JP6684020B2

JP6684020B2 - 固体酸化物形燃料電池システム

Info

Publication number: JP6684020B2
Application number: JP2016029072A
Authority: JP
Inventors: 将和依田
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2015-04-07
Filing date: 2016-02-18
Publication date: 2020-04-22
Anticipated expiration: 2036-02-18
Also published as: JP2016201355A

Description

本発明は、燃料ガス及び酸化材ガスの酸化及び還元により発電する燃料電池セルを備えた固体酸化物形燃料電池システムに関する。

固体酸化物形燃料電池システムにおける燃料電池セルは、酸化物イオンを伝導する固体電解質膜を備え、この固体電解質膜の片側に燃料ガスを酸化する燃料極が設けられ、その他側に酸化材ガスを還元する酸素極が設けられている。固体電解質膜の材料としては、一般的に、イットリアを置換固溶させたジルコニアが用いられており、６００〜１０００℃の高温で燃料ガス(例えば、天然ガス、都市ガスなど)中の水素、一酸化炭素、炭化水素と酸化材ガス（例えば、空気）中の酸素との電気化学反応により発電が行われる。

燃料極の材料としては、ニッケルと電解質材料などからなるサーメットなどが用いられている。このサーメットを用いた場合、ニッケルの粒子サイズにもよるが、３５０〜４００℃以上の温度状態において酸化雰囲気に曝されると、サーメット中のニッケルが酸化ニッケルに酸化し、高温になるほどこの酸化反応は速度が大きくなる。

また、酸素極の材料としては、ランタンマンガナイト系酸化物、ランタンコバルタイト系酸化物、ランタンフェライト系酸化物などが用いられている。酸素極に用いられるこれらの材料は、５００℃以上の高温状態で還元雰囲気に曝されると、速やかに還元されて膨張し、クラックや剥離が発生し性能が急速的に低下する。

この固体酸化物形燃料電池システムでは、燃料極、電解質膜及び酸素極が同室（即ち、電池ハウジング）内に設置され、燃料電池セル（燃料電池セルスタック）の劣化を抑制するためには、燃料極及び酸素極の近傍を適切な温度状態に管理すること、燃料極を還元雰囲気状態に制御すること、また酸素極を酸化雰囲気状態に制御することが必要不可欠であるが、燃料ガス、酸化材ガス（例えば、空気）の逆流により酸化還元を伴う破損は急速な劣化を生じ、燃料電池セル（燃料電池セルスタック）の性能低下を引き起こす原因となっている。

特に、緊急停止時においては、燃料ガス及び酸化材ガスの供給が停止した状態となるために、燃料極に使用されるニッケルの酸化が起りやすくなる。このニッケルの酸化を防止するために、酸化材ガス（例えば、空気）が入り込まないように電池ハウジングの気密性を高めることが従来から取り組まれている。また、他の方法として、緊急停止時に、燃料極側に還元性ガスを酸素極側に酸化材ガスをパージガスとして供給することで、燃料極（例えば、ニッケルサーメット）及び／又は酸素極の寸法変化による燃料電池セルの割れなどを抑制することが知られている（例えば、特許文献１参照）。このパージガスを供給するシステムでは、例えば、燃料電池セルに関連して高圧ボンベラックが設けられ、この高圧ボンベラックから燃料極側に還元性ガス(例えば、窒素-水素混合ガスなど)が供給され、酸素極側に酸化材ガス（例えば、空気）が供給されるように構成されている。

しかし、パージガスを供給する技術は、中大型の固体酸化物形燃料電池システムには適用することができるが、小型の固体酸化物形燃料電池システム(特に、家庭用コージェネレーションシステムに用いる燃料電池システム)では、このような技術の採用は、製造コスト、メンテナンスコストなどが高くなり、また設置スペースが大きくなり、高圧ガスの保管という法規制の面からも難しくなる。

そこで、燃料電池セルの燃料極に耐酸化性の良好な材料を採用することも提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、燃料ガス供給流路に第１遮断弁を、酸化材供給ガス流路に第２遮断弁を、また排気ガス排気流路に第３遮断弁を配設した燃料電池システムが提案されている（例えば、特許文献３参照）。この燃料電池システムでは、緊急停止時に、第１〜第３遮断弁が遮断状態に保持され、第１遮断弁によって燃料ガス供給流路が遮断され、第２遮断弁によって酸化材供給ガス流路が遮断され、また第３遮断弁によって排気ガス排出流路が遮断され、このように遮断した状態で第１〜第３遮断弁により遮断された空間における空燃比が、理論空燃比以上で且つ第１〜第３遮断弁による遮断前よりも低い空燃比になるようにすることによって、緊急停止時の燃料極の酸化を抑制している。

更に、燃料供給流路（具体的には、燃料ポンプの上流側）に供給遮断弁を設けるとともに、この供給遮断弁と燃料ポンプとの間に、燃料ガスを吸着するための燃料ガス吸着材を充填した吸着器を配設した燃料電池システムが提案されている（例えば、特許文献４参照）。この燃料電池システムでは、緊急停止時に供給遮断弁が閉状態となって燃料ガス供給流路が遮断された後に燃料ポンプ及び水ポンプが作動され、このように制御することによって、燃料ガス吸着材に吸着された燃料ガスが燃料ポンプにより改質器に送給されるとともに、改質用水が水ポンプにより改質器に送給され、従って、緊急停止後においても改質器に燃料ガス及び改質用水が送給されて水蒸気改質が行われ、この改質燃料ガスが送給されることにより、燃料電池セルの燃料極の酸化による劣化を抑えている。

特開平７−２３５３２１号公報特開２００５−１９２６１号公報特開２０１３−３３６６６号公報特開２０１０−２７５７９号公報

しかしながら、特許文献２の技術にように、燃料電池セルの燃料極に耐酸化性材料を用いたとしても、緊急停止時に燃料ガスの供給を停止すると、燃料極側に酸化材ガスが逆流するおそれがあるために、燃料極の酸化による劣化を充分に抑制することができない。また、特許文献３の技術のように、第１〜第３遮断弁を配設するシステムにおいては、外部からの酸化材ガス（空気）の逆流を遮断して酸素極の酸化を防止することが可能となるが、第１〜第３遮断弁を必要とし、またこれら遮断弁を所要の通りに作動制御しなければならず、そのためにシステムの構成及びその制御が複雑になる問題がある。更に、特許文献４の技術のように、緊急停止後に燃料ポンプと水ポンプとを作動させて燃料ガス吸着材に吸着された燃料ガスと改質用水とを改質器に送給するシステムでは、停電時などのように電源供給が絶たれたときには、燃料ポンプ及び水ポンプを作動させて改質燃料ガスを燃料電池セルの燃料極に送給することができず、この燃料極の酸化による劣化を抑えることができない。

