JP2013168299A - Fuel cell system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system that has improved startability.SOLUTION: A fuel cell system includes: a reformer 9 that uses raw material to produce hydrogen-containing gas by reforming reaction; a hydro-desulfurizer 8 that removes a sulfur compound from the raw material that is to be supplied to the reformer 9; a fuel cell 10 that generates power by use of the hydrogen-containing gas; a hydrogen source 7; a first passage 5 through which hydrogen to be supplied to the raw material from the hydrogen source 7 before the raw material flows into the hydro-desulfurizer 8 flows; a first on-off valve 1 that is provided in the first passage 5; a second passage 6 through which hydrogen to be supplied to an anode gas passage of the fuel cell 10 from the hydrogen source 7 flows; a second on-off valve 2 that is provided in the second passage 6; and a controller 11 that opens both the first on-off valve 1 and the second on-off valve 2 on startup.

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system.

燃料電池システムは、水素及び酸素を用いて発電するシステムである。   A fuel cell system is a system that generates power using hydrogen and oxygen.

水素生成装置は、天然ガス、都市ガス、ＬＮＧ等に例示される原料を用いて改質反応により水素含有ガスを生成し、燃料電池に供給する。   The hydrogen generator generates a hydrogen-containing gas by a reforming reaction using raw materials exemplified by natural gas, city gas, LNG and the like, and supplies the hydrogen-containing gas to the fuel cell.

ここで、起動時に改質器で水素含有ガスが生成されるまでの間、水素吸蔵合金を充填した水素タンクより水添脱硫器に流入する原料に水素を添加する水素生成装置を備える燃料電池システムが提案されている(例えば、特許文献１参照)。   Here, a fuel cell system provided with a hydrogen generator for adding hydrogen to a raw material flowing into a hydrodesulfurizer from a hydrogen tank filled with a hydrogen storage alloy until a hydrogen-containing gas is generated at the reformer at start-up Has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開平７−１９２７４６号公報JP 7-192746 A

上記従来の燃料電池システムでは、改質器で生成した水素含有ガスを燃料電池に供給可能な状態になるまでの間、燃料電池の発電が開始されないが、その点について検討されていない。   In the conventional fuel cell system, power generation of the fuel cell is not started until the hydrogen-containing gas generated by the reformer is ready to be supplied to the fuel cell, but this point has not been studied.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、従来よりも起動性が向上する燃料電池システムを提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system in which startability is improved as compared with the conventional art.

上記課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、原料を用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器と、前記改質器に供給される原料中の硫黄化合物を除去する水添脱硫器と、水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、水素源と、前記水添脱硫器に流入する前の原料に前記水素源より供給される水素が流れる第１の流路と、前記第１の流路に設けられた第１の開閉弁と、前記燃料電池のアノードガス流路に前記水素源より供給される水素が流れる第２の流路と、前記第２の流路に設けられた第２の開閉弁と、起動時に前記第１の開閉弁と前記第２の開閉弁とを共に開放する制御器とを備える。   In order to solve the above problems, a fuel cell system according to the present invention removes a sulfur compound in a reformer that generates a hydrogen-containing gas by a reforming reaction using a raw material and the raw material supplied to the reformer. A hydrodesulfurizer, a fuel cell that generates electricity using a hydrogen-containing gas, a hydrogen source, and a first flow path through which hydrogen supplied from the hydrogen source flows to a raw material before flowing into the hydrodesulfurizer A first on-off valve provided in the first flow path, a second flow path through which hydrogen supplied from the hydrogen source flows into the anode gas flow path of the fuel cell, and the second flow A second on-off valve provided on the road; and a controller that opens both the first on-off valve and the second on-off valve when activated.

本発明の燃料電池システムは、従来よりも起動性が向上する燃料電池システムを提供し得る。   The fuel cell system of the present invention can provide a fuel cell system with improved startability than the conventional one.

