JP2006073377A - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気化学的な反応を利用して発電する燃料電池システムの技術分野に属するものであり、例えば定置型コジェネレーションシステム等の燃料電池システムにおいて、長期にわたり発電を停止する場合の電極劣化の抑制に関するものである。 The present invention belongs to the technical field of a fuel cell system that generates electricity using an electrochemical reaction. For example, in a fuel cell system such as a stationary cogeneration system, electrode degradation occurs when power generation is stopped for a long period of time. It is related to suppression.
燃料電池は周知のように、電解質を介して一対の電極を接触させ、この一方の電極(燃料電極)に燃料を、他方の電極(酸化剤電極)に酸化剤を供給し、電池内で燃料を電気化学的に酸化反応させることによって化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する装置である。燃料電池には電解質によりいくつかの型があるが、近年高出力の得られる燃料電池として、電解質にプロトン伝導性の固体高分子電解質膜を用いた固体高分子型燃料電池が注目されている。燃料としては水素含有ガス、酸化剤としては空気(酸素)が用いられている。 As is well known, a fuel cell contacts a pair of electrodes via an electrolyte, supplies fuel to one electrode (fuel electrode), and supplies oxidant to the other electrode (oxidant electrode). Is a device that directly converts chemical energy into electrical energy by electrochemically reacting the water. There are several types of fuel cells depending on the electrolyte, but in recent years, a solid polymer fuel cell using a proton-conducting solid polymer electrolyte membrane as an electrolyte has attracted attention as a fuel cell with high output. Hydrogen-containing gas is used as the fuel, and air (oxygen) is used as the oxidant.
このような燃料電池において、燃料電極には水素が滞留し、酸化剤電極には空気が滞留した状態で発電を停止した場合、酸素によって酸化剤電極のカーボンが腐食するとともに触媒が劣化してしまう恐れがある。そこで、従来の燃料電池システムでは、この問題を解決する手段として、水素を含有するパージガスにて燃料電池内の酸素ガスを追い出したのちに密封して発電を停止している(例えば、特許文献1参照。)。 In such a fuel cell, when power generation is stopped in a state where hydrogen stays in the fuel electrode and air stays in the oxidant electrode, the carbon of the oxidant electrode is corroded by oxygen and the catalyst deteriorates. There is a fear. Therefore, in the conventional fuel cell system, as a means for solving this problem, the oxygen gas in the fuel cell is expelled with a purge gas containing hydrogen and then sealed to stop power generation (for example, Patent Document 1). reference.).
しかしながら、従来の燃料電池システムでは、発電を停止する際に酸素を十分に追い出した場合でも、長期にわたり発電を停止するとガスシール部を通じて燃料電池内部に酸素が侵入することがあった。この酸素がカーボンの腐食や触媒の劣化を引き起こす原因となるという問題があった。 However, in the conventional fuel cell system, even when oxygen is sufficiently expelled when power generation is stopped, when power generation is stopped for a long period of time, oxygen may enter the fuel cell through the gas seal portion. There has been a problem that this oxygen causes carbon corrosion and catalyst deterioration.
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、燃料電池システムの長期にわたる発電停止状態でも燃料電池内を還元雰囲気に保ち、カーボンの腐食や触媒の劣化による電極劣化を抑制することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and keeps the inside of the fuel cell in a reducing atmosphere even when the power generation of the fuel cell system is stopped for a long period of time, thereby suppressing electrode deterioration due to carbon corrosion and catalyst deterioration. The purpose is to do.
