JP2016122507A - Solid oxide type fuel battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid oxide type fuel battery that can prevent damage of a fuel battery cell stack while suppressing consumption of fuel gas and pure water as much as possible when power generation operation is stopped.SOLUTION: A solid oxide type fuel battery 1 has power generation operation stop controlling means for supplying a fuel battery cell stack 21 of a fuel battery power generation module 2 with oxidant gas and reformed fuel gas generating by reforming fuel gas with water vapor to perform power generation operation, stopping extraction of power from the fuel battery power generation module 2 and also stopping supply of the fuel gas, the oxidant gas and pure water for water-vapor reforming to the fuel battery power generation module 2 when the power generation operation in the fuel battery power generation module 2 is stopped, and then intermittently supplying respective set amounts of fuel gas, oxidant gas and pure water for water-vapor reforming when the temperature of the fuel battery power generation module 2 is equal to a first set temperature or less.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は固体酸化物形燃料電池に関し、特に発電運転を停止した後の燃料電池発電モジュールの停止工程を改善したものに関する。   The present invention relates to a solid oxide fuel cell, and more particularly to an improved fuel cell power module stopping process after power generation operation is stopped.

従来から、ジルコニア等のイオン伝導性セラミックスを使用した電解質に1対の電極(酸素極及び燃料極)を設け、酸素極(カソード)側に酸化剤ガスを供給し 燃料極(アノード)側に改質燃料ガス(水素含有ガス)を供給して、これらを高温環境下で反応させることで電力を発生させる固体酸化物形燃料電池が実用に供されている。   Conventionally, a pair of electrodes (oxygen electrode and fuel electrode) has been provided on an electrolyte using ion conductive ceramics such as zirconia, and an oxidant gas has been supplied to the oxygen electrode (cathode) side and the fuel electrode (anode) side has been modified. Solid oxide fuel cells that generate electricity by supplying high quality fuel gas (hydrogen-containing gas) and reacting them in a high temperature environment have been put to practical use.

上記の固体酸化物形燃料電池は、酸化剤ガスと改質燃料ガスとで発電を行なう燃料電池セルスタックとこの燃料電池セルスタックに供給する改質燃料ガスを純水(水蒸気)と燃料ガスから生成する燃料改質器及び蒸発器とオフガスを燃焼処理するオフガス燃焼室等を有する燃料電池発電モジュール、この燃料電池発電モジュールに酸化剤ガスや燃料ガス及び純水等を供給する各種供給装置や各種器具を制御する制御ユニット等を備えている。   The above-described solid oxide fuel cell includes a fuel cell stack that generates power using an oxidant gas and a reformed fuel gas, and a reformed fuel gas supplied to the fuel cell stack from pure water (steam) and fuel gas. Fuel cell power generation module having a fuel reformer to be generated and an off-gas combustion chamber for treating off-gas with an evaporator, various supply devices for supplying oxidant gas, fuel gas, pure water, and the like to the fuel cell power generation module A control unit for controlling the instrument is provided.

ところで、上記の固体酸化物形燃料電池の発電運転の停止時において、燃料電池セルスタックの劣化を防止する為に、発電運転を停止した直後から、少量の酸化剤ガス、燃料ガスや純水の供給を継続しながら、燃料電池発電モジュールの温度の低下を図る停止制御を実行している。しかし、このような停止制御では、発電に寄与しない燃料ガスを長時間に亙って供給する必要があるので、燃料ガスを無駄に消費するという問題がある。そこで、この問題を解決する為の技術が、種々の文献に開示されている。   By the way, in order to prevent the deterioration of the fuel cell stack when the power generation operation of the solid oxide fuel cell is stopped, a small amount of oxidant gas, fuel gas or pure water is used immediately after the power generation operation is stopped. Stop control is performed to reduce the temperature of the fuel cell power generation module while continuing the supply. However, in such stop control, it is necessary to supply fuel gas that does not contribute to power generation over a long period of time, so that there is a problem that fuel gas is wasted. Therefore, techniques for solving this problem are disclosed in various documents.

例えば、特許文献1の固体酸化物形燃料電池において、発電運転を停止する際には、燃料ガスの供給及び電力の取り出しを停止すると共に、発電運転の停止後に蒸発器で純水の蒸発が継続されるように燃料電池セルスタックに純水を間欠的に供給し、燃料電池セルスタックの内部を水蒸気で充満させることで、燃料電池セルスタックの燃料極側の圧力低下を抑制して酸化剤ガスが逆流するのを防止する技術が開示されている。   For example, in the solid oxide fuel cell of Patent Document 1, when stopping the power generation operation, supply of fuel gas and extraction of electric power are stopped, and evaporation of pure water continues in the evaporator after the power generation operation is stopped. As described above, the pure water is intermittently supplied to the fuel cell stack, and the inside of the fuel cell stack is filled with water vapor, thereby suppressing the pressure drop on the fuel electrode side of the fuel cell stack and the oxidant gas. Has been disclosed.

特開2013−225484号公報JP 2013-225484 A

特許文献1の固体酸化物形燃料電池では、燃料電池発電モジュールに供給される純水は、水道等の水供給源からの水をフィルターを通して生成している。しかし、従来の固体酸化物形燃料電池においては、燃料電池発電モジュールからの排気ガスに含まれる水蒸気を冷却することで凝縮水を回収し、この凝縮水を浄化して純水を生成する所謂水自立運転が行われている場合がある。この水自立運転機能を備えた固体酸化物形燃料電池である場合には、発電運転を停止した後に長時間に亙って純水を消費することは、水自立運転が破綻する虞があるので、純水の消費は極力抑制したいという要望がある。   In the solid oxide fuel cell of Patent Document 1, pure water supplied to the fuel cell power generation module generates water from a water supply source such as tap water through a filter. However, in a conventional solid oxide fuel cell, so-called water is produced in which condensed water is recovered by cooling water vapor contained in the exhaust gas from the fuel cell power generation module, and purified water is purified to produce pure water. Independent operation may be performed. In the case of a solid oxide fuel cell having this water self-sustaining operation function, consuming pure water for a long time after stopping power generation operation may cause water self-sustained operation to fail. There is a demand to suppress the consumption of pure water as much as possible.

一方、昨今では、発電運転を停止した直後に、酸化剤ガス、燃料ガスや純水等の供給を強制的に停止可能な固体酸化物形燃料電池もあるが、燃料電池発電モジュールの温度がある程度下がると、燃料電池セルスタックの内部とオフガス燃料室との間に圧力差が生じてしまい、オフガス燃料室に残留している酸化剤ガスが燃料電池セルスタックの内部に逆流するので、燃料電池セルスタックの内部のガス濃度分布に偏りが生じて局部電池が発生し、燃料電池セルスタックが損傷する虞がある。   On the other hand, there are solid oxide fuel cells that can forcibly stop the supply of oxidant gas, fuel gas, pure water, etc. immediately after the power generation operation is stopped, but the temperature of the fuel cell power generation module is somewhat When the fuel cell stack is lowered, a pressure difference is generated between the inside of the fuel cell stack and the off-gas fuel chamber, and the oxidant gas remaining in the off-gas fuel chamber flows back into the fuel cell stack. There is a risk that the gas concentration distribution inside the stack is biased to generate local batteries and damage the fuel cell stack.

