專利名稱：間接內(nèi)部改性固體氧化物型燃料電池系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及間接內(nèi)部改性固體氧化物型燃料電池系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備在燃料電池 旁邊具有改性器的間接內(nèi)部改性固體氧化物型燃料電池。
背景技術(shù)：
固體氧化物型燃料電池(Solid Oxide Fuel Cells。根據(jù)以下情況，稱為SOFC。)
中，通常在改性器方面供給對煤油或是城市氣體等烴系燃料(改性原料)進行改性而生成 的含氫氣體(改性氣體)。在SOFC中使該改性氣體和空氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而進行發(fā)電。 SOFC通常要在高達550°C 1000°C的溫度下工作。改性方面，利用水蒸氣改性、部分氧化改性等種種反應(yīng)。不管哪一個反應(yīng)都必 須在一定的溫度以上才能夠進行。因此，研發(fā)了在SOFC的旁邊(能接受由SOFC產(chǎn) 生熱輻射的位置)設(shè)置改性器，利用由SOFC產(chǎn)生的熱輻射加熱改性器的間接內(nèi)部改性 SOFC (參照專利文獻1)。并且，間接內(nèi)部改性SOFC能使含有易燃成分的陽極排出氣體 (從SOFC的正極排出的氣體)在間接內(nèi)部改性SOFC的筐體(模塊容器)內(nèi)燃燒，將該 燃燒熱作為熱源對改性器進行加熱(參照專利文獻2)。但是，不僅是S0FC，燃料電池中有時也會進行負荷跟蹤運行。也就是，有時根 據(jù)用戶的電力需求值改變發(fā)電輸出值。因此，針對電力需求值對控制燃料電池的輸出的 方法進行了研究(參照專利文獻3和4)。在專利文獻3中記載了一種燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，該燃料電池系統(tǒng)具備對改性用 原料進行改性而產(chǎn)生以氫為主要成分的燃料氣體的燃料處理裝置、使用上述燃料氣體進 行發(fā)電的燃料電池、計量燃料電池的發(fā)電量的發(fā)電量計量器、在增加上述發(fā)電量時，按 照由發(fā)電量計量單元所計量的發(fā)電量控制發(fā)電量增加速度的控制部。該技術(shù)以提供能夠 使從低負荷運轉(zhuǎn)向高負荷運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換時或起動時的穩(wěn)定性提高，并且能夠縮短轉(zhuǎn)換時間或 起動時間的燃料電池的發(fā)電方法為目的。在專利文獻4中記載了按照集中型需求電力跟蹤方式控制發(fā)電的技術(shù)，這種技 術(shù)是根據(jù)需求電力值算出暫定電流值或暫定電壓值，然后在設(shè)定為這種暫定電流或暫定 電壓后，判定這種實效電力值是否與需求電力值相對應(yīng)，在不正好對應(yīng)的情況下，就將 暫定電流值或暫定電壓值適當?shù)卦龃蠡驕p小。該技術(shù)以提供一種燃料電池系統(tǒng)為目的， 該燃料電池系統(tǒng)不必配設(shè)用于將發(fā)電、燃燒室內(nèi)的溫度維持在基本一定的加熱單元，因 此不會白白增大初始設(shè)備成本和運行成本，就能夠根據(jù)需求電力值恰當?shù)乜刂迫剂蠚怏w 供給量和氧氣供給量。專利文獻1 (日本)特開2002-358997號公報專利文獻2 (日本)特開2004-319420號公報專利文獻3 (日本)特開2003-223911號公報專利文獻4 (日本)特開2005-285433號公報在間接內(nèi)部改性SOFC系統(tǒng)值，根據(jù)用戶的需求電力值使發(fā)電輸出值增加的時候，使發(fā)電量瞬間大幅增加時，在燃燒區(qū)域燃燒的燃燒量減少，在燃燒區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的燃 燒熱也隨之變小，由此引起改性器的溫度迅速下降的情況。