(57)【要約】【課題】固体酸化物形燃料電池システムにおいて、全負荷運転時はもちろん、部分負荷運転時にも熱自立を図ることができる熱自立型固体酸化物形燃料電池システムを得る。【解決手段】断熱容器内に固体酸化物形燃料電池スタック及びオフガス燃焼部を配置してなるシステムにおいて、スタックからの燃料極オフガス導管を水素吸蔵体容器に連結してなり、全負荷運転時には、燃料極オフガス中の水素を水素吸蔵体容器に貯蔵し、部分負荷運転時には、水素吸蔵体容器中の水素を燃料として発電するようにしてなることを特徴とする熱自立型固体酸化物形燃料電池システム。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱容器内に固体酸化物形燃料電池スタック及びオフガス燃焼部を配置してなるシステムにおいて、スタックからの燃料極オフガス導管を水素吸蔵体容器に連結してなり、全負荷運転時には、燃料極オフガス中の水素を水素吸蔵体容器に貯蔵し、部分負荷運転時には、水素吸蔵体容器中の水素を燃料として発電するようにしてなることを特徴とする熱自立型固体酸化物形燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の熱自立型固体酸化物形燃料電池システムにおいて、スタックへの空気供給用導管に電気ヒーターを設け、全負荷運転時には、燃料極オフガス中の水素を水素吸蔵体容器に貯蔵し、部分負荷運転時には、該水素吸蔵体容器中の水素を燃料として発電するとともに、その熱量不足分を電気ヒーターによる加熱で補うようにしてなることを特徴とする熱自立型固体酸化物形燃料電池システム。
【請求項３】
断熱容器内に固体酸化物形燃料電池スタック及びオフガス燃焼部を配置してなるシステムにおいて、スタックからの燃料極オフガス導管を、スタックへの燃料供給用導管に連結するとともに、ＣＯ変成器を経て水素吸蔵体容器に連結してなり、全負荷運転時には、燃料極オフガスの一部をスタックへの燃料に供給してリサイクルさせるとともに、残りの燃料極オフガスをＣＯ変成器を経て水素吸蔵体容器に供給して水素を貯蔵し、部分負荷運転時には、水素吸蔵体容器中の水素を燃料として発電するようにしてなることを特徴とする熱自立型固体酸化物形燃料電池システム。
【請求項４】
断熱容器内に固体酸化物形燃料電池スタック及びオフガス燃焼部を配置してなるシステムにおいて、スタックからの燃料極オフガス導管を、順次、ＣＯ２除去器、ＣＯ変成器及び水素吸蔵体容器に連結してなり、全負荷運転時には、燃料極オフガス中の水素をＣＯ２除去器、ＣＯ変成器を経て水素吸蔵体容器に貯蔵し、部分負荷運転時には、水素吸蔵体容器中の水素を燃料として発電するようにしてなることを特徴とする熱自立型固体酸化物形燃料電池システム。
【請求項５】
前記水素吸蔵体容器に充填する水素吸蔵体が水素吸蔵合金又はカーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱自立型固体酸化物形燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱自立型固体酸化物形燃料電池システムに関し、より具体的には全負荷運転時はもちろん、部分負荷運転時おいても熱自立させるようにしてなる熱自立型固体酸化物形燃料電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ：Ｓｏｌｉｄ　Ｏｘｉｄｅ　Ｆｕｅｌ　Ｃｅｌｌｓ）は８５０〜１０００℃程度という高温で運転されるが、最近ではそれより低温、例えば７５０℃程度というような温度で運転されるものも開発されつつある。従来、ＳＯＦＣを運転するに際しては、全負荷運転が基本であり、しかも常時運転することが想定されている。しかし、現実には、例えば昼間に全負荷運転をし、夜間には低負荷運転をすることが考えられる。
【０００３】
ＳＯＦＣにおいては、上記のように高温で運転され、全負荷運転時には熱余り状態であるが、低負荷運転時には電池内部の発熱に比して外部への散熱が大きくなってくる。この場合でも、熱自立すること、すなわちＳＯＦＣの運転時に、発電に関して発生する熱とは別に別途余分なエネルギーを無駄に消費することなく、運転温度が所定の温度に維持され、保温される状態とすることが必要である。
