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JPH0682756U - Fuel cell power generator - Google Patents

Fuel cell power generator

Info

Publication number
JPH0682756U
JPH0682756U JP049023U JP4902391U JPH0682756U JP H0682756 U JPH0682756 U JP H0682756U JP 049023 U JP049023 U JP 049023U JP 4902391 U JP4902391 U JP 4902391U JP H0682756 U JPH0682756 U JP H0682756U
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydrogen
fuel cell
reformer
buffer tank
conduit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP049023U
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2578522Y2 (en
Inventor
速水 伊東
芳明 高谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Jukogyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Jukogyo KK filed Critical Kawasaki Jukogyo KK
Priority to JP1991049023U priority Critical patent/JP2578522Y2/en
Publication of JPH0682756U publication Critical patent/JPH0682756U/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2578522Y2 publication Critical patent/JP2578522Y2/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃料電池におけるリフォーマーと燃料電池本
体との間の水素導管に、水素吸蔵合金を充填したバッフ
ァタンクを設けて、スタートアップ時、停止時、電力負
荷変動時、緊急時などに効果的に利用する。 【構成】 水素導管3のバイパスラインに水素吸蔵合金
8を充填したバッファタンク6を接続し、このバッファ
タンク内にリフォーマー加熱排ガスを導入する加熱管9
および冷却媒体を導入する冷却管11を設け、燃料電池
本体2にAD/AC変換器13を接続するとともに、こ
のAD/AC変換器にコントローラ14を接続し、水素
導管3に水素発生量・温度検知器15、16を設ける。
(57) [Abstract] [Purpose] A buffer tank filled with a hydrogen storage alloy is provided in the hydrogen conduit between the reformer and the fuel cell main body in the fuel cell to start up, stop, power load change, and emergency Effectively used for A buffer tank 6 filled with a hydrogen storage alloy 8 is connected to a bypass line of the hydrogen conduit 3, and a heating pipe 9 for introducing reformer heating exhaust gas into the buffer tank.
Further, a cooling pipe 11 for introducing a cooling medium is provided, an AD / AC converter 13 is connected to the fuel cell main body 2, a controller 14 is connected to this AD / AC converter, and a hydrogen generation amount / temperature is supplied to the hydrogen conduit 3. The detectors 15 and 16 are provided.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案は、燃料電池におけるリフォーマーと燃料電池本体との間の水素導管に 、水素吸蔵合金を充填したバッファタンクを設けて、スタートアップ時、停止時 、電力負荷変動時、緊急時などに効果的に用いるようにした燃料電池発電装置に 関するものである。 The present invention provides a buffer tank filled with a hydrogen storage alloy in the hydrogen conduit between the reformer and the fuel cell main body in the fuel cell, which is effective at the time of start-up, stop, power load change, emergency, etc. It relates to the fuel cell power generation device that was used.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

従来、電力負荷の変動に追従するための方法として、燃料電池本体入口の前に バッファタンクを設置し水素を貯蔵して、微少な負荷変動に対応するようにする ことが公知である。 また、特開昭57−205972号公報には、燃料改質器と、この改質器に水 素導管を介して接続された燃料電池スタックと、水素導管に接続されたバイパス ラインと、このバイパスラインに接続された燃料タンクとからなる燃料電池発電 プラントが記載されている。 特開昭51−4717号公報には、水素保存容器として、金属水素化物貯蔵タ ンクを用い、加熱により金属水素化物から水素を放出させ、冷却により金属水素 化物に水素を吸蔵させるようにした燃料電池電気自動車が記載されている。 Conventionally, as a method for following the fluctuation of the electric power load, it is known that a buffer tank is installed in front of the inlet of the fuel cell main body to store hydrogen so as to cope with a minute load fluctuation. Further, JP-A-57-205972 discloses a fuel reformer, a fuel cell stack connected to this reformer via a hydrogen conduit, a bypass line connected to a hydrogen conduit, and this bypass. A fuel cell power plant comprising a fuel tank connected to the line is described. JP-A-51-4717 discloses a fuel in which a metal hydride storage tank is used as a hydrogen storage container, hydrogen is released from the metal hydride by heating, and hydrogen is stored in the metal hydride by cooling. A battery electric vehicle is described.

