CN102511101B - 燃料电池装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可以提高耐久性的燃料电池装置。该燃料电池装置具有：收纳在收纳容器(23)内的电池堆(1)；用于自收纳容器(23)的外侧向收纳容器(23)内的燃料电池单体供给含氧气体的含氧气体供给部(3)；用于调节电池堆(1)的发电量的供给电力调节部(9)；配置在收纳容器(23)的外侧且用于测定向燃料电池单体供给的含氧气体的温度的温度传感器(22)；用于控制含氧气体供给部(3)及供给电力调节部(9)的控制装置(10)。在由温度传感器(22)测定的含氧气体的温度比规定温度高时，控制装置(10)进行控制以增加利用含氧气体供给部(3)供给的含氧气体量。由此，可以形成提高了耐久性的燃料电池装置。

Description

燃料电池装置
技术领域
本发明涉及在外装盒内收纳燃料电池单体而构成的燃料电池装置。
背景技术
近年来，作为下一代能源，提出有各种燃料电池装置，该燃料电池装置构成为，将电池堆收纳在收纳容器内而构成燃料电池模块，进而将该燃料电池模块收纳在外装盒内而构成燃料电池装置(例如参照专利文献1)。电池堆通过排列多个燃料电池单体而构成，所述燃料电池单体能够使用燃料气体(含氢气体)和空气(含氧气体)来获得电力。
在如上所述的燃料电池装置中，例如，基于冷库等外部负荷需求的电力量，适当地向燃料电池单体供给含氧气体及燃料气体，从而对应于外部负荷需求的电力量进行发电。
专利文献1：日本特开2007-59377号公报
在燃料电池装置运转时，随着向燃料电池单体供给的空气等含氧气体的温度变化，存在燃料电池模块或电池堆的周围温度发生变化的情况。因此，在燃料电池装置运转时，当进行将电池堆的空气利用率(Ua)和电流量(I)的关系保持在恒定关系的运转时，因电池堆的运转温度变动而有可能导致难以进行效率好的运转，另外，有可能导致电池堆的耐久性降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以提高耐久性的燃料电池装置。
本发明的燃料电池装置具有：利用燃料气体和含氧气体进行发电的燃料电池单体排列多个而构成且收纳在模块收纳容器内的电池堆、用于自所述模块收纳容器的外侧向所述模块收纳容器内的所述燃料电池单体供给所述含氧气体的含氧气体供给部、用于调节所述电池堆的发电量的供给电力调节部、配置在所述模块收纳容器的外侧且用于测定向所述燃料电池单体供给的所述含氧气体的温度的温度传感器、用于控制所述含氧气体供给部及所述供给电力调节部的控制装置，所述燃料电池装置的特征在于，在由所述温度传感器测定的所述含氧气体的温度比规定温度高时，所述控制装置进行控制以增加利用所述含氧气体供给部供给的含氧气体量。
在本发明的燃料电池装置中，在自模块收纳容器的外侧向模块收纳容器内供给的燃料电池单体的含氧气体温度比规定温度高时，控制装置进行控制以增加利用含氧气体供给部供给的含氧气体量，因此，更多的空气等含氧气体被供给到供给电池堆，从而可以减小电池堆的温度上升。由此，可以形成提高了耐久性的燃料电池装置。
附图说明
图1是表示具有燃料电池装置的燃料电池系统的一例的结构图。
图2是构成燃料电池装置的燃料电池模块的外观立体图。
图3是将燃料电池装置的一部分省略地进行表示的概略图。
图4是将燃料电池装置的一部分省略地进行表示的分解立体图。
图5是表示燃料电池装置运转时的电池堆的空气利用率和电池堆根据外部负荷的需求进行发电的电流量的关系的一例的曲线图。
附图标记说明
1 电池堆
3 含氧气体供给部
