JP5348882B2 - Fuel cell system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent or suppress degradation of power generation performance accompanying an increase of a temperature of a fuel cell. <P>SOLUTION: The fuel cell system includes a fuel cell 50 formed by laminating a plurality of unit cells, and a controller 29 for detecting a temperature change of the fuel cell 50 from a temperature state detected by a temperature sensor 28 and conducting predetermined control for suppressing an pressure loss increase on a fuel electrode side in response to a temperature increase of the fuel cell 50. The controller 29 conducts at least one control out of (1) increasing an oxide gas supply flow rate from an oxide gas supply device 20, (2) reducing a fuel gas supply flow rate from a fuel gas supply device 19, (3) reducing an outlet pressure of offgas of oxide gas by regulating a pressure regulating valve 24, and (4) increasing an output pressure of offgas of fuel gas by regulating a pressure regulating valve 23. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、単セルを複数積層させてなるセルスタックを備える燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system including a cell stack formed by stacking a plurality of single cells.

燃料電池システムを構成する燃料電池の構成の概略について説明する。図5は、一般的な燃料電池の構成の概略について、その一例を示す図である。なお、図5においては、一部の構成については省略し、または簡略な記載にとどめた。   The outline of the structure of the fuel cell which comprises a fuel cell system is demonstrated. FIG. 5 is a diagram showing an example of a general configuration of a general fuel cell. Note that in FIG. 5, some of the configurations are omitted or simplified.

図5において、燃料電池50は、所定の電池性能を有する単セル11を複数積層させることにより、所望の発電性能を獲得することが可能となるよう構成されている。燃料電池50は一般に、積層させた単セル11の積層端をそれぞれ集電板12,13で挟み込み、さらにその外側に絶縁板14,15およびエンドプレート16,17で順に挟持して、その外側から例えば図示しないボルト等による締結などの方法により全体を積層方向に押圧保持し、固定されている。このように燃料電池50は、複数の単セル11が積層された構成を有しているため、単セル11と区別するためにセルスタックと称する場合もある。   In FIG. 5, the fuel cell 50 is configured such that desired power generation performance can be obtained by stacking a plurality of single cells 11 having predetermined battery performance. In general, the fuel cell 50 is sandwiched between current collecting plates 12 and 13 at the stacking ends of the stacked unit cells 11, and further sandwiched between the insulating plates 14 and 15 and the end plates 16 and 17 in order from the outside. For example, the whole is pressed and held in the stacking direction by a method such as fastening with a bolt or the like (not shown). Thus, since the fuel cell 50 has a configuration in which a plurality of single cells 11 are stacked, the fuel cell 50 may be referred to as a cell stack in order to be distinguished from the single cells 11.

また、図5において、単セル11のそれぞれを貫通する冷媒供給マニホールド18aおよび冷媒排出マニホールド18bがそれぞれ独立して形成されている。また、各単セル11間にそれぞれセル冷媒流路10が形成され、冷媒供給マニホールド18aおよび冷媒排出マニホールド18bを連通させている。矢印30に示すように燃料電池50の外部から導入された冷却媒体(冷媒)が、矢印30aに示すように分岐して各セル冷媒流路10に分配され、各単セル11と熱交換される。各単セル11において熱交換された使用済みの冷却媒体は矢印31aに示すように冷媒排出マニホールド18bに流れ込んで合流し、矢印31のように燃料電池50の外部に排出される。   In FIG. 5, a refrigerant supply manifold 18a and a refrigerant discharge manifold 18b penetrating each single cell 11 are formed independently. Further, a cell refrigerant flow path 10 is formed between each single cell 11, and the refrigerant supply manifold 18a and the refrigerant discharge manifold 18b are communicated with each other. The cooling medium (refrigerant) introduced from the outside of the fuel cell 50 as shown by the arrow 30 branches as shown by the arrow 30a and is distributed to each cell refrigerant flow path 10 to exchange heat with each single cell 11. . The used cooling medium having undergone heat exchange in each single cell 11 flows into and merges with the refrigerant discharge manifold 18b as indicated by an arrow 31a, and is discharged to the outside of the fuel cell 50 as indicated by an arrow 31.

次に、図5に示した単セル11につき、その要部の構成について説明する。図6に例示したように、電解質膜1の一方の面にアノード触媒層2(アノード極または燃料極ともいう)と、もう一方の面にカソード触媒層3(カソード極または酸化極ともいう)とを電解質膜1を挟んで対面するように設け、さらにアノード触媒層2の外側にアノード拡散層4を、またカソード触媒層3の外側にカソード拡散層5を、それぞれ設け、いわゆる膜電極接合体(MEA)が構成されている。また、アノード拡散層4の外側には、燃料ガス流路8およびセル冷媒流路10が形成されたアノード側セパレータ6が、カソード拡散層5の外側には、酸化ガス流路9およびセル冷媒流路10が形成されたカソード側セパレータ7が、例えば、接着などにより一体化されて、単セル11が形成される。   Next, the configuration of the main part of the single cell 11 shown in FIG. 5 will be described. As illustrated in FIG. 6, an anode catalyst layer 2 (also referred to as an anode electrode or a fuel electrode) is provided on one surface of the electrolyte membrane 1, and a cathode catalyst layer 3 (also referred to as a cathode electrode or an oxidation electrode) is provided on the other surface. Are provided so as to face each other with the electrolyte membrane 1 interposed therebetween, and further, an anode diffusion layer 4 is provided outside the anode catalyst layer 2, and a cathode diffusion layer 5 is provided outside the cathode catalyst layer 3, respectively. MEA) is configured. An anode separator 6 having a fuel gas flow path 8 and a cell refrigerant flow path 10 formed on the outside of the anode diffusion layer 4, and an oxidizing gas flow path 9 and a cell refrigerant flow on the outside of the cathode diffusion layer 5. The cathode-side separator 7 in which the passage 10 is formed is integrated by, for example, adhesion or the like, and the single cell 11 is formed.

図6に示すアノード触媒層2に改質ガスや水素ガス等の少なくとも水素を含有する燃料ガスを、カソード触媒層3に空気や酸素ガス等の少なくとも酸素を含有する酸化ガスを、それぞれ供給して発電する。この単セル11を複数枚積層させることにより、図5に示すような、所望の発電性能を有する燃料電池が形成される。このような燃料電池は通常、発電時には化学反応に伴う熱を発生するため、燃料電池の過熱を防止するために前述した冷却媒体を流通または循環させ、例えば60℃から100℃程度の好適な温度範囲となるように制御されている。   A fuel gas containing at least hydrogen such as reformed gas or hydrogen gas is supplied to the anode catalyst layer 2 shown in FIG. 6, and an oxidizing gas containing at least oxygen such as air or oxygen gas is supplied to the cathode catalyst layer 3 respectively. Generate electricity. By stacking a plurality of the single cells 11, a fuel cell having a desired power generation performance as shown in FIG. 5 is formed. Since such a fuel cell usually generates heat associated with a chemical reaction during power generation, the aforementioned cooling medium is circulated or circulated in order to prevent overheating of the fuel cell, and a suitable temperature of, for example, about 60 ° C. to 100 ° C. It is controlled to be in range.

ところで、図5において、燃料電池50における発電時の単セル積層方向に対する温度分布は、必ずしも一様でない。すなわち、積層端部11a,11cおよびその近傍に位置する単セル11では、一般に金属などからなる集電板12,13および外部と接触しているエンドプレート16,17からの放熱などにより、積層中央部11gの単セル11と比較して低温となる場合がある。このとき、積層中央部11gと比較すると、積層端部11a,11cおよびその近傍において、発電性能が十分に発揮されず、セル電圧が低下する場合がある。   By the way, in FIG. 5, the temperature distribution with respect to the single cell lamination direction at the time of power generation in the fuel cell 50 is not necessarily uniform. That is, in the single cell 11 positioned in the vicinity of the stacked end portions 11a and 11c and the vicinity of the stacked end portions 11a and 11c, the center of the stack is formed by heat radiation from the current collector plates 12 and 13 made of metal or the like and the end plates 16 and 17 in contact with the outside. The temperature may be lower than that of the single cell 11 of the portion 11g. At this time, compared with the laminated central portion 11g, the power generation performance may not be sufficiently exhibited in the laminated end portions 11a and 11c and the vicinity thereof, and the cell voltage may be lowered.

例えば積層端部など、セルスタックの特定部位での電圧低下を抑制する技術については、例えば特許文献1〜4に記載されている。   For example, Patent Documents 1 to 4 describe a technique for suppressing a voltage drop at a specific portion of the cell stack, such as a stacked end.

特許文献1には、燃料電池スタック内を循環した後の冷却水をエンドプレート内に流通させ、端部セルを加温する技術について記載されている。   Patent Document 1 describes a technique for heating the end cells by circulating the cooling water after circulating in the fuel cell stack in the end plate.

特許文献2,3には、アノードガスとカソードガスとの圧力差を制御して電極部位の水分量を調節する技術について記載されている。   Patent Documents 2 and 3 describe techniques for adjusting the amount of water in the electrode part by controlling the pressure difference between the anode gas and the cathode gas.

特許文献4には、端部セル内での発熱量を増やして低温起動時の端部セル内での凍結を防止する技術について記載されている。   Patent Document 4 describes a technique for increasing the amount of heat generated in the end cell to prevent freezing in the end cell during low temperature startup.

