燃料电池系统以及燃料电池控制方法与流程

本发明涉及一种燃料电池系统以及燃料电池控制方法。

背景技术：

一般的固体电解质型燃料电池在冷机时启动上需要升温时间，以往的燃料电池系统主要被使用于冷机时启动频度少的固置型。但是，想要将燃料电池系统应用于车辆等移动体的期望多，专利文献1提出了具备小型燃料电池堆和大型燃料电池堆以兼顾移动体所要求的急速启动性和大输出的多级式燃料电池堆。

专利文献1：欧州专利ep1507302号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

另外，在专利文献1中，小型燃料电池堆与大型燃料电池堆的燃料配管串联连接。因此，要在整个燃料电池系统中使用的重整气体被集中供给到前级的小型燃料电池堆。其结果，在小型燃料电池堆发电时，重整气体中包含的大量的甲烷发生大的吸热反应，小型燃料电池堆的温度维持变得困难。因此，需要将发电用空气加热到小型燃料电池堆动作温度以上，产生燃料电池系统整体的发电效率下降这样的问题。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够减少用于对发电用空气进行加热的燃料导入从而提高发电效率的燃料电池系统以及燃料电池控制方法。

用于解决问题的方案

本发明的一个方式所涉及的燃料电池系统对燃料进行重整，向前级燃料电池供给重整气体，获取前级燃料电池的发热量和吸热量，在所获取到的吸热量比发热量大的情况下，对前级燃料电池的电流量、向重整器供给的空气流量以及前级燃料电池的温度中的至少一个进行控制。

发明的效果

根据本发明，能够减少用于对发电用空气进行加热的燃料导入，提高发电效率。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式所涉及的燃料电池系统的结构图。

图2是在本发明的第一实施方式所涉及的燃料电池系统中参照的表示重整效率ηref与o2/c之间的关系的对应图。

图3是在本发明的第一实施方式所涉及的燃料电池系统中参照的表示吸热量qdr与(o2+i1n1/4f)/c之间的关系的对应图。

图4是在本发明的第一实施方式所涉及的燃料电池系统中参照的表示发电效率ηfc与i1n1/(i1n1+i2n2)之间的关系的对应图。

图5是在本发明的第一实施方式所涉及的燃料电池系统中参照的表示发热量q1与i1n1/(i1n1+i2n2)之间的关系的对应图。

图6是说明本发明的第一实施方式所涉及的燃料电池系统1的动作例的流程图。

图7是说明本发明的第一实施方式所涉及的燃料电池系统1的动作例的流程图。

图8是在本发明的第二实施方式所涉及的燃料电池系统中参照的表示发电效率ηfc与i1n1/(i1n1+i2n2)之间的关系的对应图。

图9是本发明的第二实施方式所涉及的表示吸热量qdr与(o2+i1n1/4f)/c之间的关系的对应图。

图10是本发明的第二实施方式所涉及的表示发电效率ηfc与i1n1/(i1n1+i2n2)之间的关系的对应图。

图11是本发明的第二实施方式所涉及的表示发热量q1与i1n1/(i1n1+i2n2)之间的关系的对应图。

图12是说明本发明的第二实施方式所涉及的燃料电池系统1的动作例的流程图。

图13是说明本发明的第二实施方式所涉及的燃料电池系统1的动作例的流程图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明的实施方式。在附图的记载中，对同一部分标注同一标记并省略说明。

[第一实施方式]

参照图1来说明第一实施方式所涉及的燃料电池系统1的结构。如图1所示，燃料电池系统1具备：前级燃料电池10，其具备负极10a和正极10b；后级燃料电池11，其具备负极11a和正极11b；以及重整器12。从重整器12送出的重整气体被供给到负极10a，还经由燃料流路16被供给到负极11a。

