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JP2003115317A - Stopping method of power generation of fuel cell - Google Patents

Stopping method of power generation of fuel cell

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Publication number
JP2003115317A
JP2003115317A JP2001307842A JP2001307842A JP2003115317A JP 2003115317 A JP2003115317 A JP 2003115317A JP 2001307842 A JP2001307842 A JP 2001307842A JP 2001307842 A JP2001307842 A JP 2001307842A JP 2003115317 A JP2003115317 A JP 2003115317A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power generation
fuel cell
gas
air
exhaust gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2001307842A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Kanai
靖司 金井
Yasunori Kotani
保紀 小谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2001307842A priority Critical patent/JP2003115317A/en
Publication of JP2003115317A publication Critical patent/JP2003115317A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent damage of a solid polymer electrolyte membrane at the stopping time of power generation of a fuel cell. SOLUTION: In the stopping method of power generation of the fuel cell 1 wherein power generation is carried out by using air supplied by an air compressor 7 and hydrogen supplied by a hydrogen supplying means 13 as reaction gases, at the stopping time of the power generation of the fuel cell 1, air off-gas discharged from the cathode of the fuel cell 1 is recirculated and supplied to the cathode, and the power generation is continued by using residual oxygen in the air off-gas, and when the power generation voltage becomes a prescribed value or less, the power generation is stopped.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、水素と空気を反
応ガスとして発電する燃料電池の発電停止方法に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power generation stopping method for a fuel cell, which uses hydrogen and air as reaction gases to generate power.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池自動車等に搭載される燃料電池
には、例えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体
高分子電解質膜をアノードとカソードとで両側から挟み
込み、さらにその外側を一対のセパレータで挟持して形
成されたセルを複数積層して構成されたスタックからな
り、各セルのアノードに燃料ガスとして水素ガスを供給
し、カソードに酸化剤ガスとして酸素を含む空気を供給
して発電を行うものがある。以下、燃料ガスと酸化剤ガ
スを総称して反応ガスという。この燃料電池において
は、アノードで触媒反応により発生した水素イオンが、
固体高分子電解質膜を通過してカソードまで移動し、カ
ソードで酸素と電気化学反応を起こして発電する。
2. Description of the Related Art In a fuel cell mounted on a fuel cell vehicle, a solid polymer electrolyte membrane composed of, for example, a solid polymer ion exchange membrane is sandwiched between an anode and a cathode from both sides, and a pair of separators is provided outside the membrane. It consists of a stack of multiple cells formed by sandwiching them, and hydrogen gas is supplied to the anode of each cell as fuel gas and air containing oxygen as oxidant gas is supplied to the cathode to generate electricity. There is something. Hereinafter, the fuel gas and the oxidant gas are collectively referred to as a reaction gas. In this fuel cell, the hydrogen ions generated by the catalytic reaction at the anode are
It moves through the solid polymer electrolyte membrane to the cathode, where it causes an electrochemical reaction with oxygen to generate electricity.

【0003】この種の燃料電池では、発電停止時に、燃
料電池内に残留するアノード側の水素ガスが固体高分子
電解質膜を透過してカソード側へ、また、カソード側の
空気中の酸素ガスや窒素ガスが固体高分子電解質膜を透
過してアノード側へ移動する、所謂クロスリークが生じ
ることが知られている。このクロスリークが生じると、
固体高分子電解質膜の近くで水素と酸素が反応し、固体
高分子電解質膜が損傷する虞があった。
In this type of fuel cell, when power generation is stopped, hydrogen gas on the anode side remaining in the fuel cell permeates the solid polymer electrolyte membrane to the cathode side, and oxygen gas in the air on the cathode side or It is known that so-called cross leak occurs in which nitrogen gas permeates the solid polymer electrolyte membrane and moves to the anode side. When this cross leak occurs,
There is a possibility that hydrogen and oxygen react near the solid polymer electrolyte membrane and the solid polymer electrolyte membrane is damaged.

