JP2007103124A - Control method of fuel cell power generation system - Google Patents

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貢 高橋
Yoshiaki Odai
佳明 尾台
Kazunori Tsuchino
和典 土野
Kazuhiko Kawajiri
和彦 川尻
Takeo Matsuzaki
健男 松崎
Hiroaki Urushibata
広明 漆畑
Hajime Yoshiyasu
一 吉安
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control method of a fuel cell power generation system, wherein at a time of the start up of a fuel cell stack under the condition that oxidant electrode is filled with hydrogen during a shutdown storing, start up can be operated without causing catalyst deterioration of the catalyst layer of the oxidant electrode. <P>SOLUTION: A fuel cell stack 1, a reforming unit 3, an oxidant gas supply means 24 and an inert gas purge means 26 to the oxidant electrode are provided. The reforming unit 3 is warmed at start up, and the inert gas purge means 26 is started up so that substitution of the inert gas is completed by the time the warming up of the reforming unit 3 is completed, and an operation of the reforming unit 3 is started, as soon as the inert gas purge means 26 is stopped, when the warming up of the refroming unit 3 is completed, and thus a start up of a fuel cell stack 1 is controlled. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、固体高分子形燃料電池を用いた燃料電池発電システムの制御方法に関するものである。   The present invention relates to a control method for a fuel cell power generation system using a polymer electrolyte fuel cell.

固体高分子形燃料電池は電解質として固体高分子膜を用いた燃料電池であり、燃料極に燃料ガスである水素もしくは水素含有ガス、酸化剤極に酸化剤ガスである酸素もしくは酸素含有ガス(通常空気)を供給し、それぞれの電極(燃料極と酸化剤極)において、カーボンに白金微粒子の触媒を担持した電極触媒層で水素と酸素の反応エネルギーを直接電気エネルギーに変換し取り出す装置である。それぞれの電極の触媒層では、次式に示す反応が起こる。このとき、燃料極に供給された水素は、燃料極で電子と水素イオンとに分解され、電子は外部回路を通って、水素イオンは固体高分子膜(電解質)を通って酸化剤極へ移動し、酸化剤極に供給された酸素と反応する。   A polymer electrolyte fuel cell is a fuel cell that uses a solid polymer membrane as an electrolyte. Hydrogen or a hydrogen-containing gas that is a fuel gas at the fuel electrode and oxygen or an oxygen-containing gas that is an oxidant gas at the oxidant electrode (usually This is a device that converts the reaction energy of hydrogen and oxygen directly into electric energy and takes it out at an electrode catalyst layer in which a catalyst of platinum fine particles is supported on carbon at each electrode (fuel electrode and oxidant electrode). In the catalyst layer of each electrode, the reaction shown in the following formula occurs. At this time, the hydrogen supplied to the fuel electrode is decomposed into electrons and hydrogen ions at the fuel electrode, the electrons pass through an external circuit, and the hydrogen ions move through the solid polymer membrane (electrolyte) to the oxidant electrode. It reacts with oxygen supplied to the oxidizer electrode.

燃料極反応 H → 2H + 2e (1)
酸化剤極反応 1/2O + 2H + 2e → HO (2)
一対の燃料極と酸化剤極とで固体高分子膜を狭持したひとつの電池(単電池)の起電力は約1Vと低いので、実用的には単電池を複数直列接続して各単電池へ燃料ガスと酸化剤ガスを一括供給できる構造にした燃料電池スタックが用いられる。燃料電池発電システムは、燃料電池本体である燃料電池スタックと、この燃料電池スタックの燃料極に燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、酸化剤極に酸化剤を供給する酸化剤供給手段と、燃料電池スタックの電気出力を外部負荷に供給できる形に変換する電力変換器と、それらの装置を制御する制御装置とからなる。酸化剤ガスには通常空気を利用し、酸化剤供給手段としては空気ブロワが用いられる。燃料ガス供給手段には、都市ガスや灯油などの原燃料と原料水を触媒で反応させて水素含有ガスである燃料ガスを生成する改質器が用いられる。改質反応には700℃程度の温度が必要であり、改質器が燃料ガスを生成可能となる運転条件になるまでには、1時間程度の暖機運転が必要である。
Fuel electrode reaction H 2 → 2H + + 2e (1)
Oxidant electrode reaction 1 / 2O 2 + 2H + + 2e - → H 2 O (2)
Since the electromotive force of a single battery (single cell) sandwiching a solid polymer membrane between a pair of fuel electrode and oxidizer electrode is as low as about 1V, a plurality of single cells are practically connected in series. A fuel cell stack having a structure capable of collectively supplying fuel gas and oxidant gas is used. The fuel cell power generation system includes a fuel cell stack that is a fuel cell main body, a fuel gas supply unit that supplies a fuel gas to a fuel electrode of the fuel cell stack, an oxidant supply unit that supplies an oxidant to an oxidant electrode, It consists of a power converter that converts the electric output of the fuel cell stack into a form that can be supplied to an external load, and a control device that controls these devices. Usually, air is used as the oxidant gas, and an air blower is used as the oxidant supply means. As the fuel gas supply means, a reformer is used that generates a fuel gas, which is a hydrogen-containing gas, by reacting raw fuel such as city gas or kerosene and raw water with a catalyst. A temperature of about 700 ° C. is required for the reforming reaction, and a warm-up operation of about one hour is required until the reformer reaches an operating condition that enables generation of fuel gas.

固体高分子形燃料電池は電解質が固体で扱いやすくまた小形軽量化が容易で一般家庭に導入しやすいと考えられている。一般家庭用として用いる場合には、昼間運転して電力需要の低い夜間は停止するなど、一日に一回は起動停止を行なうDSS(Daily Start & Stop)運転が求められる。DSS運転においては、連続運転に比べて燃料電池スタックの性能が早く劣化することが知られている。この原因の一つとして停止保管時に酸化剤極内に存在する酸素による酸化剤極の触媒層を構成する白金微粒子やカーボンの酸化劣化や白金微粒子の凝集が考えられている。   The polymer electrolyte fuel cell is considered to be easy to handle in an ordinary household because the electrolyte is solid and easy to handle and can be easily reduced in size and weight. When used for general households, DSS (Daily Start & Stop) operation is required to start and stop once a day, such as during the daytime and stop at night when power demand is low. In DSS operation, it is known that the performance of the fuel cell stack deteriorates faster than in continuous operation. As one of the causes, it is conceivable that platinum fine particles or carbon that constitute the catalyst layer of the oxidant electrode due to oxygen existing in the oxidant electrode during stop storage and oxidative deterioration of carbon or aggregation of the platinum fine particles.

これを防ぐために、停止操作時に燃料極への燃料ガスの供給および発電を継続したまま酸化剤極への空気供給を停止し、酸化剤極内の酸素を消費除去してから燃料電池運転を停止し、次いで還元性ガスである水素ガスで酸化剤極をパージして、燃料極および酸化剤極を水素含有ガスで満たして密閉して、停止保管する方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。燃料電池スタックは発電中60〜80℃で運転されるが、停止後は燃料電池スタックの温度が低下するため燃料極、酸化剤極内のガス圧も低下して大気圧に対して負圧となる。したがって、燃料極、酸化剤極が密閉されているといえども、シール部からの大気(酸素)の吸い込みを完全に防ぐことは難しい。しかし、例えば酸化剤極の連通空間に外部から微量の酸素が入った場合でも、酸化剤極は水素ガスで満たされて保管されているので、酸素は酸化剤極の触媒層で水素と反応して除去され、酸化剤極の連通空間は水素雰囲気に保たれる。したがって、酸化剤極に水素がある限り触媒の劣化は起こらない。同様に、燃料極の連通空間に外部から微量の酸素が入った場合でも、燃料極も水素ガスで満たされて保管されているので、触媒の劣化は防止される。   To prevent this, stop the fuel cell operation after stopping the supply of fuel gas to the fuel electrode and the air supply to the oxidizer electrode during the stop operation and consuming and removing oxygen in the oxidizer electrode. Then, a method is disclosed in which the oxidant electrode is purged with hydrogen gas, which is a reducing gas, the fuel electrode and the oxidant electrode are filled with a hydrogen-containing gas, sealed, and stored in a stopped state (for example, Patent Documents). 1). Although the fuel cell stack is operated at 60 to 80 ° C. during power generation, the temperature of the fuel cell stack decreases after the stop, so that the gas pressure in the fuel electrode and the oxidant electrode also decreases and becomes negative with respect to the atmospheric pressure. Become. Therefore, even if the fuel electrode and the oxidizer electrode are sealed, it is difficult to completely prevent the intake of air (oxygen) from the seal portion. However, for example, even when a small amount of oxygen enters the communication space of the oxidant electrode from the outside, the oxidant electrode is filled with hydrogen gas and stored, so that oxygen reacts with hydrogen in the catalyst layer of the oxidant electrode. The communication space of the oxidizer electrode is maintained in a hydrogen atmosphere. Therefore, as long as there is hydrogen in the oxidizer electrode, the catalyst does not deteriorate. Similarly, even when a small amount of oxygen enters the communication space of the fuel electrode from the outside, the fuel electrode is also filled with hydrogen gas and stored, so that deterioration of the catalyst is prevented.

特開2002−93448号公報(5頁、図1)Japanese Patent Laid-Open No. 2002-93448 (page 5, FIG. 1)

従来の停止保管方法、いわゆる水素封入停止保管方法においては、燃料電池発電システムを起動する時に、燃料電池スタックの燃料極および酸化剤極内には水素ガスが存在している。この状態で発電のために燃料極に燃料ガスを供給しても問題はないが、酸化剤極に空気を供給すると、空気中の酸素と水素とが触媒作用により直接発熱反応を起こして触媒が加熱される。供給する空気量が少量であれば問題ないが、発電時のような大量の空気を供給すると大きな発熱が起こり、触媒層の温度が上昇し触媒劣化が起こるという問題があった。   In a conventional stop storage method, so-called hydrogen-filled stop storage method, hydrogen gas exists in the fuel electrode and the oxidant electrode of the fuel cell stack when the fuel cell power generation system is started. There is no problem if fuel gas is supplied to the fuel electrode for power generation in this state. However, if air is supplied to the oxidant electrode, oxygen and hydrogen in the air cause a direct exothermic reaction due to catalytic action, and the catalyst Heated. There is no problem if the amount of air to be supplied is small, but there is a problem that when a large amount of air is supplied as in power generation, a large amount of heat is generated, the temperature of the catalyst layer rises and the catalyst deteriorates.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、停止保管状態で酸化剤極が水素で満たされた状態で燃料電池スタックを起動する時に、酸化剤極の触媒層の触媒劣化を招かない起動が可能な燃料電池発電システムの制御方法を提供するものである。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems. When the fuel cell stack is started in a state where the oxidant electrode is filled with hydrogen in the stopped storage state, the catalyst of the catalyst layer of the oxidant electrode is used. It is an object of the present invention to provide a control method for a fuel cell power generation system that can be activated without causing deterioration.

この発明に係る燃料電池発電システムの制御方法は、燃料電池スタックと、改質器と、酸化剤ガス供給手段と、酸化剤極への不活性ガスパージ手段とを備え、起動時に改質器の暖機運転を開始し、改質器の暖機運転の完了時に酸化剤極の不活性ガス置換が完了するように酸化剤極の不活性ガスパージ手段を起動し、改質器の暖機運転の完了時に酸化剤極の不活性ガスパージ手段を停止するとともに改質器の運転を開始し、燃料電池スタックの発電を開始する制御を行なうものである。   A control method for a fuel cell power generation system according to the present invention includes a fuel cell stack, a reformer, an oxidant gas supply means, and an inert gas purge means for an oxidant electrode, and warms up the reformer at startup. When the reformer warm-up operation is completed, start the oxidant electrode inert gas purge to complete the reformer warm-up operation. At times, the inert gas purging means of the oxidizer electrode is stopped and the reformer is started to perform control to start power generation of the fuel cell stack.

この発明によれば、停止保管時に燃料電池スタックの酸化剤極を水素雰囲気に保った状態で燃料電池発電システム起動するときに、酸化剤極の触媒層の触媒劣化を起こさずに起動することが可能となり、起動停止に伴う燃料電池発電システムの性能劣化を防止できるものである。   According to the present invention, when the fuel cell power generation system is started in a state where the oxidant electrode of the fuel cell stack is kept in a hydrogen atmosphere during stop storage, the fuel cell stack can be started without causing catalyst deterioration of the catalyst layer of the oxidant electrode. It becomes possible to prevent the performance deterioration of the fuel cell power generation system due to the start and stop.