改性器的溫度一旦下降，改 性器就不能夠維持燃料改性所需要的溫度，由此，有未改性的燃料進入電池內(nèi)部，對電 池產(chǎn)生惡劣影響的隱患。對于這個隱患，即使通過在增加發(fā)電輸出值的同時增加燃料投入量以使改性量 增加來應(yīng)付，也存在例如以吸熱反應(yīng)為主的水蒸氣改性或自身熱改性的情況、即使想要 以此解決溫度突降的問題，在通過燃燒區(qū)域內(nèi)的燃燒量的增加使得改性器溫度恢復(fù)之 前，其改性量的增加往往會使改性器溫度的下降一時地加速，從而使本想維持的改性器 溫度下降的情況。另一方面，使用以放熱反應(yīng)為主的部分氧化改性的系統(tǒng)的情況下，由 于改性催化劑的燃燒量的增加，有時改性器溫度局部性地顯著升高。另外，不僅使SOFC的發(fā)電輸出值增加的情況，即使在將發(fā)電輸出值設(shè)定為恒 定地持續(xù)運轉(zhuǎn)的時候，也要考慮是什么原因使得改性器溫度下降。在這種情況下，也希 望能夠避免未改性燃料流入SOFC內(nèi)部的情況、或改性器溫度局部顯著升高的情況。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠穩(wěn)定且適當?shù)鼐S持改性器的溫度的間接內(nèi)部改性 固體氧化物型燃料電池系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)方法。根據(jù)本發(fā)明，提供以下的間接內(nèi)部改性固體氧化物型燃料電池系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)方法。1) 一種間接內(nèi)部改性固體氧化物型燃料電池系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)方法，該間接內(nèi)部改性 固體氧化物型燃料電池系統(tǒng)具有改性器，其具備由烴系燃料制造改性氣體的改性催化劑層；固體氧化物型燃料電池，其使用由該改性器得到的改性氣體進行發(fā)電；和燃燒區(qū)域，其使從該固體氧化物型燃料電池發(fā)出的陽極排出氣體(7 7 — K才 m、燃燒，其中，將改性器在燃燒區(qū)域產(chǎn)生的燃燒熱分配于可受熱的位置，所述運轉(zhuǎn)方法包括通過使固體氧化物型燃料電池的發(fā)電輸出值變化，控制改性 催化劑層的溫度的工序。2) 一種間接內(nèi)部改性固體氧化物型燃料電池系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)方法，該間接內(nèi)部改性 固體氧化物型燃料電池系統(tǒng)具有改性器，其具備由烴系燃料制造改性氣體的改性催化劑層、固體氧化物型燃料電池，其使用由該改性器得到的改性氣體進行發(fā)電、和燃燒區(qū)域，其使從該固體氧化物型燃料電池發(fā)出的陽極排出氣體燃燒，其中，將改性器在燃燒區(qū)域產(chǎn)生的燃燒熱分配于可受熱的位置，所述運轉(zhuǎn)方法包括在預(yù)定了將固體氧化物型燃料電池的發(fā)電輸出值設(shè)為一定值 的情況下，在改性催化劑層的溫度低于改性需要的下限溫度時，將固體氧化物型燃料電 池的發(fā)電輸出值設(shè)為比所述一定值低的值，由此使改性催化劑層的溫度上升的工序。3) 一種間接內(nèi)部改性固體氧化物型燃料電池系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)方法，該間接內(nèi)部改性 固體氧化物型燃料電池系統(tǒng)具有
