CN1784803A - 燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

燃料电池100，是在氢分离金属层的表面使固体氧化物的电解质层成膜，并可在500℃左右下进行运转的类型。在阳极上，载有用于促进甲烷的改质反应的催化剂。燃料气体是在改质器20对烃等原料进行改质而生成。此时，通过将反应温度设定得较低，在生成氢的同时生成甲烷。供给含有甲烷的燃料气体时，在燃料电池100内，随着氢的消耗，产生甲烷的改质反应。该改质反应为吸热反应，所以吸收在发电时产生的热量，从而能够实现燃料电池100的温度的均匀化。

Description

燃料电池系统
技术领域
本发明涉及燃料电池系统及其控制方法。
背景技术
近年来，通过氢和空气的电化学反应来发电的燃料电池作为能源受到了人们的关注。在燃料电池之中，使用固体电解质膜的燃料电池，存在固体高分子膜型等低温型燃料电池、和固体氧化物型等高温型燃料电池。
固体高分子膜型燃料电池，是使用ナフイオン(注册商标)等高分子膜作为夹在电极间的电解质膜。在该电解质膜中，当含水率降低后，离子传导率降低，膜电阻增加。因此，为了将膜电阻抑制在实用范围内，需要在能够避免水分极度蒸发的低温下进行运转。现在，固体高分子膜型燃料电池，一般在大约150℃以下的范围进行运转。
固体氧化物型燃料电池，是使用氧化锆等无机质薄膜作为夹在电极间的电解质膜。该电解质膜的膜电阻，温度越低就越会增加，所以为了将膜电阻抑制在实用范围内，需要在较高的温度下进行运转。虽然也可以通过减薄电解质膜的膜厚来降低膜电阻，但在以多孔质体形成的电极上形成致密的薄膜非常困难，不能实现充分的薄膜化。现在，固体氧化物型燃料电池，一般在大约700℃以上的温度下进行运转。
如特开2002-249303号公报中所记载，燃料电池，可根据其类型用冷却水进行适当冷却，以变为适当的运转温度。
冷却水从燃料电池内通过，从而其温度逐渐上升，所以越到下游，冷却效率越低。燃料电池内各部位的冷却效率的差异，有时会使得燃料电池内产生温度分布，而导致发电效率下降。该问题不仅在使用固体电解质膜的类型中存在，对各种类型的燃料电池都是共通的。
发明内容
本发明正是为了解决现有技术中的上述问题而提出的，其目的在于抑制燃料电池内的温度分布，提高发电效率。
本发明的燃料电池系统，具有燃料电池、用于向阳极供给燃料气体的燃料气体供给部、和用于向阴极供给氧化气体的氧化气体供给部。作为燃料气体，使用除了氢以外、还含有烃类化合物的气体。燃料电池在阳极侧具有催化剂，该催化剂用于产生使用该烃类化合物并伴随吸热的反应。如此一来，在燃料电池内，能够通过该吸热反应将发电时产生的热量吸收，从而不用致冷剂就能够得到燃料电池的冷却效果。其结果，能够抑制温度分布的产生，从而能够提高发电效率，上述温度分布在使用致冷剂进行冷却时经常产生。在本发明中，也可以并用使用了致冷剂的冷却系统，在这种情况下，还具有可实现冷却系统小型化的优点。在燃料电池中发生的反应，优选的是使用烃类化合物生成氢的反应。在该反应中，包括所谓的水蒸气改质。在燃料电池中，甚至还可以产生从一氧化碳和水蒸气生成氢的转换反应。
上述燃料气体中含有的氢和烃类化合物，既可以是预先贮藏的，也可以由改质部对预定的原料进行改质而生成。作为此时的原料，例如可以使用烃、醇、和醛等。也可以是在该改质部只生成氢后，再添加在燃料电池内的反应中所利用的烃类化合物。另外，也可以对改质部的运转进行控制，使得在从原料生成氢的同时生成烃类化合物。例如，通过将改质部的反应温度控制得较低，即可生成烃类化合物的一种——甲烷。
