JP2010027580A - Fuel cell system - Google Patents

Fuel cell system Download PDF

Info

Publication number
JP2010027580A
JP2010027580A JP2008191338A JP2008191338A JP2010027580A JP 2010027580 A JP2010027580 A JP 2010027580A JP 2008191338 A JP2008191338 A JP 2008191338A JP 2008191338 A JP2008191338 A JP 2008191338A JP 2010027580 A JP2010027580 A JP 2010027580A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cell stack
fuel
output voltage
current
specific part
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2008191338A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5330753B2 (en
Inventor
Katsumi Higaki
勝己 檜垣
Minoru Suzuki
稔 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Kyocera Corp
Osaka Gas Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp, Osaka Gas Co Ltd filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2008191338A priority Critical patent/JP5330753B2/en
Publication of JP2010027580A publication Critical patent/JP2010027580A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5330753B2 publication Critical patent/JP5330753B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system to determine a degradation of a specific part of a cell stack. <P>SOLUTION: The fuel cell system includes: an electric current detection means 12 to detect an output electric current of the sell stack 8; a voltage detection means 11 capable of detecting an output voltage of the cell stack 8 as well as the output voltage of one or more fuel cells 9 at a specific part of the cell stack 8; a control means 13 capable of controlling supply amount of fuel gas, oxidizer gas as well as the output electric current of the cell stack 8; and a temperature detection means 14 to detect temperature of the cell stack 8 at the specific part. The control means 13 determines the degradation state of the specific part of the cell stack 8 based on the detection result of the voltage detection means 11 taken under a stable temperature condition of the cell stack 8 and when the output electric current, the supply amount of fuel gas and oxidizer gas are changed by a fixed ratio. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、供給される燃料ガス及び酸化剤ガスを反応させて発電する複数の燃料電池セルを配列してなるセルスタックを有する燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system having a cell stack in which a plurality of fuel cells that generate electricity by reacting supplied fuel gas and oxidant gas are arranged.

固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）は、酸素イオンを伝導する固体電解質を間に挟むように、燃料ガス（水素、一酸化炭素等）が供給される燃料極及び酸化剤ガス（空気、酸素等）が供給される空気極を設けて構成される。固体電解質の材料としては一般的にはイットリアをドープしたジルコニアが用いられており、７００℃から１０００℃の高温で、燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学反応させて発電が行われる。固体酸化物形燃料電池は、他の燃料電池システムやガスエンジン等に比べて、特に高発電効率での発電が可能なことから、有望な発電技術として開発が行われている。   A solid oxide fuel cell (SOFC) has a fuel electrode (hydrogen, carbon monoxide, etc.) supplied with fuel gas (hydrogen, carbon monoxide, etc.) and an oxidant gas (air, oxygen, etc.) with a solid electrolyte conducting oxygen ions in between. ) Is provided to provide an air electrode. As a material for the solid electrolyte, zirconia doped with yttria is generally used, and electric power is generated by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas at a high temperature of 700 ° C. to 1000 ° C. Solid oxide fuel cells are being developed as a promising power generation technology because they can generate power with particularly high power generation efficiency compared to other fuel cell systems and gas engines.

一般的に固体酸化物形燃料電池は作動温度が高いため、発電効率が高いという特徴をもつが、高温ゆえの劣化モードが存在する。ここでいう発電性能の劣化とは、セルスタックの特定部位の劣化のことであり、具体的には、同じ発電出力を得るために必要な燃料ガスの供給量が増加することである。従って、劣化したセルスタックで劣化前と同等の発電出力を得ようとすると燃料ガスの供給量を増加させる必要があり、その場合には、燃料ガスの供給量の増加に伴ってセルスタックの温度も上昇する。また、同じ発電出力を得ようとして燃料ガスの流量を増加させると、更なる温度上昇によってセルスタックの特定部位の劣化の速度をより速めてしまうという問題がある。そのため、セルスタックの特定部位の劣化状態を判定して燃料電池システムを良好な状態に保つことが提案されている。   In general, a solid oxide fuel cell has a feature of high power generation efficiency due to high operating temperature, but there is a deterioration mode due to high temperature. The deterioration of the power generation performance referred to here is deterioration of a specific part of the cell stack, and specifically, an increase in the amount of fuel gas supplied to obtain the same power generation output. Therefore, in order to obtain a power generation output equivalent to that before deterioration in a deteriorated cell stack, it is necessary to increase the supply amount of fuel gas. In this case, the temperature of the cell stack increases with the increase in supply amount of fuel gas. Also rises. Further, if the flow rate of the fuel gas is increased in order to obtain the same power generation output, there is a problem that the deterioration rate of a specific part of the cell stack is further increased due to further temperature rise. For this reason, it has been proposed to determine the deterioration state of a specific part of the cell stack and keep the fuel cell system in a good state.

特許文献１に記載の燃料電池システムは、セルスタックの特定部位の劣化状態を判定する際、燃料ガス、酸化剤ガス、及び、セルスタックからの出力電流を一定とし、そのとき検出されるセルスタック全体の現在の出力電圧を過去の（即ち、劣化前の初期状態の）出力電圧と比較する。そして、現在の出力電圧と過去の出力電圧との差分が予め定めた値を超えた場合に燃料電池システムが劣化したと判定する。   In the fuel cell system described in Patent Document 1, when determining the deterioration state of a specific part of the cell stack, the fuel gas, the oxidant gas, and the output current from the cell stack are made constant, and the cell stack detected at that time The total current output voltage is compared with the past (ie, the initial state before degradation). Then, when the difference between the current output voltage and the past output voltage exceeds a predetermined value, it is determined that the fuel cell system has deteriorated.

特許文献２に記載の燃料電池システムは、セルスタックの出力電流電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）の傾きを算出しその値に基づいてセルスタックの特定部位の劣化状態を判定している。   The fuel cell system described in Patent Document 2 calculates the slope of the output current voltage characteristic (IV characteristic) of the cell stack, and determines the deterioration state of a specific part of the cell stack based on the value.

ＳＯＦＣにおけるセルスタックの特定部位の劣化は、電解質のイオン導電性や、電極、インターコネクタ及びこれらを連結する材料の電気伝導性が初期状態よりも低くなるというオーミック抵抗の上昇と、燃料電池セルでの電気化学反応における電荷の移動速度や物質移動の律速に関わる反応抵抗の上昇と、の２つに大きく分けることができる。前者のオーミック抵抗の上昇に伴う出力電圧の低下は、高抵抗の反応生成物が熱的に生成されることに起因する場合が多く、この場合の劣化状態の進行速度は比較的緩やかである。一方、反応抵抗に区分される出力電圧低下の一つに、燃料ガスや酸化剤ガスの供給不足に起因する場合がある。この場合、出力電流を多く取る条件（発電出力が高い条件）で急激に出力電圧が低下する。そして、このような燃料ガス不足や酸化剤ガス不足が生じている条件で電気化学反応を強制的におこなうため、燃料極及び空気極とその周辺の急速劣化を起こしてしまう。通常はこのような出力電圧の急な増大を生じない範囲で出力電流の上限を決定し運転する。しかしながら不慮の要因により、燃料ガスや酸化剤ガスの分配などに初期設計と異なる状態が生じた場合、通常の発電電力の制御範囲において、セルスタックの一部に拡散律速部を発生させ、その部分が急速に劣化するというリスクがあった。つまり、セルスタックの全体で均一に劣化が進行するのではなく、セルスタックの一部において劣化が進行する可能性がある。   Degradation of a specific part of the cell stack in SOFC is caused by an increase in ohmic resistance that the ionic conductivity of the electrolyte and the electrical conductivity of the electrode, interconnector and the material connecting them are lower than the initial state, and in the fuel cell. The increase in reaction resistance related to the rate of charge transfer and the rate of mass transfer in the electrochemical reaction can be broadly divided into two. The decrease in output voltage accompanying the increase in the former ohmic resistance is often caused by the thermal generation of a high-resistance reaction product, and the progress rate of the deteriorated state in this case is relatively slow. On the other hand, one of the output voltage drops classified as reaction resistance may be due to insufficient supply of fuel gas or oxidant gas. In this case, the output voltage is drastically lowered under conditions where a large output current is taken (a condition where the power generation output is high). And since an electrochemical reaction is forcedly performed on the conditions which such fuel gas shortage and oxidant gas shortage have arisen, it will cause rapid deterioration of a fuel electrode, an air electrode, and its periphery. Usually, the upper limit of the output current is determined and operated within a range in which such a sudden increase in output voltage does not occur. However, if a state different from the initial design occurs in the distribution of fuel gas or oxidant gas due to an unexpected factor, a diffusion rate limiting part is generated in a part of the cell stack in the normal control range of generated power, and the part There was a risk that would deteriorate rapidly. That is, the deterioration does not progress uniformly in the entire cell stack, but may deteriorate in a part of the cell stack.

特開２００７−０８７６８６号公報JP 2007-087686 A 特開平１１−１９５４２３号公報JP-A-11-195423

特許文献１及び特許文献２に記載の燃料電池システムは、出力電圧に基づいてセルスタックの特定部位の劣化状態を判定している。セルスタックの特定部位の劣化が進行しても、本来は低下するはずの出力電圧が、内部温度の上昇による影響で変動しないこともある。そのため、特許文献１及び特許文献２に記載のように、単に出力電圧のみに着目しただけでは、セルスタックの特定部位の劣化状態を正確に判定したとは言えない可能性がある。   The fuel cell systems described in Patent Literature 1 and Patent Literature 2 determine the deterioration state of a specific part of the cell stack based on the output voltage. Even if the deterioration of a specific part of the cell stack progresses, the output voltage that should originally decrease may not change due to the increase in internal temperature. Therefore, as described in Patent Document 1 and Patent Document 2, simply focusing on the output voltage may not accurately determine the deterioration state of a specific part of the cell stack.

また、特許文献１及び特許文献２に記載の燃料電池システムが検出するのは、セルスタック全体の出力電圧である。つまり、特許文献１及び特許文献２に記載の燃料電池システムは、セルスタック全体の平均的な劣化状態を検出しているだけであり、セルスタックを構成する複数の燃料電池セルのうちの特定の燃料電池セルの出力電圧を検出することは行っていない。よって、セルスタックの特定部位の劣化状態を捉えられない。   The fuel cell systems described in Patent Document 1 and Patent Document 2 detect the output voltage of the entire cell stack. That is, the fuel cell systems described in Patent Literature 1 and Patent Literature 2 only detect an average deterioration state of the entire cell stack, and a specific one of the plurality of fuel cells constituting the cell stack. The output voltage of the fuel cell is not detected. Therefore, the deterioration state of a specific part of the cell stack cannot be captured.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、セルスタックの特定部位の劣化を正確に判定可能な燃料電池システムを提供する点にある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a fuel cell system capable of accurately determining deterioration of a specific portion of a cell stack.

上記目的を達成するための本発明に係る燃料電池システムの特徴構成は、供給される燃料ガス及び酸化剤ガスを反応させて発電する複数の燃料電池セルを配列してなるセルスタックを有する燃料電池システムであって、
前記セルスタックの出力電流を検出する電流検出手段と、
前記セルスタックの出力電圧と、前記セルスタックの特定部位における一つ又は複数の前記燃料電池セルの出力電圧とを検出可能な電圧検出手段と、
前記燃料ガスの供給量、前記酸化剤ガスの供給量及び前記セルスタックの出力電流を制御可能である制御手段と、
前記セルスタックの所定部位の温度を検出する温度検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記温度検出手段により検出される前記セルスタックの温度が安定状態にあるとき、前記出力電流と前記燃料ガスの供給量と前記酸化剤ガスの供給量とを一定の比率で変化させたときの前記電圧検出手段による検出結果に基づいて、前記セルスタックの特定部位の劣化状態を判定するように構成されている点にある。 In order to achieve the above object, the fuel cell system according to the present invention is characterized by a fuel cell having a cell stack in which a plurality of fuel cells that generate electricity by reacting supplied fuel gas and oxidant gas are arranged. A system,
Current detection means for detecting an output current of the cell stack;
Voltage detection means capable of detecting an output voltage of the cell stack and an output voltage of one or a plurality of the fuel cells in a specific part of the cell stack;
Control means capable of controlling the supply amount of the fuel gas, the supply amount of the oxidant gas, and the output current of the cell stack;
Temperature detecting means for detecting the temperature of a predetermined part of the cell stack, and
The control means changes the output current, the supply amount of the fuel gas, and the supply amount of the oxidant gas at a constant ratio when the temperature of the cell stack detected by the temperature detection means is in a stable state. The deterioration state of the specific part of the cell stack is determined based on the detection result of the voltage detection unit when the voltage is detected.

