JP2006261025A - 燃料電池発電システム及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電池反応部温度に与える影響を抑制して、電池反応部と独立に燃焼室温度を制御できるようにする。
【解決手段】電解質１を介してアノード２およびカソード３を具備した電池反応部１７と、アノードに燃料を供給する流路およびカソードに酸化剤を供給するための流路を持つ。さらに、酸化剤を供給する流路入口に酸化剤室１８と、それぞれの流路出口に余剰の燃料と酸化剤を混合して燃焼する燃焼室９を備える。電池反応部１７の温度を制御するために、電池反応部温度と酸化剤室温度に基いて、燃料流量制御手段１０２により電池への燃料流量を制御し、かつ、空気流量制御手段１０１により酸化剤室１８への空気流量を制御する燃料・空気流量制御装置３０１を備える。また、燃焼室９の温度を制御するために、燃焼室温度に基いて冷却ガス制御手段１０３により燃焼室への冷却ガス流量を制御する冷却ガス制御装置３０１を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は燃料電池発電システムに係り、特に固体酸化物形燃料電池の制御方式に関する。

燃料電池は、電解質を挟んで一方の側にアノード（燃料極）を備え、他方の側にカソード（空気極）を備え、アノード側に供給された燃料とカソード側に供給された酸化剤とを電解質を介して電気化学反応（電池反応）させることによって発電する発電装置である。

燃料電池の種類の一つである固体酸化物形燃料電池は発電効率が高いだけでなく、６００〜１０００℃の高温で運転されるため、電池内部で燃料の改質反応が行え、多様な燃料を用いることができる。また、改質ガスを直接燃料として用いることができるため、構造がシンプルとなり、他の燃料電池に比べ、コスト低減の可能性を持つ。加えて、高温の排熱を用いて様々なボトミングサイクルを組み合わせることができ、用途に合わせたシステムを形成しやすい。

燃料電池の作動温度が高いことは上記の利点がある一方、構成材料の破損や劣化、腐食、酸化を招きやすいという不利な点もある。特に、電池反応部、および、電池反応部に供給された燃料および酸化剤の電池反応部からの供給流路出口において余剰の燃料と酸化剤を混合し燃焼させる燃焼室では、それぞれ電池反応、燃焼反応が起こり発熱する。このため、経時変化や負荷変動で熱バランスが崩れた場合に温度が上がりやすく、電池反応部および燃焼室を耐熱温度以下に制御する必要がある。

特許文献１には、電池反応部温度を酸化剤室（空気室）に導入する酸化剤の流量および温度により制御した燃料電池が記載されている。

特開２００３−１１５３１５公報

前述の従来技術では、燃焼室の温度制御が行われていない。また、酸化剤は電池反応部に供給された後で燃焼室に供給されるため、電池反応部の冷却が燃焼室の冷却につながる。そのため、電池反応部を耐熱温度以下に制御することで燃焼室の温度が下がりすぎる可能性があり、これは燃料電池からの排熱を利用する場合に熱利用効率の低下につながる。逆に、電池反応部温度を上昇させようとした場合、燃焼室温度が上がりすぎる可能性があり、これは構成材料の破損を招く。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、電池反応部温度に与える影響を抑制して、電池反応部と独立に燃焼室温度を制御した燃料電池を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、電池反応部のアノードに燃料を供給する流路及びカソードに酸化剤を供給する流路の出口に、余剰の燃料と酸化剤を混合して燃焼させる燃焼室を備えた燃料電池発電システムの制御方法において、前記電池反応部及び前記燃焼室の温度をそれぞれ独立に制御することを特徴とする。

前記燃焼室の温度を独立に制御するために、燃焼室温度を検知し、検知した温度の変化に応じて燃焼室への冷却ガス流量を制御することを特徴とする。

また、前記電池反応部の温度の変化に応じてカソードへ供給する酸化剤の流量および温度を制御することを特徴とする。

さらに、前記電池反応部の温度を独立に制御するために、電池反応部の温度を検知し、検出した温度の変化に応じて炭化水素燃料および水蒸気を燃料へ添加し、アノードで起こる改質反応の吸熱量を制御することにより電池反応部温度を制御することを特徴とする。

また、本発明の方法は、電池反応部の温度に基づいて燃料流量と空気流量を制御する燃料・空気制御装置と、燃料流量と電池反応部出口の燃料ガス濃度から、燃焼室での燃焼量を推定し、推定された燃焼量と前記電池反応部出口の燃料温度に基いて冷却ガスの流量を制御することを特徴とする。

