(57)【要約】【課題】炭化水素から水素を得る改質装置とアノード電極側で水が生成される燃料電池とを含み、燃料電池の排出ガスを有効に利用することができる燃料電池システムを得る。【解決手段】燃料電池システム１０は、水蒸気改質反応を含む改質反応によって供給された炭化水素原料から水素を含有する改質ガスを生成する改質装置１４と、改質装置の改質ガスがアノード電極１６に供給されて行う発電に伴ってアノード電極１６側で水が生成される燃料電池１２とを備える。また、燃料電池システム１０は、燃料電池１２のアノード電極１６から排出されるアノードオフガスのうち発電に伴う生成水を含む少なくとも一部を、改質装置１２の改質部２６における改質用水蒸気の入口に導入するための、アノードオフガスライン４２、アノードオフガス分離器４４、水蒸気供給ライン３６、エジェクタ３５を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水蒸気改質反応を含む改質反応によって供給された炭化水素原料から水素を含有する改質ガスを生成する改質装置と、
前記改質装置の改質ガスがアノード電極に供給されて発電を行い、該発電に伴って前記アノード電極側で水が生成される燃料電池と、
前記燃料電池のアノード電極から排出されるアノードオフガスのうち前記発電に伴う生成水を含む少なくとも一部を、前記改質装置における改質用水蒸気の入口に導入するアノードオフガス導入手段と、
を備えた燃料電池システム。
【請求項２】
前記アノードオフガス導入手段は、多孔体より成り前記アノードオフガス中の水素及び水蒸気を分離するための分離膜を有し、前記分離膜を通過してアノードオフガスから分離された分離ガスを前記改質装置における改質用水蒸気の入口に導入するようになっている請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記分離膜としてポリイミド炭化膜を用いた請求項２記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記改質装置は、前記改質反応を行う改質部と、供給された燃料ガスを燃焼して生じた熱を前記改質工程を行うための熱として前記改質部に供給する加熱部と含み、
前記アノードオフガスから分離ガスを分離した残余のガスを前記燃料ガスとして前記加熱部に供給するための燃料ガス供給手段をさらに備えた請求項２又は請求項３記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前燃料電池は、酸素導電性の固体電解質を用いた固体電解質形燃料電池である請求項１乃至請求項４の何れか１項記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化水素を改質して生成した水素含有の改質ガスを燃料電池に供給して発電させる燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
改質反応によって炭化水素原料から水素を含有する改質ガスを生成し、この改質ガスを発電燃料として固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）に供給する燃料電池システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この文献記載の燃料電池システムでは、ＰＥＦＣのカソードオフガスを改質器の水蒸気入口に戻し、該カソードオフガス中の水蒸気が水蒸気改質反応に供されるようになっている。
【特許文献１】特開２００２−２８９２４５明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の技術では、例えば固体電解質形燃料電池のようにアノード電極側で水が生成する燃料電池を含む燃料電池システムに適用することができない。
【０００４】
本発明は、上記事実を考慮して、炭化水素から水素を得る改質装置とアノード電極側で水が生成される燃料電池とを含み、燃料電池の排出ガスを有効に利用することができる燃料電池システムを得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る燃料電池システムは、水蒸気改質反応を含む改質反応によって供給された炭化水素原料から水素を含有する改質ガスを生成する改質装置と、前記改質装置の改質ガスがアノード電極に供給されて発電を行い、該発電に伴って前記アノード電極側で水が生成される燃料電池と、前記燃料電池のアノード電極から排出されるアノードオフガスのうち前記発電に伴う生成水を含む少なくとも一部を、前記改質装置における改質用水蒸気の入口に導入するアノードオフガス導入手段と、を備えている。
