JP2011171217A - 燃料電池システム - Google Patents

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Abstract

【課題】改質器で水蒸気として使用される改質用水の少なくとも一部を自給することができる燃料電池システムの提供。
【解決手段】炭化水素化合物を含有する燃料ガスに水蒸気を加えて水素を含む改質ガスを生成する改質器1と、改質ガスが供給されるSOFC2と、SOFC2から排出されたオフガスを燃料の一部として吸引するエンジン3と、エンジン3から排出された排気ガスと改質器1及びSOFC2との間でそれぞれ熱交換を行って、改質器1及びSOFC2をそれぞれ加熱する第1及び第2排気ガス熱交換器5及び6と、排気ガス熱交換器5及び6で冷却された排気ガスから水を捕集する捕集手段7aとを備え、捕集手段7aによって捕集された水を改質器1で水蒸気として使用する。
【選択図】図1

Description

本発明は燃料電池システムに係り、より詳細には、改質器と固体酸化物型燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell:SOFC)とを備えた燃料電池システムに関する。
下記の特許文献1には、改質器で改質された改質ガスが供給されるSOFCと、そのSOFCのオフガスにより駆動する内燃機関とを備えた複合発電設備が記載されている。この複合発電設備では、SOFCで発電を行うとともに、内燃機関を駆動させて更に発電を行っている。また、オフガス中の水分が排水ドレンに排出されている。
特開2008−180131号公報
ところで、改質器では、燃料ガス中の炭化水素化合物を分解して水素を生成するために、例えば600〜800℃の高温下で燃料ガスに水蒸気が加えられる。発電所をはじめとする設置型の施設では、改質器で水蒸気として使用される改質用水は、例えば水道水から容易に得ることができる。
ところが、電気自動車に搭載された燃料電池システムでは、走行中に、外部から改質用水を供給することが困難である。このため、電気自動車に改質用水を蓄える水タンクを搭載する必要がある。しかし、電気自動車にかかる水タンクを搭載すると、水タンクが電気自動車内で大きな体積を占めるだけでなく、水タンクに蓄えられる改質用水が電気自動車の重量を増加させてしまう。
そこで、本発明は、改質器で水蒸気として使用される改質用水の少なくとも一部を自給することができる燃料電池システムを提供することを目的としている。
上記の目的を達成するため、本発明の燃料電池システムは、炭化水素化合物を含有する燃料ガスに水蒸気を加えて水素を含む改質ガスを生成する改質器と、上記改質器から改質ガスが供給される固体酸化物型燃料電池(SOFC)と、上記固体酸化物型燃料電池から排出されたオフガスを燃料の一部として吸引する内燃機関と、上記内燃機関から排出された排気ガスと上記改質器及び上記固体酸化物型燃料電池の少なくとも一方との間で熱交換を行って、上記改質器及び上記固体酸化物型燃料電池の少なくとも一方を加熱する排気ガス熱交換器と、上記排気ガス熱交換器で冷却された排気ガスから水を捕集する第1捕集手段とを備え、上記第1捕集手段によって捕集された水を上記改質器で水蒸気として使用する、ことを特徴としている。
内燃機関から排出される高温の排気ガスには、内燃機関での燃焼によって生成した水が含まれている。排気ガスが排気ガス熱交換器を通ると、排気ガスが冷却されて排気ガス中の水が凝結する。そして、凝結した水を第1捕集手段で捕集し、改質器で水蒸気として使用する。これにより、改質器で水蒸気として使用される改質用水の少なくとも一部を自給することができる。
また、本発明において、好ましくは、上記排気ガス熱交換器は、上記改質器及び上記固体酸化物型燃料電池の両方に設けられ、上記改質器と熱交換した排気ガスを導く第1通路と、上記固体酸化物型燃料電池と熱交換した排気ガスを導く第2通路とを備え、上記第1捕集手段は、上記第1通路と上記第2通路とが合流する合流部よりも下流側に設けられる。
