燃料电池系统以及运转方法技术方案

提供一种能够在固体氧化物型燃料电池停止后立即生成水蒸气的燃料电池系统以及运转方法。本发明专利技术的燃料电池系统(1)的特征在于，具有：阳极气体流路(4)；阴极气体流路(5)；固体氧化物型燃料电池(2)，其从所述阳极气体流路被供给燃料气体以及从所述阴极气体流路被供给空气，并通过电化学反应进行发电；以及水蒸气发生器(3)，其在停止了所述固体氧化物型燃料电池时，产生要与所述燃料气体混合的水蒸气，其中，所述水蒸气发生器被配置为能够与在所述阳极气体流路或所述阴极气体流路中流动的气体进行热交换。体进行热交换。体进行热交换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池系统以及运转方法


[0001]本专利技术涉及一种燃料电池系统以及运转方法。

技术介绍

[0002]在专利文献1所记载的专利技术中，在固体氧化物型燃料电池停止时，通过利用陶瓷加热器对水汽化器进行加热来生成水蒸气，并对燃料气体进行重整。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本特开2011
‑
119055号公报

技术实现思路

[0006]专利技术要解决的问题
[0007]然而，在专利文献1所记载的专利技术中，通过加热器来使水汽化器升温，因此使水汽化器升温至能够产生水蒸气的温度为止需要时间。因此，在使固体氧化物型燃料电池停止后延迟地生成水蒸气。因而，在固体氧化物型燃料电池停止后产生不供给水蒸气的时间，而在该时间还向燃料电池堆供给燃料气体。由此，发生蒸气碳比(S/C)降低，在重整器或燃料电池堆的催化剂处析出碳，使催化剂劣化的所谓的焦化。
[0008]本专利技术是鉴于如上所述的问题而完成的，其目的在于提供一种能够在固体氧化物型燃料电池停止后立即生成水蒸气的燃料电池系统以及运转方法。
[0009]用于解决问题的方案
[0010]本专利技术的一个方式的燃料电池系统，其特征在于，具有：阳极气体流路；阴极气体流路；固体氧化物型燃料电池，其从所述阳极气体流路被供给燃料气体以及从所述阴极气体流路被供给空气，并通过电化学反应进行发电；以及水蒸气发生器，其在停止了所述固体氧化物型燃料电池时，产生要与所述燃料气体混合的水蒸气，其中，所述水蒸气发生器被配置为能够与在所述阳极气体流路或所述阴极气体流路中流动的气体进行热交换。
[0011]关于本专利技术的一个方式的燃料电池系统的运转方法，在停止了固体氧化物型燃料电池时，向燃料气体中混合水蒸气，所述固体氧化物型燃料电池从阳极气体流路被供给所述燃料气体以及从阴极气体流路被供给空气，并通过电化学反应进行发电，所述燃料电池系统的运转方法的特征在于，将水蒸气发生器配置为能够与在所述阳极气体流路或所述阴极气体流路中流动的气体进行热交换，在所述固体氧化物型燃料电池的发电期间，将所述水蒸气发生器通过与所述气体的热交换来维持在能够生成所述水蒸气的温度，在停止了所述固体氧化物型燃料电池的发电时，使所述水蒸气发生器产生所述水蒸气。
[0012]专利技术的效果
[0013]根据本专利技术，能够在固体氧化物型燃料电池停止后立即生成水蒸气。因而，能够抑制在固体氧化物型燃料电池停止后产生不供给水蒸气的时间，从而能够防止重整器或燃料电池堆的催化剂的劣化。
附图说明
[0014]图1是本专利技术的第一实施方式所涉及的燃料电池系统的概念图。
[0015]图2是本实施方式的水蒸气发生器的立体图。
[0016]图3是示出水蒸气发生器和气体流路的剖面示意图。
[0017]图4示出不使水蒸气发生器与气体流路接触的比较例中的、固体氧化物型燃料电池的从发电到停止为止的温度曲线。
[0018]图5示出使水蒸气发生器接触到气体流路的本实施方式中的、固体氧化物型燃料电池的从启动到发电及停止为止的温度曲线。
[0019]图6是示出本实施方式的燃料电池系统中的、固体氧化物型燃料电池停止时的运转方法例的图表。
[0020]图7是第二实施方式所涉及的燃料电池系统的概念图。
[0021]图8是第三实施方式所涉及的燃料电池系统的概念图。
[0022]图9是第四实施方式所涉及的燃料电池系统的概念图。
[0023]图10示出具有水蒸气产生功能的气体流路的剖面图。
具体实施方式
