CN101808935B - 燃料电池系统及其起动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种从早期开始可靠地进行重整且能够更可靠地防止阳极的氧化劣化的燃料电池系统的起动方法。本发明的燃料电池系统的起动方法是具有内有重整烃系燃料从而制造含氢气体的重整催化剂层的重整器和使用该含氢气体进行发电的高温型燃料电池的燃料电池系统的起动方法，其特征在于，具有a)边测定重整催化剂层的温度边升温重整催化剂层的工序、b)基于已测定的重整催化剂层的温度计算能够在重整催化剂层中进行重整的烃系燃料的流量的工序、及c)将该已算出的流量的烃系燃料供给到重整催化剂层进行重整，将得到的重整气体供给到高温型燃料电池的阳极的工序，边反复进行所述工序b及c，边使烃系燃料向重整催化剂层中的供给量增加，直至烃系燃料向重整催化剂层中的供给量成为起动结束时的流量。

Description

燃料电池系统及其起动方法
技术领域
本发明涉及一种使用重整煤油等烃系燃料得到的重整气体进行发电的燃料电池系统及其起动方法。
背景技术
在固体氧化物电解质形燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell。以下根据情况不同有时称为SOFC。)系统中，通常包含用于重整煤油或民用煤气等烃系燃料产生含氢气体(重整气体)的重整器和用于使重整气体和空气进行电化学上的发电反应的SOFC。
SOFC通常以550～1000℃的高温使其工作。
虽然重整利用水蒸气重整(SR)、部分氧化重整(POX)、自热重整(ATR)等各种反应，但有时为了使用重整催化剂而必需加热至显现催化剂活性的温度。
这样，有时重整器和SOFC均必需在起动时升温。在专利文献1中记载了可有效且在短时间内进行水蒸气重整的SOFC系统的起动方法。
此外，水蒸气重整是非常大的吸热反应。另外，反应温度较高，达到550～750℃，必需高温的热源。因此，已知有在SOFC的附近设置重整器(内部重整器)且主要将来自SOFC的辐射热作为热源加热重整器的内部重整型SOFC(专利文献2)。
专利文献1：(日本)特开2006-190605号公报
专利文献2：(日本)特开2004-319420号公报
发明内容
通常，在SOFC系统起动时，在将SOFC升温至工作温度时，为了防止电池燃料极的氧化劣化，预先使氢等还原性气体在阳极中流通。
作为升温时的氢供给源，可考虑氢气瓶、氢吸藏·吸附·发生材料、电解氢等各种氢供给源，但如果想在民用中使系统普及，则最好将燃料重整气体作为供给源。
在起动时在重整器中重整燃料且将得到的重整气体为了防止阳极劣化而供给到SOFC的情况下，例如在为间接内部重整型SOFC的情况下，在来自内部重整器的传热的作用下，SOFC也被同时加热，结果阳极上升至氧化劣化点以上，在阳极处于例如空气或水蒸气等氧化性气体气氛下的情况下，有时阳极会发生氧化劣化。因而，最好尽可能地从早期开始制造重整气体。
另外，另一方面，如果烃系燃料未被重整成规定的组成而未重整部分被供给到SOFC，则尤其在使用煤油等高次烃作为烃系燃料的情况下，有时也会因碳析出而发生流道闭塞或阳极劣化。因此，即使在起动时，也必需可靠地进行重整的方法。
这样，在起动时，最好尽可能地从早期开始制造重整气体，另一方面，最好可靠地进行重整。这不仅限于SOFC，对于具有溶融碳酸盐型燃料电池(MCFC)等高温型燃料电池的燃料电池系统而言也是一样的。
本发明的目的在于提供一种起动具有具备重整催化剂层的重整器和高温型燃料电池的燃料电池系统的方法，其是从早期开始可靠地进行重整且能够更可靠地防止阳极的氧化劣化的方法。
本发明的另一个目的在于提供一种进行该方法所优选的燃料电池系统。
利用本发明可提供以下方法及装置。
(1)一种燃料电池系统的起动方法，其特征在于，所述燃料电池系统具有：具备重整催化剂层且对烃系燃料进行重整而制造含氢气体的重整器以及使用该含氢气体进行发电的高温型燃料电池，所述起动方法包括：a)边测定重整催化剂层的温度边升温重整催化剂层的工序、b)基于已测定的重整催化剂层的温度计算能够在重整催化剂层中进行重整的烃系燃料的流量的工序、及c)将该已算出的流量的烃系燃料供给到重整催化剂层进行重整，将得到的重整气体供给到高温型燃料电池的阳极的工序，边反复进行所述工序b及c，边使烃系燃料向重整催化剂层中的供给量增加，直至烃系燃料向重整催化剂层中的供给量成为起动结束时的流量。
(2)根据(1)所述的方法，其中，
进一步具有：d)在进行工序c之前向重整催化剂层供给在工序c中进行重整所必需的流量的蒸汽及/或含氧气体的工序。
(3)根据(1)或(2)所述的方法，其中，
作为所述重整催化剂层使用能够促进水蒸气重整反应的重整催化剂层，
在重整起动结束时的流量的烃系燃料时，进行水蒸气重整。
(4)根据(3)所述的方法，其中，
作为所述重整催化剂层使用能够促进水蒸气重整反应及部分氧化重整反应的重整催化剂层，
在重整比起动结束时的流量少的流量的烃系燃料时，进行部分氧化重整或自热重整。
(5)根据(1)～(4)中任意一项所述的方法，其中，
作为所述重整催化剂层使用能够促进燃烧的重整催化剂层，
在工序a中，进行e)将烃系燃料供给到重整催化剂层使其燃烧的工序。
(6)根据(5)所述的方法，其中，
进一步具有：f)在进行工序e之前，基于已测定的重整催化剂层的温度算出能够在重整催化剂层中燃烧的烃系燃料的流量的工序。
(7)根据(6)所述的方法，其中，
进一步具有：g)在进行工序e之前，将在工序e中进行燃烧所必需的流量的含氧气体供给到重整催化剂层的工序。
(8)根据(1)～(5)中任意一项所述的方法，其中，