特開2001−68141号公報JP 2001-68141 A 特開2000−340241号公報JP 2000-340241 A 特開2004−127914号公報JP 2004-127914 A 特開2005−85530号公報JP 2005-85530 A

図5において、燃料電池50における単セル11の積層中央部11gと積層端部11a,11cにおける温度勾配が大きくなると、積層中央部と積層端部における単セル11間の温度差にとどまらず、一枚の単セル11におけるアノード側とカソード側との温度差が無視できない程度となってしまう場合がある。例えば図5において、マイナス側積層端部単セル11aおよびその近傍では、燃料電池50のより外側、つまりエンドプレート17側に位置するアノード側の温度が、カソード側の温度より低くなる場合がある。このとき、アノード側とカソード側との間の温度差に基づいて、電解質膜を挟んで対面するガス流路間に水蒸気分圧の差が生じ、この分圧差に基づいてカソード側から電解質膜を介してアノード側に水蒸気が透過し、アノード側の水分量が増加する場合がある。   In FIG. 5, when the temperature gradient in the stacked central portion 11g and the stacked end portions 11a and 11c of the single cell 11 in the fuel cell 50 increases, the temperature difference between the single cells 11 at the stacked central portion and the stacked end portions is not limited to one. There may be a case where the temperature difference between the anode side and the cathode side in the single cell 11 cannot be ignored. For example, in FIG. 5, the temperature on the anode side located on the outer side of the fuel cell 50, that is, on the end plate 17 side, may be lower than the temperature on the cathode side in the minus-side stacked end unit cell 11a and its vicinity. At this time, based on the temperature difference between the anode side and the cathode side, a difference in water vapor partial pressure occurs between the gas flow channels facing each other across the electrolyte membrane. Based on this partial pressure difference, the electrolyte membrane is In some cases, water vapor permeates to the anode side, and the moisture content on the anode side increases.

アノード側は一般に凝縮水を排出する駆動源ともなる、流通する燃料ガスのガスエネルギーが、カソード側を流通する酸化ガスのガスエネルギーと比較して小さい。このため、アノード側の水分量が増加し、残存する水分が液水としてアノード側の流路内に凝縮すると、排水が滞り、流路内の圧損を増加させる場合がある。このため、マイナス側積層端部単セル11aおよびその近傍では、アノード側での燃料ガス供給量の減少に伴う電圧低下、さらにはMEAの劣化促進に繋がるおそれがあった。   The anode side generally serves as a driving source for discharging condensed water, and the gas energy of the flowing fuel gas is smaller than the gas energy of the oxidizing gas flowing through the cathode side. For this reason, when the amount of moisture on the anode side increases and the remaining moisture condenses in the anode side flow path as liquid water, the drainage may stagnate and increase the pressure loss in the flow path. For this reason, in the minus-side stacked end unit cell 11a and in the vicinity thereof, there is a possibility that the voltage decreases due to the decrease in the fuel gas supply amount on the anode side, and further the deterioration of MEA may be promoted.

本発明は、セルスタック昇温に伴う発電性能の低下を防止または抑制することが可能となる燃料電池システムおよびその制御方法である。   The present invention relates to a fuel cell system and a control method therefor that can prevent or suppress a decrease in power generation performance associated with cell stack temperature rise.

本発明の構成は以下のとおりである。   The configuration of the present invention is as follows.

(1)電解質膜を挟んで対面する燃料極と酸化極とを有する単セルを複数積層させてなるセルスタックと、前記セルスタックに燃料ガスを供給するための燃料ガス供給手段と、前記燃料ガス供給手段から前記セルスタックの内部に前記燃料ガスを導入する燃料ガス導入経路と、前記セルスタックの内部に導入された前記燃料ガスの、前記燃料極の流通に伴う燃料ガスのオフガスを前記セルスタックの外部に排出する燃料ガス排出経路と、前記セルスタックに酸化ガスを供給するための酸化ガス供給手段と、前記酸化ガス供給手段から前記セルスタックの内部に前記酸化ガスを導入する酸化ガス導入経路と、前記セルスタックの内部に導入された前記酸化ガスの、前記酸化極の流通に伴う酸化ガスのオフガスを前記セルスタックの外部に排出する酸化ガス排出経路と、前記セルスタックの温度状態を検知する温度状態検知手段と、前記温度状態検知手段で検知した温度状態に基づいて感知した前記セルスタックの温度上昇に応じて、前記単セルの燃料極側の圧損増大を抑制する制御を行うコントローラと、を備える、燃料電池システム。   (1) A cell stack formed by stacking a plurality of unit cells each having a fuel electrode and an oxidation electrode facing each other with an electrolyte membrane interposed therebetween, fuel gas supply means for supplying fuel gas to the cell stack, and the fuel gas A fuel gas introduction path for introducing the fuel gas from the supply means into the cell stack, and the fuel gas off-gas of the fuel gas introduced into the cell stack along with the circulation of the fuel electrode. A fuel gas discharge path for discharging to the outside, an oxidizing gas supply means for supplying an oxidizing gas to the cell stack, and an oxidizing gas introduction path for introducing the oxidizing gas into the cell stack from the oxidizing gas supply means And off-gas of the oxidizing gas that is introduced into the cell stack and flows along with the flow of the oxidizing electrode to the outside of the cell stack. An oxidizing gas discharge path, a temperature state detecting means for detecting a temperature state of the cell stack, and a temperature increase of the cell stack detected based on the temperature state detected by the temperature state detecting means. And a controller that controls to suppress an increase in pressure loss on the fuel electrode side.

(2)上記(1)に記載の燃料電池システムにおいて、前記コントローラが、前記セルスタックの温度上昇に応じて、前記酸化ガス供給手段からの酸化ガス供給流量を増加させる制御を行う、燃料電池システム。   (2) The fuel cell system according to (1), wherein the controller performs control to increase an oxidant gas supply flow rate from the oxidant gas supply unit in response to a temperature rise of the cell stack. .

(3)上記(1)または(2)に記載の燃料電池システムにおいて、前記コントローラが、前記セルスタックの温度上昇に応じて、前記燃料ガス供給手段からの燃料ガス供給流量を減少させる制御を行う、燃料電池システム。   (3) In the fuel cell system according to the above (1) or (2), the controller performs control to decrease the flow rate of fuel gas supplied from the fuel gas supply means in accordance with the temperature rise of the cell stack. , Fuel cell system.

(4)上記(1)から(3)のいずれか1つに記載の燃料電池システムにおいて、前記セルスタックからの前記酸化ガスのオフガスの酸化ガス流路出口圧力を調整可能な酸化極側排出圧力調整手段をさらに備え、前記コントローラが、前記セルスタックの温度上昇に応じて、前記酸化ガスのオフガスの出口圧力を減少させる制御を行う、燃料電池システム。   (4) In the fuel cell system according to any one of (1) to (3) above, an oxidizing electrode side discharge pressure capable of adjusting an oxidizing gas passage outlet pressure of the oxidizing gas off-gas from the cell stack. A fuel cell system, further comprising an adjustment unit, wherein the controller performs control to reduce an off-gas outlet pressure of the oxidizing gas in response to a temperature rise of the cell stack.

(5)上記(1)から(4)のいずれか1つに記載の燃料電池システムにおいて、前記セルスタックからの前記燃料ガスのオフガスの燃料ガス流路出口圧力を調整可能な燃料極側排出圧力調整手段をさらに備え、前記コントローラが、前記セルスタックの温度上昇に応じて、前記燃料ガスのオフガスの出口圧力を増加させる制御を行う、燃料電池システム。   (5) In the fuel cell system according to any one of (1) to (4), a fuel electrode side discharge pressure capable of adjusting a fuel gas passage outlet pressure of the off gas of the fuel gas from the cell stack. The fuel cell system, further comprising an adjusting unit, wherein the controller performs control to increase an outlet pressure of the off-gas of the fuel gas in accordance with a temperature rise of the cell stack.

(6)上記(1)から(5)のいずれか1つに記載の燃料電池システムにおいて、前記単セルとの間の熱交換に供される冷却媒体を前記セルスタックの内部に導入し、前記単セルと熱交換された前記冷却媒体を前記セルスタックの外部に排出させる冷媒流通経路をさらに備え、前記温度状態検知手段が、前記セルスタックからの出口付近の冷却媒体温度を検出可能な温度センサを含む、燃料電池システム。   (6) In the fuel cell system according to any one of (1) to (5), a cooling medium used for heat exchange with the single cell is introduced into the cell stack, A temperature sensor capable of detecting a cooling medium temperature in the vicinity of an outlet from the cell stack, further comprising a refrigerant flow path for discharging the cooling medium heat-exchanged with the single cell to the outside of the cell stack; Including a fuel cell system.

(7)電解質膜を挟んで対面する燃料極と酸化極とを有する単セルを複数積層させてなるセルスタックの制御方法であって、前記セルスタックの内部に燃料ガスを導入する燃料ガス導入工程と、前記セルスタックの内部に導入された前記燃料ガスの、前記燃料極の流通に伴う燃料ガスのオフガスを前記セルスタックの外部に排出する燃料ガス排出工程と、前記セルスタックの内部に酸化ガスを導入する酸化ガス導入工程と、前記セルスタックの内部に導入された前記酸化ガスの、前記酸化極の流通に伴う酸化ガスオフガスを前記セルスタックの外部に排出させる酸化ガス排出工程と、前記単セルの温度上昇を感知する昇温感知工程と、感知した前記単セルの温度上昇に応じて燃料極側の圧損増大を抑制する工程と、を有する、制御方法。   (7) A cell stack control method in which a plurality of single cells each having a fuel electrode and an oxidation electrode facing each other with an electrolyte membrane interposed therebetween are stacked, and a fuel gas introduction step for introducing a fuel gas into the cell stack A fuel gas discharging step of discharging the fuel gas introduced into the cell stack to the outside of the cell stack, and an oxidizing gas inside the cell stack. An oxidant gas introduction step for introducing oxidant gas, an oxidant gas discharge step for discharging an oxidant gas off-gas accompanying the circulation of the oxidant electrode to the outside of the cell stack of the oxidant gas introduced into the cell stack, and the single cell A temperature rise sensing step for sensing a temperature rise of the fuel cell, and a step of suppressing an increase in pressure loss on the fuel electrode side in response to the sensed temperature rise of the single cell.

