JP2016031841A - 発電装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】水素を含む還元用のガスの使用量が増大するのを抑制しながら、アノード電極の酸化を防止し、かつ、迅速に非発電状態のセルスタックを発電状態に切り替えることが可能な発電装置を提供する。
【解決手段】この発電試験装置100は、複数のセルスタック1のうちの発電状態のセルスタック1に接続されるアノードオフガス流路3と、複数のセルスタック1のうちの非発電状態のセルスタック1に接続されるアノードガス流路2とを接続するように設けられるバイパス流路4とを備え、バイパス流路4を用いて発電状態のセルスタック1から排出されるアノードオフガスを非発電状態のセルスタック1に供給することにより、非発電状態のセルスタック1の酸化防止動作を行うように構成されている。
【選択図】図1
【解決手段】この発電試験装置100は、複数のセルスタック1のうちの発電状態のセルスタック1に接続されるアノードオフガス流路3と、複数のセルスタック1のうちの非発電状態のセルスタック1に接続されるアノードガス流路2とを接続するように設けられるバイパス流路4とを備え、バイパス流路4を用いて発電状態のセルスタック1から排出されるアノードオフガスを非発電状態のセルスタック1に供給することにより、非発電状態のセルスタック1の酸化防止動作を行うように構成されている。
【選択図】図1
Description
この発明は、発電装置に関し、特に、アノードガス流路およびアノードオフガス流路を備える発電装置に関する。
従来、複数のセルスタックと、複数のセルスタックにアノードガス(水素ガス)を供給するアノードガス流路と、セルスタックから排出されるアノードオフガスを排出するアノードオフガス流路とを備える発電装置が知られている。ここで、従来の発電装置では、複数のセルスタックのうちの1つにおいて発電が行われ、その他のセルスタックが非発電状態(待機状態)にされる場合がある。そして、発電が行われている1つのセルスタックの発電を終了し、他の非発電状態のセルスタックを発電状態に切り替える際、あるいは非発電状態のセルスタックを順次発電状態に切り替える際、切り替え時間の短縮のためには、非発電状態のセルスタックを高温に維持しておく必要がある。
一方、高温に維持された非発電状態のセルスタックの酸化を防止するためには、水素などを含む還元性ガス(不活性ガス)を非発電状態のセルスタックに供給し続ける必要がある。このため、還元性ガス(不活性ガス)が大量に必要になるという不都合があった。
また、従来、還元性ガス(不活性ガス)の使用量の増大を抑制するための技術が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。上記特許文献1に記載の燃料電池では、セルスタックを冷却するための冷却装置が設けられている。これにより、燃料電池の停止時に、冷却装置によりセルスタックを冷却することにより、アノード電極の酸化が防止されている。
しかしながら、上記特許文献1に記載の燃料電池では、燃料電池の停止時に冷却装置によりセルスタックが冷却されてしまう。このため、燃料電池(セルスタック)を一時的に停止状態(非発電状態)した後、再び発電状態にする場合、セルスタックを再び高温にするまでに(セルスタックを発電可能な状態にするまでに)、比較的長い時間を要するという問題点がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、水素を含む還元用のガスの使用量が増大するのを抑制しながら、アノード電極の酸化を防止し、かつ、迅速に非発電状態のセルスタックを発電状態に切り替えることが可能な発電装置を提供することである。
上記目的を達成するために、この発明の第1の局面による発電装置は、固体電解質形燃料電池を構成する複数のセルスタックの各々に、水素を含むアノードガスを供給する複数のアノードガス流路と、複数のセルスタックの各々から排出されるアノードオフガスを排出する複数のアノードオフガス流路と、複数のセルスタックのうちの発電状態のセルスタックに接続されるアノードオフガス流路と、複数のセルスタックのうちの非発電状態のセルスタックに接続されるアノードガス流路とを接続するように設けられるバイパス流路とを備え、バイパス流路を用いて発電状態のセルスタックから排出されるアノードオフガスを非発電状態のセルスタックに供給することにより、非発電状態のセルスタックの酸化防止動作を行うように構成されている。
この発明の第1の局面による発電装置では、上記のように、バイパス流路を用いて発電状態のセルスタックから排出されるアノードオフガスを非発電状態のセルスタックに供給することにより、非発電状態のセルスタックの酸化防止動作を行うように構成する。これにより、非発電状態のセルスタックの酸化防止動作のために、水素を含む還元用のガスを別途セルスタックに供給することなく、バイパス流路を用いて発電状態のセルスタックから排出されるアノードオフガスより、非発電状態のセルスタックの酸化防止動作(アノード電極の酸化の防止)を行うことができる。その結果、水素を含む還元用のガスの使用量が増大するのを抑制することができる。また、セルスタックを冷却することなく、バイパス流路を用いて発電状態のセルスタックから排出されるアノードオフガスにより、アノード電極の酸化を防止することができるので、非発電状態のセルスタックを再び高温にする必要がない。これらの結果、水素を含む還元用のガスの使用量が増大するのを抑制しながら、アノード電極の酸化を防止し、かつ、迅速に非発電状態のセルスタックを発電状態に切り替えることができる。
上記第1の局面による発電装置において、好ましくは、バイパス流路は、複数のセルスタックの各々のアノードオフガス流路と各々のアノードガス流路とを接続するように複数設けられている。このように構成すれば、複数のセルスタックのうち、発電状態のセルスタックと非発電状態のセルスタックとが切り換えられた場合でも、複数のバイパス流路のうちのいずれかのバイパス流路を用いて、発電状態のセルスタックから排出されるアノードオフガスを非発電状態のセルスタックに供給することができる。
この場合、好ましくは、酸化防止動作時において、複数のアノードガス流路と、複数のアノードオフガス流路と、複数のバイパス流路とによって、1つの連続した流路を形成可能に構成されている。このように構成すれば、複数のセルスタックが1つの連続した流路に接続されるので、複数のセルスタックのうち、非発電状態のセルスタックが複数存在する場合でも、1つの発電状態のセルスタックから排出されるアノードオフガスを、複数の非発電状態のセルスタックに供給することができる。
上記第1の局面による発電装置において、好ましくは、バイパス流路に設けられるバイパス流路用バルブと、アノードガス流路とバイパス流路との接続点よりも、アノードガスの流れに対して上流側のアノードガス流路に設けられるアノードガス流路用バルブと、バイパス流路とアノードオフガス流路との接続点よりも、アノードオフガスの排気時の流れに対して下流側のアノードオフガス流路に設けられるアノードオフガス流路用バルブとをさらに備える。このように構成すれば、酸化防止動作時において、バイパス流路用バルブ、アノードガス流路用バルブ、および、アノードオフガス流路用バルブの開閉を調整することにより、容易に、発電状態のセルスタックから排出されるアノードオフガスを非発電状態のセルスタックに供給することができる。
