(57)【要約】燃料改質装置（６０）と燃料電池本体（４）とを備えた燃料電池発電システムにおいて、燃料改質装置（６０）の加熱用のバーナ（１０）から排出されたバーナ排ガス（２５）（原ガス）を燃料改質装置（６０）内へ送給する弁（３０ａ，３２）、管路（３０ｂ，３１）、凝縮器（３４）、ポンプ（３５）等と、管路（３０ｂ，３１）に配設されてバーナ排ガス（２５）中の酸素を吸着して当該バーナ排ガス（２５）から酸素を除去して不活性ガス（４０）を生成させる酸化還元可能な酸素吸着剤（２８）を具備する不活性ガス生成装置（５Ａ）とを備えることにより、燃料改質装置（６０）内に残留物質を残さずに確実に除去することが低コストで簡単かつコンパクトにできるようにした。
2003094273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料改質装置と燃料電池本体とを備えた燃料電池発電システムにおいて、
前記燃料改質装置の加熱用のバーナから排出されたバーナ排ガス、前記燃料電池本体のカソードから排出される排空気、系外からの空気のうちの少なくとも一種の原ガスを前記燃料改質装置内へ送給する原ガス送給手段と、
前記原ガス中の酸素を吸着して当該原ガスから酸素を除去して不活性ガスを生成させる酸化還元可能な酸素吸着剤を具備する不活性ガス生成手段と
を備えていることを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項２】
請求の範囲１において、
酸素を吸着した前記酸素吸着剤を還元する吸着剤還元手段を備えている
ことを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項３】
請求の範囲１又は請求の範囲２において、
前記酸素吸着剤が、前記原ガス送給手段、前記燃料改質装置に設けられている改質触媒層とＣＯ変成触媒層との間、前記燃料改質装置内の改質触媒層の上流側、前記燃料改質装置に設けられている改質触媒層中、のうちの少なくとも一箇所に配設されている
ことを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項４】
請求の範囲１から請求の範囲３のいずれかにおいて、
前記酸素吸収剤が、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）のうちの少なくとも一種からなる
ことを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項５】
燃料改質装置と燃料電池本体とを備えた燃料電池発電システムにおいて、
前記燃料改質装置の加熱用のバーナから排出されたバーナ排ガス、前記燃料電池本体のカソードから排出される排空気、系外からの空気のうちの少なくとも一種の原ガスを前記燃料改質装置内へ送給する原ガス送給手段と、
前記原ガス中の酸素を吸収して当該原ガスから酸素を除去して不活性ガスを生成させる酸素吸収液を具備する不活性ガス生成手段と
を備えていることを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項６】
請求の範囲５において、
前記酸素吸収液が、Ｎａ２ＳＯ３溶液である
ことを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項７】
燃料改質装置と燃料電池本体とを備えた燃料電池発電システムにおいて、
前記燃料電池本体のアノードから排出されるアノード排ガス、前記燃料改質装置で改質された改質ガスのうちの少なくとも一種の原ガスを送給されて当該原ガス中の二酸化炭素を吸収するアミン水溶液を具備する二酸化炭素回収手段と、
前記二酸化炭素回収手段の前記アミン水溶液を加熱することにより当該アミン水溶液から二酸化炭素を離脱させて前記燃料改質装置内へ送給する二酸化炭素送給手段と
を具備する不活性ガス生成手段を備えている
ことを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項８】
請求の範囲７において、
前記二酸化炭素回収手段で二酸化炭素を回収された前記原ガスを前記燃料改質装置の前記バーナに供給する原ガス再利用手段を備えている
ことを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項９】
請求の範囲７又は請求の範囲８において、
前記燃料改質装置内へ送給される前記二酸化炭素から水分を回収する水分回収手段と、
前記水分回収手段で回収された前記水分を前記二酸化炭素回収手段の前記アミン水溶液に戻す水分再利用手段と
を備えていることを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項１０】
請求の範囲１から請求の範囲４のいずれかの燃料電池発電システムの運転方法であって、
発電運転停止の際に、前記不活性ガス生成手段で不活性ガスを生成して、当該不活性ガスで前記燃料改質装置内に残留する残留物質を除去して不活性ガスパージする
ことを特徴とする燃料電池発電システムの運転方法。
【請求項１１】
請求の範囲１０において、
前記燃料改質装置で改質された改質ガス又は前記燃料電池本体のアノードから排出されたアノード排ガスにより、前記不活性ガス生成手段の前記酸素吸着剤を還元して再生処理する
ことを特徴とする燃料電池発電システムの運転方法。
【請求項１２】
請求の範囲１１において、
発電運転の際に前記再生処理を行う
ことを特徴とする燃料電池発電システムの運転方法。
【請求項１３】
請求の範囲５又は請求の範囲６の燃料電池発電システムの運転方法であって、
発電運転停止の際に、前記不活性ガス生成手段で不活性ガスを生成して、当該不活性ガスで前記燃料改質装置内に残留する残留物質を除去して不活性ガスパージする
ことを特徴とする燃料電池発電システムの運転方法。
【請求項１４】
請求の範囲７から請求の範囲９のいずれかの燃料電池発電システムの運転方法であって、
発電運転中に、前記不活性ガス生成手段の前記二酸化炭素回収手段により前記原ガス中の二酸化炭素を回収し、
発電運転停止の際に、前記不活性ガス生成手段の前記二酸化炭素送給手段を作動させて、前記アミン水溶液から不活性ガスを発生させることにより、前記燃料改質装置内に残留する残留物質を除去して不活性ガスパージする
ことを特徴とする燃料電池発電システムの運転方法。
【請求項１５】
請求の範囲１４において、
発電運転中に、前記二酸化炭素回収手段で二酸化炭素を回収された前記原ガスを前記燃料改質装置の前記バーナに供給する
ことを特徴とする燃料電池発電システムの運転方法。
【請求項１６】
請求の範囲１４又は請求の範囲１５において、
発電運転停止の際に、前記二酸化炭素送給手段により前記燃料改質装置内へ送給される前記二酸化炭素から水分を回収して、当該水分を前記二酸化炭素回収手段の前記アミン水溶液に戻す
ことを特徴とする燃料電池発電システムの運転方法。
【請求項１７】
請求の範囲１０から請求の範囲１６のいずれかにおいて、
前記不活性ガスで前記燃料改質装置内をパージする前に、当該燃料改質装置内の残留物質を水蒸気で除去する
ことを特徴とする燃料電池発電システムの運転方法。
【請求項１８】
請求の範囲１７において、
前記燃料改質装置内の残留物を水蒸気で除去した後に、当該燃料改質装置の前記バーナに空気のみを流して当該燃料改質装置を冷却してから、当該燃料改質装置内を不活性ガスでパージする
ことを特徴とする燃料電池発電システムの運転方法。
【請求項１９】
請求の範囲１７又は請求の範囲１８において、
前記燃料改質装置内の残留物を除去する水蒸気が、当該燃料改質装置内の酸化を防止するのに必要十分な量の燃料ガスを混入されたものである
ことを特徴とする燃料電池発電システムの運転方法。
【請求項２０】
請求の範囲１０から請求の範囲１９のいずれかにおいて、
発電運転の開始に際して、前記燃料改質装置の前記バーナのみを作動させて当該燃料改質装置を加熱昇温させ、当該燃料改質装置の昇温途中で、当該記燃料改質装置内の酸化を防止するのに必要十分な量の燃料ガスを混入させた水蒸気を当該燃料改質装置に送給し、当該燃料改質装置の昇温完了後、前記燃料電池本体の作動に応じた必要量で当該燃料ガスを供給して、発電運転を開始する
ことを特徴とする燃料電池発電システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、燃料電池発電システム及びその運転方法に関し、より詳しくは、可燃性ガスや水分等の残留物質や酸素等を燃料改質装置の内部に残留させることなく確実に除去することが低コストでコンパクトに行うことができる技術に関する。
背景技術
燃料電池発電システムは、燃料改質装置及び燃料電池本体から主に構成され、家庭等の分散電源として注目されている。燃料改質装置は、都市ガス等の燃料ガスを水素リッチな改質ガスに変えて、燃料電池本体に供給している。燃料電池本体は、上記改質ガスと空気とを電気化学的に反応させて発電するようになっている。
このような燃料電池発電システムにおいては、作動を即時に停止してしまうと、燃料改質装置等の各所に水素やメタン等の可燃性ガスや水分等が残留してしまい、保守点検等の際に可燃性ガスが外部に漏出したり、水分が触媒に結露して、触媒が劣化するおそれがある。
よって、例えば、特開２００１−２７７１３７号公報等では、発電停止の際に燃料改質装置内に空気を送給して充填することにより、燃料改質装置内から可燃性ガスや水分等の残留物質を除去することを提案しているが、空気中の酸素が燃料改質装置の触媒（特に、ＣＯ変成反応に用いられるＣｕ／Ｚｎ系のＬＴＳ触媒）等を劣化させてしまう可能性がある。
