專利名稱：發(fā)電裝置及其運作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及含有氫生成器和高分子電解質型燃料電池的發(fā)電裝置。具體來說，本發(fā)明涉及將從燃料電池燃料極排出的殘余燃氣和/或從氫生成器排出的沒有所需組成的不完全生成氣體用作加熱氫生成器用的燃燒燃氣其中一部分的發(fā)電裝置。
背景技術：
(1)關于發(fā)電裝置用圖3說明現(xiàn)有用高分子電解質型燃料電池的發(fā)電裝置。高分子電解質型燃型燃料電池1中，所配置的空氣極2和燃料極3夾著高分子電解質膜9(例如杜邦公司制的奈菲翁(ナフイオニ)117)?？諝鈽O2上游一側連接有供給空氣的風機4，燃料極3上游一側經(jīng)轉換閥5連接有氫生成器6。氫生成器6相鄰設有燃燒器7，用燃燒器7產(chǎn)生的熱量加熱氫生成器6。燃燒器7上游一側設有燃燒燃料量控制閥8。
將天然氣或甲醇等原料燃料以及水蒸汽改質反應所需的原料水供給給氫生成器6、并將燃燒燃料經(jīng)燃燒燃料量控制閥8供給給燃燒器7時，便用燃燒器7產(chǎn)生的燃燒熱使氫生成器6溫度升高至規(guī)定溫度。氫生成器6所生成的氫氣，不一定是單純的氫氣，可含有一氧化碳和二氧化碳等雜質氣體，因而往往也表現(xiàn)為富氫氣體。氫生成器6溫度未在規(guī)定溫度范圍時所生成的氣體中，大多含有CO等有害成分，該氣體被當作沒有所需組成的不完全的富氫氣體從氫生成器6排出。該不完全生成氣體不供給給燃料極3而是經(jīng)轉換閥5排出至外部。
而氫生成器6溫度升高至規(guī)定溫度、獲得所需組成的富氫氣體時，便使轉換閥5動作將其供給給燃料極3。于是高分子電解質型燃料電池1開始發(fā)電。供給給燃料極3的富氫氣體其中大部分氫隨發(fā)電而被消耗，含有殘余氫的氣體則作為殘余燃氣從燃料極3排出至外部。
這樣，用現(xiàn)有高分子電解質型燃料電池的發(fā)電裝置中，起動等時候氫生成器6溫度未在規(guī)定溫度范圍時，所生成氣體中非氫的雜質氣體其比例較多，不能將其用作燃料極用的燃料，因而當作不完全生成氣體排出至外部。因此，存在很可能因某種起火源使該不完全生成氣體起火這種問題。
另外，燃料極3所排出的殘余燃氣中包含未隨發(fā)電消耗的氫。因此，殘余燃氣也很可能因某種起火源而起火。而且，存在即便殘余燃氣未起火、但由于氫生成器所生成的部分氫排出至外部因而發(fā)電裝置運作效率低這種問題。
因此，本發(fā)明首先解決上述現(xiàn)有技術存在的問題，其目的在于提供一種并非依舊將含氫的工作氣體(オフガス)排出至外部，不可能無辜起火，運作效率高的發(fā)電裝置(目的1)。
另一方面，如上所述的發(fā)電裝置所用的氫生成器以例如天然氣、LPG、汽油、粗汽油、煤油或甲醇等碳氫化合物、水以及空氣作為原料生成氫。這就是氫作為化石燃料替代能源的有力候選之一而受到關注的原因。
為了有效利用這種氫，需要裝備氫管線等社會性基礎設施。作為其裝備的一種方法，正研究一種涉及天然氣等化石燃料和乙醇等燃料，利用已建設的運輸和輸送等社會性基礎設施，在需要氫的場所對所述燃料進行改質以產(chǎn)生氫這種方法。與例如中小規(guī)模的現(xiàn)場發(fā)電裝置相關聯(lián)提出了燃料電池用天然氣(城市煤氣)改質技術以及汽車動力源用燃料電池所用的甲醇改質技術等種種形式的方案。
為了對上述燃料進行改質來生成氫，可利用高溫下的催化劑反應，具有代表性的可利用水蒸汽改質法以及水蒸汽改質與部分氧化并用的自供熱法等。
但改質反應在高溫下進行，因而所獲得的改質氣體中，不僅是氫，還含有一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)作為反應平衡的副產(chǎn)物。于是，在燃料電池中利用改質氣體時，尤其是對于高分子電解質型燃料電池，副產(chǎn)物CO對燃料電池電極有害，使其性能顯著惡化。因此，需要使改質氣體中CO和CO2濃度盡量低。所以，一般在改質反應器下游一側附加使水與一氧化碳一起經(jīng)過轉換反應的轉換反應器、和用一氧化碳氧化法或甲烷化法等的CO凈化器，使改質氣體中CO濃度降低至數(shù)十ppm。改質氣體的CO濃度為10％量級，但改質氣體通過轉換器所獲得的轉換氣體中CO濃度卻降低至1％左右。另外，轉換氣體通過CO凈化器所獲得的凈化氣體中CO濃度降低至數(shù)十ppm供給給燃料電池。
這里，改質反應、轉換(過渡(シフト))反應和CO凈化反應中具體的催化劑溫度分別為650～750℃、200～350℃以及100～200℃。尤其是當凈化器溫度未達到該溫度范圍時，便無法使CO濃度降低至數(shù)十ppm，而不能將所獲得的凈化氣體供給給燃料電池。所以，燃料電池的起動時間可由凈化器催化劑溫度的上升時間來決定。而且轉換器所含的轉換催化劑溫度靠改質反應結束后的余熱達到活性溫度，再開始轉換反應。而且，CO凈化器中所含凈化催化劑的溫度靠轉換反應結束后的余熱達到活性溫度，再開始轉換反應。
但因運作操作方法，往往改質器、轉換器及凈化器內反應時所產(chǎn)生的冷凝水滯留于氣體流路內，使各催化劑溫度至規(guī)定溫度之前的升高時間延遲。舉例來說，氫生成器開始運作后經(jīng)短時間停止運作時，往往轉換器和凈化器溫度未充分升高，來自改質器的改質氣體和來自轉換器的轉換氣體其水分便經(jīng)冷凝成為冷凝水，滯留于凈化器底部。在此狀態(tài)下再次運作氫生成器時，便存在為了使滯留的冷凝水蒸發(fā)而需要額外熱量，因而為了使凈化催化劑溫度升高至活性溫度需要較長時間這種問題。
因此本發(fā)明其目的在于，對于發(fā)電裝置中所用的氫生成器，要縮短凈化器的催化劑溫度至催化劑活性溫度所需時間(目的2)。
接著，如上所述在氫生成器中的改質器、轉換器和凈化器中設置各自反應所對應的催化劑。各自的催化劑其反應溫度不相同，因而為了進行穩(wěn)定的氫生成和供給，需將各自的催化劑溫度加熱至各自的活性溫度。位于原料燃料和各種氣流上游位置的改質器其反應溫度最高，凈化器反應溫度最低。因此，用現(xiàn)有水蒸汽改質法的氫生成器，有時用來自改質器的熱(例如改質氣體所保持的熱)或改質器上設置的燃燒器的余熱依次加熱轉換器和凈化器。
所以，改質器、轉換器以及凈化器各溫度不適當時難以有效進行氫生成。舉例來說，水蒸汽改質法，供給水以免原料燃料中的碳原子反應生成二氧化碳所需的化學量理想配比的氧原子不足。而且，為了使水與原料燃料起反應，至少需要水以水蒸汽狀態(tài)存在。
但改質器溫度低時，即便供給水改質反應也無法進行，水便滯留于氫生成器內。而使改質器溫度升高后再供給原料燃料和水時，很可能加熱過程中因熱致使催化劑變差使催化劑活性降低。因此，需要設定適當?shù)臏囟龋瑫r供給原料燃料和水。而且，改質器下游一側氣體溫度比轉換催化劑的耐熱溫度還高。因此，耐熱溫度以上溫度的氣體流動時，必須對改質器至轉換器進行積極的冷卻，以免催化劑變差而失去催化劑活性。
而且，氫生成器其目的在于，用凈化器使轉換氣體的一氧化碳濃度充分降低，將所獲得的凈化氣體作為富氫氣體供給。但每次氫生成器起動時測定一氧化碳濃度并根據(jù)該濃度判斷氫供給開始時間很麻煩。因此，希望一種用于檢知發(fā)電裝置中氫生成器處于正常運作狀態(tài)的簡便且正確的方法(目的3)。
另外，作為上述改質催化劑，具體來說可用鎳等基礎金屬或釕等貴金屬，作為轉換催化劑可用銅系基礎金屬或鉑等貴金屬。而且用鉑等貴金屬作為除(凈化)CO催化劑。于是，為了由各自反應器(改質器、轉換器或凈化器)可靠地進行反應，需要將上述催化劑溫度嚴格控制在一定范圍內。
若催化劑活性處于很充分狀態(tài)，改質器和轉換器中的反應就是平衡反應，所獲得氣體的組成可在一定壓力狀態(tài)下僅靠大致的溫度控制唯一確定。這是因為CO凈化器反應是一種包含平衡反應的外部干擾因素的反應。因此，為了在使一定量氫產(chǎn)生的正常狀態(tài)和氫產(chǎn)生量變化的過渡狀態(tài)均使氫生成器穩(wěn)定運作、獲得還包含副產(chǎn)物的一定組成的生成氣體，至關重要的是將各反應器溫度盡可能地保持不變。尤其是存在生成氣體產(chǎn)生量一旦變化各反應器溫度便容易變化，而難以較大地改變其產(chǎn)生量這種問題。
