[发明专利]固体氧化物型燃料电池系统的起动方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体氧化物型燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell：SOFC)系统。更具体来说，涉及SOFC系统的起动方法，该SOFC系统具备将烃燃料等制氢用原料重整而用于制造含有氢的重整气体(reformed gas)的重整器、将该重整气体作为燃料使用的SOFC。

背景技术

由于SOFC是利用氢与氧的电化学的反应来发电，因此向SOFC的阳极供给富含氢的气体。由此，已知有具备将烃燃料等制氢用原料重整而用于制造氢的重整器的SOFC系统。

在重整的类型中，有部分氧化重整(POX)、自供热重整(ATR)及水蒸气重整(SR)。例如当作为制氢用原料以甲烷为例时，则水蒸气重整中，利用以CH₄+H₂O→CO+3H₂表示的反应将甲烷分解而制造氢，部分氧化重整是利用以CH₄+1/2O₂→CO+2H₂表示的反应将甲烷分解而制造氢。自供热重整中，进行这两方面的反应。

与其他的重整相比，水蒸气重整中所得的重整气体中的氢浓度高，在应用于SOFC系统中的情况下，发电效率提高。由于有如此优良的方面，因此开发出具备水蒸气重整器、以利用水蒸气重整器获得的重整气体作为燃料的SOFC的SOFC系统。

此种SOFC系统例如被记载于专利文献1中。

专利文献1：特开2003—272690号公报

但是，水蒸气重整反应是伴随着比较大的吸热的反应，如果不是较高的温度，则实质上无法开始反应。所以，在起动时将水蒸气重整器，特别是其催化剂层例如升温至600℃左右的高温。另外，对于SOFC，在其起动时例如升温至800℃左右的高温。

像这样，在具备了水蒸气重整器的SOFC系统中，需要升温至比较高的温度，要求有效地并且短时间地进行其起动。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种起动方法，其不会损害水蒸气重整的能够使重整气体中的氢浓度比较高的长处，可以有效地并且短时间地进行重整器的起动，另外可以有效地并且短时间地进行SOFC系统的起动。

根据本发明，提供一种固体氧化物型燃料电池系统的起动方法，是具有：用于将制氢用原料重整而制造含有氢的重整气体的、具有重整催化剂的重整器，和将该重整气体作为燃料使用的固体氧化物型燃料电池的固体氧化物型燃料电池系统的起动方法，其特征是，

作为该重整催化剂使用具有部分氧化重整功能的催化剂及具有水蒸气重整功能的催化剂，并该方法包括：

a)利用燃烧热或电，将具有部分氧化重整功能的催化剂升温至可以进行部分氧化重整反应的温度的工序；

b)进行部分氧化重整反应，利用部分氧化重整反应热将具有水蒸气重整功能的催化剂升温，并且将重整气体向固体氧化物型燃料电池的阳极供给，由此将固体氧化物型燃料电池升温的工序；

c)使从固体氧化物型燃料电池的阳极中排出的重整气体燃烧，利用该燃烧热将具有水蒸气重整功能的催化剂加热的工序；及

d)在具有水蒸气重整功能的催化剂达到了可以进行水蒸气重整反应的温度后，减少部分氧化重整反应的比例或停止部分氧化重整反应，进行水蒸气重整的工序。

该方法最好还包括：e)在所述固体氧化物型燃料电池达到了可以发电的温度后，用该燃料电池进行发电，利用电池反应热将该燃料电池升温的工序。

在所述工序a中，利用燃烧制氢用原料得到的燃烧气体将具有部分氧化重整功能的催化剂升温至可以进行部分氧化重整反应的温度，并且将制氢用原料燃烧得到的燃烧气体向固体氧化物型燃料电池的阴极供给，由此可以将固体氧化物型燃料电池升温。

所述工序c中，通过利用从固体氧化物型燃料电池的阳极中排出的重整气体燃烧得到的燃烧气体将具有水蒸气重整功能的催化剂加热，并且将从固体氧化物型燃料电池的阳极中排出的重整气体燃烧得到的燃烧气体向固体氧化物型燃料电池的阴极供给，就可以将固体氧化物型燃料电池升温。

根据本发明，提供一种固体氧化物型燃料电池系统的起动方法，是具有：用于将制氢用原料重整而制造含有氢的重整气体的、具有重整催化剂的重整器，和将该重整气体作为燃料使用的固体氧化物型燃料电池的固体氧化物型燃料电池系统的起动方法，其特征是，

作为该重整催化剂使用具有部分氧化重整功能的催化剂及具有水蒸气重整功能的催化剂，并该方法包括：