本発明の目的は、固体酸化物形燃料電池において、発電運転の停止時に、燃料ガス及び純水の消費を極力抑制しつつ、燃料電池セルスタックの損傷を防止可能なもの、等を提供することである。   An object of the present invention is to provide a solid oxide fuel cell that can prevent the fuel cell stack from being damaged while suppressing the consumption of fuel gas and pure water as much as possible when the power generation operation is stopped. It is.

請求項1の固体酸化物形燃料電池は、燃料ガスを水蒸気改質して生成した改質燃料ガスと酸化剤ガスとを燃料電池発電モジュールの燃料電池セルスタックに供給して発電運転を行う固体酸化物形燃料電池において、前記燃料電池発電モジュールにおける発電運転を停止する際には、前記燃料電池発電モジュールからの電力取出しを停止すると共に、前記燃料電池発電モジュールへの燃料ガスと酸化剤ガスと水蒸気改質用の純水の供給を停止し、その後に、前記燃料電池発電モジュールの温度が第1設定温度以下になった場合に、前記燃料ガスと前記酸化剤ガスと前記水蒸気改質用の純水を夫々の設定量で且つ間欠的に供給する発電運転停止制御手段を備えたことを特徴としている。   The solid oxide fuel cell according to claim 1 is a solid state in which a reformed fuel gas generated by steam reforming a fuel gas and an oxidant gas are supplied to a fuel cell stack of a fuel cell power generation module to perform a power generation operation. In the oxide fuel cell, when stopping the power generation operation in the fuel cell power generation module, the power extraction from the fuel cell power generation module is stopped, and the fuel gas and the oxidant gas to the fuel cell power generation module are When the supply of pure water for steam reforming is stopped, and then the temperature of the fuel cell power generation module falls below the first set temperature, the fuel gas, the oxidant gas, and the steam reforming It is characterized by comprising a power generation operation stop control means for supplying pure water intermittently at respective set amounts.

請求項2の固体酸化物形燃料電池は、請求項1の発明において、前記発電運転停止制御手段は、前記燃料電池発電モジュールの温度が第1設定温度以下になった後に所定温度低下する毎に、前記燃料ガスと前記酸化剤ガスと前記水蒸気改質用の純水を夫々供給することを特徴としている。   The solid oxide fuel cell according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the power generation operation stop control unit is configured to reduce the temperature of the fuel cell power generation module after a predetermined temperature drop after the temperature falls below a first set temperature. The fuel gas, the oxidant gas, and the pure water for steam reforming are supplied, respectively.

請求項3の固体酸化物形燃料電池は、請求項1又は2の発明において、前記第1設定温度は、前記燃料電池発電モジュール内の燃料電池セルスタックの内部へ前記酸化剤ガスの逆流が開始する温度又はその近傍温度であることを特徴としている。   According to a third aspect of the present invention, there is provided the solid oxide fuel cell according to the first or second aspect, wherein the first set temperature is such that the oxidant gas starts to flow backward into the fuel cell stack in the fuel cell power generation module. It is characterized in that it is a temperature at or near that temperature.

請求項4の固体酸化物形燃料電池は、請求項1〜3の何れか1項の発明において、前記燃料ガス及び前記水蒸気改質用の純水の夫々の設定量は、前記燃料電池発電モジュール内の燃料電池セルスタックの内部を前記燃料ガスと前記水蒸気改質用の純水とから生成される前記改質燃料ガスで充満可能な量以上に設定されることを特徴としている。   The solid oxide fuel cell according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein each set amount of the fuel gas and the pure water for steam reforming is the fuel cell power generation module. The inside of the fuel cell stack is set to be more than the amount that can be filled with the reformed fuel gas generated from the fuel gas and the pure water for steam reforming.

請求項1の発明によれば、発電運転停止制御手段は、燃料電池発電モジュールにおける発電運転を停止する際には、燃料電池発電モジュールからの電力取出しを停止すると共に、燃料電池発電モジュールへの燃料ガスと酸化剤ガスと水蒸気改質用の純水の供給を停止し、その後に、燃料電池発電モジュールの温度が第1設定温度以下になった場合に、燃料ガスと酸化剤ガスと水蒸気改質用の純水を夫々の設定量で且つ間欠的に供給する。   According to the first aspect of the present invention, when stopping the power generation operation in the fuel cell power generation module, the power generation operation stop control means stops taking out the power from the fuel cell power generation module and supplies fuel to the fuel cell power generation module. When the supply of gas, oxidant gas and pure water for steam reforming is stopped and then the temperature of the fuel cell power generation module falls below the first set temperature, fuel gas, oxidant gas and steam reforming The pure water for use is supplied intermittently at each set amount.

従って、燃料電池発電モジュールの燃料電池セルスタックの内部に、燃料ガスと純水とから生成される改質燃料ガスを間欠的に供給することで、燃料ガスや純水の連続的な供給と比較して、燃料ガスや純水の消費を極力抑制しつつ、燃料電池セルスタックの内部のガス濃度分布に偏りが生じて局部電池が発生するのを防止でき、燃料電池セルスタックの損傷を防止することができる。   Therefore, by intermittently supplying the reformed fuel gas generated from the fuel gas and pure water inside the fuel cell stack of the fuel cell power generation module, compared with the continuous supply of fuel gas and pure water. Thus, while suppressing the consumption of fuel gas and pure water as much as possible, it is possible to prevent the local concentration of cells from being generated due to the bias in the gas concentration distribution inside the fuel cell stack, and to prevent damage to the fuel cell stack. be able to.

また、燃料電池発電モジュールの温度が第1設定温度以下になった後に、燃料ガスと純水を供給すると同時に酸化剤ガスを同時に供給することで、燃料電池セルスタックから流出する改質燃料ガスを酸化剤ガスによって発火限界濃度以下に薄めることができる。   In addition, after the temperature of the fuel cell power generation module becomes equal to or lower than the first set temperature, the reformed fuel gas flowing out from the fuel cell stack is supplied by simultaneously supplying the fuel gas and pure water and simultaneously supplying the oxidant gas. It can be diluted below the ignition limit concentration by oxidant gas.

