JP5572965B2 - 燃料電池システム - Google Patents

Description

本発明は、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を用いた燃料電池システムに関する。

この種の燃料電池システムとして、車載用システムスペックの決定と性能評価とした名称で、非特許文献１に記載された構成のものがある。
非特許文献１に記載されている車載用システムは、固体酸化物形燃料電池スタックとＰｒｅ改質器とに、第一，第二の熱交換器をそれぞれ密接配置するとともに、固体酸化物形燃料電池スタックの空気極に送給する空気を加熱するための空気加熱器、第一，第二の熱交換器に送給する燃料ガスを燃焼させるための第一，第二の燃焼器、Ｐｒｅ改質器に送給する原燃料を蒸発させるための蒸発器を設けた構成のものである。

上記の構成においては、アノード排ガスを高温のまま改質器に再循環させる方式を採用している。改質器、固体酸化物形燃料電池スタック等、システム全体の熱バランスはあらゆる可能性を追求し、例えば、熱が不足したユニットへの熱供給源として新規な燃料を燃焼させる燃焼器を利用することや、アノード排ガスの熱、改質器若しくはカソードガスの加熱に利用し、カソードガスの排ガスは蒸発器に利用し、できうる限りの熱回収を行えるようにしている。

三輪博通 他１名，"車載用システムスペックの決定と性能評価"，成果報告書，財団法人福岡県産業・科学技術振興財団，平成２０年３月，ｐ２８‐３７

すなわち、上記非特許文献１においては、現行ＡＰＵのエネルギー効率（２１%）を大きく上回るポテンシャルを有することを明らかにしているが、固体酸化物形燃料電池スタックから放射熱が大きければ大きいほど、システム効率が低くなることがわかる。

また、発電出力が低い方は高い場合に比較して、低電流領域においては、発電効率が高くなる傾向にあるが、高電流領域においては、固体酸化物形燃料電池スタックからの放熱熱損の影響が大きくなり、発電出力が高い場合の方がシステム効率が高くなるという逆転現象が起きる。

さらに、発電出力の高低により、急激にシステム効率が低下しているが、それは、システムを熱的に自立させるために加熱用の燃焼器を作動させる必要があるために、新規燃料を燃焼させることによって効率が低下するためであり、システム全体としてみれば、固体酸化物形燃料電池スタックの放射放熱をできる限り下げる必要があり、特に低出力運転時にその影響が大きい。

そこで本発明は、固体酸化物型燃料電池スタックの出力の高低に関わらず、発電を高い効率で行うことができる燃料電池システムの提供を目的としている。

上記目的を達成するための本発明に係る燃料電池システムは、電解質の両側に積層した燃料極と空気極とに、燃料ガスと空気とを互いに分離して流接させることによる発電を行う固体酸化物型燃料電池スタックに、この固体酸化物型燃料電池スタックの出力を測定するための出力測定器と、その固体酸化物型燃料電池スタックの温度を測定するための温度センサとを配設しているとともに、空気極に空気を送給するための空気極送気装置を有する構成になっており、上記温度センサによって測定した温度と、出力測定器によって測定した出力とに基づいて、システム熱バランスを維持しつつ固体酸化物型燃料電池スタックの発電効率が高くなるように、空気極に送給する空気量を決定する空気極送気量決定手段と、空気極送気量決定手段によって決定された空気量を、空気極送気装置によって空気極に送給させる第一の空気送給手段とを設け、固体酸化物型燃料電池スタックに、これを加熱するためのスタック加熱装置が配設されており、固体酸化物型燃料電池スタックの加熱が必要か否かを判定するスタック加熱要否判定手段と、固体酸化物型燃料電池スタックの加熱が必要と判定したときには、スタック加熱装置によって固体酸化物型燃料電池スタックを加熱させるスタック加熱手段を設けており、固体酸化物型燃料電池スタックの出力と温度の測定値と、固体酸化物型燃料電池スタックの発電効率が高くなる出力と温度との対応関係を示すルックアップテーブルを予め記憶したメモリが設けられており、空気極送気量決定手段は、メモリに記憶されているルックアップテーブルを参照して、出力に対応する温度となるように、空気極に送給する空気量を決定し、この際、空気極送気量決定手段は、スタック加熱手段による固体酸化物型燃料電池スタックの加熱が必要と判定される出力が低い発電出力では、出力が高い発電出力に比べて、固体酸化物型燃料電池スタックの温度が低くなるように、空気極に送給する空気量を決定することを特徴としている。