第１実施形態の燃料電池システムの概略構成の一例を示す模式図The schematic diagram which shows an example of schematic structure of the fuel cell system of 1st Embodiment. 第１実施形態の燃料電池システムの動作の一例を示すフロー図The flowchart which shows an example of operation | movement of the fuel cell system of 1st Embodiment. 第２実施形態の燃料電池システムの概略構成の一例を示す模式図The schematic diagram which shows an example of schematic structure of the fuel cell system of 2nd Embodiment. 第２実施形態の燃料電池システムの動作の一例を示すフロー図Flow chart showing an example of operation of the fuel cell system of the second embodiment 第３実施形態の燃料電池システムの概略構成の一例を示す模式図The schematic diagram which shows an example of schematic structure of the fuel cell system of 3rd Embodiment. 第３実施形態の燃料電池システムの動作の一例を示すフロー図Flow chart showing an example of operation of the fuel cell system of the third embodiment

（第１実施形態）
第１実施形態の燃料電池システムは、原料を用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器と、改質器に供給される原料中の硫黄化合物を除去する水添脱硫器と、水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、水素源と、水添脱硫器に流入する前の原料に水素源より供給される水素が流れる第１の流路と、第１の流路に設けられた第１の開閉弁と、燃料電池のアノードガス流路に水素源より供給される水素が流れる第２の流路と、第２の流路に設けられた第２の開閉弁と、起動時に第１の開閉弁と第２の開閉弁とを共に開放する制御器とを備える。 (First embodiment)
The fuel cell system of the first embodiment includes a reformer that generates a hydrogen-containing gas by a reforming reaction using a raw material, a hydrodesulfurizer that removes sulfur compounds in the raw material supplied to the reformer, A fuel cell that generates electricity using a hydrogen-containing gas, a hydrogen source, a first channel through which hydrogen supplied from the hydrogen source flows to the raw material before flowing into the hydrodesulfurizer, and a first channel A first on-off valve formed, a second passage through which hydrogen supplied from a hydrogen source flows into the anode gas passage of the fuel cell, a second on-off valve provided in the second passage, and activation And a controller for opening both the first on-off valve and the second on-off valve.

上記構成により、改質器で生成した水素含有ガスを燃料電池に供給可能になるまでの間においても燃料電池で発電が出来る。従って、本実施形態の燃料電池システムは、従来よりも起動性が向上する。また、本実施形態の燃料電池システムは、改質器で水素含有ガスの生成が開始されてから初めて、この水素含有ガスの一部を原料に添加するシステムに比べ、水素が添加されていない原料を、水添脱硫器に供給される時間が短くなる。従って、本実施形態の燃料電池システムは、改質触媒の硫黄被毒が低減できる。また、水素の添加がなくても硫黄化合物を物理吸着可能な水添脱硫剤（例えば、ＣｕＺｎ系水添脱硫剤）を使用した場合に、本実施形態の燃料電池システムであれば、物理吸着により消費される脱硫剤量が減少し、水添脱硫剤の容量を低減し得る。
［装置構成］
図１は、第１実施形態にかかる燃料電池システムの概略構成の一例を示す模式図である。 With the above configuration, power can be generated by the fuel cell until the hydrogen-containing gas generated by the reformer can be supplied to the fuel cell. Therefore, the startability of the fuel cell system of this embodiment is improved as compared with the conventional case. In addition, the fuel cell system according to the present embodiment is a raw material to which hydrogen is not added compared to a system in which a part of the hydrogen-containing gas is added to the raw material for the first time after generation of the hydrogen-containing gas is started in the reformer. Is supplied to the hydrodesulfurizer in a shorter time. Therefore, the fuel cell system of this embodiment can reduce sulfur poisoning of the reforming catalyst. Further, when a hydrodesulfurization agent (for example, a CuZn-based hydrodesulfurization agent) that can physically adsorb a sulfur compound without adding hydrogen is used, the fuel cell system of this embodiment can perform physical adsorption. The amount of desulfurizing agent consumed can be reduced and the capacity of the hydrodesulfurizing agent can be reduced.
[Device configuration]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a schematic configuration of the fuel cell system according to the first embodiment.

