[发明专利]燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括固体电解质型燃料电池(SOFC)单电池的燃料电池系统。

背景技术

以往，作为这种燃料电池系统，公知有使固体电解质型燃料电池(以下也称为SOFC)单电池构成为无底或有底的筒形等，通过在该单电池的内侧或外侧通入包含氢的燃料气体，同时在相反侧通入氧化剂气体(空气)，来进行发电反应的燃料电池系统。燃料气体是重整城市煤气这种被重整气体而得到的气体，在进行该重整的重整器中进行所谓的水蒸气重整反应(以下也称为SR)。提出了向该重整器供给纯水的技术(例如参照下述专利文献1)。

在下述专利文献1中，记载了迅速地向重整器供给纯水的技术。而且，在下述专利文献2中记载了向水箱供水的技术，以便即使在停水时也能够使燃料电池系统持续运行。

专利文献1：日本国特开2008-135271号公报

专利文献2：日本国特开2008-53209号公报

可是，由于SOFC模块发电效率高，而使用的燃料气体较少即可，所以具有只需非常少的被重整气体和水蒸气即可的优点。例如，在上述的水蒸气重整反应SR中，所需的水量为每分钟约8ml左右。

另一方面，着眼于包括SOFC模块的燃料电池系统特有的起动方法时，由于上述的水蒸气重整反应SR是吸热反应，所以如果在起动初始立即进行水蒸气重整反应SR则SOFC模块的温度不会上升，无法上升至稳定的运行温度。因而，在起动初始仅向重整器送入空气和被重整气体，进行作为发热反应的部分氧化重整反应(以下也称为POX)。如果比较部分氧化重整反应POX和水蒸气重整反应SR，则由于水蒸气重整反应SR的氢产生效率高，所以要求随着SOFC模块的温度上升而逐渐转向水蒸气重整反应SR。因而，如果着眼于向重整器供给的水量，则需要从完全不使用水的状态顺畅地转向每分钟约8ml的供水。在这种转移过程中，还有进行兼用部分氧化重整反应POX和水蒸气重整反应SR的自热重整反应ATR的情况。

虽然鉴于上述的情况，应该优选从尽可能少的量逐渐增加向重整器供给的水量，但是实际上进行这种供水是极为困难的。包括SOFC模块的燃料电池系统是如上所述的高效的燃料电池系统，同时也是温度非常高(约700℃)的燃料电池系统。例如，在一次起动并停止后再起动时，向重整器供水的供水管的温度变高，该供水管内的水已蒸发的可能性很高。如此很难在处于完全无水状态的供水管中准确地供给少量的水，但是如果对无法准确地向重整器供水这一情况置之不理，则在水不足的情况下有可能在重整器中发生碳析出并损坏单电池或催化剂，而在水较多的情况下存在燃料电池模块的温度无法上升从而无法进行稳定运行的情况。准确地供给少量的水是很重要的，为了准确地供给少量的水需要钻研利用流量测定方法或其测定结果的控制，在各种传感器发生故障时如何进行控制也是很重要的。

发明内容

本发明是鉴于上述课题而进行的，其目的在于提供一种燃料电池系统，其为包括具备SOFC单电池的SOFC模块的燃料电池系统，即使设置在贮存用于供给重整器的水的水箱中的水位检测部件发生故障，也能够尽量持续运行。

为了解决上述课题，本发明的燃料电池系统是包括具备固体电解质型燃料电池单电池的燃料电池模块的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池模块具备进行向所述燃料电池单电池供给的燃料气体的水蒸气重整的重整器，所述燃料电池系统具备用于向所述重整器供水的供水部件和控制所述供水部件的控制部件，所述供水部件具有贮存向所述重整器供给的水的贮水箱、检测所述贮水箱水位的多个水位检测部件、向所述重整器压送贮存在所述贮水箱中的水的泵、对水已由所述泵向所述重整器供给进行检测的水流检测部件，所述控制部件在所述多个水位检测部件的至少一个发生异常而另一方面至少一个未发生异常的情况下，执行估计所述贮水箱的水位并持续由所述泵向所述重整器压送水的估计供给控制。

本发明的燃料电池系统构成为由泵压送贮存在贮水箱中的水并供给重整器，能够由水流检测部件检测出是否在向重整器供水。而且，在贮水箱中设置有检测水位的多个水位检测部件，在其中的一部分发生异常而一部分未发生异常时，执行估计贮水箱的水位并持续由泵向重整器压送水的估计供给控制。由此，即使多个水位检测部件的一部分发生异常，也能够持续燃料电池系统的运行。而且，如上所述，由于构成为即使需要严格地管理向重整器供给的水量，也能够通过水流检测部件检测出是否在向重整器供水，所以能够防止发生重整器的水枯竭等故障。