本発明によれば、固体酸化物型燃料電池スタックの温度と出力に基づいて、固体酸化物型燃料電池スタックの発電効率が高くなるように空気極に送給する空気量を決定し、この決定された送気量の空気を空気極送気装置によって空気極に送給しているので、固体酸化物型燃料電池スタックの出力の高低に関わらず、高い効率での発電を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。 同上の燃料電池システムの一部をなす一例に係る燃料電池の構成を示すブロック図である。 同上の燃料電池システムの一部をなすコントロールユニットが有する機能を示すブロック図である。。 同上の燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。 同上の燃料電池システムの一部をなすスタックの出力とカソード空気流量の関係を示す関係図である。 同上のスタックの出力と燃焼器の出力の関係を示す関係図である。 同上のスタックのカソード空気流量との空気ブロワの出力との関係を示す関係図である。 燃料改質器の酸素と炭素のモル比とスタックの出力との関係を示す関係図である。 同上の燃料電池システムの一部をなすスタックの出力と燃焼器の出力の関係を示す関係図である。 同上の燃料電池システムの一部をなす燃料改質器の酸素と炭素のモル比と空気ブロワの出力との関係を示す関係図である。 同上の燃料電池システムのアノードリサイクル量とスタックの出力との関係を示す関係図である。

以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図、図２は、その燃料電池システムの一部をなす一例に係る燃料電池の構成を示すブロック図である。また、図３は、一実施形態に係る燃料電池システムの一部をなすコントロールユニットが有する機能を示すブロック図である。

本発明の一実施形態に係る燃料電池システムＡ１は、一例に係る燃料電池１０、これに接続された例えばモータ等の外部負荷１５、電圧計２３、電流計２４及びコントロールユニット３０等を有して構成されており、コントロールユニット３０の制御下において、その燃料電池１０から、これに接続された外部負荷１５に電力を送給するものである。

一例に係る燃料電池１０は、図１に示す固体酸化物型燃料電池スタック１６の他、図２に示す燃料ポンプ５３，２１，５２、燃料蒸発器５０、スタック加熱熱交換器５４、循環ブロワ５５、ミキサ５７、燃料改質器５８、改質器加熱熱交換器７０、燃焼器５９，６０、カソード空気加熱器６１、空気ブロワ２２，６３，６４，６９、遮断弁６６、及び温度センサＳ１〜Ｓ３等を有して構成されている。

固体酸化物型燃料電池スタック（以下、単に「スタック」という。）１６は、図１に示すように、複数のセルユニット１２…を互いに積層したものであり、ケース１３内に収容されている。

セルユニット１２は、図２に示すように、Ｎｉを有する燃料極１０ａと空気極１０ｂとを電解質１０ｃの両側に対設した固体酸化物型セルを備えたものであり、その燃料極１０ａと空気極１０ｂとに、二種類の発電用ガスを互いに分離して流接させることによる発電を行うものである。
本実施形態における二種類の発電用ガスは、空気と炭化水素燃料ガスである。

上記したスタック１６の出力端子１４ａ，１４ｂ（図１参照）のうちの一方には、出力電流を測定するための上記した電流計２４を、また、出力端子１４ａ，１４ｂ間には当該出力電圧を測定するための電圧計２３をそれぞれ配設している。
また、上記の電流計２３と電圧計２４は、コントロールユニット（以下、「Ｃ／Ｕ」と略記する。）３０の入力ポート側に接続されて、各取得した出力の測定値が入力されるようになっている。
本実施形態においては、上記の電流計２３と電圧計２４とが、燃料電池１０の出力を測定するための出力測定器である。

