JP2011216339A - Fuel cell system, and stopping method thereof - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system in which deterioration of utilization efficiency of fuel is suppressed while controlling deterioration of the electrodes of the fuel cell stack.SOLUTION: When stopping power generation by a fuel cell stack 3, in a state that introduction and discharge of an anode gas in the anode 31 and introduction and discharge of a cathode gas in the cathode 32 are cut off, the water level of an anode side water tank 7 is raised and the anode gas in the anode side water tank 7 is supplied to the anode 31 and the anode 31 is pressurized. At this time, hydrogen moves from the anode 31 which is in a pressurized state by the anode gas to the cathode 32 side, thereby, the cathode 32 side is also pressurized. Like this, since the anode 31 side and the cathode 32 side become in a pressurized state, diffusion of oxygen from the outside of the fuel cell stack 3 into the anode 31 side and the cathode 32 side is suppressed and deterioration of electrodes of the fuel cell stack 3 can be controlled.

Description

本発明は、燃料電池システムおよびその停止方法に関する。   The present invention relates to a fuel cell system and a stopping method thereof.

従来の燃料電池システムは、水素を含有する水素含有ガスと空気とを燃料電池スタックに供給し、燃料電池スタックで発電を行っている。この電池スタックは、アノードと、電解質と、カソードとが備えられており、アノードに水素含有ガスが供給され、カソードに空気が供給される。このような燃料電池システムとして、例えば特許文献1に記載されたものがある。   A conventional fuel cell system supplies a hydrogen-containing gas containing hydrogen and air to a fuel cell stack, and generates power in the fuel cell stack. The battery stack includes an anode, an electrolyte, and a cathode. A hydrogen-containing gas is supplied to the anode and air is supplied to the cathode. An example of such a fuel cell system is described in Patent Document 1.

特開2005−71778号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-71778

ところで、従来の燃料電池システムでは、例えば燃料電池システムの起動時等、水素含有ガスを燃料電池スタックのアノードに供給するときに、アノード側に酸素が存在しているとカソード電極が劣化する恐れがある。また、カソード側においても酸素が存在していると、カソード側の電極触媒が劣化する恐れがある。これらを防止するため、特許文献1に記載の燃料電池システムでは、燃料電池システムの停止時に燃料電池スタック内に残存する水素含有ガスあるいは空気を、不活性ガスに置き換えることが行われている。しかしながら、電極の劣化を防止するために燃料電池システムの停止時でも不活性ガスとして原料ガスを供給し続ける必要があり、燃料の利用効率が悪いといった問題がある。   By the way, in the conventional fuel cell system, for example, when the hydrogen-containing gas is supplied to the anode of the fuel cell stack, for example, when the fuel cell system is started up, the cathode electrode may be deteriorated if oxygen is present on the anode side. is there. Further, if oxygen is present also on the cathode side, the electrode catalyst on the cathode side may be deteriorated. In order to prevent these problems, in the fuel cell system described in Patent Document 1, hydrogen-containing gas or air remaining in the fuel cell stack when the fuel cell system is stopped is replaced with an inert gas. However, in order to prevent the electrode from deteriorating, it is necessary to continue to supply the raw material gas as an inert gas even when the fuel cell system is stopped.

そこで本発明は、燃料電池スタックの電極の劣化を抑制しつつ、燃料の利用効率の低下を抑制することができる燃料電池システムおよびその停止方法を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fuel cell system and a method for stopping the fuel cell system that can suppress deterioration of fuel utilization efficiency while suppressing deterioration of electrodes of the fuel cell stack.

本発明は、アノードおよびカソードを含んでなる燃料電池スタックと、アノードにアノードガスを導入する第1導入ラインと、アノードからアノードガスを導出する第1導出ラインと、カソードにカソードガスを導入する第2導入ラインと、カソードからカソードガスを導出する第2導出ラインと、第1導入ラインに配設され、水を貯留するアノード側水タンクと、第1導入ラインにおけるアノード側水タンクの上流に配設され、アノードガスの導入量を調整する第1調節弁と、第1導出ラインに配設され、アノードガスの導出量を調整する第2調節弁と、燃料電池スタックによる発電を停止する際に、第1調節弁および第2調節弁を閉鎖するとともに、アノード側水タンクの水位を上昇させるように制御する制御部と、を備えることを特徴とする。   The present invention provides a fuel cell stack comprising an anode and a cathode, a first introduction line for introducing anode gas into the anode, a first outlet line for extracting anode gas from the anode, and a first introduction line for introducing cathode gas into the cathode. 2 An introduction line, a second introduction line for deriving cathode gas from the cathode, an anode side water tank for storing water, and an upstream side of the anode side water tank in the first introduction line. A first control valve that adjusts the introduction amount of the anode gas, a second control valve that is disposed in the first lead-out line and adjusts the lead-out amount of the anode gas, and when the power generation by the fuel cell stack is stopped And a control unit for closing the first control valve and the second control valve and controlling the water level of the anode water tank to rise. To.

本発明は、アノードおよびカソードを含んでなる燃料電池スタックと、アノードにアノードガスを導入する第1導入ラインと、アノードからアノードガスを導出する第1導出ラインと、カソードにカソードガスを導入する第2導入ラインと、カソードからカソードガスを導出する第2導出ラインと、第1導出ラインに配設され、水を貯留するアノード側水タンクと、第1導入ラインに配設され、アノードガスの導入量を調整する第1調節弁と、第1導出ラインにおけるアノード側水タンクの下流に配設され、アノードガスの導出量を調整する第2調節弁と、燃料電池スタックによる発電を停止する際に、第1調節弁および第2調節弁を閉鎖するとともに、アノード側水タンクの水位を上昇させるように制御する制御部と、を備えることを特徴とする。   The present invention provides a fuel cell stack comprising an anode and a cathode, a first introduction line for introducing anode gas into the anode, a first outlet line for extracting anode gas from the anode, and a first introduction line for introducing cathode gas into the cathode. 2 introduction line, a second lead-out line for deriving the cathode gas from the cathode, an anode-side water tank for storing water, which is disposed in the first lead-out line, and a first introduction line for introducing the anode gas A first control valve that adjusts the amount, a second control valve that is disposed downstream of the anode-side water tank in the first lead-out line, and that adjusts the lead-out amount of the anode gas, and when power generation by the fuel cell stack is stopped And a control unit for closing the first control valve and the second control valve and controlling the water level of the anode water tank to rise. To.

これらの発明にあっては、燃料電池スタックによる発電を停止させるときに、アノードにおけるアノードガスの導出入が遮断された状態で、アノード側水タンクの水位が上昇し、アノード側水タンク内のアノードガスがアノードに供給されて、アノードが加圧される。このとき、アノードガスによって加圧状態となったアノード側から水素がカソード側へ移動する。このように、アノード側が加圧状態となり、さらにカソード側に水素が移動するため、燃料電池スタックの外部からアノードおよびカソード内への酸素の拡散が抑制され、燃料電池スタックの電極の劣化を抑制することができる。   In these inventions, when power generation by the fuel cell stack is stopped, the water level of the anode-side water tank rises in a state where the lead-in / out of the anode gas at the anode is blocked, and the anode in the anode-side water tank Gas is supplied to the anode and the anode is pressurized. At this time, hydrogen moves from the anode side pressurized by the anode gas to the cathode side. In this way, the anode side is in a pressurized state, and further hydrogen moves to the cathode side, so that diffusion of oxygen from the outside of the fuel cell stack into the anode and cathode is suppressed, and deterioration of the electrodes of the fuel cell stack is suppressed. be able to.

また、燃料電池システムの停止時に、燃料電池スタック内のガスを不活性ガス(原料ガス)に置き換える処理を継続して行うことが不要であるため、電極の劣化を抑制しつつ、燃料の利用効率の向上を図ることができる。また、燃料電池スタック内のガスを不活性ガスに置き換える処理が不要であるため、不活性ガスをカソード等に供給するためのバイパスラインを別途設ける必要が無く、燃料電池システムの小型化を図ることができる。   In addition, since it is not necessary to continue the process of replacing the gas in the fuel cell stack with an inert gas (raw gas) when the fuel cell system is stopped, the fuel utilization efficiency is suppressed while suppressing electrode deterioration. Can be improved. In addition, since there is no need to replace the gas in the fuel cell stack with an inert gas, there is no need to separately provide a bypass line for supplying the inert gas to the cathode, etc., and the fuel cell system can be downsized. Can do.

