電運転に至るまでに、燃料電池システムが停止する場合等が挙げられる。
図8は燃料電池1の通常の発電運転のときに実行するフローチャートを示す。図8に示すように、制御部500は、燃料電池1の発電運転の状態を読み込み(ステップSB2)、燃料電池1が通常の発電運転か否か判定する(ステップSB4)。燃料電池1が通常の発電運転であれば(ステップSB4のYES)、制御部500は、Vα1とVβ1とVβ2Vとを加算してV(V=Vα1+Vβ1+Vβ2)を設定する(ステップSB6)。具体的には、ポンプ27bの改質用燃料の搬送能力および/または弁25a、25bの開度を制御する。
更に制御部500はその流量指令信号をポンプ27b,弁25a,25b等に出力し(ステップS8)、その他の処理を実行し(ステップSB10)、それに応じて、燃焼部30に供給される燃焼用燃料の単位時間あたりの流量、燃焼部30に供給される燃焼用空気の単位時間あたりの流量を制御し、メインルーチンにリターンする。なおフローチャートはこれに限定されるものではない。
本実施例によれば、改質水および改質用燃料に関するS/Cの値が規定されており、S/C=3.0〜3.3となるように設定されている。ここで、S/Cの値は、(改質水に含まれるH2Oのモル数)/(改質用燃料に含まれる炭素成分のモル数)を意味する。S/Cの値は、蒸発部36を介して改質部34に供給されるH2Oの量に対応する。ここで、蒸発部36に供給される改質水の流量が不足し、S/Cの値が適切でない場合には、改質部34等においてカーボンが析出するコーキングが発生するおそれがあり、耐久性を損なうおそれがあり、好ましくない。従って、燃料電池1の累積起動回数および燃料電池1の累積運転時間が考慮されているため、改質装置2に供給される改質用燃料の単位時間あたりの流量Vが変化すれば、S/Cの値のうちのCのパラメータが変化するため、改質装置2の蒸発部36に供給される改質水の流量もこれに対応して設定される。なお、蒸発部36に供給される改質水の流量を制御するには、ポンプ27mの搬送能力および弁25mの開度を制御する。
以上説明したように本実施例によれば、燃料電池1(触媒等)が経時的に変化するときであっても、改質装置2に供給される改質用燃料の単位時間あたりの流量Vについて、燃料電池1の累積起動回数および燃料電池1の累積運転時間を考慮し、V=Vα1+Vβ1+Vβ2に設定する。このため燃料電池システムの発電性能が良好に得られる。このため燃料電池1または改質装置2の経時的な変化に対処することができる。なお、改質装置2に供給される改質用燃料の単位時間あたりの流量Vについて、累積運転時間に係る補正供給流量Vβ2を廃止し、V=Vα1+Vβ1としても良い。V=Vα1+Vβ2としても良い。
図9〜図11は実施例2を示す。本実施例は実施例1と基本的に同様の構成、作用効果を有するため、図1〜図3、図7および図8を準用する。さて本実施例においても、制御部500は、燃料電池1の累積起動回数(累積運転回数)を求める累積起動回数決定手段(累積運転回数決定手段)として機能する。更に、制御部500は、燃料電池1の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段として機能する。累積運転回数決定手段で求められた燃料電池1の累積運転回数に基づいて、制御部500は燃料電池1の発電制御を行う。具体的には、制御部500は、燃料電池1のカソード極に供給される単位時間あたりのカソードガスの流量を制御する。
図9は累積運転時間は、燃料電池1のカソード極に供給されるカソードガス(一般的には空気)の単位時間あたりの供給流量(供給量)について、基準供給流量Mα1(相対表示)を概念的に示す。基準供給流量Mα1は、燃料電池1の発電出力に関係しており、燃料電池1の発電運転の発電出力(250W、500W、750W、1kW)に応じて求められており、燃料電池1の累積運転回数および燃料電池1の累積運転時間に無関係で設定される。
図10は、燃料電池1の累積起動回数(累積運転回数に相当)と補正供給流量Mβ1(補正供給量,相対表示)を概念的に示す。図11は、燃料電池1の累積運転時間と補正供給流量Mβ2(補正供給量,相対表示)との関係を概念的に示す。
燃料電池1のカソード極に供給されるカソードガスの目標供給流量Mは、基準供給流量Mα1と補正供給流量Mβ1と補正供給流量Mβ2との和に基づいて設定される(M=Mα1+Mβ1+Mβ2)。具体的には、カソードガスの供給流量Mに応じて、カソードガス配管200におけるポンプ27k、弁27kが制御される。