実施の形態1.
図1は、この発明を実施するための、実施の形態1による燃料電池発電システムの構成を示す模式図である。通常、燃料電池スタック1は複数の単電池を積層して構成されるが、図1においては説明を容易にするため燃料電池スタック1は一つの単電池の構成で示している。燃料極1aに燃料ガスを供給する燃料ガス供給孔2と燃料ガス供給手段である改質器3の燃料ガス出口4とは、燃料ガス供給弁5を介して燃料ガス供給導管6a、6bで接続されている。燃料電池スタック1の燃料極1aからの燃料オフガスを排気する燃料ガス排気孔7と改質器3の燃焼バーナ入口8とは、燃料ガス排気弁9を介して燃料ガス排気導管10a、10bで接続されている。改質器3の原燃料入口13と原燃料供給手段14とは、原燃料弁15を介して原燃料供給導管16で接続されており、原燃料供給手段14と原燃料供給弁15との間で原燃料供給導管16は分岐し起動バーナ燃料供給弁17を介して起動バーナ燃料供給導管18で改質器3の起動バーナ入口19に接続される。原燃料供給弁15と原燃料入口13との間には原燃料供給導管16には原料水供給手段20が接続されている。原料水供給手段20は原燃料に一定の割合の水を注入する装置であり、ポンプや流量計から構成される。燃料電池スタック1の酸化剤極1bに酸化剤である空気を供給する酸化剤供給孔21は、酸化剤供給弁22を介して酸化剤供給導管23a、23bで酸化剤供給手段である空気ブロア24に接続され、酸化剤供給孔21と酸化剤供給弁22との間の酸化剤供給導管23aには窒素供給弁25を介して窒素供給手段26が接続されている。窒素供給手段26は、例えば窒素ガスボンベや窒素製造装置である。燃料電池スタック1の酸化剤極1bからの空気オフガスの排気孔である酸化剤排気孔27は、酸化剤排気弁28を介して酸化剤排気導管29a、29bで燃料電池発電システムの排気孔(図示せず)に接続される。図示していないが、発電時の燃料電池スタック1の温度を60〜80℃の一定温度に保つため、燃料電池スタック1には加熱冷却装置が備えられている。燃料電池スタック1の電気出力端子30a、30bはスイッチ31を介して電力変換器32に接続され、電力変換器32の出力は外部負荷33に接続される。電力変換器32は、燃料電池スタック1の電気出力を外部負荷で消費できるように電圧や周波数を変換するコンバータやインバータから構成される。なお、図示していないが、燃料電池スタック1、改質器3、燃料ガス供給弁5などの各構成機器や導管、配線には温度、圧力、流量、電流、電圧などのセンサが設置されており、各構成機器の制御信号や各センサのセンサ信号43は制御装置42に入出力され、制御装置42により各構成機器は制御される。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a fuel cell power generation system according to Embodiment 1 for carrying out the present invention. Normally, the fuel cell stack 1 is configured by laminating a plurality of single cells, but in FIG. 1, the fuel cell stack 1 is shown as a single cell configuration for ease of explanation. A fuel gas supply hole 2 for supplying fuel gas to the fuel electrode 1a and a fuel gas outlet 4 of the reformer 3 as fuel gas supply means are connected via fuel gas supply valves 5 through fuel gas supply conduits 6a and 6b. Has been. The fuel gas exhaust hole 7 for exhausting the fuel off-gas from the fuel electrode 1a of the fuel cell stack 1 and the combustion burner inlet 8 of the reformer 3 are connected via a fuel gas exhaust valve 9 by fuel gas exhaust conduits 10a and 10b. Has been. The raw fuel inlet 13 and the raw fuel supply means 14 of the reformer 3 are connected by a raw fuel supply conduit 16 via a raw fuel valve 15, and between the raw fuel supply means 14 and the raw fuel supply valve 15. The raw fuel supply conduit 16 branches and is connected to the start burner inlet 19 of the reformer 3 via the start burner fuel supply valve 17 and the start burner fuel supply conduit 18. A raw water supply means 20 is connected to the raw fuel supply conduit 16 between the raw fuel supply valve 15 and the raw fuel inlet 13. The raw water supply means 20 is a device that injects a certain proportion of water into the raw fuel, and includes a pump and a flow meter. An oxidant supply hole 21 for supplying air, which is an oxidant, to the oxidant electrode 1b of the fuel cell stack 1 is provided with an oxidant supply conduit 23a, 23b via an oxidant supply valve 22 and an air blower 24 as oxidant supply means. A nitrogen supply means 26 is connected to an oxidant supply conduit 23 a between the oxidant supply hole 21 and the oxidant supply valve 22 through a nitrogen supply valve 25. The nitrogen supply means 26 is, for example, a nitrogen gas cylinder or a nitrogen production apparatus. An oxidant exhaust hole 27 that is an exhaust hole for air off-gas from the oxidant electrode 1b of the fuel cell stack 1 is connected to an exhaust hole (see FIG. (Not shown). Although not shown, in order to keep the temperature of the fuel cell stack 1 during power generation at a constant temperature of 60 to 80 ° C., the fuel cell stack 1 is provided with a heating and cooling device. The electrical output terminals 30 a and 30 b of the fuel cell stack 1 are connected to the power converter 32 via the switch 31, and the output of the power converter 32 is connected to the external load 33. The power converter 32 includes a converter and an inverter that convert voltage and frequency so that the electric output of the fuel cell stack 1 can be consumed by an external load. Although not shown, each component device such as the fuel cell stack 1, the reformer 3, and the fuel gas supply valve 5, the conduit, and the wiring are provided with sensors such as temperature, pressure, flow rate, current, and voltage. In addition, the control signal of each component device and the sensor signal 43 of each sensor are input / output to / from the control device 42, and each component device is controlled by the control device 42.

次に、本実施の形態における、発電時の運転方法について説明する。定常運転時においては、改質器3は原燃料供給手段14と原料水供給手段20とから都市ガスやLPG(液化プロパンガス)、灯油などの原燃料と原料水との供給を受け、燃料ガスとして水素含有ガスに改質して燃料ガスを生成する。原燃料を改質器3で燃料ガスに改質するには、改質に必要なエネルギーと改質器3を700℃程度の温度に維持することとが必要であり、このために後で述べる燃料オフガスが利用される。改質器で生成された燃料ガスは、燃料ガス出口4、燃料ガス供給導管6a、燃料ガス供給弁5、燃料ガス供給導管6bおよび燃料ガス供給孔2を通り、燃料電池スタック1の燃料極1aに供給される。供給された燃料ガスのうち反応に寄与しなかった燃料ガスは、燃料オフガスとして燃料ガス排気孔7から燃料ガス排気導管10a、燃料ガス排気弁9および燃料ガス排気導管10bを通り、燃焼バーナ入口8から改質器3に供給される。改質器3に供給された燃料オフガスは、燃焼バーナで燃焼され、改質器3の温度の維持および改質に必要な熱エネルギーの供給に使われる。燃料電池スタック1の酸化剤極1bには空気ブロア24から酸化剤供給導管23b、酸化剤供給弁22および酸化剤供給導管23aを通して空気が供給される。酸化剤極1bで反応に寄与しなかった空気は、空気オフガスとして酸化剤排気孔27から酸化剤排気導管29a、酸化剤排気弁28、酸化剤排気導管29bを通りシステムから排出される。定常運転時には窒素供給弁25は閉である。燃料電池スタック1の電気出力端子30a、30bから得られる電気出力は、ON状態のスイッチ31を通り電力変換器32に供給され、適切な電圧や周波数に変換され外部負荷33で消費される。   Next, an operation method during power generation in this embodiment will be described. During steady operation, the reformer 3 receives supply of raw fuel and raw water such as city gas, LPG (liquefied propane gas) and kerosene from the raw fuel supply means 14 and the raw water supply means 20, and fuel gas. The fuel gas is generated by reforming into a hydrogen-containing gas. In order to reform the raw fuel into fuel gas by the reformer 3, it is necessary to maintain the reformer 3 at a temperature of about 700 ° C. and the energy required for reforming. Fuel off-gas is used. The fuel gas generated in the reformer passes through the fuel gas outlet 4, the fuel gas supply conduit 6a, the fuel gas supply valve 5, the fuel gas supply conduit 6b, and the fuel gas supply hole 2, and passes through the fuel electrode 1a of the fuel cell stack 1. To be supplied. Of the supplied fuel gas, the fuel gas that has not contributed to the reaction passes through the fuel gas exhaust pipe 10a, the fuel gas exhaust valve 9 and the fuel gas exhaust pipe 10b from the fuel gas exhaust hole 7 as fuel off-gas, and enters the combustion burner inlet 8 To the reformer 3. The fuel off-gas supplied to the reformer 3 is burned by a combustion burner, and is used for maintaining the temperature of the reformer 3 and supplying thermal energy necessary for reforming. Air is supplied from the air blower 24 to the oxidant electrode 1b of the fuel cell stack 1 through the oxidant supply conduit 23b, the oxidant supply valve 22, and the oxidant supply conduit 23a. The air that has not contributed to the reaction at the oxidant electrode 1b is discharged from the system through the oxidant exhaust hole 27 as the air off-gas through the oxidant exhaust conduit 29a, the oxidant exhaust valve 28, and the oxidant exhaust conduit 29b. During steady operation, the nitrogen supply valve 25 is closed. The electrical output obtained from the electrical output terminals 30a and 30b of the fuel cell stack 1 is supplied to the power converter 32 through the switch 31 in the ON state, converted into an appropriate voltage and frequency, and consumed by the external load 33.

上述の動作は定常運転時の動作であるが、停止状態の燃料電池発電システムを定常運転状態にするためには起動操作が必要となる。主な起動操作は改質器3の暖機運転である。停止状態の燃料電池発電システムにおける改質器3の温度は外気温程度であるため、改質器3が正常に原燃料から水素含有ガスである燃料ガスを生成する運転温度(700℃程度)まで改質器3を昇温する暖機運転の必要がある。定常運転時では改質器3の温度維持には燃料オフガスの燃焼を利用するため起動バーナ燃料供給弁17は閉であるが、システム停止状態から改質器を昇温する暖機運転では未だ燃料オフガスを利用できないため、起動バーナ燃料供給弁17を開として原燃料を直接起動バーナで燃焼させる。改質器3を700℃程度の運転温度まで昇温してから原料水を供給し、最後に原燃料を供給して改質器3から燃料ガスが得られる。燃料ガスを燃料電池スタック1に供給し、燃料オフガスが利用可能になれば起動バーナ燃料供給弁17を閉とし、定常運転に移行する。   Although the above-described operation is an operation at the time of steady operation, a start-up operation is required to bring the stopped fuel cell power generation system into a steady operation state. The main starting operation is the warm-up operation of the reformer 3. Since the temperature of the reformer 3 in the stopped fuel cell power generation system is about the outside air temperature, the reformer 3 normally operates up to the operating temperature (about 700 ° C.) at which the fuel gas that is a hydrogen-containing gas is generated from the raw fuel. There is a need for warm-up operation to raise the temperature of the reformer 3. During steady operation, the start burner fuel supply valve 17 is closed to utilize the combustion of the fuel off-gas for maintaining the temperature of the reformer 3, but the fuel is still not used in the warm-up operation in which the temperature of the reformer is raised from the system stop state. Since off-gas cannot be used, the starting burner fuel supply valve 17 is opened and the raw fuel is directly burned by the starting burner. After the temperature of the reformer 3 is raised to an operating temperature of about 700 ° C., the raw water is supplied, and finally the raw fuel is supplied to obtain the fuel gas from the reformer 3. When the fuel gas is supplied to the fuel cell stack 1 and the fuel off-gas becomes available, the start burner fuel supply valve 17 is closed and the routine shifts to a steady operation.

