專(zhuān)利名稱(chēng)：燃料電池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在外裝殼體內(nèi)收納燃料單電池而成的燃料電池裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，作為下一代能源而提出一種將電池組收納在收納容器內(nèi)而成的燃料電池模塊，電池組是將多個(gè)使用燃料氣體(含氫氣體)和空氣(含氧氣體)而能夠得到電力的燃料單電池排列而成的。另外，還提出各種將燃料電池模塊收納在外裝殼體內(nèi)而成的燃料電池裝置(例如，參考專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。作為這種燃料電池，公知有固態(tài)高分子型(PEFC)、熔融碳酸鹽型(MCFC)、磷酸型 (PAFC)、固態(tài)氧化物型(SOFC)等各種電池，尤其是固態(tài)氧化物型燃料電池，當(dāng)其在家庭中使用時(shí)，具有能夠容易追隨部分負(fù)荷的特性。在部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中，一般公知的是使供給到電池組(燃料單電池)的燃料氣體的量下降，對(duì)此提出有該部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中的燃料電池裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法(例如，參考專(zhuān)利文獻(xiàn)
2 ο ) ο現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)1 JP特開(kāi)2007-59377號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 JP特開(kāi)2006-24478號(hào)公報(bào)在燃料電池裝置的額定運(yùn)轉(zhuǎn)中，通過(guò)將電池組的燃料利用率(Uf)和電流量(I)保持為一定值，可以進(jìn)行高效運(yùn)轉(zhuǎn)。另一方面，在燃料電池裝置的部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中，電池組的燃料利用率和電流量 (發(fā)電量)對(duì)應(yīng)于外部負(fù)荷而發(fā)生變動(dòng)(與額定運(yùn)轉(zhuǎn)中相比下降)。此時(shí)，若不平衡性良好地控制電池組的燃料利用率(Uf)和電流量⑴的關(guān)系，則存在燃料電池裝置的發(fā)電效率下降以及負(fù)荷追隨特性下降之虞。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種在進(jìn)行部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的燃料電池裝置中改善了部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中的運(yùn)轉(zhuǎn)條件的燃料電池裝置。本發(fā)明的燃料電池裝置具備將多個(gè)通過(guò)燃料氣體和含氧氣體進(jìn)行發(fā)電的燃料單電池電連接而成的電池組；用于向燃料單電池供給燃料氣體的燃料氣體供給部；對(duì)在燃料單電池發(fā)電的電流的向外部負(fù)荷的供給量進(jìn)行調(diào)整的電力調(diào)整部；以及分別對(duì)燃料氣體供給部及電力調(diào)整部進(jìn)行控制的控制裝置，所述燃料電池裝置的特征在于，控制裝置控制燃料氣體供給部及電力調(diào)整部，使得在燃料電池裝置的部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中，當(dāng)供給到電池組的燃料氣體是發(fā)電所需最低流量以上時(shí)，電池組的燃料利用率與電池組發(fā)電的電流量之間的關(guān)系是非直線的關(guān)系。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的燃料電池裝置，能夠高效地進(jìn)行部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。


圖1是表示具備本發(fā)明的燃料電池裝置的燃料電池系統(tǒng)的一例的構(gòu)成圖。圖2是表示本發(fā)明的燃料電池裝置中的電池組的燃料利用率與電池組對(duì)應(yīng)于外部負(fù)荷的要求而發(fā)電的電流量之間的關(guān)系的一例的坐標(biāo)圖。圖3是表示本發(fā)明的燃料電池裝置中的電池組的燃料利用率與電池組對(duì)應(yīng)于外部負(fù)荷的要求而發(fā)電的電流量之間的關(guān)系的另一例的坐標(biāo)圖。圖4是表示本發(fā)明的燃料電池裝置中的電池組的燃料利用率與電池組對(duì)應(yīng)于外部負(fù)荷的要求而發(fā)電的電流量之間的關(guān)系的又一例的坐標(biāo)圖。
