JP2020009598A - Fuel cell system and operation method thereof - Google Patents
Fuel cell system and operation method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020009598A JP2020009598A JP2018128653A JP2018128653A JP2020009598A JP 2020009598 A JP2020009598 A JP 2020009598A JP 2018128653 A JP2018128653 A JP 2018128653A JP 2018128653 A JP2018128653 A JP 2018128653A JP 2020009598 A JP2020009598 A JP 2020009598A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- fuel cell
- anode
- current
- oxidizing 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.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
本発明は水素含有ガスを用いて発電する燃料電池システム並びにその運転方法に関するものである。 The present invention relates to a fuel cell system that generates power using a hydrogen-containing gas and a method of operating the fuel cell system.
従来、この種燃料電池システムは、停止期間にアノード内に蓄積した窒素対策として、停止期間からの復帰時に、燃料ガス供給経路から供給する燃料ガスで、アノード内の不純物を含む燃料ガスをパージし、パージ経路から排出することで、アノード内の不純物を含む燃料ガス中の窒素濃度を低減している。(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a countermeasure against nitrogen accumulated in the anode during the shutdown period, this type of fuel cell system purges the fuel gas containing impurities in the anode with the fuel gas supplied from the fuel gas supply path when returning from the shutdown period. By discharging the fuel gas from the purge passage, the concentration of nitrogen in the fuel gas containing impurities in the anode is reduced. (For example, see Patent Document 1).
図5は、前記公報に記載された従来の燃料電池システムの構成を示したブロック図を示すものである。 FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional fuel cell system described in the above publication.
図5に示すように、燃料電池システム500は、燃料電池スタック101、燃料ガス供給経路102、酸化剤ガス供給部103、酸化剤ガス供給経路104、酸化剤ガス排出経路105、未反応燃料ガス循環経路106、パージ弁107、希釈器108から構成されている。
As shown in FIG. 5, the
燃料電池システム500を停止期間から復帰する場合、停止期間に燃料電池スタック101のアノードや未反応燃料ガス循環経路106に蓄積した燃料ガスを含む窒素を、パージ弁107を開いてパージガスとして希釈器108へ導入する。さらに、パージガスは燃料電池スタック101と、酸化剤ガス排出経路105を通過したカソードオフガスによって所定の水素濃度に希釈された後に、燃料電池システム500の外部に排出される。
When the
しかしながら、前記従来の構成では、燃料電池システムの停止期間からの復帰時に、アノード内の不純物を含む燃料ガス中の窒素濃度が低減されるまでパージガスとして水素を排出していたため、パージガス中の水素を可燃範囲未満まで希釈するための希釈器が必要であり、燃料電池システムが大型になるという課題を有していた。 However, in the conventional configuration, when the fuel cell system returns from the stop period, hydrogen is discharged as a purge gas until the nitrogen concentration in the fuel gas containing impurities in the anode is reduced. A diluter for diluting to less than the flammable range is required, and there is a problem that the fuel cell system becomes large.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、燃料電池システムの発電停止時にアノードからカソードへ水素を移動させ、カソード内の酸化剤ガス中の窒素を酸化剤ガス排出経路から排出する。カソード内のガス中の窒素濃度を低減することで、燃料電池システムの停止期間に、カソードからアノードへの窒素の移動を低減することができ、アノード内の不純物を含む燃料ガス中の窒素濃度を低減する。停止期間にアノード内の不純物を含む燃料ガス中の窒素濃度を低減することによって、アノードから水素を排出することなくアノード内の不純物を含む燃料ガス中の窒素濃度を低減することができ、希釈器を設けることなく、小型化した燃料電池システム並びにその運転方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problem, in which hydrogen is transferred from the anode to the cathode when power generation of the fuel cell system is stopped, and nitrogen in the oxidant gas in the cathode is discharged from the oxidant gas discharge path. By reducing the nitrogen concentration in the gas in the cathode, it is possible to reduce the transfer of nitrogen from the cathode to the anode during the shutdown period of the fuel cell system, and to reduce the nitrogen concentration in the fuel gas containing impurities in the anode. Reduce. By reducing the nitrogen concentration in the fuel gas containing impurities in the anode during the stop period, the nitrogen concentration in the fuel gas containing impurities in the anode can be reduced without discharging hydrogen from the anode. It is an object of the present invention to provide a miniaturized fuel cell system and an operation method thereof without providing a fuel cell system.
前記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、水素を含む燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池スタックと、燃料電池スタックのアノードに燃料ガスを供給する燃料ガス供給経路と、燃料電池スタックのカソードに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給部と、カソードと酸化剤ガス供給部とを接続する酸化剤ガス供給経路と、カソードから未反応酸化剤ガスを外部に排出する酸化剤ガス排出経路と、燃料電池スタックのアノードとカソードとの間に電流を供給する電流供給手段と、制御部と、を備え、制御部は、発電停止時、カソードへの酸化剤ガスの供給を停止し、電流供給手段によりアノードとカソードとの間に所定の電流を供給して、アノードからカソードへ水素を供給するようにしたものである。 In order to solve the conventional problem, a fuel cell system of the present invention provides a fuel cell stack that generates power using a fuel gas containing hydrogen and an oxidizing gas, and supplies the fuel gas to an anode of the fuel cell stack. A fuel gas supply path, an oxidant gas supply unit that supplies an oxidant gas to the cathode of the fuel cell stack, an oxidant gas supply path that connects the cathode and the oxidant gas supply unit, and an unreacted oxidant gas from the cathode. An oxidizing gas discharge path for discharging gas to the outside, current supply means for supplying a current between the anode and the cathode of the fuel cell stack, and a control unit. The supply of the oxidizing gas is stopped, a predetermined current is supplied between the anode and the cathode by the current supply means, and hydrogen is supplied from the anode to the cathode.
発電停止時に、アノードからカソードへ水素を供給することによって、カソード内の酸化剤ガス中の窒素濃度を低減することができ、停止期間中に、カソードからアノードへの電解質膜を介した窒素の透過を低減することが出来る。さらに、窒素濃度を低減するためにアノードからパージガスを排出することがないため、希釈器を設けることなく、燃料電池システムを小型化することとなる。 By supplying hydrogen from the anode to the cathode when power generation is stopped, the nitrogen concentration in the oxidant gas in the cathode can be reduced, and during the stop period, nitrogen can pass from the cathode to the anode through the electrolyte membrane. Can be reduced. Further, since the purge gas is not discharged from the anode to reduce the nitrogen concentration, the fuel cell system can be reduced in size without providing a diluter.
