JP2018206509A - Fuel cell system and operation method thereof - Google Patents

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佳央 田村
Yoshihisa Tamura
佳央 田村
拓也 赤塚
Takuya Akatsuka
拓也 赤塚
吉田 潤
Jun Yoshida
潤 吉田
松本 拓
Taku Matsumoto
拓 松本
尾関 正高
Masataka Ozeki
正高 尾関
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Abstract

To keep the inside of a stopped fuel cell stack at a positive pressure for the atmospheric pressure, without increasing power consumption, in a system for generating power from appropriate number of fuel cell stacks according to the power generation amount.SOLUTION: A fuel cell system 100 includes multiple fuel cell stacks 1-1 through 1-N performing power generation by using fuel gas containing hydrogen and oxidant gas, a fuel gas supply path 2 for supplying fuel gas, and a control section 3. The control section 3 controls to generate power by changing the number of the multiple fuel cell stacks 1-1 through 1-N to be operated according to a target power generation amount, to supply fuel gas to the stopped fuel cell stacks 1-1 through 1-N, to stop discharge of unreacted fuel gas therefrom, thus keeping the inside of a stopped fuel cell stacks 1-1 through 1-N at a positive pressure for the atmospheric pressure. With such a configuration, power consumption for keeping the inside of the fuel cell stacks 1-1 through 1-N at a positive pressure for the atmospheric pressure can be reduced, and generation efficiency of the fuel cell system 100 can be improved.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は複数の燃料電池スタックに燃料ガスを供給して発電する燃料電池システムに関するものである。   The present invention relates to a fuel cell system that generates power by supplying fuel gas to a plurality of fuel cell stacks.

従来、この種燃料電池システムは、電解質層を燃料極(アノード)と空気極(カソード)で挟持してセルを構成し、燃料として水素を含む燃料ガスを、また空気極に酸素を含む空気を供給すると、電気化学反応により、電気エネルギーが得られる。1個の単電池で得られる発生電圧は1V未満であることが多いため、実用の燃料電池では単電池を積層して、高い電圧を得ている。   Conventionally, in this type of fuel cell system, an electrolyte layer is sandwiched between a fuel electrode (anode) and an air electrode (cathode) to form a cell, fuel gas containing hydrogen as fuel, and air containing oxygen in the air electrode. When supplied, electric energy is obtained by an electrochemical reaction. Since the generated voltage obtained by one unit cell is often less than 1 V, a practical fuel cell obtains a high voltage by stacking unit cells.

また近年、燃料電池システムは一般家庭用途だけでなく、車載や、業務用途としても用いられるようになっており、車載や業務用途では、一般家庭用途の燃料電池システムよりも大きな容量の発電能力が求められている。   In recent years, fuel cell systems have come to be used not only for general home use but also for in-vehicle use and business use. For in-vehicle use and business use, the capacity of power generation is larger than that for general home use fuel cell systems. It has been demanded.

大きな容量の発電量を実現するために、複数台の燃料電池スタックを並列構成となるように燃料ガス供給配管の連結を行い、必要な発電量を確保している(例えば、特許文献1参照)。   In order to realize a large amount of power generation, fuel gas supply pipes are connected so that a plurality of fuel cell stacks have a parallel configuration, and a necessary power generation amount is secured (for example, see Patent Document 1). .

また、複数台の燃料電池スタックで発電と停止を行う場合、発電停止状態の燃料電池スタック内への外気混入を防ぐために定期的に燃料電池スタックの上流の燃料ガス供給経路に設けられた弁(以下、燃料供給弁と呼ぶ)を開閉し、燃料電池スタック内へ燃料ガスを供給して大気圧に対して正圧にする制御を行っている。かかる制御を行うことで燃料電池スタック内の圧力が大気圧に対して負圧になることを防ぎ、燃料電池スタック内に空気が侵入しないようにすることで、燃料電池スタックの信頼性を確保している(例えば、特許文献2参照)。   In addition, when generating and stopping a plurality of fuel cell stacks, a valve (provided periodically in the fuel gas supply path upstream of the fuel cell stack to prevent outside air from being mixed into the fuel cell stack in a power generation stop state ( Hereinafter, the fuel supply valve is opened and closed, and fuel gas is supplied into the fuel cell stack so as to be positive with respect to the atmospheric pressure. This control prevents the fuel cell stack pressure from becoming negative relative to the atmospheric pressure, and ensures that the fuel cell stack is reliable by preventing air from entering the fuel cell stack. (For example, refer to Patent Document 2).

特開2012−18823号公報JP 2012-18823 A 特開2014−7169号公報JP 2014-7169 A

しかしながら、前記従来構成では、燃料供給弁の開閉による燃料供給弁の耐久劣化という課題を有していた。また、大きな容量の発電能力に対応するために複数台の燃料電池スタックを用いて発電を行う場合、発電停止状態の燃料電池スタックの数が増える程、燃料電池スタック内の圧力を大気圧に対して正圧に保つ為に燃料供給弁の数が増える。そのため、燃料電池システム全体として燃料供給弁を開閉する回数が増加し、燃料供給弁を動作するための消費電力が増大するという課題を有していた。   However, the conventional configuration has a problem that the durability of the fuel supply valve is deteriorated due to opening and closing of the fuel supply valve. In addition, when generating power using multiple fuel cell stacks in order to support a large capacity power generation capacity, the pressure in the fuel cell stack becomes higher than the atmospheric pressure as the number of fuel cell stacks in the power generation stop state increases. Therefore, the number of fuel supply valves increases to maintain a positive pressure. For this reason, the fuel cell system as a whole has a problem that the number of times of opening and closing the fuel supply valve is increased, and power consumption for operating the fuel supply valve is increased.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、停止された燃料電池スタックに燃料ガス供給経路を介して燃料ガスを供給可能な複数台の燃料電池スタックからなるシステムとすることで、燃料供給弁を用いることなく、発電停止状態の燃料電池スタックを大気圧に対して正圧に保つことができる燃料電池システムを提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and provides a fuel supply by providing a system comprising a plurality of fuel cell stacks capable of supplying fuel gas to a stopped fuel cell stack via a fuel gas supply path. An object of the present invention is to provide a fuel cell system that can maintain a fuel cell stack in a power generation stopped state at a positive pressure with respect to atmospheric pressure without using a valve.

前記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、水素を含む燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う複数の燃料電池スタックと、燃料ガスを供給する燃料ガス供給経路と、制御部と、を備え、制御部は、目標発電量に応じて複数の燃料電池スタックの運転台数を変えて発電させ、停止された燃料電池スタックに燃料ガスを供給し、該燃料電池スタックからの未反応燃料ガスの排出を閉止し、停止された燃料電池スタック内を大気圧に対して正圧にするものである。   In order to solve the above-described conventional problems, a fuel cell system according to the present invention includes a plurality of fuel cell stacks that generate power using a fuel gas containing hydrogen and an oxidant gas, and a fuel gas supply path for supplying the fuel gas. And a control unit, wherein the control unit generates power by changing the number of operating fuel cell stacks according to the target power generation amount, supplies fuel gas to the stopped fuel cell stack, and the fuel cell stack The discharge of unreacted fuel gas from the fuel cell is closed, and the stopped fuel cell stack is made positive with respect to the atmospheric pressure.