これにより、改質器と熱交換した排気ガスからも、固体酸化物型燃料電池と熱交換した排気ガスからも、一つの捕集手段によって水を捕集することができる。その結果、改質器と熱交換した排気ガスから水を捕集する捕集手段と、固体酸化物型燃料電池と熱交換した排気ガスから水を捕集する捕集手段とを別々に設けた場合よりも、燃料電池システムの構成を簡略化することができ、また、燃料電池システムの低コスト化を図ることができる。
また、本発明において、好ましくは、上記固体酸化物型燃料電池から排出されたオフガスと上記改質器との間で熱交換を行って、上記改質器を加熱するオフガス熱交換器と、上記オフガス熱交換器で冷却されたオフガスから水を捕集する第2捕集手段とを備え、上記第2捕集手段によって捕集された水を上記改質器で水蒸気として使用する。
SOFCから排出されるオフガスには、改質ガス中の水素と空気中の酸素とが反応して生成した水が含まれている。オフガスがオフガス熱交換器を通ると、オフガスが冷却されてオフガス中の水が凝結する。そして、凝結した水を第2捕集手段で捕集し、改質器で水蒸気として使用する。これにより、第1捕集手段で捕集された水に加えて、第2捕集手段
で捕集された水も改質用水として利用することができる。その結果、より多くの改質用水を自給することができる。
また、本発明において、好ましくは、上記第1及び第2捕集手段は、捕集した水を溜める共通の水タンクを有する。
このように、共通の水タンクを設けることにより、第1捕集手段で捕集された水を溜める水タンクと、第2捕集手段で捕集された水を溜める水タンクとを別々に設けた場合よりも、燃料電池システムの構成を簡略化することができ、また、燃料電池システムの低コスト化を図ることができる。
また、本発明の燃料電池システムは、炭化水素化合物を含有する燃料ガスに水蒸気を加えて水素を含む改質ガスを生成する改質器と、上記改質器から改質ガスが供給される固体酸化物型燃料電池と、上記固体酸化物型燃料電池から排出されたオフガスと上記改質器との間で熱交換を行って、上記改質器を加熱するオフガス熱交換器と、上記オフガス熱交換器で冷却されたオフガスから水を捕集する捕集手段とを備え、上記捕集手段によって捕集された水を上記改質器で水蒸気として使用する、ことを特徴としている。
SOFCから排出されるオフガスには、改質ガス中の水素と空気中の酸素とが反応して生成した水が含まれている。オフガスがオフガス熱交換器を通ると、オフガスが冷却されてオフガス中の水が凝結する。そして、凝結した水を捕集手段で捕集し、改質器で水蒸気として使用する。これにより、改質器で水蒸気として使用される改質用水の少なくとも一部を自給することができる。
また、本発明において、好ましくは、捕集した水を上記改質器へ供給し、上記改質器の熱で加熱して水蒸気にする。
燃料電池システムの運転中、改質器は、数百℃の高温に加熱されている。このため、捕集した水を改質器に供給すれば、水が蒸発して水蒸気となる。このように、改質器の熱を利用することにより、捕集した水を水蒸気にするための加熱手段を別途設けなくても、水蒸気を発生させることができる。その結果、捕集した加熱手段を別途設ける場合よりも、燃料電池システムの構成を簡略化することができ、また、燃料電池システムの低コスト化を図ることができる。
本発明の燃料電池システムによれば、改質器で水蒸気として使用される改質用水を少なくとも一部を自給することができる。
本発明の第1実施形態による燃料電池システムの基本構成を示す概略図である。 本発明の第1実施形態による燃料電池システムのコントロールユニットの入出力関係を示すブロック図である。 本発明の第1実施形態による燃料電池システムの基本制御を示すフローチャートである。 本発明の第2実施形態による燃料電池システムの基本構成を示す概略図である。
以下、添付の図面を参照して、本発明の燃料電池システムの実施形態を説明する。
まず、図1を参照して、本発明の第1実施形態による燃料電池システムの構成について説明する。図1は、第1実施形態による燃料電池システムの基本構成を示す概略図である。
