JP2015156299A - 燃料電池スタックの診断方法、燃料電池スタックの運転方法、燃料電池システム、及び燃料電池スタック - Google Patents

燃料電池スタックの診断方法、燃料電池スタックの運転方法、燃料電池システム、及び燃料電池スタック Download PDF

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Abstract

【課題】燃料電池スタックに関する診断を容易にする、燃料電池の安全性を向上させる、または燃料電池の性能を維持しつつ安全に運転する。【解決手段】本実施形態によれば、燃料電池スタックの診断方法は、複数の燃料電池セルが積層された燃料電池スタックに燃料ガス及び空気を供給し且つ燃料電池スタックの外部への電力供給を停止した状態で、燃料電池スタックの第1の開回路電圧を測定する工程を有する。更に、この診断方法は、前記燃料電池スタックに接続された空気供給配管と空気排気配管とを互いに付け替える工程を有する。更に、この診断方法は、空気供給配管と空気排気配管とを互いに付け替えた状態、且つ燃料ガス及び空気を燃料電池スタックに供給し且つ燃料電池スタックの外部への電力供給を停止した状態で、燃料電池スタックの第2の開回路電圧を測定する工程を有する。更に、この診断方法は、第1の開回路電圧と第2の開回路電圧との間の電圧差に基づいて、燃料電池スタックに関する診断を実行する工程を有する。【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、燃料電池スタックの診断方法、燃料電池スタックの運転方法、燃料電池システム、及び燃料電池スタックに関する。
従来の家庭用燃料電池システムは、水素を含む燃料ガスと空気とを燃焼電池スタックに供給し、電気化学反応によって発電し、更に反応熱を回収し温水を供給する。この燃料電池スタックは、燃料電池セル(以下、単にセルともいう)とセパレータを交互に積層し、一体化させたものである。この燃料電池セルは、例えば、プロトン導電性の電解質膜の両面にアノードとカソードを配置した固体高分子電解質型燃料電池である。
電解質膜は、プロトンと水を通すが、ガス(具体的には、燃料ガス及び空気)を通さない性質がある。そのため、アノードとカソードに供給されるガスをシールする機能も果たしている。すなわち、電解質膜は、両極のガスが混ざることによって直接反応が生じて燃料電池反応の効率が低下することを防止している。
特開2009−301804号公報 特開2010−287578号公報
しかし、燃料電池を長期に運転すると、電解質膜が劣化する。この劣化のため、ガスシール機能が低下し、燃料ガスと空気が互いに漏れ出る(以下、クロスリークするという)ことが起こり得る。燃料ガスと空気が互いに漏れ出ると、水素の直接酸化反応により酸素が消費され、燃料電池反応に使われる酸素量が低減するために、燃料電池の性能が落ちる。また、水素と酸素が必要以上に混ざるのは、安全上も好ましくない。
本発明が解決しようとする課題は、燃料電池スタックに関する診断を容易にする燃料電池スタックの診断方法、燃料電池の安全性を向上させる燃料電池スタックの運転方法及び燃料電池システム、及び燃料電池の性能を維持しつつ安全に運転することを可能とする燃料電池スタックを提供することである。
本実施形態によれば、燃料電池スタックの診断方法は、複数の燃料電池セルが積層された燃料電池スタックに燃料ガス及び空気を供給し且つ燃料電池スタックの外部への電力供給を停止した状態で、燃料電池スタックの第1の開回路電圧を測定する工程を有する。更に、この診断方法は、前記燃料電池スタックに接続された空気供給配管と空気排気配管とを互いに付け替える工程を有する。更に、この診断方法は、空気供給配管と空気排気配管とを互いに付け替えた状態、且つ燃料ガス及び空気を燃料電池スタックに供給し且つ燃料電池スタックの外部への電力供給を停止した状態で、燃料電池スタックの第2の開回路電圧を測定する工程を有する。更に、この診断方法は、第1の開回路電圧と第2の開回路電圧との間の電圧差に基づいて、燃料電池スタックに関する診断を実行する工程を有する。
図1は、第1の実施形態における燃料電池システムSYS1の構成を示す概略ブロック図である。 図2は、第1の開回路電圧V1を測定する際の空気供給配管AP1及び空気排気配管AP2の接続態様を示す図である。 図3は、第2の開回路電圧V2を測定する際の空気供給配管AP1及び空気排気配管AP2の接続態様を示す図である。 図4は、通常運転時において、セパレータ1内の空気の流れ方向を示す図である。 図5は、空気供給配管AP1と空気排気配管AP2とを付け替えた状態において、セパレータ1内の空気の流れ方向を示す図である。 図6は、電解質膜の空気入口付近に貫通孔を設けた6台の燃料電池スタックCSAにおいて、規格化クロスリーク量と、電圧差ΔVをセル数で割った値ΔV/Nとの関係を示す図である。 図7は、第2の実施形態における燃料電池システムSYS2の構成と、ブロワBからの空気の出力先の切替前の動作を示す概略ブロック図である。 図8は、第2の実施形態における、ブロワBからの空気の出力先の切替後の燃料電池システムSYS2の動作を示す概略ブロック図である。 図9は、第1の開回路電圧V1を測定する際のガス供給配管GP1及びガス排気配管GP2の接続態様を示す図である。 図10は、第2の開回路電圧V2を測定する際のガス供給配管GP1及びガス排気配管GP2の接続態様を示す図である。 図11は、通常運転時において、セパレータ1内の改質ガスの流れ方向を示す図である。 図12は、ガス供給配管GP1とガス排気配管GP2とを付け替えた状態において、セパレータ1内の改質ガスの流れ方向を示す図である。 図13は、第4の実施形態における燃料電池システムSYS3の構成と、改質器FPSからの改質ガスの出力先の切替前の動作を示す概略ブロック図である。 図14は、第4の実施形態における改質器FPSからの改質ガスの出力先の切替後の動作を示す概略ブロック図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態における燃料電池システムSYS1の構成を示す概略ブロック図である。図1に示すように、燃料電池システムSYS1は、ブロワBと、改質器FPSと、空気供給配管AP1を介してブロワBに接続された空気マニホールドAMと、ガス供給配管GP1を介して改質器FPSに接続された燃料ガスマニホールドGMとを備える。