【0003】[0003]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

しかしながら、上記従来の方式は、水素をガス状で貯蔵するので、バッファタ ンクが大型化するという問題点があった。また燃料電池の燃料ガスとして用いら れる水素を発生する燃料改質器(リフォーマー)は、そのスタートアップ時の装 置の予熱、反応の定常化、あるいは停止時には完全に反応が停止し降温するまで 時間がかかり、この過渡状態で発生する不安定な組成の改質ガスの処理が問題と なる。また電力の負荷変動に対応して、リフォーマーから発生する水素量を迅速 に変化させる必要がある。 However, the above conventional method has a problem in that the buffer tank becomes large in size because hydrogen is stored in a gaseous state. Also, the fuel reformer (reformer) that generates hydrogen used as the fuel gas for the fuel cell has a time to preheat the equipment at the time of its startup, to stabilize the reaction, or to completely stop the reaction and reduce the temperature when it stops. Therefore, the treatment of the reformed gas having an unstable composition generated in this transient state becomes a problem. In addition, it is necessary to quickly change the amount of hydrogen generated from the reformer in response to power load fluctuations.

【0004】 また、特開昭57−205972号公報記載のものは、空容器に燃料電池用の 改質ガスをポンプで昇圧し充填してバッファタンクとして使用するもので、圧力 差をドライビングフォースとして、改質ガスの蓄積と放出を行うものである。一 方、本考案では、金属水素化物を充填することにより、これの化学的な吸蔵と放 出を行うので、両者は原理・作用を異にしている。 したがって、本考案では、ドライビングフォースが、圧力以外にも加熱・冷却 という熱エネルギーをも利用できるという点で、燃料電池システムに利用する上 で合理的であり、利用価値が高いものである。つまり、原理・作用が根本的に異 なるものである。Further, the one described in Japanese Patent Laid-Open No. 205205972 is used as a buffer tank by boosting and filling a reforming gas for a fuel cell into an empty container with a pump and using the pressure difference as a driving force. The reformed gas is accumulated and released. On the other hand, in the present invention, the metal hydride is charged to perform the chemical occlusion and release, so the two have different principles and actions. Therefore, in the present invention, the driving force is rational for use in a fuel cell system and has high utility value in that it can use not only pressure but also heat energy such as heating and cooling. In other words, the principles and actions are fundamentally different.

