(57)【要約】【課題】  本発明は一般に燃料電池モジュールに関し、より具体的には、コンバインドサイクル発電で用いる燃料電池モジュールに関する。【解決手段】  燃料電池モジュール（５０）は、多数の燃料電池ユニット（２０）を含む少なくとも１つの燃料電池スタック（１０）を含む。入口（１２）は燃料電池スタックへ供給するための酸化剤流を受けるように構成されている。出口（１４）は、燃料電池スタックにより発生する排気酸化剤流を排出するように構成されている。再循環路（３０）は、新たな酸化剤流と混合して燃料電池スタックへの酸化剤流を形成するために、出口からの排気酸化剤流の少なくとも約３０パーセント（３０％）を再循環排気流として入口へ運ぶように構成されている。【選択図】      図２
2004214193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃料電池ユニット（２０）を含む少なくとも１つの燃料電池スタック（１０）と、
前記少なくとも１つの燃料電池スタックに供給するため酸化剤流を受けるように構成された入口（１２）と、
前記少なくとも１つの燃料電池スタックにより発生した排気酸化剤流を排出するように構成された出口（１４）と、
新たな酸化剤流と混合して前記少なくとも１つの燃料電池スタック（１０）への酸化剤流を形成するため、前記出口からの前記排気酸化剤流の少なくとも約３０パーセント（３０％）を再循環排気流として前記入口へ運ぶように構成された再循環路（３０）と、
前記出口からの排気酸化剤流の残部を受けるように適合された排ガスバーナー（４０）と、
を備えるコンバインドサイクル発電システム（６０）
【請求項２】
前記排ガスバーナー（４０）が、前記少なくとも１つの燃料電池スタック（１０）からの排気燃料流を受け、該排気燃料流と前記排気酸化剤流の残部とを燃焼させるように更に適合されており、前記コンバインドサイクル発電システムが更に、前記排ガスバーナーからの熱を受け取るように適合されたエネルギー循環ユニット（４２）を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のコンバインドサイクル発電システム（６０）
【請求項３】
前記エネルギー循環ユニット（４２）が、蒸気タービン、熱電発電機、熱回収ユニット、スターリングエンジン、及びガスタービンからなるグループから選択された１つを備えることを特徴とする請求項２に記載のコンバインドサイクル発電システム（６０）
【請求項４】
前記エネルギー循環ユニット（４２）からの熱を受け取るように適合されたボトミングサイクルユニット（４６）を更に備える請求項２に記載のコンバインドサイクル発電システム（６０）
【請求項５】
前記エネルギー循環ユニット（４２）がガスタービン（４２）を含み、前記ボトミングサイクルユニット（４６）が蒸気タービン（４６）を含むことを特徴とする請求項４に記載のコンバインドサイクル発電システム（６０）
【請求項６】
新たな酸化剤流を前記入口（１２）に供給するために酸化剤を圧縮するように構成された圧縮機（４４）を更に備え、前記エネルギー循環ユニット（４２）が前記圧縮機に動力を与えるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のコンバインドサイクル発電システム（６０）
【請求項７】
前記再循環路（３０）中に配置されて再循環排気流を送り出すように構成されたブロア（３２）を更に備え、前記エネルギー循環ユニット（４２）が前記ブロアに動力を与えるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のコンバインドサイクル発電システム（６０）
【請求項８】
前記入口（１２）と出口（１４）と再循環路（３０）とブロア（３２）とが、少なくとも約０．２の当量比を達成するように適合されていることを特徴とする請求項７に記載のコンバインドサイクル発電システム（６０）
【請求項９】
前記入口（１２）と出口（１４）と再循環路（３０）とブロア（３２）とが、前記エネルギー循環ユニット（４２）におけるほぼ最大当量比を達成するように適合されていることを特徴とする請求項８に記載のコンバインドサイクル発電システム（６０）
【請求項１０】