9 供给电力调节部(功率调节器)
10控制装置
22温度传感器
23模块收纳容器
24燃料电池单体
28吸气部
29排气部
39外装盒
M 燃料电池模块
具体实施方式
图1是表示具有燃料电池装置的燃料电池系统的一例的结构图，图2是构成燃料电池装置的燃料电池模块的外观立体图。需要说明的是，在以后的各图中，对于同一部件标注同一附图标记。
图1所示的燃料电池系统具有：进行发电的发电单元、存积热交换后的热水的热水存积单元、用于使水在上述单元之间循环的循环配管，发电单元相当于燃料电池装置，通过将以下说明的各装置收纳在外装盒内而构成燃料电池系统。首先说明构成燃料电池装置的各装置。
图1所示的燃料电池装置具备：排列多个燃料电池单体(未图示)而构成的电池堆1、用于供给天然气等原燃料的原燃料供给部2、用于向构成电池堆1的燃料电池单体供给含氧气体的含氧气体供给部3、利用原燃料和水蒸汽进行水蒸汽改性反应的改性器4。
另外，改性器4具有：用于将由后述的水泵5供给的纯水气化并将自原燃料供给部2供给的原燃料和水蒸汽混合的气化部(未图示)；在内部具有改性催化剂并用于使混合的原燃料和水蒸汽进行反应以生成燃料气体的改性部(未图示)。由此，利用由改性器4生成的燃料气体和由含氧气体供给部3供给的含氧气体，进行燃料电池单体的发电。
另外，在图1中，通过将电池堆1和改性器4收纳在模块收纳容器内，从而构成燃料电池模块(以下，有时也简称为模块)，该燃料电池模块构成燃料电池装置。需要说明的是，在图1中利用双点划线包围的部分表示构成燃料电池模块的各种装置(在图1中用M表示)。
在此，参照图2说明模块M。作为模块M，可以使用已知的燃料电池模块。例如，在模块收纳容器(以下有时也简称为收纳容器)23内收纳电池堆装置27和改性器4而构成模块M。
电池堆装置27通过利用玻璃密封材料等绝缘性接合材料将构成电池堆1的燃料电池单体24的下端固定于歧管25而构成。电池堆1构成为，将具有使气体沿长度方向在内部流动的气体流路的柱状燃料电池单体24以竖立设置的状态排列，并在邻接的燃料电池单体24之间经由集电部件(未图示)电串联连接而构成。
改性器4配置在燃料电池单体24的上方，对天然气或灯油等原燃料进行改性以生成供给到燃料电池单体24的燃料气体。需要说明的是，利用改性器4生成的燃料气体经过气体流通管26供给到歧管25，进而经过歧管25供给到设置于燃料电池单体24的气体流路。
作为构成电池堆1的燃料电池单体24，已知有各种燃料电池单体，但在进行部分负荷运转(负荷跟踪运转)时，优选采用固体氧化物形燃料电池单体。另外，构成电池堆1的燃料电池单体24通过采用固体氧化物形燃料电池单体，除可以使燃料电池单体24小型化之外，还可以使燃料电池单体24进行工作所需的辅助设备等小型化，进而可以使燃料电池装置小型化。
作为燃料电池单体24的形状，虽然可以使用各种形状的燃料电池单体24，但从有效进行燃料电池单体24的发电这方面来看，可以采用中空平板型燃料电池单体24。作为这种中空平板型燃料电池单体24，可以使用在内侧形成有燃料极层并在外侧形成有氧极层的燃料极支承型的中空平板型燃料电池单体24。
另外，在图2中，表示拆下收纳容器23的一部分(前后壁)而将收纳在内部的电池堆装置27及改性器4从后方取出的状态。在此，对于图2所示的模块M而言，可以在收纳容器23内滑动地收纳电池堆装置27。另外，电池堆装置27也可以作为包含改性器4的装置来处理。
另外，在收纳容器23的内部设有含氧气体导入部件28，在图2中，该含氧气体导入部件28在并置于歧管25的电池堆1之间配置。含氧气体导入部件28向燃料电池单体24的下端部供给含氧气体，以使含氧气体与燃料气体流一起在燃料电池单体24的侧方自下端部朝向上端部流动。