【0005】 また、特開昭51−4717号公報記載のものは、自動車用という特定した装 置に限定した場合に成り立つシステムであり、本考案のように発電を目的とした 燃料電池システムに利用する場合とは、特に、H2吸蔵・放出のための熱源が異 なっている。 本考案は上記の諸点に鑑みなされたもので、水素吸蔵合金を用いたバッファタ ンクを燃料電池発電装置に設置することにより、スタートアップ時には、リフォ ーマー加熱排ガスを熱源として、バッファタンクから発生する水素で迅速に立上 げ、負荷変動時には、バッファタンクで水素の必要量を調整し、また通常の停止 あるいは燃料電池本体に事故が発生した場合の緊急停止までに発生する水素の貯 蔵にも用いることができるようにした燃料電池発電装置を提供することを目的と するものである。Further, the system described in Japanese Patent Laid-Open No. 51-4717 is a system that can be realized when it is limited to a specified device for automobiles, and is used in a fuel cell system for the purpose of power generation as in the present invention. In particular, the heat source for occluding and releasing H 2 is different from that of the case. The present invention has been made in view of the above points.By installing a buffer tank using a hydrogen storage alloy in a fuel cell power generator, at the time of start-up, the hydrogen generated from the buffer tank is used as the heat source of the reformer heating exhaust gas. Starts up quickly, adjusts the required amount of hydrogen in the buffer tank when the load changes, and is also used to store hydrogen that will be generated before normal shutdown or emergency shutdown in the event of an accident in the fuel cell body. It is an object of the present invention to provide a fuel cell power generation device capable of performing the above.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上記の目的を達成するために、本考案の燃料電池発電装置は、図面の番号を用 いて説明すれば、炭化水素化合物をスチームと反応させるかまたは熱分解して水 素を発生させるリフォーマー1と、このリフォーマーに水素導管3を介して接続 された燃料電池本体2とからなる燃料電池発電装置において、 水素導管3にバイパスライン4を接続し、このバイパスラインに水素吸蔵合金 8を充填したバッファタンク6を接続し、このバッファタンク内にリフォーマー 加熱排ガスを導入する加熱管9および冷却媒体を導入する冷却管11を設け、燃 料電池本体2にAD/AC変換器13を接続するとともに、このAD/AC変換 器及び電力負荷にコントローラ14を接続し、さらに、水素導管3のバイパスラ イン分岐点の上流側に第1の水素発生量・温度検知器15を、水素導管3のバイ パスライン合流点の下流側に第2の水素発生量・温度検知器16を設け、バッフ ァタンク6出口のバイパスラインにパージライン24を接続したことを特徴とし ている。 また、上記の装置において、水素導管3に少なくとも2系統のバイパスライン 4、5を接続し、これらのバイパスラインに水素吸蔵合金8を充填した少なくと も2基のバッファタンク6、7を接続するように構成するのが望ましい。 In order to achieve the above-mentioned object, the fuel cell power generator of the present invention has a reformer 1 for reacting a hydrocarbon compound with steam or thermally decomposing it to generate hydrogen, which will be described with reference to the drawings. In a fuel cell power generation device comprising a fuel cell main body 2 connected to this reformer via a hydrogen conduit 3, a bypass line 4 is connected to the hydrogen conduit 3 and a hydrogen storage alloy 8 is filled in the bypass line. 6 is connected, a heating pipe 9 for introducing the reformer heating exhaust gas and a cooling pipe 11 for introducing a cooling medium are provided in the buffer tank, an AD / AC converter 13 is connected to the fuel cell main body 2, and the AD The controller 14 is connected to the AC / AC converter and the electric power load, and further, the first hydrogen generation is provided upstream of the bypass line branch point of the hydrogen conduit 3. A quantity / temperature detector 15 is provided, a second hydrogen production / temperature detector 16 is provided downstream of the bypass line joining point of the hydrogen conduit 3, and a purge line 24 is connected to the bypass line at the outlet of the buffer tank 6. Is characterized by. Further, in the above device, at least two bypass lines 4, 5 are connected to the hydrogen conduit 3, and at least two buffer tanks 6, 7 filled with the hydrogen storage alloy 8 are connected to these bypass lines. It is desirable to configure it as follows.

【0007】[0007]

【作用】[Action]

燃料電池発電装置が停止した後、バッファタンク6、7内の冷却管11、12 に冷却媒体を導入し水素吸蔵合金8を冷却してスタートアップ用の水素を金属水 素化物の形で貯蔵する。アタートアップ時は、加熱管9、10に加熱媒体である リフォーマー加熱排ガスを導入し水素吸蔵合金8を加熱して水素を発生させ、こ の水素で装置を起動する。 水素必要量が水素発生量より大きい場合は、バッファタンクを加熱して水素を 放出させ、不足分を補うようにする。 水素必要量が水素発生量より小さい場合(通常の停止時及び緊急停止時を含む )は、バッファタンクを冷却して余剰分の水素を吸蔵する。 水素必要量と水素発生量とが等しい場合は、バッファタンクはバイパスして、 直ちにリフォーマー1で発生した水素を燃料電池本体2へ供給する。 このように、水素吸蔵合金8の吸蔵・放出のサイクルとなるため、通常は、バ ッファタンクを2基又は3基以上設置して吸蔵・放出を行なう。その出力は電力 の負荷変動をコントローラ14で情報処理して、適当な水素流量となるように各 制御機器でコントロールする。 After the fuel cell power generator is stopped, a cooling medium is introduced into the cooling pipes 11 and 12 in the buffer tanks 6 and 7 to cool the hydrogen storage alloy 8 and store hydrogen for start-up in the form of metal hydride. At the time of att-up, reformer heating exhaust gas which is a heating medium is introduced into the heating pipes 9 and 10 to heat the hydrogen storage alloy 8 to generate hydrogen, and the device is started by this hydrogen. If the amount of hydrogen required is greater than the amount of hydrogen generated, heat the buffer tank to release hydrogen and make up for the shortage. When the required hydrogen amount is smaller than the hydrogen generation amount (including normal stop and emergency stop), the buffer tank is cooled to store excess hydrogen. When the required hydrogen amount and the hydrogen generation amount are equal, the buffer tank is bypassed and the hydrogen generated in the reformer 1 is immediately supplied to the fuel cell main body 2. As described above, the cycle of storage and release of the hydrogen storage alloy 8 is performed. Therefore, usually, two or more buffer tanks are installed to store and release. The output is processed by the controller 14 for information processing of load fluctuation of electric power, and controlled by each control device so as to obtain an appropriate hydrogen flow rate.

