[发明专利]固体电解质型燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体电解质型燃料电池，尤其涉及一种使燃料气体和空气进行反应来发电的固体电解质型燃料电池。

背景技术

固体电解质型燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell：以下也称为“SOFC”)是将氧化物离子导电性固体电解质用作电解质，在其两侧安装电极，在一侧供给燃料气体，在另一侧供给氧化剂(空气、氧等)，并在较高的温度下进行动作的燃料电池。

在该SOFC中，利用经过氧化物离子导电性固体电解质的氧离子和燃料的反应生成水蒸气或二氧化碳，产生电能及热能。向SOFC外部取出电能，使用于各种电气用途。另一方面，热能传递给燃料、SOFC及氧化剂等，使用于使它们的温度上升。

在现有的SOFC中，在燃料电池模块内的密闭空间的下方部分配置有发电室，在该发电室内配置有具备多个燃料电池单电池的燃料电池单电池集合体。而且，在这些燃料电池单电池集合体的上方形成有燃烧室，发电反应中未使用的剩余的燃料气体和剩余的氧化剂气体(空气)在燃料电池单电池集合体的上部自身直接燃烧，在燃烧室内生成排放气体。

而且，在燃烧室的上方配置有将燃料气体重整为氢的重整器，利用燃烧室内的燃烧热量将重整器加热至可进行重整的温度。

但是，在这种现有的SOFC中，除在燃料电池单电池集合体的上部自身直接使剩余的燃料气体和剩余的氧化剂气体燃烧以外，未设置以下用途的燃烧器等加热部件，即另行加热燃烧室或重整器，或者在与外气温度大致相同的温度状态或低于外气温度的温度状态下使燃料电池模块起动的冷却起动时在燃料电池单电池集合体的上部对燃料气体点火，或者对点火后的防止熄火进行支援。因此，在单电池自身结构的差异所引起的点火部分的形状不良，或在与外气温度大致相同的温度状态或低于外气温度的温度状态下使燃料电池模块冷却起动时，尤其因为燃烧室内的不稳定气流的影响等，极难无一例外地使超过100根的多个燃料电池单电池全体切实地点火，即使已点火，也会仅仅因气流等稍微紊乱而造成马上熄火等，进行稳定的点火或保持稳定的点火状态具有极高的困难性。

因此，为了抑制这种点火不良，在现有的SOFC中，例如像专利文献1所述，提出了在点火时通过减少有可能吹灭燃料电池单电池的火焰的空气供给量，来抑制气流所引起的点火不良。

专利文献1：日本国特开2008-135268号公报

但是，在上述的专利文献1的SOFC中，作为用于抑制点火不良的对策，在点火时仅降低供给到燃料电池单电池的空气量，则在多个单电池中的一部分单电池点火后存在难以在单电池全体上切实地延烧，并且也容易熄火的问题。

而且，在点火时及在此之后紧接着由燃料气体和空气的混合气体燃烧，但是伴随该燃烧的温度上升，在重整器内开始发生重整反应，由此燃料气体的成分发生变化，氢成分开始增加。但是，在重整器的温度处于低温区域期间，尤其是在重整器内部的重整反应不能均匀地发生，由于燃料气体的成分也随之而不稳定地变动，因此重整器在低温区域期间容易熄火。

而且，在这样的现有SOFC中，由于起因于燃烧气体燃烧的温度越是低温，则燃料电池单电池集合体和燃料电池模块的蓄热量也越少，因此一方面在发生熄火时迅速发生温度降低，另一方面，在燃烧温度比较高时，由于燃料电池单电池集合体和燃料电池模块的蓄热量多，因此即使在发生熄火时，燃料电池模块内的温度也难以显著地降低，存在非常难以判定熄火状态的问题。

发明内容

因此，本发明是为解决上述的现有技术的问题而进行的，目的在于提供一种固体电解质型燃料电池(SOFC)，其在容易熄火的燃料电池单电池构造中，可以根据燃料电池单电池集合体或燃料电池模块的温度状态(蓄热量)来正确且迅速地进行熄火判定。