【0004】そこで、この種の燃料電池においては、固
体高分子電解質膜を保護するため、発電停止時に燃料電
池に窒素ガス等の不活性ガスを供給して燃料電池内の水
素ガスおよび空気を排出し、アノード側およびカソード
側に不活性ガスを封じ込めたり、あるいは、発電開始時
に燃料電池のアノード側に水素ガスを供給する前に不活
性ガスを供給してアノード側に残留するガスを排出し、
その後で水素ガスを供給するようにしている。
Therefore, in this type of fuel cell, in order to protect the solid polymer electrolyte membrane, an inert gas such as nitrogen gas is supplied to the fuel cell when the power generation is stopped, and hydrogen gas and air in the fuel cell are discharged. Then, contain an inert gas in the anode side and the cathode side, or supply the inert gas before supplying hydrogen gas to the anode side of the fuel cell at the start of power generation, and discharge the residual gas to the anode side,
After that, hydrogen gas is supplied.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな方法を採用するとなると、不活性ガス源(タンク
等)を用意する必要があり、さらに、その不活性ガスを
燃料電池に供給するためのシステム(ポンプ、配管、制
御装置等)が必要になる。その結果、燃料電池の全体シ
ステムが大型化するという問題があり、特に、搭載スペ
ースに制限がある車載用には不向きであった。また、不
活性ガスの残量が減ってきたときには、不活性ガスを補
充しなければならず、面倒であった。そこで、この発明
は、不活性ガス源を必要とせず、発電停止中の燃料電池
を保護することができる燃料電池の発電停止方法を提供
するものである。
However, if such a method is adopted, it is necessary to prepare an inert gas source (tank or the like), and a system for supplying the inert gas to the fuel cell. (Pump, piping, control device, etc.) are required. As a result, there is a problem that the entire system of the fuel cell becomes large in size, and it is not suitable for vehicle mounting, which has a limited mounting space. Further, when the remaining amount of the inert gas has decreased, the inert gas must be replenished, which is troublesome. Therefore, the present invention provides a method for stopping power generation of a fuel cell that does not require an inert gas source and can protect the fuel cell during power generation stoppage.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1に記載した発明は、コンプレッサ(例え
ば、後述する実施の形態におけるエアコンプレッサ7)
によって供給される空気と水素供給手段(例えば、後述
する実施の形態における水素供給手段13)によって供
給される水素を反応ガスとして発電する燃料電池(例え
ば、後述する実施の形態における燃料電池1)の発電停
止方法において、前記燃料電池の発電停止時に、燃料電
池のカソードから排出される排出ガス(例えば、後述す
る実施の形態における空気オフガス)を前記コンプレッ
サで再循環して前記カソードに供給し、排出ガス中の残
留酸素により発電を継続し、発電電圧が所定値以下にな
った時に発電を停止することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 provides a compressor (for example, an air compressor 7 in an embodiment described later).
Of the fuel cell (for example, the fuel cell 1 in the embodiment to be described later) that generates electric power by using the air supplied by the hydrogen and the hydrogen supply means (for example, the hydrogen supply means 13 in the embodiment to be described later) as the reaction gas. In the power generation stopping method, when the power generation of the fuel cell is stopped, exhaust gas discharged from the cathode of the fuel cell (for example, air off-gas in the embodiments described later) is recirculated by the compressor to be supplied to the cathode and discharged. It is characterized in that power generation is continued by residual oxygen in the gas and power generation is stopped when the power generation voltage becomes equal to or lower than a predetermined value.

【0007】このように構成することにより、燃料電池
のカソードから排出される排出ガスをカソードに再循環
して発電している間に、排出ガス中に残留する酸素が減
少していき、発電電圧が所定値以下になったときには、
排出ガス中の酸素濃度が極めて低濃度になり、カソード
側に不活性ガスを封入したのと極めて近い雰囲気を形成
することが可能になる。したがって、この時点で発電を
停止することにより、発電停止後にクロスリークが生じ
ても、水素と酸素との反応は殆どない。また、従来必要
とされていた不活性ガス源および不活性ガス供給システ
ムが不要になる。
With this structure, while the exhaust gas discharged from the cathode of the fuel cell is being recirculated to the cathode to generate electric power, the oxygen remaining in the exhaust gas is reduced and the generated voltage is reduced. When is below a predetermined value,
The oxygen concentration in the exhaust gas becomes extremely low, and it becomes possible to form an atmosphere very close to that in which an inert gas is filled on the cathode side. Therefore, by stopping the power generation at this point, even if a cross leak occurs after the power generation is stopped, there is almost no reaction between hydrogen and oxygen. Further, the inert gas source and the inert gas supply system which have been conventionally required are not required.

