專利名稱：固體電解質(zhì)型燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固體電解質(zhì)型燃料電池，尤其涉及一種通過使燃料氣體和氧化劑氣體進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)來發(fā)電的固體電解質(zhì)型燃料電池。
背景技術(shù)：
固體電解質(zhì)型燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell 以下也稱為“SOFC”)是將氧化物離子導(dǎo)電性固體電解質(zhì)用作電解質(zhì)，在其兩側(cè)安裝電極，在一側(cè)供給燃料氣體，在另一側(cè)供給氧化劑(空氣、氧等)，并在較高的溫度下進(jìn)行動作的燃料電池。在該SOFC中，利用經(jīng)過氧化物離子導(dǎo)電性固體電解質(zhì)的氧離子和燃料的反應(yīng)生成水蒸氣或二氧化碳，產(chǎn)生電能及熱能。向SOFC外部取出電能，使用于各種電氣用途。另一方面，熱能傳遞給重整器、燃料及氧化劑等，使用于使它們的溫度上升。在現(xiàn)有的SOFC中，運(yùn)行中燃料氣體供給系統(tǒng)的微電腦檢測儀檢測到異常，或發(fā)生伴隨地震等的異常時，或者進(jìn)行輔助設(shè)備類的維護(hù)等時，需要暫時使運(yùn)行停止。而且，在上述異常等的暫時的主要原因解除后，或者在維護(hù)結(jié)束后，面向穩(wěn)定的發(fā)電，要求盡可能短的時間內(nèi)的迅速的運(yùn)行再起動。在此，為了實現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行再起動的迅速化，在現(xiàn)有的SOFC中，例如，如專利文獻(xiàn)1所記載，提出有在燃料電池系統(tǒng)的規(guī)定的控制處理中要求再起動時，并不是在全部執(zhí)行燃料電池系統(tǒng)的停止處理程序后從最初的起動處理程序執(zhí)行起動處理，而是在與要求再起動的時刻的控制處理同條件的時刻轉(zhuǎn)入并執(zhí)行起動處理。另一方面，例如在專利文獻(xiàn)2所記載的現(xiàn)有的SOFC中，提出有通過將燃料電池電堆配置在收容容器內(nèi)而提高熱效率，同時通過使剩余氣體在收容容器內(nèi)燃燒，而與以往相比能夠以高溫的燃燒氣體進(jìn)行加熱，即使在低負(fù)荷運(yùn)行時也能夠得到水蒸氣重整所需的熱量。在該現(xiàn)有的SOFC中，為了進(jìn)行迅速的起動，在起動時燃料重整器的溫度小于部分氧化反應(yīng)開始溫度時，進(jìn)行利用燃燒氣體的燃燒熱量來加熱燃料重整器的加熱運(yùn)行，當(dāng)燃料重整器的溫度上升至部分氧化反應(yīng)開始溫度以上且小于水蒸氣重整可能溫度的溫度區(qū)域內(nèi)的溫度時，利用部分氧化反應(yīng)的反應(yīng)熱量和燃料氣體的燃燒熱量來加熱燃料重整器，從而進(jìn)行部分氧化重整反應(yīng)(以下稱為“Ρ0Χ”)。而且，當(dāng)燃料重整器的溫度上升至水蒸氣重整可能溫度以上且小于恒定溫度的溫度區(qū)域時，控制部分氧化反應(yīng)的反應(yīng)熱量、燃料氣體的燃燒熱量及水蒸氣重整反應(yīng)的吸熱來加熱燃料重整器，進(jìn)行并用部分氧化重整和水蒸氣重整的自熱重整反應(yīng)(以下稱為“ATR”)，當(dāng)燃料重整器的溫度變?yōu)楹愣顟B(tài)時，通過燃料氣體的燃燒熱量加熱燃料重整器，進(jìn)行水蒸氣重整反應(yīng)(以下稱為“SR”)。即，在這種現(xiàn)有的 SOFC中，隨著起動時的燃料重整器的溫度上升，按照P0X、ATR、SR的順序進(jìn)行燃料重整并執(zhí)行起動，因此，可實現(xiàn)穩(wěn)定迅速的起動。專利文獻(xiàn)1 日本國特開2006-269196號公報專利文獻(xiàn)2 日本國特開2004-319420號公報但是，在上述的專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2的SOFC中，在運(yùn)行的再起動時，如果還考慮到殘留在停止中的燃料電池單電池、電堆內(nèi)的余熱，則燃料電池單電池、電堆的一部分處于高溫狀態(tài)的情況較多。對此，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了重要的新課題，當(dāng)這種燃料電池單電池、電堆處于高溫狀態(tài)時，尤其利用POX進(jìn)行再起動時，給予單電池較大的負(fù)擔(dān)。更具體為，發(fā)現(xiàn)了如下的重要課題，即使控制上的重整器溫度看起來處于可實施 POX運(yùn)行的狀態(tài)，也由于從停止運(yùn)行控制中進(jìn)行再起動時，燃料電池單電池、電堆的一部分處于高溫狀態(tài)，因此作為燃料重整器的溫度處在部分氧化反應(yīng)開始溫度以上且小于水蒸氣重整可能溫度的溫度區(qū)域內(nèi)而進(jìn)行POX時，由于POX是投入空氣并伴隨部分氧化的發(fā)熱反應(yīng)，因此有時對單電池給予氧化影響，或者變?yōu)楫惓５母邷貭顟B(tài)，這使單電池自身的耐久性、發(fā)電能力逐漸降低。還應(yīng)實現(xiàn)解決該課題，進(jìn)而大幅度地縮短再起動所需的時間。另一方面，在上述的專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2中，對如下思想沒有示出任何說明， 即在為了在再起動時保護(hù)單電池并實現(xiàn)再起動的進(jìn)一步的迅速化而從高溫降低溫度時的再起動時，即使處在通常起動時的POX溫度區(qū)域內(nèi)也禁止通常起動時的Ρ0Χ，執(zhí)行與通常起動時的POX不同的再起動控制這一思想，從而無法解決上述的新課題。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明是為了解決上述的新課題而進(jìn)行的，其目的在于提供一種固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)，在伴隨從高溫降低溫度的停止時，通過轉(zhuǎn)而執(zhí)行與通常起動時的 POX不同的再起動控制，減輕對單電池的負(fù)擔(dān)并提高耐久性，同時通過用于再起動而設(shè)定的再起動用控制進(jìn)行再起動，因此，可防止對單電池的影響并縮短起動時間。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明是一種通過使燃料氣體和氧化劑氣體進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)來發(fā)電的固體電解質(zhì)型燃料電池，其特征在于，具有固體電解質(zhì)型燃料電池單電池，配置在固體電解質(zhì)型燃料電池模塊內(nèi)；重整器，是對燃料氣體進(jìn)行重整并向上述燃料電池單電池供給的重整器，其根據(jù)規(guī)定的溫度區(qū)域利用如下任意一個重整反應(yīng)將燃料氣體重整為氫，該重整反應(yīng)包括通過使燃料氣體和氧化劑氣體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而對燃料氣體進(jìn)行部分氧化重整的重整反應(yīng)即Ρ0Χ、通過使燃料氣體和水蒸氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而對燃料氣體進(jìn)行水蒸氣重整的重整反應(yīng)即SR、以及通過并用上述POX和上述SR而對燃料氣體進(jìn)行自熱重整的重整反應(yīng)即ATR ；重整狀態(tài)溫度檢測器，檢測用于上述重整器變更重整狀態(tài)的重整狀態(tài)溫度； 及控制裝置，控制上述燃料電池模塊的運(yùn)行，上述控制裝置具備控制上述燃料電池模塊的運(yùn)行起動的起動控制裝置和控制上述燃料電池模塊的運(yùn)行停止的停止控制裝置，上述起動控制裝置在使燃料氣體點燃并燃燒后，在上述重整狀態(tài)溫度檢測器檢測出的上述重整狀態(tài)溫度比上述POX開始的POX開始溫度低時，執(zhí)行利用燃料氣體的燃燒熱量使上述重整器升溫的燃燒運(yùn)行，在上述重整狀態(tài)溫度處在上述POX開始溫度以上且小于可實施上述水蒸氣重整的溫度的POX溫度區(qū)域內(nèi)時，為了使上述重整器升溫而執(zhí)行通常起動時的POX，在上述重整狀態(tài)溫度處在可實施上述水蒸氣重整的溫度以上且小于規(guī)定的恒定溫度的ATR溫度區(qū)域內(nèi)時，為了使上述重整器升溫而執(zhí)行通常起動時的ATR，在上述重整狀態(tài)溫度處在上述規(guī)定的恒定溫度以上時，為了使上述重整器升溫而執(zhí)行通常起動時的SR，上述起動控制裝置還在伴隨上述燃料電池模塊從高溫狀態(tài)的停止而由上述停止控制裝置執(zhí)行停止處理，并在上述POX溫度區(qū)域內(nèi)執(zhí)行運(yùn)行的再起動時，在上述重整狀態(tài)溫度至少處在上述POX溫度區(qū)域內(nèi)的高溫區(qū)域時禁止基于上述通常起動時的POX的起動，執(zhí)行與該通常起動時的POX 不同的再起動控制。在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，構(gòu)成為在燃料電池模塊從高溫狀態(tài)停止且通過停止控制裝置執(zhí)行停止處理時，在通常起動時的POX溫度區(qū)域內(nèi)發(fā)生再起動時，即使重整狀態(tài)溫度處在通常起動時的POX溫度區(qū)域內(nèi)，也至少在處于POX溫度區(qū)域內(nèi)的高溫區(qū)域時禁止執(zhí)行通常起動時所使用的Ρ0Χ，且執(zhí)行與通常起動時的POX不同的再起動控制。