JP2003272685A - Fuel cell system - Google Patents

Fuel cell system

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JP2003272685A
JP2003272685A JP2002076401A JP2002076401A JP2003272685A JP 2003272685 A JP2003272685 A JP 2003272685A JP 2002076401 A JP2002076401 A JP 2002076401A JP 2002076401 A JP2002076401 A JP 2002076401A JP 2003272685 A JP2003272685 A JP 2003272685A
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Japan
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fuel
electrode
power generation
fuel cell
cell system
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Application number
JP2002076401A
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Japanese (ja)
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Masaharu Hatano
正治 秦野
Tatsuhiro Fukuzawa
達弘 福沢
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system that can suppress deterioration of performance of the fuel pole due to carbon deposition, without thermodynamic constraints. <P>SOLUTION: This is a fuel cell system which comprises an electrode performance detection device and an electrode activation and regeneration device, and in which the hydrocarbon system fuel gas is directly supplied to the generating stack at generation, and the electrode performance detection device detects the performance deterioration of the fuel pole, and the electrode activation and regeneration device regenerates the electrode activation of the fuel pole. The oxidizing gas is supplied in a pulse. The system stores the output characteristics or the exhaust gas component before the regeneration process and detects the output characteristics or the exhaust gas component after the regeneration process, and when it does not recover from the deterioration, or the deterioration has progressed, the regeneration process is stopped. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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
に係り、特に固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）又は溶
融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）において、外部改質器
を用いずに直接発電スタックに炭化水素系燃料を供給し
うる、内部改質型又は直接酸化型の燃料電池システムに
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell system, and more particularly to a solid oxide fuel cell (SOFC) or a molten carbonate fuel cell (MCFC) without using an external reformer. The present invention relates to an internal reforming type or direct oxidation type fuel cell system capable of supplying a hydrocarbon-based fuel.

【０００２】[0002]

【従来の技術】炭化水素を直接発電スタックに供給する
タイプの燃料電池では、発電セルの燃料極上に炭素が析
出して出力低下を起こす懸念がある。一般的には、運転
条件（作動温度、水蒸気濃度等）を炭素析出の起こりに
くい条件に設定することにより、炭素析出は回避できる
と考えられている。例えば、特開平０７−０２９５７４
号公報や特開平０５−０６７４７２号公報等には、燃料
極の組成・構成を工夫して炭素析出を抑制することが提
案されている。2. Description of the Related Art In a fuel cell of a type in which hydrocarbons are directly supplied to a power generation stack, there is a concern that carbon may be deposited on a fuel electrode of a power generation cell and output may be reduced. Generally, it is considered that carbon deposition can be avoided by setting operating conditions (operating temperature, water vapor concentration, etc.) to conditions in which carbon deposition is unlikely to occur. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 07-029574
Japanese Patent Laid-Open No. 05-067472 and the like propose that the composition and configuration of the fuel electrode be devised to suppress carbon deposition.

【０００３】また、供給する燃料ガスがメタンである場
合は、改質反応にはある程度の高温（一般的に７００℃
以上）が必要である。このような条件では仮に燃料極上
に炭素が析出しても、次の式１及び式２ Ｈ２Ｏ＋Ｃ＝ＣＯ＋Ｈ２ …（１） ＣＯ２＋Ｃ＝２ＣＯ …（２） で表される反応で生成したＨ２Ｏ又はＣＯ２や、外部か
ら供給するＨ２Ｏ又はＣＯ２により炭素の除去反応を促
すことが可能である。以上のように、炭素析出が起こり
にくい条件を選んで炭素析出を抑制することや、仮に炭
素析出が起こってもそれを除去することが可能である。When the fuel gas to be supplied is methane, the reforming reaction is carried out at a high temperature (generally 700 ° C.).
Above) is required. Under such conditions, even if carbon were deposited on the fuel electrode, it was generated by the reaction represented by the following formula 1 and formula 2 H 2 O + C = CO + H 2 (1) CO 2 + C = 2CO (2) and H 2 O or CO 2, it is possible to promote the removal reaction of the carbon with H 2 O or CO 2 is supplied from the outside. As described above, it is possible to suppress the carbon deposition by selecting the conditions in which the carbon deposition does not easily occur, or to remove the carbon deposition if it occurs.

【０００４】一方、低温作動型の固体電解質材料の開発
とともに、低温作動型ＳＯＦＣの開発が進められてい
る。作動温度の低温化は、スタック構成部材のコストダ
ウンが可能であるという利点がある。また、ＳＯＦＣは
炭化水素系燃料を直接発電スタックに送り込むタイプの
発電システムが可能で外部改質器が不要になり、システ
ムが単純化できるというメリットがある。しかし、６０
０℃以下の作動温度が必要なシステムの場合には、メタ
ンでは改質反応が熱力学的に不可能であるので、Ｃ２以
上の炭化水素燃料を用いることになる。この場合（６０
０℃以下）は、上記式１及び式２の反応が速度論的に非
常に遅く進行し、５００℃以下では熱力学的に不利な反
応となる。一方、Ｃ２以上の炭化水素からの炭素析出反
応は、かかる温度条件では次の式３ ＣｎＨｍ＝ｎＣ＋ｍ／２Ｈ２ …（３） で表されるように、熱力学的に有利な反応となる。On the other hand, along with the development of the low temperature operation type solid electrolyte material, the development of the low temperature operation type SOFC is under way. Lowering the operating temperature has the advantage that the cost of the stack constituent members can be reduced. Further, SOFC has a merit that a power generation system in which hydrocarbon fuel is directly sent to a power generation stack is possible, an external reformer is not required, and the system can be simplified. But 60
In the case of a system that requires an operating temperature of 0 ° C. or lower, a reforming reaction is thermodynamically impossible with methane, so a hydrocarbon fuel of C2 or higher is used. In this case (60
(0 ° C. or lower), the reactions of the above formulas 1 and 2 proceed very slowly in terms of kinetics, and become a thermodynamically disadvantageous reaction at 500 ° C. or lower. On the other hand, the carbon deposition reaction from C2 or higher hydrocarbons is a thermodynamically advantageous reaction as represented by the following formula 3 CnHm = nC + m / 2H 2 (3) under such temperature conditions.

【０００５】このように、低温作動型の内部改質型燃料
電池において、Ｃ２以上の炭化水素を燃料として用いた
場合には、炭素析出反応が熱力学的に有利であり完全に
抑制することは難しい。また、析出した炭素を上記式１
及び式２の反応で除去するには、反応温度が低く過ぎる
ため非常に困難である。As described above, in a low temperature operation type internal reforming type fuel cell, when a hydrocarbon of C2 or higher is used as a fuel, the carbon deposition reaction is thermodynamically advantageous and cannot be completely suppressed. difficult. In addition, the deposited carbon is converted into the above formula 1
And it is very difficult to remove by the reaction of Formula 2 because the reaction temperature is too low.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be Solved by the Invention]

【０００７】本発明は、このような従来技術の有する課
題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、熱力学的な制約を受けずに炭素析出による燃料極の
性能低下を抑制できる燃料電池システムを提供すること
にある。The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object of the present invention is to suppress deterioration of the performance of the fuel electrode due to carbon precipitation without being restricted by thermodynamics. It is to provide a fuel cell system capable of performing.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、燃料極上に析出し
た炭素を空気などの酸化性ガスで酸化除去することによ
り、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成
するに至った。Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that the carbon deposited on the fuel electrode is oxidatively removed by an oxidizing gas such as air. The present invention has been completed and the present invention has been completed.

