[发明专利]燃料电池发电系统以及燃料电池发电系统的控制方法

说明书

燃料电池发电系统具备：第一燃料电池；以及第二燃料电池，经由废燃料气体线路与第一燃料电池的下游侧连接，能够使用来自第一燃料电池的废燃料气体产生电力。在废燃料气体线路上，设置能够回收废燃料气体中包含的水分的水分回收器。废燃料气体线路中的水分回收器的上游侧以及下游侧通过旁通线路连通，在废燃料气体线路或者旁通线路的至少一方设置至少一个流量调整阀。控制装置控制至少一个流量调整阀的开度。

技术领域

本公开涉及燃料电池发电系统以及燃料电池发电系统的控制方法。

本申请基于2020年10月30日在日本专利局申请的日本特愿2020-183223号来主张优先权，并将其内容引用于此。

背景技术

通过使燃料气体与氧化性气体发生化学反应而发电的燃料电池具有优异的发电效率以及环境应对等特性。其中，固体氧化物型燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell：SOFC)使用氧化锆陶瓷等陶瓷作为电解质，将氢、城市煤气、天然气、通过气化设备对石油、甲醇以及含碳原料进行制造而得到的气化气体等气体等作为燃料气体供给，在约700℃～1000℃的高温气氛下进行反应来进行发电。

作为利用了这样的燃料电池的发电系统的一例，在专利文献1中公开了一种具备能够使用第一燃料气体进行发电的第一燃料电池、和能够使用来自第一燃料电池的废燃料气体进行发电的第二燃料电池的燃料发电装置系统。这样，在多个燃料电池多级(级联)连接的燃料发电系统中，燃料气体的利用率提高，作为系统整体期待优异的效率。此外，在专利文献1中，在来自前级的第一燃料电池的废燃料气体中，除了第一燃料电池中的未利用燃料之外，还包含通过发电反应而产生的水分。这样，水分成为使向后级的第二燃料电池供给的废燃料气体的发热量降低的主要原因，因此通过设置于第一燃料电池与第二燃料电池之间的水分回收器进行回收。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP专利第3924243号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在使用城市煤气等烃类气体作为燃料电池中使用的燃料气体的情况下，需要通过改性反应生成进行燃料电池的发电反应的氢(H₂)。例如在使用包含甲烷(CH₄)作为燃料气体的烃类气体的情况下，改性反应由下式表示。

CH₄+2H₂O→4H₂+CO₂

在上述专利文献1中，来自前级的第一燃料电池的废燃料气体构成为其全部量通过水分回收器，另外，水分回收器中的水分回收量未被管理。因此，来自前级的第一燃料电池的废燃料气体中包含的水分被水分回收器回收。因此，在专利文献1中，对于由水分回收器回收水分后的第二燃料气体，从外部追加供给包含后级的第二燃料电池中的改性反应所需的水分的燃料气体。这样，再次追加供给由水分回收器暂时回收的水分会伴随着多余的能量消耗，成为使系统效率降低的主要原因。

本公开的至少一实施方式是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种燃料电池发电系统以及燃料电池发电系统的控制方法，通过对与燃料气体的流路多级连接的多个燃料电池中的后级的燃料电池进行高效的水分供给，能够实现良好的系统效率。

用于解决课题的手段

根据一方式所涉及的燃料电池发电系统，为了解决上述课题，具备：

第一燃料电池，能够使用燃料气体产生电力；

第二燃料电池，经由废燃料气体线路与所述第一燃料电池的下游侧连接，能够使用来自所述第一燃料电池的废燃料气体产生电力；

水分回收器，设置于所述废燃料气体线路上，能够回收所述废燃料气体中包含的水分；