[发明专利]固体氧化物燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体氧化物（型）燃料电池，特别是指一种燃料电池单电池（cell）的燃料电极由含镍的复合材料构成的固体氧化物燃料电池。

背景技术

固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，下面也称为SOFC）是在较高的温度下进行工作的燃料电池，在固体氧化物燃料电池中，作为电解质使用的是氧化物离子导电性固体电解质，在其两侧安装电极，对一侧的电极提供（供给）燃料气体，对另一侧的电极提供氧化剂（空气、氧等）。

在日本发明专利公开公报特开2012-3850号（专利文献1）中记载有一种固体电解质型燃料电池。在该燃料电池中，在使于高温条件下进行工作的燃料电池停止时，一边继续提供少量的燃料以及燃料重整用的水，一边对燃料电池电堆的空气电极一侧提供空气，由该空气形成的冷却效果使燃料电池模块内的温度降低。即，在该燃料电池中，在停止工序中，首先，使燃料电池模块的电力输出停止，之后，继续向燃料电池中提供燃料，并同时输送大量的冷却用空气，从而对燃料电池电堆进行冷却。之后，在电堆的温度降低到小于燃料电池单电池的氧化温度时，停止提供燃料，之后，仅提供冷却用空气，直至温度充分降低，从而，使燃料电池安全停止。

另外，现有技术中还有一种以如下的方式进行“关机停止（shutdown）”的燃料电池，即，在停止工序中，在较短的时间内使电力的输出、燃料、燃料重整用的水以及发电用的空气（向空气电极输送的空气）的供给停止。

在日本发明专利公开公报特开2010-27579号（专利文献2）中记载有一种燃料电池系统。在该燃料电池系统中，在紧急停止时，使对重整器提供燃料的燃料输送泵、提供水蒸气重整用的水的重整水泵以及对电堆的空气电极输送空气的吹风机（blower）停止。之后，由“紧急停止时动作控制”使燃料输送泵以及重整水泵再度工作，于是，即使在燃料供给源的燃料供给被切断的状态下，吸附在吸附器中的燃料气体也被输送至重整器，由来自于重整水泵的水对燃料气体进行水蒸气重整。从而，在燃料气体的提供被切断后，电堆的燃料电极在较长的期间中还是被供给重整燃料，从而能够防止由于空气的倒流造成燃料电极的氧化。

另外，在日本发明专利公开公报特开2012-138186（专利文献3）号中记载有一种高温工作型燃料电池系统。在该高温工作型燃料电池系统中，在紧急停止时，使提供燃料气体的原燃料泵停止运行，但是使对重整器提供水的重整水泵进行工作。重整水泵进行工作的话，所提供的水在重整器内产生蒸发，从而形成体积膨胀。因而，即使在燃料供给源的燃料供给被切断的状态下，在产生体积膨胀的水蒸气的压力下，在位于重整器下游侧的燃料气体供给管中残留的燃料气体被输送到燃料电池（电堆）一侧。从而，能够防止由于空气的倒流造成燃料电极的氧化。

现有技术文献

专利文献1：日本发明专利公开公报特开2012-3850号

专利文献2：日本发明专利公开公报2010-27579号

专利文献3：日本发明专利公开公报2012-138186号

在燃料电池的停止工序中，如果空气接触到高温的燃料电池电堆的燃料电极，那么，燃料电极会产生氧化膨胀，从而造成燃料电池单电池单元的损伤，这是公知的。

在日本发明专利公开公报特开2012-3850号（专利文献1）中记载的燃料电池中，如上所述，在停止工序中也提供燃料，直至燃料电池电堆的温度降低到规定的温度，从而防止提供到燃料电池单电池的空气电极一侧的冷却用空气向燃料电极一侧流动即产生倒流，从而能够防止燃料电池单电池的燃料电极的氧化。

另外，在日本发明专利公开公报2010-27579号（专利文献2）中记载的燃料电池系统中，在燃料供给源的燃料供给被切断之后，还是使燃料输送泵工作，从而在一定的期间内使吸附在吸附器中的燃料被输送到电堆中，从而能够防止燃料电极的氧化。

另外，在日本发明专利公开公报2012-138186号（专利文献3）中记载的高温工作型燃料电池系统中，在原燃料泵刚刚停止后的较短期间内使重整水泵工作，由重整器内产生蒸发膨胀的水蒸气将残留燃料向电堆一侧输送，从而能够防止燃料电极的氧化。并且，根据日本发明专利公开公报2012-138186号（专利文献3）的记载可知，燃料电极被氧化的温度通常在400℃以上。