JP2007042445A - Fuel cell system and power generation shutdown method of fuel cell system - Google Patents
Fuel cell system and power generation shutdown method of fuel cell system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007042445A JP2007042445A JP2005225538A JP2005225538A JP2007042445A JP 2007042445 A JP2007042445 A JP 2007042445A JP 2005225538 A JP2005225538 A JP 2005225538A JP 2005225538 A JP2005225538 A JP 2005225538A JP 2007042445 A JP2007042445 A JP 2007042445A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- power generation
- gas
- fuel
- cell system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
Description
本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学反応により反応させて発電する燃料電池を備えた燃料電池システムに係り、特に燃料電池システムを停止するときに固体高分子電解質膜の湿潤状態を保ったまま残留水を排出するように制御する燃料電池システム及びその発電停止方法に関する。 The present invention relates to a fuel cell system including a fuel cell that generates electric power by reacting a fuel gas and an oxidant gas by an electrochemical reaction, and in particular, when the fuel cell system is stopped, the wet state of the solid polymer electrolyte membrane is changed. The present invention relates to a fuel cell system that controls to discharge residual water while maintaining the power generation stop method.
燃料電池は、電解質を燃料極と酸化剤極とによって挟む構造を有し、燃料極に燃料ガスを供給し、酸化剤極に酸化剤ガスを供給することによって発電を行っている。自動車を用途とする場合においては、電解質として一般的に水素イオン導電性を有する固体高分子電解質膜を利用する場合が多い。そして、燃料ガスとしては水素を供給し、酸化剤ガスとしては空気を燃料電池に供給すると、水素と酸素との電気化学的反応により電力を発電する。この際に燃料電池は副生成物として水しか排出しないため、内燃機関のような二酸化炭素など地球環境に対するダメージを与える物質を放出しない利点がある。 The fuel cell has a structure in which an electrolyte is sandwiched between a fuel electrode and an oxidant electrode, and generates power by supplying fuel gas to the fuel electrode and supplying oxidant gas to the oxidant electrode. When an automobile is used, a solid polymer electrolyte membrane generally having hydrogen ion conductivity is often used as an electrolyte. When hydrogen is supplied as the fuel gas and air is supplied as the oxidant gas to the fuel cell, electric power is generated by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. At this time, since the fuel cell only discharges water as a by-product, there is an advantage that a substance that damages the global environment such as carbon dioxide as in an internal combustion engine is not released.
ところが、生成された水を燃料電池内部から適切に除去しないと、反応ガス流路やガス拡散層に残留して反応ガスの拡散を阻害してしまう。一般に、この現象はフラッディングと呼ばれ、反応ガスが触媒に到達することを妨げるため発電性能の低下を引き起こす要因となっている。この対策としては、反応ガスの温度を上げたり、あるいは反応ガスの流量を増やしたりといった運転条件の変更によって純水の除去性能を向上させる方法が用いられることが多い。 However, if the generated water is not properly removed from the fuel cell, the water remains in the reaction gas flow path and the gas diffusion layer and inhibits diffusion of the reaction gas. In general, this phenomenon is called “flooding”, which is a factor that causes a decrease in power generation performance because it prevents the reaction gas from reaching the catalyst. As a countermeasure, a method of improving the removal performance of pure water by changing the operating conditions such as increasing the temperature of the reaction gas or increasing the flow rate of the reaction gas is often used.
しかし、このような方法では、反応ガスの昇温や流量の増加のために多くのエネルギーを消費しなければならず、システムとしての効率が低下してしまう。また、燃料電池内部の反応ガス入口から出口に向かって反応ガスの温度が低下したり、あるいは反応ガスの流量が少なくなったりする個所があると、結果として水の凝縮が起こることになる。さらに、外気温度が氷点下のように低い場合、飽和水蒸気圧が極めて低くなることに加えて水の凍結が起きてしまう。この結果、反応ガスによる水の除去がほとんど不可能になってしまう場合があった。 However, in such a method, much energy must be consumed for increasing the temperature of the reaction gas and increasing the flow rate, and the efficiency of the system is reduced. Further, if there is a portion where the temperature of the reaction gas decreases from the reaction gas inlet to the outlet in the fuel cell or the flow rate of the reaction gas decreases, water condenses as a result. Furthermore, when the outside air temperature is low, such as below freezing point, water saturation occurs in addition to the extremely low saturated water vapor pressure. As a result, removal of water by the reaction gas may become almost impossible.
