JPH05335029A - 燃料電池発電システム - Google Patents

燃料電池発電システム

Info

Publication number
JPH05335029A
JPH05335029A JP4140516A JP14051692A JPH05335029A JP H05335029 A JPH05335029 A JP H05335029A JP 4140516 A JP4140516 A JP 4140516A JP 14051692 A JP14051692 A JP 14051692A JP H05335029 A JPH05335029 A JP H05335029A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
fuel cell
atmospheric pressure
flow rate
cell power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4140516A
Other languages
English (en)
Inventor
Shuji Muramoto
修司 村本
Toshihide Takano
利英 高野
勲 ▲お▼畑
Isao Obata
Toshiyuki Ito
俊之 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Tokyo Gas Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Tokyo Gas Co Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP4140516A priority Critical patent/JPH05335029A/ja
Publication of JPH05335029A publication Critical patent/JPH05335029A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】大気圧変動による燃料密度変化に対応して燃料
供給量を調整可能な燃料電池発電システムを提供するこ
とを目的とする。 【構成】燃料電池発電システムにおいて、大気圧計測装
値15を設け、この測定値により制御装置6で燃料の流
量を演算する。この演算結果により、主燃料調節弁9を
制御装置6からの信号で自動調節する。 【効果】大気圧の変動に対応した量の燃料を供給でき、
燃料電池内の内部圧力のアンバランスなどによる破損、
電極の消耗等を防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、大気圧の変動に対応し
て燃料供給を制御する燃料電池発電システムに関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来の燃料電池発電システムの構成例を
図4を参照して説明する。
【0003】図4は従来の燃料電池発電システムの構成
図である。該燃料電池発電システムは、燃料電池本体1
と、燃料改質系2と、電池冷却系3と、エジェクタ4
と、インバ−タ5と、制御装置6とから主に構成され
る。
【0004】燃料電池本体1は、水素極1b、酸素極1
a、及び電池冷却装置1cからなる。
【0005】燃料改質系2は、天然ガス等の炭化水素化
合物と水蒸気から水蒸気改質反応により水素を発生させ
る系統である。
【0006】電池冷却系3は、循環ポンプ7により燃料
電池本体1の電池冷却装置1cに接続され、電池反応に
より発生する熱を除去する役割と同時に、此の熱を用い
て水蒸気を発生させ、前記燃料改質系2での水蒸気改質
反応に必要な水蒸気を供給する役割を有している。
【0007】エジェクタ4は、天然ガス等の燃料と前記
電池冷却水系3から発生する水蒸気を混合して燃料改質
系2に供給する役割を有する。
【0008】インバータ5は、燃料電池本体1からの直
流電気出力を交流に変換して負荷に供給するためのもの
である。
【0009】制御装置6は、燃料電池本体1からの入力
値を判断して、主燃料調節弁9、カソード空気調節弁1
0、水蒸気調整弁11を制御する機能を有する。
【0010】そのほかにも、給水ポンプ8、温度測定装
置13、差圧計測装置14を有している。また、水蒸気
改質反応に必要な熱源として燃料電池本体1の水素極1
bから排出されるアノード排ガスを燃焼させるための、
バーナ空気調節弁12を有する。
【0011】なお、太い実線は天然ガス及び反応ガスの
経路を示している。また、一点鎖線は空気の経路を、二
点鎖線線は排ガスの経路を、破線は水蒸気の経路を、細
い実線は冷却水の経路を示している。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の燃料電池発
電システムにおける燃料供給は、主燃料調整弁9の制御
に対して温度変化に対する考慮はなされているが、大気
圧については、標準的圧力の1.0332ata(at
a:工業圧力、1ata=0.000980665 P
a)を予め設定されており、この設定は固定的なもので
あった。つまり、大気圧が変動した場合の考慮が全くな
されていなかった。
【0013】ところが、大気圧が変動すると燃料ガスの
密度も変化する。その結果、水素の供給料が所定量以下
となった場合には、空気側との圧力差による逆流を生じ
る。例えば、燃料入口における燃料の圧力は0.02a
taであるのに対して、大気圧は約0.95〜1.04
ata(950〜1050mb)で変動するから大気圧
の変動を考慮しないと水素の供給量に大きな変化を与え
ることになる。
【0014】また、水素が不足すると、炭素を材料とし
て構成されることの多い電極自身を反応の対象とする電
極反応が進み、電極がいたんで電池の寿命を縮めるとい
う問題があった。
【0015】本発明の目的は、大気圧の変動による燃料
の密度変化に伴う燃料の流量の測定誤差を補正し、安定
した燃料を供給可能な燃料電池発電システムを提供する
ことにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたものであって、その一態様として
は、燃料電池本体と、該燃料電池に燃料を供給する燃料
供給手段と、該燃料電池本体に酸化剤を供給する酸化剤
供給手段と、を有する燃料電池発電システムにおいて、
大気圧に応じて、上記燃料供給手段により供給する燃料
の量を制御する制御手段を有することを特徴とする燃料
電池発電システム。
【0017】この場合、大気圧を検出する大気圧検出手
段を有し、上記制御手段は、該大気圧検出手段の検出結
果に基づいて、上記制御を行うことが好ましい。
【0018】上記制御手段は、大気圧の大きさに関わら
ず、上記燃料供給手段により供給する燃料のモル流量
を、上記電池本体の出力値に対応した値に保つ機能を有
することが好ましい。
【0019】上記制御手段は、燃料の体積流量を大気圧
に応じて変更することにより、上記モル流量を保つこと
が好ましい。
【0020】上記制御手段は、上記燃料電池本体の出力
値と、大気圧値と、該出力値および該大気圧値に対応し
た燃料の体積流量に相当する値と、を対応づけたマップ
を有し、該マップを参照して、上記制御を行うものであ
ってもよい。この倍体積流量に相当する値とは、上記燃
