JP2008041395A

JP2008041395A - Fuel cell system

Info

Publication number: JP2008041395A
Application number: JP2006213428A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Watanabe; 修夫渡辺
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-08-04
Filing date: 2006-08-04
Publication date: 2008-02-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system capable of reducing water remaining in an anode after residual hydrogen and air are reacted. <P>SOLUTION: Air is supplied into the anode inside the fuel cell stack 1 through a hydrogen system substitution air supply line 6, a tube passage 23, and the tube passage 20. A circulation route is provided which circulates the anode, a gas-liquid separator 7, the tube passage 20, a hydrogen circulation pump 4, the tube passage 20, and the anode. By operating the hydrogen circulation pump 4, air supplied and hydrogen in the anode are circulated to substitute the inside of the anode by nitrogen. By the operation of the hydrogen circulation pump 4, the gas in the anode containing nitrogen is circulated, and transports water generated in the anode, then, the transported water is recovered in the gas-liquid separator 7. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、燃料電池システムに係り、特に、燃料電池停止後のアノードの水管理に関する。 The present invention relates to a fuel cell system, and more particularly to water management of an anode after the fuel cell is stopped.

従来、特許第２５４１２８８号公報に開示されているように、燃料電池の運転停止時に、アノードに空気を供給し、アノードの残留水素を空気と反応させる燃料電池システムが知られている。上記従来のシステムによれば、燃料電池の運転停止後に、水素が残存しているアノードに空気が供給される。その後、アノードにおいて水素と空気が反応して水素が減少するとともに、水素が窒素に置換される。これにより、システムの停止時に、アノードに残留する水素量を減少させることができる。 Conventionally, as disclosed in Japanese Patent No. 2541288, there is known a fuel cell system that supplies air to an anode and reacts residual hydrogen of the anode with air when the fuel cell is stopped. According to the conventional system, air is supplied to the anode where hydrogen remains after the fuel cell is stopped. Thereafter, hydrogen and air react at the anode to reduce the hydrogen, and the hydrogen is replaced with nitrogen. This can reduce the amount of hydrogen remaining on the anode when the system is stopped.

特許第２５４１２８８号公報Japanese Patent No. 2541288 特許第２８８７３４６号公報Japanese Patent No. 2887346 特開２００３−３３１８９３号公報JP 2003-331893 A

しかしながら、上述した従来のシステムでは、残留水素と空気の反応により生成された水がアノードに残留したまま、次回の始動が行われる場合がある。この場合には、アノードへの水素の供給が、残留した水によって阻害される。従って、燃料電池の次回の始動を円滑に行えなくなる場合がある。 However, in the conventional system described above, the next start-up may be performed while water generated by the reaction between residual hydrogen and air remains on the anode. In this case, the supply of hydrogen to the anode is hindered by the remaining water. Therefore, the next start of the fuel cell may not be performed smoothly.

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、残留水素と空気とを反応させた後にアノードに残留する水を低減することができる燃料電池システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system that can reduce water remaining in an anode after reacting residual hydrogen with air. To do.

第１の発明は、上記の目的を達成するため、燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池のアノードに空気を供給する空気供給機構と、
前記アノードに連通するガス循環経路と、
前記アノード内のガスを前記ガス循環経路において循環させる循環機構と、
前記ガス循環経路を循環するガスから水を回収する気液分離機構と、
前記燃料電池の運転停止後に、前記空気供給機構を制御して前記アノードに空気を供給し、該空気の供給後に該アノードの水素の置換に必要な時間よりも長く、前記循環機構により前記ガス循環経路内のガスを流動させる循環制御手段と、
を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first invention is a fuel cell system,
A fuel cell;
An air supply mechanism for supplying air to the anode of the fuel cell;
A gas circulation path communicating with the anode;
A circulation mechanism for circulating the gas in the anode in the gas circulation path;
A gas-liquid separation mechanism for recovering water from the gas circulating in the gas circulation path;
After the operation of the fuel cell is stopped, the air supply mechanism is controlled to supply air to the anode, and after the supply of air, the gas circulation is performed by the circulation mechanism longer than the time required for hydrogen replacement of the anode. Circulation control means for flowing gas in the path;
It is characterized by having.

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記アノードに供給される空気は、前記アノードの水素を窒素に置換しうる量の空気を含むことを特徴とする。 The second invention is the first invention, wherein
The air supplied to the anode includes an amount of air that can replace hydrogen of the anode with nitrogen.

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記循環制御手段は、前記空気の供給によって前記アノードに生成される水が前記気液分離機構に全て回収されるのに必要な時間、前記循環機構を運転状態とすることを特徴とする。 The third invention is the first or second invention, wherein
The circulation control means is characterized in that the circulation mechanism is in an operating state for a time required for all the water generated in the anode by the supply of air to be recovered by the gas-liquid separation mechanism.

また、第４の発明は、第１乃至第３の発明において、
前記アノードにおける水素の窒素への置換が完了したことを検知する検知手段と、
前記検知がなされた後、前記検知後に前記アノードに残留する水が前記気液分離機構に全て回収されるのに必要な時間が経過した後で前記循環機構を停止することを特徴とする。 The fourth invention is the first to third invention,
Detecting means for detecting that the replacement of hydrogen with nitrogen at the anode is completed;
After the detection, the circulation mechanism is stopped after a time necessary for all the water remaining in the anode after the detection to be recovered by the gas-liquid separation mechanism elapses.

また、第５の発明は、
燃料電池と、
前記燃料電池のアノードに空気を供給する空気供給機構と、
前記アノードに連通するガス循環経路と、
前記アノード内のガスを前記ガス循環経路において循環させる循環機構と、
前記ガス循環経路を循環するガスから水を回収する気液分離機構と、
前記アノードの残留水を推定する残留水推定手段と、
前記燃料電池の運転停止後に、前記空気供給機構を制御して前記アノードに空気を供給し、該空気の供給後に前記残留水推定手段が推定した残留水量に対応する時間、前記循環機構によってガス循環経路内のガスを流動させる制御手段と、
を有することを特徴とする。 In addition, the fifth invention,
A fuel cell;
An air supply mechanism for supplying air to the anode of the fuel cell;
A gas circulation path communicating with the anode;
A circulation mechanism for circulating the gas in the anode in the gas circulation path;
A gas-liquid separation mechanism for recovering water from the gas circulating in the gas circulation path;
A residual water estimating means for estimating the residual water of the anode;
After the operation of the fuel cell is stopped, the air supply mechanism is controlled to supply air to the anode, and after the supply of air, gas circulation is performed by the circulation mechanism for a time corresponding to the residual water amount estimated by the residual water estimation means. Control means for flowing gas in the path;
It is characterized by having.

