本發(fā)明涉及一種燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)、開始燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)的操作的方法和操作該燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)的方法，該燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)包括用于通過燃料氣體和含氧氣體的電化反應(yīng)而產(chǎn)生電力的燃料電池模塊。

背景技術(shù)：

一般來說，固體氧化物燃料電池(SOFC)采用固體電解質(zhì)。固體電解質(zhì)是氧化物離子導(dǎo)體如穩(wěn)定的氧化鋯。固體電解質(zhì)插設(shè)在陽極和陰極之間以形成電解質(zhì)電極組件(以下也稱為MFA)。該電解質(zhì)電極組件被夾在分離器(雙極板)之間。在這種燃料電池的使用當(dāng)中，通常將預(yù)定數(shù)量的電解質(zhì)電極組件和分離器堆疊在一起以形成適合于燃料電池模塊的燃料電池堆。

SOFC以相對較高溫度操作。在發(fā)電反應(yīng)中消耗的包含燃料氣體和含氧氣體的排氣也具有高溫。因此，期望實(shí)現(xiàn)排氣的有效利用。

例如，已經(jīng)采用了具有用于在來自SOFC的排氣和水之間進(jìn)行熱交換的熱交換器以及存儲水的熱水箱的系統(tǒng)。熱水箱中的水通過熱交換而被加熱以產(chǎn)生具有預(yù)定溫度的熱水。該熱水被供應(yīng)至熱水系統(tǒng)或加熱系統(tǒng)供家庭使用。即，這些系統(tǒng)是燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)。

在燃料電池中，在開始燃料電池的操作之后使燃料電池變熱到期望操作溫度花費(fèi)相當(dāng)長的時(shí)間。例如，在以較低溫度諸如低于凝固點(diǎn)等以下的溫度開始燃料的操作的情況下或者在使用具有高操作溫度的SOFC的情況下，開始燃料電池的操作所需的啟動(dòng)時(shí)間非常長。

在這方面，例如，已知在日本特開專利公報(bào)No.2006-179198(以下稱為傳統(tǒng)技術(shù))中公開了一種燃料電池系統(tǒng)。在該傳統(tǒng)技術(shù)中，在開始操作時(shí)，冷卻劑流過旁路通道。然后，開始燃料電池堆的發(fā)電。另外，開始加熱設(shè)備的操作以由此將繞過燃料電池循環(huán)的冷卻劑加熱。當(dāng)冷卻劑的溫度達(dá)到預(yù)定溫度或更高時(shí)，將冷卻劑的流動(dòng)切換到穿過燃料電池堆的通道。

根據(jù)該公開，在該結(jié)構(gòu)中，可以防止冷的冷卻劑流入燃料電池堆，從而方便燃料電池堆通過發(fā)電而自我加熱。另外，根據(jù)該公開，旁路通道和旁路通道內(nèi)的冷卻劑與燃料電池堆自身以及燃料電池堆內(nèi)的冷卻劑相比具有較小的熱容量，因此，即使使用具有小的熱容量的加熱裝置，也能夠在相對較短的時(shí)間段內(nèi)對旁路通道和旁路通路內(nèi)的冷卻劑進(jìn)行加熱。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

然而，在上述傳統(tǒng)技術(shù)中，由于冷卻劑被加熱到預(yù)定溫度，因此特別是無法將在高溫操作的SOFC迅速加熱到期望溫度。

為了解決這種類型的問題而作出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供一種燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)、開始該燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)的操作的方法和操作該燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)的方法，其中可以適當(dāng)?shù)乜s短啟動(dòng)時(shí)間，并且經(jīng)濟(jì)地執(zhí)行高效的發(fā)電操作。

根據(jù)本發(fā)明的燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)包括燃料電池模塊、熱交換器、熱水箱、循環(huán)水通道和含氧氣體供應(yīng)通道。所述燃料電池模塊通過燃料氣體和含氧氣體的電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電力。所述熱交換器通過與從所述燃料電池模塊排出的廢熱進(jìn)行熱交換而對水進(jìn)行加熱以由此產(chǎn)生熱水。所述熱水箱排出水并存儲熱水。循環(huán)水通道將從所述熱水箱排出的水送到所述熱交換器，并使在所述熱交換器中獲得的熱水返回到所述熱水箱。所述含氧氣體供應(yīng)通道將含氧氣體供應(yīng)至所述燃料電池模塊。

