JP2019220367A - 燃料電池システムおよびその制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
2CO ⇔ CO2+C
前記部分酸化改質器で生成された燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、前記部分酸化改質器で生成されて前記燃料電池に導入される燃料ガス中のCO濃度を検出するCOセンサと、前記部分酸化改質器に供給される原燃料と空気との混合比を調整する混合比調整部と、前記燃料電池に導入される燃料ガス中の目標CO濃度を設定する目標CO濃度設定部と、前記COセンサで検出されたCO濃度が前記目標CO濃度になるように前記混合比調整部の動作を制御する混合制御部と、を備える、燃料電池システムである。
図1に示すように、本実施形態に係る燃料電池システム10Aは、定置用の他、車載用などの種々の用途に用いられる。また、燃料電池システム10Aは、いわゆるポータブル発電機として用いることもできる。
次に、本発明の第2実施形態に係る燃料電池システム10Bについて説明する。なお、第2実施形態に係る燃料電池システム10Bにおいて、上述した第1実施形態に係る燃料電池システム10Aの構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。第2実施形態に係る燃料電池システム10Bでは、第1実施形態に係る燃料電池システム10Aと同様の構成については、同様の作用効果を奏する。後述する第3実施形態および第4実施形態についても同様である。
次に、第3実施形態に係る燃料電池システム10Cについて説明する。なお、第3実施形態に係る燃料電池システム10Cにおいて、上述した第1実施形態に係る燃料電池システム10Aの構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
次に、本発明の第4実施形態に係る燃料電池システム10Dについて説明する。なお、第4実施形態に係る燃料電池システム10Dにおいて、上述した第3実施形態に係る燃料電池システム10Cの構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
54…部分酸化改質器 56…シフト反応器
64…混合比調整部 66…混合ガス供給路
70…燃料ガス排出路 73…燃焼ガス導出路
74…燃焼ガス導入路 80…燃焼制御部
82…混合制御部 84…改質制御部
86…判定部 90…限界CO濃度算出部
92…目標CO濃度設定部 94…目標混合比算出部
S…COセンサ T1…燃料電池温度検出部
T2…改質器温度検出部
Claims (10)
- 原燃料を部分酸化改質して燃料ガスを生成する部分酸化改質器と、
前記部分酸化改質器で生成された燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、
前記部分酸化改質器で生成されて前記燃料電池に導入される燃料ガス中のCO濃度を検出するCOセンサと、
前記部分酸化改質器に供給される原燃料と空気との混合比を調整する混合比調整部と、
前記燃料電池に導入される燃料ガス中の目標CO濃度を設定する目標CO濃度設定部と、
前記COセンサで検出されたCO濃度が前記目標CO濃度になるように前記混合比調整部の動作を制御する混合制御部と、を備える、燃料電池システム。 - 請求項1記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池の温度を検出する燃料電池温度検出部と、
前記燃料電池の温度と前記燃料電池における炭素析出との関係が規定された炭素析出マップを用いて、前記燃料電池温度検出部で検出された温度から前記燃料電池への炭素析出が開始する燃料ガス中の限界CO濃度を算出する限界CO濃度算出部と、を備え、
前記目標CO濃度設定部は、前記目標CO濃度を前記限界CO濃度よりも低い濃度に設定する、燃料電池システム。 - 請求項2記載の燃料電池システムであって、
前記部分酸化改質器の温度を検出する改質器温度検出部と、
前記部分酸化改質器の温度と前記部分酸化改質器で生成されて前記燃料電池に導入される燃料ガス中のCO濃度と前記混合比との関係が規定された改質マップを用いて、前記改質器温度検出部で検出された温度と前記目標CO濃度とから前記部分酸化改質器に供給される原燃料および空気の目標混合比を算出する目標混合比算出部と、を備え、
前記混合制御部は、前記混合比が前記目標混合比になるように前記混合比調整部の動作を制御する、燃料電池システム。 - 請求項2または3に記載の燃料電池システムであって、
前記目標CO濃度設定部は、前記目標CO濃度を、前記限界CO濃度よりも低い領域内で最も高いCO濃度に設定する、燃料電池システム。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃料電池システムであって、
前記混合制御部は、原燃料に対する空気供給量を変化させることにより前記混合比が調整されるように前記混合比調整部の動作を制御する、燃料電池システム。 - 原燃料を部分酸化改質して燃料ガスを生成する部分酸化改質器と、
前記部分酸化改質器で生成された燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、
前記部分酸化改質器で生成されて前記燃料電池に導入される燃料ガス中のCO濃度を検出するCOセンサと、
前記部分酸化改質器に供給される原燃料と空気との混合比を調整する混合比調整部と、を備えた燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池に導入される燃料ガス中の目標CO濃度を設定する目標CO濃度設定工程と、
前記COセンサで検出されたCO濃度が前記目標CO濃度になるように前記混合比調整部の動作を制御する混合制御工程と、を行う、燃料電池システムの制御方法。 - 請求項6記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池の温度を検出する燃料電池温度検出工程と、
前記燃料電池の温度と前記燃料電池における炭素析出との関係が規定された炭素析出マップを用いて、前記燃料電池温度検出工程で検出された温度から前記燃料電池への炭素析出が開始する燃料ガス中の限界CO濃度を算出する限界CO濃度算出工程と、を行い、
前記目標CO濃度設定工程では、前記目標CO濃度を前記限界CO濃度よりも低い濃度に設定する、燃料電池システムの制御方法。 - 請求項7記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記部分酸化改質器の温度を検出する改質器温度検出工程と、
前記部分酸化改質器の温度と前記部分酸化改質器で生成されて前記燃料電池に導入される燃料ガス中のCO濃度と前記混合比との関係が規定された改質マップを用いて、前記改質器温度検出工程で検出された温度と前記目標CO濃度とから前記部分酸化改質器に供給される原燃料および空気の目標混合比を算出する目標混合比算出工程と、を行い、
前記混合制御工程では、前記混合比が前記目標混合比になるように前記混合比調整部の動作を制御する、燃料電池システムの制御方法。 - 請求項7または8に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記目標CO濃度設定工程は、前記目標CO濃度を、前記限界CO濃度よりも低い領域内で最も高いCO濃度に設定する、燃料電池システムの制御方法。 - 請求項6〜9のいずれか1項に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記混合制御工程では、原燃料に対する空気供給量を変化させることにより前記混合比が調整されるように前記混合比調整部の動作を制御する、燃料電池システムの制御方法。
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