JPH0782869B2

JPH0782869B2 - 溶融塩型燃料電池発電プラント

Info

Publication number: JPH0782869B2
Application number: JP62001625A
Authority: JP
Inventors: 将人竹内; 俊樹加原; 秀夫岡田; 一男岩本; 嘉男岩瀬; 友一加茂; 浩一三次
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-01-09
Filing date: 1987-01-09
Publication date: 1995-09-06
Anticipated expiration: 2010-09-06
Also published as: JPS63170866A

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。

〔従来の技術〕

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。

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。

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。

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。

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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

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。

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。

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。

また、反応ガス分圧制御の場合には、燃料ガス中のH₂及
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。

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。

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。

〔問題点を解決するための手段〕

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。

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。

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。

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。

〔作用〕

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

〔実施例〕

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

〔発明の効果〕

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。

【図面の簡単な説明】

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。

───────────────────────────────────────────────────── 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)

Claims

【特許請求の範囲】

【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。