(57)【要約】【課題】変成部の温度が変成シフト反応に適した温度より低下した場合にヒーターにより変成触媒の制御温度を上昇させ、変成触媒の温度を制御温度以上の温度となるように制御する場合に、燃料電池若しくは系統電源からヒーターに対して所望の電力を供給する必要があるので、エネルギー効率が低下する。【解決手段】制御器３３で、変成温度検知器２６で検知した改質用燃料量と改質水量に応じた変成反応部７の温度が所定の閾温度より下がった場合に所定の燃焼空気増加量を空気流量検知器１５で測定しながら空気供給部１４により燃焼用空気を増して供給することにより変成触媒の温度を触媒活性に適した温度に制御することができる。【選択図】図１
2014111509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼用空気を供給する空気供給部と、
燃焼用燃料と前記燃焼用空気との燃焼反応により燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼ガスの熱を利用して加熱され、原料及び水蒸気から水蒸気改質反応によって改質ガスを生成する改質触媒を有する改質反応部と、
前記改質反応部の下流側に配置され、前記改質反応部を加熱した後の前記燃焼ガスで加熱されるよう構成されており、前記改質ガス中の一酸化炭素を低減するための変成触媒を有する変成反応部と、
前記変成反応部の温度を検知する変成温度検知器と、
制御器と、を備え、
前記制御器は、変成温度検知器で検知した前記変成反応部の温度が所定の閾温度より下がると、前記燃焼用空気の流量を増やして前記変成反応部の温度を上昇させるよう制御する、水素生成装置。
【請求項２】
前記制御器は、前記水素生成装置の累積運転時間が所定時間経過すると、前記所定の閾温度を上昇させるよう制御する、請求項１記載の水素生成装置。
【請求項３】
燃焼用空気を供給する空気供給部と、
燃焼用燃料と前記燃焼用空気との燃焼反応により燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼ガスの熱を利用して加熱され、原料及び水蒸気から水蒸気改質反応によって改質ガスを生成する改質触媒を有する改質反応部と、
前記改質反応部の下流側に配置され、前記改質反応部を加熱した後の前記燃焼ガスで加熱されるよう構成されており、前記改質ガス中の一酸化炭素を低減するための変成触媒を有する変成反応部と、
を備えた水素生成装置の運転方法であって、
前記変成反応部の温度が所定の閾温度より下がると、燃焼用空気の流量を増やして変成反応部の温度を上昇させるよう制御する、水素生成装置の運転方法。
【請求項４】
前記水素生成装置の累積運転時間が所定時間経過すると、前記所定の閾温度を上昇させるよう制御する、請求項１記載の水素生成装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料及び水蒸気から水蒸気改質反応によって水素含有ガスを生成する水素生成装置とその運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水素生成装置は、都市ガスやＬＰガスなどの少なくとも炭素及び水素から構成される有機化合物を含む改質用燃料（原料）と水を、内部に改質触媒を有する改質部において水蒸気改質反応により水素含有ガス（以下、改質ガスと呼ぶ）を生成する。生成された改質ガスは、高濃度の一酸化炭素を含む。そのため、水素生成装置は、変成触媒を有する変成部において変成シフト反応により、燃料電池スタックの発電性能に影響の出ない水準まで改質ガス中の一酸化炭素濃度を低減する。水素生成装置は、一酸化炭素濃度を十分に低減した改質ガスを燃料電池システムに供給する。
【０００３】
ところで、従来の水素生成装置では、改質触媒が改質反応に適した温度になるように調整され、変成触媒が変成シフト反応に適した温度になるように調整される。
【０００４】
例えば、水素生成装置は、改質触媒を有する改質部を加熱するための改質加熱部と、この改質加熱部によって加熱される改質触媒の温度を検出するための改質温度検出部を備える。改質加熱部による改質部に対する加熱量は、改質温度検出部によって検出される改質触媒の温度に基づいて適宜調整され、改質触媒は、改質反応に適した温度に調整される。
【０００５】