第１の発明によれば、燃料電池の運転停止後に、残留水素と空気の反応により水素の低減を行った後、水素と空気の反応に伴ってアノードに生成された水を、気液分離機構に回収することができる。このため、アノードに残留する水を低減することができる。 According to the first invention, after the operation of the fuel cell is stopped, hydrogen is reduced by a reaction between residual hydrogen and air, and then water generated at the anode due to the reaction between hydrogen and air is removed from the gas-liquid separation mechanism. Can be recovered. For this reason, water remaining on the anode can be reduced.

第２の発明によれば、アノード内の水素を窒素に置換してアノード内を不活性ガスである窒素で満たすとともに、アノードに生成される水の低減を行うことができる。 According to the second invention, the hydrogen in the anode can be replaced with nitrogen to fill the anode with nitrogen, which is an inert gas, and the water produced in the anode can be reduced.

第３の発明によれば、残留水素と空気の反応による生成水の気液分離機構への回収率を向上させ、水がアノードに残留するのを避けることができる。 According to the third invention, it is possible to improve the recovery rate of the produced water by the reaction between residual hydrogen and air to the gas-liquid separation mechanism, and to avoid water remaining on the anode.

第４の発明によれば、アノードの水素の置換の完了を検知し、水の生成反応の完了を検知することができる。そして、検知の後、循環機構の運転時間を計測し、アノードに残留する水を気液分離機構で回収するのに必要な時間が経過したら循環機構を停止する。これにより、循環機構の運転が必要以上に長くなることを避け、水がアノードに残留するのを避けることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to detect completion of the hydrogen substitution reaction of the anode and detect completion of the water generation reaction. Then, after the detection, the operation time of the circulation mechanism is measured, and when the time necessary for recovering the water remaining in the anode by the gas-liquid separation mechanism has elapsed, the circulation mechanism is stopped. As a result, it is possible to avoid the operation of the circulation mechanism being unnecessarily long and to prevent water from remaining on the anode.

第５の発明によれば、燃料電池の運転停止後に、残留水素と空気の反応により水素の低減を行った後、ガス循環経路でガスを流動させることにより、水素低減によってアノードに生成された水を気液分離機構に回収することができる。そして、アノードの残留水量を推定することにより、ガス循環経路内のガス流動をこの残留水量に応じて行うようにすることができる。 According to the fifth invention, after the operation of the fuel cell is stopped, hydrogen is reduced by a reaction between residual hydrogen and air, and then the water is generated in the anode by hydrogen reduction by flowing the gas in the gas circulation path. Can be recovered in the gas-liquid separation mechanism. Then, by estimating the amount of residual water in the anode, the gas flow in the gas circulation path can be performed according to the amount of residual water.

実施の形態１．
［実施の形態１のシステムの構成］
図１は、実施の形態１の燃料電池システムの構成を説明するための図である。本実施の形態のシステムは、例えば車両などに搭載した状態で用いることができる。 Embodiment 1 FIG.
[System configuration of the first embodiment]
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of the fuel cell system according to the first embodiment. The system of the present embodiment can be used in a state where it is mounted on a vehicle, for example.

このシステムは、燃料電池スタック１を備えている。燃料電池スタック１は、内部に複数の燃料電池セル（図示せず）を有する。燃料電池セルは、電解質膜を有する。電解質膜を境界に、燃料電池の一方の側にアノード、他方の側にカソードが設けられる。アノードとカソードは、それぞれ、電極、触媒層などを備える。燃料電池セルの運転時には、アノードには水素が供給され、カソードには空気が供給される。この水素および空気が燃料電池セル内部で反応し、電力が発生する。 This system includes a fuel cell stack 1. The fuel cell stack 1 has a plurality of fuel cells (not shown) inside. The fuel battery cell has an electrolyte membrane. With the electrolyte membrane as a boundary, an anode is provided on one side of the fuel cell, and a cathode on the other side. Each of the anode and the cathode includes an electrode, a catalyst layer, and the like. During operation of the fuel cell, hydrogen is supplied to the anode and air is supplied to the cathode. The hydrogen and air react inside the fuel cell, generating electric power.

発電の最中には、アノードの触媒層において水素が反応し、水素イオンと電子が生成される。水素イオンは、電解質膜を通過してカソードへと移動する。電子は、アノードの電極内部を移動し、隣接する他の燃料電池セルのカソードへと到達する。カソードでは、空気（酸素）が水素イオンおよび電子と反応し、水が生成される。なお、燃料電池セルの構造および発電時の反応に関する更なる詳細については、多くの文献が開示されているため、説明を省略する。 During power generation, hydrogen reacts in the catalyst layer of the anode to generate hydrogen ions and electrons. Hydrogen ions move through the electrolyte membrane to the cathode. The electrons move inside the anode electrode and reach the cathode of another adjacent fuel cell. At the cathode, air (oxygen) reacts with hydrogen ions and electrons to produce water. In addition, about the further detail regarding the structure of a fuel cell, and the reaction at the time of electric power generation, since many literatures are disclosed, description is abbreviate | omitted.

燃料電池スタック１は、水素供給口３１を備えている。前述したアノードは、水素供給口３１に連通している。水素供給口３１は、管路２０に連通している。管路２０は、水素圧力センサ１０を備える。水素圧力センサ１０を用いることにより、アノードの圧力を検知できる。 The fuel cell stack 1 includes a hydrogen supply port 31. The anode described above communicates with the hydrogen supply port 31. The hydrogen supply port 31 communicates with the pipe line 20. The pipe line 20 includes the hydrogen pressure sensor 10. By using the hydrogen pressure sensor 10, the pressure of the anode can be detected.

管路２０は、水素入口弁３に連通している。水素入口弁３により、管路２０への水素流入経路を開閉することができる。水素入口弁３は、水素調圧弁２に連通している。水素調圧弁２は、水素で充填された水素供給源１７に連通している。水素調圧弁２は、水素供給源１７の高圧な水素を、適当な圧力に減圧して供給する。 The pipe line 20 communicates with the hydrogen inlet valve 3. The hydrogen inlet valve 3 can open and close the hydrogen inflow path to the pipe line 20. The hydrogen inlet valve 3 communicates with the hydrogen pressure regulating valve 2. The hydrogen pressure regulating valve 2 communicates with a hydrogen supply source 17 filled with hydrogen. The hydrogen pressure regulating valve 2 supplies the high-pressure hydrogen from the hydrogen supply source 17 while reducing the pressure to an appropriate pressure.

