JPH01134869A - 燃料電池発電設備およびその運転方法 - Google Patents
燃料電池発電設備およびその運転方法Info
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- JPH01134869A JPH01134869A JP62290644A JP29064487A JPH01134869A JP H01134869 A JPH01134869 A JP H01134869A JP 62290644 A JP62290644 A JP 62290644A JP 29064487 A JP29064487 A JP 29064487A JP H01134869 A JPH01134869 A JP H01134869A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は燃料電池発電設備およびその運転方法に係り、
特に負荷変動時にも電池温度が変化せず、高性能、高信
鯨性、および長寿命を保持して広い負荷範囲で最適温度
で運転するのに好適な燃料電池発電設備およびその運転
方法に関する。
特に負荷変動時にも電池温度が変化せず、高性能、高信
鯨性、および長寿命を保持して広い負荷範囲で最適温度
で運転するのに好適な燃料電池発電設備およびその運転
方法に関する。
従来の燃料電池発電設備およびその運転方法は、特開昭
53−29534号に記載のように酸化剤ガスの再循環
手段、燃料改質器用燃焼排気ガスと圧縮機からの給気酸
化剤ガスとの混合によるガスの電池入口温度の制御を行
なっていた。また、特開昭58−164157号では、
電池出口、あるいは酸化剤ガスの電池入口温度を検出し
、酸化剤ガスの再循環流量を制御し、酸化剤ガスの電池
入口温度を調節するようになっていた。
53−29534号に記載のように酸化剤ガスの再循環
手段、燃料改質器用燃焼排気ガスと圧縮機からの給気酸
化剤ガスとの混合によるガスの電池入口温度の制御を行
なっていた。また、特開昭58−164157号では、
電池出口、あるいは酸化剤ガスの電池入口温度を検出し
、酸化剤ガスの再循環流量を制御し、酸化剤ガスの電池
入口温度を調節するようになっていた。
上記従来技術は電池の負荷が変化した場合、電池を最適
温度で運転する酸化剤ガス温度、ガス流量の制御、運転
方法について配慮がなされていない。特開昭53−29
534号では、電池の負荷が変化した場合にどのように
電池を運転するかについては特に記されておらず、酸化
剤ガスの電池入口温度、ガス流量で制御するとしても、
電池の最高、最低あるいは平均温度などから決まる運転
範囲は必ずしも広くな(、ガス流量、ガス温度を適切に
制御する必要があるとともに、電池は一種の化学反応器
であり、温度が変化する場合にはその変化する速度は非
常に遅く、安定した出力が得られない、低サイクルの熱
疲労が発生するなど性能、信頼性、運転特性などの面で
問題があった。
温度で運転する酸化剤ガス温度、ガス流量の制御、運転
方法について配慮がなされていない。特開昭53−29
534号では、電池の負荷が変化した場合にどのように
電池を運転するかについては特に記されておらず、酸化
剤ガスの電池入口温度、ガス流量で制御するとしても、
電池の最高、最低あるいは平均温度などから決まる運転
範囲は必ずしも広くな(、ガス流量、ガス温度を適切に
制御する必要があるとともに、電池は一種の化学反応器
であり、温度が変化する場合にはその変化する速度は非
常に遅く、安定した出力が得られない、低サイクルの熱
疲労が発生するなど性能、信頼性、運転特性などの面で
問題があった。
また、特開昭58−164157号では、酸化剤ガスの
再循環流量を電池出口の酸化剤ガス温度、必要に応じ入
口の酸化剤ガス温度の検出により再循環流量と圧縮機か
らの空気流量との混合比を制御しているが、燃料電池は
化学反応装置の一種であり、電池温度が変化するとその
性能も大きく変化、すなわち、電池内での発熱量が変化