认为存在将重整催化剂层沿着气体流通方向进行分割而成的多个分割区域，在工序a中，测定重整催化剂层的位于在气体流通方向上不同的位置的多点温度，在工序b中，基于该多点温度，算出能够在该多个分割区域中的至少一部分进行重整的烃系燃料的流量，并将该算出的流量的合计值作为能够在所述重整催化剂层中进行重整的烃系燃料的流量。
(9)一种燃料电池系统，其中，具有：
具有重整催化剂层且对烃系燃料进行重整而制造含氢气体的重整器；
使用该含氢气体进行发电的高温型燃料电池；
测定重整催化剂层的温度的重整催化剂层温度测定机构；
升温重整催化剂层的重整催化剂层升温机构；及
控制机构，其具有基于已测定的重整催化剂层的温度算出能够在重整催化剂层中进行重整的烃系燃料的流量的燃料流量算出功能及将供给到重整催化剂层的烃系燃料控制成该已算出的流量的燃料流量控制功能，并且能够边使所述燃料流量算出功能及燃料流量控制功能反复工作边使烃系燃料向重整催化剂层中的供给量增加，直至烃系燃料向重整催化剂层中的供给量成为起动结束时的流量。
利用本发明，可提供一种起动具有具备重整催化剂层的重整器和高温型燃料电池的燃料电池系统的方法，其是可从早期可靠地进行重整且更可靠地防止阳极的氧化劣化的方法。
利用本发明，可提供进行该方法所优选的燃料电池系统。
附图说明
图1是概要地表示间接内部重整型SOFC系统的一个方式的模式图。
图2是概要地表示间接内部重整型SOFC系统的另一个方式的模式图。
图3是从概念上表示重整催化剂层的温度与可重整流量及可燃烧流量的相关性的曲线图。
图4是概要地表示间接内部重整型SOFC系统的另外的另一个方式的模式图。
图中，1-水气化器，2-附设于水气化器的电加热器，3-重整器，4-重整催化剂层，5-热电对，6-SOFC，7-点火器(igniter)8-组件(module)容器，9-附设于重整器的电加热器，10-计算机(computer)，11-流量调节阀(valve)，12-流量计。
具体实施方式
在本发明中使用的燃料电池系统具有重整烃系燃料从而制造含氢气体的重整器和高温型燃料电池。重整器具有重整催化剂层。高温型燃料电池使用从重整器得到的含氢气体进行发电。重整催化剂层由可促进重整反应的重整催化剂构成。从重整器得到的含氢气体被称为重整气体。
(工序a)
在实际上起动燃料电池系统时，进行工序a。即，边测定重整催化剂层的温度边升温重整催化剂层。利用工序a的温度测定及升温被持续至起动结束时。
作为该升温的热源，例如可使用设于重整器的电加热器。
另外，也可通过在重整催化剂层中流动高温流体来升温重整催化剂层。例如可对重整所必需的水蒸气及/或空气根据需要进行预热并供给。作为该预热的热源，可使用电加热器或火炉(burner)等燃烧器。或者，在从燃料电池系统的外部供给高温流体的情况下，也可将该流体作为上述预热的热源。
或者，只要重整催化剂层可促进燃烧，也可通过使烃系燃料在重整催化剂层中燃烧来升温重整催化剂层。燃烧气体为氧化性气体。因而，从通过燃烧气体在燃料电池中流动来防止燃料电池发生劣化的观点出发，在重整催化剂层中进行燃烧的情况为使燃料电池处于如下所述的温度的情况，即：即使燃烧气体在燃料电池中流动，燃料电池也不会发生劣化的温度。因此，监视燃料电池的温度、尤其是阳极电极的温度，在该温度成为有可能会发生劣化的温度的情况下，可停止上述燃烧。
进而，在已制造重整气体之后，也可使用使重整气体进行燃烧而成的燃烧热来升温重整催化剂层。
另外，在开始重整之后，在利用重整进行发热的情况下，也可利用该发热来升温重整催化剂层。在进行部分氧化重整的情况下，另外，在自热重整即自热形成(auto-thermal forming)中，在部分氧化重整反应引起的发热大于水蒸气重整反应引起的吸热的情况下，利用重整进行发热。
也可适宜地并用或对应状况分别使用上述升温手法。
(工序b及c)
从开始重整催化剂层的升温之后或从开始的时刻开始，反复进行工序b及c。边反复进行工序b及c边使烃系燃料在重整催化剂层中的供给量增加，直至烃系燃料在重整催化剂层中的供给量成为起动结束时的流量。
在低温中，利用工序b算出的流量也有时为零(zero)。此时，烃系燃料流量在重整催化剂层中的供给流量为零，重整气体的流量也为零。即，不进行工序c中的在重整催化剂层中的烃系燃料的供给，因而也不进行在高温型燃料电池的阳极中的重整气体的供给。
如果温度上升，则开始显现催化剂的重整活性，如果为较少流量的烃系燃料，则重整成为可能。即，算出在工序b中超出零的流量的烃系燃料。在利用工序c预先在重整催化剂层中供给烃系燃料(不为零的流量)时，其流量成为少于起动结束时的烃系燃料流量的流量。如果为起动运转中的最后的工序c，则将起动结束时的烃系燃料流量的烃系燃料供给到重整催化剂层。
这样，在本发明中，首先，重整较少流量的烃系燃料，使重整气体发生。即，在起动时使重整量增加。为了重整更少流量的烃系燃料，利用更低温度即可。因而，可从几乎没有进行升温的时刻开始，即从起动的较早期开始，制造还原气体(重整气体)。接着，通过将该还原气体供给到燃料电池的阳极，从而从早期开始防止阳极劣化成为可能。
可在工序c之前进行工序d。即，可将为了重整在工序c中流动的烃系燃料所必需的流量的蒸汽及/或含氧气体在工序c之前供给到重整催化剂层。可在每次反复进行工序b及c时，算出工序b中的烃系燃料在重整催化剂层中的供给量或者进行工序d将重整在下一个工序c中供给的流量的烃系燃料所必需的流量的蒸汽及/或含氧气体预先供给到重整催化剂层。可利用工序d更可靠地重整在工序c中供给的烃系燃料。其中，也可不限于此，与工序c同时地供给在工序c中必需的流量的蒸汽及/或含氧气体。
此外，在进行水蒸气重整反应的情况下，即，在进行水蒸气重整或自热成形的情况下，在重整催化剂层中供给蒸汽。在进行部分氧化重整反应的情况下，即在进行部分氧化重整或自热成形的情况下，向重整催化剂层供给含氧气体。作为含氧气体，可适宜地使用含有氧的气体，而从获得容易性出发，优选空气。
