CN102414890B - 燃料电池装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供发电效率提高的燃料电池模块及燃料电池装置。其在外装壳内具备：燃料电池模块M，其在收纳容器内收纳有排列多个燃料电池单元而成的燃料电池单元组(1)而成；功率调节器(12)，其用于向外部负载供给由燃料电池单元组(1)发电的电流；控制装置(14)，其用于控制该功率调节器(12)，控制装置(14)在开始发电时，以燃料电池单元的电压值比用于产生燃料电池单元的发电的最大输出所需的电压值高的方式，控制功率调节器(12)，因此，能够抑制燃料电池单元的劣化，能够提高可靠性。

Description

燃料电池装置
技术领域
本发明涉及一种燃料电池装置，在外装壳内收纳燃料电池模块而成，所述燃料电池模块在收纳容器内收纳有排列多个燃料电池单元而成的燃料电池单元组。
背景技术
近年来，作为下一代能量，分别提案有一种燃料电池装置，其经由集电部件配置多个使用含氢气体(燃料气体)和空气(含氧气体)能够获得电力的燃料电池单元，将电连接而成的电池单元组固定于用于向燃料电池单元供给燃料气体的歧管而构成电池单元组装置，在外装壳内收纳有在收纳容器内收纳该电池单元组装置而成的燃料电池模块及燃料电池模块而成(例如，参照专利文献1)。
在这种燃料电池装置中，为供给负载要求的要求电力，适当调整向燃料电池单元供给的燃料气体的流量及燃料电池单元的电压等。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2007-59377号公报
但是，在燃料电池装置(燃料电池单元)开始发电时、深夜等低负载长时间继续的情况下，成为燃料电池模块(收纳容器内)温度低的状态。
在这种情况下，在要求高负载时，利用其高的负载从燃料电池单元引出大量的电流，因此，燃料电池单元的电压降低，并且，电流增加。该情况下，以燃料电池单元的温度低的状态增加电流时，燃料电池单元的电流的流量为不均匀，电流集中在燃料电池单元的一部分，由此，燃料电池单元可能劣化。尤其是，在根据外部负载的要求而需要最大输出的情况下，有可能燃料电池单元劣化。
发明内容
因而，在本发明中，其目的在于提供一种燃料电池装置，在燃料电池装置开始发电时、深夜等低负载长时间继续的情况下，抑制燃料电池单元的劣化，能够生成与要求负载对应的电力。
本发明的燃料电池装置，其在外装壳内具备：燃料电池模块，其在收纳容器内收纳有排列多个燃料电池单元而成的燃料电池单元组而成；功率调节器，其用于向外部负载供给由所述燃料电池单元组发电的电流；控制装置，其用于控制该功率调节器，其特征在于，所述控制装置在所述燃料电池装置开始发电时，以所述燃料电池单元的电压值比用于产生该燃料电池单元的发电的最大输出所需的电压值高的方式，控制所述功率调节器。
在这种的燃料电池装置中，控制装置在燃料电池装置(燃料电池单元)开始发电时，以使燃料电池单元的电压值比用于产生燃料电池单元的发电的最大输出所需的电压值高的方式控制功率调节器，因此，由燃料电池单元组(燃料电池单元)的发电产生的电流量降低，且能够使燃料电池单元中流过的电流量降低。由此，能够抑制燃料电池单元的电流的流量不均匀，能够抑制燃料电池单元劣化。
本发明的燃料电池装置，其在外装壳内具备：燃料电池模块，其在收纳容器内收纳有排列多个燃料电池单元而成的燃料电池单元组而成，并且，具备用于测定该收纳容器内的温度的温度传感器；功率调节器，其用于向外部负载供给由所述燃料电池单元组发电的电流；控制装置，其用于控制该功率调节器，其特征在于，所述控制装置在由所述温度传感器测定的所述收纳容器内的温度不足规定的温度的情况下，以所述燃料电池单元的电压值比用于产生该燃料电池单元的发电的最大输出所需的电压值高的方式，控制所述功率调节器。
在这种的燃料电池装置中，控制装置在收纳容器(燃料电池模块)内的温度不足规定的温度的情况下，以使燃料电池单元的电压值比用于产生燃料电池单元的发电的最大输出所需的电压值高的方式控制功率调节器，因此，由燃料电池单元组(燃料电池单元)的发电产生的电流量降低，且能够使燃料电池单元中流过的电流量降低。由此，能够抑制燃料电池单元的电流的流量不均匀，能够抑制燃料电池单元劣化。
另外，本发明的燃料电池装置中，优选所述燃料电池装置具备：重整器，其具备将原燃料重整且用于生成向所述燃料电池单元供给的燃料气体的重整催化剂；原燃料供给装置，其用于向该重整器供给原燃料，且具有使未用于所述燃料电池单元的发电的剩余的燃料气体燃烧的构成，并且，所述控制装置控制所述原燃料供给装置，以使按所述燃料电池单元的电压值比用于产生该燃料电池单元的发电的最大输出所需的电压值高的方式控制所述功率调节器的期间的向所述燃料电池单元供给的燃料气体的最低流量值，比不按所述燃料电池单元的电压值比用于产生该燃料电池单元的发电的最大输出所需的电压值高的方式的控制所述功率调节器的期间的向所述燃料电池单元供给的燃料气体的最低流量值高。