そこで、この対策として、例えば特開2004−111196号公報(特許文献1)に開示された燃料電池システムでは、運転停止時においてアノードに乾燥した燃料ガスを供給し、カソードに乾燥した酸化剤ガスを供給しながら、通常の出力電流よりも小さい出力電流の取り出しを行った後に、運転を停止させるようにしている。
しかしながら、上述した従来の燃料電池システムでは、出力電流が小さいので、燃料電池内が湿潤状態に達するまでに時間がかかってしまうという問題点があった。 However, in the conventional fuel cell system described above, since the output current is small, there is a problem that it takes time until the inside of the fuel cell reaches a wet state.
また、ドライガス発電であるためにセル内部の水分布が不均一になり、局所的にドライアウトする場所が発生してしまうという問題点もあった。 Moreover, since it is dry gas power generation, the water distribution inside the cell becomes non-uniform, and there is a problem that a place to dry out locally occurs.
さらに、発電後そのまま停止するため、氷点下の環境ではガス流路にとどまっている生成水が凍結して再起動を妨げるという問題点もあった。 Further, since the operation is stopped as it is after power generation, there is a problem that the generated water staying in the gas flow path freezes in a sub-freezing environment to prevent restart.
上述した課題を解決するために、本発明の特徴は、燃料極と酸化剤極との間に固体高分子電解質膜を挟持した構造の燃料電池に、燃料ガスと酸化剤ガスとを供給して発電する燃料電池システムにおいて、燃料電池に供給される水と生成水の合計量から燃料電池によって排出される水の量を差し引いた単位時間あたりの残留水量が通常の発電時よりも多くなるように停止前発電を行い、予め設定した時間が経過した後に停止前発電を停止して燃料電池を通常の運転時よりも低湿度のガスによってパージすることである。 In order to solve the above-described problems, the present invention is characterized in that a fuel cell and an oxidant gas are supplied to a fuel cell having a structure in which a solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between a fuel electrode and an oxidant electrode. In a fuel cell system that generates electricity, the amount of residual water per unit time obtained by subtracting the amount of water discharged by the fuel cell from the total amount of water supplied to the fuel cell and generated water is greater than during normal power generation. Power generation before stop is performed, and after a preset time has elapsed, power generation before stop is stopped, and the fuel cell is purged with a gas having a lower humidity than during normal operation.
本発明では、単位時間あたりの残留水量を通常の発電時よりも多くなるように制御した停止前発電を実施した後に発電を停止し、その後に燃料電池を通常の運転時よりも低湿度のガスによってパージするので、固体高分子電解質膜を湿潤状態に保ったまま、ガス流路の水のみを外部に排出して残留しないようにすることができる。これによってフラッディングを発生させることなく、燃料電池システムが氷点下の環境にあってもガス流路の閉塞を防いで再起動を可能にすることができる。 In the present invention, the power generation is stopped after the power generation before the stop is performed so that the amount of residual water per unit time is controlled to be larger than that during the normal power generation, and then the fuel cell is gas having a lower humidity than that during the normal operation. Therefore, it is possible to prevent only the water in the gas flow path from being discharged and remaining without keeping the solid polymer electrolyte membrane in a wet state. As a result, without causing flooding, even if the fuel cell system is in an environment below freezing point, it is possible to prevent the gas flow path from being blocked and to restart it.
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図面の記載において同一あるいは類似の部分には同一あるいは類似な符号を付している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals.
<第1の実施形態>
以下、本発明の第1の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本実施形態に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
<First Embodiment>
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the fuel cell system according to this embodiment.
