JP7357568B2 - Fuel cell system inspection method and installation target determination method - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池部を備えた燃料電池システムを検査する方法及びフィルタ取付対象を決定する方法に関する。 The present invention relates to a method of inspecting a fuel cell system including a fuel cell section and a method of determining a target to which a filter is attached.
上記燃料電池システムは、燃料電池部のカソードに対して空気を供給するとともに、アノードに対して水素を主成分とする燃料ガスを供給し、水素と酸素との化学反応によって発電を行うものである。 The above fuel cell system supplies air to the cathode of the fuel cell section, and supplies fuel gas containing hydrogen as a main component to the anode, and generates electricity through a chemical reaction between hydrogen and oxygen. .
この種の燃料電池システムでは、種々の要因によって燃料電池セルの発電性能が低下することが知られている。燃料電池システムにおいて発電効率が低下する理由として、例えば、特許文献1には、固体酸化物形燃料電池セルの空気極層にSr等のアルカリ土類金属が存在する場合、空気中に含まれる硫黄酸化物が空気極層中のアルカリ土類金属に付着して空気極層が被毒し、空気極層の反応抵抗が増大して、燃料電池セルとしての発電性能が低下することが記載されている。
In this type of fuel cell system, it is known that the power generation performance of the fuel cell decreases due to various factors. For example,
ところで、燃料電池セルの発電性能が低下した場合、燃料電池システムの発電効率が低下することになるため、燃料電池セルスタック/モジュールの交換が必要となる。ここで、燃料電池システムにおける燃料電池セルの発電性能低下は、上記のような空気中に含まれる硫黄酸化物の空気極層への蓄積だけでなく、外部刺激による燃料電池セルの物理的な破損や、空気極層材料の部材界面での元素の拡散、材料そのものの劣化・変質などによっても引き起こされるものであり、発電性能が低下した要因を特定できれば、燃料電池セルスタック/モジュールの交換を行う際に、適切な対応を採ることができるようになる。 By the way, if the power generation performance of the fuel cell decreases, the power generation efficiency of the fuel cell system will decrease, and therefore the fuel cell stack/module will need to be replaced. Deterioration in the power generation performance of fuel cells in a fuel cell system is caused not only by the accumulation of sulfur oxides contained in the air in the air electrode layer, but also by physical damage to the fuel cells due to external stimuli. It is also caused by diffusion of elements at the interface of the air electrode layer material, deterioration and alteration of the material itself, etc. If the cause of the decline in power generation performance can be identified, the fuel cell stack/module should be replaced. You will be able to take appropriate action when the situation arises.
燃料電池セルの発電性能が低下する要因を特定する手法としては、従来から、燃料電池システムから燃料電池セルスタック/モジュールを取り外して解体し、燃料電池セルの成分分析を行う手法が知られている。しかしながら、燃料電池システムにおいては、一度燃料電池セルスタック/モジュールを取り外して解体した場合には元に戻すことができないため、要因を特定できたか否かにかかわらず燃料電池セルスタック/モジュールの交換は避けられず、解体・分析に掛かるコストも非常に高い。 A conventional method for identifying the factors that reduce the power generation performance of fuel cells is to remove and disassemble the fuel cell stack/module from the fuel cell system and analyze the components of the fuel cells. . However, in a fuel cell system, once the fuel cell stack/module is removed and disassembled, it cannot be restored, so the fuel cell stack/module cannot be replaced regardless of whether the cause has been identified. This is unavoidable, and the cost of disassembly and analysis is extremely high.
本発明は以上の実情に鑑みなされたものであり、燃料電池システムにおける燃料電池セルとしての発電性能低下の要因を容易に検査することができる燃料電池システムの検査方法、当該検査方法によって得られた検査結果を基にして硫黄酸化物除去フィルターを取り付ける対象を決定する方法の提供を、その目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and provides a method for testing a fuel cell system that can easily test for factors that reduce the power generation performance of a fuel cell in a fuel cell system, and a test method obtained by the testing method. The purpose of the present invention is to provide a method for determining objects to which sulfur oxide removal filters are installed based on test results.
本願発明者は、燃料電池部に空気を供給する供給路に硫黄化合物除去フィルターが設けられていない燃料電池システムについて、燃料電池部の発電性能が低下した場合に、供給路に硫黄化合物除去フィルターを取り付けると燃料電池の発電性能が回復する場合があることを見出し、更に、このように発電性能が回復した場合、空気中に含まれる硫黄化合物の燃料電池部への蓄積によって燃料電池部の発電性能が低下していることを特定できるという新たな知見を得て、本発明を完成させるに至った。 For fuel cell systems in which a sulfur compound removal filter is not installed in the supply path that supplies air to the fuel cell section, the inventor of the present application has proposed that when the power generation performance of the fuel cell section decreases, a sulfur compound removal filter is installed in the supply path. It was discovered that the power generation performance of the fuel cell may be restored when the fuel cell is installed, and furthermore, when the power generation performance is restored in this way, the power generation performance of the fuel cell is reduced due to the accumulation of sulfur compounds contained in the air in the fuel cell. The present invention was completed based on the new finding that it is possible to identify a decrease in
即ち、上記目的を達成するための本発明に係る燃料電池システムの検査方法の特徴構成は、
燃料電池部を備えた燃料電池システムを検査する方法であって、
前記燃料電池部に所定流量で燃料ガス及び空気を供給して前記燃料電池システムの運転を実行し、予め定めた検査タイミングで、前記燃料電池部の発電性能を示す指標値を測定する第一指標値測定工程と、
前記第一指標値測定工程において測定した前記指標値が予め定めた基準指標値未満である場合に、前記燃料電池部に空気を供給する供給路に硫黄化合物を除去するための硫黄化合物除去フィルターを取り付けるフィルター取付工程と、
前記フィルター取付工程後に、前記燃料電池部に所定流量で燃料ガス及び空気を供給して前記燃料電池システムの運転を実行して前記指標値を測定する第二指標値測定工程と、
前記第二指標値測定工程において測定した前記指標値が、前記第一指標値測定工程において測定した前記指標値以上である場合に、少なくとも前記燃料電池部への前記硫黄化合物の蓄積によって前記燃料電池部の発電性能が低下していると判断する判断工程とを行う点にある。
That is, the characteristic configuration of the fuel cell system inspection method according to the present invention for achieving the above object is as follows:
A method for inspecting a fuel cell system including a fuel cell section, the method comprising:
A first index for operating the fuel cell system by supplying fuel gas and air at a predetermined flow rate to the fuel cell section, and measuring an index value indicating power generation performance of the fuel cell section at a predetermined inspection timing. a value measurement process;
If the index value measured in the first index value measurement step is less than a predetermined reference index value, a sulfur compound removal filter is installed in the supply path that supplies air to the fuel cell section for removing sulfur compounds. The filter installation process,
After the filter attachment step, a second index value measurement step of supplying fuel gas and air to the fuel cell unit at a predetermined flow rate to operate the fuel cell system and measure the index value;
When the index value measured in the second index value measurement step is greater than or equal to the index value measured in the first index value measurement step, the fuel cell is reduced by accumulation of the sulfur compound in at least the fuel cell section. The point is that a judgment step is carried out to determine that the power generation performance of the section is decreasing.
