[發明專利]燃料電池裝置

有效

• 申請號: 201010188667.0
• 申請日: 2010-05-28
• 公開（公告）號: CN101901921A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發明（設計）人: 土屋勝久;大江俊春;重住司;中野清隆;川村昌之
• 申請（專利權）人: TOTO株式會社
• 主分類號: H01M8/06
• 分類號: H01M8/06;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

技術領域

本發明涉及一種燃料電池裝置，尤其涉及一種通過重整器來重整燃料，燃料電池通過該被重整的燃料與空氣來進行發電的燃料電池裝置。

背景技術

近年來，作為下一代能源，提出了各種可以使用燃料(氫氣)和空氣進行發電而得到電力的燃料電池與具備用于使該燃料電池運轉的輔助設備類的燃料電池裝置。

作為燃料電池發電所需的燃料(氫氣)的生成方法之一，公知有水蒸氣重整法，例如，在日本國特開2008-53209號公報中提出了以下方案，為了進行水蒸氣重整，作為用于向重整器供水(純水)的供水部件，將貯存在貯水箱中的水經過供水管通過水泵向重整器供給。

在此，雖然在后面進行詳述，但是在燃料電池裝置起動時，首先，向重整器內供給燃料與重整用空氣，通過點火，發生燃料因重整用空氣而燃燒的部分氧化重整反應(POX)，之后，向重整器內供給燃料、重整用空氣及水(純水)，進行并用部分氧化重整反應(POX)與后述的水蒸氣重整反應(SR)的自熱重整反應(ATR)，之后，向重整器內供給燃料氣體與水(純水)，進行水蒸氣重整反應(SR)。

在燃料電池裝置中，在進行自熱重整反應(ATR)及水蒸氣重整反應(SR)時，雖然有必要向重整器供給水(純水)，但是，尤其是在供水量非常少的ATR區域中，有必要連續供給每分鐘數毫升的非常微量的水。為了正確、穩定地供給這樣極微量的水，必須使用特殊的泵。

但是，可連續供給這樣極微量的水的特殊泵，由于難以在像燃料電池裝置這樣的比較高溫的環境下使用，而且結構復雜且價格也高，所以處于實際上難以應用的狀況。

于是，本發明者們通過進行銳意研究發現，為了供給該極少量的水，使用脈沖泵通過脈沖控制而間歇地噴射水來供給的方法。由于通過該方法使供水間歇地進行，所以在高溫環境下也可以使用，另外可使用構造簡單且廉價的泵，而且控制也實現了簡易的脈沖控制。

但是，在ATR區域中，雖然為了進行水蒸氣重整有必要使水蒸發，但是由于在該水進行氣化時的體積增大而重整器內的壓力上升。所以，由于供水是間歇的(斷續的)且量少，所以將發生供水時在短時間內水蒸發而壓力上升且之后立刻相反地壓力下降這樣的壓力變動。

所以，由于在重整器內的壓力上升時難以向重整器內供給燃料氣體，所以燃料供給量檢測傳感器檢測到在壓力上升時燃料供給量少于目標值的狀態，在此之后緊接著判斷為燃料不足并進行追加供給燃料的增量控制。但是，實際上由于壓力在接下來的瞬間降低而成為燃料易于供給的狀態，所以盡管本來并不需要上述不足部分的燃料增加卻進行了供給，其結果，產生了過剩供給燃料氣體的問題。而且，如果過剩供給燃料氣體，則在重整器溫度為高溫時，由于水量相對不足，所以也會發生重整器內碳析出的問題。這樣，在使用脈沖泵通過脈沖控制來間歇地噴射水而供給時，在ATR區域中，存在無法進行穩定的燃料氣體的供給及穩定的自熱重整反應的問題。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，其目的在于提供一種燃料電池裝置，其解決在通過泵向重整器間歇地供水時產生的水蒸氣的壓力變動引起的問題，可以穩定地進行自熱重整反應(ATR)。

為了達成上述目的，本發明提供一種通過重整器來重整燃料，燃料電池通過該被重整的燃料與空氣來進行發電，其特征為，具有：向重整器供給燃料的燃料供給部件；向重整器供給空氣的重整用空氣供給部件：生成純水并將該純水向重整器供給的供水部件；檢測由燃料供給部件供給的燃料供給量的燃料供給量檢測傳感器；檢測由重整用空氣供給部件供給的空氣供給量的空氣供給量檢測傳感器；檢測由供水部件供給的供水量的供水量檢測傳感器；及控制部件，控制由燃料供給部件供給的燃料供給量、由重整用空氣供給部件供給的空氣供給量、及由供水部件供給的供水量，以便在燃料電池裝置起動時，向重整器供給燃料及空氣，使重整器內進行部分氧化重整反應(POX)，之后向重整器供給燃料、空氣、水，使重整器內進行自熱重整反應(ATR)，之后向重整器供給燃料及水，使重整器內進行水蒸氣重整反應(SR)，供水部件具備通過脈沖控制而間歇地將水向重整器供給的泵，控制部件根據燃料供給量檢測傳感器、空氣供給量檢測傳感器及供水量檢測傳感器各自的輸出來分別控制燃料供給部件、重整用空氣供給部件及供水部件，以便能分別供給燃料、空氣及水各自的目標供給量，而且，控制部件在ATR區域中，至少在由泵進行的供水后的規定期間，抑制由燃料供給部件供給的燃料供給量的變更。