【０００６】
請求項１記載の燃料電池システムでは、改質装置が炭化水素原料を改質して生成した改質ガスがアノード電極に供給された燃料電池は、この改質ガスを消費して発電を行いつつアノード電極側で水（水蒸気）を生成する。アノードオフガスのうち発電に伴う生成水を含む少なくとも一部は、改質装置の改質用水蒸気の入口に導入される。この発電に伴う生成水すなわち改質用水蒸気と改質装置に供給される炭化水素原料とが水蒸気改質反応を行うことで、改質装置では水素を含有する改質ガスが継続的に生成される。
【０００７】
ここで、本燃料電池システムでは、アノードオフガス中に含まれる燃料電池の生成水を改質用水蒸気として利用するため、系外から導入される水蒸気に頼ることなく、改質装置での水蒸気改質反応を含む改質反応を継続的に行わせて燃料電池による発電を維持することができる。
【０００８】
このように、請求項１記載の燃料電池システムでは、炭化水素から水素を得る改質装置とアノード電極側で水が生成される燃料電池とを含み、燃料電池の排出ガスを有効に利用することができる。
【０００９】
請求項２記載の発明に係る燃料電池システムは、請求項１記載の燃料電池システムにおいて、前記アノードオフガス導入手段は、多孔体より成り前記アノードオフガス中の水素及び水蒸気を分離するための分離膜を有し、前記分離膜を通過してアノードオフガスから分離された分離ガスを前記改質装置における改質用水蒸気の入口に導入するようになっている。
【００１０】
請求項１記載の燃料電池システムは、例えばアノードオフガス中の水蒸気を分離するための各種分離手段を備えて（備えない場合を含む）アノードオフガス導入手段を構成することができるが、請求項２記載の燃料電池システムでは、分離手段として多孔体より成る分離膜を備えるため、アノードオフガス中の水蒸気の分離選択性が高い。このため、分離膜を通過して改質装置の改質用水蒸気の入口に導入される分離ガスは、アノードオフガスよりも水蒸気の濃度が高くなり、改質反応中の水蒸気改質反応を促進することで改質装置、燃料電池を安定して継続運転することが可能になる。
【００１１】
請求項３記載の発明に係る燃料電池システムは、請求項２記載の燃料電池システムにおいて、前記分離膜としてポリイミド炭化膜を用いた。
【００１２】
請求項３記載の燃料電池システムでは、分離膜としてのポリイミド炭化膜は、ポリイミド膜における高い膜厚制御性によって薄膜化が可能である。これにより、ポリイミド炭化膜は、水蒸気の高い選択性を維持しつつ該水蒸気の高い透過性を達成する（アノードオフガスから多量の水蒸気を分離する）ことができるため、システム内における優れた材料（ガス）バランスを実現する分離膜材料となる。
【００１３】
請求項４記載の発明に係る燃料電池システムは、請求項２又は請求項３記載の燃料電池システムにおいて、前記改質装置は、前記改質反応を行う改質部と、供給された燃料ガスを燃焼して生じた熱を前記改質工程を行うための熱として前記改質部に供給する加熱部と含み、前記アノードオフガスから分離ガスを分離した残余のガスを前記燃料ガスとして前記加熱部に供給するための燃料ガス供給手段をさらに備えた。
【００１４】
請求項４記載の燃料電池システムでは、アノードオフガスから分離ガスが分離された残余のガスである燃料ガスが改質装置の加熱部に供給され、この加熱部における燃料ガスの燃焼に伴って生じる燃焼熱によって、改質部における吸熱反応である水蒸気改質反応が維持される。これにより、系外から導入される改質反応維持用の熱や燃料ガスに頼ることなく、改質装置での水蒸気改質反応を含む改質反応を維持させることができる。すなわち、本燃料電池システムでは、燃料電池の排出ガスを一層有効に利用することができる。
【００１５】
請求項５記載の発明に係る燃料電池システムは、請求項１乃至請求項４の何れか１項記載の燃料電池システムにおいて、前燃料電池は、酸素導電性の固体電解質を用いた固体電解質形燃料電池である。
【００１６】
請求項５記載の燃料電池システムでは、中温域又は高温域で運転される固体電解質形燃料電池のアノードオフガスの少なくとも一部が改質装置に導入される。したがって、アノードオフガス（水蒸気）の有する顕熱が改質装置に供給される。これにより、吸熱反応である水蒸気改質を安定してかつ少ない入熱で維持することができる。特に、請求項４に従属する構成では、燃料ガスがその顕熱を加熱部に供給するため、加熱部から改質部への供給熱量を増加することができ、安定した改質反応、発電の維持に寄与する。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明に係る燃料電池システムは、炭化水素から水素を得る改質装置とアノード電極側で水が生成される燃料電池とを含み、燃料電池の排出ガスを有効に利用することができるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態に係る燃料電池システム１０について、図１に基づいて説明する。
