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JPH0782869B2 - Molten salt fuel cell power plant - Google Patents
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JPH0782869B2 - Molten salt fuel cell power plant - Google Patents

Molten salt fuel cell power plant

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JPH0782869B2
JPH0782869B2 JP62001625A JP162587A JPH0782869B2 JP H0782869 B2 JPH0782869 B2 JP H0782869B2 JP 62001625 A JP62001625 A JP 62001625A JP 162587 A JP162587 A JP 162587A JP H0782869 B2 JPH0782869 B2 JP H0782869B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は溶融塩型燃料電池発電プラントに係り、特にそ
の発電プラントの出力特性を長期にわたつて高性能にか
つ安定に維持するのに好適な溶融塩型燃料電池発電プラ
ントに関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a molten salt fuel cell power plant, and is particularly suitable for maintaining the output characteristics of the power plant at high performance and stability over a long period of time. Molten salt fuel cell power plant.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

溶融塩型燃料電池はアルカリ金属炭酸塩を電解質として
600〜700℃の高温で作動させる型の燃料電池であり、作
動温度において炭酸塩が溶融状態となり、炭酸イオン
(CO3 2-)がイオン伝導体としての役割をなす。セルの
基本構成は、電解質基板に上記電解質が保持された電解
質板の両側に電極であるアノード(燃料極)及びカソー
ド(酸化剤極)をそれぞれ配設し、その外側にそれぞれ
燃料ガス室及び酸化剤ガスを設けてなり、これを単位電
池として複数個積層した積層電池をブロツクとすること
により所定の電池電圧が得られるようになつている。ま
た、積層電池の大容量化のためには、電極面積を増大し
て大電流を流せるようにしている。燃料電池は燃料ガス
及び酸化剤ガスをそれぞれ上記各室に供給することによ
つて電気化学的反応を起こさせ、化学エネルギを電気エ
ネルギに直接変換できる効率の高い直流発電機である。
溶融塩型燃料電池では、燃料ガスとして水素(H2)ある
いは水素及び一般化炭素(CO)を含有するガスを上記燃
料ガス室に、また酸化剤ガスとして酸素(O2)及び炭酸
ガス(CO2)を含有するガスを上記酸化剤ガス室に供給
することにより、下記の電気化学的反応がそれぞれ進行
し、外部に電流を取出すことができる。
Molten salt fuel cells use alkali metal carbonate as electrolyte
It is a fuel cell of a type that operates at a high temperature of 600 to 700 ° C. At an operating temperature, carbonate is in a molten state, and carbonate ion (CO 3 2− ) plays a role as an ion conductor. The basic structure of the cell is such that an anode (fuel electrode) and a cathode (oxidizer electrode), which are electrodes, are arranged on both sides of an electrolyte plate in which the above-mentioned electrolyte is held on an electrolyte substrate, and the fuel gas chamber and the oxidizer are arranged outside them. A predetermined battery voltage is obtained by forming a block of a laminated battery in which a plurality of agent gases are provided and a plurality of these are laminated as a unit battery. In order to increase the capacity of the laminated battery, the electrode area is increased so that a large current can flow. A fuel cell is a high-efficiency DC generator that can directly convert chemical energy into electric energy by causing an electrochemical reaction by supplying a fuel gas and an oxidant gas to the above chambers.
In the molten salt fuel cell, a gas containing hydrogen (H 2 ) or hydrogen and generalized carbon (CO) is used as a fuel gas in the fuel gas chamber, and oxygen (O 2 ) and carbon dioxide (CO 2 ) are used as oxidant gases. By supplying the gas containing 2 ) to the oxidant gas chamber, the following electrochemical reactions proceed, and an electric current can be taken to the outside.

2H2+2CO3 2-→2CO2+2H2O+4e …(1)式 2CO2+O2+4e→2CO3 2- …(2)式 この電気化学的反応は電極表面上で電解質と上記反応ガ
スが共存する、いわゆる三相界面で進行すると考えら
れ、電気化学的反応をスムーズに、十分な速度で進行さ
せることができれば高い電池性能を維持することができ
る。そのためには、三相界面といわれる電極内の反応場
を十分に確保することが重要である。すなわち、電極比
表面積が広く、かつ電極表面が適度に電解質で濡れてお
り、かつ電極細孔を適正化して反応ガスの細孔内拡散を
スムーズに行なわせるようにすることが必要である。反
応場を広く維持するための制御法として、例えばリン酸
型燃料電池においては、撥水性制御,細孔調整制御など
が挙げられる。前者の方式はポリテトラフルオロエチレ
ンに代表される撥水剤を電極触媒中に適度に存在させて
リン酸の電極に対する濡れ性を制御する方式であるが、
溶融塩型燃料電池において該撥水剤に相当する適当な材
料は身当らず、溶融塩型燃料電池における三相界面維持
のための電池部材の特性制御は細孔調整制御法に限られ
る。電極細孔径,電解質基板細孔径の関係は、例えば文
献((デイベロツプメント オブモルテン カーボネー
ト フユエル セルズ フオーパワー ジエネレーシヨ
ン)(DEVELOPMENT OF MOLTEN CARBONATE FUEL CELLS F
OR POWER GENERATION)1980年4月合衆国エネルギー省
発行)に示されているように、一般に電解質基板細孔径
の方が電極細孔径にくらべて約1ケタ小さく、平均細孔
径は通常1ミクロン以下であるのに対して、電極細孔径
は3〜10ミクロンの平均細孔径を有しているのが通常で
ある。これにより、電解質基板の電解質保持力が電極の
それにくらべて高くなり、電解質による電極の濡れ過
ぎ、ひいては電解質による電極細孔の閉塞に伴うガス拡
散不良などを招かないようにしている。しかし、その半
面、電極表面への電解質移動が阻害されて電解質による
濡れ状態が不十分となり、電気化学的反応の場が不足
し、かつイオン拡散抵抗の増大を招く可能性もある。
2H 2 + 2CO 3 2- → 2CO 2 + 2H 2 O + 4e… (1) Formula 2CO 2 + O 2 + 4e → 2CO 3 2・ ・ ・ (2) Formula In this electrochemical reaction, the electrolyte and the above reaction gas coexist on the electrode surface. It is considered that the reaction proceeds at a so-called three-phase interface, and if the electrochemical reaction can proceed smoothly and at a sufficient speed, high battery performance can be maintained. For that purpose, it is important to secure a sufficient reaction field in the electrode called a three-phase interface. That is, it is necessary that the electrode has a large specific surface area, that the surface of the electrode is appropriately wet with the electrolyte, and that the pores of the electrode are optimized to smoothly diffuse the reaction gas in the pores. As a control method for maintaining a wide reaction field, for example, in a phosphoric acid fuel cell, water repellency control, pore adjustment control and the like can be mentioned. The former method is a method of controlling the wettability of phosphoric acid with respect to the electrode by appropriately presenting a water repellent agent represented by polytetrafluoroethylene in the electrode catalyst.
In a molten salt fuel cell, a suitable material corresponding to the water repellent is not used, and the characteristic control of the cell member for maintaining the three-phase interface in the molten salt fuel cell is limited to the pore adjustment control method. The relationship between the electrode pore size and the electrolyte substrate pore size is described in, for example, DEVELOPMENT OF MOLTEN CARBONATE FUEL CELLS F (DEVELOPMENT OF MOLTEN CARBONATE FUEL CELLS FELL).
OR POWER GENERATION) (Published by the United States Department of Energy in April 1980), the pore size of the electrolyte substrate is generally about 1 digit smaller than the pore size of the electrode, and the average pore size is usually 1 micron or less. In contrast, the electrode pore size typically has an average pore size of 3-10 microns. As a result, the electrolyte holding power of the electrolyte substrate becomes higher than that of the electrode, and the electrode is prevented from being overwetted by the electrolyte and, by extension, gas diffusion failure due to clogging of the electrode pores by the electrolyte. However, on the other hand, there is a possibility that the electrolyte migration to the electrode surface is hindered and the wet state by the electrolyte becomes insufficient, the field of the electrochemical reaction becomes insufficient, and the ion diffusion resistance increases.

