[发明专利]燃料电池系统的负载跟踪运转方法

摘要

在FC系统负载跟踪运转时能可靠地重整并得到高发电效率。以水蒸气/部分氧化/自热重整中的两个以上为第i重整法，预先求出函数Fi＝fi(P)，P＝fi-1(Fi)，ηi＝gi(P)，若FiR≥Fimin的i存在，在PD≤PiM时进行1)，在PD＞PiM时进行2)。1)若fi(PD)≤FiR，则Pi*＝PD，Fi*＝fi(PD)，若fi(PD)＞FiR，则Pi*＝小于PD的最大的fi-1(FiR)，Fi*＝FiR，2)若fi(PiM)≤FiR，则Pi*＝PiM，Fi*＝fi(PiM)，若fi(PiM)＞FiR，则Pi*＝最大的fi-1(FiR)，Fi*＝FiR。若FiR≥Fimin的i存在多个，则采用关于最大的ηi＝gi(Pi*)的i的PI*、重整法及FI*。Fi等在说明书中进行了定义。

主权项

一种燃料电池系统的负载跟踪运转方法，该燃料电池系统具有：对烃系燃料进行重整而制造含氢的重整气体且具有重整催化剂层的重整器；使用该重整气体进行发电的高温型燃料电池，在所述燃料电池系统的负载跟踪运转方法中，将从水蒸气重整法、部分氧化重整法及自热重整法构成的组中选择的至少两种重整法确定为第i重整法，其中，i为1以上且L以下的整数，L为2或3，对于全部的i，预先求出燃料电池的电力输出P与烃系燃料的流量Fi之间的函数Fi＝fi(P)及P＝fi‑1(Fi)，该烃系燃料的流量Fi是为了在将由第i重整法制造而得的重整气体向燃料电池供给时使燃料电池输出电力输出P而需要向重整催化剂层供给的烃系燃料的流量，其中，P＝fi‑1(Fi)为Fi＝fi(P)的逆函数，对于全部的i，预先求出燃料电池的电力输出P与燃料电池的发电效率ηi之间的函数ηi＝gi(P)，该燃料电池的发电效率ηi是将由第i重整法制造的重整气体向燃料电池供给而使燃料电池输出电力输出P时的燃料电池的发电效率，在将由第i重整法制造而得的重整气体向燃料电池供给时的燃料电池的最大电力输出表示为PiM，且P在0以上且PiM以下的范围内时的根据函数Fi＝fi(P)所确定的烃系燃料的流量的最小值表示为Fimin时，所述燃料电池系统的负载跟踪运转方法具有：工序A1)测定重整催化剂层的温度T；工序B1)对于全部的i，算出在该温度T的重整催化剂层中通过第i重整法能够重整的烃系燃料的流量即可重整流量FiR；工序C1)对于全部的i，在由工序B1算出的可重整流量FiR小于所述最小值Fimin时，使燃料电池的发电停止；工序D1)对于至少一个i，在由工序B1算出的可重整流量FiR为所述最小值Fimin以上时，分别对于该至少一个i，若燃料电池输出要求值PD 为所述最大电力输出PiM以下，则进行工序d11，若燃料电池输出要求值PD超过所述最大电力输出PiM，则进行工序d12，工序d11)使用所述函数Fi＝fi(P)，算出为了使燃料电池输出燃料电池输出要求值PD而需要向进行第i重整法的重整催化剂层供给的烃系燃料的流量fi(PD)，若fi(PD)为由工序B1算出的可重整流量FiR以下，则Pi*＝PD，Fi*＝fi(PD)，若fi(PD)超过由工序B1算出的可重整流量FiR，则Pi*＝{根据函数P＝fi‑1(FiR)计算的P值中的小于PD的最大值}，Fi*＝FiR；工序d12)使用所述函数Fi＝fi(P)，算出为了使燃料电池输出所述最大电力输出PiM而需要向进行第i重整法的重整催化剂层供给的烃系燃料的流量fi(PiM)，若fi(PiM)为由工序B1算出的可重整流量FiR以下，则Pi*＝PiM，Fi*＝fi(PiM)，若fi(PiM)超过由工序B1算出的可重整流量FiR，则Pi*＝{根据函数P＝fi‑1(FiR)计算的P值中的最大值}，Fi*＝FiR，工序E1)在由工序B1算出的可重整流量FiR为所述最小值Fimin以上的i存在两个以上时，对于这两个以上的i，分别使用函数ηi＝gi(P)，算出电力输出Pi*时的发电效率ηi＝gi(Pi*)，在算出的ηi中赋予最大的ηi的i表示为I，燃料电池的电力输出为PI*，在重整器中进行的重整法为第I重整法，向重整催化剂层供给的烃系燃料的流量为FI*；以及工序F1)由工序B1算出的可重整流量FiR为所述最小值Fimin以上的i唯一时，将该唯一的i表示为I，燃料电池的电力输出为PI*，在重整器中进行的重整法为第I重整法，向重整催化剂层供给的烃系燃料的流量为FI*。