また、第1導入ラインにおけるアノード側水タンクの上流部は該アノード側水タンクの水位より低い位置で接続され、第1導入ラインにおけるアノード側水タンクの下流部は該アノード側水タンクの水位より高い位置で接続されることが好適である。   The upstream part of the anode side water tank in the first introduction line is connected at a position lower than the water level of the anode side water tank, and the downstream part of the anode side water tank in the first introduction line is connected to the water level of the anode side water tank. It is preferable to be connected at a high position.

この場合には、アノード側水タンクの水位を上昇させることにより該アノード側水タンク内のアノードガスがアノードに導入され、アノードが加圧されることとなる。   In this case, by raising the water level of the anode side water tank, the anode gas in the anode side water tank is introduced into the anode, and the anode is pressurized.

また、アノード側水タンクに水を供給するアノード側水供給手段を更に備え、制御部は、アノード側水供給手段によるアノード側水タンクへの水の供給量を制御することが好適である。   In addition, it is preferable that anode-side water supply means for supplying water to the anode-side water tank is further provided, and the control unit controls the amount of water supplied to the anode-side water tank by the anode-side water supply means.

この場合には、アノード側水供給手段によるアノード側水タンクへの水の供給量を制御することにより、アノードを所定の圧力値まで容易に加圧することができ、また、所定の圧力値の状態を維持し易くなる。   In this case, by controlling the amount of water supplied to the anode-side water tank by the anode-side water supply means, the anode can be easily pressurized to a predetermined pressure value. It becomes easy to maintain.

また、第2導入ラインに配設され、カソードガスの導入量を調整する第3調節弁と、第2導出ラインに配設され、カソードガスの導出量を調整する第4調節弁と、第2導入ラインにおける第3調節弁の下流、あるいは、第2導出ラインにおける第4調節弁の上流に配設され、水を貯留するカソード側水タンクを更に備え、制御部は、燃料電池スタックによる発電を停止する際に、第1調節弁、第2調節弁、第3調節弁および第4調節弁を閉鎖するとともに、カソード側水タンクの水位を上昇させるように制御することが好適である。   A third control valve disposed in the second introduction line for adjusting the amount of cathode gas introduced; a fourth control valve disposed in the second lead-out line for adjusting the amount of cathode gas derived; A cathode-side water tank that is disposed downstream of the third control valve in the introduction line or upstream of the fourth control valve in the second lead-out line is further provided, and the control unit generates power by the fuel cell stack. When stopping, it is preferable that the first control valve, the second control valve, the third control valve, and the fourth control valve are closed and the control is performed so as to raise the water level of the cathode-side water tank.

この場合には、燃料電池スタックによる発電を停止させるときに、アノードにおけるアノードガスの導出入、およびカソードにおけるカソードガスの導出入が遮断される。これにより、アノードおよびカソードを効率よく加圧することができる。   In this case, when power generation by the fuel cell stack is stopped, the lead-in / out of the anode gas at the anode and the cathodic gas at the cathode are blocked. Thereby, an anode and a cathode can be pressurized efficiently.

また、第2導入ラインにおけるカソード側水タンクの上流部は該カソード側水タンクの水位より低い位置で接続され、第2導入ラインにおけるカソード側水タンクの下流部は該カソード側水タンクの水位より高い位置で接続されることが好適である。   The upstream part of the cathode side water tank in the second introduction line is connected at a position lower than the water level of the cathode side water tank, and the downstream part of the cathode side water tank in the second introduction line is connected to the water level of the cathode side water tank. It is preferable to be connected at a high position.

この場合には、カソード側水タンクの水位を上昇させることにより該カソード側水タンク内のカソードガスがカソードに導入され、カソードが加圧されることとなる。   In this case, by raising the water level of the cathode side water tank, the cathode gas in the cathode side water tank is introduced to the cathode, and the cathode is pressurized.

また、カソード側水タンクに水を供給するカソード側水供給手段を更に備え、制御部は、カソード側水供給手段によるカソード側水タンクへの水の供給量を制御することが好適である。   In addition, it is preferable that the apparatus further includes a cathode-side water supply unit that supplies water to the cathode-side water tank, and the control unit controls the amount of water supplied to the cathode-side water tank by the cathode-side water supply unit.

この場合には、カソード側水供給手段によるカソード側水タンクへの水の供給量を制御することにより、カソードを所定の圧力値まで容易に加圧することができ、また、所定の圧力値の状態を維持し易くなる。   In this case, the cathode can be easily pressurized to a predetermined pressure value by controlling the amount of water supplied to the cathode side water tank by the cathode side water supply means, and the state of the predetermined pressure value It becomes easy to maintain.

また、燃料電池スタックの電流を掃引する電流掃引部と、燃料電池スタックの電圧値を検出する電圧値検出部と、を更に備え、制御部は、アノード側水タンクの水位を上昇させる前に、電圧値検出部によって検出される電圧値が基準電圧値以下になるように、電流掃引部を制御することが好適である。   Further, the current sweep unit for sweeping the current of the fuel cell stack and a voltage value detection unit for detecting the voltage value of the fuel cell stack are further provided, and the control unit, before raising the water level of the anode side water tank, It is preferable to control the current sweep unit so that the voltage value detected by the voltage value detection unit is equal to or lower than the reference voltage value.

この場合には、電流の掃引により燃料電池スタックのカソード側の酸素が消費されるため、燃料電池スタックの電極の劣化を抑制することができる。   In this case, oxygen on the cathode side of the fuel cell stack is consumed by the current sweep, so that deterioration of the electrodes of the fuel cell stack can be suppressed.

また、改質触媒によって原燃料を改質し、アノードガスとしての改質ガスを生成する改質装置を更に備えることが好適である。   In addition, it is preferable to further include a reformer that reforms the raw fuel with the reforming catalyst and generates a reformed gas as the anode gas.

この場合には、アノードガスとして、改質装置によって生成された改質ガスを用いることができる。即ち、アノードガスを生成するための原料として液体燃料(灯油等)を用いることができるため、アノードガスの生成に用いられる原料の種類の汎用性を高めることが可能となる。   In this case, the reformed gas generated by the reformer can be used as the anode gas. That is, since liquid fuel (kerosene or the like) can be used as a raw material for generating the anode gas, it is possible to increase the versatility of the types of raw materials used for generating the anode gas.

本発明は、アノードおよびカソードを含んでなる燃料電池スタックと、アノードにアノードガスを導入する第1導入ラインと、記アノードからアノードガスを導出する第1導出ラインと、カソードにカソードガスを導入する第2導入ラインと、カソードからカソードガスを導出する第2導出ラインと、第1導入ラインに配設され、水を貯留するアノード側水タンクと、第1導入ラインにおけるアノード側水タンクの上流に配設され、アノードガスの導入量を調整する第1調節弁と、第1導出ラインに配設され、アノードガスの導出量を調整する第2調節弁と、第2導入ラインに配設され、カソードガスの導入量を調整する第3調節弁と、第2導出ラインに配設され、カソードガスの導出量を調整する第4調節弁と、を備える燃料電池システムの停止方法であって、第1調節弁、第2調節弁、第3調節弁および第4調節弁を閉鎖し、アノード側水タンクの水位を上昇させる工程を含む、ことを特徴とする。   The present invention provides a fuel cell stack including an anode and a cathode, a first introduction line for introducing anode gas to the anode, a first outlet line for extracting anode gas from the anode, and a cathode gas to the cathode. A second introduction line; a second introduction line for deriving cathode gas from the cathode; an anode-side water tank that is disposed in the first introduction line and stores water; and upstream of the anode-side water tank in the first introduction line. A first control valve that adjusts the introduction amount of the anode gas, a second control valve that is arranged in the first derivation line, and that adjusts the derivation amount of the anode gas, and is arranged in the second introduction line; A fuel cell system comprising: a third control valve that adjusts the amount of cathode gas introduced; and a fourth control valve that is disposed in the second derivation line and adjusts the amount of cathode gas derivated. A stop method, the first control valve, a second regulating valve, a third control valve and the fourth control valve closed, comprising the step of raising the water level in the anode water tank, characterized in that.