燃料ポンプ２１は、燃料電池１０の発電に必要な燃料を燃料蒸発器５０に送給するものであり、この燃料ポンプ２１と燃料蒸発器５０との間には送給パイプ５１ａが連結されている。
また、燃料ポンプ２１は、Ｃ／Ｕ３０の出力ポート側に接続されて適宜駆動されるようになっている。

燃料蒸発器５０は、燃料ポンプ２１によって送給された燃料を蒸気化するものであり、この燃料蒸発器５０とミキサ５７との間には送給パイプ５０ａが接続されている。
ミキサ５７は、燃料蒸発器５０から送給される蒸気化した原燃料、空気ブロワ６９から送給される空気又は燃料極１０ａから排出される排ガスを混合する機能を有するものであり、燃料改質器５８と空気ブロワ６９との各間にそれぞれ送給パイプ５７ａ，６９ａ、また、燃料極１０ａとの間に送給パイプ５６ａが連結されている。
本実施形態においては、空気ブロワ６９が、燃料改質器５８に送給する燃料に混合する空気を、その燃料改質器５８に送給するための改質器送気装置である。

燃料改質器５８は、蒸気化した原燃料を水素リッチな燃料ガスに改質するものであり、これと燃料極１０ａとの間に送給パイプ５８ａが接続されており、その燃料ガスを燃料極１０ａに送給するようにしている。

温度センサＳ１は、燃料改質器５８から排出される改質燃料ガスの温度を測定するためのものであり、上記送給パイプ５８ａに配設されている。
温度センサＳ２は、空気極１０ｂから排出される排ガスの温度を測定するためのものであり、送給パイプ５０ｂに配設されている。
温度センサＳ３は、燃料極１０ａから排出される排ガスの温度を測定するためのものであり、送給パイプ５５ａに配設されている。

上記した燃料極１０ａの排出側には、送給パイプ５６ａ，６０ａに連結した送給パイプ５５ａが配設されており、その送給パイプ５５ａの途中に、燃料極１０ａから排出された排ガスを循環させるための循環ブロワ５５が配設されている。
なお、上記した空気ブロワ６９、循環ブロワ５５及び遮断弁６６は、Ｃ／Ｕ３０の出力ポート側に接続されて適宜駆動されるようになっている。

空気ブロワ２２は、燃料電池１０の発電に必要な空気をカソード空気加熱器６１を介してスタック１６の空気極１０ｂに送給する空気極送気装置であり、その空気ブロワ２２とカソード空気加熱器６１との間には送給パイプ６２ａが連結されている。
また、空気ブロワ６２は、Ｃ／Ｕ３０の出力ポート側に接続されて適宜駆動されるようになっている。

カソード空気加熱器６１は、スタック１６の空気極１０ｂに送給する空気を加熱するものであり、そのカソード空気加熱器６１と空気極１０ｂとの間に送給パイプ６１ａが連結されている。
また、空気極１０ｂと上記した燃料蒸発器５０との間には送給パイプ５０ｂが連結されており、その空気極１０ｂから排出された空気（排ガス）を燃料蒸発器５０に送出して、燃料蒸発器５０から送給される蒸気化した燃料との熱交換を行えるようにしている。

燃焼器５９は、燃料ポンプ５２と空気ブロワ６３とにより送給された燃料と空気とを燃焼させるものであり、この燃焼器５９とスタック加熱熱交換器５４との間には送給パイプ５９ａが連結されている。

スタック加熱熱交換器５４は、スタック１６に密接配置されており、上記した燃焼器５９から送出された加熱ガスによってスタック１６を加熱するとともに、熱交換を行うためのものである。
本実施形態においては、燃焼器５９とスタック加熱熱交換器５４とが、スタック１６を加熱するためのスタック加熱装置２５を構成している。