其結(jié)果，與直接執(zhí)行通常起動時的POX時相比，能夠減輕即使表觀上的溫度較低也因為蓄積在燃料電池單電池、重整器的一部分等內(nèi)的較大的余熱而對燃料電池單電池給予氧化影響，或者因變?yōu)槲搭A(yù)期的高溫狀態(tài)所引起的對單電池的負(fù)擔(dān)，可以提高單電池的耐久性。而且，通過設(shè)法執(zhí)行積極地利用了殘留在燃料電池單電池、重整器內(nèi)的余熱的再起動控制，可不對單電池給予影響地加快燃料電池模塊的溫度恢復(fù)，并縮短起動時間。在本發(fā)明中，優(yōu)選上述再起動控制在上述重整狀態(tài)溫度處在上述ATR溫度區(qū)域內(nèi)時執(zhí)行基于上述ATR的再起動，另一方面，在上述重整狀態(tài)溫度處在上述POX溫度區(qū)域內(nèi)時禁止基于通常起動時的POX的再起動，同時在上述重整狀態(tài)溫度降低至規(guī)定溫度之前由上述停止控制裝置使運(yùn)行停止持續(xù)，在變?yōu)橐?guī)定溫度以下后執(zhí)行再起動。在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，由于在基于起動控制裝置的運(yùn)行再起動時，在通常起動時的POX溫度區(qū)域內(nèi)禁止基于通常起動時的POX的再起動，同時在等到重整狀態(tài)溫度降低至規(guī)定溫度之后執(zhí)行再起動，因此可抑制因在高溫狀態(tài)下執(zhí)行POX所引起的對單電池的損傷，并快速地進(jìn)行再起動。在本發(fā)明中，優(yōu)選上述再起動控制在上述重整狀態(tài)溫度處在上述通常起動時的 POX溫度區(qū)域內(nèi)的規(guī)定溫度以上時，禁止基于通常起動時的POX的再起動，在上述重整狀態(tài)溫度變?yōu)樾∮谝?guī)定溫度的溫度之前由上述停止控制裝置使運(yùn)行停止持續(xù)，在變?yōu)橐?guī)定溫度以下后執(zhí)行基于POX的再起動。在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，由于在基于起動控制裝置的運(yùn)行再起動時，在通常起動時的POX溫度區(qū)域內(nèi)禁止基于通常起動時的POX的再起動，同時在等到重整狀態(tài)溫度降低至規(guī)定溫度之后通過POX執(zhí)行再起動，因此可抑制因在高溫狀態(tài)下執(zhí)行POX所引起的對單電池的損傷，并利用基于POX的發(fā)熱反應(yīng)迅速地實現(xiàn)燃料電池模塊的溫度恢復(fù)，快速地轉(zhuǎn)入通常運(yùn)行。在本發(fā)明中，優(yōu)選上述再起動控制在上述重整狀態(tài)溫度處在上述通常起動時的 POX溫度區(qū)域的第1規(guī)定溫度以上的第1溫度區(qū)域時執(zhí)行基于ATR的再起動，在比上述POX 溫度區(qū)域內(nèi)的第1溫度區(qū)域低的第2溫度區(qū)域中執(zhí)行基于POX的再起動，在第1溫度區(qū)域和第2溫度區(qū)域之間的第3溫度區(qū)域中禁止再起動，在上述重整狀態(tài)溫度降低至小于規(guī)定溫度的溫度之前由上述停止控制裝置使運(yùn)行停止持續(xù)，在變?yōu)橐?guī)定溫度以下后執(zhí)行基于POX 的再起動。 在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，在再起動時可積極地利用殘留在燃料電池單電池、重整器內(nèi)的余熱的通常起動時的POX的溫度區(qū)域內(nèi)，將ATR的運(yùn)行范圍擴(kuò)大至通常運(yùn)行時的POX 溫度區(qū)域內(nèi)的第1規(guī)定溫度以上，以執(zhí)行ATR，在沒有氧化影響的第2溫度以下實現(xiàn)基于 POX的再起動，在中間溫度禁止再起動，并在通過停止處理控制實現(xiàn)了溫度下降的基礎(chǔ)上進(jìn)行再起動，由此，能夠抑制對單電池的影響，并在穩(wěn)定的狀態(tài)且短時間內(nèi)實現(xiàn)溫度上升。
在本發(fā)明中，優(yōu)選通過上述再起動控制而進(jìn)行的POX構(gòu)成為，與上述通常起動時的POX相比使氧化劑氣體的供給量減少。在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，通過積極地利用殘留在固體電解質(zhì)型燃料電池單電池、 重整器內(nèi)的余熱可實現(xiàn)迅速的起動，另一方面，可防止因為較多地投入氧化劑氣體而因余熱的影響對燃料電池單電池給予氧化影響。另外，本發(fā)明是一種通過使燃料氣體和氧化劑氣體進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)來發(fā)電的固體電解質(zhì)型燃料電池，其特征在于，具有固體電解質(zhì)型燃料電池單電池，配置在固體電解質(zhì)型燃料電池模塊內(nèi)；重整部件，是對燃料氣體進(jìn)行重整并向上述燃料電池單電池供給的重整部件，其根據(jù)規(guī)定的溫度區(qū)域利用如下任意一個重整反應(yīng)將燃料氣體重整為氫，該重整反應(yīng)包括通過使燃料氣體和氧化劑氣體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而對燃料氣體進(jìn)行部分氧化重整的重整反應(yīng)即Ρ0Χ、通過使燃料氣體和水蒸氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而對燃料氣體進(jìn)行水蒸氣重整的重整反應(yīng)即SR、以及通過并用上述POX和上述SR而對燃料氣體進(jìn)行自熱重整的重整反應(yīng)即 ATR ；重整狀態(tài)溫度檢測部件，檢測用于上述重整部件變更重整狀態(tài)的重整狀態(tài)溫度；及控制部件，控制上述燃料電池模塊的運(yùn)行，上述控制部件具備控制上述燃料電池模塊的運(yùn)行起動的起動控制部件和控制上述燃料電池模塊的運(yùn)行停止的停止控制部件，上述起動控制部件在使燃料氣體點燃并燃燒后，在上述重整狀態(tài)溫度檢測部件檢測出的上述重整狀態(tài)溫度比上述POX開始的POX開始溫度低時，執(zhí)行利用燃料氣體的燃燒熱量使上述重整部件升溫的燃燒運(yùn)行，在上述重整狀態(tài)溫度處在上述POX開始溫度以上且小于可實施上述水蒸氣重整的溫度的POX溫度區(qū)域內(nèi)時，為了使上述重整部件升溫而執(zhí)行通常起動時的POX，在上述重整狀態(tài)溫度處在可實施上述水蒸氣重整的溫度以上且小于規(guī)定的恒定溫度的ATR溫度區(qū)域內(nèi)時，為了使上述重整部件升溫而執(zhí)行通常起動時的ATR，在上述重整狀態(tài)溫度處在上述規(guī)定的恒定溫度以上時，為了使上述重整部件升溫而執(zhí)行通常起動時的SR，上述起動控制部件還在伴隨上述燃料電池模塊從高溫狀態(tài)的停止而由上述停止控制部件執(zhí)行停止處理，并在上述POX溫度區(qū)域內(nèi)執(zhí)行運(yùn)行的再起動時，在上述重整狀態(tài)溫度至少處在上述 POX溫度區(qū)域內(nèi)的高溫區(qū)域時禁止基于上述通常起動時的POX的起動，執(zhí)行與該通常起動時的POX不同的再起動控制。根據(jù)本發(fā)明的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)，在從高溫狀態(tài)停止時的再起動時， 通過禁止通常起動時的POX轉(zhuǎn)而執(zhí)行與該通常起動時的POX不同的再起動控制，可減輕對單電池的負(fù)擔(dān)并提高耐久性，同時可通過積極地利用了余熱的運(yùn)行而大幅度地縮短再起動時的起動時間。


圖1是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的整體結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池模塊的正面剖視圖。圖3是沿圖2的III-III線的剖視圖。圖4是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池單電池單元的局部剖視圖。圖5是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池電堆的立體圖。圖6是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的框圖。圖7是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)起動時的動作的時間圖。圖8是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)運(yùn)行停止時的動作的時間圖。圖9是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的通常起動時和再起動時的動作的各運(yùn)行狀態(tài)中的燃料流量、重整用空氣流量、發(fā)電用空氣流量、水流量以及重整器及電堆的轉(zhuǎn)移溫度條件的數(shù)據(jù)圖表。圖10是表示在本發(fā)明一個實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)中用于進(jìn)行再起動的再起動控制流程的流程圖。圖11是對于表示根據(jù)圖10所示的本發(fā)明一個實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池 (SOFC)的再起動控制流程執(zhí)行再起動時的動作的時間圖，與表示通常起動時的動作的時間圖進(jìn)行對比的圖。符號說明1-固體電解質(zhì)型燃料電池；2-燃料電池模塊；4-輔助設(shè)備單元；8-密封空間； 10-發(fā)電室；12-燃料電池單電池集合體；14-燃料電池電堆；16-燃料電池單電池單元； 18-燃燒室；20-重整器；22-空氣用換熱器；24-供水源；26-純水箱；28-水流量調(diào)節(jié)單元；30-燃料供給源；38-燃料流量調(diào)節(jié)單元；40-空氣供給源；44-重整用空氣流量調(diào)節(jié)單元；45-發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元；46-第1加熱器；48-第2加熱器；50-溫水制造裝置； 52-控制箱；54-逆變器；83-點火裝置；84-燃料電池單電池；110-控制部；112-操作裝置；114-顯示裝置；116-警報裝置；1 -電力狀態(tài)檢測傳感器；142-發(fā)電室溫度傳感器； 150-外氣溫度傳感器。
