JPH06176780A - 燃料電池の負荷変化時の運転方法 - Google Patents
燃料電池の負荷変化時の運転方法Info
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- JPH06176780A JPH06176780A JP43A JP35116292A JPH06176780A JP H06176780 A JPH06176780 A JP H06176780A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 35116292 A JP35116292 A JP 35116292A JP H06176780 A JPH06176780 A JP H06176780A
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 先行制御終了時の燃料利用率の急激な変動を
緩和する。 【構成】 燃料電池Ｉのアノード３に改質器５で改質し
た燃料を供給するため、燃料電池Ｉの運転中に負荷変化
があると、アノードで必要とする燃料が不足する。この
とき不足する燃料を補うための先行制御を開始する。目
標負荷に到達して先行制御を停止するとき、一定の速度
で徐々に先行制御量を減少させて行く。先行制御量の急
激な停止から生じる燃料利用率の急激な変動を緩和でき
る。
緩和する。 【構成】 燃料電池Ｉのアノード３に改質器５で改質し
た燃料を供給するため、燃料電池Ｉの運転中に負荷変化
があると、アノードで必要とする燃料が不足する。この
とき不足する燃料を補うための先行制御を開始する。目
標負荷に到達して先行制御を停止するとき、一定の速度
で徐々に先行制御量を減少させて行く。先行制御量の急
激な停止から生じる燃料利用率の急激な変動を緩和でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料の有する化学エネル
ギーを直接電気エネルギーに変換させるエネルギー分野
で用いる燃料電池の負荷上昇時に先行制御を行う際の運
転方法に関するものである。
ギーを直接電気エネルギーに変換させるエネルギー分野
で用いる燃料電池の負荷上昇時に先行制御を行う際の運
転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池のうち、溶融炭酸塩型燃料電池
は、図３に概略を示す如く、電解質として溶融炭酸塩を
多孔質物質にしみ込ませてなるタイル（電解質板）１
を、カソード（酸素極）２とアノード（燃料極）３の両
電極で両面から挟み、カソード２側に酸化ガスを供給す
ると共にアノード３側に燃料ガスを供給することにより
カソード２側及びアノード３側で反応させて発電を行わ
せるようにしたものを１セルとし、各セルをセパレータ
４を介して多層に積層しスタックとした構成としてあ
る。又、この燃料電池Ｉを用いた発電装置としては、図
３にシステム系統構成の一例の概要を示す如く、燃料電
池Ｉの上流側に改質器５を備え、改質原料ガスとしての
天然ガスＮＧを改質器５の改質室に導入して改質するよ
うにし、該改質器５の改質室から改質ガスとしての燃料
ガスＦＧを燃料ガス供給ライン６にてアノード３の入口
側に供給するようにすると共に、アノード３の出口側か
ら排出されたアノード出口ガスＡＧをアノード出口ガス
ライン７を通し、途中で図示しない気液分離器にてアノ
ード出口ガス中の水分を除去した後、改質器５の燃焼室
に導入させるようにし、又、上記改質器５の燃焼室から
燃焼排ガスライン８により排出された燃焼排ガスと予熱
されて空気供給ライン９より供給される空気Ａとを混合
させ酸化ガスＯＧとしてカソード２の入口側に供給する
ようにし、該カソード２の出口側から排出されたカソー
ド出口ガスＣＧをカソード出口ガスライン１０により取
り出し、空気の予熱や給水加熱等に用いた後に大気へ放
出させるようにしてある。１１は空気供給ライン９より
分岐させて改質器５の燃焼室に導いた燃焼用空気ライン
である。
は、図３に概略を示す如く、電解質として溶融炭酸塩を
多孔質物質にしみ込ませてなるタイル（電解質板）１
を、カソード（酸素極）２とアノード（燃料極）３の両
電極で両面から挟み、カソード２側に酸化ガスを供給す
ると共にアノード３側に燃料ガスを供給することにより
カソード２側及びアノード３側で反応させて発電を行わ
せるようにしたものを１セルとし、各セルをセパレータ
４を介して多層に積層しスタックとした構成としてあ
る。又、この燃料電池Ｉを用いた発電装置としては、図
３にシステム系統構成の一例の概要を示す如く、燃料電
池Ｉの上流側に改質器５を備え、改質原料ガスとしての
天然ガスＮＧを改質器５の改質室に導入して改質するよ
うにし、該改質器５の改質室から改質ガスとしての燃料
ガスＦＧを燃料ガス供給ライン６にてアノード３の入口
側に供給するようにすると共に、アノード３の出口側か
ら排出されたアノード出口ガスＡＧをアノード出口ガス
ライン７を通し、途中で図示しない気液分離器にてアノ
ード出口ガス中の水分を除去した後、改質器５の燃焼室
に導入させるようにし、又、上記改質器５の燃焼室から
燃焼排ガスライン８により排出された燃焼排ガスと予熱
されて空気供給ライン９より供給される空気Ａとを混合
させ酸化ガスＯＧとしてカソード２の入口側に供給する
ようにし、該カソード２の出口側から排出されたカソー
ド出口ガスＣＧをカソード出口ガスライン１０により取
り出し、空気の予熱や給水加熱等に用いた後に大気へ放
