JP2010225284A - 間接内部改質型固体酸化物形燃料電池システムの運転方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】改質触媒層を備える改質器と、SOFCと、改質触媒層を加熱する電気ヒーターであってそれぞれ独立して通電可能な複数の抵抗体を含む電気ヒーターと、改質触媒層の相異なる複数個所の温度をそれぞれ検知する複数の温度検知手段と、温度検知手段で検知された温度に基づいて複数の抵抗体のうちの任意の個所及び数の抵抗体に選択的に通電可能なヒーター制御手段とを有し、改質器がSOFCから受熱可能な位置に配された間接内部改質型SOFCシステムの発電時又は発電待機時の運転方法であって、ヒーター制御手段を用いて、温度検知手段によって検知した温度に基づいて、複数の抵抗体のうちの一以上の抵抗体を選択して通電することにより、改質触媒層の熱不足を補う熱アシスト工程を有する。
【選択図】図1
Description
該改質器で得られる改質ガスを用いて発電する固体酸化物形燃料電池と、
該改質触媒層を加熱する電気ヒーターであって、それぞれ独立して通電可能な複数の抵抗体を含む電気ヒーターと、
改質触媒層の相異なる複数個所の温度をそれぞれ検知する複数の温度検知手段と、
該温度検知手段で検知された温度に基づいて、該複数の抵抗体のうちの任意の個所および数の抵抗体に選択的に通電することができるヒーター制御手段と、
を有し、
該改質器が該固体酸化物形燃料電池から受熱可能な位置に配された、
間接内部改質型固体酸化物形燃料電池システムの発電時または発電待機時の運転方法であって、
前記ヒーター制御手段を用いて、前記温度検知手段によって検知した温度に基づいて、前記複数の抵抗体のうちの一以上の抵抗体を選択して通電することにより、前記改質触媒層の熱不足を補う熱アシスト工程
を有する間接内部改質型固体酸化物形燃料電池システムの運転方法。
前記熱アシスト工程において、前記複数の抵抗体のうちの一以上の抵抗体を選択して通電する際に、通電量を可変制御する
1)に記載の方法。
前記固体酸化物形燃料電池から排出されるアノードオフガスを燃焼させるための燃焼領域と、
前記改質器、固体酸化物形燃料電池および燃焼領域を収容する筐体と、を有し、
該改質器が該燃焼領域で発生する燃焼熱を受熱可能な位置に配された、
1)または2)記載の方法。
図1に、本発明を適用することのできる間接内部改質型SOFCシステムの一形態を模式的に示す。また図2にそのシステムの改質器部分を模式的に示す。
炭化水素系燃料としては、改質ガスの原料としてSOFCの分野で公知の、分子中に炭素と水素を含む(酸素など他の元素を含んでもよい)化合物もしくはその混合物から適宜選んで用いることができ、炭化水素類、アルコール類など分子中に炭素と水素を有する化合物を用いることができる。例えばメタン、エタン、プロパン、ブタン、天然ガス、LPG(液化石油ガス)、都市ガス、ガソリン、ナフサ、灯油、軽油等の炭化水素燃料、また、メタノール、エタノール等のアルコール、ジメチルエーテル等のエーテル等である。
改質器は、炭化水素系燃料から水素を含む改質ガスを製造する。
SOFCとしては、公知のSOFCを適宜選んで採用できる。SOFCでは、一般的に、酸素イオン導電性セラミックスもしくはプロトンイオン導電性セラミックスが電解質として利用される。
筐体(モジュール容器)としては、SOFC、改質器および燃焼領域を収容可能な適宜の容器を用いることができる。その材料としては、例えばステンレス鋼など、使用する環境に耐性を有する適宜の材料を用いることができる。容器には、ガスの取り合い等のために、適宜接続口が設けられる。
燃焼領域は、SOFCのアノードから排出されるアノードオフガスを燃焼可能な領域である。例えば、アノード出口を筐体内に開放し、アノード出口近傍の空間を燃焼領域とすることができる。酸素含有ガスとして例えばカソードオフガスを用いてこの燃焼を行なうことができる。このために、カソード出口を筐体内に開放することができる。
間接内部改質型SOFCでは、改質器がSOFCから受熱可能な位置に配置する。このために、改質器をSOFCから熱輻射を受ける位置に配置することができるが、その熱輻射を最も受ける位置に改質器を置くことが熱エネルギーロスの観点から好ましい。