因此，本發(fā)明其目的在于，就發(fā)電裝置提出各反應器溫度檢知部位以及與其對應的具體溫度控制方法，提供一種操作性和便利性優(yōu)異的氫生成器(目的4)。
而作為分散型發(fā)電裝置，已知有利用燃料燃燒能進行發(fā)電的氣體渦輪機和發(fā)動機以及利用化學反應的燃料電池。燃料電池無物理動作部分因而發(fā)電效率高，因而從節(jié)能方面來看受到關注。燃料電池幾乎大部分用氫作為燃料發(fā)電。但現(xiàn)狀是尚未裝備氫的社會性基礎設施，因而對碳氫化合物氣體或粗汽油等原料進行改質生成氫，可供給這種氫。
舉例來說，磷酸型燃料電池，用對城市煤氣進行水蒸汽改質生成氫的氫生成器并系統(tǒng)化，已實用化為固定位置用發(fā)電裝置。而高分子電解質型燃料電池，也用對乙醇或城市煤氣進行改質的氫生成器并系統(tǒng)化，推進對車載用以及家用發(fā)電裝置的應用。
這樣的燃料電池，根據(jù)發(fā)電量改變所消耗的氫量。發(fā)電量變化時，需要與此對應使氫生成器所供給的氫量改變。但一旦使氫生成器的氫生成量急劇改變，氫生成器中的溫度平衡便被破壞，就無法穩(wěn)定地生成氫。因此，已實用化的磷酸型燃料電池發(fā)電裝置不使發(fā)電量變化，通過基本上按額定發(fā)電輸出進行運作來應對該問題。
當然若在工廠和密集住宅等總是有一定功率消耗的場所使用時，設定其功耗并使燃料電池進行額定輸出運作是可行的。但對于電力消耗變動多的家庭和汽車等情形，則需要與該電力消耗量相對應迅速改變燃料電池的發(fā)電量。
因此，本發(fā)明其目的在于，提供一種可迅速改變發(fā)電量的發(fā)電裝置(目的5)。
發(fā)明概述本發(fā)明提供一種發(fā)電裝置，其特征在于，具有由改質器、轉換器、凈化器、連接所述改質器、所述轉換器及所述凈化器的氣體流路、和生成氣體排出口所構成的氫生成器，用來自所述氫生成器的生成氣體和氧化劑氣體進行發(fā)電的高分子電解質型燃料電池，至少對所述改質器加熱的燃燒器，控制燃燒燃料至所述燃燒器的供給量的流量控制器，連接所述流量控制器和所述燃料器的通道，使所述燃料電池燃料極排出的殘余燃氣和/或來自所述氫生成器的不完全成氣體在所述通道中與所述燃料燃料合流的合流部，還具有將所述合流部與所述流量控制器之間壓力傳遞至所述流量控制器的導壓管，所述流量控制器根據(jù)所述壓力控制燃燒燃料的供給量。
上述發(fā)電裝置中，所述流量控制器具有隨所述合流部與所述流量控制器之間壓力可活動的閥，較有效。
而且，較好是所述合流部和導壓管之間設有開閉閥。
此外，所述氫生成器具有冷凝水用排水口，較有效。
再者，所述氫生成器，在所述改質器、所述轉換器、所述凈化器、所述氣體流路和生成氣體排出口所構成組當中選定的至少一種上面具有冷凝水用排出口，較有效。
而且，所述冷凝水用排出口具有開閉閥，較有效。
另外，本發(fā)明提供一種發(fā)電裝置運作方法，該發(fā)電裝置具有由改質器、轉換器、凈化器、連接所述改質器、所述轉換器及所述凈化器的氣體流路、和生成氣體排出口所構成的氫生成器，用來自所述氫生成器的生成氣體和氧化劑氣體進行發(fā)電的高分子電解質型燃料電池，至少對所述改質器加熱的燃燒器，控制燃燒燃料至所述燃燒器的供給量的流量控制器，連接所述流量控制器與所述燃燒器的通道，使所述燃料電池燃料極排出的殘余燃氣和/或來自所述氫生成器的不完全生成氣體在所述通道中與所述燃燒燃料合流的合流部，其特征在于，使所述燃燒器工作后，所述改質器與轉換器之間氣體流路的溫度到達預先確定的下限值1時，向所述改質器供給原料燃料和水。
這里，所述下限值1為100～400℃，較為有效。
而且，向所述改質器與所述轉換器之間供給水以便所述改質器與轉換器之間氣體流路的溫度不超過預先確定的上限值，較為有效，所述上限值為250～500℃，較為有效。
而且，所述凈化器下游溫度在預先確定的下限值2以上時，判斷發(fā)電裝置處于正常的運作狀態(tài)，較為有效，所述下限值2為100～500℃，較為有效。
此外，通過所述燃燒器的加熱來控制所述改質器溫度，通過冷卻來控制所述轉換器和所述凈化器溫度，較為有效。
另外，與所述燃料電池發(fā)電量增減相對應使供給至所述燃料電池的生成氣體量增減后，使供給至所述改質器的原料燃料和水量增減，較為有效。


圖1是本發(fā)明一實施形態(tài)用高分子電解質型燃料電池的發(fā)電裝置的概略構成圖。
圖2是本發(fā)明另一實施形態(tài)用高分子電解質型燃料電池的發(fā)電裝置的概略構成圖。
圖3是用高分子電解質型燃料電池的現(xiàn)有發(fā)電裝置的概略構成圖。
圖4是本發(fā)明發(fā)電裝置所用的氫生成器的構成圖。
圖5是本發(fā)明發(fā)電裝置所用的另一氫生成器的概略構成圖。
圖6是本發(fā)明發(fā)電裝置所用的其他氫生成器的概略構成圖。
圖7是本發(fā)明發(fā)電裝置所用的其他氫生成器的概略構成圖。
圖8是本發(fā)明發(fā)電裝置所用的其他氫生成器的概略構成圖。
圖9是本發(fā)明發(fā)電裝置所用的其他氫生成器的概略構成圖。
圖10是本發(fā)明發(fā)電裝置所用的其他氫生成器的概略構成圖。
圖11是本發(fā)明發(fā)電裝置所用的其他氫生成器的概略構成圖。
圖12是本發(fā)明一實施形態(tài)發(fā)電裝置的概略構成圖。
圖13是表示本發(fā)明發(fā)電裝置中改質器主要部分的概略縱剖面圖。
具體實施例方式
本發(fā)明由改質器、轉換器、凈化器、連接轉換器及凈化器的氣體流路和生成氣體排出口所構成，具有由原料燃料和水生成富氫氣體的氫生成器，用來自所述氫生成器的富氫氣體(生成氣體)和氧化劑氣體進行發(fā)電的高分子電解質型燃料電池，至少對所述改質器進行加熱的燃燒器，控制至所述燃燒器的燃燒燃料供給量的流量控制器，連接所述流量控制器和所述燃燒器的通道，將所述燃料電池的燃料極排出的殘余燃氣和/或來自所述氫生成器的不完全生成氣體在所述通道中與所述燃料燃料合流的合流部，并且，本發(fā)明發(fā)電裝置的特征是，具有將所述合流部與所述流量控制器之間的壓力傳遞至所述流量控制器的導壓管，所述流量控制器根據(jù)所述壓力控制燃燒燃料的供給量。
通過設置這樣的流量控制器，至少將從燃料極排出的殘余燃氣(殘余生成氣體)或由氫生成器生成的不完全組成的富氫氣體(不完全生成氣體)(以下，簡稱為“工作氣體”(オフガス)從設置在所述通道中的合流部與燃燒燃料混合、并供給至燃燒器。
其中，還如圖1所示，流量控制器8具有隨所述合流部與所述流量控制器之間壓力活動的閥機構，這一點是很有效的。
圖1是本發(fā)明一實施形態(tài)的使用高分子電解質型燃料電池的發(fā)電裝置的概略構成圖。若采用具有圖1所示的閥體15的流量控制器8，因工作氣體的混入從合流部11至下游側的氣體流量增加而使流路阻力變大。而且，從閥體15至下游側的燃燒燃氣的壓力上升，閥體15的開度減小。由此，經(jīng)過閥體15與開口部17之間的間隙18而通過閥體15的燃燒燃氣量變少。但是，由于利用導壓管12將合流部11與流量控制器8之間的壓力傳遞至閥體15的上側，故所述壓力的上升可使閥體15的開度減少、并將燃燒燃氣量保持一定。
反之，在工作氣體的量減少的場合，由于流量控制器8與合流部11之間的壓力降低，故閥體15的開度增加，通過間隙18的燃燒燃氣量變多。但是，由于利用導壓管12使流量控制器8與合流部11之間壓力向閥體15的上側釋放，故可在使閥體15的開度減小的狀態(tài)下起到壓力降低的作用，并可使燃燒燃氣量保持成一定。
也就是說，即使混入合流部11的工作氣體量增加或減少，如采用本發(fā)明，也可將燃燒燃氣量保持成規(guī)定量、并穩(wěn)定地保持燃燒器7的燃燒狀態(tài)。因此，可將工作氣體不向外部排出地供給至燃燒器7。由于含有氫并具有可燃性的工作氣體不向外部排出，故可消除起火的可能性。另外，通過有效利用工作氣體，可提高使用燃料電池的發(fā)電裝置的運作效率。
工作氣體含水蒸汽較多。因此，在不設置圖2所示的開閉閥30的場合，當停止發(fā)電裝置尤其氫生成器6的運轉并停止燃燒燃氣的供給時，氫生成器的氣體流路內的工作氣體向導壓管12和流量控制器8擴散，在使它們的溫度降低的同時，在工作氣體中所含的水蒸汽冷凝。由于冷凝水滯留在導壓管12和流量控制器8中，在再開始運作時燃燒燃氣的流動就產(chǎn)生脈動，并產(chǎn)生燃燒器7的燃燒狀態(tài)變得顯著不穩(wěn)定的新問題。