このため、例えば、特開２００１−１８０９０８号公報等では、酸素劣化が小さい貴金属系の触媒を上記燃料改質装置に適用することを提案しているが、貴金属系の上記触媒は、Ｃｕ／Ｚｎ系の上記触媒よりも触媒効率が悪いため（体積比で約１／５〜１／１０程度）、燃料改質装置の大型化を招くと共に、全体を均一に加熱することが難しくなってしまう。
そこで、例えば、特開２０００−２７７１３７号公報等では、燃料ガス又は改質ガスと空気とを燃焼反応させて、窒素及び二酸化炭素が主成分の不活性ガスを製造してタンクに一旦貯蔵しておき、運転停止時にタンクから不活性ガスを取り出して燃料改質装置内に充填することにより、燃料改質装置内から可燃性ガスや水分等の残留物質を除去することを提案している。
また、例えば、特開２０００−２７７１３８号公報等では、発電用の燃料電池本体とは別の第２の燃料電池本体を新たに備え、改質ガスと空気又は発電用の燃料電池本体から排出される空気とを上記第２の燃料電池本体で電気化学的に反応させて、当該第２の燃料電池本体から排出される低酸素濃度で窒素リッチな排空気を不活性ガスとし、当該不活性ガスを運転停止時に燃料改質装置内に充填することにより、燃料改質装置内から可燃性ガスや水分等の残留物質を除去することを提案している。
しかしながら、上記特開２０００−２７７１３７号公報等で提案されている上述したような手段では、燃料ガス又は改質ガスと空気とを化学量論的に等しく燃焼反応させなければ、不活性ガス中に酸素又は可燃性ガスが残存してしまうため、当該不活性ガスの製造が現実的に困難であると共に、不活性ガスの貯蔵用のタンクを用意しなければならないため、システムの大型化及びコストアップを生じてしまい、家庭等の分散電源として利用する場合に非常に不利となってしまう。
また、上記特開２０００−２７７１３８号公報等で提案されている上述したような手段では、改質ガスと空気又は発電用の燃料電池本体から排出される空気とを第２の燃料電池本体で電気化学的に反応させて排出される空気を不活性ガスとして利用することから、上記第２の燃料電池本体で酸素がすべて消費されずに当該不活性ガス中に残存してしまい、完全な不活性ガスを製造することが現実的に困難であると共に、不活性ガスの製造用の燃料電池本体を用意しなければならないため、システムの大型化及びコストアップを生じてしまい、家庭等の分散電源として利用する場合に非常に不利となってしまう。
このようなことから、本発明は、可燃性ガスや水分等の残留物質や酸素を燃料電池発電システムの燃料改質装置内に残留させることなく確実に除去することが低コストで簡単かつコンパクトに行うことができる技術を提供することを目的とする。
発明の開示
前述した課題を解決するための、第１の発明による燃料電池発電システムは、燃料改質装置と燃料電池本体とを備えた燃料電池発電システムにおいて、前記燃料改質装置の加熱用のバーナから排出されたバーナ排ガス、前記燃料電池本体のカソードから排出される排空気、系外からの空気のうちの少なくとも一種の原ガスを前記燃料改質装置内へ送給する原ガス送給手段と、前記原ガス中の酸素を吸着して当該原ガスから酸素を除去して不活性ガスを生成させる酸化還元可能な酸素吸着剤を具備する不活性ガス生成手段とを備えていることを特徴とする。
第２の発明による燃料電池発電システムは、第１の発明において酸素を吸着した前記酸素吸着剤を還元する吸着剤還元手段を備えていることを特徴とする。
第３の発明による燃料電池発電システムは、第１又は第２の発明において、前記酸素吸着剤が、前記原ガス送給手段、前記燃料改質装置に設けられている改質触媒層とＣＯ変成触媒層との間、前記燃料改質装置内の改質触媒層の上流側、前記燃料改質装置に設けられている改質触媒層中、のうちの少なくとも一箇所に配設されていることを特徴とする。
第４の発明による燃料電池発電システムは、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記酸素吸収剤が、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）のうちの少なくとも一種からなることを特徴とする。
第５の発明による燃料電池発電システムは、燃料改質装置と燃料電池本体とを備えた燃料電池発電システムにおいて、前記燃料改質装置の加熱用のバーナから排出されたバーナ排ガス、前記燃料電池本体のカソードから排出される排空気、系外からの空気のうちの少なくとも一種の原ガスを前記燃料改質装置内へ送給する原ガス送給手段と、前記原ガス中の酸素を吸収して当該原ガスから酸素を除去して不活性ガスを生成させる酸素吸収液を具備する不活性ガス生成手段とを備えていることを特徴とする。
第６の発明による燃料電池発電システムは、第５の発明において、前記酸素吸収液が、Ｎａ２ＳＯ３溶液であることを特徴とする。
第７の発明による燃料電池発電システムは、燃料改質装置と燃料電池本体とを備えた燃料電池発電システムにおいて、前記燃料電池本体のアノードから排出されるアノード排ガス、前記燃料改質装置で改質された改質ガスのうちの少なくとも一種の原ガスを送給されて当該原ガス中の二酸化炭素を吸収するアミン水溶液を具備する二酸化炭素回収手段と、前記二酸化炭素回収手段の前記アミン水溶液を加熱することにより当該アミン水溶液から二酸化炭素を離脱させて前記燃料改質装置内へ送給する二酸化炭素送給手段とを具備する不活性ガス生成手段を備えていることを特徴とする。
第８の発明による燃料電池発電システムは、第７の発明において、前記二酸化炭素回収手段で二酸化炭素を回収された前記原ガスを前記燃料改質装置の前記バーナに供給する原ガス再利用手段を備えていることを特徴とする。
第９の発明による燃料電池発電システムは、第７又は第８の発明において、前記燃料改質装置内へ送給される前記二酸化炭素から水分を回収する水分回収手段と、前記水分回収手段で回収された前記水分を前記二酸化炭素回収手段の前記アミン水溶液に戻す水分再利用手段とを備えていることを特徴とする。
また、第１０の発明による燃料電池発電システムの運転方法は、第１から第４の発明のいずれかの燃料電池発電システムの運転方法であって、発電運転停止の際に、前記不活性ガス生成手段で不活性ガスを生成して、当該不活性ガスで前記燃料改質装置内に残留する残留物質を除去して不活性ガスパージすることを特徴とする。
第１１の発明による燃料電池発電システムの運転方法は、第１０の発明において、前記燃料改質装置で改質された改質ガス又は前記燃料電池本体のアノードから排出されたアノード排ガスにより、前記不活性ガス生成手段の前記酸素吸着剤を還元して再生処理することを特徴とする。
第１２の発明による燃料電池発電システムの運転方法は、第１１の発明において、発電運転の際に前記再生処理を行うことを特徴とする。
第１３の発明による燃料電池発電システムの運転方法は、第５又は第６の発明の燃料電池発電システムの運転方法であって、発電運転停止の際に、前記不活性ガス生成手段で不活性ガスを生成して、当該不活性ガスで前記燃料改質装置内に残留する残留物質を除去して不活性ガスパージすることを特徴とする。
第１４の発明による燃料電池発電システムの運転方法は、第７から第９の発明のいずれかの燃料電池発電システムの運転方法であって、発電運転中に、前記不活性ガス生成手段の前記二酸化炭素回収手段により前記原ガス中の二酸化炭素を回収し、発電運転停止の際に、前記不活性ガス生成手段の前記二酸化炭素送給手段を作動させて、前記アミン水溶液から不活性ガスを発生させることにより、前記燃料改質装置内に残留する残留物質を除去して不活性ガスパージすることを特徴とする。
第１５の発明による燃料電池発電システムの運転方法は、第１４の発明において、発電運転中に、前記二酸化炭素回収手段で二酸化炭素を回収された前記原ガスを前記燃料改質装置の前記バーナに供給することを特徴とする。
第１６の発明による燃料電池発電システムの運転方法は、第１４又は第１５の発明において、発電運転停止の際に、前記二酸化炭素送給手段により前記燃料改質装置内へ送給される前記二酸化炭素から水分を回収して、当該水分を前記二酸化炭素回収手段の前記アミン水溶液に戻すことを特徴とする。
第１７の発明による燃料電池発電システムの運転方法は、第１０から第１６の発明のいずれかにおいて、前記不活性ガスで前記燃料改質装置内をパージする前に、当該燃料改質装置内の残留物質を水蒸気で除去することを特徴とする。
第１８の発明による燃料電池発電システムの運転方法は、第１７の発明において、前記燃料改質装置内の残留物を水蒸気で除去した後に、当該燃料改質装置の前記バーナに空気のみを流して当該燃料改質装置を冷却してから、当該燃料改質装置内を不活性ガスでパージすることを特徴とする。
第１９の発明による燃料電池発電システムの運転方法は、第１７又は第１８の発明において、前記燃料改質装置内の残留物を除去する水蒸気が、当該燃料改質装置内の酸化を防止するのに必要十分な量の燃料ガスを混入されたものであることを特徴とする。
第２０の発明による燃料電池発電システムの運転方法は、第１０から第１９の発明のいずれかにおいて、発電運転の開始に際して、前記燃料改質装置の前記バーナのみを作動させて当該燃料改質装置を加熱昇温させ、当該燃料改質装置の昇温途中で、当該記燃料改質装置内の酸化を防止するのに必要十分な量の燃料ガスを混入させた水蒸気を当該燃料改質装置に送給し、当該燃料改質装置の昇温完了後、前記燃料電池本体の作動に応じた必要量で当該燃料ガスを供給して、発電運転を開始することを特徴とする。
発明を実施するための最良の形態
