JP5735606B2 - 燃料電池システムの停止保管方法 - Google Patents
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Description
よって、特許文献1に記載の方法を実施しても、上記停止状態維持工程中にアノードに酸素が侵入して、アノードが酸化される可能性がある。アノードは、酸化された状態から起動(水素供給)されると還元されるが、この停止と起動(即ち、酸化と還元)とを繰り返すと、アノードとして用いたPt−Ru/CのRu触媒の溶解が加速されるという問題が指摘されている。一酸化炭素被毒に対するアノードの耐性を確保する目的で用いられているRuの溶解が進むと、アノードの一酸化炭素被毒耐性が低下するというアノードの劣化の問題が生じる。
また、アノードに酸素が存在する状態でアノードに水素を供給すると、逆電流機構が働き、カソードの電極材料として用いているカーボンが酸化され、カソードが腐食するというカソードの劣化の問題が生じることが指摘されている。
前記燃料電池からの電力の出力を停止する停止状態に前記燃料電池の運転を移行させる停止移行工程を実施した後、前記停止状態を維持する停止状態維持工程を実施している間の設定タイミングで、前記アノードへ水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給処理を、前記カソードへのガスの供給を停止した状態で実施し、
前記燃料電池が、前記アノードへのガス供給路の途中に設けられる燃料ガス用貯留水タンクを有し、前記燃料ガスが前記燃料ガス用貯留水タンクに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に前記燃料ガスを貯留水に接触させて加湿する燃料ガス用加湿器と、前記カソードへのガス供給路の途中に設けられる酸化剤ガス用貯留水タンクを有し、前記酸化剤ガスが前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に前記酸化剤ガスを貯留水に接触させて加湿する酸化剤ガス用加湿器と、前記燃料ガス用貯留水タンク及び前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられる水量をそれぞれ調節する水量調節器と、を備え、
前記停止状態維持工程において、前記水量調節器を作動させて前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられる貯留水量を増加させ、
前記アノードへのガス供給路に、前記アノードへ供給される前記燃料ガスを改質器を用いて生成する燃料ガス生成装置が接続されており、
前記停止状態維持工程を開始した後、前記停止状態維持工程において前記アノードへのガス供給路と前記アノードからのガス排出路とを閉止するアノード隔離処理を実施する前に、又は、前記停止状態維持工程において前記アノードへのガス供給路を閉止し且つ前記アノードからのガス排出路を開放するアノード隔離処理を実施する前に、又は、前記停止状態維持工程において前記燃料ガス生成装置と前記アノードとの間のガスの流通が許容された状態で、前記燃料ガス生成装置から前記アノードへ通じるガス流通系統の前記改質器よりも上流側の所定部位を閉止し且つ前記アノードからのガス排出路を閉止するアノード隔離処理を実施する前に、前記燃料ガス生成装置から前記アノードへ通じるガス流通系統の前記改質器より上流側の所定部位を閉止し且つ前記アノードへのガス供給路を閉止する燃料ガス生成装置隔離処理を、前記改質器の温度が設定温度以下になるまで実施し、
前記燃料ガス生成装置隔離処理を実施している間、前記所定部位と前記アノードへのガス供給路の閉止部位との間の圧力が設定圧力を超えると、前記所定部位と前記アノードへのガス供給路の閉止部位との間の圧力を低下させる圧力低下処理を実施する点にある。
上記特徴構成によれば、停止状態維持工程を実施している間の設定タイミングで、アノードへ水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給処理が、カソードへのガスの供給を停止した状態で実施される。ここで、設定タイミングは、燃料電池を運用する際に参照可能な圧力や時間などの様々な値を参照して設定できる。例えば、ある部位の圧力が設定圧力になったときを設定タイミングとすることや、ある処理を開始又は終了してからの経過時間が設定時間になったときを設定タイミングとすることができる。従って、この停止保管方法を実施すると、停止状態維持工程の間の適当なタイミング(設定タイミング)を選んでアノードへ水素含有ガスを供給してアノードの圧力を高めることで、上述した燃料電池の内部温度の変化があったとしても、燃料電池外部やカソードなどからアノードへガス(例えば、酸素など)が侵入し難くなる。また、カソードに例えば酸素などのガスが侵入しても、アノードに供給された水素含有ガスと反応して消費される。よって、アノードの酸化が抑制されるので、アノードの劣化を抑制できる。また、上述した逆電流機構によるカソードの酸化も抑制されるので、カソードの劣化も抑制できる。
加えて、カソードへのガスの供給を行わないので、従来は装備されていたアノード及びカソードのガス流路を連結するガス導通路などの特別な配管系統は不要である。よって、装置のコストが高くなるという問題の発生や、ガスの流路の切り換えや、ガスの入れ換えなどの煩雑な手順が必要になるといった問題の発生を回避できる。
更に、カソードから、その上流側の酸化剤ガス用貯留水タンクの水面までの間の容積が小さくなる。つまり、カソードへ流入する可能性のある酸化剤ガスを少なくできる。その結果、カソードから電解質を介してアノードへ酸化剤ガスが侵入するとしても、その量が少なくなる。
従って、アノード及びカソードの性能を維持できる燃料電池システムの停止保管方法を提供できる。
加えて、燃料電池の停止移行工程を行った直後の未だ改質器の温度が高い状態のときに、改質反応による水素含有ガスの生成或いは水蒸気の発生などによる改質器圧力の増加があったとしても、改質器の圧力(即ち、上記所定部位と上記アノードへのガス供給路の閉止部位とにわたる空間の圧力)を上記圧力低下処理によって適正に保つことができる。
前記燃料電池からの電力の出力を停止する停止状態に前記燃料電池の運転を移行させる停止移行工程を実施した後、前記停止状態を維持する停止状態維持工程を実施している間の設定タイミングで、前記アノードへ水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給処理を、前記カソードへのガスの供給を停止した状態で実施し、
前記燃料電池が、前記アノードへのガス供給路の途中に設けられる燃料ガス用貯留水タンクを有し、前記燃料ガスが前記燃料ガス用貯留水タンクに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に前記燃料ガスを貯留水に接触させて加湿する燃料ガス用加湿器と、前記カソードへのガス供給路の途中に設けられる酸化剤ガス用貯留水タンクを有し、前記酸化剤ガスが前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に前記酸化剤ガスを貯留水に接触させて加湿する酸化剤ガス用加湿器と、前記燃料ガス用貯留水タンク及び前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられる水量をそれぞれ調節する水量調節器と、を備え、
前記停止状態維持工程において、前記水量調節器を作動させて前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられる貯留水量を増加させ、
前記アノードへのガス供給路に、前記アノードへ供給される前記燃料ガスを改質器を用いて生成する燃料ガス生成装置が接続されており、