在本发明中，缓慢地进行重整，但不必继续进行相同种类的重整。例如，在初期，可进行自热成形，在途中开始进行水蒸气重整。另外，也可在初期进行部分氧化重整，在途中替换成自热成形，进一步替换成水蒸气重整。或者，也可只继续进行水蒸气重整，也可只继续进行自热成形，也可只继续进行部分氧化重整。
优选在重整起动结束时的流量的烃系燃料时，即在燃料电池系统的起动时最终进行的重整中，进而换言之，在最后进行的工序c中，进行水蒸气重整。即，优选只使水蒸气重整反应进行，不使部分氧化重整反应进行。这是因为，可在起动结束后的通常运转之前使重整气体中的氢浓度比较高。在这种情况下，使用可促进水蒸气重整反应的重整催化剂层。
在重整小流量(少于起动结束时的流量的流量)的烃时，优选进行部分氧化重整或自热成形。尤其优选在初期、即在开始将不为零的流量的烃系燃料供给到重整催化剂层的时刻及从该时刻开始后的某个期间，进行部分氧化重整或自热成形。这是因为，可通过进行伴随部分氧化重整反应的重整来加速升温。在这种情况下，优选使用可促进水蒸气重整反应及部分氧化重整反应的重整催化剂层。这是因为，可在重整的最终阶段进行水蒸气重整反应，可使氢浓度比较高。
(工序e、f及g)
进而，除了重整反应以外，也可使用还可促进燃烧的重整催化剂层，在工序a中，进行将烃系燃料供给到重整催化剂层并使其燃烧的工序e。即，可利用重整催化剂层中的燃烧来升温重整催化剂层。在这种情况下，也优选进行在工序e之前测定重整催化剂层的温度并基于该测定温度算出重整催化剂层中的可燃烧的烃系燃料的流量的工序f，优选将已算出的流量的烃系燃料供给到重整催化剂层并进行燃烧。这是因为，可更可靠地进行燃烧。此时的流量也可少于起动结束时的烃系燃料的流量。
另外，优选在工序e之前进行将在工序e中进行的燃烧所必需的流量的含氧气体供给到重整催化剂层的工序g。这样，可更可靠地进行工序e中的燃烧。
(可重整的烃系燃料的流量的算出)
以下，对在工序b中基于已测定的重整催化剂层的温度算出在重整催化剂层中可重整的烃系燃料的流量的方法进行说明。
在重整催化剂层中可重整的烃系燃料的流量是指在将该流量的烃系燃料供给到重整催化剂层的情况下，从重整催化剂层排出的气体的组成成为适于向高温型燃料电池供给的组成的流量。以下根据情况不同，将“可重整的烃系燃料的流量”称为“可重整流量”。
例如，可使在重整催化剂层中的可重整流量为已供给的烃系燃料能够分解至C1化合物(碳数1的化合物)的流量的最大值以下的任意的流量。即，可为在重整催化剂层中重整可进展至成为重整催化剂层出口气体中的C2+成分(碳数为2以上的成分)的浓度为0(零)dry mol％的组成的情况下的在重整催化剂层中的烃系燃料的供给流量的最大值以下的任意的流量。那么，此时，只要重整催化剂层出口气体成为还原性即可。在这种情况下，由于烃系燃料被重整至C1成分，重整催化剂层出口气体不含有C2+成分，所以从防止碳析出引起的流道闭塞或阳极劣化的观点出发，优选。在重整催化剂层出口气体中允许含有甲烷。在烃系燃料的重整中，通常从平衡论上残留甲烷。即使在重整催化剂层出口气体中以甲烷、CO或CO2的形式含有碳，也可通过根据需要添加蒸汽来防止碳析出。在作为烃系燃料使用甲烷的情况下，为了使重整催化剂层出口气体成为还原性，只要进行重整即可。其中，dry mol％是指除了水(水蒸气)以外计算的摩尔％。
对于重整催化剂层出口气体的还原性而言，即使该气体被供给到阳极，只要为可抑制阳极的氧化劣化的程度即可。因此，例如可使重整催化剂层出口气体中的氢浓度成为5dry mol％左右。
可重整流量依赖于重整催化剂层的温度。因此，重整催化剂层中的可重整流量的算出基于已测定的重整催化剂层的温度进行。
重整催化剂层中的可重整流量可作为重整催化剂层的温度T的函数(rk(T)或简单地表示成rk)，预先利用实验求得。另外，也可在利用实验求得的函数上乘上安全率或者在安全侧校正温度的基础上，成为可重整流量。其中，rk(T)的单位例如为mol/s。
<温度测定点为1点的情况>
·温度测定位置
在重整催化剂层的温度测定点为一点的情况下，作为在可重整量的算出中使用的温度的测定位置，从安全侧控制的观点出发，优选采用在重整催化剂层中相对地温度变低的位置，更优选采用在重整催化剂层中温度变最低的位置。在重整催化剂层中的反应热为吸热的情况下，作为温度测定位置，可选择催化剂层中心附近。在重整催化剂层中的反应热为发热、由于放热而与中心部相比端部一方成为低温的情况下，作为温度测定位置，可选择催化剂层端部。温度变低的位置可利用预备实验或模拟(simulation)得知。
可使可重整流量rk(T)只成为温度T的函数。但是，不限于此，除了温度T以外，可重整流量rk也可为具有催化剂层体积或气体成分的浓度等除了T以外的变数的函数。在这种情况下，在计算可重整流量rk时，可适宜地求得T以外的变数，从T以外的变数和已测定的T计算可重整流量rk。
<温度测定点为多点的情况>
在可重整流量的算出中使用的温度的测定点不一定为一点。为了更准确地算出重整催化剂层中的可重整流量，优选温度测定点为2点以上。例如，可测定重整催化剂层的入口温度和出口温度，将它们平均而成的温度作为前述的重整催化剂层温度T。
或者，例如，认为存在对重整催化剂层进行N分割而成的区域Zi(N为2以上的整数，i为1以上N以下的整数)，已知各分割区域Zi的温度Ti，从各温度Ti计算各分割区域中的可重整流量rki(Ti)，将它们进行积分，将该值计算为重整催化剂层中的可重整流量rk。
在认为存在N个分割区域Zi的情况下，可对全部分割区域的可重整流量进行积分，或者，也可将只对N个分割区域中的一部分分割区域进行积分而成的值采用为重整催化剂层中的可重整流量rk。也可对应烃系燃料供给量，适宜地改变成为积分对象的催化剂层区域。例如，预先已知催化剂层被从上游加热的情况下，可在每次流量增加时，从上游使成为积分对象的催化剂层区域增加。
作为分割区域Zi的温度，可直接使用实际测定的温度，但也可将分割区域的入口温度和出口温度的平均值等适宜地计算而成的值用作代表值。