本発明による燃料電池発電システム及びその運転方法の実施の形態を図面を用いて以下に説明するが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。
〈第１の実施の形態：酸素吸着剤使用〉
本発明にかかる燃料電池発電システム及びその運転方法の第１の実施の形態を第１図を用いて説明する。第１図は、燃料電池発電システムの概略構成図である。
本実施の形態にかかる燃料電池発電システムは、第１図に示すように、燃料改質装置６０と燃料電池本体４とを備えた燃料電池発電システムにおいて、燃料改質装置６０の加熱用のバーナ１０から排出されたバーナ排ガス２５（原ガス）を燃料改質装置６０内へ送給する原ガス送給手段である、弁３０ａ，３２、管路３０ｂ，３１、凝縮器３４、ポンプ３５等と、前記管路３０ｂ，３１に配設されてバーナ排ガス２５中の酸素を吸着して当該バーナ排ガス２５から酸素を除去して不活性ガス４０を生成させる酸化還元可能な酸素吸着剤２８を具備する不活性ガス生成手段である不活性ガス生成装置５Ａとを備えている。
また、本実施の形態にかかる燃料電池発電システムは、酸素を吸着した酸素吸着剤２８を還元する吸着剤還元手段であるヒータ３３を備えている。
前記燃料改質装置６０は、燃料改質器１と、ＣＯ変成触媒器２と、ＰＲＯＸ触媒器３とを備えている。燃料ガス６の改質は、主として、燃料改質器１において、燃料ガス６と水蒸気とを混合して改質触媒層７に流通させ、一般に５００〜７００℃の温度で水蒸気改質反応（ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２Ｏ）を起こさせることにより行われる。改質触媒としては、Ｒｕ／Ａｌ２Ｏ３等を使用することができる。燃料ガス６としては、都市ガスやＬＰＧ（液化プロパンガス）、ＤＭＥ（ジメチルエタノール）、灯油などが使用される。
燃料ガス６は、メイン弁８及びサブ弁９を介して燃料改質器１に供給される。水蒸気改質反応は吸熱反応であるため、燃料改質器１には、熱源としてバーナ１０が設けられている。燃料改質器１には、水１１が弁１２を介して供給される。水１２は、バーナ１０の熱を利用した蒸発器（図示省略）により水蒸気となる。バーナ１０には、燃料ガス６の一部が弁１３を介して供給されると共に、空気１４がポンプ１５を介して供給される。
ＣＯ変成触媒器２は、ＣＯ変成触媒層を用いてＣＯ変成（ＣＯシフトともいう）反応（ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２）により水蒸気と一酸化炭素から水素を生成するものであり、燃料改質器１で水蒸気改質反応により生成したＣＯを活用して改質効率を上げるために用いられる。
ＣＯ変成触媒には、比較的高温側（約４００℃）で作動するＨＴＳ（高温シフト触媒）と比較的低温側（約２００℃）で作動するＬＴＳ（低温シフト触媒）とがあるが、ＬＴＳのみが使用される場合と、ＨＴＳとＬＴＳとの両方が使用される場合とがある。ＨＴＳ触媒としては、Ｆｅ２Ｏ３・Ｃｒ２Ｏ３等を使用することができる。ＬＴＳ触媒としては、ＣｕＯ・ＺｎＯ等を使用することができる。
ＰＲＯＸ触媒器３は、ＰＲＯＸ触媒層を用いて選択酸化（ＰＲｅｆｅｒａｂｌｅ  ＯＸｉｄｉｚａｔｉｏｎ）反応（ＣＯ＋１／２Ｏ２→ＣＯ２）により、毒物質である一酸化炭素を二酸化炭素（炭酸ガス）に変えるものであり、改質ガス１６中の一酸化炭素濃度を極力下げるために用いられる。ＰＲＯＸ触媒としては、Ｒｕ／Ａｌ２Ｏ３を使用することができる。また、ＰＲＯＸ反応は、約１００〜１５０℃で行われる。
燃料改質器１、ＣＯ変成触媒器２及びＰＲＯＸ触媒器３を順に通って燃料ガス６から改質された改質ガス１６は、弁１７を介して、燃料電池本体４のアノード１８に供給される。燃料電池本体４のカソード１９には、空気２０がポンプ２１を介して供給される。
燃料電池本体４から排出されるアノード排ガス（使用後の改質ガス）２２は、アノード排ガス路３６及び弁３８を介して燃料改質器１に戻されて、例えば、バーナ１０用の燃料として利用される。また、発電負荷の都合により、燃料改質装置６０で改質されたものの余剰となってしまう未使用の改質ガス２３も、弁２４、アノード排ガス路３６及び弁３８を介して燃料改質器１に戻されて、例えば、バーナ１０用の燃料として利用される。
燃料改質器１から排気されるバーナ排ガス２５及び燃料電池本体４から排出されるカソード排空気２６は、システム排ガス路２７に排出される。
不活性ガス生成装置５Ａは、主として、酸化還元が繰り返し可能な酸素吸着剤２８で構成される。本実施の形態における酸素吸着剤２８は、燃料改質器１とＣＯ変成触媒器２とＰＲＯＸ触媒器３とを含む燃料改質装置６０の外部に設置されている。酸素吸着剤２８は、適宜な容器に充填されている。酸素吸着剤２８の容器入口には、バーナ排ガス路２９から弁３０ａ及び管路３０ｂを介してバーナ排ガス２５の一部または全量が供給される。酸素吸着剤２８の容器出口は、管路３１及び弁３２を介して燃料改質器１に接続されている。
酸素吸着剤２８には、電気等によるヒータ３３が付設されている。弁３０ａと酸素吸着剤２８の容器入口との間の管路３０ｂには、凝縮器３４とポンプ３５とが順に接続されている。また、管路３０ｂの凝縮器３４の上流側には、アノード排ガス路３６の前記弁３８の下流側から使用後の改質ガス２２又は未使用の改質ガス２３を供給可能にする弁３７ａ及び管路３７ｂが接続している。
また、アノード排ガス路３６には、前記弁３８の上流側から使用後の改質ガス２２や未使用の改質ガス２３をシステム排ガス路２７に排出する弁３９ａ及び管路３９ｂが接続している。
酸素吸着剤２８としては、酸化還元が可能なものであれば何れでも使用可能であり、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）のうちのいずれか一種（好ましくは金属銅（Ｃｕ））を使用することができる。または、これらＣｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎの二種以上を組み合わせたもの（例えばＣｕ／Ｚｎ混合物）を使用することができる。
また、ＣｕやＣｕ／Ｚｎの他、ＬＴＳ触媒と類似の物質も使用することができる。Ｃｕ／Ｚｎ混合物などのＬＴＳ触媒は、酸化還元を繰り返すとＣＯ変成機能が劣化するものの、酸化還元機能自体は劣化しない。酸素吸着剤２８は、その形状を特に限定されることがないが、例えば、ペレット形状やハニカム形状であると好ましい。
酸素吸着剤２８としてＣｕを用いた場合、Ｃｕ＋１／２Ｏ２→ＣｕＯなる酸化反応により、バーナ排ガス２５から酸素が吸着されて除去される。この酸素除去処理は、１００℃以上、好ましくは１５０℃〜７００℃、より好ましくは２００℃〜４００℃で行う。酸素吸着剤２８を１００℃以上にすることにより、バーナ排ガス２５中から酸素を容易に除去することができる。
なお、酸素吸着剤２８としてＣｕを用いた場合、ＣｕＯ＋Ｈ２雰囲気→Ｃｕなる還元反応により、ＣｕＯがＣｕに還元される。この還元再生処理は、１００℃以上、好ましくは１５０℃〜７００℃、より好ましくは２００℃〜４００℃で行う。酸素を吸着した酸素吸着剤２８を１００℃以上にすることにより、酸素吸着剤２８を容易に再生することができる。
このような本実施の形態にかかる燃料電池発電システムを作動（発電運転の開始）する場合には、以下のように操作する。
（１）まず、燃料改質器１を空焚きして加熱昇温させる。つまり、弁１３を開き、ポンプ１５を作動させて、燃料改質器１のバーナ１０のみを動作させる。メイン弁８、サブ弁９、弁１２、弁３０ａ及び弁３２は閉じ、凝縮器３４及びポンプ３５は停止しておく。このときの弁１７、弁２４、弁３７ａ、弁３８、弁３９ａの開閉及びポンプ２１の作動の有無は特に問わないが、ここでは弁１７、２４、３７ａ、３８、３９ａも閉じ、ポンプ２１も停止しておくものとする。
（２）燃料改質器１の昇温途中は、弁１２を開いて水蒸気を燃料改質器１内に流し、燃料改質器１の昇温を促進する。その際、水蒸気で燃料改質器１内が酸化されるのを防止するため、サブ弁９を開き、燃料改質器１内の酸化を防止するのに必要十分に足りるだけの微量の燃料ガス６を水蒸気に混入させる。また、弁１７と弁３９ａを開き、水蒸気をアノード排ガス路３６からシステム排ガス路２７に排出する。
（３）燃料改質器１の昇温が完了したら、メイン弁８を開き、定常運転を行う。言い換えれば、燃料電池本体４の発電作動に応じた必要量の燃料ガス６を燃料改質器１に供給する。その際、ポンプ２１を作動させ、弁３８を開き、弁３９ａを閉じる。弁２４は、余剰の改質ガス２３が生じる場合に必要に応じて開かれる。サブ弁９は、開いたままでもよいし、閉じてもよい。
（４）なお、発電運転の開始当初、燃料改質装置６０が所定の温度にまで到達せずに、改質ガス１６中のＣＯ濃度が１０ｐｐｍ以下になっていないときは、アノード排ガス路３６をバイパスさせて、バーナ１０の燃焼に利用する。
他方、本実施の形態にかかる燃料電池発電システムの作動を停止する場合には、以下のように操作する。
（１）まず、水蒸気によるシステム内のパージを数分間行う。そのために、バーナ１０を作動させたまま、つまり、弁１３を開き、ポンプ１５を作動させたまま、メイン弁８を閉じ、ポンプ２１を停止して、燃料改質器１に水蒸気のみ流す。
その際、弁３８を閉じ、弁３９ａを開いて、水蒸気を燃料電池本体４のアノード１８からシステム排ガス路２７に排出する。これにより、燃料改質器１、ＣＯ変成触媒器２、ＰＲＯＸ触媒器３及び燃料電池本体４内の残留物質は、水蒸気により綺麗に洗い流されて除去される。また、燃料改質装置６０内の酸化を防止するのに必要十分に足りるだけの微量の燃料ガス６を水蒸気にサブ弁９を開いて混入させる。弁２４は、好ましくは閉じておく。