【０００９】即ち、本発明の燃料電池システムは、炭化
水素系燃料ガス及び空気を発電スタックへ直接供給して
発電を行い、電極性能検知装置で燃料極の性能劣化を検
知し、電極活性再生装置で燃料極の電極活性を再生させ
ることを特徴とする。That is, in the fuel cell system of the present invention, the hydrocarbon fuel gas and air are directly supplied to the power generation stack to generate electric power, and the electrode performance detecting device detects the deterioration of the performance of the fuel electrode, and the electrode active regeneration device. It is characterized in that the electrode activity of the fuel electrode is regenerated by.

【００１０】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の燃料電池システム
について詳細に説明する。なお、本明細書において
「％」は、特記しない限り質量百分率を示す。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The fuel cell system of the present invention will be described in detail below. In addition, in this specification, "%" shows a mass percentage unless otherwise specified.

【００１１】本発明の燃料電池システムは、炭化水素系
燃料ガスを発電スタックへ直接供給させて発電する。ま
た、この炭化水素系燃料ガスに含まれる炭素による燃料
極の劣化を回復させるため、電極性能検知装置に燃料極
の性能劣化を検知させ、電極活性再生装置に性能劣化し
た燃料極の電極活性を再生させる。これより、燃料極に
析出した炭素は、空気などの酸化性ガスで酸化除去され
電極活性が再生される。In the fuel cell system of the present invention, hydrocarbon fuel gas is directly supplied to the power generation stack to generate power. Further, in order to recover the deterioration of the fuel electrode due to the carbon contained in the hydrocarbon fuel gas, the electrode performance detection device detects the deterioration of the performance of the fuel electrode, and the electrode activation regeneration device detects the electrode activity of the deteriorated fuel electrode. To play. As a result, the carbon deposited on the fuel electrode is oxidized and removed by an oxidizing gas such as air, and the electrode activity is regenerated.

【００１２】ここで、上記電極性能検知装置は、出力特
性計測手段及び演算手段を有することが好ましい。具体
的には、出力特性計測手段を発電スタックに接続し、発
電スタックの出力特性を計測させ信号化させて上記演算
手段へ伝達させることができる。これより、出力の低下
から燃料極にどの程度炭素が析出したかを精度良く速や
かに推測できるので、電極活性が再生され易い。一方、
該演算手段には受信した出力特性信号と、予め算出され
た既定値又は予め設定された既定値とを比較させて電極
の劣化状態を検知させることができる。予め発電スタッ
クに供給する空気量、燃料量に対する正常な発電特性を
記憶させておけば、電気特性の計測によって、電極活性
の異常を判断することができる。Here, it is preferable that the electrode performance detecting device has an output characteristic measuring means and a calculating means. Specifically, the output characteristic measuring means can be connected to the power generation stack, and the output characteristic of the power generation stack can be measured, converted into a signal, and transmitted to the calculation means. From this, it is possible to accurately and promptly estimate how much carbon is deposited on the fuel electrode from the decrease in output, so that the electrode activity is easily regenerated. on the other hand,
The calculation means can detect the deterioration state of the electrode by comparing the received output characteristic signal with a preset calculated value or a preset default value. If the normal power generation characteristics with respect to the amount of air and the amount of fuel supplied to the power generation stack are stored in advance, the abnormality of the electrode activity can be determined by measuring the electric characteristics.

【００１３】また、上記電極性能検知装置は、排出ガス
成分検知手段を有することが好ましい。具体的には、排
出ガス成分検知手段を発電スタックに接続し、該発電ス
タックからの排出ガス成分を計測させ信号化させて上記
演算手段へ伝達させることができる。これより、排出ガ
ス成分の変化から燃料極にどの程度炭素が析出したかを
精度良く速やかに推測できるので、電極活性が再生され
易い。なお、上記排出ガス成分検知手段は上記演算手段
と併用するのが好適であり、更に上記出力特性計測手段
とともに用いてもよい。Further, it is preferable that the electrode performance detecting device has an exhaust gas component detecting means. Specifically, the exhaust gas component detection means can be connected to the power generation stack, and the exhaust gas component from the power generation stack can be measured, converted into a signal, and transmitted to the calculation means. From this, it is possible to accurately and promptly estimate how much carbon is deposited on the fuel electrode from the change in the exhaust gas component, so that the electrode activity is easily regenerated. The exhaust gas component detection means is preferably used in combination with the calculation means, and may also be used together with the output characteristic measurement means.

【００１４】本発明の燃料電池システムは、再生プロセ
スとして、酸化性ガス（例えば空気）の供給により、性
能劣化した燃料極の電極活性を再生する。この場合、通
常燃料極側には酸化性ガスは存在しないため、次の２つ
の方法を採用することができる。In the fuel cell system of the present invention, as a regeneration process, the electrode activity of the fuel electrode whose performance has deteriorated is regenerated by supplying an oxidizing gas (for example, air). In this case, since the oxidizing gas does not normally exist on the fuel electrode side, the following two methods can be adopted.

【００１５】第１の方法としては、空気を供給するライ
ン（空気流路）から一部の酸素を切り替えバルブにより
燃料極側に送り込むことができる。例えば、上記電極活
性再生装置として、空気流量調整バルブ、燃料ガス流量
調整バルブ、バイパスライン、酸化性ガス供給量調整バ
ルブ及び制御手段を使用することができる。具体的に
は、図１や図３に示す燃料電池システムのように、空気
流量調整バルブ２を空気流路上に設けることで発電スタ
ックに供給する空気の流量を調整できる。また、燃料ガ
ス流量調整バルブ３を燃料ガス流路上に設けることで発
電スタックに供給する燃料ガスの流量を調整できる。更
に、バイパスラインを設けて空気流路と燃料ガス流路を
バイパスさせることで燃料ガス流路への酸化性ガスの供
給を補助できる。更にまた、酸化性ガス供給量調整バル
ブ８をバイパスライン上に設けることで燃料ガス流路へ
供給する酸化性ガス量を調整できる。また、制御装置５
（制御手段）により、各バルブの開閉が制御できる。な
お、このような電極活性再生装置を採用するときは、図
１や図３に示すように、上記電極性能検知装置の一例と
して電気特性モニタ６、演算装置７及びガスモニタ６な
どを組合わせることができる。As a first method, a part of oxygen can be sent from the air supply line (air flow path) to the fuel electrode side by a switching valve. For example, an air flow rate adjusting valve, a fuel gas flow rate adjusting valve, a bypass line, an oxidizing gas supply amount adjusting valve, and a control means can be used as the electrode active regeneration device. Specifically, like the fuel cell system shown in FIGS. 1 and 3, by providing the air flow rate adjusting valve 2 on the air flow path, the flow rate of the air supplied to the power generation stack can be adjusted. Further, by providing the fuel gas flow rate adjusting valve 3 on the fuel gas flow path, the flow rate of the fuel gas supplied to the power generation stack can be adjusted. Further, by providing a bypass line to bypass the air flow path and the fuel gas flow path, the supply of the oxidizing gas to the fuel gas flow path can be assisted. Furthermore, by providing the oxidizing gas supply amount adjusting valve 8 on the bypass line, the amount of oxidizing gas supplied to the fuel gas passage can be adjusted. In addition, the control device 5
The opening and closing of each valve can be controlled by the (control means). When adopting such an electrode active regeneration device, as shown in FIGS. 1 and 3, an electrical characteristic monitor 6, an arithmetic unit 7, a gas monitor 6 and the like may be combined as an example of the electrode performance detection device. it can.

