[發(fā)明專利]氫生成裝置、燃料電池系統(tǒng)以及氫生成裝置的運轉(zhuǎn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080003894.X
• 申請日: 2010-03-30
• 公開（公告）號: CN102272040A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 行正章典;森田純司;中村彰成
• 申請（專利權(quán)）人: 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社
• 主分類號: C01B3/38
• 分類號: C01B3/38;H01M8/04;H01M8/06;H01M8/10
• 代理公司: 北京尚誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有關(guān)使用原料和水蒸汽來生成含氫氣體的氫生成裝置以及具備該氫生成裝置的燃料電池系統(tǒng)。更為具體的是有關(guān)氫生成裝置以及具備該氫生成裝置的燃料電池系統(tǒng)的停止處理時的補(bǔ)壓動作。

背景技術(shù)

關(guān)于家庭用的燃料電池系統(tǒng)，對應(yīng)于日常生活的電力消費的多少而反復(fù)燃料電池的發(fā)電以及停止的啟動停止運轉(zhuǎn)，在光電熱能費被削減的所謂有效利用能量方面表現(xiàn)卓越。

為了能夠靈活地應(yīng)對啟動停止運轉(zhuǎn)，已經(jīng)報告有有關(guān)使燃料電池的發(fā)電以及停止反復(fù)進(jìn)行的技術(shù)性課題及其對應(yīng)策略。其中，作為有關(guān)氫生成裝置的技術(shù)有，例如，在燃料電池系統(tǒng)中，包含重整器的氫生成裝置負(fù)責(zé)燃料氣體的生成以及供給，在運轉(zhuǎn)停止時原料氣體以及水蒸汽的供給被停止的技術(shù)。此時，重整器內(nèi)部因殘存的水蒸汽發(fā)生冷凝而成為負(fù)壓。由于該負(fù)壓狀態(tài)而容易發(fā)生重整器破損和可燃性氣體泄漏的問題。作為解決負(fù)壓狀態(tài)的手段，有專利指出通過注入原料氣體來執(zhí)行補(bǔ)壓的技術(shù)(例如參照專利文獻(xiàn)1)。

另外，作為解決負(fù)壓狀態(tài)的手段，有專利指出通過注入水蒸汽來執(zhí)行補(bǔ)壓的技術(shù)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利申請公開2007-254251號公報

專利文獻(xiàn)2：日本專利申請公開2007-284265號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的課題

如果如上述以往的氫生成裝置那樣以原料氣體執(zhí)行補(bǔ)壓的話，那么會有碳被析出的情況。具體而言，因為停止氫生成裝置的運轉(zhuǎn)時裝置暫時為高溫，所以在由原料氣體而發(fā)生碳析出的溫度區(qū)域，當(dāng)為了補(bǔ)償伴隨于溫度下降而產(chǎn)生的重整器內(nèi)壓的降低，如果用原料氣體進(jìn)行補(bǔ)壓的話，那么就有可能發(fā)生碳析出。

然而，在上述以往的燃料電池系統(tǒng)中并沒有考慮到上所述問題點。

本發(fā)明就是為了解決上述以往的課題而完成的，其目的在于提供一種氫生成裝置以及燃料電池系統(tǒng)，其在燃料氣體生成動作停止后的補(bǔ)壓動作中，從原料氣體中析出碳的可能性與以往技術(shù)相比較受到了抑制。

解決課題的手段

本發(fā)明人為了防止來自于原料氣體的碳析出而想到了由水蒸汽來執(zhí)行補(bǔ)壓動作。然而，重整催化劑如果被暴露于高溫水蒸汽中的話，就會產(chǎn)生由于水蒸汽氧化等而使得催化劑發(fā)生劣化的問題。鑒于此，本發(fā)明人想到了在對重整器實施封閉的時候通過使氫存在于其內(nèi)部來防止水蒸汽氧化的技術(shù)。

為了解決上述課題，本發(fā)明的氫生成裝置具備：具有切斷原料供給的功能的原料供給器；具有切斷水蒸汽供給的功能的水蒸汽供給器；具有重整催化劑并使用從所述原料供給器提供的原料和從所述水蒸汽供給器提供的水蒸汽來生成含氫氣體的重整器；至少切斷所述重整器的下游的氣體路徑的關(guān)閉裝置；控制器，在停止時，在所述重整器內(nèi)包含所述氫的狀態(tài)下，切斷來自于所述原料供給器的原料供給和來自于所述水蒸汽供給器的水蒸汽供給的同時關(guān)閉所述關(guān)閉裝置，并對于該關(guān)閉后伴隨所述重整器的溫度下降而產(chǎn)生的所述重整器的內(nèi)部壓力的降低，在所述重整器內(nèi)包含所述氫的狀態(tài)下，執(zhí)行從所述水蒸汽供給器提供水蒸汽的補(bǔ)壓動作。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠通過提供水來執(zhí)行氫生成裝置的補(bǔ)壓。水從水供給器被提供給蒸發(fā)器并在蒸發(fā)器內(nèi)產(chǎn)生水蒸汽，該水蒸汽被提供給壓力發(fā)生下降的重整器內(nèi)部。由此，就能夠執(zhí)行由于來自于原料的碳析出而造成的催化劑劣化得到抑制的補(bǔ)壓動作。

另外，重整催化劑只被暴露于高溫水蒸汽中的可能性降低，由此，重整催化劑的劣化也得到了抑制。

本發(fā)明的上述目的、其它的目的、特征以及優(yōu)點，將參照附圖并通過以下優(yōu)選的實施方式加以詳細(xì)的說明，由此會變得明了。

發(fā)明效果

本發(fā)明的氫生成裝置以及燃料電池系統(tǒng)，在氫生成裝置的氫生成動作停止后的補(bǔ)壓動作中，從原料氣體中析出碳的可能性比以往技術(shù)受到了抑制。另外，重整催化劑只被暴露于高溫水蒸汽中的可能性得到了降低，并且由于水蒸汽氧化而造成的重整催化劑的劣化也得到了抑制。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明第一實施方式的氫生成裝置的概略結(jié)構(gòu)的一個例子的方塊圖。

圖2是表示有關(guān)本發(fā)明第一實施方式的氫生成裝置的停止時的動作的一個例子的流程圖。

圖3是表示本發(fā)明第一實施方式的變形例1所涉及的氫生成裝置概略結(jié)構(gòu)的一個例子的方塊圖。

圖4是表示本發(fā)明的第一實施方式的變形例2所涉及的氫生成裝置的概略結(jié)構(gòu)的一個例子的方塊圖。

圖5中的(a)以及(b)是表示原料供給器、水供給器、蒸發(fā)器以及壓力消除器的位置關(guān)系的變形例的方塊圖。