このように燃料電池1のカソード極に供給されるカソードガスの供給流量Mが制御されると、これに対応するように、燃料電池1のアノード極に供給されるアノードガスの供給流量が制御部500により制御される。つまり、改質装置2に供給される改質用燃料の単位時間あたりの流量、蒸発部36に供給される単位時間あたりの改質水の流量が制御される。なお場合によっては、M=Mα1+Mβ1としても良い。またM=Mα1+Mβ2としても良い。
図12〜図13は実施例3を示す。本実施例は実施例1と基本的に同様の構成、作用効果を有するため、図1〜図3、図7および図8を準用する。さて本実施例においても、制御部500は、燃料電池1の累積起動回数(累積運転回数)を求める累積起動回数決定手段(累積運転回数決定手段)として機能する。更に、制御部500は、燃料電池1の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段として機能する。累積運転回数決定手段で求められた燃料電池1の累積運転回数に基づいて、制御部500は、燃料電池1の発電制御を行う。具体的には、制御部500は、燃料電池1で発電される電流値を制御する。
図12は、燃料電池1が発電する電流値(アンペア)について、発電出力と基準電流値Iα1との関係を概念的に示す。基準電流値Iα1は、燃料電池1の発電出力に関係するものの、燃料電池1の累積起動回数および累積運転時間に無関係で設定される。図13は、燃料電池1の累積起動回数と補正電流値Iβ1(補正電流値、相対表示)との関係を概念的に示す。図14は、燃料電池1の累積運転時間と補正電流値Iβ2(補正電流値、相対表示)との関係を概念的に示す。本実施例によれば、燃料電池1が発電する目標電流値Iは、基準電流値Iα1と補正電流値Iβ1と補正電流値Iβ2との和に基づいて設定される(I=Iα1+Iβ1+Iβ2)。
ここで、燃料電池1の累積起動回数および燃料電池1の累積運転時間が増加すれば、発電電圧が次第に低下し、発電される電力が低下する傾向がある。この点本実施例によれば、燃料電池1または改質装置2が経時的に変化するときであっても、燃料電池1が発電する目標電流値Iを設定するにあたり、燃料電池1の累積起動回数および燃料電池1の累積運転時間を考慮し、I=Iα1+Iβ1+Iβ2に設定し、燃料電池1の発電電流を増加させるため、必要な電力が確保される。このため、燃料電池1または改質装置2の経時的な変化に対処することができる。なお、燃料電池1の累積運転時間に関する補正電流値Iβ2を廃止し、I=Iα1+Iβ1としても良い。またI=Iα1+Iβ2としても良い。
図15〜図17は実施例4を示す。本実施例は実施例1と基本的に同様の構成、作用効果を有するため、図1〜図3、図7および図8を準用する。さて本実施例においても、制御部500は、燃料電池1の累積起動回数を求める累積起動回数決定手段として機能する。更に、制御部500は、燃料電池1の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段として機能する。累積運転回数決定手段で求められた燃料電池1の累積運転回数に基づいて、制御部500は、燃料電池1の発電制御を行うと共に、制御部500は、CO酸化除去部37に単位時間あたり供給する空気の流量を制御する。具体的には、ポンプ27dの搬送能力および弁25dの開度を制御する。
ところで、アノードガスに含まれる一酸化炭素を低減させるためには、CO酸化除去部37に単位時間あたり供給する空気の流量を増加する方が好ましい。しかし燃料電池システムの据え付け当初では、改質装置2や燃料電池1に担持されている触媒も充分に活性化されているため、空気量を増加させるまでもない。更に、当該空気の流量を増加させると、燃料電池システムの耐用期間の平均効率が低下するおそれがある。更に、当該空気の流量を増加させると、反応速度が速い改質ガスの酸化反応は局所的に生成し易く、局所的に高温となるため、触媒の凝集つまりシンタリングの要因となるおそれがある。このため本実施例によれば、CO酸化除去部37に単位時間あたり供給する空気の流量を抑えるように設定されている。そして、改質装置2および/または燃料電池1の累積起動回数、累積運転時間が増加すると、それに応じて、CO酸化除去部37に単位時間あたり供給する空気の流量を増加するように設定されている。この結果、シンタリング劣化の進行をできるだけ遅らせることができる。更に説明を加える。