この場合、好ましくは、酸化防止動作時において、閉状態にされるように構成されているアノードオフガス流路用バルブは、非制御時において開状態であるノーマルオープン型のバルブである。このように構成すれば、オフガス流路用バルブの開閉の制御ができなくなった場合でも、アノードオフガス流路が閉鎖されるのが抑制されるので、セルスタックからアノードオフガスが排出できなくなるのを抑制することができる。
上記バイパス流路用バルブが設けられる発電装置において、好ましくは、酸化防止動作時において、開状態にされるように構成されているバイパス流路用バルブは、非制御時において閉状態であるノーマルクローズ型のバルブである。このように構成すれば、バイパス流路用バルブの開閉の制御ができなくなった場合でも、バイパス流路が閉鎖されるので、セルスタックからアノードオフガス流路を介してアノードオフガスを確実に排出することができる。
上記バイパス流路用バルブが設けられる発電装置において、好ましくは、バイパス流路用バルブおよびアノードオフガス流路用バルブよりも、アノードオフガスの流れに対して上流側のアノードオフガス流路に設けられ、アノードオフガスを冷却するための熱交換部をさらに備える。このように構成すれば、バイパス流路用バルブおよびアノードオフガス流路用バルブが、高温のアノードオフガスに曝されることが抑制されるので、バルブに要求される耐熱性を下げることができる。これにより、バルブの選択肢を広げることができる。
上記バイパス流路用バルブが設けられる発電装置において、好ましくは、発電装置は、発電試験装置を含み、発電試験時において、発電状態のセルスタックと、非発電状態のセルスタックとが順次切り替えられるように、バイパス流路用バルブ、アノードガス流路用バルブおよびアノードオフガス流路用バルブの開閉が切り換えられるように構成されている。ここで、複数のセルスタックが形成された後、個々のセルスタックの発電を行う必要がある。そこで、上記のように、バイパス流路用バルブ、アノードガス流路用バルブおよびアノードオフガス流路用バルブの開閉を切り換えて、発電状態のセルスタックと、非発電状態のセルスタックとを順次切り替えるように構成することによって、水素を含む還元用のガスの使用量が増大するのを抑制しながら、連続して複数のセルスタックの発電を行うことができる。
上記第1の局面による発電装置において、好ましくは、固体電解質形燃料電池は、固体酸化物形燃料電池を含む。ここで、固体酸化物形燃料電池は、比較的高温の状態で発電が行われるため、セルスタックを発電可能な状態にするために(セルスタックを加熱するために)、比較的長い時間を要する。そこで、固体酸化物形燃料電池に対して、上記第1の局面のように構成することによって、セルスタックを冷却することなくアノード電極の酸化を防止することができるので、迅速に非発電状態のセルスタックを発電状態に切り替えることができる。
この発明の第2の局面による発電装置は、固体電解質形燃料電池を構成する複数のセルスタックの各々に、水素を含むアノードガスを供給する複数のアノードガス流路と、複数のセルスタックの各々から排出されるアノードオフガスを排出する複数のアノードオフガス流路と、複数のセルスタックのうちの非発電状態の1つのセルスタックに接続されるアノードオフガス流路と、非発電状態の1つのセルスタックとは異なる非発電状態のセルスタックに接続されるアノードガス流路とを接続するように設けられるバイパス流路とを備え、バイパス流路を用いて非発電状態の1つのセルスタックから排出されるアノードオフガスを非発電状態の1つのセルスタックとは異なる非発電状態のセルスタックに供給することにより、非発電状態のセルスタックの酸化防止動作を行うように構成されている。
この発明の第2の局面による発電装置では、上記のように、バイパス流路を用いて非発電状態の1つのセルスタックから排出されるアノードオフガスを非発電状態の1つのセルスタックとは異なる非発電状態のセルスタックに供給することにより、非発電状態のセルスタックの酸化防止動作を行うように構成する。これにより、非発電状態のセルスタックの酸化防止動作のために、非発電状態のセルスタックの各々に別個に水素を含む還元用のガスを供給することなく、非発電状態のセルスタックの酸化防止動作を行うことができる。その結果、水素を含む還元用のガスの使用量が増大するのを抑制することができる。また、セルスタックを冷却することなく、バイパス流路を用いて他のセルスタックから排出されるアノードオフガスにより、アノード電極の酸化を防止することができるので、非発電状態のセルスタックを再び高温にする必要がない。これらの結果、水素を含む還元用のガスの使用量が増大するのを抑制しながら、アノード電極の酸化を防止し、かつ、迅速に非発電状態のセルスタックを発電状態に切り替えることが可能な発電装置を提供することができる。
本発明によれば、上記のように、水素を含む還元用のガスの使用量が増大するのを抑制しながら、アノード電極の酸化を防止し、かつ、迅速に非発電状態のセルスタックを発電状態に切り替えることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
まず、図1を参照して、第1実施形態による発電試験装置100の構成について説明する。ここで、発電試験装置100とは、還元状態にある焼成されたセルスタック1の発電試験を行うための装置である。なお、発電試験装置100は、本発明の「発電装置」の一例である。また、第1実施形態では、セルスタック1は、n個(nは、2以上の整数)設けられている。また、セルスタック1は、固体酸化物形燃料電池(SOFC:Solid Oxide Fuel Cell)に用いられるセルスタックである。
まず、図1を参照して、第1実施形態による発電試験装置100の構成について説明する。ここで、発電試験装置100とは、還元状態にある焼成されたセルスタック1の発電試験を行うための装置である。なお、発電試験装置100は、本発明の「発電装置」の一例である。また、第1実施形態では、セルスタック1は、n個(nは、2以上の整数)設けられている。また、セルスタック1は、固体酸化物形燃料電池(SOFC:Solid Oxide Fuel Cell)に用いられるセルスタックである。
図1に示すように、発電試験装置100には、複数のアノードガス流路2が設けられている。アノードガス流路2は、複数のセルスタック1(セルスタック#1〜#n)の各々に、水素を含むアノードガスを供給するように構成されている。また、アノードガス流路2は、1つのセルスタック1に対して1つ設けられている。なお、アノードガス流路2は、配管などにより構成されている。