次に、本実施の形態における、停止時の運転方法について説明する。このような燃料電池発電システムにおいて、水素封入停止保管方法を適用するには、まず燃料極1aへの燃料ガスの供給を継続した状態で酸化剤供給弁22と酸化剤排気弁28を閉じ酸化剤極1bへの空気供給を停止する。このとき電力変換器32を動作させた状態で燃料電池スタック1の発電出力の外部負荷33での消費も継続する。この結果、酸化剤極1bの酸素は消費除去され、酸化剤極1bに酸素がほとんどなくなると、燃料極1aと酸化剤極1bとの水素分圧差により、燃料極1aから酸化剤極1bに水素が電気化学的に移動し、酸化剤極1bも水素含有ガスで満たされる。この状態で、燃料ガス供給弁5と燃料ガス排気弁9とを閉じて燃料極1aへの燃料ガス供給を停止し、その他の構成機器を止めて燃料電池発電システム全体を停止する。この結果、燃料電池スタック1の停止保管時の状態は、燃料極1aの連通空間、すなわち燃料ガス供給弁5から燃料ガス排気弁9までの間の燃料ガス供給導管6a、燃料極1a空間および燃料ガス排気導管10aの空間が水素含有ガスで満たされた状態となり、燃料ガス供給弁5と燃料ガス排気弁9とが閉止されている。一方、酸化剤極1bの連通空間すなわち酸化剤供給弁22から酸化剤排気弁28までの間の酸化剤供給導管23a、酸化剤極1b空間および酸化剤排気導管29aの空間も水素含有ガスで満たされた状態となり、酸化剤供給弁22と酸化剤排気弁28が閉止されている。   Next, an operation method at the time of stop in the present embodiment will be described. In such a fuel cell power generation system, in order to apply the hydrogen enclosure stop storage method, first, the oxidant supply valve 22 and the oxidant exhaust valve 28 are closed while the supply of fuel gas to the fuel electrode 1a is continued. Air supply to the pole 1b is stopped. At this time, consumption of the power generation output of the fuel cell stack 1 at the external load 33 is continued with the power converter 32 being operated. As a result, the oxygen in the oxidant electrode 1b is consumed and removed, and when the oxygen is almost lost in the oxidant electrode 1b, hydrogen is transferred from the fuel electrode 1a to the oxidant electrode 1b due to the hydrogen partial pressure difference between the fuel electrode 1a and the oxidant electrode 1b. Moves electrochemically, and the oxidant electrode 1b is also filled with the hydrogen-containing gas. In this state, the fuel gas supply valve 5 and the fuel gas exhaust valve 9 are closed to stop the fuel gas supply to the fuel electrode 1a, and other components are stopped to stop the entire fuel cell power generation system. As a result, the fuel cell stack 1 is stopped and stored in the communication space of the fuel electrode 1a, that is, the fuel gas supply conduit 6a between the fuel gas supply valve 5 and the fuel gas exhaust valve 9, the fuel electrode 1a space, and the fuel. The space of the gas exhaust conduit 10a is filled with the hydrogen-containing gas, and the fuel gas supply valve 5 and the fuel gas exhaust valve 9 are closed. On the other hand, the communication space of the oxidant electrode 1b, that is, the oxidant supply conduit 23a from the oxidant supply valve 22 to the oxidant exhaust valve 28, the space of the oxidant electrode 1b, and the space of the oxidant exhaust conduit 29a are also filled with hydrogen-containing gas. Thus, the oxidant supply valve 22 and the oxidant exhaust valve 28 are closed.

上述のような停止保管状態から燃料電池発電システムの運転を行なうには、燃料電池スタック1の酸化剤極1bの連通空間(以下、誤解を与えない場合は単に酸化剤極1bと呼ぶ)の水素を除去する必要があり、そのために起動前に酸化剤極1bを窒素などの不活性ガスで置換(窒素パージ)することが考えられる。図1の燃料電池発電システムにおいて、水素封入停止保管方法で停止保管し、起動前に窒素供給弁25および酸化剤排気弁28を開き、窒素供給手段26から酸化剤極1bに窒素ガスを流して窒素パージを行ない、酸化剤極1bの水素を除去してから発電を開始させるDSS運転を行った。しかし、停止直前の発電出力に比べて起動時の発電出力は低下しており、その結果予期した触媒劣化の防止効果が得られないことが判明した。燃料極1aおよび酸化剤極1bとの連通空間に、試験的に水素センサを設置し、起動前の燃料極1aおよび酸化剤極1bとの連通空間に水素が存在することは確認しており、また酸化極1bの窒素パージ後に酸化剤極1bの連通空間には水素がなくなっていることを確認しているため、停止保管時の両極は、水素雰囲気に保持され電極の触媒劣化は考えられず、また発電開始時に酸化剤極1bの連通空間には水素がないために空気と水素との直接反応による触媒の高温劣化も在り得ない状況である。つまり、燃料極1aおよび酸化剤極1bを水素含有ガスで満たされた状態で保管された燃料電池発電システムを起動させるときに、酸化剤極を不活性ガスでパージして確実に水素を除去したにも関わらず、触媒劣化を完全に防止することができなかった。   In order to operate the fuel cell power generation system from the stopped storage state as described above, hydrogen in the communication space of the oxidant electrode 1b of the fuel cell stack 1 (hereinafter simply referred to as the oxidant electrode 1b unless misunderstood). Therefore, it is conceivable to replace the oxidizer electrode 1b with an inert gas such as nitrogen (nitrogen purge) before starting. In the fuel cell power generation system of FIG. 1, the hydrogen supply stop storage method is used to stop storage, the nitrogen supply valve 25 and the oxidant exhaust valve 28 are opened before startup, and nitrogen gas is allowed to flow from the nitrogen supply means 26 to the oxidant electrode 1b. A DSS operation was performed in which nitrogen purge was performed to remove hydrogen from the oxidizer electrode 1b and power generation was started. However, it was found that the power generation output at the time of start-up is lower than the power generation output just before the stop, and as a result, the expected effect of preventing catalyst deterioration cannot be obtained. A hydrogen sensor is experimentally installed in the communication space between the fuel electrode 1a and the oxidant electrode 1b, and it has been confirmed that hydrogen exists in the communication space between the fuel electrode 1a and the oxidant electrode 1b before activation. In addition, since it has been confirmed that hydrogen has disappeared in the communication space of the oxidizer electrode 1b after the nitrogen purge of the oxidizer electrode 1b, both electrodes at the time of stopped storage are held in a hydrogen atmosphere, and it is unlikely that the catalyst will deteriorate in the catalyst. In addition, since there is no hydrogen in the communication space of the oxidant electrode 1b at the start of power generation, the catalyst cannot be deteriorated at high temperature due to a direct reaction between air and hydrogen. That is, when starting the fuel cell power generation system stored in a state where the fuel electrode 1a and the oxidant electrode 1b are filled with the hydrogen-containing gas, the oxidant electrode is purged with the inert gas to reliably remove hydrogen. Nevertheless, catalyst deterioration could not be completely prevented.

この原因を解明するために、起動時に行なう酸化剤極1bの窒素パージ中における燃料電池スタック1の出力電圧を詳細に解析した。その結果、酸化剤極1bの窒素パージを行なうまでは、燃料電池スタック1の出力電圧は零であるが、酸化剤極1bの窒素パージを開始すると、燃料電池スタック1の出力電圧が、通常の発電時と同じ極性で発生することが判った。しかも、一度発生した出力電圧は、窒素パージを継続しても僅かづつしか低下しないことも判明した。これから推測できることは、酸化剤極1bの窒素パージ前は、酸化剤極1bの触媒層の近傍に酸素は存在せず、窒素パージを行なうと触媒層の近傍に酸素が存在するということである。   In order to elucidate the cause, the output voltage of the fuel cell stack 1 was analyzed in detail during the nitrogen purge of the oxidizer electrode 1b performed at startup. As a result, the output voltage of the fuel cell stack 1 is zero until the nitrogen purge of the oxidant electrode 1b is performed, but when the nitrogen purge of the oxidant electrode 1b is started, the output voltage of the fuel cell stack 1 becomes the normal voltage. It was found to occur with the same polarity as during power generation. Moreover, it has been found that the output voltage once generated decreases only slightly even if the nitrogen purge is continued. It can be estimated from this that oxygen is not present near the catalyst layer of the oxidant electrode 1b before the nitrogen purge of the oxidant electrode 1b, and oxygen is present near the catalyst layer when the nitrogen purge is performed.

酸化剤極1bの窒素パージは、上述のように、窒素供給弁25と酸化剤排気弁28を開にして、窒素供給手段26から窒素供給弁25、酸化剤供給導管23a、酸化剤極1b、酸化剤排気導管29aおよび酸化剤排気弁28を通して窒素を流している。したがって、酸化剤極1bの窒素パージにより酸化剤極1bの触媒層の近傍に酸素が現れるのは、酸化剤極1bの連通空間の酸化剤極1bより上流側に酸素が存在しており、窒素パージによりこの酸素が押し流され酸化剤極1bの触媒層に到達したということを示唆している。上述のような水素封入停止保管方法で停止する場合、酸化剤極1bの連通空間内の酸素は、空気の供給が停止されたあとに発電反応で消費除去される。また停止保管時に酸化剤極1bに大気が侵入したとしても電極の触媒層で水素と反応して除去され、酸化剤極1bの連通空間は、水素雰囲気に保たれる。電極の触媒層から離れた空間の酸素であっても、気体の拡散速度から考えて数時間も残留することはない。   As described above, the nitrogen purge of the oxidant electrode 1b is performed by opening the nitrogen supply valve 25 and the oxidant exhaust valve 28, from the nitrogen supply unit 26 to the nitrogen supply valve 25, the oxidant supply conduit 23a, the oxidant electrode 1b, Nitrogen is allowed to flow through the oxidant exhaust conduit 29 a and the oxidant exhaust valve 28. Therefore, oxygen appears in the vicinity of the catalyst layer of the oxidant electrode 1b by the nitrogen purge of the oxidant electrode 1b because oxygen exists upstream of the oxidant electrode 1b in the communication space of the oxidant electrode 1b. This suggests that the oxygen was swept away by the purge and reached the catalyst layer of the oxidizer electrode 1b. In the case of stopping by the above hydrogen enclosure stop storage method, oxygen in the communication space of the oxidant electrode 1b is consumed and removed by the power generation reaction after the supply of air is stopped. Further, even if air enters the oxidant electrode 1b during stop storage, it is removed by reacting with hydrogen in the electrode catalyst layer, and the communication space of the oxidant electrode 1b is maintained in a hydrogen atmosphere. Even oxygen in a space away from the electrode catalyst layer does not remain for several hours in view of the gas diffusion rate.

上述のようなことから、酸化剤極1bの窒素パージ時に酸化剤極1bの連通空間の上流に酸素が残留しているとは考えにくいが、起動時の燃料電池スタック1の温度上昇により、酸化剤極1b連通空間の内壁や凝縮水にトラップされていた酸素が放出された可能性も否定できず、何よりも酸化剤極1bの窒素パージ中における燃料電池スタック1の出力電圧の挙動からは、残留酸素の存在を認めざるをえない。   For the above reasons, it is unlikely that oxygen remains upstream of the communication space of the oxidant electrode 1b during the nitrogen purge of the oxidant electrode 1b. The possibility that oxygen trapped in the inner wall of the oxidant electrode 1b communication space and condensed water was released cannot be denied, and above all, from the behavior of the output voltage of the fuel cell stack 1 during the nitrogen purge of the oxidant electrode 1b, I must admit the presence of residual oxygen.

窒素パージ時に酸化剤極1bの上流空間に残留酸素が存在すると、DSS運転時の保管方法および起動方法としてそれぞれに、水素封入停止保管方法と起動前に酸化剤極1bを窒素パージする起動方法とを適用しても触媒劣化が起きた原因は、次のように説明できる。   If residual oxygen is present in the upstream space of the oxidant electrode 1b during the nitrogen purge, the storage method and the start method during the DSS operation are respectively the hydrogen filling stop storage method and the start method for purging the oxidant electrode 1b with nitrogen before the start. The reason why the catalyst has deteriorated even if is applied can be explained as follows.

