JPH11345623A - Fuel cell device - Google Patents
Fuel cell deviceInfo
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- JPH11345623A JPH11345623A JP10150487A JP15048798A JPH11345623A JP H11345623 A JPH11345623 A JP H11345623A JP 10150487 A JP10150487 A JP 10150487A JP 15048798 A JP15048798 A JP 15048798A JP H11345623 A JPH11345623 A JP H11345623A
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池装置に関
し、更に詳細には燃料電池の出力を制御する燃料電池装
置に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a fuel cell device, and more particularly to a fuel cell device for controlling the output of a fuel cell.
【0002】[0002]
【従来の技術】この種の従来の燃料電池装置としては、
特開平9−7619号公報に示されるものがある。この
装置は、酸素と水素ガスを電気化学反応させて発電する
燃料電池と、該燃料電池の水素極の反応排ガスの一部で
燃焼し、その熱で蒸気を含む改質原燃料を水素ガスに改
質して燃料電池の水素極に供給する改質器と、この改質
器の燃焼排ガスに加圧空気を混合して燃料電池の酸素極
に供給する排ガス供給ラインと、燃料電池の酸素極の反
応排ガスの一部によりタービンコンプレッサを駆動して
排ガス供給ラインに加圧空気を供給する空気供給ライン
と、該空気供給ラインに並設されタービンコンプレッサ
の容量が不足した時に空気供給ラインに加圧空気を供給
する電動ブロワを有するバックアップラインとを備えて
いる。2. Description of the Related Art As this kind of conventional fuel cell device,
There is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-7619. This device generates a fuel cell by electrochemically reacting oxygen and hydrogen gas, and a part of the reaction exhaust gas from the hydrogen electrode of the fuel cell. A reformer for reforming and supplying to a hydrogen electrode of a fuel cell; an exhaust gas supply line for mixing pressurized air with the combustion exhaust gas of the reformer and supplying it to an oxygen electrode of the fuel cell; An air supply line that drives the turbine compressor with a part of the reaction exhaust gas to supply pressurized air to the exhaust gas supply line, and is pressurized to the air supply line that is juxtaposed with the air supply line when the capacity of the turbine compressor is insufficient. A backup line having an electric blower for supplying air.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の燃料電
池装置においては、燃料電池の負荷が増加してタービン
コンプレッサの容量が不足した時に電動ブロワを作動さ
せ、燃料電池の酸素極へ排ガス供給ラインを介して供給
される酸素ガスの流量を増大させている。そのため、電
動ブロワが必要となることから構成機器数が増加すると
共に、排ガス供給ラインに加え、高圧配管からなるバッ
クアップラインが必要となり、当該燃料電池装置の構成
が複雑となるという問題があった。In the above-mentioned conventional fuel cell device, when the load on the fuel cell increases and the capacity of the turbine compressor becomes insufficient, the electric blower is operated to supply the exhaust gas to the oxygen electrode of the fuel cell. To increase the flow rate of the oxygen gas supplied through the air. Therefore, the number of components increases due to the necessity of an electric blower, and a backup line composed of a high-pressure pipe is required in addition to the exhaust gas supply line, which causes a problem that the configuration of the fuel cell device becomes complicated.
【0004】この問題は、例えば特開平7−14599
号公報に示されるように、タービンコンプレッサの回転
軸上に電動機を設け、タービンコンプレッサの容量が不
足した時に電動機によりタービンコンプレッサを助勢す
ることで解消することができる。しかしながら、この装
置においては、電動機は燃料電池で発電した電力を電流
調整器を介して供給されることで作動されるようになっ
ているため、燃料電池装置としての電気出力が小さくな
るという問題があった。[0004] This problem is solved, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-14599.
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-209, the problem can be solved by providing an electric motor on the rotating shaft of the turbine compressor and assisting the turbine compressor with the electric motor when the capacity of the turbine compressor is insufficient. However, in this device, since the electric motor is operated by supplying the electric power generated by the fuel cell via the current regulator, there is a problem that the electric output as the fuel cell device is reduced. there were.
