JIS C 62282-3-200:2019 燃料電池技術―第３－２００部：定置用燃料電池発電システム―性能試験方法 | ページ 7

28
C 62282-3-200 : 2019
                                qVf0 :  基準状態における原燃料の平均体積流量(m3/s)(9.2.3.1.1.1に
                                       よる。)
                                Emf :  原燃料のモル当たりエネルギー入力(kJ/mol)
                                Vm0 :  理想気体の基準モル体積(2.364 5×10−2 m3/mol)(基準温度T0
                                       =288.15 Kにおける。)
        注記6 (対応国際規格の注記の内容は,規定であることから,本文に移した。)
b) 質量流量を用いる場合
  1) 組成の知られている混合気の,平均温度Tf及び平均圧力pfにおける原燃料のモル当たりエネルギー
      入力Emf(kJ/mol)は,式(13)によって算出する。
                        Emf=Hf0+Hmf−Hmf0+Empf  (13)
                      ここに, Emf :  原燃料のモル当たりエネルギー入力(kJ/mol)
                                Hf0 :  基準状態における原燃料の発熱量(kJ/mol)
                                Hmf :  平均温度Tfにおける原燃料のモルエンタルピー(kJ/mol)
                               Hmf0 :  基準温度T0における原燃料のモルエンタルピー(kJ/mol)
                                Empf :  平均圧力pfにおける原燃料のモル当たり圧力エネルギー
                                       (kJ/mol)
        燃料電池発電システムをコンバインドサイクルのトッピングとして用いる場合は,Empfを無視し
      てもよい。
        注記7 (対応国際規格の注記の内容は,規定であることから,本文に移した。)
  2) 気体燃料の平均熱流量入力Pfin(kJ/s)は,式(14)によって算出する。
                        Pfin=qmf・Emf /Mmf (14)
                      ここに, Pfin :  気体燃料の平均熱流量入力(kJ/s)
                                Emf :  原燃料のモル当たりエネルギー入力(kJ/mol)
                                 qmf :  原燃料の平均質量流量(kg/s)[9.2.3.1.1.1の式(5)による。]
                                Mmf :  原燃料のモル質量(kg/mol)。ASTM F2602又は同等の規格に
                                       規定する方法によって測定する。
9.2.3.1.2.2 液体燃料の平均熱流量入力(Average liquid fuel power input)
  原燃料が液体燃料の場合,液体燃料の平均熱流量入力Pfin(kJ/s)は,体積流量又は質量流量のいずれか
を用いて,次の手順によって算出する。
a) 体積流量を用いる場合
  1) 平均温度Tfにおける原燃料の単位体積当たりのエネルギー入力EVf(kJ/m3)は,式(15)によって算
      出する。
                        EVf=ρfl・Hfl  (15)
                      ここに, EVf :  原燃料の単位体積当たりのエネルギー入力(kJ/m3)
                                 ρfl :  平均温度Tfにおける液体燃料の密度(kg/m3)。関連するJIS
                                       又は国際規格によって測定する。
                                 Hfl :  平均温度Tfにおける液体燃料の発熱量(kJ/kg)。ASTM D4809
                                       又は同等の規格に規定する方法によって測定する。
  2) 液体燃料の平均熱流量入力Pfin(kJ/s)は,式(16)によって算出する。
                        Pfin=qVf0・EVf  (16)
                      ここに, Pfin :  原燃料の平均熱流量入力(kJ/s)
                                EVf :  原燃料の単位体積当たりのエネルギー入力(kJ/m3)
                                qVf0 :  基準状態における原燃料の平均体積流量(m3/s)
b) 質量流量を用いる場合 液体燃料の平均熱流量入力Pfin(kJ/s)は,式(17)によって算出する。
                        Pfin=qmf・Hfl  (17)