また、発電試験装置100には、複数のアノードオフガス流路3が設けられている。アノードオフガス流路3は、複数のセルスタック1の各々から排出されるアノードオフガスを排出するように構成されている。なお、アノードオフガス流路3は、配管などにより構成されている。
また、発電試験装置100には、複数のセルスタック1の各々にカソードガス(空気)を供給するためのカソードガス流路(図示せず)と、複数のセルスタック1の各々からカソードオフガスを排出するためのカソードオフガス流路(図示せず)とが設けられている。
ここで、第1実施形態では、発電試験装置100には、バイパス流路4が設けられている。バイパス流路4は、複数のセルスタック1のうちの発電状態のセルスタック1に接続されるアノードオフガス流路3と、複数のセルスタック1のうちの非発電状態のセルスタック1に接続されるアノードガス流路2とを接続するように設けられている。そして、バイパス流路4を用いて発電状態のセルスタック1から排出されるアノードオフガスを非発電状態のセルスタック1に供給することにより、非発電状態のセルスタック1の酸化防止動作を行うように構成されている。なお、バイパス流路4は、配管などにより構成されている。また、酸化防止動作の詳細な説明は、後述する。
また、第1実施形態では、バイパス流路4は、複数のセルスタック1の各々のアノードオフガス流路3と、各々のアノードガス流路2とを接続するように複数(n個)設けられている。具体的には、図1において左から1番目のセルスタック1(#1)のアノードオフガス流路3と、2番目のセルスタック1(#2)のアノードガス流路2とを接続するように、バイパス流路4が設けられている。同様に、n−1番目のセルスタック1(#n−1)のアノードオフガス流路3と、n番目のセルスタック1(#n)のアノードガス流路2とを接続するように、バイパス流路4が設けられている。さらに、n番目のセルスタック1(#n)のアノードオフガス流路3と、1番目のセルスタック1(#1)のアノードガス流路2とを接続するように、バイパス流路4が設けられている。
そして、酸化防止動作時において、複数のアノードガス流路2と、複数のアノードオフガス流路3と、複数のバイパス流路4とによって、1つの連続した流路を形成可能に構成されている。たとえば、図2の太線に示すように、2番目のセルスタック1(#2)のアノードオフガス流路3、バイパス流路4、3番目のセルスタック1(#3)のアノードガス流路2、・・・、n番目のセルスタック1(#n)のアノードガス流路2およびアノードオフガス流路3、バイパス流路4、1番目のセルスタック1(#1)のアノードガス流路2およびアノードオフガス流路3により、1つの連続した流路が形成される。
また、第1実施形態では、発電試験装置100のバイパス流路4には、バイパス流路用バルブ5が設けられている。バイパス流路用バルブ5は、複数のバイパス流路4の各々に設けられている。
また、アノードガス流路2とバイパス流路4との接続点6aよりも、アノードガスの流れに対して上流側のアノードガス流路2には、アノードガス流路用バルブ7が設けられている。アノードガス流路用バルブ7は、複数のアノードガス流路2の各々に設けられている。
また、バイパス流路4とアノードオフガス流路3との接続点6bよりも、アノードオフガスの排気時の流れに対して下流側のアノードオフガス流路3には、アノードオフガス流路用バルブ8が設けられている。アノードオフガス流路用バルブ8は、複数のアノードオフガス流路3の各々に設けられている。
また、第1実施形態では、アノードオフガス流路用バルブ8は、酸化防止動作時において、閉状態にされるように構成されている。そして、アノードオフガス流路用バルブ8は、非制御時において開状態であるノーマルオープン型のバルブである。また、バイパス流路用バルブ5は、酸化防止動作時において、開状態にされるように構成されている。そして、バイパス流路用バルブ5は、非制御時において閉状態であるノーマルクローズ型のバルブである。なお、非制御時とは、アノードオフガス流路用バルブ8およびバイパス流路用バルブ5が電気的に開閉される場合には、これらのバルブに電力が供給されていない状態(非通電時)を意味する。また、アノードオフガス流路用バルブ8およびバイパス流路用バルブ5が、油圧により開閉される場合には、これらのバルブに油圧がかけられていない状態を意味する。また、アノードオフガス流路用バルブ8およびバイパス流路用バルブ5が、空気により開閉される場合には、これらのバルブに空気による圧力がかけられていない状態を意味する。
また、第1実施形態では、バイパス流路用バルブ5およびアノードオフガス流路用バルブ8よりも、アノードオフガスの流れに対して上流側(セルスタック1側)のアノードオフガス流路3には、アノードオフガスを冷却するための熱交換部9が設けられている。熱交換部9には、媒体が供給されるように構成されている。そして、アノードオフガスと媒体との間の熱交換により、アノードオフガスを冷却するように構成されている。
(酸化防止動作)
次に、図2および図3を参照して、第1実施形態による発電試験装置100の酸化防止動作について説明する。なお、第1実施形態では、酸化防止動作とは、セルスタック1の発電試験時における非発電状態(発電試験終了状態、発電試験待機状態)のセルスタック1のアノード電極の酸化防止のための動作を意味する。
次に、図2および図3を参照して、第1実施形態による発電試験装置100の酸化防止動作について説明する。なお、第1実施形態では、酸化防止動作とは、セルスタック1の発電試験時における非発電状態(発電試験終了状態、発電試験待機状態)のセルスタック1のアノード電極の酸化防止のための動作を意味する。
まず、図3のステップS1に示すように、比較的高温の炉(図示せず)の内部において、複数のセルスタック1が昇温される。なお、セルスタック1の昇温は、酸素含有雰囲気下で行われており、セルスタック1のアノード電極に含まれるNi(ニッケル)が酸化してNiO(酸化ニッケル)になっている。そこで、ステップS2に示すように、セルスタック1のアノード電極に還元用のガス(水素を含むアノードガス)が供給されることにより、NiOが還元されて、Niになる。その結果、アノード電極が導電性を獲得する。
次に、ステップS3に示すように、複数のセルスタック1の発電試験が行われる。ここで、複数のセルスタック1のうちの1つ(たとえば、セルスタック#2)において発電試験が行われ、その他のセルスタック1は、非発電状態(待機状態)であるとする。また、セルスタック1(#1)は発電試験が終了した状態であるとする。このとき、発電試験が行われるセルスタック1(#2)には、カソードガス流路(図示せず)から、カソードガス(空気)が供給される。
