JP2003142134A - Fuel cell system - Google Patents

Fuel cell system

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JP2003142134A
JP2003142134A JP2001340573A JP2001340573A JP2003142134A JP 2003142134 A JP2003142134 A JP 2003142134A JP 2001340573 A JP2001340573 A JP 2001340573A JP 2001340573 A JP2001340573 A JP 2001340573A JP 2003142134 A JP2003142134 A JP 2003142134A
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博資 野田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system capable of making a quick start and decreasing deterioration of an electrolyte film. SOLUTION: The fuel cell system is composed of an air supply pipe 20 through which the air flows and which is connected with the oxygen electrode side gas passage 11 of the fuel cell 10, a hydrogen supply pipe 21 which is furnished with a reformer 30 to produce a fuel gas chiefly containing hydrogen from a crude gas and is connected with the hydrogen electrode side gas passage 12 of the fuel cell 10, and a mixing means 80 connected with understream of the air supply pipe 20 and hydrogen supply pipe 21 about the reformer 10, wherein the mixing means 80 mixes the air in the air supply pipe 20 with the fuel gas in the hydrogen supply pipe 21 and feeds the mixture to the fuel cell 10 in order to generate an oxidating reaction of the hydrogen in the fuel gas on an electrode catalyst at the time of starting operation.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池システム
に関し、特に、起動制御対策に係るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell system, and more particularly to a startup control measure.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、特開2000−251914
号公報に開示されているように、原料ガスを改質装置で
改質して燃料ガスを生成し、該燃料ガスを燃料電池に供
給して電気エネルギを得る燃料電池システムが知られて
いる。改質装置では、メタンやメタノール等の原料ガス
から水素が生成されると共に一酸化炭素を削減すること
により、水素を主成分とする燃料ガスが得られる。燃料
電池は、酸素極側と水素極側とが電解質膜で区画されて
形成されるもので、その酸素極側に酸素含有ガスが、ま
た水素極側に燃料ガスがそれぞれ供給されるようになっ
ている。そして、燃料ガスが改質装置から燃料電池の水
素極側へ送られると、燃料ガスの主成分である水素が、
電極触媒(主に白金)上で酸素と反応して電気エネルギ
を得ることができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-251914 has been proposed.
As disclosed in the publication, there is known a fuel cell system in which a source gas is reformed by a reformer to generate a fuel gas, and the fuel gas is supplied to a fuel cell to obtain electric energy. In the reformer, hydrogen is produced from a raw material gas such as methane or methanol, and carbon monoxide is reduced, whereby a fuel gas containing hydrogen as a main component is obtained. A fuel cell is formed by partitioning an oxygen electrode side and a hydrogen electrode side with an electrolyte membrane, and an oxygen-containing gas is supplied to the oxygen electrode side and a fuel gas is supplied to the hydrogen electrode side. ing. Then, when the fuel gas is sent from the reformer to the hydrogen electrode side of the fuel cell, hydrogen, which is the main component of the fuel gas,
It is possible to obtain electric energy by reacting with oxygen on the electrode catalyst (mainly platinum).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記燃料電池システム
においては、改質装置で一酸化炭素濃度を低減している
ものの、燃料ガスには一酸化炭素が含まれているため
に、運転温度(例えば、80℃)以下で燃料電池内に燃
料ガスを流すと、水素極の電極触媒が一酸化炭素被毒に
より活性を失ってしまう。上記開示された燃料電池シス
テムでは、起動時に改質装置でバーナ等により加熱を行
う方法が記載されているが、この方法でも運転温度まで
昇温するのに相当の時間を要する。したがって、燃料電
池内が上記運転温度まで昇温するまで燃料電池に燃料ガ
スを流すことができず、起動するのに相当の時間を要す
るという問題があった。
In the above fuel cell system, although the carbon monoxide concentration is reduced by the reformer, the fuel gas contains carbon monoxide, so that the operating temperature (for example, , 80 ° C.) or lower, the electrode catalyst of the hydrogen electrode loses its activity due to carbon monoxide poisoning. In the above-disclosed fuel cell system, there is described a method of heating the reformer by a burner or the like at the time of startup, but even with this method, it takes a considerable time to raise the temperature to the operating temperature. Therefore, there is a problem that the fuel gas cannot flow into the fuel cell until the temperature inside the fuel cell reaches the above-mentioned operating temperature, and it takes a considerable time to start up.

【0004】そこで、起動運転時に燃料電池を昇温させ
るようにしてもよいが、単に昇温させるのみでは電解質
膜が乾燥してしまう。したがって、起動運転時の乾燥に
よる電解質膜の収縮、発電運転中の湿潤による電解質膜
の膨張が繰り返されることにより、電解質膜と電極との
接合体の劣化を速めてしまうという問題が生じる。
Therefore, the temperature of the fuel cell may be raised at the time of start-up operation, but if the temperature is simply raised, the electrolyte membrane will be dried. Therefore, the contraction of the electrolyte membrane due to drying during start-up operation and the expansion of the electrolyte membrane due to wetting during power generation operation are repeated, which causes a problem of accelerating the deterioration of the bonded body of the electrolyte membrane and the electrode.

【0005】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、燃料電池システムに所定の改良を施すことで、
迅速な起動を行うと共に、電解質膜と電極との接合体の
劣化を低減させることを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above points, and by making a certain improvement to the fuel cell system,
It is intended to perform quick start-up and reduce deterioration of the bonded body of the electrolyte membrane and the electrode.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、起動運転時に
酸素含有ガスと燃料ガスとを混合して燃料電池(10)に
流入させるようにしたものである。
According to the present invention, the oxygen-containing gas and the fuel gas are mixed and flowed into the fuel cell (10) during the start-up operation.

【0007】具体的に、第1の解決手段は、酸素含有ガ
スを供給する酸素通路(20)と、原料ガスから水素主体
の燃料ガスを生成する改質装置(30)が設けられた水素
通路(21)と、電解質膜と電極との接合体によって酸素
極側(11)と水素極側(12)とに区画される一方、酸素
極側(11)が上記酸素通路(20)の下流端に接続され、
水素極側(12)が上記水素通路(21)の下流端に接続さ
れた燃料電池(10)と、起動運転時に燃料電池(10)の
電極触媒上で燃料ガス中の水素を酸化反応させるため
に、酸素通路(20)の酸素含有ガスと水素通路(21)の
燃料ガスとを混合して燃料電池(10)に流入可能に構成
された混合手段(80)とを備えている。
Specifically, the first solution means is a hydrogen passage provided with an oxygen passage (20) for supplying an oxygen-containing gas and a reformer (30) for producing a hydrogen-based fuel gas from a raw material gas. The oxygen electrode side (11) is divided into the oxygen electrode side (11) and the hydrogen electrode side (12) by the joined body of the electrolyte membrane and the electrode, and the oxygen electrode side (11) is the downstream end of the oxygen passageway (20). Connected to the
To oxidize hydrogen in the fuel gas on the fuel cell (10) whose hydrogen electrode side (12) is connected to the downstream end of the hydrogen passage (21) and on the electrode catalyst of the fuel cell (10) during start-up operation. And a mixing means (80) configured to mix the oxygen-containing gas in the oxygen passage (20) and the fuel gas in the hydrogen passage (21) so as to be able to flow into the fuel cell (10).

【0008】また、第2の解決手段は、上記第1の解決
手段において、混合手段(80)は、酸素含有ガスと燃料
ガスとの混合ガスを燃料電池(10)の水素極側(12)に
のみ流入させるように構成されている。
A second solving means is the same as the first solving means, wherein the mixing means (80) mixes the mixed gas of the oxygen-containing gas and the fuel gas with the hydrogen electrode side (12) of the fuel cell (10). It is configured to only flow into.

【0009】また、第3の解決手段は、上記第1の解決
手段において、混合手段(80)は、酸素含有ガスと燃料
ガスとの混合ガスを燃料電池(10)の酸素極側(11)に
のみ流入させるように構成されている。
A third solving means is the same as the first solving means, wherein the mixing means (80) mixes the mixed gas of the oxygen-containing gas and the fuel gas with the oxygen electrode side (11) of the fuel cell (10). It is configured to only flow into.

【0010】また、第4の解決手段は、上記第1の解決
手段において、混合手段(80)は、酸素含有ガスと燃料
ガスとの混合ガスを燃料電池(10)の酸素極側(11)及
び水素極側(12)に流入させるように構成されている。
A fourth solving means is the same as the first solving means, wherein the mixing means (80) mixes the mixed gas of the oxygen-containing gas and the fuel gas with the oxygen electrode side (11) of the fuel cell (10). And the hydrogen electrode side (12).

【0011】また、第5の解決手段は、上記第1から第
4の何れか1つの解決手段において、混合手段(80)
は、酸素通路(20)と水素通路(21)とを連通させる混
合器(81)と、上記酸素通路(20)における混合器(8
1)の接続部の上流側及び下流側にそれぞれ設けられた
酸素開閉機構(88,89)と、上記水素通路(21)におけ
る混合器(81)の接続部の上流側及び下流側にそれぞれ
設けられた水素開閉機構(90,91)と、酸素バイパス開
閉機構(84)が設けられ、上記酸素開閉機構(88,89)
及び混合器(81)の接続部をバイパスするように該酸素
通路(20)に接続された酸素バイパス通路(82)と、水
素バイパス開閉機構(85)が設けられ、上記水素開閉機
構(90,91)及び混合器(81)の接続部をバイパスする
ように該水素通路(21)に接続された水素バイパス通路
(83)とを備えて構成されている。
The fifth solving means is the mixing means (80) according to any one of the first to fourth solving means.
Is a mixer (81) for communicating the oxygen passage (20) with the hydrogen passage (21) and a mixer (8) in the oxygen passage (20).
1) oxygen opening / closing mechanisms (88, 89) provided on the upstream side and the downstream side of the connecting portion, and on the upstream side and the downstream side of the connecting portion of the mixer (81) in the hydrogen passage (21). The hydrogen opening / closing mechanism (90, 91) and the oxygen bypass opening / closing mechanism (84) are provided, and the oxygen opening / closing mechanism (88, 89) is provided.
And an oxygen bypass passage (82) connected to the oxygen passage (20) so as to bypass the connecting portion of the mixer (81) and a hydrogen bypass opening / closing mechanism (85). 91) and a hydrogen bypass passage (83) connected to the hydrogen passage (21) so as to bypass the connecting portion of the mixer (81).

【0012】また、第6の解決手段は、上記第1から第
4の何れか1つの解決手段において、混合手段(80)
は、酸素通路(20)と水素通路(21)とを連通させる接
続通路(93)と、上記該接続通路(93)に設けられた接
続開閉機構(94)と、上記酸素通路(20)における接続
通路(93)の接続部の上流側及び下流側にそれぞれ設け
られた酸素開閉機構(88,89)と、上記水素通路(21)
における接続通路(93)の接続部の上流側及び下流側に
それぞれ設けられた水素開閉機構(90,91)とを備えて
構成されている。
A sixth solving means is the mixing means (80) according to any one of the first to fourth solving means.
Is a connection passage (93) for connecting the oxygen passage (20) and the hydrogen passage (21), a connection opening / closing mechanism (94) provided in the connection passage (93), and the oxygen passage (20). The oxygen opening / closing mechanisms (88, 89) respectively provided on the upstream side and the downstream side of the connection portion of the connection passageway (93), and the hydrogen passageway (21).
And a hydrogen opening / closing mechanism (90, 91) provided on the upstream side and the downstream side of the connecting portion of the connecting passage (93).

【0013】また、第7の解決手段は、上記第1から第
6の何れか1つの解決手段において、発電運転中に酸素
含有ガスと燃料ガスとの混合ガスを燃料電池(10)の水
素極側(12)に流入可能に構成された再生制御手段(10
2)を備えている。
A seventh solving means is any one of the first to sixth solving means, wherein the mixed gas of the oxygen-containing gas and the fuel gas is supplied to the hydrogen electrode of the fuel cell (10) during the power generation operation. Regeneration control means (10) configured to be able to flow into the side (12)
2) equipped.

【0014】また、第8の解決手段は、酸素含有ガスを
供給する酸素通路(20)と、上記酸素通路(20)に設け
られ、酸素含有ガスを加熱する加熱手段(57)と、上記
酸素通路(20)に設けられ、酸素含有ガスを加湿する加
湿手段(49)と、原料ガスから水素主体の燃料ガスを製
造する改質装置(30)が設けられた水素通路(21)と、
電解質膜と電極との接合体によって酸素極側(11)と水
素極側(12)とに区画される一方、酸素極側(11)が上
記酸素通路(20)における加熱手段(57)及び加湿手段
(49)の下流側に接続され、水素極側(12)が上記水素
通路(21)における改質装置(30)の下流側に接続され
た燃料電池(10)とを備えている。
The eighth solving means is an oxygen passage (20) for supplying an oxygen-containing gas, a heating means (57) provided in the oxygen passage (20) for heating the oxygen-containing gas, and the oxygen. A humidifying means (49) provided in the passage (20) for humidifying the oxygen-containing gas, and a hydrogen passage (21) provided with a reformer (30) for producing a hydrogen-based fuel gas from a raw material gas;
While being divided into an oxygen electrode side (11) and a hydrogen electrode side (12) by a joined body of an electrolyte membrane and an electrode, the oxygen electrode side (11) is a heating means (57) and a humidifier in the oxygen passage (20). The fuel cell (10) is connected to the downstream side of the means (49), and the hydrogen electrode side (12) is connected to the downstream side of the reformer (30) in the hydrogen passage (21).

【0015】また、第9の解決手段は、上記第8の解決
手段において、酸素通路(20)における加熱手段(57)
及び加湿手段(49)の下流側と水素通路(21)における
改質装置(30)の下流側とに接続され、酸素通路(20)
の酸素含有ガスと水素通路(21)の燃料ガスとを混合可
能に構成された混合手段(80)を備えている。
A ninth solving means is the heating means (57) in the oxygen passage (20) according to the eighth solving means.
And the oxygen passage (20), which is connected to the downstream side of the humidifying means (49) and the downstream side of the reformer (30) in the hydrogen passage (21).
The mixing means (80) is configured to be able to mix the oxygen-containing gas and the fuel gas in the hydrogen passage (21).

【0016】また、第10の解決手段は、上記第9の解
決手段において、混合手段(80)は、酸素含有ガスと燃
料ガスとの混合ガスを燃料電池(10)の水素極側(12)
にのみ流入させるように構成されている。
A tenth solving means is the same as the ninth solving means, wherein the mixing means (80) mixes the mixed gas of the oxygen-containing gas and the fuel gas with the hydrogen electrode side (12) of the fuel cell (10).
It is configured to only flow into.

【0017】また、第11の解決手段は、上記第9の解
決手段において、混合手段(80)は、酸素含有ガスと燃
料ガスとの混合ガスを燃料電池(10)の酸素極側(11)
にのみ流入させるように構成されている。
An eleventh solving means is the ninth solving means, wherein the mixing means (80) mixes the mixed gas of the oxygen-containing gas and the fuel gas with the oxygen electrode side (11) of the fuel cell (10).
It is configured to only flow into.

【0018】また、第12の解決手段は、上記第9の解
決手段において、混合手段(80)は、酸素含有ガスと燃
料ガスとの混合ガスを燃料電池(10)の酸素極側(11)
及び水素極側(12)に流入させるように構成されてい
る。
A twelfth solving means is the same as the ninth solving means, wherein the mixing means (80) mixes the mixed gas of the oxygen-containing gas and the fuel gas with the oxygen electrode side (11) of the fuel cell (10).
And the hydrogen electrode side (12).

【0019】また、第13の解決手段は、上記第9から
第12の何れか1つの解決手段において、混合手段(8
0)は、酸素通路(20)と水素通路(21)とを連通させ
る混合器(81)と、上記酸素通路(20)における混合器
(81)の接続部の上流側及び下流側にそれぞれ設けられ
た酸素開閉機構(88,89)と、上記水素通路(21)にお
ける混合器(81)の接続部の上流側及び下流側にそれぞ
れ設けられた水素開閉機構(90,91)と、酸素バイパス
開閉機構(84)が設けられ、上記酸素開閉機構(88,8
9)及び混合器(81)の接続部をバイパスするように該
酸素通路(20)に接続された酸素バイパス通路(82)
と、水素バイパス開閉機構(85)が設けられ、上記水素
開閉機構(90,91)及び混合器(81)の接続部をバイパ
スするように該水素通路(21)に接続された水素バイパ
ス通路(83)とを備えて構成されている。
Further, a thirteenth solving means is the mixing means (8) according to any one of the ninth to twelfth solving means.
0) is provided on the upstream side and the downstream side of the mixer (81) for connecting the oxygen passage (20) and the hydrogen passage (21), and the connection part of the mixer (81) in the oxygen passage (20). Oxygen switching mechanism (88, 89), the hydrogen switching mechanism (90, 91) provided on the upstream side and the downstream side of the connection part of the mixer (81) in the hydrogen passage (21), and the oxygen bypass An opening / closing mechanism (84) is provided, and the oxygen opening / closing mechanism (88,8
9) and an oxygen bypass passage (82) connected to the oxygen passage (20) so as to bypass the connection portion of the mixer (81).
And a hydrogen bypass opening / closing mechanism (85), which is connected to the hydrogen passage (21) so as to bypass the connection between the hydrogen opening / closing mechanism (90, 91) and the mixer (81). 83) and are configured.

【0020】また、第14の解決手段は、上記第9から
第12の何れか1つの解決手段において、混合手段(8
0)は、酸素通路(20)と水素通路(21)とを連通させ
る接続通路(93)と、上記接続通路(93)に設けられた
接続開閉機構(94)と、上記酸素通路(20)における接
続通路(93)の接続部の上流側及び下流側にそれぞれ設
けられた酸素開閉機構(88,89)と、上記水素通路(2
1)における接続通路(93)の接続部の上流側及び下流
側にそれぞれ設けられた水素開閉機構(90,91)とを備
えて構成されている。
A fourteenth solving means is the mixing means (8) according to any one of the ninth to twelfth solving means.
0) is a connection passage (93) for connecting the oxygen passage (20) and the hydrogen passage (21), a connection opening / closing mechanism (94) provided in the connection passage (93), and the oxygen passage (20). In the connection passage (93), the oxygen opening / closing mechanisms (88, 89) respectively provided on the upstream side and the downstream side of the connection portion, and the hydrogen passage (2
The hydrogen opening / closing mechanisms (90, 91) are provided on the upstream side and the downstream side of the connection portion of the connection passage (93) in 1), respectively.

【0021】また、第15の解決手段は、上記第9から
第14の何れか1つの解決手段において、発電運転中に
酸素含有ガスと燃料ガスとの混合ガスを燃料電池(10)
の水素極側(12)に流入可能に構成された再生制御手段
(102)を備えている。
A fifteenth solving means is the fuel cell (10) according to any one of the ninth to fourteenth solving means, wherein the mixed gas of the oxygen-containing gas and the fuel gas is supplied during the power generation operation.
And a regeneration control means (102) configured to be able to flow into the hydrogen electrode side (12).