図15は、CO酸化除去部37に単位時間あたり供給する空気の流量について、基準流量Uα(相対表示)と発電出力との関係をが慰問的に示す。基準流量Uαは、燃料電池1の発電出力に関係するものの、燃料電池1の累積起動回数および累積運転時間に無関係で設定される。図16は、燃料電池1の累積起動回数と補正流量Uβ1(補正供給量、相対表示)との関係を概念的に示す。図17は、燃料電池1の累積運転時間と補正流量Uβ2(補正供給量、相対表示)との関係を概念的に示す。
CO酸化除去部37に単位時間あたり供給する空気の目標流量Uについては、燃料電池1の累積起動回数と燃料電池1の累積運転時間とを考慮する。即ち、空気の流量Uは、基準流量Uα2と補正流量Uβ2と補正流量Uβ3との和に基づいて設定される(U=Uα2+Uβ2+Uβ3)。空気の目標流量Uに応じて、制御部500はポンプ27dの搬送能力および/または弁25dの開度を制御する。
本実施例によれば、燃料電池1および/または改質装置2が経時的に変化するときであっても、CO酸化除去部37に単位時間あたり供給する空気の目標流量Uとしては、U=Uα2+Uβ2+Uβ3に設定されるため、燃料電池1または改質装置2の経時的な変化に対処することができる。なお、補正流量Uβ3を廃止し、U=Uα2+Uβ2に基づいて設定しても良い。
図18〜図20は実施例5を示す。本実施例は実施例1と基本的に同様の構成、作用効果を有する。さて本実施例においても、制御部500は、燃料電池1の累積起動回数(累積運転回数)を求める累積起動回数決定手段(累積運転回数決定手段)として機能する。更に、制御部500は、燃料電池1の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段として機能する。累積運転回数決定手段で求められた燃料電池1の累積運転回数に基づいて、制御部500は、燃料電池1の発電制御を行う。具体的には、制御部500は温度T1を制御する。温度T1は、前記したように、改質部34の内側部34の出口側の温度である。この場合、温度T1により改質用燃料が水素に転化する転化率が変化し、生成される水素量が改質されたアノードガスの流量が制御される。
図18は、温度T1について、発電出力と温度T1(℃)の基準値T1α1との関係を概念的に示す。基準値T1α1は、燃料電池1の発電出力に関係するものの、燃料電池1の累積起動回数および累積運転時間に無関係で設定される。図19は、燃料電池1の累積起動回数と補正値T1β1(相対表示)との関係を概念的に示す。図20は、燃料電池1の累積運転時間と補正値T1β2(相対表示)との関係を概念的に示す。本実施例によれば、温度T1は、基準値T1α1と補正値T1β1と補正値T1β2との和に基づいて設定される(T1=T1α1+T1β1+T1β2)。なお、燃料電池1の累積運転時間に関する補正電流値T1β2を廃止し、T1=T1α1+T1β1としても良い。あるいはT1=T1α1+T1β2としても良い。
図21〜図23は実施例6を示す。本実施例は実施例1と基本的に同様の構成、作用効果を有する。さて本実施例においても、制御部500は、燃料電池1の累積起動回数(累積運転回数)を求める累積起動回数決定手段(累積運転回数決定手段)として機能する。更に、制御部500は、燃料電池1の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段として機能する。累積運転回数決定手段で求められた燃料電池1の累積運転回数に基づいて、制御部500は、燃料電池1の発電制御を行う。具体的には、制御部500は温度T11(℃)を制御する。
図21は、温度T11について、発電出力と温度T11の基準値T11α1との関係を概念的に示す。基準値T11α1は、燃料電池1の発電出力に関係するものの、燃料電池1の累積起動回数および累積運転時間に無関係で設定される。図22は、燃料電池1の累積起動回数と補正値T11β1(相対表示)との関係を概念的に示す。図23は、燃料電池1の累積運転時間と補正値T11β2(相対表示)との関係を概念的に示す。本実施例によれば、温度T11は、基準値T11α1と補正値T11β1と補正値T11β2との和に基づいて設定される(T11=T11α1+T11β1+T11β2)。なお、燃料電池1の累積運転時間に関する補正電流値T11β2を廃止し、T11=T11α1+T11β1としても良い。あるいはT11=T11α1+T11β2としても良い。
