JP2018092914A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明者等は、燃料電池システムにおけるパージ動作の異常に対する回復手段について鋭意検討を重ねた。この結果、本発明者等は従来技術には下記のような問題があることを見出した。
本発明の実施の第1態様に係る燃料電池システムは、アノードに供給された燃料ガスとカソードに供給された酸化剤ガスの電気化学反応により発電する燃料電池と、前記アノードに前記燃料ガスを供給する供給経路と、前記アノードから排出されたアノードオフガスを前記燃料ガスとして前記供給経路へ戻すリサイクル経路と、前記リサイクル経路に配置された循環ポンプと、前記循環ポンプよりも上流側の前記リサイクル経路に接続し、且つ、前記アノードオフガスを外部へ排出する排出経路と、前記排出経路に設けられたパージ弁と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記パージ弁を開状態にして前記アノードオフガスを外部へ排出するパージ動作が異常であるか否かを判定し、前記パージ動作が異常であると判定した場合、前記アノードに供給される前記燃料ガスの流量を減少させる動作を行う。
(第1実施形態)
[装置構成]
まず、第1実施形態に係る燃料電池システム100の構成ついて、図1を参照しながら説明する。燃料電池システム100は、アノードに供給された燃料ガスとカソードに供給された酸化剤ガスの電気化学反応により発電する燃料電池1、アノードに燃料ガスを供給する供給経路(第1供給経路)2、カソードに酸化剤ガスを供給する供給経路(第2供給経路)8、及び、各部を制御する制御部12を備えている。
次に、第1実施形態の変形例1に係る燃料電池システム100の構成について、図3を参照して説明する。この変形例1の燃料電池システム100は、第1供給経路2に設けられた流量検出部21を更に備えている。また、判定部11は、パージ動作中に流量が所定流量未満である場合にパージ動作が異常であると判定する。それ以外の構成、作用及び効果は、図1に示す燃料電池システム100と同様であるので、その説明を省略する。
次に、第1実施形態の変形例2に係る燃料電池システム100の構成について、図4を参照して説明する。この変形例2の燃料電池システム100は、濃度検出部31を更に備えている。また、判定部11は、パージ動作中に水素濃度が所定濃度未満である場合にパージ動作が異常であると判定する。それ以外の構成、作用及び効果は、図1に示す燃料電池システム100と同様であるので、その説明を省略する。
第1実施形態に係る燃料電池システム100では、動作時に、循環ポンプ5によりリサイクル経路4を流れるアノードオフガスの流量を減少させて、アノードに供給される燃料ガスの流量を減少させた。これに対し、第2実施形態に係る燃料電池システム100では、動作時に、燃料電池1の発電量を低下させて、アノードに供給される燃料ガスの流量を減
少させる。これ以外の構成、作用及び効果については、第2実施形態に係る燃料電池システム100は第1実施形態に係る燃料電池システム100と同様であるため、その説明を省略する。
第1実施形態に係る燃料電池システム100では、判定部11によりパージ動作が異常であると判定された場合、動作を行った。これに対し、第3実施形態に係る燃料電池システム100では、判定部11によりパージ動作が異常であると判定された場合、燃料電池1に供給される燃料ガスの流量を増加させた後に、動作を行う。これ以外の構成、作用及び効果については、第2実施形態に係る燃料電池システム100は第1実施形態に係る燃料電池システム100と同様であるため、その説明を省略する。
第1実施形態に係る燃料電池システム100では、判定部11によりパージ動作が回復しないと判定された場合、動作を継続した。これに対し、第4実施形態に係る燃料電池システム100では、制御部12は、動作を行った後に、判定部11によりパージ動作が異常であると判定された場合、燃料電池システム100を停止する。これ以外の構成、作用及び効果については、第4実施形態に係る燃料電池システム100は第1実施形態に係る燃料電池システム100と同様であるため、その説明を省略する。
1a :電圧検出部
2 :第1供給経路(供給経路)
3 :圧力調整器
4 :リサイクル経路
5 :循環ポンプ
6 :第1排出経路(排出経路)
7 :パージ弁
11 :判定部
12 :制御部
21 :流量検出部
31 :濃度検出部
100 :燃料電池システム
Claims (10)
- アノードに供給された燃料ガスとカソードに供給された酸化剤ガスの電気化学反応により発電する燃料電池と、
前記アノードに前記燃料ガスを供給する供給経路と、
前記アノードから排出されたアノードオフガスを前記燃料ガスとして前記供給経路へ戻すリサイクル経路と、
前記リサイクル経路に配置された循環ポンプと、
前記循環ポンプよりも上流側の前記リサイクル経路に接続し、且つ、前記アノードオフガスを外部へ排出する排出経路と、
前記排出経路に設けられたパージ弁と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、前記パージ弁を開状態にして前記アノードオフガスを外部へ排出するパージ動作が異常であるか否かを判定し、
前記パージ動作が異常であると判定した場合、前記アノードに供給される前記燃料ガスの流量を減少させる動作を行う、燃料電池システム。 - 前記動作は、前記循環ポンプにより前記リサイクル経路を流れる前記アノードオフガスの流量を減少させる動作を含む、請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記動作は、前記燃料電池の発電量を低下させる動作を含む、請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記制御部は、前記パージ動作が異常であると判定した場合、前記燃料電池に供給される前記燃料ガスの流量を増加させた後に、前記動作を行う、請求項1〜3のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
- 前記制御部は、前記動作を行った後に、前記パージ動作が異常であると判定した場合、前記燃料電池システムを停止する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
- 前記燃料電池の発電電圧を検出する電圧検出部を更に備え、
前記制御部は、前記パージ動作中に前記発電電圧が所定電圧未満である場合に前記パージ動作が異常であると判定する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の燃料電池システム。 - 前記供給経路を流れる前記燃料ガスの流量及び前記排出経路を流れる前記アノードオフガスの流量の少なくともいずれか一方を検出する流量検出部を更に備え、
前記制御部は、前記パージ動作中に前記流量が所定流量未満である場合に前記パージ動作が異常であると判定する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の燃料電池システム。 - 前記燃料ガスは水素を含み、
外部へ排出される前記アノードオフガス中の水素濃度を検出する濃度検出部を更に備え、
前記制御部は、前記パージ動作中に前記水素濃度が所定濃度未満である場合に前記パージ動作が異常であると判定する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の燃料電池システム。 - 前記供給経路を流れる前記燃料ガスの圧力を調整する圧力調整器を更に備えている、請求項1〜8のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
- 前記圧力調整器は、ガバナである、請求項9に記載の燃料電池システム。
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