出させるようにしてある。１１は空気供給ライン９より
分岐させて改質器５の燃焼室に導いた燃焼用空気ライン
である。
【０００３】上記の如き燃料電池発電装置では、燃料電
池Ｉのアノード３側で必要とする燃料ガスＦＧは、改質
器５で改質されてから燃料ガス供給ライン６を経て供給
されるものであるため、燃料電池Ｉから電気を取り出す
ときの場合の如き負荷が急激に上昇するような負荷変化
があると、改質器５からの燃料ガスの流動遅れが起きて
負荷上昇時にアノード３側で必要とする燃料ガスが供給
されない事態が生じる。
池Ｉのアノード３側で必要とする燃料ガスＦＧは、改質
器５で改質されてから燃料ガス供給ライン６を経て供給
されるものであるため、燃料電池Ｉから電気を取り出す
ときの場合の如き負荷が急激に上昇するような負荷変化
があると、改質器５からの燃料ガスの流動遅れが起きて
負荷上昇時にアノード３側で必要とする燃料ガスが供給
されない事態が生じる。
【０００４】かかる場合に備えて、従来では、上記負荷
上昇時にアノード３側で必要な燃料ガスが供給されない
分を補うために、負荷上昇時にアノード３への燃料供給
量を多目にして燃料利用率を上昇させるようにする、い
わゆる、先行制御が行われている。
上昇時にアノード３側で必要な燃料ガスが供給されない
分を補うために、負荷上昇時にアノード３への燃料供給
量を多目にして燃料利用率を上昇させるようにする、い
わゆる、先行制御が行われている。
【０００５】従来の一般的な負荷上昇時の先行制御を行
う運転方法としては、図４に示す如く、燃料電池の負荷
変化時に先行制御を開始して燃料供給量を増加させて運
転し、目標負荷に到達して定格負荷運動に入ると、燃料
が供給されることになることから先行制御を終了させる
ようにしている。
う運転方法としては、図４に示す如く、燃料電池の負荷
変化時に先行制御を開始して燃料供給量を増加させて運
転し、目標負荷に到達して定格負荷運動に入ると、燃料
が供給されることになることから先行制御を終了させる
ようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
負荷上昇時の運転方法では、目標負荷に到達すると同時
に先行制御を終了する際、急激に先行制御を止めて先行
制御量を減少させているため、急激な流量変化となって
アノード３での燃料利用率が或る範囲を超えてしまうと
いう問題がある。
負荷上昇時の運転方法では、目標負荷に到達すると同時
に先行制御を終了する際、急激に先行制御を止めて先行
制御量を減少させているため、急激な流量変化となって
アノード３での燃料利用率が或る範囲を超えてしまうと
いう問題がある。
【０００７】そこで、本発明は、先行制御の終了時のア
ノードでの燃料利用率が急激に変動することがないよう
に先行制御量を減少させる運転方法を提供しようとする
ものである。
ノードでの燃料利用率が急激に変動することがないよう
に先行制御量を減少させる運転方法を提供しようとする
ものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、改質原料ガスを改質器で改質して燃料電
池のアノードに供給し、又、酸化ガスを燃料電池のカソ
ードに供給して燃料電池の運転中に負荷変化で先行制御
を開始した後、目標負荷に到達して先行制御を停止する
とき、先行制御量を一定の速度で徐々に減少させるよう
に運転する方法とする。
決するために、改質原料ガスを改質器で改質して燃料電
池のアノードに供給し、又、酸化ガスを燃料電池のカソ
ードに供給して燃料電池の運転中に負荷変化で先行制御
を開始した後、目標負荷に到達して先行制御を停止する
とき、先行制御量を一定の速度で徐々に減少させるよう
に運転する方法とする。
【０００９】
【作用】先行制御の停止時に先行制御量を徐々に減少さ
せると、アノードでの燃料利用率が急激に変動すること
がなくなる。
せると、アノードでの燃料利用率が急激に変動すること
がなくなる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【００１１】図１は本発明の運転方法により負荷変化時
の先行制御を行う状態を示すもので、図３に示す場合と
同様に、燃料電池Ｉのアノード３には改質器５で改質さ
れた燃料ガスＦＧを供給し、カソード２には空気供給ラ
イン９からの空気Ａと改質器５の燃焼室からの燃焼排ガ
スとを混合した酸化ガスＯＧを供給し、カソード２側と
アノード３側でともに反応を行わせて発電させるように
してある燃料電池Ｉの運転において、負荷が上昇してア
ノード３で必要とする燃料が不足する状況になると、燃
料を多目にアノード３に供給するための先行制御を開始
する。先行制御の開始により、図１に示す如くアノード
３への燃料供給量が、破線で示す本来の燃料供給量に対
して実線で示す如く増加させられる。先行制御運転中に
おいて、目標負荷に到達すると同時に先行制御は終了と
し、先行制御量を所要時間かけて一定の速度で減少させ
るようにする。
の先行制御を行う状態を示すもので、図３に示す場合と
同様に、燃料電池Ｉのアノード３には改質器５で改質さ
れた燃料ガスＦＧを供給し、カソード２には空気供給ラ
イン９からの空気Ａと改質器５の燃焼室からの燃焼排ガ
スとを混合した酸化ガスＯＧを供給し、カソード２側と
アノード３側でともに反応を行わせて発電させるように
してある燃料電池Ｉの運転において、負荷が上昇してア
ノード３で必要とする燃料が不足する状況になると、燃
料を多目にアノード３に供給するための先行制御を開始
する。先行制御の開始により、図１に示す如くアノード