燃料電池スタック１は、水素排気口３２を備えている。アノードは、水素供給口３１に連通するとともに、水素排気口３２にも連通している。水素排気口３２は、気液分離器７に連通している。気液分離器７は、水素排気口３２から流入してくるガスに含まれる水を分離することができる。ガスには、水素の余剰分と、アノード内の水および窒素とが混合して含まれている。気液分離器７は、排気弁８を備える。排気弁８を開くことにより、ガスから分離した水を排出することができる。 The fuel cell stack 1 includes a hydrogen exhaust port 32. The anode communicates with the hydrogen supply port 31 and also communicates with the hydrogen exhaust port 32. The hydrogen exhaust port 32 communicates with the gas-liquid separator 7. The gas-liquid separator 7 can separate water contained in the gas flowing from the hydrogen exhaust port 32. The gas contains a surplus of hydrogen mixed with water and nitrogen in the anode. The gas-liquid separator 7 includes an exhaust valve 8. By opening the exhaust valve 8, water separated from the gas can be discharged.

気液分離器７は、管路２３に連通している。気液分離器７から管路２３へ、水分離が行われたガスが流入する。管路２３は、水素濃度センサ９を備える。水素濃度センサ９により、管路２３を流れるガスの水素濃度を検知することができる。管路２３は水素循環ポンプ４の吸入口に連通している。水素循環ポンプ４は、管路２３から吸入したガスを、管路２０に吐出する。その結果、水素排気口３２から流出したガスは、水素供給口３１に循環される。 The gas-liquid separator 7 communicates with the pipe line 23. The water-separated gas flows from the gas-liquid separator 7 to the pipe line 23. The pipe line 23 includes a hydrogen concentration sensor 9. The hydrogen concentration sensor 9 can detect the hydrogen concentration of the gas flowing through the pipeline 23. The pipe line 23 communicates with the suction port of the hydrogen circulation pump 4. The hydrogen circulation pump 4 discharges the gas sucked from the pipe line 23 to the pipe line 20. As a result, the gas flowing out from the hydrogen exhaust port 32 is circulated to the hydrogen supply port 31.

燃料電池スタック１は、空気供給口３３を備えている。前述したカソードは、空気供給口３３に連通している。空気供給口３３は、管路２５に連通している。管路２５は、加湿モジュール１２に連通している。加湿モジュール１２は、エアコンプレッサ１１に連通している。エアコンプレッサ１１はエア吸気口１５から空気を吸入し、加湿モジュール１２に供給する。加湿モジュール１２は、供給された空気を加湿し、管路２５へ流出する。 The fuel cell stack 1 includes an air supply port 33. The cathode described above communicates with the air supply port 33. The air supply port 33 communicates with the pipe line 25. The pipe line 25 communicates with the humidification module 12. The humidification module 12 communicates with the air compressor 11. The air compressor 11 sucks air from the air intake port 15 and supplies it to the humidification module 12. The humidification module 12 humidifies the supplied air and flows out to the conduit 25.

燃料電池スタック１は、空気排気口３４を備えている。カソードは、空気供給口３３に連通すると共に、空気排気口３４にも連通している。空気排気口３４は、管路２６に連通している。管路２６へは、カソードから排気されるガスが、空気排気口３４を通って流入する。管路２６は、カソードの圧力を検知する空気圧力センサ１３を備える。管路２６は、加湿モジュール１２に連通している。 The fuel cell stack 1 includes an air exhaust port 34. The cathode communicates with the air supply port 33 and also communicates with the air exhaust port 34. The air exhaust port 34 communicates with the pipe line 26. The gas exhausted from the cathode flows into the pipe line 26 through the air exhaust port 34. The pipe line 26 includes an air pressure sensor 13 that detects the pressure of the cathode. The pipe line 26 communicates with the humidification module 12.

加湿モジュール１２は、管路２６より流入するガスから、水を取り入れることができる。この水は、前述した、管路２５へ流出する空気の加湿に利用される。加湿モジュール１２は、空気調圧弁１４に連通する。空気調圧弁１４は、加湿モジュール１２側の圧力を適切に調節しつつ、カソードから排気されるガスをエア排気口１６に排出する。 The humidification module 12 can take in water from the gas flowing in from the pipe line 26. This water is used for humidifying the air flowing out to the conduit 25 described above. The humidification module 12 communicates with the air pressure regulating valve 14. The air pressure regulating valve 14 discharges the gas exhausted from the cathode to the air exhaust port 16 while appropriately adjusting the pressure on the humidifying module 12 side.

管路２５からは、水素系置換用空気供給ライン６が分岐している。水素系置換用空気供給ライン６は、空気供給弁５を介して管路２３に連通する。空気供給弁５を開くことで、水素系置換用空気供給ライン６からアノードに連通する経路が形成される。 A hydrogen-based replacement air supply line 6 branches from the pipe 25. The hydrogen-based replacement air supply line 6 communicates with the pipe line 23 via the air supply valve 5. By opening the air supply valve 5, a path communicating from the hydrogen-based replacement air supply line 6 to the anode is formed.

図２は、実施の形態１の燃料電池システムを、燃料電池ハイブリッド車に搭載した場合の構成を示す図である。燃料電池スタック１には、発電した電力を外部に供給するための導電線５１が接続される。導電線５１は、車両の駆動機構５２へ接続される。また、導電線５１は、コンバータを介してバッテリー５５に接続されている。状況に応じ、バッテリー５５が充電される。 FIG. 2 is a diagram showing a configuration when the fuel cell system of Embodiment 1 is mounted on a fuel cell hybrid vehicle. The fuel cell stack 1 is connected to a conductive line 51 for supplying generated power to the outside. The conductive wire 51 is connected to the drive mechanism 52 of the vehicle. The conductive wire 51 is connected to the battery 55 through a converter. Depending on the situation, the battery 55 is charged.

［実施の形態１のシステムの動作］
以下、図１を参照して、本実施形態の燃料電池システムの動作について説明する。 [Operation of System of First Embodiment]
Hereinafter, the operation of the fuel cell system of the present embodiment will be described with reference to FIG.

（運転時の動作）
運転時には、水素入口弁３が開状態となる。これにより、水素供給源１７に貯留されている水素が、管路２０、水素供給口３１を通ってアノードへと供給される。エアコンプレッサ１１が駆動されることにより、エア吸気口１５から空気が吸入される。 (Operation during operation)
During operation, the hydrogen inlet valve 3 is opened. Thereby, hydrogen stored in the hydrogen supply source 17 is supplied to the anode through the pipe line 20 and the hydrogen supply port 31. By driving the air compressor 11, air is sucked from the air intake port 15.

