CN102484274B - 燃料电池系统以及燃料电池系统的运转方法 - Google Patents
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Abstract
燃料电池系统(100)具备：具有重整器(3)的氢生成器(2)，将热提供给重整器(3)的燃烧器(5)，燃料电池(1)，第1流路(10)，第2流路(8)，被提供给分支部(10a)与燃料电池(1)之间的第1流路(10)中的氧化气体在其中流通的第3流路(16)，被设置于合流部(10c)下游的第1流路(10)中的第1开闭阀(7a)，被设置于第2流路(8)中的第2开闭阀(6)，被设置于第3流路(16)中的氧化气体供给器(15)，以及控制器(200)，在启动时，在第1开闭阀(7a)被关闭并且第2开闭阀(6)被打开，含氢气体被从氢生成器(2)中送出的时候，控制器(200)使氧化气体供给器(15)工作，并通过第3流路(16)将氧化气体提供给分支部(10c)下游的第1流路(10)中。
Description
技术领域
本发明涉及使少量氧化气体混入到被提供给燃料电池的含氢气体中的燃料电池系统以及燃料电池系统的运转方法。
背景技术
图8是现有的燃料电池系统的概略构成图。如图8所示，在现有的燃料电池系统700中，在发电运转时所需的含氢气体的供给手段通常不作为基础设施配备。因此，设置了用于生成在发电运转时所需的含氢气体的氢生成装置。
氢生成装置具备具有重整器3的氢生成器2，通过在重整器3内的重整催化剂中进行重整反应，从而由含有至少将碳以及氢作为构成元素的有机化合物的原料和水生成含氢气体。此时，重整器3所具有的重整催化剂被邻接于重整器3的燃烧器5加热到适合于重整反应进行的温度。可是，现有的燃料电池系统700在启动时即使在氢生成装置中开始含氢气体的生成，也要过一会儿才能够完成对包含重整器3的氢生成器2的暖机，并且直至含氢气体的组分稳定才能够进行含氢气体向燃料电池1的供给。被构成为：在这期间，第1开闭阀7a被关闭并且第2开闭阀6被打开，且从氢生成器2被送出的含氢气体通过作为旁通流路的第2流路8而被提供给燃烧器5，燃烧器5将其作为燃烧用燃料而用于燃烧(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-318714号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在上述专利文献1所述的燃料电池系统中，被构成为：如以上所述，在启动时，由氢生成器2提供的含氢气体不提供给燃料电池1而在第2流路8中流通。但是，含氢气体也会渐渐地往向着第2流路8进行分支的分支部的下游的第1流路10中扩散。此时，分支部下游的第1流路10其温度较已经流通有含氢气体的流路(分支部上游的第1流路10以及第2流路8等)更低，所以有可能从扩散的含氢气体中产生冷凝水并堵塞流路。在使燃料电池系统700从启动向发电运转转移的时候开始向燃料电池提供含氢气体，但是如果发生这种流路堵塞的话，那么向燃料电池提供含氢气体就有可能会受到阻碍而不受欢迎。
本发明考虑了上述现有技术中存在的技术问题，目的在于提供一种较现有技术更进一步抑制在启动时含氢气体扩散流入到分支部下游的第1流路10中并由所生成的冷凝水引起流路堵塞的可能性的燃料电池系统。
解决技术问题的手段
