WO2021085088A1 - 燃料電池装置 - Google Patents

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高橋　成門
亨祐 山内
拓朗 鷲尾
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京セラ株式会社
ダイニチ工業株式会社
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    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • This disclosure relates to a fuel cell device.
  • Patent Document 1 An example of the prior art is described in Patent Document 1.
  • the fuel cell device is A fuel cell that uses fuel gas and oxygen-containing gas to generate electricity, A reformer that steam reforms raw fuel to generate fuel gas, A raw material fuel supply device that supplies the raw material fuel to the reformer, and A water supply device that supplies water to the reformer and The oxygen-containing gas supply device that supplies the oxygen-containing gas and A control device that controls the operation of each supply device, With In the control device, when the fuel cell is started, the A / S value obtained by dividing the amount of oxygen-containing gas supplied from the oxygen-containing gas supply device by the amount of water supplied from the water supply device gradually increases.
  • the structure is such that the oxygen-containing gas supply device and the water supply device are controlled so as to decrease to.
  • a solid oxide fuel cell (hereinafter also referred to as "SOFC”) as a fuel cell that generates power using a fuel gas and an oxygen-containing gas, which are the basic configurations of the fuel cell apparatus of the present disclosure. It has been known.
  • SOFC a steam reforming method (Steam Reforming: hereinafter also referred to as "SR") is adopted as a reforming method for generating fuel gas to be supplied to the SOFC for more efficient operation. .. Therefore, water is required in addition to the fuel gas and oxygen-containing gas in the activation and operation of the SOFC in which the steam reforming method is adopted.
  • Patent Document 1 a smooth transition from an activated state to a power generation state is carried out.
  • An example is exemplified in which the fuel supply device is controlled so that the power generation is started after the fuel supply amount during the SR operation is reduced before the start of the power generation.
  • a fuel cell device capable of efficiently performing a steam reforming reaction in a reformer is desired.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a fuel cell device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the fuel cell device 100 shown in FIG. 1 operates a fuel cell 1 that generates electricity using a fuel gas and an oxygen-containing gas, an auxiliary device 20 for assisting the power generation operation of the fuel cell 1, and the operation of each auxiliary device.
  • a control device 30 for controlling is provided.
  • the fuel cell 1 includes a cell stack 11, a reformer 12, and a storage container 15 for storing these.
  • a raw fuel gas is supplied to the reformer 12, and a raw fuel supply unit 13 having a fuel pump B1 and a raw fuel flow path F is connected to the reformer 12.
  • the auxiliary machine 20 includes a raw material fuel supply unit 13, an air pump B2, an oxygen-containing gas supply unit 14 having an air flow path G, a reforming water tank 6, and a water supply having a reforming water pump P1.
  • the device 55 includes a power conditioner 40, which is a power adjusting device that supplies power to the outside and links to a system power supply.
  • the power conditioner 40 is interlocked with the control device 30.
  • the fuel cell device 100 of the present embodiment includes a waste heat utilization device 50 as another auxiliary device.
  • the exhaust heat utilization device 50 includes a heat exchanger 2, a heat storage tank 3, a radiator 4, a ventilation fan 7, and the like.
  • the radiator 4 is provided with a radiator fan 8.
  • the fuel cell device 100 may be provided with a plurality of temperature sensors for measuring the temperature of each part of the fuel cell 1, a temperature measuring device such as a thermistor, a thermometer (not shown), and the like.
  • the control device 30 that controls the operation of the fuel cell device 100 as a whole is connected to a storage device and a display device (both not shown), various components constituting the fuel cell device 100, and various sensors. , The entire fuel cell device 100 including each of these functional units is controlled and managed. Further, the control device 30 acquires a program stored in a storage device attached to the control device 30 and executes the program to realize various functions related to each part of the fuel cell device 100.