この発明における燃料電池システムは、酸化剤が供給される酸化剤電極と燃料が供給される燃料電極とで電解質を狭持した燃料電池と、燃料電池に燃料を供給するための改質器と、燃料の一部を昇圧するための燃料昇圧手段と、燃料昇圧手段によって昇圧された燃料を貯蔵するための燃料貯蔵手段と、燃料電池内の燃料残量を検知するための燃料残量検知器と、燃料貯蔵手段に貯蔵された燃料を減圧して燃料電池に供給するための燃料減圧手段とを備え、燃料電池の発電停止状態で、燃料残量検知器が燃料電池内の燃料残量が所定値より少なくなったと検知した場合に、燃料貯蔵手段に貯蔵された燃料を燃料減圧手段によって燃料電池に補充するものである。 A fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell in which an electrolyte is sandwiched between an oxidant electrode supplied with an oxidant and a fuel electrode supplied with fuel, a reformer for supplying fuel to the fuel cell, Fuel boosting means for boosting a part of the fuel, fuel storage means for storing the fuel boosted by the fuel boosting means, and a fuel remaining amount detector for detecting the remaining amount of fuel in the fuel cell; And a fuel decompression means for decompressing the fuel stored in the fuel storage means and supplying the fuel to the fuel cell, and when the fuel cell is in a power generation stop state, the fuel remaining amount detector has a predetermined amount of fuel remaining in the fuel cell. When it is detected that the fuel cell is less than the value, the fuel stored in the fuel storage means is replenished to the fuel cell by the fuel decompression means.
この発明によれば、長期にわたって燃料電池の発電を停止した状態でも、貯蔵された燃料ガスを燃料電池に供給することで、燃料電池の内部を常に還元雰囲気に維持できる。そのため、燃料電池の内部は酸化雰囲気にさらされることがないため、長期にわたり燃料電池の発電を停止しても電極劣化を抑制できる。 According to the present invention, the inside of the fuel cell can always be maintained in a reducing atmosphere by supplying the stored fuel gas to the fuel cell even when power generation of the fuel cell is stopped for a long period of time. Therefore, the inside of the fuel cell is not exposed to an oxidizing atmosphere, so that electrode deterioration can be suppressed even if power generation of the fuel cell is stopped for a long time.
実施の形態1.
図1は、本発明が適用される燃料電池システムの実施の形態1を説明するための構成図である。燃料電池10としては、電解質2にパーフルオロスルホン酸膜(例えばデュポン社製ナフィオン(登録商標))を使用した固体高分子形の燃料電池などを用いる。電解質2は、酸化剤電極1と燃料電極3とに挟まれている。酸化剤電極1および燃料電極3には、一般的に高比表面積のカーボンブラック担体に白金などの貴金属微粒子を担持した触媒が用いられる。酸化剤側セパレータ板4の酸化剤供給口より供給された空気は、酸化剤流路を通って酸化剤電極2に供給される。一方、燃料側セパレータ板5の燃料供給口より供給された水素含有ガスは、燃料流路より燃料電極3に供給される。なお、図のように酸化剤電極1と電解質2と燃料電極3と酸化剤側セパレータ板4と燃料側セパレータ板5とを積層したものを単電池とよび、一般には燃料電池10の出力を高めるために単電池を複数積層する。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram for explaining Embodiment 1 of a fuel cell system to which the present invention is applied. As the