改性器，其具備由烴系燃料制造改性氣體的改性催化劑層、固體氧化物型燃料電池，其使用由該改性器得到的改性氣體進行發(fā)電、和燃燒區(qū)域，其使從該固體氧化物型燃料電池發(fā)出的陽極排出氣體燃燒，其中，將改性器在燃燒區(qū)域發(fā)生的燃燒熱分配于可受熱的位置，所述運裝方法包括在預(yù)定了使固體氧化物型燃料電池的發(fā)電輸出值隨時間增加 的情況下，在改性催化劑層的溫度低于改性需要的下限溫度時，通過將固體氧化物型燃 料電池的發(fā)電輸出值保持為改性催化劑層的溫度低于改性需要的下限溫度時的發(fā)電輸出 值、或設(shè)為比改性催化劑層的溫度低于改性需要的下限溫度時的發(fā)電輸出值低的值，使 改性催化劑層的溫度上升的工序。4)如2)或3)所述的方法，其特征在于，包含通過使所述改性催化劑層的溫度 上升的工序，在改性催化劑層的溫度為所述下限溫度加上預(yù)定的富裕溫度后的溫度以上 時，使固體氧化物型燃料電池的發(fā)電輸出值增加的工序。本發(fā)明可以提供一種能夠穩(wěn)定且適當?shù)鼐S持改性器的溫度的間接內(nèi)部改性固體 氧化物型燃料電池的運轉(zhuǎn)方法。
圖1是表示可以適用本發(fā)明的間接內(nèi)部改性SOFC系統(tǒng)的概要的示意圖。
具體實施例方式下面，用附圖來說明本發(fā)明的實施方式，但本發(fā)明并不限于此。[間接內(nèi)部改性固體氧化物型燃料電池]圖1示意性地表示了可以適用本發(fā)明的間接內(nèi)部改性SOFC系統(tǒng)的一種方式。間接內(nèi)部改性SOFC具有用烴系燃料制造改性氣體的改性器2。改性器收容改性 催化劑7。間接內(nèi)部改性SOFC具有使用由改性器2得到的改性氣體進行發(fā)電的SOFC3， 而且具有使從SOFC排出的陽極排出氣體燃燒的燃燒區(qū)域4。這些改性器、SOFC及燃燒 區(qū)域被收容在筐體1中。改性器使在燃燒區(qū)域發(fā)生的燃燒熱分配于可受熱的位置。烴系燃料被提供給改性器。這時，根據(jù)需要也可以向改性器提供含氧氣體(空 氣等)或水蒸氣。將從改性器得到的改性氣體提供給SOFC的陽極。從陽極排出的陽極 排出氣體可以在燃燒區(qū)域燃燒。另一方面，外部需要電力點6與間接內(nèi)部改性SOFC系統(tǒng)獨立地存在。在此設(shè) 置有檢測對SOFC的電力請求值(即需要電力)的外部需要電力檢測裝置10。另外，這 里所說的外部是指相對于固體氧化物型燃料電池系統(tǒng)稱為外部。另外，在固體氧化物型燃料電池系統(tǒng)12的內(nèi)部，恰當?shù)嘏渲昧巳菁{鼓風(fēng)機等輔 助設(shè)備等的輔助設(shè)備室。由于輔助設(shè)備也存在電力需要，因此與外部需要電力點獨立地 設(shè)置了檢測輔助設(shè)備所需電力的內(nèi)部需要電力檢測裝置11。這里所說的內(nèi)部是指固體氧 化物型燃料電池系統(tǒng)內(nèi)部。改性器中設(shè)有檢測改性催化劑層的溫度的改性催化劑層溫度檢測裝置9。至于該 改性催化劑層溫度檢測裝置的數(shù)量，一個或多個都行。作為該溫度檢測裝置來說，可以 恰當?shù)厥褂媚軌驒z測改性催化劑層的溫度的熱電偶等眾所周知的傳感器。
作為控制對象的改性催化劑層的溫度，例如可以采用改性催化劑層的最高溫 度。為此，可以沿著氣體流通方向，在改性催化劑層設(shè)置多個溫度檢測裝置，將通過這 些溫度檢測裝置所測定的多個溫度中最高的溫度設(shè)定為控制對象。SOFC中設(shè)有用來檢測SOFC發(fā)電的電力量(發(fā)電輸出值)的SOFC發(fā)電輸出值 檢測裝置8。檢測到的所需電力、改性催化劑層溫度及發(fā)電輸出值都作為信號發(fā)送到SOFC 輸出控制裝置5。SOFC輸出控制裝置5利用這些信號來控制SOFC的發(fā)電輸出。作為 SOFC輸出控制裝置，可以恰當?shù)夭捎每刂朴糜嬎銠C、或序列發(fā)生器(〉一* )以及 換流器H > 〃一夕)等間接內(nèi)部改性SOFC或在SOFC系統(tǒng)中控制用的眾所周知的控制裝置。本發(fā)明通過使SOFC的發(fā)電輸出值變化，控制改性催化劑層的溫度。由此就能 夠穩(wěn)定且適當?shù)鼐S持改性器的溫度。為了使發(fā)電輸出值發(fā)生變化，可以操縱SOFC的掃 描電流。只要檢測出SOFC的電壓，即可根據(jù)其電壓和掃描電流計算出發(fā)電輸出值。更具體地說，可以舉出下面兩種方式。[第一種方式]這種方式涉及預(yù)定了將SOFC的發(fā)電輸出值(P)設(shè)為一定值(廣)的情況。