(57)【要約】【課題】高精度の一酸化炭素濃度センサ等を別途備えて構成を複雑化させることなく、良好に一酸化炭素の酸化処理を行うことが可能な燃料電池システムの運転方法を提供する。【解決手段】原燃料を改質して水素を主成分とする改質ガスを生成する改質部１２と、改質ガスに含まれる一酸化炭素を二酸化炭素に変成する変成部１４と、変成部１４から排出される処理済ガス中に残留している一酸化炭素を酸化により除去する一酸化炭素除去部１５とを有し、一酸化炭素除去部１５の運転条件を変化させる前後でのセルの出力電圧を比較し、一酸化炭素の酸化が相対的に促進される第１運転条件でのセルの出力電圧が、一酸化炭素の酸化が相対的に促進されない第２運転条件でのセルの出力電圧から設定範囲内にあると判定すると、第２運転条件を以後の一酸化炭素除去部の運転条件として決定する。【選択図】図１
2018160428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原燃料を改質して水素を主成分とするガスを生成する燃料改質装置と、前記燃料改質装置で生成された水素を主成分とするガスを用いて発電を行うセルを有する燃料電池装置とを備え、
前記燃料改質装置は、原燃料を改質して水素を主成分とし一酸化炭素を含む改質ガスを生成する改質部と、前記改質ガスに含まれる一酸化炭素を二酸化炭素に変成する一酸化炭素変成触媒を有する変成部と、前記変成部から排出される変成処理済ガス中に残留している一酸化炭素を酸化により選択的に除去する一酸化炭素除去部とを有する燃料電池システムの運転方法であって、
前記一酸化炭素除去部の運転条件を変化させる前後での前記セルの出力電圧を比較する電圧比較工程を、前記燃料電池装置の出力電力が一定である間に行い、
前記電圧比較工程の結果に基づいて、前記一酸化炭素除去部での一酸化炭素の酸化が相対的に促進される第１運転条件での前記セルの出力電圧が、前記一酸化炭素除去部での一酸化炭素の酸化が相対的に促進されない第２運転条件での前記セルの出力電圧から設定範囲内にあると判定すると、前記第２運転条件を以後の前記一酸化炭素除去部の運転条件として決定する運転条件決定工程を行う燃料電池システムの運転方法。
【請求項２】
前記電圧比較工程の結果に基づいて、前記第１運転条件での前記セルの出力電圧が前記第２運転条件での前記セルの出力電圧から前記設定範囲より大きいと判定すると、
前記一酸化炭素除去部での一酸化炭素の酸化が前記第１運転条件よりも更に促進される第３運転条件に変化させて、前記一酸化炭素除去部の運転条件を変化させる前後での前記セルの出力電圧を比較する前記電圧比較工程を行う請求項１に記載の燃料電池システムの運転方法。
【請求項３】
前記運転条件は、前記一酸化炭素除去部に供給する単位時間当たりの酸素量である請求項１又は２に記載の燃料電池システムの運転方法。
【請求項４】
前記運転条件は、前記一酸化炭素除去部の温度である請求項１又は２に記載の燃料電池システムの運転方法。
【請求項５】
前記電圧比較工程を、前記燃料電池装置の出力電力が最大出力である間に行う請求項１から４のいずれか１項に記載の燃料電池システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原燃料を改質して水素を主成分とするガスを生成する燃料改質装置と、前記燃料改質装置で生成された水素を主成分とするガスを用いて発電を行うセルを有する燃料電池装置とを備え、前記燃料改質装置は、原燃料を改質して水素を主成分とし一酸化炭素を含む改質ガスを生成する改質部と、前記改質ガスに含まれる一酸化炭素を二酸化炭素に変成する一酸化炭素変成触媒を有する変成部と、前記変成部から排出される変成処理済ガス中に残留している一酸化炭素を酸化により選択的に除去する一酸化炭素除去部とを有する燃料電池システムの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、一酸化炭素除去部が、前記変成処理済ガス中に残留している一酸化炭素を選択酸化触媒との共存下で酸素で選択的に酸化することにより二酸化炭素に変換して、一酸化炭素を除去するようにしたものがあった（例えば、特許文献１参照）。