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JP4620399B2 - Control method of fuel cell power generation system - Google Patents

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Description

本発明は燃料電池発電システムの制御方法に係る。 The present invention relates to a control method for the fuel cell power generation system.

燃料から製造した水素を複数の燃料電池セルスタックに供給し発電を行う燃料電池発電システムは、例えば、下記特許文献１に開示されている。   A fuel cell power generation system that generates electricity by supplying hydrogen produced from fuel to a plurality of fuel cell stacks is disclosed in, for example, Patent Document 1 below.

図１２は、燃料から製造した水素を複数の燃料電池セルスタックに供給し発電を行う従来の燃料電池発電システムの構成の一例を示している。図１２に示した燃料電池発電システムでは、燃料電池セルスタックとして３組の固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８を用いている。なお、本例では３組の固体高分子形燃料電池セルスタックを用いているが、固体高分子形燃料電池セルスタックの数は必ずしも３組に限定されるわけではなく、２組以上であればいくつでもかまわない。   FIG. 12 shows an example of the configuration of a conventional fuel cell power generation system in which hydrogen produced from fuel is supplied to a plurality of fuel cell stacks to generate power. In the fuel cell power generation system shown in FIG. 12, three sets of polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, and 108 are used as the fuel cell stack. In this example, three sets of polymer electrolyte fuel cell stacks are used. However, the number of polymer electrolyte fuel cell stacks is not necessarily limited to three. It doesn't matter how many.

図１２に示した燃料電池発電システムの主な構成要素は、脱硫器２、改質器３、ＣＯシフトコンバータ４、水素分離器５３、凝縮器５５、固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８、出力調整装置１６、９６、１０９、流量制御弁（１０、２７、３３等）、空気供給用ブロワ１２、８９、１０２、１１５、改質器バーナ１５６、気化器１５７、気化器ポンプ１５８、水タンク１５９、補給水ポンプ１６１、気化器バーナ１７０及び配管類である。   The main components of the fuel cell power generation system shown in FIG. 12 are a desulfurizer 2, a reformer 3, a CO shift converter 4, a hydrogen separator 53, a condenser 55, and a polymer electrolyte fuel cell stack 9, 95. , 108, output regulators 16, 96, 109, flow control valves (10, 27, 33, etc.), air supply blowers 12, 89, 102, 115, reformer burner 156, vaporizer 157, vaporizer pump 158 A water tank 159, a makeup water pump 161, a vaporizer burner 170, and piping.

図１２において、１は燃料である天然ガス、２は脱硫器、３は改質器、４はＣＯシフトコンバータ、６は燃料極、７は固体高分子電解質、８は空気極、９は固体高分子形燃料電池セルスタック、１０は流量制御弁、１２は空気供給用ブロワ、１３は固体高分子形燃料電池セルスタック９の空気極排出ガス、１４は空気、１６は出力調整装置、１７は負荷、１８は燃料電池直流出力、１９は送電端交流出力、２１は一酸化炭素濃度を１％以下に低減させた改質ガスであるＣＯシフトコンバータ４の排出ガス、２２は水素リッチな改質ガス、２４は脱硫天然ガス、２５は固体高分子形燃料電池セルスタック発電用の空気、２７は流量制御弁、３０は電池反応による生成水、３２は脱硫器リサイクル用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス、３３は流量制御弁、５２は水素分離器用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス、５３は水素分離器、５４は水素分離器５３の排出ガス、５５は凝縮器、５６は水素分離器５３の乾燥排出ガス、５７凝縮水、５８は水素、５９は固体高分子形燃料電池セルスタック９の燃料極水素排出ガス、６０はパージ弁、６１はパージガス、８６は流量制御弁、８７は流量制御弁、８８は流量制御弁、８９は空気供給用ブロワ、９０は流量制御弁、９１は固体高分子形燃料電池セルスタック発電用の空気、９２は燃料極、９３は固体高分子電解質、９４は空気極、９５は固体高分子形燃料電池セルスタック、９６は出力調整装置、９７は負荷、９８は燃料電池直流出力、９９は送電端交流出力、１００は固体高分子形燃料電池セルスタック９５の空気極排出ガス、１０２は空気供給用ブロワ、１０３は流量制御弁、１０４は空気、１０５は燃料極、１０６は固体高分子電解質、１０７は空気極、１０８は固体高分子形燃料電池セルスタック、１０９は出力調整装置、１１０は負荷、１１１は燃料電池直流出力、１１２は送電端交流出力、１１３は固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の空気極排出ガス、１１５は空気供給用ブロワ、１１６は電池反応による生成水、１１７は電池反応による生成水、１１８は固体高分子形燃料電池セルスタック９５の燃料極水素排出ガス、１１９はパージ弁、１２０はパージガス、１２１は固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の燃料極水素排出ガス、１２２はパージ弁、１２３はパージガス、１５４は水蒸気１５５と脱硫天然ガス２４の混合ガス、１５５は水蒸気、１５６は改質器バーナ、１５７は気化器、１５８は気化器ポンプ、１５９は水タンク、１６０は補給水、１６１は補給水ポンプ、１６２は流量制御弁、１６３は改質器バーナ用の天然ガス、１６４は流量制御弁、１６５は改質器バーナ用の空気、１６６は改質器バーナ１５６の燃焼排出ガス、１６７は流量制御弁、１６８は気化器バーナ用の天然ガス、１６９は発電用の天然ガス、１７０は気化器バーナ、１７１は流量制御弁、１７２は気化器バーナ用の空気、１７３は水、１７５は気化器バーナ１７０の燃焼排出ガス、１７６は排出ガスである。   In FIG. 12, 1 is a natural gas as a fuel, 2 is a desulfurizer, 3 is a reformer, 4 is a CO shift converter, 6 is a fuel electrode, 7 is a solid polymer electrolyte, 8 is an air electrode, 9 is a solid high Molecular fuel cell stack, 10 is a flow control valve, 12 is an air supply blower, 13 is an air electrode exhaust gas of the polymer electrolyte fuel cell stack 9, 14 is air, 16 is an output regulator, and 17 is a load. , 18 is a fuel cell DC output, 19 is a power transmission end AC output, 21 is an exhaust gas of the CO shift converter 4 which is a reformed gas whose carbon monoxide concentration is reduced to 1% or less, and 22 is a hydrogen-rich reformed gas. , 24 is desulfurized natural gas, 25 is air for power generation of the polymer electrolyte fuel cell stack, 27 is a flow control valve, 30 is water generated by the battery reaction, 32 is exhaust gas of the CO shift converter 4 for recycling the desulfurizer. 33 The amount control valve 52 is the exhaust gas of the CO shift converter 4 for the hydrogen separator, 53 is the hydrogen separator, 54 is the exhaust gas of the hydrogen separator 53, 55 is the condenser, 56 is the dry exhaust gas of the hydrogen separator 53, 57 condensate, 58 is hydrogen, 59 is an anode hydrogen discharge gas of the polymer electrolyte fuel cell stack 9, 60 is a purge valve, 61 is a purge gas, 86 is a flow control valve, 87 is a flow control valve, and 88 is a flow rate Control valve 89 is an air supply blower, 90 is a flow control valve, 91 is air for power generation of a polymer electrolyte fuel cell stack, 92 is a fuel electrode, 93 is a solid polymer electrolyte, 94 is an air electrode, 95 is Solid polymer fuel cell stack, 96 is an output adjusting device, 97 is a load, 98 is a fuel cell DC output, 99 is a power transmission end AC output, 100 is an air electrode exhaust gas of the polymer electrolyte fuel cell stack 95, 02 is an air supply blower, 103 is a flow control valve, 104 is air, 105 is a fuel electrode, 106 is a solid polymer electrolyte, 107 is an air electrode, 108 is a polymer electrolyte fuel cell stack, and 109 is an output regulator. , 110 is a load, 111 is a fuel cell DC output, 112 is a power transmission end AC output, 113 is an air electrode exhaust gas of the polymer electrolyte fuel cell stack 108, 115 is an air supply blower, and 116 is water generated by a battery reaction. 117 is water produced by the battery reaction, 118 is a fuel electrode hydrogen discharge gas of the polymer electrolyte fuel cell stack 95, 119 is a purge valve, 120 is a purge gas, and 121 is a fuel electrode of the polymer electrolyte fuel cell stack 108. Hydrogen exhaust gas, 122 is a purge valve, 123 is purge gas, 154 is a mixed gas of water vapor 155 and desulfurized natural gas 24, 155 is water steam 156 is a reformer burner, 157 is a vaporizer, 158 is a vaporizer pump, 159 is a water tank, 160 is makeup water, 161 is a makeup water pump, 162 is a flow control valve, and 163 is for a reformer burner. Natural gas, 164 is a flow control valve, 165 is air for the reformer burner, 166 is combustion exhaust gas of the reformer burner 156, 167 is a flow control valve, 168 is natural gas for the vaporizer burner, and 169 is power generation Natural gas, 170 is a vaporizer burner, 171 is a flow control valve, 172 is air for the vaporizer burner, 173 is water, 175 is combustion exhaust gas of the vaporizer burner 170, and 176 is exhaust gas.

上記「水素リッチ」は、電池反応によって発電に寄与するに足りる濃度の水素を含有することを意味する。   The above-mentioned “hydrogen rich” means containing hydrogen at a concentration sufficient to contribute to power generation by a battery reaction.

図１２において、固体高分子形燃料電池セルスタック９は、１組の燃料極６、
固体高分子電解質７及び空気極８からなる単セルによって構成されているように示されており、固体高分子形燃料電池セルスタック９５は、１組の燃料極９２、固体高分子電解質９３及び空気極９４からなる単セルによって構成されているように示されており、固体高分子形燃料電池セルスタック１０８は、１組の燃料極１０５、固体高分子電解質１０６及び空気極１０７からなる単セルによって構成されているように示されている。しかし、実際には、固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５及び１０８は、前記単セルを複数組み合わせることによって構成されている。 In FIG. 12, the polymer electrolyte fuel cell stack 9 includes a set of fuel electrodes 6,
The solid polymer electrolyte battery cell stack 95 is shown to be constituted by a single cell comprising a solid polymer electrolyte 7 and an air electrode 8, and a solid polymer fuel cell stack 95 includes a set of fuel electrode 92, solid polymer electrolyte 93 and air. The polymer electrolyte fuel cell stack 108 is shown to be composed of a single cell composed of a single electrode composed of a fuel electrode 105, a solid polymer electrolyte 106, and an air electrode 107. Shown as configured. However, actually, the polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95 and 108 are configured by combining a plurality of the single cells.

以下、図１２を用いて、この従来の技術による燃料電池発電システムの作用について説明する。燃料の天然ガス１は、発電用の天然ガス１６９、気化器バーナ用の天然ガス１６８及び改質器バーナ用の天然ガス１６３として、それぞれ脱硫器２、気化器バーナ１７０及び改質器バーナ１５６に供給する。発電用の天然ガス１６９の供給量は、予め設定された固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８の燃料電池直流出力１８、９８、１１１の電池電流の合計と流量制御弁２７の開度（すなわち、発電用の天然ガス１６９の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁２７の開度を制御することによって、燃料電池直流出力１８、９８、１１１の電池電流の合計に見合った値に設定する。   Hereinafter, the operation of this conventional fuel cell power generation system will be described with reference to FIG. The fuel natural gas 1 is supplied to the desulfurizer 2, the vaporizer burner 170, and the reformer burner 156 as a natural gas 169 for power generation, a natural gas 168 for the vaporizer burner, and a natural gas 163 for the reformer burner, respectively. Supply. The supply amount of the natural gas 169 for power generation is the sum of the battery currents of the fuel cell DC outputs 18, 98, 111 of the polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, 108 set in advance and the opening of the flow control valve 27. By controlling the opening degree of the flow rate control valve 27 based on the relationship of the degree (that is, the supply amount of the natural gas 169 for power generation), it is commensurate with the sum of the battery currents of the fuel cell DC outputs 18, 98, and 111. Set to value.

脱硫器２では、充填された脱硫触媒のコバルト−モリブデン系触媒と酸化亜鉛吸着剤の働きにより、改質器３の改質触媒と、固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８の燃料極６、９２、１０５の電極触媒の劣化原因となる発電用の天然ガス１６９中のメルカプタン等の腐臭剤に含まれる硫黄成分を水添脱硫により吸着除去する。すなわち、コバルト−モリブデン系触媒により最初に硫黄と水素を反応させて硫化水素を生成させ、次にこの硫化水素と酸化亜鉛を反応させることによって硫化亜鉛を生成させて、硫黄成分を除去する。硫化水素の生成に必要な水素を供給するために、水素リッチな一酸化炭素濃度を１％以下に低減させた改質ガスであるＣＯシフトコンバータ４の排出ガス２１の一部を、脱硫器リサイクル用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス３２として脱硫器２にリサイクルする。脱硫器リサイクル用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス３２の供給量は、予め設定された流量制御弁２７の開度（すなわち、発電用の天然ガス１６９の供給量）と流量制御弁３３の開度（すなわち、脱硫器リサクル用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス３２の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁３３の開度を制御することによって、発電用の天然ガス１６９の供給量と見合った値に設定する。硫化水素の生成反応と硫化亜鉛の生成反応は吸熱反応であり、反応に必要な反応熱は、後述する発熱反応であるＣＯシフトコンバータ４での水性シフト反応によって発生する熱をＣＯシフトコンバータ４から脱硫器２に供給することによってまかなう。   In the desulfurizer 2, by the action of the cobalt-molybdenum-based catalyst and the zinc oxide adsorbent of the filled desulfurization catalyst, the reforming catalyst of the reformer 3 and the fuel of the polymer electrolyte fuel cell stack 9, 95, 108 are obtained. The sulfur component contained in the odorant such as mercaptan in the natural gas 169 for power generation, which causes deterioration of the electrode catalyst of the electrodes 6, 92, 105, is adsorbed and removed by hydrodesulfurization. That is, sulfur and hydrogen are first reacted with a cobalt-molybdenum-based catalyst to generate hydrogen sulfide, and then the hydrogen sulfide and zinc oxide are reacted to generate zinc sulfide to remove the sulfur component. In order to supply the hydrogen necessary for the generation of hydrogen sulfide, a part of the exhaust gas 21 of the CO shift converter 4, which is a reformed gas whose hydrogen-rich carbon monoxide concentration is reduced to 1% or less, is recycled to the desulfurizer. The exhaust gas 32 from the CO shift converter 4 is recycled to the desulfurizer 2. The supply amount of the exhaust gas 32 of the CO shift converter 4 for recycling the desulfurizer is based on the preset opening degree of the flow control valve 27 (that is, the supply amount of the natural gas 169 for power generation) and the opening degree of the flow control valve 33. Based on the relationship (that is, the supply amount of the exhaust gas 32 of the CO shift converter 4 for the desulfurizer recycle), the opening amount of the flow control valve 33 is controlled to match the supply amount of the natural gas 169 for power generation. Set the value to The hydrogen sulfide generation reaction and the zinc sulfide generation reaction are endothermic reactions, and the reaction heat required for the reaction is the heat generated by the aqueous shift reaction in the CO shift converter 4, which is an exothermic reaction described later, from the CO shift converter 4. This can be done by supplying to the desulfurizer 2.

脱硫器２で脱硫された脱硫天然ガス２４は、気化器１５７から供給された水蒸気１５５と混合し、水蒸気１５５と脱硫天然ガス２４の混合ガス１５４として、ニッケル系触媒やルテニウム系触媒を改質触媒として充填した改質器３に供給する。脱硫天然ガス２４と混合する水蒸気１５５の供給量は、予め設定された流量制御弁２７の開度（すなわち、発電用の天然ガス１６９の供給量）と流量制御弁１６２の開度（すなわち、水蒸気１５５の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁１６２の開度を制御することによって、発電用の天然ガス１６９の供給量に対して水蒸気１５５と脱硫天然ガス２４の混合ガス１５４が予め設定された所定のスチームカーボン比（水蒸気の炭素に対するモル比）となるように設定する。   The desulfurized natural gas 24 desulfurized by the desulfurizer 2 is mixed with the steam 155 supplied from the vaporizer 157, and a nickel-based catalyst or a ruthenium-based catalyst is used as a reforming catalyst as a mixed gas 154 of the steam 155 and the desulfurized natural gas 24. Is supplied to the reformer 3 filled as follows. The supply amount of the water vapor 155 mixed with the desulfurized natural gas 24 includes the preset opening degree of the flow control valve 27 (that is, the supply amount of the natural gas 169 for power generation) and the opening degree of the flow control valve 162 (that is, the water vapor). The gas mixture 154 of the water vapor 155 and the desulfurized natural gas 24 is preset with respect to the supply amount of the natural gas 169 for power generation by controlling the opening degree of the flow control valve 162 based on the relationship of the supply amount of 155). The predetermined steam carbon ratio (molar ratio of water vapor to carbon) is set.

気化器１５７では、水タンク１５９から気化器ポンプ１５８で供給した水１７３を気化させる。水１７３の気化に必要な熱は、後述する高温の改質器バーナ１５６の燃焼排出ガス１６６を気化器１５７に供給し、水１７３と熱交換させることによって供給する。水１７３と気化器１５７で熱交換を行った改質器バーナ１５６の燃焼排出ガス１６６は、排出ガス１７６として排出する。気化器１５７での水１７３の気化に必要な熱の供給が、改質器バーナ１５６の燃焼排出ガス１６６との熱交換だけでは不足する場合には、天然ガス１を気化器バーナ用の天然ガス１６８として気化器バーナ１７０に供給するとともに、空気供給用ブロワ１２で取り込んだ空気１４の一部を気化器バーナ用の空気１７２として気化器バーナ１７０に供給し、両者を燃焼反応させることによって、気化器１５７にさらに熱を供給する。気化器バーナ１７０からは気化器バーナ１７０の燃焼排出ガス１７５が放出される。気化器バーナ１７０に供給する気化器バーナ用の天然ガス１６８の供給量は、予め設定された気化器１５７の温度と流量制御弁１７１の開度（すなわち、気化器バーナ用の天然ガス１６８の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁１７１の開度を制御することによって、予め設定された所定の気化器温度となるように設定する。また、気化器バーナ１７０に供給する気化器バーナ用の空気１７２の供給量は、予め設定された流量制御弁１７１の開度（すなわち、気化器バーナ用の天然ガス１６８の供給量）と流量制御弁１６７の開度（すなわち、気化器バーナ用の空気１７２の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁１６７の開度を制御することによって、予め設定された所定の空燃比（空気対燃料比）となるように設定する。   In the vaporizer 157, the water 173 supplied from the water tank 159 by the vaporizer pump 158 is vaporized. The heat necessary for vaporizing the water 173 is supplied by supplying combustion exhaust gas 166 of a high-temperature reformer burner 156 described later to the vaporizer 157 and exchanging heat with the water 173. The combustion exhaust gas 166 of the reformer burner 156 that has exchanged heat with the water 173 and the vaporizer 157 is discharged as an exhaust gas 176. When the supply of heat necessary for vaporizing the water 173 in the vaporizer 157 is insufficient only by heat exchange with the combustion exhaust gas 166 of the reformer burner 156, the natural gas 1 is converted into natural gas for the vaporizer burner. 168 is supplied to the carburetor burner 170, and a part of the air 14 taken in by the air supply blower 12 is supplied to the carburetor burner 170 as the carburetor burner air 172. Further heat is supplied to the vessel 157. The combustion exhaust gas 175 of the vaporizer burner 170 is released from the vaporizer burner 170. The supply amount of the natural gas 168 for the vaporizer burner supplied to the vaporizer burner 170 is the preset temperature of the vaporizer 157 and the opening of the flow control valve 171 (that is, the supply of the natural gas 168 for the vaporizer burner). By setting the opening degree of the flow rate control valve 171 based on the relationship of the amount), a predetermined vaporizer temperature set in advance is set. In addition, the supply amount of the vaporizer burner air 172 supplied to the vaporizer burner 170 is a predetermined opening degree of the flow rate control valve 171 (that is, the supply amount of the natural gas 168 for the vaporizer burner) and the flow rate control. By controlling the opening degree of the flow control valve 167 based on the relationship between the opening degree of the valve 167 (that is, the supply amount of the air 172 for the carburetor burner), a predetermined air-fuel ratio (air-to-fuel ratio) set in advance is controlled. Ratio).

水タンク１５９には、後述する凝縮器５５で凝縮させた凝縮水５７を供給する。これだけでは水タンク１５９の水が不足する場合には、必要に応じて補給水ポンプ１６１を作動させ、補給水１６０を水タンク１５９に供給する。   The water tank 159 is supplied with condensed water 57 condensed by a condenser 55 described later. If the water in the water tank 159 is insufficient only by this, the makeup water pump 161 is operated as necessary to supply the makeup water 160 to the water tank 159.

改質器３では、充填された改質触媒の働きにより天然ガス１に含まれる炭化水素の水蒸気改質反応が行われ、水素リッチな改質ガス２２がつくられる。天然ガス１の主成分であるメタンの水蒸気改質反応は（１）式で表される。   In the reformer 3, the steam reforming reaction of hydrocarbons contained in the natural gas 1 is performed by the action of the filled reforming catalyst, and the hydrogen-rich reformed gas 22 is produced. The steam reforming reaction of methane, which is the main component of natural gas 1, is expressed by equation (1).

（メタンの水蒸気改質反応）
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ → ＣＯ＋３Ｈ２ （１）
この（１）式に示したメタンの水蒸気改質反応等の炭化水素の水蒸気改質反応は吸熱反応であり、効率的に水素を生成させるためには、改質器３の外部から必要な反応熱を供給し、改質器３の温度を７００〜７５０℃に維持しなければならない。このため、天然ガス１を改質器バーナ用の天然ガス１６３として改質器バーナ１５６に供給するとともに、改質器バーナ用の空気１６５を改質器バーナ１５６に供給し、両者を燃焼反応させることによって、改質器３に水蒸気改質反応に必要な反応熱を供給する。改質器バーナ１５６に供給する改質器バーナ用の天然ガス１６３の供給量は、予め設定された流量制御弁２７の開度（すなわち、発電用の天然ガス１６９の供給量）と流量制御弁１６２の開度（すなわち、改質器バーナ用の天然ガス１６３の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁１６２の開度を制御することによって、発電用の天然ガス１６９の供給量に見合った値に設定する。また、改質器バーナ１５６に供給する改質器バーナ用の空気１６５の供給量は、予め設定された流量制御弁１６２の開度（すなわち、改質器バーナ用の天然ガス１６３の供給量）と流量制御弁１６４の開度（すなわち、改質器バーナ用の空気１６５の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁１６４の開度を制御することによって、予め設定された所定の空燃比となるように設定する。 (Methane steam reforming reaction)
CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2 (1)
The steam reforming reaction of hydrocarbon such as the steam reforming reaction of methane shown in the equation (1) is an endothermic reaction, and a reaction necessary from the outside of the reformer 3 to efficiently generate hydrogen. Heat must be supplied and the temperature of the reformer 3 maintained at 700-750 ° C. For this reason, the natural gas 1 is supplied to the reformer burner 156 as the natural gas 163 for the reformer burner, and the air 165 for the reformer burner is supplied to the reformer burner 156, and both are subjected to a combustion reaction. Thus, reaction heat necessary for the steam reforming reaction is supplied to the reformer 3. The supply amount of the natural gas 163 for the reformer burner supplied to the reformer burner 156 is based on the opening degree of the flow rate control valve 27 (that is, the supply amount of the natural gas 169 for power generation) and the flow rate control valve. By controlling the opening degree of the flow rate control valve 162 based on the relationship of the opening degree of the 162 (that is, the supply amount of the natural gas 163 for the reformer burner), it is commensurate with the supply amount of the natural gas 169 for power generation. Set the value to The supply amount of the reformer burner air 165 supplied to the reformer burner 156 is the preset opening degree of the flow rate control valve 162 (that is, the supply amount of the natural gas 163 for the reformer burner). And a predetermined air-fuel ratio set in advance by controlling the opening degree of the flow control valve 164 based on the relationship between the opening degree of the flow control valve 164 (that is, the supply amount of the air 165 for the reformer burner). Set to be.

改質器３の排出ガスである水素リッチな改質ガス２２中には、固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８の燃料極６、９２、１０５の電極触媒の劣化原因となる一酸化炭素が含まれているので、水素リッチな改質ガス２２は、銅−亜鉛系触媒等のシフト触媒が充填されたＣＯシフトコンバータ４に供給し、シフト触媒の働きにより（２）式に示す水性シフト反応を行わせることによって、水素リッチな改質ガス２２中の一酸化炭素濃度を１％以下まで低減させる。   The hydrogen-rich reformed gas 22, which is the exhaust gas of the reformer 3, is a cause of deterioration of the electrode catalyst of the fuel electrodes 6, 92, and 105 of the polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, and 108. Since carbon oxide is contained, the hydrogen-rich reformed gas 22 is supplied to the CO shift converter 4 filled with a shift catalyst such as a copper-zinc-based catalyst, and is expressed by equation (2) by the action of the shift catalyst. By performing the aqueous shift reaction, the carbon monoxide concentration in the hydrogen-rich reformed gas 22 is reduced to 1% or less.

（水性シフト反応）
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ → ＣＯ２＋Ｈ２ （２）
水性シフト反応は発熱反応であり、発生した熱は脱硫器２に供給し、前述した吸熱反応である脱硫器２の硫化水素の生成反応と硫化亜鉛の生成反応の反応熱として利用する。 (Water-based shift reaction)
CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (2)
The aqueous shift reaction is an exothermic reaction, and the generated heat is supplied to the desulfurizer 2 and used as the reaction heat of the hydrogen sulfide generation reaction and the zinc sulfide generation reaction of the desulfurizer 2 which are the endothermic reactions described above.

一酸化炭素濃度を１％以下に低減させた改質ガスであるＣＯシフトコンバータ４の排出ガス２１の一部は、前述したように脱硫器リサイクル用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス３２として脱硫器２に供給し、残りは、水素分離器用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス５２として、パラジウム膜等の水素分離膜を有する水素分離器５３に供給し、水素５８を分離する。その際、効率的な水素分離を行うために、必要に応じて水素分離器用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス５２の加圧を行う。水素分離器５３の排出ガス５４は、凝縮器５５で凝縮水５７を凝縮させた後に、水素分離器の乾燥排出ガス５６として排出する。水素分離器５３で分離した水素５８は、固体高分子形燃料電池セルスタック９の燃料極６、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の燃料極９２、固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の燃料極１０５に供給する。   A part of the exhaust gas 21 of the CO shift converter 4, which is a reformed gas whose carbon monoxide concentration is reduced to 1% or less, is used as the exhaust gas 32 of the CO shift converter 4 for desulfurizer recycling as described above. 2 is supplied to a hydrogen separator 53 having a hydrogen separation membrane such as a palladium membrane as the exhaust gas 52 of the CO shift converter 4 for the hydrogen separator, and the hydrogen 58 is separated. At that time, in order to perform efficient hydrogen separation, the exhaust gas 52 of the CO shift converter 4 for the hydrogen separator is pressurized as necessary. The exhaust gas 54 of the hydrogen separator 53 is discharged as dry exhaust gas 56 of the hydrogen separator after the condensed water 57 is condensed by the condenser 55. The hydrogen 58 separated by the hydrogen separator 53 is the fuel electrode 6 of the polymer electrolyte fuel cell stack 9, the fuel electrode 92 of the polymer electrolyte fuel cell stack 95, and the fuel of the polymer electrolyte fuel cell stack 108. Supply to the pole 105.

固体高分子形燃料電池セルスタック９の燃料極６への水素５８の供給量は、予め設定された燃料電池直流出力１８の電池電流と流量制御弁８６の開度（すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック９の燃料極６への水素５８の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁８６の開度を制御することによって、燃料電池直流出力１８の電池電流に見合った値に設定する。一方、空気供給用ブロワ１１５で取り込んだ固体高分子形燃料電池セルスタック発電用の空気２５を、固体高分子形燃料電池セルスタック９の空気極８に供給する。固体高分子形燃料電池セルスタック９の空気極８への固体高分子形燃料電池セルスタック発電用の空気２５の供給量は、予め設定された燃料電池直流出力１８の電池電流と流量制御弁１０の開度（すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック発電用の空気２５の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁１０の開度を制御することによって、燃料電池直流出力１８の電池電流に見合った値に設定する。固体高分子形燃料電池セルスタック９の発電温度は、６０〜８０℃が一般的であり、電池反応による発熱により発電温度が維持される。   The amount of hydrogen 58 supplied to the fuel electrode 6 of the polymer electrolyte fuel cell stack 9 is determined by the preset battery current of the fuel cell DC output 18 and the opening of the flow control valve 86 (that is, the polymer electrolyte fuel). Based on the relationship of the supply amount of hydrogen 58 to the fuel electrode 6 of the battery cell stack 9), the opening degree of the flow control valve 86 is controlled to set a value commensurate with the battery current of the fuel cell DC output 18. . On the other hand, the air 25 for power generation of the polymer electrolyte fuel cell stack taken in by the air supply blower 115 is supplied to the air electrode 8 of the polymer electrolyte fuel cell stack 9. The supply amount of the air 25 for power generation of the polymer electrolyte fuel cell stack to the air electrode 8 of the polymer electrolyte fuel cell stack 9 is determined based on the battery current of the fuel cell DC output 18 and the flow control valve 10 set in advance. Of the fuel cell DC output 18 by controlling the opening of the flow rate control valve 10 based on the relationship of the opening of the fuel cell stack (that is, the supply amount of the air 25 for power generation of the polymer electrolyte fuel cell stack). Set to a value appropriate for. The power generation temperature of the polymer electrolyte fuel cell stack 9 is generally 60 to 80 ° C., and the power generation temperature is maintained by the heat generated by the battery reaction.

なお、図１２には示されていないが、固体高分子形燃料電池セルスタック９の発電温度を６０〜８０℃に維持するためには、冷却水による固体高分子形燃料電池セルスタック９の冷却が必要であり、この冷却過程で得られた温水を給湯に利用することが可能である。   Although not shown in FIG. 12, in order to maintain the power generation temperature of the polymer electrolyte fuel cell stack 9 at 60 to 80 ° C., the polymer electrolyte fuel cell stack 9 is cooled by cooling water. It is possible to use hot water obtained in this cooling process for hot water supply.

固体高分子形燃料電池セルスタック９の燃料極６では、白金系電極触媒の働きで、水素の約８０％が、（３）式に示す燃料極反応により水素イオンと電子に変わる。   In the fuel electrode 6 of the polymer electrolyte fuel cell stack 9, about 80% of hydrogen is converted into hydrogen ions and electrons by the fuel electrode reaction shown in the formula (3) by the action of the platinum-based electrode catalyst.

（燃料極反応）
Ｈ２ → ２Ｈ＋＋２ｅ− （３）
燃料極６で生成した水素イオンは、商品名「ナフィオン」と呼ばれる高分子を例とする、スルフォン酸基を有するフッ素系高分子から構成される固体高分子電解質７の内部を移動し、空気極８に到達する。一方、燃料極６で生成した電子は、外部回路を移動し、空気極８に到達する。この電子が外部回路を移動する過程で、電気エネルギーを燃料電池直流出力１８として取り出すことができる。 (Fuel electrode reaction)
H 2 → 2H + + 2e − (3)
The hydrogen ions generated at the fuel electrode 6 move inside the solid polymer electrolyte 7 made of a fluorine-based polymer having a sulfonic acid group, for example, a polymer called “Nafion”, and the air electrode. Reach 8 On the other hand, the electrons generated at the fuel electrode 6 travel through the external circuit and reach the air electrode 8. Electric energy can be taken out as the fuel cell DC output 18 in the process of the electrons moving through the external circuit.

固体高分子形燃料電池セルスタック９の空気極８では、白金系電極触媒の働きで、燃料極６から固体高分子電解質７の内部を空気極８に移動してきた水素イオン、燃料極６から外部回路を空気極８に移動してきた電子、及び、空気極８に供給された固体高分子形燃料電池セルスタック発電用の空気２５中の酸素が、（４）式に示す空気極反応により反応し、水が生成する。この水は、電池反応による生成水３０として外部に排出される。   In the air electrode 8 of the polymer electrolyte fuel cell stack 9, hydrogen ions that have moved inside the solid polymer electrolyte 7 from the fuel electrode 6 to the air electrode 8 due to the action of the platinum-based electrode catalyst, and from the fuel electrode 6 to the outside. Electrons that have moved through the circuit to the air electrode 8 and oxygen in the air 25 for power generation of the polymer electrolyte fuel cell stack supplied to the air electrode 8 react by the air electrode reaction shown in the equation (4). , Water is produced. This water is discharged to the outside as produced water 30 by the battery reaction.

（空気極反応）
２Ｈ＋＋１/２Ｏ２＋２ｅ− → Ｈ２Ｏ （４）
（３）式と（４）式をまとめると、固体高分子形燃料電池セルスタック９の電池反応は、（５）式に示す水素と酸素から水ができる水の電気分解の逆反応として表すことができる。 (Air electrode reaction)
2H + +1/2 O 2 + 2e − → H 2 O (4)
Summarizing the formulas (3) and (4), the battery reaction of the polymer electrolyte fuel cell stack 9 is expressed as the reverse reaction of the electrolysis of water formed from hydrogen and oxygen shown in formula (5). Can do.

（電池反応）
Ｈ２＋１/２Ｏ２ → Ｈ２Ｏ （５）
固体高分子形燃料電池セルスタック９の発電によって得られた燃料電池直流出力１８は、負荷１７に合わせて出力調整装置１６で電圧の変換と直流から交流への変換を行った後に、送電端交流出力１９として負荷１７に供給する。なお、図１２では、出力調整装置１６で直流から交流への変換を行っているが、出力調整装置１６で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷１７に供給しても良い。また、図１２には示されていないが、固体高分予形燃料電池セルスタック９の発電によって得られた燃料電池直流出力１８を、負荷１７、９７、１１０の少なくとも一つ以上に合わせて出力調整装置１６で電圧の変換と直流から交流への変換を行った後に、送電端交流出力１９として負荷１７、９７、１１０の少なくとも一つ以上に供給しても良い。さらに、出力調整装置１６で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷１７、９７、１１０の少なくとも一つ以上に供給しても良い。 (Battery reaction)
H 2 + 1 / 2O 2 → H 2 O (5)
The fuel cell direct current output 18 obtained by the power generation of the polymer electrolyte fuel cell stack 9 is subjected to voltage conversion and direct current to alternating current conversion by the output adjusting device 16 in accordance with the load 17, and then the alternating current at the power transmission end. The output 19 is supplied to the load 17. In FIG. 12, the output adjustment device 16 performs conversion from direct current to alternating current. However, only the voltage conversion may be performed by the output adjustment device 16 to supply the power transmission end DC output to the load 17. Although not shown in FIG. 12, the fuel cell DC output 18 obtained by the power generation of the solid high pre-form fuel cell stack 9 is output in accordance with at least one of the loads 17, 97, and 110. After the voltage conversion and the conversion from direct current to alternating current by the adjustment device 16, the power transmission end AC output 19 may be supplied to at least one of the loads 17, 97, and 110. Further, only the voltage conversion may be performed by the output adjustment device 16, and the power transmission end DC output may be supplied to at least one of the loads 17, 97, and 110.

固体高分子形燃料電池セルスタック発電用の空気２５は、固体高分子形燃料電池セルスタック９の空気極８で酸素の一部を（４）式に示した空気極反応により消費した後に、固体高分子形燃料電池セルスタック９の空気極排出ガス１３として排出する。一方、水素５８は、固体高分子形燃料電池セルスタック９の燃料極６で水素の約８０％を（３）式に示した燃料極反応により消費した後に、固体高分子形燃料電池セルスタック９の燃料極水素排出ガス５９として排出する。この未反応水素からなる燃料極水素排出ガス５９は、固体高分子形燃料電池セルスタック９の送電端効率を向上させるために、すべて燃料極６にリサイクルして発電に利用する。しかし、燃料極水素排出ガス５９中には水素以外の不純物が若干含まれるので、パージ弁６０を間欠的に開け、パージガス６１を放出する。   The air 25 for power generation of the polymer electrolyte fuel cell stack is solidified after a part of oxygen is consumed in the air electrode 8 of the polymer electrolyte fuel cell stack 9 by the air electrode reaction shown in the equation (4). The air is discharged as the air electrode exhaust gas 13 of the polymer fuel cell stack 9. On the other hand, hydrogen 58 consumes about 80% of hydrogen in the fuel electrode 6 of the polymer electrolyte fuel cell stack 9 by the fuel electrode reaction shown in the equation (3), and then the polymer electrolyte fuel cell stack 9 The fuel electrode hydrogen exhaust gas 59 is discharged. The fuel electrode hydrogen exhaust gas 59 made of unreacted hydrogen is all recycled to the fuel electrode 6 and used for power generation in order to improve the power transmission end efficiency of the polymer electrolyte fuel cell stack 9. However, since the fuel electrode hydrogen exhaust gas 59 contains some impurities other than hydrogen, the purge valve 60 is opened intermittently and the purge gas 61 is released.

同様に、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の燃料極９２への水素５８の供給量は、予め設定された燃料電池直流出力９８の電池電流と流量制御弁８７の開度（すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の燃料極９２への水素５８の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁８７の開度を制御することによって、燃料電池直流出力９８の電池電流に見合った値に設定する。一方、空気供給用ブロワ８９で取り込んだ固体高分子形燃料電池セルスタック発電用の空気９１を、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の空気極９４に供給する。固体高分子形燃料電池セルスタック９５の空気極９４への固体高分子形燃料電池セルスタック発電用の空気９１の供給量は、予め設定された燃料電池直流出力９８の電池電流と流量制御弁９０の開度（すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック発電用の空気９１の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁９０の開度を制御することによって、燃料電池直流出力９８の電池電流に見合った値に設定する。固体高分子形燃料電池セルスタック９５の発電温度は、６０〜８０℃が一般的であり、電池反応による発熱により発電温度が維持される。   Similarly, the supply amount of hydrogen 58 to the fuel electrode 92 of the polymer electrolyte fuel cell stack 95 is determined by the preset battery current of the fuel cell DC output 98 and the opening degree of the flow control valve 87 (that is, the solid height Based on the relationship of the supply amount of hydrogen 58 to the fuel electrode 92 of the molecular fuel cell stack 95), the value corresponding to the battery current of the fuel cell DC output 98 is controlled by controlling the opening degree of the flow control valve 87. Set to. On the other hand, the air 91 for power generation of the polymer electrolyte fuel cell stack taken in by the air supply blower 89 is supplied to the air electrode 94 of the polymer electrolyte fuel cell stack 95. The supply amount of air 91 for power generation of the polymer electrolyte fuel cell stack to the air electrode 94 of the polymer electrolyte fuel cell stack 95 is determined by the battery current of the fuel cell DC output 98 and the flow control valve 90 set in advance. Of the fuel cell DC output 98 by controlling the opening degree of the flow rate control valve 90 based on the relationship of the opening degree (that is, the supply amount of the air 91 for power generation of the polymer electrolyte fuel cell stack). Set to a value appropriate for. The power generation temperature of the polymer electrolyte fuel cell stack 95 is generally 60 to 80 ° C., and the power generation temperature is maintained by the heat generated by the battery reaction.

なお、図１２には示されていないが、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の発電温度を６０〜８０℃に維持するためには、冷却水による固体高分子形燃料電池セルスタック９５の冷却が必要であり、この冷却過程で得られた温水を給湯に利用することが可能である。   Although not shown in FIG. 12, in order to maintain the power generation temperature of the polymer electrolyte fuel cell stack 95 at 60 to 80 ° C., the polymer electrolyte fuel cell stack 95 is cooled by cooling water. It is possible to use hot water obtained in this cooling process for hot water supply.

固体高分子形燃料電池セルスタック９５の燃料極９２では、白金系電極触媒の働きで、水素の約８０％が、（３）式に示した燃料極反応により水素イオンと電子に変わる。燃料極９２で生成した水素イオンは、商品名「ナフィオン」と呼ばれる高分子を例とする、スルフォン酸基を有するフッ素系高分子から構成される固体高分子電解質９３の内部を移動し、空気極９４に到達する。一方、燃料極９２で生成した電子は、外部回路を移動し、空気極９４に到達する。この電子が外部回路を移動する過程で、電気エネルギーを燃料電池直流出力９８として取り出すことができる。   In the fuel electrode 92 of the polymer electrolyte fuel cell stack 95, about 80% of hydrogen is converted into hydrogen ions and electrons by the fuel electrode reaction shown in the equation (3) by the action of the platinum-based electrode catalyst. The hydrogen ions generated at the fuel electrode 92 move inside the solid polymer electrolyte 93 composed of a fluorinated polymer having a sulfonic acid group, for example, a polymer called a trade name “Nafion”. 94 is reached. On the other hand, the electrons generated at the fuel electrode 92 move through the external circuit and reach the air electrode 94. In the process that the electrons move through the external circuit, electric energy can be taken out as the fuel cell DC output 98.