【0022】また、第16の解決手段は、上記第5又は
第13の解決手段において、運転を停止するときに、酸
素通路(20)における混合器(81)の接続部の上流側に
設けられた酸素開閉機構(88)と、水素通路(21)にお
ける混合器(81)の接続部の下流側に設けられた水素開
閉機構(91)とを開放すると共に、酸素通路(20)にお
ける混合器(81)の接続部の下流側に設けられた酸素開
閉機構(89)と、水素通路(21)における混合器(81)
の接続部の上流側に設けられた水素開閉機構(90)と、
酸素バイパス開閉機構(84)と、水素バイパス開閉機構
(85)とを閉鎖する停止制御手段(103)を備えてい
る。
The sixteenth solution means is provided in the fifth or thirteenth solution means at the upstream side of the connecting portion of the mixer (81) in the oxygen passage (20) when the operation is stopped. The oxygen opening / closing mechanism (88) and the hydrogen opening / closing mechanism (91) provided on the downstream side of the connection part of the mixer (81) in the hydrogen passage (21) are opened, and the mixer in the oxygen passage (20) is opened. The oxygen switching mechanism (89) provided on the downstream side of the connection part of (81) and the mixer (81) in the hydrogen passage (21).
A hydrogen opening / closing mechanism (90) provided on the upstream side of the connection part of
A stop control means (103) for closing the oxygen bypass opening / closing mechanism (84) and the hydrogen bypass opening / closing mechanism (85) is provided.

【0023】また、第17の解決手段は、上記第5又は
第13の解決手段において、運転を停止するときに、水
素通路(21)における混合器(81)の接続部の下流側に
設けられた水素開閉機構(91)と、酸素開閉機構(88,8
9)とを開放すると共に、水素通路(21)における混合
器(81)の接続部の上流側に設けられた水素開閉機構
(90)と、酸素バイパス開閉機構(84)と、水素バイパ
ス開閉機構(85)とを閉鎖する停止制御手段(103)を
備えている。
The seventeenth solving means is provided in the fifth or thirteenth solving means in the hydrogen passage (21) downstream of the connecting portion of the mixer (81) when the operation is stopped. Hydrogen opening / closing mechanism (91) and oxygen opening / closing mechanism (88,8
9) is opened, and a hydrogen opening / closing mechanism (90), an oxygen bypass opening / closing mechanism (84), and a hydrogen bypass opening / closing mechanism provided on the upstream side of the connection part of the mixer (81) in the hydrogen passage (21). Stop control means (103) for closing (85) and is provided.

【0024】また、第18の解決手段は、上記第6又は
第14の解決手段において、運転を停止するときに、酸
素通路(20)における接続通路(93)の接続部の上流側
に設けられた酸素開閉機構(88)と、水素通路(21)に
おける接続通路(93)の接続部の下流側に設けられた水
素開閉機構(91)と、接続開閉機構(94)とを開放する
と共に、酸素通路(20)における接続通路(93)の接続
部の下流側に設けられた酸素開閉機構(89)と、水素通
路(21)における接続通路(93)の接続部の上流側に設
けられた水素開閉機構(90)とを閉鎖する停止制御手段
(103)を備えている。
The eighteenth solution means is provided in the sixth or fourteenth solution means at the upstream side of the connection portion of the connection passage (93) in the oxygen passage (20) when the operation is stopped. The oxygen opening / closing mechanism (88), the hydrogen opening / closing mechanism (91) provided on the downstream side of the connecting portion of the connecting passage (93) in the hydrogen passage (21), and the connecting opening / closing mechanism (94) are opened. The oxygen opening / closing mechanism (89) provided on the downstream side of the connecting portion of the connecting passage (93) in the oxygen passage (20) and the upstream side of the connecting portion of the connecting passage (93) on the hydrogen passage (21). A stop control means (103) for closing the hydrogen opening / closing mechanism (90) is provided.

【0025】また、第19の解決手段は、上記第6又は
第14の解決手段において、運転を停止するときに、水
素通路(21)における接続通路(93)の接続部の下流側
に設けられた水素開閉機構(91)と、酸素開閉機構(8
8,89)と、接続開閉機構(94)とを開放すると共に、水
素通路(21)における接続通路(93)の接続部の上流側
に設けられた水素開閉機構(90)を閉鎖する停止制御手
段(103)を備えている。
The nineteenth solution means is provided in the sixth or fourteenth solution means at the downstream side of the connection portion of the connection passage (93) in the hydrogen passage (21) when the operation is stopped. Hydrogen opening / closing mechanism (91) and oxygen opening / closing mechanism (8
8,89) and the connection opening / closing mechanism (94) are opened, and the hydrogen opening / closing mechanism (90) provided upstream of the connection portion of the connection passage (93) in the hydrogen passage (21) is closed. Means (103) are provided.

【0026】すなわち、上記第1の解決手段では、酸素
含有ガスが酸素通路(20)を流れる一方、改質装置(3
0)によって原料ガスから製造された水素主体の燃料ガ
スが水素通路(21)を流れる。起動運転時には、混合手
段(80)が酸素通路(20)の酸素含有ガスと水素通路
(21)の燃料ガスとを混合する。そして、混合された混
合ガスが燃料電池(10)内に流入する。燃料電池(10)
内では、電極触媒上で混合ガス中の酸素と水素とが反応
して発熱すると共に水蒸気を発生させる。したがって、
燃料電池(10)内は、この反応熱によって直接加熱され
て昇温すると共にこの水蒸気によって直接加湿される。
That is, in the first solution, the oxygen-containing gas flows through the oxygen passage (20) while the reformer (3
Hydrogen-based fuel gas produced from the raw material gas by (0) flows through the hydrogen passage (21). During the start-up operation, the mixing means (80) mixes the oxygen-containing gas in the oxygen passage (20) with the fuel gas in the hydrogen passage (21). Then, the mixed gas mixture flows into the fuel cell (10). Fuel cells (10)
Inside, oxygen and hydrogen in the mixed gas react with each other on the electrode catalyst to generate heat and generate steam. Therefore,
The inside of the fuel cell (10) is directly heated by this reaction heat to raise its temperature and is directly humidified by this steam.

【0027】また、上記第2の解決手段では、上記第1
の解決手段において、起動運転時には、酸素含有ガスと
燃料ガスとの混合ガスが燃料電池(10)の水素極側(1
2)にのみ流入する。そして、水素極側(12)の電極触
媒上で混合ガス中の水素と酸素とが反応して、発熱する
と共に水蒸気を発生させる。したがって、燃料電池(1
0)内が直接加熱されて昇温すると共に加湿される。
In the second solving means, the first means is used.
In the solution, the mixed gas of the oxygen-containing gas and the fuel gas is supplied to the hydrogen electrode side (1) of the fuel cell (10) during the start-up operation.
Inflow only to 2). Then, hydrogen and oxygen in the mixed gas react with each other on the electrode catalyst on the hydrogen electrode side (12) to generate heat and generate water vapor. Therefore, the fuel cell (1
The inside of (0) is directly heated to raise the temperature and be humidified.

【0028】また、上記第3の解決手段では、上記第1
の解決手段において、起動運転時には、酸素含有ガスと
燃料ガスとの混合ガスが燃料電池(10)の酸素極側(1
1)にのみ流入する。そして、酸素極側(11)の電極触
媒上で混合ガス中の水素と酸素とが反応して、発熱する
と共に水蒸気を発生させる。したがって、燃料電池(1
0)内が直接加熱されて昇温すると共に加湿される。
Further, in the third solving means, the first
In the solution, the mixed gas of the oxygen-containing gas and the fuel gas is supplied to the oxygen electrode side (1
Inflow only to 1). Then, hydrogen and oxygen in the mixed gas react on the electrode catalyst on the oxygen electrode side (11) to generate heat and generate water vapor. Therefore, the fuel cell (1
The inside of (0) is directly heated to raise the temperature and be humidified.

【0029】また、上記第4の解決手段では、上記第1
の解決手段において、起動運転時には、酸素含有ガスと
燃料ガスとの混合ガスが燃料電池(10)の酸素極側(1
1)及び水素極側(12)に流入する。そして、両極側の
電極触媒上で混合ガス中の水素と酸素とが反応して、発
熱すると共に水蒸気を発生させる。したがって、燃料電
池(10)内が直接加熱されて昇温すると共に加湿され
る。
Further, in the fourth solving means, the first
In the solution, the mixed gas of the oxygen-containing gas and the fuel gas is supplied to the oxygen electrode side (1) of the fuel cell (10) during the start-up operation.
1) and the hydrogen electrode side (12). Then, hydrogen and oxygen in the mixed gas react on the electrode catalysts on both sides to generate heat and generate water vapor. Therefore, the inside of the fuel cell (10) is directly heated to be heated and humidified.

【0030】また、上記第5の解決手段では、上記第1
から第4の何れか1つの解決手段において、起動運転時
には、酸素含有ガスと燃料ガスとが酸素通路(20)及び
水素通路(21)に接続された混合器(81)で混合され
る。そして、混合されたガスが燃料電池(10)に流入す
る。燃料電池(10)内では、電極触媒上で混合ガス中の
水素と酸素とが反応して、発熱すると共に水蒸気を発生
させる。したがって、燃料電池(10)内が直接加熱され
て昇温すると共に加湿される。
Further, in the fifth solving means, the first
In any one of the fourth to fourth means, the oxygen-containing gas and the fuel gas are mixed in the mixer (81) connected to the oxygen passage (20) and the hydrogen passage (21) during the start-up operation. Then, the mixed gas flows into the fuel cell (10). In the fuel cell (10), hydrogen and oxygen in the mixed gas react on the electrode catalyst to generate heat and generate water vapor. Therefore, the inside of the fuel cell (10) is directly heated to be heated and humidified.

【0031】また、上記第6の解決手段では、上記第1
から第4の何れか1つの解決手段において、起動運転時
には、接続開閉機構(94)が開放し、酸素含有ガスと燃
料ガスとが接続通路(93)で混合される。そして、混合
されたガスが燃料電池(10)内に流入する。燃料電池
(10)内では、電極触媒上で混合ガス中の水素と酸素と
が反応して、発熱すると共に水蒸気を発生させる。した
がって、燃料電池(10)内が直接加熱されて昇温すると
共に加湿される。
In the sixth solving means, the first
In any one of the fourth to fourth means, the connection opening / closing mechanism (94) is opened during the start-up operation, and the oxygen-containing gas and the fuel gas are mixed in the connection passage (93). Then, the mixed gas flows into the fuel cell (10). In the fuel cell (10), hydrogen and oxygen in the mixed gas react on the electrode catalyst to generate heat and generate water vapor. Therefore, the inside of the fuel cell (10) is directly heated to be heated and humidified.

【0032】また、上記第7の解決手段では、上記第1
から第6の何れか1つの解決手段において、発電運転中
において、電極触媒に吸着していた一酸化炭素を脱着す
るために、又は電解質膜を加湿するために、あるいは燃
料電池(10)を昇温させるために、再生制御手段(10
2)が酸素含有ガスと燃料ガスとを混合し、該混合され
たガスを燃料電池(10)の水素極側(12)に流入させ
る。
In the seventh solving means, the first
In any one of the sixth to sixth means, during the power generation operation, in order to desorb carbon monoxide adsorbed on the electrode catalyst, to humidify the electrolyte membrane, or to raise the fuel cell (10). Regeneration control means (10
2) mixes the oxygen-containing gas and the fuel gas, and causes the mixed gas to flow into the hydrogen electrode side (12) of the fuel cell (10).

【0033】また、上記第8の解決手段では、起動運転
時に、酸素含有ガスが、酸素通路(20)を流れて加熱手
段(57)によって加熱されると共に加湿手段(49)によ
って加湿される。そして、加熱されると共に加湿された
酸素含有ガスが燃料電池(10)内に流入し、燃料電池
(10)内が、昇温すると共に加湿される。したがって、
燃料電池(10)内が直接加熱されて昇温すると共に加湿
される。
In the eighth solving means, the oxygen-containing gas flows through the oxygen passage (20) and is heated by the heating means (57) and humidified by the humidifying means (49) during the start-up operation. Then, the oxygen-containing gas that has been heated and humidified flows into the fuel cell (10), and the inside of the fuel cell (10) is heated and humidified. Therefore,
The inside of the fuel cell (10) is directly heated to raise the temperature and be humidified.

【0034】また、上記第9の解決手段では、上記第8
の解決手段において、混合手段(80)が酸素通路(20)
の酸素含有ガスと水素通路(21)の燃料ガスとを混合す
る。
In the ninth solving means, the eighth means is used.
In the solution, the mixing means (80) is an oxygen passage (20).
Of the oxygen-containing gas and the fuel gas in the hydrogen passage (21) are mixed.

【0035】また、上記第10の解決手段では、上記第
9の解決手段において、酸素含有ガスと燃料ガスとの混
合ガスが燃料電池(10)の水素極側(12)にのみ流入す
る。
Further, in the tenth solving means, in the ninth solving means, the mixed gas of the oxygen-containing gas and the fuel gas flows only into the hydrogen electrode side (12) of the fuel cell (10).

【0036】また、上記第11の解決手段では、上記第
9の解決手段において、酸素含有ガスと燃料ガスとの混
合ガスが燃料電池(10)の酸素極側(11)にのみ流入す
る。
Further, in the eleventh solving means, in the ninth solving means, the mixed gas of the oxygen-containing gas and the fuel gas flows into only the oxygen electrode side (11) of the fuel cell (10).

【0037】また、上記第12の解決手段では、上記第
9の解決手段において、酸素含有ガスと燃料ガスとの混
合ガスが燃料電池(10)の酸素極側(11)及び水素極側
(12)に流入する。
Further, in the twelfth solving means, in the ninth solving means, the mixed gas of the oxygen-containing gas and the fuel gas is the oxygen electrode side (11) and the hydrogen electrode side (12) of the fuel cell (10). ) Flow into.

【0038】また、上記第13の解決手段では、上記第
9から第12の何れか1つの解決手段において、酸素含
有ガスと燃料ガスとが酸素通路(20)及び水素通路(2
1)に接続された混合器(81)で混合される。そして、
混合されたガスが燃料電池(10)に流入する。
Further, in the thirteenth solving means, in any one of the ninth to twelfth solving means, the oxygen-containing gas and the fuel gas are supplied to the oxygen passage (20) and the hydrogen passage (2
It is mixed in the mixer (81) connected to 1). And
The mixed gas flows into the fuel cell (10).

【0039】また、上記第14の解決手段では、上記第
9から第12の何れか1つの解決手段において、接続開
閉機構(94)が開放し、酸素含有ガスと燃料ガスとが接
続通路(93)で混合される。そして、混合されたガスが
燃料電池(10)に流入する。
Further, in the fourteenth solving means, in any one of the ninth to twelfth solving means, the connection opening / closing mechanism (94) is opened, and the oxygen-containing gas and the fuel gas are connected to the connecting passageway (93). ) Is mixed. Then, the mixed gas flows into the fuel cell (10).

【0040】また、上記第15の解決手段では、上記第
9から第14の何れか1つの解決手段において、発電運
転中において、電極触媒に吸着していた一酸化炭素を脱
着するために、あるいは燃料電池(10)内を加湿及び昇
温させるために、再生制御手段(102)が、酸素含有ガ
スと燃料ガスとを混合し、該混合された混合ガスを燃料
電池(10)の水素極側(12)に流入させる。
In addition, in the fifteenth solving means, in any one of the ninth to fourteenth solving means, in order to desorb carbon monoxide adsorbed on the electrode catalyst during power generation operation, or In order to humidify and heat the inside of the fuel cell (10), a regeneration control means (102) mixes an oxygen-containing gas with a fuel gas, and mixes the mixed gas with the hydrogen electrode side of the fuel cell (10). Flow into (12).

【0041】また、上記第16の解決手段では、上記第
5又は第13の解決手段において、運転を停止するとき
に、酸素含有ガスが混合器(81)に流入した後、水素通
路(21)を流れ、燃料電池(10)の水素極側(12)に流
入する。そして、燃料電池(10)の水素極側(12)にお
いて、残存水素が酸素含有ガスと共に排出されるため
に、起電力が急速に低下する。
Further, in the sixteenth solution means, in the fifth or thirteenth solution means, when the operation is stopped, the oxygen-containing gas flows into the mixer (81) and then the hydrogen passage (21). Flow into the hydrogen electrode side (12) of the fuel cell (10). Then, on the hydrogen electrode side (12) of the fuel cell (10), the residual hydrogen is discharged together with the oxygen-containing gas, so that the electromotive force rapidly decreases.

【0042】また、上記第17の解決手段では、上記第
5又は第13の解決手段において、運転を停止するとき
に、酸素含有ガスが混合器(81)に流入した後、酸素通
路(20)及び水素通路(21)を流れ、燃料電池(10)の
酸素極側(11)及び水素極側(12)に流入する。そし
て、燃料電池(10)の水素極側(12)において、残存水
素が酸素含有ガスと共に排出されるために、起電力が急
速に低下する。
Further, in the seventeenth solving means, in the fifth or thirteenth solving means, when the operation is stopped, the oxygen-containing gas flows into the mixer (81), and then the oxygen passage (20). And the hydrogen passage (21), and flows into the oxygen electrode side (11) and the hydrogen electrode side (12) of the fuel cell (10). Then, on the hydrogen electrode side (12) of the fuel cell (10), the residual hydrogen is discharged together with the oxygen-containing gas, so that the electromotive force rapidly decreases.

【0043】また、上記第18の解決手段では、上記第
6又は第14の解決手段において、運転を停止するとき
に、酸素含有ガスが接続通路(93)を流れた後、水素通
路(21)を流れ、燃料電池(10)の水素極側(12)に流
入する。そして、燃料電池(10)の水素極側(12)にお
いて、残存水素が酸素含有ガスと共に排出されるため
に、起電力が急速に低下する。
Further, in the eighteenth solution means, in the sixth or fourteenth solution means, when the operation is stopped, the oxygen-containing gas flows through the connection passageway (93) and then the hydrogen passageway (21). Flow into the hydrogen electrode side (12) of the fuel cell (10). Then, on the hydrogen electrode side (12) of the fuel cell (10), the residual hydrogen is discharged together with the oxygen-containing gas, so that the electromotive force rapidly decreases.

【0044】また、上記第19の解決手段では、上記第
6又は第14の解決手段において、運転を停止するとき
に、酸素含有ガスが接続通路(93)を流れた後、酸素通
路(20)及び水素通路(21)を流れ、燃料電池(10)の
酸素極側(11)及び水素極側(12)に流入する。そし
て、燃料電池(10)の水素極側(12)において、残存水
素が酸素含有ガスと共に排出されるために、起電力が急
速に低下する。
In the nineteenth solution means, in the sixth or fourteenth solution means, when the operation is stopped, the oxygen-containing gas flows through the connection passageway (93) and then the oxygen passageway (20). And the hydrogen passage (21), and flows into the oxygen electrode side (11) and the hydrogen electrode side (12) of the fuel cell (10). Then, on the hydrogen electrode side (12) of the fuel cell (10), the residual hydrogen is discharged together with the oxygen-containing gas, so that the electromotive force rapidly decreases.