为了解决上述技术问题，本发明的燃料电池系统具备：氢生成器，其具有使用原料以及水蒸汽通过重整反应来生成含氢气体的重整器；燃烧器，其将用于所述重整反应的热提供给所述重整器；燃料电池，其使用从所述氢生成器提供的含氢气体来进行发电；第1流路，从所述氢生成器送出并通过所述燃料电池的含氢气体在该第1流路中流通；第2流路，其从所述第1流路中分支，并且旁通所述燃料电池而被提供给所述燃烧器的含氢气体在该第2流路中流通；第3流路，被提供给向所述第2流路进行分支的分支部与所述燃料电池之间的第1流路的氧化气体在该第3流路中流通；第1开闭阀，被设置于所述第1流路与所述第3流路的合流部的下游的所述第1流路中；第2开闭阀，被设置于所述第2流路中；氧化气体供给器，被连接于所述第3流路中；以及控制器，在启动时，在第1开闭阀被关闭并且第2开闭阀被打开，所述含氢气体被从所述氢生成器中送出的时候，所述控制器以使所述氧化气体供给器工作并由所述第3流路向所述第1流路中提供氧的方式进行控制。
本发明的燃料电池系统的运转方法是：所述燃料电池系统具备：氢生成器，其具有使用原料通过重整反应来生成含氢气体的重整器；燃烧器，其将用于所述重整反应的热提供给所述重整器；燃料电池，其使用从所述氢生成器提供的含氢气体来进行发电；第1流路，从所述氢生成器送出并通过所述燃料电池的含氢气体在该第1流路中流通；第2流路，其从所述第1流路中分支，并且旁通所述燃料电池而将含氢气体提供给所述燃烧器；第3流路，被提供给向所述第2流路进行分支的分支部与所述燃料电池之间的所述第1流路的氧化气体在该第3流路中流通；第1开闭阀，被设置于所述第1流路与所述第3流路的合流部的下游的所述第1流路中；第2开闭阀，被设置于所述第2流路中；以及氧化气体供给器，被设置于所述第3流路中；所述燃料电池系统的运转方法包括：步骤(a)：在启动时，关闭所述第1开闭阀，并打开所述第2开闭阀，从所述氢生成器中送出所述含氢气体；和步骤(b)：在步骤(a)中，所述氧化气体供给器工作，并通过所述第3流路而将氧化气体提供给所述分支部的上游的所述第1流路中。
发明效果
根据本发明的燃料电池系统以及其运转方法，能够较现有技术更加抑制在启动时由于含氢气体扩散流入到分支部下游的燃料气体流路中而生成的冷凝水引起流路堵塞的可能性。
附图说明
图1是表示实施方式1的燃料电池系统的概略构成的一个例子的图。
图2是表示实施方式1的燃料电池系统的工作流程概要的一个例子的图。
图3是表示实施方式2的燃料电池系统的概略构成的一个例子的图。
图4是表示实施方式2的变形例1的燃料电池系统的概略构成的一个例子的图。
图5是表示实施方式2的变形例2的燃料电池系统的特征构成的概略的一个例子的图。
图6是表示实施方式2的变形例3的燃料电池系统的概略构成的一个例子的图。
图7是表示实施方式2的变形例4的燃料电池系统的概略构成的一个例子的图。
图8是现有的燃料电池系统的概略构成图。
具体实施方式
以下参照附图就实施方式1的燃料电池系统加以说明。图1是表示实施方式1的燃料电池系统概略构成的一个例子的图。在图中，箭头实线表示在燃料电池系统运转时所流动的水、原料气体、氧化气体以及氧化剂气体进行流动的路径。在图中，箭头虚线表示信号。
如图1所示，本实施方式的燃料电池系统100具备：具有使用原料通过重整反应来生成含氢气体的重整器3的氢生成器2，将用于重整反应的热提供给重整器3的燃烧器5，使用从氢生成器2提供的含氢气体来进行发电的燃料电池1，从氢生成器2送出并通过燃料电池1的含氢气体所流通的第1流路10，从第1流路10进行分支并对燃料电池1实施旁通而将含氢气体提供给燃烧器5的第2流路8，被提供给分支部10a与燃料电池1之间的第1流路10中的氧化气体所流通的第3流路16，被设置于第1流路10与第3流路16的合流部10c下游的第1流路10中的第1开闭阀7a、7b，被设置于第2流路8中的第2开闭阀6，被设置于第3流路16中的氧化气体供给器15，以及对构成燃料电池系统100的各个设备的动作进行控制的控制器200。