上記特徴構成によれば、セルスタックの温度が安定した状態でセルスタックの全部の出力電圧又はセルスタックの特定部位における燃料電池セルの出力電圧を検出することができるため、その出力電圧がセルスタックの温度の変動の影響を受けないようにできる。つまり、検出した出力電圧が温度の影響を受けない正確なものであることが確保される。また、セルスタックの特定部位における出力電圧を検出することができ、セルスタックの特定部位の劣化を検出できる。
更に、制御手段が、出力電流と燃料ガスの供給量と酸化剤ガスの供給量とを一定の比率で変化させるので、出力電流を高いほうに変化させることが比較的容易になり、そのときの電流変化幅を大きくとることができる。
従って、セルスタックの特定部位の劣化を正確に判定可能な燃料電池システムを提供できる。 According to the above characteristic configuration, since the entire output voltage of the cell stack or the output voltage of the fuel cell at a specific portion of the cell stack can be detected in a state where the temperature of the cell stack is stable, the output voltage is It is possible to avoid being affected by temperature fluctuations. That is, it is ensured that the detected output voltage is accurate without being affected by temperature. In addition, the output voltage at a specific part of the cell stack can be detected, and deterioration of the specific part of the cell stack can be detected.
Furthermore, since the control means changes the output current, the supply amount of the fuel gas, and the supply amount of the oxidant gas at a constant ratio, it is relatively easy to change the output current to a higher value. The current change width can be increased.
Therefore, it is possible to provide a fuel cell system capable of accurately determining deterioration of a specific part of the cell stack.

本発明に係る燃料電池システムの別の特徴構成は、供給される燃料ガス及び酸化剤ガスを反応させて発電する複数の燃料電池セルを積層したセルスタックを有する燃料電池システムであって、
前記セルスタックの出力電流を検出する電流検出手段と、
前記セルスタックの出力電圧と、前記セルスタックの特定部位における一つ又は複数の前記燃料電池セルの出力電圧とを検出可能な電圧検出手段と、
前記燃料ガスの供給量、前記酸化剤ガスの供給量及び前記セルスタックの出力電流を制御可能である制御手段と、
前記セルスタックの所定部位の温度を検出する温度検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記温度検出手段により検出される前記セルスタックの温度が安定状態にあるとき、前記燃料ガスの供給量及び前記酸化剤ガスの供給量を一定のままで前記セルスタックの出力電流を変化させたときの前記電圧検出手段による検出結果に基づいて、前記セルスタックの特定部位の劣化状態を判定するように構成されている点にある。 Another characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention is a fuel cell system having a cell stack in which a plurality of fuel cells that generate electricity by reacting supplied fuel gas and oxidant gas are stacked,
Current detection means for detecting an output current of the cell stack;
Voltage detection means capable of detecting an output voltage of the cell stack and an output voltage of one or a plurality of the fuel cells in a specific part of the cell stack;
Control means capable of controlling the supply amount of the fuel gas, the supply amount of the oxidant gas, and the output current of the cell stack;
Temperature detecting means for detecting the temperature of a predetermined part of the cell stack, and
When the temperature of the cell stack detected by the temperature detecting means is in a stable state, the control means maintains the supply amount of the fuel gas and the supply amount of the oxidant gas while maintaining the output current of the cell stack. The deterioration state of the specific part of the cell stack is determined based on the detection result by the voltage detection unit when the voltage is changed.

上記特徴構成によれば、セルスタックの温度が安定した状態でセルスタックの全部の出力電圧又はセルスタックの特定部位における燃料電池セルの出力電圧を検出することができるため、その出力電圧がセルスタックの温度の変動の影響を受けないようにできる。つまり、検出した出力電圧が温度の影響を受けない正確なものであることが確保される。また、セルスタックの特定部位における出力電圧を検出することができ、セルスタックの特定部位の劣化を検出できる。
更に、制御手段が、燃料ガスの供給量及び酸化剤ガスの供給量を一定のままでセルスタックの出力電流を変化させる場合（つまり、燃料利用率及び空気利用率の少なくとも一方が変化する場合）には、電流変化幅を慎重に設定する必要があるが、セルスタックの出力電流と出力電圧との関係を高感度に検知することができる。
従って、セルスタックの特定部位の劣化を正確に判定可能な燃料電池システムを提供できる。 According to the above characteristic configuration, since the entire output voltage of the cell stack or the output voltage of the fuel cell at a specific portion of the cell stack can be detected in a state where the temperature of the cell stack is stable, the output voltage is It is possible to avoid being affected by temperature fluctuations. That is, it is ensured that the detected output voltage is accurate without being affected by temperature. In addition, the output voltage at a specific part of the cell stack can be detected, and deterioration of the specific part of the cell stack can be detected.
Further, when the control means changes the output current of the cell stack while keeping the fuel gas supply amount and the oxidant gas supply amount constant (that is, when at least one of the fuel utilization rate and the air utilization rate changes). However, it is necessary to carefully set the current change width, but the relationship between the output current and the output voltage of the cell stack can be detected with high sensitivity.
Therefore, it is possible to provide a fuel cell system capable of accurately determining deterioration of a specific part of the cell stack.

本発明に係る燃料電池システムの別の特徴構成は、前記電圧検出手段が出力電圧を検出する前記セルスタックの特定部位は、前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスの流速が前記セルスタックでの平均流速よりも低くなる部位である点にある。   Another characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention is that the specific portion of the cell stack where the voltage detection means detects the output voltage is such that the flow rates of the fuel gas and the oxidant gas are average flow rates in the cell stack. It is in the point which becomes a part lower than.

出力電圧の低下として現れるセルスタックの特定部位の劣化は、上述したように、燃料ガス及び酸化剤ガスの燃料極及び空気極への供給不足によるものがある。この場合、出力電流を多く取る条件（即ち、燃料ガスや酸化剤ガスなどの供給量が多い条件）で急激に出力電圧が低下する。そして、このような燃料ガスの不足や酸化剤ガスの不足が生じている条件で電気化学反応を強制的におこなうため、各電極とその周辺の急速劣化を起こしてしまう。
本特徴構成によれば、燃料ガス及び酸化剤ガスの流速がセルスタックでの平均流速よりも低くなる部位、即ち、上述したような局所的に燃料ガスの不足や酸化剤ガスの不足が生じている部位の出力電圧が検出されるので、その部分での局所的な劣化状態を良好に検出できる。 As described above, the deterioration of a specific portion of the cell stack that appears as a decrease in the output voltage is due to insufficient supply of the fuel gas and the oxidant gas to the fuel electrode and the air electrode. In this case, the output voltage is drastically reduced under the condition that a large amount of output current is taken (that is, the condition where the amount of fuel gas, oxidant gas, etc. is large). In addition, since the electrochemical reaction is forcibly performed under such conditions that the fuel gas is insufficient or the oxidant gas is insufficient, each electrode and its surroundings are rapidly deteriorated.
According to this characteristic configuration, the portion where the flow rates of the fuel gas and the oxidant gas are lower than the average flow rate in the cell stack, that is, the local shortage of the fuel gas or the shortage of the oxidant gas occurs as described above. Since the output voltage of the part which is present is detected, the local deterioration state in that part can be detected well.

本発明に係る燃料電池システムの別の特徴構成は、前記制御手段は、前記電流検出手段によって検出される前記セルスタックの出力電流と、前記電圧検出手段によって検出される前記セルスタックの特定部位における前記一つ又は複数の燃料電池セルの出力電圧との関係に基づいて、前記出力電流の低電流範囲での前記セルスタックの特定部位における前記一つ又は複数の燃料電池セルの出力電圧の低電流側変化率を導出し、前記出力電流の高電流範囲での前記セルスタックの特定部位における前記一つ又は複数の燃料電池セルの出力電圧の高電流側変化率を導出し、前記高電流側変化率と前記低電流側変化率との差が大きい程、前記セルスタックの特定部位の劣化が大きいと判定するように構成されている点にある。   According to another characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention, the control unit includes: an output current of the cell stack detected by the current detection unit; and a specific part of the cell stack detected by the voltage detection unit. Based on the relationship with the output voltage of the one or more fuel cells, the low current of the output voltage of the one or more fuel cells in a specific part of the cell stack in the low current range of the output current Deriving a side change rate, deriving a high current side change rate of the output voltage of the one or more fuel cells in a specific part of the cell stack in the high current range of the output current, and the high current side change The difference is that the larger the difference between the rate and the rate of change on the low current side, the greater the degradation of the specific part of the cell stack.

上記特徴構成によれば、上記高電流側変化率は上述したような局所的な燃料ガスの供給不足や酸化剤ガスの供給不足に伴い反応抵抗が上昇するときの値であり、上記低電流側変化率は局所的な燃料ガスの供給不足や酸化剤ガスの供給不足がほとんど発生しないときの値である。つまり、上記高電流側変化率と上記低電流側変化率との差は、上述したような局所的な反応抵抗の上昇に起因するものであると見なせることから、その燃料ガスの供給不足や酸化剤ガスの供給不足が生じている特定部位の劣化状態を表しているといえる。よって、その劣化状態を評価することで、セルスタックの特定部位の劣化の程度を判定できる。   According to the above characteristic configuration, the high current side change rate is a value when the reaction resistance increases due to a local shortage of fuel gas supply or an insufficient supply of oxidant gas as described above, and the low current side change rate. The rate of change is a value when there is almost no local shortage of fuel gas supply or oxidant gas supply. In other words, the difference between the high current side change rate and the low current side change rate can be considered to be caused by the increase in local reaction resistance as described above. It can be said that this represents a deterioration state of a specific part where supply of the agent gas is insufficient. Therefore, by evaluating the deterioration state, the degree of deterioration of a specific part of the cell stack can be determined.

本発明に係る燃料電池システムの別の特徴構成は、前記制御手段は、前記電流検出手段によって検出される前記セルスタックの出力電流と、前記電圧検出手段によって検出される前記セルスタックの特定部位における前記一つ又は複数の燃料電池セルの出力電圧との関係に基づいて、前記出力電流の所定電流範囲での前記セルスタックの特定部位における前記一つ又は複数の燃料電池セルの出力電圧の第１変化量実測値を導出し、当該第１変化量実測値と所定の第１変化量基準値との差が大きい程、前記セルスタックの特定部位の劣化の程度が大きいと判定するように構成されている点にある。   According to another characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention, the control unit includes: an output current of the cell stack detected by the current detection unit; and a specific part of the cell stack detected by the voltage detection unit. Based on the relationship with the output voltage of the one or more fuel cells, a first output voltage of the one or more fuel cells in a specific part of the cell stack in a predetermined current range of the output current. An actual change value is derived, and the greater the difference between the first actual change value and the predetermined first change reference value, the greater the degree of deterioration of the specific part of the cell stack. There is in point.

上記特徴構成によれば、上記第１変化量実測値は上述したような局所的な燃料ガスの供給不足や酸化剤ガスの供給不足に伴い反応抵抗が上昇するときの値である。つまり、上記第１変化量実測値と上記第１変化量基準値との差は、上述したような局所的な反応抵抗の上昇に起因するものであると見なせることから、その燃料ガスの供給不足や酸化剤ガスの供給不足が生じている特定部位の劣化状態を表しているといえる。よって、その劣化状態を評価することで、セルスタックの特定部位の劣化の程度を判定できる。   According to the above characteristic configuration, the first change actual measurement value is a value when the reaction resistance increases due to the local shortage of fuel gas supply or the insufficient supply of oxidant gas as described above. In other words, the difference between the first change amount actual measurement value and the first change amount reference value can be considered to be caused by the increase in the local reaction resistance as described above. It can be said that this represents a deterioration state of a specific part where the supply of oxidant gas is insufficient. Therefore, by evaluating the deterioration state, the degree of deterioration of a specific part of the cell stack can be determined.

本発明に係る燃料電池システムの別の特徴構成は、前記制御手段は、前記電圧検出手段によって検出される前記セルスタックの特定部位における前記燃料電池セル１つ当たりの出力電圧と、前記電圧検出手段によって検出される前記セルスタックの出力電圧についての前記燃料電池セル１つ当たりの出力電圧を導出し、
前記電流検出手段によって検出される前記セルスタックの出力電流と、導出した前記セルスタックの特定部位における前記燃料電池セル１つ当たりの出力電圧との第１関係に基づいて、前記出力電流の所定電流範囲での前記セルスタックの特定部位における前記燃料電池セル１つ当たりの出力電圧の第１変化量実測値を導出し、
前記電流検出手段によって検出される前記セルスタックの出力電流と、導出した前記セルスタックの出力電圧における前記燃料電池セル１つ当たりの出力電圧との第２関係に基づいて、前記所定電流範囲での前記セルスタックの出力電圧の第２変化量実測値を導出し、
前記第１変化量実測値と前記第２変化量実測値との差が大きい程、前記セルスタックの特定部位の劣化の程度が大きいと判定するように構成されている点にある。 Another characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention is that the control unit is configured to output the output voltage per one fuel cell in the specific portion of the cell stack detected by the voltage detection unit, and the voltage detection unit. Deriving an output voltage per fuel cell for the output voltage of the cell stack detected by
Based on the first relationship between the output current of the cell stack detected by the current detection means and the output voltage per fuel cell at the specific part of the derived cell stack, the predetermined current of the output current Deriving a first measured change value of the output voltage per fuel cell in a specific part of the cell stack in a range;
Based on the second relationship between the output current of the cell stack detected by the current detection means and the output voltage per fuel cell in the derived output voltage of the cell stack, in the predetermined current range Deriving the second measured change value of the output voltage of the cell stack,
The greater the difference between the first change amount actual measurement value and the second change amount actual measurement value, the greater the degree of deterioration of the specific portion of the cell stack is.