このような細孔調整制御法以外の方法として、電極細孔
内への電解質貯蔵法がある。あらかじめ、ガス拡散に対
する影響を及ぼさない範囲で所定量の電解質を電極であ
るアノード及び/又はカソードを細孔内に保持させて、
これを電池に組込む方法であり、これによつて電気化学
的反応場を最適化して電池の高性能化を達成するととも
に、長寿命化を図ろうとするものである。
As a method other than such a pore adjustment control method, there is an electrolyte storage method in the electrode pores. In advance, a predetermined amount of electrolyte is held in the pores of the anode and / or cathode, which is an electrode, within a range that does not affect gas diffusion.
This is a method of incorporating this in a battery, and by doing so, the electrochemical reaction field is optimized to achieve high performance of the battery and to extend the service life.

これまで記述したごとく、溶融塩型燃料電池の高性能化
並びに長寿命化のために種々の手段、方法が適用されて
きたが、これ以外にも電池の組立精度,電池の運転方法
など、電池性能の発現のためには多くの因子があり、時
として発電を開始してから定格出力に達するまでに長時
間を要することもしばしば経験した。さらには長時間の
運転経過に伴い、電解質基板や電極の細孔特性が変化
し、それに伴つて電解質の存在状態が変化して電気化学
的反応場が減少し、電池性能が低下してくるという問題
もある。
As described above, various means and methods have been applied in order to improve the performance and extend the life of the molten salt fuel cell. However, in addition to these, the battery assembly accuracy, the battery operating method, etc. There are many factors that cause the performance to appear, and I have often experienced that it takes a long time from the start of power generation until the rated output is reached. Furthermore, the pore characteristics of the electrolyte substrate and electrodes change with the course of long-term operation, and the state of existence of the electrolyte changes accordingly, which reduces the electrochemical reaction field and decreases the battery performance. There are also problems.

尚、燃料電池の長寿命化という観点で従来技術として
は、負荷の増大時に燃料ガス,酸化剤ガスの圧力を増大
させ、負荷減少時には供給する各ガスの圧力を減少させ
る方法(特開昭60−10566号),燃料電池の正・負極に
供給する活物質を互いに入れ換え、電池の正・負極を変
換する発電方法を一回以上行う方法(特開昭60−189177
号),カソード又はアノードに供給されるガスに電解質
を含有させることにより電解質の蒸発・拡散を抑制する
方法(特開昭61−24166)等がある。
As a conventional technique from the viewpoint of extending the life of the fuel cell, a method of increasing the pressure of the fuel gas and the oxidant gas when the load increases and decreasing the pressure of each gas to be supplied when the load decreases (Japanese Patent Laid-Open No. Sho 60). No. -10566), the active materials supplied to the positive and negative electrodes of the fuel cell are exchanged with each other, and the power generation method of converting the positive and negative electrodes of the cell is performed at least once (JP-A-60-189177).
No.), a method of suppressing evaporation / diffusion of the electrolyte by adding an electrolyte to the gas supplied to the cathode or the anode (Japanese Patent Laid-Open No. 61-24166).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来技術は溶融塩型燃料電池の積層体、すなわち複
数個の単位電池を積層してなるブロツクあるいはそれら
の集合体としてのスタツクとして構成されるまでの、各
種電池構成部材の特性を改善したその技術の集大成であ
るが、組上げられた電池の運転方法,電池性能維持のた
めの制御法の点には十分な配慮がなされておらず、電池
性能の低下を外部からの手段で抑制できにくいという問
題があつた。
The above-mentioned prior art has improved the characteristics of various cell constituent members until a molten salt fuel cell stack, that is, a block formed by stacking a plurality of unit cells or a stack as an assembly thereof is formed. Although it is the culmination of technology, due consideration has not been given to the operation method of assembled batteries and the control method for maintaining battery performance, and it is difficult to suppress deterioration of battery performance by external means. There was a problem.

電池性能を上げるためには、反応ガス圧力調整制御,電
池運転温度制御,反応ガス分圧制御などが一般的であ
る。しかし、反応ガス圧力調整制御の場合には、アノー
ドとカソードの間の差圧をあまり大きくすることができ
ない。電池の耐バブル圧に限界があり、それを越えると
ガスクロスオーバ現象が生じ、電池を損傷することにな
る。また、アノード及び/又はカソードとベルジヤ内圧
力との差圧もあまり大きくすることができない。その差
圧を大きくとりすぎると、ガスシール特性の不良を招
き、反応ガスが電池外部へリークして反応ガス利用率の
低下を招き、発電効率が低下するし、また外部からパー
ジガスが電圧内部に流入すれば、反応ガス分圧の低下を
招き、電池性能が低下することになる。
Reactive gas pressure adjustment control, battery operating temperature control, reactive gas partial pressure control, etc. are generally used to improve battery performance. However, in the case of the reactive gas pressure adjustment control, the differential pressure between the anode and the cathode cannot be increased so much. There is a limit to the bubble pressure resistance of the battery, and if it exceeds it, a gas crossover phenomenon will occur and the battery will be damaged. Further, the pressure difference between the anode and / or the cathode and the pressure inside the belzier cannot be increased so much. If the differential pressure is set too high, the gas sealing characteristics will be deteriorated, the reaction gas will leak to the outside of the battery, and the reaction gas utilization rate will decrease, resulting in a decrease in power generation efficiency. If it flows in, the partial pressure of the reaction gas is lowered, and the battery performance is lowered.

