(57)【要約】【課題】  実際に改質器を加熱することなく擬似改質ガスを燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに供給することが可能な仮想改質装置及びこれを用いた燃料電池試験装置を実現する。【解決手段】  燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに改質ガスを供給する仮想改質装置において、仮想改質器モデルにより改質器の動作をシミュレーションして生成される前記改質ガスの組成、温度及び流量の計算し、当該計算結果に基づきガスを混合して所望の擬似改質ガスを発生させる。【選択図】                    図１
2006086071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに改質ガスを供給する仮想改質装置において、
仮想改質器モデルにより改質器の動作をシミュレーションして生成される前記改質ガスの組成、温度及び流量の計算し、当該計算結果に基づきガスを混合して所望の擬似改質ガスを発生させる
ことを特徴とする仮想改質装置。
【請求項２】
燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに改質ガスを供給する仮想改質装置において、
ガスを混合して所望の擬似改質ガスを発生させる擬似改質ガス発生手段と、
仮想改質器モデルにより改質器の動作をシミュレーションして生成される前記改質ガスの組成、温度及び流量の計算し、当該計算結果に基づき前記擬似改質ガス発生手段を制御する仮想改質器モデル手段と
を備えたことを特徴とする仮想改質装置。
【請求項３】
前記擬似改質ガス発生手段が、
複数種類ガスが充填された複数のガスボンベと、
これらのガスボンベと流路との間に設けられ前記仮想改質器モデル手段の制御により前記流路に流れ出すガスの流量を調整する複数の流量制御バルブと、
前記流路の末端に設けられ混合されたガスを過熱する加熱手段とから構成されることを特徴とする
請求項２記載の仮想改質装置。
【請求項４】
前記仮想改質器モデルが、
改質器を複数の領域に分割すると共に各分割領域で熱量が改質反応に消費され、改質器内の圧力は一定で、各分割領域では瞬時に化学平衡になることを仮定したものであることを特徴とする
請求項１若しくは請求項２記載の仮想改質装置。
【請求項５】
燃料電池試験装置において、
仮想改質器モデルにより改質器の動作をシミュレーションして生成される前記改質ガスの組成、温度及び流量の計算し、当該計算結果に基づきガスを混合して所望の擬似改質ガスを発生させ燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに供給する仮想改質装置と、
前記燃料電池セル、若しくは、前記燃料電池スタックで発生した電圧が印加される電子負荷手段と、
この電子負荷手段の負荷を制御すると共に前記電子負荷手段から出力される測定結果を取得して管理、若しくは、表示させる演算制御手段と
を備えたことを特徴とする燃料電池試験装置。
【請求項６】
前記仮想改質装置が、
ガスを混合して所望の擬似改質ガスを発生させる擬似改質ガス発生手段と、
仮想改質器モデルにより改質器の動作をシミュレーションして生成される前記改質ガスの組成、温度及び流量の計算し、当該計算結果に基づき前記擬似改質ガス発生手段を制御する仮想改質器モデル手段とから構成されることを特徴とする
請求項５記載の燃料電池試験装置。
【請求項７】
前記擬似改質ガス発生手段が、
複数種類ガスが充填された複数のガスボンベと、
これらのガスボンベと流路との間に設けられ前記仮想改質器モデル手段の制御により前記流路に流れ出すガスの流量を調整する複数の流量制御バルブと、
前記流路の末端に設けられ混合されたガスを過熱する加熱手段とから構成されることを特徴とする
請求項６記載の燃料電池試験装置。
【請求項８】
前記仮想改質器モデルが、
改質器を複数の領域に分割すると共に各分割領域で熱量が改質反応に消費され、改質器内の圧力は一定で、各分割領域では瞬時に化学平衡になることを仮定したものであることを特徴とする
請求項５若しくは請求項６記載の燃料電池試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックの動作試験や寿命試験等の各種試験を行なう際に用いる燃料ガスから水素ガスを主成分とする改質ガスを取り出す改質器及びこの改質器を用いた燃料電池試験装置に関し、特に、実際に改質器を加熱することなく擬似改質ガスを燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに供給することが可能な仮想改質装置及びこれを用いた燃料電池試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックの動作試験や寿命試験等の各種試験を行なう際に用いる燃料ガスから水素ガスを主成分とする改質ガスを取り出す改質器、若しくは、燃料電池試験装置に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−０２２０４９号公報