また、例えば、変成部を加熱するためのヒーターを備え、変成触媒の温度が変成シフト反応に適した温度となるように、ヒーターを用いて変成触媒の温度を上昇させる水素生成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１６９０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記提案された従来の水素生成装置では、変成触媒の温度が変成シフト反応に適した温度より低下し、ヒーターにより変成触媒の温度を上昇させる場合に、燃料電池若しくは系統電源からヒーターに対して所望の電力を供給する必要があるので、エネルギー効率が低下するという課題があった。
【０００８】
本発明は、かかる従来の課題を解決するためになされたものであり、電力を消費することを抑制して、変成触媒が反応に適した温度になるように制御することが可能な水素生成装置とその運転方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の水素生成装置は、
燃焼用空気を供給する空気供給部と、
燃焼用燃料と前記燃焼用空気との燃焼反応により燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼ガスの熱を利用して加熱され、原料及び水蒸気から水蒸気改質反応によって改質ガスを生成する改質触媒を有する改質反応部と、
前記改質反応部の下流側に配置され、前記改質反応部を加熱した後の前記燃焼ガスで加
熱されるよう構成されており、前記改質ガス中の一酸化炭素を低減するための変成触媒を有する変成反応部と、
前記変成反応部の温度を検知する変成温度検知器と、
制御器と、を備え、
前記制御器は、変成温度検知器で検知した前記変成反応部の温度が所定の閾温度より下がると、前記燃焼用空気の流量を増やして前記変成反応部の温度を上昇させるよう制御できるようにしたものである。
【００１０】
ここで、所定の閾温度とは、変成シフト反応に適した温度以下で任意に設定される、変成反応用の温度である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、かかる従来の課題を解決するためになされたものであり、変性反応部の温度が所定の閾温度より下がると、燃焼用空気の流量を増やして変成反応部の温度を上昇させるよう制御できるようにしたものである。燃焼用空気の流量を増やすことにより、燃焼器で生成する燃焼ガスの熱をさらに下流側まで伝えることができるため、改質部より下流に配置された変成反応部の温度を上昇させることができる。
【００１２】
これにより、変成触媒の温度を変成シフト反応に適した温度に制御する際に、電力を消費することを抑制し、エネルギー効率の低下を抑制することが可能となる水素生成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１における水素生成装置の構成を示すブロック図
【図２】図２は本発明の実施の形態１における燃料電池システムの運転制御を示すフローチャート
【図３】図３は本発明の実施の形態２における燃料電池システムの運転制御を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１４】
第１の発明は、燃焼用空気を供給する空気供給部と、
燃焼用燃料と燃焼用空気との燃焼反応により燃焼ガスを生成する燃焼器と、
燃焼ガスの熱を利用して加熱され、原料及び水蒸気から水蒸気改質反応によって改質ガスを生成する改質触媒を有する改質反応部と、
改質反応部の下流側に配置され、改質反応部を加熱した後の燃焼ガスで加熱されるよう構成されており、改質ガス中の一酸化炭素を低減するための変成触媒を有する変成反応部と、
変成反応部の温度を検知する変成温度検知器と、
制御器と、を備え、
制御器は、変成温度検知器で検知した変成反応部の温度が所定の閾温度より下がると、燃焼用空気の流量を増やして変成反応部の温度を上昇させるよう制御する、水素生成装置である。
【００１５】
これにより、変性反応部の温度が所定の閾温度より下がると、前記燃焼用空気の流量を増やして前記変成反応部の温度を上昇させるよう制御できるようにしたものである。燃焼用空気の流量を増やすことにより、燃焼器で生成する燃焼ガスの熱を寄り下流側に伝えることができるため、改質部より下流に配置された変成反応部の温度を上昇させることができる。
【００１６】
これにより、変成触媒の温度を変成シフト反応に適した温度に制御する際に、電力を消
費することを抑制し、エネルギー効率の低下を抑制することが可能となる水素生成装置を提供することができる。
【００１７】
第２の発明は、制御器は、水素生成装置の累積運転時間が所定時間経過すると、所定の閾温度を上昇させるよう制御する、水素生成装置である。
【００１８】
水素生成装置の累積運転時間が所定時間経過すると、変成触媒の低温側の触媒活性が徐々に低下する場合があった。この場合には、変成反応をより促進させるために、変成反応部の温度がより高くなるよう制御することが好ましい。
