JP2008243597A

JP2008243597A - 燃料電池装置

Info

Publication number: JP2008243597A
Application number: JP2007082472A
Authority: JP
Inventors: Narikado Takahashi; 成門高橋
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2008-10-09

Abstract

【課題】原燃料を燃料電池に十分に供給できる燃料電池装置を提供する。
【解決手段】収納容器１と、該収納容器１内に収納された燃料電池セル４ａと、収納容器１内に収納され燃料電池セル４ａに燃料ガスを供給すべく原燃料を改質する改質触媒部３ａと、該改質触媒部３ａに原燃料を供給するための原燃料供給ラインとを具備してなり、改質触媒部３ａを通過し発電に使用されなかったガスを燃焼させる燃料電池装置であって、改質触媒部３ａよりも下流側に、燃料電池セル４ａに原燃料を直接供給するためのガスポンプ１８を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池装置に関し、特に収納容器内に固体酸化物形燃料電池、改質触媒部を収納するとともに、改質触媒部に原燃料を供給するための原燃料供給手段とを具備する燃料電池装置に関する。

次世代エネルギーとして、近年、固体高分子形、リン酸形、溶融炭酸塩形及び固体酸化物形等の燃料電池が提案されている。特に、固体酸化物形燃料電池は、作動温度が高いが、発電効率が高い、排熱利用が可能である等の利点を有しており、研究開発が推し進められている。

従来の燃料電池装置では、収納容器内に、固体酸化物形燃料電池、改質器を収納し、燃料電池に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給手段と、改質器に原燃料を供給するための原燃料供給手段、空気を供給するための空気供給手段、水を供給するための水供給手段を具備し、起動工程中に、酸素含有ガス供給手段により酸素含有ガスを燃料電池に供給し、一方で、原燃料供給手段により原燃料を改質器を介して燃料電池に供給し、発電に用いられなかったガスを燃焼させ、この燃焼ガスにより改質器を加熱するとともに、モジュール内部加熱することが行われていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−８６０１６号公報

しかしながら、従来の燃料電池装置では、起動処理工程の初期において、改質器を介して原燃料を燃料電池に供給していたため、改質器の改質触媒部での圧損が高く、このため、大量の原燃料を供給することが困難であった。

即ち、改質器の改質触媒部を原燃料が通過するのに大きな圧力が必要であり、このため、供給圧力を高くしようとすると高価なポンプが必要となり、一方、安価なポンプを使用すると、改質器を通過する原燃料が少なくなり、モジュール温度を高め、かつ改質器温度を十分に短時間に高めるためは、原燃料の供給量が少ないという問題があった。

本発明は、原燃料を燃料電池に十分に供給できる燃料電池装置を提供することを目的とする。

本発明の燃料電池装置は、収納容器と、該収納容器内に収納された固体酸化物形燃料電池と、前記収納容器内に収納され前記固体酸化物形燃料電池に燃料ガスを供給すべく原燃料を改質する改質触媒部と、該改質触媒部に原燃料を供給するための原燃料供給手段と、前記改質触媒部に水を供給するための水供給手段とを具備してなり、前記改質触媒部を通過し発電に使用されなかったガスを燃焼させる燃料電池装置であって、前記固体酸化物形燃料電池に原燃料を直接供給するための原燃料直接供給手段と、該原燃料直接供給手段、前記原燃料供給手段及び前記水供給手段を制御する制御部とを具備することを特徴とする。

このような燃料電池装置では、原燃料直接供給手段により、改質触媒部を介さずに原燃料を燃料電池に供給できるため、供給圧の低い安価なポンプからなる原燃料直接供給手段を使用しても、原燃料を燃料電池に十分に供給でき、この原燃料を燃焼させ、これにより、モジュール（燃料電池）温度及び改質触媒部温度を十分にかつ短時間に高めることができ、燃料電池装置の起動を早めることができる。