ここで、図2に示すように、複数のアノードガス流路2と、複数のアノードオフガス流路3と、複数のバイパス流路4とによって、1つの連続した流路を形成するように、バイパス流路用バルブ5、アノードガス流路用バルブ7、および、アノードオフガス流路用バルブ8の開閉が調整される。具体的には、セルスタック1(#1)のアノードオフガス流路3とセルスタック1(#2)のアノードガス流路2とに接続されるバイパス流路4に設けられるアノードオフガス流路用バルブ8以外の、バイパス流路用バルブ5が、開状態にされる。また、発電試験が行われるセルスタック1(#2)のアノードガス流路2に設けられるアノードガス流路用バルブ7以外のアノードガス流路用バルブ7が閉状態にされる。また、アノードオフガスの流れの最下流に位置するアノードオフガス流路用バルブ8(セルスタック1(#1)のアノードオフガス流路3に設けられるアノードオフガス流路用バルブ8)以外の、アノードオフガス流路用バルブ8が、閉状態にされる。これにより、図2の太線に示すように、複数のアノードガス流路2と、複数のアノードオフガス流路3と、複数のバイパス流路4とによって、1つの連続した流路が形成される。
その結果、発電試験が行われているセルスタック1(#2)からのアノードオフガス(水素を含むアノードオフガス)が、セルスタック1の#3、・・・#n、および、#1の順に、順次供給される。これにより、非発電状態(発電試験終了状態、発電試験待機状態)のセルスタック1(#1、#3〜#n)のアノード電極に、アノードオフガス(水素を含むアノードオフガス)が供給されるので、アノード電極が酸化するのを防止することが可能になる。
また、第1実施形態では、発電試験時において、発電状態のセルスタック1と、非発電状態のセルスタック1とが順次切り替えられるように、バイパス流路用バルブ5、アノードガス流路用バルブ7およびアノードオフガス流路用バルブ8の開閉が切り換えられる。すなわち、セルスタック1(#2)の発電試験が終わった後、バイパス流路用バルブ5、アノードガス流路用バルブ7およびアノードオフガス流路用バルブ8の開閉が切り換えられて、他のセルスタック1の発電試験が順に行われる。これらのバルブの開閉の調整は、図示しない制御部により行ってもよいし、ユーザにより行われてもよい。また、これらのバルブの開閉の切り替えは、アノードガスおよびカソードガスの供給時でもよいし、停止時でもよいが、アノードガスが排出できない状態になるのを避けるという理由から、停止時に行う方が良い。
次に、図4および図5を参照して、バルブの切り替え順序について説明する。なお、図4および図5において、(1.開)、・・・(6.閉)は、開閉されるバルブの順番を意味する。まず、図4を参照して、ガスの流れと反対方向に発電試験中のセルスタック1を切り替える場合(セルスタック#3からセルスタック#2に切り替える場合)のバルブの切り替え順序について説明する。
まず、1番目として、セルスタック#1のアノードオフガス流路3に設けられるアノードオフガス流路用バルブ8が開状態(1.開)にされる。これにより、全てのアノードオフガス流路用バルブ8が閉状態になるのが防止される。次に、2番目として、セルスタック#1および#2間のバイパス流路用バルブ5が閉状態(2.閉)にされる。このとき、セルスタック#2の下流側のセルスタックには瞬間的にガスが供給されなくなる一方、次の3番目のバルブを開状態にすることにより、下流側のセルスタックにガスが供給される。次に、3番目として、セルスタック#2のアノードガス流路2に設けられるアノードガス流路用バルブ7が開状態(3.開)にされる。この時点で、ガスの流れ(流路)は、セルスタック#2に流れる系統と、その他のセルスタックに流れる系統との2系統になる。
次に、4番目として、セルスタック#3のアノードガス流路2に設けられるアノードガス流路用バルブ7が閉状態(4.閉)にされる。このとき、セルスタック#2以外のセルスタックへのガスの供給が瞬間的に停止される一方、次の5番目のバルブを開状態にすることにより、これらのセルスタックにガスが供給される。次に、5番目として、セルスタック#2および#3間のバイパス流路用バルブ5が開状態(5.開)にされる。最後に、6番目として、セルスタック#2のアノードオフガス流路3に設けられるアノードオフガス流路用バルブ8が閉状態(6.閉)にされる。
なお、上記1番目〜6番目のバルブを同時に開閉してもよいし、1番目〜3番目のバルブを同時に開閉するとともに4番目〜6番目のバルブを同時に開閉するようにしてもよい。また、上記のように、上記1番目〜6番目のバルブをこの順に開閉してもよい。一方、順番の番号の大きいバルブを番号の小さいバルブよりも先に開閉することは好ましくない。
次に、図5を参照して、ガスの流れの方向に発電試験中のセルスタック1を切り替える場合(セルスタック#2からセルスタック#3に切り替える場合)のバルブの切り替え順序について説明する。
まず、1番目として、セルスタック#2のアノードオフガス流路3に設けられるアノードオフガス流路用バルブ8が開状態(1.開)にされる。これにより、全てのアノードオフガス流路用バルブ8が閉状態になるのが防止される。次に、2番目として、セルスタック#2および#3間のバイパス流路用バルブ5が閉状態(2.閉)にされる。このとき、セルスタック#2の下流側のセルスタック(#2以外のセルスタック)には瞬間的にガスが供給されなくなる一方、次の3番目のバルブを開状態にすることにより、下流側のセルスタックにガスが供給される。次に、3番目として、セルスタック#3のアノードガス流路2に設けられるアノードガス流路用バルブ7が開状態(3.開)にされる。この時点で、ガスの流れ(流路)は、セルスタック#2に流れる系統と、その他のセルスタックに流れる系統との2系統になる。
次に、4番目として、セルスタック#2のアノードガス流路2に設けられるアノードガス流路用バルブ7が閉状態(4.閉)にされる。このとき、セルスタック#2へのガスの供給が瞬間的に停止される一方、次の5番目のバルブを開状態にすることにより、セルスタック#2にガスが供給される。次に、5番目として、セルスタック#1および#2間のバイパス流路用バルブ5が開状態(5.開)にされる。最後に、6番目として、セルスタック#1のアノードオフガス流路3に設けられるアノードオフガス流路用バルブ8が閉状態(6.閉)にされる。
図4および図5のいずれの場合においても、バルブの開閉は、開、閉、開、閉、開および閉の順に行われる。1番目〜3番目のステップと4番目〜6番目のステップとを分けた場合、2番目と5番目にバイパス流路用バルブ5を開閉するステップがあり、このステップを挟んで、開状態に先にされるバルブは、アノードオフガス流路用バルブ8であり、閉状態に先にされるバルブは、アノードガス流路用バルブ7である。これにより、ガスの流路が完全に閉鎖されるのが防止される。なお、バルブの開状態(解放状態)が続くと、アノードガス流路2内に空気(酸化ガス)が混入する場合がある。このため、バルブの開閉は、同時に近いタイミングで、できる限り速やかに切り替えることが望ましい。
セルスタック#1を基準として、セルスタック#1のアノードオフガス流路用バルブ8、セルスタック#1および#2間のバイパス流路用バルブ5、セルスタック#2のアノードガス流路用バルブ7が1セットとなる。上記の1番目〜6番目のステップは、2セット分(2つのセルスタック分)のバルブの操作が含まれている。