これによって、発電量に応じて複数の燃料電池スタックの運転台数を変えて発電させた場合、停止している複数の燃料電池スタックに対して、複数の燃料供給弁を開閉せずとも、停止している複数の燃料電池スタックを大気圧に対して正圧にすることができ、複数の燃料供給弁を削減し、燃料供給弁の耐久劣化の課題を解決できるとともに、燃料供給弁を開閉するための消費電力を削減することが可能となる。   As a result, when power is generated by changing the number of operating fuel cell stacks according to the amount of power generated, the fuel cell stack is stopped without opening and closing the fuel supply valves. The multiple fuel cell stacks can be made positive with respect to the atmospheric pressure, the multiple fuel supply valves can be reduced, the problem of durability deterioration of the fuel supply valves can be solved, and the fuel supply valves can be opened and closed It becomes possible to reduce the power consumption.

また、本発明の燃料電池システムは、水素を含む燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う複数の燃料電池スタックと、複数の燃料電池スタックに燃料ガスを供給する燃料ガス供給経路と、複数の燃料電池スタックのそれぞれから排出する未反応燃料ガスを、複数の燃料電池スタックのそれぞれの燃料ガス供給経路に合流させる複数の未反応燃料ガス循環経路と、複数の未反応燃料ガス循環経路のそれぞれに設けられた複数の未反応燃料ガス循環手段と、制御部と、を備え、制御部は、目標発電量に応じて複数の燃料電池スタックの運転台数を変えて発電させ、停止された燃料電池スタックに燃料ガスを供給し、停止された燃料電池スタック内ならびに未反応燃料ガス循環経路内を大気圧に対して正圧にするものである。   The fuel cell system of the present invention includes a plurality of fuel cell stacks that generate power using a fuel gas containing hydrogen and an oxidant gas, a fuel gas supply path that supplies fuel gas to the plurality of fuel cell stacks, A plurality of unreacted fuel gas circulation paths for joining unreacted fuel gas discharged from each of the plurality of fuel cell stacks to respective fuel gas supply paths of the plurality of fuel cell stacks; and a plurality of unreacted fuel gas circulation paths A plurality of unreacted fuel gas circulation means provided in each, and a control unit, wherein the control unit generates power by changing the number of operating fuel cell stacks according to the target power generation amount, and stops the fuel Fuel gas is supplied to the battery stack, and the inside of the stopped fuel cell stack and the inside of the unreacted fuel gas circulation path are made positive with respect to the atmospheric pressure.

これによって、発電量に応じて複数の燃料電池スタックの運転台数を変えて発電させる場合、安全の観点から燃料ガス供給経路、複数の燃料電池スタック、複数の未反応燃料ガス循環経路(以下、上記をまとめてアノード経路と呼ぶ)中の水素に空気が混入することを防止するために、アノード経路が大気圧に対して正圧になるように燃料電池システムを設計する。アノード経路が大気圧に対して正圧とするために、未反応燃料ガスも大気圧に対して正圧となるように設計する。これにより、停止している複数の燃料電池スタックならびに未反応燃料ガス循環経路に対して、複数の燃料供給弁を開閉せずとも、大気圧に対して正圧にすることができ、複数の燃料供給弁を削減し、燃料供給弁を開閉するための消費電力を削減することが可能となる。   As a result, when generating power by changing the number of operating fuel cell stacks according to the amount of power generation, from the viewpoint of safety, a fuel gas supply path, a plurality of fuel cell stacks, a plurality of unreacted fuel gas circulation paths (hereinafter referred to as the above) In order to prevent air from being mixed into hydrogen in the anode path), the fuel cell system is designed so that the anode path has a positive pressure with respect to the atmospheric pressure. In order for the anode path to have a positive pressure with respect to the atmospheric pressure, the unreacted fuel gas is designed to have a positive pressure with respect to the atmospheric pressure. As a result, the plurality of fuel cell stacks and the unreacted fuel gas circulation path can be made positive with respect to the atmospheric pressure without opening and closing the plurality of fuel supply valves. It is possible to reduce supply valves and reduce power consumption for opening and closing the fuel supply valves.

本発明の燃料電池システムは、発電停止状態の燃料電池スタック内の圧力を、燃料供給弁の開閉を行わずとも、大気圧に対して正圧に保つことが可能となるため、燃料供給弁を削減することが可能となる。これにより、燃料供給弁の開閉回数するための消費電力を削減することができ、燃料電池システムの発電効率向上を実現することができる。さらに、燃料供給弁の開閉回数増加による耐久劣化の課題を解消できるため、燃料電池システムの耐久性向上を実現できる。また、燃料供給弁を削減することで、燃料電池システムのコストを削減できる。   The fuel cell system of the present invention can maintain the pressure in the fuel cell stack in the power generation stopped state at a positive pressure with respect to the atmospheric pressure without opening and closing the fuel supply valve. It becomes possible to reduce. Thereby, the power consumption for opening and closing the fuel supply valve can be reduced, and the power generation efficiency of the fuel cell system can be improved. Furthermore, since the problem of durability deterioration due to an increase in the number of opening and closing of the fuel supply valve can be solved, the durability of the fuel cell system can be improved. Moreover, the cost of the fuel cell system can be reduced by reducing the fuel supply valves.

本発明の実施の形態1における燃料電池システムのブロック図1 is a block diagram of a fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態2における燃料電池システムのブロック図Block diagram of a fuel cell system according to Embodiment 2 of the present invention

第1の発明は、水素を含む燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う複数の燃料電池スタックと、燃料ガスを供給する燃料ガス供給経路と、制御部と、を備え、制御部は、目標発電量に応じて複数の燃料電池スタックの運転台数を変えて発電させ、停止された燃料
電池スタックに燃料ガスを供給し、該燃料電池スタックからの未反応燃料ガスの排出を閉止し、停止された燃料電池スタック内を大気圧に対して正圧にすることにより、燃料電池スタック内を大気圧に対して正圧にするための燃料供給弁を削減することが可能となり、燃料供給弁を開閉するための消費電力を削減することができ、燃料電池システムの発電効率を向上することができる。
A first invention includes a plurality of fuel cell stacks that generate electric power using a fuel gas containing hydrogen and an oxidant gas, a fuel gas supply path for supplying fuel gas, and a control unit. , Generating power by changing the number of operating fuel cell stacks according to the target power generation amount, supplying fuel gas to the stopped fuel cell stack, and closing discharge of unreacted fuel gas from the fuel cell stack, By making the inside of the stopped fuel cell stack a positive pressure with respect to the atmospheric pressure, it becomes possible to reduce the fuel supply valve for making the inside of the fuel cell stack a positive pressure with respect to the atmospheric pressure. The power consumption for opening and closing can be reduced, and the power generation efficiency of the fuel cell system can be improved.