前記停止状態維持工程を開始した後、前記停止状態維持工程において前記アノードへのガス供給路と前記アノードからのガス排出路とを閉止するアノード隔離処理を実施する前に、又は、前記停止状態維持工程において前記アノードへのガス供給路を閉止し且つ前記アノードからのガス排出路を開放するアノード隔離処理を実施する前に、又は、前記停止状態維持工程において前記燃料ガス生成装置と前記アノードとの間のガスの流通が許容された状態で、前記燃料ガス生成装置から前記アノードへ通じるガス流通系統の前記改質器よりも上流側の所定部位を閉止し且つ前記アノードからのガス排出路を閉止するアノード隔離処理を実施する前に、前記燃料ガス生成装置から前記アノードへ通じるガス流通系統の前記改質器より上流側の所定部位を閉止し且つ前記アノードからのガス排出路を閉止する燃料ガス生成装置隔離処理を、前記改質器の温度が設定温度以下になるまで実施し、
前記燃料ガス生成装置隔離処理を実施している間、前記所定部位と前記アノードからのガス排出路の閉止部位との間の圧力が設定圧力を超えると、前記所定部位と前記アノードからのガス排出路の閉止部位との間の圧力を低下させる圧力低下処理を実施する点にある。
上記特徴構成によれば、停止状態維持工程を実施している間の設定タイミングで、アノードへ水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給処理が、カソードへのガスの供給を停止した状態で実施される。ここで、設定タイミングは、燃料電池を運用する際に参照可能な圧力や時間などの様々な値を参照して設定できる。例えば、ある部位の圧力が設定圧力になったときを設定タイミングとすることや、ある処理を開始又は終了してからの経過時間が設定時間になったときを設定タイミングとすることができる。従って、この停止保管方法を実施すると、停止状態維持工程の間の適当なタイミング(設定タイミング)を選んでアノードへ水素含有ガスを供給してアノードの圧力を高めることで、上述した燃料電池の内部温度の変化があったとしても、燃料電池外部やカソードなどからアノードへガス(例えば、酸素など)が侵入し難くなる。また、カソードに例えば酸素などのガスが侵入しても、アノードに供給された水素含有ガスと反応して消費される。よって、アノードの酸化が抑制されるので、アノードの劣化を抑制できる。また、上述した逆電流機構によるカソードの酸化も抑制されるので、カソードの劣化も抑制できる。
加えて、カソードへのガスの供給を行わないので、従来は装備されていたアノード及びカソードのガス流路を連結するガス導通路などの特別な配管系統は不要である。よって、装置のコストが高くなるという問題の発生や、ガスの流路の切り換えや、ガスの入れ換えなどの煩雑な手順が必要になるといった問題の発生を回避できる。
更に、カソードから、その上流側の酸化剤ガス用貯留水タンクの水面までの間の容積が小さくなる。つまり、カソードへ流入する可能性のある酸化剤ガスを少なくできる。その結果、カソードから電解質を介してアノードへ酸化剤ガスが侵入するとしても、その量が少なくなる。
従って、アノード及びカソードの性能を維持できる燃料電池システムの停止保管方法を提供できる。
また、燃料電池の停止状態維持工程を開始した後の未だ改質器の温度が高い状態のときに、改質反応による水素含有ガスの生成或いは水蒸気の発生などによって、上記所定部位と上記アノードからのガス排出路の閉止部位との間の圧力(即ち、改質器及びアノードを一体として含む空間の圧力)の増加があったとしても、その圧力を上記圧力低下処理によって適正に保つことができる。
加えて、上記所定部位と上記アノードからのガス排出路の閉止部位との間の圧力が増加中もアノードには改質器で発生する水素を含む水素含有ガスが供給されているので、酸化剤ガスがカソードに流入したとしてもアノードに流入した水素含有ガスと反応して消費され易くなる。その結果、カソードから電解質を介してアノードへ酸化剤ガスが侵入することを抑制できる。
前記燃料電池からの電力の出力を停止する停止状態に前記燃料電池の運転を移行させる停止移行工程を実施した後、前記停止状態を維持する停止状態維持工程を実施している間の設定タイミングで、前記アノードへ水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給処理を、前記カソードへのガスの供給を停止した状態で実施し、
前記燃料電池が、前記アノードへのガス供給路の途中に設けられる燃料ガス用貯留水タンクを有し、前記燃料ガスが前記燃料ガス用貯留水タンクに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に前記燃料ガスを貯留水に接触させて加湿する燃料ガス用加湿器と、前記カソードへのガス供給路の途中に設けられる酸化剤ガス用貯留水タンクを有し、前記酸化剤ガスが前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に前記酸化剤ガスを貯留水に接触させて加湿する酸化剤ガス用加湿器と、前記燃料ガス用貯留水タンク及び前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられる水量をそれぞれ調節する水量調節器と、を備え、
前記停止状態維持工程において、前記水量調節器を作動させて前記燃料ガス用貯留水タンクに貯えられる貯留水量を減少させる点にある。
加えて、カソードへのガスの供給を行わないので、従来は装備されていたアノード及びカソードのガス流路を連結するガス導通路などの特別な配管系統は不要である。よって、装置のコストが高くなるという問題の発生や、ガスの流路の切り換えや、ガスの入れ換えなどの煩雑な手順が必要になるといった問題の発生を回避できる。
更に、アノードから、その上流側の燃料ガス用貯留水タンクの水面までの容積が大きくなる。つまり、アノードの上流側により多くの水素含有ガスが残留しているようにできるので、上記水素含有ガス供給処理においてアノードへ多くの水素含有ガスを流入させることができる。
従って、アノード及びカソードの性能を維持できる燃料電池システムの停止保管方法を提供できる。
前記燃料電池からの電力の出力を停止する停止状態に前記燃料電池の運転を移行させる停止移行工程を実施した後、前記停止状態を維持する停止状態維持工程を実施している間の設定タイミングで、前記アノードへ水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給処理を、前記カソードへのガスの供給を停止した状態で実施し、
前記燃料電池が、前記アノードへのガス供給路の途中に設けられる燃料ガス用貯留水タンクを有し、前記燃料ガスが前記燃料ガス用貯留水タンクに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に前記燃料ガスを貯留水に接触させて加湿する燃料ガス用加湿器と、前記カソードへのガス供給路の途中に設けられる酸化剤ガス用貯留水タンクを有し、前記酸化剤ガスが前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に前記酸化剤ガスを貯留水に接触させて加湿する酸化剤ガス用加湿器と、前記燃料ガス用貯留水タンク及び前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられる水量をそれぞれ調節する水量調節器と、を備え、
前記停止移行工程において、前記水量調節器を作動させて前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられる貯留水量を増加させる点にある。
加えて、カソードへのガスの供給を行わないので、従来は装備されていたアノード及びカソードのガス流路を連結するガス導通路などの特別な配管系統は不要である。よって、装置のコストが高くなるという問題の発生や、ガスの流路の切り換えや、ガスの入れ換えなどの煩雑な手順が必要になるといった問題の発生を回避できる。