本発明の燃料電池発電システムは、電解質を介して両側にアノードおよびカソードを具備した電池反応部と、前記アノードに燃料を供給する流路および前記カソードに酸化剤を供給するための流路と、前記酸化剤を供給する流路入口に酸化剤室と、それぞれの流路出口に余剰の燃料と酸化剤を混合して燃焼させる燃焼室を備えたものにおいて、前記電池反応部の温度及び前記燃焼室の温度を独立に制御する制御手段を設けたことを特徴とする。

また、単電池を複数個備えたバンドル構造の燃料電池発電システムにおいて、バンドル構造の電池反応部に複数点の温度検出手段を設け、検出した温度に応じてバンドル中央部の１または複数の単電池の燃料に炭化水素燃料および水蒸気を添加できる構成としたことを特徴とする。

本発明によれば、直接燃焼室に供給された冷却ガスにより燃焼室は冷却されるので、電池反応部温度に与える影響を抑制して電池反応部と独立に燃焼室温度を制御することができる。

固体酸化物形燃料電池は電解質の形状により円筒形と平板形に大別されるが、本発明はどちらの形状においても適応可能である。以下、円筒形、特に袋管形の燃料電池を例にとって、複数の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１による円筒形の固体酸化物形燃料電池の発電システムの構成を示す。図に示したように、袋管形をした固体電解質１の外表面にアノード２、内表面にカソード３を設けた単電池（単セル）である。

酸化剤として空気を用い、空気１２は酸化剤余熱器１０で予熱されて酸化剤室１８に導入される。電池容器５内に設けられた袋管形の固体電解質１の内部空間には、酸化剤ガス導入管である空気導入管４を挿入して袋管の底部近くから空気１２を噴出させる。空気中の酸素はカソード３で酸素イオンとなり、固体電解質１を通り、アノード２へ到達する。アノード２へは水素や一酸化炭素とメタン、エタン等の炭化水素燃料からなる燃料１１が供給される。アノード２に到達した酸素イオンは燃料と反応し、その結果、アノードとカソードの間で電流がアノード電極２２とカソード電極２３から取り出される。

また、アノード側の未反応の燃料およびアノード２での電池反応・改質反応で生成したガスは仕切り８を通り、カソード側の未反応の空気と燃焼室９にて混合し、燃焼する。燃焼後の排出ガス１３は電池容器５外部へ排出される。また、燃焼室９には冷却ガス１４が導入できるように構成される。電池反応部１７および酸化剤室１８の温度はそれぞれ温度センサー６、１６により測定する。

固体電解質１にはイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）を用いた。アノード２にはニッケルとＹＳＺからなる多孔質サーメットを用い、カソ−ド３にはランタンストロンチウムマンガナイトとＹＳＺの複合体を用いた。冷却ガス１４には空気を用いたが、窒素やアルゴンなどの不活性ガス、水蒸気なども用いることができる。また、燃料１１としては水素と一酸化炭素の混合ガスを用いた。

燃焼室９では未利用の燃料と空気が混合され燃焼が起こり、温度上昇する。この燃焼反応は下記化学式の（１）式と（２）式で表される。
Ｈ_２ ＋ １／２Ｏ_２ ＝ Ｈ_２Ｏ …（１）
ＣＯ ＋ １／２Ｏ_２ ＝ ＣＯ_２ …（２）
燃焼室９の熱容量は、燃焼室９に導入されるガス流量により変化する。そのため、電池反応部１７の温度を制御するために、空気１２の流量を変化させた場合、同時に燃焼室９の温度も大きく変化する。電池反応部１７を昇温するため空気１２の流量を減らした場合、燃焼室９の温度は上がり、燃焼室９の温度が上がりすぎた場合には構成材料の破損につながる。

本実施例では、電池反応部１７の温度２０３と、酸化剤室１８の温度２０４の入力に基いて、空気流量制御手段１０１による空気流量２０６と、燃料流量制御手段１０２による燃料流量２０８と、空気予熱器１０による空気予熱器出力２０７を制御する燃料・空気流量制御装置３０２を設けている。また、燃焼室９の温度２０１（Ｔ_ｂuｒｎ）を入力して、冷却ガス流量制御手段１０３を制御する冷却ガス制御装置３０１を設けている。