所述燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)一步包括設(shè)置在所述循環(huán)水通道上并且被構(gòu)造將水加熱的循環(huán)水加熱器。另外，所述含氧氣體供應(yīng)通道的部分設(shè)置在所述循環(huán)水加熱器中，以允許流過所述含氧氣體供應(yīng)通道的含氧氣體通過從所述循環(huán)水加熱器接收熱而被加熱。

另外，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種開始燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)的操作的方法和操作該燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)的方法。

該燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)包括燃料電池模塊、蒸汽重整器、重整水腔室、熱交換器、熱水箱、循環(huán)水通道、循環(huán)水加熱器、含氧氣體供應(yīng)通道和旁路通道。

在開始所述燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)的操作的方法中，如果確定所述燃料電池模塊的操作已經(jīng)開始，則確定所述燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)的內(nèi)部溫度是否在預(yù)定溫度以下。然后，如果確定所述重整水腔室的內(nèi)部溫度在所述預(yù)定溫度以下，則開啟所述循環(huán)水加熱器，并且向所述含氧氣體供應(yīng)通道打開所述旁路通道(使所述旁路通道與所述含氧氣體供應(yīng)通道連通)。如果確定所述重整水腔室的溫度不在所述預(yù)定溫度以下，則開啟所述循環(huán)水加熱器，并且相對于所述含氧氣體供應(yīng)通道而言關(guān)閉所述旁路通道(將所述旁路通道從所述含氧氣體供應(yīng)通道斷開)。

另外，在根據(jù)本發(fā)明的操作方法中，如果確定所述燃料電池模塊處于穩(wěn)定操作狀態(tài)，則確定所述燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)的內(nèi)部溫度是否在預(yù)定溫度以下。如果確定所述燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)的內(nèi)部溫度在所述預(yù)定溫度以下，則開啟所述循環(huán)水加熱器，并且向所述含氧氣體供應(yīng)通道打開所述旁路通道。

在本發(fā)明中，流過所述含氧氣體供應(yīng)通道的含氧氣體通過從所述循環(huán)水加熱器接收熱而被加熱。因此，被加熱的含氧氣體能夠?qū)λ鋈剂想姵啬K進(jìn)行加熱。因而，可以適當(dāng)?shù)販p少開始所述燃料電池模塊的操作所需的時(shí)間。另外，所述含氧氣體能夠由用于加熱循環(huán)水的循環(huán)水加熱器加熱，因此無需用于含氧氣體的專用加熱設(shè)備。因而，燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)能夠經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行高效的發(fā)電操作。

另外，在本發(fā)明中，在開始低溫操作時(shí)，被加熱的含氧氣體能夠流過低溫的重整水腔室，從而可以防止重整水的凍結(jié)。另外，流過循環(huán)水通道的水由循環(huán)水加熱器加熱，并且熱水箱能夠存儲熱水。

另外，在本發(fā)明中，在低溫操作過程中，被加熱的含氧氣體能夠流過低溫的重整水腔室，從而可以防止重整水的凍結(jié)。而且，流過循環(huán)水通道的水由循環(huán)加熱器加熱，并且熱水箱能夠存儲熱水。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖理解如下描述時(shí)，本發(fā)明的以上和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更清楚，在這些附圖中通過例示性實(shí)施例的方式示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。

圖1是示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖；

圖2是示出了開始燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)的操作的方法(啟動(dòng)方法)以及操作該燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)的方法(操作方法)的流程圖；

圖3是圖示在低溫開始操作的說明圖；

圖4是圖示在正常溫度開始操作的說明圖；

圖5是圖示在低溫操作的說明書；

圖6是圖示在熱水箱存儲熱水的情況下在正常溫度操作的說明圖；以及

圖7是圖示在熱水箱沒有存儲熱水的情況下在正常溫度操作的說明圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)10包括燃料電池模塊12、熱交換器14、熱水箱16、循環(huán)水通道18和含氧氣體供應(yīng)通道20。

燃料電池模塊12包括燃料電池堆22、蒸汽重整器24和蒸發(fā)器26。燃料電池堆22通過堆疊多個(gè)燃料電池而形成，所述燃料電池用于通過燃料氣體(氫氣、甲烷和一氧化碳的混合氣體)和含氧氣體(空氣)的電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電力。該燃料電池是包括電解質(zhì)電極組件(MEA)的固體氧化物燃料電池(SOFC)。該電解質(zhì)電極組件包括陰極、陽極和插設(shè)在陰極和陽極之間的電解質(zhì)。例如，電解質(zhì)是氧化物離子導(dǎo)體如穩(wěn)定的氧化鋯。