在本发明中，烃类化合物，可利用能用于伴随吸热的反应的各种化合物，作为一例，可以使用甲醇或甲烷。使用甲烷时，载在燃料电池中的催化剂，优选的是含有Ni、Rh、Ru及其合金中至少一种的甲烷改质催化剂。
在本发明中，可对改质部供给氧和水蒸气，也可以在改质部同时进行部分氧化反应和水蒸气改质。部分氧化反应，指使原料和氧发生反应并生成氢的放热反应。水蒸气改质反应，指使原料和水蒸气发生反应并生成氢的吸热反应。通过使两者同时进行，能够将在部分氧化反应中产生的热量用于水蒸气改质反应。此时，通过对氧供给量加以控制，使之略少于两个反应的热收支达到均衡所需要的量，放热就会得到抑制，改质部的反应温度就会降低，所以能够实现在生成氢的同时生成烃类化合物的反应。另外，通过对氢的生成效率较低的部分氧化反应进行抑制，还能够提高从原料生成氢的生成效率。
为了使本发明的燃料电池系统稳定地运转，优选的是，根据预定的目标温度，对基于在燃料电池内的反应的放热量进行控制。放热量的控制，例如可采用发电时所利用的氢和氧化气体的量的控制、伴随吸热的反应中所利用的烃类化合物的供给量的控制、和发电量的控制等方法。氢和烃类化合物的供给量，例如也可以通过改质部中的反应温度的变更、对改质部供给原料的供给量的控制等来进行控制。
在本发明中，在燃料电池中发生的反应中，除了不可逆的吸热反应之外，还包括热平衡反应，该热平衡反应，在消耗烃类化合物的反应时，变成吸热反应。使用热平衡反应时，具有下面列举的各种优点。第一，能够使燃料电池内的温度分布更加均匀化。在热平衡反应的情况下，根据燃料电池内的局部温度、和氢的消耗量，进行反应。因此，在局部温度较低的部位，烃类化合物的消耗受到抑制，而在局部温度较高的部位，烃类化合物得到有效的利用，从而能够实现温度的均匀化。
第二，能够提高燃料电池过渡期的稳定性。即，在热平衡反应的情况下，能够比较迅速地、而且简单地保持：发电时的放热量和热平衡反应时的吸热量的平衡；以及发电时的氢消耗量和热平衡反应时的氢生成量的平衡。其结果，在燃料电池的发电量发生变化的过渡期间，也能够抑制运转温度和氢消耗量的极度变化，从而能够实现稳定的运转。
进行燃料电池的温度控制时，优选的是还同时对改质部的温度进行控制，以将改质部和上述燃料电池的运转温差控制在预定值以内。如此一来，就能够使设置在改质部和燃料电池之间的热交换器小型化，或将其省略。上述运转温差，优选的是大致为0。该温度控制特别是在燃料电池内发生热平衡反应时，有很大的作用。在热平衡反应中，根据燃料电池的温度进行反应，所以当改质部和燃料电池存在温差时，从改质部排出的气体的组成在供给到燃料电池的时刻就会发生变化，从而有可能产生不能得到预定的冷却效果等弊端。通过抑制改质部和燃料电池的温差或使其大致为0，能够避免该弊端。
在本发明中，为了促进在燃料电池内的反应，燃料电池的运转温度优选的是大约200～600℃，更优选的是设定为500℃左右。因此，燃料电池也优选具有可在这种中温区域运转的结构。在中温区域的运转，可通过在夹在阳极和阴极之间的电解质膜的结构上进行研究来实现，例如可列举以下两种方式。
作为第一种方式的电解质膜，具有以致密的氢透过性材料形成的基材、和在基材上的至少一个面上成膜了的无机质的电解质层。如此，通过在致密的基材上成膜，能够使电解质层充分地薄膜化。例如，能够将以往10μm或10μm以上的电解质层的厚度减薄到0.1～1μm左右。因此，根据第一种方式，能够使高温型燃料电池的动作温度低温化。无机质的电解质层，例如可以使用BaCeO3、SrCeO3系的陶瓷质子传导体。电解质层既可以只在基材的单面成膜，也可以在两面成膜。后者也可以看作是以电解质层夹住基材的构成。