吸入された空気は、エアコンプレッサ１１から吐出され、加湿モジュール１２に至る。加湿モジュール１２は、空気に対して加湿を行い、管路２５へと流出する。空気供給弁５は、運転時には閉状態とされる。管路２５を通った空気は、空気供給口３３を通ってカソードへと到達する。このようにして、カソードに空気が供給される。 The sucked air is discharged from the air compressor 11 and reaches the humidification module 12. The humidification module 12 humidifies the air and flows out to the conduit 25. The air supply valve 5 is closed during operation. The air passing through the pipe line 25 reaches the cathode through the air supply port 33. In this way, air is supplied to the cathode.

アノードに供給された水素と、カソードに供給された空気により、燃料電池セルで前述した反応が生じる。これにより、発電を行うことができる。 The above-described reaction occurs in the fuel cell by the hydrogen supplied to the anode and the air supplied to the cathode. Thereby, electric power generation can be performed.

（停止時の動作）
（操作者より）燃料電池システムの停止が要求された場合、まず、水素入口弁３を閉じて、水素供給源１７からの水素供給を停止する。このときアノードおよび管路２０、２３（循環系路）の内部には水素が消費されずに残留している。本実施例では、この水素を低減するために、システム停止要求があっても、引き続き水素循環ポンプ４とエアコンプレッサ１１を継続して作動させ、燃料電池で発電反応を生じさせる（水素消費制御）。 (Operation when stopped)
When the stop of the fuel cell system is requested (from the operator), first, the hydrogen inlet valve 3 is closed and the hydrogen supply from the hydrogen supply source 17 is stopped. At this time, hydrogen remains in the anode and the pipes 20 and 23 (circulation system passage) without being consumed. In this embodiment, in order to reduce this hydrogen, even if there is a system stop request, the hydrogen circulation pump 4 and the air compressor 11 are continuously operated to generate a power generation reaction in the fuel cell (hydrogen consumption control). .

更に、アノード内の水素を不活性ガスに置換するため、水素残留量が所定値以下になった時点で、水素系置換用空気供給ライン６の空気供給弁５を開弁して、残留水素量に対応する量の空気をアノードに供給する。目標量の空気を供給後、空気供給弁５を閉じると共に、引き続き水素循環ポンプ４の運転を継続して、循環系路内でガスを流動させ、アノードでの残留水素と空気の反応を促進する。アノードでは残留水素と空気中の酸素の酸化反応により、水が生成し、次第にアノードでは窒素の濃度が上昇して窒素置換が行われる。 Further, in order to replace the hydrogen in the anode with an inert gas, when the hydrogen residual amount becomes a predetermined value or less, the air supply valve 5 of the hydrogen-based replacement air supply line 6 is opened, and the residual hydrogen amount An amount of air corresponding to is supplied to the anode. After supplying the target amount of air, the air supply valve 5 is closed and the operation of the hydrogen circulation pump 4 is continued to flow the gas in the circulation system to promote the reaction between the residual hydrogen and air at the anode. . At the anode, water is generated by an oxidation reaction between residual hydrogen and oxygen in the air, and the nitrogen concentration gradually increases at the anode to perform nitrogen substitution.

アノードが窒素に置換された後、生成された水はアノードに残留する。この水が、アノードへの水素の供給を阻害し、次回の燃料電池システムの始動を円滑に行えなくする恐れがある。よって、これを防止するために、本実施形態では、水素の置換後に、水素循環ポンプ４の運転を継続し、ガス及び水を流動させることにより、アノードに残留する水を気液分離器７で回収する。 After the anode is replaced with nitrogen, the generated water remains in the anode. This water hinders the supply of hydrogen to the anode, and may prevent the next fuel cell system from starting smoothly. Therefore, in order to prevent this, in the present embodiment, after the replacement of hydrogen, the operation of the hydrogen circulation pump 4 is continued and the gas and water are caused to flow, so that the water remaining in the anode is separated by the gas-liquid separator 7. to recover.

具体的には、水素循環ポンプ４が運転されることにより、アノードに残留した窒素を含むガスが、アノードに連通する循環経路（アノード→気液分離器７→管路２３→水素循環ポンプ４→管路２０→アノード）を循環する。循環経路をガスが循環する際、このガスに付随してアノードに残留する水が搬送される。搬送された水は、気液分離器７に到達した際に回収される。その結果、水素の置換後にアノードに残留する水を低減することができる。 Specifically, when the hydrogen circulation pump 4 is operated, a gas containing nitrogen remaining on the anode is connected to a circulation path (anode → gas-liquid separator 7 → pipe line 23 → hydrogen circulation pump 4 → Circulate through line 20 → anode). When the gas circulates in the circulation path, water remaining in the anode accompanying the gas is conveyed. The conveyed water is collected when it reaches the gas-liquid separator 7. As a result, water remaining on the anode after hydrogen replacement can be reduced.

［実施の形態１における具体的処理］
以下、図３を参照して、本実施形態の燃料電池システムが行う具体的処理を説明する。この処理は、図１に示した燃料電池システムが備えるECU（Electronic Control Unit、図示せず）によって実行され、燃料電池システムを停止する際に実行される。 [Specific Processing in Embodiment 1]
Hereinafter, specific processing performed by the fuel cell system of the present embodiment will be described with reference to FIG. This process is executed by an ECU (Electronic Control Unit, not shown) included in the fuel cell system shown in FIG. 1, and is executed when the fuel cell system is stopped.

図３は、本実施形態の燃料電池システムが行う具体的処理を示すフローチャートである。この処理は、一例として、燃料電池システムが車両に搭載された状態を想定したものである。 FIG. 3 is a flowchart showing specific processing performed by the fuel cell system of the present embodiment. This process assumes, as an example, a state in which the fuel cell system is mounted on a vehicle.

図３に示す処理においては、先ず、システムメインスイッチがオフになっているか否かが判別される（ステップ１０１）。燃料電池システムが、車両以外に搭載されている場合には、当該システムが停止状態への移行を開始したか否かなどの情報により、上記の判断を下すことができる。 In the process shown in FIG. 3, it is first determined whether or not the system main switch is off (step 101). When the fuel cell system is mounted on a vehicle other than the vehicle, the above determination can be made based on information such as whether or not the system has started shifting to a stopped state.

