JP4747183B2 - 燃料電池システムおよび燃料電池システムの掃気方法 - Google Patents
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Description
また、劣化対策掃気を実行した後に、燃料電池の温度が氷点下以下に下がる場合は、氷点下対策掃気を実行し、燃料電池内に滞留している生成水を排出し、生成水の凍結を防止することができる効果がある
また、劣化対策掃気ステップを実行した後に、燃料電池の温度が氷点下以下に下がる場合は、劣化対策掃気ステップの実行有無にかかわらず、生成水を排出し、生成水の凍結を防止することができる効果がある。
(燃料電池システム)
図1は燃料電池システムの概略構成図である。
図1に示すように、燃料電池システム10の燃料電池11は、水素ガスなどの燃料ガスと空気などの酸化剤ガスとの電気化学反応により発電を行う固体高分子膜型燃料電池である。燃料電池11に形成された燃料ガス供給用連通孔13(燃料ガス流路21の入口側)には燃料ガス供給配管23が連結され、その上流端部には水素タンク30が接続されている。また、燃料電池11に形成された酸化剤ガス供給用連通孔15(酸化剤ガス流路22の入口側)には酸化剤ガス供給配管24が連結され、その上流端部にはエアコンプレッサ33が接続されている。なお、燃料電池11に形成されたアノードオフガス排出用連通孔14(燃料ガス流路21の出口側)にはアノードオフガス排出配管35が連結され、カソードオフガス排出用連通孔16(酸化剤ガス流路22の出口側)にはカソードオフガス排出配管38が連結されている。
次に、燃料電池システム10の掃気方法について説明する。
図3は燃料電池システム10の掃気方法のフローチャートである。
図3に示すように、S1では、燃料電池システム10の起動信号であるイグニッションスイッチ(不図示)がオンかオフかを検出する。イグニッションスイッチがオンの場合には燃料電池システム10が起動しているため、掃気を行う必要はなく処理を終了する。イグニッションスイッチがオフの場合にはS2へと進む。
なお、S5の経過時間(第二所定時間)をインターバル時間として、例えば5分と設定し、燃料電池システム10が停止状態になってから5分毎に(5分に一回)S6へ進むように設定してもよい。
一方、燃料電池11の温度が氷点下以下に下がる場合は、劣化対策掃気の実行有無にかかわらず、燃料電池11内に滞留している生成水を排出し、生成水の凍結を防止することができる。
例えば、本実施形態において、燃料電池の温度を検出する温度センサをアノードオフガス排出配管に取り付けた構成にしたが、燃料電池の温度を直接検出してもよく、カソードオフガス排出配管、冷媒、ガス、周辺補機の温度を代替温度として採用してもよい。また、温度センサは1箇所だけでなく、複数箇所に取り付けてもよく、その場合には、いずれかの温度を検出するようにしたり、各温度センサの平均値を求めるようにしてもよい。
Claims (8)
- アノード電極に燃料ガスを、カソード電極に酸化剤ガスを供給し発電を行う燃料電池と、
該燃料電池内部を掃気する掃気ガス供給手段と、
前記燃料電池の温度を検出する温度検出手段と、を有する燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池が起動停止した後、第一所定時間経過後に前記掃気ガス供給手段により前記燃料電池内部の燃料ガス流路に、該燃料ガス流路内に滞留している滞留ガスを置換できる量の掃気ガスを供給して、前記アノード電極内に滞留している滞留ガスを前記掃気ガスと置換する劣化対策掃気手段と、
前記燃料電池が起動停止した後、前記第一所定時間よりも短い第二所定時間ごとに前記燃料電池の温度を検出し、該燃料電池が所定温度以下になった際に前記劣化対策掃気手段よりも大流量の掃気ガスを前記掃気ガス供給手段により前記燃料電池の燃料ガス流路および前記燃料電池の酸化剤ガス流路へ供給して、前記燃料電池内部のガス流路に滞留している生成水を排出する氷点下対策掃気手段と、を有し、
前記第一所定時間経過よりも早く前記燃料電池が前記所定温度以下になったことを検出した場合には、前記劣化対策掃気手段よりも早く前記氷点下対策掃気手段を起動させ、
前記劣化対策掃気手段による劣化対策掃気よりも前記氷点下対策掃気手段による氷点下対策掃気が先に実行される場合は、前記劣化対策掃気手段は実行されないように構成されていることを特徴とする燃料電池システム。 - 前記劣化対策掃気手段による劣化対策掃気が実行された後に、前記燃料電池の温度が前記所定温度以下に低下する場合は、前記氷点下対策掃気が実行されるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記劣化対策掃気後に前記氷点下対策掃気が実行される場合における該氷点下対策掃気時は、前記氷点下対策掃気が先に実行される場合の該氷点下対策掃気時と比較して、該氷点下対策掃気時に用いる前記掃気ガスの総体積流量を減少させるように構成されていることを特徴とする請求項2に記載の燃料電池システム。
- 前記氷点下対策掃気手段による氷点下対策掃気が実行された後は、前記温度検出手段による前記温度の検出を停止するように構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の燃料電池システム。
- 燃料ガスと酸化剤ガスとの化学反応による発電を行うアノード電極およびカソード電極を備えた燃料電池の内部を掃気ガスにより掃気する燃料電池システムの掃気方法において、
前記燃料電池が起動停止した後、第一所定時間経過後に前記燃料電池内部の燃料ガス流路に、該燃料ガス流路内に滞留している滞留ガスを置換できる量の前記掃気ガスを供給して、前記アノード電極内に滞留している滞留ガスを前記掃気ガスと置換する劣化対策掃気ステップと、
前記燃料電池が起動停止した後、前記第一所定時間よりも短い第二所定時間が経過したか否かを検出する時間検出ステップと、
前記第二所定時間が経過したときの前記燃料電池の温度を検出する温度検出ステップと、
前記燃料電池が所定温度以下になった際に前記劣化対策掃気ステップの掃気ガス流量よりも大流量の掃気ガスを前記燃料電池の燃料ガス流路および前記燃料電池の酸化剤ガス流路へ供給して、前記燃料電池内部のガス流路に滞留している生成水を排出する氷点下対策掃気ステップと、を有し、
前記第一所定時間経過よりも早く前記燃料電池が前記所定温度以下になったことを検出した場合には、前記劣化対策掃気ステップよりも早く前記氷点下対策掃気ステップを起動させ、
前記劣化対策掃気ステップによる劣化対策掃気よりも前記氷点下対策掃気ステップによる氷点下対策掃気が先に実行される場合は、前記劣化対策掃気ステップは実行しないことを特徴とする燃料電池システムの掃気方法。 - 前記劣化対策掃気ステップが実行された後に、前記燃料電池の温度が前記所定温度以下に低下する場合は、前記氷点下対策掃気ステップを実行することを特徴とする請求項5に記載の燃料電池システムの掃気方法。
- 前記劣化対策掃気ステップ後に前記氷点下対策掃気ステップが実行される場合における該氷点下対策掃気ステップ時の前記掃気ガス流量は、該氷点下対策掃気ステップが先に実行される場合の該氷点下対策掃気ステップ時の前記掃気ガス流量と比較して、該氷点下対策掃気ステップ時に用いる前記掃気ガス流量よりも少ない総体積流量で掃気することを特徴とする請求項6に記載の燃料電池システムの掃気方法。
- 前記氷点下対策掃気ステップが実行された後は、前記温度検出ステップによる前記温度の検出を停止することを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の燃料電池システムの掃気方法。
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