本発明の燃料電池システムは、発電停止時にアノードとカソードとの間に電流を供給し、アノードからカソードへ水素を移動させ、カソード内の酸化剤ガス中の窒素を酸化剤ガス排出経路から排出し、発電停止期間のアノード内の不純物を含む燃料ガス中の窒素濃度を低減する。これによって、停止期間からの復帰時に、アノード内の不純物を含む燃料ガス中の窒素濃度を低減できているため、希釈器を設ける必要がなく、燃料電池システムの小型化と低コスト化を実現することができる。 The fuel cell system of the present invention supplies a current between the anode and the cathode when power generation is stopped, moves hydrogen from the anode to the cathode, and discharges nitrogen in the oxidant gas in the cathode from the oxidant gas discharge path. Further, the nitrogen concentration in the fuel gas containing impurities in the anode during the power generation stop period is reduced. As a result, when returning from the stop period, the nitrogen concentration in the fuel gas containing impurities in the anode can be reduced, so that there is no need to provide a diluter, and the size and cost of the fuel cell system can be reduced. be able to.
第1の発明は、水素を含む燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池スタックと、燃料電池スタックのアノードに燃料ガスを供給する燃料ガス供給経路と、燃料電池スタックのカソードに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給部と、カソードと酸化剤ガス供給部とを接続する酸化剤ガス供給経路と、カソードから未反応酸化剤ガスを外部に排出する酸化剤ガス排出経路と、燃料電池スタックのアノードとカソードとの間に電流を供給する電流供給手段と、制御部と、を備え、制御部は、発電停止時、カソードへの酸化剤ガスの供給を停止し、電流供給手段によりアノードとカソードとの間に所定の電流を供給して、アノードからカソードへ水素を供給するとしたものである。これによって、電気化学的に、電解質膜を通して、アノードからカソードへ水素を移動させることができ、カソード内の酸化剤ガス中の窒素濃度を低減することとなり、停止期間中に、カソードからアノードへの電解質膜を介した窒素の透過を低減することができる。さらに、窒素濃度を低減するためにアノードからパージガスを排出することがないため、希釈器を設けることなく、燃料電池システムを小型化することができる。 A first invention provides a fuel cell stack that generates power using a fuel gas containing hydrogen and an oxidant gas, a fuel gas supply path that supplies a fuel gas to an anode of the fuel cell stack, and a fuel gas supply path that supplies a fuel gas to a cathode of the fuel cell stack. An oxidizing gas supply section for supplying an oxidizing gas, an oxidizing gas supply path connecting the cathode and the oxidizing gas supply section, an oxidizing gas discharge path for discharging unreacted oxidizing gas from the cathode to the outside, A current supply unit for supplying a current between the anode and the cathode of the fuel cell stack; and a control unit, wherein the control unit stops the supply of the oxidizing gas to the cathode when the power generation is stopped. Supplies a predetermined current between the anode and the cathode to supply hydrogen from the anode to the cathode. This allows the electrochemical transfer of hydrogen from the anode to the cathode through the electrolyte membrane, reducing the concentration of nitrogen in the oxidant gas within the cathode, and during the shutdown period from the cathode to the anode. Nitrogen permeation through the electrolyte membrane can be reduced. Further, since the purge gas is not discharged from the anode to reduce the nitrogen concentration, the fuel cell system can be reduced in size without providing a dilutor.
また、電気化学的に、電解質膜を通して、アノードからカソードへ水素を移動させることで、アノードからカソードへ水素を物理的に供給する場合に比べて、配管やポンプを削減し、小型化することができる。 Also, by electrochemically transferring hydrogen from the anode to the cathode through the electrolyte membrane, pipes and pumps can be reduced and the size can be reduced as compared with the case where hydrogen is physically supplied from the anode to the cathode. it can.
第2の発明は、特に、第1の発明の燃料電池システムを、制御部は、電流供給手段によりアノードとカソードとの間に流れる電流が所定電流量に達したとき、電流供給手段による電流供給を止めるとしたものである。これによって、アノードからカソードへ水素を所定量供給することとなり、カソード内の酸化剤ガス中の窒素を確実に排出するとともに、過剰に水素を供給することを防止することができる。 According to a second aspect, in the fuel cell system according to the first aspect, when the current flowing between the anode and the cathode by the current supply unit reaches a predetermined amount of current, the control unit supplies the current supplied by the current supply unit. Is to stop. As a result, a predetermined amount of hydrogen is supplied from the anode to the cathode, and the nitrogen in the oxidant gas in the cathode is reliably discharged, and the supply of excessive hydrogen can be prevented.
第3の発明は、特に、第1の発明の燃料電池システムを、制御部は、電流供給手段により電流供給が止まってから所定の条件が満たされたとき、カソードを封止するとしたものである。これによって、カソードから水素により窒素を排出した後に、大気からカソードに窒素が浸入することを防止することができる。 In a third aspect, in the fuel cell system according to the first aspect, the control unit seals the cathode when a predetermined condition is satisfied after the current supply is stopped by the current supply unit. . Thus, it is possible to prevent nitrogen from entering the cathode from the atmosphere after nitrogen is discharged from the cathode by hydrogen.
第4の発明は、特に、第3の発明の燃料電池システムを、制御部は、電流供給手段により電流供給が止まってから所定時間が経過した後、カソードを封止するとしたものである。これによって、カソードへ水素を供給中にカソードを封止することがなくなり、カソード内のガスの圧力が上昇し過ぎ、カソードが劣化することを防止することができる。 In a fourth aspect, in the fuel cell system according to the third aspect, the control unit seals the cathode after a predetermined time has elapsed after the current supply by the current supply unit is stopped. This prevents the cathode from being sealed during the supply of hydrogen to the cathode, and prevents the pressure of the gas in the cathode from increasing excessively and preventing the cathode from being deteriorated.
第5の発明は、特に、第3の発明の燃料電池システムを、制御部は、酸化剤ガス排出経路に設けられた水素ガス濃度検知手段を備え、電流供給手段により電流供給が止まって、水素ガス濃度検知手段の検知値が所定値以下になった後、カソードを封止するとしたものである。これによって、カソード内のガス中の水素の濃度が低下し過ぎることを防ぐこととなり、カソード内のガス中の窒素の濃度が上昇することを防止することができる。 In a fifth aspect, the fuel cell system according to the third aspect is provided, wherein the control unit includes a hydrogen gas concentration detecting means provided in the oxidizing gas discharge path, and the current supply is stopped by the current supply means. The cathode is sealed after the detection value of the gas concentration detection means becomes equal to or less than a predetermined value. This prevents the concentration of hydrogen in the gas in the cathode from being excessively reduced, and prevents the concentration of nitrogen in the gas in the cathode from increasing.
第6の発明は、特に、第1〜第5のいずれか1つの発明の燃料電池システムを、酸化剤ガス供給経路のカソードの上流側に設けた分岐部で分岐し、カソードを迂回して酸化剤ガス排出経路の合流部で合流するバイパス経路を備えるとしたものである。これによって、カソードに酸化剤ガスを供給することなく、酸化剤ガス排出経路に酸化剤ガスを供給することが出来ることになり、カソードに酸化剤ガスに含まれる窒素を供給することを防止することができる。 In a sixth aspect of the invention, the fuel cell system according to any one of the first to fifth aspects is branched at a branch portion provided on the upstream side of the cathode in the oxidant gas supply path, and oxidizes around the cathode. The apparatus is provided with a bypass path that joins at a junction of the agent gas discharge paths. As a result, the oxidizing gas can be supplied to the oxidizing gas discharge path without supplying the oxidizing gas to the cathode, and the supply of nitrogen contained in the oxidizing gas to the cathode can be prevented. Can be.