燃焼室９と電池反応部１７の温度センサーとしては、燃焼室９や電池反応部１７に熱電対、赤外線温度計等の温度計を設置する。又は、電池反応部出口の燃料ガスの化学組成、燃料流量、空気流量、電池反応部出口の燃料および空気温度から、温度もしくは温度変化を推算する方法でもよい。又は、電池出力、燃料流量、空気流量、電池反応部出口の燃料および空気温度から、温度を推算する方法でもよい。

以下に制御の内容を説明する。図２は本実施例における運転方法のフローチャートを示す。燃料・空気流量制御装置３０２は、燃料流量制御信号２０８（Ｆ_ｆｕｅｌ）、空気流量制御信号２０６（Ｆ_ａｉｒ）および空気予熱器制御信号２０７（Ｐ_ｎｅｗ）を出力している。

空気流量Ｆ_ａｉｒは電池電流Ｊ（電池電流信号２０２）と酸化剤利用率Ｕｏｘ（発電による酸素使用速度／空気に含まれる酸素の供給速度）より決定される。酸化剤利用率Ｕｏｘは電池反応部温度Ｔ_ｒｅｓと設定値Ｔ_１の差に応じて、新たな酸化剤利用率Ｕｏｘ_ｎｅｗが決定される。したがって、電池反応部温度Ｔ_ｒｅｓが設定値Ｔ_１より高い場合、酸化剤利用率Ｕｏｘを低下させ、電池反応部温度Ｔ_ｒｅｓが設定値Ｔ_１より低い場合、酸化剤利用率Ｕｏｘを上昇させる。

同様に、燃料流量Ｆ_ｆｕｅｌは電池電流Ｊ（電池電流信号２０２）と燃料利用率Ｕｆ（発電による燃料使用速度／燃料供給速度）により決定される。

空気予熱器制御信号２０７（Ｐ_ｎｅｗ）は電池反応部温度Ｔ_ｒｅｓと設定値Ｔ_１の差に応じて決定される。電池反応部温度Ｔ_ｒｅｓが設定値Ｔ_１より高い場合、空気予熱器制御信号２０７（Ｐ_ｎｅｗ）を減少させて酸化剤室温度信号２０４を監視しながら、酸化剤室の温度を下げる。電池反応部温度Ｔ_ｒｅｓが設定値Ｔ_１より低い場合、空気予熱器制御信号２０７（Ｐ_ｎｅｗ）を増加させて、同様に酸化剤室温度信号２０４を監視しながら、酸化剤室１８の温度を上げる。

冷却ガス制御装置３０１では、燃焼室温度２０１（Ｔ_ｂuｒｎ）に応じて冷却ガス流量制御信号２０５（Ｆ_ｃｏｏｌ）を決定する。燃焼室温度Ｔ_ｂｅｒｎが設定値Ｔ_２より高い場合、冷却ガス１４の流量Ｆ_ｃｏｏｌをその温度差に応じて流す。

図３に、燃焼室温度が耐熱温度以上に上昇しやすい条件で運転した場合の電池反応部温度及び燃焼室温度と、使用空気流量（空気１２と冷却ガス１４の合計流量）の関係を示す。

本実施例では燃焼室温度Ｔ_ｂuｒｎが耐熱温度以上にならないように、冷却ガスによる冷却を行なっている。その結果、本実施例（実線）では従来例（点線）と比較して、燃焼室、電池反応部ともに適正温度域となる使用空気流量の範囲が広くなる。これは冷却ガスが予熱されず導入されるため、少ない流量で燃焼室を冷却できるためである。これにより空気流量が少ない条件でも、燃焼室を破損することなく安定に運転することができ、また、空気流量を抑えることで補機動力を低減できる。

図４に、出力低下時の燃焼室の温度を示す。図示のように、出力が急激に低下した場合、電気的な変化に対してガス流量の制御速度は遅く、燃料流量の低減は遅れる。このため、一時的に未反応の燃料が増大し、そのガスが燃焼室９に流れ込む結果、燃焼室９での発熱量は増加し、燃焼室９の温度は急激に上昇する可能性がある。したがって、燃焼室９の温度制御は時間遅れの少ないことが必要である。

従来例（点線）では、燃料１１の流量低減の遅れにより、出力低下後一時的に燃焼室温度が適正範囲を越えて上昇している。それに対し、本実施例では直接冷却ガス１４を導入し冷却するため、時間遅れが少なく適正範囲内に燃焼室温度が制御されている。

以上の実施例では、固体電解質１の外側にアノード２を備え、内側にカソード３を備えたものについて説明したが、アノードとカソードの位置を置き換えたものにも適用可能である。