【００１６】また、酸化性ガスは燃料ガス流路にパルス
的に供給されることが好適である。活性の劣化した燃料
極に空気などを送り込むことができ、燃料極上に析出し
た炭素を酸化除去でき電極活性を再生し得る。ここで、
パルス的とは供給開始の後、ある一定時間経過後に供給
を止めることをいう。更に、この酸化性ガスのパルス供
給に連動させて、燃料ガス流路における燃料ガスの流通
をパルス的に停止させることが好適である。このよう
に、酸化性ガスの供給や燃料ガスの流通を一瞬で行う
と、発電スタックの発電が一瞬停止するだけで、すぐに
発電モードが復帰するので、発電が完全に停止すること
が殆ど無いので有効である。Further, it is preferable that the oxidizing gas is supplied to the fuel gas passage in a pulsed manner. Air or the like can be sent to the fuel electrode whose activity has deteriorated, the carbon deposited on the fuel electrode can be oxidized and removed, and the electrode activity can be regenerated. here,
Pulsating means stopping the supply after a certain period of time has elapsed after the start of the supply. Further, it is preferable to stop the flow of the fuel gas in the fuel gas flow path in a pulsed manner by interlocking with the pulse supply of the oxidizing gas. As described above, when the oxidizing gas is supplied and the fuel gas is distributed in an instant, the power generation of the power generation stack is stopped for a moment, and the power generation mode is immediately restored. Therefore, the power generation is hardly completely stopped. So effective.

【００１７】第２の方法としては、燃料電池セルに外部
から電圧を印加して、空気極側から燃料極側に強制的に
酸素をポンプすることができる。例えば、外部電圧印加
手段を発電スタックに接続し、この外部電圧印加手段に
より、電極活性再生装置からの信号制御で、発電スタッ
クに電圧をパルス的に印加させ、酸化性ガスを燃料極側
にポンプさせることができる。具体的には、図２や図４
に示す燃料電池システムのように、外部電池９を制御装
置５及び燃料電池スタック１に接続し、空気極側から固
体電解質を通じて酸素イオンをポンプさせて、燃料極側
に酸素を送り込むことができるので、燃料極上に析出し
た炭素を酸化除去し、電極活性が再生され得る。また、
この電圧のパルス印加に連動させて、燃料ガス流路にお
ける燃料ガスの流通をパルス的に停止させることが好適
である。このように、電圧の印加や燃料ガスの流通がパ
ルス的に行われるので、発電スタックからの発電は一瞬
停止するだけですぐに発電モードが復帰するために、発
電が完全に停止することは殆ど無い。As a second method, a voltage can be externally applied to the fuel cell to force oxygen to be pumped from the air electrode side to the fuel electrode side. For example, the external voltage applying means is connected to the power generation stack, and the voltage is applied in a pulsed manner to the power generation stack by the signal control from the electrode activation regeneration device by the external voltage applying means, and the oxidizing gas is pumped to the fuel electrode side. Can be made. Specifically, FIG. 2 and FIG.
Since the external battery 9 is connected to the control device 5 and the fuel cell stack 1 as in the fuel cell system shown in FIG. 1 and oxygen ions can be pumped from the air electrode side through the solid electrolyte to send oxygen to the fuel electrode side. The electrode activity can be regenerated by oxidizing and removing the carbon deposited on the fuel electrode. Also,
It is preferable to stop the flow of the fuel gas in the fuel gas passage in a pulsed manner in conjunction with the pulse application of this voltage. In this way, voltage application and fuel gas distribution are performed in a pulsed manner, so power generation from the power generation stack is stopped for a moment and the power generation mode returns immediately, so power generation is almost completely stopped. There is no.

【００１８】また、上記電極活性再生装置に、出力特性
及び／又は排ガス成分の初期値を予め設定しておけば、
この初期値と出力特性信号及び／又は排出ガス成分信号
とを比較して燃料極の劣化の程度を算出し、この算出結
果に応じて再生プロセスの負荷を制御することができ
る。このように、予め設定したデータを用いて比較・算
出することによって、効果的な再生プロセスを行うこと
ができる。なお、再生プロセスの負荷とは、例えば、空
気をパルス供給する場合はその空気の圧力やパルス時間
などを意味し、外部電圧を負荷する場合はその電圧や電
圧印加の時間などを意味する。Further, if the output characteristics and / or the initial values of the exhaust gas components are set in advance in the above-mentioned electrode activation regenerator,
The degree of deterioration of the fuel electrode can be calculated by comparing the initial value with the output characteristic signal and / or the exhaust gas component signal, and the load of the regeneration process can be controlled according to the calculation result. In this way, an effective reproduction process can be performed by comparing and calculating using the preset data. Note that the load of the regeneration process means, for example, the pressure of the air or the pulse time when the air is pulsed, and the voltage or the time of the voltage application when the external voltage is loaded.

【００１９】更に、上記電極活性再生装置に、既に実行
した再生プロセスの制御条件を記憶させておけば、この
記憶値と再度受信した出力特性信号及び／又は排出ガス
成分信号とを比較することによって、燃料極の劣化の程
度を算出し、この算出結果に応じて再生プロセスの負荷
を制御することができる。このときは、更に再生プロセ
ス実行後の発電特性又は排ガス特性に係るデータも記憶
され、これらを比較・算出することによって、２回目以
降の再生プロセスの適度な負荷を算出することができ、
効果的な再生プロセスを行うことができる。Furthermore, if the control conditions of the regeneration process that has already been executed are stored in the electrode activation regeneration device, by comparing this stored value with the output characteristic signal and / or the exhaust gas component signal received again, The degree of deterioration of the fuel electrode can be calculated, and the load of the regeneration process can be controlled according to the calculation result. At this time, data relating to power generation characteristics or exhaust gas characteristics after the regeneration process is further stored, and by comparing and calculating these, it is possible to calculate an appropriate load for the second and subsequent regeneration processes.
It can carry out an effective regeneration process.