第2の発明は、水素を含む燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う複数の燃料電池スタックと、複数の燃料電池スタックに燃料ガスを供給する燃料ガス供給経路と、複数の燃料電池スタックのそれぞれから排出する未反応燃料ガスを、複数の燃料電池スタックのそれぞれの燃料ガス供給経路に合流させる複数の未反応燃料ガス循環経路と、複数の未反応燃料ガス循環経路のそれぞれに設けられた複数の未反応燃料ガス循環手段と、制御部と、を備え、制御部は、目標発電量に応じて複数の燃料電池スタックの運転台数を変えて発電させ、停止された燃料電池スタックに燃料ガスを供給し、停止された前記燃料電池スタック内ならびに未反応燃料ガス循環経路内を大気圧に対して正圧にすることにより、燃料電池スタック内ならびに未反応燃料ガス循環経路内を大気圧に対して正圧にするための燃料供給弁を削減することが可能となり、燃料供給弁を開閉するための消費電力を削減することができ、燃料電池システムの発電効率を向上することができる。   A second invention includes a plurality of fuel cell stacks that generate power using a fuel gas containing hydrogen and an oxidant gas, a fuel gas supply path for supplying fuel gas to the plurality of fuel cell stacks, and a plurality of fuel cells. The unreacted fuel gas discharged from each of the stacks is provided in each of a plurality of unreacted fuel gas circulation paths for joining the respective fuel gas supply paths of the plurality of fuel cell stacks and a plurality of unreacted fuel gas circulation paths. A plurality of unreacted fuel gas circulation means and a control unit. The control unit generates power by changing the number of operating fuel cell stacks according to the target power generation amount, and supplies fuel to the stopped fuel cell stack. By supplying gas and making the inside of the stopped fuel cell stack and the unreacted fuel gas circulation path positive with respect to the atmospheric pressure, the inside of the fuel cell stack and unreacted It is possible to reduce the fuel supply valve for making the inside of the gas gas circulation path positive with respect to the atmospheric pressure, reduce the power consumption for opening and closing the fuel supply valve, and Efficiency can be improved.

第3の発明は、特に、第2の発明の燃料電池システムにおいて、制御部は、運転中の複数の燃料電池スタックのそれぞれの発電量に基づいて未反応燃料ガス循環手段が運転中の複数の燃料電池スタックに供給する未反応燃料ガスの流量を制御することにより、燃料電池スタックの下流から燃料ガスを余らせて排出させ、未反応燃料ガスとして流量の制御を行うことができる。これにより、発電している燃料電池スタックに対して発電に必要な燃料ガスよりも多くの燃料ガスを供給することが可能となり、燃料電池スタックの電圧低下を防止し、燃料電池システムの安定した発電を実現することができる。   According to a third aspect of the invention, in particular, in the fuel cell system of the second aspect of the invention, the controller is configured to control the plurality of unreacted fuel gas circulation means that are operating based on the respective power generation amounts of the plurality of operating fuel cell stacks. By controlling the flow rate of the unreacted fuel gas supplied to the fuel cell stack, it is possible to discharge the excess fuel gas from the downstream of the fuel cell stack and control the flow rate as the unreacted fuel gas. As a result, it is possible to supply more fuel gas than the fuel gas necessary for power generation to the fuel cell stack that is generating power, preventing voltage drop of the fuel cell stack, and stable power generation of the fuel cell system. Can be realized.

第4の発明では、水素を含む燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う複数の燃料電池スタックと、燃料ガスを供給する燃料ガス供給経路とを備えた燃料電池システムの運転方法で、目標発電量に応じて複数の燃料電池スタックの運転台数を変えて発電させるステップと、停止された燃料電池スタックに燃料ガスを供給し、該燃料電池スタックからの未反応燃料ガスの排出を閉止し、停止された燃料電池スタック内を大気圧に対して正圧にするステップを実行することにより、燃料電池スタック内を大気圧に対して正圧にするための燃料供給弁を削減することが可能となり、燃料供給弁を開閉するための消費電力を削減することができ、燃料電池システムの発電効率を向上することができる。   According to a fourth aspect of the invention, there is provided a method of operating a fuel cell system including a plurality of fuel cell stacks that generate power using a fuel gas containing hydrogen and an oxidant gas, and a fuel gas supply path for supplying the fuel gas. A step of generating power by changing the number of operating fuel cell stacks according to the target power generation amount, supplying fuel gas to the stopped fuel cell stack, and closing discharge of unreacted fuel gas from the fuel cell stack By executing the step of making the inside of the stopped fuel cell stack positive with respect to the atmospheric pressure, the fuel supply valve for making the inside of the fuel cell stack positive with respect to the atmospheric pressure can be reduced. Thus, power consumption for opening and closing the fuel supply valve can be reduced, and the power generation efficiency of the fuel cell system can be improved.

第5の発明では、水素を含む燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う複数の燃料電池スタックと、複数の燃料電池スタックに燃料ガスを供給する燃料ガス供給経路と、複数の燃料電池スタックのそれぞれから排出する未反応燃料ガスを、複数の燃料電池スタックのそれぞれの燃料ガス供給経路に合流させる複数の未反応燃料ガス循環経路と、複数の未反応燃料ガス循環経路のそれぞれに設けられた複数の未反応燃料ガス循環手段とを備えた燃料電池システムの運転方法で、目標発電量に応じて複数の燃料電池スタックの運転台数を変えて発電させるステップと、停止された燃料電池スタックに燃料ガスを供給し、停止された前記燃料電池スタック内ならびに未反応燃料ガス循環経路内を大気圧に対して正圧にするステップとを実行することにより、燃料電池スタック内ならびに未反応燃料ガス循環経路内を大気圧に対して正圧にするための燃料供給弁を削減することが可能となり、燃料供給弁を開閉するための消費電力を削減することができ、燃料電池システムの発電効率を向上することができる。   In the fifth invention, a plurality of fuel cell stacks for generating power using a fuel gas containing hydrogen and an oxidant gas, a fuel gas supply path for supplying fuel gas to the plurality of fuel cell stacks, and a plurality of fuel cells The unreacted fuel gas discharged from each of the stacks is provided in each of a plurality of unreacted fuel gas circulation paths for joining the respective fuel gas supply paths of the plurality of fuel cell stacks and a plurality of unreacted fuel gas circulation paths. A method of operating a fuel cell system including a plurality of unreacted fuel gas circulation means, generating a power by changing the number of operating fuel cell stacks according to a target power generation amount, and stopping the fuel cell stack. Supplying a fuel gas and setting the inside of the stopped fuel cell stack and the unreacted fuel gas circulation path to a positive pressure with respect to the atmospheric pressure. This makes it possible to reduce the fuel supply valve for making the pressure inside the fuel cell stack and the unreacted fuel gas circulation path positive with respect to the atmospheric pressure, and reduce the power consumption for opening and closing the fuel supply valve. And the power generation efficiency of the fuel cell system can be improved.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における燃料電池システムのブロック図を示すものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the present embodiment.
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a block diagram of a fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention.

図1において、燃料電池システム100は、燃料電池スタック1−1〜1−Nと、燃料ガス供給経路2と、制御部3とを備える。Nは2以上の整数である。   In FIG. 1, the fuel cell system 100 includes fuel cell stacks 1-1 to 1-N, a fuel gas supply path 2, and a control unit 3. N is an integer of 2 or more.