図５は実施例２による固体酸化物形燃料電池の発電システムの構成を示す。図１との相違点は、燃料１１に炭化水素燃料と水蒸気からなる添加ガス１５を添加できるようにしたことで、電池反応部１７での改質による吸熱量を調整できるようにしている。

添加ガス１５の炭化水素成分としてメタンを用いた。添加ガス１５は燃料１１と別々に電池反応部１７に導入しても良い。以下に、電池反応部１７における熱バランスおよび添加ガス１５を導入する効果について説明する。

電池反応部１７における電池反応は上記（１）式と（２）式で表され、発熱反応である。発電が行われると、内部抵抗によりジュール熱が発生し、電池反応部１７の温度が上昇する。電池反応部１７の近傍を流れるガスは一般に電池反応部１７より温度が低いため、そのガス流量が増加すると電池反応部１７は冷却される。また、電池反応部１７の近傍を流れるガス温度が下がった場合も同様に電池反応部１７の温度は低下する。

また、アノード２にメタンおよび水蒸気が供給されるとアノードの触媒作用により下記化学式の（３）式で表される改質反応が起こる。これは吸熱反応である。ここで発生した水素、一酸化炭素は（１）式と（２）式の電池反応により消費される。
ＣＨ_４ ＋ Ｈ_２Ｏ ＝ ＣＯ ＋ ３Ｈ_２ …（３）
この吸熱反応により電池は冷却される。そのため、温度センサー６により検出された電池反応部１７の温度２０３（Ｔ_ｒｅｓ）に応じて、メタンと水蒸気からなる添加ガス１５が添加される割合を調節して、電池反応部１７の温度を制御する。

温度センサー６は最も高温になり易い単電池の軸方向の中央部分に配置される。添加ガス１５を加える際に燃料１１の流量を制御弁１０２で調節し、燃料利用率を一定に保つことで燃焼室９での燃焼量は一定となり、燃焼室温度に与える影響は少ない。

図６に本実施例における運転のフローチャートを示す。燃料・空気流量制御装置３０２では燃料流量制御信号２０８（Ｆ_ｆｕｅｌ）および空気流量制御信号２０６（Ｆ_ａｉｒ）を制御している。空気１２の流量Ｆ_ａｉｒは電池電流Ｊと酸化剤利用率Ｕｏｘにより決定される。燃料１１の流量は電池電流Ｊと燃料利用率Ｕｆによる燃料流量Ｆ_ｆｕｅｌと、添加ガス１５の流量Ｆ_ａｄｄにより決定される。なお、酸化剤利用率Ｕｏｘおよび燃料利用率Ｕｆは電池温度や燃焼室温度Ｔ_ｂuｒｎとは独立に決定する。

添加ガス１５の流量Ｆ_ａｄｄは電池反応部温度Ｔ_ｒｅｓに基づいて決定する。電池反応部温度Ｔ_ｒｅｓが設定値Ｔ_１より高い場合には温度差に応じて添加ガス流量Ｆ_ａｄｄを増加させ、電池反応部温度Ｔ_ｒｅｓが設定値Ｔ_１より低い場合には温度差に応じて添加ガス流量を減少させるか、添加ガスを０とする。

図７に電池反応部温度が適正範囲以上に上がりやすい条件で運転した場合の電池反応部温度及び燃焼室温度と、使用空気流量の関係を示す。使用空気流量は空気１２と冷却ガス１４の合計流量である。

本実施例では、電池反応部温度が適正範囲以上に上がらないように添加ガス１５により冷却を行う。その結果、本実施例では従来例（点線）と比較して、燃焼室、電池反応部ともに適正温度域となる使用空気流量の範囲が広くなる。これにより燃焼室だけでなく電池反応部温度が適正範囲以上に上がりやすい条件でも使用空気流量を大幅に変化させることなく運転することが可能になり、空気流量を抑えることにより補機動力を抑えることができる。

なお、本実施例による添加ガス１５による電池反応部の温度制御と、従来法である空気１２の流量および温度の制御による電池反応部の温度制御を組み合わせてもよい。

図８は実施例２の変形例を示す。本実施例では燃料の電池反応部１７の出口付近にガス濃度センサー１９と、電池反応部出口燃料温度センサー２０および電池反応部出口空気温度センサー２１を設置している。燃料・空気流量制御装置３０２から燃料流量Ｆ_ｆｕｅｌ・空気流量Ｆ_ａｉｒを冷却ガス制御装置３０１に入力している。本実施例では、ガス濃度センサー１９に水素濃度センサーを用いたが、一酸化炭素や水蒸気を検知するセンサーを使用してもよい。