通过使自燃料电池单体24的气体流路排出的燃料气体和含氧气体在燃料电池单体24的上端部侧燃烧，可以使燃料电池单体24的温度上升，从而可以加快电池堆装置27的起动。而且，通过使自燃料电池单体24的气体流路排出的燃料气体和含氧气体在燃料电池单体24的上端部侧燃烧，可以加热配置在燃料电池单体24上方的改性器4。从而，可以利用改性器4有效地进行改性反应。
另外，在图1所示的燃料电池装置中，设置有：使因构成电池堆1的燃料电池单体的发电而产生的废气与在循环配管13流动的水进行热交换的热交换器6；用于净化利用热交换而生成的冷凝水(优选生成纯水)的冷凝水净化装置7；用于将在热交换器6生成的冷凝水供给到冷凝水净化装置7的冷凝水供给管15。利用冷凝水净化装置7处理后的冷凝水存积在利用水槽连结管16连结的水槽8后，利用水泵5供给到改性器4。需要说明的是，通过使冷凝水净化装置7具有水槽的功能，也可以不设置水槽8。
并且，图1所示的燃料电池装置设置有：用于根据外部负荷的需求调节电池堆1的发电量并将利用电池堆1生成的直流电力转换为交流电力的供给电力调节部9、设置于热交换器6的出口且用于测定流过热交换器6出口的水的水温的出口水温传感器11、处于收纳容器23的外部且用于测定发电单元(外装盒内)的温度的温度传感器22、控制装置10，上述各装置与使水在循环配管13内循环的循环泵12结合而构成发电单元。
需要说明的是，在图1的图示中，省略了供给电力调节部9和外部负荷的连接，作为供给电力调节部9，可以例示功率调节器。而且，通过将构成上述发电单元的各装置收纳在外装盒内，可以形成容易进行设置和搬运等的燃料电池装置。另外，热水存积单元构成为具有用于将热交换后的热水存积的热水存积槽14。
而且，在电池堆1和热交换器6之间，设有用于对伴随着电池堆1的运转而产生的废气进行处理的废气处理装置(未图示)。需要说明的是，废气处理装置通过在收纳容器内收纳废气处理部而构成，作为废气处理部，通常可以使用公知的燃烧催化剂。
另一方面，当供给到冷凝水净化装置7的冷凝水的量少时或在冷凝水处理部处理后的冷凝水的纯度低时，也可以对自外部供给的水进行净化并将其供给到改性器4，在图1中，作为对自外部供给的水进行净化的机构，具备各水处理装置。
在此，作为用于将自外部供给的水供给到改性器4的各水处理装置，至少具备用于净化水的活性炭过滤器装置19、反渗透膜装置20及离子交换树脂装置21的各装置中的离子交换树脂装置21(优选具备所有装置)。而且，利用离子交换树脂装置21生成的纯水存积在水槽8中。需要说明的是，在图1所示的燃料电池装置中，设有用于调节自外部供给的水的量的给水阀18。
另外，利用单点划线包围的部分表示用于将向改性器4供给的水处理成纯水的各水处理装置(表示为外部水净化装置X)。
需要说明的是，当仅利用因燃料电池单体的发电而产生的废气与水进行热交换而生成的冷凝水能够提供改性器4中的水蒸汽改性反应所需的水时，可以不设置外部水净化装置X。
在此，说明图1所示的燃料电池装置的运转方法。在为了生成燃料电池单体发电所使用的燃料气体而进行水蒸汽改性反应时，改性器4所使用的主要的纯水使用在热交换器6中伴随着燃料电池单体的运转而产生的废气和在循环配管13流动的水进行热交换而生成的冷凝水。