在这种的燃料电池装置中，以使按燃料电池单元的电压值比用于产生燃料电池单元的发电的最大输出所需的电压值高的方式控制功率调节器的期间与未进行该控制的期间相比，向燃料电池单元供给的燃料气体的最低流量值变高的方式控制功率调节器，由此，在燃料电池单元的发电中未被利用的剩余的燃料气体量增加。由此，通过使剩余的燃料气体燃烧而产生的燃烧热的热量增加，因此，能够使燃料电池模块内的温度迅速地上升。
另外，本发明的燃料电池装置优选所述燃料电池装置具备：重整器，其具备将原燃料重整且用于生成向所述燃料电池单元供给的燃料气体的重整催化剂；原燃料供给装置，其用于向该重整器供给原燃料，且具有使未用于所述燃料电池单元的发电的剩余的燃料气体燃烧的构成，并且，所述控制装置控制所述原燃料供给装置，以使按所述燃料电池单元的电压值比用于产生该燃料电池单元的发电的最大输出所需的电压值高的方式控制所述功率调节器的期间的向所述燃料电池单元供给的燃料气体量，比不按所述燃料电池单元的电压值比用于产生该燃料电池单元的发电的最大输出所需的电压值高的方式的控制所述功率调节器的期间的向所述燃料电池单元供给的燃料气体量高。
在这种的燃料电池装置中，以使按燃料电池单元的电压值比用于产生燃料电池单元的发电的最大输出所需的电压值高的方式控制功率调节器的期间与未进行该控制的期间相比，向燃料电池单元供给的燃料气体变多的方式控制功率调节器，由此，在燃料电池单元的发电中未被利用的剩余的燃料气体量增加。由此，通过使剩余的燃料气体燃烧而产生的燃烧热的热量增加，因此，能够使燃料电池模块内的温度迅速地上升。
另外，本发明的燃料电池装置优选所述控制装置以使所述燃料电池单元的电压值比用于产生该燃料电池单元的发电的最大输出所需的电压值高的方式控制后并经过规定时间后，以所述燃料电池单元的电压值成为用于产生该燃料电池单元的发电的最大输出所需的电压值的方式，控制所述功率调节器。
在以使燃料电池单元的电压值比用于产生燃料电池单元的发电的最大输出所需的电压值高的方式进行控制后并经过规定时间后，燃料电池模块(收纳容器)内的温度未充分上升，并且，各燃料电池单元的温度接近均匀或均匀。
而且，各燃料电池单元的温度接近均匀，由此，在将燃料电池单元的电压值设定为用于产生燃料电池单元的发电的最大输出所需的电压值的情况下，能够抑制在燃料电池单元的一部分的电流集中，在温度低的燃料电池单元中产生电阻变高的部位，能够抑制燃料电池单元劣化。
因而，在这种情况下，控制装置以燃料电池单元的电压值产生用于产生燃料电池单元的发电的最大输出所需的电压值的方式控制功率调节器，由此，能够使燃料电池单元的输出增加到最大。
另外，本发明的燃料电池装置优选其具备用于测定所述收纳容器内的温度的温度传感器，并且，所述控制装置在由所述温度传感器测定的所述收纳容器内的温度成为规定的温度以上的情况下，以所述燃料电池单元的电压值成为用于产生该燃料电池单元的发电的最大输出所需的电压值的方式，控制所述功率调节器。
在收纳容器(燃料电池模块)内的温度成为规定的温度以上的情况下，燃料电池单元的温度也上升。在这种情况下，优选使燃料电池单元的电压值成为可产生最大输出所需的电压值。
因而，在由温度传感器测定的燃料电池模块内的温度成为规定的温度以上的情况下，控制装置以燃料电池单元的电压值成为用于产生燃料电池单元的发电的最大输出所需的电压值的方式控制功率调节器，由此，能够使燃料电池单元的输出增加到最大。
另外，本发明的燃料电池装置优选所述控制装置在由所述温度传感器测定的所述收纳容器内的温度成为规定的温度以上的情况下，以所述燃料电池单元的电压值成为用于产生该燃料电池单元的发电的最大输出所需的电压值的方式，控制所述功率调节器。
即使在这种燃料电池装置中，和上述同样，在由温度传感器测定的燃料电池模块内的温度成为规定的温度以上的情况下，控制装置以燃料电池单元的电压值成为用于产生燃料电池单元的发电的最大输出所需的电压值的方式控制功率调节器，由此，能够使燃料电池单元的输出增加到最大。
另外，本发明的燃料电池装置，优选其所述燃料电池模块具有如下构成，在所述收纳容器内具备：重整器，其具备用于生成向所述燃料电池单元供给的燃料气体的重整催化剂；重整器温度传感器，其用于测定重整器的温度，利用通过使未用于所述燃料电池单元的发电的剩余的燃料气体燃烧产生的燃烧热，加热所述重整器，并且，所述控制装置在由所述重整器温度传感器测定的所述重整器的温度成为规定温度以上的情况下，以所述燃料电池单元的电压值成为用于产生该燃料电池单元的发电的最大输出所需的电压值的方式，控制所述功率调节器。
燃料电池装置具有构成为，在收纳容器内具备重整器，其具备用于生成向燃料电池单元供给的燃料气体的重整催化剂，并且，利用通过使未用于燃料电池单元的发电的剩余的燃料气体燃烧产生的燃烧热，加热重整器，在重整器的温度成为规定的温度以上的情况下，重整催化剂可能劣化。
因而，在这种情况下，控制装置以使燃料电池单元的电压值成为用于产生燃料电池单元的发电的最大输出所需的电压值的方式控制功率调节器，由此，能够使燃料电池单元的输出增加到最大，并且，能够降低剩余的燃料气体的量，因此，能够抑制重整器的温度上升，能够抑制重整催化剂劣化。
发明效果