【0005】ゆえに本発明は、構成が簡素で且つ効率の
良い燃料電池装置を提供することを、その課題とする。Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell device having a simple configuration and high efficiency.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記した技術的課題を解
決するために本発明において講じた技術的手段は、当該
燃料電池装置を、酸素と水素ガスを電気化学反応させて
発電する燃料電池と、該燃料電池の水素極及び酸素極の
反応排ガスを燃焼するバーナーと、該バーナーの排気エ
ネルギーにより駆動されて前記燃料電池の酸素極に加圧
空気を供給するタービンコンプレッサと、該タービンコ
ンプレッサのタービンからの排気ガスの熱により改質原
燃料を水素ガスに改質して前記燃料電池の水素極に供給
する改質器と、前記タービンコンプレッサの回転軸上に
配置されて選択的に電動機又は発電機として作動する回
転電機と、前記燃料電池に接続される負荷が増加した時
に前記回転電機を補助蓄電池からの電力供給により電動
機として作動させ、前記負荷が低下した時に前記回転電
機を発電機として作動させて前記補助蓄電池を充電する
ことにより前記燃料電池の出力を制御する出力制御手段
とを備えた構成とすることである。The technical means taken in the present invention to solve the above-mentioned technical problem is to provide a fuel cell device comprising a fuel cell which generates electricity by electrochemically reacting oxygen and hydrogen gas. A burner that burns the reaction exhaust gas of the hydrogen electrode and the oxygen electrode of the fuel cell, a turbine compressor driven by the exhaust energy of the burner to supply pressurized air to the oxygen electrode of the fuel cell, and a turbine of the turbine compressor. A reformer that reforms the reformed raw fuel into hydrogen gas by the heat of the exhaust gas from the fuel cell and supplies the reformed fuel to the hydrogen electrode of the fuel cell; A rotating electric machine that operates as a motor, and operates the rotating electric machine as an electric motor by supplying power from an auxiliary storage battery when a load connected to the fuel cell increases. Is that a structure in which an output control means for controlling the output of the fuel cell by the load to charge the auxiliary battery by operating as a generator the rotary electric machine when dropped.
【0007】上記した手段によれば、燃料電池に接続さ
れる負荷が増加した時には回転電機が補助蓄電池からの
電力供給により電動機として作動し、コンプレッサの回
転が助勢されて燃料電池の酸素極への供給空気量及び空
気圧が増加し燃料電池の反応が活性化することで出力応
答性が向上される。一方、負荷が低下した時には燃料電
池の水素極からの反応排ガスが増加することでバーナー
の排気エネルギーが増加し、タービンコンプレッサの回
転が過回転となるが、回転電機が発電機として作動し、
回生制動により排気エネルギーの過剰分が回収されて補
助蓄電池が充電される。According to the above-described means, when the load connected to the fuel cell increases, the rotating electric machine operates as an electric motor by supplying power from the auxiliary storage battery, and the rotation of the compressor is assisted, and the rotation of the compressor to the oxygen electrode of the fuel cell is reduced. The output responsiveness is improved by increasing the supply air amount and air pressure and activating the reaction of the fuel cell. On the other hand, when the load decreases, the exhaust gas from the burner increases due to an increase in the reaction exhaust gas from the hydrogen electrode of the fuel cell, and the rotation of the turbine compressor becomes excessive.However, the rotating electric machine operates as a generator,
By the regenerative braking, the excess amount of the exhaust energy is recovered, and the auxiliary storage battery is charged.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】以下、本発明に従った燃料電池装
置の一実施形態を図面に基づき、説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of a fuel cell device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0009】図1において、10は改質原燃料としての
メタノールを貯蔵するタンクで、改質原燃料はタンク1
0から図示しないポンプを介して改質器12へ供給され
る。タンク10と改質器12との管路には切換弁11が
介装されていて、タンク10からの改質原燃料を改質器
12のみへ、又は改質器12及びバーナー14へ選択的
に供給可能とされている。改質器12は、後述するよう
にタービンコンプレッサ20のタービンロータ21から
の排気ガスの熱により加熱蒸発部12aにて改質原燃料
を改質して水素ガスを生成する。In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a tank for storing methanol as a raw fuel for reforming.