前記燃料電池ユニット（２０）の各々が、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）及び溶融炭酸塩型燃料電池からなるグループから選択された１つを含むことを特徴とする請求項７に記載のコンバインドサイクル発電システム（６０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に燃料電池モジュールに関し、より具体的には、コンバインドサイクル発電で用いる燃料電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池、例えば固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）は、燃料と酸化剤とをイオン伝導層にわたって電気化学的に結合させることにより電気を生成するエネルギー変換装置である。ＳＯＦＣのような燃料電池の形式の多くは高い作動温度を有する。発電用途においては、スタック内に配置された多数の燃料電池を用いて電力を発生させる。高温型燃料電池のスタックは、例えば６００℃を上回る燃料電池の運転温度まで加熱された、例えば空気のような多量の入口酸化剤を必要とする。更に、燃料電池スタックの内部で行われる加熱により、スタックにわたる熱勾配が発生し、これによりスタックが熱応力に曝される。高温の酸化剤排気は下流側へ運ばれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
現在のところ、排気酸化剤からの余剰熱の一部を入口酸化剤流へ移動させるために熱交換器が使用されている。しかしながら、熱交換器はコスト高で、嵩張り、これらの装置が受ける過剰な熱応力に起因して寿命が制限される。従って、熱交換器を用いずに入口酸化剤流を加熱する、コンバインドサイクル発電で使用する燃料電池モジュールの設計が望まれている。更に、スタックの寿命を増大させるために燃料電池スタックにわたる熱勾配を低下させる、コンバインドサイクル発電で使用する燃料電池モジュールの設計が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
簡単に言えば、本発明の１つの実施形態に従って燃料電池モジュールが開示される。燃料電池モジュールは、多数の燃料電池ユニットを含む少なくとも１つの燃料電池スタックを含む。入口は燃料電池スタックに供給するための酸化剤流を受けるように構成される。出口は燃料電池スタックにより発生した排気酸化剤流を排出するように構成される。新たな酸化剤流と混合して燃料電池スタックへの酸化剤流を形成するため、再循環路が、出口からの排気酸化剤流の少なくとも約３０パーセント（３０％）を再循環排気流として入口へ運ぶように構成される。
【０００５】
コンバインドサイクル発電システムの実施形態は、多数の燃料電池ユニットを含む少なくとも１つの燃料電池スタックを含む。コンバインドサイクル発電システムは更に、入口、出口及び再循環路を含む。排ガスバーナーは出口からの排気酸化剤流の残部を受けるように適合されている。
【０００６】
発電方法は、酸化剤流を燃料電池モジュールの入口に供給すること、燃料流を燃料電池モジュールに供給すること、及び燃料電池モジュールの出口からの排気酸化剤流の少なくとも約３０パーセント（３０％）を再循環排気流として燃料電池モジュールの入口へ再循環させることを含む。該方法は更に、再循環排気流を新たな酸化剤流と混合して入口に供給される酸化剤を形成することを含む。排気酸化剤流の残部は出口から排出される。酸化剤及び燃料流の供給と、排気流の少なくとも約３０パーセント（３０％）の再循環は、少なくとも約０．２の当量比を達成するように制御される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明のこれら及び他の特徴、態様及び利点は、以下の詳細説明を添付図面を参照して読んだ時により理解されるであろう。図全体を通じて同じ符号は同じ部分を表している。
【０００８】
本発明による燃料電池モジュール５０の実施形態を図１に関して説明する。図示のように、燃料電池モジュール５０は、多くの燃料電池ユニット２０を含む少なくとも１つの燃料電池スタック１０を含む。図１に示された２つの燃料電池スタック１０の例示的配置は純粋に例証としてのものであり、燃料電池スタック１０の数及び配置、並びに各スタック１０内部の燃料電池ユニット２０の数及び配置は、要求出力及び空間的制約といった指定用途の要件に基づいて変化する。燃料電池モジュール５０は、更に、燃料電池スタック１０へ供給するための酸化剤流を受けるように構成された入口１２と、燃料電池スタック１０が発生した排気酸化剤流を排出するように構成された出口１４とを含む。燃料電池モジュール５０は、更に、出口１４からの排気酸化剤流の少なくとも約３０パーセント（３０％）を再循環排気流として入口１２へ運ぶように構成された再循環路３０を含む。再循環排気流は、新たな酸化剤流と混合して燃料電池スタック１０への酸化剤流を形成する。