上記特徴構成では、燃料電池部に所定流量で燃料ガス及び空気を供給して行う運転中の所定の検査タイミングで指標値を測定し、測定した指標値が基準指標値未満である場合に、燃料電池部の発電性能が低下したと判断して、空気の供給路に硫黄化合物除去フィルターを取り付ける。その後、燃料電池部に所定流量で燃料ガス及び空気を供給して燃料電池システムの運転を実行して指標値を測定する。
ここで、本願発明者が見出した新たな知見によれば、硫黄化合物除去フィルターを取り付けた状態で燃料電池システムの運転を実行すると、燃料電池部に供給される空気中の硫黄化合物が少なくなるとともに、燃料電池部に硫黄化合物が蓄積していた場合には当該蓄積していた硫黄化合物が空気の流れによって脱離するため、硫黄化合物の蓄積によって燃料電池部の発電性能が低下していた場合には、燃料電池部の発電性能が回復するのである。
そこで、上記特徴構成では、硫黄化合物除去フィルターの取付前後で測定した指標値を比較し、硫黄化合物除去フィルターの取付後に測定した指標値が取付前に測定した指標値以上である場合には、硫黄化合物除去フィルターを取り付けたことによって燃料電池部の発電性能が回復しているため、少なくとも燃料電池部への硫黄化合物の蓄積によって燃料電池部の発電性能が低下していると判断する。
このように、上記特徴構成によれば、硫黄化合物除去フィルターを取り付けるだけで、燃料電池部への硫黄化合物の蓄積によって燃料電池部の発電性能が低下していることを特定することができ、燃料電池セルスタック/モージュールを取り出して解体し、燃料電池セルの成分分析を行うような手法と比較して、容易且つ低コストで発電性能低下の要因を特定することができる。
In the above characteristic configuration, the index value is measured at a predetermined inspection timing during operation by supplying fuel gas and air at a predetermined flow rate to the fuel cell section, and if the measured index value is less than the reference index value, the fuel After determining that the power generation performance of the battery has deteriorated, a sulfur compound removal filter is installed in the air supply path. Thereafter, fuel gas and air are supplied to the fuel cell section at a predetermined flow rate to operate the fuel cell system and measure the index value.
According to new findings discovered by the inventor of the present application, when a fuel cell system is operated with a sulfur compound removal filter attached, the amount of sulfur compounds in the air supplied to the fuel cell section decreases. If sulfur compounds have accumulated in the fuel cell section, the accumulated sulfur compounds will be desorbed by air flow, so if the power generation performance of the fuel cell section has decreased due to the accumulation of sulfur compounds, The power generation performance of the fuel cell section is restored.
Therefore, in the above characteristic configuration, the index values measured before and after the installation of the sulfur compound removal filter are compared, and if the index value measured after the installation of the sulfur compound removal filter is greater than or equal to the index value measured before installation, the sulfur Since the power generation performance of the fuel cell section has been restored by installing the compound removal filter, it is determined that the power generation performance of the fuel cell section has decreased at least due to the accumulation of sulfur compounds in the fuel cell section.
As described above, according to the above characteristic configuration, it is possible to identify that the power generation performance of the fuel cell section is reduced due to the accumulation of sulfur compounds in the fuel cell section, simply by installing the sulfur compound removal filter, and to remove the fuel. Compared to a method in which the battery cell stack/module is taken out and disassembled to analyze the components of the fuel cell, it is possible to identify the cause of the decline in power generation performance easily and at low cost.
また、上記目的を達成するための本発明に係る他の燃料電池システムの検査方法の特徴構成は、燃料電池部を備えた燃料電池システムを検査する方法であって、
前記燃料電池部に所定流量で燃料ガス及び空気を供給して前記燃料電池システムの運転を実行し、予め定めた検査タイミングで、前記燃料電池部の発電性能を示す指標値を測定する指標値測定工程と、
前記指標値測定工程において測定した前記指標値が予め定めた基準指標値未満である場合に、前記燃料電池部に空気を供給する供給路に硫黄化合物を除去するための硫黄化合物除去フィルターを取り付けるフィルター取付工程と、
前記フィルター取付工程後に、前記燃料電池部に所定流量で燃料ガス及び空気を供給して前記燃料電池システムの運転を実行して前記指標値を測定し、前記フィルター取付工程後の運転開始時から所定時間経過するまでの測定期間における前記指標値の低下率を算出する指標値低下率算出工程と、
前記指標値低下率算出工程で算出した前記燃料電池システムに関する前記指標値の低下率が、前記測定期間に対応する期間における基準指標値低下率よりも小さい場合に、少なくとも前記燃料電池部への前記硫黄化合物の蓄積によって前記燃料電池部の発電性能が低下していると判断する判断工程とを行う点にある。
Further, a characteristic configuration of another method for testing a fuel cell system according to the present invention for achieving the above object is a method for testing a fuel cell system including a fuel cell section, comprising:
Index value measurement of supplying fuel gas and air to the fuel cell unit at a predetermined flow rate to operate the fuel cell system, and measuring an index value indicating power generation performance of the fuel cell unit at a predetermined inspection timing. process and
A filter in which a sulfur compound removal filter for removing sulfur compounds is attached to a supply path that supplies air to the fuel cell section when the index value measured in the index value measurement step is less than a predetermined reference index value. Installation process and
After the filter attachment step, the fuel cell system is operated by supplying fuel gas and air at a predetermined flow rate to the fuel cell unit, and the index value is measured, and the index value is measured at a predetermined rate from the start of operation after the filter attachment step. An index value decrease rate calculation step of calculating the decrease rate of the index value during the measurement period until time elapses;
If the rate of decrease in the index value regarding the fuel cell system calculated in the index value decrease rate calculation step is smaller than the reference index value decrease rate in the period corresponding to the measurement period, at least the The present invention also includes a determination step of determining that the power generation performance of the fuel cell unit is degraded due to accumulation of sulfur compounds.