【特許文献２】特開平０７−０３７６００号公報
【特許文献３】特開平０７−２９６８３７号公報
【特許文献４】特開２００１−０９１４１０号公報
【特許文献５】特開２００３−３４６８５５号公報
【０００４】
図１１はこのような従来の燃料電池試験装置の一例を示す構成ブロック図である。図１１において１は改質器を用いることなく直接水素ガス（Ｈ２ ）を燃料電池セル（或いは、燃料電池スタック）に供給するガス供給手段、２は被試験対象である燃料電池セル、３は半導体素子に電流を流しその両端の電圧を制御することにより任意の負荷を実現し電圧特性や電流特性等の各種特性を測定して出力する電子負荷手段、４はガス供給手段１からの水素ガス（Ｈ２ ）の供給量等や電子負荷手段３の負荷を制御すると共に電子負荷手段３から出力される測定結果を取得して管理、若しくは、表示等させるコンピュータ等の演算制御手段である。
【０００５】
ガス供給手段１の出力である水素ガス（Ｈ２ ）は燃料電池セル２に供給され、燃料電池セル２からの出力である電源電圧が電子負荷手段３に印加される。電子負荷手段３での電圧特性や電流特性等の各種特性の測定結果は演算制御手段４に出力され、演算制御手段４からの制御信号はガス供給手段１及び電子負荷手段３にそれぞれ接続される。
【０００６】
ここで，図１１に示す従来例の動作を説明する。ガス供給手段１は演算制御手段４の制御に基づき水素ガス（Ｈ２ ）を燃料電池セル２に供給する。燃料電池セル２では供給された水素ガス（Ｈ２ ）と酸素（Ｏ２ ）を反応させて電圧を発生させ、発生した電圧を電子負荷手段３に印加する。
【０００７】
このとき、電子負荷手段３は演算制御手段４からので制御に基づき負荷を変化させ電圧特性や電流特性等の各種特性を測定して測定結果を演算制御手段４に出力する。演算制御手段４は取得した測定結果を取得して管理、若しくは、表示等させる。
【０００８】
この結果、被測定対象である燃料電池セル２に水素ガス（Ｈ２ ）を供給し発生した電圧を電子負荷手段３に印加させ、当該電子負荷手段３の負荷を変化させて各種特性を測定して表示等させることにより、燃料電池の試験を行なうことが可能になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、図１１に示す従来例では、燃料ガスから水素を主成分とする改質ガスを取り出す改質器を用いておらず、改質器を含めた燃料電池システム全体の試験を行なうことができないと言った問題点があった。
【００１０】
ここで、図１２及び図１３は従来の改質器の一例を示す構成断面図である。図１２は外燃型改質器、図１３は内燃型改質器の一例を示している。
【００１１】
図１２において５は改質ガス熱回収部、６は改質触媒部、７は燃焼ガス流路、８は断熱材、９は燃焼器、１０は、例えば、都市ガスに水蒸気（Ｈ２Ｏ ）を加えた改質用ガス、１１は水素ガス（Ｈ２ ）を主成分とする改質ガスである。
【００１２】
円筒状で一端（底部）が塞がれている改質触媒部６の中心部分には同心円筒状で両端が開放されている改質ガス熱回収部５が形成され、一端（底部）において改質ガス熱回収部５と改質触媒部６とは相互に接続される。
【００１３】
一方、改質ガス熱回収部５の周囲には同心円筒状で両端が開放されている燃焼ガス流路７が形成され、燃焼ガス流路７の周囲はさらに断熱材８で覆われる。さらに、燃焼ガス流路７一端には燃料器９が形成される。
【００１４】
燃焼器９で発生した燃焼ガスは燃焼ガス流路７を伝播する。一方、改質用ガス１０は改質触媒部６に導入され燃焼ガスの熱エネルギーによって化学反応を生じ、その後、改質触媒部６の一端（底部）において改質ガス熱回収部５に流れ込み熱回収された後に改質ガス１１として出力される。
【００１５】
一方、図１３において１２は改質ガス熱回収部、１３は改質触媒部、１４は燃焼ガス流路、１５は断熱材、１６は燃焼器、１７は、例えば、都市ガスに水（Ｈ２Ｏ ）を加えた改質用ガス、１８は水素ガス（Ｈ２ ）を主成分とする改質ガスである。
【００１６】
円筒状の燃焼ガス流路１４の一端には燃焼器１６が形成され、燃焼ガス流路１４の周囲には同心円筒状で両端が開放されている改質触媒部１３が形成される。さらに、改質触媒部１３の周囲には同心円筒状で両端が開放されている改質ガス熱回収部１２が形成される。