  • the control device 30 controls the raw material fuel supply unit 13, the water supply device 55, and the oxygen-containing gas supply unit 14, supplies fuel and water to the reformer 12, and supplies the fuel cell 1 with oxidant gas for power generation. Supply. Further, the fuel remaining not used for power generation in the fuel cell 1 is burned and used for heating the reformer 12. Further, the control device 30 performs an SR operation in which only the steam reforming reaction occurs in the reformer 12 at the time of starting to raise the fuel cell 1 to a temperature at which power can be generated.
  • the start-up transition process in the fuel cell device 100 of the embodiment will be described. After the user gives an instruction to start the operation of the fuel cell device 100, the operation of the auxiliary machine 20 is confirmed, and then the control of the raw material fuel supply unit 13, the water supply device 55, and the oxygen-containing gas supply unit 14 is started.
  • the oxygen-containing gas supply unit 14 and the raw material fuel supply unit 13 are driven to supply the oxygen-containing gas (hereinafter, may be referred to as air) and the raw material fuel gas to the fuel cell 1.
  • an ignition heater (not shown) provided in the fuel cell 1 is operated to burn the raw material fuel gas.
  • the temperature of the reformer 12 is low, so the reforming reaction of the raw material fuel gas has not started.
  • the ignition heater If the ignition of the raw fuel gas is confirmed by the ignition heater, air and raw fuel gas are continuously supplied and combustion is continued. The heat of combustion heats the inside of the fuel cell 1 and the reformer 12. Then, this state is continued until the temperature of the reformer 12 reaches a predetermined temperature. If ignition is not confirmed, the oxygen-containing gas supply unit 14 and the raw material fuel supply unit 13 are controlled to adjust the amount of air and raw material fuel gas, and the ignition operation is repeated.
  • the steam reforming reaction SR can be performed in the reformer 12, so that the water supply device 55 (reforming water pump P1) is operated to operate the reformer. Water is supplied to 12. As a result, the steam reforming reaction SR starts.
  • the steam reforming reaction SR can be started, the situation is not yet stable so that the steam reforming reaction SR can be performed. Therefore, the raw material fuel gas is continuously burned and the reformer is used. Raise the temperature of 12 mag.
  • the steam reforming reaction SR is possible, if a large amount of water is supplied to the reformer 12 at one time, the balance between water and fuel gas is lost, carbon precipitation occurs, and the fuel cell 1 fails. Is a factor that causes. Therefore, the water supply device 55 (reformer water pump P1) may be gradually increased based on the temperature of the reformer 12, the fuel cell 1, the combustion unit, and the like.
  • the operations of the raw material fuel supply unit 13 (fuel pump B1), the water supply device 55, and the oxygen-containing gas supply unit 14 are controlled according to the electric power required from the outside.
  • the fuel cell 1 supplies a larger amount of fuel gas and power generation air than the fuel gas and power generation air consumed for power generation, and supplies the combustion chamber. Continue burning in.
  • the present inventors have found that the amount of oxygen-containing gas (A) supplied to the fuel cell 1 at the time of starting and the fuel cell 1 ( It has been found that the fuel cell device 100 can be started more effectively by adjusting the amount of water (S) supplied to the reformer 12).
  • FIG. 2 is a graph showing a change in the A / S value obtained by dividing the amount of oxygen-containing gas supplied from the oxygen-containing gas supply unit 14 by the amount of water supplied from the water supply device 55.
  • FIG. 3 is a graph showing another example of the graph showing the change in the A / S value shown in FIG.
  • the control device 30 sets the amount of oxygen-containing gas supplied from the oxygen-containing gas supply unit 14 at the time of starting the fuel cell 1 to the amount of water supplied from the water supply device 55.
  • the oxygen-containing gas supply unit 14 and the water supply device 55 are controlled so that the A / S value divided by the amount of the above gradually decreases with respect to the temperature of the reformer 12.
  • the amount of oxygen-containing gas may be adjusted, the amount of water may be adjusted, or both may be adjusted.