更に、カソードから、その上流側の酸化剤ガス用貯留水タンクの水面までの間の容積が小さくなる。つまり、カソードへ流入する可能性のある酸化剤ガスを少なくできる。加えて、燃料電池からの電力の出力を停止する停止状態に燃料電池の運転を移行させる停止移行工程では、アノードの上流側には水素を含む燃料ガスが未だ多く存在しているので、酸化剤ガスがカソードに流入したとしてもアノードの近傍に多く存在している水素と反応して消費され易くなる。その結果、カソードから電解質を介してアノードへ侵入する可能性のある酸化剤ガスをより一層少なくできる。
従って、アノード及びカソードの性能を維持できる燃料電池システムの停止保管方法を提供できる。
前記燃料電池からの電力の出力を停止する停止状態に前記燃料電池の運転を移行させる停止移行工程を実施した後、前記停止状態を維持する停止状態維持工程を実施している間の設定タイミングで、前記アノードへ水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給処理を、前記カソードへのガスの供給を停止した状態で実施し、
前記燃料電池が、前記アノードへのガス供給路の途中に設けられる燃料ガス用貯留水タンクを有し、前記燃料ガスが前記燃料ガス用貯留水タンクに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に前記燃料ガスを貯留水に接触させて加湿する燃料ガス用加湿器と、前記カソードへのガス供給路の途中に設けられる酸化剤ガス用貯留水タンクを有し、前記酸化剤ガスが前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に前記酸化剤ガスを貯留水に接触させて加湿する酸化剤ガス用加湿器と、前記燃料ガス用貯留水タンク及び前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられる水量をそれぞれ調節する水量調節器と、を備え、
前記停止移行工程において、前記水量調節器を作動させて前記燃料ガス用貯留水タンクに貯えられる貯留水量を減少させる点にある。
加えて、カソードへのガスの供給を行わないので、従来は装備されていたアノード及びカソードのガス流路を連結するガス導通路などの特別な配管系統は不要である。よって、装置のコストが高くなるという問題の発生や、ガスの流路の切り換えや、ガスの入れ換えなどの煩雑な手順が必要になるといった問題の発生を回避できる。
更に、アノードから、その上流側の燃料ガス用貯留水タンクの水面までの容積が大きくなる。加えて、燃料電池からの電力の出力を停止する停止状態に燃料電池の運転を移行させる停止移行工程では、アノードの上流側には水素を含む燃料ガスが未だ多く存在している。つまり、アノードの上流側により多くの水素を残留させることができるので、酸化剤ガスがカソードに流入したとしてもアノードの近傍に多く存在している水素と反応して消費され易くなる。その結果、カソードから電解質を介してアノードへ侵入する可能性のある酸化剤ガスをより一層少なくできる。
従って、アノード及びカソードの性能を維持できる燃料電池システムの停止保管方法を提供できる。
前記燃料電池からの電力の出力を停止する停止状態に前記燃料電池の運転を移行させる停止移行工程を実施した後、前記停止状態を維持する停止状態維持工程を実施している間の設定タイミングで、前記アノードへ水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給処理を、前記カソードへのガスの供給を停止した状態で実施し、
前記燃料電池が、前記アノードへのガス供給路の途中に設けられる燃料ガス用貯留水タンクを有し、前記燃料ガスが前記燃料ガス用貯留水タンクに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に前記燃料ガスを貯留水に接触させて加湿する燃料ガス用加湿器と、前記カソードへのガス供給路の途中に設けられる酸化剤ガス用貯留水タンクを有し、前記酸化剤ガスが前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に前記酸化剤ガスを貯留水に接触させて加湿する酸化剤ガス用加湿器と、前記燃料ガス用貯留水タンク及び前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられる水量をそれぞれ調節する水量調節器と、を備え、
前記停止移行工程において、前記水量調節器を作動させて前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられる貯留水量を増減させる処理を1回以上行った後、当該貯留水量を増加させる点にある。
加えて、カソードへのガスの供給を行わないので、従来は装備されていたアノード及びカソードのガス流路を連結するガス導通路などの特別な配管系統は不要である。よって、装置のコストが高くなるという問題の発生や、ガスの流路の切り換えや、ガスの入れ換えなどの煩雑な手順が必要になるといった問題の発生を回避できる。
更に、燃料電池からの電力の出力を停止する停止状態に燃料電池の運転を移行させる停止移行工程では、アノードの上流側には水素を含む燃料ガスが未だ多く存在しているので、酸化剤ガスがカソードに流入したとしてもアノードの近傍に多く存在している水素と反応して消費され易い状態にある。このような状態で酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられる貯留水量を増加させると、酸化剤ガス用貯留水とカソードとの間にある酸化剤ガスがカソードへと押し込まれて、その酸化剤ガスとアノードの近傍の水素とが反応して消費される。その結果、カソードの近傍では、酸化剤ガスの濃度が低くなる。その後、酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられる貯留水量を減少させると、カソードの近傍に存在している気体(即ち、酸化剤ガスの濃度が低い気体)が酸化剤ガス用貯留水とカソードとの間に戻ってきて、拡散により酸化剤ガス用貯留水とカソードとの間にある気体中の酸化剤ガスの濃度が低くなる。このように、水量調節器を作動させて酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられる貯留水量を増減させる処理を1回以上行うことで、酸化剤ガス用貯留水とカソードとの間にある気体中の酸化剤ガスの濃度を徐々に低くできる。
更に、最終的には酸化剤ガス用貯留水の量を増加させるので、カソードから、その上流側の酸化剤ガス用貯留水タンクの水面までの間の容積を小さくして、カソードへ流入する可能性のある酸化剤ガスを含む気体を少なくできる。
その結果、カソードから電解質を介してアノードへ侵入する可能性のある酸化剤ガスをより一層少なくできる。
従って、アノード及びカソードの性能を維持できる燃料電池システムの停止保管方法を提供できる。
前記停止状態維持工程を開始した後、前記停止状態維持工程において前記アノードへのガス供給路と前記アノードからのガス排出路とを閉止するアノード隔離処理を実施する前に、又は、前記停止状態維持工程において前記アノードへのガス供給路を閉止し且つ前記アノードからのガス排出路を開放するアノード隔離処理を実施する前に、又は、前記停止状態維持工程において前記燃料ガス生成装置と前記アノードとの間のガスの流通が許容された状態で、前記燃料ガス生成装置から前記アノードへ通じるガス流通系統の前記改質器よりも上流側の所定部位を閉止し且つ前記アノードからのガス排出路を閉止するアノード隔離処理を実施する前に、前記燃料ガス生成装置から前記アノードへ通じるガス流通系統の前記改質器より上流側の所定部位を閉止し且つ前記アノードへのガス供給路を閉止する燃料ガス生成装置隔離処理を、前記改質器の温度が設定温度以下になるまで実施し、
前記燃料ガス生成装置隔離処理を実施している間、前記所定部位と前記アノードへのガス供給路の閉止部位との間の圧力が設定圧力を超えると、前記所定部位と前記アノードへのガス供給路の閉止部位との間の圧力を低下させる圧力低下処理を実施する点にある。