一方、電池運転温度制御の場合には、電池運転温度を高
めることにより、電解質イオン拡散や反応ガス拡散の速
度も高くなり、電池部材の固有抵抗も低減し、電極の電
解質による漏れ性も変化して電極・電解質板界面の状態
が変わり、電気化学的反応速度が高くなることが多い
が、あまり電池運転温度を高くしすぎると、電池部材料
の腐食が促進される,電極のクリープあるいは焼結が促
進される,また電解質の蒸散が促進されるなど、電池寿
命の低下を速める要因ともなる。
On the other hand, in the case of controlling the battery operating temperature, increasing the battery operating temperature also increases the rate of electrolyte ion diffusion and reaction gas diffusion, reduces the specific resistance of the battery members, and changes the leakability of the electrode electrolyte. The electrode / electrolyte plate interface state changes and the electrochemical reaction rate often increases, but if the battery operating temperature is too high, corrosion of the battery material is promoted. Is also promoted, and the evaporation of the electrolyte is promoted.

また、反応ガス分圧制御の場合には、燃料ガス中のH2
び/又はCO分圧,酸化剤ガス中のO2及びCO2分圧を高め
ることにより、確かに電池性能が高くなるが、本願発明
のごとき、水蒸気改質装置あるいは石炭ガス化装置と燃
料電池本体との組合せによる溶融塩型燃料電池発電プラ
ントでは反応ガス分圧を任意に高くすることは容易では
ない。しいて言えば、気液分離により水蒸気分圧を低く
して反応ガス分圧を高くすることはできるが、これとて
も電池本体内での炭素析出を防止するという一方の抑制
条件からすれば限界がある。ましてや、大容量の発電プ
ラントになれば、上記改質装置やガス化装置以外にH
2源,O2源あるいはCO2源を別に設けることは実際的では
ない。
In the case of controlling the partial pressure of the reaction gas, increasing the H 2 and / or CO partial pressure in the fuel gas and the O 2 and CO 2 partial pressures in the oxidant gas will certainly improve the cell performance. As in the present invention, it is not easy to arbitrarily increase the reaction gas partial pressure in a molten salt fuel cell power plant using a steam reformer or a coal gasifier and a fuel cell main body in combination. Speaking of which, it is possible to lower the partial pressure of water vapor and increase the partial pressure of the reaction gas by gas-liquid separation, but this is very limited from the one suppressing condition of preventing carbon precipitation in the battery body. is there. Furthermore, if it becomes a large-capacity power plant, in addition to the above reformer and gasifier, H
It is not practical to provide two sources, O 2 source or CO 2 source separately.

上記の如き、反応ガス圧力調整制御,電池運転温度制御
あるいは反応ガス分圧制御は、電池本体の特性を根本的
に改善できる方法ではなく、それら外部要因によつて一
時的に電池性能は高くなるが、それらの条件を元に戻せ
ば、電池性能も元に戻つてしまうか、あるいはむしろ電
池本体を損傷して悪い特性状態になつてしまうのが一般
的である。
As described above, the reactive gas pressure adjustment control, the battery operating temperature control, or the reactive gas partial pressure control is not a method that can fundamentally improve the characteristics of the battery main body, but the battery performance temporarily increases due to these external factors. However, if these conditions are restored, the battery performance is also restored, or rather, the battery body is generally damaged and a bad characteristic state is brought about.

本発明の目的は従来技術の欠点を解消し、燃料電池本体
自身の特性を改善し、発電プラントの出力特性を長期に
わたつて高性能にかつ安定に維持するのに好適な溶融塩
型燃料電池発電プラントを提供するにある。
The object of the present invention is to solve the drawbacks of the prior art, improve the characteristics of the fuel cell itself, and maintain the output characteristics of the power plant at high performance and stability over a long period of time. To provide a power plant.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的を達成させるためには、前述の如く電極内の反
応場を十分に確保することが重要であり、電極表面及び
電極・電解質板界面における電解質の存在状態を適正化
する必要がある。電池性能が発現しにくかつたり、電池
性能が低下してきた時、往々にして電解質の存在状態が
不適であり、電解質がアノード側あるいはカソード側に
片寄つており、電極の電解質による濡れの過不足を生じ
ている場合が多い。
In order to achieve the above object, it is important to secure a sufficient reaction field in the electrode as described above, and it is necessary to optimize the existing state of the electrolyte on the electrode surface and the electrode / electrolyte plate interface. When the battery performance is difficult to develop or the battery performance has deteriorated, the presence state of the electrolyte is often unsuitable, and the electrolyte is biased to the anode side or the cathode side. Is often caused.

本発明者らは、この電解質存在状態を外部からの簡便な
運転処理により変化させ、そのアンバランスな状態を適
正な存在状態にして電池特性の改善を図る目的で種々の
試みを重ねた結果、本願発明を提供するに至つた。
The present inventors changed the electrolyte existence state by a simple operation process from the outside, and made various attempts for the purpose of improving the battery characteristics by making the unbalanced state an appropriate existence state, as a result, The present invention has been provided.

溶融炭酸塩を電解質とする型の燃料電池において、電池
性能が発現しにくい場合、あるいは電池性能が低下して
きた場合に、電池に負担をかけた状態で反応ガス供給量
を低減するか遮断し、一定時間その状態を維持させたの
ち、再度元の状態に復帰させるだけの至極簡便な操作に
より、電池電圧がその処置前にくらべて高くなることを
明らかにした。さらに詳しく述べれば、アノードに供給
する燃料ガスである水素含有ガスを一時的に遮断する
か、その供給量を低減させて上記の操作を実施する。ま
た、カソードに供給する酸化剤ガスであるO2,CO2含有ガ
スを遮断するか、その供給量を低減させて上記の操作を
実施する。また、アノードに供給する燃料ガス及びカソ
ードに供給する酸化剤ガスの両方を一時的に遮断する
か、その供給量を低減させて上記の操作を実施してもよ
い。
In a fuel cell of the type that uses a molten carbonate as an electrolyte, when the cell performance is difficult to express, or when the cell performance has deteriorated, the reaction gas supply amount is reduced or cut off under a load on the cell, It was clarified that the battery voltage becomes higher than that before the treatment by the extremely simple operation of maintaining the state for a certain period of time and then returning to the original state again. More specifically, the hydrogen-containing gas, which is the fuel gas supplied to the anode, is temporarily shut off or the supply amount thereof is reduced to carry out the above operation. Further, the above-mentioned operation is carried out by shutting off the O 2 and CO 2 containing gas which is the oxidant gas supplied to the cathode or by reducing the supply amount thereof. Further, both the fuel gas supplied to the anode and the oxidant gas supplied to the cathode may be temporarily shut off or the supply amount thereof may be reduced to carry out the above operation.