上記特徴構成によれば、上記第１変化量実測値は上述したような局所的な燃料ガスの供給不足や酸化剤ガスの供給不足に伴い反応抵抗が上昇するときの値であり、上記第２変化量実測値は燃料ガスの供給不足や酸化剤ガスの供給不足による影響がセルスタック全体で平均化されたときの値である。つまり、上記第１変化量実測値と上記第２変化量実測値との差は、上述したような局所的な反応抵抗の上昇に起因するものであると見なせることから、その燃料ガスの供給不足や酸化剤ガスの供給不足が生じている特定部位の劣化状態を表しているといえる。よって、その劣化状態を評価することで、セルスタックの特定部位の劣化の程度を判定できる。   According to the above characteristic configuration, the first change actual measurement value is a value when the reaction resistance increases due to the local shortage of fuel gas supply or oxidant gas supply as described above, and the second change The actual change value is a value obtained when the influence of fuel gas supply shortage or oxidant gas supply shortage is averaged over the entire cell stack. In other words, the difference between the first change amount actual measurement value and the second change amount actual measurement value can be considered to be caused by the increase in the local reaction resistance as described above. It can be said that this represents a deterioration state of a specific part where the supply of oxidant gas is insufficient. Therefore, by evaluating the deterioration state, the degree of deterioration of a specific part of the cell stack can be determined.

本発明に係る燃料電池システムの別の特徴構成は、前記制御手段は、前記セルスタックの特定部位の劣化の程度が大きい程、前記燃料ガスの供給量及び前記酸化剤ガスの供給量を制御して燃料利用率及び空気利用率の少なくとも一方を下げた状態で前記セルスタックでの発電を行わせるように構成されている点にある。本発明において、燃料利用率とは、実際に発電に使用した燃料ガス量（或いは、その燃料ガス量を生成するのに用いた原燃料量）の、供給した燃料ガス量（或いは、上記原燃料量）に対する割合（％）であり、空気利用率とは、実際に発電に使用した酸化剤ガス量の、供給した酸化剤ガス量に対する割合（％）である。   Another characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention is that the control means controls the supply amount of the fuel gas and the supply amount of the oxidant gas as the degree of deterioration of the specific portion of the cell stack increases. Thus, power generation is performed in the cell stack with at least one of the fuel utilization rate and the air utilization rate lowered. In the present invention, the fuel utilization rate is the amount of fuel gas actually used for power generation (or the amount of raw fuel used to generate the amount of fuel gas) supplied (or the raw fuel). The air utilization rate is the ratio (%) of the oxidant gas amount actually used for power generation to the supplied oxidant gas amount.

上記特徴構成によれば、燃料利用率又は空気利用率を下げた状態で前記セルスタックでの発電を行わせることで、局所的な燃料ガスの不足や酸化剤ガスの不足が抑制され、セルスタックの特定部位の劣化を防止できる。   According to the above characteristic configuration, by causing power generation in the cell stack in a state where the fuel utilization rate or the air utilization rate is lowered, a shortage of local fuel gas and oxidant gas are suppressed, and the cell stack It is possible to prevent the deterioration of specific parts.

本発明に係る燃料電池システムの別の特徴構成は、前記制御手段は、前記セルスタックの特定部位の劣化の程度が大きい程、前記出力電流の上限を下げた状態で発電を行わせるように構成されている点にある。   Another characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention is such that the control means performs power generation in a state where the upper limit of the output current is lowered as the degree of deterioration of the specific part of the cell stack is larger. It is in the point.

上記特徴構成によれば、出力電流の上限を下げた状態、即ち、反応に要する燃料ガス及び酸化剤ガスの供給量が比較的少ない状態でセルスタックでの発電を行わせることで、局所的な燃料ガスの不足や酸化剤ガスの不足が抑制され、セルスタックの特定部位の劣化を防止できる。   According to the above characteristic configuration, the power generation in the cell stack is performed in a state where the upper limit of the output current is reduced, that is, in a state where the supply amount of the fuel gas and the oxidant gas required for the reaction is relatively small. Insufficient fuel gas and oxidant gas are suppressed, and deterioration of specific parts of the cell stack can be prevented.

＜第１実施形態＞
以下に、図面を参照して第１実施形態の燃料電池システムの構成について説明する。
図１は、燃料電池システムの構成を示す図である。この燃料電池システムにおいて、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）である燃料電池本体７は、供給される燃料ガス及び酸化剤ガスを反応させて発電する複数の燃料電池セル９を配列してなるセルスタック８を有する。燃料ガスとしては水素、一酸化炭素などを用いることができ、酸化剤ガスとしては酸素（空気）を用いることができる。燃料ガスは各燃料電池セル９の燃料極（図示せず）に供給され、酸化剤ガスは各燃料電池セル９の空気極（図示せず）に供給される。燃料極と空気極との間には、イットリアをドープしたジルコニアなどで構成される固体酸化物電解質（図示せず）が設けられる。 <First Embodiment>
The configuration of the fuel cell system according to the first embodiment will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a fuel cell system. In this fuel cell system, a fuel cell main body 7 which is a solid oxide fuel cell (SOFC) is a cell formed by arranging a plurality of fuel cells 9 that generate electricity by reacting supplied fuel gas and oxidant gas. It has a stack 8. Hydrogen, carbon monoxide, or the like can be used as the fuel gas, and oxygen (air) can be used as the oxidant gas. The fuel gas is supplied to the fuel electrode (not shown) of each fuel cell 9, and the oxidant gas is supplied to the air electrode (not shown) of each fuel cell 9. A solid oxide electrolyte (not shown) made of zirconia doped with yttria is provided between the fuel electrode and the air electrode.

燃料ガスは、メタンなどの炭化水素を含む原燃料ガスを改質（例えば、水蒸気改質等）することで生成される。図１に示す例では、原燃料ガスとして、メタンを主成分とする天然ガス（都市ガス）を用いて、水蒸気改質を行なう例を示している。原燃料ガスは原燃料ポンプ１によって脱硫器２に送り込まれる。脱硫器２は、原燃料ガス中に含まれる硫黄化合物を除去する。脱硫された後の原燃料ガスは、水蒸気と混合された状態で改質器５へ送り込まれる。水蒸気は、改質水ポンプ３から供給される改質水を気化器４で気化させることで生成される。改質器５は、改質触媒（図示せず）で原燃料ガスを水蒸気改質して、水素を主に含む燃料ガスを生成する。本実施形態では、制御手段１３は、原燃料ポンプ１及び改質水ポンプ３の作動を制御して、セルスタック８に対する燃料ガス（水素）の供給量を制御可能である。また、制御手段１３は、ブロア６の作動を制御して、セルスタック８に対する酸化剤ガス（空気）の供給量を制御可能である。   The fuel gas is generated by reforming (for example, steam reforming) a raw fuel gas containing a hydrocarbon such as methane. The example shown in FIG. 1 shows an example in which steam reforming is performed using natural gas (city gas) mainly composed of methane as raw fuel gas. The raw fuel gas is fed into the desulfurizer 2 by the raw fuel pump 1. The desulfurizer 2 removes sulfur compounds contained in the raw fuel gas. The raw fuel gas after being desulfurized is fed into the reformer 5 in a state of being mixed with water vapor. The steam is generated by vaporizing the reformed water supplied from the reformed water pump 3 with the vaporizer 4. The reformer 5 steam-reforms the raw fuel gas with a reforming catalyst (not shown) to generate a fuel gas mainly containing hydrogen. In the present embodiment, the control means 13 can control the supply amount of the fuel gas (hydrogen) to the cell stack 8 by controlling the operations of the raw fuel pump 1 and the reforming water pump 3. Further, the control means 13 can control the supply amount of the oxidant gas (air) to the cell stack 8 by controlling the operation of the blower 6.

セルスタック８から出力される直流電力は、インバータ１０によって交流電力に変換されて、負荷（図示せず）への電力供給が行われる。インバータ１０は、制御手段１３からの指示に従って、負荷に供給する電力を制御する。インバータ１０が負荷に供給する電力を変更すると、セルスタック８の出力電流も変更される。   The DC power output from the cell stack 8 is converted into AC power by the inverter 10, and power is supplied to a load (not shown). The inverter 10 controls the power supplied to the load according to the instruction from the control means 13. When the power supplied from the inverter 10 to the load is changed, the output current of the cell stack 8 is also changed.

図１に示す燃料電池システムは、セルスタック８の出力電流を検出する電流検出手段１２と、セルスタック８の出力電圧と、セルスタック８の特定部位における一つ又は複数の燃料電池セル９の出力電圧を検出可能な電圧検出手段１１と、セルスタック８の所定部位の温度を検出する温度検出手段１４と、を備える。なお、電圧検出手段１１は、セルスタック８の複数の特定部位における一つ又は複数の燃料電池セル９の出力電圧を検出するように構成することもできる。   The fuel cell system shown in FIG. 1 includes a current detection unit 12 that detects an output current of the cell stack 8, an output voltage of the cell stack 8, and an output of one or a plurality of fuel cells 9 in a specific part of the cell stack 8. The voltage detection means 11 which can detect a voltage and the temperature detection means 14 which detects the temperature of the predetermined part of the cell stack 8 are provided. The voltage detection means 11 can also be configured to detect the output voltage of one or a plurality of fuel cells 9 at a plurality of specific parts of the cell stack 8.

電流検出手段１２は、インバータ１０によって制御されるセルスタック８からの出力電流を検出する。   The current detection unit 12 detects an output current from the cell stack 8 controlled by the inverter 10.

電圧検出手段１１が検出する、セルスタック８全体の出力電圧は、電圧の異常が起こった場合の停止判断や、電圧低下が所定の値以下とならないような負荷追従速度などを制御する際に使用される。また、セルスタック８において、各燃料電池セル９に対するガス（燃料ガス及び酸化剤ガス）の分配のアンバランスが生じることがある。ガスの分配が少なくなった燃料電池セル９では、出力電圧が低下する。そして、このような燃料ガス不足や酸化剤ガス不足が生じている条件で電気化学反応を強制的におこなうと、電極とその周辺の急速劣化を起こしてしまう。
ところが、本実施形態では、電圧検出手段１１が、燃料ガス及び酸化剤ガスの流速がセルスタック８における平均流速よりも低くなる部位において、その部位における一つ又は複数の燃料電池セル９の出力電圧を検出するように構成されている。よって、その出力電圧の低下の程度を見ることで、セルスタック８の特定部位における燃料電池セル９の劣化の兆候を知ることができる。つまり、従来から行われていたセルスタック８全体の出力電圧計測では、セルスタック８全体の劣化を診断することしかできなかったが、本実施形態では、セルスタック８の局所的な劣化を診断することが可能となる。 The output voltage of the entire cell stack 8 detected by the voltage detection means 11 is used for determining whether to stop when a voltage abnormality occurs, or for controlling the load following speed so that the voltage drop does not fall below a predetermined value. Is done. In the cell stack 8, there may be an imbalance in the distribution of gas (fuel gas and oxidant gas) to each fuel cell 9. In the fuel battery cell 9 in which the gas distribution is reduced, the output voltage decreases. If the electrochemical reaction is forcibly performed under such conditions that the fuel gas shortage or the oxidant gas shortage occurs, rapid deterioration of the electrode and its surroundings occurs.
However, in the present embodiment, the voltage detection means 11 is configured to output the output voltage of one or a plurality of fuel cells 9 at a portion where the flow rates of the fuel gas and the oxidant gas are lower than the average flow velocity in the cell stack 8. Is configured to detect. Therefore, by observing the degree of decrease in the output voltage, it is possible to know signs of deterioration of the fuel cell 9 in a specific part of the cell stack 8. In other words, the conventional measurement of the output voltage of the entire cell stack 8 can only diagnose the deterioration of the entire cell stack 8, but in this embodiment, the local deterioration of the cell stack 8 is diagnosed. It becomes possible.

