專利名稱：燃料氣體處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及一種燃料氣體處理設(shè)備。
技術(shù)背景傳統(tǒng)上，已知一種燃料氣體處理設(shè)備，其包括用于供應(yīng)燃料氣體 的供氣部和用于利用催化劑燃燒燃料氣體的催化燃燒部。這種燃料氣 體處理設(shè)備能應(yīng)用于傳統(tǒng)的重整裝置，包括對(duì)用于重整的材料進(jìn)行蒸 汽重整以產(chǎn)生重整氣的重整部和一氧化碳(CO)減少部， 一氧化碳減 少部用于減少包含在重整部中產(chǎn)生的重整氣內(nèi)的一氧化碳量。在這種 重整裝置中，使在重整部(供氣部)中產(chǎn)生的重整氣(燃料氣體)氧 化并使其在催化燃燒部中燃燒，這時(shí)，在重整裝置啟動(dòng)時(shí)，催化燃燒部作為加溫部可以具有給重整部、co減少部等等加溫的作用。在工業(yè) 領(lǐng)域中非常需要這種用于在起動(dòng)重整裝置時(shí)給重整部、co減少部等等 加溫的技術(shù)。然而，在氣體處理設(shè)備應(yīng)用于上述重整裝置的情況下，供應(yīng)自燃 料供應(yīng)部(重整部)的燃料氣體(重整氣)傾向于包含在蒸汽重整反應(yīng)中產(chǎn)生的CO。當(dāng)包含CO的燃料氣體供應(yīng)到催化燃燒部時(shí)，CO傾向于附著于催化燃燒部中的催化劑上。因而，催化劑的可點(diǎn)燃性和燃燒性有降低的危險(xiǎn)。JP2003-081687A描述了一種利用包含PdO和Pt 作為催化劑組分的催化劑來催化地燃燒燃料氣體的技術(shù)。該文獻(xiàn)描述 這種催化劑組分對(duì)于催化地燃燒包含CO的燃料氣體是有效的。然而， 根據(jù)該技術(shù)，在燃料氣體(重整氣)中包含的CO量過大的情況下，存 在包含在燃料氣體(重整氣)中的CO可能有附著于催化燃燒部中的催 化劑上的危險(xiǎn)，由此催化劑的可點(diǎn)燃性和燃燒性將會(huì)降低。當(dāng)催化劑 的可點(diǎn)燃性和燃燒性降低時(shí)，存在不能及早將加溫部加溫的危險(xiǎn)。 此外，當(dāng)將燃料氣體處理設(shè)備應(yīng)用于重整部時(shí)，供應(yīng)自燃料供應(yīng) 部(重整部)的重整氣傾向于包含在蒸汽重整反應(yīng)中使用的水分(水 蒸氣、水滴等等)。當(dāng)在重整氣中包含水分(水蒸氣、水滴等等)時(shí)，水分傾向于物理地附著于用于對(duì)重整部、CO減少部等等進(jìn)行加溫的加 溫部主體。因而，存在可點(diǎn)燃性、燃燒性和溫度升高性降低的危險(xiǎn)。 特別地，當(dāng)將燃料氣體處理設(shè)備的包括用于催化燃燒的催化劑的催化 燃燒部用作加溫部主體時(shí)，如果水分附著于催化劑的反應(yīng)位置，則存 在催化劑活性降低的危險(xiǎn)，隨之存在加溫部主體的加溫性降低的危險(xiǎn)。因而需要一種燃料氣體處理設(shè)備，其有利于改善燃料氣體處理設(shè) 備的催化燃燒部中的可點(diǎn)燃性和燃燒性。鑒于上述情況提出本發(fā)明， 本發(fā)明提供這樣一種燃料氣體處理設(shè)備。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面， 一種燃料氣體處理設(shè)備包括用于供應(yīng)包 含一氧化碳的燃料氣體的供氣部和使用催化劑來氧化供應(yīng)自供氣部的 燃料氣體的催化燃燒部。燃料氣體處理設(shè)備包括一氧化碳減少部，用 于在燃料氣體供應(yīng)到催化燃燒部之前減少包含在燃料氣體中的一氧化 碳量以提高催化燃燒部的燃燒性。


從下面參考附圖進(jìn)行的詳細(xì)說明，本發(fā)明前述和另外的特征和特 性將變得更加明顯，在附圖中同樣的附圖標(biāo)記表示同樣的元件。圖1是表示根據(jù)第一例子的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的示意圖；圖2是表示根據(jù)第一例子的重整裝置的示意圖；圖3是表示催化燃燒部(加溫部)的示意圖；圖4是表示從不同視點(diǎn)看到的催化燃燒部的示意圖；圖5是表示根據(jù)第二例子的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的示意圖； 圖6是表示根據(jù)第二例子的重整裝置的示意圖；圖7是一個(gè)圖表，表示可燃范圍和絕熱火焰溫度之間的關(guān)系，和 表示從點(diǎn)燃操作轉(zhuǎn)變到增大操作的情況；圖8是流程圖，表示由根據(jù)第二例子的催化燃燒控制部執(zhí)行的操 作的例子；圖9是表示根據(jù)第三例子的重整裝置的示意圖； 圖IO是表示根據(jù)第四例子的重整裝置的示意圖； 圖11是流程圖，表示由根據(jù)第四例子的催化燃燒控制部執(zhí)行的操 作的例子；圖12是流程圖，表示由根據(jù)第五例子的催化燃燒控制部執(zhí)行的操 作的例子；圖13是圖表，表示在加溫操作時(shí)引入到加溫部的重整氣的流速的變化；圖14是表示根據(jù)第七例子的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的示意圖； 圖15是表示根據(jù)第七例子的重整裝置的示意圖； 圖16是表示根據(jù)第八例子的重整裝置的示意圖； 圖17是表示根據(jù)第九例子的重整裝置的示意圖； 圖18是表示根據(jù)第十例子的加溫部的示意圖；圖19是表示根據(jù)第十例子的加溫部主體的示意圖，加熱器設(shè)置在 加溫部主體處；圖20是表示根據(jù)第十一例子的加溫部主體的示意圖，加熱器設(shè)置 在加溫部主體處；圖21是表示根據(jù)第十二例子的加溫部的示意圖； 圖22是表示根據(jù)第十三例子的加溫部的示意圖； 圖23是表示根據(jù)第十四例子的加溫部的示意圖； 圖24是表示根據(jù)第十五例子的加溫部的示意圖； 圖25是表示根據(jù)第十六例子的加溫部的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面說明本發(fā)明的實(shí)施例。燃料氣體處理設(shè)備包括用于供應(yīng)燃料
氣體的供氣部、使用催化劑氧化燃料氣體的催化燃燒部，和一氧化碳 減少部，在所述燃料氣體中有時(shí)候包含一氧化碳。燃料氣體可以包含 作為主要組分的氫(例如，10摩爾％或更高)和一氧化碳。氫的比重 和粘性小，擴(kuò)散系數(shù)高。此外，氫在低溫時(shí)具有良好的可點(diǎn)燃性和燃 燒性。此外，氫具有高的燃燒速率。氫的燃燒產(chǎn)生水。 一氧化碳減少 部在燃料氣體供應(yīng)到催化燃燒部之前減少包含在燃料氣體中的一氧化 碳量以凈化燃料氣體。通過上述操作，能提高催化燃燒部中的可點(diǎn)燃 性。一氧化碳減少部降低包含在燃料氣體中的一氧化碳(CO)的濃度。 一氧化碳減少部可以具有用于降低包含在燃料氣體中的一氧化碳濃度 的第一 CO減少部和用于進(jìn)一步降低包含在燃料氣體中的一氧化碳濃度的第二 CO減少部。第一 CO減少部和第二 CO減少部中的一個(gè)可以 采用通過CO與水(H20)的反應(yīng)來減少CO的方法。第一CO減少部和第二co減少部中的另一個(gè)可以采用通過co與氧氣(02)的反應(yīng)來減少CO的方法?？梢栽谝谎趸紲p少部的上游側(cè)設(shè)置催化燃燒部以給一氧化碳減 少部加溫。在該構(gòu)造中，可以使一氧化碳減少部變熱。因而，該構(gòu)造 有利于在啟動(dòng)時(shí)及早使一氧化碳減少部變得處于活性溫度范圍內(nèi)。提 供催化燃燒部以使得其與供氣部連通。在催化燃燒部中支承用于催化 地使燃料氣體氧化和燃燒的催化劑。催化燃燒是這樣一種燃燒，其中 燃料氣體的組分在存在催化劑的環(huán)境下與氧氣起反應(yīng)。在許多情況下， 催化燃燒是不產(chǎn)生火焰的燃燒(有時(shí)候，是產(chǎn)生火焰的燃燒)。因?yàn)?催化燃燒可能處于低空燃比的條件下，所以與不使用催化劑的普通燃 燒相比，燃燒開始溫度和燃燒溫度較低。另外，即使在氣體組分改變 的情況下，可點(diǎn)燃性和燃燒性也可以是穩(wěn)定的。同時(shí)，不產(chǎn)生火焰的 燃燒意味著基本上不能在視覺上看到火焰的氧化燃燒。作為可用的催 化劑，可例舉鉑族金屬如鉑、銠、鈀、釕、銥和鋨中的至少一種或包 含一種金屬如鎳、鈷、鐵、錳、鉻和銀的金屬氧化物。催化劑可以由 載體支承。作為載體，可以采用粒狀載體和整體載體中的任一種。催 化燃燒部可以具有給一氧化碳減少部加溫的作用。上述供氣部可以包括對(duì)用于重整的材料進(jìn)行重整以產(chǎn)生重整氣作 為燃料氣體的重整部主體和用于通過燃燒加熱重整部主體的燃燒部。 在這種情況下，可以設(shè)置一氧化碳減少部以使得能從重整部主體和/或 燃燒部傳遞熱量。通過上述操作，在啟動(dòng)時(shí)， 一氧化碳減少部能及早 變得處于活性溫度范圍內(nèi)，這有助于降低包含在燃料氣體中的CO的濃 度。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，能提供用于促進(jìn)活化的設(shè)備，其起促進(jìn)作 用以縮短一氧化碳減少部的溫度在啟動(dòng)時(shí)變得處于活性溫度范圍內(nèi)的 時(shí)間。作為用于促進(jìn)活化的設(shè)備，可例舉加熱部，如用于直接或間接 加熱一氧化碳減少部的電加熱器。如果采用電加熱器，則可控性可能 更好。另外，用于促進(jìn)活化的設(shè)備可以包括燃燒排氣通道，用于將燃燒 排氣從重整部的燃燒部供應(yīng)到一氧化碳減少部以便用燃燒排氣的熱量 加熱一氧化碳減少部。在啟動(dòng)時(shí)，由于高溫的燃燒排氣從重整部的燃 燒部排出到燃燒排氣通道，所以能在短時(shí)間內(nèi)加熱一氧化碳減少部。 在這種情況下， 一氧化碳減少部能在啟動(dòng)時(shí)及早變得處于活性溫度范 圍內(nèi)，這有助于減少包含在重整氣內(nèi)的CO的濃度。另外，用于促進(jìn)活 化的設(shè)備能在啟動(dòng)時(shí)將氧氣供應(yīng)到一氧化碳減少部。通過上述操作， 一氧化碳能與氧氣起反應(yīng)，這有助于在啟動(dòng)時(shí)降低重整氣的CO的濃 度。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用于促進(jìn)活化的設(shè)備可以包括用于將包含 氫和一氧化碳的燃料氣體引入到催化燃燒部的引入設(shè)備和在通過引入 設(shè)備將包含氫和一氧化碳的燃料氣體引入到催化燃燒部之前將包含氧 氣作為主要組分的氣體(一般為空氣)供應(yīng)到催化燃燒部的氧氣供應(yīng)
設(shè)備。在將包含氧氣作為主要組分的氣體供應(yīng)到催化燃燒部的情況中， 當(dāng)將包含氫和一氧化碳的燃料氣體供應(yīng)到催化燃燒部時(shí)，即使燃料氣 體包含一氧化碳，也能容易地保證催化燃燒部的可點(diǎn)燃性。 一氧化碳 傾向于附著于催化燃燒部中的催化劑上并降低催化劑的催化活性，然 而，如果一起存在有具有高燃燒性的氫，則能更容易地點(diǎn)燃催化燃燒 部，因?yàn)闅淠苋菀椎厝紵Ｍ瑫r(shí)，認(rèn)為氫分子的下列性質(zhì)導(dǎo)致催化燃 燒部易于燃燒重量輕，粘性低，和流速高。根據(jù)上述性質(zhì)，氫分子 能比一氧化碳分子更早到達(dá)催化燃燒部，所以能在催化燃燒部中暫時(shí) 形成富氫的環(huán)境。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，能設(shè)置用于控制催化燃燒部中的催化燃燒 的催化燃燒控制部。催化燃燒控制部能執(zhí)行在可燃區(qū)域之外的條件中 點(diǎn)燃催化燃燒部的點(diǎn)燃操作和在點(diǎn)燃操作之后將供應(yīng)到催化燃燒部的 空氣流速?gòu)狞c(diǎn)燃操作時(shí)的空氣流速增大的增大操作，在該可燃區(qū)域中， 燃料氣體和空氣在產(chǎn)生火焰的情況下燃燒。點(diǎn)燃是氧化燃燒反應(yīng)開始并持續(xù)的現(xiàn)象。能基于催化燃燒部的溫度升高來判斷催化燃燒部是否 被點(diǎn)燃。因?yàn)榇呋紵娜紵院?，所以即使在可燃區(qū)域之外的條件 中，催化燃燒部也能被點(diǎn)燃。如果在點(diǎn)燃催化燃燒部之后增大供應(yīng)到 催化燃燒部的空氣流速，則能改善催化燃燒部中的氧化反應(yīng)的穩(wěn)定性， 從而能保證催化燃燒部中產(chǎn)生的大量熱量和溫度升高特性。因而，即 使在燃料氣體中包含傾向于抑制燃燒性的CO的情況下，或即使在易燃 組分的數(shù)量與燃料氣體內(nèi)的空氣之間的比(換句話說，空燃比)改變 的情況下，或即使在催化劑的溫度低的情況下，或即使在燃料氣體中 包含諸如水蒸氣和水滴的水分的情況下，也可以容易地控制催化燃燒 部中的燃燒。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，燃料氣體處理設(shè)備可以應(yīng)用于重整裝置。 重整裝置包括對(duì)用于重整的材料進(jìn)行重整以產(chǎn)生重整氣的重整部和重 整氣凈化部，重整氣凈化部設(shè)置成與重整部連通以便凈化在重整部中 產(chǎn)生的重整氣。重整氣凈化部具有凈化在重整部中產(chǎn)生的重整氣的作
用。重整氣凈化部可以包括用于減少包含在重整氣中的雜質(zhì)(例如， 一氧化碳)數(shù)量的雜質(zhì)減少部。此外，雜質(zhì)減少部可以包括將一氧化 碳從重整氣分離出來的分離膜。此外，雜質(zhì)減少部可以包括減少包含在重整氣中的co量的co減少部。任何部件都可以是co減少部，只 要它具有降低包含在重整氣中的co濃度的作用。co減少部可以具有 用于降低包含在重整氣中的一氧化碳濃度的第一 co減少部和用于進(jìn) 一步降低包含在重整氣中的一氧化碳濃度的第二co減少部。第一co減少部和第二 CO減少部中的一個(gè)可以釆用通過CO與H20的反應(yīng)來 減少CO量的方法。第一 CO減少部和第二 CO減少部中的另一個(gè)可以 采用通過CO與02的反應(yīng)來減少CO量的方法。此外，co減少部可以采用通過一氧化碳與氫反應(yīng)產(chǎn)生甲烷，換句話說為甲垸化反應(yīng)，來減 少一氧化碳量的方法。加溫部包括主體，主體具有在重整部啟動(dòng)時(shí)給重整氣凈化部加溫 的作用。為了重整氣凈化部在啟動(dòng)時(shí)的加溫，可以將在重整部中產(chǎn)生 的重整氣引入到加溫部的主體中燃燒。加溫部主體可以是包括用于催化燃燒的催化劑的催化燃燒部。用于促進(jìn)溫度升高的設(shè)備促進(jìn)加溫部主體在重整部啟動(dòng)時(shí)的溫度 升高性能。用于促進(jìn)溫度升高的設(shè)備可以包括用于將加溫部主體設(shè)置 在流動(dòng)通道中重整部下游和重整氣凈化部上游的提供設(shè)備，在該流動(dòng) 通道中，在重整部中產(chǎn)生的重整氣流向重整氣凈化部。在這種情況下， 在重整部中產(chǎn)生的重整氣可以及早加熱加溫部。因而，在啟動(dòng)時(shí)加溫 部的溫度能及早升高，重整氣凈化部的溫度能及早升高。在加溫部主體或重整部主體的溫度處于正常溫度以下的情況下， 用于促進(jìn)溫度升高的設(shè)備能在啟動(dòng)時(shí)限制將重整氣引入加溫部，之后， 當(dāng)加溫部主體的溫度升高時(shí)，增大被引入到加溫部的重整氣的流速。在啟動(dòng)時(shí)，包含在重整部中產(chǎn)生的重整氣內(nèi)的雜質(zhì)如CO的濃度一般比
