JP6103127B1 - 燃料電池システム及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固体酸化物形燃料電池の劣化を防止して動作安定性を確保するとともに、加熱機構の小型化と起動時間の短縮化を両立させることができる燃料電池システム及びその運転方法を提供する。【解決手段】燃料ガスと酸化剤ガスの電気化学反応により発電する固体酸化物形燃料電池（１０）と、それを備えた燃料電池システム（１）において、第１、第２の加熱部（３３、３６）は、再生熱交換器（３０）を通過後の酸化剤ガスを加熱する。加熱制御部（５０）は、固体酸化物形燃料電池（１０）の起動時に、固体酸化物形燃料電池（１０）が所定の予熱温度閾値（Ｔ）に到達するまでは第１の加熱部（３３）により酸化剤ガスを加熱し、固体酸化物形燃料電池（１０）が所定の予熱温度閾値（Ｔ）に到達した後は第２の加熱部（３６）により酸化剤ガスを加熱する。【選択図】図３

Description

本発明は、燃料電池システム及びその運転方法に関する。

近年、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ：Solid Oxide Fuel Cell）の開発が進められている。ＳＯＦＣは、空気極で生成された酸化物イオンが電解質を透過して燃料極に移動し、燃料極で酸化物イオンが水素又は一酸化炭素と反応することにより電気エネルギーを発生する発電メカニズムである。ＳＯＦＣは、現在知られている燃料電池の形態の中では、発電の動作温度が最も高く（例えば９００℃〜１０００℃）、発電効率が最も高いという特性を持つ。

特許文献１には、缶体の内部に、燃料電池スタックと、この燃料電池スタックに向けて放熱する電気セラミックヒータとを配置した構成の固体酸化物形燃料電池が開示されている。

特許文献２には、缶体の内部に、固体酸化物形燃料電池と、金属製の起動用バーナとを配置した構成の固体酸化物形燃料電池モジュールが開示されている。起動用バーナによる燃焼排ガスを固体酸化物形燃料電池の空気極に導入することで、固体酸化物形燃料電池（モジュール）が昇温される。

特許文献３には、燃料電池スタックを挟んで対向する２つ（上下）の電気ヒータを設けて、燃料電池スタックの温度に基づいて２つの電気ヒータを別々に制御することが開示されている。

特開２０１１−１１９０５５号公報 特開２０１２−２１６３７１号公報 特開２０１５−２２８５２号公報

しかしながら、特許文献１〜特許文献３は、次のような技術課題を有している。

特許文献１は、電気セラミックヒータの容量に燃料電池スタック（固体酸化物形燃料電池）の昇温速度が依存するため、小型のヒータを用いたときに起動時間が長くなりすぎてしまう一方、起動時間の短縮を図るためには大型のヒータが不可欠となってしまう。

特許文献２は、起動用バーナによる燃焼排ガスが直接的に固体酸化物形燃料電池の空気極に導入されるので、低温から起動する際に、空気極の触媒上で燃焼排ガス中の水が結露して、昇温時の突沸により空気極を破損する結果、固体酸化物形燃料電池（モジュール）が劣化してしまう。

特許文献３は、２つの電気ヒータによる加熱ムラが避けられず、燃料電池スタックの内部温度が不均一になって、動作安定性が阻害されてしまう。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、固体酸化物形燃料電池の劣化を防止して動作安定性を確保するとともに、加熱機構の小型化と起動時間の短縮化を両立させることができる燃料電池システム及びその運転方法を提供することを目的の１つとする。

本実施形態の燃料電池システムは、その一態様では、燃料ガスと酸化剤ガスの電気化学反応により発電する固体酸化物形燃料電池と、前記固体酸化物形燃料電池からの排出ガスの熱を前記酸化剤ガスに熱交換する再生熱交換器と、前記再生熱交換器を通過後の前記酸化剤ガスを加熱する第１、第２の加熱部と、前記固体酸化物形燃料電池の起動時に、前記固体酸化物形燃料電池が所定の予熱温度閾値に到達するまでは前記第１の加熱部により前記酸化剤ガスを加熱し、前記固体酸化物形燃料電池が前記所定の予熱温度閾値に到達した後は前記第２の加熱部により前記酸化剤ガスを加熱する加熱制御部と、を有することを特徴としている。