起動時は、窒素パージにより酸化剤極1bの上流空間の酸素が押し流され触媒層に到達する。触媒層に到達した酸素の一部は触媒作用により水素と反応し除去されるが、窒素パージにより触媒層の近傍の水素濃度が低下しているために一部の酸素は反応すべき水素がなく触媒層のカーボン、白金微粒子などに吸着する。この吸着した酸素は還元反応電位のため、燃料電池スタック1に出力電圧が現れ、また触媒層に吸着した酸素は窒素パージを継続してもなかなか離脱できず、燃料電池スタック1の出力電圧もなかなか低下しない。したがって、酸化剤極1bの触媒層は高電位に曝されて酸化劣化や凝集劣化が起こる。酸化剤極1bの触媒層に吸着した酸素は、電気化学的、すなわち発電反応でしか効果的に除去できないため、燃料電池スタック1の発電を開始するまで酸化剤極1bの触媒層の劣化が継続する。さらに、発電開始に備えて燃料電池スタック1は運転温度まで昇温されているため触媒劣化速度は速く、停止保管時は水素封入停止保管方法で酸化剤極の触媒劣化は防止できても、起動時は酸化剤極の触媒劣化が進んでしまい、DSS運転時の触媒劣化を防止できない。   At start-up, oxygen in the upstream space of the oxidant electrode 1b is swept away by the nitrogen purge and reaches the catalyst layer. Part of the oxygen that has reached the catalyst layer reacts with hydrogen by the catalytic action and is removed. However, because the hydrogen concentration in the vicinity of the catalyst layer is reduced by the nitrogen purge, some oxygen has no hydrogen to react. Adsorbs to carbon and platinum fine particles in the catalyst layer. Since the adsorbed oxygen is a reduction reaction potential, an output voltage appears in the fuel cell stack 1, and the oxygen adsorbed on the catalyst layer cannot be easily removed even if the nitrogen purge is continued, and the output voltage of the fuel cell stack 1 is also quite high. It does not decline. Therefore, the catalyst layer of the oxidant electrode 1b is exposed to a high potential, and oxidative degradation and coagulation degradation occur. Oxygen adsorbed on the catalyst layer of the oxidant electrode 1b can be effectively removed only electrochemically, that is, by a power generation reaction. Therefore, the catalyst layer of the oxidant electrode 1b continues to deteriorate until the power generation of the fuel cell stack 1 is started. To do. In addition, since the fuel cell stack 1 is heated to the operating temperature in preparation for the start of power generation, the catalyst deterioration rate is fast. In some cases, the catalyst deterioration of the oxidizer electrode proceeds, and catalyst deterioration during DSS operation cannot be prevented.

以上の試験結果および考察から、DSS運転における触媒劣化を防止するために、保管方法として水素封入停止保管方法を適用し、起動方法として酸化剤極1bの水素を除去する窒素パージ方法を採用する場合には、さらに、酸化剤極1bの連通空間の残留酸素による触媒劣化を回避する技術の必要性が明らかになった。   From the above test results and considerations, in order to prevent catalyst deterioration in DSS operation, when hydrogen storage stop storage method is applied as the storage method, and nitrogen purge method that removes hydrogen from the oxidizer electrode 1b is adopted as the startup method Furthermore, the need for a technique for avoiding catalyst deterioration due to residual oxygen in the communication space of the oxidant electrode 1b became clear.

図2は、本実施の形態における起動手順の説明図であり、図1に示した燃料電池発電システムを水素封入停止保管方法で停止保管した状態から起動する方法を示している。起動する前の状態、すなわち燃料電池スタック1の停止保管時の状態は、燃料極1aの連通空間すなわち燃料ガス供給弁5から燃料ガス排気弁9までの間の燃料ガス供給導管6a、燃料極1aおよび燃料ガス排気導管10aの空間が水素含有ガスで満たされた状態であり、燃料ガス供給弁5と燃料ガス排気弁9とが閉止されている。また、酸化剤極1bの連通空間すなわち酸化剤供給弁22から酸化剤排気弁28までの間の酸化剤供給導管23a、酸化剤極1bおよび酸化剤排気導管29aの空間も水素含有ガスで満たされた状態であり、酸化剤供給弁22と酸化剤排気弁28とが閉止された状態となっている。この状態からの燃料電池発電システムの起動手順を図2にしたがって説明する。   FIG. 2 is an explanatory diagram of a start-up procedure in the present embodiment, and shows a method of starting the fuel cell power generation system shown in FIG. 1 from a state where it is stopped and stored by the hydrogen filling stop storage method. The state before starting, that is, the state when the fuel cell stack 1 is stopped and stored is the communication space of the fuel electrode 1a, that is, the fuel gas supply conduit 6a between the fuel gas supply valve 5 and the fuel gas exhaust valve 9, and the fuel electrode 1a. The space of the fuel gas exhaust conduit 10a is filled with the hydrogen-containing gas, and the fuel gas supply valve 5 and the fuel gas exhaust valve 9 are closed. The communication space of the oxidant electrode 1b, that is, the space of the oxidant supply conduit 23a, the oxidant electrode 1b and the oxidant exhaust conduit 29a between the oxidant supply valve 22 and the oxidant exhaust valve 28 is also filled with the hydrogen-containing gas. The oxidant supply valve 22 and the oxidant exhaust valve 28 are closed. The starting procedure of the fuel cell power generation system from this state will be described with reference to FIG.

まずステップ1として燃料極1aに供給する燃料ガスを、原燃料から改質して生成するために改質器3の暖機運転を開始する。そのために制御装置42から起動バーナ燃料供給弁17に開指令を送り、同時に改質器3に起動バーナ点火指令を送る。これにより改質器3の起動バーナが燃焼を開始し、改質器3の昇温が始まる。通常改質器3に必要な温度、改質温度は700℃程度であり、起動バーナ点火から改質器3の運転条件が整い燃料ガス供給が可能になるまでに1時間程度の暖機運転が必要である。   First, in step 1, in order to generate the fuel gas supplied to the fuel electrode 1a by reforming from the raw fuel, the warm-up operation of the reformer 3 is started. For this purpose, an opening command is sent from the control device 42 to the starting burner fuel supply valve 17, and at the same time, a starting burner ignition command is sent to the reformer 3. Thereby, the start burner of the reformer 3 starts combustion, and the temperature rise of the reformer 3 starts. Normally, the temperature required for the reformer 3 and the reforming temperature are about 700 ° C., and the warm-up operation of about 1 hour is required from the start burner ignition until the operating conditions of the reformer 3 are adjusted and the fuel gas can be supplied. is necessary.

ステップ1開始後、制御装置42は改質器3に設けられた温度センサ(図示せず)の信号を監視しており、改質器3の温度が予め定めた温度条件を満たしたら、ステップ2として窒素供給弁25および酸化剤排気弁28に開指令、窒素供給手段26に運転指令を送り、酸化剤極1bに窒素ガスを流し窒素パージを開始する。ステップ1で改質器3の昇温を開始後、改質器3の温度は徐々に上昇する。この温度上昇の時間特性は、改質器3の初期状態が同じならばほぼ同じであり、ある中間点の温度に到達後、最終の運転温度に到達し暖機運転が完了するまでの時間、すなわち必要暖気運転時間t1は再現性がある。明らかに必要暖機運転時間t1は中間点の改質器3の温度に依存する。一方、酸化剤極1bの窒素パージを行ない、酸化剤極1bの連通空間内の水素を窒素に置換するのに必要な時間、すなわち必要パージ時間t2も、酸化剤極1bの連通空間の容積とパージに用いる窒素の流量とが一定であれば再現性がある。したがって、適当なパージ流量を選べば必要暖気時間t1=必要パージ時間t2となるような改質器3の暖機運転中の温度Tが存在する。改質器3の温度が予め定めた温度条件を満たすとは、改質器3が中間点の温度Tに達したことである。すなわち、改質器3が温度Tに達した時に酸化剤極1bの窒素パージを開始すれば改質器3の温度が運転温度に到達し、燃料ガスを燃料極1aに供給可能となる暖気運転完了時とほぼ同時に酸化剤極1bの窒素置換が完了する。この改質器3の温度条件すなわち改質器温度Tを、酸化剤極1bの連通空間の窒素置換に必要な時間t2と改質器3の昇温時の時間特性から予め実験的に求めておく。   After starting Step 1, the control device 42 monitors a signal from a temperature sensor (not shown) provided in the reformer 3, and if the temperature of the reformer 3 satisfies a predetermined temperature condition, Step 2 Then, an open command is sent to the nitrogen supply valve 25 and the oxidant exhaust valve 28, and an operation command is sent to the nitrogen supply means 26. Nitrogen gas is allowed to flow through the oxidant electrode 1b to start nitrogen purge. After starting the temperature raising of the reformer 3 in step 1, the temperature of the reformer 3 gradually rises. The time characteristic of this temperature rise is substantially the same if the initial state of the reformer 3 is the same, and after reaching a certain intermediate point temperature, it reaches the final operating temperature and the warm-up operation is completed, That is, the necessary warm-up operation time t1 is reproducible. Obviously, the required warm-up operation time t1 depends on the temperature of the reformer 3 at the intermediate point. On the other hand, the time required for performing the nitrogen purge of the oxidant electrode 1b and replacing the hydrogen in the communication space of the oxidant electrode 1b with nitrogen, that is, the necessary purge time t2, is also the volume of the communication space of the oxidant electrode 1b. If the flow rate of nitrogen used for purging is constant, there is reproducibility. Therefore, if an appropriate purge flow rate is selected, there exists a temperature T during the warm-up operation of the reformer 3 such that the required warm-up time t1 = the required purge time t2. The condition that the temperature of the reformer 3 satisfies the predetermined temperature condition means that the reformer 3 has reached the intermediate temperature T. That is, if the nitrogen purge of the oxidizer electrode 1b is started when the reformer 3 reaches the temperature T, the temperature of the reformer 3 reaches the operating temperature, and the warm-up operation in which the fuel gas can be supplied to the fuel electrode 1a. Almost simultaneously with completion, the nitrogen replacement of the oxidizer electrode 1b is completed. The temperature condition of the reformer 3, that is, the reformer temperature T, is experimentally obtained in advance from the time t2 required for nitrogen replacement in the communication space of the oxidizer electrode 1b and the time characteristics when the reformer 3 is heated. deep.

次に改質器3が運転温度に到達したら、ステップ3として制御装置42は窒素供給弁25へ閉指令、窒素供給手段26に停止指令を送り酸化剤極1bの窒素パージを終了する。予め改質器3が燃料ガス供給可能になる時と同時に酸化剤極1bの窒素置換が完了するように窒素パージを開始しているため、ここで窒素パージを終えても酸化剤極1bは窒素に置換されている。ステップ3では窒素パージ終了と共に原燃料弁15、燃料ガス供給弁5および燃料ガス排気弁9に開指令を送り燃料極1aに改質ガスすなわち燃料ガスの供給を開始する。また改質器3の燃焼バーナ入口8に燃料オフガスが供給され燃焼バーナの着火信号を検出したら、起動バーナ燃料供給弁17に閉指令を送る。   Next, when the reformer 3 reaches the operating temperature, as step 3, the control device 42 sends a close command to the nitrogen supply valve 25 and a stop command to the nitrogen supply means 26 to finish the nitrogen purge of the oxidizer electrode 1b. Since the nitrogen purge is started in advance so that the nitrogen replacement of the oxidant electrode 1b is completed at the same time when the reformer 3 can supply the fuel gas, the oxidant electrode 1b remains nitrogen even if the nitrogen purge is finished here. Has been replaced. In step 3, as soon as the nitrogen purge is completed, an open command is sent to the raw fuel valve 15, the fuel gas supply valve 5, and the fuel gas exhaust valve 9, and supply of reformed gas, that is, fuel gas, to the fuel electrode 1a is started. When the fuel off-gas is supplied to the combustion burner inlet 8 of the reformer 3 and an ignition signal of the combustion burner is detected, a closing command is sent to the start burner fuel supply valve 17.

次にステップ4として制御装置42から空気ブロア24に運転指令、酸化剤供給弁22に開指令を送る。この時点で燃料電池スタック1の燃料極1aには燃料ガス、酸化剤極1bには空気が供給され、燃料電池スタック1の電気出力端子30aと30bと間には開放電圧が発生する。   Next, in step 4, an operation command is sent from the control device 42 to the air blower 24, and an open command is sent to the oxidant supply valve 22. At this time, fuel gas is supplied to the fuel electrode 1a of the fuel cell stack 1 and air is supplied to the oxidant electrode 1b, and an open circuit voltage is generated between the electric output terminals 30a and 30b of the fuel cell stack 1.

次にステップ5としてスイッチ31にON指令、電力変換器32に運転指令を送り発電を開始し、以後出力を上昇させ定格運転とする。   Next, in step 5, an ON command is sent to the switch 31, an operation command is sent to the power converter 32, and power generation is started. Thereafter, the output is increased and the rated operation is performed.

