[發(fā)明專(zhuān)利]固體氧化物型燃料電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201180046876.4
• 申請(qǐng)日: 2011-09-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103140975A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 大塚俊治;土屋勝久;重住司;大江俊春;中野清隆;松尾卓哉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: TOTO株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): H01M8/04
• 分類(lèi)號(hào): H01M8/04;H01M8/06;H01M8/12
• 代理公司: 北京華夏正合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11017
• 代理人: 韓登營(yíng);栗濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種固體氧化物型燃料電池，尤其涉及防止起動(dòng)時(shí)過(guò)度升溫的固體氧化物型燃料電池。

背景技術(shù)

以往，對(duì)于固體氧化物型燃料電池（SOFC），已知有在起動(dòng)時(shí)，使從多個(gè)燃料電池單電池排出的燃料氣體燃燒，利用其燃燒熱量加熱重整器，且在重整器中，根據(jù)各起動(dòng)階段依次執(zhí)行燃料氣體的部分氧化重整反應(yīng)（POX）、自熱重整反應(yīng)（ATR）、水蒸氣重整反應(yīng)（SR），使重整器等逐步升溫的燃料電池。

在這種燃料電池中，通過(guò)點(diǎn)火加熱器、點(diǎn)火器等的點(diǎn)火裝置對(duì)從燃料電池單電池排出的燃料氣體進(jìn)行點(diǎn)火，從而開(kāi)始燃燒。

但是，對(duì)多個(gè)燃料電池單電池全部設(shè)置點(diǎn)火裝置則由于成本等的關(guān)系而并不現(xiàn)實(shí)。因此，僅對(duì)從一部分燃料電池單電池排出的燃料氣體進(jìn)行點(diǎn)火裝置的點(diǎn)火，其后，通過(guò)逐步延燒至鄰接的單電池，從而最終對(duì)全部燃料電池單電池進(jìn)行點(diǎn)火（例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1）。

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本國(guó)特開(kāi)2008-135268號(hào)公報(bào)

但是，存在如下情況，鄰接的燃料電池單電池間的延燒不能順暢地進(jìn)行，針對(duì)全部燃料電池單電池的點(diǎn)燃完成之前需要較長(zhǎng)時(shí)間。如此，在僅點(diǎn)燃一部分燃料電池單電池而其它燃料電池單電池處于未點(diǎn)燃的狀態(tài)下，向重整器供給與通常時(shí)相同流量的燃料氣體及重整用空氣從而使部分氧化重整反應(yīng)發(fā)生時(shí)，重整器整體未被加熱而變?yōu)榫植考訜幔a(chǎn)生了導(dǎo)致重整器破損的現(xiàn)象。

以下，說(shuō)明其原因。在重整器內(nèi)部發(fā)生發(fā)熱反應(yīng)即部分氧化重整反應(yīng)，但是由于部分氧化重整反應(yīng)最容易發(fā)生在供給至重整器內(nèi)的燃料氣體最初接觸高溫催化劑的部分（通常為燃料氣體入口部分）上，因此在重整器內(nèi)部局部地發(fā)生發(fā)熱反應(yīng)。此時(shí)，如果燃料電池單電池間的延燒處于已完成的狀態(tài)，則重整器整體還從外部被來(lái)自燃燒部的燃燒熱量加熱，因此，雖然重整器溫度變?yōu)槿剂蠚怏w入口部分的溫度高于其它部分的狀態(tài)，但是重整器整體的溫度上升，從而不會(huì)導(dǎo)致局部過(guò)度升溫。

