[发明专利]燃料电池系统及其运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池系统及其运行方法，特别是涉及具备具有燃烧装置的重整装置的燃料电池系统及其运行方法。

背景技术

燃料电池的燃料，通常使用富氢气体(以下称为“含氢气体”)。这种含氢气体主要利用碳氢化合物原料气体与水蒸气的水蒸气重整反应生成。生成这种含氢气体的重整装置(氢生成装置)通常由重整器、转化器以及选择氧化器构成。而且，这种水蒸气重整反应利用催化作用进行，因此这种重整装置具有燃烧器等燃烧装置，在发生水蒸气的同时将原料气体等加热到催化剂反应温度。

而且燃料电池系统通常利用连通通路依序连接原料气体供给装置、重整装置、燃料电池、以及燃烧装置构成。借助于此，原料气体成为含氢气体，在燃料电池中提供电化学反应，从燃料电池排出的剩余的含氢气体作为燃烧装置得到有效使用。

而且在例如专利文献1，提出了如下所述的技术方案，即在燃料电池停止时，使燃料电池系统内流通不活泼气体等。借助于这一停止处理，在燃料电池系统内残留的含氢气体能够得到清除(清除处理)。作为这种清除处理，通常是采用对重整装置内提供不活泼气体(例如氮气)。又将为生成含氢气体用的城市煤气等原料气体提供给重整器等燃料电池系统，以原料气体清除燃料电池系统内的含氢气体，利用原料气体密封燃料电池系统内的方法。

专利文献1：日本国特开2003-229156号公报

发明内容

但是，用于供给不活泼气体的设备导致燃料电池系统设备的成本和设置空间的增大。而且在专利文献1所述的燃料电池系统中，由于停电和燃料电池系统的故障、错误动作等某种原因，不能够进行上述通常的停止处理的情况下(即燃料电池系统“非常停止”，处于非通常状态的情况下)，例如燃料电池系统内保持残留的含氢气体，理应将燃料电池系统加以密封的调整阀等保持打开状态的情况下，燃料电池系统形成对大气开放的状态。

从而，在非通常状态的情况下，随着燃料电池系统内温度的下降，在燃料电池系统内残留的含氢气体的温度降低，体积收缩，空气侵入燃料电池系统内，空气中的氧气与含氢气体中的氢气形成混合状态。而且在燃料电池系统再度启动时在燃烧装置的燃烧器等进行燃烧之际，有可能在燃料电池系统内发生逆火等，在燃料电池内发生异常燃烧，损伤连通通路、重整装置、燃料电池等。

本发明是为解决上述存在问题而造成的，其目的在于，提供能够避免燃料电池系统的设备成本和设备空间的增大和不必要原料气体供应，而且能够避免在非通常状态的情况下燃烧装置点火时发生异常燃烧的燃料电池系统以及其运行方法。

为了解决上述存在问题，本申请提供的燃料电池系统，具有提供原料气体的原料气体供给装置、将原料气体重整为富氢的含氢气体的重整装置、燃料电池、使所述原料气体或所述含氢气体燃烧，将热提供给所述重整装置的燃烧装置、将所述原料气体供给装置、所述重整装置、所述燃料电池以及所述燃烧装置依次连通的连通通路、以及控制装置；其特征在于，在所述燃料电池系统非常停止情况下，所述控制装置到下一次的所述燃烧装置的点火动作为止，控制所述原料气体供给装置，进行将所述原料气体提供给包含所述重整装置以及从所述重整装置到所述燃烧装置的所述连通通路构成的含氢气体流路的至少一部分的原料气体供给处理。采用这样的结构时，由于不必设置不活泼气体供给装置，能够抑制燃料电池系统的设备成本和设置空间的增大，而且能够避免在非常停止状态下燃烧装置点火时发生异常燃烧。而且由于对燃料电池系统的状态进行判别，能够避免不必要的原料气体供应，同时能够避免燃烧装置点火时发生异常燃烧。

又，所谓含氢气体流路是指从重整装置出发绕过燃料电池到达燃烧装置的含氢气体流过的流路，或从重整装置出发经过燃料电池到达燃烧装置的含氢气体流过的流路。

本申请的燃料电池系统，也可以所述控制装置至少在下一次所述燃烧装置的点火动作快要开始之前进行所述原料气体供给处理。采用这样的结构时，在燃料电池系统非常停止状态的情况下，在燃料装置的点火动作快要开始之前用原料气体进行原料气体供给处理，因此能够更可靠防止燃烧装置在进行点火动作时发生异常燃烧。

本申请的燃料电池系统，也可以所述控制装置至少在所述燃料电池的运行停止期内进行所述原料气体供给处理。采用这样的构成时，在燃料电池的运行停止期内，在燃料电池系统非常停止状态的情况下，用原料气体进行原料气体供给处理，因此能够减少或清除在燃料电池停止之后的早期侵入含氢气体流路的空气。