本願発明は、溶融液型燃料電池発電プラントの出力特性
が低下してきた場合に、上記操作をプラント運転制御機
構として組込むことにより、その特性を回復する方式を
提供するものであり、長期にわたつて高性能でかつ安定
な出力特性の維持が達成される。
The present invention provides a method for recovering the output characteristics of a melt-type fuel cell power generation plant by incorporating the above operation as a plant operation control mechanism when the output characteristics are reduced, and for a long period of time. High performance and stable output characteristics are maintained.

〔作用〕[Action]

さらに具体的に本願発明の作用効果を説明する。その一
例はアノードに供給する燃料ガスを遮断するか、その供
給量を低減した場合である。
More specifically, the function and effect of the present invention will be described. One example is when the fuel gas supplied to the anode is shut off or the supply amount is reduced.

燃料ガス中のH2が供給されなくなつたり、あるいは不足
すると、アノード側では次のような反応が進行すること
が予想される。
When H 2 in the fuel gas is not supplied or is insufficient, it is expected that the following reaction will proceed on the anode side.

2CO3 2-→2CO2+O2+4e …(3)式 2CO3 2-+2M→2CO2+2MO+4e …(4)式 ここで、Mはアノード側に用いられる金属を意味する。2CO 3 2- → 2CO 2 + O 2 + 4e (3) Formula 2CO 3 2- + 2M → 2CO 2 + 2MO + 4e (4) Formula Here, M means a metal used on the anode side.

アノードで酸素発生が起こり、電池としてはカソードで
O2を汲み上げ、アノードでO2が発生する、いわゆる酸素
ポンプとして機能すると考えられ、また電池材料Mの酸
化による被膜形成も予想される。いずれにしても、前述
の(1)及び(2)式が進行する正常な電池反応から、
アノードでの反応が(3)あるいは(4)式に変わるこ
とにより、アノード電位が変化する。この急激な電位変
化により電解質の移動現象が起こり、電極の電解質によ
る濡れの状態が良好になつて電気化学的反応場が増大
し、電池特性の改善が図られると推定できる。
Oxygen is generated at the anode, and as a battery at the cathode.
Pumping the O 2, O 2 is generated at the anode, it believed to function as a so-called oxygen pumping and is also expected film formation by oxidation of the cell material M. In any case, from the normal battery reaction in which the above equations (1) and (2) proceed,
When the reaction at the anode changes to the equation (3) or (4), the anode potential changes. It can be presumed that this sudden change in potential causes a movement phenomenon of the electrolyte, improves the state of wetting of the electrode by the electrolyte, increases the electrochemical reaction field, and improves the battery characteristics.

また、前述の如く、電池材料、特に電極の酸化被膜形成
による表面改質により、電解質濡れ特性が変化して電気
化学的反応場増大に効果を発揮したことも予想される。
Further, as described above, it is expected that the surface modification of the battery material, particularly the electrode by forming an oxide film, changes the electrolyte wetting characteristics and exerts an effect of increasing the electrochemical reaction field.

他の一例はカソードに供給するO2,CO2含有ガスを遮断す
るのか、供給量を低減した場合である。
Another example is when the O 2 and CO 2 containing gas supplied to the cathode is shut off or the supply amount is reduced.

酸化剤ガス中のCO2が供給されなくなつたり、あるいは
不足した場合のカソード側での反応は明確ではないが、
次のような反応が進行することが予想される。
The reaction on the cathode side when CO 2 in the oxidant gas is not supplied or is insufficient, is not clear,
The following reactions are expected to proceed.

4O2+4e→4O2 - …(5)式 8MO+4e→8M+4O2 - …(6)式 カソードでのO2のイオン化によるパーオキサイドやスー
パーオキサイドの生成する反応や電極材料である金属酸
化物MOの還元反応である。このような反応の進行によつ
てカソードでの電位変化が起こり、電解質の移動による
電極の濡れ状態が変化して電池特性の改善が図られると
考えられる。また、カソードの表面改質も電極の電解質
による濡れ特性を変化させ、電気化学的反応場の増大に
つながるケースもあると予想される。
4O 2 + 4e → 4O 2 - ... (5) formula 8MO + 4e → 8M + 4O 2 - ... (6) reduction of metal oxide MO is the reaction and the electrode material to generate a peroxide or superoxide due to ionization of O 2 in the formula cathode It is a reaction. It is considered that the progress of such a reaction causes a potential change at the cathode, and the wet state of the electrode changes due to the movement of the electrolyte, thereby improving the battery characteristics. Further, it is expected that the surface modification of the cathode also changes the wetting characteristics of the electrode with the electrolyte, leading to an increase in the electrochemical reaction field in some cases.

上述のごとく、アノード及び/又はカソードに供給する
反応ガスの一方又は両方を遮断するか、供給量を低減す
ることにより、アノード及び/又はカソードの電位変化
が起こり、電極・電解質板界面の状態が変化し、電気化
系的反応場が変化し、電池性能が発現しにくい場合や、
その性能が低下してきた場合には、電池特性を改善する
方向に働くことが多く、又その効果は顕著である。
As described above, by blocking one or both of the reaction gas supplied to the anode and / or the cathode or reducing the supply amount, the potential change of the anode and / or the cathode occurs, and the state of the interface between the electrode and the electrolyte plate is changed. Change, the reaction system of the electrification system changes, it is difficult to develop battery performance,
When the performance decreases, it often works to improve the battery characteristics, and the effect is remarkable.

界面動電現象の1つとしてすでに知られている電気浸透
電気化学測定法(藤嶋,相澤,井上共著;技報堂出版
頁46〜47)、すなわち電位差を駆動力として圧力差を生
じさせ、電解質液相を移動させるという現象が起きてい
る可能性が十分にある。
Electroosmotic electrochemical measurement method already known as one of electrokinetic phenomena (Fujishima, Aizawa, Inoue; Gihodo Publishing)
46-47), that is, there is a sufficient possibility that a pressure difference is generated by using the potential difference as a driving force to move the electrolyte liquid phase.