固体高分子形燃料電池セルスタック９５の空気極９４では、白金系電極触媒の働きで、燃料極９２から固体高分子電解質９３の内部を空気極９４に移動してきた水素イオン、燃料極９２から外部回路を空気極９４に移動してきた電子、及び空気極９４に供給された固体高分子形燃料電池セルスタック発電用の空気９１中の酸素が、（４）式に示した空気極反応により反応し、水が生成する。この水は、電池反応による生成水１１６として外部に排出される。（３）式と（４）式をまとめると、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の電池反応は、（５）式に示した水素と酸素から水ができる水の電気分解の逆反応として表すことができる。   In the air electrode 94 of the polymer electrolyte fuel cell stack 95, hydrogen ions that have moved from the fuel electrode 92 to the air electrode 94 by the action of the platinum-based electrode catalyst, and from the fuel electrode 92 to the outside Electrons that have moved through the circuit to the air electrode 94 and oxygen in the air 91 for power generation of the polymer electrolyte fuel cell stack supplied to the air electrode 94 react by the air electrode reaction shown in the equation (4). , Water is produced. This water is discharged to the outside as produced water 116 by the battery reaction. Summarizing the equations (3) and (4), the battery reaction of the polymer electrolyte fuel cell stack 95 is expressed as the reverse reaction of the electrolysis of water that can be produced from hydrogen and oxygen shown in the equation (5). be able to.

固体高分子形燃料電池セルスタック９５の発電によって得られた燃料電池直流出力９８は、負荷９７に合わせて出力調整装置９６で電圧の変換と直流から交流への変換を行った後に、送電端交流出力９９として負荷９７に供給する。なお、図１２では、出力調整装置９６で直流から交流への変換を行っているが、出力調整装置９６で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷９７に供給しても良い。また、図１２には示されていないが、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の発電によって得られた燃料電池直流出力９８を、負荷９７、１７、１１０の少なくとも一つ以上に合わせて出力調整装置９６で電圧の変換と直流から交流への変換を行った後に、送電端交流出力９９として負荷９７、１７、１１０の少なくとも一つ以上に供給しても良い。さらに、出力調整装置９６で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷９７、１７、１１０の少なくとも一つ以上に供給しても良い。   The fuel cell direct current output 98 obtained by the power generation of the polymer electrolyte fuel cell stack 95 is subjected to voltage conversion and direct current to alternating current conversion by the output adjusting device 96 in accordance with the load 97, and then the power transmission end alternating current. The output 99 is supplied to the load 97. In FIG. 12, the output adjustment device 96 performs conversion from direct current to alternating current. However, only the voltage conversion may be performed by the output adjustment device 96 to supply the power transmission end DC output to the load 97. Although not shown in FIG. 12, the fuel cell DC output 98 obtained by the power generation of the polymer electrolyte fuel cell stack 95 is adjusted to at least one of the loads 97, 17, and 110. After the voltage conversion and the conversion from direct current to alternating current are performed by the device 96, it may be supplied to at least one of the loads 97, 17, 110 as the power transmission end AC output 99. Further, only the voltage conversion may be performed by the output adjustment device 96, and the power transmission end DC output may be supplied to at least one of the loads 97, 17, and 110.

固体高分子形燃料電池セルスタック発電用の空気９１は、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の空気極９４で酸素の一部を（４）式に示した空気極反応により消費した後に、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の空気極排出ガス１００として排出する。一方、水素５８は、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の燃料極９２で水素の約８０％を（３）式に示した燃料極反応により消費した後に、固体高分予形燃料電池セルスタック９５の燃料極水素排出ガス１１８として排出する。この未反応水素からなる燃料極水素排出ガス１１８は、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の送電端効率を向上させるために、すべて燃料極９２にリサイクルして発電に利用する。しかし、燃料極水素排出ガス１１８中には水素以外の不純物が若干含まれるので、パージ弁１１９を間欠的に開け、パージガス１２０を放出する。   The air 91 for power generation of the polymer electrolyte fuel cell stack is solidified after a part of oxygen is consumed by the air electrode reaction shown in the equation (4) at the air electrode 94 of the polymer electrolyte fuel cell stack 95. The air is discharged as the air electrode exhaust gas 100 of the polymer fuel cell stack 95. On the other hand, the hydrogen 58 is consumed by the fuel electrode reaction shown in the equation (3) after about 80% of the hydrogen is consumed at the fuel electrode 92 of the polymer electrolyte fuel cell stack 95, and then the solid polymer fuel cell stack. 95 fuel electrode hydrogen exhaust gas 118 is discharged. The fuel electrode hydrogen exhaust gas 118 made of unreacted hydrogen is all recycled to the fuel electrode 92 and used for power generation in order to improve the power transmission end efficiency of the polymer electrolyte fuel cell stack 95. However, since the fuel electrode hydrogen exhaust gas 118 contains some impurities other than hydrogen, the purge valve 119 is intermittently opened to release the purge gas 120.

また、固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の燃料極１０５への水素５８の供給量は、予め設定された燃料電池直流出力１１１の電池電流と流量制御弁８８の開度（すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の燃料極１０５への水素５８の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁８８の開度を制御することによって、燃料電池直流出力１１１の電池電流に見合った値に設定する。一方、空気供給用ブロワ１０２で取り込んだ固体高分子形燃料電池セルスタック発電用の空気１０４を、固体高分子形燃料電池セルスタヅク１０８の空気極１０７に供給する。固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の空気極１０７への固体高分子形燃料電池セルスタック発電用の空気１０４の供給量は、予め設定された燃料電池直流出力１１１の電池電流と流量制御弁１０３の開度（すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック発電用の空気１０４の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁１０３の開度を制御することによって、燃料電池直流出力１１１の電池電流に見合った値に設定する。固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の発電温度は、６０〜８０℃が一般的であり、電池反応による発熱により発電温度が維持される。   The amount of hydrogen 58 supplied to the fuel electrode 105 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108 is determined by the preset battery current of the fuel cell DC output 111 and the opening of the flow control valve 88 (that is, the polymer electrolyte). The amount of hydrogen 58 supplied to the fuel electrode 105 of the fuel cell stack 108 is controlled based on the relationship between the battery current of the fuel cell DC output 111 by controlling the opening of the flow control valve 88. Set. On the other hand, the polymer electrolyte fuel cell stack power generation air 104 taken in by the air supply blower 102 is supplied to the air electrode 107 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108. The supply amount of the air 104 for power generation of the polymer electrolyte fuel cell stack to the air electrode 107 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108 is determined by the battery current and the flow rate control valve 103 of the fuel cell DC output 111 set in advance. The battery current of the fuel cell DC output 111 is controlled by controlling the opening of the flow control valve 103 based on the relationship of the opening of the fuel cell stack (that is, the supply amount of the air 104 for power generation of the polymer electrolyte fuel cell stack). Set to a value appropriate for. The power generation temperature of the polymer electrolyte fuel cell stack 108 is generally 60 to 80 ° C., and the power generation temperature is maintained by heat generated by the battery reaction.

なお、図１２には示されていないが、固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の発電温度を６０〜８０℃に維持するためには、冷却水による固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の冷却が必要であり、この冷却過程で得られた温水を給湯に利用することが可能である。   Although not shown in FIG. 12, in order to maintain the power generation temperature of the polymer electrolyte fuel cell stack 108 at 60 to 80 ° C., the polymer electrolyte fuel cell stack 108 is cooled by cooling water. It is possible to use hot water obtained in this cooling process for hot water supply.

固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の燃料極１０５では、白金系電極触媒の働きで、水素の約８０％が、（３）式に示した燃料極反応により水素イオンと電子に変わる。燃料極１０５で生成した水素イオンは、商品名「ナフィオン」と呼ばれる高分子を例とする、スルフォン酸基を有するフッ素系高分子から構成される固体高分子電解質１０６の内部を移動し、空気極１０７に到達する。一方、燃料極１０５で生成した電子は、外部回路を移動し、空気極１０７に到達する。この電子が外部回路を移動する過程で、電気エネルギーを燃料電池直流出力１１１として取り出すことができる。   In the fuel electrode 105 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108, about 80% of hydrogen is converted into hydrogen ions and electrons by the fuel electrode reaction shown in the equation (3) by the action of the platinum-based electrode catalyst. The hydrogen ions generated at the fuel electrode 105 move inside the solid polymer electrolyte 106 made of a fluorine-based polymer having a sulfonic acid group, for example, a polymer called “Nafion”, and the air electrode. 107 is reached. On the other hand, the electrons generated at the fuel electrode 105 move through the external circuit and reach the air electrode 107. Electric energy can be taken out as the fuel cell DC output 111 in the process in which the electrons move through the external circuit.

固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の空気極１０７では、白金系電極触媒の働きで、燃料極１０５から固体高分子電解質１０６の内部を空気極１０７に移動してきた水素イオン、燃料極１０５から外部回路を空気極１０７に移動してきた電子、及び空気極１０７に供給された固体高分子形燃料電池セルスタック発電用の空気１０４中の酸素が、（４）式に示した空気極反応により反応し、水が生成する。この水は、電池反応による生成水１１７として外部に排出される。   In the air electrode 107 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108, hydrogen ions that have moved from the fuel electrode 105 to the air electrode 107 to the air electrode 107 by the action of the platinum-based electrode catalyst, and from the fuel electrode 105 to the outside. Electrons that have moved through the circuit to the air electrode 107 and oxygen in the air 104 for power generation of the polymer electrolyte fuel cell stack supplied to the air electrode 107 react by the air electrode reaction shown in the equation (4). , Water is produced. This water is discharged to the outside as produced water 117 by the battery reaction.

（３）式と（４）式をまとめると、固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の電池反応は、（５）式に示した水素と酸素から水ができる水の電気分解の逆反応として表すことができる。   Summarizing the equations (3) and (4), the battery reaction of the polymer electrolyte fuel cell stack 108 is expressed as the reverse reaction of the electrolysis of water formed from hydrogen and oxygen shown in the equation (5). be able to.

固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の発電によって得られた燃料電池直流出力１１１は、負荷１１０に合わせて出力調整装置１０９で電圧の変換と直流から交流への変換を行った後に、送電端交流出力１１２として負荷１１０に供給する。なお、図１２では、出力調整装置１０９で直流から交流への変換を行っているが、出力調整装置１０９で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷１１０に供給しても良い。また、図１２には示されていないが、固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の発電によって得られた燃料電池直流出力１１１を、負荷１１０、１７、９７の少なくとも一つ以上に合わせて出力調整装置１０９で電圧の変換と直流から交流への変換を行った後に、送電端交流出力１１２として負荷１１０、１７、９７の少なくとも一つ以上に供給しても良い。さらに、出力調整装置１０９で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷１１０、１７、９７の少なくとも１つ以上に供給しても良い。   The fuel cell direct current output 111 obtained by the power generation of the polymer electrolyte fuel cell stack 108 is subjected to voltage conversion and direct current to alternating current conversion by the output adjusting device 109 according to the load 110, and then the power transmission end alternating current. The output 112 is supplied to the load 110. In FIG. 12, the output adjustment device 109 performs conversion from direct current to alternating current. However, the output adjustment device 109 may perform only voltage conversion and supply the power transmission end DC output to the load 110. Although not shown in FIG. 12, the fuel cell DC output 111 obtained by the power generation of the polymer electrolyte fuel cell stack 108 is adjusted in accordance with at least one of the loads 110, 17, and 97. After the voltage conversion and the conversion from direct current to alternating current are performed by the device 109, the power transmission end alternating current output 112 may be supplied to at least one of the loads 110, 17, and 97. Furthermore, only the voltage conversion may be performed by the output adjustment device 109, and the power transmission end DC output may be supplied to at least one of the loads 110, 17, and 97.

固体高分子形燃料電池セルスタック発電用の空気１０４は、固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の空気極１０７で酸素の一部を（４）式に示した空気極反応により消費した後に、固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の空気極排出ガス１１３として排出する。一方、水素５８は、固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の燃料極１０５で水素の約８０％を（３）式に示した燃料極反応により消費した後に、固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の燃料極水素排出ガス１２１として排出する。この未反応水素からなる燃料極水素排出ガス１２１は、固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の送電端効率を向上させるために、すべて燃料極１０５にリサイクルして発電に利用する。しかし、燃料極水素排出ガス１２１中には水素以外の不純物が若干含まれるので、パージ弁１２２を間欠的に開け、パージガス１２３を放出する。   The air 104 for power generation of the polymer electrolyte fuel cell stack is consumed after a part of oxygen is consumed by the air electrode reaction shown in the equation (4) at the air electrode 107 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108. The air is discharged as the air electrode exhaust gas 113 of the polymer fuel cell stack 108. On the other hand, hydrogen 58 consumes about 80% of hydrogen in the fuel electrode 105 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108 by the fuel electrode reaction shown in the equation (3), and then the polymer electrolyte fuel cell stack 108. The fuel electrode hydrogen exhaust gas 121 is discharged. The fuel electrode hydrogen exhaust gas 121 made of unreacted hydrogen is all recycled to the fuel electrode 105 for power generation in order to improve the power transmission end efficiency of the polymer electrolyte fuel cell stack 108. However, since the fuel electrode hydrogen exhaust gas 121 contains some impurities other than hydrogen, the purge valve 122 is opened intermittently and the purge gas 123 is released.

また、２種類の燃料電池セルスタックを組み合わせ発電を行う燃料電池発電システムは、例えば、特願２００２−３２７２３３号及び特願２００２−３５９６７０号に開示されており、また、２種類の燃料電池セルスタックを組み合わせて発電を行う燃料電池発電システムの制御方法は、例えば、特願２００３−０５０７３２号に開示されている。   Further, fuel cell power generation systems that perform power generation by combining two types of fuel cell stacks are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Nos. 2002-327233 and 2002-359670, and two types of fuel cell stacks For example, Japanese Patent Application No. 2003-050732 discloses a control method for a fuel cell power generation system that generates power by combining the two.

特開２００２−３７２１９９号公報JP 2002-372199 A

次に、前述したような従来の技術による燃料電池発電システムの問題点について説明する。図１２に示した従来の燃料電池発電システムでは、改質器３で発電用の天然ガス１６９に含まれる炭化水素の水蒸気改質反応を行わせるのに、改質器バーナ用の天然ガス１６３を改質器バーナ１５６に供給し燃焼させる必要があった。また、気化器１５７を設け、改質器バーナ１５６の燃焼排出ガス１６６と熱交換を行わせるとともに、気化器バーナ１７０に供給した気化器バーナ用の天然ガス１６８を燃焼させることによって、外部から気化器１５７に水１７３の気化に必要な熱を供給し、改質器３での炭化水素の水蒸気改質反応に必要な水蒸気１５５を生成させなければならなかった。このため、従来の燃料電池発電システムでは、送電端効率が低く、４０％未満であった。   Next, problems of the conventional fuel cell power generation system as described above will be described. In the conventional fuel cell power generation system shown in FIG. 12, in order to cause the reformer 3 to perform the steam reforming reaction of hydrocarbons contained in the natural gas 169 for power generation, the natural gas 163 for the reformer burner is used. The reformer burner 156 had to be supplied and burned. Further, a vaporizer 157 is provided to exchange heat with the combustion exhaust gas 166 of the reformer burner 156 and to burn the natural gas 168 for the vaporizer burner supplied to the vaporizer burner 170, thereby vaporizing from the outside. The heat necessary for vaporizing the water 173 was supplied to the reactor 157 to generate the steam 155 necessary for the hydrocarbon steam reforming reaction in the reformer 3. For this reason, in the conventional fuel cell power generation system, the power transmission end efficiency is low and less than 40%.

また、２種類の燃料電池セルスタックを組み合わせ発電を行う燃料電池発電システムを制御する従来の方法においては、システムの出力が変化すると発電効率が低下するという問題があった。   In addition, in the conventional method for controlling a fuel cell power generation system that generates power by combining two types of fuel cell stacks, there is a problem in that power generation efficiency decreases when the output of the system changes.

本発明の目的は、上記問題を解決し、送電端効率が高い燃料電池システムの出力が変化しても発電効率の低下を抑制しうる、燃料電池発電システムの制御方法を提供することにある。 An object of the present invention, the above problem is solved, even if the output of the sending end efficiency is high fuel cell system is changed can suppress a decrease in power generation efficiency, to provide a control how the fuel cell power generation system is there.

上記目的を達成するために、本発明は、請求項１に記載のように、
燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスをつくる改質器と、前記改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記改質器に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の一酸化炭素を酸素で酸化し二酸化炭素に変換するＣＯ選択酸化器と、前記ＣＯ選択酸化器の排出ガス中の水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第一の燃料電池セルスタックの出力が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第一の燃料電池セルスタックの出力が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法を構成する。 To achieve the above object , the present invention provides a method as defined in claim 1 .
A reformer that produces a hydrogen-rich reformed gas by a steam reforming reaction of the fuel, and an electric power is generated by electrochemically reacting hydrogen or hydrogen and carbon monoxide in the reformed gas with oxygen. The exhaust heat generated along with this is supplied to the reformer, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is supplied to the reformer as a steam source necessary for the steam reforming reaction. A fuel cell stack; a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the reformed gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen; and carbon monoxide in the exhaust gas of the CO shift converter with oxygen. A CO selective oxidizer that oxidizes and converts it to carbon dioxide, and two or more sets of second power generators that generate electricity by electrochemically reacting hydrogen in the exhaust gas of the CO selective oxidizer with oxygen A method of controlling a fuel cell power generation system including a fuel cell stack,
When the output of the first fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, and the first fuel Controlling a fuel cell power generation system, wherein when the output of the battery cell stack decreases, the supply amount of the fuel is decreased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is increased. Configure the method.

また、本発明は、請求項２に記載のように、
燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスをつくる改質器と、前記改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記改質器に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の一酸化炭素を酸素で酸化し二酸化炭素に変換するＣＯ選択酸化器と、前記ＣＯ選択酸化器の排出ガス中の水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法を構成する。 Further, the present invention provides the following, as described in claim 2 .
A reformer that produces a hydrogen-rich reformed gas by a steam reforming reaction of the fuel, and an electric power is generated by electrochemically reacting hydrogen or hydrogen and carbon monoxide in the reformed gas with oxygen. The exhaust heat generated along with this is supplied to the reformer, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is supplied to the reformer as a steam source necessary for the steam reforming reaction. A fuel cell stack; a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the reformed gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen; and carbon monoxide in the exhaust gas of the CO shift converter with oxygen. A CO selective oxidizer that oxidizes and converts it to carbon dioxide, and two or more sets of second power generators that generate electricity by electrochemically reacting hydrogen in the exhaust gas of the CO selective oxidizer with oxygen A method of controlling a fuel cell power generation system including a fuel cell stack,
When the total output of the second fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, When the total output of the fuel cell stack of the fuel cell stack decreases, the fuel supply amount is decreased and the supply amount of the power generation oxygen source to the first fuel cell stack is increased. A power generation system control method is configured.

また、本発明は、請求項３に記載のように、
燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスをつくる改質器と、前記改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記改質器に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の水素を選択的に分離する水素分離器と、前記水素分離器で分離した前記水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第一の燃料電池セルスタックの出力が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第一の燃料電池セルスタックの出力が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法を構成する。 Further, the present invention provides a method as claimed in claim 3 .
A reformer that produces a hydrogen-rich reformed gas by a steam reforming reaction of the fuel, and an electric power is generated by electrochemically reacting hydrogen or hydrogen and carbon monoxide in the reformed gas with oxygen. The exhaust heat generated along with this is supplied to the reformer, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is supplied to the reformer as a steam source necessary for the steam reforming reaction. A fuel cell stack, a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the reformed gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen, and hydrogen in the exhaust gas of the CO shift converter is selectively separated And two or more sets of second fuel cell stacks that generate electric power by causing the hydrogen separated by the hydrogen separator to electrochemically react with oxygen. A method of controlling a fuel cell power generation system,
When the output of the first fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, and the first fuel Controlling a fuel cell power generation system, wherein when the output of the battery cell stack decreases, the supply amount of the fuel is decreased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is increased. Configure the method.

また、本発明は、請求項４に記載のように、
燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスをつくる改質器と、前記改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記改質器に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の水素を選択的に分離する水素分離器と、前記水素分離器で分離した前記水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法を構成する。 Further, the present invention provides the following, as described in claim 4 .
A reformer that produces a hydrogen-rich reformed gas by a steam reforming reaction of the fuel, and an electric power is generated by electrochemically reacting hydrogen or hydrogen and carbon monoxide in the reformed gas with oxygen. The exhaust heat generated along with this is supplied to the reformer, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is supplied to the reformer as a steam source necessary for the steam reforming reaction. A fuel cell stack, a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the reformed gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen, and hydrogen in the exhaust gas of the CO shift converter is selectively separated And two or more sets of second fuel cell stacks that generate electric power by causing the hydrogen separated by the hydrogen separator to electrochemically react with oxygen. A method of controlling a fuel cell power generation system,
When the total output of the second fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, When the total output of the fuel cell stack of the fuel cell stack decreases, the fuel supply amount is decreased and the supply amount of the power generation oxygen source to the first fuel cell stack is increased. A power generation system control method is configured.

また、本発明は、請求項５に記載のように、
燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスをつくる改質器と、前記改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記改質器に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の一酸化炭素を酸素で酸化し二酸化炭素に変換するＣＯ選択酸化器と、前記ＣＯ選択酸化器の排出ガス中の水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第一の燃料電池セルスタックの出力が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第一の燃料電池セルスタックの出力が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法を構成する。 Further, the present invention provides the following, as described in claim 5 .
A reformer that produces a hydrogen-rich reformed gas by a steam reforming reaction of the fuel, and an electric power is generated by electrochemically reacting hydrogen or hydrogen and carbon monoxide in the reformed gas with oxygen. The exhaust heat generated along with this is supplied to the reformer, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is supplied to the reformer as a steam source necessary for the steam reforming reaction. A fuel cell stack, a CO shift converter for reacting carbon monoxide in the fuel electrode exhaust gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen, and carbon monoxide in the exhaust gas of the CO shift converter for oxygen Two or more sets that generate electricity by electrochemically reacting hydrogen in the exhaust gas of the CO selective oxidizer with oxygen, which is oxidized with oxygen and converted into carbon dioxide A method of controlling a fuel cell power generation system and a second fuel cell stack,
When the output of the first fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, and the first fuel Controlling a fuel cell power generation system, wherein when the output of the battery cell stack decreases, the supply amount of the fuel is decreased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is increased. Configure the method.

また、本発明は、請求項６に記載のように、
燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスをつくる改質器と、前記改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記改質器に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の一酸化炭素を酸素で酸化し二酸化炭素に変換するＣＯ選択酸化器と、前記ＣＯ選択酸化器の排出ガス中の水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法を構成する。 Further, the present invention provides the following, as described in claim 6 .
A reformer that produces a hydrogen-rich reformed gas by a steam reforming reaction of the fuel, and an electric power is generated by electrochemically reacting hydrogen or hydrogen and carbon monoxide in the reformed gas with oxygen. The exhaust heat generated along with this is supplied to the reformer, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is supplied to the reformer as a steam source necessary for the steam reforming reaction. A fuel cell stack, a CO shift converter for reacting carbon monoxide in the fuel electrode exhaust gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen, and carbon monoxide in the exhaust gas of the CO shift converter for oxygen Two or more sets that generate electricity by electrochemically reacting hydrogen in the exhaust gas of the CO selective oxidizer with oxygen, which is oxidized with oxygen and converted into carbon dioxide A method of controlling a fuel cell power generation system and a second fuel cell stack,
When the total output of the second fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, When the total output of the fuel cell stack of the fuel cell stack decreases, the fuel supply amount is decreased and the supply amount of the power generation oxygen source to the first fuel cell stack is increased. A power generation system control method is configured.

また、本発明は、請求項７に記載のように、
燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスをつくる改質器と、前記改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記改質器に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の水素を選択的に分離する水素分離器と、前記水素分離器で分離した前記水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第一の燃料電池セルスタックの出力が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第一の燃料電池セルスタックの出力が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法を構成する。 Further, the present invention provides the following, as described in claim 7 .
A reformer that produces a hydrogen-rich reformed gas by a steam reforming reaction of the fuel, and an electric power is generated by electrochemically reacting hydrogen or hydrogen and carbon monoxide in the reformed gas with oxygen. The exhaust heat generated along with this is supplied to the reformer, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is supplied to the reformer as a steam source necessary for the steam reforming reaction. A fuel cell stack, a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the fuel electrode exhaust gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen, and hydrogen in the exhaust gas of the CO shift converter is selectively used A hydrogen separator that separates, and two or more sets of second fuel cell stacks that generate electricity by electrochemically reacting the hydrogen separated by the hydrogen separator with oxygen; A method of controlling a fuel cell power generation system having,
When the output of the first fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, and the first fuel Controlling a fuel cell power generation system, wherein when the output of the battery cell stack decreases, the supply amount of the fuel is decreased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is increased. Configure the method.

また、本発明は、請求項８に記載のように、
燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスをつくる改質器と、前記改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記改質器に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の水素を選択的に分離する水素分離器と、前記水素分離器で分離した前記水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法を構成する。 Further, the present invention provides the following, as described in claim 8 .
A reformer that produces a hydrogen-rich reformed gas by a steam reforming reaction of the fuel, and an electric power is generated by electrochemically reacting hydrogen or hydrogen and carbon monoxide in the reformed gas with oxygen. The exhaust heat generated along with this is supplied to the reformer, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is supplied to the reformer as a steam source necessary for the steam reforming reaction. A fuel cell stack, a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the fuel electrode exhaust gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen, and hydrogen in the exhaust gas of the CO shift converter is selectively used A hydrogen separator that separates, and two or more sets of second fuel cell stacks that generate electricity by electrochemically reacting the hydrogen separated by the hydrogen separator with oxygen; A method of controlling a fuel cell power generation system having,
When the total output of the second fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, When the total output of the fuel cell stack of the fuel cell stack decreases, the fuel supply amount is decreased and the supply amount of the power generation oxygen source to the first fuel cell stack is increased. A power generation system control method is configured.

また、本発明は、請求項９に記載のように、
燃料極で燃料の水蒸気改質反応を行わせ水素と一酸化炭素を生成させるとともに、前記燃料極で生成した前記水素、もしくは前記水素及び前記一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した熱を前記燃料極での前記水蒸気改質反応に必要な反応熱として消費し、また、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記燃料極に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の一酸化炭素を酸素で酸化し二酸化炭素に変換するＣＯ選択酸化器と、前記ＣＯ選択酸化器の排出ガス中の水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第一の燃料電池セルスタックの出力が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第一の燃料電池セルスタックの出力が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法を構成する。 Further, the present invention provides the following, as described in claim 9 .
A fuel steam reforming reaction is performed at the fuel electrode to generate hydrogen and carbon monoxide, and the hydrogen generated at the fuel electrode or the hydrogen and the carbon monoxide are electrochemically reacted with oxygen to generate power. The heat generated by the power generation is consumed as reaction heat necessary for the steam reforming reaction at the fuel electrode, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is converted into the steam reforming. A first fuel cell stack supplied to the fuel electrode as a water vapor source necessary for a quality reaction; a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the fuel electrode exhaust gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen; A CO selective oxidizer that oxidizes carbon monoxide in the exhaust gas of the CO shift converter with oxygen to convert it into carbon dioxide, and water in the exhaust gas of the CO selective oxidizer A method of controlling a fuel cell power generation system having a two or more sets of second fuel cell stack for generating power by oxygen and electrochemical reactions,
When the output of the first fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, and the first fuel Controlling a fuel cell power generation system, wherein when the output of the battery cell stack decreases, the supply amount of the fuel is decreased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is increased. Configure the method.

また、本発明は、請求項１０に記載のように、
燃料極で燃料の水蒸気改質反応を行わせ水素と一酸化炭素を生成させるとともに、前記燃料極で生成した前記水素、もしくは前記水素及び前記一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した熱を前記燃料極での前記水蒸気改質反応に必要な反応熱として消費し、また、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記燃料極に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の一酸化炭素を酸素で酸化し二酸化炭素に変換するＣＯ選択酸化器と、前記ＣＯ選択酸化器の排出ガス中の水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法を構成する。 Further, the present invention provides a method as claimed in claim 10 .
A fuel steam reforming reaction is performed at the fuel electrode to generate hydrogen and carbon monoxide, and the hydrogen generated at the fuel electrode or the hydrogen and the carbon monoxide are electrochemically reacted with oxygen to generate power. The heat generated by the power generation is consumed as reaction heat necessary for the steam reforming reaction at the fuel electrode, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is converted into the steam reforming. A first fuel cell stack supplied to the fuel electrode as a water vapor source necessary for a quality reaction; a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the fuel electrode exhaust gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen; A CO selective oxidizer that oxidizes carbon monoxide in the exhaust gas of the CO shift converter with oxygen to convert it into carbon dioxide, and water in the exhaust gas of the CO selective oxidizer A method of controlling a fuel cell power generation system having a two or more sets of second fuel cell stack for generating power by oxygen and electrochemical reactions,
When the total output of the second fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, When the total output of the fuel cell stack of the fuel cell stack decreases, the fuel supply amount is decreased and the supply amount of the power generation oxygen source to the first fuel cell stack is increased. A power generation system control method is configured.

また、本発明は、請求項１１に記載のように、
燃料極で燃料の水蒸気改質反応を行わせ水素と一酸化炭素を生成させるとともに、前記燃料極で生成した前記水素、もしくは前記水素及び前記一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した熱を前記燃料極での前記水蒸気改質反応に必要な反応熱として消費し、また、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記燃料極に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の水素を選択的に分離する水素分離器と、前記水素分離器で分離した前記水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第一の燃料電池セルスタックの出力が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第一の燃料電池セルスタックの出力が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法を構成する。 Further, the present invention provides a method according to claim 11 ,
A fuel steam reforming reaction is performed at the fuel electrode to generate hydrogen and carbon monoxide, and the hydrogen generated at the fuel electrode or the hydrogen and the carbon monoxide are electrochemically reacted with oxygen to generate power. The heat generated by the power generation is consumed as reaction heat necessary for the steam reforming reaction at the fuel electrode, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is converted into the steam reforming. A first fuel cell stack supplied to the fuel electrode as a water vapor source necessary for a quality reaction; a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the fuel electrode exhaust gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen; A hydrogen separator that selectively separates hydrogen in the exhaust gas of the CO shift converter, and an electrochemical reaction between the hydrogen separated by the hydrogen separator and oxygen. A method of controlling a fuel cell power generation system having a two or more sets of second fuel cell stack for generating power by,
When the output of the first fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, and the first fuel Controlling a fuel cell power generation system, wherein when the output of the battery cell stack decreases, the supply amount of the fuel is decreased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is increased. Configure the method.

また、本発明は、請求項１２に記載のように、
燃料極で燃料の水蒸気改質反応を行わせ水素と一酸化炭素を生成させるとともに、前記燃料極で生成した前記水素、もしくは前記水素及び前記一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した熱を前記燃料極での前記水蒸気改質反応に必要な反応熱として消費し、また、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記燃料極に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の水素を選択的に分離する水素分離器と、前記水素分離器で分離した前記水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法を構成する。 Further, the present invention provides the following, as described in claim 12 .
A fuel steam reforming reaction is performed at the fuel electrode to generate hydrogen and carbon monoxide, and the hydrogen generated at the fuel electrode or the hydrogen and the carbon monoxide are electrochemically reacted with oxygen to generate power. The heat generated by the power generation is consumed as reaction heat necessary for the steam reforming reaction at the fuel electrode, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is converted into the steam reforming. A first fuel cell stack supplied to the fuel electrode as a water vapor source necessary for a quality reaction; a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the fuel electrode exhaust gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen; A hydrogen separator that selectively separates hydrogen in the exhaust gas of the CO shift converter, and an electrochemical reaction between the hydrogen separated by the hydrogen separator and oxygen. A method of controlling a fuel cell power generation system having a two or more sets of second fuel cell stack for generating power by,
When the total output of the second fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, When the total output of the fuel cell stack of the fuel cell stack decreases, the fuel supply amount is decreased and the supply amount of the power generation oxygen source to the first fuel cell stack is increased. A power generation system control method is configured.

また、本発明は、請求項１３に記載のように、
燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスをつくる改質器と、前記改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記改質器に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第一の燃料電池セルスタックの出力が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第一の燃料電池セルスタックの出力が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法を構成する。 In addition, the present invention provides a method according to claim 13,
A reformer that produces a hydrogen-rich reformed gas by a steam reforming reaction of the fuel, and an electric power is generated by electrochemically reacting hydrogen or hydrogen and carbon monoxide in the reformed gas with oxygen. The exhaust heat generated along with this is supplied to the reformer, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is supplied to the reformer as a steam source necessary for the steam reforming reaction. A fuel cell stack, a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the reformed gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen, and oxygen in the exhaust gas of the CO shift converter and oxygen In a control method of a fuel cell power generation system having two or more sets of second fuel cell stacks that generate power by reacting,
When the output of the first fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, and the first fuel Controlling a fuel cell power generation system, wherein when the output of the battery cell stack decreases, the supply amount of the fuel is decreased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is increased. Configure the method.

また、本発明は、請求項１４に記載のように、
燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスをつくる改質器と、前記改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記改質器に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法を構成する。 Further, the present invention provides the following, as described in claim 14 .
A reformer that produces a hydrogen-rich reformed gas by a steam reforming reaction of the fuel, and an electric power is generated by electrochemically reacting hydrogen or hydrogen and carbon monoxide in the reformed gas with oxygen. The exhaust heat generated along with this is supplied to the reformer, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is supplied to the reformer as a steam source necessary for the steam reforming reaction. A fuel cell stack, a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the reformed gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen, and oxygen in the exhaust gas of the CO shift converter and oxygen In a control method of a fuel cell power generation system having two or more sets of second fuel cell stacks that generate power by reacting,
When the total output of the second fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, When the total output of the fuel cell stack of the fuel cell stack decreases, the fuel supply amount is decreased and the supply amount of the power generation oxygen source to the first fuel cell stack is increased. A power generation system control method is configured.

また、本発明は、請求項１５に記載のように、
燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスをつくる改質器と、前記改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記改質器に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第一の燃料電池セルスタックの出力が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第一の燃料電池セルスタックの出力が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法を構成する。 Further, the present invention provides the following, as defined in claim 15 .
A reformer that produces a hydrogen-rich reformed gas by a steam reforming reaction of the fuel, and an electric power is generated by electrochemically reacting hydrogen or hydrogen and carbon monoxide in the reformed gas with oxygen. The exhaust heat generated along with this is supplied to the reformer, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is supplied to the reformer as a steam source necessary for the steam reforming reaction. A fuel cell stack; a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the fuel electrode exhaust gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen; and hydrogen in the exhaust gas of the CO shift converter is converted into oxygen and electricity. In a control method of a fuel cell power generation system having two or more sets of second fuel cell stacks that generate power by chemical reaction,
When the output of the first fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, and the first fuel Controlling a fuel cell power generation system, wherein when the output of the battery cell stack decreases, the supply amount of the fuel is decreased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is increased. Configure the method.

また、本発明は、請求項１６に記載のように、
燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスをつくる改質器と、前記改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記改質器に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法を構成する。 Further, the present invention provides a method according to claim 16 ,
A reformer that produces a hydrogen-rich reformed gas by a steam reforming reaction of the fuel, and an electric power is generated by electrochemically reacting hydrogen or hydrogen and carbon monoxide in the reformed gas with oxygen. The exhaust heat generated along with this is supplied to the reformer, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is supplied to the reformer as a steam source necessary for the steam reforming reaction. A fuel cell stack; a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the fuel electrode exhaust gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen; and hydrogen in the exhaust gas of the CO shift converter is converted into oxygen and electricity. In a control method of a fuel cell power generation system having two or more sets of second fuel cell stacks that generate power by chemical reaction,
When the total output of the second fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, When the total output of the fuel cell stack of the fuel cell stack decreases, the fuel supply amount is decreased and the supply amount of the power generation oxygen source to the first fuel cell stack is increased. A power generation system control method is configured.

また、本発明は、請求項１７に記載のように、
燃料極で燃料の水蒸気改質反応を行わせ水素と一酸化炭素を生成させるとともに、前記燃料極で生成した前記水素、もしくは前記水素及び前記一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した熱を前記燃料極での前記水蒸気改質反応に必要な反応熱として消費し、また、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記燃料極に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第一の燃料電池セルスタックの出力が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第一の燃料電池セルスタックの出力が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法を構成する。 Further, the present invention provides a method according to claim 17 ,
A fuel steam reforming reaction is performed at the fuel electrode to generate hydrogen and carbon monoxide, and the hydrogen generated at the fuel electrode or the hydrogen and the carbon monoxide are electrochemically reacted with oxygen to generate power. The heat generated by the power generation is consumed as reaction heat necessary for the steam reforming reaction at the fuel electrode, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is converted into the steam reforming. A first fuel cell stack supplied to the fuel electrode as a water vapor source necessary for a quality reaction; a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the fuel electrode exhaust gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen; And two or more sets of second fuel cell stacks that generate electricity by electrochemically reacting hydrogen in the exhaust gas of the CO shift converter with oxygen A method of controlling a fuel cell power generation system,
When the output of the first fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, and the first fuel Controlling a fuel cell power generation system, wherein when the output of the battery cell stack decreases, the supply amount of the fuel is decreased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is increased. Configure the method.

また、本発明は、請求項１８に記載のように、
燃料極で燃料の水蒸気改質反応を行わせ水素と一酸化炭素を生成させるとともに、前記燃料極で生成した前記水素、もしくは前記水素及び前記一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した熱を前記燃料極での前記水蒸気改質反応に必要な反応熱として消費し、また、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記燃料極に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法を構成する。 Further, the present invention provides the following, as defined in claim 18 .
A fuel steam reforming reaction is performed at the fuel electrode to generate hydrogen and carbon monoxide, and the hydrogen generated at the fuel electrode or the hydrogen and the carbon monoxide are electrochemically reacted with oxygen to generate power. The heat generated by the power generation is consumed as reaction heat necessary for the steam reforming reaction at the fuel electrode, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is converted into the steam reforming. A first fuel cell stack supplied to the fuel electrode as a water vapor source necessary for a quality reaction; a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the fuel electrode exhaust gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen; And two or more sets of second fuel cell stacks that generate electricity by electrochemically reacting hydrogen in the exhaust gas of the CO shift converter with oxygen A method of controlling a fuel cell power generation system,
When the total output of the second fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, When the total output of the fuel cell stack of the fuel cell stack decreases, the fuel supply amount is decreased and the supply amount of the power generation oxygen source to the first fuel cell stack is increased. A power generation system control method is configured.

本発明の実施によって、燃料電池セルスタックの発電によって発生する排熱を燃料の水蒸気改質反応に必要となる反応熱として利用する燃料電池発電システムの制御方法を構成し、システムの出力が変化しても発電効率の低下を抑制しうる、燃料電池発電システムの制御方法を提供することが可能となる。 By practice of the present invention, constitute a control how the fuel cell power generation systems utilizing waste heat generated as a reaction heat required for the steam reforming reaction of the fuel by the power generation of the fuel cell stack, the system output There also vary capable of suppressing reduction in power generation efficiency, it is possible to provide a control how the fuel cell power generation system.

以下、図面を参照して、本発明に係る燃料電池発電システムとその制御方法とを説明する。   Hereinafter, a fuel cell power generation system and a control method thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings.

（本発明に係る燃料電池発電システムの説明）
本発明に係る燃料電池発電システムを以下の実施形態１〜９に基づいて説明する。 (Description of fuel cell power generation system according to the present invention)
A fuel cell power generation system according to the present invention will be described based on the following first to ninth embodiments.