３への燃料供給量が、破線で示す本来の燃料供給量に対
して実線で示す如く増加させられる。先行制御運転中に
おいて、目標負荷に到達すると同時に先行制御は終了と
し、先行制御量を所要時間かけて一定の速度で減少させ
るようにする。
【００１２】先行制御量の減少時間は、燃料電池の性能
及び電池条件により異なるため、実際の運転において調
整するようにするが、一例として、本発明者の実験で、
先行制御開始後４分４０秒で目標負荷に到達したので、
先行制御量を４０秒かけて徐々に減少させたところ、図
２に示す如き先行制御量の変化となった。
及び電池条件により異なるため、実際の運転において調
整するようにするが、一例として、本発明者の実験で、
先行制御開始後４分４０秒で目標負荷に到達したので、
先行制御量を４０秒かけて徐々に減少させたところ、図
２に示す如き先行制御量の変化となった。
【００１３】負荷変化終了時に、上記のように先行制御
量を一定の速度で徐々に減少させるようにすると、アノ
ード３での燃料利用率を急激に変動させることを防止す
ることができることになる。
量を一定の速度で徐々に減少させるようにすると、アノ
ード３での燃料利用率を急激に変動させることを防止す
ることができることになる。
【００１４】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の燃料電池の負
荷変化時の運転方法によれば、負荷変化で先行制御を開
始してから目標負荷に到達して先行制御を終了すると
き、先行制御量を一定の速度で徐々に減少させるように
するので、先行制御を急激に停止した場合の如きアノー
ドでの燃料利用率の上昇を未然に防止し、アノードでの
燃料利用率の急激な変動を緩和することができる、とい
う優れた効果を奏し得る。
荷変化時の運転方法によれば、負荷変化で先行制御を開
始してから目標負荷に到達して先行制御を終了すると
き、先行制御量を一定の速度で徐々に減少させるように
するので、先行制御を急激に停止した場合の如きアノー
ドでの燃料利用率の上昇を未然に防止し、アノードでの
燃料利用率の急激な変動を緩和することができる、とい
う優れた効果を奏し得る。
【図１】本発明の運転方法による先行制御の開始から終
了までの状態を示す図である。
了までの状態を示す図である。
【図２】本発明者の実験による先行制御開始から終了ま
での先行制御量の変化を示す図である。
での先行制御量の変化を示す図である。
【図３】燃料電池発電装置のシステム構成の概要を示す
要部の一例図である。
要部の一例図である。
【図４】従来の運転方法による先行制御の開始から終了
までの状態を示す図である。
までの状態を示す図である。
Ｉ 燃料電池 １ タイル ２ カソード ３ アノード ５ 改質器 ６ 燃料ガス供給ライン ８ 燃焼排ガスライン ９ 空気供給ライン ＦＧ 燃料ガス ＯＧ 酸化ガス
Claims (1)
- 【請求項１】 改質原料ガスを改質器で改質して燃料電
池のアノードに供給し、又、空気と上記改質器からの燃
焼排ガスを燃料電池のカソードに供給して燃料電池の運
転中に、負荷変化で先行制御を開始した後、目標負荷に
到達して先行制御を停止するとき、先行制御量を一定の
速度で徐々に減少させるように運転することを特徴とす
る燃料電池の負荷変化時の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP43A JPH06176780A (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 燃料電池の負荷変化時の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP43A JPH06176780A (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 燃料電池の負荷変化時の運転方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06176780A true JPH06176780A (ja) | 1994-06-24 |
Family
ID=18415474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP43A Pending JPH06176780A (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 燃料電池の負荷変化時の運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06176780A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011076933A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Toto Ltd | 固体電解質型燃料電池システム |
-
1992
- 1992-12-07 JP JP43A patent/JPH06176780A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011076933A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Toto Ltd | 固体電解質型燃料電池システム |
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