在第一种方式中，也可以具备氢透过性材料的被膜，该被膜被覆没有与基材接触的一侧的面。作为氢透过性材料，例如可以使用钒、铌、钽以及含有其中至少一部分的合金；钯；和钯合金等。通过使用该被膜，能够保护电解质层。基材优选的是，以钒、铌、钽以及含有其中至少一部分的合金的任何一种来形成。这些材料氢透过性高，价格比较低廉，所以能够以低成本形成足够厚度的基材。
作为第二种方式的电解质膜，具有含有水分的含水电解质层、和在电解质层的两面形成的氢透过性材料的致密膜。在该结构的电解质膜中，通过以致密膜被覆含水电解质层的两面，即使在高温下运转，也能够抑制含水电解质层的水分蒸发。因此，通过使用该电解质膜，能够提高低温型燃料电池的动作温度。含水电解质层，例如可以使用：ナフイオン(注册商标)等固体高分子膜；和在杂多酸系或含水β氧化铝系等陶瓷、玻璃、和氧化铝系中含有水分的膜。
在第二种方式中，致密膜可以是例如钒、铌、钽以及含有其中至少一部分的合金中的任何一种。例如，既可以是钒单体，也可以是钒-镍合金等。一般这些材料氢透过性高，价格比较低廉，所以适合于该用途。这些材料虽然也能够适用于阳极侧的致密膜，但为了避免氢脆化，优选的是用于阴极侧。另一方面，配置在阳极侧的致密膜，例如可以是钯或钯合金。
在本发明中，催化剂能够以各种方式存在。例如，既可以放在构成阳极的部件本身上，也可以放在电解质膜上。本发明不限于上述的燃料电池系统，能够以各种方式构成。例如，也可以构成为具有催化剂的燃料电池，该催化剂用于使用烃类化合物产生伴随吸热的反应。也可以构成为燃料电池系统的控制方法。
附图说明
图1是表示作为第一实施例的燃料电池系统的简要构成的说明图。
图2是表示改质反应的生成物的量和反应温度的关系的图表。
图3是表示燃料电池100的结构的示意图。
图4是表示作为变形例的燃料电池100A的结构的示意图。
图5是表示燃料电池100发电时的动作状况的说明图。
图6是作为第二实施例的燃料电池系统的简要构成图。
具体实施方式
A.第一实施例
A1.系统构成
图1是表示作为第一实施例的燃料电池系统的简要构成的说明图。燃料电池100，通过供给到阳极130的燃料气体中的氢、和供给到阴极110的空气中的氧的电化学反应来发电。在本实施例中，如后面所述，适用了在大约500℃下运转的、具有固体电解质膜的类型。
供给阴极110的空气由泵42供给。该空气，从热交换器150通过，对燃料电池100进行冷却后，被供给到阴极110。反应后，从阴极110排出的气体(下面称阴极废气)，由配管51排出。其中一部分由在中途分支的配管52供给到混合器10，如后面所述，在用于生成氢的改质反应中得到利用。
供给到阳极130的燃料气体，通过从含有氢的预定原料进行改质而生成。作为原料，例如可以使用石油等烃类化合物、甲醇等醇、和醛等。
原料由泵41供给到混合器10。在混合器10，原料与阴极废气中的空气、和另行供给的水蒸气混合。将如此生成的混合气，供给到改质器20，进行改质反应。在本实施例中，通过改质反应，如后面所述，生成含有氢、二氧化碳、一氧化碳、以及甲烷的燃料气体。在改质器20中，载有用于促进该反应的催化剂。作为该催化剂，公知的有：例如铜锌类贱金属催化剂、和铂等贵金属催化剂等。
供给到阳极130的燃料气体，用于发电后，从配管54作为阳极废气被排出。阳极废气，将在发电中未被使用的残留氢等有害成分由净化器30净化后排出。在本实施例中，由净化器30将这些有害成分燃烧去除。燃烧中使用的空气，由泵43从配管53进行供给。此时，使之通过热交换器150，从而还能够将燃烧用的空气用于燃料电池100的冷却。