システムメインスイッチがオフになっていると判別された場合には、水素消費制御が行われる（ステップ１０２）。具体的には、アノードの水素を低減する処理が行われる。先ず、水素入口弁３が閉状態となり、水素の供給が停止される。その後、残留する水素と空気が前述した反応を生ずる。反応に伴い、アノードの水素が減少し、アノードの圧力が低下する。この水素の減少により、置換に要する時間が短縮される。反応により生じた電力は、本実施の形態では、バッテリー５５へと充電するか、あるいは、水素循環ポンプ４またはエアコンプレッサ１１に供給されるものとする。 If it is determined that the system main switch is off, hydrogen consumption control is performed (step 102). Specifically, a process of reducing anode hydrogen is performed. First, the hydrogen inlet valve 3 is closed, and the supply of hydrogen is stopped. Thereafter, the remaining hydrogen and air cause the reaction described above. As the reaction proceeds, the anode hydrogen decreases and the anode pressure decreases. This reduction in hydrogen shortens the time required for replacement. In the present embodiment, the electric power generated by the reaction is charged into the battery 55 or supplied to the hydrogen circulation pump 4 or the air compressor 11.

その後、水素消費が完了しているか否かが判別される（ステップ１０３）。具体的には、水素圧力センサ１０の検知によってアノードの圧力が所定の閾値よりも低くなっているか否かが判別され、圧力が当該閾値を下回った場合には水素消費制御完了の成立が認められる。この閾値は、水素消費制御における水素低減量の目標値に応じて、適宜定めることができる。水素消費が完了したと判別されるまでは、水素消費制御が継続される。 Thereafter, it is determined whether or not hydrogen consumption is complete (step 103). Specifically, it is determined whether or not the anode pressure is lower than a predetermined threshold value by detection of the hydrogen pressure sensor 10, and if the pressure falls below the threshold value, the completion of hydrogen consumption control is recognized. . This threshold value can be appropriately determined according to the target value of the hydrogen reduction amount in the hydrogen consumption control. The hydrogen consumption control is continued until it is determined that the hydrogen consumption is completed.

水素消費が完了したと判別された場合には、アノード空気置換制御が行われる（ステップ１０４）。具体的には、アノードの水素を窒素に置換する処理が行われる。アノードに対して、残留する水素が全て反応するように空気を供給する。空気中の酸素の比率は約５分の１（約２１％）であるため、水素の２．５倍の量の空気が供給されることにより、必要な酸素量が供給される。ここで供給される空気量は、実質的に全ての水素がアノード触媒上で空気と反応し、残存水素が実質的に零となるような量である。 When it is determined that the hydrogen consumption is completed, anode air replacement control is performed (step 104). Specifically, a process of replacing hydrogen of the anode with nitrogen is performed. Air is supplied to the anode so that any remaining hydrogen reacts. Since the ratio of oxygen in the air is about 1/5 (about 21%), the required amount of oxygen is supplied by supplying 2.5 times the amount of air as hydrogen. The amount of air supplied here is such that substantially all of the hydrogen reacts with the air on the anode catalyst and the residual hydrogen is substantially zero.

空気が供給される際には、先ず、空気供給弁５が開状態とされ、エアコンプレッサ１１がONとされる。これにより、エアコンプレッサ１１がエア吸気口１５から吸入した空気が、水素系置換用空気供給ライン６を通ってアノードに供給される。 When air is supplied, first, the air supply valve 5 is opened and the air compressor 11 is turned on. As a result, the air taken in from the air intake port 15 by the air compressor 11 is supplied to the anode through the hydrogen-based replacement air supply line 6.

アノードに空気が供給されると、アノードの圧力が上昇する。水素圧力センサ１０の検知により、圧力の上昇分が検知され、アノードに供給された空気の量が算出される。十分な空気が供給されたものと判別されたら、空気の供給が停止される。具体的には、空気供給弁５が閉じられ、エアコンプレッサ１１がOFFとされる。 When air is supplied to the anode, the anode pressure increases. The increase in pressure is detected by the detection of the hydrogen pressure sensor 10, and the amount of air supplied to the anode is calculated. If it is determined that sufficient air has been supplied, the supply of air is stopped. Specifically, the air supply valve 5 is closed and the air compressor 11 is turned off.

その後、水素循環ポンプ４がONとされる。これにより、水素と空気が、アノードおよびアノードに連通する循環経路の中を混合しながら循環する。アノードの触媒層における、水素と酸素の酸化反応が促進されて、水が生成される。水素濃度センサ９によって、循環する混合ガスの水素濃度が検知される。反応が進むにつれ、水素濃度および酸素濃度が低下する。 Thereafter, the hydrogen circulation pump 4 is turned on. As a result, hydrogen and air circulate while mixing in the anode and the circulation path communicating with the anode. In the catalyst layer of the anode, the oxidation reaction of hydrogen and oxygen is promoted to generate water. The hydrogen concentration sensor 9 detects the hydrogen concentration of the circulating mixed gas. As the reaction proceeds, the hydrogen concentration and oxygen concentration decrease.

その後、アノードの置換が完了しているか否かが判別される（ステップ１０５）。具体的には、水素濃度センサ９の検知によって、アノードの水素濃度が零となっているか否かが判別される。水素濃度が零であると判別された場合には、置換が終了したと判断することができ、水の生成反応が終了したと判断することができる。なお、水素濃度センサ９を用いる代わりに、アノード側の圧力や、水素循環ポンプ４の駆動時間に基づいて、この判断を行っても良い。その場合には、水素濃度センサ９をシステムから省くことができる。 Thereafter, it is determined whether or not the anode replacement has been completed (step 105). Specifically, whether or not the hydrogen concentration of the anode is zero is determined by detection of the hydrogen concentration sensor 9. When it is determined that the hydrogen concentration is zero, it can be determined that the substitution is completed, and it can be determined that the water generation reaction is completed. Note that this determination may be made based on the pressure on the anode side and the driving time of the hydrogen circulation pump 4 instead of using the hydrogen concentration sensor 9. In that case, the hydrogen concentration sensor 9 can be omitted from the system.

続いて、ECUが備えるパージタイマがリセットされ（ステップ１０６）、パージタイマのカウントUpが開始される（ステップ１０７）。置換完了後も、引き続いて水素循環ポンプ４が運転されることにより、アノードのガスが循環する。循環するガスにより、アノードに残存する水が搬送されて気液分離器７に回収され、水のパージが行われる。この間、パージタイマが、水素循環ポンプ４の運転時間をカウントする。 Subsequently, the purge timer provided in the ECU is reset (step 106), and the purge timer count up is started (step 107). Even after the replacement is completed, the hydrogen circulation pump 4 is continuously operated to circulate the anode gas. By the circulating gas, the water remaining in the anode is transported and collected in the gas-liquid separator 7 and the water is purged. During this time, the purge timer counts the operation time of the hydrogen circulation pump 4.