蒸汽重整器24對主要含有碳?xì)浠衔锖退魵獾脑剂?例如，城市氣體)的混合氣體進(jìn)行蒸汽重整以由此產(chǎn)生燃料氣體并將該燃料氣體供應(yīng)至燃料電池堆22。蒸發(fā)器26將重整水蒸發(fā)，并將水蒸氣供應(yīng)之蒸汽重整器24。

蒸發(fā)器26通過重整水循環(huán)通道28連接至重整水泵30、重整水箱32和離子交換器34。重整水泵30、重整水箱32和離子交換器34容納在重整水腔室36內(nèi)。

熱交換器14設(shè)置在循環(huán)水通道18中。熱交換器14通過與從燃料電池模塊12通過排氣通道38排出的排氣(消耗的燃料氣體和含有氣體)的排氣熱進(jìn)行熱交換而將水加熱，以由此產(chǎn)生熱水。熱水箱16設(shè)置在循環(huán)水通道18中。熱水箱16將水排放到循環(huán)水通道18，并且存儲熱水。應(yīng)該注意，來此外部的水被供應(yīng)(補(bǔ)充)到熱水箱16。

循環(huán)水通道18將從熱水箱16排出的水送到熱交換器14，并且使在熱交換器14中獲得的熱水返回到熱水箱16。盡管沒有示出，熱水箱16將熱水供應(yīng)至熱水供應(yīng)系統(tǒng)或加熱系統(tǒng)以供家庭使用。

用于加熱水的循環(huán)水加熱器40和用于循環(huán)水(和熱水)的循環(huán)水泵42設(shè)置在循環(huán)水通道18中。含氧氣體供應(yīng)通道20的部分20a設(shè)置在循環(huán)水加熱器40中，以允許流過含氧氣體供應(yīng)通道20的含氧氣體通過從循環(huán)水加熱器40接收熱而被加熱。

含氧氣體供應(yīng)通道20將含氧氣體(空氣)供應(yīng)到燃料電池模塊12。含氧氣體供應(yīng)通道20包括旁路通道44，該旁路通道44在設(shè)置在含氧氣體供應(yīng)通道20中的中途的分叉點(diǎn)DP處從含氧氣體供應(yīng)通道20分叉，延伸穿過重整水腔室36，然后在匯合點(diǎn)MP處與含氧氣體供應(yīng)通道20匯合。用于允許含氧氣體被供應(yīng)至旁路通道44的三通閥(開關(guān)閥)46設(shè)置在分叉點(diǎn)DP處。用于防止含氧氣體從含氧氣體供應(yīng)通道20向回回流到旁路通道44的止回閥48設(shè)置在匯合點(diǎn)MP附近。

在含氧氣體供應(yīng)通道20中，空氣過濾器50、流量計(jì)52和空氣泵54以上述順序朝向燃料電池模塊12設(shè)置在匯合點(diǎn)MP的下游。

燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)10連接至系統(tǒng)電源56，并且包括用于控制電力的電氣設(shè)備單元(PCS)58。該電氣設(shè)備單元58包括用于通過風(fēng)扇60的操作將外部空氣吸入電器設(shè)備單元58內(nèi)的進(jìn)氣端口62以及用于通過含氧氣體供應(yīng)通道20將吸入到電氣設(shè)備單元58內(nèi)的空氣供應(yīng)到燃料電池模塊12的電氣設(shè)備單元側(cè)含氧氣體供應(yīng)通道64。

電氣設(shè)備單元側(cè)含氧氣體供應(yīng)通道64在空氣過濾器50上游的位置連接至含氧氣體供應(yīng)通道20。應(yīng)該注意，電氣設(shè)備單元側(cè)含氧氣體供應(yīng)通道64可以與含氧氣體供應(yīng)通道20獨(dú)立地(分開地)連接至燃料電池模塊12以將空氣(含氧氣體)供應(yīng)至燃料電池模塊12。

燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)10包括控制單元66?？刂茊卧?6控制整個(gè)燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)10，并且該控制單元66連接至電氣設(shè)備單元58、三通閥46和溫度傳感器68。溫度傳感器68檢測燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)10的內(nèi)部溫度，特別是重整水腔室36的內(nèi)部溫度。

下面將參照圖2所示的流程圖關(guān)于開始燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)10的操作的方法(啟動(dòng)方法)以及操作燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)10的方法(操作方法)描述該燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)10的操作。

首先，在步驟S1中，確定燃料電池模塊12的操作是否已經(jīng)開始。如果確定燃料電池模塊12的操作已經(jīng)開始(在步驟S1中為“是”)，則程序繼續(xù)至步驟S2以確定重整水腔室36的內(nèi)部溫度是否在預(yù)定溫度T℃(例如5℃)以下。

如果確定重整水腔室36的內(nèi)部溫度在預(yù)定溫度T℃以下(在步驟S2中為“是”)，則程序繼續(xù)至步驟S3和步驟S4。在步驟S3中，循環(huán)水加熱器40開啟。在步驟S4中，操作三通閥46以允許含氧氣體供應(yīng)通道20連接至旁路通道44(即，將旁路通道44打開至含氧氣體供應(yīng)通道20)。步驟S3和步驟S4可以同時(shí)進(jìn)行。另選地，步驟S3的過程和步驟S4的過程可以切換。

如圖3中所示，電氣設(shè)備單元58通過從系統(tǒng)電源56供應(yīng)的電力進(jìn)行操作，并且電氣設(shè)備單元58操作循環(huán)水加熱器40。電力從電氣設(shè)備單元58供應(yīng)至控制單元66，并且控制單元66基于來自溫度傳感器68的溫度信號操作三通閥46。由此，循環(huán)通過循環(huán)水通道18的水和流過含氧氣體供應(yīng)通道20的空氣被循環(huán)水加熱器40加熱。

在流過含氧氣體供應(yīng)通道20的空氣被加熱之后，通過三通閥46的操作，空氣從旁路通道44流到重整水通道36內(nèi)?？諝饬鬟^重整水腔室36而對重整水泵30、重整水箱32和離子交換器34進(jìn)行加熱，之后空氣從旁路通道44流過止回閥48，并且隨后返回到含氧氣體供應(yīng)通道20。

在空氣返回到含氧氣體供應(yīng)通道20之后，空氣流過空氣過濾器50、流量計(jì)52和空氣泵54。然后，空氣被供應(yīng)到燃料電池模塊12并對燃料電池模塊12進(jìn)行加熱。

同時(shí)，在電氣設(shè)備單元58中，從通過風(fēng)扇60從進(jìn)氣端口62吸入的低溫外部空氣通過冷卻電氣設(shè)備單元58而被加熱。來自電氣設(shè)備單元側(cè)含氧氣體供應(yīng)通道64的加熱空氣匯合到含氧氣體供應(yīng)通道20內(nèi)。然后，該空氣被供應(yīng)至燃料電池模塊12。

如圖2所示，如果確定重整水腔室36的內(nèi)部溫度超過預(yù)定溫度T℃(在步驟S2中為“否”)，則程序繼續(xù)至步驟S5和S6。在步驟S5中，循環(huán)水加熱器40被開啟。在步驟S6中，操作三通閥46以將含氧氣體供應(yīng)通道20從旁路通道44斷開(即，相對于含氧氣體供應(yīng)通道20而言關(guān)閉旁路通道44)。步驟S5和步驟S6可以同時(shí)進(jìn)行。另選地，步驟S5的過程和步驟S6的過程可以切換。

如圖4所示，循環(huán)通過循環(huán)水通道18的水和流過含氧氣體供應(yīng)通道20的空氣通過循環(huán)水加熱器40加熱。加熱空氣流過含氧氣體供應(yīng)通道20，并且該空氣流過空氣過濾器50、流量計(jì)52和空氣泵54。然后，該空氣被供應(yīng)到燃料電池模塊12，并且將燃料電池模塊12加熱。同時(shí)，空氣通過冷卻電氣設(shè)備單元58而被加熱。加熱空氣匯合到含氧氣體供應(yīng)通道20，隨后被供應(yīng)到燃料電池模塊12。