【0045】[0045]

【発明の効果】従って、上記第1から第7及び第16か
ら第19の解決手段によれば、起動運転時に酸素通路
(20)の酸素含有ガスと水素通路(21)の燃料ガスとを
混合して燃料電池(10)に流入させるようにしたため
に、燃料電池(10)内における水素の酸化反応により発
熱し、水蒸気が発生する。この結果、燃料電池(10)の
加熱手段及び加湿手段を別に設けることなく、燃料電池
(10)内を昇温させながら加湿することができる。した
がって、起動運転時に迅速に燃料電池(10)内を運転温
度まで昇温させることができると共に、電解質膜が乾燥
するのを防止することができ、電解質膜が劣化するのを
抑制することができる。また、燃料ガスに含まれる一酸
化炭素が混合ガス中の酸素と反応し、あるいは生成され
た水蒸気と反応するために、燃料電池(10)内が運転温
度に達する前に燃料ガスを流しても電極触媒が一酸化炭
素により被毒されることがない。したがって、運転温度
に達する前でも燃料ガスを燃料電池(10)内に流すこと
ができると共に、起動運転時において、高濃度の一酸化
炭素が燃料電池(10)に流入するのを防止するバイパス
通路を設ける必要がなくなり、構成を簡素化することが
できる。
As described above, according to the first to seventh and sixteenth to nineteenth solutions, the oxygen-containing gas in the oxygen passage (20) and the fuel gas in the hydrogen passage (21) are mixed during the start-up operation. Since it is made to flow into the fuel cell (10), heat is generated by the oxidation reaction of hydrogen in the fuel cell (10), and steam is generated. As a result, it is possible to perform humidification while raising the temperature inside the fuel cell (10) without separately providing a heating means and a humidifying means for the fuel cell (10). Therefore, it is possible to quickly raise the temperature inside the fuel cell (10) to the operating temperature during start-up operation, prevent the electrolyte membrane from drying, and suppress deterioration of the electrolyte membrane. . In addition, since carbon monoxide contained in the fuel gas reacts with oxygen in the mixed gas or reacts with the generated water vapor, even if the fuel gas is flowed before the inside of the fuel cell (10) reaches the operating temperature. The electrode catalyst is not poisoned by carbon monoxide. Therefore, the fuel gas can flow into the fuel cell (10) even before the operating temperature is reached, and the bypass passage that prevents high concentration carbon monoxide from flowing into the fuel cell (10) during the start-up operation. Is unnecessary, and the configuration can be simplified.

【0046】また、上記第4及び第12の解決手段によ
れば、燃料電池(10)の両極に混合ガスを流入させるよ
うにしたために、この間は起電力が発生しない。したが
って、例えば、バイポーラ板がカーボン板で作成されて
いるような場合にカーボン腐食を抑制することができ
る。
According to the fourth and twelfth solving means, since the mixed gas is caused to flow into both electrodes of the fuel cell (10), no electromotive force is generated during this period. Therefore, for example, carbon corrosion can be suppressed when the bipolar plate is made of a carbon plate.

【0047】また、上記第5及び第13の解決手段によ
れば、混合手段(80)を混合器(81)と開閉機構(88,8
9,90,91)とにより構成するようにしたために、酸素含
有ガスと燃料ガスとを確実に混合することができる。ま
た、バイパス通路(82,83)を設けるようにしたため
に、発電運転時において酸素含有ガスと燃料ガスとが混
合されるのを確実に防止することができる。
According to the fifth and thirteenth solving means, the mixing means (80) includes the mixer (81) and the opening / closing mechanism (88, 8).
9,90,91), the oxygen-containing gas and the fuel gas can be reliably mixed. Moreover, since the bypass passages (82, 83) are provided, it is possible to reliably prevent the oxygen-containing gas and the fuel gas from being mixed during the power generation operation.

【0048】また、上記第6及び第14の解決手段によ
れば、混合手段(80)を接続通路(93)と開閉機構(8
8,89,90,91)とにより構成するようにしたために、酸素
含有ガスと燃料ガスとを確実に混合することができる。
また、接続通路(93)に接続開閉機構(94)を設けるよ
うにしたために、発電運転時において酸素含有ガスと燃
料ガスとが混合されるのを確実に防止することができ
る。
According to the sixth and fourteenth solving means, the mixing means (80) is connected to the connection passageway (93) and the opening / closing mechanism (8).
8,89,90,91), the oxygen-containing gas and the fuel gas can be reliably mixed.
Further, since the connection opening / closing mechanism (94) is provided in the connection passageway (93), it is possible to reliably prevent the oxygen-containing gas and the fuel gas from being mixed during the power generation operation.

【0049】また、上記第7及び第15の解決手段によ
れば、発電運転中にも酸素含有ガスを水素極側(12)に
流入させることができるようにしたために、発電運転中
に水素極側(12)の電極触媒に一酸化炭素が吸着して
も、吸着した一酸化炭素を脱着することができる。この
結果、発電性能が低下するのを防止することができる。
Further, according to the seventh and fifteenth solving means, since the oxygen-containing gas can be made to flow into the hydrogen electrode side (12) even during the power generation operation, the hydrogen electrode is generated during the power generation operation. Even if carbon monoxide is adsorbed on the side (12) electrode catalyst, the adsorbed carbon monoxide can be desorbed. As a result, it is possible to prevent the power generation performance from decreasing.

【0050】また、上記第8の解決手段によれば、起動
運転時に酸素含有ガスを加熱する加熱手段(57)と酸素
含有ガスを加湿する加湿手段(49)とを設けるようにし
たために、確実に燃料電池(10)内を昇温させながら加
湿することができる。したがって、起動運転時に迅速に
燃料電池(10)内を運転温度まで昇温させることができ
ると共に、電解質膜の乾燥を防止することができ、電解
質膜が劣化するのを抑制することができる。
According to the eighth solving means, since the heating means (57) for heating the oxygen-containing gas and the humidifying means (49) for humidifying the oxygen-containing gas are provided at the time of the start-up operation, the reliability is ensured. It is possible to humidify the inside of the fuel cell (10) while raising the temperature. Therefore, it is possible to quickly raise the temperature inside the fuel cell (10) to the operating temperature during the startup operation, prevent the electrolyte membrane from drying, and prevent the electrolyte membrane from deteriorating.

【0051】また、上記第9の解決手段によれば、酸素
通路(20)の酸素含有ガスと水素通路(21)の燃料ガス
との混合手段(80)を設けるようにしたために、燃料電
池(10)内に混合ガスを流入させることができる。した
がって、例えば、起動運転時に混合ガスを流入させると
きには、上記第8の解決手段による燃料電池システムに
比べ、燃料電池(10)内を更に迅速に昇温させることが
できる。
Further, according to the ninth means for solving the problems, since the means (80) for mixing the oxygen-containing gas in the oxygen passage (20) and the fuel gas in the hydrogen passage (21) is provided, the fuel cell ( The mixed gas can be flowed into the inside of 10). Therefore, for example, when the mixed gas is caused to flow in during the start-up operation, the temperature inside the fuel cell (10) can be raised more rapidly than in the fuel cell system according to the eighth means.

【0052】また、上記第16及び第18の解決手段に
よれば、運転停止時に酸素含有ガスが燃料電池(10)の
水素極側(12)に流入するようにしたために、反応ガス
のパージを迅速且つ確実に行うことができると共に起電
力の低下を迅速に行うことができる。また、急速に起電
力を低下させることにより、無駄な発電を防止すること
ができ、燃料電池(10)の劣化を防止することができ
る。更に、運転停止時に酸素含有ガスを水素極側(12)
に流入させるようにしたために、安全確保を図ることが
できると共にカーボン腐食による燃料電池(10)の劣化
を防止することができる。また、発電運転中に電極触媒
に吸着した一酸化炭素を運転停止時に脱着することがで
きるために、一酸化炭素による性能低下を抑制すること
ができ、安定した発電性能を維持することができる。ま
た、運転停止時に燃料電池(10)内が負圧にならないた
め、排出ガスが逆流するのを防止することができる。
According to the sixteenth and eighteenth means for solving the problems, the oxygen-containing gas is allowed to flow into the hydrogen electrode side (12) of the fuel cell (10) when the operation is stopped, so that the reaction gas is purged. It is possible to quickly and surely perform it, and it is possible to quickly reduce the electromotive force. Further, by rapidly reducing the electromotive force, useless power generation can be prevented, and deterioration of the fuel cell (10) can be prevented. Further, when the operation is stopped, the oxygen-containing gas is supplied to the hydrogen electrode side (12).
Since it is made to flow into the fuel cell, it is possible to ensure safety and prevent deterioration of the fuel cell (10) due to carbon corrosion. Further, since carbon monoxide adsorbed on the electrode catalyst during the power generation operation can be desorbed when the operation is stopped, it is possible to suppress performance deterioration due to carbon monoxide and maintain stable power generation performance. Further, since the inside of the fuel cell (10) does not have a negative pressure when the operation is stopped, it is possible to prevent the exhaust gas from flowing back.

【0053】また、上記第17及び第19の解決手段に
よれば、運転停止時に酸素含有ガスが燃料電池(10)の
両極側(11,12)に流入するようにしたために、反応ガ
スのパージを迅速に行うことができると共に起電力の低
下を迅速に且つ確実に行うことができる。また、急速に
起電力を低下させることにより、無駄な発電を防止する
ことができ、燃料電池(10)の劣化を防止することがで
きる。更に、運転停止時に酸素含有ガスを両極側(11,1
2)流入させるようにしたために、安全確保を図ること
ができると共にカーボン腐食による燃料電池(10)の劣
化を防止することができる。また、発電運転中に電極触
媒に吸着した一酸化炭素を運転停止時に脱着することが
できるために、一酸化炭素による性能低下を抑制するこ
とができ、安定した発電性能を維持することができる。
また、運転停止時に燃料電池(10)内が負圧にならない
ため、排出ガスが逆流するのを防止することができる。
According to the seventeenth and nineteenth means for solving the problems, the oxygen-containing gas is allowed to flow into both sides (11, 12) of the fuel cell (10) when the operation is stopped. Can be quickly performed, and the electromotive force can be quickly and reliably reduced. Further, by rapidly reducing the electromotive force, useless power generation can be prevented, and deterioration of the fuel cell (10) can be prevented. Further, when the operation is stopped, the oxygen-containing gas is supplied to both electrodes (11,1
2) Since it is made to flow in, it is possible to ensure safety and prevent deterioration of the fuel cell (10) due to carbon corrosion. Further, since carbon monoxide adsorbed on the electrode catalyst during the power generation operation can be desorbed when the operation is stopped, it is possible to suppress performance deterioration due to carbon monoxide and maintain stable power generation performance.
Further, since the inside of the fuel cell (10) does not have a negative pressure when the operation is stopped, it is possible to prevent the exhaust gas from flowing back.

【0054】[0054]

【発明の実施の形態1】以下、本発明の実施形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
Embodiment 1 of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0055】図1に示すように、本実施形態1に係る燃
料電池システムは、燃料電池(10)と改質装置(30)と
混合手段(80)とコントローラ(100)とを備えてい
る。また、この燃料電池システムは、水循環路(65)を
備えており、いわゆるコジェネレーションシステムを構
成している。
As shown in FIG. 1, the fuel cell system according to the first embodiment comprises a fuel cell (10), a reformer (30), a mixing means (80) and a controller (100). Further, this fuel cell system is provided with a water circulation path (65) and constitutes a so-called cogeneration system.

【0056】上記燃料電池(10)は、固体高分子電解質
型に構成されている。この燃料電池(10)では、フッ素
系の高分子フィルムからなる電解質膜の両面に触媒粒子
を分散させて電極を形成することで、単電池が構成され
ている。この電極触媒は、主に白金が使用されている。
電解質膜表面の電極は、一方が水素極(アノード)とな
り、他方が酸素極(カソード)となる。上記燃料電池
(10)は、バイポーラ板を介して単電池が積層されたス
タック(集合電池)を構成している。尚、燃料電池(1
0)の構造についは、図示を省略する。
The fuel cell (10) is of a solid polymer electrolyte type. In this fuel cell (10), a unit cell is constructed by forming electrodes by dispersing catalyst particles on both sides of an electrolyte membrane made of a fluorine-based polymer film. This electrode catalyst mainly uses platinum.
One of the electrodes on the surface of the electrolyte membrane serves as a hydrogen electrode (anode) and the other serves as an oxygen electrode (cathode). The fuel cell (10) constitutes a stack (assembled cell) in which unit cells are stacked via bipolar plates. The fuel cell (1
Illustration of the structure of 0) is omitted.

【0057】上記燃料電池(10)では、バイポーラ板と
電解質膜の酸素極とにより、酸素極側ガス通路(11)が
形成され、バイポーラ板と電解質膜の水素極とにより、
水素極側ガス通路(12)が形成されている。酸素極側ガ
ス通路(11)には、その入口側に空気供給管(20)が接
続され、その出口側に酸素極排気管(24)が接続されて
いる。空気供給管(20)は、酸素含有ガスである空気が
流れる酸素通路を構成している。一方、水素極側ガス通
路(12)には、その入口側に水素供給管(21)が接続さ
れ、その出口側に水素極排気管(25)が接続されてい
る。水素供給管(21)は、水素通路を構成している。
In the above fuel cell (10), the bipolar plate and the oxygen electrode of the electrolyte membrane form the gas passage (11) on the oxygen electrode side, and the bipolar plate and the hydrogen electrode of the electrolyte membrane form
A hydrogen electrode side gas passageway (12) is formed. An air supply pipe (20) is connected to the inlet side of the oxygen electrode side gas passageway (11) and an oxygen electrode exhaust pipe (24) is connected to the outlet side thereof. The air supply pipe (20) constitutes an oxygen passage through which air, which is an oxygen-containing gas, flows. On the other hand, a hydrogen supply pipe (21) is connected to the inlet side of the hydrogen electrode side gas passageway (12) and a hydrogen electrode exhaust pipe (25) is connected to the outlet side thereof. The hydrogen supply pipe (21) constitutes a hydrogen passage.

【0058】燃料電池(10)には、冷却水回路(60)が
接続されている。この冷却水回路(60)は、冷却水が充
填された閉回路であって、冷却水ポンプ(61)と第1熱
交換器(71)とが接続されている。冷却水回路(60)で
冷却水を循環させることによって、燃料電池(10)が所
定の運転温度に保たれる。
A cooling water circuit (60) is connected to the fuel cell (10). The cooling water circuit (60) is a closed circuit filled with cooling water, and the cooling water pump (61) and the first heat exchanger (71) are connected to each other. By circulating the cooling water in the cooling water circuit (60), the fuel cell (10) is maintained at a predetermined operating temperature.

【0059】上記空気供給管(20)は、その始端が屋外
に開口し、その下流端である終端が燃料電池(10)の酸
素極側ガス通路(11)に接続されている。空気供給管
(20)には、その始端から終端に向かって順に、ブロワ
(23)とガス加熱器(52)と第1加湿器(40)と混合手
段(80)とが設けられている。
The air supply pipe (20) has a starting end open to the outside and a downstream end, which is connected to the oxygen electrode side gas passageway (11) of the fuel cell (10). The air supply pipe (20) is provided with a blower (23), a gas heater (52), a first humidifier (40), and a mixing means (80) in this order from the start end to the end.

【0060】また、空気供給管(20)には、分岐管(2
2)が設けられている。分岐管(22)は、その始端がブ
ロワ(23)とガス加熱器(52)の間に接続されている。
The air supply pipe (20) has a branch pipe (2
2) is provided. The branch pipe (22) has a starting end connected between the blower (23) and the gas heater (52).

【0061】上記第1加湿器(40)は、水蒸気透過膜
(41)を備えている。水蒸気透過膜(41)は、水蒸気が
透過可能な膜であって、例えばポリビニルアルコール膜
等の親水性の膜により構成されている。
The first humidifier (40) has a water vapor permeable membrane (41). The water vapor permeable film (41) is a water vapor permeable film, and is made of a hydrophilic film such as a polyvinyl alcohol film.

【0062】上記第1加湿器(40)には、第1被加湿側
通路(42)と第1排ガス通路(43)とが区画形成されて
いる。第1被加湿側通路(42)と第1排ガス通路(43)
とは、上記水蒸気透過膜(41)によって仕切られてい
る。第1被加湿側通路(42)には、空気供給管(20)が
接続されており、酸化剤ガスとしての空気が導入され
る。
The first humidifier (40) is divided into a first humidified passage (42) and a first exhaust gas passage (43). First humidified side passage (42) and first exhaust gas passage (43)
And are separated by the water vapor permeable membrane (41). An air supply pipe (20) is connected to the first humidification-side passage (42) to introduce air as an oxidant gas.

【0063】上記改質装置(30)は、水素供給管(21)
に設けられ、原料ガスとして供給された天然ガスから水
素主体の燃料ガスを生成するように構成されている。こ
の改質装置(30)には、ガスの流れに沿って順に、脱硫
器(31)と、ガス加熱器(52)と、第2加湿器(45)
と、本体部(32)とが設けられている。また、改質装置
(30)における脱硫器(31)とガス加熱器(52)の間に
は、空気供給管(20)の分岐管(22)が接続されてい
る。
The reformer (30) includes a hydrogen supply pipe (21).
And is configured to generate a hydrogen-based fuel gas from natural gas supplied as a raw material gas. In the reformer (30), a desulfurizer (31), a gas heater (52), and a second humidifier (45) are arranged in this order along the gas flow.
And a body portion (32). Further, the branch pipe (22) of the air supply pipe (20) is connected between the desulfurizer (31) and the gas heater (52) in the reformer (30).

【0064】上記脱硫器(31)は、原料ガスとして供給
された天然ガスから、硫黄分を吸着除去するように構成
されている。
The desulfurizer (31) is configured to adsorb and remove the sulfur content from the natural gas supplied as the raw material gas.

【0065】上記第2加湿器(45)は、水蒸気透過膜
(46)を備えている。この水蒸気透過膜(46)は、水蒸
気が透過可能な膜であって、例えばポリビニルアルコー
ル膜等の親水性の膜により構成されている。
The second humidifier (45) has a water vapor permeable membrane (46). The water vapor permeable film (46) is a water vapor permeable film, and is composed of a hydrophilic film such as a polyvinyl alcohol film.

【0066】上記第2加湿器(45)は、第2被加湿側通
路(47)と第2排ガス通路(48)とが区画形成されてい
る。第2被加湿側通路(47)と第2排ガス通路(48)と
は、上記水蒸気透過膜(46)によって仕切られている。
第2被加湿側通路(47)は、改質装置(30)におけるガ
ス加熱器(52)と本体部(32)との間に設けられ、原料
ガスが導入される。第2排ガス通路(48)には、水素極
排気管(25)が接続されており、燃料電池(10)の水素
極側ガス通路(12)から電池排ガスとして排出された水
素極排ガスが導入される。第2加湿器(45)は、原料ガ
スを加湿するためのものである。
The second humidifier (45) is divided into a second humidified passage (47) and a second exhaust gas passage (48). The second humidified side passage (47) and the second exhaust gas passage (48) are separated by the water vapor permeable membrane (46).
The second humidification-side passage (47) is provided between the gas heater (52) and the main body (32) in the reformer (30), and the raw material gas is introduced therein. A hydrogen electrode exhaust pipe (25) is connected to the second exhaust gas passage (48) to introduce the hydrogen electrode exhaust gas discharged as cell exhaust gas from the hydrogen electrode side gas passage (12) of the fuel cell (10). It The second humidifier (45) is for humidifying the raw material gas.

【0067】上記本体部(32)には、ガスの流れに沿っ
て順に、改質器(33)と、変成器(34)と、CO除去器
(35)とが設けられている。
The main body (32) is provided with a reformer (33), a shift converter (34) and a CO remover (35) in order along the gas flow.

