[发明专利]燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用固体电解质型燃料电池的燃料电池系统，具体而言是涉及一种进行燃料利用率的可变控制的燃料电池系统。 

背景技术

对现有的高分子电解质型燃料电池系统的控制进行说明。图3是表示现有的高分子电解质型燃料电池系统的图。如图3所示，在燃料电池系统运行时，燃料处理装置14对天然气等原料进行水蒸气改性，形成以氢气为主成分的气体，用氢气侧加湿器11进行加湿后供给到燃料电池1。另外，通过空气供给装置3，氧化剂气体被氧化侧加湿器13进行加湿，供给到燃料电池1。燃料电池1将发出的支流电转换成交流电，并连接有与电力系统7相连接的功率调节装置6，再连接电力负载8。 

另一方面，因燃料电池1的发电而产生的热量被在冷却配管19内流动的冷却水回收。冷却水通过冷却水循环泵16进行循环，被冷却水回收的热量经过热交换器15并通过泵17而转移到在散热配管29内循环的水，在蓄热水箱12储存有水。(例如，参照专利文献1) 

专利文献1：日本专利2002-42841号公报 

作为高分子电解质型燃料电池的特征，可列举废热回收效率比发电效率高的情况，在通常的运转中，易发生蓄热水箱完全沸腾并贮满水的情况。此时，由于废热回收效率高，因而鉴于系统效率有可能造成停止发电运行的情况。 

另外，作为另一个特征，其在于对主要的燃料民用煤气进行改性，生成氢气和一氧化碳，除去生成的一氧化碳，但是其存在的问题在于为了除去该一氧化碳而需要时间。因此，随着发电量及温度变化，不能迅速地改变燃料，致使燃料利用率的控制极为缓慢。 

虽然为了克服上述的缺点而在高分子电解质型燃料电池中开发了废 热回收系统，但是在固体电解质型燃料电池中，关于废热回收系统还没有提案，另外，由于电解质与固体电解质型不同，因而与高分子电解质型电池系统的废热回收相关的控制还不能直接应用于固体电解质型燃料电池系统。 

作为固体电解质型燃料电池的特征，其在于发电效率比废热回收效率高。若从对电力负载的电力供给这一方面来看，具有比高分子电解质型燃料电池优越的优越性，而从向供热水负载稳定供热水这一方面来看，存在的问题在于可供给的绝对量小。 

发明内容

鉴于上述问题，本发明的课题在于，提供一种可向供热水负载进行稳定供给的燃料电池系统。 

为了解决上述课题，本发明具有下述特征。 

本发明的燃料电池系统，具备有： 

固体电解质型燃料电池； 

对来自该固体电解质型燃料电池的废气和水进行热交换的热交换器； 

储存水的蓄热水箱； 

在该蓄热水箱和上述热交换器之间使水进行循环的循环配管； 

设置于该循环配管的循环泵， 

所述燃料电池系统的特征在于， 

具备有控制装置，以根据上述蓄热水箱内的热水的使用量来控制上述固体电解质型燃料电池的燃料利用率。 

另外，一种燃料电池系统，具备有： 

固体电解质型燃料电池； 

对来自该固体电解质型燃料电池的废气和水进行热交换的热交换器； 

储存水的蓄热水箱； 

在该蓄热水箱和所述热交换器之间使水进行循环的循环配管； 

设置于该循环配管的循环泵， 

所述燃料电池系统的特征在于， 

具备有控制装置，以根据所述蓄热水箱内的热水的比例或者热水温度 来控制所述固体电解质型燃料电池的燃料利用率。 

具有控制装置，其根据用户需要的供热水量对供给的燃料气体量进行控制，改变燃料电池的燃料利用率。例如，在希望更多的供热水量的情况下，在蓄热水箱内的热水的比例小等情况下，不论电力负载的高低，都通过降低燃料利用率，增加燃料电池产生的废气的能量，进而增加热交换器的热水生成量，其结果是，增加了蓄热水量(蓄热水箱内的热水的比例)，或者提高了蓄热水箱内的蓄水温度，由此，增加供热水量，可将热水稳定地供给供水负载。 

而所谓的燃料利用率，是指欲投进到燃料电池的燃料气体量相对的实际上有助于电化学反应(发电反应)的燃料气体量的比例，所谓的降低燃料利用率，可通过增加投进到燃料电池的燃料气体的供给量而实现。 

另外，上述控制装置其特征在于，在上述固体电解质型燃料电池的工作温度降低时，进行降低上述固体电解质型燃料电池的燃料利用率的控制。