(8)上記(7)に記載の制御方法において、前記燃料極側の圧損増大を抑制する工程が、前記酸化ガスの導入量を増加させる工程を含む、制御方法。   (8) The control method according to (7), wherein the step of suppressing an increase in pressure loss on the fuel electrode side includes a step of increasing an introduction amount of the oxidizing gas.

(9)上記(7)または(8)に記載の制御方法において、前記燃料極側の圧損増大を抑制する工程が、前記燃料ガスの導入量を減少させる工程を含む、制御方法。   (9) The control method according to (7) or (8), wherein the step of suppressing an increase in pressure loss on the fuel electrode side includes a step of reducing the amount of fuel gas introduced.

(10)上記(7)から(9)のいずれか1つに記載の制御方法において、前記燃料極側の圧損増大を抑制する工程が、前記酸化ガスのオフガスの、前記セルスタックからの排出圧力を減少させる工程を含む、制御方法。   (10) In the control method according to any one of (7) to (9), the step of suppressing an increase in pressure loss on the fuel electrode side includes a discharge pressure of the oxidizing gas off-gas from the cell stack. A control method including a step of reducing the amount.

(11)上記(7)から(10)のいずれか1つに記載の制御方法において、前記燃料極側の圧損増大を抑制する工程が、前記燃料ガスのオフガスの、前記セルスタックからの排出圧力を増加させる工程を含む、制御方法。   (11) In the control method according to any one of (7) to (10), the step of suppressing an increase in pressure loss on the fuel electrode side includes a discharge pressure of the off-gas of the fuel gas from the cell stack. A control method including a step of increasing the value.

(12)上記(7)から(11)のいずれか1つに記載の制御方法において、前記単セルとの間の熱交換に供される冷却媒体を前記セルスタックの内部に導入し、前記単セルと熱交換された前記冷却媒体を前記セルスタックの外部に排出させる冷媒流通工程をさらに有し、前記昇温感知工程が、前記セルスタックの外部に排出された前記冷却媒体の温度を検知する工程を含む、制御方法。   (12) In the control method according to any one of (7) to (11) above, a cooling medium to be used for heat exchange with the single cell is introduced into the cell stack, and the single unit A refrigerant circulation step for discharging the cooling medium heat-exchanged with the cell to the outside of the cell stack, wherein the temperature rising detection step detects the temperature of the cooling medium discharged to the outside of the cell stack; A control method including a process.

本発明によれば、セルスタック昇温に伴う発電性能の低下を防止または抑制することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to prevent or suppress the fall of the power generation performance accompanying a cell stack temperature rising.

本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、以下に説明する各図面において、図5,6に示す構成と同様のものについては同じ符号を付し、その説明を省略する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each drawing demonstrated below, the same code | symbol is attached | subjected about the thing similar to the structure shown in FIG.5, 6, and the description is abbreviate | omitted.

図1は、本発明の実施の形態における燃料電池システムの構成の概略を示す模式図である。図1に示す燃料電池システム100は、燃料電池50(セルスタック)と、少なくとも水素を含む燃料ガスを、燃料電池50の燃料極側(アノード側)に、燃料ガス導入経路19aを介して供給するための燃料ガス供給装置19(燃料ガス供給手段)と、少なくとも酸素を含む酸化ガスを、燃料電池50の酸化極側(カソード側)に、酸化ガス導入経路20aを介して供給するための酸化ガス供給装置20(酸化ガス供給手段)と、燃料電池50の運転状態を監視し、必要に応じて所定の運転制御を行うコントローラ29と、を備える。   FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a configuration of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. A fuel cell system 100 shown in FIG. 1 supplies a fuel cell 50 (cell stack) and a fuel gas containing at least hydrogen to the fuel electrode side (anode side) of the fuel cell 50 via a fuel gas introduction path 19a. And an oxidizing gas for supplying an oxidizing gas containing at least oxygen to the oxidizing electrode side (cathode side) of the fuel cell 50 via the oxidizing gas introduction path 20a. A supply device 20 (oxidizing gas supply means) and a controller 29 that monitors the operation state of the fuel cell 50 and performs predetermined operation control as necessary are provided.

図1において、例えば改質器や水素ボンベなどの、燃料ガス供給装置19からの供給流量または流速が適切に調整された燃料ガスは、必要に応じて加湿器21を通じて適切な水分量に湿度調整され、燃料電池50の内部に導入される。燃料電池50の内部に導入された燃料ガスは、図6に示す各単セル11の燃料ガス流路8からアノード拡散層4を経由してアノード触媒層2に到達し、燃料ガスに含まれる水素が電解質膜1を介しての電池反応に供される。その後、余剰となった水素ガスや水蒸気、場合によっては二酸化炭素などを含む燃料ガスのオフガスが、燃料ガス排出経路19bから、必要に応じて圧力調整弁23(排出圧力調整手段)により所定の排出ガス圧力(実施の形態において、燃料ガスのオフガスの排出ガス圧力は、圧力センサ25を用いて測定することができる)に調整され、燃料電池50の外部へ排出される。   In FIG. 1, for example, a fuel gas, such as a reformer or a hydrogen cylinder, in which the supply flow rate or flow velocity from the fuel gas supply device 19 is appropriately adjusted is adjusted to a suitable moisture amount through a humidifier 21 as necessary. And introduced into the fuel cell 50. The fuel gas introduced into the fuel cell 50 reaches the anode catalyst layer 2 via the anode diffusion layer 4 from the fuel gas flow path 8 of each single cell 11 shown in FIG. 6, and hydrogen contained in the fuel gas. Is subjected to a battery reaction through the electrolyte membrane 1. Thereafter, surplus hydrogen gas, water vapor, and possibly off-gas of the fuel gas containing carbon dioxide and the like are discharged from the fuel gas discharge path 19b by a pressure adjusting valve 23 (discharge pressure adjusting means) as required. The gas pressure is adjusted to the gas pressure (in the embodiment, the exhaust gas pressure of the off-gas of the fuel gas can be measured using the pressure sensor 25), and is discharged to the outside of the fuel cell 50.

一方、図1において、例えばブロワ、エアポンプ、空気ボンベまたは酸素ボンベなどの、酸化ガス供給装置20からの供給流量または流速が適切に調整された酸化ガスは、必要に応じて加湿器22を通じて適切な水分量に湿度調整され、燃料電池50の内部に導入される。燃料電池50の内部に導入された酸化ガスは、図6に示す各単セル11の酸化ガス流路9からカソード拡散層5を経由してカソード触媒層3に到達し、酸化ガスに含まれる酸素が電解質膜1を介しての電極反応に供される。その後、余剰となった酸素ガスや水蒸気、場合によっては窒素ガスなどを含む酸化ガスのオフガスが、酸化ガス排出経路20bから、必要に応じて圧力調整弁24(排出圧力調整手段)により所定の排出ガス圧力(実施の形態において、酸化ガスのオフガスの排出ガス圧力は、圧力センサ26を用いて測定することができる)に調整され、燃料電池50の外部へ排出される。   On the other hand, in FIG. 1, for example, an oxidizing gas, such as a blower, an air pump, an air cylinder, or an oxygen cylinder, whose supply flow rate or flow velocity from the oxidizing gas supply device 20 is appropriately adjusted is appropriately transmitted through a humidifier 22 as necessary. The humidity is adjusted to the amount of water and introduced into the fuel cell 50. The oxidizing gas introduced into the fuel cell 50 reaches the cathode catalyst layer 3 via the cathode diffusion layer 5 from the oxidizing gas flow path 9 of each single cell 11 shown in FIG. 6, and oxygen contained in the oxidizing gas. Is subjected to an electrode reaction through the electrolyte membrane 1. Thereafter, surplus oxygen gas, water vapor, and, in some cases, nitrogen gas or other oxidizing gas off-gas is discharged from the oxidizing gas discharge path 20b as required by the pressure adjusting valve 24 (discharge pressure adjusting means). The gas pressure (in the embodiment, the exhaust gas pressure of the oxidizing gas off-gas can be measured using the pressure sensor 26) is discharged to the outside of the fuel cell 50.

また、図1において、図示しない循環ポンプと放熱部とを含む冷却媒体循環装置27を備え得る。単セルとの間の熱交換に供される、水やエチレングリコールなどの冷却媒体は、冷媒導入経路27aを通り、図5に示す冷媒供給マニホールド18aを経由して燃料電池50の内部に導入され、単セル11と熱交換される。単セル11との熱交換により加熱された冷却媒体は、図5に示す冷媒排出マニホールド18bを経由し、図1に示す冷媒排出経路27bを通じて燃料電池50の外部に排出され、冷却媒体循環装置27の図示しない放熱部において放熱、再生された後、再び冷却媒体として利用される。以下、冷媒導入経路27a、冷媒排出経路27bを含む一連の経路をまとめて、冷媒流通経路と称する場合がある。なお、図1において、冷却媒体の流通は循環系として示したが、他の実施の形態では、例えば上水道から分岐させた水道水などを冷却媒体として使用し、循環させることなく連続して燃料電池50の冷却に供することも可能である。   In addition, in FIG. 1, a cooling medium circulation device 27 including a circulation pump and a heat radiating unit (not shown) may be provided. A cooling medium such as water or ethylene glycol used for heat exchange with the single cell is introduced into the fuel cell 50 through the refrigerant supply path 27a and the refrigerant supply manifold 18a shown in FIG. The heat exchange with the single cell 11 is performed. The cooling medium heated by heat exchange with the single cell 11 passes through the refrigerant discharge manifold 18b shown in FIG. 5 and is discharged to the outside of the fuel cell 50 through the refrigerant discharge path 27b shown in FIG. After being radiated and regenerated in a heat radiating section (not shown), it is used again as a cooling medium. Hereinafter, a series of paths including the refrigerant introduction path 27a and the refrigerant discharge path 27b may be collectively referred to as a refrigerant distribution path. In FIG. 1, the circulation of the cooling medium is shown as a circulation system. However, in other embodiments, for example, tap water branched from the water supply is used as the cooling medium, and the fuel cell is continuously circulated without being circulated. It is also possible to use 50 cooling.