図24〜図26は実施例7を示す。本実施例は実施例1と基本的に同様の構成、作用効果を有する。さて本実施例においても、制御部500は、燃料電池1の累積起動回数(累積運転回数)を求める累積起動回数決定手段(累積運転回数決定手段)として機能する。更に、制御部500は、燃料電池1の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段として機能する。累積運転回数決定手段で求められた燃料電池1の累積運転回数に基づいて、制御部500は、燃料電池1の発電制御を行う。具体的には、制御部500は燃料電池のカソードエア利用率Mを制御する。より具体的には、カソードエア利用率M(%)を制御することにより、カソードガス(空気)の単位時間あたりの流量を制御する。
カソードガス(空気)の目標流量=電流値×所定値(初期値8000)÷カソードエア利用率
カソードガス(空気)の目標流量=電流値×所定値(初期値8000)÷カソードエア利用率
図24は、燃料電池のカソードエア利用率Mについて、発電出力とカソードエア利用率Mの基準値Mα1との関係を概念的に示す。基準値Mα1は、燃料電池1の発電出力に関係するものの、燃料電池1の累積起動回数および累積運転時間に無関係で設定される。図25は、燃料電池1の累積起動回数と補正値Mβ1(相対表示)との関係を概念的に示す。図26は、燃料電池1の累積運転時間と補正値Mβ2(相対表示)との関係を概念的に示す。本実施例によれば、燃料電池のカソードエア利用率Mは、基準値Mα1と補正値Mβ1と補正値Mβ2との和に基づいて設定される(M=Mα1+Mβ1+Mβ2)。なお、M=Mα1+Mβ1としても良い。あるいはM=Mα1+Mβ2としても良い。
図27〜図29は実施例8を示す。本実施例は実施例1と基本的に同様の構成、作用効果を有する。さて本実施例においても、制御部500は、燃料電池1の累積起動回数(累積運転回数)を求める累積起動回数決定手段(累積運転回数決定手段)として機能する。更に、制御部500は、燃料電池1の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段として機能する。累積運転回数決定手段で求められた燃料電池1の累積運転回数に基づいて、制御部500は、燃料電池1の発電制御を行う。具体的には、制御部500は燃料電池の出力側に繋がれているインバータに燃料電池から入力される入力電流最大値Kを制御する。入力電流最大値Kは所定値に対する比率とする(%)。
図27は、入力電流最大値K(%)について、発電出力と入力電流最大値Kの基準値Kα1との関係を概念的に示す。基準値Kα1は、燃料電池1の発電出力に関係するものの、燃料電池1の累積起動回数および累積運転時間に無関係で設定される。図28は、燃料電池1の累積起動回数と補正値Kβ1(相対表示)との関係を概念的に示す。図29は、燃料電池1の累積運転時間と補正値Kβ2(相対表示)との関係を概念的に示す。本実施例によれば、入力電流最大値Kは、基準値Kα1と補正値Kβ1と補正値Kβ2との和に基づいて設定される(K=Kα1+Kβ1+Kβ2)。なお、K=Kα1+Kβ1としても良い。あるいはK=Kα1+Kβ2としても良い。
(その他)
本発明は上記した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更可能である。制御部500は、基準供給量と補正供給量との和に基づいて定めるが、これに限らず、基準供給量と補正係数との積に基づいて制御することにしても良い。上記した実施例では、図1に示すように、蒸発部36およびCO酸化除去部37は、改質部34と一体化されているが、改質部34から距離的に分離されていても良い。COシフト部5は改質部34から距離的に分離されていても良い。
本発明は上記した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更可能である。制御部500は、基準供給量と補正供給量との和に基づいて定めるが、これに限らず、基準供給量と補正係数との積に基づいて制御することにしても良い。上記した実施例では、図1に示すように、蒸発部36およびCO酸化除去部37は、改質部34と一体化されているが、改質部34から距離的に分離されていても良い。COシフト部5は改質部34から距離的に分離されていても良い。