このように構成された燃料電池発電システムにおいては、制御装置42により各構成機器を上述のような手順で動作させて燃料電池発電システムを起動させているので、発電のために酸化剤極1bに空気を供給する前に酸化剤極1bは窒素置換されており、酸素と水素の直接反応は起こらず触媒加熱も無いため酸化剤極の触媒劣化は起きない。この効果に加えて、酸化剤極1bの窒素パージにより酸化剤極1b連通空間の上流、すなわち酸化剤供給導管23aなどに滞留していた酸素が、パージにより酸化剤極1bに押し出され触媒層に吸着しても、改質器3が燃料ガスを供給可能となると直ちにパージを終了し発電を開始できるため、酸化剤極1bへの酸素吸着時間を短時間に抑えることができ、酸化剤極1bの触媒層の酸化劣化や高電位による凝集劣化を抑えることができる。   In the fuel cell power generation system configured as described above, the control device 42 operates each component device according to the procedure described above to start the fuel cell power generation system. Before the air is supplied, the oxidant electrode 1b is substituted with nitrogen, and there is no direct reaction between oxygen and hydrogen, and there is no catalyst heating. In addition to this effect, oxygen staying in the oxidant electrode 1b communication space upstream of the oxidant electrode 1b, that is, in the oxidant supply conduit 23a or the like by the nitrogen purge of the oxidant electrode 1b is pushed out to the oxidant electrode 1b by the purge and becomes the catalyst layer Even if the adsorption is performed, the purge can be immediately terminated and the power generation can be started as soon as the reformer 3 can supply the fuel gas, so that the oxygen adsorption time to the oxidant electrode 1b can be reduced to a short time, and the oxidant electrode 1b. It is possible to suppress oxidative degradation of the catalyst layer and aggregation degradation due to a high potential.

なお、本実施の形態では、酸化剤極1bの窒素パージ開始のタイミングを、改質器3の温度条件で計っているが、例えば改質器3の昇温開始後の時間でステップ2を行ってもよいし、昇温開始後の改質器3の起動バーナへの原燃料の総供給量がある値に達した時点でもよいし、また改質器3の温度上昇に伴い上昇する改質ガス出口4の圧力がある値に到達した時点でもよい。どのタイミングで酸化剤極1bの窒素パージを開始しても、酸化剤極1bの窒素置換が完了する時と改質器3の燃料ガス供給可能となる時とがほぼ同時となる条件が実現できればよい。   In this embodiment, the timing of the nitrogen purge start of the oxidizer electrode 1b is measured based on the temperature condition of the reformer 3. For example, step 2 is performed at the time after the start of the temperature increase of the reformer 3. Alternatively, it may be the time when the total amount of raw fuel supplied to the starting burner of the reformer 3 after the start of temperature rise reaches a certain value, or reforming that increases as the temperature of the reformer 3 rises. It may be the time when the pressure of the gas outlet 4 reaches a certain value. No matter what timing the nitrogen purge of the oxidant electrode 1b is started, it is possible to realize a condition in which the replacement of the oxidant electrode 1b with nitrogen and the time when the fuel gas can be supplied to the reformer 3 can be realized. Good.

また、本実施の形態では酸化剤極1bをパージするための不活性ガスとして窒素を用いたが、燃料電池スタックの構成材料、触媒および水素に対して不活性であるならば、二酸化炭素や希ガスなどでもよい。   Further, in the present embodiment, nitrogen is used as an inert gas for purging the oxidant electrode 1b. However, if it is inert to the constituent material, catalyst and hydrogen of the fuel cell stack, carbon dioxide or rare Gas may be used.

実施の形態2.
図3は、実施の形態2における燃料電池発電システムの制御手順を示した説明図である。本実施の形態においては、燃料電池発電システムは制御装置42にタイマーを備え、このタイマーを用いて起動を制御するものである。燃料電池発電システムの構成は実施の形態1と同様である。起動時の制御手順を図3により説明する。ステップ1は実施の形態1と同様に、改質器3の昇温開始である。改質器3は起動バーナにより昇温されるが、制御装置42は改質器3の状況をセンサでモニターしており、予め設定した改質器条件が満足されたらステップ2としてタイマーをt=0と設定する。改質器条件として例えば実施の形態1と同様に改質器の温度などや、あるいは改質器への原料水投入時点などを採用することができる。この改質器条件が満足されてから、改質器運転条件が整うまでの時間、すなわち燃料ガス供給可能となるまでの時間を予め求めておき、この時間をT1とする。例えば、発電電力が1kWの燃料電池発電システムの場合、予め設定した改質器条件を改質器の温度とし、改質器の温度が80℃であればT1は約30分程度である。一方、酸化剤極1bの窒素パージ開始から酸化剤極1bの窒素置換が完了するまでの時間を予め求めておき、この時間をT2とする。例えば、窒素パージを行なう際の窒素流量と窒素パージを行なう酸化剤極1bの連通空間(酸化剤供給導管23a、酸化剤極1bおよび酸化剤排気導管29a)の容積から予め酸化剤極1b連通空間を窒素置換するのに必要な時間T2を次式のように求めることもできる。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a control procedure of the fuel cell power generation system in the second embodiment. In the present embodiment, the fuel cell power generation system includes a timer in the control device 42 and controls activation using this timer. The configuration of the fuel cell power generation system is the same as that of the first embodiment. The control procedure at the time of starting will be described with reference to FIG. Step 1 is the start of raising the temperature of the reformer 3 as in the first embodiment. The reformer 3 is heated by the start burner, but the control device 42 monitors the status of the reformer 3 with a sensor, and when a preset reformer condition is satisfied, the timer is set as t2 in step 2. Set to 0. As the reformer conditions, for example, the temperature of the reformer or the time point at which the raw water is charged into the reformer can be adopted as in the first embodiment. The time from when the reformer conditions are satisfied until the reformer operating conditions are met, that is, the time until fuel gas can be supplied is obtained in advance, and this time is defined as T1. For example, in the case of a fuel cell power generation system with generated power of 1 kW, if the reformer conditions set in advance are used as the reformer temperature and the reformer temperature is 80 ° C., T1 is about 30 minutes. On the other hand, a time from the start of the nitrogen purge of the oxidant electrode 1b to the completion of the nitrogen replacement of the oxidant electrode 1b is obtained in advance, and this time is defined as T2. For example, the oxidant electrode 1b communication space is determined in advance from the flow rate of nitrogen during nitrogen purge and the volume of the oxidant electrode 1b communication space (oxidant supply conduit 23a, oxidant electrode 1b, and oxidant exhaust conduit 29a). It is also possible to obtain the time T2 necessary for replacing nitrogen with the following equation.

T2 = (酸化剤極の連通空間容積)/(窒素流量) (3)
この時間T2は、酸化剤極1bの連通空間に窒素を満たすのに必要な時間であり、酸化剤極1bの連通空間の少なくとも空間に存在する水素を酸化剤極1bの連通空間から排除するのに必要な時間である。例えば、発電電力が1kWの燃料電池発電システムの場合、酸化剤1bの連通空間の容積は数Lであり、窒素パージの流量が数L/分とすると、酸化剤1bの連通空間を窒素で置換するのに必要な時間T2は1分以内となる。したがって、少なくとも時間T2の間窒素パージを行なえば大多数の水素は排除できると考えられる。
T2 = (communication space volume of oxidizer electrode) / (nitrogen flow rate) (3)
This time T2 is a time necessary for filling the communication space of the oxidant electrode 1b with nitrogen, and hydrogen existing in at least the space of the communication space of the oxidant electrode 1b is excluded from the communication space of the oxidant electrode 1b. It is time necessary for. For example, in the case of a fuel cell power generation system with generated power of 1 kW, if the volume of the communication space of the oxidizer 1b is several liters and the flow rate of the nitrogen purge is several liters / minute, the communication space of the oxidizer 1b is replaced with nitrogen. The time T2 required to do this is within 1 minute. Therefore, it is considered that the majority of hydrogen can be eliminated by performing a nitrogen purge for at least time T2.

ステップ3として、タイマーがt=t1になったら制御装置42から窒素供給弁25および酸化剤排気弁28に開指令、窒素供給手段26に運転指令を送り酸化剤極1bに窒素ガスを流して窒素パージを開始する。窒素パージを開始する時刻t1はt1≦T1−T2を満たす予め設定した時刻とする。   As Step 3, when the timer reaches t = t1, the controller 42 sends an open command to the nitrogen supply valve 25 and the oxidant exhaust valve 28, sends an operation command to the nitrogen supply means 26, and causes nitrogen gas to flow through the oxidant electrode 1b. Start purging. The time t1 at which the nitrogen purge is started is a preset time that satisfies t1 ≦ T1-T2.

ステップ4としてタイマーがt=t2=T1になったら、制御装置42は窒素供給弁25へ閉指令、窒素供給手段26に停止指令を送り酸化剤極1bの窒素パージを終了するとともに、原燃料弁15、燃料ガス供給弁5および燃料ガス排気弁9に開指令を送り燃料極1aに燃料ガスの供給を開始する。また改質器3の燃焼バーナ入口8に燃料オフガスが供給され燃焼バーナの着火信号を検出したら、起動バーナ燃料供給弁17に閉指令を送る。 次にステップ5として制御装置42から空気ブロア24に運転指令、酸化剤供給弁22に開指令を送る。この時点で燃料極1aには燃料ガス、酸化剤極1bには空気が供給され、燃料電池スタック1の電気出力端子30aと30b間には開放電圧が発生する。   When the timer reaches t = t2 = T1 in step 4, the control device 42 sends a close command to the nitrogen supply valve 25 and a stop command to the nitrogen supply means 26 to finish the nitrogen purge of the oxidizer electrode 1b, and the raw fuel valve 15. An open command is sent to the fuel gas supply valve 5 and the fuel gas exhaust valve 9 to start supplying fuel gas to the fuel electrode 1a. When the fuel off-gas is supplied to the combustion burner inlet 8 of the reformer 3 and an ignition signal of the combustion burner is detected, a closing command is sent to the start burner fuel supply valve 17. Next, in step 5, an operation command is sent from the control device 42 to the air blower 24 and an open command is sent to the oxidant supply valve 22. At this time, fuel gas is supplied to the fuel electrode 1a and air is supplied to the oxidant electrode 1b, and an open circuit voltage is generated between the electric output terminals 30a and 30b of the fuel cell stack 1.

次にステップ6としてスイッチ31にON指令、電力変換器32に運転指令を送り発電を開始し、以後出力を上昇させ定格運転とする。   Next, in step 6, an ON command is sent to the switch 31, an operation command is sent to the power converter 32, and power generation is started. Thereafter, the output is increased and the rated operation is performed.

このように構成された燃料電池発電システムでは、ステップ3において、酸化剤極1bの窒素パージ開始からステップ4の酸化剤極1bの窒素パージ終了までの時間、すなわち酸化剤極1bを窒素パージしている時間が最低でもT2(=t2−t1)時間以上であるため、少なくとも酸化剤極1bの連通空間の空間に存在した水素は除去されている。したがって、改質器が燃料ガス供給可能になった時点で窒素パージを終了し、直ちに発電を開始できるため酸化剤極1bの触媒層への酸素吸着時間を短時間に抑えることができ、また直ちに発電を開始しても酸化剤極1bで水素と酸素とが混合することはないので、酸化剤極1bの触媒層の温度上昇による触媒劣化や凝集劣化を抑えることができる。   In the fuel cell power generation system configured as described above, in Step 3, the time from the start of the nitrogen purge of the oxidant electrode 1b to the end of the nitrogen purge of the oxidant electrode 1b in Step 4, that is, the oxidant electrode 1b is purged with nitrogen. Since at least the T2 (= t2−t1) time is exceeded, at least hydrogen existing in the communication space of the oxidizer electrode 1b is removed. Therefore, when the reformer becomes capable of supplying fuel gas, the nitrogen purge is completed, and power generation can be started immediately. Therefore, the oxygen adsorption time to the catalyst layer of the oxidant electrode 1b can be reduced to a short time, and immediately. Even when the power generation is started, hydrogen and oxygen are not mixed in the oxidant electrode 1b, so that it is possible to suppress catalyst deterioration and coagulation deterioration due to temperature rise of the catalyst layer of the oxidant electrode 1b.