（２）水蒸気によるシステム内のパージ中に燃料改質器１を降温（例えば５００℃まで）させる。
（３）燃料改質器１が降温したら、水蒸気によるパージを終了する。つまり、サブ弁９及び弁１２を閉じる。
（４）次に、水蒸気によるパージのためにシステム内に残留した水分等の残留物質を不活性ガス４０により除去する。このため、弁３０ａを開いてバーナ排ガス２５の一部を酸素吸着剤２８に送給して、バーナ排ガス２５中の酸素を酸素吸着剤２８で吸着して取り除く。これにより、酸素を取り除かれた不活性ガス４０が生成される。
不活性ガス４０でシステム内のパージを行うため、弁３２を開く。不活性ガス４０は、燃料改質器１から、ＣＯ変成触媒器２、ＰＲＯＸ触媒器３及び燃料電池本体４を流れ、アノード１８から弁３９ａを介してシステム排ガス路２７に排出される。これにより、燃料改質器１、ＣＯ変成触媒器２、ＰＲＯＸ触媒器３及び燃料電池本体４に残留した水分等の残留物質は、綺麗に除去される。
不活性ガス４０の生成に際し、凝縮器３４を作動させ、バーナ排ガス２５を凝縮器３４に通して冷却することで当該バーナ排ガス２５中の水分を除去している。これにより、乾燥した不活性ガス４０が得られる。また、ポンプ３５を作動させ、不活性ガス４０の風量を上げている。なお、燃料電池本体４を加湿保管する場合には、不活性ガス４０を燃料電池本体４内に流通させることなくバイパスさせてもよい。
（５）不活性ガス４０によるシステム内のパージが終了したら、バーナ１０を停止し、システムを自然冷却する。また、弁３０ａ及び弁３２を閉じ、凝縮器３４及びポンプ３５を停止する。
酸素を吸着した酸素吸着剤２８は、酸素吸着機能が次第に飽和してしまう。このため、システム内の不活性ガス４０による次回のパージ時までに酸素吸着剤２８を水素ガス雰囲気で還元して再生しておく。
本実施の形態では、システムの次回の運転中、言い換えれば、次回の発電運転の際に（改質ガス２３を発生させている発電運転開始前の状態も含む）、弁３７ａを開いて、使用後の改質ガス２２又は未使用の改質ガス２３を弁３７ａ及び管路３７ｂを介して酸素吸着剤２８に送給することにより、当該酸素吸着剤２８を還元させる。その際、ヒータ３３を作動させて（１００℃以上）酸素吸着剤２８を昇温させることにより（Ｃｕの場合約２００℃）還元効率を上げている。
還元終了後、ヒータ３３を停止する。また、凝縮器３４を作動させて、上記改質ガス２２，２３中の水分を除去し、還元効率を上げている。また、ポンプ３５を作動させて、上記改質ガス２２，２３の風量を上げている。酸素吸着剤２８の再生に使用した後の上記改質ガス２２，２３は、弁３２を開いて改質触媒層７に戻すとよいが、適宜な経路によりバーナ１０に供給することも可能である。
バーナ１０は、バーナ排ガス２５が約２％の酸素を含むように一般に調整される。ここで、例えば、システムの内容積が数リットルと仮定し、その数倍、例えば１０リットルの不活性ガス４０でシステム内のパージを行う場合を考える。今、約２％の酸素をバーナ排ガス２５から除去し、得られた不活性ガス４０を約１０リットル／分の流量で１分間流す場合を考えると、約０．０１モル（＝１０リットル×０．０２／２２．４）の酸素吸着が必要である。従って、酸素吸着剤２８としてＣｕを用いる場合、約１．３ｇのＣｕが必要となる。
《試験例》
第２図に示すような試験装置を用いて、以下の表１に示す試験条件により酸素吸着試験を行った。第２図に示した試験装置においては、酸素吸着剤２８をＣｕ／Ｚｎ混合物とし、Ｃｕ／Ｚｎ混合物を容器に２０ｃｃ充填し、酸素吸着時のガスＡと還元時のガスＢとを酸素吸着剤２８に切り換えて導入し、酸素吸着剤２８の出口にＯ２計（酸素濃度センサ）を取り付けて酸素濃度を計測するようにしている。
本試験は、第２図に示した試験装置により、吸着温度１００℃、２００℃、３００℃で酸素吸着試験を行い、酸素吸着剤２８の入口での酸素吸着時のガスＡをバーナ排ガス２５に模擬した組成（Ｏ２：２％、ＣＯ２：１０％、Ｈ２Ｏ：３％、残りＮ２）とした。酸素吸着剤２８でのガスの滞留時間は、ＳＶ値５，０００（１／ｈ）の条件を主体に行い、吸着温度による影響を確認した。
その結果を下記の表２に示す。また、酸素吸着試験時の酸素吸着剤２８の出口のガス中の酸素濃度変化を第３図に示す。第３図中、縦軸は酸素濃度（％）、横軸は時間（分）であり、ガス流量は６００リットル、ＳＶ値は５０００（１／ｈ）に固定し、吸着温度を１００℃、２００℃、３００℃の３種類に選定している。
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表２及び第３図からわかるように、吸着温度１００℃では、酸素吸着剤２８の出口でのガス中の酸素濃度がゼロである時間が１４分間、吸着温度２００℃では、酸素吸着剤２８の出口でのガス中の酸素濃度がゼロである時間が２４分間、吸着温度３００℃では、酸素吸着剤２８の出口でのガス中の酸素濃度がゼロである時間が３２分間継続した。
よって、酸素吸着剤２８にバーナ排ガス２５を加えてバーナ排ガス２５から酸素を取り除いて不活性ガス４０を生成し、この不活性ガス４０をシステムのパージに用いることに何ら問題がないことが確認できた。
以上説明したような本実施の形態にかかる燃料電池発電システム及びその運転方法によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）バーナ排ガス２５中の酸素を酸素吸着剤２８で取り除くので、従来に比べて酸素が少ない（実質的にゼロ）不活性ガス４０を生成できる。
（２）不活性ガス４０を生成させながらシステム内にパージを行うので、従来のような不活性ガス４０の貯蔵用のタンクが不要となり、従来に比べて省スペース化及び低コスト化が可能である。
（３）水蒸気でパージを行った後に不活性ガス４０でパージすることにより、パージが短時間で済み、また、不活性ガス４０の使用量が少なくて済み、酸素吸着剤２８も少ない量で済ますことができるので、ランニングコストの低減を図ることができる。
（４）酸素を吸着した酸素吸着剤２８を還元することにより、酸素吸着剤２８を再生することができるので、ランニングコストの低減及び保守点検等の容易化を図ることができる。
（５）使用後の改質ガス２２や未使用の改質ガス２３により酸素吸着剤２８を還元して再生することができるので、還元剤を新たに用意する必要がなく、ランニングコストの低減を図ることができる。
（６）運転開始時や水蒸気によるパージの際に、改質対象の燃料ガス６を水蒸気に微量混入させるようにしたので、水蒸気によるシステム内の酸化を防止することができる。
なお、本実施の形態では、ヒータ３３を用いて酸素吸着剤２８を加熱するようにしたが、例えば、酸素吸着剤２８を燃料改質装置６０に隣接（例えば断熱材の内側等）させることにより、燃料改質装置６０の熱を利用して酸素吸着剤２８を適正な温度に保持するようにすることも可能である。
〈第２の実施の形態：酸素吸収液使用〉
本発明にかかる燃料電池発電システム及びその運転方法の第２の実施の形態を第４図を用いて説明する。第４図は、燃料電池発電システムの概略構成図である。ただし、前述した第１の実施の形態の場合と同様な部分については、前述した第１の実施の形態の説明で用いた符号と同一の符号を用いることにより、重複する説明を省略する。
本実施の形態にかかる燃料電池発電システムは、第４図に示すように、燃料改質装置６０と燃料電池本体４とを備えた燃料電池発電システムにおいて、燃料改質装置６０の加熱用のバーナ１０から排出されたバーナ排ガス２５（原ガス）を燃料改質装置６０内へ送給する原ガス送給手段である、弁３０ａ，３２、管路３０ｂ，３１、凝縮器３４、ポンプ３５等と、前記管路３０ｂ，３１に配設されてバーナ排ガス２５中の酸素を吸収して当該バーナ排ガス２５から酸素を除去して不活性ガス４０を生成させる酸素吸収液４１を具備する不活性ガス生成手段である不活性ガス生成装置５Ｂとを備えている。
上記不活性ガス生成装置５Ｂは、主として、酸素吸収液４１で構成される。酸素吸収液４１は、タンク（容器）４２内に充填されている。タンク４２の入口には、バーナ排ガス路２９から弁３０ａ及び管路３０ｂを介してバーナ排ガス２５の一部または全量が供給される。タンク４２の出口は、管路３１及び弁３２を介して燃料改質器１に接続されている。
前記酸素吸収液４１としては、酸素吸収機能を有する液体であれば何れでも使用可能であり、例えば、亜硫酸ナトリウム溶液（Ｎａ２ＳＯ３）等が挙げられる。この亜硫酸ナトリウムを使用した場合、Ｎａ２ＳＯ３＋１／２Ｏ２→Ｎａ２ＳＯ４なる酸化反応により、バーナ排ガス２５から酸素が吸収されて除去される。
つまり、本実施の形態にかかる燃料電池発電システムは、前述した第１の実施の形態にかかる燃料電池発電システム（第１図）において、酸素吸着剤２８に代えて酸素吸収液４１を利用した不活性ガス生成装置５Ｂを適用すると共に、ヒータ３３、弁３７ａ及び管路３７ｂを省略したものなのである。
このような本実施の形態にかかる燃料電池発電システムを作動する場合には、前述した第１の実施の形態の場合と同様にして操作する。
他方、本実施の形態にかかる燃料電池発電システムの作動を停止する場合には、以下のように操作する。
（１）前述した第１の実施の形態の場合と同様に操作して水蒸気によるパージを終えたら、水蒸気によるパージのためにシステム内に残留した水分等の残留物質を不活性ガス４０により除去する。このため、弁３０ａを開いてバーナ排ガス２５の一部を酸素吸収液４１内に通気して、バーナ排ガス２５中の酸素を酸素吸収液４１で吸収して取り除く。これにより、酸素を取り除かれた不活性ガス４０が容器４２の気相部（液上空間）に生成される。