【0068】上記改質器(33)は、部分酸化反応に対し
て活性を呈する触媒と、水蒸気改質反応に対して活性を
呈する触媒とを備えている。改質器(33)では、部分酸
化反応及び水蒸気改質反応によって、メタン(CH4
を主成分とする天然ガス(即ち、原料ガス)から水素を
生成する。
The reformer (33) comprises a catalyst which is active for the partial oxidation reaction and a catalyst which is active for the steam reforming reaction. In the reformer (33), methane (CH 4 ) is generated by partial oxidation reaction and steam reforming reaction.
Hydrogen is generated from natural gas (that is, raw material gas) containing as a main component.

【0069】上記変成器(34)は、シフト反応(一酸化
炭素変成反応)に活性を呈する触媒を備えている。変成
器(34)では、シフト反応によって、ガス中の一酸化炭
素が削減されると同時に水素が増加する。
The shift converter (34) is provided with a catalyst that is active in the shift reaction (carbon monoxide shift reaction). In the shift converter (34), the shift reaction reduces carbon monoxide in the gas and simultaneously increases hydrogen.

【0070】上記CO除去器(35)は、CO選択酸化反
応に活性を呈する触媒を備えている。CO除去器(35)
では、CO選択酸化反応によって、ガス中のCOが更に
削減される。そして、CO除去器(35)から出た水素主
体のガスが、燃料ガスとして水素供給管(21)を流れ
て、燃料電池(10)の水素極側ガス通路(12)へ供給さ
れるようになっている。
The CO remover (35) is equipped with a catalyst that is active in the CO selective oxidation reaction. CO remover (35)
Then, CO in the gas is further reduced by the CO selective oxidation reaction. Then, the gas mainly containing hydrogen, which has come out of the CO remover (35), flows through the hydrogen supply pipe (21) as a fuel gas and is supplied to the hydrogen electrode side gas passageway (12) of the fuel cell (10). Has become.

【0071】上記第1加湿器(40)の第1排ガス通路
(43)には、酸素極排気管(24)が接続されている。酸
素極排気管(24)は、燃料電池(10)の酸素極側ガス通
路(11)から電池排ガスとして排出された酸素極排ガス
が導入される。酸素極排気管(24)は、第1加湿器(4
0)の下流側において熱回収部(27)が設けられてい
る。熱回収部(27)は、改質装置(30)の改質器(3
3)、変成器(34)、及びCO除去器(35)の近傍に形
成されたガスの通路であって、これら改質器(33)等の
排熱を回収するように構成されている。
An oxygen electrode exhaust pipe (24) is connected to the first exhaust gas passage (43) of the first humidifier (40). The oxygen electrode exhaust pipe (24) introduces the oxygen electrode exhaust gas discharged as the cell exhaust gas from the oxygen electrode side gas passage (11) of the fuel cell (10). The oxygen electrode exhaust pipe (24) is connected to the first humidifier (4
A heat recovery section (27) is provided on the downstream side of (0). The heat recovery section (27) is connected to the reformer (3) of the reformer (30).
A gas passage formed in the vicinity of 3), the shift converter (34), and the CO remover (35), and configured to recover exhaust heat from the reformer (33) and the like.

【0072】上記改質装置(30)には、燃焼器(51)が
設けられている。燃焼器(51)には、酸素極排気管(2
4)の終端と、水素極排気管(25)の終端とが接続され
ている。燃焼器(51)は、酸素極排ガス中に残存する酸
素を利用して、水素極排ガス中に残存する水素を燃焼さ
せるように構成されている。また、燃焼器(51)には、
燃焼ガス管(26)の始端が接続されている。燃焼ガス管
(26)は、その終端が屋外に開口する共に、その途中に
ガス加熱器(52)が設けられている。水素極排ガスの燃
焼によって生成した高温の燃焼ガスは、この燃焼ガス管
(26)を流れて屋外へ排出される。
The reformer (30) is provided with a combustor (51). The combustor (51) has an oxygen exhaust pipe (2
The end of 4) and the end of the hydrogen exhaust pipe (25) are connected. The combustor (51) is configured to burn the hydrogen remaining in the hydrogen electrode exhaust gas by utilizing the oxygen remaining in the oxygen electrode exhaust gas. In addition, the combustor (51)
The starting end of the combustion gas pipe (26) is connected. The combustion gas pipe (26) has an end open to the outside and a gas heater (52) provided in the middle thereof. The high-temperature combustion gas generated by the combustion of the hydrogen electrode exhaust gas flows through the combustion gas pipe (26) and is discharged outdoors.

【0073】上記ガス加熱器(52)には、空気流路(5
3)と、原料ガス流路(54)と、燃焼ガス流路(55)と
が区画形成されている。ガス加熱器(52)は、その空気
流路(53)が空気供給管(20)に接続され、その原料ガ
ス流路(54)が改質装置(30)における脱硫器(31)と
第2加湿器(45)の間に接続され、その燃焼ガス流路
(55)が燃焼ガス管(26)に接続されている。このガス
加熱器(52)は、燃焼ガス流路(55)の燃焼ガスと空気
流路(53)の空気とを熱交換させて酸化剤ガスとしての
空気を加熱すると同時に、燃焼ガス流路(55)の燃焼ガ
スと原料ガス流路(54)の原料ガスとを熱交換させて原
料ガスを加熱するように構成されている。
The gas heater (52) has an air flow path (5
3), the raw material gas flow path (54), and the combustion gas flow path (55) are defined. The gas heater (52) has an air flow path (53) connected to the air supply pipe (20), and a raw material gas flow path (54) of the gas heater (52) and the desulfurizer (31) in the reformer (30). It is connected between the humidifiers (45) and its combustion gas flow path (55) is connected to the combustion gas pipe (26). The gas heater (52) heats the air as an oxidant gas by exchanging heat between the combustion gas in the combustion gas passage (55) and the air in the air passage (53), and at the same time, The combustion gas of 55) and the raw material gas of the raw material gas flow path (54) are heat-exchanged to heat the raw material gas.

【0074】上記混合手段(80)は、空気供給管(20)
と水素供給管(21)とに接続されている。混合手段(8
0)は、混合器(81)と酸素バイパス通路(82)と水素
バイパス通路(83)とを備えている。混合器(81)は、
一端が空気供給管(20)における第1加湿器(40)と燃
料電池(10)との間に接続され、他端が水素供給管(2
1)におけるCO除去器(35)と燃料電池(10)との間
に接続されている。混合器(81)は、流入した空気と燃
料ガスとを混合するように構成されている。
The mixing means (80) is an air supply pipe (20).
And a hydrogen supply pipe (21). Mixing means (8
0) includes a mixer (81), an oxygen bypass passage (82), and a hydrogen bypass passage (83). The mixer (81)
One end is connected between the first humidifier (40) and the fuel cell (10) in the air supply pipe (20), and the other end is connected to the hydrogen supply pipe (2).
It is connected between the CO remover (35) in 1) and the fuel cell (10). The mixer (81) is configured to mix the inflowing air and the fuel gas.

【0075】上記酸素バイパス通路(82)は、一端が空
気供給管(20)における第1加湿器(40)と混合器(8
1)との間に接続され、他端が空気供給管(20)におけ
る混合器(81)と燃料電池(10)との間に接続されてい
る。酸素バイパス通路(82)には、酸素バイパス開閉機
構である酸素バイパス開閉弁(84)が設けられている。
酸素バイパス開閉弁(84)は、開度調整可能な電動弁に
より構成されている。
One end of the oxygen bypass passage (82) is connected to the first humidifier (40) and the mixer (8) in the air supply pipe (20).
1) and the other end of the air supply pipe (20) between the mixer (81) and the fuel cell (10). The oxygen bypass passage (82) is provided with an oxygen bypass opening / closing valve (84) that is an oxygen bypass opening / closing mechanism.
The oxygen bypass opening / closing valve (84) is a motor-operated valve whose opening can be adjusted.

【0076】上記水素バイパス通路(83)は、一端が水
素供給管(21)におけるCO除去器(35)と混合器(8
1)との間に接続され、他端が水素供給管(21)におけ
る混合器(81)と燃料電池(10)との間に接続されてい
る。水素バイパス通路(83)には、水素バイパス開閉機
構である水素バイパス開閉弁(85)が設けられている。
One end of the hydrogen bypass passage (83) is a CO remover (35) and a mixer (8) in the hydrogen supply pipe (21).
1) and the other end of the hydrogen supply pipe (21) between the mixer (81) and the fuel cell (10). The hydrogen bypass passage (83) is provided with a hydrogen bypass opening / closing valve (85) which is a hydrogen bypass opening / closing mechanism.

【0077】上記混合手段(80)は、酸素開閉機構であ
る第1酸素開閉弁(88)及び第2酸素開閉弁(89)と、
水素開閉機構である第1水素開閉弁(90)及び第2水素
開閉弁(91)とを備えている。
The mixing means (80) includes a first oxygen on-off valve (88) and a second oxygen on-off valve (89) which are oxygen on-off mechanisms.
It is provided with a first hydrogen opening / closing valve (90) and a second hydrogen opening / closing valve (91) which are hydrogen opening / closing mechanisms.

【0078】上記第1酸素開閉弁(88)は、空気供給管
(20)における酸素バイパス通路(82)の接続部の下流
側で且つ混合器(81)の接続部の上流側に設けられてい
る。第1酸素開閉弁(88)は、開度調整可能な電動弁に
より構成されている。第2酸素開閉弁(89)は、空気供
給管(20)における混合器(81)の接続部の下流側で且
つ酸素バイパス通路(82)の接続部の上流側に設けられ
ている。つまり、酸素バイパス通路(82)は、酸素開閉
弁(88,89)及び混合器(81)の接続部をバイパスする
ように空気供給管(20)に接続されている。
The first oxygen on-off valve (88) is provided downstream of the connecting portion of the oxygen bypass passage (82) in the air supply pipe (20) and upstream of the connecting portion of the mixer (81). There is. The first oxygen on-off valve (88) is composed of an electric valve whose opening can be adjusted. The second oxygen on-off valve (89) is provided on the downstream side of the connection part of the mixer (81) in the air supply pipe (20) and on the upstream side of the connection part of the oxygen bypass passage (82). That is, the oxygen bypass passage (82) is connected to the air supply pipe (20) so as to bypass the connection portion of the oxygen on-off valves (88, 89) and the mixer (81).

【0079】上記第1水素開閉弁(90)は、水素供給管
(21)における水素バイパス通路(83)の接続部の下流
側で且つ混合器(81)の接続部の上流側に設けられてい
る。第2水素開閉弁(91)は、水素供給管(21)におけ
る混合器(81)の接続部の下流側で且つ水素バイパス通
路(83)の接続部の上流側に設けられている。つまり、
水素バイパス通路(83)は、水素開閉弁(90,91)及び
混合器(81)の接続部をバイパスするように水素供給管
(21)に接続されている。
The first hydrogen on-off valve (90) is provided on the downstream side of the connection part of the hydrogen bypass passage (83) in the hydrogen supply pipe (21) and on the upstream side of the connection part of the mixer (81). There is. The second hydrogen on-off valve (91) is provided on the downstream side of the connection part of the mixer (81) in the hydrogen supply pipe (21) and on the upstream side of the connection part of the hydrogen bypass passage (83). That is,
The hydrogen bypass passage (83) is connected to the hydrogen supply pipe (21) so as to bypass the connection between the hydrogen on-off valves (90, 91) and the mixer (81).

【0080】上記水循環路(65)は、熱媒水が充填され
た閉回路である。この水循環路(65)には、熱媒水の循
環方向において、循環ポンプ(66)と、第1熱交換器
(71)と、第2熱交換器(74)と、貯湯タンク(67)と
が順に設けられている。水循環路(65)を循環する熱媒
水は、第1熱交換器(71)及び第2熱交換器(74)で加
熱され、温水となって貯湯タンク(67)に蓄えられる。
そして、貯湯タンク(67)の温水は、必要に応じて給湯
に供される。
The water circulation path (65) is a closed circuit filled with heat transfer water. In the water circulation path (65), a circulation pump (66), a first heat exchanger (71), a second heat exchanger (74), and a hot water storage tank (67) in the circulation direction of the heat transfer water. Are provided in order. The heat transfer water circulating in the water circulation path (65) is heated by the first heat exchanger (71) and the second heat exchanger (74) and becomes hot water and is stored in the hot water storage tank (67).
The hot water in the hot water storage tank (67) is supplied to hot water as needed.

【0081】上記第1熱交換器(71)には、冷却水流路
(72)と水流路(73)とが区画形成されている。第1熱
交換器(71)は、その冷却水流路(72)が冷却水回路
(60)に接続され、その水流路(73)が水循環路(65)
に接続されている。この第1熱交換器(71)は、冷却水
流路(72)の冷却水と水流路(73)の熱媒水とを熱交換
させるように構成されている。
In the first heat exchanger (71), a cooling water passage (72) and a water passage (73) are defined. In the first heat exchanger (71), the cooling water channel (72) is connected to the cooling water circuit (60), and the water channel (73) is the water circulation channel (65).
It is connected to the. The first heat exchanger (71) is configured to exchange heat between the cooling water in the cooling water channel (72) and the heat transfer water in the water channel (73).

【0082】上記第2熱交換器(74)には、燃焼ガス流
路(75)と水流路(76)とが区画形成されている。第2
熱交換器(74)は、その燃焼ガス流路(75)が燃焼ガス
管(26)に接続され、その水流路(76)が水循環路(6
5)に接続されている。この第2熱交換器(74)は、燃
焼ガス流路(75)の燃焼ガスと水流路(76)の熱媒水と
を熱交換させるように構成されている。
A combustion gas passage (75) and a water passage (76) are defined in the second heat exchanger (74). Second
In the heat exchanger (74), the combustion gas passage (75) is connected to the combustion gas pipe (26), and the water passage (76) is the water circulation passage (6).
5) connected to. The second heat exchanger (74) is configured to exchange heat between the combustion gas in the combustion gas passage (75) and the heat transfer water in the water passage (76).

【0083】上記コントローラ(100)は、起動制御手
段である起動制御部(101)と、再生制御手段である再
生制御部(102)と、停止制御手段である停止制御部(1
03)とを備えている。
The controller (100) includes a start control section (101) which is a start control means, a reproduction control section (102) which is a reproduction control section, and a stop control section (1) which is a stop control section.
03) and.

【0084】上記起動制御部(101)は、起動するとき
に両酸素開閉弁(88,89)及び両水素開閉弁(90,91)を
開放すると共に、酸素バイパス開閉弁(84)及び水素バ
イパス開閉弁(85)を閉鎖して運転する起動運転を行う
ように構成されている。起動制御部は、燃料電池(10)
内の温度が運転温度、例えば、80℃になるまで起動運
転を行い、燃料電池(10)内の温度が運転温度に達する
と、発電運転に切り換えるように構成されている。
The start control section (101) opens both oxygen on-off valves (88, 89) and both hydrogen on-off valves (90, 91) at the time of starting, and at the same time, opens the oxygen bypass on-off valve (84) and the hydrogen bypass. The on-off valve (85) is closed to perform a start-up operation. Start control unit is a fuel cell (10)
It is configured to perform a start-up operation until the inside temperature reaches an operating temperature, for example, 80 ° C., and when the temperature inside the fuel cell (10) reaches the operating temperature, switch to the power generation operation.

【0085】起動運転では、空気と燃料ガスとの混合ガ
スが燃料電池(10)の両極側ガス通路(11,12)に流入
し、燃料電池(10)内において電極触媒上で酸素と水素
とが反応して発熱すると共に水蒸気が発生する。そし
て、燃料電池(10)内が加湿されながら運転温度まで昇
温する。つまり、運転温度以下で発電を行うと燃料ガス
中の一酸化炭素により電極触媒が被毒して活性を失うた
めに、発電を行う前に起動運転を行って燃料電池(10)
内を運転温度まで昇温させるようにしている。また、単
に燃料電池(10)内を昇温させるのみでは、電解質膜が
乾燥して収縮してしまうので、起動運転中においても乾
燥を防止することにより、発電中の湿潤による膨張と乾
燥による収縮との繰り返しによる劣化を防止するように
している。また、電解質膜は、乾燥するとpH値上昇によ
り破壊することがあるために、起動運転中に燃料電池内
が加湿されることによって電解質膜の破壊を防止するこ
とができる。また、混合ガスを流入させる起動運転を行
うことにより、水素極の電極触媒に吸着した一酸化炭素
を電極触媒から脱着することもできる。
In the start-up operation, the mixed gas of air and fuel gas flows into the gas passages (11, 12) on both sides of the fuel cell (10), and oxygen and hydrogen are generated on the electrode catalyst in the fuel cell (10). React to generate heat and generate steam. Then, the inside of the fuel cell (10) is heated to an operating temperature while being humidified. In other words, when power is generated below the operating temperature, the electrode catalyst is poisoned by carbon monoxide in the fuel gas and loses its activity. Therefore, the start operation is performed before power generation and the fuel cell (10)
The inside is heated to the operating temperature. Also, if the temperature inside the fuel cell (10) is simply raised, the electrolyte membrane will dry and shrink. Therefore, by preventing the dryness even during start-up operation, expansion due to wetness during power generation and shrinkage due to dryness will occur. It is designed to prevent deterioration due to repetition of. Further, since the electrolyte membrane may be destroyed due to an increase in pH value when dried, it is possible to prevent the electrolyte membrane from being destroyed by humidifying the inside of the fuel cell during the start-up operation. Further, by performing the start-up operation in which the mixed gas is made to flow, the carbon monoxide adsorbed on the electrode catalyst of the hydrogen electrode can be desorbed from the electrode catalyst.

【0086】上記再生制御部(102)は、発電運転中に
おいて水素極の電極触媒を再生するときには、第1酸素
開閉弁(88)、酸素バイパス開閉弁(84)及び両水素開
閉弁(90,91)を開放すると共に、第2酸素開閉弁(8
9)及び水素バイパス開閉弁(85)を閉鎖して運転する
再生運転を行うように構成されている。再生運転では、
混合ガスが燃料電池(10)の水素極側ガス通路(12)に
流入するために、発電運転中に水素極の電極触媒に吸着
した一酸化炭素が電極触媒から脱着する。また、上記再
生制御部(102)は、燃料電池(10)内を加湿するため
に又は昇温させるために再生運転を行うように構成され
ている。つまり、混合ガスが流入すると発熱反応が起こ
るために、再生制御部(102)は、燃料電池(10)内が
昇温すると共に水が生成されて加湿されるために、混合
ガスを流入させるようになっている。
The regeneration control section (102), when regenerating the electrode catalyst of the hydrogen electrode during the power generation operation, has the first oxygen on-off valve (88), the oxygen bypass on-off valve (84) and the both hydrogen on-off valves (90, 90). 91) is opened and the second oxygen on-off valve (8
9) and the hydrogen bypass on-off valve (85) are closed to perform a regeneration operation. In regenerative driving,
Since the mixed gas flows into the hydrogen electrode side gas passage (12) of the fuel cell (10), carbon monoxide adsorbed on the electrode catalyst of the hydrogen electrode is desorbed from the electrode catalyst during the power generation operation. Further, the regeneration control unit (102) is configured to perform a regeneration operation in order to humidify or increase the temperature inside the fuel cell (10). That is, since the exothermic reaction occurs when the mixed gas flows in, the regeneration control unit (102) causes the mixed gas to flow in because the temperature inside the fuel cell (10) rises and water is generated and humidified. It has become.