还有，在重整器3中，从原料供给器(没有图示)提供的原料和从蒸发器(没有图示)提供的水蒸汽在重整催化剂上发生重整反应从而生成含氢气体。对于上述重整催化剂来说，例如可以使用含有Ni作为催化剂金属的Ni类催化剂、含有Ru作为催化剂金属的Ru类催化剂等。蒸发器通过使从水供给器(没有图示)提供的水进行蒸发从而生成水蒸汽并提供给重整器3。另外，在重整器3中具备检测重整器3的温度的温度检测器3a。由温度检测器3a检测出的温度数据被反馈到控制器200。燃烧器5将原料气体或者由重整器3生成的含氢气体作为燃料，并使之产生高温燃烧气体，从而以使重整器3达到适合于重整反应的温度的方式供热。另外，燃烧器5也提供用于在蒸发器中生成水蒸汽的热。在燃料电池1中，通过使如以上所述那样生成的含氢气体与从氧化剂气体供给器14提供的氧化剂气体(例如空气)发生反应从而进行发电。作为氧化剂气体供给器14，例如可以使用鼓风机等。
第1流路10从氢生成器2经过燃料电池1而连通至燃烧器5。在第1流路10上，在分支部10a与燃料电池1之间设置有第1开闭阀7a，在燃料电池1与合流部10b之间设置有第1开闭阀7b。第2流路8是以下的流路：从第1流路10的分支部10a开始，旁通燃料电池1，在合流部10b中再一次与第1流路10合流，并连通至燃烧器5。也就是说，在本实施方式中，第2流路8在从合流部10b到燃烧器5为止的部分中利用了与第1流路10共通的流路。在第2流路8中的分支部10a与合流部10b之间设置有第2开闭阀6，但是并不限定于本例，只要是在第2流路上可以是任意位置。
氧化气体供给器15通过第3流路16将氧化气体提供给分支部10a与燃料电池1之间的第1流路10中。在此，第3流路16被构成为：与分支部10a和第1开闭阀7a之间的第1流路10在合流部10c进行合流。
控制器200只要是以具有控制功能的方式构成即可，它具备运算处理部(没有图示)和存储控制程序的存储部(没有图示)。作为运算部可以示例MPU、CPU。作为存储部，示例有存储器。
还有，关于燃料电池系统100，采用了在氢生成器2中作为含氢气体的生成所涉及的反应器只具备重整器3的方式，但是并不限定于本例。例如，也可以设置转化器(没有图示)和CO去除器(没有图示)中的至少任意一种，所述转化器由转化反应减少从重整器3送出的含氢气体中的一氧化碳，所述CO去除器由氧化反应以及甲烷化反应中至少任意一者来减少含氢气体中的一氧化碳。
另外，控制器200不仅可以是单独的控制器，也可以是多个控制器进行协同工作来执行对燃料电池系统的控制的控制器群。
另外，第2流路8与第1流路10中的燃料电池1下游有一部分是共用的，但是并不限定于本例，共用的流路部分也可以作为在第1流路10和第2流路8中分别独立的流路来构成。
接着，就本实施方式的燃料电池系统100的工作流程作如下说明。图2是表示实施方式1的燃料电池系统的工作流程的概要的一个例子的图。
在燃料电池系统100启动时，首先开始升温动作，以使在氢生成器2中达到能够生成含氢气体的温度的方式使氢生成器2升温。在升温的时候，被构成为：由通过了氢生成器2内的原料气体使燃烧器5进行燃烧。具体为，如图2所示，在燃料电池系统100被启动时，维持被控制器200关闭的第1开闭阀7a的关闭状态，并且打开第2开闭阀6(步骤S200)。
继续开始原料供给器的工作并开始将原料提供给氢生成器2，从氢生成器2送出的原料通过第2流路8被提供给燃烧器5，燃烧器5使用该原料并开始燃烧动作(步骤S201)。
此时，在重整器3中重整反应还没有进行，原料就这样直接被提供给燃烧器5。然后，由从燃烧器5排出的燃烧废气加热重整器3以及蒸发器并使之升温。
接着，在开始氢生成器2的升温动作之后，判断检测重整器3的温度的温度检测器3a的检测温度T是否为规定的阈值温度Tth(例如300℃)以上(步骤S202)。
如果检测温度T达到了第1阈值温度Tth以上(在步骤S202中为“是”)，那么由控制器200开始氧化气体供给器15的工作，通过第3流路16开始从分支部10a下游将氧化气体提供给第1流路10(步骤S203)。
