本発明において用いる燃料電池システム� ��、炭化水素系燃料を改質して水素含有ガス� ��製造する改質器と、高温型燃料電池とを有� ��る。改質器は、改質触媒層を有する。高温� ��燃料電池は、改質器から得られる水素含有� ��スを用いて発電を行う。改質触媒層は改質� ��応を促進可能な改質触媒によって構成され� ��。改質器から得られる水素含有ガスは改質� ��スと呼ばれる。

 〔工程a〕
 燃料電池システムを起動するにあたり、予� ��、炭化水素系燃料の流量としてM個の流量F _j を予め設定する。ただし、Mは2以上の整数で� ��る。また、0<F ₁ であり、F _j <F _j+1 であり(ここでjは1以上M-1以下の整数)、jがMの 場合のF _j であるF _M は起動完了時の炭化水素系燃料の流量である 。

 すなわち、0<F ₁ <F ₂ <・・・<F _M-1 <F _M のM個の流量を設定する。

 F _M は起動完了時の炭化水素系燃料の流量である が、SOFCが発電可能な温度を維持できる流量� �することができ、予備実験やシミュレーシ� �ンにより知ることができる。

 F _j (ここでjは1以上M-1以下の整数)の値は、上記� �件を満たす限り任意である。

 例えば、F _M をMで等分割した流量をF _j とすることができるが、極力早期に改質ガス を製造するため、F ₁ は極力小さい方が好ましく、例えば昇圧手段 により安定に供給できる流量の最低値とする のが好ましい。また、昇温時間短縮のため、 例えば、流量制御手段のメモリ消費の許容範 囲内、かつ、昇圧手段および流量制御・計測 手段の精度を超える間隔となる範囲で、でき るだけMを大きくし、F _j の間隔を小さくするのが好ましい。

 〔工程b〕
 実際に燃料電池システムを起動する際には� ��工程bを行う。すなわち改質触媒層の温度を 測定しつつ改質触媒層を昇温する。工程bに� �る温度測定および昇温は起動完了時まで継� �される。

 この昇温の熱源としては、例えば、改質� ��に設けた電気ヒータを用いることができる� ��

 また、改質触媒層に高温流体を流すこと� ��よって、改質触媒層を昇温することもでき� ��。例えば、改質に必要な水蒸気および/また は空気を、必要に応じて予熱して供給するこ とができる。この予熱の熱源としては、電気 ヒータやバーナ等の燃焼器を用いることがで きる。あるいは、燃料電池システムの外部か ら、高温流体が供給される場合は、その流体 を上記予熱の熱源とすることもできる。

 あるいは、改質触媒層が燃焼を促進可能� ��あれば、炭化水素系燃料を改質触媒層で燃� ��させることによって改質触媒層を昇温する� ��ともできる。燃焼ガスは酸化性ガスである� ��よって、燃焼ガスが燃料電池に流れること� ��よって燃料電池が劣化することを防止する� ��点から、改質触媒層において燃焼を行うの� ��、燃焼ガスが燃料電池に流れても燃料電池� ��劣化しない温度に燃料電池がある場合とす� ��。このために、燃料電池の温度、特には、� ��ノード電極の温度を監視しておき、その温� ��が劣化のおそれのある温度になった場合に� ��、上記燃焼を停止することができる。

 さらに、改質ガスが製造された後は、改� ��ガスを燃焼させた燃焼熱を用いて改質触媒� ��を昇温することもできる。

 また改質を開始した後、改質によって発� ��する場合には、その発熱によって改質触媒� ��を昇温することもできる。部分酸化改質を� ��う場合、また、自己熱改質すなわちオート� ��ーマルリフォーミングにおいて水蒸気改質� ��応による吸熱よりも部分酸化改質反応によ� ��発熱が大きい場合、改質によって発熱する� ��

 上記昇温手法を、適宜併用したり、状況� ��応じて使い分けたりすることもできる。

 〔工程c、d、e〕
 改質触媒層の昇温を開始した後もしくは開� ��した時点から、工程c、dおよびeを繰り返し� ��行う。炭化水素系燃料の改質触媒層への供� ��量が起動完了時の流量F _M になるまで、工程c~eを繰り返しながら、炭化 水素系燃料の改質触媒層への供給量を増加さ せる。

 工程cにおいては、測定された改質触媒層の 温度に基づいて、改質触媒層において改質可 能な炭化水素系燃料の流量F ^R を算出する。

 工程dにおいて、F _j (jは1以上M以下の整数)のうちの少なくとも一� ��とF ^R とを比較し、次のようにして流量Fを決める� �
F ^R <F ₁ であればF=0とし、
F _j ≦F ^R <F _j+1 であればF=F _j (ここでjは1以上M-1以下の整数)とし、
F _M ≦F ^R であればF=F _M とする。

 工程eにおいて、上記のようにして求めた Fが、炭化水素系燃料流量の現在値(その時点� ��改質触媒層に供給されている炭化水素系燃� ��の流量)を超えた場合に、流量Fの炭化水素� �燃料を改質触媒層に供給して改質し、得ら� �た改質ガスを高温型燃料電池のアノードに� �給する。

 低温のうちは、算出した流量F ^R がゼロである場合もあり、このときFはゼロ� �なる。また、F ^R がゼロでなくても、F ^R がF ₁ より小さければ、Fはゼロとなる。このとき� �炭化水素系燃料の改質触媒層への供給流量� �ゼロであり、改質ガスの流量もゼロである� �つまり工程eにおける改質触媒層への炭化水� ��系燃料の供給は行わず、従って、高温型燃� ��電池のアノードへの改質ガス供給も行わな� ��。

 温度が上昇してくると、触媒の改質活性が� ��現し始め、比較的少流量の炭化水素系燃料� ��あれば、改質可能となる。F ^R が初めてF ₁ 以上(ここでF ^R はF ₂ 未満とする)となった時点(このとき炭化水素� ��燃料流量の現在値はゼロである)で、F=F ₁ の流量の炭化水素系燃料を改質触媒層に供給 して改質を行い、得られた改質ガスを燃料電 池のアノードに供給する。

 さらに改質触媒層の温度が上昇し、F ^R が初めてF ₂ 以上(ただしF ₃ 未満とする)となった時点(このときの炭化水� ��系燃料の現在値はF ₁ である)で、F=F ₂ の流量の炭化水素系燃料を改質触媒層に供給 する。

 このようにして、改質触媒層に供給する炭� ��水素系燃料の流量を段階的(少なくとも二段 階)に増加させながら燃料電池システムを起� �し、最終的に炭化水素系燃料の流量をF _M とする。