【００１７】
改質ガス熱回収部１２と改質触媒部１３とは一端（底部）において相互に接続され、改質ガス熱回収部１２の周囲はさらに断熱材１５で覆われる。
【００１８】
燃焼器１６で発生した燃焼ガスは燃焼ガス流路１４を伝播する。一方、改質用ガス１７は改質触媒部１３に導入され燃焼ガスの熱エネルギーによって化学反応を生じ、その後、改質触媒部１３の一端（底部）において改質ガス熱回収部１２に流れ込み熱回収された後に改質ガス１８として出力される。
【００１９】
また、このような改質器は改質反応に”約８００℃”程度に燃焼ガスを加熱する必要性があり、現状のペレット型の触媒を利用した改質器では起動後に燃焼ガスが”約８００℃”程度に達するまでには”３０〜６０分”程度の時間を要することになってしまうと言った問題点があった。
従って本発明が解決しようとする課題は、実際に改質器を加熱することなく擬似改質ガスを燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに供給することが可能な仮想改質装置及びこれを用いた燃料電池試験装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに改質ガスを供給する仮想改質装置において、
仮想改質器モデルにより改質器の動作をシミュレーションして生成される前記改質ガスの組成、温度及び流量の計算し、当該計算結果に基づきガスを混合して所望の擬似改質ガスを発生させることにより、実際に改質器を加熱することなく擬似改質ガスを燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに供給することが可能になる。
【００２１】
請求項２記載の発明は、
燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに改質ガスを供給する仮想改質装置において、
ガスを混合して所望の擬似改質ガスを発生させる擬似改質ガス発生手段と、仮想改質器モデルにより改質器の動作をシミュレーションして生成される前記改質ガスの組成、温度及び流量の計算し、当該計算結果に基づき前記擬似改質ガス発生手段を制御する仮想改質器モデル手段とを備えたことにより、実際に改質器を加熱することなく擬似改質ガスを燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに供給することが可能になる。
【００２２】
請求項３記載の発明は、
請求項２記載の発明である仮想改質装置において、
前記擬似改質ガス発生手段が、
複数種類ガスが充填された複数のガスボンベと、これらのガスボンベと流路との間に設けられ前記仮想改質器モデル手段の制御により前記流路に流れ出すガスの流量を調整する複数の流量制御バルブと、前記流路の末端に設けられ混合されたガスを過熱する加熱手段とから構成されることにより、実際に改質器を加熱することなく擬似改質ガスを燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに供給することが可能になる。
【００２３】
請求項４記載の発明は、
請求項１若しくは請求項２記載の発明である仮想改質装置において、
前記仮想改質器モデルが、
改質器を複数の領域に分割すると共に各分割領域で熱量が改質反応に消費され、改質器内の圧力は一定で、各分割領域では瞬時に化学平衡になることを仮定したものであることにより、実際に改質器を加熱することなく擬似改質ガスを燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに供給することが可能になる。
【００２４】
請求項５記載の発明は、
燃料電池試験装置において、
仮想改質器モデルにより改質器の動作をシミュレーションして生成される前記改質ガスの組成、温度及び流量の計算し、当該計算結果に基づきガスを混合して所望の擬似改質ガスを発生させ燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに供給する仮想改質装置と、前記燃料電池セル、若しくは、前記燃料電池スタックで発生した電圧が印加される電子負荷手段と、この電子負荷手段の負荷を制御すると共に前記電子負荷手段から出力される測定結果を取得して管理、若しくは、表示させる演算制御手段とを備えたことにより、実際に改質器を加熱することなく擬似改質ガスを燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに供給することが可能になる。また、このような仮想改質装置を用いることにより、改質器を含めた燃料電池システム全体の試験を行なうことができる。