需要说明的是，在循环配管13流动并与废气进行热交换而使温度上升的水(即热水)存积在热水存积槽14中。利用热交换器6生成的冷凝水流过冷凝水供给管15而供给到冷凝水净化装置7。利用冷凝水净化装置7所具有的冷凝水净化部处理后的冷凝水经过水槽连结管16供给到水槽8。存积在水槽8中的水利用水泵5供给到改性器4，利用该水和从原燃料供给部2供给的原燃料进行水蒸汽改性反应，生成的燃料气体被供给到燃料电池单体。在燃料电池单体中，使用经由改性器4供给的燃料气体和自含氧气体供给部3供给的含氧气体进行发电，利用燃料电池单体生成的电力经由供给电力调节部9供给到外部负荷。通过上述方法，可以有效利用冷凝水进行水独立运转。
另一方面，当冷凝水的生成量少时或利用冷凝水净化装置7处理后的冷凝水的纯度低时，也可以使用自外部供给的水。
在该情况下，首先，例如打开电磁阀或空气驱动阀等给水阀18，自来水等自外部供给的水流过给水管17供给到活性炭过滤器19。利用活性炭过滤器19处理后的水继续供给到反渗透膜20。利用反渗透膜20处理后的水供给到继续离子交换树脂装置21，利用离子交换树脂装置21净化后的水存积在水槽8中。存积在水槽8中的净化后的水通过上述方法用于燃料电池单体的发电。
对具有上述结构的燃料电池装置而言，在进行额定运转时，控制装置10控制原燃料供给部2及含氧气体供给部3的动作，将额定运转所需的燃料气体量和含氧气体量供给到燃料电池单体。由此，在燃料电池单体产生额定电力，此时在燃料电池单体流过直流电流。而且，利用燃料电池单体的发电而生成的电力利用供给电力调节部9转换为交流电力后供给到外部负荷。
即，如图5所示，在进行额定运转时，控制装置10控制各装置，以使电池堆1的空气利用率(Ua)和燃料电池单体根据外部负荷的需求而生成的电流量(I)的关系处于恒定关系，即，即便电流量(I)稍微变动，空气利用率(Ua)也恒定。
另一方面，在作为家庭用燃料电池装置而使用时，外部负荷的需求电力容易变动。特别是，在早晨或傍晚以后的时间带，由于需求电力增高，故优选提高燃料电池单体的发电量，因此，在上述情况下燃料电池装置进行额定运转，与此相对，在白天或夜间等，由于需求电力降低，故优选降低燃料电池单体的发电量。
在需求电力低的时间带使燃料电池装置进行额定运转这有可能导致来自燃料电池装置的电力倒流到与燃料电池装置连接的系统电力。因此，特别是在家庭用燃料电池装置运转时，优选进行与外部负荷的需求电力相应的部分负荷运转(负荷跟踪运转)、换言之进行根据外部负荷的需求电力使发电量变动的运转。
在如上所述的部分负荷运转过程中，控制装置10控制原燃料供给部2及含氧气体供给部3的动作，以便向燃料电池单体供给为了获得与外部负荷的需求电力相应的电力量而需要的燃料气体量和含氧气体量。利用燃料电池单体的发电而生成的直流电力利用供给电力调节部9转换为交流电力后供给到外部负荷。即，在部分负荷运转过程中，电池堆的空气利用率(Ua)和电流量(I)根据需求负荷而变动(与额定运转时相比，空气利用率(Ua)降低)。
在燃料电池装置进行额定运转时，通过将电池堆的空气利用率(Ua)和电流量(I)保持在恒定关系，可以进行效率好的运转。另外，在燃料电池装置进行部分负荷运转时，虽然根据外部负荷的变动，电池堆的空气利用率和电流量也变动，但在该情况下，通过预先设定电池堆的空气利用率(Ua)和电流量(I)的关系，也可以进行效率好的运转。
在此，在燃料电池装置运转时，随着向燃料电池单体供给的含氧气体(空气)的温度发生变化，存在燃料电池模块或电池堆的周围温度发生变化的情况。因此，在燃料电池装置运转时，在进行将电池堆的空气利用率(Ua)和电流量(I)的关系保持在恒定关系的运转时，因燃料电池单体的运转温度变动而有可能导致难以进行效率好的运转，另外有可能导致电池堆的耐久性降低。