【０００４】
ところで、ＳＯＦＣシステムは、一般的には、そのシステムのスケールが小さい場合には全負荷運転時でも熱自立させることは困難である。これに対して、システムのスケールが大きい場合には、内部発熱に対して外部への放熱量が小さくなるため、システムのスケールが小さい場合に比べれば熱自立は容易となり、オフガスを燃焼させて熱回収をしなくても熱自立するようになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ＳＯＦＣシステムでは、スケールが大きい場合には、全負荷運転時には熱余り状態であるが、しかし部分負荷運転時には熱不足状態となる。このため、部分負荷運転時には熱不足を補って熱自立させることが望まれる。
【０００６】
本発明は、ＳＯＦＣシステムにおける以上のような事情に鑑みてなされたものであり、ＳＯＦＣシステムにおいて、全負荷運転時はもちろん、部分負荷運転時においても熱自立を図るようにしてなる熱自立型固体酸化物形燃料電池システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、（１）断熱容器内に固体酸化物形燃料電池スタック及びオフガス燃焼部を配置してなるシステムにおいて、スタックからの燃料極オフガス導管を水素吸蔵体容器に連結してなり、全負荷運転時には、燃料極オフガス中の水素を水素吸蔵体容器に貯蔵し、部分負荷運転時には、水素吸蔵体容器中の水素を燃料として発電するようにしてなることを特徴とする熱自立型固体酸化物形燃料電池システムを提供する。
【０００８】
本発明は（２）、上記（１）の熱自立型固体酸化物形燃料電池システムにおいて、スタックへの空気供給用導管に電気ヒーターを設け、全負荷運転時には、燃料極オフガス中の水素を水素吸蔵体容器に貯蔵し、部分負荷運転時には、該水素吸蔵体容器中の水素を燃料として発電するとともに、その熱量不足分を電気ヒーターによる加熱で補うようにしてなることを特徴とする熱自立型固体酸化物形燃料電池システムを提供する。
【０００９】
本発明は、（３）断熱容器内に固体酸化物形燃料電池スタック及びオフガス燃焼部を配置してなるシステムにおいて、スタックからの燃料極オフガス導管を、スタックへの燃料供給用導管に連結するとともに、ＣＯ変成器を経て水素吸蔵体容器に連結してなり、全負荷運転時には、燃料極オフガスの一部をスタックへの燃料に供給してリサイクルさせるとともに、残りの燃料極オフガスをＣＯ変成器を経て水素吸蔵体容器に供給して水素を貯蔵し、部分負荷運転時には、水素吸蔵体容器中の水素を燃料として発電するようにしてなることを特徴とする熱自立型固体酸化物形燃料電池システムを提供する。
【００１０】
本発明は、（４）断熱容器内に固体酸化物形燃料電池スタック及びオフガス燃焼部を配置してなるシステムにおいて、スタックからの燃料極オフガス導管を、順次、ＣＯ２除去器、ＣＯ変成器及び水素吸蔵体容器に連結してなり、全負荷運転時には、燃料極オフガス中の水素をＣＯ２除去器、ＣＯ変成器を経て水素吸蔵体容器に貯蔵し、部分負荷運転時には、水素吸蔵体容器中の水素を燃料として発電するようにしてなることを特徴とする熱自立型固体酸化物形燃料電池システムを提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、断熱容器内にＳＯＦＣスタック及びオフガス燃焼部を配置してなるＳＯＦＣシステムを対象とする。そして、このシステムに水素吸蔵体を充填した容器、すなわち水素吸蔵体容器を併置することにより、全負荷運転時はもちろん、部分負荷運転時においても熱自立を図るようにしてなることを特徴とする。断熱容器に配置する断熱材としてはスラグウールやガラスウール、あるいは各種耐火物その他適宜の材料が用いられる。
【００１２】
