KR101406028B1 - 개질기 시스템, 연료 전지 시스템 및 그 운전 방법 - Google Patents

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Abstract

연료 전지 시스템(1)에서는 연료 전지(3)에서의 발전을 정지할 때, 개질기(2)의 개질 촉매(2a)로의 원연료의 도입량이 감소되지만, 이 때, 개질 촉매(2a)의 온도가 미개질 가스 발생 온도로 하강하기 전에, 개질 촉매(2a)로의 송수량이 제어되어 개질 촉매(2a)의 온도가 상승된다. 이로써, 연료 전지(3)에서의 발전의 정지 시에, 미개질 가스의 발생이 방지되어, 개질 가스가 연료 전지(3)에 공급되게 된다.
개질기 시스템, 원연료 도입 수단, 물 도입 수단, 온도 검출 수단, 제어 수단

Description

개질기 시스템, 연료 전지 시스템 및 그 운전 방법{Reforming system, fuel cell system, and its operation method}
본 발명은 원연료를 개질 촉매로 개질함으로써 개질 가스를 생성하는 개질기를 구비하는 개질기 시스템, 개질 가스를 연료로서 사용하는 고체 산화물형 연료 전지를 더 구비하는 연료 전지 시스템, 및 그 운전 방법에 관한 것이다.
종래의 연료 전지 시스템으로서, 고체 산화물형 연료 전지에서의 발전을 정지할 때, 액체 질소 저장 탱크에 저장된 질소를 연료 전지 연료극에 공급하는 연료극 질소 공급 설비를 구비하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이러한 연료 전지 시스템에 따르면, 고체 산화물형 연료 전지에서의 발전을 정지할 때, 연료 전지에 있어서, 연료극에 사용할 수 있는 니켈 등이 산화하여 팽창하는 것을 방지할 수 있고, 그 결과, 이트리아 안정화 지르코니아 등으로 이루어지는 전해질이 파손되는 것을 회피하는 것이 가능해진다.
특허 문헌 1: 일본 공개특허공보 2004-220942호
발명이 해결하고자 하는 과제
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 연료 전지 시스템에 있어서는 액체 질소 저장 탱크나 연료극 질소 공급 설비를 설치할 필요가 있기 때문에, 구조가 복잡화되어 버린다.
그래서, 본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 고체 산화물형 연료 전지에서의 발전을 정지할 때, 간단한 구성으로, 연료 전지에 대미지(damage)가 주어지는 것을 회피할 수 있는 개질기 시스템, 연료 전지 시스템, 및 그 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관련되는 개질기 시스템은 원연료를 개질 촉매로 개질함으로써, 고체 산화물형 연료 전지의 연료로서 사용되는 개질 가스를 생성하는 개질기를 구비하는 개질기 시스템으로서, 개질 촉매에 원연료를 도입하는 원연료 도입 수단과, 개질 촉매에 물을 도입하는 물 도입 수단과, 개질 촉매의 온도를 검출하는 온도 검출 수단과, 연료 전지에서의 발전을 정지할 때, 원연료 도입 수단에 대하여 원연료의 도입량을 감소시키고, 온도 검출 수단에 의해서 검출되는 온도가 미개질 가스 발생 온도로 하강하기 전에, 물 도입 수단에 대하여 개질 촉매로의 송수량을 제어함으로써 개질 촉매의 온도를 상승시키는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관련되는 연료 전지 시스템은 원연료를 개질 촉매로 개질함으로써 개질 가스를 생성하는 개질기와, 개질 가스를 연료로서 사용하는 고체 산화물형 연료 전지를 구비하는 연료 전지 시스템으로서, 개질 촉매에 원연료를 도입하는 원연료 도입 수단과, 개질 촉매에 물을 도입하는 물 도입 수단과, 개질 촉매의 온도를 검출하는 온도 검출 