【００２０】なお、過度の再生プロセスを実行すると、
即ち、過度に酸素を燃料極側に送り込むと、燃料極材料
の酸化により内部抵抗が増加し、発電効率の低下を招く
恐れがある。例えば、ＳＯＦＣで一般的に用いられるＮ
ｉ系電極では、ＮｉがＮｉＯへ酸化し、電極性能が劣化
したり、電極／電解質界面の劣化により内部抵抗が増大
しうる。また、燃料極の過度の酸化による発電効率の低
下が、燃料極への炭素析出による劣化と誤認され、その
まま再生プロセスを繰り返すと、燃料極材料は更なる酸
化から劣化を引き起こし、継続的に発電効率が低下して
しまう恐れがある。If an excessive regeneration process is executed,
That is, when oxygen is excessively sent to the fuel electrode side, the internal resistance increases due to the oxidation of the fuel electrode material, which may lead to a decrease in power generation efficiency. For example, N commonly used in SOFC
In the i-based electrode, Ni may be oxidized to NiO to deteriorate the electrode performance, or the internal resistance may increase due to the deterioration of the electrode / electrolyte interface. Also, the decrease in power generation efficiency due to excessive oxidation of the fuel electrode is mistaken for deterioration due to carbon deposition on the fuel electrode, and if the regeneration process is repeated as it is, the fuel electrode material deteriorates from further oxidation, and power generation continues. There is a risk that efficiency will decrease.

【００２１】そこで、上記電極活性再生装置は制御プロ
グラムを備えることが好ましく、このプログラムによ
り、再生プロセス実行前の出力特性又は排ガス成分を電
極活性再生装置に記憶させるとともに、再生プロセス実
行後の出力特性又は排ガス成分を検知させることができ
る。そして、電極活性再生装置が記憶している値と再生
プロセス実行後に検知した値から燃料極の状態を確認
し、再生プロセスで燃料極の劣化が回復しない場合又は
更に劣化が進行した場合に、以後再生プロセスを停止さ
せることができる。これより、継続的に発電効率の低下
を防ぐことができる。また、発電スタックの状態が正常
に戻ったことを検知した場合には、この再生プロセス停
止のモードは解除できる。Therefore, it is preferable that the above-mentioned electrode activation regenerator is provided with a control program, and by this program, the output characteristics before execution of the regeneration process or exhaust gas components are stored in the electrode activation regenerator, and the output characteristics after execution of the regeneration process. Alternatively, the exhaust gas component can be detected. Then, the state of the fuel electrode is confirmed from the value stored in the electrode active regeneration device and the value detected after the execution of the regeneration process, and if the deterioration of the fuel electrode does not recover in the regeneration process or if the deterioration progresses further, The regeneration process can be stopped. As a result, it is possible to continuously prevent a decrease in power generation efficiency. In addition, when it is detected that the state of the power generation stack has returned to the normal state, the mode of stopping the regeneration process can be released.

【００２２】ここで、出力特性を検知する方法として
は、発電スタックの発電電流値と端子電圧の相関関係を
測定する方法が例示でき、排ガス成分を検知する方法と
しては、酸素センサーによる酸素分圧の計測、ＨＣセン
サーによる未反応の燃料の計測、及び温度センサーによ
る反応熱の計測、又はこれらを任意に組合せる方法が例
示できる。これらの方法によって、燃料極にどの程度炭
素が析出したかを精度良く検知できる。Here, as a method of detecting the output characteristic, a method of measuring the correlation between the generated current value of the power generation stack and the terminal voltage can be exemplified. As a method of detecting the exhaust gas component, the oxygen partial pressure by an oxygen sensor is used. Of the unreacted fuel by the HC sensor, the reaction heat by the temperature sensor, or a combination of these. By these methods, it is possible to accurately detect how much carbon is deposited on the fuel electrode.

【００２３】また、再生プロセスの停止は、例えば、燃
料極に供給する空気量又は酸素量を予め設定し、この設
定値を越えたときを基準として実行することができる。
このような敷居値を予め実験的に知っておくことによ
り、発電スタックの設計段階から電極再生プロセス時の
負荷を必要最小限に設定しておくことができ、継続的に
発電効率の低下を防ぐことができる。Further, the stop of the regeneration process can be carried out, for example, by presetting the amount of air or the amount of oxygen supplied to the fuel electrode and when the set value is exceeded.
By knowing such a threshold value experimentally in advance, the load during the electrode regeneration process can be set to the minimum necessary from the design stage of the power generation stack, and continuous reduction of power generation efficiency can be prevented. be able to.

【００２４】また、本燃料電池システムでは、上記発電
スタックの一部に再生プロセスを実行させ、他の部分に
通常の発電運転を継続させることができる。例えば、発
電スタックに複数の燃料導入ラインを接続し、それぞれ
の燃料導入ラインが空気流路からバイパスライン（燃料
供給ライン）を介して制御バルブにより空気を導入でき
る構成とするときは、再生プロセスを実行する際に、一
部のバイパスラインにのみ空気を導入してスタックの一
部では継続して発電を行い、他の部分でのみ電極活性再
生プロセスを行うことができる。また、複数のセルに外
部電池の出力端子を接続して構成された発電スタックと
するときは、再生プロセスを実行する際に、一部のセル
のみに電圧を印加することによって、スタックの一部で
は継続して発電を行い、他の部分でのみ電極活性再生プ
ロセスを行うことができる。なお、このことによって発
電が途切れることはない。Further, in the present fuel cell system, it is possible to cause a part of the power generation stack to carry out the regeneration process and allow the other part to continue the normal power generation operation. For example, when a plurality of fuel introduction lines are connected to the power generation stack and each fuel introduction line is configured so that air can be introduced from the air flow path through the bypass line (fuel supply line) by the control valve, the regeneration process is performed. In practice, air can be introduced into only some of the bypass lines to continue power generation in some parts of the stack and the electrode active regeneration process only in other parts. In addition, when a power generation stack is formed by connecting the output terminals of external batteries to a plurality of cells, a voltage is applied only to some cells during the regeneration process, so Then, the power generation can be continuously performed, and the electrode active regeneration process can be performed only in other portions. Note that this does not interrupt the power generation.

【００２５】更に、複数の発電スタックを並列に接続
し、この内の一部のスタックに再生プロセスを実行さ
せ、他のスタックに通常の発電運転を継続させることが
できる。これより、再生プロセスを実行する際に、一部
のスタックのみに電極活性再生プロセスを施し、一部の
スタックでは継続して発電を行い、他のスタックでのみ
電極活性再生プロセスを行うことができる。なお、この
ことによって発電が途切れることはない。Furthermore, it is possible to connect a plurality of power generation stacks in parallel, cause some of the stacks to execute the regeneration process, and allow other stacks to continue normal power generation operation. As a result, when performing the regeneration process, the electrode active regeneration process can be performed only on some stacks, some of the stacks can continue to generate power, and only other stacks can perform the electrode active regeneration process. . Note that this does not interrupt the power generation.