本発明の目的は、緊急停止時におけるセルスタックの燃料極の酸化による劣化を抑制することができる固体酸化物形燃料電池システムを提供することである。

本発明の請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池システムは、固体電解質膜、前記固体電解質膜の片側に配設された燃料極及び前記固体電解質膜の他側に配設された酸素極を備えた燃料電池セルと、改質用水を気化する気化器と、燃料ガスを改質用水を用いて水蒸気改質する改質器とを備え、前記燃料電池セル、前記気化器及び前記改質器が高温空間を規定する電池ハウジング内に収容され、前記改質器にて水蒸気改質された改質燃料ガスが改質燃料ガス送給流路を通して前記燃料電池セルの前記燃料極に供給され、酸化材ガスが酸化材ガス供給流路を通して前記燃料電池セルの前記酸素極に供給される固体酸化物形燃料電池システムであって、
前記改質燃料ガス送給流路には、水素吸蔵材が収容された水素吸蔵器が設けられ、前記水素吸蔵器は、前記電池ハウジング内に収容された前記気化器、前記改質器又は前記酸化材ガス余熱器に関連して設けられており、
発電運転時に、前記気化器、前記改質器又は前記酸化材ガス余熱器からの熱を受け、前記水素吸蔵材が吸蔵温度に保たれて改質燃料ガスに含まれた水素を吸蔵し、また緊急停止時に、前記水素吸蔵材の温度が前記吸蔵温度から一時的に上昇することによって、前記水素吸蔵材に吸蔵された水素が放出され、前記水素吸蔵材から放出された水素が前記改質燃料ガス送給流路を通して前記燃料電池セルの前記燃料極に送給されることを特徴とする。

また、本発明の請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池システムでは、前記水素吸蔵器は、前記気化器の内側に、或いは前記気化器の外側に接触乃至近接して配設され、前記水素吸蔵器内の前記水素吸蔵材は、発電運転時に前記気化器における改質用水の気化によって前記吸蔵温度に維持されて改質燃料ガス中の水素を吸蔵し、緊急停止時に改質用水の供給停止により前記吸蔵温度から一時的に温度上昇することによって吸蔵した水素を放出することを特徴とする。

また、本発明の請求項３に記載の固体酸化物形燃料電池システムでは、前記水素吸蔵器は、前記改質器の外側に接触乃至近接して配設され、前記水素吸蔵器内の前記水素吸蔵材は、発電運転時に前記改質器における水蒸気改質によって前記収蔵温度に維持されて改質燃料ガス中の水素を吸蔵し、緊急停止時に燃料ガス及び改質用水の供給停止により前記吸蔵温度から一時的に温度上昇することによって吸蔵した水素を放出することを特徴とする。

また、本発明の請求項４に記載の固体酸化物形燃料電池システムでは、前記酸化材ガス供給流路には、前記燃料電池セルから排出される排気ガスと酸化材ガスとの間で熱交換を行う酸化材ガス余熱器が配設され、前記水素吸蔵器は、前記酸化材ガス余熱器の内側に、或いは前記酸化材ガス余熱器の外側に又はその下流側における前記酸化材ガス供給流路の下流側部の外側に接触乃至近接して配設され、前記水素吸蔵器内の前記水素吸蔵材は、発電運転時に前記酸化材ガス余熱器における酸化材ガスと排気ガスとの熱交換によって前記吸蔵温度に維持されて改質燃料ガス中の水素を吸蔵し、緊急停止時に酸化材ガスの供給停止により前記吸蔵温度から一時的に温度上昇することによって吸蔵した水素を放出することを特徴とする。

また、本発明の請求項５に記載の固体酸化物形燃料電池システムは、固体電解質膜、前記固体電解質膜の片側に配設された燃料極及び前記固体電解質膜の他側に配設された酸素極を備えた燃料電池セルと、前記燃料電池セルの前記燃料極に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、前記燃料電池セルの前記酸素極に酸化材ガスを供給する酸化材ガス供給流路と、前記燃料ガス供給流路に配設された燃料ガス余熱器と、前記酸化材供給流路に配設された酸化材ガス余熱器と、を備え、前記燃料電池セルが高温空間を規定する電池ハウジング内に収容された固体酸化物形燃料電池システムであって、
前記燃料ガス余熱器及び前記酸化材ガス余熱器は前記電池ハウジングの前記高温空間に収容され、また前記燃料ガス供給流路には、水素吸蔵材が収容された水素吸蔵器が設けられ、前記水素吸蔵器が前記燃料ガス余熱器又は前記酸化材ガス余熱器に関連して設けられており、
発電運転時に、前記水素吸蔵器が前記燃料ガス余熱器又は前記酸化材ガス余熱器からの熱を受け、前記水素吸蔵材が吸蔵温度に維持されて燃料ガスに含まれた水素を吸蔵し、また緊急停止時に、前記水素吸蔵材の温度が前記吸蔵温度から一時的に上昇することによって、前記水素吸蔵材に吸蔵された水素が放出され、前記水素吸蔵材から放出された水素が前記燃料ガス供給流路を通して前記燃料電池セルの前記燃料極に送給されることを特徴とする。

また、本発明の請求項６に記載の固体酸化物形燃料電池システムでは、前記燃料ガス余熱器は前記電池ハウジング内に収容され、前記水素吸蔵器は、前記燃料ガス余熱器の内側に、或いは前記燃料ガス余熱器の外側に又はその下流側における前記燃料ガス供給流路の下流側部の外側に接触乃至近接して配設され、前記水素吸蔵器内の前記水素吸蔵材は、発電運転時に前記燃料ガス余熱器における燃料ガスと排気ガスとの熱交換によって前記吸蔵温度に維持されて燃料ガス中の水素を吸蔵し、緊急停止時に燃料ガスの供給停止により前記吸蔵温度から一時的に温度上昇することによって吸蔵した水素を放出することを特徴とする。

また、本発明の請求項７に記載の固体酸化物形燃料電池システムでは、前記酸化材ガス余熱器は前記電池ハウジング内に収容され、前記水素吸蔵器は、前記酸化材ガス余熱器の内側に、或いは前記酸化材ガス余熱器の外側に又はその下流側における前記酸化材ガス供給流路の下流側部の外側に接触乃至近接して配設され、前記水素吸蔵器内の前記水素吸蔵材は、発電運転時に前記酸化材ガス余熱器における酸化材ガスと排気ガスとの熱交換によって前記吸蔵温度に維持されて燃料ガス中の水素を吸蔵し、緊急停止時に酸化材ガスの供給停止により前記吸蔵温度から一時的に温度上昇することによって吸蔵した水素を放出することを特徴とする。