不活性ガス４０でシステム内のパージを行うため、弁３２を開く。不活性ガス４０は、燃料改質器１から、ＣＯ変成触媒器２、ＰＲＯＸ触媒器３及び燃料電池本体４を流れ、アノード１８から弁３９ａを介してシステム排ガス路２７に排出される。これにより、燃料改質器１、ＣＯ変成触媒器２、ＰＲＯＸ触媒器３及び燃料電池本体４に残留した水分等の残留物質は、綺麗に除去される。
不活性ガス４０の生成に際し、凝縮器３４を作動させ、バーナ排ガス２５を凝縮器３４に通して冷却することで水分を除去している。これにより、乾燥した不活性ガス４０が得られる。また、ポンプ３５を作動させ、不活性ガス４０の風量を上げている。
（２）不活性ガス４０によるシステム内のパージが終了したら、前述した第１の実施の形態の場合と同様に、バーナ１０を停止し、システムを自然冷却する。また、弁３０ａ及び弁３２を閉じ、凝縮器３４及びポンプ３５を停止する。
酸素を吸収した酸素吸収液４１は、酸素吸収能が次第に飽和してしまう。このため、酸素吸収液４１の酸素吸収能が飽和に近づいた時点を見計らって、次回のパージ時までに新しい酸素吸収液４１と交換しておく。例えば、約１年または数年毎といった定期的な間隔ごとに交換する。
一例として、第１の実施の形態の場合と同様に、バーナ排ガス２５から約２％の酸素を除去し、得られた不活性ガス４０を約１０リットル／分の流量で１分間流す場合を考えると、１回のパージ当たり約０．０１モル（＝１０リットル×０．０２／２２．４）の酸素吸収が必要である。例えば、システムを１日当たり１回停止すると、３６５回／年となり、１年間の必要酸素吸収量は３．６５モル（＝０．０１モル×３６５）となる。
よって、酸素吸収液４１として亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）を使用する場合、１年間で必要な亜硫酸ナトリウム（１２６ｇ／モル）の量は、酸素の２倍であり、７．３モル（約９２０ｇ）となる。そして、２０ｗｔ％の水溶液とすると、約４．６リットルの酸素吸収液４１が必要となる。また、酸素吸収液４１のタンク４２は、約６〜１０リットルの容量が必要になる。
したがって、本実施の形態にかかる燃料電池発電システム及びその運転方法によれば、前述した第１の実施の形態の場合と同様な効果を得ることができる。
〈第３の実施の形態：アミン液使用〉
本発明にかかる燃料電池発電システム及びその運転方法の第３の実施の形態を第５図を用いて説明する。第５図は、燃料電池発電システムの概略構成図である。ただし、前述した第１の実施の形態の場合と同様な部分については、前述した第１の実施の形態の説明で用いた符号と同一の符号を用いることにより、重複する説明を省略する。
本実施の形態にかかる燃料電池発電システムは、第５図に示すように、燃料改質装置６０と燃料電池本体４とを備えた燃料電池発電システムにおいて、燃料電池本体４のアノード１８から排出されるアノード排ガス２２を送給されて当該アノード排ガス２２中の二酸化炭素を吸収するアミン水溶液４３を具備する二酸化炭素回収手段である、弁３７ａ，３７ｃ、管路３７ｂ、ポンプ３５、タンク４２等と、上記二酸化炭素回収手段のアミン水溶液４３を加熱することにより当該アミン水溶液４３から二酸化炭素を離脱させて燃料改質装置６０内へ送給する二酸化炭素送給手段である、弁４４，３２、管路３１、ヒータ３３等とを具備する不活性ガス生成手段である不活性ガス生成装置５Ｃを備えている。
また、本実施の形態にかかる燃料電池発電システムは、上記二酸化炭素回収手段で二酸化炭素を回収された上記アノード排ガス２２を燃料改質装置６０のバーナ１０に供給する原ガス再利用手段である、弁４５ａ、管路４５ｂ等を備えている。
さらに、本実施の形態にかかる燃料電池発電システムは、燃料改質装置６０内へ送給される二酸化炭素から水分を回収する水分回収手段である凝縮器３４と、前記凝縮器３４で回収された水分を上記アミン水溶液４３に戻す水分再利用手段である管路４６等とを備えている。
不活性ガス生成装置５Ｃは、主として、アミン水溶液４３及びヒータ３３で構成される。アミン水溶液４３は、タンク４２内に充填されている。タンク４２の入口には、アノード排ガス路３６の前記弁３８及び前記弁３９ａの間から弁３７ａ、管路３７ｂ、弁３７ｃ及びポンプ３５を介して上記アノード排ガス２２の一部が供給される。ヒータ３３は、交流電源（ＡＣ）で作動するものが適用される。
タンク４２内の気相部（液上空間）は、管路３１及び弁３２を介して燃料改質器１に接続されている。管路３１には、圧力調整弁４４と凝縮器３４が順に接続されている。さらに、タンク４２の気相部は、弁４５ａ及び管路４５ｂを介してアノード排ガス路３６の前記弁３８の下流側に接続されている。
上記アミンとしては、一級アミンなど、各種のアミンなどが使用される。一級アミンを用いる場合、２ＲＮＨ２＋ＣＯ２→（ＲＮＨ３）＋＋（ＲＮＨＣＯＯ）−という炭酸ガス吸収反応が、大気圧下、常温〜５０℃の条件で起こる。他方、０．８ｋｇ／ｃｍ２の気圧下、１２０℃前後の温度条件となると、（ＲＮＨ３）＋＋（ＲＮＨＣＯＯ）−→２ＲＮＨ２＋ＣＯ２という炭酸ガス放散反応が起こる。
つまり、本実施の形態にかかる燃料電池発電システムは、前述した第１の実施の形態にかかる燃料電池発電システム（第１図）において、酸素吸着剤２８に代えてアミン水溶液４３を利用した不活性ガス生成装置５Ｃを適用し、当該不活性ガス生成装置５Ｃの下流側に凝縮器３４を設置すると共に、弁３７ｃ、圧力調整弁４４、弁４５ａ及び管路４５ｂを新たに追加する一方、弁３０ａ及び管路３０を省略したものなのである。
このような本実施の形態にかかる燃料電池発電システムを作動する場合には、前述した第１の実施の形態の場合と同様にして操作する。
そして、本実施の形態にかかる燃料電池発電システムの運転中は、以下のような操作を行う。
（１）弁３７ａ及び弁３７ｃを開き、ポンプ３５を作動させて、アノード排ガス２２の一部または全部をアミン水溶液４３内に通気し、炭酸ガス吸収反応により、アミン水溶液４３に二酸化炭素（炭酸ガス）を吸収させる。このとき、弁４５ａを開いておき、二酸化炭素を回収されたアノード排ガス２２、すなわち、アミン水溶液４３に吸収されなかったガス（窒素や水素、ＣＨ４、未吸収の二酸化炭素等）をアノード排ガス路３６に前記管路４５ｂを介してバーナ１０に供給し、バーナ１０の燃焼に使用する。
（２）アミン水溶液４３に必要量の二酸化炭素を吸収させたら、弁３７ａ、弁３７ｃ及び弁４５ａを閉じておく。
（３）なお、アノード排ガス２２は、約５０％の二酸化炭素を含んでいるので、アミン水溶液４３に二酸化炭素を吸収させる供給源として好適であるが、余剰となった未使用の改質ガス２３も二酸化炭素を含んでいるので、当該改質ガス２３をアミン水溶液４３内に通気して二酸化炭素を吸収させることも可能である。
他方、本実施の形態にかかる燃料電池発電システムの作動を停止する場合には、以下のように操作する。
（１）前述した第１の実施の形態の場合と同様に操作して水蒸気によるパージを終えたら、不活性ガス４０によるパージに先立って、まず、弁１３を閉じてバーナ１０に空気のみ流して、燃料改質器１を５００℃以下まで冷却し、その後、ポンプ１５を停止する。
（２）次に、ヒータ３３を作動させて、二酸化炭素を吸収しているアミン水溶液４３を加熱する。アミン水溶液４３が１２０℃まで昇温し、タンク４２内の蒸気圧が０．８ｋｇ／ｃｍ２となると、炭酸ガス放散反応が起こる。これにより、アミン水溶液４３から二酸化炭素が発生し、不活性ガス４０が生成する。
（３）弁３２を開き、加熱によって放出された二酸化炭素ガスを燃料改質器１の改質触媒層７に通気してパージを行う。不活性ガス（二酸化炭素）４０は、燃料改質器１、ＣＯ変成触媒器２、ＰＲＯＸ触媒器３及び燃料電池本体４のアノード１８を流れて、弁３９ａを介してシステム排ガス路２７に排出される。これにより、燃料改質器１、ＣＯ変成触媒器２、ＰＲＯＸ触媒器３及び燃料電池本体４に残留した水分等の残留物質は、綺麗に除去される。
（４）このとき、０．８ｋｇ／ｃｍ２で二酸化炭素ガスを放出させるように圧力調整弁４４で圧力を調整しておく。
（５）また、システム内をパージする不活性ガス（二酸化炭素）４０中の水分を回収するため、凝縮器３４を作動させ、放出された二酸化炭素ガスを冷却して水分を分離すると共に、分離した水分を容器４３に管路４６を介して戻し、当該水分を再利用する。この水分の回収により、乾燥した二酸化炭素ガスが得られる。（６）不活性ガス（二酸化炭素）４０によるシステム内のパージを終えたら、システム全体を停止する。すなわち、ヒータ３３及び凝縮器３４を停止し、弁３２を閉じる。
ここで、アミンの必要量について述べる。一例として、１回のパージ当たりに必要な二酸化炭素ガスの放出量を１モル（２２．４リットル）と仮定する。この場合、１回当たり１モルの二酸化炭素ガスを吸収するのに必要なアミン量は、アミン種をＭＥＡ（分子量６１）とすると、２モル（１２２ｇ）となる。５０ｗｔ％の水溶液とすると、約２５０ミリリットルのアミン水溶液が必要となる。ここで、気相部を含んで容器４２の容量を６００ミリリットルとすると、容器４２は、直径５０ｍｍ、高さ３００ｍｍのサイズとなり、液面の高さが約１３０ｍｍとなる。
したがって、本実施の形態にかかる燃料電池発電システム及びその運転方法によれば、前述した第１の実施の形態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、さらに以下のような効果を得ることができる。