該方 式中，在改性催化劑層的溫度(T)低于由燃料種類和空間速度等改性條件所決定的改性 需要的下限溫度(f)時，通過將固體氧化物型燃料電池的發(fā)電輸出值(P)設(shè)為比所述一 定值(廣)低的值，進行使改性催化劑層的溫度上升的工序(第一方式中的改性催化劑層 溫度上升工序)。通過該改性催化劑層溫度上升工序，在改性催化劑層的溫度(T)為所述下限溫 度(f)加上預(yù)定的富余溫度(AT，AT>0)的溫度(TVAT)以上時，可以進行使SOFC 的發(fā)電輸出值增加的工序。通過該工序可以使SOFC的發(fā)電輸出值返回到所述的一定值 (Pc)。例如，在改性催化劑層的溫度(T)低于下限溫度(Tl)(在此，Tl = 650°C )時， 可以使發(fā)電輸出值以一定量(假定為10%)下降(即，發(fā)電輸出值下降到0.9廣)。之后， 改性催化劑層的溫度上升到TVAT(此處為655°C，BP, AT = 5°C)以上之后，可以使 發(fā)電輸出值回到原值(P3。即使發(fā)電輸出值下降了 10%，只要改性催化劑層的溫度沒有 達到TVAT以上，也可以把發(fā)電輸出值設(shè)得更低。該操作可以反復(fù)進行任意次，直到改 性催化劑層的溫度恢復(fù)。[第二種方式]這種方式涉及在預(yù)定將SOFC的發(fā)電輸出值(P)隨時間增加的情況下，也就是在 電力需要量比發(fā)電輸出值高的情況下增加發(fā)電輸出值的工序。該方式中，在改性催化劑 層的溫度(T)低于改性需要的下限溫度(T)時，通過將固體氧化物型燃料電池的發(fā)電輸 出值(P*)保持為改性催化劑層的溫度低于改性需要的下限溫度時的發(fā)電輸出值、或設(shè)為 比該發(fā)電輸出值P'低的值(比如0.9P')，就可以進行使改性催化劑層的溫上升的工序(第 二方式中的改性催化劑層溫度上升工序)。通過該改性催化劑層的溫度上升工序，在改性催化劑層的溫度(T)為所述下限 溫度(f)加上預(yù)定的富余溫度(AT)的溫度(TVAT)以上時，可以再次進行增加SOFC的發(fā)電輸出值的工序。也就是說，只要將改性催化劑層的溫度維持在T、A T，就可以根 據(jù)電力需要量來增加發(fā)電輸出值。[烴系燃料]作為烴系燃料來說，可以從SOFC領(lǐng)域眾所周知的分子中含有碳和氫(含有氧 等其他元素也可以)的化合物或其混合物之后適當?shù)剡x用，作為改性氣體原料?？梢允?用烴類、乙醇類等分子中含有碳和氫的化合物。比如，甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、天然 氣、LPG(液化石油氣)、城市煤氣、汽油、石腦油、煤油、輕油等烴燃料或者甲醇、乙 醇等酒精、二甲基醚等醚等。其中，煤油或LPG因容易獲得而最佳。另外，由于它們能夠獨立儲存，所以在 城市煤氣線路沒有普及的地區(qū)很有用。并且使用煤油或LPG的SOFC發(fā)電裝置還可用作 緊急電源。特別是在容易處理這一點上，煤油為最佳。作為改性原料而使用的烴系燃料，可根據(jù)需要先脫硫再提供給改性器。另外， 當烴系燃料為液體的情況下，可以先適當氣化再提供給改性器。[改性器]改性器其由烴系燃料制造含氫的改性氣體。在改性器中，進行水蒸氣改性、部分氧化改性、及水蒸氣改性反應(yīng)中伴有部分 氧化反應(yīng)的自身熱改性中的任何一項即可。改性器可適適宜使用，其包括具有水蒸氣改性能的水蒸氣改性催化劑、具有部 分氧化改性能的部分氧化催化劑、同時具有部分氧化改性能和水蒸氣改性能的自身熱改 性催化劑。改性器的結(jié)構(gòu)，可適宜采用作為改性器眾所周知的結(jié)構(gòu)。例如，可以設(shè)定為具 有在可密閉的容器內(nèi)收容改性催化劑的區(qū)域，且具有改性需要的流體的導(dǎo)入口和改性氣 體的排出口。改性器的材質(zhì)可考慮耐使用環(huán)境性，從眾所周知的材質(zhì)中適宜地選用。改性器的形狀可以設(shè)定為長方體或圓柱體等適宜的形狀?？梢詫N系燃料(根據(jù)需要事先汽化)及水蒸氣以及根據(jù)需要空氣等含有氧的氣 體，分別單獨或者在適當混合的基礎(chǔ)上提供給改性器(改性催化劑)。