燃料电池系统的运转，由控制单元200进行控制。控制单元200，作为内部具有CPU、RAM、和ROM等的微型计算机而被构成，按照ROM中记录的程序，对燃料电池系统中各部位的动作进行控制。作为控制内容，例如包括各部位的运转温度的控制、和燃料电池的发电量的控制等。为了实现该控制，在控制单元200中输入输出各种信号。在图中，作为一例，表示了来自对燃料电池100的温度进行检测的温度传感器101、对改质器20的温度进行检测的温度传感器21的输入信号；和对泵41～43的输出信号。这些信号用于温度控制。
A2.改质反应
说明在改质器20发生的反应。在本实施例中，在改质器20，同时进行部分氧化反应和水蒸气改质反应，所述部分氧化反应从原料和氧生成氢，所述水蒸气改质反应从原料和水蒸气生成氢。例如，以烃CnHm为原料时，部分氧化反应用下式(1)表示，水蒸气改质反应用下式(2)表示。
         …(1)
    …(2)
Q1、Q2分别表示伴随反应产生的热量。因此，部分氧化反应为放热反应，水蒸气改质反应为吸热反应。上式(1)、(2)为理想情况下的反应式，在现实中，有时会同时生成一氧化碳(CO)。在上述改质反应中，因反应温度不同，有时也会同时生成甲烷(CH4)。
图2是表示改质反应的生成物的量和反应温度的关系的图表。以将烃作为原料的情况为例进行了示例。反应温度越高，氢的生成量越是增加(曲线C1)，而甲烷的生成量越是减少(曲线C2)。如果优先考虑氢的生成效率，优选的是使改质反应在700℃等高温下进行。在本实施例中，为了生成一定量的甲烷，将改质器20的温度保持在较低的温度下进行改质反应。作为反应温度，例如可以在200～600℃的范围进行选择。在本实施例中，采用了500℃。
反应温度的控制，例如可以用下面的方法来实现。如上式(1)(2)所示，部分氧化反应为放热反应，水蒸气改质反应为吸热反应。所以，如果供给很多的氧，放热量就会增加，改质器20的运转温度就会升高。如果抑制氧，放热量就会降低，改质器20的运转温度就会降低。例如，当使氧和原料中的碳的比(O/C)大约为0.8左右时，可实现大约700℃左右的反应温度。在本实施例中，通过将O/C控制为低于该值的值、大约0.2～0.3左右，实现了大约500℃的反应温度。
以上的说明，以将烃作为原料的情况为例进行了说明，以醇、醛为原料时，也产生相同的现象。反应温度和为了实现该反应温度的O/C，可根据氢和甲烷的生成量，对应于原料的种类适当地进行设定。
A3.固体氧化物型燃料电池
图3是表示燃料电池100的结构的示意图。表示了构成燃料电池100的单元的截面。该单元构成为：以阴极110和阳极130夹着电解质膜140。在阴极110上，设有用于供给空气的流路。在阳极130上，设有用于供给燃料气体的流路。阴极110和阳极130，可由碳等各种材料形成。
电解质膜140，形成为以由钒(V)形成的致密的基材143为中心的5层结构。在基材143的两面，形成由固体氧化物构成的电解质层142、144的薄膜。电解质层142、144，可采用BaCeO3、SrCeO3系的陶瓷质子传导体等。在电解质层142、144的外面，设有钯(Pd)的被膜141、145。在本实施例中，被膜141、145的厚度为0.1μm，电解质层142、144的厚度为1μm，基材143的厚度为40μm。各层的厚度可以任意设定。燃料电池100，通过在致密的基材143上成膜，可以使电解质层142、144充分地薄膜化。因此，能够降低固体氧化物的膜电阻，从而能够实现在低于以往运转温度的大约200～600℃左右下的运转。
为了促进发电过程中在氢极和氧极发生的反应，一般在单元中设置铂(Pt)等催化剂层。虽然省略了图示，催化剂层可以设置在例如电解质膜140和阴极110、阳极130之间。另外，也可以设置在被膜141、145和电解质层142、144之间；电解质层142、144和基材143之间等。