在开始将氧化气体提供给第1流路10之后，由控制器200开始水供给器的工作并开始将水提供给蒸发器，在重整器3中开始含氢气体的生成(步骤S204)。
在氢气生成开始后，判断温度检测器3a的检测温度T是否达到第2阈值温度Tx(例如650℃)(步骤S205)。如果检测温度T在Tx以上，那么控制器200打开第1开闭阀7a以及7b，并且关闭第2开闭阀6，从而开始向燃料电池1提供由氢生成器2送出的含氢气体，并开始燃料电池系统100的发电运转(步骤S206)。通过在上述步骤S206中的向燃料电池系统100的发电运转的转移从而结束燃料电池系统的启动。
以如上所述，本实施方式的燃料电池系统在燃料电池系统100进行启动时，在第1开闭阀7a被关闭并且第2开闭阀6被打开，从氢生成器2送出含氢气体的时候，由控制器200使氧化气体供给器15工作，通过第3流路16将氧化气体提供给分支部10a下游的第1流路10。由此，在燃料电池系统启动时，能够较现有技术更进一步抑制由于含氢气体扩散流入到分支部10a下游的第1流路10中所生成的冷凝水而引起流路堵塞的可能性。
还有，上述规定的第1阈值温度Tth是作为判断在重整器3中能够进行重整反应的温度并且在蒸发器中能够使水蒸发的温度的阈值温度而设定的。第2阈值温度Tx是在燃料电池系统发电运转中能够从氢生成器2将含氢气体提供给燃料电池1的温度。另外，第2阈值温度Tx是作为较第1阈值温度Tth更高的温度设定的。第1阈值温度Tth以及第2阈值温度Tx是根据燃料电池系统100的构成以及尺寸等作适当设定的。
另外，上述控制流程被构成为：在含氢气体的生成开始之前，从氧化气体供给器15将氧化气体提供给第1流路10。这是因为：与氧化气体供给器15在氢生成器2中开始生成含氢气体之后开始工作的情况相比较，进一步降低含氢气体扩散流入到分支部10a下游的第1流路10中的可能性。但是，开始氧化气体供给器15的工作的时机并不限定于本例，例如可以在氢生成器2中开始生成含氢气体之后，也可以是同时。但是，在如此的情况下，在生成含氢气体时且在氧化气体供给器15不进行工作的时间中，含氢气体有可能会流入到分支部10a下游的第1流路10中，并有可能生成冷凝水。然而，即使生成冷凝水，冷凝水也会乘着由之后的氧化气体供给器15的动作提供给第1流路10的氧化气体的流动，而排出至第2流路8中，并且与现有的燃料电池系统相比较能够抑制分支部10a下游的第1流路10发生流路堵塞。
另外，在启动的时候，在从氢生成器2送出的含氢气体在第2流路8中进行流动的期间内，既可以以从氧化气体供给器15连续性地将氧化气体提供给第1流路10的方式进行控制，也可以以间歇性地进行工作的方式进行控制。但是，在间歇性地使氧化气体供给器15进行工作的情况下，在氧化气体供给器15的非工作期间中，含氢气体有可能流入到分支部10a下游的第1流路10中，从而有可能生成冷凝水。然而，即使生成冷凝水，该冷凝水也会由接着再开始工作时由于被提供给第1流路10的氧化气体的流动而被排出至第2流路8中，并且与现有的燃料电池系统相比较能够抑制分支部下游的第1流路10发生流路堵塞。
另外，在上述工作流程中，关于在关闭第1开闭阀7a的时候的第1开闭阀7b的开闭工作没有进行说明，但是第1开闭阀7b既可以打开又可以关闭。另外，可以以控制关闭第1开闭阀7b的方式构成，并且以第1开闭阀7a被控制打开的方式构成，来替代上述工作流程中的第1开闭阀7a的关闭控制。另外，也可以以只设置第1开闭阀7a以及第1开闭阀7b中的任意一方来实施控制关闭的方式进行构成。也就是说，关于将在氢生成器2中生成的含氢气体的流入对象控制成不是燃料电池1而是第2流路8的时候实施关闭的“第1开闭阀”，只要是被设置于合流部10c下游的第1流路10上的开闭阀，可以是任意的开闭阀。