更に、本発明の請求項８に記載の固体酸化物形燃料電池システムでは、前記水素吸蔵材は、パラジウム、ジルコニウム・ニッケルの合金、マグネシウム・ニッケル・クロムの複合合金、ジルコニウム・マンガン・鉄の複合合金及びジルコニウム・マンガン・銅の複合合金のいずれか又はこれらの２種以上から形成されることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池システムによれば、改質器にて燃料ガスを水蒸気改質して燃料電池セルの燃料極に送給する改質燃料ガス送給流路に水素吸蔵器が設けられ、この水素吸蔵器に水素吸蔵材が収容されているので、システムの発電運転時には、この水素吸蔵材が改質燃料ガスに含まれた水素を吸蔵し、またシステムの緊急停止時には、水素吸蔵材の温度が一時的に上昇することによって、水素吸蔵材に吸蔵された水素が放出され、水素吸蔵材から放出された水素が改質燃料ガス送給流路を通して燃料電池セルの燃料極に送給される。従って、緊急停止時に燃料ポンプ及び水ポンプなどが停止した状態においても、水素吸蔵材からの水素が燃料電池セルの燃料極に送給され、この燃料極側が還元状態に保たれ、燃料極の酸化による劣化を抑えることができる。
また、水素吸蔵器が電池ハウジング内に収容された気化器、改質器又は酸化材ガス余熱器に関連して設けられているので、発電運転時に水素吸蔵器が気化器、改質器又は酸化材ガス余熱器からの熱を受けて水素吸蔵材が吸蔵温度に保たれて改質燃料ガスに含まれる水素を吸蔵し、また緊急停止時に水素蔵材の温度がこの吸蔵温度から一時的に上昇するので、水素吸蔵材に吸蔵された水素が放出される。

また、本発明の請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池システムによれば、水素吸蔵器が気化器の外側に接触乃至近接して（又は気化器内に）配設されるので、システムの発電運転時には、この気化器における改質用水の気化（換言すると、気化に伴う吸熱作用）によって、水素吸蔵材が吸蔵温度に維持され、改質燃料ガス中の水素を所要の通りに吸蔵することができる。また、システムの緊急停止時には、改質用水の供給停止により気化器における水蒸気気化が行われず、これによって、水素吸蔵材の温度が吸蔵温度から一時的に上昇し、この温度上昇によって、吸蔵された水素が水素吸蔵材から放出され、この放出された水素を燃料電池セルの燃料極に送給することができる。

また、本発明の請求項３に記載の固体酸化物形燃料電池システムによれば、水素吸蔵器が改質器の外側に接触乃至近接して配設されるので、システムの発電運転時には、この改質器における燃料ガスの水蒸気改質（換言すると、水蒸気改質に伴う吸熱作用）によって、水素吸蔵材が吸蔵温度に維持され、改質燃料ガス中の水素を所要の通りに吸蔵することができる。また、システムの緊急停止時には、燃料ガス及び改質用水の供給停止により改質器における燃料ガスの水蒸気改質が行われず、これによって、水素吸蔵材の温度が吸蔵温度から一時的に上昇し、この温度上昇によって、吸蔵された水素が水素吸蔵材から放出され、このようにしても水素吸蔵材からの水素を燃料電池セルの燃料極に送給することができる。

また、本発明の請求項４に記載の固体酸化物形燃料電池システムによれば、水素吸蔵器が酸化材ガス供給流路に配設された酸化材ガス余熱器の外側に又はその下流側における酸化材ガス供給流路の下流側部の外側に接触乃至近接して（又は酸化材ガス余熱器内に）配設されるので、システムの発電運転時には、この酸化材ガス余熱器における燃料電池セルからの排気ガスと酸化材ガスとの熱交換（換言すると、熱交換に伴う温度低下）によって、水素吸蔵材が吸蔵温度に維持され、改質燃料ガス中の水素を所要の通りに吸蔵することができる。また、システムの緊急停止時には、酸化材ガスの供給停止により酸化材ガス余熱器における酸化材ガスとの熱交換が行われず、これによって、水素吸蔵材の温度が吸蔵温度から一時的に上昇し、この温度上昇によって、吸蔵された水素が水素吸蔵材から放出され、このようにしても放出された水素を燃料電池セルの燃料極に送給することができる。

また、本発明の請求項５に記載の固体酸化物形燃料電池システムによれば、燃料ガス供給流路に水素吸蔵器が設けられ、この水素吸蔵器に水素吸蔵材が収容されているので、システムの発電運転時には、この水素吸蔵材が燃料ガスを吸蔵し、またシステムの緊急停止時には、水素吸蔵材の温度が一時的に上昇することによって、水素吸蔵材に吸蔵された燃料ガスが放出され、従って、燃料ガス（例えば、水素ガス）を直接的に燃料電池セルに供給する形態のものにおいても同様の効果が達成される。
また、水素吸蔵器が電池ハウジングの高温空間に収容された燃料ガス余熱器又は酸化材ガス余熱器に関連して設けられているので、発電運転時に水素吸蔵器が燃料ガス余熱器又は酸化材ガス余熱器からの熱を受けて水素吸蔵材が吸蔵温度に保たれて燃料ガスに含まれた水素を吸蔵し、また緊急停止時に水素蔵材の温度がこの吸蔵温度から一時的に上昇するので、水素吸蔵材に吸蔵された水素が放出される。

また、本発明の請求項６に記載の固体酸化物形燃料電池システムによれば、水素吸蔵器が電池ハウジング内に収容された燃料ガス余熱器の外側に又はその下流側における燃料ガス供給流路の下流側部の外側に接触乃至近接して（又は燃料ガス余熱器内に）配設されるので、システムの発電運転時には、この燃料ガス余熱器における燃料電池セルからの排気ガスと燃料ガスとの熱交換（換言すると、熱交換に伴う温度低下）によって、水素吸蔵材が吸蔵温度に維持されて燃料ガスを吸蔵し、また、システムの緊急停止時には、燃料ガスの供給停止により水素吸蔵材の温度が吸蔵温度から一時的に上昇し、この温度上昇によって、吸蔵された燃料ガスが水素吸蔵材から放出される。