ここで、複数の同一要素について付与された参照符号について説明しておく。例えば、燃料電池スタック1−1、1−2、1−Nの場合、添え字の1、2、Nは同一要素を互いに区別するために付与されたものであり、N個の燃料電池スタックがある場合にその燃料電池スタックの通し番号を表している。   Here, reference numerals assigned to a plurality of identical elements will be described. For example, in the case of the fuel cell stacks 1-1, 1-2, and 1-N, the subscripts 1, 2, and N are given to distinguish the same elements from each other, and N fuel cell stacks are provided. In some cases, the serial number of the fuel cell stack is indicated.

また、複数の同一要素を連続的に記載する符号について説明しておく。例えば、燃料電池スタック1−1〜1−3と記載した場合、この〜の符号は1−1、1−2、1−3を全て指し示していることを意味する。   Moreover, the code | symbol which describes several identical element continuously is demonstrated. For example, when the fuel cell stacks 1-1 to 1-3 are described, the symbols “˜” indicate that all of 1-1, 1-2, and 1-3 are indicated.

燃料電池スタック1−1〜1−Nは、燃料ガスと、酸化剤ガス供給器(図示せず)によって供給される酸化剤ガスとを用いて発電するものである。燃料電池スタック1−1〜1−Nとしては、固体高分子型燃料電池を用いる。   The fuel cell stacks 1-1 to 1-N generate power using fuel gas and an oxidant gas supplied by an oxidant gas supply unit (not shown). As the fuel cell stacks 1-1 to 1-N, solid polymer fuel cells are used.

燃料ガス供給経路2は、燃料ガスを燃料電池スタック1−1〜1−Nへと各々供給するための経路である。   The fuel gas supply path 2 is a path for supplying fuel gas to the fuel cell stacks 1-1 to 1-N.

制御部3は、制御機能を有するものであればよく、演算処理部(図示せず)と、制御プログラムを記憶する記憶部(図示せず)とを備える。演算処理部としては、CPUが例示される。記憶部としては、メモリーが例示される。   The control part 3 should just have a control function, and is provided with the arithmetic processing part (not shown) and the memory | storage part (not shown) which memorize | stores a control program. An example of the arithmetic processing unit is a CPU. An example of the storage unit is a memory.

燃料電池スタック1−1〜1−Nへは燃料ガス供給経路2から燃料ガスが供給され、燃料電池スタック1−1〜1−Nの出口は封止している。燃料電池スタック1−1〜1−Nで発電のために燃料ガスが消費されると、消費した量に相当する燃料ガスが燃料ガス供給経路2から燃料電池スタック1−1〜1−Nに供給される。また、燃料電池スタック1−1〜1−Nが発電停止している間に、燃料電池スタック1−1〜1−Nの温度低下などにより、燃料電池スタック1−1〜1−N内の燃料ガスが収縮した場合にも、燃料ガスが燃料ガス供給経路2から燃料電池スタック1−1〜1−Nに供給される。   Fuel gas is supplied from the fuel gas supply path 2 to the fuel cell stacks 1-1 to 1-N, and the outlets of the fuel cell stacks 1-1 to 1-N are sealed. When fuel gas is consumed for power generation in the fuel cell stacks 1-1 to 1-N, fuel gas corresponding to the consumed amount is supplied from the fuel gas supply path 2 to the fuel cell stacks 1-1 to 1-N. Is done. Further, while the power generation of the fuel cell stacks 1-1 to 1-N is stopped, the fuel in the fuel cell stacks 1-1 to 1-N is reduced due to a temperature drop of the fuel cell stacks 1-1 to 1-N. Even when the gas contracts, the fuel gas is supplied from the fuel gas supply path 2 to the fuel cell stacks 1-1 to 1-N.

以上のように構成された燃料電池システム100について、以下その動作、作用を説明する。   About the fuel cell system 100 comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

燃料電池システム100が発電を行う場合、必要な発電量に合わせて、燃料電池スタック1−1〜1−Nの中から発電を行う機器を決定する。燃料電池スタック1−1〜1−Nのうち発電するものには発電に使用した量に相当する燃料ガスが燃料ガス供給経路2から供給される。また、燃料電池スタック1−1〜1−Nのうち発電しないものに対しても、常に燃料ガス供給経路2から燃料ガスが供給されており、燃料電池スタック1−1〜1−Nのうち発電しないものの内部の圧力を大気圧に対して正圧に維持することができる。   When the fuel cell system 100 generates power, a device that generates power is determined from the fuel cell stacks 1-1 to 1-N according to the required power generation amount. Of the fuel cell stacks 1-1 to 1-N, the fuel gas corresponding to the amount used for power generation is supplied from the fuel gas supply path 2 to generate power. In addition, fuel gas is always supplied from the fuel gas supply path 2 to the fuel cell stacks 1-1 to 1-N that do not generate power, and the fuel cell stacks 1-1 to 1-N generate power. Although not, the internal pressure can be maintained at a positive pressure relative to the atmospheric pressure.

ここで、燃料電池システム100において、燃料電池スタック1−1のみが発電を行い、それ以外の燃料電池スタック1−2〜1−Nが発電しない場合について述べる。燃料電池スタック1−1は燃料ガス供給経路2から供給される燃料ガスを用いて発電を行う。燃料電池スタック1−2〜1−Nは発電をしていないが、燃料電池スタック1−2〜1−Nの温度低下などにより燃料ガスが収縮し、燃料電池スタック1−2〜1−Nの内部の圧力が低下する。その際、燃料電池スタック1−1と燃料電池スタック1−2〜1−Nの燃料ガス供給経路2が常に連通していることにより、燃料電池スタック1−2〜1−Nにも燃料ガスが供給される。それにより、燃料電池スタック1−2〜1−Nの内部の圧力を大気圧に対して正圧に維持することができる。   Here, in the fuel cell system 100, a case where only the fuel cell stack 1-1 generates power and the other fuel cell stacks 1-2 to 1-N do not generate power will be described. The fuel cell stack 1-1 generates power using the fuel gas supplied from the fuel gas supply path 2. The fuel cell stacks 1-2 to 1-N are not generating power, but the fuel gas contracts due to a temperature drop or the like of the fuel cell stacks 1-2 to 1-N, and the fuel cell stacks 1-2 to 1-N The internal pressure drops. At that time, since the fuel gas supply path 2 of the fuel cell stack 1-1 and the fuel cell stacks 1-2 to 1-N is always in communication, the fuel gas is also sent to the fuel cell stacks 1-2 to 1-N. Supplied. Thereby, the pressure inside the fuel cell stacks 1-2 to 1-N can be maintained at a positive pressure with respect to the atmospheric pressure.

つぎに、燃料電池システム100が発電を行わない場合、燃料電池スタック1−1〜1−Nは全て発電を実施しないが、燃料電池スタック1−1〜1−Nには、常時、燃料ガス供給経路2から燃料ガスが供給されている。このため、全ての燃料電池スタック1−1〜1−N内の圧力は大気圧に対して正圧に保たれる。   Next, when the fuel cell system 100 does not generate power, the fuel cell stacks 1-1 to 1-N do not generate power, but the fuel gas stacks 1-1 to 1-N are always supplied with fuel gas. Fuel gas is supplied from the path 2. For this reason, the pressure in all the fuel cell stacks 1-1 to 1-N is maintained at a positive pressure with respect to the atmospheric pressure.