第1実施形態による燃料電池システムは、電気自動車の駆動用電源であって、基本的に、炭化水素化合物を含有する燃料ガスに水蒸気を加えて、水素を含む改質ガスを生成する改質器1と、改質器1で生成した改質ガスが供給されるSOFC2と、SOFC2から排出されたオフガスを燃料の一部として吸引する内燃機関としてのエンジン3とから構成されている。
改質器1では、例えば600〜800℃の高温下で、メタン等の炭化水素化合物を含む燃料ガスに水蒸気を加えることによって、炭化水素化合物が分解されて水素が生成される。本実施形態では、燃料ガスとして液化天然ガス(liquefied petroleum gas:LPG)を使用する。
図1に、改質器1へ供給される燃料ガスの経路を実線10aで示す。燃料ガスの供給量は、燃料ガス制御弁8aの開度により調整される。また、図1に示す各ガス経路は、不図示の配管によって形成される。
また、改質器1には、SOFC2から排出されたオフガスと改質器1との間で熱交換を行って、改質器1を加熱するオフガス熱交換器4と、エンジン3から排出された排気ガスと改質器1との間で熱交換を行って、改質器1を加熱する第1排気ガス熱交換器5とが設けられている。これらの熱交換器4及び5は、それぞれ任意好適な構造を採用することができる。例えば、熱交換器4及び5として、排気ガスとオフガスを別々に通すジャケットで改質器1の周囲を覆ってもよいし、排気ガスとオフガスを別々に通す複数の配管を改質器1の内部に設けてもよい。
改質器1で改質された改質ガスは、SOFC2へ供給される。また、SOFC2へは空気(Air)も供給される。
図1に、改質器1からSOFC2へ供給される改質ガスの経路を実線10bで示し、SOFC2へ供給される空気の経路を破線11aで示す。
SOFC2は、燃料極(アノード)2aと空気極(カソード)2bを備えている。改質器1で生成した改質ガスは燃料極2aへ供給される。また、空気極2bには空気が供給される。
SOFC2では、燃料極2aに供給された改質ガス中の水素と、空気極2bに供給された空気中の酸素とが反応して水が生成されるとともに、電気が発生する発電反応が行われる。発電反応で発生した電気は、燃料極2a及び空気極2bそれぞれのセラミック電極に接続された二次電池(図示せず)や電気自動車の駆動モータ(図示せず)へ送られる。
また、SOFC2には、エンジン3から排出された排気ガスとの間で熱交換を行って、SOFC2を加熱する排気ガス熱交換器6が設けられている。排気ガス熱交換器6は、任意好適な構造を採用することができる。例えば、排気ガス熱交換器6として、排気ガスを通すジャケットでSOFC2の周囲を覆ってもよいし、排気ガスを通す複数の配管をSOFC2の内部に設けてもよい。
SOFC2からは、発電反応で生成した水、未反応の水素、未改質の炭化水素化合物、及び二酸化炭素を含むガスがオフガスとして排出される。SOFC2から排出されたオフガスは、改質器1に設けられたオフガス熱交換器4へ導かれる。また、オフガス熱交換器4により、改質器1が加熱されるとともに、オフガスが冷却される。
図1に、SOFC2の燃料極2aからオフガス熱交換器4へ導かれるオフガスの経路を実線10cで示し、SOFC2の空気極2bからオフガス熱交換器4へ導かれるオフガスの経路を破線11bで示す。
オフガス熱交換器4及び5を通ったオフガスは、エンジン3へ導かれる。
図1に、オフガス熱交換器4からエンジン3へ導かれるオフガス経路を実線10dで示し、オフガス熱交換器5からエンジン3へ導かれるオフガス経路を破線11cで示す。
ところで、SOFC2から排出されるオフガスには、改質ガス中の水素と空気中の酸素とが反応して生成した水が含まれている。オフガスがオフガス熱交換器4を通ると、オフガスがオフガス熱交換器4で冷却されてオフガス中の水が凝結する。
そこで、オフガスをオフガス熱交換器4からエンジン3へ導く経路10dの途中に、オフガスから水を捕集する捕集手段7aが設けられている。捕集手段7aは、オフガス経路10dの配管の内壁に結露した水をその配管から排出させるドレーン71と、ドレーン71より排出された水を溜める共通水タンク72とから構成される。