（実施形態１）
図１は、本発明に係る燃料電池発電システムの一実施形態（これを実施形態１とする）を表す構成図を示している。本実施形態では、第一の燃料電池セルスタックとして固体酸化物形燃料電池セルスタック３８を用い、第二の燃料電池セルスタックとして３組の固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８を用いている。なお、本実施形態では３組の固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８を用いているが、固体高分子形燃料電池セルスタックの数は必ずしも３組に限定されるわけではなく、２組以上であればいくつでもかまわない。 (Embodiment 1)
FIG. 1: has shown the block diagram showing one Embodiment (this is set as Embodiment 1) of the fuel cell power generation system which concerns on this invention. In this embodiment, a solid oxide fuel cell stack 38 is used as the first fuel cell stack, and three sets of polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, 108 are used as the second fuel cell stack. Used. In this embodiment, three sets of polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, 108 are used, but the number of polymer electrolyte fuel cell stacks is not necessarily limited to three, Any number of groups of two or more is acceptable.

図１に示した燃料電池発電システムの主な構成要素は、脱硫器２、改質器３、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８、ＣＯシフトコンバータ４、ＣＯ選択酸化器５、凝縮器２９、固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８、出力調整装置１６、４８、９６、１０９、流量制御弁１０、１１、２７等、空気供給用ブロワ１２、８９、１０２、１１５及び配管類である。   The main components of the fuel cell power generation system shown in FIG. 1 are a desulfurizer 2, a reformer 3, a solid oxide fuel cell stack 38, a CO shift converter 4, a CO selective oxidizer 5, a condenser 29, Solid polymer fuel cell stacks 9, 95, 108, output regulators 16, 48, 96, 109, flow control valves 10, 11, 27, etc., air supply blowers 12, 89, 102, 115 and piping is there.

図１において、前述した図１２と同一のものは同一符号で表し、これらのものについてはその説明を省略する。図１において、５はＣＯ選択酸化器、１１は流量制御弁、１５は固体高分子形燃料電池セルスタック９の燃料極排出ガス、２０は一酸化炭素濃度をｐｐｍオーダーに低減させた改質ガスであるＣＯ選択酸化器５の排出ガス、２３はリサイクル用の固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス４１と脱硫天然ガス２４との混合ガス、２６はＣＯ選択酸化器用の空気、２８は未反応水蒸気を凝縮させたＣＯ選択酸化器５の排出ガス、２９は凝縮器、３１は凝縮水、３４はＣＯ選択酸化器用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス、３５は燃料極、３６は固体酸化物電解質、３７は空気極、３８は固体酸化物形燃料電池セルスタック、３９は固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気、４０は流量制御弁、４１はリサイクル用の固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス、４２は固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス、４３は流量制御弁、４４は固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の空気極排出ガス、４５は排出用の固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス、４６、４７は流量制御弁、４８は出力調整装置、４９は負荷、５０は燃料電池直流出力、５１は送電端交流出力、１０１は固体高分子形燃料電池セルスタック９５の燃料極排出ガス、１１４は固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の燃料極排出ガスである。   In FIG. 1, the same parts as those in FIG. In FIG. 1, 5 is a CO selective oxidizer, 11 is a flow control valve, 15 is a fuel electrode exhaust gas of the polymer electrolyte fuel cell stack 9, and 20 is a reformed gas whose carbon monoxide concentration is reduced to the ppm order. The exhaust gas of the CO selective oxidizer 5, 23 is a mixed gas of the fuel electrode exhaust gas 41 and the desulfurized natural gas 24 of the solid oxide fuel cell stack 38 for recycling, 26 is the air for the CO selective oxidizer, 28 is exhaust gas of the CO selective oxidizer 5 condensed with unreacted water vapor, 29 is a condenser, 31 is condensed water, 34 is exhaust gas of the CO shift converter 4 for the CO selective oxidizer, 35 is a fuel electrode, and 36 is Solid oxide electrolyte, 37 an air electrode, 38 a solid oxide fuel cell stack, 39 air for generating a solid oxide fuel cell stack, 40 a flow control valve, 41 a solid electrolyte for recycling An anode exhaust gas of the oxide fuel cell stack 38, 42 an anode exhaust gas of the solid oxide fuel cell stack 38, 43 a flow control valve, and 44 air of the solid oxide fuel cell stack 38 Polar exhaust gas, 45 is a fuel electrode exhaust gas of the solid oxide fuel cell stack 38 for discharge, 46 and 47 are flow control valves, 48 is an output regulator, 49 is a load, 50 is a DC output of the fuel cell, 51 Is the AC output at the power transmission end, 101 is the fuel electrode exhaust gas of the polymer electrolyte fuel cell stack 95, and 114 is the fuel electrode exhaust gas of the polymer electrolyte fuel cell stack 108.

図１において、固体電解質形燃料電池セルスタック３８は、１組の燃料極３５、固体酸化物電解質３６及び空気極３７からなる単セルによって構成されているように示されているが、実際には固体酸化物形燃料電池セルスタック３８は前記単セルを複数組み合わせることによって構成されている。   In FIG. 1, the solid oxide fuel cell stack 38 is shown as being constituted by a single cell comprising a set of fuel electrode 35, solid oxide electrolyte 36 and air electrode 37. The solid oxide fuel cell stack 38 is configured by combining a plurality of the single cells.

図１を用いて、本実施形態を説明する。本実施形態による燃料電池発電システムは、図１２に示した従来の技術による燃料電池発電システムとは、図１に示したように、改質器バーナ１５６、気化器１５７、水タンク１５９及び気化器バーナ１７０が不要な点と、第二の燃料電池セルスタックである固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８以外に、第一の燃料電池セルスタックとして、燃料極３５、固体酸化物電解質３６及び空気極３７からなる単セルを複数有する固体酸化物形燃料電池セルスタック３８を改質器３の近傍に設置し、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８で発電した燃料電池直流出力５０を出力調整装置４８で送電端交流出力５１に変換した後に負荷４９、１７、９７、１１０の少なくとも一つ以上に供給する点と、水素分離器５３と凝縮器５５の代わりにＣＯ選択酸化器５と凝縮器２９を設けた点が大きく異なる。   The present embodiment will be described with reference to FIG. The fuel cell power generation system according to the present embodiment is different from the conventional fuel cell power generation system shown in FIG. 12, as shown in FIG. 1, with a reformer burner 156, a vaporizer 157, a water tank 159, and a vaporizer. In addition to the point that the burner 170 is unnecessary and the polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, and 108 that are the second fuel cell stack, the fuel electrode 35, the solid oxide electrolyte, and the first fuel cell stack A solid oxide fuel cell stack 38 having a plurality of single cells 36 and air electrodes 37 is installed in the vicinity of the reformer 3, and a fuel cell DC output 50 generated by the solid oxide fuel cell stack 38 is generated. A point that is supplied to at least one of the loads 49, 17, 97, and 110 after being converted into the power transmission end AC output 51 by the output adjusting device 48, and the hydrogen separator 53 and the condenser 55 Warini CO selective oxidizer 5 and that is provided with a condenser 29 is significantly different.

次に、本実施形態による燃料電池発電システムの作用について、図１を参照して説明する。燃料の天然ガス１を脱硫器２に供給する。天然ガス１の供給量は、予め設定された燃料電池直流出力１８、５０、９８及び１１１の電池電流の合計と流量制御弁２７の開度（すなわち、天然ガス１の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁２７の開度を制御することによって、燃料電池直流出力１８、５０、９８及び１１１の電池電流の合計に見合った値に設定する。   Next, the operation of the fuel cell power generation system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Fuel natural gas 1 is supplied to a desulfurizer 2. The supply amount of the natural gas 1 is based on the relationship between the preset total of the battery currents of the fuel cell DC outputs 18, 50, 98 and 111 and the opening degree of the flow control valve 27 (that is, the supply amount of the natural gas 1). Thus, by controlling the opening degree of the flow control valve 27, the value is set in accordance with the sum of the battery currents of the fuel cell DC outputs 18, 50, 98 and 111.

脱硫器２では、充填された脱硫触媒のコバルト−モリブデン系触媒と酸化亜鉛吸着剤の働きにより、改質器３の改質触媒と、固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８の燃料極６、９２、１０５の電極触媒と、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極３５の電極触媒の劣化原因となる天然ガス１中のメルカプタン等の腐臭剤に含まれる硫黄成分を水素添加脱硫により吸着除去する。すなわち、コバルト−モリブデン系触媒により最初に硫黄と水素を反応させて硫化水素を生成させ、次にこの硫化水素と酸化亜鉛を反応させることによって硫化亜鉛を生成させて、硫黄成分を除去する。硫化水素の生成に必要な水素を供給するために、水素リッチな一酸化炭素濃度を１％以下に低減させた改質ガスであるＣＯシフトコンバータ４の排出ガス２１の一部を、脱硫器リサイクル用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス３２として脱硫器２にリサイクルする。脱硫器リサイクル用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス３２の供給量は、予め設定された流量制御弁２７の開度（すなわち、天然ガス１の供給量）と流量制御弁３３の開度（すなわち、脱硫器リサクル用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス３２の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁３３の開度を制御することによって、天然ガス１の供給量と見合った値に設定する。硫化水素の生成反応と硫化亜鉛の生成反応は吸熱反応であり、反応に必要な反応熱は、後述する発熱反応であるＣＯシフトコンバータ４での水性シフト反応によって発生する熱をＣＯシフトコンバータ４から脱硫器２に供給することによってまかなう。   In the desulfurizer 2, the reformed catalyst of the reformer 3 and the fuel of the polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, and 108 are operated by the action of the cobalt-molybdenum-based catalyst and the zinc oxide adsorbent of the filled desulfurization catalyst. Hydrogenation of sulfur component contained in odorant such as mercaptan in natural gas 1 which causes deterioration of electrode catalyst of electrode 6, 92, 105 and electrode catalyst of fuel electrode 35 of solid oxide fuel cell stack 38 Adsorption and removal by desulfurization. That is, sulfur and hydrogen are first reacted with a cobalt-molybdenum-based catalyst to generate hydrogen sulfide, and then the hydrogen sulfide and zinc oxide are reacted to generate zinc sulfide to remove the sulfur component. In order to supply the hydrogen necessary for the generation of hydrogen sulfide, a part of the exhaust gas 21 of the CO shift converter 4, which is a reformed gas whose hydrogen-rich carbon monoxide concentration is reduced to 1% or less, is recycled to the desulfurizer. The exhaust gas 32 from the CO shift converter 4 is recycled to the desulfurizer 2. The supply amount of the exhaust gas 32 of the CO shift converter 4 for recycling the desulfurizer is based on the preset opening degree of the flow control valve 27 (that is, the supply amount of natural gas 1) and opening degree of the flow control valve 33 (that is, the supply amount). Based on the relationship of the supply amount of the exhaust gas 32 of the CO shift converter 4 for the desulfurizer recycle, the opening degree of the flow rate control valve 33 is controlled to set a value commensurate with the supply amount of the natural gas 1. The hydrogen sulfide generation reaction and the zinc sulfide generation reaction are endothermic reactions, and the reaction heat required for the reaction is the heat generated by the aqueous shift reaction in the CO shift converter 4, which is an exothermic reaction described later, from the CO shift converter 4. This can be done by supplying to the desulfurizer 2.

脱硫器２で脱硫された脱硫天然ガス２４は、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８で電池反応により生成した水蒸気を含むリサイクル用の固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス４１と混合した後に、リサイクル用の固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス４１と脱硫天然ガス２４の混合ガス２３として改質器３に供給する。リサイクル用の固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス４１の供給量は、予め設定された流量制御弁２７の開度（すなわち、天然ガス１の供給量）と流量制御弁４０の開度（すなわち、リサイクル用の固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス４１の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁４０の開度を制御することによって、天然ガス１の供給量に対してリサイクル用の固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス４１と脱硫天然ガス２４の混合ガス２３が予め設定された所定のスチームカーボン比となるように設定する。   The desulfurized natural gas 24 desulfurized by the desulfurizer 2 includes a fuel electrode exhaust gas 41 of the solid oxide fuel cell stack 38 for recycling and containing water vapor generated by a battery reaction in the solid oxide fuel cell stack 38. After mixing, the fuel is supplied to the reformer 3 as a mixed gas 23 of the fuel electrode exhaust gas 41 and the desulfurized natural gas 24 of the solid oxide fuel cell stack 38 for recycling. The supply amount of the fuel electrode exhaust gas 41 of the solid oxide fuel cell stack 38 for recycling is based on the preset opening degree of the flow control valve 27 (that is, the supply amount of natural gas 1) and the flow control valve 40. By controlling the opening degree of the flow rate control valve 40 based on the opening degree (that is, the supply amount of the fuel electrode exhaust gas 41 of the solid oxide fuel cell stack 38 for recycling), the natural gas 1 The mixed gas 23 of the fuel electrode exhaust gas 41 and the desulfurized natural gas 24 of the solid oxide fuel cell stack 38 for recycling is set to have a predetermined steam carbon ratio with respect to the supply amount.

改質器３では、充填された改質触媒の働きにより天然ガス１に含まれる炭化水素の水蒸気改質反応が行われ、水素リッチな改質ガス２２がつくられる。この炭化水素の水蒸気改質反応は吸熱反応であり、効率的に水素を生成させるためには、改質器３の外部から必要な反応熱を供給し、改質器３の温度を７００〜７５０℃に維持することが必要である。このため、後述する改質器３の近傍に設置された８００〜１０００℃で発電を行う固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の高温排熱を、改質反応に必要な反応熱として改質器３に供給する。   In the reformer 3, the steam reforming reaction of hydrocarbons contained in the natural gas 1 is performed by the action of the filled reforming catalyst, and the hydrogen-rich reformed gas 22 is produced. This steam reforming reaction of hydrocarbon is an endothermic reaction, and in order to efficiently generate hydrogen, necessary reaction heat is supplied from the outside of the reformer 3, and the temperature of the reformer 3 is set to 700 to 750. It is necessary to maintain at ° C. For this reason, the high-temperature exhaust heat of the solid oxide fuel cell stack 38 installed near the reformer 3, which will be described later, and generates power at 800 to 1000 ° C. is used as the reaction heat necessary for the reforming reaction. 3 is supplied.

改質器３でつくられた水素リッチな改質ガス２２の一部は、ＣＯシフトコンバータ４に供給し、残りは固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極３５に供給する。ＣＯシフトコンバータ４への水素リッチな改質ガス２２の供給量は、予め設定された燃料電池直流出力１８、９８、１１１の電池電流の合計と流量制御弁４６の開度（すなわち、ＣＯシフトコンバータ４への水素リッチな改質ガス２２の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁４６の開度を制御することによって、燃料電池直流出力１８、９８、１１１の電池電流の合計に見合った値に設定する。   Part of the hydrogen-rich reformed gas 22 produced by the reformer 3 is supplied to the CO shift converter 4, and the rest is supplied to the fuel electrode 35 of the solid oxide fuel cell stack 38. The supply amount of the hydrogen-rich reformed gas 22 to the CO shift converter 4 is the sum of the battery currents of the fuel cell DC outputs 18, 98 and 111 set in advance and the opening degree of the flow control valve 46 (that is, the CO shift converter). The amount of hydrogen-rich reformed gas 22 supplied to 4) is controlled by controlling the opening degree of the flow rate control valve 46 to meet the sum of the battery currents of the fuel cell DC outputs 18, 98, and 111. Set to value.

一方、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極３５への水素リッチな改質ガス２２の供給量は、予め設定した燃料電池直流出力５０の電池電流と流量制御弁４７の開度（すなわち、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極３５への水素リッチな改質ガス２２の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁４７の開度を制御することによって、燃料電池直流出力５０の電池電流に見合った値に設定する。   On the other hand, the supply amount of the hydrogen-rich reformed gas 22 to the fuel electrode 35 of the solid oxide fuel cell stack 38 is determined by the preset battery current of the fuel cell DC output 50 and the opening degree of the flow control valve 47 (that is, The fuel cell DC output is controlled by controlling the opening degree of the flow rate control valve 47 based on the relationship of the supply amount of the hydrogen-rich reformed gas 22 to the fuel electrode 35 of the solid oxide fuel cell stack 38). Set to a value commensurate with 50 battery currents.

固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の空気極３７には、空気供給用ブロワ１２を用いて取り込んだ空気１４の一部を固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９として供給する。固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量は、予め設定した燃料電池直流出力５０の電池電流と流量制御弁４３の開度（すなわち、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の空気極３７への固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁４３の開度を制御することによって、燃料電池直流出力５０の電池電流に見合った値に設定する。   A part of the air 14 taken in using the air supply blower 12 is supplied to the air electrode 37 of the solid oxide fuel cell stack 38 as air 39 for power generation of the solid oxide fuel cell stack. The supply amount of the air 39 for power generation of the solid oxide fuel cell stack includes the battery current of the fuel cell DC output 50 and the opening degree of the flow control valve 43 (that is, the solid oxide fuel cell stack 38). By controlling the opening degree of the flow rate control valve 43 based on the relationship of the supply amount of air 39 for solid oxide fuel cell stack power generation to the air electrode 37), the battery current of the fuel cell DC output 50 is changed. Set the value appropriately.

固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の空気極３７では、金属酸化物系電極触媒の働きで、固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９中の酸素が（６）式に示す空気極反応により電子と反応し酸素イオンに変わる。   In the air electrode 37 of the solid oxide fuel cell stack 38, oxygen in the air 39 for generating power of the solid oxide fuel cell stack is expressed by the equation (6) by the action of the metal oxide electrode catalyst. The reaction reacts with electrons and turns into oxygen ions.

（空気極反応）
１/２Ｏ２＋２ｅ− → Ｏ２− （６）
空気極３７で生成した酸素イオンは、安定化ジルコニア（ＹＳＺ）等の固体酸化物電解質３６の内部を移動し、燃料極３５に到達する。燃料極３５では、ニッケル−ＹＳＺサーメット、ルテニウム−ＹＳＺサーメット等の金属系電極触媒の働きで、空気極３７から固体酸化物電解質３６の内部を燃料極３５に移動してきた酸素イオンが、（７）式及び（８）式に示す反応により燃料極３５に供給された水素リッチな改質ガス２２中の水素及び一酸化炭素と反応し、水蒸気または二酸化炭素と電子が生成する。 (Air electrode reaction)
1 / 2O 2 + 2e - → O 2- (6)
Oxygen ions generated at the air electrode 37 move inside the solid oxide electrolyte 36 such as stabilized zirconia (YSZ) and reach the fuel electrode 35. In the fuel electrode 35, oxygen ions that have moved from the air electrode 37 to the fuel electrode 35 by the action of a metal-based electrode catalyst such as nickel-YSZ cermet and ruthenium-YSZ cermet (7) It reacts with hydrogen and carbon monoxide in the hydrogen-rich reformed gas 22 supplied to the fuel electrode 35 by the reaction shown in the equations (8) and (8), and steam or carbon dioxide and electrons are generated.

（燃料極反応）
Ｈ２＋Ｏ２− → Ｈ２Ｏ＋２ｅ− （７）
ＣＯ＋Ｏ２− → ＣＯ２＋２ｅ− （８）
燃料極３５で生成した電子は、外部回路を移動し、空気極３７に到達する。空気極３７に到達した電子は、前述した（６）式に示した空気極反応により酸素と反応する。この電子が外部回路を移動する過程で、電気エネルギーを燃料電池直流出力５０として取り出すことができる。 (Fuel electrode reaction)
H 2 + O 2− → H 2 O + 2e − (7)
CO + O 2− → CO 2 + 2e − (8)
Electrons generated at the fuel electrode 35 travel through an external circuit and reach the air electrode 37. The electrons that have reached the air electrode 37 react with oxygen by the air electrode reaction shown in the above-described equation (6). Electric energy can be taken out as the fuel cell DC output 50 in the process of the electrons moving through the external circuit.

（６）式と（７）式及び（６）式と（８）式をまとめると、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の電池反応は、（９）式に示す水素と酸素から水蒸気ができる水の電気分解の逆反応と、（１０）式に示す一酸化炭素と酸素から二酸化炭素が生成する反応として表すことができる。   Summarizing equations (6) and (7) and equations (6) and (8), the battery reaction of the solid oxide fuel cell stack 38 can be steamed from hydrogen and oxygen shown in equation (9). It can be expressed as a reverse reaction of water electrolysis and a reaction in which carbon dioxide is generated from carbon monoxide and oxygen represented by the formula (10).

（電池反応）
Ｈ２＋１/２Ｏ２ → Ｈ２Ｏ （９）
ＣＯ＋１/２Ｏ２ → ＣＯ２ （１０）
固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の発電によって得られた燃料電池直流出力５０は、負荷４９、１７、９７、１１０の少なくとも１つ以上に合わせて出力調整装置４８で電圧の変換と直流から交流への変換を行った後に、送電端交流出力５１として負荷４９、１７、９７、１１０の少なくとも１つ以上に供給する。なお、図１では、出力調整装置４８で直流から交流への変換を行っているが、出力調整装置４８で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷４９、１７、９７、１１０の１つ以上に供給してもよい。なお、負荷４９は、一般的な負荷ではなく、電力系統でもよい。 (Battery reaction)
H 2 +1/2 O 2 → H 2 O (9)
CO + 1 / 2O 2 → CO 2 (10)
The fuel cell direct current output 50 obtained by the power generation of the solid oxide fuel cell stack 38 is converted into a voltage from the direct current to the alternating current by the output regulator 48 in accordance with at least one of the loads 49, 17, 97, 110. After the conversion to, the power transmission end AC output 51 is supplied to at least one of the loads 49, 17, 97, 110. In FIG. 1, the output adjustment device 48 performs conversion from direct current to alternating current. However, the output adjustment device 48 performs only voltage conversion, and the power transmission end direct current output is one of the loads 49, 17, 97, and 110. You may supply above. Note that the load 49 may be a power system instead of a general load.

固体酸化物燃料電池セルスタック３８の発電温度は、一般的に８００〜１０００℃であり、電池反応による発熱により発電温度が維持されている。このため、固体酸化物燃料電池セルスタック３８の高温排熱は、前述したように改質器３での炭化水素の水蒸気改質反応の反応熱として利用することができる。   The power generation temperature of the solid oxide fuel cell stack 38 is generally 800 to 1000 ° C., and the power generation temperature is maintained by heat generated by the battery reaction. For this reason, the high-temperature exhaust heat of the solid oxide fuel cell stack 38 can be used as the reaction heat of the hydrocarbon steam reforming reaction in the reformer 3 as described above.

燃料極３５で電池反応により生成した水蒸気を含む固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス４２の一部は、前述したように改質器３での炭化水素の水蒸気改質反応に必要な水蒸気を供給するために、リサイクル用の固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス４１として脱硫天然ガス２４と混合して改質器３に供給する。固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス４２の残りは、排出用の固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス４５として排出する。この排出用の固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス４５を、給湯、暖房及び吸収式冷凍機による冷房の熱源として利用することにより、システムの電気出力と熱利用を合わせた総合熱効率を向上させることが可能である。また、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の空気極排出ガス４４も、給湯、暖房及び吸収式冷凍機の熱源として利用することにより、システムの電気出力と熱利用を合わせた総合熱効率を向上させることが可能である。   A part of the fuel electrode exhaust gas 42 of the solid oxide fuel cell stack 38 containing water vapor generated by the battery reaction in the fuel electrode 35 is used for the hydrocarbon steam reforming reaction in the reformer 3 as described above. In order to supply the necessary water vapor, it is mixed with the desulfurized natural gas 24 as the fuel electrode exhaust gas 41 of the solid oxide fuel cell stack 38 for recycling and supplied to the reformer 3. The remainder of the fuel electrode exhaust gas 42 of the solid oxide fuel cell stack 38 is discharged as the fuel electrode exhaust gas 45 of the solid oxide fuel cell stack 38 for discharge. By using the anode discharge gas 45 of the solid oxide fuel cell stack 38 for discharge as a heat source for cooling by hot water supply, heating and absorption chillers, the combined electrical output and heat utilization of the system are combined. It is possible to improve thermal efficiency. Further, the air electrode exhaust gas 44 of the solid oxide fuel cell stack 38 is also used as a heat source for hot water supply, heating, and an absorption refrigeration machine, thereby improving the overall thermal efficiency combining the electrical output and heat utilization of the system. It is possible.

一方、水素リッチな改質ガス２２には、固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８の燃料極６、９２、１０５の電極触媒の劣化原因となる一酸化炭素が含まれているので、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極３５に供給しない水素リッチな改質ガス２２は、銅−亜鉛系触媒等のシフト触媒が充填されたＣＯシフトコンバータ４に供給し、シフト触媒の働きにより（２）式に示した水性シフト反応を行わせることによって、水素リッチな改質ガス２２中の一酸化炭素濃度を１％以下まで低減させる。   On the other hand, the hydrogen-rich reformed gas 22 contains carbon monoxide, which causes deterioration of the electrode catalysts of the fuel electrodes 6, 92, and 105 of the polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, and 108. The hydrogen-rich reformed gas 22 that is not supplied to the fuel electrode 35 of the solid oxide fuel cell stack 38 is supplied to the CO shift converter 4 filled with a shift catalyst such as a copper-zinc-based catalyst. By performing the aqueous shift reaction represented by the formula (2) by the action, the carbon monoxide concentration in the hydrogen-rich reformed gas 22 is reduced to 1% or less.

ＣＯシフトコンバータ４でつくられた一酸化炭素濃度を１％以下に低減させた改質ガスであるＣＯシフトコンバータ４の排出ガス２１の一部は、前述したように脱硫器リサイクル用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス３２として脱硫器２に供給し、残りは、一酸化炭素濃度が１００ｐｐｍ以上であると、固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８の燃料極６、９２、１０５に供給した場合に電極触媒の劣化原因となるので、一酸化炭素濃度をｐｐｍオーダーに低減させるために、ＣＯ選択酸化器用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス３４として、白金、ルテニウム等の貴金属系触媒がＣＯ選択酸化触媒として充填されたＣＯ選択酸化器５に供給する。また、空気供給用ブロワ１２で取り込んだ空気１４の一部を、ＣＯ選択酸化器用の空気２６としてＣＯ選択酸化器５に供給する。ＣＯ選択酸化器５では、ＣＯ選択酸化器用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス３４に含まれる一酸化炭素を、発熱反応である（１１）式に示すＣＯ選択酸化反応によりＣＯ選択酸化用の空気２６中の酸素と反応させることによって二酸化炭素に変換し、ＣＯ選択酸化器用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス３４の一酸化炭素濃度をｐｐｍオーダーに低減させる。   As described above, a part of the exhaust gas 21 of the CO shift converter 4 which is the reformed gas having the carbon monoxide concentration produced by the CO shift converter 4 reduced to 1% or less is a CO shift converter for recycling the desulfurizer. 4 is supplied to the desulfurizer 2 as the exhaust gas 32, and the remainder is supplied to the fuel electrodes 6, 92, 105 of the polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, 108 when the carbon monoxide concentration is 100 ppm or more. In order to reduce the carbon monoxide concentration on the order of ppm, a noble metal catalyst such as platinum or ruthenium is used as the exhaust gas 34 of the CO shift converter 4 for the CO selective oxidizer. It supplies to the CO selective oxidizer 5 filled as a selective oxidation catalyst. Further, a part of the air 14 taken in by the air supply blower 12 is supplied to the CO selective oxidizer 5 as the air 26 for the CO selective oxidizer. In the CO selective oxidizer 5, the carbon monoxide contained in the exhaust gas 34 of the CO shift converter 4 for the CO selective oxidizer is converted into CO selective oxidation air 26 by the CO selective oxidation reaction shown in the equation (11), which is an exothermic reaction. The carbon monoxide is converted into carbon dioxide by reacting with oxygen therein, and the carbon monoxide concentration of the exhaust gas 34 of the CO shift converter 4 for the CO selective oxidizer is reduced to the order of ppm.

ＣＯ＋１/２Ｏ２ → ＣＯ２ （１１）
ＣＯ選択酸化器用の空気２６の供給量は、予め設定された流量制御弁４６の開度（すなわち、ＣＯシフトコンバータ４への水素リッチな改質ガス２２の供給量）と流量制御弁１１の開度（すなわち、ＣＯ選択酸化器用の空気２６の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁１１の開度を制御することによって、ＣＯシフトコンバータ４への水素リッチな改質ガス２２の供給量に見合った値に設定する。 CO + 1 / 2O 2 → CO 2 (11)
The supply amount of the air 26 for the CO selective oxidizer is determined based on the preset opening degree of the flow control valve 46 (that is, the supply amount of the hydrogen-rich reformed gas 22 to the CO shift converter 4) and the opening of the flow control valve 11. The amount of supply of the hydrogen-rich reformed gas 22 to the CO shift converter 4 by controlling the opening degree of the flow control valve 11 based on the relationship of the degree (that is, the amount of supply of the air 26 for the CO selective oxidizer). Set to a value appropriate for.

一酸化炭素濃度をｐｐｍオーダーに低減させたＣＯ選択酸化器５の排出ガス２０に含まれる未反応水蒸気は、凝縮器２９で１００℃以下に冷却することによって、凝縮水３１として回収する。凝縮器２９で未反応水蒸気を凝縮させたＣＯ選択酸化器５の排出ガス２８は、固体高分子形燃料電池セルスタック９の燃料極６、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の燃料極９２及び固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の燃料極１０５に供給する。   Unreacted water vapor contained in the exhaust gas 20 of the CO selective oxidizer 5 whose carbon monoxide concentration is reduced to the order of ppm is recovered as condensed water 31 by being cooled to 100 ° C. or less by the condenser 29. The exhaust gas 28 of the CO selective oxidizer 5 obtained by condensing unreacted water vapor in the condenser 29 is the fuel electrode 6 of the polymer electrolyte fuel cell stack 9, the fuel electrode 92 of the polymer electrolyte fuel cell stack 95, and This is supplied to the fuel electrode 105 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108.

固体高分子形燃料電池セルスタック９の燃料極６への未反応水蒸気を凝縮させたＣＯ選択酸化器５の排出ガス２８の供給量は、予め設定された燃料電池直流出力１８の電池電流と流量制御弁８６の開度（すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック９の燃料極６への未反応水蒸気を凝縮させたＣＯ選択酸化器５の排出ガス２８の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁８６の開度を制御することによって、燃料電池直流出力１８の電池電流に見合った値に設定する。   The supply amount of the exhaust gas 28 of the CO selective oxidizer 5 in which the unreacted water vapor is condensed to the fuel electrode 6 of the polymer electrolyte fuel cell stack 9 is determined by the battery current and flow rate of the fuel cell DC output 18 set in advance. Based on the relationship of the opening degree of the control valve 86 (that is, the supply amount of the exhaust gas 28 of the CO selective oxidizer 5 in which the unreacted water vapor is condensed to the fuel electrode 6 of the polymer electrolyte fuel cell stack 9), By controlling the opening degree of the flow rate control valve 86, the value is set in accordance with the battery current of the fuel cell DC output 18.

固体高分子形燃料電池セルスタック９の燃料極６では、白金系電極触媒の働きで、未反応水蒸気を凝縮させたＣＯ選択酸化器５の排出ガス２８に含まれる水素の約８０％が、（３）式に示した燃料極反応により水素イオンと電子に変わる。   In the fuel electrode 6 of the polymer electrolyte fuel cell stack 9, about 80% of hydrogen contained in the exhaust gas 28 of the CO selective oxidizer 5 in which unreacted water vapor is condensed by the action of the platinum-based electrode catalyst ( 3) It changes into hydrogen ions and electrons by the fuel electrode reaction shown in the equation.

なお、図１では、出力調整装置１６で直流から交流への変換を行っているが、出力調整装置１６で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷１７に供給しても良い。また、図１には示されていないが、固体高分子形燃料電池セルスタック９の発電によって得られた燃料電池直流出力１８を、負荷１７、９７、１１０、４９の少なくとも１つ以上に合わせて出力調整装置１６で電圧の変換と直流から交流への変換を行った後に、送電端交流出力１９として負荷１７、９７、１１０、４９の少なくとも１つ以上に供給しても良い。さらに、出力調整装置１６で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷１７、９７、１１０、４９の少なくとも１つ以上に供給しても良い。   In FIG. 1, the output adjustment device 16 performs conversion from direct current to alternating current. However, only the voltage conversion may be performed by the output adjustment device 16 to supply the power transmission end DC output to the load 17. Although not shown in FIG. 1, the fuel cell DC output 18 obtained by the power generation of the polymer electrolyte fuel cell stack 9 is adjusted to at least one of the loads 17, 97, 110, and 49. After the voltage adjustment and the direct current to alternating current conversion are performed by the output adjustment device 16, the power transmission end alternating current output 19 may be supplied to at least one of the loads 17, 97, 110, and 49. Further, only the voltage conversion may be performed by the output adjustment device 16, and the power transmission end DC output may be supplied to at least one of the loads 17, 97, 110, and 49.

未反応水蒸気を凝縮させたＣＯ選択酸化器５の排出ガス２８は、固体高分子形燃料電池セルスタック９の燃料極６で水素の約８０％を（３）式に示した燃料極反応により消費した後に、固体高分子形燃料電池セルスタック９の燃料極排出ガス１５として排出する。   The exhaust gas 28 of the CO selective oxidizer 5 condensed with unreacted water vapor consumes about 80% of hydrogen by the fuel electrode reaction shown in the equation (3) at the fuel electrode 6 of the polymer electrolyte fuel cell stack 9. After that, it is discharged as the fuel electrode exhaust gas 15 of the polymer electrolyte fuel cell stack 9.

同様に、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の燃料極９２への未反応水蒸気を凝縮させたＣＯ選択酸化器５の排出ガス２８の供給量は、予め設定された燃料電池直流出力９８の電池電流と流量制御弁８７の開度（すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の燃料極９２への未反応水蒸気を凝縮させたＣＯ選択酸化器５の排出ガス２８の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁８７の開度を制御することによって、燃料電池直流出力９８の電池電流に見合った値に設定する。   Similarly, the supply amount of the exhaust gas 28 of the CO selective oxidizer 5 in which the unreacted water vapor is condensed to the fuel electrode 92 of the polymer electrolyte fuel cell stack 95 is the battery of the fuel cell DC output 98 set in advance. The relationship between the current and the opening degree of the flow control valve 87 (that is, the supply amount of the exhaust gas 28 of the CO selective oxidizer 5 condensed with unreacted water vapor to the fuel electrode 92 of the polymer electrolyte fuel cell stack 95). Based on this, the opening degree of the flow control valve 87 is controlled to set a value commensurate with the battery current of the fuel cell DC output 98.

固体高分子形燃料電池セルスタック９５の燃料極９２では、白金系電極触媒の働きで、未反応水蒸気を凝縮させたＣＯ選択酸化器５の排出ガス２８に含まれる水素の約８０％が、（３）式に示した燃料極反応により水素イオンと電子に変わる。   In the fuel electrode 92 of the polymer electrolyte fuel cell stack 95, about 80% of the hydrogen contained in the exhaust gas 28 of the CO selective oxidizer 5 in which the unreacted water vapor is condensed by the action of the platinum-based electrode catalyst is ( 3) It changes into hydrogen ions and electrons by the fuel electrode reaction shown in the equation.

なお、図１では、出力調整装置９６で直流から交流への変換を行っているが、出力調整装置９６で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷９７に供給しても良い。また、図１には示されていないが、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の発電によって得られた燃料電池直流出力９８を、負荷９７、１７、１１０、４９の少なくとも１つ以上に合わせて出力調整装置９６で電圧の変換と直流から交流への変換を行った後に、送電端交流出力９９として負荷９７、１７、１１０、４９の少なくとも１つ以上に供給しても良い。さらに、出力調整装置９６で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷９７、１７、１１０、４９の少なくとも１つ以上に供給しても良い。   In FIG. 1, the output adjustment device 96 performs conversion from direct current to alternating current. However, only the voltage conversion may be performed by the output adjustment device 96 to supply the power transmission end DC output to the load 97. Although not shown in FIG. 1, the fuel cell DC output 98 obtained by the power generation of the polymer electrolyte fuel cell stack 95 is matched with at least one of the loads 97, 17, 110, and 49. After performing voltage conversion and DC to AC conversion by the output adjustment device 96, the power transmission end AC output 99 may be supplied to at least one of the loads 97, 17, 110, and 49. Further, only the voltage conversion may be performed by the output adjustment device 96, and the power transmission end DC output may be supplied to at least one of the loads 97, 17, 110, and 49.

未反応水蒸気を凝縮させたＣＯ選択酸化器５の排出ガス２８は、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の燃料極９２で水素の約８０％を（３）式に示した燃料極反応により消費した後に、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の燃料極排出ガス１０１として排出する。   The exhaust gas 28 of the CO selective oxidizer 5 condensed with unreacted water vapor consumes about 80% of hydrogen by the fuel electrode reaction shown in the equation (3) at the fuel electrode 92 of the polymer electrolyte fuel cell stack 95. After that, the fuel electrode exhaust gas 101 of the polymer electrolyte fuel cell stack 95 is discharged.

また、固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の燃料極１０５への未反応水蒸気を凝縮させたＣＯ選択酸化器５の排出ガス２８の供給量は、予め設定された燃料電池直流出力１１１の電池電流と流量制御弁８８の開度（すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の燃料極１０５への未反応水蒸気を凝縮させたＣＯ選択酸化器５の排出ガス２８の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁８８の開度を制御することによって、燃料電池直流出力１１１の電池電流に見合った値に設定する。   Further, the supply amount of the exhaust gas 28 of the CO selective oxidizer 5 in which the unreacted water vapor is condensed to the fuel electrode 105 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108 is the battery current of the fuel cell DC output 111 set in advance. And the opening degree of the flow control valve 88 (that is, the supply amount of the exhaust gas 28 of the CO selective oxidizer 5 condensed with unreacted water vapor to the fuel electrode 105 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108). Thus, by controlling the opening degree of the flow control valve 88, a value corresponding to the battery current of the fuel cell DC output 111 is set.

固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の燃料極１０５では、白金系電極触媒の働きで、未反応水蒸気を凝縮させたＣＯ選択酸化器５の排出ガス２８に含まれる水素の約８０％が、（３）式に示した燃料極反応により水素イオンと電子に変わる。   In the fuel electrode 105 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108, about 80% of the hydrogen contained in the exhaust gas 28 of the CO selective oxidizer 5 in which the unreacted water vapor is condensed by the action of the platinum-based electrode catalyst is ( 3) It changes into hydrogen ions and electrons by the fuel electrode reaction shown in the equation.

なお、図１では、出力調整装置１０９で直流から交流への変換を行っているが、出力調整装置１０９で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷１１０に供給しても良い。また、図１には示されていないが、固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の発電によって得られた燃料電池直流出力１１１を、負荷１１０、１７、９７、４９の少なくとも１つ以上に合わせて出力調整装置１０９で電圧の変換と直流から交流への変換を行った後に、送電端交流出力１１２として負荷１１０、１７、９７、４９の少なくとも１つ以上に供給しても良い。さらに、出力調整装置１０９で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷１１０、１７、９７、４９の少なくとも１つ以上に供給しても良い。   In FIG. 1, the output adjustment device 109 performs conversion from direct current to alternating current. However, the output adjustment device 109 may perform only voltage conversion and supply the power transmission end DC output to the load 110. Although not shown in FIG. 1, the fuel cell DC output 111 obtained by the power generation of the polymer electrolyte fuel cell stack 108 is adjusted to at least one of the loads 110, 17, 97, and 49. After the voltage adjustment and the conversion from direct current to alternating current are performed by the output adjusting device 109, the power transmission end alternating current output 112 may be supplied to at least one of the loads 110, 17, 97, and 49. Furthermore, only the voltage conversion may be performed by the output adjustment device 109, and the power transmission end DC output may be supplied to at least one of the loads 110, 17, 97, and 49.

未反応水蒸気を凝縮させたＣＯ選択酸化器５の排出ガス２８は、固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の燃料極１０５で水素の約８０％を（３）式に示した燃料極反応により消費した後に、固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の燃料極排出ガス１１４として排出する。   The exhaust gas 28 of the CO selective oxidizer 5 condensed with unreacted water vapor consumes about 80% of the hydrogen by the fuel electrode reaction shown in the equation (3) at the fuel electrode 105 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108. After that, the fuel electrode exhaust gas 114 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108 is discharged.

図１に示した本実施形態では、改質器３は１個であるが、天然ガス中の炭素数が２個以上の比較的低温で熱分解が起こり易い炭化水素の水蒸気改質反応を主に行わせる第１段目のプレ改質器と、熱分解が起こりにくいメタンの水蒸気改質反応を主に行わせる第２段目のスタック改質器の２個の改質器を用いても良い。   In the present embodiment shown in FIG. 1, the number of the reformers 3 is one, but the steam reforming reaction of hydrocarbons, which have two or more carbons in natural gas and are susceptible to thermal decomposition at a relatively low temperature, is mainly used. It is possible to use two reformers: a first-stage pre-reformer to be performed in the first stage, and a second-stage stack reformer that mainly performs a steam reforming reaction of methane, which hardly causes thermal decomposition. good.