具體實施例方式下面，參照

本發(fā)明實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)。圖1是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的整體結(jié)構(gòu)圖。 如該圖1所示，本發(fā)明一個實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)I具備燃料電池模塊 2和輔助設(shè)備單元4。燃料電池模塊2具備殼體6，在該殼體6的內(nèi)部隔著絕熱材料(未圖示，但是絕熱材料不是必需的結(jié)構(gòu)，沒有也是可以的)形成有密封空間8。另外，也可以不設(shè)置絕熱材料。 在該密封空間8的下方部分即發(fā)電室10配置有利用燃料氣體和氧化劑(空氣)進(jìn)行發(fā)電反應(yīng)的燃料電池單電池集合體12。該燃料電池單電池集合體12具備10個燃料電池電堆 14 (參照圖5)，該燃料電池電堆14由16根燃料電池單電池單元16 (參照圖4)構(gòu)成。如此，燃料電池單電池集合體12具有160根燃料電池單電池單元16，這些燃料電池單電池單元16全部串聯(lián)連接。在燃料電池模塊2的密封空間8的上述發(fā)電室10的上方形成有燃燒室18，發(fā)電反應(yīng)中未使用的剩余的燃料氣體和剩余的氧化劑(空氣)在該燃燒室18內(nèi)燃燒，生成排放氣體。
而且，在該燃燒室18的上方配置有對燃料氣體進(jìn)行重整的重整器20，利用前述剩余氣體的燃燒熱量將重整器20加熱至可進(jìn)行重整反應(yīng)的溫度。而且，在該重整器20的上方配置有用于接收燃燒熱量以加熱空氣的空氣用換熱器22。接下來，輔助設(shè)備單元4具備純水箱沈，貯存來自水管等供水源M的水并通過過濾器使其成為純水；及水流量調(diào)節(jié)單元觀(由電動機(jī)驅(qū)動的“水泵”等)，調(diào)節(jié)從該貯水箱供給的水的流量。而且，輔助設(shè)備單元4具備氣體截止閥32，截斷從城市煤氣等的燃料供給源30供給的燃料氣體；脫硫器36，用于從燃料氣體除去硫磺；及燃料流量調(diào)節(jié)單元 38 (由電動機(jī)驅(qū)動的“燃料泵”等)，調(diào)節(jié)燃料氣體的流量。輔助設(shè)備單元4還具備截斷從空氣供給源40供給的氧化劑即空氣的電磁閥42、調(diào)節(jié)空氣流量的重整用空氣流量調(diào)節(jié)單元 44及發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45 (由電動機(jī)驅(qū)動的“空氣鼓風(fēng)機(jī)”等)、加熱向重整器20供給的重整用空氣的第1加熱器46及加熱向發(fā)電室供給的發(fā)電用空氣的第2加熱器48。上述第1加熱器46和第2加熱器48是為了高效地進(jìn)行起動時的升溫而設(shè)置的，但是也可以省略。接下來，在燃料電池模塊2上連接有溫水制造裝置50，向其供給排放氣體。向該溫水制造裝置50供給來自供水源M的自來水，該自來水利用排放氣體的熱量成為溫水，以供給未圖示的外部供熱水器的貯熱水箱。而且，在燃料電池模塊2上安裝有控制箱52，其用于控制燃料氣體的供給量等。而且，在燃料電池模塊2上連接有電力取出部(電力轉(zhuǎn)換部)即逆變器M，其用于向外部供給由燃料電池模塊發(fā)出的電力。接下來，根據(jù)圖2及圖3，說明本發(fā)明實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC) 的燃料電池模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖2是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池 (SOFC)的燃料電池模塊的正面剖視圖，圖3是沿圖2的III-III線的剖視圖。如圖2及圖3所示，在燃料電池模塊2的殼體6的密封空間8內(nèi)，如上所述，從下方依次配置有燃料電池單電池集合體12、重整器20、空氣用換熱器22。重整器20安裝有用于向其上游端側(cè)導(dǎo)入純水的純水導(dǎo)入管60和用于導(dǎo)入將要重整的燃料氣體和重整用空氣的被重整氣體導(dǎo)入管62，而且，在重整器20的內(nèi)部從上游側(cè)依次形成有蒸發(fā)部20a和重整部20b，在重整部20b填充有重整催化劑。導(dǎo)入該重整器20的混合有水蒸氣(純水)的燃料氣體及空氣通過填充在重整器20內(nèi)的重整催化劑而被重整。 作為重整催化劑適合使用在氧化鋁的球體表面賦予鎳的物質(zhì)，或在氧化鋁的球體表面賦予釕的物質(zhì)。在該重整器20的下游端側(cè)連接有燃料氣體供給管64，該燃料氣體供給管64向下方延伸，進(jìn)而在形成于燃料電池單電池集合體12下方的分流器66內(nèi)水平延伸。在燃料氣體供給管64的水平部64a的下方面形成有多個燃料供給孔64b，從該燃料供給孔64b向分流器66內(nèi)供給重整后的燃料氣體。在該分流器66的上方安裝有用于支撐上述燃料電池電堆14的具備貫穿孔的下支撐板68，分流器66內(nèi)的燃料氣體被供給到燃料電池單電池單元16內(nèi)。接下來，在重整器20的上方設(shè)置有空氣用換熱器22。該空氣用換熱器22在上游側(cè)具備空氣匯集室70，在下游側(cè)具備2個空氣分配室72，這些空氣匯集室70和空氣分配室72通過6個空氣流路管74連接。在此，如圖3所示，3個空氣流路管74成為一組(74a、7仙、74(、74(1、7如、740，空氣匯集室70內(nèi)的空氣從各組空氣流路管74流入各自的空氣分配室72。在空氣用換熱器22的6個空氣流路管74內(nèi)流動的空氣利用在燃燒室18燃燒而上升的排放氣體進(jìn)行預(yù)熱。在各個空氣分配室72上連接有空氣導(dǎo)入管76，該空氣導(dǎo)入管76向下方延伸，其下端側(cè)與發(fā)電室10的下方空間連通，向發(fā)電室10導(dǎo)入預(yù)熱后的空氣。接下來，在分流器66的下方形成有排放氣體室78。而且，如圖3所示，在沿殼體6 長度方向的面即前面6a和后面6b的內(nèi)側(cè)，形成有在上下方向上延伸的排放氣體通路80，該排放氣體通路80的上端側(cè)與配置有空氣用換熱器22的空間連通，下端側(cè)與排放氣體室78 連通。而且，在排放氣體室78的下面大致中央連接有排放氣體排出管82，該排放氣體排出管82的下游端連接于圖1所示的上述溫水制造裝置50。如圖2所示，用于使燃料氣體和空氣開始燃燒的點火裝置83設(shè)置于燃燒室18。下面，根據(jù)圖4對燃料電池單電池單元16進(jìn)行說明。圖4是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池單電池單元的局部剖視圖。如圖4所示，燃料電池單電池單元16具備燃料電池單電池84和分別連接于該燃料電池單電池84的上下方向端部的內(nèi)側(cè)電極端子86。燃料電池單電池84是在上下方向上延伸的管狀結(jié)構(gòu)體，具備在內(nèi)部形成燃料氣體流路88的圓筒形內(nèi)側(cè)電極層90、圓筒形外側(cè)電極層92、位于內(nèi)側(cè)電極層90和外側(cè)電極層92之間的電解質(zhì)層94。該內(nèi)側(cè)電極層90是燃料氣體經(jīng)過的燃料極，為(-)極，另一方面，外側(cè)電極層92是與空氣接觸的空氣極，為(+)極。由于安裝在燃料電池單電池單元16的上端側(cè)和下端側(cè)的內(nèi)側(cè)電極端子86為相同結(jié)構(gòu)，所以在此具體地說明安裝于上端側(cè)的內(nèi)側(cè)電極端子86。內(nèi)側(cè)電極層90的上部90a具備相對于電解質(zhì)層94和外側(cè)電極層92露出的外周面90b和上端面90c。內(nèi)側(cè)電極端子86 隔著導(dǎo)電性密封材料96與內(nèi)側(cè)電極層90的外周面90b連接，而且，通過與內(nèi)側(cè)電極層90 的上端面90c直接接觸而與內(nèi)側(cè)電極層90電連接。在內(nèi)側(cè)電極端子86的中心部形成有與內(nèi)側(cè)電極層90的燃料氣體流路88連通的燃料氣體流路98。內(nèi)側(cè)電極層90例如由Ni和摻雜有從Ca或YJc等稀土類元素中選擇的至少一種元素的氧化鋯的混合體、Ni和摻雜有從稀土類元素中選擇的至少一種元素的二氧化鈰的混合體、Ni和摻雜有從Sr、Mg、Co、Fe、Cu中選擇的至少一種元素的鎵酸鑭的混合體中的至少一種形成。電解質(zhì)層94例如由摻雜有從Y、Sc等稀土類元素中選擇的至少一種元素的氧化鋯、摻雜有從稀土類元素中選擇的至少一種元素的二氧化鈰、摻雜有從Sr、Mg中選擇的至少一種元素的鎵酸鑭中的至少一種形成。