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公開番号2025007456
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023108876
出願日2023-06-30
発明の名称燃料電池装置
出願人京セラ株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01M 8/04746 20160101AFI20250109BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】品質に幅のある原燃料を用いながら耐久性の低下を抑制する。
【解決手段】燃料電池装置10は改質器11と燃料電池12と燃焼部13と制御装置14とを有する。改質器11は原燃料及び水を水蒸気改質することにより燃料ガスを生成する。燃料電池12は燃料ガス及び空気を用いて発電する。燃焼部13は燃料電池において未反応の燃料ガスを燃焼させた熱を用いて改質器11を加熱する。制御装置14は燃料電池12の電流値が第1の条件を満たし且つ燃焼部13の温度が第2の条件を満たす場合に改質器11に供給する原燃料及び水の少なくとも一方の量を変動させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
原燃料及び水を水蒸気改質することにより燃料ガスを生成する改質器と、
前記燃料ガス及び空気を用いて発電する燃料電池と、
前記燃料電池において未反応の前記燃料ガスを燃焼させた熱を用いて前記改質器を加熱する燃焼部と、
前記燃料電池の電流値が第１の条件を満たし、且つ前記燃焼部の温度が第２の条件を満たす場合、前記改質器に供給する前記原燃料及び前記水の少なくとも一方の量を変動させる制御装置と、を備える
燃料電池装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池装置において、
前記制御装置は、原燃料の複数の種類それぞれに対して予め定められている炭素価数値の中から、供給される原燃料ガスの種類に対応する炭素価数値を選択し、該炭素価数値に基づいて前記改質器に供給する前記原燃料の量を変動させる
燃料電池装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の燃料電池装置において、
前記第１の条件は、前記燃料電池の電流値が第１の電流値以上であることであり、
前記第２の条件は、前記燃焼部の温度が第１の温度以上であることであり、
前記制御装置は、前記第１の条件及び前記第２の条件が満たされる場合、前記改質器におけるＳ／Ｃが予め定められる第１の下限値以上になるように、前記改質器に供給する前記水の量を増加させる
燃料電池装置。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料電池装置において、
前記制御装置は、前記燃焼部の温度が前記第１の温度未満に低下する場合、前記改質器に供給する水の量を減少させる
燃料電池装置。
【請求項５】
請求項３に記載の燃料電池装置において、
前記制御装置は、前記燃料電池の電流値が前記第１の電流値以上の第２の電流値以上であり、且つ前記燃焼部の温度が前記第１の温度より低い第２の温度又は前記燃料電池の温度未満である場合、前記改質器に供給する前記原燃料の量を変動させる
燃料電池装置。
【請求項６】
請求項１に記載の燃料電池装置において、
前記第１の条件は、前記燃料電池の電流値が第２の電流値以上であることであり、
前記第２の条件は、前記燃焼部の温度が、第２の温度又は前記燃料電池の温度未満であることであり、
前記制御装置は、前記第１の条件及び前記第２の条件が満たされる場合、前記改質器に供給する前記原燃料の量を変動させる
燃料電池装置。
【請求項７】
請求項６に記載の燃料電池装置において、
前記制御装置は、前記燃焼部の温度が前記第２の温度及び前記燃料電池の温度以上に上昇する場合、前記改質器に供給する前記原燃料の量を変動前の量に戻す方向に変動させる
燃料電池装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の燃料電池装置において、
前記制御装置は、原燃料の複数の種類それぞれに対して予め定められている炭素価数値の中から、供給される原燃料ガスの種類に対応する炭素価数値を選択し、該炭素価数値に基づいて前記改質器に供給する前記原燃料の量を変動させる
燃料電池装置。
【請求項９】
請求項８に記載の燃料電池装置において、
前記制御装置は、前記燃焼部の温度が前記第２の電流値未満に低下し且つ前記燃料電池の温度以上に上昇する場合、選択された炭素価数値を、選択前の炭素価数値に戻す
燃料電池装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池装置に関するものである。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
固体酸化物形燃料電池等の燃料電池と改質器とを組合わせた燃料電池装置には、燃料電池に供給する燃料ガスを生成するための原燃料及び水、並びに燃料電池において燃料ガスとともに発電に用いられる空気が供給される。燃料電池装置では、安定的な運転、発電効率、耐久性等のバランスを取りながら運転するように設計されていることが一般的である。例えば、上記の設計において安定的な運転を行うために、失火判定等を行い原燃料ガスの供給量を調整することが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－１２３５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の設計は、供給される原燃料の品質、例えば軽質炭化水素の組成、不純物の濃度等が一定の範囲内であること前提として作成されている。近年、バイオガス等の品質に幅のある原燃料を用いることが検討されている。従来の運転設計では、軽質炭化水素の組成が想定されている範囲から外れると、燃料電池及び改質触媒等の耐久性が低下する虞がある。
【０００５】
本開示の目的は、品質に幅のある原燃料を用いながら、耐久性の低下を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した諸課題を解決すべく、第１の観点による燃料電池装置は、
原燃料及び水を水蒸気改質することにより燃料ガスを生成する改質器と、
前記燃料ガス及び空気を用いて発電する燃料電池と、
前記燃料電池において未反応の前記燃料ガスを燃焼させた熱を用いて前記改質器を加熱する燃焼部と、
前記燃料電池の電流値が第１の条件を満たし、且つ前記燃焼部の温度が第２の条件を満たす場合、前記改質器に供給する前記原燃料及び前記水の少なくとも一方の量を変動させる制御装置と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、品質に幅のある原燃料を用いながら耐久性の低下が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本実施形態に係る燃料電池装置の概略構成を示す構成図である。
図１の制御装置が実行する第１の維持処理を説明するためのフローチャートである。
図１の制御装置が実行する第２の維持処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。以下の図面に示す構成要素において、同じ構成要素には同じ符号を付す。
【００１０】
図１に示すように、本開示の一実施形態に係る燃料電池装置１０は、改質器１１、燃料電池１２、燃焼部１３、及び制御装置１４を含んで構成される。燃料電池装置１０は、更に、第１の供給装置１５、第２の供給装置１６、第１の温度センサ１７、及び第２の温度センサ１８を含んで構成されてよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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