また、本発明の請求項７に記載の固体酸化物形燃料電池システムによれば、水素吸蔵器が電池ハウジング内に収容された酸化材ガス余熱器の外側に又はその下流側における酸化材ガス供給流路の下流側部の外側に接触乃至近接して（又は酸化材ガス余熱器内に）配設されるので、システムの発電運転時には、この酸化材ガス余熱器における燃料電池セルからの排気ガスと酸化材ガスとの熱交換（換言すると、熱交換に伴う温度低下）によって、水素吸蔵材が吸蔵温度に維持されて燃料ガスを吸蔵し、また、システムの緊急停止時には、酸化材ガスの供給停止により水素吸蔵材の温度が吸蔵温度から一時的に上昇し、この温度上昇によって、吸蔵された燃料ガスが水素吸蔵材から放出される。

更に、本発明の請求項８に記載の固体酸化物形燃料電池システムによれば、水素吸蔵材として、パラジウム、ジルコニウム・ニッケルの合金、マグネシウム・ニッケル・クロムの複合合金、ジルコニウム・マンガン・鉄の複合合金及びジルコニウム・マンガン・銅の複合合金のいずれか又はこれらの２種以上から形成することができる。

本発明に従う固体酸化物形燃料電池システムの第１の実施形態を示す簡略図。図１の固体酸化物形燃料電池システムにおける水素吸蔵器及びそれに関連する構成を一部断面で示す断面図。水素吸蔵材の水素吸蔵量と水素圧力との関係を示す図。図１の固体酸化物形燃料電池システムにおいて緊急停止したときの時間と温度との関係を示す図。本発明に従う固体酸化物形燃料電池システムの第２の実施形態を示す簡略図。本発明に従う固体酸化物形燃料電池システムの第３の実施形態を示す簡略図。

以下、添付図面を参照して、本発明に従う固体酸化物形燃料電池システムの実施形態について説明する。

〔第１の実施形態〕
まず、図１〜図４を参照して、第１の実施形態の固体酸化物形燃料電池システムについて説明する。図１において、図示の固体酸化物形燃料電池システム２は、燃料としての燃料ガス(例えば、天然ガス、都市ガス)を改質するための改質器４と、改質器４にて改質された改質燃料ガス及び酸化材ガスとしての空気の酸化及び還元によって発電を行うセルスタック６とを備えている。セルスタック６は、電気化学反応によって発電を行うための複数の固体酸化物形の燃料電池セルを所定方向に配設して構成されている。セルスタック６(燃料電池セル）は、酸化物イオンを伝導する固体電解質膜８を備え、この固体電解質膜８の片側に燃料極１０が設けられ、その他側に酸素極１２が設けられている。固体電解質膜８としてはイットリアを置換固溶させたジルコニアなどが用いられ、酸化極１０としてはニッケルと電解質材料からなるサーメットなどが用いられ、また酸素極１２としてはランタンマンガナイト系酸化物などが用いられる。

セルスタック６の燃料極１０側は、改質燃料ガス送給流路１４を介して改質器４に接続され、この改質器４は、燃料ガス・水蒸気送給流路１６を介して気化器１８に接続され、この気化器１８は燃料ガス供給流路２０を介して燃料ガス供給源２２に接続され、燃料ガス供給源２２からの燃料ガスが燃料ガス供給流路２０を通して気化器１８に供給される。燃料ガス供給源２２は、例えば埋設管、貯蔵タンクなどから構成される。この燃料ガス供給流路２０には、遮断弁２４、脱硫器２６及び燃料ポンプ２８が下流側に向けてこの順に配設されている。遮断弁２４は、燃料ガス供給流路２０を遮断して燃料ガス供給源２２からの燃料ガスの供給を遮断し、脱硫器２６は、燃料ガスに含まれている硫黄成分を除去し、燃料ポンプ２８は、燃料ガス供給流路２２を通して供給される燃料ガスを昇圧して下流側に供給する。

この固体酸化物形燃料電池システム２では、燃料ガスを改質するための水(改質用水)を供給するための水供給源３０が水供給流路３２を介して気化器１８に接続され、この水供給流路３２に水ポンプ３４が配設されている。水供給源３０は、例えば水タンクなどから構成され、水ポンプ３４は、水供給源３０からの水（改質用水）を水供給流路３２を通して気化器１８に供給する。

セルスタック６の酸素極１２側は、酸化材ガスとしての空気を供給する空気供給流路３６（酸化材ガス供給流路を構成する）を介して酸化材ガス供給源としての空気ブロア３８に接続され、空気ブロア３８からの空気（酸化材ガス）が空気供給流路３６を通してセルスタック６の酸素極１２側に供給される。この形態では、空気供給流路３６に酸化材ガス余熱器としての空気余熱器４０が配設され、この空気余熱器４０は、空気供給流路３６を流れる空気とセルスタック６からの排気ガスとの間で熱交換を行い、この熱交換により加熱された空気が空気供給流路３６を通してセルスタック６に供給される。

セルスタック６(即ち、複数の燃料電池セル)の排出側には燃焼器４２が配設され、セルスタック６の燃料極１０側が燃料ガス排出流路４４を介して、またその酸素極１２側が酸化材ガス排出流路４６を介して燃焼器４２に接続されている。セルスタック６の燃料極１０側からの燃料排気ガス(残余燃料ガスを含む)は、燃料ガス排出流路４４を通して燃焼器４２に排出され、またその酸素極１２側からの酸化材排気ガス(酸素を含む)は、酸化材ガス排出流路４６を通して燃焼器４２に排出される。

この燃焼器４２は、排気ガス排出流路４８を通して大気に開放され、この排気ガス排出流路４８に空気余熱器４０が設けられ、この空気余熱器４０は、空気供給流路３６を流れる空気（酸化材ガス）と排気ガス排出流路４８を流れる排気ガスとの間で熱交換を行う。

この形態では、改質器４、セルスタック６、気化器１８、空気余熱器４０及び燃焼器４２が電池ハウジング５０内に収容されている。電池ハウジング５０は、内面が断熱材（図示せず）で覆われた高温空間５２を規定し、この高温空間５２は、燃焼器４２における燃焼による燃焼熱によって高温状態に保たれ、セルスタック６は、例えば６００〜１０００℃の作動温度状態に保持される。

この固体酸化物形燃料電池システム２の稼働運転は、次のようにして行われる。燃料ガス供給源２２からの燃料ガスは、燃料ガス供給流路２０を通して気化器１８に供給され、また水供給源３０からの水（改質用水）は、水供給流路３２を通して気化器１８に供給される。気化器１８においては、水供給流路３２からの水は気化されて水蒸気となり、また燃料ガス供給流路２０からの燃料ガスは加熱され、加熱された燃料ガス及び水蒸気が燃料ガス・水蒸気送給流路１６を通して改質器４に送給される。