外側(cè)電極層92例如由摻雜有從Sr、Ca中選擇的至少一種元素的錳酸鑭、摻雜有從 Sr、Co、Ni、Cu中選擇的至少一種元素的鐵酸鑭、摻雜有從Sr、!^e、Ni、Cu中選擇的至少一種元素的鈷酸鑭、銀等中的至少一種形成。下面，根據(jù)圖5對燃料電池電堆14進(jìn)行說明。圖5是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池電堆的立體圖。如圖5所示，燃料電池電堆14具備16根燃料電池單電池單元16，這些燃料電池單電池單元16的下端側(cè)及上端側(cè)分別被陶瓷制下支撐板68及上支撐板100支撐。在這些下支撐板68及上支撐板100上分別形成有內(nèi)側(cè)電極端子86可貫穿的貫穿孔68a及100a。而且，在燃料電池單電池單元16上安裝有集電體102及外部端子104。該集電體 102由與安裝于燃料極即內(nèi)側(cè)電極層90的內(nèi)側(cè)電極端子86電連接的燃料極用連接部10 和與空氣極即外側(cè)電極層92的外周面整體電連接的空氣極用連接部102b —體地形成。空氣極用連接部102b由在外側(cè)電極層92的表面沿上下方向延伸的鉛垂部102c和從該鉛垂部102c沿外側(cè)電極層92的表面在水平方向上延伸的很多水平部102d形成。而且，燃料極用連接部10 從空氣極用連接部102b的鉛垂部102c朝向燃料電池單電池單元16的位于上下方向的內(nèi)側(cè)電極端子86，向斜上方或斜下方直線延伸。而且，在位于燃料電池電堆14 一端(圖5中左端的里側(cè)及跟前側(cè))的2個燃料電池單電池單元16的上側(cè)端及下側(cè)端的內(nèi)側(cè)電極端子86上分別連接有外部端子104。這些外部端子104與位于鄰接的燃料電池電堆14 一端的燃料電池單電池單元16的外部端子 104(未圖示)連接，如上所述，160根燃料電池單電池單元16全部串聯(lián)連接。下面，根據(jù)圖6對安裝于本實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的傳感器類等進(jìn)行說明。圖6是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的框圖。如圖6所示，固體電解質(zhì)型燃料電池1具備控制部110，該控制部110連接有操作裝置112，具備用于使用者操作的“開”、“關(guān)”等操作按鈕；顯示裝置114，用于顯示發(fā)電輸出值(瓦特數(shù))等的各種數(shù)據(jù)；及警報裝置116，在異常狀態(tài)時等發(fā)出警報(warning)。另外， 該警報裝置116也可以是與位于遠(yuǎn)距離地點的管理中心連接，向該管理中心通知異常狀態(tài)的形式。接下來，向控制部110輸入來自以下說明的各種傳感器的信號。首先，可燃?xì)怏w檢測傳感器120是用于檢測氣體泄漏的元件，安裝于燃料電池模塊2及輔助設(shè)備單元4。CO檢測傳感器122是用于檢測原本經(jīng)過排放氣體通路80等向外部排出的排放氣體中的CO是否泄漏在覆蓋燃料電池模塊2及輔助設(shè)備單元4的外部殼體(未圖示)中的元件。熱水貯存狀態(tài)檢測傳感器IM是用于檢測未圖示的供熱水器的熱水溫度、水量等的元件。電力狀態(tài)檢測傳感器1 是用于檢測逆變器M及配電板(未圖示)的電流及電壓等的元件。發(fā)電用空氣流量檢測傳感器1 是用于檢測向發(fā)電室10供給的發(fā)電用空氣的流量的元件。重整用空氣流量傳感器130是用于檢測向重整器20供給的重整用空氣的流量的元件。燃料流量傳感器132是用于檢測向重整器20供給的燃料氣體的流量的元件。水流量傳感器134是用于檢測向重整器20供給的純水(水蒸氣)的流量的元件。水位傳感器136是用于檢測純水箱26的水位的元件。壓力傳感器138是用于檢測重整器20的外部上游側(cè)的壓力的元件。排氣溫度傳感器140是用于檢測流入溫水制造裝置50的排放氣體的溫度的元件。
如圖3所示，發(fā)電室溫度傳感器142設(shè)置在燃料電池單電池集合體12附近的前面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)龋怯糜跈z測燃料電池電堆14附近的溫度，從而推斷燃料電池電堆14(即燃料電池單電池84自身)的溫度的元件。燃燒室溫度傳感器144是用于檢測燃燒室18的溫度的元件。排放氣體室溫度傳感器146是用于檢測排放氣體室78的排放氣體的溫度的元件。重整器溫度傳感器148是用于檢測重整器20的溫度的元件，根據(jù)重整器20的入口溫度和出口溫度計算出重整器20的溫度。外氣溫度傳感器150是當(dāng)固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)配置在室外時用于檢測外氣溫度的元件。而且，也可以設(shè)置測定外氣濕度等的傳感器。來自這些傳感器類的信號發(fā)送至控制部110，控制部110根據(jù)基于這些信號的數(shù)據(jù)，向水流量調(diào)節(jié)單元觀、燃料流量調(diào)節(jié)單元38、重整用空氣流量調(diào)節(jié)單元44、發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45發(fā)送控制信號，以控制這些單元的各流量。而且，控制部110向逆變器M發(fā)送控制信號，以控制電力供給量。下面，根據(jù)圖7說明本實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)起動時的動作。 圖7是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)起動時的動作的時間圖。最初，為了加熱燃料電池模塊2，在無負(fù)荷狀態(tài)，即，使包括燃料電池模塊2的電路在開路狀態(tài)下開始運(yùn)行。此時，由于電路中未流動電流，所以燃料電池模塊2不進(jìn)行發(fā)電。首先，從重整用空氣流量調(diào)節(jié)單元44經(jīng)由第1加熱器46向燃料電池模塊2的重整器20供給重整用空氣。而且，與此同時從發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45經(jīng)由第2加熱器 48向燃料電池模塊2的空氣用換熱器22供給發(fā)電用空氣，該發(fā)電用空氣到達(dá)發(fā)電室10及燃燒室18。隨后，還從燃料流量調(diào)節(jié)單元38供給燃料氣體，混合有重整用空氣的燃料氣體經(jīng)過重整器20及燃料電池電堆14、燃料電池單電池單元16，到達(dá)燃燒室18。之后，通過點火裝置83點火，使燃燒室18內(nèi)的燃料氣體和空氣(重整用空氣及發(fā)電用空氣)燃燒。通過該燃料氣體和空氣的燃燒生成排放氣體，利用該排放氣體加熱發(fā)電室10，而且，排放氣體在燃料電池模塊2的密封空間8內(nèi)上升時，在加熱重整器20內(nèi)的包含重整用空氣的燃料氣體的同時，還加熱空氣換熱器22內(nèi)的發(fā)電用空氣。此時，由于通過燃料流量調(diào)節(jié)單元38及重整用空氣流量調(diào)節(jié)單元44向重整器20 供給混合有重整用空氣的燃料氣體，所以在重整器20中，進(jìn)行式(1)所示的部分氧化重整反應(yīng)Ρ0Χ。由于該部分氧化重整反應(yīng)POX是發(fā)熱反應(yīng)，所以起動性良好。而且，該升溫后的燃料氣體通過燃料氣體供給管64向燃料電池電堆14的下方供給，由此，燃料電池電堆14 從下方被加熱，而且，由于燃燒室18也通過燃料氣體和空氣的燃燒而升溫，所以燃料電池電堆14還從上方被加熱，結(jié)果燃料電池電堆14可以大致均等地在上下方向上升溫。即使進(jìn)行該部分氧化重整反應(yīng)Ρ0Χ，在燃燒室18中也仍然持續(xù)保持燃料氣體和空氣的燃燒反應(yīng)。CmHn+x02 — aC02+bC0+cH2(1)部分氧化重整反應(yīng)POX開始后，當(dāng)通過重整器溫度傳感器148檢測出重整器20變?yōu)橐?guī)定溫度(例如600°C)時，通過水流量調(diào)節(jié)單元觀、燃料流量調(diào)節(jié)單元38及重整用空氣流量調(diào)節(jié)單元44向重整器20供給預(yù)先混合有燃料氣體、重整用空氣及水蒸氣的氣體。此時，在重整器20中，進(jìn)行并用有上述的部分氧化重整反應(yīng)POX和后述的水蒸氣重整反應(yīng)SR的自熱重整反應(yīng)ATR。由于該自熱重整反應(yīng)ATR可取得熱量內(nèi)部平衡，所以在重整器20內(nèi)以熱量自足的狀態(tài)進(jìn)行反應(yīng)。即，當(dāng)氧(空氣)較多時，基于部分氧化重整反應(yīng)POX的發(fā)熱占支配地位，當(dāng)水蒸氣較多時，基于水蒸氣重整反應(yīng)SR的吸熱反應(yīng)占支配地位。由于在該階段中，已經(jīng)過起動的初期階段，發(fā)電室10內(nèi)已升溫至一定程度的溫度，所以即使吸熱反應(yīng)占支配地位也不會引起大幅度的溫度降低。而且，在自熱重整反應(yīng)ATR進(jìn)行中，在燃燒室 18中也仍然持續(xù)進(jìn)行燃燒反應(yīng)。式⑵所示的自熱重整反應(yīng)ATR開始后，當(dāng)通過重整器溫度傳感器146檢測出重整器20變?yōu)橐?guī)定溫度(例如700°C)時，在停止基于重整用空氣流量調(diào)節(jié)單元44的重整用空氣的供給的同時，增加基于水流量調(diào)節(jié)單元觀的水蒸氣的供給。由此，向重整器20供給不含空氣而僅包含燃料氣體和水蒸氣的氣體，在重整器20中，進(jìn)行式(3)的水蒸氣重整反應(yīng)SR。