正常操作中的高。如果雜質(zhì)如CO附著于加溫部主體，則加溫部的溫度 傾向于不可能及早升高。為了防止這種情況，在啟動(dòng)時(shí)，限制將重整 氣引入加溫部。然后，當(dāng)加溫部主體的溫度升高時(shí)，增大被引入到加 溫部的重整氣的流速。同時(shí)，"限制將重整氣引入加溫部"表示防止 將重整氣引入到加溫部，或?qū)⒅卣麣馍倭康匾氲郊訙夭?。下面說明用于促進(jìn)加溫部溫度升高的設(shè)備的另一個(gè)例子。用于促 進(jìn)加溫部溫度升高的設(shè)備可以包括用于設(shè)置加溫部主體以使得熱量能 從重整部傳遞到加溫部主體的提供設(shè)備。在這種情況下，從被加熱到 高溫的重整部傳遞來的熱量能及早加熱加溫部主體。因而，能提高在' 啟動(dòng)時(shí)加溫部溫度升高的可能性。下面說明用于促進(jìn)加溫部溫度升高的設(shè)備的又一個(gè)例子。用于促 進(jìn)加溫部溫度升高的設(shè)備可以包括用于加熱加溫部主體的加熱器。在 這種情況下，加熱器可以包括嵌入在加溫部主體中的嵌入式加熱部。 在這種情況下，嵌入式加熱部能作為用于燃燒的點(diǎn)燃部。因而，能提 高在啟動(dòng)時(shí)加溫部溫度升高的及早性。加熱器可以包括電加熱器。可 選地，加熱器可以設(shè)置在加溫部主體之外。在這種情況下，能提高在 啟動(dòng)時(shí)整個(gè)加溫部主體的溫度升高的可能性。重整裝置可以包括設(shè)置在重整部和加溫部之間的冷卻部。冷卻部 在重整氣供應(yīng)到加溫部之前對(duì)在重整部中重整的高溫重整氣進(jìn)行冷 卻。冷卻部可以具有熱交換功能以對(duì)將被供應(yīng)到加溫部的在重整部中 經(jīng)重整的重整氣進(jìn)行冷卻，和對(duì)將被供應(yīng)到重整部的用于重整的材料、 對(duì)用于重整的材料進(jìn)行重整的重整水和空氣(在自熱類型的情況下) 進(jìn)行加熱。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，水分減少設(shè)備可以包括氣體接觸構(gòu)件，用 于當(dāng)供應(yīng)到加溫部的重整氣與氣體接觸構(gòu)件的接觸部接觸時(shí)捕獲包含 在重整氣中的水分。氣體接觸構(gòu)件可以包括與重整氣碰撞的碰撞元件。
碰撞元件可以包括板狀元件、網(wǎng)狀元件和多孔元件。當(dāng)重整氣與接觸部接觸時(shí)，已經(jīng)與空氣匯合的重整氣能與接觸部 接觸?？蛇x地，重整氣可以在重整氣與空氣匯合之前與接觸部接觸。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以將上游水分存儲(chǔ)部設(shè)置在流動(dòng)通道的 加溫部主體的上游，在該流動(dòng)通道中，重整氣在啟動(dòng)時(shí)流過水分減少 設(shè)備。上游水分存儲(chǔ)部存儲(chǔ)從供應(yīng)到加溫部主體的重整氣捕獲的水分。 可以將上游水分存儲(chǔ)部底面的高度設(shè)置得低于加溫部主體。通過上述 操作，能阻止存儲(chǔ)在上游水分存儲(chǔ)部中的水分進(jìn)入加溫部主體'。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以將下游水分存儲(chǔ)部設(shè)置在流動(dòng)通道的 加溫部主體的下游，在該流動(dòng)通道中，重整氣在啟動(dòng)時(shí)流過水分減少 設(shè)備。下游水分存儲(chǔ)部存儲(chǔ)水分?？梢詫⑾掠嗡执鎯?chǔ)部底面的高度 設(shè)置得低于加溫部主體。通過上述操作，能阻止存儲(chǔ)在下游水分存儲(chǔ) 部中的水分進(jìn)入加溫部主體。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，水分減少設(shè)備可以包括吹風(fēng)設(shè)備，用于在 結(jié)束重整部中的重整操作時(shí)吹出不同于重整氣的氣體(一般為空氣)。 通過上述操作，能將存在于加溫部中的水分帶走并使其與加溫部分離。 可以在加溫部主體的溫度高時(shí)吹氣。通過上述操作，水分能蒸發(fā)且容 易被帶走。另外，能從加溫部帶走存在于加溫部中的殘余的重整氣或附著于加溫部的CO組分。這種吹風(fēng)可以執(zhí)行例如1分鐘到20分鐘，但不局限于此。如果在重整部啟動(dòng)時(shí)加溫部的溫度是iocrc或更低，則可以通過 形成連接至重整氣流過水分減少設(shè)備的流動(dòng)通道的加溫部主體的上游 的加溫部的曲折流動(dòng)通道，來形成水分減少設(shè)備。在這種情況下，流 向加溫部的重整氣沿著曲折流動(dòng)通道流動(dòng)。這時(shí)，重整氣與曲折流動(dòng) 通道內(nèi)壁面碰撞的頻率增加。因而，能有利地減少包含在重整氣中的水分。下面參考

本發(fā)明的第一例子。根據(jù)第一例子的重整裝置 應(yīng)用于燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。圖1是表示重整裝置的系統(tǒng)的圖，圖2是表示重整裝置的示意圖，圖3和4都是表示催化燃燒部的圖。如圖1 中所示，提供了其中堆疊著燃料電池的燃料電池組1。燃料電池包括燃 料電極10、氧化劑電極11和夾在燃料電極10與氧化劑電極11之間的 電解膜12，重整氣(燃料氣體)被供應(yīng)到燃料電極IO，包含氧氣作為 氧化劑的氣體被供應(yīng)到氧化劑電極11。燃料氣體處理設(shè)備包括重整部(供氣部)2和一氧化碳減少部3A， 重整部用于通過蒸汽重整對(duì)用于重整的材料進(jìn)行重整來產(chǎn)生包含氫作 為主要組分的重整氣(燃料氣體)， 一氧化碳減少部用于減少作為雜 質(zhì)包含在重整部2中產(chǎn)生的重整氣內(nèi)的一氧化碳量。用于重整的材料 包括燃料和水，燃料例如是民用煤氣、液化石油氣(LPG)、煤油、烴 類燃料如乙醚，或酒精燃料如甲醇。如圖2中所示，重整部2包括重整部2的主體20、被供以燃料和 空氣的燃燒器21、燃料在其中燃燒的圓柱形燃燒區(qū)22和利用從燃燒區(qū) 22傳遞來的熱量使水蒸發(fā)的圓柱形蒸發(fā)部23，重整部2的主體20包 括用于促進(jìn)重整反應(yīng)的重整催化劑20c,燃燒區(qū)22具有環(huán)形橫截面。 燃燒器21和燃燒區(qū)22構(gòu)成燃燒部。熱量從燃燒區(qū)22傳遞到重整部2 的主體20和蒸發(fā)部23。設(shè)在重整部2的主體20中的重整催化劑20c 的活性溫度范圍一般從50(TC到800'C，但不局限于此。如圖2中所示，將用于燃燒的燃料和空氣供應(yīng)到燃燒器21，燃料 的燃燒將重整部2的主體20加熱到高溫范圍中。在重整部2的主體20 中執(zhí)行蒸汽重整，其中每種用于重整的材料(燃料和水)按照下述化 學(xué)反應(yīng)式1與另一方起反應(yīng)，且作為燃料氣體，產(chǎn)生包含氫作為主要 組分的重整氣。在重整部2的主體20內(nèi)產(chǎn)生的重整氣中，作為副產(chǎn)品， 產(chǎn)生一氧化碳(CO)。在這種情況下，CO的濃度一般是5—15。/c)，但 不局限于此。同時(shí)，用摩爾百分?jǐn)?shù)來描述CO的濃度。
如圖1中所示，將一氧化碳減少部3A設(shè)置在重整部2的下游以使 得熱量能從重整部2傳遞到一氧化碳減少部3A。 一氧化碳減少部3A 包括作為第一一氧化碳(CO)減少部的變換部(重整氣凈化部)3和 作為第二一氧化碳(CO)減少部的凈化部(重整氣凈化部)4。變換部 3包括用于促進(jìn)如下述化學(xué)反應(yīng)式2所示的變換反應(yīng)的變換催化劑3c。 變換催化劑3c的活性溫度范圍一般是從200到30(TC，但不局限于此。 變換催化劑3c的主要組分例如是銅-鋅，但不局限于此。
凈化部4包括凈化催化劑4c (例如，釕類)。凈化催化劑4c促進(jìn) 如下述化學(xué)反應(yīng)式3所示的CO轉(zhuǎn)變成二氧化碳的氧化反應(yīng)。由于該氧 化反應(yīng)，CO量減少。凈化部4還包括用于支承凈化催化劑4c的陶瓷 載體(例如，氧化鋁類)，凈化催化劑4c的活性溫度范圍一般是100 到200t:，但不局限于此。在變換部3內(nèi)被凈化的重整氣中包含的CO 的濃度一般是0.2—1%，但不局限于此。在凈化部4內(nèi)被凈化的重整 氣中包含的CO的濃度一般是10ppm或更小，但不局限于此。
化學(xué)反應(yīng)式1 CH4+H20 3H2+CO
化學(xué)反應(yīng)式2 CO+H20 H2+C02
化學(xué)反應(yīng)式3 CO+l/202 C02
如圖1中所示，催化燃燒部(加溫部)5設(shè)置在變換部3和重整 部2之間。在催化燃燒部5中，通過利用催化劑來執(zhí)行氧化反應(yīng)。催 化燃燒部5包括與重整部2連通的入口 5s和與變換部3連通的出口 5e。 催化燃燒部5設(shè)置在重整部2的下游和變換部3的上游，以便變換部3 的溫度能容易地升高。準(zhǔn)確地說，催化燃燒部5設(shè)置在變換部3附近。 換句話說，催化燃燒部5的主體50設(shè)置在重整部2的下游和變換部3 的上游的流動(dòng)通道中，在該流動(dòng)通道中，在啟動(dòng)時(shí)在重整部2中產(chǎn)生
的重整氣流向變換部3。如上構(gòu)造的催化燃燒部5作為用于促進(jìn)催化燃 燒部主體的溫度升高的設(shè)備。在啟動(dòng)時(shí)，在重整部2中產(chǎn)生的重整氣(燃料氣體)被引入到催化燃燒部5的主體50的加溫入口 5i，因而，在催化燃燒部5的主體50 中，重整氣在啟動(dòng)時(shí)燃燒以利用燃燒熱給變換部3 (待加溫的目標(biāo))加 溫。在被加溫的變換部3中，促進(jìn)使包含在重整氣中的一氧化碳量減 少的反應(yīng)。圖3和4都是表示上述具有催化燃燒作用的催化燃燒部5的示意 圖。催化燃燒部5包括用于催化燃燒的催化劑5c (例如，Pt-Pd類)。 準(zhǔn)確地說，催化燃燒部5包括多個(gè)催化燃燒部5的主體50、多個(gè)重整 氣通道51和用于密封重整氣通道51的密封部52，每個(gè)主體50都包括 支承催化劑5c的陶瓷載體(例如，氧化鋁)。催化燃燒部5的主體50 具有透氣性，因而，重整氣(重整和回流的氣體)能在催化燃燒部5 的主體50中燃燒并同時(shí)透過主體50。用于支承催化劑5c的載體可以 是粒狀類型和整體類型中的任一種。如上所述，在催化燃燒中，燃料 氣體和氧氣彼此起反應(yīng)且燃料氣體被氧化，催化燃燒一般是不產(chǎn)生火 焰的燃燒(有時(shí)候，是產(chǎn)生火焰的燃燒)。與不使用燃燒催化劑的普 通燃燒相比，催化燃燒更穩(wěn)定且燃燒溫度更低。如圖3中所示，在重整氣通道51 —個(gè)端側(cè)的催化燃燒部5的入口 5s與重整部2的主體20連通，在重整氣通道51另一個(gè)端側(cè)的催化燃 燒部5的出口 5e與變換部3連通，因而，在催化燃燒部5中，在重整 部2的主體20中產(chǎn)生的重整氣通過入口 5s、重整氣通道51和出口 5e， 并流向變換部3。如圖4中所示，在催化燃燒部5中，催化燃燒部5的 主體50和重整氣通道51彼此面對(duì)，因而，由于穿過重整氣通道51的 高溫重整氣的作用，能提高在啟動(dòng)時(shí)在催化燃燒部5的主體50處的溫 度升高速度。
如圖1中所示，根據(jù)這個(gè)例子，冷卻部6設(shè)置在重整部2和催化燃燒部5之間。在冷卻部6中，在將重整氣供應(yīng)到催化燃燒部5之前 對(duì)在高溫的重整部2中重整的重整氣進(jìn)行冷卻。這里，如圖2中所示， 冷卻部6包括用于向催化燃燒部5的重整氣通道51供應(yīng)在重整部2的 主體20中重整的重整氣的氣體通道60和材料通道61,用于重整的材 料(燃料和水)在被供應(yīng)到重整部2的主體20之前穿過材料通道61。 結(jié)果，穿過氣體通道60的重整氣能得到冷卻且穿過材料通道61的用 于重整的材料能被加熱，因而，冷卻部6能作為熱交換部，其中熱量 在被供應(yīng)到重整部2之前的溫度較低的用于重整的材料和從重整部2 流出的溫度較高的重整氣之間進(jìn)行交換。下面參考圖1進(jìn)一步說明管道構(gòu)造。設(shè)置第一通道71以將燃料作 為用于重整的材料供應(yīng)到燃燒器21或重整部2的主體20。在第一通道 71中，設(shè)置諸如泵的輸送元件71m和71n以輸送燃料。此外，設(shè)置第 二通道72以將水作為用于重整的材料供應(yīng)到重整部2的主體20，在第 二通道72中，設(shè)置諸如泵的輸送元件72m以將與水相關(guān)的材料輸送到 重整部2。設(shè)置第三通道73以通過第一閥81 (第一打開/關(guān)閉設(shè)備)將 空氣(包含氧氣的氣體)供應(yīng)到催化燃燒部5的加溫入口 5i，在第三 通道73中，設(shè)置輸送元件73m，如鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、吹風(fēng)機(jī)或泵，以 輸送空氣。此外，設(shè)置空氣通道76以將空氣供應(yīng)到燃燒器21，空氣通 道76與第三通道73連通，在空氣通道76中設(shè)置輸送元件73x。設(shè)置 氧化劑通道llk以將空氣供應(yīng)到燃料電池組1的氧化劑電極11，氧化 劑通道llk與第三通道73連通，在氧化劑通道llk中設(shè)置輸送元件 73w。如圖1中所示，設(shè)置第四通道74以通過第二閥82 (第二打開/關(guān) 閉設(shè)備)將用于凈化的空氣供應(yīng)到凈化部4。設(shè)置連接通道77以將變 換部3與凈化部4相連。設(shè)置第五通道75以通過第三閥83 (第三打開 /關(guān)閉設(shè)備)和冷凝器87a將凈化部4的出口 4p側(cè)與燃料電池組1的燃 料電極10的入口 10i側(cè)相連。設(shè)置第一返回通道78以將燃料電池組1
