JP5763405B2 - 燃料電池システム - Google Patents
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Description
14…原燃料供給装置 16…酸化剤ガス供給装置
18…水供給装置 20…制御装置
22…燃料電池 24…燃料電池スタック
26…電解質 28…カソード電極
30…アノード電極 38…酸化剤ガス流路
40…燃料ガス流路 45…部分酸化改質器
46…水蒸気改質器 48…蒸発器
50…熱交換器 52…排ガス燃焼器
56…FC周辺機器 58…脱硫器
60a…原燃料通路 60b…原燃料供給路
60c…燃料ガス管路 61a…混合ガス入口
61b…燃料ガス出口 62a…混合ガス供給室
62b…燃料ガス排出室 64…改質管路
66…燃料ガス通路 68…加熱空間
70a…排ガス配管 70b…排気配管
72…加熱路 73a…水入口
73b…水蒸気出口 74a…水通路
74b…水蒸気通路 76a…酸化剤ガス供給室
76b…酸化剤ガス排出室 78…酸化剤ガス管路
80a、80b…酸化剤ガス供給路 82、100…酸化剤ガス通路
84…燃焼室 86…酸化剤排ガス通路
88…燃料排ガス通路 90…壁板
98…開口部 102…酸化剤ガス調整弁
110…炭素量決定部 112…温度検知部
114…S/C決定部 116…水供給量決定部
118…蒸発器作動状態判断部 120…改質器制御部
122…改質準備判断部 124…水蒸気改質器制御部
126…部分酸化改質器制御部
Claims (5)
- 燃料電池モジュール及び制御装置を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池モジュールは、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を複数積層した燃料電池スタックと、
炭化水素を主体とする原燃料と酸化剤ガスとの混合ガスを改質する部分酸化改質器と、
前記原燃料と水蒸気との混合ガスを改質する水蒸気改質器と、
水を蒸発させるとともに、前記水蒸気を前記水蒸気改質器に供給する蒸発器と、
を備え、
前記水蒸気改質器は、並列した前記部分酸化改質器と前記蒸発器との下流に位置するとともに、
前記制御装置は、前記燃料電池スタックへの要求出力に応じて該燃料電池スタックに供給される前記燃料ガスの炭素量を決定する炭素量決定部と、
前記水蒸気改質器の温度及び前記蒸発器の温度を検知する温度検知部と、
前記水蒸気改質器の温度に基づいて、水蒸気/炭素比の範囲を決定するS/C決定部と、
前記炭素量と前記水蒸気/炭素比とに基づいて、前記蒸発器への水供給量の範囲を決定する水供給量決定部と、
前記蒸発器の温度が前記水供給量の範囲に基づいて設定された温度であるか否かを判断する蒸発器作動状態判断部と、
前記蒸発器作動状態判断部により前記蒸発器の温度が前記設定された温度以上であると判断されると、前記部分酸化改質器に前記原燃料のみを供給する一方、前記水蒸気改質器に前記原燃料と混合された前記水蒸気を供給する制御を行う改質器制御部と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1記載の燃料電池システムにおいて、前記改質器制御部は、前記蒸発器の温度が前記水供給量の範囲に基づいて設定された温度であると判断された際、前記水蒸気改質器を制御する水蒸気改質器制御部と、
前記蒸発器の温度が前記水供給量の範囲に基づいて設定された温度ではないと判断された際、前記部分酸化改質器を制御する部分酸化改質器制御部と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1又は2記載の燃料電池システムにおいて、前記制御装置は、前記蒸発器の温度が前記水供給量の範囲に基づいて設定された温度であると判断された際、前記部分酸化改質器の改質準備を行うか否かを判断する改質準備判断部を備えることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池モジュールは、固体酸化物形燃料電池モジュールであることを特徴とする燃料電池システム。
- 燃料電池モジュール及び制御装置を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池モジュールは、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を複数積層した燃料電池スタックと、
炭化水素を主体とする原燃料と酸化剤ガスとの混合ガスを改質する部分酸化改質器と、
前記原燃料と水蒸気との混合ガスを改質する水蒸気改質器と、
水を蒸発させるとともに、前記水蒸気を前記水蒸気改質器に供給する蒸発器と、
を備え、
前記水蒸気改質器は、並列した前記部分酸化改質器と前記蒸発器との下流に位置するとともに、
前記制御装置は、前記燃料電池スタックへの要求出力に応じて該燃料電池スタックに供給される前記燃料ガスの炭素量を決定する炭素量決定部と、
前記水蒸気改質器の温度及び前記蒸発器の温度を検知する温度検知部と、
前記水蒸気改質器の温度に基づいて、水蒸気/炭素比の範囲を決定するS/C決定部と、
前記炭素量と前記水蒸気/炭素比とに基づいて、前記蒸発器への水供給量の範囲を決定する水供給量決定部と、
前記蒸発器の温度が前記水供給量の範囲に基づいて設定された温度であるか否かを判断する蒸発器作動状態判断部と、
前記蒸発器の温度が前記水供給量の範囲に基づいて設定された温度であると判断された際、前記部分酸化改質器の改質準備を行うか否かを判断する改質準備判断部と、
前記蒸発器作動状態判断部により前記蒸発器の温度が前記設定された温度以上であると判断されると、前記部分酸化改質器に前記原燃料のみを供給する一方、前記水蒸気改質器に前記原燃料と混合された前記水蒸気を供給する制御を行う改質器制御部と、
を備え、
前記改質器制御部は、前記蒸発器の温度が前記水供給量の範囲に基づいて設定された温度であると判断された際、前記水蒸気改質器を制御する水蒸気改質器制御部と、
前記蒸発器の温度が前記水供給量の範囲に基づいて設定された温度ではないと判断された際、前記部分酸化改質器を制御する部分酸化改質器制御部と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
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