另一方面，如果燃料電池單電池間的延燒處于未完成的狀態(tài)，則燃燒部從外部加熱重整器也變?yōu)榫植考訜?，重整器?nèi)的發(fā)熱反應(yīng)也變?yōu)樵谠摬糠稚暇植康匕l(fā)生。因而，該狀態(tài)持續(xù)時(shí)，則溫度僅在重整器的一部分上逐步上升，結(jié)果因?yàn)榫植康倪^(guò)度升溫而導(dǎo)致重整器破損。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決上述課題而進(jìn)行的，其目的在于提供一種固體氧化物型燃料電池，即使在燃料電池單電池間的延燒完成之前需要時(shí)間的情況下，也能夠防止重整器中的局部過(guò)度升溫。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明是一種固體氧化物型燃料電池裝置，其特征在于，具有：電堆，具備多個(gè)燃料電池單電池；重整器，對(duì)原料氣體進(jìn)行重整從而生成向燃料電池單電池供給的燃料氣體；燃燒部，使從燃料電池單電池排出的燃料氣體燃燒，通過(guò)其燃燒熱量加熱重整器；點(diǎn)火裝置，對(duì)燃燒部進(jìn)行點(diǎn)火；燃燒狀態(tài)確認(rèn)部件，對(duì)通過(guò)燃燒部中燃料電池單電池間延燒的進(jìn)行從而重整器整體的加熱已開(kāi)始進(jìn)行檢測(cè)；及控制部件，利用燃燒部的燃燒熱量及重整器內(nèi)的部分氧化重整反應(yīng)（POX）的反應(yīng)熱量加熱重整器并進(jìn)行起動(dòng)，控制部件在利用點(diǎn)火裝置對(duì)燃燒部進(jìn)行點(diǎn)火后直至通過(guò)燃燒狀態(tài)確認(rèn)部件檢測(cè)出已開(kāi)始重整器整體加熱的期間內(nèi)，在與重整器整體加熱開(kāi)始后的發(fā)熱量相比抑制了重整器內(nèi)的部分氧化重整反應(yīng)的發(fā)熱量的狀態(tài)下實(shí)施運(yùn)行。

在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，由于在通過(guò)燃燒狀態(tài)確認(rèn)部件檢測(cè)出已開(kāi)始重整器整體加熱之前的期間，即燃料電池單電池間的延燒仍未完成，燃燒部?jī)H局部地加熱重整器的期間內(nèi)，在抑制了重整器內(nèi)的部分氧化重整反應(yīng)的發(fā)熱量的狀態(tài)下進(jìn)行運(yùn)行，因此抑制了來(lái)自重整器內(nèi)部的局部的發(fā)熱。其結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明，可防止重整器局部地過(guò)度升溫。

在本發(fā)明中，優(yōu)選控制部件在通過(guò)燃燒狀態(tài)確認(rèn)部件檢測(cè)出已開(kāi)始重整器整體加熱之前的期間內(nèi)，使供給至重整器的原料氣體的供給量、重整用空氣的供給量中的至少任意一方比重整器整體加熱開(kāi)始后的供給量減少，由此，在抑制了重整器內(nèi)的部分氧化重整反應(yīng)的發(fā)熱量的狀態(tài)下實(shí)施運(yùn)行。

在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，在燃燒部?jī)H局部地加熱重整器的期間內(nèi)，利用減少原料氣體的供給量、重整用空氣的供給量中的至少任意一方這樣簡(jiǎn)便的控制，便能抑制重整器內(nèi)的部分氧化重整反應(yīng)的發(fā)熱量。其結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明，可防止重整器局部地過(guò)度升溫。

在本發(fā)明中，優(yōu)選燃燒狀態(tài)確認(rèn)部件通過(guò)燃燒部的溫度檢測(cè)出已開(kāi)始重整器整體的加熱。

在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，通過(guò)測(cè)定來(lái)自重整器外部的加熱源即燃燒部的溫度，可以切實(shí)無(wú)誤地檢測(cè)出是否已開(kāi)始重整器整體的加熱。

在本發(fā)明中，優(yōu)選燃燒狀態(tài)確認(rèn)部件是檢測(cè)重整器溫度的重整器溫度檢測(cè)部件，根據(jù)重整器的溫度檢測(cè)出所述燃燒部的溫度。