但し、燃料電池セル９の温度が一定せずに変化するような条件では、その温度変化によって燃料電池セル９の出力電圧が変化することがある。その場合、電圧検出手段１１によって検出する出力電圧の低下が、燃料電池セル９の劣化を表すものではない可能性がある。通常の負荷追従運転では、温度と出力電圧は常に変動しているが、負荷が発電出力の上限を超える時間帯では、一定時間、発電出力が固定のまま運転されることとなり、燃料電池セル９の温度を安定状態にすることができる。ここで、燃料電池セル９の温度は、セルスタック８の所定部位の温度によって代表される。よって、本実施形態では、セルスタック８の所定部位の温度（即ち、燃料電池セル９の温度）を検出する温度検出手段１４を備える。そして、制御手段１３は、温度検出手段１４を用いてセルスタック８の所定部位の温度の安定状態を検出して、その安定状態の間に、出力電流を短時間で変化させこの時の出力電圧値を用いて劣化状態を診断する。   However, under conditions where the temperature of the fuel cell 9 changes without being constant, the output voltage of the fuel cell 9 may change due to the temperature change. In that case, the decrease in the output voltage detected by the voltage detection means 11 may not represent the deterioration of the fuel cell 9. In normal load following operation, the temperature and the output voltage constantly fluctuate. However, in a time zone in which the load exceeds the upper limit of the power generation output, the power generation output is operated for a certain period of time. The temperature can be made stable. Here, the temperature of the fuel cell 9 is represented by the temperature of a predetermined part of the cell stack 8. Therefore, in this embodiment, the temperature detection means 14 which detects the temperature of the predetermined part of the cell stack 8 (namely, temperature of the fuel cell 9) is provided. And the control means 13 detects the stable state of the temperature of the predetermined part of the cell stack 8 using the temperature detection means 14, and changes the output current in a short time during the stable state, and the output voltage at this time Diagnose the deterioration state using the value.

本実施形態において、制御手段１３は、燃料ガスの供給量及び酸化剤ガスの供給量を一定のままでセルスタック８の出力電流を変化させる。
具体的には、制御手段１３は、原燃料ポンプ１及び改質水ポンプ３の作動を制御して、セルスタック８に対する燃料ガス（水素）の供給量を一定に制御するとともに、ブロア６の作動を制御して、セルスタック８に対する酸化剤ガス（空気）の供給量を一定に制御する。また、制御手段１３は、インバータ１０を制御してセルスタック８の出力電流を変化させる。結果として、原燃料ガスと改質水と酸化剤ガスとの供給量は一定の状態で、セルスタック８の出力電流、燃料利用率、空気利用率、Ｓ／Ｃを変動させることができる。この場合、出力電流を増加させるとき、燃料枯れや空気枯れによるセルスタック８の急速劣化をおこすリスクもある。そのため、電流変化幅を慎重に設定する必要があるが、セルスタック８の出力電流と出力電圧との関係を高感度に検知することが可能で、電流変動の幅と時間が適切であれば、劣化診断に有効である。電圧検出が行われる部位としては、初期の設計上、燃料ガス及び酸化剤ガスの流速が平均の値よりも低くなる、一つ又は複数の燃料電池セル９を挟むような特定部位に設置することが望ましい。ここで、燃料利用率とは、実際に発電に使用した原燃料ガス量の、供給した原燃料ガス量に対する割合（％）であり、空気利用率とは、実際に発電に使用した空気量の、供給した空気量に対する割合（％）である。Ｓ／Ｃとは、原燃料ガスの炭化水素中に含まれる炭素数に対する水蒸気改質反応に供する水（水蒸気）のモル比率である。 In the present embodiment, the control means 13 changes the output current of the cell stack 8 while keeping the supply amount of the fuel gas and the supply amount of the oxidant gas constant.
Specifically, the control means 13 controls the operation of the raw fuel pump 1 and the reforming water pump 3 to control the supply amount of the fuel gas (hydrogen) to the cell stack 8 at a constant level and the operation of the blower 6. And the supply amount of oxidant gas (air) to the cell stack 8 is controlled to be constant. The control means 13 controls the inverter 10 to change the output current of the cell stack 8. As a result, the output current, fuel utilization rate, air utilization rate, and S / C of the cell stack 8 can be varied while the supply amounts of the raw fuel gas, reforming water, and oxidant gas are constant. In this case, when the output current is increased, there is a risk of causing rapid deterioration of the cell stack 8 due to fuel exhaustion or air exhaustion. Therefore, it is necessary to carefully set the current change width, but it is possible to detect the relationship between the output current and the output voltage of the cell stack 8 with high sensitivity, and if the current fluctuation width and time are appropriate, It is effective for deterioration diagnosis. As a part where voltage detection is performed, it is installed in a specific part sandwiching one or a plurality of fuel cells 9 where the flow rates of the fuel gas and the oxidant gas are lower than the average values in the initial design. Is desirable. Here, the fuel utilization rate is the ratio (%) of the amount of raw fuel gas actually used for power generation to the supplied raw fuel gas amount, and the air utilization rate is the amount of air actually used for power generation. , The ratio (%) to the amount of supplied air. S / C is the molar ratio of water (steam) used for the steam reforming reaction with respect to the number of carbons contained in the hydrocarbon of the raw fuel gas.

以下に、第１実施形態の燃料電池システムの劣化状態判定方法について説明する。
図２は、セルスタック８の出力電流と出力電圧との関係を示すグラフであり、具体的には、燃料電池システムの劣化が生じていない初期状態での、燃料ガスの供給量及び酸化剤ガスの供給量を一定のままでセルスタック８の出力電流を変化させたときの電圧検出手段１１による検出結果である。このとき、燃料利用率が変化している。グラフ中の縦軸及び横軸は、ある出力電圧及び出力電流を基準としてパーセント表示している。図２において、黒四角のマーカを付して破線で示すのは、図１に示す測定点ａ及び測定点ｃの間で測定されるセルスタック８の全体の出力電圧を各燃料電池セル９で平均化した、燃料電池セル９の１つ当たりの出力電圧である。また、図２において、白丸のマーカを付して実線で示すのは、図１に示す測定点ａ及び測定点ｂの間で測定されるセルスタック８の一部分（特定部位）の出力電圧（一つ又は複数の燃料電池セル９の出力電圧）を特定部位における燃料電池セル９の個数で平均化した、特定部位における燃料電池セル９の１つ当たりの出力電圧である。本実施形態において、測定点ａ及び測定点ｂの間は、燃料ガス及び酸化剤ガスの流速がセルスタック８の平均流速よりも低くなる特定部位である。 Below, the degradation state determination method of the fuel cell system of 1st Embodiment is demonstrated.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the output current and the output voltage of the cell stack 8, and specifically, the supply amount of fuel gas and the oxidant gas in the initial state in which the fuel cell system has not deteriorated. Is a detection result by the voltage detection means 11 when the output current of the cell stack 8 is changed while the supply amount of is kept constant. At this time, the fuel utilization rate is changing. The vertical axis and the horizontal axis in the graph are displayed as percentages based on a certain output voltage and output current. In FIG. 2, a black square marker is added and a broken line indicates that the total output voltage of the cell stack 8 measured between the measurement points a and c shown in FIG. It is the output voltage per fuel cell 9 averaged. Further, in FIG. 2, a white circle is added and a solid line indicates that the output voltage (one specific portion) of the cell stack 8 measured between the measurement points a and b shown in FIG. Output voltage of one or a plurality of fuel cells 9) is averaged by the number of the fuel cells 9 in the specific portion, and the output voltage per one of the fuel cells 9 in the specific portion. In the present embodiment, between the measurement point a and the measurement point b is a specific part where the flow rates of the fuel gas and the oxidant gas are lower than the average flow rate of the cell stack 8.

図２から分かるように、出力電流１０２％以下では、セルスタック８全体における燃料電池セル９の平均出力電圧と特定部位における燃料電池セル９の平均出力電圧とは同等である。一方で、出力電流１０２％を超えると、セルスタック８の特定部位における燃料電池セル９の平均出力電圧は、セルスタック８全体における燃料電池セル９の平均出力電圧に比べて低くなる。このとき、セルスタック８の劣化は発生していないと見なせるので、ここで検出したセルスタック８の特定部位における燃料電池セル９の平均出力電圧の特性は、後述する所定の第１変化量基準値とできる。   As can be seen from FIG. 2, when the output current is 102% or less, the average output voltage of the fuel cell 9 in the entire cell stack 8 is equal to the average output voltage of the fuel cell 9 in the specific portion. On the other hand, when the output current exceeds 102%, the average output voltage of the fuel cell 9 in a specific part of the cell stack 8 becomes lower than the average output voltage of the fuel cell 9 in the entire cell stack 8. At this time, since it can be considered that the cell stack 8 has not deteriorated, the characteristic of the average output voltage of the fuel cell 9 at the specific portion of the cell stack 8 detected here is a predetermined first change amount reference value described later. And can.

図３は、セルスタック８の出力電流と出力電圧との関係を示すグラフであり、具体的には、ある一定時間経過後の、燃料ガスの供給量及び酸化剤ガスの供給量を一定のままでセルスタック８の出力電流を変化させたときの電圧検出手段１１による検出結果である。図３では、黒四角のマーカを付して破線で示すのはセルスタック８全体における燃料電池セル９の平均出力電圧であり、白三角のマーカを付して実線で示すのは、セルスタック８の特定部位（図１で示した測定点ａと測定点ｂとの間）における燃料電池セル９の平均出力電圧である。この場合、同じ出力電流（例えば、１００％）であっても、セルスタック８の特定部位における燃料電池セル９の平均出力電圧は、燃料電池セル９の劣化の影響により、セルスタック８全体における燃料電池セル９の平均出力電圧よりも低くなる。   FIG. 3 is a graph showing the relationship between the output current and the output voltage of the cell stack 8. Specifically, the supply amount of the fuel gas and the supply amount of the oxidant gas after a certain period of time remain constant. The detection result by the voltage detection means 11 when the output current of the cell stack 8 is changed. In FIG. 3, a black square marker attached and indicated by a broken line is the average output voltage of the fuel cell 9 in the entire cell stack 8, and a white triangle marker attached and indicated by a solid line indicates the cell stack 8. Is the average output voltage of the fuel cell 9 at a specific part (between the measurement point a and the measurement point b shown in FIG. 1). In this case, even if the output current is the same (for example, 100%), the average output voltage of the fuel cell 9 in a specific part of the cell stack 8 is the fuel in the entire cell stack 8 due to the influence of the deterioration of the fuel cell 9. It becomes lower than the average output voltage of the battery cell 9.

この場合、制御手段１３は、電圧検出手段１１によって検出される特定部位における燃料電池セル９の１つ当たりの出力電圧と、電圧検出手段１１によって検出されるセルスタック８全体の出力電圧についての燃料電池セル９の１つ当たりの出力電圧を導出し、電流検出手段１２によって検出されるセルスタック８の出力電流と、導出した特定部位における燃料電池セル９の１つ当たりの出力電圧との第１関係に基づいて、出力電流の所定電流範囲での特定部位における燃料電池セル９の出力電圧の第１変化量実測値を導出し、電流検出手段１２によって検出されるセルスタック８の出力電流と、導出したセルスタック８全体における燃料電池セル９の１つ当たりの出力電圧との第２関係に基づいて、所定電流範囲でのセルスタック８全体における燃料電池セル９の出力電圧の第２変化量実測値を導出し、第１変化量実測値と第２変化量実測値との差が大きい程、セルスタック８の特定部位の劣化の程度が大きいと判定する。
ここでは、出力電圧を比較するために、所定電流範囲での電圧の変化量を用いているが、電圧の変化率を用いてもよい。 In this case, the control means 13 is a fuel for the output voltage per fuel cell 9 at a specific part detected by the voltage detection means 11 and the output voltage of the entire cell stack 8 detected by the voltage detection means 11. An output voltage per battery cell 9 is derived, and the first output current of the cell stack 8 detected by the current detection means 12 and the output voltage per fuel cell 9 at the derived specific part are calculated. Based on the relationship, the first change amount measured value of the output voltage of the fuel cell 9 in a specific part in the predetermined current range of the output current is derived, and the output current of the cell stack 8 detected by the current detection means 12; Based on the second relationship with the output voltage per fuel cell 9 in the derived cell stack 8 as a whole, the entire cell stack 8 in the predetermined current range The second measured change value of the output voltage of the fuel cell 9 is derived, and the greater the difference between the first measured change value and the second measured change value, the greater the degree of deterioration of the specific part of the cell stack 8. Judged to be large.
Here, in order to compare the output voltages, the amount of change in voltage within a predetermined current range is used, but the rate of change in voltage may be used.