【００２５】
請求項６記載の発明は、
請求項５記載の発明である燃料電池試験装置において、
前記仮想改質装置が、
ガスを混合して所望の擬似改質ガスを発生させる擬似改質ガス発生手段と、仮想改質器モデルにより改質器の動作をシミュレーションして生成される前記改質ガスの組成、温度及び流量の計算し、当該計算結果に基づき前記擬似改質ガス発生手段を制御する仮想改質器モデル手段とから構成されることにより、実際に改質器を加熱することなく擬似改質ガスを燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに供給することが可能になる。また、このような仮想改質装置を用いることにより、改質器を含めた燃料電池システム全体の試験を行なうことができる。
【００２６】
請求項７記載の発明は、
請求項６記載の発明である燃料電池試験装置において、
前記擬似改質ガス発生手段が、
複数種類ガスが充填された複数のガスボンベと、これらのガスボンベと流路との間に設けられ前記仮想改質器モデル手段の制御により前記流路に流れ出すガスの流量を調整する複数の流量制御バルブと、前記流路の末端に設けられ混合されたガスを過熱する加熱手段とから構成されることにより、実際に改質器を加熱することなく擬似改質ガスを燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに供給することが可能になる。また、このような仮想改質装置を用いることにより、改質器を含めた燃料電池システム全体の試験を行なうことができる。
【００２７】
請求項８記載の発明は、
請求項５若しくは請求項６記載の発明である燃料電池試験装置において、
前記仮想改質器モデルが、
改質器を複数の領域に分割すると共に各分割領域で熱量が改質反応に消費され、改質器内の圧力は一定で、各分割領域では瞬時に化学平衡になることを仮定したものであることにより、実際に改質器を加熱することなく擬似改質ガスを燃料電池セル、若しくは、燃料電池スタックに供給することが可能になる。また、このような仮想改質装置を用いることにより、改質器を含めた燃料電池システム全体の試験を行なうことができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば次のような効果がある。
請求項１，２，３，４，５，６，７及び請求項８の発明によれば、仮想改質器モデル手段により改質器の動作をシミュレーションして生成される改質ガスの組成、温度及び流量等の計算結果に基づき複数種類ガスが充填された複数のガスボンベを有し外部からの制御によりガスを混合して所望の擬似改質ガスを発生させる擬似改質ガス発生手段を制御して擬似改質ガスを発生させることにより、実際に改質器を加熱することなく改質ガスを被試験対象である燃料電池セルに供給することが可能になり、また、このような仮想改質装置を用いることにより、改質器を含めた燃料電池システム全体の試験を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る仮想改質装置を用いた燃料電池試験装置の一実施例を示す構成ブロック図である。図１において１９は複数種類ガスが充填された複数のガスボンベを有し外部からの制御によりガスを混合して所望の擬似改質ガスを発生させる擬似改質ガス発生手段、２０は被試験対象である燃料電池セル、２１は半導体素子に電流を流しその両端の電圧を制御することにより任意の負荷を実現し電圧特性や電流特性等の各種特性を測定して出力する電子負荷手段、２２は電子負荷手段２１の負荷を制御すると共に電子負荷手段２１から出力される測定結果を取得して管理、若しくは、表示等させるコンピュータ等の演算制御手段、２３は仮想改質器モデルを有しシミュレーションにより得られたパラメータにより擬似改質ガス発生手段１９を制御するコンピュータ等の仮想改質器モデル手段である。
【００３０】
また、擬似改質ガス発生手段１９と、仮想改質器モデル手段２３とは仮想改質装置５０を構成している。
【００３１】
図１中”ＲＧ０１”に示す擬似改質ガス発生手段１９の出力である擬似改質ガスは燃料電池セル２０に供給され、燃料電池セル２０からの出力である電源電圧が電子負荷手段２１に印加される。電子負荷手段２１での電圧特性や電流特性等の各種特性の測定結果は演算制御手段２２に出力され、演算制御手段２２からの制御信号は電子負荷手段２１及び仮想改質器モデル手段２３にそれぞれ接続される。
【００３２】
また、図２は擬似改質ガス発生手段１９の具体例を説明する構成ブロック図である。図２において５０及び”ＲＧ０１”は図１と同一符号（同一記号）を付してあり、２４，２５，２６，２７，２８及び２９は水素ガス（Ｈ２ ）、メタンガス（ＣＨ４ ）、一酸化炭素ガス（ＣＯ）、二酸化炭素ガス（ＣＯ２ ）、酸素ガス（Ｏ２ ）及び窒素ガス（Ｎ２ ）がそれぞれ充填されたガスボンベ、３０，３１，３２，３３，３４及び３５は流れるガスの流量を調整する流量制御バルブ、３６はヒータ等の加熱手段である。