本実施形態の燃料電池システムの運転方法は、その一態様では、燃料ガスと酸化剤ガスの電気化学反応により発電する固体酸化物形燃料電池と、前記固体酸化物形燃料電池からの排出ガスの熱を前記酸化剤ガスに熱交換する再生熱交換器と、を有する燃料電池システムの運転方法であって、前記再生熱交換器を通過後の前記酸化剤ガスを加熱する第１、第２の加熱ステップと、前記固体酸化物形燃料電池の起動時に、前記固体酸化物形燃料電池が所定の予熱温度閾値に到達するまでは前記第１の加熱ステップにより前記酸化剤ガスを加熱し、前記固体酸化物形燃料電池が前記所定の予熱温度閾値に到達した後は前記第２の加熱ステップにより前記酸化剤ガスを加熱する加熱制御ステップと、を有することを特徴としている。

本発明によれば、固体酸化物形燃料電池の劣化を防止して動作安定性を確保するとともに、加熱機構の小型化と起動時間の短縮化を両立させることができる燃料電池システム及びその運転方法を提供することができる。

本実施形態による燃料電池システムを示すブロック図である。 本実施形態による燃料電池システムの制御系統を示す機能ブロック図である。 本実施形態による燃料電池システムの起動時の動作を示すフローチャートである。

図１〜図３を参照して、本実施形態の燃料電池システム１について詳細に説明する。

図１に示すように、燃料電池システム１は、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ：Solid Oxide Fuel Cell）１０を有している。ＳＯＦＣ１０は、複数のセルを積層または集合体として構成したセルスタックを有している。各セルは空気極と燃料極で電解質を挟んだ基本構成を有している。セルスタックの各セルは電気的に直列に接続されている。ＳＯＦＣ１０は、空気極で生成された酸化物イオンが電解質を透過して燃料極に移動し、燃料極で酸化物イオンが水素又は一酸化炭素と反応することにより電気エネルギーを発生する発電メカニズムである。

ＳＯＦＣ１０は、酸化剤ガス流路（カソードガス流路）１２と、燃料ガス流路（アノードガス流路）１４とを有している。酸化剤ガス流路１２の入口部１２Ａには、反応空気ブロア（酸化剤ガス供給器）２０またはバーナ用ブロア３７が取り込んだ酸化剤ガス（空気）及びその他のガスが供給され、酸化剤ガス流路１２の出口部１２Ｂからは、カソード側排出ガス（以下では単に「排出ガス」と呼ぶことがある）が排出される。燃料ガス流路１４の入口部１４Ａには、燃料ガス供給器（図示略）からの燃料ガス（燃料）及びその他のガスが供給され、燃料ガス流路１４の出口部１４Ｂからは、アノード側排出ガス（以下では単に「排出ガス」と呼ぶことがある）が排出される。酸化剤ガス流路１２に供給された酸化剤ガスと燃料ガス流路１４に供給された燃料ガスが電気化学反応を起こすことにより、直流電流が発生する（発電する）。ＳＯＦＣ１０には、当該ＳＯＦＣ１０の温度を検出する温度検出部（図示略）が設けられている。

燃料電池システム１は、空気再生熱交換器（再生熱交換器）３０を有している。この空気再生熱交換器３０は、酸化剤ガス流路１２の出口部１２Ｂからのカソード側排出ガス（主に酸化剤ガス）と反応空気供給ライン３１に流れる酸化剤ガスとを熱交換させ、ＳＯＦＣ１０に導入する酸化剤ガス（反応空気）を加熱する。

空気再生熱交換器３０は、酸化剤ガス流路１２の入口部１２Ａへ繋がる反応空気供給ライン３１と、この反応空気供給ライン３１の一部であり且つ反応空気供給ライン３１から分岐する反応空気バイパスライン３２と、酸化剤ガス流路１２の出口部１２Ｂからのカソード側排出ガスを通す反応空気排気ライン３８とに接続している。尚、酸化剤ガス流路１２は、ＳＯＦＣ１０内で直線（点線）で示したが、セルスタックの形状にあわせて流路を設定してよい。

反応空気バイパスライン３２には、空気予熱ヒータ（第１の加熱部、加熱機構、電気ヒータ）３３と、調整弁３４とが設けられている。空気予熱ヒータ３３は、空気再生熱交換器３０により反応空気バイパスライン３２を流れる反応空気を加熱する。反応空気バイパスライン３２に空気予熱ヒータ３３を設けることで、空気予熱ヒータ３３の耐熱性を下げることができる（高スペックな耐熱性が不要となる）。調整弁３４は、自身の開閉状態を切り換えることにより、反応空気バイパスライン３２（空気予熱ヒータ３３）に起動バーナ３６から排出される燃焼ガスが流れるのを許容又は禁止する。