また、本発明の燃料電池装置は、前記固体酸化物形燃料電池は内部改質型であることを特徴とする。このような燃料電池装置では、改質触媒部にて改質しきれなかった原燃料を、固体酸化物形燃料電池にて改質することができる。

さらに、本発明の燃料電池装置は、前記固体酸化物形燃料電池に酸素含有ガスを直接供給する酸素含有ガス直接供給手段を具備する。このような燃料電池装置では、原燃料とともに酸素含有ガスを燃料電池に供給することにより、原燃料が燃焼し、燃料電池の燃焼ガス近傍が加熱され、この固体酸化物形燃料電池の加熱された部分で内部改質が行われ始め、これとともに炭素が析出し始めるが、酸素含有ガスが供給されるため、炭素が酸化され二酸化炭素として放出され、炭素の析出を防止することができる。さらに、内部改質型の固体酸化物形燃料電池を用いる場合には、部分酸化反応が改質触媒ではなく、固体酸化物形燃料電池で発生するため、発熱による改質触媒の劣化を防止することができる。

また、本発明の燃料電池装置では、前記制御部は、起動処理工程の初期に前記原燃料直接供給手段により前記固体酸化物形燃料電池に原燃料を直接供給するように制御することを特徴とする。このような燃料電池装置では、起動処理工程の初期に原燃料を燃焼させることにより、燃料電池を加熱するとともに、改質触媒部を加熱することができ、燃料電池の起動を早め、また、改質器での改質を早めることができる。

さらに、本発明の燃料電池装置では、前記制御部は、前記改質触媒部の温度が水蒸気改質可能な所定温度となるまで、前記原燃料直接供給手段により前記固体酸化物形燃料電池に原燃料を直接供給するように制御するとともに、前記改質触媒部の温度が水蒸気改質可能な所定温度となると、前記原燃料供給手段により原燃料を、前記水供給手段により水を前記改質触媒部に供給するように制御することを特徴とする。

このような燃料電池装置では、起動処理工程では、燃料電池に原燃料直接供給手段を用いて原燃料を供給し、燃焼させることにより、モジュール内部の温度を高くするとともに、改質触媒部の温度を高くするが、改質触媒部の温度が水蒸気改質可能な所定温度となるまで原燃料直接供給手段により原燃料を供給し、改質触媒部の温度が水蒸気改質可能な所定温度となると、原燃料供給手段及び水供給手段により、原燃料及び水を改質触媒部に供給し、吸熱反応である水蒸気改質を行うことができ、最も改質効率の高い水蒸気改質を行うまでの時間を短縮できる。

また、本発明の燃料電池装置は、前記改質触媒部に酸素含有ガスを供給するための酸素含有ガス供給手段を具備しており、前記制御部は、前記改質触媒部の温度が部分酸化改質可能な所定温度となるまで、前記原燃料直接供給手段により前記固体酸化物形燃料電池に原燃料を直接供給するように制御するとともに、前記改質触媒部の温度が部分酸化改質可能な所定温度となると、前記原燃料供給手段により原燃料を、前記酸素含有ガス供給手段により酸素含有ガスを前記改質触媒部に供給するように制御することを特徴とする。

このような燃料電池装置では、起動処理工程では、燃料電池に原燃料直接供給手段を用いて原燃料を供給し、燃焼させることにより、モジュール内部の温度を高くするとともに、改質触媒部の温度を高くするが、改質触媒部の温度が部分酸化改質可能な所定温度となるまで原燃料直接供給手段により原燃料を直接供給し、改質触媒部の温度が部分酸化改質可能な所定温度となると、原燃料供給手段及び酸素含有ガス供給手段により、原燃料及び酸素含有ガスを改質触媒部に供給し、発熱反応である部分酸化改質を行うことができ、改質を行うまでの時間を短縮できる。そして、この後、改質触媒部の温度が水蒸気改質可能な所定温度となると、酸素含有ガスの改質触媒部への供給を停止し、一方で水の改質触媒部への供給を開始し、最も改質効率の高い水蒸気改質を行うことができる。