改質器条件としては、改質器の温度や原料水投入時点が採用できるが、ステップ1の昇温開始時点を採用してもよい。ただし、改質器条件が満たされてから燃料ガス供給可能になるまでの時間が長いと誤差が大きくなるため、改質器条件はなるべく燃料ガス供給可能になる時点に近く設定した方が望ましい。この点、原料水投入は燃料ガス供給可能になる直近であり好都合であり、また改質器温度を改質器条件とする場合も、改質温度直前の温度とした方が望ましい。   As the reformer conditions, the temperature of the reformer and the raw water supply time can be adopted, but the temperature rising start time of Step 1 may be adopted. However, if the time from when the reformer conditions are satisfied until the fuel gas can be supplied becomes long, the error increases. Therefore, it is desirable to set the reformer conditions as close as possible to the time when the fuel gas can be supplied. In this respect, the feed of raw material water is most convenient because it is possible to supply the fuel gas immediately. Also, when the reformer temperature is set as the reformer condition, it is desirable to set the temperature just before the reforming temperature.

また、本実施の形態においては、酸化剤極1bの窒素パージ開始から窒素置換が完了するまでの時間T2を求める方法として、酸化剤極1bの連通空間容積と窒素パージ流量とから算出する例を示したが、実際に、窒素パージを行って酸化剤排気導管29bの排気ガス中の水素濃度が検出されなくなるまでの時間を測定して時間T2を求めてもよい。   Further, in the present embodiment, as a method for obtaining the time T2 from the start of the nitrogen purge of the oxidant electrode 1b to the completion of the nitrogen substitution, an example is calculated from the communication space volume of the oxidant electrode 1b and the nitrogen purge flow rate. Although shown, the time T2 may be obtained by actually measuring the time from when the nitrogen purge is performed until the hydrogen concentration in the exhaust gas of the oxidant exhaust conduit 29b is no longer detected.

実施の形態3.
図4は、実施の形態3における燃料電池発電システムの構成を示した模式図である。本実施形態においては、燃料電池スタック1の電気出力端子30aと30bとの間に電力変換器32と並列にスイッチ34を介して抵抗負荷35を接続している。それ以外の構成は実施の形態1と同様である。停止保管後の起動時の状態は燃料極1aの連通空間すなわち燃料ガス供給弁5から燃料ガス排気弁9までの間の燃料ガス供給導管6a、燃料極1a空間および燃料ガス排気導管10aの空間が水素含有ガスで満たされた状態で、燃料ガス供給弁5と燃料ガス排気弁9とが閉止されている。また、酸化剤極1bの連通空間すなわち酸化剤供給弁22から酸化剤排気弁28までの間の酸化剤供給導管23a、酸化剤極1b空間および酸化剤排気導管29aの空間も水素含有ガスで満たされた状態で、酸化剤供給弁22と酸化剤排気弁28とが閉止されている。さらにスイッチ34がONとなっており燃料電池スタック1の電気出力が抵抗負荷35に接続された状態となっている。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the fuel cell power generation system in the third embodiment. In the present embodiment, a resistance load 35 is connected between the electric output terminals 30 a and 30 b of the fuel cell stack 1 via the switch 34 in parallel with the power converter 32. Other configurations are the same as those in the first embodiment. The state at the time of start-up after stop storage is that the communication space of the fuel electrode 1a, that is, the fuel gas supply conduit 6a between the fuel gas supply valve 5 and the fuel gas exhaust valve 9, the space of the fuel electrode 1a and the fuel gas exhaust conduit 10a. The fuel gas supply valve 5 and the fuel gas exhaust valve 9 are closed while being filled with the hydrogen-containing gas. Further, the communication space of the oxidant electrode 1b, that is, the oxidant supply conduit 23a from the oxidant supply valve 22 to the oxidant exhaust valve 28, the space of the oxidant electrode 1b, and the space of the oxidant exhaust conduit 29a are filled with hydrogen-containing gas. In this state, the oxidant supply valve 22 and the oxidant exhaust valve 28 are closed. Further, the switch 34 is ON, and the electric output of the fuel cell stack 1 is connected to the resistance load 35.

停止保管中に酸化剤極1b連通空間の水素は、停止時に除去されなかった酸素や保管中に外部から侵入した大気中の酸素と酸化剤極1bの触媒層で反応して消費される。酸化剤極1bの水素が消費されてなくなると、酸化剤極1bの触媒層は酸素に曝され劣化してしまう。しかし、本実施の形態のように停止保管時に燃料電池スタック1の電気出力を抵抗負荷35に接続しておくと、酸化剤極1b側の水素が消費されて水素分圧が低下すると、燃料極1a側の水素分圧との差が生じ、この分圧差による起電力によって抵抗負荷35に電流が流れ、水素が燃料極1aから酸化剤極1bへ電気化学的に移動する。この結果、燃料極1aの水素を利用して酸化剤極1bの水素雰囲気を維持することができる。また、逆に燃料極1aの水素が少なくなると酸化剤極1bから燃料極1aへ水素が移動し、両極で水素を融通することができるので、保管時に両極の触媒層の酸化防止を確実に行なうことができる。   The hydrogen in the communicating space of the oxidant electrode 1b during stop storage is consumed by reacting with oxygen not removed at the time of stoppage or oxygen in the atmosphere entering from the outside during storage and the catalyst layer of the oxidant electrode 1b. When the hydrogen in the oxidant electrode 1b is not consumed, the catalyst layer of the oxidant electrode 1b is exposed to oxygen and deteriorates. However, if the electrical output of the fuel cell stack 1 is connected to the resistance load 35 during stop storage as in the present embodiment, if the hydrogen on the oxidizer electrode 1b side is consumed and the hydrogen partial pressure decreases, the fuel electrode A difference from the hydrogen partial pressure on the 1a side is generated, and an electric current flows through the resistance load 35 due to the electromotive force due to this partial pressure difference, and hydrogen moves electrochemically from the fuel electrode 1a to the oxidant electrode 1b. As a result, the hydrogen atmosphere of the oxidant electrode 1b can be maintained using the hydrogen of the fuel electrode 1a. Conversely, when the amount of hydrogen in the fuel electrode 1a decreases, the hydrogen moves from the oxidant electrode 1b to the fuel electrode 1a, and hydrogen can be accommodated in both electrodes, so that the catalyst layers on both electrodes are reliably prevented from being oxidized during storage. be able to.

このような停止保管状態にある燃料電池発電システムにおいて、起動方法を示したのが本実施の形態である。図5は、本実施の形態における、燃料電池発電システムの制御手順を示した説明図である。図5に示すよう、にステップ3の酸化剤極1bの窒素パージ開始前にステップ2として、スイッチ34にOFF指令を送り燃料電池スタック1の電気出力と抵抗負荷35との接続を切り、燃料電池スタックの出力を開放させる。その後のステップにおける制御や、酸化剤極1bの窒素パージ開始や終了タイミング、発電開始などは実施の形態1または2と同様である。このような構成で制御を行なっても、起動時における酸化剤極1bの触媒層の劣化を防止する効果は実施の形態1または2と同様に得られる。   In the fuel cell power generation system in such a stopped storage state, this embodiment shows a startup method. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a control procedure of the fuel cell power generation system in the present embodiment. As shown in FIG. 5, before starting the nitrogen purge of the oxidizer electrode 1b in step 3, as a step 2, an OFF command is sent to the switch 34 to disconnect the electrical output of the fuel cell stack 1 from the resistance load 35, and the fuel cell Free the stack output. Control in subsequent steps, start and end timing of nitrogen purge of the oxidizer electrode 1b, start of power generation, and the like are the same as in the first or second embodiment. Even if the control is performed in such a configuration, the effect of preventing the deterioration of the catalyst layer of the oxidant electrode 1b at the time of start-up can be obtained as in the first or second embodiment.

燃料電池スタック1の電気出力が抵抗負荷35に接続された状態で酸化剤極1bの窒素パージを行なうと、燃料極1aに水素が少ない場合は燃料極の触媒層の劣化が生じる。すなわち窒素パージにより酸化剤供給導管23aなどの空間に滞留していた酸素が酸化剤極1bに押し出され酸化剤極1bの触媒層に到達した場合、一部は酸化剤極1bにある水素と反応するが、一部は燃料電池スタック1の出力が抵抗負荷35に接続されているため電池反応を起こし燃料極1aの水素を消費してしまう。この結果、燃料極1aの水素が少ないと燃料極1aは燃料欠乏状態になり、燃料極1aの触媒層の劣化が起こる。また、酸化剤極1bの窒素パージを行なうと、酸化剤極1bの水素は除去され水素分圧は低下するため、電気化学的に燃料極1aから酸化剤極1bに水素が移動する。この場合も、燃料極1aの水素が少ないと燃料欠乏となり燃料極1aの触媒層が劣化する。一方、図5に示した起動制御を行なえば、酸化剤極1bの窒素パージを開始する前に燃料電池スタック1の出力を開放するために、上述のような燃料極1aでの燃料欠乏を起こさず燃料極1a触媒の劣化を防止することができる。   When the oxidant electrode 1b is purged with nitrogen while the electric output of the fuel cell stack 1 is connected to the resistance load 35, the catalyst layer of the fuel electrode is deteriorated if the fuel electrode 1a has a small amount of hydrogen. That is, when oxygen that has accumulated in a space such as the oxidant supply conduit 23a by nitrogen purge is pushed out to the oxidant electrode 1b and reaches the catalyst layer of the oxidant electrode 1b, part of it reacts with hydrogen in the oxidant electrode 1b. However, a part of the output of the fuel cell stack 1 is connected to the resistance load 35, causing a cell reaction and consuming hydrogen in the fuel electrode 1a. As a result, when there is little hydrogen of the fuel electrode 1a, the fuel electrode 1a will be in a fuel-deficient state, and the catalyst layer of the fuel electrode 1a will deteriorate. Further, when the oxidant electrode 1b is purged with nitrogen, the hydrogen in the oxidant electrode 1b is removed and the hydrogen partial pressure is lowered. Therefore, hydrogen moves electrochemically from the fuel electrode 1a to the oxidant electrode 1b. Also in this case, if the hydrogen in the fuel electrode 1a is small, the fuel becomes insufficient and the catalyst layer of the fuel electrode 1a deteriorates. On the other hand, if the start-up control shown in FIG. 5 is performed, in order to release the output of the fuel cell stack 1 before the nitrogen purge of the oxidant electrode 1b is started, the fuel depletion at the fuel electrode 1a as described above is caused. Therefore, deterioration of the fuel electrode 1a catalyst can be prevented.

本実施の形態のように、酸化剤極1b、燃料極1aを水素雰囲気で閉止し燃料電池スタック1の出力を抵抗接続して停止保管しておき、起動時に酸化剤極1bを窒素パージする前に燃料電池スタック1の出力を開放すれば、停止保管中において酸化剤極1bの水素雰囲気を(燃料極1aの水素を使うことができるため)維持しやすく、また、起動時において酸化剤極1bの窒素パージの時に燃料極1a側の水素を消費しないため燃料極1aが燃料欠乏を起こさず、起動停止保管における触媒劣化をより確実に防止することができる。   As in the present embodiment, the oxidant electrode 1b and the fuel electrode 1a are closed in a hydrogen atmosphere, the output of the fuel cell stack 1 is resistance-connected and stored, and before starting, the oxidant electrode 1b is purged with nitrogen. If the output of the fuel cell stack 1 is opened at the same time, it is easy to maintain the hydrogen atmosphere of the oxidant electrode 1b during stop storage (because hydrogen of the fuel electrode 1a can be used), and the oxidant electrode 1b during startup. During the nitrogen purge, hydrogen on the fuel electrode 1a side is not consumed, so that the fuel electrode 1a does not run out of fuel, and catalyst deterioration during start / stop storage can be more reliably prevented.

実施の形態4.
実施の形態3では起動時に燃料極1aの水素が少ない場合に燃料極1aの燃料欠乏を防ぐ方法を示したが、実施の形態4では、燃料極1aの水素が充分にある場合の起動方法を示す。本実施の形態における燃料電池発電システムの構成は実施の形態3と同様である。
Embodiment 4 FIG.
In the third embodiment, a method for preventing fuel depletion of the fuel electrode 1a when the amount of hydrogen in the fuel electrode 1a is small at the time of start-up is shown. However, in the fourth embodiment, a start-up method when there is sufficient hydrogen in the fuel electrode 1a. Show. The configuration of the fuel cell power generation system in the present embodiment is the same as that in the third embodiment.