因此，如圖2所示，也可在合流部11與導壓管12之間設置開閉閥30。在運作停止時關閉開閉閥30，就可將合流部11與導壓管12和流量控制器8阻斷。當利用開閉閥30在運作停止時將合流部11與導壓管12和流量控制器8阻斷時，可防止工作氣體向導壓管12和流量控制器8的擴散，且可防止產(chǎn)生冷凝水。此外，即使重復運作的停止和再開始，也能穩(wěn)定地保持燃燒器7的燃燒狀態(tài)。
以下，結合附圖更具體地說明本發(fā)明的實施形態(tài)。
實施形態(tài)1圖1是本發(fā)明一實施形態(tài)的使用高分子電解質型燃料電池的發(fā)電裝置的概略構成圖。在圖1中，與用圖3所示的現(xiàn)有高分子電解質型燃燒電池的發(fā)電裝置具有相同功能的組成部分用相同符號表示。這些組成部分的功能與圖3所示的組成部分相同。
在燃燒器7的上游側，設置著具有閥機構的燃燒燃氣用流量控制器8。流量控制器8和燃燒器7用通道10連接。在通道10中設有合流部11，在合流部11中混入從燃料極3排出的殘余燃氣和/或來自氫生成器6的不完全生成氣體。
從合流部11至上游側設有導壓管12。控制部13與流量控制器8用信號線14連接。在流量控制器8的內部用隔膜16保持著倒洛特琴形狀的閥體15，由開口部17和閥體15構成的間隙18成為燃燒燃氣用的流路。在閥體15的上部固定著磁鐵19、在磁鐵19的上方隔有空間地設置著鐵心20和線圈21。隔膜16的上部側的空間利用導壓管12而與流量控制器8的下游側連通。
下面，說明圖1所示的發(fā)電裝置的動作和作用?？刂破?3經(jīng)信號線14向線圈21供給控制電流，在鐵心20中產(chǎn)生與磁鐵19相斥的磁力，以預定的力將磁鐵19向下方推壓。在閥體15與開口部17之間形成規(guī)定燃燒燃氣流量的間隙18。燃燒燃氣從燃料控制器8的燃燒燃氣入口(未圖示)流入，經(jīng)間隙18從與燃燒燃氣出口(未圖示)連通的通道10經(jīng)過合流部11向燃燒器7供給。
另一方面，工作氣體從設在通道10中的合流部11混入于燃燒燃氣并供給至燃燒器7。由于利用工作氣體的混入而使合部11的下游側的氣體流量增加，流路阻力變大而使流量控制器8的下游側的壓力上升，閥體15被推向上方，因間隙18變小，故燃燒燃氣的流量減少。但是，由于利用導壓管12使流量控制器8的下游側的壓力上升傳遞至隔膜16的上部空間，故隔膜16向下方變形，閥體15向下方移動。并且，可抑制間隙18變大并減少燃燒燃氣的流量，可將燃燒燃氣的流量保持成一定。
反之。在工作氣體減少場合，雖然燃燒量控制部8的下游側的壓力降低，但利用導壓管12使流量控制器8的下游側的壓力降低傳遞至隔膜16的上部空間。而且，由于間隙18變小，故可將燃燒燃氣的流量保持成一定。
這樣，即使混入合流部11的氣體量增加或減少，也能將燃燒燃氣的流量保持成一定，可穩(wěn)定地維持燃燒器7中的燃燒狀態(tài)。因此可將工作氣體不向外部排出，故可消除含氫的可燃性的氣體起火的可能性、并可提高發(fā)電裝置的運作效率。
實施形態(tài)2圖2是本發(fā)明另一實施形態(tài)的使用高分子電解質型燃料電池的發(fā)電裝置的概略構成圖。與實施形態(tài)1的不同點是在合流部11與導壓管12之間設置了開閉閥30。并且，用與實施形態(tài)1相同符號表示的組成部分，具有相同的結構和功能。
下面說明其動作和作用。在運作停止時開閉閥30關閉，將合流部11與導壓管12和流量控制器8阻斷。工作氣體含有較多的水蒸汽，因此，在通常的運作停止或因任何原因運作停止而停止燃燒燃氣的供給時，工作氣體向導壓管12和流量控制器8內部隔膜16等處擴散，在溫度降低的同時水蒸汽冷凝。由于冷凝水滯留在導壓管口和隔膜16等處，故即使向線圈21供給的控制電流為一定，間隙18也可變動。因此，在再開始運作時燃燒燃氣的流動成為脈動的不穩(wěn)定的流動，燃燒器7的燃燒狀態(tài)變得顯著不穩(wěn)定。
但是，由于通過將開閉閥30關閉，在運作停止時將合流部11與導壓管12和流量控制器8阻斷，可消除工作氣體向導壓管12和流量控制器8擴散，還可防止產(chǎn)生冷凝水。而且，即使重復運作的停止和再開始也能穩(wěn)定地維持燃燒器7的燃燒狀態(tài)。
而且，上述發(fā)電裝置中，所述氫生成器具有冷凝水用排出口，較為有效。
此外，所述轉換器和凈化器分別具有冷卻器和溫度檢測器，較為有效。
另外，所述轉換器和凈化器其中至少之一具有其他段結構，每一段具有冷卻器和溫度檢測器，較為有效。
因此，本發(fā)明是，由下述組成部分構成的氫生成器原料燃料供給器、水供給器、空氣供給器、具有使原料燃料與水起反應的改質催化劑的改質器、具有使一氧化碳與水起反應的轉換催化劑的轉換器、具有使一氧化碳氧化的凈化催化劑的凈化器，將從所述凈化器獲得的生成氣體(富氫氣體)排出的生成氣體排出口，連通所述原料燃料供給器，所述改質器，所述轉換器所述生成氣體排出口的氣體流路，還涉及在所述改質器、所述轉換器、所述凈化器、所述生成氣體排出口及所述氣體流路中至少一處設置冷凝排出口的氫生成器。
在該氫生成器中，在冷凝水排出口設置開閉閥是有效的。
在該氫生成器進行運作時，最好在起動時的一定時間里進行冷凝水排出口的開閉閥的打開動作。
并且，在起動前，使利用惰性氣體注入的凈化運作始動與冷凝水排出口的開閉閥的打開動作同步是有效的。
另外，在本發(fā)明的發(fā)電裝置中，設置從所述高分子電解質型燃料電池所排出的排氣(含有殘余燃氣)中回收水的水回收部、并將從設在所述氫生成器的冷凝水排出口排出的排出水導入至所述水回收部，這是有效的。由此，可將從燃料電池來的排出水不流淌至外部地進行回收，這時，若在比水回收部更上游側處設置氫生成器的冷凝水排出口，則因重力產(chǎn)生水的流動，可容易地將水回收至水回收部。
實施形態(tài)3這里，參見圖4說明使用冷凝水排出口的本發(fā)明實施形態(tài)3。圖4是本發(fā)明發(fā)電裝置中可使用的氫生成器的概略構成圖。在改質器41中，設置充填了承載作為改質催化劑的釕的氧化鋁的改質催化劑層41a，在轉換器42中設有充填了承載作為轉換催化劑的鉑的二氧化鈰(CeO2)的轉換催化劑層42a。另外，在一氧化碳(CO)凈化器43中，設有充填了承載作為一氧化凈化催化劑的鉑一釕的混合物的氧化鋁的凈化催化劑43a。作為承載催化劑的承載體的形狀，可例舉顆粒狀，小片狀、蜂窩狀等。構成這些載體的材料，可從例如陶瓷和耐熱性金屬等當中適當選擇。
原料燃料供給器44，將例如天然氣(城市煤氣)或LPG等的氣體狀碳氫化合物燃料、或汽油、煤油、甲醇等的液體狀碳氫化合物燃料供給給改質器41。
并且，該氫生成器具有水供給器45、水蒸氣發(fā)生器46，向改質器41供給水蒸汽的水蒸汽供給器47，向轉換器42供給水蒸汽的水蒸汽供給器48。加熱器(燃燒器)49將改質催化劑層41a和水蒸汽發(fā)生器46加熱。凈化氣體供給器50，在氫生成器的起動前對存在于氫生成器的氣體流路內的可燃性氣體進行凈化。另外，還設有向凈化器43供給凈化用空氣的凈化用空氣供給器51、設置在凈化器43下部的冷凝水排出口52及生成氣體的出口53。
以下，說明圖4所示的氫生成器起動時的動作。利用加熱器49將改質器41和水蒸汽發(fā)生器46加熱。在將改質器41加熱至規(guī)定的溫度后，開始從原料燃料供給器44將原料燃料向改質器41供給，將來自水供給器45的水開始向水蒸汽發(fā)生器46供給。在水蒸汽發(fā)生器中產(chǎn)生的水蒸汽的一部分向水蒸汽供給器47供給，其余的供給至水蒸汽供給器48。從水蒸汽供給器47向改質器41供給的水蒸汽與從原料燃料供給器44供給的原料燃料被混合，該混合物到達改質催化層41a并開始改質反應。另外，在改質催化劑層41a內充滿水蒸汽后，也可供給原料燃料并開始改質反應。
所獲得的改質氣體，與從水蒸汽供給器48供給的水蒸汽混合，被送至轉換器42供轉換反應用。在轉換器42中獲得的轉換氣體，接著與從凈化用空氣供給器51供給的空氣混合，被送至凈化器43進行凈化。并且，最終獲得的生成氣體作為富氫氣體從生成氣體排出口53排出。