本願発明者らは、これまでに他の種の燃料電池であるメ
タノール・空気燃料電池やリン酸型燃料電池において、
電位掃引(電位を1サイクル以上スイングさせる操作)
や電位差を強制的につける手段によつて電極の電解質に
よる濡れ特性が変化することを確認しており、電気浸透
現象が有効に作用していることが考えられるが、溶融塩
型燃料電池においては、ただ単に電位掃引や電位印加の
操作をした場合にくらべて、本願発明のごとき、反応ガ
スの一方又は両方の遮断若しくは供給量の低減という操
作は電池特性の改善に著しい効果があることを見出し
た。
The inventors of the present invention have used other types of fuel cells such as methanol / air fuel cells and phosphoric acid fuel cells so far.
Potential sweep (operation to swing the potential for one cycle or more)
It has been confirmed that the wetting characteristics of the electrode electrolyte are changed by means of forcibly applying a potential difference or a potential difference, and it is considered that the electroosmosis phenomenon is effectively acting, but in the molten salt fuel cell, It was found that the operation of shutting off one or both of the reaction gases or reducing the supply amount, as in the present invention, has a significant effect on the improvement of the battery characteristics, as compared with the case of simply performing the operation of sweeping the potential or applying the potential. It was

本願発明による操作を実施するにあたつて、単位電池を
複数個積層してなるブロツクあるいはこれらが集合した
セルスタツクに負荷電流が流れているのが好ましく、電
池性能発現に効果が大である。負荷電流値は特に限定さ
れるものではないが、負荷電流値が大きい場合には短時
間の反応ガス遮断若しくは供給量の低減操作でも高い電
池性能を発現する。例えば、電流密度150mA/cm2の一定
電流を強制的に負荷させた場合には1分前後ないし数分
の上記操作で効果を発揮し得る。しかし、50mA/cm2以下
の電流密度においても数分ないし数10分と少し長い時間
をかけることにより、その効果が発揮できることを確認
している。
In carrying out the operation according to the present invention, it is preferable that a load current flows through a block formed by stacking a plurality of unit batteries or a cell stack in which these unit batteries are assembled, which is highly effective in manifesting battery performance. Although the load current value is not particularly limited, when the load current value is large, high battery performance is exhibited even by short-time operation of shutting off the reaction gas or reducing the supply amount. For example, when a constant current having a current density of 150 mA / cm 2 is forcibly loaded, the above-mentioned operation can be effective for about 1 minute to several minutes. However, it has been confirmed that even at a current density of 50 mA / cm 2 or less, the effect can be exhibited by taking a little longer time of several minutes to several tens of minutes.

本願発明の 操作を実施するにあたつて、当初は強制的に通電して一
定電流を流せるようにした。その場合、積層電池スタツ
ク全体に通電することもできるし、積層電池をブロツク
化し、出力特性の低下したブロツクだけに所定電流を流
すこともでき、いずれの場合にも効果があることを確認
した。本願発明においても、もちろんこの方式を採用す
ることができるが、従来においてセルスタツクの大面積
化,高積層化がより一層進み、例えば面積が10,000cm2
(1m)になつたとすると、電流密度が150mA/cm2であ
れば通電電流は1500Aとなり、大容量の定電流負荷電源
が必要となるし、例えばセルスタツクの積層段数が600
段,1ブロツクの積層段数40段,15ブロツクの集合体と仮
定すれば、出力特性の低下したブロツクだけに所定電流
を流すためにその制御機構も複雑となる。ただし、実施
することは可能である。本願発明者らは本願発明の方法
を実施するにあたつて、定電流負荷電源でない通常の負
荷を接続した場合の電池特性に及ぼす効果を調べた結果
から、本願発明の溶融塩型燃料電池発電プラント運用法
の有効性が実証された。
In carrying out the operation of the present invention, initially, the power was forcibly energized so that a constant current could flow. In that case, it is possible to energize the entire stack of stacked batteries, or to block the stacked batteries so that a predetermined current can be flowed only to the blocks with reduced output characteristics. In the present invention, of course, this method can be adopted, but in the conventional case, the cell stack has a larger area and higher stacking, and for example, the area is 10,000 cm 2
When (1 m □) in the Natsuta, if the current density is 150 mA / cm 2 applied current is 1500A, and the to the constant current load power of a large capacity is required, for example, lamination number of Serusutatsuku 600
Assuming that a stack of 40 stages and 1 block has 40 stacked layers and 15 blocks, the control mechanism is complicated because a predetermined current is passed only to the blocks whose output characteristics are deteriorated. However, it can be implemented. In carrying out the method of the present invention, the inventors of the present invention investigated the effect on the cell characteristics when a normal load other than a constant current load power source was connected, and based on the results of the investigation, the molten salt fuel cell power generation of the present invention The effectiveness of the plant operation method was verified.

本願発明の特徴とするところは、アノードとカソードを
有し、溶融炭酸塩を電解質として炭酸イオンを伝導体と
し、アノードに燃料ガスを、カソードに酸化剤ガスを反
応ガスとして供給する型の溶融塩型燃料電池発電プラン
トにおいて、燃料電池に負荷を接続して運転している際
に、燃料電池の出力が定格からあらかじめ設定した出力
以下に低下したときには、燃料電池の本体のアノードに
供給する燃料ガスが燃料電池本体に流れる電流を基準と
してその電気化学的当量よりも少なくなるように、前記
燃料ガスの供給量を所定時間抑制して反応ガスの圧力を
変化させる手段と、前記アノードに供給される燃料ガス
の余剰分を電池本体をバイパスして燃焼器に導入する手
段と、燃焼器からの余剰燃焼排ガスを、タービン発電器
及び排熱回収装置の少なくとも一方に供給する手段とを
備えていることにある。
The present invention is characterized in that it has an anode and a cathode, a molten carbonate is used as an electrolyte, carbonate ions are used as a conductor, and a fuel gas is supplied to the anode and an oxidant gas is supplied to the cathode as a reaction gas. Type fuel cell power plant, when operating with a load connected to the fuel cell, if the output of the fuel cell drops below the preset output from the rated value, the fuel gas supplied to the anode of the main body of the fuel cell Is supplied to the anode, and means for suppressing the supply amount of the fuel gas for a predetermined time so as to change the pressure of the reaction gas so that the amount becomes smaller than the electrochemical equivalent of the current flowing in the fuel cell main body. Means for introducing surplus fuel gas into the combustor by bypassing the battery body, and surplus combustion exhaust gas from the combustor, turbine generator and exhaust heat recovery device In that it comprises a means for supplying at least one.

〔実施例〕〔Example〕

以下、概略系統図に基づき、本願発明の内容をより詳細
に説明する。
Hereinafter, the content of the present invention will be described in more detail based on a schematic system diagram.