そして、一酸化炭素除去部に供給される酸素供給量は一定に維持される構成となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１６２４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したような一酸化炭素除去部においては、変成処理済ガス中に残留している一酸化炭素を酸化するために、酸素（空気）の供給が必要であるが、酸素を過剰に供給すると、処理効率の低下を招くだけでなく、一酸化炭素の酸化に伴う発熱により温度が上昇し、水素と二酸化炭素とによるメタン化反応が連鎖的に進行して熱暴走を起すおそれもあるから、酸素の供給は適量にする必要がある。
【０００５】
又、上記したような一酸化炭素に対する選択酸化触媒は、経年変化により劣化して酸化処理能力が低下するとともに、触媒容器の熱変形による触媒の破壊（粉化）等によっても、一酸化炭素の酸化処理能力が低下するおそれがある。
【０００６】
ところで、変成処理済ガス中に含まれる一酸化炭素の含有量を計測して、その計測に基づいて酸素供給量を調整する構成も考えられるが、微量な濃度の一酸化炭素を検出することが可能な高精度で且つ高価な一酸化炭素濃度センサが必要となる。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高精度の一酸化炭素濃度センサ等を別途備えて構成を複雑化させることなく、良好に一酸化炭素の酸化処理を行うことが可能な燃料電池システムの運転方法を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る燃料電池システムの運転方法の特徴構成は、原燃料を改質して水素を主成分とするガスを生成する燃料改質装置と、前記燃料改質装置で生成された水素を主成分とするガスを用いて発電を行うセルを有する燃料電池装置とを備え、
前記燃料改質装置は、原燃料を改質して水素を主成分とし一酸化炭素を含む改質ガスを生成する改質部と、前記改質ガスに含まれる一酸化炭素を二酸化炭素に変成する一酸化炭素変成触媒を有する変成部と、前記変成部から排出される変成処理済ガス中に残留している一酸化炭素を酸化により選択的に除去する一酸化炭素除去部とを有する燃料電池システムの運転方法であって、
前記一酸化炭素除去部の運転条件を変化させる前後での前記セルの出力電圧を比較する電圧比較工程を、前記燃料電池装置の出力電力が一定である間に行い、
前記電圧比較工程の結果に基づいて、前記一酸化炭素除去部での一酸化炭素の酸化が相対的に促進される第１運転条件での前記セルの出力電圧が、前記一酸化炭素除去部での一酸化炭素の酸化が相対的に促進されない第２運転条件での前記セルの出力電圧から設定範囲内にあると判定すると、前記第２運転条件を以後の前記一酸化炭素除去部の運転条件として決定する運転条件決定工程を行う点にある。
【０００９】
上記特徴構成によれば、電圧比較工程では、一酸化炭素除去部の運転条件を変化させ、運転条件を変化させる前におけるセルの出力電圧と、変化させた後におけるセルの出力電圧とを比較する。運転条件としては、例えば、一酸化炭素除去部に対する酸素供給量や一酸化炭素除去部の温度等がある。
【００１０】
そして、一酸化炭素除去部の運転条件が変化した場合に、燃料電池装置におけるセルの発電電圧が変化するときは、その運転条件が適正ではなく、発電電圧をより高めることが可能な余地があることが想定される。一方、一酸化炭素除去部の運転条件が変化しても、セルの出力電圧が変動しなければ、その運転条件は適正であることが想定される。
【００１１】
そこで、運転条件決定工程では、一酸化炭素除去部の運転条件が第１運転条件から第２運転条件に変化したときに、第１運転条件でのセルの出力電圧が第２運転条件でのセルの出力電圧から設定範囲内にあると判定した場合には、その後は第２運転条件にて一酸化炭素除去部を運転するように運転条件を設定する。この場合、第１運転条件として、例えば、最大酸化能力を有するような条件を設定していれば、第２運転条件は、適切な酸化処理を行える運転条件のうち最大能力に近い性能を発揮する状態となる等、適正な運転条件にすることが可能となる。