図１に示した本実施形態では、図１２に示した従来例と比べて、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス４２中の水蒸気を炭化水素の水蒸気改質反応に利用するために、水蒸気１５５をつくる気化器１５７が不要で水の気化に必要なエネルギーを削減することができ、また、改質器３での炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱として固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の排熱を利用するために、炭化水素の水蒸気改質反応のために外部から新たに供給するエネルギーを削減することができるので、固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８の送電端効率を向上させることが可能である。さらに、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の排熱を改質器３での炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱として利用するために、従来の固体酸化物形燃料電池発電システムと比較して、８００〜１０００℃の発電温度を維持するために固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の冷却に必要な固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量を減少させることが可能で、固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の昇温に必要なエネルギーを削減することができるので、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の送電端効率を向上させることが可能である。このため、システム全体の送電端効率が向上する。   In the present embodiment shown in FIG. 1, compared with the conventional example shown in FIG. 12, the water vapor in the anode discharge gas 42 of the solid oxide fuel cell stack 38 is used for the steam reforming reaction of hydrocarbons. Therefore, the vaporizer 157 for generating the steam 155 is not necessary, and the energy required for the vaporization of water can be reduced, and the solid oxidation is used as the reaction heat necessary for the steam reforming reaction of hydrocarbons in the reformer 3. In order to use the exhaust heat of the physical fuel cell stack 38, the energy newly supplied from the outside for the steam reforming reaction of hydrocarbons can be reduced, so that the solid polymer fuel cell stack 9 , 95, 108 can be improved. Further, in order to use the exhaust heat of the solid oxide fuel cell stack 38 as reaction heat necessary for the steam reforming reaction of hydrocarbons in the reformer 3, a conventional solid oxide fuel cell power generation system and In comparison, the supply amount of air 39 for power generation of the solid oxide fuel cell stack necessary for cooling the solid oxide fuel cell stack 38 in order to maintain the power generation temperature of 800 to 1000 ° C. is reduced. And the energy required to raise the temperature of the air 39 for power generation of the solid oxide fuel cell stack can be reduced, so that the power transmission end efficiency of the solid oxide fuel cell stack 38 can be improved. Is possible. For this reason, the power transmission end efficiency of the whole system improves.

（実施形態２）
図２は、本発明に係る燃料電池発電システムの他の一実施形態（これを実施形態２とする）を表す構成図を示している。本実施形態では、第一の燃料電池セルスタックとして固体酸化物形燃料電池セルスタック３８を用い、第二の燃料電池セルスタックとして３組の固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８を用いている。なお、本実施形態では３組の固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８を用いているが、固体高分子形燃料電池セルスタックの数は必ずしも３組に限定されるわけではなく、２組以上であればいくつでもかまわない。 (Embodiment 2)
FIG. 2 is a block diagram showing another embodiment of the fuel cell power generation system according to the present invention (this is referred to as Embodiment 2). In this embodiment, a solid oxide fuel cell stack 38 is used as the first fuel cell stack, and three sets of polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, 108 are used as the second fuel cell stack. Used. In this embodiment, three sets of polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, 108 are used, but the number of polymer electrolyte fuel cell stacks is not necessarily limited to three, Any number of groups of two or more is acceptable.

図２において、前述した図１２、図１と同一のものは同一符号で表し、これらのものについてはその説明を省略する。本実施形態による燃料電池発電システムは、図１２に示した従来の技術による燃料電池発電システムとは、図２に示したように、改質器バーナ１５６、気化器１５７、水タンク１５９及び気化器バーナ１７０が不要な点と、第二の燃料電池セルスタックである固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８以外に、第一の燃料電池セルスタックとして、燃料極３５、固体酸化物電解質３６及び空気極３７からなる単セルを複数有する固体酸化物形燃料電池セルスタック３８を改質器３の近傍に設置し、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８で発電した燃料電池直流出力５０を出力調整装置４８で送電端交流出力５１に変換した後に負荷４９、１７、９７、１１０の少なくとも一つ以上に供給する点が大きく異なる。   2, the same components as those in FIGS. 12 and 1 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The fuel cell power generation system according to this embodiment is different from the conventional fuel cell power generation system shown in FIG. 12 as shown in FIG. 2, as shown in FIG. 2, a reformer burner 156, a vaporizer 157, a water tank 159, and a vaporizer. In addition to the point that the burner 170 is unnecessary and the polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, and 108 that are the second fuel cell stack, the fuel electrode 35, the solid oxide electrolyte, and the first fuel cell stack A solid oxide fuel cell stack 38 having a plurality of single cells 36 and air electrodes 37 is installed in the vicinity of the reformer 3, and a fuel cell DC output 50 generated by the solid oxide fuel cell stack 38 is generated. The difference is that the power is supplied to at least one of the loads 49, 17, 97, and 110 after being converted into the power transmission end AC output 51 by the output adjustment device 48.

次に、本実施形態による燃料電池発電システムの作用について、図２を参照して説明する。図２では、出力調整装置１６、９６、１０９で直流から交流への変換を行っているが、出力調整装置１６、９６、１０９で電圧変換のみを行い、送電端直流出力をそれぞれ負荷１７、９７、１１０に供給してもよい。また、出力調整装置４８で直流から交流への変換を行っているが、出力調整装置４８で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷１７、４９、９７、１１０の少なくとも一つ以上に供給してもよい。なお、図２には示されていないが、固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８の発電によって得られた燃料電池直流出力１８、９８、１１１を、負荷１７、９７、１１０、４９の少なくとも１つ以上に合わせて出力調整装置１６、９６、１０９で電圧の変換と直流から交流への変換を行った後に、送電端交流出力１９、９９、１１２として負荷１７、９７、１１０、４９の少なくとも１つ以上に供給しても良い。   Next, the operation of the fuel cell power generation system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the output adjustment devices 16, 96, and 109 perform conversion from direct current to alternating current. However, the output adjustment devices 16, 96, and 109 perform only voltage conversion, and transmit the DC output at the power transmission end to the loads 17, 97, respectively. , 110 may be supplied. Further, although the output adjustment device 48 performs conversion from direct current to alternating current, the output adjustment device 48 performs only voltage conversion and supplies the power transmission end DC output to at least one of the loads 17, 49, 97, and 110. May be. Although not shown in FIG. 2, the fuel cell DC outputs 18, 98, 111 obtained by the power generation of the polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, 108 are connected to the loads 17, 97, 110, 49. After the voltage conversion and the DC to AC conversion are performed by the output adjustment devices 16, 96, and 109 in accordance with at least one of the outputs, the loads 17, 97, 110, and 49 are used as the power transmission end AC outputs 19, 99, and 112. May be supplied to at least one of the above.

図２に示した燃料電池発電システムでは、改質器３は１個であるが、天然ガス中の炭素数が２個以上の比較的低温で熱分解が起こり易い炭化水素の水蒸気改質反応を主に行わせる第１段目のプレ改質器と、熱分解が起こりにくいメタンの水蒸気改質反応を主に行わせる第２段目のスタック改質器の２個の改質器を用いても良い。   In the fuel cell power generation system shown in FIG. 2, the number of the reformers 3 is one, but the steam reforming reaction of hydrocarbons that are likely to be pyrolyzed at a relatively low temperature with 2 or more carbons in natural gas. Using two reformers: a first-stage pre-reformer that is mainly used and a second-stage stack reformer that is mainly used to perform a steam reforming reaction of methane that hardly causes thermal decomposition. Also good.

本実施形態においても、図１に示した実施形態１と同様に、図１２に示した従来例と比べて、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス４２中の水蒸気を炭化水素の水蒸気改質反応に利用するために、水蒸気１５５をつくる気化器１５７が不要で水の気化に必要なエネルギーを削減することができ、また、改質器３での炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱として固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の排熱を利用するために、炭化水素の水蒸気改質反応のために外部から新たに供給するエネルギーを削減することができるので、固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８の送電端効率を向上させることが可能である。さらに、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の排熱を改質器３での炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱として利用するために、従来の固体酸化物形燃料電池発電システムと比較して、８００〜１０００℃の発電温度を維持するために固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の冷却に必要な固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量を減少させることが可能で、固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の昇温に必要なエネルギーを削減することができるので、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の送電端効率を向上させることが可能である。このため、システム全体の送電端効率が向上する。   Also in the present embodiment, as in the first embodiment shown in FIG. 1, the water vapor in the anode discharge gas 42 of the solid oxide fuel cell stack 38 is converted to hydrocarbons as compared with the conventional example shown in FIG. 12. Therefore, the vaporizer 157 for producing the steam 155 is not required to reduce the energy required for water vaporization, and the hydrocarbon steam reforming reaction of the hydrocarbon in the reformer 3 Since the exhaust heat of the solid oxide fuel cell stack 38 is used as the reaction heat required for the fuel, it is possible to reduce the energy newly supplied from the outside for the steam reforming reaction of hydrocarbons. It is possible to improve the power transmission end efficiency of the polymer fuel cell stack 9, 95, 108. Further, in order to use the exhaust heat of the solid oxide fuel cell stack 38 as reaction heat necessary for the steam reforming reaction of hydrocarbons in the reformer 3, a conventional solid oxide fuel cell power generation system and In comparison, the supply amount of air 39 for power generation of the solid oxide fuel cell stack necessary for cooling the solid oxide fuel cell stack 38 in order to maintain the power generation temperature of 800 to 1000 ° C. is reduced. And the energy required to raise the temperature of the air 39 for power generation of the solid oxide fuel cell stack can be reduced, so that the power transmission end efficiency of the solid oxide fuel cell stack 38 can be improved. Is possible. For this reason, the power transmission end efficiency of the whole system improves.

（実施形態３）
図３は、本発明による燃料電池発電システムのさらに他の一実施形態（これを実施形態３とする）を表す構成図を示している。本実施形態では、第一の燃料電池セルスタックとして固体酸化物形燃料電池セルスタック３８を用い、第二の燃料電池セルスタックとして３組の固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８を用いている。なお、本実施形態では３組の固体高分子形燃料電池セルスタックを用いているが、固体高分子形燃料電池セルスタックの数は必ずしも３組に限定されるわけではなく、２組以上であればいくつでもかまわない。 (Embodiment 3)
FIG. 3 is a block diagram showing still another embodiment of the fuel cell power generation system according to the present invention (this is referred to as Embodiment 3). In this embodiment, a solid oxide fuel cell stack 38 is used as the first fuel cell stack, and three sets of polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, 108 are used as the second fuel cell stack. Used. In this embodiment, three sets of polymer electrolyte fuel cell stacks are used. However, the number of polymer electrolyte fuel cell stacks is not necessarily limited to three, and may be two or more. Any number is acceptable.

図３において、前述した図１２、図１、図２と同一のものは同一符号で表し、これらのものについてはその説明を省略する。図３において、６４はＣＯシフトコンバータ用の固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス、６５は流量制御弁、６６は脱硫器リサイクル用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス、６７は一酸化炭素の濃度を１％以下に低減させた固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガスであるＣＯシフトコンバータ４の排出ガス、６８はＣＯ選択酸化器用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス、６９は一酸化炭素濃度をｐｐｍオーダーに低減させた固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガスであるＣＯ選択酸化器５の排出ガス、７０は未反応水蒸気を凝縮させたＣＯ選択酸化器５の排出ガスを表す。   In FIG. 3, the same components as those in FIGS. 12, 1 and 2 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In FIG. 3, 64 is the anode discharge gas of the solid oxide fuel cell stack 38 for the CO shift converter, 65 is a flow control valve, 66 is the exhaust gas of the CO shift converter 4 for recycling the desulfurizer, and 67 is one. Exhaust gas of the CO shift converter 4 which is the fuel electrode exhaust gas of the solid oxide fuel cell stack 38 in which the concentration of carbon oxide is reduced to 1% or less, 68 is the exhaust gas of the CO shift converter 4 for the CO selective oxidizer , 69 is the exhaust gas of the CO selective oxidizer 5 which is the fuel electrode exhaust gas of the solid oxide fuel cell stack 38 in which the carbon monoxide concentration is reduced to the ppm order, and 70 is the CO selection in which unreacted water vapor is condensed. The exhaust gas of the oxidizer 5 is represented.

図３を用いて、本実施形態を説明する。本実施形態による燃料電池発電システムは、図１に示した実施形態１の燃料電池発電システムとは、図３に示したように、水素リッチな改質ガス２２の代わりに固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス４２の一部をＣＯシフトコンバータ用の固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス６４としてＣＯシフトコンバータ５に供給する点が大きく異なる。   This embodiment will be described with reference to FIG. The fuel cell power generation system according to the present embodiment is different from the fuel cell power generation system according to the first embodiment shown in FIG. 1 in that a solid oxide fuel cell is used instead of the hydrogen-rich reformed gas 22 as shown in FIG. A major difference is that a part of the fuel electrode exhaust gas 42 of the cell stack 38 is supplied to the CO shift converter 5 as the fuel electrode exhaust gas 64 of the solid oxide fuel cell stack 38 for the CO shift converter.

次に、本実施形態による燃料電池発電システムの作用について、図３を参照して説明する。脱硫器２での硫化水素の生成に必要な水素を供給するために、未反応水素を含む一酸化炭素濃度を１％以下に低減させた固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガスであるＣＯシフトコンバータ４の排出ガス６７の一部を、脱硫器リサイクル用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス６６として脱硫器２にリサイクルする。脱硫器リサイクル用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス６６の供給量は、予め設定された流量制御弁２７の開度（すなわち、天然ガス１の供給量）と流量制御弁６５の開度（すなわち、脱硫器リサイクル用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス６６の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁６５の開度を制御することによって、天然ガス１の供給量に見合った値に設定する。   Next, the operation of the fuel cell power generation system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Fuel electrode exhaust gas of the solid oxide fuel cell stack 38 in which the concentration of carbon monoxide including unreacted hydrogen is reduced to 1% or less in order to supply hydrogen necessary for generating hydrogen sulfide in the desulfurizer 2 A part of the exhaust gas 67 of the CO shift converter 4 is recycled to the desulfurizer 2 as the exhaust gas 66 of the CO shift converter 4 for recycling the desulfurizer. The supply amount of the exhaust gas 66 of the CO shift converter 4 for recycling the desulfurizer includes the opening degree of the flow rate control valve 27 (that is, the supply amount of natural gas 1) and the opening degree of the flow rate control valve 65 (that is, the supply amount). Based on the relationship of the supply amount of the exhaust gas 66 of the CO shift converter 4 for recycling the desulfurizer, the opening degree of the flow control valve 65 is controlled to set a value corresponding to the supply amount of the natural gas 1.

改質器３でつくられた水素リッチな改質ガス２２は、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極３５に供給する。固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極３５で電池反応により生成した水蒸気を合む固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス４２の一部は、ＣＯシフトコンバータ用の固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス６４としてＣＯシフトコンバータ４に供給する。   The hydrogen-rich reformed gas 22 produced by the reformer 3 is supplied to the fuel electrode 35 of the solid oxide fuel cell stack 38. Part of the fuel electrode exhaust gas 42 of the solid oxide fuel cell stack 38 that combines water vapor generated by the battery reaction in the fuel electrode 35 of the solid oxide fuel cell stack 38 is solid oxide for a CO shift converter. It is supplied to the CO shift converter 4 as the fuel electrode exhaust gas 64 of the physical fuel cell stack 38.

ＣＯシフトコンバータ用の固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス６４中には、固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８の燃料極６、９２、１０５の電極触媒の劣化原因となる一酸化炭素が含まれているので、ＣＯシフトコンバータ４で（２）式に示した水性シフト反応を行わせることによって、ＣＯシフトコンバータ用の固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス６４中の一酸化炭素濃度を１％以下まで低減させる。   In the anode discharge gas 64 of the solid oxide fuel cell stack 38 for the CO shift converter, the deterioration of the electrode catalyst of the anode 6, 92, 105 of the polymer electrolyte fuel cell stack 9, 95, 108 is found. Since carbon monoxide which is a cause is contained, the fuel of the solid oxide fuel cell stack 38 for the CO shift converter is obtained by causing the CO shift converter 4 to perform the aqueous shift reaction shown in the equation (2). The carbon monoxide concentration in the polar exhaust gas 64 is reduced to 1% or less.

ＣＯシフトコンバータ４でつくられた一酸化炭素濃度を１％以下に低減させた固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガスであるＣＯシフトコンバータ４の排出ガス６７の一部は、前述したように、脱硫器リサイクル用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス６６として脱硫器２に供給し、残りは、一酸化炭素濃度が１００ｐｐｍ以上であると、固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８の燃料極６、９２、１０５に供給した場合に電極触媒の劣化原因となるので、一酸化炭素濃度をｐｐｍオーダーに低減させるために、ＣＯ選択酸化器用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス６８として、白金、ルテニウム等の貴金属系触媒がＣＯ選択酸化触媒として充填されたＣＯ選択酸化器５に供給する。ＣＯ選択酸化器５では、ＣＯ選択酸化器用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス６８中に含まれる一酸化炭素を、発熱反応である（１１）式に示したＣＯ選択酸化反応によりＣＯ選択酸化用の空気２６中の酸素と反応させることによって二酸化炭素に変換し、ＣＯ選択酸化器用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス６８中の一酸化炭素濃度をｐｐｍオーダーに低減させる。   A part of the exhaust gas 67 of the CO shift converter 4, which is the fuel electrode exhaust gas of the solid oxide fuel cell stack 38 in which the carbon monoxide concentration produced by the CO shift converter 4 is reduced to 1% or less, is as described above. As described above, when the exhaust gas 66 of the CO shift converter 4 for recycling the desulfurizer is supplied to the desulfurizer 2 and the carbon monoxide concentration is 100 ppm or more, the polymer electrolyte fuel cell stacks 9 and 95 , 108 causes the electrode catalyst to deteriorate when supplied to the fuel electrodes 6, 92, 105. Therefore, in order to reduce the carbon monoxide concentration to the ppm order, the exhaust gas 68 of the CO shift converter 4 for the CO selective oxidizer As described above, a noble metal catalyst such as platinum or ruthenium is supplied to the CO selective oxidizer 5 packed as a CO selective oxidation catalyst. In the CO selective oxidizer 5, the carbon monoxide contained in the exhaust gas 68 of the CO shift converter 4 for the CO selective oxidizer is converted into CO for selective oxidation by the CO selective oxidation reaction shown in the equation (11), which is an exothermic reaction. It is converted into carbon dioxide by reacting with oxygen in the air 26, and the carbon monoxide concentration in the exhaust gas 68 of the CO shift converter 4 for the CO selective oxidizer is reduced to the order of ppm.

一酸化炭素濃度をｐｐｍオーダーに低減させたＣＯ選択酸化器５の排出ガス６９に含まれる未反応水蒸気は、凝縮器２９で１００℃以下に冷却することによって、凝縮水３１として回収する。凝縮器２９から排出された未反応水蒸気を凝縮させたＣＯ選択酸化器５の排出ガス７０は、固体高分子形燃料電池セルスタック９の燃料極６、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の燃料極９２及び固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の燃料極１０５に供給する。固体高分子形燃料電池セルスタック９の燃料極６への未反応水蒸気を凝縮させたＣＯ選択酸化器５の排出ガス７０の供給量は、予め設定された燃料電池直流出力１８の電池電流と流量制御弁８６の開度（すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック９の燃料極６への未反応水蒸気を凝縮させたＣＯ選択酸化器５の排出ガス７０の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁８６の開度を制御することによって、燃料電池直流出力１８の電池電流に見合った値に設定する。また、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の燃料極９２への未反応水蒸気を凝縮させたＣＯ選択酸化器５の排出ガス７０の供給量は、予め設定された燃料電池直流出力９８の電池電流と流量制御弁８７の開度（すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の燃料極９２への未反応水蒸気を凝縮させたＣＯ選択酸化器５の排出ガス７０の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁８７の開度を制御することによって、燃料電池直流出力９８の電池電流に見合った値に設定する。同様に、固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の燃料極１０５への未反応水蒸気を凝縮させたＣＯ選択酸化器５の排出ガス７０の供給量は、予め設定された燃料電池直流出力１１１の電池電流と流量制御弁８８の開度（すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の燃料極１０５への未反応水蒸気を凝縮させたＣＯ選択酸化器５の排出ガス７０の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁８８の開度を制御することによって、燃料電池直流出力１１１の電池電流に見合った値に設定する。   The unreacted water vapor contained in the exhaust gas 69 of the CO selective oxidizer 5 with the carbon monoxide concentration reduced to the order of ppm is recovered as condensed water 31 by being cooled to 100 ° C. or lower by the condenser 29. The exhaust gas 70 of the CO selective oxidizer 5 condensed with the unreacted water vapor discharged from the condenser 29 is the fuel electrode 6 of the polymer electrolyte fuel cell stack 9 and the fuel of the polymer electrolyte fuel cell stack 95. The electrode 92 and the fuel electrode 105 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108 are supplied. The supply amount of the exhaust gas 70 of the CO selective oxidizer 5 in which the unreacted water vapor is condensed to the fuel electrode 6 of the polymer electrolyte fuel cell stack 9 is determined by the battery current and flow rate of the fuel cell DC output 18 set in advance. Based on the relationship of the opening degree of the control valve 86 (that is, the supply amount of the exhaust gas 70 of the CO selective oxidizer 5 in which the unreacted water vapor is condensed to the fuel electrode 6 of the polymer electrolyte fuel cell stack 9), By controlling the opening degree of the flow rate control valve 86, a value corresponding to the battery current of the fuel cell DC output 18 is set. Further, the supply amount of the exhaust gas 70 of the CO selective oxidizer 5 in which the unreacted water vapor is condensed to the fuel electrode 92 of the polymer electrolyte fuel cell stack 95 is the battery current of the fuel cell DC output 98 set in advance. And the opening degree of the flow rate control valve 87 (that is, the supply amount of the exhaust gas 70 of the CO selective oxidizer 5 in which unreacted water vapor is condensed to the fuel electrode 92 of the polymer electrolyte fuel cell stack 95). Thus, by controlling the opening degree of the flow rate control valve 87, a value corresponding to the battery current of the fuel cell DC output 98 is set. Similarly, the supply amount of the exhaust gas 70 of the CO selective oxidizer 5 in which the unreacted water vapor is condensed to the fuel electrode 105 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108 is the battery of the fuel cell DC output 111 set in advance. The relationship between the current and the opening degree of the flow rate control valve 88 (that is, the supply amount of the exhaust gas 70 of the CO selective oxidizer 5 that has condensed unreacted water vapor to the fuel electrode 105 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108). Based on this, the opening degree of the flow control valve 88 is controlled to set a value commensurate with the battery current of the fuel cell DC output 111.

図３では、出力調整装置１６、９６、１０９で直流から交流への変換を行っているが、出力調整装置１６、９６、１０９で電圧変換のみを行い、送電端直流出力をそれぞれ負荷１７、９７、１１０に供給してもよい。また、出力調整装置４８で直流から交流への変換を行っているが、出力調整装置４８で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷１７、４９、９７、１１０の少なくとも一つ以上に供給してもよい。なお、図３には示されていないが、固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８の発電によって得られた燃料電池直流出力１８、９８、１１１を、負荷１７、９７、１１０、４９の少なくとも１つ以上に合わせて出力調整装置１６、９６、１０９で電圧の変換と直流から交流への変換を行った後に、送電端交流出力１９、９９、１１２として負荷１７、９７、１１０、４９の少なくとも１つ以上に供給しても良い。さらに、出力調整装置１６、９６、１０９で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷１７、９７、１１０、４９の少なくとも１つ以上に供給しても良い。   In FIG. 3, the output adjustment devices 16, 96, and 109 perform conversion from direct current to alternating current. However, the output adjustment devices 16, 96, and 109 perform only voltage conversion, and the power transmission end DC output is loaded into loads 17 and 97, respectively. , 110 may be supplied. Further, although the output adjustment device 48 performs conversion from direct current to alternating current, the output adjustment device 48 performs only voltage conversion and supplies the power transmission end DC output to at least one of the loads 17, 49, 97, and 110. May be. Although not shown in FIG. 3, the fuel cell DC outputs 18, 98, 111 obtained by the power generation of the polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, 108 are connected to the loads 17, 97, 110, 49. In accordance with at least one of the output adjustment devices 16, 96, and 109, voltage conversion and direct current to alternating current conversion are performed, and then loads 17, 97, 110, and 49 are transmitted as power transmission end AC outputs 19, 99, and 112. You may supply to at least 1 or more of these. Further, only the voltage conversion may be performed by the output adjustment devices 16, 96, and 109, and the power transmission end DC output may be supplied to at least one of the loads 17, 97, 110, and 49.

図３に示した燃料電池発電システムでは、改質器３は１個であるが、天然ガス中の炭素数が２個以上の比較的低温で熱分解が起こり易い炭化水素の水蒸気改質反応を主に行わせる第１段目のプレ改質器と、熱分解が起こりにくいメタンの水蒸気改質反応を主に行わせる第２段目のスタック改質器の２個の改質器を用いても良い。   In the fuel cell power generation system shown in FIG. 3, the number of the reformers 3 is one, but the steam reforming reaction of hydrocarbons, which has two or more carbons in natural gas and is likely to undergo thermal decomposition at a relatively low temperature. Using two reformers: a first-stage pre-reformer that is mainly used and a second-stage stack reformer that is mainly used to perform a steam reforming reaction of methane that hardly causes thermal decomposition. Also good.

本実施形態においても、図１に示した実施形態１と同様に、図１２に示した従来例と比べて、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス４２中の水蒸気を炭化水素の水蒸気改質反応に利用するために、水蒸気１５５をつくる気化器１５７が不要で水の気化に必要なエネルギーを削減することができ、また、改質器３での炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱として固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の排熱を利用するために、炭化水素の水蒸気改質反応のために外部から新たに供給するエネルギーを削減することができるので、固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８の送電端効率を向上させることが可能である。さらに、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の排熱を改質器３での炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱として利用するために、従来の固体酸化物形燃料電池発電システムと比較して、８００〜１０００℃の発電温度を維持するために固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の冷却に必要な固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量を減少させることが可能で、固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の昇温に必要なエネルギーを削滅することができるので、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の送電端効率を向上させることが可能である。このため、システム全体の送電端効率が向上する。   Also in the present embodiment, as in the first embodiment shown in FIG. 1, the water vapor in the anode discharge gas 42 of the solid oxide fuel cell stack 38 is converted to hydrocarbons as compared with the conventional example shown in FIG. 12. Therefore, the vaporizer 157 for producing the steam 155 is not required to reduce the energy required for water vaporization, and the hydrocarbon steam reforming reaction of the hydrocarbon in the reformer 3 Since the exhaust heat of the solid oxide fuel cell stack 38 is used as the reaction heat required for the fuel, it is possible to reduce the energy newly supplied from the outside for the steam reforming reaction of hydrocarbons. It is possible to improve the power transmission end efficiency of the polymer fuel cell stack 9, 95, 108. Further, in order to use the exhaust heat of the solid oxide fuel cell stack 38 as reaction heat necessary for the steam reforming reaction of hydrocarbons in the reformer 3, a conventional solid oxide fuel cell power generation system and In comparison, the supply amount of air 39 for power generation of the solid oxide fuel cell stack necessary for cooling the solid oxide fuel cell stack 38 in order to maintain the power generation temperature of 800 to 1000 ° C. is reduced. The energy required for raising the temperature of the air 39 for power generation of the solid oxide fuel cell stack can be eliminated, so that the power transmission end efficiency of the solid oxide fuel cell stack 38 can be improved. Is possible. For this reason, the power transmission end efficiency of the whole system improves.

（実施形態４）
図４は、本発明による燃料電池発電システムのさらに他の一実施形態（これを実施形態４とする）を表す構成図を示している。本実施形態では、第一の燃料電池セルスタックとして固体酸化物形燃料電池セルスタック３８を用い、第二の燃料電池セルスタックとして３組の固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８を用いている。なお、本実施形態では３組の固体高分子形燃料電池セルスタックを用いているが、固体高分子形燃料電池セルスタックの数は必ずしも３組に限定されるわけではなく、２組以上であればいくつでもかまわない。 (Embodiment 4)
FIG. 4 is a block diagram showing still another embodiment of the fuel cell power generation system according to the present invention (this is referred to as Embodiment 4). In this embodiment, a solid oxide fuel cell stack 38 is used as the first fuel cell stack, and three sets of polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, 108 are used as the second fuel cell stack. Used. In this embodiment, three sets of polymer electrolyte fuel cell stacks are used. However, the number of polymer electrolyte fuel cell stacks is not necessarily limited to three, and may be two or more. Any number is acceptable.

図４において、図１２、図１、図２、図３と同一のものは同一符号で表し、これらのものについてはその説明を省略する。図４において、７１は水素分離器用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガスである。   4, the same components as those in FIGS. 12, 1, 2, and 3 are denoted by the same reference numerals, and the description of these components is omitted. In FIG. 4, 71 is the exhaust gas of the CO shift converter 4 for hydrogen separators.

図４を用いて、本実施形態を説明する。本実施形態による燃料電池発電システムは、図２に示した実施形態２の燃料電池発電システムとは、図４に示したように、水素リッチな改質ガス２２の代わりに固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス４２の一部をＣＯシフトコンバータ用の固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス６４としてＣＯシフトコンバータ４に供給する点が大きく異なる。   The present embodiment will be described with reference to FIG. The fuel cell power generation system according to the present embodiment is different from the fuel cell power generation system according to the second embodiment shown in FIG. 2 in that a solid oxide fuel cell is used instead of the hydrogen-rich reformed gas 22 as shown in FIG. The difference is that a part of the fuel electrode exhaust gas 42 of the cell stack 38 is supplied to the CO shift converter 4 as the fuel electrode exhaust gas 64 of the solid oxide fuel cell stack 38 for the CO shift converter.

次に、本実施形態による燃料電池発電システムの作用について、図４を参照して説明する。図４では、出力調整装置１６、９６、１０９で直流から交流への変換を行っているが、出力調整装置１６、９６、１０９で電圧変換のみを行い、送電端直流出力をそれぞれ負荷１７、９７、１１０に供給してもよい。また、出力調整装置４８で直流から交流への変換を行っているが、出力調整装置４８で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷１７、４９、９７、１１０の少なくとも一つ以上に供給してもよい。なお、図４には示されていないが、固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８の発電によって得られた燃料電池直流出力１８、９８、１１１を、負荷１７、９７、１１０、４９の少なくとも１つ以上に合わせて出力調整装置１６、９６、１０９で電圧の変換と直流から交流への変換を行った後に、送電端交流出力１９、９９、１１２として負荷１７、９７、１１０、４９の少なくとも１つ以上に供給しても良い。さらに、出力調整装置１６、９６、１０９で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷１７、９７、１１０、４９の少なくとも１つ以上に供給しても良い。   Next, the operation of the fuel cell power generation system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the output adjustment devices 16, 96, and 109 perform conversion from direct current to alternating current. However, the output adjustment devices 16, 96, and 109 perform only voltage conversion, and the power transmission end DC output is loaded to the loads 17 and 97, respectively. , 110 may be supplied. Further, although the output adjustment device 48 performs conversion from direct current to alternating current, the output adjustment device 48 performs only voltage conversion and supplies the power transmission end DC output to at least one of the loads 17, 49, 97, and 110. May be. Although not shown in FIG. 4, the fuel cell DC outputs 18, 98, 111 obtained by the power generation of the polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, 108 are connected to the loads 17, 97, 110, 49. After the voltage conversion and the DC to AC conversion are performed by the output adjustment devices 16, 96, and 109 in accordance with at least one of the outputs, the loads 17, 97, 110, and 49 are used as the power transmission end AC outputs 19, 99, and 112. You may supply to at least 1 or more of these. Further, only the voltage conversion may be performed by the output adjustment devices 16, 96, and 109, and the power transmission end DC output may be supplied to at least one of the loads 17, 97, 110, and 49.

図４に示した燃料電池発電システムでは、改質器３は１個であるが、天然ガス中の炭素数が２個以上の比較的低温で熱分解が起こり易い炭化水素の水蒸気改質反応を主に行わせる第１段目のプレ改質器と、熱分解が起こりにくいメタンの水蒸気改質反応を主に行わせる第２段目のスタック改質器の２個の改質器を用いても良い。   In the fuel cell power generation system shown in FIG. 4, the number of the reformers 3 is one, but the steam reforming reaction of hydrocarbons that are likely to be pyrolyzed at a relatively low temperature with two or more carbons in natural gas. Using two reformers, a first-stage pre-reformer that is mainly used and a second-stage stack reformer that is mainly used for steam reforming reaction of methane, which hardly causes thermal decomposition. Also good.

本実施形態においても、図１に示した実施形態１と同様に、図１２に示した従来例と比べて、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス４２中の水蒸気を炭化水素の水蒸気改質反応に利用するために、水蒸気１５５をつくる気化器１５７が不要で水の気化に必要なエネルギーを削減することができ、また、改質器３での炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱として固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の排熱を利用するために、炭化水素の水蒸気改質反応のために外部から新たに供給するエネルギーを削減することができるので、固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８の送電端効率を向上させることが可能である。さらに、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の排熱を改質器３での炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱として利用するために、従来の固体酸化物形燃料電池発電システムと比較して、８００〜１０００℃の発電温度を維持するために固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の冷却に必要な固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量を減少させることが可能で、固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の昇温に必要なエネルギーを削減することができるので、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の送電端効率を向上させることが可能である。このため、システム全体の送電端効率が向上する。   Also in the present embodiment, as in the first embodiment shown in FIG. 1, the water vapor in the anode discharge gas 42 of the solid oxide fuel cell stack 38 is converted to hydrocarbons as compared with the conventional example shown in FIG. 12. Therefore, the vaporizer 157 for producing the steam 155 is not required to reduce the energy required for water vaporization, and the hydrocarbon steam reforming reaction of the hydrocarbon in the reformer 3 Since the exhaust heat of the solid oxide fuel cell stack 38 is used as the reaction heat required for the fuel, it is possible to reduce the energy newly supplied from the outside for the steam reforming reaction of hydrocarbons. It is possible to improve the power transmission end efficiency of the polymer fuel cell stack 9, 95, 108. Further, in order to use the exhaust heat of the solid oxide fuel cell stack 38 as reaction heat necessary for the steam reforming reaction of hydrocarbons in the reformer 3, a conventional solid oxide fuel cell power generation system and In comparison, the supply amount of air 39 for power generation of the solid oxide fuel cell stack necessary for cooling the solid oxide fuel cell stack 38 in order to maintain the power generation temperature of 800 to 1000 ° C. is reduced. And the energy required to raise the temperature of the air 39 for power generation of the solid oxide fuel cell stack can be reduced, so that the power transmission end efficiency of the solid oxide fuel cell stack 38 can be improved. Is possible. For this reason, the power transmission end efficiency of the whole system improves.

（実施形態５）
図５は、本発明による燃料電池発電システムのさらに他の一実施形態（実施形態５とする）を表す構成図を示している。本実施形態では、第一の燃料電池セルスタックとして固体酸化物形燃料電池セルスタック３８を用い、第二の燃料電池セルスタックとして３組の固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８を用いている。なお、本実施形態では３組の固体高分子形燃料電池セルスタックを用いているが、固体高分子形燃料電池セルスタックの数は必ずしも３組に限定されるわけではなく、２組以上であればいくつでもかまわない。 (Embodiment 5)
FIG. 5 is a block diagram showing still another embodiment (referred to as Embodiment 5) of the fuel cell power generation system according to the present invention. In this embodiment, a solid oxide fuel cell stack 38 is used as the first fuel cell stack, and three sets of polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, 108 are used as the second fuel cell stack. Used. In this embodiment, three sets of polymer electrolyte fuel cell stacks are used. However, the number of polymer electrolyte fuel cell stacks is not necessarily limited to three, and may be two or more. Any number is acceptable.

図５において、図１２、図１、図２、図３、図４と同一のものは同一符号で表し、これらのものについてはその説明を省略する。   5, the same components as those in FIGS. 12, 1, 2, 3, and 4 are denoted by the same reference numerals, and the description of these components is omitted.

図５を用いて、本実施形態を説明する。本実施形態による燃料電池発電システムは、図１に示した実施形態１の燃料電池発電システムとは、図５に示したように、改質器３が不要で、リサイクル用の固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス４１と脱硫天然ガス２４の混合ガス２３をそのまま固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極３５に供給し、改質器３の代わりに燃料極３５で燃料である天然ガス１に含まれる炭化水素の水蒸気改質反応を行わせるとともに、得られた固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス４２の一部をＣＯシフトコンバータ用の固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス６４としてＣＯシフトコンバータ５に供給する点が大きく異なる。   The present embodiment will be described with reference to FIG. The fuel cell power generation system according to the present embodiment is different from the fuel cell power generation system according to the first embodiment shown in FIG. 1 as shown in FIG. The mixed gas 23 of the fuel cell exhaust gas 41 and the desulfurized natural gas 24 of the battery cell stack 38 is supplied as it is to the fuel electrode 35 of the solid oxide fuel cell stack 38, and fuel is supplied at the fuel electrode 35 instead of the reformer 3. The steam reforming reaction of hydrocarbons contained in the natural gas 1 is performed, and part of the fuel electrode exhaust gas 42 of the obtained solid oxide fuel cell stack 38 is converted into a solid oxide for a CO shift converter. The fuel cell stack 38 is largely different in that it is supplied to the CO shift converter 5 as the fuel electrode exhaust gas 64.

次に、本実施形態による燃料電池発電システムの作用について、図５を参照して説明する。リサイクル用の固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス４１と脱硫天然ガス２４の混合ガス２３を固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極３５に供給する。固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極３５では、燃料極触媒の働きにより天然ガス１に含まれる炭化水素（主にメタン）の水蒸気改質反応が行われ、水素と一酸化炭素が生成する。燃料極３５で生成した水素と一酸化炭素がその場で（７）式及び（８）式に示した燃料極反応により消費され、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の発電が行われる。炭化水素の水蒸気改質反応は吸熱反応であるので、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の発熱を、炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱として利用する。固体酸化物燃料電池セルスタック３８の発電温度は、一般的に８００〜１０００℃であり、電池反応による発熱により発電温度が維持されている。このため、固体酸化物燃料電池セルスタック３８の発熱が、前述したように燃料極３５での炭化水素の水蒸気改質反応の反応熱として利用することができる。   Next, the operation of the fuel cell power generation system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. A mixed gas 23 of the fuel electrode exhaust gas 41 and the desulfurized natural gas 24 of the solid oxide fuel cell stack 38 for recycling is supplied to the fuel electrode 35 of the solid oxide fuel cell stack 38. In the fuel electrode 35 of the solid oxide fuel cell stack 38, a steam reforming reaction of hydrocarbons (mainly methane) contained in the natural gas 1 is performed by the action of the fuel electrode catalyst to generate hydrogen and carbon monoxide. To do. Hydrogen and carbon monoxide generated in the fuel electrode 35 are consumed on the spot by the fuel electrode reaction shown in the equations (7) and (8), and the solid oxide fuel cell stack 38 is generated. Since the hydrocarbon steam reforming reaction is an endothermic reaction, the heat generated by the solid oxide fuel cell stack 38 is used as the reaction heat necessary for the hydrocarbon steam reforming reaction. The power generation temperature of the solid oxide fuel cell stack 38 is generally 800 to 1000 ° C., and the power generation temperature is maintained by heat generated by the battery reaction. Therefore, the heat generated by the solid oxide fuel cell stack 38 can be used as the reaction heat of the hydrocarbon steam reforming reaction at the fuel electrode 35 as described above.