另外，对于全部分割区域Zi而言，不必需测定温度。另外，可无关地设定催化剂层分割数N和温度测定点数。
对N个分割区域中的一部分测定温度，对其余分割区域而言，也可通过从已测定的温度适宜地补充来得知温度。
例如，作为没有设置温度传感器(sensor)的分割区域的温度，可使用距离该分割区域最近的分割区域的温度。在存在两个最近的分割区域的情况下，也可使用二个中的任意一个分割区域的温度，或者，也可使用二个分割区域的温度的平均值。
分割区域也可无关地测定重整催化剂层的多点(位于气体流通方向上的不同位置)的温度，从已测定的多点温度得知各分割区域的温度。例如，可测定重整催化剂层的入口及出口的温度(进而也可测定中间部的任意位置的温度)，从这些测定温度，利用最小二乘法等近似法插补重整催化剂层的温度，从该插补曲线得知分割区域的温度。
·在可重整流量算出中使用的温度的测定位置的例子
为了得知全部分割区域的温度，可计测如下所述的位置的温度。
·各分割区域的入口及出口。
·各分割区域内部(入口及出口的内侧)(1点或多点)。
·各分割区域的入口、出口及内部(对于一个分割区域而言为1点或多点)。
为了得知一部分分割区域的温度，可计测如下所述的位置的温度。
·一部分分割区域的入口及出口。
·一部分分割区域内部(入口及出口的内侧)(1点或多点)。
·一部分分割区域的入口、出口及内部(对于一个分割区域而言为1点或多点)。
(可燃烧的烃系燃料的流量的算出)
以下，对在工序f中基于已测定的重整催化剂层的温度算出在重整催化剂层中可燃烧的烃系燃料的流量的方法进行说明。
在重整催化剂层中可燃烧的烃系燃料的流量在将该流量的烃系燃料供给到重整催化剂层的情况下，为该烃系燃料在重整催化剂层中能够完全燃烧的流量的最大值以下的任意流量。以下根据情况不同，将“可燃烧的烃系燃料的流量”称为“可燃烧的流量”。
<温度测定点为1点的情况>
可燃烧流量依赖于重整催化剂层的温度。因此，重整催化剂层中的可燃烧流量的算出基于已测定的重整催化剂层的温度进行。
重整催化剂层中的可燃烧流量可作为重整催化剂层的温度T的函数(ck(T)或简单地表示为ck)，预先利用实验求得。另外，也可在利用实验求得的函数上乘上安全率或者在安全侧校正温度的基础上，成为可燃烧流量。其中，ck(T)的单位例如为mol/s。
·温度测定位置
在重整催化剂层的温度测定点为一点的情况下，作为在可燃烧流量的算出中使用的温度的测定位置，从安全侧控制的观点出发，优选采用在重整催化剂层中相对地温度变低的位置，更优选在重整催化剂层中温度变得最低的位置。例如，在由于放热而与中心部相比端部一方成为低温的情况下，作为温度测定位置，可选择催化剂层端部。温度变低的位置可利用预备实验或模拟得知。
可使可燃烧流量ck(T)只成为温度T的函数。但是，不限于此，除了温度T以外，可燃烧流量ck也可为具有催化剂层体积或气体成分的浓度等除了T以外的变数的函数。在这种情况下，在计算可燃烧流量ck时，可适宜地求得T以外的变数，从T以外的变数和已测定的T计算可燃烧流量ck。
<温度测定点为多点的情况>
在可燃烧流量算出中使用的温度的测定点不一定为一点。为了更准确地算出可燃烧的烃系燃料的流量，优选温度测定点为2点以上。例如，可测定重整催化剂层的入口温度和出口温度，将它们平均而成的温度作为前述的重整催化剂层温度T。
或者，例如，认为存在对重整催化剂层进行N分割而成的区域Zi(N为2以上的整数，i为1以上N以下的整数)，已知各分割区域Zi的温度Ti，从各温度Ti计算各分割区域中的可燃烧流量cki(Ti)，将它们进行积分，将该值计算为重整催化剂层中的可燃烧流量ck。
其中，在此认为存在的分割数N、区域Zi、温度Ti可与在可重整流量算出时使用的分割数、区域、温度分别相同或不同。
在认为存在N个分割区域Zi的情况下，可对全部分割区域的可燃烧流量进行积分，或者，也可将只对N个分割区域中的一部分分割区域进行积分而成的值采用为重整催化剂层中的可燃烧流量ck。也可对应烃系燃料供给量，适宜地改变成为积分对象的催化剂层区域。例如，预先已知催化剂层被从上游加热的情况下，可在每次流量增加时，从上游使成为积分对象的催化剂层区域增加。
作为分割区域Zi的温度，可直接使用实际测定的温度，但也可将分割区域的入口温度和出口温度的平均值等适宜地计算而成的值用作代表值。
另外，对于全部分割区域Zi而言，不必需测定温度。另外，可无关地设定催化剂层分割数N和温度测定点数。
与关于可重整流量的情况相同，也可对N个分割区域中的一部分测定温度，对其余分割区域，通过从已测定的温度适宜地补充来得知温度。
与关于可重整流量的情况相同，也可与分割区域无关地测定重整催化剂层的多点(位于气体流通方向上的不同位置)的温度，从已测定的多点温度得知各分割区域的温度。
·在可燃烧流量算出中使用的温度的测定位置的例子
可与用于得知全部分割区域的温度的温度测定位置的例子、用于得知一部分分割区域的温度的温度测定位置的例子一起，举出与在可重整流量算出中使用的温度的测定位置的例子相同的位置。
以下使用附图对本发明的更具体的方式进行说明，但本发明不被其所限定。
(方式1-1)
在此，在起动中的重整的全部阶段中进行自热成形。此时，使重整反应整体上(overall)成为发热反应(使部分氧化重整反应引起的发热高于水蒸气重整反应引起的吸热)。这是因为，利用重整反应热来加速重整催化剂层、进而SOFC的升温。
使用可促进部分氧化重整反应和水蒸气重整反应的重整催化剂层。
图1所示的SOFC系统具有重整器3及SOFC6被收容于筐体(组件容器)8中的间接内部重整型SOFC。重整器3具备重整催化剂层4，另外，还具备电加热器9。
另外，该SOFC系统具有具备电加热器2的水气化器1。水气化器1利用电加热器2的加热产生水蒸气。水蒸气可在水气化器中或其下游适宜地进行了超热(superheat)的基础上供给到重整催化剂层。