第7の発明は、特に、第6の発明の燃料電池システムを、制御部は、発電停止時において、少なくとも電流供給手段によりアノードとカソードとの間に所定の電流を供給してアノードからカソードへ水素を供給している期間、バイパス経路を介して酸化剤ガス排出経路に酸化剤ガスを供給するとしたものである。これによって、カソードから窒素とともに水素が排出されても、酸化剤ガスにより水素を希釈して安全に排出することができる。 According to a seventh aspect of the present invention, in the fuel cell system according to the sixth aspect of the present invention, the control unit supplies a predetermined current between the anode and the cathode by at least a current supply unit from the anode to the cathode when power generation is stopped. During the supply of hydrogen, the oxidizing gas is supplied to the oxidizing gas discharge path via the bypass path. Thus, even if hydrogen is discharged together with nitrogen from the cathode, hydrogen can be diluted with the oxidizing gas and discharged safely.
第8の発明は、水素を含む燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池スタックと、燃料電池スタックのアノードに燃料ガスを供給する燃料ガス供給経路と、燃料電池スタックのカソードに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給部と、カソードと酸化剤ガス供給部とを接続する酸化剤ガス供給経路と、カソードから未反応酸化剤ガスを外部に排出する酸化剤ガス排出経路と、燃料電池スタックのアノードとカソードとの間に電流を供給する電流供給手段と、を備えた燃料電池システムの運転方法であって、発電停止時、カソードへの酸化剤ガスの供給を停止し、電流供給手段によりアノードとカソードとの間に所定の電流を供給して、アノードからカソードへ水素を供給するとしたものである。これによって、カソード内の酸化剤ガス中の窒素濃度を低減することができ、停止期間中に、カソードからアノードへの電解質膜を介した窒素の透過を低減することができる。さらに、窒素濃度を低減するためにアノードからパージガスを排出することがないため、希釈器を設けることなく、燃料電池システムを小型化することができる。 The eighth invention provides a fuel cell stack that generates power using a fuel gas containing hydrogen and an oxidizing gas, a fuel gas supply path that supplies a fuel gas to an anode of the fuel cell stack, and a fuel gas supply path that supplies a fuel gas to a cathode of the fuel cell stack. An oxidizing gas supply section for supplying an oxidizing gas, an oxidizing gas supply path connecting the cathode and the oxidizing gas supply section, an oxidizing gas discharge path for discharging unreacted oxidizing gas from the cathode to the outside, Current supply means for supplying a current between an anode and a cathode of a fuel cell stack, comprising: a fuel cell system operating method, wherein when power generation is stopped, the supply of oxidant gas to the cathode is stopped. A predetermined current is supplied between the anode and the cathode by the supply means to supply hydrogen from the anode to the cathode. As a result, the nitrogen concentration in the oxidant gas in the cathode can be reduced, and during the shutdown period, the permeation of nitrogen from the cathode to the anode through the electrolyte membrane can be reduced. Further, since the purge gas is not discharged from the anode to reduce the nitrogen concentration, the fuel cell system can be reduced in size without providing a dilutor.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited by the present embodiment.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における燃料電池システムのブロック図を示すものである。図1において、燃料電池システム100は、燃料電池スタック1と、燃料ガス供給経路2と、酸化剤ガス供給部3と、酸化剤ガス供給経路4と、酸化剤ガス排出経路5と、電流供給手段6と、制御部7とを備える。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a block diagram of a fuel cell system according to
燃料電池スタック1は、固体高分子型であり、アノード1aとカソード1bとによって電解質膜1cを挟持してなる単セルを厚み方向に複数積層し、各単セルを電気的に直列に接続した構造を有している。
The
アノード1a内、カソード1b内にはそれぞれ経路が構成されており、アノード1a内の経路は燃料ガスである水素が流通し、カソード1b内の経路は酸化剤ガスである空気が流通する。また、アノード1a、カソード1bは電流を流す電極である。 A path is formed in each of the anode 1a and the cathode 1b. Hydrogen as a fuel gas flows through the path in the anode 1a, and air as an oxidizing gas flows through the path in the cathode 1b. The anode 1a and the cathode 1b are electrodes through which current flows.
燃料ガス供給経路2は、燃料ガスである水素を燃料電池スタック1のアノード1aに供給するための経路である。本実施の形態では、アノード1aに供給した水素のうち、使用されなかった水素はアノード1aから排出した後、燃料ガス供給経路2に戻して再利用する未反応燃料ガス循環経路を設ける。
The fuel
酸化剤ガス供給部3は、酸化剤ガスである空気を供給するポンプである。
The oxidizing
酸化剤ガス供給経路4は、酸化剤ガス供給部3と接続されており、酸化剤ガス供給部3により供給された空気を燃料電池スタック1のカソード1bへ供給する経路である。
The oxidizing gas supply path 4 is connected to the oxidizing
酸化剤ガス排出経路5は、燃料電池スタック1のカソード1bから排出される未使用の空気が通る配管経路であり、酸化剤ガス排出経路5の下流端は燃料電池システム100の筐体外に大気開放される。
The oxidizing
電流供給手段6は、アノード1aとカソード1bとの間に電力を供給し電流を流すものである。 The current supply means 6 supplies electric power between the anode 1a and the cathode 1b to flow a current.
制御部7は、制御機能を有するものであればよく、演算処理部(図示せず)と、制御プログラムを記憶する記憶部(図示せず)とを備える。演算処理部としては、CPUが例示される。記憶部としては、メモリーが例示される。
The
以上のように構成された燃料電池システム100について、以下その動作、作用を説明する。 The operation and operation of the fuel cell system 100 configured as described above will be described below.