具体的には、制御手段１３は、図３に示すように、出力電流とセルスタック８の特定部位における燃料電池セル９の平均出力電圧との第１関係（実線）における出力電流１００％〜１０２％での出力電圧の第１変化量実測値Ａと、出力電流とセルスタック８全体における燃料電池セル９の平均出力電圧との第２関係（破線）における出力電流１００％〜１０２％での出力電圧の第２変化量実測値Ｂとを導出し、第１変化量実測値Ａと第２変化量実測値Ｂとを比較する。ここで、第１変化量実測値Ａは局所的な燃料ガスの供給不足や酸化剤ガスの供給不足に伴い反応抵抗が上昇するときの値であり、第２変化量実測値Ｂは燃料ガスの供給不足や酸化剤ガスの供給不足による影響がセルスタック全体で平均化されたときの値である。つまり、第１変化量実測値Ａと第２変化量実測値Ｂとの差は、上述したような局所的な反応抵抗の上昇に起因するものであると見なせることから、その燃料ガスの供給不足や酸化剤ガスの供給不足が生じている特定部位の劣化状態を表しているといえる。そして、制御手段１３は、第１変化量実測値Ａと第２変化量実測値Ｂとの差が大きい程、セルスタック８の特定部位の劣化の程度が大きいと判定する。例えば、第１変化量実測値Ａと第２変化量実測値Ｂとの差が、ある閾値を超えた場合に、劣化状態にあると判定することができる。   Specifically, as shown in FIG. 3, the control means 13 outputs 100% to 102% of the output current in the first relationship (solid line) between the output current and the average output voltage of the fuel cell 9 at a specific part of the cell stack 8. The output at the output current of 100% to 102% in the second relationship (broken line) between the first measured change value A of the output voltage in% and the output current and the average output voltage of the fuel cell 9 in the entire cell stack 8 The second actual change value B of the voltage is derived, and the first actual change value A and the second actual change value B are compared. Here, the first change amount actual measurement value A is a value when the reaction resistance increases due to local shortage of fuel gas supply or insufficient supply of oxidant gas, and the second change amount actual measurement value B is the value of the fuel gas. This is the value when the effects of supply shortage and oxidant gas supply shortage are averaged over the entire cell stack. That is, since the difference between the first change amount actual measurement value A and the second change amount actual measurement value B can be considered to be caused by the increase in the local reaction resistance as described above, the fuel gas supply is insufficient. It can be said that this represents a deterioration state of a specific part where the supply of oxidant gas is insufficient. Then, the control means 13 determines that the degree of deterioration of the specific part of the cell stack 8 is larger as the difference between the first variation actual measurement value A and the second variation actual measurement value B is larger. For example, when the difference between the first change amount actual measurement value A and the second change amount actual measurement value B exceeds a certain threshold value, it can be determined that the deterioration state is present.

或いは、制御手段１３は、電流検出手段１２によって検出されるセルスタック８の出力電流と、電圧検出手段１１によって検出される特定部位における燃料電池セル９の出力電圧との関係に基づいて、出力電流の低電流範囲での特定部位における燃料電池セル９の出力電圧の低電流側変化率と、出力電流の高電流範囲での特定部位における燃料電池セル９の出力電圧の高電流側変化率とを導出し、高電流側変化率と低電流側変化率との差が大きい程、セルスタック８の特定部位の劣化が大きいと判定する。
具体的には、制御手段１３は、図３に示した、ある一定時間経過後での、出力電流とセルスタック８の特定部位における燃料電池セル９の平均出力電圧との関係（実線）から、低電流範囲（例えば、出力電流９８％〜１００％）での出力電圧の変化量Ｄ（本発明の「低電流側変化率」）と、高電流範囲（例えば、１００％〜１０２％）での出力電圧の変化量Ａ（本発明の「高電流側変化率」）とを導出する。ここで、高電流側変化率は局所的な燃料ガスの供給不足や酸化剤ガスの供給不足に伴い反応抵抗が上昇するときの値であり、低電流側変化率は局所的な燃料ガスの供給不足や酸化剤ガスの供給不足がほとんど発生しないときの値である。つまり、上記高電流側変化率と上記低電流側変化率との差は、上述したような局所的な反応抵抗の上昇に起因するものであると見なせることから、その燃料ガスの供給不足や酸化剤ガスの供給不足が生じている特定部位の劣化状態を表しているといえる。そして、制御手段１３は、上記高電流側変化率と上記低電流側変化率との差が大きい程、セルスタック８の特定部位の劣化が大きいと判定する。
ここでは、出力電圧を比較するために、所定電流範囲での電圧の変化率を用いているが、電圧の変化量を用いてもよい。 Alternatively, the control means 13 outputs the output current based on the relationship between the output current of the cell stack 8 detected by the current detection means 12 and the output voltage of the fuel cell 9 at the specific part detected by the voltage detection means 11. The low current side rate of change of the output voltage of the fuel cell 9 at a specific part in the low current range and the high current side rate of change of the output voltage of the fuel cell 9 at the specific part in the high current range of the output current It is determined that the deterioration of the specific part of the cell stack 8 is larger as the difference between the higher current side change rate and the lower current side change rate is larger.
Specifically, the control means 13 shows the relationship (solid line) between the output current and the average output voltage of the fuel cell 9 at a specific portion of the cell stack 8 after a certain time has elapsed, as shown in FIG. The output voltage change amount D (the “low current side change rate” of the present invention) in the low current range (for example, output current 98% to 100%) and the high current range (for example, 100% to 102%). A change amount A of the output voltage (“high current side change rate” of the present invention) is derived. Here, the high current side change rate is a value when the reaction resistance increases due to a local shortage of fuel gas supply or an insufficient supply of oxidant gas, and the low current side change rate is a local fuel gas supply rate. This value is when there is almost no shortage or insufficient supply of oxidant gas. In other words, the difference between the high current side change rate and the low current side change rate can be considered to be caused by the increase in local reaction resistance as described above. It can be said that this represents a deterioration state of a specific part where supply of the agent gas is insufficient. Then, the control means 13 determines that the deterioration of the specific part of the cell stack 8 is larger as the difference between the higher current side change rate and the lower current side change rate is larger.
Here, in order to compare the output voltages, the voltage change rate in a predetermined current range is used, but the voltage change amount may be used.

図４は、セルスタック８の出力電流と燃料電池セル９の出力電圧との関係を示すグラフであり、具体的には、出力電流とセルスタック８の特定部位における燃料電池セル９の平均出力電圧との電流電圧特性を、初期状態（白丸及び破線で示す）及びある一定時間経過後（白三角及び実線で示す）で比較するグラフである。この場合、制御手段１３は、電流検出手段１２によって検出されるセルスタック８の出力電流と、電圧検出手段１１によって検出される特定部位における燃料電池セル９の出力電圧との関係に基づいて、出力電流の所定電流範囲での特定部位における燃料電池セル９の出力電圧の第１変化量実測値を導出し、当該第１変化量実測値と所定の第１変化量基準値との差が大きい程、セルスタック８の特定部位の劣化の程度が大きいと判定する。   FIG. 4 is a graph showing the relationship between the output current of the cell stack 8 and the output voltage of the fuel cell 9. Specifically, the output current and the average output voltage of the fuel cell 9 at a specific part of the cell stack 8 are shown. Are compared with each other in the initial state (indicated by white circles and broken lines) and after a certain period of time (indicated by white triangles and solid lines). In this case, the control means 13 outputs based on the relationship between the output current of the cell stack 8 detected by the current detection means 12 and the output voltage of the fuel cell 9 at the specific part detected by the voltage detection means 11. A first change amount actual measurement value of the output voltage of the fuel cell 9 at a specific part in a predetermined current range of the current is derived, and as the difference between the first change amount actual measurement value and the predetermined first change amount reference value increases. It is determined that the degree of deterioration of the specific part of the cell stack 8 is large.

具体的には、制御手段１３は、図４に示した、ある一定時間経過後での、出力電流とセルスタック８の特定部位における燃料電池セル９の平均出力電圧との関係（実線）から、出力電流１００％〜１０２％での出力電圧の第１変化量実測値Ａを導出する。また、制御手段１３は、図４に示した、初期状態での、出力電流とセルスタック８の特定部位における燃料電池セル９の平均出力電圧との関係（破線）から、出力電流１００％〜１０２％での出力電圧の第１変化量基準値Ｃを導出する。ここで、第１変化量実測値Ａは局所的な燃料ガスの供給不足や酸化剤ガスの供給不足に伴い反応抵抗が上昇するときの値である。つまり、上記第１変化量実測値と上記第１変化量基準値との差は、上述したような局所的な反応抵抗の上昇に起因するものであると見なせることから、その燃料ガスの供給不足や酸化剤ガスの供給不足が生じている特定部位の劣化状態を表しているといえる。そして、制御手段１３は、第１変化量実測値Ａと第１変化量基準値Ｃとの差が大きい程、セルスタック８の特定部位の劣化の程度が大きいと判定する。   Specifically, the control means 13 shows the relationship (solid line) between the output current and the average output voltage of the fuel cell 9 in a specific part of the cell stack 8 after a certain period of time, as shown in FIG. A first change amount actual measurement value A of the output voltage at an output current of 100% to 102% is derived. Further, the control means 13 outputs 100% to 102% of the output current from the relationship (broken line) between the output current in the initial state and the average output voltage of the fuel cell 9 in the specific part of the cell stack 8 shown in FIG. The first change amount reference value C of the output voltage in% is derived. Here, the first change amount actual measurement value A is a value when the reaction resistance increases due to local shortage of fuel gas supply or oxidant gas supply shortage. In other words, the difference between the first change amount actual measurement value and the first change amount reference value can be considered to be caused by the increase in the local reaction resistance as described above. It can be said that this represents a deterioration state of a specific part where the supply of oxidant gas is insufficient. Then, the control means 13 determines that the degree of deterioration of the specific part of the cell stack 8 is larger as the difference between the first variation actual measurement value A and the first variation reference value C is larger.

以上のようなセルスタック８の特定部位の劣化の程度の判定後、制御手段１３は、セルスタック８部の特定部位の劣化の程度が大きい程、燃料ガス及び酸化剤ガスの供給量を制御して燃料利用率又は空気利用率を下げた状態でセルスタック８での発電を行わせる、或いは、制御手段１３は、セルスタック８の特定部位の劣化の程度が大きい程、出力電流の上限を下げた状態で発電を行わせる。その結果、局所的な燃料ガスの不足や酸化剤ガスの不足が抑制され、セルスタックの特定部位の劣化を防止できる。   After determining the degree of deterioration of the specific part of the cell stack 8 as described above, the control means 13 controls the supply amount of the fuel gas and the oxidant gas as the degree of deterioration of the specific part of the cell stack 8 part increases. The power generation in the cell stack 8 is performed with the fuel utilization rate or the air utilization rate lowered, or the control means 13 lowers the upper limit of the output current as the degree of deterioration of a specific part of the cell stack 8 increases. Power generation is performed in the state. As a result, local shortage of fuel gas and oxidant gas are suppressed, and deterioration of a specific part of the cell stack can be prevented.

＜第２実施形態＞
第２実施形態の燃料電池システムは、セルスタック８の特定部位の劣化状態を判定するに当たり、セルスタック８からの出力電流の変化のさせ方が上記第１実施形態と異なっている。以下に、第２実施形態の燃料電池システムの構成について説明するが、第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。 <Second Embodiment>
The fuel cell system according to the second embodiment differs from the first embodiment in changing the output current from the cell stack 8 when determining the deterioration state of a specific part of the cell stack 8. The configuration of the fuel cell system according to the second embodiment will be described below, but the description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted.

本実施形態において、制御手段１３は、セルスタック８からの出力電流と燃料ガスの供給量と酸化剤ガスの供給量とを一定の比率で変化させており、燃料利用率、空気利用率、Ｓ／Ｃの値は一定である。
具体的には、制御手段１３は、原燃料ポンプ１及び改質水ポンプ３の作動を制御して、セルスタック８に対する燃料ガス（水素）の供給量を変化させるとともに、ブロア６の作動を制御して、セルスタック８に対する酸化剤ガス（空気）の供給量を変化させる。また、制御手段１３は、インバータ１０を用いてセルスタック８の出力電流を制御可能である。この場合、電流を高いほうに変化させるときの電流変化幅を大きくとることができる。 In this embodiment, the control means 13 changes the output current from the cell stack 8, the supply amount of the fuel gas, and the supply amount of the oxidant gas at a constant ratio, and the fuel utilization rate, air utilization rate, S The value of / C is constant.
Specifically, the control means 13 controls the operation of the raw fuel pump 1 and the reforming water pump 3 to change the amount of fuel gas (hydrogen) supplied to the cell stack 8 and to control the operation of the blower 6. Then, the supply amount of the oxidant gas (air) to the cell stack 8 is changed. The control means 13 can control the output current of the cell stack 8 using the inverter 10. In this case, it is possible to increase the current change width when the current is changed higher.