さらに、図1に示す燃料電池システム100は、燃料電池50の温度状態を検知する温度センサ28(温度状態検知手段)を備える。実施の形態において、温度センサ28は、例えば燃料電池50が昇温状態にあるのか、定常状態に到達したのかを判断するために1箇所以上の定点における温度状態を検知する。具体的には、図1に示すように冷媒排出経路27bの、燃料電池50からの出口付近に備えられ、燃料電池50の内部から排出された直後の冷却媒体の温度を燃料電池50の温度とみなすことができるが、燃料電池50の温度状態を的確に反映するものであればこれに限らず、例えば図5に示す絶縁板15や、エンドプレート17の温度を検知する構成や、単セル11の温度を直接測定する構成など、さまざまな構成を採用することが可能である。   Furthermore, the fuel cell system 100 shown in FIG. 1 includes a temperature sensor 28 (temperature state detection means) that detects the temperature state of the fuel cell 50. In the embodiment, the temperature sensor 28 detects a temperature state at one or more fixed points in order to determine, for example, whether the fuel cell 50 is in a temperature rising state or has reached a steady state. Specifically, as shown in FIG. 1, the coolant discharge path 27b is provided near the outlet from the fuel cell 50, and the temperature of the coolant immediately after being discharged from the inside of the fuel cell 50 is defined as the temperature of the fuel cell 50. However, the present invention is not limited to this as long as it accurately reflects the temperature state of the fuel cell 50. For example, the structure for detecting the temperature of the insulating plate 15 and the end plate 17 shown in FIG. Various configurations, such as a configuration for directly measuring the temperature of, can be employed.

図1において、コントローラ29は、温度センサ28で検知される燃料電池50の温度状態や圧力センサ25,26でそれぞれ検知される酸化ガスおよび/または燃料ガスのオフガスの排出圧力、燃料電池50の運転状態などの情報に基づいて、燃料ガス供給装置19により供給される燃料ガスの供給量および/または酸化ガス供給装置20により供給される酸化ガスの供給量、ならびに圧力調整弁23,24により調整される燃料ガスおよび/または酸化ガスのオフガスの排出圧力(背圧)を制御可能に構成されている。   In FIG. 1, the controller 29 detects the temperature state of the fuel cell 50 detected by the temperature sensor 28, the discharge pressure of oxidizing gas and / or fuel gas off-gas detected by the pressure sensors 25 and 26, and the operation of the fuel cell 50. Based on information such as the state, the supply amount of the fuel gas supplied by the fuel gas supply device 19 and / or the supply amount of the oxidizing gas supplied by the oxidizing gas supply device 20 and the pressure adjusting valves 23 and 24 are adjusted. The fuel gas and / or the oxidizing gas off-gas discharge pressure (back pressure) is controllable.

このような燃料電池システムにおいて、運転停止時における燃料電池50の温度は、外気温またはセルスタックが収容されるスタックケースの周囲温度と同等程度に維持されている。一方、燃料電池50を始動させると、温度が次第に上昇し、例えば数分から数十分程度かけて、定常運転が行われる規定温度(例えば、80℃)まで到達する。   In such a fuel cell system, the temperature of the fuel cell 50 when the operation is stopped is maintained at the same level as the outside air temperature or the ambient temperature of the stack case in which the cell stack is accommodated. On the other hand, when the fuel cell 50 is started, the temperature gradually increases and reaches, for example, a specified temperature (for example, 80 ° C.) at which steady operation is performed over several minutes to several tens of minutes.

図2は、図5に示す燃料電池50の定常運転時における、単セルの積層方向の状態を比較したグラフである。図2において、横軸はいずれも単セルの積層方向を示している。横軸の方向は図5に示した燃料電池50の形状に対応しており、左側端部はカソード集電板12側(プラス側とも称する)の積層端部を、右側端部はアノード集電板13側(マイナス側とも称する)の積層端部を、それぞれ示している。   FIG. 2 is a graph comparing the states of the single cells in the stacking direction during the steady operation of the fuel cell 50 shown in FIG. In FIG. 2, the horizontal axis indicates the stacking direction of the single cells. The direction of the horizontal axis corresponds to the shape of the fuel cell 50 shown in FIG. 5, the left end is the stacked end on the cathode current collector 12 side (also referred to as the plus side), and the right end is the anode current collector. Laminated end portions on the plate 13 side (also referred to as a minus side) are shown.

図2(a)は、燃料電池50の定常運転時における、単セルの積層方向の温度分布の概略を示したグラフである。図2(a)において、縦軸は各単セル間のセル冷媒流路10を流通する冷却媒体(本実施の形態では冷却水を使用)の温度を示している。図2(a)に示すように、図5に示した燃料電池50における積層両端部およびその近傍(例えば積層端部単セルから数枚から十枚程度まで)の冷却水温度は、積層中央部の冷却水温度Txと比較して、低くなる場合がある。このとき、各単セルを挟んで対向する冷却水温度について、カソード側の冷却水温度(プラス側冷却水温度)とアノード側の冷却水温度(マイナス側冷却水温度)との差(ΔT)について、単セルの積層方向の分布は、図2(b)に示すようになる。図2(b)に示すように、マイナス側の積層端部およびその近傍においては、ΔTが正になる。   FIG. 2A is a graph showing an outline of the temperature distribution in the stacking direction of the single cells during the steady operation of the fuel cell 50. In FIG. 2A, the vertical axis indicates the temperature of the cooling medium (cooling water is used in the present embodiment) flowing through the cell refrigerant flow path 10 between the single cells. As shown in FIG. 2 (a), the cooling water temperature at both ends of the fuel cell 50 shown in FIG. The cooling water temperature Tx may be lower. At this time, regarding the cooling water temperature facing each single cell, the difference (ΔT) between the cooling water temperature on the cathode side (plus cooling water temperature) and the cooling water temperature on the anode side (minus cooling water temperature) The distribution in the stacking direction of the single cells is as shown in FIG. As shown in FIG. 2B, ΔT is positive at the minus-side laminated end and its vicinity.

このように、ΔTが正になる条件下において、マイナス側の積層端部およびその近傍においては、上述したように、単セル内におけるアノード側とカソード側との温度差により水蒸気分圧に差が生じ、カソード側からアノード側に水蒸気が透過してアノード側で凝縮水が生成し、アノード側の圧損が増大する(図2(c))。   In this way, under the condition where ΔT is positive, the difference in the water vapor partial pressure is caused by the temperature difference between the anode side and the cathode side in the single cell, as described above, at the minus-side stack end and in the vicinity thereof. As a result, water vapor permeates from the cathode side to the anode side to generate condensed water on the anode side, and the pressure loss on the anode side increases (FIG. 2 (c)).

図3は、従来の燃料電池システムにおける燃料電池50の昇温時における、単セルの積層方向の状態を比較したグラフである。図3において、横軸はいずれも図2に対応している。また、図3(a)、図3(b)および図3(c)の縦軸はそれぞれ、図2(a)、図2(b)および図2(c)に対応している。   FIG. 3 is a graph comparing the state of the single cells in the stacking direction when the temperature of the fuel cell 50 in the conventional fuel cell system is increased. In FIG. 3, the horizontal axis corresponds to FIG. Moreover, the vertical axis | shaft of Fig.3 (a), FIG.3 (b), and FIG.3 (c) respond | corresponds to Fig.2 (a), FIG.2 (b), and FIG.2 (c), respectively.

図3(a)に示すように、昇温時には燃料電池の積層両端部およびその近傍において、その冷却水温度と、積層中央部の冷却水温度Tx’との差が、図2(a)に示した定常運転時よりも大きくなっている。その結果、図3(b)に示すようにマイナス側の積層端部およびその近傍においてΔTが大きくなり(例えばΔT=5〜10℃程度になり得る)、アノード側とカソード側との分圧差が例えば数kPa〜数十kPa程度にもなり得る。この大きな水蒸気分圧差に基づいて、カソード側からアノード側に水蒸気が大量に透過するため、図3(c)に示すようにアノード側の圧損分布が大きくなり、特にマイナス側端部およびその近傍のアノードガス流路の分配流量が減少して電圧低下が発生しやすくなる。   As shown in FIG. 3 (a), when the temperature rises, the difference between the cooling water temperature and the cooling water temperature Tx ′ at the center of the stack is shown in FIG. It is larger than the steady operation shown. As a result, as shown in FIG. 3 (b), ΔT becomes large at the negative laminated end portion and its vicinity (for example, ΔT can be about 5 to 10 ° C.), and the partial pressure difference between the anode side and the cathode side is large. For example, it can be about several kPa to several tens of kPa. Since a large amount of water vapor permeates from the cathode side to the anode side based on this large water vapor partial pressure difference, the pressure loss distribution on the anode side becomes large as shown in FIG. The distribution flow rate of the anode gas flow path is reduced, and the voltage drop is likely to occur.