如之前的说明所示，在本实施例中，在供给到阳极侧的燃料气体中含有甲烷。从甲烷通过下式(3)所示的改质反应，可以生成氢。
      …(3)
在此，“←→”表示为平衡反应。另外，Q1表示反应时的热量。因此，上式(3)的反应，向右进行时，即生成氢时，为吸热反应。
在燃料电池100中，在阳极侧，载有用于促进上式(3)的反应的催化剂。作为该催化剂，例如可以单独或组合使用Ni、Rh、Ru及其合金。催化剂可以放在可与燃料气体接触的各个部位。例如，可以放在被膜145上，也可以放在阳极130上。
在图3中，以由5层结构构成的燃料电池100为例进行了表示，但也可以省略被膜141、145中的一个或两个都省略。另外，也可以省略电解质层142、144中的一个。
A4.固体高分子膜型燃料电池
图4是表示作为变形例的燃料电池100A的结构的示意图。表示了采用具有固体高分子膜的电解质膜120的构成例。电解质膜120为一种多层结构，由具有氢透过性的致密金属层夹住由固体高分子膜形成的电解质层123的两面。电解质层123，例如可以使用ナフイオン(注册商标)膜等。在电解质层123的阳极侧的面上，设有钯(Pd)的致密层124。在阴极侧，设有钒-镍合金(V-Ni)的致密层122。在致密层122的阴极侧，还设有Pd的致密层121。在本实施例中，Pd的致密层121、124的厚度为0.1μm，V-Ni的致密层122的厚度为10μm，电解质层123的厚度为30μm。各层的厚度可以任意设定。
电解质层123含有水分。电解质层123的两面，如上所述，由致密层122、124夹着，所以电解质层123内的水分，通过该致密层122、124脱离到电极、进而脱离到单元外的可能性很低。另外，通过对电解质层123的周围(例如，图中的区域A)进行密封，还能够抑制水分从周围脱离。本实施例中的致密层122、124和周围的密封，作为保持电解质层123的水分的保持机构起作用。燃料电池100A，通过采用能够保持固体高分子膜水分的结构，能够实现在高于以往运转温度的200～600℃下的运转。
在变形例的燃料电池100A中，也和图3所示的燃料电池100一样，载有用于促进发电过程中的反应的铂等催化剂；和用于促进从甲烷进行改质反应的催化剂。
A5.发电时的动作状况
图5是表示在燃料电池中发电时的动作状况的说明图。对阳极130，供给含有氢和甲烷的燃料气体。氢分解成质子，在电解质膜140上移动，与供给到阴极110上的氧发生反应而发电，并且生成水(图中的反应R1)。该反应为放热反应，产生热量Q。
在阳极130上，载有用于对甲烷进行改质的催化剂。在该催化剂的作用下，接受发电时的热量Q，进行前面说明的甲烷的改质反应，生成氢(图中的反应R2)。该反应中使用的水蒸气，可以使用在改质器20中没有消耗的水蒸气，也可以是另行供给。由于甲烷的改质反应为吸热反应，所以能够抑制由于发电中产生的热量Q导致的燃料电池100的温度上升。在此意义上，可以说甲烷的改质反应，具有对燃料电池100进行冷却的作用。
甲烷的改质反应是平衡反应，所以当阳极130的氢被消耗，不产生热量时，生成氢的反应就不会进行。因此，过度产生吸热反应而使得燃料电池100的运转温度下降的可能性不大。另一方面，当氢被大量消耗，产生了很多的热量时，就会有很多的甲烷被改质，大量的热量被吸收。因此，由于大量的放热而使燃料电池100的运转温度极度上升的可能性也不大。如此，在燃料电池100的内部，在发电的同时，进行甲烷的改质反应，从而能够稳定燃料电池100的运转温度。能够实现在燃料电池100各部位的温度均匀化，并且在所要求的发电量发生变化的过渡期间，也能够避免运转温度的剧变。
A6.温度控制