なお、ドレーン71の寸法形状、及び共通水タンク72の容積形状は任意好適なものとすることができる。また、本実施形態では、ドレーン71と共通水タンク72とで捕集手段7aを構成しているが、捕集手段7aの構成はこれに限定されず、オフガスから水を捕集する任意好適な構成を採用することができる。例えば、ドレーン71及び共通水タンク72に加えて、オフガスを更に冷却する冷却手段を設けてもよい。
捕集手段7aによって捕集された水は、改質器1で水蒸気として使用される。具体的には、共通水タンク72に溜められた水は、配管74を通って改質器1へ供給され、改質器1の熱によって加熱されて水蒸気となる。このようにして、改質器1での改質反応に水蒸気として使用される改質用水を自給することができる。
オフガスが供給されるエンジン3としては、吸気排気サイクルを有する内燃機関を利用することができる。例えば、エンジン3として、レシプロエンジンを採用してもよいし、ロータリーエンジンを採用してもよい。図1では、ピストン33を備えたレシプロエンジンの例を模式的に示す。エンジン3を内燃機関として駆動する際には、エンジン3での燃焼を最適なものとするため、エンジン3の吸気ポート31にオフガスとともに、空気(Air)及び燃料(LPG)及びが供給される。この空気の供給量は、空気制御弁8bによって制御され、燃料の供給量は、燃料制御弁8cによって制御される。
オフガスをエンジン3で燃料の一部として利用することによって、オフガスに含まれる未反応の水素を燃焼させることができるとともに、オフガスに含まれる未改質の炭化水素化合物も燃焼させることができる。このように、エンジン3でオフガスを燃焼させることによって、引火性の高い水素ガスを大気中に放出することを回避することができるとともに、オフガス中の炭化水素化合物を減らして、排気ガスの浄化を図ることができる。
また、エンジン3は、車両の車輪を直接駆動はしないが、車両の駆動モータの動力源となる電力を発電機に発電させる。このため、エンジン3は、車両走行のための動力源だけではなく、SOFC2に改質ガス及び空気を送るブロアー(ポンプ)の機能を果たす。具体的には、エンジン3は、吸気サイクルにおいて、吸気ポート31からオフガスを吸引する。その結果、SOFC2の燃料極2aでは改質器1から改質ガスが吸引され、かつ、空気極2bでは空気が吸引される。さらに、改質器1では、燃料ガスが吸引される。したがって、本実施形態による燃料電池システムでは、燃料ガスを改質器へ送出し、改質ガスをSOFCへ送出するためのブロアーも、空気をSOFCへ送出するためのブロアーも必要としない。
また、エンジン3のピストンロッド34はモータ兼発電機35に連結されている。これにより、エンジン3は、オフガスを燃料の一部として内燃機関として駆動して、モータ兼発電機35で補助的に発電することもできる。また、二次電池に充電された電気を利用してモータ兼発電機35をモータとして駆動することによって、エンジン3のピストン33を運動させることもできる。
エンジン3の排気ポート32から排気された排気ガスは、改質器1の排気ガス熱交換器5及びSOFC2の排気ガス熱交換器6の一方又は双方へ導かれる。そして、改質器1の排気ガス熱交換器5で熱交換した排気ガスは、第1通路12aを通って排気される。また、SOFC2の排気ガス熱交換器6で熱交換した排気ガスは、第2通路12bを通って排気される。
図1では、排気経路上に設けた排気経路制御弁8dを開き、かつ排気経路制御弁8eを閉じて、排気ガスを改質器1の排気ガス熱交換器5へ導く例を示す。このため、図1では、排気ポート32から改質器1の排気ガス熱交換器5へ排気ガスを導く経路を太線12で示し、この経路の途中で分岐した、排気ガスをSOFC2の排気ガス熱交換器6へ導く経路を二点差線で示している。また、第1通路12aを太線で示し、第2通路12bを二点差線で示す。