図１に示すように、本実施形態の燃料電池システム１００は、第１の開閉弁１、第２の開閉弁２、第１の流路５、第２の流路６、水素源７、水添脱硫器８、改質器９、燃料電池１０、及び制御器１１を備える。   As shown in FIG. 1, the fuel cell system 100 of the present embodiment includes a first on-off valve 1, a second on-off valve 2, a first flow path 5, a second flow path 6, a hydrogen source 7, water A desulfurizer 8, a reformer 9, a fuel cell 10, and a controller 11 are provided.

改質器９は、原料を用いて改質反応により水素含有ガスを生成する。具体的には、改質器９において、原料が改質反応して、水素含有ガスが生成される。改質反応は、いずれの形態であってもよく、例えば、水蒸気改質反応、オートサーマル反応及び部分酸化反応等が挙げられる。図１には示されていないが、各改質反応において必要となる機器は適宜設けられる。例えば、改質反応が水蒸気改質反応であれば、改質器を加熱する燃焼器、水蒸気を生成する蒸発器、及び蒸発器に水を供給する水供給器が設けられる。改質反応がオートサーマル反応であれば、水素生成装置には、さらに、改質器に空気を供給する空気供給器（図示せず）が設けられる。なお、原料は、メタンを主成分とする都市ガス、天然ガス、ＬＰＧ等の少なくとも炭素及び水素から構成される有機化合物を含むガスである。   The reformer 9 generates a hydrogen-containing gas by a reforming reaction using raw materials. Specifically, in the reformer 9, the raw material undergoes a reforming reaction to generate a hydrogen-containing gas. The reforming reaction may take any form, and examples thereof include a steam reforming reaction, an autothermal reaction, and a partial oxidation reaction. Although not shown in FIG. 1, equipment required for each reforming reaction is provided as appropriate. For example, if the reforming reaction is a steam reforming reaction, a combustor that heats the reformer, an evaporator that generates steam, and a water supplier that supplies water to the evaporator are provided. If the reforming reaction is an autothermal reaction, the hydrogen generator is further provided with an air supply (not shown) for supplying air to the reformer. The raw material is a gas containing an organic compound composed of at least carbon and hydrogen, such as city gas mainly composed of methane, natural gas, and LPG.

水添脱硫器８は、改質器９に供給される原料中の硫黄化合物を除去する。水添脱硫器８は、容器に水添脱硫剤が充填され構成される。水添脱硫剤は、例えば、硫黄化合物を硫化水素に変換する機能と硫化水素を吸着する機能を共に有するＣｕＺｎ系触媒が用いられる。水添脱硫剤は、本例に限定されるものではなく、原料ガス中の硫黄化合物を硫化水素に変換するＣｏＭｏ系触媒と、その下流に設けられる、硫化水素を吸着除去する硫黄吸着剤であるＺｎＯ系触媒、またはＣｕＺｎ系触媒とで構成してもよい。   The hydrodesulfurizer 8 removes sulfur compounds in the raw material supplied to the reformer 9. The hydrodesulfurizer 8 is configured by filling a container with a hydrodesulfurization agent. As the hydrodesulfurization agent, for example, a CuZn-based catalyst having both a function of converting a sulfur compound into hydrogen sulfide and a function of adsorbing hydrogen sulfide is used. The hydrodesulfurization agent is not limited to this example, and is a CoMo-based catalyst that converts a sulfur compound in the raw material gas into hydrogen sulfide, and a sulfur adsorbent that is provided downstream thereof to adsorb and remove hydrogen sulfide. You may comprise with a ZnO type catalyst or a CuZn type catalyst.

