[发明专利]氢生成装置及其运转方法以及燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及氢生成装置及其运转方法以及燃料电池系统。特别是 具有通过加热将原料重整为富氢的含氢气体的氢生成装置、利用空气 使可燃性气体燃烧从而加热所述氢生成装置的燃烧器、使用所述含氢 气体以及氧化剂气体进行发电的燃料电池的燃料电池系统。

背景技术

现有的燃料电池系统，有如图6所示的系统。

图6中的燃料电池系统101被构成为具备燃料处理装置102、作为 固体高分子电解质型燃料电池的燃料电池堆103、控制装置104、重整 用原料供给部111，用于提供作为碳化氢类燃料的重整用原料、燃烧用 原料供给部114，用于提供作为燃烧燃料或作为碳化氢类燃料的燃烧用 原料、燃烧用空气供给部110，用于提供作为燃烧空气的燃烧用空气、 运送重整气体的第1重整气体运送线116、运送作为阳极废气的的废气 的第1废气运送线117、提供通风用空气的燃料电池堆用空气供给部 119、运送燃烧废气的燃烧废气运送线129。此外，燃料处理装置102 具备充填重整催化剂的重整催化剂部121、转化催化剂部122，充填有 利用转化反应减少重整气体中的一氧化碳的转化催化剂、选择氧化催 化剂部123，充填用于通过选择氧化反应减少转化后重整气体中的一氧 化碳的选择氧化催化剂、喷烧器部125、燃烧废气通路128、被设置于 燃烧废气通路128内部且充填了燃烧催化剂的燃烧催化剂部126、作为 被设置于喷烧器部125内的点火装置的点火器136。

此外，在启动时或者在通常运转中的助燃时，从燃烧用原料供给 部114向喷烧器部125提供被燃烧用原料用鼓风机141运送的燃烧用 原料。被设置于燃烧用原料供给部114的燃烧用原料用调节阀142被 控制为规定的开度，以便在接受了来自于控制器104的流量控制信号 之后，放流与流量控制信号相对应流量的燃烧用气体(例如参照专利 文献1)。

于是，在点火时利用点火器136并通过施压电压放电从而使被提 供了燃烧用原料和燃烧用空气的喷烧器部125内发生燃烧。

日本专利文献1：日本专利申请公开2004-168630号公报(第6～8 页，图1～图2)

发明内容

如专利文献1所记载，这样的燃料电池系统101中的重整用原料 或者燃烧用原料一般是城市燃气13A。一般地，以1.0～2.5kPa(表压) 的供给压供给城市燃气13A，但是如果考虑了由于重整用原料以及重 整了该原料的含氢气体的通路结构、或者燃烧用原料的通路结构造成 的通路整体的压力损失，那么仅以上述表压是不够的，重整用原料或 者燃烧用原料在被鼓风机以及泵等的升压器升压之后，再被提供给各 个重整催化剂部121以及喷烧器部125。当然，在点火工作时也是使被 升压器升压了的原料在喷烧部125内点火·燃烧。

然而，在对这样的燃料电池系统101的喷烧器部125的点火过程 中，如果实施与燃气热水器相同的点火方法，则存在以下的问题。即， 在如燃气热水器那样，对应于点火工作时的目标原料流量把提供给燃 烧部的原料固定控制在预先设定的开度的状态条件下进行点火时，由 于燃料电池系统101的升压器的升压精度的各自的差异或者升压器运 转开始时的工作不稳定性，使所提供的流量偏差变大。特别是在燃料 电池系统101中，升压器不是对如煤油那样的液体进行升压，而是对 如城市燃气等的气体进行升压，因此所提供的流量的偏差就会变大。 为此，就会出现引起如下所述的异常的问题：把估计量以上的原料提 供给喷烧器部125，由于在喷烧器部125内部的爆炸性的燃烧而引起的 较大的燃烧声、原料浓度较大而引起不稳定燃烧、原料过浓使得其浓 度变为超过燃烧上限从而发生点火失败。

因此，本发明正是为了解决上述现有的问题，目的在于提供一种 提高使用由升压器升压的燃料进行燃烧的燃烧器点火性的氢生成装置 以及使用该氢生成装置的燃料电池系统。