0 is supplied to the reformer 12 via a pump (not shown). A switching valve 11 is interposed in the pipeline between the tank 10 and the reformer 12, and selectively feeds the reforming raw fuel from the tank 10 to the reformer 12 alone or to the reformer 12 and the burner 14. It can be supplied to As will be described later, the reformer 12 reforms the raw reforming fuel in the heating and evaporating section 12a with the heat of the exhaust gas from the turbine rotor 21 of the turbine compressor 20 to generate hydrogen gas.
【0010】13は、水素極13a、酸素極13b及び
イオン交換膜13cからなる周知の高分子固体電解質型
の燃料電池であり、該燃料電池13の水素極13aには
改質器12からの水素ガスリッチのガスが水素ガス供給
ラインを介して供給されると共に、酸素極13bにはタ
ービンコンプレッサ20のコンプレッサロータ22から
の加圧空気が空気供給ラインを介して供給されて、酸素
と水素ガスを電気化学反応させて発電する。水素極13
aは、未反応成分を含む反応排ガスをバーナー14に供
給するように排ガスラインを介してバーナー14に接続
されている。また、酸素極13bは、反応排ガスを同様
にバーナー14に供給するように排ガスラインを介して
バーナー14に接続されていて、同排ガスラインには排
ガス中の水分を凝縮するための水タンク15が介装され
ている。尚、燃料電池13の酸素極13bへの空気供給
ライン中には圧力センサ16が配設されており、圧力セ
ンサ16の検出信号はコントローラ40に入力される。
また、コントローラ40には、燃料電池13に取付けら
れ、発生する電流値を検出する図示しない電流計からの
検出信号が入力されるようになっていると共に、燃料電
池13はコントローラ40を介して電動モータ等の負荷
41に接続されている。Reference numeral 13 denotes a well-known polymer solid electrolyte type fuel cell comprising a hydrogen electrode 13a, an oxygen electrode 13b and an ion exchange membrane 13c, and a hydrogen electrode 13a of the fuel cell 13 A gas-rich gas is supplied via a hydrogen gas supply line, and pressurized air from a compressor rotor 22 of a turbine compressor 20 is supplied to an oxygen electrode 13b via an air supply line, thereby converting oxygen and hydrogen gas into electricity. Generating electricity through chemical reaction. Hydrogen electrode 13
a is connected to the burner 14 via an exhaust gas line so as to supply a reaction exhaust gas containing unreacted components to the burner 14. Further, the oxygen electrode 13b is connected to a burner 14 via an exhaust gas line so as to similarly supply the reaction exhaust gas to the burner 14, and a water tank 15 for condensing moisture in the exhaust gas is provided in the exhaust gas line. It is interposed. A pressure sensor 16 is provided in an air supply line to the oxygen electrode 13 b of the fuel cell 13, and a detection signal of the pressure sensor 16 is input to the controller 40.
The controller 40 receives a detection signal from an ammeter (not shown) which is attached to the fuel cell 13 and detects a generated current value. The fuel cell 13 is electrically driven via the controller 40. It is connected to a load 41 such as a motor.
【0011】タービンコンプレッサ20は、図2に示す
ように、ハウジング24と、ハウジング24のタービン
収容部24A内に収容され、バーナー14の排気ガスが
導入されることにより排気ガスエネルギーによって回転
駆動されるタービンロータ21と、ハウジング24のコ
ンプレッサ収容部24B内に収容され、タービンロータ
21と回転軸23を介して接続されてタービンロータ2
1と一体回転するコンプレッサロータ22とを備えてい
る。回転軸23は、タービン収容部24Aに固定される
ハウジング24の支持部24Cに軸受28a、28bを
介して回転可能に支承されている。尚、バーナー14の
排気ガスはタービン収容部24Aの入口24a1より導
入されて、タービンロータ21を回転駆動し、出口24
a2より排出され、またコンプレッサ収容部24Bの入
口24b1には空気が導入されて、コンプレッサロータ
22により加圧されて出口24b2より空気供給ライン
を介して燃料電池13の酸素極13bに供給される。ハ
ウジング24の支持部24Cとコンプレッサ収容部24
Bとの間には、ケース24Dが挟持固定されており、ケ
ース24D内にてコンプレッサロータ22と軸受28a
間に位置する回転軸23上には、回転電機25が配設さ
れている。回転電機25は、回転軸23に固定される永
久磁石から成る回転子26、該回転子26を包囲するよ
うにハウジング24に固定される固定子27及び該固定
子27に巻回された複数の発電及び駆動コイル29(本
実施形態では3相)とからなり、電動機または発電機と
して選択的に作動可能なものである。固定子27に巻回
された発電及び駆動コイル29は、インバータとコンバ
ータとを備えた交直両方向変換器から成る電力変換器3
1を介して補助蓄電池30に接続されており、これによ
り、タービンロータ21が回転駆動されて固定子27内
にて回転子26が回転されると、各発電及び駆動コイル
29に励磁作用により交流電流が生じ、電力変換器30
を介して補助蓄電池30に充電される。また、発電及び
駆動コイル29に電流が供給されると、回転子26が回