【００１９】
上述の構成により、水素生成装置の累積運転時間が所定時間経過すると、変成反応部の温度が低下したときに燃焼用空気の流量を増やして変成反応部の温度を上昇させるための所定の閾温度を高くすることができる。そのため、運転時間が経過するにつれて、変成触媒の低温側の触媒活性が次第に低下した場合であっても、変成反応部の温度をより高く制御することがより簡便にできる。
【００２０】
これにより、簡便な構成で、改質ガス中の一酸化炭素を燃料電池スタックの発電性能に影響の出ない水準まで低減して燃料電池システムに供給できる。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細を説明する。以下では全ての図を通じて、同一又は相当する要素には同一の参照符号を付してその重複する説明を省略する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る水素生成装置の概要を示すブロック図、図２は本発明の実施の形態１における燃料電池システムの運転制御を示すフローチャートである。
【００２３】
以下、本発明による水素生成装置の一実施形態について説明する。
【００２４】
図１において、燃料電池システムは、燃料電池１と、この燃料電池１に必要な水素ガスを含む改質ガスを生成する水素生成装置２を備えている。
【００２５】
燃料電池１は、典型的には固体高分子型燃料電池であり、アノードと、カソードと、アノード及びカソードの間に配置された高分子電解質膜と、を含むセル３を複数積層して構成される。燃料電池１は、アノードに供給される水素を含む改質ガス及びカソードに供給される酸素を含む酸化剤ガス（例えば、空気）を用いて発電するものである。燃料電池１は、アノードに改質ガスを供給するためのアノード流路４、カソードに酸化剤ガスを供給するためのカソード流路５、及び、水素及び酸素の電気化学的反応により発生した熱を奪うための冷却媒体（例えば、水）を供給する冷却流路（図示せず）を備える。
【００２６】
水素生成装置２は、改質反応部６、変成反応部７、選択酸化反応部８、蒸発部９、燃焼器１０及び燃焼用の空気供給部１４を備える。
【００２７】
蒸発部９は、炭化水素を含む改質用燃料（原料）及び改質水が供給される。蒸発部９は、供給された改質水から水蒸気を生成すると共に、生成した水蒸気及び改質用燃料を混合して改質反応部６に供給する。改質反応部６は、改質用燃料及び水を用いて水蒸気改質反応により水素を含む改質ガスを生成する。ここでは、改質反応部６及び蒸発部９を一体化した構成を備えている。
【００２８】
また、改質反応部６及び蒸発部９の中心軸上には、燃焼器１０が配置される。燃焼器１
０は、火炎を形成するバーナ１１、点火電極１２及び燃焼状態検知器１３を備える。
【００２９】
燃焼器１０には、空気供給部１４及び空気流量検知器１５が接続されている。空気供給部１４は、燃焼器１０に燃焼用の空気（燃焼空気）を供給する。空気供給部１４としては、例えば、空気ポンプやファンを用いることができる。
【００３０】
空気流量検知器１５は、燃焼空気の流量を測定する。なお、燃焼器１０は、水素生成装置２に組み込まれて構成されていてもよいし、水素生成装置２と別の構成要素として構成されていてもよい。
【００３１】
燃焼器１０には、燃焼用の燃料として、水素生成装置２が所定の温度に上昇するまでに通過した原料（燃焼ガス）、一酸化炭素の濃度が燃料電池に供給可能な濃度にまで低減されていない改質ガス（燃焼ガス）、又は、燃料電池１のアノードから排出された未反応の改質ガス（オフガス：燃焼ガス）が供給される。燃焼器１０は、これらの燃焼ガスを燃焼させて、例えば、改質反応部６に供給する熱を生成する。
【００３２】
また、水素生成装置２は、複数の同心円状の２重管形状を有し、内側から順に、燃焼筒１６、内内筒１７、内筒１８、外筒１９から構成されている。
【００３３】
燃焼筒１６内には、燃焼ガスがバーナ１１から放出されるように構成されている。燃焼筒１６と内内筒１７との環状空間により燃焼ガス流路２０が形成される。
【００３４】
蒸発部９の上流側の内筒１８の外周面には、改質用燃料を供給する改質用燃料供給部２１、及び、改質水を供給する改質水供給部２２が接続されている。
【００３５】
改質用燃料供給部２１としては、例えば、ブースターポンプやガス制御弁、改質水供給部２２としては、例えば、水ポンプを用いることができる。
【００３６】
内筒１８と外筒１９との環状空間には、変成反応部７と選択酸化反応部８が設けられている。
【００３７】