し、それにともない電池温度が変化する。したがって、
出口、あるいは入口ガス温度の一方、あるいは両方の検
出データで再循環酸化剤ガス流量を制御することは、電
池の入口ガス温度が常に変動し、それにともない性能、
電池温度も変化し、出力の不安定、低サイクルの熱疲労
などの発生をもたらし、性能、信頼性、運転特性の面で
問題があった。また、電池の負荷が変化する場合には、
上記の問題点がさらに強調され、負荷特性に大きな問題
を有する制御方式となる。
再循環流量を電池出口の酸化剤ガス温度、必要に応じ入
口の酸化剤ガス温度の検出により再循環流量と圧縮機か
らの空気流量との混合比を制御しているが、燃料電池は
化学反応装置の一種であり、電池温度が変化するとその
性能も大きく変化、すなわち、電池内での発熱量が変化
し、それにともない電池温度が変化する。したがって、
出口、あるいは入口ガス温度の一方、あるいは両方の検
出データで再循環酸化剤ガス流量を制御することは、電
池の入口ガス温度が常に変動し、それにともない性能、
電池温度も変化し、出力の不安定、低サイクルの熱疲労
などの発生をもたらし、性能、信頼性、運転特性の面で
問題があった。また、電池の負荷が変化する場合には、
上記の問題点がさらに強調され、負荷特性に大きな問題
を有する制御方式となる。
本発明の目的は負荷応答性にすぐれ、しかも広い範囲の
負荷に対して電池温度を最適な温度で運転でき、高性能
、高信頼性、及び長寿命を達成できる燃料電池発電設備
およびその運転方法を提供することにある。
負荷に対して電池温度を最適な温度で運転でき、高性能
、高信頼性、及び長寿命を達成できる燃料電池発電設備
およびその運転方法を提供することにある。
C問題点を解決するための手段〕
上記目的は、酸化剤ガスの再循環系に電池入口の酸化剤
ガス温度調節器を設けるとともに、酸化剤ガスの給、排
気管の電池入口、出口部に設けたガス温度検出器からの
信号、負荷装置の電流、電圧信号とから酸化剤ガスの目
標値となる電池出口温度範囲を計算し、この計算温度に
基づき、酸化剤ガスの電池入口温度を前記酸化剤ガス再
循環配管系に設けたガス温度調節器で一定に制御し、電
池への酸化剤ガス流量制御により酸化剤ガスの電池出口
温度を前記温度範囲となるように調節することにより、
達成される。
ガス温度調節器を設けるとともに、酸化剤ガスの給、排
気管の電池入口、出口部に設けたガス温度検出器からの
信号、負荷装置の電流、電圧信号とから酸化剤ガスの目
標値となる電池出口温度範囲を計算し、この計算温度に
基づき、酸化剤ガスの電池入口温度を前記酸化剤ガス再
循環配管系に設けたガス温度調節器で一定に制御し、電
池への酸化剤ガス流量制御により酸化剤ガスの電池出口
温度を前記温度範囲となるように調節することにより、
達成される。
したつがって、本願発明の第1番目の発明は、「電解質
板、電極、及びセパレータ板から構成され、電極とセパ
レータ板との間に燃料、酸化剤ガス用の流路が形成され
る単位電池を複数枚積層した電池スタックとこのスタッ
クを格納する容器と上記スタックに燃料、酸化剤ガスの
給、排気を行なう配管系とスタックを格納する容器内に
ガスを給、排気する配管系と電池の外部負荷装置、酸他
剤ガス供給装置、燃料改質器とからなる燃料電池発電設
備において、前記酸化剤ガスの給、排気管の電池入口、
出口部ガス温度検出器を設け、酸化剤ガスの排気管と給
気管との間を連結する酸化剤ガス再循環配管系を設け、
前記配管系の途中に前記検出器によって検出された電池
入口温度に基づいて酸化剤ガスの電池入口温度を制御す
るガス温度調節器を設け、さらに、前記酸化剤ガス給気
配管系に前記検出器によって検出された電池出口温度に
基づいて酸化剤ガス流量を制御するガス流量制御装置を
設けたことを特徴とする燃料電池発電設備、」 であり、 本願発明の第2番目の発明は、 「燃料電池発電設備において、酸化剤ガスの排気管と給
気管との間を連結する酸化剤ガス再循環配管系を設け、
酸化剤ガスの給、排気管の電池入口、出口部ガス温度の
検出器からの信号、負荷装置の電流、電圧信号とから酸