【0008】請求項2に記載した発明は、請求項1に記
載の発明において、前記排出ガス中の残留酸素による発
電で得た電力で前記コンプレッサを駆動することを特徴
とする。このように構成することにより、排出ガス再循
環発電で得た電力が無駄にならず、また、バッテリ等の
蓄電手段に蓄電されている電力を消費せずに済む。
The invention described in claim 2 is characterized in that, in the invention described in claim 1, the compressor is driven by electric power obtained by power generation by residual oxygen in the exhaust gas. With this configuration, the electric power obtained by the exhaust gas recirculation power generation is not wasted, and the electric power stored in the storage means such as a battery is not consumed.

【0009】請求項3に記載した発明は、請求項1に記
載の発明において、発電停止後に、前記燃料電池の反応
ガス供給通路を外部から遮断することを特徴とする。こ
のように構成することにより、発電を停止している間、
カソード側に新たな酸素が侵入するのを阻止することが
でき、カソード側を酸素濃度の低い状態に維持すること
が可能になる。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the reaction gas supply passage of the fuel cell is shut off from the outside after the power generation is stopped. By configuring in this way, while power generation is stopped,
New oxygen can be prevented from entering the cathode side, and the cathode side can be maintained in a low oxygen concentration state.

【0010】請求項4に記載した発明は、請求項1に記
載の発明において、前記排出ガス中の残留酸素による発
電時に、排出ガスの循環路に設けた除湿器(例えば、後
述する実施の形態における除湿器12)によって排出ガ
スに対し除湿を行うことを特徴とする。このように構成
することにより、排出ガス再循環発電により生じる生成
水を排出ガス中から除去することが可能になる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, a dehumidifier (for example, an embodiment described later) provided in a circulation path of the exhaust gas at the time of power generation by residual oxygen in the exhaust gas. The exhaust gas is dehumidified by the dehumidifier 12). With this configuration, it is possible to remove the water produced by the exhaust gas recirculation power generation from the exhaust gas.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る燃料電池の
発電停止方法の一実施の形態を図1から図3の図面を参
照して説明する。図1および図2は、燃料電池車輌に搭
載された燃料電池システムの概略構成図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a method for stopping power generation of a fuel cell according to the present invention will be described below with reference to the drawings of FIGS. 1 and 2 are schematic configuration diagrams of a fuel cell system mounted on a fuel cell vehicle.

【0012】燃料電池1は、固体高分子電解質膜型の燃
料電池であり、例えば固体ポリマーイオン交換膜等から
なる固体高分子電解質膜をアノードとカソードとで両側
から挟み込み、さらにその外側を一対のセパレータで挟
持して形成されたセルを複数積層して構成されたスタッ
クからなる。この燃料電池1では、アノードに水素ガス
が供給されカソードに酸素を含む空気が供給された時
に、前記アノードで触媒反応により発生した水素イオン
が、固体高分子電解質膜を透過して前記カソードまで移
動し、該カソードで酸素と電気化学反応を起こして発電
するようになっている。
The fuel cell 1 is a solid polymer electrolyte membrane type fuel cell. For example, a solid polymer electrolyte membrane made of, for example, a solid polymer ion exchange membrane is sandwiched between an anode and a cathode from both sides, and a pair of outer sides is provided. It is composed of a stack formed by stacking a plurality of cells sandwiched between separators. In this fuel cell 1, when hydrogen gas is supplied to the anode and air containing oxygen is supplied to the cathode, hydrogen ions generated by the catalytic reaction at the anode pass through the solid polymer electrolyte membrane and move to the cathode. Then, the cathode causes an electrochemical reaction with oxygen to generate power.