（１）アミン水溶液４３による二酸化炭素の吸収や放散は、半永久的な耐久性を有するので、ランニングコストの低減及び保守点検等の容易化を図ることができる。
（２）アミン水溶液４３に通したガスをアミン水溶液４３に通さなかった残りのアノード排ガス２２に戻すことにより、バーナ１０の燃焼に再利用することができるので、ランニングコストの低減を図ることができる。
（３）アミン水溶液４３から取り出した二酸化炭素中の水分を回収して、アミン水溶液４３に戻すようにしたので、アミン水溶液４３に外部から水分を補給する必要がなく、ランニングコストの低減及び保守点検等の容易化を図ることができる。
（４）水蒸気によるパージの終了後から不活性ガス（二酸化炭素）４０によるパージの開始までの間にバーナ１０に空気のみ流して、燃料改質器１の温度を水蒸気によるパージ終了時の温度よりも下げるようにしたので、不活性ガス（二酸化炭素）４０によるパージを好適に行うことができる。
なお、アノード排ガス２２に代えて、例えば、余剰となった未使用の改質ガス２３を使用しても本実施の形態の場合と同様な効果を得ることができる。
〈第４の実施の形態：酸素吸着剤の燃料改質装置内設置〉
本発明にかかる燃料電池発電システム及びその運転方法の第４の実施の形態を第６図を用いて説明する。第６図は、燃料電池発電システムの概略構成図である。ただし、前述した第１の実施の形態の場合と同様な部分については、前述した第１の実施の形態の説明で用いた符号と同一の符号を用いることにより、重複する説明を省略する。
本実施の形態にかかる燃料電池発電システムは、第１の実施の形態にかかる燃料電池発電システム（第１図）において、酸素吸着剤２８の設置場所を変更すると共に、ヒータ３３、弁３７ａ及び管路３７ｂを省略したものである。
具体的には、酸化還元が繰り返し可能な酸素吸着剤２８は、本実施の形態では、燃料改質器１とＣＯ変成触媒器２とＰＲＯＸ触媒器３とを含む燃料改質装置６０内において、燃料改質器１とＣＯ変成触媒器２との間、言い換えれば、改質触媒層７とＣＯ変成触媒層との間に設置され、適宜な容器に充填されている。当該酸素吸着剤２８の容器の入口は、燃料改質器１に接続され、当該酸素吸着剤２８の容器の出口は、ＣＯ変成触媒器２に接続されている。
バーナ排ガス路２９は、弁３０ａ、管路３０ｂ、凝縮器３４、ポンプ３５、管路３１及び弁３２を介して、燃料改質器１の改質触媒層７に接続されている。
つまり、前述した第１の実施の形態（第１図）では、燃料改質装置６０の外部（原ガス送給手段）に酸素吸着剤２８を設置したが、本実施の形態では、燃料改質装置６０の内部（改質触媒層７とＣＯ変成触媒層との間）に酸素吸着剤２８を設置したのである。
よって、パージ時には、弁３０ａ及び弁３２を開くことにより、バーナ排ガス２５の一部または全量がバーナ排ガス路２９から、弁３０ａ、管路３０ｂ、凝縮器３４、ポンプ３５、管路３１及び弁３２を介して燃料改質器１の改質触媒層７に取り込まれ、この改質触媒層７を経て、容器入口から酸素吸着剤２８に加えられる。バーナ排ガス２５は、その中の酸素を酸素吸着剤２８で吸着除去されることによって不活性ガス４０となり、ＣＯ変成触媒器２、ＰＲＯＸ触媒器４及び燃料電池本体４に順に送られる。
なお、改質運転時には、弁３０ａ及び弁３２は閉じられ、改質触媒層７で生成した改質ガス１６は、容器入口から酸素吸着剤２８に加えられ、この酸素吸着剤２８を経て、ＣＯ変成触媒器２に与えられる。
ところで、パージ時には、酸素を含有するバーナ排ガス２５が改質触媒層７に流通する。このため、ＣＯ変成反応に用いられるＬＴＳ触媒等のＣＯ変成触媒とは異なり、酸素によって劣化することのない耐酸化性触媒であるＲｕ等の貴金属触媒を改質触媒層７に用いる必要がある。
また、酸素によって劣化することがない改質触媒層７と、酸素によって劣化しやすいＣＯ変成触媒層との間に酸素吸着剤２８を配設しているので、ＣＯ変成触媒層には酸素が除去された不活性ガス４０が流通することとなり、ＣＯ変成触媒を劣化させることがない。
さらに、酸素吸着剤２８は、改質運転時に、改質触媒層７からの改質ガス１６が流通することにより還元される。その際、前述した第１の実施の形態で述べた試験結果から、酸素吸着剤２８の酸素吸着温度及び酸素離脱温度が２００℃〜３００℃であることから、ＣＯ変成触媒層の前流（上流）側のガス温度を約２５０℃前後に操作することにより、酸素吸着剤２８を加熱するための電気ヒータ（第１図の符号３３参照）等が不要となる。
このような本実施の形態にかかる燃料電池発電システムの作動を停止する場合には、以下のように操作する。
（１）前述した第１の実施の形態の場合と同様に操作して水蒸気によるパージを終えたら、水蒸気によるパージのためにシステム内に残留した水分等の残留物質をバーナ排ガス２５及び不活性ガス４０により除去する。そのために、弁３０ａ及び弁３２を開いてバーナ排ガス２５の一部または全部を燃料改質器１に流す。これにより、燃料改質器１がバーナ排ガス２５でパージされ、燃料改質器１に残留した水分等の残留物質が綺麗に除去される。
前述したように、改質触媒層７は、バーナ排ガス２５でパージしても問題ない。酸素吸着剤２８は、改質触媒層７を通ったバーナ排ガス２５中の酸素を吸着して取り除く。つまり、酸素によって劣化しやすいＣＯ変成触媒層の前で、酸素吸着剤２８によりバーナ排ガス２５から酸素を除去している。これによって酸素が取り除かれた不活性ガス４０が、ＣＯ変成触媒器２、ＰＲＯＸ触媒器３及び燃料電池本体４のアノード１８を流れ、弁３９ａを介してシステム排ガス路２７に排出される。このため、ＣＯ変成触媒器２、ＰＲＯＸ触媒器３及び燃料電池本体４に残留した水分等の残留物質を綺麗に除去することができる。
（２）バーナ排ガス２５及びそれから生成した不活性ガス４０によるパージが終了したら、バーナ１０を停止し、システムを自然冷却する。また、弁３０ａ及び弁３２を閉じ、凝縮器３４及びポンプ３５を停止する。
酸素を吸着した酸素吸着剤２８は、本例では、システムの次回の運転中、言い換えれば次回の改質運転時に、燃料改質器１からの改質ガス１６が酸素吸着剤２８に加わることにより自動的に還元される。
したがって、本実施の形態にかかる燃料電池発電システム及びその運転方法によれば、前述した第１の実施の形態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、さらに以下のような効果を得ることができる。
（１）電気ヒータ３３等が不要となるので、イニシャルコストの低減を図ることができる。
（２）酸素吸着剤２８を燃料改質器１からの改質ガス１６で還元するので、特別な還元剤が不要である。
なお、酸素吸着剤２８の酸化還元反応によって発生する熱が、燃料改質装置６０内の触媒、特に、ＬＴＳ触媒に悪影響を与えることがある。これを防止するために、酸素吸着剤２８とＣＯ変成触媒器２の間に、真空断熱等の断熱層または熱交換部を設けることが好ましい。
〈第５の実施の形態：酸素吸着剤の燃料改質装置内設置〉
本発明にかかる燃料電池発電システム及びその運転方法の第５の実施の形態を第７図を用いて説明する。第７図は、燃料電池発電システムの概略構成図である。ただし、前述した第１の実施の形態の場合と同様な部分については、前述した第１の実施の形態の説明で用いた符号と同一の符号を用いることにより、重複する説明を省略する。
本実施の形態にかかる燃料電池発電システムは、第１の実施の形態にかかる燃料電池発電システム（第１図）において、酸素吸着剤２８の設置場所を変更して、ヒータ３３を省略したものである。
具体的には、酸化還元が繰り返し可能な酸素吸着剤２８は、本実施の形態では、燃料改質装置６０内において、燃料改質器１内の改質触媒層７の前流（上流）側、言い換えれば、燃料改質器１の燃料ガス６及び水１１の導入口と改質触媒層７との間に設置され、改質触媒層７と連通する別の層に充填されている。
このような本実施の形態にかかる燃料電池発電システムの作動を停止する場合には、以下のように操作する。
（１）前述した第１の実施の形態の場合と同様に操作して水蒸気によるパージを終えたら、水蒸気によるパージのためにシステム内に残留した水分等の残留物質を不活性ガス４０により除去する。そのために、弁３０ａ及び弁３２を開くと共にポンプ３５を作動して、バーナ排ガス２５の一部を燃料改質器１に流す。燃料改質器１内では、前段の酸素吸着剤２８の層において、バーナ排ガス２５中の酸素が吸着除去されて、不活性ガス４０が生成する。
この不活性ガス４０は、燃料改質器１内の改質触媒層７、ＣＯ変成触媒器２、ＰＲＯＸ触媒器３及び燃料電池本体４のアノード１８を流れ、弁３９ａを介してシステム排ガス路２７に排出される。これにより、燃料改質器１内の改質触媒層７、ＣＯ変成触媒器２、ＰＲＯＸ触媒器３及び燃料電池本体４に残留した水分等の残留物質が綺麗に除去される。
不活性ガス４０の生成に際し、凝縮器３４を作動させ、バーナ排ガス２５を凝縮器３４に通して冷却することで当該バーナ排ガス２５中の水分を除去している。これにより、乾燥した不活性ガス４０が得られる。なお、燃料電池本体４を加湿保管する場合には、不活性ガス４０を燃料電池本体４内に流通させることなくバイパスさせてもよい。
（２）不活性ガス４０によるシステム内のパージが終了したら、バーナ１０を停止し、システムを自然冷却する。また、弁３０ａ及び弁３２を閉じ、凝縮器３４及びポンプ３５を停止する。
酸素を吸着した酸素吸着剤２８は、酸素吸着機能が次第に飽和してしまう。このため、システム内の不活性ガス４０による次回のパージ時までに酸素吸着剤２８を水素ガス通気気で還元して再生しておく。