本発明は例えば車両用、定置用、電子機器用、電気機器用、携帯用等の燃料電池システムに利用することができる。
1は燃料電池、2は改質装置、30は燃焼部、31は断熱部、34は改質部、36は蒸発部、37はCO酸化除去部、4は熱交換部、5はCOシフト部、62は燃料配管、72は空気配管(酸素供給部)、81は水タンク、82は改質水配管(改質水供給部)、100はアノードガス配管、200はカソードガス配管、300は水蒸気配管、400は浄化配管、500は制御部(累積運転回数決定手段、累積運転時間決定手段)、31tは改質部温度検知器、38はCO酸化除去部温度検知器、55はCOシフト部温度検知器、65は温度検知器を示す。
Claims (9)
- (a)燃料電池と、
(b)前記燃料電池の累積運転回数を求める累積運転回数決定手段と、
(c)前記累積運転回数決定手段で求められた燃料電池の累積運転回数に基づいて、前記燃料電池の発電制御を行う制御部とを具備することを特徴とする燃料電池システム。 - (a)燃料電池と、
(b)前記燃料電池の累積運転回数を求める累積運転回数決定手段と、
(c)前記燃料電池の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段と、
(d)前記累積運転回数決定手段で求められた前記燃料電池の累積運転回数と、前記累積運転時間決定手段で求められた前記燃料電池の累積運転時間とに基づいて、前記燃料電池の発電制御を行う制御部とを具備することを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1または2において、前記制御部は、アノードガスおよびカソードガスのうちの少なくとも一つの単位時間あたりの供給量を制御することを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項1〜3のうちの一項において、改質用燃料から改質ガスを生成する改質装置が設けられており、
前記制御部は、前記燃料電池の発電制御、前記改質装置の制御、改質用燃料の単位時間あたりの供給量の制御を行うことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項4において、前記改質装置は、改質用燃料から改質ガスを生成する改質部と、前記改質部を加熱する加熱部と、前記改質ガスに含まれる一酸化炭素を酸化して低減させるCO除去部と、前記CO除去部に酸素成分を供給する酸素供給部とを備えていることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項5において、前記制御部は、前記CO除去部に送る単位時間あたりの供給量を制御することを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項5または6において、前記改質装置の累積運転回数を求める改質装置累積運転回数決定手段が設けられており、
前記制御部は、前記改質装置累積運転回数決定手段で求められた前記改質装置の累積運転回数に基づいて、前記燃料電池の発電制御および/または前記改質装置の制御を行うことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項5〜7において、前記改質装置の累積運転時間を求める改質装置累積運転時間決定手段が設けられており、
前記制御部は、前記改質装置累積運転回数決定手段で求められた前記改質装置の累積運転回数と、前記改質装置累積運転時間決定手段で求められた前記改質装置の累積運転時間とに基づいて、前記燃料電池の発電制御および/または前記改質装置の制御を行うことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1〜8のうちの一項において、前記制御部は、前記燃料電池に供給されるアノードガスとなる改質用燃料、アノードガスおよびカソードガスのうちの少なくとも一つの単位時間あたりの供給量について、基準供給量と補正供給量との和、または、基準供給量と補正係数との積に基づいて制御することを特徴とする燃料電池システム。
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