JP2007533084A5 - - Google Patents
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本発明は、固体酸化物燃料電池スタックの計画的又は計画外の停止の場合に、このスタックの蒸気パージを実施する方法及び機器を提供する。蒸気を用いるスタックのパージは、物理的洗浄効果を有し、アノード区域から一酸化炭素含有改質ガス及び遊離酸素ガスを除去し、それによって酸化ニッケル又はニッケルカルボニル形成の可能性が低減する。
１つの態様において、本発明は、改質装置を含む燃料送出サブシステムと、空気送出サブシステムと、蒸気パージ・サブシステムとを含む固体酸化物燃料電池スタックを含むことができ、蒸気パージ・サブシステムは、（ａ）改質装置から上流で燃料送出サブシステムに接続した水チャンバ又は水供給源、（ｂ）水チャンバ又は水供給源から燃料送出サブシステム内への水の流れを制御するバルブ手段、及び（ｃ）バルブ手段を作動させるための制御手段を含む。
別の態様において、本発明は、燃料送出サブシステムと空気送出サブシステムとを有する固体酸化物燃料電池スタックを停止する方法を含むことができ、本方法は、蒸気で燃料送出サブシステムをパージする段階を含む。
ここで、添付の簡略化した図解的で縮尺通りではない図面を参照して、例示的な実施形態により本発明を以下に説明する。
１つの態様において、本発明は、改質装置を含む燃料送出サブシステムと、空気送出サブシステムと、蒸気パージ・サブシステムとを含む固体酸化物燃料電池スタックを含むことができ、蒸気パージ・サブシステムは、（ａ）改質装置から上流で燃料送出サブシステムに接続した水チャンバ又は水供給源、（ｂ）水チャンバ又は水供給源から燃料送出サブシステム内への水の流れを制御するバルブ手段、及び（ｃ）バルブ手段を作動させるための制御手段を含む。
別の態様において、本発明は、燃料送出サブシステムと空気送出サブシステムとを有する固体酸化物燃料電池スタックを停止する方法を含むことができ、本方法は、蒸気で燃料送出サブシステムをパージする段階を含む。
ここで、添付の簡略化した図解的で縮尺通りではない図面を参照して、例示的な実施形態により本発明を以下に説明する。
一実施形態では、蒸気パージは、蒸気注入（又は発生）ポイントを燃料改質装置よりも上流に設置することにより達成される。追加的又は代替的に、蒸気パージは、スタックの停止の開始から遅延することができ、蒸気パージがより低いスタック温度で行われるようにスタックが冷却される。
スタックの正常の作動条件の下で、燃料送出サブシステムは、天然ガス−蒸気改質ガスを提供し、これは、アノードでの電気化学的反応を駆動する燃料として使用される。下表は、蒸気対炭素モル比率２．６での典型的なアノード供給組成物（完全に改質された天然ガスとして示す）を表している。
スタックの正常の作動条件の下で、燃料送出サブシステムは、天然ガス−蒸気改質ガスを提供し、これは、アノードでの電気化学的反応を駆動する燃料として使用される。下表は、蒸気対炭素モル比率２．６での典型的なアノード供給組成物（完全に改質された天然ガスとして示す）を表している。
改質ガスの流れは、ガス化学種として一酸化炭素を含むので、改質装置又はスタックへの燃料供給が停止された後であっても、残留一酸化炭素を含有するガスがアノードに存在する可能性がある。停止中に、システムは、冷却することになり、アノード温度は、作動温度から徐々に低下することになる。ニッケルは、約２３０℃未満の温度で一酸化炭素と反応してニッケルカルボニルを形成することになり、これは、安全上の観点からは高度に有害であり、回避されるべきである。
従って、計画的又は計画外のいずれであるかによらずあらゆる停止手順に対して、高温での酸化及び低温での一酸化炭素への露出からアノードを保護することが重要である。ニッケルアノードの反応性の性質は、ＳＯＦＣ停止の場合における重要な全体的な安全問題を引き起こす。
従って、計画的又は計画外のいずれであるかによらずあらゆる停止手順に対して、高温での酸化及び低温での一酸化炭素への露出からアノードを保護することが重要である。ニッケルアノードの反応性の性質は、ＳＯＦＣ停止の場合における重要な全体的な安全問題を引き起こす。
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