また、上記のように、ガスの流れと反対方向に発電状態のセルスタック1を切り替える場合(図4参照)、上流側のバルブのセットの操作(開閉)を行った後、下流側のバルブのセットの操作が行われる。また、ガスの流れの方向に発電状態のセルスタック1を切り替える場合(図5参照)、下流側のバルブのセットの操作(開閉)を行った後、上流側のバルブのセットの操作が行われる。すなわち、新たにアノードガスが供給される側(発電状態にされる側)のバルブのセットの操作が先に行われる。
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第1実施形態では、上記のように、バイパス流路4を用いて発電状態のセルスタック1から排出されるアノードオフガスを非発電状態のセルスタック1に供給することにより、非発電状態のセルスタック1の酸化防止動作を行うように構成する。これにより、非発電状態のセルスタック1の酸化防止動作のために、水素を含む還元用のガスを別途セルスタック1に供給することなく、バイパス流路4を用いて発電状態のセルスタック1から排出されるアノードオフガスより、非発電状態のセルスタック1の酸化防止動作(アノード電極の酸化の防止)を行うことができる。その結果、水素を含む還元用のガスの使用量が増大するのを抑制することができる。また、セルスタック1を冷却することなく、バイパス流路4を用いて発電状態のセルスタック1から排出されるアノードオフガスにより、アノード電極の酸化を防止することができるので、非発電状態のセルスタック1を再び高温にする必要がない。これらの結果、水素を含む還元用のガスの使用量が増大するのを抑制しながら、アノード電極の酸化を防止し、かつ、迅速に非発電状態のセルスタック1を発電状態に切り替えることができる。
また、第1実施形態では、上記のように、バイパス流路4を、複数のセルスタック1の各々のアノードオフガス流路3と各々のアノードガス流路2とを接続するように複数設ける。これにより、複数のセルスタック1のうち、発電状態のセルスタック1と非発電状態のセルスタック1とが切り換えられた場合でも、複数のバイパス流路4のうちのいずれかのバイパス流路4を用いて、発電状態のセルスタック1から排出されるアノードオフガスを非発電状態のセルスタック1に供給することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、酸化防止動作時において、複数のアノードガス流路2と、複数のアノードオフガス流路3と、複数のバイパス流路4とによって、1つの連続した流路を形成可能に構成する。これにより、複数のセルスタック1が1つの連続した流路に接続されるので、複数のセルスタック1のうち、非発電状態のセルスタック1が複数存在する場合でも、1つの発電状態のセルスタック1から排出されるアノードオフガスを、複数の非発電状態のセルスタック1に供給することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、バイパス流路4に設けられるバイパス流路用バルブ5と、アノードガス流路2とバイパス流路4との接続点6aよりも、アノードガスの流れに対して上流側のアノードガス流路2に設けられるアノードガス流路用バルブ7と、バイパス流路4とアノードオフガス流路3との接続点6bよりも、アノードオフガスの排気時の流れに対して下流側のアノードオフガス流路3に設けられるアノードオフガス流路用バルブ8とを設ける。これにより、酸化防止動作時において、バイパス流路用バルブ5、アノードガス流路用バルブ7、および、アノードオフガス流路用バルブ8の開閉を調整することにより、容易に、発電状態のセルスタック1から排出されるアノードオフガスを非発電状態のセルスタック1に供給することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、酸化防止動作時において、閉状態にされるように構成されているアノードオフガス流路用バルブ8を、非制御時において開状態であるノーマルオープン型のバルブにより構成する。これにより、アノードオフガス流路用バルブ8の開閉の制御ができなくなった場合でも、アノードオフガス流路3が閉鎖されるのが抑制されるので、セルスタック1からアノードオフガスが排出できなくなるのを抑制することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、酸化防止動作時において、開状態にされるように構成されているバイパス流路用バルブ5を、非制御時において閉状態であるノーマルクローズ型のバルブにより構成する。これにより、バイパス流路用バルブ5の開閉の制御ができなくなった場合でも、バイパス流路4が閉鎖されるので、セルスタック1からアノードオフガス流路3を介してアノードオフガスを確実に排出することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、バイパス流路用バルブ5およびアノードオフガス流路用バルブ8よりも、アノードオフガスの流れに対して上流側のアノードオフガス流路3に、アノードオフガスを冷却するための熱交換部9を設ける。これにより、バイパス流路用バルブ5およびアノードオフガス流路用バルブ8が、高温のアノードオフガスに曝されることが抑制されるので、バルブに要求される耐熱性を下げることができる。その結果、バルブの選択肢を広げることができる。
また、第1実施形態では、上記のように、発電試験時において、発電状態のセルスタック1と、非発電状態のセルスタック1とが順次切り替えられるように、バイパス流路用バルブ5、アノードガス流路用バルブ7およびアノードオフガス流路用バルブ8の開閉を切り換える。ここで、複数のセルスタック1が形成された後、個々のセルスタック1の発電を行う必要がある。そこで、上記のように、バイパス流路用バルブ5、アノードガス流路用バルブ7およびアノードオフガス流路用バルブ8の開閉を切り換えて、発電状態のセルスタック1と、非発電状態のセルスタック1とを順次切り替えるように構成することによって、水素を含む還元用のガスの使用量が増大するのを抑制しながら、連続して複数のセルスタック1の発電を行うことができる。
(第2実施形態)
次に、図6を参照して、第2実施形態による燃料電池101の構成について説明する。なお、第2実施形態は、上記第1実施形態のアノードガス流路2、アノードオフガス流路3およびバイパス流路4を備える発電試験装置100の構成を、燃料電池101に適用したものである。なお、燃料電池101は、本発明の「発電装置」の一例である。また、燃料電池101は、固体酸化物形燃料電池(SOFC:Solid Oxide Fuel Cell)である。
次に、図6を参照して、第2実施形態による燃料電池101の構成について説明する。なお、第2実施形態は、上記第1実施形態のアノードガス流路2、アノードオフガス流路3およびバイパス流路4を備える発電試験装置100の構成を、燃料電池101に適用したものである。なお、燃料電池101は、本発明の「発電装置」の一例である。また、燃料電池101は、固体酸化物形燃料電池(SOFC:Solid Oxide Fuel Cell)である。
(燃料電池の基本的な構成)