水素吸蔵体としては、水素含有ガスから水素を選択的に吸蔵し、水素以外のガスは吸蔵しないか、実質上吸蔵しない材料であれば特に限定はないが、その例としては、例えば水素吸蔵合金（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ　Ｓｔｏｒａｇｅ　Ａｌｌｏｙ）やカーボンナノチューブなどが挙げられる。これによって燃料極オフガス中の水素を選択的に貯蔵し、貯蔵された水素は加熱することにより放出される。水素吸蔵合金としては、例えばＴｉＦｅ０．９Ｍｎ０．１、Ｍｇ２Ｎｉ、ＣａＮｉＳ、ＬａＮｉ５、ＬａＮｉ４．７Ａｌ０．３、ＭｍＮｉ４．５Ａｌ０．５（Ｍｍ＝ミッシュメタル）、ＭｍＮｉ４．１５Ｆｅ０．８５（Ｍｍ＝ミッシュメタル）などが挙げられるが、これらに限らず、水素含有ガスから水素を選択的に吸蔵するものであればいずれも使用できる。
【００１３】
ところで、ＳＯＦＣスタックにおける燃料利用率は高々８０〜８５％程度である。スタックで利用されない残余の２０〜１５％の燃料は燃料極オフガス中にＨ２やＣＯとして含まれて排出される。従来、燃料極オフガスは、オフガス燃焼部で空気極オフガスで燃焼させ、燃焼ガスをＳＯＦＣスタックに供給する燃料及び空気の加熱に利用した後、ＳＯＦＣシステム外へ排出することが考えられている。
【００１４】
これに対して、本発明においては、ＳＯＦＣシステムに水素吸蔵体容器を併置する。そして、全負荷運転時においてＳＯＦＣスタックで利用されないで燃料極オフガス中に含まれる水素を水素吸蔵体に吸蔵させておき、その吸蔵水素を部分負荷運転時に放出して燃料として利用することにより、部分負荷運転時おいても熱自立を図るものである。
【００１５】
図１は、従来のＳＯＦＣシステムにおける全負荷運転時の熱バランスを説明する図である。図１のとおり、断熱容器内にＳＯＦＣスタックとオフガス燃焼部が収容されている。ここで、ＳＯＦＣスタックの出力が１０ｋＷのシステムの場合を例にすると、その仕様は表１のようになり、全負荷運転時の熱バランスは表２のようになる。
【００１６】
熱回収後の排ガス温度は約２３０℃であり、熱バランスはＱ１＋Ｑ５＝Ｑ３＋Ｑ６＝２０ｋＷとなる。しかし、これはＱ１＋Ｑ５≦Ｑ３＋Ｑ６において、その≦のうち＝の場合であり、ＳＯＦＣスタックにおいては、通常、全負荷運転時には通常熱余りの状態、すなわちＱ１＋Ｑ５＜Ｑ３＋Ｑ６となる。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
【表２】
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【００１９】
一方、同じくＳＯＦＣスタックの出力が１０ｋＷのシステムを２０％の部分負荷で運転する場合、つまり２ｋＷの発電時の熱収支は表３のとおりとなる。ここでの熱バランスはＱ１＋Ｑ５＝４．９ｋＷ＞Ｑ３＋Ｑ６＝４．４ｋＷとなる。すなわち放散熱の方が発熱量よりも大きくなり、熱バランスが崩れる。
【００２０】
【表３】
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【００２１】
そこで、本発明においては、全負荷運転時に、燃料極オフガスを燃焼させずに、水素吸蔵体を利用して、これに当該燃料極オフガス中の水素を貯蔵しておく。そして、部分負荷運転時に、この貯蔵水素を水素吸蔵体から放出して発電を行うことによって熱自立を達成し、システム効率を向上させるものである。以下、さらに詳しく本発明の態様を説明する。
【００２２】
〈本発明の態様１〉
断熱容器内にＳＯＦＣスタック及びオフガス燃焼部を配置してなるシステムにおいて、水素吸蔵体容器を配置し、水素吸蔵体容器にスタックからの燃料極オフガス導管を連結する。ここで、水素吸蔵体容器は断熱容器外に配置される。そして、全負荷運転時には、燃料極オフガス中の水素を水素吸蔵体容器に貯蔵し、部分負荷運転時には、水素吸蔵体容器中の水素を放出し、これを燃料として発電するようにする。これにより全負荷運転時はもちろん、部分負荷運転時においても熱自立させることができる。
【００２３】
〈本発明の態様２〉
上記態様１の構成に加え、さらにＳＯＦＣスタックへの空気供給用導管に電気ヒーターを設ける。そして、全負荷運転時には、燃料極オフガス中の水素を水素吸蔵体容器に吸蔵し、部分負荷運転時には、該水素吸蔵体容器中の水素を放出し、これを燃料としてＳＯＦＣスタックで発電するとともに、その熱量不足分を電気ヒーターによる加熱で補うようにする。これにより全負荷運転時はもちろん、部分負荷運転時にも熱自立させることができる。
【００２４】