前記停止状態維持工程を開始した後、前記停止状態維持工程において前記アノードへのガス供給路と前記アノードからのガス排出路とを閉止するアノード隔離処理を実施する前に、又は、前記停止状態維持工程において前記アノードへのガス供給路を閉止し且つ前記アノードからのガス排出路を開放するアノード隔離処理を実施する前に、又は、前記停止状態維持工程において前記燃料ガス生成装置と前記アノードとの間のガスの流通が許容された状態で、前記燃料ガス生成装置から前記アノードへ通じるガス流通系統の前記改質器よりも上流側の所定部位を閉止し且つ前記アノードからのガス排出路を閉止するアノード隔離処理を実施する前に、前記燃料ガス生成装置から前記アノードへ通じるガス流通系統の前記改質器より上流側の所定部位を閉止し且つ前記アノードからのガス排出路を閉止する燃料ガス生成装置隔離処理を、前記改質器の温度が設定温度以下になるまで実施し、
前記燃料ガス生成装置隔離処理を実施している間、前記所定部位と前記アノードからのガス排出路の閉止部位との間の圧力が設定圧力を超えると、前記所定部位と前記アノードからのガス排出路の閉止部位との間の圧力を低下させる圧力低下処理を実施する点にある。
加えて、上記所定部位と上記アノードからのガス排出路の閉止部位との間の圧力が増加中もアノードには改質器で発生する水素を含む水素含有ガスが供給されているので、酸化剤ガスがカソードに流入したとしてもアノードに流入した水素含有ガスと反応して消費され易くなる。その結果、カソードから電解質を介してアノードへ酸化剤ガスが侵入することを抑制できる。
前記停止状態維持工程において前記アノード隔離処理を継続して実施している間、前記設定タイミングになると、前記アノードへのガス供給路を開放して前記燃料ガス生成装置から前記アノードへガスを流入させることで前記水素含有ガス供給処理を実施する点にある。
更に、水素含有ガスをアノードへ供給するために、従来は装備されていたアノード及びカソードのガス流路を連結するガス導通路などの特別な配管系統は不要である。よって、装置のコストが高くなるという問題の発生や、ガスの流路の切り換えや、ガスの入れ換えなどの煩雑な手順が必要になるといった問題の発生を回避できる。
前記停止状態維持工程において、前記燃料ガス生成装置と前記アノードとの間のガスの流通が許容された状態で、前記燃料ガス生成装置から前記アノードへ通じるガス流通系統の前記改質器よりも上流側の所定部位を閉止し且つ前記アノードからのガス排出路を閉止するアノード隔離処理を実施している間の前記設定タイミングで前記水素含有ガス供給処理を実施する点にある。
更に、水素含有ガスをアノードへ供給するために、従来は装備されていたアノード及びカソードのガス流路を連結するガス導通路などの特別な配管系統は不要である。よって、装置のコストが高くなるという問題の発生や、ガスの流路の切り換えや、ガスの入れ換えなどの煩雑な手順が必要になるといった問題の発生を回避できる。
前記水素含有ガス供給処理を停止した後、前記アノードへのガス供給路と前記アノードからのガス排出路とを閉止する形態、前記アノードへのガス供給路を閉止し且つ前記アノードからのガス排出路を開放する形態、或いは、前記燃料ガス生成装置と前記アノードとの間のガスの流通が許容された状態で、前記燃料ガス生成装置から前記アノードへ通じるガス流通系統の前記改質器よりも上流側の所定部位を閉止し且つ前記アノードからのガス排出路を閉止する形態で前記燃料電池を保管する点にある。
以下に図面を参照して第1実施形態の燃料電池システムの停止保管方法について説明する。この停止保管方法は、以下に説明する停止状態維持工程を実施する方法である。以下に図1を用いて燃料電池システムの構成について説明した後、図3を用いて第1実施形態の燃料電池システムの構成を説明する。
図1は、燃料電池システムの停止保管方法が実施される燃料電池システムS1の構成を説明する図である。この燃料電池システムS1は、燃料ガス生成装置1と燃料電池FCとを備える。後述する燃料電池システムS1の作動制御は、特に記載しない以外は制御手段Cによって行われる。燃料ガス生成装置1は、メタンなどの炭化水素を含む原燃料ガスを改質器1aにおいて水蒸気改質して、水素を主成分とする燃料ガスを生成する。燃料ガス生成装置1は、図1に示している改質器1aの他にも、原料ガス中に含まれる硫黄化合物を除去するための脱硫器、水蒸気発生器、水蒸気改質により得られるガス中に含まれる一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器などを備えるが、それらの説明は省略する。改質器1aには、改質器1aの圧力を検出する圧力センサP1、及び、改質器1aの温度を検出する温度センサT1が設けられている。
燃料ガス生成装置1から排出されるガスは、ガス供給路3を介してアノード2aへ供給されるか、或いは、圧力開放路を介して外部に排出される。
アノード2aにおいて発電反応に用いられたガスは、ガス排出路7を介して燃料電池FCの外部に排出される。排出されたガスは、熱交換器(図示せず)において排熱回収された後、バーナ(図示せず)で燃焼するなどの排気処理に提供される。ガス排出路7の途中には、ガス排出路7におけるガスの流通を遮断又は許容する弁V3が設けられている。
カソード2bにおいて発電反応に用いられたガスは、ガス排出路8を介して燃料電池FCの外部に排出される。排出されたガスは、熱交換器(図示せず)で排熱回収される。排出されたガスは、元々は周囲に存在する空気であるので、特別な排気処理は不要である。
値が縦軸の数値で表され、改質器圧力(kPa)を10倍した値が縦軸の数値で表される。
燃料電池FCを発電運転するとき、燃料ガス生成装置1も運転する必要がある。よって、燃料ガス生成装置1への原料ガスの供給を可能とするように弁V1は開放されている。改質器1aでは、原料ガスである炭化水素を水素に改質する改質反応が行われ、それにより水素を含む燃料ガスが生成される。ガス供給路3に設けられている弁V2は開放され、圧力開放路15に設けられている弁5は閉止されている。よって、燃料ガス生成装置1で生成された燃料ガスは燃料ガス用加湿器4を経由してアノード2aへ供給される。弁V3は開放され、アノード2aからの排ガスが燃料電池FCの外部に排出される。
ブロア9によって供給される空気(酸化剤ガス)がカソード2bへ到達するように、ガス供給路5に設けられた弁V4は開放されている。
図示していないが、セル2に対して電気負荷又はインバータが電気的に接続されている。
以上のようにして、アノード2aに燃料ガスが供給され、カソード2bに空気が供給されることで、セル2において発電反応が行われ、電気負荷又はインバータに電流が流れる。
燃料電池FCの運転を停止する停止移行工程は、電気負荷又はインバータと燃料電池FCのセル2との電気的な接続を解除して、燃料電池FCでの発電により得られた電力の出力を停止する工程である。そのため、燃料電池FCでの発電により得られた電力の出力を停止する前に、燃料電池FCへの原料ガスの供給量及び酸化剤ガス(カソードエア)の供給量を減少させる。その結果、改質器1aの内部で生成されるガス(水蒸気を含む)の量が減少し、改質器1aの圧力も低下する。また、燃料電池FCの温度(即ち、アノード2a及びカソード2bの温度)も徐々に低下する。
燃料電池FCの停止状態を維持する停止状態維持工程では、本願に係る停止保管方法におけるその停止状態維持工程を実施している間の設定タイミングでアノード2aへ水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給処理を、カソード2bへのガスの供給を停止した状態で実施する。ここでは、停止状態維持工程において、カソード2bへはどのようなガスの供給も行わない。水素含有ガス供給処理は、アノード2aへのガス供給路3とアノード2aからのガス排出路7とを閉止するアノード隔離処理を実施している間の設定タイミングで実施する。つまり、弁V2と弁V3とを閉止することでアノード隔離処理が実施される。
尚、弁V2を設定時間だけ開放する処理を行うと改質器1aの圧力は急激に低下するので、再度、弁V1を開放し、燃料ガス生成装置1の内部に原料ガスを流入させ、改質器1aの圧力が規定圧力以上になるようにする。