第1図は水蒸気改質装置1を燃料ガス製造装置として設
置する溶融塩型燃料電池発電プラントである。通常発電
時においては、燃料電池本体2のアノードへ水蒸気改質
装置1の改質部から配管3及び配管4を通して燃料ガス
が供給される。一方、燃料電池本体2のアノード出口ガ
スが配管5を通して所定量の空気とともに水蒸気改質装
置1の火炉部に導入されて燃焼し、その熱は改質部への
熱源として利用される。本図は水蒸気改質装置を有する
クリーン燃料系発電プラントの基本概略系統図であり、
実際にはアノード出口ガスの有する燃焼熱だけでは改質
部の熱源として不足の場合には原燃料であるLNGの一部
を補助燃料として該火炉部に供給することもある。水蒸
気改質装置1の火炉部よりも燃焼排ガスである炭酸ガス
含有ガスは配管6,配管7及び配管8を通して、また空気
は配管8を通して燃料電池本体2のカソードへ供給され
る。これら反応ガスの供給量は発電条件である負荷電流
量,反応ガス利用率等によつて所定流量に制御されてい
る。燃料電池本体2のカソード出口ガスは配管9を通し
て排熱回収装置10に導入され、同じく排熱回収装置10へ
供給された水との熱交換により水蒸気を発生させたのち
配管11を経て系外に排出される。実際のプラントでは、
カソード出口ガスの一部は燃料電池本体2の冷却用とし
てコンプレツサよりサイクルガスとして使われることも
あり、またタービンコンプレツサに導入されて空気の圧
縮及びタービン発電のガス源として利用されるのが一般
的であるが、本図では省略されている。通常、その後段
に排熱回収装置10が設置される。該排熱回収装置10で発
生した水蒸気は配管12及び配管13を通して、また原燃料
であるLNGは水蒸気との所定の比率で配管13を通して水
蒸気改質装置1の水蒸気改質部に供給され、水蒸気改質
反応によりアノードへの燃料ガスで水素含有ガスが製造
される。
FIG. 1 shows a molten salt fuel cell power plant in which the steam reforming apparatus 1 is installed as a fuel gas production apparatus. During normal power generation, fuel gas is supplied to the anode of the fuel cell main body 2 from the reforming section of the steam reforming apparatus 1 through the pipes 3 and 4. On the other hand, the anode outlet gas of the fuel cell main body 2 is introduced into the furnace part of the steam reforming apparatus 1 through the pipe 5 together with a predetermined amount of air and burns, and the heat is used as a heat source to the reforming part. This figure is a basic schematic system diagram of a clean fuel system power plant with a steam reformer.
In practice, if the combustion heat of the anode outlet gas is insufficient as a heat source for the reforming section, a part of the raw fuel LNG may be supplied to the furnace section as an auxiliary fuel. Carbon dioxide-containing gas, which is combustion exhaust gas, is supplied to the cathode of the fuel cell main body 2 through the pipes 6, 7, and 8 and air through the pipe 8 rather than the furnace portion of the steam reforming apparatus 1. The supply amount of these reaction gases is controlled to a predetermined flow rate according to the load current amount, which is the power generation condition, the reaction gas utilization rate, and the like. The cathode outlet gas of the fuel cell main body 2 is introduced into the exhaust heat recovery apparatus 10 through the pipe 9, and steam is generated by heat exchange with the water supplied to the exhaust heat recovery apparatus 10 as well, and then out of the system through the pipe 11. Is discharged. In a real plant,
A part of the cathode outlet gas may be used as a cycle gas by the compressor for cooling the fuel cell body 2, and is generally introduced into the turbine compressor and used as a gas source for air compression and turbine power generation. However, it is omitted in this figure. Usually, the exhaust heat recovery device 10 is installed in the subsequent stage. The steam generated in the exhaust heat recovery apparatus 10 is supplied to the steam reforming section of the steam reforming apparatus 1 through the pipes 12 and 13, and LNG as a raw fuel is supplied to the steam reforming unit 1 through the pipe 13 at a predetermined ratio with the steam. The reforming reaction produces a hydrogen containing gas with the fuel gas to the anode.

燃料電池本体2で発電した直流の電気はインバータ13で
交流に変換されて電力系統線へ継き込まれる。
The direct current electricity generated by the fuel cell main body 2 is converted into alternating current by the inverter 13 and is transferred to the power system line.

燃料電池発電プラントに出力特性が低下してきたことを
示す指標としては電池電圧,電力,内部抵抗等が最も代
表的である。また、任意に選定された特定セルの分極値
を指標とすることも可能である。この場合には、アノー
ド分極及びカソード分極値の大小を比較することによ
り、燃料ガスあるいは酸化剤ガスのいずれの供給量低減
若しくは遮断操作をすべきかの有効な判断材料となり得
る。ただし、この場合には指標値検出端子をかなり多く
設けなくてはならないという不利な点もある。
Battery voltage, power, internal resistance, etc. are the most representative indicators that indicate that the output characteristics of a fuel cell power plant have deteriorated. Further, it is possible to use the polarization value of the arbitrarily selected specific cell as an index. In this case, by comparing the magnitudes of the anodic polarization and the cathodic polarization, it becomes possible to effectively determine whether the supply amount of the fuel gas or the oxidant gas should be reduced or the shutoff operation should be performed. However, in this case, there is also a disadvantage that a large number of index value detection terminals must be provided.

一例として電池電圧を指標とし、定格電圧の7割の値を
設定したとする。この値はコンピユータに記憶してお
く。また、必要に応じて例えば定格電圧(出力)の90%
などのようにその設定値を任意に変更することができ
る。この指標検出端子、この例では電池電圧検出端子
を、単位電池を複数個積層してなるブロツク毎に設ける
ことも出来るし、大容量集中型発電プラントの如きにお
いてこれらが集合したセルスタツク毎に該検出端子を設
けることもできる。その場合、それぞれブロツク毎ある
いはセルスタツク毎に反応ガス供給量低減若しくは遮断
のための制御機構を設けるのが好ましい。
As an example, it is assumed that the battery voltage is used as an index and a value of 70% of the rated voltage is set. This value is stored in the computer. Also, if necessary, for example 90% of rated voltage (output)
The setting value can be changed as desired. This index detection terminal, in this example the battery voltage detection terminal, can be provided for each block formed by stacking a plurality of unit batteries, and the detection can be performed for each cell stack where these are assembled in a large-capacity centralized power plant. Terminals can also be provided. In that case, it is preferable to provide a control mechanism for reducing or interrupting the supply amount of the reaction gas for each block or each cell stack.