本発明の燃料電池装置では、原燃料直接供給手段により、改質触媒部を介さずに原燃料を燃料電池に供給できるため、供給圧の低い安価なポンプを使用しても、原燃料を燃料電池に十分に供給でき、この原燃料を燃焼させ、これにより、モジュール温度及び改質触媒部温度を十分にかつ短時間に高めることができ、燃料電池装置の起動を早めることができる。

以下、本発明の燃料電池装置の一形態について説明する。図１は燃料電池装置の概要を示す概略構成図である。

燃料電池装置は、図１に示すように、収納容器１内に、改質器３及びセルスタック４が収容されて構成されている。改質器３内には、原燃料を改質する改質触媒部３ａを具備している。改質触媒部３ａの上流側には水気化部３ｂが、改質触媒部３ａの下流側にはガス予熱部３ｃが形成されている。セルスタック４は、複数の燃料電池セル（燃料電池）４ａをガスマニホールド４ｂに立設して構成されている。

収納容器１の改質器３には、ガスポンプ２により外部から都市ガス、プロパンガス等の原燃料が供給可能とされ、また、水ポンプ７により水が供給可能とされ、さらに、空気ポンプ９により、空気等の酸素含有ガスが供給可能とされている。

改質器３は、原燃料、水、酸素含有ガスにより、部分酸化改質、水蒸気改質可能とされ、改質器３にて改質された燃料ガスがセルスタック４の燃料電池セル４ａに供給されるように構成されている。ガスポンプ２、水ポンプ７、空気ポンプ９は、制御部１０で制御可能とされている。尚、図１における破線は、制御装置１０からの主な信号、又は制御部１０への主な信号を示すものである。

また、収納容器１内には、発電用としての空気（酸素含有ガス）が空気ブロワ１１により空気導入管１３を介して供給される。

即ち、改質器３とガスマニホールド４ｂとの間は配管１４により連結され、改質器３の改質触媒部３ａにて改質された燃料ガスがガスマニホールド４ｂに供給されるようになっている。燃料電池セル４ａは、内部に燃料ガスが流通するガス通路を有しており、燃料ガスは、マニホールド４ｂ内から燃料電池セル４ａのガス通路を流通して発電反応に用いられ、余剰の燃料ガスがガス通路を介して燃料電池セル４ａの上方（燃焼領域Ｆ）に放出される。一方、空気は空気ブロワ１１により空気導入管１３より収納容器１内に供給され、発電反応に用いられなかった空気は、燃料電池セル４ａの上方へ向かう。

この形態では、燃料電池セル４ａの上方（燃焼領域Ｆ）に放出された余剰の燃料ガスが、燃焼用燃料ガスとされている。

つまり、この形態では、セルスタック４の上方に放出される余剰の燃料ガスが燃焼する燃焼領域Ｆ、言い換えれば、セルスタック４上方には、着火手段としての着火用ヒータ１５、燃料ガスの燃焼状態を計測する温度センサ１７が設けられており、燃焼領域Ｆの上方には、改質器３が設けられ、改質器３は、セルスタック４から放出された燃料ガスの燃焼により加熱されるように構成されている。燃料電池セル４ａは、例えば、中空平板タイプの固体酸化物形燃料電池セル４ａとされ、固体酸化物からなる電解質の内側にＮｉを主成分とする燃料極層、外側には空気極が形成され、燃料電池セル４ａの内部を通過するガスが内部改質されるようになっている。

尚、起動初期では、改質器３の温度が低いため、改質器３にて改質が行われるまでは、原燃料が改質器３に供給されても改質されないため、原燃料がガスマニホールド４ｂを介して燃料電池セル４ａに上方から放出され、燃焼することになる。

着火用ヒータ１５は、その発熱を燃焼の着火源とするものであり、セラミックからなる着火用ヒータ１５は１０００℃程度の高温になり、着火源として十分機能する。従って、着火用ヒータ１５は、耐久性という観点からセラミックヒータが望ましく、例えば、Ｗ、Ｍｏ等からなる発熱体を、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素等のセラミックで被覆して構成されている。