請求項2の発明によれば、発電運転停止制御手段は、燃料電池発電モジュールの温度が第1設定温度以下になった後に所定温度低下する毎に、燃料ガスと酸化剤ガスと水蒸気改質用の純水を夫々供給するので、燃料電池セルスタックの内部のガス濃度分布の偏りを抑制しつつ、燃料電池発電モジュールを迅速に冷却することができる。   According to the second aspect of the invention, the power generation operation stop control means is provided for the fuel gas, the oxidant gas, and the steam reforming whenever the temperature of the fuel cell power generation module decreases by a predetermined temperature after the temperature falls below the first set temperature. Therefore, the fuel cell power generation module can be quickly cooled while suppressing the deviation of the gas concentration distribution inside the fuel cell stack.

請求項3の発明によれば、第1設定温度は、燃料電池発電モジュール内の燃料電池セルスタックの内部へ酸化剤ガスの逆流が開始する温度又はその近傍温度であるので、燃料電池発電モジュールの温度が燃料電池セルスタックの内部のガス濃度分布に偏りが生じ始める第1設定温度以下に低下するまで、燃料ガスや純水を供給しないことで、燃料ガスや純水の消費を確実に抑制することができる。   According to the invention of claim 3, the first set temperature is a temperature at which the back flow of the oxidant gas starts into the fuel cell stack in the fuel cell power generation module or a temperature in the vicinity thereof. By not supplying fuel gas or pure water, the consumption of fuel gas or pure water is reliably suppressed until the temperature drops below the first set temperature at which the gas concentration distribution inside the fuel cell stack starts to become uneven. be able to.

請求項4の発明によれば、燃料ガス及び水蒸気改質用の純水の夫々の設定量は、燃料電池発電モジュール内の燃料電池セルスタックの内部を燃料ガスと水蒸気改質用の純水とから生成される改質燃料ガスで充満可能な量以上に設定されるので、燃料電池セルスタックの内部への酸化剤ガスの逆流を確実に防止することで、燃料電池セルスタックの損傷を確実に防止することができる。   According to the invention of claim 4, the set amount of each of the fuel gas and the pure water for steam reforming is such that the fuel gas and the pure water for steam reforming are disposed inside the fuel cell stack in the fuel cell power generation module. Is set to be more than the amount that can be filled with the reformed fuel gas generated from the fuel cell, so that the fuel cell stack can be reliably damaged by reliably preventing the backflow of the oxidant gas into the fuel cell stack. Can be prevented.

本発明の実施例に係る固体酸化物形燃料電池の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention. 燃料電池発電モジュールの概略構成図である。It is a schematic block diagram of a fuel cell power generation module. 発電運転停止制御の制御フローチャートである。It is a control flowchart of power generation operation stop control. 燃料電池発電モジュールの温度と燃料ガス・純水・酸化剤ガスの総供給量の時間に対する変化を示す線図である。It is a diagram which shows the change with respect to time of the temperature of a fuel cell power generation module, and the total supply amount of fuel gas, a pure water, and oxidizing agent gas.

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。   Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described based on examples.

先ず、固体酸化物形燃料電池1の全体構成について説明する。
図1に示すように、固体酸化物形燃料電池1は、燃料電池発電モジュール2、改質用空気供給装置3、発電用空気供給装置4、燃料ガス供給装置5、排熱回収装置6、純水供給装置7、パワーコンディショナユニット8、制御ユニット9等を備え、燃料電池発電モジュール2にて発電された直流電力がパワーコンディショナユニット8を介して交流電力に変換されて外部に出力される。
First, the overall configuration of the solid oxide fuel cell 1 will be described.
As shown in FIG. 1, a solid oxide fuel cell 1 includes a fuel cell power generation module 2, a reforming air supply device 3, a power generation air supply device 4, a fuel gas supply device 5, an exhaust heat recovery device 6, a pure air A water supply device 7, a power conditioner unit 8, a control unit 9, etc. are provided, and the DC power generated by the fuel cell power generation module 2 is converted to AC power via the power conditioner unit 8 and output to the outside. .

図1に示すように、固体酸化物形燃料電池1は、各種器具や各種配管等が外装ケース11に収納されて構成されている。外装ケース11の内部は、フレーム部材12によって、燃料電池発電モジュール2が収納された上側発電室11Aと、各種の供給装置3〜5,7や排熱回収装置6等の補機類、パワーコンディショナユニット8、制御ユニット9等が収納された下側補機室11Bとに仕切られている。   As shown in FIG. 1, the solid oxide fuel cell 1 is configured by housing various instruments, various pipes, and the like in an outer case 11. Inside the outer case 11 is an upper power generation chamber 11A in which the fuel cell power generation module 2 is accommodated by a frame member 12, auxiliary equipment such as various supply devices 3 to 5, 7 and exhaust heat recovery device 6, and power condition. It is partitioned into a lower auxiliary machine chamber 11B in which the na unit 8, the control unit 9 and the like are housed.

尚、この固体酸化物形燃料電池1は、例えば、排熱回収装置6の熱交換器による熱交換後の湯水を貯湯する貯湯給湯装置と、この貯湯給湯装置と固体酸化物形燃料電池1とに亙って湯水を循環させる為の排熱回収循環回路等と組み合わせることで燃料電池コージェネレーションシステムを構成することができるが、固体酸化物形燃料電池1以外の構成の詳細な説明は省略する。   The solid oxide fuel cell 1 includes, for example, a hot water storage and hot water storage device that stores hot water after heat exchange by the heat exchanger of the exhaust heat recovery device 6, the hot water storage hot water supply device, and the solid oxide fuel cell 1. However, a fuel cell cogeneration system can be configured by combining with a heat recovery circuit for circulating hot water and the like, but detailed description of the configuration other than the solid oxide fuel cell 1 is omitted. .

次に、各種の供給装置3〜5,7や排熱回収装置6等の補機類について説明する。
図2に示すように、改質用空気供給装置3は、外部から燃料改質用の空気を改質用空気ブロワに取り込み、この取り込まれた空気を改質用空気通路13を介して燃料電池発電モジュール2の蒸発器22及び燃料改質器23に供給し、発電用空気供給装置4は、外部から空気を発電用空気ブロワに取り込み、この取り込まれた空気を酸化剤ガスとして、発電用空気通路14を介して燃料電池発電モジュール2の空気用熱交換器25に供給する。
Next, auxiliary machines such as various supply devices 3 to 5 and 7 and exhaust heat recovery device 6 will be described.
As shown in FIG. 2, the reforming air supply device 3 takes in fuel reforming air from the outside into the reforming air blower, and the taken-in air passes through the reforming air passage 13 to the fuel cell. The power generation air supply device 4 supplies the power to the evaporator 22 and the fuel reformer 23 of the power generation module 2, takes air from the outside into the power generation air blower, and uses the taken air as the oxidant gas to generate power. The air is supplied to the air heat exchanger 25 of the fuel cell power generation module 2 through the passage 14.