具體實(shí)施例方式結(jié)合圖1說(shuō)明本發(fā)明的燃料電池裝置的一例。圖1所示的燃料電池系統(tǒng)包括進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電單元；貯存熱交換后的熱水的熱水貯存單元；以及用于使水在這些單元間循環(huán)的循環(huán)配管。圖1所示的發(fā)電單元具備將多個(gè)燃料單電池(未圖示)電連接排列而成的電池組1 ；用于供給天然氣等原燃料的原燃料供給部2 ；用于向構(gòu)成電池組1的燃料單電池供給含氧氣體的含氧氣體供給部3 ；以及利用原燃料和水蒸氣進(jìn)行水蒸氣重整反應(yīng)的重整器4。 重整器4包括使由后述的水泵5供給的純水汽化，并用于將從原燃料供給部2供給的原燃料和水蒸氣混合起來(lái)的汽化部(未圖示)；以及內(nèi)部具備重整催化劑且用于使混合的原燃料與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)而生成燃料氣體(含氫氣體)的重整部(未圖示)。由此，利用在重整器4生成的燃料氣體以及由含氧氣體供給部3供給的含氧氣體，進(jìn)行燃料單電池(電池組 1)的發(fā)電。需要說(shuō)明的是，燃料氣體供給部至少包括原燃料供給部2。電池組1、重整器4被收納在收納容器內(nèi)以構(gòu)成燃料電池模塊(以下，有時(shí)簡(jiǎn)稱(chēng)為模塊)。需要說(shuō)明的是，在圖1中，由雙點(diǎn)劃線包圍示出構(gòu)成燃料電池模塊的各裝置，由M表示模塊。另外，重整器4設(shè)置在收納容器外也是可以的。在此，對(duì)模塊M進(jìn)行說(shuō)明。作為模塊M,可使用已知的燃料電池模塊。例如，在收納容器內(nèi)，在使具有內(nèi)部流通氣體的氣體流路的柱狀燃料單電池立起設(shè)置的狀態(tài)下排列燃料單電池，在相鄰的燃料單電池間隔著集電部件電氣性地串聯(lián)連接而構(gòu)成電池組1。然后， 收納電池組裝置和重整器4而構(gòu)成模塊，其中，電池組裝置是通過(guò)玻璃密封材料等絕緣性接合材料將燃料單電池的下端固定于燃料氣體室而成的，重整器4配置在燃料單電池的上方，用于向燃料單電池供給燃料氣體。作為構(gòu)成電池組1的燃料單電池，公知各種燃料單電池，但在進(jìn)行部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn) (負(fù)荷追隨運(yùn)轉(zhuǎn))時(shí)，可以用固體氧化物型燃料單電池。另外，通過(guò)將構(gòu)成電池組1的燃料單電池設(shè)為固體氧化物型燃料單電池，可以使燃料單電池工作所需的輔機(jī)類(lèi)小型化，從而可使燃料電池裝置22小型化。需要說(shuō)明的是，作為燃料單電池的形狀，可使用平板型或圓筒型等各種形狀的燃料單電池，但在高效進(jìn)行燃料單電池的發(fā)電方面，可以使用中空平板型的燃料單電池。作為這種中空平板型的燃料單電池，可以使用內(nèi)側(cè)形成燃料極層、并在外側(cè)形成氧極層的燃料極支持型的中空平板型燃料單電池。另外，在圖1所示的發(fā)電單元中設(shè)有熱交換器6，其通過(guò)因構(gòu)成電池組1的燃料單電池的發(fā)電而產(chǎn)生的廢氣(排熱)與在循環(huán)配管13中流動(dòng)的水進(jìn)行熱交換；冷凝水凈化裝置7，其用于對(duì)通過(guò)熱交換而生成的冷凝水進(jìn)行凈化(優(yōu)選生成純水)；以及冷凝水供給管15，其用于將在熱交換器6生成的冷凝水供給向冷凝水凈化裝置7。由冷凝水凈化裝置7 處理后的冷凝水被貯存在由箱連結(jié)管16連結(jié)的水箱8中，之后，通過(guò)水泵5供應(yīng)給重整器 4(汽化部，未圖示)。需要說(shuō)明的是，通過(guò)使冷凝水凈化裝置7具備水箱的功能，還可以省略水箱8。進(jìn)而，圖1所示的發(fā)電單元具備電力調(diào)整部9，其用于將由燃料單電池發(fā)電的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，并對(duì)轉(zhuǎn)換的交流電的向外部負(fù)荷的供給量進(jìn)行調(diào)整；出口水溫傳感器 11，其設(shè)置在熱交換器6的出口，用于對(duì)在熱交換器6的出口流動(dòng)的水(循環(huán)水流)的水溫進(jìn)行測(cè)定；控制裝置10 ；以及使水在循環(huán)配管13內(nèi)循環(huán)的循環(huán)泵12。