本実施の形態では、前述した第１の実施の形態の場合と同様に、システムの次回の運転中、言い換えれば、次回の発電運転の際に（改質ガス２３を発生させている発電運転開始前の状態も含む）、弁３７ａを開いて、使用後の改質ガス２２又は未使用の改質ガス２３を弁３７ａ及び管路３７ｂを介して酸素吸着剤２８に送給することにより、当該酸素吸着剤２８を還元させる。
なお、酸素吸着剤２８の再生に使用した後の上記改質ガス２２，２３は、弁３２を開いて改質触媒層７に戻すとよいが、適宜な経路によりバーナ１０に供給することも可能である。
したがって、本実施の形態にかかる燃料電池発電システム及びその運転方法によれば、前述した第１の実施の形態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、燃料改質装置６０のバーナ１０により酸素吸着剤２８を還元温度にまで加熱することができるので、還元再生用の電気ヒータ（第１図の符号３３参照）等が不要となり、ランニングコストの低減をさらに図ることができる。
なお、不活性ガス４０中の水分を低下させるに際しては、凝縮器３４やポンプ３５等を用いる以外に、例えば、第８図に示すように、燃料改質器１とＣＯ変成触媒器２との間に水吸着剤５２を設けて行うことも可能である。この水吸着剤５２としては、例えば、シリカゲル、ゼオライト、モレキュラーシーブなどを適用することができる。
また、本実施の形態では、第７図に示したように、燃料改質器１内に改質触媒層７と酸素吸着剤２８の層とを各々別に設けるようにしたが、例えば、酸素により劣化しない触媒を改質触媒層７に使用した場合には、改質触媒層７中に酸素吸着剤２８を設ける、すなわち、第９図に示すように、燃料改質器１内に改質触媒と酸素吸着剤との混合層５４を設けることも可能である。これにより、第７図に示したような燃料改質器１内の複層化を避けることができ、燃料改質器１の構造を簡略化することができる。
〈第６の実施の形態：空気原料の不活性ガス〉
本発明にかかる燃料電池発電システム及びその運転方法の第６の実施の形態を第１０図を用いて説明する。第１０図は、燃料電池発電システムの概略構成図である。ただし、前述した第１の実施の形態の場合と同様な部分については、前述した第１の実施の形態の説明で用いた符号と同一の符号を用いることにより、重複する説明を省略する。
本実施の形態にかかる燃料電池発電システムは、第１の実施の形態にかかる燃料電池発電システム（第１図）において、弁３０ａ、管路３０ｂの接続位置を変更したものである。
具体的には、本実施の形態では、弁３０ａ及び管路３０ｂは、バーナ排ガス路２９に接続せずに外部と連絡するようになっている。
つまり、前述した第１の実施の形態（第１図）では、不活性ガス４０の原料（原ガス）としてバーナ排ガス２５を使用するようにしたが、本実施の形態では、不活性ガス４０の原料（原ガス）として外部の系外の空気を使用するようにしたのである。
よって、パージ時には、弁３０ａ及び弁３２を開き、凝縮器３４及びポンプ３５を作動することにより、外部からの空気が酸素吸着剤２８内に取り込まれ、その中の酸素を酸素吸着剤２８で吸着除去されることによって不活性ガス４０となり、ＣＯ変成触媒器２、ＰＲＯＸ触媒器４及び燃料電池本体４に順に送られる。
このような本実施の形態にかかる燃料電池発電システムの作動を停止する場合には、以下のように操作する。
（１）前述した第１の実施の形態の場合と同様に操作して水蒸気によるパージを終えたら、水蒸気によるパージのためにシステム内に残留した水分等の残留物質を不活性ガス４０により除去する。そのために、バーナ１０の作動を停止してシステムの自然冷却を開始すると共に、弁３０ａ及び弁３２を開き、凝縮器３４及びポンプ３５を作動することにより、外部から系外の空気を酸素吸着剤２８内に取り込んで、その中の酸素を酸素吸着剤２８で吸着除去することによって不活性ガス４０を生成し、管路３１及び弁３２を介して当該不活性ガス４０を燃料改質器１に流す。これにより、燃料改質器１が不活性ガス４０でバージされ、燃料改質器１に残留した水分等の残留物質が綺麗に除去される。
（２）上記不活性ガス４０によるパージが終了したら、弁３０ａ及び弁３２を閉じ、凝縮器３４及びポンプ３５を停止する。
したがって、本実施の形態にかかる燃料電池発電システム及びその運転方法によれば、前述した第１の実施の形態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、さらに以下のような効果を得ることができる。
（１）バーナ排ガス２５を使用せずに不活性ガス４０を得ることができるようにしたので、燃料ガス６の消費量を減らすことができ、ランニングコストの低減を図ることができる。
なお、本実施の形態では、外部の空気を使用して不活性ガス４０を生成するようにしたが、例えば、燃料電池本体４のカソード１９から排出された排空気２６を使用して不活性ガス４０を生成することも可能である。
〈他の実施の形態〉
前述した各実施の形態では、最初に水蒸気を用いて残留物質をシステム内から除去するようにしたが、水蒸気を用いずに、始めから不活性ガス４０をシステム内にパージするようにしても、何ら差し支えない。
また、前述した第１，３の実施の形態におけるアノード排ガス路３６と管路３７ｂとの接続点は、弁３８の上流側又は下流側のいずれであってもよい。
また、前述した第１，２，４〜６の各実施の形態において、前述した第３の実施の形態のように、水蒸気によるパージ終了後、弁１３を閉じてバーナ１０に空気のみ通し、燃料改質器１を５００℃以下まで冷却する、という処理を行うことも可能である。
また、前述した第２，４，５の各実施の形態において、前述した第６の実施の形態のように、原ガスとして、外部の系外の空気を使用して不活性ガス４０を生成したり、燃料電池本体４のカソード１９から排出された排空気２６を使用して不活性ガス４０を生成したりすることも可能である。
また、前述した第１〜６の各実施の形態における各不活性ガス生成方法又は手段を適宜複数組み合わせて不活性ガスを生成させて、パージに用いることも可能である。
また、前述した第１〜６の各実施の形態において、脱硫触媒を備えた脱硫触媒器を改質触媒器１の前流（上流）に設けることも可能である。この脱硫触媒としては、ゼオライト等を適用することができる。このような脱硫触媒器は、一般的に常温で作動する。
第１の発明による燃料電池発電システムは、燃料改質装置と燃料電池本体とを備えた燃料電池発電システムにおいて、前記燃料改質装置の加熱用のバーナから排出されたバーナ排ガス、前記燃料電池本体のカソードから排出される排空気、系外からの空気のうちの少なくとも一種の原ガスを前記燃料改質装置内へ送給する原ガス送給手段と、前記原ガス中の酸素を吸着して当該原ガスから酸素を除去して不活性ガスを生成させる酸化還元可能な酸素吸着剤を具備する不活性ガス生成手段とを備えていることから、従来に比べて酸素が少ない（実質的にゼロの）不活性ガスを生成できるので、不活性ガスによるパージでＣＯ変成用のＬＴＳ触媒を劣化させることがない。また、酸素吸着剤は酸素吸着後、還元することにより何回も再使用可能である。更に、不活性ガスを生成しながらパージを行うことができる。その結果、可燃性ガスや水分等の残留物質や酸素を燃料改質装置内に残留させることなく確実に除去することが低コストで簡単かつコンパクトに行うことができる。
第２の発明による燃料電池発電システムは、第１の発明において酸素を吸着した前記酸素吸着剤を還元する吸着剤還元手段を備えているので、酸素吸着剤を何回も再使用することができる。
第３の発明による燃料電池発電システムは、第１又は第２の発明において、前記酸素吸着剤が、前記原ガス送給手段、前記燃料改質装置に設けられている改質触媒層とＣＯ変成触媒層との間、前記燃料改質装置内の改質触媒層の上流側、前記燃料改質装置に設けられている改質触媒層中、のうちの少なくとも一箇所に配設されていることから、原ガス送給手段に設置すれば、不活性ガス生成手段の設置場所が自由となり、燃料改質装置内の改質触媒層とＣＯ変成触媒層との間に設置すれば、酸素吸着剤を加熱する格別の手段が不要となり、燃料改質装置内の改質触媒層の上流に設置すれば、酸素により劣化する触媒であっても、改質触媒として使用できると共に、酸素吸着剤を加熱する格別の手段が不要となり、燃料改質装置内の改質触媒層中に混合すれば、酸素吸着剤を加熱する格別の手段が不要となる。
第４の発明による燃料電池発電システムは、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記酸素吸収剤が、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）のうちの少なくとも一種からなるので、酸素を確実に吸着することができる。
第５の発明による燃料電池発電システムは、燃料改質装置と燃料電池本体とを備えた燃料電池発電システムにおいて、前記燃料改質装置の加熱用のバーナから排出されたバーナ排ガス、前記燃料電池本体のカソードから排出される排空気、系外からの空気のうちの少なくとも一種の原ガスを前記燃料改質装置内へ送給する原ガス送給手段と、前記原ガス中の酸素を吸収して当該原ガスから酸素を除去して不活性ガスを生成させる酸素吸収液を具備する不活性ガス生成手段とを備えていることから、従来に比べて酸素が少ない（実質的にゼロの）不活性ガスを生成できるので、不活性ガスによるパージでＣＯ変成用のＬＴＳ触媒を劣化させることがない。また、不活性ガスを生成しながらパージを行うことができる。その結果、可燃性ガスや水分等の残留物質や酸素を燃料改質装置内に残留させることなく確実に除去することが低コストで簡単かつコンパクトに行うことができる。