另外，也可以在上述实施方式的燃料电池系统中，采用将开闭阀设置于第3流路16上，并构成为在上述工作流程的步骤S203中打开这个开闭阀并且开始氧化气体供给器15的工作的方式。
[变形例]
接着，就实施方式1的燃料电池系统的变形例作如下说明。本变形例的燃料电池系统具有与实施方式1相同的构成所以省略对其说明。本变形例的燃料电池系统在启动时的工作流程与实施方式1相同，但是其特征在于：在启动燃料电池系统100之后，即使是在向发电运转转移之后，也要使氧化气体供给器15工作，并通过第3流路16将氧化气体添加到被提供给燃料电池1的含氢气体中。
这就是一般被称作为放气(air bleed)的动作，能够抑制在发电运转时由于一氧化碳吸附到燃料电池的阳极而引起的发电性能降低。由本变形例就能够获得以下所述两方面的效果：使用1个氧化气体供给机构(氧化气体供给器15以及第3流路16)从而抑制实施方式1中所说明的由于分支部10a下游的第1流路10的冷凝水而造成的流路堵塞的效果，和抑制在发电运转时伴随着一氧化碳吸附到燃料电池的阳极而造成的发电性能降低的效果。
另外，发电运转时的来自氧化气体供给器15的氧化气体供给在发电运转中既可以连续性地进行也可以间歇性地进行。
(实施方式2)
接着，就实施方式2中的燃料电池系统作如下说明。图3是表示实施方式2的燃料电池系统的概略构成的一个例子的图。在图3中，关于与实施方式1所涉及的图1的概略图相同的构成要素，使用相同符号并省略对其说明。
如图3所示，本实施方式的燃料电池系统具有与实施方式1的燃料电池系统基本相同的构成。但是，在以下方面与实施方式1有所不同：在氢生成器2内，具备通过氧化反应来减少由重整器3生成的含氢气体中的一氧化碳的CO去除器19、和在第3流路16上进行分支并且被提供给CO去除器19的氧化气体在其中流通的第4流路18。
CO去除器19通过氧化反应减少由氢生成器2内的重整器3产生的含氢气体中的一氧化碳。具体为，将氧化气体添加到被提供的含氢气体中，并通过由氧化反应使一氧化碳氧化成二氧化碳从而减少一氧化碳。
第4流路18从第3流路16分支并连通于CO去除器19。氧化气体供给器15通过第4流路18将氧化气体提供给CO去除器19。也就是说，以使从氧化气体供给器15送出的氧化气体分别分流于第3流路16以及第4流路18中的方式构成。
由此，兼用向启动时的CO去除器19提供氧化气体的功能、和向分支部10a下游的第1流路10提供氧化气体的功能，是优选的。
还有，本实施方式的燃料电池系统也可以采用以下所述方式，即，不仅仅是在启动时，而且还在发电运转时同样使氧化气体供给器15工作，并进行向CO去除器19提供氧化气体和向被提供给燃料电池1的含氢气体中提供氧化气体(放气(air bleed))。
由此，使用1个氧化气体供给器15就能够获得减少发电运转时的含氢气体中的一氧化碳、以及抑制伴随于一氧化碳被吸附到燃料电池阳极而引起的发电性能降低这两方面的效果。
还有，被提供的氧化气体的流量优选根据由重整器3生成的含氢气体的量来设定。这是因为：包含于含氢气体中的一氧化碳的量也与由重整器3生成的含氢气体量成比例地发生变化。具体为，如果增加提供给重整器3的原料供给量，那么也增加上述氧化气体的供给量，如果减少提供给重整器3的原料的供给量，那么也减少上述氧化气体的供给量。
[变形例1]
接着，就实施方式2的燃料电池系统的变形例1作如下说明。图4是表示本变形例的燃料电池系统的概略构成的一个例子的图。如图4所示，本变形例的燃料电池系统其特征在于：在向第4流路18进行分支的分支部上游的第3流路16上设置有第3开闭阀20，通过打开这个第3开闭阀20从而导通第3流路16以及所述第4流路18。而且，在从氧化气体供给器15提供氧化气体的情况下，第3开闭阀20被打开。