燃料電池１０は、水素含有ガスを用いて発電する。燃料電池としては、いずれの種類であっても良く、高分子電解質形燃料電池、固体酸化物形燃料電池、及び燐酸形燃料電池等が例示される。   The fuel cell 10 generates power using a hydrogen-containing gas. The fuel cell may be of any type, and examples include a polymer electrolyte fuel cell, a solid oxide fuel cell, and a phosphoric acid fuel cell.

水素源７は、水素を供給可能であれば、その形態は任意である。具体的には、水素源７として、水素ボンベ、水素貯蔵合金を収納した容器、水の光分解を利用した水素発生器、嫌気性及び好気性水素発生微生物を備えた水素発生器等が例示される。なお、水素源７の水素濃度は、任意である。   The form of the hydrogen source 7 is arbitrary as long as hydrogen can be supplied. Specifically, examples of the hydrogen source 7 include a hydrogen cylinder, a container containing a hydrogen storage alloy, a hydrogen generator using photolysis of water, a hydrogen generator including anaerobic and aerobic hydrogen generating microorganisms, and the like. The The hydrogen concentration of the hydrogen source 7 is arbitrary.

第１の流路５には、水添脱硫器８に流入する前の原料に水素源７より供給される水素が流れる。   In the first flow path 5, hydrogen supplied from the hydrogen source 7 flows to the raw material before flowing into the hydrodesulfurizer 8.

第２の流路６には、燃料電池１０のアノードガス流路に水素源７より供給される水素が流れる。   In the second flow path 6, hydrogen supplied from the hydrogen source 7 flows into the anode gas flow path of the fuel cell 10.

第１の開閉弁１は、第１の流路５に設けられている。第１の開閉弁１は、第１の流路５を開閉可能であれば、その形態は任意である。   The first on-off valve 1 is provided in the first flow path 5. The first on-off valve 1 may have any form as long as the first flow path 5 can be opened and closed.

第２の開閉弁２は、第２の流路６に設けられている。第２の開閉弁２は、第２の流路６を開閉可能であれば、その形態は任意である。   The second on-off valve 2 is provided in the second flow path 6. The second opening / closing valve 2 may have any form as long as the second flow path 6 can be opened and closed.

制御器１１は、制御機能を有するものであればよく、演算処理部（図示せず）と、制御プログラムを記憶する記憶部（図示せず）とを備える。演算処理部としては、ＭＰＵ、ＣＰＵが例示される。記憶部としては、メモリーが例示される。制御器は、集中制御を行う単独の制御器で構成されていてもよく、互いに協働して分散制御を行う複数の制御器で構成されていてもよい。
［動作］
図２は、第１実施形態の燃料電池システム１００の動作の一例を示すフロー図である。 The controller 11 only needs to have a control function, and includes an arithmetic processing unit (not shown) and a storage unit (not shown) that stores a control program. Examples of the arithmetic processing unit include an MPU and a CPU. An example of the storage unit is a memory. The controller may be composed of a single controller that performs centralized control, or may be composed of a plurality of controllers that perform distributed control in cooperation with each other.
[Operation]
FIG. 2 is a flowchart showing an example of the operation of the fuel cell system 100 of the first embodiment.

図２に示すように、本実施形態の燃料電池システム１００において、起動時に、制御器１１は、第２の開閉弁２を開放し（ステップＳ１）、その後、燃料電池１０の発電を開始する（ステップＳ２）。具体的には、制御器１１が、図示されない電力変換器を制御して、燃料電池１０より電力を取り出す。   As shown in FIG. 2, in the fuel cell system 100 of this embodiment, at the time of start-up, the controller 11 opens the second on-off valve 2 (step S1), and then starts the power generation of the fuel cell 10 ( Step S2). Specifically, the controller 11 controls a power converter (not shown) to extract power from the fuel cell 10.