【0013】通常発電時における反応ガスの流れを図1
を参照して説明する。水素ガスは、高圧水素タンク等の
水素供給手段13から放出され、燃料供給制御弁2によ
り減圧された後、水素遮断弁3およびエゼクタ4を通っ
て燃料電池1の各セルのアノードに供給される。この水
素ガスは発電に供された後、未反応の水素ガスは燃料電
池1から水素オフガスとして排出され、除湿器5を通っ
てエゼクタ4に吸引され、水素供給手段13から供給さ
れる水素ガスと合流し再び燃料電池1に供給される。
The flow of the reaction gas during normal power generation is shown in FIG.
Will be described with reference to. The hydrogen gas is discharged from the hydrogen supply means 13 such as a high-pressure hydrogen tank, reduced in pressure by the fuel supply control valve 2, and then supplied to the anode of each cell of the fuel cell 1 through the hydrogen cutoff valve 3 and the ejector 4. . After this hydrogen gas is used for power generation, unreacted hydrogen gas is discharged from the fuel cell 1 as hydrogen off-gas, sucked through the dehumidifier 5 to the ejector 4, and supplied with hydrogen gas from the hydrogen supply means 13. They are merged and supplied again to the fuel cell 1.

【0014】一方、空気としての外気は、第1流路切替
弁6を通ってエアコンプレッサ7に吸引され、エアコン
プレッサ7によって加圧された後、第1空気遮断弁8を
通って燃料電池1の各セルのカソードに供給される。カ
ソードに供給された空気中の酸素の一部は酸化剤として
発電に供され、未反応の酸素を含む空気は空気オフガス
(排出ガス)として燃料電池1から排出され、第2空気
遮断弁9および第2流路切替弁10を通って、大気に放
出される。エアコンプレッサ2は、始動時等を除いて通
常の場合は、燃料電池1が発電することにより得られる
電力によって駆動される。以上が通常発電時における反
応ガスの流れである。
On the other hand, the outside air as air is sucked into the air compressor 7 through the first flow path switching valve 6 and pressurized by the air compressor 7, and then passes through the first air shutoff valve 8 to pass through the fuel cell 1. Is supplied to the cathode of each cell. Part of the oxygen in the air supplied to the cathode is used as an oxidant for power generation, and the air containing unreacted oxygen is discharged from the fuel cell 1 as air off gas (exhaust gas), and the second air cutoff valve 9 and It is released to the atmosphere through the second flow path switching valve 10. The air compressor 2 is normally driven by electric power obtained by the power generation of the fuel cell 1 except at the time of starting. The above is the flow of the reaction gas during normal power generation.

【0015】この燃料電池システムでは、第1流路切替
弁6と第2流路切替弁10が空気循環路11によって接
続されており、空気循環路11には除湿器12が設置さ
れている。第1流路切替弁6は、通常発電時には外気を
エアコンプレッサ7に流通させるように開き、空気循環
路11を遮断する。また、第2流路切替弁10は、通常
発電時には燃料電池1から排出された空気オフガスを大
気に放出させるように開き、空気循環路11を遮断す
る。したがって、通常発電時には空気循環路11にはガ
スが流れない。図1において空気循環路11を破線で示
しているのは、ガスが流通していないことを意味する。
In this fuel cell system, the first flow path switching valve 6 and the second flow path switching valve 10 are connected by an air circulation path 11, and a dehumidifier 12 is installed in the air circulation path 11. The first flow path switching valve 6 opens so as to allow the outside air to flow to the air compressor 7 during normal power generation, and shuts off the air circulation path 11. Further, the second flow path switching valve 10 opens so as to release the air off gas discharged from the fuel cell 1 to the atmosphere during normal power generation, and shuts off the air circulation path 11. Therefore, no gas flows through the air circulation path 11 during normal power generation. In FIG. 1, the air circulation path 11 is shown by a broken line, which means that gas is not flowing.