另外，燃料电池系统1具备：燃料泵13，其向重整器12供给新的原燃料；空气鼓风机14，其向重整器12、正极10b及正极11b供给空气；负载15，其与前级燃料电池10及后级燃料电池11连接；以及控制部20。并且，燃料电池系统1具备：温度传感器s1，其检测重整器12的温度tref；传感器s2(获取单元)，其检测前级燃料电池10的温度t1；以及温度传感器s3，其检测后级燃料电池11的温度t2。

前级燃料电池10和后级燃料电池11例如是固体氧化物型燃料电池(sofc；solidoxidefuelcell)。前级燃料电池10和后级燃料电池11使向负极10a及负极11a供给的重整气体与向正极10b及正极11b供给的空气发生反应来产生电力，将该电力供给到负载15。

重整器12使用催化剂反应来对从蒸发器(未图示)供给的水蒸气、由燃料泵13供给的新的原燃料以及从空气鼓风机14供给的空气进行重整，将重整后的燃料(包含氢气的重整气体)供给到负极10a。此时重整器12将在后级燃料电池11的负极11a中使用的重整气体也同时供给到负极10a。

控制部20(控制单元)是对燃料电池系统1进行统一控制的装置，例如是由cpu、rom、ram、将它们连接的数据总线以及输入输出接口构成的计算机。控制部20与燃料泵13、空气鼓风机14、负载15及各温度传感器s1～s3连接。控制部20当获取到负载15的输出要求时获取各温度传感器s1～s3的检测信号。控制部20使用所获取到的检测信号来向燃料泵13、空气鼓风机14输出控制信号，对从燃料泵13送出的燃料以及从空气鼓风机14送出的空气量进行控制。然后，控制部20从前级燃料电池10和后级燃料电池11供给满足负载15的输出要求的电力。

另外，控制部20存储有在燃料电池系统1的控制中使用的对应图。具体地说，控制部20存储有图2～5所示的对应图。结合后述的图7的流程图来说明图2～5所示的对应图。

接着，参照图6和图7所示的流程图来说明如上所述那样构成的本发明的第一实施方式所涉及的燃料电池系统1的作用。首先，参照图6来说明燃料电池系统1的概要性动作。

在步骤s101中，控制部20获取负载15的要求输出。

在步骤s102中，控制部20设定用于满足负载15的要求输出的运转目标。

在步骤s103中，控制部20基于在步骤s102中设定的运转目标来执行前级燃料电池10和后级燃料电池11的运转。

接着，参照图7来说明图6所示的步骤s102的详细动作。

在步骤s11中，控制部20对重整器12的温度tref、前级燃料电池10的温度t1、后级燃料电池11的温度t2进行检测。

在步骤s12中，控制部20设定o2/c。o2/c是向重整器12投入的空气及新的原燃料的氧摩尔流量与碳原子摩尔流量比。

在步骤s13中，控制部20参照图2所示的对应图，来预测将在步骤s12中设定的o2/c投入到重整器12的情况下的重整器12的重整效率ηref和温度tref。如图2所示，当o2/c增加时重整效率ηref下降。重整效率ηref用式(1)表示。

[数式1]

ηref＝δhref/δh…(1)

在此，δhref是重整后焓变化量，δh是投入焓变化量。并且，作为焓变化的基准，在此采用低位发热量的定义。本案件并不限定于该定义。

在步骤s14中，控制部20设定前级燃料电池10的温度t1。

在步骤s15中，控制部20设定前级燃料电池10的电流i1。

在步骤s16中，控制部20使用在步骤s14和步骤s15中设定的温度t1和电流i1来预测前级燃料电池10的发电量p1和发热量q1。

在此，说明发热量q1。

在第一实施方式中，要在前级燃料电池10和后级燃料电池11中使用的重整气体被供给到负极10a。即，两个燃料电池进行发电所需的重整气体被供给到负极10a。重整气体包含甲烷，因此会向负极10a供给大量的甲烷。

在前级燃料电池10进行发电时，由于所产生的电流量而氧化物离子穿过前级燃料电池10内部的电解质地移动。然后，重整气体、氧化物离子以及电子发生反应，由此产生与从化学反应的生成热减去电力所得到的差相当的发热量q1。发热量q1用式(2)表示。