次に、制御器１１は、第１の開閉弁１を開放した後（ステップＳ３Ａ）、改質器９に原料の供給を開始する（ステップＳ４）。具体的には、制御器１１が、図示されない原料供給器を動作させて、改質器９への原料の供給を開始する。   Next, after opening the first on-off valve 1 (step S3A), the controller 11 starts to supply the raw material to the reformer 9 (step S4). Specifically, the controller 11 operates a raw material supply device (not shown) to start supplying the raw material to the reformer 9.

なお、上記フローにおいて、燃料電池システム１００では、燃料電池１０の発電が開始した後、改質器９への原料の供給が開始されているが、そのタイミングは、同時であってもよいし、逆であってもよい。   In the above flow, in the fuel cell system 100, after the power generation of the fuel cell 10 is started, the supply of the raw material to the reformer 9 is started, but the timing may be simultaneous, The reverse may be possible.

つまり、燃料電池システム１００の起動時において、第１の開閉弁と第２の開閉弁とが共に開放され、水添脱硫器８及び燃料電池１０のそれぞれに水素源７より水素が供給されれば、ステップＳ１〜Ｓ４までの各ステップを実行するタイミングは任意である。
（第２実施形態）
第２実施形態の燃料電池システムは、第１実施形態の燃料電池システムにおいて、燃料電池に流入する前の水素含有ガスの一部を水添脱硫器に流入する原料に供給するためのリサイクル流路と、リサイクル流路に設けられた第３の開閉弁とを備え、起動時に、制御器は、第１の開閉弁、及び第２の開閉弁を共に開放するとともに、第３の開閉弁を閉止する。 That is, when the fuel cell system 100 is started up, both the first on-off valve and the second on-off valve are opened, and hydrogen is supplied from the hydrogen source 7 to the hydrodesulfurizer 8 and the fuel cell 10 respectively. The timing for executing the steps S1 to S4 is arbitrary.
(Second Embodiment)
The fuel cell system according to the second embodiment is a recycle channel for supplying a part of the hydrogen-containing gas before flowing into the fuel cell to the raw material flowing into the hydrodesulfurizer in the fuel cell system according to the first embodiment. And a third on-off valve provided in the recycle channel, and at the time of start-up, the controller opens both the first on-off valve and the second on-off valve and closes the third on-off valve To do.

上記構成により、第１実施形態と同様に燃料電池の起動時に水素源から水素を供給し、起動時間を短縮、改質触媒の被毒を低減できる効果を得る。さらに、上記構成により、改質器で水素に十分に転化されていない原料リッチなガスが水添脱硫器に流入する原料に添加されることで、水素源からの水素の添加量が低減することが抑制される。従って、本実施形態の燃料電池システムは、第３の開閉弁を閉止しない燃料電池システムに比べ、改質触媒の劣化を抑制し得る。   With the above configuration, as in the first embodiment, hydrogen is supplied from the hydrogen source when the fuel cell is started, so that the start-up time can be shortened and poisoning of the reforming catalyst can be reduced. Furthermore, with the above configuration, the amount of hydrogen added from the hydrogen source is reduced by adding the raw material rich gas that has not been sufficiently converted to hydrogen in the reformer to the raw material flowing into the hydrodesulfurizer. Is suppressed. Therefore, the fuel cell system of this embodiment can suppress the deterioration of the reforming catalyst as compared with the fuel cell system that does not close the third on-off valve.

本実施形態の燃料電池システムは、上記特徴以外は、第１実施形態の燃料電池システムと同様に構成してもよい。
［装置構成］
図３は、第２実施形態にかかる燃料電池システム１００の概略構成の一例を示す模式図である。 The fuel cell system of the present embodiment may be configured in the same manner as the fuel cell system of the first embodiment except for the above features.
[Device configuration]
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a schematic configuration of the fuel cell system 100 according to the second embodiment.

図３に示すように、本実施形態の燃料電池システム１００は、第３の開閉弁３及びリサイクル流路１３を備える。   As shown in FIG. 3, the fuel cell system 100 of the present embodiment includes a third on-off valve 3 and a recycle channel 13.