反応空気供給ライン３１には、反応空気バイパスライン３２の調整弁３４と並列となる位置に、調整弁３５が設けられている。調整弁３５は、自身の開閉状態を切り換えることにより、反応空気供給ライン３１に起動バーナ３６から排出される燃焼ガスが流れるのを許容又は禁止する。

反応空気供給ライン３１の反応空気バイパスライン３２（空気予熱ヒータ３３）より上流側には、起動バーナ（第２の加熱部、加熱機構）３６が設けられている。起動バーナ３６は、空気再生熱交換器３０を経て反応空気供給ライン３１を流れる反応空気を加熱する。より具体的に、起動バーナ３６は、バーナ用ブロア３７から取り込まれた空気と燃料供給器（図示略）から供給された燃料を用いて着火され、燃料ガスと空気（酸化剤ガス）が燃焼した燃焼ガスを反応空気供給ライン３１に導入することにより反応空気を加熱する。

燃料電池システム１は、燃料再生熱交換器（再生熱交換器）４０を有している。この燃料再生熱交換器４０は、燃料ガス流路１４の出口部１４Ｂからのアノード側排出ガス（主に燃料ガス）と燃料供給ライン４１を流れる燃料ガスとを熱交換させ、ＳＯＦＣ１０に導入する燃料ガスを加熱する。

燃料再生熱交換器４０は、燃料ガス流路１４の入口部１４Ａへ繋がる燃料供給ライン４１と、この燃料供給ライン４１の一部であり且つ燃料供給ライン４１から分岐する燃料バイパスライン４２と、燃料ガス流路１４の出口部１４Ｂからのアノード側排出ガスを通す燃料排気ライン４６とに接続している。尚、燃料ガス流路１４は、ＳＯＦＣ１０内で直線（点線）で示したが、セルスタックの形状にあわせて流路を設定してよい。

燃料バイパスライン４２には、燃料予熱ヒータ（電気ヒータ）４３と、調整弁４４とが設けられている。燃料予熱ヒータ４３は、燃料再生熱交換器４０により燃料バイパスライン４２を流れる燃料ガスを乾燥空気により加熱する。燃料バイパスライン４２に燃料予熱ヒータ４３を設けることで、燃料予熱ヒータ４３の耐熱性を下げることができる（高スペックな耐熱性が不要となる）。調整弁４４は、自身の開閉状態を切り換えることにより、燃料バイパスライン４２（燃料予熱ヒータ４３）に排出ガスが流れるのを許容又は禁止する。

燃料供給ライン４１には、燃料バイパスライン４２の調整弁４４と並列となる位置に、調整弁４５が設けられている。調整弁４５は、自身の開閉状態を切り換えることにより、燃料供給ライン４１に燃料ガスが流れるのを許容又は禁止する。

図２に示すように、燃料電池システム１は、当該燃料電池システム１の各構成要素を統括的に制御する制御部（加熱制御部）５０を有している。より具体的に、制御部５０は、反応空気ブロア２０、空気予熱ヒータ３３、調整弁３４、３５、起動バーナ３６、バーナ用ブロア３７、燃料予熱ヒータ４３、調整弁４４、４５に接続されており、ＳＯＦＣ１０の起動時にこれらの各構成要素のオンオフ制御または開閉制御を実行する。

図３のフローチャートを参照して、燃料電池システム１の起動時の動作（制御部５０による制御内容）について詳細に説明する。

ステップＳＴ１では、制御部５０が、調整弁３４を開状態にする。ステップＳＴ２では、制御部５０が、調整弁３５を閉状態にする。ステップＳＴ３では、制御部５０が、バーナ用ブロア３７をオン状態にする。ステップＳＴ４では、制御部５０が、空気予熱ヒータ３３をオン状態にする。ステップＳＴ１〜ステップＳＴ４の処理は、略同時に実行してもよいし、時間的にずらして実行してもよい。ステップＳＴ１〜ステップＳＴ４の処理を実行することで、バーナ用ブロア３７から取り込まれた酸化剤ガス（空気）が空気予熱ヒータ３３により加熱されながら空気再生熱交換器３０の反応空気供給ライン３１及び反応空気バイパスライン３２を流れる。これにより、酸化剤ガス流路１２を介してＳＯＦＣ１０が昇温していく。