上記特徴構成では、燃料電池部に所定流量で燃料ガス及び空気を供給して行う運転中の所定の検査タイミングで指標値を測定し、測定した指標値が基準指標値未満である場合に、燃料電池部の発電性能が低下したと判断して、空気の供給路に硫黄化合物除去フィルターを取り付ける。その後、燃料電池部に所定流量で燃料ガス及び空気を供給して燃料電池システムの運転を実行して指標値を測定し、フィルター取付工程後の運転開始時から所定時間経過するまでの測定期間における指標値の低下率を算出する。
ここで、上記のようにして算出した燃料電池システムの指標値の低下率は、発電性能の低下が燃料電池部への硫黄化合物の蓄積によるものである場合、硫黄化合物が除去されている場合の方が、硫黄化合物が除去されていない場合よりも小さくなる。したがって、硫黄化合物が除去されていない装置について、上記測定期間に対応する期間における指標値の低下率を算出し、この指標値の低下率を基準指標値低下率とし、指標値低下率算出工程で算出した燃料電池システムに関する指標値の低下率と上記基準指標値低下率とを比較することで、発電性能低下が燃料電池部への硫黄化合物に蓄積によるものであるか否かを判断できる。
即ち、上記特徴構成では、指標値低下率算出工程で算出した燃料電池システムに関する指標値の低下率が、予め定めた基準指標値低下率よりも小さい場合に、硫黄化合物除去フィルターを取り付けたことによって燃料電池部の発電性能が回復傾向にあるため、少なくとも燃料電池部への硫黄化合物の蓄積によって燃料電池部の発電性能が低下していると判断する。
このように、上記特徴構成によれば、硫黄化合物除去フィルターを取り付けるだけで、燃料電池部への硫黄化合物の蓄積によって燃料電池部の発電性能が低下していることを特定することができ、燃料電池セルスタック/モージュールを取り出して解体し、燃料電池セルの成分分析を行うような手法と比較して、容易且つ低コストで発電性能低下の要因を特定することができる。
In the above characteristic configuration, the index value is measured at a predetermined inspection timing during operation by supplying fuel gas and air at a predetermined flow rate to the fuel cell section, and if the measured index value is less than the reference index value, the fuel After determining that the power generation performance of the battery section has deteriorated, a sulfur compound removal filter is installed in the air supply path. After that, the fuel cell system is operated by supplying fuel gas and air at a predetermined flow rate to the fuel cell section, and the index value is measured. Calculate the rate of decline in the index value.
Here, the rate of decrease in the index value of the fuel cell system calculated as described above is calculated based on whether the decrease in power generation performance is due to the accumulation of sulfur compounds in the fuel cell or if the sulfur compounds are removed. than if the sulfur compounds were not removed. Therefore, for equipment in which sulfur compounds have not been removed, the rate of decrease in the index value during the period corresponding to the above measurement period is calculated, and this rate of decrease in the index value is taken as the standard index value decrease rate, and in the index value decrease rate calculation step. By comparing the calculated decrease rate of the index value regarding the fuel cell system with the reference index value decrease rate, it can be determined whether the decrease in power generation performance is due to accumulation of sulfur compounds in the fuel cell section.
That is, in the above characteristic configuration, when the rate of decrease in the index value regarding the fuel cell system calculated in the index value decrease rate calculation step is smaller than the predetermined standard index value decrease rate, the sulfur compound removal filter is installed. Since the power generation performance of the fuel cell section is on a recovery trend, it is determined that the power generation performance of the fuel cell section is decreasing at least due to the accumulation of sulfur compounds in the fuel cell section.
As described above, according to the above characteristic configuration, it is possible to identify that the power generation performance of the fuel cell section is reduced due to the accumulation of sulfur compounds in the fuel cell section, simply by installing the sulfur compound removal filter, and to remove the fuel. Compared to a method in which the battery cell stack/module is taken out and disassembled to analyze the components of the fuel cell, it is possible to identify the cause of the decline in power generation performance easily and at low cost.
また、本発明に係る燃料電池システムの検査方法の更なる特徴構成は、前記基準指標値低下率は、前記燃料電池システムの設置箇所が含まれる地域に設置され、前記硫黄化合物除去フィルターを取り付けていない他の燃料電池システムの前記測定期間に対応する期間における前記指標値の低下率である点にある。 Further, a further feature of the fuel cell system inspection method according to the present invention is that the reference index value reduction rate is determined by the rate of decrease in the reference index value when the fuel cell system is installed in an area including the installation location and the sulfur compound removal filter is installed. It is the rate of decline of the index value in a period corresponding to the measurement period of other fuel cell systems.
尚、上記検査タイミングとしては、燃料電池システムの積算運転時間がある程度長くなり、燃料電池部の発電性能の低下が起こり得るタイミングであることが好ましい。 Note that the above-mentioned inspection timing is preferably a timing at which the cumulative operating time of the fuel cell system becomes long to some extent and the power generation performance of the fuel cell section may deteriorate.
即ち、本発明に係る燃料電池システムの検査方法の更なる特徴構成は、前記検査タイミングは、前記燃料電池システムの積算運転時間が予め定めた時間となるタイミングである点にある。 That is, a further feature of the fuel cell system inspection method according to the present invention is that the inspection timing is a timing at which the cumulative operating time of the fuel cell system reaches a predetermined time.
また、本発明に係る燃料電池システムの検査方法の更なる特徴構成は、前記指標値は、前記燃料電池部の出力電圧である点にある。 A further feature of the fuel cell system inspection method according to the present invention is that the index value is an output voltage of the fuel cell unit.
上記特徴構成によれば、燃料電池部の出力電圧が一般的な燃料電池システムが備える機能によって測定できるものであるため、指標値を測定するために別途計測手段を設ける必要がなく、燃料電池システムが複雑化するのを防止できる。 According to the characteristic configuration described above, since the output voltage of the fuel cell section can be measured by the function provided in a general fuel cell system, there is no need to provide a separate measurement means to measure the index value, and the fuel cell system can be prevented from becoming complicated.
また、種々の硫黄化合物のうち特にSO2、SO3及びH2Sの蓄積が、燃料電池部の発電性能に与える影響が大きいと考えられており、これらのうち少なくとも一種を硫黄化合物フィルターで除去した場合に発電性能の回復が確認できれば、燃料電池部の発電性能の低下が硫黄化合物の蓄積に起因するものであると判断できる。 Furthermore, among various sulfur compounds, the accumulation of SO 2 , SO 3 and H 2 S in particular is thought to have a large effect on the power generation performance of the fuel cell, and it is necessary to remove at least one of these with a sulfur compound filter. If it is confirmed that the power generation performance has recovered in this case, it can be determined that the decrease in the power generation performance of the fuel cell section is due to the accumulation of sulfur compounds.
即ち、本発明に係る燃料電池システムの検査方法の更なる特徴構成は、前記硫黄化合物は、SO2、SO3及びH2Sからなる群から選ばれる一種又は二種以上である点にある。 That is, a further feature of the fuel cell system inspection method according to the present invention is that the sulfur compound is one or more selected from the group consisting of SO 2 , SO 3 and H 2 S.
また、本発明に係る燃料電池システムの検査方法の更なる特徴構成は、前記燃料電池システムは、前記供給路に不純物を除去するための不純物除去フィルターが設けられており、
前記フィルター取付工程では、前記硫黄化合物除去フィルターを前記不純物除去フィルターよりも前記燃料電池部側に取り付ける点にある。
Further, a further characteristic configuration of the fuel cell system inspection method according to the present invention is that the fuel cell system is provided with an impurity removal filter for removing impurities in the supply path,
In the filter attachment step, the sulfur compound removal filter is attached closer to the fuel cell section than the impurity removal filter.
本発明に係る燃料電池システムの検査方法においては、硫黄化合物除去フィルターの取付前後で指標値を測定し、この測定した指標値を基にして判断工程を行うようになっており、硫黄化合物除去フィルターの性能如何によって硫黄化合物除去フィルター取付後の指標値が変動するため、検査精度を高めるためには、硫黄化合物除去フィルターの性能を一定以上に保つことが重要である。
上記特徴構成によれば、塵や埃などの比較的大きな不純物が不純物除去フィルターによって除去された空気が硫黄化合物除去フィルターを通流するため、塵や埃などの不純物によって硫黄化合物除去フィルターの性能が損なわれ難く、硫黄化合物除去フィルターの性能を一定以上に保つことができ、検査精度を高めることができる。
In the fuel cell system inspection method according to the present invention, index values are measured before and after installing the sulfur compound removal filter, and a judgment step is performed based on the measured index values. Since the index value after the sulfur compound removal filter is installed varies depending on the performance of the sulfur compound removal filter, it is important to maintain the performance of the sulfur compound removal filter above a certain level in order to improve inspection accuracy.