【００１２】
従って、一酸化炭素除去部の運転状況によって変動するセルの出力電圧の変化に基づいて、そのときの一酸化炭素除去部の運転状況が適正であるか否かを判別することで、高精度の一酸化炭素濃度センサ等を別途備えて構成を複雑化させることなく、良好に一酸化炭素の酸化処理を行うことが可能な燃料電池システムの運転方法を提供できるに至った。
【００１３】
本発明に係る燃料電池システムの運転方法の別の特徴構成は、
前記電圧比較工程の結果に基づいて、前記第１運転条件での前記セルの出力電圧が前記第２運転条件での前記セルの出力電圧から前記設定範囲より大きいと判定すると、
前記一酸化炭素除去部での一酸化炭素の酸化が前記第１運転条件よりも更に促進される第３運転条件に変化させて、前記一酸化炭素除去部の運転条件を変化させる前後での前記セルの出力電圧を比較する前記電圧比較工程を行う点にある。
【００１４】
上記特徴構成によれば、運転条件決定工程で、第１運転条件でのセルの出力電圧が第２運転条件でのセルの出力電圧から設定範囲より大きい場合には、一酸化炭素の酸化を更に促進させるための性能の上昇余地があると考えられる。そこで、一酸化炭素の酸化が第１運転条件よりも更に促進される第３運転条件に変化させて、その変化の前後で出力電圧を比較する。そのときセルの出力電圧が変動しなければ第３運転条件にて運転を行う。この場合、第１運転条件として、例えば、酸化能力が低めの条件を設定していれば、第３運転条件は、適切な酸化処理性能を高めた運転条件にすることができ、適正な運転条件にすることが可能となる。
【００１５】
その結果、一酸化炭素の酸化をより一層促進させた状態で良好に一酸化炭素の酸化処理を行うことが可能となった。
【００１６】
本発明に係る燃料電池システムの運転方法の更に別の特徴構成は、前記運転条件は、前記一酸化炭素除去部に供給する単位時間当たりの酸素量である点にある。
【００１７】
上記特徴構成によれば、運転条件として一酸化炭素除去部に供給する単位時間当たりの酸素量を変化させて、変化の前後でのセルの出力電圧を比較する。酸素の供給量が多いと一酸化炭素の酸化が行われ易く、酸素の供給量が少ないと一酸化炭素の酸化が行われ難いので、酸素の供給量はセルの発電性能に直接的に影響を与える。従って、運転条件の変化に伴うセルの発電電圧の変化を検知し易い。
【００１８】
本発明に係る燃料電池システムの運転方法の更に別の特徴構成は、前記運転条件は、前記一酸化炭素除去部の温度である点にある。
【００１９】
上記特徴構成によれば、運転条件として一酸化炭素除去部の温度を変化させて、変化の前後でのセルの出力電圧を比較する。一酸化炭素除去部では、温度が高いと一酸化炭素の酸化処理が促進され易く、温度が低いと一酸化炭素の酸化処理が促進され難いので、温度はセルの発電性能に直接的に影響を与える。従って、運転条件の変化に伴うセルの発電電圧の変化を検知し易い。
【００２０】
本発明に係る燃料電池システムの運転方法の更に別の特徴構成は、前記電圧比較工程を、前記燃料電池装置の出力電力が最大出力である間に行う点にある。
【００２１】
上記特徴構成によれば、燃料電池装置が最大出力であれば、セルの発電電圧も高い値になる。その結果、一酸化炭素除去部の運転条件が変化した場合に、セルの発電電圧の変動も大きくなり、電圧比較工程において、運転条件の変化に対するセルの発電電圧の差を比較し易いものになる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】燃料電池システムの構成を示す図である。
【図２】セルの構造を説明する図である。
【図３】運転方法を説明するフローチャートである。
【図４】平均セル電圧の変化状態を示す図である。
【図５】平均セル電圧の変化状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に図面を参照して本発明に係る燃料電池システムの運転方法について説明する。