第６の発明による燃料電池発電システムは、第５の発明において、前記酸素吸収液が、Ｎａ２ＳＯ３溶液であるので、酸素を確実に吸収することができる。
第７の発明による燃料電池発電システムは、燃料改質装置と燃料電池本体とを備えた燃料電池発電システムにおいて、前記燃料電池本体のアノードから排出されるアノード排ガス、前記燃料改質装置で改質された改質ガスのうちの少なくとも一種の原ガスを送給されて当該原ガス中の二酸化炭素を吸収するアミン水溶液を具備する二酸化炭素回収手段と、前記二酸化炭素回収手段の前記アミン水溶液を加熱することにより当該アミン水溶液から二酸化炭素を離脱させて前記燃料改質装置内へ送給する二酸化炭素送給手段とを具備する不活性ガス生成手段を備えていることから、従来に比べて酸素がゼロの不活性ガス（二酸化炭素）を生成できる。アミン水溶液による二酸化炭素の吸収及び放散は半永久的な耐久性を持つ。更に、不活性ガスを生成しながらパージを行うことができる。その結果、可燃性ガスや水分等の残留物質や酸素を燃料改質装置内に残留させることなく確実に除去することが低コストで簡単かつコンパクトに行うことができる。
第８の発明による燃料電池発電システムは、第７の発明において、前記二酸化炭素回収手段で二酸化炭素を回収された前記原ガスを前記燃料改質装置の前記バーナに供給する原ガス再利用手段を備えているので、上記原ガスをバーナ用の燃料に再利用することができる。
第９の発明による燃料電池発電システムは、第７又は第８の発明において、前記燃料改質装置内へ送給される前記二酸化炭素から水分を回収する水分回収手段と、前記水分回収手段で回収された前記水分を前記二酸化炭素回収手段の前記アミン水溶液に戻す水分再利用手段とを備えていることから、アミン水溶液に外部から水分を補給する必要がなくなる。
第１０の発明による燃料電池発電システムの運転方法は、第１から第４の発明のいずれかの燃料電池発電システムの運転方法であって、発電運転停止の際に、前記不活性ガス生成手段で不活性ガスを生成して、当該不活性ガスで前記燃料改質装置内に残留する残留物質を除去して不活性ガスパージすることから、従来に比べて酸素が少ない（実質的にゼロの）不活性ガスを生成できるので、不活性ガスによるパージでＣＯ変成用のＬＴＳ触媒を劣化させることがない。また、不活性ガスを生成しながらパージを行うことができる。さらに、酸素吸着剤は酸素吸着後、還元することにより何回も再使用可能である。その結果、可燃性ガスや水分等の残留物質や酸素を燃料改質装置内に残留させることなく確実に除去することが低コストで簡単かつコンパクトに行うことができる。
第１１の発明による燃料電池発電システムの運転方法は、第１０の発明において、前記燃料改質装置で改質された改質ガス又は前記燃料電池本体のアノードから排出されたアノード排ガスにより、前記不活性ガス生成手段の前記酸素吸着剤を還元して再生処理するので、特別な還元剤が不要である。
第１２の発明による燃料電池発電システムの運転方法は、第１１の発明において、発電運転の際に前記再生処理を行うので、効率よく再生処理を行うことができる。
第１３の発明による燃料電池発電システムの運転方法は、第５又は第６の発明の燃料電池発電システムの運転方法であって、発電運転停止の際に、前記不活性ガス生成手段で不活性ガスを生成して、当該不活性ガスで前記燃料改質装置内に残留する残留物質を除去して不活性ガスパージすることから、従来に比べて酸素が少ない（実質的にゼロ）の不活性ガスを生成できるので、不活性ガスによるパージでＣＯ変成用のＬＴＳ触媒を劣化させることがない。また、不活性ガスを生成しながらパージを行うことができる。その結果、可燃性ガスや水分等の残留物質や酸素を燃料改質装置内に残留させることなく確実に除去することが低コストで簡単かつコンパクトに行うことができる。
第１４の発明による燃料電池発電システムの運転方法は、第７から第９の発明のいずれかの燃料電池発電システムの運転方法であって、発電運転中に、前記不活性ガス生成手段の前記二酸化炭素回収手段により前記原ガス中の二酸化炭素を回収し、発電運転停止の際に、前記不活性ガス生成手段の前記二酸化炭素送給手段を作動させて、前記アミン水溶液から不活性ガスを発生させることにより、前記燃料改質装置内に残留する残留物質を除去して不活性ガスパージすることから、従来に比べて酸素がゼロの不活性ガス（二酸化炭素）を生成できる。アミン水溶液による二酸化炭素の吸収及び放散は半永久的な耐久性を持つ。その結果、可燃性ガスや水分等の残留物質や酸素を燃料改質装置内に残留させることなく確実に除去することが低コストで簡単かつコンパクトに行うことができる。
第１５の発明による燃料電池発電システムの運転方法は、第１４の発明において、発電運転中に、前記二酸化炭素回収手段で二酸化炭素を回収された前記原ガスを前記燃料改質装置の前記バーナに供給するので、上記原ガスをバーナ用の燃料に再利用することができる。
第１６の発明による燃料電池発電システムの運転方法は、第１４又は第１５の発明において、発電運転停止の際に、前記二酸化炭素送給手段により前記燃料改質装置内へ送給される前記二酸化炭素から水分を回収して、当該水分を前記二酸化炭素回収手段の前記アミン水溶液に戻すので、アミン水溶液に外部から水分を補給する必要がなくなる。
第１７の発明による燃料電池発電システムの運転方法は、第１０から第１６の発明のいずれかにおいて、前記不活性ガスで前記燃料改質装置内をパージする前に、当該燃料改質装置内の残留物質を水蒸気で除去するので、不活性ガスが少量で済むと共に、酸素吸着剤、酸素吸収液、アミン水溶液も僅かで済ますことができる。
第１８の発明による燃料電池発電システムの運転方法は、第１７の発明において、前記燃料改質装置内の残留物を水蒸気で除去した後に、当該燃料改質装置の前記バーナに空気のみを流して当該燃料改質装置を冷却してから、当該燃料改質装置内を不活性ガスでパージするので、不活性ガスがさらに少量で済むと共に、酸素吸着剤、酸素吸収液、アミン水溶液もさらに僅かで済ますことができる。
第１９の発明による燃料電池発電システムの運転方法は、第１７又は第１８の発明において、前記燃料改質装置内の残留物を除去する水蒸気が、当該燃料改質装置内の酸化を防止するのに必要十分な量の燃料ガスを混入されたものであるので、当該燃料改質装置内の酸化防止を低コストで簡単に行うことができる。
第２０の発明による燃料電池発電システムの運転方法は、第１０から第１９の発明のいずれかにおいて、発電運転の開始に際して、前記燃料改質装置の前記バーナのみを作動させて当該燃料改質装置を加熱昇温させ、当該燃料改質装置の昇温途中で、当該記燃料改質装置内の酸化を防止するのに必要十分な量の燃料ガスを混入させた水蒸気を当該燃料改質装置に送給し、当該燃料改質装置の昇温完了後、前記燃料電池本体の作動に応じた必要量で当該燃料ガスを供給して、発電運転を開始するので、燃料改質装置の昇温が早く、また、燃料改質装置内の水蒸気による酸化を低コストで簡単に防止することができる。
産業上の利用の可能性
本発明によれば、可燃性ガスや水分等の残留物質や酸素等を燃料改質装置の内部に残留させることなく確実に除去することが低コストでコンパクトに行うことが可能な燃料電池発電システム及びその運転方法を提供することができ、産業上、極めて有益な結果をもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による燃料電池発電システムの第１の実施の形態の概略構成図である。
第２図は、酸素吸着及還元の試験装置の例を示す図である。
第３図は、酸素吸着試験時の酸素吸着剤出口ガス中の酸素濃度変化を示す図である。
第４図は、本発明による燃料電池発電システムの第２の実施の形態の概略構成図である。
第５図は、本発明による燃料電池発電システムの第３の実施の形態の概略構成図である。
第６図は、本発明による燃料電池発電システムの第４の実施の形態の概略構成図である。
第７図は、本発明による燃料電池発電システムの第５の実施の形態の概略構成図である。
第８図は、本発明による燃料電池発電システムの第５の実施の形態の他の例の要部の概略構成図である。
第９図は、本発明による燃料電池発電システムの第５の実施の形態のさらに他の例の要部の概略構成図である。
第１０図は、本発明による燃料電池発電システムの第６の実施の形態の概略構成図である。
【図１】
2003094273.tif 000005
【図２】
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【図３】
2003094273.tif 000007
【図４】
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【図５】
2003094273.tif 000009
【図６】
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【図７】
2003094273.tif 000011
【図８】
2003094273.tif 000012
【図９】
2003094273.tif 000013
【図１０】
2003094273.tif 000014
【国際調査報告】
2003094273.tif 000015
2003094273.tif 000016
2003094273.tif 000017
2003094273.tif 000018
2003094273.tif 000019
2003094273.tif 000020
2003094273.tif 000021
2003094273.tif 000022