【０００９】
具体的な実施形態よる燃料電池モジュール５０は更に、出口１４から排気酸化剤流の一部を引き込んでこの再循環排気流を再循環路３０を通って移動させるために、再循環路３０中に配置され再循環排気流を送り出すように構成されたブロア３２を含む。例示的なブロアは、半径流及び／又は軸流ターボ機、及びエジェクタ又はエダクタのような流体巻き込み装置を含む。ブロア３２は機械的又は電気的に駆動することができる。
【００１０】
図１に示されるように、例示的な燃料電池モジュール５０は更に、燃料流を受け、使用済み燃料を排出するように構成されている。燃料及び酸化剤は両方とも燃料電池スタック１０の各々に供給される。当該技術分野で知られているように、これは様々な方法で達成することができ、燃料電池モジュール５０は、燃料電池スタック１０のどのような特定の配置に限定されるものではない。
【００１１】
燃料電池ユニット２０は公知であり、本明細書では詳細には説明しない。簡単に言えば、燃料電池ユニット２０（又は燃料電池）は、燃料と、空気などの酸化剤とをイオン伝導層にわたって電気化学的に結合させることにより電気を生成するエネルギー変換装置である。より具体的には、各燃料電池ユニット２０は、陽極と、電解質と、陰極（図示せず）とを含み、これらは例えば管状又は平面状の構造で配置されている。燃料電池ユニット２０の例示的な種類には、固体酸化物型燃料電池２０（ＳＯＦＣ）、溶融炭酸塩型燃料電池２０、及び陽子交換膜型燃料電池２０（ＰＥＭ）が含まれる。
【００１２】
燃料電池モジュール５０は、多くの利点をもたらす。ＳＯＦＣのような燃料電池ユニット２０の形式の多くは、例えばＳＯＦＣにおいて約６００℃の高い作動温度を有する。従って、燃料電池スタック１０内部での燃料と酸化剤との効率的な変換には、通常、このような高温燃料電池ユニット２０において約８００℃を超える入口１２温度を要する。更に、燃料電池スタック１０内部で発生する電気化学的プロセスは、排気酸化剤流を更に加熱して、燃料電池スタック１０にわたる熱勾配を発生させ、これにより燃料電池スタック１０は熱応力に曝され、その寿命が短くなる。発電システム用途においては、通常、多大な量の酸化剤流が必要とされ、例えば発電に有用な大きさのユニットにおいては入口１２の酸化剤流が１００キログラム／秒程度であるのが一般的である。このような大量の酸化剤流を加熱するには通常大きな熱伝達率を必要とする。幾つかの従来型の燃料電池スタック配置は、排気酸化剤流の余剰熱を用いて、熱交換器（図示せず）を介して入口へ向かう酸化剤流を少なくとも部分的に加熱している。簡単に言えば、高温の排気酸化剤流は熱交換器の１つのチャンバーを通過し、一方、酸化剤流は熱交換器の別のチャンバーを通過する。２つのチャンバーは熱伝導性障壁によって分離されており、該障壁を介して高温の排気酸化剤流から酸化剤流に熱が伝達され、酸化剤流の加熱に必要な熱の少なくとも一部が与えられる。この熱交換器の使用に関する問題は、コスト、大きさ、損失、及び大きな熱応力を受けることによる熱交換器の寿命を制限することを含む。有利には、本発明の燃料電池モジュール５０は、入口１２への酸化剤流を直接質量交換により加熱することによって、熱交換器の使用が不要となる。
【００１３】
より具体的な実施形態によれば、燃料電池モジュール５０は更に、図１に例示的に示されるように、新たな酸化剤流を入口１２へ供給するように構成された入口路１６を含む。燃料電池モジュール５０は更に、出口１４からの排気酸化剤流の残部を排出するように構成された排気路１８を含む。この実施形態において、再循環路３０は、新たな酸化剤流と混合して入口１２を通る酸化剤流を形成するために、出口１４からの排気酸化剤流の少なくとも約５０パーセント（５０％）を入口１２へ運ぶように構成されている。再循環排気流に起因して、入口１２における酸化剤流は、入口路１６を通る新たな酸化剤流の酸素濃度に比べて酸素濃度が低い。より具体的には、酸化剤流の酸素濃度Ｃｉｎｌｅｔは次式により決定される。
Ｃｉｎｌｅｔ／Ｃ∞＝［１＋（１−Φ）ＢＲ］／［１＋ＢＲ］