燃料ガス供給装置5は、図示外のガス供給源からの燃料ガスを燃料昇圧ブロワに取り込み、この昇圧された燃料ガスを脱硫器を通して脱硫し、この脱硫された燃料ガスを燃料ガス供給通路15を介して燃料電池発電モジュール2の蒸発器22及び燃料改質器23に供給する。   The fuel gas supply device 5 takes fuel gas from a gas supply source (not shown) into a fuel booster blower, desulfurizes the boosted fuel gas through a desulfurizer, and passes the desulfurized fuel gas through the fuel gas supply passage 15. To the evaporator 22 and the fuel reformer 23 of the fuel cell power generation module 2.

排熱回収装置6は、排気通路16の途中部に設けられ、排熱回収循環回路を流れる湯水を利用して、排気通路16を流れる燃料電池発電モジュール2から排出された排気ガスから排熱を回収する。純水供給装置7は、排熱回収装置6で排気を冷却して発生した凝縮水を回収し、凝縮水から不純物を取り除いて生成された純水を貯留した後に純水供給通路17を介して燃料電池発電モジュール2の蒸発器22及び燃料改質器23に供給する。   The exhaust heat recovery device 6 is provided in the middle of the exhaust passage 16 and uses the hot water flowing through the exhaust heat recovery circuit to remove exhaust heat from the exhaust gas discharged from the fuel cell power generation module 2 flowing through the exhaust passage 16. to recover. The pure water supply device 7 recovers the condensed water generated by cooling the exhaust gas by the exhaust heat recovery device 6, removes impurities from the condensed water, stores the pure water generated, and then passes through the pure water supply passage 17. This is supplied to the evaporator 22 and the fuel reformer 23 of the fuel cell power generation module 2.

パワーコンディショナユニット8は、燃料電池発電部2にて発電された電力を変換する為のものであり、例えば、燃料電池発電モジュール2にて発電された直流電力を、通常の住宅で利用可能な100Vの交流電力に変換して、配線を介して分電盤に出力する。制御ユニット9は、マイコン等から構成され、各種のセンサからの信号を受信して各種の器具の動作制御を実行するものである。   The power conditioner unit 8 is for converting the electric power generated by the fuel cell power generation unit 2. For example, the DC power generated by the fuel cell power generation module 2 can be used in a normal house. It converts into AC power of 100V, and outputs it to a distribution board via wiring. The control unit 9 is constituted by a microcomputer or the like, and receives signals from various sensors and executes operation control of various instruments.

次に、燃料電池発電モジュール2について説明する。
図1,図2に示すように、燃料電池発電モジュール2は、燃料電池セルスタック21、蒸発器22及び燃料改質器23、オフガス燃焼室24、このオフガス燃焼室24の燃焼ガスによって加熱される空気用熱交換器25等を備え、燃料改質器23によって改質された改質燃料ガス及び酸化剤ガスを燃料電池セルスタック21で高温の環境下で化学反応させることで発電を行うものである。
Next, the fuel cell power generation module 2 will be described.
As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel cell power generation module 2 is heated by the fuel cell stack 21, the evaporator 22 and the fuel reformer 23, the offgas combustion chamber 24, and the combustion gas in the offgas combustion chamber 24. It includes an air heat exchanger 25 and the like, and generates electricity by chemically reacting the reformed fuel gas and the oxidant gas reformed by the fuel reformer 23 in a high temperature environment in the fuel cell stack 21. is there.

燃料電池発電モジュール2の各種の器具は、石膏ボードからなる断熱材26に覆われて薄鋼板製の直方体状のケース部材27に収納されている。各種の器具の配置構造を簡単に説明すると、図2に示すように、ケース部材27の内部において、蒸発器22と燃料改質器23と空気用熱交換器25等は上部に配置され、燃料電池セルスタック21は下部に配置されている。   Various appliances of the fuel cell power generation module 2 are covered with a heat insulating material 26 made of gypsum board and housed in a rectangular parallelepiped case member 27 made of a thin steel plate. The arrangement structure of various instruments will be briefly described. As shown in FIG. 2, the evaporator 22, the fuel reformer 23, the air heat exchanger 25, and the like are arranged in the upper part inside the case member 27, and the fuel The battery cell stack 21 is disposed at the lower part.

燃料電池セルスタック21は、複数の燃料電池セル21aを並べて構成されている。各燃料電池セル21aは、円筒形状に構成され、ジルコニア等の固体電解質と、この固体電解質を挟むように設けられた内側の燃料極と外側の酸素極等を備えている。燃料電池セルスタック21の燃料極側(各燃料電池セル21aの内部)には、燃料改質器23からマニホールド28を介して改質燃料ガスが供給され、燃料電池セルスタック21の酸素極側(各燃料電池セル21aの外部)には、空気用熱交換器25から酸化剤ガスが供給され、これらを高温の環境下で電気化学反応させて直流電力を生成する。   The fuel cell stack 21 is configured by arranging a plurality of fuel cells 21a. Each fuel battery cell 21a is formed in a cylindrical shape, and includes a solid electrolyte such as zirconia, an inner fuel electrode and an outer oxygen electrode provided so as to sandwich the solid electrolyte. The reformed fuel gas is supplied from the fuel reformer 23 through the manifold 28 to the fuel electrode side (inside each fuel cell 21 a) of the fuel cell stack 21, and the oxygen electrode side (of the fuel cell stack 21 ( The oxidant gas is supplied from the air heat exchanger 25 to the outside of each fuel battery cell 21a, and these are electrochemically reacted in a high temperature environment to generate DC power.

蒸発器22は、燃料ガスに混合する為の水蒸気を純水から生成して燃料改質器23に供給するものである。燃料改質器23は、ニッケルや白金等の改質触媒を有し、脱硫された燃料ガスと水蒸気と(起動時には改質用空気と)を混合して反応(水蒸気改質、部分酸化改質等)させて改質燃料ガスを生成し、この改質燃料ガスを燃料電池セルスタック21の燃料極側に供給する。   The evaporator 22 generates water vapor for mixing with fuel gas from pure water and supplies it to the fuel reformer 23. The fuel reformer 23 has a reforming catalyst such as nickel or platinum, and mixes and reacts the desulfurized fuel gas and steam (with reforming air at start-up) (steam reforming, partial oxidation reforming). Etc.) to generate a reformed fuel gas, and this reformed fuel gas is supplied to the fuel electrode side of the fuel cell stack 21.