図1に示すように、本実施形態の燃料電池システム1は、燃料極2と酸化剤極3とを備えた燃料電池4と、燃料電池システム1を制御する制御装置5と、燃料極2に供給される燃料ガスの流量を制御する燃料ガス流量制御装置6と、燃料ガスを加湿する燃料ガス加湿装置7と、燃料ガスの流路を燃料ガス加湿装置7側とバイパス側のいずれかに切り替える燃料ガス切替バルブ8、9と、燃料極2の反応ガス出口に設置された燃料ガス出口バルブ10と、酸化剤極3に供給される酸化剤ガスの流量を制御する酸化剤ガス流量制御装置11と、酸化剤ガスを加湿する酸化剤ガス加湿装置12と、酸化剤ガスの流路を酸化剤ガス加湿装置12側とバイパス側のいずれかに切り替える酸化剤ガス切替バルブ13、14と、酸化剤極3の反応ガス出口に設置された酸化剤ガス出口バルブ15とを備えている。
As shown in FIG. 1, the fuel cell system 1 of this embodiment includes a fuel cell 4 having a fuel electrode 2 and an
ここで、燃料電池4は燃料極2に燃料ガスである水素ガスが供給され、酸化剤極3に酸化剤ガスである空気ガスが供給されて以下に示す電気化学反応によって発電を行っている。
Here, the fuel cell 4 is supplied with hydrogen gas, which is a fuel gas, at the fuel electrode 2, and is supplied with air gas, which is an oxidant gas, at the
燃料極:H2→2H++2e- (1)
酸化剤極:2H++2e-+(1/2)O2→H2O (2)
制御装置5は、図示していないが、圧力センサや温度センサなどの各種センサからの情報に基づいて燃料電池システム1を制御し、通常の発電を行わせるとともに、燃料電池システム1を停止させるときには燃料電池4の停止処理を実施する。このとき、燃料ガス切替バルブ8、9を制御することによって燃料ガスの湿度をコントロールし、酸化剤ガス切替バルブ13、14を制御することによって酸化剤ガスの湿度をコントロールしている。また、燃料ガス出口バルブ10、酸化剤ガス出口バルブ15を制御することによって燃料電池4の入口における燃料ガス及び酸化剤ガスの圧力を制御し、燃料ガス流量制御装置6及び酸化剤ガス流量制御装置11を制御することによって燃料ガス及び酸化剤ガスの流量を制御している。
Fuel electrode: H 2 → 2H + + 2e - (1)
Oxidant electrode: 2H + + 2e − + (1/2) O 2 → H 2 O (2)
Although not shown, the control device 5 controls the fuel cell system 1 based on information from various sensors such as a pressure sensor and a temperature sensor to perform normal power generation and stop the fuel cell system 1. A stop process of the fuel cell 4 is performed. At this time, the humidity of the fuel gas is controlled by controlling the fuel
燃料ガス切替バルブ8、9及び酸化剤ガス切替バルブ13、14は、加湿装置側とバイパス流路側とに流路を切り替える三方弁であって、制御装置5の制御に基づいて流路を切り替えている。
The fuel
燃料ガス出口バルブ10及び酸化剤ガス出口バルブ15は、制御装置5の制御に基づいて、バルブの開閉及びその開度が調節されている。
The fuel
このように構成された燃料電池システム1において、燃料ガス供給系では、燃料タンクから供給された高圧の燃料ガスを燃料ガス流量制御装置6が流量を調節する。そして、通常の発電時には燃料ガス切替バルブ8、9が燃料ガス加湿装置7側に切り替えられて、燃料ガスが燃料ガス加湿装置7に送られ、ここで加湿されて燃料電池4の燃料極2に供給される。このとき、燃料ガス出口バルブ10の開度を制御することによって燃料電池4の入口における燃料ガスの圧力が調節されている。
In the fuel cell system 1 configured as described above, in the fuel gas supply system, the fuel gas flow control device 6 adjusts the flow rate of the high-pressure fuel gas supplied from the fuel tank. Then, during normal power generation, the fuel
一方、酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給系では、外部から取り入れられて加圧された酸化剤ガスを酸化剤ガス流量制御装置11が流量を調節する。そして、通常の発電時には酸化剤ガス切替バルブ13、14が酸化剤ガス加湿装置12側に切り替えられて、酸化剤ガスが酸化剤ガス加湿装置12に送られ、ここで加湿されて燃料電池4の酸化剤極3に供給される。このとき、酸化剤ガス出口バルブ15の開度を制御することによって燃料電池4の入口における酸化剤ガスの圧力が調節されている。
On the other hand, in the oxidant gas supply system for supplying the oxidant gas, the oxidant gas flow
次に、本実施形態の燃料電池システム1による燃料電池停止処理を図2のフローチャートに基づいて説明する。図2に示すように、まず燃料電池システム1を停止させる指令が入力されると(S201)、制御装置5は燃料ガス出口バルブ10及び酸化剤ガス出口バルブ15を閉じて燃料電池4の内部における燃料ガスおよび酸化剤ガスの圧力を上昇させる(S202)。このとき同時に燃料ガス流量制御装置6及び酸化剤ガス流量制御装置11を制御して燃料電池4に供給される燃料ガス及び酸化剤ガスの流量を、反応ガス欠乏状態が避けることができる限界まで少なくなるようにしながら停止前発電を実施する(S203)。これにより、燃料ガス及び酸化剤ガスの利用率を通常の発電時よりも大きくすることができる。