また、スタック加熱熱交換器５４と上記したカソード空気加熱器６１との間には送給パイプ５４ａが連結されており、そのスタック加熱熱交換器５４から排出された加熱された排ガスをカソード空気加熱器６１に送給して、空気極１０ｂに送給される空気との熱交換を行えるようにしている。

燃焼器６０は、燃料ポンプ５３と空気ブロワ６４とにより送給された燃料と空気、及び燃料極１０ａから排出された排ガスとを燃焼させるものであり、その燃焼器６０と上記した燃料極１０ａとの間には、上記した送給パイプ５５ａ，６０ａが連結されている。

燃料ポンプ５２，５３、空気ブロワ６３，６４も、Ｃ／Ｕ３０の出力ポート側に接続されて適宜駆動されるようになっている。

改質器加熱熱交換器７０は、燃料改質器５８に密接して配置されており、燃焼器６０との間に送給パイプ６０ｂが接続されており、燃料極１０ａから排出されて燃焼器６０によって加熱された排出ガスと、燃料改質器５８により改質された燃料ガスとの間においては熱交換を行うようにしたものである。

また、改質器加熱熱交換器７０と送給パイプ６１ａとの間に送給パイプ７０ａが連結されており、改質器加熱熱交換器７０から排出された排ガスをカソード空気加熱器６１に送給するようにしている。これにより、カソード空気加熱器６１における熱交換をさらに効率的に行える。
本実施形態においては、燃焼器６０と改質器加熱熱交換器７０によって、改質器加熱装置２６を構成している。

図３に示すように、Ｃ／Ｕ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、インターフェース回路等（いずれも図示しない）からなる中央制御部３１と、ハードディスク，半導体メモリ等からなるメモリ３２とを有するものである。

メモリ３２には、中央制御部３１に所要の機能を発揮させるためのプログラムの他、スタック１６の出力と温度との対応関係を示すルックアップテーブル３３等が記憶されている。

Ｃ／Ｕ３０、従ってまた、中央制御部３１は、メモリ３２に記憶されている本燃料電池システムＡ１に用いるプログラムの実行により以下の各機能を発揮する。
（１）温度センサＳ２，Ｓ３によって測定した温度と、出力測定器２３（２４）によって測定した出力とに基づいて、スタック１６の発電効率が高くなるように、空気極１０ｂに送給する空気量を決定する機能。この機能を「空気極送気量決定手段３１ａ」という。
本実施形態においては、上記したようにメモリ３２に記憶した、スタック１６の出力と温度との対応関係を示すルックアップテーブル３３を参照することにより、空気極１０ｂに送給する空気量を決定している。
本実施形態においては、出力測定器（電流計）２３により測定した出力電流値に基づく例について説明しているが、電圧計２４に測定した出力電圧値に基づくようにしてもよいことは勿論である。

（２）空気極送気量決定手段３１ａによって決定された空気量を、空気極送気装置（空気ブロワ）２２によって空気極１０ｂに送給させる機能。この機能を「第一の空気送給手段３１ｂ」という。

（３）温度センサＳ２，Ｓ３によって測定した温度と、出力測定器２３（２４）によって測定した出力とに基づいて、スタック１６の発電効率が高くなるように、燃料改質器５８に送給する空気量を決定する機能。この機能を「改質器送気量決定手段３１ｃ」という。
本実施形態においては、上記したようにメモリ３２に記憶した、スタック１６の出力と温度との対応関係を示すルックアップテーブル３３を参照することにより、燃料改質器５８に送給する空気量を決定している。

（４）改質器送気量決定手段３１ｃによって決定された空気量を、改質器送気装置６９によって燃料改質器５８に送給させる機能。この機能を「第二の空気送給手段３１ｄ」という。
（５）スタック１６の加熱が必要か否かを判定する機能。この機能を「スタック加熱要否判定手段３１ｅ」という。