指標であるブロツクあるいはセルスタツクの電池電圧が
設定値以下になつた時、設定値以下になつたセルブロツ
ク若しくはセルスタツクの制御機構が作動してアノード
に供給する燃料ガス及び/又はカソードに供給する酸化
剤ガスである空気,炭酸ガス含有ガスの供給量を一定時
間低減するか若しくは遮断したのち、再度元の状態に復
帰させる。供給量低減若しくは遮断操作をする反応ガス
の種類やその時間は任意に設定してコンピユータに記憶
させておくことができる。また、必要に応じてその設定
条件を任意に変更することができる。燃料ガスの供給量
低減若しくは遮断操作を数度繰り返すこともできるし、
また酸化剤ガスの供給量低減若しくは遮断操作を数度繰
り返すこともできるが、通常最も効果的な手順はまず燃
料ガスの供給量低減若しくは遮断、復帰後酸化剤ガス中
の炭酸ガス含有ガスの供給量低減若しくは遮断、再復帰
後空気の供給量低減若しくは遮断操作を行い、三たび復
帰させる。その操作によつて最も電池電圧ゲインの大き
かつた反応ガスについて再度供給量低減若しくは遮断操
作を繰り返し、電池電圧のゲインがなくなつた時点でこ
の操作を完了させる。この制御ステツプはあくまでも実
施の一態様であり、任意に設定が可能であり、また電池
電圧ゲインと関連したプログラミングも可能である。供
給量低減若しくは遮断の時間も任意に設定できるが、通
1〜3分程度が好ましい。
When the battery voltage of the block or cell stack, which is an index, falls below the set value, the control mechanism of the cell block or cell stack that has fallen below the set value operates and the fuel gas supplied to the anode and / or the oxidant gas supplied to the cathode After the supply amount of air and carbon dioxide gas is reduced or cut off for a certain period of time, the original state is restored again. The type and time of the reaction gas for reducing the supply amount or shutting off the supply gas can be arbitrarily set and stored in the computer. Moreover, the setting conditions can be arbitrarily changed as needed. It is also possible to repeat the operation of reducing the supply amount of fuel gas or shutting off the fuel gas several times.
It is also possible to repeat the operation of reducing or shutting off the supply of oxidant gas several times, but usually the most effective procedure is to first reduce or shut off the supply of fuel gas, and then supply the carbon dioxide-containing gas in the oxidant gas after restoration. After reducing or shutting off the amount of air, and returning to it again, reduce the amount of air supply or shut off the air, and restore it three times. By this operation, the supply amount reduction or interruption operation is repeated again for the reaction gas having the largest battery voltage gain, and this operation is completed when the battery voltage gain is exhausted. This control step is merely an embodiment and can be arbitrarily set, and programming related to the battery voltage gain is also possible. The time for reducing or shutting off the supply amount can be set arbitrarily, but it is preferably about 1 to 3 minutes.

上記反応ガスの供給量低減若しくは遮断は燃料電池本体
2に流れる電流を基準としてその電気化学的当量よりも
少ない所定の割合で実施される。例えば1000Aの電流が
流れている単位電池40段積層のセルブロツクに必要な電
気化学的当量の燃料ガス量はそのガス中に含まれる水素
(H2)と一般化炭素(CO)の合量が16.8Nm3/hとなる供
給量である。また、酸化剤ガスである炭酸ガス含有ガス
の場合にはそのガス中に含まれる炭酸ガス(CO2)量が1
6.8Nm3/hとなる供給量であり、また空気量としては40Nm
3/hである。この電気化学的当量よりも少ない所定の割
合に供給量を低減する制御機構を備えており、指標であ
る電池電圧の設定値以下になつたセルブロツク若しくは
セルスタツクでは燃料電池本体2に流れる電流値と連動
して各反応ガス供給量制御機構が作動する仕組である。
例えば燃料ガスの供給量低減若しくは遮断は燃料ガス流
量制御弁14により実施される。電気化学的当量の1/2に
設定された場合には燃料電池本体2のアノードに供給さ
れる燃料ガス流量は上記流量の半分に低減される。ま
た、設定をゼロにしておけば燃料ガスのアノードへの供
給が遮断される。余剰の燃料ガスは配管15を経てバイパ
スされる。バイパスされた燃料ガスは別に設ける燃焼器
に導入され、その燃焼排ガスをタービン発電機若しくは
排熱回収装置10に供給され、そのエネルギ及び熱量を回
収することができる。また、水蒸気改質装置1の火炉部
に導入して燃焼させ、同様にそのエネルギ及び熱量を回
収することもできる。その他、燃料ガスタンクに挿入
し、再度該ガスを燃料電池発電に再利用することもでき
る。
The supply amount of the reaction gas is reduced or cut off at a predetermined rate lower than the electrochemical equivalent based on the current flowing in the fuel cell main body 2. For example, the electrochemical gas equivalent fuel gas amount required for a cell block of a 40-layer stacked unit cell in which a current of 1000 A is flowing is such that the total amount of hydrogen (H 2 ) and generalized carbon (CO) contained in the gas is 16.8. The supply amount is Nm 3 / h. In the case of carbon dioxide-containing gas that is an oxidant gas, the amount of carbon dioxide (CO 2 ) contained in the gas is 1
The supply amount is 6.8 Nm 3 / h, and the air amount is 40 Nm.
3 / h. It is equipped with a control mechanism that reduces the supply rate to a predetermined rate smaller than this electrochemical equivalent, and in the case of a cell block or cell stack that has fallen below the set value of the cell voltage as an index, it is linked with the current value flowing in the fuel cell body 2. Then, each reaction gas supply amount control mechanism operates.
For example, the fuel gas supply amount is reduced or cut off by the fuel gas flow control valve 14. When it is set to 1/2 of the electrochemical equivalent, the flow rate of the fuel gas supplied to the anode of the fuel cell body 2 is reduced to half of the above flow rate. Further, if the setting is set to zero, the supply of fuel gas to the anode is cut off. Excess fuel gas is bypassed via pipe 15. The bypassed fuel gas is introduced into a separately provided combustor, and its combustion exhaust gas is supplied to the turbine generator or the exhaust heat recovery device 10 to recover its energy and heat quantity. In addition, the energy and the amount of heat of the steam reforming apparatus 1 can be similarly recovered by introducing them into the furnace section and burning them. Alternatively, the gas may be inserted into a fuel gas tank and reused again for fuel cell power generation.

また、燃料ガス供給量低減の別方式として、水蒸気改質
装置1に供給する原燃料であるLNG及び水蒸気の供給量
を制御することも可能である。
Further, as another method of reducing the fuel gas supply amount, it is possible to control the supply amounts of LNG and steam, which are raw fuels to be supplied to the steam reforming apparatus 1.

一方、燃料電池本体2のカソードに供給する炭酸ガス含
有ガスの供給量低減若しくは遮断は燃焼排ガス流量制御
弁16により、燃料ガス流量制御弁14と同様の制御機構で
実施される。燃焼排ガスの余剰ガスは配管17より放出さ
れるが、該ガスも余剰燃料ガスの場合と同様に、タービ
ン発電機若しくは排熱回収装置10に供給され、そのエネ
ルギ及び熱量を回収することができる。
On the other hand, the supply amount of the carbon dioxide gas containing gas supplied to the cathode of the fuel cell main body 2 is reduced or cut off by the combustion exhaust gas flow rate control valve 16 by the same control mechanism as the fuel gas flow rate control valve 14. The surplus gas of the combustion exhaust gas is discharged from the pipe 17, and the gas is also supplied to the turbine generator or the exhaust heat recovery device 10 and the energy and heat amount thereof can be recovered as in the case of the surplus fuel gas.