 このように、本発明では、まず比較的少� ��量の炭化水素系燃料を改質し、改質ガスを� ��生させる。つまり起動時に改質量を増加さ� ��てゆく。より少ない流量の炭化水素系燃料� ��改質するには、より低い温度で足りる。よ� ��て、昇温のあまり進んでいない時点から、� ��なわち起動の比較的早期から、還元ガス(改 質ガス)を製造することができる。そして、� �の還元ガスを燃料電池のアノードに供給す� �ことにより、早期からアノード劣化を防止� �ることが可能となる。

 工程eに先だって、工程fを行うことができ� �。つまり、工程eで流す炭化水素系燃料F _j (ここでjは1以上M以下の整数)を改質するため� ��必要な流量の、スチームおよび/または酸素 含有ガスを、工程eに先だって改質触媒層に� �給することができる。工程c~eを繰り返すに� �たり、工程dで炭化水素系燃料の改質触媒層� ��の供給量を決定したら、工程fを行って、次 の工程eで供給する流量の炭化水素系燃料を� �質するに必要な流量のスチームおよび/また� ��酸素含有ガスを、予め改質触媒層に供給し� ��おくことができる。工程fによって、工程e� �供給する炭化水素系燃料を、より確実に改� �することが可能である。ただし、この限り� �はなく、工程eと同時に、工程eにおいて必要 な流量のスチームおよび/または酸素含有ガ� �を供給することもできる。

 なお、水蒸気改質反応を行う場合、つま� ��水蒸気改質もしくはオートサーマルリフォ� ��ミングを行う場合には、改質触媒層にスチ� ��ムを供給する。部分酸化改質反応を行う場� ��、つまり部分酸化改質もしくはオートサー� ��ルリフォーミングを行う場合には、改質触� ��層に酸素含有ガスを供給する。酸素含有ガ� ��としては、酸素を含有するガスを適宜用い� ��ことができるが、入手容易性から空気が好� ��しい。

 本発明においては、改質を徐々に行うが� ��必ずしも同じ種類の改質を継続して行う必� ��はない。例えば、初期にはオートサーマル� ��フォーミングを行い、途中から水蒸気改質� ��行うことができる。また、初期には部分酸� ��改質を行い、途中でオートサーマルリフォ� ��ミングに切り替え、さらに水蒸気改質に切� ��替えることもできる。あるいは、水蒸気改� ��のみを継続して行うこともできるし、オー� ��サーマルリフォーミングのみを継続して行� ��こともできるし、部分酸化改質のみを継続� ��て行うこともできる。

 起動完了時の流量F _M の炭化水素系燃料を改質する際、すなわち燃 料電池システムの起動に際して最終的に行う 改質において、さらに言い換えれば最後に行 う工程eにおいては、水蒸気改質を行うこと� �好ましい。すなわち、水蒸気改質反応のみ� �行させ、部分酸化改質反応は進行させない� �とが好ましい。起動完了後の通常運転に先� �って、改質ガス中の水素濃度を比較的高く� �ることができるからである。この場合、水� �気改質反応を促進可能な改質触媒層を用い� �。

 小流量(起動完了時の流量より少ない流量)� �炭化水素を改質する際、すなわちM-1個の流� �F _j (ここでjは1以上M-1の整数)のうちの少なくと� �一つの流量の炭化水素系燃料を改質する際� �は、部分酸化改質またはオートサーマルリ� �ォーミングを行うことが好ましい。特に、� �期、すなわち流量F ₁ の炭化水素系燃料を改質触媒層に供給する時 点およびこの時点から引き続くある期間には 、部分酸化改質またはオートサーマルリフォ ーミングを行うことが好ましい。部分酸化改 質反応を伴う改質を行うことによって、昇温 を早めることができるからである。この場合 、水蒸気改質反応および部分酸化改質反応を 促進可能な改質触媒層を用いることが好まし い。改質の最終段階において水蒸気改質反応 を行うことができ、水素濃度を比較的高くす ることができるからである。

 〔工程g、hおよびi〕
 さらに、改質反応に加えて燃焼も促進可能� ��改質触媒層を用い、工程bにおいて、炭化水 素系燃料を改質触媒層に供給して燃焼させる 工程gを行うこともできる。つまり改質触媒� �における燃焼によって改質触媒層を昇温す� �ことができる。この場合、工程gに先だって� ��改質触媒層の温度を測定し、その測定温度� ��基づいて、改質触媒層において燃焼可能な� ��化水素系燃料の流量を算出する工程hを行う ことが好ましく、算出された流量の炭化水素 系燃料を改質触媒層に供給して燃焼を行うこ とが好ましい。より確実に燃焼を行うことが できるからである。このときの改質触媒層へ の炭化水素系燃料流量は、起動完了時の炭化 水素系燃料の流量より少なくてよい。

 また、工程gに先だって、工程gで行う燃� �に必要な流量の、酸素含有ガスを改質触媒� �に供給する工程iを行うことが好ましい。こ� ��によって工程gにおける燃焼をより確実に行 うことができる。

 〔改質可能な炭化水素系燃料の流量F ^R の算出〕
 以下、工程cにおいて、測定された改質触媒 層の温度に基づいて、改質触媒層において改 質可能な炭化水素系燃料の流量F ^R を算出する方法に関して説明する。

 改質触媒層において改質可能な炭化水素� ��燃料の流量は、その流量の炭化水素系燃料� ��改質触媒層に供給した場合に、改質触媒層� ��ら排出されるガスの組成が、高温型燃料電� ��に供給するに適した組成になる流量をいう� ��以下場合により、「改質可能な炭化水素系� ��料の流量」を、「改質可能流量」と呼ぶ。

 例えば、改質触媒層における改質可能流量� ��、供給した炭化水素系燃料がC1化合物(炭素� ��1の化合物)まで分解されうる流量の最大値� �下の任意の流量とすることができる。すな� �ち、改質触媒層出口ガスにおけるC2+成分(炭� ��数が2以上の成分)の濃度が0(ゼロ)ドライモ� �%である組成になるまで改質触媒層において� ��質が進みうる場合の、改質触媒層への炭化� ��素系燃料の供給流量の最大値以下の任意の� ��量とすることができる。そしてこのとき、� ��質触媒層出口ガスが還元性になっていれば� ��い。この場合は、炭化水素系燃料がC1成分� �で改質され、改質触媒層出口ガスがC2+成分� �含まないので、炭素析出による流路閉塞や� �ノード劣化を防止する観点から好ましい。� �質触媒層出口ガス中に、メタンが含まれる� �とは許容される。炭化水素系燃料の改質に� �いては、通常、平衡論上メタンが残留する� �改質触媒層出口ガス中に、メタン、COあるい はCO ₂ の形で炭素が含まれていても、必要に応じて スチームを添加することで炭素析出を防止す ることができる。炭化水素系燃料としてメタ ンを用いる場合は、改質触媒層出口ガスが還 元性になるように、改質が進めばよい。なお 、ドライモル%は、水(水蒸気)を除外して計算 したモル%を意味する。