的燃料電極10的出口 10p側(cè)與重整部2的燃燒器21相連，在第一返 回通道78中，第四閥84 (第四打開/關(guān)閉設(shè)備)、冷凝器87、第五閥 85 (第五打開/關(guān)閉設(shè)備)以上述順序串聯(lián)地設(shè)置在燃料電池組1和燃 燒器21。如圖1中所示，設(shè)置第一旁通通道79以通過旁通閥79v將凈化部 4的出口 4p側(cè)與冷凝器87的入口 87i側(cè)相連，以便為燃料電池組1設(shè) 置旁路。此外，設(shè)置第二旁通通道80以通過第六閥86 (第六打開/關(guān) 閉設(shè)備)將冷凝器87的出口 87p側(cè)與催化燃燒部5的加溫入口 5i側(cè)相 連，重整氣在第二旁通通道80中流動(dòng)，第二旁通通道80在匯合部80x 處與第三通道73匯合，空氣在第三通道73中流動(dòng)。設(shè)置第二返回通 道70以將催化燃燒部5的加溫出口 5p側(cè)與燃燒器21相連。下面參考圖2進(jìn)行進(jìn)一步說明。如圖2中所示，重整部2的主體 20包括內(nèi)部部分20i、外部部分20p和轉(zhuǎn)向部分20m。于是，在燃料電 池系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，換句話說，在重整部2啟動(dòng)時(shí)，用于燃燒的燃料和空 氣被供應(yīng)到燃燒器21，燃燒器21點(diǎn)燃，燃料在重整部2中燃燒。因而， 重整部2的主體20和蒸發(fā)部23被逐漸加熱，熱量緩慢地從重整部2 傳遞到變換部3和凈化部4。因而，在啟動(dòng)時(shí)，需要長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間(例 如，從30分鐘到90分鐘)將變換部3的溫度和凈化部4的溫度升高 到它們的活性溫度范圍。這樣，在重整部2的溫度高的狀態(tài)中，燃料和水被供應(yīng)到重整部 2的主體20。在這種情況下，當(dāng)水經(jīng)過蒸發(fā)部23時(shí)水被蒸發(fā)。水蒸氣 和燃料在匯合區(qū)域71s中匯合，沿著箭頭B2和B3所示的方向流過冷 卻部6的材料通道61 ，并被供應(yīng)到重整部2的主體20的外部部分20p。 這樣，當(dāng)用于重整的材料經(jīng)過冷卻部6的材料通道61時(shí)，用于重整的 材料被提前加熱。在圖2中，上述用于重整的材料流入重整部2的主體20的外部部
分20p，沿箭頭B4所示方向流入外部部分20p，在重整部2的主體20 的轉(zhuǎn)向部分20m中沿箭頭B5所示方向轉(zhuǎn)向，并沿箭頭B6所示方向流 入重整部2的主體20的內(nèi)部部分20i。這樣，當(dāng)用于重整的材料經(jīng)過 重整部2的主體20內(nèi)部時(shí)，通過蒸汽重整處理用于重整的材料，由此 產(chǎn)生重整氣。產(chǎn)生的重整氣沿箭頭Cl的方向流入冷卻部6的氣體通道 60，并通過催化燃燒部5的重整氣通道51到達(dá)變換部3。這里，根據(jù)這個(gè)例子，根據(jù)上述化學(xué)反應(yīng)式1執(zhí)行蒸汽重整并產(chǎn) 生重整氣，重整氣是富氫的但包含CO。在變換部3中，根據(jù)上述化學(xué) 反應(yīng)式2中所述的變換反應(yīng)減少包含在重整氣中的CO數(shù)量。在凈"部 4中，根據(jù)上述化學(xué)反應(yīng)式3進(jìn)一步減少包含在重整氣中的C0。因而， 包含在重整氣中的CO減少以使得重整氣能適合在燃料電池組l中執(zhí)行 的發(fā)電反應(yīng)。同時(shí)，在啟動(dòng)時(shí)，重整部2的主體20的溫度低，在重整部2的主 體20中產(chǎn)生的重整氣的CO濃度高，變換部3的溫度低，因而，變換 部3的溫度沒有達(dá)到活性溫度范圍內(nèi)。因而，可由變換部3獲得的CO 減少效果受到限制，且不總是足以在燃料電池組1的發(fā)電中利用重整 氣。根據(jù)這個(gè)例子，在啟動(dòng)時(shí)，不向燃料電池組1供應(yīng)重整氣，重整 氣旁通燃料電池組1。換句話說，如圖1中所示，通過旁通閥79v和第 一旁通通道79將經(jīng)過凈化部4的重整氣供應(yīng)到冷凝器87的入口 87i， 重整氣在冷凝器87中冷卻，這時(shí)，包含在重整氣中的水分凝結(jié)，包含 在重整氣中的水分量減少。然后，通過冷凝器87的出口 87p、第六閥86和第二旁通通道80 將水分在冷凝器87中減少的重整氣引入到催化燃燒部5的加溫入口5i。 這時(shí)，將第一閥81打開以通過第一閥81將用于催化燃燒的空氣引入 到催化燃燒部5的加溫入口 5i，同時(shí)，在重整氣和空氣被引入到加溫 部5的加溫入口 5i之前，重整氣和空氣在匯合部80x處匯合，但不局 限于此。引入到催化燃燒部5的加溫入口 5i的重整氣(包含氫作為主 要組分，在低溫下其燃燒性較好)與引入到催化燃燒部5的加溫入口5i的空氣一起沿箭頭El (圖4中所示)所示方向通過催化燃燒部5的 主體50的內(nèi)部，并利用催化劑5c在催化燃燒部5的主體50中催化地 燃燒。因而，與加溫部(催化燃燒部)5的主體50不催化地燃燒的情 況相比，加溫部(催化燃燒部)5的主體50的溫度能更早升高，因此， 在啟動(dòng)時(shí)，由于催化燃燒部5的作用，變換部3的溫度能升高。在催化燃燒部5中催化地燃燒之后的廢氣從催化燃燒部5的加溫 出口 5p向下游流動(dòng)，并通過第二返回通道70和第一返回通道78流動(dòng) 到燃燒器21。存在廢氣包含氫作為易燃組分的可能性，通ii燃燒器21 燃燒易燃組分。之后，將廢氣排出。如上所述，在通過催化燃燒的作用加熱催化燃燒部5的加溫操作 時(shí)，第三閥83和第四閥84關(guān)閉，旁通閥79v、第一閥81和第六閥86 打開。同時(shí)，如上所述，在加溫操作時(shí)，第二閥82—般是關(guān)閉的，然 而，作為所需的基礎(chǔ)，第二阓82可以打開以將空氣供應(yīng)到凈化部4。在從啟動(dòng)的時(shí)間開始經(jīng)過預(yù)定持續(xù)時(shí)間之后，重整部2的主體20 被加熱，變換部3的至少一部分被加熱，變換部3中的CO減少效果能 相當(dāng)大地增大，因而，能將燃料電池系統(tǒng)的操作模式從加溫操作轉(zhuǎn)換 成正常操作。在正常操作中，第三閥83、第四閥84、第五閥85和第 二閥82打開，旁通閥79v、第六閥86和第一閥81關(guān)閉，這樣，第一 旁通通道79和第二旁通通道80關(guān)閉。因而，在正常操作中，在重整 部2的主體20中通過蒸汽重整處理的重整氣通過冷卻部6、催化燃燒 部5的重整氣通道51、變換部3、連接通道77、凈化部4、第三閥83 和第五通道75且按上述順序被供應(yīng)到燃料電池組1的燃料電極10的 入口 10i。此外，在正常操作中，空氣作為氧化劑氣體通過氧化劑通道 llk的閥llv供應(yīng)到燃料電池組1的氧化劑電極11，這樣，在燃料電 池組1中，執(zhí)行發(fā)電反應(yīng)并產(chǎn)生電能。廢氣，已經(jīng)在發(fā)電中利用的重 整氣，通過第一返回通道78、冷凝器87和第五閥85從燃料電池組1 的燃料電極10的出口 10p側(cè)供應(yīng)到燃燒器21。因?yàn)榇嬖趶U氣，已經(jīng)在 發(fā)電中利用的重整氣，包含氫作為易燃組分的可能性，所以在燃燒器 21中燃燒易燃組分。之后，將廢氣排出。在燃料氣體處理設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，由于加溫部5主體的溫度低，所以 用于給變換部3加溫的加溫部5的作用不總是足夠。根據(jù)這個(gè)例子， 在燃料氣體處理設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，將重整氣供應(yīng)到加溫部5的主體50并使 其在主體50中催化地燃燒以及早給加溫部5加溫。同時(shí)，當(dāng)催化燃燒 部5的溫度如上所述升高時(shí)，供應(yīng)到催化燃燒部5的主體50的加溫入 口 5i的重整氣在許多情況下都包含水分，這是因?yàn)?已經(jīng)通過蒸汽重整 處理了重整氣。如果供應(yīng)的水(H20)組分和包含在燃料中的碳(C) 組分之間的摩爾比等于由化學(xué)反應(yīng)式1所示的在重整反應(yīng)中的H20和 C之間的摩爾比(蒸汽碳比，S/C)，則碳傾向于從燃料析出，這傾向 于降低催化劑的性能和耐用性。為了克服這一點(diǎn)， 一般而言，過多地 供應(yīng)水，例如，按照S/C = 3。因而，存在重整氣包含與飽和蒸汽壓力 相應(yīng)的水分的可能性。此外，由于當(dāng)重整氣從冷凝器87朝著催化燃燒 部5流入第二旁通通道80中時(shí)重整氣被冷卻，所以存在供應(yīng)到催化燃 燒部5的加溫入口 5i的重整氣包含處于水滴狀態(tài)的水分的可能性。這里，根據(jù)這個(gè)例子，如圖3和4中所示，在催化燃燒部5中， 在催化燃燒部5的主體50的加溫入口 5i側(cè)，設(shè)有第一氣體接觸構(gòu)件9。 這里，催化燃燒部5的主體50的加溫入口 5i設(shè)在位于催化燃燒部5的 主體50的上游的流動(dòng)通道中，通過該流動(dòng)通道，重整氣在啟動(dòng)時(shí)流過 第一氣體接觸構(gòu)件9 (水分減少設(shè)備)。此外，催化燃燒部5的主體 50的加溫出口 5p設(shè)在位于催化燃燒部5的主體50的下游的上述流動(dòng) 通道中，通過該流動(dòng)通道，重整氣流過第一氣體接觸構(gòu)件9 (水分減少 設(shè)備)。如圖3和4中所示，第一氣體接觸構(gòu)件9包括接觸部90，供應(yīng)到 催化燃燒部5的主體50的重整氣在加溫操作時(shí)與接觸部90碰撞并接
觸。第一氣體接觸構(gòu)件9形成為板狀以便具有擋板的作用，第一氣體接觸構(gòu)件9面對(duì)第二旁通通道80的通道部80a，從冷凝器87的出口 87p通過第二旁通通道80供應(yīng)的重整氣流過通道部80a，通道部80a 與催化燃燒部5的加溫入口 5i相連。準(zhǔn)確地說，如圖4中所示，近似 沿橫越第二旁通通道80通道部80a的軸線PI的方向設(shè)置第一氣體接 觸構(gòu)件9，換句話說，近似沿與第二旁通通道80通道部80a的軸線Pl 垂直的方向設(shè)置第一氣體接觸構(gòu)件9。因而，如上所述，在重整裝置啟動(dòng)時(shí)，換句話說，在催化燃燒部 5的溫度升高的加溫操作時(shí)，被引入到催化燃燒細(xì)5'的加溫入口 5i的 重整氣與第一氣體接觸構(gòu)件9的接觸部90碰撞，因而，包含在重整氣 中的水分(水蒸氣、水滴等等)被第一氣體接觸構(gòu)件9的接觸部90捕 獲并被從重整氣中除去。特別地，根據(jù)這個(gè)例子，由于重整氣與第一 氣體接觸構(gòu)件9的接觸部90接觸的碰撞角*1和*2為卯度或接近90 度，所以碰撞的概率很高，這個(gè)高碰撞概率有利于捕獲包含在重整氣 中的水滴。當(dāng)重整氣包含飽和的水蒸氣時(shí)，通過碰撞的震動(dòng)，液化能 容易地進(jìn)行。在這個(gè)例子中，第一氣體接觸構(gòu)件9能作為水分減少設(shè) 備，用于在啟動(dòng)時(shí)阻止包含在重整氣中的水分附著于催化燃燒部5的 主體50。根據(jù)上述這個(gè)例子，在啟動(dòng)時(shí)，能阻止水分(水蒸氣、水滴等等) 附著于催化燃燒部5的主體50，特別地，阻止水分附著于包含在催化 燃燒部5的主體50內(nèi)的催化劑5c的反應(yīng)位置。因而，在啟動(dòng)時(shí)，能 進(jìn)一步提高執(zhí)行催化燃燒的催化燃燒部5的主體50的可點(diǎn)燃性、燃燒 性、溫度升高性。換句話說，能在催化燃燒部5的主體50中及早開始 催化燃燒，且催化燃燒部5的主體50的溫度能及早升高，結(jié)果，變換 部3的溫度能及早升高并且變換部3能及早開始操作。此外，在催化 燃燒部5中，第一氣體接觸構(gòu)件9具有將重整氣分別分配到多個(gè)重整 氣通道51的作用。 在啟動(dòng)時(shí)，通過第二旁通通道80流入加溫部5 (催化燃燒部)的加溫入口 5i中的重整氣的溫度Tl和通過第三通道73與第一閥81流入 加溫部5的加溫入口 5i中的空氣的溫度T2能滿足任何如下條件 Tl-T2， T1.T2， T1.T2， T1.T2。同時(shí)，當(dāng)T1比T2高時(shí)，能通過空氣降低比空氣溫度高的重整氣 溫度。由于該溫度降低的效果，能預(yù)料包含在重整氣中的水蒸氣凝結(jié) 且包含在重整氣中的水分量在重整氣被引入到加溫部5之前降低。另 一方面，在流自冷凝器87的重整氣的溫度過低的情況下，如果產(chǎn)生T1 低于T2的溫度情況，則能通過空氣對(duì)重i氣加溫。此外，根據(jù)這個(gè)例子，如圖3中所示，將上游水分存儲(chǔ)部53設(shè)置 在催化燃燒部5的加溫入口 5i側(cè)，換句話說，位于催化燃燒部5的主 體50的上游。上游水分存儲(chǔ)部53包括空間53r，用于存儲(chǔ)從供應(yīng)到催 化燃燒部5的主體50的重整氣捕獲的水分。第一氣體接觸構(gòu)件9設(shè)置 在上游水分存儲(chǔ)部53的底面53d上，上游水分存儲(chǔ)部53的底面53d 的高度設(shè)置得低于催化燃燒部5的主體50的底面50d的高度，因而， 即使當(dāng)附著于第一氣體接觸構(gòu)件9的接觸部90的水分以液滴的狀態(tài)向 下流時(shí)，液滴被存儲(chǔ)在上游水分存儲(chǔ)部53的底面53d上，也能阻止液 滴進(jìn)入催化燃燒部5的主體50。在這期間，催化燃燒部5的主體50的 溫度也能及早升高，催化燃燒部5的主體50能及早開始加溫操作，變 換部3的溫度能及早升高，變換部3能及早開始操作。凝結(jié)在第二返回通道70中的液滴有向下流并進(jìn)入催化燃燒部5的 下游側(cè)的危險(xiǎn)，關(guān)于這一點(diǎn)，在這個(gè)例子中，如圖3中所示，將下游 水分存儲(chǔ)部55設(shè)置在催化燃燒部5的加溫出口 5p側(cè)，換句話說，將 下游水分存儲(chǔ)部55設(shè)置在催化燃燒部5的主體50的下游。下游水分 存儲(chǔ)部55具有用于存儲(chǔ)水分的空間55r，下游水分存儲(chǔ)部55的底面55d 的高度設(shè)置得低于催化燃燒部5的主體50的底面50d的高度，因而， 即使當(dāng)水分以液體狀態(tài)存儲(chǔ)在下游水分存儲(chǔ)部55中時(shí)，也能阻止水分