そして、外筒１９の外周面には、改質ガスの一酸化炭素選択酸化反応に必要な空気を選択酸化反応部８に供給する選択酸化空気供給部２３が接続されている。また、外筒１９の外周面には、水素生成装置２から改質ガスを導出し、燃料電池１に供給する改質ガス流路２４が接続されている。
【００３８】
また、外筒１９の外周面には、改質温度検知器２５、変成温度検知器２６、選択酸化温度検知器２７が配置されている。改質温度検知器２５、変成温度検知器２６、選択酸化温度検知器２７は、それぞれ改質反応部６、変成反応部７や選択酸化反応部８などの反応部の温度を検出する。改質温度検知器２５、変成温度検知器２６、選択酸化温度検知器２７としては、例えば、熱電対やサーミスタを用いることができる。
【００３９】
改質ガス流路２４には、改質ガス開閉弁２８が設けられ、改質ガス開閉弁２８の開閉で燃料電池１のアノード流路４への改質ガスの供給を制御することができる。
【００４０】
また、アノード流路４及び燃焼器１０は、アノードオフガス流路２９を介して接続される。アノードオフガス流路２９には、アノードオフガス開閉弁３０が配設されている。
【００４１】
また、改質ガス開閉弁２８の上流側の改質ガス流路２４と、アノードオフガス開閉弁３０よりも下流のアノードオフガス流路２９とが、改質ガスバイパス流路３１で接続されて
いる。
【００４２】
改質ガスバイパス流路３１にはバイパス開閉弁３２が設けられており、ガスの流通を制御できる。
【００４３】
これらの開閉弁を開閉制御することにより、改質反応部６から導出された改質ガスを燃料電池１へ導入して、発電した後に燃料電池１での電気化学的反応に利用されなかった水素を含むアノードオフガスを燃焼器１０に導入することができる。また、これらの開閉弁を開閉制御することにより、改質反応部６を流通した改質用燃料及び改質ガスを燃料電池１に導入することなく燃焼器１０に導入することができる。
【００４４】
燃焼器１０のバーナ１１は、複数の燃料噴出孔を有する燃料セパレータと、複数の空気噴出孔を有する空気噴出部材を備える。
【００４５】
バーナ１１の外側には、点火電極１２とバーナ１１の火炎の着火または消火を検出するための燃焼状態検知器１３とが配置されている。
【００４６】
燃焼状態検知器１３としては、例えば、火炎内のイオン電流を検知して火炎の有無を判定するフレームロッドまたは火炎温度を検知して火炎の有無を判定する熱電対を用いることができる。
【００４７】
水素生成装置２は、改質ガスバイパス流路３１から供給される改質反応部６を流通した改質用燃料及び改質ガス、又は、アノードオフガス流路２９から供給される燃料電池１から排出されるアノードオフガスと、空気供給部１４から供給される燃焼用空気と、をバーナ１１で燃焼させることができる。
【００４８】
水素生成装置２は、燃焼反応により生成した高温の燃焼ガスを燃焼筒１６に排出して燃焼ガス流路２０を流通させて、改質反応部６および蒸発部９を加熱することができる。
【００４９】
制御器３３は、燃料電池１及び水素生成装置２を制御するもので、少なくとも空気供給部１４、改質用燃料供給部２１、改質水供給部２２、改質温度検知器２５、変成温度検知器２６、選択酸化温度検知器２７、改質ガス開閉弁２８、アノードオフガス開閉弁３０、バイパス開閉弁３２、点火電極１２及び燃焼状態検知器１３を制御する制御器である。
【００５０】
続いて、本発明による燃料電池システムの作用について説明する。
【００５１】
燃料電池システムの起動運転動作は、制御器３３により制御され、まず、改質ガス開閉弁２８を閉止し、アノードオフガス開閉弁３０を閉止し、バイパス開閉弁３２を開放する。
【００５２】
改質ガス開閉弁２８、アノードオフガス開閉弁３０及びバイパス開閉弁３２の状態が整ったら、空気供給部１４から燃焼用空気を供給し、引き続き改質用燃料供給部２１から改質用燃料を供給すると共に点火電極１２を作動させる。
【００５３】
供給された改質用燃料は、蒸発部９、改質反応部６を流通した後、改質ガス流路２４を通り改質ガスバイパス流路３１とバイパス開閉弁３２とアノードオフガス流路２９を経由して燃焼器１０に導出してきて燃料セパレータの燃料噴出孔から噴出して、空気噴出部材の空気噴出孔から噴出した燃焼用空気と混合してバーナ１１で点火して燃焼を開始する。
【００５４】
燃焼器１０の火炎の着火を燃焼状態検知器１３で検出すると点火電極１２の動作を停止
して、以降、改質温度検知器２５、変成温度検知器２６、選択酸化温度検知器２７で改質反応部６、変成反応部７、選択酸化反応部８の温度を検知しながら燃焼を継続して高温の燃焼ガスを燃焼筒１６内に排出して燃焼ガス流路２０を流通させることで改質反応部６および蒸発部９を加熱する。
【００５５】