リサイクル流路１３は、燃料電池１０に流入する前の水素含有ガスの一部を水添脱硫器８に流入する原料に供給する流路である。   The recycle channel 13 is a channel for supplying a part of the hydrogen-containing gas before flowing into the fuel cell 10 to the raw material flowing into the hydrodesulfurizer 8.

第３の開閉弁３は、リサイクル流路１３に設けられている。第３の開閉弁３は、リサイクル流路１３を開閉可能であれば、その形態は任意である。   The third on-off valve 3 is provided in the recycle channel 13. The third on-off valve 3 may have any form as long as the recycle channel 13 can be opened and closed.

上記以外で図１と同様の符号を付しているものは、第１実施形態の燃料電池システムとその構成が同様であるので、説明を省略する。
［動作］
図４は、本実施形態の燃料電池システム１００の動作の一例を示すフロー図である。 Other than those described above, the components denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 have the same configuration as the fuel cell system of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
[Operation]
FIG. 4 is a flowchart showing an example of the operation of the fuel cell system 100 of the present embodiment.

図４に示すように、本実施形態の燃料電池システム１００において、制御器１１は、ステップＳ２で燃料電池１０の発電を開始した後、第１の開閉弁１を開放するとともに第３の開閉弁３を閉止し（ステップＳ３Ｂ）、改質器９への原料の供給を開始する（ステップＳ４）。   As shown in FIG. 4, in the fuel cell system 100 of the present embodiment, the controller 11 opens the first on-off valve 1 and starts the third on-off valve after starting the power generation of the fuel cell 10 in step S2. 3 is closed (step S3B), and the supply of the raw material to the reformer 9 is started (step S4).

本実施形態の燃料電池システム１００は、上記ステップ３Ｂ以外のステップについては、第１実施形態と同様に動作されるので、その説明を省略する。
（第３実施形態）
第３実施形態の燃料電池システムは、第２実施形態の燃料電池システムにおいて、改質器を加熱する燃焼器と、燃料電池をバイパスして、水素含有ガスを燃焼器に供給するためのバイパス流路と、バイパス流路に設けられた第４の開閉弁とを備え、起動時に、制御器は、第１の開閉弁、第２の開閉弁及び第４の開閉弁を共に開放するとともに、第３の開閉弁を閉止する。 The fuel cell system 100 of the present embodiment is operated in the same manner as in the first embodiment with respect to steps other than Step 3B described above, and thus description thereof is omitted.
(Third embodiment)
The fuel cell system according to the third embodiment is the same as the fuel cell system according to the second embodiment, but includes a combustor that heats the reformer and a bypass flow that bypasses the fuel cell and supplies hydrogen-containing gas to the combustor. And a fourth on-off valve provided in the bypass flow path, and at the time of activation, the controller opens both the first on-off valve, the second on-off valve, and the fourth on-off valve, and Close the open / close valve 3.

上記構成により、第３の開閉弁を閉止した状態で第４の開閉弁が開放されるので、改質器９を通過した可燃性ガスの一部がリサイクル流路に流入することなく、燃焼器に流入し、燃焼される。従って、本実施形態の燃料電池システムは、第２実施形態の燃料電池システムで得られる効果に加え、第３の開閉弁を閉止しない燃料電池システムに比べ、改質器の昇温が促進され、システムの起動性が向上するという効果が得られる。   With the above configuration, since the fourth on-off valve is opened while the third on-off valve is closed, a part of the combustible gas that has passed through the reformer 9 does not flow into the recycle flow path, and the combustor And then burned. Therefore, in the fuel cell system of the present embodiment, in addition to the effects obtained by the fuel cell system of the second embodiment, the temperature rise of the reformer is promoted compared to the fuel cell system that does not close the third on-off valve, The effect that the startability of the system is improved can be obtained.