改質器20としては、炭化水素やアルコールを主成分とする原燃料を改質する水蒸気改質型の改質器などを用いる。この燃料電池発電システムの定常発電時において、水素含有ガスを製造するために、改質器20の改質部21に、配管101を通じて原燃料を投入する。原燃料としては、炭化水素、アルコール系など水素原子を含有する燃料が使用可能である。改質部21で改質された原燃料は、水素を主成分とする流体に変化し、一酸化炭素(CO)選択酸化部21でCOを酸化除去し、配管102を経由して、燃料電池10の燃料電極3に供給される。燃料電池10の酸化剤電極1には、配管111を通じて空気が供給される。このとき、酸化剤電極1と燃料電極3とは電気的に外部負荷14に接続されており、燃料電池10は外部負荷14に出力するために発電する。発電の際には、燃料電極側で下記(1)式の反応、酸化剤電極側で下記(2)式の反応が起こる。
H2=2H++2e− 標準電極電位0V (1)
2H++2e−+1/2O2=H2O 標準電極電位1.23V (2)
As the
H 2 = 2H + + 2e - standard electrode potential 0V (1)
2H + + 2e − + 1 / 2O 2 = H 2 O Standard electrode potential 1.23V (2)
発電に使用されなかった空気排ガスは、配管112を経由して燃料電池10の外部に排気される。一方、発電に使用されなかった水素含有ガスは、配管103と燃料昇圧手段30と配管104とを経由して改質器20のバーナ22に供給され燃焼する。この燃焼熱は改質反応の反応熱として消費される。燃焼の排気は配管105を通じて外部に排出される。なお、図では配管103と配管104との間に燃料昇圧手段30を配置しているが、これに限定するものではない。例えば、配管103と燃料昇圧手段30と配管104とを三方弁で接続し、発電に使用されなかった水素含有ガスが、燃料昇圧手段30を経由することなくバーナ22に供給されてもよい。また、配管103にバルブを設けておくとメンテナンス上便利である。
Air exhaust gas that has not been used for power generation is exhausted to the outside of the
つぎに、水素含有ガスを貯蔵する過程の動作について説明する。まず、改質器20から燃料電池10に供給される水素含有ガスの流量を維持したまま、燃料電池10から外部負荷14に供給する出力を低下させる。このとき、燃料電池10の下流に位置する燃料昇圧手段30に排出される水素含有ガスの量は、燃料電池10の出力が低下した分だけ増加する。出力低下で増加した分の水素含有ガスを、燃料昇圧手段30で昇圧し、配管106を経由して燃料貯蔵手段40に送り貯蔵する。ここで、配管106にバルブを設けておくとメンテナンス上便利である。水素昇圧手段30で昇圧されなかった水素含有ガスは、バーナ22に定常発電時と同流量が供給され、そこで燃焼されて改質器20を加熱する。燃料電池10の出力低下の状態は、燃料貯蔵手段40に任意の設定量の水素含有ガスが貯蔵されるまで継続される。ここで、水素含有ガスの貯蔵量は、燃料貯蔵手段40に取り付けられた圧力センサ41で監視される。貯蔵が終われば、燃料昇圧手段30の動作を停止し、燃料電池10の出力を定常発電時の出力まで回復させるか、あるいは、後述する燃料電池10の停止動作に移行してもよい。
Next, the operation in the process of storing the hydrogen-containing gas will be described. First, the output supplied from the
なお、燃料電池10の出力低下によって燃料昇圧手段30に排出される水素含有ガスの増量分に比し、燃料昇圧手段30によって昇圧され燃料貯蔵手段40に貯蔵される水素含有ガスの流量が少ない場合は、バーナ22での発熱が増大してしまう。そのため、改質器20が過熱するので、改質触媒が劣化するとか、熱応力で改質器20の筐体に亀裂が発生するといった懸念が生じる。また反対に、燃料電池10の出力低下によって燃料昇圧手段30に排出される水素含有ガスの増量分に比し、燃料昇圧手段30によって昇圧され燃料貯蔵手段40に貯蔵される水素含有ガスの流量が多い場合は、バーナ22での発熱量が低下してしまう。そのため、改質器20の温度が低下するので、改質器20の定常運転が難しくなる。これらの理由により、燃料電池10の出力低下分に相当する量の水素含有ガスを、燃料昇圧手段30で昇圧し燃料貯蔵手段40に貯蔵することが好ましい。
When the flow rate of the hydrogen-containing gas boosted by the
続いて、燃料電池10の停止動作について説明する。燃料電池10の停止とは、燃料電池10からの出力を停止し、かつ改質器20から燃料電池10への燃料すなわち水素含有ガスの供給も停止している状態とする。燃料電池10の停止時には、燃料電池10の酸化剤電極1に通じるバルブ111Vおよび112V、さらに燃料電池10の燃料電極3に通じるバルブ102Vおよび104Vが閉じられる。これによって、燃料電池10の内部(酸化剤電極1および燃料電極3の両極)は水素含有ガスで満たされており、各バルブにより配管を通じて空気中の酸素が侵入しないようにしている。