因此，在本实施方式中，基于向燃料电池单体供给的含氧气体的温度，使电池堆的空气利用率(Ua)和电流量(I)的关系变动。
在此，在燃料电池装置中，对于向燃料电池单体供给的含氧气体而言，供给自模块用收纳容器23的外部导入的含氧气体。因此，也可以基于收纳有收纳容器23的外装盒外侧的外部气温，使电池堆的空气利用率(Ua)和电流量(I)的关系变动。另一方面，在将用于测定外部气温的热电偶等配置在外装盒外面的情况下，除有可能因冲击而破损之外，在燃料电池装置与房屋邻接而配置的情况下，有可能受到房屋的墙壁或燃料电池装置的辐射热等的影响而导致测定的外部气温产生误差。因此，优选为，在收纳容器23的外部测定外装盒内侧的含氧气体的温度，基于该外装盒内侧的含氧气体的温度控制含氧气体的供给量并使电池堆的空气利用率(Ua)和电流量(I)的关系变动。
在本实施方式的燃料电池装置中，基于利用收纳容器23外侧的温度传感器测定的含氧气体的温度，控制含氧气体供给部3的动作，以使对于利用供给电力调节部9调节的电池堆1的发电量的电池堆1的空气利用率(Ua)变动。
在测定收纳容器23外侧的含氧气体的温度时，存在下述情况，即在外装盒内配置用于测定外装盒内的温度(外装盒内的含氧气体的温度)的温度传感器22，并且基于利用温度传感器22测定的外装盒内的温度，控制含氧气体供给部3。或者，存在下述情况，即在外装盒的外侧配置温度传感器，基于外装盒外侧的外部气温来控制含氧气体供给部3。
通常，由于构成为，外装盒内的含氧气体被吸引而供给到燃料电池单体，因此，相比利用配置在外装盒外侧的温度传感器测定的外部气温，利用配置在外装盒内的温度传感器22测定的含氧气体的温度更接近向燃料电池单体供给的含氧气体的温度，故优选基于利用配置在外装盒内的温度传感器22测定的含氧气体的温度控制含氧气体供给部3。以下，对下述情况进行说明，即在收纳容器23的外侧且处于外装盒内侧的位置配置温度传感器22，根据利用温度传感器22测定的外装盒内的温度来控制含氧气体供给部3的情况。
在本实施方式的燃料电池装置中，在外装盒内配置用于测定外装盒内的温度(外装盒内的含氧气体的温度)的温度传感器22，并且，基于利用温度传感器22测定的外装盒内的温度，控制含氧气体供给部3的动作，以使对于利用供给电力调节部9调节的电池堆1的发电量的电池堆1的空气利用率(Ua)变动。
图3是将本实施方式的燃料电池装置的构成该燃料电池装置内部结构的各装置省略一部分而表示的概略图，图4是将本发明的燃料电池装置的构成该燃料电池装置内部结构的各装置省略一部分而表示的分解立体图。需要说明的是，在图3中，虚线表示传送到控制装置10的主信号路径、或自控制装置10传送的主信号路径。另外，箭头表示空气等含氧气体的流动，虚线箭头表示伴随着模块M的运转而产生的废气的流动。
图3及图4所示的燃料电池装置29利用隔板31将由支柱36和外装板30构成的外装盒39内部划分为上下两部分，将隔板31的上方侧作为收纳上述模块M的模块收纳室32，将隔板31的下方侧作为收纳用于使模块M动作的辅助设备等的辅助设备收纳室33。需要说明的是，在图3中，作为在辅助设备收纳室33内收纳的辅助设备等，示出含氧气体供给部3、热交换器6、控制装置10，省略了图1所示的其他的各装置，在图4中，进一步省略了图3所示的各装置中的热交换器6。
在图3及图4所示的含氧气体供给部3，作为向燃料电池单体供给的含氧气体而使用外装盒39内的含氧气体，该含氧气体供给部3具有：用于吸入外装盒39内的含氧气体的吸气部34、用于将利用吸气部34吸入的含氧气体输送到燃料电池单体的排气部35。另外，吸气部34的一端也可以配置成与外装盒39的外部相连，以便直接吸入外装盒39外侧的外部空气。在该情况下，将外部空气直接供给到燃料电池单体24。