CmHn+x02+yH20 — aC02+bC0+cH2 (2)CmHn+xH20 ^ aC02+bC0+cH2(3)由于該水蒸氣重整反應(yīng)SR是吸熱反應(yīng)，所以與來自燃燒室18的燃燒熱量取得熱平衡并進(jìn)行反應(yīng)。由于該階段是燃料電池模塊2起動的最終階段，所以發(fā)電室10內(nèi)升溫至足夠高的溫度，因此，即使進(jìn)行吸熱反應(yīng)，也不會導(dǎo)致發(fā)電室10大幅度的溫度降低。而且， 即使進(jìn)行水蒸氣重整反應(yīng)SR，在燃燒室18中也仍然持續(xù)進(jìn)行燃燒反應(yīng)。如此，燃料電池模塊2通過點火裝置83點火后，通過依次進(jìn)行部分氧化重整反應(yīng) Ρ0Χ、自熱重整反應(yīng)ATR、水蒸氣重整反應(yīng)SR，使發(fā)電室10內(nèi)的溫度逐漸上升。之后，當(dāng)發(fā)電室10內(nèi)及燃料電池單電池84的溫度達(dá)到比使燃料電池模塊2穩(wěn)定地工作的額定溫度低的規(guī)定的發(fā)電溫度后，使包括燃料電池模塊2的電路閉路，開始基于燃料電池模塊2的發(fā)電， 由此，在電路中流過電流。通過燃料電池模塊2的發(fā)電，燃料電池單電池84自身也發(fā)熱，燃料電池單電池84的溫度也上升。結(jié)果使燃料電池模塊2工作的額定溫度達(dá)到例如600°C至 800 "C。此后，為了保持額定溫度，供給比燃料電池單電池84中消耗的燃料氣體及空氣的量多的燃料氣體及空氣，使燃燒室18中的燃燒持續(xù)。另外，在發(fā)電中以重整效率高的水蒸氣重整反應(yīng)SR進(jìn)行發(fā)電。下面，根據(jù)圖8說明本實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)運(yùn)行停止時的動作。圖8是通過本實施方式表示固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)運(yùn)行停止時的動作的時間圖。如圖8所示，進(jìn)行燃料電池模塊2的運(yùn)行停止時，首先，操作燃料流量調(diào)節(jié)單元38 及水流量調(diào)節(jié)單元觀，減少燃料氣體及水蒸氣對重整器20的供給量。而且，進(jìn)行燃料電池模塊2的運(yùn)行停止時，在減少燃料氣體及水蒸氣對重整器20 的供給量的同時，增大基于發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45的發(fā)電用空氣對燃料電池模塊2內(nèi)的供給量，利用空氣冷卻燃料電池單電池集合體12及重整器20，使它們的溫度降低。其后， 當(dāng)發(fā)電室的溫度降低至規(guī)定溫度例如400°C時，停止向重整器20供給燃料氣體及水蒸氣， 結(jié)束重整器20的水蒸氣重整反應(yīng)SR。該發(fā)電用空氣的供給持續(xù)至重整器20的溫度降低至規(guī)定溫度例如200°C，在變?yōu)樵撘?guī)定溫度時，停止從發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45供給發(fā)電用空氣。
如此，在本實施方式中，由于進(jìn)行燃料電池模塊2的運(yùn)行停止時，并用基于重整器 20的水蒸氣重整反應(yīng)SR和基于發(fā)電用空氣的冷卻，所以能夠在較短的時間內(nèi)使燃料電池模塊的運(yùn)行停止。下面，參照圖9 圖11說明本實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的再起動時的動作。圖9是表示本實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的通常起動時和再起動時的動作的各運(yùn)行狀態(tài)中的燃料流量、重整用空氣流量、發(fā)電用空氣流量、水流量以及重整器及電堆的轉(zhuǎn)移溫度條件的數(shù)據(jù)圖表。首先，如圖9所示，本實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)具備如下控制模式(以下稱為“通常起動模式”)，作為運(yùn)行的通常起動時的動作執(zhí)行與上述的圖7所示的本實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的起動時的動作相同的動作。而且，本實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)具備如下再起動控制模式(以下稱為“再起動模式”)，在圖8所示的本實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的停止動作已被執(zhí)行的狀態(tài)下要求運(yùn)行的起動(所謂的“再起動”)時執(zhí)行該運(yùn)行的再起動，上述的再起動模式分別根據(jù)所對應(yīng)的再起動控制流程來執(zhí)行。另外，在后面詳細(xì)說明圖9中的通常起動模式及再起動模式。接下來，根據(jù)圖10，具體地說明本實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的再起動控制流程。圖10是表示在本發(fā)明一個實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)中用于進(jìn)行再起動的再起動控制流程的流程圖。在圖10中，S表示各步驟。首先，在Sl中，判定燃料電池模塊2是否處于停止運(yùn)行中，處于停止運(yùn)行中時，進(jìn)入S2，判定是否要求再起動。在S2中，當(dāng)判定為要求再起動時，進(jìn)入S3，通過檢測出用于重整器20變更重整狀態(tài)的重整狀態(tài)溫度的重整狀態(tài)溫度檢測部件的一部分即重整器溫度傳感器148測定重整器20的溫度(以下稱為“重整器溫度Tr”)后，進(jìn)入S4，通過檢測出用于重整器20變更重整狀態(tài)的重整狀態(tài)溫度的重整狀態(tài)溫度檢測部件的一部分即發(fā)電室溫度傳感器142測定燃料電池電堆14(即燃料電池單電池84自身)附近的溫度即電堆溫度Ts。接下來，進(jìn)入S5，判定重整器溫度Tr是否為500°C以上。在S5中，當(dāng)判定為重整器溫度Tr不為500°C以上時，進(jìn)入S6，判定重整器溫度Tr 是否小于200°C。在S6中，當(dāng)判定為重整器溫度Tr不小于200°C，即重整器溫度Tr為200°C以上且小于500°C時，進(jìn)入S7，判定重整器溫度1Tr是否為200°C以上且小于230°C。在S7中，當(dāng)判定為重整器溫度Tr不符合200°C以上且小于230°C的條件，即重整器溫度Tr為230°C以上且小于500°C時，進(jìn)入S8，禁止用點火裝置83點燃燃料氣體并保留
再起動，使停止運(yùn)行持續(xù)。而且，在重整器溫度Tr降低至200°C以上且小于230°C的溫度區(qū)域內(nèi)的時刻，從S7 進(jìn)入S9，開始用點火裝置83點燃燃料氣體，在該剛剛點燃之后執(zhí)行圖9所示的數(shù)據(jù)圖表中的基于“再起動模式”的“再起動Ρ0Χ”。而且，在S5中，當(dāng)判定為重整器溫度Tr為500°C以上時，進(jìn)入S10，判定重整器溫度iTr是否為600°C以上。在SlO中，當(dāng)判定為重整器溫度Tr不為600°C以上，即重整器溫度Tr為500°C以上且小于600°C時，進(jìn)入S11，執(zhí)行圖9所示的數(shù)據(jù)圖表中的基于“再起動模式”的“通常起動 ATR，，。另一方面，在SlO中，當(dāng)判定為重整器溫度Tr為600°C以上時，進(jìn)入S12，判定通過發(fā)電室溫度傳感器142測定的電堆溫度Ts是否為600°C以上。在S12中，當(dāng)判定為電堆溫度Ts為600°C以上時，進(jìn)入S13，執(zhí)行圖9所示的數(shù)據(jù)圖表中的基于“再起動模式”的“通常起動SR”。另一方面，在S12中，當(dāng)判定為電堆溫度Ts 不為600°C以上，即盡管重整器溫度Tr為600°C以上，但是電堆溫度Ts小于600°C時，進(jìn)入 S11，執(zhí)行圖9所示的數(shù)據(jù)圖表中的基于“再起動模式”的“通常起動ATR”。接下來，在Sl中，判定燃料電池模塊2是否處于停止運(yùn)行中，當(dāng)未處于停止運(yùn)行中時，進(jìn)入S14，判定是否存在基于起動中熄火的再起動要求。在S14中，當(dāng)判定為存在基于熄火的再起動要求時，以及在S6中，當(dāng)判定為重整器溫度Tr小于200°C時，即使溫度傳感器的值在表觀上較高，也由于燃料電池模塊整體并未長時間處于高溫狀態(tài)，因此并未處于平均地蓄熱的狀況，由此，并未處于可執(zhí)行基于余熱的再起動控制的狀況，因此，進(jìn)入S15，根據(jù)圖9所示的數(shù)據(jù)圖表中的“通常起動模式”執(zhí)行再起動。接下來，參照圖9 圖11，更具體地說明根據(jù)圖10所示的本實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的再起動控制流程執(zhí)行再起動時的動作。圖11是對于表示根據(jù)圖10所示的本實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC) 的再起動控制流程執(zhí)行再起動時的動作的時間圖，與表示通常起動時的動作的時間圖進(jìn)行對比的圖。