化剤ガスの目標値となる電池出口温度範囲を計算し、こ
の計算温度に基づき、酸化剤ガスの電池入口温度を前記
酸化剤ガス再循環配管系に設けたガス温度調節器で一定
に制御し、電池への酸化剤ガス流量制御により酸化剤ガ
スの電池出口温度を前記温度範囲となるように調節する
ことを特徴とする燃料電池発電設備の運転方法。」 である。
板、電極、及びセパレータ板から構成され、電極とセパ
レータ板との間に燃料、酸化剤ガス用の流路が形成され
る単位電池を複数枚積層した電池スタックとこのスタッ
クを格納する容器と上記スタックに燃料、酸化剤ガスの
給、排気を行なう配管系とスタックを格納する容器内に
ガスを給、排気する配管系と電池の外部負荷装置、酸他
剤ガス供給装置、燃料改質器とからなる燃料電池発電設
備において、前記酸化剤ガスの給、排気管の電池入口、
出口部ガス温度検出器を設け、酸化剤ガスの排気管と給
気管との間を連結する酸化剤ガス再循環配管系を設け、
前記配管系の途中に前記検出器によって検出された電池
入口温度に基づいて酸化剤ガスの電池入口温度を制御す
るガス温度調節器を設け、さらに、前記酸化剤ガス給気
配管系に前記検出器によって検出された電池出口温度に
基づいて酸化剤ガス流量を制御するガス流量制御装置を
設けたことを特徴とする燃料電池発電設備、」 であり、 本願発明の第2番目の発明は、 「燃料電池発電設備において、酸化剤ガスの排気管と給
気管との間を連結する酸化剤ガス再循環配管系を設け、
酸化剤ガスの給、排気管の電池入口、出口部ガス温度の
検出器からの信号、負荷装置の電流、電圧信号とから酸
化剤ガスの目標値となる電池出口温度範囲を計算し、こ
の計算温度に基づき、酸化剤ガスの電池入口温度を前記
酸化剤ガス再循環配管系に設けたガス温度調節器で一定
に制御し、電池への酸化剤ガス流量制御により酸化剤ガ
スの電池出口温度を前記温度範囲となるように調節する
ことを特徴とする燃料電池発電設備の運転方法。」 である。
燃料電池の運転温度は電池内の最高、最低温度と電池の
平均温度とによって決まる。電池の最高温度は電解質の
許容蒸発量、腐食速度、材料強度などによって決められ
、最低温度は電解質板の作動限界温度、例えば、溶融炭
酸塩であればその融点により決まる。また、平均温度は
性能に直接関係することから、できればより高温にした
いが上記のような問題点があるため、ホットスポットが
許容される最高温度になるようなできるだけ高い平均温
度が設定されることになる。電池温度は電池内を流れる
電流、運転電圧、電池回路電圧、ガス流量、入口ガス温
度などによって決まることになるが、電池内では電池性
能によって発熱量が変化することと、電池の燃料ガス入
口から出口にわたって発電量、すなわち発熱分布も変化
し、電池内に温度分布が発生する。
平均温度とによって決まる。電池の最高温度は電解質の
許容蒸発量、腐食速度、材料強度などによって決められ
、最低温度は電解質板の作動限界温度、例えば、溶融炭
酸塩であればその融点により決まる。また、平均温度は
性能に直接関係することから、できればより高温にした
いが上記のような問題点があるため、ホットスポットが
許容される最高温度になるようなできるだけ高い平均温
度が設定されることになる。電池温度は電池内を流れる
電流、運転電圧、電池回路電圧、ガス流量、入口ガス温
度などによって決まることになるが、電池内では電池性
能によって発熱量が変化することと、電池の燃料ガス入
口から出口にわたって発電量、すなわち発熱分布も変化
し、電池内に温度分布が発生する。
そこで、電池温度を最適な状態で運転するためには負荷
と電池性能に応じて入口ガス温度、ガス流量を変化させ
なければならないが、上記のように、酸化剤ガスの再循
環系に電池入口の酸化剤ガス温度調節器を設けるととも
に、酸化剤ガスの給。
と電池性能に応じて入口ガス温度、ガス流量を変化させ
なければならないが、上記のように、酸化剤ガスの再循
環系に電池入口の酸化剤ガス温度調節器を設けるととも
に、酸化剤ガスの給。
排気管の電池入口、出口部に設けたガス温度検出器から