転されて回転軸23の回転が助勢される。As shown in FIG. 2, the turbine compressor 20 is accommodated in a housing 24 and a turbine accommodating portion 24A of the housing 24, and is driven to rotate by exhaust gas energy when the exhaust gas of the burner 14 is introduced. The turbine rotor 21 is housed in a compressor housing portion 24 </ b> B of the housing 24, and is connected to the turbine rotor 21 via a rotating shaft 23 so that the turbine rotor 2
1 and a compressor rotor 22 that rotates integrally. The rotating shaft 23 is rotatably supported on a support portion 24C of a housing 24 fixed to the turbine housing portion 24A via bearings 28a and 28b. The exhaust gas from the burner 14 is introduced from the inlet 24a1 of the turbine housing portion 24A, and drives the turbine rotor 21 to rotate.
Air is introduced from a2, and air is introduced into an inlet 24b1 of the compressor accommodating portion 24B, is pressurized by a compressor rotor 22, and is supplied from an outlet 24b2 to an oxygen electrode 13b of the fuel cell 13 through an air supply line. Support part 24C of housing 24 and compressor accommodation part 24
B, a case 24D is sandwiched and fixed between the compressor rotor 22 and the bearing 28a in the case 24D.
A rotating electric machine 25 is provided on the rotating shaft 23 located therebetween. The rotating electric machine 25 includes a rotor 26 composed of a permanent magnet fixed to the rotating shaft 23, a stator 27 fixed to the housing 24 so as to surround the rotor 26, and a plurality of coils wound around the stator 27. It comprises a power generation and drive coil 29 (three phases in this embodiment), and can be selectively operated as a motor or a generator. The power generation and drive coil 29 wound around the stator 27 is a power converter 3 comprising an AC / DC bidirectional converter having an inverter and a converter.
When the turbine rotor 21 is driven to rotate and the rotor 26 is rotated in the stator 27, the power is supplied to the power generation and drive coils 29 by an excitation action. A current is generated and the power converter 30
The auxiliary storage battery 30 is charged through Further, when a current is supplied to the power generation and drive coil 29, the rotor 26 is rotated and the rotation of the rotating shaft 23 is assisted.
【0012】以上の構成からなる本実施形態の作用を以
下に説明する。The operation of this embodiment having the above configuration will be described below.
【0013】燃料電池装置の起動時には、コントローラ
40により切換弁11が切換えられ、タンク10から改
質器12及びバーナー14へ改質原燃料が供給されると
同時に、補助蓄電池30から電力変換器31を介して回
転電機25の発電及び駆動コイル29へ電力を供給して
回転電機25を電動機として作動させ、タービンコンプ
レッサ20のコンプレッサロータ22からの空気を燃料
電池13の酸素極13b及び排ガスラインを介してバー
ナー14へ供給する。その後、図示しない点火装置によ
りバーナー14が点火され、バーナー14からの排気ガ
スによりタービンコンプレッサ20のタービンロータ2
1の駆動を開始すると共に、タービンロータ21を駆動
した排気ガスが改質器12の加熱蒸発部12aに供給さ
れて改質器12が水素ガスの生成を開始する。これによ
り、燃料電池13は水素極13aに改質器12から供給
される水素ガスと酸素極13bにンプレッサロータ22
から供給される空気中の酸素との電気化学反応により発
電を開始する。When the fuel cell device is started, the switching valve 11 is switched by the controller 40 so that the reforming fuel is supplied from the tank 10 to the reformer 12 and the burner 14, and at the same time, the auxiliary storage battery 30 and the power converter 31 The electric power is supplied to the power generation and the drive coil 29 of the rotating electric machine 25 through the motor to operate the rotating electric machine 25 as an electric motor, and the air from the compressor rotor 22 of the turbine compressor 20 is supplied through the oxygen electrode 13 b of the fuel cell 13 and the exhaust gas line. To the burner 14. Thereafter, the burner 14 is ignited by an ignition device (not shown), and the exhaust gas from the burner 14 causes the turbine rotor 2 of the turbine compressor 20 to rotate.
