JPS6318307B2 - - Google Patents
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- JPS6318307B2 JPS6318307B2 JP57047935A JP4793582A JPS6318307B2 JP S6318307 B2 JPS6318307 B2 JP S6318307B2 JP 57047935 A JP57047935 A JP 57047935A JP 4793582 A JP4793582 A JP 4793582A JP S6318307 B2 JPS6318307 B2 JP S6318307B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
-
- 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
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、燃料電池発電システム、特に燃料
電池の燃料室から排出される余剰ガスを燃料改質
装置のバーナで燃焼させるシステムに関するもの
である。
電池の燃料室から排出される余剰ガスを燃料改質
装置のバーナで燃焼させるシステムに関するもの
である。
従来この種の装置として第１図に示すものがあ
つた。図において１は燃料改質装置、２は燃料改
質装置１に組込まれたバーナ、３は燃料電池、４
は燃料電池３の燃料室、５は燃料改質装置１で製
造した水素濃度の高いガス（改質ガス）を燃料室
４に供給する系統、６は燃料室４から排出される
余剰ガスをバーナ２に供給する系統、７は燃焼用
空気をバーナ２に供給する系統、８は余剰ガスの
流量計、９は空気の流量計、１０は空気の流量調
節弁、１１は空気の流量調節器、１２は比率設定
器である。
つた。図において１は燃料改質装置、２は燃料改
質装置１に組込まれたバーナ、３は燃料電池、４
は燃料電池３の燃料室、５は燃料改質装置１で製
造した水素濃度の高いガス（改質ガス）を燃料室
４に供給する系統、６は燃料室４から排出される
余剰ガスをバーナ２に供給する系統、７は燃焼用
空気をバーナ２に供給する系統、８は余剰ガスの
流量計、９は空気の流量計、１０は空気の流量調
節弁、１１は空気の流量調節器、１２は比率設定
器である。
次に動作について説明する。燃料改質装置１で
天然ガスなどの原料と純水（スチームの形で利
用）から製造した水素濃度の高い燃料ガス（改質
ガス）を、燃料電池３の燃料室４に供給する。燃
料電池３は発電時、上記改質ガス中の水素成分の
みを消費する。さらに燃料電池３の最適な運転状
態を維持するには、決定した燃料利用率（例えば
70％）のもとに、上記改質ガスを出力電流値に応
じて必要とされる理論量より過剰に供給しなけれ
ばならない。したがつて、燃料室４から排出され
る未反応水素および他の可燃性ガス（余剰ガス）
を、上記燃料改質装置１に組込まれたバーナ２で
燃焼させ改質反応（800℃前後の触媒を用いた吸
熱反応）に利用する。このとき上記余剰ガス流量
を流量計８で検出し、燃焼に必要な空気燃料比を
比率設定器１２で演算し、空気流量調節器１１に
目標値として与える。空気流量調節器１１は、上
記目標値に対して空気流量を流量計９で検出し調
節弁10で制御する。
天然ガスなどの原料と純水（スチームの形で利
用）から製造した水素濃度の高い燃料ガス（改質
ガス）を、燃料電池３の燃料室４に供給する。燃
料電池３は発電時、上記改質ガス中の水素成分の
みを消費する。さらに燃料電池３の最適な運転状
態を維持するには、決定した燃料利用率（例えば
70％）のもとに、上記改質ガスを出力電流値に応
じて必要とされる理論量より過剰に供給しなけれ
ばならない。したがつて、燃料室４から排出され
る未反応水素および他の可燃性ガス（余剰ガス）
を、上記燃料改質装置１に組込まれたバーナ２で
燃焼させ改質反応（800℃前後の触媒を用いた吸
熱反応）に利用する。このとき上記余剰ガス流量
を流量計８で検出し、燃焼に必要な空気燃料比を
比率設定器１２で演算し、空気流量調節器１１に
目標値として与える。空気流量調節器１１は、上
記目標値に対して空気流量を流量計９で検出し調
節弁10で制御する。
従来の燃料電池発電システムは以上のように構
成されているので、燃料電池から排出される余剰
ガスはすべて燃料改質装置に組込まれたバーナで
燃焼させなければならず、負荷変動時例えば負荷
急減時、余剰ガス流量および発熱量が増加し、燃
料改質装置（特に改質器）の温度制御が困難にな
るなどの欠点があつた。また、余剰ガス成分濃度
は、燃料電池へ供給される改質ガス流量値および
燃料電池の出力電流値に応じて時々刻々変化する
ので、正確な流量検出およびバーナで完全燃焼さ
せるための最適な空気燃料比の設定が困難である
などの欠点があつた。
成されているので、燃料電池から排出される余剰
ガスはすべて燃料改質装置に組込まれたバーナで
燃焼させなければならず、負荷変動時例えば負荷
急減時、余剰ガス流量および発熱量が増加し、燃
料改質装置（特に改質器）の温度制御が困難にな
るなどの欠点があつた。また、余剰ガス成分濃度
は、燃料電池へ供給される改質ガス流量値および
燃料電池の出力電流値に応じて時々刻々変化する
ので、正確な流量検出およびバーナで完全燃焼さ
せるための最適な空気燃料比の設定が困難である
などの欠点があつた。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、燃料室４とバーナ
２を接続する余剰ガス系統６に設けられ、上記燃
料室４からバーナ２へ供給される余剰ガスの一部
を分岐させる分岐系統１５、この分岐系統１５に
分岐させる余剰ガス量を調節する調節弁１４，２
２、上記燃料改質装置１から燃料室４に供給する
燃料流量値を検出する流量計１６、上記燃料室４
からバーナ２に供給する余剰ガスの流量値を検出
する流量計８、上記燃料電池の出力電流値を検出
する電流計１７、上記燃料流量計１６および電流
計１７の出力より余剰ガス成分濃度を求め、上記
余剰ガス流量計８の出力値の密度補正演算を行う
流量補正器２０、上記燃料改質装置１の改質部分
の温度を検出する温度検出器１８、この温度検出
器１８からの出力をもとに上記バーナ２に供給す
る余剰ガス流量を決定する温度調節器２１、並び
に上記流量補正器２０より出力される余剰ガスの
補正済流量信号と上記温度調節器２１の出力信号
とを比較して上記調節弁１４，２２の開閉を制御
する流量調節器１９を備え、負荷変動時、例えば
負荷急減時、余剰ガス流量及び発熱量が増加し、
燃料改質装置の温度制御が困難になる欠点を解消
しようとするものである。
去するためになされたもので、燃料室４とバーナ
２を接続する余剰ガス系統６に設けられ、上記燃
料室４からバーナ２へ供給される余剰ガスの一部
を分岐させる分岐系統１５、この分岐系統１５に
分岐させる余剰ガス量を調節する調節弁１４，２
２、上記燃料改質装置１から燃料室４に供給する
燃料流量値を検出する流量計１６、上記燃料室４
からバーナ２に供給する余剰ガスの流量値を検出
する流量計８、上記燃料電池の出力電流値を検出
する電流計１７、上記燃料流量計１６および電流
計１７の出力より余剰ガス成分濃度を求め、上記
余剰ガス流量計８の出力値の密度補正演算を行う
流量補正器２０、上記燃料改質装置１の改質部分
の温度を検出する温度検出器１８、この温度検出
器１８からの出力をもとに上記バーナ２に供給す
る余剰ガス流量を決定する温度調節器２１、並び
に上記流量補正器２０より出力される余剰ガスの
補正済流量信号と上記温度調節器２１の出力信号
とを比較して上記調節弁１４，２２の開閉を制御
する流量調節器１９を備え、負荷変動時、例えば
負荷急減時、余剰ガス流量及び発熱量が増加し、
燃料改質装置の温度制御が困難になる欠点を解消
しようとするものである。
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第２図において１〜１２は従来装置と同様で
ある。１３は燃料電池３に接続された負荷、１４
は余剰ガス系統６に設けられた３方調節弁、１５
は余剰ガスを上記３方調節弁１４により分岐する
系統、１６は改質ガスの流量計、１７は燃料電池
３の直流出力電流を検出する電流計、１８は燃料
改質装置１の改質器部分に組込まれた温度検出
器、１９は余剰ガスの流量調節器、２０は余剰ガ
ス流量値を改質ガス流量値および直流出力電流値
で補正するための補正器、２１は燃料改質装置１
