CN103140975B - 固体氧化物型燃料电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种固体氧化物型燃料电池，可防止重整器中的局部过度升温。本发明的固体氧化物型燃料电池具有：电堆，具备邻接的多个燃料电池单电池；重整器，对原料气体进行重整从而生成向燃料电池单电池供给的燃料气体；燃烧部，使从燃料电池单电池排出的燃料气体燃烧，通过其燃烧热量加热重整器；点火装置，对燃烧部进行点火；燃烧状态确认部件，对通过燃烧部中燃料电池单电池间延烧的进行从而重整器整体的加热已开始进行检测；及控制部件，利用燃烧部的燃烧热量及重整器内的部分氧化重整反应（POX）的反应热量加热重整器并进行起动，控制部件在利用点火装置对燃烧部进行点火后直至通过燃烧状态确认部件检测出已开始重整器整体加热的期间内，在与重整器整体加热开始后的发热量相比抑制了重整器内的部分氧化重整反应的发热量的状态下实施运行。

Description

固体氧化物型燃料电池
技术领域
本发明涉及一种固体氧化物型燃料电池，尤其涉及防止起动时过度升温的固体氧化物型燃料电池。
背景技术
以往，对于固体氧化物型燃料电池（SOFC），已知有在起动时，使从多个燃料电池单电池排出的燃料气体燃烧，利用其燃烧热量加热重整器，且在重整器中，根据各起动阶段依次执行燃料气体的部分氧化重整反应（POX）、自热重整反应（ATR）、水蒸气重整反应（SR），使重整器等逐步升温的燃料电池。
在这种燃料电池中，通过点火加热器、点火器等的点火装置对从燃料电池单电池排出的燃料气体进行点火，从而开始燃烧。
但是，对多个燃料电池单电池全部设置点火装置则由于成本等的关系而并不现实。因此，仅对从一部分燃料电池单电池排出的燃料气体进行点火装置的点火，其后，通过逐步延烧至邻接的单电池，从而最终对全部燃料电池单电池进行点火（例如参照专利文献1）。
专利文献1：日本国特开2008-135268号公报
但是，存在如下情况，邻接的燃料电池单电池间的延烧不能顺畅地进行，针对全部燃料电池单电池的点燃完成之前需要较长时间。如此，在仅点燃一部分燃料电池单电池而其它燃料电池单电池处于未点燃的状态下，向重整器供给与通常时相同流量的燃料气体及重整用空气从而使部分氧化重整反应发生时，重整器整体未被加热而变为局部加热，产生了导致重整器破损的现象。
以下，说明其原因。在重整器内部发生发热反应即部分氧化重整反应，但是由于部分氧化重整反应最容易发生在供给至重整器内的燃料气体最初接触高温催化剂的部分（通常为燃料气体入口部分）上，因此在重整器内部局部地发生发热反应。此时，如果燃料电池单电池间的延烧处于已完成的状态，则重整器整体还从外部被来自燃烧部的燃烧热量加热，因此，虽然重整器温度变为燃料气体入口部分的温度高于其它部分的状态，但是重整器整体的温度上升，从而不会导致局部过度升温。
另一方面，如果燃料电池单电池间的延烧处于未完成的状态，则燃烧部从外部加热重整器也变为局部加热，重整器内的发热反应也变为在该部分上局部地发生。因而，该状态持续时，则温度仅在重整器的一部分上逐步上升，结果因为局部的过度升温而导致重整器破损。
发明内容
本发明是为了解决上述课题而进行的，其目的在于提供一种固体氧化物型燃料电池，即使在燃料电池单电池间的延烧完成之前需要时间的情况下，也能够防止重整器中的局部过度升温。
为了达成上述目的，本发明是一种固体氧化物型燃料电池装置，其特征在于，具有：电堆，具备多个燃料电池单电池；重整器，对原料气体进行重整从而生成向燃料电池单电池供给的燃料气体；燃烧部，使从燃料电池单电池排出的燃料气体燃烧，通过其燃烧热量加热重整器；点火装置，对燃烧部进行点火；燃烧状态确认部件，对通过燃烧部中燃料电池单电池间延烧的进行从而重整器整体的加热已开始进行检测；及控制部件，利用燃烧部的燃烧热量及重整器内的部分氧化重整反应（POX）的反应热量加热重整器并进行起动，控制部件在利用点火装置对燃烧部进行点火后直至通过燃烧状态确认部件检测出已开始重整器整体加热的期间内，在与重整器整体加热开始后的发热量相比抑制了重整器内的部分氧化重整反应的发热量的状态下实施运行。
在如此构成的本发明中，由于在通过燃烧状态确认部件检测出已开始重整器整体加热之前的期间，即燃料电池单电池间的延烧仍未完成，燃烧部仅局部地加热重整器的期间内，在抑制了重整器内的部分氧化重整反应的发热量的状态下进行运行，因此抑制了来自重整器内部的局部的发热。其结果，根据本发明，可防止重整器局部地过度升温。
在本发明中，优选控制部件在通过燃烧状态确认部件检测出已开始重整器整体加热之前的期间内，使供给至重整器的原料气体的供给量、重整用空气的供给量中的至少任意一方比重整器整体加热开始后的供给量减少，由此，在抑制了重整器内的部分氧化重整反应的发热量的状态下实施运行。
在如此构成的本发明中，在燃烧部仅局部地加热重整器的期间内，利用减少原料气体的供给量、重整用空气的供给量中的至少任意一方这样简便的控制，便能抑制重整器内的部分氧化重整反应的发热量。其结果，根据本发明，可防止重整器局部地过度升温。
在本发明中，优选燃烧状态确认部件通过燃烧部的温度检测出已开始重整器整体的加热。
在如此构成的本发明中，通过测定来自重整器外部的加热源即燃烧部的温度，可以切实无误地检测出是否已开始重整器整体的加热。
在本发明中，优选燃烧状态确认部件是检测重整器温度的重整器温度检测部件，根据重整器的温度检测出所述燃烧部的温度。
在如此构成的本发明中，由于通过燃烧状态确认部件利用加热对象即重整器的温度直接检测出已开始重整器整体的加热，因此可以切实无误地检测出是否已开始重整器整体的加热。
在本发明中，优选燃烧状态确认部件是检测重整器的入口温度及出口温度的重整器温度检测部件，控制部件在利用点火装置对燃烧部进行点火后，当重整器的入口温度变为第1规定温度以上且出口温度变为第2规定温度以上时，检测出已开始重整器整体的加热。
在如此构成的本发明中，可以直接检测出由于燃料电池单电池间延烧的进行从而重整器的温度上升不是局部而是整体开始的情况，因此，可以正确地掌握解除抑制重整器内的部分氧化重整反应的发热量的恰当的时机。
根据本发明的固体氧化物型燃料电池，即使在燃料电池单电池间的延烧需要时间的情况下，也能够实现防止重整器中的局部过度升温。
附图说明
图1是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池（SOFC）的整体结构图。
图2是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池（SOFC）的燃料电池模块的正面剖视图。
图3是沿图2的III-III线的剖视图。
图4是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池（SOFC）的燃料电池单电池单体的局部剖视图。
图5是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池（SOFC）的燃料电池电堆的立体图。
图6是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池（SOFC）的框图。
图7是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池（SOFC）起动时的动作的时间图。
图8是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池（SOFC）运行停止时的动作的时间图。
图9是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池（SOFC）起动时的动作的流程图。
符号说明
1-固体氧化物型燃料电池（SOFC）；2-燃料电池模块；4-辅助设备单元；10-发电室；12-燃料电池单电池集合体；14-燃料电池电堆；16-燃料电池单电池单元；18-燃烧部；20-重整器；22-空气用换热器；28-水流量调节单元；38-燃料流量调节单元；44-重整用空气流量调节单元；45-发电用空气流量调节单元；54-逆变器；83-点火装置；84-燃料电池单电池；110-控制部；144-燃烧部温度传感器。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明实施方式的固体氧化物型燃料电池（SOFC）。
图1是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池（SOFC）的整体结构图。如该图1所示，本发明一个实施方式的固体电解质型燃料电池（SOFC）1具备燃料电池模块2和辅助设备单元4。
燃料电池模块2具备壳体6，在该壳体6内部隔着绝热材料（未图示，但是绝热材料不是必须的构成，没有也可以）形成有密闭空间8。另外，也可以不设置绝热材料。在该密闭空间8的下方部分即发电室10配置有利用燃料气体和氧化剂（空气）进行发电反应的燃料电池单电池集合体12。该燃料电池单电池集合体12具备10个燃料电池电堆14（参照图5），该燃料电池电堆14由16根燃料电池单电池单元16（参照图4）构成。如此，燃料电池单电池集合体12具有160根燃料电池单电池单元16，这些燃料电池单电池单元16全部串联连接。
在燃料电池模块2的密闭空间8的上述发电室10的上方形成有燃烧部18，发电反应中未使用的剩余的燃料气体和剩余的氧化剂（空气）在该燃烧部18内燃烧，生成排放气体。
而且，在该燃烧部18的上方配置有对燃料气体进行重整的重整器20，利用前述剩余气体的燃烧热量将重整器20加热至可进行重整反应的温度。
而且，在该重整器20的上方配置有用于接收燃烧热量以加热空气的空气用换热器22。
接下来，辅助设备单元4具备：纯水箱26，贮存来自水管等供水源24的水并通过过滤器使其成为纯水；及水流量调节单元28（由电动机驱动的“水泵”等），调节从该贮水箱供给的水的流量。而且，辅助设备单元4具备：气体截止阀32，截断从城市煤气等的燃料供给源30供给的燃料气体；脱硫器36，用于从燃料气体除去硫磺；及燃料流量调节单元38（由电动机驱动的“燃料泵”等），调节燃料气体的流量。辅助设备单元4还具备截断从空气供给源40供给的氧化剂即空气的电磁阀42、调节空气流量的重整用空气流量调节单元44及发电用空气流量调节单元45（由电动机驱动的“空气鼓风机”等）、加热向重整器20供给的重整用空气的第1加热器46及加热向发电室供给的发电用空气的第2加热器48。上述第1加热器46和第2加热器48是为了高效地进行起动时的升温而设置的，但是也可以省略。
接下来，在燃料电池模块2上连接有温水制造装置50，向其供给排放气体。向该温水制造装置50供给来自供水源24的自来水，该自来水利用排放气体的热量成为温水，以供给未图示的外部供热水器的贮热水箱。
而且，在燃料电池模块2上安装有控制箱52，其用于控制燃料气体的供给量等。
而且，在燃料电池模块2上连接有电力取出部（电力转换部）即逆变器54，其用于向外部供给由燃料电池模块发出的电力。
接下来，根据图2及图3，说明本发明实施方式的固体电解质型燃料电池（SOFC）的燃料电池模块的内部结构。图2是表示本发明一个实施方式的固体电解质型燃料电池（SOFC）的燃料电池模块的正面剖视图，图3是沿图2的III-III线的剖视图。
如图2及图3所示，在燃料电池模块2的壳体6的密闭空间8内，如上所述，从下方依次配置有燃料电池单电池集合体12、重整器20、空气用换热器22。
重整器20安装有用于向其上游端侧导入纯水的纯水导入管60和用于导入将要重整的燃料气体和重整用空气的被重整气体导入管62，而且，在重整器20的内部从上游侧依次形成有蒸发部20a和重整部20b，在重整部20b填充有重整催化剂。导入该重整器20的混合有水蒸气（纯水）的燃料气体及空气通过填充在重整器20内的重整催化剂而被重整。作为重整催化剂适合使用在氧化铝的球体表面赋予镍的物质，或在氧化铝的球体表面赋予钌的物质。
在该重整器20的下游端侧连接有燃料气体供给管64，该燃料气体供给管64向下方延伸，进而在形成于燃料电池单电池集合体12下方的分流器66内水平延伸。在燃料气体供给管64的水平部64a的下方面形成有多个燃料供给孔64b，从该燃料供给孔64b向分流器66内供给重整后的燃料气体。
在该分流器66的上方安装有用于支撑上述燃料电池电堆14的具备贯穿孔的下支撑板68，分流器66内的燃料气体被供给到燃料电池单电池单元16内。
接下来，在重整器20的上方设置有空气用换热器22。该空气用换热器22在上游侧具备空气汇集室70，在下游侧具备2个空气分配室72，这些空气汇集室70和空气分配室72通过6个空气流路管74连接。在此，如图3所示，3个空气流路管74成为一组（74a、74b、74c、74d、74e、74f），空气汇集室70内的空气从各组空气流路管74流入各自的空气分配室72。
在空气用换热器22的6个空气流路管74内流动的空气利用在燃烧部18燃烧而上升的排放气体进行预热。
在各个空气分配室72上连接有空气导入管76，该空气导入管76向下方延伸，其下端侧与发电室10的下方空间连通，向发电室10导入预热后的空气。
接下来，在分流器66的下方形成有排放气体室78。而且，如图3所示，在沿壳体6长度方向的面即前面6a和后面6b的内侧，形成有在上下方向上延伸的排放气体通路80，该排放气体通路80的上端侧与配置有空气用换热器22的空间连通，下端侧与排放气体室78连通。
而且，在排放气体室78的下面大致中央连接有排放气体排出管82，该排放气体排出管82的下游端连接于图1所示的上述温水制造装置50。
如图2所示，用于使燃料气体和空气开始燃烧的点火装置83设置于燃烧部18。
下面，根据图4对燃料电池单电池单元16进行说明。图4是表示本发明一个实施方式的固体电解质型燃料电池（SOFC）的燃料电池单电池单元的局部剖视图。
如图4所示，燃料电池单电池单元16具备燃料电池单电池84和分别连接于该燃料电池单电池84的上下方向端部的内侧电极端子86。
燃料电池单电池84是在上下方向上延伸的管状结构体，具备在内部形成燃料气体流路88的圆筒形内侧电极层90、圆筒形外侧电极层92、位于内侧电极层90和外侧电极层92之间的电解质层94。该内侧电极层90是燃料气体经过的燃料极，为（-）极，另一方面，外侧电极层92是与空气接触的空气极，为（+）极。
由于安装在燃料电池单电池单元16的上端侧和下端侧的内侧电极端子86为相同结构，所以在此具体地说明安装于上端侧的内侧电极端子86。内侧电极层90的上部90a具备相对于电解质层94和外侧电极层92露出的外周面90b和上端面90c。内侧电极端子86隔着导电性密封材料96与内侧电极层90的外周面90b连接，而且，通过与内侧电极层90的上端面90c直接接触而与内侧电极层90电连接。在内侧电极端子86的中心部形成有与内侧电极层90的燃料气体流路88连通的燃料气体流路98。
内侧电极层90例如由Ni和掺杂有从Ca或Y、Sc等稀土类元素中选择的至少一种元素的氧化锆的混合体、Ni和掺杂有从稀土类元素中选择的至少一种元素的二氧化铈的混合体、Ni和掺杂有从Sr、Mg、Co、Fe、Cu中选择的至少一种元素的镓酸镧的混合体中的至少一种形成。
电解质层94例如由掺杂有从Y、Sc等稀土类元素中选择的至少一种元素的氧化锆、掺杂有从稀土类元素中选择的至少一种元素的二氧化铈、掺杂有从Sr、Mg中选择的至少一种元素的镓酸镧中的至少一种形成。
外侧电极层92例如由掺杂有从Sr、Ca中选择的至少一种元素的锰酸镧、掺杂有从Sr、Co、Ni、Cu中选择的至少一种元素的铁酸镧、掺杂有从Sr、Fe、Ni、Cu中选择的至少一种元素的钴酸镧、银等中的至少一种形成。
下面，根据图5对燃料电池电堆14进行说明。图5是表示本发明一个实施方式的固体电解质型燃料电池（SOFC）的燃料电池电堆的立体图。
如图5所示，燃料电池电堆14具备16根燃料电池单电池单元16，这些燃料电池单电池单元16的下端侧及上端侧分别被陶瓷制下支撑板68及上支撑板100支撑。在这些下支撑板68及上支撑板100上分别形成有内侧电极端子86可贯穿的贯穿孔68a及100a。
而且，在燃料电池单电池单元16上安装有集电体102及外部端子104。该集电体102由与安装于燃料极即内侧电极层90的内侧电极端子86电连接的燃料极用连接部102a和与空气极即外侧电极层92的外周面整体电连接的空气极用连接部102b一体地形成。空气极用连接部102b由在外侧电极层92的表面沿上下方向延伸的铅垂部102c和从该铅垂部102c沿外侧电极层92的表面在水平方向上延伸的很多水平部102d形成。而且，燃料极用连接部102a从空气极用连接部102b的铅垂部102c朝向燃料电池单电池单元16的位于上下方向的内侧电极端子86，向斜上方或斜下方直线延伸。
而且，在位于燃料电池电堆14一端（图5中左端的里侧及跟前侧）的2个燃料电池单电池单元16的上侧端及下侧端的内侧电极端子86上分别连接有外部端子104。这些外部端子104与位于邻接的燃料电池电堆14一端的燃料电池单电池单元16的外部端子104（未图示）连接，如上所述，160根燃料电池单电池单元16全部串联连接。
下面，根据图6对安装于本实施方式的固体电解质型燃料电池（SOFC）的传感器类等进行说明。图6是表示本发明一个实施方式的固体电解质型燃料电池（SOFC）的框图。
如图6所示，固体电解质型燃料电池1具备控制部110，该控制部110连接有：操作装置112，具备用于使用者操作的“开”、“关”等操作按钮；显示装置114，用于显示发电输出值（瓦特数）等的各种数据；及警报装置116，在异常状态时等发出警报（warning）。
另外，该警报装置116也可以是与位于远距离地点的管理中心连接，向该管理中心通知异常状态的形式。
接下来，向控制部110输入来自以下说明的各种传感器的信号。
首先，可燃气体检测传感器120是用于检测气体泄漏的元件，安装于燃料电池模块2及辅助设备单元4。
CO检测传感器122是用于检测原本经过排放气体通路80等向外部排出的排放气体中的CO是否泄漏在覆盖燃料电池模块2及辅助设备单元4的外部壳体（未图示）中的元件。
热水贮存状态检测传感器124是用于检测未图示的供热水器的热水温度、水量等的元件。
电力状态检测传感器126是用于检测逆变器54及配电板（未图示）的电流及电压等的元件。
发电用空气流量检测传感器128是用于检测向发电室10供给的发电用空气的流量的元件。
重整用空气流量传感器130是用于检测向重整器20供给的重整用空气的流量的元件。
燃料流量传感器132是用于检测向重整器20供给的燃料气体的流量的元件。
水流量传感器134是用于检测向重整器20供给的纯水（水蒸气）的流量的元件。
水位传感器136是用于检测纯水箱26的水位的元件。
压力传感器138是用于检测重整器20的外部上游侧的压力的元件。
排气温度传感器140是用于检测流入温水制造装置50的排放气体的温度的元件。
如图3所示，发电室温度传感器142设置在燃料电池单电池集合体12附近的前面侧和背面侧，是用于检测燃料电池电堆14附近的温度，从而推断燃料电池电堆14（即燃料电池单电池84自身）的温度的元件。
燃烧部温度传感器144是用于检测燃烧部18的温度的元件。
排放气体室温度传感器146是用于检测排放气体室78的排放气体的温度的元件。
重整器入口温度传感器148是用于检测重整器20的入口温度的元件，重整器出口温度传感器149是用于检测重整器20的出口温度的元件。
外气温度传感器150是当固体电解质型燃料电池（SOFC）配置在室外时用于检测外气温度的元件。而且，也可以设置测定外气湿度等的传感器。
来自这些传感器类的信号发送至控制部110，控制部110根据基于这些信号的数据，向水流量调节单元28、燃料流量调节单元38、重整用空气流量调节单元44、发电用空气流量调节单元45发送控制信号，以控制这些单元的各流量。
而且，控制部110向逆变器54发送控制信号，以控制电力供给量。
下面，根据图7及图9说明本实施方式的固体氧化物型燃料电池（SOFC）起动时的动作。图7是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池（SOFC）起动时的动作的时间图。另外，图9是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池（SOFC）起动时的动作的流程图。
最初，为了加热燃料电池模块2，在无负荷状态，即，使包括燃料电池模块2的电路在开路状态下开始运行。此时，由于电路中未流动电流，所以燃料电池模块2不进行发电。
首先，从重整用空气流量调节单元44经由第1加热器46向燃料电池模块2的重整器20供给重整用空气。而且，与此同时从发电用空气流量调节单元45经由第2加热器48向燃料电池模块2的空气用换热器22供给发电用空气，该发电用空气到达发电室10及燃烧部18。
随后，还从燃料流量调节单元38供给燃料气体，混合有重整用空气的燃料气体经过重整器20及燃料电池电堆14、燃料电池单电池单元16，到达燃烧部18。
之后，通过点火装置83点火，使燃烧部18内的燃料气体和空气（重整用空气及发电用空气）燃烧。通过该燃料气体和空气的燃烧生成排放气体，利用该排放气体加热发电室10，而且，排放气体在燃料电池模块2的密闭空间8内上升时，在加热重整器20内的包含重整用空气的燃料气体的同时，还加热空气用换热器22内的发电用空气。
利用燃烧部温度的上升确认了已点燃后，通过燃料流量调节单元38及重整用空气流量调节单元44的动作，供给至重整器20的燃料流量及重整用空气流量比后述的重整器整体的加热开始后的燃料流量及重整用空气流量减少（步骤S11）。
如此，减少燃料流量及重整用空气流量的状态持续至重整器入口温度传感器148及重整器出口温度传感器149的检测温度分别超过300°C、250°C为止（步骤S12、步骤S13）。通过如此进行控制，从而抑制式（1）所示的部分氧化重整反应POX的进行。由于该部分氧化重整反应POX为发热反应，因此通过抑制部分氧化重整反应POX，从而抑制重整器20的温度上升。
CmHn+xO2→aCO2+bCO+cH2   （1）
此后，如果燃烧部18中的燃料电池单电池间的延烧得以进行，则重整器20整体被来自燃烧部18的热量加热。在确认了重整器入口温度传感器148及重整器出口温度传感器149的检测温度分别超过300°C、250°C时（步骤S14、步骤S15），即检测出利用来自燃烧部18的燃烧热量开始重整器20整体的加热时，通过燃料流量调节单元38及重整用空气流量调节单元44的动作，使供给至重整器20的燃料流量及重整用空气流量比重整器整体的加热开始前的燃料流量及重整用空气流量增加（步骤S16）。在本实施例中，重整器入口温度传感器148及重整器出口温度传感器149是燃烧状态确认部件。
通过增加供给至重整器20的燃料流量及重整用空气流量，从而部分氧化重整反应POX的发热量增加。重整器20从内部也被充分加热，起动性变得良好。而且，该升温后的燃料气体通过燃料气体供给管64向燃料电池电堆14的下方供给，由此，燃料电池电堆14从下方被加热，而且，由于燃烧部18也通过燃料气体和空气的燃烧而升温，所以燃料电池电堆14还从上方被加热，其结果，燃料电池电堆14可以大致均等地在上下方向上升温。即使进行该部分氧化重整反应POX，也会在燃烧部18中持续保持燃料气体和空气的燃烧反应。
部分氧化重整反应POX开始后，当重整器入口温度传感器148检测出重整器20的温度达到规定温度（例如600°C）时，通过水流量调节单元28、燃料流量调节单元38及重整用空气流量调节单元44，向重整器20供给预先混合有燃料气体、重整用空气及水蒸气的气体。此时，在重整器20中，进行并用有上述的部分氧化重整反应POX和后述的水蒸气重整反应SR的自热重整反应ATR。由于该自热重整反应ATR可取得热量内部平衡，所以在重整器20内以热量自足的状态进行反应。即，当氧（空气）较多时，基于部分氧化重整反应POX的发热占支配地位，当水蒸气较多时，基于水蒸气重整反应SR的吸热反应占支配地位。由于在该阶段中，已经过起动的初期阶段，发电室10内已升温至一定程度的温度，所以即使吸热反应占支配地位也不会引起大幅度的温度降低。而且，在自热重整反应ATR进行中，在燃烧部18中也仍然持续进行燃烧反应。
式（2）所示的自热重整反应ATR开始后，当通过重整器温度传感器146检测出重整器20达到规定温度（例如700°C）时，在停止基于重整用空气流量调节单元44的重整用空气的供给的同时，增加基于水流量调节单元28的水蒸气的供给。由此，向重整器20供给不含空气而仅包含燃料气体和水蒸气的气体，在重整器20中，进行式（3）的水蒸气重整反应SR。
CmHn+xO2+yH2O→aCO2+bCO+cH2   （2）
CmHn+xH2O→aCO2+bCO+cH2   （3）
由于该水蒸气重整反应SR是吸热反应，所以与来自燃烧部18的燃烧热量取得热平衡并进行反应。由于该阶段是燃料电池模块2起动的最终阶段，所以发电室10内升温至足够高的温度，因此，即使进行吸热反应，也不会导致发电室10大幅度的温度降低。而且，即使进行水蒸气重整反应SR，在燃烧部18中也仍然持续进行燃烧反应。
如此，燃料电池模块2通过点火装置83点火后，通过依次进行部分氧化重整反应POX、自热重整反应ATR、水蒸气重整反应SR，使发电室10内的温度逐渐上升。之后，如果发电室10内及燃料电池单电池84的温度达到比使燃料电池模块2稳定地工作的额定温度低的规定的发电温度，则使包括燃料电池模块2的电路闭合，开始基于燃料电池模块2的发电，由此，电流流过电路。通过燃料电池模块2的发电，燃料电池单电池84自身也发热，燃料电池单电池84的温度也上升。其结果，达到使燃料电池模块2工作的额定温度例如600°C至800°C。
此后，为了保持额定温度，供给比燃料电池单电池84中消耗的燃料气体及空气的量多的燃料气体及空气，使燃烧部18中的燃烧持续。另外，在发电中以重整效率高的水蒸气重整反应SR进行发电。
下面，根据图8说明本实施方式的固体氧化物型燃料电池（SOFC）运行停止时的动作。图8是通过本实施方式表示固体电解质型燃料电池（SOFC）运行停止时的动作的时间图。
如图8所示，进行燃料电池模块2的运行停止时，首先，操作燃料流量调节单元38及水流量调节单元28，减少燃料气体及水蒸气对重整器20的供给量。
而且，进行燃料电池模块2的运行停止时，在减少燃料气体及水蒸气对重整器20的供给量的同时，增大基于发电用空气流量调节单元45的发电用空气对燃料电池模块2内的供给量，利用空气冷却燃料电池单电池集合体12及重整器20，使它们的温度降低。其后，当发电室的温度降低至规定温度例如400°C时，停止向重整器20供给燃料气体及水蒸气，结束重整器20的水蒸气重整反应SR。该发电用空气的供给持续至重整器20的温度降低至规定温度例如200°C，在变为该规定温度时，停止从发电用空气流量调节单元45供给发电用空气。
如此，在本实施方式中，由于进行燃料电池模块2的运行停止时，并用基于重整器20的水蒸气重整反应SR和基于发电用空气的冷却，所以能够在较短的时间内使燃料电池模块的运行停止。

Claims (5)

1.一种固体氧化物型燃料电池，其特征在于，具有：
电堆，具备邻接的多个燃料电池单电池；
重整器，对原料气体进行重整从而生成向所述燃料电池单电池供给的燃料气体；
燃烧部，使从所述燃料电池单电池排出的所述燃料气体燃烧，通过其燃烧热量加热所述重整器；
点火装置，对所述燃烧部进行点火；
燃烧状态确认部件，通过所述燃烧部中所述燃料电池单电池间延烧的进行，检测出所述重整器整体的加热已开始；
及控制部件，利用所述燃烧部的燃烧热量及所述重整器内的部分氧化重整反应的反应热量加热所述重整器并进行起动，
所述控制部件在利用所述点火装置对所述燃烧部进行点火后直至通过所述燃烧状态确认部件检测出已开始所述重整器整体加热的期间内，在与所述重整器整体加热开始后的发热量相比抑制了所述重整器内的部分氧化重整反应的发热量的状态下实施运行。
2.根据权利要求1所述的固体氧化物型燃料电池，其特征在于，所述控制部件在通过所述燃烧状态确认部件检测出已开始所述重整器整体加热之前的期间内，使供给至所述重整器的所述原料气体的供给量、重整用空气的供给量中的至少任意一方比所述重整器整体加热开始后的供给量减少，由此，在抑制了所述重整器内的部分氧化重整反应的发热量的状态下实施运行。
3.根据权利要求2所述的固体氧化物型燃料电池，其特征在于，所述燃烧状态确认部件通过所述燃烧部的温度检测出已开始所述重整器整体的加热。
4.根据权利要求3所述的固体氧化物型燃料电池，其特征在于，所述燃烧状态确认部件是检测所述重整器的温度的重整器温度检测部件，根据所述重整器的温度检测出所述燃烧部的温度。
5.根据权利要求4所述的固体氧化物型燃料电池，其特征在于，所述燃烧状态确认部件是检测所述重整器的入口温度及出口温度的重整器温度检测部件，所述控制部件在利用所述点火装置对所述燃烧部进行点火后，当所述重整器的入口温度变为第1规定温度以上且出口温度变为比所述第1规定温度低的第2规定温度以上时，则检测出已开始所述重整器整体的加热。
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