図3は、本実施形態の燃料電池システムの停止保管方法が実施される燃料電池システムS3の構成を説明する図である。図3に示すように、燃料電池FCは、燃料ガス用加湿器4と酸化剤ガス用加湿器6と水量調節器10とを有する。燃料ガス用加湿器4は、アノード2aへのガス供給路3の途中に設けられる燃料ガス用貯留水タンク4aを有し、燃料ガスが燃料ガス用貯留水タンク4aに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に燃料ガスを貯留水に接触させて加湿する。酸化剤ガス用加湿器6は、カソード2bへのガス供給路5の途中に設けられる酸化剤ガス用貯留水タンク6aを有し、酸化剤ガスが酸化剤ガス用貯留水タンク6aに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に酸化剤ガスを貯留水に接触させて加湿する。水量調節器10は、燃料ガス用貯留水タンク4aと酸化剤ガス用貯留水タンク6aとに供給される貯留水を蓄える水位調節用タンク12と、燃料ガス用貯留水タンク4aと酸化剤ガス用貯留水タンク6aとにおける貯留水の水位を調節する水位制御部11とを備え、燃料ガス用貯留水タンク4a及び酸化剤ガス用貯留水タンク6aに貯えられる水量をそれぞれ調節する。水位調節用タンク12と燃料ガス用貯留水タンク4aとの間は流路13によって接続され、水位調節用タンク12と酸化剤ガス用貯留水タンク6aとの間は流路14によって接続される。
また、図3に示す燃料電池FCでは、カソード2bへのガス供給路5に弁は設けておらず、酸化剤ガス用貯留水タンク6aに貯えられている貯留水がカソード2bに供給される空気(酸化剤ガス)にとっての弁となる。
水位調節器10は、停止状態維持工程に作動して、酸化剤ガス用貯留水タンク6aに貯えられる貯留水量を増加させる。その結果、カソード2bから、その上流側の酸化剤ガス用貯留水タンク6aの水面までの間の容積が小さくなる。つまり、ブロア9を停止した後、カソード2bへ流入する可能性のある空気量を少なくできる。その結果、カソード2bから電解質を介してアノード2aへ侵入する酸素量が少なくなる。
また、水位調節器10は、停止状態維持工程に作動して、燃料ガス用貯留水タンク4aに貯えられる貯留水量を減少させる。その結果、アノード2aから、その上流側の燃料ガス用貯留水タンク4aの水面までの容積が大きくなる。つまり、アノード2aの上流側により多くの水素含有ガスが残留しているようにできるので、上記水素含有ガス供給処理においてアノード2aへ多くの水素含有ガスを流入させることができる。
以上のように、水位調節器10は、一方では酸化剤ガス用貯留水タンク6aに貯えられる貯留水量を増加させ、他方では燃料ガス用貯留水タンク4aに貯えられる貯留水量を減少させる。よって、水位調節器10を作動させて燃料ガス用貯留水タンク4aから酸化剤ガス用貯留水タンク6aへ貯留水を移動させることで、酸化剤ガス用貯留水タンク6aに貯えられる貯留水量を増加させ且つ燃料ガス用貯留水タンク4aに貯えられる貯留水量を減少させることができる。
上述した水位調節は、上記停止状態維持工程の開始に先立って行うことが好ましい。また、水量調節器10は、酸化剤ガス用貯留水タンク6aに貯えられる貯留水量を増加させる処理、及び、燃料ガス用貯留水タンク4aに貯えられる貯留水量を減少させる処理の何れか一方のみを行ってもよい。
以下に説明する他の実施形態の燃料電池システムの停止保管方法は、第1実施形態とアノード隔離処理の内容が異なる。以下に他の実施形態の燃料電池システムの停止保管方法について説明するが、第1実施形態と同様の特徴については説明を省略する。
以下に説明する他の実施形態の燃料電池システムの停止保管方法は、上記実施形態とアノード隔離処理及び水素含有ガス供給処理の内容が異なる。以下に他の実施形態の燃料電池システムの停止保管方法について説明するが、第1実施形態と同様の特徴については説明を省略する。
以下に説明する他の実施形態の燃料電池システムの停止保管方法は、上記実施形態と燃料電池システムの構成が異なる。以下に他の実施形態の燃料電池システムの停止保管方法について説明するが、上記実施形態と同様の特徴については説明を省略する。
従って、この圧力低下処理により、弁V1と弁V2との間の圧力を低下させることができ、且つ、アノード2aへ水素含有ガスを流入させることができる。つまり、この圧力低下処理は、水素含有ガス供給処理と見なすこともできる。
第2実施形態の燃料電池システムの停止保管方法は、上記実施形態と燃料電池システムの構成が異なる。以下に第2実施形態の燃料電池システムの停止保管方法について説明するが、上記実施形態と同様の特徴については説明を省略する。
一方で、水量調節器10は、停止状態維持工程に作動して、酸化剤ガス用貯留水タンク6aに貯えられる貯留水量を増加させる。例えば、酸化剤ガス用貯留水タンク6aに貯えられる貯留水量を上記最高水位に調節する。その結果、カソード2bから、その上流側の酸化剤ガス用貯留水タンク6aの水面までの間の容積が小さくなる。つまり、ブロア9を停止した後、カソード2bへ流入する可能性のある空気量を少なくできる。その結果、カソード2bから電解質を介してアノード2aへ侵入する酸素量が少なくなる。
また、水量調節器10は、停止状態維持工程に作動して、燃料ガス用貯留水タンク4aに貯えられる貯留水量を減少させる。例えば、燃料ガス用貯留水タンク4aに貯えられる貯留水量を上記最低水位に調節する。その結果、アノード2aから、その上流側の燃料ガス用貯留水タンク4aの水面までの容積が大きくなる。つまり、アノード2aの上流側により多くの水素含有ガスが残留しているようにできるので、上記水素含有ガス供給処理においてアノード2aへ多くの水素含有ガスを流入させることができる。
以上のように、水量調節器10は、一方では酸化剤ガス用貯留水タンク6aに貯えられる貯留水量を増加させ、他方では燃料ガス用貯留水タンク4aに貯えられる貯留水量を減少させる。よって、水量調節器10を作動させて燃料ガス用貯留水タンク4aから酸化剤ガス用貯留水タンク6aへ貯留水を移動させることで、酸化剤ガス用貯留水タンク6aに貯えられる貯留水量を増加させ且つ燃料ガス用貯留水タンク4aに貯えられる貯留水量を減少させることができる。
上述した水位調節は、上記停止状態維持工程ではなく、上記停止移行工程に行っても良い。また、水量調節器10は、酸化剤ガス用貯留水タンク6aに貯えられる貯留水量を増加させる処理、及び、燃料ガス用貯留水タンク4aに貯えられる貯留水量を減少させる処理の何れか一方のみを行ってもよい。
上記実施形態において、水素含有ガス供給処理においてアノード2aへ水素含有ガスを供給する設定タイミングとして、改質器1aの圧力が低下傾向にあるときの設定圧力になったタイミングを例示したが、他のタイミングを上記設定タイミングとすることもできる。例えば、燃料ガス生成装置隔離処理を終了した後の経過時間を計測し、その経過時間が設定時間となる度に(例えば、燃料ガス生成装置隔離処理を終了した後の経過時間が、10分、30分、60分、120分・・・となる度に)上記設定タイミングとなったと判定してもよい。
上記実施形態において、アノード2aの圧力及び温度を検出する必要がなければ、アノード2aの圧力を検出する圧力センサP2、及び、アノード2aの温度を検出する温度センサT2を設けなくてもよい。
上記実施形態において、弁V1(本発明の「燃料ガス生成装置からアノードへ通じるガス流通系統の改質器より上流側の所定部位」の一例)を閉止し且つ弁V2(本発明の「アノードへのガス供給路の閉止部位」の一例)を閉止する形態の燃料ガス生成装置隔離処理を実施する例を説明したが、他の形態の燃料ガス生成装置隔離処理を行ってもよい。例えば、弁V1(本発明の「燃料ガス生成装置からアノードへ通じるガス流通系統の改質器より上流側の所定部位」の一例)を閉止し且つ弁V3(本発明の「アノードからのガス排出路の閉止部位」の一例)を閉止する形態の燃料ガス生成装置隔離処理を実施してもよい。この場合、上記圧力低下処理は、弁V3を開放することで実施できる。