これに対し、図3(c)に対応する、図4(c)の破線で示される従来のシステムにおけるアノード側の圧損に比較して、図4(c)の実線で示すようにアノード側の圧損の増大を抑制し、積層中央部におけるアノード側の圧損に極力近づけるような制御を行うことにより、積層中央部と積層端部およびその近傍との冷却水温度の差、つまり単セル間の温度差が従来と同様に大きいままであっても(図4(a)および(b)参照)、昇温に伴う電圧低下を防止または抑制することが可能となることが明らかとなった。以下、マイナス側積層端部およびその近傍におけるアノード側の圧損の増大を抑制することが可能になる、より具体的な実施の形態について説明する。   On the other hand, compared with the pressure loss on the anode side in the conventional system indicated by the broken line in FIG. 4 (c), corresponding to FIG. 3 (c), as shown by the solid line in FIG. By controlling the pressure loss to increase and approaching the anode side pressure loss at the center of the stack as much as possible, the difference in cooling water temperature between the center of the stack and the end of the stack and its vicinity, that is, the temperature between the single cells Even when the difference remains large as in the past (see FIGS. 4A and 4B), it has become clear that it is possible to prevent or suppress a voltage drop due to temperature rise. Hereinafter, a more specific embodiment in which an increase in pressure loss on the anode side at the minus side laminated end portion and the vicinity thereof can be suppressed will be described.

[実施の形態1]
図1において、温度センサ28により燃料電池50の温度状態をモニタし、昇温開始から燃料電池の温度が所定の温度に到達するまで、コントローラ29により酸化ガス供給装置20からの酸化ガスの供給量を増大させる制御を行う。具体的には、定常運転時の酸化ガス供給量に対して例えば1.2〜2倍程度、より好ましくは1.5〜2倍程度に設定することが可能であるがこれに限らない。本実施の形態によれば、カソード側に供給する酸化ガス流量を増やすことにより、カソード側からアノード側に水蒸気が透過する前にカソード側の水分を酸化ガスにより持ち去ることでカソード側からアノード側への水蒸気透過量を減少させ、結果的に図5に示すマイナス側積層端部11aおよびその近傍の単セル11におけるアノード側の圧損の上昇を抑制することが可能になる。
[Embodiment 1]
In FIG. 1, the temperature state of the fuel cell 50 is monitored by the temperature sensor 28, and the supply amount of the oxidizing gas from the oxidizing gas supply device 20 by the controller 29 until the temperature of the fuel cell reaches a predetermined temperature from the start of temperature increase. To increase the control. Specifically, for example, it can be set to about 1.2 to 2 times, more preferably about 1.5 to 2 times the supply amount of the oxidizing gas during steady operation, but this is not restrictive. According to the present embodiment, by increasing the flow rate of the oxidizing gas supplied to the cathode side, water on the cathode side is taken away by the oxidizing gas before the water vapor permeates from the cathode side to the anode side, thereby moving the cathode side to the anode side. As a result, it is possible to suppress an increase in pressure loss on the anode side in the minus-side stacked end portion 11a and the single cell 11 in the vicinity thereof shown in FIG.

[実施の形態2]
図1において、温度センサ28をモニタし、昇温開始から燃料電池の温度が所定の温度に到達するまで、コントローラ29により燃料ガス供給装置19からの燃料ガスの供給量を減少させる制御を行う。具体的には、定常運転時の燃料ガス供給量に対して例えば0.7〜0.9倍程度に設定することが可能であるがこれに限らない。本実施の形態によれば、アノード側に供給する燃料ガス流量を減らすことにより、アノード側の水分の燃料ガスによる持ち去り量を低減させることでカソード側からアノード側への水蒸気の透過を抑制し、結果的に図5に示すマイナス側積層端部11aおよびその近傍の単セル11におけるアノード側の圧損の上昇を抑制することが可能になる。
[Embodiment 2]
In FIG. 1, the temperature sensor 28 is monitored, and the controller 29 performs a control to decrease the amount of fuel gas supplied from the fuel gas supply device 19 until the temperature of the fuel cell reaches a predetermined temperature from the start of temperature increase. Specifically, it can be set to about 0.7 to 0.9 times the fuel gas supply amount during steady operation, but is not limited thereto. According to the present embodiment, by reducing the flow rate of fuel gas supplied to the anode side, the amount of moisture on the anode side taken away by the fuel gas is reduced, thereby suppressing the permeation of water vapor from the cathode side to the anode side. As a result, it is possible to suppress an increase in the pressure loss on the anode side in the minus side laminated end portion 11a shown in FIG. 5 and the unit cell 11 in the vicinity thereof.

[実施の形態3]
図1において、温度センサ28をモニタし、昇温開始から燃料電池の温度が所定の温度に到達するまで、コントローラ29によりカソード側圧力調整弁24について、酸化ガスのオフガスの排出圧力を低下させる制御を行う。具体的には、定常時に排出される酸化ガスのオフガスの排出圧力に対し例えばゲージ圧で0.2〜0.9倍程度に低下させることが可能であるがこれに限らない。本実施の形態によれば、排出圧力を低下させることでカソード側から排出される酸化ガス流量を増やすことにより、カソード側からアノード側に水蒸気が透過する前にカソード側の水分を持ち去ることができ、カソード側からアノード側への水蒸気透過量を減少させ、結果的に図5に示すマイナス側積層端部11aおよびその近傍の単セル11におけるアノード側の圧損の上昇を抑制することが可能になる。
[Embodiment 3]
In FIG. 1, the temperature sensor 28 is monitored, and the controller 29 controls the cathode side pressure regulating valve 24 to reduce the discharge pressure of the off-gas of the oxidizing gas from the start of the temperature rise until the temperature of the fuel cell reaches a predetermined temperature. I do. Specifically, the gauge pressure can be reduced to, for example, about 0.2 to 0.9 times the off-gas discharge pressure of the oxidizing gas discharged in a steady state, but is not limited thereto. According to this embodiment, by increasing the flow rate of the oxidizing gas discharged from the cathode side by lowering the discharge pressure, moisture on the cathode side can be removed before water vapor passes from the cathode side to the anode side. As a result, it is possible to reduce the amount of water vapor permeated from the cathode side to the anode side, and as a result, it is possible to suppress an increase in the pressure loss on the anode side in the minus side laminated end portion 11a shown in FIG. .

[実施の形態4]
図1において、温度センサ28をモニタし、昇温開始から燃料電池の温度が所定の温度に到達するまで、コントローラ29によりアノード側圧力調整弁23について、燃料ガスのオフガスの排出圧力を上昇させる制御を行う。具体的には、定常時に排出される燃料ガスのオフガスの排出圧力に対し例えばゲージ圧で1.2〜2倍程度、好ましくは1.5〜2倍程度に上昇させることが可能であるがこれに限らない。本実施の形態によれば、排出圧力を上昇させることでアノード側から排出される燃料ガス流量を減らすことにより、アノード側の水分の燃料ガスによる持ち去り量を低減させることでカソード側からアノード側への水蒸気の透過を抑制し、結果的に図5に示すマイナス側積層端部11aおよびその近傍の単セル11におけるアノード側の圧損の上昇を抑制することが可能になる。
[Embodiment 4]
In FIG. 1, the temperature sensor 28 is monitored, and the controller 29 controls the anode-side pressure regulating valve 23 to increase the discharge pressure of the off-gas of the fuel gas until the temperature of the fuel cell reaches a predetermined temperature from the start of the temperature rise. I do. Specifically, for example, the gauge pressure can be increased to about 1.2 to 2 times, preferably about 1.5 to 2 times the discharge pressure of the off-gas of the fuel gas discharged in a steady state. Not limited to. According to the present embodiment, by increasing the discharge pressure, the flow rate of fuel gas discharged from the anode side is reduced, and the amount of moisture taken away by the fuel gas from the anode side is reduced, so that the anode side As a result, it is possible to suppress the increase in the pressure loss on the anode side in the minus-side stacked end portion 11a shown in FIG. 5 and the single cell 11 in the vicinity thereof.

[実施の形態5]
実施の形態1〜4のうち、2つ以上を組み合わせることも好適である。上述した実施の形態1〜4は、それぞれが互いに相反しない異なる制御であるため、例えば実施の形態1,2、実施の形態1,3,4など、2つ以上の制御を組み合わせて行うことが可能である。本実施の形態は、例えば頻繁に起動と停止を繰り返す燃料電池システムや、車両その他の移動体に搭載し、細かい運転制御が要求される燃料電池システムなどにおいて特に顕著な効果を得ることが可能となる。
[Embodiment 5]
It is also preferable to combine two or more of the first to fourth embodiments. Since the first to fourth embodiments described above are different controls that do not conflict with each other, for example, two or more controls such as the first and second embodiments and the first, third, and fourth embodiments can be performed in combination. Is possible. The present embodiment can obtain a particularly remarkable effect in, for example, a fuel cell system that frequently starts and stops and a fuel cell system that is mounted on a vehicle or other moving body and requires fine operation control. Become.

上述した各実施の形態において、燃料電池の「所定の温度」とは、例えば80℃など、図1に示す燃料電池50が定常運転に到達する温度とすることが可能であり、好適であるが、他の実施の形態において、積層端部の断熱性が比較的良好なセルスタックにおいては、例えば60℃など、定常運転時よりも幾分低い温度に設定することも可能である。さらに別の実施の形態として、所定の時間、例えば数ミリ秒から数十秒程度の間の温度の差分に基づいて昇温状態にあるか否かを感知することも好適である。   In each of the above-described embodiments, the “predetermined temperature” of the fuel cell can be a temperature at which the fuel cell 50 shown in FIG. In other embodiments, in a cell stack in which the heat insulating properties of the stacked end portions are relatively good, it is possible to set the temperature somewhat lower than that during steady operation, such as 60 ° C., for example. As yet another embodiment, it is also preferable to detect whether or not the temperature is elevated based on a temperature difference between a predetermined time, for example, several milliseconds to several tens of seconds.