【0087】上記停止制御部(103)は、運転を停止す
るときに、両酸素開閉弁(88,89)及び第2水素開閉弁
(91)を開放すると共に、第1水素開閉弁(90)、バイ
パス開閉弁(84)及び水素バイパス開閉弁(85)を閉鎖
して運転を行う停止運転を所定時間だけ行った後に運転
を停止するように構成されている。停止運転では、空気
が両極側ガス通路(11,12)に流入するために、水素極
側ガス通路(12)に残存する水素が排出されて、迅速に
起電力が低下する。また、停止運転では、空気が燃料電
池(10)の水素極側ガス通路(12)に流入するために、
発電運転中に水素極の電極触媒に吸着した一酸化炭素が
脱着し、電極触媒が再生される。
The stop control section (103) opens both the oxygen on-off valves (88, 89) and the second hydrogen on-off valve (91) when stopping the operation, and at the same time, the first hydrogen on-off valve (90). The bypass on-off valve (84) and the hydrogen bypass on-off valve (85) are closed and the operation is stopped after performing a stop operation for a predetermined time. In the stop operation, since air flows into the gas passages (11, 12) on the both electrodes side, hydrogen remaining in the gas passages (12) on the hydrogen electrode side is discharged, and the electromotive force is rapidly lowered. Further, in the stop operation, since air flows into the hydrogen electrode side gas passage (12) of the fuel cell (10),
During the power generation operation, carbon monoxide adsorbed on the electrode catalyst of the hydrogen electrode is desorbed and the electrode catalyst is regenerated.

【0088】−運転動作− 上記燃料電池システムの起動運転、発電運転、再生運転
及び停止運転における運転動作について説明する。
-Driving operation-Driving operation of the fuel cell system in the starting operation, the power generating operation, the regenerating operation and the stopping operation will be described.

【0089】先ず、起動運転の運転動作について説明す
る。起動運転では、両酸素開閉弁(88,89)及び両水素
開閉弁(90,91)が開放されると共に、酸素バイパス開
閉弁(84)及び水素バイパス開閉弁(85)が閉鎖され
る。空気供給管(20)には酸化剤ガスとしての空気が流
入し、水素供給管(21)には原料ガスが流入する。原料
ガスとして、メタンを主成分とする天然ガスが使用され
ている。
First, the driving operation of the starting operation will be described. In the start-up operation, both oxygen on-off valves (88, 89) and both hydrogen on-off valves (90, 91) are opened, and the oxygen bypass on-off valve (84) and hydrogen bypass on-off valve (85) are closed. Air as an oxidant gas flows into the air supply pipe (20), and raw material gas flows into the hydrogen supply pipe (21). Natural gas containing methane as a main component is used as a raw material gas.

【0090】空気供給管(20)に流入した空気は、一部
が分岐管(22)に分流する一方、残りの空気がガス加熱
器(52)の空気流路(53)、第1加湿器(40)の第1被
加湿側通路(42)を通過した後、混合器(81)に流入す
る。起動運転時には、空気供給管(20)の空気は、ガス
加熱器(52)であまり加熱されず、また、第1加湿器
(40)であまり加湿されない。
Part of the air flowing into the air supply pipe (20) is branched into the branch pipe (22), while the remaining air is the air flow path (53) of the gas heater (52) and the first humidifier. After passing through the first humidified side passageway (42) of (40), it flows into the mixer (81). During the startup operation, the air in the air supply pipe (20) is not heated much by the gas heater (52) and is not humidified much by the first humidifier (40).

【0091】一方、水素供給管(21)に流入した原料ガ
スは、脱硫器(31)へ導入され、原料ガスに含まれる硫
黄分が除去される。そして、分岐管(22)から流入した
空気と合流した後、ガス加熱器(52)の原料ガス流路
(54)、第2加湿器(45)の第2被加湿側通路(47)、
改質器(33)、変成器(34)及びCO除去器(35)を通
過する。
On the other hand, the raw material gas flowing into the hydrogen supply pipe (21) is introduced into the desulfurizer (31), and the sulfur content contained in the raw material gas is removed. Then, after merging with the air flowing in from the branch pipe (22), the raw material gas flow path (54) of the gas heater (52), the second humidified side passage (47) of the second humidifier (45),
It passes through a reformer (33), a shift converter (34), and a CO remover (35).

【0092】改質器(33)では、メタンの部分酸化反応
と水蒸気改質反応とが行われ、水素と一酸化炭素とが生
成する。改質器(33)から流出した反応後のガスは、変
成器(34)へ送られる。このガスには、水蒸気改質反応
に用いられなかった水蒸気が残存している。変成器(3
4)では、シフト反応が行われ、一酸化炭素が減少する
と同時に水素が増加する。変成器(34)から出たガス
は、CO除去器(35)へ導入される。変成器(34)から
CO除去器(35)へ送られるガスは、水素が主成分とな
っているものの、未だに一酸化炭素を含んでいる。CO
除去器(35)では、CO選択酸化反応が行われ、一酸化
炭素が削減されて燃料ガスとなる。この燃料ガスは、混
合器(81)へ送られる。
In the reformer (33), a partial oxidation reaction of methane and a steam reforming reaction are carried out to produce hydrogen and carbon monoxide. The reacted gas flowing out from the reformer (33) is sent to the shift converter (34). In this gas, steam that has not been used in the steam reforming reaction remains. Transformer (3
In 4), a shift reaction is performed, and carbon monoxide decreases and hydrogen increases at the same time. The gas emitted from the shift converter (34) is introduced into the CO remover (35). The gas sent from the shift converter (34) to the CO remover (35) contains hydrogen as a main component, but still contains carbon monoxide. CO
In the remover (35), a CO selective oxidation reaction is carried out, carbon monoxide is reduced, and fuel gas is obtained. This fuel gas is sent to the mixer (81).

【0093】混合器(81)では、空気供給管(20)の空
気と水素供給管(21)の燃料ガスとが混合されて混合ガ
スとなる。この混合ガスは、空気供給管(20)又は水素
供給管(21)を流れて燃料電池(10)に流入する。そし
て、酸素極側ガス通路(11)又は水素極側ガス通路(1
2)において、電極触媒上で混合ガス中の酸素と水素と
が反応して発熱すると共に水蒸気が生成される。この結
果、燃料電池(10)内が直接加熱されて迅速に昇温する
と共に加湿される。そして、燃料電池(10)内の温度が
運転温度に達すると、起動運転を終了し、発電運転に切
り換わる。
In the mixer (81), the air in the air supply pipe (20) and the fuel gas in the hydrogen supply pipe (21) are mixed to form a mixed gas. This mixed gas flows through the air supply pipe (20) or the hydrogen supply pipe (21) and flows into the fuel cell (10). Then, the oxygen electrode side gas passage (11) or the hydrogen electrode side gas passage (1
In 2), oxygen and hydrogen in the mixed gas react with each other on the electrode catalyst to generate heat and water vapor is generated. As a result, the inside of the fuel cell (10) is directly heated to rapidly raise the temperature and be humidified. Then, when the temperature in the fuel cell (10) reaches the operating temperature, the start-up operation is terminated and the operation switches to the power generation operation.

【0094】発電運転では、両酸素開閉弁(88,89)及
び両水素開閉弁(90,91)が閉鎖されると共に、酸素バ
イパス開閉弁(84)及び水素バイパス開閉弁(85)が開
放される。酸素バイパス開閉弁(84)は、所定開度に開
放されて空気流量が調整されている。
In the power generation operation, both oxygen on-off valves (88, 89) and both hydrogen on-off valves (90, 91) are closed, and the oxygen bypass on-off valve (84) and hydrogen bypass on-off valve (85) are opened. It The oxygen bypass opening / closing valve (84) is opened to a predetermined opening degree and the air flow rate is adjusted.

【0095】発電運転において、空気供給管(20)に流
入した空気は、その一部が分岐管(22)を通じて改質装
置(30)へ送られ、残りの空気が酸化剤ガスとしてガス
加熱器(52)の空気流路(53)へ導入される。この空気
は、空気流路(53)を流れる間に燃焼ガス流路(55)の
燃焼ガスから吸熱する。
In the power generation operation, part of the air flowing into the air supply pipe (20) is sent to the reformer (30) through the branch pipe (22), and the remaining air is used as an oxidant gas in the gas heater. It is introduced into the air flow path (53) of (52). This air absorbs heat from the combustion gas in the combustion gas passage (55) while flowing through the air passage (53).

【0096】ガス加熱器(52)において加熱された空気
は、第1加湿器(40)の第1被加湿側通路(42)へ流入
する。一方、第1加湿器(40)の第1排ガス通路(43)
には、酸素極排ガスが導入されている。そして、第1被
加湿側通路(42)の空気には、水蒸気透過膜(41)を透
過した酸素極排ガス中の水蒸気が供給される。
The air heated in the gas heater (52) flows into the first humidified side passage (42) of the first humidifier (40). On the other hand, the first exhaust gas passage (43) of the first humidifier (40)
Oxygen electrode exhaust gas is introduced into. Then, the water vapor in the oxygen electrode exhaust gas that has permeated the water vapor permeable membrane (41) is supplied to the air in the first humidified side passageway (42).

【0097】そして、加熱されて加湿された空気は、酸
素バイパス通路(82)を経由して燃料電池(10)の酸素
極側ガス通路(11)に流入する。酸素極側ガス通路(1
1)へ導入される空気を第1加湿器(40)で加湿してお
くことで、燃料電池(10)における電解質膜の乾燥を防
止している。
The heated and humidified air then flows into the oxygen electrode side gas passage (11) of the fuel cell (10) via the oxygen bypass passage (82). Oxygen electrode side gas passage (1
By humidifying the air introduced into 1) with the first humidifier (40), the electrolyte membrane in the fuel cell (10) is prevented from drying.

【0098】一方、水素供給管(21)に流入した原料ガ
スは、脱硫器(31)で原料ガスに含まれる硫黄分が除去
され、分岐管(22)からの空気が混入された後に、ガス
加熱器(52)の原料ガス流路(54)へ導入される。この
原料ガスは、原料ガス流路(54)を流れる間に燃焼ガス
流路(55)の燃焼ガスから吸熱する。
On the other hand, in the raw material gas flowing into the hydrogen supply pipe (21), the sulfur content contained in the raw material gas is removed by the desulfurizer (31), and the air from the branch pipe (22) is mixed into the raw material gas. It is introduced into the raw material gas flow path (54) of the heater (52). This raw material gas absorbs heat from the combustion gas in the combustion gas passage (55) while flowing through the raw material gas passage (54).

【0099】ガス加熱器(52)において加熱された原料
ガスは、第2加湿器(45)の第2被加湿側通路(47)へ
流入する。一方、第2加湿器(45)の第2排ガス通路
(48)には、水素極排ガスが導入されている。そして、
第2被加湿側通路(47)の原料ガスには、水蒸気透過膜
(46)を透過した水素極排ガス中の水蒸気が供給され
る。
The source gas heated in the gas heater (52) flows into the second humidified passage (47) of the second humidifier (45). On the other hand, the hydrogen electrode exhaust gas is introduced into the second exhaust gas passage (48) of the second humidifier (45). And
The water vapor in the hydrogen electrode exhaust gas that has permeated the water vapor permeable membrane (46) is supplied to the source gas in the second humidification side passageway (47).

【0100】第2加湿器(45)で加湿された原料ガス
は、改質器(33)へ導入され、メタンの部分酸化反応と
水蒸気改質反応とにより、水素と一酸化炭素が生成され
る。改質器(33)から流出した反応後のガスは、変成器
(34)へ送られ、シフト反応により、一酸化炭素が減少
すると同時に水素が増加する。変成器(34)から出たガ
スは、CO除去器(35)へ導入され、CO選択酸化反応
によってガス中の一酸化炭素を更に削減する。そして、
CO除去器(35)で一酸化炭素を削減されたガスは、燃
料ガスとして水素バイパス通路(83)を経由して燃料電
池(10)の水素極側ガス通路(12)へ供給される。
The raw material gas humidified by the second humidifier (45) is introduced into the reformer (33), and hydrogen and carbon monoxide are produced by the partial oxidation reaction of methane and the steam reforming reaction. . The reacted gas flowing out from the reformer (33) is sent to the shift converter (34), and due to the shift reaction, carbon monoxide decreases and hydrogen increases at the same time. The gas discharged from the shift converter (34) is introduced into the CO remover (35) to further reduce carbon monoxide in the gas by the CO selective oxidation reaction. And
The gas from which carbon monoxide has been reduced in the CO remover (35) is supplied as a fuel gas to the hydrogen electrode side gas passage (12) of the fuel cell (10) via the hydrogen bypass passage (83).

【0101】発電運転において、燃料電池(10)には、
水素極側ガス通路(12)へ燃料ガスが供給され、酸素極
側ガス通路(11)へ空気が供給される。燃料電池(10)
は、燃料ガス中の水素を燃料とし、空気中の酸素を酸化
剤として発電を行う。
In the power generation operation, the fuel cell (10) is
Fuel gas is supplied to the hydrogen electrode side gas passage (12), and air is supplied to the oxygen electrode side gas passage (11). Fuel cells (10)
Generates electricity by using hydrogen in fuel gas as fuel and oxygen in air as an oxidant.

【0102】燃料電池(10)の酸素極側ガス通路(11)
からは、電池排ガスとして酸素極排ガスが排出される。
この酸素極排ガスには、電池反応に使われなかった余剰
酸素が含まれている。また、酸素極排ガス中には、電池
反応によって生じた水蒸気が含まれている。この酸素極
排ガスは、酸素極排気管(24)を通じて第1加湿器(4
0)の第1排ガス通路(43)へ導入される。上述のよう
に、酸素極排ガス中の水蒸気は、水蒸気透過膜(41)を
透過して第1被加湿側通路(42)の空気へ供給される。
第1加湿器(40)において水蒸気を奪われた酸素極排ガ
スは、熱回収部(27)を流れる。酸素極排ガスは、熱回
収部(27)において改質器(33)、変成器(34)、及び
CO除去器(35)の排熱を回収して燃焼器(51)へ送り
込まれる。
Gas passage (11) on the oxygen electrode side of the fuel cell (10)
Oxygen electrode exhaust gas is discharged as battery exhaust gas from.
This oxygen electrode exhaust gas contains excess oxygen that was not used in the cell reaction. In addition, the oxygen electrode exhaust gas contains water vapor generated by the cell reaction. The oxygen electrode exhaust gas is passed through the oxygen electrode exhaust pipe (24) to the first humidifier (4
It is introduced into the first exhaust gas passage (43) of (0). As described above, the water vapor in the oxygen electrode exhaust gas permeates the water vapor permeable membrane (41) and is supplied to the air in the first humidified side passageway (42).
The oxygen electrode exhaust gas deprived of water vapor in the first humidifier (40) flows through the heat recovery section (27). The oxygen electrode exhaust gas recovers the exhaust heat of the reformer (33), the shift converter (34) and the CO remover (35) in the heat recovery section (27) and is sent to the combustor (51).

【0103】一方、燃料電池(10)の水素極側ガス通路
(12)からは、電池排ガスとして水素極排ガスが排出さ
れる。この水素極排ガスには、電池反応に使われなかっ
た水素が残存している。また、水素極排ガス中には、電
池反応によって生じた水蒸気が含まれている。この水素
極排ガスは、水素極排気管(25)を通じて第2加湿器
(45)の第2排ガス通路(48)へ導入される。上述のよ
うに、水素極排ガス中の水蒸気は、水蒸気透過膜(46)
を透過して第2被加湿側通路(47)の原料ガスへ供給さ
れる。第2加湿器(45)において水蒸気を奪われた水素
極排ガスは、燃焼器(51)へ送り込まれる。
On the other hand, the hydrogen electrode exhaust gas is discharged as the cell exhaust gas from the hydrogen electrode side gas passage (12) of the fuel cell (10). In this hydrogen electrode exhaust gas, hydrogen that has not been used in the cell reaction remains. Further, the hydrogen gas exhaust gas contains water vapor generated by the cell reaction. The hydrogen electrode exhaust gas is introduced into the second exhaust gas passage (48) of the second humidifier (45) through the hydrogen electrode exhaust pipe (25). As described above, the water vapor in the hydrogen gas exhaust gas is absorbed by the water vapor permeable membrane (46).
And is supplied to the raw material gas in the second passage (47) to be humidified. The hydrogen electrode exhaust gas deprived of water vapor in the second humidifier (45) is sent to the combustor (51).

【0104】燃焼器(51)は、酸素極排ガス中の酸素を
利用して、水素極排ガス中の水素を燃焼させる。この水
素極排ガスの燃焼によって、高温の燃焼ガスが生成す
る。この燃焼ガスは、燃焼ガス管(26)を流れて第2熱
交換器(74)の燃焼ガス流路(75)へ導入され、水流路
(76)の熱媒水に対して放熱する。
The combustor (51) burns hydrogen in the hydrogen electrode exhaust gas by using oxygen in the oxygen electrode exhaust gas. Combustion of this hydrogen electrode exhaust gas produces high-temperature combustion gas. The combustion gas flows through the combustion gas pipe (26) and is introduced into the combustion gas passage (75) of the second heat exchanger (74), and radiates heat to the heat transfer water in the water passage (76).

【0105】この放熱した燃焼ガスは、ガス加熱器(5
2)の燃焼ガス流路(55)へ導入され、空気流路(53)
の空気及び原料ガス流路(54)の原料ガスに対して更に
放熱する。その後、燃焼ガスは、燃焼ガス流路(55)か
ら出て屋外へ排気される。
This heat-dissipated combustion gas is supplied to the gas heater (5
Introduced into the combustion gas channel (55) of 2), the air channel (53)
Heat is further radiated to the air and the raw material gas in the raw material gas flow path (54). Then, the combustion gas exits the combustion gas flow path (55) and is exhausted to the outside.

【0106】冷却水ポンプ(61)を運転すると、冷却水
回路(60)において冷却水が循環する。冷却水ポンプ
(61)から吐出された冷却水は、燃料電池(10)へ送ら
れて吸熱する。この冷却水の吸熱により、燃料電池(1
0)が所定の運転温度(例えば、80℃程度)に保たれ
る。燃料電池(10)で吸熱した冷却水は、第1熱交換器
(71)の冷却水流路(72)へ導入され、水流路(73)の
熱媒水に対して放熱する。この放熱した冷却水は、冷却
水ポンプ(61)に吸入される。そして、冷却水ポンプ
(61)が放熱後の冷却水を再び燃料電池(10)へ向けて
送り出し、この循環が繰り返される。
When the cooling water pump (61) is operated, the cooling water circulates in the cooling water circuit (60). The cooling water discharged from the cooling water pump (61) is sent to the fuel cell (10) and absorbs heat. Due to the heat absorption of this cooling water, the fuel cell (1
0) is maintained at a predetermined operating temperature (for example, about 80 ° C.). The cooling water that has absorbed heat in the fuel cell (10) is introduced into the cooling water passage (72) of the first heat exchanger (71) and radiates heat to the heat transfer water in the water passage (73). The radiated cooling water is sucked into the cooling water pump (61). Then, the cooling water pump (61) again sends the cooling water after heat radiation toward the fuel cell (10), and this circulation is repeated.