図6は、本実施の形態における、燃料電池発電システムの制御手順を示した説明図である。本実施の形態では、燃料電池スタック1の出力を抵抗負荷35に接続した状態で、酸化剤極1bの窒素パージを行ない、少なくとも発電開始前の燃料電池スタック1の出力を電力変換器32に接続する前に、ステップ4でスイッチ34にOFF指令を送り、燃料電池スタック1の出力を抵抗負荷35から切り離す。それ以外の動作は実施形態1や2と同様である。窒素パージにより酸化剤供給導管23aなどの空間に滞留していた酸素が、酸化剤極1bに押し出され酸化剤極1b触媒に到達し、一部は酸化剤極1bの触媒層に吸着されようとするが、燃料極1aに水素が充分にあり、燃料電池スタック1の出力が抵抗負荷35に接続されているため、電池反応により酸化剤極1bの触媒層に吸着した酸素は、燃料極1aの水素と反応し除去される。この結果、酸化剤極1bは低電位に保たれるため触媒層は劣化しない。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing a control procedure of the fuel cell power generation system in the present embodiment. In the present embodiment, with the output of the fuel cell stack 1 connected to the resistance load 35, the oxidant electrode 1b is purged with nitrogen, and at least the output of the fuel cell stack 1 before the start of power generation is connected to the power converter 32. Before starting, an OFF command is sent to the switch 34 in step 4 to disconnect the output of the fuel cell stack 1 from the resistance load 35. Other operations are the same as those in the first and second embodiments. Oxygen staying in the space such as the oxidant supply conduit 23a due to the nitrogen purge is pushed out to the oxidant electrode 1b and reaches the oxidant electrode 1b catalyst, and a part thereof is adsorbed on the catalyst layer of the oxidant electrode 1b. However, since there is sufficient hydrogen in the fuel electrode 1a and the output of the fuel cell stack 1 is connected to the resistance load 35, oxygen adsorbed on the catalyst layer of the oxidant electrode 1b due to the cell reaction is absorbed by the fuel electrode 1a. Reacts with hydrogen and is removed. As a result, since the oxidizer electrode 1b is kept at a low potential, the catalyst layer does not deteriorate.

このように本実施の形態では、保管中において燃料電池スタック1の酸化剤極1bの水素雰囲気を(燃料極1aの水素を使うことができるため)維持しやすいのは実施の形態3と同様であり、さらに起動時の酸化剤極1bの窒素パージによる酸素の酸化剤極1bの触媒層への吸着を防止でき、より起動時の酸化剤極1b触媒の劣化を防止できる。   As described above, in the present embodiment, the hydrogen atmosphere of the oxidant electrode 1b of the fuel cell stack 1 is easily maintained during storage (because hydrogen of the fuel electrode 1a can be used) as in the third embodiment. In addition, it is possible to prevent adsorption of oxygen to the catalyst layer of the oxidant electrode 1b due to nitrogen purge of the oxidant electrode 1b at the time of start-up, and further prevent deterioration of the oxidant electrode 1b catalyst at the time of start-up.

なお、本実施の形態では、燃料電池スタック1の出力の開放を、少なくとも電力変換器32に接続する前としたが、望ましくは窒素パージ終了時すなわちステップ3で行うほうがよい。酸化剤極1bの窒素パージを行なえば、酸化剤極1bの水素がなくなるために、電気化学的に水素が燃料極1aから酸化剤極1bに移動する。したがって、窒素パージを終了しても燃料電池スタック1の出力を抵抗負荷35に接続していると、接続を継続している時間にもよるが、酸化剤極1bが再び水素雰囲気になってしまう可能性が有るためである。   In this embodiment, the output of the fuel cell stack 1 is opened at least before being connected to the power converter 32. However, it is preferable that the output is performed at the end of the nitrogen purge, that is, in step 3. If the oxidant electrode 1b is purged with nitrogen, the oxidant electrode 1b is depleted of hydrogen, and electrochemically moves from the fuel electrode 1a to the oxidant electrode 1b. Therefore, if the output of the fuel cell stack 1 is connected to the resistance load 35 even after the nitrogen purge is completed, the oxidant electrode 1b becomes a hydrogen atmosphere again, depending on the duration of the connection. This is because there is a possibility.

実施の形態5.
実施の形態4では、酸化剤極1bの窒素パージ時に酸化剤極1bの触媒層への酸素の吸着を防止でき、触媒劣化を防ぐことができるが、窒素パージによる酸化剤極1bの水素分圧の低下により電気化学的に燃料極1aから酸化剤極1bへ水素が移動するため、窒素パージ時の窒素流量を大きくしないと酸化剤極1bの水素濃度を下げられない場合がある。実施の形態5においては、酸化剤極1bの水素濃度を確実に下げる制御方法である。
Embodiment 5. FIG.
In the fourth embodiment, when the oxidant electrode 1b is purged with nitrogen, the adsorption of oxygen to the catalyst layer of the oxidant electrode 1b can be prevented and the catalyst can be prevented from deteriorating. However, the hydrogen partial pressure of the oxidant electrode 1b due to the nitrogen purge can be prevented. Since the hydrogen moves electrochemically from the fuel electrode 1a to the oxidant electrode 1b due to the decrease in the hydrogen concentration, the hydrogen concentration in the oxidant electrode 1b may not be lowered unless the nitrogen flow rate during the nitrogen purge is increased. The fifth embodiment is a control method for reliably reducing the hydrogen concentration of the oxidizer electrode 1b.

図7は、本実施の形態における、燃料電池発電システムの制御手順を示した説明図である。ステップ1で改質器昇温を開始し、ステップ2で酸化剤極1bの窒素パージを開始する。酸化剤極1bの窒素パージでは、酸化剤極1bより窒素パージ流の上流側、すなわち酸化剤供給導管23aなどの空間に滞留する空気が酸化剤極1bに押し出され、一部は酸化剤極1b触媒に吸着し、燃料電池スタック1の出力が抵抗負荷35に接続されているため電池反応を起こし、一部は酸化剤極1bに存在する水素と反応し、一部はそのまま水素と共に酸化剤排気弁28を通り排気され除去される。すなわち酸化剤供給導管23aなどに滞留した空気が酸化剤極1bに押し出された後は、窒素ガスのみが酸化剤極1bを通過するようになるため、この時点で、すなわちステップ3でスイッチ34にOFF指令を送り抵抗負荷35を切り離し燃料電池スタック1の出力を開放する。この結果、もはや酸素が酸化剤極1bの触媒層に運ばれてくることがないため、酸化剤極1bの触媒層に酸素が吸着されず、燃料電池スタック1の出力が開放されているために酸化剤極1b側の水素が除去されても燃料極1a側から電気化学的な水素の移動がなく、パージの窒素流量が小さい場合でも酸化剤極1b側の水素をパージすることが容易になる。ステップ3の燃料電池スタック1の出力を開放する時点は、予め実験的に求めるか、酸化剤極1bの触媒層の吸着酸素が除去されれば燃料電池スタック1の出力電圧が下がることを利用して検出してもよい。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing a control procedure of the fuel cell power generation system in the present embodiment. In step 1, the reformer temperature rise is started, and in step 2, the nitrogen purge of the oxidizer electrode 1b is started. In the nitrogen purge of the oxidant electrode 1b, air staying in the upstream side of the nitrogen purge flow from the oxidant electrode 1b, that is, in the space such as the oxidant supply conduit 23a is pushed out to the oxidant electrode 1b, and a part of the oxidant electrode 1b. Adsorbed to the catalyst, the output of the fuel cell stack 1 is connected to the resistance load 35, so that a cell reaction occurs, a part reacts with the hydrogen present in the oxidant electrode 1b, and a part of the oxidant exhausts together with the hydrogen. It is exhausted through valve 28 and removed. That is, after the air staying in the oxidant supply conduit 23a or the like is pushed out to the oxidant electrode 1b, only the nitrogen gas passes through the oxidant electrode 1b. An OFF command is sent, the resistance load 35 is disconnected, and the output of the fuel cell stack 1 is opened. As a result, oxygen is no longer carried to the catalyst layer of the oxidant electrode 1b, so that oxygen is not adsorbed by the catalyst layer of the oxidant electrode 1b and the output of the fuel cell stack 1 is released. Even if the hydrogen on the oxidant electrode 1b side is removed, there is no electrochemical hydrogen movement from the fuel electrode 1a side, and it becomes easy to purge the hydrogen on the oxidant electrode 1b side even when the nitrogen flow rate of purge is small. . The time point at which the output of the fuel cell stack 1 in step 3 is released is determined experimentally in advance, or the fact that the output voltage of the fuel cell stack 1 decreases if the adsorbed oxygen in the catalyst layer of the oxidant electrode 1b is removed. May be detected.

本実施の形態によれば、実施の形態4と同様に起動停止に伴う電極触媒劣化を防止でき、さらに実施の形態4よりも酸化剤極1bの水素を除去する窒素パージが容易になるという効果がある。   According to the present embodiment, as in the fourth embodiment, it is possible to prevent the electrode catalyst deterioration due to the start and stop, and further, the nitrogen purge for removing the hydrogen of the oxidizer electrode 1b becomes easier than in the fourth embodiment. There is.

実施の形態6.
図8は、実施の形態6における燃料電池発電システムの構成を示す模式図である。本実施の形態においては、図8に示すように、燃料電池スタック1の燃料ガス供給孔2と燃料ガス供給弁5の間の燃料ガス供給導管6aに圧力補充手段11が圧力補充弁12を介して接続されている。圧力補充手段11は、連通した空間の圧力低下を補償する装置であり、たとえば連通空間の圧力増減に応じて容積が変化するガス溜めや、連通空間の圧力低下に伴って放出するように調整された減圧弁(レギュレータ)に接続されたガス容器である。レギュレータの出力圧力を僅かに陽圧に調整することにより燃料極1aの圧力が低下すればガスが補充される。ここで用いるガスは燃料電池の触媒や構造物または燃料ガスなどに対して不活性な窒素や二酸化炭素などを用いることができる。酸化剤極1bの窒素パージ用の窒素供給手段26から供給される窒素をレギュレータで供給できるようにしてもよい。その他の構成は、実施の形態3と同様である。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of the fuel cell power generation system in the sixth embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the pressure replenishing means 11 is connected to the fuel gas supply conduit 6 a between the fuel gas supply hole 2 and the fuel gas supply valve 5 of the fuel cell stack 1 via the pressure replenishment valve 12. Connected. The pressure replenishing means 11 is a device that compensates for the pressure drop in the communicating space, and is adjusted to release, for example, a gas reservoir whose volume changes in accordance with the pressure increase or decrease in the communicating space, or a pressure drop in the communicating space. A gas container connected to a pressure reducing valve (regulator). The gas is replenished if the pressure of the fuel electrode 1a decreases by adjusting the output pressure of the regulator slightly positive. As the gas used here, nitrogen, carbon dioxide, or the like that is inert to the catalyst or structure of the fuel cell or the fuel gas can be used. The nitrogen supplied from the nitrogen supply means 26 for purging the oxidant electrode 1b may be supplied by a regulator. Other configurations are the same as those of the third embodiment.

実施の形態1から5において、起動時に酸化剤極1bの窒素パージを行なうと、燃料極1a側の圧力が低下する現象が起きる。この理由は、燃料電池スタック1の出力を抵抗負荷35に接続した状態の時は、酸化剤極1bのパージにより燃料極1a側の水素が電気化学的に酸化剤極1bに移動するため燃料極1aの圧力低下が起きるためである。また、燃料電池スタック1の出力を開放していたとしても、酸化剤極1b側の窒素パージにより酸化剤極1bの水素分圧が低下すると燃料極1aと酸化剤極1bの水素分圧差が起き、電解質膜の水素透過度はゼロではないために、水素分圧差により電解質膜を通して水素移動が起き、結果として燃料極1a圧力は低下するためである。圧力低下により燃料極1aが大気圧以下となると、燃料電池スタック1や導管などのシール部から空気が侵入し燃料極1a触媒の劣化が起きる。   In the first to fifth embodiments, when the oxidant electrode 1b is purged with nitrogen during startup, a phenomenon occurs in which the pressure on the fuel electrode 1a side decreases. This is because when the output of the fuel cell stack 1 is connected to the resistance load 35, hydrogen on the fuel electrode 1a side is electrochemically moved to the oxidant electrode 1b by purging the oxidant electrode 1b. This is because a pressure drop of 1a occurs. Even if the output of the fuel cell stack 1 is opened, if the hydrogen partial pressure of the oxidant electrode 1b is reduced by the nitrogen purge on the oxidant electrode 1b side, a difference in hydrogen partial pressure between the fuel electrode 1a and the oxidant electrode 1b occurs. This is because, since the hydrogen permeability of the electrolyte membrane is not zero, hydrogen movement occurs through the electrolyte membrane due to a difference in hydrogen partial pressure, and as a result, the pressure of the fuel electrode 1a decreases. When the pressure of the fuel electrode 1a is reduced to atmospheric pressure or lower due to the pressure drop, air enters from the seal portion such as the fuel cell stack 1 or a conduit and the fuel electrode 1a catalyst is deteriorated.