図５では、出力調整装置１６、９６、１０９で直流から交流への変換を行っているが、出力調整装置１６、９６、１０９で電圧変換のみを行い、送電端直流出力をそれぞれ負荷１７、９７、１１０に供給してもよい。また、出力調整装置４８で直流から交流への変換を行っているが、出力調整装置４８で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷１７、４９、９７、１１０の少なくとも一つ以上に供給してもよい。なお、図５には示されていないが、固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８の発電によって得られた燃料電池直流出力１８、９８、１１１を、負荷１７、９７、１１０、４９の少なくとも１つ以上に合わせて出力調整装置１６、９６、１０９で電圧の変換と直流から交流への変換を行った後に、送電端交流出力１９、９９、１１２として負荷１７、９７、１１０、４９の少なくとも１つ以上に供給しても良い。さらに、出力調整装置１６、９６、１０９で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷１７、９７、１１０、４９の少なくとも１つ以上に供給しても良い。   In FIG. 5, the output adjustment devices 16, 96, and 109 perform conversion from direct current to alternating current. However, the output adjustment devices 16, 96, and 109 perform only voltage conversion, and the power transmission end DC output is loaded to the loads 17 and 97, respectively. , 110 may be supplied. Further, although the output adjustment device 48 performs conversion from direct current to alternating current, the output adjustment device 48 performs only voltage conversion and supplies the power transmission end DC output to at least one of the loads 17, 49, 97, and 110. May be. Although not shown in FIG. 5, the fuel cell DC outputs 18, 98, 111 obtained by the power generation of the polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, 108 are connected to the loads 17, 97, 110, 49. After the voltage conversion and the DC to AC conversion are performed by the output adjustment devices 16, 96, and 109 in accordance with at least one of the outputs, the loads 17, 97, 110, and 49 are used as the power transmission end AC outputs 19, 99, and 112. You may supply to at least 1 or more of these. Further, only the voltage conversion may be performed by the output adjustment devices 16, 96, and 109, and the power transmission end DC output may be supplied to at least one of the loads 17, 97, 110, and 49.

図５に示した燃料電池発電システムでは、改質器は用いられていないが、固体酸化物燃料電池セルスタック３８の排熱を反応熱として利用して天然ガス中の炭素数が２個以上の比較的低温で熱分解が起こり易い炭化水素の水蒸気改質反応を主に行わせるプレ改質器を固体酸化物燃料電池セルスタック３８の前に隣接させて用いても良い。   In the fuel cell power generation system shown in FIG. 5, a reformer is not used, but the exhaust heat of the solid oxide fuel cell stack 38 is used as reaction heat and the number of carbons in the natural gas is 2 or more. A pre-reformer that mainly performs a steam reforming reaction of hydrocarbon that is likely to undergo thermal decomposition at a relatively low temperature may be used adjacent to the solid oxide fuel cell stack 38.

本実施形態においても、図１に示した実施形態１と同様に、図１２に示した従来例と比べて、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス４２中の水蒸気を炭化水素の水蒸気改質反応に利用するために、水蒸気１５５をっくる気化器１５７が不要で水の気化に必要なエネルギーを削減することができ、また、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極３５での炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱として固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の発熱を利用するために、炭化水素の水蒸気改質反応のために外部から新たに供給するエネルギーを削減することができるので、固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８の送電端効率を向上させることが可能である。さらに、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の発熱を固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極３５での炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱として利用するために、従来の固体酸化物形燃料電池発電システムと比較して、８００〜１０００℃の発電温度を維持するために固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の冷却に必要な固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量を減少させることが可能で、固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の昇温に必要なエネルギーを削減することができるので、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の送電端効率を向上させることが可能である。このため、システム全体の送電端効率が向上する。   Also in the present embodiment, as in the first embodiment shown in FIG. 1, the water vapor in the anode discharge gas 42 of the solid oxide fuel cell stack 38 is converted into hydrocarbons as compared with the conventional example shown in FIG. 12. Therefore, the vaporizer 157 for generating the steam 155 is not required to reduce the energy required for water vaporization, and the fuel electrode of the solid oxide fuel cell stack 38 can be reduced. In order to use the heat generated by the solid oxide fuel cell stack 38 as the reaction heat necessary for the steam reforming reaction of hydrocarbons at 35, energy newly supplied from the outside for the steam reforming reaction of hydrocarbons Therefore, the power transmission end efficiency of the polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, 108 can be improved. Further, in order to use the heat generated by the solid oxide fuel cell stack 38 as the reaction heat necessary for the steam reforming reaction of hydrocarbons at the fuel electrode 35 of the solid oxide fuel cell stack 38, Compared with the oxide fuel cell power generation system, the air for generating the solid oxide fuel cell stack required for cooling the solid oxide fuel cell stack 38 in order to maintain the power generation temperature of 800 to 1000 ° C. 39 can be reduced, and the energy required for raising the temperature of the air 39 for power generation of the solid oxide fuel cell stack can be reduced. It is possible to improve the power transmission end efficiency. For this reason, the power transmission end efficiency of the whole system improves.

（実施形態６）
図６は、本発明による燃料電池発電システムのさらに他の一実施形態（これを実施形態６とする）を表す構成図を示している。本実施形態では、第一の燃料電池セルスタックとして固体酸化物形燃料電池セルスタック３８を用い、第二の燃料電池セルスタックとして３組の固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８を用いている。なお、本実施形態では３組の固体高分子形燃料電池セルスタックを用いているが、固体高分子形燃料電池セルスタックの数は必ずしも３組に限定されるわけではなく、２組以上であればいくつでもかまわない。 (Embodiment 6)
FIG. 6 is a block diagram showing still another embodiment (referred to as Embodiment 6) of the fuel cell power generation system according to the present invention. In this embodiment, a solid oxide fuel cell stack 38 is used as the first fuel cell stack, and three sets of polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, 108 are used as the second fuel cell stack. Used. In this embodiment, three sets of polymer electrolyte fuel cell stacks are used. However, the number of polymer electrolyte fuel cell stacks is not necessarily limited to three, and may be two or more. Any number is acceptable.

図６において、図１２、図１、図２、図３、図４、図５と同一のものは同一符号で表し、これらのものについてはその説明を省路する。   6, the same components as those in FIGS. 12, 1, 2, 3, 4, and 5 are denoted by the same reference numerals, and the description of these components is omitted.

図６を用いて、本実施形態を説明する。本実施形態による燃料電池発電システムは、図２に示した実施形態２の燃料電池発電システムとは、図６に示したように、改質器３が不要で、リサイクル用の固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス４１と脱硫天然ガス２４の混合ガス２３をそのまま固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極３５に供給し、改質器３の代わりに燃料極３５で燃料である天然ガス１に含まれる炭化水素の水蒸気改質反応を行わせるとともに、得られた固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス４２の一部をＣＯシフトコンバータ用の固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス６４としてＣＯシフトコンバータ５に供給する点が大きく異なる。   This embodiment will be described with reference to FIG. The fuel cell power generation system according to the present embodiment differs from the fuel cell power generation system according to the second embodiment shown in FIG. 2 as shown in FIG. 6 in that the reformer 3 is unnecessary and the solid oxide fuel for recycling is used. The mixed gas 23 of the fuel cell exhaust gas 41 and the desulfurized natural gas 24 of the battery cell stack 38 is supplied as it is to the fuel electrode 35 of the solid oxide fuel cell stack 38, and fuel is supplied at the fuel electrode 35 instead of the reformer 3. The steam reforming reaction of hydrocarbons contained in the natural gas 1 is performed, and part of the fuel electrode exhaust gas 42 of the obtained solid oxide fuel cell stack 38 is converted into a solid oxide for a CO shift converter. The fuel cell stack 38 is largely different in that it is supplied to the CO shift converter 5 as the fuel electrode exhaust gas 64.

次に、本実施形態による燃料電池発電システムの作用について、図６を参照して説明する。図６では、出力調整装置１６、９６、１０９で直流から交流への変換を行っているが、出力調整装置１６、９６、１０９で電圧変換のみを行い、送電端直流出力をそれぞれ負荷１７、９７、１１０に供給してもよい。また、出力調整装置４８で直流から交流への変換を行っているが、出力調整装置４８で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷１７、４９、９７、１１０の少なくとも一つ以上に供給してもよい。なお、図６には示されていないが、固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８の発電によって得られた燃料電池直流出力１８、９８、１１１を、負荷１７、９７、１１０、４９の少なくとも１つ以上に合わせて出力調整装置１６、９６、１０９で電圧の変換と直流から交流への変換を行った後に、送電端交流出力１９、９９、１１２として負荷１７、９７、１１０、４９の少なくとも１つ以上に供給しても良い。さらに、出力調整装置１６、９６、１０９で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷１７、９７、１１０、４９の少なくとも１つ以上に供給しても良い。   Next, the operation of the fuel cell power generation system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 6, the output adjustment devices 16, 96, and 109 perform conversion from direct current to alternating current. However, the output adjustment devices 16, 96, and 109 perform only voltage conversion, and transmit the DC power at the transmission end to the loads 17, 97, respectively. , 110 may be supplied. Further, although the output adjustment device 48 performs conversion from direct current to alternating current, the output adjustment device 48 performs only voltage conversion and supplies the power transmission end DC output to at least one of the loads 17, 49, 97, and 110. May be. Although not shown in FIG. 6, the fuel cell DC outputs 18, 98, 111 obtained by the power generation of the polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, 108 are connected to the loads 17, 97, 110, 49. After the voltage conversion and the DC to AC conversion are performed by the output adjustment devices 16, 96, and 109 in accordance with at least one of the outputs, the loads 17, 97, 110, and 49 are used as the power transmission end AC outputs 19, 99, and 112. You may supply to at least 1 or more. Further, only the voltage conversion may be performed by the output adjustment devices 16, 96, and 109, and the power transmission end DC output may be supplied to at least one of the loads 17, 97, 110, and 49.

図６に示した燃料電池発電システムでは、改質器は設けられていないが、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の排熱を反応熱として利用して天然ガス中の炭素数が２個以上の比較的低温で熱分解が起こり易い炭化水素の水蒸気改質反応を主に行わせるプレ改質器を固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の前に隣接させて用いても良い。   In the fuel cell power generation system shown in FIG. 6, the reformer is not provided, but the exhaust gas of the solid oxide fuel cell stack 38 is used as reaction heat and the number of carbons in the natural gas is 2 or more. Alternatively, a pre-reformer that mainly performs a steam reforming reaction of hydrocarbon that is likely to undergo thermal decomposition at a relatively low temperature may be used adjacent to the solid oxide fuel cell stack 38.

本実施形態においても、図１に示した実施形態１と同様に、図１２に示した従来例と比べて、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス４２中の水蒸気を炭化水素の水蒸気改質反応に利用するために、水蒸気１５５をつくる気化器１５７が不要で水の気化に必要なエネルギーを削減することができ、また、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極３５での炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱として固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の発熱を利用するために、炭化水素の水蒸気改質反応のために外部から新たに供給するエネルギーを削減することができるので、固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８の送電端効率を向上させることが可能である。さらに、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の発熱を固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極３５での炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱として利用するために、従来の固体酸化物形燃料電池発電システムと比較して、８００〜１０００℃の発電温度を維持するために固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の冷却に必要な固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量を減少させることが可能で、固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の昇温に必要なエネルギーを削減することができるので、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の送電端効率を向上させることが可能である。このため、システム全体の送電端効率が向上する。   Also in the present embodiment, as in the first embodiment shown in FIG. 1, the water vapor in the anode discharge gas 42 of the solid oxide fuel cell stack 38 is converted into hydrocarbons as compared with the conventional example shown in FIG. 12. Therefore, the vaporizer 157 for generating the water vapor 155 is not required to reduce the energy required for water vaporization, and the fuel electrode 35 of the solid oxide fuel cell stack 38 can be reduced. In order to use the heat generated in the solid oxide fuel cell stack 38 as the reaction heat necessary for the steam reforming reaction of hydrocarbons, the energy newly supplied from the outside for the steam reforming reaction of hydrocarbons is used. Therefore, it is possible to improve the power transmission end efficiency of the polymer electrolyte fuel cell stack 9, 95, 108. Further, in order to use the heat generated by the solid oxide fuel cell stack 38 as the reaction heat necessary for the steam reforming reaction of hydrocarbons at the fuel electrode 35 of the solid oxide fuel cell stack 38, Compared with the oxide fuel cell power generation system, the air for generating the solid oxide fuel cell stack required for cooling the solid oxide fuel cell stack 38 in order to maintain the power generation temperature of 800 to 1000 ° C. 39 can be reduced, and the energy required for raising the temperature of the air 39 for power generation of the solid oxide fuel cell stack can be reduced. It is possible to improve the power transmission end efficiency. For this reason, the power transmission end efficiency of the whole system improves.

（実施形態７）
図７は、本発明による燃料電池発電システムのさらに他の一実施形態（これを実施形態７とする）を表す構成図を示している。本実施形態では、第一の燃料電池セルスタックとして固体酸化物形燃料電池セルスタック３８を用い、第二の燃料電池セルスタックとして３組のりん酸形燃料電池セルスタック７４、１３４、１４７を用いている。なお、本実施形態では３組のりん酸形燃料電池セルスタックを用いているが、りん酸形燃料電池セルスタックの数は必ずしも３組に限定されるわけではなく、２組以上であればいくつでもかまわない。 (Embodiment 7)
FIG. 7 is a block diagram showing still another embodiment (referred to as Embodiment 7) of the fuel cell power generation system according to the present invention. In the present embodiment, the solid oxide fuel cell stack 38 is used as the first fuel cell stack, and three sets of phosphoric acid fuel cell stacks 74, 134, and 147 are used as the second fuel cell stack. ing. In this embodiment, three sets of phosphoric acid fuel cell stacks are used. However, the number of phosphoric acid fuel cell stacks is not necessarily limited to three. But it doesn't matter.

図７において、図１２、図１、図２、図３、図４、図５、図６と同一のものは同一符号で表し、これらのものについてはその説明を省略する。７２はりん酸形燃料電池セルスタック用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス、７４はりん酸形燃料電池セルスタック、７５は燃料極、７６はりん酸電解質、７７は空気極、７８はりん酸形燃料電池セルスタック発電用の空気、７９は流量制御弁、８０は燃料電池直流出力、８１は送電端交流出力、８２は負荷、８３はりん酸形燃料電池セルスタック７４の燃料極排出ガス、８４はりん酸形燃料電池セルスタック７４の空気極排出ガス、８５は出力調整装置、１２４は流量制御弁、１２５は流量制御弁、１２６は流量制御弁、１２７は空気供給用ブロワ、１２８は空気供給用ブロワ、１２９は流量制御弁、１３０はりん酸形燃料電池セルスタック発電用の空気、１３１は燃料極、１３２はりん酸電解質、１３３は空気極、１３４はりん酸形燃料電池セルスタック、１３５は出力調整装置、１３６は負荷、１３７は燃料電池直流出力、１３８は送電端交流出力、１３９はりん酸形燃料電池セルスタック１３４の燃料極排出ガス、１４０はりん酸形燃料電池セルスタック１３４の空気極排出ガス、１４１は空気供給用ブロワ、１４２は流量制御弁、１４３はりん酸形燃料電池セルスタック発電用の空気、１４４は燃料極、１４５はりん酸電解質、１４６は空気極、１４７はりん酸形燃料電池セルスタック、１４８は出力調整装置、１４９は負荷、１５０は燃料電池直流出力、１５１は送電端交流出力、１５２はりん酸形燃料電池セルスタック１４７の燃料極排出ガス、１５３はりん酸形燃料電池セルスタック１４７の空気極排出ガスを表す。   7, the same components as those in FIGS. 12, 1, 2, 3, 4, 5, and 6 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. 72 is an exhaust gas of the CO shift converter 4 for a phosphoric acid fuel cell stack, 74 is a phosphoric acid fuel cell stack, 75 is a fuel electrode, 76 is a phosphoric acid electrolyte, 77 is an air electrode, and 78 is a phosphoric acid type Air for fuel cell stack power generation, 79 is a flow control valve, 80 is a fuel cell DC output, 81 is a power transmission end AC output, 82 is a load, 83 is an anode exhaust gas of the phosphoric acid fuel cell stack 74, 84 Is an air electrode exhaust gas of the phosphoric acid fuel cell stack 74, 85 is an output regulator, 124 is a flow control valve, 125 is a flow control valve, 126 is a flow control valve, 127 is a blower for supplying air, and 128 is an air supply Blower, 129 is a flow control valve, 130 is air for power generation of a phosphoric acid fuel cell stack, 131 is a fuel electrode, 132 is a phosphoric acid electrolyte, 133 is an air electrode, and 134 is a phosphoric acid fuel Battery cell stack, 135 is an output regulator, 136 is a load, 137 is a fuel cell DC output, 138 is a power transmission end AC output, 139 is a fuel cell exhaust gas of the phosphoric acid fuel cell stack 134, and 140 is a phosphoric acid fuel Battery cell stack 134 air electrode exhaust gas, 141 air supply blower, 142 flow control valve, 143 phosphoric acid fuel cell power generation air, 144 fuel electrode, 145 phosphoric acid electrolyte, 146 Air electrode, 147 is a phosphoric acid fuel cell stack, 148 is an output regulator, 149 is a load, 150 is a DC output of the fuel cell, 151 is an AC output at the power transmission end, 152 is a fuel electrode of the phosphoric acid fuel cell stack 147 The exhaust gas 153 represents the air electrode exhaust gas of the phosphoric acid fuel cell stack 147.

図７において、りん酸形燃料電池セルスタック７４は、１組の燃料極７５、りん酸電解質７６、空気極７７からなる単セルによって構成されているように示されおり、りん酸形燃料電池セルスタック１３４は、１組の燃料極１３１、りん酸電解質１３２、空気極１３３からなる単セルによって構成されているように示されており、りん酸形燃料電池セルスタック１４７は、１組の燃料極１４４、りん酸電解質１４５、空気極１４６からなる単セルによって構成されているように示されている。しかし、実際には、りん酸形燃料電池セルスタック７４、１３４、１４７は、前記単セルを複数組み合わせることによって構成されている。   In FIG. 7, the phosphoric acid fuel cell stack 74 is shown as being constituted by a single cell comprising a set of fuel electrode 75, phosphoric acid electrolyte 76, and air electrode 77. The stack 134 is shown as being constituted by a single cell comprising a pair of fuel electrodes 131, a phosphoric acid electrolyte 132, and an air electrode 133, and the phosphoric acid fuel cell stack 147 is a set of fuel electrodes. 144, the phosphoric acid electrolyte 145, and the air electrode 146 are comprised by the single cell. However, actually, the phosphoric acid fuel cell stacks 74, 134, and 147 are configured by combining a plurality of the single cells.

図７を用いて、本実施形態を説明する。本実施形態による燃料電池発電システムは、図１に示した実施形態１とは、図７に示したように、ＣＯ選択酸化器５と凝縮器２９が不要で、第二の燃料電池セルスタックとして燃料極６、固体高分子電解質７及び空気極８からなる単セルから構成された固体高分子形燃料電池セルスタック９と、燃料極９２、固体高分子電解質９３及び空気極９４からなる単セルから構成された固体高分子形燃料電池セルスタック９５と、燃料極１０５、固体高分子電解質１０６及び空気極１０７からなる単セルから構成された固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の代わりに、燃料極７５、りん酸電解質７６及び空気極７７からなる単セルから構成されたりん酸形燃料電池セルスタック７４と、燃料極１３１、りん酸電解質１３２及び空気極１３３からなる単セルから構成されたりん酸形燃料電池セルスタック１３４と、燃料極１４４、りん酸電解質１４５及び空気極１４６からなる単セルから構成されたりん酸形燃料電池セルスタック１４７を設けた点が大きく異なる。   The present embodiment will be described with reference to FIG. The fuel cell power generation system according to the present embodiment is different from the first embodiment shown in FIG. 1 in that the CO selective oxidizer 5 and the condenser 29 are unnecessary as shown in FIG. A polymer electrolyte fuel cell stack 9 composed of a single cell comprising a fuel electrode 6, a solid polymer electrolyte 7 and an air electrode 8, and a single cell comprising a fuel electrode 92, a solid polymer electrolyte 93 and an air electrode 94. Instead of the polymer electrolyte fuel cell stack 95 configured and a single cell composed of the fuel electrode 105, the solid polymer electrolyte 106 and the air electrode 107, a fuel electrode is used. 75, a phosphoric acid fuel cell stack 74 composed of a single cell composed of a phosphoric acid electrolyte 76 and an air electrode 77, a fuel electrode 131, a phosphoric acid electrolyte 132, and an air electrode 133. A phosphoric acid fuel cell stack 134 composed of a single cell and a phosphoric acid fuel cell stack 147 composed of a single cell comprising a fuel electrode 144, a phosphoric acid electrolyte 145 and an air electrode 146. to differ greatly.

次に、本実施形態による燃料電池発電システムの作用について、図７を参照して説明する。出力調整装置４８で直流から交流への変換を行っているが、出力調整装置４８で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷８２、４９、１３６、１４９の少なくとも一つ以上に供給してもよい。一酸化炭素濃度を１％以下に低減させた改質ガスであるＣＯシフトコンバータ４の排出ガス２１の一部を、りん酸形燃料電池セルスタック用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス７２としてりん酸形燃料電池セルスタック７４の燃料極７５、りん酸形燃料電池セルスタック１３４の燃料極１３１、りん酸形燃料電池セルスタック１４７の燃料極１４４に供給する。   Next, the operation of the fuel cell power generation system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The output adjustment device 48 performs conversion from direct current to alternating current, but the output adjustment device 48 performs only voltage conversion, and supplies the power transmission end DC output to at least one of the loads 82, 49, 136, and 149. Also good. A part of the exhaust gas 21 of the CO shift converter 4, which is a reformed gas whose carbon monoxide concentration is reduced to 1% or less, is used as the exhaust gas 72 of the CO shift converter 4 for a phosphoric acid fuel cell stack. The fuel electrode 75 is supplied to the fuel electrode 75 of the fuel cell stack 74, the fuel electrode 131 of the phosphoric acid fuel cell stack 134, and the fuel electrode 144 of the phosphoric acid fuel cell stack 147.

りん酸形燃料電池セルスタック７４の燃料極７５へのりん酸形燃料電池セルスタック用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス７２の供給量は、予め設定された燃料電池直流出力８０の電池電流と流量制御弁１２４の開度（すなわち、りん酸形燃料電池セルスタック７４の燃料極７５へのりん酸形燃料電池セルスタック用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス７２の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁１２４の開度を制御することによって、燃料電池直流出力８０の電池電流に見合った値に設定する。一方、空気供給用ブロワ１２７で取り込んだりん酸形燃料電池セルスタック発電用の空気７８を、りん酸形燃料電池セルスタック７４の空気極７７に供給する。りん酸形燃料電池セルスタック７４の空気極７７へのりん酸形燃料電池セルスタック発電用の空気７８の供給量は、予め設定された燃料電池直流出力８０の電池電流と流量制御弁７９の開度（すなわち、りん酸形燃料電池セルスタック発電用の空気７８の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁７９の開度を制御することによって、燃料電池直流出力８０の電池電流に見合った値に設定する。   The supply amount of the exhaust gas 72 of the CO shift converter 4 for the phosphoric acid fuel cell stack to the fuel electrode 75 of the phosphoric acid fuel cell stack 74 is the battery current and flow rate of the fuel cell DC output 80 set in advance. Based on the relationship of the opening degree of the control valve 124 (that is, the supply amount of the exhaust gas 72 of the CO shift converter 4 for the phosphoric acid fuel cell stack to the fuel electrode 75 of the phosphoric acid fuel cell stack 74), By controlling the opening degree of the flow rate control valve 124, a value corresponding to the battery current of the fuel cell DC output 80 is set. On the other hand, the phosphoric acid fuel cell stack power generation air 78 taken in by the air supply blower 127 is supplied to the air electrode 77 of the phosphoric acid fuel cell stack 74. The supply amount of the air 78 for generating the phosphoric acid fuel cell stack to the air electrode 77 of the phosphoric acid fuel cell stack 74 is determined by the battery current of the fuel cell DC output 80 and the opening of the flow control valve 79. The flow rate of the flow control valve 79 is controlled based on the relationship of the degree (that is, the supply amount of the air 78 for power generation of the phosphoric acid fuel cell stack) to meet the battery current of the fuel cell DC output 80. Set to value.

りん酸形燃料電池セルスタック７４の発電温度は、１９０℃が一般的であり、電池反応による発熱により発電温度が維持される。   The power generation temperature of the phosphoric acid fuel cell stack 74 is generally 190 ° C., and the power generation temperature is maintained by the heat generated by the battery reaction.

なお、図７には示されていないが、りん酸形燃料電池セルスタック７４の発電温度を１９０℃に維持するためには、冷却水によるりん酸形燃料電池セルスタック７４の冷却が必要であり、この冷却過程で得られた温水を給湯に利用することが可能である。   Although not shown in FIG. 7, in order to maintain the power generation temperature of the phosphoric acid fuel cell stack 74 at 190 ° C., it is necessary to cool the phosphoric acid fuel cell stack 74 with cooling water. It is possible to use the hot water obtained in this cooling process for hot water supply.

りん酸形燃料電池セルスタック７４の燃料極７５では、白金系電極触媒の働きで、りん酸形燃料電池セルスタック用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス７２に含まれる水素の約８０％が、固体高分子形燃料電池セルスタック９の場合と同様に（３）式に示した燃料極反応により水素イオンと電子に変わる。   In the fuel electrode 75 of the phosphoric acid fuel cell stack 74, about 80% of the hydrogen contained in the exhaust gas 72 of the CO shift converter 4 for the phosphoric acid fuel cell stack is solid, by the action of the platinum-based electrode catalyst. As in the case of the polymer fuel cell stack 9, the fuel electrode reaction shown in the formula (3) changes to hydrogen ions and electrons.

燃料極７５で生成した水素イオンは、りん酸電解質７６の内部を移動し、空気極７７に到達する。一方、燃料極７５で生成した電子は、外部回路を移動し、空気極７７に到達する。この電子が外部回路を移動する過程で、電気エネルギーを燃料電池直流出力８０として取り出すことができる。   Hydrogen ions generated at the fuel electrode 75 move inside the phosphate electrolyte 76 and reach the air electrode 77. On the other hand, the electrons generated at the fuel electrode 75 move through the external circuit and reach the air electrode 77. Electric energy can be taken out as the fuel cell DC output 80 in the process of the electrons moving through the external circuit.

りん酸形燃料電池セルスタック７４の空気極７７では、白金系電極触媒の働きで、燃料極７５からりん酸電解質７６の内部を空気極７７に移動してきた水素イオン、燃料極７５から外部回路を空気極７７に移動してきた電子、及び空気極７７に供給されたりん酸形燃料電池セルスタック発電用の空気７８中の酸素が、固体高分子形燃料電池セルスタック９の場合と同様に（４）式に示した空気極反応により反応し、水が生成する。   In the air electrode 77 of the phosphoric acid fuel cell stack 74, hydrogen ions that have moved from the fuel electrode 75 to the air electrode 77 to the air electrode 77 by the action of the platinum-based electrode catalyst, an external circuit is connected from the fuel electrode 75. The electrons that have moved to the air electrode 77 and the oxygen in the phosphoric acid fuel cell stack power generation air 78 supplied to the air electrode 77 are (4) as in the case of the polymer electrolyte fuel cell stack 9. It reacts by the air electrode reaction shown in the formula to produce water.

（３）式と（４）式をまとめると、りん酸形燃料電池セルスタック７４の電池反応は、固体高分子形燃料電池セルスタック９と同様に（５）式に示した水素と酸素から水ができる水の電気分解の逆反応として表すことができる。   Summarizing the equations (3) and (4), the battery reaction of the phosphoric acid fuel cell stack 74 is similar to that of the solid polymer fuel cell stack 9 in that water from hydrogen and oxygen shown in equation (5) is water. Can be expressed as the reverse reaction of electrolysis of water.

りん酸形燃料電池セルスタック７４の発電によって得られた燃料電池直流出力８０は、負荷８２に合わせて出力調整装置８５で電圧の変換と直流から交流への変換を行った後に、送電端交流出力８１として負荷８２に供給する。なお、図７では、出力調整装置８５で直流から交流への変換を行っているが、出力調整装置８５で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷８２に供給してもよい。また、図７には示されていないが、りん酸形燃料電池セルスタック７４の発電によって得られた燃料電池直流出力８０を、負荷８２、１３６、１４９、４９の少なくとも１つ以上に合わせて出力調整装置８５で電圧の変換と直流から交流への変換を行った後に、送電端交流出力８１として負荷８２、１３６、１４９、４９の少なくとも１つ以上に供給しても良い。さらに、出力調整装置８５で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷８２、１３６、１４９、４９の少なくとも１つ以上に供給しても良い。   The fuel cell direct current output 80 obtained by the power generation of the phosphoric acid fuel cell stack 74 is subjected to voltage conversion and direct current to alternating current conversion by the output adjusting device 85 in accordance with the load 82, and then the power transmission end alternating current output. 81 is supplied to the load 82. In FIG. 7, the output adjustment device 85 performs conversion from direct current to alternating current. However, the output adjustment device 85 may perform only voltage conversion and supply the power transmission end DC output to the load 82. Although not shown in FIG. 7, the fuel cell DC output 80 obtained by the power generation of the phosphoric acid fuel cell stack 74 is output in accordance with at least one of the loads 82, 136, 149, and 49. After the voltage conversion and the conversion from direct current to alternating current are performed by the adjusting device 85, the power transmission end AC output 81 may be supplied to at least one of the loads 82, 136, 149, and 49. Further, only voltage conversion may be performed by the output adjustment device 85, and the power transmission end DC output may be supplied to at least one of the loads 82, 136, 149, and 49.

りん酸形燃料電池セルスタック発電用の空気７８は、りん酸形燃料電池セルスタック７４の空気極７７で酸素の一部を（４）式に示した空気極反応により消費した後に、りん酸形燃料電池セルスタック７４の空気極排出ガス８４として排出する。一方、りん酸形燃料電池セルスタック用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス７２は、りん酸形燃料電池セルスタック７４の燃料極７５で水素の約８０％を（３）式に示した燃料極反応により消費した後に、りん酸形燃料電池セルスタック７４の燃料極排出ガス８３として排出する。   Phosphoric acid fuel cell stack power generation air 78 is phosphoric acid form after a part of oxygen is consumed by the air electrode reaction shown in the equation (4) at the air electrode 77 of the phosphoric acid fuel cell stack 74. The air is discharged as the air electrode exhaust gas 84 of the fuel cell stack 74. On the other hand, the exhaust gas 72 of the CO shift converter 4 for the phosphoric acid fuel cell stack is about 80% of hydrogen in the fuel electrode 75 of the phosphoric acid fuel cell stack 74 as shown in the equation (3). And then discharged as the fuel electrode exhaust gas 83 of the phosphoric acid fuel cell stack 74.

また、りん酸形燃料電池セルスタック１３４の燃料極１３１へのりん酸形燃料電池セルスタック用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス７２の供給量は、予め設定された燃料電池直流出力１３７の電池電流と流量制御弁１２５の開度（すなわち、りん酸形燃料電池セルスタック１３４の燃料極１３１へのりん酸形燃料電池セルスタック用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス７２の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁１２５の開度を制御することによって、燃料電池直流出力１３７の電池電流に見合った値に設定する。一方、空気供給用ブロワ１２８で取り込んだりん酸形燃料電池セルスタック発電用の空気１３０を、りん酸形燃料電池セルスタック１３４の空気極１３３に供給する。りん酸形燃料電池セルスタック１３４の空気極１３３へのりん酸形燃料電池セルスタック発電用の空気１３０の供給量は、予め設定された燃料電池直流出力１３７の電池電流と流量制御弁１２９の開度（すなわち、りん酸形燃料電池セルスタック発電用の空気１３０の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁１２９の開度を制御することによって、燃料電池直流出力１３７の電池電流に見合った値に設定する。   Further, the supply amount of the exhaust gas 72 of the CO shift converter 4 for the phosphoric acid fuel cell stack to the fuel electrode 131 of the phosphoric acid fuel cell stack 134 is the battery current of the fuel cell DC output 137 set in advance. And the opening degree of the flow rate control valve 125 (that is, the supply amount of the exhaust gas 72 of the CO shift converter 4 for the phosphoric acid fuel cell stack to the fuel electrode 131 of the phosphoric acid fuel cell stack 134). Thus, by controlling the opening degree of the flow control valve 125, a value corresponding to the battery current of the fuel cell DC output 137 is set. On the other hand, the phosphoric acid fuel cell stack power generation air 130 taken in by the air supply blower 128 is supplied to the air electrode 133 of the phosphoric acid fuel cell stack 134. The supply amount of the phosphoric acid fuel cell stack power generation air 130 to the air electrode 133 of the phosphoric acid fuel cell stack 134 depends on the preset battery current of the fuel cell DC output 137 and the opening of the flow control valve 129. By controlling the opening degree of the flow rate control valve 129 based on the relationship of the degree (that is, the supply amount of the air 130 for power generation of the phosphoric acid fuel cell stack), it is commensurate with the battery current of the fuel cell DC output 137. Set to value.

りん酸形燃料電池セルスタック１３４の発電温度は、１９０℃が一般的であり、電池反応による発熱により発電温度が維持される。   The power generation temperature of the phosphoric acid fuel cell stack 134 is generally 190 ° C., and the power generation temperature is maintained by the heat generated by the battery reaction.

なお、図７には示されていないが、りん酸形燃料電池セルスタック１３４の発電温度を約１９０℃に維持するためには、冷却水によるりん酸形燃料電池セルスタック１３４の冷却が必要であり、この冷却過程で得られた温水を給湯に利用することが可能である。   Although not shown in FIG. 7, in order to maintain the power generation temperature of the phosphoric acid fuel cell stack 134 at about 190 ° C., it is necessary to cool the phosphoric acid fuel cell stack 134 with cooling water. Yes, it is possible to use the hot water obtained in this cooling process for hot water supply.

りん酸形燃料電池セルスタック１３４の燃料極１３１では、白金系電極触媒の働きで、りん酸形燃料電池セルスタック用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス７２に含まれる水素の約８０％が、固体高分子形燃料電池セルスタック９の場合と同様に（３）式に示した燃料極反応により水素イオンと電子に変わる。   In the fuel electrode 131 of the phosphoric acid fuel cell stack 134, about 80% of the hydrogen contained in the exhaust gas 72 of the CO shift converter 4 for the phosphoric acid fuel cell stack is solid by the action of the platinum-based electrode catalyst. As in the case of the polymer fuel cell stack 9, the fuel electrode reaction shown in the formula (3) changes to hydrogen ions and electrons.

燃料極１３１で生成した水素イオンは、りん酸電解質１３２の内部を移動し、空気極１３３に到達する。一方、燃料極１３１で生成した電子は、外部回路を移動し、空気極１３３に到達する。この電子が外部回路を移動する過程で、電気エネルギーを燃料電池直流出力１３７として取り出すことができる。   Hydrogen ions generated at the fuel electrode 131 move inside the phosphate electrolyte 132 and reach the air electrode 133. On the other hand, the electrons generated at the fuel electrode 131 move through the external circuit and reach the air electrode 133. In the process that the electrons move through the external circuit, electric energy can be taken out as the fuel cell DC output 137.

りん酸形燃料電池セルスタック１３４の空気極１３３では、白金系電極触媒の働きで、燃料極１３１からりん酸電解質１３２の内部を空気極１３３に移動してきた水素イオン、燃料極１３１から外部回路を空気極１３３に移動してきた電子、及び空気極１３３に供給されたりん酸形燃料電池セルスタック発電用の空気１３０中の酸素が、固体高分子形燃料電池セルスタック９の場合と同様に（４）式に示した空気極反応により反応し、水が生成する。   In the air electrode 133 of the phosphoric acid fuel cell stack 134, the platinum-based electrode catalyst serves to move hydrogen ions that have moved from the fuel electrode 131 to the air electrode 133 to the air electrode 133, and an external circuit from the fuel electrode 131. As in the case of the polymer electrolyte fuel cell stack 9, the electrons that have moved to the air electrode 133 and oxygen in the phosphoric acid fuel cell stack power generation air 130 supplied to the air electrode 133 are (4 It reacts by the air electrode reaction shown in the formula to produce water.

（３）式と（４）式をまとめると、りん酸形燃料電池セルスタック１３４の電池反応は、固体高分子形燃料電池セルスタック９と同様に（５）式に示した水素と酸素から水ができる水の電気分解の逆反応として表すことができる。   Summarizing the equations (3) and (4), the battery reaction of the phosphoric acid fuel cell stack 134 is similar to that of the solid polymer fuel cell stack 9 in that water from hydrogen and oxygen shown in the equation (5) is water. Can be expressed as the reverse reaction of electrolysis of water.

りん酸形燃料電池セルスタック１３４の発電によって得られた燃料電池直流出力１３７は、負荷１３６に合わせて出力調整装置１３５で電圧の変換と直流から交流への変換を行った後に、送電端交流出力１３８として負荷１３６に供給する。なお、図７では、出力調整装置１３５で直流から交流への変換を行っているが、出力調整装置１３５で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷１３６に供給してもよい。また、図７には示されていないが、りん酸形燃料電池セルスタック１３４の発電によって得られた燃料電池直流出力１３７を、負荷１３６、８２、１４９、４９の少なくとも１つ以上に合わせて出力調整装置１３５で電圧の変換と直流から交流への変換を行った後に、送電端交流出力１３８として負荷１３６、８２、１４９、４９の少なくとも１つ以上に供給しても良い。さらに、出力調整装置１３５で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷１３６、８２、１４９、４９の少なくとも１つ以上に供給しても良い。   The fuel cell direct current output 137 obtained by the power generation of the phosphoric acid fuel cell stack 134 is subjected to voltage conversion and direct current to alternating current conversion by the output adjusting device 135 in accordance with the load 136, and then the AC output at the transmission end. 138 is supplied to the load 136. In FIG. 7, the output adjustment device 135 performs conversion from direct current to alternating current. However, the output adjustment device 135 may perform only voltage conversion and supply the power transmission end DC output to the load 136. Although not shown in FIG. 7, the fuel cell DC output 137 obtained by the power generation of the phosphoric acid fuel cell stack 134 is output in accordance with at least one of the loads 136, 82, 149, and 49. After the voltage conversion and the conversion from direct current to alternating current are performed by the adjusting device 135, the power transmission end alternating current output 138 may be supplied to at least one of the loads 136, 82, 149, and 49. Further, only voltage conversion may be performed by the output adjustment device 135, and the power transmission end DC output may be supplied to at least one of the loads 136, 82, 149, 49.

りん酸形燃料電池セルスタック発電用の空気１３０は、りん酸形燃料電池セルスタック１３４の空気極７７で酸素の一部を（４）式に示した空気極反応により消費した後に、りん酸形燃料電池セルスタック１３４の空気極排出ガス１４０として排出する。一方、りん酸形燃料電池セルスタック用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス７２は、りん酸形燃料電池セルスタック１３４の燃料極１３１で水素の約８０％を（３）式に示した燃料極反応により消費した後に、りん酸形燃料電池セルスタック１３４の燃料極排出ガス１３９として排出する。   Phosphoric acid fuel cell stack power generation air 130 is phosphoric acid form after a part of oxygen is consumed by the air electrode reaction shown in the equation (4) at the air electrode 77 of the phosphoric acid fuel cell stack 134. The air is discharged as the air electrode exhaust gas 140 of the fuel cell stack 134. On the other hand, the exhaust gas 72 of the CO shift converter 4 for the phosphoric acid fuel cell stack is about 80% of hydrogen at the fuel electrode 131 of the phosphoric acid fuel cell stack 134. And then discharged as the fuel electrode exhaust gas 139 of the phosphoric acid fuel cell stack 134.

同様に、りん酸形燃料電池セルスタック１４７の燃料極１４４へのりん酸形燃料電池セルスタック用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス７２の供給量は、予め設定された燃料電池直流出力１５０の電池電流と流量制御弁１２６の開度（すなわち、りん酸形燃料電池セルスタック１４７の燃料極１４４へのりん酸形燃料電池セルスタック用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス７２の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁１２６の開度を制御することによって、燃料電池直流出力１５０の電池電流に見合った値に設定する。一方、空気供給用ブロワ１４１で取り込んだりん酸形燃料電池セルスタック発電用の空気１４３を、りん酸形燃料電池セルスタック１４７の空気極１４６に供給する。りん酸形燃料電池セルスタック１４７の空気極１４６へのりん酸形燃料電池セルスタック発電用の空気１４３の供給量は、予め設定された燃料電池直流出力１５０の電池電流と流量制御弁１４２の開度（すなわち、りん酸形燃料電池セルスタック発電用の空気１４３の供給量）の関係に基づいて、流量制御弁１４２の開度を制御することによって、燃料電池直流出力１５０の電池電流に見合った値に設定する。   Similarly, the supply amount of the exhaust gas 72 of the CO shift converter 4 for the phosphoric acid fuel cell stack to the fuel electrode 144 of the phosphoric acid fuel cell stack 147 is the battery of the fuel cell DC output 150 set in advance. The relationship between the current and the opening degree of the flow rate control valve 126 (that is, the supply amount of the exhaust gas 72 of the CO shift converter 4 for the phosphoric acid fuel cell stack to the fuel electrode 144 of the phosphoric acid fuel cell stack 147). Based on this, the opening degree of the flow control valve 126 is controlled to set a value corresponding to the battery current of the fuel cell DC output 150. On the other hand, the phosphoric acid fuel cell stack power generation air 143 taken in by the air supply blower 141 is supplied to the air electrode 146 of the phosphoric acid fuel cell stack 147. The supply amount of the phosphoric acid fuel cell stack power generation air 143 to the air electrode 146 of the phosphoric acid fuel cell stack 147 depends on the battery current of the fuel cell DC output 150 set in advance and the flow control valve 142 opened. By adjusting the opening degree of the flow rate control valve 142 based on the relationship of the degree (that is, the supply amount of the air 143 for phosphoric acid fuel cell stack power generation), it is commensurate with the battery current of the fuel cell DC output 150. Set to value.