而且，燃料電池裝置至少包括電池組1 ；控制裝置10 ；用于向燃料單電池供給燃料氣體的燃料氣體供給部以及對(duì)由燃料單電池發(fā)電的電流的向外部負(fù)荷的供給量進(jìn)行調(diào)整的電力調(diào)整部。需要說(shuō)明的是，在圖1中，省略了電力調(diào)整部9和外部負(fù)荷的連接，作為電力調(diào)整部9，可以例示出功率調(diào)節(jié)器(power conditioner) 0而且，通過(guò)將這些構(gòu)成發(fā)電單元的各裝置收納在外裝殼體內(nèi)，可以使設(shè)置或搬運(yùn)等變?nèi)菀住Ｐ枰f(shuō)明的是，熱水貯存單元具備用于貯存熱交換后的熱水的熱水貯存箱14而構(gòu)成。另外，在電池組1和熱交換器6之間，設(shè)有用于對(duì)伴隨電池組1的運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行處理的廢氣處理裝置(未圖示)。廢氣處理裝置是在收納容器內(nèi)收納廢氣處理部而成的，作為廢氣處理部，可使用一般公知的燃燒催化劑。另一方面，在供給向冷凝水凈化裝置7的冷凝水的量少的情況下，或由冷凝水處理部處理后的冷凝水的純度低的情況下，還可以將從外部供給的水(自來(lái)水等)進(jìn)行凈化并供給到重整器4。在圖1中，為了對(duì)從外部供給的水進(jìn)行凈化而具備各水處理裝置。在此，用于將從外部供給的水供給到重整器4的各水處理裝置至少具備用于對(duì)水進(jìn)行凈化的活性炭過(guò)濾器裝置19、逆浸透膜裝置20以及離子交換樹(shù)脂裝置21這樣的各裝置中的離子交換樹(shù)脂裝置21 (優(yōu)選這些裝置全都具備)。而且，在離子交換樹(shù)脂裝置21生成的純水被貯存在水箱8中。需要說(shuō)明的是，在圖1所示的燃料電池裝置(發(fā)電單元)中， 設(shè)有用于對(duì)從外部供給的水的量進(jìn)行調(diào)整的供水閥18。另外，在圖1中，由點(diǎn)劃線包圍示出用于將供給到重整器4的水處理成純水的各水處理裝置(作為外部水凈化裝置X進(jìn)行表示)。但是，在僅靠通過(guò)由燃料單電池的發(fā)電而產(chǎn)生的廢氣(排熱)與循環(huán)配管13的水之間的熱交換而生成的冷凝水，就可供應(yīng)在重整器4的水蒸氣重整反應(yīng)所需的水(純水) 的情況下，也可以省去外部水凈化裝置X。在此，對(duì)圖1所示的燃料電池裝置(發(fā)電單元)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)為了生成燃料單電池的發(fā)電所使用的燃料氣體而進(jìn)行水蒸氣重整時(shí)，在重整器4使用的純水采用的是冷凝水，該冷凝水是通過(guò)在熱交換器6伴隨電池組1 (燃料單電池)的運(yùn)轉(zhuǎn)而生成的廢氣與在循環(huán)配管13流通的水之間的熱交換而生成的冷凝水。需要說(shuō)明的是，在循環(huán)配管13 流通并通過(guò)與廢氣的熱交換而溫度上升了的水(即熱水)被貯存在熱水貯存箱14中。在熱交換器6生成的冷凝水在冷凝水供給管15流通并被供給到冷凝水凈化裝置7。通過(guò)冷凝水凈化裝置7所具備的冷凝水凈化部(離子交換樹(shù)脂等)處理后的冷凝水(純水)經(jīng)箱連結(jié)管16被供給到水箱8。貯存在水箱8中的水由水泵5供給到重整器4，并與由原燃料供給部2供給的原燃料進(jìn)行水蒸氣重整，生成的燃料氣體被供給到燃料單電池(電池組1)。在燃料單電池(電池組1)中，使用經(jīng)重整器4供給的燃料氣體與由含氧氣體供給部3供給的含氧氣體進(jìn)行發(fā)電，由燃料單電池(電池組1)發(fā)電的電流經(jīng)調(diào)整部9被供給到外部負(fù)荷。 通過(guò)以上方法，可以有效利用冷凝水來(lái)進(jìn)行水獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)。另一方面，在冷凝水的生成量少的情況下、或在冷凝水凈化裝置7處理后的冷凝水的純度低的情況下，還可以使用從外部供給的水(自來(lái)水等)。此時(shí)，首先打開(kāi)供水閥18(例如電磁閥或空氣驅(qū)動(dòng)閥等)，自來(lái)水等從外部供給的水通過(guò)供水管17被供應(yīng)向活性炭過(guò)濾器19。在活性炭過(guò)濾器19處理了的水接著被供給到逆浸透膜20。在逆浸透膜20處理了的水接著被供給到離子交換樹(shù)脂裝置21。然后，在離子交換樹(shù)脂裝置21凈化后的水被貯存在水箱8中。在水箱8貯存的凈化后的水(純水) 通過(guò)上述方法而被用于燃料單電池(電池組1)的發(fā)電。