なお、ステップＳＴ１〜ステップＳＴ４の処理と並行して、制御部５０は、調整弁４４を開状態にし、調整弁４５を閉状態にし、燃料予熱ヒータ４３をオン状態にした上で、ガス供給器（図示略）から供給された窒素ガスや水素ガスを燃料予熱ヒータ４３で加熱しながら燃料供給ライン４１と燃料バイパスライン４２に流してもよい。これにより、燃料ガス流路１４を介してＳＯＦＣ１０が昇温していく（昇温効果が向上する）。

ステップＳＴ５では、制御部５０が、ＳＯＦＣ１０が所定の予熱温度閾値Ｔに到達したか否かを判定する。ＳＯＦＣ１０が予熱温度閾値Ｔに到達しているときは（ステップＳＴ５：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ６に進む。ＳＯＦＣ１０が予熱温度閾値Ｔに到達していないときは（ステップＳＴ５：Ｎｏ）、ＳＯＦＣ１０が予熱温度閾値Ｔに到達するのを待つ。予熱温度閾値Ｔは、例えば、５０℃〜１００℃の範囲内で設定することができる。

ステップＳＴ６では、制御部５０が、調整弁３５を開状態にする。ステップＳＴ７では、制御部５０が、空気予熱ヒータ３３をオフ状態にする。ステップＳＴ８では、制御部５０が、調整弁３４を閉状態にする。ステップＳＴ９では、制御部５０が、起動バーナ３６をオン状態にする（着火する）。ステップＳＴ６〜ステップＳＴ９の処理は、略同時に実行してもよいが、ステップＳＴ７とステップＳＴ８の間に、空気予熱ヒータ３３を冷却するための待機時間を設けることが好ましい。ステップＳＴ６〜ステップＳＴ９の処理を実行することで、起動バーナ３６による燃焼排ガスが酸化剤ガス（反応空気）に導入され、当該酸化剤ガス（反応空気）が空気再生熱交換器３０の反応空気供給ライン３１を流れる。これにより、酸化剤ガス流路１２を介してＳＯＦＣ１０が予熱温度閾値Ｔからさらに昇温していく。

なお、ステップＳＴ６〜ステップＳＴ９の処理と並行して、制御部５０は、調整弁４４を閉状態にし、調整弁４５を開状態にし、燃料予熱ヒータ４３をオフ状態にすることで、燃料予熱ヒータ４３によるＳＯＦＣ１０の加熱を停止させてもよい。これは、燃料予熱ヒータ４３によるＳＯＦＣ１０の昇温効果は、起動バーナ３６によるＳＯＦＣ１０の昇温効果よりも十分に小さいためである。

ステップＳＴ１０では、制御部５０が、ＳＯＦＣ１０が発電準備温度Ｔ’に到達したか否かを判定する。ＳＯＦＣ１０が発電準備温度Ｔ’に到達しているときは（ステップＳＴ１０：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ１１に進む。ＳＯＦＣ１０が発電準備温度Ｔ’に到達していないときは（ステップＳ１０：Ｎｏ）、ＳＯＦＣ１０が発電準備温度Ｔ’に到達するのを待つ。発電準備温度Ｔ’は、例えば、６００℃前後に設定することができる。

ステップＳＴ１１では、制御部５０が、バーナ用ブロア３７をオフ状態にする。ステップＳＴ１２では、制御部５０が、反応空気ブロア２０をオン状態にする。ステップＳＴ１３では、反応空気ブロア２０から取り込まれた酸化剤ガス（空気）が加熱されながら空気再生熱交換器３０の反応空気供給ライン３１を流れる。これにより、酸化剤ガス流路１２を介してＳＯＦＣ１０が発電準備温度Ｔ’からさらに昇温していく。ＳＯＦＣ１０の温度が例えば８００℃前後に到達すると、ステップＳＴ１４で、燃料ガス供給器（図示略）からの燃料ガスが燃料供給ライン４１を流れる。その結果、ＳＯＦＣ１０の内部で、酸化剤ガス流路１２に供給された酸化剤ガスと燃料ガス流路１４に供給された燃料ガスが電気化学反応を起こすことにより、直流電流が発生する（発電する）。