まず、燃料電池システム100の発電時の動作について述べる。燃料電池スタック1のアノード1aに水素を供給し、燃料電池スタック1のカソード1bに空気を酸化剤ガス供給部3から供給する。アノード1aに供給された水素は、アノード1aに存在する触媒により、プロトンと電子になる。プロトンは電解質膜1cを介して、カソード1bに供給される。燃料電池スタック1の外部に設けられたインバータ(図示せず)により、電子はアノード1aから取り出され、インバータを通過して、カソード1bを経て、カソード1bに供給される。カソード1bにて、空気に含まれる酸素とプロトンと電子とが反応することで、水が生成される。インバータにて電流を引くことで、燃料電池システム100は発電することができ、インバータにて直流電力を交流電力に変換して、燃料電池システム100から交流電力が供給される。
First, the operation of the fuel cell system 100 during power generation will be described. Hydrogen is supplied to the anode 1 a of the
次に、燃料電池システム100の発電停止時の動作について述べる。インバータで電流を引くのを停止することで、燃料電池システム100は発電を停止する。燃料電池スタック1に供給していた水素と空気は、発電停止後に供給を停止する。ここで、カソード1b内に残留する空気には窒素が含まれている。カソード1b内の空気中の窒素は、カソード1b内の空気中の窒素分圧と、アノード1a内の不純物を含む水素中の窒素分圧との分圧差により、電解質膜1cを介して、カソード1bからアノード1aに移動する。ここで、停止時のカソード1b内の空気中の窒素濃度を79%、カソード1b内の空気の圧力を大気圧とすると、カソード1b内の空気中の窒素分圧は80kPaとなる。アノード1a内の不純物を含む水素中の窒素濃度を20%、アノード1a内の不純物を含む水素の圧力を大気圧に対して50kPaとすると、アノード1a内の不純物を含む水素中の窒素分圧は30kPaとなる。よって、カソード1b内の空気中の窒素分圧と、アノード1a内の不純物を含む水素中の窒素分圧との分圧差は50kPaとなる。
Next, the operation of the fuel cell system 100 when power generation is stopped will be described. By stopping the inverter from drawing current, the fuel cell system 100 stops generating power. The supply of hydrogen and air supplied to the
停止時に、窒素の分圧差によって、カソード1bからアノード1aに窒素が移動することで、アノード1a内の不純物を含む水素中の窒素量が増加し、アノード1a内の不純物を含む水素中の窒素濃度が上昇する。アノード1a内の不純物を含む水素中の窒素濃度が上昇し、所定濃度以上になると、次に、燃料電池システム100を発電する時に、発電を阻害する。本実施の形態では、所定濃度を20%とした。そこで、カソード1bからアノード1aへの電解質膜1cを介した窒素の移動量を削減するために、発電停止時に、アノード1aからカソード1bに水素を供給し、カソード1b内の窒素を排出する動作を実施する。 At the time of stoppage, the nitrogen moves from the cathode 1b to the anode 1a due to the partial pressure difference of nitrogen, so that the amount of nitrogen in the impurity-containing hydrogen in the anode 1a increases, and the nitrogen concentration in the impurity-containing hydrogen in the anode 1a increases. Rises. If the nitrogen concentration in the hydrogen containing impurities in the anode 1a rises and becomes equal to or higher than a predetermined concentration, power generation is hindered when the fuel cell system 100 next generates power. In the present embodiment, the predetermined density is 20%. Therefore, in order to reduce the amount of transfer of nitrogen from the cathode 1b to the anode 1a via the electrolyte membrane 1c, an operation of supplying hydrogen from the anode 1a to the cathode 1b and discharging nitrogen from the cathode 1b when power generation is stopped. carry out.
燃料電池システム100での発電を停止した後、電流供給手段6により、アノード1aとカソード1bとの間に電力を供給し、電流を流す。アノード1aからカソード1bへ電流を流すことで、アノード1a内の不純物を含む水素中の水素がプロトンとして電解質膜1cを流れ、カソード1bにてプロトンと電子が結び付き水素となることで、アノード1a内の不純物を含む水素中の水素がカソード1b内へ移動する。アノード1aからカソード1bへ流す電流の積算値により、アノード1aからカソード1bへの水素の移動量を規定することができる。よって、電流値および電流を流す時間を制御することで、カソード1bに供給する水素量を制御することが出来る。カソード1bへの酸化剤ガスの供給は停止しておくことで、カソード1b内の空気は水素により置換されていき、カソード1b内の空気中に存在した窒素は酸化剤ガス排出経路5に排出される。カソード1bに供給される水素量は、電流供給手段6で供給する電流の積算値に比例する。そのため、カソード1b内の空気中の窒素を十分に置換し、窒素濃度を低減できたかは、電流供給手段6にて供給した電流の積算値から判断できる。そこで、電流供給手段6が流した電流の積算値が所定の電流の積算値に達したときに、カソード1b内の空気中の窒素の濃度が所定値以下に低減できたと判断し、電流供給手段6からの電力の供給を停止し、電流の流通を停止する。本実施の形態では、カソード1b内の経路の容積に相当する量の水素を供給するように電流供給手段6が供給する電流の積算値を決定した。カソード1b内の経路の内容積は100ccとし、電流は0.2Aを5分間流通することとした。
After the power generation in the fuel cell system 100 is stopped, electric power is supplied between the anode 1a and the cathode 1b by the current supply means 6 to flow a current. By passing a current from the anode 1a to the cathode 1b, hydrogen in the hydrogen containing impurities in the anode 1a flows through the electrolyte membrane 1c as protons, and the protons and electrons are combined at the cathode 1b to become hydrogen, so that hydrogen in the anode 1a Of the hydrogen containing impurities moves into the cathode 1b. The amount of hydrogen transfer from the anode 1a to the cathode 1b can be defined by the integrated value of the current flowing from the anode 1a to the cathode 1b. Therefore, the amount of hydrogen supplied to the cathode 1b can be controlled by controlling the current value and the time for flowing the current. By stopping the supply of the oxidizing gas to the cathode 1b, the air in the cathode 1b is replaced by hydrogen, and the nitrogen present in the air in the cathode 1b is discharged to the oxidizing
なお、電流供給手段6が電流を流している間は、アノード1a内の不純物を含む水素中の水素が消費されるため、燃料ガス供給経路2から水素を供給し続けておく。
Note that while the current supply means 6 is supplying a current, hydrogen in the hydrogen containing impurities in the anode 1a is consumed. Therefore, hydrogen is continuously supplied from the fuel
カソード1b内の空気中の窒素濃度を所定値以下に低減することで、燃料電池システム100の停止期間にカソード1bからアノード1aに電解質膜1cを介して透過する窒素量を低減することができる。その結果、次に、燃料電池システム100を発電開始するときに、アノード1a内の不純物を含む水素中の窒素濃度を低減できるため、すぐに、燃料電池システム100を発電することが可能となる。本実施の形態では、アノード1a内の不純物を含む水素中の窒素濃度が20%以下になるように、カソード1b内の空気中の窒素濃度を30%以下にするように設定した。なお、このときのアノード1a内の圧力は大気圧に対して50kPa、カソード1b内の圧力は大気圧同等とした。カソード1b内の空気中の窒素濃度を79%から20%に低減するためには、アノード1aからカソード1bに供給する水素により、カソード1b内の空気の75%以上を追い出せば良い。 By reducing the nitrogen concentration in the air in the cathode 1b to a predetermined value or less, the amount of nitrogen permeating from the cathode 1b to the anode 1a via the electrolyte membrane 1c during the stop period of the fuel cell system 100 can be reduced. As a result, when the power generation of the fuel cell system 100 is started next time, the concentration of nitrogen in the hydrogen containing impurities in the anode 1a can be reduced, so that the fuel cell system 100 can immediately generate power. In the present embodiment, the nitrogen concentration in the air inside the cathode 1b is set to 30% or less so that the nitrogen concentration in the hydrogen containing impurities in the anode 1a is 20% or less. At this time, the pressure in the anode 1a was 50 kPa with respect to the atmospheric pressure, and the pressure in the cathode 1b was equal to the atmospheric pressure. In order to reduce the nitrogen concentration in the air in the cathode 1b from 79% to 20%, 75% or more of the air in the cathode 1b may be expelled by the hydrogen supplied from the anode 1a to the cathode 1b.