例如在運作開始后短時間停止運作時，由于轉換器42和凈化器43的溫未充分地上升，故改質氣體和轉換氣體中的水分冷凝、成為冷凝水并滯留在例如凈化器43的下部。當在該狀態(tài)再運作時，由于為了使滯留的冷凝水蒸發(fā)需要熱量，故將凈化催化劑升溫至活性溫度需花較長時間。若象本實施形態(tài)那樣設置冷凝水排出口52就可將冷凝水排出。
實施形態(tài)4結合圖5說明本發(fā)明的實施形態(tài)4。
圖5中表示本發(fā)明發(fā)電裝置中可用的另一氫生成器的概略構成圖。在本實施形態(tài)中，在實施形態(tài)3中的氫生成器的冷凝水排出口52上設置開閉閥52a，構成可容易地進行開閉動作的結構。
實施形態(tài)5本發(fā)明的實施形態(tài)5，是涉及在上述實施形態(tài)4中，運作開始時及再運作開始時間的一定時間、進行開閉閥52a的打開動作的氫生成器的運作方法。作為規(guī)定一定時間的方法有測定從打開動作開始的時間而規(guī)定的方法及為了判斷冷凝水排出口52附近部有無冷凝水而根據(jù)適當位置的溫度信息規(guī)定的方法。由此，盡管為消除冷凝水而打開閉閥52a仍可防止在氫生成器內生成途中的富氫氣體的排出。
實施形態(tài)6本發(fā)明的實施形態(tài)6，涉及發(fā)電裝置中又一個氫生成器的運作方法。
例如，在上述實施形態(tài)5中的氫生成器中，在起動前，使利用注入隋性氣體的凈化運作始動與冷凝水排出口52的開閉閥52a的打開動作同步。也就是說，在凈化運作結束的同時打開開閉閥52a，在凈化運作結束的同時關閉開閉閥52a。由此，在運作開始和再運作開始前，能利用由凈化運作的高壓力將路徑內的冷凝水向冷凝水排出口52推壓排出。
實施形態(tài)7下面，將本發(fā)明發(fā)電裝置中可用的氫生成器的又一個實施形態(tài)的概略構成圖示于圖6。
圖6所示的氫生成器，具有高分子電解質型燃料電池54，氧化劑氣體供給器55，冷凝水回收罐56和冷凝器57。利用加熱器59將改質器41和水蒸汽發(fā)生器46加熱。將改質器41加熱至規(guī)定的溫度后，開始將原料燃料從原料燃料供給器44向改質器41供給，開始將來自水供給器45的水供給至水蒸汽供給器46，將在水蒸汽發(fā)生器46中產(chǎn)生的部分水蒸汽供給至水蒸汽供給器47，其余的向水蒸汽供給器48供給。從水蒸汽供給器向改質器41供給的水蒸汽與從原料燃料供給器44供給的原料燃料混合，該混合物到達改質催化劑層41a供改質反應用。獲得的改質氣體與從水蒸汽供給器48供給的水蒸汽混合、該混合物在轉換器42中供轉換反應用。
所獲得的轉換氣體與從凈化用空氣供給器51供給的空氣混合，該混合物到達凈化器43被凈化。并且，所獲得的生成氣體作為富氫氣體從生成氣體排出口53排出。
使用生成氣體和從氧化劑氣體供給器55供給的氧化劑氣體，用高分子電解質型燃料電池55進行發(fā)電，從高分子電解質型燃料電池54所排出的氣體的水分利用冷凝器57被冷凝，并被回收至冷凝水回收器(罐)56。
在該結構中，將從冷凝水排出口52排出的冷凝水導入冷凝水回收器56。由此，可不會向外部流淌地回收排出水。這時，冷凝水排出口52作成比冷凝水回收器56更上部的結構。由此，因重力而產(chǎn)生水的流動，可容易地回收冷凝水。
并且，在本發(fā)明的發(fā)電裝置中的可使用的氫生成器中，所述轉換器和凈化器最好分別具有冷卻器和溫度檢測器。
另外，最好所述轉換器和凈化器的至少一方具有其他段結構，每一段具有冷卻器和溫度檢測器。
也就是說，本發(fā)明涉及具有下述結構的氫生成器至少使含有碳原子的燃料與水蒸汽進行改質反應的改質器，設在所述改質器上的改質溫度檢測器，設在比所述改質溫度檢測器更向反應物流動方向的上游側的加熱所述改質器的加熱器，用于降低在所述改質器的改質反應中作為副產(chǎn)物的一氧化碳(CO)濃度的CO降低器，檢測所述CO降低器溫度的CO降低溫度檢測器更向反應物流動方向的上游側的冷卻所述CO降低器的CO降低冷卻器。
在該氫生成器中，根據(jù)所述改質溫度檢測器的檢測溫度增減所述加熱部的加熱量來控制所述改質器的溫度，根據(jù)所述CO降低溫度檢測器的檢測溫度增減所述CO降低冷卻器的冷卻量來控制所述CO降低器的溫度是有效的。
另外，在本發(fā)明的氫生成器中，最好所述CO降低器至少由CO轉換器和CO去除器(凈化器)構成，在所述CO轉換器上設置CO轉換冷卻器和CO去除溫度檢測器。這場合，所述CO降低溫度檢測器意味著包括所述CO轉換溫度檢測器和CO去除溫度檢測器的雙方。
還有，最好將所述CO轉換器構成多段，每一段設置所述CO轉換冷卻器和所述CO轉換溫度檢測器、和/或將所述CO去除器構成多段，每一段設置所述CO去除冷卻器和所述CO去除溫度檢測器。
所述CO去除器利用CO的選擇氧化反應或CO的甲烷化反應是有效的。
并且，在將所述改質溫度檢測器設在所述改質器的出口部或其附近的同時，要將所述CO降低溫度檢測器設在所述CO降低器的出口部或其附近處，或將所述CO轉換溫度檢測器和所述CO去除溫度檢測器設在CO轉換器和所述CO去除器的出口部或它們的附近是有效的。
又，設在所述CO降低冷卻器的入口部或其附近，或將所述CO轉換冷卻器和所述CO去除冷卻器設在所述CO去除器的入口部或它們的附近是有效的。
又，使由所述CO降低冷卻器或所述CO轉換冷卻器和所述CO去除冷卻器回收的熱量傳遞給流入包括至少改質器的裝置內的流體是有效的。
實施形態(tài)8圖7是本發(fā)明發(fā)電裝置中可使用的氫生成器的又一氫生成器的概略構成圖。該氫生成器利用水蒸汽改質反應，使原料燃料與水蒸汽起反應而產(chǎn)生氫。
預先將改質催化劑充填在改質器61的內部，將將轉換催化劑充填在轉換器62內。并將CO去除催化劑充填在CO去除器63內。
轉換器62和CO去除器63構成CO降低器64。水蒸汽供給器65供給作為水蒸汽改質的原料的水蒸汽，并通過水蒸汽供給路73向改質器61供給水蒸汽。燃料供給器66供給燃料，燃料的一部分作為燃燒燃料通過加熱用燃燒供給路75被送至加熱器67，其他的一部分作為原料燃料通過改質用燃料供給路74向改質器61輸送。在加熱器67中將通過加熱用燃料供給路75從燃料供給器66送來的燃燒料進行燃燒，利用燃燒熱來加熱改質器61。
在氣體的流動方向上，在改質器61的下游側的出口的附近設有改質溫度檢測器68，在轉換器62的下游側的出口的附近設有轉換溫度檢測器69。并在CO去除器63的下游側的出口的附近設有CO去除溫度檢測器70。這些溫度檢測器分別檢測在各自的反應器中反應后的氣體的溫度。
另外，該氫生成器具有設在轉換器62的上游側的轉換冷卻器71、設在CO去除器63的上游側的CO去除冷卻器72。
改質器61、轉換器62、CO去除器63上分別設置著催化劑。在此，雖然說明在各自部位上使用作為催化劑種類的貴金屬系催化劑的情況，但也可以根據(jù)用途和目的選擇基礎金屬系催化劑。另外，作為承載催化劑的承載體的形狀，可例舉顆粒狀，小片狀和蜂窩狀等，構成承載體的材料可從陶瓷和耐熱性金屬等當中選擇。在此，說明在陶瓷制蜂窩狀承載體上形成封固底漆，并在其上承載貴金屬的情況。貴金屬例如可從鉑、銠、鈀、銥等適當選擇。這里在所有的部位使用將鉑作為主體的催化劑。
作為燃料，使用例如天然氣(城市煤氣)或LPG等的氣體狀碳氫化合物燃料，或汽油，煤油或甲醇等的液體狀碳氫化合物燃料。但使用液體狀燃料時，雖然必需使燃料氣化的裝置，但作為氣化熱可使用改質器出口氣體的顯熱和使燃料電池的尾氣中的氫等的未燃氣體燃燒的燃燒熱等系統(tǒng)內的廢熱。當利用這些時，作為裝置整體就能有效地運作。
另外，使用甲醇作為燃料時的CO降低器64可僅用CO去除器63相對應，可省去轉換器62。作為另一方面原料的水作成水蒸汽的狀態(tài)從水蒸汽供給器65向改質器61供給，但氣化熱需要其他途徑供給，故上述所示的使液體燃料氣化的方法是有效的。這里雖然使用在改質器出口處的氣體顯熱，但附圖中省略其結構。
圖7中的箭頭表示原料物質、反應物質及生成物質等氣體的流動的方向。作為改質溫度檢測器68、轉換溫度檢測器69及CO去除溫度檢測器70，除熱電偶外，也可使用熱控管等。