ここで、Φは酸化剤に対する燃料の化学量論比を示す当量比、ＢＲは再循環路３０を通過する質量流量ｄｍ３０／ｄｔと入口路１６を通過する質量流量ｄｍ１６／ｄｔとのブロー比であり、Ｃ∞は新たな酸化剤流の酸素濃度（例えば入口１２では再循環酸化剤は無い）である。酸素濃度Ｃｉｎｌｅｔに関する上式は、入口流に対する排気流の分子量におけるわずかな誤差を無視している。例えば、例示的な当量比Φ＝０．２及びブロー比ＢＲ＝１に対して、入口路１６を通る新たな酸化剤流の酸素濃度に対する入口での酸素濃度の比率は、Ｃｉｎｌｅｔ／Ｃ∞＝９０％である。
【００１４】
より具体的な実施形態によれば、再循環路３０は、出口１４からの排気酸化剤流の少なくとも約７５パーセント（７５％）、及び更に具体的には少なくとも約８０パーセント（８０％）を入口１２へ運ぶように構成される。排気酸化剤流に対する再循環流の比率は、流量、燃料電池の形式、及びブロア消費電力といった特定のシステムパラメータに基づいて変化する。
【００１５】
例示的な再循環路３０、入口路１６、及び排気路１８は、酸化剤流に適合する適切な断面を持った配管を備え、この大きさは用途に応じて異なる。更に配管は、関係する高温、例えば少なくとも約８００℃の温度に耐えるように選択される。例示的な高温配管材料には、フェライト系ステンレス鋼、鉄／クロム（Ｆｅ／Ｃｒ）、モリブデン／マンガン／アルミニューム（Ｍｏ／Ｍｎ／ＡＬ）、及びチタン／イットリウム／ランタン（Ｔｉ／Ｙ／Ｌａ）の合金、バリアコーティング、及び被覆合金が含まれる。これらの高温配管用材料は、燃料電池の汚染に対する耐性がある。
【００１６】
上述のように、従来のスタック配置における燃料電池スタック内部で生じる電気化学的プロセスは、燃料電池スタックにわたる熱勾配を発生させ、該燃料電池スタックが熱応力を受けることにより、その寿命が短くなる。有利には、再循環路３０を通る排気酸化剤流の一部を再循環させることにより、燃料電池スタック１０を通過する質量流量が増大して燃料電池スタックにわたる熱勾配が低下し、その結果、燃料電池スタック１０への熱応力が減少して燃料電池スタック１０の寿命が長くなる。更に、この酸化剤流は酸素が欠乏していることにより、反応速度が燃料電池スタックにわたってより均一になり、スタック１０にわたる熱勾配が更に低下し、従ってスタック１０への熱応力が減少する。更に、酸化剤流の酸素が欠乏していることにより、燃料電池スタック１０内部の腐食が低減され、その寿命及び性能劣化に対する耐性の双方が向上する。しかしながら、酸素の欠乏は、濃度分極に起因する損失を増大させる可能性があるので、ＰＥＭ燃料電池のような濃度損失が著しい燃料電池ユニット２０の形式は、例えばＳＯＦＣ及び溶融炭酸塩型燃料電池のような、再循環比率が高い（即ち、酸素消耗が大きい）他の形式の高温型燃料電池に比べると望ましいものではない。
【００１７】
燃料電池モジュール５０の利点は、コンバインドサイクル発電構成においてより大きなものとなる。例示的なコンバインドサイクル発電システム６０の実施形態が図２に示される。図示のように、コンバインドサイクル発電システム６０は、少なくとも１つの燃料電池スタック１０と、更に入口１２及び出口１４とを含み、これらは全て燃料電池モジュール５０に関して上記で説明されている。上記に説明されたように、燃料電池スタック１０の数及び配置は、出力及び空間的要件のような発電システムの仕様要件に基づいて異なる。スタック１０における例示的な燃料電池ユニット２０には、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）２０及び溶融炭酸塩型燃料電池２０が含まれる。コンバインドサイクル発電システム６０は更に再循環路３０を含み、該再循環路は、出口１４からの排気酸化剤流の少なくとも約３０パーセント（３０％）を再循環排気流として入口１２へ運ぶように構成される。更に、コンバインドサイクル発電システム６０は、図２に示されるように出口１４からの排気酸化剤流の残部を受けるように適合された排ガスバーナー（燃焼器又は陽極側排ガス酸化器としても知られている）４０を含む。
【００１８】