上記説明では、水量調節器10を停止状態維持工程に作動させて、酸化剤ガス用貯留水タンク6aに貯えられる貯留水量を上記最高水位に調節し、及び、燃料ガス用貯留水タンク4aに貯えられる貯留水量を上記最低水位に調節する例を説明したが、他の工程で水量調節器10を作動させてもよい。例えば、停止移行工程で水量調節器10を作動させてもよい。具体的には、停止移行工程において、水量調節器10を作動させて酸化剤ガス用貯留水タンク6aに貯えられる貯留水量を増加させる処理、及び、水量調節器10を作動させて燃料ガス用貯留水タンク4aに貯えられる貯留水量を減少させる処理、の両方又は何れか一方を行ってもよい。
水量調節器10を停止移行工程に作動させるとき、水量調節器10を作動させて酸化剤ガス用貯留水タンク6aに貯えられる貯留水量を増減させる処理を1回以上行った後、最終的にその貯留水量を増加させる処理を行ってもよい。
上述したように、燃料電池FCからの電力の出力を停止する停止状態に燃料電池FCの運転を移行させる停止移行工程では、アノード2aの上流側には水素を含む燃料ガスが未だ多く存在しているので、酸化剤ガスがカソード2bに流入したとしてもアノード2aの近傍に多く存在している水素と反応して消費され易い状態にある。このような状態で酸化剤ガス用貯留水タンク6aに貯えられる貯留水量を増加させると(例えば、貯留水量を最高水位にまで増加させると)、酸化剤ガス用貯留水とカソード2bとの間にある酸化剤ガスがカソード2bへと押し込まれて、その酸化剤ガスとアノード2aの近傍の水素とが反応して消費される。その結果、カソード2bの近傍では、酸化剤ガスの濃度が低くなる。
このように、水量調節器10を作動させて酸化剤ガス用貯留水タンク6aに貯えられる貯留水量を増減させる処理を1回以上行うことで、酸化剤ガス用貯留水とカソード2bとの間にある気体中の酸化剤ガスの濃度を徐々に低くできる。
更に、最終的には酸化剤ガス用貯留水の量を例えば最高水位まで増加させるので、カソード2bから、その上流側の酸化剤ガス用貯留水タンク6aの水面までの間の容積を小さくして、カソード2bへ流入する可能性のある酸化剤ガスを含む気体を少なくできる。
上述の説明では、燃料ガス用貯留水タンク4a及び酸化剤ガス用貯留水タンク6aのそれぞれに2つのレベルセンサを設け、水量調節器10が、最高水位及び最低水位の2つのレベルで貯留水量を管理する例を説明したが、他の方法で各タンク4a、6aの貯留水量を管理してもよい。例えば、タンク4a、6aのそれぞれに対して3つ以上のレベルセンサを設け、水量調節器10が、それら3段階以上の水位レベルで貯留水量を管理してもよい。
或いは、タンク4a、6aのそれぞれの内部側壁に対して1つのレベルセンサを設け、水量調節器10が、そのレベルセンサで検出される水位レベルを基準水位レベルとして貯留水量を管理してもよい。例えば、水量調節器10が、貯留水量を基準水位レベルに調節した後、貯留水を設定流量で設定時間だけタンク内から排出させることで貯留水量を最低水位に調節する処理、及び、貯留水量を基準水位レベルに調節した後、貯留水を設定流量で設定時間だけタンク内へ流入させることで貯留水量を最高水位に調節する処理などによって、貯留水量を管理してもよい。
タンク4a、6aのそれぞれへの単位時間当たりの排水流量や単位時間当たりの流入流量が予め実験等で分かっている値になる場合は、タンク内からの貯留水の排出期間及びタンク内への貯留水の流入期間の制御のみによって、タンク内の貯留水の水位を調節してもよい。
燃料ガス用貯留水タンク4aと酸化剤ガス用貯留水タンク6aのうち、いずれかひとつのみを持つシステム構成としても良い。燃料ガス用貯留水タンク4aのみを持つシステムにおいては、停止状態維持工程または停止移行工程において、燃料ガス用貯留水タンク4aに貯えられる貯留水量を減少させる処理を行う。酸化剤ガス用貯留水タンク6aのみを持つシステムにおいては、停止状態維持工程または停止移行工程において、酸化剤ガス用貯留水タンク6aに貯えられる貯留水量を増加させる処理を行うか、または、停止移行工程において、酸化剤ガス用貯留水タンク6aに貯えられる貯留水量を増減させる処理を1回以上行った後、最終的にその貯留水量を増加させる処理を行う。
1a 改質器
2a アノード
2b カソード
2c 電解質
3 ガス供給路
4 燃料ガス用加湿器
4a 燃料ガス用貯留水タンク
6 酸化剤ガス用加湿器
6a 酸化剤ガス用貯留水タンク
7 ガス排出路
10 水量調節器
11 水位制御部
12 水位調節用タンク
FC 燃料電池
S1、S2、S3、S4 燃料電池システム
Claims (19)
- 水素を含む燃料ガスが供給されるアノードと酸化剤ガスが供給されるカソードとの間に電解質を設けて構成される燃料電池を備える燃料電池システムの停止保管方法であって、
前記燃料電池からの電力の出力を停止する停止状態に前記燃料電池の運転を移行させる停止移行工程を実施した後、前記停止状態を維持する停止状態維持工程を実施している間の設定タイミングで、前記アノードへ水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給処理を、前記カソードへのガスの供給を停止した状態で実施し、
前記燃料電池が、前記アノードへのガス供給路の途中に設けられる燃料ガス用貯留水タンクを有し、前記燃料ガスが前記燃料ガス用貯留水タンクに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に前記燃料ガスを貯留水に接触させて加湿する燃料ガス用加湿器と、前記カソードへのガス供給路の途中に設けられる酸化剤ガス用貯留水タンクを有し、前記酸化剤ガスが前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に前記酸化剤ガスを貯留水に接触させて加湿する酸化剤ガス用加湿器と、前記燃料ガス用貯留水タンク及び前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられる水量をそれぞれ調節する水量調節器と、を備え、
前記停止状態維持工程において、前記水量調節器を作動させて前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられる貯留水量を増加させ、
前記アノードへのガス供給路に、前記アノードへ供給される前記燃料ガスを改質器を用いて生成する燃料ガス生成装置が接続されており、
前記停止状態維持工程を開始した後、前記停止状態維持工程において前記アノードへのガス供給路と前記アノードからのガス排出路とを閉止するアノード隔離処理を実施する前に、又は、前記停止状態維持工程において前記アノードへのガス供給路を閉止し且つ前記アノードからのガス排出路を開放するアノード隔離処理を実施する前に、又は、前記停止状態維持工程において前記燃料ガス生成装置と前記アノードとの間のガスの流通が許容された状態で、前記燃料ガス生成装置から前記アノードへ通じるガス流通系統の前記改質器よりも上流側の所定部位を閉止し且つ前記アノードからのガス排出路を閉止するアノード隔離処理を実施する前に、前記燃料ガス生成装置から前記アノードへ通じるガス流通系統の前記改質器より上流側の所定部位を閉止し且つ前記アノードへのガス供給路を閉止する燃料ガス生成装置隔離処理を、前記改質器の温度が設定温度以下になるまで実施し、
前記燃料ガス生成装置隔離処理を実施している間、前記所定部位と前記アノードへのガス供給路の閉止部位との間の圧力が設定圧力を超えると、前記所定部位と前記アノードへのガス供給路の閉止部位との間の圧力を低下させる圧力低下処理を実施する燃料電池システムの停止保管方法。 - 水素を含む燃料ガスが供給されるアノードと酸化剤ガスが供給されるカソードとの間に電解質を設けて構成される燃料電池を備える燃料電池システムの停止保管方法であって、
前記燃料電池からの電力の出力を停止する停止状態に前記燃料電池の運転を移行させる停止移行工程を実施した後、前記停止状態を維持する停止状態維持工程を実施している間の設定タイミングで、前記アノードへ水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給処理を、前記カソードへのガスの供給を停止した状態で実施し、