オフガス燃焼室24は、燃料電池セルスタック21の発電に伴い生じる残余燃料ガスを燃焼処理する為のものであり、燃料電池セルスタック21の燃料電池セル21aの燃料極側及び酸素極側の各排出側と接続されている。このオフガス燃焼室24では、燃料極側から排出された反応燃料ガスと、酸素極側から排出された酸素を含む空気とを燃焼させることによって高温の排気ガスを生成し、この排気ガスで燃料改質器23等を加熱してから、排気通路16を介して外部に排出する。   The off-gas combustion chamber 24 is for burning the remaining fuel gas generated by the power generation of the fuel cell stack 21, and each discharge on the fuel electrode side and the oxygen electrode side of the fuel cell 21 a of the fuel cell stack 21. Connected with the side. In the off-gas combustion chamber 24, high-temperature exhaust gas is generated by burning the reaction fuel gas discharged from the fuel electrode side and the air containing oxygen discharged from the oxygen electrode side, and the fuel reforming is performed with the exhaust gas. After heating the mass device 23 and the like, it is discharged to the outside through the exhaust passage 16.

尚、燃料電池発電モジュール2から排出される排気ガスは、排気通路16に設けられた排熱回収装置6の熱交換器にて排熱回収循環回路を循環する湯水との間で熱交換され温度が低下した後に外部に排出される。排気ガス中に含まれる水蒸気は、熱交換によって冷却されて凝縮水となる。   The exhaust gas discharged from the fuel cell power generation module 2 is heat-exchanged with the hot water circulating in the exhaust heat recovery circuit in the heat exchanger of the exhaust heat recovery device 6 provided in the exhaust passage 16 to be heated. After being reduced, it is discharged outside. The water vapor contained in the exhaust gas is cooled by heat exchange and becomes condensed water.

次に、本発明に関連する燃料電池発電モジュール2の発電運転の停止時における発電運転停止制御について説明する。
制御ユニット9は、燃料電池発電モジュール2における発電運転を停止する際には、燃料電池発電モジュール2からの電力取出しを停止すると共に、燃料電池発電モジュール2への燃料ガスと酸化剤ガスと水蒸気改質用の純水の供給を停止し、その後に、燃料電池発電モジュール2の温度が第1設定温度(例えば400℃)以下になった場合に、燃料ガスと酸化剤ガスと水蒸気改質用の純水を夫々の設定量で且つ間欠的に供給する発電運転停止制御を実行可能である。
Next, power generation operation stop control when the power generation operation of the fuel cell power generation module 2 related to the present invention is stopped will be described.
When stopping the power generation operation in the fuel cell power generation module 2, the control unit 9 stops taking out the power from the fuel cell power generation module 2, and also supplies the fuel gas, the oxidant gas, and the steam reforming to the fuel cell power generation module 2. The supply of quality pure water is stopped, and when the temperature of the fuel cell power generation module 2 falls below the first set temperature (for example, 400 ° C.), the fuel gas, the oxidant gas, and the steam reforming It is possible to execute power generation operation stop control for supplying pure water intermittently at each set amount.

さらに、制御ユニット9は、燃料電池発電モジュール2の温度が第1設定温度以下になった後に所定温度(例えば50℃)低下する毎に、燃料ガスと酸化剤ガスと水蒸気改質用の純水を夫々供給し、燃料電池発電モジュール2の温度が第2設定温度(例えば100℃)以下になった場合に、間欠的な供給を停止する発電運転停止制御を実行可能である。   Further, the control unit 9 performs the fuel gas, the oxidant gas, and the pure water for steam reforming whenever the temperature of the fuel cell power generation module 2 decreases by a predetermined temperature (for example, 50 ° C.) after the temperature becomes equal to or lower than the first set temperature. , And when the temperature of the fuel cell power generation module 2 becomes equal to or lower than a second set temperature (for example, 100 ° C.), the power generation operation stop control for stopping the intermittent supply can be executed.

図2に示すように、制御ユニット9に検知信号を送信する各種のセンサのうちの1つであるモジュール温度センサ31が、複数の燃料電池セル21aのうちの1本の燃料電池セル21aの中段部に設けられている。このモジュール温度センサ31は、燃料電池発電モジュール2の温度を検知して、制御ユニット9に送信するものである。尚、モジュール温度センサ31の取付け位置は、燃料電池発電モジュール2の温度を検知可能であれば、適宜変更可能である。   As shown in FIG. 2, the module temperature sensor 31, which is one of various sensors that transmit a detection signal to the control unit 9, has a middle stage of one fuel cell 21 a among the plurality of fuel cells 21 a. Provided in the department. The module temperature sensor 31 detects the temperature of the fuel cell power generation module 2 and transmits it to the control unit 9. The mounting position of the module temperature sensor 31 can be changed as appropriate as long as the temperature of the fuel cell power generation module 2 can be detected.

次に、発電運転停止時に、制御ユニット9により自動的に実行される、発電運転停止制御について、図3のフローチャートに基づいて説明する。尚、図中の符号Si(i=1,2,・・)は各ステップを示す。この発電運転停止制御プログラムは、制御ユニット9に予め格納されている。図4には、この発電運転停止制御を実行した際の燃料電池発電モジュール2の温度の変化を図示している。尚、図4においては、燃料ガスと酸化剤ガスと純水の総供給量や時間間隔は、単に変化傾向を示すものであり、具体的な値を示しているものではない。   Next, the power generation operation stop control that is automatically executed by the control unit 9 when the power generation operation is stopped will be described based on the flowchart of FIG. 3. In the figure, the symbol Si (i = 1, 2,...) Indicates each step. This power generation operation stop control program is stored in the control unit 9 in advance. FIG. 4 illustrates a change in the temperature of the fuel cell power generation module 2 when the power generation operation stop control is executed. In FIG. 4, the total supply amount and the time interval of the fuel gas, the oxidant gas, and the pure water merely show a change tendency, and do not show specific values.

図3のフローチャートにおいて、この制御が開始されると、最初にS1において、ユーザーの操作や各種のセンサの検知信号等に基づいて発電運転の停止条件成立か否かを判定する。発電運転を停止する為の条件が成立している場合には、S1の判定がYesとなり、S2に移行し、S1の判定がNoのうちはリターンする。   In the flowchart of FIG. 3, when this control is started, first, in S1, it is determined whether or not a stop condition for power generation operation is satisfied based on a user operation, detection signals of various sensors, and the like. If the conditions for stopping the power generation operation are satisfied, the determination in S1 is Yes, the process proceeds to S2, and the determination returns in S1 if No.

次に、S2において、燃料電池発電モジュール2における発電運転を停止する際には、燃料電池発電モジュール2からの電力取出しを停止すると共に、燃料電池発電モジュール2への燃料ガスと酸化剤ガスと水蒸気改質用の純水の供給を停止し、S3に移行する。   Next, when the power generation operation in the fuel cell power generation module 2 is stopped in S2, the power extraction from the fuel cell power generation module 2 is stopped, and the fuel gas, oxidant gas, and water vapor to the fuel cell power generation module 2 are stopped. The supply of the pure water for reforming is stopped, and the process proceeds to S3.