【0008】[0008]

【実施例】 以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。1はメタノールなどの炭化 水素化合物をスチームと反応させて水素を発生させるためのリフォーマー、2は リフォーマー1に水素導管3を介して接続された燃料電池本体である。水素導管 3に2系統のバイパスライン4、5が接続され、これらのバイパスライン4、5 に夫々水素吸蔵合金8を充填したバッファタンク6、7が接続されている。バッ ファタンク内には、リフォーマー加熱排ガスを導入する加熱管9、10が設けら れるとともに、燃料電池冷却水などの冷却媒体を導入する冷却管11、12が設 けられている。13は、燃料電池本体2に接続されたAD/AC変換器、14は 、AD/AC変換器13及び電力負荷に接続されたコントローラ、15は第1の 水素発生量・温度検知器、16は第2の水素発生量・温度検知器、17、18、 20、21、22、23は制御弁、24、25はパージラインである。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Reference numeral 1 is a reformer for reacting a hydrocarbon compound such as methanol with steam to generate hydrogen, and 2 is a fuel cell main body connected to the reformer 1 through a hydrogen conduit 3. Two lines of bypass lines 4, 5 are connected to the hydrogen conduit 3, and buffer tanks 6, 7 filled with a hydrogen storage alloy 8 are connected to these bypass lines 4, 5, respectively. In the buffer tank, heating pipes 9 and 10 for introducing reformer heating exhaust gas are provided, and cooling pipes 11 and 12 for introducing a cooling medium such as fuel cell cooling water are provided. 13 is an AD / AC converter connected to the fuel cell main body 2, 14 is a controller connected to the AD / AC converter 13 and an electric load, 15 is a first hydrogen generation / temperature detector, and 16 is The second hydrogen generation / temperature detector, 17, 18, 20, 21, 22, 23 are control valves, and 24, 25 are purge lines.

【0009】 上記のように構成された燃料電池発電装置において、燃料電池発電停止後、バ ッファタンク6、7内の冷却管11、12に燃料電池冷却水などの冷却媒体を導 入し、水素吸蔵合金8を冷却してスタートアップ用の水素を貯蔵する。スタート アップ時は加熱管9、10にリフォーマー加熱排ガスを導入し、水素吸蔵合金8 を加熱して水素を発生させ、この水素で装置を起動する。 水素必要量が水素発生量より大きい場合は、バッファタンクを加熱して水素を 放出させ、不足分を補うようにする。 水素必要量が水素発生量より小さい場合(通常の停止時および緊急停止時を含 む)は、バッファタンクを冷却して余剰分の水素を吸蔵する。 水素必要量と水素発生量とが等しい場合は、バッファタンクはバイパスして、 直ちにリフォーマー1で発生した水素を燃料電池本体2へ供給する。 このように水素吸蔵合金8の吸蔵・放出のサイクルとなるため、バッファタン クを2基又は3基以上設置して吸蔵・放出を行う。その出力は電力の負荷変動を コントローラ14で情報処理して、適当な水素流量となるように各制御機器でコ ントロールする。In the fuel cell power generator configured as described above, after the fuel cell power generation is stopped, a cooling medium such as fuel cell cooling water is introduced into the cooling pipes 11 and 12 in the buffer tanks 6 and 7 to absorb hydrogen. Alloy 8 is cooled to store hydrogen for startup. At start-up, the reformer heating exhaust gas is introduced into the heating pipes 9 and 10, the hydrogen storage alloy 8 is heated to generate hydrogen, and the device is started by this hydrogen. If the amount of hydrogen required is greater than the amount of hydrogen generated, heat the buffer tank to release hydrogen and make up for the shortage. When the required hydrogen amount is smaller than the hydrogen generation amount (including normal stop and emergency stop), the buffer tank is cooled to store excess hydrogen. When the required hydrogen amount and the hydrogen generation amount are equal, the buffer tank is bypassed and the hydrogen generated in the reformer 1 is immediately supplied to the fuel cell main body 2. In this way, the cycle of storage and release of the hydrogen storage alloy 8 is performed, so that two or more buffer tanks are installed to store and release. The output is processed by the controller 14 for information processing of the load fluctuation of electric power, and is controlled by each control device so that the hydrogen flow rate becomes appropriate.