【0016】次に、燃料電池1の発電停止処理について
図3のフローチャートに従って説明するとともに、その
時の反応ガスの流れを図2の概略構成図を参照して説明
する。この発電停止処理は発電停止指令をトリガーとし
て実行される。まず、ステップS101において、外気
導入を停止するとともに空気オフガスの再循環を開始す
る。そのために、第1流路切替弁6の開閉状態を空気循
環路11とエアコンプレッサ7とを接続させるように開
くとともに外気流入側を遮断し、第2流路切替弁10の
開閉状態を燃料電池1から排出された空気オフガスを空
気循環路11に流通させるように開くとともに大気放出
側を遮断する。このように各流路切替弁6,10を切り
替えることにより、新たな外気は燃料電池1に供給され
なくなり、燃料電池1のカソードから排出される空気オ
フガスが、燃料電池1→第2空気遮断弁9→第2流路切
替弁10→除湿器12→第1流路切替弁6→エアコンプ
レッサ7→第1空気遮断弁8→燃料電池1という閉回路
を循環するようになる。なお、水素ガスの供給について
は通常発電時と同じ状態を保持する。
Next, the power generation stopping process of the fuel cell 1 will be described with reference to the flowchart of FIG. 3, and the flow of the reaction gas at that time will be described with reference to the schematic configuration diagram of FIG. This power generation stop processing is executed by using the power generation stop command as a trigger. First, in step S101, the introduction of outside air is stopped and the recirculation of air off-gas is started. Therefore, the open / closed state of the first flow path switching valve 6 is opened so as to connect the air circulation path 11 and the air compressor 7, the outside air inflow side is shut off, and the open / closed state of the second flow path switching valve 10 is changed to the fuel cell. The air off gas exhausted from No. 1 is opened so as to circulate in the air circulation path 11, and the atmosphere emission side is shut off. By switching the flow path switching valves 6 and 10 in this way, new outside air is no longer supplied to the fuel cell 1, and the air off gas discharged from the cathode of the fuel cell 1 is changed from the fuel cell 1 to the second air cutoff valve. A closed circuit of 9 → second flow path switching valve 10 → dehumidifier 12 → first flow path switching valve 6 → air compressor 7 → first air shutoff valve 8 → fuel cell 1 comes to circulate. Regarding the supply of hydrogen gas, the same state as during normal power generation is maintained.

【0017】このように、燃料電池1のカソードに空気
オフガスを循環させた場合であっても、空気オフガス中
に酸素が残留していれば、燃料電池1は発電を継続す
る。以下、空気オフガスを再循環させて燃料電池1を発
電することを排出ガス再循環発電と称す。なお、排出ガ
ス再循環発電を続けていると、空気オフガス中の酸素が
発電の際に消費される結果、空気オフガス中の酸素濃度
が徐々に低下していき、酸素ガス圧力が低下していっ
て、空気オフガスの圧力が低下していくので、排出ガス
再循環発電終了時のカソードのガス圧が大気圧よりもや
や高くなるように、排出ガス再循環発電開始時における
カソードのガス圧を所定(例えば、120〜130kP
a程度)に設定しておく。
As described above, even when the air off-gas is circulated through the cathode of the fuel cell 1, the fuel cell 1 continues to generate electricity if oxygen remains in the air off-gas. Hereinafter, the recirculation of the air off gas to generate the fuel cell 1 will be referred to as exhaust gas recirculation power generation. If the exhaust gas recirculation power generation is continued, oxygen in the air off gas is consumed during power generation, and as a result, the oxygen concentration in the air off gas gradually decreases, and the oxygen gas pressure decreases. As the pressure of the air off-gas decreases, the cathode gas pressure at the start of exhaust gas recirculation power generation is set so that the gas pressure of the cathode at the end of exhaust gas recirculation power generation is slightly higher than atmospheric pressure. (For example, 120 to 130 kP
a)).

【0018】次に、ステップS102に進んで、燃料電
池1が自立発電可能か否か判定する。ここで、自立発電
とは、燃料電池1自身の発電電力だけでエアコンプレッ
サ7等、発電に必要な補機類を駆動し制御することであ
る。なお、自立発電が可能か否かは、燃料電池1の総電
圧あるいは各セル電圧を検出して、これらの電圧が所定
値以上である場合に、自立発電可能と判定することがで
きる。なお、空気オフガスの再循環開始直後、すなわち
排出ガス再循環発電の開始直後は、通常、空気オフガス
中に自立発電可能にするだけの量の酸素が残留してい
る。また、自立発電が不可能な状態であれば、空気オフ
ガス中の酸素濃度が非常に低いために、自立発電に必要
な電圧が得ることができないと判断することができる。
Next, in step S102, it is determined whether the fuel cell 1 is capable of self-sustaining power generation. Here, the self-sustaining power generation is to drive and control the auxiliary devices necessary for power generation such as the air compressor 7 only by the power generated by the fuel cell 1 itself. Whether or not the self-sustaining power generation is possible can be determined by detecting the total voltage of the fuel cell 1 or each cell voltage, and when these voltages are equal to or higher than a predetermined value, the self-sustaining power generation can be determined. Immediately after the start of the recirculation of the air off gas, that is, immediately after the start of the exhaust gas recirculation power generation, there is usually a sufficient amount of oxygen remaining in the air off gas to enable independent power generation. Further, when the self-sustaining power generation is impossible, it can be determined that the voltage required for the self-sustaining power generation cannot be obtained because the oxygen concentration in the air off gas is extremely low.