以下に、第２実施形態の燃料電池システムの劣化状態判定方法について説明する。
図５は、セルスタック８の出力電流と出力電圧との関係を示すグラフであり、具体的には、燃料電池システムの劣化が生じていない初期状態での、燃料ガス及び酸化剤ガスの供給量を制御してセルスタック８の出力電流を変化させたときの電圧検出手段１１による検出結果である。図５において、黒四角のマーカを付して破線で示すのは、図１に示す測定点ａ及び測定点ｃの間で測定されるセルスタック８の全体の出力電圧を各燃料電池セル９で平均化した、燃料電池セル９の１つ当たりの出力電圧である。また、図５において、白丸のマーカを付して実線で示すのは、図１に示す測定点ａ及び測定点ｂの間で測定されるセルスタック８の特定部における出力電圧（一つ又は複数の燃料電池セル９の出力電圧）を特定部位における燃料電池セル９の個数で平均化した、特定部位における燃料電池セル９の１つ当たりの出力電圧である。本実施形態において、測定点ａ及び測定点ｂの間は、燃料ガス及び酸化剤ガスの流速がセルスタック８の平均流速よりも低くなる特定部位である。 Below, the degradation state determination method of the fuel cell system of 2nd Embodiment is demonstrated.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the output current and the output voltage of the cell stack 8, and specifically, the supply amounts of the fuel gas and the oxidant gas in the initial state where the fuel cell system has not deteriorated. Is a detection result by the voltage detection means 11 when the output current of the cell stack 8 is changed by controlling the above. In FIG. 5, a black square marker is attached and a broken line indicates that the output voltage of the entire cell stack 8 measured between the measurement points a and c shown in FIG. It is the output voltage per fuel cell 9 averaged. Further, in FIG. 5, a white circle is added and a solid line indicates that the output voltage (one or more) at a specific portion of the cell stack 8 measured between the measurement points a and b shown in FIG. 1. (Output voltage of the fuel cell 9) is averaged by the number of the fuel cells 9 in the specific portion, and is an output voltage per fuel cell 9 in the specific portion. In the present embodiment, between the measurement point a and the measurement point b is a specific part where the flow rates of the fuel gas and the oxidant gas are lower than the average flow rate of the cell stack 8.

図５から分かるように、出力電流１０２％以下では、セルスタック８全体における燃料電池セル９の平均出力電圧と特定部位における燃料電池セル９の平均出力電圧とは同等である。一方で、出力電流１０２％を超えると、セルスタック８の特定部位における燃料電池セル９の平均出力電圧は、セルスタック８全体における燃料電池セル９の平均出力電圧に比べて低くなる。このとき、セルスタック８の劣化は発生していないと見なせるので、ここで検出したセルスタック８の特定部位における燃料電池セル９の平均出力電圧の特性は、後述する所定の第１変化量基準値とできる。   As can be seen from FIG. 5, when the output current is 102% or less, the average output voltage of the fuel cell 9 in the entire cell stack 8 is equal to the average output voltage of the fuel cell 9 in the specific portion. On the other hand, when the output current exceeds 102%, the average output voltage of the fuel cell 9 in a specific part of the cell stack 8 becomes lower than the average output voltage of the fuel cell 9 in the entire cell stack 8. At this time, since it can be considered that the cell stack 8 has not deteriorated, the characteristic of the average output voltage of the fuel cell 9 at the specific portion of the cell stack 8 detected here is a predetermined first change amount reference value described later. And can.

図６は、セルスタック８の出力電流と出力電圧との関係を示すグラフであり、具体的には、ある一定時間経過後の、燃料ガス及び酸化剤ガスの供給量を制御してセルスタック８の出力電流を変化させたときの電圧検出手段１１による検出結果である。図６では、黒四角のマーカを付して破線で示すのはセルスタック８全体における燃料電池セル９の平均出力電圧であり、白三角のマーカを付して実線で示すのは、セルスタック８の特定部位（図１で示した測定点ａと測定点ｂとの間）における燃料電池セル９の平均出力電圧である。この場合、同じ出力電流（例えば、１００％）であっても、セルスタック８の特定部位における燃料電池セル９の平均出力電圧は、燃料電池セル９の劣化の影響により、セルスタック８全体における燃料電池セル９の平均出力電圧よりも低くなる。   FIG. 6 is a graph showing the relationship between the output current and the output voltage of the cell stack 8. Specifically, the cell stack 8 is controlled by controlling the supply amounts of fuel gas and oxidant gas after a certain period of time. This is a detection result by the voltage detection means 11 when the output current is changed. In FIG. 6, a black square marker attached and shown by a broken line is the average output voltage of the fuel cell 9 in the entire cell stack 8, and a white triangle marker attached and shown by a solid line shows the cell stack 8. Is the average output voltage of the fuel cell 9 at a specific part (between the measurement point a and the measurement point b shown in FIG. 1). In this case, even if the output current is the same (for example, 100%), the average output voltage of the fuel cell 9 in a specific part of the cell stack 8 is the fuel in the entire cell stack 8 due to the influence of the deterioration of the fuel cell 9. It becomes lower than the average output voltage of the battery cell 9.

この場合、制御手段１３は、電圧検出手段１１によって検出される特定部位における燃料電池セル９の１つ当たりの出力電圧と、電圧検出手段１１によって検出されるセルスタック８全体の出力電圧についての燃料電池セル９の１つ当たりの出力電圧を導出し、電流検出手段１２によって検出されるセルスタック８の出力電流と、導出した特定部位における燃料電池セル９の１つ当たりの出力電圧との第１関係に基づいて、出力電流の所定電流範囲での特定部位における燃料電池セル９の出力電圧の第１変化量実測値を導出し、電流検出手段１２によって検出されるセルスタック８の出力電流と、導出したセルスタック８全体における燃料電池セル９の１つ当たりの出力電圧との第２関係に基づいて、所定電流範囲でのセルスタック８全体における燃料電池セル９の出力電圧の第２変化量実測値を導出し、第１変化量実測値と第２変化量実測値との差が大きい程、セルスタック８の特定部位の劣化の程度が大きいと判定する。   In this case, the control means 13 is a fuel for the output voltage per fuel cell 9 at a specific part detected by the voltage detection means 11 and the output voltage of the entire cell stack 8 detected by the voltage detection means 11. An output voltage per battery cell 9 is derived, and the first output current of the cell stack 8 detected by the current detection means 12 and the output voltage per fuel cell 9 at the derived specific part are calculated. Based on the relationship, the first change amount measured value of the output voltage of the fuel cell 9 in a specific part in the predetermined current range of the output current is derived, and the output current of the cell stack 8 detected by the current detection means 12; Based on the second relationship with the output voltage per fuel cell 9 in the derived cell stack 8 as a whole, the entire cell stack 8 in the predetermined current range The second measured change value of the output voltage of the fuel cell 9 is derived, and the greater the difference between the first measured change value and the second measured change value, the greater the degree of deterioration of the specific part of the cell stack 8. Judged to be large.

具体的には、制御手段１３は、図６に示すように、出力電流とセルスタック８の特定部位における燃料電池セル９の平均出力電圧との第１関係（実線）における出力電流１００％〜１０２％での出力電圧の第１変化量実測値Ａと、出力電流とセルスタック８全体における燃料電池セル９の平均出力電圧との第２関係（破線）における出力電流１００％〜１０２％での出力電圧の第２変化量実測値Ｂとを導出し、第１変化量実測値Ａと第２変化量実測値Ｂとを比較する。ここで、第１変化量実測値Ａは局所的な燃料ガスの供給不足や酸化剤ガスの供給不足に伴い反応抵抗が上昇するときの値であり、第２変化量実測値Ｂは燃料ガスの供給不足や酸化剤ガスの供給不足による影響がセルスタック全体で平均化されたときの値である。つまり、第１変化量実測値Ａと第２変化量実測値Ｂとの差は、上述したような局所的な反応抵抗の上昇に起因するものであると見なせることから、その燃料ガスの供給不足や酸化剤ガスの供給不足が生じている特定部位の劣化状態を表しているといえる。そして、制御手段１３は、第１変化量実測値Ａと第２変化量実測値Ｂとの差が大きい程、セルスタック８の特定部位の劣化の程度が大きいと判定する。例えば、第１変化量実測値Ａと第２変化量実測値Ｂとの差が、ある閾値を超えた場合に、劣化状態にあると判定することができる。   Specifically, as shown in FIG. 6, the control means 13 outputs 100% to 102% of the output current in the first relationship (solid line) between the output current and the average output voltage of the fuel cell 9 at a specific part of the cell stack 8. The output at the output current of 100% to 102% in the second relationship (broken line) between the first measured change value A of the output voltage in% and the output current and the average output voltage of the fuel cell 9 in the entire cell stack 8 The second actual change value B of the voltage is derived, and the first actual change value A and the second actual change value B are compared. Here, the first change amount actual measurement value A is a value when the reaction resistance increases due to local shortage of fuel gas supply or insufficient supply of oxidant gas, and the second change amount actual measurement value B is the value of the fuel gas. This is the value when the effects of supply shortage and oxidant gas supply shortage are averaged over the entire cell stack. That is, since the difference between the first change amount actual measurement value A and the second change amount actual measurement value B can be considered to be caused by the increase in the local reaction resistance as described above, the fuel gas supply is insufficient. It can be said that this represents a deterioration state of a specific part where the supply of oxidant gas is insufficient. Then, the control means 13 determines that the degree of deterioration of the specific part of the cell stack 8 is larger as the difference between the first variation actual measurement value A and the second variation actual measurement value B is larger. For example, when the difference between the first change amount actual measurement value A and the second change amount actual measurement value B exceeds a certain threshold value, it can be determined that the deterioration state is present.

或いは、制御手段１３は、電流検出手段１２によって検出されるセルスタック８の出力電流と、電圧検出手段１１によって検出される特定部位における燃料電池セル９の出力電圧との関係に基づいて、出力電流の低電流範囲での特定部位における燃料電池セル９の出力電圧の低電流側変化率と、出力電流の高電流範囲での特定部位における燃料電池セル９の出力電圧の高電流側変化率とを導出し、高電流側変化率と低電流側変化率との差が大きい程、セルスタック８の特定部位の劣化が大きいと判定する。
具体的には、制御手段１３は、図６に示した、ある一定時間経過後での、出力電流とセルスタック８の特定部位における燃料電池セル９の平均出力電圧との関係（実線）から、低電流範囲（例えば、出力電流９８％〜１００％）での出力電圧の変化量Ｄ（本発明の「低電流側変化率」）と、高電流範囲（例えば、１００％〜１０２％）での出力電圧の変化量Ａ（本発明の「高電流側変化率」）とを導出する。ここで、高電流側変化率は局所的な燃料ガスの供給不足や酸化剤ガスの供給不足に伴い反応抵抗が上昇するときの値であり、低電流側変化率は局所的な燃料ガスの供給不足や酸化剤ガスの供給不足がほとんど発生しないときの値である。つまり、上記高電流側変化率と上記低電流側変化率との差は、上述したような局所的な反応抵抗の上昇に起因するものであると見なせることから、その燃料ガスの供給不足や酸化剤ガスの供給不足が生じている特定部位の劣化状態を表しているといえる。そして、制御手段１３は、上記高電流側変化率と上記低電流側変化率との差が大きい程、セルスタック８の特定部位の劣化が大きいと判定する。 Alternatively, the control means 13 outputs the output current based on the relationship between the output current of the cell stack 8 detected by the current detection means 12 and the output voltage of the fuel cell 9 at the specific part detected by the voltage detection means 11. The low current side rate of change of the output voltage of the fuel cell 9 at a specific part in the low current range and the high current side rate of change of the output voltage of the fuel cell 9 at the specific part in the high current range of the output current It is determined that the deterioration of the specific part of the cell stack 8 is larger as the difference between the higher current side change rate and the lower current side change rate is larger.
Specifically, the control means 13 shows the relationship (solid line) between the output current and the average output voltage of the fuel cell 9 at a specific part of the cell stack 8 after a certain period of time, as shown in FIG. The output voltage change amount D (the “low current side change rate” of the present invention) in the low current range (for example, output current 98% to 100%) and the high current range (for example, 100% to 102%). A change amount A of the output voltage (“high current side change rate” of the present invention) is derived. Here, the high current side change rate is a value when the reaction resistance increases due to a local shortage of fuel gas supply or an insufficient supply of oxidant gas, and the low current side change rate is a local fuel gas supply rate. This value is when there is almost no shortage or insufficient supply of oxidant gas. In other words, the difference between the high current side change rate and the low current side change rate can be considered to be caused by the increase in local reaction resistance as described above. It can be said that this represents a deterioration state of a specific part where supply of the agent gas is insufficient. Then, the control means 13 determines that the deterioration of the specific part of the cell stack 8 is larger as the difference between the higher current side change rate and the lower current side change rate is larger.

図７は、セルスタック８の出力電流と燃料電池セル９の出力電圧との関係を示すグラフであり、具体的には、出力電流とセルスタック８の特定部位における燃料電池セル９の平均出力電圧との電流電圧特性を、初期状態（白丸及び破線で示す）及びある一定時間経過後（白三角及び実線で示す）で比較するグラフである。この場合、制御手段１３は、電流検出手段１２によって検出されるセルスタック８の出力電流と、電圧検出手段１１によって検出される特定部位における燃料電池セル９の出力電圧との関係に基づいて、出力電流の所定電流範囲での特定部位における燃料電池セル９の出力電圧の第１変化量実測値を導出し、当該第１変化量実測値と所定の第１変化量基準値との差が大きい程、セルスタック８の特定部位の劣化の程度が大きいと判定する。   FIG. 7 is a graph showing the relationship between the output current of the cell stack 8 and the output voltage of the fuel cell 9. Specifically, the output current and the average output voltage of the fuel cell 9 at a specific part of the cell stack 8 are shown. Are compared with each other in the initial state (indicated by white circles and broken lines) and after a certain period of time (indicated by white triangles and solid lines). In this case, the control means 13 outputs based on the relationship between the output current of the cell stack 8 detected by the current detection means 12 and the output voltage of the fuel cell 9 at the specific part detected by the voltage detection means 11. A first change amount actual measurement value of the output voltage of the fuel cell 9 at a specific part in a predetermined current range of the current is derived, and as the difference between the first change amount actual measurement value and the predetermined first change amount reference value increases. It is determined that the degree of deterioration of the specific part of the cell stack 8 is large.

具体的には、制御手段１３は、図７に示した、ある一定時間経過後での、出力電流とセルスタック８の特定部位における燃料電池セル９の平均出力電圧との関係（実線）から、出力電流１００％〜１０２％での出力電圧の第１変化量実測値Ａを導出する。また、制御手段１３は、図７に示した、初期状態での、出力電流とセルスタック８の特定部位における燃料電池セル９の平均出力電圧との関係（破線）から、出力電流１００％〜１０２％での出力電圧の第１変化量基準値Ｃを導出する。ここで、第１変化量実測値Ａは局所的な燃料ガスの供給不足や酸化剤ガスの供給不足に伴い反応抵抗が上昇するときの値である。つまり、上記第１変化量実測値と上記第１変化量基準値との差は、上述したような局所的な反応抵抗の上昇に起因するものであると見なせることから、その燃料ガスの供給不足や酸化剤ガスの供給不足が生じている特定部位の劣化状態を表しているといえる。そして、制御手段１３は、第１変化量実測値Ａと第１変化量基準値Ｃとの差が大きい程、セルスタック８の特定部位の劣化の程度が大きいと判定する。   Specifically, the control means 13 shows the relationship (solid line) between the output current and the average output voltage of the fuel cell 9 at a specific part of the cell stack 8 after a certain period of time as shown in FIG. A first change amount actual measurement value A of the output voltage at an output current of 100% to 102% is derived. Further, the control means 13 outputs 100% to 102% of the output current from the relationship (broken line) between the output current in the initial state and the average output voltage of the fuel cell 9 in the specific part of the cell stack 8 shown in FIG. The first change amount reference value C of the output voltage in% is derived. Here, the first change amount actual measurement value A is a value when the reaction resistance increases due to local shortage of fuel gas supply or oxidant gas supply shortage. In other words, the difference between the first change amount actual measurement value and the first change amount reference value can be considered to be caused by the increase in the local reaction resistance as described above. It can be said that this represents a deterioration state of a specific part where the supply of oxidant gas is insufficient. Then, the control means 13 determines that the degree of deterioration of the specific part of the cell stack 8 is larger as the difference between the first variation actual measurement value A and the first variation reference value C is larger.

以上のようなセルスタック８の特定部位の劣化の程度の判定後、制御手段１３は、セルスタック８の特定部位の劣化の程度が大きい程、燃料ガス及び酸化剤ガスの供給量を制御して燃料利用率又は空気利用率を下げた状態でセルスタック８での発電を行わせる、或いは、制御手段１３は、セルスタック８の特定部位の劣化の程度が大きい程、出力電流の上限を下げた状態で発電を行わせる。その結果、局所的な燃料ガスの不足や酸化剤ガスの不足が抑制され、セルスタック８の特定部位の劣化を防止できる。   After determining the degree of deterioration of the specific part of the cell stack 8 as described above, the control means 13 controls the supply amount of the fuel gas and the oxidant gas as the degree of deterioration of the specific part of the cell stack 8 increases. Power generation is performed in the cell stack 8 with the fuel utilization rate or air utilization rate lowered, or the control means 13 lowers the upper limit of the output current as the degree of deterioration of a specific part of the cell stack 8 increases. Power is generated in the state. As a result, the local shortage of fuel gas and the shortage of oxidant gas are suppressed, and the deterioration of specific parts of the cell stack 8 can be prevented.

＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、出力電圧の変化量実測値や変化率を導出するための電流範囲を、出力電流９８％〜１００％及び出力電流１００％〜１０２％とした場合を例示したが、電流範囲は適宜設定可能である。 <Another embodiment>
<1>
In the above embodiment, the case where the current range for deriving the actual measurement value and rate of change of the output voltage is exemplified as the output current of 98% to 100% and the output current of 100% to 102%. It can be set as appropriate.

＜２＞
上記実施形態では、電圧検出手段１１が出力電圧を検出するセルスタック８の特定部位の一例として、測定点ａ及び測定点ｂの間の出力電圧を測定する例について説明したが、燃料ガス及び酸化剤ガスの流速がセルスタック８の平均流速よりも低くなる部位であれば、他の一つ又は複数の特定部位の出力電圧の測定を行ってもよい。 <2>
In the above embodiment, the example in which the output voltage between the measurement point a and the measurement point b is measured as an example of the specific part of the cell stack 8 where the voltage detection unit 11 detects the output voltage has been described. As long as the flow rate of the agent gas is lower than the average flow rate of the cell stack 8, the output voltage of one or more other specific portions may be measured.

燃料電池システムの構成を示す図Diagram showing the configuration of the fuel cell system セルスタックの出力電流と出力電圧との関係を示すグラフGraph showing the relationship between the output current and output voltage of the cell stack セルスタックの出力電流と出力電圧との関係を示すグラフGraph showing the relationship between the output current and output voltage of the cell stack セルスタックの出力電流と燃料電池セルの出力電圧との関係を示すグラフGraph showing the relationship between the output current of the cell stack and the output voltage of the fuel cell セルスタックの出力電流と出力電圧との関係を示すグラフGraph showing the relationship between the output current and output voltage of the cell stack セルスタックの出力電流と出力電圧との関係を示すグラフGraph showing the relationship between the output current and output voltage of the cell stack セルスタックの出力電流と燃料電池セルの出力電圧との関係を示すグラフGraph showing the relationship between the output current of the cell stack and the output voltage of the fuel cell

符号の説明Explanation of symbols

８ セルスタック
９ 燃料電池セル
１１ 電圧検出手段
１２ 電流検出手段
１３ 制御手段
１４ 温度検出手段 8 Cell stack 9 Fuel cell 11 Voltage detection means 12 Current detection means 13 Control means 14 Temperature detection means

Claims (8)

供給される燃料ガス及び酸化剤ガスを反応させて発電する複数の燃料電池セルを配列してなるセルスタックを有する燃料電池システムであって、
前記セルスタックの出力電流を検出する電流検出手段と、
前記セルスタックの出力電圧と、前記セルスタックの特定部位における一つ又は複数の前記燃料電池セルの出力電圧とを検出可能な電圧検出手段と、
前記燃料ガスの供給量、前記酸化剤ガスの供給量及び前記セルスタックの出力電流を制御可能である制御手段と、
前記セルスタックの所定部位の温度を検出する温度検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記温度検出手段により検出される前記セルスタックの温度が安定状態にあるとき、前記出力電流と前記燃料ガスの供給量と前記酸化剤ガスの供給量とを一定の比率で変化させたときの前記電圧検出手段による検出結果に基づいて、前記セルスタックの特定部位の劣化状態を判定するように構成されていることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell system having a cell stack in which a plurality of fuel cells that generate electricity by reacting supplied fuel gas and oxidant gas are arranged,
Current detection means for detecting an output current of the cell stack;
Voltage detection means capable of detecting an output voltage of the cell stack and an output voltage of one or a plurality of the fuel cells in a specific part of the cell stack;
Control means capable of controlling the supply amount of the fuel gas, the supply amount of the oxidant gas, and the output current of the cell stack;
Temperature detecting means for detecting the temperature of a predetermined part of the cell stack, and
The control means changes the output current, the supply amount of the fuel gas, and the supply amount of the oxidant gas at a constant ratio when the temperature of the cell stack detected by the temperature detection means is in a stable state. A fuel cell system configured to determine a deterioration state of a specific part of the cell stack based on a detection result by the voltage detection unit when the voltage is detected. 供給される燃料ガス及び酸化剤ガスを反応させて発電する複数の燃料電池セルを配列してなるセルスタックを有する燃料電池システムであって、
前記セルスタックの出力電流を検出する電流検出手段と、
前記セルスタックの出力電圧と、前記セルスタックの特定部位における一つ又は複数の前記燃料電池セルの出力電圧とを検出可能な電圧検出手段と、
前記燃料ガスの供給量、前記酸化剤ガスの供給量及び前記セルスタックの出力電流を制御可能である制御手段と、
前記セルスタックの所定部位の温度を検出する温度検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記温度検出手段により検出される前記セルスタックの温度が安定状態にあるとき、前記燃料ガスの供給量及び前記酸化剤ガスの供給量を一定のままで前記セルスタックの出力電流を変化させたときの前記電圧検出手段による検出結果に基づいて、前記セルスタックの特定部位の劣化状態を判定するように構成されていることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell system having a cell stack in which a plurality of fuel cells that generate electricity by reacting supplied fuel gas and oxidant gas are arranged,
Current detection means for detecting an output current of the cell stack;
Voltage detection means capable of detecting an output voltage of the cell stack and an output voltage of one or a plurality of the fuel cells in a specific part of the cell stack;
Control means capable of controlling the supply amount of the fuel gas, the supply amount of the oxidant gas, and the output current of the cell stack;
Temperature detecting means for detecting the temperature of a predetermined part of the cell stack, and
When the temperature of the cell stack detected by the temperature detecting means is in a stable state, the control means maintains the supply amount of the fuel gas and the supply amount of the oxidant gas while maintaining the output current of the cell stack. A fuel cell system configured to determine a deterioration state of a specific part of the cell stack based on a detection result of the voltage detection unit when the voltage is changed. 前記電圧検出手段が出力電圧を検出する前記セルスタックの特定部位は、前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスの流速が前記セルスタックでの平均流速よりも低くなる部位であることを特徴とする請求項１又は２記載の燃料電池システム。   The specific part of the cell stack where the voltage detection means detects the output voltage is a part where the flow rates of the fuel gas and the oxidant gas are lower than the average flow rate in the cell stack. 3. The fuel cell system according to 1 or 2. 前記制御手段は、前記電流検出手段によって検出される前記セルスタックの出力電流と、前記電圧検出手段によって検出される前記セルスタックの特定部位における前記燃料電池セルの出力電圧との関係に基づいて、前記出力電流の低電流範囲での前記セルスタックの特定部位における前記燃料電池セルの出力電圧の低電流側変化率と、前記出力電流の高電流範囲での前記セルスタックの特定部位における前記燃料電池セルの出力電圧の高電流側変化率とを導出し、前記高電流側変化率と前記低電流側変化率との差が大きい程、前記セルスタックの特定部位の劣化が大きいと判定するように構成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の燃料電池システム。   The control means is based on the relationship between the output current of the cell stack detected by the current detection means and the output voltage of the fuel cell at a specific part of the cell stack detected by the voltage detection means. A low current side rate of change of the output voltage of the fuel cell in a specific part of the cell stack in the low current range of the output current, and the fuel cell in a specific part of the cell stack in the high current range of the output current Deriving the high current side rate of change of the output voltage of the cell and determining that the greater the difference between the high current side rate of change and the low current side rate of change, the greater the degradation of the specific part of the cell stack. It is comprised, The fuel cell system as described in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 前記制御手段は、前記電流検出手段によって検出される前記セルスタックの出力電流と、前記電圧検出手段によって検出される前記セルスタックの特定部位における前記燃料電池セルの出力電圧との関係に基づいて、前記出力電流の所定電流範囲での前記セルスタックの特定部位における前記燃料電池セルの出力電圧の第１変化量実測値を導出し、当該第１変化量実測値と所定の第１変化量基準値との差が大きい程、前記セルスタックの特定部位の劣化の程度が大きいと判定するように構成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の燃料電池システム。   The control means is based on the relationship between the output current of the cell stack detected by the current detection means and the output voltage of the fuel cell at a specific part of the cell stack detected by the voltage detection means. Deriving a first change actual value of the output voltage of the fuel cell in a specific part of the cell stack in a predetermined current range of the output current, the first change actual value and a predetermined first change reference value The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, wherein the fuel cell system is configured to determine that the degree of deterioration of the specific portion of the cell stack is greater as the difference between the first and second cell stacks is larger. 前記制御手段は、前記電圧検出手段によって検出される前記セルスタックの特定部位における前記燃料電池セル１つ当たりの出力電圧と、前記電圧検出手段によって検出される前記セルスタックの出力電圧における前記燃料電池セル１つ当たりの出力電圧とを導出し、
前記電流検出手段によって検出される前記セルスタックの出力電流と、導出した前記セルスタックの特定部位における前記燃料電池セル１つ当たりの出力電圧との第１関係に基づいて、前記出力電流の所定電流範囲での前記セルスタックの特定部位における前記燃料電池セル１つ当たりの出力電圧の第１変化量実測値を導出し、
前記電流検出手段によって検出される前記セルスタックの出力電流と、導出した前記セルスタックの出力電圧における前記燃料電池セル１つ当たりの出力電圧との第２関係に基づいて、前記所定電流範囲での前記セルスタックの出力電圧の第２変化量実測値を導出し、
前記第１変化量実測値と前記第２変化量実測値との差が大きい程、前記セルスタックの特定部位の劣化の程度が大きいと判定するように構成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の燃料電池システム。 The control means includes an output voltage per fuel cell at a specific portion of the cell stack detected by the voltage detection means, and the fuel cell at an output voltage of the cell stack detected by the voltage detection means. Deriving the output voltage per cell,
Based on the first relationship between the output current of the cell stack detected by the current detection means and the output voltage per fuel cell at the specific part of the derived cell stack, the predetermined current of the output current Deriving a first measured change value of the output voltage per fuel cell in a specific part of the cell stack in a range;
Based on the second relationship between the output current of the cell stack detected by the current detection means and the output voltage per fuel cell in the derived output voltage of the cell stack, in the predetermined current range Deriving the second measured change value of the output voltage of the cell stack,
The configuration is such that, as the difference between the first change amount actual measurement value and the second change amount actual measurement value is larger, it is determined that the degree of deterioration of the specific portion of the cell stack is larger. The fuel cell system according to any one of 1 to 3. 前記制御手段は、前記セルスタックの特定部位の劣化の程度が大きい程、前記燃料ガスの供給量及び前記酸化剤ガスの供給量を制御して燃料利用率及び空気利用率の少なくとも一方を下げた状態で前記セルスタックでの発電を行わせるように構成されていることを特徴とする請求項４〜６の何れか一項に記載の燃料電池システム。   The control means controls the supply amount of the fuel gas and the supply amount of the oxidant gas to lower at least one of the fuel utilization rate and the air utilization rate as the degree of deterioration of the specific portion of the cell stack is larger. The fuel cell system according to any one of claims 4 to 6, wherein the fuel cell system is configured to generate power in the cell stack in a state. 前記制御手段は、前記セルスタックの特定部位の劣化の程度が大きい程、前記出力電流の上限を下げた状態で発電を行わせるように構成されていることを特徴とする請求項４〜６の何れか一項に記載の燃料電池システム。   The said control means is comprised so that electric power generation may be performed in the state which lowered | hung the upper limit of the said output current, so that the grade of deterioration of the specific part of the said cell stack is large. The fuel cell system according to any one of the above.
JP2008191338A 2008-07-24 2008-07-24 Fuel cell system Active JP5330753B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008191338A JP5330753B2 (en) 2008-07-24 2008-07-24 Fuel cell system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008191338A JP5330753B2 (en) 2008-07-24 2008-07-24 Fuel cell system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010027580A true JP2010027580A (en) 2010-02-04
JP5330753B2 JP5330753B2 (en) 2013-10-30

