(57)【要約】【課題】起動時の改質器の加熱コストが低く抑えられ、低コストで運転できる方法を得る。【解決手段】起動の際、灯油を灯油供給ライン３０を通して改質器２に付設のバーナー２ａに供給し、これを燃焼させて改質器２を加熱し、規定温度に上昇させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
都市ガスまたはＬＰガスを改質器を含む燃料改質系に通流して改質し、得られた改質ガスを電池スタックの燃料極に供給する燃料ガスとして用いて発電し、燃料極より排出される燃料極オフガスを前記改質器に付設したバーナーで燃焼して前記改質器の加熱に用いる固体高分子形燃料電池発電装置において、発電装置の起動の際、前記バーナーへ灯油を供給して燃焼させ、前記改質器の温度が上昇して規定温度に達したのち定常運転を開始することを特徴とする固体高分子形燃料電池発電装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原燃料を改質して得た改質ガスを燃料ガスとして用いる固体高分子形燃料電池発電装置の運転方法、特にその起動時の運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体高分子形燃料電池発電装置は、多数の単セルを積層して構成された電池スタック、この電池スタックに反応ガスとして供給する水素を含む燃料ガスと酸素を含む酸化剤ガスの供給装置、および運転を制御する制御装置を基本構成要素として構成される。電池スタックで得られる電池出力は直流出力であるため、交流出力が必要な場合にはインバーターが組込まれる。また、定置型の固体高分子形燃料電池発電装置の場合には、電池スタックに供給する燃料ガスの原燃料として都市ガスやＬＰガスが使用され、これらのガスを燃料改質系により改質して得られた水素リッチな改質ガスが燃料ガスとして用いられる。
【０００３】
図２は、固体高分子形燃料電池発電装置の燃料改質系の従来の構成例を示すフロー図である。都市ガスやＬＰガス等の原燃料は、脱硫器１において脱硫されたのち、改質器２に送られて水蒸気改質され、水素濃度の高い改質ガスとなる。改質器２で得られた改質ガスには触媒毒となる一酸化炭素（ＣＯ）が多量に含まれているので、引き続いてＣＯ変成器３、さらにＣＯ除去器４へと送られて一酸化炭素が除去される。このようにして得られた一酸化炭素濃度が極微量で、水素濃度の高い改質ガスが、電池スタック５の燃料極へ供給される燃料ガスとして用いられる。なお、改質器２における水蒸気改質反応は吸熱反応であり、水蒸気改質反応を持続させるためには外部からの加熱が必要である。したがって、通常の運転状態においては、電池スタック５から排出される燃料極オフガスを改質器２に付設したバーナー２ａに送って含まれる残存水素を燃焼させ、改質器２中の改質触媒層を加熱して所定温度に維持している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、固体高分子形燃料電池発電装置の燃料改質系に組込まれている改質器２には改質触媒層を加熱するバーナー２ａが付設されており、通常の運転状態においては、燃料極オフガスをこのバーナー２ａに送って燃焼させ、改質触媒層を加熱している。しかしながら、発電装置の起動時には、残存水素を含む燃料極オフガスが得られないので燃料極オフガスによる加熱が不可能である。このため、従来の固体高分子形燃料電池発電装置においては、原燃料を分岐させてバーナー２ａへと供給する原燃料供給ライン２０を備え、起動時にはこの原燃料供給ライン２０を通して原燃料を送り、これを燃焼させることによって改質触媒層を加熱し、所定の温度まで上昇させる方法が採られている。
【０００５】
しかしながら、このように都市ガスやＬＰガス等の原燃料をバーナー２ａに送って燃焼させる方法を用いると、例えば、毎日起動、停止操作を伴う運転パターンで運転される固体高分子形燃料電池発電装置など、頻繁に起動、停止操作を行う固体高分子形燃料電池発電装置においては、高価な原燃料が発電運転以外の起動時に多量に消費されることとなり、その結果、ランニングコストが高くなるという問題点があった。
本発明はかかる問題点を解決することを意図してなされたもので、頻繁に起動、停止操作を行う固体高分子形燃料電池発電装置においても、起動操作時の改質器の加熱コストが低く抑えられ、低コストで運転できる固体高分子形燃料電池発電装置の運転方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明においては、
都市ガスまたはＬＰガスを改質器を含む燃料改質系に通流して改質し、得られた改質ガスを電池スタックの燃料極に供給する燃料ガスとして用いて発電し、燃料極より排出される燃料極オフガスを上記の改質器に付設したバーナーで燃焼して改質器の加熱に用いる固体高分子形燃料電池発電装置において、発電装置の起動の際、改質器に付設した上記のバーナーへ灯油を供給して燃焼させ、改質器の温度が上昇して規定温度に達したのち定常運転を開始することとする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の運転方法が適用される固体高分子形燃料電池発電装置の燃料改質系の実施例を示すフロー図である。本図においても、図２に示した従来の構成に用いられている構成要素と同一の機能を持つ構成要素には同一符号が付されており、重複する説明は省略する。
図１の構成と図２の構成との相違点は、改質器２のバーナー２ａに起動時に供給する燃焼用燃料の供給系統にある。すなわち、図２の従来例では、燃料改質系に通流する都市ガスまたはＬＰガス等の原燃料を分岐させてバーナー２ａに供給する原燃料供給ライン２０が設置されていたのに対して、図１の実施例では、灯油をバーナー２ａに供給する灯油供給ライン３０が別途設けられている。したがって、図１の構成では、固体高分子形燃料電池発電装置の起動の際、灯油供給ライン３０を通して改質器２のバーナー２ａに灯油を供給し、この灯油を燃焼させて改質器２を加熱する。改質器２の温度が上昇して規定温度に達したのち起動操作を終了して、定常運転を開始する。
【０００８】
このように、固体高分子形燃料電池発電装置の運転方法において、起動時に灯油を燃焼させて改質器２を加熱する方法を用いれば、灯油は原燃料に比べて安価であるので起動時の運転コストが低く抑えられることとなる。したがって、毎日起動、停止操作を行う固体高分子形燃料電池発電装置などにおいては、大幅に運転コストが低減されることとなる。
【０００９】
【発明の効果】
上記のように、本発明によれば、請求項１に記載のごとく、都市ガスまたはＬＰガスを改質器を含む燃料改質系に通流して改質し、得られた改質ガスを電池スタックの燃料極に供給する燃料ガスとして用いて発電し、燃料極より排出される燃料極オフガスを上記の改質器に付設したバーナーで燃焼して改質器の加熱に用いる固体高分子形燃料電池発電装置において、発電装置の起動の際、改質器に付設した上記のバーナーへ灯油を供給して燃焼させ、改質器の温度が上昇して規定温度に達したのち定常運転を開始することとしたので、頻繁に起動、停止操作を行う固体高分子形燃料電池発電装置においても、起動操作時の改質器の加熱コストが低く抑えられ、低コストで運転できる固体高分子形燃料電池発電装置の運転方法が得られることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の運転方法が適用される固体高分子形燃料電池発電装置の燃料改質系の実施例を示すフロー図
【図２】固体高分子形燃料電池発電装置の燃料改質系の従来の構成例を示すフロー図
【符号の説明】
１    脱硫器
２    改質器
２ａ    バーナー
３    ＣＯ変成器
４    ＣＯ除去器
５    電池スタック
１０    燃料極オフガスライン
３０    灯油供給ライン
【図１】
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【図２】
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