本発明は、定置用、移動体搭載用を問わず、特に昇温時において、積層中央部単セルと積層端部単セルとの間に温度差が生じ得るセルスタックを備える燃料電池システムにおいて好適に利用することが可能である。   The present invention is suitable for a fuel cell system including a cell stack capable of causing a temperature difference between a stacked central unit single cell and a stacked end unit single cell regardless of whether it is stationary or mounted on a moving body, particularly at the time of temperature rise. It is possible to use it.

本発明の実施の形態における燃料電池システムの構成の概略を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline of a structure of the fuel cell system in embodiment of this invention. 燃料電池の定常運転時における、単セルの積層方向の状態を比較したグラフである。It is the graph which compared the state of the lamination direction of a single cell at the time of the steady operation of a fuel cell. 従来の燃料電池の昇温時における、単セルの積層方向の状態を比較したグラフである。It is the graph which compared the state of the lamination direction of a single cell at the time of temperature rising of the conventional fuel cell. 燃料電池の昇温時における、単セルの積層方向の状態を比較したグラフである。It is the graph which compared the state of the lamination direction of a single cell at the time of temperature rising of a fuel cell. 燃料電池システムの構成の概略を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline of a structure of a fuel cell system. 単セルの要部の構成の概略について説明する図である。It is a figure explaining the outline of the structure of the principal part of a single cell.

符号の説明Explanation of symbols

1 電解質膜、2 アノード触媒層、3 カソード触媒層、4 アノード拡散層、5 カソード拡散層、6 アノード側セパレータ、7 カソード側セパレータ、8 燃料ガス流路、9 酸化ガス流路、10 セル冷媒流路、11 単セル、11a マイナス側積層端部(単セル)、11c プラス側積層端部(単セル)、11g 積層中央部(単セル)、12 カソード側集電板、13 アノード側集電板、14,15 絶縁板、16,17 エンドプレート、18a 冷媒供給マニホールド、18b 冷媒排出マニホールド、19 燃料ガス供給装置、20 酸化ガス供給装置、20a 酸化ガス導入経路、20b 酸化ガス排出経路、21,22 加湿器、23,24 圧力調整弁、25,26 圧力センサ、27 冷却媒体循環装置、28 温度センサ、29 コントローラ、50 燃料電池(セルスタック)、100 燃料電池システム。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrolyte membrane, 2 Anode catalyst layer, 3 Cathode catalyst layer, 4 Anode diffusion layer, 5 Cathode diffusion layer, 6 Anode side separator, 7 Cathode side separator, 8 Fuel gas flow path, 9 Oxidation gas flow path, 10 cell refrigerant flow Road, 11 single cell, 11a Minus side laminated end (single cell), 11c Plus side laminated end (single cell), 11g Laminated central part (single cell), 12 Cathode side current collector plate, 13 Anode side current collector plate 14, 15 Insulating plate, 16, 17 End plate, 18a Refrigerant supply manifold, 18b Refrigerant discharge manifold, 19 Fuel gas supply device, 20 Oxidizing gas supply device, 20a Oxidizing gas introduction path, 20b Oxidizing gas discharge path, 21, 22 Humidifier, 23, 24 Pressure regulating valve, 25, 26 Pressure sensor, 27 Cooling medium circulation device, 28 Temperature sensor, 29 Controller, 50 Fuel cell (cell stack), 100 Fuel cell system.

Claims (10)