[数式2]

q1＝δh1-p1…(2)

在此，δh1是前级燃料电池10的发电利用燃料焓变化量。

另一方面，伴随前级燃料电池10的动作温度和氧化物离子的移动，由重整器12的动作温度和所供给的新的原燃料这样的条件决定的重整气体在前级燃料电池10内进行内部重整。更详细地说，产生利用被导入到前级燃料电池10的大量的甲烷和水来生成氢和co的水蒸气重整反应。该反应是吸热反应，产生吸热量qdr。当该吸热量qdr超过发热量q1时，前级燃料电池10的运转点发生偏移，燃料电池系统1整体的效率下降。吸热量qdr用式(3)表示。

[数式3]

qdr＝δhout1+δh1-δhref…(3)

在此，δhout1是前级燃料电池10出口的未利用燃料焓变化量。

如图3所示，在向重整器12投入的空气及新的原燃料的氧摩尔流量与碳原子摩尔流量比以及伴随在前级燃料电池10进行发电时产生的电流i1而移动的氧化物离子的氧量i1/4f(f：法拉第常数)同吸热量qdr之间具有相关性。即，当向重整器12投入的空气量o2或前级燃料电池10的电流量i1n1增加时，吸热量qdr下降。因此，控制部20能够参照图3所示的对应图来控制空气量o2或前级燃料电池10的电流量i1n1，由此使吸热量qdr下降。此外，n1是前级燃料电池10的堆层叠级数。

在步骤s17中，控制部20预测后级燃料电池11的发电量p2和电流i2。具体地说，控制部20从整个燃料电池系统1的发电量p减去前级燃料电池10的发电量p1来预测发电量p2。另外，控制部20使用预测出的发电量p2来预测后级燃料电池11的电流i2。

在步骤s18中，控制部20使用电流i1、电流i2以及燃料利用率ηfu来决定向重整器12供给的新的原燃料的流量。燃料利用率ηfu是指在发电中利用的燃料相对于向燃料电池系统1投入的新的原燃料的比例。燃料利用率ηfu用式(4)表示。

[数式4]

ηfu＝δhin/δhref…(4)

在此，δhin是发电利用燃料的总焓变化量。在将前级燃料电池10的发电利用燃料焓变化量设为δh1、将后级燃料电池11的发电利用燃料焓变化量设为δh2的情况下，δhin用式(5)表示。

[数式5]

δhin＝δh1+δh2…(5)

在步骤s19中，控制部20预测前级燃料电池10的吸热量qdr。

在步骤s20中，控制部20判断发热量q1是否大于吸热量qdr。在发热量q1大于吸热量qdr的情况下(步骤s20中“是”)，处理进入步骤s21。另一方面，在发热量q1为吸热量qdr以下的情况下(步骤s20中“否”)，处理进入步骤s24。

在步骤s21中，控制部20预测系统效率ηs。系统效率ηs是指表示燃料电池系统1整体的效率的指标，值越大则表示效率越佳。系统效率ηs用式(6)表示。

[数式6]

ηs＝p/δh＝ηref×ηfc×ηfu…(6)

在此，ηfc是前级燃料电池10和后级燃料电池11的发电效率。在后面叙述该发电效率ηfc。如上述式(6)所示，系统效率ηs用重整效率ηref、发电效率ηfc以及燃料利用率ηfu之积表示。

在步骤s22中，控制部20判断在试验范围内系统效率ηs是否最大。在系统效率ηs最大的情况下(步骤s22中“是”)，处理进入步骤s23。另一方面，在系统效率ηs不是最大的情况下(步骤s22中“否”)，处理进入步骤s24。