改質器で用いることのできる水蒸気改質触媒、部分酸化改質触媒、自己熱改質触媒のいずれも、それぞれ公知な非貴金属もしくは貴金属改質触媒を用いることができる。
間接内部改質型SOFCシステムの公知の構成要素は、必要に応じて適宜設けることができる。具体例を挙げれば、液体を気化させる気化器、各種流体を加圧するためのポンプ、圧縮機、ブロワなどの昇圧手段、流体の流量を調節するため、あるいは流体の流れを遮断/切り替えるためのバルブ等の流量調節手段や流路遮断/切り替え手段、熱交換・熱回収を行うための熱交換器、気体を凝縮する凝縮器、スチームなどで各種機器を外熱する加熱/保温手段、炭化水素系燃料(改質原料)や燃焼用燃料の貯蔵手段、計装用の空気や電気系統、制御用の信号系統、制御装置、出力用や動力用の電気系統、燃料中の硫黄分濃度を低減する脱硫器などである。
間接内部改質型SOFCの発電時において、改質触媒層における熱アシスト工程を行うことは有効である。例えば、負荷変動の際(SOFCによる発電量を増減する際)や外乱があった際であっても、改質触媒層における熱アシスト工程を行うことにより、改質器の加熱を良好に行うことができる。
2…改質器
3…改質触媒層
4…熱アシスト用電気ヒーター
5…改質触媒層温度検知手段
6…ヒーター制御手段
7…ヒーター電源
8…SOFC温度検知手段
9…燃焼領域
10…筐体
Claims (3)
- 炭化水素系燃料から改質ガスを製造する、改質触媒層を備える改質器と、
該改質器で得られる改質ガスを用いて発電する固体酸化物形燃料電池と、
該改質触媒層を加熱する電気ヒーターであって、それぞれ独立して通電可能な複数の抵抗体を含む電気ヒーターと、
改質触媒層の相異なる複数個所の温度をそれぞれ検知する複数の温度検知手段と、
該温度検知手段で検知された温度に基づいて、該複数の抵抗体のうちの任意の個所および数の抵抗体に選択的に通電することができるヒーター制御手段と、
を有し、
該改質器が該固体酸化物形燃料電池から受熱可能な位置に配された、
間接内部改質型固体酸化物形燃料電池システムの発電時または発電待機時の運転方法であって、
前記ヒーター制御手段を用いて、前記温度検知手段によって検知した温度に基づいて、前記複数の抵抗体のうちの一以上の抵抗体を選択して通電することにより、前記改質触媒層の熱不足を補う熱アシスト工程
を有する間接内部改質型固体酸化物形燃料電池システムの運転方法。 - 前記ヒーター制御手段が、前記複数の抵抗体のそれぞれへの通電量を可変制御可能であり、
前記熱アシスト工程において、前記複数の抵抗体のうちの一以上の抵抗体を選択して通電する際に、通電量を可変制御する
請求項1に記載の方法。 - 前記間接内部改質型固体酸化物形燃料電池システムが、
前記固体酸化物形燃料電池から排出されるアノードオフガスを燃焼させるための燃焼領域と、
前記改質器、固体酸化物形燃料電池および燃焼領域を収容する筐体と、を有し、
該改質器が該燃焼領域で発生する燃焼熱を受熱可能な位置に配された、
請求項1または2記載の方法。
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JP2009067775A JP2010225284A (ja) | 2009-03-19 | 2009-03-19 | 間接内部改質型固体酸化物形燃料電池システムの運転方法 |
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Cited By (1)
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WO2014167864A1 (ja) * | 2013-04-11 | 2014-10-16 | パナソニック株式会社 | 水素生成装置及びこれを備える燃料電池システム |
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-
2009
- 2009-03-19 JP JP2009067775A patent/JP2010225284A/ja active Pending
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