以上のように、本実施の形態においては燃料電池システム100の構成を、水素を含む燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池スタック1と、燃料電池スタック1のアノード1aに燃料ガスを供給する燃料ガス供給経路2と、燃料電池スタック1のカソード1bに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給部3と、カソード1bと酸化剤ガス供給部3とを接続する酸化剤ガス供給経路4と、カソード1bから未反応酸化剤ガスを外部に排出する酸化剤ガス排出経路5と、燃料電池スタック1のアノード1aとカソード1bとの間に電流を供給する電流供給手段6と、制御部7とすることにより、発電停止時に、カソード1b内の空気中の窒素濃度を低減することができ、停止期間中に、カソード1bからアノード1aへの電解質膜1cを介した窒素の透過を低減することが出来る。その結果、燃料電池システム100を発電開始するときに、アノード1a内の不純物を含む水素中の窒素濃度を低減できるため、すぐに、燃料電池システム100を発電することが可能となる。さらに、アノード1a内の不純物を含む水素中の窒素濃度を低減するためにアノード1aからパージガスを排出することがないため、希釈器を設けることなく、燃料電池システム100を小型化することができる。
As described above, in the present embodiment, the configuration of the fuel cell system 100 is configured such that the
なお、本実施の形態では、未反応燃料ガス循環経路を設けたが、未反応燃料ガス循環経路は必ずしも設ける必要はなく、アノード1aの後で封止する構成としても構わない。
(実施の形態2)
図2は、本発明の実施の形態2における燃料電池システムのブロック図を示すものである。図2において、燃料電池システム200は、燃料電池スタック1と、燃料ガス供給経路2と、酸化剤ガス供給部3と、酸化剤ガス供給経路4と、酸化剤ガス排出経路5と、電流供給手段6と、制御部7と、カソード上流開閉弁8と、カソード下流開閉弁9と、を備える。実施の形態1と同一の構成要素については、その説明はここでは省略する。
Although the unreacted fuel gas circulation path is provided in the present embodiment, the unreacted fuel gas circulation path is not necessarily provided, and a configuration may be adopted in which sealing is performed after the anode 1a.
(Embodiment 2)
FIG. 2 shows a block diagram of a fuel cell system according to
カソード上流開閉弁8は、酸化剤ガス供給経路4の経路上に設けられており、酸化剤ガス供給部3からカソード1bへの空気の供給を行ったり、停止したりすることが出来る電磁弁である。
The cathode upstream opening /
カソード下流開閉弁9は、酸化剤ガス排出経路5の経路上に設けられており、カソード1bを大気に開放したり、大気と隔離したりすることが出来る電磁弁である。
The cathode downstream opening / closing valve 9 is provided on the oxidizing
アノード1aの下流は封止構成とし、未反応燃料ガス循環経路は設けていない。 The downstream side of the anode 1a has a sealed configuration, and no unreacted fuel gas circulation path is provided.
以上のように構成された燃料電池システム200について、以下その動作、作用を説明する。
The operation and operation of the
燃料電池システム200の発電停止時の動作について述べる。燃料電池システム200での発電を停止した後、カソード1bへの空気の供給を停止する。空気を停止するために、酸化剤ガス供給部3を停止するとともに、カソード上流開閉弁8を閉止する。次に、電流供給手段6により、アノード1aとカソード1bとの間に電力を供給し、電流を流す。アノード1aからカソード1bへ電流を流すことで、アノード1a内の水素がプロトンとして電解質膜1cを流れ、カソード1bにてプロトンと電子が結び付き水素となることで、アノード1a内の不純物を含む水素中の水素がカソード1b内へ移動する。カソード1b内の経路は水素により置換されていき、カソード1b内の経路に存在した窒素は酸化剤ガス排出経路5に排出される。電流供給手段6が流した電流の積算値が所定の電流の積算値に達したときに、カソード1b内の空気中の窒素の濃度が所定値以下に低減できたと判断し、電流供給手段6からの電力の供給を停止し電流の流通を停止する。本実施の形態では、カソード1b内の経路の内容積は100ccとし、電流は1Aを1分間流通することとした。これにより、カソード1b内の空気中の窒素濃度を30%以下に低減できる。その結果、燃料電池システム200の停止期間に、アノード1a内の不純物を含む水素中の窒素濃度が20%以下になるようにできる。
The operation of the
なお、電流供給手段6が電流を流している間は、アノード1a内の水素が消費されるため、燃料ガス供給経路2から水を供給し続けておく。
Note that while the current supply means 6 is supplying a current, hydrogen in the anode 1a is consumed, so that water is continuously supplied from the fuel
電流供給手段6からの電力の供給を停止し、電流の流通を停止してから、時間が経過すると、大気からの拡散により酸化剤ガス排出経路5を経由して、カソード1bに空気が流入し、カソード1b内のガス中の窒素濃度が上昇する可能性がある。そこで、カソード1b内のガス中の窒素濃度が上昇することを防止するために、電流供給手段6による電流供給を止めてから所定時間が経過した場合は、カソード上流開閉弁8とカソード下流開閉弁9とを閉止することで、カソード1bを封止する。所定時間は、30秒とした。
When the supply of power from the current supply means 6 is stopped and the flow of electric current is stopped, and time elapses, air flows into the cathode 1b via the oxidizing
以上のように、本実施の形態においては燃料電池システム200の構成を、電流供給手段6により電力の供給が停止し、電流の流通が止まってから所定の条件が満たされたとき、カソード1bをカソード上流開閉弁8とカソード下流開閉弁9とを閉止することで封止するものとする。これによって、発電停止時にカソード1b内の空気中の窒素濃度を低減出来るとともに、停止期間に、大気からカソード1bに窒素が浸入し、カソード1b内のガス中の窒素濃度が上昇することを防止できる。その結果、アノード1a内の不純物を含む水素中の窒素濃度を所定濃度以下に低減し、燃料電池システム200を発電開始するときに、アノード1a内の不純物を含む水素中の窒素濃度が低減出来ているため、すぐに、燃料電池システム200を発電することが可能となる。さらに、アノード1a内の不純物を含む水素中の窒素濃度を低減するためにアノード1aからパージガスを排出することがないため、希釈器を設けることなく、燃料電池システム200を小型化することができる。
As described above, in the present embodiment, the configuration of the
なお、カソード1bを封止する条件は、所定時間だけでなく、温度条件であったり、窒素濃度であっても構わない。カソード1b内のガス中の窒素濃度を所定濃度以下に抑えることが出来れば如何なる方法であっても構わない。
(実施の形態3)
図3は、本発明の実施の形態3における燃料電池システムのブロック図を示すものである。図3において、燃料電池システム300は、燃料電池スタック1と、燃料ガス供給経路2と、酸化剤ガス供給部3と、酸化剤ガス供給経路4と、酸化剤ガス排出経路5と、電流供給手段6と、制御部7と、カソード上流開閉弁8と、カソード下流開閉弁9と、水素ガス濃度検知手段10と、を備える。実施の形態2と同一の構成要素については、その説明はここでは省略する。
The condition for sealing the cathode 1b is not limited to a predetermined time, but may be a temperature condition or a nitrogen concentration. Any method may be used as long as the nitrogen concentration in the gas in the cathode 1b can be suppressed to a predetermined concentration or less.