〈本発明の態様３〉
断熱容器内にＳＯＦＣスタック及び及びオフガス燃焼部を配置してなるシステムにおいて、ＣＯ変成器及びこれに連なる水素吸蔵体容器を配置し、且つ、ＳＯＦＣスタックからの燃料極オフガス導管を、ＳＯＦＣスタックへの燃料供給用導管に連結するとともに、ＣＯ変成器を経て水素吸蔵体容器に連結する。ここで、ＣＯ変成器及び水素吸蔵体容器は断熱容器外に配置される。
【００２５】
そして、全負荷運転時には、燃料極オフガスの一部をスタックへの燃料に供給してリサイクルさせるとともに、残りの燃料極オフガスをＣＯ変成器を経て水素吸蔵体容器に供給して水素を貯蔵する。一方、部分負荷運転時には、水素吸蔵体容器中の水素を放出し、これを燃料として発電するようにする。このように燃料極オフガスの一部をスタックに供給する燃料に混入してリサイクルさせることで、燃料の内部改質に必要な水蒸気を賄うとともに、部分負荷運転時に水素吸蔵体容器中の水素を燃料として発電することで熱自立を図ることができる。
【００２６】
本態様においては、ＣＯ変成器での変成反応（ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２＋ＣＯ２）により燃料極オフガス中のＣＯを水素に変えるので、水素吸蔵体容器にはその分多くの水素が貯蔵される。部分負荷運転時には、水素吸蔵体容器に貯蔵した水素を放出し、これを燃料として発電するので、水（水蒸気）を付加して燃料を改質する必要がない。このため、燃料極オフガスは、部分負荷運転時にはリサイクルさせる必要がなく、供給空気及び供給水素の加熱用にのみ使用される。この場合、オフガス燃焼部で燃料極オフガスを空気極オフガスで燃焼させ、燃焼ガスをそれら供給ガスの加熱に使用する。
【００２７】
〈本発明の態様４〉
断熱容器内にＳＯＦＣスタック及びオフガス燃焼部を配置してなるシステムにおいて、ＣＯ２除去器、ＣＯ変成器及び水素吸蔵体容器を併置し、スタックからの燃料極オフガスを、順次、ＣＯ２除去器、ＣＯ変成器及び水素吸蔵体容器に通すように構成する。ここで、ＣＯ２除去器、ＣＯ変成器及び水素吸蔵体容器は断熱容器外に配置される。そして、全負荷運転時には、燃料極オフガス中の水素をＣＯ２除去器、ＣＯ変成器を経て水素吸蔵体容器に貯蔵し、部分負荷運転時には、水素吸蔵体容器中の水素を放出しこれを燃料として発電するようにする。
【００２８】
ＳＯＦＣスタックの全負荷運転時においては、燃料極オフガス中には電池反応により生成した多量の二酸化炭素（ＣＯ２）が含まれている。このＣＯ２に起因して、ＣＯ変成器でのＣＯ変成効率及び水素吸蔵体による水素吸蔵効率が低下する。そこで、本態様においては、ＣＯ２除去器によりＣＯ２を除去しておくことで、それら効率低下を防ぎ、効率を向上させることができる。
【００２９】
ＣＯ２除去器の形式は、燃料極オフガス中のＣＯ２を除去する機能を有するものであれば限定はないが、好ましくは容器内にＣＯ２吸収剤を充填した形式で構成される。ＣＯ２吸収剤としては、燃料極オフガス中のＣＯ２を吸収し得る物質が使用される。なお、ＣＯ２が吸収される（吸われる）現象には、いわゆる吸収のほか、吸着、また吸着のうち反応あるいは溶解を伴う収着があるが、本明細書では、それら吸着、収着を含めて吸収と指称している。ＣＯ２吸収剤は、（１）粒状や顆粒状等として容器内に充填する、（２）ハニカム状耐熱構造基材に担持して容器内に配置するなど適宜の態様で用いることができる。
【００３０】
ＣＯ２吸収剤の好ましい一例としてリチウム化ジルコニア（Ｌｉ２ＺｒＯ３やＬｉ４ＺｒＯ４）を挙げることができる。Ｌｉ２ＺｒＯ３は下記式（１）の反応によりＣＯ２を吸収する。この反応は、可逆反応であり、〔圧力（分圧）条件等の如何により異なるが〕例えば７００℃付近を境に、低温では右方向に進み、高温では左方向に進む。しかも、この温度域の反応速度は十分に速く、６００℃あたりでは体積比でリチウム化ジルコニアの５２０倍というようなＣＯ２が吸収される。本発明においては、このような吸収剤を使用して燃料極オフガス中のＣＯ２をそのような温度域で除去することができる。
【００３１】
【化１】
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【００３２】
