[发明专利]氢生成装置以及具备该氢生成装置的燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种氢生成装置以及具备该氢生成装置的燃料电池系统。本发明特别涉及一种使用含有天然气、LPG(Liquefied Petroleum Gas：液化石油气)、汽油、石脑油(naphtha)、灯油、甲醇等以碳和氢为结构元素的有机化合物的原燃料以及水蒸气通过重整反应来生成含氢气体的氢生成装置以及具备该氢生成装置的燃料电池系统。

背景技术

以往在用于供给氢气的氢生成装置中，含有以碳和氢为结构元素的有机化合物的原燃料在具备重整催化剂层的重整器中进行蒸汽重整。通过该重整反应，生成含有氢的含氢气体(下面简称为“氢气”，有时也简称为“燃料气体”)。

在以往的燃料电池系统中，使用该氢气，使氢气与空气等氧化气体发生反应，由此生成电力和热量。

在氢生成装置中，在600℃～700℃左右的温度环境中进行作为吸热反应的重整反应，因此要进行该重整反应需要对重整催化剂层进行加热。一般使用燃烧喷燃器作为重整催化剂层的加热部件。燃烧喷燃器被供给含有有机化合物的原燃料或燃料电池未用完的燃料废气等作为燃烧喷燃器的燃料，并且被供给空气等作为氧化气体，由此产生这些混合气体的燃烧。为了使这种混合气体发生燃烧，需要初期对燃烧喷燃器进行点火，而作为点火方法，一般利用引燃器(点火器)等产生电火花。

另外，有时燃烧喷燃器的火焰会由于供给系统的波动、外部干扰等而消失(下面，将这种火焰消失的情形称为“火焰消失”)。当燃烧喷燃器中火焰消失时，不能对重整器提供重整反应所需的热量，因此无法在重整器中生成氢气。因而，无法继续利用燃料电池生成电力和热量。

于是，提出了如下一种停止处理：在上述氢生成装置的重整器暖机模式下燃烧喷燃器中火焰消失时，关闭设置于将燃料电池旁路的旁通管上的开闭阀，封闭氢生成装置的出口，停止对燃烧喷燃器供给燃料，在利用空气等氧化气体对燃烧喷燃器进行扫气之后，再次对燃烧喷燃器进行点火(例如参照专利文献1)。此外，构成为如下结构：在上述重整器暖机模式下，在重整器中进行蒸汽重整反应，生成的含氢气体经由旁通管被供给到燃烧喷燃器。

专利文献1：日本特开2008-91094号公报

发明内容

发明要解决的问题

在现有例的燃料电池系统中，如上所述，在正在进行重整反应的重整器暖机模式下燃烧喷燃器中火焰消失时，封闭旁通管，氢生成装置变成密封的状态。

在此，由于继续投入到氢生成装置的重整水而生成水蒸气，随之气体量急剧增加，由此被密封的氢生成装置的内压上升，从而对氢生成装置的结构部件产生压力负荷。此外，即使在燃烧器中火焰消失后不继续对氢生成装置内供给重整水，内压也会随着残留在氢生成装置内的重整水的蒸发而急剧上升，从而可预计会产生与上述同样的问题。

本发明是鉴于这种问题而完成的，其目的在于提供如下一种氢生成装置：在启动处理中正在通过使用水蒸气的重整反应来生成含氢气体时将含氢气体供给到燃烧器来进行燃烧，在燃烧器中火焰消失后进行点火时，对结构部件的压力损伤较之以往降低。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，本发明的氢生成装置具备：氢生成器，其使用原燃料和水蒸气通过重整反应生成含氢气体；燃烧器，其对上述氢生成器进行加热；开闭阀，其连通和切断将从上述氢生成器送出的气体供给到上述燃烧器的气体流路；点火器，其设置在上述燃烧器中；以及控制器，其中，上述燃烧器构成为在启动处理中正在生成上述含氢气体时使用从上述气体流路供给的气体来进行燃烧，在上述启动处理中正在生成上述含氢气体时上述燃烧器中火焰消失的情况下，上述控制器在维持打开上述开闭阀的状态下执行上述点火器的点火动作。

另外，本发明的氢生成装置还具备：燃烧空气供给器，其向上述燃烧器供给燃烧空气；原燃料供给器，其将上述原燃料供给到上述氢生成器；以及水供给器，其将水供给到上述氢生成器，在上述启动处理中正在生成上述含氢气体时上述燃烧器中火焰消失的情况下，上述控制器在维持打开上述开闭阀的状态下，使上述原燃料供给器和上述水供给器将上述原燃料和上述水供给到上述氢生成器，使上述燃烧空气供给器将上述燃烧空气供给到上述燃烧器，并且执行上述点火器的点火动作。

另外，本发明的氢生成装置在通过上述点火动作上述燃烧器未点燃的情况下，上述控制器执行上述氢生成装置的停止处理。