その後、パージタイマによりカウントされた値が、予め実験などにより定められたt_PWよりも大きいか否かが判別される（ステップ１０８）。このt_PWの値は、置換の完了後にアノードに残留する水がすべて気液分離器７に回収されるまでの時間に相当する。この値は、例えば、実験で求めた測定値に基づいて、固定値として定めることができる。 Thereafter, it is determined whether or not the value counted by the purge timer is larger than t_PW determined in advance by experiments or the like (step 108). The value of t_PW corresponds to the time until all the water remaining in the anode after the replacement is completed is collected in the gas-liquid separator 7. This value can be determined as a fixed value based on, for example, a measured value obtained through experiments.

パージタイマのカウント値がt_PWよりも大きいと判別された場合には、置換によりアノードに生成された水が、全て気液分離器７に回収されたと判断することができる。その後、燃料電池システムにおけるその他の運転終了処理（ステップ１０９）が行われた後、一連の処理が終了する。 If it is determined that the count value of the purge timer is greater than t_PW, it can be determined that all of the water generated at the anode by the replacement has been recovered by the gas-liquid separator 7. Thereafter, after other operation end processing (step 109) in the fuel cell system is performed, a series of processing ends.

以上の処理によれば、燃料電池の運転停止後に、水素の置換を行った後、置換によってアノードに生成された水を気液分離器７で回収することができる。このため、本実施形態によれば、アノードに残留する水を低減することができ、燃料電池の始動が妨げられる恐れを少なくすることができる。 According to the above processing, after the hydrogen cell is replaced after the operation of the fuel cell is stopped, the water generated in the anode by the replacement can be recovered by the gas-liquid separator 7. For this reason, according to the present embodiment, the water remaining in the anode can be reduced, and the risk of hindering the start of the fuel cell can be reduced.

更に、上記の処理によれば、置換によって生成される水が気液分離器７に全て回収されるのに必要な時間、水素循環ポンプ４を運転状態とする。これにより、置換によって生成される全ての水を気液分離器７に回収することができ、アノードに水が残留するのを確実に避けることができる。 Furthermore, according to said process, the hydrogen circulation pump 4 is made into an operation state for the time required in order to collect | recover all the water produced | generated by substitution by the gas-liquid separator 7. FIG. Thereby, all the water produced | generated by substitution can be collect | recovered by the gas-liquid separator 7, and it can avoid reliably that water remains in an anode.

また、上記の処理によれば、水の生成反応の終了を検知した後にパージタイマをリセットしてカウントを開始する。その後、カウントの値が、アノードに残留する水を気液分離器７で回収するのに必要な時間に相当するt_PWを超えたら、水素循環ポンプ４を停止する。これにより、水素循環ポンプ４の運転時間を、必要最小限とすることができる。このため、水素循環ポンプ４の運転に用いられるエネルギーを最小限にし、アノードに水が残留するのを防ぐことができる。 Moreover, according to said process, after detecting completion | finish of water production reaction, a purge timer is reset and a count is started. Thereafter, when the count value exceeds t_PW corresponding to the time required for collecting the water remaining in the anode by the gas-liquid separator 7, the hydrogen circulation pump 4 is stopped. Thereby, the operation time of the hydrogen circulation pump 4 can be minimized. For this reason, the energy used for the operation of the hydrogen circulation pump 4 can be minimized, and water can be prevented from remaining on the anode.

なお、上述した実施の形態１においては、アノードに空気を供給する機構が、前記第１の発明における「空気供給機構」に、アノードに連通する循環経路が、前記第１の発明における「ガス循環経路」にそれぞれ相当する。また、水素循環ポンプ４が、前記第１の発明における「循環機構」に、気液分離器７が前記第１の発明における「気液分離機構」にそれぞれ相当する。 In the first embodiment described above, the mechanism for supplying air to the anode is the “air supply mechanism” in the first invention, and the circulation path communicating with the anode is the “gas circulation” in the first invention. It corresponds to “route”. The hydrogen circulation pump 4 corresponds to the “circulation mechanism” in the first invention, and the gas-liquid separator 7 corresponds to the “gas-liquid separation mechanism” in the first invention.

また、上述した具体的処理におけるステップ１０４からステップ１０５までの処理、および水素循環ポンプ４の運転および停止に関する処理が前記第１の発明における「循環制御手段」に相当する。また、水素濃度センサ９が、前記第４の発明における「検知手段」に相当する。 Further, the processing from step 104 to step 105 in the specific processing described above and the processing related to the operation and stop of the hydrogen circulation pump 4 correspond to the “circulation control means” in the first invention. The hydrogen concentration sensor 9 corresponds to the “detecting means” in the fourth invention.

［本発明の変形例］
次に、本発明の変形例について説明する。 [Modification of the present invention]
Next, a modified example of the present invention will be described.

（第１変形例）
実施の形態１においては、水素の置換の完了を検知して、置換完了後にアノードに残留する水を気液分離器７で回収するのに必要な時間だけ、水素循環ポンプ４を運転させることとしている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、置換完了の検知を行わずに、水素循環ポンプ４の運転を行うようにしてもよい。 (First modification)
In the first embodiment, the hydrogen circulation pump 4 is operated only for the time necessary to detect the completion of the hydrogen replacement and recover the water remaining in the anode after the replacement is completed by the gas-liquid separator 7. Yes. However, the present invention is not limited to this, and the hydrogen circulation pump 4 may be operated without detecting the completion of replacement.

具体的には、アノード空気置換制御（ステップ１０４）において水素循環ポンプ４を運転状態とした後、パージタイマのリセットおよびカウントUpを開始する。その後、実験値などに基づいて定められた水の回収の終了予想時間が経過するまで、水素循環ポンプ４を運転状態とする。この終了予想時刻は、アノードに生成される水が全て回収される時間を実験などにより求め、更に他の変動要因を考慮して必要に応じて補正を加えた上で、所定の値に定めることができる。 Specifically, after the hydrogen circulation pump 4 is put into an operating state in the anode air replacement control (step 104), resetting of the purge timer and counting up are started. Thereafter, the hydrogen circulation pump 4 is put into an operating state until the expected end time of water recovery determined based on experimental values or the like has elapsed. The expected end time should be set to a predetermined value after obtaining the time for collecting all the water produced at the anode by experiments, etc., and making corrections as necessary in consideration of other fluctuation factors. Can do.

