JP2010108770A - 燃料電池発電システム及び燃料電池発電システムの制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】システム停止後、蒸気により燃料改質装置3内をパージし、燃料改質装置3の入口遮断弁1と出口遮断弁5とを閉じて、燃料改質装置3内を蒸気雰囲気とし、燃料改質装置3内に空気が混入しないようにする。燃料改質装置3内の温度をある一定値以上に保つため、一酸化炭素除去器3cに設けた温度検出器19により、一定値以下の温度を検出した場合、バーナ燃焼室3dに原燃料と空気を導入することで原燃料を燃焼させる。同時に、バーナ燃焼室3dから排出される燃焼排ガス15の熱を、遮断弁6を介して循環させ、改質器3a、一酸化炭素変成器3bおよび一酸化炭素除去器3c内を加熱する。
【選択図】図1
Description
[1−1.構成]
本発明の第1の実施形態(以下、本項において「本実施形態」という。)について、図1に示す本実施形態における燃料電池発電システムの全体構成図と、図2に示す本実施形態における燃料電池発電システムの停止中の制御フローチャート図とを用いて説明する。
図1に示すように本実施形態の燃料電池発電システムは、従来同様、原燃料を改質し、水素リッチガスを精製する燃料改質装置3と、改質された燃料を燃料電池アノード極(燃料極)4aにおいて受けるとともに、燃料電池カソード極(酸化剤極)4bにおいて、大気を受け、燃料極4aに導入された水素リッチガス中の水素と、酸化剤極4bに導入された空気中の酸素との間で電気化学反応を発生させて直流起電力が発生する燃料電池本体4とを備える。
燃料電池発電システムを停止させる際に、燃料改質装置3内を蒸気を用いてパージした後、そのままにすると、燃料改質装置3内の温度が低下し、蒸気が凝縮した場合は、燃料改質装置3を構成する触媒が凝縮水によって劣化する。このため、燃料改質装置3内の温度をある一定値以上に保つ必要がある。
以上のような本実施形態の燃料電池発電システムの作用について図2のフローチャートを用いて説明する。まず、本実施形態の燃料電池発電システムにおいて、システムを停止すると、これを開始条件として処理を開始する(START)。まず、燃料電池発電システムを安全に停止させるために蒸気を用いて可燃性ガスをパージする(S201)。
以上のような本実施の形態によれば、従来の燃料電池発電システムにおいては、水蒸気パージ後、燃料改質装置3の温度を高く維持し、触媒の水凝縮による劣化を防ぐため燃料改質装置3に設けられたヒータを投入していたが、本実施形態では、バーナ燃焼室3dで、空気と燃料とを混合して燃焼させた燃焼排ガス15を、燃焼排ガス流路16を介して改質器3a方向に送って、その燃焼熱を伝え、その燃焼熱により燃料改質装置3内の温度が、ある一定値以上に保たれるようにした。
本発明の第2の実施形態(以下、本項において「本実施形態」という。)について、図1に示す本発明の実施形態における燃料電池発電システムの全体構成図、図3に示す本実施形態における燃料電池発電システムの停止中の制御フローチャート図、および図4に示す本実施形態における燃料電池発電システムの停止中の改質装置温度と圧力の変化図を用いて説明する。
2…バーナ燃料供給装置
3…燃料改質装置
3a…改質器
3b…一酸化炭素変成器
3c…一酸化炭素除去器
3d…バーナ燃焼室
4…燃料電池本体
4a…燃料極(アノード極)
4b…酸化剤極(カソード極)
5…出口遮断弁
6…遮断弁
7…空気供給ブロワ
8…空気フィルタ
9…空気供給ブロワ
10…凝縮器
11…貯湯槽
12…排熱回収水ポンプ
13…電池冷却水熱交換器
14…排熱回収水ライン
15…燃焼排ガス
16…燃焼排ガス流路
17,18,19…温度検出器
20…圧力検出器
Claims (13)
- 原燃料を燃料ガスに改質する燃料改質装置と、改質された燃料を燃料極に受けるとともに、空気を酸化剤極に受けて、前記燃料中の水素と前記空気中の酸素との間で、電気化学反応を発生させ直流起電力が発生する燃料電池本体と、を備えた燃料電池発電システムにおいて、
前記燃料改質装置は、原燃料と酸化剤とを供給することで原燃料を燃焼させるバーナ燃焼室を備え、
前記燃料改質装置の周囲には、前記バーナ燃焼室から排出される燃焼排ガスを、前記燃料改質装置周囲へ送り、燃料電池発電システム停止中に前記燃料改質装置内部を加温する燃焼排ガス流路が設けられたことを特徴とする燃料電池発電システム。 - 前記バーナ燃焼室に対する原燃料と酸化剤との供給タイミングを制御する制御部を備え、
前記燃料改質装置には、燃料改質装置の内部温度を検出する温度検出器が設けられ、
この温度検出器が燃料電池発電システム停止中に、前記燃料改質装置の内部温度が一定温度以下であることを検知した場合に、前記制御部の制御により、前記バーナ燃焼室に原燃料と酸化剤ガスが供給され、このバーナ燃焼室において原燃料を燃焼させることを特徴とする請求項1記載の燃料電池発電システム。 - 前記温度検出器が、燃料電池発電システム停止中に、前記燃料改質装置の内部温度が一定温度以上であることを検知した場合に、前記制御部の制御により、前記バーナ燃焼室に供給される原燃料の供給を停止することを特徴とする請求項2記載の燃料電池発電システム。