Next, the fuel cell stop process by the fuel cell system 1 of the present embodiment will be described based on the flowchart of FIG. As shown in FIG. 2, when a command to stop the fuel cell system 1 is first input (S201), the control device 5 closes the fuel
そして、予め設定した時間が経過するまで停止前発電を行った後(S204)、燃料電池4の発電を停止する(S205)。その後、燃料ガス切替バルブ8、9及び酸化剤ガス切替バルブ13、14をバイパス側へ切り替え(S206)、燃料ガス加湿装置7及び酸化剤ガス加湿装置12をバイパスするように流路を切り替えて燃料電池4に乾燥した燃料ガス及び酸化剤ガスを供給してパージを実施する(S207)。
Then, power generation before stop is performed until a preset time elapses (S204), and then power generation of the fuel cell 4 is stopped (S205). Thereafter, the fuel
そして、予め設定した時間が経過するまで乾燥したガスを供給した後(S208)、燃料電池システム1を停止して(S209)本実施形態の燃料電池システム1による燃料電池停止処理を終了する。 Then, after supplying dry gas until a preset time has elapsed (S208), the fuel cell system 1 is stopped (S209), and the fuel cell stop process by the fuel cell system 1 of the present embodiment is terminated.
ここで、本実施形態の燃料電池システム1による作用を図3に基づいて説明する。図3は、本実施形態の燃料電池システム1における燃料電池4の内部に残留している残留水量の変化を示す図である。ここで示す残留水の水量とは、燃料電池4に供給される水と生成水の合計量から燃料電池4によって排出される水の量を差し引いた単位時間あたりの残留水量のことである。 Here, the effect | action by the fuel cell system 1 of this embodiment is demonstrated based on FIG. FIG. 3 is a diagram showing a change in the amount of residual water remaining inside the fuel cell 4 in the fuel cell system 1 of the present embodiment. The amount of residual water shown here is the amount of residual water per unit time obtained by subtracting the amount of water discharged by the fuel cell 4 from the total amount of water supplied to the fuel cell 4 and produced water.
図3に示すように、燃料電池システム1を停止する際、まずステップS203で示した停止前発電を実施することによって、残留水量が燃料電池停止処理を実施する前、すなわち通常の発電時よりも増加していく。そして、予め設定した時間停止前発電を実施することによって、燃料電池4には通常の発電時よりも多くの残留水が残留することになる。 As shown in FIG. 3, when the fuel cell system 1 is stopped, first, the power generation before stop shown in step S203 is performed, so that the residual water amount is before the fuel cell stop processing is performed, that is, compared with the normal power generation. It will increase. Then, by performing power generation before stopping for a preset time, more residual water remains in the fuel cell 4 than during normal power generation.
この後、停止前発電を停止してステップS207で示した乾燥ガスによるガス流路のパージを行うと、燃料電池4の内部に残留した水が排出され、残留水量が減少していく。このとき、パージ条件を最適に設定すると、固体高分子電解質膜の湿潤状態を保ったままガス流路の水のみを外部に排出することができる。この最適なパージ条件は燃料電池の仕様によって異なるが、パージガスの流量やパージ時間、パージガスの温度、相対湿度などのパラメータを最適化するための一般的な方法を利用することによって、最適なパージ条件を設定することが可能である。 Thereafter, when the power generation before the stop is stopped and the gas flow path is purged with the dry gas shown in step S207, the water remaining inside the fuel cell 4 is discharged, and the residual water amount decreases. At this time, if the purge condition is set optimally, only the water in the gas channel can be discharged to the outside while the solid polymer electrolyte membrane is kept wet. This optimal purge condition varies depending on the fuel cell specifications, but it can be optimized by using general methods to optimize parameters such as purge gas flow rate, purge time, purge gas temperature, and relative humidity. Can be set.