更に、燃料電池システムSYS1は、空気マニホールドAM及び燃料ガスマニホールドGMと接続された燃料電池スタックCSAを備える。更に、燃料電池システムSYS1は、空気排気配管AP2を介して空気マニホールドAMと接続され、且つガス排気配管GP2を介して燃料ガスマニホールドGMと接続された熱交換器HEX、燃料電池スタックCSAと電気的に接続されたAC/DCインバータINVを備える。
更に、燃料電池システムSYS1は、ブロワB、改質器FPS、燃料電池スタックCSAと電気的に接続された制御部CONを備える。
ブロワBは、ブロワBの外部から供給された空気を、空気供給配管AP1及び空気マニホールドAMを介して燃料電池スタックCSAに供給する。
改質器FPSは、改質器FPSの外部から供給された燃料ガス(例えば、天然ガスまたはプロパンガスなど)から水素リッチな改質ガスを生成する。そして、改質器FPSは、生成した改質ガスをガス供給配管GP1及び燃料ガスマニホールドGMを介して、燃料電池スタックCSAに供給する。
空気マニホールドAMは、ブロワBから供給された空気を燃料電池スタックCSAに供給する。この空気は、燃料電池スタックCSAを循環することで暖められ、この暖められた空気が空気マニホールドAMに排出される。空気マニホールドAMは、この暖められた空気を熱交換器HEXに供給する。
燃料ガスマニホールドGMは、改質器FPSから供給された改質ガスを燃料電池スタックCSAに供給する。この改質ガスは、燃料電池スタックCSAを循環した後に、燃料ガスマニホールドGMに排気ガスとして排出される。燃料ガスマニホールドGMはこの排気ガスを熱交換器HEXに供給する。
燃料電池スタックCSAは、燃料電池セルとセパレータを交互に積層し、一体化させたものである。燃料電池スタックCSAは、供給された空気と改質ガスとを用いて、電気化学反応で発電する。燃料電池スタックCSAは、電気化学反応で得た直流電力をAC/DCインバータINVへ供給する。
燃料電池スタックCSAの外部から燃料電池スタックCSAに流入した冷却水は、燃料電池スタックCSAでの電気化学反応による発熱を吸収し、高温となって燃料電池スタックCSAから排出され、熱交換器23に流入する。
熱交換器HEXの外部から熱交換器HEXに流入した2次冷却水は、熱交換器HEXで、燃料電池スタックCSAから流入した高温の冷却水によって加熱されて温水となって熱交換器HEXから熱交換器HEXの外部へ排出される。
AC/DCインバータINVは、燃料電池スタックCSAから供給された直流電力を交流電力に変換し、この交流電力をAC/DCインバータINVの外部に出力する。
制御部CONは、ブロワB、改質器FPS及び燃料電池スタックCSAを制御する。具体的には例えば、制御部CONは、ブロワBの動かし始めるタイミングと回転数を制御する。また制御部CONは、改質器の温度を制御する。例えば、制御部CONは、起動時に改質器FPSの温度を上昇させ、その後に、改質器FPSの温度を所定の温度に維持する。また例えば、制御部CONは、異常な温度を検知した場合、改質器FPSを停止させる。
また例えば、制御部CONは、燃料電池スタックCSAによる発電の電圧を監視して、異常があったら燃料電池スタックCSAを停止させる。また例えば、制御部CONは、家庭の電力需要に応じて、燃料電池スタックCSAが出力する直流電力を変更するよう燃料電池スタックCSAを制御する。
続いて、本実施形態に係るクロスリークの検知方法について図2及び図3を参照しつつ説明する。このクロスリークの検知方法は、例えば定期点検時に用いられる。
図2は、通常時の空気供給配管AP1及び空気排気配管AP2の接続態様を示す図である。図2に示すように、燃料電池スタックCSAは、第1のエンドプレートEF1と、第2のエンドプレートEF2と、第1のエンドプレートEF1と第2のエンドプレートEF2に挟まれた燃料電池セルC−1、…、C−N(Nは正の整数)までのN個の燃料電池セルC−i(iは1からNまでの整数)とを備える。空気マニホールドAMは、空気を通す第1の空気口AI及び空気を通す第2の空気口AOを備える。空気供給配管AP1は、第1の空気口AIに接続され、空気排気配管AP2は第2の空気口AOに接続されている。これにより、ブロワBから排出された空気が第1の空気口AIを介して空気マニホールドAMに供給され、空気マニホールドAMから排出された空気が第2の空気口AOを介して熱交換器HEXに排出される。
まず、例えば、図2に示す通常時の空気供給配管AP1及び空気排気配管AP2の接続態様のときに、改質ガス及び空気を燃料電池スタックCSAに供給し且つ燃料電池スタックCSAの外部への電力供給を停止した状態で、燃料電池スタックCSAの第1の開回路電圧V1を測定する。ここで、開回路電圧(OCV:Open Circuit Voltage)は、燃料電池スタックCSAに電気抵抗が接続されていない状態で、改質ガス及び空気が供給されたときの、各燃料電池セルのアノードとカソード間の電圧値の和である。
次に、図3に示すように、燃料電池スタックCSAに接続された空気供給配管AP1と空気排気配管AP2とを互いに付け替える。
図3は、付け替え後の空気供給配管及び空気排気配管の接続態様を示す図である。図3に示すように、図2とは異なり、空気供給配管AP1が第2の空気口AOに接続され、空気排気配管AP2は第1の空気口AIに接続されている。これにより、ブロワBからの空気が第2の空気口AOを介して空気マニホールドAMに供給され、空気マニホールドAMからの空気が第1の空気口AIを介して熱交換器HEXに排出される。
次に、付け替えた状態、且つ改質ガス及び空気を燃料電池スタックCSAに供給し且つ燃料電池スタックCSAの外部への電力供給を停止した状態で、燃料電池スタックCSAの第2の開回路電圧V2を測定する。
次に、第1の開回路電圧V1と第2の開回路電圧V2との間の電圧差ΔVに基づいて、燃料電池スタックCSAに関する診断を実行する。この診断の対象は、例えば、燃料電池スタックCSAの劣化状態、安全性または運転継続の可否である。本実施形態では、この燃料電池スタックCSAの劣化状態の一例として、燃料電池スタックCSAを構成する燃料電池セルC−iに含まれる電解質膜の劣化状態を診断対象とする。
