[发明专利]燃料电池装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池装置，尤其涉及一种通过重整器来重整燃料，燃料电池通过该被重整的燃料与空气来进行发电的燃料电池装置。

背景技术

近年来，作为下一代能源，提出了各种可以使用燃料(氢气)和空气进行发电而得到电力的燃料电池与具备用于使该燃料电池运转的辅助设备类的燃料电池装置。

作为燃料电池发电所需的燃料(氢气)的生成方法之一，公知有水蒸气重整法，例如，在日本国特开2008-53209号公报中提出了以下方案，为了进行水蒸气重整，作为用于向重整器供水(纯水)的供水部件，将贮存在贮水箱中的水经过供水管通过水泵向重整器供给。

在此，虽然在后面进行详述，但是在燃料电池装置起动时，首先，向重整器内供给燃料与重整用空气，通过点火，发生燃料因重整用空气而燃烧的部分氧化重整反应(POX)，之后，向重整器内供给燃料、重整用空气及水(纯水)，进行并用部分氧化重整反应(POX)与后述的水蒸气重整反应(SR)的自热重整反应(ATR)，之后，向重整器内供给燃料气体与水(纯水)，进行水蒸气重整反应(SR)。

在燃料电池装置中，在进行自热重整反应(ATR)及水蒸气重整反应(SR)时，虽然有必要向重整器供给水(纯水)，但是，尤其是在供水量非常少的ATR区域中，有必要连续供给每分钟数毫升的非常微量的水。为了正确、稳定地供给这样极微量的水，必须使用特殊的泵。

但是，可连续供给这样极微量的水的特殊泵，由于难以在像燃料电池装置这样的比较高温的环境下使用，而且结构复杂且价格也高，所以处于实际上难以应用的状况。

于是，本发明者们通过进行锐意研究发现，为了供给该极少量的水，使用脉冲泵通过脉冲控制而间歇地喷射水来供给的方法。由于通过该方法使供水间歇地进行，所以在高温环境下也可以使用，另外可使用构造简单且廉价的泵，而且控制也实现了简易的脉冲控制。

但是，在ATR区域中，虽然为了进行水蒸气重整有必要使水蒸发，但是由于在该水进行气化时的体积增大而重整器内的压力上升。所以，由于供水是间歇的(断续的)且量少，所以将发生供水时在短时间内水蒸发而压力上升且之后立刻相反地压力下降这样的压力变动。

所以，由于在重整器内的压力上升时难以向重整器内供给燃料气体，所以燃料供给量检测传感器检测到在压力上升时燃料供给量少于目标值的状态，在此之后紧接着判断为燃料不足并进行追加供给燃料的增量控制。但是，实际上由于压力在接下来的瞬间降低而成为燃料易于供给的状态，所以尽管本来并不需要上述不足部分的燃料增加却进行了供给，其结果，产生了过剩供给燃料气体的问题。而且，如果过剩供给燃料气体，则在重整器温度为高温时，由于水量相对不足，所以也会发生重整器内碳析出的问题。这样，在使用脉冲泵通过脉冲控制来间歇地喷射水而供给时，在ATR区域中，存在无法进行稳定的燃料气体的供给及稳定的自热重整反应的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，其目的在于提供一种燃料电池装置，其解决在通过泵向重整器间歇地供水时产生的水蒸气的压力变动引起的问题，可以稳定地进行自热重整反应(ATR)。

为了达成上述目的，本发明提供一种通过重整器来重整燃料，燃料电池通过该被重整的燃料与空气来进行发电，其特征为，具有：向重整器供给燃料的燃料供给部件；向重整器供给空气的重整用空气供给部件：生成纯水并将该纯水向重整器供给的供水部件；检测由燃料供给部件供给的燃料供给量的燃料供给量检测传感器；检测由重整用空气供给部件供给的空气供给量的空气供给量检测传感器；检测由供水部件供给的供水量的供水量检测传感器；及控制部件，控制由燃料供给部件供给的燃料供给量、由重整用空气供给部件供给的空气供给量、及由供水部件供给的供水量，以便在燃料电池装置起动时，向重整器供给燃料及空气，使重整器内进行部分氧化重整反应(POX)，之后向重整器供给燃料、空气、水，使重整器内进行自热重整反应(ATR)，之后向重整器供给燃料及水，使重整器内进行水蒸气重整反应(SR)，供水部件具备通过脉冲控制而间歇地将水向重整器供给的泵，控制部件根据燃料供给量检测传感器、空气供给量检测传感器及供水量检测传感器各自的输出来分别控制燃料供给部件、重整用空气供给部件及供水部件，以便能分别供给燃料、空气及水各自的目标供给量，而且，控制部件在ATR区域中，至少在由泵进行的供水后的规定期间，抑制由燃料供给部件供给的燃料供给量的变更。