在圖7所示的實施形態(tài)中，利用水蒸汽改質而生成氫，以下，說明在各自的反應器中的溫度控制方法。由于在改質器61中進行的水蒸汽改質反應是吸熱反應，故要用加熱器67的燃燒熱補充必需的吸熱反應部分的熱量。使用碳氫化合物系燃料的場合，改質溫度為650～750℃的范圍是適當?shù)?，但根?jù)改質器61的結構和燃料與水蒸汽的混合比例等條件將該溫度范圍再分成幾個最適當值進行變化。
通常，在上述溫度范圍中，對于最適當溫度最好控制在±20℃的范圍內。在此，根據(jù)改質溫度檢測器68的檢測溫度增減加熱器67的燃燒量，將改質器61的溫度控制為一定。由于改質反應的吸熱量較大，故因加熱量增減引起的改質器61的溫度比較敏感地反應并變化。這時，由于改質反應自身為可逆反應，故改質反應后的生成氣體的組成以根據(jù)出口附近的溫度平衡大致唯一地決定。因此，出口附近的溫度從控制反應方面來看是至關重要的，通過根據(jù)該溫度來控制加熱量，就可最適當?shù)乇３指馁|器61的性能。
下面說明轉換器62。轉換器62的最適當溫度，根據(jù)使用的催化劑的種類而不同，但這里的反應基本上與改質器61相同也是可逆反應。因此，與改質器61的情況同樣，溫度的控制是極重要的，根據(jù)控制溫度的平衡所排出的轉換氣體的組成就大致地被決定。一般地，反應溫度被控制在200～300℃左右。
但是，與改質器61的情況不同，轉換反應是發(fā)熱反應。因此，隨著氣體向下游側方向流動就進行反應并使反應物的溫度下降。為了使轉換器62的溫度保持一定，也能使轉換器62的途中部分冷卻，但由于根據(jù)條件反應位置往往產(chǎn)生偏差，故適當?shù)睦鋮s就變得困難。
對此，本實施的形態(tài)中，通過根據(jù)轉換溫度檢測器69檢測下游側的溫度，可把握轉換器62整體的溫度狀態(tài)時，若預先將轉換冷卻器71設置在上游側，轉換器62的入口就成為下游側。因此，可將平衡反應設定在該溫度以下，尤其作為目的的組成，特別就可獲得具有CO濃度的生成氣體。
下面說明CO去除器63。作為可使用CO去除器的反應，我們知道有選擇氧化法或甲烷法反應法。在選擇氧化反應法中，在催化劑之前在轉換氣體中混入少量的空氣，對CO有選擇地進行氧化以降低其濃度。在甲烷化反應法中，使CO與水反應而降低其濃度。在本實施形態(tài)中，使用選擇氧化反應法，而省略圖7中空氣的導入口。
這些反應，由于無論哪一種都是發(fā)熱反應，故CO去除器的溫度分布，與轉換器62時同樣，與入口側的溫度相比是出口側的溫度較高。一般，反應溫度雖然在100～200℃左右之間進行操作，但根據(jù)使用的催化劑和操作方法等的條件而最適當?shù)臏囟确秶嗌儆兴煌?。但是，無論如何，為了避免因作為副反應起因的逆提升反應引起的CO濃度的增加，及由過度的甲烷化反應引起的氫濃度的減少，故有必要適當控制出口溫度。
因此，一邊檢測CO去除器63的下游側出口溫度一邊控制在其上游側的冷卻操作反應部分的溫度是最有效的溫度控制方法。這里，根據(jù)設在CO去除器63的出口附近的CO去除溫度檢測器70的檢測溫度利用增減CO設在去除器63的上游側的CO去除冷卻器72的冷卻量，適當控制CO去除器63的溫度。
采用該結構，正常時不用說，即使是因外界干擾等原因使各反應器的溫度變化時，也能迅速地對應，能將各反應器的溫度控制在適當范圍內。另外，為使氫的產(chǎn)生量變化，先要使原料燃料的供給量和水蒸汽的供給量變化。即使在這種情況下，在使加熱器67的加熱量瞬間地變化的同時，還通過在其后根據(jù)各自反應器的檢測溫度細微地變化改質器61下游側的冷卻量，能使各反應器的溫度保持在適當溫度范圍內。
在運作結果中，在使氫產(chǎn)生量無論從最大產(chǎn)生量變化至1/3的量時，或相反地從1/3的量變化至最大產(chǎn)生量時，都能將各反應器的溫度變化控制在30℃以內。這時所產(chǎn)生氫中的CO濃度為5～15ppm的范圍內，本實施形態(tài)中的結構和操作的有效性被確認。
由于轉換冷卻器71和CO去除冷卻器72冷卻數(shù)百度的部分，故也可用作熱回收器。這種情況，若回收的熱傳遞給原料等并返流至裝置內，則可提高裝置的熱效率。也就是說，對于導入裝置內的流體、燃料(原料燃料和燃燒燃料)，水或水蒸汽，及燃燒用空氣等可利用回收熱。由于它們通常在室溫或接近該溫度導入裝置內，故用上述冷卻器可容易地與回收的熱進行熱交換。
實施形態(tài)9圖8是本發(fā)明發(fā)電裝置所用的又一氫生成器的概略構成圖。與圖7重復的組成部分用相同的符號表示，并省略其說明。在圖8所示的氫生成器的CO降低器64中，轉換器62由第1轉換器62a和第2轉換器62b構成，CO去除器63由第一CO去除器63a和第二CO去除器63b構成。即，轉換器62和CO去除器63都由2段構成。這里，雖作成2段的結構，但根據(jù)需要也能進一步增加段數(shù)。
根據(jù)該結構，設置第1轉換冷卻器71a和第2轉換冷卻器71b的2個作為轉換冷卻器71，設置第1轉換溫度溫度檢測器69a和第2轉換溫度檢測器69b的2個作為轉換溫度檢測器69。
另外，設置第1CO去除冷卻器72a和第2CO去除冷卻器72b的2個作為CO去除冷卻器72，設置第1CO去除溫度檢測器70a和第2CO去除溫度檢測器70b的2個作為CO去除溫度檢測器70。
采用該結構，根據(jù)第1轉換溫度檢測器69a的檢測溫度可增減第1轉換冷卻器71a的冷卻量，根據(jù)第2轉換溫度檢測器69a的檢測溫度可增減第2轉換冷卻器71b的冷卻量。并且，根據(jù)第1CO去除溫度檢測器70a的檢測溫度可增減第1CO去除冷卻器72a的冷卻量，根據(jù)第二CO去除溫度檢測器70b的檢測溫度可增減第2CO去除冷卻器72b的冷卻量。由此，在氫生成器中，就能更精密地控制轉換器62和CO凈化器63的溫度，氫發(fā)生器的性能也能更加提高。
回收第1轉換冷卻器71a、第2轉換冷卻器71b、第1CO去除冷卻器72a及第2CO去除冷卻器72b中的熱，并將回收的熱返流，還可提高氫生成器的熱效率。
另外，本發(fā)明還提供具有上述那樣的氫生成器的運作方法。
也就是說，本發(fā)明還提供一種發(fā)電裝置的運作方法，該發(fā)電裝置具有由改質器、轉換器、凈化器、連接所述改質器、轉換器及凈化器的氣體流路及生成氣體排出口所構成的從原料燃料和水生成富氫氣體(生成氣體)的氫生成器，使用來自所述氫生成器的生成氣體和氧化劑氣體進行發(fā)電的高分子電解質型燃料電池，至少將所述改質器進行加熱的燃燒器，控制向所述燃燒器的燃燒燃料的供給量的流量控制器，連接所述流量控制器和所述燃燒器的通道，將從所述燃料電池的燃料極排出的殘余燃氣和/或來自所述氫生成器的不完全生成氣體在所述通道中與所述燃燒燃料合流的合流部，該運作方法的特征是使所述燃燒器工作后，在所述改質器與轉換器之間的氣體流路的溫度到達預先確定的下限值1時，將原料燃料和水供給至所述改質器。
在該運作方法中，所述下限值為100～400℃是有效的。
另外，在所述改質器與轉換器之間的氣體流路的溫度不超過預先確定的上限值的狀態(tài)下，將水供給至所述改質器與轉換器之間是有效的，所述上限值為250～500℃是有效的。
還有，在所述凈化器下游的溫度為預先確定的下限值2以上時，判斷發(fā)電裝置處于正常的運作狀態(tài)是有效的，所述下限值2為100～500℃是有效的。
因此，換句話說，本發(fā)明是一種氫生成器，具有原料燃料供給器，水供給器與空氣供給器，具有使所述原料燃料與水起反應的改質催化劑的改質器，加熱所述改質催化劑的加熱器，具有使一氧化碳與水起反應的轉換催化劑的轉換器，具有使一氧化碳氧化的凈化催化劑的凈化器，排出通過所述凈化器的生成氣體的生成氣體排出口，使所述原料燃料供給器，所述改質器，所述轉換器，所述凈化器和所述生成氣體排出口連通的氣體流路，并利用所述空氣供給器將空氣供給至使所述轉換器與所述凈化器連通的所述氣體流路中，其特征在于，在連通所述改質器與所述轉換器的所述氣體流路中設置第1溫度檢測器，在所述加熱器的動作開始后，所述第1溫度檢測器的溫度到達預先確定的下限值時，開始向所述改質器供給原料燃料和水。
這時，第1溫度檢測部的下限值最好為100～400℃，這是由于當作成比該溫度高的高溫時產(chǎn)生碳析出的緣故。