在步骤s23中，控制部20存储试验结果。具体地说，控制部20记录所设定的o2/c、电流i1、温度t1。

在步骤s24中，控制部20判断是否对电流i1在规定范围内全部进行了探讨。在对电流i1在规定范围内全部进行了探讨的情况下(步骤s24中“是”)，处理进入步骤s25。另一方面，在未对电流i1在规定范围内全部进行了探讨的情况下(步骤s24中“否”)，处理返回到步骤s15。

在此，说明电流i1的规定范围。

如图4所示，当取发电效率ηfc为纵轴、取前级燃料电池10的电流量i1n1相对于前级燃料电池10及后级燃料电池11的总电流量(i1n1+i2n2)的比例为横轴时，纵轴与横轴的关系为具有规定的峰值的抛物线。此外，n2是后级燃料电池11的堆层叠级数。发电效率ηfc用式(7)表示。

[数式7]

ηfu＝p1+p2/δhin…(7)

在图4所示的峰值之前，随着使电流i1增加，发电效率ηfc上升。另外，在即将到峰值之处存在发热量q1超过吸热量qdr的点。更详细地说，如图5所示，具有随着电流量i1n1增加而发热量q1上升的关系，存在发热量q1超过吸热量qdr的点。因此，控制部20参照图4和图5所示的对应图，来在发热量q1超过吸热量qdr、且发电效率ηfc变高的范围内搜索电流i1。

此外，如图3所示的对应图中说明的那样电流量i1n1随着增加而吸热量qdr下降是由于：如图5的对应图所示，随着电流量i1n1增加而发热量q1上升。

在步骤s25中，控制部20判断是否对前级燃料电池10的温度t1在规定范围内全部进行了探讨。在对温度t1在规定范围内全部进行了探讨的情况下(步骤s25中“是”)，处理进入步骤s26。另一方面，在未对温度t1在规定范围内全部进行了探讨的情况下(步骤s25中“否”)，处理返回到步骤s14。

在图4的对应图中，说明了在即将到峰值之处存在发热量q1超过吸热量qdr的点。换言之，这意味着在电流量i1n1小的区域发热量q1低于吸热量qdr。另外，在电流量i1n1小、且重整器12的出口温度低于前级燃料电池10的温度t1的情况下发热量q1低于吸热量qdr。因此，控制部20在规定范围内设定成前级燃料电池10的温度t1小于重整器12的出口温度，搜索发热量q1超过吸热量qdr的温度t1。

在步骤s26中，控制部20判断是否对o2/c在规定范围内全部进行了探讨。在对o2/c在规定范围内全部进行了探讨的情况下(步骤s26中“是”)，处理进入步骤s。另一方面，在未对o2/c在规定范围内全部进行了探讨的情况下(步骤s26中“否”)，处理返回到步骤s12。如图2所示，随着o2/c增加而重整效率ηref减少。另一方面，如图3所示，随着o2/c增加而吸热量qdr减少。因而，控制部20搜索使发热量q1超过吸热量qdr且使效率变高的o2/c。

在步骤s27中，控制部20将在步骤s23中存储的o2/c、电流i1、温度t1设定为运转条件。

如以上所说明的那样，根据第一实施方式所涉及的燃料电池系统1，能够得到以下的作用效果。

燃料电池系统1通过对前级燃料电池10的电流量i1n1、向重整器12供给的空气流量以及前级燃料电池10的温度t1中的至少一个进行控制，来预测前级燃料电池10的发热量q1和吸热量qdr，搜索吸热量qdr低于发热量q1的运转点。由此，不需要对发电用空气进行加热使得吸热量qdr低于发热量q1，燃料电池系统1能够以高效率进行运转。

另外，燃料电池系统1基于系统效率ηs来设定前级燃料电池10的温度t1、前级燃料电池10的电流量i1n1、向重整器12供给的空气流量。由此，燃料电池系统1能够设定高效率的运转点，能够以高效率进行运转。

另外，燃料电池系统1使电流量i1n1增加来使发热量q1增加，从而使吸热量qdr下降。即，燃料电池系统1搜索并设定使发热量q1超过吸热量qdr的电流i1。由此，不需要对发电用空气进行加热使得吸热量qdr低于发热量q1，燃料电池系统1能够以高效率进行运转。