このように、本実施形態の燃料電池システム1では、単位時間あたりの残留水量を通常の発電時よりも多くなるように制御した停止前発電を実施した後に発電を停止し、その後に燃料電池4を通常の運転時よりも低湿度のガスによってパージするので、固体高分子電解質膜を湿潤状態に保ったまま、ガス流路の水のみを外部に排出して残留しないようにすることができる。これによってフラッディングを発生させることなく、燃料電池システム1が氷点下の環境にあってもガス流路の閉塞を防いで再起動を可能にすることができる。 As described above, in the fuel cell system 1 according to the present embodiment, the power generation is stopped after the power generation before stop is performed so that the residual water amount per unit time is controlled to be larger than that during normal power generation, and then the fuel cell 4 is stopped. Is purged with a gas having a humidity lower than that during normal operation, so that only the water in the gas flow path can be discharged to the outside without leaving the solid polymer electrolyte membrane in a wet state. As a result, without causing flooding, even if the fuel cell system 1 is in an environment below freezing point, it is possible to prevent the gas flow path from being blocked and to restart it.
また、本実施形態の燃料電池システム1では、停止前発電のときに燃料電池4の入口における燃料ガスあるいは酸化剤ガスの圧力を、通常の発電時よりも大きくなるように制御するので、停止前発電のときにおける単位時間あたりの残留水量を通常の発電時よりも増加するように制御することができる。 Further, in the fuel cell system 1 of the present embodiment, the pressure of the fuel gas or the oxidant gas at the inlet of the fuel cell 4 is controlled so as to be larger than that during normal power generation during power generation before stoppage. It is possible to control so that the amount of residual water per unit time during power generation is increased compared to that during normal power generation.
さらに、本実施形態の燃料電池システム1では、停止前発電のときに燃料ガスあるいは酸化剤ガスの利用率が通常の発電時における利用率よりも大きくなるように燃料ガスあるいは酸化剤ガスの流量を制御するので、停止前発電のときにおける単位時間あたりの残留水量を通常の発電時よりも増加するように制御することができる。 Further, in the fuel cell system 1 of the present embodiment, the flow rate of the fuel gas or oxidant gas is set so that the utilization rate of the fuel gas or oxidant gas is greater than the utilization rate during normal power generation during power generation before stoppage. Since it controls, it can control so that the amount of residual water per unit time at the time of power generation before stop may be increased from that during normal power generation.
<第2の実施形態>
以下、本発明の第2の実施形態を図面に基づいて説明する。図4は本実施形態に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
<Second Embodiment>
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the fuel cell system according to this embodiment.
図4に示すように、本実施形態の燃料電池システム41は、燃料極2の入口と出口との間の差圧を計測する燃料極差圧計42と、酸化剤極3の入口と出口との間の差圧を計測する酸化剤極差圧計43と、燃料電池4を冷却するための冷却系とをさらに備えたことが第1の実施形態と異なっている。
As shown in FIG. 4, the
ここで、冷却系は、冷却液を循環させる冷却液ポンプ44と、冷却液を貯蔵する冷却液タンク45と、燃料電池4の内部に設けられた冷却液流路46と、ラジエータファン47からの冷却風によって冷却水を放熱させるラジエータ48とを備えている。
Here, the cooling system includes a cooling
次に、本実施形態の燃料電池システム41による燃料電池停止処理を図5のフローチャートに基づいて説明する。図5に示すように、まず燃料電池システム41を停止させる指令が入力されると(S501)、制御装置5は燃料ガス加湿装置7及び酸化剤ガス加湿装置12を制御して燃料電池4の入口における燃料ガスおよび酸化剤ガスの相対湿度を通常の発電時よりも高くなるように上昇させる(S502)。このとき同時に冷却液ポンプ44の回転数を上昇させて、燃料電池4内部の冷却液流路46を流れる冷却液温度を低下させて燃料電池4の温度を低下させる(S503)。
Next, the fuel cell stop process by the
そして、この状態で燃料ガス流量制御装置6及び酸化剤ガス流量制御装置11を制御して燃料電池4に供給される燃料ガス及び酸化剤ガスの流量を、反応ガス欠乏状態が避けることができる限界まで少なくなるようにしながら停止前発電を実施する(S504)。これにより、燃料ガス及び酸化剤ガスの利用率を通常の発電時よりも大きくすることができる。
In this state, the fuel gas flow rate control device 6 and the oxidant gas flow