電解質膜が乾燥状態にあると、電解質膜の劣化が加速的に進行する。燃料電池内では、電気化学反応によって水が生成される。この水は、カソード表面に塗られた触媒で生成されるため、電解質膜を加湿する働きがある。従って、燃料電池セル内の空気入口付近が、生成される水による加湿が一番少ないため、乾燥し易い領域となる。
このように燃料電池セル内の空気入口付近が乾燥し易い領域であるため、膜劣化が進行しやすい。アノードに供給される改質ガス中の水素濃度は概ね70%以上であるのに対し、カソードに供給される空気中の酸素濃度は21%である。水を生成する際に酸素と水素が1:2のモル比で反応するため、改質ガスの流量よりも空気の流量の方が多い。このため、燃料電池セルC−i内の改質ガス入口付近の領域よりも、燃料電池セルC−i内の空気入口付近の領域の方が、乾燥によって電解質膜の劣化が進行する。
図4は、通常運転時において、セパレータ1内の空気の流れ方向を示す図である。燃料電池セルC−iに含まれるセパレータ1は、空気が通るガス溝2−1、2−2、2−3を有する。電解質膜の両面に対して触媒が塗られており、反応領域3は、この触媒が塗られている範囲である。図4に示す膜劣化領域4で電解質膜の劣化が進行すると、この膜劣化領域4から、水素がカソードに漏れて反応することでOCVが低下する。
図5は、空気供給配管AP1と空気排気配管AP2とを付け替えた状態において、セパレータ1内の空気の流れ方向を示す図である。空気の流れ方向を逆にすると、図5に示すように膜劣化領域4が空気流路の出口付近になる。
このとき、膜劣化領域4からカソードに漏れた水素はそのまま燃料電池スタックCSA外に排出されるため、OCVの低下は限定的である。従って、電解質膜の空気入口にクロスリークがある場合、第1の開回路電圧V1と第2の開回路電圧V2との間の電圧差ΔVが生じる。
この電圧差ΔVの値は、燃料電池スタックに含まれるセルの数で決まるため、一例として、この電圧差ΔVをセルの数で割った値を診断に用いる。
一般的に、OCVが0.95V以上の場合、安全に運転が可能な範囲といえる。逆に、OCVが0.95V未満の場合、クロスリークが始まっている可能性が高い。この値は、空気の流れ方向を逆にしたときのOCV差で0.03〜0.05V/セルに相当する。燃料電池スタックCSAの電圧から、単燃料電池セルでの変化を推定するときには、クロスリークしているセルの数も問題になる。一般に、クロスリークの原因が運転による経時劣化である場合には、複数のセルでクロスリークが進行する。その進行度合いはセル毎にばらつきを持つため、全セルでクロスリークが進行することは考えにくい。そこで、例えば、全体のセルのうち1/5〜1/3のセルでクロスリークが発生していることを検知するために、予め設定された設定値を0.01(=0.03/3)Vとする。
そして、本実施形態では、一例として、第1の開回路電圧V1と第2の開回路電圧V2との間の電圧差ΔVを、燃料電池スタックCSAを構成する燃料電池セルC−iの数(以下、セル数ともいう)Nで割った値ΔV/Nが、予め設定された設定値(例えば、0.01V)以上であった場合、電解質膜でクロスリークが発生していると判断する。
続いて、本実施形態における燃料電池スタックの運転方法について説明する。クロスリークが進行すると、OCVが顕著に低下する。一般的にOCVが0.9V以下になるような場合には、クロスリーク量が多いために、燃料電池スタックの安全な運転に支障をきたす。そのため、上記の診断方法を適用することで、不安全な状態での運転を回避する必要がある。OCVが0.9V以下になる場合、OCV差で0.08〜0.1V/セルに相当する。クロスリークしているセル数を勘案して、電圧差ΔVをセル数で割った値が、0.03V以上となった場合には、顕著なクロスリークが生じていると判断し、燃料電池スタックの運転を停止する。
このように、第1の開回路電圧V1と第2の開回路電圧V2との間の電圧差を、燃料電池スタックCSAを構成する燃料電池セルの数で割った値が、予め決められた設定値(ここでは一例として0.03V)以上であった場合、燃料電池スタックCSAを含む燃料電池システムSYS1の運転を停止する。
電圧差ΔVをセル数Nで割った値ΔV/Nが、0.01V以上0.03V未満の場合、空気供給配管AP1と空気排気配管AP2とを付け替えた状態のままで、運転を再開し継続する。このとき、膜劣化領域が空気流路の出口側にあたるため、膜劣化の進行が抑えられる。更に、乾燥し易い空気流路の入口側は、膜劣化していない領域に入れ替わるため、クロスリーク量が抑えられ、燃料電池システムSYS1の運転を継続することができる。
このように、本実施形態に係る燃料電池スタックの運転方法では、電圧差ΔVを燃料電池セルの数Nで割った値が、上記設定値(例えば、0.03V)より低い第2の設定値(例えば、0.01V)以上且つ上記設定値(例えば、0.03V)未満である場合、空気供給配管AP1と空気排気配管AP2とを付け替えた状態で、燃料電池スタックの運転を継続する。
図6は、電解質膜の空気入口付近に貫通孔を設けた6台の燃料電池スタックCSAにおいて、規格化クロスリーク量と、電圧差ΔVをセル数で割った値ΔV/Nとの関係を示す図である。規格化クロスリーク量は、アノードを保圧したときにカソードから流出する改質ガス量を、運転可能な最大許容クロスリーク量を1として規格化したものである。ここで運転可能な許容クロスリーク量は、通常の発電量の90%になるときのクロスリーク量である。
規格化クロスリーク量の少ないスタック1及びスタック2では、電圧差ΔVをセル数Nで割った値ΔV/N(以下、セルあたりの電圧差ともいう)が10mV未満であるため、安全な運転に支障なしと判定する。
一方、同程度の規格化クロスリーク量であっても、更に膜劣化が進行しているスタック3及びスタック4では、セルあたりの電圧差が10mV以上であるため、クロスリーク発生と判定する。
スタック1とスタック3とを比較すると、貫通孔が同程度で、アノードを保圧したときの規格化クロスリーク量が同等であっても、貫通孔に至らない薄膜化などの膜劣化が進行すると、第1の開回路電圧V1が更に低下して、セルあたりの電圧差が大きくなる。ここで水素は、電気化学反応時に、電気化学反応の際の電流とともに電解質膜から多少漏れ出るが、薄膜化するとその漏れ出る量が多くなる。この漏れ出る量が多くなる分だけ、第1の開回路電圧V1が更に低下して、セルあたりの電圧差が大きくなる。