According to the above characteristic configuration, since the air from which relatively large impurities such as dust and dust have been removed by the impurity removal filter flows through the sulfur compound removal filter, the performance of the sulfur compound removal filter is affected by the impurities such as dust and dirt. The performance of the sulfur compound removal filter can be maintained above a certain level without being easily damaged, and the inspection accuracy can be improved.
また、本発明に係る取付対象決定方法の特徴構成は、上記燃料電池システムの検査方法によって少なくとも前記燃料電池部への前記硫黄化合物の蓄積によって前記燃料電池部の発電性能が低下していると判断された前記燃料電池システムの設置箇所が含まれる地域に設置された他の燃料電池システムを、前記硫黄化合物除去フィルターの取付対象として決定する取付対象決定工程を行う点にある。 Further, the characteristic configuration of the attachment target determination method according to the present invention is such that the fuel cell system inspection method determines that the power generation performance of the fuel cell section is degraded due to at least the accumulation of the sulfur compound in the fuel cell section. The present invention includes an installation target determining step of determining another fuel cell system installed in an area including the installation location of the fuel cell system that has been installed as a target for installing the sulfur compound removal filter.
上記燃料電池システムの検査方法によって燃料電池部への硫黄化合物の蓄積によって燃料電池部の発電性能が低下していると判断された燃料電池システムが設置された箇所を含む地域は、空気中に含まれる硫黄化合物の量が比較的多い地域であると考えられる。したがって、このような地域に設置された他の燃料電池システムについても、運転時間等の違いにより程度の差はあるものの、燃料電池部への硫黄化合物の蓄積によって燃料電池部の発電性能が低下している虞がある。
そこで、上記特徴構成では、これら他の燃料電池システムを、硫黄化合物除去フィルターの取付対象として決定する。
このように、上記特徴構成によれば、燃料電池部への硫黄化合物の蓄積によって燃料電池部の発電性能が低下している虞がある他の燃料電池システムを硫黄化合物除去フィルターの取付対象として決定することができるため、例えば、これら取付対象として決定された他の燃料電池システムに硫黄化合物除去フィルターを取り付ければ、燃料電池部の発電性能を回復させることができる。
Areas including areas where fuel cell systems have been installed where it has been determined that the power generation performance of the fuel cell unit has deteriorated due to the accumulation of sulfur compounds in the fuel cell unit using the fuel cell system inspection method described above must be This area is thought to have a relatively large amount of sulfur compounds. Therefore, for other fuel cell systems installed in such areas, the power generation performance of the fuel cell section will decrease due to the accumulation of sulfur compounds in the fuel cell section, although the degree of change will vary depending on the operating time etc. There is a possibility that
Therefore, in the characteristic configuration described above, these other fuel cell systems are determined to be the target for attaching the sulfur compound removal filter.
As described above, according to the above characteristic configuration, other fuel cell systems in which there is a possibility that the power generation performance of the fuel cell section may be degraded due to the accumulation of sulfur compounds in the fuel cell section are determined to be the target for installing the sulfur compound removal filter. Therefore, for example, by attaching the sulfur compound removal filter to other fuel cell systems determined to be attached, the power generation performance of the fuel cell section can be restored.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る燃料電池システムの検査方法及び取付対象決定方法について説明する。 Hereinafter, a method for inspecting a fuel cell system and a method for determining an installation target according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、燃料電池システムの概略構成を示す図であり、図2は、運転制御部20を示す機能ブロック図である。燃料電池システムFは、原燃料としての原燃料ガス(例えば、メタンを含む都市ガス等)を改質して燃料ガスを生成する燃料ガス生成装置1や、燃料ガス生成装置1から供給される燃料ガスを燃料として用いて発電する燃料電池発電装置10、これらの装置の運転を制御する運転制御部20を備える。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system, and FIG. 2 is a functional block diagram showing an
燃料ガス生成装置1には、改質水を気化させて、水蒸気と原燃料ガスとの混合ガスを生成する気化部2と、原燃料ガスを改質して水素を主成分とする燃料ガスを生成する改質部3と、燃料成分を燃焼して気化部2及び改質部3を加熱する燃焼部4と、原燃料供給路L1を通して原燃料ガスを気化部2に供給するための原燃料用ブロアー5と、原燃料供給路L1を開閉自在な第1開閉弁6と、改質水供給路L2を通して改質水を気化部2に供給するための改質水用ポンプ9とが備えられている。また、原燃料供給路L1には、原燃料用ブロアー5により供給される原燃料ガスの流量を計測する原燃料流量計8が設けられている。
The fuel
改質部3は、気化部2において生成された混合ガスが供給され、原燃料ガスを水蒸気の存在下で改質処理して、水素を主成分とする燃料ガスを生成する。具体的には、改質部3には、隣接して設けられる燃焼部4で発生された熱を利用して原燃料ガスを水蒸気改質して、水素を主成分とし、副生成物としての一酸化炭素と二酸化炭素とを含む改質ガスを生成する。改質部3によって生成された燃料ガスは、燃料ガス供給路L3を通して燃料電池発電装置10に供給される。
The reforming
原燃料供給路L1を通して供給される原燃料ガスの供給量が、原燃料流量計8により計測され、その計測された流量が予め設定された目標流量になるように、運転制御部20が原燃料用ブロアー5の出力を調整する。運転停止時等において原燃料用ブロアー5が作動していない状態では、第1開閉弁6が閉弁状態となる。また、改質水供給路L2を通して供給される改質水の供給量が所定の供給量となるように、運転制御部20が改質水用ポンプ9を動作させる。
The supply amount of the raw fuel gas supplied through the raw fuel supply path L1 is measured by the raw
燃焼部4は、可燃性ガスを燃焼して熱を発生させる。可燃性ガスとしては、後述するように、燃料電池発電装置10にて発電反応で消費されなかった水素を含む排ガス、又は、原燃料ガス、或いは、それら両方を混合して用いることができる。また、燃焼部4には可燃性ガスに対する燃焼用の空気(酸素)として、後述するように、燃料電池発電装置10にて消費されなかった空気が供給されるようになっている。
The
燃料電池発電装置10には、上記のような燃料ガス及び発電用酸素ガスが供給されて発電作用する燃料電池部11と、発電用酸素供給路L4を通して発電用酸素ガスを燃料電池部11に供給するための発電酸素用ブロアー12と、発電用酸素供給路L4を開閉自在な第2開閉弁13と、発電酸素用ブロアー12により供給する発電用酸素ガス中の不純物を除去するための不純物除去フィルター14と、燃料電池部11の出力電圧を検出する電圧検出部15とが備えられている。また、発電用酸素供給路L4には、発電酸素用ブロアー12により供給される発電用酸素ガスの流量を計測する発電用酸素流量計16が設けられている。