次に、S3において、制御ユニット9は、温度センサ31の検知信号を読み込み、この検知信号に基づいて、燃料電池発電モジュール2の温度(燃料電池セルスタック21の温度)を算出し、S4に移行し、燃料電池発電モジュール2の温度が第1設定温度(例えば400℃)以下か否かを判定し、燃料電池発電モジュール2の温度が第1設定温度以下の場合には、S4の判定がYesとなり、S5に移行し、S4の判定がNoのうちはS3,S4を繰り返す。   Next, in S3, the control unit 9 reads the detection signal of the temperature sensor 31, calculates the temperature of the fuel cell power generation module 2 (temperature of the fuel cell stack 21) based on this detection signal, and proceeds to S4. Then, it is determined whether or not the temperature of the fuel cell power generation module 2 is equal to or lower than a first set temperature (for example, 400 ° C.). If the temperature of the fuel cell power generation module 2 is equal to or lower than the first set temperature, the determination in S4 is Yes. Then, the process proceeds to S5, and S3 and S4 are repeated when the determination of S4 is No.

尚、第1設定温度は、燃料電池発電モジュール2内の燃料電池セルスタック21の内部へ酸化剤ガスの逆流が開始する温度又はその近傍温度である。即ち、発電運転の停止直後は、燃料電池セルスタック21の内部とオフガス燃焼室24との間に圧力差がなく、酸化剤ガスや燃料改質ガスは拡散せずにガス濃度分布が安定した状態下で、燃料電池発電モジュール2の温度は徐々に低下する。   The first set temperature is a temperature at which the reverse flow of the oxidant gas starts into the fuel cell stack 21 in the fuel cell power generation module 2 or a temperature in the vicinity thereof. That is, immediately after the power generation operation is stopped, there is no pressure difference between the inside of the fuel cell stack 21 and the off-gas combustion chamber 24, and the oxidant gas and the fuel reformed gas are not diffused and the gas concentration distribution is stable. Below, the temperature of the fuel cell power generation module 2 gradually decreases.

しかし、燃料電池発電モジュール2の温度がある程度低下すると、燃料電池セルスタック21の内部とオフガス燃焼室24との間に圧力差が生じてしまい、オフガス燃焼室24に残留している酸化剤ガスが、拡散によって燃料電池セルスタック21の内部への逆流が開始してしまう。この酸化剤ガスの逆流が開始される温度(燃料電池セルスタック21の内部に酸化剤ガスを吸収拡散する温度)は、燃料電池発電モジュール2の能力に依存するので、予め製造段階の試験等で算出しておき、この算出された温度を第1設定温度として設定する。   However, when the temperature of the fuel cell power generation module 2 decreases to some extent, a pressure difference is generated between the inside of the fuel cell stack 21 and the offgas combustion chamber 24, and the oxidant gas remaining in the offgas combustion chamber 24 is reduced. As a result of the diffusion, the back flow into the fuel cell stack 21 starts. The temperature at which the reverse flow of the oxidant gas is started (the temperature at which the oxidant gas is absorbed and diffused inside the fuel cell stack 21) depends on the capability of the fuel cell power generation module 2, so The calculated temperature is set as the first set temperature.

次に、S5において、制御ユニット9は、発電用空気供給装置4と燃料ガス供給装置5と純水供給装置7等を制御することで、燃料電池発電モジュール2に燃料ガスと酸化剤ガスと水蒸気改質用の純水を夫々の設定量で供給し、S6に移行する。   Next, in S <b> 5, the control unit 9 controls the power generation air supply device 4, the fuel gas supply device 5, the pure water supply device 7, and the like, so that the fuel cell power generation module 2 is supplied with fuel gas, oxidant gas, and water vapor. The pure water for reforming is supplied at each set amount, and the process proceeds to S6.

尚、燃料ガス及び水蒸気改質用の純水の夫々の設定量は、燃料電池発電モジュール2内の燃料電池セルタック21の内部を燃料ガスと水蒸気改質用の純水とから生成される改質燃料ガスで充満可能な量以上に設定されている。   The set amount of each of the fuel gas and the pure water for steam reforming is the reforming amount generated from the fuel gas and the pure water for steam reforming inside the fuel cell cell tack 21 in the fuel cell power generation module 2. It is set to be more than the amount that can be filled with fuel gas.

具体的に、燃料ガス及び水蒸気改質用の純水の夫々の設定量は、これらから生成される改質燃料ガスの量が燃料電池セルスタック21の内部容積の1.5倍程度となるような量に設定されるが、特にこの値に限定する必要はなく、1回の供給で燃料電池セルタック21の内部を改質燃料ガスで充満可能であれば、適宜変更可能である。また、酸化剤ガスの設定量は、燃料電池セルタック21の内部から流出した改質燃料ガスと混合した際に、改質燃料ガスが発火限界濃度以下になるような量に設定されることが望ましい。   Specifically, the set amount of each of the fuel gas and the pure water for steam reforming is such that the amount of the reformed fuel gas generated therefrom is about 1.5 times the internal volume of the fuel cell stack 21. However, the value is not particularly limited to this value, and can be appropriately changed as long as the inside of the fuel cell stack 21 can be filled with the reformed fuel gas by one supply. Further, it is desirable that the set amount of the oxidant gas is set to such an amount that the reformed fuel gas becomes the ignition limit concentration or less when mixed with the reformed fuel gas flowing out from the inside of the fuel cell cell tack 21. .

次に、制御ユニット9は、温度センサ31の検知信号を読み込み、この検知信号に基づいて、燃料電池発電モジュール2の温度(燃料電池セルスタック21の温度)を算出し、S7に移行し、燃料電池発電モジュール2の温度が所定温度(例えば50℃)低下したか否かを判定し、燃料電池発電モジュール2の温度が所定温度低下した場合には、S7の判定がYesとなり、S5に移行して、S5〜S7を繰り返す。   Next, the control unit 9 reads the detection signal of the temperature sensor 31, calculates the temperature of the fuel cell power generation module 2 (the temperature of the fuel cell stack 21) based on this detection signal, proceeds to S7, and proceeds to step S7. It is determined whether or not the temperature of the battery power generation module 2 has decreased by a predetermined temperature (for example, 50 ° C.). If the temperature of the fuel cell power generation module 2 has decreased by a predetermined temperature, the determination of S7 becomes Yes, and the process proceeds to S5. Then, S5 to S7 are repeated.

即ち、図4に示すように、燃料電池発電モジュール2の温度は、発電運転中は700℃以上の高温状態であるが、発電運転を停止した直後(時間t1)に僅かに上昇した後は徐々に低下し、燃料電池発電モジュール2の温度が、第1設定温度になった場合(時間t2)に、燃料電池発電モジュール2に燃料ガスと酸化剤ガスと水蒸気改質用の純水を夫々の設定量で供給する。   That is, as shown in FIG. 4, the temperature of the fuel cell power generation module 2 is in a high temperature state of 700 ° C. or higher during the power generation operation, but gradually increases immediately after the power generation operation is stopped (time t1). When the temperature of the fuel cell power generation module 2 reaches the first set temperature (time t2), the fuel cell power generation module 2 is supplied with fuel gas, oxidant gas, and pure water for steam reforming, respectively. Supply in set amount.