【００１９】
図１には、燃料電池システム１０のシステム構成図（プロセスフローシート）が示されている。この図に示される如く、燃料電池システム１０は、水素を消費して発電を行う燃料電池１２と、燃料電池１２に供給するための水素含有の改質ガスを生成するための改質装置（改質器）１４とを主要構成要素として構成されている。
【００２０】
燃料電池１２は、この実施形態では固定電解質形燃料電池（ＳＯＦＣ）とされており、
図２に模式的に示される如く、アノード電極（燃料極）１６とカソード電極（空気極）１８との間に、酸素イオン導電性を有するジルコニア等の固体電解質２０を挟んで構成されている。また、燃料電池１２には、改質ガス（水素）をアノード電極１６に導入するためのアノード流路２２と、酸素を含有するカソード用空気をカソード電極に導入するためのカソード流路２４とを備えている。
【００２１】
この燃料電池１２は、アノード電極１６では、アノード流路２２の入口２２Ａから供給された改質ガス中の水素（及び一酸化炭素）が固体電解質２０との界面で電子を放出し、該固体電解質２０を導電した酸素イオンと反応して水を生成するようになっている。一方、カソード電極１８では、アノード電極１６から図示しない外部負荷を経由して到達した電子によって、カソード流路２４の入口２４Ａから導入したカソード用空気中の酸素がイオン化され、固体電解質２０中に酸素イオンを送り込むようになっている。
【００２２】
したがって、燃料電池１２では、発電に伴ってアノード電極１６側で水が生成され、この水はアノードオフガスの一部である水蒸気としてアノード流路２２の出口２２Ｂから燃料電池１２外に排出されるようになっている。一方、カソード流路２４の出口２４Ｂから排出されるカソードオフガスは、発電に伴う生成水を若干伴うものの、主に窒素、酸素（カソード用空気に対し酸素分圧が減少したガス）とされる。燃料電池１２は、８００℃〜１０００℃程度の高温で運転される構成とされている。
【００２３】
改質装置１４は、燃料電池１２のアノード流路２２に供給するための改質ガスを生成する改質部２６と、改質部２６が改質反応を行うための熱を供給するための加熱部２８とを主要構成要素として構成されている。改質部２６は、図示しない改質触媒を内蔵しており、供給される炭化水素ガス（ガソリン、メタノール、天然ガス等）と改質用ガス（水蒸気）を触媒反応させることで、水素ガスを含む改質ガスを生成する（改質反応を行う）ようになっている。
【００２４】
改質部２６における改質反応には、以下の式（１）乃至（３）で表されるように、水蒸気改質反応を含む各反応が含まれる。したがって、改質工程で得た改質ガスには、水素（Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、メタン（ＣＨ４）、分解炭化水素や未反応の原料炭化水素（ＣｘＨｙ）等の可燃性ガス、及び二酸化炭素（ＣＯ２）、水（Ｈ２Ｏ）等の不燃性ガスを含むようになっている。
【００２５】
ＣｎＨｍ＋ｎＨ２Ｏ      →  ｎＣＯ ＋（ｎ＋ｍ／２）Ｈ２       …  （１）
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ  ⇔  ＣＯ２＋Ｈ２                               …  （２）
ＣＯ＋３Ｈ２  ⇔  ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ                          …  （３）
この改質反応の中で主となる式（１）の水蒸気改質反応は吸熱反応であり、かつ改質部２６は、上記の通り高温で運転される燃料電池１２に改質ガスを供給するため所定温度以上の温度で運転されるようになっている。加熱部２８は、この改質部２６における改質反応、運転温度を維持するための熱の供給する構成とされている。加熱部２８は、酸化触媒を内蔵して改質部２６に隣接して設けられており、燃料入口２８Ａから供給された燃料を、支燃ガス入口２８Ｂから供給された酸素と共に酸化触媒に接触させて、触媒燃焼を生じさせる構成とされている。
【００２６】