在上述結(jié)構(gòu)的燃料電池裝置中，在額定運(yùn)轉(zhuǎn)中，控制裝置10控制原燃料供給部2 以及含氧氣體供給部3的動(dòng)作，將額定運(yùn)轉(zhuǎn)所需的必要量的燃料氣體與含氧氣體供給到燃料單電池(電池組1)。由此，在燃料單電池(電池組1)中產(chǎn)生額定電力，在燃料單電池(電池組1)流通直流電流。另外，通過(guò)燃料單電池(電池組1)的發(fā)電而產(chǎn)生的電力在調(diào)整部9 被轉(zhuǎn)換為交流電后，被供給到外部負(fù)荷。即，在額定運(yùn)轉(zhuǎn)中，控制裝置10控制各裝置，使得對(duì)應(yīng)于外部負(fù)荷的要求而使電池組1的燃料利用率(Uf)和電池組1發(fā)電的電流量(I)之間的關(guān)系為一定值。另一方面，在家庭中使用燃料電池裝置的情況下，外部負(fù)荷的要求電力容易變動(dòng)。 尤其在清早或傍晚以后的時(shí)間帶，要求電力變高，在電池組1流通的電流變高，相對(duì)于此， 在白天或夜晚等時(shí)，要求電力變低，在電池組1流通的電流變少。在要求電力低的時(shí)間帶使燃料電池裝置進(jìn)行額定運(yùn)轉(zhuǎn)，這在與燃料電池裝置連接的系統(tǒng)電力中存在來(lái)自燃料電池裝置的電力產(chǎn)生逆潮流的顧慮。因此，尤其在家庭用的燃料電池裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)中，可進(jìn)行與外部負(fù)荷的要求電力相對(duì)應(yīng)的部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)(負(fù)荷追隨運(yùn)轉(zhuǎn))。在這種部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中，控制裝置10控制原燃料供給部2以及含氧氣體供給部3 的動(dòng)作，為了得到與外部負(fù)荷的要求電力相對(duì)應(yīng)的電流量而將必要量的燃料氣體與含氧氣體供應(yīng)給燃料單電池(電池組1)。通過(guò)燃料單電池(電池組1)的發(fā)電而產(chǎn)生的直流電力在被電力調(diào)整部9轉(zhuǎn)換為交流電力后，被供應(yīng)給外部負(fù)荷。S卩，在部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中，電池組1的燃料利用率(Uf)與電流量⑴對(duì)應(yīng)于要求負(fù)荷而變動(dòng)。具體而言，相比于額定運(yùn)轉(zhuǎn)中下降。因此，在部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中，若不平衡性良好地控制電池組1的燃料利用率(Uf)與電流量(I)之間的關(guān)系，就存在燃料電池裝置的發(fā)電效率下降或負(fù)荷追隨特性下降之虞。圖2到圖4是表示燃料電池裝置中的電池組1的燃料利用率與電池組1對(duì)應(yīng)于外
6部負(fù)荷的要求而發(fā)電的電流量之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖。在維持燃料電池裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于需要將燃料單電池的溫度保持為規(guī)定溫度以上，因此，即使在外部負(fù)荷的要求電力低的情況下，有時(shí)也需要將規(guī)定量以上的燃料氣體供應(yīng)給燃料單電池(電池組1)。以下，將該規(guī)定量的燃料氣體的量稱(chēng)為最低流量。在本實(shí)施方式的燃料電池裝置中，在部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中，當(dāng)供應(yīng)向電池組1的燃料氣體是最低流量以上時(shí)，控制裝置10控制原燃料供給部2及電力調(diào)整部9，使得電池組1的燃料利用率(Uf)與電池組1對(duì)應(yīng)于外部負(fù)荷的要求而發(fā)電的電流量(I)之間的關(guān)系為非直線的關(guān)系。另外，還優(yōu)選一起控制含氧氣體供給部3，下同。S卩，當(dāng)控制原燃料供給部2及電力調(diào)整部9，以使部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中的電池組1的燃料利用率(Uf)與電流量(I)之間的關(guān)系為直線關(guān)系時(shí)，如后所述，難以進(jìn)行提高負(fù)荷追隨特性的運(yùn)轉(zhuǎn)，或難以進(jìn)行在燃料單電池的一端側(cè)使剩余的燃料氣體燃燒時(shí)抑制失火的運(yùn)轉(zhuǎn)等那樣的運(yùn)轉(zhuǎn)。