[变形例2]
接着，就实施方式2的燃料电池系统的变形例2作如下说明。图5(a)～(c)是表示本变形例的燃料电池系统的特征的概略构成的一个例子的图。本变形例的燃料电池系统与变形例1燃料电池系统有所不同，其特征在于：具备连通/切断第3流路16的第3开闭阀20、连通/切断第4流路18的第4开闭阀21。关于第3开闭阀20以及第4开闭阀21的具体构成，如图5(a)～(c)所示。
在图5(a)中，第3开闭阀20在第3流路16上，被设置于向第4流路18进行分支的分支部的下游侧(第1流路10侧)。第4开闭阀21在第3流路16上，被设置于向第4流路18进行分支的分支部的上游侧(氧化气体供给器15侧)。在将氧化气体提供给第3流路16以及第4流路18这二者的情况下，一起打开第3开闭阀20和第4开闭阀21。在将氧化气体只提供给第4流路18的情况下，关闭第3开闭阀20并且打开第4开闭阀21。
在图5(b)中，第3开闭阀20在第3流路16上，被设置于向第4流路18进行分支的分支部的上游侧(氧化气体供给器15侧)。第4开闭阀21被设置于第4流路18上。在将氧化气体提供给第3流路16以及第4流路18这二者的情况下，一起打开第3开闭阀20和第4开闭阀21。在将氧化气体只提供给第3流路16的情况下，打开第3开闭阀20并且关闭第4开闭阀21。
在图5(c)中，第3开闭阀20在第3流路16上，被设置于向第4流路18进行分支的分支部的下游侧(第1流路10侧)。第4开闭阀21被设置于第4流路18上。在将氧化气体提供给第3流路16以及第4流路18这二者的情况下，一起打开第3开闭阀20和第4开闭阀21。在将氧化气体只提供给第3流路16的情况下，打开第3开闭阀20并且关闭第4开闭阀21。在将氧化气体只提供给第4流路18的情况下，关闭第3开闭阀20并且打开第4开闭阀21。
如以上所述，本变形例与变形例1相比较，增加了被设置于第3流路16以及第4流路的开闭阀的数量，通过由控制器200分别独立控制第3开闭阀20以及第4开闭阀21的开闭动作，从而可针对第3流路16以及第4流路中的至少任意一流路独立控制氧化气体的供给/切断，在这一点上比变形例1更优选。
[变形例3]
接着，就实施方式2的燃料电池系统的变形例3作如下说明。图6是表示本变形例的燃料电池系统的概略构成的一个例子的图。如图6所示，本变形例的燃料电池系统与变形例1同样在向第4流路18进行分支的分支部的上游的第3流路16上设置有第3开闭阀20，并且被构成为通过打开这个第3开闭阀20从而导通第3流路16以及第4流路18。除此之外，是以燃料电池1相对于氢生成器2位于上方的方式构成的。因此，是以燃料电池的含氢气体入口较氢生成器的含氢气体的出口为更上方的方式构成的。更为具体的是，被构成为向第2流路8进行分支的分支部10a的下游的第1流路10从分支部10a开始成为上行，这一点与实施方式2以及其它变形例的燃料电池系统有所不同。如以上所述，如果是以分支部10a的下游的第1流路10成为上行的方式构成，那么假如在启动时由氢生成器2送出的含氢气体扩散流入到分支部10a的下游的第1流路10中而产生冷凝水，则该冷凝水会发生逆流并流入到高温的CO去除器19中从而引起突沸。如果发生了突沸，那么流入到燃烧器5的含氢气体的流量将发生很大的变动，并会有燃烧器5发生熄火或者发生不完全燃烧的情况。
在此，本变形例的燃料电池系统与变形例1的燃料电池系统同样，在启动时，分支部10a的下游的第1流路10被切断而第2流路被导通的状态下，氢生成器2中生成含氢气体的时候，打开第3开闭阀并使氧化气体供给器15工作。由此，在抑制由于冷凝水而引起的第1流路10的流路堵塞的同时，抑制伴随于向CO去除器19逆流的冷凝水的突沸而引起的燃烧器5的燃烧稳定性的降低。