ガス濃度センサー１９により検出された電池反応部出口の燃料ガスの水素濃度と燃料流量２０８により、燃焼室９での燃焼量を推定できる。また、燃料流量Ｆ_ｆｕｅｌ、空気流量Ｆ _ａｉｒ から燃焼室９の熱容量が計算される。この推定された燃焼量と熱容量、電池反応部出口の燃料温度および空気温度から燃焼室温度を推定し、その温度に応じて冷却ガス１４の流量を制御する。冷却ガス１４を導入する効果は実施例１と同様である。

これにより燃焼室温度の変化の前に制御動作を行うことができ、燃焼室の温度変化に対して時間遅れの少ない燃焼室の温度制御ができる。

図９に実施例２を変形した他の実施例を示す。電池電流Ｊの変動速度が速い場合、燃料流量制御の遅れから燃焼室における燃焼量は一時的に変化する。電池電流Ｊが低下した場合は一次的に燃焼室温度は上昇する。そのため、本実施例では、電池電流低下速度が一定値を超えた場合、燃料流量制御が追いつくまでの間、冷却ガス１４を導入する。このため、燃料・空気流量制御装置３０２の出力である燃料流量Ｆ_ｆｕｅｌと空気流量Ｆ_ａｉｒを冷却ガス制御装置３０１に入力する。

冷却ガス１４の流量は次のように算出する。電池電流低下速度が一定値を超えた時点の電池電流Ｊと燃料流量Ｆ_ｆｕｅｌから、燃焼室９での燃焼量が計算できる。また、空気流量Ｆ_ａｉｒと燃料流量Ｆ_ｆｕｅｌから燃焼室９の熱容量が計算できる。この燃焼量と熱容量から温度上昇量が計算でき、それを抑制するために必要な冷却ガスを熱容量から計算する。

これにより、電池電流変動による一時的な温度上昇を前もって推定でき、温度上昇を抑制できる。なお、当然のことであるが電池電流の変化は電池出力の変化でもあるので、電池出力の変化を検知して制御することも可能である。

図１０は複数の単電池によって構成される集合型の燃料電池（バンドル）を示す。これまでの実施例は全て単電池を例にしたが、ここでは集合型の燃料電池（バンドル）に適用した例を示す。

バンドル中央部は外周部に比べ断熱条件が良いため、温度が高くなる。そのため、中央部の電池は外周部に比較して冷却機能を高める必要がある。本実施例では、バンドル中央部へ供給される燃料１１に添加ガス１５としてメタンと水蒸気を加え、燃焼室９についても中央部に冷却ガス１４として空気を供給している。添加ガス１５と冷却ガス１４の機能は実施例１、２と同様である。

これにより、バンドル中央部と外周部の温度差が抑えられ、バンドル外周部が使用に適した十分に高い温度においても、バンドル中央部温度、燃焼室温度を耐熱温度以下に制御することができる。

なお、本実施例において添加ガス１５と冷却ガス１４による冷却機構をバンドル中央部にのみ適応したが、バンドル全体に備え、バンドル中央部の冷却作用を外周部に比べ高めることで中央部と外周部の温度差を抑制してもよい。また、本実施例と従来法である空気１２の流量および温度の制御による電池反応部の温度制御とを組み合わせてもよい。

以上の実施例はいずれも円筒形の燃料電池について説明したが、平板形の燃料電池についても適用できる。

本発明の実施例１による燃料電池発電システムの構成図。 実施例１の制御動作を示すフローチャート。 実施例１の電池反応部・燃焼室温度と使用空気流量の関係を示す説明図。 実施例１の出力低下時の燃焼室の温度を示す説明図。 本発明の実施例２による燃料電池発電システムの構成図。 実施例２の制御動作を示すフローチャート。 実施例２の電池反応部・燃焼室温度と使用空気流量の関係を示す説明図。 本発明の実施例３による燃料電池発電システムの構成図。 本発明の実施例４による燃料電池発電システムの構成図。 本発明の実施例５による集合型の燃料電池（バンドル）の構成図。