その後、所定温度低下する毎(時間t3〜t8)に、燃料ガスと酸化剤ガスと水蒸気改質用の純水を夫々の設定量で供給する。こうすることで、所定温度の低下を起因として、燃料電池発電モジュール2に燃料ガスと酸化剤ガスと水蒸気改質用の純水を間欠的に供給することができる。   Thereafter, each time the temperature is lowered (time t3 to t8), fuel gas, oxidant gas, and pure water for steam reforming are supplied in respective set amounts. By doing so, fuel gas, oxidant gas, and pure water for steam reforming can be intermittently supplied to the fuel cell power generation module 2 due to a decrease in the predetermined temperature.

このため、時間t2に燃料電池発電モジュール2の温度が第1設定温度に低下した後は、燃料電池セルスタック21の内部を改質燃料ガスで常時充満させることができる。尚、燃料ガスと酸化剤ガスと純水が燃料電池発電モジュール2に供給される間隔は、燃料電池発電モジュール2の温度が低下すると共に長くなるので、燃料電池発電モジュール2に供給される総量も時間単位で減少する。   For this reason, after the temperature of the fuel cell power generation module 2 drops to the first set temperature at time t2, the inside of the fuel cell stack 21 can be constantly filled with the reformed fuel gas. The interval at which the fuel gas, the oxidant gas and the pure water are supplied to the fuel cell power generation module 2 becomes longer as the temperature of the fuel cell power generation module 2 decreases, so that the total amount supplied to the fuel cell power generation module 2 is also increased. Decrease in hours.

S7の判定がNoの場合、S8に移行して、燃料電池発電モジュール2の温度が第2設定温度(例えば100℃)を下回ったか否かを判定し、燃料電池発電モジュール2の温度が第2設定温度を下回った場合には、S8の判定がYesとなり、この一連の制御を終了し、S8の判定がNoの場合は、S6に移行する。尚、この一連の制御が終了した後に、酸化剤ガス及び改質用空気を燃料電池発電モジュール2に供給することで、残留している水蒸気をパージしながら燃料電池発電モジュール2の内部を常温まで冷却しても良い。   When the determination in S7 is No, the process proceeds to S8, where it is determined whether or not the temperature of the fuel cell power generation module 2 is lower than a second set temperature (for example, 100 ° C.), and the temperature of the fuel cell power generation module 2 is the second. If the temperature is lower than the set temperature, the determination in S8 is Yes, and this series of control is terminated. If the determination in S8 is No, the process proceeds to S6. In addition, after this series of control is completed, the inside of the fuel cell power generation module 2 is brought to room temperature while purging the remaining water vapor by supplying the oxidant gas and reforming air to the fuel cell power generation module 2. It may be cooled.

次に、本発明の固体酸化物形燃料電池1の作用及び効果について説明する。
制御ユニット9(発電運転停止制御手段)は、燃料電池発電モジュール2における発電運転を停止する際には、燃料電池発電モジュール2からの電力取出しを停止すると共に、燃料電池発電モジュール2への燃料ガスと酸化剤ガスと水蒸気改質用の純水の供給を停止し、その後に、燃料電池発電モジュール2の温度が第1設定温度以下になった場合に、燃料ガスと酸化剤ガスと水蒸気改質用の純水を夫々の設定量で且つ間欠的に供給する。
Next, the operation and effect of the solid oxide fuel cell 1 of the present invention will be described.
When stopping the power generation operation in the fuel cell power generation module 2, the control unit 9 (power generation operation stop control means) stops taking out the power from the fuel cell power generation module 2 and also supplies the fuel gas to the fuel cell power generation module 2. When the temperature of the fuel cell power generation module 2 becomes equal to or lower than the first set temperature, the fuel gas, the oxidant gas, and the steam reforming are stopped. The pure water for use is supplied intermittently at each set amount.

従って、燃料電池発電モジュール2の燃料電池セルスタック21の内部に、燃料ガスと純水とから生成される改質燃料ガスを間欠的に供給することで、燃料ガスや純水の連続的な供給と比較して、燃料ガスや純水の消費を極力抑制しつつ、燃料電池セルスタック21の内部のガス濃度分布に偏りが生じて局部電池が発生するのを防止でき、燃料電池セルスタック21の損傷を防止することができる。   Therefore, by continuously supplying the reformed fuel gas generated from the fuel gas and pure water into the fuel cell stack 21 of the fuel cell power generation module 2, the fuel gas and pure water are continuously supplied. In comparison with the fuel cell stack 21, the consumption of fuel gas and pure water can be suppressed as much as possible, and the concentration of gas inside the fuel cell stack 21 can be prevented from being biased to generate local batteries. Damage can be prevented.

また、燃料電池発電モジュール2の温度が第1設定温度以下になった後に、燃料ガスと純水を供給すると同時に酸化剤ガスを供給することで、燃料電池セルスタック21から流出する改質燃料ガスを酸化剤ガスによって発火限界濃度以下に薄めることができる。   Further, after the temperature of the fuel cell power generation module 2 becomes equal to or lower than the first set temperature, the reformed fuel gas flowing out from the fuel cell stack 21 is supplied by supplying the fuel gas and pure water and simultaneously supplying the oxidant gas. Can be diluted to below the ignition limit concentration by oxidizing gas.

さらに、制御ユニット9は、燃料電池発電モジュール2の温度が第1設定温度以下になった後に所定温度低下する毎に、燃料ガスと酸化剤ガスと水蒸気改質用の純水を夫々供給するので、燃料電池セルスタック21の内部のガス濃度分布の偏りを抑制しつつ、燃料電池発電モジュール2を迅速に冷却することができる。   Furthermore, the control unit 9 supplies fuel gas, oxidant gas, and pure water for steam reforming each time the temperature of the fuel cell power generation module 2 decreases by a predetermined temperature after the temperature becomes equal to or lower than the first set temperature. The fuel cell power generation module 2 can be quickly cooled while suppressing the deviation of the gas concentration distribution inside the fuel cell stack 21.

さらにまた、第1設定温度は、燃料電池発電モジュール2内の燃料電池セルスタック21の内部へ酸化剤ガスの逆流が開始する温度又はその近傍温度であるので、燃料電池発電モジュール2の温度が燃料電池セルスタック21の内部のガス濃度分布に偏りが生じ始める第1設定温度以下に低下するまで、燃料ガスや純水を供給しないことで、燃料ガスや純水の消費を確実に抑制することができる。   Furthermore, since the first set temperature is a temperature at which the reverse flow of the oxidant gas starts into the fuel cell stack 21 in the fuel cell power generation module 2 or in the vicinity thereof, the temperature of the fuel cell power generation module 2 is the fuel. By not supplying the fuel gas or pure water until the gas concentration distribution inside the battery cell stack 21 is lowered below the first set temperature at which the bias begins to occur, consumption of the fuel gas or pure water can be reliably suppressed. it can.