【００３３】
ガスボンベ２４，２５，２６，２７，２８及び２９の出力ガスは流量制御バルブ３０，３１，３２，３３，３４及び３５を介して流路においてそれぞれ混合され、混合されたガスは流路の末端に設けられた加熱手段３６により加熱処理された後に擬似改質ガスとして燃料電池セル（図示せず。）に供給される。
【００３４】
ここで、図１に示す実施例の動作を図３，図４，図５，図６，図７，図８，図９及び図１０を用いて説明する。図３は仮想改質器モデルの概要を説明する説明図，図４は平衡定数”Ｋ１”の温度依存特性を示す特性曲線図、図５は平衡定数”Ｋ２”の温度依存特性を示す特性曲線図、図６は仮想改質器モデルで用いられる化学平衡の計算の方程式の一例を示す説明図、図７は仮想改質器モデルで用いられる熱収支の計算の方程式の一例を示す説明図、図８は改質器を１０分割した仮想改質器モデルを説明する説明図、図９は仮想改質器モデル手段における改質ガスの温度分布の計算結果を説明する特性曲線図、図１０は仮想改質器モデル手段における改質ガスの各成分のモル分率分布の計算結果を説明する特性曲線図である。
【００３５】
但し、燃料電池試験の動作に関しては図１１に示す従来例の動作と基本的に同様であるのでその説明は省略する。
【００３６】
図３に示すように仮想改質器モデルにはメタンガス（ＣＨ４ ）及び水蒸気（Ｈ２Ｏ ）の混合ガスが供給され燃焼空気によって加熱されることにより化学反応が生じて改質ガス（ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ＋ＣＯ２＋Ｈ２）を発生させるものと想定する。
【００３７】
このとき生じる化学反応は、
【数１】
2006086071.tif 000003
【数２】
2006086071.tif 000004
となる。
【００３８】
ここで、”Ｋ１”及び”Ｋ２”は平衡定数であり、平衡定数”Ｋ１”は図４中”ＣＨ１１”に示すような温度依存性を有し、図４中”ＲＦ１１”に示す曲線”ｙ＝２exp(−８３ｘ２７．９４６)”と同じである。また、平衡定数”Ｋ２”は図５中”ＣＨ２１”に示すような温度依存性を有し、図５中”ＲＦ２１”に示す曲線”ｙ＝４exp(＋１２ｘ−４．１４９４)”と同じである。
【００３９】
また、仮想改質器モデルにおける化学平衡の計算には図６に示すような方程式が用いられ、熱収支の計算には図７示すような方程式が用いられる。
【００４０】
ちなみに、図６において”ｆ”は各成分のモル数、”ｐ”は各成分の分圧、”ａ”は式（１）の反応式でのＣＨ４ のモル数、”ｂ”は式（１）の反応式でのＨ２Ｏ のモル数、”Ｘ”は式（１）の反応式でのＣＨ４ 転化率、”Ｙ”は式（２）の反応式でのＣＯ転化率、”ｚ”は各成分のモル分率、”Ｎ”は全モル数であり、図７において”Ｈ”は各成分のエンタルピー、”Ｑ”は反応器に加えられた熱量、”Ｑ１”は式（１）の反応式での吸熱量、”Ｑ２”は式（２）の反応式での発熱量である。
【００４１】
仮想改質器モデルでは、図８に示すように改質器を１０個の領域に分割すると共に下記に示すような仮定を行なう。
（１）各分割領域で熱量Ｑが改質反応に消費される。
（２）改質器内の圧力は一定。
（３）各分割領域では瞬時に化学平衡になる。
【００４２】
このような条件下で、図８中”ＦＧ３１”に示すメタンガス（ＣＨ４ ）及び水蒸気（Ｈ２Ｏ ）の混合ガスは、
ＣＨ４：１．０[ｍｏｌ]
Ｈ２Ｏ：３．５[ｍｏｌ]
温度：３００℃
であるとし、図８中”ＢＡ３１”及び”ＢＡ３２”に示す燃焼空気の温度をそれぞれ”７５０℃”及び”４００℃”とした場合、言い換えれば、”７５０℃”〜”４００℃”の温度勾配が存在するとした場合、図８中”ＲＧ３１”に示す改質ガスの改質器内（各分割領域）の温度分布は図９中”ＣＨ４２”に示すような計算される。図９中”ＣＨ４１”は燃焼空気の改質器内（各分割領域）の温度分布である。
【００４３】
また、図８中”ＲＧ３１”に示す改質ガスの改質器内（各分割領域）のモル分率分布は図１０に示すように計算される。例えば、図１０中”ＣＨ５２”に示すように改質器の入口では”０ｍｏｌ／ｓ”であった水素ガス（Ｈ２ ）が改質器の出口では”０．５ｍｏｌ／ｓ”になっていることが分かる。
【００４４】
その他、図１０中”ＣＨ５１”、”ＣＨ５３”、”ＣＨ５４”及び”ＣＨ５５”に示すように水蒸気（Ｈ２Ｏ ）、二酸化炭素ガス（ＣＯ２ ）、一酸化炭素ガス（ＣＯ）及びメタンガス（ＣＨ４ ）のモル分率が計算によって求まる。また、計算によって改質ガスの温度や流量も求めることができる。