その後、燃焼ガスにより改質反応部６の改質温度検知器２５、変成温度検知器２６、選択酸化温度検知器２７のそれぞれの温度が、水が蒸発する温度以上で所定量の改質水を供給したときに結露が発生しない温度以上の所定の温度に加熱されると、
改質水供給部２２から改質水供給部を介して蒸発部９に改質水の供給を開始する。
【００５６】
改質水の供給を開始すると改質反応部６での水蒸気改質反応により改質ガスを生成し、つぎに、生成した改質ガスを、変成反応部７を通過させ更に選択酸化空気供給部２３から供給される選択酸化用空気と混合させてから選択酸化反応部８を通過させることにより、変成シフト反応と選択酸化反応により、改質反応で発生した一酸化炭素を二酸化炭素に変化させる。
【００５７】
これにより、改質ガス中の一酸化炭素を燃料電池スタックの発電性能に影響の出ない約１０ｐｐｍ以下まで低減して燃料電池１供給するものである。
【００５８】
そして、改質ガス開閉弁２８を開放し、アノードオフガス開閉弁３０を開放し、バイパス開閉弁３２を閉止して、改質ガス流路２４から改質ガスを燃料電池１のアノード流路４に供給する。アノード流路４に供給される改質ガス及びカソード流路５に供給される酸化剤ガスである空気を用いて発電を行う。
【００５９】
さらに燃料電池１のアノードオフガス流路２９から燃料電池１での電気化学的反応に利用されなかった水素を含むアノードオフガスを燃焼器１０に導出してバーナ１１で燃焼させて水素生成装置２の温度を適正値に維持しながら改質ガスを燃料電池１に供給して運転を行い発電を継続する。
【００６０】
以降、水素生成装置２は、燃料電池システムでの発電に消費される水素量を生成するために必要な改質用燃料と改質水とを改質用燃料供給部２１と改質水供給部２２から供給するように運転を継続する。その際に、改質反応部６、変成反応部７や選択酸化反応部８などの各反応部の温度を改質温度検知器２５、変成温度検知器２６、選択酸化温度検知器２７で常時検知しながら改質反応部６、変成反応部７や選択酸化反応部８などの各反応部の温度が夫々の触媒が反応に適した温度になるように設定された改質用燃料量と改質水量に応じた所定の燃焼空気量が空気流量検知器１５で測定しながら空気供給部１４から供給される。
【００６１】
通常、所定の燃焼空気量が供給されていれば、改質反応部６、変成反応部７、選択酸化反応部８の温度は夫々の触媒が反応に適した温度になるようになる。しかしながら、燃料電池システム及び水素生成装置２が、寒冷地や標高が高い場所に設置され外気温度と水温が低温になった状態で長時間運転すると、変成触媒の温度が低下してしまう場合がある。
【００６２】
その場合、変成触媒の活性が低くなり、改質ガス中に含まれる一酸化炭素の濃度を変成反応部７において変成シフト反応により十分に低減できず、燃料電池１の発電性能に影響の出ない水準まで低減できなくなる場合がある。
【００６３】
これを防止するために、本実施の形態の水素生成装置２は、制御器３３が、変成温度検知器２６で検知した変成反応部の温度が所定の閾温度より下がると、燃焼用空気の流量を増やして変成反応部７の温度を上昇させるよう制御できるようにしたものである。
【００６４】
具体的には、改質用燃料量と改質水量に応じた燃焼空気の流量を空気流量検知器１５で測定し、変成反応部７の温度が所定の閾温度（Ｔ４）より下がった場合に、空気供給部１４を用いて燃焼用空気の流量を増して供給する。
【００６５】
燃焼用空気の流量を増やすことにより、燃焼器で生成する燃焼ガスの熱をさらに下流側まで伝えることができるため、改質部より下流に配置された変成反応部７の温度をより上昇させることができる。この構成により、簡便な構成で、変成反応部７の温度を上昇させて、変成反応部７の温度が変成シフト反応に適した温度になるよう制御することができる。そのため、改質ガス中に含まれる一酸化炭素濃度を、変成反応部７において変成シフト反応により十分に低減し、燃料電池スタックの発電性能に影響の出ない水準まで十分に低減することができる。
【００６６】
また、空気供給部１４により燃焼用空気の流量を増して供給することにより、変成触媒の温度を触媒活性に適した温度に制御する際に、ヒーターによる加熱に依らずエネルギー効率の低下を抑制することができる。  なお、本実施の形態では、燃焼空気の流量は、空気流量検知器１５で測定する構成としたが、これに限定されず、燃焼空気の流量として、空気供給部１４の操作量から推定される流量を用いてもよい。
【００６７】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２に係る水素生成装置について説明する。
【００６８】