図6に示す保圧したときの規格化クロスリーク量を計測したときには、電気化学反応を起こしていないので、電気化学反応時に、薄膜化した電解質膜から漏れ出るクロスリーク量は含まれていない。よって、電気化学反応を起こす実際の運転時には、スタック1よりセルあたりの電圧差が大きいスタック3の方が、実際のクロスリーク量が大きい。
スタック3とスタック4の場合、空気供給配管AP1と空気排気配管AP2とを付け替えた状態で、燃料電池スタックCSAの運転を継続する。
また、規格化クロスリーク量が運転可能な最大許容クロスリーク量以上であるスタック5及びスタック6については、セルあたりの電圧差が30mV以上であるため、燃料電池スタックCSAの安全運転は困難であると判定する。このような場合、燃料電池スタックCSAの運転を停止し、燃料電池スタックCSAを交換する。
第1の実施形態における燃料電池スタックCSAの診断は、定期的なメンテナンス時に行うことを想定し、人為的な作業で配管の入れ替えを行えるように、空気供給配管AP1と空気排気配管AP2とを付け替え可能であるように構成されている。よって、空気供給配管AP1と空気排気配管AP2との付け替えを容易にするため、配管が容易に曲がる素材で作られていることが好ましい。その一例として、配管は、テフロン(登録商標)チューブ、またはゴムチューブなどの樹脂製のチューブである。
更に、空気供給配管AP1と空気排気配管AP2とは、互いに配管径が同一であることが好ましい。これにより、互いに付け替える際に、空気供給配管AP1の出口の径を第2の空気口AOの径に合わせる調整が必要なく、また空気排気配管AP2の入口の径を第1の空気口AIの径に合わせる調整が必要ないので、配管の付け替え作業を容易にすることができる。
以上、第1の実施形態において、定期点検後、そのまま何もせずに継続運転可能な燃料電池スタックCSAは、水素ガス及び空気を当該燃料電池スタックCSAに供給し且つ燃料電池スタックCSAの外部への電力供給を停止した状態で測定される当該燃料電池スタックCSAの第1の開回路電圧V1と、当該燃料電池スタックCSAに接続された空気供給配管AP1と空気排気配管AP2とを付け替えた状態で測定された燃料電池スタックの第2の開回路電圧V2との間の電圧差ΔVを燃料電池セルの数Nで割った値ΔV/Nが、予め設定された設定値(例えば、10mV)未満である。
これによれば、クロスリーク量を抑えられているので、燃料電池の性能を維持しつつ燃料電池スタックCSAを安全に運転することができる。
また、第1の実施形態に係る燃料電池スタックの診断方法は、複数の燃料電池セルが積層された燃料電池スタックCSAに改質ガス及び空気を供給し且つ燃料電池スタックCSAの外部への電力供給を停止した状態で、燃料電池スタックCSAの第1の開回路電圧V1を測定する工程と、燃料電池スタックCSAに接続された空気供給配管AP1と空気排気配管AP2とを互いに付け替える工程と、前記付け替えた状態、且つ改質ガス及び空気を燃料電池スタックCSAに供給し且つ燃料電池スタックCSAの外部への電力供給を停止した状態で、燃料電池スタックCSAの第2の開回路電圧を測定する工程と、第1の開回路電圧V1と第2の開回路電圧V2との間の電圧差に基づいて、燃料電池スタックに関する診断を実行する工程と、を有する。
これによれば、このような単純な作業で燃料電池スタックを診断できるので、燃料電池スタックに関する診断を容易にすることができる。
また、第1の実施形態に係る燃料電池スタックの運転方法は、改質ガス及び空気を燃料電池スタックCSAに供給し且つ燃料電池スタックCSAの外部への電力供給を停止した状態で、前記燃料電池スタックの第1の開回路電圧V1を測定する工程と、燃料電池スタックCSAに接続された空気供給配管と空気排気配管とを互いに付け替える工程と、前記付け替えた状態、且つ改質ガス及び空気を燃料電池スタックCSAに供給し且つ燃料電池スタックCSAの外部への電力供給を停止した状態で、燃料電池スタックCSAの第2の開回路電圧V2を測定する工程と、第1の開回路電圧V1と第2の開回路電圧V2との間の電圧差ΔVを、燃料電池スタックCSAを構成する燃料電池セルの数で割った値が、予め決められた設定値以上であった場合、燃料電池スタックCSAを含む燃料電池スタックCSAの運転を停止する工程と、を有する。
これによれば、クロスリーク量が大きくなった場合に、燃料電池スタックCSAの運転を停止して必要以上に水素と酸素が混ざるのを防止することができるので、燃料電池の安全性を向上させることができる。
(第2の実施形態)
続いて、第2の実施形態について説明する。第1の実施形態では人為的に空気供給配管と空気排気配管とを互いに付け替えることで、燃料電池セル内で空気の流れる方向を反対にした。それに対し、第2の実施形態では、燃料電池システムが、ブロワからの空気の出力先を切り替えることで、燃料電池セル内で空気の流れる方向を反対にする。
図7は、第2の実施形態における燃料電池システムSYS2の構成と、ブロワBからの空気の出力先の切替前の動作を示す概略ブロック図である。なお、図1と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。第2の実施形態における燃料電池システムSYS2の構成は、第1の実施形態における燃料電池システムSYS1の構成に対して、切替部SW1が追加されたものになっている。
切替部SW1は、燃料電池セルC−iに供給される空気の流れる方向を切り替える。制御部CONは、第1の実施形態の制御部CONの機能に加えて、切替部SW1を制御する。空気マニホールドAMは、第1の実施形態と同様に、第1の空気口AIと第2の空気口AOとを有する。
続いて、本実施形態における燃料電池システムSYS2の動作について図7及び図8を用いて説明する。図8は、第2の実施形態における、ブロワBからの空気の出力先の切替後の燃料電池システムSYS2の動作を示す概略ブロック図である。
図7に示すように、ブロワBからの空気の出力先の切替前において、切替部SW1は、ブロワBから流入した空気を空気マニホールドAMの不図示の第1の空気口AIへ排出し、空気マニホールドAMの不図示の第2の空気口AOから流入した空気を熱交換器HEXへ排出する。