Next, the stop operation of the
仮に、燃料電池10の内部へ酸素が侵入した場合、下記反応のように電極構成材料であるカーボンが劣化するおそれがある。
O2+4H++4e−→2H2O
C+H2O→CO+2H++2e− あるいは C+H2O→CO2+4H++4e−
このような反応を抑えるためには、燃料電池10の内部はカーボンの酸化還元電位より低い電位に維持する必要がある。水素含有ガスで燃料電池を満たした場合、上記反応におけるカーボンの酸化電位と比べて低い電位に保持されるため、カーボンの酸化劣化が進行しない。ところが、長期にわたる燃料電池10の停止では、各バルブ等のガスシール部を通じて燃料電池10内部に酸素が侵入してくる可能性があり、燃料電池10内部に充填された水素含有ガスだけで還元雰囲気を維持することは難しい。
If oxygen enters the inside of the
O 2 + 4H + + 4e − → 2H 2 O
C + H 2 O → CO + 2H + + 2e− or C + H 2 O → CO 2 + 4H + + 4e −
In order to suppress such a reaction, it is necessary to maintain the inside of the
そこで、この実施の形態では、燃料電池10内部に連通する部位に、燃料残量検知器として水素残量を検知するセンサ50を設置している。これによって、燃料電池システムの停止中に、燃料電池10内部の水素残量を監視できる。センサ50によって水素残量が任意の設定値より少なくなったことを検知した場合は、燃料減圧手段としての減圧弁107Vを開き、配管107を通じて燃料貯蔵手段40に貯蔵された水素含有ガスを減圧して、燃料電池10内部に水素含有ガスを供給する。このとき、バルブ108V(燃料電池10の発電時は閉)が開き、配管108を経由して酸化剤電極1に水素含有ガスが供給される。また、配管103を経由して燃料電極3にも水素含有ガスが供給される。センサ50が燃料電池10内部に充分量の水素含有ガスを補充できたことを確認したら、燃料減圧手段107Vを閉じて補充動作を停止する。
Therefore, in this embodiment, a
したがって、この実施の形態では、長期にわたって燃料電池10の発電を停止した場合でも、燃料電池10内部の水素残量を監視するとともに、水素残量が少なくなった場合には貯蔵された水素含有ガスを燃料電池10に供給することで、燃料電池10の内部を常に還元雰囲気に維持できる。そのため、燃料電池10の内部は酸化雰囲気にさらされることがないため、長期にわたり燃料電池10の発電を停止しても電極劣化を抑制できる。
Therefore, in this embodiment, even when power generation of the
なお、燃料昇圧手段30には、ダイアフラムポンプ、スーパーチャージャなど機械的に昇圧できる手段や、電気化学セルを用いて化学的に昇圧する手段など水素含有ガスを燃料電池10内部の圧力より高めることができるあらゆる装置を利用できる。また、燃料貯蔵手段40としては、昇圧した水素含有ガスを高圧のまま保存する高圧ボンベのほか、水素吸蔵合金やカーボンナノチューブ、ボロハイドライドに代表される各種水素化物など水素を吸蔵する材料を充填したタンクのように、水素を高密度に貯蔵することのできるあらゆる装置を利用できる。さらにまた、燃料減圧手段107Vとしては、一般的なダイアフラム式の減圧弁や電気化学セルなどを利用できるが、万一高圧な水素含有ガスが燃料電池10に流れ込んだ場合には燃料電池10が破損する恐れもあるため、燃料電池10内部と連通する位置に設置した安全弁と組み合わせて使用するのが好ましい。
Note that the fuel boosting means 30 can increase the hydrogen-containing gas from the pressure inside the
実施の形態2.
図2は、実施の形態2を説明するための燃料電池システムの構成図である。この実施の形態は、実施の形態1の変形例として、燃料昇圧手段が、燃料残量検知器と燃料減圧手段の機能を兼ね備えるものである。燃料昇圧手段30aとしては、電解質としてのパーフルオロスルホン酸膜を挟むようにガス拡散電極を配置した電気化学セルを使用した。
FIG. 2 is a configuration diagram of a fuel cell system for explaining the second embodiment. In this embodiment, as a modification of the first embodiment, the fuel boosting means has the functions of a fuel remaining amount detector and a fuel decompression means. As the fuel pressurizing means 30a, an electrochemical cell having a gas diffusion electrode disposed so as to sandwich a perfluorosulfonic acid film as an electrolyte was used.