ここで、この停止前発電中には燃料極差圧計42あるいは酸化剤極差圧計43によって検出される差圧が予め設定した値を超えるか否かを監視し(S505)、差圧が設定値を超えない場合には予め設定した時間が経過するまで停止前発電を行った後に(S506)、燃料電池4の発電を停止する(S507)。また、ステップS505において、燃料極差圧計42あるいは酸化剤極差圧計43によって検出される差圧が設定値を上回った場合には、直ちに発電を停止してフラッディングの発生を防止する(S507)。
Here, during the power generation before the stop, it is monitored whether or not the differential pressure detected by the fuel electrode
こうして停止前発電を停止したら、次に燃料ガス切替バルブ8、9及び酸化剤ガス切替バルブ13、14をバイパス側へ切り替え(S508)、燃料ガス加湿装置7及び酸化剤ガス加湿装置12をバイパスするように流路を切り替えて燃料電池4に乾燥した燃料ガス及び酸化剤ガスを供給してパージを実施する(S509)。
When the power generation before the stop is thus stopped, the fuel
そして、予め設定した時間が経過するまで乾燥したガスを供給した後(S510)、燃料電池システム1を停止して(S511)本実施形態の燃料電池システム41による燃料電池停止処理を終了する。
Then, after supplying dry gas until a preset time has elapsed (S510), the fuel cell system 1 is stopped (S511), and the fuel cell stop process by the
このように、本実施形態の燃料電池システム41では、停止前発電のときに燃料電池4の入口における燃料ガスあるいは酸化剤ガスの相対湿度が通常の発電時よりも大きくなるように制御するので、停止前発電のときにおける単位時間あたりの残留水量を通常の発電時よりも増加するように制御することができる。
Thus, in the
また、本実施形態の燃料電池システム41では、停止前発電のときに燃料電池4の内部温度を通常の発電時よりも低くなるように制御するので、停止前発電のときにおける単位時間あたりの残留水量を通常の発電時よりも増加するように制御することができる。
Further, in the
さらに、本実施形態の燃料電池システム41では、燃料電池4の入口における燃料ガスあるいは酸化剤ガスの圧力が所定の圧力より大きくなったときには、燃料電池4の発電を停止して通常の運転時よりも低湿度のガスによってパージするので、フラッディングによる発電停止を起こすことなく、燃料電池システム41を停止することができる。
Further, in the
以上、本発明の燃料電池システムについて、図示した実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。 Although the fuel cell system of the present invention has been described based on the illustrated embodiment, the present invention is not limited to this, and the configuration of each part is replaced with an arbitrary configuration having the same function. Can do.
燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学反応により反応させて発電する燃料電池を備えた燃料電池システムに係り、特に燃料電池システムを停止するときに固体高分子電解質膜の湿潤状態を保ったまま残留水を排出するように制御して、氷点下の環境であっても再起動を可能にするための技術として極めて有用である。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell system including a fuel cell that generates electric power by reacting a fuel gas and an oxidant gas by an electrochemical reaction, and particularly when the fuel cell system is stopped, the solid polymer electrolyte membrane remains in a wet state. It is extremely useful as a technique for enabling restarting even in a sub-freezing environment by controlling to discharge water.
1、41 燃料電池システム
2 燃料極
3 酸化剤極
4 燃料電池
5 制御装置
6 燃料ガス流量制御装置
7 燃料ガス加湿装置
8、9 燃料ガス切替バルブ
10 燃料ガス出口バルブ
11 酸化剤ガス流量制御装置
12 酸化剤ガス加湿装置
13、14 酸化剤ガス切替バルブ
15 酸化剤ガス出口バルブ
42 燃料極差圧計
43 酸化剤極差圧計
44 冷却液ポンプ
45 冷却液タンク
46 冷却液流路
47 ラジエータファン
48 ラジエータ
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記燃料電池に供給される水と生成水の合計量から前記燃料電池によって排出される水の量を差し引いた単位時間あたりの残留水量が通常の発電時よりも多くなるように停止前発電を行い、予め設定した時間が経過した後に前記停止前発電を停止して前記燃料電池を通常の運転時よりも低湿度のガスによってパージすることを特徴とする燃料電池システム。 In a fuel cell system for generating power by supplying a fuel gas and an oxidant gas to a fuel cell having a structure in which a solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between a fuel electrode and an oxidant electrode,
Power generation before stop is performed so that the amount of residual water per unit time obtained by subtracting the amount of water discharged by the fuel cell from the total amount of water supplied to the fuel cell and produced water is greater than that during normal power generation. The fuel cell system is characterized in that after a preset time elapses, the power generation before the stop is stopped and the fuel cell is purged with a gas having a lower humidity than during normal operation.