電解質膜を挟んで対面する燃料極と酸化極とを有する単セルを複数積層させてなるセルスタックと、
前記セルスタックに燃料ガスを供給するための燃料ガス供給手段と、
前記燃料ガス供給手段から前記セルスタックの内部に前記燃料ガスを導入する燃料ガス導入経路と、
前記セルスタックの内部に導入された前記燃料ガスの、前記燃料極の流通に伴う燃料ガスのオフガスを前記セルスタックの外部に排出する燃料ガス排出経路と、
前記セルスタックに酸化ガスを供給するための酸化ガス供給手段と、
前記酸化ガス供給手段から前記セルスタックの内部に前記酸化ガスを導入する酸化ガス導入経路と、
前記セルスタックの内部に導入された前記酸化ガスの、前記酸化極の流通に伴う酸化ガスのオフガスを前記セルスタックの外部に排出する酸化ガス排出経路と、
前記セルスタックの温度状態を検知する温度状態検知手段と、
前記セルスタックを備える燃料電池の発電運転中において、前記セルスタックの積層中央部を流れる冷媒温度と積層両端部を流れる冷媒温度との温度差が所定値以上となる条件下で、前記温度状態検知手段で検知した温度状態に基づいて感知した前記セルスタックの温度上昇に応じて、前記単セルの燃料極側の圧損増大を抑制する制御を行うコントローラと、
を備え、
前記コントローラが、前記セルスタックの温度上昇に応じて、前記燃料極側から前記酸化極側に水蒸気が透過する前に前記燃料極側の水分を酸化ガスにより持ち去ることで前記燃料極側から前記酸化極側への水蒸気透過量を減少させるように前記酸化ガス供給手段からの酸化ガス供給流量を増加させる制御を行うことを特徴とする燃料電池システム。
A cell stack formed by laminating a plurality of unit cells having a fuel electrode and an oxidation electrode facing each other with an electrolyte membrane interposed therebetween;
Fuel gas supply means for supplying fuel gas to the cell stack;
A fuel gas introduction path for introducing the fuel gas from the fuel gas supply means into the cell stack;
A fuel gas discharge path for discharging the off-gas of the fuel gas accompanying the circulation of the fuel electrode of the fuel gas introduced into the cell stack to the outside of the cell stack;
An oxidizing gas supply means for supplying an oxidizing gas to the cell stack;
An oxidizing gas introduction path for introducing the oxidizing gas from the oxidizing gas supply means into the cell stack;
An oxidizing gas discharge path for discharging off-gas of the oxidizing gas accompanying the circulation of the oxidizing electrode of the oxidizing gas introduced into the cell stack to the outside of the cell stack;
Temperature state detecting means for detecting the temperature state of the cell stack;
During a power generation operation of a fuel cell including the cell stack, the temperature state detection is performed under a condition that a temperature difference between a refrigerant temperature flowing through the stack central portion of the cell stack and a refrigerant temperature flowing through both end portions of the stack becomes a predetermined value or more. A controller that performs control to suppress an increase in pressure loss on the fuel electrode side of the single cell according to a temperature increase of the cell stack sensed based on a temperature state detected by the means;
With
The controller removes moisture on the fuel electrode side by oxidizing gas before water vapor passes from the fuel electrode side to the oxidation electrode side in response to a rise in temperature of the cell stack, so that the oxidation from the fuel electrode side. A fuel cell system, characterized in that control is performed to increase an oxidizing gas supply flow rate from the oxidizing gas supply means so as to reduce a water vapor permeation amount to the pole side .
電解質膜を挟んで対面する燃料極と酸化極とを有する単セルを複数積層させてなるセルスタックと、
前記セルスタックに燃料ガスを供給するための燃料ガス供給手段と、
前記燃料ガス供給手段から前記セルスタックの内部に前記燃料ガスを導入する燃料ガス導入経路と、
前記セルスタックの内部に導入された前記燃料ガスの、前記燃料極の流通に伴う燃料ガスのオフガスを前記セルスタックの外部に排出する燃料ガス排出経路と、
前記セルスタックに酸化ガスを供給するための酸化ガス供給手段と、
前記酸化ガス供給手段から前記セルスタックの内部に前記酸化ガスを導入する酸化ガス導入経路と、
前記セルスタックの内部に導入された前記酸化ガスの、前記酸化極の流通に伴う酸化ガスのオフガスを前記セルスタックの外部に排出する酸化ガス排出経路と、
前記セルスタックの温度状態を検知する温度状態検知手段と、
前記セルスタックを備える燃料電池の発電運転中において、前記セルスタックの積層中央部を流れる冷媒温度と積層両端部を流れる冷媒温度との温度差が所定値以上となる条件下で、前記温度状態検知手段で検知した温度状態に基づいて感知した前記セルスタックの温度上昇に応じて、前記単セルの燃料極側の圧損増大を抑制する制御を行うコントローラと、
を備え、
前記コントローラが、前記セルスタックの温度上昇に応じて、昇温開始から燃料電池の温度が所定の温度に到達するまで前記燃料ガス供給手段からの燃料ガス供給流量を減少させる制御を行うことを特徴とする燃料電池システム。
A cell stack formed by laminating a plurality of unit cells having a fuel electrode and an oxidation electrode facing each other with an electrolyte membrane interposed therebetween;
Fuel gas supply means for supplying fuel gas to the cell stack;
A fuel gas introduction path for introducing the fuel gas from the fuel gas supply means into the cell stack;
A fuel gas discharge path for discharging the off-gas of the fuel gas accompanying the circulation of the fuel electrode of the fuel gas introduced into the cell stack to the outside of the cell stack;
An oxidizing gas supply means for supplying an oxidizing gas to the cell stack;
An oxidizing gas introduction path for introducing the oxidizing gas from the oxidizing gas supply means into the cell stack;
An oxidizing gas discharge path for discharging off-gas of the oxidizing gas accompanying the circulation of the oxidizing electrode of the oxidizing gas introduced into the cell stack to the outside of the cell stack;
Temperature state detecting means for detecting the temperature state of the cell stack;
During a power generation operation of a fuel cell including the cell stack, the temperature state detection is performed under a condition that a temperature difference between a refrigerant temperature flowing through the stack central portion of the cell stack and a refrigerant temperature flowing through both end portions of the stack becomes a predetermined value or more. A controller that performs control to suppress an increase in pressure loss on the fuel electrode side of the single cell according to a temperature increase of the cell stack sensed based on a temperature state detected by the means;
With
The controller performs control to reduce the fuel gas supply flow rate from the fuel gas supply means from the start of temperature increase until the temperature of the fuel cell reaches a predetermined temperature in response to the temperature increase of the cell stack. A fuel cell system.
電解質膜を挟んで対面する燃料極と酸化極とを有する単セルを複数積層させてなるセルスタックと、
前記セルスタックに燃料ガスを供給するための燃料ガス供給手段と、
前記燃料ガス供給手段から前記セルスタックの内部に前記燃料ガスを導入する燃料ガス導入経路と、
前記セルスタックの内部に導入された前記燃料ガスの、前記燃料極の流通に伴う燃料ガスのオフガスを前記セルスタックの外部に排出する燃料ガス排出経路と、
前記セルスタックに酸化ガスを供給するための酸化ガス供給手段と、
前記酸化ガス供給手段から前記セルスタックの内部に前記酸化ガスを導入する酸化ガス導入経路と、
前記セルスタックの内部に導入された前記酸化ガスの、前記酸化極の流通に伴う酸化ガスのオフガスを前記セルスタックの外部に排出する酸化ガス排出経路と、
前記セルスタックの温度状態を検知する温度状態検知手段と、
前記セルスタックを備える燃料電池の発電運転中において、前記セルスタックの積層中央部を流れる冷媒温度と積層両端部を流れる冷媒温度との温度差が所定値以上となる条件下で、前記温度状態検知手段で検知した温度状態に基づいて感知した前記セルスタックの温度上昇に応じて、前記単セルの燃料極側の圧損増大を抑制する制御を行うコントローラと、
を備え、
前記セルスタックからの前記酸化ガスのオフガスの酸化ガス流路出口圧力を調整可能な酸化極側排出圧力調整手段をさらに備え、
前記コントローラが、前記セルスタックの温度上昇に応じて、前記酸化ガスのオフガスの出口圧力を減少させる制御を行うことを特徴とする燃料電池システム。
A cell stack formed by laminating a plurality of unit cells having a fuel electrode and an oxidation electrode facing each other with an electrolyte membrane interposed therebetween;
Fuel gas supply means for supplying fuel gas to the cell stack;
A fuel gas introduction path for introducing the fuel gas from the fuel gas supply means into the cell stack;
A fuel gas discharge path for discharging the off-gas of the fuel gas accompanying the circulation of the fuel electrode of the fuel gas introduced into the cell stack to the outside of the cell stack;
An oxidizing gas supply means for supplying an oxidizing gas to the cell stack;
An oxidizing gas introduction path for introducing the oxidizing gas from the oxidizing gas supply means into the cell stack;
An oxidizing gas discharge path for discharging off-gas of the oxidizing gas accompanying the circulation of the oxidizing electrode of the oxidizing gas introduced into the cell stack to the outside of the cell stack;
Temperature state detecting means for detecting the temperature state of the cell stack;
During a power generation operation of a fuel cell including the cell stack, the temperature state detection is performed under a condition that a temperature difference between a refrigerant temperature flowing through the stack central portion of the cell stack and a refrigerant temperature flowing through both end portions of the stack becomes a predetermined value or more. A controller that performs control to suppress an increase in pressure loss on the fuel electrode side of the single cell according to a temperature increase of the cell stack sensed based on a temperature state detected by the means;
With
Further comprising an oxidizing electrode side discharge pressure adjusting means capable of adjusting an oxidizing gas passage outlet pressure of the oxidizing gas off-gas from the cell stack;
The fuel cell system, wherein the controller performs control to reduce an off-gas outlet pressure of the oxidizing gas in accordance with a temperature rise of the cell stack.
電解質膜を挟んで対面する燃料極と酸化極とを有する単セルを複数積層させてなるセルスタックと、
前記セルスタックに燃料ガスを供給するための燃料ガス供給手段と、
前記燃料ガス供給手段から前記セルスタックの内部に前記燃料ガスを導入する燃料ガス導入経路と、
前記セルスタックの内部に導入された前記燃料ガスの、前記燃料極の流通に伴う燃料ガスのオフガスを前記セルスタックの外部に排出する燃料ガス排出経路と、
前記セルスタックに酸化ガスを供給するための酸化ガス供給手段と、
前記酸化ガス供給手段から前記セルスタックの内部に前記酸化ガスを導入する酸化ガス導入経路と、
前記セルスタックの内部に導入された前記酸化ガスの、前記酸化極の流通に伴う酸化ガスのオフガスを前記セルスタックの外部に排出する酸化ガス排出経路と、
前記セルスタックの温度状態を検知する温度状態検知手段と、
前記セルスタックを備える燃料電池の発電運転中において、前記セルスタックの積層中央部を流れる冷媒温度と積層両端部を流れる冷媒温度との温度差が所定値以上となる条件下で、前記温度状態検知手段で検知した温度状態に基づいて感知した前記セルスタックの温度上昇に応じて、前記単セルの燃料極側の圧損増大を抑制する制御を行うコントローラと、
を備え、
前記セルスタックからの前記燃料ガスのオフガスの燃料ガス流路出口圧力を調整可能な燃料極側排出圧力調整手段をさらに備え、
前記コントローラが、前記セルスタックの温度上昇に応じて、前記燃料ガスのオフガスの出口圧力を増加させる制御を行うことを特徴とする燃料電池システム。
A cell stack formed by laminating a plurality of unit cells having a fuel electrode and an oxidation electrode facing each other with an electrolyte membrane interposed therebetween;
Fuel gas supply means for supplying fuel gas to the cell stack;
A fuel gas introduction path for introducing the fuel gas from the fuel gas supply means into the cell stack;
A fuel gas discharge path for discharging the off-gas of the fuel gas accompanying the circulation of the fuel electrode of the fuel gas introduced into the cell stack to the outside of the cell stack;
An oxidizing gas supply means for supplying an oxidizing gas to the cell stack;
An oxidizing gas introduction path for introducing the oxidizing gas from the oxidizing gas supply means into the cell stack;
An oxidizing gas discharge path for discharging off-gas of the oxidizing gas accompanying the circulation of the oxidizing electrode of the oxidizing gas introduced into the cell stack to the outside of the cell stack;
Temperature state detecting means for detecting the temperature state of the cell stack;
During a power generation operation of a fuel cell including the cell stack, the temperature state detection is performed under a condition that a temperature difference between a refrigerant temperature flowing through the stack central portion of the cell stack and a refrigerant temperature flowing through both end portions of the stack becomes a predetermined value or more. A controller that performs control to suppress an increase in pressure loss on the fuel electrode side of the single cell according to a temperature increase of the cell stack sensed based on a temperature state detected by the means;