改質装置１４は、加熱部２８で燃料を触媒燃焼させて得た燃焼熱を隔壁部３０を介して改質部２６に供給するようになっている。このため、燃焼ガス等の熱媒（流体）を介して改質部２６を加熱する構成のように熱量を温度に変換することなく、改質部２６に熱量を直接的に付与することができる構成とされている。加熱部２８の燃焼排ガスは排ガス出口２８Ｃから排出されるようになっている。
【００２７】
そして、燃料電池システム１０は、改質部２６に炭化水素原料を供給するための原料ポンプ３２を備えており、原料ポンプ３２の吐出部は原料供給ライン３４を介して改質部２６の原料入口２６Ａに接続されている。この原料供給ライン３４には、改質部２６に水蒸気を供給するための水蒸気供給ライン３６の下流端が合流している。原料供給ライン３４と水蒸気供給ライン３６との合流部には、ガス駆動装置としてのエジェクタ（ジェットポンプ）３５が配設されている。エジェクタ３５は、改質原料である炭化水素ガスの流れに伴って生じる負圧によって、後述する低圧の水蒸気を水蒸気供給ライン３６から原料供給ライン３４に導入するようになっている。
【００２８】
また、改質部２６の改質ガス出口２６Ｂは、下流端がアノード流路２２（燃料電池１２）の入口２２Ａに接続された改質ガス供給ライン３８の上流端に接続されている。これにより、改質部２６で生成された改質ガスが燃料電池１２のアノード電極１６に供給されるようになっている。改質ガス供給ライン３８の中間部は、改質ガスを予熱するための熱交換器４０の低温ガス側流路とされている。
【００２９】
一方、アノード流路２２の出口２２Ｂには、アノードオフガスライン４２の上流端が接続されており、アノードオフガスライン４２の下流端にはアノードオフガス分離器４４のアノードオフガス入口４４Ａが接続されている。アノードオフガス分離器４４は、アノードオフガスの成分を分離するための分離膜４６を内蔵している。分離膜４６は、多孔体より成り、高い水素選択性、水蒸気選択性を有する。この実施形態では、分離膜４６はポリイミド炭化膜とされており、ポリイミド炭化膜は、ポリイミド膜が有する高い膜厚制御性によって薄膜化が可能である。これにより薄膜化されたポリイミド炭化膜である分離膜４６は、水素、水蒸気の高い選択性を維持しつつ該水素、水蒸気の高い透過性を達成する分離膜材料とされ、換言すれば、燃料電池システム１０内における優れたマテリアル（ガス）バランスを実現する分離膜材料とされる。
【００３０】
すなわち、分離膜４６を通過した分離ガスは、主に水素及び水蒸気とされ、分離膜４６を通過しない残余ガスはアノードオフガスの残余成分を主成分とする。アノード流路２２に供給される改質ガスが上記の通り、水素（Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、メタン（ＣＨ４）、炭化水素（ＨＣ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、水（Ｈ２Ｏ）を含むこの実施形態では、残余ガスの主成分は、一酸化炭素（ＣＯ）、メタン（ＣＨ４）、炭化水素（ＨＣ）、二酸化炭素（ＣＯ２）とされる。
【００３１】
アノードオフガス分離器４４における分離膜４６によってアノードオフガス入口４４Ａとは隔てられた分離ガス出口４４Ｂには、上記した水蒸気供給ライン３６の上流端が接続されている。したがって、燃料電池システム１０では、分離ガス、すなわち分離膜４６によって分離されたアノードオフガス中の水素及び水蒸気が改質装置１４の改質部２６に供給されるようになっている。水蒸気供給ライン３６は、その中間部が熱交換器４０の高温ガス側流路とされている。なお、エジェクタ３５、水蒸気供給ライン３６、アノードオフガスライン４２、アノードオフガス分離器４４が本発明における「アノードオフガス導入手段」を構成している。
【００３２】
一方、アノードオフガス分離器４４におけるアノードオフガス入口４４Ａに直接的に連通する残余ガス出口４４Ｃには、燃料ガス供給手段としての燃料ガス供給ライン４８の上流端が接続されており、燃料ガス供給ライン４８の下流端は加熱部２８の燃料入口２８Ａに接続されている。したがって、燃料電池システム１０では、アノードオフガスから分離ガスを分離した後の残余ガスが燃料含有ガスとして加熱部２８に供給されるようになっている。加熱部２８では、残余ガス中の主に一酸化炭素、炭化水素が燃料として消費されるようになっている。排ガス出口２８Ｃには排気ガスライン５０が接続されている。
【００３３】
また、燃料電池システム１０は、カソード流路２４にカソード用空気を供給するためのカソード用空気ポンプ５２を備えており、カソード用空気ポンプ５２の吐出部は、下流端がカソード流路２４の入口２４Ａに接続されたカソード用空気供給ライン５４の上流端が接続されている。一方、カソード流路２４の出口２４Ｂには、支燃ガス供給ライン５６の上流端が接続されており、支燃ガス供給ライン５６の下流端は、加熱部２８の支燃ガス入口２８Ｂに接続されている。これにより、加熱部２８では、支燃ガスとして酸素含有のカソードオフガスが供給される構成とされている。