料供給手段の制御値であってもよい。
【0021】
【作用】大気圧検出手段により大気圧を検出する。そし
て、制御手段は、該検出値と、数1で示される関係とに
従って供給する燃料の体積流量を補正する。そして、該
体積流量となるように、燃料供給手段を調整する。これ
により大気圧が変化しても供給される燃料のモル流量が
所望の値に保たれるようにする。
【0022】
【数1】
【0023】Ps:設計圧力(設計体積流量の算出時の
条件とされた圧力/ata) Pa:大気圧(実測値) Qs:設計体積流量(電池出力に応じて決定されている
モル流量に対応した、ある設計条件下における体積流
量) Qc:補正後の体積流量 この場合、逐次、数1の関係式を用いて演算を行うので
はなく、これらの関係を含んだマップをあらかじめ用意
しておき、該マップを参照することにより補正後の体積
流量あるいは燃料供給手段の制御値を決定しても良い。
も良い。
【0024】
【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。
【0025】図1は、本発明の一実施例よる燃料電池発
電システムの制御系統図である。
【0026】該燃料電池発電システムは、燃料電池本体
1と、燃料改質系2と、電池冷却系3と、エジェクタ4
と、インバ−タ5と、制御装置6とから主に構成され
る。
【0027】なお、太い実線は天然ガス及び反応ガスの
経路を示している。また、一点鎖線は空気の経路を、二
点鎖線線は排ガスの経路を、破線は水蒸気の経路を、細
い実線は冷却水の経路を示している。
【0028】燃料電池本体1は、水素極1b、酸素極1
a、及び電池冷却装置1cからなる。
【0029】燃料改質系2は、天然ガス等の炭化水素化
合物と水蒸気から水蒸気改質反応により水素を発生させ
る系統である。
【0030】電池冷却系3は、循環ポンプ7により燃料
電池本体1の電池冷却装置1cに接続され、電池反応に
より発生する熱を除去する役割と同時に、此の熱を用い
て水蒸気を発生させ、前記燃料改質系2での水蒸気改質
反応に必要な水蒸気を供給する役割を有している。
【0031】エジェクタ4は、天然ガス等の燃料と前記
電池冷却水系3から発生する水蒸気を混合して燃料改質
系2に供給する役割を有する。
【0032】インバータ5は、燃料電池本体1からの直
流電気出力を交流に変換して負荷に供給するためのもの
である。
【0033】制御装置6は、燃料電池本体1の電池出力
電流の大きさ判断して、主燃料調節弁9、カソード空気
調節弁10、水蒸気調整弁11を制御する機能を有す
る。なお、該制御装置6については、後ほど詳細に説明
する。
【0034】そのほかにも、給水ポンプ8、温度測定装
置13、差圧計測装置14を有している。また、水蒸気
改質反応に必要な熱源として燃料電池本体1の水素極1
bから排出されるアノード排ガスを燃焼させるための、
バーナ空気調節弁12を有する。
【0035】更に、本実施例の燃料電池発電システム
は、大気圧計測装置15を有しており、制御装置6は、
大気圧をも考慮して制御を実行する構成となっている。
【0036】制御装置6による制御を詳細に説明する。
【0037】制御装置6は、電池出力電流に対応した燃
料のモル流量が設定されている。但し、実際のシステム
においては、モル流量を直接測定することは困難である
ため、該モル流量を体積流量に換算した設計体積流量の
関数Fとして設定されている。なお、この図において、
縦軸の単位は電池出力電流が100%の時を基準とした
割合で示している。
【0038】温度、大気圧等により気体の密度は変化す
るため、本実施例においては、該関数Fに示される値
を、温度測定装置13、大気圧計測装置15からの入力
値と、下記数2を用いて補正している。
【0039】
【数2】
【0040】Ps:設計圧力(設計体積流量の算出時の
条件とされた圧力/ata) Pa:大気圧(実測値) Ts:設計温度(設計体積流量の算出時の条件とされた
温度/℃) Tf:燃料温度(実測値) Qs:設計体積流量(電池出力に応じて決定されている
モル流量に対応した、ある設計条件下における体積流
量) Qc:補正後の体積流量 なお、数2においては、温度変化による補正部分をも含
んでいる。
【0041】補正した関数F’を、図3に点線で示し
た。この場合、大気圧が低下すると、関数Fに示される
値よりも体積流量を増やすように補正する。これは、大
気圧が低下すると気体の密度が小さくなるため、同一の
モル流量を確保するためには体積流量を多くする必要が
あるからである。逆に、大気圧が上昇すると、関数Fに
示される値よりも体積流量を減らすように補正する。こ
れは、大気圧が上昇すると気体の密度が高くなるため、
同一のモル流量となるように制御するためには体積流量
を減らす必要があるからである。
【0042】なお、同様の理由から、温度が上昇すると
体積流量を増やし、逆に温度が低下すると体積流量を減
らす。
【0043】そして、補正した関数F’に従って主燃料
調節弁9を制御することにより適正な量の燃料を供給す
ることができる。
【0044】その結果、大気圧等の変動に対応して、燃
料電池本体1の電池反応に必要な量の燃料を供給するこ
とができ、燃料改質装置2や燃料電池本体1の破損、電
極の損耗を防ぐことができる燃料電池発電システムの制
御方式を構築することが可能となる。
【0045】なお、補正の方法は上述したものには限ら
れない。また、制御方法は特に限定されるものではな
く、逐次、補正式にしたがって演算を行い補正値を算出
しても良い。あるいは、大気圧、温度、電池出力電流等
と、燃料の補正後の体積流量との関係を示したマップを
内蔵し、該マップを参照することによるものであっても
構わない。なお、この場合、体積流量ではなく、該体積
流量に相当する主燃料調整弁9の制御値との関係を示し
たマップであってもよい。
【0046】上記実施例においては、燃料ガスの流量調
整のみを行っているが、酸化剤、すなわち、上記実施例
においては空気の流量調整についても同様の制御を行え
ば、より最適な制御を行うことができる。
【0047】
【発明の効果】本発明の燃料電池発電システムは、大気
圧の変動に対応して、燃料電池本体に供給する燃料量を
調整することができ、燃料改質装置や燃料電池本体の破
損、電極の損耗を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるに燃料電池発電システ
ムの構成図である。
【図2】燃料流量と電池出力電流の関係を示すグラフ
【図3】補正された燃料流量と電池出力電流の関係を示
すグラフ
【図4】従来の燃料電池発電システムの系統図
【符号の説明】
1・・・燃料電池本体, 2・・・燃料改質系 3・・・電池冷却系 , 4・・・エジェクタ 5・・・インバータ , 6・・・制御装置 7・・・循環ポンプ , 8・・・給水ポンプ 9・・・主燃料調整弁, 10・・カソード空気調節弁 11・・水蒸気調節弁, 12・・バーナ空気調節弁 13・・温度測定装置, 14・・差圧計測装置 15・・大気圧計測装置,
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲お▼畑 勲 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 伊藤 俊之 東京都中野区新井2−47−6