その状態で、制御部CONは、改質ガス及び空気を燃料電池スタックCSAに供給し且つ燃料電池スタックCSAの外部への電力供給を停止した状態で、燃料電池スタックCSAの第1の開回路電圧V1を測定する。
次に、制御部CONは、燃料電池セルC−iそれぞれに流れる空気の方向が反対になるよう切替部SW1を制御する。制御部CONからの制御を受けて、切替部SW1は、図8に示すように、ブロワBから流入した空気を空気マニホールドAMの不図示の第2の空気口AOへ排出し、空気マニホールドAMの不図示の第1の空気口AIから流入した空気を熱交換器HEXへ排出する。
制御部CONは、上記空気の流れる方向を反対にした状態、且つ改質ガス及び空気を燃料電池スタックCSAに供給し且つ燃料電池スタックCSAの外部への電力供給を停止した状態で、燃料電池スタックCSAの第2の開回路電圧V2を測定する。
そして、制御部CONは、第1の開回路電圧V1と第2の開回路電圧V1との間の電圧差ΔVを、燃料電池スタックCSAを構成する燃料電池セルの数Nで割った値ΔV/Nが、予め決められた設定値(例えば、0.03V)以上であった場合、当該燃料電池システムSYS2の運転を停止する。
以上、第2の実施形態によれば、制御部CONは、第1の開回路電圧V1と第2の開回路電圧V1との間の電圧差ΔVを、燃料電池スタックCSAを構成する燃料電池セルの数Nで割った値ΔV/Nが、予め決められた設定値(例えば、0.03V)以上であった場合、燃料電池スタックCSAの運転を停止する。
これにより、クロスリーク量が大きくなった場合に、燃料電池スタックCSAの運転を停止して必要以上に水素と酸素が混ざるのを防止することができるので、燃料電池の安全性を向上させることができる。
(第3の実施形態)
続いて、第3の実施形態について説明する。第1の実施形態では、燃料電池スタックに接続された空気供給配管と空気排気配管とを付け替えて、クロスリークの有無を判断した。それに対して、第3の実施形態では、燃料電池スタックに接続されたガス供給配管とガス排気配管とを付け替えて、クロスリークの有無を判断する。
燃料電池スタックCSAへ流入する改質ガスは、燃料電池スタックCSAへ流入する空気よりも流量が少ないため、燃料電池セルのガス入口では、燃料電池セルの空気入口よりも乾燥による劣化が進行しにくい。しかし、燃料電池スタックCSAに供給される改質ガスを加湿している場合、燃料電池セルのガス入口における乾燥の進行度合いが変わり、ガス入口において劣化が進行することもある。そこで、第3の実施形態では、燃料電池セル内での改質ガスの流れる方向を変える前と後で開回路電圧を測定し、それらの開回路電圧の差を用いて、クロスリークを判断する。
第3の実施形態の係る燃料電池システムSYS1の構成は、図1に示す第1の実施形態に係る燃料電池システムSYS1の構成と同一であるので、その説明を省略する。
続いて、本実施形態に係るクロスリークの検知方法について図9及び図10を参照しつつ説明する。このクロスリークの検知方法は、例えば定期点検時に用いられる。
まず、例えば、図9に示す通常時の空気供給配管AP1及び空気排気配管AP2の接続態様のときに、改質ガス及び空気を燃料電池スタックCSAに供給し且つ燃料電池スタックCSAの外部への電力供給を停止した状態で、燃料電池スタックCSAの第1の開回路電圧V1を測定する。
図9は、第1の開回路電圧V1を測定する際のガス供給配管及びガス排気配管の接続態様を示す図である。なお、図2と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。燃料ガスマニホールドGMは、改質ガスを通す第1のガス口FI及び排気ガスを通す第2のガス口FOを備える。ガス供給配管GP1は、第1のガス口FIに接続され、ガス排気配管GP2は第2のガス口FOに接続されている。これにより、改質器FPSからの改質ガスが第1のガス口FIを介して燃料ガスマニホールドGMに供給され、燃料ガスマニホールドGMからの排気ガスが第2のガス口FOを介して熱交換器HEXに排出される。
次に、図10に示すように、燃料電池スタックCSAに接続されたガス供給配管GP1とガス排気配管GP2とを互いに付け替える。図10は、付け替え後のガス供給配管GP1及びガス排気配管GP2の接続態様を示す図である。図10に示すように、図9とは異なり、ガス供給配管GP1が第2のガス口FOに接続され、ガス排気配管GP2は第1のガス口FIに接続されている。これにより、改質器FPSから排出された改質ガスが第2のガス口FOを介して燃料ガスマニホールドGMに供給され、燃料ガスマニホールドGMから排出された排気ガスが第1のガス口FIを介して熱交換器HEXに排出される。
次に、上記付け替えた状態、且つ改質ガス及び空気を燃料電池スタックCSAに供給し且つ燃料電池スタックCSAの外部への電力供給を停止した状態で、燃料電池スタックCSAの第2の開回路電圧V2を測定する。
次に、第1の開回路電圧V1と第2の開回路電圧V2との間の電圧差ΔVに基づいて、燃料電池スタックCSAに関する診断を実行する。この診断の対象は、燃料電池スタックCSAの劣化状態、安全性または運転継続の可否である。本実施形態では、この燃料電池スタックCSAの劣化状態の一例として、燃料電池スタックCSAを構成する燃料電池セルC−iに含まれる電解質膜の劣化状態を診断対象とする。
続いて、図11及び図12を用いて、セパレータ1内の改質ガスの流れ方向について説明する。図11は、通常運転時において、セパレータ1内の改質ガスの流れ方向を示す図である。燃料電池セルC−iに含まれるセパレータ11は、改質ガスが通るガス溝12−1、12−2、12−3を有する。反応領域13は、この触媒が塗られている範囲である。図11に示す膜劣化領域14で電解質膜の劣化が進行すると、この膜劣化領域4から、水素がカソードに漏れて酸素と反応することでOCVが低下する。
図12は、ガス供給配管GP1とガス排気配管GP2とを付け替えた状態において、セパレータ1内の改質ガスの流れ方向を示す図である。改質ガスの流れ方向を逆にすると、図12に示すように膜劣化領域14がガス流路の出口付近になる。