【００２６】[0026]

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例により更に
詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定される
ものではない。EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

【００２７】（実施例１）本例のシステムは、図１に示
すように、通常の発電運転に必要な発電スタック１と、
空気供給量のコントロールバルブ２、燃料供給量のコン
トロールバルブ３及び水供給量のコントロールバルブ４
と、これらバルブの制御装置５に加えて、燃料極の炭素
析出を検知する目的で設置された電気特性モニター６
と、その結果を受けて再生プロセスの必要性の有無を判
断し、再生プロセスの制御条件を算出する演算装置７
と、燃料極側に酸素をパルス的に送り込む量を制御する
バルブ８とを有する。なお、これらの内、６及び７は電
極性能検知装置の一手段として機能し、２〜５、７及び
８は電極活性再生装置の一手段として機能する。(Embodiment 1) As shown in FIG. 1, the system of this embodiment includes a power generation stack 1 required for normal power generation operation,
Air supply control valve 2, fuel supply control valve 3 and water supply control valve 4
In addition to the control device 5 for these valves, an electrical characteristic monitor 6 installed for the purpose of detecting carbon deposition on the fuel electrode
And a calculation device 7 which determines the necessity of the regeneration process based on the result and calculates the control condition of the regeneration process.
And a valve 8 that controls the amount of oxygen that is sent in pulses to the fuel electrode side. Among them, 6 and 7 function as one means of the electrode performance detecting device, and 2 to 5, 7 and 8 function as one means of the electrode active regeneration device.

【００２８】ここで、図５のフローチャートに従って本
実施例のシステムの運転方法を説明する。まず、ステッ
プ１０（以下「Ｓ１０」のように略す）では、制御装置
により発電スタック１の運転状態が読み込まれる。次い
で、Ｓ２０では、電気特性モニターにより発電スタック
１の出力状態が読み込まれる。その後、Ｓ３０で演算装
置により燃料極の性能劣化が判定される。Now, the method of operating the system of this embodiment will be described with reference to the flow chart of FIG. First, in step 10 (hereinafter abbreviated as "S10"), the operating state of the power generation stack 1 is read by the control device. Next, in S20, the output state of the power generation stack 1 is read by the electric characteristic monitor. Then, in S30, the performance deterioration of the fuel electrode is determined by the arithmetic unit.

【００２９】この結果、性能劣化が確認されたときは
（Ｙｅｓのとき）、演算装置により性能劣化の程度が計
算され（Ｓ４０）、バルブ作動条件が計算される（Ｓ５
０）。これら計算結果に基づいて、コントロールバルブ
２〜４、８を制御装置を介して作動させる（Ｓ６０）。
なお、性能劣化が確認されないときは（Ｎｏのとき）、
再度発電スタック１の運転状態が読み込まれる（Ｓ１
０）。As a result, when the performance deterioration is confirmed (Yes), the degree of performance deterioration is calculated by the arithmetic unit (S40) and the valve operating condition is calculated (S5).
0). Based on these calculation results, the control valves 2 to 4 and 8 are operated via the control device (S60).
If no performance deterioration is confirmed (No),
The operation state of the power generation stack 1 is read again (S1
0).

【００３０】更に、Ｓ７０で発電スタック１の出力状態
が読み込まれ、Ｓ８０で燃料極の性能劣化が判定され
る。この結果、性能劣化が確認されたときは（Ｙｅｓの
とき）、再度Ｓ４０へ進む。一方、性能劣化が確認され
ないときは（Ｎｏのとき）、再度発電スタック１の運転
状態が読み込まれる（Ｓ１０）。Further, the output state of the power generation stack 1 is read in S70, and the performance deterioration of the fuel electrode is determined in S80. As a result, when the performance deterioration is confirmed (Yes), the process proceeds to S40 again. On the other hand, when the performance deterioration is not confirmed (No), the operating state of the power generation stack 1 is read again (S10).

【００３１】このように、予め燃料極への炭素析出によ
って出力状態にどのような変化が現れるかを知っていれ
ば、燃料電池の出力特性から燃料極への炭素析出を知る
ことができる。なお、より精密な制御のためには劣化の
程度を判断することが必要であるが、場合によってはＳ
４０及びＳ５０を省略し、劣化しているかどうかをオン
・オフで判断してバルブ作動条件を一定としたシステム
が成立する場合がある。As described above, if it is known in advance what kind of change in the output state will occur due to the carbon deposition on the fuel electrode, the carbon deposition on the fuel electrode can be known from the output characteristics of the fuel cell. Note that it is necessary to judge the degree of deterioration for more precise control, but in some cases S
In some cases, a system in which the valve operating conditions are fixed by omitting S40 and S50 and determining whether the valve is deteriorated by turning it on and off may be established.

【００３２】（実施例２）実施例１とほぼ同様に再生プ
ロセスを行うが、図５のＳ６０において図１に示すコン
トロールバルブ８を開にするとともに、燃料用コントロ
ールバルブ３及び／又は水用コントロールバルブ４を閉
にして電極再生プロセスを行う燃料電池システムであ
る。これにより、より効果的に炭素除去が行える。(Embodiment 2) A regeneration process is carried out in substantially the same manner as in Embodiment 1, except that the control valve 8 shown in FIG. 1 is opened in S60 of FIG. 5 and the fuel control valve 3 and / or the water control is used. This is a fuel cell system in which the valve 4 is closed to perform an electrode regeneration process. Thereby, carbon can be removed more effectively.

【００３３】（実施例３）実施例１とほぼ同様に再生プ
ロセスを行うが、図２に示すように、バルブ８の変わり
に、外部電圧をパルス的に供給して、燃料電池セルの空
気極側から燃料極側に電解質を介して酸素をポンプする
ための外部電圧発生装置９を設けた点が異なる燃料電池
システムである。また、図６のフローチャートに示すよ
うに、システムの運転方法は図５に示す運転方法とほぼ
同様であるが、Ｓ５１で外部電源作動条件を計算し、Ｓ
６１で外部電源を作動させる点で異なる。(Embodiment 3) A regeneration process is carried out in substantially the same manner as in Embodiment 1, but as shown in FIG. 2, instead of the valve 8, an external voltage is supplied in pulses so that the air electrode of the fuel cell unit is The fuel cell system is different in that an external voltage generator 9 for pumping oxygen via the electrolyte is provided from the side to the fuel electrode side. Further, as shown in the flowchart of FIG. 6, the operating method of the system is almost the same as the operating method shown in FIG. 5, but the external power source operating condition is calculated in S51, and S
The difference is that an external power supply is activated at 61.

【００３４】（実施例４）実施例３とほぼ同様に再生プ
ロセスを行うが、図５のフローチャートに示すＳ６１で
図２に示す外部電池９によって外部電圧をパルス的に供
給し、燃料電池セルの空気極側から燃料極側に電解質を
介して酸素をポンプするとともに、燃料用コントロール
バルブ３及び／又は水用コントロールバルブ４を閉にす
る点が異なる燃料電池システムである。これにより、よ
り効果的に炭素除去が行える。(Embodiment 4) A regeneration process is carried out in substantially the same manner as in Embodiment 3, except that the external voltage is supplied in a pulsed manner by the external battery 9 shown in FIG. 2 at S61 shown in the flow chart of FIG. The fuel cell system is different in that oxygen is pumped from the air electrode side to the fuel electrode side through the electrolyte and the fuel control valve 3 and / or the water control valve 4 are closed. Thereby, carbon can be removed more effectively.