本发明的燃料电池装置，其在外装壳内具备：燃料电池模块，其在收纳容器内收纳有排列多个燃料电池单元而成的燃料电池单元组而成；功率调节器，其用于向外部负载供给由所述燃料电池单元组发电的电流；控制装置，其用于控制该功率调节器，所述控制装置在所述燃料电池装置开始发电时，以所述燃料电池单元的电压值比用于产生该燃料电池单元的发电的最大输出所需的电压值高的方式，控制所述功率调节器，因此，能够降低在燃料电池单元中流过的电流量，由此，能够抑制燃料电池单元的电流的流量成为不均匀，由此，能够抑制燃料电池单元劣化。另外，在具备用于测定收纳容器内的温度的温度传感器的燃料电池装置中，在由温度传感器测定的收纳容器内(燃料电池模块内)的温度不足规定的温度的情况下，以使燃料电池单元的电压值比用于产生该燃料电池单元的发电的最大输出所需的电压值高的方式控制功率调节器，由此，能够抑制燃料电池单元劣化。
附图说明
图1是表示具备本发明的燃料电池装置的燃料电池***的构成之一例的构成图。
图2是表示构成本发明的燃料电池装置的燃料电池模块之一例的外观立体图。
图3是用于说明由构成本发明的燃料电池装置的燃料电池单元组发电的电流向外部负载供给的说明图。
具体实施方式
图1是表示具备本发明的燃料电池装置的燃料电池***的构成之一例的构成图。另外，在以后的图中，对同一部件标注同一编号。
如图1所示的燃料电池***由进行发电的发电单元、储存热交换后的热水的储热水单元、在这些单元间用于使水循环的循环配管构成，发电单元与本发明的燃料电池装置相当。
图1所示的燃料电池装置(发电单元)具备：组合多个燃料电池单元(未图示)而成的燃料电池单元组1(以下，有时简记为电池单元组)、供给天然气体及灯油等原燃料的原燃料供给装置2、用于向构成电池单元组1的燃料电池单元供给含氧气体的含氧气体供给装置3、通过原燃料和水蒸气进行水蒸气重整的重整器4。另外，重整器4具备：使通过后述的水泵11供给的纯水气化，用于混合从原燃料供给装置2供给的原燃料和水蒸气的气化部；在内部具备重整催化剂，用于使混合后的原燃料和水蒸气发生反应而生成燃料气体(含氢气体)的重整部；还具备用于测定重整器4的内部温度的重整器温度传感器23。
另外，在图1所示的燃料电池装置(发电单元)中，设置有：用通过构成电池单元组1的燃料电池单元(以下，有时简记为燃料电池单元)的发电产生的废气(排热)和水进行热交换的热交换器13、用于处理利用热交换生成的冷凝水的冷凝水处理装置19、用于向冷凝水处理装置19供给由热交换器13生成的冷凝水的冷凝水供给管21，经由冷凝水处理装置19处理的冷凝水储存于水槽10之后，通过水泵11供给到重整器4(气化部，未图示)。
另一方面，在供给向冷凝水处理装置19的冷凝水的量少的情况及用冷凝水处理装置处理之后的冷凝水的纯度低的情况下，也可以将自外部供给的水(水管水等)处理成纯水而供给向重整器4，在图1中，作为将从外部供给的水处理成纯水的装置具备各外部水处理装置。
在此，作为用于将自外部供给的水供给向重整器4的各外部水处理装置，具备：用于净化水的活性炭过滤器装置7、逆浸透膜装置8及用于将净化的水制成纯水的离子交换树脂装置9的各装置中的至少离子交换树脂装置9(优选全部装置)。而且，经由离子交换树脂装置9生成的纯水储存于水槽10内。另外，在图1所示的燃料电池装置(发电单元)中，设置有用于调整自外部供给的水量的给水阀6。另外，冷凝水处理装置19和水槽10经由槽连结管20连结。另外，在向重整器4仅供给冷凝水的情况下，也可以经由水泵连接冷凝水处理装置19和重整器4。另外，本发明中所谓的水处理装置意思是上述的冷凝水处理装置19和用于处理自外部供给的水的各外部水处理装置，在图1所示的燃料电池***中，表示具备全部上述水处理装置的构成。
另外，用点划线包围表示用于将供给向重整器4的水处理成纯水的各外部水处理装置及冷凝水处理装置19(本发明中所谓的水处理装置)(另外，作为水供给装置X表示的也包括连接重整器4和各水处理装置的给水管5、槽连结管20、冷凝水供给管21)。
另外，在本发明的燃料电池装置中，在仅由燃料电池单元的发电产生的废气(排热)和水的热交换而生成的冷凝水能够供给重整器4中的水蒸气重整反应所必要的水(纯水)的情况下，也可以不设置供给来自外部的水的构成。另外，在经由热交换器13生成的冷凝水的纯度高的情况下，也可以形成不配置冷凝水处理装置19的构成。
另外，图1所示的燃料电池装置除了用于将经由燃料电池单元发电的直流电切换为交流电且供给向外部负载的功率调节器12、设于热交换器13的出口且用于测定流经热交换器13的出口的水(循环水流)的水温的出口水温传感器15之外，还设置控制装置14，与循环泵16一起构成发电单元。另外，关于控制装置14后边详述。而且，通过将构成这些发电单元的各装置收纳于外装壳内(未图示)，能够制成容易设置及搬运等的燃料电池装置。另外虽然未图示，但是，在原燃料供给装置2和重整器4之间，也可以设置用于加湿原燃料的原燃料加湿器。另外，储热水单元具备用于储存热交换后的热水的储存热水槽18而构成。
另外，在电池单元组1和热交换器13之间设有用于处理伴随燃料电池单元的工作产生的废气的废气处理装置(未图示)。另外，废气处理装置可以在收纳容器内收纳通常公知的燃烧催化剂而构成。