このとき、膜劣化領域14からカソードに漏れた水素はそのまま燃料電池スタックCSA外に排出されるため、OCVの低下は限定的である。従って、電解質膜のガス入口にクロスリークがある場合、第1の開回路電圧V1と第2の開回路電圧V2との間の電圧差ΔVが生じる。
この電圧差ΔVの値は、燃料電池スタックに含まれるセルの数で決まるため、一例として、単セル毎の値を診断に用いる。すなわち、本実施形態では、一例として、電圧差ΔVをセルの数で割った値を診断に用いる。
このように、本実施形態では、一例として、第1の開回路電圧V1と第2の開回路電圧V2との間の電圧差ΔVを、燃料電池スタックCSAを構成する燃料電池セルの数(以下、セル数ともいう)Nで割った値ΔV/Nが、予め設定された設定値(例えば、0.01V)以上であった場合、電解質膜でクロスリークが発生していると判断する。
また、第1の実施形態と同様に、本実施形態に係る燃料電池システムにおいて、第1の開回路電圧V1と第2の開回路電圧V2との間の電圧差を、燃料電池スタックを構成するセル数で割った値が、予め決められた設定値以上であった場合、燃料電池スタックCSAの運転を停止する。
また、第1の実施形態と同様に、本実施形態に係る燃料電池スタックの運転方法では、電圧差ΔVを燃料電池セルの数Nで割った値が、上記設定値(例えば、0.03V)より低い第2の設定値(例えば、0.01V)以上且つ上記設定値(例えば、0.03V)未満である場合、ガス供給配管GP1とガス排気配管GP2とを付け替えた状態で、燃料電池スタックCSAの運転を継続する。
第3の実施形態における燃料電池スタックCSAの診断は、定期的なメンテナンス時に行うことを想定し、人為的な作業で配管の入れ替えを行えるように、ガス供給配管GP1とガス排気配管GP2とを付け替え可能であるように構成されている。よって、ガス供給配管GP1とガス排気配管GP2との付け替えを容易にするため、配管が容易に曲がる素材で作られていることが好ましい。その一例として、配管は、テフロン(登録商標)チューブ、またはゴムチューブなどの樹脂製のチューブである。
更に、ガス供給配管GP1とガス排気配管GP2とは、互いに配管径が同一であることが好ましい。これにより、互いに付け替える際に、ガス供給配管GP1の出口の径を第2の空気口AOの径に合わせる調整が必要なく、またガス排気配管GP2の入口の径を第1の空気口AIの径に合わせる調整が必要ないので、配管の付け替え作業を容易にすることができる。
以上、第3の実施形態において、定期点検後、そのまま何もせずに継続運転可能な燃料電池スタックCSAは、水素ガス及び空気を当該燃料電池スタックCSAに供給し且つ燃料電池スタックCSAの外部への電力供給を停止した状態で測定される当該燃料電池スタックCSAの第1の開回路電圧V1と、前記燃料電池スタックに接続されたガス供給配管とガス排気配管とを付け替えた状態で測定された燃料電池スタックCSAの第2の開回路電圧V2との間の電圧差を燃料電池セルの数Nで割った値ΔV/Nが、予め設定された設定値(例えば、10mV)未満である。
これによれば、クロスリーク量を抑えられているので、燃料電池の性能を維持しつつ燃料電池スタックCSAを安全に運転することができる。
また、第3の実施形態に係る燃料電池スタックの診断方法は、複数の燃料電池セルが積層された燃料電池スタックに水素ガス及び空気を供給し且つ燃料電池スタックCSAの外部への電力供給を停止した状態で、燃料電池スタックCSAの第1の開回路電圧V1を測定する工程と、燃料電池スタックCSAに接続されたガス供給配管GP1とガス排気配管GP2とを互いに付け替える工程と、前記付け替えた状態、且つ水素ガス及び空気を燃料電池スタックCSAに供給し且つ燃料電池スタックCSAの外部への電力供給を停止した状態で、燃料電池スタックCSAの第2の開回路電圧V2を測定する工程と、第1の開回路電圧V1と第2の開回路電圧V2との間の電圧差に基づいて、燃料電池スタックCSAに関する診断を実行する工程と、を有する。
これによれば、このような単純な作業で燃料電池スタックを診断できるので、燃料電池スタックに関する診断を容易にすることができる。
また、第3の実施形態に係る燃料電池スタックの運転方法は、水素ガス及び空気を燃料電池スタックに供給し且つ燃料電池スタックCSAの外部への電力供給を停止した状態で、燃料電池スタックCSAの第1の開回路電圧V1を測定する工程を有する。更に、この運転方法は、燃料電池スタックCSAに接続されたガス供給配管GP1とガス排気配管GP2とを互いに付け替える工程を有する。更に、この運転方法は、ガス供給配管GP1とガス排気配管GP2とを互いに付け替えた状態、且つ水素ガス及び空気を燃料電池スタックCSAに供給し且つ燃料電池スタックCSAの外部への電力供給を停止した状態で、燃料電池スタックCSAの第2の開回路電圧V2を測定する工程を有する。更に、この運転方法は、第1の開回路電圧V1と第2の開回路電圧V2との間の電圧差を、燃料電池スタックCSAを構成する燃料電池セルの数で割った値が、予め決められた設定値以上であった場合、燃料電池スタックCSAを含む燃料電池スタックの運転を停止する工程を有する。
これによれば、クロスリーク量が大きくなった場合に、燃料電池スタックCSAの運転を停止して必要以上に水素と酸素が混ざるのを防止することができるので、燃料電池の安全性を向上させることができる。
(第4の実施形態)
続いて、第4の実施形態について説明する。第3の実施形態では人為的にガス供給配管とガス排気配管とを互いに付け替えることで、燃料電池セル内でガスの流れる方向を反対にした。それに対し、第4の実施形態では、燃料電池システムが、改質器FPSからの改質ガスの出力先を切り替えることで、燃料電池セル内で空気の流れる方向を反対にする。
図13は、第4の実施形態における燃料電池システムSYS3の構成と、改質器FPSからの改質ガスの出力先の切替前の動作を示す概略ブロック図である。なお、図1と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。第4の実施形態における燃料電池システムSYS3の構成は、第1の実施形態における燃料電池システムSYS1の構成に対して、切替部SW2が追加されたものになっている。