- 前記バーナ燃焼室に対する原燃料と酸化剤との供給タイミングを制御する制御部を備え、
前記燃料改質装置は、燃料改質装置の内部圧力を検出する圧力検出器を備え、
この圧力検出器が、燃料電池発電システム停止中に、燃料改質装置の内部圧力が一定圧力以下であることを検知した場合に、前記制御部の制御により、前記バーナ燃焼室に、原燃料と酸化剤ガスが供給され、このバーナ燃焼室において原燃料を燃焼させることを特徴とする請求項1記載の燃料電池発電システム。 - 前記圧力検出器が、燃料電池発電システム停止中に、前記燃料改質装置の内部圧力が一定圧力以上であることを検知した場合に、前記制御部の制御により、前記バーナ燃焼室に供給される原燃料の供給を停止することを特徴とする請求項4記載の燃料電池発電システム。
- 前記バーナ燃焼室に対する原燃料と酸化剤との供給タイミングを制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記バーナ燃焼室への原燃料と酸化剤ガスの供給を、前記燃料電池発電システムの停止とともになされる蒸気による前記燃料改質装置内のパージ後に行うことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の燃料電池発電システム。 - 前記制御部は、さらに、前記燃料改質装置への原燃料の供給流路に設けられた入口側ガス流路開閉手段と、前記燃料改質装置から前記燃料極へ改質された燃料を供給する供給流路に設けられた出口側ガス流路開閉手段の開閉を制御するものであり、
前記制御部は、前記燃料改質装置のパージ後に、前記2つのガス流路開閉手段を閉じることを特徴とする請求項6記載の燃料電池発電システム。 - 原燃料を燃料ガスに改質する燃料改質装置と、改質された燃料を燃料極に受けるとともに、空気を酸化剤極に受けて、前記燃料中の水素と前記空気中の酸素との間で、電気化学反応を発生させ直流起電力が発生する燃料電池本体と、を備え、前記燃料改質装置には、原燃料と酸化剤とを供給することで原燃料を燃焼させるバーナ燃焼室と、前記燃料改質装置の周囲に前記バーナ燃焼室から排出される燃焼排ガスを前記燃料改質装置周囲へ送り、燃料電池発電システム停止中に前記燃料改質装置内部を加温する燃焼排ガス流路とが設けられ、前記バーナ燃焼室に対する原燃料と酸化剤との供給タイミングを制御する制御部を備えた燃料電池発電システムの制御方法において、
前記制御部は、前記バーナ燃焼室への原燃料と酸化剤ガスの供給を、前記燃料電池発電システムの停止とともになされる蒸気による前記燃料改質装置内のパージ後に行うことを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。 - 前記燃料改質装置には、燃料改質装置の内部温度を検出する温度検出器が設けられ、
この温度検出器が燃料電池発電システム停止中に、前記燃料改質装置の内部温度が一定温度以下であることを検知した場合に、前記制御部は、前記バーナ燃焼室に原燃料と酸化剤ガスを供給し、このバーナ燃焼室において原燃料を燃焼させることを特徴とする請求項8記載の燃料電池発電システムの制御方法。 - 前記温度検出器が、燃料電池発電システム停止中に、前記燃料改質装置の内部温度が一定温度以上であることを検知した場合に、前記制御部は、前記バーナ燃焼室に供給される原燃料の供給を停止することを特徴とする請求項9記載の燃料電池発電システムの制御方法。
- 前記燃料改質装置は、燃料改質装置の内部圧力を検出する圧力検出器を備え、
この圧力検出器が、燃料電池発電システム停止中に、燃料改質装置の内部圧力が一定圧力以下であることを検知した場合に、前記制御部は、前記バーナ燃焼室に、原燃料と酸化剤ガスを供給し、このバーナ燃焼室において原燃料を燃焼させることを特徴とする請求項8記載の燃料電池発電システムの制御方法。 - 前記圧力検出器が、燃料電池発電システム停止中に、前記燃料改質装置の内部圧力が一定圧力以上であることを検知した場合に、前記制御部は、前記バーナ燃焼室に供給される原燃料の供給を停止することを特徴とする請求項11記載の燃料電池発電システムの制御方法。
- 前記制御部は、さらに、前記燃料改質装置への原燃料の供給流路に設けられた入口側ガス流路開閉手段と、前記燃料改質装置から前記燃料極へ改質された燃料を供給する供給流路に設けられた出口側ガス流路開閉手段の開閉を制御するものであり、
前記制御部は、前記燃料改質装置のパージ後に、前記2つのガス流路開閉手段を閉じることを特徴とする請求項12記載の燃料電池発電システムの制御方法。
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JP2008279943A JP2010108770A (ja) | 2008-10-30 | 2008-10-30 | 燃料電池発電システム及び燃料電池発電システムの制御方法 |
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KR101411543B1 (ko) * | 2012-08-31 | 2014-06-24 | 삼성중공업 주식회사 | 연료전지 시스템 및 그 작동 방법 |
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