電気化学セル30aの構成の詳細について述べる。図3は、この実施の形態で使用する電気化学セルの構成図である。固体高分子電解質膜31、低圧側ガス拡散電極32、高圧側ガス拡散電極33、低圧側導電性流路板34および高圧側導電性流路板35を、図のように積層して電気化学セル30aを得る。低圧側導電性流路板34は流路溝34aとマニホールド34bとを備え、流路溝34aはマニホールド34bによって外部と連通している。同様に、高圧側導電性流路板35は流路溝35aとマニホールド35bとを備え、流路溝35aはマニホールド35bによって外部と連通している。すなわち、高圧側ガス拡散電極33が燃料貯蔵手段40と連通し、低圧側ガス拡散電極32が燃料電池10と連通することなる。
Details of the configuration of the
この電気化学セル30aの高圧側ガス拡散電極33と低圧側ガス拡散電極32とを、直流電源36を経由して電気的に接続する。直流電源36の正極は低圧側ガス拡散電極32側に、同じく負極は高圧側ガス拡散電極33に接続されるので、高圧側ガス拡散電極33から直流電源36を経由して低圧側ガス拡散電極32に電流が流れるように、直流電力が供給される。このように直流電力を供給することで、次のような電気化学反応を生じ、水素含有ガス中の水素を昇圧することができる。
低圧側反応(anode):H2(低圧)→2H++2e−
高圧側反応(Cathode):2H++2e−→H2(高圧)
昇圧できる圧力は、理論的には次のネルンストの式に従い、電気化学セル30aに印加する直流電圧に依存する。
E=RT/2F×ln(PH2,Cathode/PH2,anode)
ここで、Eは直流電圧、Rは気体定数、Tは絶対温度、Fはファラデー定数、PH2は水素分圧を示す。また、25℃において、上記ネルンストの式は、
E=0.0296×log(PH2,Cathode/PH2,anode)
となる。これより、29.6mVの電圧印加でアノードの水素分圧の10倍、59mVで100倍まで、理論的には昇圧可能なことがわかる。ただし、電気化学セル30aの耐圧にも限界があり、それによって昇圧できる圧力は制限される。よって、水素の昇圧圧力を調整するために、直流電源36の電圧を調整する必要があり、電圧調整手段は適宜選択できる。
The high pressure side
Low pressure side reaction (anode): H 2 (low pressure) → 2H + + 2e −
High-pressure side reaction (Cathode): 2H + + 2e − → H 2 (high pressure)
The pressure that can be boosted theoretically depends on the DC voltage applied to the
E = RT / 2F × ln ( PH2, Cathode / PH2, anode )
Here, E is a DC voltage, R is a gas constant, T is an absolute temperature, F is a Faraday constant, and P H2 is a hydrogen partial pressure. Also, at 25 ° C., the Nernst equation is
E = 0.0296 × log (P H2, Cathode / P H2, anode )
It becomes. This shows that the voltage can be increased theoretically to 10 times the hydrogen partial pressure of the anode by applying a voltage of 29.6 mV and to 100 times at 59 mV. However, there is a limit to the withstand voltage of the
つぎに、水素含有ガスを貯蔵する過程の動作について説明する。まず、実施の形態1と同様に燃料電池10の出力を低下させ、電気化学セル30aに排出される水素含有ガスの量は、燃料電池10の出力が低下した分だけ増加する。出力低下で増加した分の水素含有ガスを、電気化学セル30aで昇圧し、燃料貯蔵手段40に送り貯蔵する。電気化学セル30aに供給される直流電力は、外部電源としての直流電源36の電圧を調整して供給する例を示すが、燃料電池10の直流電力をDC−DCコンバータなどで電圧変換して供給してもよい。
Next, the operation in the process of storing the hydrogen-containing gas will be described. First, as in the first embodiment, the output of the
水素含有ガスの貯蔵量は、燃料貯蔵手段40に取り付けられた圧力センサ41で監視され、燃料貯蔵手段40および電気化学セル30aの耐圧を超える以前に、水素含有ガスの昇圧を停止する。昇圧停止後は、燃料電池10の出力を定常発電時の出力まで回復させてもよいし、燃料電池10の停止動作に移行してもよい。
The storage amount of the hydrogen-containing gas is monitored by a
続いて、燃料電池10の停止動作について説明する。燃料電池10の停止時には、燃料電池10の酸化剤電極1に通じるバルブ111Vおよび112V、さらに燃料電池10の燃料電極3に通じるバルブ102Vおよび104Vが閉じられる。これによって、燃料電池10の内部は水素含有ガスで満たされており、各バルブにより配管を通じて空気中の酸素が侵入しないようにしている。