另外，在連通改質器與轉換器的氣體流路中設置水注入口，對第1溫度檢測器的溫度確定上限值，最好在所述第1溫度檢測器的溫度不超過所述上限值的狀態(tài)下將水供給至所述氣體流路。
這時，最好第1溫度檢測器的溫度的上限值為250～500℃，這是由于當溫度比該溫度低時水滯留于下游側使催化劑變差的緣故。
實施形態(tài)10圖9是在本發(fā)明發(fā)電裝置中可使用的另一個氫生成器的概略構成圖。圖9表示氫生成器的主要部分的縱剖視圖。在圖9中，改質器81具有進行水蒸汽改質反應的改質催化劑81a。對于改質催化劑層81a，使用白金屬系貴金屬并使用調制的催化劑。加熱器82是加熱改質器81的裝置，這里使用火焰燃燒爐。轉換器83具有轉換催化劑層83a。轉換催化劑層83a使用至少將含有例如銅作為成分的催化劑。
凈化器84具有凈化一氧化碳，作為凈化催化劑的白金屬系氧化催化劑層84a。原料燃料供給器85供給將用于水蒸汽改質反應的碳氫化合物作為主要成分的原料燃料，水供給器86供給水。并且，氣體流路87連通改質器81、轉換器83和凈化器84、按改質器81、轉換器83和凈化器84的順序流通氣體，凈化器84具有出口?？諝夤┙o器88將空氣供給至轉換器83與凈化器84之間的氣體流路87。而且，第1溫度檢測器89為了檢測通過改質器81后的氣體溫度而設置在改質器81與轉換器83之間的氣體流路87上。
下面說明本實施形態(tài)的氫生成器中供給氫時的動作。使加熱器82工作，加熱改質器81的改質催化劑層81a。將作為原料燃料的碳氫化合物從原料燃料供給器85供給至改質器81的改質催化劑81a，并從水供給器86供給水以進行水蒸汽的改質反應。用第1溫度檢測器89對通過改質器81后的氣體(改質氣體)的溫度進行測定。對該氣體的溫度設置下限值，在測定溫度超過下限值時開始向改質器81供給原料和水。通過改質器81后的氣體通過氣體流路87到達轉換器83。通過轉換器83后的氣體(轉換氣體)從氣體流路到達凈化器84。通過凈化器84后的氣體(凈化氣體)從氣體流路87向外部排出。這時，從空氣供給器88在轉換器83與凈化器84之間的氣體流路87中向通過轉換器83后的氣體供給空氣。
本實施形態(tài)的氫生成器的目的在于，穩(wěn)定地產(chǎn)生氫。因此，就必須使改質器，轉換器，凈化器的各反應部在適當?shù)臏囟认聞幼鳌Ｓ绕涓馁|器是促進氫生成的基本反應的部分，原料燃料和水的供給量，以及溫度控制是重要的。因此，在氧氣比與原料燃料中的碳原子起反應而成為二氧化碳的當量還不足的狀態(tài)下供給水。
并且，為了使原料燃料與水起反應，有必要至少以水蒸汽的狀態(tài)存在。但是，當裝置剛起動后改質器的溫度較低時，即使供給水而由于不存在足夠的水蒸汽反應不進行，且水滯留在裝置內。假定滯留大量的水的情況，還存在將氣體流路閉塞的可能性。因此，在本發(fā)明中，測定通過改質器后的氣體的溫度，并根據(jù)該溫度供給原料燃料和水。采用該結構，可將水充分地蒸發(fā)而有效地進行改質器的反應。
下面，說明本實施形態(tài)中的氫生成器的動作的例子。首先，在裝置起動時，使加熱器動作并開始改質器的加熱。通過利用加熱器加熱改質器的改質催化劑層，存在于改質催化劑層內的氣體的體積膨脹。加熱后的氣體向氣體流路流入。用第1溫度檢測器測定通過改質催化劑層后的氣體的溫度。在本實施形態(tài)中，在用第1溫度檢測器檢測出通過改質器81后的氣體溫度起近100℃時開始向改質器81供給原料燃料和水。
作為原料燃料的碳氫化合物成分使用甲烷氣體，對于1克分子濃度的甲烷氣體附加2克分子濃度以上的水。向改質器81的改質催化劑層81a供給。在本實施形態(tài)中，根據(jù)第1溫度檢測器的溫度值為超過100℃時，改質催化劑層的溫度也為100℃以上，可確認供給的水能充分地蒸發(fā)。另外，正常運作時，由第1溫度檢測器檢測出的溫度值為約700℃狀態(tài)下控制加熱器82的加熱量，只要能使水蒸汽改質反應進行即可。
另外，在供給原料燃料和水之前，通過在將氮氣等隋性氣體供給改質器之后開始改質器的加熱，可更正確地把握改質催化劑層的溫度。并且，在供給水之前開始原料燃料的供給。通過利用加熱使原料燃料氣化，也可進行氮氣等代用。但是，僅將原料燃料送至改質器的場合，由于利用改質器的溫度而產(chǎn)生碳析出，故還必須盡可能快地供給水。
另外，可以測定通過改質器后的氣體的溫度，并將其測定值作為開始供給原料燃料和水的判斷基準，也可以直接測定改質催化劑層的溫度，并將其測定值作為判斷基準。在本實施形態(tài)中，雖然將第1溫度檢測器的溫度100℃作為基準，但可以根據(jù)裝置結構、原料種類，及原料與水的供給比例等的運作條件進行適當選擇。另外，作為含氧的氣體，只要是含氧的氣體而不限于空氣。作為加熱器，也只要能對改質催化劑層進行加熱而不限于火焰燃燒爐。
實施形態(tài)11圖10表示本發(fā)明發(fā)電裝置中可用的又一個氫生成器的概略構成圖。該生成器具有與圖9所示大致相同的結構，并進行大致相同的動作。省略對相同組成部分的說明。
這里，從水供給器86在改質器81和轉換器83之間的氣體流路87上設置上供給路，并在從水供給路下游側的氣體流路87上設有第2溫度檢測器90。
現(xiàn)說明本實施形態(tài)的動作。本氫生成器進行與上述實施形態(tài)10大致相同的動作。這里，在第2溫度檢測器的溫度不超過上限值的狀態(tài)下將水從水供給器86供給至改質器81和轉換器83之間的氣體流路87中。
氫生成器，一般地位于氣體流動上游側的改質器的溫度最高，按轉換器和凈化器的順序溫度依次降低。因此，用來自改質器的熱、例如改質氣體的保持熱或設在改質器上的加熱器的剩余熱，依次對轉換器和凈化器進行加熱。但是，由于各反應器的最適當反應溫度不相同，故最終控制成適合于各反應器的催化劑反應的溫度是必要的。
因此，在本實施形態(tài)中，控制進入轉換器氣體的溫度，將水供給至通過改質器后的氣體并控制氣體溫度。通過直接供給水，利用其蒸發(fā)潛熱和顯熱來冷卻氣體，與用空氣冷卻來冷卻氣體溫度的情況相比較，具有可減小對冷卻所必需的裝置結構的優(yōu)點。并且，由于在改質氣體中添加水，故可更加提高一氧化碳與水的轉換反應的反應性。
下面，說明本實施形態(tài)中氫生成器動作的例子。對于轉換器催化劑層，使用例如將銅和鋅作為主要成分的催化劑。由于該催化劑的耐熱溫度為300℃，故將第2溫度檢測器的溫度上限值設為300℃。通過將水直接供給至改質氣體，與利用空氣冷卻來調節(jié)溫度的情況相比，可特別提高溫度調整的響應性。并且，還可將溫度控制所必需的裝置容積作成約1/10。
另外，在使用將鐵和鉻作為主要成分的催化劑時，500℃成為上限值。必須根據(jù)催化劑的種類及耐熱性等特性來決定其上限值。另外，第2溫度檢測器，除測定改質氣體的溫度外，也可以直接測定轉換催化劑層的溫度，并根據(jù)該溫度來供給水。
實施形態(tài)12圖11表示本發(fā)明發(fā)電裝置中可用的再一個氫生成器的概略構成圖。在此，將第3溫度檢測器91設置于凈化器84下游一側的氣體流路87上。
下面說明本實施形態(tài)的動作。在裝置起動時進行與實施形態(tài)10相同的動作。不同點在于，對第3溫度檢測器的溫度設置下限值，在第3溫度檢測器的溫度超過下限值時，判斷可否開始由氫生成器供給氫。
將該氫生成器用作向燃料電池、尤其是固體高分子電解質型燃料電池供給氫的裝置時，需要在供給給燃料電池之前使所獲得的氫降低其中所包含的一氧化碳。氫當中一氧化碳的濃度，可利用紅外線分析儀器等進行測定。但是，利用分析儀器來測定一氧化碳的濃度以判斷裝置的起動狀態(tài)這一點，從成本增加和裝置大型化等方面來看是不理想的。
本發(fā)明中，測定凈化器下游側氣體溫度的同時設置其下限值。而且在其溫度超過下限值時，判斷為應供給的氫氣中的一氧化碳濃度降低至規(guī)定值以下的所謂正常運作狀態(tài)，可向外部設備供給氫。
而且，通過在生成氣體排出口設置顯示其正常運作狀態(tài)的顯示裝置，或在正常運作時開通的生成氣體排出路徑上設置生成氣體排出口，可安全地控制氫氣與被供給設備間的燃料連接。