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃料電池本体と、該燃料電池に燃料を供給
    する燃料供給手段と、該燃料電池本体に酸化剤を供給す
    る酸化剤供給手段と、を有する燃料電池発電システムに
    おいて、 大気圧に応じて、上記燃料供給手段により供給する燃料
    の量を制御する制御手段を有することを特徴とする燃料
    電池発電システム。
  2. 【請求項2】大気圧を検出する大気圧検出手段を有し、 上記制御手段は、該大気圧検出手段の検出結果に基づい
    て、上記制御を行うこと、 を特徴とする請求項1記載の燃料電池発電システム。
  3. 【請求項3】上記制御手段は、大気圧の大きさに関わら
    ず、上記燃料供給手段により供給する燃料のモル流量
    を、上記電池本体の出力値に対応した値に保つ機能を有
    すること、 を特徴とする請求項1記載の燃料電池発電システム。
  4. 【請求項4】上記制御手段は、燃料の体積流量を大気圧
    に応じて変更することにより、上記モル流量を保つこと
    を特徴とする請求項3記載の燃料電池発電システム。
  5. 【請求項5】上記制御手段は、上記燃料電池本体の出力
    値と、大気圧値と、該出力値および該大気圧値に対応し
    た燃料の体積流量に相当する値と、を対応づけたマップ
    を有し、該マップを参照して、上記制御を行うこと、 を特徴とする請求項4記載の燃料電池発電システム。
  6. 【請求項6】上記燃料の体積流量に相当する値とは、上
    記燃料供給手段の制御値であることを特徴とする請求項
    5記載の燃料電池発電システム。
JP4140516A 1992-06-01 1992-06-01 燃料電池発電システム Pending JPH05335029A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4140516A JPH05335029A (ja) 1992-06-01 1992-06-01 燃料電池発電システム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4140516A JPH05335029A (ja) 1992-06-01 1992-06-01 燃料電池発電システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05335029A true JPH05335029A (ja) 1993-12-17