【００４５】
そして、仮想改質器モデル手段２３はこのような計算結果に基づき擬似改質ガス発生手段１９を制御して擬似改質ガスを発生させる。
【００４６】
具体的には、仮想改質器モデル手段２３は擬似改質ガス発生手段１９の流量制御バルブ３０〜３５を制御して混合される各種類のガスの流量を調整して計算結果を再現した擬似改質ガスを生成させる。
【００４７】
この結果、仮想改質器モデル手段により改質器の動作をシミュレーションして生成される改質ガスの組成、温度及び流量等の計算結果に基づき複数種類ガスが充填された複数のガスボンベを有し外部からの制御によりガスを混合して所望の擬似改質ガスを発生させる擬似改質ガス発生手段１９を制御して擬似改質ガスを発生させることにより、実際に改質器を加熱することなく改質ガスを被試験対象である燃料電池セルに供給することが可能になり、また、このような仮想改質装置を用いることにより、改質器を含めた燃料電池システム全体の試験を行なうことができる。
【００４８】
また、仮想改質装置を用いることにより、外乱等の影響を受けることなく、また、個々の改質器間の性能のバラツキがなく安定した定常状態を維持することが可能になる。
【００４９】
また、仮想改質装置を用いることにより、燃料電池の出力に応じて仮想改質装置のパラメータを調整することで対応できるので、従来のように燃料電池の出力に応じて複数台の改質器を用意する必要性がなくなる。
【００５０】
さらに、実際に改質器を加熱することないので省エネルギーであり、取り扱いも容易になる。
【００５１】
なお、図１に示す実施例では説明の簡単のために演算制御手段２２と仮想改質器モデル手段２３とを分離して説明しているが、勿論、１つの制御手段で１つの機能を実現しても構わない。
【００５２】
また、擬似改質ガス発生手段１９内に加湿器を設けて生成される擬似改質ガスに水蒸気を混入させる構成しても構わない。
【００５３】
また、定常状態にのみならず負荷変動での負荷信号に応じて燃料フィード量が変化した場合にも仮想改質装置により対応できる。
【００５４】
また、図１に示す実施例の説明に際しては、改質器を１０個の領域に分割した改質器モデルを想定しているが、勿論、この数値に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る仮想改質装置を用いた燃料電池試験装置の一実施例を示す構成ブロック図である。
【図２】擬似改質ガス発生手段の具体例を説明する構成ブロック図である。
【図３】仮想改質器モデルの概要を説明する説明図である。
【図４】平衡定数の温度依存特性を示す特性曲線図である。
【図５】平衡定数の温度依存特性を示す特性曲線図である。
【図６】仮想改質器モデルで用いられる化学平衡の計算の方程式の一例を示す説明図である。
【図７】仮想改質器モデルで用いられる熱収支の計算の方程式の一例を示す説明図である。
【図８】改質器を１０分割した仮想改質器モデルを説明する説明図である。
【図９】仮想改質器モデル手段における改質ガスの温度分布の計算結果を説明する特性曲線図である。
【図１０】仮想改質器モデル手段における改質ガスの各成分のモル分率分布の計算結果を説明する特性曲線図である。
【図１１】従来の燃料電池試験装置の一例を示す構成ブロック図である。
【図１２】従来の改質器の一例を示す構成断面図である。
【図１３】従来の改質器の一例を示す構成断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  ガス供給手段
２，２０  燃料電池セル
３，２１  電子負荷手段
４，２２  演算制御手段
５，１２  改質ガス熱回収部
６，１３  改質触媒部
７，１４  燃焼ガス流路
８，１５  断熱材
９，１６  燃焼器
１０，１７  改質用ガス
１１，１８  改質ガス
１９  擬似改質ガス発生手段
２３  仮想改質器モデル手段
２４，２５，２６，２７，２８，２９  ガスボンベ
３０，３１，３２，３３，３４，３５  流量制御バルブ
３６  加熱手段
５０  仮想改質装置
【図１】
2006086071.tif 000005
【図２】
2006086071.tif 000006
【図３】
2006086071.tif 000007
【図４】
2006086071.tif 000008
【図５】
2006086071.tif 000009
【図６】
2006086071.tif 000010
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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