より具体的には、コンバインドサイクル発電システム６０は更に、燃料流を燃料電池スタック１０に供給し、使用済み燃料を燃料電池スタック１０から排出するように構成されている。図２に示すように、排ガスバーナー４０は、燃料電池スタック１０からの排気燃料流を受け取り、該排気燃料流と排気酸化剤流の残部とを燃焼させて熱を発生するように適合されている。この実施形態においてコンバインドサイクル発電システム６０は更に、排ガスバーナー４０からの熱を受け取るように適合されたエネルギー循環ユニット４２を含む。例示的なエネルギー循環ユニット４２には、蒸気タービン、熱電発電機、熱回収ユニット、及びスターリングエンジンが含まれる。具体的な実施形態によれば、エネルギー循環ユニット４２はガスタービン４２である。図２に示される実施形態において、エネルギー循環ユニット４２は、ガスタービン４２であり、コンバインドサイクル発電システム６０は更に、空気のような酸化剤を圧縮して入口１２に新たな酸化剤流を供給する圧縮機４４を含む。図示された具体的な実施形態において、ガスタービン４２は、圧縮機４４に動力を与えるように構成されている。同様に図２に示される別の具体的な実施形態において、コンバインドサイクル発電システム６０は更に、例えば、ガスタービン４２であるエネルギー循環ユニット４２からの熱を受け取るように適合された蒸気タービン４６のようなボトミングサイクルユニット４６を含む。
【００１９】
具体的な実施形態によるコンバインドサイクル発電システム６０は更に、出口１４からの排気酸化剤流の一部を引き込んで、この再循環排気流を再循環路３０を通して移動させるために、再循環路３０中に配置されて再循環排気流を送り出すように構成されたブロア３２を含む。より具体的な実施形態によれば、エネルギー循環ユニット４２は、直接的又は間接的（例えば電動機により）にブロア３２へ動力を与えるように構成されている。
【００２０】
具体的な実施形態によれば、入口１２、出口１４、再循環路３０、及びブロア３２は、当量比Φが少なくとも約０．２、より具体的には少なくとも０．３又は０．４を達成するように適合されている。上述のように、当量比Φは、酸化剤に対する燃料の化学量論比である。従来の燃料電池配置において、燃料電池スタックに十分な空気冷却を供給するためには、通常、当量比はΦ＝０．２又はこれよりも小さいように限定される。しかしながら、望ましいことには、再循環路３０をコンバインドサイクル発電システム６０に組み込むことにより、スタック１０に十分な空気冷却を供給しながら、より高い当量比の選択が可能となる。コンバインドサイクル発電システム６０において、入口１２、出口１４、再循環路３０、及びブロア３２が、エネルギー循環ユニット４２におけるほぼ最大当量比を達成するように適合されるのが好ましい。このようにして、燃料電池モジュールの排ガス燃焼温度は、ほぼ最大許容タービン入口温度まで上昇し、従って、追加の電力システム６０出力への燃料電池排ガスの変換効率が向上する。“適合される”ことにより、これは再循環路３０と、入口１２及び出口１４（及び関連する配管）とが一定の大きさにされ、例えば弁（図示せず）といった制御手段に取り付けられて、各燃料及び酸化剤流量を移送及び制御して所望の当量比Φが得られることを意味する。同様に、ブロア３２は、所望の当量比Φを達成するために、入口路１６を通過する質量流量ｄｍ１６／ｄｔに対する再循環流路３０を通過する質量流量ｄｍ３０／ｄｔのブロー比ＢＲが得られるように制御される。
【００２１】
燃料電池モジュール５０に関する上記利点に加えて、コンバインドサイクル発電システム６０の追加の利点は、スタック１０の熱的管理に必要とされる正味酸化剤流が減少することに起因して、排ガスバーナー４０が、燃料電池スタック１０からの排気燃料流を該燃料電池スタック１０からの排気酸化剤流中でより高いフレーム温度で燃焼させ、エネルギー循環ユニット４２の効率を向上させることである。換言すれば、入口１２へ排気ガス流の少なくとも一部を再循環させることにより、より具体的には、入口１２へ排気ガス流の大部分を再循環させることにより、サイクル全体の当量比Φが増大する。サイクル全体の当量比Φは、エネルギー循環ユニット４２、及び従ってコンバインドサイクル発電システム６０の効率上昇の主要な要因である。
【００２２】
図３に示されるコンバインドサイクル発電システム６０の実施例は、純粋に例証の目的で提供されている。特定の温度、比率、及び体積は、システム要件に基づいて変化することになる。この特定の実施例において、空気は、入口１２へ約１００ｋｇ／ｓの圧縮空気の新たな酸化剤流を供給するために圧縮比１５：１で動作する圧縮機４４に供給される。約８４９℃の温度で排出される、出口１４を通る約４１１ｋｇ／ｓの排気酸化剤流が再循環路３０を経由して再循環され、新たな酸化剤流と混合される。これは、約８０パーセント（８０％）の酸化剤再循環比率（ブロー比約４１１％）に相当し、入口酸化剤温度を約７４９℃まで上昇させる。約１００キログラム／秒である排気酸化剤流の残部は、使用済み燃料と共に燃焼器４０へ排出され、該使用済み燃料及び排気酸化剤の温度は約８４９℃である。燃焼器４０は、使用済み燃料を排気酸化剤と共に燃焼させ、約１３６０℃の入口温度でガスタービン４２を運転する。