 改質触媒層出口ガスの還元性については� ��このガスがアノードに供給されても、アノ� ��ドの酸化劣化を抑えられる程度であればよ� ��。このために、例えば、改質触媒層出口ガ� ��中の水素濃度を5ドライモル%程度とするこ� �ができる。

 改質可能流量F ^R は、改質触媒層の温度に依存する。そのため 、改質触媒層における改質可能流量の算出は 、測定された改質触媒層の温度に基づいて行 う。

 改質触媒層における改質可能流量F ^R は、改質触媒層の温度Tの関数(温度の関数で� ��ることを明示する場合にはF ^R (T)と表す)として、予め実験により求めるこ� �ができる。また、実験により求めた関数に� �全率を乗じたり、安全側に温度を補正した� �したうえで、改質可能流量とすることもで� �る。なお、F ^R (T)の単位は例えばmol/sである。

 <温度測定点が1点である場合>
 ・温度測定個所
 改質触媒層の温度測定点が一点である場合� ��改質可能流量の算出に用いる温度の測定個� ��としては、安全側制御の観点から、好まし� ��は改質触媒層の中で相対的に温度が低くな� ��箇所、より好ましくは改質触媒層の中で最� ��温度が低くなる個所を採用することが好ま� ��い。改質触媒層における反応熱が吸熱であ� ��場合、温度測定個所として、触媒層中心付� ��を選ぶことができる。改質触媒層における� ��応熱が発熱であり、放熱によって中心部よ� ��端部の方が低温になる場合、温度測定個所� ��して、触媒層端部を選ぶことができる。温� ��が低くなる位置は、予備実験やシミュレー� ��ョンにより知ることができる。

 改質可能流量F ^R (T)は、温度Tのみの関数とすることができる� �しかしその限りではなく、改質可能流量F ^R は、温度Tに加えて、触媒層体積やガス成分� �濃度などのT以外に変数を持つ関数であって� ��よい。その場合、改質可能流量F ^R を計算する際には、T以外の変数を適宜求め� �T以外の変数と、測定されたTとから改質可能 流量F ^R を計算することができる。

 <温度測定点が複数点である場合>
 改質可能流量F ^R の算出に用いる温度の測定点は一点である必 要はない。より正確に改質触媒層における改 質可能流量を算出するためには、温度測定点 が2点以上であることが好ましい。例えば、� �質触媒層の入口温度と出口温度を測定し、� �れらを平均した温度を前述の改質触媒層温� �Tとすることができる。

 あるいは例えば、改質触媒層をN分割した領 域Z _i (Nは2以上の整数、iは1以上N以下の整数)を考� �、各分割領域Z _i の温度T _i を知り、各温度T _i から各分割領域における改質可能流量F ^R _i (T _i )を計算し、それらを積算した値を改質触媒� �における改質可能流量F ^R として計算することができる。

 N個の分割領域Z _i を考える場合、全ての分割領域の改質可能流 量を積算してもよく、あるいはN個の分割領� �のうちの一部の分割領域のみ積算した値を� �質触媒層における改質可能流量F ^R として採用してもよい。炭化水素系燃料供給 量に応じて、積算対象とする触媒層領域を適 宜変えることもできる。例えば、触媒層が上 流から加熱されることが予め分かっている場 合には、流量が増加するごとに、積算対象と する触媒層領域を上流から増加させることが できる。

 分割領域Z _i の温度としては、実際に測定した温度をその まま用いることもできるが、分割領域の入口 温度と出口温度との平均値など、適宜計算し た値を代表値として用いることもできる。

 また、全ての分割領域Z _i について、温度を測定する必要はない。また 触媒層分割数Nと温度測定点数は無関係に設� �することができる。

 N個の分割領域のうちの一部について温度 を測定し、残りの分割領域については、測定 した温度から適宜補完することによって温度 を知ることもできる。

 例えば、温度センサーを設置していない� ��割領域の温度として、その分割領域に最も� ��い分割領域の温度を用いることができる。� ��も近い分割領域が二つある場合には、二つ� ��うちのいずれかの分割領域の温度を用いる� ��ともできるし、二つの分割領域の温度の平� ��値を用いることもできる。

 分割領域とは無関係に改質触媒層の複数� ��(ガス流通方向に相異なる位置にある)の温� �を測定し、測定した複数点の温度から、各� �割領域の温度を知ることもできる。例えば� �改質触媒層の入口および出口の温度を測定� �(さらに中間部の任意の個所の温度を測定し� ��もよい)、これら測定温度から最小二乗法等 の近似法によって改質触媒層の温度を補間し 、その補間曲線から分割領域の温度を知るこ とができる。

 (改質可能流量算出に用いる温度の測定個所 の例)
 全ての分割領域の温度を知るために、次の� ��うな個所の温度を計測することができる。
・各分割領域の入口および出口。
・各分割領域内部(入口および出口より内側)( 1点もしくは複数点)。
・各分割領域の入口、出口および内部(一つ� �分割領域について1点もしくは複数点)。

 一部の分割領域の温度を知るために、次の� ��うな個所の温度を計測することができる。
・一部の分割領域の入口および出口。
・一部の分割領域内部(入口および出口より� �側)(1点もしくは複数点)。
・一部の分割領域の入口、出口および内部(� �つの分割領域について1点もしくは複数点)。

 〔燃焼可能な炭化水素系燃料の流量F ^C の算出〕
 以下、工程hにおいて、測定された改質触媒 層の温度に基づいて、改質触媒層において燃 焼可能な炭化水素系燃料の流量F ^C を算出する方法を説明する。

 改質触媒層において燃焼可能な炭化水素系� ��料の流量F ^C は、その流量の炭化水素系燃料を改質触媒層 に供給した場合に、その炭化水素系燃料が改 質触媒層において完全燃焼し得る流量の最大 値以下の任意の流量である。以下場合により 、「燃焼可能な炭化水素系燃料の流量」を、 「燃焼可能流量」と呼ぶ。

 <温度測定点が1点である場合>
 燃焼可能流量F ^C は、改質触媒層の温度に依存する。そのため 、改質触媒層における燃焼可能流量の算出は 、測定された改質触媒層の温度に基づいて行 う。

 改質触媒層における燃焼可能流量F ^C は、改質触媒層の温度Tの関数(温度の関数で� ��ることを明示する場合にはF ^C (T)と表す)として、予め実験により求めるこ� �ができる。また、実験により求めた関数に� �全率を乗じたり、安全側に温度を補正した� �したうえで、燃焼可能流量F ^C (T)とすることもできる。なお、F ^C (T)の単位は例えばmol/sである。