【0010】 電力負荷が例えば、50kWの状態から100kWに上昇するような要請があり、 発電システムを制御する場合について述べる。 (1) 定常状態(50kW)の制御 コントローラ14では、流量・温度の情報を受け取り、AD/AC変換器13 の燃料電池の出力信号が50kWに安定するように、各制御機器へ制御の信号を送 る。 ここで、電力負荷が一定で燃料電池の出力が50kWより減少傾向にある場合に は、リフォーマー原料のメタノール流量、スチーム流量を増加させる。原料 増加に伴い(改質反応は吸熱反応)系内熱バランスがくずれ、リフォーマー反応 温度(第1の水素発生量・温度検知器15の温度)が低下してくるため、リフォ ーマー加熱ガス量を増加させるように制御する。燃料電池本体2では、リフォ ーマー1で発生したH2を含む改質ガスの増量供給を受け、発電量を増加させる 。 以上のように、電力負荷が一定の場合には、発電システムの安定化のための 制御を行なうことで対応する。 しかし、電力負荷が急激に変化(50kW→100kW)するような場合、上記の ようなリフォーマーの発生ガス量の制御以外に、バッファタンク等の補助手段を 用いなければ、システム全体の負荷追従が不可能なケースに対し、本考案の水素 吸蔵合金を充填したバッファタンクの利用が効果的となる。A case will be described in which the power load is requested to increase from 50 kW to 100 kW, and the power generation system is controlled. (1) Steady state (50 kW) control The controller 14 receives the flow rate / temperature information and sends a control signal to each control device so that the output signal of the fuel cell of the AD / AC converter 13 is stabilized at 50 kW. Send. Here, when the power load is constant and the output of the fuel cell tends to decrease from 50 kW, the methanol flow rate and steam flow rate of the reformer raw material are increased. As the amount of raw materials increases (reforming reaction is an endothermic reaction), the heat balance in the system is lost and the reformer reaction temperature (the first hydrogen generation amount / temperature of the temperature detector 15) decreases, so the reformer heating gas amount is reduced. Control to increase. The fuel cell main body 2 receives the increased supply of the reformed gas containing H 2 generated in the reformer 1 to increase the power generation amount. As described above, when the power load is constant, the control is performed to stabilize the power generation system. However, when the power load changes suddenly (50kW → 100kW), the load tracking of the entire system is not possible unless auxiliary means such as a buffer tank is used in addition to the above control of the amount of gas generated by the reformer. When possible, the use of the buffer tank filled with the hydrogen storage alloy of the present invention is effective.