なお、燃料電池システムの起動時には、SOFC2を暖機するために、排気経路制御弁8dを閉じ、かつ排気経路制御弁8eを開いて、排気ガスをSOFC2の排気ガス熱交換器6へ導いてもよいし、排気経路制御弁8d及び8eの両方を開いて、排気ガスを改質器1の排気ガス熱交換器5とSOFC2の排気ガス熱交換器6の両方へ導くようにしてもよい。
エンジン3から排出される高温の排気ガスには、エンジン3での燃焼によって生成した水が含まれている。排気ガスが、改質器1に設けた排気ガス熱交換器5又はSOFC2に設けた排気ガス熱交換器6を通ると、排気ガスが冷却されて排気ガス中の水が凝結する。
そこで、第1通路12aと第2通路12bとが合流する合流部12cよりも下流側に、排気ガスから水を捕集する捕集手段7bが設けられている。捕集手段7bは、第1通路12a及び第2通路12bの配管の内壁に結露した水をその配管から排出させるドレーン73と、ドレーン73より排出された水を溜める共通水タンク72とから構成される。
排気ガスから水を捕集する捕集手段7bを第1通路12aと第2通路12bとが合流する合流部12cよりも下流側に設けたので、改質器1と熱交換した排気ガスからも、SOFC2と熱交換した排気ガスからも、一つの捕集手段7bによって水を捕集することができる。
なお、改質器1と熱交換した排気ガス水を捕集する捕集手段と、SOFC2と熱交換した排気ガスから水を捕集する捕集手段とは別々に設けてもよい。
さらに、オフガスから水を捕集する捕集手段7aと排気ガスから水を捕集する捕集手段7bとは共通の水タンク72有する。これにより、燃料電池システムの構成を簡略化されるとともに、低コスト化を図ることができる。
なお、オフガスから水を捕集する捕集手段7aと排気ガスから水を捕集する捕集手段7bとに、別々に水タンクを設けてもよい。
また、ドレーン73の寸法形状は任意好適なものとすることができる。また、本実施形態では、ドレーン73と共通水タンク72とで捕集手段7bを構成しているが、捕集手段7bの構成はこれに限定されず、排気ガスから水を捕集する任意好適な構成を採用することができる。例えば、ドレーン73及び共通水タンク72に加えて、オフガスを更に冷却する冷却手段を設けてもよい。
捕集手段7a及び7bによって捕集された水は、改質器1で水蒸気として使用される。これにより、捕集手段7aによってオフガスから捕集された水に加えて、捕集手段7bによって排気ガスから捕集された水も改質用水として利用することができる。その結果、より多くの改質用水を自給することができる。
なお、改質用水は全て自給することが理想である。その場合、改質器に外部から改質用水を供給するシステムを省略することができる。共通水タンク72に外部から水を補給して、改質用水の一部だけを自給するようにしてもよい。改質用水を一部だけ自給する場合であっても、改質用水を全く自給しない場合と比較して、外部から補給する水の量を減らすことができるとともに、共通水タンク72の容量を小さくすることができる。
各弁の開閉は、制御手段としてのコントロールユニット9によって制御される。
ここで、図2にコントロールユニット9の入出力関係を示すブロック図を示す。図2に示すように、コントロールユニット9には、電気自動車のイグニッションスイッチ(IG SW)のオン情報91、エンジン回転数92、車速93、アクセル開度94、二次電池の充電状態(state of charge:SOC)95、SOFC温度96及び改質器温度97の情報が入力される。なお、これらの情報は、それぞれ不図示のセンサによって検出される。また、コントロールユニット9は、各弁の開閉や開度を制御するだけでなく、モータ兼発電機35の動作も制御する。
次に、図3のフローチャートを参照して、コントロールユニット9による燃料電池システムの作動時の基本制御について説明する。
まず、車速、アクセル開度及び二次電池のSOCの情報がコントロールユニット9に読み込まれる(S31)。
次いで、車速及びアクセル開度から、走行に必要な電力を算出する(S32)。
次いで、二次電池のSOCからSOFC2で発電すべき充電電力を算出する(S33)。
次いで、算出した充電電力に応じて、SOFC2へ供給すべき燃料量及び空気量を算出する(S34)。