本実施形態の燃料電池システムは、上記特徴以外は、第２実施形態の燃料電池システムと同様に構成してもよい。
［装置構成］
図５は、第３実施形態にかかる燃料電池システム１００の概略構成の一例を示す模式図である。 The fuel cell system of the present embodiment may be configured in the same manner as the fuel cell system of the second embodiment except for the above features.
[Device configuration]
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a schematic configuration of the fuel cell system 100 according to the third embodiment.

図５に示すように、本実施形態の燃料電池システム１００は、第４の開閉弁４、燃焼器１２及びバイパス流路１４を備える。   As shown in FIG. 5, the fuel cell system 100 of the present embodiment includes a fourth on-off valve 4, a combustor 12, and a bypass flow path 14.

燃焼器１２は、改質器９を加熱する。燃焼器１２の燃料は、いずれの燃料であってもよいが、例えば、燃料電池１０または改質器９より排出される水素含有ガスが用いられる。   The combustor 12 heats the reformer 9. Although the fuel of the combustor 12 may be any fuel, for example, hydrogen-containing gas discharged from the fuel cell 10 or the reformer 9 is used.

バイパス流路１４は、燃料電池１０をバイパスして、水素含有ガスを燃焼器１２に供給する流路である。   The bypass channel 14 is a channel that bypasses the fuel cell 10 and supplies the hydrogen-containing gas to the combustor 12.

第４の開閉弁４は、バイパス流路１４に設けられている。第４の開閉弁４は、バイパス流路１４を開閉可能であれば、その形態は任意である。
［動作］
図６は、第３実施形態の燃料電池システムの動作の一例を説明するフロー図である。 The fourth on-off valve 4 is provided in the bypass flow path 14. The form of the fourth on-off valve 4 is arbitrary as long as the bypass channel 14 can be opened and closed.
[Operation]
FIG. 6 is a flowchart for explaining an example of the operation of the fuel cell system according to the third embodiment.

図６に示すように、本実施形態の燃料電池システム１００において、制御器１１は、ステップＳ２で燃料電池１０の発電を開始した後、第１の開閉弁１、第２の開閉弁２及び第４の開閉弁４を共に開放するとともに、第３の開閉弁３を閉止し（ステップＳ３Ｃ）、改質器９への原料の供給を開始する（ステップＳ４）。   As shown in FIG. 6, in the fuel cell system 100 of the present embodiment, the controller 11 starts the power generation of the fuel cell 10 in step S2, and then the first on-off valve 1, the second on-off valve 2, and the second 4 is opened together, the third on-off valve 3 is closed (step S3C), and the supply of the raw material to the reformer 9 is started (step S4).

なお、ステップ３Ｃで第１の開閉弁１、第２の開閉弁２及び第４の開閉弁４のそれぞれを開放するタイミング、第３の開閉弁３を閉止するタイミングは、同時であってもよいし、相前後してもよい。つまり、燃料電池システム１００の起動時において、第１の開閉弁１、第２の開閉弁２及び第４の開閉弁４を共に開放するとともに、第３の開閉弁３を閉止されれば、これらの開閉弁の開閉タイミングは、任意である。   In addition, the timing which opens each of the 1st on-off valve 1, the 2nd on-off valve 2, and the 4th on-off valve 4 in step 3C, and the timing which closes the 3rd on-off valve 3 may be simultaneous. However, they may be combined. That is, when the fuel cell system 100 is started, if the first on-off valve 1, the second on-off valve 2, and the fourth on-off valve 4 are all opened, and the third on-off valve 3 is closed, The opening / closing timing of the on / off valve is arbitrary.

本実施形態の燃料電池システム１００は、上記ステップ３Ｃ以外のステップについては、第２実施形態と同様に動作されるので、その説明を省略する。   The fuel cell system 100 according to the present embodiment is operated in the same manner as in the second embodiment with respect to steps other than Step 3C described above, and thus description thereof is omitted.