相對(duì)于此，在部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中，當(dāng)供應(yīng)向電池組1的燃料氣體為最低流量以上時(shí)， 利用控制裝置10控制原燃料供給部2及調(diào)整部9，使得電池組1的燃料利用率(Uf)與電流量(I)之間的關(guān)系為非直線的關(guān)系，由此，在部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中，能夠進(jìn)行提高負(fù)荷追隨特性的運(yùn)轉(zhuǎn)，或能夠進(jìn)行在燃料單電池的一端側(cè)使剩余的燃料氣體燃燒時(shí)抑制失火的運(yùn)轉(zhuǎn)等， 從而能夠進(jìn)行高效的部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，當(dāng)部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中的電池組1的燃料利用率(Uf)的最大值與燃料電池裝置的額定運(yùn)轉(zhuǎn)中的燃料利用率(Uf)相等時(shí)，可以減少燃料單電池的氧化，并可以減少燃料單電池的破損。因此，可以得到可靠性提高了的燃料電池裝置。并且，如圖2所示，在部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中，當(dāng)向電池組1供給比供應(yīng)給電池組1的燃料氣體的最低流量多的燃料氣體時(shí)，若伴隨著電池組1發(fā)電的電流量(I)的增加，由控制裝置10分別控制燃料氣體供給部2及電力調(diào)整部9，使得電池組1的燃料利用率(Uf)的增加量減少，則即便在電池組1的電流量(I)低的情況下，也可以將燃料單電池的溫度維持在高溫，并可以提高燃料電池裝置的負(fù)荷追隨特性。另一方面，在其結(jié)構(gòu)為在燃料單電池的一端側(cè)、使未用于燃料單電池的發(fā)電的剩余燃料氣體燃燒的燃料電池裝置中，由于在部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中供應(yīng)給燃料單電池(電池組1) 的燃料氣體的量減少，因此存在剩余的燃料氣體燃燒失火的顧慮。因此，如圖3所示，在部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中，當(dāng)供應(yīng)給電池組1的燃料氣體是最低流量以上時(shí)，若伴隨著電池組1發(fā)電的電流量(I)的增加，由控制裝置10控制原燃料供給部2 以及電力調(diào)整部9，以使燃料利用率(Uf)的增加量增加，則在電池組1的電流量(I)低的情況下，剩余的燃料氣體增加。即，由于剩余的燃料氣體增加，因此可以減少剩余的燃料氣體燃燒而失火的情況。需要說(shuō)明的是，在圖2及圖3中，表示的是在向電池組1供給比供應(yīng)給電池組1 的燃料氣體的最低流量多的燃料氣體的情況下，部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的電池組1的燃料利用率 (Uf)與電流量(I)之間的關(guān)系為二次曲線的情況，但并不限于由二次曲線表示的關(guān)系。可根據(jù)構(gòu)成燃料電池裝置的燃料單電池的數(shù)量、或模塊M的大小等進(jìn)行適當(dāng)設(shè)定，例如，也可以是三次曲線表示的關(guān)系等。例如，如圖4所示，在供應(yīng)給電池組1的燃料氣體是最低流量以上的情況下，可由控制裝置10控制原燃料供給部2及電力調(diào)整部9，使得伴隨著電池組1發(fā)電的電流量(I) 的增加，燃料利用率(Uf)的增加量增加，之后，伴隨電流量(I)的增加而燃料利用率(Uf) 的增加量減少。此時(shí)，部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的電池組1的燃料利用率(Uf)與電流量(I)之間的關(guān)系是以三次曲線表示的關(guān)系。由此，在電池組1的電流量(I)低的區(qū)域剩余的燃料氣體增加，可以減少燃料電池裝置中剩余的燃料氣體燃燒而失火的情況，并且可以提高負(fù)荷追隨特性。需要說(shuō)明的是，在部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中的電池組1的燃料利用率(Uf)與電流量⑴之間的關(guān)系中，在供應(yīng)給電池組1的燃料氣體的量達(dá)到最低流量之前，電池組1的燃料利用率 (Uf)與電流量(I)之間的關(guān)系是直線關(guān)系。以上，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明要旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變更、改良等。