の信号、負荷装置の電流、電圧信号とから酸化剤ガスの
目標値となる電池出口温度範囲を計算し、この計算温度
に基づき、酸化剤ガスの電池入口温度を前記酸化剤ガス
再循環配管系に設けたガス温度調節器で一定に制御し、
電池への酸化剤ガス流量制御により酸化剤ガスの電池出
口ガス温度を前記温度範囲となるように調節することに
より、負荷が変化しても電池は常に最適温度で運転され
るため、負荷が変化した場合にも性能の不安定、温度変
動にともなう低サイクルの熱疲労などが発せず、負荷特
性の良い、高性能、高信頼性の電池運転が行える。
の信号、負荷装置の電流、電圧信号とから酸化剤ガスの
目標値となる電池出口温度範囲を計算し、この計算温度
に基づき、酸化剤ガスの電池入口温度を前記酸化剤ガス
再循環配管系に設けたガス温度調節器で一定に制御し、
電池への酸化剤ガス流量制御により酸化剤ガスの電池出
口ガス温度を前記温度範囲となるように調節することに
より、負荷が変化しても電池は常に最適温度で運転され
るため、負荷が変化した場合にも性能の不安定、温度変
動にともなう低サイクルの熱疲労などが発せず、負荷特
性の良い、高性能、高信頼性の電池運転が行える。
以下、本願発明の一実施例を第1図により説明する。
第1図は燃料電池発電設備の系統図を示す。電池スタッ
ク10は格納容器1の中に設置され、電池のカソード側
には酸化剤ガスの給、排気管37.11が接続され、そ
の入口、出口部にはガス温度検出器15.16が取り付
けられている。酸化剤ガスの排気管は弁39により再循
環ライン41とタービン31の駆動源となる燃焼ガスの
酸化剤ガスライン19とに分岐される。酸化剤ガスの再
循環ラインには酸化剤ガスの入口温度制御用に燃焼器4
0が設けられ、燃料ライン34が流量調節弁42を介し
て取り付けられている。
ク10は格納容器1の中に設置され、電池のカソード側
には酸化剤ガスの給、排気管37.11が接続され、そ
の入口、出口部にはガス温度検出器15.16が取り付
けられている。酸化剤ガスの排気管は弁39により再循
環ライン41とタービン31の駆動源となる燃焼ガスの
酸化剤ガスライン19とに分岐される。酸化剤ガスの再
循環ラインには酸化剤ガスの入口温度制御用に燃焼器4
0が設けられ、燃料ライン34が流量調節弁42を介し
て取り付けられている。
電池への酸化剤ガスの供給は電池からの排気酸化剤ガス
の一部と燃料とよりタービン用燃焼器30で高温の燃焼
ガスを発生し、それによりタービン31を駆動し、その
動力で圧縮機32により行なわれる。圧縮機32からの
空気は弁33により電池スタック用の酸化剤ガス35と
燃料改質器20の燃焼用空気36とに分岐される。酸化
剤ガス用35は電池に入る前で再循環ラインからのガス
43と燃料改質器20の燃焼ガス23とが混合される。
の一部と燃料とよりタービン用燃焼器30で高温の燃焼
ガスを発生し、それによりタービン31を駆動し、その
動力で圧縮機32により行なわれる。圧縮機32からの
空気は弁33により電池スタック用の酸化剤ガス35と
燃料改質器20の燃焼用空気36とに分岐される。酸化
剤ガス用35は電池に入る前で再循環ラインからのガス
43と燃料改質器20の燃焼ガス23とが混合される。
電池への燃料ガスの供給は燃料改質器20へ原燃料24
が供給され、改質用触媒などの改質作用により行なわれ
る。原燃料の改質にここでは熱が必要な場合を示してい
るが、この熱源は電池へ供給された燃料ガスの排気ガス
12中に残っている燃料ガスを圧縮機からの空気36に
より燃焼させることにより得られる。燃料ガスの電池入
口部にはガス温度検出器16が設けられ、ガス温度が一
定となるように制御されている。また、燃料ガスの排気
ライン12は弁64が設けられ、再循環ライン65が設
置されている。
が供給され、改質用触媒などの改質作用により行なわれ
る。原燃料の改質にここでは熱が必要な場合を示してい
るが、この熱源は電池へ供給された燃料ガスの排気ガス
12中に残っている燃料ガスを圧縮機からの空気36に