还有，在本变形例中，将气液分离器22设置于第2流路8中，以成为下行的方式构成从分支部10a直至气液分离器22为止的第2流路8。这是因为：使在第2流路8内生成的冷凝水不逆流到CO去除器19中而向气液分离器22中排出。
[变形例4]
变形例4的燃料电池系统是，在实施方式2以及其变形例1～3的中任意一个燃料电池系统中，第3流路和第4流路不共通而进行独立设置，并将提供放气(air bleed)用的氧化气体的氧化气体供给器和提供在CO去除器19中的氧化反应用的氧化气体的氧化气体供给器分开设置。
除了上述特征之外，可以以与实施方式2以及其变形例1～3中任意一个燃料电池系统同样的方式构成。
接着，就本变形例的燃料电池系统100的细节作如下说明。
图7是表示本变形例的燃料电池系统100的概略构成的一个例子的图。
如图7所示，本变形例的燃料电池系统100分别独立设置第3流路16和第4流路18，并且具备提供放气(air bleed)用的氧化气体的氧化气体供给器15和提供在CO去除器19中的氧化反应用的氧化气体的氧化气体供给器23。
产业上的可利用性
本发明所涉及的燃料电池系统较现有技术能够进一步抑制在启动时由于含氢气体扩散流入到分支部的下游的燃料气体流路中而生成的冷凝水引起流路堵塞的可能性，所以作为燃料电池系统等是有用的。
符号的说明
100、700燃料电池系统
1燃料电池
2氢生成器
3重整器
3a温度检测器
5燃烧器
6第2开闭阀
7a、7b第1开闭阀
8第2流路
10第1流路
10a分支部
10b、10c合流部
14氧化剂气体供给器
15氧化气体供给器
16第3流路
18第4流路
19CO去除器
20第3开闭阀
21第4开闭阀
22气液分离器
200控制器
Claims (8)
1.一种燃料电池系统，其特征在于：
具备：
氢生成器，其具有使用原料以及水蒸汽通过重整反应来生成含氢气体的重整器；
燃烧器，其将用于所述重整反应的热提供给所述重整器；
燃料电池，其使用从所述氢生成器提供的含氢气体来进行发电；
第1流路，从所述氢生成器送出并通过所述燃料电池的含氢气体在该第1流路中流通；
第2流路，其从所述第1流路中分支，并且旁通所述燃料电池而被提供给所述燃烧器的含氢气体在该第2流路中流通；
第3流路，被提供给从所述第1流路向所述第2流路进行分支的分支部与所述燃料电池之间的所述第1流路的氧化气体在该第3流路中流通；
第1开闭阀，被设置于所述第1流路与所述第3流路的合流部的下游的所述第1流路中；
第2开闭阀，被设置于所述第2流路中；
氧化气体供给器，被设置于所述第3流路中；以及
控制器，在启动时，在所述第1开闭阀被关闭并且所述第2开闭阀被打开，所述含氢气体被从所述氢生成器中送出的时候，所述控制器使所述氧化气体供给器工作，并通过所述第3流路向所述分支部的下游的所述第1流路中提供氧化气体。
2.如权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于：
在发电运转时，所述控制器通过所述第3流路从所述氧化气体供给器向被提供给所述燃料电池的含氢气体中提供氧化气体。
3.如权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于：
所述氢生成器具备：用于通过氧化反应来减少从所述重整器送出的所述含氢气体中的一氧化碳的CO去除器，和从所述第3流路中分支并且其中流通被提供给所述CO去除器的氧化气体的第4流路，
所述控制器被构成为：在启动时，在所述第1开闭阀被关闭并且所述第2开闭阀被打开，所述含氢气体被从所述氢生成器中送出的时候，使从所述氧化气体供给器送出的氧化气体进行分流，并使其分别在所述第3流路以及所述第4流路中流通。
4.如权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于：
