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公開番号2024057218
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-24
出願番号2022163811
出願日2022-10-12
発明の名称燃料電池システム
出願人愛三工業株式会社
代理人弁理士法人コスモス国際特許商標事務所
主分類H01M 8/04 20160101AFI20240417BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】アノードオフガスを有効利用して発電効率を向上させることができる燃料電池システムを提供する。
【解決手段】本開示の一態様は、燃料電池11と、水素ガス供給通路12と、改質器16と、燃料供給通路14と、水素オフガス循環通路13と、水供給通路18と、貯留タンク19と、を有する燃料電池システム1において、水素オフガス循環通路13は、貯留タンク19を通過しており、上流側水素オフガス循環通路13Aと水供給通路18との間の熱交換、および、上流側水素オフガス循環通路13Aと下流側水素オフガス循環通路13Bとの間の熱交換を行う熱交換器24を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
燃料電池と、
前記燃料電池へアノードガスを供給するアノードガス供給通路と、
燃料から前記アノードガスを生成する改質器と、
前記改質器へ前記燃料を供給する燃料供給通路と、
前記燃料電池から前記改質器へ前記燃料電池にて未使用の前記アノードガスであるアノードオフガスを循環させるアノードオフガス循環通路と、
前記改質器へ水を供給する水供給通路と、
水を貯留する貯留部と、を有する
燃料電池システムにおいて、
前記アノードオフガス循環通路は、前記貯留部を通過しており、
前記貯留部より上流側にある前記アノードオフガス循環通路と、前記水供給通路と、の間の熱交換を行う熱交換器を有すること、
を特徴とする燃料電池システム。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
請求項１の燃料電池システムにおいて、
前記熱交換器は、前記貯留部より上流側にある前記アノードオフガス循環通路と、前記貯留部より下流側にある前記アノードオフガス循環通路と、の間の熱交換を行うこと、
を特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
燃料電池と、
前記燃料電池へアノードガスを供給するアノードガス供給通路と、
燃料から前記アノードガスを生成する改質器と、
前記改質器へ前記燃料を供給する燃料供給通路と、
前記燃料電池から前記改質器へ前記燃料電池にて未使用の前記アノードガスであるアノードオフガスを循環させるアノードオフガス循環通路と、
前記改質器へ水を供給する水供給通路と、
水を貯留する貯留部と、を有する
燃料電池システムにおいて、
前記アノードオフガス循環通路は、前記貯留部を通過しており、
前記貯留部より上流側にある前記アノードオフガス循環通路と、前記貯留部より下流側にある前記アノードオフガス循環通路と、の間の熱交換を行う熱交換器を有すること、
を特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つの燃料電池システムにおいて、
前記貯留部には、
前記水供給通路を介して前記改質器へ水を供給する水供給装置と、
水の温度を測定する温度センサと、
が設けられ、
前記温度センサの測定値をもとに、前記貯留部より下流側にある前記アノードオフガス循環通路を流れる前記アノードオフガスに含まれる水分量を推定し、
前記改質器にて必要な水分量から、推定した前記アノードオフガスに含まれる水分量を減算して、前記水供給装置による前記改質器への水の供給量を決定すること、
を特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか１つの燃料電池システムにおいて、
前記燃料供給通路の少なくとも一部は、前記貯留部の内部に、または、前記貯留部に接するように配置されていること、
を特徴とする燃料電池システム。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれか１つの燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池へカソードガスを供給するカソードガス供給通路を有し、
前記カソードガス供給通路の少なくとも一部は、前記貯留部の内部に、または、前記貯留部に接するように配置されていること、
を特徴とする燃料電池システム。
【請求項７】
請求項１乃至３のいずれか１つの燃料電池システムにおいて、
前記改質器を昇温させる熱を得るための燃焼器を有し、
前記燃焼器の排気通路の少なくとも一部は、前記貯留部の内部に、または、前記貯留部に接するように配置されていること、
を特徴とする燃料電池システム。
【請求項８】
請求項７の燃料電池システムにおいて、
前記燃焼器の排気通路は、
前記貯留部の内部に、または、前記貯留部に接するように配置される第１排気通路と、
前記貯留部とは離れて配置される第２排気通路と、
を備え、
前記第１排気通路と前記第２排気通路とは切替可能であること、
を特徴とする燃料電池システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料電池システムに関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、アノードオフガスを改質器に循環して、改質器にてアノードガスを生成する燃料電池システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６８２４４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示される燃料電池システムにおいて、アノードオフガスは熱回収冷却器で冷却されるので、アノードオフガスの熱を無駄に捨ててしまい、アノードオフガスを有効利用できていない。
【０００５】
そこで、本開示は上記した課題を解決するためになされたものであり、アノードオフガスを有効利用しながら発電効率を向上させることができる燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、燃料電池と、前記燃料電池へアノードガスを供給するアノードガス供給通路と、燃料から前記アノードガスを生成する改質器と、前記改質器へ前記燃料を供給する燃料供給通路と、前記燃料電池から前記改質器へ前記燃料電池にて未使用の前記アノードガスであるアノードオフガスを循環させるアノードオフガス循環通路と、前記改質器へ水を供給する水供給通路と、水を貯留する貯留部と、を有する燃料電池システムにおいて、前記アノードオフガス循環通路は、前記貯留部を通過しており、前記貯留部より上流側にある前記アノードオフガス循環通路と、前記水供給通路と、の間の熱交換を行う熱交換器を有すること、を特徴とする。
【０００７】
この態様によれば、熱交換器により、貯留部より上流側にあるアノードオフガス循環通路を流れるアノードオフガスの温度を下げることができる。そして、温度を下げたアノードオフガスを貯留部に貯留される水に通過させることにより、アノードオフガスに含まれる水蒸気を取り除くことができる。そのため、水蒸気を取り除いたアノードオフガスを改質器に循環させて、当該改質器からアノードガスとして燃料電池に供給することにより、アノードオフガスに含まれる燃料を捨てずに再利用できるため、燃料電池における発電効率を向上させることができる。
【０００８】
また、アノードオフガスから取り除かれた水蒸気は、貯留部に貯留される水として再利用できる。さらに、熱交換器により、貯留部より上流側にあるアノードオフガス循環通路を流れるアノードオフガスの熱を、水供給通路を流れる水の温度を上昇させることにも利用できる。
【０００９】
したがって、アノードオフガスを有効利用しながら燃料電池における発電効率を向上させることができる。
【００１０】
上記の態様においては、前記熱交換器は、前記貯留部より上流側にある前記アノードオフガス循環通路と、前記貯留部より下流側にある前記アノードオフガス循環通路と、の間の熱交換を行うこと、が好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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