りん酸形燃料電池セルスタック１４７の発電温度は、１９０℃が一般的であり、電池反応による発熱により発電温度が維持される。   The power generation temperature of the phosphoric acid fuel cell stack 147 is generally 190 ° C., and the power generation temperature is maintained by the heat generated by the battery reaction.

なお、図７には示されていないが、りん酸形燃料電池セルスタック１４７の発電温度を約１９０℃に維持するためには、冷却水によるりん酸形燃料電池セルスタック１４７の冷却が必要であり、この冷却過程で得られた温水を給湯に利用することが可能である。   Although not shown in FIG. 7, in order to maintain the power generation temperature of the phosphoric acid fuel cell stack 147 at about 190 ° C., it is necessary to cool the phosphoric acid fuel cell stack 147 with cooling water. Yes, it is possible to use the hot water obtained in this cooling process for hot water supply.

りん酸形燃料電池セルスタック１４７の燃料極１４４では、白金系電極触媒の働きで、りん酸形燃料電池セルスタック用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス７２に含まれる水素の約８０％が、固体高分子形燃料電池セルスタック９の場合と同様に（３）式に示した燃料極反応により水素イオンと電子に変わる。   In the fuel electrode 144 of the phosphoric acid fuel cell stack 147, about 80% of the hydrogen contained in the exhaust gas 72 of the CO shift converter 4 for the phosphoric acid fuel cell stack is made solid by the action of the platinum-based electrode catalyst. As in the case of the polymer fuel cell stack 9, the fuel electrode reaction shown in the formula (3) changes to hydrogen ions and electrons.

燃料極１４４で生成した水素イオンは、りん酸電解質１４５の内部を移動し、空気極１４６に到達する。一方、燃料極１４４で生成した電子は、外部回路を移動し、空気極１４６に到達する。この電子が外部回路を移動する過程で、電気エネルギーを燃料電池直流出力１５０として取り出すことができる。   Hydrogen ions generated at the fuel electrode 144 move inside the phosphate electrolyte 145 and reach the air electrode 146. On the other hand, the electrons generated at the fuel electrode 144 move through the external circuit and reach the air electrode 146. Electric energy can be taken out as the fuel cell DC output 150 in the process in which the electrons move in the external circuit.

りん酸形燃料電池セルスタック１４７の空気極１４６では、白金系電極触媒の働きで、燃料極１４４からりん酸電解質１４５の内部を空気極１４６に移動してきた水素イオン、燃料極１４４から外部回路を空気極１４６に移動してきた電子、及び空気極１４６に供給されたりん酸形燃料電池セルスタック発電用の空気１４３中の酸素が、固体高分子形燃料電池セルスタック９の場合と同様に（４）式に示した空気極反応により反応し、水が生成する。   In the air electrode 146 of the phosphoric acid fuel cell stack 147, hydrogen ions that have moved from the fuel electrode 144 to the air electrode 146 to the air electrode 146 by the action of the platinum-based electrode catalyst, an external circuit is connected from the fuel electrode 144. Electrons that have moved to the air electrode 146 and oxygen in the phosphoric acid fuel cell stack power generation air 143 supplied to the air electrode 146 are (4 It reacts by the air electrode reaction shown in the formula to produce water.

（３）式と（４）式をまとめると、りん酸形燃料電池セルスタック１４７の電池反応は、固体高分子形燃料電池セルスタック９と同様に（５）式に示した水素と酸素から水ができる水の電気分解の逆反応として表すことができる。   Summarizing the equations (3) and (4), the battery reaction of the phosphoric acid fuel cell stack 147 is similar to that of the solid polymer fuel cell stack 9 in the form of water from hydrogen and oxygen shown in the equation (5). Can be expressed as the reverse reaction of water electrolysis.

りん酸形燃料電池セルスタック１４７の発電によって得られた燃料電池直流出力１５０は、負荷１４９に合わせて出力調整装置１４８で電圧の変換と直流から交流への変換を行った後に、送電端交流出力１５１として負荷１４９に供給する。なお、図７では、出力調整装置１４８で直流から交流への変換を行っているが、出力調整装置１４８で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷１４８に供給してもよい。また、図７には示されていないが、りん酸形燃料電池セルスタック１４７の発電によって得られた燃料電池直流出力１５０を、負荷１４９、８２、１３６、４９の少なくとも１つ以上に合わせて出力調整装置１４８で電圧の変換と直流から交流への変換を行った後に、送電端交流出力１５１として負荷１４９、８２、１３６、４９の少なくとも１つ以上に供給しても良い。さらに、出力調整装置１４８で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷１４９、８２、１３６、４９の少なくとも１つ以上に供給しても良い。   The fuel cell DC output 150 obtained by the power generation of the phosphoric acid fuel cell stack 147 is subjected to voltage conversion and DC to AC conversion by the output adjustment device 148 in accordance with the load 149, and then the AC output at the power transmission end. 151 is supplied to the load 149. In FIG. 7, the output adjustment device 148 performs conversion from direct current to alternating current. However, the output adjustment device 148 may perform only voltage conversion and supply the power transmission end DC output to the load 148. Although not shown in FIG. 7, the fuel cell DC output 150 obtained by the power generation of the phosphoric acid fuel cell stack 147 is output in accordance with at least one of the loads 149, 82, 136, and 49. After the voltage conversion and the conversion from direct current to alternating current are performed by the adjusting device 148, the power transmission end alternating current output 151 may be supplied to at least one of the loads 149, 82, 136, and 49. Further, only the voltage conversion may be performed by the output adjustment device 148, and the power transmission end DC output may be supplied to at least one of the loads 149, 82, 136, and 49.

りん酸形燃料電池セルスタック発電用の空気１４３は、りん酸形燃料電池セルスタック１４７の空気極１４６で酸素の一部を（４）式に示した空気極反応により消費した後に、りん酸形燃料軍池セルスタック１４７の空気極排出ガス１５３として排出する。一方、りん酸形燃料電池セルスタック用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス７２は、りん酸形燃料電池セルスタック１４７の燃料極１４４で水素の約８０％を（３）式に示した燃料極反応により消費した後に、りん酸形燃料電池セルスタック１４７の燃料極排出ガス１５２として排出する。   The phosphoric acid fuel cell stack power generation air 143 is a phosphoric acid form after a part of oxygen is consumed by the air electrode reaction shown in the equation (4) at the air electrode 146 of the phosphoric acid fuel cell stack 147. The air is discharged as the air electrode exhaust gas 153 of the fuel tank cell stack 147. On the other hand, the exhaust gas 72 of the CO shift converter 4 for the phosphoric acid fuel cell stack is about 80% of hydrogen in the fuel electrode 144 of the phosphoric acid fuel cell stack 147. And then discharged as the fuel electrode exhaust gas 152 of the phosphoric acid fuel cell stack 147.

図７に示した燃料電池発電システムでは、改質器３は１個であるが、天然ガス中の炭素数が２個以上の比較的低温で熱分解が起こり易い炭化水素の水蒸気改質反応を主に行わせる第１段目のプレ改質器と、熱分解が起こりにくいメタンの水蒸気改質反応を主に行わせる第２段目のスタック改質器の２個の改質器を用いても良い。   In the fuel cell power generation system shown in FIG. 7, the number of the reformers 3 is one, but the steam reforming reaction of hydrocarbons that are likely to be pyrolyzed at a relatively low temperature with 2 or more carbon atoms in natural gas. Using two reformers: a first-stage pre-reformer that is mainly used and a second-stage stack reformer that is mainly used to perform a steam reforming reaction of methane that hardly causes thermal decomposition. Also good.

本実施形態においても、図１に示した実施形態１と同様に、図１２に示した従来例と比べて、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス４２中の水蒸気を炭化水素の水蒸気改質反応に利用するために、水蒸気１５５をつくる気化器１５７が不要で水の気化に必要なエネルギーを削減することができ、また、改質器３での炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱として固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の排熱を利用するために、炭化水素の水蒸気改質反応のために外部から新たに供給するエネルギーを削減することができるので、りん酸形燃料電池セルスタック７４、１３４、１４７の送電端効率を向上させることが可能である。さらに、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の排熱を改質器３での炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱として利用するために、従来の固体酸化物形燃料電池発電システムと比較して、８００〜１０００℃の発電温度を維持するために固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の冷却に必要な固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量を滅少させることが可能で、固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の昇温に必要なエネルギーを削減することができるので、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の送電端効率を向上させることが可能である。このため、システム全体の送電端効率が向上する。   Also in the present embodiment, as in the first embodiment shown in FIG. 1, the water vapor in the anode discharge gas 42 of the solid oxide fuel cell stack 38 is converted to hydrocarbons as compared with the conventional example shown in FIG. 12. Therefore, the vaporizer 157 for generating the steam 155 is not required to reduce the energy required for water vaporization, and the hydrocarbon steam reforming reaction of the hydrocarbon in the reformer 3 In order to utilize the exhaust heat of the solid oxide fuel cell stack 38 as the reaction heat required for the reaction, it is possible to reduce the energy newly supplied from the outside for the steam reforming reaction of hydrocarbons. It is possible to improve the power transmission end efficiency of the acid fuel cell stacks 74, 134, and 147. Further, in order to use the exhaust heat of the solid oxide fuel cell stack 38 as reaction heat necessary for the steam reforming reaction of hydrocarbons in the reformer 3, a conventional solid oxide fuel cell power generation system and In comparison, the supply amount of air 39 for power generation of the solid oxide fuel cell stack necessary for cooling the solid oxide fuel cell stack 38 in order to maintain the power generation temperature of 800 to 1000 ° C. is reduced. It is possible to reduce the energy required to raise the temperature of the air 39 for power generation of the solid oxide fuel cell stack, so that the power transmission end efficiency of the solid oxide fuel cell stack 38 can be improved. Is possible. For this reason, the power transmission end efficiency of the whole system improves.

（実施形態８）
図８は、本発明による燃料電池発電システムのさらに他の実施形態（これを実施形態８とする）を表す構成図を示している。本実施形態では、第一の燃料電池セルスタックとして固体酸化物形燃料電池セルスタック３８を用い、第二の燃料電池セルスタックとして３組のりん酸形燃料電池セルスタック７４、１３４、１４７を用いている。なお、本実施形態では３組のりん酸形燃料電池セルスタックを用いているが、りん酸形燃料電池セルスタックの数は必ずしも３組に限定されるわけではなく、２組以上であればいくつでもかまわない。 (Embodiment 8)
FIG. 8 is a block diagram showing still another embodiment (this is referred to as embodiment 8) of the fuel cell power generation system according to the present invention. In the present embodiment, the solid oxide fuel cell stack 38 is used as the first fuel cell stack, and three sets of phosphoric acid fuel cell stacks 74, 134, and 147 are used as the second fuel cell stack. ing. In this embodiment, three sets of phosphoric acid fuel cell stacks are used. However, the number of phosphoric acid fuel cell stacks is not necessarily limited to three. But it doesn't matter.

図８において、図１２、図１、図２、図３、図４、図５、図６、図７と同一のものは同一符号で表し、これらのものについてはその説明を省略する。   8, the same components as those in FIGS. 12, 1, 2, 3, 4, 4, 5, 6, and 7 are denoted by the same reference numerals, and the description of these components is omitted.

図８を用いて、本実施形態を説明する。本実施形態による燃料電池発電システムは、図３に示した実施形態３とは、図８に示したように、ＣＯ選択酸化器５と凝縮器２９が不要で、第二の燃料電池セルスタックとして、燃料極６、固体高分子電解質７及び空気極８からなる単セルから構成された固体高分子形燃料電池セルスタック９と、燃料極９２、固体高分子電解質９３及び空気極９４からなる単セルから構成された固体高分子形燃料電池セルスタック９５と、燃料極１０５、固体高分子電解質１０６及び空気極１０７からなる単セルから構成された固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の代わりに、燃料極７５、りん酸電解質７６及び空気極７７からなる単セルから構成されたりん酸形燃料電池セルスタック７４と、燃料極１３１、りん酸電解質１３２及び空気極１３３からなる単セルから構成されたりん酸形燃料電池セルスタック１３４と、燃料極１４４、りん酸電解質１４５及び空気極１４６からなる単セルから構成されたりん酸形燃料電池セルスタック１４７を設けた点と、負荷１７、９７、１１０の代わりに負荷８２、１３６、１４９を設け、出力調整装置１６、９６、１０９の代わりに出力調整装置８５、１３５、１４８を設けた点が大きく異なる。   The present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 8, the fuel cell power generation system according to the present embodiment does not require the CO selective oxidizer 5 and the condenser 29 as shown in FIG. , A solid polymer fuel cell stack 9 composed of a single cell comprising a fuel electrode 6, a solid polymer electrolyte 7 and an air electrode 8, and a single cell comprising a fuel electrode 92, a solid polymer electrolyte 93 and an air electrode 94 Instead of a polymer electrolyte fuel cell stack 95 composed of a single cell composed of a fuel electrode 105, a solid polymer electrolyte 106 and an air electrode 107, a fuel A phosphoric acid fuel cell stack 74 composed of a single cell comprising an electrode 75, a phosphoric acid electrolyte 76 and an air electrode 77; a fuel electrode 131, a phosphoric acid electrolyte 132 and an air electrode 133. A phosphoric acid fuel cell stack 134 composed of a single cell and a phosphoric acid fuel cell stack 147 composed of a single cell composed of a fuel electrode 144, a phosphoric acid electrolyte 145 and an air electrode 146, and The load 82, 136, 149 is provided instead of the load 17, 97, 110, and the output adjustment device 85, 135, 148 is provided instead of the output adjustment device 16, 96, 109.

次に、本実施形態による燃料電池発電システムの作用ついて、図８を参照して説明する。ＣＯシフトコンバータ４でつくられた一酸化炭素濃度を１％以下に低減させた固体酸化物形燃料電池セルスタックの燃料極排ガスであるＣＯシフトコンバータ４の排出ガス６７の一部を、りん酸形燃料電池セルスタック用のＣＯシフトコンバータ４の排出ガス７２としてりん酸形燃料電池セルスタック７４の燃料極７５、りん酸形燃料電池セルスタック１３４の燃料極１３１、りん酸形燃料電池セルスタック１４７の燃料極１４４に供給する。   Next, the operation of the fuel cell power generation system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. A part of the exhaust gas 67 of the CO shift converter 4 which is the fuel electrode exhaust gas of the solid oxide fuel cell stack in which the carbon monoxide concentration produced by the CO shift converter 4 is reduced to 1% or less is converted into phosphoric acid form. As the exhaust gas 72 of the CO shift converter 4 for the fuel cell stack, the fuel electrode 75 of the phosphoric acid fuel cell stack 74, the fuel electrode 131 of the phosphoric acid fuel cell stack 134, and the phosphoric acid fuel cell stack 147 Supply to the fuel electrode 144.

図８では、出力調整装置８５、１３５、１４８で直流から交流への変換を行つているが、出力調整装置８５、１３５、１４８で電圧変換のみを行い、各送電端直流出力をそれぞれ負荷８２、１３６、１４９に供給してもよい。また、出力調整装置４８で直流から交流への変換を行っているが、出力調整装置４８で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷４９、８２、１３６、１４９の少なくとも一つ以上に供給してもよい。なお、図８には示されていないが、りん酸形燃料電池セルスタック７４、１３４、１４７の発電によって得られた燃料電池直流出力８０、１３７、１５０を、負荷８２、１３６、１４９、４９の少なくとも一つ以上に合わせて出力調整装置８５、１３５、１４８で電圧の変換と直流から交流への変換を行った後に、送電端交流出力８１、１３８、１５０として負荷８２、１３６、１４９、４９の少なくとも一つ以上に供給しても良い。さらに、出力調整装置８５、１３５、１４８で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷８２、１３６、１４９、４９の少なくとも一つ以上に供給しても良い。   In FIG. 8, the output adjustment devices 85, 135, and 148 perform conversion from direct current to alternating current. However, the output adjustment devices 85, 135, and 148 perform only voltage conversion, and each power transmission end DC output is connected to the load 82, 136 and 149 may be supplied. Further, although the output adjustment device 48 performs conversion from direct current to alternating current, the output adjustment device 48 performs only voltage conversion and supplies the transmission-end DC output to at least one of the loads 49, 82, 136, and 149. May be. Although not shown in FIG. 8, the fuel cell DC outputs 80, 137, 150 obtained by the power generation of the phosphoric acid fuel cell stacks 74, 134, 147 are connected to the loads 82, 136, 149, 49. After performing voltage conversion and direct current to alternating current conversion by the output adjusting devices 85, 135, and 148 in accordance with at least one or more, the load 82, 136, 149, 49 of the load 82, 136, 149, 49 as the transmission end AC output 81, 138, 150 You may supply to at least 1 or more. Further, only the voltage conversion may be performed by the output adjustment devices 85, 135, and 148, and the power transmission end DC output may be supplied to at least one of the loads 82, 136, 149, and 49.

図８に示した燃料電池発電システムでは、改質器３は１個であるが、天然ガス中の炭素数が２個以上の比較的低温で熱分解が起こり易い炭化水素の水蒸気改質反応を主に行わせる第一段目のプレ改質器と、熱分解が起こりにくいメタンの水蒸気改質反応を主に行わせる第二段目のスタック改質器の２個の改質器を用いても良い。   In the fuel cell power generation system shown in FIG. 8, the number of the reformers 3 is one, but the steam reforming reaction of hydrocarbons, which have two or more carbons in natural gas and are susceptible to thermal decomposition at a relatively low temperature. Using two reformers: a first-stage pre-reformer that is mainly used and a second-stage stack reformer that is mainly used for steam reforming reaction of methane, which hardly causes thermal decomposition. Also good.

本実施形態においても、図１に示した実施形態１と同様に、図１２に示した従来例と比べて、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス４２中の水蒸気を炭化水素の水蒸気改質反応に利用するために、水蒸気１５５をつくる気化器１５７が不要で水の気化に必要なエネルギーを削減することができ、また、改質器３での炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱として固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の排熱を利用するために、炭化水素の水蒸気改質反応のために外部から新たに供給するエネルギーを削減することができるので、りん酸形燃料電池セルスタック７４、１３４、１４７の送電端効率を向上させることが可能である。さらに、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の排熱を改質器３での炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱として利用するために、従来の固体酸化物形燃料電池発電システムと比較して、８００〜１０００℃の発電温度を維持するために固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の冷却に必要な固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量を減少させることが可能で、固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の昇温に必要なエネルギーを削減することができるので、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の送電端効率を向上させることが可能である。このため、システム全体の送電端効率が向上する。   Also in the present embodiment, as in the first embodiment shown in FIG. 1, the water vapor in the anode discharge gas 42 of the solid oxide fuel cell stack 38 is converted to hydrocarbons as compared with the conventional example shown in FIG. 12. Therefore, the vaporizer 157 for generating the steam 155 is not required to reduce the energy required for water vaporization, and the hydrocarbon steam reforming reaction of the hydrocarbon in the reformer 3 In order to utilize the exhaust heat of the solid oxide fuel cell stack 38 as the reaction heat required for the reaction, it is possible to reduce the energy newly supplied from the outside for the steam reforming reaction of hydrocarbons. It is possible to improve the power transmission end efficiency of the acid fuel cell stacks 74, 134, and 147. Further, in order to use the exhaust heat of the solid oxide fuel cell stack 38 as reaction heat necessary for the steam reforming reaction of hydrocarbons in the reformer 3, a conventional solid oxide fuel cell power generation system and In comparison, the supply amount of air 39 for power generation of the solid oxide fuel cell stack necessary for cooling the solid oxide fuel cell stack 38 in order to maintain the power generation temperature of 800 to 1000 ° C. is reduced. And the energy required to raise the temperature of the air 39 for power generation of the solid oxide fuel cell stack can be reduced, so that the power transmission end efficiency of the solid oxide fuel cell stack 38 can be improved. Is possible. For this reason, the power transmission end efficiency of the whole system improves.

（実施形態９）
図９は、本発明による燃料電池発電システムのさらに他の実施形態（これを実施形態９とする）を表す構成図を示している。本実施形態では、第一の燃料電池セルスタックとして固体酸化物形燃料電池セルスタック３８を用い、第二の燃料電池セルスタックとして３組のりん酸形燃料電池セルスタック７４、１３４、１４７を用いている。なお、本実施形態では３組のりん酸形燃料電池セルスタックを用いているが、りん酸形燃料電池セルスタックの数は必ずしも３組に限定されるわけではなく、２組以上であればいくつでもかまわない。 (Embodiment 9)
FIG. 9 is a block diagram showing still another embodiment (this is referred to as Embodiment 9) of the fuel cell power generation system according to the present invention. In the present embodiment, the solid oxide fuel cell stack 38 is used as the first fuel cell stack, and three sets of phosphoric acid fuel cell stacks 74, 134, and 147 are used as the second fuel cell stack. ing. In this embodiment, three sets of phosphoric acid fuel cell stacks are used. However, the number of phosphoric acid fuel cell stacks is not necessarily limited to three. But it doesn't matter.

図９において、図１２、図１、図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８と同一のものは同一符号で表し、これらのものについてはその説明を省略する。   9, the same components as those in FIGS. 12, 1, 2, 3, 4, 4, 5, 6, 7, and 8 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. .

図９を用いて、本実施形態を説明する。本実施形態による燃料電池発電システムは、図５に示した実施形態５とは、図９に示したように、ＣＯ選択酸化器５と凝縮器２９が不要で、第二の燃料電池セルスタックとして燃料極６、固体高分子電解質７及び空気極８からなる単セルから構成された固体高分子形燃料電池セルスタック９と、燃料極９２、固体高分子電解質９３及び空気極９４からなる単セルから構成された固体高分子形燃料電池セルスタック９５と、燃料極１０５、固体高分子電解質１０６及び空気極１０７からなる単セルから構成された固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の代わりに、燃料極７５、りん酸電解質７６及び空気極７７からなる単セルから構成されたりん酸形燃料電池セルスタック７４、燃料極１３１、りん酸電解質１３２及び空気極１３３からなる単セルから構成されたりん酸形燃料電池セルスタック１３４と、燃料極１４４、りん酸電解質１４５及び空気極１４６からなる単セルから構成されたりん酸形燃料電池セルスタック１４７を設けた点が大きく異なる。   The present embodiment will be described with reference to FIG. The fuel cell power generation system according to the present embodiment is different from the fifth embodiment shown in FIG. 5 in that the CO selective oxidizer 5 and the condenser 29 are unnecessary as shown in FIG. A polymer electrolyte fuel cell stack 9 composed of a single cell comprising a fuel electrode 6, a solid polymer electrolyte 7 and an air electrode 8, and a single cell comprising a fuel electrode 92, a solid polymer electrolyte 93 and an air electrode 94. Instead of the solid polymer electrolyte fuel cell stack 95 composed of a single cell composed of a fuel electrode 105, a solid polymer electrolyte 106 and an air electrode 107, a fuel electrode 75, a phosphoric acid fuel cell stack 74 composed of a single cell comprising a phosphoric acid electrolyte 76 and an air electrode 77, a fuel electrode 131, a phosphoric acid electrolyte 132 and an air electrode 133. A phosphoric acid fuel cell stack 134 composed of a single cell and a phosphoric acid fuel cell stack 147 composed of a single cell composed of a fuel electrode 144, a phosphoric acid electrolyte 145 and an air electrode 146 are largely provided. Different.

次に、本実施形態の燃料電池発電システムの作用について、図９を参照して説明する。図９では、出力調整装置８５、１３５、１４８で直流から交流への変換を行っているが、出力調整装置８５、１３５、１４８で電圧変換のみを行い、各送電端直流出力をそれぞれ負荷８２、１３６、１４９に供給してもよい。また、出力調整装置４８で直流から交流への変換を行っているが、出力調整装置４８で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷４９、８２、１３６、１４９の少なくとも一つ以上に供給してもよい。なお、図９には示されていないが、りん酸形燃料電池セルスタック７４、１３４、１４７の発電によって得られた燃料電池直流出力８０、１３７、１５０を、負荷８２、１３６、１４９、４９の少なくとも一つ以上に合わせて出力調整装置８５、１３５、１４８で電圧の変換と直流から交流への変換を行った後に、送電端交流出力８１、１３８、１５０として負荷８２、１３６、１４９、４９の少なくとも一つ以上に供給しても良い。さらに、出力調整装置８５、１３５、１４８で電圧変換のみを行い、送電端直流出力を負荷８２、１３６、１４９、４９の少なくとも一つ以上に供給しても良い。   Next, the operation of the fuel cell power generation system of this embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 9, the output adjustment devices 85, 135, and 148 perform conversion from direct current to alternating current. However, the output adjustment devices 85, 135, and 148 perform only voltage conversion, and the direct-current outputs at the power transmission ends are respectively connected to the load 82, 136 and 149 may be supplied. Further, although the output adjustment device 48 performs conversion from direct current to alternating current, the output adjustment device 48 performs only voltage conversion and supplies the transmission-end DC output to at least one of the loads 49, 82, 136, and 149. May be. Although not shown in FIG. 9, the fuel cell DC outputs 80, 137, 150 obtained by the power generation of the phosphoric acid fuel cell stacks 74, 134, 147 are connected to the loads 82, 136, 149, 49. After performing voltage conversion and direct current to alternating current conversion by the output adjusting devices 85, 135, and 148 in accordance with at least one or more, the load 82, 136, 149, 49 of the load 82, 136, 149, 49 as the transmission end AC output 81, 138, 150 You may supply to at least 1 or more. Further, only the voltage conversion may be performed by the output adjustment devices 85, 135, and 148, and the power transmission end DC output may be supplied to at least one of the loads 82, 136, 149, and 49.

図９に示した燃料電池発電システムでは、改質器は用いられていないが、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の排熱を反応熱として利用して天然ガス中の炭素数が２個以上の比較的低温で熱分解が起こり易い炭化水素の水蒸気改質反応を主に行わせるプレ改質器を固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の前に隣接させて用いても良い。   In the fuel cell power generation system shown in FIG. 9, a reformer is not used, but the exhaust heat of the solid oxide fuel cell stack 38 is used as reaction heat and the number of carbons in the natural gas is 2 or more. Alternatively, a pre-reformer that mainly performs a steam reforming reaction of hydrocarbon that is likely to undergo thermal decomposition at a relatively low temperature may be used adjacent to the solid oxide fuel cell stack 38.

本実施形態においても、図１に示した実施形態１と同様に、図１２に示した従来例と比べて、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極排出ガス４２中の水蒸気を炭化水素の水蒸気改質反応に利用するために、水蒸気１５５をつくる気化器１５７が不要で水の気化に必要なエネルギーを削減することができ、また、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極３５での炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱として固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の発熱を利用するために、炭化水素の水蒸気改質反応のために外部から新たに供給するエネルギーを削減することができるので、りん酸形燃料電池セルスタック７４、１３４、１４７の送電端効率を向上させることが可能である。さらに、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の発熱を固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極３５での炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱として利用するために、従来の固体酸化物形燃料電池発電システムと比較して、８００〜１０００℃の発電温度を維持するために固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の冷却に必要な固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量を減少させることが可能で、固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用め空気３９の昇温に必要なエネルギーを削減することができるので、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の送電端効率を向上させることが可能である。このため、システム全体の送電端効率が向上する。   Also in the present embodiment, as in the first embodiment shown in FIG. 1, the water vapor in the anode discharge gas 42 of the solid oxide fuel cell stack 38 is converted to hydrocarbons as compared with the conventional example shown in FIG. 12. Therefore, the vaporizer 157 for generating the water vapor 155 is not required, and the energy required for water vaporization can be reduced, and the fuel electrode 35 of the solid oxide fuel cell stack 38 can be reduced. In order to utilize the heat generated by the solid oxide fuel cell stack 38 as the reaction heat necessary for the steam reforming reaction of hydrocarbons, the energy newly supplied from the outside for the steam reforming reaction of hydrocarbons is used. Therefore, it is possible to improve the power transmission end efficiency of the phosphoric acid fuel cell stacks 74, 134, and 147. Further, in order to use the heat generated by the solid oxide fuel cell stack 38 as the reaction heat necessary for the steam reforming reaction of hydrocarbons at the fuel electrode 35 of the solid oxide fuel cell stack 38, Compared with the oxide fuel cell power generation system, the air for generating the solid oxide fuel cell stack required for cooling the solid oxide fuel cell stack 38 in order to maintain the power generation temperature of 800 to 1000 ° C. 39 can be reduced, and the energy required to raise the temperature of the solid oxide fuel cell stack power generation air 39 can be reduced, so that the solid oxide fuel cell stack 38 It is possible to improve the power transmission end efficiency. For this reason, the power transmission end efficiency of the whole system improves.

以上説明したように、本発明によれば、改質器の代わりに第一の燃料電池セルスタックで発電と水素製造を行うとともに、第一の燃料電池セルスタヅクで製造した水素を複数の第二の燃料電池セルスタックに供給し発電を行うことによって、燃料から製造した水素を複数の燃料電池セルスタックに供給し発電を行う高効率な燃料電池発電システムを実現できるという利点がある。   As described above, according to the present invention, power generation and hydrogen production are performed by the first fuel cell stack instead of the reformer, and the hydrogen produced by the first fuel cell stack is supplied to a plurality of second fuel cells. By supplying power to the fuel cell stack and generating power, there is an advantage that a highly efficient fuel cell power generation system can be realized in which hydrogen produced from fuel is supplied to a plurality of fuel cell stacks to generate power.

（従来の燃料電池発電システム制御方法の説明）
まず、２種類の燃料電池セルスタックを組み合わせ発電を行う燃料電池発電システムを制御する従来の制御方法を説明する。 (Description of conventional fuel cell power generation system control method)
First, a conventional control method for controlling a fuel cell power generation system that generates power by combining two types of fuel cell stacks will be described.

図１３と図１４は、燃料電池発電システムを制御する従来の制御方法を示すフロー図である。この制御方法を、図１に示した実施形態１の燃料電池発電システムに適用した場合について、以下に説明する。   13 and 14 are flowcharts showing a conventional control method for controlling the fuel cell power generation system. The case where this control method is applied to the fuel cell power generation system of Embodiment 1 shown in FIG. 1 will be described below.

燃料電池発電システムを制御する従来の制御方法では、図１３に示したように、第一の燃料電池セルスタック、すなわち、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の送電端交流出力５１が負荷４９、１７、９７、１１０の少なくとも１つ以上の増加に伴い増加した場合には、流量制御弁２７の開度を上げて燃料の供給量、すなわち、天然ガス１の供給量を増加させるとともに、流量制御弁４３の開度を上げて第一の燃料電池セルスタック発電用の空気の供給量、すなわち、固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量を増加させ、第一の燃料電池セルスタック、すなわち、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の送電端交流出力５１が負荷４９、１７、９７、１１０の少なくとも１つ以上の減少に伴い減少した場合には、流量制御弁２７の開度を下げて燃料の供給量、すなわち、天然ガス１の供給量を減少させるとともに、流量制御弁４３の開度を下げて第一の燃料電池セルスタック発電用の空気の供給量、すなわち、固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量を減少させていた。   In the conventional control method for controlling the fuel cell power generation system, as shown in FIG. 13, the power transmission end AC output 51 of the first fuel cell stack, that is, the solid oxide fuel cell stack 38 is the load 49, In the case where it increases with at least one increase of 17, 97, 110, the opening amount of the flow control valve 27 is increased to increase the supply amount of fuel, that is, the supply amount of natural gas 1, and the flow rate control The opening amount of the valve 43 is increased to increase the supply amount of the air for power generation of the first fuel cell stack, that is, the supply amount of the air 39 for power generation of the solid oxide fuel cell stack. In the case where the power transmission end AC output 51 of the cell stack, that is, the solid oxide fuel cell stack 38, decreases with at least one decrease in the loads 49, 17, 97, 110, The amount of fuel supplied, that is, the amount of supply of natural gas 1 is reduced by lowering the opening of the amount control valve 27, and the opening of the flow control valve 43 is lowered to reduce the amount of air for the first fuel cell stack power generation. The supply amount, that is, the supply amount of the air 39 for generating the solid oxide fuel cell stack was reduced.

このため、第一の燃料電池セルスタックである固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の送電端交流出力５１が増加した場合には、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の発電による発熱量は増加するが、改質器３で吸熱反応である天然ガス１の成分である炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱もさらに増加するので、改質器３と固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度が低下し、改質器３で安定に所定量の水素と一酸化炭素を生成させることができず、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８と固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８において所定の送電端交流出力での高効率発電が不可能となり、システムの出力と発電効率が低下するという問題があった。   For this reason, when the power transmission end AC output 51 of the solid oxide fuel cell stack 38 which is the first fuel cell stack increases, the amount of heat generated by the power generation of the solid oxide fuel cell stack 38 increases. However, since the reaction heat required for the steam reforming reaction of hydrocarbons, which are components of natural gas 1 which is an endothermic reaction in the reformer 3, further increases, the reformer 3 and the solid oxide fuel cell stack 38, the reformer 3 cannot stably generate a predetermined amount of hydrogen and carbon monoxide, and the solid oxide fuel cell stack 38 and the solid polymer fuel cell stack 9, In 95 and 108, high-efficiency power generation with a predetermined power transmission end AC output becomes impossible, and the system output and power generation efficiency are reduced.

また、第一の燃料電池セルスタックである固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の送電端交流出力５１が減少した場合には、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の発電による発熱量は減少するが、改質器３で吸熱反応である天然ガス１の成分である炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱もさらに減少するので、改質器３と固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度が上昇し、改質器３の改質触媒や固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の劣化が加速され、改質器３と固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の寿命が低下するとともに、システムの信頼性も低下するという問題があった。   Further, when the power transmission end AC output 51 of the solid oxide fuel cell stack 38 which is the first fuel cell stack decreases, the amount of heat generated by the power generation of the solid oxide fuel cell stack 38 decreases. However, since the reaction heat required for the steam reforming reaction of hydrocarbons, which are components of natural gas 1 that is an endothermic reaction in the reformer 3, is further reduced, the reformer 3 and the solid oxide fuel cell stack 38 As the temperature of the reformer 3 increases, the deterioration of the reforming catalyst of the reformer 3 and the solid oxide fuel cell stack 38 is accelerated, and the life of the reformer 3 and the solid oxide fuel cell stack 38 decreases. There was a problem that the reliability of the system also deteriorated.

また、従来の燃料電池発電システムの制御方法では、図１４に示したように、第二の燃料電池セルスタックの送電端交流出力の合計、すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック９の送電端交流出力１９、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の送電端交流出力９９及び固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の送電端交流出力１１２の合計が負荷１７、９７、１１０、４９の少なくとも１つ以上の増加に伴い増加した場合には、流量制御弁２７の開度を上げて燃料供給量、すなわち、天然ガス１の供給量を増加させるとともに、各第二の燃料電池セルスタックの送電端交流出力、すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック９の送電端交流出力１９、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の送電端交流出力９９及び固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の送電端交流出力１１２の増減に合わせて流量制御弁１０、９０、１０３を開閉し、各第二の燃料電池セルスタック発電用の空気の供給量、すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック発電用の空気２５、９１、１０４の供給量をそれぞれ増減させていた。   Further, in the conventional control method of the fuel cell power generation system, as shown in FIG. 14, the total power transmission end AC output of the second fuel cell stack, that is, the power transmission end of the polymer electrolyte fuel cell stack 9 At least one of the loads 17, 97, 110, and 49 is the sum of the AC output 19, the power transmission end AC output 99 of the polymer electrolyte fuel cell stack 95, and the power transmission end AC output 112 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108. When it increases with the above increase, the opening degree of the flow control valve 27 is increased to increase the fuel supply amount, that is, the supply amount of the natural gas 1, and the power transmission end AC of each second fuel cell stack. Output, that is, the power transmission end AC output 19 of the polymer electrolyte fuel cell stack 9, the power transmission end AC output 99 of the polymer electrolyte fuel cell stack 95, and the polymer electrolyte The flow control valves 10, 90, 103 are opened / closed according to the increase / decrease of the power transmission end AC output 112 of the battery cell stack 108, and the supply amount of air for each second fuel cell stack power generation, that is, a solid polymer type The supply amount of the air 25, 91, 104 for fuel cell stack power generation was increased or decreased, respectively.

一方、第二の燃料電池セルスタックの送電端交流出力の合計、すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック９の送電端交流出力１９、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の送電端交流出力９９及び固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の送電端交流出力１１２の合計が負荷１７、９７、１１０、４９の少なくとも１つ以上の減少に伴い減少した場合には、流量制御弁２７の開度を下げて燃料供給量、すなわち、天然ガス１の供給量を減少させるとともに、各第二の燃料電池セルスタックの送電端交流出力、すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック９の送電端交流出力１９、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の送電端交流出力９９及び固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の送電端交流出力１１２の増減に合わせて流量制御弁１０、９０、１０３を開閉し、各第二の燃料電池セルスタック発電用の空気の供給量、すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック発電用の空気２５、９１、１０４の供給量を増減させていた。   On the other hand, the total of the power transmission end AC output of the second fuel cell stack, that is, the power transmission end AC output 19 of the polymer electrolyte fuel cell stack 9 and the power transmission end AC output 99 of the polymer electrolyte fuel cell stack 95. When the total of the power transmission end AC output 112 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108 decreases with the decrease of at least one of the loads 17, 97, 110, 49, the opening degree of the flow control valve 27 is increased. The fuel supply amount, that is, the supply amount of the natural gas 1 is decreased to reduce the power supply end AC output of each second fuel cell stack, that is, the power transmission end AC output 19 of the polymer electrolyte fuel cell stack 9. In accordance with the increase / decrease of the power transmission end AC output 99 of the polymer electrolyte fuel cell stack 95 and the power transmission end AC output 112 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108. The amount control valves 10, 90, 103 are opened and closed, and the supply amount of air for each second fuel cell stack power generation, that is, the supply amount of air 25, 91, 104 for solid polymer fuel cell stack power generation Was increased or decreased.

このため、第二の燃料電池セルスタックの送電端交流出力の合計、すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック９の送電端交流出力１９、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の送電端交流出力９９及び固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の送電端交流出力１１２の合計が増加した場合には、改質器３で吸熱反応である天然ガス１の成分である炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱が増加するので、改質器３と固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度が低下し、改質器３で安定に所定量の水素と一酸化炭素を生成させることができず、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８と固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８における所定の送電端交流出力での高効率発電が不可能となり、システム出力の減少や発電効率の低下が起こるという問題があった。   For this reason, the total of the power transmission end AC output of the second fuel cell stack, that is, the power transmission end AC output 19 of the polymer electrolyte fuel cell stack 9 and the power transmission end AC output of the polymer electrolyte fuel cell stack 95 99 and the total of the power transmission end AC output 112 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108 increase, the reformer 3 performs the steam reforming reaction of hydrocarbons which are components of the natural gas 1 which is an endothermic reaction. Since the necessary heat of reaction increases, the temperature of the reformer 3 and the solid oxide fuel cell stack 38 decreases, and the reformer 3 can stably generate a predetermined amount of hydrogen and carbon monoxide. Therefore, high-efficiency power generation at a predetermined AC power output at the power transmission end in the solid oxide fuel cell stack 38 and the polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, and 108 becomes impossible, resulting in a decrease in system output and generation. There is a problem that lowering of efficiency occurs.