【0107】循環ポンプ(66)を運転すると、水循環路
(65)において熱媒水が循環する。貯湯タンク(67)の
底部から流出した熱媒水は、循環ポンプ(66)によって
第1熱交換器(71)の水流路(73)へ送り込まれ、冷却
水流路(72)の冷却水から吸熱する。
When the circulation pump (66) is operated, the heat transfer water circulates in the water circulation passage (65). The heat transfer water flowing out from the bottom of the hot water storage tank (67) is sent to the water flow passage (73) of the first heat exchanger (71) by the circulation pump (66) and absorbs heat from the cooling water of the cooling water flow passage (72). To do.

【0108】その後、熱媒水は、第2熱交換器(74)の
水流路(76)へ導入され、燃焼ガス流路(75)の燃焼ガ
スから吸熱する。そして、第2熱交換器(74)から出た
熱媒水は、貯湯タンク(67)へ送り返され、温水として
貯留される。貯湯タンク(67)に温水として蓄えられた
熱媒水は、給湯に利用される。
After that, the heat transfer water is introduced into the water passage (76) of the second heat exchanger (74) and absorbs heat from the combustion gas in the combustion gas passage (75). Then, the heat transfer water discharged from the second heat exchanger (74) is sent back to the hot water storage tank (67) and stored as hot water. The heat transfer water stored as hot water in the hot water storage tank (67) is used for hot water supply.

【0109】上記発電運転中において、水素極の電極触
媒を再生するときには、再生運転が行われる。再生運転
では、第1酸素開閉弁(88)、酸素バイパス開閉弁(8
4)及び両水素開閉弁(90,91)が開放されると共に、第
2酸素開閉弁(89)及び水素バイパス開閉弁(85)が閉
鎖される。空気供給管(20)の空気の一部が酸素バイパ
ス通路(82)を流れて燃料電池(10)の酸素側ガス通路
(11)に流入する一方、残りの空気は混合器(81)に流
入し、水素供給管(21)から流入した燃料ガスと混合さ
れて混合ガスとなる。この混合ガスは、燃料電池(10)
の水素極側ガス通路(12)に流入し、電極触媒に吸着し
ていた一酸化炭素を脱着する。このようにして水素極の
電極触媒が再生される。
During the power generation operation, when the electrode catalyst of the hydrogen electrode is regenerated, the regeneration operation is performed. During regeneration operation, the first oxygen on-off valve (88) and oxygen bypass on-off valve (8
4) and both hydrogen on-off valves (90, 91) are opened, and the second oxygen on-off valve (89) and hydrogen bypass on-off valve (85) are closed. Part of the air in the air supply pipe (20) flows through the oxygen bypass passage (82) and flows into the oxygen side gas passage (11) of the fuel cell (10), while the remaining air flows into the mixer (81). Then, it is mixed with the fuel gas flowing from the hydrogen supply pipe (21) to form a mixed gas. This gas mixture is for fuel cells (10)
The carbon monoxide that has flowed into the hydrogen electrode side gas passageway (12) and adsorbed on the electrode catalyst is desorbed. In this way, the electrode catalyst of the hydrogen electrode is regenerated.

【0110】次に、運転を停止する際の停止運転におけ
る運転動作について説明する。停止運転では、両酸素開
閉弁(88,89)及び第2水素開閉弁(91)を開放すると
共に、第1水素開閉弁(90)、バイパス開閉弁(84)及
び水素バイパス開閉弁(85)を閉鎖して、所定時間だけ
運転が行われる。
Next, the operation of the stopped operation when the operation is stopped will be described. In the stop operation, both the oxygen opening / closing valves (88, 89) and the second hydrogen opening / closing valve (91) are opened, and the first hydrogen opening / closing valve (90), the bypass opening / closing valve (84) and the hydrogen bypass opening / closing valve (85) are also opened. Is closed and operation is performed for a predetermined time.

【0111】空気供給管(20)の空気の一部が混合器
(81)に流入し、残りの空気が燃料電池の酸素極側ガス
通路(11)に流入する。混合器(81)に流入した空気
は、水素極側ガス通路(12)に流入する。水素極側ガス
通路(12)において、空気が残存水素を排出するため
に、急速に起電力が低下する。また、水素極側ガス通路
(12)では、空気が発電運転中に電極触媒に吸着した一
酸化炭素を脱着する。そして、所定時間後に運転が停止
する。
Part of the air in the air supply pipe (20) flows into the mixer (81), and the remaining air flows into the oxygen electrode side gas passage (11) of the fuel cell. The air flowing into the mixer (81) flows into the hydrogen electrode side gas passage (12). In the hydrogen electrode side gas passageway (12), the air discharges the residual hydrogen, so that the electromotive force rapidly decreases. In the hydrogen electrode side gas passage (12), air desorbs carbon monoxide adsorbed on the electrode catalyst during the power generation operation. Then, the operation is stopped after a predetermined time.

【0112】−実施形態1の効果− 本実施形態1によれば、起動運転時に酸素通路(20)の
酸素含有ガスと水素通路(21)の水素含有ガスとを混合
して燃料電池(10)に流入させるようにしたために、燃
料電池(10)内における水素の酸化反応により発熱し、
水蒸気が発生する。この結果、燃料電池(10)の加熱手
段及び加湿手段を別に設けることなく、燃料電池(10)
内を昇温させながら加湿することができる。したがっ
て、起動運転時に迅速に燃料電池(10)内を運転温度ま
で昇温させることができると共に、電解質膜が乾燥する
のを防止することができ、電解質膜が劣化するのを抑制
することができる。また、燃料ガスに含まれる一酸化炭
素が混合ガス中の酸素と反応し、あるいは生成された水
蒸気と反応するために、燃料電池(10)内が運転温度に
達する前に燃料ガスを流しても電極触媒が一酸化炭素に
より被毒されることがない。したがって、運転温度に達
する前でも燃料ガスを燃料電池(10)内に流すことがで
きると共に、起動運転時において、高濃度の一酸化炭素
が燃料電池(10)に流入するのを防止するバイパス通路
を設ける必要がなくなり、構成を簡素化することができ
る。
-Effects of First Embodiment- According to the first embodiment, the fuel cell (10) is prepared by mixing the oxygen-containing gas in the oxygen passage (20) and the hydrogen-containing gas in the hydrogen passage (21) during the startup operation. Since it was made to flow into the fuel cell (10), heat is generated by the oxidation reaction of hydrogen in the fuel cell (10),
Steam is generated. As a result, the fuel cell (10) can be provided without separately providing heating means and humidifying means for the fuel cell (10).
Humidification can be performed while raising the temperature inside. Therefore, it is possible to quickly raise the temperature inside the fuel cell (10) to the operating temperature during start-up operation, prevent the electrolyte membrane from drying, and suppress deterioration of the electrolyte membrane. . In addition, since carbon monoxide contained in the fuel gas reacts with oxygen in the mixed gas or reacts with the generated water vapor, even if the fuel gas is flowed before the temperature inside the fuel cell (10) reaches the operating temperature. The electrode catalyst is not poisoned by carbon monoxide. Therefore, the fuel gas can flow into the fuel cell (10) even before the operating temperature is reached, and the bypass passage that prevents the high concentration of carbon monoxide from flowing into the fuel cell (10) during the startup operation. Is unnecessary, and the configuration can be simplified.

【0113】また、起動運転時において、燃料電池(1
0)の両極側(11,12)に混合ガスを流入させるようにし
たために、この間は起電力が発生しない。したがって、
例えば、バイポーラ板がカーボン板で作成されているよ
うな場合にカーボン腐食を抑制することができる。
Further, during the start-up operation, the fuel cell (1
Since the mixed gas is made to flow into both electrode sides (11, 12) of (0), no electromotive force is generated during this period. Therefore,
For example, when the bipolar plate is made of a carbon plate, carbon corrosion can be suppressed.

【0114】また、混合手段(80)を混合器(81)と開
閉弁(88,89,90,91)とにより構成するようにしたため
に、酸素含有ガスと燃料ガスとを確実に混合することが
できる。また、バイパス通路(82,83)を設けるように
したために、発電運転時において酸素含有ガスと燃料ガ
スとが混合されるのを確実に防止することができる。
Further, since the mixing means (80) is constituted by the mixer (81) and the opening / closing valve (88, 89, 90, 91), the oxygen-containing gas and the fuel gas are surely mixed. You can Moreover, since the bypass passages (82, 83) are provided, it is possible to reliably prevent the oxygen-containing gas and the fuel gas from being mixed during the power generation operation.

【0115】また、発電運転中にも酸素含有ガスを水素
極側(12)に流入させることができるようにしたため
に、発電運転中に水素極側(12)の電極触媒に一酸化炭
素が吸着しても、吸着した一酸化炭素を脱着することが
できる。この結果、発電性能が低下するのを防止するこ
とができる。
Further, since the oxygen-containing gas can be made to flow into the hydrogen electrode side (12) during the power generation operation, carbon monoxide is adsorbed on the electrode catalyst on the hydrogen electrode side (12) during the power generation operation. Also, the adsorbed carbon monoxide can be desorbed. As a result, it is possible to prevent the power generation performance from decreasing.

【0116】また、運転停止時に酸素含有ガスが燃料電
池(10)の両極側(11,12)に流入するようにしたため
に、反応ガスのパージを迅速且つ確実に行うことができ
ると共に起電力の低下を迅速に且つ確実に行うことがで
きる。また、急速に起電力を低下させることにより、無
駄な発電を防止することができ、燃料電池(10)の劣化
を防止することができる。更に、運転停止時に酸素含有
ガスを両極側(11,12)に流入させるようにしたため
に、安全確保を図ることができると共にカーボン腐食に
よる燃料電池(10)の劣化を防止することができる。ま
た、発電運転中に電極触媒に吸着した一酸化炭素を運転
停止時に脱着することができるために、一酸化炭素によ
る性能低下を抑制することができ、安定した発電性能を
維持することができる。また、運転停止時に燃料電池
(10)内が負圧にならないため、排出ガスが逆流するの
を防止することができる。
Further, since the oxygen-containing gas is made to flow into both sides (11, 12) of the fuel cell (10) when the operation is stopped, the reaction gas can be purged quickly and surely and the electromotive force can be reduced. The reduction can be performed quickly and reliably. Further, by rapidly reducing the electromotive force, useless power generation can be prevented, and deterioration of the fuel cell (10) can be prevented. Further, since the oxygen-containing gas is made to flow into both electrode sides (11, 12) when the operation is stopped, safety can be ensured and deterioration of the fuel cell (10) due to carbon corrosion can be prevented. Further, since carbon monoxide adsorbed on the electrode catalyst during the power generation operation can be desorbed when the operation is stopped, it is possible to suppress performance deterioration due to carbon monoxide and maintain stable power generation performance. Further, since the inside of the fuel cell (10) does not have a negative pressure when the operation is stopped, it is possible to prevent the exhaust gas from flowing back.

【0117】[0117]

【発明の実施の形態2】実施形態2に係る燃料電池シス
テムは、図2に示すように、実施形態1と異なり、混合
手段(80)が混合器(81)に代えて接続通路(93)を備
えている。
Second Embodiment As shown in FIG. 2, the fuel cell system according to the second embodiment is different from the first embodiment in that the mixing means (80) is replaced with the mixer (81) by the connecting passage (93). Is equipped with.

【0118】接続通路(93)は、一端が空気供給管(2
0)における両酸素開閉弁(88,89)の間に接続され、他
端が水素供給管における両水素開閉弁(90,91)の間に
接続されている。接続通路(93)は、接続開閉機構であ
る接続開閉弁(94)が設けられている。接続開閉弁は、
開度調整可能な電動弁により構成されている。
One end of the connection passageway (93) has an air supply pipe (2
0) is connected between both oxygen on-off valves (88, 89), and the other end is connected between both hydrogen on-off valves (90, 91) in the hydrogen supply pipe. The connection passage (93) is provided with a connection opening / closing valve (94) which is a connection opening / closing mechanism. The connection on-off valve is
It is composed of an electric valve whose opening can be adjusted.

【0119】尚、両バイパス通路(82,83)は、省略さ
れている。
Both bypass passages (82, 83) are omitted.

【0120】コントローラ(100)の起動制御部(101)
は、運転起動するときに両酸素開閉弁(88,89)、両水
素開閉弁(90,91)及び接続開閉弁(94)を開放して運
転する起動運転を行うように構成されている。起動運転
では、接続開閉弁(94)の開度が所定開度に調整され
る。起動制御部は、燃料電池(10)内の温度が運転温
度、例えば、80℃になるまで起動運転を行い、燃料電
池(10)内の温度が運転温度に達すると、発電運転に切
り換えるように構成されている。発電運転では、接続開
閉弁(94)が閉鎖される。
Activation controller (101) of controller (100)
Is configured to perform a start-up operation in which the both oxygen on-off valves (88, 89), both hydrogen on-off valves (90, 91) and the connection on-off valve (94) are opened when the operation is started. In the startup operation, the opening degree of the connection opening / closing valve (94) is adjusted to a predetermined opening degree. The start-up control unit performs a start-up operation until the temperature inside the fuel cell (10) reaches an operating temperature, for example, 80 ° C., and when the temperature inside the fuel cell (10) reaches the operating temperature, switches to a power generation operation. It is configured. In the power generation operation, the connection opening / closing valve (94) is closed.

【0121】再生制御部(102)は、発電運転中におい
て水素極の電極触媒を再生するときに、第1酸素開閉弁
(88)、第2酸素開閉弁(89)及び両水素開閉弁(90,9
1)を開放すると共に接続開閉弁(94)の開度を調整し
て運転する再生運転を行うように構成されている。
The regeneration control section (102), when regenerating the electrode catalyst of the hydrogen electrode during the power generation operation, the first oxygen on-off valve (88), the second oxygen on-off valve (89) and the both hydrogen on-off valves (90). , 9
1) is opened and the regeneration operation is performed by adjusting the opening degree of the connection opening / closing valve (94).

【0122】停止制御部(103)は、運転を停止すると
きに、両酸素開閉弁(88,89)、第2水素開閉弁(91)
及び接続開閉弁(94)を開放すると共に、第1水素開閉
弁(90)を閉鎖して運転する停止運転を所定時間だけ行
った後に運転を停止するように構成されている。
The stop control section (103), when stopping the operation, both oxygen on-off valves (88, 89) and the second hydrogen on-off valve (91).
The connection on-off valve (94) is opened, and the first hydrogen on-off valve (90) is closed to stop the operation after performing a stop operation for a predetermined time.

【0123】−運転動作− 起動運転では、両酸素開閉弁(88,89)、両水素開閉弁
(90,91)及び接続開閉弁(94)を開放して運転を行
う。空気供給管(20)を流れる空気と水素供給管(21)
を流れる燃料ガスとが、混合手段(80)で混合されて混
合ガスとなる。この混合ガスは、空気供給管(20)又は
水素供給管(21)を流れて燃料電池(10)に流入する。
そして、酸素極側ガス通路(11)又は水素極側ガス通路
(12)において、電極触媒上で混合ガス中の酸素と水素
とが反応して発熱すると共に水蒸気が生成される。この
結果、燃料電池(10)内が直接加熱されて迅速に昇温す
ると共に加湿される。
-Operational Behavior-In the start-up operation, both oxygen on-off valves (88, 89), both hydrogen on-off valves (90, 91) and connection on-off valve (94) are opened to perform operation. Air flowing through the air supply pipe (20) and hydrogen supply pipe (21)
The fuel gas flowing therethrough is mixed by the mixing means (80) to form a mixed gas. This mixed gas flows through the air supply pipe (20) or the hydrogen supply pipe (21) and flows into the fuel cell (10).
Then, in the oxygen electrode side gas passage (11) or the hydrogen electrode side gas passage (12), oxygen and hydrogen in the mixed gas react with each other on the electrode catalyst to generate heat and water vapor is generated. As a result, the inside of the fuel cell (10) is directly heated to rapidly raise the temperature and be humidified.

【0124】そして、燃料電池内の温度が運転温度に達
すると、起動運転を終了し、発電運転に切り換わる。発
電運転では、接続開閉弁(94)を閉鎖する。発電運転で
は、実施形態1と同様な運転動作が行われる。
When the temperature inside the fuel cell reaches the operating temperature, the start-up operation is terminated and the operation switches to the power generation operation. In power generation operation, the connection on-off valve (94) is closed. In the power generation operation, the same operation operation as that of the first embodiment is performed.

【0125】上記発電運転時において水素極の電極触媒
を再生する再生運転時には、接続開閉弁(94)の開度を
調整し、水素極側ガス通路(12)に流入する空気量を調
整する。このようにすることで、空気供給管(20)の空
気と水素供給管(21)の燃料ガスとが混合手段(80)で
混合され、水素極側ガス通路(12)に流入して、電極触
媒に吸着していた一酸化炭素を脱着する。
During the regeneration operation for regenerating the electrode catalyst of the hydrogen electrode during the power generation operation, the opening degree of the connection opening / closing valve (94) is adjusted to adjust the amount of air flowing into the hydrogen electrode side gas passageway (12). By doing so, the air in the air supply pipe (20) and the fuel gas in the hydrogen supply pipe (21) are mixed by the mixing means (80), flow into the hydrogen electrode side gas passage (12), and the electrode The carbon monoxide adsorbed on the catalyst is desorbed.

【0126】停止運転時には、両酸素開閉弁(88,8
9)、第2水素開閉弁(91)及び接続開閉弁(94)を開
放すると共に、第1水素開閉弁(90)を閉鎖して所定時
間だけ運転を行う。燃料電池(10)の両極側ガス通路
(11,12)に混合ガスが流入し、水素極側ガス通路(1
2)では、混合ガス中の空気が発電運転中に電極触媒に
吸着した一酸化炭素を脱着する。また、水素極側ガス通
路(12)において、流入した空気によって残存水素が排
出されるために、急速に起電力が低下する。
At the time of stop operation, both oxygen on-off valves (88,8
9), the second hydrogen on-off valve (91) and the connection on-off valve (94) are opened, and the first hydrogen on-off valve (90) is closed to operate for a predetermined time. The mixed gas flows into the gas passages (11, 12) on both sides of the fuel cell (10), and the gas passages on the hydrogen side (1
In 2), the air in the mixed gas desorbs carbon monoxide adsorbed on the electrode catalyst during power generation operation. Further, in the hydrogen electrode side gas passageway (12), the residual hydrogen is discharged by the inflowing air, so that the electromotive force is rapidly reduced.

【0127】−実施形態2の効果− 本実施形態2によれば、混合手段(80)を接続通路(9
3)と開閉弁(88,89,90,91)とにより構成するようにし
たために、酸素含有ガスと燃料ガスとを確実に混合する
ことができる。また、接続通路(93)に接続開閉弁(9
4)を設けるようにしたために、発電運転時において酸
素含有ガスと燃料ガスとが混合されるのを確実に防止す
ることができる。
-Effect of Second Embodiment- According to the second embodiment, the mixing means (80) is connected to the connecting passageway (9).
3) and the on-off valve (88, 89, 90, 91), the oxygen-containing gas and the fuel gas can be reliably mixed. In addition, the connection opening / closing valve (9
Since 4) is provided, it is possible to reliably prevent the oxygen-containing gas and the fuel gas from being mixed during the power generation operation.

【0128】その他の構成、作用及び効果は実施形態1
と同様である。
Other configurations, operations and effects are the same as those of the first embodiment.
Is the same as.