図１は、燃料電池システムの構成を示す図である。図示するように、燃料電池システムは、炭化水素を含む原燃料ガスを改質して水素を主成分とする改質ガスを生成する燃料改質装置１０、燃料改質装置１０から供給される改質ガスを燃料として用いて発電する燃料電池装置２０、及び、燃料改質装置１０及び燃料電池装置２０の運転を制御する運転制御装置１を備える。
【００２４】
燃料改質装置１０は、脱硫部１１と、改質部１２と、燃焼部１３と、変成部１４と、一酸化炭素除去部１５と、水蒸気生成部１６と、熱交換部１７とを有する。
【００２５】
脱硫部１１は、炭化水素を含む原燃料ガスを改質部１２に供給する原燃料ガス流路Ｌ１の途中に設けられ、供給される原燃料（例えば都市ガス）などに付臭剤として含まれる硫黄化合物を脱硫処理する。脱硫部１１への原燃料ガスの供給量、即ち、改質部１２への原燃料の供給量は、運転制御装置１が、脱硫部１１よりも上流側の原燃料ガス流路Ｌ１に設けられる第１弁Ｖ１を用いて調節する。また、脱硫部１１は、収容している脱硫触媒の温度を調節する温度調節手段１１ａを備える。この温度調節手段１１ａは、例えば電気ヒーターである。そして、運転制御装置１は、脱硫部１１（脱硫触媒）の温度が目標温度になるように温度調節手段１１ａの動作を制御する。
【００２６】
改質部１２は、原燃料ガスを水蒸気の存在下で改質処理して、水素を主成分とする改質ガスを生成する。具体的には、改質部１２には、水蒸気と脱硫処理後の原燃料とが混合された状態で供給される。そして、改質部１２は、隣接して設けられる燃焼部１３で発生された熱を利用して原燃料を水蒸気改質して、水素を主成分とし、副生成物としての一酸化炭素と二酸化炭素とを含む改質ガスを生成する。改質部１２での改質処理によって生成された改質ガスは、改質部１２よりも下流側の改質ガス流路Ｌ２へと送り出される。
【００２７】
燃焼部１３は、可燃性ガスを燃焼して熱を発生させる。可燃性ガスとしては、後述するように、燃料電池装置２０の燃料極（図示せず）から排出されたアノード排ガス（発電反応で消費されなかった水素を含むガス）、又は、燃焼用ガス流路Ｌ７を通して供給される都市ガスなどの燃焼用燃料ガス、或いは、それら両方を混合して用いることができる。また、燃焼部１３には可燃性ガスの燃焼用の空気（酸素）が燃焼用空気流路Ｌ９を介して供給されている。
【００２８】
変成部１４は、改質ガス流路Ｌ２の途中に設けられ、改質部１２にて生成された改質ガスに含まれる一酸化炭素を低減するように処理する。具体的には、変成部１４において、改質部１２で生成された改質ガス中に含まれている一酸化炭素と水蒸気とが反応して、一酸化炭素が二酸化炭素に変成処理される。また、変成部１４は、収容している一酸化炭素変成触媒の温度を調節する温度調節手段１４ａを備える。この温度調節手段１４ａは、例えば電気ヒーター又は熱交換器等により構成される。そして、運転制御装置１は、変成部１４（一酸化炭素変成触媒）の温度が目標温度になるように温度調節手段１４ａの動作を制御する。
【００２９】
一酸化炭素除去部１５は、改質ガス流路Ｌ２の途中に設けられ、内部に一酸化炭素除去触媒を収容している。一酸化炭素除去部１５では、変成処理後の改質ガス中に残っている一酸化炭素が添加される空気中の酸素によって酸化除去される。酸化用空気は、空気供給用ブロア１８より酸化用空気流路Ｌ１２を介して一酸化炭素除去部１５よりも上流側の改質ガス流路Ｌ２へ供給される。その結果、一酸化炭素濃度の非常に低い、水素リッチな改質ガスが生成される。また、一酸化炭素除去部１５の温度、具体的には一酸化炭素除去触媒の温度を調節する温度調節手段１５ａを備える。運転制御装置１は、一酸化炭素除去部１５に供給する単位時間当たりの酸素量、具体的には、空気供給用ブロア１８の供給量が設定量になるように、空気供給用ブロア１８の作動を制御する。又、運転制御装置１は、一酸化炭素除去部１５（一酸化炭素除去触媒）の温度が目標温度になるように温度調節手段１５ａの動作を制御する。温度調節手段１５ａは、例えば電気ヒーター又は熱交換器等により構成される。