【００３４】
さらに、燃料電池システム１０は、燃料電池１２に冷却空気を供給するための冷却用空気ポンプ５８を備えており、冷却用空気ポンプ５８の吐出部は、下流端が燃料電池１２の図示しない冷媒流路の入口１２Ａに接続された冷却用空気ライン６０の上流端に接続されている。この冷媒流路の出口１２Ｂは、冷却オフガスライン６２の上流端に接続されている。冷却オフガスライン６２は、例えば排気ガスライン５０に合流されている。この冷却オフガスライン６２の下流端を加熱部２８排ガス出口２８Ｃに接続したり、支燃ガス供給ライン５６に合流させたりしても良い。
【００３５】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００３６】
上記構成の燃料電池システム１０では、原料ポンプ３２の作動によって原料供給ライン３４から炭化水素原料が改質装置１４の改質部２６に導入されるのに伴って、エジェクタ３５が改質ガス供給ライン３８から分離ガスを原料供給ライン３４に導入する。したがって、改質部２６には、炭化水素原料と水蒸気、水素が供給され、この改質部２６内で水蒸気改質反応（式（１））を含む改質工程が行われて水素を高濃度で含む改質ガスが生成される。
【００３７】
この改質ガスは、熱交換器４０において分離ガスにて予熱されて燃料電池１２のアノード流路２２に導入される。この燃料電池１２のアノード電極１６では、電子を放出した水素が酸素イオンと反応して水（水蒸気）が生成され、カソード電極１８では、負荷経由で到達した電子によって２４に導入された酸素がイオン化されて固体電解質２０に送り込まれる。すなわち、燃料電池１２では、アノード電極１６への改質ガスの供給及びカソード電極１８へのカソード用空気の供給によって発電が行われ、この発電に伴ってアノード電極１６側で水が生成される。
【００３８】
カソード流路２４の出口２４Ｂから排出されたカソードオフガスは、支燃ガスとして支燃ガス供給ライン５６を経由して加熱部２８に導入される。また、アノード流路２２の出口２２Ｂから排出されたアノードオフガスは、アノードオフガス分離器４４に導入され、分離膜４６を通過した成分すなわち分離ガスと、分離膜４６を通過しない成分すなわち残余ガスとに分離される。
【００３９】
水素及び水蒸気を主成分とする分離ガスは、水蒸気供給ライン３６、熱交換器４０を経由してエジェクタ３５に至り、該エジェクタ３５によって炭化水素原料と共に原料供給ライン３４から改質部２６に導入される。この水蒸気を消費して炭化水素から改質ガスを得る改質反応が行われると共に、水素は系内を循環することでエネルギ利用率を向上し、同時に水素分圧を増加することで燃料電池１２での発電効率の向上にも寄与する。
【００４０】
一方、可燃性の一酸化炭素、炭化水素を含む残余ガスは、燃料ガス供給ライン４８を経由して、燃料ガスとして加熱部２８に導入される。この残余ガスは、支燃ガスとして導入されたカソードオフガスと共に酸化触媒に接触して燃焼を生じ、この燃焼熱は、隔壁部３０を介して改質部２６に供給され、水蒸気改質反応における吸熱量を供給する。
【００４１】
ここで、燃料電池システム１０では、燃料電池１２のアノードオフガスの一部を改質部２６における改質反応用の水蒸気として回収するため、専用の水蒸気生成装置から導入する改質反応用の水蒸気に頼ることなく改質部２６での改質反応を維持することが可能になった。このため、専用の水蒸気生成装置を不要としたり小型化したりすることが可能であり、水蒸気を生成するための原料（水）及び潜熱（エネルギ）を不要とし、又は水及び潜熱の使用量を低減することができる。
【００４２】
そして、燃料電池システム１０では、アノードオフガスをアノードオフガス分離器４４にて分離ガスと残余ガスとに分離し、上記の通り改質反応維持用の水蒸気を含む分離ガスを改質部２６に導入している。このため、改質部２６には水蒸気濃度が高い分離ガスを導入することが実現された。
【００４３】
以上により、この実施形態では、外部から水蒸気を導入することなく、燃料電池１２の運転を維持するに足る改質ガスを生成することが実現され、システム効率の向上が実現された。特に、アノードオフガス分離器４４の分離膜４６として、水素及び水蒸気の高い選択性の維持しつつ、ポリイミド膜の高い膜厚制御性により達成された薄膜化によって水素及び水蒸気の高い透過性を獲得したポリイミド炭化膜を用いたため、アノードオフガス中の水素及び水蒸気を効率的に分離することができる。これにより、燃料電池システム１０では、分離ガス中の水素、水蒸気濃度を安定して高濃度に維持することができ、該分離ガスの導入による改質装置１４の安定した運転、すなわち燃料電池１２を含む燃料電池システム１０全体としての安定的かつ効率的な運転を実現することができた。