また、燃料電池本体2のカソードに供給する空気の供給
量低減若しくは遮断は空気流量制御弁18により、前記の
同様の制御機構で実施される。
Further, the reduction or interruption of the supply amount of the air supplied to the cathode of the fuel cell main body 2 is performed by the air flow rate control valve 18 by the same control mechanism as described above.

第2図は石炭ガス化装置19を燃料ガス製造装置として設
置される溶融塩型燃料電池発電プラントである。第1図
と異なるところは水蒸気改質装置1の代わりに石炭ガス
化装置19を設け、それに付随してガス精製装置20を具備
していることである。その他には、アノード出口ガスを
燃焼させてその燃焼ガスである炭酸ガス含有ガスをカソ
ードへ供給するための燃焼器21を設けており、それに伴
つて空気及び余剰燃料ガスを該燃焼器21に導入するため
の配管8′及び配管15′を設けている。
FIG. 2 shows a molten salt fuel cell power plant in which the coal gasification device 19 is installed as a fuel gas production device. The difference from FIG. 1 is that a coal gasification device 19 is provided instead of the steam reforming device 1, and a gas purification device 20 is provided along with it. In addition, a combustor 21 is provided for combusting the anode outlet gas and supplying the carbon dioxide-containing gas that is the combustion gas to the cathode. Along with this, air and excess fuel gas are introduced into the combustor 21. A pipe 8'and a pipe 15 'are provided for this purpose.

本発電プラントの制御運用法については、第1図に基づ
いて前述した方法に準拠する。本プラントにおいてもガ
スタービン及び/又はスチームタービン発電機が設置さ
れて運転できることは言うまでもない。
The control operation method of this power plant is based on the method described above with reference to FIG. It goes without saying that the gas turbine and / or the steam turbine generator can be installed and operated also in this plant.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本願発明によれば、溶融炭酸塩を電解質として炭酸イオ
ンを伝導体とする型の燃料電池発電プラントにおいて、
電池性能が発現しにくかつたり、出力特性が低下してき
た場合に、外部からの至極簡便な操作により、短時間の
うちにその特性を回復させることができ、長期にわたつ
て高性能でかつ安定な出力特性が維持できる効果があ
る。
According to the present invention, in a fuel cell power plant of the type that uses molten carbonate as an electrolyte and carbonate ions as a conductor,
If the battery performance is difficult to develop or the output characteristics have deteriorated, the characteristics can be restored in a short time by extremely simple operation from the outside, and high performance is achieved over a long period of time. This has the effect of maintaining stable output characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本願発明の一態様を示すクリーン燃料であるLN
Gを原燃料とする溶融塩型燃料電池発電プラントの基本
系統図、第2図は石炭を原燃料とする溶融塩型燃料電池
発電プラントの基本系統図である。 1……水蒸気改質装置、2……燃料電池本体、10……排
熱回収装置、13……インバータ、14……燃料ガス流量制
御弁、16……燃焼排ガス流量制御弁、18……空気流量制
御弁、19……石炭ガス化装置、20……ガス精製装置、21
……燃焼器、3〜7,8,8′,9,11,12,15,15′,17……配
管。
FIG. 1 is a clean fuel LN showing one embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a basic system diagram of a molten salt fuel cell power plant using G as a raw fuel, and Fig. 2 is a basic system diagram of a molten salt fuel cell power plant using coal as a raw fuel. 1 ... Steam reforming device, 2 ... Fuel cell main unit, 10 ... Exhaust heat recovery device, 13 ... Inverter, 14 ... Fuel gas flow control valve, 16 ... Combustion exhaust gas flow control valve, 18 ... Air Flow control valve, 19 …… Coal gasifier, 20 …… Gas refiner, 21
...... Combustor, 3 to 7,8,8 ', 9,11,12,15,15', 17 ...... Piping.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩本 一男 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 岩瀬 嘉男 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 加茂 友一 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 三次 浩一 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭55−148370(JP,A) 特開 昭63−170865(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kazuo Iwamoto 4026 Kuji Town, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitate Manufacturing Co., Ltd.Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Yoshio Iwase 4026 Kuji Town, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitate Manufacturing Co., Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Yuichi Kamo 4026 Kuji Town, Hitachi City, Hitachi, Ibaraki Prefecture Hitachi Research Institute, Ltd. (72) Inventor Koichi Miyoshi 4026 Kuji Town, Hitachi City, Ibaraki Hitachi Research Laboratory, Ltd. (56) References JP-A-55-148370 (JP, A) JP-A-63-170865 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】アノードとカソードを有し、溶融炭酸塩を
電解質として炭酸イオンを伝導体とし、アノードに燃料
ガスを、カソードに酸化剤ガスを反応ガスとして供給す
る型の溶融塩型燃料電池発電プラントにおいて、 燃料電池に負荷を接続して運転している際に、燃料電池
の出力が定格からあらかじめ設定した出力以下に低下し
たときには、燃料電池の本体のアノードに供給する燃料
ガスが燃料電池本体に流れる電流を基準としてその電気
化学的当量よりも少なくなるように、前記燃料ガスの供
給量を所定時間抑制して反応ガスの圧力を変化させる手
段と、 前記アノードに供給される燃料ガスの余剰分を電池本体
をバイパスして燃焼器に導入する手段と、 燃焼器からの余剰燃焼排ガスを、タービン発電器及び排
熱回収装置の少なくとも一方に供給する手段と、 を備えていることを特徴とする溶融塩型燃料電池発電プ
ラント。
1. A molten salt fuel cell power generation system having an anode and a cathode, in which a molten carbonate is used as an electrolyte, carbonate ions are used as a conductor, and a fuel gas is supplied to the anode and an oxidant gas is supplied to the cathode as a reaction gas. When the output of the fuel cell drops below the preset output when the plant is operating with a load connected to the fuel cell in the plant, the fuel gas supplied to the anode of the fuel cell body is the fuel cell body. Means for changing the pressure of the reaction gas by suppressing the supply amount of the fuel gas for a predetermined time so as to be less than the electrochemical equivalent based on the current flowing in the anode, and the surplus of the fuel gas supplied to the anode. Means to bypass the battery body to the combustor, and the excess combustion exhaust gas from the combustor to at least one of the turbine generator and the exhaust heat recovery device. Molten salt fuel cell power plant, characterized in that it comprises means for supplying a.
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