另外，图中的箭头表示的是原燃料、含氧气体、水的流动方向，另外，虚线表示向控制装置14传送的主要的信号路径、或从控制装置14传送(发信)的主要的信号路径。另外，对同一构成标注同一编号，以下同样。
在此，对图1所示的燃料电池装置(发电单元)的运转方法进行说明。在为了生成用于燃料电池单元的发电的燃料气体而进行水蒸气重整时，在重整器4中使用的纯水主要使用在热交换器13中伴随燃料电池单元的工作而产生的废气与流过循环配管17的水的热交换生成的冷凝水。经由热交换器13生成的冷凝水流过冷凝水供给管21向冷凝水处理装置19供给。经由冷凝水处理装置19具备的冷凝水处理装置(离子交换树脂等)处理的冷凝水(纯水)通过槽连结管20向水槽10供给。储存于水槽10的水通过水泵11向重整器4供给，用由原燃料供给装置2供给的原燃料进行水蒸气重整，生成的燃料气体向燃料电池单元供给。在燃料电池单元中，使用燃料气体和由含氧气体供给装置3供给的含氧气体进行发电。利用以上的方法，能够有效地利用冷凝水，进行水的自主运转。
另一方面，在冷凝水的生成量少的情况下、或经由冷凝水处理装置19处理后的冷凝水的纯度低的情况下，也可以使用由外部供给的水(水管水等)。
在该情况下，首先，开放给水阀6(例如，电磁阀或空气驱动阀等)，从水管水等外部供给的水通过给水管5向活性炭过滤器7供给。经由活性炭过滤器7处理后的水接着向逆浸透膜8供给。经由逆浸透膜8处理后的水接着向离子交换树脂装置9供给，通过用离子交换树脂装置9处理而生成的纯水储存于水槽10。储存于水槽10的纯水通过上述的方法应用于燃料电池单元的发电。
另外，在燃料电池装置(发电单元)中，伴随燃料电池装置的工作经由重整器4向构成电池单元组1的燃料电池单元供给燃料气体，并且，由含氧气体供给装置3供给含氧气体。
另外，在图1中，通过在收纳容器内收纳电池单元组1或重整器4，可组成构成本发明的燃料电池装置的燃料电池模块。在图1中，用双点划线包围表示构成燃料电池模块的各装置类。另外，在燃料电池模块M的内部具备用于测定燃料电池模块M内部的温度的温度传感器22。
而且，用经由重整器4供给的燃料气体和由含氧气体供给装置3供给的含氧气体，经由电池单元组1(燃料电池单元)进行发电，用燃料电池单元发电的电流经由功率调节器12向外部负载供给。另外，对该电流的流量及控制后述。
下面，对构成本发明的燃料电池装置的燃料电池模块(以下，有时简称为模块)进行说明。图2是表示构成本发明的燃料电池装置的模块24的一例的外观立体图。
在图2所示的模块24中，在收纳容器25的内部收纳有电池单元组装置32，其构成为将构成电池单元组1的各燃料电池单元27的下端用玻璃密封材料等绝缘性接合材料(未图示)与歧管26固定而成，电池单元组1使具有在内部流通燃料气体的气体流路(未图示)的柱状的燃料电池单元27的以竖立状态排列，并在邻接的燃料电池单元27间经由集电部件(未图示)电串联连接而成。另外，在电池单元组1的两端配置有具有电流引出部的导电部件(未图示)，该导电部件用于将通过电池单元组1(燃料电池单元)的发电产生的电流集电并向外部引出。
在图2中，作为燃料电池单元27，例示了具有燃料气体在内部(含氢气体)沿长度方向流通的气体流路的中空平板型，且在具有气体流路的支承体的表面，按顺序层叠燃料侧电极层、固体电解质层及氧侧电极层而成的固体氧化物形燃料电池单元。
另外，在图2中，为获得燃料电池单元27发电使用的燃料气体，将用于对经由原燃料供给管31供给的天然气体等原燃料(原燃料)进行重整来生成燃料气体的重整器4配置于电池单元组1(燃料电池单元27)的上方。在此，重整器4优选制成能够进行效率良好的重整反应即水蒸气重整的构造，具备用于使水气化的气化部28、配置有用于将原燃料重整为燃料气体的重整催化剂(未图示)的重整部29。另外，气化部28连接用于供给纯水的给水管34，且给水管34和原燃料供给管31分别设置，但是，也可以将原燃料供给管31和给水管34制成双重管。另外，在重整器4中配置有用于测定重整器4的内部温度的重整器温度传感器23。另外，重整器温度传感器23也可以根据目的适当配置，以测定气化部28内或重整部29内的温度，还可以配置多个。
而且，由重整器4生成的燃料气体经由燃料气体流通管30向歧管26供给，由歧管26向设于燃料电池单元27内部的气体流路供给。
另外，图2表示拆下收纳容器25的一部分(前后面)，在后方将收纳于内部的电池单元组装置32取出后的状态。在此，在图2所示的模块24中，在收纳容器25内可以滑动收纳电池单元组装置32。
另外，在收纳容器25的内部配置有含氧气体导入部件33，其配置在与歧管26并列配置的电池单元组1之间，以使含氧气体(含氧气体)经由集电部件的内部从下端部朝向上端部流过燃料电池单元27的侧方。另外，在收纳容器25内配置有用于测定收纳容器25内(模块24内)的温度的温度传感器22。图2表示将温度传感器22从收纳容器25的上方***收纳容器25内配置的例。在此，温度传感器22只要能够测定收纳容器25内的温度即可，但是，温度传感器22的测温部优选以位于沿着温度更高的电池单元组1的燃料电池单元27的排列方向的中央部的方式配置。