【0019】ステップS102における判定結果が「Y
ES」(自立発電可能)である場合は、ステップS10
3に進み、排出ガス再循環発電により得られた電力でエ
アコンプレッサ7を駆動する。これにより、排出ガス再
循環発電で得た電力を無駄にしないで済むのでエネルギ
ーの有効利用を図ることができ、また、バッテリ等の蓄
電手段に蓄電されている電力を消費せずに済む。
The determination result in step S102 is "Y.
If "ES" (independent power generation is possible), step S10
3, the air compressor 7 is driven by the electric power obtained by the exhaust gas recirculation power generation. As a result, the electric power obtained by the exhaust gas recirculation power generation is not wasted, so that the energy can be effectively used, and the electric power stored in the storage means such as the battery is not consumed.

【0020】さらに、ステップS104に進んで、空気
オフガス中の残留酸素ガス圧力に応じて水素ガス圧を制
御する。水素ガスは、カソード側の圧力と同じかやや高
めに設定する必要があるが、前述したように、排出ガス
再循環発電を続けていると空気オフガス中の残留酸素が
消費されて、残留酸素ガス圧力が低下し、空気オフガス
の圧力が低下していくので、これに対応して水素ガスの
圧力も低下させる必要があるからである。
Further, in step S104, the hydrogen gas pressure is controlled according to the residual oxygen gas pressure in the air off gas. The hydrogen gas must be set to the same pressure as the cathode side or slightly higher, but as mentioned above, when exhaust gas recirculation power generation is continued, residual oxygen in the air off gas is consumed and residual oxygen gas This is because the pressure decreases and the pressure of the air off gas decreases, so that the pressure of the hydrogen gas also needs to decrease correspondingly.

【0021】そして、ステップS102における判定結
果が「NO」(自立発電不可能)である場合は、発電を
停止する(ステップS105)。これは、自立発電不可
能な状態になれば空気オフガス中の酸素濃度が十分に低
下しており、発電停止中にアノードとカソードの間でク
ロスリークが生じても問題が生じないと判断されるから
である。すなわち、空気オフガス中の酸素濃度が十分に
低い場合には、発電停止中にクロスリークして、アノー
ド側の水素ガスがカソード側へ移動し、あるいは、カソ
ード側のガスがアノード側へ移動しても、水素と酸素の
反応が殆どなく、固体高分子電解質膜が損傷することが
ない。すなわち、カソードに不活性ガスを封入したのと
同じ効果を得ることができる。
When the result of the determination in step S102 is "NO" (independent power generation is impossible), power generation is stopped (step S105). This is because if the self-sustaining power generation is disabled, the oxygen concentration in the air offgas is sufficiently reduced, and it is judged that no problem will occur even if cross leak occurs between the anode and the cathode during the power generation stop. Because. That is, when the oxygen concentration in the air off gas is sufficiently low, a cross leak occurs during power generation stop, hydrogen gas on the anode side moves to the cathode side, or gas on the cathode side moves to the anode side. However, there is almost no reaction between hydrogen and oxygen, and the solid polymer electrolyte membrane is not damaged. That is, it is possible to obtain the same effect as when the cathode is filled with the inert gas.

【0022】この後さらに、ステップS106に進み、
水素遮断弁3と第1、第2空気遮断弁8,9を閉じ、燃
料電池1の反応ガス供給通路を外部から遮断し、閉塞し
て、発電停止処理を終了する。これにより、燃料電池1
のカソード側に新規の空気が侵入するのを防止すること
ができ、燃料電池1のカソード側を酸素濃度の極めて低
い状態に維持し続けることができるので、発電停止中、
固体高分子電解質膜の保護を継続することができる。
After this, the process further proceeds to step S106,
The hydrogen shutoff valve 3 and the first and second air shutoff valves 8 and 9 are closed, the reaction gas supply passage of the fuel cell 1 is shut off from the outside and closed, and the power generation stop processing ends. As a result, the fuel cell 1
Since it is possible to prevent new air from entering the cathode side of the fuel cell and keep the cathode side of the fuel cell 1 at an extremely low oxygen concentration,
The protection of the solid polymer electrolyte membrane can be continued.