前記燃料電池が、前記アノードへのガス供給路の途中に設けられる燃料ガス用貯留水タンクを有し、前記燃料ガスが前記燃料ガス用貯留水タンクに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に前記燃料ガスを貯留水に接触させて加湿する燃料ガス用加湿器と、前記カソードへのガス供給路の途中に設けられる酸化剤ガス用貯留水タンクを有し、前記酸化剤ガスが前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に前記酸化剤ガスを貯留水に接触させて加湿する酸化剤ガス用加湿器と、前記燃料ガス用貯留水タンク及び前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられる水量をそれぞれ調節する水量調節器と、を備え、
前記停止状態維持工程において、前記水量調節器を作動させて前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられる貯留水量を増加させ、
前記アノードへのガス供給路に、前記アノードへ供給される前記燃料ガスを改質器を用いて生成する燃料ガス生成装置が接続されており、
前記停止状態維持工程を開始した後、前記停止状態維持工程において前記アノードへのガス供給路と前記アノードからのガス排出路とを閉止するアノード隔離処理を実施する前に、又は、前記停止状態維持工程において前記アノードへのガス供給路を閉止し且つ前記アノードからのガス排出路を開放するアノード隔離処理を実施する前に、又は、前記停止状態維持工程において前記燃料ガス生成装置と前記アノードとの間のガスの流通が許容された状態で、前記燃料ガス生成装置から前記アノードへ通じるガス流通系統の前記改質器よりも上流側の所定部位を閉止し且つ前記アノードからのガス排出路を閉止するアノード隔離処理を実施する前に、前記燃料ガス生成装置から前記アノードへ通じるガス流通系統の前記改質器より上流側の所定部位を閉止し且つ前記アノードからのガス排出路を閉止する燃料ガス生成装置隔離処理を、前記改質器の温度が設定温度以下になるまで実施し、
前記燃料ガス生成装置隔離処理を実施している間、前記所定部位と前記アノードからのガス排出路の閉止部位との間の圧力が設定圧力を超えると、前記所定部位と前記アノードからのガス排出路の閉止部位との間の圧力を低下させる圧力低下処理を実施する燃料電池システムの停止保管方法。 - 水素を含む燃料ガスが供給されるアノードと酸化剤ガスが供給されるカソードとの間に電解質を設けて構成される燃料電池を備える燃料電池システムの停止保管方法であって、
前記燃料電池からの電力の出力を停止する停止状態に前記燃料電池の運転を移行させる停止移行工程を実施した後、前記停止状態を維持する停止状態維持工程を実施している間の設定タイミングで、前記アノードへ水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給処理を、前記カソードへのガスの供給を停止した状態で実施し、
前記燃料電池が、前記アノードへのガス供給路の途中に設けられる燃料ガス用貯留水タンクを有し、前記燃料ガスが前記燃料ガス用貯留水タンクに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に前記燃料ガスを貯留水に接触させて加湿する燃料ガス用加湿器と、前記カソードへのガス供給路の途中に設けられる酸化剤ガス用貯留水タンクを有し、前記酸化剤ガスが前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に前記酸化剤ガスを貯留水に接触させて加湿する酸化剤ガス用加湿器と、前記燃料ガス用貯留水タンク及び前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられる水量をそれぞれ調節する水量調節器と、を備え、
前記停止状態維持工程において、前記水量調節器を作動させて前記燃料ガス用貯留水タンクに貯えられる貯留水量を減少させる燃料電池システムの停止保管方法。 - 水素を含む燃料ガスが供給されるアノードと酸化剤ガスが供給されるカソードとの間に電解質を設けて構成される燃料電池を備える燃料電池システムの停止保管方法であって、
前記燃料電池からの電力の出力を停止する停止状態に前記燃料電池の運転を移行させる停止移行工程を実施した後、前記停止状態を維持する停止状態維持工程を実施している間の設定タイミングで、前記アノードへ水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給処理を、前記カソードへのガスの供給を停止した状態で実施し、
前記燃料電池が、前記アノードへのガス供給路の途中に設けられる燃料ガス用貯留水タンクを有し、前記燃料ガスが前記燃料ガス用貯留水タンクに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に前記燃料ガスを貯留水に接触させて加湿する燃料ガス用加湿器と、前記カソードへのガス供給路の途中に設けられる酸化剤ガス用貯留水タンクを有し、前記酸化剤ガスが前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に前記酸化剤ガスを貯留水に接触させて加湿する酸化剤ガス用加湿器と、前記燃料ガス用貯留水タンク及び前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられる水量をそれぞれ調節する水量調節器と、を備え、
前記停止移行工程において、前記水量調節器を作動させて前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられる貯留水量を増加させる燃料電池システムの停止保管方法。 - 水素を含む燃料ガスが供給されるアノードと酸化剤ガスが供給されるカソードとの間に電解質を設けて構成される燃料電池を備える燃料電池システムの停止保管方法であって、
前記燃料電池からの電力の出力を停止する停止状態に前記燃料電池の運転を移行させる停止移行工程を実施した後、前記停止状態を維持する停止状態維持工程を実施している間の設定タイミングで、前記アノードへ水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給処理を、前記カソードへのガスの供給を停止した状態で実施し、
前記燃料電池が、前記アノードへのガス供給路の途中に設けられる燃料ガス用貯留水タンクを有し、前記燃料ガスが前記燃料ガス用貯留水タンクに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に前記燃料ガスを貯留水に接触させて加湿する燃料ガス用加湿器と、前記カソードへのガス供給路の途中に設けられる酸化剤ガス用貯留水タンクを有し、前記酸化剤ガスが前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に前記酸化剤ガスを貯留水に接触させて加湿する酸化剤ガス用加湿器と、前記燃料ガス用貯留水タンク及び前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられる水量をそれぞれ調節する水量調節器と、を備え、
前記停止移行工程において、前記水量調節器を作動させて前記燃料ガス用貯留水タンクに貯えられる貯留水量を減少させる燃料電池システムの停止保管方法。 - 水素を含む燃料ガスが供給されるアノードと酸化剤ガスが供給されるカソードとの間に電解質を設けて構成される燃料電池を備える燃料電池システムの停止保管方法であって、
前記燃料電池からの電力の出力を停止する停止状態に前記燃料電池の運転を移行させる停止移行工程を実施した後、前記停止状態を維持する停止状態維持工程を実施している間の設定タイミングで、前記アノードへ水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給処理を、前記カソードへのガスの供給を停止した状態で実施し、