 ・温度測定個所
 改質触媒層の温度測定点が一点である場合� ��燃焼可能流量の算出に用いる温度の測定個� ��としては、安全側制御の観点から、好まし� ��は改質触媒層の中で相対的に温度が低くな� ��箇所、より好ましくは改質触媒層の中で最� ��温度が低くなる個所を採用することが好ま� ��い。例えば、放熱によって中心部より端部� ��方が低温になる場合、温度測定個所として� ��触媒層端部を選ぶことができる。温度が低� ��なる位置は、予備実験やシミュレーション� ��より知ることができる。

 燃焼可能流量F ^C (T)は、温度Tのみの関数とすることができる� �しかしその限りではなく、燃焼可能流量F ^C は、温度Tに加えて、触媒層体積やガス成分� �濃度などのT以外に変数を持つ関数であって� ��よい。その場合、燃焼可能流量F ^C を計算する際には、T以外の変数を適宜求め� �T以外の変数と、測定されたTとから燃焼可能 流量F ^C を計算することができる。

 <温度測定点が複数点である場合>
 燃焼可能流量算出に用いる温度の測定点は� ��点である必要はない。より正確に燃焼可能� ��炭化水素系燃料の流量を算出するためには� ��温度測定点が2点以上であることが好ましい 。例えば、改質触媒層の入口温度と出口温度 を測定し、これらを平均した温度を前述の改 質触媒層温度Tとすることができる。

 あるいは例えば、改質触媒層をN分割した領 域Z _i (Nは2以上の整数、iは1以上N以下の整数)を考� �、各分割領域Z _i の温度T _i を知り、各温度T _i から各分割領域における燃焼可能流量F ^C _i (T _i )を計算し、それらを積算した値を改質触媒� �における燃焼可能流量F ^C として計算することができる。

 なお、ここで考える分割数N、領域Z _i 、温度T _i は、改質可能流量算出の際に用いる分割数、 領域、温度とそれぞれ同じであってもよいし 、異なっていてもよい。

 N個の分割領域Z _i を考える場合、全ての分割領域の燃焼可能流 量を積算してもよく、あるいはN個の分割領� �のうちの一部の分割領域のみ積算した値を� �質触媒層における燃焼可能流量F ^C として採用してもよい。炭化水素系燃料供給 量に応じて、積算対象とする触媒層領域を適 宜変えることもできる。例えば、触媒層が上 流から加熱されることが予め分かっている場 合には、流量が増加するごとに、積算対象と する触媒層領域を上流から増加させることが できる。

 分割領域Z _i の温度としては、実際に測定した温度をその まま用いることもできるが、分割領域の入口 温度と出口温度との平均値など、適宜計算し た値を代表値として用いることもできる。

 また、全ての分割領域Z _i について、温度を測定する必要はない。また 触媒層分割数Nと温度測定点数は無関係に設� �することができる。

 改質可能流量に関する場合と同様、N個の 分割領域のうちの一部について温度を測定し 、残りの分割領域については、測定した温度 から適宜補完することによって温度を知るこ ともできる。

 改質可能流量に関する場合と同様、分割� ��域とは無関係に改質触媒層の複数点(ガス流 通方向に相異なる位置にある)の温度を測定� �、測定した複数点の温度から、各分割領域� �温度を知ることもできる。

 ・燃焼可能流量算出に用いる温度の測定個� ��の例
 全ての分割領域の温度を知るための温度測� ��個所の例、一部の分割領域の温度を知るた� ��の温度測定個所の例ともに、改質可能流量� ��出に用いる温度の測定個所の例と同様の個� ��を挙げることができる。

 以下図面を用いて本発明のより具体的な� ��態について説明するが、本発明はこれによ� ��て限定されるものではない。

 〔形態1-1〕
 ここでは、起動における改質の全ての段階� ��おいてオートサーマルリフォーミングを行� ��。このとき改質反応はオーバーオールで発� ��反応とする(部分酸化改質反応による発熱が 、水蒸気改質反応による吸熱を上回るように する)。改質反応熱を利用して改質触媒層、� �らにはSOFCの昇温を加速するためである。

 部分酸化改質反応と水蒸気改質反応とを� ��進可能な改質触媒層を用いる。

 図1に示すSOFCシステムは、改質器3およびS OFC6が筐体(モジュール容器)8に収容された間� �内部改質型SOFCを有する。改質器3は改質触媒 層4を備え、また電気ヒータ9を備える。

 またこのSOFCシステムは、電気ヒータ2を� �える水気化器1を有する。水気化器1は電気ヒ ータ2による加熱によって水蒸気を発生する� �水蒸気は水気化器においてもしくはその下� �において適宜スーパーヒートしたうえで改� �触媒層に供給することができる。

 また空気も改質触媒層に供給されるが、� ��こでは、空気を水気化器で予熱したうえで� ��質触媒層に供給できるようになっている。� ��気化器からは、水蒸気を得ることができ、� ��た空気と水蒸気との混合ガスを得ることが� ��きる。

 水蒸気または空気と水蒸気との混合ガス� ��、炭化水素系燃料と混合されて改質器3、特 にはその改質触媒層4に供給される。炭化水� �系燃料として灯油等の液体燃料を用いる場� �は、炭化水素系燃料を適宜気化したうえで� �質触媒層に供給することができる。

 改質器から得られる改質ガスがSOFC6、特� �はそのアノードに供給される。図示しない� �、空気が適宜予熱されてSOFCのカソードに供� ��される。

 アノードオフガス(アノードから排出され るガス)中の可燃分がSOFC出口において、カソ� ��ドオフガス(カソードから排出されるガス)� �の酸素によって燃焼される。このために、� �グナイター7を用いて着火することができる� ��アノード、カソードともその出口がモジュ� ��ル容器内に開口している。

 ここでは、温度センサーとして熱電対を用� ��る。触媒層4の入口に熱電対S _in が配され、触媒層出口に熱電対S _out が配される。

 水流量については、炭素析出抑制のため� ��S/C(改質触媒層に供給されるガス中の炭素原 子モル数に対する水分子モル数の比)が所定� �値を維持するよう、燃料流量の増加に伴い� �流量を増加させるのが好ましい。空気流量� �ついては、改質反応がオーバーオールで発� �反応となるよう、燃料流量の増加に伴い空� �流量を増加させるのが望ましい。