另外，空气也被供给到重整催化剂层，但在此，变得可在利用水气化器预热空气的基础上供给到重整催化剂层。可从水气化器得到水蒸气，另外，可得到空气与水蒸气的混合气体。
水蒸气或空气与水蒸气的混合气体被与烃系燃料混合，进而被供给到重整器3、尤其是供给到该重整催化剂层4。在作为烃系燃料使用煤油等液体燃料的情况下，可在对烃系燃料适宜地进行了气化的基础上供给到重整催化剂层。
从重整器得到的重整气体被供给到SOFC6、尤其是其阳极。以下未图示：空气被适宜地预热进而供给到SOFC的阴极。
出阳极(anode off)气体(从阳极排出的气体)中的可燃成分在SOFC出口被阴极排出气体(cathode off gas)中的氧燃烧。因此，可使用点火器7点火。阳极、阴极的出口均在组件容器内开口。
在此，作为温度传感器，使用热电对。在催化剂层4的入口配置热电对Sin，在催化剂层出口配置热电对Sout。
对于水流量而言，为了抑制碳析出，优选随着燃料流量的增加而增加水流量，使得S/C(相对向重整催化剂层供给的气体中的碳原子摩尔数的水分子摩尔数的比)维持规定的值。对于空气流量而言，优选随着燃料流量的增加而增加空气流量，使得重整反应整体上成为发热反应。
可利用下面示出的顺序，实际上起动该系统。
1.利用在水气化器中具备的电加热器2，将水气化器1升温至水可气化的温度。此时，没有向重整催化剂层4供给任何原料。
2.利用电加热器9升温重整催化剂层。也开始利用热电对Sin及Sout的温度监视。
3(工序b).对分别利用热电对Sin及Sout测定的温度tin及tout进行平均，求得重整催化剂层的温度T(T＝(tin+tout)/2)。接着，使用该T算出可重整流量rk(T)。
4.向水气化器1供给水，气化水，将得到的水蒸气供给到重整催化剂层4。使在此供给的水的流量成为从在工序3中算出的rk和预先确定的S/C算出的值。在最初工序3中已算出的rk为0的情况下，可使在水气化器中的水的流量成为0。即，也可不向重整催化剂层供给水蒸气。或者，即使在最初工序3中已算出的rk为0，例如为了利用水蒸气的显热加热重整催化剂层，也可在水气化器中供给任意流量的水。在这种情况下，例如也可使在水气化器中供给的水的流量成为可利用用于供给水的升压机构稳定地供给的流量的最低值。
5.向重整催化剂层4供给空气。使在此供给的空气的流量成为从在工序3中已算出的rk和预先确定的O2/C算出的值。在最初的工序3中已算出的rk为0的情况下，可使空气的流量成为0。即，也可将空气供给到重整催化剂层。或者，即使在最初的工序3中已算出的rk为0，例如为了利用空气(已被预热的空气)的显热加热重整催化剂层，也可向重整催化剂层供给任意流量的空气。这种情况下，例如也可使向重整催化剂层供给的空气的流量成为可利用用于供给空气的升压机构稳定地供给的流量的最低值。
此外，重整催化剂层也被水蒸气及空气的显热加热。
6(工序c).向重整催化剂层供给流量rk的烃系燃料进行重整，将得到的重整气体供给到SOFC阳极。
如果将重整气体供给到SOFC阳极，则从阳极排出阳极排出气体(在此，为重整气体不变)。由于阳极排出气体为可燃性，所以可使用点火器7向阳极排出气体点火，使其燃烧。也利用该燃烧热加热重整催化剂层。这是为了升温加速而优选的。
此外，在重整催化剂层开始自热成形之后，除了电加热器9的发热以及水蒸气及预热空气的显热以外，也利用重整反应的发热加热重整催化剂层。在为间接内部重整型SOFC系统的情况下，如果阳极排出气体燃烧，则也可利用该燃烧热加热重整催化剂层。在为间接内部重整型SOFC系统以外的情况下，例如可将使阳极排出气体在适宜的燃烧机构中燃烧而成的燃烧气体供给到重整器周边来加热重整催化剂层。这些是为了升温加速而优选的。
可边反复进行工序3～6边使供给到重整催化剂层的烃系燃料的流量增加至起动结束时的烃系燃料的流量。其中，在直至工序3(工序b)中算出的r k超过零为止的期间，不进行工序c中的向重整催化剂层的烃系燃料供给。
如果重整器及SOFC被升温至规定的温度，则可结束SOFC系统的起动。
SOFC可利用从重整器得到的重整气体的显热，另外还可利用阳极排出气体的燃烧热加热。如果燃料电池开始发电，则也利用电池反应的发热来加热SOFC。
在最后的工序c结束时刻，在将多于额定时的空气流量的空气供给到重整催化剂层的情况下，可边将重整催化剂层保持为能够重整在最后的工序c供给的流量的烃系燃料的温度，边使空气流量减少至额定流量。例如，可在最后的工序c中成为多于用于使重整反应整体上成为发热反应的额定时的空气流量的空气，在额定时为了主要使用水蒸气重整反应得到氢浓度更高的重整气体而减少空气流量(也包括成为零)。在额定时重整反应整体上成为吸热，但可利用阳极排出气体的燃烧热(在发电时，除其以外，还有来自SOFC的辐射热)加热重整器。在此，为了将重整催化剂层保持为能够重整在最后的工序c供给的流量的烃系燃料的温度，在供给到阴极的空气流量、烃系燃料流量、水流量及在SOFC中流动电流的情况下，只要增减电流值即可。
可如以上说明地进行，通过起动SOFC系统，首先投入较小流量的重整原料，将还原性的重整气体供给到SOFC。因此，减低催化剂层的加热所必需的热量是容易的，缩短直至重整气体发生为止的时间是容易的。成为早期可利用还原性的气体对于防止阳极的氧化劣化也是有效的。
在上面说明的例子中，进行自热成形，作为加热重整催化剂层的热，利用部分氧化重整反应热。因此，与只利用电加热器的发热加热重整催化剂层进行水蒸气重整反应的情况相比，可减小电加热器的尺寸、电源容量，使间接内部重整型SOFC组件的尺寸紧凑，另外使构造简洁。此外，SOFC组件是至少在筐体(组件容器)中收纳了SOFC的组件，可在筐体内收纳必要的配管。如果为间接内部重整型SOFC组件，则还可在筐体内收纳重整器。