温度センサ１７としては、１０００℃以上の温度を計測でき応答性も速く安価であるＫ種熱電対を用いることができる。又、温度センサ１７は、着火用ヒータ１５からの輻射熱をできるだけ検出しないように離して配置されている。従って、セルスタック４から吹き出した燃料ガスに着火用ヒータ１５で着火し、燃料ガスを燃焼させて改質器３を昇温させ、原燃料の改質を行う構造としている。燃焼した排ガスは排気管１９より収納容器１外部に放出される。温度センサ１７からの信号は制御部１０に送られ、着火用ヒータ１５への通電は制御部１０で制御可能とされている。

そして、本発明の燃料電池装置では、改質触媒部３ａよりも下流側の配管１４には、改質器３に原燃料を供給する原燃料供給ラインＬ１とは別に、原燃料をガスマニホールド４ｂを介して燃料電池セル４ａの上方に放出するための原燃料直接供給ラインＬ２、言い換えれば、原燃料を改質触媒部３ａを通過させることなく、原燃料を直接燃料電池セル４ａに供給する原燃料直接供給ラインＬ２が接続され、このラインＬ２に設けられたガスポンプ１８は、制御部１０により制御されるようなっている。

以上のように構成された燃料電池装置の起動方法について、図２に基づいて説明する。燃料電池装置の起動が開始されると、先ず発電準備である起動処理を行う。

先ず、Ｓ１において空気ブロワ１１を起動し収納容器１内に空気を供給する。ここで、着火動作時は空気ブロワ１１による供給量が多いと火炎を吹き消す恐れがある為、流量を少なく（例えば、４０Ｌ／ｍｉｎ）設定しておく。この空気ブロワ１１による空気供給が、燃料電池セル４ａの上方の燃焼領域Ｆに達し、燃料電池セル４ａの火炎を吹き消すおそれがあるため、空気ブロワ１１による空気供給量を減らすことで、燃焼領域Ｆへの空気供給量を減らすことができる。その後、Ｓ２で着火用ヒータ１５に通電し、着火用ヒータ１５を予熱する。

この後、Ｓ３で原燃料直接供給ラインＬ２のガスポンプ１８を駆動し、原燃料を改質器３の改質触媒部３ａよりも下流側の配管１４に供給し、原燃料をガスマニホールド４ｂを介して燃料電池セル４ａ上方に放出し、空気ブロワ１１による空気と原燃料との混合ガスに、着火用ヒータ１５の発熱で着火し、燃焼させ、この燃焼ガスで、収納容器１内の温度が上昇し、かつ、改質器３が加熱される。

原燃料は、改質器３の改質触媒部３ａを介することなく、改質触媒部３ａよりも下流側の配管１４から燃料電池セル４ａの上方に放出されるため、原燃料の供給を妨げるものが何もなく、スムーズに燃料電池セル４ａから上方に放出することができる。これにより、燃料電池セル４ａ、改質器３を加熱するための燃焼用のガスとして、原燃料を大量にかつ容易に低圧力で供給することができ、燃料電池セル４ａ、改質器３の加熱を迅速に行うことができる。

この後、S４で部分酸化改質可能か否か判定する。部分酸化改質可能か否かは、例えば、モジュール温度が１００℃以上であり、かつ改質器内部の温度が２００℃以上となった場合に、可能と判断する。

部分酸化改質可能と判断された場合には、Ｓ５でガスポンプ２、空気ポンプ９を駆動し、改質器３に原燃料と空気を供給し、部分酸化改質を行う。この後、Ｓ６でガスポンプ１８を停止する。改質器３の改質触媒部３ａにて改質された燃料ガスは、マニホールド４ｂを介して燃料電池セル４ａのガス通路を通過し、発電反応に用いられなかった余剰の燃料ガスが燃焼領域Ｆに放出され、燃焼し、燃料電池セル４ａ、改質器３が加熱される。