  • the A / S value obtained by dividing the amount of oxygen-containing gas supplied from the oxygen-containing gas supply unit 14 by the amount of water supplied from the water supply device 55 gradually increases. Since the oxygen-containing gas supply unit 14 and the water supply device 55 are controlled so as to decrease the amount of the gas, the steam reforming reaction in the reformer 12 can be efficiently performed.
  • the ratio of the oxygen-containing gas is increased.
  • the temperature of the reformer 12 can be rapidly increased.
  • the temperature of the reformer 12 gradually rises as the steam reforming classification of the reformer 12 progresses, it is good to maintain the temperature of the reformer 12, and the temperature is effectively maintained. Therefore, it is preferable to reduce the ratio of oxygen-containing gas. Thereby, the steam reforming reaction in the reformer 12 can be efficiently performed.
  • the oxygen-containing gas supply unit 14 and the water supply device 55 are controlled so that the A / S value gradually decreases. It is possible to suppress the occurrence of sudden boiling of water due to rapid heating.
  • the steam reforming category is a category set based on the temperature of the reformer 12, the fuel cell 1, the combustion unit, etc., and each temperature is divided into a plurality of categories so as to increase as the category progresses. Just do it.
  • the classification may be appropriately set according to the type and size of the fuel cell 1, and may be set in the range of 2 to 20 steps, for example.
  • the A / S value may be the same as in the previous and next stages, and when the steam reforming reaction SR is divided into a plurality of stages, the A / S value gradually decreases as a whole. You just have to.
  • FIG. 3 is a graph showing the change in A / S value with respect to the progress of the steam reforming category.
  • FIG. 3 shows an example in which the steam reforming category is divided into three categories, and shows an example in which the A / S value gradually decreases as the category progresses.
  • FIG. 4 is a graph showing changes in the amount of water supplied with respect to the progress of the steam reforming category.
  • the control device 30 can control the water supply device 55 so as to have a section in which the amount of water supplied to the reformer 12 gradually increases and a section in which the amount of water supplied to the reformer 12 gradually decreases as the classification progresses.
  • the temperature of the reformer 12 can be further raised at the beginning of steam reforming, and the temperature of the reformer 12 can be maintained as the classification progresses.
  • the control device 30 can control steam reforming by dividing it into 3 or more. With such a configuration, the oxygen-containing gas supply unit 14 and the water supply device 55 can be controlled more appropriately for each category.
  • FIG. 5 is a graph showing changes in the S / C value with respect to the progress of steam reforming.
  • the control device 30 supplies water so that the S / C value obtained by dividing the amount of water supplied from the water supply device 55 by the amount of fuel gas supplied from the raw material fuel supply unit 13 gradually increases.
  • the device 55 and the raw material fuel supply unit 13 can be controlled. With such a configuration, it is possible to significantly increase the concentration of carbon monoxide contained in the reformed gas and suppress carbon precipitation.
  • the fuel cell apparatus includes a fuel cell that generates power from a fuel gas and an oxygen-containing gas, a reformer that steam reforms raw fuel to generate fuel gas, and the reformer.
  • a raw fuel supply device that supplies raw fuel
  • a water supply device that supplies water to the reformer
  • an oxygen-containing gas supply device that supplies the oxygen-containing gas
  • the control device divides the amount of oxygen-containing gas supplied from the oxygen-containing gas supply device by the amount of water supplied from the water supply device at the time of starting the fuel cell.
  • the configuration is such that the oxygen-containing gas supply device and the water supply device are controlled so that the values gradually decrease.
  • the A / S value obtained by dividing the amount of oxygen-containing gas supplied from the oxygen-containing gas supply device by the amount of water supplied from the water supply device gradually increases. Since the oxygen-containing gas supply device and the water supply device are controlled so as to decrease the amount, the steam reforming reaction in the reformer can be efficiently performed.