【００２３】
図３の実施例において、各燃料電池ユニット２０のセル電圧は約０．７Vであり、スタック１０の効率は約５０パーセント（５０％）であり、スタック１０の燃料利用率は約７５パーセント（７５％）である。燃料電池ユニット２０はＳＯＦＣである。スタック１０内部の平均温度は約８００℃であり、スタック１０にわたる熱勾配は約１００℃である。熱力学的に理想状態にあり且つターボ機械に対するポリトロープ効率を９０パーセント（９０％）と仮定すれば、サイクル効率は約７０パーセント（７０％）であり、このうち、燃料電池の仕事分が約７１％であり、タービンの仕事分が約２９％である。エネルギー循環ユニット４２により廃棄された熱（６２０℃）を図２で示されたようなボトミングサイクルユニット４６内で（例えば、蒸気タービン４６内で）捕捉することにより、より高い効率が可能となる。
【００２４】
本発明による発電方法の実施形態は、図１及び２を参照して説明される。図１に示されるように、発電方法は、燃料電池モジュール５０の入口１２に酸化剤流を供給することを含む。発電方法は更に、燃料電池モジュール５０に燃料流を供給し、出口１４からの排気酸化剤流の少なくとも約３０パーセント（３０％）を再循環排気流として入口１２へ再循環させることを含む。酸化剤及び燃料流の供給及び排気流の少なくとも約３０パーセント（３０％）の再循環は、少なくとも約０．２の当量比を達成するように制御される。発電方法はまた、出口１４からの排気酸化剤流の残部を排出することを含む。
【００２５】
具体的な実施形態において、発電方法は更に、再循環排気流をブロー比ＢＲで送り出すことを含む。この実施形態において、酸化剤及び燃料流の供給は制御され、ブロー比ＢＲは、当量比が少なくとも約０．２、より具体的には、約０．３、０．４又は０．５を達成するように選択される。上述のように、排気流の一部を入口１２へ再循環させることにより、燃料電池スタック１０に十分な空気冷却を供給しながら、より高い当量比Φでの運転が可能となる。このようにして、サイクル全体で高効率が達成される。
【００２６】
図２に示された実施形態において、発電方法はまた、排気酸化剤流の残部を燃焼器４０に供給すること、燃料電池モジュール５０からの排気燃料流を燃焼器４０へ供給すること、排気燃料流を排気酸化剤流の残部と共に燃焼させて熱を発生させること、及び該熱をエネルギー循環ユニット４２に供給することを含む。有利には、スタック１０の熱的管理に必要とされる全体の酸化剤流が減少することにより、燃焼器４０が燃料電池モジュール５０からの排気燃料流を燃焼させるフレーム温度が上昇し、エネルギー循環ユニット４２の効率が向上する。
【００２７】
より具体的な実施形態において、酸化剤及び燃料流の供給は制御され、ブロー比ＢＲは、エネルギー循環ユニット４２におけるほぼ最大当量比を達成するように選択される。当量比は、エネルギー循環ユニット４２の許容入口温度により制限される。このように、“最大当量比”とは、エネルギー循環ユニット４２の最大許容入口温度の制約下で許容可能な最大当量比である。
【００２８】
本発明の特定の特徴だけを本明細書で図示して説明してきたが、当業者であれば多くの修正及び変更がなされるであろう。請求項に示された参照番号は、本特許の範囲を狭めることを意図するものではなく、その理解を容易にするためのものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による燃料電池モジュールの例示的な実施形態の概略図
【図２】本発明によるコンバインドサイクル発電システムの例示的な実施形態の概略図
【図３】図２のコンバインドサイクル発電システムの例示的な適用を示す図
【符号の説明】
【００３０】
１０  燃料電池スタック
１２  入口
１４  出口
２０  燃料電池ユニット
４０  テールガスバーナー
４２  エネルギー循環ユニット
６０  コンバインドサイクル発電システム
【図１】
2004214193.tif 000003
【図２】
2004214193.tif 000004
【図３】
2004214193.tif 000005
【外国語明細書】
2004214193000001.pdf