固体电解质型燃料电池制造技术

本发明专利技术提供一种固体电解质型燃料电池，可使重整器小型化，并供给适量的燃料。本发明专利技术是一种通过由重整器(20)重整后的燃料和空气来进行发电的固体电解质型燃料电池(1)，其特征在于，具有：重整器；燃料供给部件(38)；重整用空气供给部件(44)；供水部件(28)，向重整器供水；燃料供给量检测传感器(132)，检测实际的燃料供给量；燃料电池模块(2)；及控制部件(110)，控制各供给部件，将目标量的燃料、重整用空气及水送入重整器，控制部件将燃料供给部件控制为，使燃料供给量与作为目标的燃料供给量一致，同时将燃料供给部件控制为，在向重整器供给重整用空气时，与未供给时相比，针对目标燃料供给量的燃料供给量的跟踪性变高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种固体电解质型燃料电池，尤其涉及一种通过由重整器重整后的燃料和空气来进行发电的固体电解质型燃料电池。
技术介绍
近年来，作为下一代能源，提出了各种可以使用燃料(氢气)和空气进行发电而得到电力的燃料电池与具备用于使该燃料电池运转的辅助设备类的燃料电池装置。日本国特开2008-53209号公报(专利文献1)中记载有通过重整器对燃料进行水蒸气重整，并通过所得到的氢气进行发电的燃料电池装置。专利文献1 日本国特开2008-53209号公报
技术实现思路
在此，虽然在后面进行详述，但是在燃料电池装置起动时，首先，向重整器内供给燃料气体与重整用空气而进行部分氧化重整反应(POX)，之后，向重整器内供给燃料气体、 重整用空气及水(纯水)，进行并用部分氧化重整反应(POX)与后述的水蒸气重整反应 (SR)的自热重整反应(ATR)，之后，向重整器内供给燃料气体与水(纯水)，进行水蒸气重整反应(SR)。在燃料电池装置中，向重整器供给燃料气体的同时，如上所述，在进行部分氧化重整反应(POX)及自热重整反应(ATR)时，还向重整器供给重整用空气。在此，即使将向重整器供给燃料气体的燃料供给装置控制为一定，实际上导入到重整器的燃料供给量也依赖于重整器内的压力而发生变动。即，在与燃料气体一起将空气导入到重整器的状态下，由于因导入空气而导致重整器内的压力上升，所以变得难以向重整器内导入燃料气体。因此，存在如下问题，以在重整器内进行适当的重整的方式而设定的作为目标的燃料供给量和实际上所供给的燃料供给量产生偏差。实际上所供给的燃料供给量偏离目标值，重整用空气和燃料气体的平衡崩溃时，产生如下问题，在重整器内发生碳析出，这使重整器的催化剂的劣化显著加快。虽然这种重整器内的压力上升可通过增大重整器的容积而得到缓解，但是重整器大型化后，变得难以均勻地对其进行加热，存在容易在重整器内产生温度不均的问题。而且，使重整器大型化时，存在燃料电池的装置整体变为大型化的问题。或者，通过使向重整器内供给燃料气体的燃料供给装置为能够克服重整器内的压力上升而送入燃料气体的强力的装置，从而使燃料供给量不易受到重整器内的压力的影响，但是使燃料供给装置为强力的装置时，存在燃料供给装置大型化，同时价格昂贵的问题。本专利技术是为了解决上述问题而进行的，其目的在于提供一种固体电解质型燃料电池，可实现重整器的小型化，并供给适量的燃料气体。另外，在燃料电池装置中，在进行自热重整反应(ATR)及水蒸气重整反应(SR)时，如上所述，需要向重整器供给水(纯水)，尤其在供水量非常少的ATR区域中，需要连续地供给每分钟几毫升这样的非常微量的水。为了准确、稳定地供给这种极微量的水，必须使用特殊的泵。于是，为了供给该极少量的水，可以考虑使用脉冲泵，通过脉冲控制间歇地喷射并供给水。然而，在进行水蒸气重整时，所供给的水在重整器内蒸发，该水汽化时体积急剧地增大，因此，重整器内发生压力变动。另外，向重整器供给的水在重整器内的汽化器中蒸发， 通过混合蒸发后的水蒸气和燃料气体，而在重整器内进行燃料气体的重整。在此，由于汽化器与重整器内进行重整的部分连通，所以因水蒸发而引起的汽化器内的压力上升影响到重整器内整体。其在重整器和汽化器分体构成时也发生同样的现象。燃料供给装置通常被控制为，测定实际的燃料供给量，对其进行反馈从而使燃料供给量与作为目标的燃料供给量一致。在此，为了提高针对目标燃料供给量的跟踪性而单纯地增大反馈增益时，引起如下问题，与向重整器内间歇地供水所引起的急剧的压力变化相对应，燃料供给量被不稳定地增减。S卩，压力上升时燃料供给量检测传感器检测出燃料气体的供给量小于目标值的状态，随后，判断为燃料气体处于不足，从而进行对燃料气体进行追加供给的增量控制。但是， 由于实际上压力在下一个瞬间下降所以变为容易供给燃料气体的状态，因此，尽管原本不需要上述不足部分的燃料增加而还是进行了供给，结果产生了燃料气体过剩供给的问题。