为了实现上述的运转状态，在本实施例中，对燃料电池100和改质20的运转温度进行控制，使之保持在大致等同的温度500℃。如前面的说明所述，由于甲烷的改质反应为平衡反应，所以一旦燃料气体的温度发生变化，就会进行甲烷的改质反应，燃料气体中的组成就会发生变化。例如，当燃料气体的温度下降时，改质反应在消耗氢的一侧进行，甲烷的含有率增加。当燃料气体的温度上升时，改质反应在生成氢的一侧进行，甲烷的含有率下降。导致组成发生变化的改质反应，由于在向燃料电100供给燃料气体的入口附近局部产生，所以有可能会破坏燃料电池100内的温度的均匀化。温度控制正是为了抑制这种弊端而进行的。
控制单元200，从温度传感器101、21取得燃料电池100和改质器20的温度，并执行用于使该值成为各自运转温度的目标值500℃的控制。在本实施例中，将改质器20和燃料电池100的温度设为相同，但两者的目标值也可以不同。不过，从上述燃料电池100内的温度均匀化的观点，优选的是将两者的目标值设定为充分接近的值。
对改质器20的温度控制，通过改变O/C，调整在改质器20发生的部分氧化反应和水蒸气改质反应的比率即可。例如，当改质器20的温度下降时，通过增加氧的供给量，增大O/C，来提高部分氧化反应的比率即可。当改质器20的温度上升时，反之，降低O/C，降低部分氧化反应的比率即可。
对燃料电池100的温度控制，第一可通过调节在燃料电池100中产生的反应量来实现。例如，作为控制发电产生的放热量的方法，可采取降低供给到燃料电池100的氢量的方法。氢量的降低，例如也可以通过在改质器20和燃料电池100之间设置流量调节用的阀门来实现。也可以通过调节供给到改质器20的原料供给量来实现。也可以通过对供给到改质器20的氧量、水蒸气量中至少一种进行调节，改变部分氧化反应和水蒸气改质反应的比率，来调整从原料生成氢的生成效率。也可以改变改质器20的反应温度，控制氢的生成量。
作为发电产生的放热量较高时的控制方法，也可以采用对在燃料电池100中产生的反应本身进行抑制的方法。例如，可以采用在阳极130上喷烃等物质的方法，该物质可使电极暂时中毒，阻碍反应。反之，作为发电产生的放热量较低时的控制方法，也可以直接对阳极供给氧，在阳极内使氢燃烧。也可以通过对阴极充分地供给空气，来促进发电。
燃料电池100的温度控制，第二也可以通过供给到热交换器150的致冷剂、即空气的供给量的调节来实现。此时，优选的是对空气进行预热。如此一来，通过在与燃料电池100的温差减小的基础上将其供给到热交换器150，能够抑制燃料电池100的温度局部性地下降。
A7.效果和变形例
根据第一实施例的燃料电池系统，通过在燃料电池100的内部使发电和甲烷的改质反应并存，可以实现燃料电池100的温度的均匀化，从而能够提高运转效率。另外，在对燃料电池100要求的功率的过渡期间等，也能够避免运转温度的剧变，而实现稳定的发电。
在燃料电池100内的反应，不一定需要是类似甲烷改质的平衡反应，也可以应用不可逆的吸热反应。在燃料电池100内，也可以进行从一氧化碳和水蒸气生成氢的平衡反应，即转换反应。既可以应用转换反应代替甲烷的改质反应，也可以在甲烷改质反应的同时应用转换反应。
B.第二实施例
图6是作为第二实施例的燃料电池系统的简要构成图。关于燃料电池100，其构成与第一实施例相同，生成燃料气体的部分的构成与第一实施例不同。
在第二实施例中，与改质器20A相邻地设有燃烧器25A。在燃烧器25A上，由配管54A供给阳极废气，并由配管53A、53B供给空气。燃烧器25A燃烧阳极废气中的残留氢，对改质器20A进行加热。