【００３０】
一酸化炭素除去部１５は、一酸化炭素除去触媒の温度が一定であれば、酸化用空気の供給量が多いほど活性が高まり一酸化炭素の酸化が促進され易い。又、一酸化炭素除去部１５は、酸化用空気の供給量が一定であれば、一酸化炭素除去触媒の温度が高いほど活性が高まり一酸化炭素の酸化が促進され易い。
【００３１】
一酸化炭素除去部１５によって一酸化炭素濃度が低減された後の改質ガスが改質ガス流路Ｌ２を介して燃料電池装置２０に供給される。一酸化炭素除去部１５と燃料電池装置２０との間の改質ガス流路Ｌ２の途中にその流路を開閉可能な第２弁Ｖ２が設けられている。
【００３２】
水蒸気生成部１６は、水供給路Ｌ１０から供給される水を、燃焼部１３から排出される熱を用いて蒸発させて、改質部１２に水蒸気を供給する。具体的には、水蒸気生成部１６に隣接して設けられる熱交換部１７には、燃焼部１３から排出された燃焼排ガスが改質部１２への熱供給を行った後で燃焼排ガス流路Ｌ４を介して供給される。そして、その燃焼排ガスが有する熱が水蒸気生成部１６に伝達されて水の蒸発に利用される。水蒸気生成部１６で生成された水蒸気は、水蒸気流路Ｌ１１を通って、脱硫部１１よりも下流側の原燃料ガス流路Ｌ１に合流する。その結果、改質部１２には、水蒸気と脱硫処理後の原燃料ガスとが混合して供給されることになる。水蒸気生成部１６への水の供給量、即ち、改質部１２への水蒸気の供給量は、運転制御装置１が調節する。
【００３３】
燃料電池装置２０は、固体高分子型燃料電池であり、図２に示すように、固体高分子からなる電解質膜２２を燃料極２３（アノード）と酸素極２４（カソード）とにより挟んでセルＣが構成されている。
【００３４】
燃料極２３はガス拡散層２３ａと触媒層２３ｂとを備え、ガス拡散層２３ａと対面する側の第１セパレータ２６の一面に形成される燃料ガス流路２６ａに供給された燃料ガスがガス拡散層２３ａを通って触媒層２３ｂに到達する。触媒層２３ｂは、金属触媒を担持した担体によって構成される。同様に、酸素極２４はガス拡散層２４ａと触媒層２４ｂとを備え、ガス拡散層２４ａと対面する側の第２セパレータ２７の一面に形成される空気流路２７ａに供給された酸素（空気）がガス拡散層２４ａを通って触媒層２４ｂに到達する。第２セパレータ２７と、隣り合うセルＣの第１セパレータ２６との間には、冷却水が流れる冷却水流路２７ｂが形成されている。
【００３５】
そして、燃料電池装置２０は、上記したようなセルＣを複数積層して構成されるセルスタック２５が備えられている。図１に示すように、セルスタック２５が有する燃料極２３には改質ガス流路Ｌ２を介して上記改質ガスが供給され、セルスタック２５が有する酸素極２４には酸化剤ガス流路Ｌ５を介して酸素（空気）が供給されて発電反応が行われる。セルスタック２１の出力電力（即ち、発電反応の量）は、運転制御装置１がインバータ（図示せず）を用いて調節し、その電力が電力消費装置（図示せず）に供給される。尚、セルスタック２５に供給される水素のうち、過剰な水素は、セルスタック２５での発電反応で消費されることなくセルスタック２５の燃料極２３から排出され、アノード排ガス流路Ｌ３を通って燃焼部１３に供給され、可燃性ガスとして燃焼される。アノード排ガス流路Ｌ３には、その流路を開閉可能な第３弁Ｖ３が設けられるとともに、燃焼用ガス流路Ｌ７が接続されている。アノード排ガス流路Ｌ３への燃焼用燃料ガスの供給量は、運転制御装置１が、燃焼用ガス流路Ｌ７の途中に設けられる第４弁Ｖ４を用いて調節する。セルスタック２５の酸素極２４から排出されたカソード排ガスはカソード排ガス流路Ｌ６を介して排気される。
【００３６】
一酸化炭素除去部１５とその第２弁Ｖ２との間の改質ガス流路Ｌ２の途中部と、アノード排ガス流路Ｌ３の途中部とがバイパス流路Ｌ８で接続される。バイパス流路Ｌ８には、その流路を開閉可能な第５弁Ｖ５が設けられている。
【００３７】
燃料電池システムの運転を停止しているとき、上記各弁Ｖ１〜Ｖ５が何れも閉止され、燃料改質装置１０の内部の領域は、例えば原燃料ガスが充填された状態で保管され、セルスタック２１の内部の領域は、例えば改質ガスが充填された状態で保管される。