[第二实施方式]

接着，说明本发明的第二实施方式。第二实施方式所涉及的燃料电池系统1与前述的第一实施方式之间结构相同，计算运转条件的手法不同。即，在第一实施方式中参照图3～图6所示的各对应图来设定运转条件，但是在第二实施方式中，如下面所示，除了图3～图6，还参照图8～图11的对应图来设定运转条件。下面，参照图12、图13所示的流程图来详细说明第二实施方式所涉及的燃料电池系统的作用。

在步骤s51中，控制部20对重整器12的温度tref、前级燃料电池10的温度t1、后级燃料电池11的温度t2进行检测。

在步骤s52中，控制部20将o2/c设定为0。

在步骤s53中，控制部20将前级燃料电池10的温度t1设定为能够采取的最大值。

在步骤s54中，控制部20参照图2所示的对应图，来预测将在步骤s12中设定的o2/c投入到重整器12的情况下的重整器12的重整效率ηref和温度tref。

在步骤s55中，控制部20将前级燃料电池10的电流i1设定为0。

在步骤s56中，控制部20预测前级燃料电池10的发电量p1和发热量q1。

在步骤s57中，控制部20预测后级燃料电池11的发电量p2和电流i2。具体地说，控制部20从燃料电池系统1整体的发电量p减去前级燃料电池10的发电量p1来预测发电量p2。另外，控制部20使用预测出的发电量p2来预测后级燃料电池11的电流i2。

在步骤s58中，控制部20使用电流i1、电流i2以及燃料利用率ηfu来决定向重整器12供给的新的原燃料的流量。

在步骤s59中，控制部20预测前级燃料电池10的吸热量qdr。

在步骤s60中，控制部20判断发热量q1是否大于吸热量qdr。在发热量q1大于吸热量qdr的情况下(步骤s60中“是”)，处理进入步骤s61。另一方面，在发热量q1为吸热量qdr以下的情况下(步骤s60中“否”)，处理进入步骤s63。

在步骤s61中，控制部20判断斜率dηfc/di1是否为0。在斜率dηfc/di1为0的情况下(步骤s61中“是”)，处理进入步骤s67。另一方面，在斜率dηfc/di1不是0的情况下(步骤s61中“否”)，处理进入步骤s62。如图8所示，斜率dηfc/di1是发电效率ηfc相对于前级燃料电池10的电流i1的斜率。

在步骤s62中，控制部20判断斜率dηfc/di1是否大于0。在斜率dηfc/di1大于0的情况下(步骤s62中“是”)，处理进入步骤s63。另一方面，在斜率dηfc/di1为0以下的情况下(步骤s62中“否”)，处理进入步骤s67。

在步骤s63中，控制部20判断是否对电流i1在规定范围内全部进行了探讨。在对电流i1在规定范围内全部进行了探讨的情况下(步骤s63中“是”)，处理进入步骤s65。另一方面，在未对电流i1在规定范围内全部进行了探讨的情况下(步骤s63中“否”)，处理进入步骤s64。

在步骤s64中，控制部20使电流i1在规定范围内增加，使处理返回到步骤s56。在步骤s62中斜率dηfc/di1不是0且大于0意味着：如图8所示，随着使电流量i1n1增加，发电效率ηfc接近峰值。因此，在未对电流i1在规定范围内进行了探讨的情况下，控制部20搜索作为图8所示的峰值的电流i1。此外，图8所示的比(1)靠右侧的区域表示发热量q1超过吸热量qdr的区域。

在步骤s65中，控制部20判断是否对o2/c在规定范围内全部进行了探讨。在对o2/c在规定范围内全部进行了探讨的情况下(步骤s65中“是”)，处理进入步骤s。另一方面，在未对o2/c在规定范围内全部进行了探讨的情况下(步骤s73中“否”)，处理进入步骤s73。