次いで、算出した供給すべき燃料量に応じて、燃料電池燃料制御弁4cの開度を制御する(S35)。
次いで、算出した供給すべき空気量に応じて、エンジンの目標回転数を設定する(S36)。エンジン3はブロアとしても機能するため、エンジンの回転数によって、空気供給量が調節される。
次いで、エンジン3が目標回転数となるように、エンジン3を制御する(S37)。エンジンの制御にあたっては、燃料噴射弁4d及び4eの開度が調整される。
このようにして、車両の走行中、SOFC2によって適切な電力が発電される。
次に、図4を参照して、本発明の第2実施形態による燃料電池システムを説明する。
図4は、第2実施形態による燃料電池システムの基本構成を示す概略図である。なお、図4では、図1に示した構成要素に対応するものに同一の符号を付している。
第2実施形態による燃料電池システムは、電気自動車の駆動用電源であって、基本的に、炭化水素化合物を含有する燃料ガスに水蒸気を加えて水素を含む改質ガスを生成する改質器1と、改質器1から改質ガスが供給されるSOFC2とから構成されている。
図4に、改質器1へ供給される燃料ガスの経路を実線10aで示す。燃料ガスの供給量は、燃料ガス制御弁8aの開度により調整される。また、図4に示す各ガス経路は、不図示の配管によって形成される。
改質器1には、SOFC2から排出されたオフガスと改質器1との間で熱交換を行って、改質器1を加熱するオフガス熱交換器4が設けられている。
改質器1で生成した改質ガスは、SOFC2の燃料極(アノード)2aへ供給される。また、SOFC2の空気極(カソード)2bへは空気(Air)が供給される。
図4に、改質器1からSOFC2へ供給される改質ガスの経路を実線10bで示し、SOFC2へ供給される空気の経路を破線11aで示す。
SOFC2では、燃料極2aに供給された改質ガス中の水素と、空気極2bに供給された空気中の酸素とが反応して水が生成されるとともに、電気が発生する発電反応が行われる。発電反応で発生した電気は、燃料極2a及び空気極2bそれぞれのセラミック電極に接続された二次電池(図示せず)や電気自動車の駆動モータ(図示せず)へ送られる。
SOFC2の燃料極2aから排出されたオフガスは、改質器1に設けられたオフガス熱交換器4へ導かれる。また、オフガス熱交換器4によって、オフガスは冷却される。
図4に、SOFC2の燃料極2aからオフガス熱交換器4へ導かれるオフガスの経路を実線10cで示し、SOFC2の空気極2bからオフガス熱交換器4へ導かれるオフガスの経路を破線11bで示す。
第2実施形態では、オフガス熱交換器4で冷却されたオフガスから水を捕集する捕集手段7aが設けられている。捕集手段7aは、オフガス経路10dの配管の内壁に結露した水をその配管から排出させるドレーン71と、ドレーン71より排出された水を溜める水タンク72とから構成される。
捕集手段7aによって捕集された水は、改質器1で水蒸気として使用される。具体的には、共通水タンク72に溜められた水は、配管74を通って改質器1へ供給され、改質器1の熱によって加熱されて水蒸気となる。このようにして、改質器1での改質反応に水蒸気として使用される改質用水を自給することができる。
上述した各実施形態においては、本発明を特定の条件で構成した例について説明したが、本発明は種々の変更及び組み合わせを行うことができ、これに限定されるものではない。例えば、上述の第1実施形態では、オフガスを改質器1の熱交換機構を経由させてから内燃機関へ供給する例について説明したが、本発明では、オフガスを改質器1を経由させずに直接内燃機関へ供給するようにしてもよい。
また、上述の実施形態では、本発明の燃料電池システムを電気自動車の駆動用の燃料電池システムとした例について説明したが、本発明の燃料電池システムの用途は電気自動車に限定されない。本発明は、例えば、発電所等の設置型の施設に適用することもできる。