このようにすることで、置換の完了を検知することなく、アノードへの水の残留を避けることができる。このため、実施の形態１に比較して水素循環ポンプ４の運転が余分に行われる場合があるものの、置換完了の検知を省略することができ、システムの処理を簡略化することができる。 By doing so, it is possible to avoid water remaining on the anode without detecting the completion of the replacement. For this reason, although the operation of the hydrogen circulation pump 4 may be performed more than in the first embodiment, the detection of the replacement completion can be omitted and the processing of the system can be simplified.

（第２変形例）
実施の形態１においては、ステップ１０８におけるt_PWの値を、予め実験などにより求めた固定値としている。よって、置換完了時にアノードに残留している水の量が、種々の要因により一定とならない場合には、確実にアノードの水を回収するために、変動要因を考慮してt_PWの値を大きい値とする。 (Second modification)
In the first embodiment, the value of t_PW in step 108 is a fixed value obtained in advance through experiments or the like. Therefore, if the amount of water remaining on the anode at the completion of replacement is not constant due to various factors, the t_PW value should be set to a large value in consideration of the fluctuation factors in order to reliably recover the anode water. And

しかし、t_PWの値を大きくして余裕を持たせると、アノードの水の回収が完了しているにも係らず、パージタイマのカウントがt_PWを超えるまで水素循環ポンプ４が運転され続ける場合が起こり得る。このように、水素循環ポンプ４の運転が必要以上に長く行われる可能性がある。 However, if the value of t_PW is increased to provide a margin, the hydrogen circulation pump 4 may continue to be operated until the purge timer count exceeds t_PW even though the recovery of the anode water has been completed. . Thus, the operation of the hydrogen circulation pump 4 may be performed longer than necessary.

これに対応するために、第２変形例として、t_PWの値を変動値とし、置換が行われる度にアノードに残留する水の量に対応した最適値を算出して、水素循環ポンプ４の運転時間を決定するような処理を行うことができる。具体的には、実施の形態１に更に温度センサを設けた構成において、先ず、ステップ１０３から１０４へ移行する際に、アノード側の水素濃度、圧力、燃料電池の温度（水素ガスの温度）を測定する。続いて、水素濃度、圧力、アノード側の系の体積から、この系内に残存している水素量を算出する。この水素量に基づいて、置換によって生成する水の量を算出する。 In order to cope with this, as a second modification, the value of t_PW is set as a fluctuation value, and an optimum value corresponding to the amount of water remaining in the anode is calculated every time replacement is performed, and the hydrogen circulation pump 4 is operated. Processing such as determining time can be performed. Specifically, in the configuration in which the temperature sensor is further provided in the first embodiment, first, when moving from step 103 to 104, the hydrogen concentration on the anode side, the pressure, and the temperature of the fuel cell (temperature of hydrogen gas) are set. taking measurement. Subsequently, the amount of hydrogen remaining in the system is calculated from the hydrogen concentration, the pressure, and the volume of the system on the anode side. Based on this amount of hydrogen, the amount of water produced by the substitution is calculated.

また、燃料電池の温度とアノード側の系の体積から、この系に存在する水蒸気量を算出することができる（この場合には、当該系が水蒸気飽和状態にあると考えることができる）。この水蒸気量を、上記算出した生成水量に加えることで、系内の全体の残存水量が得られる。全体の残存水量に対して、凝縮せずに水蒸気のまま存在するであろう水量を考慮して所定の係数（例えば、０．７程度）を乗ずることにより、置換後に液体としてアノードに残留する水量を推定する。 Further, the amount of water vapor present in this system can be calculated from the temperature of the fuel cell and the volume of the system on the anode side (in this case, it can be considered that the system is in a water vapor saturation state). By adding this amount of water vapor to the calculated amount of generated water, the total amount of remaining water in the system can be obtained. The amount of water remaining in the anode as a liquid after replacement by multiplying the total remaining water amount by a predetermined coefficient (for example, about 0.7) in consideration of the amount of water that will remain as water vapor without condensing. Is estimated.

その後、推定した水量、水素循環ポンプ４の能力などに基づく循環経路内の循環流量、および気液分離器の回収能力に基づいて、t_PWの値を定めることができる。このようにすることで、水素循環ポンプ４の運転時間を、実施の形態１に比べて必要最小限に抑えることができる。 Thereafter, the value of t_PW can be determined based on the estimated amount of water, the circulation flow rate in the circulation path based on the capacity of the hydrogen circulation pump 4, and the recovery capacity of the gas-liquid separator. In this way, the operation time of the hydrogen circulation pump 4 can be minimized as compared with the first embodiment.

なお、上述した第２変形例における、アノードの残留水量を推定する方法が、前記第５の発明の「残留水推定手段」に、エアコンプレッサ１１の駆動によるアノードへの空気供給の処理、および推定した水量などに基づいて定めたt_PWに従って水素循環ポンプ４を駆動させる処理が、前記第５の発明の「制御手段」にそれぞれ相当する。 Note that the method of estimating the residual water amount of the anode in the second modification described above is the same as the “residual water estimation means” of the fifth aspect of the invention, in the process of supplying air to the anode by driving the air compressor 11 and the estimation. The process of driving the hydrogen circulation pump 4 in accordance with t_PW determined based on the amount of water and the like corresponds to the “control means” of the fifth invention.

（第３変形例）
実施の形態１においては、置換完了後にアノードに残留する水を気液分離器７で全て回収するのに必要な時間、水素循環ポンプ４を運転させることとしている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。 (Third Modification)
In the first embodiment, the hydrogen circulation pump 4 is operated for a time required to collect all the water remaining in the anode after completion of the substitution by the gas-liquid separator 7. However, the present invention is not limited to this.

アノードに残留する水が低減すれば、燃料電池システムの始動性が低下する恐れが少なくなる。よって、アノードの水素が窒素に置換されるのに必要な時間に基づいて、この時間よりも長く水素循環ポンプ４を運転状態とするような処理を行うようにしてもよい。 If the water remaining on the anode is reduced, the startability of the fuel cell system is reduced. Therefore, based on the time required for the hydrogen of the anode to be replaced with nitrogen, the hydrogen circulation pump 4 may be operated for a longer time than this time.

このようにすることで、実施の形態１のように全ての水を除去する迄には至らないものの、置換によって生成された水が気液分離器７に回収されるため、アノードに残留する水を減少させることができる。これにより、燃料電池の始動性が妨げられる恐れを少なくすることができる。 By doing in this way, although it does not reach until all the water is removed as in the first embodiment, the water generated by the substitution is recovered in the gas-liquid separator 7, so that the water remaining in the anode Can be reduced. Thereby, the possibility that the startability of the fuel cell is hindered can be reduced.