改質器４には、水蒸気改質を促進するための改質触媒が充填されており、この改質器４に送給された燃料ガスは水蒸気によって水蒸気改質され、このように水蒸気改質された改質燃料ガスが改質燃料ガス送給流路１４を通してセルスタック６(複数の燃料電池セル)の燃料極１０側に送給される。また、空気ブロア３８（酸化材ガス供給源）からの空気（酸化材ガス）は、空気供給流路３６（酸化材ガス供給流路）を通して空気余熱器４０（酸化材ガス余熱器）に送給され、この空気余熱器４０にて加熱された後に、空気供給流路３６を通してセルスタック６の酸素極１２側に送給される。

セルスタック６では、その燃料極１０側において改質された改質燃料ガスが酸化され、その酸素極１２側において酸化材ガス（空気）中の酸素が還元され、燃料極１０側の酸化及び酸素極１２側の還元による電気化学反応により発電が行われる。セルスタック６の燃料極１０側からの反応燃料ガス（燃料排気ガス）は、燃料ガス排出流路４４を通して燃焼器４２に送給され、またその酸素極１２側からの酸化材排気ガスは、酸化材ガス排出流路４６を通して燃焼器４２に送給される。

燃焼器４２では、酸化材排気ガス中の酸素によって燃料排気ガス（それに含まれた燃料ガス）が燃焼され、この燃焼熱を利用して電池ハウジング５０内が高温状態に保たれ、これによって、改質器４が所定の改質温度に維持され、気化器１８が所定の気化温度に維持される。

燃焼器４２からの排気ガスは、排気ガス排出流路４８を通して大気に排出され、この排出の際に、空気余熱器４０（酸化材ガス余熱器）において空気ブロア３８からの空気との間で熱交換が行われる。

この固体酸化物形燃料電池システム２では、気化器１８に関連して、更に次の通りに構成されている。この第１の実施形態では、改質器４からの改質燃料ガスをセルスタック６に送給するための改質燃料ガス送給流路１４に、水素吸蔵器６２が配設されている。図示の水素吸蔵器６２は、箱状の吸蔵器ハウジング６４を備え、その流入部６６に改質燃料ガス送給流路１４の上流側部１４ａが接続され、その流出部６８に改質燃料ガス送給流路１４の下流側部１４ｂが接続されている。

吸蔵器ハウジング６４内には、例えば、多数の粒状の水素吸蔵材７０が収容される。この水素吸蔵材７０は、改質燃料ガス中に含まれる水素を吸蔵するものであり、後に説明するように、固体酸化物形燃料電池システム２の発電運転中においては水素を吸蔵し、この燃料電池システム２の緊急停止時においては吸蔵した水素を放出する。

このような水素吸蔵材７０としては、パラジウム、ジルコニウム・ニッケルの合金、マグネシウム・ニッケル・クロムの複合合金、ジルコニウム・マンガン・鉄の複合合金及びジルコニウム・マンガン・銅の複合合金などから形成され、これらのいずれかから形成されたものを２種以上混合して用いるようにしてもよい。

この水素吸蔵器６２は、気化器１８の気化器ハウジング７２に接触乃至近接して配設され、このように構成することによって、この気化器１８からの熱の影響を受けるようになる。更に説明すると、気化器１８における水の気化は周囲の熱を吸収する吸熱反応であり、従って、電池ハウジング５０内のセルスタック６及びその近傍の温度が例えば６００℃前後であっても、この気化器１８又はその周囲の温度は例えば２５０℃前後に保たれ、固体酸化物形燃料電池システム２の発電運転中はこの温度、即ち吸蔵温度に維持される。この水素吸蔵器６２は、例えば２５０℃前後の吸蔵温度に維持できるときにはこの気化器ハウジング７２内に配設するようにしてもよい。

図３は、水素吸蔵材の一例としてのジルコニウム（Ｚｒ）・ニッケル（Ｎｉ）の合金（ＺｒＮｉ_０．９０）の水素吸蔵及び水素放出の曲線を示している。この図３から理解されるように、周囲の水素圧力Ｐが０．６５ＭＰａ（例えば、６００℃前後でメタン（ＣＨ_４）を水蒸気改質したときの水素圧力Ｐは約０．６５ＭＰａ程度となる）で周囲温度が２５０℃のときの水素吸蔵材７０（例えば、ＺｒＮｉ_０．９０）の水素吸蔵量は約１．１８Ｗｔ％となり、燃料電池システム２の発電運転中において、１．１８Ｗｔ％の水素量が水素吸蔵材７０に吸蔵されるようになる。

水素吸蔵材７０に吸蔵された水素は、周囲の水素圧力が同じであっても、その周囲温度が上昇すると水素吸蔵量が少なくなり、従って、周囲温度が上昇すると吸蔵された水素が放出されるようになる。例えば、固体酸化物形燃料電池システム２が地震、停電などで緊急停止すると、燃料ポンプ２２、水ポンプ３０及び空気ブロア３８（酸化材ガス供給源）が作動停止するとともに、遮断弁２４が遮断状態となり、燃料ガス、水（改質水）及び空気（酸化材ガス）が供給停止される。このような緊急停止状態においては、気化器１８での水の気化が行われず（換言すると、気化器１８での吸熱作用が行われず）、気化器１８の温度が一時的に上昇するようになり、例えば２５０℃前後の吸蔵温度から例えば３２５℃前後の温度に上昇するようになり、これに伴い、水素吸蔵器６２（即ち、それに収容された水素吸蔵材７０）も３２５℃前後に上昇する。

水素吸蔵材７０の温度が例えば２５０℃前後から例えば３２５℃前後に上昇すると、図３から理解されるように、水素吸蔵材７０（例えば、ＺｒＮｉ_０．９０）の水素放出後の吸蔵量は約０．５２Ｗｔ％となり、２５０℃の吸蔵曲線（○−○）で示す水素吸蔵量「１．１８Ｗｔ％」と３２５℃の放出曲線（▲−▲）で示す水素吸蔵量「０．５２Ｗｔ％」との差分「０．６６Ｗｔ％」がこの水素吸蔵材７０から放出されることになる。

このようなことから、水素吸蔵器６２は、燃料電池システム２の発電運転時には吸蔵温度に維持され且つその緊急停止時にはこの吸蔵温度よりも上昇する個所に配置することが重要であり、この第１の実施形態では、このような個所として気化器１８に接触乃至近接する個所に配設されている。