【0011】 (2) 負荷急増(50kW→100kW)の制御 電力負荷の情報(100kW)とそれまでのAD/AC変換器13からの燃料電 池出力の情報をコントローラ14で受け、これの偏差が現状のシステムの流量、 温度の情報から判断して、「定常状態の制御」では追従不可能となった場合、バ ッファタンク6又は7にリフォーマー加熱排ガスを供給し、水素吸蔵合金8を加 熱することにより、貯蔵したH2を制御弁22又は23を開けて放出し、リフォ ーマー改質ガスにこのH2を付加して、燃料電池での発電量を増加させる。 もちろん、この間、リフォーマー発生ガス量の増加のための制御も、前述の定 常状態の制御と同様の方法により同時に行なわれており、リフォーマー発生ガス の出力(第1の水素発生量・温度検知器15の出力)と、燃料電池本体入口の信 号(第2の水素発生量・温度検知器16の信号)の偏差がなくなれば、H2バッ ファタンクのH2放出は停止し、制御弁22又は23は閉じられ、定常状態の制 御に戻ることになる。 (3) 負荷急減時の制御(100kW→50kW) 上記とは逆に、電力負荷が「定常状態の制御」の範囲を超えてしまった場合、 リフォーマー発生ガス量は燃料電池で消費するよりも過剰となる場合がある。こ の余剰分のH2を、バッファタンクへ導入(制御弁17又は18を開放)し、水 素吸蔵合金に貯蔵する。 ここで、改質ガス中のH2以外の成分(CO2等)は、吸蔵されないため、パー ジラインの制御弁24又は25を開放し、系外に排気する。また、H2吸蔵は発 熱を伴うため、この熱を燃料電池冷却水を用いて除去することにより、効率よく H2の貯蔵能力を上げることができる。 従来の方法では、余剰H2は、未使用のまま、排出されるため、不経済である が、本考案では、この余剰H2は不足時に再使用することができる。(2) Control of sudden load increase (50 kW → 100 kW) Information on the electric power load (100 kW) and information on the fuel cell output from the AD / AC converter 13 until then are received by the controller 14, and the deviation of this Judging from the flow rate and temperature information of the current system, if it is not possible to follow the “steady state control”, the reformer heating exhaust gas is supplied to the buffer tank 6 or 7 to heat the hydrogen storage alloy 8. As a result, the stored H 2 is released by opening the control valve 22 or 23, and this H 2 is added to the reformer reformed gas to increase the power generation amount in the fuel cell. Of course, during this time, the control for increasing the reformer generated gas amount is simultaneously performed by the same method as the above-mentioned control in the normal state, and the output of the reformer generated gas (first hydrogen generation amount / temperature detector 15) and the signal at the inlet of the fuel cell main body (the signal of the second hydrogen generation amount / temperature detector 16) disappears, the H 2 discharge from the H 2 buffer tank stops, and the control valve 22 or 23 will close and return to steady state control. (3) Control during sudden load reduction (100kW → 50kW) Contrary to the above, when the power load exceeds the “steady-state control” range, the reformer generated gas amount exceeds the amount consumed by the fuel cell. May be This excess H 2 is introduced into the buffer tank (control valve 17 or 18 is opened) and stored in the hydrogen storage alloy. Here, since components other than H 2 (CO 2 etc.) in the reformed gas are not stored, the control valve 24 or 25 of the purge line is opened and exhausted out of the system. Further, since the H 2 occlusion is accompanied by heat generation, it is possible to efficiently increase the H 2 storage capacity by removing this heat using the fuel cell cooling water. In the conventional method, the surplus H 2 is discharged as it is unused, which is uneconomical. However, in the present invention, the surplus H 2 can be reused when it is insufficient.