接下來，程序繼續(xù)至步驟S7。確定燃料電池模塊12是否處于操作準(zhǔn)備狀態(tài)，即，確定燃料電池模塊12是否被加熱到期望的能發(fā)電溫度。如果確定燃料電池12處于操作準(zhǔn)備狀態(tài)(在步驟S7中為“是”)，則程序繼續(xù)至步驟S8以開始穩(wěn)定的操作。

在燃料電池模塊12穩(wěn)定操作時(shí)，例如，原燃料諸如城市氣體(含有CH₄、C₂H₆、C₃H₈、C₄H₁₀)被供應(yīng)至燃料電池模塊12。通過重整水泵30的操作，重整水箱32中的重整水流過離子交換器34，并且從重整水循環(huán)通道28供應(yīng)至蒸發(fā)器26。因而，獲得了水蒸氣。

在蒸汽重整器24中，對水蒸氣和原燃料的混合氣體進(jìn)行蒸汽重整。結(jié)果，移除(重整)了C₂₊的碳化氫，并且獲得了主要含有甲烷的重整氣體(燃料氣體)。該重整氣體被供應(yīng)至燃料電池堆22。因而，重整氣體中的甲烷被重整而產(chǎn)生氫氣，主要含有該氫氣的燃料氣體被供應(yīng)至陽極(未示出)。

同時(shí)，供應(yīng)到燃料電池模塊12的空氣流入燃料電池堆22，并且被供應(yīng)至陰極(未示出)。因而，在燃料電池堆22中，通過燃料氣體和空氣的電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了電力。

然后，程序繼續(xù)至步驟S9，以確定重整腔室36的內(nèi)部溫度是否在預(yù)定溫度T℃(例如5℃)以下。如果確定重整水腔室36的內(nèi)部溫度在預(yù)定溫度T℃以下(在步驟S9中為“是”)，則程序繼續(xù)至步驟S10和S11。

在步驟S10中，循環(huán)水加熱器40開啟。在步驟S11中，三通閥46操作以允許含氧氣體供應(yīng)通道20連接至旁路通道44(即，向含氧氣體供應(yīng)通道20打開旁路通道44)。步驟S10和步驟S11可以同時(shí)執(zhí)行。另選地，步驟S10中的過程和步驟S11中的過程可以切換。

如圖5所示，由于操作燃料電池模塊12，因此電力從該燃料電池模塊12供應(yīng)至電氣設(shè)備單元58。同時(shí)，從系統(tǒng)電源56到電氣設(shè)備單元58的電力供應(yīng)停止。循環(huán)水加熱器40通過從電氣設(shè)備單元58供應(yīng)至循環(huán)水加熱器40的電力操作。

電力從電氣設(shè)備單元58供應(yīng)至控制單元66?？刂茊卧?6基于來自溫度傳感器68的溫度信號而操作三通閥46。因而，循環(huán)通過循環(huán)水通道18的水和流過含氧氣體供應(yīng)通道20的空氣被循環(huán)水加熱器40加熱。應(yīng)該注意，來自燃料電池模塊12的排氣被供應(yīng)至熱交換器14，并且循環(huán)通過循環(huán)水通道18的水通過與排氣的廢熱進(jìn)行熱交換而被加熱。

空氣流過含氧氣體供應(yīng)通道20并被加熱。加熱空氣從旁路通道44流過重整水腔室36，并且加熱重整水泵30、重整水箱32和離子交換器34。之后，空氣返回到含氧氣體供應(yīng)通道20。該空氣與已經(jīng)流過電氣設(shè)備單元58并且已經(jīng)被加熱的空氣混合?；旌峡諝饬鬟^空氣過濾器50、流量計(jì)52和空氣泵54。然后，空氣被供應(yīng)至燃料電池模塊12并加熱燃料電池模塊12。

如圖2所示，如果確定重整水腔室36的內(nèi)部溫度超過預(yù)定溫度T℃(在步驟S9中為“否”)，則程序繼續(xù)至步驟S12。在步驟S12中，確定熱水箱16是否存儲預(yù)定量的熱水。如果確定熱水箱16存儲了預(yù)定量的熱水(在步驟S12中為“是”)，則程序繼續(xù)至步驟S13和步驟S14。

在步驟S13中，循環(huán)水加熱器40被關(guān)閉，并且在步驟S14中，三通閥46操作而將含氧氣體供應(yīng)通道20從旁路通道44斷開(即，相對于含氧氣體供應(yīng)通道20而言關(guān)閉旁路通道44)。步驟S13和步驟S14可以同時(shí)進(jìn)行。另選地，步驟S13的過程和步驟S14的過程可以切換。

如圖6所示，電力從燃料電池模塊12供應(yīng)至電氣設(shè)備單元58，并且加熱空氣僅從電氣設(shè)備單元側(cè)含氧氣體供應(yīng)通道64供應(yīng)至燃料電池模塊12。另外，循環(huán)通過循環(huán)水通道18的水通過熱交換器14進(jìn)行的熱交換過程而保持被加熱，并且被存儲在熱水箱16中。

如圖2中所示，如果確定熱水箱16沒有存儲預(yù)定量的熱水(在步驟S12為“否”)，則程序繼續(xù)至步驟S15和步驟S16。在步驟S15中，循環(huán)水加熱器40開啟，而在步驟S16中，如在步驟S14中的情況下一樣，三通閥46操作而將含氧氣體供應(yīng)通道20從旁路通道44斷開(相對于含氧氣體供應(yīng)通道20而言關(guān)閉旁路通道44)。步驟S15和步驟S16可以同時(shí)進(jìn)行。另選地，步驟S15的過程和步驟S16的過程可以切換。

如圖7所示，電力從燃料電池模塊12供應(yīng)至電氣設(shè)備單元58，并且循環(huán)水加熱器40通過從電氣設(shè)備單元58供應(yīng)至循環(huán)水加熱器40的電力而操作。因而，由循環(huán)水加熱器40加熱的空氣和由電氣設(shè)備單元58加熱的空氣被供應(yīng)至燃料電池模塊12。在循環(huán)水通道18中，水被循環(huán)水加熱器40加熱，并且水被熱交換器14加熱。

另外，程序繼續(xù)至步驟S17以確定燃料電池模塊12的操作是否將完成。如果確定燃料電池模塊12的操作將完成(在步驟S17中為“是”)，則燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)10的操作控制完成。

在該實(shí)施方式中，如圖1所示，在燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)10中，循環(huán)水加熱器40設(shè)置在循環(huán)水通道18上，并且含氧氣體供應(yīng)通道20的部分20a設(shè)置在循環(huán)水加熱器40中。因此，流過含氧氣體供應(yīng)通道20的空氣(含氧氣體)從循環(huán)水加熱器40接收熱，并因而被加熱，并且通過被加熱的空氣，能夠?qū)θ剂想姵啬K12進(jìn)行加熱。

因此，可以適當(dāng)?shù)乜s短開始燃料電池模塊12的操作所需要的時(shí)間。另外，可以通過用于加熱循環(huán)水的循環(huán)水加熱器40加熱空氣，并且不需要用于含氧氣體的專門加熱設(shè)備。然而，燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)10能夠經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行高效的發(fā)電操作。

另外，燃料電池模塊12包括蒸汽重整器24，并且燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)10包括容納重整水箱32的重整水腔室36，該重整水箱32存儲用于產(chǎn)生水蒸氣的重整水。另外，含氧氣體供應(yīng)通道20包括旁路通道44，該旁路通道44在設(shè)置在含氧氣體供應(yīng)通道20的中途的分叉點(diǎn)DP處從含氧氣體供應(yīng)通道20分叉，延伸經(jīng)過重整水腔室36并且然后與含氧氣體供應(yīng)通道20匯合。

在該結(jié)構(gòu)中，在低溫時(shí)，被循環(huán)水加熱器40加熱的空氣被供應(yīng)至從含氧氣體供應(yīng)通道20分叉的旁路通道44，且空氣流過重整水通道36，然后返回到到含氧氣體供應(yīng)通道20。因而，由于被加熱的空氣流過重整水腔室36，因此，能夠可靠地防止重整水凍結(jié)。另外，不需要用于防止重整水腔室36的凍結(jié)的加熱器、恒溫器等。實(shí)現(xiàn)了設(shè)施尺寸的減小，并且容易實(shí)現(xiàn)成本降低，由此提供經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)。

另外，作為用于允許空氣被供應(yīng)到旁路通道44的切換閥的三通閥46設(shè)置在分叉點(diǎn)DP處。由此，簡單地通過三通閥46的切換操作，就可容易且可靠地將被加熱的空氣供應(yīng)至重整水腔室36，從而可以盡可能地抑制重整水的凍結(jié)。