The fuel cell
燃料電池部11は、固体酸化物形燃料電池であり、アノード11a、カソード11b、及びこれらに挟まれた電解質膜11cとからなるセルを複数積層して構成されている。この燃料電池部11では、アノード11aに燃料ガス供給路L3を通して改質部3で生成された燃料ガスが供給され、カソード11bに発電用酸素供給路L4を通して発電用酸素ガス(空気)が供給されて発電反応が行われる。そして、燃料電池部11の出力電力(即ち、発電性能を示す指標値)は、運転制御部20がインバータ(図示せず)を用いて調節し、その電力が電力消費装置(図示せず)に供給される。
The
この燃料電池部11において、アノード11aに供給される燃料ガスに含まれる水素のうち、燃料電池部11での発電反応で消費されなかった過剰な水素はアノード11aから排出され、排ガス流路L5を通って燃焼部4に供給され、可燃性ガスとして燃焼される。
また、カソード11bに供給される空気に含まれる酸素のうち、燃料電池部11での発電反応で消費されなかった過剰な酸素はカソード11bから排出され、排ガス流路L5を通って燃焼部4に供給される。
In this
Further, of the oxygen contained in the air supplied to the
そして、この燃料電池システムFにおいては、発電用酸素供給路L4を通してカソード11bに供給される発電用酸素ガスの供給量が、発電用酸素流量計16により計測され、その計測された流量が予め設定された目標流量になるように、運転制御部20が発電酸素用ブロアー12の出力を調整する。尚、運転停止時等において、発電酸素用ブロアー12が作動していない状態では、第2開閉弁13が閉弁状態となる。
In this fuel cell system F, the amount of power generation oxygen gas supplied to the
本実施形態においては、気化部2、改質部3、燃焼部4及び燃料電池部11などが、断熱材などを用いて内部の熱が外部に逃げないように構成した高温ハウジングMの内部に設置されている。
In this embodiment, the vaporizing
図2に示すように、運転制御部20は、ブロアー出力調節部21、情報取得部22、弁制御部23、ポンプ制御部24、運転時間判定部25、電圧判定部26、判断部27、及び記憶部28を備えるとともに、各種情報を表示する表示部30を備えている。また、運転制御部20は、原燃料流量計8及び発電用酸素流量計16からの各種信号が入力される。
As shown in FIG. 2, the
そして、運転制御部20は、入力された各種信号に基づいて、原燃料用ブロアー5、発電酸素用ブロアー12、第1開閉弁6及び第2開閉弁13へ所定の信号を出力する。
Then, the
ブロアー出力調節部21は、原燃料用ブロアー5及び発電酸素用ブロアー12の出力を制御するように構成されている。
The blower
情報取得部22は、原燃料流量計8及び発電用酸素流量計16で計測された流量や、電圧検出部15で検出される電圧を取得するように構成されている。
The
弁制御部23は、第1開閉弁6及び第2開閉弁13の開閉制御を行うように構成されている。
The
ポンプ制御部24は、改質水用ポンプ9の動作を制御するように構成されている。
The
運転時間判定部25は、記憶部28に記憶される、燃料電池システムFの積算運転時間を適宜参照しながら、当該積算運転時間が予め定めた時間(検査タイミング)に達したか否かを判定する。尚、上記予め定めた時間とは、例えば、メンテナンスが必要となる時間(例えば、10000時間)である。
The operating
電圧判定部26は、記憶部28に記憶される、検査タイミングにおいて電圧検出部15で検出された電圧が予め定めた基準電圧(基準指標値)未満であるか否かを判定する。尚、基準電圧とは、燃料電池部11の出力電圧が長年の使用によって徐々に低下する場合における燃料電池システムの運転時間と燃料電池部11の出力電圧との相関関係を基に予め決定できるものである。
The
ここで、本願発明者は、鋭意研究を重ねた結果、燃料電池部11の発電性能が低下した燃料電池システムFについて、硫黄化合物除去フィルターを取り付けると、燃料電池部11の発電性能が回復する場合があり、この場合、空気中に含まれる硫黄化合物の燃料電池部11への蓄積によって燃料電池部11の発電性能が低下していることを特定できるという新たな知見を得た。
Here, as a result of extensive research, the inventor of the present application found that when a sulfur compound removal filter is attached to a fuel cell system F in which the power generation performance of the
因みに、本願発明者は、一定時間発電運転を行った後に硫黄化合物除去フィルターを取り付けた場合と、硫黄化合物除去フィルターを取り付けない場合とを再現し、両者の間で燃料電池部の発電性能にどのような違いが現れるかを検証するための実験を行った。具体的には、2つの燃料電池システムについて、発電運転を10000時間行った後、続けて20ppbのSO2を添加した空気をカソードに供給して発電運転を行い、一方の燃料電池システムについてはSO2の添加開始から約2000時間経過した時点でSO2の添加を止め、他方の燃料電池システムについてはSO2の添加を続けた状態で、それぞれ発電運転を4000時間行う実験を行った。図3は、この実験結果を示すグラフであり、横軸に発電運転時間、縦軸に電圧変化率(SO2添加開始直後を100%とする)である。同図から分かるように、運転途中でSO2の添加を停止した装置(即ち、運転途中で硫黄化合物除去フィルターを取り付けた状態を再現)では、SO2の添加停止後一定時間は、電圧変化率がSO2の添加停止前よりも高くなっており、燃料電池部の発電性能が回復することが確認できた。例えば、運転途中でSO2の添加を停止した装置では、SO2添加開始後1999時間の時点で電圧変化率が99.3%であり、2289時間の時点で99.7%に回復している。これに対して、運転途中でSO2の添加を停止しなかった装置では、SO2添加開始後1999時間の時点で電圧変化率が98.8%であり、2289時間の時点で98.6%となっており、回復する傾向は見られない。 Incidentally, the inventor of this application reproduced the case where a sulfur compound removal filter was installed and the case where the sulfur compound removal filter was not installed after a certain period of power generation operation, and determined the difference in the power generation performance of the fuel cell section between the two. We conducted an experiment to verify whether such a difference appears. Specifically, after 10,000 hours of power generation operation for two fuel cell systems, power generation operation was performed by continuously supplying air containing 20 ppb of SO 2 to the cathode; An experiment was conducted in which the addition of SO 2 was stopped approximately 2,000 hours after the start of addition of fuel cell system No. 2 , and the other fuel cell system was operated for power generation for 4,000 hours with continued addition of SO 2 . FIG. 3 is a graph showing the results of this experiment, with the horizontal axis representing the power generation operation time and the vertical axis representing the voltage change rate (immediately after the start of SO 2 addition is taken as 100%). As can be seen from the figure, in a device where SO 2 addition is stopped mid-operation (that is, a state in which a sulfur compound removal filter is installed mid-operation), the voltage change rate is was higher than before the addition of SO 2 was stopped, confirming that the power generation performance of the fuel cell section had recovered. For example, in a device in which SO 2 addition was stopped during operation, the voltage change rate was 99.3% at 1999 hours after starting SO 2 addition, and recovered to 99.7% at 2289 hours. . On the other hand, in the case of the device in which SO 2 addition was not stopped during operation, the voltage change rate was 98.8% at 1999 hours after the start of SO 2 addition, and 98.6% at 2289 hours. , and there is no sign of recovery.