수단과, 연료 전지에서의 발전을 정지할 때, 원연료 도입 수단에 대하여 원연료의 도입량을 감소시키고, 온도 검출 수단에 의해서 검출되는 온도가 미개질 가스 발생 온도로 하강하기 전에, 물 도입 수단에 대하여 개질 촉매로의 송수량을 제어함으로써 개질 촉매의 온도를 상승시키는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 운전 방법은 원연료를 개질 촉매로 개질함으로써 개질 가스를 생성하는 개질기와, 개질 가스를 연료로서 사용하는 고체 산화물형 연료 전지를 구비하는 연료 전지 시스템의 운전 방법으로서, 연료 전지에서의 발전을 정지할 때, 개질 촉매로의 원연료의 도입량을 감소시키고, 개질 촉매의 온도가 미개질 가스 발생 온도로 하강하기 전에, 물 도입 수단에 대하여 개질 촉매로의 송수량을 제어함으로써 개질 촉매의 온도를 상승시키는 제어 스텝을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이들의 개질기 시스템, 연료 전지 시스템, 및 그 운전 방법에서는 고체 산화물형 연료 전지에서의 발전을 정지할 때, 개질기의 개질 촉매로의 원연료의 도입량이 감소되지만, 이 때, 개질 촉매의 온도가 미개질 가스 발생 온도로 하강하기 전에, 개질 촉매로의 송수량을 제어함으로써 개질 촉매의 온도를 상승시킬 수 있다. 이로써, 고체 산화물형 연료 전지에서의 발전의 정지 시에, 미개질 가스의 발생이 방지되고, 개질 가스가 연료 전지에 공급되게 된다. 따라서, 고체 산화물형 연료 전지에서의 발전을 정지할 때, 종래와 같이 액체 질소 저장 탱크나 연료극 질소 공급 설비를 설치하지 않더라도, 간단한 구성으로, 연료 전지에 대미지가 주어지는 것을 회피할 수 있다.
본 발명에 따른 개질기 시스템에 있어서 제어 수단은 원연료 도입 수단에 의해서 도입되는 원연료의 도입량의 감소에 따라서, 물 도입 수단에 대하여 개질 촉매로의 송수량을 변화시키는 것이 바람직하다. 이로써, 개질 촉매의 온도를 상승시키고, 미개질 가스의 발생을 확실하게 방지할 수 있다.
발명의 효과
본 발명에 따르면, 고체 산화물형 연료 전지에서의 발전을 정지할 때, 간단한 구성으로, 연료 전지에 대미지가 주어지는 것을 회피할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 일 실시 형태의 정면도.
도 2는 도 1에 도시되는 연료 전지 시스템이 콜드 스탠바이(cold stand-by)에 들어갈 때의 운전 방법을 도시하는 플로차트.
도 3은 도 1에 도시되는 연료 전지 시스템이 핫 스탠바이(hot stand-by)에 들어갈 때의 운전 방법을 도시하는 플로차트.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1: 연료 전지 시스템 2: 개질기
2a: 개질 촉매 3: 연료 전지
4: 원연료 도입 장치(원연료 도입 수단) 5: 물 도입 장치(물 도입 수단)
6: 온도 검출기(온도 검출 수단) 7: 온도 검출기
8: 제어 장치(제어 수단) 9: 개질기 시스템
이하, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 연료 전지 시스템(1)은 원연료를 개질 촉매(2a)로 개질함으로써 개질 가스를 생성하는 개질기(2)와, 개질 가스를 연료로서 사용하는 고체 산화물형 연료 전지(3)를 구비하고 있다.
개질기(2)는 원연료와 수증기(물)를 개질 촉매(2a)로 수증기 개질 반응시켜서, 수소를 함유하는 개질 가스를 생성한다. 수증기 개질 반응은 흡열반응이기 때문에, 개질기(2)는 수증기 개질 반응에 연료 전지(3)의 배열(排熱)을 이용한다. 개질 촉매(2a)로서는 수증기, 개질 촉매로서 공지의 촉매를 사용할 수 있다. 수증기 개질 촉매의 예로서는 루테늄계 촉매 및 니켈계 촉매를 들 수 있다.