温度传感器22优选根据向燃料电池单体24供给的含氧气体的温度测定最接近燃料电池单体24的含氧气体的温度。因此，温度传感器22优选配置在含氧气体供给部3的吸气部34内或排气部35内，在图3及图4所示的燃料电池装置29，示出了将温度传感器22配置在含氧气体供给部3的吸气部34内的例子。由此，可以更准确地测定向燃料电池单体24供给的含氧气体的温度。另外，温度传感器22也可以配置在吸气部34内和排气部35内这两个部位。
在本实施方式的燃料电池装置29，基于利用温度传感器22测定的外装盒内(优选为吸气部34或排气部35)的温度，控制含氧气体供给部3的动作，以使对于利用供给电力调节部9调节的电池堆1的发电量的电池堆1的空气利用率(Ua)变动。以下说明含氧气体供给部3的控制。
图5是表示本实施方式的燃料电池装置运转过程中的电池堆1的空气利用率(Ua)和电流量(I)的关系的一例的曲线图。
在图中，实线A是表示向燃料电池单体24供给的含氧气体的温度(收纳容器23和外装盒39之间的含氧气体的温度，以下有时简称为外装盒内的温度)处于规定温度范围内时的电池堆1的空气利用率(Ua)和电流量(I)的关系的曲线图；单点划线B是表示向燃料电池单体24供给的含氧气体的温度(外装盒39内的温度)比规定温度高时的电池堆1的空气利用率(Ua)和电流量(I)的关系的曲线图；双点划线C是表示外装盒39内的温度比规定温度低时的电池堆1的空气利用率(Ua)和电流量(I)的关系的曲线图。需要说明的是，在各曲线图中，空气利用率(Ua)和电流量(I)的关系变得恒定的区域(左端部)是向电池堆1供给最低流量的含氧气体的范围。
在燃料电池装置运转时，在进行部分负荷运转时或进行额定运转时，优选基于电池堆1的发电效率、电池堆1的温度、模块M内的温度等进行效率最好的运转，因此，优选为，预先设定电池堆1的空气利用率(Ua)和电流量(I)的最优关系式。曲线图A表示该关系式的一例。需要说明的是，曲线图A表示温度在规定温度范围内恒定例如外装盒39内的温度在15～25℃的范围内恒定的状态的曲线图。
当向燃料电池单体供给的含氧气体的温度为高温或低温时，随着向燃料电池单体24供给的含氧气体的温度变化，存在模块M或电池堆1周围的温度发生变化的情况。因此，在燃料电池装置运转时，若进行按照一定的关系式保持电池堆1的空气利用率(Ua)和电流量(I)的关系的运转(仅进行曲线图A的运转)，则因电池堆1的运转温度变动而有可能导致难以进行效率好的运转，另外有可能导致电池堆1的耐久性降低。
因此，在本实施方式的燃料电池装置中，控制装置10基于利用温度传感器22测定的外装盒39内的含氧气体的温度，控制含氧气体供给部3，以使对于利用供给电力调节部9调节的电池堆1的发电量的电池堆1的空气利用率(Ua)变动。由此，可以减小向燃料电池单体供给的含氧气体的温度的影响，从而可以提高电池堆1的发电效率和耐久性。
具体而言，当外装盒39内的含氧气体的温度比规定温度高时(例如，温度比25℃高的高温时)，电池堆1的温度上升，有可能降低耐久性。因此，在该情况下，优选为，控制装置10控制含氧气体供给部3，以便相对于当向燃料电池单体24供给的含氧气体的温度处于规定温度范围内时预先设定的、对于利用供给电力调节部9调节的电池堆1的发电量的电池堆1的空气利用率，使电池堆1的空气利用率减小。在图5中，曲线图B表示该状态。