また、第二の燃料電池セルスタックの送電端交流出力の合計、すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック９の送電端交流出力１９、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の送電端交流出力９９及び固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の送電端交流出力１１２の合計が減少した場合には、改質器３で吸熱反応である天然ガス１の成分である炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱が減少するので、改質器３と固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度が上昇し、改質器３の改質触媒や固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の劣化が加速され、改質器３と固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の寿命低下やシステムの信頼性低下が起こるという問題があつた。   Also, the total of the power transmission end AC output of the second fuel cell stack, that is, the power transmission end AC output 19 of the polymer electrolyte fuel cell stack 9 and the power transmission end AC output 99 of the polymer electrolyte fuel cell stack 95. And when the total of the transmission end AC output 112 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108 decreases, it is necessary for the steam reforming reaction of hydrocarbons which are components of natural gas 1 which is an endothermic reaction in the reformer 3. Since the reaction heat is reduced, the temperature of the reformer 3 and the solid oxide fuel cell stack 38 rises, and the reforming catalyst of the reformer 3 and the deterioration of the solid oxide fuel cell stack 38 are accelerated. As a result, the life of the reformer 3 and the solid oxide fuel cell stack 38 and the reliability of the system are reduced.

本発明に係る燃料電池発電システムの制御方法は、以下に説明するように、システムの出力が変化しても発電効率の低下を抑制しうる、燃料電池発電システムの制御方法であり、この制御方法においては、上記の問題が解決されている。   A fuel cell power generation system control method according to the present invention is a fuel cell power generation system control method capable of suppressing a decrease in power generation efficiency even when the output of the system changes, as will be described below. In the above, the above problem is solved.

（本発明に係る燃料電池発電システムの制御方法の説明）
本発明に係る燃料電池発電システムの制御方法を、以下の実施形態１０〜１８によって説明する。 (Description of control method of fuel cell power generation system according to the present invention)
The control method of the fuel cell power generation system according to the present invention will be described with reference to Embodiments 10 to 18 below.

（実施形態１０）
図１０と図１１は、本発明に係る燃料電池発電システムの制御方法の一実施形態を表すシステムフロー図である。 (Embodiment 10)
10 and 11 are system flow diagrams showing an embodiment of the control method of the fuel cell power generation system according to the present invention.

図１に示した本発明に係る燃料電池発電システム（実施形態１）を制御対象とした場合の、図１０または図１１に示した本発明の燃料電池発電システムの制御方法の作用について説明する。   The operation of the control method of the fuel cell power generation system of the present invention shown in FIG. 10 or 11 when the fuel cell power generation system (Embodiment 1) according to the present invention shown in FIG. 1 is controlled will be described.

本発明に係る燃料電池発電システムの制御方法では、図１０に示したように、第一の燃料電池セルスタックの送電端交流出力である固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の送電端交流出力５１が負荷４９、１７、９７、１１０の少なくとも１つ以上の増加に伴い増加した場合には、流量制御弁２７の開度を上げて燃料の供給量、すなわち、天然ガス１の供給量を増加させるとともに、流量制御弁４３の開度を下げて第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源である空気の供給量、すなわち、固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量を減少させることによって空気極３７での酸素利用率を上昇させる。   In the control method of the fuel cell power generation system according to the present invention, as shown in FIG. 10, the power transmission end AC output 51 of the solid oxide fuel cell stack 38 which is the power transmission end AC output of the first fuel cell stack. Is increased with at least one increase in the loads 49, 17, 97, 110, the opening of the flow control valve 27 is increased to increase the fuel supply amount, that is, the natural gas 1 supply amount. At the same time, the opening amount of the flow control valve 43 is lowered to supply the supply amount of air as an oxygen source for power generation to the first fuel cell stack, that is, the supply amount of air 39 for power generation of the solid oxide fuel cell stack. The oxygen utilization rate at the air electrode 37 is increased by reducing the above.

逆に、第一の燃料電池セルスタックの送電端交流出力である固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の送電端交流出力５１が負荷４９、１７、９７、１１０の少なくとも１つ以上の減少に伴い減少した場合には、流量制御弁２７の開度を下げて燃料の供給量、すなわち、天然ガス１の供給量を減少させるとともに、流量制御弁４３の開度を上げて第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源である空気の供給量、すなわち、固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量を増加させる。   Conversely, the power transmission end AC output 51 of the solid oxide fuel cell stack 38, which is the power transmission end AC output of the first fuel cell stack, decreases with at least one decrease in the loads 49, 17, 97, 110. In the case of the decrease, the opening amount of the flow rate control valve 27 is lowered to reduce the fuel supply amount, that is, the supply amount of the natural gas 1, and the opening amount of the flow rate control valve 43 is raised to increase the first fuel cell. The supply amount of air that is an oxygen source for power generation to the stack, that is, the supply amount of air 39 for power generation of the solid oxide fuel cell stack is increased.

このようにすれば、第一の燃料電池セルスタックの送電端交流出力である固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の送電端交流出力５１が増加した場合に、改質器３で吸熱反応である天然ガス１の成分である炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱が増加しても、第一の燃料電池セルスタックである固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の空気極３７に供給される固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量の減少により、固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９による固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の冷却が抑制され、また、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の発電量の増加により固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の発熱量も増加するので、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８から改質器３に供給する排熱量を増やすことが可能となり、改質器３と固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度を所定の温度範囲に維持しながら、改質器３で安定に所定量の水素と一酸化炭素を生成させることができる。その結果、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８と固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８において所定の送電端交流出力での高効率発電が可能となり、システム出力の減少や発電効率の低下を抑制することができる。   In this way, when the power transmission end AC output 51 of the solid oxide fuel cell stack 38, which is the power transmission end AC output of the first fuel cell stack, increases, an endothermic reaction occurs in the reformer 3. Even if the reaction heat required for the steam reforming reaction of hydrocarbons, which are components of natural gas 1, increases, it is supplied to the air electrode 37 of the solid oxide fuel cell stack 38 which is the first fuel cell stack. The cooling of the solid oxide fuel cell stack 38 by the air 39 for generating the solid oxide fuel cell stack power is suppressed by reducing the supply amount of the air 39 for generating the solid oxide fuel cell stack power, Further, since the amount of heat generated by the solid oxide fuel cell stack 38 increases due to an increase in the amount of power generated by the solid oxide fuel cell stack 38, the solid oxide fuel cell stack 38 The amount of exhaust heat supplied to the reformer 3 can be increased, and the reformer 3 can stably stabilize the temperature of the reformer 3 and the solid oxide fuel cell stack 38 within a predetermined temperature range. A predetermined amount of hydrogen and carbon monoxide can be produced. As a result, the solid oxide fuel cell stack 38 and the polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, 108 can perform high-efficiency power generation at a predetermined power transmission end AC output, reducing system output and generating efficiency. The decrease can be suppressed.

一方、第一の燃料電池セルスタックの送電端交流出力である固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の送電端交流出力５１が減少した場合に、改質器３で吸熱反応である天然ガス１の成分である炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱が減少しても、第一の燃料電池セルスタックである固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の空気極３７に供給される固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量の増加により固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９による固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の冷却が促進され、また、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の発電量の減少により固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の発熱量も減少するので、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８から改質器３に供給する排熱量を減らすことが可能となり、改質器３と固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度を所定の温度範囲に維持しながら、改質器３で安定に所定量の水素と一酸化炭素を生成させることができる。その結果、改質器３と固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度上昇による改質器３の改質触媒や固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の劣化が抑制され、改質器３と固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の寿命低下やシステムの信頼性低下を避けることができる。   On the other hand, when the power transmission end AC output 51 of the solid oxide fuel cell stack 38 which is the power transmission end AC output of the first fuel cell stack decreases, the reformer 3 causes the endothermic reaction of the natural gas 1. Even if the reaction heat required for the steam reforming reaction of the hydrocarbon component is reduced, the solid oxide supplied to the air electrode 37 of the solid oxide fuel cell stack 38 which is the first fuel cell stack The increase in the amount of supply of air 39 for power generation of the fuel cell stack promotes cooling of the solid oxide fuel cell stack 38 by the air 39 for power generation of the solid oxide fuel cell stack. Since the amount of heat generated by the solid oxide fuel cell stack 38 also decreases due to a decrease in the amount of power generated by the fuel cell stack 38, the solid oxide fuel cell stack 38 is transferred to the reformer 3. It is possible to reduce the amount of exhaust heat to be supplied, while maintaining the temperature of the reformer 3 and the solid oxide fuel cell stack 38 in a predetermined temperature range, Carbon oxide can be produced. As a result, deterioration of the reforming catalyst of the reformer 3 and the solid oxide fuel cell stack 38 due to the temperature rise of the reformer 3 and the solid oxide fuel cell stack 38 is suppressed. It is possible to avoid a decrease in the life of the solid oxide fuel cell stack 38 and a decrease in system reliability.

また、本発明に係る燃料電池発電システムの制御方法では、図１１に示したように、第二の燃料電池セルスタックの送電端交流出力の合計、すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック９の送電端交流出力１９、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の送電端交流出力９９及び固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の送電端交流出力１１２の合計が負荷１７、９７、１１０、４９の少なくとも１つ以上の増加に伴い増加した場合には、流量制御弁２７の開度を上げて燃料の供給量、すなわち、天然ガス１の供給量を増加させるとともに、流量制御弁４３の開度を下げて第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源である空気の供給量、すなわち、固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量を減少させることによって空気極３７での酸素利用率を上昇させる。   Further, in the control method of the fuel cell power generation system according to the present invention, as shown in FIG. 11, the total of the power transmission end AC outputs of the second fuel cell stack, that is, the solid polymer fuel cell stack 9 The sum of the power transmission end AC output 19, the power transmission end AC output 99 of the polymer electrolyte fuel cell stack 95 and the power transmission end AC output 112 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108 is at least the load 17, 97, 110, 49. When increased with one or more increases, the opening of the flow control valve 27 is increased to increase the amount of fuel supplied, that is, the supply of natural gas 1, and the opening of the flow control valve 43 is decreased. By reducing the supply amount of air, which is an oxygen source for power generation, to the first fuel cell stack, that is, the supply amount of air 39 for power generation of the solid oxide fuel cell stack. Increasing the oxygen utilization rate at the air electrode 37 Te.

逆に、第二の燃料電池セルスタックの送電端交流出力の合計、すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック９の送電端交流出力１９、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の送電端交流出力９９及び固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の送電端交流出力１１２の合計が負荷１７、９７、１１０、４９の少なくとも１つ以上の減少に伴い減少した場合には、流量制御弁２７の開度を下げて燃料の供給量、すなわち、天然ガス１の供給量を減少させるとともに、流量制御弁４３の開度を上げて第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源である空気の供給量、すなわち、固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量を増加させることによって空気極３７での酸素利用率を低下させる。なお、第二の燃料電池セルスタックに供給する発電用の空気の供給量、すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック９に供給する固体高分子形燃料電池セルスタック発電用の空気２５の供給量、固体高分予形燃料電池セルスタック９５に供給する固体高分子形燃料電池セルスタック発電用の空気９１の供給量及び固体高分子形燃料電池セルスタック１０８に供給する固体高分子形燃料電池セルスタック発電用の空気１０４の供給量は、それぞれ各第二の燃料電池セルスタックの送電端交流出力、すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック９の送電端交流出力１９、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の送電端交流出力９９及び固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の送電端交流電力１１２に合わせて、流量制御弁１０、９０、１０３の開度を調節することによって増減させる。   On the contrary, the total of the power transmission end AC output of the second fuel cell stack, that is, the power transmission end AC output 19 of the polymer electrolyte fuel cell stack 9 and the power transmission end AC output of the polymer electrolyte fuel cell stack 95 99 and the power transmission end AC output 112 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108 decrease with the decrease of at least one of the loads 17, 97, 110, 49, the opening degree of the flow control valve 27 The fuel supply amount, that is, the supply amount of the natural gas 1 is decreased to increase the opening degree of the flow rate control valve 43, and the supply amount of air that is an oxygen source for power generation to the first fuel cell stack That is, the oxygen utilization rate at the air electrode 37 is lowered by increasing the supply amount of the air 39 for generating power of the solid oxide fuel cell stack. The supply amount of power generation air supplied to the second fuel cell stack, that is, the supply amount of air 25 for power generation of the polymer electrolyte fuel cell stack supplied to the polymer electrolyte fuel cell stack 9 , The supply amount of air 91 for supplying power to the solid polymer fuel cell stack 95 and the solid polymer fuel cell supplied to the solid polymer fuel cell stack 108 The supply amount of the air 104 for stack power generation is respectively the AC output at the transmission end of each second fuel cell stack, that is, the AC output 19 at the transmission end of the polymer electrolyte fuel cell stack 9, and the polymer electrolyte fuel cell. In accordance with the power transmission end AC output 99 of the cell stack 95 and the power transmission end AC power 112 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108, the flow control valves 10, 90, Increased or decreased by adjusting the 03 opening.

このようにすれば、第二の燃料電池セルスタックの送電端交流出力の合計、すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック９の送電端交流出力１９、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の送電端交流出力９９及び固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の送電端交流出力１１２の合計が増加した場合に、改質器３で吸熱反応である天然ガス１の成分である炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱が増加しても、第一の燃料電池セルスタックである固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の空気極３７に供給される固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量の減少により固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９による固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の冷却が抑制されるので、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８から改質器３に供給する排熱量を増やすことが可能となり、改質器３と固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度を所定の温度範囲に維持しながら、改質器３で安定に所定量の水素と一酸化炭素を生成させることができる。その結果、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８と固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８において所定の送電端交流出力での高効率発電が可能となり、システム出力の減少や発電効率の低下を抑制することができる。   In this way, the total of the power transmission end AC output of the second fuel cell stack, that is, the power transmission end AC output 19 of the polymer electrolyte fuel cell stack 9 and the power transmission of the polymer electrolyte fuel cell stack 95. When the sum of the terminal AC output 99 and the power transmission terminal AC output 112 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108 increases, the reformer 3 performs steam reforming of hydrocarbons that are components of the natural gas 1 that is an endothermic reaction. Even if the reaction heat required for the reaction increases, the air for power generation of the solid oxide fuel cell stack supplied to the air electrode 37 of the solid oxide fuel cell stack 38 which is the first fuel cell stack As the supply amount of 39 decreases, cooling of the solid oxide fuel cell stack 38 by the air 39 for power generation of the solid oxide fuel cell stack is suppressed, so that the solid oxide fuel It is possible to increase the amount of exhaust heat supplied from the pond cell stack 38 to the reformer 3, and while maintaining the temperature of the reformer 3 and the solid oxide fuel cell stack 38 within a predetermined temperature range, the reformer 3 can stably generate a predetermined amount of hydrogen and carbon monoxide. As a result, the solid oxide fuel cell stack 38 and the polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, 108 can perform high-efficiency power generation at a predetermined power transmission end AC output, reducing system output and generating efficiency. The decrease can be suppressed.

一方、第二の燃料電池セルスタックの送電端交流出力の合計、すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック９の送電端交流出力１９、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の送電端交流出力９９及び固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の送電端交流出力１１２の合計が減少した場合に、改質器３で吸熱反応である天然ガス１の成分である炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱が減少しても、第一の燃料電池セルスタックである固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の空気極３７に供給される固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量の増加により固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９による固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の冷却が促進されるので、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８から改質器３に供給する排熱量を減らすことが可能となり、改質器３と固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度を所定の温度範囲に維持しながら、改質器３で安定に所定量の水素と一酸化炭素を生成させることができる。その結果、改質器３と固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度上昇による改質器３の改質触媒や固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の劣化が抑制され、改質器３と固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の寿命低下やシステムの信頼性低下を避けることができる。   On the other hand, the total of the power transmission end AC output of the second fuel cell stack, that is, the power transmission end AC output 19 of the polymer electrolyte fuel cell stack 9 and the power transmission end AC output 99 of the polymer electrolyte fuel cell stack 95. When the total of the power transmission end AC output 112 of the solid polymer fuel cell stack 108 decreases, the reformer 3 is necessary for the steam reforming reaction of hydrocarbons that are components of the natural gas 1 that is an endothermic reaction. Even if the heat of reaction decreases, the supply amount of air 39 for generating power of the solid oxide fuel cell stack supplied to the air electrode 37 of the solid oxide fuel cell stack 38 which is the first fuel cell stack Increases the cooling of the solid oxide fuel cell stack 38 by the air 39 for power generation of the solid oxide fuel cell stack. It is possible to reduce the amount of exhaust heat supplied from the battery 38 to the reformer 3, and while maintaining the temperature of the reformer 3 and the solid oxide fuel cell stack 38 within a predetermined temperature range, A predetermined amount of hydrogen and carbon monoxide can be generated stably. As a result, deterioration of the reforming catalyst of the reformer 3 and the solid oxide fuel cell stack 38 due to the temperature rise of the reformer 3 and the solid oxide fuel cell stack 38 is suppressed. It is possible to avoid a decrease in the life of the solid oxide fuel cell stack 38 and a decrease in system reliability.

なお、図１０及び図１１に示した本発明に係る燃料電池発電システムの制御方法の一実施形態では、第一の燃料電池セルスタックの送電端交流出力、すなわち、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の送電端交流出力５１と、第二の燃料電池セルスタックの送電端交流出力の合計、すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック９の送電端交流出力１９、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の送電端交流出力９９及び固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の送電端交流出力１１２の合計を制御パラメータとして、これらの増減に応じて第一の燃料電池セルスタックヘの発電用の空気の供給量、すなわち、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８への固体酸化物形燃料電池発電用の空気３９の供給量を制御しているが、第一の燃料電池セルスタックの送電端交流出力、すなわち、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の送電端交流出力５１の代わりに、第一の燃料電池セルスタックの発電端直流出力、すなわち、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の発電端直流出力５０（電池電流を含む）を制御パラメータに用いても良いし、第二の燃料電池セルスタックの送電端交流出力の合計、すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック９の送電端交流出力１９、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の送電端交流出力９９及び固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の送電端交流出力１１２の合計の代わりに、第二の燃料電池セルスタックの発電端直流出力の合計、すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック９の発電端直流出力１８（電池電流を含む）、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の発電端直流出力９８（電池電流を含む）及び固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の発電端直流出力１１１（電池電流を含む）の合計を制御パラメータに用いても良い。   In addition, in one embodiment of the control method of the fuel cell power generation system according to the present invention shown in FIGS. 10 and 11, the power transmission end AC output of the first fuel cell stack, that is, the solid oxide fuel cell stack 38 power transmission end AC output 51 and the sum of the power transmission end AC outputs of the second fuel cell stack, that is, the power transmission end AC output 19 of the polymer electrolyte fuel cell stack 9, the polymer electrolyte fuel cell stack The total of 95 power transmission end AC outputs 99 and the power transmission end AC output 112 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108 is used as a control parameter, and the supply amount of power generation air to the first fuel cell stack is increased and decreased according to these control parameters. That is, the supply amount of the air 39 for solid oxide fuel cell power generation to the solid oxide fuel cell stack 38 is controlled. Instead of the power transmission end AC output of the cell stack, ie, the power transmission end AC output 51 of the solid oxide fuel cell stack 38, the power generation end DC output of the first fuel cell stack, ie, the solid oxide fuel cell The power generation end DC output 50 (including the battery current) of the cell stack 38 may be used as a control parameter, or the sum of the power transmission end AC outputs of the second fuel cell stack, that is, the polymer electrolyte fuel cell stack Instead of the sum of the power transmission end AC output 19 of 9, the power transmission end AC output 99 of the polymer electrolyte fuel cell stack 95, and the power transmission end AC output 112 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108, the second fuel cell The sum of the DC output at the power generation end of the cell stack, that is, the DC output 18 (including battery current) of the power generation end of the polymer electrolyte fuel cell stack 9, the solid high The total of the power generation end DC output 98 (including battery current) of the sub fuel cell stack 95 and the power generation end DC output 111 (including battery current) of the polymer electrolyte fuel cell stack 108 may be used as a control parameter. good.

また、第一の燃料電池セルスタックである固体酸化物形燃料電池３８の送電端直流出力と第二の燃料電池セルスタックである固体高分子形燃料電池セルスタックの送電端直流出力を制御パラメータに用いてもよい。   Further, the DC power output at the power transmission end of the solid oxide fuel cell 38 that is the first fuel cell stack and the DC output at the power transmission end of the polymer electrolyte fuel cell stack that is the second fuel cell stack are used as control parameters. It may be used.

本発明に係る、燃料電池発電システムの制御方法は、図１にその構成を示した燃料電池発電システム（実施形態１）以外でも、図２〜９にその構成を示した燃料電池発電システム（実施形態２〜９）においても有効である。以下に、それを、実施形態１１〜１８によって示す。   The control method of the fuel cell power generation system according to the present invention is not limited to the fuel cell power generation system (Embodiment 1) whose configuration is shown in FIG. 1, but the fuel cell power generation system (implementation) whose configuration is shown in FIGS. It is also effective in the forms 2 to 9). Below, it is shown by Embodiments 11-18.

（実施形態１１）
図２に示した本発明に係る燃料電池発電システム（実施形態２）を制御対象とした場合の、図１０または図１１に示した本発明の燃料電池発電システムの制御方法の作用について説明する。 (Embodiment 11)
The operation of the control method for the fuel cell power generation system of the present invention shown in FIG. 10 or 11 when the fuel cell power generation system (Embodiment 2) according to the present invention shown in FIG.

本燃料電池発電システムにおいても、実施形態１０と同様に、図１０または図１１に示した本発明の燃料電池発電システムの制御方法を適用することによって、燃料電池発電システムの出力が変化しても、改質器３や固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度を所定の温度範囲に維持し、触媒の劣化や発電効率の低下を抑制しつつ発電を行うことができる。すなわち、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の出力が増加または減少した場合に、天然ガス１の供給量をそれぞれ増加または減少させるとともに、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８への固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量をそれぞれ減少または増加させ、固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８の出力の合計が増加または減少した場合に、天然ガス１の供給量をそれぞれ増加または減少させるとともに、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８への固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量をそれぞれ減少または増加させることによって、改質器３や固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度を所定の温度範囲に維持し、触媒の劣化や発電効率の低下を抑制しつつ発電を行うことができる。   Also in the present fuel cell power generation system, as in the tenth embodiment, even if the output of the fuel cell power generation system changes by applying the control method of the fuel cell power generation system of the present invention shown in FIG. 10 or FIG. The temperature of the reformer 3 and the solid oxide fuel cell stack 38 can be maintained within a predetermined temperature range, and power generation can be performed while suppressing deterioration of the catalyst and reduction in power generation efficiency. That is, when the output of the solid oxide fuel cell stack 38 increases or decreases, the supply amount of the natural gas 1 is increased or decreased, and the solid oxide fuel cell stack 38 is supplied with the solid oxide fuel cell stack 38. When the supply amount of the fuel cell stack power generation air 39 is decreased or increased, respectively, and the total output of the polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, 108 is increased or decreased, the supply amount of the natural gas 1 Respectively, and the supply amount of the air 39 for generating power to the solid oxide fuel cell stack to the solid oxide fuel cell stack 38 is decreased or increased, respectively. While maintaining the temperature of the oxide fuel cell stack 38 within a predetermined temperature range, while suppressing deterioration of the catalyst and reduction in power generation efficiency It is possible to perform the power.

（実施形態１２）
図３に示した本発明に係る燃料電池発電システム（実施形態３）を制御対象とした場合の、図１０または図１１に示した本発明の燃料電池発電システムの制御方法の作用について説明する。 Embodiment 12
The operation of the control method for the fuel cell power generation system of the present invention shown in FIG. 10 or 11 when the fuel cell power generation system (Embodiment 3) according to the present invention shown in FIG.

本燃料電池発電システムにおいても、実施形態例１０と同様に、図１０または図１１に示した本発明の燃料電池発電システムの制御方法を適用することによって、燃料電池発電システムの出力が変化しても、改質器３や固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度を所定の温度範囲に維持し、触媒の劣化や発電効率の低下を抑制しつつ発電を行うことができる。すなわち、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の出力が増加または減少した場合に、天然ガス１の供給量をそれぞれ増加または減少させるとともに、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８への固体酸化物形燃料電池発電用の空気３９の供給量をそれぞれ減少または増加させ、固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８の出力の合計が増加または減少した場合に、天然ガス１の供給量をそれぞれ増加または減少させるとともに、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８への固体酸化物形燃料電池発電用の空気３９の供給量をそれぞれ減少または増加させることによって、改質器３や固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度を所定の温度範囲に維持し、触媒の劣化や発電効率の低下を抑制しつつ発電を行うことができる。   Also in this fuel cell power generation system, as in the tenth embodiment, by applying the control method for the fuel cell power generation system of the present invention shown in FIG. 10 or FIG. However, the temperature of the reformer 3 and the solid oxide fuel cell stack 38 can be maintained within a predetermined temperature range, and power generation can be performed while suppressing deterioration of the catalyst and reduction in power generation efficiency. That is, when the output of the solid oxide fuel cell stack 38 increases or decreases, the supply amount of the natural gas 1 is increased or decreased, and the solid oxide fuel cell stack 38 is supplied with the solid oxide fuel cell stack 38. When the supply amount of the air 39 for fuel cell power generation is decreased or increased, respectively, and the total output of the polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, 108 is increased or decreased, the supply amount of the natural gas 1 is decreased. In addition to increasing or decreasing, the supply amount of the air 39 for generating the solid oxide fuel cell to the solid oxide fuel cell stack 38 is decreased or increased, respectively, so that the reformer 3 or the solid oxide fuel is supplied. Power generation can be performed while maintaining the temperature of the battery cell stack 38 within a predetermined temperature range and suppressing deterioration of the catalyst and reduction in power generation efficiency.

（実施形態１３）
図４に示した本発明に係る燃料電池発電システム（実施形態４）を制御対象とした場合の、図１０または図１１に示した本発明の燃料電池発電システムの制御方法の作用について説明する。 (Embodiment 13)
The operation of the control method of the fuel cell power generation system of the present invention shown in FIG. 10 or 11 when the fuel cell power generation system (Embodiment 4) according to the present invention shown in FIG.

本燃料電池発電システムにおいても、実施形態１０と同様に、図１０または図１１に示した本発明の燃料電池発電システムの制御方法を適用することによって、燃料電池発電システムの出力が変化しても、改質器３や固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度を所定の温度範囲に維持し、触媒の劣化や発電効率の低下を抑制しつつ発電を行うことができる。すなわち、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の出力が増加または減少した場合に、天然ガス１の供給量をそれぞれ増加または減少させるとともに、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８への固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量をそれぞれ減少または増加させ、固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８の出力の合計が増加または減少した場合に、天然ガス１の供給量をそれぞれ増加または減少させるとともに、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８への固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量をそれぞれ減少または増加させることによって、改質器３や固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度を所定の温度範囲に維持し、触媒の劣化や発電効率の低下を抑制しつつ発電を行うことができる。   Also in the present fuel cell power generation system, as in the tenth embodiment, even if the output of the fuel cell power generation system changes by applying the control method of the fuel cell power generation system of the present invention shown in FIG. 10 or FIG. The temperature of the reformer 3 and the solid oxide fuel cell stack 38 can be maintained within a predetermined temperature range, and power generation can be performed while suppressing deterioration of the catalyst and reduction in power generation efficiency. That is, when the output of the solid oxide fuel cell stack 38 increases or decreases, the supply amount of the natural gas 1 is increased or decreased, and the solid oxide fuel cell stack 38 is supplied with the solid oxide fuel cell stack 38. When the supply amount of the fuel cell stack power generation air 39 is decreased or increased, respectively, and the total output of the polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, 108 is increased or decreased, the supply amount of the natural gas 1 Respectively, and the supply amount of the air 39 for generating power to the solid oxide fuel cell stack to the solid oxide fuel cell stack 38 is decreased or increased, respectively. While maintaining the temperature of the oxide fuel cell stack 38 within a predetermined temperature range, while suppressing deterioration of the catalyst and reduction in power generation efficiency It is possible to perform the power.

（実施形態１４）
図５に示した本発明に係る燃料電池発電システム（実施形態５）を制御対象とした場合の、図１０または図１１に示した本発明の燃料電池発電システムの制御方法の作用について説明する。 (Embodiment 14)
The operation of the control method of the fuel cell power generation system of the present invention shown in FIG. 10 or 11 when the fuel cell power generation system (Embodiment 5) according to the present invention shown in FIG.

本燃料電池発電システムに図１０に示した本発明の燃料電池発電システムの制御方法を適用すると、第一の燃料電池セルスタックの送電端交流出力である固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の送電端交流出力５１が増加した場合に、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極３５で吸熱反応である天然ガス１の成分である炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱が増加しても、第一の燃料電池セルスタックである固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の空気極３７に供給される固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量の減少により固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９による固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の冷却が抑制され、また、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の発電量の増加により固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の発熱量も増加するので、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度を所定の温度範囲に維持しながら、燃料極３５で安定に所定量の水素と一酸化炭素を生成させることができる。その結果、固体酸化物形燃料電電池セルスタック３８と固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８において所定の送電端交流出力での高効率発電が可能となり、システム出力の減少や発電効率の低下を抑制することができる。   When the control method of the fuel cell power generation system of the present invention shown in FIG. 10 is applied to the fuel cell power generation system, the power transmission of the solid oxide fuel cell stack 38 which is the AC output at the power transmission end of the first fuel cell stack. When the end AC output 51 increases, the reaction heat necessary for the steam reforming reaction of hydrocarbons, which are components of natural gas 1 that is an endothermic reaction, increases at the fuel electrode 35 of the solid oxide fuel cell stack 38. However, the solid oxide fuel cell stack power generation air 39 supplied to the air electrode 37 of the solid oxide fuel cell stack 38, which is the first fuel cell stack, reduces the supply amount of air 39 for power generation. Cooling of the solid oxide fuel cell stack 38 by the air 39 for power generation of the physical fuel cell stack is suppressed, and power generation of the solid oxide fuel cell stack 38 is also achieved. Therefore, the amount of heat generated by the solid oxide fuel cell stack 38 also increases. Therefore, the fuel electrode 35 stably maintains a predetermined amount while maintaining the temperature of the solid oxide fuel cell stack 38 within a predetermined temperature range. Hydrogen and carbon monoxide can be generated. As a result, the solid oxide fuel cell stack 38 and the polymer electrolyte fuel cell stack 9, 95, 108 can perform high-efficiency power generation at a predetermined power transmission end AC output, thereby reducing system output and generating efficiency. Can be suppressed.

一方、第一の燃料電池セルスタックの送電端交流出力である固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の送電端交流出力５１が減少した場合に、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極３５で吸熱反応である天然ガス１の成分である炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱が減少しても、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の空気極３７に供給される固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量の増加により固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９による固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の冷却が促進され、また、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の発電量の減少により固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の発熱量も減少するので、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度を所定の温度範囲に維持しながら、燃料極３５で安定に所定量の水素と一酸化炭素を生成させることができる。その結果、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度上昇による固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の劣化が抑制され、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の寿命低下やシステムの信頼性低下を避けることができる。   On the other hand, when the power transmission end AC output 51 of the solid oxide fuel cell stack 38 that is the power transmission end AC output of the first fuel cell stack decreases, the fuel electrode 35 of the solid oxide fuel cell stack 38 decreases. The solid oxide supplied to the air electrode 37 of the solid oxide fuel cell stack 38 even if the reaction heat required for the steam reforming reaction of the hydrocarbon, which is a component of the natural gas 1 that is an endothermic reaction, decreases. The increase in the amount of supply of air 39 for power generation of the fuel cell stack promotes cooling of the solid oxide fuel cell stack 38 by the air 39 for power generation of the solid oxide fuel cell stack. Since the amount of heat generated by the solid oxide fuel cell stack 38 also decreases due to a decrease in the amount of power generated by the fuel cell stack 38, the temperature of the solid oxide fuel cell stack 38 is reduced. While maintaining the predetermined temperature range, stably a predetermined amount of hydrogen and carbon monoxide in the fuel electrode 35 can be generated. As a result, the deterioration of the solid oxide fuel cell stack 38 due to the temperature rise of the solid oxide fuel cell stack 38 is suppressed, thereby reducing the life of the solid oxide fuel cell stack 38 and the system reliability. Can be avoided.

また、本燃料電池発電システムに図１１に示した本発明の燃料電池発電システムの制御方法を適用すると、第二の燃料電池セルスタックの送電端交流出力の合計、すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック９の送電端交流出力１９、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の送電端交流出力９９及び固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の送電端交流出力１１２の合計が増加した場合に、第一の燃料電池セルスタックである固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極３５で吸熱反応である天然ガス１の成分である炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱が増加しても、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の空気極３７に供給される固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量の減少により固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９による固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の冷却が抑制されるので、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度を所定の温度範囲に維持しながら、燃料極３５で安定に所定量の水素と一酸化炭素を生成させることができる。その結果、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８と固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８において所定の送電端交流出力での高効率発電が可能となり、システム出力の減少や発電効率の低下を抑制することができる。   Further, when the control method of the fuel cell power generation system of the present invention shown in FIG. 11 is applied to the fuel cell power generation system, the total of the power transmission end AC outputs of the second fuel cell stack, that is, the polymer electrolyte fuel cell When the sum of the power transmission end AC output 19 of the cell stack 9, the power transmission end AC output 99 of the polymer electrolyte fuel cell stack 95 and the power transmission end AC output 112 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108 increases, Even if the reaction heat required for the steam reforming reaction of hydrocarbons which are components of natural gas 1 which is an endothermic reaction at the fuel electrode 35 of the solid oxide fuel cell stack 38 which is one fuel cell stack is increased. The solid oxide fuel cell stack is supplied to the air electrode 37 of the solid oxide fuel cell stack 38, and the supply amount of the air 39 for power generation is reduced. Since the cooling of the solid oxide fuel cell stack 38 by the air 39 for generating the fuel cell stack power is suppressed, the fuel electrode is maintained while maintaining the temperature of the solid oxide fuel cell stack 38 within a predetermined temperature range. A predetermined amount of hydrogen and carbon monoxide can be generated stably at 35. As a result, the solid oxide fuel cell stack 38 and the polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, 108 can perform high-efficiency power generation at a predetermined power transmission end AC output, reducing system output and generating efficiency. The decrease can be suppressed.

一方、第二の燃料電池セルスタックの送電端交流出力の合計、すなわち、固体高分子形燃料電池セルスタック９の送電端交流出力１９、固体高分子形燃料電池セルスタック９５の送電端交流出力９９、固体高分子形燃料電池セルスタック１０８の送電端交流出力１１２の合計が減少した場合に、第一の燃料電池セルスタックである固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の燃料極３５で吸熱反応である天然ガス１の成分である炭化水素の水蒸気改質反応に必要な反応熱が減少しても、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の空気極３７に供給される固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量の増加により固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９による固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の冷却が促進されるので、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度を所定の温度範囲に維持し、燃料極３５で所定量の水素と一酸化炭素を生成させることができる。その結果、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度上昇による固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の劣化が抑制され、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の寿命低下やシステムの信頼性低下を避けることができる。   On the other hand, the total of the power transmission end AC output of the second fuel cell stack, that is, the power transmission end AC output 19 of the polymer electrolyte fuel cell stack 9 and the power transmission end AC output 99 of the polymer electrolyte fuel cell stack 95. When the total of the transmission end AC outputs 112 of the polymer electrolyte fuel cell stack 108 decreases, an endothermic reaction is caused at the fuel electrode 35 of the solid oxide fuel cell stack 38 which is the first fuel cell stack. Even if the reaction heat required for the steam reforming reaction of the hydrocarbon which is a component of a certain natural gas 1 is reduced, the solid oxide fuel cell supplied to the air electrode 37 of the solid oxide fuel cell stack 38 The increase in the supply amount of air 39 for stack power generation facilitates cooling of the solid oxide fuel cell stack 38 by air 39 for power generation of the solid oxide fuel cell stack. Runode, the temperature of the solid oxide fuel cell stack 38 is maintained at a predetermined temperature range, a predetermined amount of hydrogen and carbon monoxide in the fuel electrode 35 can be generated. As a result, the deterioration of the solid oxide fuel cell stack 38 due to the temperature rise of the solid oxide fuel cell stack 38 is suppressed, thereby reducing the life of the solid oxide fuel cell stack 38 and the system reliability. Can be avoided.

（実施形態１５）
図６に示した本発明に係る燃料電池発電システム（実施形態６）を制御対象とした場合の、図１０または図１１に示した本発明の燃料電池発電システムの制御方法の作用について説明する。 (Embodiment 15)
The operation of the control method of the fuel cell power generation system of the present invention shown in FIG. 10 or 11 when the fuel cell power generation system (Embodiment 6) according to the present invention shown in FIG. 6 is controlled will be described.

本燃料電池発電システムにおいても、実施形態１４と同様に、図１０または図１１に示した本発明の燃料電池発電システムの制御方法を適用することによって、燃料電池発電システムの出力が変化しても、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度を所定の温度範囲に維持し、触媒の劣化や発電効率の低下を抑制しつつ発電を行うことができる。すなわち、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の出力が増加または減少した場合に、天然ガス１の供給量をそれぞれ増加または減少させるとともに、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８への固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量をそれぞれ減少または増加させ、固体高分子形燃料電池セルスタック９、９５、１０８の出力の合計が増加または減少した場合に、天然ガス１の供給量をそれぞれ増加または減少させるとともに、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８への固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量をそれぞれ減少または増加させることによって、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度を所定の温度範囲に維持し、触媒の劣化や発電効率の低下を抑制しつつ発電を行うことができる。   Also in the present fuel cell power generation system, similarly to Embodiment 14, even if the output of the fuel cell power generation system changes by applying the control method for the fuel cell power generation system of the present invention shown in FIG. 10 or FIG. In addition, power generation can be performed while maintaining the temperature of the solid oxide fuel cell stack 38 in a predetermined temperature range and suppressing deterioration of the catalyst and reduction in power generation efficiency. That is, when the output of the solid oxide fuel cell stack 38 increases or decreases, the supply amount of the natural gas 1 is increased or decreased, and the solid oxide fuel cell stack 38 is supplied with the solid oxide fuel cell stack 38. When the supply amount of the fuel cell stack power generation air 39 is decreased or increased, respectively, and the total output of the polymer electrolyte fuel cell stacks 9, 95, 108 is increased or decreased, the supply amount of the natural gas 1 Respectively, and the supply amount of air 39 for generating power to the solid oxide fuel cell stack to the solid oxide fuel cell stack 38 is decreased or increased, respectively. The temperature of the cell stack 38 is maintained within a predetermined temperature range, and power generation is performed while suppressing deterioration of the catalyst and reduction in power generation efficiency. Door can be.

（実施形態１６）
図７に示した本発明に係る燃料電池発電システム（実施形態７）を制御対象とした場合の、図１０または図１１に示した本発明の燃料電池発電システムの制御方法の作用について説明する。 (Embodiment 16)
The operation of the control method of the fuel cell power generation system of the present invention shown in FIG. 10 or 11 when the fuel cell power generation system (Embodiment 7) according to the present invention shown in FIG.

本燃料電池発電システムにおいても、実施形態１０と同様に、図１０または図１１に示した本発明の燃料電池発電システムの制御方法を適用することによって、燃料電池発電システムの出力が変化しても、改質器３や固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度を所定の温度範囲に維持し、触媒の劣化や発電効率の低下を抑制しつつ発電を行うことができる。すなわち、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の出力が増加または減少した場合に、天然ガス１の供給量をそれぞれ増加または減少させるとともに、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８への固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量をそれぞれ減少または増加させ、りん酸形燃料電池セルスタック７４、１３４、１４７の出力の合計が増加または減少した場合に、天然ガス１の供給量をそれぞれ増加または減少させるとともに、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８への固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量をそれぞれ減少または増加させることによって、改質器３や固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度を所定の温度範囲に維持し、触媒の劣化や発電効率の低下を抑制しつつ発電を行うことができる。   Also in the present fuel cell power generation system, as in the tenth embodiment, even if the output of the fuel cell power generation system changes by applying the control method of the fuel cell power generation system of the present invention shown in FIG. 10 or FIG. The temperature of the reformer 3 and the solid oxide fuel cell stack 38 can be maintained within a predetermined temperature range, and power generation can be performed while suppressing deterioration of the catalyst and reduction in power generation efficiency. That is, when the output of the solid oxide fuel cell stack 38 increases or decreases, the supply amount of the natural gas 1 is increased or decreased, and the solid oxide fuel cell stack 38 is supplied with the solid oxide fuel cell stack 38. When the supply amount of the air 39 for power generation of the fuel cell stack is decreased or increased, respectively, and the total output of the phosphoric acid fuel cell stacks 74, 134, 147 is increased or decreased, the supply amount of the natural gas 1 is decreased. By respectively increasing or decreasing and reducing or increasing the supply amount of the air 39 for generating power to the solid oxide fuel cell stack to the solid oxide fuel cell stack 38, the reformer 3 and the solid oxide While maintaining the temperature of the physical fuel cell stack 38 within a predetermined temperature range, while suppressing deterioration of the catalyst and reduction in power generation efficiency It is possible to perform the power.

