[發明專利]固體電解質型燃料電池

有效

• 申請號: 201010188600.7
• 申請日: 2010-05-28
• 公開（公告）號: CN101901925A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發明（設計）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）人: TOTO株式會社
• 主分類號: H01M8/12
• 分類號: H01M8/12;H01M8/04
• 代理公司: 北京華夏正合知識產權代理事務所(普通合伙) 11017
• 代理人: 韓登營;栗濤

技術領域

本發明涉及一種固體電解質型燃料電池，尤其涉及一種使燃料和發電用氧化劑氣體進行反應來發出響應于要求電力的量的電力的固體電解質型燃料電池。

背景技術

固體電解質型燃料電池(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用作電解質，在其兩側安裝電極，在一側供給燃料氣體，在另一側供給氧化劑(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，利用經過氧化物離子導電性固體電解質的氧離子和燃料的反應生成水蒸氣或二氧化碳，產生電能及熱能。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，利用于發電之后的燃料及空氣在燃燒室內燃燒，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定的溫度。而且，在起動處理工序中，在重整器內隨著溫度的上升而切換執行部分氧化重整法(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電的溫度后開始基于電堆的發電，同時在超過可開始發電的溫度后經過規定時間為止的期間，持續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定流量并進行發電的控制。由此，規定流量的持續供給結束后，在開始其后的負荷跟蹤運行時得到了充分的發電量。

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型燃料電池中也存在以下問題：在持續供給規定流量的燃料及氧化劑氣體并發電后，在開始負荷跟蹤運行時，固體電解質型燃料電池的運行變得不穩定。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，且在重整器內發生的水蒸氣重整反應為吸熱反應，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電的情況。尤其是存在如下問題，如果在發電開始時電堆的溫度下降，則使其恢復至可發電的溫度需要較長的時間，因此，變得在長時間內無法進行正常的發電。

發明內容

因此，本發明的目的在于提供一種固體電解質型燃料電池，能夠從起動狀態順利地轉入發電狀態。

為了解決上述課題，本發明提供一種固體電解質型燃料電池，是使燃料和發電用氧化劑氣體進行反應來發出響應于要求電力的量的電力的固體電解質型燃料電池，其特征在于，具有：燃料電池模塊，具備多個固體電解質型燃料電池單電池；重整器，向固體電解質型燃料電池單電池供給重整后的燃料；燃料供給裝置，向該重整器供給應重整的燃料；供水裝置，向重整器供水；發電用氧化劑氣體供給裝置，向固體電解質型燃料電池單電池供給發電用氧化劑氣體；及控制器，在使燃料電池模塊的固體電解質型燃料電池單電池上升至可發電溫度的起動時，控制燃料供給裝置及供水裝置，在重整器內發生只發生水蒸氣重整反應的SR，開始發電，控制器控制燃料供給裝置，以便將即將開始發電之前的SR中的燃料供給量保持于根據燃料電池模塊的使用條件所確定的比SR開始時的燃料供給量少的發電待機燃料供給量。

在如此構成的本發明中，控制器控制燃料供給裝置、供水裝置及發電用氧化劑氣體供給裝置，向重整器供給燃料及水，向固體電解質型燃料電池單電池供給發電用氧化劑氣體。而且，控制器在使固體電解質型燃料電池單電池上升至可發電溫度的起動時，在重整器內發生只發生水蒸氣重整反應的SR。在此，控制器控制燃料供給裝置，以便將即將開始發電之前的SR中的燃料供給量保持于根據燃料電池模塊的使用條件所確定的比SR開始時的燃料供給量少的發電待機燃料供給量。