  • Fuel cell device 1 Fuel cell 12 Reformer 13 Raw fuel supply section 14 Oxygen-containing gas supply section 30 Control device 55 Water supply device

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Abstract

燃料ガスと酸素含有ガスとで発電する燃料電池と、原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質器と、改質器に原燃料を供給する原燃料供給装置と、改質器に水を供給する水供給装置と、酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給装置と、各供給装置の動作を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、燃料電池の起動時において、酸素含有ガス供給装置より供給される酸素含有ガス量を、水供給装置より供給される水の量で除したＡ／Ｓ値が、徐々に低下するように、酸素含有ガス供給装置および水供給装置を制御する。

Description

燃料電池装置
　本開示は、燃料電池装置に関する。
　従来技術の一例は、特許文献１に記載されている。
特開２０１１－９１９３号公報
　本開示の一態様である燃料電池装置は、
　燃料ガスと酸素含有ガスとで発電する燃料電池と、
　原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質器と、
　前記改質器に前記原燃料を供給する原燃料供給装置と、
　前記改質器に水を供給する水供給装置と、
　前記酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給装置と、
　各供給装置の動作を制御する制御装置と、
を備え、
　前記制御装置は、前記燃料電池の起動時において、前記酸素含有ガス供給装置より供給される酸素含有ガス量を、前記水供給装置より供給される水の量で除したＡ／Ｓ値が、徐々に低下するように、前記酸素含有ガス供給装置および前記水供給装置を制御する構成である。
　本開示の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
本開示の一実施形態に係る燃料電池装置の構成図である。 水蒸気改質の進行に対するＡ／Ｓ値の変化を示すグラフである。 水蒸気改質の区分の進行に対するＡ／Ｓ値の変化を示すグラフである。 水蒸気改質の区分の進行に対する水供給量の変化を示すグラフである。 水蒸気改質の進行に対するＳ／Ｃ値の変化を示すグラフである。
　本開示の燃料電池装置の基礎となる構成である燃料ガスと酸素含有ガスとを用いて発電を行なう燃料電池として、固体酸化物形燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell）：以下「ＳＯＦＣ」とも言う）が知られている。このＳＯＦＣにおいては、より効率的な運転とするにあたり、ＳＯＦＣに供給する燃料ガスを生成するための改質方法として、水蒸気改質方法(Steam Reforming：以下「ＳＲ」とも言う)が採用されている。したがって、水蒸気改質方法が採用されるＳＯＦＣの起動や運転においては、燃料ガス、酸素含有ガスのほか、水も要求される。
　このようなＳＯＦＣの起動において、燃料ガスや酸素含有ガス、水等の供給方法について、鋭意検討が行なわれており、例えば、特許文献１には、起動状態から発電状態に円滑に移行するにあたり、ＳＲ運転中における燃料供給量を発電開始前において減少させた後、発電が開始されるように燃料供給装置を制御する例が、例示されている。
　改質器での水蒸気改質反応を効率よく行なうことができる燃料電池装置が所望されている。
　図１は、本開示の一実施形態に係る燃料電池装置の構成図である。以下では、本開示の燃料電池装置１００の実施形態について説明する。図１に示す燃料電池装置１００は、燃料ガスと酸素含有ガスとを用いて発電を行なう燃料電池１と、燃料電池１の発電運転を補助するための補機２０と、各補機の動作を制御する制御装置３０とを備える。