【００３８】
燃料電池システムの運転を開始すると、運転制御装置１は、第１弁Ｖ１を開放して原燃料ガスを脱硫部１１に供給し、水を水蒸気生成部１６に供給し、第４弁Ｖ４を開放して燃焼用燃料ガスを燃焼用ガス流路Ｌ７及びアノード排ガス流路Ｌ３を介して燃焼部１３に供給して燃焼部１３を燃焼作動させる。また、運転制御装置１は、脱硫部１１の温度調節手段１１ａ、変成部１４の温度調節手段１４ａ、一酸化炭素除去部１５の温度調節手段１５ａを加熱作動させて、脱硫部１１及び変成部１４及び一酸化炭素除去部１５の昇温を行う。
【００３９】
運転制御装置１は、運転を開始した時点では、第２弁Ｖ２を閉止し、且つ、第３弁Ｖ３を開放している。その結果、改質部１２で生成された改質ガスは、燃料電池装置２０へ供給されず、全量がバイパス流路Ｌ８及びアノード排ガス流路Ｌ３を通って燃焼部１３で燃焼される。運転制御装置１は、この状態で運転を継続し、例えば改質部１２に設けられている温度センサＴ１で改質触媒の温度が設定温度に達すると、燃料改質装置１０の起動工程が完了したと判定する。そして、運転制御装置１は、第２弁Ｖ２を開放し、第３弁Ｖ３を閉止して、改質部１２で生成された改質ガスの全量が燃料電池装置２０に供給されるようにする。また、運転制御装置１は、燃焼用ガス流路Ｌ７を介して供給する燃焼用燃料ガスの量を、例えば、燃焼部１３に設けた温度センサＴ２の検出温度が所定の温度になるように適宜調節する。
【００４０】
運転制御装置１は、一酸化炭素除去部１５を適切な運転条件で作動させるための設定処理を実行するように構成されている。すなわち、運転制御装置１は、上記設定処理として、図３に示すように、電圧比較工程と、判定工程と、運転条件決定工程とを実行する。
【００４１】
説明を加えると、運転制御装置１は、一酸化炭素除去部１５の運転条件を変化させる前後でのセルＣの出力電圧を比較する電圧比較工程を、燃料電池装置２０の出力電力が一定である間に行い、電圧比較工程の結果に基づいて、一酸化炭素除去部１５での一酸化炭素の酸化が相対的に促進される第１運転条件でのセルＣの出力電圧が、一酸化炭素除去部１５での一酸化炭素の酸化が相対的に促進されない第２運転条件でのセルＣの出力電圧から設定範囲内にあると判定すると、第２運転条件を以後の一酸化炭素除去部１５の運転条件として決定する運転条件決定工程を行うように構成されている。
【００４２】
上記したような運転条件の設定処理は、適宜間隔をあけて定期的に行う。例えば、１か月に１回程度の頻度で行う。この運転条件の設定処理を行うときは、燃料電池装置２０の出力電力を最大出力に調整して、最大出力にて１時間継続して運転を行ったのち出力が安定している状態で行う。
【００４３】
このような運転条件の設定処理を実行する場合、運転制御装置１は、一酸化炭素除去部１５の運転条件として、一酸化炭素除去部１５に供給する単位時間当たりの酸素量、具体的には、一酸化炭素除去部１５に対する酸化用空気の供給量を変化させる。すなわち、運転制御装置１は、電圧比較工程において、一酸化炭素除去部１５に対する酸化用空気の供給量を変化させ、その変化の前後において、セルＣの出力電圧を検出する。
【００４４】
以下、具体的な動作について説明する。
図４，５に、酸化用空気の供給量を変化させたときのセルＣの出力電圧の変化の具体例を示している。予め、一酸化炭素除去部１５の初期設定条件として、例えば、一酸化炭素除去触媒の温度が９０℃で、酸化用空気の供給量が３５０〔ｍｌ／分〕が設定される。運転制御装置１は、図４に示す例では、電圧比較工程において、一酸化炭素除去触媒の温度を９０℃に維持しながら、酸化用空気の供給量を調整可能な上限値すなわち、５００〔ｍｌ／分〕に設定する。このとき、酸化用空気の供給量の増加に伴って、複数のセルＣの出力電力の平均値（以下、平均セル電圧という）が、７５０〔ｍＶ〕から７６０〔ｍＶ〕に変化している。次に、酸化用空気の供給量を４００〔ｍｌ／分〕に設定して、その前後における平均セル電圧を比較する。
