[发明专利]固体氧化物型燃料电池装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体氧化物型燃料电池装置，尤其涉及防止起动中的重整器等过度升温的固体氧化物型燃料电池装置。

背景技术

以往，固体氧化物型燃料电池装置(SOFC)构成为，在起动工序中，经过在重整器中对燃料气体进行重整的多个工序，即部分氧化重整反应工序(POX工序)、自热重整反应工序(ATR工序)、水蒸气重整反应工序(SR工序)，而转入发电工序(例如参照专利文献1)。

在SOFC中，通过依次执行上述工序，能够使配置在燃料电池模块收纳室内的重整器、燃料电池电堆等升温至动作温度。

而且，SOFC的动作温度为600～800℃的高温，在燃料电池模块收纳室周围配置有蓄热材料。因而，该蓄热材料能够在动作中保持大量的热量，使动作中的热效率提高。

专利文献1：日本国特开2004-319420号公报

但是，在使动作中的SOFC暂时转入停止动作后，而进行再起动时，如上所述，由于在蓄热材料中储存有大量的热量，因此以通常的起动工序进行起动时，存在重整器、燃料电池电堆的温度过度上升的问题。

例如，在通常的起动动作中，重整器内的重整反应工序中的发热反应即POX工序所产生的热量使重整器自身升温，但是也使重整器外的构成构件即蓄热材料等升温。

对此，由于在再起动动作中，重整器外的构成构件已经升温至一定程度的温度，而且，蓄热材料保持有大量的热量，因此POX工序中产生的热量主要用于使重整器升温。其结果，在再起动动作中，重整器以比通常的起动动作中大的升温速度升温，有可能会引起变为超过规定动作温度的状态的过度升温。而且，有可能因为该过度升温而使重整器劣化或损伤。

发明内容

本发明是为了解决上述课题而进行的，目的在于提供一种固体氧化物型燃料电池装置，在起动工序中，防止燃料电池模块内的温度过度上升。

为了达成上述目的，本发明是一种固体氧化物型燃料电池装置，其特征在于，具备：电堆，组合多个燃料电池单电池而成；重整器，重整向燃料电池单电池供给的燃料气体；燃烧部，通过由使经过燃料电池单电池后的剩余的燃料气体或重整后的燃料气体燃烧而产生的排放气体来加热重整器及电堆；温度检测器，分别检测出电堆的温度及重整器的温度；模块收纳室，收纳电堆及重整器；蓄热部件，配置在模块收纳室的周围；判定部件，判定是否处于升温促进状态，即利用燃料电池装置的起动中蓄热部件积蓄的热量促进重整器及/或电堆升温的状态；及控制部件，控制燃料电池装置的起动，控制部件构成为进行如下控制，在燃料电池装置的起动工序中，根据电堆的温度及重整器的温度，控制向重整器供给的燃料气体、氧化剂气体、水蒸气的供给量，使通过重整器进行的燃料气体重整反应工序转入POX工序、ATR工序、SR工序后，转入发电工序，在各工序中对于电堆的温度及重整器的温度分别满足了所设定的转移条件时，转入下一个工序，控制部件在判定部件判定为处于升温促进状态时，与判定部件未判定为处于升温促进状态时相比，进行如下控制，在使燃料气体供给量降低的状态下转入发电工序。

在残留于蓄热部件的热量为规定以上的状况下起动燃料电池装置时，例如由重整器内的部分氧化重整反应产生的生成热变得难以被蓄热部件吸取。因此，尤其在进行部分氧化重整反应的POX工序、ATR工序中，重整器的温度上升速度变大，与通常起动时相比，重整器温度和电堆温度的温度差变大。

这种情况下，以与通常起动时相同的方法及转移条件进行起动时，如果等待电堆温度的上升，则重整器的温度会过度上升，例如重整器的温度过度升温至异常判定温度以上，有可能会引起重整器的劣化、损伤。另外，相反由于残留热量的影响，电堆温度过度上升有可能会导致燃料电池电堆产生劣化。

根据本发明，通过判定部件判定是否处于升温促进状态，即重整器及/或电堆利用燃料电池装置的起动中蓄热部件积蓄的残留热量而升温的状态，在估计为处于升温促进状态时，通过使转入发电工序时的燃料气体供给量比通常起动时降低，可抑制由燃烧部的排放气体所产生的发热量，防止重整器的温度过度上升即过度升温。而且，由于处于升温促进状态，因此能够利用燃料电池模块内的残留热量补充温度的不足部分，因此，可恰当地保持模块收纳室内的温度分布。

在本发明中，优选在判定部件判定为升温促进状态时，根据该判定重整器及/或电堆升温的程度越大，则控制部件越使转入发电工序时的燃料气体供给量更加降低。