本专利技术的第2目的在于提供一种固体电解质型燃料电池，即使在伴随着上述水的间歇导入而发生重整器内的压力变动时，也能够稳定地供给适量的燃料气体。为了解决上述课题，本专利技术是一种通过由重整器重整后的燃料和空气来进行发电的固体电解质型燃料电池，其特征在于，具有重整器，对燃料进行重整；燃料供给部件，向该重整器供给燃料；重整用空气供给部件，向重整器供给重整用空气；供水部件，向重整器供水；燃料供给量检测传感器，检测由燃料供给部件向重整器内供给的实际的燃料供给量； 燃料电池模块，通过在重整器内重整后的燃料进行发电；及控制部件，控制燃料供给部件、 重整用空气供给部件及供水部件，将目标量的燃料、重整用空气及水送入重整器，控制部件将燃料供给部件控制为，使由燃料供给量检测传感器检测出的实际的燃料供给量与作为目标的燃料供给量一致，同时将燃料供给部件控制为，在通过重整用空气供给部件向重整器供给重整用空气时，重整用空气供给量越大，则针对作为目标的燃料供给量的实际的燃料供给量的跟踪性越高。在如此构成的本专利技术中，控制部件控制燃料供给部件、重整用空气供给部件及供水部件，向重整器供给燃料、重整用空气、水。而且，燃料供给量检测传感器检测出向重整器内供给的实际的燃料供给量，控制部件控制燃料供给部件，使所检测出的实际的燃料供给量与作为目标的燃料供给量一致。该控制部件将燃料供给部件控制为，在向重整器供给重整用空气时，与未供给重整用空气时相比，针对作为目标的燃料供给量的实际的燃料供给量的跟踪性变高。根据如此构成的本专利技术，在向重整器供给重整用空气的状态下，提高燃料供给量的跟踪性。其结果，根据本专利技术，向因导入重整用空气而使压力上升从而难以导入燃料的重整器内实际导入的燃料供给量快速地跟踪作为目标的燃料供给量，能够使燃料准确地流入重整器内。另一方面，在未供给重整用空气的区域中，降低跟踪性，可避免伴随着压力变动而在燃料供给中发生波动现象。由此，可抑制因在重整器内发生碳析出等而导致重整器劣化。在本专利技术中，优选控制部件将燃料供给部件控制为，重整用空气供给量越大，则针对作为目标的燃料供给量的实际的燃料供给量的跟踪性越高。根据如此构成的本专利技术，向重整器大量供给重整用空气的状态与重整用空气的供给量较少的状态相比，使燃料供给量的跟踪性提高。其结果，根据重整用空气的导入量，准确地变更燃料供给量的跟踪性，可以更确实地防止燃料不足或供给过剩。在本专利技术中，优选还具有测定重整器内的压力的重整器压力传感器，控制部件将燃料供给部件控制为，由重整器压力传感器测定的重整器内的平均内压越高，则针对作为目标的燃料供给量的实际的燃料供给量的跟踪性越高。根据如此构成的本专利技术，燃料供给量的控制根据重整器内的压力而进行变更。其结果，根据本专利技术，重整器内的平均压力高时，则燃料供给量的跟踪性更加提高。重整器内的平均压力除重整用空气的导入量以外，还受重整器劣化所引起的孔眼堵塞等影响。根据本专利技术，还能够与上述主要原因所引起的重整器内的压力上升相对应，适当地控制燃料供给量。在本专利技术中，优选供水部件构成为向重整器间歇地供水，控制部件将燃料供给部件控制为，重整用空气供给量越大，则针对作为目标的燃料供给量的实际的燃料供给量的跟踪性越高，另一方面将燃料供给部件控制为，在通过供水部件向重整器供本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种固体电解质型燃料电池，是通过由重整器重整后的燃料和空气来进行发电的固体电解质型燃料电池，其特征在于，具有：重整器，对燃料进行重整；燃料供给部件，向该重整器供给燃料；重整用空气供给部件，向上述重整器供给重整用空气；供水部件，向上述重整器供水；燃料供给量检测传感器，检测由上述燃料供给部件向上述重整器内供给的实际的燃料供给量；燃料电池模块，通过在上述重整器内重整后的燃料进行发电；及控制部件，控制上述燃料供给部件、上述重整用空气供给部件及上述供水部件，将目标量的燃料、重整用空气及水送入上述重整器，上述控制部件将上述燃料供给部件控制为，使由上述燃料供给量检测传感器检测出的实际的燃料供给量与作为目标的燃料供给量一致，同时将上述燃料供给部件控制为，在通过上述重整用空气供给部件向上述重整器供给重整用空气时，重整用空气供给量越大，则针对作为目标的燃料供给量的实际的燃料供给量的跟踪性越高。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大塚俊治，土屋胜久，重住司，大江俊春，中野清隆，松尾卓哉，
申请(专利权)人：TOTO株式会社，
类型：发明
国别省市：JP