在步骤s66中，控制部20判断是否对前级燃料电池10的温度t1在规定范围内全部进行了探讨。在对温度t1在规定范围内全部进行了探讨的情况下(步骤s66中“是”)，处理进入步骤s76。另一方面，在未对温度t1在规定范围内全部进行了探讨的情况下(步骤s66中“否”)，处理进入步骤s75。

在步骤s67中，控制部20预测系统效率ηs。在步骤s61中斜率dηfc/di1为0意味着：如图8所示，发电效率ηfc最高。因而，系统效率ηs变高，因此控制部20预测系统效率ηs。另外，斜率dηfc/di1为0以下意味着：如图8所示，比峰值靠右侧。在该情况下，随着电流量i1n1变大而系统效率ηs下降，但是根据电流量i1n1的不同，也存在系统效率ηs高的区域。因此，控制部20预测系统效率ηs。

在步骤s68中，控制部20判断在试验范围内系统效率ηs是否最大。在系统效率ηs最大的情况下(步骤s68中“是”)，处理进入步骤s69。另一方面，在系统效率ηs不是最大的情况下(步骤s68中“否”)，处理进入步骤s70。

在步骤s69中，控制部20存储运转条件和系统效率ηs的结果。

在步骤s70中，控制部20判断斜率dηfc/di1是否为0。在斜率dηfc/di1为0的情况下(步骤s70中“是”)，处理进入步骤s76。另一方面，在斜率dηfc/di1不是0的情况下(步骤s70中“否”)，处理进入步骤s71。

在步骤s71中，控制部20判断发电效率ηfc是否大于发电效率ηfc2。发电效率ηfc2(第二发电效率)是指在检测出的温度t2下对于负载15的要求输出仅利用后级燃料电池11来进行发电的情况下的发电效率。在发电效率ηfc大于发电效率ηfc2的情况下(步骤s71中“是”)，处理进入步骤s72。另一方面，在发电效率ηfc为发电效率ηfc2以下的情况下(步骤s71中“否”)，处理进入步骤s74。

在步骤s71中，判断发电效率ηfc是否大于发电效率ηfc2是为了判断运转条件是图8所示的(2)的区域还是(3)的区域。图8所示的(2)的区域是指斜率dηfc/di1小于0、且发电效率ηfc大于发电效率ηfc2的区域。另一方面，图8所示的(3)的区域是指斜率dηfc/di1小于0、且发电效率ηfc小于发电效率ηfc2的区域。

在运转条件是图8所示的(2)的区域的情况下，控制部20如后文所述那样使向重整器12供给的空气流量增加。这是由于，如图9所示，通过使向重整器12供给的空气流量增加，来使吸热量qdr下降。

另一方面，在运转条件是图8所示的(3)的区域的情况下，发电效率ηfc小于发电效率ηfc2，因此仅利用后级燃料电池11进行运转会使燃料电池系统1整体的效率更佳。因此，控制部20降低前级燃料电池10的温度t1，来使前级燃料电池10的发电量p1和吸热量qdr下降。

在步骤s72中，控制部20判断吸热量qdr是否大于0。在吸热量qdr大于0的情况下(步骤s72中“是”)，处理进入步骤s73。另一方面，在吸热量qdr为0以下的情况下(步骤s72中“否”)，处理进入步骤s76。

在步骤s73中，控制部20使o2/c在规定范围内增加，使处理返回到步骤s54。更详细地说，在步骤s73中，运转条件是图8所示的(2)的区域，因此控制部20使o2/c增加来使吸热量qdr下降，搜索效率更佳的运转条件。

在步骤s74中，控制部20判断前级燃料电池10的温度t1是否大于重整器12的温度tref。在温度t1大于温度tref的情况下(步骤s74中“是”)，处理进入步骤s75。另一方面，在温度t1为温度tref以下的情况下(步骤s74中“否”)，处理进入步骤s76。