【0129】[0129]

【発明の実施の形態3】実施形態3に係る燃料電池シス
テムは、図3に示すように、実施形態1と異なり、起動
運転時において空気供給管(20)の空気を加熱する加熱
手段(57)と該空気を加湿する加湿手段(49)を備えて
いる。
Third Embodiment As shown in FIG. 3, the fuel cell system according to the third embodiment is different from the first embodiment in that the heating means (57) for heating the air in the air supply pipe (20) during the start-up operation. ) And a humidifying means (49) for humidifying the air.

【0130】上記加熱手段(57)は、空気供給管(20)
におけるガス加熱器(52)と第1加湿器(40)との間に
近接して配置され、空気供給管(20)を加熱するように
構成されている。加熱手段(57)は、起動運転時に燃料
電池(10)に供給される空気を加熱するためのものであ
る。
The heating means (57) is an air supply pipe (20).
Is arranged in close proximity to the gas heater (52) and the first humidifier (40), and is configured to heat the air supply pipe (20). The heating means (57) is for heating the air supplied to the fuel cell (10) during the startup operation.

【0131】上記加湿手段(49)は、空気供給管(20)
における第1加湿器(40)と混合手段(80)との間に設
けられている。加湿手段(49)は、例えば、貯湯タンク
(67)内の水蒸気を利用して、空気供給管(20)内の空
気を加湿するように構成されている。
The humidifying means (49) is the air supply pipe (20).
Is provided between the first humidifier (40) and the mixing means (80). The humidifying means (49) is configured to humidify the air in the air supply pipe (20), for example, by using the steam in the hot water storage tank (67).

【0132】コントローラ(100)の起動制御部(101)
は、起動運転時に加熱手段(57)及び加湿手段(49)を
駆動するように構成されている。つまり、起動運転時に
は、燃料電池(10)が、加熱手段(57)及び加湿手段
(49)により加熱されて加湿された空気によって加熱さ
れて加湿されるようになっている。
Activation controller (101) of controller (100)
Is configured to drive the heating means (57) and the humidifying means (49) during the startup operation. That is, during the start-up operation, the fuel cell (10) is heated and humidified by the air that has been heated and humidified by the heating means (57) and the humidifying means (49).

【0133】起動制御部(101)は、実施形態1と異な
り、起動運転時に両酸素開閉弁(88,89)、両水素開閉
弁(90,91)及び水素バイパス開閉弁(85)を閉鎖する
と共に、酸素バイパス開閉弁(84)を開放するように構
成されている。つまり、起動運転時には、燃料電池(1
0)に加熱されて加湿された空気のみが燃料電池(10)
に流入し、燃料ガスが流入しないようになっている。
Unlike the first embodiment, the start control section (101) closes both oxygen on-off valves (88, 89), both hydrogen on-off valves (90, 91) and hydrogen bypass on-off valve (85) during the start-up operation. Along with this, the oxygen bypass opening / closing valve (84) is opened. In other words, the fuel cell (1
Only the air heated to 0) and humidified is the fuel cell (10)
The fuel gas does not flow in.

【0134】また、起動制御部(101)は、起動運転か
ら発電運転に切り換えるときに加熱手段(57)及び加湿
手段(49)の駆動を停止させるように構成されている。
Further, the start control section (101) is configured to stop the driving of the heating means (57) and the humidifying means (49) when switching from the start operation to the power generation operation.

【0135】また、起動制御部(101)は、発電運転に
切り換える際に両酸素開閉弁(88,89)及び両水素開閉
弁(90,91)を閉鎖すると共に、酸素バイパス開閉弁(8
4)及び水素バイパス開閉弁(85)を開放するように構
成されている。つまり、発電運転時には、各開閉弁は、
実施形態1における発電運転時の開閉状態と同じ状態と
なる。
Further, the start control section (101) closes both oxygen on-off valves (88,89) and both hydrogen on-off valves (90,91) when switching to the power generation operation, and at the same time, the oxygen bypass on-off valve (8).
4) and the hydrogen bypass opening / closing valve (85) are opened. In other words, during power generation operation, each on-off valve
The state is the same as the open / close state during the power generation operation in the first embodiment.

【0136】再生制御部(102)及び停止制御部(103)
は、実施形態1における再生制御部(102)及び停止制
御部(103)と同様に構成されている。
Reproduction control section (102) and stop control section (103)
Has the same configuration as the reproduction control unit (102) and the stop control unit (103) in the first embodiment.

【0137】尚、本実施形態3における混合手段(80)
は、起動運転時に混合ガスを生成するためのものではな
く、再生運転時又は停止運転時に混合ガスを生成するた
めのものである。したがって、起動運転時には混合ガス
は生成されない。
The mixing means (80) in the third embodiment.
Is not for generating the mixed gas during the startup operation, but for generating the mixed gas during the regeneration operation or the stop operation. Therefore, the mixed gas is not generated during the start-up operation.

【0138】−運転動作− 起動運転では、加熱手段(57)及び加湿手段(49)が駆
動する一方、両酸素開閉弁(88,89)、両水素開閉弁(9
0,91)及び水素バイパス開閉弁(85)が閉鎖すると共
に、酸素バイパス開閉弁(84)が開放する。空気供給管
(20)の空気は、ガス加熱器(52)を通過して加熱手段
(57)の近傍を通過する。このとき、空気供給管(20)
の空気が、加熱手段(57)によって加熱される。この加
熱された空気は、第1加湿器(40)を通過し、加湿手段
(49)に流入して加湿される。加湿手段(49)で加湿さ
れた空気は、酸素バイパス通路(82)を流れて燃料電池
(10)の酸素極側ガス通路(11)に流入する。加熱され
て加湿された空気が、燃料電池(10)内を加湿しながら
昇温させる。尚、起動運転時には、水素供給管(21)の
燃料ガスは、燃料電池(10)に流入しない。
-Driving operation-During start-up operation, while the heating means (57) and the humidifying means (49) are driven, both oxygen on-off valves (88, 89) and both hydrogen on-off valves (9
0, 91) and the hydrogen bypass opening / closing valve (85) are closed, and the oxygen bypass opening / closing valve (84) is opened. The air in the air supply pipe (20) passes through the gas heater (52) and the vicinity of the heating means (57). At this time, the air supply pipe (20)
The air is heated by the heating means (57). The heated air passes through the first humidifier (40), flows into the humidifying means (49), and is humidified. The air humidified by the humidifying means (49) flows through the oxygen bypass passage (82) and flows into the oxygen electrode side gas passage (11) of the fuel cell (10). The heated and humidified air heats up the inside of the fuel cell (10) while humidifying it. During the start-up operation, the fuel gas in the hydrogen supply pipe (21) does not flow into the fuel cell (10).

【0139】そして、燃料電池(10)内の温度が運転温
度に達すると、起動運転を終了し、発電運転に切り換わ
る。このとき、加熱手段(57)及び加湿手段(49)の駆
動が停止される。つまり、発電運転時において、空気供
給管(20)の空気は、ガス加熱器(52)で加熱され、第
1加湿器(40)で加湿された後、燃料電池(10)に流入
する。
When the temperature inside the fuel cell (10) reaches the operating temperature, the start-up operation is terminated and the operation switches to the power generation operation. At this time, the driving of the heating means (57) and the humidifying means (49) is stopped. That is, during the power generation operation, the air in the air supply pipe (20) is heated by the gas heater (52), humidified by the first humidifier (40), and then flows into the fuel cell (10).

【0140】発電運転時、再生運転時及び停止運転時の
運転動作は、実施形態1における発電運転時の運転動作
と同様であるので、説明を省略する。
Since the driving operation during the power generation operation, the regeneration operation and the stop operation is the same as the driving operation during the power generation operation in the first embodiment, the description thereof will be omitted.

【0141】−実施形態3の効果− 本実施形態3によれば、起動運転時に酸素含有ガスを加
熱する加熱手段(57)と酸素含有ガスを加湿する加湿手
段(49)とを設けるようにしたために、確実に燃料電池
(10)内を昇温させながら加湿することができる。した
がって、起動運転時に迅速に燃料電池(10)内を運転温
度まで昇温させることができると共に、電解質膜の乾燥
を防止することができ、電解質膜が劣化するのを抑制す
ることができる。
-Effects of the third embodiment- According to the third embodiment, the heating means (57) for heating the oxygen-containing gas and the humidifying means (49) for humidifying the oxygen-containing gas are provided during the start-up operation. In addition, it is possible to perform humidification while surely raising the temperature inside the fuel cell (10). Therefore, it is possible to quickly raise the temperature inside the fuel cell (10) to the operating temperature during the startup operation, prevent the electrolyte membrane from drying, and prevent the electrolyte membrane from deteriorating.

【0142】また、空気供給管(20)の酸素含有ガスと
水素供給管(21)の燃料ガスとの混合手段(80)を設け
るようにしたために、例えば、混合ガスを燃料電池(1
0)に流入させることによって、水素極の電極触媒を再
生することができる。
Further, since the mixing means (80) for mixing the oxygen-containing gas of the air supply pipe (20) and the fuel gas of the hydrogen supply pipe (21) is provided, for example, the mixed gas is supplied to the fuel cell (1).
It is possible to regenerate the electrocatalyst of the hydrogen electrode by flowing it into (0).

【0143】その他の構成、作用及び効果は実施形態1
と同様である。
Other configurations, operations and effects are the same as those of the first embodiment.
Is the same as.

【0144】[0144]

【発明の実施の形態4】実施形態4の燃料電池システム
は、図4に示すように、実施形態3と異なり、混合手段
(80)が、混合器(81)に代えて接続通路(93)を備え
ている。
Fourth Embodiment In a fuel cell system according to a fourth embodiment, as shown in FIG. 4, unlike the third embodiment, the mixing means (80) has a connecting passage (93) instead of the mixer (81). Is equipped with.

【0145】接続通路(93)は、一端が空気供給管(2
0)における両酸素開閉弁(88,89)の間に接続され、他
端が水素供給管における両水素開閉弁(90,91)の間に
接続されている。接続通路(93)は、接続開閉機構であ
る接続開閉弁(94)が設けられている。接続開閉弁(9
4)は、開度調整可能な電動弁により構成されている。
The connection passageway (93) has an air supply pipe (2
0) is connected between both oxygen on-off valves (88, 89), and the other end is connected between both hydrogen on-off valves (90, 91) in the hydrogen supply pipe. The connection passage (93) is provided with a connection opening / closing valve (94) which is a connection opening / closing mechanism. Connection on-off valve (9
4) is composed of an electric valve with adjustable opening.

【0146】起動制御部(101)は、起動運転時に、両
酸素開閉弁(88,89)を開放すると共に、両水素開閉弁
(90,91)及び接続開閉弁(94)を閉鎖するように構成
されている。
The start control unit (101) opens both oxygen on-off valves (88, 89) and closes both hydrogen on-off valves (90, 91) and the connection on-off valve (94) during the start-up operation. It is configured.

【0147】再生制御部(102)は、発電運転中におい
て水素極の電極触媒を再生するときに、第1酸素開閉弁
(88)、第2酸素開閉弁(89)及び両水素開閉弁(90,9
1)を開放すると共に、接続開閉弁(94)の開度を調整
して運転する再生運転を行うように構成されている。
The regeneration control section (102), when regenerating the electrode catalyst of the hydrogen electrode during the power generation operation, includes a first oxygen on-off valve (88), a second oxygen on-off valve (89) and both hydrogen on-off valves (90). , 9
It is configured to perform regeneration operation in which 1) is opened and the opening degree of the connection opening / closing valve (94) is adjusted.

【0148】停止制御部(103)は、運転を停止すると
きに、両酸素開閉弁(88,89)、第2水素開閉弁(91)
及び接続開閉弁(94)を開放すると共に、第1水素開閉
弁(90)を閉鎖して運転する停止運転を所定時間だけ行
った後に運転を停止するように構成されている。
The stop control section (103), when stopping the operation, both oxygen on-off valves (88, 89) and the second hydrogen on-off valve (91).
The connection on-off valve (94) is opened, and the first hydrogen on-off valve (90) is closed to stop the operation after performing a stop operation for a predetermined time.

【0149】したがって、起動運転時には、空気供給管
(20)の空気は、加熱手段(57)で加熱されると共に加
湿手段(49)で加湿される。また、発電運転時には、空
気供給管(20)の空気は、ガス加熱器(52)で加熱され
ると共に第1加湿器(40)で加湿される。
Therefore, during the start-up operation, the air in the air supply pipe (20) is heated by the heating means (57) and humidified by the humidifying means (49). Further, during the power generation operation, the air in the air supply pipe (20) is heated by the gas heater (52) and humidified by the first humidifier (40).

【0150】その他の構成、作用及び効果は実施形態2
及び3と同様である。
Other configurations, actions and effects are the same as those of the second embodiment.
And 3 are the same.

【0151】[0151]

【発明のその他の実施の形態】上記実施形態1及び2に
ついて、起動制御部(101)は、起動運転時に、第2酸
素開閉弁(89)及び第2水素開閉弁(91)を開放する構
成に代え、第2酸素開閉弁(89)のみを開放し、第2水
素開閉弁(91)を閉鎖する構成にしてもよい。つまり、
起動運転時に混合ガスを酸素極側ガス通路(11)にのみ
流入させる構成にしてもよい。また、起動制御部(10
1)は、起動運転時に、第2酸素開閉弁(89)及び第2
水素開閉弁(91)を開放する構成に代え、第2水素開閉
弁(91)のみを開放し、第2酸素開閉弁(89)を閉鎖す
る構成にしてもよい。つまり、起動運転時に混合ガスを
水素極側ガス通路(12)にのみ流入させる構成にしても
よい。このような構成にしても、同様な効果を得ること
ができる。
Other Embodiments of the Invention In the above-described first and second embodiments, the startup control unit (101) opens the second oxygen on-off valve (89) and the second hydrogen on-off valve (91) during startup operation. Instead, only the second oxygen on-off valve (89) may be opened and the second hydrogen on-off valve (91) may be closed. That is,
A configuration may be adopted in which the mixed gas is caused to flow only into the oxygen electrode side gas passage (11) during the startup operation. In addition, the startup control unit (10
1) is the second oxygen on-off valve (89) and second
Instead of opening the hydrogen opening / closing valve (91), only the second hydrogen opening / closing valve (91) may be opened and the second oxygen opening / closing valve (89) may be closed. That is, the mixed gas may be allowed to flow only into the hydrogen electrode side gas passage (12) during the startup operation. Even with such a configuration, similar effects can be obtained.

【0152】また、上記各実施形態について、再生制御
部(102)及び停止制御部(103)を省略する構成にして
もよい。また、何れか一方のみを省略する構成にしても
よい。
Further, in each of the above embodiments, the reproduction control unit (102) and the stop control unit (103) may be omitted. Alternatively, only one of them may be omitted.

【0153】また、上記各実施形態について、停止制御
部(103)は、停止運転時において、混合手段(80)に
流入した空気を燃料電池(10)の両極側ガス通路(11,1
2)に流入する構成に代え、水素極側ガス通路(12)に
のみ流入させる構成にしてもよい。
Further, in each of the above-mentioned embodiments, the stop control unit (103) causes the air flowing into the mixing means (80) to flow into the gas passages (11, 1) of both electrodes of the fuel cell (10) during the stop operation.
Instead of the structure that flows into 2), the structure may be such that only the hydrogen electrode side gas passage (12) is supplied.

【0154】また、上記実施形態3及び4について、混
合手段(80)を省略する構成にしてもよい。
Further, the mixing means (80) may be omitted in the third and fourth embodiments.

【0155】また、上記実施形態3について、起動制御
部(101)は、起動運転時に実施形態1と同様な状態に
混合手段(80)の各開閉弁を制御する構成であってもよ
い。つまり、起動制御部(101)は、起動運転時におい
て、加熱手段(57)及び加湿手段(49)を駆動する一
方、両酸素開閉弁(88,89)及び両水素開閉弁(90,91)
を開放すると共に、酸素バイパス開閉弁(84)及び水素
バイパス開閉弁(85)を閉鎖するように構成してもよ
い。このような構成にすることで、起電力を発生するこ
となく燃料電池(10)内の温度を更に迅速に上昇させる
ことができる。また、起動運転時において、混合ガスが
酸素極側ガス通路(11)又は水素極側ガス通路(12)に
流入する構成にしてもよい。
Further, in the third embodiment, the startup control section (101) may be configured to control each on-off valve of the mixing means (80) in the same state as in the first embodiment during the startup operation. That is, the startup control unit (101) drives the heating means (57) and the humidifying means (49) during startup operation, while at the same time, both oxygen on-off valves (88,89) and both hydrogen on-off valves (90,91).
May be opened, and the oxygen bypass opening / closing valve (84) and the hydrogen bypass opening / closing valve (85) may be closed. With such a configuration, the temperature in the fuel cell (10) can be raised more quickly without generating electromotive force. Further, during the start-up operation, the mixed gas may flow into the oxygen electrode side gas passage (11) or the hydrogen electrode side gas passage (12).

【0156】また、上記実施形態4について、起動制御
部(101)は、起動運転時に実施形態2と同様な状態に
混合手段(80)の各開閉弁を制御する構成であってもよ
い。つまり、起動制御部(101)は、起動運転時におい
て、加熱手段(57)及び加湿手段(49)を駆動する一
方、両酸素開閉弁(88,89)、両水素開閉弁(90,91)及
び接続開閉弁(94)を開放するように構成してもよい。
このような構成にすることで、起電力を発生することな
く燃料電池(10)内の温度を更に迅速に上昇させること
ができる。また、起動運転時において、混合ガスが酸素
極側ガス通路(11)又は水素極側ガス通路(12)に流入
する構成にしてもよい。
Further, in the fourth embodiment, the startup control section (101) may be configured to control each on-off valve of the mixing means (80) to a state similar to that of the second embodiment during startup operation. In other words, the start control unit (101) drives the heating means (57) and the humidifying means (49) during start-up operation, while at the same time, both oxygen on-off valves (88,89) and both hydrogen on-off valves (90,91) Alternatively, the connection opening / closing valve (94) may be opened.
With such a configuration, the temperature in the fuel cell (10) can be raised more quickly without generating electromotive force. Further, during the start-up operation, the mixed gas may flow into the oxygen electrode side gas passage (11) or the hydrogen electrode side gas passage (12).

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

【図1】実施形態1に係る燃料電池システムの全体構成
を示す配管系統図である。
FIG. 1 is a piping system diagram showing an overall configuration of a fuel cell system according to a first embodiment.

【図2】実施形態2に係る燃料電池システムの全体構成
を示す配管系統図である。
FIG. 2 is a piping system diagram showing an overall configuration of a fuel cell system according to a second embodiment.

【図3】実施形態3に係る燃料電池システムの全体構成
を示す配管系統図である。
FIG. 3 is a piping system diagram showing an overall configuration of a fuel cell system according to a third embodiment.