（６）スタック１６の加熱が必要と判定したときには、スタック加熱装置２５によってスタック１６を加熱させる機能。この機能を「スタック加熱手段３１ｆ」という。
（７）燃料改質器５８の加熱が必要か否かを判定する機能。この機能を「改質器加熱要否判定手段３１ｇ」という。
本実施形態においては、上記したメモリ３２に燃料改質器５８の加熱が必要な加熱開始温度と、加熱を停止させる加熱停止温度とを記録しておき、温度センサＳ１によって測定した燃料改質器５８の温度が上記加熱開始温度を下回ったときに、燃料改質器５８の加熱が必要であると判定している。
また、温度センサＳ１によって測定した燃料改質器５８の温度が上記加熱停止温度を上回ったときに、燃料改質器５８の加熱が不要であると判定している。

（８）燃料改質器５８の加熱が必要と判定したときには、改質器加熱装置２６によって燃料改質器５８を加熱させる機能。この機能を「改質器加熱手段３１ｈ」という。

上記した構成からなる燃料電池システムＡ１の動作について、図４を参照して説明する。図４は、燃料電池システムＡ１の動作を示すフローチャート、図５は、スタックの出力とカソード空気流量の関係を示す関係図である。また、図６は、スタックの出力と燃焼器の出力の関係を示す関係図、図７は、カソード空気流量との空気ブロワ２２の出力との関係を示す関係図である。

＜第一の実施例＞
本実施例は、スタック１６の空気極１０ｂに送給する空気量を増減制御する場合について示す。
ステップ１（図中、「Ｓ１」と略記する。以下同様。）：電力使用状況等の要因から、Ｃ／Ｕ３０に出力変更指令が入力されると、ステップ２に進む。

ステップ２：本燃料電池システムＡ１の運転状態を検知して、ステップ２に進む。
運転状態パラメータは、スタック１６の温度と発電出力としている。
スタック１６の温度と発電出力の検知方法は、カソードガス出口流路に設置された温度センサＳ２によって取得した温度信号、スタック１６の出力端子１４ａ，１４ｂに配設した電流計２３又は電圧計２４で取得した出力信号から検知している。

ステップ３：得られた運転状態からシステム制御値を決定する。
具体的には、目標とするスタック１６の出力と、予め設定した目標とするスタック１６の温度の関係から、カソード空気流量を設定する。

例えば、低い発電出力（例：１５００Ｗ）では、スタック１６の温度を６５０℃、高い発電出力（例：５５００Ｗ）では、スタック１６の温度を７７５℃となるように、カソード空気流量を変更する。以上の制御は、図５の点ａと点ｂの運転点を選ぶことに相当する。
ここで、スタック１６の温度及びシステム熱バランス維持のために、図６に示すスタックの出力が低い領域において、燃焼器５９を作動させる必要がある。
さらに、カソード流量と空気ブロワ回転数の関係（図７）から、目標となる空気ブロワ２２の回転数を算出する。
比較として、出力に関わらず同じスタック温度となる運転点、すなわち点ａと点ｃの運転点を選ぶと、スタック温度を維持するための燃焼器５９の出力を大きくすることが必要になり、燃費の悪化を招く（図６）。

ステップ４：Ｃ／Ｕ３０により、ステップ３で決定した空気ブロワ２２の回転数となるように、その空気ブロワ２２を制御する。

＜第二の実施例＞
本実施例は、燃料改質器５８に送給する空気量を増減制御する場合について示す。図８は、燃料改質器の酸素と炭素のモル比とスタックの出力との関係を示す関係図、図９は、スタックの出力と燃焼器の出力の関係を示す関係図、図１０は、燃料改質器の酸素と炭素のモル比と空気ブロワ６９の出力との関係を示す関係図である。