基本上，只要使凈化器有效地動作，就可降低一氧化碳的濃度。含于凈化器中的凈化催化劑對于一氧化碳的凈化能取決于溫度。因此，可從凈化器下游的氣體溫度來判斷一氧化碳濃度的降低狀況。例如，作為凈化器的催化劑使用鉑催化劑的場合，該催化劑的一氧化碳氧化特性取決于凈化器入口處氣體的一氧化碳濃度。而且，一氧化碳濃度高的情況下反應性降低。并且，在一氧化碳和氫氧化時產(chǎn)生的熱量，基本上取決于與氧起反應的一氧化碳和氫的量。對于在凈化器的入口處的一氧化碳濃度的情況時反應性降低。因此，發(fā)熱量變少，通過凈化器后氣體的溫度不怎么升高。
接著，在轉換器中進行轉換反應，轉換器入口處氣體的一氧化碳濃度變低的場合，反應性提高。因此，通過凈化器后氣體溫度升高。該溫度升高比例，在供給空氣量一定時大致不變。因此，通過測定該氣體溫度，可設定一氧化碳的減少量。于是，可對通過凈化器后的氣體溫度設置下限值，根據(jù)該溫度可判斷裝置運作狀態(tài)是否正常。
下面說明本實施形態(tài)中氫生成器動作的例子。對于凈化器的凈化催化劑使用鉑催化劑。本實施形態(tài)構成中，第3溫度測定器91的溫度為100℃以上時，可使通過凈化器84后氣體中一氧化碳濃度穩(wěn)定地降低至20ppm以下。因此，可判斷將100℃作為下限值的氫生成器起動狀態(tài)。另外，通過凈化器84后的氣體溫度，由于根據(jù)所用的催化劑種類，催化劑的使用條件及裝置構成等組成基本上不相同，故必須根據(jù)這些組成來決定所述下限值。
另外，對于凈化催化劑層84a，不僅用具有氧化性的催化劑，即使用例如釕催化劑等至少使一氧化碳甲烷化的催化劑也能獲得同樣的效果。另外，本實施形態(tài)中雖然說明了用甲烷作為原料的碳氫化合物的情況，但使用天然氣體或LPG等碳氫化合物，甲醇等、乙醇，或粗汽油等，一般用作水蒸汽改質的原料也可以。
還有，本發(fā)明發(fā)電裝置中，與所述燃料電池的發(fā)電量的增減相對應，在使向所述燃料電池供給的富氫氣體的量增減后，增減向所述改質器供給的原料燃料和水的量是有效的。
因此，本發(fā)明涉及一種發(fā)電裝置，包括由有使原料燃料與水起反應的改質催化劑的改質器，對所述改質催化劑加熱的加熱器，將所述原料燃料和水供給所述改質器的原料供給器所構成的氫生成器和用所述氫生成器供給的燃氣和氧化劑氣體進行發(fā)電的燃料電池，并將含有所述燃料電池排出的氫的排出氣體(殘余燃氣)供給給所述加熱器，其特征在于，在使供給給所述燃料電池的所述燃氣供給量增減后，使向所述改質器供給的所述改質原料和水增減。
因此，設置測定改質催化劑溫度的溫度檢測器，測定所述改質催化劑的溫度，根據(jù)所述溫度調整加熱器加熱量是有效的。
本發(fā)明的發(fā)電裝置，用具有使至少含有碳原子的原料燃料與水起反應的改質催化劑的改質器、使燃燒燃料進行燃燒并使改質催化劑溫度上升的加熱器，向改質器供給原料燃料和水的原料供給器構成氫生成器。而且，在將氫從該氫生成器供給燃料電池的同時，將含有來自燃料電池的氫的排出氣體(殘余燃氣)供給加熱器并與燃燒燃料一起進行燃燒。這時，在與燃料電池的發(fā)電量增加或減少相對應地增加或減少燃料電池中氫消耗量后，使供給改質器的原料燃料和水增加或減少。
而且，在改質器中設置測定改質催化劑溫度的溫度檢測器，同時對溫度檢測器的溫度設置上限值和下限值，根據(jù)溫度檢測器的溫度調整加熱器中的燃料燃燒量。
采用上述方法，可解決含有燃料電池的現(xiàn)有發(fā)電裝置中存在的問題。具體來說，可使氫供給量變化時的氫生成器中的溫度盡量穩(wěn)定，并可與燃料電池中的發(fā)電量變化相對應。
以下，結合

本發(fā)明的實施形態(tài)。
實施形態(tài)13圖12是本發(fā)明發(fā)電裝置的概略構成圖。圖12中，改質器101進行水蒸汽改質反應。水供給器102將水供給改質器101，原料燃料供給器103將作為原料燃料的碳氫化合物氣體供給給改質器101。加熱器104是加熱改質器101的裝置，例如可使用火焰燃燒器。燃燒燃料供給器105將可燃性燃料供給加熱器104。另外，轉換器106具有將銅和鋅作為主要成分的轉換催化劑，并經(jīng)過氣體流路107供給來自改質器101的利用水蒸汽改質所獲得的氣體(改質氣體)。
另外，溫度測定器108測定改質氣體的溫度。凈化器109具有向金屬系氧化催化劑作為凈化催化劑，并通過使一氧化碳氧化來進行凈化。將通過轉換器106的氣體(轉換氣體)經(jīng)過氣體流路110向凈化器109供給?？諝夤┙o器111設在氣體流路110上，將空氣與送至凈化器109的轉換氣體混合。
如上所述，氫生成器由改質器101、轉換器106，凈化器109及其他組成部分構成。經(jīng)氣體流路112將氫氣供給由高分子電解質型燃料電池113構成的發(fā)電器。
另外，在燃料電池113中所含有未被使用的氫的排出氣體(殘余燃氣)通過排氣路徑114向加熱器104供給。
這里，圖13是更具體表示改質器101的主要部分的概略縱剖視圖。從水供給器(未圖示)供給的水利用蒸發(fā)器115氣化。并且，將由白金屬系催化劑構成的催化劑層117設在改質催化劑部116上，使由原料燃料供給器103供給的原料燃料與來自水蒸發(fā)部的水蒸汽起反應。利用加熱器104加熱改質催化劑部116和蒸發(fā)器115。
下面，說明本實施形態(tài)的發(fā)電裝置供給氫時的動作。首先，使加熱器104工作，對改質器101的改質催化器部116進行加熱。接著，將作為原料燃料的甲烷氣體從原料燃料供給器103，并將相對甲烷氣體1克分子濃度的2克分子濃度以上量的水從供給量102供給至改質器101的改質催化劑部116。為了在改質催化劑層117上的反應充分進行，而設置使溫度測定器108的溫度為約700℃這種上限值，控制加熱器104中燃燒的燃料量，并進行水蒸汽改質反應。
轉換器106，為了使改質氣體中的一氧化碳和水起反應，而具有銅-鋅系催化劑。使轉換器106在250～300℃的溫度范圍內工作。對于通過轉換器106后的氣體(轉換氣體)，從空氣供給器111供給所含氧氣量為一氧化碳量約2倍的空氣，并將所獲得的混合氣體送至凈化器109。這里的一氧化碳量只要在預先相同條件下使發(fā)電裝置運作并通過測定來決定即可。凈化器109具有依附于氧化反應的白金屬系氧化催化劑，使轉換氣體中的一氧化碳降低至20ppm以下。
接著，將在氫生成器中生成的富氫氣體供給作為發(fā)電部的高分子電解型燃料電池113，并將發(fā)電量作成額定值為1KW進行運作。這里，富氫氣體由于含有二氧化碳等不能用于發(fā)電的氣體，因而難以使燃料電池中的氫消耗達到100％。通常，進行穩(wěn)定發(fā)電時，所將供給的氫的利用率設定為60～80％來運作發(fā)電裝置。其結果，作為殘余燃氣的來自燃料電池113的含氫氣體長期排出。因此，本發(fā)明發(fā)電裝置，將該殘余燃氣作為氫生成器的加熱器中部分燃燒燃料加以利用。也就是說，燃料電池排出的排出氣體是含有氫的氣體，使其通過排氣路徑114供給至加熱器104，與燃燒燃料一起進行燃燒。這時，對溫度測定器108的溫度將上限值設定為約700℃，對加熱器104的熱量進行控制。
燃料電池中，根據(jù)發(fā)電量消耗氫。發(fā)電量變化時，需要使由氫生成器供給的氫量變化。但當來自氫生成器的氫供給量急劇變化時，氫生成器中的溫度平衡便被破壞，不能穩(wěn)定地供給氧。因此，本發(fā)明中，與發(fā)電量的增加減少相對應，首先使消耗的氫量增加減少，由此，可使發(fā)電量迅速變化。
這樣，即便發(fā)電量變化，氫生成器中氣體生成量本身也不變，因而氫生成器中溫度平衡不會破壞，可穩(wěn)定供給氫。并且，從燃料電池返回加熱器的氫量變化，因而加熱器中的燃燒量變化。該燃燒量變化可通過調整供給至加熱器的燃燒燃料的量來彌補。該操作后，根據(jù)發(fā)電量的變化通過使原料燃料和水的供給量在氫生成器的氫供給能力范圍內變化，可進行與最終適合于發(fā)電的氫量相適應的操作。利用以上的操作，可盡量使氫供給量變化時的氫生成器中溫度穩(wěn)定，可使燃料電池中的發(fā)電量變化。