本発明は、アノードおよびカソードを含んでなる燃料電池スタックと、アノードにアノードガスを導入する第1導入ラインと、アノードからアノードガスを導出する第1導出ラインと、カソードにカソードガスを導入する第2導入ラインと、カソードからカソードガスを導出する第2導出ラインと、第1導出ラインに配設され、水を貯留するアノード側水タンクと、第1導入ラインに配設され、アノードガスの導入量を調整する第1調節弁と、第1導出ラインにおけるアノード側水タンクの下流に配設され、アノードガスの導出量を調整する第2調節弁と、第2導入ラインに配設され、カソードガスの導入量を調整する第3調節弁と、第2導出ラインに配設され、カソードガスの導出量を調整する第4調節弁と、を備える燃料電池システムの停止方法であって、第1調節弁、第2調節弁、第3調節弁および第4調節弁を閉鎖し、アノード側水タンクの水位を上昇させる工程を含む、ことを特徴とする。   The present invention provides a fuel cell stack comprising an anode and a cathode, a first introduction line for introducing anode gas into the anode, a first outlet line for extracting anode gas from the anode, and a first introduction line for introducing cathode gas into the cathode. 2 introduction line, a second lead-out line for deriving the cathode gas from the cathode, an anode-side water tank for storing water, which is disposed in the first lead-out line, and a first introduction line for introducing the anode gas A first control valve that adjusts the amount; a second control valve that is disposed downstream of the anode-side water tank in the first lead-out line; A fuel cell system comprising: a third control valve that adjusts a gas introduction amount; and a fourth control valve that is disposed in the second derivation line and adjusts the cathode gas derivation amount. A stop method, the first control valve, a second regulating valve, a third control valve and the fourth control valve closed, comprising the step of raising the water level in the anode water tank, characterized in that.

これらの発明にあっては、燃料電池スタックによる発電を停止させるときに、アノードにおけるアノードガスの導出入、およびカソードにおけるカソードガスの導出入が遮断された状態で、アノード側水タンクの水位が上昇し、アノード側水タンク内のガスがアノードに供給されて、アノードが加圧される。このとき、アノードガスによって加圧状態となったアノード側から、アノードガス中の水素がカソード側へ移動するため、カソード側も加圧状態となる。このように、アノード側およびカソード側が加圧状態となるため、燃料電池スタックの外部からアノードおよびカソード内への酸素の拡散が抑制され、燃料電池スタックの電極の劣化を抑制することができる。   In these inventions, when power generation by the fuel cell stack is stopped, the water level of the anode water tank rises in a state where the lead-in / out of the anode gas at the anode and the cathodic gas at the cathode are blocked. Then, the gas in the anode side water tank is supplied to the anode, and the anode is pressurized. At this time, since the hydrogen in the anode gas moves from the anode side pressurized by the anode gas to the cathode side, the cathode side is also pressurized. As described above, since the anode side and the cathode side are in a pressurized state, diffusion of oxygen from the outside of the fuel cell stack into the anode and the cathode is suppressed, and deterioration of the electrodes of the fuel cell stack can be suppressed.

本発明によれば、燃料電池スタックの電極の劣化を抑制しつつ、燃料の利用効率の低下を抑制することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fall of the utilization efficiency of a fuel can be suppressed, suppressing deterioration of the electrode of a fuel cell stack.

本発明に係る燃料電池システムの一実施形態の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a fuel cell system according to the present invention. 制御部が行う制御処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the control processing which a control part performs.

以下、図面を参照しつつ本発明に係る燃料電池システムの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of a fuel cell system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

まず、本実施形態に係る燃料電池システムの全体構成について説明する。図1は、燃料電池システム1の概略構成図である。図1に示すように燃料電池システム1は、気体燃料、または液体燃料から水素を含有するアノードガス(改質ガス)を生成する改質装置2と、改質装置2によって生成されたアノードガスを用いて発電を行う燃料電池スタック3と、を備えている。燃料電池システム1は、例えば、家庭用の電力供給源として利用されるものであり、容易に入手することができ且つ独立して貯蔵することができるという観点から、液体燃料として灯油が用いられている。   First, the overall configuration of the fuel cell system according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system 1. As shown in FIG. 1, the fuel cell system 1 includes a reformer 2 that generates an anode gas (reformed gas) containing hydrogen from a gaseous fuel or a liquid fuel, and an anode gas generated by the reformer 2. And a fuel cell stack 3 that generates electricity using the fuel cell stack 3. The fuel cell system 1 is used as, for example, a household power supply source, and kerosene is used as a liquid fuel from the viewpoint that it can be easily obtained and stored independently. Yes.

改質装置2は、液体燃料を改質してアノードガスを生成するためのものであり、改質器21およびバーナ22を有している。改質器21は、液体燃料と水蒸気とを改質触媒で水蒸気改質反応させて、水素を含有するアノードガスを生成する。バーナ22は、改質器21の改質触媒を加熱することで、水蒸気改質反応に必要な熱量を供給する。なお、改質装置2に供給される液体燃料は、図示しない脱硫器によって脱硫されている。   The reformer 2 is for reforming liquid fuel to generate anode gas, and has a reformer 21 and a burner 22. The reformer 21 performs a steam reforming reaction of liquid fuel and steam with a reforming catalyst to generate an anode gas containing hydrogen. The burner 22 supplies the amount of heat necessary for the steam reforming reaction by heating the reforming catalyst of the reformer 21. Note that the liquid fuel supplied to the reformer 2 is desulfurized by a desulfurizer (not shown).

燃料電池スタック3は、電池セル30が複数積み重ねられて構成されており、改質装置2で得られたアノードガスを用いて発電して直流電流を出力する。電池セル30は、アノード31と、カソード32と、アノード31およびカソード32間に配置された固体高分子である電解質(不図示)とを有しており、アノード31にアノードガスを導入させるとともに、カソード32に酸素を含有するカソードガス(例えば、空気等)を導入させることで、各電池セル30において電気化学的な発電反応が行われることになる。なお、図1では、複数積み重ねられる電池セル30のうち1つの電池セル30のみを図示してある。   The fuel cell stack 3 is configured by stacking a plurality of battery cells 30. The fuel cell stack 3 generates power using the anode gas obtained by the reformer 2 and outputs a direct current. The battery cell 30 includes an anode 31, a cathode 32, and an electrolyte (not shown) that is a solid polymer disposed between the anode 31 and the cathode 32, and introduces an anode gas into the anode 31, By introducing a cathode gas (for example, air) containing oxygen into the cathode 32, an electrochemical power generation reaction is performed in each battery cell 30. In FIG. 1, only one battery cell 30 among the battery cells 30 to be stacked is illustrated.

また、燃料電池システム1は、カソード32に導入されるカソードガスを流通させる第2導入ラインL12と、カソード32から導出されたカソードガスを流通させる第2導出ラインL11とを備えている。第2導入ラインL12には、カソード32に導入されるカソードガスの導入量を調節する電磁弁B12(第3調節弁)と、第2導入ラインL12から導入されたカソードガスを加湿するカソード側水タンク8(例えば、バブラタンク等)とが設けられている。また、第2導出ラインL11には、カソード32から導出されたカソードガスの導出量を調節するための電磁弁B11(第4調節弁)が設けられている。また、カソード32には、カソード32内の圧力値を検出する圧力計P2が設けられている。なお、本実施形態では、調節弁の一例として電磁弁B12を用いた場合について説明するが、電磁弁以外の機構の弁(例えば、電動弁等)を用いてもよい。また、後述の電磁弁B11,B21,B22についても同様に、これらは調節弁の一例であり、他の機構の弁を用いてもよい。   The fuel cell system 1 also includes a second introduction line L12 through which the cathode gas introduced into the cathode 32 circulates, and a second lead-out line L11 through which the cathode gas derived from the cathode 32 circulates. The second introduction line L12 includes an electromagnetic valve B12 (third adjustment valve) that adjusts the amount of cathode gas introduced into the cathode 32, and cathode-side water that humidifies the cathode gas introduced from the second introduction line L12. A tank 8 (for example, a bubbler tank or the like) is provided. The second lead-out line L11 is provided with an electromagnetic valve B11 (fourth control valve) for adjusting the amount of cathode gas led out from the cathode 32. The cathode 32 is provided with a pressure gauge P2 for detecting the pressure value in the cathode 32. In addition, although this embodiment demonstrates the case where solenoid valve B12 is used as an example of a control valve, you may use valves (for example, motorized valves etc.) of mechanisms other than a solenoid valve. Similarly, solenoid valves B11, B21, and B22 to be described later are examples of control valves, and valves of other mechanisms may be used.

また、第2導入ラインL12の上流側のラインL12aは、カソード側水タンク8の下部に接続され、第2導入ラインL12の下流側のラインL12bはカソード側水タンク8の上部に接続されている。また、カソード側水タンク8は、内部に水を有し、カソード側水タンク8に接続されたラインL12aの開口とラインL12bの開口との間で水位が維持されている。カソード側水タンク8は、ラインL12aから導入されたカソードガスを、内部に有する水の中を通すことによって加湿する。加湿されたカソードガスは、ラインL12bを通ってカソード32に供給される。   The upstream line L12a of the second introduction line L12 is connected to the lower part of the cathode side water tank 8, and the downstream line L12b of the second introduction line L12 is connected to the upper part of the cathode side water tank 8. . Moreover, the cathode side water tank 8 has water inside, and the water level is maintained between the opening of the line L12a connected to the cathode side water tank 8 and the opening of the line L12b. The cathode side water tank 8 humidifies the cathode gas introduced from the line L12a by passing it through the water contained therein. The humidified cathode gas is supplied to the cathode 32 through the line L12b.

また、燃料電池システム1は、アノード31に導入されるアノードガスを流通させる第1導入ラインL22と、アノード31から導出されたアノードガスを流通させる第1導出ラインL21を備えている。第1導入ラインL22の上流側は改質器21に接続され、改質器21で生成されたアノードガスは第1導入ラインL22を通ってアノード31に導入される。第1導入ラインL22には、アノード31に導入されるアノードガスの導入量を調節する電磁弁B22(第1調節弁)と、第1導入ラインL22から導入されたアノードガスを加湿するアノード側水タンク7(例えば、バブラタンク等)とが設けられている。また、第1導出ラインL21は、第1導入ラインL22を通じてアノード31に供給されたアノードガスのうち、燃料電池スタック3において発電に寄与しなかった水素を含むアノードガス(所謂、オフガス)を排出させるためのものである。この第1導出ラインL21の下流側は、バーナ22に接続されており、バーナ22の燃料としてアノードガスが利用可能となっている。また第1導出ラインL21には、アノード31から導出されるアノードガスの導出量を調節する電磁弁B21(第2調節弁)が設けられている。また、アノード31には、アノード31内の圧力値を検出する圧力計P1が設けられている。   Further, the fuel cell system 1 includes a first introduction line L22 through which the anode gas introduced into the anode 31 is circulated, and a first derivation line L21 through which the anode gas derived from the anode 31 is circulated. The upstream side of the first introduction line L22 is connected to the reformer 21, and the anode gas generated by the reformer 21 is introduced to the anode 31 through the first introduction line L22. The first introduction line L22 includes an electromagnetic valve B22 (first adjustment valve) that adjusts the amount of anode gas introduced into the anode 31, and anode-side water that humidifies the anode gas introduced from the first introduction line L22. A tank 7 (for example, a bubbler tank or the like) is provided. Further, the first lead-out line L21 discharges anode gas (so-called off-gas) containing hydrogen that has not contributed to power generation in the fuel cell stack 3 among the anode gas supplied to the anode 31 through the first introduction line L22. Is for. The downstream side of the first lead-out line L21 is connected to the burner 22, and anode gas can be used as fuel for the burner 22. The first lead-out line L21 is provided with an electromagnetic valve B21 (second control valve) that adjusts the lead-out amount of the anode gas led out from the anode 31. The anode 31 is provided with a pressure gauge P1 that detects the pressure value in the anode 31.

また、第1導入ラインL22の上流側のラインL22aは、アノード側水タンク7の下部に接続され、第1導入ラインL22の下流側のラインL22bはアノード側水タンク7の上部に接続されている。また、アノード側水タンク7は、内部に水を有し、アノード側水タンク7に接続されたラインL22aの開口とラインL22bの開口との間で水位が維持されている。アノード側水タンク7は、ラインL22aから導入されたアノードガスを、内部に有する水の中を通すことによって加湿する。加湿されたアノードガスは、ラインL22bを通ってアノード31に供給される。   The upstream line L22a of the first introduction line L22 is connected to the lower part of the anode side water tank 7, and the downstream line L22b of the first introduction line L22 is connected to the upper part of the anode side water tank 7. . The anode side water tank 7 has water inside, and the water level is maintained between the opening of the line L22a connected to the anode side water tank 7 and the opening of the line L22b. The anode water tank 7 humidifies the anode gas introduced from the line L22a by passing it through the water contained therein. The humidified anode gas is supplied to the anode 31 through the line L22b.

また、燃料電池システム1は、アノード側水タンク7およびカソード側水タンク8に供給される、水源に接続された給水ラインWL1と、該給水ラインWL1を介してアノード側水タンク7およびカソード側水タンク8へ水を導入するポンプWP1(アノード側水供給手段、カソード側水供給手段)を備える。給水ラインWL1は、カソード側水タンク8に供給される水が流通する給水ラインWL2と、アノード側水タンク7に供給される水が流通する給水ラインWL3とに分岐する。給水ラインWL2には、カソード側水タンク8に供給される水の量を調節する電磁弁WB2が設けられている。また、給水ラインWL3には、アノード側水タンク7に供給される水の量を調節する電磁弁WB3が設けられている。   Further, the fuel cell system 1 includes a water supply line WL1 connected to a water source supplied to the anode side water tank 7 and the cathode side water tank 8, and the anode side water tank 7 and the cathode side water via the water supply line WL1. A pump WP1 (anode-side water supply means, cathode-side water supply means) for introducing water into the tank 8 is provided. The water supply line WL1 branches into a water supply line WL2 through which water supplied to the cathode side water tank 8 flows and a water supply line WL3 through which water supplied to the anode side water tank 7 flows. The water supply line WL2 is provided with an electromagnetic valve WB2 that adjusts the amount of water supplied to the cathode-side water tank 8. The water supply line WL3 is provided with an electromagnetic valve WB3 that adjusts the amount of water supplied to the anode-side water tank 7.

また、燃料電池システム1は、燃料電池スタック3の電流を掃引する電流掃引部5と、燃料電池スタック3の電圧値を検出する電圧値検出部6とを備える。更に、燃料電池システム1は、電磁弁B11,B12,B21,B22,WB2,WB3と、ポンプWP1と、電流掃引部5と、を制御する制御部4を備えている。電圧値検出部6によって検出された燃料電池スタック3の電圧値は、制御部4に入力される。また、圧力計P1,P2によって検出された圧力値は、制御部4に入力される。   The fuel cell system 1 includes a current sweep unit 5 that sweeps the current of the fuel cell stack 3 and a voltage value detection unit 6 that detects the voltage value of the fuel cell stack 3. Further, the fuel cell system 1 includes a control unit 4 that controls the electromagnetic valves B11, B12, B21, B22, WB2, WB3, the pump WP1, and the current sweep unit 5. The voltage value of the fuel cell stack 3 detected by the voltage value detection unit 6 is input to the control unit 4. Further, the pressure values detected by the pressure gauges P 1 and P 2 are input to the control unit 4.

次に、燃料電池スタック3による発電を停止させるときに制御部4が行う各部の制御について説明する。なお、本制御の実行は、例えば図示しない停止スイッチが操作されることで開始する。また、燃料電池スタック3によって発電が行われている状態では、電磁弁B11,B12が開状態(第2導出ラインL11,第2導入ラインL12内をカソードガスが流通可能な状態)に制御されている。更に、電磁弁B21,B22が開状態(第1導出ラインL21,第1導入ラインL22内をアノードガスが流通可能な状態)に制御され、改質装置2からアノードガスがアノード31に導入されている。図2は、制御部4によって実行される制御処理手順を示すフローチャートである。   Next, the control of each unit performed by the control unit 4 when the power generation by the fuel cell stack 3 is stopped will be described. The execution of this control is started by operating a stop switch (not shown), for example. Further, in a state where power generation is performed by the fuel cell stack 3, the solenoid valves B11 and B12 are controlled to be in an open state (a state in which the cathode gas can flow through the second lead-out line L11 and the second introduction line L12). Yes. Further, the solenoid valves B21 and B22 are controlled to be in an open state (a state in which the anode gas can flow through the first lead-out line L21 and the first introduction line L22), and the anode gas is introduced from the reformer 2 into the anode 31. Yes. FIG. 2 is a flowchart showing a control processing procedure executed by the control unit 4.

ステップS101において制御部4は、例えば、アノード側水タンク7およびカソード側水タンク8内の水を排水するための排水弁(不図示)等を開状態とすることによって、アノード側水タンク7およびカソード側水タンク8内の水位を下げる。   In step S101, the control unit 4 opens, for example, a drain valve (not shown) for draining water in the anode side water tank 7 and the cathode side water tank 8 to open the anode side water tank 7 and The water level in the cathode side water tank 8 is lowered.

ステップS102において制御部4は、電磁弁B11を制御して第2導出ラインL11におけるカソードガスの流通を遮断する。   In step S102, the control unit 4 controls the solenoid valve B11 to shut off the cathode gas flow in the second lead-out line L11.

ステップS103において制御部4は、電流掃引部5を制御して、燃料電池スタック3の電流を掃引する。これにより、カソード32側において酸素が消費されて酸素濃度が低下する。また、アノード31側からカソード32側へ水素が移動するため、カソード32側の水素濃度が上昇する。   In step S <b> 103, the control unit 4 controls the current sweep unit 5 to sweep the current of the fuel cell stack 3. Thereby, oxygen is consumed on the cathode 32 side and the oxygen concentration is lowered. Moreover, since hydrogen moves from the anode 31 side to the cathode 32 side, the hydrogen concentration on the cathode 32 side increases.

ステップS103で燃料電池スタック3の電流を掃引することにより、カソード32側の酸素が消費されて酸素の濃度が低下するとともに、燃料電池スタック3の電圧値が低下する。そこで、ステップS104において制御部4は、低下する電圧値を電圧値検出部6によって検出し、検出される電圧値が所定の基準電圧値以下であるかどうかを判断する。電圧値が所定の基準電圧値以下でない場合(ステップS104:NO)、電圧値が所定の基準電圧値以下となるまで、ステップS103,S104の処理を繰り返す。電圧値が所定の基準電圧値以下であると判断されたとき(ステップS104:YES)、ステップS105の処理へ進む。   By sweeping the current of the fuel cell stack 3 in step S103, oxygen on the cathode 32 side is consumed, the oxygen concentration is lowered, and the voltage value of the fuel cell stack 3 is lowered. Therefore, in step S104, the control unit 4 detects a decreasing voltage value by the voltage value detection unit 6, and determines whether or not the detected voltage value is equal to or less than a predetermined reference voltage value. If the voltage value is not less than or equal to the predetermined reference voltage value (step S104: NO), the processes in steps S103 and S104 are repeated until the voltage value becomes equal to or less than the predetermined reference voltage value. When it is determined that the voltage value is equal to or lower than the predetermined reference voltage value (step S104: YES), the process proceeds to step S105.

ステップS105において制御部4は、電流掃引部5を制御して燃料電池スタック3の電流の掃引を停止させる。ステップS106において制御部4は、電磁弁B12を制御して第2導入ラインL12におけるカソードガスの流通を遮断し、電磁弁B21を制御して第1導出ラインL21におけるアノードガスの流通を遮断し、更に、電磁弁B22を制御して第1導入ラインL22におけるアノードガスの流通を遮断する。   In step S <b> 105, the control unit 4 controls the current sweep unit 5 to stop the current sweep of the fuel cell stack 3. In step S106, the control unit 4 controls the electromagnetic valve B12 to cut off the flow of the cathode gas in the second introduction line L12, controls the electromagnetic valve B21 to cut off the flow of the anode gas in the first lead-out line L21, Further, the solenoid valve B22 is controlled to interrupt the flow of the anode gas in the first introduction line L22.

ステップS107において制御部4は、ポンプWP1を制御し、更に圧力計P1によって検出される圧力値が所定の圧力値となるように、電磁弁WB3を制御してアノード側水タンク7内に水を供給することにより水位を上昇させ、アノード31を加圧する。アノード31を加圧することにより、アノード31側からカソード32側へ水素が積極的に移動することで、カソード32内の圧力値が上昇する。このように、水素の移動により、アノード31内の圧力値の上昇に追随してカソード32内の圧力値も上昇する。圧力計P1で検出されるアノード31の圧力値と、圧力計P2で検出されるカソード32の圧力値とを等しくすることで、電解質膜への圧力バランスが等しくなるため、好適である。   In step S107, the control unit 4 controls the pump WP1, and further controls the electromagnetic valve WB3 so that the pressure value detected by the pressure gauge P1 becomes a predetermined pressure value, thereby supplying water into the anode-side water tank 7. By supplying the water level, the anode 31 is pressurized. By pressurizing the anode 31, hydrogen actively moves from the anode 31 side to the cathode 32 side, thereby increasing the pressure value in the cathode 32. In this way, the pressure value in the cathode 32 increases as the pressure value in the anode 31 increases following the movement of hydrogen. By making the pressure value of the anode 31 detected by the pressure gauge P1 equal to the pressure value of the cathode 32 detected by the pressure gauge P2, the pressure balance to the electrolyte membrane becomes equal, which is preferable.

ステップS108において制御部4は、圧力計P1または圧力計P2で検出される圧力値が、所定の基準圧力値以下となったかどうか(検出される圧力値が所定の基準圧力値まで低下したかどうか)を判断する。圧力値が所定の基準圧力値以下でない場合(ステップS108:NO)、ステップS108の処理を繰り返す。一方、圧力値が所定の基準圧力値以下となった場合(ステップS108:YES)、ステップS109において制御部4は、圧力値が所定の基準圧力値となるようにアノード側水タンク7およびカソード側水タンク8の水位を制御する。例えば、圧力計P1で検出された圧力値が低下した場合(アノード31側の圧力値低下)、制御部4は電磁弁WB3を制御してアノード側水タンク7の水位を上昇させてアノード31を加圧する。また、例えば、圧力計P2で検出された圧力値が低下した場合(カソード32側の圧力値低下)、制御部4は、電磁弁WB2を制御してカソード側水タンク8の水位を上昇させたり、電磁弁WB3を制御してアノード側水タンク7の水位を上昇させたり、または、アノード側水タンク7およびカソード側水タンク8の両方の水位を上昇させてカソード32を加圧する。また、例えば、圧力計P1,P2で検出される圧力値の両方が低下した場合、電磁弁WB2,WB3の一方または両方を制御してアノード側水タンク7およびカソード側水タンク8の一方または両方の水位を上昇させてアノード31,32を加圧する。このステップS108,S109の処理により、アノード31およびカソード32内の圧力値が所定の基準圧力値に維持される。なお、ステップS108,S109の処理は、燃料電池スタック3の発電が再開されるまで繰り返し行われる。   In step S108, the control unit 4 determines whether the pressure value detected by the pressure gauge P1 or the pressure gauge P2 is equal to or lower than a predetermined reference pressure value (whether the detected pressure value has decreased to a predetermined reference pressure value). ). If the pressure value is not less than or equal to the predetermined reference pressure value (step S108: NO), the process of step S108 is repeated. On the other hand, when the pressure value is equal to or lower than the predetermined reference pressure value (step S108: YES), in step S109, the control unit 4 causes the anode side water tank 7 and the cathode side so that the pressure value becomes the predetermined reference pressure value. The water level of the water tank 8 is controlled. For example, when the pressure value detected by the pressure gauge P1 decreases (pressure value decrease on the anode 31 side), the control unit 4 controls the electromagnetic valve WB3 to increase the water level of the anode-side water tank 7 so that the anode 31 is moved. Pressurize. Further, for example, when the pressure value detected by the pressure gauge P2 decreases (pressure value decrease on the cathode 32 side), the control unit 4 controls the electromagnetic valve WB2 to increase the water level in the cathode side water tank 8. The cathode 32 is pressurized by controlling the electromagnetic valve WB3 to raise the water level of the anode-side water tank 7 or by raising the water levels of both the anode-side water tank 7 and the cathode-side water tank 8. For example, when both of the pressure values detected by the pressure gauges P1 and P2 are lowered, one or both of the electromagnetic valves WB2 and WB3 are controlled to control one or both of the anode-side water tank 7 and the cathode-side water tank 8. The anodes 31 and 32 are pressurized by raising the water level. By the processing in steps S108 and S109, the pressure values in the anode 31 and the cathode 32 are maintained at predetermined reference pressure values. Note that the processes of steps S108 and S109 are repeated until the power generation of the fuel cell stack 3 is resumed.

続いて、本実施形態に係る燃料電池システム1の作用および効果について説明する。本実施形態の燃料電池システム1によれば、燃料電池スタック3による発電を停止させるときに、アノード31におけるアノードガスの導出入およびカソード32におけるカソードガスの導出入が遮断された状態で、アノード側水タンク7の水位が上昇し、アノード側水タンク7内のアノードガスがアノード31に供給されて、アノード31が加圧される。このとき、アノードガスによって加圧状態となったアノード31側からカソード32側へ水素が移動するため、カソード32側も加圧状態となる。このように、アノード31側およびカソード32側が加圧状態となるため、燃料電池スタック3の外部からアノード31およびカソード32内への酸素の拡散が抑制され、燃料電池スタック3の電極の劣化を抑制することができる。   Then, the effect | action and effect of the fuel cell system 1 which concern on this embodiment are demonstrated. According to the fuel cell system 1 of the present embodiment, when power generation by the fuel cell stack 3 is stopped, the anode side lead-in / out at the anode 31 and the cathode gas lead-in / out at the cathode 32 are blocked. The water level in the water tank 7 rises, the anode gas in the anode-side water tank 7 is supplied to the anode 31, and the anode 31 is pressurized. At this time, hydrogen moves from the anode 31 side that has been pressurized by the anode gas to the cathode 32 side, so the cathode 32 side is also in the pressurized state. Thus, since the anode 31 side and the cathode 32 side are in a pressurized state, diffusion of oxygen from the outside of the fuel cell stack 3 into the anode 31 and the cathode 32 is suppressed, and deterioration of the electrodes of the fuel cell stack 3 is suppressed. can do.

また、燃料電池システム1の停止時に、燃料電池スタック3内のガスを不活性ガス(原料ガス)に置き換える処理を継続して行うことが不要であるため、電極の劣化を抑制しつつ、燃料の利用効率の向上を図ることができる。また、燃料電池スタック3内のガスを不活性ガスに置き換える処理が不要であるため、不活性ガスをカソード等に供給するためのバイパスラインを別途設ける必要が無く、燃料電池システムの小型化を図ることができる。   In addition, it is not necessary to continue the process of replacing the gas in the fuel cell stack 3 with an inert gas (raw material gas) when the fuel cell system 1 is stopped. Use efficiency can be improved. Further, since it is not necessary to replace the gas in the fuel cell stack 3 with an inert gas, there is no need to separately provide a bypass line for supplying the inert gas to the cathode or the like, and the fuel cell system can be downsized. be able to.

また、燃料電池スタック3の運転時にアノードガスを加湿するアノード側水タンク7、およびカソードガスを加湿するカソード側水タンク8を用いて、燃料電池スタック3の停止時におけるアノード31,カソード32の加圧を行うことにより、アノード31,カソード32を加圧するための新たな装置を別途設ける必要がない。   Further, the anode-side water tank 7 for humidifying the anode gas during the operation of the fuel cell stack 3 and the cathode-side water tank 8 for humidifying the cathode gas are used to add the anode 31 and the cathode 32 when the fuel cell stack 3 is stopped. By performing the pressure, it is not necessary to separately provide a new device for pressurizing the anode 31 and the cathode 32.

また、ポンプWP1から供給された水をアノード側水タンク7およびカソード側水タンク8に導入する量を制御するだけで、アノード31,カソード32を所定の圧力値まで容易に加圧することができ、また、所定の圧力値の状態を維持し易くなる。   Further, the anode 31 and the cathode 32 can be easily pressurized to predetermined pressure values only by controlling the amount of water supplied from the pump WP1 into the anode-side water tank 7 and the cathode-side water tank 8. Moreover, it becomes easy to maintain the state of a predetermined pressure value.

また、アノード31がアノードガスによって加圧状態となり、アノード31側からカソード32側およびカソード側水タンク8内へ水素が移動する。更に、カソード側水タンク8の水位の上昇によってカソード32およびカソード側水タンク8内も加圧される。これにより、アノード31とカソード32とを効率よく加圧状態とすることができる。   In addition, the anode 31 is pressurized by the anode gas, and hydrogen moves from the anode 31 side to the cathode 32 side and into the cathode side water tank 8. Furthermore, the cathode 32 and the cathode side water tank 8 are pressurized by the rise of the water level of the cathode side water tank 8. Thereby, the anode 31 and the cathode 32 can be efficiently pressurized.

また、燃料電池スタック3の電圧値が所定の電圧値になるまで電流掃引部5によって電流の掃引を行うことにより、燃料電池スタック3の電圧値を効率良く低下させることができる。   In addition, by sweeping the current by the current sweep unit 5 until the voltage value of the fuel cell stack 3 reaches a predetermined voltage value, the voltage value of the fuel cell stack 3 can be efficiently reduced.

また、改質装置2を備えることにより、改質装置2によって水素を含有するアノードガスを生成することができる。即ち、アノードガスを生成するための原料として液体燃料(灯油等)を用いることができるため、アノードガスの生成に用いられる原料の種類の汎用性を高めることが可能となる。   Further, by providing the reformer 2, the reformer 2 can generate an anode gas containing hydrogen. That is, since liquid fuel (kerosene or the like) can be used as a raw material for generating the anode gas, it is possible to increase the versatility of the types of raw materials used for generating the anode gas.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、第2導出ラインL11および第2導入ラインL12にそれぞれ電磁弁B11,B12を設けずに、電磁弁B21,B22を制御して第1導出ラインL21および第1導入ラインL22を遮断した後、アノード側水タンク7によってアノード31を加圧してもよい。この場合にも、アノード31からカソード32側へ水素が移動することで、カソード32内への酸素の拡散が抑制され、燃料電池スタック3の電極の劣化を抑制することができる。   The present invention is not limited to the above embodiment. For example, without providing the solenoid valves B11 and B12 in the second lead-out line L11 and the second lead-in line L12, respectively, after controlling the solenoid valves B21 and B22 to shut off the first lead-out line L21 and the first lead-in line L22, The anode 31 may be pressurized by the anode water tank 7. Also in this case, the movement of hydrogen from the anode 31 to the cathode 32 suppresses the diffusion of oxygen into the cathode 32, thereby suppressing the deterioration of the electrodes of the fuel cell stack 3.

また、例えば、ステップS106において、3つのラインにおけるガスの流通を遮断するものとしたが、まず、電磁弁B21を制御して第1導出ラインL21におけるアノードガスの流通を遮断し、併せて、電磁弁B11,B12の一方を制御して第2導出ラインL11および第2導入ラインL12の一方を遮断し、第1導入ラインL22から導入されるアノードガスによってアノード31を所定時間加圧する。そして、カソード32へ移動した水素によりカソード32およびカソード側水タンク8内に残存する酸素を押し出した後に、電磁弁B11,B12の他方を制御して第2導出ラインL11および第2導入ラインL12の他方を遮断し、更に、電磁弁B22を制御して第1導入ラインL22におけるアノードガスの流通を遮断することもできる。上記の例では、第1導入ラインL22から導入されるアノードガスによるアノード31の加圧を所定時間行うものとしたが、これ以外にも、例えば、電圧値検出部6によって検出される電圧値が所定の電圧値に低下するまでアノード31の加圧を行ったり、または圧力計P2によって検出される圧力値が所定の圧力値になるまでアノード31の加圧を行ったりすることができる。   Further, for example, in step S106, the gas flow in the three lines is cut off. First, the electromagnetic valve B21 is controlled to cut off the flow of the anode gas in the first lead-out line L21. One of the valves B11 and B12 is controlled to shut off one of the second lead-out line L11 and the second introduction line L12, and the anode 31 is pressurized for a predetermined time by the anode gas introduced from the first introduction line L22. And after pushing out the oxygen which remain | survives in the cathode 32 and the cathode side water tank 8 with the hydrogen which moved to the cathode 32, the other of solenoid valve B11, B12 is controlled, and the 2nd derivation | leading-out line L11 and the 2nd introduction line L12 are controlled. The other can be shut off, and further, the solenoid valve B22 can be controlled to shut off the circulation of the anode gas in the first introduction line L22. In the above example, the anode 31 is pressurized with the anode gas introduced from the first introduction line L22 for a predetermined time, but other than this, for example, the voltage value detected by the voltage value detection unit 6 is It is possible to pressurize the anode 31 until the voltage decreases to a predetermined voltage value, or pressurize the anode 31 until the pressure value detected by the pressure gauge P2 reaches a predetermined pressure value.

また、他の変形例として、まず、電磁弁B21および電磁弁B22を制御して第1導出ラインL21および第1導入ラインL22におけるアノードガスの流通を遮断し、併せて、アノード側水タンク7の水位を上昇させてアノード31を加圧する。そして、カソード32へ移動した水素によりカソード32およびカソード側水タンク8内に残存する酸素を押し出した後に、電磁弁B11および電磁弁B12を制御して第2導出ラインL11および第2導入ラインL12を遮断することもできる。   As another modification, first, the solenoid valve B21 and the solenoid valve B22 are controlled to interrupt the circulation of the anode gas in the first lead-out line L21 and the first introduction line L22. The anode 31 is pressurized by raising the water level. And after pushing out the oxygen which remains in the cathode 32 and the cathode side water tank 8 with the hydrogen which moved to the cathode 32, solenoid valve B11 and solenoid valve B12 are controlled, and 2nd derivation | leading-out line L11 and 2nd introduction line L12 are made. It can also be blocked.

また、カソード側水タンク8の水位の制御によってカソード32の加圧を行わずに、アノード側水タンク7の水位の制御のみによってアノード31,カソード32の加圧を行うこともできる。また、第1導出ラインL21および第1導入ラインL22の双方にそれぞれアノード側水タンク7を設けたり、第2導出ラインL11および第2導入ラインL12のそれぞれにカソード側水タンク8を設けることもできる。また、燃料電池スタック3のアノード31にガスタンク等から純水素を供給する場合には、改質装置2は設けなくてもよい。   It is also possible to pressurize the anode 31 and the cathode 32 only by controlling the water level of the anode side water tank 7 without pressurizing the cathode 32 by controlling the water level of the cathode side water tank 8. Further, the anode-side water tank 7 can be provided in each of the first lead-out line L21 and the first lead-in line L22, or the cathode-side water tank 8 can be provided in each of the second lead-out line L11 and the second lead-in line L12. . Further, when pure hydrogen is supplied to the anode 31 of the fuel cell stack 3 from a gas tank or the like, the reformer 2 may not be provided.

1…燃料電池システム、2…改質装置、3…燃料電池スタック、4…制御部、5…電流掃引部、6…電圧値検出部、7…アノード側水タンク、8…カソード側水タンク、21…改質器、31…アノード、32…カソード、B11,B12,B21,B22,WB2,WB3…電磁弁、L11…第2導出ライン、L12…第2導入ライン、L21…第1導出ライン、L22…第1導入ライン、WL1…給水ライン、WP1…ポンプ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell system, 2 ... Reformer, 3 ... Fuel cell stack, 4 ... Control part, 5 ... Current sweep part, 6 ... Voltage value detection part, 7 ... Anode side water tank, 8 ... Cathode side water tank, 21 ... reformer, 31 ... anode, 32 ... cathode, B11, B12, B21, B22, WB2, WB3 ... solenoid valve, L11 ... second derivation line, L12 ... second introduction line, L21 ... first derivation line, L22 ... 1st introduction line, WL1 ... Water supply line, WP1 ... Pump.

Claims (11)

アノードおよびカソードを含んでなる燃料電池スタックと、
前記アノードにアノードガスを導入する第1導入ラインと、
前記アノードからアノードガスを導出する第1導出ラインと、
前記カソードにカソードガスを導入する第2導入ラインと、
前記カソードからカソードガスを導出する第2導出ラインと、
前記第1導入ラインに配設され、水を貯留するアノード側水タンクと、
前記第1導入ラインにおける前記アノード側水タンクの上流に配設され、アノードガスの導入量を調整する第1調節弁と、
前記第1導出ラインに配設され、アノードガスの導出量を調整する第2調節弁と、
前記燃料電池スタックによる発電を停止する際に、前記第1調節弁および前記第2調節弁を閉鎖するとともに、前記アノード側水タンクの水位を上昇させるように制御する制御部と、を備えることを特徴とする、燃料電池システム。
A fuel cell stack comprising an anode and a cathode;
A first introduction line for introducing an anode gas into the anode;
A first derivation line for deriving anode gas from the anode;
A second introduction line for introducing a cathode gas into the cathode;
A second derivation line for deriving cathode gas from the cathode;
An anode water tank disposed in the first introduction line and storing water;
A first control valve that is disposed upstream of the anode-side water tank in the first introduction line and adjusts the amount of anode gas introduced;
A second control valve disposed in the first derivation line for adjusting the derivation amount of the anode gas;
A control unit that closes the first control valve and the second control valve and controls to raise the water level of the anode-side water tank when power generation by the fuel cell stack is stopped. A fuel cell system is characterized.
アノードおよびカソードを含んでなる燃料電池スタックと、
前記アノードにアノードガスを導入する第1導入ラインと、
前記アノードからアノードガスを導出する第1導出ラインと、
前記カソードにカソードガスを導入する第2導入ラインと、
前記カソードからカソードガスを導出する第2導出ラインと、
前記第1導出ラインに配設され、水を貯留するアノード側水タンクと、
前記第1導入ラインに配設され、アノードガスの導入量を調整する第1調節弁と、
前記第1導出ラインにおける前記アノード側水タンクの下流に配設され、アノードガスの導出量を調整する第2調節弁と、
前記燃料電池スタックによる発電を停止する際に、前記第1調節弁および前記第2調節弁を閉鎖するとともに、前記アノード側水タンクの水位を上昇させるように制御する制御部と、を備えることを特徴とする、燃料電池システム。
A fuel cell stack comprising an anode and a cathode;
A first introduction line for introducing an anode gas into the anode;
A first derivation line for deriving anode gas from the anode;
A second introduction line for introducing a cathode gas into the cathode;
A second derivation line for deriving cathode gas from the cathode;
An anode water tank disposed in the first lead-out line and storing water;
A first control valve that is disposed in the first introduction line and adjusts the amount of anode gas introduced;
A second control valve that is arranged downstream of the anode-side water tank in the first lead-out line and adjusts the lead-out amount of the anode gas;
A control unit that closes the first control valve and the second control valve and controls to raise the water level of the anode-side water tank when power generation by the fuel cell stack is stopped. A fuel cell system is characterized.
前記第1導入ラインにおける前記アノード側水タンクの上流部は該アノード側水タンクの水位より低い位置で接続され、前記第1導入ラインにおける前記アノード側水タンクの下流部は該アノード側水タンクの水位より高い位置で接続されることを特徴とする、請求項1に記載の燃料電池システム。   The upstream part of the anode side water tank in the first introduction line is connected at a position lower than the water level of the anode side water tank, and the downstream part of the anode side water tank in the first introduction line is connected to the anode side water tank. The fuel cell system according to claim 1, wherein the fuel cell system is connected at a position higher than the water level. 前記アノード側水タンクに水を供給するアノード側水供給手段を更に備え、
前記制御部は、前記アノード側水供給手段による前記アノード側水タンクへの水の供給量を制御することを特徴とする、請求項1から3のいずれかに記載の燃料電池システム。
An anode-side water supply means for supplying water to the anode-side water tank;
4. The fuel cell system according to claim 1, wherein the control unit controls an amount of water supplied to the anode-side water tank by the anode-side water supply unit. 5.
前記第2導入ラインに配設され、カソードガスの導入量を調整する第3調節弁と、
前記第2導出ラインに配設され、カソードガスの導出量を調整する第4調節弁と、
前記第2導入ラインにおける前記第3調節弁の下流、あるいは、前記第2導出ラインにおける前記第4調節弁の上流に配設され、水を貯留するカソード側水タンクを更に備え、
前記制御部は、前記燃料電池スタックによる発電を停止する際に、前記第1調節弁、前記第2調節弁、前記第3調節弁および前記第4調節弁を閉鎖するとともに、前記カソード側水タンクの水位を上昇させるように制御することを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載の燃料電池システム。
A third control valve disposed in the second introduction line for adjusting the amount of cathode gas introduced;
A fourth control valve disposed in the second derivation line for adjusting the derivation amount of the cathode gas;
A cathode-side water tank that is disposed downstream of the third control valve in the second introduction line or upstream of the fourth control valve in the second lead-out line, and stores water;
The control unit closes the first control valve, the second control valve, the third control valve, and the fourth control valve when stopping power generation by the fuel cell stack, and the cathode-side water tank. 5. The fuel cell system according to claim 1, wherein the fuel cell system is controlled to raise the water level of the fuel cell.
前記第2導入ラインにおける前記カソード側水タンクの上流部は該カソード側水タンクの水位より低い位置で接続され、前記第2導入ラインにおける前記カソード側水タンクの下流部は該カソード側水タンクの水位より高い位置で接続されることを特徴とする、請求項5に記載の燃料電池システム。   The upstream part of the cathode side water tank in the second introduction line is connected at a position lower than the water level of the cathode side water tank, and the downstream part of the cathode side water tank in the second introduction line is connected to the cathode side water tank. The fuel cell system according to claim 5, wherein the fuel cell system is connected at a position higher than the water level. 前記カソード側水タンクに水を供給するカソード側水供給手段を更に備え、
前記制御部は、前記カソード側水供給手段による前記カソード側水タンクへの水の供給量を制御することを特徴とする、請求項5または6に記載の燃料電池システム。
A cathode-side water supply means for supplying water to the cathode-side water tank;
The fuel cell system according to claim 5 or 6, wherein the control unit controls the amount of water supplied to the cathode-side water tank by the cathode-side water supply means.
前記燃料電池スタックの電流を掃引する電流掃引部と、前記燃料電池スタックの電圧値を検出する電圧値検出部と、を更に備え、
前記制御部は、前記アノード側水タンクの水位を上昇させる前に、前記電圧値検出部によって検出される電圧値が基準電圧値以下になるように、前記電流掃引部を制御することを特徴とする、請求項1から7のいずれかに記載の燃料電池システム。
A current sweep unit that sweeps the current of the fuel cell stack; and a voltage value detection unit that detects a voltage value of the fuel cell stack,
The control unit controls the current sweep unit so that a voltage value detected by the voltage value detection unit is equal to or lower than a reference voltage value before raising the water level of the anode-side water tank. The fuel cell system according to any one of claims 1 to 7.
改質触媒によって原燃料を改質し、前記アノードガスとしての改質ガスを生成する改質装置を更に備えることを特徴とする、請求項1から8のいずれかに記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to any one of claims 1 to 8, further comprising a reforming device that reforms raw fuel with a reforming catalyst and generates a reformed gas as the anode gas. アノードおよびカソードを含んでなる燃料電池スタックと、前記アノードにアノードガスを導入する第1導入ラインと、前記アノードからアノードガスを導出する第1導出ラインと、前記カソードにカソードガスを導入する第2導入ラインと、前記カソードからカソードガスを導出する第2導出ラインと、前記第1導入ラインに配設され、水を貯留するアノード側水タンクと、前記第1導入ラインにおける前記アノード側水タンクの上流に配設され、アノードガスの導入量を調整する第1調節弁と、前記第1導出ラインに配設され、アノードガスの導出量を調整する第2調節弁と、前記第2導入ラインに配設され、カソードガスの導入量を調整する第3調節弁と、前記第2導出ラインに配設され、カソードガスの導出量を調整する第4調節弁と、を備える燃料電池システムの停止方法であって、
前記第1調節弁、前記第2調節弁、前記第3調節弁および前記第4調節弁を閉鎖し、前記アノード側水タンクの水位を上昇させる工程を含む、燃料電池システムの停止方法。
A fuel cell stack including an anode and a cathode; a first introduction line for introducing anode gas into the anode; a first outlet line for extracting anode gas from the anode; and a second introduction line for introducing cathode gas into the cathode. An introduction line; a second lead-out line that leads out cathode gas from the cathode; an anode-side water tank that is disposed in the first introduction line and stores water; and the anode-side water tank in the first introduction line A first control valve that is arranged upstream and adjusts the introduction amount of the anode gas; a second control valve that is arranged in the first lead-out line and adjusts the lead-out amount of the anode gas; and A third control valve that adjusts the amount of cathode gas introduced, and a fourth control valve that adjusts the amount of cathode gas delivered to the second derivation line. A method of stopping a fuel cell system comprising,
A method for stopping a fuel cell system, comprising: closing the first control valve, the second control valve, the third control valve, and the fourth control valve to raise the water level of the anode water tank.
アノードおよびカソードを含んでなる燃料電池スタックと、前記アノードにアノードガスを導入する第1導入ラインと、前記アノードからアノードガスを導出する第1導出ラインと、前記カソードにカソードガスを導入する第2導入ラインと、前記カソードからカソードガスを導出する第2導出ラインと、前記第1導出ラインに配設され、水を貯留するアノード側水タンクと、前記第1導入ラインに配設され、アノードガスの導入量を調整する第1調節弁と、前記第1導出ラインにおける前記アノード側水タンクの下流に配設され、アノードガスの導出量を調整する第2調節弁と、前記第2導入ラインに配設され、カソードガスの導入量を調整する第3調節弁と、前記第2導出ラインに配設され、カソードガスの導出量を調整する第4調節弁と、を備える燃料電池システムの停止方法であって、
前記第1調節弁、前記第2調節弁、前記第3調節弁および前記第4調節弁を閉鎖し、前記アノード側水タンクの水位を上昇させる工程を含む、燃料電池システムの停止方法。
A fuel cell stack including an anode and a cathode; a first introduction line for introducing anode gas into the anode; a first outlet line for extracting anode gas from the anode; and a second introduction line for introducing cathode gas into the cathode. An introduction line; a second lead-out line for deriving cathode gas from the cathode; an anode-side water tank that is disposed in the first lead-out line and stores water; A first control valve that adjusts the amount of gas introduced, a second control valve that is arranged downstream of the anode-side water tank in the first lead-out line, and that adjusts the amount of lead-out of the anode gas; and the second lead-in line A third control valve that adjusts the amount of cathode gas introduced, and a fourth control valve that adjusts the amount of cathode gas delivered to the second derivation line. A method of stopping a fuel cell system comprising,
A method for stopping a fuel cell system, comprising: closing the first control valve, the second control valve, the third control valve, and the fourth control valve to raise the water level of the anode water tank.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016095903A (en) * 2014-11-12 2016-05-26 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system and fuel cell mounting vehicle

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002093448A (en) * 2000-09-11 2002-03-29 Osaka Gas Co Ltd Stopping method and stopping-retaining method for fuel cell
JP2004134226A (en) * 2002-10-10 2004-04-30 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Fuel battery power generating facility and method for stopping its operation
JP2005179082A (en) * 2003-12-16 2005-07-07 Nippon Oil Corp Hydrogen producing apparatus, fuel cell system and method for driving the same
JP2007194157A (en) * 2006-01-23 2007-08-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Fuel cell system
JP2009037770A (en) * 2007-07-31 2009-02-19 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system and its operation stop method
JP2009187699A (en) * 2008-02-04 2009-08-20 Mitsubishi Electric Corp Fuel cell power generating device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002093448A (en) * 2000-09-11 2002-03-29 Osaka Gas Co Ltd Stopping method and stopping-retaining method for fuel cell
JP2004134226A (en) * 2002-10-10 2004-04-30 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Fuel battery power generating facility and method for stopping its operation
JP2005179082A (en) * 2003-12-16 2005-07-07 Nippon Oil Corp Hydrogen producing apparatus, fuel cell system and method for driving the same
JP2007194157A (en) * 2006-01-23 2007-08-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Fuel cell system
JP2009037770A (en) * 2007-07-31 2009-02-19 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system and its operation stop method
JP2009187699A (en) * 2008-02-04 2009-08-20 Mitsubishi Electric Corp Fuel cell power generating device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016095903A (en) * 2014-11-12 2016-05-26 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system and fuel cell mounting vehicle

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