另外，通过使从燃料电池单元27的气体流路排出的剩余的燃料气体和含氧气体在燃料电池单元27的上端部侧燃烧，能够使燃料电池单元27的温度上升，能够加快电池单元组1的起动。总之，能够温暖配置于燃料电池单元27(电池单元组1)的上方的重整器4，能够在重整器4高效地进行重整反应。
图3是用于说明抽取图1所示的燃料电池装置的一部分，并且，向外部负载35供给用电池单元组1(燃料电池单元27)发电的电流的说明图。
在电池单元组1中发电的直流电通过功率调节器12变换为交流电，与从***电源34供给的电力组合而向外部负载35供给。因而，功率调节器12不仅将电池单元组1发电的电力向外部负载35供给，而且也具有控制向外部负载35供给的燃料电池装置侧的电量的功能。
因而，功率调节器12由于控制从电池单元组1向外部负载35供给的电量，因此具有控制伴随电池单元组1的发电的电流量和电池单元组1的电压值的功能。
但是，在燃料电池装置(电池单元组1)发电开始时或深夜等低负载持续长时间的情况下，收纳容器25(模块24)内的温度成为低的状态。
在这样的状况下，在要求比外部负载35高的负载时，利用其高负载从燃料电池单元27引出大量电流，因此，来自燃料电池单元27(电池单元组1)的电流量增加，并且，燃料电池单元27的电压降低。
而且，在燃料电池单元27的温度低的状态增加电流时，燃料电池单元27的电流的流量不均匀，电流集中在燃料电池单元27的一部分，由此，燃料电池单元27可能劣化。总之，在温度低的燃料电池单元27中，与温度高的燃料电池单元27相比电阻变高，电阻高的部位也可能局部的劣化。尤其是，在根据外部负载的要求需要最大输出的情况下，燃料电池单元27可能劣化。
另外，燃料电池单元27的最大输出是指，因为燃料电池单元27(电池单元组1)的DC输出为W＝I×V，因此，燃料电池单元27的电压为开路电压(open circuit voltage：简称为OCV)的一半，即为1/2OCV的情况(以下，在表示获得最大输出的电压值的情况下，有时为1/2OCV的情况)。即，例如，在燃料电池单元27的OCV为1V的情况下，作为用于获得燃料电池单元27的最大输出的电压(1/2OCV)为0.5V。
于是，在本发明的燃料电池装置中，在燃料电池装置(燃料电池单元27)发电开始时，控制装置14控制功率调节器12，以使燃料电池单元27的电压值比用于产生燃料电池单元27发电的最大输出的电压值(1/2OCV)更高。由此，能够降低从燃料电池单元27向外部负载35供给的电流量，能够抑制燃料电池单元27劣化。在此，所谓燃料电池单元27的电压值比用于产生燃料电池单元27发电的最大输出的电压值(1/2OCV)更高是指即使在燃料电池单元27的电压值大小振动的情况下，优选以其最小电压值比用于产生燃料电池单元27的发电的最大输出所需的电压值(1/2OCV)更高的方式进行设定。在以后的说明中也同样。
另外，燃料电池单元27的电压值除了测定各燃料电池单元27的电压值之外，也可以通过电池单元组1的全电压除以构成电池单元组1的燃料电池单元27的个数而算出。
另外，在收纳容器25(模块24)内配置温度传感器22而成的燃料电池装置中，控制装置14控制功率调节器12，以使在通过温度传感器22测定的收纳容器25内(模块24内)的温度不足规定的温度的情况下，使燃料电池单元27的电压值比用于产生燃料电池单元27发电的最大输出所需的电压值(1/2OCV)更高。
即，在由温度传感器22测定的收纳容器25内的温度不足规定的温度的情况下，将燃料电池单元27的电压值设定为比1/2OCV高的值，由此，能够降低从燃料电池单元27向外部负载35供给的电流量。由此，能够降低在燃料电池单元27中流过的电流量，能够抑制燃料电池单元27劣化。
另外，所谓收纳容器25内的规定温度是指，可以通过收纳容器25的大小或电池单元组1(燃料电池装置)的输出等进行适当设定，但是，例如，在燃料电池装置的输出为700W、收纳容器25的容积约27L的情况下，可以在650℃～700℃之间适当地设定。另外，该情况下的将燃料电池单元27的电压值设定为比用于产生燃料电池单元27的发电的最大输出的电压值(1/2OCV)高是指，在OCV为1V的情况下，可以适当设定为0.6V～0.8V之间。
但是，在有效使燃料电池装置运转方面，控制功率调节器12，以使燃料电池单元27的电压值比用于产生燃料电池单元27的发电的最大输出所需的电压值(1/2OCV)更高的方式进行控制的时间较短为好。
因而，在以使燃料电池单元27的电压值比用于产生燃料电池单元27的发电的最大输出所需的电压值(1/2OCV)更高的方式控制的期间，优选能够迅速地使收纳容器25内的温度上升。
在此，优选控制装置14以如下方式控制原燃料供给装置2：使按燃料电池单元27的电压值比用于产生该燃料电池单元27的发电的最大输出所需的电压值(1/2OCV)高的方式控制功率调节器12的期间向所述燃料电池单元27供给的燃料气体的最低流量值，比未进行该控制期间向燃料电池单元27供给的燃料气体的最低流量值(即，收纳容器25(模块24)内的温度为上述规定温度以上的情况下的最低流量值)高。具体而言，优选以如下方式控制原燃料供给装置2：使按燃料电池单元27的电压值比用于产生该燃料电池单元27的发电的最大输出的电压值(1/2OCV)高的方式控制功率调节器12的期间向燃料电池单元27供给的燃料气体的最低流量值，相对于未进行该控制期间向燃料电池单元27供给的燃料气体的最低流量值为1.2～2倍程度。