下面說明上述發(fā)電裝置的動作例。這里，使氫利用率為供給氫量約70％，運作時設定額定值為1KW的發(fā)電。從該狀態(tài)進行使發(fā)電量增加及減少的動作。首先，說明將發(fā)電量從1KW減少至0.5KW的情況。發(fā)電量通過將燃料電池中的氫利用率從70％進行減少來加以控制。來自這時的燃料電池的殘余燃氣在加熱器中燃燒，通過調節(jié)燃燒燃料的供給量來控制加熱器的燃燒量。在使氫供給量一定來降低發(fā)電量時，由于氫利用率可有富裕量，故對于發(fā)電狀態(tài)沒有任何問題。但當發(fā)電量大幅度減少時，返回加熱器的氫量增加，存在加熱器不充分燃燒的情況。無論是使發(fā)電量減少情況，還是使氫利用率減少后，都需要根據(jù)發(fā)電量使原料燃料和水的供給量減少。
接著，作為為使發(fā)電量增加的動作，對發(fā)電量從1KW增加至1.3KW的情況進行說明。發(fā)電量通過使燃料電池中的氫利用率從70％增加而進行控制。但是，雖然能與瞬時的發(fā)電量的變化相對應，但在增加氫利用率所保持的狀態(tài)下不能連續(xù)穩(wěn)定地進行發(fā)電。因此，要使原料燃料和水的供給量增加，以形成可供給與發(fā)電量相應量氫的狀態(tài)。利用該動作，可使發(fā)電不會不穩(wěn)定地變化發(fā)電量。這時，為使氫生成器中的溫度平衡不破壞，需要供給原料燃料和水。
另一方面，與發(fā)電量相對應瞬間增加氫供給時，氫生成器中的溫度平衡被破壞，氫生成器出口處氣體的一氧化碳濃度超過20ppm，發(fā)電處于不穩(wěn)定狀態(tài)，另外遺憾的是氫利用率的增加存在限制，因而瞬間可增加的發(fā)電量也存在限制。因此，為了使發(fā)電量大幅度增加，首先使發(fā)電量增加至氫利用率臨界。而且，使氫供給量增加后，需要使發(fā)電量再度增加。
另外，雖然使發(fā)電量作成額定值1KW，但發(fā)電量本身不作規(guī)定。并且，通過將溫度測定器108的溫度上限值定為700℃，控制加熱器中的殘余燃氣和燃燒燃料的燃料量，控制改質催化劑層117的溫度。所述上限值不限于700℃，需要根據(jù)使用的催化劑種類裝置的組成部分等適當?shù)貨Q定。另外，作為加熱器，只要是可加熱改質催化劑的裝置，也可使用火焰燃燒爐以外的加熱器。燃燒方法也不特別限定。另外，作為原料燃料的碳氫化合物成分，除甲烷外，可使用天然氣或LPG等碳氫化合物，甲醇等、乙醇或粗汽油等的，一般可用作水蒸汽改質的原料。
工業(yè)實用性采用本發(fā)明，由于設置將燃燒燃料用的流量控制器的下游側的壓力變化引導至所述流量控制器的導壓管，故即使混入合流部的燃燒燃氣量增加或減少，也可穩(wěn)定地維護燃燒裝態(tài)，可將來自燃料極和/或氫生成器的工作氣體不向外部排出地向燃燒部供給。由于工作氣體不向外部排出，故可消除含氫的可燃性氣體起火的可能性，可提高發(fā)電裝置的運作效率。
而且，通過合流部與導壓管之間設置開閉閥，由于運作停止時關閉開閉閥，可阻斷合流部、導壓管和流量控制器，故可消除工作氣體向導壓管和流量控制器的擴散。而且，由于可防止產(chǎn)生由工作氣體中所包含的水蒸汽引起的冷凝水，故即使反復進行運作停止和重新開始也能穩(wěn)定燃燒器的燃燒狀態(tài)。
采用本發(fā)明，通過將冷凝水排出口設在改質器、轉換器、凈化器、生成氣體排出口及氣體流路中的至少一處，在運作開始后短時間中使運作停止并在其后重新運作等場合，可除去滯留在氣體流路中的冷凝水，可縮短達到凈化器催化劑活性溫度所需時間，即縮短燃料電池的起動時間。
而且，通過在冷凝水排出口部設置開閉閥，可容易地進行開閉動作，通過在運作開始時和重新運作開始時的一定時間進行開閉閥的打開動作，盡管消除了冷凝水，但仍能防止開閉閥開放時將生成過程中的富氫氣體排出。
另外，通過使開閉閥的動作與運作開始前和運作重新開始前基于隋性氣體的氫生成器氣體流路內的凈化運作同步，可在運作開始和重新運作開始前可靠地將氣體流路內的冷凝水從冷凝水排出口排出。
此外，通過將冷凝水排出口所排出的排出水導入由高分子電解質型燃料電池所排出氣體回收的冷凝水回收部，可在回收排出水時不流淌至外部。這時，通過將冷凝水排出口構成在冷凝水回收部的上部，因重力產(chǎn)生水流，便容易回收到冷凝水回收部。
另外，采用本發(fā)明，在氫生成器中，在利用催化劑反應的改充器，CO降低器(轉換器和CO去除器)的下游側附近設置溫度檢測器，在改質器上通過根據(jù)其溫度檢測器的檢測溫度增減改質器的加熱量，并且，在CO去除器上通過根據(jù)其檢測溫度增減設在其上游側的冷卻器的冷卻量，就可進行各反應器的適當溫度控制，能可靠地生成可靠性高的氣體。
此外，采用本發(fā)明，可有效地進行改質器的反應，且可防止在氫生成器內滯留水。并且，可減小冷卻所需的裝置構成，可進一步提高一氧化碳與水轉換反應的反應性。另外，可確保起動時改質器的反應性，可提高正常時轉換器的動作性及可用較簡單構成對氫生成裝置進行起動狀態(tài)判斷。
另外，采用本發(fā)明，在氫生成器中，在改質器上設置測定改質催化劑溫度的溫度檢測器，對于溫度檢測器的溫度設置上限值和下限值，通過根據(jù)溫度檢測器的溫度調整加熱器的燃料燃燒量，可使燃料電池的發(fā)電量迅速變化。另外，由于不會隨發(fā)電量變化破壞氫生成器的溫度平衡，因而即便發(fā)電量變化時也能進行穩(wěn)定的發(fā)電。
權利要求
1.一種發(fā)電裝置運作方法，該發(fā)電裝置具有由改質器、轉換器、凈化器、連接所述改質器、所述轉換器及所述凈化器的氣體流路、和生成氣體排出口所構成的氫生成器，用來自所述氫生成器的生成氣體和氧化劑氣體進行發(fā)電的高分子電解質型燃料電池，至少對所述改質器加熱的燃燒器，控制燃燒燃料至所述燃燒器的供給量的流量控制器，連接所述流量控制器與所述燃燒器的通道，使所述燃料電池燃料極排出的殘余燃氣和/或來自所述氫生成器的不完全生成氣體在所述通道中與所述燃燒燃料合流的合流部，其特征在于，使所述燃燒器工作后，所述改質器與轉換器之間氣體流路的溫度到達預先確定的下限值1時，向所述改質器供給原料燃料和水。
2.如權利要求1所述的發(fā)電裝置運作方法，其特征在于，所述下限值1為100～400℃。
3.如權利要求1所述的發(fā)電裝置運作方法，其特征在于，向所述改質器與所述轉換器之間供給水以便所述改質器與轉換器之間氣體流路的溫度不超過預先確定的上限值。
4.如權利要求3所述的發(fā)電裝置運作方法，其特征在于，所述上限值為250～500℃。
5.如權利要求1所述的發(fā)電裝置運作方法，其特征在于，所述凈化器下游溫度在預先確定的下限值2以上時，判斷發(fā)電裝置處于正常的運作狀態(tài)。
6.如權利要求5所述的發(fā)電裝置運作方法，其特征在于，所述下限值2為100～500℃。
7.如權利要求1所述的發(fā)電裝置運作方法，其特征在于，通過所述燃燒器的加熱來控制所述改質器溫度，通過冷卻來控制所述轉換器和所述凈化器溫度。
8.如權利要求1所述的發(fā)電裝置運作方法，其特征在于，與所述燃料電池發(fā)電量增減相對應使供給至所述燃料電池的生成氣體量增減后，使供給至所述改質器的原料燃料和水量增減。
全文摘要
本發(fā)明涉及由改質器、轉換器、凈化器、連接它們的氣體流路和生成氣體排出口所構成的、包含氫生成器和高分子電解質型燃料電池的發(fā)電裝置。現(xiàn)有上述發(fā)電裝置，存在起動等時候氫生成器(6)的溫度未在規(guī)定溫度范圍時以不完全生成氣體形式向外部排出，但該不完全生成氣體有起火可能性這種問題。本發(fā)明上述發(fā)電裝置具有上述氫生成器(6)、高分子電解質型燃料電池(1)、至少對上述改質器加熱的燃燒器(7)、控制燃燒燃料供給量的流量控制器(8)、燃燒器(7)與流量控制器8的通道(10)、使殘余燃氣或不完全生成氣體與燃燒燃料合流的合流部(11)，還具有將合流部(11)與流量控制器(8)之間壓力傳遞至流量控制器(8)的導壓管(12)，用上述壓力控制燃燒燃料供給量，來謀求上述問題的解決。
文檔編號C01B3/32GK1549373SQ200410042290
公開日2004年11月24日 申請日期2000年12月27日 優(yōu)先權日1999年12月28日
發(fā)明者
邦弘, 鵜飼邦弘, 之, 富澤猛, 一郎, 前西晃, 田口清, 高, 二, 莊野敏之, 吉田豐, 北河浩一郎, 麻生智倫, 尾関正高, 宮內伸二 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社