この後、S７でオートサーマル改質（ＡＴＲ）可能か否か判定する。オートサーマル改質とは、部分酸化改質と水蒸気改質の併用運転であり、部分酸化改質から水蒸気改質に直接変更すると、ガス種、ガス量が急激に変化するため、部分酸化改質と水蒸気改質を併用する改質法であり、オートサーマル改質（ＡＴＲ）可能か否かは、例えば、モジュール温度が２００℃以上であり、かつ改質器内部の温度が６５０℃以上である場合に、可能と判断する。部分酸化改質は発熱反応であるが水蒸気改質は吸熱反応であるため、水蒸気改質に移行してもモジュール温度、改質器温度を維持できるよう、ある一定以上の温度となった場合にオートサーマル改質（ＡＴＲ）可能と判断する。

オートサーマル改質（ＡＴＲ）可能と判断された場合には、Ｓ８で水ポンプ７を駆動し、改質器３に水（水蒸気となる）を供給し、一方で、空気ポンプ９による空気供給量を少なくし、改質器内でオートサーマル改質（ＡＴＲ）を行う。

この後、S９で水蒸気改質可能か否か判定する。水蒸気改質は吸熱反応であるため、水蒸気改質可能か否かは、例えば、モジュール温度が４００℃以上であり、かつ改質器内部の温度が５５０℃以上である場合に、可能と判断する。

水蒸気改質可能と判断された場合には、Ｓ１０で空気ポンプ９の駆動を停止し、空気ポンプ９による空気供給を停止する。一方で、水ポンプ７による水供給量を増加し、水蒸気改質を行う。

そして、空気ポンプ９の停止後、一定時間経過後に、着火用ヒータ１５への通電を停止する。一定時間とは、モジュール温度が十分に高くなっており、自然発火する温度とされている。

以上のような燃料電池装置では、ガスポンプ１８により、改質触媒部３ａを介さずに原燃料を燃料電池セル４ａに供給できるため、供給圧の低い安価なガスポンプ１８を使用しても、原燃料を燃料電池セル４ａに十分に供給でき、この原燃料を燃焼させ、これにより、燃料電池セル４ａの温度を高め、かつ改質器３温度を十分に短時間に高めることができ、燃料電池装置の起動を早めることができる。

また、制御部１０は、起動工程中に着火用ヒータ１５に通電し、発電反応に用いられなかったガスに着火して燃焼させるが、制御部１０は起動工程中継続して着火用ヒータ１５に通電するため、簡単な制御で、かつ、起動工程中における着火信頼性を向上できる。

即ち、原燃料の部分酸化改質は、例えば、空気と原燃料とを改質器３に所定量供給して行われ、また水蒸気改質は、例えば水と原燃料とを改質器に所定量供給して行われ、それぞれの改質で用いられるガス種、ガス量が異なるため、例えば、部分酸化改質時には着火用ヒータにて一旦着火した場合であっても、オートサーマル改質（ＡＴＲ）段階や、水蒸気改質段階で失火する虞があるが、本発明では、起動工程中継続して着火用ヒータ１５に通電するため、ガス種、ガス量が変化し、失火したとしてもすぐに再着火し、着火信頼性を向上できる。

図３は本発明の他の形態を示すもので、この形態では、配管１４に原燃料を供給する原燃料直接供給ラインＬ２が接続されるとともに、改質触媒部３ａよりも下流側に、燃料電池セル４ａに酸素含有ガスを直接供給するための酸素含有ガス直接供給手段、言い換えれば、改質触媒部３ａよりも下流側の配管１４に酸素含有ガスを燃料電池セル４ａに直接供給するための酸素含有ガス直接供給ラインＬ３が接続され、酸素含有ガス直接供給ラインに設けられた空気ポンプ２５は、制御部１０により制御されるようなっている。