また、上述の実施形態では、SOFCの燃料極及び空気極の両方から排出されるガスをオフガスとして内燃機関へ供給する例について説明したが、本発明では、SOFCの燃料極及から排出されるガスのみをオフガスとして内燃機関へ供給するようにしてもよい。すなわち、本発明では、SOFCのオフガスには、少なくとも燃料極からの排出ガスが含まれ、空気極からの排出ガスを含めてもよい。
また、上述の実施形態では、改質器と熱交換する第1排気ガス熱交換器と、SOFCと熱交換する第2排気ガス熱交換器とを両方設けた例について説明したが、本発明では、第1及び第2排気ガス熱交換器の一方を省略してもよい。
また、上述の実施形態では、使用燃料としてLPGを用いる例について説明したが、本発明では、これに限定されず例えばエタノール等他の燃料を用いてもよい。
本発明の燃料電池システムは、例えば、電気自動車に搭載される電源として利用可能である。
1 改質器
2 SOFC
2a 燃料極(アノード)
2b 空気極(カソード)
3 エンジン
4 オフガス熱交換器
5 第1排気ガス熱交換器
6 第2排気ガス熱交換器
7a、7b 捕集手段
8a 燃料ガス制御弁
8b 空気制御弁
8c 燃料制御弁
8d 第1排気経路制御弁
8e 第2排気経路制御弁
9 コントロールユニット
31 吸気ポート
32 排気ポート
33 シリンダ
34 ピストンロッド
35 モータ兼発電機
71、73 ドレーン
72 共通水タンク

Claims (6)

  1. 炭化水素化合物を含有する燃料ガスに水蒸気を加えて水素を含む改質ガスを生成する改質器と、
    上記改質器から改質ガスが供給される固体酸化物型燃料電池と、
    上記固体酸化物型燃料電池から排出されたオフガスを燃料の一部として吸引する内燃機関と、
    上記内燃機関から排出された排気ガスと上記改質器及び上記固体酸化物型燃料電池の少なくとも一方との間で熱交換を行って、上記改質器及び上記固体酸化物型燃料電池の少なくとも一方を加熱する排気ガス熱交換器と、
    上記排気ガス熱交換器で冷却された排気ガスから水を捕集する第1捕集手段とを備え、
    上記第1捕集手段によって捕集された水を上記改質器で水蒸気として使用する、
    ことを特徴とする燃料電池システム。
  2. 上記排気ガス熱交換器は、上記改質器及び上記固体酸化物型燃料電池の両方に設けられ、
    上記改質器と熱交換した排気ガスを導く第1通路と、
    上記固体酸化物型燃料電池と熱交換した排気ガスを導く第2通路と
    を備え、
    上記第1捕集手段は、上記第1通路と上記第2通路とが合流する合流部よりも下流側に設けられる、
    ことを特徴とする請求項1記載の燃料電池システム。
  3. 上記固体酸化物型燃料電池から排出されたオフガスと上記改質器との間で熱交換を行って、上記改質器を加熱するオフガス熱交換器と、
    上記オフガス熱交換器で冷却されたオフガスから水を捕集する第2捕集手段とを備え、
    上記第2捕集手段によって捕集された水を上記改質器で水蒸気として使用する、
    ことを特徴とする請求項2記載の燃料電池システム。
  4. 上記第1及び第2捕集手段は、捕集した水を溜める共通の水タンクを有する、
    ことを特徴とする請求項3記載の燃料電池システム。
  5. 炭化水素化合物を含有する燃料ガスに水蒸気を加えて水素を含む改質ガスを生成する改質器と、
    上記改質器から改質ガスが供給される固体酸化物型燃料電池と、
    上記固体酸化物型燃料電池から排出されたオフガスと上記改質器との間で熱交換を行って、上記改質器を加熱するオフガス熱交換器と、
    上記オフガス熱交換器で冷却されたオフガスから水を捕集する捕集手段とを備え、
    上記捕集手段によって捕集された水を上記改質器で水蒸気として使用する、
    ことを特徴とする燃料電池システム。
  6. 捕集した水を上記改質器へ供給し、上記改質器の熱で加熱して水蒸気にする、
    ことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の燃料電池システム。
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