本実施形態において、判断部27は、上記検査タイミングにおいて電圧検出部15で検出された電圧と、その後に燃料電池システムに硫黄化合物除去フィルターを取り付けた燃料電池システムの運転を実行して、その運転中に電圧検出部15で検出された電圧との高低を比較し、検査タイミングにおいて電圧検出部15で検出された電圧よりも、硫黄化合物除去フィルター取付後の運転中に電圧検出部15で検出された電圧の方が高い場合に、燃料電池部11の発電性能が硫黄化合物の蓄積によって低下していると判断する。
In the present embodiment, the determining
そして、この燃料電池システムFにおいて、燃料電池部11で発電反応を行う発電運転を行う場合、弁制御部23によって、第1開閉弁6及び第2開閉弁13が開弁状態となるように、各開閉弁6,13の動作が制御され、原燃料ガスの供給量が原燃料流量計8により計測されて、その計測結果を情報取得部22が取得し、この取得された流量が予め設定された目標流量となるように、ブロアー出力調節部21が原燃料用ブロアー5の出力を調節するとともに、改質水の供給量が所定量となるように、ポンプ制御部24が改質水用ポンプ9の動作を制御する。また、同じく、発電用酸素の供給量が発電用酸素流量計16により計測されて、その計測結果を情報取得部22が取得し、この取得された流量が予め設定された目標流量となるように、ブロアー出力調節部21が発電酸素用ブロアー12の出力を調節する。
In this fuel cell system F, when performing a power generation operation in which the
次に、上記燃料電池システムFを検査する方法及び検査結果を基に硫黄化合物除去フィルターの取付対象を決定する方法について、図4を参照して説明する。尚、以下においては、発電運転を実行中の燃料電池システムFを検査する態様を例にとって説明する。 Next, a method of inspecting the fuel cell system F and a method of determining a subject to which a sulfur compound removal filter is to be attached based on the inspection results will be explained with reference to FIG. In the following, an example will be explained in which a fuel cell system F is inspected while it is in power generation operation.
まず、工程#1において、運転時間判定部25が現在までの積算運転時間が予め定めた時間に達したか否か、言い換えれば検査タイミングとなったかを判定し、検査タイミングになった場合には工程#2に移行し、検査タイミングになっていない場合には工程#1を繰り返す。
First, in
ついで、工程#2において、情報取得部22が検査タイミングにおいて電圧検出部15で検出された電圧を取得し(第一指標値測定工程)、工程#3に移行する。
Next, in
工程#3において、電圧判定部26が情報取得部22が取得した電圧が記憶部28に記憶された基準電圧未満であるか否かを判定し、基準電圧未満であると判定された場合には工程#4に移行し、基準電圧以上であると判定された場合には工程#1に戻る。尚、工程#3において基準電圧以上であると判定されて工程#1に戻った場合、工程#1において、運転時間判定部25は、上記検査タイミングよりも遅い検査タイミングになった否かを判定する。
In
工程#4において、燃料電池部11の出力電圧が基準電圧未満であることを知らせる表示が運転制御部20の表示部30に表示され、工程#5に移行する。
In
工程#5においては、図5に示すように、燃料電池システムFにおける燃料電池発電装置10の発電酸素用ブロアー12と不純物除去フィルター14との間に、硫黄化合物を除去するための硫黄化合物除去フィルター17を取り付け(フィルター取付工程)、工程#6に移行する。また、硫黄化合物除去フィルター17で除去する硫黄化合物としては、燃料電池部11の発電性能に与える影響が比較的大きいと考えられるSO2、SO3、H2Sを例示できる。更に、硫黄化合物除去フィルター17は、空気中の硫黄化合物濃度が1ppb以下となるように、硫黄化合物を除去できるものであることが好ましい。
In
続いて、図4に示すように、工程#6において、燃料電池システムFについて発電運転を行い、当該発電運転時における燃料電池部11の出力電圧を取得する(第二指標値測定工程)。即ち、工程#6において、弁制御部23が第1開閉弁6及び第2開閉弁13が開弁状態となるように、これらの開閉弁6,13の動作を制御する。また、原燃料ガス及び発電用酸素の供給量が、上記予め設定された目標流量となるように、ブロアー出力調節部21が原燃料用ブロアー5及び発電酸素用ブロアー12の出力を調節するとともに、改質水の供給量が所定量となるようにポンプ制御部24が改質水用ポンプ9の動作を制御する。これにより、第一指標値測定工程時と同条件で発電運転を行う。そして、燃料電池システムFの発電運転を行っている状態で、情報取得部22が電圧検出部15で検出された電圧を取得し(第二指標値測定工程)、工程#7に移行する。
Subsequently, as shown in FIG. 4, in
工程#7において、判断部27が第一指標値測定工程で測定された電圧(第一電圧)と第二指標値測定工程で測定された電圧(第二電圧)とを比較して、第二電圧が第一電圧よりも高いか否かを判定し、第二電圧が第一電圧より高いと判定した場合(つまり、燃料電池部11の発電性能が回復した場合)には工程#8に移行し、工程#8において、判断部27が、燃料電池部11の発電性能が硫黄化合物の蓄積により低下していると判断し(判断工程)、その旨が表示部30に表示され、工程#10に移行する。
In
一方、工程#7において、判断部27が第二電圧が第一電圧以下であると判定した場合には工程#9に移行し、判断部27が、燃料電池部11の発電性能が硫黄化合物の蓄積以外の要因により低下していると判断し、その旨が表示部30に表示され、一連のフローが終了する。
On the other hand, in
ここで、燃料電池部11の発電性能が硫黄化合物の蓄積により低下していると判断された燃料電池システムFと同じような環境下、言い換えれば、空気中に含まれる硫黄化合物の量が同じような環境下に設置された他の燃料電池システムについては、運転時間の長短によって多少の違いがあるものの、検査した燃料電池システムFと同様に、燃料電池部11の発電性能が硫黄化合物の蓄積により低下している可能性が高い。
Here, under the same environment as the fuel cell system F in which it was determined that the power generation performance of the
そこで、工程#10において、燃料電池部11の発電性能が硫黄化合物の蓄積により低下していると判断された燃料電池システムFの設置箇所が含まれる地域に設置された他の燃料電池システムを、硫黄化合物除去フィルター17の取付対象として決定する(取付対象決定工程)。燃料電池部11の発電性能が硫黄化合物の蓄積により低下していると判断された燃料電池システムFの設置箇所を含む地域は、空気中に含まれる硫黄化合物の量が多い地域であると考えられるため、当該地域に設置された他の燃料電池システムを硫黄化合物除去フィルター17の取付対象として決定することで、この取付対象として決定した他の燃料電池システムに硫黄化合物除去フィルター17を取り付けて、当該他の燃料電池システムにおける燃料電池部11の発電性能を回復することができるようになる。
Therefore, in
尚、取付対象決定工程は、種々の方法で行うことができる。例えば、燃料電池部11の発電性能が硫黄化合物の蓄積により低下しているという情報を、燃料電池システムFがネットワークを介して適宜サーバ装置に送信し、サーバ装置側で、政府や民間企業等から提供される硫黄化合物濃度マップなどを参照して、燃料電池部11の発電性能が硫黄化合物の蓄積により低下していると判断された燃料電池システムFと同じような硫黄化合物濃度の地域に設置された他の燃料電池システムを取付対象として決定できる。また、別の方法としては、メンテナンス作業を行う者が表示部30の表示を確認し、ネットワークを介してサーバ装置と通信可能な適宜外部機器を操作して、燃料電池部11の発電性能が硫黄化合物の蓄積により低下していると判断された燃料電池システムFと同じような硫黄化合物濃度の地域に設置された他の燃料電池システムを取付対象として決定できる。
Note that the attachment target determination step can be performed in various ways. For example, the fuel cell system F transmits information that the power generation performance of the
以上のように、本実施形態に係る燃料電池システムの検査方法によれば、硫黄化合物除去フィルター17を取り付けるだけで、燃料電池部11への硫黄化合物の蓄積によって当該燃料電池部11の発電性能が低下していることを特定することができる。
As described above, according to the fuel cell system inspection method according to the present embodiment, simply by attaching the sulfur
また、本実施形態に係る取付対象決定方法によれば、上記検査方法で検査した燃料電池システムFと同様に、燃料電池部11の発電性能が硫黄化合物の蓄積によって低下している虞がある他の燃料電池システムを硫黄化合物除去フィルターの取付対象として決定でき、これら取付対象として決定された他の燃料電池システムに硫黄化合物除去フィルターを取り付けることで、燃料電池部11の発電性能を回復させることも可能となる。