With
A fuel electrode side discharge pressure adjusting means capable of adjusting the fuel gas flow path outlet pressure of the off gas of the fuel gas from the cell stack;
The fuel cell system, wherein the controller performs control to increase an off-gas outlet pressure of the fuel gas according to a temperature rise of the cell stack.
請求項1からのいずれか1項に記載の燃料電池システムにおいて、
前記単セルとの間の熱交換に供される冷却媒体を前記セルスタックの内部に導入し、前記単セルと熱交換された前記冷却媒体を前記セルスタックの外部に排出させる冷媒流通経路をさらに備え、
前記温度状態検知手段が、前記セルスタックからの出口付近の冷却媒体温度を検出可能な温度センサを含むことを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 4 ,
A refrigerant flow path for introducing a cooling medium to be used for heat exchange with the single cell into the cell stack, and for discharging the cooling medium heat-exchanged with the single cell to the outside of the cell stack; Prepared,
The fuel cell system, wherein the temperature state detection means includes a temperature sensor capable of detecting a coolant temperature near an outlet from the cell stack.
電解質膜を挟んで対面する燃料極と酸化極とを有する単セルを複数積層させてなるセルスタックの制御方法であって、
前記セルスタックの内部に燃料ガスを導入する燃料ガス導入工程と、
前記セルスタックの内部に導入された前記燃料ガスの、前記燃料極の流通に伴う燃料ガスのオフガスを前記セルスタックの外部に排出する燃料ガス排出工程と、
前記セルスタックの内部に酸化ガスを導入する酸化ガス導入工程と、
前記セルスタックの内部に導入された前記酸化ガスの、前記酸化極の流通に伴う酸化ガスオフガスを前記セルスタックの外部に排出させる酸化ガス排出工程と、
前記単セルの温度上昇を感知する昇温感知工程と、
前記セルスタックを備える燃料電池の発電運転中において、前記セルスタックの積層中央部を流れる冷媒温度と積層両端部を流れる冷媒温度との温度差が所定値以上となる条件下で、感知した前記単セルの温度上昇に応じて燃料極側の圧損増大を抑制する工程と、
を有し、
前記燃料極側の圧損増大を抑制する工程が、前記燃料極側から前記酸化極側に水蒸気が透過する前に前記燃料極側の水分を酸化ガスにより持ち去ることで前記燃料極側から前記酸化極側への水蒸気透過量を減少させるように前記酸化ガスの導入量を増加させる工程を含むことを特徴とする制御方法。
A cell stack control method comprising a plurality of unit cells each having a fuel electrode and an oxidation electrode facing each other with an electrolyte membrane interposed therebetween,
A fuel gas introduction step for introducing fuel gas into the cell stack;
A fuel gas discharging step of discharging the fuel gas introduced into the cell stack to the outside of the cell stack, off-gas of the fuel gas accompanying the circulation of the fuel electrode;
An oxidizing gas introduction step for introducing an oxidizing gas into the cell stack;
An oxidizing gas discharging step of discharging the oxidizing gas introduced into the cell stack to the outside of the cell stack, the oxidizing gas off-gas accompanying the circulation of the oxidizing electrode;
A temperature rise sensing step for sensing temperature rise of the single cell;
During the power generation operation of the fuel cell including the cell stack, the detected unit is detected under a condition in which the temperature difference between the refrigerant temperature flowing through the center of the stack of the cell stack and the refrigerant temperature flowing through both ends of the stack becomes a predetermined value or more. A step of suppressing an increase in pressure loss on the fuel electrode side in accordance with the temperature rise of the cell;
I have a,
The step of suppressing an increase in pressure loss on the fuel electrode side includes removing moisture on the fuel electrode side by oxidizing gas before water vapor permeates from the fuel electrode side to the oxidation electrode side. A control method comprising the step of increasing the amount of the oxidizing gas introduced so as to reduce the amount of water vapor permeated to the side .
電解質膜を挟んで対面する燃料極と酸化極とを有する単セルを複数積層させてなるセルスタックの制御方法であって、
前記セルスタックの内部に燃料ガスを導入する燃料ガス導入工程と、
前記セルスタックの内部に導入された前記燃料ガスの、前記燃料極の流通に伴う燃料ガスのオフガスを前記セルスタックの外部に排出する燃料ガス排出工程と、
前記セルスタックの内部に酸化ガスを導入する酸化ガス導入工程と、
前記セルスタックの内部に導入された前記酸化ガスの、前記酸化極の流通に伴う酸化ガスオフガスを前記セルスタックの外部に排出させる酸化ガス排出工程と、
前記単セルの温度上昇を感知する昇温感知工程と、
前記セルスタックを備える燃料電池の発電運転中において、前記セルスタックの積層中央部を流れる冷媒温度と積層両端部を流れる冷媒温度との温度差が所定値以上となる条件下で、感知した前記単セルの温度上昇に応じて燃料極側の圧損増大を抑制する工程と、
を有し、
前記燃料極側の圧損増大を抑制する工程が、昇温開始から燃料電池の温度が所定の温度に到達するまで前記燃料ガスの導入量を減少させる工程を含むことを特徴とする制御方法。
A cell stack control method comprising a plurality of unit cells each having a fuel electrode and an oxidation electrode facing each other with an electrolyte membrane interposed therebetween,
A fuel gas introduction step for introducing fuel gas into the cell stack;
A fuel gas discharging step of discharging the fuel gas introduced into the cell stack to the outside of the cell stack, off-gas of the fuel gas accompanying the circulation of the fuel electrode;
An oxidizing gas introduction step for introducing an oxidizing gas into the cell stack;
An oxidizing gas discharging step of discharging the oxidizing gas introduced into the cell stack to the outside of the cell stack, the oxidizing gas off-gas accompanying the circulation of the oxidizing electrode;
A temperature rise sensing step for sensing temperature rise of the single cell;
During the power generation operation of the fuel cell including the cell stack, the detected unit is detected under a condition in which the temperature difference between the refrigerant temperature flowing through the center of the stack of the cell stack and the refrigerant temperature flowing through both ends of the stack becomes a predetermined value or more. A step of suppressing an increase in pressure loss on the fuel electrode side in accordance with the temperature rise of the cell;
Have
The control method characterized in that the step of suppressing an increase in pressure loss on the fuel electrode side includes a step of reducing the amount of fuel gas introduced from the start of temperature rise until the temperature of the fuel cell reaches a predetermined temperature .
電解質膜を挟んで対面する燃料極と酸化極とを有する単セルを複数積層させてなるセルスタックの制御方法であって、
前記セルスタックの内部に燃料ガスを導入する燃料ガス導入工程と、
前記セルスタックの内部に導入された前記燃料ガスの、前記燃料極の流通に伴う燃料ガスのオフガスを前記セルスタックの外部に排出する燃料ガス排出工程と、
前記セルスタックの内部に酸化ガスを導入する酸化ガス導入工程と、
前記セルスタックの内部に導入された前記酸化ガスの、前記酸化極の流通に伴う酸化ガスオフガスを前記セルスタックの外部に排出させる酸化ガス排出工程と、
前記単セルの温度上昇を感知する昇温感知工程と、
前記セルスタックを備える燃料電池の発電運転中において、前記セルスタックの積層中央部を流れる冷媒温度と積層両端部を流れる冷媒温度との温度差が所定値以上となる条件下で、感知した前記単セルの温度上昇に応じて燃料極側の圧損増大を抑制する工程と、
を有し、
前記燃料極側の圧損増大を抑制する工程が、前記酸化ガスのオフガスの、前記セルスタックからの排出圧力を減少させる工程を含むことを特徴とする制御方法。
A cell stack control method comprising a plurality of unit cells each having a fuel electrode and an oxidation electrode facing each other with an electrolyte membrane interposed therebetween,
A fuel gas introduction step for introducing fuel gas into the cell stack;
A fuel gas discharging step of discharging the fuel gas introduced into the cell stack to the outside of the cell stack, off-gas of the fuel gas accompanying the circulation of the fuel electrode;
An oxidizing gas introduction step for introducing an oxidizing gas into the cell stack;
An oxidizing gas discharging step of discharging the oxidizing gas introduced into the cell stack to the outside of the cell stack, the oxidizing gas off-gas accompanying the circulation of the oxidizing electrode;
A temperature rise sensing step for sensing temperature rise of the single cell;
During the power generation operation of the fuel cell including the cell stack, the detected unit is detected under a condition in which the temperature difference between the refrigerant temperature flowing through the center of the stack of the cell stack and the refrigerant temperature flowing through both ends of the stack becomes a predetermined value or more. A step of suppressing an increase in pressure loss on the fuel electrode side in accordance with the temperature rise of the cell;
Have
The step of suppressing the increase in pressure loss on the fuel electrode side includes the step of reducing the discharge pressure of the off-gas of the oxidizing gas from the cell stack.
電解質膜を挟んで対面する燃料極と酸化極とを有する単セルを複数積層させてなるセルスタックの制御方法であって、
前記セルスタックの内部に燃料ガスを導入する燃料ガス導入工程と、
前記セルスタックの内部に導入された前記燃料ガスの、前記燃料極の流通に伴う燃料ガスのオフガスを前記セルスタックの外部に排出する燃料ガス排出工程と、
前記セルスタックの内部に酸化ガスを導入する酸化ガス導入工程と、
前記セルスタックの内部に導入された前記酸化ガスの、前記酸化極の流通に伴う酸化ガスオフガスを前記セルスタックの外部に排出させる酸化ガス排出工程と、
前記単セルの温度上昇を感知する昇温感知工程と、
前記セルスタックを備える燃料電池の発電運転中において、前記セルスタックの積層中央部を流れる冷媒温度と積層両端部を流れる冷媒温度との温度差が所定値以上となる条件下で、感知した前記単セルの温度上昇に応じて燃料極側の圧損増大を抑制する工程と、
を有し、
前記燃料極側の圧損増大を抑制する工程が、前記燃料ガスのオフガスの、前記セルスタックからの排出圧力を増加させる工程を含むことを特徴とする制御方法。
A cell stack control method comprising a plurality of unit cells each having a fuel electrode and an oxidation electrode facing each other with an electrolyte membrane interposed therebetween,
A fuel gas introduction step for introducing fuel gas into the cell stack;
A fuel gas discharging step of discharging the fuel gas introduced into the cell stack to the outside of the cell stack, off-gas of the fuel gas accompanying the circulation of the fuel electrode;
An oxidizing gas introduction step for introducing an oxidizing gas into the cell stack;
An oxidizing gas discharging step of discharging the oxidizing gas introduced into the cell stack to the outside of the cell stack, the oxidizing gas off-gas accompanying the circulation of the oxidizing electrode;
A temperature rise sensing step for sensing temperature rise of the single cell;
During the power generation operation of the fuel cell including the cell stack, the detected unit is detected under a condition in which the temperature difference between the refrigerant temperature flowing through the center of the stack of the cell stack and the refrigerant temperature flowing through both ends of the stack becomes a predetermined value or more. A step of suppressing an increase in pressure loss on the fuel electrode side in accordance with the temperature rise of the cell;
Have
The step of suppressing an increase in pressure loss on the fuel electrode side includes a step of increasing a discharge pressure of the off-gas of the fuel gas from the cell stack.
請求項からのいずれか1項に記載の制御方法において、
前記単セルとの間の熱交換に供される冷却媒体を前記セルスタックの内部に導入し、前記単セルと熱交換された前記冷却媒体を前記セルスタックの外部に排出させる冷媒流通工程をさらに有し、
前記昇温感知工程が、前記セルスタックの外部に排出された前記冷却媒体の温度を検知する工程を含むことを特徴とする制御方法。
The control method according to any one of claims 6 to 9 ,
A refrigerant circulation step of introducing a cooling medium used for heat exchange with the single cell into the cell stack and discharging the cooling medium heat-exchanged with the single cell to the outside of the cell stack; Have
The control method, wherein the temperature increase sensing step includes a step of detecting a temperature of the cooling medium discharged to the outside of the cell stack.
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