この水素吸蔵器６２を備えた固体酸化物形燃料電池システム２では、次のようにしてセルスタック６の燃料極１０の劣化が抑制される。図１及び図２とともに図４を参照して、この燃料電池システム２の発電運転中は、図４に実線で示すように、セルスタック６の温度はＴ３℃（例えば、６００℃前後）に維持され、気化器１８の温度は水の気化によってＴ１℃（例えば、約２５０℃前後）に維持され、これに伴い水素吸蔵器６２（水素吸蔵材７０）の温度も、図４に破線で示すように、気化器１８の温度の影響を受けてほぼ同じＴ１℃（例えば、約２５０℃前後）に維持される。

このような発電運転中においては、改質器４にて水蒸気改質された改質燃料ガスは、改質燃料ガス送給流路１４（１４ａ、１４ｂ）及び水素吸蔵器６２を通してセルスタック６の燃料極１０側に送給され、この水素吸蔵器６２を通して流れる際に、改質燃料ガスに含まれる水素が水素吸蔵材７０に吸蔵され、水素を吸蔵した状態が維持される。

このような発電運転中に、例えば時間ｔ１において停電などで燃料電池システム２が緊急停止すると、この緊急停止により、燃料ポンプ２２、水ポンプ３０及び空気ブロア３８が作動停止するとともに、遮断弁２４が遮断状態となり、燃料ガス、水（改質水）及び空気（酸化材ガス）の供給が停止する。このように緊急停止すると、気化器１８での水の気化が行われず、電池ハウジング５２内の高温状態の影響を受けて気化器１８及び水素吸蔵器６２の温度が図４に破線で示すように一時的にＴ２℃（約３２５℃前後）まで上昇するようになる。

このように水素吸蔵器６２（水素吸蔵材７０）の温度が上昇すると、上述したように、水素吸蔵材７０に吸蔵されていた水素が放出され、この放出された水素は、改質燃料ガス送給流路１４の下流側部１４ｂを通してセルスタック６の燃料極１０側に流れ、このように水素が流れることによって、この燃料極１０を還元状態に保ってその酸化を抑えることができる。水素吸蔵材７０からの水素の放出は、セルスタック６が所定温度（燃料極１０が酸化しなくなる温度、例えば３５０℃前後）まで低下するまで行われるのが望ましく、この緊急停止から例えば約６０分前後経過した時間ｔ２まで行われ、このように構成することによって、緊急停止時におけるセルスタック６の燃料極１０の酸化による劣化を抑えることができる。

〔第２の実施形態〕
次に、図５を参照して、本発明に従う固体酸化物形燃料電池システムの第２の実施形態について説明する。尚、この第２の実施形態において、上述した第１の実施形態と実質上同一のものには同一の参照番号を付し、その説明を省略する。

第２の実施形態の固体酸化物形燃料電池システム２Ａにおいては、燃焼器に代えて、セルスタック６の上側に燃焼域８２が設けられており、この燃焼域８２の上方に気化器１８及び改質器４が配設されている。このように構成されているので、セルスタック６の燃料極１０側から排出された反応燃料ガス（燃料排気ガス）とその酸素極１２側から排出された酸化材排気ガスは、この燃焼域８２にて燃焼され、この燃焼熱を利用してセルスタック６とともに気化器１８及び改質器４が加熱される。また、燃焼域８２からの排気ガスは排気ガス排出流路４８及び空気余熱器４０を通して大気中に排出される。

また、水素吸蔵器６２Ａが空気余熱器４０（酸化材ガス余熱器）に関連して設けられている。更に説明すると、水素吸蔵器６２Ａ及びこれに収容される水素吸蔵材は、第１の実施形態と実質上同一の構成のものでよく、この水素吸蔵器６２Ａが空気余熱器４０の余熱器ハウジング８４に接触乃至近接して配設され、このように配設することによって、この空気余熱器４０からの熱の影響を受けるようになる。このように構成した場合においても、空気余熱器４０における熱交換は、燃焼域８２からの排気ガスの熱を奪う熱交換であり、従って、セルスタック６及びその近傍の温度が例えば６００℃前後であっても、この空気余熱器４０又はその周囲の温度は、例えば２５０℃前後に保たれ、このような吸蔵温度状態のときに、改質燃料ガス送給流路１４を流れる改質燃料ガス中の水素が水素吸蔵器６２Ａ内の水素吸蔵材に吸蔵される。尚、このような吸蔵温度に維持できるときには、この空気余熱器４０の下流側における空気供給流路３６の下流側部の外側に接触乃至近接して配設するようにしてもよい。また、上述したように気化器１８又は空気余熱器４０の外側に配設することに代えて、この気化器１８又は空気余熱器４０（余熱器ハウジング８４）内に設けるようにしてもよい。

また、この燃料電池システム２Ａが停電などで緊急停止すると、上述したと同様に、燃料ポンプ２２、水ポンプ３０及び空気ブロア３８（酸化材ガス供給源）が作動停止するとともに、遮断弁２４が遮断状態となる。このような緊急停止状態においては、空気供給流路３６を通しての空気の供給が行われず（換言すると、空気余熱器４０での空気との熱交換が行われず）、空気余熱器４０の温度が一時的に上昇するようになり、これに伴い、水素吸蔵器６２Ａ（即ち、それに収容された水素吸蔵材）も温度上昇するようになる。

従って、このように構成した場合にも、吸蔵温度から一時的に温度上昇することにより、水素吸蔵器６２Ａ内の水素吸蔵材に吸蔵された水素が放出され、この放出された水素が改質燃料ガス送給流路１４の下流側部１４ｂを通してセルスタック６の燃料極１０側に流れ、この燃料極１０の酸化を抑えることができる。

例えば、第１の実施形態では水素吸蔵器６２を気化器１８に関連して設け、また第２の実施形態では、この水素吸蔵器６２Ａを空気余熱器４０（酸化材ガス余熱器）に関連して設けているが、これらの構成に限定されず、この水素吸蔵器６２（６２Ａ）を改質器４に関連して設けるようにしてもよく、この場合、改質器４の改質器ハウジングに接触乃至近接して水素吸蔵器６２を設けることができる。

