JPS6348771A - 燃料電池発電システムの起動方法 - Google Patents
燃料電池発電システムの起動方法Info
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- JPS6348771A JPS6348771A JP61190852A JP19085286A JPS6348771A JP S6348771 A JPS6348771 A JP S6348771A JP 61190852 A JP61190852 A JP 61190852A JP 19085286 A JP19085286 A JP 19085286A JP S6348771 A JPS6348771 A JP S6348771A
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- Y02E60/50—Fuel cells
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
この発明は、未改質原料を改質器の補助バーナに供給す
るとともに改質器で改質ガスに変換し燃料電池の燃料極
入口に供給する一方、燃料極出口より排出される改質ガ
スを改質器バーナに燃料として供給してなる燃料電池発
電システムの起動方法に関する。
るとともに改質器で改質ガスに変換し燃料電池の燃料極
入口に供給する一方、燃料極出口より排出される改質ガ
スを改質器バーナに燃料として供給してなる燃料電池発
電システムの起動方法に関する。
新しい発電装置として注目されている燃料！池は、小出
力でも効率が高いとい５％徴をもっている。このため、
従来エンジン発電機の利用分野であった移動用電源や非
常用［源・離島用電源などへの展開がはかられている。
力でも効率が高いとい５％徴をもっている。このため、
従来エンジン発電機の利用分野であった移動用電源や非
常用［源・離島用電源などへの展開がはかられている。
このための燃料水素源としては、従来メタンやブタンな
どのスチームリフォーミング反応が利用されていたが、
これらの改質のためには８００〜９００’Ｃという高温
が必要であり、システムとしても機器数が多いなど、小
型電源用としては不向きな点が多かった。このため改質
温度が２００〜３００℃でりん酸形燃料電池の運転温度
に近く、主要な機器としては改質器本体だけですむメタ
ノールのスチームリオーミング反応を利用したメタノー
ル改質器が使用されている。
どのスチームリフォーミング反応が利用されていたが、
これらの改質のためには８００〜９００’Ｃという高温
が必要であり、システムとしても機器数が多いなど、小
型電源用としては不向きな点が多かった。このため改質
温度が２００〜３００℃でりん酸形燃料電池の運転温度
に近く、主要な機器としては改質器本体だけですむメタ
ノールのスチームリオーミング反応を利用したメタノー
ル改質器が使用されている。
このメタノール改質器とりん酸形燃料電池とを組み合わ
せて電力を発生させる燃料電池発電システムが知られて
いる。
せて電力を発生させる燃料電池発電システムが知られて
いる。
第３図は上記のような燃料電池発電システムの系統図で
ある。図において、１はりん酸形燃料電池本体、２はメ
タノールの液体状の改質原料を収答した原料タンクであ
り、該原料タンク２と燃料電池本体ｌのアノード側との
間を結ぶ燃料供給系３にはメタノール改質器４が介挿設
置されている。
ある。図において、１はりん酸形燃料電池本体、２はメ
タノールの液体状の改質原料を収答した原料タンクであ
り、該原料タンク２と燃料電池本体ｌのアノード側との
間を結ぶ燃料供給系３にはメタノール改質器４が介挿設
置されている。
なお５は燃料電池のカソード側に酸化剤ガスとしての空
気を供給する空気供給系、６は燃料電池本体冷却用の空
気を送り込む冷却空気供給系である。
気を供給する空気供給系、６は燃料電池本体冷却用の空
気を送り込む冷却空気供給系である。
ここで前記のメタノール改質器４は、バーナ７を装備し
た炉体としてなる炉容器８に対し、該炉容器内の燃焼室
には外部から供給されたメタノールの改質原料をガス化
する気化器９と、および該気化器９を経てガス化された
原料ガスを改質触媒との接触反応により水素１１ツチな
ガスに改質する反応器１０とを内蔵して構成されている
。ここで気化器９の構造は、図示のように炉容器８の底
部側から引き込んだパイプを燃焼家内で上方に向けて蛇
行状に配管した後に再び室内下方へＵターンさせ、図示
されてない原料ガスマニホールドを経て後段の反応器１
０へ接続するようにした構成となっている。また、バー
ナ７には補助用の燃料を供給するタンク１４がポンプ１
３を介して接続されており、電池の燃料極からの改質ガ
スがない場合には、このポンプを起動し−〔メタノール
を送り燃焼する。以下このポンプ１３とタンク１４とバ
ーナ７の組み合わせを便宜上、補助バーナと称する。
た炉体としてなる炉容器８に対し、該炉容器内の燃焼室
には外部から供給されたメタノールの改質原料をガス化
する気化器９と、および該気化器９を経てガス化された
原料ガスを改質触媒との接触反応により水素１１ツチな
ガスに改質する反応器１０とを内蔵して構成されている
。ここで気化器９の構造は、図示のように炉容器８の底
部側から引き込んだパイプを燃焼家内で上方に向けて蛇
行状に配管した後に再び室内下方へＵターンさせ、図示
されてない原料ガスマニホールドを経て後段の反応器１
０へ接続するようにした構成となっている。また、バー
ナ７には補助用の燃料を供給するタンク１４がポンプ１
３を介して接続されており、電池の燃料極からの改質ガ
スがない場合には、このポンプを起動し−〔メタノール
を送り燃焼する。以下このポンプ１３とタンク１４とバ
ーナ７の組み合わせを便宜上、補助バーナと称する。
かかる構成において、運転時には燃料電池本体ｌのアノ
ード側から排出される改質ガスを空気プロア１１により
吸気された燃焼空気と一緒にバーナ７で燃焼させ、燃焼
家内に配備された前記の気化器９および改質反応器１０
を加熱する。一方、メタノールの改質原料は原料タンク
２より送液ポンプ１２を経て気化器９に送り込まれ、気
化器９内でガス化された後に反応器１０内で水素リッチ
なガスに改質されて燃料電池本体１のアノード側に供給
される。
ード側から排出される改質ガスを空気プロア１１により
吸気された燃焼空気と一緒にバーナ７で燃焼させ、燃焼
家内に配備された前記の気化器９および改質反応器１０
を加熱する。一方、メタノールの改質原料は原料タンク
２より送液ポンプ１２を経て気化器９に送り込まれ、気
化器９内でガス化された後に反応器１０内で水素リッチ
なガスに改質されて燃料電池本体１のアノード側に供給
される。
一方、起動時から定格運転における従来の運転方法は、
下記の手順により行なわれる。
下記の手順により行なわれる。
■メタノールを燃焼させて改質器４内蔵の触媒層を所定
の温度まで上昇させる。
の温度まで上昇させる。
■改質用原料を供給して定格量の改質ガスが燃料電池１
へ供給されるように改質器４を安定させる。ただし、改
質されたガスは燃料電池へ供給せずにフレアスタック１
３あるいは触媒燃焼器等で燃焼させて外部へ排出する。
へ供給されるように改質器４を安定させる。ただし、改
質されたガスは燃料電池へ供給せずにフレアスタック１
３あるいは触媒燃焼器等で燃焼させて外部へ排出する。
この時の気化および改質のエネルギーはメタノールを燃
焼させて得る。
焼させて得る。
■改質器４安定後、改質ガスを電池１へ供給し負荷を増
加していく。この時の燃料電池燃料極よりのオフガスは
、フレアスタ、り１３あるＧ）は触媒燃焼器等で燃焼さ
せる。エネルギーはメタノールの燃焼により得る。
加していく。この時の燃料電池燃料極よりのオフガスは
、フレアスタ、り１３あるＧ）は触媒燃焼器等で燃焼さ
せる。エネルギーはメタノールの燃焼により得る。
■負荷が安定し電池より排出される改質ガス量が一定と
なったら、この改質ガスを改質器のバーナへもどし燃焼
させメタノールの燃焼をやめる。
なったら、この改質ガスを改質器のバーナへもどし燃焼
させメタノールの燃焼をやめる。
以上■〜■の手順を経てシステムは定常な運転に入るが
、オフガスが定常的に得られないうちにハフレアスタッ
クあるいは触媒燃焼器等で燃焼させるため、それらの機
器が別に必要であり、またメタノールの燃焼期間が長い
ために消費量が多く全体として効率が低下してしまう欠
点があった。
、オフガスが定常的に得られないうちにハフレアスタッ
クあるいは触媒燃焼器等で燃焼させるため、それらの機
器が別に必要であり、またメタノールの燃焼期間が長い
ために消費量が多く全体として効率が低下してしまう欠
点があった。
〔発明の目的〕
本発明は上記の点にかんがみなされたものであり、前述
した従来の燃料寛池発′ｔＩＬ装−における欠点を除去
し、従来のようなフレアスタック、触媒燃焼器等の特別
な機器を使用下ることな（、燃料電池燃料極（１１＋１
よりの改質ガスのｂつエネルギーを有効に利用するため
にその改質ガスをすべて〕（−ナヘ導びき、燃焼させて
運転する方法を提供することを目的とする。
した従来の燃料寛池発′ｔＩＬ装−における欠点を除去
し、従来のようなフレアスタック、触媒燃焼器等の特別
な機器を使用下ることな（、燃料電池燃料極（１１＋１
よりの改質ガスのｂつエネルギーを有効に利用するため
にその改質ガスをすべて〕（−ナヘ導びき、燃焼させて
運転する方法を提供することを目的とする。
この目的は本発明によれば、未改質原料を改質器の補助
バーナに供給するとともに改質器で改質ガスに変換し燃
料電池の燃料極入口に供給する一方、燃料極出口より排
出される改質ガスを改質器バーナに燃料として供給して
なる燃料電池発電システムの起動方法において、補助バ
ーナに未改質原料を供給して改質装置内部の触媒層を所
定の温度に高める工程と、改質器に、定格運転時に燃料
電池燃料極出口より排出される改質ガス中の水素量と同
じ量の水素を含む未改質原料を供給する工程と、燃料電
池の改質ガスがバーナに達して着火した後、補助バーナ
への未改質原料の供給を止める工程と、改質器に供給さ
れる未改質原料の象を漸次増加するとともに、改質器バ
ーナに供給される改質ガス中の水素量が変動しないよう
に燃料電池の負荷を零から徐々に増加し定格負荷とする
工程とにより燃料電池を起動することにより達成される
。
バーナに供給するとともに改質器で改質ガスに変換し燃
料電池の燃料極入口に供給する一方、燃料極出口より排
出される改質ガスを改質器バーナに燃料として供給して
なる燃料電池発電システムの起動方法において、補助バ
ーナに未改質原料を供給して改質装置内部の触媒層を所
定の温度に高める工程と、改質器に、定格運転時に燃料
電池燃料極出口より排出される改質ガス中の水素量と同
じ量の水素を含む未改質原料を供給する工程と、燃料電
池の改質ガスがバーナに達して着火した後、補助バーナ
への未改質原料の供給を止める工程と、改質器に供給さ
れる未改質原料の象を漸次増加するとともに、改質器バ
ーナに供給される改質ガス中の水素量が変動しないよう
に燃料電池の負荷を零から徐々に増加し定格負荷とする
工程とにより燃料電池を起動することにより達成される
。
第１図は本発明の実施例による燃料電池発電装置の構成
を示すものであり、第２図と対応する部材には同一符号
が付しである。起動後定格運転までの運転方法は、 ■補助バーナに未改質原料を供給して改質装置内部の触
媒層を所定の温度にまで上昇させる。
を示すものであり、第２図と対応する部材には同一符号
が付しである。起動後定格運転までの運転方法は、 ■補助バーナに未改質原料を供給して改質装置内部の触
媒層を所定の温度にまで上昇させる。
■第１図のポンプ１２により改質用原料を供給する。
この際の供給量は、定格運転時に燃料電池燃料極側より
排出される改質ガス中の水素量と同じ量の水素を含む未
改質原料を供給する。この時燃料′！を池の負荷はまだ
零であり、また燃料電池のオフガスがバーナにもどり着
火が確認された後補助バーナへの未改質原料の供給を止
める。
排出される改質ガス中の水素量と同じ量の水素を含む未
改質原料を供給する。この時燃料′！を池の負荷はまだ
零であり、また燃料電池のオフガスがバーナにもどり着
火が確認された後補助バーナへの未改質原料の供給を止
める。
■改質器に供給される改質用原料の量を漸次増加すると
ともに、改質器バーナに供給される改質ガス中の水素量
が変動しないように燃料電池の負荷を零から徐々に増加
し定格負荷とする。
ともに、改質器バーナに供給される改質ガス中の水素量
が変動しないように燃料電池の負荷を零から徐々に増加
し定格負荷とする。
以上■〜■の負荷接続時のステ、プでの改質された全水
素量ａと燃料電池で消費された水素量すおよびバーナで
燃焼される水素量Ｃの関係は第２図で示すようになって
いる。
素量ａと燃料電池で消費された水素量すおよびバーナで
燃焼される水素量Ｃの関係は第２図で示すようになって
いる。
ここで改質された全水素ｆ！ｋａは次のようζこして求
められる。
められる。
■第１図において、改質管１０の出口部温度測定器１５
により計測された温度から演算機１７により平衡計算か
ら改質ガス中の水素の平衡分圧を計算する。
により計測された温度から演算機１７により平衡計算か
ら改質ガス中の水素の平衡分圧を計算する。
■改質ガスの流量および温度測定器１４により改質ガス
の流量および温度を測定し、これから改質ガスの標準状
態での流量を演算機により計算してさらに■でもとめた
水素の分圧を乗じて改質された全水素量を求める。
の流量および温度を測定し、これから改質ガスの標準状
態での流量を演算機により計算してさらに■でもとめた
水素の分圧を乗じて改質された全水素量を求める。
一方、燃料電池で消費される水素量すは燃料電池の出力
電流値に比例するから、第１図のＦＣ出力電流測定器１
Ｇにより出力電流を測定しこの信号を演算機１７で処理
することにより燃料１Ｍ、池で消費される水素量が求、
められる。
電流値に比例するから、第１図のＦＣ出力電流測定器１
Ｇにより出力電流を測定しこの信号を演算機１７で処理
することにより燃料１Ｍ、池で消費される水素量が求、
められる。
これより、バーナで燃焼さＪ−ｒ、る水素量Ｃは、改質
された全水素量から燃料電池で消費される水素量をさし
引いた値として求められる。
された全水素量から燃料電池で消費される水素量をさし
引いた値として求められる。
以上述べたように本発明によれば、改質器バーナに供給
される水素量を負荷接続時以降一定量としたことでバー
ナでの燃焼の安定性が確保され、フレアスタックあるい
は触媒燃焼器等の機器が不必要となり、またメタノール
の燃焼量を低減しシステム全体の効率を上昇させること
ができる。
される水素量を負荷接続時以降一定量としたことでバー
ナでの燃焼の安定性が確保され、フレアスタックあるい
は触媒燃焼器等の機器が不必要となり、またメタノール
の燃焼量を低減しシステム全体の効率を上昇させること
ができる。
第１図は本発明の実施例を示す燃料１に池発電システム
系統図、第２図は負荷接続時の全水素発生量と消費水素
量の関係を示すクラブ、第３図は従来例を示す燃料電池
発電システム系統図、である。 ■・・・燃料電池本体、４・・・改質装置、７・・・バ
ーナ、１４・・・流量および温度測定器、１５・・・温
度測定器、１６・・・出力電流測定器、１７・・・演算
器。 、〕 °七Ｂ人弁お山口 ｋ；に 第 １ 図 第 ２ 図
系統図、第２図は負荷接続時の全水素発生量と消費水素
量の関係を示すクラブ、第３図は従来例を示す燃料電池
発電システム系統図、である。 ■・・・燃料電池本体、４・・・改質装置、７・・・バ
ーナ、１４・・・流量および温度測定器、１５・・・温
度測定器、１６・・・出力電流測定器、１７・・・演算
器。 、〕 °七Ｂ人弁お山口 ｋ；に 第 １ 図 第 ２ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 未改質原料を改質器の補助バーナに供給するとともに改
質器で改質した改質ガスを燃料電池の燃料極入口に供給
する一方、燃料極出口より排出される改質ガスを改質器
バーナに燃料として供給してなる燃料電池発電システム
の起動方法において、イ）補助バーナに未改質原料を供
給して改質装置内部の触媒層を所定の温度に高める工程
と、ロ）改質器に、定格運転時に燃料電池燃料極出口よ
り排出される改質ガス中の水素量と同じ量の水素を含む
未改質原料を供給する工程と、 ハ）燃料電池の改質ガスがバーナに達して着火した後、
補助バーナへの未改質原料の供給を止める工程と、 ニ）改質器に供給される未改質原料の量を漸次増加する
とともに、改質器バーナに供給される改質ガス中の水素
量が変動しないように燃料電池の負荷を零から徐々に増
加し定格負荷とする工程と、 からなることを特徴とする燃料電池発電システムの起動
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61190852A JPH0824051B2 (ja) | 1986-08-14 | 1986-08-14 | 燃料電池発電システムの起動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61190852A JPH0824051B2 (ja) | 1986-08-14 | 1986-08-14 | 燃料電池発電システムの起動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6348771A true JPS6348771A (ja) | 1988-03-01 |
| JPH0824051B2 JPH0824051B2 (ja) | 1996-03-06 |
Family
ID=16264846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61190852A Expired - Lifetime JPH0824051B2 (ja) | 1986-08-14 | 1986-08-14 | 燃料電池発電システムの起動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0824051B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02170364A (ja) * | 1988-12-22 | 1990-07-02 | Toyota Autom Loom Works Ltd | メタノール改質装置を備えた燃料電池の駆動停止方法 |
| JP2008010369A (ja) * | 2006-06-30 | 2008-01-17 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池システムの起動方法および燃料電池システム |
-
1986
- 1986-08-14 JP JP61190852A patent/JPH0824051B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02170364A (ja) * | 1988-12-22 | 1990-07-02 | Toyota Autom Loom Works Ltd | メタノール改質装置を備えた燃料電池の駆動停止方法 |
| JP2008010369A (ja) * | 2006-06-30 | 2008-01-17 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池システムの起動方法および燃料電池システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0824051B2 (ja) | 1996-03-06 |
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