 ここではM=2として二段階で起動を行い、F ₂ を起動完了時の炭化水素系燃料の流量に、F ₁ をF ₂ の半分に設定する(F ₁ =F ₂ /2)。

 次に示す手順によって、このシステムを� ��際に起動することができる。

 1.水気化器に備わる電気ヒータ2により、� ��気化器1を水が気化可能な温度に昇温する。 このとき改質触媒層4には何も供給しない。

 2.電気ヒータ9により、改質触媒層を昇温す� ��。熱電対S _in およびS _out による温度監視も開始する。

 3.熱電対S _in およびS _out でそれぞれ測定される温度t _in およびt _out を平均し、改質触媒層の温度Tを求める(T=(t _in +t _out )/2)。そして、このTを用いて改質可能流量F ^R (T)を算出する(工程c)。

 そして、算出したF ^R と、F ₁ およびF ₂ のうちの少なくとも一つと比較し、
F ^R <F ₁ であればF=0、
F ₁ ≦F ^R <F ₂ であればF=F ₁ 、
F ₂ ≦F ^R であればF=F ₂ 、
とする(工程D)。

 4.水気化器1に水を供給し、水を気化し、� ��られた水蒸気を改質触媒層4に供給する。こ こで供給する水の流量は、工程3で決めたFと� ��め定めたS/Cから算出する値とする。最初の� ��程3で決めたFが0の場合は、水気化器への水� ��流量を0とすることができる。すなわち水蒸 気を改質触媒層に供給しないでよい。あるい は、最初の工程3で算出されたFが0であっても 、例えば水蒸気の顕熱により改質触媒層を加 熱するために、水気化器に任意の流量の水を 供給することもできる。この場合、例えば、 水気化器に供給する水の流量を、水を供給す るための昇圧手段により安定に供給できる流 量の最低値としてもよい。

 5.改質触媒層4に空気を供給する。ここで供� ��する空気の流量は、工程3で決めたFと予め� �めたO ₂ /Cから算出する値とする。最初の工程3で決め たFが0の場合は、空気の流量を0とすることが できる。すなわち空気を改質触媒層に供給し ないでよい。あるいは、最初の工程3で決め� �Fが0であっても、例えば空気(予熱された空� �)の顕熱により改質触媒層を加熱するために� ��改質触媒層に任意の流量の空気を供給する� ��ともできる。この場合、例えば、改質触媒� ��に供給する空気の流量を、空気を供給する� ��めの昇圧手段により安定に供給できる流量� ��最低値としてもよい。

 なお、改質触媒層は、水蒸気および空気� ��顕熱によっても加熱される。

 6(工程e).改質触媒層に流量Fの炭化水素系� ��料を供給して改質し、得られた改質ガスをS OFCアノードに供給する。

 改質ガスをSOFCアノードに供給すれば、ア ノードからアノードオフガス(ここでは改質� �スがそのまま)排出される。アノードオフガ� ��は可燃性であるので、イグナイター7を用い てアノードオフガスに着火し、燃焼させるこ とができる。この燃焼熱によっても改質触媒 層が加熱される。これは昇温加速のために好 ましい。

 なお、改質触媒層でオートサーマルリフ� ��ーミングを開始した後は、電気ヒータ9の発 熱ならびに水蒸気および予熱空気の顕熱に加 えて、改質反応による発熱によっても改質触 媒層が加熱される。間接内部改質型SOFCシス� �ムの場合、アノードオフガスが燃焼してい� �ば、その燃焼熱を利用して改質触媒層を加� �することもできる。間接内部改質型SOFCシス� ��ム以外の場合、例えばアノードオフガスを� ��宜の燃焼手段で燃焼させた燃焼ガスを改質� ��周辺へ供給し、改質触媒層を加熱すること� ��できる。これらは昇温加速のために好まし� ��。

 工程3~6を繰り返しながら、起動完了時の炭� ��水素系燃料の流量F _M (ここではF ₂ )まで、改質触媒層に供給する炭化水素系燃� �の流量を増加させることができる。ただし� �工程3で決定されるFがF ₁ 以上となるまでの間は、工程eにおける改質� �媒層への炭化水素系燃料供給は行わない。

 改質器およびSOFCが所定の温度まで昇温さ れたら、SOFCシステムの起動を完了すること� �できる。

 SOFCは、改質器から得られる改質ガスの顕 熱によって、またアノードオフガスの燃焼熱 によって加熱することができる。燃料電池が 発電を開始していれば、電池反応による発熱 によってもSOFCが加熱される。

 最後の工程e終了時点で、定格時の空気流量 より多い空気を改質触媒層に供給している場 合には、最後の工程eで供給している流量F _M (ここではF ₂ )の炭化水素系燃料が改質可能な温度に改質� �媒層を保持しながら、空気流量を定格流量� �で減少させることができる。例えば、最後� �工程eにおいては改質反応をオーバーオール� ��発熱反応にするために定格時の空気流量よ� ��多い空気をしておき、定格時には、水蒸気� ��質反応を主として用いて水素濃度がより高� ��改質ガスを得るために空気流量を減らす(ゼ ロにすることも含む)ことができる。定格時� �は改質反応はオーバーオールで吸熱となる� �、アノードオフガスの燃焼熱(発電時にはこ� ��に加えてSOFCからの輻射熱も)によって改質� �を加熱することができる。ここで、最後の� �程eで供給している流量の炭化水素系燃料が� ��質可能な温度に改質触媒層を保持するため� ��は、カソードに供給される空気流量、水流� ��、およびSOFCに電流を流している場合には電 流値を増減すればよい。

 以上説明したようにしてSOFCシステムを起 動することにより、まず、比較的小流量の改 質原料を投入し、還元性の改質ガスをSOFCに� �給することができる。このため、触媒層の� �熱に必要な熱量を低減することが容易で、� �質ガス発生までの時間を短縮することが容� �である。早期に還元性のガスが利用可能と� �ることは、アノードの酸化劣化を防止する� �めにも有効である。

 上で説明した例においては、オートサー� ��ルリフォーミングを行い、改質触媒層を加� ��する熱として部分酸化改質反応熱を利用し� ��いる。このため、電気ヒータの発熱のみで� ��質触媒層を加熱し、水蒸気改質反応を行う� ��合と比較して電気ヒータのサイズ、電源容� ��を小さくでき、間接内部改質型SOFCモジュー ルのサイズをコンパクトに、また構造を簡素 にすることができる。

 なお、SOFCモジュールは少なくともSOFCを� �体(モジュール容器)に収納したものであり、 筐体内には必要な配管を収納することができ る。間接内部改質型SOFCモジュールでは、筐� �内に改質器も収納することができる。

 また、本形態では、改質触媒層を昇温す� ��ために電気ヒータ9を用いているが、水蒸気 や空気の顕熱で触媒層が十分に加熱される場 合には、電気ヒータ9を用いなくてもよい。