【0023】なお、排出ガス再循環発電中、空気オフガ
スは除湿器12を通過するので、排出ガス再循環発電に
より生じる生成水を空気オフガス中から除去することが
でき、生成水が燃料電池1内に残留するのを防止するこ
とができる。その結果、次に燃料電池1を再始動する時
の始動性が向上する。
Since the air off-gas passes through the dehumidifier 12 during the exhaust gas recirculation power generation, the generated water generated by the exhaust gas recirculation power generation can be removed from the air off gas, and the generated water is in the fuel cell 1. Can be prevented from remaining. As a result, the startability when the fuel cell 1 is restarted next is improved.

【0024】このように、この実施の形態における燃料
電池の発電停止方法によれば、不活性ガス源および不活
性ガス供給システムがなくても、カソード側に不活性ガ
スを封入したのと同様に固体高分子電解質膜を保護する
ことができる。したがって、燃料電池の全体システムを
小型・軽量化することができる。
As described above, according to the power generation stopping method of the fuel cell in this embodiment, even if the inert gas source and the inert gas supply system are not provided, it is possible to fill the cathode side with the inert gas. The solid polymer electrolyte membrane can be protected. Therefore, it is possible to reduce the size and weight of the entire fuel cell system.

【0025】〔他の実施の形態〕尚、この発明は前述し
た実施の形態に限られるものではない。例えば、前述し
た実施の形態では、ステップS106において第1、第
2空気遮断弁8,9を閉じて空気供給通路を外部から遮
断したが、第1流路切替弁6および第2流路切替弁10
の開閉状態を空気オフガスが循環可能な状態に保持する
ことによって、空気供給通路を外部から遮断するように
してもよい。このようにすると、第1、第2空気遮断弁
8,9が不要になる。
[Other Embodiments] The present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, in the above-described embodiment, the first and second air cutoff valves 8 and 9 are closed to shut off the air supply passage from the outside in step S106. However, the first flow passage switching valve 6 and the second flow passage switching valve 10
The air supply passage may be blocked from the outside by maintaining the open / closed state of the air off gas in a circulatable state. In this way, the first and second air cutoff valves 8 and 9 are unnecessary.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明するように、請求項1に記載し
た発明によれば、排出ガス再循環発電により、カソード
に供給される排出ガス中の酸素濃度が低下し、発電停止
時にはカソード側に不活性ガスを封入したのと極めて近
い雰囲気にすることができるので、発電停止後にクロス
リークが生じても水素と酸素の反応が殆どなく、その結
果、固体高分子電解質膜を保護し、ひいては燃料電池を
保護することができるという優れた効果が奏される。ま
た、従来必要とされていた不活性ガス源および不活性ガ
ス供給システムが不要になるので、燃料電池の全体シス
テムの小型・軽量化を図ることができるという効果もあ
る。
As described above, according to the invention described in claim 1, the exhaust gas recirculation power generation reduces the oxygen concentration in the exhaust gas supplied to the cathode, and when the power generation is stopped, the oxygen concentration is increased to the cathode side. Since it is possible to create an atmosphere very close to that in which an inert gas is filled, even if a cross leak occurs after power generation is stopped, there is almost no reaction between hydrogen and oxygen, and as a result, the solid polymer electrolyte membrane is protected and the fuel The excellent effect that the battery can be protected is exhibited. Further, since the inert gas source and the inert gas supply system which have been conventionally required are not required, there is an effect that the overall system of the fuel cell can be made compact and lightweight.

