[發(fā)明專利]固體電解質(zhì)型燃料電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010188599.8
• 申請日: 2010-05-28
• 公開（公告）號: CN101901923A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 土屋勝久;大塚俊治;重住司;大江俊春;中野清隆;川村昌之
• 申請（專利權(quán)）人: TOTO株式會社
• 主分類號: H01M8/10
• 分類號: H01M8/10;H01M8/06;H01M8/04
• 代理公司: 北京華夏正合知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11017
• 代理人: 韓登營

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種固體電解質(zhì)型燃料電池，尤其涉及一種使燃料和發(fā)電用氧化劑氣體進行反應(yīng)來發(fā)電的固體電解質(zhì)型燃料電池。

背景技術(shù)

固體電解質(zhì)型燃料電池(Solid?Oxide?Fuel?Cell：以下也稱為“SOFC”)是將氧化物離子導電性固體電解質(zhì)用作電解質(zhì)，在其兩側(cè)安裝電極，在一側(cè)供給燃料氣體，在另一側(cè)供給氧化劑(空氣、氧等)，并在較高的溫度下進行動作的燃料電池。

在該SOFC中，利用經(jīng)過氧化物離子導電性固體電解質(zhì)的氧離子和燃料的反應(yīng)生成水蒸氣或二氧化碳，產(chǎn)生電能及熱能。向SOFC外部取出電能，使用于各種電氣用途。另一方面，熱能使用于使燃料、重整器、水及氧化劑等的溫度上升。

在日本國特開2007-103194號公報(專利文獻1)中記載有具備固體氧化物型燃料電池的電源。在上述所記載的燃料電池中，利用于發(fā)電之后的燃料及空氣在燃燒室內(nèi)燃燒，其燃燒熱量利用于加熱電堆。

而且，在日本國特開2009-32555號公報(專利文獻2)中記載有燃料電池裝置。在該燃料電池裝置中，在起動處理工序中，用于供給燃料氣體的重整器及燃料電池單電池升溫至規(guī)定的溫度。而且，在起動處理工序中，在重整器內(nèi)隨著溫度的上升而切換執(zhí)行部分氧化重整法(POX)、自熱法(ATR)、水蒸氣重整法(SR)，進行燃料的重整。

而且，在日本國特開2009-32555號公報所記載的燃料電池裝置中，當電堆的溫度達到可開始發(fā)電的溫度后開始基于電堆的發(fā)電，同時在超過可開始發(fā)電的溫度后經(jīng)過規(guī)定時間為止的期間，持續(xù)供給向重整器供給的燃料氣體及向電堆供給的含氧氣體的規(guī)定流量并進行發(fā)電的控制。由此，規(guī)定流量的持續(xù)供給結(jié)束后，在開始其后的負荷跟蹤運行時得到了充分的發(fā)電量。

專利文獻1：日本國特開2007-103194號公報

專利文獻2：日本國特開2009-32555號公報

但是，即使在如日本國特開2009-32555號公報所記載的進行起動的固體電解質(zhì)型燃料電池中也存在以下問題：在持續(xù)供給規(guī)定流量的燃料及氧化劑氣體并發(fā)電后，在開始負荷跟蹤運行時，固體電解質(zhì)型燃料電池的運行變得不穩(wěn)定。即，在從起動狀態(tài)轉(zhuǎn)入通常的發(fā)電狀態(tài)時，燃料電池的運行存在容易變得不穩(wěn)定這樣的問題。尤其是在跟蹤負荷使發(fā)電量變化的類型的燃料電池中，例如在負荷跟蹤運行開始時的要求電力小時，所供給的燃料量隨著負荷跟蹤運行的開始而急劇減少。因此，由于用于加熱重整器而燃燒的燃料量減少，且在重整器內(nèi)發(fā)生的水蒸氣重整反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以重整器及電堆的溫度急劇下降，從而存在變得無法進行正常發(fā)電的情況。尤其是存在如下問題，如果在發(fā)電開始時電堆的溫度下降，則使其恢復至可發(fā)電的溫度需要較長的時間，因此，變得在長時間內(nèi)無法進行正常的發(fā)電。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種固體電解質(zhì)型燃料電池，能夠從起動狀態(tài)順利地轉(zhuǎn)入發(fā)電狀態(tài)。

為了解決上述課題，本發(fā)明提供一種固體電解質(zhì)型燃料電池，是使燃料和發(fā)電用氧化劑氣體進行反應(yīng)來發(fā)電的固體電解質(zhì)型燃料電池，其特征在于，具有：燃料電池模塊，具備多個固體電解質(zhì)型燃料電池單電池；重整器，向固體電解質(zhì)型燃料電池單電池供給重整后的燃料；燃料供給裝置，向該重整器供給應(yīng)重整的燃料；供水裝置，向重整器供水；發(fā)電用氧化劑氣體供給裝置，向固體電解質(zhì)型燃料電池單電池供給發(fā)電用氧化劑氣體；及控制器，在使燃料電池模塊的固體電解質(zhì)型燃料電池單電池上升至可發(fā)電溫度的起動時，控制燃料供給裝置及供水裝置，在重整器內(nèi)發(fā)生只發(fā)生水蒸氣重整反應(yīng)的SR，開始發(fā)電，控制器控制燃料供給裝置，以便在將與SR開始時的燃料供給量相比有所減少的一定的燃料供給量保持規(guī)定的發(fā)電轉(zhuǎn)入時間以上后，開始發(fā)電。

在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，控制器控制燃料供給裝置、供水裝置及發(fā)電用氧化劑氣體供給裝置，向重整器供給燃料及水，向固體電解質(zhì)型燃料電池單電池供給發(fā)電用氧化劑氣體。而且，控制器在使固體電解質(zhì)型燃料電池單電池上升至可發(fā)電溫度的起動時，在重整器內(nèi)發(fā)生只發(fā)生水蒸氣重整反應(yīng)的SR。在此，控制器控制燃料供給裝置，以便在將與SR開始時的燃料供給量相比有所減少的一定的燃料供給量保持規(guī)定的發(fā)電轉(zhuǎn)入時間以上后，開始發(fā)電。