Next, the stop operation of the
さらにこの実施の形態では、電気化学セル30aが、燃料残量検知器として水素残量を検知するセンサとしても使用される。この電気化学セル30aが燃料残量を検知するセンサとしての動作について、図3を用いて説明する。
Furthermore, in this embodiment, the
燃料電池10の停止状態では、燃料貯蔵手段40に高圧の水素含有ガスが保存されているため、電気化学セル30aの高圧側の電極33と低圧側の電極32の間には、ネルンストの式で計算される起電力が発生している。実用的な圧力領域では、その起電力は100mV以下である。長期にわたる燃料電池10の停止によって燃料電池10内部の水素が消失すると、高圧側と低圧側の水素濃度差が大きくなり、起電力は徐々に大きくなる。起電力が100mV以上の任意の設定値を上回った場合、水素残量が少なくなったとして検知できる。ここで、高圧側の電極33は燃料貯蔵手段40に連通していることから、基準となる高圧側の水素濃度が安定している。そのため、水素残量を精度よく検知することができる。
Since the high-pressure hydrogen-containing gas is stored in the fuel storage means 40 in the stopped state of the
また、水素の消失に加えて外部から酸素が侵入すると、低圧側では酸素と水素イオンの間で次の平衡反応が生じる。
2H++2e−+1/2O2=H2O 標準電極電位1.23V
その標準電極電位は1.23Vと高いため、高圧側の電極33と低圧側の電極32との間には100mVを大きく上回る起電力を生じる。酸素の侵入による起電力の上昇は急峻な立ち上がりを見せるので、速やかに酸素の侵入を検知できる。なお、燃料電池10への酸素侵入に対して電気化学セル30aによる酸素侵入検知が遅延しないように、配管103、108を適宜選択しておく。
Further, when oxygen enters from the outside in addition to disappearance of hydrogen, the following equilibrium reaction occurs between oxygen and hydrogen ions on the low pressure side.
2H + + 2e − + 1 / 2O 2 = H 2 O Standard electrode potential 1.23V
Since the standard electrode potential is as high as 1.23 V, an electromotive force greatly exceeding 100 mV is generated between the high-
このように、電気化学セル30aを用いて高圧側の電極33と低圧側の電極32の起電力を監視することで、燃料電池10内部の水素残量を精度よく検知することができる。さらに、燃料電池10内部へ酸素が侵入した場合も速やかに検知できる。水素残量が少なくなったことを検知した場合および酸素侵入を検知した場合は、燃料貯蔵手段40に蓄えた高圧の水素含有ガスを減圧して燃料電池10に送り込み補充することで、燃料電池10内を還元雰囲気に保つことができる。
Thus, by monitoring the electromotive force of the high-
ここで、電気化学セル30aは、燃料貯蔵手段40に蓄えた高圧の水素含有ガスを減圧して燃料電池10に送り込むための燃料減圧手段としても使用される。減圧は基本的に昇圧の逆動作を行なう。つまり昇圧の場合と逆の電流、つまり低圧側ガス拡散電極32から高圧側ガス拡散電極33に電流を流せば、高圧側ガス拡散電極33において水素を水素イオンと電子に分解し、低圧側ガス拡散電極32において水素イオンと電子とが再結合して水素が生成される。すなわち、水素は高圧側ガス拡散電極33から低圧側ガス拡散電極32に移動する。開回路の状態では、高圧側ガス拡散電極33より低圧側ガス拡散電極32の方が電位は高いため、両極を電気的に導通させるだけで、電流は低圧側ガス拡散電極32から高圧側ガス拡散電極33に電流が流れ、高圧側ガス拡散電極33から低圧側ガス拡散電極32に水素を移動させることができる。
Here, the
図3を用いて具体的に説明する。まず、直流電源36と高圧側ガス拡散電極33との間のスイッチを切り換え、低圧側ガス拡散電極32から可変抵抗37を経由して高圧側ガス拡散電極33に電流が流れるように回路を形成する。ここで、高圧側ガス拡散電極33と低圧側ガス拡散電極32とを完全に短絡してしまうと、高圧側と低圧側が同じ水素分圧になるまで水素が移動してしまう。そのため、可変抵抗37を用いて電流量あるいは高圧側と低圧側の電位差を制御することにより、低圧側の異常加圧を防止することができる。さらに、可変抵抗37の代用として逆バイアスの直流電源を用いてもよい。
This will be specifically described with reference to FIG. First, the switch between the
このように、この実施の形態では、長期にわたり燃料電池10の発電を停止しても電極劣化を抑制できることに加えて、電気化学セル30aが燃料昇圧手段、燃料残量検知器、燃料減圧手段として機能するため、省スペース化を図ることができる。また、燃料残量検知器として電気化学セル30aを用いることによって、燃料電池10内部の水素残量を精度よく検知することができるとともに、燃料電池10内部へ酸素が侵入した場合も速やかに検知できる。さらに、燃料減圧手段として電気化学セル30aを用いることによって、燃料昇圧手段の逆動作を行なうだけで、燃料貯蔵手段40に蓄えた高圧の水素含有ガスを減圧して燃料電池10に送り込み補充できる。