符号の説明

１…固体電解質、２…アノード、３…カソード、４…空気導入管、５…電池容器、６…電池反応部用温度センサー、７…燃焼室用温度センサー、８…電池反応部と燃焼室の仕切り、９…燃焼室、１０…空気予熱器、１１…燃料、１２…空気、１３…燃焼後の排出ガス、１４…冷却ガス、１５…添加ガス、１６…酸化剤室用温度センサー、１７…電池反応部、１８…酸化剤室、１９…ガス濃度センサー、２０…電池反応部出口燃料温度センサー、２１…電池反応部出口空気温度センサー、２２…アノード電極、２３…カソード電極、１０１…空気流量制御手段、１０２…燃料流量制御手段、１０３…冷却ガス流量制御手段、１０４…添加ガス流量制御手段、２０１…燃焼室温度信号、２０２…電池電流信号、２０３…電池反応部温度信号、２０４…酸化剤室温度信号、２０５…冷却ガス流量制御信号、２０６…空気流量制御信号、２０７…空気予熱器制御信号、２０８…燃料流量制御信号、２０９…添加ガス流量制御信号、２１０…電池反応部出口燃料濃度信号、２１１…電池反応部出口燃料温度信号、２１２…電池反応部出口空気温度信号、２１３…電池負荷・燃料流量・空気流量信号、３０１…冷却ガス制御装置、３０２…燃料・空気流量制御装置。

Claims (10)

1. 電池反応部のアノードに燃料を供給する流路及びカソードに酸化剤を供給する流路の出口に、余剰の燃料と酸化剤を混合して燃焼させる燃焼室を備えた燃料電池発電システムの制御方法において、
   前記電池反応部及び前記燃焼室の温度をそれぞれ独立に制御することを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。
2. 請求項１において、前記燃焼室の温度を独立に制御するために、燃焼室温度を検知し、検知した温度の変化に応じて燃焼室への冷却ガス流量を制御することを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。
3. 請求項１または２において、前記電池反応部の温度の変化に応じてカソードへ供給する酸化剤の流量および温度を制御することを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。
4. 請求項１、２または３において、前記電池反応部の温度を独立に制御するために、電池反応部の温度を検知し、検出した温度の変化に応じて炭化水素燃料および水蒸気を燃料へ添加し、アノードで起こる改質反応の吸熱量を制御することにより電池反応部温度を制御することを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。
5. 電池反応部のアノードに燃料を供給する流路及びカソードに酸化剤を供給する流路の出口に、余剰の燃料と酸化剤を混合して燃焼させる燃焼室を備えた燃料電池発電システムの制御方法において、
   前記電池反応部の温度に基づいて燃料流量を制御し、前記燃料流量と電池反応部出口の燃料ガス濃度から、燃焼室での燃焼量を推定し、推定された燃焼量と前記電池反応部出口の燃料温度に基いて冷却ガスの流量を制御することを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。
6. 電解質を介して両側にアノードおよびカソードを具備した電池反応部と、前記アノードに燃料を供給する流路および前記カソードに酸化剤を供給するための流路と、前記酸化剤を供給する流路入口に酸化剤室と、それぞれの流路出口に余剰の燃料と酸化剤を混合して燃焼させる燃焼室を備えた単電池からなる燃料電池発電システムにおいて、
   前記電池反応部の温度及び前記燃焼室の温度を独立に制御する制御手段を設けたことを特徴とする燃料電池発電システム。
7. 請求項６において、前記電池反応部の温度を制御する制御手段は、電池反応部温度に基いて、燃料流量制御手段により電池への燃料流量を制御すると共に、空気流量制御手段により前記酸化剤室への空気流量を制御する燃料・空気流量制御装置と、前記燃焼室の温度を制御する手段は燃焼室温度に基いて冷却ガス制御手段により前記燃焼室への冷却ガス流量を制御する冷却ガス制御装置と、からなることを特徴とする燃料電池発電システム。
8. 請求項６または７において、前記電池反応部の温度を制御する制御手段は、電池反応部温度に応じて、メタンと水蒸気からなる添加ガスが燃料に添加される割合を調節する添加ガス流量制御手段を設け、電池反応部の温度を制御することを特徴とする燃料電池発電システム。
9. 単電池を複数個備えたバンドル構造の燃料電池発電システムにおいて、
   前記単電池は請求項５−７記載の単電池であって、バンドル構造の電池反応部に複数点の温度検出手段を設け、検出した温度に応じてバンドル中央部の１または複数の単電池の燃料に炭化水素燃料および水蒸気を添加できる構成としたことを特徴とする燃料電池発電システム。
10. 請求項９において、前記電池反応部からの余剰な燃料と酸化剤を混合し燃焼させる燃焼室に複数点の温度検出手段を設け、検出した温度に応じて燃焼室の全体または一部に冷却ガスを供給できる構成としたことを特徴とする燃料電池発電システム。
    

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