以上のように、本実施の形態においては燃料電池システム100を、目標発電量に応じて複数の燃料電池スタック1−1〜1−Nの運転台数を変えて発電させ、停止された燃料電池スタック1−1〜1−Nに燃料ガスを供給し、該燃料電池スタック1−1〜1−Nからの未反応燃料ガスの排出を閉止し、停止された燃料電池スタック1−1〜1−N内を大気圧に対して正圧にすることにより、燃料電池スタック1−1〜1−N内を大気圧に対して正圧に保つための燃料供給弁のような電磁弁を削減することが可能となり、電磁弁を開閉するための消費電力を削減できる。このため、燃料電池システム100の発電効率向上を実現することができる。   As described above, in the present embodiment, the fuel cell system 100 generates power by changing the number of operating fuel cell stacks 1-1 to 1-N according to the target power generation amount, and is stopped. The fuel cell is supplied to the 1-1 to 1-N, the discharge of the unreacted fuel gas from the fuel cell stack 1-1 to 1-N is closed, and the stopped fuel cell stack 1-1 to 1-N By making the inside a positive pressure with respect to the atmospheric pressure, the number of electromagnetic valves such as a fuel supply valve for keeping the inside of the fuel cell stacks 1-1 to 1-N at a positive pressure with respect to the atmospheric pressure can be reduced. It becomes possible, and the power consumption for opening and closing the solenoid valve can be reduced. For this reason, the power generation efficiency of the fuel cell system 100 can be improved.

また、停止中のスタックのアノードに大気が進入すると、水素と酸素の混合気体が可燃性の範囲に入る可能がある。しかしながら、本実施の形態によれば、燃料電池スタック1−1〜1−N、燃料ガス供給経路2、未反応燃料ガス循環経路4−1〜4−Nの内部の圧力は発電、停止に関わらず、常に大気圧に対して正圧に保つことができるので、アノードで水素と酸素の混合気体が可燃性の範囲に入ることがない。   Further, when the atmosphere enters the anode of the stopped stack, the mixed gas of hydrogen and oxygen may enter the flammable range. However, according to the present embodiment, the internal pressures of the fuel cell stacks 1-1 to 1-N, the fuel gas supply path 2, and the unreacted fuel gas circulation paths 4-1 to 4-N are related to power generation and shutdown. In addition, since a positive pressure with respect to the atmospheric pressure can always be maintained, a mixed gas of hydrogen and oxygen does not enter the combustible range at the anode.

なお、本実施の形態では、燃料ガスとして、水素ガスを用いたが、これに限らず、都市ガス等の炭化水素、及びメタノール等のアルコールなどでも良い。   In the present embodiment, hydrogen gas is used as the fuel gas. However, the present invention is not limited to this, and hydrocarbons such as city gas and alcohols such as methanol may be used.

また、制御部3は、集中制御を行う単独の制御器で構成されていてもよく、互いに協働して、分散制御を行う複数の制御器で構成されていてもよい。   Moreover, the control part 3 may be comprised by the single controller which performs centralized control, and may be comprised by the some controller which cooperates mutually and performs distributed control.

なお、燃料電池スタック1−1〜1−Nは、固体高分子型燃料電池に限らず、固体酸化物型燃料電池、燐酸型燃料電池であってもよい。
(実施の形態2)
図2は、本発明の実施の形態2における燃料電池システムのブロック図を示すものである。
The fuel cell stacks 1-1 to 1-N are not limited to solid polymer fuel cells, but may be solid oxide fuel cells or phosphoric acid fuel cells.
(Embodiment 2)
FIG. 2 shows a block diagram of the fuel cell system according to Embodiment 2 of the present invention.

図2において、燃料電池システム200は、燃料電池スタック1−1〜1−Nと、燃料ガス供給経路2と、制御部3と、未反応燃料ガス循環経路4−1〜4−Nと、未反応燃料ガス循環手段5−1〜5−Nとを備える。   In FIG. 2, the fuel cell system 200 includes a fuel cell stack 1-1 to 1-N, a fuel gas supply path 2, a controller 3, an unreacted fuel gas circulation path 4-1 to 4-N, Reactive fuel gas circulation means 5-1 to 5-N.

実施の形態1と同様の構成要素については、同一符号を付与し、その説明はここでは省略する。また、参照符号についても実施の形態1と同様である。   Constituent elements that are the same as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted here. Reference numerals are also the same as those in the first embodiment.

燃料ガス循環経路4−1〜4−Nは、複数の燃料電池スタック1−1〜1−Nのそれぞれから排出する未反応燃料ガスを、複数の燃料電池スタック1−1〜1−Nのそれぞれの燃料ガス供給経路2に合流させるものである。   The fuel gas circulation paths 4-1 to 4-N pass unreacted fuel gas discharged from each of the plurality of fuel cell stacks 1-1 to 1-N to each of the plurality of fuel cell stacks 1-1 to 1-N. The fuel gas supply path 2 is joined.

未反応燃料ガス循環手段5−1〜5−Nは、流量計と燃料ガスを送るポンプによって構成されており、ポンプは未反応燃料ガスを昇圧して、燃料ガス供給経路2へ未反応燃料ガスを供給する。   The unreacted fuel gas circulation means 5-1 to 5-N are constituted by a flow meter and a pump for sending fuel gas. The pump pressurizes the unreacted fuel gas and supplies the unreacted fuel gas to the fuel gas supply path 2. Supply.

燃料電池スタック1−1〜1−Nへは燃料ガス供給経路2から燃料ガスが供給される。燃料電池スタック1−1〜1−Nにて発電するための反応に使用されなかった未反応燃料ガスは燃料電池スタック1−1〜1−Nの下流から排出され、未反応燃料ガス循環経路4−1〜4−Nを通して、それぞれの燃料電池スタック1−1〜1−Nに対応する燃料ガス供給経路2に循環する。未反応燃料ガス循環経路4−1〜4−Nを流通する未反応燃料ガスの流量は、未反応燃料ガス循環手段5−1〜5−Nにより制御する。未反応燃料ガスを燃料電池スタック1−1〜1−Nのうち発電するものに供給することで、燃料電池スタック1−1〜1−Nのうち発電するものに供給される燃料ガスの流量を、発電により消費される燃料ガスの流量よりも多くすることができる。これにより、燃料電池スタック1−1〜1−Nの発電を安定させ、燃料電池システム200の発電の信頼性を向上させることができる。このため、未反応燃料ガス循環手段5−1〜5−Nは、燃料電池スタック1−1〜1−Nのうち発電するものに対応したものだけ動作すればよい。   Fuel gas is supplied from the fuel gas supply path 2 to the fuel cell stacks 1-1 to 1-N. The unreacted fuel gas that has not been used for the reaction for generating electricity in the fuel cell stacks 1-1 to 1-N is discharged from the downstream of the fuel cell stacks 1-1 to 1-N, and the unreacted fuel gas circulation path 4 It circulates to the fuel gas supply path 2 corresponding to each fuel cell stack 1-1 to 1-N through -1 to 4-N. The flow rate of the unreacted fuel gas flowing through the unreacted fuel gas circulation paths 4-1 to 4-N is controlled by the unreacted fuel gas circulation means 5-1 to 5-N. By supplying unreacted fuel gas to one of the fuel cell stacks 1-1 to 1-N that generates power, the flow rate of the fuel gas supplied to the fuel cell stack 1-1 to 1-N that generates power is reduced. The flow rate of fuel gas consumed by power generation can be increased. Thereby, the power generation of the fuel cell stacks 1-1 to 1-N can be stabilized, and the power generation reliability of the fuel cell system 200 can be improved. For this reason, the unreacted fuel gas circulation means 5-1 to 5-N only need to operate corresponding to the ones that generate power among the fuel cell stacks 1-1 to 1-N.