Further, according to the installation target determination method according to the present embodiment, there is a possibility that the power generation performance of the
〔別実施形態〕
〔1〕上記実施形態においては、燃料電池システムFの積算運転時間が予め定めた時間となるタイミングを検査タイミングとしたが、これに限られるものではない。
[Another embodiment]
[1] In the above embodiment, the inspection timing is the timing when the cumulative operating time of the fuel cell system F reaches a predetermined time, but the inspection timing is not limited to this.
〔2〕上記実施形態においては、一般的な燃料電池システムが備える機能によって測定できるという観点から、指標値として燃料電池部11の出力電圧を採用したが、これに限られるものではなく、例えば、燃料電池部11の起電力を指標値として採用しても良い。また、指標値は、一般的な燃料電池システムが備える機能によって測定できるものに限られず、燃料電池部11の発電性能を示すものであれば、特に制限されない。
[2] In the above embodiment, the output voltage of the
〔3〕上記実施形態では、硫黄化合物除去フィルター17で除去する硫黄化合物としてSO2、SO3、H2Sを例示したが、硫黄化合物除去フィルター17で除去する硫黄化合物はこれに限られるものではない。
[3] In the above embodiment, SO 2 , SO 3 , and H 2 S are exemplified as sulfur compounds to be removed by the sulfur
〔4〕上記実施形態では、判断部27が、検査タイミングにおいて電圧検出部15で検出された電圧よりも、硫黄化合物除去フィルター取付後の運転中に電圧検出部15で検出された電圧の方が高い場合に、燃料電池部11の発電性能が硫黄化合物の蓄積によって低下していると判断するようにしているが、硫黄化合物除去フィルター取付後の運転中に電圧検出部15で検出された電圧が、検査タイミングにおいて電圧検出部15で検出された電圧以上である場合に、燃料電池部11の発電性能が硫黄化合物の蓄積によって低下していると判断するようにしても良い。
[4] In the above embodiment, the
〔5〕上記実施形態では、判断部27において、所定の検査タイミングで検出された電圧と硫黄化合物除去フィルター17の取付後に検出された電圧とを比較して、燃料電池部11の発電性能が硫黄化合物の蓄積によって低下しているか否かを判断するようにしているが、これに限られるものではない。
例えば、硫黄化合物除去フィルター17の取付後に発電運転を所定時間行った場合における取付後の運転開始時から所定時間経過するまで期間の電圧(指標値)の低下率は、発電性能の低下が燃料電池部11への硫黄化合物の蓄積によるものである場合、硫黄化合物除去フィルター17を取り付けた場合(硫黄化合物が除去されている場合)の方が、硫黄化合物除去フィルター17を取り付けていない場合(硫黄化合物が除去されていない場合)よりも小さくなる。
したがって、例えば、硫黄化合物除去フィルター17の取付後、電圧を検出しながら発電運転を行い、運転開始時から所定時間(例えば1000時間)経過するまでの測定期間における電圧の低下率を算出し(指標値低下率算出工程)、この算出した電圧の低下率と予め定めた基準電圧低下率(基準指標値低下率)とを比較して、燃料電池部11の発電性能が硫黄化合物の蓄積によって低下しているか否かを判断するようにしても良い。
尚、基準電圧低下率としては、検査対象である燃料電池システムFの設置箇所が含まれる地域に設置され、硫黄化合物除去フィルター17を取り付けていない他の燃料電池システムについて、上記測定期間に対応する期間(例えば、検査対象である燃料電池システムFについて、積算運転時間が10000時間に達した時点で硫黄化合物除去フィルター17を取り付け、その後に1000時間運転していた場合には、他の燃料電池システムの積算運転時間が10000時間から11000時間の期間)における電圧の低下率を例示することができる。
因みに、本願発明者は、硫黄化合物除去フィルターを実際の燃料電池システムに取り付けた場合に燃料電池部の発電性能がどのように変化するかを検証するための実験を行った。具体的には、空気をカソードに供給した状態で一定時間発電運転を行い、その後に硫黄化合物除去フィルターを取り付け、一定時間発電運転を行う実験を行った。図6は、この実験結果を示すグラフであり、横軸は発電運転時間、縦軸は電圧変化率(硫黄化合物除去フィルターを取り付ける所定時間前を100%とする)である。同図から分かるように、硫黄化合物除去フィルターを取り付けることで、電圧変化率の変化が小さくなっている。具体的に、硫黄化合物除去フィルターの取付前1000時間当たりの電圧変化率の変化は-0.217%であったのに対し、硫黄化合物除去フィルターの取付後1000時間当たりの電圧変化率の変化は-0.032%であった。このことから、フィルター等によって空気中の硫黄化合物を除去するなどの工夫を施していない通常運転している燃料電池システムに対して、硫黄化合物除去フィルターを取り付けることにより、燃料電池システムの性能劣化を抑制できることが確認できた。
[5] In the above embodiment, the
For example, when power generation operation is performed for a predetermined time after installing the sulfur
Therefore, for example, after installing the sulfur
Note that the reference voltage drop rate corresponds to the above measurement period for other fuel cell systems that are installed in the area that includes the installation location of the fuel cell system F that is the subject of inspection, and that do not have the sulfur
Incidentally, the inventor of the present application conducted an experiment to verify how the power generation performance of the fuel cell section changes when a sulfur compound removal filter is attached to an actual fuel cell system. Specifically, an experiment was conducted in which power generation operation was performed for a certain period of time with air being supplied to the cathode, and then a sulfur compound removal filter was attached and power generation operation was performed for a certain period of time. FIG. 6 is a graph showing the results of this experiment, where the horizontal axis is the power generation operation time and the vertical axis is the voltage change rate (the predetermined time before the sulfur compound removal filter is attached is 100%). As can be seen from the figure, by installing the sulfur compound removal filter, the change in the voltage change rate is reduced. Specifically, the change in voltage change rate per 1000 hours before installing the sulfur compound removal filter was -0.217%, whereas the change in voltage change rate per 1000 hours after installing the sulfur compound removal filter was -0.217%. -0.032%. Therefore, by installing a sulfur compound removal filter on a normally operating fuel cell system that does not take measures such as removing sulfur compounds from the air with a filter, it is possible to reduce the performance deterioration of the fuel cell system. It was confirmed that this can be suppressed.