進(jìn)入催化燃燒部5的主體50。在這期間，催化燃燒部5的主體50的溫 度也能及早升高，催化燃燒部5的主體50能及早開始加溫操作，變換 部3的溫度能及早升高，變換部3能及早開始操作。同時(shí)，以液體狀態(tài)存儲(chǔ)在上游水分存儲(chǔ)部53的底面53d和下游水 分存儲(chǔ)部55的底面55d上的水分量不是很大。當(dāng)燃料電池系統(tǒng)的模式 從啟動(dòng)操作轉(zhuǎn)換成正常操作時(shí)，催化燃燒部5的上游水分存儲(chǔ)部53和 下游水分存儲(chǔ)部55的溫度升高到相當(dāng)高的溫度，例如IO(TC到300°C， 因而，即使當(dāng)水分在啟動(dòng)時(shí)存儲(chǔ)在上游水分存儲(chǔ)部53的底面53d和下 游水分存儲(chǔ)部55的底面55d上時(shí)，7K'分也會(huì)在正常操作時(shí)蒸發(fā)并消失， 這進(jìn)一步有利于阻止水分進(jìn)入催化燃燒部5的主體50。如圖3和4中所示，將板形的第二氣體接觸構(gòu)件95設(shè)置在下游水 分存儲(chǔ)部55處，所述下游水分存儲(chǔ)部55設(shè)置在催化燃燒部5的主體 50的下游。第二氣體接觸構(gòu)件95阻止從第二返回通道70流下的水進(jìn) 入催化燃燒部5的主體50。當(dāng)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)停止正常操作時(shí)，換句話說，當(dāng)重整裝置停 止重整操作時(shí)，停止通過冷卻部6向加溫部5供應(yīng)重整氣。這時(shí)，如 果第一閥81打開，則能將空氣從第三通道73吹到加溫部5的加溫入 口 5i并持續(xù)預(yù)定時(shí)間(吹風(fēng)設(shè)備)。在這種情況下，空氣流入包括催 化劑5c的加溫部5的主體50中。同時(shí)，沒有從第二旁通通道80向加 溫部5的加溫入口 5i供應(yīng)重整氣。如上所述，在停止向加溫部5供應(yīng)重整氣的情況下，如果將空氣 吹到加溫部5的加溫入口 5i，則存在于加溫部5中的水分、存在于加 溫部5的主體50中的水分和存在于與加溫部相連的管子中的水分能被 帶走，并能與加溫部5和管子分開。因而，能將存在于包含在加溫部5的主體50內(nèi)的用于催化燃燒的 催化劑5C中的水分(水蒸氣、水滴等等)有效地吹走并使其與催化劑5c分開。因而，能提高催化劑5c的催化活性。如果當(dāng)加溫部50的溫 度高時(shí)將空氣吹到加溫部50，則能容易地將水分蒸發(fā)并帶走。此外， 吹氣能除去殘余的重整氣和CO組分，上述CO組分包含在存在于加溫 部5的主體50中的重整氣內(nèi)，這進(jìn)一步有利于提高催化劑5c的催化 活性。一般而言，沒有燃燒的重整氣和CO氣體存在于加溫部5的主體 50內(nèi)的用于催化燃燒的催化劑5c中并不是優(yōu)選的。特別地，如果CO 附著于用于催化燃燒的催化^！] 5c上，則在下一次操作時(shí)可點(diǎn)燃性將會(huì) 降低。能預(yù)料到，在加溫部5的主體50的溫度高的情況下，如果如上 所述在結(jié)束操作時(shí)將空氣從第三通道73吹到加溫部5的加溫入口 5i 并持續(xù)預(yù)定時(shí)間，則這些殘余的重整氣和CO可以燃燒。因而，能防止 由于CO氣體的附著引起的在起動(dòng)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)時(shí)可點(diǎn)燃性的降 低。下面參考

第二例子。圖5是表示重整裝置的系統(tǒng)的示意 圖，圖6是表示該重整裝置的示意圖。這個(gè)例子的構(gòu)造、操作和作用 與第一例子基本相似，因而，將主要說明與第一例子的差別。在這個(gè) 例子中，如圖5中所示，凈化部4設(shè)在蒸發(fā)部23之外，換句話說，用 于產(chǎn)生蒸汽的蒸發(fā)部23設(shè)在凈化部4和燃燒區(qū)22之間。因?yàn)檎舭l(fā)部 23消耗了大量用于蒸發(fā)的熱量，所以能防止凈化部4和催化劑4c變得 過熱。在第一例子中，在啟動(dòng)時(shí)，不向燃料電池組1供應(yīng)重整氣。相似 地，在第二例子中，重整氣也旁通燃料電池組1。因而，重整氣流回到 燃燒器21，并在最初階段在燃燒器21中燃燒。換句話說，如圖5中所 示，經(jīng)過凈化部4的重整氣通過旁通閥79v和第一旁通通道79供應(yīng)到 冷凝器87的入口87i，重整氣在冷凝器87中冷卻。這時(shí)，包含在重整 氣中的水分凝結(jié)且包含在重整氣中的水分量減少。之后，重整氣通過
打開的第五閥85和第一返回通道7S流向燃燒器21。在這個(gè)例子中，如圖6中所示，將電加熱器59 (用于促進(jìn)一氧化 碳減少部的活性的設(shè)備)聯(lián)接至變換部3。電加熱器59作為用于加熱 變換部3的加熱部。準(zhǔn)確地說，電加熱器59具有橫截面為環(huán)形的圓柱 形形狀，且設(shè)在變換部3的外周側(cè)。根據(jù)這個(gè)例子，在啟動(dòng)時(shí)，電加熱器59產(chǎn)生熱量，因而，變換部 3被及早加熱，使變換部3的變換催化劑3c的溫度變得處于活性溫度 范圍內(nèi)所需的持續(xù)時(shí)'間可以變短，于是，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)的模式從啟 動(dòng)轉(zhuǎn)換成正常操作時(shí)，可以關(guān)掉電加熱器59。這樣，由于變換部3的變換催化劑3c的溫度較早地達(dá)到活性溫度 范圍，所以在啟動(dòng)時(shí)變換部3能凈化重整氣，并且包含在重整氣中的 CO濃度能較早地降低，于是，在進(jìn)行了重整氣的凈化且包含在重整氣 中的CO濃度降低至(例如，就摩爾百分比而言低于0.01%到0.1%) 之后，第六閥86打開，這時(shí)，第五閥85關(guān)閉。然后，通過冷凝器87的出口 87p、第六閥86和第二旁通通道80 將水分在冷凝器87中減少的重整氣引入到催化燃燒部5的加溫入口5i。 這時(shí)，打開第一閥81以通過第一闊81將用于催化燃燒的空氣引入到 催化燃燒部5的加溫入口 5i，引入到催化燃燒部5的加溫入口 5i的重 整氣(包含氫作為主要組分，在低溫下其燃燒性較好)與引入到催化 燃燒部5的加溫入口 5i的空氣一起沿箭頭El (圖4中所示)所示方向 通過催化燃燒部5的主體50的內(nèi)部，并利用催化劑5c在催化燃燒部5 的主體50中催化地燃燒。因而，在啟動(dòng)時(shí)，由于催化燃燒部5的作用， 變換部3的溫度能升高。當(dāng)變換部3的溫度升高時(shí)，或在確定催化燃 燒部5中的點(diǎn)燃之后，可以關(guān)掉電加熱器59。根據(jù)這個(gè)例子，能將在溫度已經(jīng)升高的催化燃燒部5中產(chǎn)生的熱量有效地傳遞到設(shè)在催化燃燒部5下游的變換部3和凈化部4，因此，在啟動(dòng)時(shí)，變換部3和凈化部4處的溫度升高速度可以更高，變換部3 和凈化部4的溫度能及早達(dá)到催化劑3c和4c的活性溫度范圍內(nèi)，并能 及早提高重整氣的凈化效率。下面將說明根據(jù)第二例子的啟動(dòng)操作的細(xì)節(jié)。圖7是一個(gè)圖表， 表示可燃極限和絕熱火焰溫度之間的關(guān)系。絕熱火焰溫度是重整氣作 為燃料氣體完全絕熱燃燒時(shí)的理論火焰溫度。圖7的橫軸代表作為供 應(yīng)到重整部2的重整氣的材料氣體(天然氣13A)的流量，圖7的第 一縱軸代表重整氣的絕熱火焰溫度，圖7的第二縱軸代表所供應(yīng)的空 氣的流速。這里，可燃范圍代表一個(gè)范圍，在該范圍內(nèi)，氧化燃燒的 火焰能傳播和持續(xù)下去的條件得到滿足?？扇紭O限代表可燃范圍的極 限。圖7中的特性線Wl代表在可燃極限的狀態(tài)中供應(yīng)的空氣的流速， 在圖7中比特性線Wl高的區(qū)域與火焰能持續(xù)傳播的可燃范圍相對(duì)應(yīng)， 比特性線Wl低的區(qū)域與可燃范圍之外的條件相對(duì)應(yīng)。特性線Sl-S6 中的每一個(gè)都代表與將空氣引入到催化燃燒部5的每個(gè)空氣(飽和蒸 汽)溫度相對(duì)應(yīng)的空氣流速，TC代表催化燃燒部5的主體50中的催 化劑5c的可抵抗溫度。在這個(gè)例子中，將可抵抗溫度設(shè)定成750°C。 催化劑的可抵抗溫度代表能在沒有一定程度退化的情況下正常利用催 化劑的溫度的上限。在這個(gè)例子中，設(shè)置催化燃燒控制部100以控制催化燃燒部5中 的催化燃燒。催化燃燒控制部100執(zhí)行催化燃燒部5的主體50中的點(diǎn) 燃控制，在該點(diǎn)燃控制中，當(dāng)在催化燃燒部5中燃燒開始時(shí)，從打開 的第一閥81將空氣引入到催化燃燒部5的加溫入口 5i并從打開的第六 閥86將重整氣引入到催化燃燒部5的加溫入口 5i，以使得燃料氣體和 空氣在可燃范圍之外的條件內(nèi)燃燒，在可燃范圍內(nèi)，燃料氣體和空氣 在產(chǎn)生火焰的情況下燃燒。因此，催化燃燒部5的主體50在區(qū)域Kl 內(nèi)的條件中被點(diǎn)燃。這里，在區(qū)域K1中，重整氣在不產(chǎn)生火焰的情況 下燃燒，換句話說，處于無火焰區(qū)域的條件中。區(qū)域K1的位置低于特
性線Wl的位置，并且低于線TC的位置，特性線Wl表示可燃極限處的空氣流速，線TC表示催化劑5c的可抵抗溫度。區(qū)域1由線K2-K6 限定。由于催化燃燒的燃燒性高，所以即使在可燃范圍之外的區(qū)域1 中，催化燃燒部5的主體50也能被點(diǎn)燃。根據(jù)這個(gè)例子，在判斷催化燃燒部5的主體50已經(jīng)被點(diǎn)燃之后， 催化燃燒控制部IOO將供應(yīng)到催化燃燒部5的加溫入口 5i的空氣流速 從點(diǎn)燃控制時(shí)的空氣流速開始增大，這將被稱為增大操作。這時(shí)，空 氣量能處于表示可燃范圍極限的特性線Wl上方的可燃范圍內(nèi)，但不局 限于此，空氣量可以在可燃范圍之外。這里，能在催化燃燒部5的主 體50的溫度從其在點(diǎn)燃操作之前的溫度Tl升高溫度 Ta (例如，80 °C)或更高時(shí)，作出催化燃燒部5的主體50點(diǎn)燃的判斷。能根據(jù)重整 氣的基本組分、催化劑5c的類型等等適當(dāng)?shù)卦O(shè)定溫度 Ta。在上述增大操作時(shí)，第六閥86的開度是不變的且供應(yīng)到催化燃燒 部5的加溫入口 5i的燃料氣體的流速基本上不變。例如，在由圖7中 的位置Rl所示的狀態(tài)中執(zhí)行點(diǎn)燃操作，空氣量沿圖7中所示的箭頭 Ml的方向增大，并使空氣量變成由圖7中的位置R2所示的狀態(tài)?；?者，在由圖7中的位置R3所示的狀態(tài)中執(zhí)行點(diǎn)燃操作，空氣量沿圖7 中所示的箭頭M2的方向增大，并使空氣量變成由圖7中的位置R4所 示的狀態(tài)。在上述增大操作中，設(shè)定催化燃燒部5的主體50的溫度以使得其 不超過支承在催化燃燒部5主體50中的催化劑5c的可抵抗溫度TC。 或者，如果催化燃燒部5的主體50的溫度暫時(shí)超過催化劑5c的可抵 抗溫度TC，則設(shè)定催化燃燒部5的主體50的溫度以使得其不過分頻 繁地超過催化劑5c的可抵抗溫度TC。因此，能防止支承在催化燃燒 部5的主體50中的催化劑5c的熱劣化，這有利于增加催化劑5c的壽
如上所述，根據(jù)這個(gè)例子，即使在空燃比改變時(shí)，空燃比是可燃 組分的數(shù)量與包含在重整氣中的空氣之間的比，或即使在催化劑5C的 溫度低且燃料氣體包含CO氣體或燃料氣體包含諸如水蒸氣或水滴的水分時(shí)或這樣的其他情形時(shí)，也能更好地執(zhí)行催化燃燒部5的主體50 的點(diǎn)燃。因而，在點(diǎn)燃時(shí)，能防止在催化燃燒部5下游的管道中產(chǎn)生 火焰，并能簡(jiǎn)單地控制催化燃燒部5的主體50中的燃燒。此外，在點(diǎn) 燃后，空氣量增大并能更好地執(zhí)行催化燃燒部5的主體50中的燃燒， 這有利于可靠地獲得在催化燃燒部5中產(chǎn)生的熱量。圖8是表示催化燃燒控制部100執(zhí)行的控制的流程圖的例子。催 化燃燒控制部100執(zhí)行的控制不局限于該流程圖。首先將作為用于重 整的材料的燃料和水輸送到重整部2中(步驟S102)，通過上述操作， 在重整部2中產(chǎn)生重整氣。然后，將電加熱器59接通預(yù)定時(shí)間段以加 熱變換部3 (步驟S103)。通過上述操作，變換部3的至少一部分的 溫度能及早達(dá)到活性溫度范圍，變換部3的凈化能力能得到提高，且 能降低包含在重整氣中的CO濃度。這樣，由于包含在通過催化燃燒部 5的重整氣通道51的重整氣中的CO濃度降低，所以能防止CO附著 在催化劑5c的反應(yīng)位置。同時(shí)，在經(jīng)過預(yù)定時(shí)間段后關(guān)掉電加熱器59。接著，判斷催化燃燒部5的主體50的催化劑5c的溫度是否是第 一設(shè)定溫度T1 (例如，90°C)或更高(步驟S104)。同時(shí)，當(dāng)催化劑 5c的溫度太低時(shí)，即使當(dāng)包含在重整氣中的CO濃度降低時(shí)，也不容 易點(diǎn)燃燃燒催化劑，因而，當(dāng)催化燃燒部5的主體50的催化劑5c的 溫度沒有達(dá)到第一設(shè)定溫度T1時(shí)，由于溫度太低，所以催化燃燒控制 部100等待直到催化燃燒部5的主體50的溫度達(dá)到第一設(shè)定溫度Tl 為止(步驟S104)。這樣，步驟S104作為用于判斷合適的點(diǎn)燃溫度的 設(shè)備，其判斷催化燃燒部5的主體50的催化劑5c的溫度是否適合于 點(diǎn)燃。當(dāng)催化燃燒部5的主體50的催化劑5c的溫度是第一設(shè)定溫度Tl