また、燃料ガス及び水蒸気改質用の純水の夫々の設定量は、燃料電池発電モジュール2内の燃料電池セルスタック21の内部を燃料ガスと水蒸気改質用の純水とから生成される改質燃料ガスで充満可能な量以上に設定されるので、燃料電池セルスタック21の内部酸化剤ガスの逆流を確実に防止することで、燃料電池セルスタック21の損傷を確実に防止することができる。   In addition, the respective set amounts of the fuel gas and the pure water for steam reforming are modified in the fuel cell stack 21 in the fuel cell power generation module 2 to be generated from the fuel gas and the pure water for steam reforming. Since it is set to be more than the amount that can be filled with the quality fuel gas, it is possible to reliably prevent the fuel cell stack 21 from being damaged by reliably preventing the backflow of the internal oxidant gas in the fuel cell stack 21. .

次に、前記実施例を部分的に変更した形態について説明する。
[1]前記実施例の発電運転停止制御において、第1設定温度として、燃料電池発電モジュール2内の燃料電池セルスタック21の内部へ酸化剤ガスの逆流が開始する温度又はその近傍温度に設定しているが、特にこの温度に限定する必要はなく、第1設定温度として、燃料電池発電モジュール2の起動時の立ち上げ運転を必要としない再稼働可能な限界温度(着火可能な限界温度)に設定しても良い。
Next, a mode in which the above embodiment is partially changed will be described.
[1] In the power generation operation stop control according to the above embodiment, the first set temperature is set to a temperature at which the reverse flow of the oxidant gas starts into the fuel cell stack 21 in the fuel cell power generation module 2 or a temperature in the vicinity thereof. However, it is not necessary to limit to this temperature in particular, and the first set temperature is set to a reusable limit temperature (limit temperature at which ignition is possible) that does not require start-up operation at the time of startup of the fuel cell power generation module 2. May be set.

[2]前記実施例の発電運転停止制御において、所定温度の低下を起因として、燃料電池発電モジュール2に燃料ガスと酸化剤ガスと純水を間欠的に供給しているが、特にこの制御に限定する必要はなく、燃料電池発電モジュール2の温度が第1設定温度以下になった後に、設定時間の経過を起因として、燃料ガスと酸化剤ガスと純水を間欠的に供給しても良い。 [2] In the power generation operation stop control according to the above embodiment, fuel gas, oxidant gas and pure water are intermittently supplied to the fuel cell power generation module 2 due to a decrease in the predetermined temperature. It is not necessary to limit, and after the temperature of the fuel cell power generation module 2 becomes equal to or lower than the first set temperature, the fuel gas, the oxidant gas, and the pure water may be intermittently supplied due to the elapse of the set time. .

[3]前記実施例の発電運転停止制御において、第1,第2設定温度や所定温度の値は、ほんの一例を示したに過ぎず、燃料電池発電モジュール2の能力等に応じて適宜変更可能である。 [3] In the power generation operation stop control of the above-described embodiment, the values of the first and second set temperatures and the predetermined temperature are merely examples, and can be appropriately changed according to the capability of the fuel cell power generation module 2 and the like. It is.

[4]その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。 [4] In addition, those skilled in the art can implement the present invention by adding various modifications without departing from the spirit of the present invention, and the present invention includes such modifications. It is.

1 固体酸化物形燃料電池
2 燃料電池発電モジュール
9 制御ユニット
21 燃料電池セルスタック


DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid oxide fuel cell 2 Fuel cell power generation module 9 Control unit 21 Fuel cell stack


Claims (4)

燃料ガスを水蒸気改質して生成した改質燃料ガスと酸化剤ガスとを燃料電池発電モジュールの燃料電池セルスタックに供給して発電運転を行う固体酸化物形燃料電池において、
前記燃料電池発電モジュールにおける発電運転を停止する際には、前記燃料電池発電モジュールからの電力取出しを停止すると共に、前記燃料電池発電モジュールへの燃料ガスと酸化剤ガスと水蒸気改質用の純水の供給を停止し、その後に、前記燃料電池発電モジュールの温度が第1設定温度以下になった場合に、前記燃料ガスと前記酸化剤ガスと前記水蒸気改質用の純水を夫々の設定量で且つ間欠的に供給する発電運転停止制御手段を備えたことを特徴とする固体酸化物形燃料電池。
In the solid oxide fuel cell that performs the power generation operation by supplying the reformed fuel gas generated by steam reforming the fuel gas and the oxidant gas to the fuel cell stack of the fuel cell power generation module,
When stopping the power generation operation in the fuel cell power generation module, power extraction from the fuel cell power generation module is stopped, and fuel gas, oxidant gas, and pure water for steam reforming to the fuel cell power generation module are stopped. Then, when the temperature of the fuel cell power generation module becomes equal to or lower than the first set temperature, the fuel gas, the oxidant gas, and the pure water for steam reforming are respectively set in amounts. And a power generation operation stop control means for intermittently supplying the solid oxide fuel cell.
前記発電運転停止制御手段は、前記燃料電池発電モジュールの温度が第1設定温度以下になった後に所定温度低下する毎に、前記燃料ガスと前記酸化剤ガスと前記水蒸気改質用の純水を夫々供給することを特徴とする請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池。   The power generation operation stop control means supplies the fuel gas, the oxidant gas, and the pure water for steam reforming each time the temperature of the fuel cell power generation module decreases by a predetermined temperature after the temperature falls below the first set temperature. The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein each is supplied. 前記第1設定温度は、前記燃料電池発電モジュール内の燃料電池セルスタックの内部へ前記酸化剤ガスの逆流が開始する温度又はその近傍温度であることを特徴とする請求項1又は2に記載の固体酸化物形燃料電池。   3. The first set temperature according to claim 1, wherein the first set temperature is a temperature at which the back flow of the oxidant gas starts into the fuel cell stack in the fuel cell power generation module or a temperature in the vicinity thereof. Solid oxide fuel cell. 前記燃料ガス及び前記水蒸気改質用の純水の夫々の設定量は、前記燃料電池発電モジュール内の燃料電池セルタックの内部を前記燃料ガスと前記水蒸気改質用の純水とから生成される前記改質燃料ガスで充満可能な量以上に設定されることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の固体酸化物形燃料電池。   Each set amount of the fuel gas and the pure water for steam reforming is generated from the fuel gas and the pure water for steam reforming inside the fuel cell cell tack in the fuel cell power generation module. The solid oxide fuel cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the solid oxide fuel cell is set to an amount that can be filled with the reformed fuel gas.
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