――――― [JIS C 62282-3-200 pdf 31] ―――――

                                                                                             29
                                                                             C 62282-3-200 : 2019
                      ここに, Pfin :  原燃料の平均熱流量入力(kJ/s)
                                 qmf :  原燃料の平均質量流量(kg/s)(9.2.3.1.1.2による。)
                                 Hfl :  平均温度Tfにおける液体燃料の発熱量(kJ/kg)。ASTM D4809
                                       又は同等の規格に規定する方法によって測定する。
9.2.3.2  外部熱入力(External thermal input)
9.2.3.2.1 外部熱エネルギー入力(External thermal energy input)
  総外部熱エネルギー入力は,外部熱入力を考慮して,次によって算出する。
a) 閉鎖ループの外部熱入力の場合 試験継続期間中の燃料電池発電システムへの総外部熱エネルギー入
    力Qthin(kJ)は,システム境界内を通過する蒸気又は熱伝導流体の平均比エンタルピーの変化を測定
    し,これにシステム境界内を通過する蒸気又は熱伝導流体の質量を乗じて,式(18)によって算出する。
                        Qthin=mhtf・(hmin−hmout)  (18)
                      ここに, Qthin :  試験継続期間中の燃料電池発電システムへの総外部熱エネル
                                       ギー入力(kJ)
                                mhtf :  試験継続期間中に外部熱エネルギー源と燃料電池発電システ
                                       ムとの間を出入りする蒸気又は熱伝導流体の質量(kg)
                                hmin :  試験継続期間中に燃料電池発電システムに入力される蒸気又
                                       は熱伝導流体の平均比エンタルピー(kJ/kg)
                               hmout :  試験継続期間中に燃料電池発電システムから出力される蒸気
                                       又は熱伝導流体の平均比エンタルピー(kJ/kg)
b) 蒸気又は液体の熱入力の場合 燃料電池発電システムのシステム境界外へ出ない蒸気又は液体の場合,
    総外部熱エネルギー入力Qthin(kJ)は,燃料電池発電システムへ入力される蒸気又は液体の平均比エ
    ンタルピーと基準温度T0(15 ℃)における飽和水の比エンタルピーとの差に,外部熱エネルギー源
    から燃料電池発電システムへ入力される蒸気又は液体の質量を乗じて,式(19)によって算出する。
                        Qthin=mhtf・(hmin−hmwsat0)  (19)
                      ここに,    Qthin :  試験継続期間中の燃料電池発電システムへの総外部熱エネ
                                         ルギー入力(kJ)
                                  mhtf :  試験継続期間中に外部熱エネルギー源と燃料電池発電シス
                                         テムとの間を出入りする蒸気又は液体の質量(kg)
                                  hmin :  試験継続期間中に燃料電池発電システムに入力される蒸気
                                         又は液体の平均比エンタルピー(kJ/kg)
                                hmwsat0 :  基準温度T0(15 ℃)における飽和水の比エンタルピー(62.99
                                         kJ/kg)
      注記1 (対応国際規格の注記の内容は,規定であることから,本文に移した。)
c) 気相の熱入力の場合 燃料電池発電システムのシステム境界外へ出ない気相の熱入力の場合,総外部
    熱エネルギー入力Qthin(kJ)は,燃料電池発電システムへ入力される空気又は気相熱伝導流体の平均
    比エンタルピーと基準圧力p0(101.325 kPa)及び基準温度T0(15 ℃)における乾燥空気の比エンタ
    ルピーとの差に,外部熱エネルギー源から燃料電池発電システムへ入力される空気又は気相熱伝導流
    体の質量を乗じて,式(20)によって算出する。
                        Qthin=mhtf・(hmin−hmair0)  (20)
                      ここに, Qthin :  試験継続期間中の燃料電池発電システムへの総外部熱エネル
                                       ギー入力(kJ)
                                mhtf :  試験継続期間中に外部熱エネルギー源と燃料電池発電システ
                                       ムとの間を出入りする空気又は気相熱伝導流体の質量(kg)
                                hmin :  試験継続期間中に燃料電池発電システムへ入力される空気又
                                       は気相熱伝導流体の平均比エンタルピー(kJ/kg)
                               hmair0 :  基準圧力p0(101.325 kPa)及び基準温度T0(15 ℃)における