図３は本発明の実施の形態２における燃料電池システムの運転制御を示すフローチャートである。
【００６９】
本発明の実施の形態２は、本発明の実施の形態１に係る水素生成装置に加えて水素生成装置の累積運転時間が所定時間経過すると、所定の閾温度を上昇させるよう制御するようにしたものである。
【００７０】
変成反応部では、改質反応部から供給される改質ガス中の一酸化炭素の濃度を、変成反応部７において変成シフト反応により十分に低減し、燃料電池スタックの発電性能に影響の出ない水準まで十分に低減する必要がある。しかしながら、水素生成装置２の累積運転時間が所定時間経過すると、改質ガス中の水分や硫黄などのコンタミ成分などの影響で、変成触媒の触媒活性が徐々に低下する傾向がある。変成触媒の活性が低下すると、改質反応部６から供給される改質ガス中の一酸化炭素の濃度を十分に低減できなくなる場合がある。
【００７１】
この場合には、変成反応をより促進させるために、変成反応部の温度がより高くなるよう制御することが好ましい。一方、初期の状態から変成触媒の温度を比較的高い温度に制御して運転を継続すると、水素生成装置のエネルギー効率が低くなる。
【００７２】
これを防止するために、本実施の形態の水素生成装置は、水素生成装置の累積運転時間が所定時間経過すると、変成反応部の温度が低下したときに燃焼用空気の流量を増やして変成反応部の温度を上昇させるための所定の閾温度（Ｔ４）を高くするようにしたものである。
【００７３】
たとえば、図３に示すように、運転開始初期時点では、この閾温度を２４０℃としているものを累積運転時間が１００００時間を経過すると２５０℃に上昇させるようにして、累積運転時間カウンターを０にクリアする。
【００７４】
以降、累積運転時間カウンターで１００００時間を経過するごとに１０℃ずつ上昇させるようにしている。
【００７５】
これによって、運転時間が経過するにつれて、変成触媒（特に、下流側である低温側）の触媒活性が次第に低下した場合であっても、変成反応部の温度をより高く制御することが簡便にできる。
【００７６】
なお、所定時間は、予め実験などで求められる変成触媒の耐久性能に基づいて任意に設定することができる。
【００７７】
また、本実施の形態では、変成反応部は、改質反応部を加熱した後の燃焼ガスで加熱されるよう構成されているとしたが、これに限定されず、少なくとも改質反応部を加熱した後の前記燃焼ガスで加熱されるよう構成されていればよい。例えば、改質反応部を加熱する前の燃焼ガス、及び、改質反応部を加熱した後の燃焼ガスで加熱されるよう構成されていてもよい。また、例えば、改質反応部を加熱した後の燃焼ガス及びヒータで加熱されるよう構成されていてもよい。
【００７８】
なお、「累積運転時間が所定時間経過すると、所定の閾温度を上昇させるよう制御する」構成は、累積運転時間が所定時間経過した後に、所定の閾温度を上昇させるよう制御する構成であればよい。例えば、累積運転時間が所定時間経過した場合に、次回起動後に、所定の閾温度を上昇させるよう制御する構成であってもよい。
【００７９】
また、「累積運転時間が所定時間経過する」場合とは、起動回数及び停止回数のうちの少なくとも一方が所定の回数以上となった場合であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明に係る水素生成装置とその運転方法は、エネルギー効率の低下を抑制することができ、例えば、定置用燃料電池システムに用いることができる。
【符号の説明】
【００８１】
１  燃料電池
２  水素生成装置
３  セル
４  アノード流路
５  カソード流路
６  改質反応部
７  変成反応部
８  選択酸化反応部
９  蒸発部
１０  燃焼器
１１  バーナ
１２  点火電極
１３  燃焼状態検知器
１４  空気供給部
１５  空気流量検知器
１６  燃焼筒
１７  内内筒
１８  内筒
１９  外筒
２０  燃焼ガス流路
２１  改質用燃料供給部
２２  改質水供給部
２３  選択酸化空気供給部
２４  改質ガス流路
２５  改質温度検知器
２６  変成温度検知器
２７  選択酸化温度検知器
２８  改質ガス開閉弁
２９  アノードオフガス流路
３０  アノードオフガス開閉弁
３１  改質ガスバイパス流路
３２  バイパス開閉弁
３３  制御器
【図２】
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【図３】
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【図１】
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