[0024]下面，详细地说明本专利技术的实施方式。此外，本专利技术并不限定于以下的实施方式，在其主旨的范围内能够进行各种变形并实施。
[0025]<第一实施方式>
[0026]图1是本专利技术的第一实施方式所涉及的燃料电池系统的概念图。如图1所示，燃料电池系统1构成为具有固体氧化物型燃料电池(SOFC)2、水蒸气发生器3、阳极气体流路4以及阴极气体流路5。此外，有时不区分阳极气体流路4和阴极气体流路5而称为“气体流路”。
[0027]固体氧化物型燃料电池2具有将多个单体层叠或作为集合体来构成的电池堆。各单体具有由空气极和燃料极夹着电解质的基本结构，在电池各单体之间夹着隔膜。电池堆的各单体串联地电连接。固体氧化物型燃料电池是如下的发电机构：在空气极生成的氧化物离子透过电解质向燃料极移动，在燃料极氧化物离子通过与氢或一氧化碳反应来产生电能。
[0028]阳极气体流路4具有在从固体氧化物型燃料电池2观察时位于入口侧的阳极气体入口路径L1以及在从固体氧化物型燃料电池2观察时位于出口侧的阳极气体出口路径L2。
[0029]阳极气体入口路径L1作为向固体氧化物型燃料电池2供给燃料气体的燃料气体供给路径来发挥功能。利用未图示的燃料供给鼓风机对燃料气体进行流量调整。阳极气体出口路径L2作为放出阳极废气的排气路径来发挥功能。另外，阳极气体出口路径L2具备再循环路径L3，该再循环路径L3在阳极气体出口路径L2的中途分支，来使阳极废气在阳极气体出口路径L2与阳极气体入口路径L1之间进行再循环。如图1所示，在再循环路径L3中设置有再循环鼓风机6，来对再循环的阳极废气进行流量调整。
[0030]在图1所示的第一实施方式中，水蒸气发生器3被配置为能够与在阳极气体入口路径L1中流动的燃料气体进行热交换。水蒸气发生器3在阳极气体入口路径L1中例如被配置在固体氧化物型燃料电池2与再循环路L3之间。如图1所示，在水蒸气发生器3的入口侧设置有水供给路径L5。另外，在水蒸气发生器3的出口侧设置有水蒸气供给路径L6，在水蒸气发
生器3中产生的水蒸气通过水蒸气供给路径L6来与在阳极气体入口路径L1中流动的燃料气体混合。
[0031]如图1所示，阴极气体流路5具有在从固体氧化物型燃料电池2观察时位于入口侧的阴极气体入口路径L7以及在从固体氧化物型燃料电池2观察时位于出口侧的阴极气体出口路径L8。
[0032]利用空气鼓风机7将空气从阴极气体入口路径L7供给到固体氧化物型燃料电池2。在阴极气体入口路径L7中设置有再生热交换器8。
[0033]如图1所示，阴极废气的排气路径即阴极气体出口路径L8与再生热交换器8连接，来构成使阴极废气再循环的流路。在再生热交换器8中，将在阴极气体入口路径L7中流动的空气与阴极废气进行热交换来使其升温。
[0034]对水蒸气发生器3进行说明。如图2、图3所示，水蒸气发生器3构成为具有壳体10、设置在壳体10的前表面(朝向入口侧的面)的筒状部11、设置在壳体10的侧面的水蒸气放出管12、配置在壳体10的背面侧的加热器13以及用于将水蒸气发生器3固定在燃料电池系统1的规定部位的固定治具14。筒状部11和水蒸气放出管12的配置也可以是图2以外的配置。
[0035]筒状部11及水蒸气放出管12与壳体10内连通。筒状部11与图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种燃料电池系统，其特征在于，具有：阳极气体流路；阴极气体流路；固体氧化物型燃料电池，其从所述阳极气体流路被供给燃料气体以及从所述阴极气体流路被供给空气，并通过电化学反应进行发电；以及水蒸气发生器，其在停止了所述固体氧化物型燃料电池时，产生要与所述燃料气体混合的水蒸气，其中，所述水蒸气发生器被配置为能够与在所述阳极气体流路或所述阴极气体流路中流动的气体进行热交换。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述水蒸气发生器被配置在所述阳极气体流路的入口侧。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，设置有加热器，所述加热器在所述固体氧化物型燃料电池停止后抑制所述水蒸气发生器的温度降低。4.一种燃料电池系统的运转方法，在停止...

【专利技术属性】
技术研发人员：村上幸平，高桥邦幸，
申请(专利权)人：三菱动力株式会社，
类型：发明
国别省市：