JP2016018639A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第一スタック12と、第一スタック12の後段に配置された第二スタック14と、改質ガスを第一スタック12に供給する部分酸化改質器16と、第一スタック12から排出され水蒸気を含む排ガスと、第二スタック14からリサイクルされ二酸化炭素を含む排ガスと、外部から供給された原料ガスとを含む合成ガスを二酸化炭素改質すると共に、改質ガスを第二スタック14に供給する二酸化炭素改質器18とを備える。
【選択図】図1
Description
1/2O2+2e−→O2−・・・(2)
H2 +O2−→H2O+2e−・・・(3)
CO+O2−→CO2+2e−・・・(4)
Claims (11)
- 第一燃料電池スタックと、
前記第一燃料電池スタックの後段に配置された第二燃料電池スタックと、
炭化水素系の原料ガスを部分酸化改質して水素を含む第一改質ガスを生成すると共に、前記第一改質ガスを前記第一燃料電池スタックに供給する部分酸化改質器と、
前記第一燃料電池スタックから排出され水蒸気を含む第一排ガスと、二酸化炭素排出部から排出され二酸化炭素を含む第二排ガスと、外部から供給された炭化水素系の原料ガスとを含む合成ガスを二酸化炭素改質して水素を含む第二改質ガスを生成すると共に、前記第二改質ガスを前記第二燃料電池スタックに供給する二酸化炭素改質器と、
を備える燃料電池システム。 - 前記二酸化炭素排出部は、前記第二燃料電池スタックである、
請求項1に記載の燃料電池システム。 - 前記第一燃料電池スタックは、前記第二燃料電池スタックよりも有効発電面積が小さい、
請求項2に記載の燃料電池システム。 - 前記第一燃料電池スタックは、前記第一燃料電池スタックにて未反応の水素を含む前記第一排ガスを排出する、
請求項2又は請求項3に記載の燃料電池システム。 - 前記第一燃料電池スタックから前記二酸化炭素改質器に供給される単位時間当たりの水蒸気の分子数Sと、外部から前記二酸化炭素改質器に供給される単位時間当たりの炭化水素系の原料ガスの炭素原子数Cとの比であるスチームカーボン比S/Cが2未満に設定されている、
請求項2〜請求項4のいずれか一項に記載の燃料電池システム。 - 燃焼部と、
前記第一燃料電池スタック、前記第二燃料電池スタック、前記部分酸化改質器、前記二酸化炭素改質器、及び、前記燃焼部を収容し、ホットモジュールを構成するケースと、
前記ホットモジュールの外部に設けられ、前記第二燃料電池スタックから前記二酸化炭素改質器にリサイクルされる前記第二排ガスに含まれる水蒸気を凝縮する気水分離器と、
をさらに備える、
請求項2〜請求項5のいずれか一項に記載の燃料電池システム。 - 前記二酸化炭素改質器に接続され、前記二酸化炭素改質器に炭化水素系の原料ガスを供給するバイパス路と、
前記気水分離器と前記二酸化炭素改質器とを接続し、一部が前記ホットモジュールの外部を通るリサイクル路と、
前記気水分離器と前記燃焼部とを接続し、一部が前記ホットモジュールの外部を通る燃焼用ガス供給路と、
前記バイパス路に設けられた第一バルブと、
前記リサイクル路の前記一部に設けられた第二バルブと、
前記燃焼用ガス供給路の前記一部に設けられた第三バルブと、
をさらに備える
請求項6に記載の燃料電池システム。 - 前記第一排ガスに含まれる二酸化炭素の量を検出する第一センサと、
前記リサイクル路を流れる排ガスに含まれる二酸化炭素の量を検出する第二センサと、
前記第一センサ及び前記第二センサの検出結果に基づいて前記第一バルブ、前記第二バルブ、及び、前記第三バルブを制御する制御部と、
をさらに備え、
前記制御部は、
前記燃料電池システムの起動時には、前記第一バルブ及び前記第三バルブを閉止した状態で前記第二バルブを開放し、
前記燃料電池システムの定常運転時には、前記第一バルブ、前記第二バルブ、及び、前記第三バルブを開放する、
請求項7に記載の燃料電池システム。 - 前記制御部は、
前記燃料電池システムの起動時には、前記第一バルブ及び前記第三バルブを閉止した状態で前記第二バルブを開放し、
その後、前記第二センサによって検出された二酸化炭素の量と、前記第一センサによって検出された二酸化炭素の量との合計が、前記バイパス路を通じて前記二酸化炭素改質器に投入される炭化水素について予め定められた量以上になった場合には、前記第一バルブを開放し、
続いて、前記第二センサによって検出された二酸化炭素の量と、前記第一センサによって検出された二酸化炭素の量との合計が、前記バイパス路を通じて前記二酸化炭素改質器に投入される炭化水素について予め定められた量の1.5倍以上になった場合には、前記第三バルブを徐々に開放すると共に、前記リサイクル路を流れる排ガスに含まれる二酸化炭素の量が一定になるように前記第三バルブの開度を調整し、前記燃料電池システムを定常運転とする、
請求項8に記載の燃料電池システム。 - 前記気水分離器は、前記第二燃料電池スタックから前記二酸化炭素改質器にリサイクルされる前記第二排ガスと、前記ホットモジュールの外部に設けられた配水路を流れる水との間で熱交換させる、
請求項6〜請求項9のいずれか一項に記載の燃料電池システム。 - 前記第二燃料電池スタックと前記気水分離器とを接続するスタック排ガス流路と、
前記ホットモジュールの外部に設けられ、水が流れる配水路と、
前記スタック排ガス流路に設けられ、前記スタック排ガス流路を流れる前記第二排ガスと、前記配水路を流れる水との間で熱交換させる熱交換器と、
をさらに備える、
請求項6〜請求項9のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
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