例えば、ＳＯＦＣシステムからの６００℃程度の燃料極オフガスをこのリチウム化ジルコニアからなる吸収剤に通してＣＯ２を吸収させ、その吸収が飽和した後、ないしは飽和直前に、今度は例えばＳＯＦＣスタックからの７００℃程度以上のオフガスもしくは空気をリチウム化ジルコニアに通してＣＯ２を放出させる。この操作を繰り返すことによって、該オフガス中のＣＯ２を除去し、また吸収剤を再生して、繰り返し、該オフガス中のＣＯ２を除去することができる。部分負荷運転時には、導入空気量も少なく、発電用燃料として水素を用いることから、都市ガスのような炭化水素の内部改質も不要となるので、オフガス温度を高く設定することができる。
【００３３】
【実施例】
以下、実施例を基に本発明をさらに詳しく説明するが、本発明がこれら実施例に限定されないことはもちろんである。以下、水素吸蔵体として水素吸蔵合金を用いた例を示しているが、カーボンナノチューブなど他の水素吸蔵体を用いる場合についても同様である。
【００３４】
〈実施例１〉
図２〜３は本実施例１を示す図である。図２は全負荷運転時、図３は部分負荷運転時を示している。断熱容器内にＳＯＦＣスタック及びオフガス燃焼部が配置され、断熱容器外にＣＯ変成器及び水素吸蔵合金容器が配置されている。図２のとおり、全負荷運転時においては、燃料極オフガスをスタックに導入する燃料及び空気と熱交換した後、ＣＯ変成器を経て水素吸蔵合金容器に導入する。燃料極オフガス中の水素が水素吸蔵合金容器に貯蔵される。
【００３５】
空気極オフガスは熱交換器１に通して導入燃料及び空気の加熱源として利用する。空気極オフガスは、オフガス燃焼部を経由して熱交換器１に通してもよく、オフガス燃焼部の前で分岐して熱交換器１に通してもよい。図２はオフガス燃焼部経由の場合を示している。なお、図２〜３において、実線で示す配管は流体が矢印（→）の方向に流れていることを示し、点線で示す配管は流体が流れていないことを示している。この点、以下の図面についても同様である。
【００３６】
本実施例においては、ＣＯ変成器によってＣＯを水素に変成しているので、燃料極オフガス中の可燃ガスの殆どを水素として回収することができる。ここで、ＳＯＦＣスタックの出力が１０ｋＷのシステムの場合、回収される水素の発熱量は５．７ｋＷになる。全負荷運転時間を１６時間とすると、５．７×１０３×３６００×８＝１．６×１０８Ｊに相当する水素が回収され貯蔵される。
【００３７】
一方、部分負荷運転時には、図３のとおり、水素吸蔵合金容器中の水素を放出させ、放出水素を燃料として発電する。水素の放出は水素吸蔵合金を加熱することで行う。部分負荷運転時での燃料極オフガスは、オフガス燃焼部で空気極オフガスで燃焼させる。燃焼排ガスは、熱交換器１に導入され、ＳＯＦＣスタックに供給する水素及び空気を間接熱交換により加熱した後、水素吸蔵合金容器を加熱し、ＳＯＦＣシステム外へ排出される。水素吸蔵合金に貯蔵されていた水素は該加熱により放出され発電用燃料として使用される。
【００３８】
これにより部分負荷運転時においても熱自立させることができる。部分負荷時の燃料利用率が２０％の場合の熱バランスは表４のとおりとなり、熱収支はＱ１＋Ｑ５＝Ｑ３＋Ｑ６＝４．８ｋＷとなる。このときの排ガス温度は１０００℃を超える温度となるので、基本的に熱余りの状態であり、部分負荷運転時においても十分に保温することができる。なお、図３中、図２に示すスタックから熱交換器１への燃料極オフガス導管の記載は省略している。
【００３９】
【表４】
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【００４０】
〈実施例２〉
図４は本実施例２を示す図で、部分負荷運転時の状態を示している。実施例１の構成に加え、ＳＯＦＣスタックへの空気導入管に電気ヒーターが配置されている。全負荷運転時には、燃料極オフガス中の水素を水素吸蔵合金容器に吸蔵させる。全負荷運転時は電気ヒーターによる加熱の必要はないので図２の状態と同様である。部分負荷運転時には、該水素吸蔵合金容器中の水素を燃料として発電するとともに、その熱量不足分を導入空気の電気ヒーターによる加熱で補う。これにより部分負荷運転時においても熱自立させることができる。