另外，改性氣體提 供給SOFC的陽極。由改性器獲得的改性氣體，被提供給SOFC的陽極。另一方面，空氣等含氧 氣體提供給SOFC的陽極。發(fā)電時，SOFC伴隨著發(fā)電放熱，其熱量通過輻射傳熱等由 SOFC向改性器傳遞。這樣一來，SOFC放熱被用于對改性器進行加熱。使用適當?shù)呐?管進行氣體的交換。[SOFC]作為S0FC，其可適宜地選用眾所周知的SOFC。SOFC中一般利用氧離子導(dǎo)電 性陶瓷或質(zhì)子離子導(dǎo)電性陶瓷作為電解質(zhì)。SOFC可以是單電池，但在實際使用中，優(yōu)選使用多個單電池排列而成的層疊物 (圓柱型的情況可稱作束，本說明書中所說的層疊物也包含束)。這種情況下，層疊物為 一個、多個均可。SOFC的形狀，其也不限于立方體的層疊物，可采用適宜的形狀。
[筐體]作為筐體(模塊容器)，其可以使用能收容SOFC、改性器及燃料區(qū)域的適宜的 容器。作為其材料，可使用如不銹鋼等對使用環(huán)境有耐腐蝕性的適宜材料。在容器內(nèi)設(shè) 置有適合的連接口，用于氣體的交換。為了不使模塊容器的內(nèi)部和外界(大氣)連通，優(yōu)選模塊容器具有氣密性。[燃燒區(qū)域]燃燒區(qū)域是從SOFC陽極排出的陽極排出氣體可燃燒的區(qū)域。例如，可以將的 陽極出口向筐體內(nèi)開放，將陽極附近的空間設(shè)定為燃燒區(qū)域。作為含氧氣體，例如可以 使用陰極排出氣體(力〃 -K才7力進行該燃燒。因此，可將陰極出口向筐體內(nèi)開 放。為使陰極排出氣體燃燒，可適當使用點火器等點火裝置。[改性器的配置]在間接內(nèi)部改性SOFC中，改性器配置于可從SOFC受熱位置。因此，改性器 可配置于從SOFC接受熱輻射的位置，但從其熱損耗的觀點考慮，優(yōu)選把改性器放置在 接受其最大熱輻射的位置。本發(fā)明中，改性器配置于可受熱燃燒區(qū)域中產(chǎn)生的燃燒熱的位置。因此，可以 將改性器配置于可從燃燒區(qū)域接受熱輻射的位置。此時，優(yōu)選在燃燒區(qū)域和改性器之間 不配置遮蔽物。即，優(yōu)選燃燒區(qū)域和改性器對向，且未隔著遮蔽物而對向。但是，需要 的配管可適當配置。優(yōu)選把改性器和燃燒區(qū)域配置于盡可能近的位置。[改性催化劑]在改性器中可使用的水蒸氣改性催化劑、部分氧化催化劑、自行熱改性催化劑 各自也可以使用眾所周知的催化劑。作為部分酸化改性催化劑的例子，可舉出鉬系催化 劑，作為水蒸氣改性催化劑的例子，可舉出釕系及鎳系催化劑，作為自行熱改性催化劑 的例子，可舉出銠系催化劑。作為可促進燃料的改性催化劑，可舉出鉬系及銠系催化 劑。部分氧化改性反應(yīng)可進行的溫度例如在200°C以上，水蒸氣改性反應(yīng)可進行的溫 度例如在400°C以上。[改性器的運轉(zhuǎn)條件]下面，就水蒸氣改性、自行熱改性、部分氧化改性，分別說明在改性器中額定 運轉(zhuǎn)時的條件。在水蒸氣改性中，在煤油等改性原料中添加蒸汽。水蒸氣改性的反應(yīng)溫度例如 在400°C 1000°C，優(yōu)選500°C 850°C，更優(yōu)選在550°C 800°C的范圍內(nèi)進行。向 反應(yīng)系導(dǎo)入的蒸汽的量，定義為在烴系燃料中所含的水分子摩爾數(shù)對碳原子摩爾數(shù)之比 (蒸汽/碳)，這個值優(yōu)選設(shè)定為1 10，更優(yōu)選1.5 7，進一步優(yōu)選2 5，在烴系 燃料為液體的情況下，此時的空間速度(LHSV)在將烴系燃料的液體狀態(tài)下的流速設(shè)為 A(L/h)、將催化劑層體積設(shè)為B(L)的情況下，用A/B表示，這個值優(yōu)選設(shè)定在0.05 20K1,更優(yōu)選0.1 lOh1，進一步優(yōu)選設(shè)定在0.2 51T1的范圍內(nèi)。在自行熱改性中，除蒸汽之外，在改性材料中添加含氧氣體。作為含氧氣體， 純氧即可，但從得到的容易性來看優(yōu)選空氣。