【００４５】
そして、判定工程において、酸化用空気の供給量が５００〔ｍｌ／分〕から４００〔ｍｌ／分〕に変化するときの変化の前後において、５００〔ｍｌ／分〕供給時でのセルＣの出力電圧が、４００〔ｍｌ／分〕供給時でのセルＣの出力電圧から設定範囲内にあるか否かを判定する。言い換えると、平均セル電圧が設定量以上変動したか否かを判定する。
【００４６】
図４に示す例では、酸化用空気の供給量が５００〔ｍｌ／分〕から４００〔ｍｌ／分〕に変化すると、平均セル電圧が７５０〔ｍＶ〕に変化している。この場合には、酸化用空気の供給量を４００〔ｍｌ／分〕に設定した状態は、適正な運転状態ではなく、性能を充分に発揮できていない状態であると想定できる。そこで、この場合には、酸化用空気の供給量を４００〔ｍｌ／分〕よりも設定量（５０〔ｍＶ〕）多い、４５０〔ｍｌ／分〕に設定してその後の運転を実行するようにしている。図４に示す例では、酸化用空気の供給量が４００〔ｍｌ／分〕から４５０〔ｍｌ／分〕に変化すると、平均セル電圧が７６０〔ｍＶ〕に変化している。
【００４７】
すなわち、酸化用空気の供給量を調整可能な上限値（５００〔ｍｌ／分〕）に設定する運転条件では、空気の供給量が過剰になるが、４００〔ｍｌ／分〕では不足しているので、４５０〔ｍｌ／分〕に設定することで、最大能力に近い性能を発揮することが可能となる。
【００４８】
一方、図５に示す例では、一旦、酸化用空気の供給量が３５０〔ｍｌ／分〕から５００〔ｍｌ／分〕（第１運転条件）に設定されたのち、酸化用空気の供給量を４００〔ｍｌ／分〕（第２運転条件）に変化させても平均セル電圧が７６０〔ｍＶ〕にて一定で変化していない。この場合、酸化用空気の供給量を４００〔ｍｌ／分〕に設定した状態が適正な運転状態であることが想定される。そこで、この場合には、酸化用空気の供給量を４００〔ｍｌ／分〕に維持しながらその後の運転を実行する。この例では、４００〔ｍｌ／分〕が最大能力に近い性能を発揮する状態となる。
【００４９】
つまり、上記した処理方法では、酸化用空気の供給量が５００〔ｍｌ／分〕に設定されることが第１設定条件に対応し、酸化用空気の供給量が４００〔ｍｌ／分〕に設定されることが第２設定条件に対応する。
【００５０】
酸化用空気の供給量を変更する処理方法において、上記した例では、酸化用空気の供給量を調整可能な上限値に設定した後に、酸化用空気の供給量を設定量（５０〔ｍｌ／分〕）ずつ変更させるようにしているが、５０〔ｍｌ／分〕に限らず、それよりも少ない設定量ずつ変更させてさらに精度よく酸化処理の能力調節を行うようにしてもよい。又、酸化用空気の供給量を減少させる方法に代えて、酸化用空気の供給量を予め少なめに設定しておき、設定量ずつ増加させるように変更するようにしてもよい。
【００５１】
この実施形態で示した、一酸化炭素除去触媒の温度、酸化用空気の供給量、平均セル電圧等の数値は一例であって、本発明は、これらの数値に限定されるものではなく、異なる値に設定して処理を実行することができる。
【００５２】
＜別実施形態＞
次に別実施形態を説明する。
【００５３】
＜１＞
上記実施形態では、一酸化炭素除去部１５の運転条件として、一酸化炭素除去部１５に対する酸化用空気の供給量を変化させるようにしたが、この構成に代えて、一酸化炭素除去部１５の運転条件として、一酸化炭素除去部１５の温度を変化させるようにしてもよい。
【００５４】
すなわち、運転制御装置１は、電圧比較工程において、一酸化炭素除去部１５の運転条件として、一酸化炭素除去部１５の温度を変化させ、変化の前後において、セルＣの出力電圧を検出する。
【００５５】
具体的な動作について説明すると、一酸化炭素除去部１５の初期設定条件として、上記実施形態と同様に、例えば、一酸化炭素除去部１５の温度が９０℃で、酸化用空気の供給量が３５０〔ｍｌ／分〕が設定される。そして、このときの平均セル電圧が７００〔ｍＶ〕である。
【００５６】