或更高時(shí)，打開第六閥84以通過第二旁通通道80將重整氣供應(yīng)到催化燃燒部5的加溫入口 5i (步驟S106)。在經(jīng)過預(yù)定時(shí)間之后(步驟 S108)，打開第一閥81以將空氣供應(yīng)到催化燃燒部5的加溫入口 5i (步驟S110)，從而點(diǎn)燃催化燃燒部5 (點(diǎn)燃操作)。如上所述，在 點(diǎn)燃時(shí)，盡管空氣量小于正常可燃范圍內(nèi)的空氣量，但變換部3的至 少一部分被電加熱器59加熱且如上所述被及早活化，因而，能相當(dāng)大 地降低包含在重整氣中的CO濃度，且重整氣能包含氫作為主要組分。 這樣，能確保催化燃燒部5中的可點(diǎn)燃性。同時(shí)，在向加溫入口 5i供應(yīng)重整氣之后將空氣供應(yīng)到加溫入口 5i 的理由是防止不必要的點(diǎn)燃，因而，步驟S106、 S108和S110作為用 于優(yōu)先考慮燃料氣體的設(shè)備，其以比空氣的優(yōu)先權(quán)更高的優(yōu)先權(quán)將燃 料氣體供應(yīng)到催化燃燒部5。然后，判斷在測(cè)量變換部3溫度的位置處的溫度是否是第二設(shè)定 溫度T2 (例如，170°C)或更髙(步驟S112)。如果在測(cè)量變換部3 溫度的位置處的溫度是第二設(shè)定溫度或更高，則斷定變換部3充分活 化且不需要對(duì)變換部3進(jìn)行進(jìn)一步加溫，因而，程序返回到主程序。 如果在測(cè)量變換部3溫度的位置處的溫度低于第二設(shè)定溫度T2，則斷 定變換部3沒有充分活化，變換部3需要加溫，且催化燃燒部5的溫 度需要升高。因而，步驟S112作為用于判斷是否需要加溫的設(shè)備，其 判斷催化燃燒部5的溫度是否需要升高以給變換部3加溫。然后，判斷催化燃燒部5的主體50的催化劑5c的溫度是否已經(jīng) 從第一設(shè)定溫度T1升高溫度'Ta (例如，80°C)(步驟S114)。當(dāng)催 化劑5c的溫度已經(jīng)從第一設(shè)定溫度Tl升高溫度 Ta時(shí)，斷定催化燃 燒部5的主體50的催化劑5c被點(diǎn)燃，并發(fā)送點(diǎn)燃判斷信號(hào)(步驟S116)。 因而，步驟S114作為用于判斷點(diǎn)燃的設(shè)備，其判斷催化燃燒部5的主 體50是否被點(diǎn)燃。之后，執(zhí)行增大操作，其中通過增大第一閥81的 開度或通過增大輸送元件73m輸送的空氣量，增大供應(yīng)到催化燃燒部5的加溫入口 5i的空氣的流速(步驟S118)。通過上述操作，催化燃 燒部5中的催化燃燒能進(jìn)行，能可靠地獲得產(chǎn)生的熱量，并且能確保 催化燃燒部5給變換部3加溫的性能。接著，利用設(shè)在催化燃燒部5中的溫度傳感器50x (溫度檢測(cè)設(shè) 備)，判斷催化燃燒部5中的溫度是否為催化燃燒部5的主體50的催 化劑5c的可抵抗溫度TC或更低(步驟S120)。當(dāng)催化燃燒部5中的 溫度超過催化燃燒部5的主體50的催化劑5c的可抵抗溫度TC時(shí)，為 了防止催化劑5c過熱，停止向催化燃燒部5的加溫入口 5i供應(yīng)空氣(步 驟S126)'。這樣，停止通過催化燃燒部5進(jìn)行的加溫操作。因而，步 驟S120和S126作為用于在熱的方面保護(hù)催化燃燒部5的催化劑5c的 催化劑保護(hù)設(shè)備。然后，判斷變換部3的加溫是否完成(步驟S124)。換句話說， 判斷在測(cè)量變換部3溫度的位置處的溫度是否是第二設(shè)定溫度T2或更 高。當(dāng)在測(cè)量變換部3溫度的位置處的溫度是第二設(shè)定溫度T2或更高 時(shí)(是)，則斷定變換部3的加溫完成。于是，停止向加溫入口5i供 應(yīng)空氣(步驟S126)，并停止由催化燃燒部5進(jìn)行的加溫操作。然后， 程序返回到主程序。當(dāng)在測(cè)量變換部3溫度的位置處的溫度低于第二 設(shè)定溫度T2時(shí)(否)，由于變換部3的加溫仍沒有完成，所以程序返 回到步驟S120。于是，繼續(xù)向加溫入口 5i供應(yīng)空氣。這樣，步驟S124 作為用于判斷加溫完成的設(shè)備，其判斷終止由催化燃燒部5進(jìn)行的加 溫操作的時(shí)間。在步驟S114中，當(dāng)催化燃燒部5的主體50的催化劑5c的溫度沒 有從第一設(shè)定溫度Tl升高溫度 Ta時(shí)，認(rèn)為催化燃燒部5的主體50 沒有被點(diǎn)燃。然后，判斷是否從上述點(diǎn)燃操作的時(shí)間開始經(jīng)過了預(yù)定 時(shí)間段(步驟S130)。如果沒有經(jīng)過預(yù)定時(shí)間段，則程序返回到步驟 S114，并繼續(xù)執(zhí)行用于判斷催化燃燒部5的主體50是否被點(diǎn)燃的判斷 程序。如果在已經(jīng)經(jīng)過預(yù)定時(shí)間段之后催化燃燒部5的主體50沒有被
點(diǎn)燃，則斷定燃料電池發(fā)電系統(tǒng)處于異常狀態(tài)中(步驟S132)，然后，停止系統(tǒng)(步驟S134)。這樣，步驟S114和S130作為用于判斷點(diǎn)燃 故障的設(shè)備，其判斷催化燃燒部5中的點(diǎn)燃故障。下面參考

第三例子。圖9表示第三例子，該例子的構(gòu)造、 操作和作用與第二例子基本相似，因而，能共同使用圖3、 4、 5和7。 下面，將主要說明與第二例子的差別。在這個(gè)例子中，如圖9中所示， 作為用于促進(jìn)活化的設(shè)備的燃燒排氣通道200設(shè)在作為一氧化碳減少 部的一部分的變換部3處，用于促進(jìn)活化的設(shè)備促進(jìn)變換部3的溫度 升高。燃燒排氣通道200包括設(shè)在變換部3外周部的環(huán)形加熱通道201， 加熱通道201具有入口 201i和出口 201p。燃燒排氣通道200還包括加 熱通道203、作為流動(dòng)通道開關(guān)設(shè)備的開關(guān)閥204和用于為加熱通道 201設(shè)置旁路的旁通排出通道205，所述加熱通道203將加熱通道201 的入口 201i與重整部2的燃燒區(qū)22的出口 22p相連。當(dāng)重整部2工作時(shí)，從重整部2燃燒區(qū)22的出口 22p排出的燃燒 排氣流過加熱通道203和加熱通道201從而加熱變換部3。因而，在啟 動(dòng)時(shí)，變換部3中的變換催化劑3c的溫度能在短時(shí)間中到達(dá)活性溫度 范圍內(nèi)，因此，在啟動(dòng)時(shí)，能降低包含在重整氣中的CO濃度。如上所 述，由于引入到催化燃燒部5加溫入口 5i的重整氣得到凈化，所以能 防止CO附著于催化燃燒部5的催化劑5c，因而，在啟動(dòng)時(shí)，能改善 催化燃燒部5中的可點(diǎn)燃性和燃燒性。在點(diǎn)燃之后，如在第二例子中 所述，能增大供應(yīng)到催化燃燒部5的空氣流速。在正常操作或類似操作時(shí)，當(dāng)變換部3中的溫度變得太高時(shí)，能 通過開關(guān)閥204降低流向加熱通道201的燃燒排氣的流速或?qū)⑵渥兂?0，并能將燃燒排氣從旁通排出通道205排出。通過上述操作，能防止 變換部3的過熱，這能增強(qiáng)對(duì)變換催化劑3c的保護(hù)。開關(guān)閥204和旁 通排出通道205可以作為用于保護(hù)變換部3的變換催化劑3c的催化劑 保護(hù)設(shè)備。
下面參考

第四例子。圖10和11表示第四例子，該例子 的構(gòu)造、操作和作用與第二例子基本相同，因而，能共同使用圖3、 4、5和7。下面，將主要說明與第二例子的差別。同樣在這個(gè)例子中，如 圖10中所示，凈化部4設(shè)在熱量能從重整部2傳遞到的位置處。準(zhǔn)確 地說，凈化部4整體地設(shè)在重整部2的外周部呈圓柱形，凈化部4的 橫截面具有環(huán)形形狀。在啟動(dòng)時(shí)，由于重整部2的溫度及早變高，所 以凈化部4的溫度能在短時(shí)間中到達(dá)其活性溫度范圍內(nèi)，因而，能防 止包含在重整氣中的CO附著于催化燃燒部5的催化劑5c，這有利于 提高催化燃燒部5中的可點(diǎn)燃性和燃燒性。此外，在啟動(dòng)時(shí)，催化燃燒控制部100打開第二閥82以通過第二 閥82和第四通道74將空氣(氧氣)引入到凈化部4中。通過上述操 作，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)式3，包含在重整氣中的CO氣體與氧氣起反應(yīng)，結(jié) 果，產(chǎn)生二氧化碳。這樣，能減小包含在重整氣中的CO氣體的濃度。 該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，因而，該反應(yīng)有利于升高凈化部4的溫度和使凈 化部4活化，并且還有利于提高催化燃燒部5中的可點(diǎn)燃性和燃燒性。圖11是流程圖，表示由催化燃燒控制部100執(zhí)行的控制的例子。 由催化燃燒控制部100執(zhí)行的控制不局限于該流程圖。首先，將作為 用于重整的材料的燃料和水輸送到重整部2中(步驟S202)。通過上 述操作，在重整部2中產(chǎn)生重整氣。然后，判斷凈化部4中的溫度是 否升高且超過設(shè)定溫度TE (例如，80°C)(步驟S204)。設(shè)定溫度 TE與稍微低于凈化部4的活性溫度范圍的溫度相對(duì)應(yīng)。當(dāng)凈化部4的 溫度不超過設(shè)定溫度TE時(shí)，催化燃燒控制部100等待直到凈化部4的 溫度超過設(shè)定溫度為止(步驟S204)。當(dāng)凈化部4的溫度超過設(shè)定溫 度TE時(shí)，打開第二閥82 (第二打開/關(guān)閉設(shè)備)以通過第四通道74將 用于凈化的空氣(氧氣)供應(yīng)到凈化部4 (步驟S206)。包含在重整 氣中的CO氣體與氧氣起反應(yīng)，并產(chǎn)生二氧化碳。這樣，凈化反應(yīng)在凈 化部4中進(jìn)行，能降低包含在重整氣中的CO的濃度。此外，催化燃燒
控制部100等待預(yù)定時(shí)間段(步驟S208)。在該時(shí)間段中，催化燃燒 部5的主體50的溫度逐漸升高，且凈化部4的溫度也逐漸升高。步驟 S206能作為用于促進(jìn)活化的設(shè)備，其在啟動(dòng)時(shí)將氧氣供應(yīng)到作為一氧 化碳減少部的凈化部4。步驟S206、 S208、 S210能作為用于促進(jìn)活化 的設(shè)備，其在啟動(dòng)時(shí)，在通過向作為一氧化碳減少部的凈化部4供應(yīng) 氧氣而使凈化部4活化之后，將已經(jīng)降低了 CO濃度的燃料氣體供應(yīng)到 催化燃燒部5。接著，打開第六閥86，并通過冷凝器87、第六閥86和第二旁通 通道80將已經(jīng)降低了 CO濃度的重整氣供應(yīng)到催化燃燒部5的加溫入 口 5i (步驟S210)。然后，催化燃燒控制部IOO等待預(yù)定時(shí)間段(步 驟S212)。在該時(shí)間段中，將重整氣引入到催化燃燒部5。之后，催 化燃燒控制部100發(fā)送閥/流動(dòng)通道改變命令(步驟S214)。結(jié)果，第 一閥81打開，空氣供應(yīng)到催化燃燒部5的加溫入口 5i (步驟S216)。 這樣，催化燃燒控制部100執(zhí)行用于點(diǎn)燃催化燃燒部5的點(diǎn)燃操作。 這時(shí)，能減小第二閥82的開度，或關(guān)閉第二閥82。如上所述，在向加 溫入口 5i供應(yīng)重整氣之后將空氣供應(yīng)到加溫入口 5i的理由是防止不必 要的點(diǎn)燃，步驟S210、 S212、 S214和S216作為用于優(yōu)先考慮燃料氣 體的設(shè)備，其以比空氣的優(yōu)先權(quán)更髙的優(yōu)先權(quán)將燃料氣體供應(yīng)到催化 燃燒部5。然后，判斷在測(cè)量變換部3溫度的位置處的溫度是否是第二設(shè)定 溫度T2 (例如，170°C)或更高(步驟S218)。當(dāng)在測(cè)量變換部3溫 度的位置處的溫度是第二設(shè)定溫度T2或更高時(shí)，則斷定變換部3充分 活化且不需要對(duì)變換部3進(jìn)行進(jìn)一步加溫，于是，停止供應(yīng)空氣(步 驟S230)，程序返回到主程序。另一方面，當(dāng)在測(cè)量變換部3溫度的 位置處的溫度低于第二設(shè)定溫度T2時(shí)，則斷定變換部3沒有充分活化， 變換部3需要加溫，且催化燃燒部5的溫度需要進(jìn)一步升高。因而， 步驟S218作為用于判斷是否需要加溫的設(shè)備，其判斷催化燃燒部5的 溫度是否需要升高以給變換部3加溫。
然后，判斷催化燃燒部5的主體50的催化劑5C是否被點(diǎn)燃(步驟S220)，換句話說，判斷催化燃燒部5的溫度是否從第一設(shè)定溫度 Tl升高溫度 Ta (例如，80°C)，所述第一設(shè)定溫度T1是初始溫度。 當(dāng)催化燃燒部5的溫度從第一設(shè)定溫度Tl升高溫度*Ta時(shí)，斷定催化 燃燒部5的主體50的催化劑5c被點(diǎn)燃，然后，發(fā)送點(diǎn)燃判斷信號(hào)(步 驟S222)。因而，步驟S220作為用于判斷點(diǎn)燃的設(shè)備，其判斷催化燃 燒部5的主體50是否被點(diǎn)燃。之后，增大第一閥81的開度或增大由輸送元件73m輸送的空氣 量，以便增大供應(yīng)到催化燃燒部5的加溫入口 5i的空氣的流速(用于 增加氧氣的操作)(步驟S224)。通過上述操作，能進(jìn)一步增強(qiáng)催化 燃燒部5的催化燃燒，能可靠地獲得在催化燃燒部5中產(chǎn)生的熱量， 并且能確保催化燃燒部的加溫性能。接著，利用設(shè)在催化燃燒部5中的溫度傳感器50x (溫度檢測(cè)設(shè) 備)，判斷催化燃燒部5中的溫度是否為催化燃燒部5的主體50的催 化劑5c的可抵抗溫度TC或更低(步驟S226)。當(dāng)催化燃燒部5中的 溫度超過催化燃燒部5的主體50的催化劑5c的可抵抗溫度TC時(shí)，為 了防止催化劑5c過熱，停止向催化燃燒部5的加溫入口 5i供應(yīng)空氣(步 驟S230)，停止由催化燃燒部5進(jìn)行的加溫操作。因而，步驟S226 和S230作為用于在熱的方面保護(hù)催化燃燒部5的催化劑5c的催化劑 保護(hù)設(shè)備。然后，判斷變換部3的加溫是否完成(步驟S228)。換句話說， 判斷在測(cè)量變換部3溫度的位置處的溫度是否是第二設(shè)定溫度T2或更 高。當(dāng)在測(cè)量變換部3溫度的位置處的溫度是第二設(shè)定溫度T2或更高 時(shí)(是)，則斷定變換部3的加溫完成。于是，停止向加溫入口 5i供 應(yīng)空氣(步驟S230)，并停止由催化燃燒部5進(jìn)行的加溫操作。然后， 程序返回到主程序。當(dāng)在測(cè)量變換部3溫度的位置處的溫度低于第二
設(shè)定溫度T2時(shí)，由于變換部3的加溫仍沒有完成(否)，所以程序返回到步驟S226。于是，繼續(xù)向加溫入口 5i供應(yīng)空氣。這樣，步驟S228 作為用于判斷加溫完成的設(shè)備，其判斷結(jié)束由催化燃燒部5進(jìn)行的加 溫操作的時(shí)間。在步驟S220中，當(dāng)催化燃燒部5的主體50的催化劑5c的溫度沒 有從第一設(shè)定溫度Tl升高溫度 Ta時(shí)，認(rèn)為催化燃燒部5的主體50 沒有被點(diǎn)燃。這時(shí)，判斷是否從上述點(diǎn)燃操作的時(shí)間開始經(jīng)過了預(yù)定 時(shí)間段(步驟S234)。如果沒有經(jīng)過預(yù)定時(shí)間段，則程序返回到步驟 S220,并繼續(xù)執(zhí)行用于判斷催化燃燒部5的主體50是否被點(diǎn)燃的判斷 程序。如果在已經(jīng)經(jīng)過預(yù)定時(shí)間段之后催化燃燒部5的主體50沒有被 點(diǎn)燃，則斷定燃料電池發(fā)電系統(tǒng)處于異常狀態(tài)中(步驟S236)，然后， 停止系統(tǒng)(步驟S238)。這樣，步驟S220和S234作為用于判斷點(diǎn)燃 故障的設(shè)備，其判斷催化燃燒部5中的點(diǎn)燃故障。下面參考