このように改質器４に関連して設けた場合、水素吸蔵器６２（水素吸蔵材７０）は、改質器４からの熱の影響を受けるようになる。更に説明すると、改質器４における水蒸気改質は、周囲の熱を吸収する吸熱反応であり、従って、セルスタック６及びその近傍の温度が例えば６００℃前後であっても、この改質器４又はその周囲の温度は、例えば２５０℃前後の吸蔵温度に保たれ、このような吸蔵温度状態のときに、改質燃料ガス送給流路１４を流れる改質燃料ガス中の水素が水素吸蔵器６２内の水素吸蔵材に吸蔵される。また、燃料電池システム２（２Ａ）が停電などで緊急停止すると、上述したと同様に、燃料ポンプ２２、水ポンプ３０及び空気ブロア３８（酸化材ガス供給源）が作動停止するとともに、遮断弁２４が遮断状態となり、燃料ガス供給流路２０を通しての燃料ガスの供給及び水供給流路３２を通しての供給が行われず（換言すると、改質器４での水蒸気改質が行われず）、改質器４の温度が一時的に上昇するようになる。従って、このように緊急停止した場合、改質器４の温度上昇により、水素吸蔵器６２（水素吸蔵材７０）も温度上昇し、この温度上昇に伴い、水素吸蔵材７０に吸蔵された水素が放出され、この放出された水素がセルスタック６の燃料極１０側に流れ、上述した実施形態と同様の作用効果をすることができる。

上述した実施形態では、燃料ガスを水蒸気改質する形態の固体酸化物形燃料電池システム（換言すると、気化器及び改質器を備えた形態のもの）に適用して説明したが、本発明はこのような形態のものに限定されず、燃料ガス（例えば、水素ガス）が直接的にセルスタックの燃料極側に供給される形態のもの（換言すると、気化器及び改質器を備えていない形態のもの）にも同様に適用することができる。

固体酸化物形燃料電池システムの第３の実施形態を示す図６において、この燃料電池システム２Ｂでは、セルスタック６の燃料極１０側に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路２０Ｂは、燃料ガス（水素ガス）を供給する燃料ガス供給源２２Ｂに接続され、この燃料ガス供給流路２０Ｂに遮断弁２４及び燃料ポンプ２８が配設され、更に燃料ガスを余熱するための燃料ガス余熱器９２が設けられる。燃焼器４２からの排気ガスを外部に排出する排気ガス排出流路４８Ｂの下流側は２つに分岐され、その一方の第１分岐排出流路９４は、燃料ガス余熱器９２を通して外部に開放され、その他方の第２分岐排出流路９６は、空気余熱器４０（酸化材ガス余熱器）を通して外部に開放される。

このように構成されているので、燃料ガス余熱器９２においては、燃料ガス供給流路２０Ｂを流れる燃料ガスと排気ガス排出流路４８Ｂの第１分岐排出流路９４を流れる排気ガスとの間で熱交換が行われ、熱交換により加温された燃料ガスが燃料ガス供給流路２０Ｂの下流側部１００を通してセルスタック６の燃料極１０側に供給される。また、空気余熱器４０（酸化材ガス余熱器）においては、空気供給流路３６を流れる空気（酸化材ガス）と排気ガス排出流路４８Ｂの第２分岐排出流路９６を流れる排気ガスとの間で熱交換が行われ、この熱交換により加温された空気が空気供給流路３６の下流側部１０２を通してセルスタック６の酸素極１２側に供給される。

この第３の実施形態においては、セルスタック６、燃焼器４２、燃料ガス余熱器９２及び空気余熱器４０が、高温空間５２を規定する電池ハウジング５０内に収容されている。また、燃料ガス供給流路２０Ｂ（具体的には、燃料ガス供給流路２０Ｂにおける燃料ガス余熱器９２よりも上流側部位）に水素吸蔵器６２Ｂが配設され、この水素吸蔵器６２Ｂに内蔵された水素吸蔵材（図示せず）は、燃料ガス供給流路２０Ｂを流れる燃料ガス（水素ガス）を吸蔵する。

この水素吸蔵器６２Ｂは、図６に示すように、燃料ガス余熱器９２の外側に接触乃至近接して配設され、このように配設することによって、燃料ガス余熱器９２からの熱の影響を受けるようになる。この場合においても、燃料ガス余熱器９２における熱交換は、燃焼器４２から第１分岐排出流路９４を流れる排気ガスの熱を奪う熱交換であり、セルスタック６及びその近傍の温度が例えば６００℃前後であっても、この燃料ガス余熱器９２又はその周囲の温度は、例えば２５０℃前後に保たれる。従って、上述したと同様に、発電運転中においては、水素吸蔵器６２Ｂは吸蔵温度状態に保持され、燃料ガス供給流路２０Ｂを流れる燃料ガス（水素ガス）が水素吸蔵器６２Ｂ内の水素吸蔵材（図示せず）に吸蔵される。また、燃料電池システムが緊急停止すると、燃料ポンプ２８、空気ブロア３８（酸化材ガス供給源）が作動停止するとともに、遮断弁２４が遮断状態となり、燃料ガス供給流路２０Ｂを通しての燃料ガスの供給が行われず、燃料ガス余熱器９２の温度が一時的に上昇するようになり、これに伴い、水素吸蔵器６２Ｂ（即ち、それに収容された水素吸蔵材）も温度上昇して吸蔵された燃料ガスが放出される。

尚、このような吸蔵温度に維持できるときには、この燃料ガス余熱器９２の下流側における燃料ガス供給流路２０Ｂの下流側部１００の外側に接触乃至近接して配設するようにしてもよく、或いは燃料ガス空気余熱器９２の外側に配設することに代えて、この燃料ガス余熱器９２内に設けるようにしてもよい。

この第３の実施形態では、水素吸蔵器６２Ｂを燃料ガス余熱器９２に関連して設けているが、このような構成に代えて、上述した第２の実施形態と同様に、空気余熱器４０（酸化材余熱器）に関連して設けるようにしてもよい。即ち、この水素吸蔵器６２Ｂを空気余熱器４０の外側に接触乃至近接して配設するように、又はこの空気余熱器４０内に配設するようにしてもよい。或いは、このような構成に代えて、この空気余熱器４０の下流側における空気供給流路３６の下流側部１０２の外側に接触乃至近接して配設するようにしてもよく、このように構成しても、燃料ガスとして例えば水素ガスを用いる固体酸化物形燃料電池システムにおいても同様の効果を達成することができる。

２，２Ａ，２Ｂ固体酸化物形燃料電池システム
４改質器
６セルスタック
１０燃料極
１２酸素極
１４改質燃料ガス送給流路
１８気化器
４０空気余熱器（酸化材ガス余熱器）
５０電池ハウジング
６２，６２Ａ，６２Ｂ水素吸蔵器
６４吸蔵器ハウジング
７０水素吸蔵材