Family

ID=15270474

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4140516A Pending JPH05335029A (ja) 1992-06-01 1992-06-01 燃料電池発電システム

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05335029A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0922713A (ja) * 1995-07-06 1997-01-21 Agency Of Ind Science & Technol 燃料電池発電システム
JP2003151602A (ja) * 2001-11-08 2003-05-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 原料供給制御装置及び燃料電池システム
WO2004093230A1 (ja) * 2003-04-17 2004-10-28 Nissan Motor Co. Ltd. 燃料電池システム及びその制御方法
JP2006099988A (ja) * 2004-09-28 2006-04-13 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
WO2012063922A1 (ja) * 2010-11-12 2012-05-18 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 燃料電池システム及び燃料電池システムの運転方法
JP2015099803A (ja) * 2009-06-30 2015-05-28 フラウンホーファー・ゲゼルシャフト・ツール・フェルデルング・デア・アンゲヴァンテン・フォルシュング・エー・ファウ 高温燃料電池システム

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6151772A (ja) * 1984-08-18 1986-03-14 Mitsubishi Electric Corp 燃料電池発電装置の流量制御装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6151772A (ja) * 1984-08-18 1986-03-14 Mitsubishi Electric Corp 燃料電池発電装置の流量制御装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0922713A (ja) * 1995-07-06 1997-01-21 Agency Of Ind Science & Technol 燃料電池発電システム
JP2003151602A (ja) * 2001-11-08 2003-05-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 原料供給制御装置及び燃料電池システム
WO2004093230A1 (ja) * 2003-04-17 2004-10-28 Nissan Motor Co. Ltd. 燃料電池システム及びその制御方法
JP2006099988A (ja) * 2004-09-28 2006-04-13 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP4701664B2 (ja) * 2004-09-28 2011-06-15 日産自動車株式会社 燃料電池システム
JP2015099803A (ja) * 2009-06-30 2015-05-28 フラウンホーファー・ゲゼルシャフト・ツール・フェルデルング・デア・アンゲヴァンテン・フォルシュング・エー・ファウ 高温燃料電池システム
WO2012063922A1 (ja) * 2010-11-12 2012-05-18 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 燃料電池システム及び燃料電池システムの運転方法
JP2012104434A (ja) * 2010-11-12 2012-05-31 Jx Nippon Oil & Energy Corp 燃料電池システム及び燃料電池システムの運転方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8211581B2 (en) Control apparatus and control method for fuel cell
JP6611662B2 (ja) 燃料電池システム
JPH09213353A (ja) 燃料電池発電装置
JPH05335029A (ja) 燃料電池発電システム
US20120202131A1 (en) Fuel cell system and control method for fuel cell system
JP4664585B2 (ja) 燃料電池とガスタービンの複合発電システム
JP6901231B2 (ja) 燃料電池の制御装置及び燃料電池の制御方法
KR20110032077A (ko) 연료전지 저온 운전 제어방법
JP3517260B2 (ja) 燃料電池発電装置および燃料電池発電装置の制御方法
JP2004178990A (ja) 燃料電池システムの酸化剤流量制御方法
JP2004342475A (ja) 燃料電池システムの運転制御
JP4517414B2 (ja) 燃料電池システムおよび水回収方法
JP3943007B2 (ja) 燃料電池システムの酸化剤圧力制御方法
JP5606228B2 (ja) 燃料電池発電システムおよびその制御方法
JP2005011639A (ja) 燃料電池システム
JPS6318307B2 (ja)
JP2002158019A (ja) 燃料電池発電装置
JPH06176787A (ja) 燃料電池発電装置
JPH08250139A (ja) 燃料電池発電装置
JPS6356674B2 (ja)
JPS6340269A (ja) 燃料電池発電プラントの冷却系制御装置
JPH02213056A (ja) 燃料電池発電プラント
JP3733850B2 (ja) 燃料改質装置
JP2001126748A (ja) 燃料電池発電装置の運転方法
JPH0349161A (ja) 燃料電池発電システム