――――― [JIS C 62282-3-200 pdf 32] ―――――

30
C 62282-3-200 : 2019
                                       乾燥空気の比エンタルピー(33.029 1 kJ/kg)
      注記2 (対応国際規格の注記の内容は,規定であることから,本文に移した。)
9.2.3.2.2 平均外部熱入力(Average external thermal power input)
  平均外部熱入力Pet(kJ/s)は,総外部熱エネルギー入力Qthin(kJ)を試験継続期間(s)で除して算出す
る。
9.2.3.3  酸化剤(空気)入力[Oxidant (air)   nput]
9.2.3.3.1 酸化剤(空気)の平均入力流量[Average oxidant (air)   nput rate]
  酸化剤(空気)の平均入力流量は,酸化剤(空気)の平均体積流量qVa0(m3/s)又は酸化剤(空気)の
平均質量流量qma(kg/s)のいずれかを用いて表すことができる。これらは,次の手順によって算出する。
a) 体積流量を用いる場合
  1) 試験継続期間中の酸化剤(空気)の総入力体積(m3)は,試験継続期間にわたって測定した平均体
      積流量(m3/s)を積分して算出する。
  2) 試験継続期間中の酸化剤(空気)の平均体積流量qVa(m3/s)は,総入力体積(m3)を試験継続期間
      (s)で除して算出する。
  3) 基準状態における酸化剤(空気)の平均体積流量qVa0(m3/s)は,式(21)によって算出する。試験継
      続期間中に得られた酸化剤(空気)の温度及び圧力は,平均値を用いる。
                        qVa0=qVa・(pa/p0)・(T0/Ta)  (21)
                      ここに, qVa0 :  基準状態における酸化剤(空気)の平均体積流量(m3/s)
                                qVa :  平均温度Ta及び平均圧力paにおける酸化剤(空気)の平均体
                                       積流量(m3/s)
                                 T0 :  基準温度(288.15 K)
                                 p0 :  基準圧力(101.325 kPa)
                                 Ta :  酸化剤(空気)の平均温度(K)
                                 pa :  酸化剤(空気)の平均圧力(kPa).
b) 質量流量を用いる場合
  1) 試験継続期間中の酸化剤(空気)の総入力質量(kg)は,試験継続期間にわたって測定した平均質
      量流量(kg/s)を積分して算出する。
  2) 試験継続期間中の酸化剤(空気)の平均質量流量qma(kg/s)は,総入力質量(kg)を試験継続期間
      (s)で除して算出する。
c) 質量流量と体積流量との換算 平均質量流量qma(kg/s)と基準状態における平均体積流量qVa0(m3/s)
    との関係は,式(22)による。
                        qma=qVa0・ρao  (22)
                      ここに, qVa0 :  基準状態における酸化剤(空気)の平均体積流量(m3/s)
                                qma :  試験継続期間中の酸化剤(空気)の平均質量流量(kg/s)
                                 ρao :  基準状態における酸化剤(空気)の密度(kg/m3)
9.2.3.3.2 酸化剤(空気)の平均熱流量入力[Average oxidant (air)   ower input]
  燃料電池発電システムへ高温又は加圧された酸化剤(空気)が直接供給される場合は,燃料電池発電シ
ステムのインタフェースポイントにおける酸化剤(空気)の状態に基づいて,酸化剤(空気)のエネルギ
ー量を算出する。
  酸化剤(空気)の平均熱流量入力Pain(kJ/s)は,体積流量又は質量流量のいずれかを用いて,次の手順
によって算出する。試験継続期間中に得られた酸化剤(空気)の温度及び圧力は,平均値を用いる。

――――― [JIS C 62282-3-200 pdf 33] ―――――

                                                                                             31
                                                                             C 62282-3-200 : 2019
a) 体積流量を用いる場合
  1) 平均温度Ta及び平均圧力paにおける,酸化剤(空気)のモル当たりエネルギー入力Ema(kJ/mol)
      は,式(23)によって算出する。
                        Ema=Hma−Hma0+Empa  (23)
                      ここに, Ema :  酸化剤(空気)のモル当たりエネルギー入力(kJ/mol)
                                Hma :  平均温度Taにおける酸化剤(空気)のモルエンタルピー
                                       (kJ/mol)
                               Hma0 :  基準温度T0における酸化剤(空気)のモルエンタルピー
                                       (kJ/mol)
                                Empa :  酸化剤(空気)のモル当たり圧力エネルギー(kJ/mol)
        燃料電池発電システムをコンバインドサイクルのトッピングとして用いる場合は,Empaを無視し
      てもよい。
        注記1 (対応国際規格の注記の内容は,規定であることから,本文に移した。)
        注記2 “コンバインドサイクル”の定義は,JIS B 8040参照。
        平均温度Taにおける酸化剤(空気)のモルエンタルピーHma(kJ/mol)は,式(24)によって算出す
      る。
                                         Ba     2    Ca     3     3
                         Hma   Aa  Ta         Ta          Ta   10    (24)
                                       2 103       3 106
                      ここに,         Hma :  平均温度Taにおける酸化剤(空気)のモルエンタルピ
                                              ー(kJ/mol)
                               Aa,Ba及びCa :  酸化剤(空気)の定数。(空気についての)Aa,Ba及び
                                              Caの数値は,附属書Bのワークシート2による。
                                        Ta :  酸化剤(空気)の平均温度(K)
        酸化剤(空気)のモル当たり圧力エネルギーEmpa(kJ/mol)は,式(25)によって算出する。
                        Empa=R・T0・ln(pa /p0)×10−3  (25)
                      ここに, Empa :  酸化剤(空気)のモル当たり圧力エネルギー(kJ/mol)
                                  R :  一般ガス定数[8.314 J/(mol・K)]
                                 T0 :  基準温度(288.15 K)
                                 p0 :  基準圧力(101.325 kPa)
                                 pa :  酸化剤の平均圧力(kPa)
  2) 酸化剤(空気)の平均熱流量入力Pain(kJ/s)は,式(26)によって算出する。
                        Pain=qVa0・Ema/Vm0  (26)
                      ここに, Pain :  酸化剤(空気)の平均熱流量入力(kJ/s)
                                qVa0 :  基準状態における酸化剤(空気)の平均体積流量(m3/s)
                                       (9.2.3.3.1による。)
                                Ema :  酸化剤(空気)のモル当たりエネルギー入力(kJ/mol)
                                Vm0 :  理想気体の基準モル体積(2.364 5×10−2 m3/mol)(基準温度T0
                                       =288.15 Kにおける。)
b) 質量流量を用いる場合
  1) 酸化剤(空気)のモル当たりエネルギー入力Ema(kJ/mol)は,式(27)によって算出する。
                        Ema=Hma−Hma0+Empa  (27)
                      ここに, Ema :  酸化剤(空気)のモル当たりエネルギー入力(kJ/mol)
                                Hma :  平均温度Taにおける酸化剤(空気)のモルエンタルピー
                                       (kJ/mol)
                               Hma0 :  基準温度T0における酸化剤(空気)のモルエンタルピー
                                       (kJ/mol)