図9は、本実施の形態におけるで燃料電池発電システムの制御手順を示した説明図である。酸化剤極1bの窒素パージを開始する前にステップ2で圧力補充弁12に開指令、圧力補充手段11に運転指令を送り、燃料極1aと圧力補充手段を連通させ燃料極1aの連通空間の圧力補充を開始する。酸化剤極1bの窒素パージが終了したら圧力補充弁12に閉指令、圧力補充手段11に停止指令を送り燃料極1a空間の圧力補充を終了する。その他の制御は実施の形態3と同様である。この結果、酸化剤極1bの窒素パージを行なう時に燃料極1aの圧力低下を補償し、燃料極1aへの空気の侵入を防止することができるため、実施の形態5と同様に起動時における酸化剤極1bの触媒層の劣化を防止すると共に、さらに燃料極1aの圧力低下による燃料極1aの触媒劣化も防止できる。なお、圧力補充手段11と圧力補充弁12は、起動時だけでなく停止保管時の燃料電池スタック1の温度降下による燃料極1aの圧力低下を補充するためにも用いることができる。この場合、燃料電池発電システムの停止保管中は、圧力補充弁12は開、圧力補充手段11は稼動状態であり、停止保管中は常時圧力補充が行われているためステップ2は省略できる。   FIG. 9 is an explanatory diagram showing the control procedure of the fuel cell power generation system in the present embodiment. Before starting the nitrogen purge of the oxidizer electrode 1b, in step 2, an opening command is sent to the pressure replenishing valve 12, an operation command is sent to the pressure replenishing means 11, and the fuel electrode 1a and the pressure replenishing means are connected to each other in the communication space of the fuel electrode 1a. Start pressure refill. When the nitrogen purge of the oxidizer electrode 1b is completed, a close command is sent to the pressure replenishing valve 12 and a stop command is sent to the pressure replenishing means 11, and the pressure refilling of the fuel electrode 1a space is finished. Other controls are the same as in the third embodiment. As a result, the pressure drop of the fuel electrode 1a can be compensated when the nitrogen purge of the oxidant electrode 1b is performed, and the intrusion of air into the fuel electrode 1a can be prevented. While preventing the catalyst layer of the agent electrode 1b from being deteriorated, it is also possible to prevent catalyst deterioration of the fuel electrode 1a due to a pressure drop of the fuel electrode 1a. Note that the pressure replenishing means 11 and the pressure replenishing valve 12 can be used not only for starting but also for replenishing the pressure drop of the fuel electrode 1a due to the temperature drop of the fuel cell stack 1 during stop storage. In this case, the pressure replenishing valve 12 is open and the pressure replenishing means 11 is in operation during stop storage of the fuel cell power generation system, and step 2 can be omitted because pressure replenishment is always performed during stop storage.

なお、実施の形態1〜6においては、燃料ガス供給手段として改質器を例に挙げて説明したが、本発明が適用できる燃料電池発電システムは燃料ガス供給手段を改質器に限るものでない。燃料電池スタックの発電準備に時間の要する燃料ガス供給手段であれば、水素封入停止保管方法を適用する場合に本発明を適用すれば、起動停止に伴う触媒劣化を防止できる。   In the first to sixth embodiments, the reformer is described as an example of the fuel gas supply means. However, the fuel cell power generation system to which the present invention can be applied is not limited to the reformer. . If it is a fuel gas supply means that requires time for power generation preparation of the fuel cell stack, if the present invention is applied when applying the hydrogen enclosure stop storage method, it is possible to prevent catalyst deterioration due to start-up stop.

本発明の実施の形態1による燃料電池発電システムを示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a fuel cell power generation system according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1による制御手段を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the control means by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2による制御手段示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the control means by Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3による燃料電池発電システムを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the fuel cell power generation system by Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3による制御手段を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the control means by Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4による制御手段を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the control means by Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5による制御手段を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the control means by Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態6による燃料電池発電システムを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the fuel cell power generation system by Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施の形態6による制御手段を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the control means by Embodiment 6 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料電池スタック、1a 燃料極、1b 酸化剤極、2 燃料ガス供給孔、3 改質器、4 燃料ガス出口、5 燃料ガス供給弁、6a、6b 燃料ガス供給導管、7 燃料ガス排気孔、8 燃焼バーナ入口、9 燃料ガス排気弁、10a、10b 燃料ガス排気導管、11 圧力補充手段、12 圧力補充弁、13 原燃料入口、14 原燃料供給手段、15 原燃料弁、16 原燃料供給導管、17 起動バーナ燃料供給弁、18 起動バーナ燃料供給導管、19 起動バーナ入口、20 原料水供給手段、21 酸化剤供給孔、22 酸化剤供給弁、23a、23b 酸化剤供給導管、24 空気ブロア、25 窒素供給弁、26 窒素供給手段、27 酸化剤排気孔、28 酸化剤排気弁、29a、29b 酸化剤排気導管、30a、30b 電気出力端子、31 スイッチ、32 電力変換器、33 外部負荷、34 スイッチ、35 抵抗負荷、42 制御装置、43 制御信号およびセンサ信号   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell stack, 1a Fuel electrode, 1b Oxidant electrode, 2 Fuel gas supply hole, 3 Reformer, 4 Fuel gas outlet, 5 Fuel gas supply valve, 6a, 6b Fuel gas supply conduit, 7 Fuel gas exhaust hole, 8 Combustion burner inlet, 9 Fuel gas exhaust valve, 10a, 10b Fuel gas exhaust conduit, 11 Pressure supplement means, 12 Pressure supplement valve, 13 Raw fuel inlet, 14 Raw fuel supply means, 15 Raw fuel valve, 16 Raw fuel supply conduit 17 Start burner fuel supply valve, 18 Start burner fuel supply conduit, 19 Start burner inlet, 20 Raw water supply means, 21 Oxidant supply hole, 22 Oxidant supply valve, 23a, 23b Oxidant supply conduit, 24 Air blower, 25 Nitrogen supply valve, 26 Nitrogen supply means, 27 Oxidant exhaust hole, 28 Oxidant exhaust valve, 29a, 29b Oxidant exhaust conduit, 30a, 30b Electric output Terminal, 31 switch, 32 Power converter, 33 External load, 34 switch, 35 Resistive load, 42 Control device, 43 Control signal and sensor signal

Claims (8)

燃料電池スタックと、
この燃料電池スタックの酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段と、
前記燃料電池スタックの燃料極に燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、
前記燃料ガスを生成する改質器と、
前記酸化剤極を不活性ガスで置換する不活性ガスパージ手段と
を備えた燃料電池発電システムの制御方法であって、
起動時に前記改質器を運転温度まで昇温するための暖機運転を開始し、前記改質器の前記暖機運転の完了時に前記酸化剤極への前記不活性ガス置換が完了するように前記不活性ガスパージ手段を起動し、前記改質器の前記暖機運転の完了時に前記不活性ガスパージ手段を停止するとともに前記改質器の運転を開始し、前記燃料電池スタックの発電を開始する制御を行なうことを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。
A fuel cell stack;
An oxidant gas supply means for supplying an oxidant gas to the oxidant electrode of the fuel cell stack;
Fuel gas supply means for supplying fuel gas to the fuel electrode of the fuel cell stack;
A reformer for generating the fuel gas;
A control method of a fuel cell power generation system comprising an inert gas purge means for replacing the oxidant electrode with an inert gas,
Start warm-up operation for raising the temperature of the reformer to the operating temperature at startup, and complete the replacement of the inert gas into the oxidizer electrode when the warm-up operation of the reformer is completed Control that starts the inert gas purge means, stops the inert gas purge means when the warm-up operation of the reformer is completed, starts operation of the reformer, and starts power generation of the fuel cell stack A control method for a fuel cell power generation system.
改質器の暖機運転の開始後、前記改質器があらかじめ設定した条件に達してから前記改質器が燃料ガスの供給を開始するまでの時間をT1とし、不活性ガスパージ手段の起動から酸化剤極の不活性ガスの置換が完了するまでの時間をT2とし、前記改質器の暖機運転の開始後、前記改質器が前記あらかじめ設定した条件に達した後に時間(T1−T2)経過前に前記酸化剤の不活性ガスの置換を開始することを特徴とした請求項1記載の燃料電池発電システムの制御方法。 After the start of the warm-up operation of the reformer, the time from when the reformer reaches a preset condition until the reformer starts to supply the fuel gas is T1, and from the start of the inert gas purge means The time until the replacement of the inert gas at the oxidizer electrode is completed is T2, and after the start of the warm-up operation of the reformer, the time after the reformer reaches the preset condition (T1-T2) 2. The method of controlling a fuel cell power generation system according to claim 1, wherein the replacement of the oxidant with an inert gas is started before progress. 改質器の温度が所定の値に達してから前記改質器が燃料ガスの供給を開始するまでの時間をT1とすることを特徴とする請求項2記載の燃料電池発電システムの制御方法。 3. The control method for a fuel cell power generation system according to claim 2, wherein time from when the temperature of the reformer reaches a predetermined value until the reformer starts to supply fuel gas is T1. 改質器への原料水供給開始時点から前記改質器が燃料ガスの供給を開始するまでの時間をT1とすることを特徴とする請求項2記載の燃料電池発電システムの制御方法。 3. The control method for a fuel cell power generation system according to claim 2, wherein the time from when the raw material water supply to the reformer is started until the reformer starts to supply fuel gas is T1. 燃料電池スタックの電気出力に接続可能な負荷抵抗を備え、停止保管時には前記燃料電池スタックの電気出力が前記負荷抵抗に接続され、起動時には酸化剤極の不活性ガスの置換開始前に前記燃料電池スタックの電気出力と前記負荷抵抗との接続が遮断されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃料電池発電システムの制御方法。 A load resistance connectable to the electric output of the fuel cell stack is provided, the electric output of the fuel cell stack is connected to the load resistance during stop storage, and the fuel cell before starting the replacement of the inert gas of the oxidant electrode at the start-up The control method of the fuel cell power generation system according to any one of claims 1 to 4, wherein the connection between the electrical output of the stack and the load resistance is cut off. 燃料電池スタックの電気出力に接続可能な負荷抵抗を備え、停止保管時には前記燃料電池スタックの電気出力が前記負荷抵抗に接続され、起動時には酸化剤極の不活性ガスの置換終了後前記燃料電池スタックの電気出力と前記負荷抵抗との接続が遮断されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃料電池発電システムの制御方法。 A load resistance connectable to the electrical output of the fuel cell stack is provided, the electrical output of the fuel cell stack is connected to the load resistance during stop storage, and after the replacement of the inert gas of the oxidant electrode at the start-up, the fuel cell stack The control method of the fuel cell power generation system according to any one of claims 1 to 4, wherein a connection between the electrical output of the battery and the load resistance is cut off. 燃料電池スタックの電気出力に接続可能な負荷抵抗を備え、停止保管時には前記燃料電池スタックの電気出力が前記負荷抵抗に接続され、起動時には酸化剤極の不活性ガスの置換開始後終了前に前記燃料電池スタックの電気出力と前記負荷抵抗との接続が遮断されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃料電池発電システムの制御方法。 A load resistance connectable to the electrical output of the fuel cell stack, the electrical output of the fuel cell stack is connected to the load resistance during stop storage, and the start before the end of replacement of the inert gas of the oxidant electrode at the start-up The method for controlling a fuel cell power generation system according to any one of claims 1 to 4, wherein a connection between an electric output of the fuel cell stack and the load resistance is cut off. 燃料極と燃料ガス供給手段との間に圧力補充手段を備え、酸化剤極の不活性ガスの置換時に前記圧力補充手段により前記燃料極を大気圧以上に保つことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の燃料電池発電システムの制御方法。 The pressure replenishing means is provided between the fuel electrode and the fuel gas supply means, and the fuel replenishing means keeps the fuel electrode at atmospheric pressure or higher by the pressure replenishing means when the inert gas in the oxidant electrode is replaced. 8. A control method for a fuel cell power generation system according to any one of claims 7 to 9.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015097218A (en) * 2009-10-30 2015-05-21 コンパニー ゼネラール デ エタブリッスマン ミシュラン Shut down method for fuel cell stack

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