【0027】請求項2に記載した発明によれば、排出ガ
ス再循環発電で得た電力を無駄にしないで済むのでエネ
ルギーの有効利用を図ることができ、また、バッテリ等
の蓄電手段に蓄電されている電力を消費せずに済むとい
う効果が奏される。請求項3に記載した発明によれば、
発電を停止している間、カソード側に新たな酸素が侵入
するのを阻止することができ、カソード側を酸素濃度の
低い状態に維持することができるので、固体高分子電解
質膜および燃料電池の保護を実効あるものにすることが
できる。
According to the invention described in claim 2, since the electric power obtained by the exhaust gas recirculation power generation is not wasted, it is possible to effectively use the energy, and the electric power is stored in the electric storage means such as a battery. The effect that it does not have to consume the electric power that is being produced. According to the invention described in claim 3,
While power generation is stopped, new oxygen can be prevented from entering the cathode side, and the cathode side can be maintained in a low oxygen concentration state, so that the solid polymer electrolyte membrane and fuel cell The protection can be effective.

【0028】請求項4に記載した発明によれば、排出ガ
ス再循環発電により生じる生成水を排出ガス中から除去
することができるので、生成水が燃料電池内に残留する
のを防止して、燃料電池の再始動性を向上することがで
きるという効果が奏される。
According to the invention described in claim 4, since the generated water generated by the exhaust gas recirculation power generation can be removed from the exhaust gas, it is possible to prevent the generated water from remaining in the fuel cell, There is an effect that the restartability of the fuel cell can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 この発明に係る燃料電池の発電停止方法を実
施可能な燃料電池システムの一実施の形態の概略構成図
であり、通常発電時における反応ガスの流れを示した図
である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a fuel cell system capable of implementing a method for stopping power generation of a fuel cell according to the present invention, showing a flow of a reaction gas during normal power generation.

【図2】 前記実施の形態の燃料電池システムの概略構
成図であり、発電停止時における反応ガスの流れを示し
た図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the fuel cell system of the embodiment, showing a flow of a reaction gas when power generation is stopped.

【図3】 発電停止処理のフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart of a power generation stop process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃料電池 7 エアコンプレッサ(コンプレッサ) 12 除湿器 13 水素供給手段 1 fuel cell 7 Air compressor (compressor) 12 Dehumidifier 13 Hydrogen supply means

フロントページの続き Fターム(参考) 5H026 AA06 5H027 AA06 BA13 BA19 BC19 KK54 MM03 MM04 MM08 MM09 Continued front page    F-term (reference) 5H026 AA06                 5H027 AA06 BA13 BA19 BC19 KK54                       MM03 MM04 MM08 MM09

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コンプレッサによって供給される空気と
水素供給手段によって供給される水素を反応ガスとして
発電する燃料電池の発電停止方法において、 前記燃料電池の発電停止時に、燃料電池のカソードから
排出される排出ガスを前記コンプレッサで再循環して前
記カソードに供給し、排出ガス中の残留酸素により発電
を継続し、発電電圧が所定値以下になった時に発電を停
止することを特徴とする燃料電池の発電停止方法。
1. A method of stopping power generation of a fuel cell, wherein the air supplied by a compressor and hydrogen supplied by a hydrogen supply means are used as reaction gases to generate power, and when the power generation of the fuel cell is stopped, the fuel cell is discharged from a cathode of the fuel cell. Exhaust gas is recirculated by the compressor to be supplied to the cathode, power generation is continued by residual oxygen in the exhaust gas, and power generation is stopped when the power generation voltage becomes equal to or lower than a predetermined value. How to stop power generation.
【請求項2】 前記排出ガス中の残留酸素による発電で
得た電力で前記コンプレッサを駆動することを特徴とす
る請求項1に記載の燃料電池の発電停止方法。
2. The method for stopping power generation of a fuel cell according to claim 1, wherein the compressor is driven by electric power obtained by power generation by residual oxygen in the exhaust gas.
【請求項3】 発電停止後に、前記燃料電池の反応ガス
供給通路を外部から遮断することを特徴とする請求項1
に記載の燃料電池の発電停止方法。
3. The reaction gas supply passage of the fuel cell is shut off from the outside after the power generation is stopped.
The method for stopping power generation of a fuel cell according to.
【請求項4】 前記排出ガス中の残留酸素による発電時
に、排出ガスの循環路に設けた除湿器によって排出ガス
に対し除湿を行うことを特徴とする請求項1に記載の燃
料電池の発電停止方法。
4. The power generation stoppage of the fuel cell according to claim 1, wherein the exhaust gas is dehumidified by a dehumidifier provided in the exhaust gas circulation path during power generation by residual oxygen in the exhaust gas. Method.
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