ます、燃料電池101の基本的な構成について説明する。第2実施形態による燃料電池101には、混合/蒸発器11、空気予熱器12、改質器13、燃焼器14およびセルスタック21(4つのセルスタック21a〜21d)が設けられている。また、4つのセルスタック21a〜21dの各々は、スタックカバー15に覆われている。
ます、燃料電池101の基本的な構成について説明する。第2実施形態による燃料電池101には、混合/蒸発器11、空気予熱器12、改質器13、燃焼器14およびセルスタック21(4つのセルスタック21a〜21d)が設けられている。また、4つのセルスタック21a〜21dの各々は、スタックカバー15に覆われている。
混合/蒸発器11は、外部から供給された水(純水)を加熱して水蒸気を発生させるように構成されている。また、発生した水蒸気は、外部から供給された脱硫などの処理が行われた燃料ガスと混合された後、改質器13に導入される。また、燃料ガスと水蒸気が混合された混合ガスは、改質器13において水素を主成分とする改質ガス(加熱反応ガス、アノードガス)に改質されて、後述するアノードガス流路22を介して、セルスタック21のアノード(アノード電極211)に導入される。
空気予熱器12は、熱交換器により構成されており、外部から供給された外気(空気)を加熱して、高温の空気(加熱空気、カソードガス)を発生させるように構成されている。発生された加熱空気は、後述するカソードガス流路31を介して、セルスタック21のカソード(カソード電極212)に導入される。
セルスタック21では、導入された改質ガス(加熱反応ガス)と、加熱空気とによって、発電が行われる。発電に用いられることにより変質した高温の改質ガス(変質改質ガス、アノードオフガス)は、アノードオフガス流路23を介して、燃焼器14に導入される。また、発電に用いられることにより変質した高温の空気(変質空気)は、カソードオフガス流路33を介して、燃焼器14に導入される。
変質改質ガスには、余剰の燃料(発電に用いられなかった水素)が含まれている。そして、燃焼器14内において、変質改質ガスと変質空気とが混合されるとともに、点火ヒータ14aにより加熱/燃焼されることにより、改質器13が加熱される。また、燃焼器14において生じる排ガスは、空気予熱器12に導入される。これにより、外部から空気予熱器12に供給された外気(空気)が加熱される。
(酸化防止動作のための構成)
次に、燃料電池101における、アノード電極211の酸化防止動作のための構成について説明する。なお、燃料電池101における酸化防止動作のための構成は、上記第1実施形態の発電試験装置100の構成と同様である。以下、具体的に説明する。
次に、燃料電池101における、アノード電極211の酸化防止動作のための構成について説明する。なお、燃料電池101における酸化防止動作のための構成は、上記第1実施形態の発電試験装置100の構成と同様である。以下、具体的に説明する。
図6に示すように、燃料電池101には、アノードガス流路22が設けられている。アノードガス流路22は、4つのセルスタック21a〜21dの各々に、加熱反応ガス(水素を含むアノードガス)を供給するように構成されている。
また、燃料電池101には、アノードオフガス流路23が設けられている。アノードオフガス流路23は、セルスタック21a〜21dの各々から排出される変質改質ガス(アノードオフガス)を、燃焼器14に導入するように構成されている。
また、燃料電池101には、バイパス流路24が設けられている。バイパス流路24は、セルスタック21a〜21dのうちの1つのセルスタック21に接続されるアノードオフガス流路23と、セルスタック21a〜21dのその他のセルスタック21に接続されるアノードガス流路22とを接続するように設けられている。
また、燃料電池101のバイパス流路24には、バイパス流路用バルブ25が設けられている。バイパス流路用バルブ25は、バイパス流路24の各々に設けられている。
また、アノードガス流路22とバイパス流路24との接続点26aよりも、アノードガスの流れに対して上流側のアノードガス流路22には、アノードガス流路用バルブ27が設けられている。アノードガス流路用バルブ27は、アノードガス流路22の各々に設けられている。
また、バイパス流路24とアノードオフガス流路23との接続点26bよりも、アノードオフガスの排気時の流れに対して下流側のアノードオフガス流路23には、アノードオフガス流路用バルブ28が設けられている。アノードオフガス流路用バルブ28は、複数のアノードオフガス流路23の各々に設けられている。
また、バイパス流路用バルブ25およびアノードオフガス流路用バルブ28よりも、アノードオフガスの流れに対して上流側(セルスタック21側)のアノードオフガス流路23には、アノードオフガスを冷却するための熱交換部29が設けられている。
また、燃料電池101には、カソードガス流路31が設けられている。カソードガス流路31は、空気予熱器12から、4つのセルスタック21a〜21dの各々に、加熱空気(カソードガス)を供給するように構成されている。また、カソードガス流路31には、カソードガス流路用バルブ32が設けられている。
また、燃料電池101には、カソードオフガス流路33が設けられている。また、カソードオフガス流路33は、4つのセルスタック21a〜21dの各々から排出される変質空気(カソードオフガス)を、燃焼器14に導入するように構成されている。
(酸化防止動作)
次に、図7を参照して、第2実施形態による燃料電池101の酸化防止動作について説明する。
次に、図7を参照して、第2実施形態による燃料電池101の酸化防止動作について説明する。
ここで、4つのセルスタック21a〜21dのうちの1つ(たとえば、セルスタック21b)において発電が行われ、その他のセルスタック21は、非発電状態(待機状態)であるとする。このとき、発電が行われるセルスタック21bには、カソードガス流路31から、カソードガス(加熱空気)が供給される。
そして、アノードガス流路22と、アノードオフガス流路23と、バイパス流路24とによって、1つの連続した流路を形成するように、バイパス流路用バルブ25、アノードガス流路用バルブ27、および、アノードオフガス流路用バルブ28の開閉が調整される。具体的には、待機状態のセルスタック21aのアノードオフガス流路23と発電が行われるセルスタック21bのアノードガス流路22とに接続されるバイパス流路24に設けられるバイパス流路用バルブ25以外の、バイパス流路用バルブ25が、開状態にされる。また、セルスタック21bのアノードガス流路22に設けられるアノードガス流路用バルブ27以外のアノードガス流路用バルブ27が閉状態にされる。また、アノードオフガスの流れの最下流に位置するアノードオフガス流路用バルブ28(待機状態のセルスタック21aのアノードオフガス流路23に設けられるアノードオフガス流路用バルブ28)以外のアノードオフガス流路用バルブ28が、閉状態にされる。これにより、図7の太線に示すように、アノードガス流路22と、アノードオフガス流路23と、バイパス流路24とによって、1つの連続した流路が形成される。