【００４１】
〈実施例３〉
図５〜６は本実施例３を示す図である。図５は全負荷運転時、図６は部分負荷運転時を示している。図５〜６のとおり、ＣＯ変成器及びこれに連なる水素吸蔵合金容器が配置される。そして、スタックからの燃料極オフガス導管を分岐させ、その一方をＳＯＦＣスタックへの燃料供給用導管に連結し、且つ、他方を熱交換器１に連結する。
【００４２】
図５のとおり、全負荷運転時には、燃料極オフガスの一部をスタックへの燃料に供給してリサイクルさせ、残りの燃料極オフガスを熱交換器１、ＣＯ変成器、熱交換器２を経て水素吸蔵合金容器に供給して水素を貯蔵する。燃料極オフガスの一部をスタックへの燃料に供給してリサイクルさせることで燃料の内部改質に必要な水蒸気を賄い、且つ、部分負荷運転時に水素吸蔵合金容器中の水素を燃料として発電することで熱自立を図ることができる。水は必要に応じて上記水蒸気を補う程度補給する。また、燃料極オフガス中のＣＯをＣＯ変成器で水素に変えるので、水素吸蔵合金容器にはその分多くの水素が貯蔵される。
【００４３】
一方、図６のとおり、部分負荷運転時には、水素吸蔵合金容器中の水素を放出し、これを燃料として発電するので、水（水蒸気）を添加して燃料を改質する必要がない。このため、燃料極オフガスは、部分負荷運転時にはリサイクルさせる必要がなく、オフガス燃焼部で空気極オフガスで燃焼させ、スタックへの供給空気及び供給水素の加熱用にのみ使用される。なお、図６中、図５に示すスタックから熱交換器１への燃料極オフガス導管の記載は省略している。
【００４４】
〈実施例４〉
図７〜８は本実施例を示す図である。図７は全負荷運転時、図８は部分負荷運転時を示している。ＳＯＦＣシステムに、ＣＯ２除去器、ＣＯ変成器及び水素吸蔵合金容器を併置し、ＳＯＦＣスタックからの燃料極オフガスを、順次、ＣＯ２除去器、ＣＯ変成器及び水素吸蔵合金容器に通すように構成されている。ＣＯ２除去器にはＣＯ２吸収剤としてリチウム化ジルコニアを充填している。
【００４５】
図７のとおり、全負荷発電時には、燃料極オフガスを順次熱交換器１、ＣＯ２除去器、ＣＯ変成器、熱交換器２、水素吸蔵合金容器に通し、燃料極オフガス中の水素を水素吸蔵合金容器に貯蔵する。この場合、燃料極オフガス中には電池反応により生成した多量のＣＯ２が含まれている。このＣＯ２に起因して、ＣＯ変成器でのＣＯ変成効率及び水素吸蔵合金による水素吸蔵効率が低下する。そこで、本例においてはＣＯ２除去器でＣＯ２を除去しておくことで、それら効率の低下を防ぎ、効率を向上させることができる。
【００４６】
一方、図８のとおり、部分負荷運転時においては、水素吸蔵合金容器中の水素を放出し、これを燃料として発電する。Ｈ２、Ｈ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２を含む燃料極オフガスを熱交換器１を経てＣＯ２除去器に導入する。ＣＯ２の排出温度は７００℃程度であるが、部分負荷運転時においては導入空気量は少なく、また燃料の内部改質に必要な熱も必要でない。このためスタックからの燃料極オフガス温度は高く、ＣＯ２を７００℃程度という高い温度で排出させ、ＣＯ２除去器の活性を回復することができる。ＣＯ２除去器を出た燃料極オフガスは水素吸蔵合金からの水素放出用熱源として利用する。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、ＳＯＦＣシステムにおいて、全負荷運転時はもちろん、部分負荷運転時にも熱自立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＳＯＦＣシステムにおける全負荷運転時の熱バランスを説明する図
【図２】実施例１を示す図
【図３】実施例１を示す図
【図４】実施例２を示す図
【図５】実施例３を示す図
【図６】実施例３を示す図
【図７】実施例４を示す図
【図８】実施例４を示す図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004071315.tif 000014
【図８】
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