〔6〕上記実施形態では、塵や埃などの比較的大きな不純物を不純物除去フィルター14によって除去した空気を硫黄化合物除去フィルター17に流通させて硫黄化合物除去フィルターの性能低下を防止するという観点から、フィルター取付工程において、発電酸素用ブロアー12と不純物除去フィルター14との間に硫黄化合物除去フィルター17を取り付けるようにしているが、これに限られるものではなく、カソード11bに供給される前に発電用酸素から硫黄化合物を除去できれば、取付位置は特に制限されない。
[6] In the above embodiment, from the viewpoint of preventing the performance of the sulfur compound removal filter from deteriorating by circulating the air from which relatively large impurities such as dust and dirt have been removed by the
〔7〕上記実施形態(別実施形態を含む)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。 [7] The configurations disclosed in the above embodiments (including other embodiments) can be applied in combination with the configurations disclosed in other embodiments as long as there is no contradiction, and this specification The embodiments disclosed in this book are illustrative, and the embodiments of the present invention are not limited thereto, and can be modified as appropriate without departing from the purpose of the present invention.
本発明は、燃料電池部を備えた燃料電池システムを検査する方法、及び検査結果を利用して硫黄化合物除去フィルターの取付対象を決定する方法に利用できる。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for the method of inspecting the fuel cell system provided with the fuel cell part, and the method of determining the object to which a sulfur compound removal filter is attached using an inspection result.
11 燃料電池部
14 不純物除去フィルター
17 硫黄化合物除去フィルター
L4 発電用酸素供給路(供給路)
F 燃料電池システム
11
F Fuel cell system
Claims (8)
前記燃料電池部に所定流量で燃料ガス及び空気を供給して前記燃料電池システムの運転を実行し、予め定めた検査タイミングで、前記燃料電池部の発電性能を示す指標値を測定する第一指標値測定工程と、
前記第一指標値測定工程において測定した前記指標値が予め定めた基準指標値未満である場合に、前記燃料電池部に空気を供給する供給路に硫黄化合物を除去するための硫黄化合物除去フィルターを取り付けるフィルター取付工程と、
前記フィルター取付工程後に、前記燃料電池部に所定流量で燃料ガス及び空気を供給して前記燃料電池システムの運転を実行して前記指標値を測定する第二指標値測定工程と、
前記第二指標値測定工程において測定した前記指標値が、前記第一指標値測定工程において測定した前記指標値以上である場合に、少なくとも前記燃料電池部への前記硫黄化合物の蓄積によって前記燃料電池部の発電性能が低下していると判断する判断工程とを行う燃料電池システムの検査方法。 A method for inspecting a fuel cell system including a fuel cell section, the method comprising:
A first index for operating the fuel cell system by supplying fuel gas and air at a predetermined flow rate to the fuel cell section, and measuring an index value indicating power generation performance of the fuel cell section at a predetermined inspection timing. a value measurement process;
If the index value measured in the first index value measurement step is less than a predetermined reference index value, a sulfur compound removal filter is installed in the supply path that supplies air to the fuel cell section for removing sulfur compounds. The filter installation process,
After the filter attachment step, a second index value measurement step of supplying fuel gas and air to the fuel cell unit at a predetermined flow rate to operate the fuel cell system and measure the index value;
When the index value measured in the second index value measurement step is greater than or equal to the index value measured in the first index value measurement step, the fuel cell is reduced by accumulation of the sulfur compound in at least the fuel cell section. A fuel cell system inspection method includes a determination step of determining that the power generation performance of a portion of the fuel cell system is degraded.
前記燃料電池部に所定流量で燃料ガス及び空気を供給して前記燃料電池システムの運転を実行し、予め定めた検査タイミングで、前記燃料電池部の発電性能を示す指標値を測定する指標値測定工程と、
前記指標値測定工程において測定した前記指標値が予め定めた基準指標値未満である場合に、前記燃料電池部に空気を供給する供給路に硫黄化合物を除去するための硫黄化合物除去フィルターを取り付けるフィルター取付工程と、
前記フィルター取付工程後に、前記燃料電池部に所定流量で燃料ガス及び空気を供給して前記燃料電池システムの運転を実行して前記指標値を測定し、前記フィルター取付工程後の運転開始時から所定時間経過するまでの測定期間における前記指標値の低下率を算出する指標値低下率算出工程と、
前記指標値低下率算出工程で算出した前記燃料電池システムに関する前記指標値の低下率が、前記測定期間に対応する期間における基準指標値低下率よりも小さい場合に、少なくとも前記燃料電池部への前記硫黄化合物の蓄積によって前記燃料電池部の発電性能が低下していると判断する判断工程とを行う燃料電池システムの検査方法。 A method for inspecting a fuel cell system including a fuel cell section, the method comprising:
Index value measurement of supplying fuel gas and air to the fuel cell unit at a predetermined flow rate to operate the fuel cell system, and measuring an index value indicating power generation performance of the fuel cell unit at a predetermined inspection timing. process and
A filter in which a sulfur compound removal filter for removing sulfur compounds is attached to a supply path that supplies air to the fuel cell section when the index value measured in the index value measurement step is less than a predetermined reference index value. Installation process and
After the filter attachment step, the fuel cell system is operated by supplying fuel gas and air at a predetermined flow rate to the fuel cell unit, and the index value is measured, and the index value is measured at a predetermined rate from the start of operation after the filter attachment step. An index value decrease rate calculation step of calculating the decrease rate of the index value during the measurement period until time elapses;
If the rate of decrease in the index value regarding the fuel cell system calculated in the index value decrease rate calculation step is smaller than the reference index value decrease rate in the period corresponding to the measurement period, at least the A method for inspecting a fuel cell system, comprising a step of determining that the power generation performance of the fuel cell unit is degraded due to accumulation of sulfur compounds.
前記フィルター取付工程では、前記硫黄化合物除去フィルターを前記不純物除去フィルターよりも前記燃料電池部側に取り付ける請求項1~6のいずれか一項に記載の燃料電池システムの検査方法。 The fuel cell system is provided with an impurity removal filter for removing impurities in the supply path,
7. The method for inspecting a fuel cell system according to claim 1, wherein in the filter attachment step, the sulfur compound removal filter is attached closer to the fuel cell unit than the impurity removal filter.
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