前記燃料電池が、前記アノードへのガス供給路の途中に設けられる燃料ガス用貯留水タンクを有し、前記燃料ガスが前記燃料ガス用貯留水タンクに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に前記燃料ガスを貯留水に接触させて加湿する燃料ガス用加湿器と、前記カソードへのガス供給路の途中に設けられる酸化剤ガス用貯留水タンクを有し、前記酸化剤ガスが前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に前記酸化剤ガスを貯留水に接触させて加湿する酸化剤ガス用加湿器と、前記燃料ガス用貯留水タンク及び前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられる水量をそれぞれ調節する水量調節器と、を備え、
前記停止移行工程において、前記水量調節器を作動させて前記酸化剤ガス用貯留水タンクに貯えられる貯留水量を増減させる処理を1回以上行った後、当該貯留水量を増加させる燃料電池システムの停止保管方法。 - 前記アノードへのガス供給路に、前記アノードへ供給される前記燃料ガスを改質器を用いて生成する燃料ガス生成装置が接続されており、
前記停止状態維持工程を開始した後、前記停止状態維持工程において前記アノードへのガス供給路と前記アノードからのガス排出路とを閉止するアノード隔離処理を実施する前に、又は、前記停止状態維持工程において前記アノードへのガス供給路を閉止し且つ前記アノードからのガス排出路を開放するアノード隔離処理を実施する前に、又は、前記停止状態維持工程において前記燃料ガス生成装置と前記アノードとの間のガスの流通が許容された状態で、前記燃料ガス生成装置から前記アノードへ通じるガス流通系統の前記改質器よりも上流側の所定部位を閉止し且つ前記アノードからのガス排出路を閉止するアノード隔離処理を実施する前に、前記燃料ガス生成装置から前記アノードへ通じるガス流通系統の前記改質器より上流側の所定部位を閉止し且つ前記アノードへのガス供給路を閉止する燃料ガス生成装置隔離処理を、前記改質器の温度が設定温度以下になるまで実施し、
前記燃料ガス生成装置隔離処理を実施している間、前記所定部位と前記アノードへのガス供給路の閉止部位との間の圧力が設定圧力を超えると、前記所定部位と前記アノードへのガス供給路の閉止部位との間の圧力を低下させる圧力低下処理を実施する請求項3〜6の何れか一項に記載の燃料電池システムの停止保管方法。 - 前記圧力低下処理において、前記アノードへのガス供給路の閉止部位を開放して前記燃料ガス生成装置から前記アノードへガスを流入させることで前記所定部位と前記アノードへのガス供給路の閉止部位との間の圧力を低下させる請求項1又は7に記載の燃料電池システムの停止保管方法。
- 前記アノードへのガス供給路に、前記アノードへ供給される前記燃料ガスを改質器を用いて生成する燃料ガス生成装置が接続されており、
前記停止状態維持工程を開始した後、前記停止状態維持工程において前記アノードへのガス供給路と前記アノードからのガス排出路とを閉止するアノード隔離処理を実施する前に、又は、前記停止状態維持工程において前記アノードへのガス供給路を閉止し且つ前記アノードからのガス排出路を開放するアノード隔離処理を実施する前に、又は、前記停止状態維持工程において前記燃料ガス生成装置と前記アノードとの間のガスの流通が許容された状態で、前記燃料ガス生成装置から前記アノードへ通じるガス流通系統の前記改質器よりも上流側の所定部位を閉止し且つ前記アノードからのガス排出路を閉止するアノード隔離処理を実施する前に、前記燃料ガス生成装置から前記アノードへ通じるガス流通系統の前記改質器より上流側の所定部位を閉止し且つ前記アノードからのガス排出路を閉止する燃料ガス生成装置隔離処理を、前記改質器の温度が設定温度以下になるまで実施し、
前記燃料ガス生成装置隔離処理を実施している間、前記所定部位と前記アノードからのガス排出路の閉止部位との間の圧力が設定圧力を超えると、前記所定部位と前記アノードからのガス排出路の閉止部位との間の圧力を低下させる圧力低下処理を実施する請求項3〜6の何れか一項に記載の燃料電池システムの停止保管方法。 - 前記圧力低下処理において、前記アノードからのガス排出路の閉止部位を開放することで前記所定部位と前記アノードからのガス排出路の閉止部位との間の圧力を低下させる請求項2又は9に記載の燃料電池システムの停止保管方法。
- 前記停止状態維持工程において、前記アノードへのガス供給路と前記アノードからのガス排出路とを閉止するアノード隔離処理を実施している間の前記設定タイミングで前記水素含有ガス供給処理を実施する請求項1〜10の何れか一項に記載の燃料電池システムの停止保管方法。
- 前記停止状態維持工程において、前記アノードへのガス供給路を閉止し且つ前記アノードからのガス排出路を開放するアノード隔離処理を実施している間の前記設定タイミングで前記水素含有ガス供給処理を実施する請求項1〜10の何れか一項に記載の燃料電池システムの停止保管方法。
- 前記アノードへのガス供給路に、前記アノードへ供給される前記燃料ガスを改質器を用いて生成する燃料ガス生成装置が接続されており、
前記停止状態維持工程において前記アノード隔離処理を継続して実施している間、前記設定タイミングになると、前記アノードへのガス供給路を開放して前記燃料ガス生成装置から前記アノードへガスを流入させることで前記水素含有ガス供給処理を実施する請求項11又は12に記載の燃料電池システムの停止保管方法。 - 前記アノードへのガス供給路に、前記アノードへ供給される前記燃料ガスを改質器を用いて生成する燃料ガス生成装置が接続されており、
前記停止状態維持工程において、前記燃料ガス生成装置と前記アノードとの間のガスの流通が許容された状態で、前記燃料ガス生成装置から前記アノードへ通じるガス流通系統の前記改質器よりも上流側の所定部位を閉止し且つ前記アノードからのガス排出路を閉止するアノード隔離処理を実施している間の前記設定タイミングで前記水素含有ガス供給処理を実施する請求項1〜10の何れか一項に記載の燃料電池システムの停止保管方法。 - 前記停止状態維持工程において前記アノード隔離処理を継続して実施している間、前記設定タイミングになると、前記所定部位を開放して前記燃料ガス生成装置から前記アノードへガスを流入させることで前記水素含有ガス供給処理を実施する請求項14に記載の燃料電池システムの停止保管方法。
- 前記水素含有ガス供給処理を複数の前記設定タイミングで繰り返し実施する請求項1〜15の何れか一項に記載の燃料電池システムの停止保管方法。
- 前記水素含有ガス供給処理を所定期間実施した後、前記水素含有ガス供給処理を停止する請求項1〜16の何れか一項に記載の燃料電池システムの停止保管方法。
- 前記停止状態維持工程を開始してからの時間が所定時間に達したとき、或いは、前記アノードの温度又は前記アノードへのガス供給路に接続されている、前記アノードへ供給される前記燃料ガスを生成する燃料ガス生成装置の改質器の温度が所定温度にまで低下したとき前記水素含有ガス供給処理を所定期間実施したと判定する請求項17に記載の燃料電池システムの停止保管方法。
- 前記アノードへのガス供給路に、前記アノードへ供給される前記燃料ガスを改質器を用いて生成する燃料ガス生成装置が接続されており、
前記水素含有ガス供給処理を停止した後、前記アノードへのガス供給路と前記アノードからのガス排出路とを閉止する形態、前記アノードへのガス供給路を閉止し且つ前記アノードからのガス排出路を開放する形態、或いは、前記燃料ガス生成装置と前記アノードとの間のガスの流通が許容された状態で、前記燃料ガス生成装置から前記アノードへ通じるガス流通系統の前記改質器よりも上流側の所定部位を閉止し且つ前記アノードからのガス排出路を閉止する形態で前記燃料電池を保管する請求項17又は18に記載の燃料電池システムの停止保管方法。
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