運転制御装置１は、酸化用空気の供給量を３５０〔ｍｌ／分〕に維持しながら、一酸化炭素除去部１５（具体的には、一酸化炭素除去触媒）の温度を９０℃から９２℃に変更設定する。例えば、表１に示すように、一酸化炭素除去部１５は温度上方に伴って酸化処理の活性が向上するので、平均セル電圧が変更する。表１に示す例では、例えば、平均セル電圧が７００〔ｍＶ〕から７０２〔ｍＶ〕に変化している。以下、一酸化炭素除去部１５の温度を２℃ずつ増加させるように変更設定する。このとき、例えば、表１に示すように、一酸化炭素除去部１５の温度を９２℃から９４℃に変更すると、平均セル電圧が７０２〔ｍＶ〕から７０５〔ｍＶ〕に変化し、一酸化炭素除去部１５の温度を９４℃から９６℃に変更すると、平均セル電圧は７０５〔ｍＶ〕であり、９４℃のときから変化していない場合を示している。
【００５７】
【表１】
2018160428.tif 000003
【００５８】
上記した一酸化炭素除去触媒の温度を変更させる処理方法では、一酸化炭素除去部１５の温度を９２℃に設定する状態が一酸化炭素の酸化が相対的に促進される第１運転条件に相当する。一酸化炭素除去部１５の温度を９０℃に設定する状態が一酸化炭素の酸化が相対的に促進されない第２運転条件に相当する。そして、一酸化炭素除去部１５の温度を９４℃に設定する状態が第３運転条件に相当する。
【００５９】
説明を加えると、一酸化炭素除去部１５の温度を９２℃に設定する状態と、一酸化炭素除去部１５の温度を９０℃に設定する状態とでは、セルの出力電圧の差が設定範囲より大であり、第１運転条件よりも更に酸化が促進される第３運転条件として、一酸化炭素除去部１５の温度を９４℃に設定する。そして、一酸化炭素除去部１５の温度を９４℃から更に上昇させても、セルＣの出力電圧は変化しないので、一酸化炭素除去部１５の温度が９４℃に設定される状態でその後の運転条件として設定される。
【００６０】
一酸化炭素除去部１５の温度を変更する処理方法において、上記した例では、一酸化炭素除去部１５の温度を低めの温度（９０℃）から設定温度（２℃）ずつ上昇させるようにしているが、２℃に限らず、それよりも少ない設定温度（１℃）や多めの設定温度（３℃以上）ずつ変更させてもよい。又、一酸化炭素除去部１５の温度を上昇させる方法に代えて、一酸化炭素除去部１５の温度を予め高めに設定しておき、設定温度ずつ低下させるように変更するようにしてもよい。尚、一酸化炭素除去部１５の温度を上昇させる場合、熱走等の発生を回避するために、上限温度（例えば、１００℃）を設定しておき、その上限温度以上に上昇させないように設定するとよい。
【００６１】
本実施形態で示した、一酸化炭素除去部１５の温度、酸化用空気の供給量、平均セル電圧等の数値は一例であって、本発明は、これらの数値に限定されるものではなく、異なる値に設定して処理を実行することができる。
【００６２】
＜２＞
上記各実施形態では、電圧比較工程を、燃料電池装置２０の出力電力が最大出力であるときに行うようにしたが、この構成に代えて、燃料電池装置２０の出力電力が最大出力よりも低い中間出力であるときに行ってもよい。
【００６３】
＜３＞
上記各実施形態では、一酸化炭素除去部１５の初期設定条件として、一酸化炭素除去部１５の温度が９０℃で、酸化用空気の供給量が３５０〔ｍｌ／分〕に設定されるものを示したが、この構成に代えて、例えば、表２に示すように、燃料電池システムの運転積算時間の長さに応じて初期設定条件を変更するようにしてもよい。
【００６４】
【表２】
2018160428.tif 000004
【００６５】
尚、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、燃料電池システムに利用できる。
【符号の説明】
【００６７】
１０    燃料改質装置
１２    改質部
１４    変成部
１５    一酸化炭素除去部
２０    燃料電池装置
【図１】
2018160428.tif 000005
【図２】
2018160428.tif 000006
【図３】
2018160428.tif 000007
【図４】
2018160428.tif 000008
【図５】
2018160428.tif 000009