원연료로서는 개질 가스 원료로서 고체 산화물형 연료 전지의 분야에서 공지의 탄화수소계 연료, 즉, 분자 중에 탄소와 수소를 포함하는 화합물(산소 등, 다른 원소를 포함하고 있어도 좋음) 또는 그 혼합물로부터 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 탄화수소류, 알콜류, 에틸류 등, 분자 중에 탄소와 수소를 포함하는 화합물이다. 더욱 구체적으로는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 천연 가스, LPG(액화 석유 가스), 도시 가스, 가솔린, 나프타, 등유, 경유 등의 탄화수소류, 메탄올, 에탄올 등의 알콜류, 디메틸에테르 등의 에틸류 등이다. 그 중에서도, 등유나 LPG는 입수가 용이하므로 바람직하다. 또한, 등유나 LPG는 독립적으로 저장 가능하기 때문에, 도시 가스 라인이 보급되어 있지 않은 지역에서 유용하다. 또한, 등유나 LPG를 이용한 고체 산화물형 연료 전지는 비상용 전원으로서 유용하다.
연료 전지(3)는 SOFC(Solid Oxide Fuel Cells)라고 불리는 복수의 셀에 의해 발전을 실시한다. 셀은 고체 산화물인 전해질이 연료극과 공기극의 사이에 배치되는 것으로 구성되어 있다. 전해질은 예를 들면 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ)로 이루어지고, 800℃ 내지 1000℃의 온도에서 산화물 이온을 전도한다. 연료극은 예를 들면 니켈과 YSZ의 혼합물로 이루어지고, 산화물 이온과 개질 가스 중의 수소를 반응시켜서, 전자 및 물을 발생시킨다. 공기극은 예를 들면 란탄 스트론튬 망가나이트로 이루어지고, 공기 중의 산소와 전자를 반응시켜서, 산화물 이온을 발생시킨다.
또, 연료 전지 시스템(1)은 개질 촉매(2a)에 원연료를 도입하는 원연료 도입 장치(원연료 도입 수단; 4)와, 개질 촉매(2a)에 수증기(물)를 도입하는 물 도입 장치(물 도입 수단; 5)와, 캐소드(공기극)에 공기를 도입하는 캐소드용 공기 도입 장치(캐소드용 공기 도입 수단; 도시하지 않음)를 구비하고 있다. 원연료 도입 장치(4)는 원연료를 도입하기 위한 원연료 도입관이나, 원연료의 도입량을 조절하기 위한 도입량 조절 밸브 등을 갖고 있다. 마찬가지로, 캐소드용 공기 도입 장치는 공기를 도입하기 위한 공기 도입관이나, 공기의 도입량을 조절하기 위한 도입량 조절 밸브 등을 갖고 있다. 또한, 물 도입 장치(5)는 물을 도입하기 위한 물 도입관이나, 물의 도입량을 조절하기 위한 도입량 조절 밸브 등을 갖고 있다. 본 실시형태에서는 물 도입 장치(5)는 개질기(2)에 물을 도입한다. 이 물은 개질기(2) 내지 개질기(2)와는 별체에 설치된 기화기에 의해 기화되고, 수증기로서 개질 촉매(2a)에 도입된다.
또한, 연료 전지 시스템(1)은 개질 촉매(2a)의 온도를 검출하는 복수의 온도 검출기(온도 검출 수단; 6)와, 연료 전지(3)의 셀의 온도를 검출하는 온도 검출기(7)와, 시스템 전체를 제어하는 제어장치(제어 수단; 8)를 구비하고 있다. 온도 검출기(6, 7)는 예를 들면 열전대(熱電對, thermo couple)이다. 각 온도 검출기(6)의 측온 접점은 원연료 도입 장치(4)에 의해 도입되는 원연료의 유로의 중심축선 상에 배치되어 있다.
또한, 개질기(2), 원연료 도입 장치(4), 물 도입 장치(5), 온도 검출기(6) 및 제어장치(8)에 의해서 개질기 시스템(9)이 구성되어 있다.
다음에, 연료 전지 시스템(1)의 운전 방법에 대하여 설명한다.
[콜드 스탠바이에 들어갈 때]
콜드 스탠바이에 들어갈 때의 연료 전지 시스템(1)의 운전 방법에 대하여, 도 2를 참조하여 설명한다. 한편, 콜드 스탠바이란, 연료 전지 시스템(1)의 운전이 완전히 정지되고, 연료 전지(3)의 셀의 온도가 실온 상태에서 연료 전지 시스템(1)이 대기하는 것을 말한다. 콜드 스탠바이는 연료 전지 시스템(1)의 기동에 장시간을 요하기 때문에, 연료 전지(3)에서의 발전의 정지 시간이 비교적 긴 경우에 채용된다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 우선, 제어장치(8)에 의해서 콜드 스탠바이 명령이 나오고(스텝 S11), 연료 전지(3)로부터의 전류 소인이 정지된다(스텝 S12). 즉, 제어장치(8)에 의해서 연료 전지(3)가 제어되고, 연료 전지(3)에서의 발전이 정지된다. 계속하여, 제어장치(8)에 의해서 원연료 도입 장치(4)가 제어되고, 개질 촉매(2a)로의 원연료의 도입량이 감소되는 동시에, 제어장치(8)에 의해서 물 도입 장치(5)가 제어되고, 개질 촉매(2a)로의 수증기의 도입량이 조정된다(스텝 S13). 대부분의 경우, 수증기의 도입량은 원연료의 도입량에 따라서 감소되지만, 경우에 따라서는 예를 들면 수증기 과다 상태에서 운전되고 있는 경우에는 스텝 S13에 있어서, 수증기의 도입량은 원연료의 도입량에 따라서 증가된다. 한편, 본 실시형태에서는 원연료의 도입량에 대한 수증기의 도입량의 미(微)조정을 행하는 스텝 S15를 갖고 있으므로, 스텝 S13에 있어서는 수증기의 도입량은 수증기 과다의 상태가 되도록 조(祖)조정된다. 이렇게 하여, 원연료 및 수증기의 도입량의 점감(또는 점증)이 개시된다. 이로써, 연료 전지(3)의 셀의 온도 및 개질 촉매(2a)의 온도가 하강하기 시작한다.
원연료 및 수증기의 도입량의 점감이 개시되면, 각 온도 검출기(6)에 의해서 검출되는 개질 촉매(2a)의 온도가 TR 이하인지의 여부가 제어장치(8)에 의해서 판단된다(스텝 S14). TR은 미개질 가스 발생 온도와 정격 운전 시의 개질 촉매(2a)의 온도 사이의 온도이며, 예를 들면 원연료가 등유인 경우, 400℃ 내지 700℃의 온도이다. TR은 온도 검출기(6)마다 적절하게 설정된다. 또한, 미개질 가스 발생 온도는 원연료가 개질 촉매(2a)로 완전히 개질되지 않고, 연료 전지(3)의 셀에 대미지를 줄 수 있는 탄소 수 2 이상의 탄화수소 가스(미개질 가스)가 발생하여 개질 가스에 혼입하기 시작하는 온도를 의미하고, 연료의 도입량에 따라서 미리 설정된다. 덧붙이면, 개질 가스 중의 일산화탄소는 연료극에서 산화물 이온과 반응하여, 전자 및 이산화탄소가 된다.
그리고, 각 온도 검출기(6)에 의해서 검출되는 개질 촉매(2a)의 온도가 TR 이하이면, 제어장치(8)에 의해서 이하의 수증기량 조정 처리가 실행된다(스텝 S15). 즉, 물 도입 장치(5)가 제어장치(8)에 의해서 제어되고, 물 도입 장치(5)에 의해서 개질 촉매(2a)로의 수증기의 도입량이 감소된다. 이로써, 개질 촉매(2a)의 온도를 용이하게 상승시킬 수 있고, 미개질 가스의 발생을 확실하게 방지할 수 있다. 이렇게, 원연료 도입 장치(4)에 의해서 개질 촉매(2a)에 원연료가 도입되는 동시에 물 도입 장치(5)에 의해서 개질 촉매(2a)로의 수증기의 도입량이 조정되어, 효율 좋은 수증기 개질 반응이 실현된다.
이상의 수증기량 조정 처리가 실행되고 있는 동안, 온도 검출기(7)에 의해서 검출되는 연료 전지(3) 셀의 온도가 TC1 이하인지의 여부가 제어장치(8)에 의해서 판단된다(스텝 S16). TC1은 연료 전지(3)가 연료극의 환원 가스로서의 개질 가스를 불필요로 하는 온도이며, 그 온도는 100℃ 내지 500℃, 바람직하게는 100℃ 내지 300℃, 더욱 바람직하게는 100℃ 내지 200℃이다. 그리고, 온도 검출기(7)에 의해서 검출되는 셀의 온도가 TC1 이하이면, 제어장치(8)에 의해서 원연료 도입 장치(4) 및 물 도입 장치(5)가 제어되고, 원연료 도입 장치(4)에 의한 원연료의 도입이 정지되는 동시에, 물 도입 장치(5)에 의한 수증기의 도입이 정지된다(스텝 S17).
계속하여, 온도 검출기(7)에 의해 검출되는 연료 전지(3)의 셀의 온도가 TC2 이하인지의 여부가 제어장치(8)에 의해서 판단된다(스텝 S18). TC2는 연료 전지(3)가 캐소드로의 공기의 도입을 불필요로 하는 온도이며, 그 온도는 바람직하게는 50℃ 내지 200℃, 더욱 바람직하게는 50℃ 내지 100℃이다. 그리고, 온도 검출기(7)에 의해서 검출되는 셀의 온도가 TC2 이하이면, 제어장치(8)에 의해서 시스템 전체의 운전이 정지되고(스텝 S19), 연료 전지 시스템(1)이 콜드 스탠바이에 들어간다.
[핫 스탠바이에 들어갈 때]
핫 스탠바이에 들어갈 때의 연료 전지 시스템(1)의 운전 방법에 대하여, 도 3을 참조하여 설명한다. 또한, 핫 스탠바이란 연료 전지(3)에서의 발전이 정지되고, 연료 전지(3)의 셀의 온도가 작동 온도의 상태에서 연료 전지 시스템(1)이 대기하는 것을 말한다. 핫 스탠바이는 연료 전지 시스템(1)의 기동에 장시간을 요하지 않기 때문에, 연료 전지(3)에서의 발전의 정지 시간이 비교적 짧은 경우에 채용된다.
도 3에 도시되는 바와 같이, 우선, 제어장치(8)에 의해서 핫 스탠바이 명령이 나오고(스텝 S21), 연료 전지(3)로부터의 전류 소인이 정지된다(스텝 S22). 즉, 제어장치(8)에 의해서 연료 전지(3)가 제어되고, 연료 전지(3)에서의 발전이 정지된다. 계속하여, 제어장치(8)에 의해서 원연료 도입 장치(4) 및 물 도입 장치(5)가 제어되고, 개질 촉매(2a)로의 원연료의 도입량이 감소되는 동시에, 개질 촉매(2a)로의 수증기의 도입량이 조정된다(스텝 S23). 대부분의 경우, 수증기의 도입량은 원연료의 도입량에 따라 감소되지만, 경우에 따라서는 예를 들어 수증기 과다 상태에서 운전되고 있는 경우에는 스텝 S23에 있어서, 수증기의 도입량은 원연료의 도입량에 따라 증가된다. 한편, 본 실시형태에서는 원연료의 도입량에 대한 수증기의 도입량의 미(微)조정을 실시하는 스텝 S25, S27을 갖고 있으므로, 스텝 S23에 있어서는 수증기의 도입량은 수증기 과다 상태가 되도록 조(祖)조정된다. 이렇게 하여, 원연료 및 수증기의 도입량이 소정의 양만큼 감소(또는 증가)된다.
그리고, 각 온도 검출기(6)에 의해서 검출되는 개질 촉매(2a)의 온도가 TR 이하이며, 또한 온도 검출기(7)에 의해 검출되는 연료 전지(3)의 셀의 온도가 TC3 이상이라는 조건을 만족시키는지의 여부가 제어장치(8)에 의해서 판단된다(스텝 S24). TC3은 셀의 작동 온도이며, 예를 들면 전해질이 YSZ로 이루어지는 경우, YSZ가 산화물 이온을 전도하는 800℃ 내지 1000℃의 온도이다.
스텝 S24의 판단 처리의 결과, 그 조건을 만족시키는 경우에는 개질기(2)에서의 미개질 가스의 발생을 방지하기 위해서, 상술한 수증기량 조정 처리가 제어장치(8)에 의해서 실행되고, 개질 촉매(2a)로의 수증기의 도입량이 감소되고(스텝 S25), 스텝 S24의 판단 처리로 되돌아간다. 한편, 스텝 S24의 판단 처리의 결과, 그 조건을 만족시키지 않는 경우에는 온도 검출기(7)에 의해 검출되는 연료 전지(3)의 셀의 온도가 TC3 미만인지의 여부가 제어장치(8)에 의해서 판단된다(스텝 S26).
스텝 S26의 판단 처리의 결과, 연료 전지(3)의 셀의 온도가 TC3 미만인 경우에는 셀의 온도를 작동 온도로 유지하기 위해서, 제어장치(8)에 의해서 원연료 도입 장치(4) 및 물 도입 장치(5)가 제어되고, 개질 촉매(2a)로의 원연료의 도입량이 증가되는 동시에, 개질 촉매(2a)로의 수증기의 도입량이 조정되고(스텝 S27), 스텝 S24의 판단 처리로 돌아간다. 대부분의 경우, 수증기의 도입량은 원연료의 도입량에 따라 증가되지만, 경우에 따라서는 예를 들면 수증기 과다 상태인 경우에는 스텝 S23에 있어서, 수증기의 도입량은 원연료의 도입량에 따라 감소된다. 여기에서는 스텝 S23의 처리에서 감소된 소정의 양보다 적은 소정의 양만큼, 원연료의 도입량이 증가된다. 또한, 스텝 S23의 처리에서 조정된 소정의 양보다 적은 소정의 양(또는 많은 소정의 양)만큼, 수증기의 도입량이 증가(또는 감소)된다. 한편, 스텝 S26의 판단 처리의 결과, 연료 전지(3)의 셀의 온도가 TC3 이상인 경우에는 스텝 S24의 판단 처리로 되돌아온다.
이렇게 하여, 개질기(2)로부터 연료 전지(3)에 공급된 개질 가스가 연료 전지(3)의 연소실에서 연소되고, 연료 전지 시스템(1)이 핫 스탠바이에 들어간다.
이상 설명한 바와 같이, 개질기 시스템(9), 연료 전지 시스템(1), 및 그 운전 방법에서는 연료 전지(3)에서의 발전을 정지할 때, 개질기(2)의 개질 촉매(2a)로의 원연료의 도입량이 감소되지만, 이 때, 개질 촉매(2a)의 온도가 미개질 가스 발생 온도로 하강하기 전에, 개질 촉매(2a)로의 수증기(물)의 도입량이 조정됨으로 써 개질 촉매(2a)의 온도가 상승된다. 이로써, 연료 전지(3)에서의 발전의 정지 시에, 미개질 가스의 발생이 방지되고, 개질 가스가 연료 전지(3)에 공급되게 된다. 따라서, 연료 전지(3)에서의 발전을 정지할 때, 간단한 구성으로, 연료 전지(3)에 대미지가 주어지는 것을 회피할 수 있다.
또, 온도 검출기(7)는 원연료의 유로의 중심축선 상에 있어서 개질 촉매(2a)의 온도를 검출한다. 이로써, 개질 촉매(2a)에 있어서 개질 반응이 주로 발생하는 부분의 온도를 정확하게 검출할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 연료 전지 시스템(1)은 스텝 S13, S23에 있어서, 수증기 과다 상태가 되도록 수증기의 도입량을 수증기 과다 상태가 되도록 조(祖)조정하였지만, 수증기 개질의 조건에 있어서의 원연료의 도입량에 대한 최적의 수증기의 도입량으로 미(微)조정하여도 좋다.
또, 연료 전지 시스템(1)은 콜드 스탠바이에 들어갈 때, 전류 소인(掃引; sweep)의 정지 처리(스텝 S12)전에 임의의 부분 부하까지 출력을 낮춘 후에, 전류 소인의 정지 처리(스텝 S12)를 실행하고, 도 2를 사용하여 설명한 콜드 스탠바이 정지 공정을 실행하여도 좋다. 그 경우, 전류 소인의 정지 처리(스텝 S12)가 실행될 때까지 발전되는 전력은 예를 들면, 축전기에 저장하거나, 부하기에서 소비하면 좋다.
또, 연료 전지(3)의 정격 운전 시에, 개질기(2)에서 자기열 개질 반응(ATR)이나 부분 산화 개질 반응을 실현시켜도 좋다. 이러한 경우에도, 개질기(2)의 개질 촉매(2a)로의 원연료의 도입량을 감소시키고, 개질 촉매(2a)의 온도가 미개질 가스 발생 온도로 하강하기 전에, 개질 촉매(2a)의 온도를 상승시키면, 연료 전지(3)에서의 발전을 정지할 때, 간단한 구성으로, 미개질 가스의 발생을 방지할 수 있고, 연료 전지(3)에 대미지가 주어지는 것을 회피할 수 있게 된다. 또한, 이러한 경우, 개질 촉매(2a)로서는 오토 서멀 개질(자기열 개질) 촉매 또는 부분 산화 개질 촉매로서 공지의 촉매를 사용할 수 있다. 즉, 오토 서멀 개질 촉매의 예로서는 로듐계 촉매, 부분 산화 개질 촉매의 예로서는 백금계 촉매를 들 수 있다.
또한, 연료 전지 시스템(1)은 간접 내부형 SOFC의 공지의 구성 요소를 필요에 따라서 적당하게 설치할 수 있다. 구체예를 들면, 액체를 기화시키는 기화기, 각종 유체를 가압하기 위한 펌프, 압축기, 블로워 등의 승압 수단, 유체의 유량을 조절하기 위해서, 또는 유체의 흐름을 차단/전환하기 위한 밸브 등의 유량 조절 수단이나 유로 차단/전환 수단, 열 교환·열 회수를 실시하기 위한 열 교환기, 기체를 응축하는 응축기, 스팀 등으로 각종 기기를 외열하는 가열/보온 수단, 탄화수소계 연료나 가연물의 저장 수단, 계장용(計裝用)의 공기나 전기계통, 제어용의 신호 계통, 제어장치, 출력용이나 동력용의 전기 계통 등이다.
고체 산화물형 연료 전지에서의 발전을 정지할 때, 간단한 구성으로, 연료 전지에 대미지가 주어지는 것을 회피하는 용도에 적용할 수 있다.

Claims (4)

  1. 원연료를 개질 촉매로 개질함으로써, 고체 산화물형 연료 전지의 연료로서 사용되는 개질 가스를 생성하는 개질기를 구비하는 개질기 시스템으로서,
    상기 개질 촉매에 상기 원연료를 도입하는 원연료 도입 수단과,
    상기 개질 촉매에 물을 도입하는 물 도입 수단과,
    상기 개질 촉매의 온도를 검출하는 온도 검출 수단과,
    상기 연료 전지에서의 발전을 정지할 때, 상기 원연료 도입 수단에 대하여 상기 원연료의 도입량을 감소시키고, 상기 온도 검출 수단에 의해서 검출되는 온도가 미개질 가스 발생 온도로 하강하기 전에, 상기 물 도입 수단에 대하여 상기 개질 촉매로의 송수량을 감소시킴으로써 상기 개질 촉매의 온도를 상승시키는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 개질기 시스템.
  2. 삭제
  3. 원연료를 개질 촉매로 개질함으로써 개질 가스를 생성하는 개질기와, 상기 개질 가스를 연료로서 사용하는 고체 산화물형 연료 전지를 구비하는 연료 전지 시스템으로서,
    상기 개질 촉매에 상기 원연료를 도입하는 원연료 도입 수단과,
    상기 개질 촉매에 물을 도입하는 물 도입 수단과,
    상기 개질 촉매의 온도를 검출하는 온도 검출 수단과,
    상기 연료 전지에서의 발전을 정지할 때, 상기 원연료 도입 수단에 대하여 상기 원연료의 도입량을 감소시키고, 상기 온도 검출 수단에 의해서 검출되는 온도가 미개질 가스 발생 온도로 하강하기 전에, 상기 물 도입 수단에 대하여 상기 개질 촉매로의 송수량을 감소시킴으로써 상기 개질 촉매의 온도를 상승시키는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.
  4. 원연료를 개질 촉매로 개질함으로써 개질 가스를 생성하는 개질기와, 상기 개질 가스를 연료로서 사용하는 고체 산화물형 연료 전지를 구비하는 연료 전지 시스템의 운전 방법으로서,
    상기 연료 전지에서의 발전을 정지할 때, 상기 개질 촉매로의 상기 원연료의 도입량을 감소시키고, 상기 개질 촉매의 온도가 미개질 가스 발생 온도로 하강하기 전에, 상기 물 도입 수단에 대하여 상기 개질 촉매로의 송수량을 감소시킴으로써 상기 개질 촉매의 온도를 상승시키는 제어 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템의 운전 방법.
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