由此，未被燃料电池单元27的发电利用的剩余的燃料气体量增加，通过使其剩余的燃料气体燃烧而产生的燃烧热的热量增加，因此，能够使收纳容器25(模块24)内的温度迅速地上升。
由此，能够缩短以使燃料电池单元27的电压值比用于产生燃料电池单元27的发电的最大输出所需的电压值(1/2OCV)更高的方式控制功率调节器12的时间，能够高效地运转燃料电池装置。
另外，在图2所示的模块24中，优选在燃料电池单元27的上端部侧、即重整器4的下方使剩余的燃料气体燃烧。由此，可以利用使剩余的燃料气体燃烧产生的燃烧热而将重整器4加温，能够经由重整器4高效地进行重整反应。
另外，控制装置14也可以以如下方式控制原燃料供给装置2：以使按燃料电池单元27的电压值比用于产生燃料电池单元27的发电的最大输出所需的电压值(1/2OCV)高的方式控制功率调节器12的期间向燃料电池单元27供给的燃料气体量，比未进行该控制期间向燃料电池单元27供给的燃料气体量高。例如，优选以如下方式控制原燃料供给装置2：以使按燃料电池单元27的电压值比用于产生燃料电池单元27的发电的最大输出所需的电压值(1/2OCV)高的方式控制功率调节器12的期间向燃料电池单元27供给的燃料气体量，相对于比未进行该控制期间向燃料电池单元27供给的燃料气体量成为1.1～1.4倍程度。
即使在该情况下，未被燃料电池单元27的发电利用的剩余的燃料气体量也增加，通过使其剩余的燃料气体燃烧而产生的燃烧热的热量增加，因此，能够使收纳容器25(模块24)内的温度迅速地上升。
由此，能够缩短以使燃料电池单元27的电压值比用于产生燃料电池单元27的发电的最大输出所需的电压值(1/2OCV)更高的方式进行控制的时间，能够高效地运转燃料电池装置。
另外，控制装置14也可以以使在燃料电池单元27的燃料利用率(UF)下降的方式进行控制，由此，控制使得剩余的燃料气体量增加，使剩余的燃料气体量增加。
另外，通过检测向燃料电池单元27供给的燃料气体量、向外部负载供给的电流量、电池单元组1(燃料电池单元27)的电压值，来调查各自的相关关系，由此，能够判别有无采用本发明的燃料电池装置。
可是，虽然通过控制功率调节器12，使燃料电池单元27的电压值比用于产生燃料电池单元27的发电的最大输出所需的电压值(1/2OCV)高，能够抑制燃料电池单元27的劣化，但是，该期间在电池单元组1(燃料电池单元27)中不能获得最大输出，因此，燃料电池装置的运转效率降低。
因而，在控制功率调节器12而使燃料电池单元27的电压值比用于产生燃料电池单元27的发电的最大输出所需的电压值(1/2OCV)更高之后，在成为规定的状态的情况下，优选以使燃料电池单元27的电压值成为用于产生燃料电池单元27的发电的最大输出的电压值(1/2OCV)的方式进行控制。另外，在该情况下，只要根据外部负载的要求，在燃料电池单元27的发电中能够产生最大输出即可。因而，只要控制功率调节器12，以使例如燃料电池单元27的发电的电压值(下限电压值)达到燃料电池单元27的电压值用于产生最大输出的电压值(1/2OCV)即可。
在此，作为上述的规定的状态，例如，可以设定在以使燃料电池单元27的电压值比用于产生燃料电池单元27的发电的最大输出所需的电压值(1/2OCV)高的方式进行控制后，并经过规定时间之后。具体而言，可以设定在以使燃料电池单元27的电压值比用于产生燃料电池单元27的发电的最大输出所需的电压值(1/2OCV)高的方式控制之后，并经过0.5～2时间后。
在以使燃料电池单元27的电压值比用于产生燃料电池单元27的发电的最大输出所需的电压值(1/2OCV)高的方式控制后并经过了规定时间的情况下，即使在模块24(收纳容器25)内的温度未成为规定的温度以上的情况下，在这期间继续进行发电，因此，构成电池单元组1的各燃料电池单元27的温度接近均匀，或成为均匀(换言之，燃料电池单元27的温度大致均匀)。而且，各燃料电池单元27的温度大致均匀，由此，能够抑制在特定的燃料电池单元27中电流集中，能够抑制燃料电池单元劣化。总之，在燃料电池单元27的特定部位能够抑制电阻变高，能够抑制燃料电池单元27的特定部位局部的劣化。
因而，控制装置14在以使燃料电池单元27的电压值比用于产生燃料电池单元27的发电的最大输出所需的电压值(1/2OCV)高的方式控制后并经过了规定时间之后，控制功率调节器12，以使燃料电池单元27的电压值成为用于产生燃料电池单元27的发电的最大输出的电压值(1/2OCV)，由此，能够使燃料电池单元27的输出增加到最大，能够使燃料电池装置高效地运转。
另外，在具备温度传感器22的燃料电池装置中，作为上述的规定的状态，例如，例示了由温度传感器22测定的收纳容器25(模块24)内的温度成为前述规定的温度以上的情况。在该情况下，收纳容器25(模块24)内的温度成为前述的规定的温度以上，由此，燃料电池单元27(电池单元组1)的温度也上升。由此，能够抑制燃料电池单元27的电流的流量不均匀，能够抑制电流集中在燃料电池单元27的一部分，能够抑制燃料电池单元27劣化。