另外，圖11上段的時間圖是表示執(zhí)行圖9所示的數(shù)據(jù)圖表中的“通常起動模式”時的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的通常起動的動作的時間圖，圖11下段的時間圖是表示執(zhí)行圖9所示的數(shù)據(jù)圖表中的“再起動模式”時的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的再起動的動作的時間圖。而且，對于以下的基于本實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的再起動控制流程的再起動的動作說明，僅參照圖9所示的與“通常起動模式”和“再起動模式”相關(guān)的數(shù)據(jù)圖表，同時與基于“通常起動模式”的通常起動時的動作對比并說明圖11所示的本實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的基于“再起動模式”的再起動時的動作。首先，對圖9所示的“通常起動模式”的數(shù)據(jù)圖表的表示方法進(jìn)行說明。圖9所示的“通常起動模式”的“狀態(tài)”這一欄從上段向下段按時序順序分別表示通常起動時的各運(yùn)行狀態(tài)，對于各運(yùn)行狀態(tài)，簡要記述并區(qū)別為“點燃時”、“燃燒運(yùn)行”、“通常起動Ρ0Χ”、“通常起動ATR”、“通常起動SR”。S卩，對于圖11中的“通常起動模式”的時間圖的橫軸即時間t，使“點燃時”的時間為tl，使依次轉(zhuǎn)入“通常起動Ρ0Χ”、“通常起動ATR”及“通常起動SR”時的時間分別為t2、 t3及t4，在時間t中使重整器溫度傳感器148檢測出的重整器20的溫度為Tr (t)，在時間 t中使由發(fā)電室溫度傳感器142測定的電堆溫度為Ts (t)。圖9所示的“通常起動模式”的“點燃時”這一運(yùn)行狀態(tài)是使點火裝置83點火，點燃燃料氣體而開始燃燒的狀態(tài)，使該點燃時(t = tl)重整器溫度傳感器148檢測出的重整器20的溫度為“點燃時溫度Tr (tl)”，該點燃時溫度Tr (tl)比POX開始時(t = U)的重整器20的溫度(以下稱為“Ρ0Χ開始溫度Tr(t2)”)( = 300°C )低。接下來，“通常起動模式”的“燃燒運(yùn)行”這一運(yùn)行狀態(tài)為，在燃料氣體點燃后而開始燃燒后，在利用該燃料氣體的燃燒熱量加熱重整器20而執(zhí)行燃燒運(yùn)行的控制區(qū)域(以下稱為“燃燒運(yùn)行控制區(qū)域Bi”)內(nèi)控制起動，并在重整器溫度傳感器148檢測出的重整器20 的溫度為從點燃時溫度iTHtl)至小于POX開始溫度Tr(U) ( = 300°C )的溫度區(qū)域Wl內(nèi)執(zhí)行的運(yùn)行狀態(tài)。接下來，“通常起動模式”的“通常起動Ρ0Χ”這一運(yùn)行狀態(tài)為，重整器溫度傳感器 148檢測出的重整器20的溫度Tr (t)處在POX開始溫度Tr (t2) ( = 300°C )以上且小于可實施SR的SR可能溫度(以下稱為“SR可能溫度Tr (t3) ”)( = 600°C )的溫度區(qū)域(以下稱為“通常起動POX溫度區(qū)域W2”)內(nèi)時(300°C彡Tr(t) < 600°C )，在利用基于POX的反應(yīng)熱量和燃料氣體的燃燒熱量加熱重整器20從而執(zhí)行POX的控制區(qū)域(以下稱為“通常起動模式POX控制區(qū)域B2”)內(nèi)控制起動。接下來，“通常起動模式”的“通常起動ATR”這一運(yùn)行狀態(tài)為，在重整器溫度傳感器 148檢測出的重整器20的溫度Tr (t)處在SR可能溫度Tr (t3) ( = 600°C )以上且小于規(guī)定的恒定溫度Tr (t4) ( = 650°C )的溫度區(qū)域(600°C彡Tr (t) < 650°C )(以下稱為“通常起動ATR溫度區(qū)域W3”)內(nèi)，并且，由發(fā)電室溫度傳感器142測定的電堆溫度Ts處在250°C 以上且小于600°C的溫度區(qū)域彡Ts< 600°C)內(nèi)時，控制基于POX的反應(yīng)熱量、燃料氣體的燃燒熱量及基于SR的吸熱從而加熱重整器20，在執(zhí)行ATR的控制區(qū)域(以下稱為 “通常起動模式ATR控制區(qū)域B3”)內(nèi)控制起動。接下來，“通常起動模式”的“通常起動SR”這一運(yùn)行狀態(tài)為，在重整器溫度傳感器 148檢測出的重整器20的溫度Tr (t)為650°C以上的規(guī)定的恒定溫度Tr (t4)，并且，由發(fā)電室溫度傳感器142測定的電堆溫度Ts為600°C以上時，在執(zhí)行SR的控制區(qū)域(以下稱為 “通常起動模式SR控制區(qū)域B4”)內(nèi)控制起動。另外，圖9所示的“燃料流量”這一欄示出從輔助設(shè)備單元4的燃料氣體供給部件即燃料流量調(diào)節(jié)單元38向重整器20供給的燃料氣體的流量[L/min]。而且，圖9所示的“重整用空氣流量”這一欄示出在各運(yùn)行狀態(tài)中，從輔助設(shè)備單元4的氧化劑氣體供給部件即重整用空氣流量調(diào)節(jié)單元44經(jīng)由氧化劑氣體加熱部件即第 1加熱器46向重整器20供給的氧化劑氣體(重整用空氣)的流量[L/min]。而且，圖9所示的“發(fā)電用空氣流量”這一欄示出在各運(yùn)行狀態(tài)中，從輔助設(shè)備單元4的發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45經(jīng)由第2加熱器48向發(fā)電室10供給的發(fā)電用空氣的流量[L/min]。而且，圖9所示的“水流量”這一欄示出在各運(yùn)行狀態(tài)中，從輔助設(shè)備單元4的生成純水并向重整器20供給的供水部件即水流量調(diào)節(jié)單元28向重整器20供給的純水的流量[cc/min]。而且，對于圖9所示的“轉(zhuǎn)移溫度條件”的“重整器溫度”及“電堆溫度”這一欄，示出運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)入下一個運(yùn)行狀態(tài)時的重整器20的溫度及燃料電池電堆14的溫度。更具體地說明時，例如“通常起動模式”的“燃燒運(yùn)行”的狀態(tài)欄中的“轉(zhuǎn)移溫度條件”的“重整器溫度”示出了“300°C以上”，這意味著重整器溫度傳感器148檢測出的重整器 20的溫度Tr (t)變?yōu)?00°C以上時，“燃燒運(yùn)行”的運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)入“通常起動Ρ0Χ”的運(yùn)行狀態(tài)。同樣，“通常起動模式”的“通常起動Ρ0Χ”的狀態(tài)欄中的“轉(zhuǎn)移溫度條件”的“重整器溫度”示出了 “600°C以上”，“電堆溫度”示出了 “250°C以上”，這意味著重整器溫度傳感器148檢測出的重整器20的溫度Tr (t)變?yōu)?00°C以上，由發(fā)電室溫度傳感器142測定的電堆溫度Ts變?yōu)?50°C以上時，從“通常起動Ρ0Χ”的運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)入“通常起動ATR”的運(yùn)行狀態(tài)。接下來，對圖9所示的“再起動模式”的數(shù)據(jù)圖表的表示方法進(jìn)行說明，但是由于與上述的“通常起動模式”的數(shù)據(jù)圖表的表示方法基本相同，因此著眼于與“通常起動模式” 的數(shù)據(jù)圖表的不同點或特征點進(jìn)行說明。首先，圖9所示的“再起動模式”的“狀態(tài)”這一欄從上段向下段按時序順序分別表示再起動時的各運(yùn)行狀態(tài)，對于各運(yùn)行狀態(tài)，簡要記述為“點燃時”、“再起動Ρ0Χ”、“點燃禁止”、“通常起動ATR”、“通常起動SR”。S卩，對于圖11中的“再起動模式”的時間圖的橫軸即時間t，使“點燃時”的時間為 tll，使依次轉(zhuǎn)入“再起動Ρ0Χ”、“通常起動ATR”及“通常起動SR”時的時間分別為tl2、tl3
RtU0接下來，圖9所示的“再起動模式”的“點燃時”這一運(yùn)行狀態(tài)為，在燃料電池模塊 2的停止運(yùn)行中要求再起動時，在重整器溫度傳感器148檢測出的重整器20的溫度Tr(t) 小于比上述的“通常起動模式”的通常起動模式POX控制區(qū)域B2的POX開始溫度Tr (t2) (=300°C )低的規(guī)定溫度Tr (tll) ( = 2000C )時，基于“通常起動模式”的通常起動從“通常起動模式”的點燃后的“燃燒運(yùn)行”開始執(zhí)行(參照圖10的S6及S15)。另一方面，重整器20的溫度Tr(tll)為規(guī)定溫度(=200°C )以上時，使點火裝置 83點火，在燃料氣體點燃后，立即轉(zhuǎn)入“再起動模式”的“再起動Ρ0Χ”的運(yùn)行狀態(tài)(參照圖 10 的 S7 及 S9)。另外，圖9所示的“再起動模式”的“點燃時”的“燃料流量”為5. 5[L/min]，比“通常起動模式”的“點燃時”的“燃料流量”(6. 0[L/min])少。接下來，圖9及圖10的S9所示的“再起動模式”的“再起動Ρ0Χ”這一運(yùn)行狀態(tài)為，在重整器溫度傳感器148檢測出的重整器20的溫度Tr(tll)為規(guī)定溫度(=200°C ) 以上時，使點火裝置83點火，在燃料氣體點燃后，立即進(jìn)行轉(zhuǎn)移從而在執(zhí)行POX的控制區(qū)域 (以下稱為“再起動模式POX控制區(qū)域B12”)內(nèi)控制再起動。該在“再起動模式”的再起動模式POX控制區(qū)域B12內(nèi)執(zhí)行的“再起動Ρ0Χ”的運(yùn)行狀態(tài)是與在“通常起動模式”的通常起動模式POX控制區(qū)域B2內(nèi)執(zhí)行的“通常起動Ρ0Χ” 不同的運(yùn)行狀態(tài)。