(Embodiment 3)
FIG. 3 shows a block diagram of a fuel cell system according to
水素ガス濃度検知手段10は、酸化剤ガス排出経路5に設けられており、酸化剤ガス排出経路5に存在するガス中の窒素濃度を検知するものである。
The hydrogen gas
以上のように構成された燃料電池システム300について、以下その動作、作用を説明する。
The operation and operation of the
燃料電池システム300の発電停止時の動作について述べる。燃料電池システム300での発電を停止した後、カソード1bへの空気の供給を停止する。空気を停止するために、酸化剤ガス供給部3を停止するとともに、カソード上流開閉弁8を閉止する。次に、電流供給手段6により、アノード1aとカソード1bとの間に電力を供給し、電流を流す。アノード1aからカソード1bへ電流を流すことで、アノード1a内の水素がプロトンとして電解質膜1cを流れ、カソード1bにてプロトンと電子が結び付き水素となることで、アノード1a内の水素がカソード1b内へ移動させる。カソード1b内の空気は水素により置換されていき、カソード1b内に存在した窒素は酸化剤ガス排出経路5に排出される。電流供給手段6が流した電流の積算値が所定の電流の積算値に達したときに、カソード1b内の空気中の窒素の濃度が所定値以下に低減できたと判断し、電流供給手段6からの電力の供給を停止し電流の流通を停止する。本実施の形態では、カソード1b内の経路の内容積は100ccとし、電流は2Aを30秒間流通することとした。これにより、カソード1b内の空気中の窒素濃度を30%以下に低減できる。その結果、燃料電池システム300の停止期間に、アノード1a内の不純物を含む水素中の窒素濃度が20%以下になるようにできる。
The operation of the
なお、電流供給手段6が電流を流している間は、アノード1a内の不純物を含む水素中の水素が消費されるため、燃料ガス供給経路2から水素を供給し続けておく。
Note that while the current supply means 6 is supplying a current, hydrogen in the hydrogen containing impurities in the anode 1a is consumed. Therefore, hydrogen is continuously supplied from the fuel
電流供給手段6からの電力の供給を停止し電流の流通を停止してから、時間が経過すると、大気からの拡散によりカソード1bに空気が流入し、カソード1b内の窒素濃度が上昇する可能性がある。そこで、水素ガス濃度検知手段10により、酸化剤ガス排出経路5内の水素濃度を検知し、酸化剤ガス排出経路5内の水素濃度が所定値以上あるか確認する。酸化剤ガス排出経路5内のガス中の水素濃度が所定値より大きければ、大気からカソード1bへの空気侵入の影響はほとんどないと判断する。また、酸化剤ガス排出経路5内のガス中の水素濃度が所定値以下であれば、これ以上大気からカソード1bに空気が浸入すると窒素濃度上昇という影響が出てくると考えられるため、空気の浸入を防ぐために、カソード上流開閉弁8とカソード下流開閉弁9とを閉止することで、カソード1bを封止する。
If the supply of electric power from the current supply means 6 is stopped to stop the flow of electric current, and after a lapse of time, air may flow into the cathode 1b due to diffusion from the atmosphere, and the nitrogen concentration in the cathode 1b may increase. There is. Then, the hydrogen concentration in the oxidizing
本実施の形態では、カソード1b内の窒素濃度30%以下を保証するために、カソード1b内の窒素濃度を90%に低減しており、水素ガス濃度検知手段10により検知される水素濃度が80%になったときに、カソード上流開閉弁8とカソード下流開閉弁9とを閉止することで、カソード1bを封止することとした。
In the present embodiment, the nitrogen concentration in the cathode 1b is reduced to 90% in order to assure the nitrogen concentration in the cathode 1b of 30% or less, and the hydrogen concentration detected by the hydrogen gas
以上のように、本実施の形態においては燃料電池システム300の構成を、電流供給手段6により電力の供給が停止し電流の流通が止まってから水素ガス濃度検知手段10の検知値が所定値以下になったとき、カソード1bをカソード上流開閉弁8とカソード下流開閉弁9とを閉止することで封止するものとする。これによって、発電停止時にカソード1b内の空気中の窒素濃度を低減出来るとともに、停止期間に、大気からカソード1bに窒素が浸入し、カソード1b内のガス中の窒素濃度が上昇することを防止できる。その結果、アノード1a内の不純物を含む水素中の窒素濃度を所定濃度以下に低減し、燃料電池システム300を発電開始するときに、アノード1a内の不純物を含む水素中の窒素濃度が低減出来ているため、すぐに、燃料電池システム300を発電することが可能となる。さらに、アノード1a内の不純物を含む水素中の窒素濃度を低減するためにアノード1aからパージガスを排出することがないため、希釈器を設けることなく、燃料電池システム300を小型化することができる。
As described above, in the present embodiment, the configuration of the
なお、水素ガス濃度検知手段10はカソード1b内のガス中の水素濃度を検知または推定出来れば、設置場所は酸化剤ガス排出経路5に限るものではなく、カソード1b内や酸化剤ガス供給経路4に設置しても構わない。また、水素濃度を検知するのではなく、窒素濃度を検知し、窒素濃度から水素濃度を推定しても構わない。
(実施の形態4)
図4は、本発明の実施の形態4における燃料電池システムのブロック図を示すものである。図4において、燃料電池システム400は、燃料電池スタック1と、燃料ガス供給経路2と、酸化剤ガス供給部3と、酸化剤ガス供給経路4と、酸化剤ガス排出経路5と、電流供給手段6と、制御部7と、カソード上流開閉弁8と、カソード下流開閉弁9と、水素ガス濃度検知手段10と、分岐部11と、合流部12と、バイパス経路13と、を備える。実施の形態2と同一の構成要素については、その説明はここでは省略する。
If the hydrogen gas concentration detecting means 10 can detect or estimate the hydrogen concentration in the gas in the cathode 1b, the installation location is not limited to the oxidizing
(Embodiment 4)
FIG. 4 shows a block diagram of a fuel cell system according to Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 4, a
分岐部11は、酸化剤ガス供給経路4に設けられており、酸化剤ガス供給部3から供給された空気をカソード1bではなく、別の経路に供給するために分岐するものである。分岐部11は、カソード上流開閉弁8の上流側に設置する。
The branching section 11 is provided in the oxidizing gas supply path 4, and branches to supply the air supplied from the oxidizing
合流部12は酸化剤ガス排出経路5に設けられており、カソード1bから排出される空気と、別の経路から供給される空気とを合流するものである。合流部12は、カソード下流開閉弁9の下流側に設置する。
The junction 12 is provided in the oxidizing
バイパス経路13は、分岐部11と合流部12とを結ぶ経路であり、カソード1bを経由せずに、酸化剤ガス供給部3により供給された空気を酸化剤ガス排出経路5に供給する経路である。