第五例子。圖12表示第五例子的流程圖，該例 子的構(gòu)造、操作和作用與第二例子基本相同，因而，能共同使用圖3、 4、 5、 6和7。下面，將主要說明與第二例子的差別。在這個(gè)例子中， 用于促進(jìn)活化的設(shè)備包括引入設(shè)備和氧氣供應(yīng)設(shè)備，引入設(shè)備用于將 包含氫和一氧化碳的燃料氣體引入到催化燃燒部5，氧氣供應(yīng)設(shè)備用于 在通過引入設(shè)備將包含氫和一氧化碳的燃料氣體引入到催化燃燒部5 之前將空氣(氧氣)供應(yīng)到催化燃燒部5。圖12是表示由催化燃燒控制部100執(zhí)行的控制的流程圖的例子。 由催化燃燒控制部100執(zhí)行的控制不局限于該流程圖。首先，將作為 用于重整的材料的燃料和水輸送到重整部2中(步驟S302)。通過上 述操作，在重整部2中產(chǎn)生重整氣。然后，催化燃燒控制部100等待 直到經(jīng)過預(yù)定時(shí)間段為止(步驟S304)。在經(jīng)過預(yù)定時(shí)間段之后，凈 化部4的溫度升高。接著，在第六閥86關(guān)閉的情況下，打開第一閥81 以將空氣供應(yīng)到催化燃燒部5的加溫入口 5i。此外，催化燃燒控制部100進(jìn)一步等待預(yù)定時(shí)間段(步驟S308)。通過上述操作，空氣流入催化燃燒部5中。接著，打開第六閥86以通過第六閥86和第二旁通 通道80將重整氣供應(yīng)到催化燃燒部5的加溫入口5i(步驟S310)。通 過上述操作，點(diǎn)燃催化燃燒部5 (點(diǎn)燃操作)。在這種情況下，可以打 開或關(guān)閉第二閥82。在如上所述將空氣供應(yīng)到催化燃燒部5的狀態(tài)中，當(dāng)向催化燃燒 部5供應(yīng)包含氫和一氧化碳的重整氣時(shí)，即使當(dāng)重整氣包含一氧化碳 時(shí)，也相當(dāng)容易獲得催化燃燒部5的可點(diǎn)燃性。這里， 一氧化碳傾向 于由催化燃燒部5的催化劑5c吸收，這使得催化劑活性的降低。然而， 即使當(dāng)存在CO分子時(shí)，如果存在易燃的氫，就能容易地點(diǎn)燃催化燃燒 部5的催化劑5c。認(rèn)為能容易地燃燒的氫有助于點(diǎn)燃的容易性。此外， 認(rèn)為由下列原因?qū)е曼c(diǎn)燃的容易性由于氫分子重量輕且粘性低，所 以氫分子擴(kuò)散性高且運(yùn)動(dòng)速度高于一氧化碳分子的運(yùn)動(dòng)速度。這里，當(dāng)將關(guān)閉的第六閥86打開時(shí)，氫分子和CO分子通過第六 閥86和催化燃燒部5的加溫入口 5i移動(dòng)到催化燃燒部5，在這種情況 下，即使當(dāng)?shù)诹y86的位置靠近加溫入口 5i時(shí)，由于氫在低溫容易點(diǎn) 燃且具有可點(diǎn)燃性，所以能確保催化燃燒部5的可點(diǎn)燃性。此外，從 第六閥86 (燃料氣體供應(yīng)閥)到加溫入口 5i的距離越長(zhǎng)，容易點(diǎn)燃的 氫分子到達(dá)加溫入口 5i的時(shí)間和具有阻止點(diǎn)燃性質(zhì)的CO分子到達(dá)加 溫入口 5i的時(shí)間之間的時(shí)間差可能越長(zhǎng)。因而，催化燃燒部5附近的 區(qū)域能暫時(shí)處于富氫和低CO濃度的狀態(tài)中，可以認(rèn)為這改善了催化燃 燒部5中的可點(diǎn)燃性和燃燒性，因而，能在某種程度上設(shè)定從第六閥 86到加溫入口 5i的距離。從第六閥86到加溫入口 5i的距離越長(zhǎng)，整 個(gè)系統(tǒng)的尺寸越大，因而，例如可以將從第六閥86到加溫入口 5i的距 離設(shè)定成大約3到100厘米。然而，由于從第六閥86到加溫入口 5i 的長(zhǎng)度取決于燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的尺寸，所以該長(zhǎng)度沒有被特別限制。 這樣，步驟S306、 S308和S310作為促進(jìn)設(shè)備，用于通過利用比CO 更早到達(dá)催化燃燒部5的氫來促進(jìn)催化燃燒部5的可點(diǎn)燃性。這里，
由于氫在低溫具有高燃燒性，所以一旦催化燃燒部5能被點(diǎn)燃，即使 當(dāng)重整氣的CO濃度變高時(shí)(例如，10%到15%)，也能保持催化燃燒部5的燃燒性。根據(jù)這個(gè)例子，步驟S310可以作為將包含氫和一氧化碳的燃料氣 體引入到催化燃燒部5的引入設(shè)備，步驟S306可以作為在通過引入設(shè) 備將包含氫和一氧化碳的燃料氣體引入到催化燃燒部5之前將氧氣(空 氣)供應(yīng)到催化燃燒部5的氧氣供應(yīng)設(shè)備。然后，判斷在測(cè)量變換部3溫度的位置處的溫度是否是第二設(shè)定 溫度T2 (例如，170°C)或更高(步驟S312)。當(dāng)在測(cè)量變換部3溫 度的位置處的溫度是第二設(shè)定溫度T2或更高時(shí)，則斷定變換部3充分 活化且不需要對(duì)變換部3進(jìn)行加溫，于是，停止供應(yīng)空氣(步驟S324)， 程序返回到主程序。當(dāng)在測(cè)量變換部3溫度的位置處的溫度低于第二 設(shè)定溫度T2時(shí)，則斷定變換部3沒有充分活化，變換部3需要加溫， 且催化燃燒部5的溫度需要進(jìn)一步升高。因而，步驟S312作為用于判 斷是否需要加溫的設(shè)備，其判斷催化燃燒部5的溫度是否需要升高以 給變換部3加溫。然后，判斷催化燃燒部5的主體50的溫度是否從第一設(shè)定溫度 Tl升高溫度'Ta (例如，80°C)，換句話說，判斷催化燃燒部5是否 被點(diǎn)燃(步驟S314)。當(dāng)催化燃燒部5的溫度從第一設(shè)定溫度Tl升高 溫度，Ta時(shí)，斷定催化燃燒部5的主體50的催化劑5c被點(diǎn)燃，然后， 發(fā)送點(diǎn)燃判斷信號(hào)(步驟S316)。因而，步驟S314作為用于判斷點(diǎn)燃 的設(shè)備，其判斷催化燃燒部5的主體50是否被點(diǎn)燃。之后，增大第一 閥81的開度或增大由輸送元件73m輸送的空氣量，以便增大供應(yīng)到催 化燃燒部5的加溫入口 5i的空氣的流速(用于增加氧氣的操作)(步 驟S318)。通過上述操作，能進(jìn)一步增強(qiáng)催化燃燒部5的催化燃燒， 能可靠地獲得產(chǎn)生的熱量，并且能確保催化燃燒部5給變換部3加溫 的性能。接著，利用設(shè)在催化燃燒部5中的溫度傳感器50x (溫度檢測(cè)設(shè)備)，判斷催化燃燒部5中的溫度是否為催化燃燒部5的主體50的催 化劑5c的可抵抗溫度TC或更低(步驟S320)。當(dāng)催化燃燒部5中的 溫度超過催化燃燒部5的主體50的催化劑5c的可抵抗溫度TC時(shí)，為 了防止催化劑5c過熱，停止向催化燃燒部5的加溫入口 5i供應(yīng)空氣(步 驟S324)，停止由催化燃燒部5進(jìn)行的加溫操作。因而，步驟S320 和S324作為用于在熱的方面保護(hù)催化燃燒部5的催化劑5c的催化劑 保護(hù)設(shè)備。然后，判斷變換部3的加溫是否完成(步驟S322)，換句話說， 判斷在測(cè)量變換部3溫度的位置處的溫度是否是第二設(shè)定溫度T2或更 高。當(dāng)判斷變換部3的加溫完成時(shí)(是)，關(guān)閉第一閥81 (步驟S324) 以停止向加溫入口 5i供應(yīng)空氣，停止由催化燃燒部5進(jìn)行的加溫操作， 并且程序返回到主程序。當(dāng)在測(cè)量變換部3溫度的位置處的溫度低于 第二設(shè)定溫度T2時(shí)(否)，由于變換部3的加溫仍沒有完成，所以程 序返回到步驟S320。于是，繼續(xù)向加溫入口 5i供應(yīng)空氣。這樣，步驟 S322作為用于判斷加溫完成的設(shè)備，其判斷結(jié)束由催化燃燒部5進(jìn)行 的加溫操作的時(shí)間。在步驟S314中，當(dāng)催化燃燒部5的主體50的催化劑5c的溫度沒 有從第一設(shè)定溫度Tl升高溫度 Ta時(shí)，認(rèn)為催化燃燒部5的主體50 沒有被點(diǎn)燃。這時(shí)，判斷是否從上述點(diǎn)燃操作的時(shí)間開始經(jīng)過了預(yù)定 時(shí)間段(步驟S330)。如果沒有經(jīng)過預(yù)定時(shí)間段，則程序返回到步驟 S314，并繼續(xù)執(zhí)行用于判斷催化燃燒部5的主體50是否被點(diǎn)燃的判斷 程序。如果在已經(jīng)經(jīng)過預(yù)定時(shí)間段之后催化燃燒部5的主體50沒有被 點(diǎn)燃，則斷定燃料電池發(fā)電系統(tǒng)處于異常狀態(tài)中(步驟S332)，然后， 停止系統(tǒng)(步驟S334)。這樣，步驟S314和S330作為用于判斷點(diǎn)燃 故障的設(shè)備，其判斷催化燃燒部5中的點(diǎn)燃故障。
下面參考

第六例子。圖U表示第六例子，該例子的構(gòu)造、 操作和作用與第一例子基本相似，因而，能相應(yīng)地適用圖1到4。下面，將主要說明與第一例子的差別。在這個(gè)例子中，在啟動(dòng)時(shí)在重整部2的主體20的溫度和加溫部5的主體50的溫度低于正常操作時(shí)的溫度 的情況下，用于促進(jìn)加溫部主體溫度升高的設(shè)備限制向加溫部5的主 體50引入重整氣。之后，當(dāng)加溫部5的主體50的溫度升高時(shí)，用于 促進(jìn)加溫部5的主體50溫度升高的設(shè)備增大引入到加溫部5主體50 的重整氣的流速。準(zhǔn)確地說，在氣體重整設(shè)備(燃料電池發(fā)電系統(tǒng))啟動(dòng)時(shí)，由于 加溫部5的主體50的溫度低，所以即使當(dāng)在加溫部5的主體50中包 含催化劑5c時(shí)，也不能容易地點(diǎn)燃加溫部5的主體50。另外，盡管在 正常操作時(shí)包含在重整氣中的CO濃度低，但由于重整氣中的CO濃度 在啟動(dòng)后立即就很高，所以存在作為雜質(zhì)包含在重整氣中的CO附著于 加溫部5主體50的催化劑5c的反應(yīng)位置的危險(xiǎn)，因而，存在加溫部5 主體50的催化劑5c的可點(diǎn)燃性和燃燒性進(jìn)一步降低的危險(xiǎn)。為了解決上述這種不利的影響，在開始啟動(dòng)操作的時(shí)間tl，關(guān)閉 第六閥86并關(guān)閉第二旁通通道80以使得CO濃度高的重整氣不被引入 到加溫部5的加溫入口 5i。在這種情況下，由于第五閥85打開，所以 通過閥79v流自第一旁通通道的重整氣通過第一返回通道78、冷凝器 87和第五閥85流到燃燒器21，并在燃燒器21中燃燒。然后，從加溫 部5的主體50的溫度升高且該溫度變成溫度TA的時(shí)間t2開始，打開 第六閥86并打開第二旁通通道80，其中加溫部5的主體50的催化劑 5c在溫度TA能被容易地點(diǎn)燃。在時(shí)間t2，重整部2的主體20的溫度 高，相當(dāng)大地降低了包含在重整氣中的CO的濃度。因而，流自冷凝器87的重整氣通過第六閥86和第二旁通通道80 被引入到加溫部5的加溫入口 5i，結(jié)果，在重整裝置啟動(dòng)時(shí)，能防止 CO附著于加溫部5的催化劑5c的反應(yīng)位置，能及早提高加溫部5的
主體50的燃燒性，能增大變換部3溫度升高的速度，并能提高重整氣 的凈化效率。在這種情況下，能根據(jù)圖13中所示的特性線X1增大引入到加溫部5的加溫入口 5i的重整氣的流速。此外，隨著時(shí)間流逝，能根據(jù)圖 13中所示的特性線X2逐漸增大引入到加溫部5的加溫入口 5i的重整 氣的流速。此外，在能容易地獲得加溫部5主體50的催化劑5c的催 化活性的條件或類似條件下，當(dāng)在啟動(dòng)之后立即將重整氣引入到加溫 部5的加溫入口5i時(shí)，能隨著時(shí)間流逝增大重整氣的流速，如特性線 X3和X4所示。通過利用測(cè)量加溫部5溫度，特別是加溫部5的主體50的溫度的 溫度傳感器檢測(cè)加溫部5的主體50的催化劑的溫度，能知道該溫度是 否達(dá)到溫度TA，或能根據(jù)從啟動(dòng)時(shí)經(jīng)過的時(shí)間設(shè)想出該溫度是否達(dá)到 溫度TA，其中加溫部5的主體50的催化劑在溫度TA能被容易地點(diǎn)燃。 同時(shí)，當(dāng)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的模式轉(zhuǎn)換成正常操作時(shí)，與第一例子相 似，關(guān)閉第六閥86以關(guān)閉第二旁通通道80，不向加溫部5的加溫入口 5i供應(yīng)重整氣。在這種情況下，由于第五閥85打開，所以流自燃料電 池組1的重整氣通過第一返回通道78、冷凝器87和第五闊85流到燃 燒器21，并在燃燒器21中燃燒。下面參考

第七例子。圖14和15表示第七例子，該例子 的構(gòu)造、操作和作用與第一例子基本相似。下面，將主要說明與第一 例子的差別。在這個(gè)例子中，加溫部5的主體50設(shè)在能被從重整部2 傳遞的熱量有效加熱的區(qū)域中，加溫部5的主體50的這種布置構(gòu)造了 用于促進(jìn)加溫部主體溫度升高的設(shè)備。準(zhǔn)確地說，如圖6中所示，在 加溫部5中，將用于催化燃燒的加溫部5的主體50和加溫通道57設(shè) 置在分離的位置中，其中通過加溫通道57，重整氣在加溫部5的主體 50中被加熱。加溫部5的主體50設(shè)在重整部2附近并與第二旁通通道 80相連，加溫通道57設(shè)在變換部3附近位于變換部3的上游，加溫通
道57通過連通通道58與加溫部5的主體50連通。下面進(jìn)一步進(jìn)行說明。如圖15中所示，燃燒區(qū)22設(shè)在重整部2 的主體20附近，位于重整部2的主體20外側(cè)。蒸發(fā)部23設(shè)在燃燒區(qū) 22附近，位于燃燒區(qū)22外側(cè)。包括催化劑5c的用于催化燃燒的加溫 部5的主體50設(shè)在蒸發(fā)部23附近，位于蒸發(fā)部23外側(cè)。因而，在重 整部2的燃燒區(qū)22中產(chǎn)生的熱量能傳遞到蒸發(fā)部23，并又傳遞到加溫 部5的主體50，從而，即使在啟動(dòng)時(shí)，也能及早加熱加溫部5的主體 50，并且能縮短保留在加溫部5主體50中的催化劑5c的溫度變成能 容易地點(diǎn)燃催化劑5c的溫度所需的時(shí)間，因此，在重整裝置啟動(dòng)時(shí)， 能在加溫部5的主體50中及早進(jìn)行催化燃燒。然后，在加溫部5的主體50中催化地燃燒的重整氣的高溫廢氣通 過連通通道58流過加溫通道57，對(duì)加溫通道57進(jìn)行加溫，并到達(dá)燃 燒器21。這樣，由于加溫部5的加溫通道57在啟動(dòng)時(shí)被加溫，所以具 有加溫通道57的加溫部5執(zhí)行加溫作用以及早加熱變換部3。從而， 變換部3的溫度升高速度能增大，且變換部3的凈化效率能得到提高。下面參考