【００３５】（実施例５）実施例１とほぼ同様に再生プ
ロセスを行うが、電気特性モニター６の変わりに、燃料
極の炭素析出を検知する目的で設置された燃料極側の排
出ガス用のモニター１０を設置する点が異なる燃料電池
システムである。また、図７にシステムの運転方法のフ
ローチャートを示す。このように、予め燃料極への炭素
析出によって燃料極側にどのような変化が現れるかを知
っていれば、燃料電池の出力特性から燃料極への炭素析
出を知ることができる。(Embodiment 5) A regeneration process is carried out in substantially the same manner as in Embodiment 1, but instead of the electric characteristic monitor 6, a gas for exhaust gas on the fuel electrode side installed for the purpose of detecting carbon deposition on the fuel electrode is installed. The fuel cell system is different in that the monitor 10 is installed. Further, FIG. 7 shows a flowchart of the method of operating the system. Thus, if it is known in advance what kind of change will occur on the fuel electrode side due to the carbon deposition on the fuel electrode, the carbon deposition on the fuel electrode can be known from the output characteristics of the fuel cell.

【００３６】（実施例６）実施例３とほぼ同様に再生プ
ロセスを行うが、電気特性モニター６の変わりに、燃料
極の炭素析出を検知する目的で設置された燃料極側の排
出ガス用のモニター１０を設置する点が異なる燃料電池
システムである。また、図７にシステムの運転方法のフ
ローチャートを示す。(Embodiment 6) A regeneration process is carried out in substantially the same manner as in Embodiment 3, but instead of the electric characteristic monitor 6, a gas for exhaust gas on the fuel electrode side is installed for the purpose of detecting carbon deposition on the fuel electrode. The fuel cell system is different in that the monitor 10 is installed. Further, FIG. 7 shows a flowchart of the method of operating the system.

【００３７】（実施例７）実施例１〜６の制御フローを
改良し、より制度の高い制御を行うための燃料電池シス
テムである。一例として、図９に実施例１を改良したシ
ステムの運転方法のフローチャートを示す。このシステ
ムでは、燃料極の再生プロセスを行った後、その後再生
が不十分であると判断された場合は再び再生プロセスを
行うが、その制御を、劣化の程度だけではなく、その前
の再生プロセスでどの程度燃料極性能が回復したか、そ
の情報も加味した制御を行うための制御フローである
（Ｓ９０及びＳ１００）。なお、実施例２〜６も同様に
改良できる。(Embodiment 7) This is a fuel cell system for improving the control flow of Embodiments 1 to 6 to perform more precise control. As an example, FIG. 9 shows a flowchart of the operating method of the system obtained by improving the first embodiment. In this system, after performing the regeneration process of the fuel electrode, the regeneration process is performed again when it is determined that the regeneration is insufficient, but the control is performed not only on the degree of deterioration but also on the previous regeneration process. Is a control flow for performing control in consideration of how much the fuel electrode performance has been recovered and information thereof (S90 and S100). Note that Examples 2 to 6 can be similarly improved.

【００３８】（実施例８）図１〜４に示すシステムを複
数組み合わせて、発電する燃料電池システムである。こ
のシステムでは、再生プロセスを行う際に、全てのスタ
ックにおいて同時に再生プロセスを行うのではなく、一
部のスタックのみにだけ再生プロセスを行い、他のスタ
ックは通常の発電を継続させる。このため、発電が完全
に止まることがなく、常に発電を行える。(Embodiment 8) A fuel cell system for generating power by combining a plurality of systems shown in FIGS. In this system, when performing the regeneration process, not all the stacks perform the regeneration process at the same time, but only some of the stacks perform the regeneration process, and the other stacks continue normal power generation. Therefore, the power generation does not completely stop, and the power generation can always be performed.

【００３９】（実施例９）実施例１〜６の制御フローを
改良し、電極再生過程が燃料極に悪影響を与えないよう
に、精密に制御するための燃料電池システムである。一
例として、図１０に実施例１を改良したシステムの運転
方法のフローチャートを示す。このシステムでは、燃料
極の再生プロセスを行った後、その後再生が不十分であ
ると判断された場合は再び再生プロセスを行うが、その
Ｓ８０における劣化という判断が、電極再生プロセスに
よって燃料極材料が酸化されてしまったことによる劣化
と誤認していないかどうかの確認のためのステップを組
み込んだものである。(Embodiment 9) A fuel cell system for improving the control flow of Embodiments 1 to 6 so as to precisely control the electrode regeneration process so as not to adversely affect the fuel electrode. As an example, FIG. 10 shows a flowchart of the operating method of the system obtained by improving the first embodiment. In this system, after performing the regeneration process of the fuel electrode, the regeneration process is performed again when it is determined that the regeneration is not sufficient, but it is determined that the deterioration in S80 is caused by the electrode regeneration process. It incorporates steps to confirm whether it is mistaken for deterioration due to being oxidized.

【００４０】即ち、Ｓ９０とＳ１１０で先の電極再生プ
ロセスにおいて電極活性が回復しているかどうかが判断
される。このとき、回復していなければ（Ｎｏのと
き）、先に判断された電極活性の劣化は、電極材料の酸
化による可能性がある。この場合に更に電極再生プロセ
スを行えば、更なる電極材料の劣化を招くことになるの
で、一旦再生プロセスへの移行を中断する。その後、燃
料極材料の還元が進み、元の状態に戻ったかどうかの判
断をＳ１２０からＳ１４０で行う。その結果、問題ない
と判断されれば、元のフローに復帰する。なお、実施例
２〜６も同様に改良できる。That is, it is determined in S90 and S110 whether or not the electrode activity has been recovered in the previous electrode regeneration process. At this time, if not recovered (when No), the deterioration of the electrode activity determined previously may be due to the oxidation of the electrode material. In this case, if the electrode regeneration process is further performed, further deterioration of the electrode material will be caused. Therefore, the transition to the regeneration process is temporarily interrupted. After that, the reduction of the fuel electrode material proceeds, and it is determined in S120 to S140 whether or not the original state has been restored. As a result, if it is determined that there is no problem, the original flow is restored. Note that Examples 2 to 6 can be similarly improved.