（実施形態１７）
図８に示した本発明に係る燃料電池発電システム（実施形態８）を制御対象とした場合の、図１０または図１１に示した本発明の燃料電池発電システムの制御方法の作用について説明する。 (Embodiment 17)
The operation of the control method of the fuel cell power generation system of the present invention shown in FIG. 10 or 11 when the fuel cell power generation system (Embodiment 8) according to the present invention shown in FIG. 8 is controlled will be described.

本燃料電池発電システムにおいても、実施形態１６と同様に、図１０または図１１に示した本発明の燃料電池発電システムの制御方法を適用することによって、燃料電池発電システムの出力が変化しても、改質器３や固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度を所定の温度範囲に維持し、触媒の劣化や発電効率の低下を抑制しつつ発電を行うことができる。すなわち、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の出力が増加または減少した場合に、天然ガス１の供給量をそれぞれ増加または減少させるとともに、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８への固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量をそれぞれ減少または増加させ、りん酸形燃料電池セルスタック７４、１３４、１４７の出力の合計が増加または減少した場合に、天然ガス１の供給量をそれぞれ増加または減少させるとともに、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８への固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量をそれぞれ減少または増加させることによって、改質器３や固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度を所定の温度範囲に維持し、触媒の劣化や発電効率の低下を抑制しつつ発電を行うことができる。   Even in the present fuel cell power generation system, the output of the fuel cell power generation system can be changed by applying the control method for the fuel cell power generation system of the present invention shown in FIG. The temperature of the reformer 3 and the solid oxide fuel cell stack 38 can be maintained within a predetermined temperature range, and power generation can be performed while suppressing deterioration of the catalyst and reduction in power generation efficiency. That is, when the output of the solid oxide fuel cell stack 38 increases or decreases, the supply amount of the natural gas 1 is increased or decreased, and the solid oxide fuel cell stack 38 is supplied with the solid oxide fuel cell stack 38. When the supply amount of the air 39 for power generation of the fuel cell stack is decreased or increased, respectively, and the total output of the phosphoric acid fuel cell stacks 74, 134, 147 is increased or decreased, the supply amount of the natural gas 1 is decreased. By respectively increasing or decreasing and reducing or increasing the supply amount of the air 39 for generating power to the solid oxide fuel cell stack to the solid oxide fuel cell stack 38, the reformer 3 and the solid oxide While maintaining the temperature of the physical fuel cell stack 38 within a predetermined temperature range, while suppressing deterioration of the catalyst and reduction in power generation efficiency It is possible to perform the power.

（実施形態１８）
図９に示した本発明に係る燃料電池発電システム（実施形態９）を制御対象とした場合の、図１０または図１１に示した本発明の燃料電池発電システムの制御方法の作用について説明する。 (Embodiment 18)
The operation of the control method of the fuel cell power generation system of the present invention shown in FIG. 10 or 11 when the fuel cell power generation system (Embodiment 9) according to the present invention shown in FIG.

本燃料電池発電システムにおいても、実施形態１４と同様に、図１０または図１１に示した本発明の燃料電池発電システムの制御方法を適用することによって、燃料電池発電システムの出力が変化しても、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度を所定の温度範囲に維持し、触媒の劣化や発電効率の低下を抑制しつつ発電を行うことができる。すなわち、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の出力が増加または減少した場合に、天然ガス１の供給量をそれぞれ増加または減少させるとともに、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８への固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量をそれぞれ減少または増加させ、りん酸形燃料電池セルスタック７４、１３４、１４７の出力の合計が増加または減少した場合に、天然ガス１の供給量をそれぞれ増加または減少させるとともに、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８への固体酸化物形燃料電池セルスタック発電用の空気３９の供給量をそれぞれ減少または増加させることによって、固体酸化物形燃料電池セルスタック３８の温度を所定の温度範囲に維持し、触媒の劣化や発電効率の低下を抑制しつつ発電を行うことができる。   Also in the present fuel cell power generation system, similarly to Embodiment 14, even if the output of the fuel cell power generation system changes by applying the control method for the fuel cell power generation system of the present invention shown in FIG. 10 or FIG. In addition, power generation can be performed while maintaining the temperature of the solid oxide fuel cell stack 38 in a predetermined temperature range and suppressing deterioration of the catalyst and reduction in power generation efficiency. That is, when the output of the solid oxide fuel cell stack 38 increases or decreases, the supply amount of the natural gas 1 is increased or decreased, and the solid oxide fuel cell stack 38 is supplied with the solid oxide fuel cell stack 38. When the supply amount of the air 39 for power generation of the fuel cell stack is decreased or increased, respectively, and the total output of the phosphoric acid fuel cell stacks 74, 134, 147 is increased or decreased, the supply amount of the natural gas 1 is decreased. The solid oxide fuel cell unit is respectively increased or decreased and the supply amount of air 39 for generating power to the solid oxide fuel cell unit stack 38 is decreased or increased. The temperature of the stack 38 is maintained within a predetermined temperature range, and power generation is performed while suppressing deterioration of the catalyst and reduction in power generation efficiency. Door can be.

以上説明したように本発明によれば、改質器や燃料電池セルスタックの温度を所定の温度範囲に維持しながら燃料電池発電システムの出力を変化させることが可能で、改質器や燃料電池セルスタックの寿命やシステムの信頼性に悪影響を及ぼすことなく、高効率発電を行いながら燃料電池発電システムの出力を負荷変動に追従させることができるという利点がある。   As described above, according to the present invention, it is possible to change the output of the fuel cell power generation system while maintaining the temperature of the reformer and the fuel cell stack in a predetermined temperature range. There is an advantage that the output of the fuel cell power generation system can follow the load fluctuation while performing high-efficiency power generation without adversely affecting the life of the cell stack and the reliability of the system.

本発明に係る燃料電池発電システムの一実施形態（実施形態１）を表す構成図である。It is a block diagram showing one Embodiment (Embodiment 1) of the fuel cell power generation system which concerns on this invention. 本発明に係る燃料電池発電システムの他の一実施形態（実施形態２）を表す構成図である。It is a block diagram showing other embodiment (Embodiment 2) of the fuel cell power generation system which concerns on this invention. 本発明に係る燃料電池発電システムのその他の一実施形態（実施形態３）を表す構成図である。It is a block diagram showing other one Embodiment (Embodiment 3) of the fuel cell power generation system which concerns on this invention. 本発明に係る燃料電池発電システムのその他の一実施形態（実施形態４）を表す構成図である。It is a block diagram showing other one Embodiment (Embodiment 4) of the fuel cell power generation system which concerns on this invention. 本発明に係る燃料電池発電システムのその他の一実施形態（実施形態５）を表す構成図である。It is a block diagram showing other one Embodiment (Embodiment 5) of the fuel cell power generation system which concerns on this invention. 本発明に係る燃料電池発電システムのその他の一実施形態（実施形態６）を表す構成図である。It is a block diagram showing other one Embodiment (Embodiment 6) of the fuel cell power generation system which concerns on this invention. 本発明に係る燃料電池発電システムのその他の一実施形態（実施形態７）を表す構成図である。It is a block diagram showing other one Embodiment (Embodiment 7) of the fuel cell power generation system which concerns on this invention. 本発明に係る燃料電池発電システムのその他の一実施形態（実施形態８）を表す構成図である。It is a block diagram showing other one Embodiment (Embodiment 8) of the fuel cell power generation system which concerns on this invention. 本発明に係る燃料電池発電システムのその他の一実施形態（実施形態９）を表す構成図である。It is a block diagram showing other one Embodiment (Embodiment 9) of the fuel cell power generation system which concerns on this invention. 本発明に係る燃料電池発電システムの制御方法の一実施形態を表すシステムフロー図である。It is a system flow figure showing one embodiment of a control method of a fuel cell power generation system concerning the present invention. 本発明に係る燃料電池発電システムの制御方法の他の一実施形態を表すシステムフロー図である。It is a system flow figure showing other one Embodiment of the control method of the fuel cell power generation system concerning the present invention. 従来の燃料電池発電システムの一例を表す構成図である。It is a block diagram showing an example of the conventional fuel cell power generation system. 従来の燃料電池発電システムの制御方法を表すシステムフロー図である。It is a system flow figure showing the control method of the conventional fuel cell power generation system. 従来の燃料電池発電システムの制御方法を表す他のシステムフロー図である。It is another system flow figure showing the control method of the conventional fuel cell power generation system.

符号の説明Explanation of symbols

１…天然ガス、２…脱硫器、３…改質器、４…ＣＯシフトコンバータ、５…ＣＯ選択酸化器、６…燃料極、７…固体高分子電解質、８…空気極、９…固体高分子形燃料電池セルスタック、１０、１１…流量制御弁、１２…空気供給用ブロワ、１３…空気極排出ガス、１４…空気、１５…燃料極排出ガス、１６…出力調整装置、１７…負荷、１８…燃料電池直流出力、１９…送電端交流出力、２０…ＣＯ選択酸化器の排出ガス、２１…ＣＯシフトコンバータの排出ガス、２２…水素リッチな改質ガス、２３…燃料極排出ガスと脱硫天然ガスの混合ガス、２４…脱硫天然ガス、２５、２６…空気、２７…流量制御弁、２８…未反応水蒸気を凝縮させたＣＯ選択酸化器の排出ガス、２９…凝縮器、３０…電池反応による生成水、３１…凝縮水、３２…ＣＯシフトコンバータの排出ガス、３３…流量制御弁、３４…ＣＯシフトコンバータの排出ガス、３５…燃料極、３６…固体酸化物電解質、３７…空気極、３８…固体酸化物形燃料電池セルスタック、３９…空気、４０…流量制御弁、４１、４２…燃料極排出ガス、４３…流量制御弁、４４…空気極排出ガス、４５…燃料極排出ガス、４６、４７…流量制御弁、４８…出力調整装置、４９…負荷、５０…燃料電池直流出力、５１…送電端交流出力、５２…ＣＯシフトコンバータの排出ガス、５３…水素分離器、５４…水素分離器の排出ガス、５５…凝縮器、５６…水素分離器の乾燥排出ガス、５７…凝縮水、５８…水素、５９…燃料極水素排出ガス、６０…パージ弁、６１…パージガス、６４…燃料極排出ガス、６５…流量制御弁、６６、６７、６８…ＣＯシフトコンバータの排出ガス、６９…ＣＯ選択酸化器の排出ガス、７０…未反応水蒸気を凝縮させたＣＯ選択酸化器の排出ガス、７１、７２…ＣＯシフトコンバータの排出ガス、７４…りん酸形燃料電池セルスタック、７５…燃料極、７６…りん酸電解質、７７…空気極、７８…空気、７９…流量制御弁、８０…燃料電池直流出力、８１…送電端交流出力、８２…負荷、８３…燃料極排出ガス、８４…空気極排出ガス、８５…出力調整装置、８６、８７、８８…流量制御弁、８９…空気供給用ブロワ、９０…流量制御弁、９１…空気、９２…燃料極、９３…固体高分子電解質、９４…空気極、９５…固体高分子形燃料電池セルスタック、９６…出力調整装置、９７…負荷、９８…燃料電池直流出力、９９…送電端交流出力、１００…空気極排出ガス、１０１…燃料極排出ガス、１０２…空気供給用ブロワ、１０３…流量制御弁、１０４…空気、１０５…燃料極、１０６…固体高分子電解質、１０７…空気極、１０８…固体高分子形燃料電池セルスタック、１０９…出力調整装置、１１０…負荷、１１１…燃料電池直流出力、１１２…送電端交流出力、１１３…空気極排出ガス、１１４…燃料極排出ガス、１１５…空気供給用ブロワ、１１６、１１７…電池反応による生成水、１１８…燃料極水素排出ガス、１１９…パージ弁、１２０…パージガス、１２１…燃料極水素排出ガス、１２２…パージ弁、１２３…パージガス、１２４、１２５、１２６…流量制御弁、１２７、１２８…空気供給用ブロワ、１２９…流量制御弁、１３０…空気、１３１…燃料極、１３２…りん酸電解質、１３３…空気極、１３４…りん酸形燃料電池セルスタック、１３５…出力調整装置、１３６…負荷、１３７…燃料電池直流出力、１３８…送電端交流出力、１３９…燃料極排出ガス、１４０…空気極排出ガス、１４１…空気供給用ブロワ、１４２…流量制御弁、１４３…空気、１４４…燃料極、１４５…りん酸電解質、１４６…空気極、１４７…りん酸形燃料電池セルスタック、１４８…出力調整装置、１４９…負荷、１５０…燃料電池直流出力、１５１…送電端交流出力、１５２…燃料極排出ガス、１５３…空気極排出ガス、１５４…水蒸気と脱硫天然ガスの混合ガス、１５５…水蒸気、１５６…改質器バーナ、１５７…気化器、１５８…気化器ポンプ、１５９…水タンク、１６０…補給水、１６１…補給水ポンプ、１６２…流量制御弁、１６３…天然ガス、１６４…流量制御弁、１６５…空気、１６６…改質バーナの燃焼排出ガス、１６７…流量制御弁、１６８…天然ガス、１６９…天然ガス、１７０…気化器バーナ、１７１…流量制御弁、１７２…空気、１７３…水、１７５…気化器バーナの燃焼排出ガス、１７６…排出ガス。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Natural gas, 2 ... Desulfurizer, 3 ... Reformer, 4 ... CO shift converter, 5 ... CO selective oxidizer, 6 ... Fuel electrode, 7 ... Solid polymer electrolyte, 8 ... Air electrode, 9 ... Solid high Molecular fuel cell stack, 10, 11 ... Flow control valve, 12 ... Air supply blower, 13 ... Air electrode exhaust gas, 14 ... Air, 15 ... Fuel electrode exhaust gas, 16 ... Output regulator, 17 ... Load, 18 ... Fuel cell DC output, 19 ... Transmission end AC output, 20 ... CO selective oxidizer exhaust gas, 21 ... CO shift converter exhaust gas, 22 ... Hydrogen-rich reformed gas, 23 ... Fuel electrode exhaust gas and desulfurization Mixed gas of natural gas, 24 ... desulfurized natural gas, 25, 26 ... air, 27 ... flow control valve, 28 ... exhaust gas of CO selective oxidizer condensed with unreacted water vapor, 29 ... condenser, 30 ... battery reaction Produced water by 31, condensed water, 32 CO shift converter exhaust gas, 33 ... flow control valve, 34 ... CO shift converter exhaust gas, 35 ... fuel electrode, 36 ... solid oxide electrolyte, 37 ... air electrode, 38 ... solid oxide fuel cell stack, 39 ... Air, 40 ... Flow control valve, 41, 42 ... Fuel electrode exhaust gas, 43 ... Flow control valve, 44 ... Air electrode exhaust gas, 45 ... Fuel electrode exhaust gas, 46, 47 ... Flow control valve, 48 ... Output Adjustment device, 49 ... load, 50 ... fuel cell DC output, 51 ... transmission end AC output, 52 ... CO shift converter exhaust gas, 53 ... hydrogen separator, 54 ... hydrogen separator exhaust gas, 55 ... condenser, 56 ... Dry exhaust gas of the hydrogen separator, 57 ... Condensed water, 58 ... Hydrogen, 59 ... Fuel electrode hydrogen exhaust gas, 60 ... Purge valve, 61 ... Purge gas, 64 ... Fuel electrode exhaust gas, 65 ... Flow control valve, 66 , 7, 68 ... CO shift converter exhaust gas, 69 ... CO selective oxidizer exhaust gas, 70 ... CO selective oxidizer exhaust gas condensed with unreacted water vapor, 71, 72 ... CO shift converter exhaust gas, 74 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Phosphoric acid fuel cell stack, 75 ... Fuel electrode, 76 ... Phosphate electrolyte, 77 ... Air electrode, 78 ... Air, 79 ... Flow control valve, 80 ... Fuel cell DC output, 81 ... Transmission end AC output, 82 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Load, 83 ... Fuel electrode exhaust gas, 84 ... Air electrode exhaust gas, 85 ... Output regulator, 86, 87, 88 ... Flow control valve, 89 ... Air supply blower, 90 ... Flow control valve, 91 ... Air, 92 ... Fuel electrode, 93 ... Solid polymer electrolyte, 94 ... Air electrode, 95 ... Solid polymer fuel cell stack, 96 ... Output regulator, 97 ... Load, 98 ... Fuel cell DC output, 99 ... Transmission end AC Output, 1 DESCRIPTION OF SYMBOLS 00 ... Air electrode exhaust gas, 101 ... Fuel electrode exhaust gas, 102 ... Air supply blower, 103 ... Flow control valve, 104 ... Air, 105 ... Fuel electrode, 106 ... Solid polymer electrolyte, 107 ... Air electrode, 108 ... Solid polymer electrolyte fuel cell stack, 109 ... Output adjustment device, 110 ... Load, 111 ... Fuel cell DC output, 112 ... Power transmission end AC output, 113 ... Air electrode exhaust gas, 114 ... Fuel electrode exhaust gas, 115 ... Air Blower for supply, 116, 117 ... Water generated by battery reaction, 118 ... Fuel electrode hydrogen exhaust gas, 119 ... Purge valve, 120 ... Purge gas, 121 ... Fuel electrode hydrogen exhaust gas, 122 ... Purge valve, 123 ... Purge gas, 124, 125, 126 ... Flow control valve, 127, 128 ... Air supply blower, 129 ... Flow control valve, 130 ... Air, 131 ... Fuel electrode, 132 ... Ri Acid electrolyte, 133 ... air electrode, 134 ... phosphoric acid fuel cell stack, 135 ... output regulator, 136 ... load, 137 ... fuel cell DC output, 138 ... power transmission end AC output, 139 ... fuel electrode exhaust gas, 140 ... Air electrode exhaust gas, 141 ... Air supply blower, 142 ... Flow control valve, 143 ... Air, 144 ... Fuel electrode, 145 ... Phosphate electrolyte, 146 ... Air electrode, 147 ... Phosphate fuel cell stack, 148 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Output adjustment device, 149 ... Load, 150 ... Fuel cell DC output, 151 ... Transmission terminal AC output, 152 ... Fuel electrode exhaust gas, 153 ... Air electrode exhaust gas, 154 ... Gas mixture of water vapor and desulfurized natural gas, 155 ... Steam, 156 ... reformer burner, 157 ... vaporizer, 158 ... vaporizer pump, 159 ... water tank, 160 ... make-up water, 161 ... make-up water pump, 162 ... Quantity control valve, 163 ... natural gas, 164 ... flow control valve, 165 ... air, 166 ... combustion exhaust gas of reforming burner, 167 ... flow control valve, 168 ... natural gas, 169 ... natural gas, 170 ... vaporizer burner 171 ... Flow control valve, 172 ... Air, 173 ... Water, 175 ... Combustion exhaust gas of carburetor burner, 176 ... Exhaust gas.

Claims (18)

燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスをつくる改質器と、前記改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記改質器に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の一酸化炭素を酸素で酸化し二酸化炭素に変換するＣＯ選択酸化器と、前記ＣＯ選択酸化器の排出ガス中の水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第一の燃料電池セルスタックの出力が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第一の燃料電池セルスタックの出力が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。 A reformer that produces a hydrogen-rich reformed gas by a steam reforming reaction of the fuel, and an electric power is generated by electrochemically reacting hydrogen or hydrogen and carbon monoxide in the reformed gas with oxygen. The exhaust heat generated along with this is supplied to the reformer, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is supplied to the reformer as a steam source necessary for the steam reforming reaction. A fuel cell stack; a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the reformed gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen; and carbon monoxide in the exhaust gas of the CO shift converter with oxygen. A CO selective oxidizer that oxidizes and converts it to carbon dioxide, and two or more sets of second power generators that generate electricity by electrochemically reacting hydrogen in the exhaust gas of the CO selective oxidizer with oxygen A method of controlling a fuel cell power generation system including a fuel cell stack,
When the output of the first fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, and the first fuel Controlling a fuel cell power generation system, wherein when the output of the battery cell stack decreases, the supply amount of the fuel is decreased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is increased. Method. 燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスをつくる改質器と、前記改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記改質器に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の一酸化炭素を酸素で酸化し二酸化炭素に変換するＣＯ選択酸化器と、前記ＣＯ選択酸化器の排出ガス中の水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。 A reformer that produces a hydrogen-rich reformed gas by a steam reforming reaction of the fuel, and an electric power is generated by electrochemically reacting hydrogen or hydrogen and carbon monoxide in the reformed gas with oxygen. The exhaust heat generated along with this is supplied to the reformer, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is supplied to the reformer as a steam source necessary for the steam reforming reaction. A fuel cell stack; a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the reformed gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen; and carbon monoxide in the exhaust gas of the CO shift converter with oxygen. A CO selective oxidizer that oxidizes and converts it to carbon dioxide, and two or more sets of second power generators that generate electricity by electrochemically reacting hydrogen in the exhaust gas of the CO selective oxidizer with oxygen A method of controlling a fuel cell power generation system including a fuel cell stack,
When the total output of the second fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, When the total output of the fuel cell stack of the fuel cell stack decreases, the fuel supply amount is decreased and the supply amount of the power generation oxygen source to the first fuel cell stack is increased. Control method of power generation system. 燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスをつくる改質器と、前記改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記改質器に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の水素を選択的に分離する水素分離器と、前記水素分離器で分離した前記水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第一の燃料電池セルスタックの出力が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第一の燃料電池セルスタックの出力が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。 A reformer that produces a hydrogen-rich reformed gas by a steam reforming reaction of the fuel, and an electric power is generated by electrochemically reacting hydrogen or hydrogen and carbon monoxide in the reformed gas with oxygen. The exhaust heat generated along with this is supplied to the reformer, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is supplied to the reformer as a steam source necessary for the steam reforming reaction. A fuel cell stack, a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the reformed gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen, and hydrogen in the exhaust gas of the CO shift converter is selectively separated And two or more sets of second fuel cell stacks that generate electric power by causing the hydrogen separated by the hydrogen separator to electrochemically react with oxygen. A method of controlling a fuel cell power generation system,
When the output of the first fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, and the first fuel Controlling a fuel cell power generation system, wherein when the output of the battery cell stack decreases, the supply amount of the fuel is decreased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is increased. Method. 燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスをつくる改質器と、前記改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記改質器に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の水素を選択的に分離する水素分離器と、前記水素分離器で分離した前記水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。 A reformer that produces a hydrogen-rich reformed gas by a steam reforming reaction of the fuel, and an electric power is generated by electrochemically reacting hydrogen or hydrogen and carbon monoxide in the reformed gas with oxygen. The exhaust heat generated along with this is supplied to the reformer, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is supplied to the reformer as a steam source necessary for the steam reforming reaction. A fuel cell stack, a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the reformed gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen, and hydrogen in the exhaust gas of the CO shift converter is selectively separated And two or more sets of second fuel cell stacks that generate electric power by causing the hydrogen separated by the hydrogen separator to electrochemically react with oxygen. A method of controlling a fuel cell power generation system,
When the total output of the second fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, When the total output of the fuel cell stack of the fuel cell stack decreases, the fuel supply amount is decreased and the supply amount of the power generation oxygen source to the first fuel cell stack is increased. Control method of power generation system. 燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスをつくる改質器と、前記改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記改質器に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の一酸化炭素を酸素で酸化し二酸化炭素に変換するＣＯ選択酸化器と、前記ＣＯ選択酸化器の排出ガス中の水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第一の燃料電池セルスタックの出力が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第一の燃料電池セルスタックの出力が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。 A reformer that produces a hydrogen-rich reformed gas by a steam reforming reaction of the fuel, and an electric power is generated by electrochemically reacting hydrogen or hydrogen and carbon monoxide in the reformed gas with oxygen. The exhaust heat generated along with this is supplied to the reformer, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is supplied to the reformer as a steam source necessary for the steam reforming reaction. A fuel cell stack, a CO shift converter for reacting carbon monoxide in the fuel electrode exhaust gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen, and carbon monoxide in the exhaust gas of the CO shift converter for oxygen Two or more sets that generate electricity by electrochemically reacting hydrogen in the exhaust gas of the CO selective oxidizer with oxygen, which is oxidized with oxygen and converted into carbon dioxide A method of controlling a fuel cell power generation system and a second fuel cell stack,
When the output of the first fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, and the first fuel Controlling a fuel cell power generation system, wherein when the output of the battery cell stack decreases, the supply amount of the fuel is decreased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is increased. Method. 燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスをつくる改質器と、前記改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記改質器に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の一酸化炭素を酸素で酸化し二酸化炭素に変換するＣＯ選択酸化器と、前記ＣＯ選択酸化器の排出ガス中の水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。 A reformer that produces a hydrogen-rich reformed gas by a steam reforming reaction of the fuel, and an electric power is generated by electrochemically reacting hydrogen or hydrogen and carbon monoxide in the reformed gas with oxygen. The exhaust heat generated along with this is supplied to the reformer, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is supplied to the reformer as a steam source necessary for the steam reforming reaction. A fuel cell stack, a CO shift converter for reacting carbon monoxide in the fuel electrode exhaust gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen, and carbon monoxide in the exhaust gas of the CO shift converter for oxygen Two or more sets that generate electricity by electrochemically reacting hydrogen in the exhaust gas of the CO selective oxidizer with oxygen, which is oxidized with oxygen and converted into carbon dioxide A method of controlling a fuel cell power generation system and a second fuel cell stack,
When the total output of the second fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, When the total output of the fuel cell stack of the fuel cell stack decreases, the fuel supply amount is decreased and the supply amount of the power generation oxygen source to the first fuel cell stack is increased. Control method of power generation system. 燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスをつくる改質器と、前記改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記改質器に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の水素を選択的に分離する水素分離器と、前記水素分離器で分離した前記水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第一の燃料電池セルスタックの出力が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第一の燃料電池セルスタックの出力が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。 A reformer that produces a hydrogen-rich reformed gas by a steam reforming reaction of the fuel, and an electric power is generated by electrochemically reacting hydrogen or hydrogen and carbon monoxide in the reformed gas with oxygen. The exhaust heat generated along with this is supplied to the reformer, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is supplied to the reformer as a steam source necessary for the steam reforming reaction. A fuel cell stack, a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the fuel electrode exhaust gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen, and hydrogen in the exhaust gas of the CO shift converter is selectively used A hydrogen separator that separates, and two or more sets of second fuel cell stacks that generate electricity by electrochemically reacting the hydrogen separated by the hydrogen separator with oxygen; A method of controlling a fuel cell power generation system having,
When the output of the first fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, and the first fuel Controlling a fuel cell power generation system, wherein when the output of the battery cell stack decreases, the supply amount of the fuel is decreased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is increased. Method. 燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスをつくる改質器と、前記改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記改質器に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の水素を選択的に分離する水素分離器と、前記水素分離器で分離した前記水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。 A reformer that produces a hydrogen-rich reformed gas by a steam reforming reaction of the fuel, and an electric power is generated by electrochemically reacting hydrogen or hydrogen and carbon monoxide in the reformed gas with oxygen. The exhaust heat generated along with this is supplied to the reformer, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is supplied to the reformer as a steam source necessary for the steam reforming reaction. A fuel cell stack, a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the fuel electrode exhaust gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen, and hydrogen in the exhaust gas of the CO shift converter is selectively used A hydrogen separator that separates, and two or more sets of second fuel cell stacks that generate electricity by electrochemically reacting the hydrogen separated by the hydrogen separator with oxygen; A method of controlling a fuel cell power generation system having,
When the total output of the second fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, When the total output of the fuel cell stack of the fuel cell stack decreases, the fuel supply amount is decreased and the supply amount of the power generation oxygen source to the first fuel cell stack is increased. Control method of power generation system. 燃料極で燃料の水蒸気改質反応を行わせ水素と一酸化炭素を生成させるとともに、前記燃料極で生成した前記水素、もしくは前記水素及び前記一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した熱を前記燃料極での前記水蒸気改質反応に必要な反応熱として消費し、また、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記燃料極に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の一酸化炭素を酸素で酸化し二酸化炭素に変換するＣＯ選択酸化器と、前記ＣＯ選択酸化器の排出ガス中の水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第一の燃料電池セルスタックの出力が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第一の燃料電池セルスタックの出力が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。 A fuel steam reforming reaction is performed at the fuel electrode to generate hydrogen and carbon monoxide, and the hydrogen generated at the fuel electrode or the hydrogen and the carbon monoxide are electrochemically reacted with oxygen to generate power. The heat generated by the power generation is consumed as reaction heat necessary for the steam reforming reaction at the fuel electrode, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is converted into the steam reforming. A first fuel cell stack supplied to the fuel electrode as a water vapor source necessary for a quality reaction; a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the fuel electrode exhaust gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen; A CO selective oxidizer that oxidizes carbon monoxide in the exhaust gas of the CO shift converter with oxygen to convert it into carbon dioxide, and water in the exhaust gas of the CO selective oxidizer A method of controlling a fuel cell power generation system having a two or more sets of second fuel cell stack for generating power by oxygen and electrochemical reactions,
When the output of the first fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, and the first fuel Controlling a fuel cell power generation system, wherein when the output of the battery cell stack decreases, the supply amount of the fuel is decreased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is increased. Method. 燃料極で燃料の水蒸気改質反応を行わせ水素と一酸化炭素を生成させるとともに、前記燃料極で生成した前記水素、もしくは前記水素及び前記一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した熱を前記燃料極での前記水蒸気改質反応に必要な反応熱として消費し、また、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記燃料極に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の一酸化炭素を酸素で酸化し二酸化炭素に変換するＣＯ選択酸化器と、前記ＣＯ選択酸化器の排出ガス中の水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。 A fuel steam reforming reaction is performed at the fuel electrode to generate hydrogen and carbon monoxide, and the hydrogen generated at the fuel electrode or the hydrogen and the carbon monoxide are electrochemically reacted with oxygen to generate power. The heat generated by the power generation is consumed as reaction heat necessary for the steam reforming reaction at the fuel electrode, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is converted into the steam reforming. A first fuel cell stack supplied to the fuel electrode as a water vapor source necessary for a quality reaction; a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the fuel electrode exhaust gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen; A CO selective oxidizer that oxidizes carbon monoxide in the exhaust gas of the CO shift converter with oxygen to convert it into carbon dioxide, and water in the exhaust gas of the CO selective oxidizer A method of controlling a fuel cell power generation system having a two or more sets of second fuel cell stack for generating power by oxygen and electrochemical reactions,
When the total output of the second fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, When the total output of the fuel cell stack of the fuel cell stack decreases, the fuel supply amount is decreased and the supply amount of the power generation oxygen source to the first fuel cell stack is increased. Control method of power generation system. 燃料極で燃料の水蒸気改質反応を行わせ水素と一酸化炭素を生成させるとともに、前記燃料極で生成した前記水素、もしくは前記水素及び前記一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した熱を前記燃料極での前記水蒸気改質反応に必要な反応熱として消費し、また、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記燃料極に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の水素を選択的に分離する水素分離器と、前記水素分離器で分離した前記水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第一の燃料電池セルスタックの出力が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第一の燃料電池セルスタックの出力が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。 A fuel steam reforming reaction is performed at the fuel electrode to generate hydrogen and carbon monoxide, and the hydrogen generated at the fuel electrode or the hydrogen and the carbon monoxide are electrochemically reacted with oxygen to generate power. The heat generated by the power generation is consumed as reaction heat necessary for the steam reforming reaction at the fuel electrode, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is converted into the steam reforming. A first fuel cell stack supplied to the fuel electrode as a water vapor source necessary for a quality reaction; a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the fuel electrode exhaust gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen; A hydrogen separator that selectively separates hydrogen in the exhaust gas of the CO shift converter, and an electrochemical reaction between the hydrogen separated by the hydrogen separator and oxygen. A method of controlling a fuel cell power generation system having a two or more sets of second fuel cell stack for generating power by,
When the output of the first fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, and the first fuel Controlling a fuel cell power generation system, wherein when the output of the battery cell stack decreases, the supply amount of the fuel is decreased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is increased. Method. 燃料極で燃料の水蒸気改質反応を行わせ水素と一酸化炭素を生成させるとともに、前記燃料極で生成した前記水素、もしくは前記水素及び前記一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した熱を前記燃料極での前記水蒸気改質反応に必要な反応熱として消費し、また、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記燃料極に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の水素を選択的に分離する水素分離器と、前記水素分離器で分離した前記水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。 A fuel steam reforming reaction is performed at the fuel electrode to generate hydrogen and carbon monoxide, and the hydrogen generated at the fuel electrode or the hydrogen and the carbon monoxide are electrochemically reacted with oxygen to generate power. The heat generated by the power generation is consumed as reaction heat necessary for the steam reforming reaction at the fuel electrode, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is converted into the steam reforming. A first fuel cell stack supplied to the fuel electrode as a water vapor source necessary for a quality reaction; a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the fuel electrode exhaust gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen; A hydrogen separator that selectively separates hydrogen in the exhaust gas of the CO shift converter, and an electrochemical reaction between the hydrogen separated by the hydrogen separator and oxygen. A method of controlling a fuel cell power generation system having a two or more sets of second fuel cell stack for generating power by,
When the total output of the second fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, When the total output of the fuel cell stack of the fuel cell stack decreases, the fuel supply amount is decreased and the supply amount of the power generation oxygen source to the first fuel cell stack is increased. Control method of power generation system. 燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスをつくる改質器と、前記改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記改質器に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第一の燃料電池セルスタックの出力が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第一の燃料電池セルスタックの出力が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。 A reformer that produces a hydrogen-rich reformed gas by a steam reforming reaction of the fuel, and an electric power is generated by electrochemically reacting hydrogen or hydrogen and carbon monoxide in the reformed gas with oxygen. The exhaust heat generated along with this is supplied to the reformer, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is supplied to the reformer as a steam source necessary for the steam reforming reaction. A fuel cell stack, a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the reformed gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen, and oxygen in the exhaust gas of the CO shift converter and oxygen In a control method of a fuel cell power generation system having two or more sets of second fuel cell stacks that generate power by reacting,
When the output of the first fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, and the first fuel Controlling a fuel cell power generation system, wherein when the output of the battery cell stack decreases, the supply amount of the fuel is decreased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is increased. Method. 燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスをつくる改質器と、前記改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記改質器に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。 A reformer that produces a hydrogen-rich reformed gas by a steam reforming reaction of the fuel, and an electric power is generated by electrochemically reacting hydrogen or hydrogen and carbon monoxide in the reformed gas with oxygen. The exhaust heat generated along with this is supplied to the reformer, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is supplied to the reformer as a steam source necessary for the steam reforming reaction. A fuel cell stack, a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the reformed gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen, and oxygen in the exhaust gas of the CO shift converter and oxygen In a control method of a fuel cell power generation system having two or more sets of second fuel cell stacks that generate power by reacting,
When the total output of the second fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, When the total output of the fuel cell stack of the fuel cell stack decreases, the fuel supply amount is decreased and the supply amount of the power generation oxygen source to the first fuel cell stack is increased. Control method of power generation system. 燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスをつくる改質器と、前記改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記改質器に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第一の燃料電池セルスタックの出力が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第一の燃料電池セルスタックの出力が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。 A reformer that produces a hydrogen-rich reformed gas by a steam reforming reaction of the fuel, and an electric power is generated by electrochemically reacting hydrogen or hydrogen and carbon monoxide in the reformed gas with oxygen. The exhaust heat generated along with this is supplied to the reformer, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is supplied to the reformer as a steam source necessary for the steam reforming reaction. A fuel cell stack; a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the fuel electrode exhaust gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen; and hydrogen in the exhaust gas of the CO shift converter is converted into oxygen and electricity. In a control method of a fuel cell power generation system having two or more sets of second fuel cell stacks that generate power by chemical reaction,
When the output of the first fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, and the first fuel Controlling a fuel cell power generation system, wherein when the output of the battery cell stack decreases, the supply amount of the fuel is decreased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is increased. Method. 燃料の水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスをつくる改質器と、前記改質ガス中の水素、もしくは水素及び一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した排熱を前記改質器に供給するとともに、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記改質器に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。 A reformer that produces a hydrogen-rich reformed gas by a steam reforming reaction of the fuel, and an electric power is generated by electrochemically reacting hydrogen or hydrogen and carbon monoxide in the reformed gas with oxygen. The exhaust heat generated along with this is supplied to the reformer, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is supplied to the reformer as a steam source necessary for the steam reforming reaction. A fuel cell stack; a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the fuel electrode exhaust gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen; and hydrogen in the exhaust gas of the CO shift converter is converted into oxygen and electricity In a control method of a fuel cell power generation system having two or more sets of second fuel cell stacks that generate power by chemical reaction,
When the total output of the second fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, When the total output of the fuel cell stack of the fuel cell stack decreases, the fuel supply amount is decreased and the supply amount of the power generation oxygen source to the first fuel cell stack is increased. Control method of power generation system. 燃料極で燃料の水蒸気改質反応を行わせ水素と一酸化炭素を生成させるとともに、前記燃料極で生成した前記水素、もしくは前記水素及び前記一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した熱を前記燃料極での前記水蒸気改質反応に必要な反応熱として消費し、また、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記燃料極に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第一の燃料電池セルスタックの出力が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第一の燃料電池セルスタックの出力が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。 A fuel steam reforming reaction is performed at the fuel electrode to generate hydrogen and carbon monoxide, and the hydrogen generated at the fuel electrode or the hydrogen and the carbon monoxide are electrochemically reacted with oxygen to generate power. The heat generated by the power generation is consumed as reaction heat necessary for the steam reforming reaction at the fuel electrode, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is converted into the steam reforming. A first fuel cell stack supplied to the fuel electrode as a water vapor source necessary for a quality reaction; a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the fuel electrode exhaust gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen; And two or more sets of second fuel cell stacks that generate electricity by electrochemically reacting hydrogen in the exhaust gas of the CO shift converter with oxygen A method of controlling a fuel cell power generation system,
When the output of the first fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, and the first fuel Controlling a fuel cell power generation system, wherein when the output of the battery cell stack decreases, the supply amount of the fuel is decreased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is increased. Method. 燃料極で燃料の水蒸気改質反応を行わせ水素と一酸化炭素を生成させるとともに、前記燃料極で生成した前記水素、もしくは前記水素及び前記一酸化炭素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行い、前記発電に伴って発生した熱を前記燃料極での前記水蒸気改質反応に必要な反応熱として消費し、また、前記電気化学反応によって生成した水蒸気を含む燃料極排出ガスを前記水蒸気改質反応に必要な水蒸気源として前記燃料極に供給する第一の燃料電池セルスタックと、前記燃料極排出ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素とを得るＣＯシフトコンバータと、前記ＣＯシフトコンバータの排出ガス中の水素を酸素と電気化学反応させることによって発電を行う２組以上の第二の燃料電池セルスタックとを有する燃料電池発電システムの制御方法において、
前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が増加した場合に前記燃料の供給量を増加させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を減少させ、前記第二の燃料電池セルスタックの出力の合計が減少した場合に前記燃料の供給量を減少させるとともに前記第一の燃料電池セルスタックへの発電用酸素源の供給量を増加させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。 A fuel steam reforming reaction is performed at the fuel electrode to generate hydrogen and carbon monoxide, and the hydrogen generated at the fuel electrode or the hydrogen and the carbon monoxide are electrochemically reacted with oxygen to generate power. The heat generated by the power generation is consumed as reaction heat necessary for the steam reforming reaction at the fuel electrode, and the fuel electrode exhaust gas containing the steam generated by the electrochemical reaction is converted into the steam reforming. A first fuel cell stack supplied to the fuel electrode as a water vapor source necessary for a quality reaction; a CO shift converter that reacts carbon monoxide in the fuel electrode exhaust gas with water vapor to obtain carbon dioxide and hydrogen; And two or more sets of second fuel cell stacks that generate electricity by electrochemically reacting hydrogen in the exhaust gas of the CO shift converter with oxygen A method of controlling a fuel cell power generation system,
When the total output of the second fuel cell stack increases, the supply amount of the fuel is increased and the supply amount of the oxygen source for power generation to the first fuel cell stack is decreased, When the total output of the fuel cell stack of the fuel cell stack decreases, the fuel supply amount is decreased and the supply amount of the power generation oxygen source to the first fuel cell stack is increased. Control method of power generation system.
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