以上のように、本実施形態の燃料電池システム１では、ＳＯＦＣ１０の起動時に、ＳＯＦＣ１０が所定の予熱温度閾値Ｔに到達するまでは空気予熱ヒータ３３により酸化剤ガス（反応空気）を加熱し、ＳＯＦＣ１０が所定の予熱温度閾値Ｔに到達した後は起動バーナ３６により酸化剤ガス（反応空気）を加熱する。

この構成によれば、空気予熱ヒータ３３の役割は、ＳＯＦＣ１０を予熱温度閾値Ｔに到達するまで昇温させることであるため、空気予熱ヒータ３３の小型化を実現することができる。一方、ＳＯＦＣ１０が予熱温度閾値Ｔに到達した後は起動バーナ３６によりＳＯＦＣ１０を一気に昇温するので、ＳＯＦＣ１０の起動時間を短縮することができる。このように、空気予熱ヒータ３３と起動バーナ３６の昇温機能を切り分けてこれらを最適制御することにより、加熱機構の小型化と起動時間の短縮化を両立させることが可能になる。

また、ＳＯＦＣ１０が予熱温度閾値Ｔに到達するまでの低温域では、空気予熱ヒータ３３を使用して起動バーナ３６を使用しないので、起動バーナ３６による燃焼排ガスが直接的にＳＯＦＣ１０に導入されることがない。このため、ＳＯＦＣ１０の空気極の触媒上で燃焼排ガス中の水が結露することがなく、昇温時の突沸による空気極の破損ひいてはＳＯＦＣ１０の劣化を防止することができる。また本実施形態では、ＳＯＦＣ１０を直接的に加熱するのではなく、ＳＯＦＣ１０に流入するガス（酸化剤ガスや燃料ガス等）を加熱するので、ＳＯＦＣ１０をムラなく均一に加熱することができる。

さらに、空気予熱ヒータ３３と起動バーナ３６が、反応空気供給ライン３１（反応空気バイパスライン３２を含む）に設けられているので、空気予熱ヒータ３３と起動バーナ３６による予熱熱量をロスなく効率的にＳＯＦＣ１０に与えることができ、この点でもＳＯＦＣ１０の起動時間の短縮を図ることができる。ちなみに、特許文献１〜特許文献３を含む従来の燃料電池システムでは、空気予熱ヒータや起動バーナ等の加熱機構が空気再生熱交換器の前段（反応空気ブロアとの間）に設けられることが多い。このため、加熱機構の起動エネルギーが空気再生熱交換器や排出ガスの加熱に消費され、ＳＯＦＣの起動時間が長くなってしまう。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている構成要素の大きさや形状、機能などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

上記実施の形態では、空気再生熱交換器３０においてカソード側排出ガスの熱により酸化剤ガス（反応空気）を加熱（熱交換）した場合を例示して説明した。上記以外に、カソード側排出ガスとアノード側排出ガスを混合して燃焼させて、その燃焼熱を燃料電池システムの加熱に利用することも可能である。また、カソード側排出ガスの全部又は一部を反応空気供給ライン３１及び／又は反応空気バイパスライン３２に流して発電に再利用することも可能である。アノード側排出ガスの全部又は一部を燃料供給ライン４１及び／又は燃料バイパスライン４２に流して発電に再利用することも可能である。

上記実施の形態では、第１の加熱部として空気予熱ヒータ３３を設け、第２の加熱部として起動バーナ３６を設けた場合を例示して説明したが、第１、第２の加熱部としてそれ以外の加熱機構を設けることも可能である。

上記実施の形態では、空気再生熱交換器３０の反応空気バイパスライン３２に空気予熱ヒータ３３を設け、燃料再生熱交換器４０の燃料バイパスライン４２に燃料予熱ヒータ４３を設けた場合を例示して説明した。しかし、反応空気バイパスライン３２を省略して空気再生熱交換器３０の反応空気供給ライン３１に空気予熱ヒータ３３を設け、燃料バイパスライン４２を省略して燃料再生熱交換器４０の燃料供給ライン４１に燃料予熱ヒータ４３を設けてもよい。

あるいは、空気再生熱交換器３０の反応空気バイパスライン３２に起動バーナ３６を設けることも可能であるし、燃料供給ライン４１または燃料バイパスライン４２に別途の起動バーナ（図示略）を設けることも可能である。