燃料電池スタック1−1〜1−Nで発電のためにガスが消費されると、消費した量に相当する燃料ガスが燃料ガス供給経路2から燃料電池スタック1−1〜1−Nに供給される。また、燃料電池スタック1−1〜1−Nが発電停止している間に、燃料電池スタック1−1〜1−Nの温度低下などにより、燃料電池スタック1−1〜1−N内の燃料ガスが収縮した場合にも、燃料ガスが燃料ガス供給経路2から燃料電池スタック1−1〜1−Nに供給される。   When gas is consumed for power generation in the fuel cell stacks 1-1 to 1-N, fuel gas corresponding to the consumed amount is supplied from the fuel gas supply path 2 to the fuel cell stacks 1-1 to 1-N. The Further, while the power generation of the fuel cell stacks 1-1 to 1-N is stopped, the fuel in the fuel cell stacks 1-1 to 1-N is reduced due to a temperature drop of the fuel cell stacks 1-1 to 1-N. Even when the gas contracts, the fuel gas is supplied from the fuel gas supply path 2 to the fuel cell stacks 1-1 to 1-N.

以上のように構成された燃料電池システム200について、以下その動作、作用を説明する。   The operation and action of the fuel cell system 200 configured as described above will be described below.

燃料電池システム200が発電を行う場合、必要な発電量に合わせて、燃料電池スタック1−1〜1−Nの中から発電を行う機器を決定する。燃料電池スタック1−1〜1−Nのうち発電するものに対応する未反応燃料ガス循環手段5−1〜5−Nを動作することで、燃料電池スタック1−1〜1−Nには発電に使用した量に相当する燃料ガスと未反応燃料ガスとの和が供給される。   When the fuel cell system 200 generates power, a device that generates power is determined from the fuel cell stacks 1-1 to 1-N according to the required power generation amount. By operating the unreacted fuel gas circulation means 5-1 to 5-N corresponding to the one that generates power among the fuel cell stacks 1-1 to 1-N, the fuel cell stacks 1-1 to 1-N generate power. The sum of the fuel gas and the unreacted fuel gas corresponding to the amount used in the step is supplied.

未反応燃料ガス循環手段5−1〜5−Nにより循環する未反応燃料ガス流量は、燃料電池スタック1−1〜1−Nのうち発電するもののそれぞれの目標発電量に応じ、予め定められた流量となるように制御する。   The unreacted fuel gas flow rate circulated by the unreacted fuel gas circulation means 5-1 to 5-N is determined in advance according to the target power generation amount of each of the fuel cell stacks 1-1 to 1-N that generates power. Control the flow rate.

また、燃料電池スタック1−1〜1−Nのうち発電しないものに対しても、常に燃料ガス供給経路2から燃料ガスが供給されており、燃料電池スタック1−1〜1−Nのうち発電しないものの内部の圧力を大気圧に対して正圧に維持することができる。このとき、燃料電池スタック1−1〜1−Nのうち発電しないものに対応する未反応燃料ガス循環手段5−1〜5−Nは動作させない。   In addition, fuel gas is always supplied from the fuel gas supply path 2 to the fuel cell stacks 1-1 to 1-N that do not generate power, and the fuel cell stacks 1-1 to 1-N generate power. Although not, the internal pressure can be maintained at a positive pressure relative to the atmospheric pressure. At this time, the unreacted fuel gas circulation means 5-1 to 5-N corresponding to the fuel cell stacks 1-1 to 1-N that do not generate power are not operated.

ここで、燃料電池システム200において、燃料電池スタック1−2〜1−3のみが発電を行い、それ以外の燃料電池スタック1−1および燃料電池スタック1−4〜1−Nが発電しない場合について述べる。燃料電池スタック1−2〜1−3に対応する未反応燃料ガス循環手段5−2〜5−3を動作することで、燃料電池スタック1−2〜1−3に対して、発電に必要な量の燃料ガスよりも多くの燃料ガスを供給する。このように、燃料電池スタック1−2〜1−3に燃料ガスおよび未反応燃料ガスを供給しながら、燃料電池スタック1−2〜1−3を発電する。発電しない燃料電池スタック1−1および燃料電池スタック1−4〜1−Nに対応する未反応燃料ガス循環手段5−1および未反応燃料ガス循環手段5−4〜5−Nは動作を停止し、未反応燃料ガスを循環しない。燃料電池スタック1−1および燃料電池スタック1−4〜1−Nは発電をしていないが、燃料電池スタック1−1および燃料電池スタック1−4〜1−Nの温度低下などにより燃料ガスが収縮し、燃料電池スタック1−1および燃料電池スタック1−4〜1−Nの内部の圧力が低下する。その際、発電する燃料電池スタック1−2〜1−3と発電しない燃料電池スタック1−1および燃料電池スタック1−4〜1−Nの燃料ガス供給経路2が常に連通していることにより、燃料電池スタック1−1および燃料電池スタック1−4〜1−Nにも燃料ガスが供給される。それにより、燃料電池スタック1−1および燃料電池スタック1−4〜1−Nの内部の圧力を大気圧に対して正圧に維持することができる。   Here, in the fuel cell system 200, only the fuel cell stack 1-2 to 1-3 generates power, and the other fuel cell stack 1-1 and the fuel cell stacks 1-4 to 1-N do not generate power. State. By operating the unreacted fuel gas circulation means 5-2 to 5-3 corresponding to the fuel cell stacks 1-2 to 1-3, the fuel cell stacks 1-2 to 1-3 are required for power generation. Supply more fuel gas than quantity fuel gas. In this manner, the fuel cell stacks 1-2 to 1-3 are generated while supplying the fuel gas and the unreacted fuel gas to the fuel cell stacks 1-2 to 1-3. The unreacted fuel gas circulation means 5-1 and the unreacted fuel gas circulation means 5-4 to 5-N corresponding to the fuel cell stack 1-1 and the fuel cell stacks 1-4 to 1-N that do not generate power stop operating. Do not circulate unreacted fuel gas. Although the fuel cell stack 1-1 and the fuel cell stacks 1-4 to 1-N are not generating power, the fuel gas is generated due to a temperature drop of the fuel cell stack 1-1 and the fuel cell stacks 1-4 to 1-N. The pressure inside the fuel cell stack 1-1 and the fuel cell stacks 1-4 to 1-N is reduced. At that time, the fuel cell stack 1-2 to 1-3 that generates power, the fuel cell stack 1-1 that does not generate power, and the fuel gas supply path 2 of the fuel cell stacks 1-4 to 1-N always communicate with each other, Fuel gas is also supplied to the fuel cell stack 1-1 and the fuel cell stacks 1-4 to 1-N. Thereby, the pressure inside the fuel cell stack 1-1 and the fuel cell stacks 1-4 to 1-N can be maintained at a positive pressure with respect to the atmospheric pressure.