更具體地說明時，在“再起動模式”的再起動模式POX控制區(qū)域B 12內(nèi)執(zhí)行“再起動Ρ0Χ”的重整器20的溫度區(qū)域(以下稱為“再起動POX溫度區(qū)域W12”)與在“通常起動模式”的通常起動模式POX控制區(qū)域B2內(nèi)執(zhí)行“通常起動Ρ0Χ”的通常起動POX溫度區(qū)域 W2 (3000C ^ Tr (t) < 600°C )相比，處在低溫側(cè)的溫度區(qū)域(200°C ^ Tr (t) < 230°C )內(nèi)。而且，“再起動模式”的“再起動Ρ0Χ”的運(yùn)行狀態(tài)中的“燃料流量”為5. 5 [L/min]， 雖然比“通常起動模式”的“點燃時”及“燃燒運(yùn)行”的運(yùn)行狀態(tài)中的“燃料流量”(6. 0[L/ min])少，但是比“通常起動模式”的“通常起動POX”的運(yùn)行狀態(tài)中的“燃料流量”(5.0[L/min])多。而且，“再起動模式”的“再起動Ρ0Χ”的運(yùn)行狀態(tài)中的“重整用空氣流量”為 17.0[L/min]，比“通常起動模式”的“通常起動Ρ0Χ”的運(yùn)行狀態(tài)中的“重整用空氣流量” (18. 0[L/min])少。接下來，圖9所示的“再起動模式”的“點燃禁止”這一運(yùn)行狀態(tài)為，禁止用點火裝置83點燃燃料氣體從而禁止再起動，在使停止運(yùn)行持續(xù)的控制區(qū)域(以下稱為“再起動模式點燃禁止控制區(qū)域”)內(nèi)控制再起動(參照圖10的S8)。更具體地說明時，在“再起動模式”的再起動模式點燃禁止控制區(qū)域內(nèi)執(zhí)行“點燃禁止”的重整器20的溫度區(qū)域(以下稱為“點燃禁止溫度區(qū)域”)與“再起動模式”的再起動POX溫度區(qū)域W12相比，處在位于高溫側(cè)的230°C以上且小于500°C的溫度區(qū)域內(nèi)。而且，盡管在“再起動模式”的再起動模式點燃禁止控制區(qū)域中，尤其是“再起動模式”的點燃禁止溫度區(qū)域內(nèi)的300°C以上且小于500°C的部分與“通常起動模式”的通常起動POX溫度區(qū)域W2(300°C<Tr(t) < 600°C )內(nèi)的一部分溫度區(qū)域重疊，但是不執(zhí)行“通常起動模式”的“通常起動Ρ0Χ”。而且，在“再起動模式”的再起動模式點燃禁止控制區(qū)域中，在重整器溫度Tr從點燃禁止控制區(qū)域內(nèi)O30°C<Tr< 500°C)降低至小于230°C的時刻，開始用點火裝置83點燃燃料氣體，在該剛剛點燃之后，執(zhí)行圖9所示的數(shù)據(jù)圖表中的基于“再起動模式”的“再起動POX” (參照圖10的S7及S9)。接下來，圖9及圖10的Sll所示的“再起動模式”的“通常起動ATR”這一運(yùn)行狀態(tài)為，重整器20的溫度Tr(t)處在相當(dāng)于“通常起動模式”的通常起動POX溫度區(qū)域W2的溫度區(qū)域內(nèi)，并且與“再起動模式”的點燃禁止溫度區(qū)域相比處在位于高溫側(cè)的500°C以上且小于600°C的溫度區(qū)域(以下稱為“再起動ATR溫度區(qū)域W13”)內(nèi)時，在執(zhí)行與“通常起動模式”的“通常起動ATR”相同的ATR的控制區(qū)域(以下稱為“再起動模式ATR控制區(qū)域 B13”)內(nèi)控制再起動。接下來，圖9及圖10的S13所示的“再起動模式”的“通常起動SR”這一運(yùn)行狀態(tài)為，在通過與“通常起動模式”的“通常起動SR”的“轉(zhuǎn)移溫度條件”相同的條件執(zhí)行與“通常起動模式”的“通常起動SR”相同的SR的控制區(qū)域(以下稱為“再起動模式SR控制區(qū)域 B14”)內(nèi)控制再起動。而且，如圖11所示，從“再起動模式”的“再起動Ρ0Χ”轉(zhuǎn)入“通常起動ATR”時的時間tl3與從“通常起動模式”的“通常起動Ρ0Χ”轉(zhuǎn)入“通常起動ATR”時的時間t3相比， 為較少的時間。而且，對于從“再起動模式”的“通常起動ATR”轉(zhuǎn)入“通常起動SR”時的時間tl4， 與從“通常起動模式”的“通常起動ATR”轉(zhuǎn)入“通常起動SR”時的時間t4相比，也為較少的時間，基于再起動的起動時間比基于通常起動的起動時間短。根據(jù)上述的本實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)中的基于再起動控制流程的再起動控制，在因燃料電池模塊2的運(yùn)行停止，重整器20的溫度Tr (t)處在相當(dāng)于“通常起動模式”的通常起動POX溫度區(qū)域W2的溫度區(qū)域內(nèi)時，通過積極地利用殘留在燃料電池電堆14、重整器20內(nèi)的余熱，即使重整器20的溫度Tr (t)處在通常起動POX溫度區(qū)域W2 內(nèi)，也禁止執(zhí)行基于“通常起動模式”的通常起動模式POX控制區(qū)域B2的“通常起動Ρ0Χ”，可代替該禁止的“通常起動模式”的“通常起動Ρ0Χ”，執(zhí)行與該“通常起動Ρ0Χ”不同的再起動控制。其結(jié)果，與在再起動時未禁止執(zhí)行基于“通常起動模式”的通常起動模式POX控制區(qū)域B2的通常起動Ρ0Χ，而是直接執(zhí)行通常起動POX時相比，能夠減輕燃料電池單電池84 的氧化、異常高溫所引起的對燃料電池單電池84的負(fù)擔(dān)，可提高燃料電池單電池84的耐久性。而且，通過積極地利用殘留在燃料電池單電池84、重整器20內(nèi)的余熱，執(zhí)行與“通常起動模式”的“通常起動Ρ0Χ”不同的再起動控制，可大幅度地縮短起動時間。而且，例如在基于起動時的熄火而進(jìn)行再起動時(參照圖10的S14及S15)，可禁止基于“再起動模式”的再起動，并執(zhí)行基于“通常起動模式”的起動，因此，可抑制燃料電池單電池單元16損傷。而且，根據(jù)本實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)中的基于再起動控制流程的再起動控制，在與“再起動模式”的點燃禁止溫度區(qū)域彡Tr < 5000C )相比位于高溫側(cè)的“再起動模式”的再起動ATR溫度區(qū)域W13(500°C彡Tr < 600 °C )中，執(zhí)行基于與“通常起動模式”的通常起動模式ATR控制區(qū)域B3的通常起動ATR相同的ATR的再起動， 另一方面，在“再起動模式”的點燃禁止溫度區(qū)域彡Tr< 500°C)中禁止基于“通常起動模式”的“通常起動Ρ0Χ”的再起動，同時在等到重整器20的溫度Tr (t)降低至小于 230°C后，執(zhí)行基于“再起動模式”的“再起動Ρ0Χ”的再起動，因此，可抑制在高溫狀態(tài)下執(zhí)行POX所引起的對燃料電池單電池84的損傷，并利用基于POX的發(fā)熱反應(yīng)迅速地實現(xiàn)燃料電池模塊的溫度恢復(fù)，快速地進(jìn)行再起動。而且，根據(jù)本實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)中的基于再起動控制流程的再起動控制，在再起動時積極地利用殘留在燃料電池單電池84、重整器20內(nèi)的余熱， 將執(zhí)行“再起動模式”的“通常起動ATR”的溫度范圍擴(kuò)大至“通常起動模式”的“通常起動 Ρ0Χ”的POX溫度區(qū)域W2內(nèi)的規(guī)定溫度以上的范圍(500°C彡Tr < 600°C )，由此，能夠抑制對燃料電池單電池84的影響，并在穩(wěn)定的狀態(tài)且短時間內(nèi)實現(xiàn)溫度上升。S卩，在能夠在再起動時積極地利用殘留在重整器20、燃料電池電堆14內(nèi)的余熱的 “通常起動模式”的POX溫度區(qū)域W2(300°C彡Tr < 600°C, Ts < 250°C )中，將“再起動模式”的“通常起動ATR”的運(yùn)行范圍擴(kuò)大至“通常起動模式”的POX溫度區(qū)域W2(300°C彡Tr < 600°C, Ts < 2500C )內(nèi)的規(guī)定溫度以上(500°C彡Tr < 600°C )，以執(zhí)行“再起動模式” 的“通常起動ATR”，在沒有氧化影響的規(guī)定溫度以下彡Tr < 230V )實現(xiàn)基于“再起動模式”的“再起動Ρ0Χ”的再起動，在中間溫度彡Tr< 500°C)禁止再起動，并在通過停止處理控制實現(xiàn)了溫度下降的基礎(chǔ)上進(jìn)行再起動，由此，能夠抑制對燃料電池電堆14的影響，并在穩(wěn)定的狀態(tài)且短時間內(nèi)實現(xiàn)溫度上升。而且，根據(jù)本實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)中的基于再起動控制流程的再起動控制，在執(zhí)行“再起動模式”的“再起動Ρ0Χ”的再起動模式POX控制區(qū)域B12 中，通過積極地利用殘留在燃料電池單電池84、重整器20內(nèi)的余熱，可實現(xiàn)迅速的起動，另一方面，可利用比在執(zhí)行“通常起動模式”的“通常起動Ρ0Χ”的通常起動模式POX控制區(qū)域 B2中從氧化劑氣體供給部件即重整用空氣流量調(diào)節(jié)單元44向重整器20供給的氧化劑氣體(重整用氣體)的供給量少的氧化劑氣體(重整用空氣)來執(zhí)行“再起動Ρ0Χ”，可防止因為較多地投入氧化劑氣體而在余熱的影響下給予燃料電池電堆14氧化影響。
權(quán)利要求