前記燃料電池に供給される水と生成水の合計量から前記燃料電池によって排出される水の量を差し引いた単位時間あたりの残留水量が通常の発電時よりも多くなるように停止前発電を行い、
予め設定した時間が経過した後に前記停止前発電を停止して前記燃料電池を通常の運転時よりも低湿度のガスによってパージする
ことを特徴とする燃料電池システムの発電停止方法。 A fuel cell system power generation stopping method for generating power by supplying fuel gas and oxidant gas to a fuel cell having a structure in which a solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between a fuel electrode and an oxidant electrode,
Power generation before stop is performed so that the amount of residual water per unit time obtained by subtracting the amount of water discharged by the fuel cell from the total amount of water supplied to the fuel cell and produced water is greater than that during normal power generation. ,
A method for stopping power generation of a fuel cell system, wherein after the preset time has elapsed, the power generation before the stop is stopped and the fuel cell is purged with a gas having a lower humidity than during normal operation.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005225538A JP2007042445A (en) | 2005-08-03 | 2005-08-03 | Fuel cell system and power generation shutdown method of fuel cell system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005225538A JP2007042445A (en) | 2005-08-03 | 2005-08-03 | Fuel cell system and power generation shutdown method of fuel cell system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007042445A true JP2007042445A (en) | 2007-02-15 |
Family
ID=37800239
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005225538A Pending JP2007042445A (en) | 2005-08-03 | 2005-08-03 | Fuel cell system and power generation shutdown method of fuel cell system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007042445A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010129293A (en) * | 2008-11-26 | 2010-06-10 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell vehicle |
JP2010232065A (en) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Osaka Gas Co Ltd | Solid polymer fuel cell system and stopping method therefor |
WO2011010365A1 (en) * | 2009-07-21 | 2011-01-27 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell system |
US8318364B2 (en) | 2008-07-07 | 2012-11-27 | Panasonic Corporation | Fuel cell system |
-
2005
- 2005-08-03 JP JP2005225538A patent/JP2007042445A/en active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8318364B2 (en) | 2008-07-07 | 2012-11-27 | Panasonic Corporation | Fuel cell system |
JP2010129293A (en) * | 2008-11-26 | 2010-06-10 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell vehicle |
JP2010232065A (en) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Osaka Gas Co Ltd | Solid polymer fuel cell system and stopping method therefor |
WO2011010365A1 (en) * | 2009-07-21 | 2011-01-27 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell system |
CN102473940A (en) * | 2009-07-21 | 2012-05-23 | 丰田自动车株式会社 | Fuel cell system |
JP5382627B2 (en) * | 2009-07-21 | 2014-01-08 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell system |
US9190679B2 (en) | 2009-07-21 | 2015-11-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
DE112009005087B4 (en) * | 2009-07-21 | 2021-04-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control method for a fuel cell system and a fuel cell system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5596758B2 (en) | Fuel cell system and control method thereof | |
JP2011228105A (en) | Fuel cell system and control method | |
JP7029630B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2017152113A (en) | Low-temperature startup method of fuel cell system | |
JP2008130471A (en) | Fuel cell operation system | |
JP5239201B2 (en) | Fuel cell system and impurity discharge method in fuel cell system | |
JP2009146748A (en) | Fuel cell system | |
JP2007042445A (en) | Fuel cell system and power generation shutdown method of fuel cell system | |
JP6123774B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2009181964A (en) | Fuel cell system | |
JP2008269911A (en) | Fuel cell system, and gas pressure control method in fuel cell system | |
JP4797346B2 (en) | Fuel cell system | |
JP4876593B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2007053015A (en) | Fuel cell system | |
JP2009127633A (en) | Opening and closing valve, fuel cell system, and control method of fuel cell system | |
JP5187477B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2009123588A (en) | Fuel cell system | |
JP2009076261A (en) | Fuel cell system and its starting method | |
JP2006339112A (en) | Fuel cell system | |
JP4742522B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2006252920A (en) | Fuel cell system | |
JP2005251517A (en) | Fuel cell system | |
JP6315714B2 (en) | Operation control method of fuel cell system | |
JP2006286573A (en) | Fuel cell controller | |
JP2005085537A (en) | Fuel cell system |