[发明专利]燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及具有燃料电池的燃料电池系统。

相关技术的说明

燃料电池通常通过使用氢和氧作为燃料发电。因为燃料电池在环 境和获得高能效的能力的方面的优势，所以已经进行了广泛的开发以 使用燃料电池作为未来的能量供给系统。

目前，在许多燃料电池中，利用重整器由诸如汽油、天然气或甲 醇的烃基燃料中产生含氢的重整气体，并将所产生的重整气体供给到 燃料电池的阳极。在重整器中，通过例如使用蒸汽的蒸汽重整反应进 行重整。

因为蒸汽重整反应是吸热反应，所以加热重整器以促进重整反应。 为此，开发了利用燃烧器等向重整器供热的燃料电池系统。例如，日 本专利申请公开No.JP-A-2005-235583描述了使用阳极废气作为燃料 气体来加热重整器的技术。根据该技术，获得了高的重整效率。

然而，因为重整气体中包含的甲烷的比例根据重整器中的条件变 化，所以阳极废气中甲烷的比例也变化。因为甲烷难以燃烧，所以在 重整器内部可能出现温度分布。结果，燃烧器可能不能产生足够的热。

发明内容

本发明提供将足够的热供给到重整器中的燃料电池系统。

本发明的一个方面提供了燃料电池系统，该电池系统具有燃料电 池、重整器、利用所述燃料电池的阳极废气作为燃料加热所述重整器 的燃烧器、和根据在所述燃烧器内部的气流方向上的温度分布控制供 给到所述燃烧器的燃烧成分的比例的比例控制器。

根据该方面，促进了燃烧器中的燃烧。结果，将足量的热提供到重整 器中。

如果在所述燃烧器内部的所述气流方向上的温度分布宽度超过规定 值，则所述比例控制器可以增加供给到所述燃烧器的助燃气体的量。在 该情况下，促进了所述燃烧器中的燃烧。结果，将足够的热供给到所述 重整器中。还可以避免所述比例控制器的不必要控制。随着在所述燃烧 器内部的气流方向上的温度分布宽度变大，所述比例控制器可以增加 供给到所述燃烧器内部的助燃气体的量。在该情况下，有效地促进了燃 烧器中的燃烧。因此，将足够的热有效地供给到所述重整器中。

如果所述燃烧器中的过量的氧的比例超过规定比率，则所述比例控制 器可以增加阳极废气中的氢的量。因为氢容易燃烧，所以促进了燃烧器 中的燃烧。如此，可以有效地提供足够的热。也抑制了因燃烧器中过量 的氧的比例的不必要增加而引起的燃烧器中温度的降低。随着在所述燃 烧器内部的气流方向上的温度分布宽度变大，所述比例控制器也可以增 加阳极废气中的氢的量。在该情况下，有效地促进了燃烧器中的燃烧。 因此，将足够的热有效地提供到所述重整器中。

还可以提供获取在所述燃烧器内部的气流方向上的温度分布宽度的 温度分布宽度获取单元。在该情况下，所述比例控制器基于由所述温度 分布宽度获取单元获取的温度分布宽度控制燃烧成分的比例。还可以提 供基于由所述温度分布宽度获取单元获取的温度分布宽度预测在阳极废 气中的成分比例的成分比例预测单元，所述比例控制器可以基于由所述 成分比例预测单元预测的成分比例控制燃烧成分的比例。在该情况下， 促进了燃烧器中的燃烧。

阳极废气可以包括难以燃烧的气体，成分比例预测单元可以预测难以 燃烧的气体的比例，如果由所述成分比例预测单元预测的难以燃烧的气 体的比例等于或超过第一规定值，则比例控制器可以增加助燃气体的量。 在该情况下，促进了难以燃烧的气体的燃烧，并且可以抑制助燃气体的 不必要增加。如此，抑制了燃烧器中的温度降低。结果，提高了燃烧器 中的燃烧效率。如果由成分比例预测单元预测的难以燃烧的气体的比例 等于或超过第二规定值，则比例控制器可以减少燃料电池所消耗的氢的 量，其中所述第二规定值大于所述第一规定值。在该情况下，促进了燃 烧器中的燃烧。

还可以提供获取在所述燃烧器内的平均温度的温度获取单元、和基于 由所述温度获取单元获取的平均温度确定所述第一规定值和所述第二规 定值的确定单元。在该情况下，根据燃烧器中的温度，可以避免助燃气 体的不必要增加，还可以避免所消耗的氢的量的不必要减少。

还可以提供获取所述阳极废气和所述助燃气体的比例的助燃气体比 例获取单元，所述比例控制器可以基于由所述助燃气体比例获取单元获 取的所述阳极废气和所述助燃气体的比例控制所述燃烧成分的比例。在 该情况下，阳极废气有效地燃烧。如此，将足够的热供给到重整器。