　燃料電池１は、セルスタック１１と、改質器１２と、これらを収納する収納容器１５とを備える。改質器１２には、原燃料ガスを供給するとともに、燃料ポンプＢ１および原燃料流路Ｆを有する原燃料供給部１３が接続されている。
　補機２０は、図１に示すように、原燃料供給部１３、空気ポンプＢ２および空気流路Ｇを有する酸素含有ガス供給部１４、改質水タンク６および改質水ポンプＰ１を有する水供給装置５５、外部への電力供給と系統電源への連係を担う電力調整装置であるパワーコンディショナ４０を備える。パワーコンディショナ４０は、制御装置３０と連動している。
　さらに、本実施形態の燃料電池装置１００は、図１に示すように、その他の補機として、排熱利用装置５０を備える。排熱利用装置５０は、熱交換器２、蓄熱タンク３、ラジエータ４、換気ファン７等を含む。ラジエータ４には、ラジエータファン８が設けられている。
　また、燃料電池装置１００は、燃料電池１の各部の温度を計測する温度センサ、サーミスタ等の温度計測器または温度計（図示省略）等を複数備えることもできる。
　そして、燃料電池装置１００全体を統括してその運転を制御する制御装置３０は、記憶装置および表示装置（ともに図示省略）と、燃料電池装置１００を構成する各種構成部品および各種センサとが接続され、これらの各機能部をはじめとして、燃料電池装置１００の全体を制御および管理する。また、制御装置３０は、それに付属する記憶装置に記憶されているプログラムを取得して、このプログラムを実行することにより、燃料電池装置１００の各部に係る種々の機能を実現する。
　制御装置３０は、原燃料供給部１３、水供給装置５５及び酸素含有ガス供給部１４を制御して、改質器１２に燃料、及び水を供給し、燃料電池１に発電用酸化剤ガスを供給する。また、燃料電池１において発電に使用されずに残った燃料は燃焼され、改質器１２の加熱に利用される。また、制御装置３０は、燃料電池１を発電可能な温度に上昇させる起動時において、改質器１２内で水蒸気改質反応のみが発生するＳＲ運転を行う。
　ここで、実施形態の燃料電池装置１００における起動の遷移工程について説明する。使用者により燃料電池装置１００の運転スタートの指示があったのち、補機２０の動作確認を経て、原燃料供給部１３、水供給装置５５及び酸素含有ガス供給部１４の制御を開始する。
　先ず、酸素含有ガス供給部１４および原燃料供給部１３を駆動させ、燃料電池１に酸素含有ガス（以下、空気という場合がある。）および原燃料ガスを供給する。あわせて、燃料電池１内に設けられた着火ヒータ（図示せず）を稼働させ、原燃料ガスを燃焼させる。なお、この時点においては改質器１２の温度が低いため、原燃料ガスの改質反応は開始されていない。
　着火ヒータにより原燃料ガスの着火が確認されれば、継続して空気および原燃料ガスを供給し、燃焼を継続する。この燃焼熱により、燃料電池１内や改質器１２が温められる。そして、改質器１２の温度が所定の温度に到達するまでは、この状態を継続する。なお着火が確認されない場合には、酸素含有ガス供給部１４や原燃料供給部１３を制御して、空気や原燃料ガスの量を調整して着火動作を繰り返し行う。
　改質器１２の温度が所定の温度に達すると、改質器１２にて水蒸気改質反応ＳＲが可能となるため、水供給装置５５（改質水ポンプＰ１）を稼働させて、改質器１２に水を供給する。これにより水蒸気改質反応ＳＲがスタートする。
　この際、水蒸気改質反応ＳＲをスタートすることはできるものの、まだ安定して水蒸気改質反応ＳＲを行うことができる状況ではないことから、継続して原燃料ガスの燃焼を行い、改質器１２等の温度を上昇させる。ここで、水蒸気改質反応ＳＲが可能になっているものの、一度に大量の水を改質器１２に供給すると、水と燃料ガスとのバランスが崩れ、炭素析出が生じ、燃料電池１に故障が生じる要因となる。したがって、水供給装置５５（改質水ポンプＰ１）は、改質器１２や燃料電池１さらには燃焼部等の温度に基づいて、徐々に増加させてもよい。
　その後、燃料電池１の温度が所定の温度に到達すれば、発電を開始することが可能となる。発電開始可能となったのちは、外部より要求される電力に応じて、原燃料供給部１３（燃料ポンプＢ１）、水供給装置５５および酸素含有ガス供給部１４の動作を制御する。
　発電開始後においても、改質器１２の温度を維持するために、燃料電池１で発電に消費される燃料ガス及び発電用空気の量よりも多い燃料ガス及び発電用空気を供給し、燃焼室での燃焼を継続させる。
　ここで、本発明者らは、燃料電池装置１００のより効果的な起動方法について鋭意研究した結果、起動時において、燃料電池１に供給される酸素含有ガス量（Ａ）と、燃料電池１（改質器１２）に供給される水の量（Ｓ）とを調整することにより、より効果的に燃料電池装置１００が起動できることを見出した。
　図２は、酸素含有ガス供給部１４より供給される酸素含有ガス量を、水供給装置５５より供給される水の量で除したＡ／Ｓ値の変化を示すグラフである。また図３は、図２に示すＡ／Ｓ値の変化を示すグラフの他の一例を示すグラフである。
　本実施形態において、図２に示すように、制御装置３０は、燃料電池１の起動時において、酸素含有ガス供給部１４より供給される酸素含有ガス量を、水供給装置５５より供給される水の量で除したＡ／Ｓ値が、改質器１２の温度に対して徐々に低下するように、酸素含有ガス供給部１４および水供給装置５５を制御する。なお、Ａ／Ｓ値を変化させるにあたっては、酸素含有ガスの量を調整してもよく、水の量を調整してもよく、また両方を調整してもよい。
　燃料電池装置１００によれば、制御装置３０は、酸素含有ガス供給部１４より供給される酸素含有ガス量を、水供給装置５５より供給される水の量で除したＡ／Ｓ値が、徐々に低下するように、酸素含有ガス供給部１４および水供給装置５５を制御するので、改質器１２での水蒸気改質反応を効率良く行うことができる。
　具体的には、水蒸気改質当初は、改質器１２の温度をさらに上げる必要があるが、酸素含有ガスが熱媒体として改質器１２全体の温度を上昇させるので、酸素含有ガスの比率を高くすることで、改質器１２の温度を急速に上昇させることができる。一方、改質器１２の水蒸気改質区分が進むにつれて徐々に、改質器１２の温度が上がっていることから、改質器１２の温度を維持することがよく、効果的に温度を維持するにあたり、酸素含有ガスの比率を下げることがよい。それによって、改質器１２での水蒸気改質反応を効率良く行うことができる。
　また、ＳＯＦＣの起動において、改質器１２では水が急激に加熱されて突然沸騰する突沸が発生して、水蒸気の量が不安定になり、改質水と原燃料との比率を表すＳ／Ｃ比が低下し、改質ガスに含まれる一酸化炭素の濃度が大幅に上昇したり、炭素析出する場合がある。それゆえ、突沸を抑制できる起動方法が必要であったが、本開示では、前記Ａ／Ｓ値が、徐々に低下するように、酸素含有ガス供給部１４および水供給装置５５を制御するので、水が急激に加熱されて突然沸騰する突沸が発生することを抑制できる。
　なお、水蒸気改質区分とは、改質器１２や燃料電池１や燃焼部などの温度に基づいて設定される区分であり、それぞれの温度が、区分が進むにつれて高くなるように複数に区分すればよい。なお、区分は燃料電池１の種類や大きさ等により適宜設定すればよく、例えば２～２０段階の範囲で設定すればよい。なお一部の段階において、Ａ／Ｓ値が前後の段階と同じ値となっていてもよく、水蒸気改質反応ＳＲを複数に区分した場合に、全体として、Ａ／Ｓ値が徐々に低下していればよい。
　図３は、水蒸気改質の区分の進行に対するＡ／Ｓ値の変化を示すグラフである。図３においては、水蒸気改質区分を３区分とした例を示しており、区分が進むにつれて段階的にＡ／Ｓ値が、低下する例を示している。このように、Ａ／Ｓ値の変化を段階的とすることで、区分毎に、酸素含有ガス供給部１４および水供給装置５５を一層適切に制御することができる。
　図４は、水蒸気改質の区分の進行に対する水供給量の変化を示すグラフである。制御装置３０は、区分が進むにつれて改質器１２に供給される水の量が徐々に増加する区分と徐々に減少する区分とを有するように、水供給装置５５を制御することができる。このような構成であると、水蒸気改質の当初は、改質器１２の温度をさらに上昇させることができ、区分が進むと、改質器１２の温度を維持することができる。
　制御装置３０は、水蒸気改質を３以上に区分して制御することができる。このような構成であると、区分毎に、酸素含有ガス供給部１４および水供給装置５５を一層適切に制御することができる。
　図５は、水蒸気改質の進行に対するＳ／Ｃ値の変化を示すグラフである。制御装置３０は、水供給装置５５より供給される水の量を、原燃料供給部１３より供給される燃料ガスの量で除したＳ／Ｃ値が、段階的に増加するように、水供給装置５５および原燃料供給部１３を制御することができる。このような構成であると、改質ガスに含まれる一酸化炭素の濃度が大幅に上昇することや炭素析出を抑制できる。
　本開示は次の実施の形態が可能である。
　本開示の一態様である燃料電池装置は、燃料ガスと酸素含有ガスとで発電する燃料電池と、原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質器と、前記改質器に前記原燃料を供給する原燃料供給装置と、前記改質器に水を供給する水供給装置と、前記酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給装置と、各供給装置の動作を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記燃料電池の起動時において、前記酸素含有ガス供給装置より供給される酸素含有ガス量を、前記水供給装置より供給される水の量で除したＡ／Ｓ値が、徐々に低下するように、前記酸素含有ガス供給装置および前記水供給装置を制御する構成である。
　本開示の燃料電池装置によれば、制御装置は、酸素含有ガス供給装置より供給される酸素含有ガス量を、水供給装置より供給される水の量で除したＡ／Ｓ値が、徐々に低下するように、前記酸素含有ガス供給装置および前記水供給装置を制御するので、改質器での水蒸気改質反応を効率良く行うことができる。
　本開示は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本開示の範囲は特許請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲に属する変形や変更は全て本開示の範囲内のものである。
　１００　燃料電池装置
　１　　燃料電池
　１２　改質器
　１３　原燃料供給部
　１４　酸素含有ガス供給部
　３０　制御装置
　５５　水供給装置

Claims (5)

  1. 　燃料ガスと酸素含有ガスとで発電する燃料電池と、
    　原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質器と、
    　前記改質器に前記原燃料を供給する原燃料供給装置と、
    　前記改質器に水を供給する水供給装置と、
    　前記酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給装置と、
    　各供給装置の動作を制御する制御装置と、
    を備え、
    　前記制御装置は、前記燃料電池の起動時において、前記酸素含有ガス供給装置より供給される酸素含有ガス量を、前記水供給装置より供給される水の量で除したＡ／Ｓ値が、徐々に低下するように、前記酸素含有ガス供給装置および前記水供給装置を制御する、燃料電池装置。
  2. 　前記制御装置は、前記水蒸気改質を複数段階に区分して制御しており、
    　前記区分が進むにつれて、前記Ａ／Ｓ値が、低下するように、前記酸素含有ガス供給装置および前記水供給装置を制御する、請求項１に記載の燃料電池装置。
  3. 　前記制御装置は、前記区分が進むにつれ、前記改質器に供給される水の量が増加する区分と減少する区分とを有するように、前記水供給装置を制御する、請求項２に記載の燃料電池装置。
  4. 　前記制御装置は、前記水蒸気改質を３以上に区分して制御している、請求項２または３に記載の燃料電池装置。
  5. 　前記制御装置は、前記水供給装置より供給される水の量を、前記原燃料供給装置より供給される燃料ガスの量で除したＳ／Ｃ値が、段階的に増加するように、前記水供給装置および前記原燃料供給装置を制御する、請求項４に記載の燃料電池装置。
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