なお、出力変更処理、運転状態検知処理、制御値を計算する処理、及び制御値を変更する処理の順序については、上記した図４に示すものと同じであるため、本例においても図４を参照して説明する。

ステップ１（図中、「Ｓ１」と略記する。以下同様。）：電力使用状況等の要因から、燃料電池システムのＣ／Ｕ３０に出力変更指令が入力されると、ステップ２に進む。

ステップ２：システムの運転状態を検知する。
本実施例においては、運転状態パラメータを、燃料改質器５８の温度と、スタック１６の発電出力としている。
燃料改質器５８の温度と発電出力の検知方法は、燃料改質器５８の送給パイプ５８ａに設置された温度センサＳ１の信号、スタック１６の出力端子１４ａ，１４ｂに直並列に設置された電流計２３又は電圧計２４により取得した信号によって検知している。

ステップ３：得られた運転状態からシステム制御値決定する。
具体的には、目標となるスタック１６の出力と、予め設定した目標とするスタック１６の温度の関係から、燃料改質器５８のモル比Ｏ２／Ｃを設定する。例えば、低い発電出力（例：１５００Ｗ）ではモル比Ｏ２／Ｃ＝０．３、高い発電出力（例えば５５００Ｗ）では、モル比Ｏ２／Ｃ＝０．２となるように、燃料改質器５８に送給する空気量を変更する。以上の制御は、図８の点ａと点ｂの運転点を選ぶことに相当する。
ここで、スタック１６の温度とシステム熱バランス維持のために、出力が低い領域において燃焼器６０を作動させる必要がある。
さらに、モル比Ｏ２／Ｃと、空気ブロワ６９の回転数の関係（図１０参照）から、目標となる空気ブロワの回転数を算出する。
（比較として、出力に関わらず同じスタック１６の温度となる運転点、つまり点ａと点ｃの運転点を選ぶと、スタック１６の温度を維持するための燃焼器６０の出力を大きくすることが必要になって、燃費悪化を招く（図９参照）。）

ステップ４：Ｃ／Ｕ３０により、ステップ３で決定した空気ブロワ回転数となるように、その空気ブロワ６９を制御する。

図１１は、アノードリサイクル量とスタックの出力との関係を示す関係図である。
アノードリサイクル量は、低出力時により少なくしたほうが効率が高くなる。すなわち、アノードリサイクル量はＳ／Ｃ（Ｓｔｅａｍ／Ｃ）に対応している。そのＳ／Ｃと、燃料改質器５８において吸熱反応である水蒸気改質反応が優勢になる。
スタック（燃料電池）１６からの放熱が少ない低負荷領域で、Ｓ／Ｃをより少なく設定することにより、燃焼器６０への燃料投入量を少なくすることが可能になる。これにより、システムの効率が向上する。

なお、本発明は上述した実施形態に限るものではなく、次のような変形実施が可能である。
・上記の実施形態においては、燃料改質器に送給する空気量と、スタックの空気極に送給する空気量とを別の実施例として説明したが、それら双方の空気量の増減制御を互いに連係させるようにしてもよい。

・上述した実施形態においては、セル加熱器の加熱源と、改質器加熱器の加熱源とを別体にした構成したものを例示したが、それらを同一の加熱源にするとともに、セル加熱器と改質器加熱器とに加熱ガスを分流する分流路を配設した構成してもよい。
・また、加熱ガスに限るものではなく、セル加熱器、改質器加熱器ともに電気ヒータにし、加熱源としてバッテリを採用してもよい。

１０ｃ 電解質
１０ａ 燃料極
１０ｂ 空気極
１６ 固体酸化物型燃料電池スタック
２２ 空気極送気装置
２３，２４ 出力測定器（電流計，電圧計）
２５ スタック加熱装置
２６ 改質器加熱装置
３１ａ 空気極送気量決定手段
３１ｂ 第一の空気送給手段
３１ｃ 改質器送気量決定手段
３１ｄ 第二の空気送給手段
３１ｅ スタック加熱要否判定手段
３１ｆ スタック加熱手段
３１ｇ 改質器加熱要否判定手段
３１ｈ 改質器加熱手段
３２ メモリ
３３ ルックアップテーブル
６９ 改質器送気装置
Ｓ１〜Ｓ３ 温度センサ