1 and the exhaust gas that drives the turbine rotor 21 is supplied to the heating and evaporating section 12a of the reformer 12, and the reformer 12 starts generating hydrogen gas. As a result, the fuel cell 13 is connected to the hydrogen gas supplied from the reformer 12 to the hydrogen electrode 13a and the compressor rotor 22 to the oxygen electrode 13b.
Starts power generation by an electrochemical reaction with oxygen in the air supplied from the air.
【0014】燃料電池装置の起動後、切換弁11が切換
えられると、タンク10からバーナー14への改質原燃
料の供給は停止するが、この時には燃料電池13の水素
極13aからの未反応成分を含む反応排ガスと、酸素極
13bからの反応排ガスが水タンク15で水分を凝縮さ
れた後バーナー14に供給されており、バーナー14は
燃焼を継続している。そのため、上記したようにバーナ
ー14からの排気ガスによりタービンロータ21が駆動
されると共に改質器12の加熱蒸発部12aにて排気ガ
スの熱により改質原燃料が加熱されて水素ガスの生成が
継続され、該水素ガスが一定流量、一定圧力で燃料電池
13の水素極13aに供給される。そのため、燃料電池
13は水素極13aに改質器12から供給される水素ガ
スと酸素極13bにンプレッサロータ22から供給され
る空気中の酸素との電気化学反応により発電を継続し、
水素極13a及び酸素極13bからの反応排ガスがバー
ナー14に供給され燃焼される。そして、燃料電池13
にて発電された電力はコントローラ40を介して負荷4
1に供給される。このように、本実施形態では、バーナ
ー14の燃焼により得られるエネルギーがタービンコン
プレッサ20の駆動力として回収され、改質器12の加
熱蒸発部12aを通り排出されるため、エネルギー的に
無駄がなく、当該燃料電池装置の効率を向上することが
できる。When the switching valve 11 is switched after the start of the fuel cell device, the supply of the raw reforming fuel from the tank 10 to the burner 14 is stopped. At this time, the unreacted components from the hydrogen electrode 13a of the fuel cell 13 are stopped. And the reaction exhaust gas from the oxygen electrode 13b are supplied to the burner 14 after the water is condensed in the water tank 15, and the burner 14 continues the combustion. Therefore, as described above, the turbine rotor 21 is driven by the exhaust gas from the burner 14, and the heat of the exhaust gas is heated by the heat of the exhaust gas in the heating and evaporating section 12 a of the reformer 12, thereby generating hydrogen gas. The hydrogen gas is supplied to the hydrogen electrode 13a of the fuel cell 13 at a constant flow rate and a constant pressure. Therefore, the fuel cell 13 continues power generation by an electrochemical reaction between the hydrogen gas supplied from the reformer 12 to the hydrogen electrode 13a and the oxygen in the air supplied from the compressor rotor 22 to the oxygen electrode 13b,
The reaction exhaust gas from the hydrogen electrode 13a and the oxygen electrode 13b is supplied to the burner 14 and burned. And the fuel cell 13
The electric power generated by the
1 is supplied. As described above, in the present embodiment, the energy obtained by the combustion of the burner 14 is recovered as the driving force of the turbine compressor 20 and discharged through the heating and evaporating section 12a of the reformer 12, so that there is no waste in energy. Thus, the efficiency of the fuel cell device can be improved.