その結果、発電が行われているセルスタック21bからのアノードオフガス(水素を含むオフガス)が、セルスタック21c、21d、および、セルスタック21aの順に、順次供給される。これにより、非発電状態(待機状態)のセルスタック21a、21cおよび21dのアノード電極211に、アノードオフガス(水素を含むオフガス)が供給されるので、アノード電極211が酸化するのを防止することが可能になる。
第2実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第2実施形態では、上記のように、燃料電池101を、固体酸化物形燃料電池(SOFC)により構成する。ここで、固体酸化物形燃料電池は、比較的高温の状態で発電が行われるため、セルスタック21を発電可能な状態にするために(セルスタック21を加熱するために)、比較的長い時間を要する。そこで、固体酸化物形燃料電池に対して、上記第2実施形態のように構成することによって、セルスタック21を冷却することなくアノード電極211の酸化を防止することができるので、迅速に非発電状態のセルスタック21を発電状態に切り替えることができる。
なお、第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。すなわち、第2実施形態においても、水素を含む還元用のガスの使用量が増大するのを抑制しながら、アノード電極211の酸化を防止することができる。
(第3実施形態)
次に、図8を参照して、第3実施形態による発電装置102の構成について説明する。なお、発電装置102は、上記第1実施形態の発電試験装置100の構成と同様である。また、発電装置102は、セルスタック1の高温状態を維持しながら、複数のセルスタック1(#1〜#n)の全てにおいて発電が行われないホットスタンバイ状態を可能に構成されている。また、ホットスタンバイ状態を可能に構成することにより、発電を一旦停止させてから再開させるまでの時間を短縮することが可能になるとともに、降温および昇温を繰り返すことによるセルスタック1の疲労を防止することが可能になる。以下、具体的に説明する。
次に、図8を参照して、第3実施形態による発電装置102の構成について説明する。なお、発電装置102は、上記第1実施形態の発電試験装置100の構成と同様である。また、発電装置102は、セルスタック1の高温状態を維持しながら、複数のセルスタック1(#1〜#n)の全てにおいて発電が行われないホットスタンバイ状態を可能に構成されている。また、ホットスタンバイ状態を可能に構成することにより、発電を一旦停止させてから再開させるまでの時間を短縮することが可能になるとともに、降温および昇温を繰り返すことによるセルスタック1の疲労を防止することが可能になる。以下、具体的に説明する。
図8に示すように、発電装置102には、アノードガス流路2、アノードオフガス流路3、および、バイパス流路4が設けられている。また、アノードガス流路2、アノードオフガス流路3、および、バイパス流路4には、それぞれ、アノードガス流路用バルブ7、アノードオフガス流路用バルブ8、および、バイパス流路用バルブ5が設けられている。なお、第3実施形態では、上記第1および第2実施形態と異なり、複数のセルスタック1(#1〜#n)の全てにおいて発電は行われない。すなわち、複数のセルスタック1のうちの非発電状態の1つのセルスタック1に接続されるアノードオフガス流路3と、この非発電状態のセルスタック1とは異なる非発電状態のセルスタック1に接続されるアノードガス流路2とを接続するバイパス流路4を設ける。そして、バイパス流路4を用いて非発電状態の1つのセルスタック1から排出されるアノードオフガスを、この非発電状態のセルスタック1とは異なる非発電状態のセルスタック1に供給することにより、これらの非発電状態のセルスタックの酸化防止動作を行うように構成されている。なお、第3実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
(ホットスタンバイ動作)
次に、図3および図8を参照して、第3実施形態による発電装置102のホットスタンバイ動作について説明する。
次に、図3および図8を参照して、第3実施形態による発電装置102のホットスタンバイ動作について説明する。
図6に示すように、セルスタック1(#1)のアノードオフガス流路3とセルスタック1(#2)のアノードガス流路2とに接続されるバイパス流路4に設けられるアノードオフガス流路用バルブ8以外の、バイパス流路用バルブ5が、開状態にされる。また、セルスタック1(#2)のアノードガス流路2に設けられるアノードガス流路用バルブ7以外のアノードガス流路用バルブ7が閉状態にされる。また、アノードオフガスの流れの最下流に位置するアノードオフガス流路用バルブ8(セルスタック1(#1)のアノードオフガス流路3に設けられるアノードオフガス流路用バルブ8)以外のアノードオフガス流路用バルブ8が、閉状態にされる。これにより、図8の太線に示すように、複数のアノードガス流路2と、複数のアノードオフガス流路3と、複数のバイパス流路4とによって、1つの連続した流路が形成される。そして、セルスタック1(#2)のアノードガス流路2から、還元用のガス(水素を含むアノードガス)が、セルスタック#2、#3、・・・、#n、#1の順に供給されることにより、高温状態のセルスタック1(#1〜#n)の酸化が防止される。
第3実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第3実施形態では、上記のように、バイパス流路4を用いて非発電状態の1つのセルスタック1から排出されるアノードオフガスを、このセルスタック1とは異なる非発電状態のセルスタック1に供給することにより、非発電状態のセルスタック1のホットスタンバイ動作を行うように構成する。これにより、非発電状態のセルスタック1のホットスタンバイ動作のために、非発電状態のセルスタック1の各々に別個に水素を含む還元用のガスを供給することなく、非発電状態のセルスタック1のホットスタンバイ動作を行うことができる。その結果、水素を含む還元用のガスの使用量が増大するのを抑制することができる。また、セルスタック1を冷却することなく、バイパス流路4を用いて他のセルスタック1から排出されるアノードオフガスにより、アノード電極の酸化を防止することができるので、非発電状態のセルスタック1を再び高温にする必要がない。これらの結果、水素を含む還元用のガスの使用量が増大するのを抑制しながら、アノード電極の酸化を防止し、かつ、迅速に非発電状態のセルスタック1を発電状態に切り替えることが可能な発電装置102を提供することができる。
なお、第3実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