――――― [JIS C 62282-3-200 pdf 34] ―――――

32
C 62282-3-200 : 2019
                                Empa :  酸化剤(空気)のモル当たり圧力エネルギー(kJ/mol)
        燃料電池発電システムをコンバインドサイクルのトッピングとして用いる場合は,Empaを無視し
      てもよい。
        注記3 “コンバインドサイクル”の定義は,JIS B 8040参照。
  2) 酸化剤(空気)の平均熱流量入力Pain(kg/s)は,式(28)によって算出する。
                        Pain=qma・Ema/Mma  (28)
                      ここに, Pain :  酸化剤(空気)の平均熱流量入力(kJ/s)
                                qma :  酸化剤(空気)の平均質量流量(kg/s)(9.2.3.3.1による。)
                                Ema :  酸化剤(空気)のモル当たりエネルギー入力(kJ/mol)
                                Mma :  酸化剤(空気)のモル質量(kg/mol)
9.2.3.4  平均補助電力入力(Average auxiliary electric power input)
  平均補助電力入力Pelin(kW)は,試験継続期間中にシステム境界に入る全電力入力の総量(kWh)を試
験継続期間(h)で除して算出する。
  平均正味電力出力Pnを算出するために,燃料電池発電システムの平均電力出力Peloutから平均補助電力
入力Pelinを減じる。
9.2.3.5  軸動力入力(Shaft work input)
9.2.3.5.1 軸動力のエネルギー入力(Shaft work energy input)
  総軸動力エネルギー入力Wsin(kJ)は,計算結果(kJ)と一致する,トルク及び回転数(r/min)の測定
値を用いて算出する。システム上の制約からトルク及び回転数(r/min)が得られない場合は,原燃料入力,
蒸気若しくは熱伝導流体,又は流体の運転状態を1 %以内の精度で決定して,軸動力によるエネルギー入
力を算出する。タービン又は原動機の効率には,ペナルティ及び補正は行わない。可能な限り,原動機を
システム境界内に移動し,かつ,原動機へのエネルギー入力は,原燃料入力,補助熱入力又は補助電力入
力とみなして算出する。
9.2.3.5.2 平均軸動力入力(Average shaft work power input)
  平均軸動力入力Pwsin(kJ/s)は,総軸動力エネルギー入力Wsin(kJ)を試験継続期間(s)で除して算出
する。
9.2.3.6  平均総動力入力(Average total power input)
  燃料電池発電システムへの平均総動力入力Pin(kJ/s)は,式(29)によって算出する。
                        Pin=Pfin+Pain+Pwsin+Pthin  (29)
                      ここに,   Pin :  平均総動力入力(kJ/s)
                                Pfin :  原燃料の平均熱流量入力(kJ/s)(9.2.3.1.2による。)
                                Pain :  酸化剤(空気)の平均熱流量入力(kJ/s)(9.2.3.3.2による。)
                               Pwsin :  平均軸動力入力(kJ/s)(9.2.3.5.2による。)
                                Pthin :  平均外部熱入力(kJ/s)(9.2.3.2.2による。)
9.2.4  出力計算
9.2.4.1  電力出力
9.2.4.1.1 平均電力出力
  平均電力出力Pelout(kW)は,次の手順によって算出する。
a) 試験継続期間中の総電気エネルギー出力(kWh)は,試験継続期間にわたる電力出力(kW)を積分し
    て算出する。
b) 平均電力出力Pelout(kW)は,総電気エネルギー出力(kWh)を試験継続期間(h)で除して算出する。

――――― [JIS C 62282-3-200 pdf 35] ―――――

次のページ PDF 36