而且，在成为该状态的情况下，控制装置14以燃料电池单元27的电压值成为用于产生燃料电池单元27的发电的最大输出所需的电压值(1/2OCV)的方式控制功率调节器12，由此，能够使燃料电池单元27的输出增加到最大，能够使燃料电池装置高效地运转。
但是，如图2所示的模块24，在电池单元组1(燃料电池单元27)的上方，配置由气化部28和具备重整催化剂的重整部29构成的重整器4，并具有经由使未被用于燃料电池单元27的发电的剩余的燃料气体在燃料电池单元27的上端部侧(燃料气体の排出侧)燃烧而产生的燃烧热加热重整器4的构成的模块中，在重整器4的温度成为规定的温度以上的情况下，重整催化剂可能劣化。
因而，在具备用于测定重整器4内的温度的重整器温度传感器23，并且通过重整器温度传感器23测定的重整器4的温度成为规定温度以上的情况下，通过降低燃料电池单元27的上端部侧的剩余的燃料气体的燃烧量(降低燃烧热量)，能够抑制重整器4的温度上升，或使重整器4的温度降低，能够抑制重整催化剂劣化。
在此，模块24在收纳容器25内具备：重整器4，其具备用于生成向燃料电池单元27供给的燃料气体的重整催化剂；重整器温度传感器23，其用于测定重整器4的温度，并且模块24利用通过在燃料电池单元27的上端部侧(燃料气体的排出侧)使未用于发电的剩余的燃料气体燃烧产生的燃烧热加热重整器，在上述模块24中，控制装置14在由重整器温度传感器23测定的重整器4的温度成为规定温度以上的情况下，以燃料电池单元27的电压值成为用于产生燃料电池单元27的发电的最大输出所需的电压值的方式控制功率调节器12，由此，能够增加燃料电池单元27的发电量。而且，通过增加燃料电池单元27的发电量，向燃料电池单元27供给的燃料气体中的使用于燃料电池单元27的发电的燃料气体的量增加。换言之，剩余的燃料气体的量降低。由此，在燃料电池单元27的上端部侧使之燃烧的剩余的燃料气体的量降低，因此，能够抑制重整器4的温度上升，或能够使重整器4的温度降低，能够抑制重整催化剂劣化。
另外，总之，以使燃料电池单元27的电压值成为用于产生燃料电池单元27的发电的最大输出所需的电压值的方式控制功率调节器12，由此，能够使燃料电池单元27的输出增加到最大，能够使燃料电池装置高效地运转。
另外，作为重整催化剂，根据重整部11中进行的重整反应，可以适当使用通常公知的重整催化剂，例如：可以使用在γ-氧化铝或α-氧化铝或堇青石等多孔质承载体中承载有Ru、Pt等贵金属或Ni、Fe等贱金属的重整催化剂等。
另外，控制装置14在由重整器温度传感器23测定的重整器4的温度成为规定温度以上的情况下，以使燃料电池单元27的电压值成为用于产生燃料电池单元27的发电的最大输出所需的电压值的方式控制功率调节器12，但是，该重整器4的温度或规定温度可以根据上述重整催化剂来适当设定，例如可以设定为800℃以上。
以上，对本发明进行了详细的说明，但是，本发明不仅限于上述实施方式的例，在不脱离本发明宗旨的范围内可以进行各种各样的变更、改良等。
例如，燃料电池单元27可以制成在内部具有含氧气体在长度方向流通的气体流路的中空平板型之外，也可以使用平板型及圆筒型的燃料电池单元。
符号说明：
1：燃料电池单元组
2：原燃料供给装置
4：重整器
12：功率调节器
14：控制装置
22：温度传感器
23：重整器温度传感器

Claims (8)

1.一种燃料电池装置，其在外装壳内具备：燃料电池模块，其在收纳容器内收纳燃料电池单元组，且所述燃料电池单元组是排列多个燃料电池单元而构成的；功率调节器，其用于向外部负载供给由所述燃料电池单元组发电的电流；控制装置，其用于控制该功率调节器；重整器，其具备用于将原燃料重整并生成向所述燃料电池单元供给的燃料气体的重整催化剂；原燃料供给机构，其用于向该重整器供给原燃料，且所述燃料电池装置具有使所述燃料电池单元的发电中未使用的剩余的燃料气体燃烧的结构，所述燃料电池装置的特征在于，
在所述燃料电池装置开始发电时，所述控制装置以使所述燃料电池单元的电压值比用于产生该燃料电池单元发电中的最大输出所需的电压值高的方式，控制所述功率调节器，并且，所述控制装置以如下方式控制所述原燃料供给机构：所述控制装置以按照所述燃料电池单元的电压值比用于产生该燃料电池单元发电中的最大输出所需的电压值高的方式控制所述功率调节器的期间向所述燃料电池单元供给的燃料气体的最低流量值，比不按所述燃料电池单元的电压值比用于产生该燃料电池单元发电中的最大输出所需的电压值高的方式控制所述功率调节器的期间向所述燃料电池单元供给的燃料气体的最低流量值高。
2.一种燃料电池装置，其在外装壳内具备：燃料电池模块，其在收纳容器内收纳燃料电池单元组，且所述燃料电池单元组是排列多个燃料电池单元而构成的；功率调节器，其用于向外部负载供给由所述燃料电池单元组发电的电流；控制装置，其用于控制该功率调节器；重整器，其具备用于将原燃料重整并生成向所述燃料电池单元供给的燃料气体的重整催化剂；原燃料供给机构，其用于向该重整器供给原燃料，且所述燃料电池装置具有使所述燃料电池单元的发电中未使用的剩余的燃料气体燃烧的结构，所述燃料电池装置的特征在于，