需要说明的是，若使用图5的曲线图进行说明，则进行控制以使空气利用率减小指的是，相对于向燃料电池单体24供给的含氧气体的温度(外装盒39内的温度)处于规定温度范围内(例如，15～25℃)时电池堆1处于任意发电量(I)时的空气利用率(Ua)(用曲线图A表示)，空气利用率正减小。需要说明的是，向燃料电池单体24供给的含氧气体的规定温度范围指的是，如上所述，除可以设为例如15～25℃之外，也可以设为例如20℃这样的温度点。另外，规定温度范围可以基于温度传感器22的配置部位适当设定。
由此，当外装盒39内的温度比规定温度高时，向电池堆1供给更多的含氧气体，从而可以减小电池堆1的温度上升。由此，可以形成提高了耐久性的燃料电池装置。
另一方面，当外装盒39内的温度比规定温度低时(例如，温度比15℃低的低温时)，电池堆1的温度降低，从而有可能导致电池堆1的发电性能降低。
因此，在该情况下，优选为，控制装置10控制含氧气体供给部3，以便相对于当外装盒39内的温度在规定温度范围(例如，15～25℃)内时预先设定、对于利用供给电力调节部9调节的电池堆1的发电量的电池堆1的空气利用率，使电池堆1的空气利用率增加。在图5中，曲线图C表示该状态。
需要说明的是，若使用图5的曲线图进行说明，则进行控制以使空气利用率增加指的是，相对于外装盒39内的温度在规定温度范围(例如，15～25℃)内时电池堆1处于任意发电量(I)时的空气利用率(Ua)(用曲线图A表示)，空气利用率正增加。
由此，当外装盒39内的温度比规定温度低时，向电池堆1供给更少的含氧气体，从而可以减小电池堆1的温度降低。
另外，当外装盒39内的温度比规定温度低时(低温时)，随着发电性能的降低，电池堆1的电压降低，用于应对外部负荷的需求的电力量增加，更大的电流流动，从而也有可能导致电池堆1的耐久性降低。
但是，当外装盒39内的温度比规定温度低时，控制含氧气体供给部3以使电池堆1的空气利用率增加，从而可以抑制电池堆1的温度降低。由此，可以形成提高了发电效率和耐久性的燃料电池装置。
需要说明的是，电池堆1的电流量(I)和空气利用率(Ua)的关系式可以基于电池堆1的额定发电量、模块M的容积等适当设定。
另外，电池堆1的空气利用率(Ua)和电流量(I)的关系并不限于上述的恒定关系。例如，在进行部分负荷运转时或进行额定运转时，当向到燃料电池单体24供给的含氧气体的温度自规定温度范围内变更至比规定温度范围高的状态或比规定温度范围低的状态时，或者自比规定温度范围高的状态或比规定温度范围低的状态变更至规定温度范围内时，伴随着该温度变化，也可以改变空气利用率(Ua)和电流量(I)的关系。
例如，控制装置10可以控制含氧气体供给部3，以便在向燃料电池单体24供给的含氧气体的温度处于规定温度范围内时成为曲线图A所示的关系式，另外，在部分负荷运转过程中或额定运转过程中当外装盒39内的温度变得比规定温度高时，控制装置10也可以控制含氧气体供给部3以便成为曲线图B所示的关系式。
同样地，控制装置10可以控制含氧气体供给部3，以便在外装盒39内的温度处于规定温度范围内时成为曲线图A所示的关系式，另外，在部分负荷运转过程中，当外装盒39内的温度变得比规定温度低时，控制装置10也可以控制含氧气体供给部3以便成为曲线图C所示的关系式。
并且，基于外装盒39内的温度，控制装置10控制含氧气体供给部3，以便自曲线图B或C所示的关系式变为曲线图A所示的关系式，除此之外，也可以反复进行变更该关系式的控制。即，换言之，电池堆1的空气利用率(Ua)可以设为关于电池堆1的发电量(I)和温度(t)这两个变量的函数f(i，t)。因此，例如在外装盒39内的温度比规定温度高时，可以适当改变电池堆1的空气利用率(Ua)和电流量(I)的关系式，而且，在外装盒39内的温度比规定温度低时，也可以适当改变电池堆1的空气利用率(Ua)和电流量(I)的关系式。