【0015】本実施形態においては、コントローラ40
は燃料電池13の出力電流値と酸素極13bへの供給空
気圧力との関係及び負荷41の変動に対応するアクセル
信号等の要求入力信号と燃料電池13の目標電流値との
関係を記憶しており(マップを有しており)、負荷41
の変動に対応する燃料電池13の出力電流値の変化に応
じて回転電機25の作動がコントローラ40により以下
のように制御される。In this embodiment, the controller 40
Stores the relationship between the output current value of the fuel cell 13 and the supply air pressure to the oxygen electrode 13b, and the relationship between the required input signal such as an accelerator signal corresponding to the fluctuation of the load 41 and the target current value of the fuel cell 13. Cage (with map), load 41
The operation of the rotary electric machine 25 is controlled by the controller 40 as follows in accordance with the change in the output current value of the fuel cell 13 corresponding to the fluctuation of
【0016】燃料電池13にコントローラ40を介して
接続される負荷41が増加した時に、負荷41の増加を
コントローラ40が要求入力信号の変化で検出すると、
コントローラ40は該要求入力信号に対応する目標電流
値から、該目標電流値に対応する供給空気圧力を決定
し、該供給空気圧力に圧力センサ16の検出圧力が一致
するように回転電機25を補助蓄電池30からの電力変
換器31を介した電力供給により電動機として作動させ
る。これにより、コンプレッサロータ22の回転が助勢
されて燃料電池13の酸素極13bへの供給空気圧が増
加し燃料電池の反応が活性化することで出力応答性が向
上される。When the load 41 connected to the fuel cell 13 via the controller 40 increases, when the controller 40 detects the increase in the load 41 by a change in the request input signal,
The controller 40 determines the supply air pressure corresponding to the target current value from the target current value corresponding to the request input signal, and assists the rotating electric machine 25 so that the pressure detected by the pressure sensor 16 matches the supply air pressure. The electric power is supplied from the storage battery 30 via the electric power converter 31 to operate the electric motor. As a result, the rotation of the compressor rotor 22 is assisted, the supply air pressure to the oxygen electrode 13b of the fuel cell 13 is increased, and the reaction of the fuel cell is activated, so that the output responsiveness is improved.
【0017】一方、負荷41が低下した時には燃料電池
13の水素極13a及び酸素極13bからの反応排ガス
が増加することでバーナー14の排気エネルギーが増加
し、タービンコンプレッサ20の回転が過回転となる。
この時には、負荷41の低下をコントローラ40が要求
入力信号の変化で検出すると、コントローラ40は該要
求入力信号に対応する目標電流値から、該目標電流値に
対応する供給空気圧力を決定し、該供給空気圧力に圧力
センサ16の検出圧力が一致するように電力変換器31
を介して回転電機25を発電機として作動させる。これ
により、回生制動により排気エネルギーの過剰分が回収
されて補助蓄電池30が充電される。On the other hand, when the load 41 decreases, the reaction exhaust gas from the hydrogen electrode 13a and the oxygen electrode 13b of the fuel cell 13 increases, the exhaust energy of the burner 14 increases, and the rotation of the turbine compressor 20 becomes excessive. .
At this time, when the controller 40 detects a decrease in the load 41 by a change in the request input signal, the controller 40 determines a supply air pressure corresponding to the target current value from a target current value corresponding to the request input signal, and The power converter 31 is controlled so that the pressure detected by the pressure sensor 16 matches the supply air pressure.
, The rotating electric machine 25 is operated as a generator. As a result, the excess amount of exhaust energy is recovered by regenerative braking, and the auxiliary storage battery 30 is charged.