切替部SW2は、燃料電池セルC−iに供給される改質ガスの流れる方向を切り替える。制御部CONは、第1の実施形態の制御部CONの機能に加えて、切替部SW2を制御する。燃料ガスマニホールドGMは、第3の実施形態と同様に、第1のガス口FIと第2のガス口FOとを有する。
続いて、本実施形態における燃料電池システムSYS3の動作について図13及び図14を用いて説明する。図14は、第4の実施形態における改質器FPSからの改質ガスの出力先の切替後の動作を示す概略ブロック図である。
図13に示すように、改質器FPSからの改質ガスの出力先の切替前において、切替部SW2は、改質器FPSから流入した改質ガスを燃料ガスマニホールドGMの不図示の第1のガス口FIへ排出し、燃料ガスマニホールドGMの不図示の第2のガス口FOから流入した空気を熱交換器HEXへ排出する。
その状態で、制御部CONは、改質ガス及び空気を燃料電池スタックCSAに供給し且つ燃料電池スタックCSAの外部への電力供給を停止した状態で、燃料電池スタックCSAの第1の開回路電圧V1を測定する。
次に、制御部CONは、燃料電池セルC−iそれぞれに流れる改質ガスの流れる方向が反対になるよう切替部SW2を制御する。制御部CONからの制御を受けて、切替部SW2は、図14に示すように、改質器FPSから流入した改質ガスを燃料ガスマニホールドGMの不図示の第2のガス口FOへ排出し、燃料ガスマニホールドGMの不図示の第1のガス口FIから流入した排気ガスを熱交換器HEXへ排出する。
制御部CONは、上記燃料ガスの流れる方向を反対にした状態、且つ改質ガス及び空気を燃料電池スタックCSAに供給し且つ燃料電池スタックCSAの外部への電力供給を停止した状態で、燃料電池スタックCSAの第2の開回路電圧V2を測定する。
次に、制御部CONは、燃料電池セルC−iそれぞれに流れる改質ガスの方向が反対になるよう切替部SW1を制御する。制御部CONからの制御を受けて、切替部SW1は、図8に示すように、ブロワBから流入した空気を空気マニホールドAMの不図示の第2の空気口AOへ排出し、空気マニホールドAMの不図示の第1の空気口AIから流入した空気を熱交換器HEXへ排出する。
制御部CONは、上記改質ガスの流れる方向を反対にした状態、且つ改質ガス及び空気を燃料電池スタックCSAに供給し且つ燃料電池スタックCSAの外部への電力供給を停止した状態で、燃料電池スタックCSAの第2の開回路電圧V2を測定する。
そして、制御部CONは、第1の開回路電圧V1と第2の開回路電圧V1との間の電圧差ΔVを、燃料電池スタックCSAを構成する燃料電池セルの数Nで割った値ΔV/Nが、予め決められた設定値(例えば、0.03V)以上であった場合、当該燃料電池システムSYS3の運転を停止する。
以上、第4の実施形態によれば、制御部CONは、第1の開回路電圧V1と第2の開回路電圧V1との間の電圧差ΔVを、燃料電池スタックCSAを構成する燃料電池セルの数Nで割った値ΔV/Nが、予め決められた設定値(例えば、0.03V)以上であった場合、燃料電池スタックCSAの運転を停止する。
これにより、クロスリーク量が大きくなった場合に、燃料電池スタックCSAの運転を停止して必要以上に水素と酸素が混ざるのを防止することができるので、燃料電池の安全性を向上させることができる。
なお、各実施形態では、電圧差ΔVに基づいて、燃料電池スタックを構成する燃料電池セルに含まれる電解質膜の劣化状態を判定したが、これに限ったものではない。電圧差ΔVに基づいて、燃料電池セルに含まれる触媒、セパレータ、または電極を構成する炭素材料の劣化を診断してもよい。
以上述べた実施形態によれば、燃料電池スタックに関する診断を容易にする燃料電池スタックの診断方法、燃料電池の安全性を向上させる燃料電池スタックの運転方法及び燃料電池システム、及び燃料電池の性能を維持しつつ安全に運転することを可能とする燃料電池スタックを提供することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
SYS1、SYS2、SYS3 燃料電池システム
B ブロワ
FPS 改質器
AM 空気マニホールド
AP1 空気供給配管
AP2 空気排気配管
GP1 ガス供給配管
GP2 排気配管
GM 燃料ガスマニホールド
CSA 燃料電池スタック
HEX 熱交換器
INV AC/DCインバータ
CON 制御部
EF1 第1のエンドプレート
EF2 第2のエンドプレート
C−1、…、C−N 燃料電池セル
1、11 セパレータ
2−1、2−2、2−3、12−1、12−2、12−3 ガス溝
3、13 反応領域
4、14 膜劣化領域
AI 第1の空気口
AO 第2の空気口
FI 第1のガス口
FO 第2のガス口
SW1、SW2 切替部

Claims (12)

  1. 複数の燃料電池セルが積層された燃料電池スタックに燃料ガス及び空気を供給し且つ前記燃料電池スタックの外部への電力供給を停止した状態で、前記燃料電池スタックの第1の開回路電圧を測定する工程と、
    前記燃料電池スタックに接続された空気供給配管と空気排気配管とを互いに付け替える工程と、
    前記空気供給配管と前記空気排気配管とを互いに付け替えた状態、且つ燃料ガス及び空気を前記燃料電池スタックに供給し且つ前記燃料電池スタックの外部への電力供給を停止した状態で、前記燃料電池スタックの第2の開回路電圧を測定する工程と、
    前記第1の開回路電圧と前記第2の開回路電圧との間の電圧差に基づいて、前記燃料電池スタックに関する診断を実行する工程と、
    を有する燃料電池スタックの診断方法。
  2. 前記燃料電池スタックに関する診断を実行する工程において、前記電圧差を、前記燃料電池スタックを構成する燃料電池セルの数で割った値が、予め設定された設定値より大きい場合、前記電解質膜でクロスリークが発生していると判断する
    請求項1に記載の燃料電池スタックの診断方法。
  3. 燃料ガス及び空気を燃料電池スタックに供給し且つ前記燃料電池スタックの外部への電力供給を停止した状態で、前記燃料電池スタックの第1の開回路電圧を測定する工程と、
    前記燃料電池スタックに接続された空気供給配管と空気排気配管とを互いに付け替える工程と
    前記付け替えた状態、且つ燃料ガス及び空気を前記燃料電池スタックに供給し且つ前記燃料電池スタックの外部への電力供給を停止した状態で、前記燃料電池スタックの第2の開回路電圧を測定する工程と、