第八例子。圖16表示第八例子，該例子的構(gòu)造、 操作和作用與上述第七例子基本相似。下面，將主要說明與第七例子 的差別。在這個(gè)例子中，加溫部5的主體50設(shè)在能被從重整部2傳遞 的熱量有效加熱的區(qū)域中，加溫部5的主體50的這種布置構(gòu)造了用于 促進(jìn)加溫部主體溫度升高的設(shè)備。準(zhǔn)確地說，如圖16中所示，燃燒區(qū) 22設(shè)在被保持于高溫中的重整部2的主體20外側(cè)，位于重整部2的主 體20附近。蒸發(fā)部23設(shè)在燃燒區(qū)22外側(cè)，位于燃燒區(qū)22附近。凈 化部4設(shè)在蒸發(fā)部23外側(cè)，位于蒸發(fā)部23附近。此外，如圖16中所 示，包括催化劑5c的用于催化燃燒的加溫部5的主體50設(shè)在凈化部4 外側(cè)，位于凈化部4附近。換句話說，凈化部4和加溫部5的主體50 設(shè)在重整部2處。因而，熱量能從高溫重整部2中的燃燒區(qū)22通過蒸發(fā)部23和凈 化部4傳遞到加溫部5的主體50，從而，在啟動(dòng)時(shí)，能及早加熱加溫 部5的主體50，并且加溫部5的主體50的溫度能在短時(shí)間內(nèi)變成能容 易地點(diǎn)燃加溫部5的主體50的催化劑5c的溫度，因此，在啟動(dòng)時(shí)， 能及早在加溫部5的主體50中進(jìn)行催化燃燒，能增大變換部3的溫度 升高速度，并能提高變換部3中的凈化效率。下面參考

第九例子。圖17表示第九例子，該例子的構(gòu)造、 操作和作用與第一例子基本相似。下面，將主要說明與第一例子的差別。如圖17中所示，加溫部5設(shè)在冷卻部6和變換部3之間以使得加 溫部5設(shè)在重整部2的下游和變換部3的上游，冷卻部6也作為熱交 換部。設(shè)置連通通道22w以使得重整部2中的燃燒區(qū)22與加溫部5連 通，因而，在燃燒區(qū)22中燃燒后排出的高溫氣體通過連通通道22w流 入加溫部5的主體50,加溫部5的主體50能被加熱。通過上述操作， 即使在啟動(dòng)時(shí)，也能及早加熱加溫部5的主體50，且加溫部5的主體 50的溫度能在短時(shí)間內(nèi)變成能容易地點(diǎn)燃加溫部5的主體50的催化劑 5c的溫度。同時(shí)，作為必需的基礎(chǔ)，能將打開/關(guān)閉閥22v設(shè)在連通通道22w 中。在這種情況下，在燃燒傾向于不穩(wěn)定的啟動(dòng)時(shí)，能限制在燃燒區(qū) 22中燃燒后的排氣被引入到加溫部5。之后，當(dāng)燃燒在燃燒區(qū)22中變 得穩(wěn)定時(shí)，能增大打開/關(guān)閉閥22v的開度以使得引入到加溫部5主體 50的重整氣的流速能增大。下面參考

第十例子。圖18和19表示第十例子，該例子 的構(gòu)造、操作和作用與第一例子基本相同。下面，將主要說明與第一 例子的差別。在這個(gè)例子中，如圖18和19中所示，用于促進(jìn)加溫部 主體溫度升高的設(shè)備由用于加熱加溫部5的主體50的加熱器59構(gòu)成。 加熱器59是電熱塞，其具有點(diǎn)燃的作用，加熱器59包括從加溫部5 的主體50暴露出來的主體59a和與主體59a相連并嵌入加溫部5的主 體50中的加熱部59b。優(yōu)選地，加熱部59b由具有良好的耐腐蝕性的 材料制成。加熱器59的加熱部59b在供電時(shí)被加熱并執(zhí)行點(diǎn)燃，在點(diǎn) 燃時(shí)能向電熱塞施加高于、等于或低于額定電壓的電壓。在加溫部5的主體50的上游區(qū)域50u，加熱器59的加熱部5% 局部地設(shè)在重整氣在加溫操作時(shí)流過的流路中，因而，當(dāng)加熱器工作 時(shí)，嵌入的加熱部59b能加熱加溫部5的主體50的上游區(qū)域50u內(nèi)的 極微小區(qū)域，換句話說，能局部地或集中地加熱加溫部5的主體50的 上游區(qū)域50u。因此，能獲得下述優(yōu)點(diǎn)即使當(dāng)包含在重整氣中的諸如 CO的雜質(zhì)的濃度高時(shí)，或即使當(dāng)包含在重整氣中的水分(水蒸氣，水 滴)量很大時(shí)，也能容易地形成催化燃燒的點(diǎn)燃源。由于富氫的重整 氣在加溫部5的主體50中從上游區(qū)域50u流向下游區(qū)域50d，所以在 點(diǎn)燃后，催化燃燒能在加溫部5的主體50中從上游區(qū)域50u向下游區(qū) 域50d有效地傳播，這有利于提高可點(diǎn)燃性和在加溫部5的整個(gè)主體 50中形成催化燃燒。當(dāng)溫度升高或點(diǎn)燃得到確認(rèn)時(shí)，關(guān)掉加熱器59。同時(shí)，如圖18中所示，在加溫部5中設(shè)有多個(gè)主體50，加熱器 59設(shè)在加溫部5的每個(gè)主體50的上游區(qū)域50u中，但不局限于此?？?以不在加溫部5的全部主體50中而是在加溫部5的主體50中的一個(gè) 或一些中設(shè)置加熱器59。此外，如圖18中所示，由于將第一氣體接觸 構(gòu)件9設(shè)在加熱器59的加熱部59b的上游，第一氣體接觸構(gòu)件9捕獲 在引入到加溫部5的重整氣中包含的水分，所以能更好地保護(hù)加熱器 59的加熱部59b。在這個(gè)例子中，在燃燒時(shí)在加溫部5的主體50中，能采用下面以 (a)和(b)表示的措施。通過該操作，能獲得下面的優(yōu)點(diǎn)供應(yīng)到 加熱器59的電量可以很低，且即使當(dāng)包含在重整氣中的諸如CO的雜 質(zhì)的濃度非常高時(shí)，或即使當(dāng)包含在重整氣中的水分(水蒸氣，水滴) 非常高時(shí)，也能在加溫部5的主體50中容易地產(chǎn)生燃燒。
(a) 多次以預(yù)定時(shí)間間隔重復(fù)地和間歇地接通和斷開加熱器59。 在這種情況下，即使當(dāng)在作為主要組分包含在重整氣中的氫的氧化燃 燒反應(yīng)中產(chǎn)生過多的水分時(shí)，也能容易地獲得加溫部5的主體50中的 燃燒性。另外，由于間歇地?cái)嚅_加熱器59，所以能防止加溫部5的主 體50過熱，這有利于防止加溫部5的主體50的溫度變得高于加溫部5 的主體50的催化劑5c的可抵抗溫度。
(b) 首先，接通加熱器59以點(diǎn)燃加溫部5的主體50， 一旦加溫 部5的主體50被點(diǎn)燃，就斷開加熱器59，且持續(xù)該斷開狀態(tài)。這種布 置適合于加溫部5的主體50沒有被過度冷卻的情況。另外，由于斷開 加熱器59，所以能容易地防止加溫部5的主體50過熱，這有利于防止 加溫部5的主體50的溫度變得高于加溫部5的主體50的催化劑5c的 可抵抗溫度。
下面參考

第十一例子。圖20表示第十一例子，該例子的 構(gòu)造、操作和作用與第一例子基本相似。下面，將主要說明與第一例 子的差別。在這個(gè)例子中，如圖12中所示，用于促進(jìn)加溫部主體溫度 升高的設(shè)備由加熱用于催化燃燒的加溫部5的主體50的電加熱器97 (發(fā)熱管)構(gòu)成。加熱器97設(shè)在加溫部5的主體50附近，位于加溫 部5的主體50外部，在加溫部5的主體50的上側(cè)(重整氣的上游側(cè)， 換句話說，在重整部2的近側(cè))，以使得加熱器97加熱加溫部5的主 體50。作為必需的基礎(chǔ)，加熱器97可以設(shè)在加溫部5的主體50的側(cè) 部或下側(cè)(重整氣的下游側(cè))。沿著流入加溫部5主體50的富氫重整 氣的流動(dòng)方向(由箭頭E1所示方向)設(shè)置加熱器97。從加溫部5的主 體50的上游區(qū)域50u到下游區(qū)域50d設(shè)置加熱器97，加熱器97的長(zhǎng) 度是LA，長(zhǎng)度LA例如是加溫部5主體50的長(zhǎng)度的50%到120%、 60% 到100%。在這個(gè)例子中，能間接加熱加溫部5的主體50，這有利于防 止加溫部5的主體50被局部地和過度地加熱并有利于均勻地加熱加溫 部5的整個(gè)主體50，這些優(yōu)點(diǎn)有助于在加溫部5的主體50內(nèi)形成不產(chǎn) 生火焰的燃燒。在這個(gè)例子中也能采用在第十例子中描述的措施(a)
和(b)。此外，能采用下面的措施(C)。(c)在加溫部5的主體50燃燒的期間中，或在加溫部5主體50 燃燒的期間的相當(dāng)大的部分中，加熱器59連續(xù)處于接通狀態(tài)中。在這 種情況下，即使當(dāng)在氫的氧化燃燒過程中過多地產(chǎn)生水分時(shí)，也能容 易地確保加溫部5的主體50的燃燒性。下面參考

第十二例子。圖21表示第十二例子，該例子的 構(gòu)造、操作和作用與第一例子基本相似。下面，將主要說明與第一例 子的差別。在這個(gè)例子中，作為水分減少設(shè)備的第一氣體接觸構(gòu)件9B 設(shè)在加溫部5的主體50的上游，位于加溫入口 5i側(cè)。第一氣體接觸構(gòu) 件9B具有波浪形的橫截面以使得第一氣體接觸構(gòu)件9B的表面具有凹 入部和突出部，由于波浪形的形狀，能提高與重整氣碰撞的概率，這 有利于從重整氣中除去包含在重整氣中的水分(水滴等等)。下面參考

第十三例子。圖22表示第十三例子，該例子的 構(gòu)造、操作和作用與第一例子基本相似。下面，將主要說明與第一例 子的差別。在這個(gè)例子中，作為水分減少設(shè)備的第一氣體接觸構(gòu)件9C 設(shè)在加溫部5的主體50的上游，位于加溫入口 5i側(cè)。第一氣體接觸構(gòu) 件9C由具有多個(gè)細(xì)微孔隙的多孔體制成，以使得第一氣體接觸構(gòu)件9C 能容易地捕獲包含在重整氣中的水分。在正常操作時(shí)，由于加溫部5 被保持在高溫，所以保留在多孔體中的水分可以消失，因而，在下一 次操作時(shí)，多孔體能容易地捕獲包含在重整氣中的水分。下面參考圖23說明第十四例子。圖23表示第十四例子，該例子 的構(gòu)造、操作和作用與第一例子基本相似。下面，將主要說明與第一 例子的差別。在這個(gè)例子中，作為水分減少設(shè)備的第一氣體接觸構(gòu)件 9D設(shè)在加溫部5的主體50的上游。第一氣體接觸構(gòu)件9D為網(wǎng)狀，優(yōu) 選地，第一氣體接觸構(gòu)件9D具有細(xì)微網(wǎng)孔以使得當(dāng)重整氣與第一氣體 接觸構(gòu)件9D碰撞時(shí)，從第二旁通通道80引入到加溫部5的加溫入口5i的重整氣能高度擴(kuò)散。在正常操作時(shí)，由于加溫部5被保持在高溫， 所以保留在網(wǎng)中的水分可以消失，因而，在下一次操作時(shí)，網(wǎng)能容易 地捕獲包含在重整氣中的水分。下面參考圖24說明第十五例子。圖24表示第十五例子，該例子 的構(gòu)造、操作和作用與第一例子基本相似。下面，將主要說明與第一 例子的差別。在這個(gè)例子中，第一氣體接觸構(gòu)件9E可分離布置，例如 交錯(cuò)布置，因而，能確保與重整氣的接觸面積。下面參考圖25說明第十六例子。圖25表示第十六例子，該例子 的構(gòu)造、操作和作用與第一例子基本相似。下面，將說明與第一例子 的差別。在這個(gè)例子中，第一氣體接觸構(gòu)件9F設(shè)在匯合區(qū)域80x的上 游，在匯合區(qū)域80x，重整氣流與空氣匯合。在重整氣與空氣匯合之前， 高濕度的重整氣與第一氣體接觸構(gòu)件9F碰撞，這有利于捕獲包含在重 整氣中的水分。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，燃料氣體處理設(shè)備包括用于供應(yīng)包含一 氧化碳的燃料氣體的供氣部和使用催化劑來氧化供應(yīng)自供氣部的燃料 氣體的催化燃燒部，燃料氣體處理設(shè)備包括一氧化碳減少部，用于在 燃料氣體供應(yīng)到催化燃燒部之前減少包含在燃料氣體中的一氧化碳量 以提高催化燃燒部的燃燒性。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，能在一氧化碳減少部中減少包含在燃料 氣體中的一氧化碳量，并能在燃料氣體供應(yīng)到催化燃燒部之前凈化燃 料氣體。因而，能防止一氧化碳過多地附著于催化燃燒部，從而，能 在催化燃燒部中提高可點(diǎn)燃性和燃燒性。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，燃料氣體處理設(shè)備包括在起動(dòng)燃料氣 體處理設(shè)備時(shí)促進(jìn)活化以縮短使一氧化碳減少部到達(dá)活性溫度范圍內(nèi) 所需的時(shí)間的設(shè)備。因而，通過在起動(dòng)燃料氣體處理設(shè)備時(shí)促進(jìn)活化
的設(shè)備，能縮短使一氧化碳減少部到達(dá)活性溫度范圍內(nèi)所需的時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，能在一氧化碳減少部中減少包含在燃 料氣體中的一氧化碳量，并能在燃料氣體供應(yīng)到催化燃燒部之前凈化 燃料氣體。因而，能防止一氧化碳過多地附著于催化燃燒部中的催化劑上，從而，即使在催化燃燒部的溫度低的情況下，也能提高催化燃 燒部中的可點(diǎn)燃性和燃燒性。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，重整裝置包括對(duì)用于重整的材料進(jìn)行 重整以產(chǎn)生重整氣的重整部和重整氣凈化部，重整氣凈化部設(shè)置成與 重整部連通以便凈化在重整部中產(chǎn)生的重整氣。重整裝置還包括包含 主體的加溫部和用于在重整部啟動(dòng)時(shí)促進(jìn)加溫部主體溫度升高的設(shè) 備，所述主體設(shè)在重整部下游，用于在重整部啟動(dòng)時(shí)給重整氣凈化部 加溫。根據(jù)本發(fā)明的方面，在重整部中產(chǎn)生的重整氣被供應(yīng)到重整氣凈 化部，且包含在重整氣中的雜質(zhì)(例如， 一氧化碳)量減少，因此， 重整氣能得到凈化。由于在重整部啟動(dòng)時(shí)重整氣凈化部的溫度低，所以對(duì)于提高凈化 效率有限制。為了克服這一點(diǎn)，設(shè)置加溫部以在重整裝置啟動(dòng)時(shí)給重 整氣凈化部加溫，以及早升高重整氣凈化部的溫度。在啟動(dòng)時(shí)，優(yōu)選 地，及早升高加溫部的溫度，因而，設(shè)有用于在啟動(dòng)時(shí)促進(jìn)加溫部主 體溫度升高的設(shè)備，結(jié)果，即使在重整部啟動(dòng)時(shí)，也能提高重整氣凈 化部的溫度升高速度，并能及早提高重整氣的凈化效率。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，重整裝置包括在重整裝置啟動(dòng)時(shí)促進(jìn) 加溫部主體溫度升高以及早升高加溫部溫度的設(shè)備。因此，即使在重 整部啟動(dòng)時(shí)，也能提高重整氣凈化部的溫度升高速度和能提高重整氣 的凈化效率。 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，重整裝置包括對(duì)用于重整的材料進(jìn)行 重整以產(chǎn)生重整氣的重整部和一氧化碳(CO)減少部， 一氧化碳(CO) 減少部用于減少包含在重整部中產(chǎn)生的重整氣內(nèi)的一氧化碳量。重整 裝置還包括用于給CO減少部加溫的包含主體的加溫部，在重整部中產(chǎn)生的重整氣在重整裝置啟動(dòng)時(shí)被引入到加溫部并燃燒，因此，能給co減少部加溫，并能在CO減少部中促進(jìn)用于減少包含在重整氣中的一氧化碳量的反應(yīng)。重整裝置還包括用于阻止包含在重整氣中的水分附著 于加溫部主體的水分減少設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的方面，在重整部中產(chǎn)生的重整氣被供應(yīng)到CO減少部，然后，通過減少co量的反應(yīng)，在co減少部中減少包含在重整氣 中的一氧化碳量。由于在重整部啟動(dòng)時(shí)co減少部的溫度低，所以提高 在co減少部中減少的co量具有限制。為了克服這一點(diǎn)，在重整裝置啟動(dòng)時(shí)，將在重整部中產(chǎn)生的重整氣引入到加溫部主體，然后，重整氣在加溫部主體中燃燒以及早升高co減少部的溫度。因此，即使在重 整裝置啟動(dòng)時(shí)，也能提高co減少部的溫度升高速度，且能在co減少部中促進(jìn)減少一氧化碳量的反應(yīng)。同時(shí)，通過重整產(chǎn)生的重整氣在許多情況下傾向于包含水分(水 蒸氣，水滴等等)，如果水分附著于加溫部主體，則會(huì)對(duì)加溫部主體的可點(diǎn)燃性、燃燒性和溫度升高性產(chǎn)生限制。關(guān)于這點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明 的方面，水分減少設(shè)備阻止包含在重整氣中的水分在啟動(dòng)時(shí)附著于加 溫部主體，因此，能提高加溫部主體的溫度升高速度。因而，在啟動(dòng)時(shí)，加溫部主體能及早升高co減少部的溫度，結(jié)果，在重整裝置啟動(dòng) 時(shí)，能在co減少部中促進(jìn)減少一氧化碳量的反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，包含在重整裝置中的水分減少設(shè)備阻 止包含在重整氣中的水分在重整裝置啟動(dòng)時(shí)附著于加溫部主體，因此， 在啟動(dòng)時(shí)，能在加溫部中改善可點(diǎn)燃性、燃燒性和溫度升高性。因而，
在啟動(dòng)時(shí)，加溫部主體能及早升高CO減少部的溫度，結(jié)果，即使在重 整裝置啟動(dòng)時(shí)，也能在CO減少部中促進(jìn)可以減少一氧化碳量的反應(yīng)。能從上面的說明掌握下面的技術(shù)概念。燃料電池發(fā)電系統(tǒng)包括對(duì) 用于重整的材料進(jìn)行重整以產(chǎn)生重整氣的重整部、設(shè)置成與重整部連 通以便凈化在重整部中產(chǎn)生的重整氣的重整氣凈化部和燃料電池，重 整氣從重整氣凈化部供應(yīng)到燃料電池，其中燃料電池發(fā)電系統(tǒng)還包括 包含主體的加溫部和用于在重整裝置啟動(dòng)時(shí)促進(jìn)加溫部主體溫度升高 以提高加溫部主體溫度升高性的設(shè)備，所述主體用于在重整部啟動(dòng)時(shí) 給重整氣凈化部加溫。還能從上面的說明掌握下面的技術(shù)概念。燃料電池發(fā)電系統(tǒng)包括 對(duì)用于重整的材料進(jìn)行重整以產(chǎn)生重整氣的重整部、用于減少包含在 重整部中產(chǎn)生的重整氣內(nèi)的一氧化碳量的一氧化碳(CO)減少部和燃料電池，重整氣從co減少部供應(yīng)到燃料電池，其中燃料電池發(fā)電系統(tǒng)還包括包含主體的加溫部和用于阻止包含在重整氣中的水分在重整裝 置啟動(dòng)時(shí)附著于加溫部主體的水分減少設(shè)備，所述主體用于通過燃燒 在重整裝置啟動(dòng)時(shí)在重整裝置中產(chǎn)生且被引入到加溫部的重整氣來給CO減少部加溫，以在CO減少部中促進(jìn)能減少包含在重整氣中的一氧化碳量的反應(yīng)。上述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)可以用于任何站、車輛和其他應(yīng)用。在上 述例子中，重整裝置應(yīng)用于燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，但不局限于此，重整 裝置也能應(yīng)用于其他系統(tǒng)，如制氫系統(tǒng)。工業(yè)用途上述燃料氣體處理設(shè)備例如可以應(yīng)用于包括燃料氣體處理設(shè)備的 制氫系統(tǒng)和包括燃料氣體處理設(shè)備的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種燃料氣體處理設(shè)備，包括用于供應(yīng)包含一氧化碳的燃料氣體的供氣部；和使用催化劑來氧化供應(yīng)自所述供氣部的燃料氣體的催化燃燒部，其特征在于所述燃料氣體處理設(shè)備包括一氧化碳減少部，用于在所述燃料氣體供應(yīng)到所述催化燃燒部之前減少包含在燃料氣體中的一氧化碳量以提高所述催化燃燒部的燃燒性。
2. 如權(quán)利要求l所述的燃料氣體處理設(shè)備，其特征在于所述燃 料氣體處理設(shè)備還包括用于促進(jìn)所述一氧化碳減少部的活性的裝置以 縮短在所述燃料氣體處理設(shè)備起動(dòng)時(shí)所述一氧化碳減少部到達(dá)活性溫 度范圍內(nèi)所需的時(shí)間。
3. 如權(quán)利要求l所述的燃料氣體處理設(shè)備，其特征在于所述供 氣部是重整部，其包括重整部主體和用于通過燃燒來加熱所述重整部 主體的燃燒部，所述重整部主體用于對(duì)用于重整的材料進(jìn)行重整以產(chǎn) 生重整氣作為所述燃料氣體。
4. 如權(quán)利要求3所述的燃料氣體處理設(shè)備，其特征在于在所述 重整部主體中和/或在所述催化燃燒部中產(chǎn)生的熱量能傳遞到所述一氧 化碳減少部。
5. 如權(quán)利要求2所述的燃料氣體處理設(shè)備，其特征在于所述供 氣部是重整部，其包括重整部主體和用于通過燃燒來加熱所述重整部 主體的燃燒部，所述重整部主體用于對(duì)用于重整的材料進(jìn)行重整以產(chǎn) 生重整氣作為所述燃料氣體，并且用于促進(jìn)所述一氧化碳減少部的活 性的所述裝置包括燃燒排氣通道，用于將燃燒排氣從所述重整部的燃 燒部供應(yīng)到所述一氧化碳減少部，由此能加熱所述一氧化碳減少部。
6. 如權(quán)利要求2所述的燃料氣體處理設(shè)備，其特征在于用于促 進(jìn)所述一氧化碳減少部的活性的所述裝置是用于加熱所述一氧化碳減 少部的加熱部。
7. 如權(quán)利要求2所述的燃料氣體處理設(shè)備，其特征在于用于促 進(jìn)所述一氧化碳減少部的活性的所述裝置在起動(dòng)所述燃料氣體處理設(shè) 備時(shí)將氧氣供應(yīng)到所述一氧化碳減少部。
8. 如權(quán)利要求2所述的燃料氣體處理設(shè)備，其特征在于用于促 進(jìn)所述一氧化碳減少部的活性的所述裝置包括用于將包含氫和一氧化 碳的燃料氣體引入到所述催化燃燒部的引入裝置和在通過所述引入裝 置將包含氧和一氧化碳的燃料氣體引入到所述催化燃燒部之前將包含 氧氣作為主要組分的氣體供應(yīng)到所述催化燃燒部的氧氣供應(yīng)裝置。
9. 如權(quán)利要求l所述的燃料氣體處理設(shè)備，其特征在于所述燃 料氣體包含氫。
10. 如權(quán)利要求3所述的燃料氣體處理設(shè)備，其特征在于所述 一氧化碳減少部是用于凈化在所述重整部主體中產(chǎn)生的重整氣的重整 氣凈化部，所述重整氣凈化部設(shè)置成與所述重整部主體連通，加溫部 設(shè)置在所述重整部主體的下游，所述加溫部包括用于在起動(dòng)所述重整 部時(shí)給所述重整氣凈化部加溫的加溫部主體，所述加溫部主體是所述 催化燃燒部，且所述燃料氣體處理設(shè)備包括用于促進(jìn)所述加溫部主體 溫度升高的裝置以在起動(dòng)所述重整部時(shí)加快所述加溫部主體的溫度升
11. 如權(quán)利要求IO所述的燃料氣體處理設(shè)備，其特征在于用于 促進(jìn)所述加溫部主體溫度升高的所述裝置是將所述加溫部主體設(shè)置在 流動(dòng)通道中所述重整部主體下游和所述重整氣凈化部上游的提供裝 置，在該流動(dòng)通道中，在所述重整部主體中產(chǎn)生的重整氣流向所述重整氣凈化部。
12. 如權(quán)利要求IO所述的燃料氣體處理設(shè)備，其特征在于用于 促進(jìn)所述加溫部主體溫度升高的所述裝置在所述加溫部主體的溫度低 于在所述燃料氣體處理設(shè)備正常操作時(shí)的所述加溫部主體的溫度時(shí)， 或在所述重整部主體的溫度低于在所述燃料氣體處理設(shè)備正常操作時(shí) 的所述重整部主體的溫度時(shí)，在起動(dòng)所述燃料氣體處理設(shè)備時(shí)限制將 所述重整氣引入所述加溫部，并在所述加溫部主體的溫度升高時(shí)增大 被引入到所述加溫部的重整氣的流速。
13. 如權(quán)利要求IO所述的燃料氣體處理設(shè)備，其特征在于用于 促進(jìn)所述加溫部主體溫度升高的所述裝置是用于提供所述加溫部主體 以使得能通過從所述重整部傳遞的熱量加熱所述加溫部的提供裝置。
14. 如權(quán)利要求13所述的燃料氣體處理設(shè)備，其特征在于所述 加溫部主體和加溫通道分開地設(shè)置在所述加溫部中，所述加溫部主體 設(shè)置成使得能通過從所述重整部傳遞的熱量加熱所述加溫部主體，且 所述加溫通道設(shè)置在所述重整氣凈化部的上游。
15. 如權(quán)利要求10所述的燃料氣體處理設(shè)備，其特征在于用于 促進(jìn)所述加溫部主體溫度升高的所述裝置包括用于加熱所述加溫部主 體的加熱器。
16. 如權(quán)利要求15所述的燃料氣體處理設(shè)備，其特征在于所述 加熱器包括嵌入在所述加溫部主體中的嵌入式加熱部。
17. 如權(quán)利要求15所述的燃料氣體處理設(shè)備，其特征在于所述 加熱器設(shè)置在所述加溫部主體的外部。
18. 如權(quán)利要求15所述的燃料氣體處理設(shè)備，其特征在于所述 燃料氣體處理設(shè)備還包括設(shè)置在所述加熱器上游的水分減少裝置，用 于捕獲包含在所述重整氣中的水分。
19. 如權(quán)利要求IO所述的燃料氣體處理設(shè)備，其特征在于所述 燃料氣體處理設(shè)備還包括設(shè)置在所述重整部和所述加溫部之間的冷卻 部，用于在被引入到所述加溫部之前的、在所述重整部中經(jīng)重整的重 整氣的冷卻處理。
20. 如權(quán)利要求3所述的燃料氣體處理設(shè)備，其特征在于包含 在所述重整部主體中產(chǎn)生的重整氣中的一氧化碳量在所述一氧化碳減 少部中減少，所述燃料氣體處理設(shè)備包括包含加溫部主體的加溫部， 所述重整部主體中產(chǎn)生的重整氣在起動(dòng)所述燃料氣體處理設(shè)備時(shí)被引 入到所述加溫部主體并在其中燃燒，以使所述一氧化碳減少部變熱， 從而促進(jìn)在所述一氧化碳減少部中的反應(yīng)，通過該反應(yīng)，包含在所述 重整氣中的一氧化碳量減少，所述加溫部主體是所述催化燃燒部，且 所述燃料氣體處理設(shè)備還包括水分減少裝置，用于在起動(dòng)所述燃料氣 體處理設(shè)備時(shí)阻止包含在所述重整氣中的水分附著于所述加溫部主 體。
21. 如權(quán)利要求20所述的燃料氣體處理設(shè)備，其特征在于所述 燃料氣體處理設(shè)備還包括設(shè)置在所述重整部和所述加溫部之間的冷卻 部，用于在被引入到所述加溫部之前的、在所述重整部中經(jīng)重整的重 整氣的冷卻處理。
22. 如權(quán)利要求21所述的燃料氣體處理設(shè)備，其特征在于所述 冷卻部具有熱交換作用，通過該熱交換作用，降低在所述重整部主體 中重整且被供應(yīng)到所述加溫部中的重整氣的溫度，以及通過該熱交換 作用，在所述用于重整的材料被供應(yīng)到所述重整部主體之前加熱用于 重整的材料。
23. 如權(quán)利要求21所述的燃料氣體處理設(shè)備，其特征在于所述 水分減少裝置包括氣體接觸構(gòu)件，用于在供應(yīng)到所述加溫部主體的重 整氣與所述氣體接觸構(gòu)件的接觸部相接觸時(shí)捕獲包含在所述重整氣中 的水分。
24. 如權(quán)利要求21所述的燃料氣體處理設(shè)備，其特征在于所述 燃料氣體處理設(shè)備還包括用于存儲(chǔ)從供應(yīng)到所述加溫部主體的重整氣 中捕獲的水分的上游水分存儲(chǔ)部，所述上游水分存儲(chǔ)部設(shè)置在流動(dòng)通 道的所述加溫部主體的上游的加溫部中，在該流動(dòng)通道中，重整氣在 起動(dòng)所述燃料氣體處理設(shè)備時(shí)流過所述水分減少裝置。
25. 如權(quán)利要求21所述的燃料氣體處理設(shè)備，其特征在于所述燃料氣體處理設(shè)備還包括用于存儲(chǔ)水分的下游水分存儲(chǔ)部，所述下游 水分存儲(chǔ)部設(shè)置在流動(dòng)通道的所述加溫部主體的下游的加溫部中，在 該流動(dòng)通道中，重整氣在起動(dòng)所述燃料氣體處理設(shè)備時(shí)流過所述水分減少裝置。
26. 如權(quán)利要求21所述的燃料氣體處理設(shè)備，其特征在于所述水分減少裝置包括吹風(fēng)裝置，用于在結(jié)束所述重整部中的重整操作時(shí) 吹出不同于所述重整氣的氣體。
全文摘要
一種燃料氣體處理設(shè)備包括用于供應(yīng)包含一氧化碳的燃料氣體的供氣部和使用催化劑來氧化供應(yīng)自供氣部的燃料氣體的催化燃燒部。燃料氣體處理設(shè)備包括一氧化碳減少部，用于在燃料氣體供應(yīng)到催化燃燒部之前減少包含在燃料氣體中的一氧化碳量以提高催化燃燒部的燃燒性。
文檔編號(hào)C01B3/38GK101119926SQ20068000518
公開日2008年2月6日 申請(qǐng)日期2006年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月16日
發(fā)明者吉口仁, 天野隆, 尾沼重德, 工匠厚至, 桑葉孝一, 石川貴史 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社