さらに、空気再生熱交換器３０の空気予熱ヒータ３３と起動バーナ３６のいずれか一方だけを空気再生熱交換器３０の後段の反応空気供給ライン３１（反応空気バイパスライン３２を含む）に設け、他方を空気再生熱交換器３０の前段（反応空気ブロア２０との間）に設けることも可能である。

本発明の燃料電池システム及びその運転方法は、家庭用、業務用、その他のあらゆる産業分野の燃料電池システム及びその運転方法に適用して好適である。

１ 燃料電池システム
１０ 固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ：Solid Oxide Fuel Cell）
１２ 酸化剤ガス流路（カソードガス流路）
１２Ａ 入口部
１２Ｂ 出口部
１４ 燃料ガス流路（アノードガス流路）
１４Ａ 入口部
１４Ｂ 出口部
２０ 反応空気ブロア（酸化剤ガス供給器）
３０ 空気再生熱交換器（再生熱交換器）
３１ 反応空気供給ライン
３２ 反応空気バイパスライン
３３ 空気予熱ヒータ（第１の加熱部、加熱機構、電気ヒータ）
３４ 調整弁
３５ 調整弁
３６ 起動バーナ（第２の加熱部、加熱機構）
３７ バーナ用ブロア
３８ 反応空気排気ライン
４０ 燃料再生熱交換器（再生熱交換器）
４１ 燃料供給ライン
４２ 燃料バイパスライン
４３ 燃料予熱ヒータ（電気ヒータ）
４４ 調整弁
４５ 調整弁
４６ 燃料排気ライン
５０ 制御部（加熱制御部）

Claims (7)

1. 燃料ガスと酸化剤ガスの電気化学反応により発電する固体酸化物形燃料電池と、
   前記固体酸化物形燃料電池からの排出ガスの熱を前記酸化剤ガスに熱交換する再生熱交換器と、
   前記再生熱交換器を通過後の前記酸化剤ガスを加熱する第１、第２の加熱部と、
   前記固体酸化物形燃料電池の起動時に、前記固体酸化物形燃料電池が所定の予熱温度閾値に到達するまでは前記第１の加熱部により前記酸化剤ガスを加熱し、前記固体酸化物形燃料電池が前記所定の予熱温度閾値に到達した後は前記第２の加熱部により前記酸化剤ガスを加熱する加熱制御部と、
   を有することを特徴とする燃料電池システム。
2. 前記第１の加熱部は、前記酸化剤ガスを加熱する空気予熱ヒータを有し、
   前記第２の加熱部は、燃料ガスと酸化剤ガスを燃焼させた燃焼ガスを前記酸化剤ガスに導入することにより前記酸化剤ガスを加熱する起動バーナを有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。
3. 前記第１、第２の加熱部の少なくとも一方は、前記再生熱交換器を通過後の反応空気供給ラインに設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。
4. 前記第１、第２の加熱部の少なくとも一方は、前記反応空気供給ラインの一部であり且つ前記反応空気供給ラインから分岐したバイパスラインに設けられていることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システム。
5. 前記所定の予熱温度閾値は、５０℃〜１００℃の範囲内で設定されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の燃料電池システム。
6. 燃料ガスと酸化剤ガスの電気化学反応により発電する固体酸化物形燃料電池と、前記固体酸化物形燃料電池からの排出ガスの熱を前記酸化剤ガスに熱交換する再生熱交換器と、を有する燃料電池システムの運転方法であって、
   前記再生熱交換器を通過後の前記酸化剤ガスを加熱する第１、第２の加熱ステップと、
   前記固体酸化物形燃料電池の起動時に、前記固体酸化物形燃料電池が所定の予熱温度閾値に到達するまでは前記第１の加熱ステップにより前記酸化剤ガスを加熱し、前記固体酸化物形燃料電池が前記所定の予熱温度閾値に到達した後は前記第２の加熱ステップにより前記酸化剤ガスを加熱する加熱制御ステップと、
   を有することを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
7. 前記第１の加熱ステップは、前記酸化剤ガスを加熱する空気予熱ヒータを使用して実行し、
   前記第２の加熱ステップは、燃料ガスと酸化剤ガスを燃焼させた燃焼ガスを前記酸化剤ガスに導入することにより前記酸化剤ガスを加熱する起動バーナを使用して実行することを特徴とする請求項６に記載の燃料電池システムの運転方法。

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