在所述燃料电池装置开始发电时，所述控制装置以使所述燃料电池单元的电压值比用于产生该燃料电池单元发电中的最大输出所需的电压值高的方式，控制所述功率调节器，并且，所述控制装置以如下方式控制所述原燃料供给机构：所述控制装置以按照所述燃料电池单元的电压值比用于产生该燃料电池单元发电中的最大输出所需的电压值高的方式控制所述功率调节器的期间向所述燃料电池单元供给的燃料气体量，比不按所述燃料电池单元的电压值比用于产生该燃料电池单元发电中的最大输出所需的电压值高的方式控制所述功率调节器的期间向所述燃料电池单元供给的燃料气体量多。
3.一种燃料电池装置，其在外装壳内具备：燃料电池模块，其在收纳容器内收纳燃料电池单元组，且所述燃料电池单元组是排列多个燃料电池单元而构成的，并且，所述燃料电池模块具备用于测定该收纳容器内的温度的温度传感器；功率调节器，其用于向外部负载供给由所述燃料电池单元组发电的电流；控制装置，其用于控制该功率调节器；重整器，其具备用于将原燃料重整并生成向所述燃料电池单元供给的燃料气体的重整催化剂；原燃料供给机构，其用于向该重整器供给原燃料，且所述燃料电池装置具有使所述燃料电池单元的发电中未使用的剩余的燃料气体燃烧的结构，所述燃料电池装置的特征在于，
在由所述温度传感器测定的所述收纳容器内的温度不足第一规定温度的情况下，所述控制装置以使所述燃料电池单元的电压值比用于产生该燃料电池单元发电中的最大输出所需的电压值高的方式，控制所述功率调节器，并且，所述控制装置以如下方式控制所述原燃料供给机构：所述控制装置以按照所述燃料电池单元的电压值比用于产生该燃料电池单元发电中的最大输出所需的电压值高的方式控制所述功率调节器的期间向所述燃料电池单元供给的燃料气体的最低流量值，比不按所述燃料电池单元的电压值比用于产生该燃料电池单元发电中的最大输出所需的电压值高的方式控制所述功率调节器的期间向所述燃料电池单元供给的燃料气体的最低流量值高。
4.一种燃料电池装置，其在外装壳内具备：燃料电池模块，其在收纳容器内收纳燃料电池单元组，且所述燃料电池单元组是排列多个燃料电池单元而构成的，并且，所述燃料电池模块具备用于测定该收纳容器内的温度的温度传感器；功率调节器，其用于向外部负载供给由所述燃料电池单元组发电的电流；控制装置，其用于控制该功率调节器；重整器，其具备用于将原燃料重整并生成向所述燃料电池单元供给的燃料气体的重整催化剂；原燃料供给机构，其用于向该重整器供给原燃料，且所述燃料电池装置具有使所述燃料电池单元的发电中未使用的剩余的燃料气体燃烧的结构，所述燃料电池装置的特征在于，
在由所述温度传感器测定的所述收纳容器内的温度不足第一规定温度的情况下，所述控制装置以使所述燃料电池单元的电压值比用于产生该燃料电池单元发电中的最大输出所需的电压值高的方式，控制所述功率调节器，并且，所述控制装置以如下方式控制所述原燃料供给机构：所述控制装置以按照所述燃料电池单元的电压值比用于产生该燃料电池单元发电中的最大输出所需的电压值高的方式控制所述功率调节器的期间向所述燃料电池单元供给的燃料气体量，比不按所述燃料电池单元的电压值比用于产生该燃料电池单元发电中的最大输出所需的电压值高的方式控制所述功率调节器的期间向所述燃料电池单元供给的燃料气体量多。
5.如权利要求1～4中任一项所述的燃料电池装置，其特征在于，
所述控制装置在控制使得所述燃料电池单元的电压值比用于产生该燃料电池单元发电中的最大输出所需的电压值高并经过规定时间之后，以使所述燃料电池单元的电压值成为用于产生该燃料电池单元发电中的最大输出所需的电压值的方式，控制所述功率调节器。
6.如权利要求1或2所述的燃料电池装置，其特征在于，
所述燃料电池装置具备用于测定所述收纳容器内的温度的温度传感器，并且，在由所述温度传感器测定的所述收纳容器内的温度达到第一规定温度以上的情况下，所述控制装置以使所述燃料电池单元的电压值成为用于产生该燃料电池单元发电中的最大输出所需的电压值的方式，控制所述功率调节器。
7.如权利要求3或4所述的燃料电池装置，其特征在于，
在由所述温度传感器测定的所述收纳容器内的温度达到所述第一规定温度以上的情况下，所述控制装置以使所述燃料电池单元的电压值成为用于产生该燃料电池单元发电中的最大输出所需的电压值的方式，控制所述功率调节器。
8.如权利要求1～4中任一项所述的燃料电池装置，其特征在于，
所述燃料电池模块在所述收纳容器内具备：所述重整器；重整器温度传感器，其用于测定所述重整器的温度，且所述燃料电池模块具有利用使所述燃料电池单元的发电中未使用的剩余的燃料气体燃烧所产生的燃烧热来加热所述重整器的结构，并且，在由所述重整器温度传感器测定的所述重整器的温度成为第二规定温度以上的情况下，所述控制装置以使所述燃料电池单元的电压值成为用于产生该燃料电池单元发电中的最大输出所需的电压值的方式，控制所述功率调节器。
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