さらに、燃料電池システム200での必要な発電量が増加した場合において、燃料電池スタック1−2〜1−3のみが発電している状態から必要な発電量が1.5倍に増加すると、燃料電池スタック1―4を発電開始させる。燃料電池スタック1−4を発電するために、まず、燃料電池スタック1−4に対応する未反応燃料ガス循環手段5−4を動作することで、燃料電池スタック1−4に対して、発電に必要な量の燃料ガスよりも多くの燃料ガスを供給する。このように、燃料電池スタック1−4に燃料ガスおよび未反応燃料ガスを供給しながら、燃料電池スタック1−4を発電する。   Further, when the necessary power generation amount in the fuel cell system 200 increases, if the required power generation amount increases 1.5 times from the state where only the fuel cell stack 1-2 to 1-3 generates power, the fuel The battery stack 1-4 is started to generate power. In order to generate power from the fuel cell stack 1-4, first, the unreacted fuel gas circulation means 5-4 corresponding to the fuel cell stack 1-4 is operated to generate power for the fuel cell stack 1-4. Supply more fuel gas than the required amount of fuel gas. In this manner, the fuel cell stack 1-4 is generated while supplying the fuel gas and the unreacted fuel gas to the fuel cell stack 1-4.

次に、燃料電池システム200が発電を行わない場合、燃料電池スタック1−1〜1−Nは全て発電を実施しないが、燃料電池スタック1−1〜1−Nには、常時、燃料ガス供給経路2から燃料ガスが供給されている。このため、全ての燃料電池スタック1−1〜1−N内の圧力は大気圧に対して正圧に保たれる。このとき、未反応燃料ガス循環手段5−1〜5−Nは全て停止する。   Next, when the fuel cell system 200 does not generate power, all the fuel cell stacks 1-1 to 1-N do not generate power, but fuel gas is always supplied to the fuel cell stacks 1-1 to 1-N. Fuel gas is supplied from the path 2. For this reason, the pressure in all the fuel cell stacks 1-1 to 1-N is maintained at a positive pressure with respect to the atmospheric pressure. At this time, all the unreacted fuel gas circulation means 5-1 to 5-N are stopped.

以上のように、本実施の形態においては燃料電池システム200を、目標発電量に応じて複数の燃料電池スタック1−1〜1−Nの運転台数を変えて発電させ、停止された燃料電池スタック1−1〜1−Nに燃料ガスを供給し、停止された燃料電池スタック1−1〜1−N内ならびに未反応燃料ガス循環経路4−1〜4−N内を大気圧に対して正圧にすることにより、燃料電池スタック1−1〜1−N内を大気圧に対して正圧に保つための燃料供給弁のような電磁弁を削減することが可能となり、燃料供給弁のような電磁弁を開閉するための消費電力を削減できる。このため、燃料電池システム200の発電効率向上を実現することができる。   As described above, in the present embodiment, the fuel cell system 200 generates power by changing the number of operating fuel cell stacks 1-1 to 1-N according to the target power generation amount, and is stopped. The fuel gas is supplied to 1-1 to 1-N, and the inside of the stopped fuel cell stacks 1-1 to 1-N and the unreacted fuel gas circulation paths 4-1 to 4-N are positive with respect to the atmospheric pressure. By adjusting the pressure, it becomes possible to reduce the number of solenoid valves such as a fuel supply valve for keeping the inside of the fuel cell stacks 1-1 to 1-N at a positive pressure with respect to the atmospheric pressure. Power consumption for opening and closing a simple solenoid valve can be reduced. For this reason, the power generation efficiency of the fuel cell system 200 can be improved.

また、本実施の形態では、未反応燃料ガス循環手段5−1〜5−Nを用いて、発電する燃料電池スタック1−1〜1−Nに対して未反応燃料ガスを循環することにより、燃料電池スタック1−1〜1−Nのうち発電するもの対して発電するために必要な燃料ガス流量よりも多くの流量の燃料ガスを供給できるため、燃料電池スタック1−1〜1−Nでの発電を安定させることができる。   In the present embodiment, the unreacted fuel gas is circulated to the fuel cell stacks 1-1 to 1-N to be generated using the unreacted fuel gas circulation means 5-1 to 5-N. The fuel cell stacks 1-1 to 1-N can supply fuel gas at a flow rate higher than the fuel gas flow rate required to generate power among the fuel cell stacks 1-1 to 1-N. The power generation can be stabilized.

また、停止中のスタックのアノードに大気が進入すると、水素と酸素の混合気体が可燃性の範囲に入る可能がある。しかしながら、本実施の形態によれば、燃料電池スタック1−1〜1−N、燃料ガス供給経路2、未反応燃料ガス循環経路4−1〜4−Nの内部の圧力は発電、停止に関わらず、常に大気圧に対して正圧に保つことができるので、アノードで水素と酸素の混合気体が可燃性の範囲に入ることがない。   Further, when the atmosphere enters the anode of the stopped stack, the mixed gas of hydrogen and oxygen may enter the flammable range. However, according to the present embodiment, the internal pressures of the fuel cell stacks 1-1 to 1-N, the fuel gas supply path 2, and the unreacted fuel gas circulation paths 4-1 to 4-N are related to power generation and shutdown. In addition, since a positive pressure with respect to the atmospheric pressure can always be maintained, a mixed gas of hydrogen and oxygen does not enter the combustible range at the anode.

なお、燃料ガスとして、水素ガスを用いたが、これに限らず、都市ガス等の炭化水素、及びメタノール等のアルコールなどでも良い。   In addition, although hydrogen gas was used as fuel gas, not only this but hydrocarbons, such as city gas, alcohol, such as methanol, etc. may be sufficient.

また、制御部3は、集中制御を行う単独の制御器で構成されていてもよく、互いに協働して、分散制御を行う複数の制御器で構成されていてもよい。   Moreover, the control part 3 may be comprised by the single controller which performs centralized control, and may be comprised by the some controller which cooperates mutually and performs distributed control.

なお、燃料電池スタック1−1〜1−Nは、固体高分子型燃料電池に限らず、固体酸化物型燃料電池、燐酸型燃料電池であってもよい。   The fuel cell stacks 1-1 to 1-N are not limited to solid polymer fuel cells, but may be solid oxide fuel cells or phosphoric acid fuel cells.

また、未反応燃料ガス循環手段5−1〜5−Nにより循環する未反応燃料ガス流量は、燃料電池スタック1−1〜1−Nのうち発電しているもののそれぞれの発電量を検出し、それぞれの発電量に基づいて制御しても構わない。このように制御することで、燃料電池スタック1−1〜1−Nの発電をより安定させるだけでなく、未反応燃料ガス循環手段5−1〜5−Nを必要な未反応燃料ガス流量に対して無駄なく動作することができるため、未反応燃料ガス循環手段5−1〜5−Nの消費電力を削減することができる。   Further, the unreacted fuel gas flow rate circulated by the unreacted fuel gas circulation means 5-1 to 5-N detects the power generation amount of each of the fuel cell stacks 1-1 to 1-N that is generating power, You may control based on each electric power generation amount. This control not only stabilizes the power generation of the fuel cell stacks 1-1 to 1-N, but also sets the unreacted fuel gas circulation means 5-1 to 5-N to a necessary unreacted fuel gas flow rate. On the other hand, since it can operate without waste, the power consumption of the unreacted fuel gas circulation means 5-1 to 5-N can be reduced.