このような燃料電池装置では、図４に示すように、先ず、Ｓ１において空気ブロワ１１を起動し収納容器１内に空気を供給する。その後、Ｓ２で着火用ヒータ１５に通電し、着火用ヒータ１５を予熱する。

この後、Ｓ３でガスポンプ１８、空気ポンプ２５を駆動し、原燃料、空気を改質器３の改質触媒部３ａよりも下流側の配管１４に供給し、原燃料、空気をガスマニホールド４ｂを介して燃料電池セル４ａ上方に放出し、空気と原燃料との混合ガスに、着火用ヒータ１５の発熱で着火し、燃焼させ、この燃焼ガスで、収納容器１内の温度が上昇し、かつ、改質器３が加熱される。

原燃料は、改質器３の改質触媒部３ａを介することなく、改質触媒部３ａよりも下流側の配管１４から燃料電池セル４ａの上方に放出されるため、原燃料の供給を妨げるものが何もなく、スムーズに燃料電池セル４ａから上方に放出することができる。これにより、燃料電池セル４ａ、改質器３を加熱するための燃焼用のガスとして、原燃料を大量にかつ容易に供給することができ、燃料電池セル４ａ、改質器３の加熱を迅速に行うことができる。

また、空気が改質器３の改質触媒部３ａを介することなく、改質触媒部３ａよりも下流側の配管１４から燃料電池セル４ａ内を通過して放出されるため、空気の供給を妨げるものが何もなく、スムーズに大量の空気を燃料電池セル４ａから上方に放出することができる。従って、原燃料とともに空気を燃料電池に供給することにより、原燃料が燃焼し、燃料電池の燃焼ガス近傍が加熱され、この固体酸化物形燃料電池の加熱された部分で内部改質が行われ始め、これに伴い炭素が析出する虞があるが、同時に空気が供給されるため、炭素が酸化され二酸化炭素として放出され、燃料電池セル４ａの燃料極における炭素の析出を抑制することができる。

図５は本発明のさらに他の形態を示すもので、この形態では、ガスマニホールド４ｂに原燃料を供給する原燃料直接供給ラインＬ２が接続されるとともに、ガスマニホールド４ｂに酸素含有ガス直接供給ラインＬ３が接続されている。このような燃料電池装置でも、上記形態とほぼ同様の効果を得ることができるが、この形態では、さらに、原燃料直接供給ラインＬ２、酸素含有ガス直接供給ラインＬ３が接続される部分が、配管よりも広い空間（断面積が大きい）であるガスマニホールド４ｂに接続されるため、ガスがさらに供給されやすくなり、供給圧の低いポンプを用いることができる。

尚、上記した形態では、原燃料直接供給ラインＬ２、酸素含有ガス直接供給ラインＬ３を配管１４や、ガスマニホールド４ｂに接続した形態について説明したが、本発明では、改質触媒部３ａよりも下流側であれば、例えば、改質器であっても良い。

以上、添付図面を参照して本発明の好適実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能であることは多言するまでもない。

例えば、上記形態では、原燃料を圧送するための２つのガスポンプ２、１８を、即ち原燃料供給ラインＬ１のガスポンプ２と原燃料直接供給ラインＬ２のガスポンプ１８を用いた形態について説明したが、一つのガスポンプにて、原燃料を改質器３又は配管１４に供給するように切り替えスイッチ等を設けても良い。このような燃料電池装置では、ガスポンプが一つであるため、安価とできるとともに、大量に原燃料を供給する必要がある時には、改質触媒部を介さずに供給するため、ガスポンプに高い供給能力が要求されず、安価なガスポンプを用いることができる。

また、図３、５の形態では、空気を圧送するための２つの空気ポンプ９、２５を用いた形態について説明したが、一つの空気ポンプにて、空気を改質器３又は配管１４に供給するように切り替えスイッチ等を設けても良い。このような燃料電池装置では、空気ポンプが一つであるため、安価とできるとともに、大量に空気を供給する必要がある時には、改質触媒部を介さずに供給するため、空気ポンプに高い供給能力が要求されず、安価な空気ポンプを用いることができる。