而且，燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)10包括用于控制電力的電氣設(shè)備單元58。該電氣設(shè)備單元58包括用于將外部空氣吸入電氣設(shè)備單元58內(nèi)的進(jìn)氣端口62和用于將吸入電氣設(shè)備單元58內(nèi)的空氣通過含氧氣體供應(yīng)通道20供應(yīng)至燃料電池模塊12的電氣設(shè)備單元側(cè)含氧氣體供應(yīng)通道64。

在該結(jié)構(gòu)中，流過電氣設(shè)備單元58的空氣對電氣設(shè)備單元58進(jìn)行冷卻，并且返回過來被加熱。之后，被加熱的空氣被供應(yīng)至燃料電池模塊12。因而，由于不需要專用空氣加熱設(shè)備，因此可經(jīng)濟(jì)地構(gòu)造該系統(tǒng)，并且容易實(shí)現(xiàn)尺寸減小。

另外，在根據(jù)本發(fā)明的啟動(dòng)方法中，當(dāng)確定燃料電池模塊12的操作已經(jīng)開始時(shí)，確定重整水腔室36的內(nèi)部溫度是否在預(yù)定溫度T℃以下。如果確定重整水腔室36的內(nèi)部溫度在預(yù)定溫度T℃以下，則開啟循環(huán)水加熱器40，并且將旁路通道44連接(打開)至含氧氣體供應(yīng)通道20。

在該結(jié)構(gòu)中，在以低溫開始操作時(shí)，被加熱的空氣能夠流過低溫下的重整水腔室36，從而可以防止重整水凍結(jié)。另外，流過循環(huán)水通道18的水被循環(huán)水加熱器40加熱，并且熱水箱16能夠存儲熱水。

另外，在該啟動(dòng)方法中，吸入用于控制電力的電氣設(shè)備單元58內(nèi)的空氣通過含氧氣體供應(yīng)通道20供應(yīng)至燃料電池模塊12。因而，無需專用空氣加熱設(shè)備，從而可經(jīng)濟(jì)地構(gòu)造該系統(tǒng)，并且容易實(shí)現(xiàn)尺寸減小。

而且，在根據(jù)本發(fā)明的操作方法中，如果確定燃料電池模塊12處于穩(wěn)定操作狀態(tài)，則確定重整水腔室36的內(nèi)部溫度是否在預(yù)定溫度T℃以下。如果確定該內(nèi)部溫度在預(yù)定溫度T℃以下，則開啟循環(huán)水加熱器40，并且將旁路通道44打開(連接)至含氧氣體供應(yīng)通道20。

因而，在低溫操作過程中，被加熱的空氣能夠流過低溫下的重整水腔室36，從而可以防止重整水凍結(jié)。而且，流過循環(huán)水通道18的水被循環(huán)水加熱器40加熱，并且熱水箱16能夠存儲熱水。

另外，在該方法中，如果確定重整水腔室36的內(nèi)部溫度不在預(yù)定溫度T℃以下，則確定熱水箱16是否存儲預(yù)定量的熱水。如果確定熱水箱16存儲預(yù)定量的熱水，則關(guān)閉循環(huán)水加熱器40，并且將旁路通道44從含氧氣體供應(yīng)通道20斷開(相對于該含氧氣體供應(yīng)通道20而言關(guān)閉)。因而，在熱交換器14中，從熱水箱16排出的水被從燃料電池模塊12排放的廢熱加熱，從而可以保持熱水箱16中的熱水是溫暖的。

另外，如果確定熱水箱16沒有存儲預(yù)定量的熱水，則開啟循環(huán)水加熱器40，并且將旁路通道44從含氧氣體供應(yīng)通道20斷開(相對于該含氧氣體供應(yīng)通道而言關(guān)閉)。因而，由于循環(huán)通過循環(huán)水通道18的水被循環(huán)水加熱器40加熱，所以熱水箱16能夠存儲熱水。

另外，在該操作方法中，吸入到用于控制電力的電氣設(shè)備單元58內(nèi)的空氣通過含氧氣體供應(yīng)通道20供應(yīng)至燃料電池模塊12。因而，無需專用空氣加熱設(shè)備，從而能夠經(jīng)濟(jì)地構(gòu)造系統(tǒng)，并且容易實(shí)現(xiàn)尺寸減小。

盡管已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施方式具體示出并描述了本發(fā)明，但是將理解的是，在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行改動(dòng)和修改。