另外，在本方式中，为了升温重整催化剂层而使用电加热器9，但在利用水蒸气或空气的显热充分地加热催化剂层的情况下，也可不使用电加热器9。
利用电加热器9的重整催化剂层的加热开始优选为了缩短升温时间而从尽可能地早的时刻开始进行。可不等到利用电加热器2将水气化器升温至水可气化的温度的工序(工序1)的结束，而利用电加热器9升温重整催化剂层。也可使水气化器加热用电加热器2与重整催化剂层加热用电加热器9同时工作。
在本方式中，为了水气化而使用电加热器2的发热，但不限于此。在从组件外部供给高温的水蒸气的情况下，或者，在从组件外部供给高温的空气并利用其显热充分地加热水气化器的情况下等，也可不使用电加热器2。
(方式1-2)
在本方式中，从开始将不为零的流量的烃系燃料供给到重整催化剂层的时刻开始，直至起动运转的途中的某个时刻(烃系燃料增加到少于起动结束时的流量的某个流量的时刻)，利用工序c进行部分氧化重整。作为此处所述的某个时刻，例如可采用重整气体流道及其燃烧气体流道被升温至在升温重整气体中含有的水分没有在组件内凝结的温度的时刻。此后在工序c中进行自热(auto-thermal)重整。可通过在初期进行没有将水作为重整原料的部分氧化重整来抑制重整气体中含有的水分在组件内发生凝结。这种情况下，与方式1-1不同，在初期(进行部分氧化重整期间)没有进行向水气化器1供给水的工序4。另外，在初期(进行部分氧化重整期间)没有进行利用电加热器2升温水气化器1的工序1，在进行自热(ォ一トサ一マル)重整时，也可进行利用电加热器2升温水气化器1的工序1。
(方式1-3)
在本方式中，在工序a中，在重整催化剂层中进行燃烧。这是因为利用催化剂燃烧热来加速重整催化剂层的升温。图3是从概念上表示重整催化剂层的温度与可重整流量rk及可燃烧流量ck的相关性的曲线图。通常，可燃烧流量ck(T)的一方大于可重整流量rk(T)，以低温度，值超过0。因而，如果以低温度开始燃烧，rk(T)超过0，则可结束燃烧开始重整。
在进行至前述的工序2之后，对利用热电对Sin及Sout分别测定的温度tin及tout进行平均，求得重整催化剂层的温度T(T＝(tin+tout)/2)(工序2-1)。接着，使用该T算出利用催化剂燃烧的可燃烧流量ck(工序2-2)。从已算出的ck和预先确定的O2/C算出空气流量，将该流量的空气供给到重整催化剂层(工序2-3)。将流量ck的烃系燃料供给到催化剂层(工序2-4)，开始催化剂燃烧。然后，进行前述的工序3。反复进行工序2-1～2-4及工序3，增加使催化剂燃烧的烃系燃料，如果在工序3中计算的rk超过零，则停止烃系燃料的供给(工序2-5)，停止空气的供给(工序2-6)，结束催化剂燃烧。然后，进行工序4以后，利用最初的工序6开始重整。
预先确定利用最初的工序6供给的烃系燃料流量rk0，反复进行工序2-1～2-4，将使催化剂燃烧的烃系燃料增加至rk0，保持，然后进行工序3，如果计算的rk成为rk0以上，则也可进行工序4以后。这种情况下，将利用最初的工序5供给到重整催化剂层的空气流量从催化剂燃烧所必需的流量减少至自热重整所必需的流量，与结束催化剂燃烧的同时开始重整。
作为上述rk0，可成为少于起动结束时的烃系燃料流量的某个流量。例如，可使该流量成为燃烧气体在燃料电池中流动而燃料电池发生劣化的温度的烃系燃料流量以下的流量。
或者，反复进行工序2-1～2-2，如果计算的ck超过rk0，则进行工序2-3、2-4，开始催化剂燃烧，反复进行工序3，如果在工序3中计算的rk成为rk0以上，则也可进行工序4以后。即使在这种情况下，也将利用最初的工序5供给到重整催化剂层的空气流量从催化剂燃烧所必需的流量减少至自热重整所必需的流量，与结束催化剂燃烧的同时开始重整。
(方式2-1)
在本方式中，认为存在将重整催化剂层沿着气体流通方向进行分割而成的多个分割区域。在工序a中，测定位于重整催化剂层在气体流通方向上的不同位置的多点温度。在工序b中，基于该多点温度，算出在上述多个分割区域中的至少一部分中可重整的烃系燃料的流量。接着，使算出的流量的合计值成为在所述重整催化剂层中可重整的烃系燃料的流量。当然，在只算出在一个分割区域中可重整的烃系燃料的流量的情况下，该流量成为上述合计值。
如图2所示，认为存在对重整催化剂层进行4次分割而成的分割区域Z1～Z4。各分割区域的催化剂层高彼此相等。在重整催化剂层的入口及出口以及分割区域之间的边界上分别设置热电对(S1～S5)。将利用热电对S1～S5测定的温度分别设为t1～t5。
各分割区域Zi的温度Ti从Ti＝(ti+ti+1)/2求得(i＝1、2、3、4)。
从该Ti计算各分割区域Zi中的可重整流量rki(Ti)，将对它们进行积分而成的值作为重整催化剂层中的可重整流量rk。rki(Ti)可预先利用实验求得。
除上述以外，可与方式1-1同样地进行，起动燃料电池系统。
(燃料电池系统)
使用图4，对可为了进行上述方法而优选使用的燃料电池系统的一个方式进行说明。
该燃料电池系统具有：
具有重整催化剂层4且重整烃系燃料制造含氢气体的重整器3；
使用含氢气体进行发电的高温型燃料电池(SOFC6)；
测定重整催化剂层的温度的重整催化剂层温度测定机构(热电对5)；
升温重整催化剂层的重整催化剂层升温机构(电加热器9)；及
控制机构。
该控制机构具有：基于已测定的重整催化剂层的温度算出在重整催化剂层可重整的烃系燃料的流量的燃料流量算出功能和将供给到重整催化剂层的烃系燃料控制成该已算出的流量的燃料流量控制功能。该控制机构可边使所述燃料流量算出功能及燃料流量控制功能反复工作边使烃系燃料在重整催化剂层中的供给量增加，直至烃系燃料在重整催化剂层中的供给量成为起动结束时的流量。控制机构例如可含有计算机10和流量计及流量调节阀。