以能夠平衡伴隨水蒸氣改性反應(yīng)的吸熱反應(yīng)，且，可得到保持改性催化劑層和SOFC的溫度，或可使改性催化劑層和SOFC升溫 的放熱量的方式添加含氧氣體。關(guān)于含氧氣體的添加量，作為烴系燃料所含的氧分子摩 爾數(shù)對碳原子摩爾數(shù)比(氧/碳)，優(yōu)選設(shè)定為0.005 1，更優(yōu)選0.01 0.75，進一步 優(yōu)選0.02 0.6。自行熱改性反應(yīng)的反應(yīng)溫度例如設(shè)定在400°C 1000°C，優(yōu)選450°C 850更優(yōu)選設(shè)定在500°C 800°C的范圍內(nèi)。在烴系燃料為液體的情況下，此時的空 間速度(LHSV)優(yōu)選在選擇0.05 20入更優(yōu)選在0.1 1CT1、進一步優(yōu)選在0.2 5—1的 范圍內(nèi)選擇。向反應(yīng)系導(dǎo)入的蒸汽的量，作為蒸汽/碳比，優(yōu)選1 10，更優(yōu)選1.5 7，進一步優(yōu)選2 5。在部分氧化改性中，在改性原料中添加含氧氣體。作為含氧氣體，純氧即可， 但從獲得的容易性來看優(yōu)選空氣。為確保用于進行反應(yīng)的溫度，在熱損耗等過程中決定 適宜添加量。關(guān)于其添加量，作為烴系燃料中所含的氧分子摩爾數(shù)對碳原子摩爾數(shù)之比 (氧/碳)，優(yōu)選設(shè)定為0.1 3，更優(yōu)選設(shè)定為0.2 0.7。部分氧化反應(yīng)的反應(yīng)溫度， 例如在450°C 1000°C、優(yōu)選在500°C 850°C、更優(yōu)選在550°C 800°C的范圍選擇。 在烴系燃料為液體的情況下，此時的空間速度(LHSV)，優(yōu)選在0.1 30—1的范圍選擇。 在反應(yīng)系中，為抑制煤煙的產(chǎn)生，可導(dǎo)入蒸汽，關(guān)于其導(dǎo)入量，作為蒸汽/碳比，優(yōu)選 0.1 5，更優(yōu)選0.1 3，進一步優(yōu)選1 2。[其他設(shè)備]間接內(nèi)部改性SOFC系統(tǒng)的公知的構(gòu)成要素，可根據(jù)需要適當設(shè)置。如果列舉 具體例，可舉出使液體汽化的化油器；用于對各種流體進行加壓的泵；壓縮機、鼓風(fēng) 機等升壓裝置；為調(diào)節(jié)流體的流量或用于切斷/切換流體的流動的閥門等流量調(diào)節(jié)裝置 和流路切斷/切換裝置；用于進行熱交換、熱回收的熱交換器；使氣體凝縮的凝縮器； 用蒸汽等對各種設(shè)備進行外部加熱的加熱/保溫裝置；烴系燃料(改性燃料)或燃燒用燃 料的存儲裝置；測量用的空氣或電氣系統(tǒng)；控制用的信號系統(tǒng)；控制裝置；輸出用或動 力用的電氣系統(tǒng)；減少燃料中的硫成分濃度的脫硫器等。工業(yè)上的可利用性本發(fā)明可適用于例如固定放置用或移動體用的發(fā)電設(shè)備或熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)所使用 的間接內(nèi)部改性SOFC系統(tǒng)。符號說明1...筐體2…改性器3…固體氧化物型燃料電池4…燃燒區(qū)域5…固體氧化物型燃料電池輸出控制裝置6…外部需要電力點7…改性催化劑層8…固體氧化物型燃料電池發(fā)電輸出值檢測裝置9…改性催化劑層溫度檢測裝置10…外部需要電力檢測裝置11…內(nèi)部需要電力檢測裝置
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12…間接內(nèi)部改性固體氧化物型燃料 電池系統(tǒng)
權(quán)利要求
1.一種間接內(nèi)部改性固體氧化物型燃料電池系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)方法，其特征在于，該間接 內(nèi)部改性固體氧化物型燃料電池系統(tǒng)具有改性器，其具備由烴系燃料制造改性氣體的改性催化劑層、 固體氧化物型燃料電池，其使用由該改性器得到的改性氣體進行發(fā)電、以及 燃燒區(qū)域，其中，使從該固體氧化物型燃料電池發(fā)出的陽極排出氣體燃燒， 其中，將改性器在燃燒區(qū)域產(chǎn)生的燃燒熱分配于可受熱的位置， 所述運轉(zhuǎn)方法包括通過使固體氧化物型燃料電池的發(fā)電輸出值變化，控制改性催化 劑層的溫度的工序。