在步骤s75中，控制部20使温度t1在规定范围内降低，使处理返回到步骤s54。如图9所示，随着温度t1变低，吸热量qdr下降。更详细地说，随着温度t1相比于温度tref变低，吸热量qdr下降。此外，在图9中温度t1与温度t2相同时，温度最高，越是趋向图9所示的对应图的下方，温度t1越低。

另外，如图10所示，随着温度t1相比于温度tref变低，发电效率ηfc的峰值以在小的电流量i1n1处具有峰值的方式移动。另外，如图10所示，发电效率ηfc的峰值大于发电效率ηfc2，比箭头靠右侧是发热量q1超过吸热量qdr的区域。即，控制部20能够如图10所示那样降低温度t1，由此搜索以下的运转条件：在小的电流量i1n1处发电效率ηfc变高，发热量q1超过吸热量qdr。

另外，如图11所示，随着温度t1变低，发热量q1下降，比箭头靠右侧是发热量q1超过吸热量qdr的区域。即，如图11所示，随着温度t1变低，发热量q1下降，但是能够在小的电流量i1n1处实现发热量q1超过吸热量qdr的区域，因此控制部20能够通过降低温度t1，来搜索在小的电流量i1n1处发热量q1超过吸热量qdr的运转条件。

在步骤s76中，控制部20将在步骤s69中存储的o2/c、电流i1、温度t1设定为运转条件。

如以上所说明的那样，根据第二实施方式所涉及的燃料电池系统1，能够得到以下的作用效果。

在发电效率ηfc相对于前级燃料电池10的电流i1的斜率dηfc/di1为正的情况下，燃料电池系统1使前级燃料电池10的电流i1进一步变大，由此搜索发电效率ηfc高的运转点。由此，燃料电池系统1能够设定高效率的运转点，能够以高效率进行运转。

另外，燃料电池系统1在探讨运转条件时，将向重整器12供给的空气流量设为零，将前级燃料电池10的运转上能够采取的动作温度从最大温度起进行探讨，因此判断为斜率dηfc/di1变为零的点是发电效率ηfc最高的点，设定运转条件。由此，燃料电池系统1能够设定高效率的运转点，能够以高效率进行运转。

另外，在斜率dηfc/di1为负的情况下，即使使电流i1进一步增加系统效率ηs也降低，因此燃料电池系统1预测该时间点的运转条件下的系统效率ηs。在预测出的系统效率ηs在试验范围内最大的情况下，燃料电池系统1设定该运转条件。由此，燃料电池系统1能够设定高效率的运转点，能够以高效率进行运转。

另外，在斜率dηfc/di1为负、且发电效率ηfc大于发电效率ηfc2的情况下，燃料电池系统1使向重整器12供给的空气流量增加来使吸热量qdr下降。通过像这样搜索吸热量qdr低于发热量q1的运转点，不需要对发电用空气进行加热使得吸热量qdr低于发热量q1，燃料电池系统1能够以高效率进行运转。

另外，燃料电池系统1在斜率dηfc/di1为负、且发电效率ηfc小于发电效率ηfc2的情况下，降低前级燃料电池10的温度t1。这是由于，与向重整器12供给空气来使吸热量qdr下降、使重整效率ηref下降相比，直接仅利用后级燃料电池11进行发电会使系统效率ηs更高。燃料电池系统1通过降低温度t1来搜索吸热量qdr低于发热量q1的运转点。这样，燃料电池系统1不设定为了维持温度t1而使系统效率ηs下降的运转条件，而是通过降低温度t1来搜索吸热量qdr低于发热量q1的运转点。由此，燃料电池系统1能够设定效率比发电效率ηfc2佳的运转点，能够以高效率进行运转。

如上所述那样记载了本发明的实施方式，但是不应理解为形成该公开的一部分的论述和附图对本发明产生限定。根据该公开，对本领域技术人员而言各种替代实施方式、实施例以及应用技术是显而易见的。

附图标记说明

10：前级燃料电池；11：后级燃料电池；12：重整器；s2：传感器；20：控制部。