【図4】実施形態4に係る燃料電池システムの全体構成
を示す配管系統図である。
FIG. 4 is a piping system diagram showing an overall configuration of a fuel cell system according to a fourth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(10) 燃料電池 (11) 酸素極側ガス通路 (12) 水素極側ガス通路 (20) 空気供給管 (21) 水素供給管 (30) 改質装置 (49) 加湿手段 (57) 加熱手段 (80) 混合手段 (81) 混合器 (82) 酸素バイパス通路 (83) 水素バイパス通路 (84) 酸素バイパス開閉弁 (85) 水素バイパス開閉弁 (88) 第1酸素開閉弁 (89) 第2酸素開閉弁 (90) 第1水素開閉弁 (91) 第2水素開閉弁 (93) 接続通路 (94) 接続開閉弁 (102) 再生制御部 (103) 停止制御部 (10) Fuel cell (11) Oxygen electrode side gas passage (12) Hydrogen side gas passage (20) Air supply pipe (21) Hydrogen supply pipe (30) Reformer (49) Humidification means (57) Heating means (80) Mixing means (81) Mixer (82) Oxygen bypass passage (83) Hydrogen bypass passage (84) Oxygen bypass valve (85) Hydrogen bypass opening / closing valve (88) First oxygen on-off valve (89) Second oxygen on-off valve (90) 1st hydrogen on-off valve (91) Second hydrogen on-off valve (93) Connection passage (94) Connection on-off valve (102) Playback control section (103) Stop control unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 8/10 H01M 8/10 Fターム(参考) 5H026 AA06 CC03 5H027 AA06 BA01 BA16 BA17 BA20 BC12 BC20 DD06 MM02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01M 8/10 H01M 8/10 F term (reference) 5H026 AA06 CC03 5H027 AA06 BA01 BA16 BA17 BA20 BC12 BC20 DD06 MM02

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸素含有ガスを供給する酸素通路(20)
と、 原料ガスから水素主体の燃料ガスを生成する改質装置
(30)が設けられた水素通路(21)と、 電解質膜と電極との接合体によって酸素極側(11)と水
素極側(12)とに区画される一方、酸素極側(11)が上
記酸素通路(20)の下流端に接続され、水素極側(12)
が上記水素通路(21)の下流端に接続された燃料電池
(10)と、 起動運転時に燃料電池(10)の電極触媒上で燃料ガス中
の水素を酸化反応させるために、酸素通路(20)の酸素
含有ガスと水素通路(21)の燃料ガスとを混して燃料電
池(10)に流入可能に構成された混合手段(80)とを備
えていることを特徴とする燃料電池システム。
1. An oxygen passage (20) for supplying an oxygen-containing gas.
And a hydrogen passage (21) provided with a reformer (30) for producing a fuel gas mainly containing hydrogen from the raw material gas, and an oxygen electrode side (11) and a hydrogen electrode side ( 12), while the oxygen electrode side (11) is connected to the downstream end of the oxygen passage (20), and the hydrogen electrode side (12)
Is connected to the fuel cell (10) connected to the downstream end of the hydrogen passage (21) and the oxygen passage (20) in order to oxidize hydrogen in the fuel gas on the electrode catalyst of the fuel cell (10) during start-up operation. ) The oxygen-containing gas of (1) and the fuel gas of the hydrogen passage (21) are mixed, and a mixing means (80) configured to be able to flow into the fuel cell (10) is provided.
【請求項2】 請求項1において、 混合手段(80)は、酸素含有ガスと燃料ガスとの混合ガ
スを燃料電池(10)の水素極側(12)にのみ流入させる
ように構成されていることを特徴とする燃料電池システ
ム。
2. The mixing means (80) according to claim 1, wherein the mixed gas of the oxygen-containing gas and the fuel gas is made to flow only into the hydrogen electrode side (12) of the fuel cell (10). A fuel cell system characterized by the above.
【請求項3】 請求項1において、 混合手段(80)は、酸素含有ガスと燃料ガスとの混合ガ
スを燃料電池(10)の酸素極側(11)にのみ流入させる
ように構成されていることを特徴とする燃料電池システ
ム。
3. The mixing means (80) according to claim 1, wherein the mixed gas of the oxygen-containing gas and the fuel gas is made to flow only into the oxygen electrode side (11) of the fuel cell (10). A fuel cell system characterized by the above.
【請求項4】 請求項1において、 混合手段(80)は、酸素含有ガスと燃料ガスとの混合ガ
スを燃料電池(10)の酸素極側(11)及び水素極側(1
2)に流入させるように構成されていることを特徴とす
る燃料電池システム。
4. The mixing means (80) according to claim 1, wherein the mixed gas of the oxygen-containing gas and the fuel gas is mixed with the oxygen electrode side (11) and the hydrogen electrode side (1) of the fuel cell (10).
A fuel cell system characterized in that it is configured to flow into 2).
【請求項5】 請求項1から4の何れか1項において、 混合手段(80)は、 酸素通路(20)と水素通路(21)とを連通させる混合器
(81)と、 上記酸素通路(20)における混合器(81)の接続部の上
流側及び下流側にそれぞれ設けられた酸素開閉機構(8
8,89)と、 上記水素通路(21)における混合器(81)の接続部の上
流側及び下流側にそれぞれ設けられた水素開閉機構(9
0,91)と、 酸素バイパス開閉機構(84)が設けられ、上記酸素開閉
機構(88,89)及び混合器(81)の接続部をバイパスす
るように該酸素通路(20)に接続された酸素バイパス通
路(82)と、 水素バイパス開閉機構(85)が設けられ、上記水素開閉
機構(90,91)及び混合器(81)の接続部をバイパスす
るように該水素通路(21)に接続された水素バイパス通
路(83)とを備えて構成されていることを特徴とする燃
料電池システム。
5. The mixing means (80) according to any one of claims 1 to 4, wherein the mixing means (80) connects the oxygen passage (20) and the hydrogen passage (21) to each other, and the oxygen passage (80). The oxygen opening / closing mechanism (8) provided on the upstream side and the downstream side of the connecting portion of the mixer (81) in the (20)
8, 89) and the hydrogen switching mechanism (9) provided on the upstream side and the downstream side of the connecting portion of the mixer (81) in the hydrogen passage (21).
0, 91) and an oxygen bypass opening / closing mechanism (84) are connected to the oxygen passage (20) so as to bypass the connecting portion of the oxygen opening / closing mechanism (88, 89) and the mixer (81). An oxygen bypass passage (82) and a hydrogen bypass opening / closing mechanism (85) are provided and connected to the hydrogen opening / closing mechanism (90, 91) and the mixer (81) so as to bypass the connecting portion. And a hydrogen bypass passage (83) that is provided with the fuel cell system.
【請求項6】 請求項1から4の何れか1項において、 混合手段(80)は、 酸素通路(20)と水素通路(21)とを連通させる接続通
路(93)と、 上記該接続通路(93)に設けられた接続開閉機構(94)
と、 上記酸素通路(20)における接続通路(93)の接続部の
上流側及び下流側にそれぞれ設けられた酸素開閉機構
(88,89)と、 上記水素通路(21)における接続通路(93)の接続部の
上流側及び下流側にそれぞれ設けられた水素開閉機構
(90,91)とを備えて構成されていることを特徴とする
燃料電池システム。
6. The mixing means (80) according to claim 1, wherein the mixing means (80) includes a connection passage (93) for connecting the oxygen passage (20) and the hydrogen passage (21), and the connection passage. Connection opening / closing mechanism (94) provided in (93)
An oxygen opening / closing mechanism (88, 89) respectively provided on the upstream side and the downstream side of the connection portion of the connection passage (93) in the oxygen passage (20), and the connection passage (93) in the hydrogen passage (21). And a hydrogen opening / closing mechanism (90, 91) respectively provided on the upstream side and the downstream side of the connection part of the fuel cell system.
【請求項7】 請求項1から6の何れか1項において、 発電運転中に酸素含有ガスと燃料ガスとの混合ガスを燃
料電池(10)の水素極側(12)に流入可能に構成された
再生制御手段(102)を備えていることを特徴とする燃
料電池システム。
7. The fuel cell system according to claim 1, wherein a mixed gas of an oxygen-containing gas and a fuel gas can flow into a hydrogen electrode side (12) of a fuel cell (10) during a power generation operation. A fuel cell system comprising: a regeneration control means (102).
【請求項8】 酸素含有ガスを供給する酸素通路(20)
と、 上記酸素通路(20)に設けられ、酸素含有ガスを加熱す
る加熱手段(57)と、 上記酸素通路(20)に設けられ、酸素含有ガスを加湿す
る加湿手段(49)と、 原料ガスから水素主体の燃料ガスを製造する改質装置
(30)が設けられた水素通路(21)と、 電解質膜と電極との接合体によって酸素極側(11)と水
素極側(12)とに区画される一方、酸素極側(11)が上
記酸素通路(20)における加熱手段(57)及び加湿手段
(49)の下流側に接続され、水素極側(12)が上記水素
通路(21)における改質装置(30)の下流側に接続され
た燃料電池(10)とを備えていることを特徴とする燃料
電池システム。
8. An oxygen passage (20) for supplying an oxygen-containing gas.
A heating means (57) provided in the oxygen passage (20) for heating the oxygen-containing gas; a humidifying means (49) provided in the oxygen passage (20) for humidifying the oxygen-containing gas; A hydrogen passage (21) provided with a reformer (30) for producing a fuel gas mainly containing hydrogen from an oxygen electrode side (11) and a hydrogen electrode side (12) by a joined body of an electrolyte membrane and an electrode. While being partitioned, the oxygen electrode side (11) is connected to the downstream side of the heating means (57) and the humidifying means (49) in the oxygen passageway (20), and the hydrogen electrode side (12) is the hydrogen passageway (21). And a fuel cell (10) connected to the downstream side of the reformer (30).
【請求項9】 請求項8において、 酸素通路(20)における加熱手段(57)及び加湿手段
(49)の下流側と水素通路(21)における改質装置(3
0)の下流側とに接続され、酸素通路(20)の酸素含有
ガスと水素通路(21)の燃料ガスとを混合可能に構成さ
れた混合手段(80)を備えていることを特徴とする燃料
電池システム。
9. The reformer (3) according to claim 8, wherein the oxygen passage (20) has a downstream side of the heating means (57) and the humidifying means (49) and the hydrogen passage (21).
And a mixing means (80) that is connected to the downstream side of (0) and is configured to mix the oxygen-containing gas in the oxygen passage (20) and the fuel gas in the hydrogen passage (21). Fuel cell system.
【請求項10】 請求項9において、 混合手段(80)は、酸素含有ガスと燃料ガスとの混合ガ
スを燃料電池(10)の水素極側(12)にのみ流入させる
ように構成されていることを特徴とする燃料電池システ
ム。
10. The mixing means (80) according to claim 9, is configured to allow the mixed gas of the oxygen-containing gas and the fuel gas to flow only into the hydrogen electrode side (12) of the fuel cell (10). A fuel cell system characterized by the above.
【請求項11】 請求項9において、 混合手段(80)は、酸素含有ガスと燃料ガスとの混合ガ
スを燃料電池(10)の酸素極側(11)にのみ流入させる
ように構成されていることを特徴とする燃料電池システ
ム。
11. The mixing means (80) according to claim 9, wherein the mixed gas of the oxygen-containing gas and the fuel gas is allowed to flow only into the oxygen electrode side (11) of the fuel cell (10). A fuel cell system characterized by the above.
【請求項12】 請求項9において、 混合手段(80)は、酸素含有ガスと燃料ガスとの混合ガ
スを燃料電池(10)の酸素極側(11)及び水素極側(1
2)に流入させるように構成されていることを特徴とす
る燃料電池システム。
12. The mixing means (80) according to claim 9, wherein the mixed gas of the oxygen-containing gas and the fuel gas is mixed with the oxygen electrode side (11) and the hydrogen electrode side (1) of the fuel cell (10).
A fuel cell system characterized in that it is configured to flow into 2).
【請求項13】 請求項9から12の何れか1項におい
て、 混合手段(80)は、 酸素通路(20)と水素通路(21)とを連通させる混合器
(81)と、 上記酸素通路(20)における混合器(81)の接続部の上
流側及び下流側にそれぞれ設けられた酸素開閉機構(8
8,89)と、 上記水素通路(21)における混合器(81)の接続部の上
流側及び下流側にそれぞれ設けられた水素開閉機構(9
0,91)と、 酸素バイパス開閉機構(84)が設けられ、上記酸素開閉
機構(88,89)及び混合器(81)の接続部をバイパスす
るように該酸素通路(20)に接続された酸素バイパス通
路(82)と、 水素バイパス開閉機構(85)が設けられ、上記水素開閉
機構(90,91)及び混合器(81)の接続部をバイパスす
るように該水素通路(21)に接続された水素バイパス通
路(83)とを備えて構成されていることを特徴とする燃
料電池システム。
13. The mixing means (80) according to any one of claims 9 to 12, wherein the mixing means (80) connects the oxygen passage (20) and the hydrogen passage (21) to each other, and the oxygen passage (80). The oxygen opening / closing mechanism (8) provided on the upstream side and the downstream side of the connecting portion of the mixer (81) in the (20)
8, 89) and the hydrogen switching mechanism (9) provided on the upstream side and the downstream side of the connecting portion of the mixer (81) in the hydrogen passage (21).
0, 91) and an oxygen bypass opening / closing mechanism (84) are connected to the oxygen passage (20) so as to bypass the connecting portion of the oxygen opening / closing mechanism (88, 89) and the mixer (81). An oxygen bypass passage (82) and a hydrogen bypass opening / closing mechanism (85) are provided and connected to the hydrogen opening / closing mechanism (90, 91) and the mixer (81) so as to bypass the connecting portion. And a hydrogen bypass passage (83) that is provided with the fuel cell system.
【請求項14】 請求項9から12の何れか1項におい
て、 混合手段(80)は、 酸素通路(20)と水素通路(21)とを連通させる接続通
路(93)と、 上記接続通路(93)に設けられた接続開閉機構(94)
と、 上記酸素通路(20)における接続通路(93)の接続部の
上流側及び下流側にそれぞれ設けられた酸素開閉機構
(88,89)と、 上記水素通路(21)における接続通路(93)の接続部の
上流側及び下流側にそれぞれ設けられた水素開閉機構
(90,91)とを備えて構成されていることを特徴とする
燃料電池システム。
14. The mixing means (80) according to claim 9, wherein the mixing means (80) connects the oxygen passage (20) and the hydrogen passage (21) to each other, and the connection passage (93). Connection opening / closing mechanism (94)
An oxygen opening / closing mechanism (88, 89) respectively provided on the upstream side and the downstream side of the connection portion of the connection passage (93) in the oxygen passage (20), and the connection passage (93) in the hydrogen passage (21). And a hydrogen opening / closing mechanism (90, 91) respectively provided on the upstream side and the downstream side of the connection part of the fuel cell system.
【請求項15】 請求項9から14の何れか1項におい
て、 発電運転中に酸素含有ガスと燃料ガスとの混合ガスを燃
料電池(10)の水素極側(12)に流入可能に構成された
再生制御手段(102)を備えていることを特徴とする燃
料電池システム。
15. The fuel cell system according to claim 9, wherein the mixed gas of the oxygen-containing gas and the fuel gas can flow into the hydrogen electrode side (12) of the fuel cell (10) during the power generation operation. A fuel cell system comprising: a regeneration control means (102).
【請求項16】 請求項5又は13において、 運転を停止するときに、酸素通路(20)における混合器
(81)の接続部の上流側に設けられた酸素開閉機構(8
8)と、水素通路(21)における混合器(81)の接続部
の下流側に設けられた水素開閉機構(91)とを開放する
と共に、酸素通路(20)における混合器(81)の接続部
の下流側に設けられた酸素開閉機構(89)と、水素通路
(21)における混合器(81)の接続部の上流側に設けら
れた水素開閉機構(90)と、酸素バイパス開閉機構(8
4)と、水素バイパス開閉機構(85)とを閉鎖する停止
制御手段(103)を備えていることを特徴とする燃料電
池システム。
16. The oxygen opening / closing mechanism (8) according to claim 5 or 13, when the operation is stopped, the oxygen opening / closing mechanism (8) provided on the upstream side of the connecting portion of the mixer (81) in the oxygen passage (20).
8) and the hydrogen opening / closing mechanism (91) provided on the downstream side of the connection part of the mixer (81) in the hydrogen passage (21) are opened, and the mixer (81) is connected in the oxygen passage (20). Oxygen switching mechanism (89) provided on the downstream side of the section, a hydrogen switching mechanism (90) provided on the upstream side of the connection part of the mixer (81) in the hydrogen passage (21), and an oxygen bypass switching mechanism ( 8
A fuel cell system characterized by comprising stop control means (103) for closing the hydrogen bypass opening / closing mechanism (85).
【請求項17】 請求項5又は13において、 運転を停止するときに、水素通路(21)における混合器
(81)の接続部の下流側に設けられた水素開閉機構(9
1)と、酸素開閉機構(88,89)とを開放すると共に、水
素通路(21)における混合器(81)の接続部の上流側に
設けられた水素開閉機構(90)と、酸素バイパス開閉機
構(84)と、水素バイパス開閉機構(85)とを閉鎖する
停止制御手段(103)を備えていることを特徴とする燃
料電池システム。
17. The hydrogen opening / closing mechanism (9) according to claim 5 or 13, which is provided on a downstream side of a connecting portion of the mixer (81) in the hydrogen passage (21) when the operation is stopped.
1) and the oxygen opening / closing mechanism (88, 89) are opened, and the hydrogen opening / closing mechanism (90) provided on the upstream side of the connection part of the mixer (81) in the hydrogen passage (21) and the oxygen bypass opening / closing. A fuel cell system comprising a stop control means (103) for closing the mechanism (84) and the hydrogen bypass opening / closing mechanism (85).
【請求項18】 請求項6又は14において、 運転を停止するときに、酸素通路(20)における接続通
路(93)の接続部の上流側に設けられた酸素開閉機構
(88)と、水素通路(21)における接続通路(93)の接
続部の下流側に設けられた水素開閉機構(91)と、接続
開閉機構(94)とを開放すると共に、酸素通路(20)に
おける接続通路(93)の接続部の下流側に設けられた酸
素開閉機構(89)と、水素通路(21)における接続通路
(93)の接続部の上流側に設けられた水素開閉機構(9
0)とを閉鎖する停止制御手段(103)を備えていること
を特徴とする燃料電池システム。
18. The oxygen opening / closing mechanism (88) according to claim 6 or 14, which is provided upstream of the connecting portion of the connecting passage (93) in the oxygen passage (20) when the operation is stopped, and the hydrogen passage. The hydrogen opening / closing mechanism (91) and the connection opening / closing mechanism (94) provided on the downstream side of the connection portion of the connection passage (93) in (21) are opened, and the connection passage (93) in the oxygen passage (20) is opened. Oxygen opening / closing mechanism (89) provided on the downstream side of the connection portion of the hydrogen passageway (21) and hydrogen opening / closing mechanism (9) provided on the upstream side of the connection portion of the connection passageway (93) in the hydrogen passageway (21).
(0) and a stop control means (103) for closing the fuel cell system.
【請求項19】 請求項6又は14において、 運転を停止するときに、水素通路(21)における接続通
路(93)の接続部の下流側に設けられた水素開閉機構
(91)と、酸素開閉機構(88,89)と、接続開閉機構(9
4)とを開放すると共に、水素通路(21)における接続
通路(93)の接続部の上流側に設けられた水素開閉機構
(90)を閉鎖する停止制御手段(103)を備えているこ
とを特徴とする燃料電池システム。
19. The hydrogen opening / closing mechanism (91) according to claim 6 or 14, which is provided downstream of a connecting portion of the connecting passage (93) in the hydrogen passage (21) when the operation is stopped, and an oxygen opening / closing mechanism. Mechanism (88, 89) and connection opening / closing mechanism (9
4) and a stop control means (103) for closing the hydrogen opening / closing mechanism (90) provided on the upstream side of the connection portion of the connection passage (93) in the hydrogen passage (21). Characteristic fuel cell system.
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