以上のように、本発明にかかる燃料電池システムは、燃料供給弁のような電磁弁を用いることなく、発電停止状態の燃料電池スタックの内部圧力を大気圧に対して正圧に保つことでアノードの劣化を防止することが可能となるので、高い発電効率と信頼性が必要な燃料電池システムに有用である。   As described above, the fuel cell system according to the present invention maintains the internal pressure of the fuel cell stack in a power generation stop state at a positive pressure with respect to the atmospheric pressure without using an electromagnetic valve such as a fuel supply valve. Therefore, it is useful for a fuel cell system that requires high power generation efficiency and reliability.

1−1〜1−N 燃料電池スタック
2 燃料ガス供給経路
3 制御部
4−1〜4−N 未反応燃料ガス循環経路
5−1〜5−N 未反応燃料ガス循環手段
100、200 燃料電池システム
1-1 to 1-N Fuel cell stack 2 Fuel gas supply path 3 Control unit 4-1 to 4-N Unreacted fuel gas circulation path 5-1 to 5-N Unreacted fuel gas circulation means 100, 200 Fuel cell system

Claims (5)

水素を含む燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う複数の燃料電池スタックと、
燃料ガスを供給する燃料ガス供給経路と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、目標発電量に応じて前記複数の燃料電池スタックの運転台数を変えて発電させ、
停止された前記燃料電池スタックに燃料ガスを供給し、該燃料電池スタックからの未反応燃料ガスの排出を閉止し、停止された前記燃料電池スタック内を大気圧に対して正圧にする、
燃料電池システム。
A plurality of fuel cell stacks for generating electricity using a fuel gas containing hydrogen and an oxidant gas;
A fuel gas supply path for supplying fuel gas;
A control unit,
The control unit generates power by changing the number of operating fuel cell stacks according to a target power generation amount,
Supplying fuel gas to the stopped fuel cell stack, closing discharge of unreacted fuel gas from the fuel cell stack, and setting the inside of the stopped fuel cell stack to a positive pressure with respect to atmospheric pressure;
Fuel cell system.
水素を含む燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う複数の燃料電池スタックと、
前記複数の燃料電池スタックに燃料ガスを供給する燃料ガス供給経路と、
前記複数の燃料電池スタックのそれぞれから排出する未反応燃料ガスを、前記複数の燃料電池スタックのそれぞれの燃料ガス供給経路に合流させる複数の未反応燃料ガス循環経路と、
前記複数の未反応燃料ガス循環経路のそれぞれに設けられた複数の未反応燃料ガス循環手段と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、目標発電量に応じて前記複数の燃料電池スタックの運転台数を変えて発電させ、
停止された前記燃料電池スタックに燃料ガスを供給し、停止された前記燃料電池スタック内ならびに前記未反応燃料ガス循環経路内を大気圧に対して正圧にする、
燃料電池システム。
A plurality of fuel cell stacks for generating electricity using a fuel gas containing hydrogen and an oxidant gas;
A fuel gas supply path for supplying fuel gas to the plurality of fuel cell stacks;
A plurality of unreacted fuel gas circulation paths for joining unreacted fuel gas discharged from each of the plurality of fuel cell stacks to respective fuel gas supply paths of the plurality of fuel cell stacks;
A plurality of unreacted fuel gas circulation means provided in each of the plurality of unreacted fuel gas circulation paths;
A control unit,
The control unit generates power by changing the number of operating fuel cell stacks according to a target power generation amount,
Supplying fuel gas to the stopped fuel cell stack, and setting the inside of the stopped fuel cell stack and the inside of the unreacted fuel gas circulation path to a positive pressure with respect to atmospheric pressure;
Fuel cell system.
前記制御部は、運転中の前記複数の燃料電池スタックのそれぞれの発電量に基づいて前記未反応燃料ガス循環手段が運転中の前記複数の燃料電池スタックに供給する未反応燃料ガスの流量を制御する、請求項2記載の燃料電池システム。   The control unit controls the flow rate of unreacted fuel gas supplied to the plurality of operating fuel cell stacks by the unreacted fuel gas circulation means based on the power generation amount of each of the plurality of operating fuel cell stacks. The fuel cell system according to claim 2. 水素を含む燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う複数の燃料電池スタックと、
燃料ガスを供給する燃料ガス供給経路とを備えた燃料電池システムの運転方法であって、
目標発電量に応じて前記複数の燃料電池スタックの運転台数を変えて発電させるステップと、
停止された前記燃料電池スタックに燃料ガスを供給し、該燃料電池スタックからの未反応燃料ガスの排出を閉止し、停止された前記燃料電池スタック内を大気圧に対して正圧にするステップと、を有する燃料電池システムの運転方法。
A plurality of fuel cell stacks for generating electricity using a fuel gas containing hydrogen and an oxidant gas;
A fuel cell system operating method comprising a fuel gas supply path for supplying fuel gas,
Changing the number of operating fuel cell stacks according to the target power generation amount to generate power; and
Supplying fuel gas to the stopped fuel cell stack, closing discharge of unreacted fuel gas from the fuel cell stack, and setting the inside of the stopped fuel cell stack to a positive pressure with respect to atmospheric pressure; A method for operating a fuel cell system.
水素を含む燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う複数の燃料電池スタックと、
前記複数の燃料電池スタックに燃料ガスを供給する燃料ガス供給経路と、
前記複数の燃料電池スタックのそれぞれから排出する未反応燃料ガスを、前記複数の燃料電池スタックのそれぞれの燃料ガス供給経路に合流させる複数の未反応燃料ガス循環経路と、
前記複数の未反応燃料ガス循環経路のそれぞれに設けられた複数の未反応燃料ガス循環手段とを備えた燃料電池システムの運転方法であって、
目標発電量に応じて前記複数の燃料電池スタックの運転台数を変えて発電させるステップと、
停止された前記燃料電池スタックに燃料ガスを供給し、停止された前記燃料電池スタック内ならびに前記未反応燃料ガス循環経路内を大気圧に対して正圧にするステップと、を
有する燃料電池システムの運転方法。
A plurality of fuel cell stacks for generating electricity using a fuel gas containing hydrogen and an oxidant gas;
A fuel gas supply path for supplying fuel gas to the plurality of fuel cell stacks;
A plurality of unreacted fuel gas circulation paths for joining unreacted fuel gas discharged from each of the plurality of fuel cell stacks to respective fuel gas supply paths of the plurality of fuel cell stacks;
A method of operating a fuel cell system comprising a plurality of unreacted fuel gas circulation means provided in each of the plurality of unreacted fuel gas circulation paths,
Changing the number of operating fuel cell stacks according to the target power generation amount to generate power; and
Supplying a fuel gas to the stopped fuel cell stack, and setting the inside of the stopped fuel cell stack and the unreacted fuel gas circulation path to a positive pressure with respect to the atmospheric pressure. how to drive.
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