Claims (2)

1. 電解質の両側に積層した燃料極と空気極とに、燃料ガスと空気とを互いに分離して流接させることによる発電を行う固体酸化物型燃料電池スタックに、この固体酸化物型燃料電池スタックの出力を測定するための出力測定器と、その固体酸化物型燃料電池スタックの温度を測定するための温度センサとを配設しているとともに、空気極に空気を送給するための空気極送気装置を有する燃料電池システムであって、
   上記温度センサによって測定した温度と、出力測定器によって測定した出力とに基づいて、システム熱バランスを維持しつつ固体酸化物型燃料電池スタックの発電効率が高くなるように、空気極に送給する空気量を決定する空気極送気量決定手段と、
   空気極送気量決定手段によって決定された空気量を、空気極送気装置によって空気極に送給させる第一の空気送給手段とを設け、
   固体酸化物型燃料電池スタックに、これを加熱するためのスタック加熱装置が配設されており、
   固体酸化物型燃料電池スタックの加熱が必要か否かを判定するスタック加熱要否判定手段と、
   固体酸化物型燃料電池スタックの加熱が必要と判定したときには、スタック加熱装置によって固体酸化物型燃料電池スタックを加熱させるスタック加熱手段を設けており、
   固体酸化物型燃料電池スタックの出力と温度の測定値と、固体酸化物型燃料電池スタックの発電効率が高くなる出力と温度との対応関係を示すルックアップテーブルを予め記憶したメモリが設けられており、
   空気極送気量決定手段は、メモリに記憶されているルックアップテーブルを参照して、出力に対応する温度となるように、空気極に送給する空気量を決定し、この際、空気極送気量決定手段は、スタック加熱手段による固体酸化物型燃料電池スタックの加熱が必要と判定される出力が低い発電出力では、出力が高い発電出力に比べて、固体酸化物型燃料電池スタックの温度が低くなるように、空気極に送給する空気量を決定することを特徴とする燃料電池システム。
2. 燃料極に送給する原燃料を改質するための燃料改質器と、その原燃料に混合する空気を燃料改質器に送給するための改質器送気装置と、燃料改質器の温度を測定するための温度センサとを設けており、
   上記温度センサによって測定した温度と、出力測定器によって測定した出力とに基づいて、固体酸化物型燃料電池スタックの発電効率が高くなるように、燃料改質器に送給する空気量を決定する改質器送気量決定手段と、
   改質器送気量決定手段によって決定された空気量を、改質器送気装置によって燃料改質器に送給させる第二の空気送給手段とを設け、
   燃料改質器に、これを加熱するための改質器加熱装置が配設されており、
   燃料改質器の加熱が必要か否かを判定する改質器加熱要否判定手段と、
   燃料改質器の加熱が必要と判定したときには、改質器加熱装置によって燃料改質器を加熱させる改質器加熱手段とを設けており、
   上記メモリには、固体酸化物型燃料電池スタックの出力と燃料改質器の温度と燃料改質器の酸素と炭素のモル比の測定値と、固体酸化物型燃料電池スタックの発電効率が高くなる出力と燃料改質器の酸素と炭素のモル比と温度との対応関係を示すルックアップテーブルが予め記憶されており、
   改質器送気量決定手段は、メモリに記憶されているルックアップテーブルを参照することにより、改質器加熱手段による燃料改質器の加熱が必要とされる固体酸化物型燃料電池スタックの出力が低い発電出力では、出力が高い発電出力に比べて、燃料改質器の酸素と炭素のモル比が高くなるように、燃料改質器に供給する空気量を決定することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。

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