为了控制烃系燃料在重整催化剂层中的供给量，可使用烃系燃料用的流量计12a及流量调节阀11a。这种情况下，在计算机10中从流量计12a输入流量信号，接着，该计算机为了使流量的当前值与计算机10算出的可重整的流量变得相等，可将利用PID演算等适宜的方法算出的开度信号输入到流量调节阀11a。或者，以下未图示：可代替流量计12a及流量调节阀11a，使用烃系燃料用的质量流量控制器(massflow controller)。这种情况下，计算机10可将已算出的可重整的流量转换成信号输出到质量流量控制器。或者，代替流量调节阀11a，以下未图示：可使用能够对应输入信号改变流量的烃系燃料用的泵(pump)或鼓风机(blower)等加压机构。这种情况下，在计算机10中从流量计12a输入流量信号，接着，该计算机为了使流量的当前值与计算机10已算出的可重整的流量变得相等，可将利用PID演算等适宜的方法算出的流量信号输入到加压机构。
控制机构可根据需要控制蒸汽流量及含氧气体流量的一方或两方。作为蒸汽的流量控制用，可使用水用的流量计12b及流量调节阀11b。或者，以下未图示：可使用能够对应输入信号改变流量的水用的泵或水用的质量流量控制器。作为含氧气体的流量控制用，可使用空气用的流量计11c及流量调节阀12c。或者，以下未图示：可使用能够对应输入信号改变流量的空气用的鼓风机或空气用的质量流量控制器。对于烃系燃料、蒸汽及含氧气体的流量控制而言，可在它们为气体的状态下进行流量控制，也可根据情况不同，而在它们为气化前的液体的状态下进行流量控制。
另外，控制机构可根据需要算出蒸汽及含氧气体的一方或两方的必要流量。
(烃系燃料)
作为烃系燃料，可从作为重整气体的原料在SOFC的领域公知的在分子中含有碳和氢(也可含有氧等其他元素)的化合物或其混合物适宜地选择使用，可使用烃类、醇类等在分子中具有碳和氢的化合物。例如，甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、天然气体、LPG(液化石油气体)、民用煤气、汽油(gasoline)、石脑油(naphtha)、煤油、轻油等烃燃料或甲醇、乙醇等醇、二甲基醚等醚等。
其中，煤油或LPG容易获得，优选。另外，还由于可独立贮藏，可用于民用煤气的管道没有普及的地域。进而，利用煤油或LPG的SOFC发电装置可用作非常用电源。尤其在还容易操作的点出发，优选煤油。
(高温型燃料电池)
本发明可优选适用于具备必需防止阳极的氧化劣化的高温型燃料电池的系统。在阳极使用金属电极的情况下，例如有时以400℃左右发生阳极的氧化劣化。作为这样的燃料电池，包括SOFC或MCFC。
作为SOFC，可从平板型或圆筒型等各种形状的公知的SOFC中适宜地选择采用。如果为SOFC，则通常利用氧离子导电性陶瓷或质子离子导电性陶瓷作为电解质。
对于MCFC而言，也可从公知的MCFC中适宜地选择采用。
SOFC或MCFC可为单电池，但在实用上优选使用将多个单电池配列而成的组(stack)(在为圆筒型的情况下，有时也称为束(bundle)，但在本说明书中所述的组也包括束)。这种情况下，组可为1个或多个。
(重整器)
重整器从烃系燃料制造内含氢的重整气体。在重整器中，可进行水蒸气重整、部分氧化重整及在水蒸气重整反应中伴随部分氧化反应的自热成形的任意一种。
重整器可适宜地使用具有水蒸气重整能的水蒸气重整催化剂、具有部分氧化重整能的部分氧化重整催化剂、同时具有部分氧化重整能和水蒸气重整能的自热重整催化剂。
可将烃系燃料(根据需要预先被气化)及水蒸气，进而根据需要将空气等含氧气体分别单独或在适宜地混合的基础上供给到重整器(重整催化剂层)。另外，重整气体被供给到高温型燃料电池的阳极。
在高温型燃料电池中，间接内部重整型SOFC在可提高系统的热效率的点上出色。间接内部重整型SOFC具有利用水蒸气重整反应从烃系燃料制造内含氢的重整气体的重整器和SOFC。如果为该重整器，则可进行水蒸气重整反应，另外也可进行在水蒸气重整反应中伴随部分氧化反应的自热成形。从SOFC的发电效率的观点出发，优选在起动结束后不发生部分氧化反应。即使在自热成形中，起动结束后，水蒸气重整变得具有支配性，因而，重整反应整体上成为吸热。接着，在重整反应中所必需的热被从SOFC供给。重整器和SOFC被收容于一个组件容器中，进而被组件化。重整器被配置于从SOFC受到热辐射的位置。通过这样地进行，在发电时，在来自SOFC的热辐射的作用下，重整器被加热。另外，还可通过使从SOFC排出的阳极排出气体在电池出口燃烧来加热SOFC。
在间接内部重整型SOFC中，重整器优选被配置于可直接从SOFC向重整器的外表面辐射传热的位置。因而，优选在重整器与SOFC之间实质上不配置遮蔽物，即，使重整器与SOFC之间成为空隙。另外，优选使重整器与SOFC的距离尽可能地短。
各供给气体在根据需要被适宜地预热的基础上供给到重整器或SOFC。
作为组件容器，可使用可收容SOFC和重整器的适宜的容器。作为其材料，例如可使用不锈钢等对使用的环境具有耐性的适宜的材料。为了气体的操作等而在容器中适宜地设置接续口。
在电池出口在组件容器内开口的情况下，尤其为了使组件容器的内部不与外界(大气)连通而优选组件容器具有气密性。
(重整催化剂)
在重整器中使用的水蒸气重整催化剂、部分氧化重整催化剂、自热重整催化剂的任意一种均可使用分别公知的催化剂。作为部分氧化重整催化剂的例子，可举出铂系催化剂，作为水蒸气重整催化剂的例子，可举出镥系及镍系，作为自热重整催化剂的例子，可举出铑系催化剂。作为可促进燃烧的重整催化剂的例子，可举出铂系及铑系催化剂。
部分氧化重整反应可进行的温度例如为200℃以上，水蒸气重整反应可进行的温度例如为400℃以上。
以下分别对水蒸气重整、自热重整、部分氧化重整，对重整器中的起动时及额定运转时的条件进行说明。