    前記第1の開回路電圧と前記第2の開回路電圧との間の電圧差を、前記燃料電池スタックを構成する燃料電池セルの数で割った値が、予め決められた設定値より大きい場合、前記燃料電池スタック燃料電池スタックの運転を停止する工程と、
    を有する燃料電池スタックの運転方法。
  4. 前記電圧差を前記燃料電池セルの数で割った値が前記設定値より低い第2の設定値より大きく且つ前記設定値未満である場合、前記空気供給配管と前記空気排気配管とを付け替えた状態で、前記燃料電池スタックの運転を継続する工程を更に有する請求項3に記載の燃料電池スタックの運転方法。
  5. 複数の燃料電池セルが積層された燃料電池スタックと、
    前記燃料電池セルに供給される空気の流れる方向を切り替える切替部と、
    前記切替部を制御する制御部と、
    を備え、前記制御部は、燃料ガス及び空気を燃料電池スタックに供給し且つ前記燃料電池スタックの外部への電力供給を停止した状態で、前記燃料電池スタックの第1の開回路電圧を測定し、
    前記制御部は、前記燃料電池セルそれぞれに流れる空気の方向が反対になるよう前記切替部を制御し
    前記制御部は、前記空気の流れる方向を反対にした状態、且つ燃料ガス及び空気を前記燃料電池スタックに供給し且つ前記燃料電池スタックの外部への電力供給を停止した状態で、前記燃料電池スタックの第2の開回路電圧を測定し、
    前記制御部は、前記第1の開回路電圧と前記第2の開回路電圧との間の電圧差を、前記燃料電池スタックを構成する燃料電池セルの数で割った値が、予め決められた設定値より大きい場合、前記燃料電池スタックの運転を停止する
    燃料電池システム。
  6. 複数の燃料電池セルが積層された燃料電池スタックであって、
    燃料ガス及び空気を当該燃料電池スタックに供給し且つ前記燃料電池スタックの外部への電力供給を停止した状態で測定される当該燃料電池スタックの第1の開回路電圧と、当該燃料電池スタックに接続された空気供給配管と空気排気配管とを互いに付け替えた状態で測定された前記燃料電池スタックの第2の開回路電圧との間の電圧差を前記燃料電池セルの数で割った値が、予め設定された設定値未満である燃料電池スタック。
  7. 複数の燃料電池セルが積層された燃料電池スタックに燃料ガス及び空気を供給し且つ前記燃料電池スタックの外部への電力供給を停止した状態で、前記燃料電池スタックの第1の開回路電圧を測定する工程と、
    前記燃料電池スタックに接続されたガス供給配管とガス排気配管とを互いに付け替える工程と
    前記ガス供給配管と前記ガス排気配管とを互いに付け替えた状態、且つ燃料ガス及び空気を前記燃料電池スタックに供給し且つ前記燃料電池スタックの外部への電力供給を停止した状態で、前記燃料電池スタックの第2の開回路電圧を測定する工程と、
    前記第1の開回路電圧と前記第2の開回路電圧との間の電圧差に基づいて、前記燃料電池スタックに関する診断を実行する工程と、
    を有する燃料電池スタックの診断方法。
  8. 前記診断する工程において、前記電圧差を、前記燃料電池スタックを構成する燃料電池セルの数で割った値が、予め設定された設定値より大きい場合、前記電解質膜でクロスリークが発生していると判断する
    請求項7に記載の燃料電池スタックの診断方法。
  9. 燃料ガス及び空気を燃料電池スタックに供給し且つ前記燃料電池スタックの外部への電力供給を停止した状態で、前記燃料電池スタックの第1の開回路電圧を測定する工程と、
    前記燃料電池スタックに接続されたガス供給配管とガス排気配管とを互いに付け替える工程と
    前記ガス供給配管と前記ガス排気配管とを互いに付け替えた状態、且つ燃料ガス及び空気を前記燃料電池スタックに供給し且つ前記燃料電池スタックの外部への電力供給を停止した状態で、前記燃料電池スタックの第2の開回路電圧を測定する工程と、
    前記第1の開回路電圧と前記第2の開回路電圧との間の電圧差を、前記燃料電池スタックを構成する燃料電池セルの数で割った値が、予め決められた設定値より大きい場合、前記燃料電池スタックの運転を停止する工程と、
    を有する燃料電池スタックの運転方法。
  10. 前記電圧差を前記セル数で割った値が前記設定値より低い第2の設定値より大きく且つ前記設定値未満である場合、前記ガス供給配管と前記ガス排気配管とを互いに付け替えた状態で、前記燃料電池スタックの運転を継続する工程を更に有する請求項9に記載の燃料電池スタックの運転方法。
  11. 複数の燃料電池セルが積層された燃料電池スタックと、
    前記燃料電池セルに供給される燃料ガスの流れる方向を切り替える切替部と、
    前記切替部を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、燃料ガス及び空気を燃料電池スタックに供給し且つ前記燃料電池スタックの外部への電力供給を停止した状態で、前記燃料電池スタックの第1の開回路電圧を測定し、
    前記制御部は、前記燃料電池セルそれぞれに流れる燃料ガスの流れる方向が反対になるよう前記切替部を制御し、
    前記制御部は、前記燃料ガスの流れる方向を反対にした状態、且つ燃料ガス及び空気を前記燃料電池スタックに供給し且つ前記燃料電池スタックの外部への電力供給を停止した状態で前記燃料電池スタックの第2の開回路電圧を測定し、
    前記制御部は、前記第1の開回路電圧と前記第2の開回路電圧との間の電圧差を、前記燃料電池スタックを構成するセル数で割った値が、予め決められた設定値より大きい場合、前記燃料電池スタックの運転を停止する
    燃料電池システム。
  12. 複数の燃料電池セルが積層された燃料電池スタックであって、
    燃料ガス及び空気を当該燃料電池スタックに供給し且つ前記燃料電池スタックの外部への電力供給を停止した状態で、測定される当該燃料電池スタックの第1の開回路電圧と、前記燃料電池スタックに接続されたガス供給配管とガス排気配管とを互いに付け替えた状態で測定された前記燃料電池スタックの第2の開回路電圧との間の電圧差を前記燃料電池セルの数で割った値が、予め設定された設定値未満である燃料電池スタック。
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