例如，在部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中，當(dāng)向電池組1供給比供應(yīng)給電池組1的燃料氣體的最低流量多的燃料氣體時(shí)，也可以利用控制裝置10控制原燃料供給部2及電力調(diào)整部9，使得伴隨著電池組1發(fā)電的電流量(I)的增加，燃料利用率(Uf)的增加量減少，之后，伴隨著電池組1發(fā)電的電流量(I)的增加，燃料利用率(Uf)的增加量增加。符號(hào)說(shuō)明1 電池組2 原燃料供給部3 含氧氣體供給部9 調(diào)整部(功率調(diào)節(jié)器)10 控制裝置M 燃料電池模塊
權(quán)利要求
1.一種燃料電池裝置，其具備將多個(gè)通過(guò)燃料氣體和含氧氣體進(jìn)行發(fā)電的燃料單電池電連接而成的電池組；用于向所述燃料單電池供給所述燃料氣體的燃料氣體供給部；對(duì)在所述燃料單電池發(fā)電的電流的向外部負(fù)荷的供給量進(jìn)行調(diào)整的電力調(diào)整部；以及分別對(duì)所述燃料氣體供給部及所述電力調(diào)整部進(jìn)行控制的控制裝置，所述燃料電池裝置的特征在于，所述控制裝置控制所述燃料氣體供給部及所述電力調(diào)整部，使得在所述燃料電池裝置的部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中，當(dāng)供給到所述電池組的所述燃料氣體是發(fā)電所需最低流量以上時(shí)，所述電池組的燃料利用率與所述電池組發(fā)電的電流量之間的關(guān)系是非直線的關(guān)系。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池裝置，其特征在于，所述燃料電池裝置的部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中的所述電池組的燃料利用率的最大值與所述燃料電池裝置的額定運(yùn)轉(zhuǎn)中的燃料利用率相同。
3.如權(quán)利要求1或2所述的燃料電池裝置，其特征在于，所述控制裝置分別控制所述燃料氣體供給部及所述電力調(diào)整部，使得在所述燃料電池裝置的部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中，當(dāng)供給到所述電池組的所述燃料氣體是最低流量以上時(shí)，伴隨所述電池組發(fā)電的電流量的增加，所述燃料利用率的增加量減少。
4.如權(quán)利要求1或2所述的燃料電池裝置，其特征在于，所述燃料單電池具有在該燃料單電池的一端側(cè)使未用于所述燃料單電池發(fā)電的剩余的燃料氣體燃燒的結(jié)構(gòu)，并且所述控制裝置分別控制所述燃料氣體供給部及所述電力調(diào)整部，使得在所述燃料電池裝置的部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中，當(dāng)供給到所述電池組的所述燃料氣體是最低流量以上時(shí)，伴隨所述電池組發(fā)電的電流量的增加，所述燃料利用率的增加量增加。
全文摘要
本發(fā)明提供一種改善了部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件的燃料電池裝置。其具備將通過(guò)燃料氣體和含氧氣體進(jìn)行發(fā)電的燃料單電池電連接而成的電池組；用于向燃料單電池供給燃料氣體的燃料氣體供給部；對(duì)在燃料單電池發(fā)電的電流的向外部負(fù)荷的供給量進(jìn)行調(diào)整的電力調(diào)整部；以及分別對(duì)燃料氣體供給部及電力調(diào)整部進(jìn)行控制的控制裝置，其中，控制裝置控制燃料氣體供給部及電力調(diào)整部，使得在燃料電池裝置的部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中，當(dāng)供給到電池組的燃料氣體是最低流量以上時(shí)，電池組的燃料利用率與電池組發(fā)電的電流量之間的關(guān)系是非直線的關(guān)系，由此，在燃料電池裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)控制中，能夠高效地進(jìn)行部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)H01M8/00GK102473947SQ201080032699
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月29日
發(fā)明者中村光博, 小野孝, 高橋成門(mén) 申請(qǐng)人:京瓷株式會(huì)社