2.一種間接內(nèi)部改性固體氧化物型燃料電池系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)方法，該間接內(nèi)部改性固體 氧化物型燃料電池系統(tǒng)具有改性器，其具備由烴系燃料制造改性氣體的改性催化劑層、 固體氧化物型燃料電池，其使用由該改性器獲得的改性氣體進行發(fā)電、以及 燃燒區(qū)域，其中，使從該固體氧化物型燃料電池發(fā)出的陽極排出氣體燃燒， 其中，將改性器在燃燒區(qū)域產(chǎn)生的燃燒熱分配于可受熱的位置， 所述運轉(zhuǎn)方法包括在預(yù)定將固體氧化物型燃料電池的發(fā)電輸出值設(shè)為一定值的情況 下，在改性催化劑層的溫度低于改性需要的下限溫度時，將固體氧化物型燃料電池的發(fā) 電輸出值設(shè)為比所述一定值低的值，由此使改性催化劑層的溫度上升的工序。
3.一種間接內(nèi)部改性固體氧化物型燃料電池系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)方法，該間接內(nèi)部改性固體 氧化物型燃料電池系統(tǒng)具有改性器，其具備由烴系燃料制造改性氣體的改性催化劑層、 固體氧化物型燃料電池，其使用由該改性器得到的改性氣體進行發(fā)電、以及 燃燒區(qū)域，其中，使從該固體氧化物型燃料電池發(fā)出的陽極排出氣體燃燒， 其中，將改性器在燃燒區(qū)域產(chǎn)生的燃燒熱分配于可受熱的位置， 所述運轉(zhuǎn)方法包括在預(yù)定使固體氧化物型燃料電池的發(fā)電輸出值隨著時間增加的 情況下，在改性催化劑層的溫度低于改性需要的下限溫度時，將固體氧化物型燃料電池 的發(fā)電輸出值保持為改性催化劑層的溫度低于改性需要的下限溫度時的發(fā)電輸出值、或 設(shè)為比改性催化劑層的溫度低于改性需要的下限溫度時的發(fā)電輸出值低的值，從而使改 性催化劑層的溫度上升的工序。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，包含通過所述使改性催化劑層的溫 度上升的工序，在改性催化劑層的溫度為所述下限溫度加上預(yù)定的富裕溫度的溫度以上 時，使固體氧化物型燃料電池的發(fā)電輸出值增加的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種間接內(nèi)部改性SOFC系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)方法，其能夠穩(wěn)定且適當?shù)鼐S持改性器的溫度。間接內(nèi)部改性固體氧化物型燃料電池系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)方法，該間接內(nèi)部改性固體氧化物型燃料電池系統(tǒng)具有改性器，其具備由烴系燃料制造改性氣體的改性催化劑層；固體氧化物型燃料電池，其使用由該改性器所獲得的改性氣體進行發(fā)電；和燃燒區(qū)域，其使從該固體氧化物型燃料電池發(fā)出的陽極排出氣體燃燒，改性器配置于可接受在燃燒區(qū)域產(chǎn)生的燃燒熱的位置，其中，所述運轉(zhuǎn)方法包括通過使固體氧化物型燃料電池的發(fā)電輸出值發(fā)生變化，控制改性催化劑層的溫度的工序。
文檔編號H01M8/04GK102017261SQ20098011398
公開日2011年4月13日 申請日期2009年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月24日
發(fā)明者橫山翔, 水野康, 石田友孝 申請人:吉坤日礦日石能源株式會社