【0012】 (4) 起動時の制御(0→50kW) 燃料電池本体2を昇温し、発電可能な温度とするまでに要する時間に対し、リ フォーマー1を加熱昇温し、原料メタノール・スチームを供給して定常状態の改 質ガスが発生するまでに要する時間は長くかかる。このため、燃料電池本体2が 発電可能な状態となった後、H2バッファタンク内の水素吸蔵合金に貯蔵したH2 を、リフォーマー加熱排ガスで加熱し、貯蔵しておいたH2を放出し、燃料電池 本体に供給して、リフォーマーが起動完了するまでの燃料源とすることにより、 システム全体として見た場合の発電開始までに要する時間を、大幅に短縮するこ とができる。 (5) 停止時の制御(50kW→0) 発電を停止する場合、燃料電池本体2は、改質ガスの供給を停止すればすぐに 停止できるが、リフォーマー停止までには、系内温度を徐々に下げ、装置に悪影 響が残らないようにする必要があり、この間改質ガスの余剰分が発生することに なる。 本考案では、この停止時の余剰改質ガス中のH2を、水素吸蔵合金に貯蔵し、 有効利用することができる。なお、従来の方法では、余剰改質ガスは、アフター バーナー等で無為に焼却され排気されていた。(4) Control at startup (0 → 50 kW) The reformer 1 is heated and heated for the time required to raise the temperature of the fuel cell main body 2 to a temperature at which power can be generated, and the raw material methanol steam is used. It takes a long time to supply the gas and to generate the steady-state modified gas. Thus, after the fuel cell main body 2 becomes a generator ready, and H 2 which is stored in the hydrogen storage alloy of H 2 buffer tank, heated at reformer heating gas to release of H 2 that has been stored By supplying the fuel to the fuel cell main body and using it as a fuel source until the reformer completes startup, it is possible to significantly reduce the time required to start power generation for the entire system. (5) Control during stop (50kW → 0) When stopping the power generation, the fuel cell main body 2 can be stopped immediately by stopping the supply of the reformed gas, but the system temperature is gradually increased before the reformer is stopped. It is necessary to lower the temperature so that no adverse effect remains in the equipment, and during this period, an excess amount of reformed gas will be generated. In the present invention, H 2 in the surplus reformed gas at the time of stopping can be stored in the hydrogen storage alloy and can be effectively used. In the conventional method, the surplus reformed gas was incinerated and exhausted by an afterburner or the like.

【0013】[0013]

【考案の効果】[Effect of device]

本考案の燃料電池発電装置は上記のように構成されているので、つぎのような 効果を奏する。 (1) 水素吸蔵合金を充填したバッファタンク内に、水素を金属水素化物の形 で貯蔵するので、水素をガス状で貯蔵する従来のバッファタンクよりも、コンパ クトな(高圧ガスボンベとの比較でも約1/7の容量となる)燃料電池発電シス テムとなる。また H2、CO2の混合ガスからH2を分離精製することができる。 (2) 従来のバッファタンクの使用目的は、燃料電池出力の微小な負荷変動に 対応し圧力変動を吸収することにあるが、本考案ではスタートアップ時のH2不 足分のフォロー、電力負荷変動に対するリフォーマーの応答性のずれのバックア ップ、あるいは燃料電池本体側のトラブル時に緊急停止する際に、完全にリフォ ーマーが停止するまでに発生するH2を貯蔵する装置として用いるなど、その利 用範囲を拡大し、燃料電池発電システム全体の制御性の向上を図ることができる 。(3) バッファタンク内の熱源として、リフォーマー加熱排ガスを使用する ので、同じ系内で、排熱を有効に利用することができる。 (4) バッファタンクを少なくとも2基設置する場合は、水素吸蔵合金の吸蔵 ・放出のサイクルを効率よく行なうことができ、その出力は、電力の負荷変動を コントローラで情報処理して制御される。Since the fuel cell power generator of the present invention is configured as described above, it has the following effects. (1) Since hydrogen is stored in the form of metal hydride in a buffer tank filled with a hydrogen storage alloy, it is more compact than conventional buffer tanks that store hydrogen in gaseous form (compared to a high-pressure gas cylinder. It will be a fuel cell power generation system with a capacity of about 1/7. Also be of H 2 is separated and purified from a mixed gas of H 2, CO 2. (2) the intended use of the conventional buffer tank is is to absorb a corresponding pressure variation in the small load variation of the fuel cell output, startup of H 2 lack worth of follow in this invention, power load change For example, it can be used as a device to store the H 2 that is generated until the reformer completely stops when the reformer responsiveness to the backup is deviated, or when the fuel cell main unit has an emergency stop in the event of a trouble. The range can be expanded and the controllability of the entire fuel cell power generation system can be improved. (3) Since the reformer heating exhaust gas is used as the heat source in the buffer tank, the exhaust heat can be effectively used in the same system. (4) When at least two buffer tanks are installed, the storage / release cycle of the hydrogen storage alloy can be efficiently performed, and the output is controlled by the controller processing the load fluctuation of electric power.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本考案の燃料電池発電装置の一実施例を示すフ
ローシートである。
FIG. 1 is a flow sheet showing an embodiment of a fuel cell power generator of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 リフォーマー 2 燃料電池本体 3 水素導管 4 バイパスライン 5 バイパスライン 6 バッファタンク 7 バッファタンク 8 水素吸蔵合金 9 加熱管 10 加熱管 11 冷却管 12 冷却管 13 AD/AC変換器 14 コントローラ 15 水素発生量・温度検知器 16 水素発生量・温度検知器 17 制御弁 18 制御弁 20 制御弁 21 制御弁 22 制御弁 23 制御弁 24 パージライン 25 パージライン 1 Reformer 2 Fuel cell body 3 Hydrogen conduit 4 Bypass line 5 Bypass line 6 Buffer tank 7 Buffer tank 8 Hydrogen storage alloy 9 Heating pipe 10 Heating pipe 11 Cooling pipe 12 Cooling pipe 13 AD / AC converter 14 Controller 15 Hydrogen generation amount / Temperature detector 16 Hydrogen generation / temperature detector 17 Control valve 18 Control valve 20 Control valve 21 Control valve 22 Control valve 23 Control valve 24 Purge line 25 Purge line