 電気ヒータ9による改質触媒層の加熱開始 は、昇温時間短縮のため、極力早い時点から 行うことが好ましい。電気ヒータ2によって� �気化器を水が気化可能な温度に昇温する工� �(工程1)の完了を待たずに、電気ヒータ9によ� ��改質触媒層を昇温することができる。水気� ��器加熱用電気ヒータ2と改質触媒層加熱用電 気ヒータ9とを同時に作動させてもよい。

 本形態では、水気化のために電気ヒータ2 の発熱を用いているが、その限りではない。 モジュール外部から高温の水蒸気を供給する 場合、あるいはモジュール外部から高温の空 気を供給し、その顕熱により水気化器が十分 加熱される場合などには、電気ヒータ2を用� �なくても良い。

 〔形態1-2〕
 本形態では、ゼロでない流量の炭化水素系� ��料を初めて改質触媒層に供給した時点から� ��起動運転の途中の或る時点(炭化水素系燃料 が起動完了時の流量より少ない或る流量に増 加する時点)まで、工程eで部分酸化改質を行� ��。ここでいう或る時点としては、例えば、� ��質ガス中に含まれる水分がモジュール内で� ��縮しない温度に改質ガス流路およびその燃� ��ガス流路が昇温される時点を採用すること� ��できる。それ以降は、工程eでオートサーマ ル改質を行う。水を改質原料としない部分酸 化改質を初期に行うことにより、改質ガス中 に含まれる水分がモジュール内で凝縮するこ とを抑制することができる。この場合、形態 1-1と異なり、初期(部分酸化改質を行う間)に� ��、水気化器1に水を供給する工程4を行わな� �。また、初期(部分酸化改質を行う間)には水 気化器1を電気ヒータ2により昇温する工程1を 行わず、オートサーマル改質を行うにあたっ て、水気化器1を電気ヒータ2により昇温する� ��程1を行っても良い。

 〔形態1-3〕
 本形態では、工程bにおいて、改質触媒層に おいて燃焼を行う。触媒燃焼熱を利用して、 改質触媒層の昇温を加速するためである。図 3は改質触媒層の温度と、改質可能流量F ^R および燃焼可能流量F ^C との相関を概念的に示すグラフである。通常 、燃焼可能流量F ^C (T)の方が、改質可能流量F ^R より大きく、低い温度で値が0を超える。従� �て、低い温度で燃焼を開始し、Fが0を超えた 後に(このときF ^R が0を超えている)、燃焼を終了して改質を開� ��することができる。

 前述の工程2まで行った後、熱電対S _in およびS _out でそれぞれ測定される温度t _in およびt _out を平均し、改質触媒層の温度Tを求める(T=(t _in +t _out )/2)(工程2-1)。そして、このTを用いて触媒燃� �による燃焼可能流量F ^C を算出する(工程2-2)。算出したF ^C と予め定めたO ₂ /Cより空気流量を算出し、その流量の空気を� ��質触媒層に供給する(工程2-3)。流量F ^C の炭化水素系燃料を触媒層に供給し(工程2-4)� ��触媒燃焼を開始する。その後、前述の工程3 を行う。工程2-1~2-4および工程3を繰り返して� ��媒燃焼させる炭化水素系燃料を増加させ、� ��程3において決定されるFがゼロを超えたら� �炭化水素系燃料の供給を停止し(工程2-5)、空 気の供給を停止し(工程2-6)、触媒燃焼を終了� ��る。その後、工程4以降を行い、最初の工程 6で改質を開始する。

 予め最初の工程6で供給する炭化水素系燃料 流量F ₁ を決めておき、工程2-1~2-4を繰り返して触媒� �焼させる炭化水素系燃料をF ₁ まで増加させて保持した後、工程3を行い、� �定されるFがF ₁ 以上になったら、工程4以降を行っても良い� �この場合、最初の工程5で改質触媒層に供給� ��る空気流量を触媒燃焼に必要な流量からオ� ��トサーマル改質に必要な流量まで減少させ� ��触媒燃焼を終了すると同時に、改質を開始� ��る。

 上記F ₁ としては、起動完了時の炭化水素系燃料流量 より少ない或る流量とすることができる。例 えば、この流量を、燃焼ガスが燃料電池に流 れて燃料電池が劣化する温度になる炭化水素 系燃料流量以下の流量とすることができる。

 あるいは、工程2-1~2-2を繰り返し、計算され るF ^C がF ₁ を超えたら、工程2-3、2-4を行い、触媒燃焼を 開始し、工程3を繰り返して行い、工程3にお� ��て決定されるFがF ₁ 以上になったら、工程4以降を行っても良い� �この場合も、最初の工程5で改質触媒層に供� ��する空気流量を触媒燃焼に必要な流量から� ��ートサーマル改質に必要な流量まで減少さ� ��、触媒燃焼を終了すると同時に、改質を開� ��する。

 〔形態2-1〕
 本形態では、改質触媒層をガス流通方向に� ��って分割した複数個の分割領域を考える。� ��程bにおいては、改質触媒層の、ガス流通方 向に相異なる位置にある複数点の温度を測定 する。工程cにおいては、この複数点の温度� �基づいて、上記複数個の分割領域のうちの� �なくとも一部において改質可能な炭化水素� �燃料の流量を算出する。そして、算出した� �量の合計値を前記改質触媒層において改質� �能な炭化水素系燃料の流量F ^R とする。もちろん、一つだけの分割領域にお いて改質可能な炭化水素系燃料の流量を算出 する場合には、この流量が上記合計値となる 。

 例えば、図2に示すように、改質触媒層を4� �割した分割領域Z ₁ ~Z ₄ を考える。各分割領域の触媒層高は互いに等 しい。改質触媒層の入口および出口、ならび に分割領域同士の境界に熱電対をそれぞれ設 ける(S ₁ ~S ₅ )。熱電対S ₁ ~S ₅ で測定される温度をそれぞれt ₁ ~t ₅ とする。

 各分割領域Z _i の温度T _i は、T _i =(t _i +t _i+1 )/2から求める(i=1、2、3、4)。

 このT _i から、各分割領域Z _i における改質可能流量F ^R _i (T _i )を計算し、それらを積算した値を改質触媒� �における改質可能流量F ^R とする。関数F ^R _i (T _i )は予め実験により求めることができる。

 上記以外は、形態1-1と同様にして、燃料� ��池システムを起動することができる。

 〔燃料電池システム〕
 上記方法を行うために好適に用いることの� ��きる燃料電池システムの一形態について、� ��4を用いて説明する。

 この燃料電池システムは、炭化水素系燃� ��を改質して水素含有ガスを製造する、改質� ��媒層4を有する改質器3を有する。またこの� �料電池システムは、その水素含有ガスを用� �て発電を行う高温型燃料電池6を有する。