如上所述，基于利用温度传感器22测定的外装盒39内的温度，使对于利用供给电力调节部9调节的电池堆1的发电量的电池堆1的空气利用率(Ua)变动，这种运转特别是在燃料电池装置进行额定运转时很有用，因此，优选至少在额定运转时进行上述运转。
在燃料电池装置正进行额定运转时，当外装盒39内的温度高时有可能导致电池堆1的耐久性降低，反之当外装盒39内的温度低时有可能导致电池堆1的发电效率降低。因此，在燃料电池装置正进行额定运转期间，控制装置10基于利用温度传感器22测定的外装盒39内的温度，使对于利用供给电力调节部9调节的电池堆1的发电量的电池堆1的空气利用率(Ua)变动，从而可以提高电池堆1的耐久性及发电效率，并可以形成提高了发电效率和耐久性的燃料电池装置。
另外，如图5所示，在进行部分负荷运转时，控制装置10基于利用盒内温度传感器22测定的外装盒39内的温度，使对于利用供给电力调节部9调节的电池堆1的发电量的电池堆1的空气利用率(Ua)变动，从而也可以有效抑制电池堆1的温度降低，并可以形成提高了发电效率和耐久性的燃料电池装置。
另外，在上述实施方式中，外装盒内的温度被划分为处于15～25℃、比15℃低、比25℃高这三种情况，并改变电池堆1的空气利用率(Ua)和电流量(I)的关系式，但对于外装盒内的温度，可以设定在任意的温度，另外，也可以将外装盒内的温度划分为四种以上的情况，并基于与各温度对应的关系式控制含氧气体供给部。在该情况下，可以进一步提高发电效率及耐久性。

Claims (3)

1.一种燃料电池装置，具有：
电池堆，其由多个利用燃料气体和含氧气体进行发电的燃料电池单体排列而成且收纳在模块收纳容器内；
含氧气体供给部，其用于自所述模块收纳容器的外侧向所述模块收纳容器内的所述燃料电池单体供给所述含氧气体；
供给电力调节部，其用于调节所述电池堆的发电量；
温度传感器，其配置在所述模块收纳容器的外侧且用于测定向所述燃料电池单体供给的所述含氧气体的温度；以及
控制装置，其用于分别控制所述含氧气体供给部及所述供给电力调节部，
所述燃料电池装置的特征在于，
所述含氧气体供给部具有：吸入含氧气体的吸气部、将由该吸气部吸入的含氧气体送出到所述燃料电池单体的排气部，
所述温度传感器配置在所述吸气部或所述排气部，
在由所述温度传感器测定的所述含氧气体的温度比规定温度高时，所述控制装置进行控制以增加利用所述含氧气体供给部供给的含氧气体量，
在进行额定运转时，所述控制装置以使所述燃料电池单体的空气利用率和所述燃料电池单体所发出的电流量成为恒定关系的方式进行控制，
在部分负荷运转时，所述控制装置根据外部负荷的需求电力，以与所述燃料电池单体所发出的电流量对应地使所述燃料电池单体的空气利用率变化的方式进行控制，
并且，所述控制装置对应于由所述温度传感器测定的温度范围而存储多个所述燃料电池单体所发出的电流量和所述燃料电池单体的空气利用率的关系式，选择与由所述温度传感器测定的温度对应的所述关系式来控制所述含氧气体量。
2.如权利要求1所述的燃料电池装置，其特征在于，
所述温度传感器配置于外装盒的外侧，基于由所述温度传感器测定的外部气温来控制所述含氧气体供给部。
3.如权利要求1所述的燃料电池装置，其特征在于，
所述温度传感器配置于外装盒的内侧，基于由所述温度传感器测定的所述外装盒内的温度来控制所述含氧气体供给部。
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