の温度調節器である。
る。第２図において１〜１２は従来装置と同様で
ある。１３は燃料電池３に接続された負荷、１４
は余剰ガス系統６に設けられた３方調節弁、１５
は余剰ガスを上記３方調節弁１４により分岐する
系統、１６は改質ガスの流量計、１７は燃料電池
３の直流出力電流を検出する電流計、１８は燃料
改質装置１の改質器部分に組込まれた温度検出
器、１９は余剰ガスの流量調節器、２０は余剰ガ
ス流量値を改質ガス流量値および直流出力電流値
で補正するための補正器、２１は燃料改質装置１
の温度調節器である。
次に動作について説明する。燃料室４から排出
される余剰ガス流量値を流量計８で検出する。さ
らに燃料改質装置１から燃料室４に供給される改
質ガス流量値を流量計１６で検出し、燃料電池３
の直流電流出力値を電流計１７で検出する。上記
３検出値を流量補正器２０に入力しここで流量補
正演算を行ない、余剰ガス流量調節器１９および
比率設定器１２に出力する。流量補正器２０で
は、電流計１７で検出した電流値より理論的に計
算される消費水素量を、流量計１６で検出した改
質ガス流量（成分濃度は既知である）中の水素量
より差引いて、余剰ガスの成分濃度を求め、流量
計８で検出した余剰ガス流量値の密度補正演算を
行ないさらに燃焼に必要な理論空気量を求める。
余剰ガス流量計８は余剰ガスの予想される平均密
度で選定すればよい。次に上記流量補正器２０よ
り出力される余剰ガスの補正済流量信号をもと
に、余剰ガス流量調節器１９によりバーナ２に供
給する余剰ガス流量を３方調節弁１４で系統１５
に一部分岐しながら制御する。余剰ガス流量調節
器１９の目標値は、温度検出器１８からの温度信
号をもとに燃料改質装置１の温度調節器２１より
の出力として与えられる。また、燃焼に必要な空
気燃料比を比率設定器１２で空気流量調節器１１
に与え、調節弁１０で空気流量を制御するのは従
来装置と同様である。
される余剰ガス流量値を流量計８で検出する。さ
らに燃料改質装置１から燃料室４に供給される改
質ガス流量値を流量計１６で検出し、燃料電池３
の直流電流出力値を電流計１７で検出する。上記
３検出値を流量補正器２０に入力しここで流量補
正演算を行ない、余剰ガス流量調節器１９および
比率設定器１２に出力する。流量補正器２０で
は、電流計１７で検出した電流値より理論的に計
算される消費水素量を、流量計１６で検出した改
質ガス流量（成分濃度は既知である）中の水素量
より差引いて、余剰ガスの成分濃度を求め、流量
計８で検出した余剰ガス流量値の密度補正演算を
行ないさらに燃焼に必要な理論空気量を求める。
余剰ガス流量計８は余剰ガスの予想される平均密
度で選定すればよい。次に上記流量補正器２０よ
り出力される余剰ガスの補正済流量信号をもと
に、余剰ガス流量調節器１９によりバーナ２に供
給する余剰ガス流量を３方調節弁１４で系統１５
に一部分岐しながら制御する。余剰ガス流量調節
器１９の目標値は、温度検出器１８からの温度信
号をもとに燃料改質装置１の温度調節器２１より
の出力として与えられる。また、燃焼に必要な空
気燃料比を比率設定器１２で空気流量調節器１１
に与え、調節弁１０で空気流量を制御するのは従
来装置と同様である。
なお、上記実施例では余剰ガス系統６に３方調
節弁１４を設けたものを示したが、余剰ガス系統
６を分岐する系統１５に２方調節弁を設けても同
様の効果を奏する。第３図は系統１５に２方調節
弁２２を設けたもので、その他の構成および動作
は第２図と同様である。
節弁１４を設けたものを示したが、余剰ガス系統
６を分岐する系統１５に２方調節弁を設けても同
様の効果を奏する。第３図は系統１５に２方調節
弁２２を設けたもので、その他の構成および動作
は第２図と同様である。
以上のように、この発明によれば、燃料室４と
バーナ２を接続する余剰ガス系統６に設けられ、
上記燃料室４からバーナ２へ供給される余剰ガス
の一部を分岐させる分岐系統１５、この分岐系統
１５に分岐させる余剰ガス量を調節する調節弁１
４，２２、上記燃料改質装置１から燃料室４に供
給する燃料流量値を検出する流量計１６、上記燃
料室４からバーナ２に供給する余剰ガスの流量値
を検出する流量計８、上記燃料電池の出力電流値
を検出する電流計１７、上記燃料流量計１６およ
び電流計１７の出力より余剰ガス成分濃度を求
め、上記余剰ガス流量計８の出力値の密度補正演
算を行う流量補正器２０、上記燃料改質装置１の
改質部分の温度を検出する温度検出器１８、この
温度検出器１８からの出力をもとに上記バーナ２
に供給する余剰ガス流量を決定する温度調節器２
１、並びに上記流量補正器２０より出力される余
剰ガスの補正済流量信号と上記温度調節器２１の
出力信号とを比較して上記調節弁１４，２２の開
閉を制御する流量調節器１９を備えたので、余剰
ガス成分濃度が変化しても、燃料改質装置の温度
を精度良く、しかも応答も速く制御できる効果が
ある。
バーナ２を接続する余剰ガス系統６に設けられ、
上記燃料室４からバーナ２へ供給される余剰ガス
の一部を分岐させる分岐系統１５、この分岐系統
１５に分岐させる余剰ガス量を調節する調節弁１
４，２２、上記燃料改質装置１から燃料室４に供
給する燃料流量値を検出する流量計１６、上記燃
料室４からバーナ２に供給する余剰ガスの流量値
を検出する流量計８、上記燃料電池の出力電流値
を検出する電流計１７、上記燃料流量計１６およ
び電流計１７の出力より余剰ガス成分濃度を求
め、上記余剰ガス流量計８の出力値の密度補正演
算を行う流量補正器２０、上記燃料改質装置１の
改質部分の温度を検出する温度検出器１８、この
温度検出器１８からの出力をもとに上記バーナ２
に供給する余剰ガス流量を決定する温度調節器２
１、並びに上記流量補正器２０より出力される余
剰ガスの補正済流量信号と上記温度調節器２１の
出力信号とを比較して上記調節弁１４，２２の開
閉を制御する流量調節器１９を備えたので、余剰
ガス成分濃度が変化しても、燃料改質装置の温度
を精度良く、しかも応答も速く制御できる効果が
ある。
第１図は従来の燃料電池発電システムの燃料側
の系統図、第２図はこの発明の一実施例による燃
料電池発電システムの燃料側の系統図、第３図は
この発明の他の実施例を示す燃料電池発電システ
ムの燃料側の系統図である。 １……燃料改質装置、２……バーナ、３……燃
料電池、４……燃料室、５……改質ガス系統、６
……余剰ガス系統、７……燃焼用空気系統、８…
…余剰ガス流量計、９……空気流量計、１０……
空気流量調節弁、１１……空気流量調節器、１２
……比率設定器、１３……負荷、１４……３方調
節弁、１５……余剰ガス分岐系統、１６……改質
ガス流量計、１７……直流電流計、１８……温度
検出器、１９……余剰ガス流量調節器、２０……
流量補正器、２１……温度調節器、２２……２方
調節弁、なお、図中、同一符号は同一、又は相当
部分を示す。
の系統図、第２図はこの発明の一実施例による燃
料電池発電システムの燃料側の系統図、第３図は
この発明の他の実施例を示す燃料電池発電システ
ムの燃料側の系統図である。 １……燃料改質装置、２……バーナ、３……燃
料電池、４……燃料室、５……改質ガス系統、６
……余剰ガス系統、７……燃焼用空気系統、８…
…余剰ガス流量計、９……空気流量計、１０……
空気流量調節弁、１１……空気流量調節器、１２
……比率設定器、１３……負荷、１４……３方調
節弁、１５……余剰ガス分岐系統、１６……改質
ガス流量計、１７……直流電流計、１８……温度
検出器、１９……余剰ガス流量調節器、２０……
流量補正器、２１……温度調節器、２２……２方
調節弁、なお、図中、同一符号は同一、又は相当
部分を示す。
Claims (1)
- １ 燃料改質装置１で改質された改質ガスを燃料
電池の燃料室４に供給して出力電流を得ると共
に、上記燃料室４から排出される余剰ガスを上記
燃料改質装置１のバーナ２で燃焼させて加熱源と
して利用する燃料電池発電システムにおいて、上
記燃料室４とバーナ２を接続する余剰ガス系統６
に設けられ、上記燃料室４からバーナ２へ供給さ
れる余剰ガスの一部を分岐させる分岐系統１５、
この分岐系統１５に分岐させる余剰ガス量を調節
する調節弁１４，２２、上記燃料改質装置１から
燃料室４に供給する燃料流量値を検出する流量計
１６、上記燃料室４からバーナ２に供給する余剰
ガスの流量値を検出する流量計８、上記燃料電池
の出力電流値を検出する電流計１７、上記燃料流
量計１６および電流計１７の出力より余剰ガス成
分濃度を求め、上記余剰ガス流量計１８の出力値
の密度補正演算を行なう流量補正器２０、上記燃
料改質装置１の改質部分の温度を検出する温度検
出器１８、この温度検出器１８からの出力をもと
に上記バーナ２に供給する余剰ガス流量を決定す
る温度調節器２１、並びに上記流量補正器２０よ
り出力される余剰ガスの補正済流量信号と上記温
度調節器２１の出力信号とを比較して上記調節弁
１４，２２の開閉を制御する流量調節器１９を備
えたことを特徴とする燃料電池発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57047935A JPS58163183A (ja) | 1982-03-23 | 1982-03-23 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57047935A JPS58163183A (ja) | 1982-03-23 | 1982-03-23 | 燃料電池発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58163183A JPS58163183A (ja) | 1983-09-27 |
| JPS6318307B2 true JPS6318307B2 (ja) | 1988-04-18 |
Family
ID=12789226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57047935A Granted JPS58163183A (ja) | 1982-03-23 | 1982-03-23 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58163183A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5927469A (ja) * | 1982-08-06 | 1984-02-13 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 燃料電池装置 |
| JPS61101751A (ja) * | 1984-10-25 | 1986-05-20 | Toshiba Corp | ソ−ラボンド |
| JPS61227375A (ja) * | 1985-03-30 | 1986-10-09 | Toshiba Corp | 燃料電池発電システム |
| JPH06105620B2 (ja) * | 1985-09-30 | 1994-12-21 | 株式会社東芝 | 燃料電池発電システム |
| JP2703896B2 (ja) * | 1987-01-27 | 1998-01-26 | 株式会社東芝 | 溶融炭酸塩燃料電池の起動方法 |
| JPH01225065A (ja) * | 1988-03-04 | 1989-09-07 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃料電池発電装置の触媒燃焼器保護装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2604981C2 (de) * | 1975-02-12 | 1985-01-03 | United Technologies Corp., Hartford, Conn. | Unter Druck betriebene Brennstoffzellenstromversorgungsanlagen und Verfahren zu ihrem Betrieb |
| US4098960A (en) * | 1976-12-27 | 1978-07-04 | United Technologies Corporation | Fuel cell fuel control system |
-
1982
- 1982-03-23 JP JP57047935A patent/JPS58163183A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58163183A (ja) | 1983-09-27 |
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