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。   From the foregoing description, many modifications and other embodiments of the present invention are obvious to one skilled in the art. Accordingly, the foregoing description should be construed as illustrative only and is provided for the purpose of teaching those skilled in the art the best mode of carrying out the invention. The details of the structure and / or function may be substantially changed without departing from the spirit of the invention.

本発明の燃料電池システムは、従来よりも起動性が向上するので燃料電池システムとして有用である。   The fuel cell system of the present invention is useful as a fuel cell system because the startability is improved as compared with the conventional fuel cell system.

１ 第１の開閉弁
２ 第２の開閉弁
３ 第３の開閉弁
４ 第４の開閉弁
５ 第１の流路
６ 第２の流路
７ 水素源
８ 水添脱硫器
９ 改質器
１０ 燃料電池
１１ 制御器
１２ 燃焼器
１３ リサイクル流路
１４ バイパス流路
１００ 燃料電池システム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st on-off valve 2 2nd on-off valve 3 3rd on-off valve 4 4th on-off valve 5 1st flow path 6 2nd flow path 7 Hydrogen source 8 Hydrodesulfurizer 9 Reformer 10 Fuel Battery 11 Controller 12 Combustor 13 Recycle channel 14 Bypass channel 100 Fuel cell system

Claims (3)

原料を用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器と、前記改質器に供給される原料中の硫黄化合物を除去する水添脱硫器と、水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、水素源と、前記水添脱硫器に流入する前の原料に前記水素源より供給される水素が流れる第１の流路と、前記第１の流路に設けられた第１の開閉弁と、前記燃料電池のアノードガス流路に前記水素源より供給される水素が流れる第２の流路と、前記第２の流路に設けられた第２の開閉弁と、起動時に前記第１の開閉弁と前記第２の開閉弁とを共に開放する制御器とを備える燃料電池システム。   A reformer that generates a hydrogen-containing gas by a reforming reaction using a raw material, a hydrodesulfurizer that removes sulfur compounds in the raw material supplied to the reformer, and a fuel that generates electricity using the hydrogen-containing gas A battery, a hydrogen source, a first flow path through which hydrogen supplied from the hydrogen source flows to the raw material before flowing into the hydrodesulfurizer, and a first opening / closing provided in the first flow path A second flow path through which hydrogen supplied from the hydrogen source flows to the anode gas flow path of the fuel cell, a second on-off valve provided in the second flow path, and A fuel cell system comprising a controller for opening both the first on-off valve and the second on-off valve. 前記燃料電池に流入する前の水素含有ガスの一部を前記水添脱硫器に流入する原料に供給するためのリサイクル流路と、前記リサイクル流路に設けられた第３の開閉弁とを備え、起動時に、前記制御器は、前記第１の開閉弁、及び第２の開閉弁を共に開放するとともに、前記第３の開閉弁を閉止する、請求項１記載の燃料電池システム。   A recycle channel for supplying a part of the hydrogen-containing gas before flowing into the fuel cell to the raw material flowing into the hydrodesulfurizer; and a third on-off valve provided in the recycle channel 2. The fuel cell system according to claim 1, wherein, at the time of start-up, the controller opens both the first on-off valve and the second on-off valve and closes the third on-off valve. 前記改質器を加熱する燃焼器と、前記燃料電池をバイパスして、水素含有ガスを燃焼器に供給するためのバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられた第４の開閉弁とを備え、起動時に、前記制御器は、前記第１の開閉弁、第２の開閉弁及び第４の開閉弁を共に開放するとともに、前記第３の開閉弁を閉止する、請求項２記載の燃料電池システム。   A combustor for heating the reformer, a bypass passage for bypassing the fuel cell and supplying a hydrogen-containing gas to the combustor, and a fourth on-off valve provided in the bypass passage. 3. The fuel according to claim 2, wherein the controller opens the first on-off valve, the second on-off valve, and the fourth on-off valve and closes the third on-off valve during startup. Battery system.
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