在改质器20A中，与第一实施例一样，同时进行部分氧化反应和水蒸气改质反应。但是，在第二实施例中，由于从燃烧器25A供给热量，所以相对于部分氧化反应，提高水蒸气改质的比率，以使作为整体成为吸热反应。该比率例如可以通过将O/C抑制得较低来实现。O/C的具体设定值，设定为使可从燃烧器25A供给的热量、和在改质器20A的吸热量平衡即可。
在第二实施例中，对于燃料电池100中的反应，也可以和第一实施例一样，同时进行甲烷的改质反应。在第二实施例中，能够将燃烧阳极废气中的氢所得到的热量用于改质器20A中的反应，所以具有能够进一步提高系统整体的能量效率的优点。另外，在改质器20A中，能够提高水蒸气改质的比率，所以还能够提高从原料生成氢的生成效率。
以上就本发明的各种实施例进行了说明，但本发明不限于这些实施例，本发明在不脱离其宗旨的范围内，可以采取各种构成。
产业上的利用可能性
本发明可适用于燃料电池系统。

Claims (11)

1.一种燃料电池系统，其特征在于，
具有：燃料电池，具有阳极和阴极；
燃料气体供给部，向上述阳极供给含有氢和烃类化合物的燃料气体；和
氧化气体供给部，向上述阴极供给氧化气体，
上述燃料电池，在上述阳极具有催化剂，该催化剂用于产生使用上述烃类化合物并伴随吸热的反应。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，
上述燃料气体供给部具有：
改质部，用于对预定的原料进行改质，并生成氢；和
改质控制部，对上述改质部的运转进行控制，使得在生成上述氢的同时，生成上述烃类化合物。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，
上述烃类化合物为甲烷。
4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，
上述催化剂，为含有Ni、Rh、Ru及其合金中至少一种的甲烷改质催化剂。
5.根据权利要求2～4中任何一项所述的燃料电池系统，
具有供给部，向上述改质部供给氧和水蒸气，
上述改质控制部，同时进行部分氧化反应和水蒸气改质，该部分氧化反应使上述原料和氧发生反应并生成氢，该水蒸气改质使上述原料和水蒸气发生反应并生成氢。
6.根据权利要求2～5中任何一项所述的燃料电池系统，
具有温度控制部，根据预定的目标温度，对基于在上述燃料电池内的反应的放热量进行控制。
7.根据权利要求6所述的燃料电池系统，
上述温度控制部，还对上述改质部的温度进行控制，使得上述改质部和上述燃料电池的运转温差控制在预定值以内。
8.根据权利要求1～7中任何一项所述的燃料电池系统，
在上述燃料电池中发生的反应为热平衡反应。
9.根据权利要求1～8中任何一项所述的燃料电池系统，
上述燃料电池，具有夹在上述阳极和阴极之间的电解质膜，
上述电解质膜具有：
由致密的氢透过性材料形成的基材；和
在上述基材上的至少一个面上成膜了的无机质的电解质层。
10.根据权利要求1～8中任何一项所述的燃料电池系统，
上述燃料电池，具有夹在上述阳极和阴极之间的电解质膜，
上述电解质膜具有：
含有水分的含水电解质层；和
在上述电解质层的两面形成的氢透过性材料的致密膜。
11.一种燃料电池系统的运转控制方法，
上述燃料电池系统具有：
在阳极侧载有催化剂的燃料电池，该催化剂用于产生使用上述烃类化合物并伴随吸热的反应；
燃料气体供给部，向上述燃料电池的阳极供给含有氢和烃类化合物的燃料气体；和
氧化气体供给部，向上述燃料电池的阴极供给氧化气体，
该运转控制方法具有以下步骤：
设定上述燃料电池运转时的目标温度的步骤；和
根据上述目标温度，对在上述燃料电池内发生的反应的放热量进行控制的步骤。
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