[发明专利]氢生成装置、燃料电池系统、及氢生成装置的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用于燃料电池系统，生成含氢气体的氢生成装置，尤其涉及能够稳定地供给改性水的氢生成装置、及使用其的燃料电池系统等。 

背景技术

燃料电池系统在内部具有改性部的氢生成装置中，将城市煤气或LPG等至少含有由碳及氢构成的有机化合物的原料利用水蒸气改性反应，生成含氢气体，将生成的含氢气体供给于燃料电池，进行发电。 

为了进行水蒸气改性反应，需要原料和水。在此，相对于向上述改性部的原料供给量的水的供给量由蒸气/碳比(以下，称为S/C)表示。例如，原料为以甲烷为主成分的城市煤气的情况下，S/C通常需要为2.5左右，若比其小，则不能充分地进展水蒸气改性反应，生成的氢量降低。 

若氢量降低，则不能充分地供给燃料电池中所需的氢，不能进行燃料电池中的发电。另外，若供给于改性部的S/C降低，则改性催化剂失活，或含于原料的碳成分析出，碳附着于改性催化剂，导致催化剂性能降低，或由于碳析出，导致气体流路堵塞，气体流路的压力损失增大，发生不能以规定量供给原料的不妥善情况。 

另外，在水蒸气改性反应后的含氢气体中含有10％左右的一氧化碳，该一氧化碳为燃料电池的正电极的中毒物质，因此，为了降低一氧化碳浓度，在氢生成装置中设置有在水蒸气改性反应后进行转化反应的转化部。转化反应中将水和一氧化碳利用转化反应变化为氢和二氧化碳，利用该反应减少一氧化碳。 

另外，若供给于氢生成装置的S/C降低，则使用于转化反应的水也减少，因此，利用转化反应减少的一氧化碳也减少。这样，供给于燃料电池的含氢气体中的一氧化碳浓度上升，燃料电池的正电极被一氧化碳中毒。 

还有，在固体高分子型燃料电池的情况下，一氧化碳浓度需要降低至 10ppm以下，将通过了转化部的含氢气体进而在选择氧化部中利用空气等氧化气体进行选择氧化反应。在这种情况下，若不能在改性部充分地减少一氧化碳，选择氧化后的一氧化碳浓度也不能降低至10ppm以下。 

因此，供给于改性部的水(以下，称为改性水)需要以能够适当地保持S/C的规定量供给。因此，通过在供给上述改性水的水路径上设置流量调节机构，使改性水的供给量稳定，将其调节为该规定量(例如，参照专利文献1)。 

专利文献1：特开2004-6093号公报 

然而，在所述以往的氢生成装置中存在以下问题。 

供给改性水的泵等改性水供给机构中空气残留(エアがみ)的情况下、或改性水供给机构自身发生故障的情况下，不能以上述规定量供给改性水，因此，发生如下所述的不妥善情况等，即：供给于氢生成装置的S/C降低，如上所述地在氢生成装置中阻碍含氢气体的稳定的生成，或改性催化剂失活。 

发明内容

本发明是鉴于所述以往的问题而做成的，其目的在于提供能够稳定地供给改性水，能够进行稳定的含氢气体的生成、和改性催化剂的失活的抑制的氢生成装置及使用其的燃料电池系统等。 

鉴于上述以外的问题做成的第一本发明的氢生成装置，其特征在于，具备：改性器，其使用原料及水蒸气，利用改性反应，生成含氢气体；水蒸发器，其生成供给于所述改性器的所述水蒸气；第一水路径，其使供给于所述水蒸发器的改性水流过，且所述改性水是用于在所述改性器中进行所述改性反应所需要的水；第一泵，其用于将所述改性水向所述水蒸发器供给；第二水路径，其从所述泵的下游的所述第一水路径或配置有所述泵的所述第一水路径分路；第一水罐，其为在所述第二水路径中流过的水的流出目的地；第一流量控制器，其设置于所述第二水路径上；控制器，其运行所述第一泵，并且，使水流向所述第二水路径地控制所述第一流量控制器，并且所述控制器在所述改性器中不进行含氢气体的生成动作的情况下，进行所述控制。 

由此，通过适当地执行通过了第二水路径的改性水的通过流动动作，能够消除泵的空气残留，或能够进行泵的动作检查，将改性水向改性器供给，因此，能够将改性水稳定地向改性器供给。

由此，在改性器中不进行利用改性反应进行的含氢气体的生成动作时，能够消除泵的空气残留，或能够进行泵的动作检查，因此，能够在改性器中执行稳定的含氢气体的生成动作。 

此外，第二本发明的氢生成装置的所述控制器在向所述改性器供给所述改性水之前进行所述控制。 

另外，由此，在向所述改性器供给所述改性水之前，能够消除泵的空气残留，或能够进行泵的动作检查，因此，能够在改性器中执行稳定的含氢气体的生成动作。