The
バイパス弁14は、バイパス経路13に設けられており、バイパス経路13を開閉するための電磁弁である。
The
以上のように構成された燃料電池システム400について、以下その動作、作用を説明する。
The operation and operation of the
燃料電池システム400の発電停止時の動作について述べる。燃料電池システム400での発電を停止した後、カソード1bへの空気の供給を停止するために、カソード上流開閉弁8を閉止するとともに、バイパス弁14を開放する。ここで、酸化剤ガス供給部3の動作は継続させる。これにより、酸化剤ガス供給部3で供給された空気はバイパス経路13を通り、酸化剤ガス排出経路5を経て、燃料電池システム400外へ排出される。
The operation of the
次に、電流供給手段6により、アノード1aとカソード1bとの間に電力を供給し電流を流す。アノード1aからカソード1bへ電流を流すことで、アノード1a内の不純物を含む水素中の水素がプロトンとして電解質膜1cを流れ、カソード1bにてプロトンと電子が結び付き水素となることで、アノード1a内の水素がカソード1b内へ移動する。カソード1b内の空気は水素により置換されていき、カソード1b内に存在した空気中の窒素は酸化剤ガス排出経路5に排出される。酸化剤ガス排出経路5には酸化剤ガス供給部3から供給される空気も流れており、空気により、カソード1bから排出されるガスを希釈排気することが出来る。ここで、酸化剤ガス排出経路5に排出されるガスには窒素だけではなく、一部水素が含まれる可能性がある。この水素も燃料電池システム400の外に希釈排気されるため、安全に排出することが可能となる。
Next, power is supplied between the anode 1a and the cathode 1b by the current supply means 6 to flow a current. By passing a current from the anode 1a to the cathode 1b, hydrogen in the hydrogen containing impurities in the anode 1a flows through the electrolyte membrane 1c as protons, and the protons and electrons are combined at the cathode 1b to become hydrogen, so that hydrogen in the anode 1a Of hydrogen moves into the cathode 1b. The air in the cathode 1b is replaced by hydrogen, and the nitrogen in the air existing in the cathode 1b is discharged to the oxidant
電流供給手段6が流した電流の積算値が所定の電流の積算値に達したときに、カソード1b内の空気中の窒素の濃度が所定値以下に低減できたと判断し、電流供給手段6からの電力の供給を停止し電流の流通を停止する。本実施の形態では、カソード1b内の経路の内容積は100ccとし、電流は4Aを15秒間流通することとした。これにより、カソード1b内の空気中の窒素濃度を30%以下に低減できる。その結果、燃料電池システム400の停止期間に、アノード1a内の不純物を含む水素中の窒素濃度が20%以下になるようにできる。なお、電流供給手段6が電流を流している間は、アノード1a内の不純物を含む水素中の水素が消費されるため、燃料ガス供給経路2から水素を供給し続けておく。
When the integrated value of the current supplied by the current supply means 6 reaches a predetermined integrated value of the current, it is determined that the concentration of nitrogen in the air in the cathode 1b has been reduced to a predetermined value or less. The supply of power is stopped to stop the flow of current. In the present embodiment, the inner volume of the path in the cathode 1b is set to 100 cc, and the current is passed at 4 A for 15 seconds. Thereby, the nitrogen concentration in the air in the cathode 1b can be reduced to 30% or less. As a result, during the shutdown period of the
電流供給手段6からの電力の供給を停止し電流の流通を停止した後も、酸化剤ガス供給部3により空気を供給し続けると、空気の拡散により、カソード下流開閉弁9を経由して、カソード1bに空気が浸入する可能性がある。そこで、酸化剤ガス供給部3を停止するとともに、カソード下流開閉弁9を閉止する。このように、カソード1bを封止することで、カソード1b内のガス中の窒素濃度を低減し、かつ、カソード1b内のガス中の窒素濃度が再び上昇することを防止できる
以上のように、本実施の形態においては燃料電池システム400の構成を、カソード1bをバイパスするバイパス経路13とバイパス弁14を設けるものとする。これによって、発電停止時にカソード1b内の空気中の窒素濃度を低減出来るとともに、カソード1bから排出されるガスを安全に希釈排気することが出来る。さらに、停止期間に、カソード1bに窒素が浸入し、カソード1b内のガス中の窒素濃度が上昇することを防止できる。その結果、アノード1a内の不純物を含む水素中の窒素濃度を所定濃度以下に低減し、燃料電池システム400を発電開始するときに、アノード1a内の不純物を含む水素中の窒素濃度が低減出来ているため、すぐに、燃料電池システム400を発電することが可能となる。本実施の形態では、アノード1a内のガス中の窒素濃度を20%以下になるようにした。さらに、アノード1a内の不純物を含む水素中の窒素濃度を低減するためにアノード1aからパージガスを排出することがないため、希釈器を設けることなく、燃料電池システム400を小型化することができる。
Even after the supply of power from the current supply means 6 is stopped and the flow of current is stopped, if air is continuously supplied by the oxidizing
以上のように、本発明にかかる燃料電池システム並びにその運転方法は、停止期間においてアノードからカソードに水素を供給することにより、停止期間のカソード内の空気中の窒素濃度を低減することが可能となるので、停止期間にアノード内の不純物を含む燃料ガス中の窒素濃度の上昇を防止する燃料電池システムとして有用であり、燃料電池システムの小型化と低コスト化等の用途にも適用できる。 As described above, the fuel cell system and the operation method according to the present invention can reduce the nitrogen concentration in the air in the cathode during the stop period by supplying hydrogen from the anode to the cathode during the stop period. Therefore, the fuel cell system is useful as a fuel cell system for preventing an increase in the nitrogen concentration in the fuel gas containing impurities in the anode during the stop period, and can be applied to uses such as miniaturization and cost reduction of the fuel cell system.