たとえば、上記第1〜第3実施形態では、セルスタックが、固体酸化物形燃料電池(SOFC)に用いられるセルスタックである例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、セルスタックが、固体酸化物形燃料電池以外の燃料電池である、固体高分子形燃料電池(PEFC:Polymer Electrolyte Fuel Cell)、りん酸形燃料電池(PAFC:Phosphoric Acid Fuel Cell)、溶融炭酸塩形燃料電池(MCFC:Molten Carbonate Fuel Cell)などのセルスタックでもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、複数のセルスタックのうちの1つのセルスタックにおいて発電試験(発電)が行われる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、複数のセルスタックのうちの2つ以上のセルスタックにおいて発電試験(発電)が行われるようにしてもよい。この場合、発電試験(発電)が行われる複数のセルスタックから排出されるアノードオフガスが、非発電状態のセルスタックに供給される。このとき、アノードガス流路と、アノードオフガス流路と、バイパス流路とによって、複数の連続した流路が形成される。
また、上記第1〜第3実施形態では、1つのセルスタックのアノードオフガス流路と、1つのセルスタックのアノードガス流路とがバイパス流路により接続される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、1つのセルスタックのアノードオフガス流路と、複数のセルスタックのアノードガス流路とを接続するようにバイパス流路を設けてもよい。
また、上記第1〜第3実施形態では、アノードオフガスを冷却するための熱交換部が設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。バイパス流路用バルブ、および、アノードオフガス流路用バルブの熱に対する耐性が十分であれば、アノードオフガスを冷却するための熱交換部を設けなくてもよい。
また、上記第2実施形態では、燃料電池に4つのセルスタックが設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、燃料電池に4つ以外の数の複数のセルスタックが設けられていてもよい。
1、21、21a〜21d セルスタック
2、22 アノードガス流路
3、23 アノードオフガス流路
4、24 バイパス流路
5、25 バイパス流路用バルブ
6a、26a 接続点
6b、26b 接続点
7、27 アノードガス流路用バルブ
8、28 アノードオフガス流路用バルブ
9、29 熱交換部
100 発電試験装置(発電装置)
101 燃料電池(発電装置)
102 発電装置
2、22 アノードガス流路
3、23 アノードオフガス流路
4、24 バイパス流路
5、25 バイパス流路用バルブ
6a、26a 接続点
6b、26b 接続点
7、27 アノードガス流路用バルブ
8、28 アノードオフガス流路用バルブ
9、29 熱交換部
100 発電試験装置(発電装置)
101 燃料電池(発電装置)
102 発電装置
Claims (10)
- 固体電解質形燃料電池を構成する複数のセルスタックの各々に、水素を含むアノードガスを供給する複数のアノードガス流路と、
前記複数のセルスタックの各々から排出されるアノードオフガスを排出する複数のアノードオフガス流路と、
前記複数のセルスタックのうちの発電状態の前記セルスタックに接続される前記アノードオフガス流路と、前記複数のセルスタックのうちの非発電状態の前記セルスタックに接続される前記アノードガス流路とを接続するように設けられるバイパス流路とを備え、
前記バイパス流路を用いて前記発電状態のセルスタックから排出される前記アノードオフガスを前記非発電状態のセルスタックに供給することにより、前記非発電状態のセルスタックの酸化防止動作を行うように構成されている、発電装置。 - 前記バイパス流路は、前記複数のセルスタックの各々の前記アノードオフガス流路と各々の前記アノードガス流路とを接続するように複数設けられている、請求項1に記載の発電装置。
- 前記酸化防止動作時において、前記複数のアノードガス流路と、前記複数のアノードオフガス流路と、前記複数のバイパス流路とによって、1つの連続した流路を形成可能に構成されている、請求項2に記載の発電装置。
- 前記バイパス流路に設けられるバイパス流路用バルブと、
前記アノードガス流路と前記バイパス流路との接続点よりも、前記アノードガスの流れに対して上流側の前記アノードガス流路に設けられるアノードガス流路用バルブと、
前記バイパス流路と前記アノードオフガス流路との接続点よりも、前記アノードオフガスの排気時の流れに対して下流側の前記アノードオフガス流路に設けられるアノードオフガス流路用バルブとをさらに備える、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発電装置。 - 前記酸化防止動作時において、閉状態にされるように構成されている前記アノードオフガス流路用バルブは、非制御時において開状態であるノーマルオープン型のバルブである、請求項4に記載の発電装置。
- 前記酸化防止動作時において、開状態にされるように構成されている前記バイパス流路用バルブは、非制御時において閉状態であるノーマルクローズ型のバルブである、請求項4または5に記載の発電装置。
- 前記バイパス流路用バルブおよび前記アノードオフガス流路用バルブよりも、前記アノードオフガスの流れに対して上流側の前記アノードオフガス流路に設けられ、前記アノードオフガスを冷却するための熱交換部をさらに備える、請求項4〜6のいずれか1項に記載の発電装置。
- 前記発電装置は、発電試験装置を含み、
前記発電試験時において、前記発電状態のセルスタックと、前記非発電状態のセルスタックとが順次切り替えられるように、前記バイパス流路用バルブ、前記アノードガス流路用バルブおよび前記アノードオフガス流路用バルブの開閉が切り換えられるように構成されている、請求項4〜7のいずれか1項に記載の発電装置。 - 前記固体電解質形燃料電池は、固体酸化物形燃料電池を含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の発電装置。
- 固体電解質形燃料電池を構成する複数のセルスタックの各々に、水素を含むアノードガスを供給する複数のアノードガス流路と、
前記複数のセルスタックの各々から排出されるアノードオフガスを排出する複数のアノードオフガス流路と、
前記複数のセルスタックのうちの非発電状態の1つのセルスタックに接続される前記アノードオフガス流路と、前記非発電状態の1つのセルスタックとは異なる非発電状態の前記セルスタックに接続される前記アノードガス流路とを接続するように設けられるバイパス流路とを備え、
前記バイパス流路を用いて前記非発電状態の1つのセルスタックから排出される前記アノードオフガスを前記非発電状態の1つのセルスタックとは異なる非発電状態のセルスタックに供給することにより、前記非発電状態のセルスタックの酸化防止動作を行うように構成されている、発電装置。
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