【００４１】（実施例１０）実施例１〜６の制御フロー
を改良し、電極再生過程が燃料極に悪影響を与えないよ
うに、精密に制御するための燃料電池システムである。
一例として、図１１に実施例１を改良したシステムの運
転方法のフローチャートを示す。このシステムでは、電
極再生プロセスにおいて、燃料極側に酸素を送り込むこ
とになるが、その酸素量が過大であると、燃料極材料の
酸化が起こり、電極活性の劣化を招く恐れがある。発電
システムの設計段階において、燃料極に送り込んでも燃
料極材料の酸化を進行させない酸素（空気）量を実験的
にデータを取得し、それを敷居値として設定する。(Embodiment 10) A fuel cell system for improving the control flow of Embodiments 1 to 6 so as to precisely control the electrode regeneration process so as not to adversely affect the fuel electrode.
As an example, FIG. 11 shows a flowchart of the operating method of the system obtained by improving the first embodiment. In this system, oxygen is sent to the fuel electrode side in the electrode regeneration process, but if the amount of oxygen is too large, the fuel electrode material may be oxidized and the electrode activity may be deteriorated. At the design stage of the power generation system, the amount of oxygen (air) that does not cause the oxidation of the fuel electrode material to proceed even if it is sent to the fuel electrode is experimentally acquired and set as the threshold value.

【００４２】即ち、Ｓ５０において算出されたバルブの
作動条件を燃料極に送り込む酸素量に換算して、Ｓ５２
においてその値が先に設定した敷居値を下回れば、通常
の電極再生プロセスに移行し（Ｓ６０）、敷居値よりも
高ければ、バルブの作動条件を敷居値に設定しなおして
（Ｓ５３）、電極再生プロセスに移行する（Ｓ６０）。
この制御フローによって、電極再生プロセスによって燃
料極材料の酸化が起こる可能性が軽減され、信頼性のあ
るシステムを構築することができる。That is, the operating conditions of the valve calculated in S50 are converted into the amount of oxygen sent to the fuel electrode, and S52
If the value is lower than the threshold value previously set in, the process proceeds to the normal electrode regeneration process (S60), and if it is higher than the threshold value, the valve operating condition is reset to the threshold value (S53), and the electrode is reset. The process proceeds to the reproduction process (S60).
This control flow reduces the possibility that the electrode material material will be oxidized by the electrode regeneration process, and a reliable system can be constructed.

【００４３】以上、本発明を若干の実施例により詳細に
説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、
本発明の開示の範囲内において種々の変形が可能であ
る。例えば、実施例では空気供給ラインを分岐して燃料
ラインに酸化性ガスを供給しているが電極再生用の酸化
性ガス供給専用ラインを設置してもよい。Although the present invention has been described in detail with reference to some embodiments, the present invention is not limited to these.
Various modifications are possible within the scope of the present disclosure. For example, in the embodiment, the air supply line is branched to supply the oxidizing gas to the fuel line, but a line dedicated to supplying the oxidizing gas for electrode regeneration may be installed.

【００４４】[0044]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
燃料極上に析出した炭素を空気などの酸化性ガスで酸化
除去することとしたため、熱力学的な制約を受けずに炭
素析出による燃料極の性能低下を抑制できる燃料電池シ
ステムを提供することができる。As described above, according to the present invention,
Since the carbon deposited on the fuel electrode is oxidized and removed with an oxidizing gas such as air, it is possible to provide a fuel cell system capable of suppressing the performance degradation of the fuel electrode due to carbon deposition without being restricted by thermodynamics. .

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

【図１】燃料電池システムの一例を示すシステム構成図
である。FIG. 1 is a system configuration diagram showing an example of a fuel cell system.

【図２】燃料電池システムの他の例を示すシステム構成
図である。FIG. 2 is a system configuration diagram showing another example of a fuel cell system.

【図３】燃料電池システムの更に他の例を示すシステム
構成図である。FIG. 3 is a system configuration diagram showing still another example of the fuel cell system.

【図４】燃料電池システムの他の例を示すシステム構成
図である。FIG. 4 is a system configuration diagram showing another example of the fuel cell system.

【図５】燃料電池システムの制御例を示すフローチャー
トである。FIG. 5 is a flowchart showing an example of control of the fuel cell system.

【図６】燃料電池システムの制御例を示すフローチャー
トである。FIG. 6 is a flowchart showing an example of control of the fuel cell system.

【図７】燃料電池システムの制御例を示すフローチャー
トである。FIG. 7 is a flowchart showing an example of control of the fuel cell system.

【図８】燃料電池システムの制御例を示すフローチャー
トである。FIG. 8 is a flowchart showing a control example of the fuel cell system.

【図９】燃料電池システムの制御例を示すフローチャー
トである。FIG. 9 is a flowchart showing an example of control of the fuel cell system.

【図１０】燃料電池システムの制御例を示すフローチャ
ートである。FIG. 10 is a flowchart showing an example of control of the fuel cell system.

【図１１】燃料電池システムの制御例を示すフローチャ
ートである。FIG. 11 is a flowchart showing an example of control of the fuel cell system.

【符号の説明】 １ 発電スタック ２ コントロールバルブ ３ 燃料供給量のコントロールバルブ ４ 水供給量のコントロールバルブ ５ バルブ制御装置 ６ 電気特性モニター ７ 演算装置 ８ 酸素制御バルブ ９ 外部電池 １０ 排出ガス用のモニター[Explanation of symbols] 1 power generation stack 2 control valve 3 Fuel supply control valve 4 Water supply control valve 5 Valve control device 6 Electrical characteristics monitor 7 arithmetic unit 8 oxygen control valve 9 External battery 10 Exhaust gas monitor