100 燃料電池システム
200 燃料電池システム
300 燃料電池システム
400 燃料電池システム
500 燃料電池システム
1 燃料電池スタック
1a アノード
1b カソード
1c 電解質膜
2 燃料ガス供給経路
3 酸化剤ガス供給部
4 酸化剤ガス供給経路
5 酸化剤ガス排出経路
6 電流供給手段
7 制御部
8 カソード上流開閉弁
9 カソード下流開閉弁
10 水素ガス濃度検知手段
11 分岐部
12 合流部
13 バイパス経路
14 バイパス弁
101 燃料電池スタック
102 燃料ガス供給経路
103 酸化剤ガス供給部
104 酸化剤ガス供給経路
105 酸化剤ガス排出経路
106 未反応燃料ガス循環経路
107 パージ弁
108 希釈器
REFERENCE SIGNS LIST 100
Claims (8)
前記燃料電池スタックのアノードに燃料ガスを供給する燃料ガス供給経路と、
前記燃料電池スタックのカソードに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給部と、
前記カソードと前記酸化剤ガス供給部とを接続する酸化剤ガス供給経路と、
前記カソードから未反応酸化剤ガスを外部に排出する酸化剤ガス排出経路と、
前記燃料電池スタックの前記アノードと前記カソードとの間に電流を供給する電流供給手段と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、発電停止時、前記カソードへの酸化剤ガスの供給を停止し、前記電流供給手段により前記アノードと前記カソードとの間に所定の電流を供給して、前記アノードから前記カソードへ水素を供給する、燃料電池システム。 A fuel cell stack that generates power using a fuel gas containing hydrogen and an oxidant gas,
A fuel gas supply path for supplying fuel gas to the anode of the fuel cell stack;
An oxidizing gas supply unit that supplies an oxidizing gas to the cathode of the fuel cell stack;
An oxidizing gas supply path connecting the cathode and the oxidizing gas supply unit,
An oxidizing gas discharge path for discharging unreacted oxidizing gas from the cathode to the outside,
Current supply means for supplying a current between the anode and the cathode of the fuel cell stack;
And a control unit,
When the power generation is stopped, the control unit stops supplying the oxidizing gas to the cathode, supplies a predetermined current between the anode and the cathode by the current supply unit, and causes the current to flow from the anode to the cathode. A fuel cell system that supplies hydrogen.
前記電流供給手段により電流供給が止まって、前記水素ガス濃度検知手段の検知値が所定値以下になった後、前記カソードを封止する、請求項3記載の燃料電池システム。 The control unit includes a hydrogen gas concentration detection unit provided in the oxidizing gas discharge path,
4. The fuel cell system according to claim 3, wherein the current supply is stopped by the current supply unit, and the cathode is sealed after the detection value of the hydrogen gas concentration detection unit becomes equal to or less than a predetermined value.
前記燃料電池スタックのアノードに燃料ガスを供給する燃料ガス供給経路と、
前記燃料電池スタックのカソードに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給部と、
前記カソードと前記酸化剤ガス供給部とを接続する酸化剤ガス供給経路と、
前記カソードから未反応酸化剤ガスを外部に排出する酸化剤ガス排出経路と、
前記燃料電池スタックの前記アノードと前記カソードとの間に電流を供給する電流供給手段と、を備えた燃料電池システムの運転方法であって、
発電停止時、
前記カソードへの酸化剤ガスの供給を停止し、前記電流供給手段により前記アノードと前記カソードとの間に所定の電流を供給して、前記アノードから前記カソードへ水素を供給する工程を含む、燃料電池システムの運転方法。 A fuel cell stack that generates power using a fuel gas containing hydrogen and an oxidant gas,
A fuel gas supply path for supplying fuel gas to the anode of the fuel cell stack;
An oxidizing gas supply unit that supplies an oxidizing gas to the cathode of the fuel cell stack;
An oxidizing gas supply path connecting the cathode and the oxidizing gas supply unit,
An oxidizing gas discharge path for discharging unreacted oxidizing gas from the cathode to the outside,
Current supply means for supplying a current between the anode and the cathode of the fuel cell stack, and a method of operating a fuel cell system comprising:
When power generation is stopped,
Stopping the supply of the oxidizing gas to the cathode, supplying a predetermined current between the anode and the cathode by the current supply means, and supplying hydrogen from the anode to the cathode. How to operate the battery system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018128653A JP2020009598A (en) | 2018-07-06 | 2018-07-06 | Fuel cell system and operation method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018128653A JP2020009598A (en) | 2018-07-06 | 2018-07-06 | Fuel cell system and operation method thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020009598A true JP2020009598A (en) | 2020-01-16 |
Family
ID=69152073
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018128653A Pending JP2020009598A (en) | 2018-07-06 | 2018-07-06 | Fuel cell system and operation method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020009598A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022113308A (en) * | 2021-01-25 | 2022-08-04 | 本田技研工業株式会社 | fuel cell system |
-
2018
- 2018-07-06 JP JP2018128653A patent/JP2020009598A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022113308A (en) * | 2021-01-25 | 2022-08-04 | 本田技研工業株式会社 | fuel cell system |
US11695141B2 (en) | 2021-01-25 | 2023-07-04 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell system |
JP7359791B2 (en) | 2021-01-25 | 2023-10-11 | 本田技研工業株式会社 | fuel cell system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20080096057A1 (en) | Fuel Cell System, Operation Method Thereof, and Fuel Cell Vehicle | |
JP2011508947A (en) | Combustion of hydrogen at the cathode of a fuel cell at start-up | |
JP2016122541A (en) | Startup method for fuel battery system | |
JP2013149538A (en) | Fuel cell system operation stopping method and fuel cell system | |
JP2005032652A (en) | Fuel cell system | |
JP2019129062A (en) | Device and method for controlling fuel battery | |
JP2007265786A (en) | Fuel cell system and its control method | |
JP2005197085A (en) | Fuel cell system | |
JP2008112597A (en) | Fuel cell system | |
JP2020009598A (en) | Fuel cell system and operation method thereof | |
JP2007109428A (en) | Fuel cell system | |
JP5082790B2 (en) | Fuel cell system | |
JP4876593B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2007123013A (en) | Fuel cell system | |
JP2010118289A (en) | Fuel cell system | |
JP2004355944A (en) | Purge device of fuel cell | |
JP2008165994A (en) | Control device of fuel cell system, and fuel cell system | |
JP2005108698A (en) | Fuel cell system | |
US8415062B2 (en) | Fuel cell system and method of starting fuel cell system | |
JP5502955B2 (en) | Fuel cell system and control method thereof | |
JP2021086824A (en) | Apparatus for reducing exhaust hydrogen concentration in fuel cell system and method thereof | |
JP2016035865A (en) | Fuel battery system | |
US20240097164A1 (en) | Fuel cell system | |
KR20240120954A (en) | Fuel cell system and controlling method thereof | |
JP2008282576A (en) | Fuel cell system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20190123 |