 この燃料電池システムは、次の手段I~VIを さらに有する。

 I)炭化水素系燃料の流量としてM個の流量F _j を予め設定する工程aを行なうための手段。
ただし、
Mは2以上の整数であり、
0<F ₁ であり、
F _j <F _j+1 (ここでjは1以上M-1以下の整数)であり、
jがMの場合のF _j であるF _M は起動完了時の炭化水素系燃料の流量である 。

 II)改質触媒層の温度を測定しつつ、改質� ��媒層を昇温する工程bを行なうための手段。

 III)測定された改質触媒層の温度に基づいて 、改質触媒層において改質可能な炭化水素系 燃料の流量F ^R を算出する工程cを行なうための手段。

 IV)F ^R <F ₁ であればF=0、
   F _j ≦F ^R <F _j+1 であればF=F _j (ここでjは1以上M-1以下の整数)、
   F _M ≦F ^R であればF=F _M 、
とする工程dを行なうための手段。

 V)該Fが、炭化水素系燃料流量の現在値を� ��えた場合に、流量Fの炭化水素系燃料を改質 触媒層に供給して改質し、得られた改質ガス を高温型燃料電池のアノードに供給する工程 eを行なうための手段。

 VI)炭化水素系燃料の改質触媒層への供給量� ��F _M になるまで、前記工程c~eを繰り返すための手 段。

 手段Iとしては、流量F _j を入力し記憶させることのできる制御手段を 用いることができる。制御手段としては、コ ンピュータ10等の、プロセス制御もしくは燃� ��電池システム制御の分野で公知の制御手段� ��用いることができる。

 手段IIとしては、上記制御手段を、熱電� �5等の温度センサーと、電気ヒータ9等の加熱 手段と組合せて用いることができる。加熱手 段としては、高温流体もしくは燃焼ガスを用 いて改質触媒層を加熱する熱交換構造を利用 することもできる。また、加熱手段に、酸化 (燃焼、部分酸化改質または自己熱改質)を促� ��可能な改質触媒層と、炭化水素系燃料を改� ��触媒層に供給する手段、および空気等の酸� ��含有ガスを改質触媒層に供給する手段を利� ��することもできる。このために、例えば炭� ��水素系燃料用の流量計12aおよび流量調節バ� ��ブ11aや、空気用の流量計12cおよび流量調節� ��ルブ11cを用いることができる。この場合、� ��質触媒層おいて炭化水素系燃料を酸化させ� ��その反応熱によって改質触媒層を昇温する� ��とができる。

 手段III、IVおよびVIとしては、コンピュー タ10等の、プロセス制御もしくは燃料電池シ� ��テム制御の分野で公知の制御手段を用いる� ��とができる。

 手段Vとしては、コンピュータ10等の制御� ��段を、炭化水素系燃料を改質触媒層に供給� ��るための手段と組合せて用いることができ� ��。改質ガスは、改質器出口とアノードを接� ��するラインを通って、改質器からアノード� ��流れる。

 コンピュータ10等の制御手段は、必要に� �じて、スチームを改質触媒層に供給する手� �と組合せて用いることもできる。このため� �、水用の流量計12bおよび流量調節バルブ11b� �用いることができる。

 なお、炭化水素系燃料、スチームおよび� ��素含有ガスの流量制御については、これら� ��ガスである状態で流量制御してもよいし、� ��合によっては、これらが気化する前の液体� ��ある状態で流量制御することもできる。

 〔炭化水素系燃料〕
 炭化水素系燃料としては、改質ガスの原料� ��してSOFCの分野で公知の、分子中に炭素と水 素を含む(酸素など他の元素を含んでもよい)� ��合物もしくはその混合物から適宜選んで用� ��ることができ、炭化水素類、アルコール類� ��ど分子中に炭素と水素を有する化合物を用� ��ることができる。例えばメタン、エタン、� ��ロパン、ブタン、天然ガス、LPG(液化石油ガ ス)、都市ガス、ガソリン、ナフサ、灯油、� �油等の炭化水素燃料、また、メタノール、� �タノール等のアルコール、ジメチルエーテ� �等のエーテル等である。

 なかでも灯油やLPGは、入手容易であり好� ��しい。また独立して貯蔵可能であるため、� ��市ガスのラインが普及していない地域にお� ��て有用である。さらに、灯油やLPGを利用し� ��SOFC発電装置は、非常用電源として有用であ る。特には、取り扱いも容易である点で、灯 油が好ましい。

 〔高温型燃料電池〕
 本発明は、アノードの酸化劣化防止が必要� ��高温型燃料電池を備えるシステムに好適に� ��用することができる。アノードに金属電極� ��用いられる場合、例えば400℃程度でアノー� ��の酸化劣化が起きることがある。このよう� ��燃料電池としては、SOFCやMCFCがある。

 SOFCとしては、平板型や円筒型などの各種 形状の公知のSOFCから適宜選んで採用できる� �SOFCでは、一般的に、酸素イオン導電性セラ� ��ックスもしくはプロトンイオン導電性セラ� ��ックスが電解質として利用される。

 MCFCについても、公知のMCFCから適宜選ん� �採用できる。

 SOFCやMCFCは単セルであってもよいが、実� �上は複数の単セルを配列させたスタック(円� ��型の場合はバンドルと呼ばれることもある� ��、本明細書でいうスタックはバンドルも含� ��)が好ましく用いられる。この場合、スタッ クは1つでも複数でもよい。

 〔改質器〕
 改質器は、炭化水素系燃料から水素を含む� ��質ガスを製造する。改質器においては、水� ��気改質、部分酸化改質、および、水蒸気改� ��反応に部分酸化反応が伴うオートサーマル� ��フォーミングのいずれを行ってもよい。

 改質器は、水蒸気改質能を有する水蒸気� ��質触媒、部分酸化改質能を有する部分酸化� ��質触媒、部分酸化改質能と水蒸気改質能と� ��併せ持つオートサーマル改質触媒を適宜用� ��ることができる。

 炭化水素系燃料(必要に応じて予め気化さ れる)および水蒸気、さらに必要に応じて空� �等の酸素含有ガスをそれぞれ単独で、もし� �は適宜混合した上で改質器(改質触媒層)に供 給することができる。また、改質ガスは高温 型燃料電池のアノードに供給される。