具备被设置于向所述第4流路进行分支的分支部的上游的所述第3流路中的第3开闭阀，
并且被构成为：通过打开所述第3开闭阀从而导通所述第3流路和所述第4流路，
在启动时，在所述第1开闭阀被关闭并且所述第2开闭阀被打开，所述含氢气体被从所述氢生成器中送出的时候，所述控制器打开所述第3开闭阀并且使所述氧化气体供给器工作，将氧化气体提供给所述第3流路和所述第4流路。
5.如权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于：
具备连通/切断所述第3流路的第3开闭阀和连通/切断所述第4流路的第4开闭阀，
在启动时，在所述第1开闭阀被关闭并且所述第2开闭阀被打开，所述含氢气体被从所述氢生成器中送出的时候，所述控制器打开所述第3开闭阀以及第4开闭阀并使所述氧化气体供给器工作，将氧化气体提供给所述第3流路和所述第4流路。
6.如权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于：
被构成为：与所述氢生成器的含氢气体的出口相比，所述燃料电池的含氢气体的入口位于更上方。
7.如权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于：
被构成为：向第2流路进行分支的分支部的下游的第1流路为上行的。
8.一种燃料电池系统的运转方法，其特征在于：
所述燃料电池系统具备：
氢生成器，其具有使用原料以及水蒸汽通过重整反应来生成含氢气体的重整器；
燃烧器，其将用于所述重整反应的热提供给所述重整器；
燃料电池，其使用从所述氢生成器提供的含氢气体来进行发电；
第1流路，从所述氢生成器送出并通过所述燃料电池的含氢气体在该第1流路中流通；
第2流路，其从所述第1流路中分支，并且旁通所述燃料电池而将含氢气体提供给所述燃烧器；
第3流路，被提供给从所述第1流路向所述第2流路进行分支的分支部与所述燃料电池之间的所述第1流路的氧化气体在该第3流路中流通；
第1开闭阀，被设置于所述第1流路与所述第3流路的合流部的下游的所述第1流路中；
第2开闭阀，被设置于所述第2流路中；以及
氧化气体供给器，被设置于所述第3流路中；
所述燃料电池系统的运转方法包括：
步骤(a)：在启动时，关闭所述第1开闭阀，并打开所述第2开闭阀，从所述氢生成器中送出所述含氢气体，
步骤(b)：在步骤(a)中，所述氧化气体供给器工作，并通过所述第3流路而将氧化气体提供给所述分支部的下游的所述第1流路中。
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: PANASONIC INTELLECTUAL PROPERTY MANAGEMENT CO., LT Free format text: FORMER OWNER: MATSUSHITA ELECTRIC INDUSTRIAL CO, LTD. Effective date: 20150825 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20150825 Address after: Osaka Japan Patentee after: PANASONIC INTELLECTUAL PROPERTY MANAGEMENT Co.,Ltd. Address before: Osaka Japan Patentee before: Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150722 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |