JP4363002B2 - 燃料改質システムとその暖機装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池システムに関し、特に起動時において燃料改質装置要素を過昇温することなく各々の作動に適した温度に昇温でき、改質器の耐久性を向上できる燃料電池システムの起動法に関する。
【0002】
【従来の技術】
炭化水素系燃料などの改質原料と水と酸素含有ガスとから水素リッチの改質ガスを生成する改質器と、改質ガス中の一酸化炭素(以下、COと示す。)を除去するシフト反応器及びCO選択酸化反応器と、各反応器に起動時の熱を供給する燃焼器を備えた燃料電池システムに関する従来技術として、例えば、特開2001−180908号公報がある。これは、先ず改質器上流側に設けた燃焼器において燃料を空気過剰条件で燃焼させ、生成された燃焼ガスの熱により改質器を加熱し、改質器を昇温する。加熱後、燃焼器での燃焼を燃料過剰条件に切り換え燃料改質反応を開始する。生成された改質ガスをシフト反応器、CO選択酸化反応器において追加供給された空気を用いて燃焼させ、これら反応器自身の昇温を行う技術である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来技術では、燃焼器からの燃焼ガスにより改質器が昇温され改質反応を開始する時点では、改質器の下流に設けられた反応器がほぼ室温であるため、燃焼により生成する水蒸気の触媒表面への凝縮により水素や一酸化炭素の酸化反応が妨げられ、反応器の昇温が遅延する倶れがある。また、水蒸気の凝縮を防ぐ温度までCO選択酸化反応器を昇温することはその上流に位置するシフト反応器の過昇温を招くため困難である。従って、燃焼ガスにより改質器要素を各々の作動に適した温度まで昇温する事が出来ない問題点があった。
【0004】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決し、燃料改質装置各要素の過昇温を招くことなく、燃料改質装置要素を各々の作動に適した温度に確実に昇温できる燃料電池システムの起動法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、起動時に改質原料と空気とを燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスが供給されることで昇温し、改質ガスを生成する改質器と、前記改質器から排出された前記燃焼ガスが供給されることで昇温し、前記改質ガス中に含まれる一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去部と、を備える燃料改質システムにおいて、起動時は、前記燃焼ガスの温度を、前記一酸化炭素除去部の作動に適した所定の一酸化炭素除去部作動温度と、その一酸化炭素除去部作動温度より高い温度である前記改質器の作動に適した所定の改質器作動温度と、の間の温度に制御し、起動時から第1所定時間が経過した後は、前記燃焼ガスの温度を、前記改質器作動温度よりも高い温度に制御する。
【0006】
【発明の効果】
本発明によれば、起動開始直後には、先ず、燃焼器から改質器と一酸化炭素除去部に供給する燃焼ガス温度を一酸化炭素除去部の作動に適した温度に設定し、燃料改質装置全体を加熱する。これにより上流に位置する改質器の過昇温を招くことなく、一酸化炭素除去部の昇温を充分におこなうことが可能となる。次いで、供給する燃焼ガス温度を一酸化炭素除去部より高温の改質器の作動温度と等しい温度より上昇させる。この際、改質器の温度が充分に昇温されるまでは燃焼ガスの顕熱は改質器との熱交換によりほぼ奪われ、下流に位置する一酸化炭素除去部を過昇温することはない。
【0007】
したがって、起動時からの時間に応じて改質反応器、CO除去部へ供給する燃焼ガス温度を上昇させるように設定することで、装置の複雑化を招くことなく、燃焼ガスのみによって、各要素の過昇温なく下流側から順次その動作に適した温度に昇温できる。その結果、燃料電池システムの耐久性を向上することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の燃料改質装置を適用した燃料電池システムの一例を示す図である。
【0009】
燃料電池システム1は、電気化学反応により起電力を得る燃料電池2と、改質反応より水素リッチの改質ガスを生成して燃料電池2に供給する燃料改質装置50と、酸素含有ガスとしての圧縮空気を燃料電池2と燃料改質器50に供給するコンプレッサ5と、起動時において燃料改質装置50に燃焼ガスを供給する起動燃焼器6とを有する。
【0010】
改質ガスを生成するための改質原料としてのガソリン等の炭化水素系燃料と水とは、それぞれ燃料タンク10と図示しない水タンクに収容される。炭化水素系燃料と水は、燃料ポンプ11及び図示しない水ポンプによってそれぞれのタンクから燃料改質装置50へ送られる。
【0011】
燃料改質装置50は、改質器7とCO除去部40とから構成される。CO除去部40はシフト反応器8と選択酸化反応器9を備える。
【0012】
改質器7は、燃料と水とコンプレッサ5から供給される空気とを混合して、燃料の水蒸気改質反応や酸化反応とによって水素リッチの改質ガスを生成する。本実施形態では、吸熱反応である水蒸気反応で必要とされる熱量を、発熱反応である酸化反応により生じた熱量で賄う、いわゆるオートサーマル型の改質器7としたがこれに限らない。
【0013】
改質器7から燃料電池2の燃料極3側へ供給される改質ガス中に含まれるCOによる燃料電池2の被毒を防ぐため、改質ガス中のCO濃度を低減する必要がある。そのため改質器7と燃料電池2との間に、シフト反応によりCO濃度を低減するシフト反応器8と、シフト反応器8の下流に選択酸化反応によりCOを低減するCO選択酸化反応器9が設けられる。
【0014】
ここで、一般的にはこれら反応器の作動温度は、改質器7が約650〜850℃、シフト反応器8が約240〜380℃、CO選択酸化反応器9が約100〜150℃とそれぞれ異なり、下流側に位置する反応器ほど低く構成される。またこれらの熱容量は、シフト反応器8がもっとも大きく、CO選択酸化反応器9、改質器7の順に小さくなる。
【0015】
燃料電池2の空気極4側にはコンプレッサ5からの圧縮空気が供給され、燃料極3側には燃料改質装置50からの改質ガスが供給され、電気化学反応を利用して発電が行われ、例えば、この電力を用いてモータを駆動する。
【0016】
燃料改質装置50の上流側に起動燃焼器6が設置される。システム起動時には燃料と空気が起動燃焼器6へ送られ、燃焼が行われる。起動燃焼器6として、図2に示すような公知の燃焼器を用いることができる。図2に示すようにコンプレッサ5から起動燃焼器6に供給される空気は、燃焼器上流部から導入され燃料の酸化反応に用いられる燃焼用空気と、供給通路15を通り燃焼器下流部に導入され燃焼ガスを希釈する希釈空気とに分流され、供給される。起動燃焼器6から排出される燃焼ガスは下流の改質器7、シフト反応器8、CO選択酸化反応器9内を流通し、燃焼ガスの熱との熱交換によりこれらは昇温する。
【0017】
燃料電池システム1の運転を制御するためのコントローラ30が設置される。コントローラ30は、マイクロコンピュータを内蔵しており、燃焼ガスの温度を検出する温度センサ18、改質器7から排出される改質ガスの温度を検出する温度センサ19、シフト反応器8から排出される改質ガスの温度を検出する温度センサ20およびCO選択酸化反応器9から排出される改質ガスの温度を検出するための温度センサ21からの信号が入力される。コントローラ30は、これら検出された温度を基に起動燃焼器6及び改質器7に供給される燃料流量を制御する制御弁16、17、燃料電池2に供給される空気流量を制御する空気制御弁12、起動燃焼器6に供給される燃焼用の空気流量を制御する空気制御弁13および燃焼ガス希釈用の空気流量を制御する空気制御弁14、さらには燃料電池2への改質ガスの供給を制御する改質ガス切換制御弁22の作動を制御する。
【0018】
次に、燃料改質装置50の起動法について説明する。
【0019】
起動時の起動燃焼器への燃料流量、空気流量、および燃焼により生成され燃料改質装置に供給される燃焼ガス流量、燃焼ガス温度をそれぞれ図3に示す。
【0020】
起動運転中に燃料改質装置50に供給する燃焼ガス温度は、図3に示すように起動からの時間の経過とともに段階的に上昇する。燃焼ガスの温度上昇は、時間の経過とともに、CO除去部40が暖機を終えるまで継続される。この際、燃焼ガス温度は起動燃焼器6へ供給する燃料量で制御される。ここで、起動燃焼器6へ供給される燃焼用空気と燃料の割合は空気過剰側でほぼ一定に、すなわち燃料流量の増加に伴い空気流量も増加するよう設定される。また、燃焼器下流部より導入される希釈空気流量は、コンプレッサ5から供給される一定の空気流量から燃焼用空気流量を差し引いた流量に設定される。なお、希釈空気を用いず燃焼用空気流量を一定とし、起動燃焼器6での空気過剰率が燃料流量に応じて空気過剰側で変化するように構成しても良い。
【0021】
次に、燃料改質装置各要素の昇温過程を図4に示す。
【0022】
図4に示す燃料改質装置各要素の昇温結果では、改質器7、シフト反応器8、CO選択酸化反応器9ともに、過昇温されることなく所定の温度、それぞれ約650〜850℃、約240〜380℃、約100〜150℃まで昇温される。
【0023】
ここで本発明の作用を詳しく説明する。燃焼ガスから燃料改質器要素に伝達される熱量Qは、以下の式で表される。
【0024】
Q=hA(Tg−Tc)
ここで、hは熱伝達率、Aは燃料改質器要素が燃焼ガスと接する面積、Tgは燃焼ガス温度、Tcは改質装置要素温度である。
【0025】
ある改質装置要素において燃焼ガスと要素の温度差が小さい程、要素に伝達される熱量は小さく、言い換えるとその要素内で燃焼ガスが奪われる熱量が少なく、高温の燃焼ガスを下流の反応器へと供給することができ、その結果、下流に配置された反応器を昇温することができる。
【0026】
起動開始直後には、先ず、起動燃焼器6から供給される燃焼ガスの温度TgはCO選択酸化反応器9の作動に適した温度Tc3(約100〜150℃)と、シフト反応器の作動に適した温度Tc2(約240〜380℃)との間の所定の温度Tg3(たとえば約200℃)に設定される(時刻t1)。したがって、改質器7およびシフト反応器8と燃焼ガスとの温度差を小さく抑え、燃焼ガス温度を大きく低下させることなく燃焼ガスをCO選択酸化反応器9まで流通させることができ、CO選択酸化反応器9の昇温をおこなうことができる。
【0027】
次に、燃焼ガス温度Tgはシフト反応器の作動に適した温度Tc2と、改質器の作動に適した温度Tc1(約650〜850℃)との間の所定の温度Tg2(たとえば約500℃)に設定させる(時刻t2)。これにより、改質器7およびシフト反応器8と燃焼ガスの温度差を増大し、これら要素の昇温をおこなう。この際、改質器7とシフト反応器8の温度が充分に昇温されるまでは燃焼ガスの持つ顕熱はシフト反応器8までの熱交換よりほぼ奪われ、下流に位置するCO選択酸化反応器9を過昇温することはない。
【0028】
最後に、供給する燃焼ガス温度Tgが最上流に位置する改質器7の作動に適した温度Tc1より高い所定の温度Tg1(たとえば約900℃)に設定させる(時刻t3)。したがって、改質器7と燃焼ガスとの温度差が増大し、燃焼ガスの熱が改質器7に伝熱し、改質器7はさらに昇温する。この際、改質器7の温度が充分に昇温されるまでは燃焼ガスの持つ顕熱は、改質器7との熱交換によりほぼ奪われ、下流に位置するシフト反応器8、CO選択酸化反応器9を過昇温することはない。
【0029】
なお、CO選択酸化反応器から排出された燃焼ガスは、切り換え制御弁22の作用により大気中に放出される。
【0030】
コントローラ30は燃焼ガス温度が図5に示す予め作成された起動時からの経過時間に対応した段階的に上昇する目標燃焼ガス温度となるように、図6に示す燃料流量と燃焼ガス温度との関係から燃料流量を算出し、算出した燃料流量となるように制御を行う。ここで、図6の燃料流量と燃焼ガス温度との関係は、燃料流量の増加に対してほぼ一定割合で、燃焼ガス温度が上昇する。図6の燃料流量と燃焼ガス温度との関係は、燃焼ガス温度センサ18にて計測された燃焼ガス温度を用いて補正するよう設定することもできる。
【0031】
また、目標燃焼ガス温度は各反応器出口で反応器から排出される改質ガスの温度を検出する温度センサ19、20、21により検出される。この検出された改質ガス温度に基づき、図7に示す反応器出口での改質ガス温度と目標燃焼ガス温度との関係を用いて設定してもよい。図7に示すように、目標燃焼ガス温度は各反応器の出口での改質ガス温度に応じて段階的に昇温する。
【0032】
CO選択酸化反応器9の温度を間接的に検出し、起動燃焼器6から燃料改質装置50へ供給する燃焼ガス温度をCO選択酸化反応器9から排出される改質ガス温度に応じて上昇させることで、燃料改質装置中の下流に位置するために、特に昇温が困難になりがちなCO選択酸化反応器9が作動温度に達した後、燃焼ガス温度をそれより上流の各反応器7、8の昇温に適した温度に上昇させるように制御することが可能となり、燃料改質装置50の各要素7、8、9を動作に適した温度(例えば、触媒の活性温度)に確実に昇温できる。
【0033】
さらに、シフト反応器8の温度を間接的に検出し、起動燃焼器6から燃料改質装置50へ供給する燃焼ガス温度をシフト反応器8から排出される改質ガスの温度に応じて上昇させることで、シフト反応器8が作動温度に達した後、燃焼ガス温度をそれより上流の改質器7の昇温に適した温度に上昇させるように制御することが可能となり、燃料改質装置各要素7、8、9を動作に適した温度に確実に昇温できる。
【0034】
また、起動燃焼器6から燃料改質装置50へ供給する燃焼ガス温度は、必ずしも図3のように段階的に変化させる必要は無く、図8のように徐々に変化させるよう設定しても良い。
【0035】
以上説明した本実施形態は、請求項1から6及び請求項9から12に対応するものである。本実施形態では、起動開始直後には、先ず、起動燃焼器6から燃料改質装置50に供給する燃焼ガス温度を燃料改質装置中の最下流に位置するCO選択酸化反応器9の作動に適した温度とほぼ等しく設定し、燃料改質装置全体を加熱する。したがって、CO選択酸化反応器9の上流に配置された反応器7、8の過昇温を招くことなく、CO選択酸化反応器の昇温を充分におこなうことができる。
【0036】
次に、供給する燃焼ガス温度を燃料改質装置中の中間に位置するシフト反応器8の作動に適した温度とほぼ等しく上昇させることでシフト反応器8から上流側の改質器7をさらに昇温する。この際、シフト反応器8の温度が暖機を終えるまでは燃焼ガスの顕熱は、シフト反応器8までの熱交換によりほぼ奪われ、燃焼ガスの熱により下流に位置するCO選択酸化反応器9が過昇温することはない。
【0037】
最後に、供給する燃焼ガス温度を最上流に位置する改質器7の作動に適した所定の温度より上昇させることで改質器7をさらに昇温する。この際、改質器7の温度が暖機を終えるまでは燃焼ガスの顕熱は改質器7との熱交換によりほぼ奪われ、燃焼ガスの熱により下流に位置する反応器8、9が過昇温することはない。
【0038】
このように、起動からの時間に応じて燃料改質装置50へ供給する燃焼ガス温度を上昇させるように制御することで、燃料電池システムの複雑化を招くことなく燃焼ガスのみによって、各反応器が過昇温することなく下流側に配置された反応器から順次その動作に適した温度へ昇温することができる。その結果、燃料電池システムの耐久性を向上することができる。
【0039】
また、燃料改質装置50へ供給する燃焼ガス温度が起動燃焼器6に供給する空気量および燃料量で制御されることにより、容易に燃焼ガス温度が制御される。起動期間中に、起動燃焼器6に供給される空気量は一定または起動からの時間に応じて減少するのに対し、起動燃焼器6に供給する燃料量は起動からの時間に応じて増大させ、燃料改質装置50へ供給する燃焼ガス温度を上昇させるように制御することで、燃料改質装置50の各反応器7、8、9を動作に適した温度へ昇温できる。
【0040】
さらに、このとき起動燃焼器6に供給する空気量が一定または起動からの時間に応じて減少されるので、起動過程の後期に比べその初期において過度に燃料量が低く設定されることが無く、起動時間が大幅に遅延されることがない。その結果、燃料電池システムの短時間での確実な昇温を図りつつ、耐久性を向上することができる。
【0041】
第2の実施形態での燃料改質装置の起動法について説明する。燃料電池システム1の構成は、第1の実施形態と同じである。
【0042】
起動時の起動燃焼器6への燃料流量、空気流量、および燃焼により生成され燃料改質装置50に供給される燃焼ガス流量、燃焼ガス温度を図9に示す。本実施形態では、起動時からの経過時間に応じて供給ガス流量を低減させつつ燃焼ガス温度を上昇させる点、および燃料電池2を燃料改質装置50と同時に昇温する点が第1の実施形態と異なる。
【0043】
本実施形態による燃料改質装置50の各要素の昇温過程を図10に示す。燃料電池2を燃料改質装置50と同時に昇温するため、起動初期において起動燃焼器6から供給する燃焼ガス温度Tgはスタック2の作動に適した温度Tc4(約80℃)とCO選択酸化反応器9の作動に適した温度Tc3との間の温度Tg4(たとえば約100℃)に設定される。この結果、改質器7、シフト反応器8、CO選択酸化反応器9、燃料電池2ともに、過昇温されることなく所定の温度まで昇温される(時刻t1)。
【0044】
ここで、コントローラ30は、燃焼ガス温度が図5に示す予め作成された起動からの時間による目標燃焼ガス温度となるように図11に示す空気過剰率と燃焼ガス温度との関係から空気過剰率を算出し、制御を行う。ここで、図11の空気過剰率と燃焼ガス温度との関係は、燃焼ガス温度センサ18にて計測された燃焼ガス温度を用いて補正するよう設定することもできる。
【0045】
また、目標燃焼ガス温度は各反応器から排出される改質ガスの温度を温度センサ19、20、21により検出し、検出した改質ガスの温度に基づき、図7に示す反応器出口ガス温度と目標燃焼ガス温度との関係を用いて設定してもよい。
【0046】
また、起動燃焼器6から燃料改質装置50へ供給する燃焼ガス温度は、必ずしも図8のように段階的に変化させる必要は無く、図12のように徐々に変化させても良い。
【0047】
請求項8に対応する本実施形態によれば、燃料改質装置50を流通した燃焼ガスを燃料電池2に供給するよう構成し、起動開始直後には、先ず、起動燃焼器6から供給する燃焼ガス温度をスタック2の作動に適した所定の温度とほぼ等しく設定し、燃料改質装置50およびスタック2全体を加熱することで、燃料改質装置50と燃料電池2の昇温を同時に適切に制御することが可能となる。
【0048】
つぎに、第3の実施形態での燃料改質装置の起動法について説明する。
【0049】
図13に示すように本実施形態では、第1の実施形態の構成に対して、起動時に改質器7の触媒を燃焼ガスを生成する燃焼触媒として用い、改質器7が起動燃焼器を兼ねる構成としている。また、燃料改質装置50に供給する燃焼ガス温度の制御は、起動燃焼器を兼ねる改質器7の下流に導入する希釈空気量で行う構成としている。この希釈空気導入経路15は、起動後の燃料改質運転のために改質器7とその下流に設置された反応器の間には空気導入経路が設けられているため、これを用いることが可能であり、新たに設ける必要が無い。
【0050】
本実施形態による起動時の改質器7への燃料流量、空気流量、および燃焼により生成され燃料改質装置50に供給される燃焼ガス流量、燃焼ガス温度を図14に、燃料改質装置各要素の昇温過程を図15に示す。改質器、シフト反応器、選択酸化反応器ともに、過昇温されることなく所定の温度まで昇温される。
【0051】
請求項7に対応する第3の実施形態によれば、起動時に改質器7に収装された触媒を燃焼ガスを生成する燃焼触媒として用い、改質器7が起動燃焼器を兼ねる構成することで、起動燃焼器6に供給する燃料量や燃焼器下流に供給する希釈空気による燃焼ガス温度の制御をより容易におこなうことができる。
【0052】
また、起動後の燃料改質運転のために改質器7とその下流に配置した反応器8、9の間には空気導入経路が設けられているため、これを起動燃焼器の希釈空気導入経路として用いることが可能であり、起動運転用に新たに空気導入経路を設ける必要が無く、装置構成の簡素化が図れる。
【0053】
燃焼器6に供給する燃料量や燃焼器内下流側に供給する希釈空気による燃焼ガス温度の制御をより単純におこなう事ができる。その結果、簡素な構成により燃料電池システムの耐久性を向上しつつ確実な起動を行うことができる。
【0054】
上記の通り、本発明によれば、起動時からの経過時間に応じて燃料改質装置50へ供給する燃焼ガス温度を上昇させるよう設定することで、燃料改質装置の各反応器7、8、9が過昇温を招くことなく、その動作に適した温度へ昇温でき、耐久性を向上しつつ燃料改質装置全体を短時間で起動することができる。
【0055】
尚、以上には、本発明の燃料改質装置50が、改質器7、シフト反応器8、CO選択酸化反応器9とから構成される実施形態について説明したが、その他の、複数の構成要素が直列的に配置された燃料改質装置の起動法にも適用できる。
【0056】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す燃料電池システムのブロック図である。
【図2】本発明の実施形態における起動燃焼器の構成図である。
【図3】本発明における起動時の燃焼器への燃料および空気流量、燃焼ガスの流量および温度を示す図である。
【図4】本発明における燃料改質装置各要素の昇温過程を示す図である。
【図5】本発明における起動後時間と目標燃焼ガス温度との関係を示すマップデータである。
【図6】本発明における燃焼器への燃料流量と燃焼ガス温度との関係を示す特性図である。
【図7】本発明における反応器出口ガス温度と目標燃焼ガス温度との関係を示すマップデータである。
【図8】本発明における起動時の燃焼器への燃料および空気流量、燃焼ガスの流量および温度の制御の変形例を示す図である。
【図9】本発明の第2の実施形態における起動時の燃焼器への燃料および空気流量、燃焼ガスの流量および温度を示す図である。
【図10】本発明の第2の実施形態における燃料改質装置各要素の昇温過程を示す図である。
【図11】本発明の第2の実施形態における希釈空気量と燃焼ガス温度との関係を示す特性図である。
【図12】本発明の第2の実施形態における起動時の燃焼器への燃料および空気流量、燃焼ガスの流量および温度の制御の変形例を示す図である。
【図13】本発明の第3の実施形態を示す燃料電池システムのブロック図である。
【図14】本発明の第3の実施形態における起動時の燃焼器への燃料および空気流量、燃焼ガスの流量および温度を示す図である。
【図15】本発明の第3の実施形態における燃料改質装置各要素の昇温過程を示す図である。
【符号の説明】
1 燃料電池システム
2 燃料電池
3 燃料極
4 空気極
5 コンプレッサ
6 起動燃焼器
7 改質器
8 シフト反応器
9 CO選択酸化反応器
10 燃料タンク
11 燃料ポンプ
12 空気制御弁
13 空気制御弁
14 燃焼ガス希釈空気制御弁
15 燃焼ガス希釈空気通路
16 燃料制御弁
17 燃料制御弁
18 燃焼ガス温度センサ
19 改質器内ガス温度センサ
20 シフト反応器内ガス温度センサ
30 コントローラ
40 CO除去部
50 燃料改質装置
Claims (7)
- 起動時に改質原料と空気とを燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼ガスが供給されることで昇温し、改質ガスを生成する改質器と、
前記改質器から排出された前記燃焼ガスが供給されることで昇温し、前記改質ガス中に含まれる一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去部と、
を備える燃料改質システムにおいて、
起動時は、前記燃焼ガスの温度を、前記一酸化炭素除去部の作動に適した所定の一酸化炭素除去部作動温度と、その一酸化炭素除去部作動温度より高い温度である前記改質器の作動に適した所定の改質器作動温度と、の間の温度に制御し、
起動時から第1所定時間が経過した後は、前記燃焼ガスの温度を、前記改質器作動温度よりも高い温度に制御するコントローラを備えた
ことを特徴とする燃料改質システム。 - 前記一酸化炭素除去部は、
前記改質ガス中に含まれる一酸化炭素をシフト反応によって除去するシフト反応器と、
前記シフト反応器の下流に設けられ、前記改質ガス中に含まれる一酸化炭素を選択酸化反応によって除去する選択酸化反応器と、
を含み、
前記コントローラは、
起動時は、前記燃焼ガスの温度を、前記選択酸化反応器の作動に適した所定の選択酸化反応器作動温度と、その選択酸化反応器作動温度よりも高い温度である前記シフト反応器の作動に適した所定のシフト反応器作動温度と、の間の温度に制御し、
起動時から第1所定時間よりも短い第2所定時間が経過した後は、前記燃焼ガスの温度を、前記シフト反応器作動温度と、そのシフト反応器作動温度よりも高い温度である前記改質器作動温度と、の間の温度に制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の燃料改質システム。 - 前記選択酸化反応器から排出される前記改質ガスの温度を検出する手段を設け、
前記コントローラは、前記改質器へ供給する燃焼ガス温度を検出された改質ガス温度に応じて上昇させるよう制御する
ことを特徴とする請求項2に記載の燃料改質システム。 - 前記シフト反応器から排出される前記改質ガスの温度を検出する手段を設け、
前記コントローラは、前記改質器へ供給する燃焼ガス温度を検出された改質ガス温度に応じて上昇させるよう制御する
ことを特徴とする請求項2に記載の燃料改質システム。 - 前記コントローラは、前記燃焼器に供給する空気量及び改質原料量を制御して、前記燃焼ガスの温度を制御する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載の燃料改質システム。 - 前記改質器は燃焼器としての機能を併せ持ち、
前記コントローラは、起動時に前記改質器を燃焼器として用いるよう制御する
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載の燃料改質システム。 - 前記改質ガスを用いて発電を行う燃料電池スタックと、
前記改質器から排出された前記燃焼ガスの燃料電池スタックへの供給を制御する弁とを備え、
前記コントローラは、前記改質器から排出した前記燃焼ガスを前記燃料電池スタックに供給するように前記弁を制御し、前記燃料電池スタックの昇温を前記改質器の昇温と同時に行うように制御する
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一つに記載の燃料改質システム。
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