如果为水蒸气重整，则在煤油等重整原料中添加蒸汽。水蒸气重整的反应温度例如可在400℃～1000℃、优选在500℃～850℃、进而优选在550℃～800℃的范围内进行。在反应体系中导入的蒸汽的量被定义为相对在烃系燃料中含有的碳原子摩尔数的水分子摩尔数的比(蒸汽/碳比)，该值优选为1～10、更优选为1.5～7、进而优选为2～5。在烃系燃料为液体的情况下，此时的空间速度(LHSV)可在将烃系燃料的液体状态下的流速设为A(L/h)、将催化剂层体积设为B(L)的情况下，用A/B表示，该值优选在0.05～20h-1、更优选在0.1～10h-1、进而优选在0.2～5h-1的范围内设定。
如果为自热重整，则除了蒸汽以外，含氧气体也被添加到重整原料中。作为含氧气体，也可为纯氧，而从获得容易性出发，优选空气。可平衡伴随水蒸气重整反应的吸热反应而且为了得到可保持重整催化剂层或SOFC的温度或将它们升温的发热量而添加含氧气体。含氧气体的添加量作为相对在烃系燃料中含有的碳原子摩尔数的氧分子摩尔数的比(氧/碳比)，优选为0.005～1、更优选为0.01～0.75、进而优选为0.02～0.6。自热重整反应的反应温度例如在400℃～1000℃、优选在450℃～850℃、进而优选在500℃～800℃的范围内设定。在烃系燃料为液体的情况下，此时的空间速度(LHSV)优选在0.05～20h-1、更优选在0.1～10h-1、进而优选在0.2～5h-1的范围内选择。在反应体系中导入的蒸汽的量作为蒸汽/碳比，优选为1～10、更优选为1.5～7、进而优选为2～5。
如果为部分氧化重整，则含氧气体被添加到重整原料。作为含氧气体，也可为纯氧，但从获得容易性出发，优选空气。为了保证用于推进反应的温度，在热的损失(loss)等中适宜地决定添加量。其量作为相对在烃系燃料中含有的碳原子摩尔数的氧分子摩尔数的比(氧/碳比)，优选为0.1～3、更优选为0.2～0.7。部分氧化反应的反应温度例如可在450℃～1000℃、优选在500℃～850℃、进而优选在550℃～800℃的范围内设定。在烃系燃料为液体的情况下，此时的空间速度(LHSV)优选在0.1～30h-1的范围内选择。在反应体系中，为了抑制碳黑的发生而可导入蒸汽，其量作为蒸汽/碳比，优选为0.1～5、更优选为0.1～3、进而优选为1～2。
(其他机器)
在本发明中使用的燃料电池系统中，高温型燃料电池系统的公知的构成要素可根据需要适宜地设定。如果举出具体例，则为减低在烃系燃料中内含的硫黄成分的脱硫器、使液体气化的气化器、用于加压各种流体的泵、压缩机、鼓风机等升压机构、用于调节流体的流量或用于阻断/替换流体的流动的阀等流量调节机构或流道阻断/替换机构、用于进行热交换·热回收的热交换器、凝结气体的凝结器、利用蒸汽等外热各种机器的加热/保温机构、烃系燃料或可燃物的贮藏机构、计装用的空气或电气系统、控制用的信号系统、控制装置、输出用或动力用的电气系统等。
产业上的可利用性
本发明可适用于例如在定置用或移动体用的发电系统或热电同时供给系统(cogeneration)中利用的高温型燃料电池系统。

Claims (8)

1.一种燃料电池系统的起动方法，其特征在于，
所述燃料电池系统具有：具备重整催化剂层且对烃系燃料进行重整而制造含氢气体的重整器以及使用该含氢气体进行发电的高温型燃料电池，
所述起动方法包括：
a)边测定重整催化剂层的温度边升温重整催化剂层的工序、
b)基于已测定的重整催化剂层的温度计算能够在重整催化剂层中进行重整的烃系燃料的流量的工序、及
c)将该已算出的流量的烃系燃料供给到重整催化剂层进行重整，将得到的重整气体供给到高温型燃料电池的阳极的工序，
边反复进行所述工序b及c，边使烃系燃料向重整催化剂层中的供给量增加，直至烃系燃料向重整催化剂层中的供给量成为起动结束时的流量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
进一步具有：d)在进行工序c之前向重整催化剂层供给在工序c中进行重整所必需的流量的蒸汽及/或含氧气体的工序。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，
作为所述重整催化剂层使用能够促进水蒸气重整反应的重整催化剂层，
在重整起动结束时的流量的烃系燃料时，进行水蒸气重整。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，
作为所述重整催化剂层使用能够促进水蒸气重整反应及部分氧化重整反应的重整催化剂层，
在重整比起动结束时的流量少的流量的烃系燃料时，进行部分氧化重整或自热重整。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的方法，其中，
作为所述重整催化剂层使用能够促进燃烧的重整催化剂层，
在工序a中，进行e)将烃系燃料供给到重整催化剂层使其燃烧的工序。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，
进一步具有：f)在进行工序e之前，基于已测定的重整催化剂层的温度算出能够在重整催化剂层中燃烧的烃系燃料的流量的工序。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，
进一步具有：g)在进行工序e之前，将在工序e中进行燃烧所必需的流量的含氧气体供给到重整催化剂层的工序。
8.根据权利要求1～5中任意一项所述的方法，其中，
认为存在将重整催化剂层沿着气体流通方向进行分割而成的多个分割区域，
在工序a中，测定重整催化剂层的位于在气体流通方向上不同的位置的多点温度，
在工序b中，基于该多点温度，算出能够在该多个分割区域中的至少一部分进行重整的烃系燃料的流量，并将该算出的流量的合计值作为能够在所述重整催化剂层中进行重整的烃系燃料的流量。
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