また、上記形態では、セルスタックの上方に特定の改質器を備えた燃料電池装置について説明したが、改質器はセルスタックの上方以外に設けた場合でも、本発明を適用することができる。

さらに、上記形態では、燃料電池セルの外面に空気を、内部に燃料ガスを供給する場合について説明したが、本発明は、燃料電池セルの内部に空気を、外部に燃料ガスを供給する場合であっても適用できる。尚、この場合、燃料電池セルの内側には空気極が、外側には燃料極が形成されることは言うまでもない。

また、上記形態では、部分酸化改質を行った後水蒸気改質を行う場合に、本発明を適用したが、本発明では、部分酸化改質を行うことなく、水蒸気改質を行う場合にも適用できる。この場合には、最も改質効率の高い水蒸気改質を行うまでの時間を短縮できる。また、部分酸化反応が改質触媒ではなく、固体酸化物形燃料電池で発生するため、発熱による改質触媒の劣化を防止することができる。

本発明の燃料電池装置の実施形態を示す断面図である。本発明の燃料電池装置の起動方法を示すフローチャートである。酸素含有ガス直接供給ラインをも配管に接続した本発明の他の形態を示す断面図である。図３の燃料電池装置の起動方法を示すフローチャートである。原燃料直接供給ライン、酸素含有ガス直接供給ラインをガスマニホールドに接続した本発明のさらに他の形態を示す断面図である。

符号の説明

１・・・収納容器
２、１８・・・ガスポンプ
３・・・改質器
３ａ・・・改質触媒部
４・・・セルスタック
４ａ・・・燃料電池セル（燃料電池）
７・・・水ポンプ
９、２５・・・空気ポンプ
１０・・・制御部
１５・・・着火用ヒータ
Ｆ・・・燃焼領域

Claims

収納容器と、該収納容器内に収納された固体酸化物形燃料電池と、前記収納容器内に収納され前記固体酸化物形燃料電池に燃料ガスを供給すべく原燃料を改質する改質触媒部と、該改質触媒部に原燃料を供給するための原燃料供給手段と、前記改質触媒部に水を供給するための水供給手段とを具備してなり、前記改質触媒部を通過し発電に使用されなかったガスを燃焼させる燃料電池装置であって、前記固体酸化物形燃料電池に原燃料を直接供給するための原燃料直接供給手段と、該原燃料直接供給手段、前記原燃料供給手段及び前記水供給手段を制御する制御部とを具備することを特徴とする燃料電池装置。
前記固体酸化物形燃料電池は内部改質型であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池装置。
前記固体酸化物形燃料電池に酸素含有ガスを直接供給する酸素含有ガス直接供給手段を具備することを特徴とする請求項２記載の燃料電池装置。
前記制御部は、起動処理工程の初期に前記原燃料直接供給手段により前記固体酸化物形燃料電池に原燃料を直接供給するように制御することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれかに記載の燃料電池装置。
前記制御部は、前記改質触媒部の温度が水蒸気改質可能な所定温度となるまで、前記原燃料直接供給手段により前記固体酸化物形燃料電池に原燃料を直接供給するように制御するとともに、前記改質触媒部の温度が水蒸気改質可能な所定温度となると、前記原燃料供給手段により原燃料を、前記水供給手段により水を前記改質触媒部に供給するように制御することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれかに記載の燃料電池装置。
前記改質触媒部に酸素含有ガスを供給するための酸素含有ガス供給手段を具備しており、前記制御部は、前記改質触媒部の温度が部分酸化改質可能な所定温度となるまで、前記原燃料直接供給手段により前記固体酸化物形燃料電池に原燃料を直接供給するように制御するとともに、前記改質触媒部の温度が部分酸化改質可能な所定温度となると、前記原燃料供給手段により原燃料を、前記酸素含有ガス供給手段により酸素含有ガスを前記改質触媒部に供給するように制御することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれかに記載の燃料電池装置。