（その他の変形例）
実施の形態１では、水素消費制御（ステップ１０２）の際に、アノードに残留した水素を発電に利用している。しかし、例えば、排気弁８を開いて外部に排出することにより、アノードの水素を減少させることができる。この場合には、アノードの水素を、図示しない希釈機構を用いて希釈した後に、排気弁８から排気する。このようにすることで、反応による水素の消費を待つ時間が短縮され、アノード空気置換制御（ステップ１０４）への移行を迅速に行うことができる。 (Other variations)
In the first embodiment, during the hydrogen consumption control (step 102), hydrogen remaining on the anode is used for power generation. However, for example, the anode hydrogen can be reduced by opening the exhaust valve 8 and discharging it to the outside. In this case, the hydrogen in the anode is diluted using a dilution mechanism (not shown) and then exhausted from the exhaust valve 8. By doing so, the time for waiting for the consumption of hydrogen by the reaction is shortened, and the shift to the anode air replacement control (step 104) can be performed quickly.

また、実施の形態１では、アノード空気置換制御（ステップ１０４）において、水素圧力センサ１０の値を参照して、アノードに供給される空気が置換必要量に至ったことを確認している。これ以外の方法として、例えば、エア吸気口１５とエアコンプレッサ１１との間にエアフローメータを取り付け、流通する空気の量を検知することによって、アノードへの空気の供給量を検知することができる。 In the first embodiment, in the anode air replacement control (step 104), it is confirmed by referring to the value of the hydrogen pressure sensor 10 that the amount of air supplied to the anode has reached the required replacement amount. As another method, for example, an air flow meter is attached between the air inlet 15 and the air compressor 11 and the amount of air flowing can be detected to detect the amount of air supplied to the anode.

また、エアコンプレッサ１１の駆動時間と空気吐出量との相関を基にして、駆動時間を調整することにより、アノードへの空気の供給量を調節することができる。必要に応じ、これらの手段から最適な方法を選択することにより、または、これらの手段を併用することにより、空気の供給量をより容易に、正確に把握することができる。また、ステップ１０２およびステップ１０３の処理を省略し、制御を簡略化することも可能である。 Further, the supply amount of air to the anode can be adjusted by adjusting the drive time based on the correlation between the drive time of the air compressor 11 and the air discharge amount. The supply amount of air can be grasped more easily and accurately by selecting an optimum method from these means as necessary, or by using these means in combination. Further, it is possible to omit the processing of step 102 and step 103 and simplify the control.

なお、実施の形態１では、アノードの水素を不活性ガスである窒素に置換して、アノードを含む系内を窒素で満たす場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。アノードに対して空気を供給して水素を低減するシステムであれば、本発明の思想に基づいて、アノードの残留水を低減し、システムの次回の運転が円滑に行われるようにすることができる。 In the first embodiment, the case where hydrogen in the anode is replaced with nitrogen that is an inert gas to fill the system including the anode with nitrogen has been described. However, the present invention is not limited to this. If the system reduces the hydrogen by supplying air to the anode, based on the idea of the present invention, the residual water in the anode can be reduced so that the next operation of the system can be performed smoothly. .

また、実施の形態１では、システムメインスイッチがＯＦＦ状態か否かの確認後、水素消費制御を行った後、アノードへの空気供給を行った。しかしながら、本発明におけるアノードへの空気供給のタイミングはこれに限られない。例えば、燃料電池の停止要求後の運転停止処理中、または、燃料電池が運転停止状態となる前に、アノードへの空気供給が開始されるようなシステムであってもよい。 Further, in the first embodiment, after confirming whether or not the system main switch is in the OFF state, the hydrogen consumption control is performed, and then the air is supplied to the anode. However, the timing of supplying air to the anode in the present invention is not limited to this. For example, the system may be such that air supply to the anode is started during the operation stop process after the fuel cell stop request or before the fuel cell enters the operation stop state.

本発明の実施の形態１の燃料電池システムの構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the fuel cell system of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１の燃料電池システムが、車両に搭載された様子を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a mode that the fuel cell system of Embodiment 1 of this invention was mounted in the vehicle. 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 1 of the present invention.

Explanation of symbols

燃料電池スタック１水素循環ポンプ４
空気供給弁５水素系置換用空気供給ライン６
気液分離器７水素濃度センサ９
水素圧力センサ１０エアコンプレッサ１１
空気圧力センサ１３管路２０
管路２３
水素供給口３１水素排気口３２
空気供給口３３空気排気口３４ Fuel cell stack 1 Hydrogen circulation pump 4
Air supply valve 5 Air supply line for hydrogen replacement 6
Gas-liquid separator 7 Hydrogen concentration sensor 9
Hydrogen pressure sensor 10 Air compressor 11
Air pressure sensor 13 Pipe line 20
Pipe line 23
Hydrogen supply port 31 Hydrogen exhaust port 32
Air supply port 33 Air exhaust port 34

Claims

A fuel cell;
An air supply mechanism for supplying air to the anode of the fuel cell;
A gas circulation path communicating with the anode;
A circulation mechanism for circulating the gas in the anode in the gas circulation path;
A gas-liquid separation mechanism for recovering water from the gas circulating in the gas circulation path;
When the operation of the fuel cell is stopped, the air supply mechanism is controlled to supply air to the anode, and after the supply of air, the gas circulation is performed by the circulation mechanism longer than the time required for hydrogen replacement of the anode. A circulation control means for flowing gas in the path;
A fuel cell system comprising:

2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the air supplied to the anode includes an amount of air that can replace hydrogen of the anode with nitrogen. 3.

The circulation control means puts the circulation mechanism in an operating state for a time required for all the water generated in the anode by the supply of air to be recovered by the gas-liquid separation mechanism. The fuel cell system according to any one of 1 and 2.

Detecting means for detecting that the replacement of hydrogen with nitrogen at the anode is completed;
The circulation mechanism is stopped after a time necessary for the gas-liquid separation mechanism to recover all the water remaining in the anode after the detection after the detection is performed. The fuel cell system according to any one of 1 to 3.

A fuel cell;
An air supply mechanism for supplying air to the anode of the fuel cell;
A gas circulation path communicating with the anode;
A circulation mechanism for circulating the gas in the anode in the gas circulation path;
A gas-liquid separation mechanism for recovering water from the gas circulating in the gas circulation path;
A residual water estimating means for estimating the residual water of the anode;
When the operation of the fuel cell is stopped, the air supply mechanism is controlled to supply air to the anode, and after the supply of the air, gas is circulated by the circulation mechanism for a time corresponding to the residual water amount estimated by the residual water estimation means. Control means for flowing gas in the path;
A fuel cell system comprising: