JP2013030437A - 燃料電池の劣化判定方法および燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池の劣化判定方法は,燃料ガスと酸化剤ガスとの発電反応により電力を発生する,燃料電池本体の電圧を監視し,電圧の経時変化に基づき燃料電池本体の劣化状態を判定する燃料電池の劣化判定方法であって,前記燃料電池本体の停止プロセスまたは起動プロセスを開始させる工程と,前記停止プロセスまたは起動プロセスでの,前記燃料電池本体の出力,および前記燃料電池本体の温度または燃料ガスの流量が設定条件に対応するときに,前記燃料電池本体の電圧を測定する工程と,前記測定された電圧を前回の電圧と比較して,前記燃料電池本体の劣化状態を判定する工程と,を具備する。
【選択図】図1
Description
ここで,燃料電池は,発電時間の経過により徐々に劣化する。このため,燃料電池がどの程度劣化したかを判定する技術が開示されている(例えば,特許文献1,2参照)。特許文献1記載の技術では,安定した運転状態において,燃料電池の温度を基準温度と比較することで,劣化の度合いを判定する。特許文献2記載の技術では,外部負荷を切り離したときの電圧変化速度に基づいて内部抵抗を測定し,内部抵抗の変化傾向により劣化対応が必要な時期を算出する。
「燃料電池本体の出力,燃料電池本体の温度,および燃料ガスの流量」が設定条件に対応するときに,燃料電池本体の電圧を測定することで,測定された電圧と燃料電池本体の劣化状態との対応関係をより確実に確保できる。
燃料電池本体の劣化状態が周期的に判定され,劣化状態の時間的変化を追跡可能となる。
補助機構の消費電力に応じて,燃料電池本体の出力を設定することで,燃料電池本体の停止プロセスおよび起動プロセスに対応する設定が容易となる。燃料電池本体の停止プロセスおよび起動プロセスでの燃料電池の消費電力は,補助機構の消費電力に対応するためである。
「燃料電池本体の出力,燃料電池本体の温度,および燃料ガスの流量」が設定条件に対応するときに,燃料電池本体の電圧を測定することで,測定された電圧と燃料電池本体の劣化状態との対応関係をより確実に確保できる。
燃料電池本体の劣化状態が周期的に判定され,劣化状態の時間的変化を追跡可能となる。
補助機構の消費電力に応じて,燃料電池本体の出力を設定することで,燃料電池本体の停止プロセスおよび起動プロセスに対応する設定が容易となる。燃料電池本体の停止プロセスおよび起動プロセスでの燃料電池の消費電力は,補助機構の消費電力に対応するためである。
図1に示すように,本実施形態に係る燃料電池システム10は,燃料電池本体11,補助機構12,起動バーナ13,制御装置14,入出力装置15を有する。
また、第2の制御部は、停止プロセスまたは起動プロセスでの,前記燃料電池本体の出力,および前記燃料電池本体の温度または燃料ガスの流量が設定条件に対応するときに,前記燃料電池本体の電圧を測定させるものである。
そして、判定実行部は、測定された電圧を前回の電圧と比較して,前記燃料電池本体の劣化状態を判定するものである。
以下,燃料電池システム10の動作(起動,停止の手順)を説明する。図2,図3はそれぞれ,燃料電池システム10の起動,停止の手順を表すフロー図である。
燃料電池システム10の起動手順を説明する。次に示す起動手続(起動プロセス)が燃料電池システム10の起動の度に繰り返される。
入出力装置15の起動ボタンが押されると(ステップS11),燃料電池システム10の起動手続が開始される(起動モード)。
起動バーナ13が点火され(ステップS12),燃料電池本体11が起動バーナ13によって加熱される。燃料電池本体11の温度(スタック温度)Tが基準温度T1(例えば,500℃)に達したら(ステップS13),補助機構12から燃料電池本体11に所定の流量の燃料ガス,酸化剤ガスが供給される(ステップS14)。このときの燃料ガスの流量Fが基準流量F1と対応するものとする。
燃料電池本体11からの出力電力Pが基準電力P1となり,例えば,補助機構12に出力される(ステップS15)。基準電力P1は,補助機構12の消費電力に対応し,例えば,補助機構12での消費電力分,あるいはそれより低い電力,例えば,50Wである。このときの燃料電池本体11からの出力電圧(スタック電圧)V1,積算運転時間t1が制御装置14内のメモリ(システムメモリー)に記録される(ステップS16)。
制御装置14は,次の式(1)のように,前回,今回の起動時での出力電圧(スタック電圧)V10,V1,積算運転時間t10,t1に基づいて,燃料電池本体11の劣化率R1(単位:%/1000hour)を算出する(ステップS17)。
R1=((V10−V1)/V10)*100*(1000/(t1−t10))
…… 式(1)
V1: 今回の起動時での燃料電池本体11からの出力電圧(スタック電圧)
t10: 前回の出力電圧(スタック電圧)の測定時点での積算運転時間
t1(=t0): 今回の出力電圧(スタック電圧)の測定時点での積算運転時間
(II)燃料電池本体11の温度(スタック温度)Tが基準温度T1に対応する。
(III)燃料電池本体11での燃料ガスの流量Fが基準流量F1に対応する。
燃料電池システム10の停止手順を説明する。次に示す停止手続(停止プロセス)が燃料電池システム10の停止の度に繰り返される。
燃料電池システム10が運転状態のときに((ステップS31),入出力装置15の停止ボタンが押されると(ステップS32),燃料電池システム10の停止手続が開始される(停止モード)。
補助機構12から燃料電池本体11への燃料ガス,酸化剤ガス,水の流量が通常運転時から移行し,燃料電池本体11が,例えば,数十時間かけて冷却されてゆく。補助機構12から燃料電池本体11への燃料ガスの流量Fが基準流量F2まで低減され(ステップS33),燃料電池本体11からの出力電力Pを基準電力P2とする。基準電力P1は,補助機構12の消費電力に対応し,例えば,補助機構12での消費電力分,あるいはそれより低い電力,例えば,50Wである。このように,流量Fが基準流量F2,出力電力Pを基準電力P2とした状態で,燃料電池本体11の温度が低減され,燃料電池本体11の発電能力が低減されてゆく。
燃料電池本体11の温度(スタック温度)Tが基準温度T2(例えば,500℃)まで下がった時点での(ステップS35),燃料電池本体11からの出力電圧(スタック電圧)V2,積算運転時間t2が制御装置14内のメモリ(システムメモリー)に記録される(ステップS36)。
t2=t0+Δt2 …… 式(2)
制御装置14は,次の式(3)のように,前回,今回の停止時での出力電圧(スタック電圧)V20,V2,積算運転時間t20(=t0),t2に基づいて,燃料電池本体11の劣化率R2(単位:%/1000hour)を算出する(ステップS37)。
R2=((V20−V2)/V20)*100*(1000/(t2−t20))
…… 式(3)
V2: 今回の停止時での燃料電池本体11からの出力電圧(スタック電圧)
t20(=t0): 前回の出力電圧(スタック電圧)の測定時点での積算運転時間
t2: 今回の出力電圧(スタック電圧)の測定時点での積算運転時間
(V)燃料電池本体11の温度(スタック温度)Tが基準温度T2に対応する。
(VI)燃料電池本体11での燃料ガスの流量Fが基準流量F2に対応する。
本発明の実施形態は上記の実施形態に限られず拡張,変更可能であり,拡張,変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
11 燃料電池本体
12 補助機構
13 起動バーナ
14 制御装置
15 入出力装置
Claims (8)
- 燃料ガスと酸化剤ガスとの発電反応により電力を発生する,燃料電池本体の電圧を監視し,電圧の経時変化に基づき燃料電池本体の劣化状態を判定する燃料電池の劣化判定方法であって,
前記燃料電池本体の停止プロセスまたは起動プロセスを開始させる工程と,
前記停止プロセスまたは起動プロセスでの,前記燃料電池本体の出力,および前記燃料電池本体の温度または燃料ガスの流量が設定条件に対応するときに,前記燃料電池本体の電圧を測定する工程と,
前記測定された電圧を前回の電圧と比較して,前記燃料電池本体の劣化状態を判定する工程と,
を具備することを特徴とする燃料電池の劣化判定方法。 - 前記電圧を測定する工程において,前記燃料電池本体の出力,温度,および燃料ガスの流量が設定条件に対応するときに,前記燃料電池本体の電圧を測定する
ことを特徴とする請求項1記載の燃料電池の劣化判定方法。 - 前記燃料電池本体の停止プロセスおよび起動プロセスが周期的に実行される
ことを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電池の劣化判定方法。 - 前記燃料電池本体の出力の設定条件が,前記燃料電池本体からの電力の一部を消費し,前記燃料電池本体の発電を補助する補助機構の消費電力に応じて設定されている
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の燃料電池の劣化判定方法。 - 燃料ガスと酸化剤ガスとの発電反応により電力を発生する,燃料電池本体と,
前記燃料電池本体の電圧を監視し,電圧の経時変化に基づき燃料電池本体の劣化状態を判定する判定部と,を有する燃料電池システムであって,
前記判定部は,
前記燃料電池本体の停止プロセスまたは起動プロセスを開始させる第1の制御部と,
前記停止プロセスまたは起動プロセスでの,前記燃料電池本体の出力,および前記燃料電池本体の温度または燃料ガスの流量が設定条件に対応するときに,前記燃料電池本体の電圧を測定させる第2の制御部と,
前記測定された電圧を前回の電圧と比較して,前記燃料電池本体の劣化状態を判定する判定実行部と,
を具備することを特徴とする燃料電池システム。 - 前記第2の制御部は,前記燃料電池本体の出力,温度,および燃料ガスの流量が設定条件に対応するときに,前記燃料電池本体の電圧を測定する
ことを特徴とする請求項5記載の燃料電池システム。 - 前記第1の制御部は,前記燃料電池本体の停止プロセスおよび起動プロセスを周期的に実行する
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。 - 前記燃料電池本体からの電力の一部を消費し,前記燃料電池本体の発電を補助する補助機構をさらに具備し,
前記燃料電池本体の出力の設定条件が,前記補助機構の消費電力に応じて設定されている
ことを特徴とする請求項5乃至7のいずれか1項に記載の燃料電池システム。
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JP2018147847A (ja) * | 2017-03-09 | 2018-09-20 | 大阪瓦斯株式会社 | 燃料電池システム |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0896825A (ja) * | 1994-09-28 | 1996-04-12 | Toshiba Corp | 燃料電池発電装置 |
JPH1197049A (ja) * | 1997-09-22 | 1999-04-09 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 燃料電池の寿命予測方法 |
US20050106426A1 (en) * | 2003-09-12 | 2005-05-19 | Daimlerchrysler Ag | Method of monitoring a fuel cell unit |
JP2007087686A (ja) * | 2005-09-21 | 2007-04-05 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池発電装置及び制御プログラム並びに制御方法 |
JP2009032568A (ja) * | 2007-07-27 | 2009-02-12 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
JP2009295534A (ja) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Yamatake Corp | 燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法 |
WO2010123144A1 (en) * | 2009-04-24 | 2010-10-28 | Honda Motor Co., Ltd. | Method of controlling fuel cell system |
JP2010257960A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-11-11 | Toto Ltd | 固体電解質型燃料電池 |
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2011
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Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0896825A (ja) * | 1994-09-28 | 1996-04-12 | Toshiba Corp | 燃料電池発電装置 |
JPH1197049A (ja) * | 1997-09-22 | 1999-04-09 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 燃料電池の寿命予測方法 |
US20050106426A1 (en) * | 2003-09-12 | 2005-05-19 | Daimlerchrysler Ag | Method of monitoring a fuel cell unit |
JP2007087686A (ja) * | 2005-09-21 | 2007-04-05 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池発電装置及び制御プログラム並びに制御方法 |
JP2009032568A (ja) * | 2007-07-27 | 2009-02-12 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
JP2009295534A (ja) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Yamatake Corp | 燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法 |
JP2010257960A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-11-11 | Toto Ltd | 固体電解質型燃料電池 |
US20120028153A1 (en) * | 2009-03-31 | 2012-02-02 | Toto Ltd. | Solid oxide fuel cell |
WO2010123144A1 (en) * | 2009-04-24 | 2010-10-28 | Honda Motor Co., Ltd. | Method of controlling fuel cell system |
JP2010257751A (ja) * | 2009-04-24 | 2010-11-11 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システムの制御方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018147847A (ja) * | 2017-03-09 | 2018-09-20 | 大阪瓦斯株式会社 | 燃料電池システム |
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