より燃焼させることにより得られる。燃料ガスの電池入
口部にはガス温度検出器16が設けられ、ガス温度が一
定となるように制御されている。また、燃料ガスの排気
ライン12は弁64が設けられ、再循環ライン65が設
置されている。
電池収納容器1の内部には電池内のガスがもれないよう
に不活性ガスが電池内ガス圧よりも少し高い圧力で給気
管13から供給され、ブロワ−14により循環され、常
に一定温度になるように調節されている。
に不活性ガスが電池内ガス圧よりも少し高い圧力で給気
管13から供給され、ブロワ−14により循環され、常
に一定温度になるように調節されている。
電池の負荷を変更するのは電池外に設けられたインバー
タ2により行なわれ、それに伴って、原燃料24、圧縮
機からの空気が弁62によって調節され、圧縮機32か
らの空気で弁62に通過したものは燃焼器30へ供給さ
れ、タービンの駆動源として利用され、図示されてはい
ないが、このタービンの出力は直接発電機を駆動して電
気を発生させることも行なえる。
タ2により行なわれ、それに伴って、原燃料24、圧縮
機からの空気が弁62によって調節され、圧縮機32か
らの空気で弁62に通過したものは燃焼器30へ供給さ
れ、タービンの駆動源として利用され、図示されてはい
ないが、このタービンの出力は直接発電機を駆動して電
気を発生させることも行なえる。
電池の運転は酸化剤ガスの電池入口温度を検出器15か
らコントローラ50へ信号を送り、コントローラ50か
らその信号による温度と設定値上のずれに応じた燃焼ガ
ス温度制御用信号を再循環用燃焼器40の燃料用バルブ
42へ送り、電池へ供給されるガス温度を一定温度に保
持する。同様に、電池への燃料ガス温度も電池入口のガ
ス温度検出器16からの信号と設置値との差に応じた信
号をコントローラ50から燃料改質器20の燃焼用燃料
弁53へ送り、燃料改質器そのものを負荷が変動しても
定温で運転でき、しかも電池への燃料ガスの供給温度も
一定とすることができる。
らコントローラ50へ信号を送り、コントローラ50か
らその信号による温度と設定値上のずれに応じた燃焼ガ
ス温度制御用信号を再循環用燃焼器40の燃料用バルブ
42へ送り、電池へ供給されるガス温度を一定温度に保
持する。同様に、電池への燃料ガス温度も電池入口のガ
ス温度検出器16からの信号と設置値との差に応じた信
号をコントローラ50から燃料改質器20の燃焼用燃料
弁53へ送り、燃料改質器そのものを負荷が変動しても
定温で運転でき、しかも電池への燃料ガスの供給温度も
一定とすることができる。
先に述べたように電池運転条件は電池温度が最適温度、
すなわち、最高、最低、平均温度などを考慮した温度と
なるように設計される。酸化剤ガスの電池入口温度、電
池周囲のブランケットガス温度をパラメータとし、ガス
の利用率(負荷によって決まる理論的に必要なガス流量
を実際に流しているガス流量で割った値)を燃料、酸化
剤ガスとも一定とし、さらに燃料ガス入口温度も一定に
した場合の電池最高、最低、平均温度を示したものが第
2図である。ガスの利用率は酸化剤ガス、燃料ガスがそ
れぞれ0.2.0.4であり、負荷100%の場合、電
池運転条件を最高、最低、平均温度の条件をすべて満足
している網目部分から、丸印の位置、すなわちブランケ
ットガス温度550℃、酸化剤ガスの電池入口温度55
0°Cと設定すれば、利用率一定(負荷が変化すればガ
ス流量は変化する。)であれば同図の結果からも判るよ
うに、負荷が50%のときには電池を最適温度に保つた
めには運転条件を網目部分に入るように、酸化剤ガスの
電池入口温度をより高温にし、600’Cにしなければ
ならない。酸化剤ガスの電池入口温度を600°Cまで
上昇させることは第1図の再循環用燃焼器40の出口ガ
ス温度を高くすることによって容易に達成することはで
きる。しかし、電池の入口ガス温度を変化させるという
ことは電池全体の温度分布が変化することになり、それ
にともない電池化学反応量も変化し、発熱分布も変化す
ることになる。燃料電池は単位面積あたりを流れるガス
の流量は非常に小さいため、発熱量が変化すると電池温
度がゆっくりと変化し始め、定常状態に達するまでに長
時間かかる。第3図は利用率を一定で負荷を変化させた
場合の電池温度変化を示す。この結果からも判るように
負荷が変化し、発熱量が変化すると電池温度は1〜2時
間では一定にはならず、電池温度が一定にならないと電
池性能も安定しない。
すなわち、最高、最低、平均温度などを考慮した温度と
なるように設計される。酸化剤ガスの電池入口温度、電
池周囲のブランケットガス温度をパラメータとし、ガス
の利用率(負荷によって決まる理論的に必要なガス流量
を実際に流しているガス流量で割った値)を燃料、酸化
剤ガスとも一定とし、さらに燃料ガス入口温度も一定に
した場合の電池最高、最低、平均温度を示したものが第
2図である。ガスの利用率は酸化剤ガス、燃料ガスがそ
れぞれ0.2.0.4であり、負荷100%の場合、電
池運転条件を最高、最低、平均温度の条件をすべて満足
している網目部分から、丸印の位置、すなわちブランケ
ットガス温度550℃、酸化剤ガスの電池入口温度55
0°Cと設定すれば、利用率一定(負荷が変化すればガ
ス流量は変化する。)であれば同図の結果からも判るよ
うに、負荷が50%のときには電池を最適温度に保つた
めには運転条件を網目部分に入るように、酸化剤ガスの
電池入口温度をより高温にし、600’Cにしなければ
ならない。酸化剤ガスの電池入口温度を600°Cまで
上昇させることは第1図の再循環用燃焼器40の出口ガ
ス温度を高くすることによって容易に達成することはで
きる。しかし、電池の入口ガス温度を変化させるという
ことは電池全体の温度分布が変化することになり、それ
にともない電池化学反応量も変化し、発熱分布も変化す
ることになる。燃料電池は単位面積あたりを流れるガス
の流量は非常に小さいため、発熱量が変化すると電池温
度がゆっくりと変化し始め、定常状態に達するまでに長
時間かかる。第3図は利用率を一定で負荷を変化させた
場合の電池温度変化を示す。この結果からも判るように
負荷が変化し、発熱量が変化すると電池温度は1〜2時
間では一定にはならず、電池温度が一定にならないと電
池性能も安定しない。
電池温度を負荷が変化した場合にも最適温度に維持し、
性能も安定させるために、電池入口ガス温度を一定に保
つと同時に、第4図に示すようにあらかじめ負荷に対し
て電池の平均温度が最適条件になるような酸化剤ガス利
用率とそのときの酸化剤ガス出口温度上昇との関係を設
計しておき、負荷変動に応じて電池出口の酸化剤ガス温
度検出器からの信号をコントローラ50へ送り、第1図
の圧縮機32からのバイパス流路63の流量調節弁62
にコントローラ50から電池が平均温度が一定になるよ
うな流量信号を送り、電池への流量を制御する。
性能も安定させるために、電池入口ガス温度を一定に保
つと同時に、第4図に示すようにあらかじめ負荷に対し
て電池の平均温度が最適条件になるような酸化剤ガス利
用率とそのときの酸化剤ガス出口温度上昇との関係を設
計しておき、負荷変動に応じて電池出口の酸化剤ガス温
度検出器からの信号をコントローラ50へ送り、第1図
の圧縮機32からのバイパス流路63の流量調節弁62
にコントローラ50から電池が平均温度が一定になるよ
うな流量信号を送り、電池への流量を制御する。
このように酸化剤ガスの電池入口温度を一定に保持し、
負荷に応じて酸化剤ガス流量をあらかじめ電池平均温度
が最適温度となるように酸化剤ガス出口温度検出して制
御することによ°す、第3図の破線のように電池温度は
ほとんど変化することなく負荷を変えることができ負荷
変更にともなう性能の不安定、低サイクルの熱疲労、ホ
ットスポットの発生による寿命低下などを防止すること
ができ、電池を高性能、高信頼性で運転することができ
、電池の長寿命化を達成できる。
負荷に応じて酸化剤ガス流量をあらかじめ電池平均温度
が最適温度となるように酸化剤ガス出口温度検出して制
御することによ°す、第3図の破線のように電池温度は
ほとんど変化することなく負荷を変えることができ負荷
変更にともなう性能の不安定、低サイクルの熱疲労、ホ
ットスポットの発生による寿命低下などを防止すること
ができ、電池を高性能、高信頼性で運転することができ
、電池の長寿命化を達成できる。
本発明によれば、電池の負荷が変化しても電池温度をほ
とんど変化させることなく運転できるため、負荷変化に
よる性能不安定、低サイクル熱疲労、高温部の発生など
を防止でき、負荷応答性の良い発電ができ、高性能、高
信頼性でかつ長寿命の燃料電池発電を達成できる効果が
ある。
とんど変化させることなく運転できるため、負荷変化に
よる性能不安定、低サイクル熱疲労、高温部の発生など
を防止でき、負荷応答性の良い発電ができ、高性能、高
信頼性でかつ長寿命の燃料電池発電を達成できる効果が
ある。
第1図は本発明の一実施例の発電設備系統図を示し、第
2図は負荷変動による電池運転範囲の変化、第3図は負
荷変動による電池温度変化、第4図は電池温度を一定に
した負荷と電池温度、ガス利用率との関係を示す。 1・・・電池収納容器、2・・・負荷、10・・・電池
スタック、11・・・酸化剤ガス排気管、12・・・燃
料ガス排気管、13・・・プラッケットガス給気管、1
5・・・酸化剤ガスの電池入口温度検出器、16・・・
燃料ガス電池入口温度検出器、20・・・燃料改質器、
21・・・改質器バーナ、22・・・燃料ガス給気管、
23・・・改質器バーナ排気ガス、24・・・原燃料、
30・・・タービン用燃焼器、31・・・タービン、3
2・・・圧縮機、40・・・再循環用燃焼器、42・・
・再循環用燃焼器燃料弁、50・・・コントローラ、6
2・・・圧縮空気バイパス用弁。
2図は負荷変動による電池運転範囲の変化、第3図は負
荷変動による電池温度変化、第4図は電池温度を一定に
した負荷と電池温度、ガス利用率との関係を示す。 1・・・電池収納容器、2・・・負荷、10・・・電池
スタック、11・・・酸化剤ガス排気管、12・・・燃
料ガス排気管、13・・・プラッケットガス給気管、1
5・・・酸化剤ガスの電池入口温度検出器、16・・・
燃料ガス電池入口温度検出器、20・・・燃料改質器、
21・・・改質器バーナ、22・・・燃料ガス給気管、
23・・・改質器バーナ排気ガス、24・・・原燃料、
30・・・タービン用燃焼器、31・・・タービン、3
2・・・圧縮機、40・・・再循環用燃焼器、42・・
・再循環用燃焼器燃料弁、50・・・コントローラ、6
2・・・圧縮空気バイパス用弁。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、電解質板、電極、及びセパレータ板から構成され、
電極とセパレータ板との間に燃料、酸化剤ガス用の流路
が形成される単位電池を複数枚積層した電池スタックと
このスタックを格納する容器と上記スタックに燃料、酸
化剤ガスの給、排気を行なう配管系とスタックを格納す
る容器内にガスを給、排気する配管系と電池の外部負荷
装置、酸化剤ガス供給装置、燃料改質器とからなる燃料
電池発電設備において、前記酸化剤ガスの給、排気管の
電池入口、出口部ガス温度検出器を設け、酸化剤ガスの
排気管と給気管との間を連結する酸化剤ガス再循環配管
系を設け、前記配管系の途中に前記検出器によって検出
された電池入口温度に基づいて酸化剤ガスの電池入口温
度を制御するガス温度調節器を設け、さらに、前記酸化
剤ガス給気配管系に前記検出器によって検出された電池
出口温度に基づいて酸化剤ガスのガス流量を制御するガ
ス流量制御装置を設けたことを特徴とする燃料電池発電
設備。 2、酸化剤ガス再循環配管系に設けたガス温度調節器が
再循環用燃焼器であることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の燃料電池発電設備。 3、燃料電池発電設備において、酸化剤ガスの排気管と
給気管との間を連結する酸化剤ガス再循環配管系を設け
、酸化剤ガスの給、排気管の電池入口、出口部ガス温度
の検出器からの信号、負荷装置の電流、電圧信号とから
酸化剤ガスの目標値となる電池出口温度範囲を計算し、
この計算温度に基づき、酸化剤ガスの電池入口温度を前
記酸化剤ガス再循環配管系に設けたガス温度調節器で一
定に制御し、電池への酸化剤ガス流量制御により酸化剤
ガスの電池出口温度を前記温度範囲となるように調節す
ることを特徴とする燃料電池発電設備の運転方法。 4、酸化剤ガス再循環配管系に設けたガス温度調節器が
再循環用燃焼器であり、前記再循環用燃焼器へ電池から
の排気酸化剤ガスと、燃料ガスとを供給し、前記酸化剤
ガスの再循環流量の割合は一定に制御し、燃料ガスの流
量制御により電池への酸化剤ガス供給温度を一定に調節
することを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の燃料
電池発電設備の運転方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62290644A JPH01134869A (ja) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | 燃料電池発電設備およびその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62290644A JPH01134869A (ja) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | 燃料電池発電設備およびその運転方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01134869A true JPH01134869A (ja) | 1989-05-26 |
Family
ID=17758633
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62290644A Pending JPH01134869A (ja) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | 燃料電池発電設備およびその運転方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01134869A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006032262A (ja) * | 2004-07-21 | 2006-02-02 | Tokyo Gas Co Ltd | 燃料電池システム及び制御方法 |
JP2007194005A (ja) * | 2006-01-18 | 2007-08-02 | Hitachi Ltd | 固体酸化物形燃料電池発電システムとその運転制御方法 |
JP2007287580A (ja) * | 2006-04-19 | 2007-11-01 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 発電設備 |
-
1987
- 1987-11-19 JP JP62290644A patent/JPH01134869A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006032262A (ja) * | 2004-07-21 | 2006-02-02 | Tokyo Gas Co Ltd | 燃料電池システム及び制御方法 |
JP2007194005A (ja) * | 2006-01-18 | 2007-08-02 | Hitachi Ltd | 固体酸化物形燃料電池発電システムとその運転制御方法 |
JP2007287580A (ja) * | 2006-04-19 | 2007-11-01 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 発電設備 |
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