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 炭化水素化合物をスチームと反応させる
かまたは熱分解して水素を発生させるリフォーマー
(1)と、このリフォーマーに水素導管(3)を介して
接続された燃料電池本体(2)とからなる燃料電池発電
装置において、 水素導管(3)にバイパスライン(4)を接続し、この
バイパスラインに水素吸蔵合金(8)を充填したバッフ
ァタンク(6)を接続し、このバッファタンク内にリフ
ォーマー加熱排ガスを導入する加熱管(9)および冷却
媒体を導入する冷却管(11)を設け、燃料電池本体
(2)にAD/AC変換器(13)を接続するととも
に、このAD/AC変換器及び電力負荷にコントローラ
(14)を接続し、さらに、水素導管(3)のバイパス
ライン分岐点の上流側に第1の水素発生量・温度検知器
(15)を、水素導管(3)のバイパスライン合流点の
下流側に第2の水素発生量・温度検知器(16)を設
け、バッファタンク(6)出口のバイパスラインにパー
ジライン(24)を接続したことを特徴とする燃料電池
発電装置。
1. A reformer (1) for reacting a hydrocarbon compound with steam or thermally decomposing to generate hydrogen, and a fuel cell body (2) connected to the reformer via a hydrogen conduit (3). In the fuel cell power generation device comprising, a bypass line (4) is connected to the hydrogen conduit (3), a buffer tank (6) filled with a hydrogen storage alloy (8) is connected to the bypass line, and the bypass tank (6) is connected to the inside of the buffer tank. A heating pipe (9) for introducing the reformer heating exhaust gas and a cooling pipe (11) for introducing a cooling medium are provided, and an AD / AC converter (13) is connected to the fuel cell main body (2) and the AD / AC conversion is performed. The controller (14) is connected to the reactor and the electric power load, and further, the first hydrogen generation / temperature detector (15) is provided upstream of the bypass line branch point of the hydrogen conduit (3). A second hydrogen generation / temperature detector (16) was provided on the downstream side of the converging point of the bypass line of the hydrogen conduit (3), and the purge line (24) was connected to the bypass line at the outlet of the buffer tank (6). Characteristic fuel cell power generator.
【請求項2】 水素導管(3)に少なくとも2系統のバ
イパスライン(4)、(5)を接続し、これらのバイパ
スラインに水素吸蔵合金(8)を充填した少なくとも2
基のバッファタンク(6)、(7)を接続した実用新案
登録請求の範囲第1項記載の燃料電池発電装置。
2. At least two systems of bypass lines (4) and (5) are connected to the hydrogen conduit (3), and at least two of these bypass lines are filled with a hydrogen storage alloy (8).
The fuel cell power generator according to claim 1, wherein the base buffer tanks (6) and (7) are connected.
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