【００４４】
しかも、燃料電池システム１０では、アノードオフガス分離器４４にて分離ガスが分離された後のアノードオフガスである残余ガスを、改質部２６に改質反応維持用の熱を供給するための加熱部２８に燃料ガスとして導入しているため、改質維持用の燃料源として燃料電池１２のオフガスを利用してシステム効率を一層向上することが実現された。すなわち、水蒸気と可燃ガスとが共にアノード流路２２から排出される固体電解質形の燃料電池１２を改質燃料で作動する燃料電池システム１０において、アノードオフガス分離器４４を設けることで、上記の通り分離ガス中の水蒸気濃度を高めるだけでなく、残余の可燃成分の有効利用を果たすことができた。この実施形態では、外部から加熱部２８での燃料を導入することなく、燃料電池１２の運転を維持するに足る改質ガスを生成することが実現され、システム効率のより一層の向上が実現された。
【００４５】
また、改質部２６には、水蒸気と共に燃料電池１２で未利用の水素が導入されるので、改質ガス中の水素濃度を高めることができる。すなわち、アノードオフガス中の水素を水素生成部である改質部２６に回収して燃料電池１２に再循環することで、燃料電池システム１０全体としての水素利用率が向上し、該水素を燃料として加熱部２８で消費するよりも高い効率を実現することができる。
【００４６】
そして、燃料電池システム１０では、高温で運転される固体電解質形の燃料電池１２を有し、該燃料電池１２の排出ガスを有効利用するため、単に分離ガスや残余ガス、カソードオフガスの成分を回収するのみならず、これらのガスが有する顕熱をも有効に利用することが実現されている。すなわち、高温の分離ガスを改質部２６に導入することで主に吸熱反応である改質反応を安定してかつ効果的に行わせることができると共に、生成された改質ガスの温度を燃料電池１２の運転温度に近づけることができる。また、高温の残余ガス（燃料）及びカソードオフガス（支燃ガス）を加熱部２８に導入することで、加熱部２８の有する熱量が大きくなり、例えば残余ガス中の可燃成分が少ない場合でも改質部２６における改質反応を維持することが可能になる。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態に係る燃料電池システム１０では、高温で運転される燃料電池１２の運転温度を循環（回収）ガスの顕熱としての利用すること、燃料電池１２の生成水蒸気の利用による水潜熱の不要化、循環水素による水素利用率向上等、燃料電池システム１０の燃料利用率の向上を図ることができ、高いシステム効率の実現が可能である。
【００４８】
なお、上記実施形態では、燃料電池１２が固体電解質形の燃料電池である例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、溶融炭酸塩形燃料電池など、アノード側で水が生成される各種の燃料電池を備えて構成することができる。また、本発明に適用される固体電界質形燃料電池は、運転温度が高い高温型のものには限られず、中温型のものを適用しても良い。
【００４９】
また、上記実施形態では、分離膜４６としてポリイミド炭化膜を用いた例を示したが、本発明はこれ限定されず、例えば、シリカやセラミックなどの多孔体を分離膜として利用すること可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池システムの概略全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る燃料電池システムを構成する燃料電池の模式図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  燃料電池システム
１２  燃料電池
１４  改質装置
１６  アノード電極
２０  固体電解質
２６  改質部
２８  加熱部
３５  エジェクタ（アノードオフガス導入手段）
３６  水蒸気供給ライン（アノードオフガス導入手段）
４２  アノードオフガスライン（アノードオフガス導入手段）
４４  アノードオフガス分離器（アノードオフガス導入手段）
４６  分離膜
４８  燃料ガス供給ライン（燃料ガス供給手段）
【図１】
2007128680.tif 000003
【図２】
2007128680.tif 000004