 高温型燃料電池のなかでも、間接内部改� ��型SOFCはシステムの熱効率を高めることがで きる点で優れている。間接内部改質型SOFCは� �水蒸気改質反応を利用して炭化水素系燃料� �ら水素を含む改質ガスを製造する改質器と� �SOFCとを有する。この改質器では、水蒸気改� ��反応を行うことができ、また、水蒸気改質� ��応に部分酸化反応が伴うオートサーマルリ� ��ォーミングを行ってもよい。SOFCの発電効率 の観点からは起動完了後、部分酸化反応は起 きない方が好ましい。オートサーマルリフォ ーミングにおいても、起動完了後は水蒸気改 質が支配的になるようにされ、従って改質反 応はオーバーオールで吸熱になる。そして、 改質反応に必要な熱がSOFCから供給される。� �質器とSOFCが一つのモジュール容器に収容さ� ��モジュール化される。改質器はSOFCから熱輻 射を受ける位置に配される。こうすることに よって、発電時にSOFCからの熱輻射によって� �質器が加熱される。また、SOFCから排出され� ��アノードオフガスをセル出口で燃焼させる� ��とにより、SOFCを加熱することもできる。

 間接内部改質型SOFCにおいて、改質器は、 SOFCから改質器の外表面へと直接輻射伝熱可� �な位置に配することが好ましい。従って改� �器とSOFCとの間には実質的に遮蔽物は配置し� ��いこと、つまり改質器とSOFCとの間は空隙に することが好ましい。また、改質器とSOFCと� �距離は極力短くすることが好ましい。

 各供給ガスは必要に応じて適宜予熱され� ��うえで改質器もしくはSOFCに供給される。

 モジュール容器としては、SOFCと改質器と を収容可能な適宜の容器を用いることができ る。その材料としては、例えばステンレス鋼 など、使用する環境に耐性を有する適宜の材 料を用いることができる。容器には、ガスの 取り合い等のために、適宜接続口が設けられ る。

 セル出口がモジュール容器内で開口して� ��る場合は特に、モジュール容器の内部と外� ��(大気)とが連通しないように、モジュール� �器が気密性を持つことが好ましい。

 〔改質触媒〕
 改質器で用いる水蒸気改質触媒、部分酸化� ��質触媒、オートサーマル改質触媒のいずれ� ��、それぞれ公知の触媒を用いることができ� ��。部分酸化改質触媒の例としては白金系触� ��、水蒸気改質触媒の例としてはルテニウム� ��およびニッケル系、オートサーマル改質触� ��の例としてはロジウム系触媒を挙げること� ��できる。燃焼を促進可能な改質触媒の例と� ��ては白金系およびロジウム系触媒を挙げる� ��とができる。

 部分酸化改質反応が進行可能な温度は例� ��ば200℃以上、水蒸気改質反応が進行可能な� ��度は例えば400℃以上である。

 以下、水蒸気改質、オートサーマル改質� ��部分酸化改質のそれぞれにつき、改質器に� ��ける起動時および定格運転時の条件につい� ��説明する。

 水蒸気改質では、灯油等の改質原料にスチ� ��ムが添加される。水蒸気改質の反応温度は� ��えば400℃~1000℃、好ましくは500℃~850℃、さ� ��に好ましくは550℃~800℃の範囲で行うことが できる。反応系に導入するスチームの量は、 炭化水素系燃料に含まれる炭素原子モル数に 対する水分子モル数の比(スチーム/カーボン� ��)として定義され、この値は好ましくは1~10� �より好ましくは1.5~7、さらに好ましくは2~5と される。炭化水素系燃料が液体の場合、この 時の空間速度(LHSV)は炭化水素系燃料の液体状 態での流速をA(L/h)、触媒層体積をB(L)とした� �合A/Bで表すことができ、この値は好ましく� �0.05~20h ^-1 、より好ましくは0.1~10h ^-1 、さらに好ましくは0.2~5h ^-1 の範囲で設定される。

 オートサーマル改質ではスチームの他に� ��素含有ガスが改質原料に添加される。酸素� ��有ガスとしては純酸素でも良いが入手容易� ��から空気が好ましい。水蒸気改質反応に伴� ��吸熱反応をバランスし、かつ、改質触媒層� ��SOFCの温度を保持もしくはこれらを昇温でき る発熱量が得られるように酸素含有ガスを添 加することができる。酸素含有ガスの添加量 は、炭化水素系燃料に含まれる炭素原子モル 数に対する酸素分子モル数の比(酸素/カーボ� ��比)として好ましくは0.005~1、より好ましく� �0.01~0.75、さらに好ましくは0.02~0.6とされる。 オートサーマル改質反応の反応温度は例えば 400℃~1000℃、好ましくは450℃~850℃、さらに好 ましくは500℃~800℃の範囲で設定される。炭� �水素系燃料が液体の場合、この時の空間速� �(LHSV)は、好ましくは0.05~20、より好ましくは0 .1~10、さらに好ましくは0.2~5の範囲で選ばれ� �。反応系に導入するスチームの量は、スチ� �ム/カーボン比として好ましくは1~10、より好 ましくは1.5~7、さらに好ましくは2~5とされる� ��

 部分酸化改質では酸素含有ガスが改質原� ��に添加される。酸素含有ガスとしては純酸� ��でも良いが入手容易性から空気が好ましい� ��反応を進めるための温度を確保するため、� ��のロス等において適宜添加量は決定される� ��その量は、炭化水素系燃料に含まれる炭素� ��子モル数に対する酸素分子モル数の比(酸素 /カーボン比)として好ましくは0.1~3、より好� �しくは0.2~0.7とされる。部分酸化反応の反応� ��度は、例えば450℃~1000℃、好ましくは500℃~8 50℃、さらに好ましくは550℃~800℃の範囲で設 定することができる。炭化水素系燃料が液体 の場合、この時の空間速度(LHSV)は、好ましく は0.1~30の範囲で選ばれる。反応系においてす すの発生を抑制するためにスチームを導入す ることができ、その量は、スチーム/カーボ� �比として好ましくは0.1~5、より好ましくは0.1 ~3、さらに好ましくは1~2とされる。

 〔他の機器〕
 本発明で用いるSOFCシステムにおいて、高温 型燃料電池システムの公知の構成要素は、必 要に応じて適宜設けることができる。具体例 を挙げれば、炭化水素系燃料に含まれる硫黄 分を低減する脱硫器、液体を気化させる気化 器、各種流体を加圧するためのポンプ、圧縮 機、ブロワなどの昇圧手段、流体の流量を調 節するため、あるいは流体の流れを遮断/切� �替えるためのバルブ等の流量調節手段や流� �遮断/切り替え手段、熱交換・熱回収を行う� ��めの熱交換器、気体を凝縮する凝縮器、ス� ��ームなどで各種機器を外熱する加熱/保温手 段、炭化水素系燃料や可燃物の貯蔵手段、計 装用の空気や電気系統、制御用の信号系統、 制御装置、出力用や動力用の電気系統などで ある。