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 電極性能検知装置及び電極活性再生装置
を備え、発電の際に炭化水素系燃料ガスが発電スタック
へ直接供給される燃料電池システムであって、 上記電極性能検知装置が燃料極の性能劣化を検知し、上
記電極活性再生装置が性能劣化した燃料極の電極活性を
再生させることを特徴とする燃料電池システム。1. A fuel cell system comprising an electrode performance detecting device and an electrode active regenerating device, wherein a hydrocarbon fuel gas is directly supplied to a power generation stack during power generation, wherein the electrode performance detecting device is a fuel electrode. A fuel cell system characterized by detecting performance deterioration and regenerating the electrode activity of the fuel electrode whose performance has been deteriorated by the electrode active regeneration device. 【請求項２】 上記電極性能検知装置が出力特性計測手
段及び演算手段を有し、 該出力特性計測手段は発電スタックに接続され、該発電
スタックの出力特性を計測し信号化して上記演算手段へ
伝達し、該演算手段は受信した出力特性信号と予め算出
された既定値又は予め設定された既定値とを比較して電
極の劣化状態を検知することを特徴とする請求項１に記
載の燃料電池システム。2. The electrode performance detection device has an output characteristic measuring means and a computing means, the output characteristic measuring means is connected to a power generation stack, and measures the output characteristic of the power generation stack into a signal to the computing means. 2. The fuel according to claim 1, wherein the fuel is transmitted, and the arithmetic means detects the deterioration state of the electrode by comparing the received output characteristic signal with a pre-calculated preset value or a preset preset value. Battery system. 【請求項３】 上記電極性能検知装置が排出ガス成分検
知手段及び演算手段を有し、 該排出ガス成分検知手段は発電スタックに接続され、該
発電スタックからの排出ガス成分を計測し信号化して上
記演算手段へ伝達し、該演算手段は受信した排出ガス成
分信号と予め運転条件から算出された既定値又は予め設
定された既定値とを比較して電極の劣化状態を検知する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池シス
テム。3. The electrode performance detection device has an exhaust gas component detection means and a calculation means, the exhaust gas component detection means is connected to a power generation stack, and measures the exhaust gas component from the power generation stack and converts it into a signal. And transmitting the signal to the calculating means, and detecting the deterioration state of the electrode by comparing the received exhaust gas component signal with a preset value calculated in advance from operating conditions or a preset value. The fuel cell system according to claim 1 or 2. 【請求項４】 上記電極活性再生装置が、空気流量調整
バルブ、燃料ガス流量調整バルブ、バイパスライン、酸
化性ガス供給量調整バルブ及び制御手段を有し、 該空気流量調整バルブは空気流路上に設けられ且つ発電
スタックに供給する空気の流量を調整でき、該燃料ガス
流量調整バルブは燃料ガス流路上に設けられ且つ発電ス
タックに供給する燃料ガスの流量を調整でき、該バイパ
スラインは空気流路と燃料ガス流路をバイパスし且つ燃
料ガス流路への酸化性ガスの供給を補助でき、該酸化性
ガス供給量調整バルブはバイパスライン上に設けられ且
つ燃料ガス流路へ供給する酸化性ガス量を調整でき、更
に該制御手段はこれらバルブの開閉を制御できることを
特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の燃
料電池システム。4. The electrode active regeneration device includes an air flow rate adjusting valve, a fuel gas flow rate adjusting valve, a bypass line, an oxidizing gas supply amount adjusting valve and a control means, and the air flow rate adjusting valve is provided on an air flow path. The fuel gas flow rate adjusting valve is provided on the fuel gas flow passage and can adjust the flow rate of air supplied to the power generation stack. The fuel gas flow rate adjustment valve can adjust the flow rate of fuel gas supplied to the power generation stack. And the fuel gas flow passage can be bypassed and the supply of the oxidizing gas to the fuel gas flow passage can be assisted, and the oxidizing gas supply amount adjusting valve is provided on the bypass line and supplies the fuel gas flow passage with the oxidizing gas. The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount can be adjusted, and the control means can control opening and closing of these valves. 【請求項５】 酸化性ガスが燃料ガス流路にパルス的に
供給されることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池
システム。5. The fuel cell system according to claim 4, wherein the oxidizing gas is supplied to the fuel gas flow path in a pulsed manner. 【請求項６】 上記酸化性ガスのパルス供給に連動させ
て、燃料ガス流路における燃料ガスの流通をパルス的に
停止させることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池
システム。6. The fuel cell system according to claim 5, wherein the flow of the fuel gas in the fuel gas passage is stopped in a pulsed manner in conjunction with the pulse supply of the oxidizing gas. 【請求項７】 外部電圧印加手段が発電スタックに接続
され、該外部電圧印加手段は上記電極活性再生装置から
の信号制御により、該発電スタックにパルス的に電圧を
印加し、酸化性ガスを燃料極側にポンプすることを特徴
とする請求項４〜６のいずれか１つの項に記載の燃料電
池システム。7. An external voltage applying means is connected to the power generating stack, and the external voltage applying means applies a voltage in a pulsed manner to the power generating stack by signal control from the electrode active regeneration device, and uses an oxidizing gas as fuel. The fuel cell system according to any one of claims 4 to 6, wherein the fuel cell system is pumped to the pole side. 【請求項８】 上記電圧のパルス印加に連動させて、燃
料ガス流路における燃料ガスの流通をパルス的に停止さ
せることを特徴とする請求項７に記載の燃料電池システ
ム。8. The fuel cell system according to claim 7, wherein the flow of the fuel gas in the fuel gas passage is stopped in a pulsed manner in association with the pulse application of the voltage. 【請求項９】 上記電極活性再生装置に出力特性及び／
又は排ガス成分の初期値を予め設定し、この初期値と上
記出力特性信号及び／又は排出ガス成分信号とを比較し
て燃料極の劣化の程度を算出し、この算出結果に応じて
再生プロセスの負荷を制御することを特徴とする請求項
２〜８のいずれか１つの項に記載の燃料電池システム。9. The output characteristic and / or
Alternatively, the initial value of the exhaust gas component is set in advance, the degree of deterioration of the fuel electrode is calculated by comparing this initial value with the output characteristic signal and / or the exhaust gas component signal, and the regeneration process The fuel cell system according to claim 2, wherein a load is controlled. 【請求項１０】 上記電極活性再生装置に実行した再生
プロセスの制御条件を記憶させ、この記憶値と再度受信
した出力特性信号及び／又は排出ガス成分信号とを比較
して燃料極の劣化の程度を算出し、この算出結果に応じ
て再生プロセスの負荷を制御することを特徴とする請求
項９に記載の燃料電池システム。10. A degree of deterioration of a fuel electrode by storing control conditions of a regeneration process executed in the electrode active regeneration device and comparing the stored value with the received output characteristic signal and / or exhaust gas component signal. 10. The fuel cell system according to claim 9, wherein the load of the regeneration process is controlled according to the calculation result. 【請求項１１】 上記電極活性再生装置が制御プログラ
ムを備え、このプログラムにより、再生プロセス実行前
の出力特性又は排ガス成分を電極活性再生装置に記憶さ
せるとともに、再生プロセス実行後の出力特性又は排ガ
ス成分を検知させ、再生プロセスで燃料極の劣化が回復
しない場合又は更に劣化が進行した場合に、以後再生プ
ロセスを停止させることを特徴とする請求項１〜１０の
いずれか１つの項に記載の燃料電池システム。11. The electrode active regenerator is provided with a control program, which causes the electrode active regenerator to store output characteristics or exhaust gas components before execution of the regeneration process, and output characteristics or exhaust gas components after execution of the regeneration process. The fuel according to any one of claims 1 to 10, wherein the regeneration process is stopped when the deterioration of the fuel electrode is not recovered in the regeneration process or the deterioration further progresses in the regeneration process. Battery system. 【請求項１２】 燃料極に供給する空気量又は酸素量を
予め設定し、この設定値を越えた場合に上記再生プロセ
スを停止させることを特徴とする請求項１１に記載の燃
料電池システム。12. The fuel cell system according to claim 11, wherein an amount of air or an amount of oxygen supplied to the fuel electrode is set in advance, and when the set value is exceeded, the regeneration process is stopped. 【請求項１３】 上記発電スタックの一部に再生プロセ
スを実行させ、他の部分に通常の発電運転を継続させる
ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つの項に
記載の燃料電池システム。13. The fuel cell according to claim 1, wherein a part of the power generation stack is subjected to a regeneration process and another part is allowed to continue a normal power generation operation. system. 【請求項１４】 複数の発電スタックが並列に接続さ
れ、この内の一部のスタックに再生プロセスを実行さ
せ、他のスタックに通常の発電運転を継続させることを
特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つの項に記載の
燃料電池システム。14. A plurality of power generation stacks are connected in parallel, and some of the stacks are allowed to perform a regeneration process, and the other stacks are allowed to continue normal power generation operation. 7. The fuel cell system according to any one of items 1.
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