Thus, in this embodiment, in addition to being able to suppress electrode deterioration even if power generation of the
1 酸化剤電極、2 電解質、3 燃料電極、10 燃料電池、20 改質器、30、30a 燃料昇圧手段、 31 電解質膜、32 低圧側ガス拡散電極、33 高圧側ガス拡散電極、36 直流電源、37 可変抵抗、40 燃料貯蔵手段、50 燃料残量検知器、107v 燃料減圧手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Oxidizer electrode, 2 Electrolyte, 3 Fuel electrode, 10 Fuel cell, 20 Reformer, 30, 30a Fuel pressure | voltage rise means, 31 Electrolyte membrane, 32 Low pressure side gas diffusion electrode, 33 High pressure side gas diffusion electrode, 36 DC power supply, 37 Variable resistance, 40 Fuel storage means, 50 Fuel remaining amount detector, 107v Fuel decompression means
Claims (6)
前記燃料電池の発電停止状態で、前記燃料残量検知器が前記燃料電池内の前記燃料残量が所定値より少なくなったと検知した場合に、前記燃料貯蔵手段に貯蔵された前記燃料を前記燃料減圧手段によって前記燃料電池に補充することを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell having an electrolyte membrane sandwiched between an oxidant electrode supplied with an oxidant and a fuel electrode supplied with fuel, a reformer for supplying the fuel to the fuel cell, and a part of the fuel A fuel boosting means for boosting the fuel, a fuel storage means for storing the fuel boosted by the fuel boosting means, a fuel remaining amount detector for detecting the remaining amount of fuel in the fuel cell, Fuel decompression means for decompressing and supplying the fuel stored in the fuel storage means to the fuel cell;
When the fuel remaining amount detector detects that the remaining amount of fuel in the fuel cell is less than a predetermined value in the fuel cell power generation stop state, the fuel stored in the fuel storage means is used as the fuel. A fuel cell system, wherein the fuel cell is replenished by decompression means.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007001798A (en) * | 2005-06-22 | 2007-01-11 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Hydrogen fuel-supplying system and fuel cell system |
JP2016033496A (en) * | 2014-07-31 | 2016-03-10 | 株式会社富士技研 | Hydrogen concentration detection element |
-
2004
- 2004-09-02 JP JP2004256120A patent/JP2006073377A/en not_active Withdrawn
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JP2007001798A (en) * | 2005-06-22 | 2007-01-11 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Hydrogen fuel-supplying system and fuel cell system |
JP2016033496A (en) * | 2014-07-31 | 2016-03-10 | 株式会社富士技研 | Hydrogen concentration detection element |
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