【0018】[0018]
【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、燃料電池
の反応排ガスを燃焼するバーナーの排気エネルギーによ
り駆動されて燃料電池の酸素極に加圧空気を供給するタ
ービンコンプレッサの回転軸上に選択的に電動機又は発
電機として作動する回転電機を設け、燃料電池に接続さ
れる負荷が増加した時に回転電機を補助蓄電池からの電
力供給により電動機として作動させ、負荷が低下した時
に回転電機を発電機として作動させて補助蓄電池を充電
することにより燃料電池の出力(応答性)が制御され
る。そのため、従来装置のように構成機器数及び高圧配
管が増加することがなく当該燃料電池装置の構成を簡素
にできる。また、回転電機を燃料電池で発電した電力で
はなく回転電機自体で充電され得る補助蓄電池の電力で
作動させることで燃料電池装置としての電気出力を増大
することができると共に、燃料電池装置全体での効率を
向上させることができる。As described above, according to the present invention, the rotating shaft of the turbine compressor which is driven by the exhaust energy of the burner burning the reaction exhaust gas of the fuel cell and supplies pressurized air to the oxygen electrode of the fuel cell is provided. A rotating electric machine that selectively operates as a motor or a generator is provided, and when the load connected to the fuel cell increases, the rotating electric machine operates as a motor by supplying power from the auxiliary storage battery, and when the load decreases, the rotating electric machine generates electricity. The output (response) of the fuel cell is controlled by operating the battery and charging the auxiliary storage battery. Therefore, the configuration of the fuel cell device can be simplified without increasing the number of components and the high-pressure piping unlike the conventional device. Further, by operating the rotating electric machine with the electric power of the auxiliary storage battery that can be charged by the rotating electric machine itself instead of the electric power generated by the fuel cell, the electric output as the fuel cell device can be increased, and the entire fuel cell device can be increased. Efficiency can be improved.
【図1】本発明に従った燃料電池装置の一実施形態の構
成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of a fuel cell device according to the present invention.
【図2】図1の一実施形態におけるタービンコンプレッ
サの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the turbine compressor according to the embodiment of FIG.
10 タンク 12 改質器 13 燃料電池 13a 水素極 13b 酸素極 14 バーナー 16 圧力センサ 20 タービンコンプレッサ 21 タービンロータ 22 コンプレッサロータ 25 回転電機 30 補助蓄電池 40 コントローラ 41 負荷 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Tank 12 Reformer 13 Fuel cell 13a Hydrogen electrode 13b Oxygen electrode 14 Burner 16 Pressure sensor 20 Turbine compressor 21 Turbine rotor 22 Compressor rotor 25 Rotating electric machine 30 Auxiliary storage battery 40 Controller 41 Load
Claims (1)
電する燃料電池と、該燃料電池の水素極及び酸素極の反
応排ガスを燃焼するバーナーと、該バーナーの排気エネ
ルギーにより駆動されて前記燃料電池の酸素極に加圧空
気を供給するタービンコンプレッサと、該タービンコン
プレッサのタービンからの排気ガスの熱により改質原燃
料を水素ガスに改質して前記燃料電池の水素極に供給す
る改質器と、前記タービンコンプレッサの回転軸上に配
置されて選択的に電動機又は発電機として作動する回転
電機と、前記燃料電池に接続される負荷が増加した時に
前記回転電機を補助蓄電池からの電力供給により電動機
として作動させ、前記負荷が低下した時に前記回転電機
を発電機として作動させて前記補助蓄電池を充電するこ
とにより前記燃料電池の出力を制御する出力制御手段と
を備えてなる燃料電池装置。1. A fuel cell that generates electricity by electrochemically reacting oxygen and hydrogen gas, a burner that burns a reaction exhaust gas of a hydrogen electrode and an oxygen electrode of the fuel cell, and the fuel that is driven by exhaust energy of the burner. A turbine compressor for supplying pressurized air to an oxygen electrode of a battery, and reforming of the reformed raw fuel into hydrogen gas by heat of exhaust gas from a turbine of the turbine compressor to supply the reformed fuel to a hydrogen electrode of the fuel cell And a rotating electric machine arranged on a rotating shaft of the turbine compressor and selectively operating as a motor or a generator, and supplying electric power from an auxiliary storage battery to the rotating electric machine when a load connected to the fuel cell increases. By operating the rotating electric machine as a generator when the load is reduced to charge the auxiliary storage battery, A fuel cell device comprising: output control means for controlling the output of a pond.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10150487A JPH11345623A (en) | 1998-06-01 | 1998-06-01 | Fuel cell device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10150487A JPH11345623A (en) | 1998-06-01 | 1998-06-01 | Fuel cell device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11345623A true JPH11345623A (en) | 1999-12-14 |
Family
ID=15497957
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10150487A Pending JPH11345623A (en) | 1998-06-01 | 1998-06-01 | Fuel cell device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11345623A (en) |
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1998
- 1998-06-01 JP JP10150487A patent/JPH11345623A/en active Pending
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