Claims

固体電解質膜、前記固体電解質膜の片側に配設された燃料極及び前記固体電解質膜の他側に配設された酸素極を備えた燃料電池セルと、改質用水を気化する気化器と、燃料ガスを改質用水を用いて水蒸気改質する改質器とを備え、前記燃料電池セル、前記気化器及び前記改質器が高温空間を規定する電池ハウジング内に収容され、前記改質器にて水蒸気改質された改質燃料ガスが改質燃料ガス送給流路を通して前記燃料電池セルの前記燃料極に供給され、酸化材ガスが酸化材ガス供給流路を通して前記燃料電池セルの前記酸素極に供給される固体酸化物形燃料電池システムであって、
前記改質燃料ガス送給流路には、水素吸蔵材が収容された水素吸蔵器が設けられ、前記水素吸蔵器は、前記電池ハウジング内に収容された前記気化器、前記改質器又は前記酸化材ガス余熱器に関連して設けられており、
発電運転時に、前記気化器、前記改質器又は前記酸化材ガス余熱器からの熱を受け、前記水素吸蔵材が吸蔵温度に保たれて改質燃料ガスに含まれた水素を吸蔵し、また緊急停止時に、前記水素吸蔵材の温度が前記吸蔵温度から一時的に上昇することによって、前記水素吸蔵材に吸蔵された水素が放出され、前記水素吸蔵材から放出された水素が前記改質燃料ガス送給流路を通して前記燃料電池セルの前記燃料極に送給されることを特徴とする固体酸化物形燃料電池システム。
前記水素吸蔵器は、前記気化器の内側に、或いは前記気化器の外側に接触乃至近接して配設され、前記水素吸蔵器内の前記水素吸蔵材は、発電運転時に前記気化器における改質用水の気化によって前記吸蔵温度に維持されて改質燃料ガス中の水素を吸蔵し、緊急停止時に改質用水の供給停止により前記吸蔵温度から一時的に温度上昇することによって吸蔵した水素を放出することを特徴とする請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
前記水素吸蔵器は、前記改質器の外側に接触乃至近接して配設され、前記水素吸蔵器内の前記水素吸蔵材は、発電運転時に前記改質器における水蒸気改質によって前記収蔵温度に維持されて改質燃料ガス中の水素を吸蔵し、緊急停止時に燃料ガス及び改質用水の供給停止により前記吸蔵温度から一時的に温度上昇することによって吸蔵した水素を放出することを特徴とする請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
前記酸化材ガス供給流路には、前記燃料電池セルから排出される排気ガスと酸化材ガスとの間で熱交換を行う酸化材ガス余熱器が配設され、前記水素吸蔵器は、前記酸化材ガス余熱器の内側に、或いは前記酸化材ガス余熱器の外側に又はその下流側における前記酸化材ガス供給流路の下流側部の外側に接触乃至近接して配設され、前記水素吸蔵器内の前記水素吸蔵材は、発電運転時に前記酸化材ガス余熱器における酸化材ガスと排気ガスとの熱交換によって前記吸蔵温度に維持されて改質燃料ガス中の水素を吸蔵し、緊急停止時に酸化材ガスの供給停止により前記吸蔵温度から一時的に温度上昇することによって吸蔵した水素を放出することを特徴とする請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
固体電解質膜、前記固体電解質膜の片側に配設された燃料極及び前記固体電解質膜の他側に配設された酸素極を備えた燃料電池セルと、前記燃料電池セルの前記燃料極に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、前記燃料電池セルの前記酸素極に酸化材ガスを供給する酸化材ガス供給流路と、前記燃料ガス供給流路に配設された燃料ガス余熱器と、前記酸化材供給流路に配設された酸化材ガス余熱器と、を備え、前記燃料電池セルが高温空間を規定する電池ハウジング内に収容された固体酸化物形燃料電池システムであって、
前記燃料ガス余熱器及び前記酸化材ガス余熱器は前記電池ハウジングの前記高温空間に収容され、また前記燃料ガス供給流路には、水素吸蔵材が収容された水素吸蔵器が設けられ、前記水素吸蔵器が前記燃料ガス余熱器又は前記酸化材ガス余熱器に関連して設けられており、
発電運転時に、前記水素吸蔵器が前記燃料ガス余熱器又は前記酸化材ガス余熱器からの熱を受け、前記水素吸蔵材が吸蔵温度に維持されて燃料ガスに含まれた水素を吸蔵し、また緊急停止時に、前記水素吸蔵材の温度が前記吸蔵温度から一時的に上昇することによって、前記水素吸蔵材に吸蔵された水素が放出され、前記水素吸蔵材から放出された水素が前記燃料ガス供給流路を通して前記燃料電池セルの前記燃料極に送給されることを特徴とする固体酸化物形燃料電池システム。
前記燃料ガス余熱器は前記電池ハウジング内に収容され、前記水素吸蔵器は、前記燃料ガス余熱器の内側に、或いは前記燃料ガス余熱器の外側に又はその下流側における前記燃料ガス供給流路の下流側部の外側に接触乃至近接して配設され、前記水素吸蔵器内の前記水素吸蔵材は、発電運転時に前記燃料ガス余熱器における燃料ガスと排気ガスとの熱交換によって前記吸蔵温度に維持されて燃料ガス中の水素を吸蔵し、緊急停止時に燃料ガスの供給停止により前記吸蔵温度から一時的に温度上昇することによって吸蔵した水素を放出することを特徴とする請求項５に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
前記酸化材ガス余熱器は前記電池ハウジング内に収容され、前記水素吸蔵器は、前記酸化材ガス余熱器の内側に、或いは前記酸化材ガス余熱器の外側に又はその下流側における前記酸化材ガス供給流路の下流側部の外側に接触乃至近接して配設され、前記水素吸蔵器内の前記水素吸蔵材は、発電運転時に前記酸化材ガス余熱器における酸化材ガスと排気ガスとの熱交換によって前記吸蔵温度に維持されて燃料ガス中の水素を吸蔵し、緊急停止時に酸化材ガスの供給停止により前記吸蔵温度から一時的に温度上昇することによって吸蔵した水素を放出することを特徴とする請求項５に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
前記水素吸蔵材は、パラジウム、ジルコニウム・ニッケルの合金、マグネシウム・ニッケル・クロムの複合合金、ジルコニウム・マンガン・鉄の複合合金及びジルコニウム・マンガン・銅の複合合金のいずれか又はこれらの２種以上から形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池システム。