1.一種固體電解質(zhì)型燃料電池，是通過使燃料氣體和氧化劑氣體進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)來發(fā)電的固體電解質(zhì)型燃料電池，其特征在于，具有固體電解質(zhì)型燃料電池單電池，配置在固體電解質(zhì)型燃料電池模塊內(nèi)； 重整器，是對燃料氣體進(jìn)行重整并向上述燃料電池單電池供給的重整器，其根據(jù)規(guī)定的溫度區(qū)域利用如下任意一個重整反應(yīng)將燃料氣體重整為氫，該重整反應(yīng)包括通過使燃料氣體和氧化劑氣體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而對燃料氣體進(jìn)行部分氧化重整的重整反應(yīng)即Ρ0Χ、通過使燃料氣體和水蒸氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而對燃料氣體進(jìn)行水蒸氣重整的重整反應(yīng)即SR、以及通過并用上述POX和上述SR而對燃料氣體進(jìn)行自熱重整的重整反應(yīng)即ATR ；重整狀態(tài)溫度檢測器，檢測用于上述重整器變更重整狀態(tài)的重整狀態(tài)溫度； 及控制裝置，控制上述燃料電池模塊的運(yùn)行，上述控制裝置具備控制上述燃料電池模塊的運(yùn)行起動的起動控制裝置和控制上述燃料電池模塊的運(yùn)行停止的停止控制裝置，上述起動控制裝置在使燃料氣體點燃并燃燒后，在上述重整狀態(tài)溫度檢測器檢測出的上述重整狀態(tài)溫度比上述POX開始的POX開始溫度低時，執(zhí)行利用燃料氣體的燃燒熱量使上述重整器升溫的燃燒運(yùn)行，在上述重整狀態(tài)溫度處在上述POX開始溫度以上且小于可實施上述水蒸氣重整的溫度的POX溫度區(qū)域內(nèi)時，為了使上述重整器升溫而執(zhí)行通常起動時的Ρ0Χ，在上述重整狀態(tài)溫度處在可實施上述水蒸氣重整的溫度以上且小于規(guī)定的恒定溫度的ATR溫度區(qū)域內(nèi)時，為了使上述重整器升溫而執(zhí)行通常起動時的ATR，在上述重整狀態(tài)溫度處在上述規(guī)定的恒定溫度以上時，為了使上述重整器升溫而執(zhí)行通常起動時的SR，上述起動控制裝置還在伴隨上述燃料電池模塊從高溫狀態(tài)的停止而由上述停止控制裝置執(zhí)行停止處理，并在上述POX溫度區(qū)域內(nèi)執(zhí)行運(yùn)行的再起動時，在上述重整狀態(tài)溫度至少處在上述POX溫度區(qū)域內(nèi)的高溫區(qū)域時禁止基于上述通常起動時的POX的起動，執(zhí)行與該通常起動時的POX不同的再起動控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體電解質(zhì)型燃料電池，其特征在于，上述再起動控制在上述重整狀態(tài)溫度處在上述ATR溫度區(qū)域內(nèi)時執(zhí)行基于上述ATR的再起動，另一方面，在上述重整狀態(tài)溫度處在上述POX溫度區(qū)域內(nèi)時禁止基于通常起動時的POX的再起動，同時在上述重整狀態(tài)溫度降低至規(guī)定溫度之前由上述停止控制裝置使運(yùn)行停止持續(xù)，在變?yōu)橐?guī)定溫度以下后執(zhí)行再起動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體電解質(zhì)型燃料電池，其特征在于，上述再起動控制在上述重整狀態(tài)溫度處在上述通常起動時的POX溫度區(qū)域內(nèi)的規(guī)定溫度以上時，禁止基于通常起動時的POX的再起動，在上述重整狀態(tài)溫度變?yōu)樾∮谝?guī)定溫度的溫度之前由上述停止控制裝置使運(yùn)行停止持續(xù)，在變?yōu)橐?guī)定溫度以下后執(zhí)行基于POX的再起動。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體電解質(zhì)型燃料電池，其特征在于，上述再起動控制在上述重整狀態(tài)溫度處在上述通常起動時的POX溫度區(qū)域的第1規(guī)定溫度以上的第1溫度區(qū)域時執(zhí)行基于ATR的再起動，在比上述POX溫度區(qū)域內(nèi)的第1溫度區(qū)域低的第2溫度區(qū)域中執(zhí)行基于POX的再起動，在第1溫度區(qū)域和第2溫度區(qū)域之間的第3溫度區(qū)域中禁止再起動，在上述重整狀態(tài)溫度降低至小于規(guī)定溫度的溫度之前由上述停止控制裝置使運(yùn)行停止持續(xù)，在變?yōu)橐?guī)定溫度以下后執(zhí)行基于POX的再起動。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固體電解質(zhì)型燃料電池，其特征在于，上述再起動控制在上述重整狀態(tài)溫度處在上述通常起動時的POX溫度區(qū)域的第1規(guī)定溫度以上的第1溫度區(qū)域時執(zhí)行基于ATR的再起動，在比上述POX溫度區(qū)域內(nèi)的第1溫度區(qū)域低的第2溫度區(qū)域中執(zhí)行基于POX的再起動，在第1溫度區(qū)域和第2溫度區(qū)域之間的第3溫度區(qū)域中禁止再起動，在上述重整狀態(tài)溫度降低至小于規(guī)定溫度的溫度之前由上述停止控制裝置使運(yùn)行停止持續(xù)，在變?yōu)橐?guī)定溫度以下后執(zhí)行基于POX的再起動。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固體電解質(zhì)型燃料電池，其特征在于，通過上述再起動控制而進(jìn)行的POX構(gòu)成為，與上述通常起動時的POX相比使氧化劑氣體的供給量減少。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固體電解質(zhì)型燃料電池，其特征在于，通過上述再起動控制而進(jìn)行的POX構(gòu)成為，與上述通常起動時的POX相比使氧化劑氣體的供給量減少。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的固體電解質(zhì)型燃料電池，其特征在于，通過上述再起動控制而進(jìn)行的POX構(gòu)成為，與上述通常起動時的POX相比使氧化劑氣體的供給量減少。
9.一種固體電解質(zhì)型燃料電池，是通過使燃料氣體和氧化劑氣體進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)來發(fā)電的固體電解質(zhì)型燃料電池，其特征在于，具有固體電解質(zhì)型燃料電池單電池，配置在固體電解質(zhì)型燃料電池模塊內(nèi)； 重整部件，是對燃料氣體進(jìn)行重整并向上述燃料電池單電池供給的重整部件，其根據(jù)規(guī)定的溫度區(qū)域利用如下任意一個重整反應(yīng)將燃料氣體重整為氫，該重整反應(yīng)包括通過使燃料氣體和氧化劑氣體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而對燃料氣體進(jìn)行部分氧化重整的重整反應(yīng)即Ρ0Χ、 通過使燃料氣體和水蒸氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而對燃料氣體進(jìn)行水蒸氣重整的重整反應(yīng)即SR、以及通過并用上述POX和上述SR而對燃料氣體進(jìn)行自熱重整的重整反應(yīng)即ATR ；重整狀態(tài)溫度檢測部件，檢測用于上述重整部件變更重整狀態(tài)的重整狀態(tài)溫度； 及控制部件，控制上述燃料電池模塊的運(yùn)行，上述控制部件具備控制上述燃料電池模塊的運(yùn)行起動的起動控制部件和控制上述燃料電池模塊的運(yùn)行停止的停止控制部件，上述起動控制部件在使燃料氣體點燃并燃燒后，在上述重整狀態(tài)溫度檢測部件檢測出的上述重整狀態(tài)溫度比上述POX開始的POX開始溫度低時，執(zhí)行利用燃料氣體的燃燒熱量使上述重整部件升溫的燃燒運(yùn)行，在上述重整狀態(tài)溫度處在上述POX開始溫度以上且小于可實施上述水蒸氣重整的溫度的POX溫度區(qū)域內(nèi)時，為了使上述重整部件升溫而執(zhí)行通常起動時的POX，在上述重整狀態(tài)溫度處在可實施上述水蒸氣重整的溫度以上且小于規(guī)定的恒定溫度的ATR溫度區(qū)域內(nèi)時，為了使上述重整部件升溫而執(zhí)行通常起動時的ATR，在上述重整狀態(tài)溫度處在上述規(guī)定的恒定溫度以上時，為了使上述重整部件升溫而執(zhí)行通常起動時的SR，上述起動控制部件還在伴隨上述燃料電池模塊從高溫狀態(tài)的停止而由上述停止控制部件執(zhí)行停止處理，并在上述POX溫度區(qū)域內(nèi)執(zhí)行運(yùn)行的再起動時，在上述重整狀態(tài)溫度至少處在上述POX溫度區(qū)域內(nèi)的高溫區(qū)域時禁止基于上述通常起動時的POX的起動，執(zhí)行與該通常起動時的POX不同的再起動控制。
全文摘要
本發(fā)明是一種固體電解質(zhì)型燃料電池，其具有配置在燃料電池模塊(2)內(nèi)的燃料電池單電池(84)；重整器(20)；檢測其重整狀態(tài)溫度的重整器溫度傳感器148；及控制燃料電池模塊的運(yùn)行的控制部(110)，該控制部在執(zhí)行了固體電解質(zhì)型燃料電池模塊的運(yùn)行停止的狀態(tài)下至少在POX溫度區(qū)域內(nèi)的高溫區(qū)域中執(zhí)行運(yùn)行的再起動時，禁止基于通常起動時的POX的起動，而執(zhí)行與該通常起動時的POX不同的再起動控制。
文檔編號H01M8/06GK102414894SQ20108001913
公開日2012年4月11日 申請日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者井坂暢夫, 渡邊直樹, 西愿修一郎, 赤木陽祐 申請人:Toto株式會社