Family

ID=41733190

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008191338A Active JP5330753B2 (en) 2008-07-24 2008-07-24 Fuel cell system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5330753B2 (en)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010238617A (en) * 2009-03-31 2010-10-21 Toto Ltd Solid electrolyte fuel battery
JP2011175946A (en) * 2010-02-26 2011-09-08 Toto Ltd Fuel cell device
WO2011108317A1 (en) * 2010-03-01 2011-09-09 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system, fuel cell control method, and fuel cell determination method
JP2011210682A (en) * 2010-03-30 2011-10-20 Osaka Gas Co Ltd Solid oxide fuel cell
JP2011249171A (en) * 2010-05-27 2011-12-08 Toyota Motor Corp Fuel battery system, method of controlling fuel battery system, and method of determining deterioration of fuel battery stack
JP2012003850A (en) * 2010-06-14 2012-01-05 Toto Ltd Solid electrolyte fuel battery
WO2012091037A1 (en) * 2010-12-28 2012-07-05 Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 Fuel cell system
JP2012204125A (en) * 2011-03-25 2012-10-22 Osaka Gas Co Ltd Solid oxide fuel cell system
JP2012221791A (en) * 2011-04-11 2012-11-12 Toto Ltd Olid oxide fuel cell device
JP2012221792A (en) * 2011-04-11 2012-11-12 Toto Ltd Solid oxide fuel cell device
JP2013008568A (en) * 2011-06-24 2013-01-10 Nippon Soken Inc Device for diagnosing condition of fuel cell
JP2015507821A (en) * 2011-12-22 2015-03-12 ポスコエナジー株式会社Ｐｏｓｃｏｅｎｅｒｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． Fuel cell-based heat recovery device and operation method thereof
JP2015122320A (en) * 2015-01-16 2015-07-02 大阪瓦斯株式会社 Solid oxide fuel cell system
JP2017201627A (en) * 2016-05-03 2017-11-09 ジーエム・グローバル・テクノロジー・オペレーションズ・エルエルシー Fuel cell stack condition monitoring using groups of cells (fuel cells)
JP2018014287A (en) * 2016-07-22 2018-01-25 日産自動車株式会社 Fuel cell system and control method of fuel cell system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11195423A (en) * 1997-08-29 1999-07-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Fuel cell power generator and fuel cell degradation diagnostic method
JP2004146138A (en) * 2002-10-23 2004-05-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Fuel cell
JP2006331849A (en) * 2005-05-26 2006-12-07 Ntt Facilities Inc Deterioration deciding device and deterioration deciding method of fuel cell
JP2006351252A (en) * 2005-06-13 2006-12-28 Furukawa Battery Co Ltd:The Deterioration diagnosis method of polymer electrolyte fuel cell
JP2007059359A (en) * 2005-08-26 2007-03-08 Tokyo Gas Co Ltd Operation control method of solid oxide fuel cell system
JP2007059129A (en) * 2005-08-23 2007-03-08 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11195423A (en) * 1997-08-29 1999-07-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Fuel cell power generator and fuel cell degradation diagnostic method
JP2004146138A (en) * 2002-10-23 2004-05-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Fuel cell
JP2006331849A (en) * 2005-05-26 2006-12-07 Ntt Facilities Inc Deterioration deciding device and deterioration deciding method of fuel cell
JP2006351252A (en) * 2005-06-13 2006-12-28 Furukawa Battery Co Ltd:The Deterioration diagnosis method of polymer electrolyte fuel cell
JP2007059129A (en) * 2005-08-23 2007-03-08 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system
JP2007059359A (en) * 2005-08-26 2007-03-08 Tokyo Gas Co Ltd Operation control method of solid oxide fuel cell system

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010238617A (en) * 2009-03-31 2010-10-21 Toto Ltd Solid electrolyte fuel battery
JP2011175946A (en) * 2010-02-26 2011-09-08 Toto Ltd Fuel cell device
WO2011108317A1 (en) * 2010-03-01 2011-09-09 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system, fuel cell control method, and fuel cell determination method
JP2011210682A (en) * 2010-03-30 2011-10-20 Osaka Gas Co Ltd Solid oxide fuel cell
CN102959782A (en) * 2010-05-27 2013-03-06 丰田自动车株式会社 Fuel cell system, control method for fuel cell system, and degradation determining method for fuel cell stack
JP2011249171A (en) * 2010-05-27 2011-12-08 Toyota Motor Corp Fuel battery system, method of controlling fuel battery system, and method of determining deterioration of fuel battery stack
JP2012003850A (en) * 2010-06-14 2012-01-05 Toto Ltd Solid electrolyte fuel battery
WO2012091037A1 (en) * 2010-12-28 2012-07-05 Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 Fuel cell system
JP2012142125A (en) * 2010-12-28 2012-07-26 Jx Nippon Oil & Energy Corp Fuel cell system
JP2012204125A (en) * 2011-03-25 2012-10-22 Osaka Gas Co Ltd Solid oxide fuel cell system
JP2012221791A (en) * 2011-04-11 2012-11-12 Toto Ltd Olid oxide fuel cell device
JP2012221792A (en) * 2011-04-11 2012-11-12 Toto Ltd Solid oxide fuel cell device
JP2013008568A (en) * 2011-06-24 2013-01-10 Nippon Soken Inc Device for diagnosing condition of fuel cell
JP2015507821A (en) * 2011-12-22 2015-03-12 ポスコエナジー株式会社Ｐｏｓｃｏｅｎｅｒｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． Fuel cell-based heat recovery device and operation method thereof
US9620795B2 (en) 2011-12-22 2017-04-11 Posco Energy Co., Ltd. Heat recovery apparatus based on fuel cell and operating method thereof
JP2015122320A (en) * 2015-01-16 2015-07-02 大阪瓦斯株式会社 Solid oxide fuel cell system
JP2017201627A (en) * 2016-05-03 2017-11-09 ジーエム・グローバル・テクノロジー・オペレーションズ・エルエルシー Fuel cell stack condition monitoring using groups of cells (fuel cells)
JP7049065B2 (en) 2016-05-03 2022-04-06 ジーエム・グローバル・テクノロジー・オペレーションズ・エルエルシー Fuel cell stack status monitoring using a group of cells (fuel cells)
JP2018014287A (en) * 2016-07-22 2018-01-25 日産自動車株式会社 Fuel cell system and control method of fuel cell system

Also Published As

Publication number Publication date
JP5330753B2 (en) 2013-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5330753B2 (en) Fuel cell system
US6650968B2 (en) Technique to regulate an efficiency of a fuel cell system
US8778549B2 (en) Fuel cell system
US9190683B2 (en) Fuel cell system
JP5326423B2 (en) FUEL CELL SYSTEM AND FUEL CELL STATE DETECTION METHOD
JP5273595B2 (en) Fuel cell system
JP5343509B2 (en) FUEL CELL SYSTEM AND FUEL CELL STATE DETECTION METHOD
US20130189596A1 (en) Fuel cell system, method and program of determining cause of negative voltage, and storage medium storing program
JP2011249171A (en) Fuel battery system, method of controlling fuel battery system, and method of determining deterioration of fuel battery stack
JPH0927336A (en) Fuel cell stack diagnostic method
JP5337908B2 (en) Fuel cell system, fuel cell control method, and fuel cell determination method
JP6475023B2 (en) FUEL CELL SYSTEM, ITS OPERATION METHOD, AND ITS CONFIGURATION METHOD
JP5367003B2 (en) Method and system for driving fuel cell system
JP4814815B2 (en) Cell voltage monitor failure determination device
JP2015220211A (en) Control device and control method of fuel cell
KR101349022B1 (en) Catalyst deterioration jundging method for fuel cell
US20020102444A1 (en) Technique and apparatus to control the response of a fuel cell system to load transients
JP2007200771A (en) Reforming catalyst temperature control system and control method of fuel cell power generator
JP5329291B2 (en) Fuel cell module control program
JP2010257751A (en) Method of controlling fuel cell system
US6697745B2 (en) Technique and apparatus to control the transient response of a fuel cell system
JP2008159379A (en) Determination of existence of deficiency state of reaction gas
KR100698677B1 (en) Apparatus for controlling operation of fuel cell hybrid system
JP2018060675A (en) Inert gas supply control method and fuel cell system
JP2009140751A (en) Fuel cell system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110114

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20121030

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121115

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130115

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130627

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130726

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5330753

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250