JP6361422B2 - Fuel cell system - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system.

燃料電池システムの一形式として、特許文献1に示されているものが知られている。特許文献1の図1に示されているように、このような燃料電池システムは、供給された改質用原料を改質して水素を含む改質ガスを生成する改質触媒(21a)と、生成された改質ガスから一酸化炭素濃度を低減させるシフト触媒(23a)と、改質ガスと空気とを用いて発電する燃料電池(10)と、燃料電池から排出されるアノードオフガスとカソードオフガスを触媒反応によって燃焼させる燃焼触媒(燃焼器86)と、を備えている。   As one type of fuel cell system, one shown in Patent Document 1 is known. As shown in FIG. 1 of Patent Document 1, such a fuel cell system includes a reforming catalyst (21a) that reforms a supplied reforming raw material to generate a reformed gas containing hydrogen. A shift catalyst (23a) for reducing the carbon monoxide concentration from the generated reformed gas, a fuel cell (10) for generating electric power using the reformed gas and air, an anode offgas and a cathode discharged from the fuel cell And a combustion catalyst (combustor 86) for burning off-gas by a catalytic reaction.

特許文献1に示される燃料電池システムでは、燃焼触媒から排出された燃焼排ガスは、熱交換器に供給されて改質ガスとの間で熱交換されるようになっている。この燃料電池システムでは、燃料電池システムの起動時に、改質ガスが燃焼触媒に供給され、改質ガスを燃焼触媒において燃焼させ、改質ガスを熱交換器内において燃焼排ガスとの熱交換によって昇温させる。そして、この昇温された改質ガスによってシフト触媒を昇温させ、硫黄被毒したシフト触媒から硫黄を離脱させている。   In the fuel cell system disclosed in Patent Document 1, combustion exhaust gas discharged from a combustion catalyst is supplied to a heat exchanger and heat exchanged with a reformed gas. In this fuel cell system, when the fuel cell system is started, the reformed gas is supplied to the combustion catalyst, the reformed gas is combusted in the combustion catalyst, and the reformed gas is heated by heat exchange with the combustion exhaust gas in the heat exchanger. Let warm. Then, the temperature of the shift catalyst is raised by the heated reformed gas, and sulfur is desorbed from the sulfur-poisoned shift catalyst.

特開2005−353348号公報JP 2005-353348 A

このような燃料電池システムは、燃料電池システムから熱が逃げるのを防止するために、シリカやアルミナを主成分とするセラミックファイバー製の断熱材で覆われていることが一般的である。ところが、燃料電池システムの運転の継続により、燃料電池システムから発生する熱や水蒸気によって、断熱材に含まれるシリカがガス化し、当該シリカが燃焼触媒の表面を被覆して、燃料触媒の表面にシリカ被膜が形成されてしまう。すると、燃焼触媒の表面が燃焼排ガスと接触できなくなり、燃焼触媒の触媒反応が低下してしまう。   In general, such a fuel cell system is covered with a ceramic fiber heat insulating material mainly composed of silica or alumina in order to prevent heat from escaping from the fuel cell system. However, with the continuation of the operation of the fuel cell system, the silica contained in the heat insulating material is gasified by heat and water vapor generated from the fuel cell system, and the silica covers the surface of the combustion catalyst, and the surface of the fuel catalyst is silica. A film will be formed. Then, the surface of the combustion catalyst cannot be brought into contact with the combustion exhaust gas, and the catalytic reaction of the combustion catalyst is lowered.

本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、燃焼触媒を備えた燃料電池システムにおいて、燃焼触媒の触媒反応を回復させることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to recover the catalytic reaction of the combustion catalyst in the fuel cell system including the combustion catalyst.

上記の課題を解決するためになされた、請求項1に係る燃料電池システムの発明は、改質水と改質用原料とから改質ガスを生成する改質部と、前記改質部に前記改質用原料を供給する改質用原料供給部と、前記改質部によって生成された前記改質ガスと酸化剤ガスとにより発電をする燃料電池と、前記燃料電池から排気される可燃成分を含むアノードオフガスを、酸化剤ガスで燃焼させる燃焼部と、前記燃焼部から排気される燃焼排ガスが導入されて、前記燃焼排ガス中に含まれる可燃成分を触媒反応によって燃焼させる燃焼触媒と、急激な温度変化を前記燃焼触媒に与えることにより、前記燃焼触媒を被覆して前記触媒反応を阻害する被膜を損傷させて、前記触媒反応を回復させる燃焼触媒回復部と、を有する。   The invention of the fuel cell system according to claim 1, which has been made to solve the above problems, includes a reforming unit that generates reformed gas from reforming water and a reforming raw material, and the reforming unit includes the reforming unit. A reforming material supply unit that supplies a reforming material, a fuel cell that generates power using the reformed gas and an oxidant gas generated by the reforming unit, and a combustible component exhausted from the fuel cell. A combustion part for combusting an anode off-gas containing an oxidant gas, a combustion catalyst for introducing a combustion exhaust gas exhausted from the combustion part, and combusting a combustible component contained in the combustion exhaust gas by a catalytic reaction; A combustion catalyst recovery section that recovers the catalytic reaction by applying a temperature change to the combustion catalyst to damage the coating that covers the combustion catalyst and inhibits the catalytic reaction;

このように、燃焼触媒回復部は、急激な温度変化を燃焼触媒に与えることにより、燃焼触媒を被覆して触媒反応を阻害する被膜を損傷させる。これによれば、燃焼触媒を被覆している被膜が損傷して、この被膜に亀裂が入り、又はこの被膜が燃焼触媒から剥がれ落ちる。このため、燃焼触媒の表面が燃焼排ガスと接触できるようになり、燃焼触媒の触媒反応が回復する。   As described above, the combustion catalyst recovery unit applies a sudden temperature change to the combustion catalyst, thereby damaging the coating that covers the combustion catalyst and inhibits the catalytic reaction. According to this, the coating covering the combustion catalyst is damaged, the coating is cracked, or the coating is peeled off from the combustion catalyst. For this reason, the surface of the combustion catalyst can come into contact with the combustion exhaust gas, and the catalytic reaction of the combustion catalyst is recovered.

本発明による燃料電池システムの一実施形態の概要を示す概要図である。It is a schematic diagram showing an outline of one embodiment of a fuel cell system according to the present invention. 「燃焼触媒回復処理」のタイムチャートである。It is a time chart of "combustion catalyst recovery process". 図1に示す制御装置で実行される第一実施形態の「燃焼触媒回復処理」のフローチャートである。2 is a flowchart of “combustion catalyst recovery process” of the first embodiment executed by the control device shown in FIG. 1. 図1に示す制御装置で実行される第二実施形態の「燃焼触媒回復処理」のフローチャートである。4 is a flowchart of “combustion catalyst recovery process” of the second embodiment executed by the control device shown in FIG. 1.

(燃料電池システムの構成)
以下、本発明による燃料電池システム100の一実施形態について説明する。図1に示すように、燃料電池システム100は、発電ユニット10及び貯湯槽21を備えている。発電ユニット10は、筐体10a、燃料電池モジュール11、熱交換器12、インバータ装置13、水タンク14、及び制御装置15を備えている。
(Configuration of fuel cell system)
Hereinafter, an embodiment of the fuel cell system 100 according to the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the fuel cell system 100 includes a power generation unit 10 and a hot water storage tank 21. The power generation unit 10 includes a housing 10a, a fuel cell module 11, a heat exchanger 12, an inverter device 13, a water tank 14, and a control device 15.

燃料電池モジュール11は、ケーシング31、蒸発部32、改質部33、及び燃料電池34を備えている。ケーシング31は、断熱性材料で箱状に形成されている。本実施形態では、断熱性材料は、シリカ及びアルミナを主成分とするセラミックファイバーで構成されている。蒸発部32は、後述する燃焼部36によって燃焼された燃焼排ガスにより加熱されて、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに、供給された改質用原料を予熱するものである。蒸発部32は、このように生成された水蒸気と予熱された改質用原料とを混合して改質部33に供給する。   The fuel cell module 11 includes a casing 31, an evaporation unit 32, a reforming unit 33, and a fuel cell 34. The casing 31 is formed in a box shape with a heat insulating material. In the present embodiment, the heat insulating material is composed of ceramic fibers mainly composed of silica and alumina. The evaporation unit 32 is heated by the combustion exhaust gas burned by the combustion unit 36 to be described later, evaporates the supplied reforming water to generate water vapor, and preheats the supplied reforming raw material. . The evaporation unit 32 mixes the steam generated in this way with the preheated reforming raw material and supplies the mixture to the reforming unit 33.

蒸発部32には、改質用原料供給管11aの一端が接続されている。改質用原料供給管11aの他端には、供給源Gsが接続されている。供給源Gsは、改質用原料を供給するものである。改質用原料としてはLPG(液化石油ガス)、メタンガスを主成分とする天然ガスなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料がある。改質用原料としてLPGを用いた実施形態について、本実施形態の燃料電池システム100を説明する。   One end of a reforming material supply pipe 11a is connected to the evaporation section 32. A supply source Gs is connected to the other end of the reforming material supply pipe 11a. The supply source Gs supplies a raw material for reforming. Examples of reforming raw materials include LPG (liquefied petroleum gas), reforming gas fuel such as natural gas mainly composed of methane gas, and reforming liquid fuel such as kerosene, gasoline, and methanol. The fuel cell system 100 of the present embodiment will be described with respect to an embodiment using LPG as a reforming raw material.

改質用原料供給管11aには、上流から順番に原料流量センサ11a1、原料ポンプ11a2が設けられている。原料流量センサ11a1は、蒸発部32に供給されている改質用原料の流量、すなわち単位時間あたりの流量を検出するものであり、その検出結果(検出信号)を制御装置15に送信している。原料ポンプ11a2(改質用原料供給部に該当)は、改質用原料を蒸発部32に供給することにより、改質用原料を改質部33に供給する装置であり、制御装置15からの制御指令値によって供給源Gsからの改質用原料供給量(供給流量(単位時間あたりの流量))を調整するものである。   The reforming material supply pipe 11a is provided with a material flow rate sensor 11a1 and a material pump 11a2 in order from the upstream. The raw material flow sensor 11 a 1 detects the flow rate of the reforming raw material supplied to the evaporation unit 32, that is, the flow rate per unit time, and transmits the detection result (detection signal) to the control device 15. . The material pump 11a2 (corresponding to the reforming material supply unit) is a device that supplies the reforming material to the reforming unit 33 by supplying the reforming material to the evaporation unit 32. The reforming raw material supply amount (supply flow rate (flow rate per unit time)) from the supply source Gs is adjusted by the control command value.

蒸発部32には、水供給管11bの一端が接続されている。水供給管11bの他端には、水タンク14に接続されている。水供給管11bは、改質水ポンプ11b1が設けられている。このような構成によって、水タンク14から改質水が蒸発部32に供給される。   One end of a water supply pipe 11b is connected to the evaporation section 32. The other end of the water supply pipe 11b is connected to the water tank. The water supply pipe 11b is provided with a reforming water pump 11b1. With such a configuration, the reformed water is supplied from the water tank 14 to the evaporation unit 32.

燃料電池34には、カソードエア供給管11cの一端が接続されている。カソードエア供給管11cの他端には、カソードエアブロワ11c1が接続されている。カソードエアブロワ11c1(酸化剤ガス供給部に該当)は、カソードエア(酸化剤ガス)を燃料電池34に供給するものである。カソードエア供給管11cのカソードエアブロワ11c1の下流側には、燃料電池34に供給されるカソードエアの流量を検出するカソードエア流量センサ11c2が設けられている。   One end of a cathode air supply pipe 11 c is connected to the fuel cell 34. A cathode air blower 11c1 is connected to the other end of the cathode air supply pipe 11c. The cathode air blower 11 c 1 (corresponding to the oxidant gas supply unit) supplies cathode air (oxidant gas) to the fuel cell 34. A cathode air flow sensor 11c2 for detecting the flow rate of cathode air supplied to the fuel cell 34 is provided on the downstream side of the cathode air blower 11c1 of the cathode air supply pipe 11c.

改質部33は、後述する燃焼部36によって燃焼された燃焼排ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部32から供給された混合ガス(改質用原料、水蒸気)から改質ガスを生成して導出するものである。改質部33内には、触媒(例えば、RuまたはNi系の触媒)が充填されており、混合ガスが触媒によって反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素などを含んだガスが生成されている(いわゆる水蒸気改質反応)。改質ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の天然ガス(メタンガス)、改質に使用されなかった改質水(水蒸気)を含んでいる。このように、改質部33は、改質用原料と改質水とから改質ガス(燃料)を生成して燃料電池34に供給する。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応である。   The reforming unit 33 is heated by the combustion exhaust gas combusted by the combustion unit 36 to be described later and supplied with heat necessary for the steam reforming reaction, so that the mixed gas (reforming raw material) supplied from the evaporation unit 32 is supplied. , Water vapor) to generate and derive the reformed gas. The reforming unit 33 is filled with a catalyst (for example, Ru or Ni-based catalyst), and the mixed gas reacts with the catalyst to be reformed to generate a gas containing hydrogen gas and carbon monoxide. (So-called steam reforming reaction). The reformed gas contains hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, steam, unreformed natural gas (methane gas), and reformed water (steam) that has not been used for reforming. As described above, the reforming unit 33 generates reformed gas (fuel) from the reforming raw material and the reformed water and supplies the reformed gas (fuel) to the fuel cell 34. The steam reforming reaction is an endothermic reaction.

改質部33には、改質部33の温度(触媒の温度)を検出する改質部温度センサ33a(改質部温度検出部に該当)が設けられている。改質部温度センサ33aの検出結果(検出信号)は制御装置15に送信される。   The reforming unit 33 is provided with a reforming unit temperature sensor 33a (corresponding to the reforming unit temperature detection unit) that detects the temperature of the reforming unit 33 (the temperature of the catalyst). The detection result (detection signal) of the reforming unit temperature sensor 33 a is transmitted to the control device 15.

燃料電池34は、改質部33によって生成された改質ガスとカソードエアブロワ11c1によって供給されたカソードエア(酸化剤ガス)とによって発電するものである。燃料電池34は、燃料極、空気極(酸化剤極)、及び両極の間に介装された電解質からなる複数のセル34aが積層されて構成されている。本実施形態の燃料電池34は、固体酸化物形燃料電池であり、電解質として固体酸化物の一種である酸化ジルコニウムを使用している。燃料電池34の燃料極には、燃料として水素、一酸化炭素、メタンガスなどが供給される。なお、燃料電池34の動作温度は400〜1000℃程度である。水素だけではなく天然ガスや石炭ガスなども直接燃料として用いることが可能である。   The fuel cell 34 generates power using the reformed gas generated by the reforming unit 33 and cathode air (oxidant gas) supplied by the cathode air blower 11c1. The fuel cell 34 is configured by laminating a fuel electrode, an air electrode (oxidant electrode), and a plurality of cells 34a made of an electrolyte interposed between the two electrodes. The fuel cell 34 of the present embodiment is a solid oxide fuel cell, and uses zirconium oxide, which is a kind of solid oxide, as an electrolyte. Hydrogen, carbon monoxide, methane gas, etc. are supplied to the fuel electrode of the fuel cell 34 as fuel. The operating temperature of the fuel cell 34 is about 400 to 1000 ° C. Not only hydrogen but also natural gas and coal gas can be used directly as fuel.

セル34aの燃料極側には、燃料である改質ガスが流通する燃料流路34bが形成されている。セル34aの空気極側には、酸化剤ガスである空気(カソードエア)が流通する空気流路34cが形成されている。   On the fuel electrode side of the cell 34a, a fuel flow path 34b through which the reformed gas as the fuel flows is formed. An air flow path 34c through which air (cathode air) that is an oxidant gas flows is formed on the air electrode side of the cell 34a.

燃料電池34は、マニホールド35上に設けられている。マニホールド35には、改質部33からの改質ガスが改質ガス供給管38を介して供給される。燃料流路34bは、その下端(一端)がマニホールド35の燃料導出口に接続されており、その燃料導出口から導出される改質ガスが下端から導入され上端から導出されるようになっている。カソードエアブロワ11c1によって送出されたカソードエアはカソードエア供給管11cを介して供給され、空気流路34cの下端から導入され上端から導出されるようになっている。燃料電池34には、燃料電池34の温度を検出し、その検出結果(検出信号)を制御装置15に出力する燃料電池温度検出センサ34dが設けられている。燃料電池温度検出センサ34dは、燃料電池34の積層方向の中央部に設けられるのが好適である。   The fuel cell 34 is provided on the manifold 35. The reformed gas from the reforming unit 33 is supplied to the manifold 35 via the reformed gas supply pipe 38. The lower end (one end) of the fuel flow path 34b is connected to the fuel outlet of the manifold 35, and the reformed gas led out from the fuel outlet is introduced from the lower end and led out from the upper end. . The cathode air sent out by the cathode air blower 11c1 is supplied via the cathode air supply pipe 11c, introduced from the lower end of the air flow path 34c, and led out from the upper end. The fuel cell 34 is provided with a fuel cell temperature detection sensor 34 d that detects the temperature of the fuel cell 34 and outputs the detection result (detection signal) to the control device 15. The fuel cell temperature detection sensor 34d is preferably provided at the center of the fuel cell 34 in the stacking direction.

燃焼部36は、燃料電池34と蒸発部32及び改質部33との間に設けられている。燃焼部36は、燃料電池34から排気される可燃成分を含むアノードオフガス(燃料オフガス)を、燃料電池34から排気されるカソードオフガス(酸化剤オフガス)で燃焼させて、燃焼後に発生する燃焼排ガスによって蒸発部32及び改質部33を加熱する。   The combustion unit 36 is provided between the fuel cell 34, the evaporation unit 32, and the reforming unit 33. The combustion unit 36 burns anode off-gas (fuel off-gas) containing combustible components exhausted from the fuel cell 34 with cathode off-gas (oxidant off-gas) exhausted from the fuel cell 34, and uses combustion exhaust gas generated after combustion. The evaporation unit 32 and the reforming unit 33 are heated.

燃焼部36では、アノードオフガスが燃焼されて火炎37が発生している。燃焼部36には、アノードオフガスを着火させるための一対の着火ヒータ36a1,36a2が設けられている。   In the combustion unit 36, the anode off gas is burned and a flame 37 is generated. The combustion unit 36 is provided with a pair of ignition heaters 36a1 and 36a2 for igniting the anode off gas.

熱交換器12は、燃料電池モジュール11から排気される燃焼排ガスが供給されるとともに貯湯槽21からの貯湯水が供給され、燃焼排ガスと貯湯水とを熱交換させる装置である。貯湯槽21は、貯湯水を貯湯するものであり、貯湯水が循環する(図1にて矢印の方向に循環する)貯湯水循環ライン22が接続されている。貯湯水循環ライン22上には、貯湯槽21の下端から上端に向かって順番に循環ポンプ22a及び熱交換器12が配設されている。熱交換器12は、水タンク14に接続されている凝縮水供給管12aが接続されている。   The heat exchanger 12 is a device that is supplied with the combustion exhaust gas exhausted from the fuel cell module 11 and is supplied with hot water from the hot water storage tank 21 to exchange heat between the combustion exhaust gas and the hot water. The hot water storage tank 21 stores hot water, and is connected to a hot water circulation line 22 through which the hot water circulates (circulates in the direction of the arrow in FIG. 1). On the hot water circulation line 22, a circulation pump 22 a and a heat exchanger 12 are arranged in order from the lower end to the upper end of the hot water tank 21. The heat exchanger 12 is connected to a condensed water supply pipe 12 a connected to the water tank 14.

熱交換器12において、燃料電池モジュール11からの燃焼排ガスは、燃焼排ガス導入部12bを通って熱交換器12内に導入され、貯湯水との間で熱交換が行われて冷却され、燃焼排ガスに含まれる水蒸気が凝縮され凝縮水が生成される。熱交換後の燃焼排ガスは排気管12cを通り、筐体10aに設けられた排気口10bを通って、筐体10aの外部に排出される。また、凝縮された凝縮水は、凝縮水供給管12aを通って水タンク14に供給される。なお、水タンク14は、凝縮水をイオン交換樹脂によって純水化するようになっている。   In the heat exchanger 12, the combustion exhaust gas from the fuel cell module 11 is introduced into the heat exchanger 12 through the combustion exhaust gas introduction part 12b, and is cooled by exchanging heat with the stored hot water. The water vapor contained in the water is condensed to produce condensed water. The combustion exhaust gas after heat exchange passes through the exhaust pipe 12c, passes through the exhaust port 10b provided in the housing 10a, and is discharged to the outside of the housing 10a. Moreover, the condensed condensed water is supplied to the water tank 14 through the condensed water supply pipe 12a. The water tank 14 purifies the condensed water with ion exchange resin.

上述した熱交換器12、貯湯槽21及び貯湯水循環ライン22から、排熱回収システム20が構成されている。排熱回収システム20は、燃料電池モジュール11の排熱を貯湯水に回収して蓄える。   The heat exchanger 12, the hot water tank 21, and the hot water circulation line 22 described above constitute an exhaust heat recovery system 20. The exhaust heat recovery system 20 recovers and stores the exhaust heat of the fuel cell module 11 in hot water storage.

熱交換器12の燃焼排ガス導入部12bの入口がケーシング31に接続されている部分、すなわちケーシング31の導出口31aには、燃焼触媒28が設けられている。燃焼触媒28には、燃焼部36から排気される燃焼排ガスが導入される。燃焼触媒28は、燃焼排ガスに含まれる燃焼部36において未燃焼の可燃成分(例えば、水素、メタンガス、一酸化炭素など)を触媒反応によって燃焼させる。燃焼触媒28には、プラチナやパラジウムなどの貴金属をセラミックの単体などに担持させたものが含まれる。なお、燃焼触媒28は、水素、メタンガス、一酸化炭素などの可燃成分を火炎燃焼でなく触媒反応によって燃焼させるため、この可燃成分の燃焼速度が速く、この可燃成分の燃焼効率も高いため未燃焼排ガスの排出を抑制することができる。   A combustion catalyst 28 is provided at a portion where the inlet of the combustion exhaust gas introduction part 12 b of the heat exchanger 12 is connected to the casing 31, that is, at the outlet 31 a of the casing 31. Combustion exhaust gas exhausted from the combustion unit 36 is introduced into the combustion catalyst 28. The combustion catalyst 28 burns unburned combustible components (for example, hydrogen, methane gas, carbon monoxide, etc.) by a catalytic reaction in the combustion section 36 included in the combustion exhaust gas. The combustion catalyst 28 includes a catalyst in which a precious metal such as platinum or palladium is supported on a single ceramic body. The combustion catalyst 28 burns combustible components such as hydrogen, methane gas, and carbon monoxide not by flame combustion but by a catalytic reaction. Therefore, the combustion speed of the combustible component is high, and the combustion efficiency of the combustible component is high. Exhaust gas emission can be suppressed.

燃焼触媒28には、燃焼触媒ヒータ28aが設けられている。燃焼触媒ヒータ28aは、制御装置15の指示によって加熱される電気式のヒータであり、燃焼触媒28を加熱して、燃焼触媒28を触媒の活性温度まで上昇させるために使用されるものである。また、燃焼触媒28の直下流位置には、燃焼触媒28の出口から排気されるガスの温度(以下、適宜、燃焼触媒出口ガス温度と略す)を検出するための出口ガス温度センサ28bが設けられている。出口ガス温度センサ28bの検出結果(検出信号)は制御装置15に送信される。   The combustion catalyst 28 is provided with a combustion catalyst heater 28a. The combustion catalyst heater 28a is an electric heater that is heated in accordance with an instruction from the control device 15, and is used to heat the combustion catalyst 28 and raise the combustion catalyst 28 to the activation temperature of the catalyst. Further, an outlet gas temperature sensor 28b for detecting the temperature of gas exhausted from the outlet of the combustion catalyst 28 (hereinafter, abbreviated as combustion catalyst outlet gas temperature as appropriate) is provided immediately downstream of the combustion catalyst 28. ing. The detection result (detection signal) of the outlet gas temperature sensor 28 b is transmitted to the control device 15.

インバータ装置13は、燃料電池34によって発電された電流を掃引する。この電流を以下に、掃引電流と呼ぶ。そして、インバータ装置13は、掃引した直流電流である掃引電流を交流電流に変換し、当該交流電を交流の系統電源16a及び外部電力負荷16c(例えば電化製品)に接続されている電源ライン16bに出力する。インバータ装置13は、掃引電流の電流値を検出することができ、掃引電流量を増減させることができる。インバータ装置13には、系統電源16aからの交流電流が電源ライン16bを介して入力される。そして、インバータ装置13は、入力された交流電流を所定の直流電流に変換して補機(各ポンプ、ブロワ、ヒータなど)や制御装置15に出力する。   The inverter device 13 sweeps the current generated by the fuel cell 34. This current is hereinafter referred to as a sweep current. The inverter device 13 converts the swept current, which is a swept DC current, into an AC current, and outputs the AC power to the power supply line 16b connected to the AC system power supply 16a and the external power load 16c (for example, an electrical appliance). To do. The inverter device 13 can detect the current value of the sweep current and can increase or decrease the sweep current amount. An alternating current from the system power supply 16a is input to the inverter device 13 through the power supply line 16b. Then, the inverter device 13 converts the input alternating current into a predetermined direct current and outputs it to an auxiliary machine (each pump, blower, heater, etc.) and the control device 15.

制御装置15は、燃料電池システム100を統括制御するものである。制御装置15は、補機を駆動して燃料電池システム100の運転を制御する。制御装置15は、原料流量センサ11a1によって検出された改質用原料の蒸発部32への流量に基づいて、原料ポンプ11a2が蒸発部32に供給する改質用原料の流量をフィードバック制御する。また、制御装置15は、カソードエア流量センサ11c2によって検出されたカソードエアの燃料電池34への流量に基づいて、カソードエアブロワ11c1が燃料電池34に供給するカソードエアの流量をフィードバック制御する。   The control device 15 performs overall control of the fuel cell system 100. The control device 15 controls the operation of the fuel cell system 100 by driving an auxiliary machine. The control device 15 feedback-controls the flow rate of the reforming material supplied to the evaporation unit 32 by the material pump 11a2 based on the flow rate of the reforming material to the evaporation unit 32 detected by the material flow rate sensor 11a1. Further, the control device 15 feedback-controls the flow rate of the cathode air supplied from the cathode air blower 11c1 to the fuel cell 34 based on the flow rate of the cathode air to the fuel cell 34 detected by the cathode air flow rate sensor 11c2.

制御装置15は、原料ポンプ11a2によって蒸発部32に供給される改質用原料の流量を調整する。そして、制御装置15は、改質水ポンプ11b1によって蒸発部32に供給される改質水の流量を調整する。更に、制御装置15は、カソードエアブロワ11c1によって燃料電池34に供給されるカソードエアの流量を調整する。このようにして、制御装置15は、燃料電池34で発電される発電電力を調整するとともに、燃焼部36で発生した熱量を調整して、蒸発部32及び改質部に供給される熱量を調整する。   The control device 15 adjusts the flow rate of the reforming raw material supplied to the evaporation unit 32 by the raw material pump 11a2. And the control apparatus 15 adjusts the flow volume of the reforming water supplied to the evaporation part 32 by the reforming water pump 11b1. Furthermore, the control device 15 adjusts the flow rate of the cathode air supplied to the fuel cell 34 by the cathode air blower 11c1. In this way, the control device 15 adjusts the amount of heat supplied to the evaporation unit 32 and the reforming unit by adjusting the generated power generated by the fuel cell 34 and the amount of heat generated by the combustion unit 36. To do.

(燃焼触媒回復処理の概要)
以下に、図2に示すタイムチャートを用いて、燃焼触媒28の表面を被覆しているシリカ被膜を損傷させて、燃焼触媒28の触媒反応を回復させる「燃焼触媒回復処理」について説明する。「燃焼触媒回復処理」は、図2に示すように、燃焼触媒28の表面を急激に昇温させるとともに(t1〜t2、t3〜t4、t5〜t6、t7〜t8,t9〜t10)、燃焼触媒28の表面を急激に降温させて(t2〜t3、t4〜t5、t6〜t7、t8〜t9、t10〜t11)、燃焼触媒28に急激な温度変化を繰り返し与えることにより、燃焼触媒28の表面を被覆しているシリカ被膜に損傷を与える処理である。この「燃焼触媒回復処理」が実行されると、燃焼触媒28を被覆しているシリカ被膜に亀裂が入り、又はこのシリカ被膜が燃焼触媒28の表面から剥がれ落ちる。すると、燃焼触媒28の表面が燃焼排ガスと接触できるようになり、燃焼触媒28の触媒反応が回復する。なお、燃焼触媒28の表面の昇温は一時的であるために、燃焼触媒28の昇温に伴う燃焼触媒28の劣化は無視できるほど小さい。以下、図3に示すフローチャートを用いて、第一実施形態の「燃焼触媒回復処理」について詳細に説明する。
(Overview of combustion catalyst recovery process)
The “combustion catalyst recovery process” for recovering the catalytic reaction of the combustion catalyst 28 by damaging the silica coating covering the surface of the combustion catalyst 28 will be described below using the time chart shown in FIG. As shown in FIG. 2, the “combustion catalyst recovery process” rapidly raises the temperature of the surface of the combustion catalyst 28 (t1 to t2, t3 to t4, t5 to t6, t7 to t8, t9 to t10), and combustion. The temperature of the catalyst 28 is suddenly lowered (t2 to t3, t4 to t5, t6 to t7, t8 to t9, t10 to t11), and a sudden temperature change is repeatedly given to the combustion catalyst 28, thereby This is a treatment that damages the silica coating covering the surface. When this “combustion catalyst recovery process” is executed, the silica film covering the combustion catalyst 28 is cracked, or the silica film is peeled off from the surface of the combustion catalyst 28. Then, the surface of the combustion catalyst 28 can come into contact with the combustion exhaust gas, and the catalytic reaction of the combustion catalyst 28 is recovered. Since the temperature rise of the surface of the combustion catalyst 28 is temporary, the deterioration of the combustion catalyst 28 accompanying the temperature rise of the combustion catalyst 28 is negligibly small. Hereinafter, the “combustion catalyst recovery process” of the first embodiment will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. 3.

(第一実施形態の燃焼触媒回復処理)
燃料電池システム100に電源が投入されると、図3に示すように、プログラムはステップS11に進む。
ステップS11において、制御装置15は、燃料電池システム100の運転時間が、前回「燃焼触媒回復処理」(ステップS21以降の処理)を実行してから規定時間(例えば、1万時間)を越えたと判断した場合には(ステップS11:YES)、プログラムをステップS12に進める。一方で、制御装置15は、燃料電池システム100の運転時間が、前回「燃焼触媒回復処理」を実行してから規定時間を越えていないと判断した場合には(ステップS11:NO)、ステップS11の処理を繰り返す。
(Combustion catalyst recovery process of the first embodiment)
When the fuel cell system 100 is turned on, the program proceeds to step S11 as shown in FIG.
In step S11, the control device 15 determines that the operation time of the fuel cell system 100 has exceeded a specified time (for example, 10,000 hours) since the previous “combustion catalyst recovery process” (process after step S21). If so (step S11: YES), the program proceeds to step S12. On the other hand, if the control device 15 determines that the operation time of the fuel cell system 100 has not exceeded the specified time since the previous “combustion catalyst recovery process” (step S11: NO), step S11 is performed. Repeat the process.

ステップS12において、制御装置15は、燃料電池システム100が運転待機中であると判断した場合には(ステップS12:YES)、プログラムをステップS13に進める。一方で、制御装置15は、燃料電池システム100が運転待機中でないと判断した場合には(ステップS12:NO)、ステップS12の処理を繰り返す。なお、運転待機中とは、燃料電池34における発電の準備中である起動運転の前の状態であり、燃料電池34における発電が停止している待機状態である。このように、燃料電池システム100が運転待機中である場合に限り、制御装置15は、ステップS13以降の処理を実行する。一方で、燃料電池システム100が、上述した起動運転中や、燃料電池34が発電している発電運転中、燃料電池34の発電を停止している運転停止中である場合には、制御装置15は、ステップS13以降の処理を実行しない。   In step S12, when the control device 15 determines that the fuel cell system 100 is on standby (step S12: YES), the control device 15 advances the program to step S13. On the other hand, when the control device 15 determines that the fuel cell system 100 is not in operation standby (step S12: NO), the process of step S12 is repeated. The operation standby state is a state before the start-up operation in preparation for power generation in the fuel cell 34 and a standby state in which power generation in the fuel cell 34 is stopped. In this way, only when the fuel cell system 100 is on standby, the control device 15 executes the processes after step S13. On the other hand, when the fuel cell system 100 is in the start-up operation described above, in the power generation operation in which the fuel cell 34 is generating power, or in the operation stop in which the power generation of the fuel cell 34 is stopped, the control device 15 Does not execute the processing after step S13.

ステップS13において、制御装置15は、燃料電池温度検出センサ34dからの検出結果に基づいて、燃料電池34の温度が着火温度(例えば、300℃)より低く、且つ改質部温度センサ33aからの検出結果に基づいて、改質部33の温度がコーキング発生温度(例えば100℃)より低いと判断した場合には(ステップS13:YES)、プログラムをステップS21に進める。一方で、制御装置15は、燃料電池34の温度が着火温度以上であり、又は改質部33の温度がコーキング発生温度以上であると判断した場合には(ステップS13:NO)、ステップS13の処理を繰り返す。なお、燃料電池34の温度が着火温度よりも低い場合には、燃料流路34bを通過したアノードオフガス(改質用原料)が燃焼部36で自然に着火しない。また、改質部33の温度がコーキング発生温度よりも低い場合には、改質部33に改質用原料が供給されたとしても、改質部33において改質用原料によるコーキングの発生が抑制される。   In step S13, based on the detection result from the fuel cell temperature detection sensor 34d, the control device 15 detects that the temperature of the fuel cell 34 is lower than the ignition temperature (for example, 300 ° C.) and the reforming unit temperature sensor 33a. If it is determined that the temperature of the reforming unit 33 is lower than the coking generation temperature (for example, 100 ° C.) based on the result (step S13: YES), the program proceeds to step S21. On the other hand, when the control device 15 determines that the temperature of the fuel cell 34 is equal to or higher than the ignition temperature, or the temperature of the reforming unit 33 is equal to or higher than the coking occurrence temperature (step S13: NO), the control device 15 Repeat the process. When the temperature of the fuel cell 34 is lower than the ignition temperature, the anode off gas (reforming raw material) that has passed through the fuel flow path 34 b does not spontaneously ignite in the combustion unit 36. Further, when the temperature of the reforming section 33 is lower than the coking generation temperature, even if the reforming raw material is supplied to the reforming section 33, the occurrence of coking by the reforming raw material is suppressed in the reforming section 33. Is done.

ステップS21において、制御装置15は、カソードエアブロワ11c1を駆動させて、カソードエアの燃料電池34への供給を開始する。このステップS21の処理によって、燃焼触媒28へのカソードエアの供給が開始される。   In step S21, the control device 15 drives the cathode air blower 11c1 to start supplying cathode air to the fuel cell 34. By the processing in step S21, supply of cathode air to the combustion catalyst 28 is started.

ステップS22において、制御装置15は、燃焼触媒ヒータ28aをONする。このステップS22の処理によって、燃焼触媒28は、触媒の活性温度に向かって昇温する。   In step S22, the control device 15 turns on the combustion catalyst heater 28a. By the process of step S22, the combustion catalyst 28 is raised in temperature toward the activation temperature of the catalyst.

ステップS23において、制御装置15は、出口ガス温度センサ28bの検出結果に基づいて、燃焼触媒出口ガス温度が触媒活性温度(例えば200℃)以上であると判断した場合には(ステップS23:YES)、プログラムをステップS24に進める。一方で、制御装置15は、燃焼触媒出口ガス温度が触媒活性温度よりも低いと判断した場合には(ステップS23:NO)、ステップS23の処理を繰り返す。なお、燃焼触媒出口ガス温度が触媒活性温度以上である場合には、燃焼触媒28の表面が触媒の活性温度以上となっていて、燃焼触媒28において可燃成分が燃焼可能となっている。   In step S23, when the control device 15 determines that the combustion catalyst outlet gas temperature is equal to or higher than the catalyst activation temperature (for example, 200 ° C.) based on the detection result of the outlet gas temperature sensor 28b (step S23: YES). Then, the program proceeds to step S24. On the other hand, when it is determined that the combustion catalyst outlet gas temperature is lower than the catalyst activation temperature (step S23: NO), the control device 15 repeats the process of step S23. When the combustion catalyst outlet gas temperature is equal to or higher than the catalyst activation temperature, the surface of the combustion catalyst 28 is equal to or higher than the catalyst activation temperature, and the combustion catalyst 28 can combust combustible components.

ステップS24において、制御装置15は、原料ポンプ11a2を駆動させて、改質用原料の改質部33への供給を開始させることにより、燃焼触媒28の表面を昇温させる昇温処理を開始させる。このステップS24の処理において、改質部33に供給された改質用原料は、改質部33において改質されず、燃料電池34において発電に使用されず、燃焼部36において燃焼されない。このため、可燃成分が多量に含まれるアノードオフガスが燃焼触媒28に供給され、このアノードオフガスが燃焼触媒28において触媒反応によって燃焼されて、燃焼触媒28において多量の燃焼熱が発生する。原料ポンプ11a2は、燃焼触媒28の表面温度が第一温度勾配α以上で昇温するように、改質用原料を供給する。なお、第一温度勾配αとは、単位時間Δtあたりの温度変化Δαを、前記単位時間Δtで除した値(α=Δα/Δt(図2示))であり、例えば10℃/sである。燃焼触媒28の表面温度が第一温度勾配α以上のような急激な温度変化で昇温すると、燃焼触媒28の表面を被覆しているシリカ被膜が確実に損傷する。   In step S24, the control device 15 starts the temperature raising process for raising the temperature of the surface of the combustion catalyst 28 by driving the raw material pump 11a2 and starting the supply of the raw material for reforming to the reforming unit 33. . In the process of step S24, the reforming raw material supplied to the reforming unit 33 is not reformed in the reforming unit 33, is not used for power generation in the fuel cell 34, and is not burned in the combustion unit 36. For this reason, the anode off-gas containing a large amount of combustible components is supplied to the combustion catalyst 28, and this anode off-gas is combusted by the catalytic reaction in the combustion catalyst 28, and a large amount of combustion heat is generated in the combustion catalyst 28. The raw material pump 11a2 supplies the reforming raw material so that the surface temperature of the combustion catalyst 28 is raised at a first temperature gradient α or higher. The first temperature gradient α is a value obtained by dividing the temperature change Δα per unit time Δt by the unit time Δt (α = Δα / Δt (shown in FIG. 2)), for example, 10 ° C./s. . When the temperature of the surface of the combustion catalyst 28 is increased by a rapid temperature change such as the first temperature gradient α or more, the silica coating covering the surface of the combustion catalyst 28 is surely damaged.

ステップS31において、制御装置15は、出口ガス温度センサ28bの検出結果に基づいて、燃焼触媒出口ガス温度が規定昇温温度(例えば400℃)以上であると判断した場合には(ステップS31:YES)、プログラムをステップS32に進める。一方で、制御装置15は、燃焼触媒出口ガス温度が規定昇温温度より低いと判断した場合には(ステップS31:NO)、ステップS31の処理を繰り返す。なお、燃焼触媒出口ガス温度と燃焼触媒28の表面温度との間には相関関係が有る。このため、燃焼触媒出口ガス温度が規定昇温温度に達した場合には、燃焼触媒28の表面温度は、図2に示す第二温度T2(例えば800℃)以上に昇温している。このように、燃焼触媒28の表面温度が、第二温度T2以上に昇温すると、燃焼触媒28の表面を被覆しているシリカ被膜が確実に損傷する。   In step S31, when the control device 15 determines that the combustion catalyst outlet gas temperature is equal to or higher than a specified temperature increase temperature (for example, 400 ° C.) based on the detection result of the outlet gas temperature sensor 28b (step S31: YES). ), The program proceeds to step S32. On the other hand, when the control device 15 determines that the combustion catalyst outlet gas temperature is lower than the specified temperature increase temperature (step S31: NO), the process of step S31 is repeated. There is a correlation between the combustion catalyst outlet gas temperature and the surface temperature of the combustion catalyst 28. For this reason, when the combustion catalyst outlet gas temperature reaches the specified temperature rise temperature, the surface temperature of the combustion catalyst 28 is raised to the second temperature T2 (for example, 800 ° C.) or more shown in FIG. Thus, when the surface temperature of the combustion catalyst 28 is raised to the second temperature T2 or higher, the silica film covering the surface of the combustion catalyst 28 is surely damaged.

ステップS32において、制御装置15は、原料ポンプ11a2を停止させて、改質用原料の改質部33への供給を停止させる。このステップS32の処理によって、可燃成分が多量に含まれるアノードオフガスの燃焼触媒28への供給が停止され、燃焼触媒28における燃焼熱の発生が停止される。   In step S32, the control device 15 stops the raw material pump 11a2, and stops the supply of the raw material for reforming to the reforming unit 33. By the processing in step S32, the supply of the anode off gas containing a large amount of combustible components to the combustion catalyst 28 is stopped, and the generation of combustion heat in the combustion catalyst 28 is stopped.

ステップS33において、制御装置15は、燃焼触媒ヒータ28aをOFFすることにより、燃焼触媒28の表面を降温させる降温処理を開始させる。このステップS33の処理によって、燃焼触媒ヒータ28aによる燃焼触媒28への熱の供給が停止されて、カソードエアブロワ11c1によってカソードエアが燃焼触媒28に供給されて、燃焼触媒28の表面は冷却されて降温する。カソードエアブロワ11c1は、燃焼触媒28の表面温度が第二温度勾配β未満で降温するように、カソードエアを供給する。なお、第二温度勾配βとは、単位時間Δtあたりの温度変化Δβを、前記単位時間Δtで除した値(β=Δβ/Δt(図2示))であり、例えば−10℃/sである。燃焼触媒28の表面温度が第二温度勾配β未満のような急激な温度変化で降温すると、燃焼触媒28の表面を被覆しているシリカ被膜が確実に損傷する。なお、温度変化Δβを絶対値でとった場合には、カソードエアブロワ11c1は、燃焼触媒28の表面温度が第二温度勾配β以上で降温するように、カソードエアを供給する。   In step S33, the control device 15 starts a temperature lowering process for lowering the temperature of the combustion catalyst 28 by turning off the combustion catalyst heater 28a. By the process of step S33, the supply of heat to the combustion catalyst 28 by the combustion catalyst heater 28a is stopped, the cathode air is supplied to the combustion catalyst 28 by the cathode air blower 11c1, and the surface of the combustion catalyst 28 is cooled. Lower the temperature. The cathode air blower 11c1 supplies cathode air so that the surface temperature of the combustion catalyst 28 falls below the second temperature gradient β. The second temperature gradient β is a value obtained by dividing the temperature change Δβ per unit time Δt by the unit time Δt (β = Δβ / Δt (shown in FIG. 2)), for example, at −10 ° C./s. is there. If the temperature of the surface of the combustion catalyst 28 is lowered by a rapid temperature change such as less than the second temperature gradient β, the silica film covering the surface of the combustion catalyst 28 is surely damaged. When the temperature change Δβ is taken as an absolute value, the cathode air blower 11c1 supplies the cathode air so that the surface temperature of the combustion catalyst 28 falls with a second temperature gradient β or more.

ステップS41において、制御装置15は、出口ガス温度センサ28bの検出結果に基づいて、燃焼触媒出口ガス温度が規定降温温度(例えば250℃)以下であると判断した場合には(ステップS41:YES)、プログラムをステップS42に進める。一方で、制御装置15は、燃焼触媒出口ガス温度が規定降温温度よりも高いと判断した場合には(ステップS41:NO)、ステップS41の処理を繰り返す。なお、燃焼触媒出口ガス温度が規定降温温度に達した場合には、燃焼触媒28の表面温度は、図2に示す第一温度T1(例えば250℃)以下に降温している。燃焼触媒28の表面温度が、第一温度T1以下に降温すると、燃焼触媒28の表面を被覆しているシリカ被膜が確実に損傷する。   In step S41, when the control device 15 determines that the combustion catalyst outlet gas temperature is equal to or lower than a specified temperature drop temperature (for example, 250 ° C.) based on the detection result of the outlet gas temperature sensor 28b (step S41: YES). Then, the program proceeds to step S42. On the other hand, when it is determined that the combustion catalyst outlet gas temperature is higher than the specified temperature drop temperature (step S41: NO), the control device 15 repeats the process of step S41. When the combustion catalyst outlet gas temperature reaches the specified temperature drop temperature, the surface temperature of the combustion catalyst 28 has fallen below the first temperature T1 (for example, 250 ° C.) shown in FIG. When the surface temperature of the combustion catalyst 28 falls below the first temperature T1, the silica coating covering the surface of the combustion catalyst 28 is surely damaged.

ステップS42において、制御装置15は、カウンタを1加算する。
ステップS43において、制御装置15は、カウンタが規定回数(例えば5回)を越えたと判断した場合には(ステップS43:YES)、プログラムをステップS44に進める。一方で、制御装置15は、カウンタが規定回数を越えていないと判断した場合には(ステップS43:NO)、プログラムをステップS22に戻す。このように、カウンタが規定回数を超えるまで、ステップS22〜ステップS41の処理が規定回数繰り返される。これにより、燃焼触媒28の表面が急激な昇温と降温を繰り返し、燃焼触媒28の表面を被覆しているシリカ被膜が十分に損傷する。この結果、このシリカ被膜に亀裂が入り、又はこのシリカ被膜が燃焼触媒28の表面から剥がれ落ちる。
In step S42, the control device 15 adds 1 to the counter.
In step S43, if the control device 15 determines that the counter has exceeded a specified number of times (for example, 5 times) (step S43: YES), the control device 15 advances the program to step S44. On the other hand, when the control device 15 determines that the counter does not exceed the specified number of times (step S43: NO), the control device 15 returns the program to step S22. In this way, the processes in steps S22 to S41 are repeated a specified number of times until the counter exceeds the specified number. As a result, the surface of the combustion catalyst 28 is repeatedly heated and lowered repeatedly, and the silica coating covering the surface of the combustion catalyst 28 is sufficiently damaged. As a result, the silica coating is cracked or the silica coating is peeled off from the surface of the combustion catalyst 28.

ステップS44において、制御装置15は、カソードエアブロワ11c1によるカソードエアの供給を停止させる。   In step S44, the control device 15 stops the supply of cathode air by the cathode air blower 11c1.

(本実施形態の効果)
以上の説明から明らかなように、制御装置15(燃焼触媒回復部)は、図2に示すように、急激な温度変化を燃焼触媒28に与えることにより、燃焼触媒28を被覆して触媒反応を阻害するシリカ被膜を損傷させる。これによれば、燃焼触媒28を被覆しているシリカ被膜が損傷して、このシリカ被膜に亀裂が入り、又はこのシリカ被膜が燃焼触媒28から剥がれ落ちる。このため、燃焼触媒28の表面が燃焼排ガスと接触できるようになり、燃焼触媒28の触媒反応が回復する。
(Effect of this embodiment)
As is apparent from the above description, the control device 15 (combustion catalyst recovery unit) applies a sudden temperature change to the combustion catalyst 28 as shown in FIG. Damage to the impairing silica coating. According to this, the silica coating covering the combustion catalyst 28 is damaged, the silica coating is cracked, or the silica coating is peeled off from the combustion catalyst 28. For this reason, the surface of the combustion catalyst 28 can come into contact with the combustion exhaust gas, and the catalytic reaction of the combustion catalyst 28 is recovered.

制御装置15(燃焼触媒回復部)は、原料ポンプ11a2(改質用原料供給部)によって改質用原料を改質部33に供給して(図3のステップS24)、燃焼触媒28においてアノードオフガスに含まれる可燃成分を燃焼させることにより、燃焼触媒28を昇温させる。これによれば、可燃成分の燃焼速度が速く、可燃成分の燃焼効率も高い触媒反応によって可燃成分が燃焼されるので、燃焼触媒28の表面は急激な温度勾配で昇温し、燃焼触媒28を被覆して触媒反応を阻害するシリカ被膜は確実に損傷する。   The control device 15 (combustion catalyst recovery unit) supplies the reforming raw material to the reforming unit 33 by the raw material pump 11a2 (reforming raw material supply unit) (step S24 in FIG. 3). The combustion catalyst 28 is heated by burning the combustible components contained in the catalyst. According to this, since the combustible component is burned by a catalytic reaction in which the combustion speed of the combustible component is high and the combustion efficiency of the combustible component is high, the temperature of the surface of the combustion catalyst 28 rises with a rapid temperature gradient, The silica coating that coats and inhibits the catalytic reaction is reliably damaged.

制御装置15(燃焼触媒回復部)は、カソードエアブロワ11c1(酸化剤ガス供給部)によってカソードエア(酸化剤ガス)を燃焼触媒28に供給することにより、燃焼触媒28を降温させる。これによれば、燃焼触媒28の昇温時だけでなく、燃焼触媒28の降温時においても、急激な温度変化を燃焼触媒28に与えることができ、燃焼触媒28を被覆しているシリカ被膜は、より確実に損傷する。また、燃焼触媒28を被覆しているシリカ被膜は、より短時間で損傷する。   The control device 15 (combustion catalyst recovery unit) lowers the temperature of the combustion catalyst 28 by supplying cathode air (oxidant gas) to the combustion catalyst 28 by the cathode air blower 11c1 (oxidant gas supply unit). According to this, not only when the temperature of the combustion catalyst 28 is raised but also when the temperature of the combustion catalyst 28 is lowered, a sudden temperature change can be given to the combustion catalyst 28, and the silica film covering the combustion catalyst 28 can be obtained. Damage more reliably. Further, the silica film covering the combustion catalyst 28 is damaged in a shorter time.

制御装置15(燃焼触媒回復部)は、燃焼部36においてアノードオフガスが着火しない条件を満たす場合、つまり、燃料電池34の温度が着火温度より低い場合に(図3のステップS13でYESと判断)、原料ポンプ11a2(改質用原料供給部)によって改質用原料を改質部33に供給して、燃焼触媒28においてアノードオフガスを燃焼させて、燃焼触媒28の表面を昇温させる昇温処理を実行する。これによれば、燃焼部36においてアノードオフガスが燃焼されずに、可燃成分が多量に含まれるアノードオフガスが燃焼触媒28に供給される。そして、燃焼部36においてアノードオフガスを燃焼させた場合と比較して、多量の可燃成分が含まれるアノードオフガスが燃焼触媒28において触媒反応によって燃焼される。その結果、燃焼触媒28において多量の燃焼熱が発生し、燃焼触媒28の表面が急激な温度勾配で昇温される。このため、燃焼触媒28を被覆して触媒反応を阻害するシリカ被膜はより確実に損傷し、より確実に燃焼触媒28の触媒反応は回復する。   The control device 15 (combustion catalyst recovery unit) determines that the anode off gas does not ignite in the combustion unit 36, that is, if the temperature of the fuel cell 34 is lower than the ignition temperature (determined as YES in step S13 in FIG. 3). The temperature raising process for raising the temperature of the surface of the combustion catalyst 28 by supplying the reforming raw material to the reforming unit 33 by the raw material pump 11a2 (reforming raw material supply unit) and burning the anode off-gas in the combustion catalyst 28 Execute. According to this, the anode off gas containing a large amount of combustible components is supplied to the combustion catalyst 28 without burning the anode off gas in the combustion section 36. Then, compared with the case where the anode off gas is burned in the combustion unit 36, the anode off gas containing a large amount of combustible components is burned by the catalytic reaction in the combustion catalyst 28. As a result, a large amount of combustion heat is generated in the combustion catalyst 28, and the temperature of the surface of the combustion catalyst 28 is raised with a rapid temperature gradient. For this reason, the silica film which coat | covers the combustion catalyst 28 and inhibits a catalytic reaction is damaged more reliably, and the catalytic reaction of the combustion catalyst 28 recovers more reliably.

制御装置15(燃焼触媒回復部)は、改質部33の温度が、改質用原料による改質部33へのコーキングが発生しない温度である場合に(図3のステップS13でYESと判断)、原料ポンプ11a2(改質用原料供給部)によって改質用原料を改質部33に供給して、燃焼触媒28においてアノードオフガスを燃焼させて、燃焼触媒28を昇温させる昇温処理を実行する。これによれば、改質部33への改質用原料の供給に伴う、改質部の33コーキングの発生が抑制される。   The control device 15 (combustion catalyst recovery unit) determines that the temperature of the reforming unit 33 is a temperature at which coking of the reforming material to the reforming unit 33 does not occur (determined as YES in step S13 of FIG. 3). Then, the raw material pump 11a2 (reforming raw material supply unit) supplies the reforming raw material to the reforming unit 33, burns the anode off-gas in the combustion catalyst 28, and executes the temperature raising process for raising the temperature of the combustion catalyst 28. To do. According to this, the occurrence of 33 coking in the reforming unit accompanying the supply of the reforming raw material to the reforming unit 33 is suppressed.

制御装置15(燃焼触媒回復部)は、燃料電池34における発電が停止している運転待機中に(図3のステップS12でYESと判断)、急激な温度変化を燃焼触媒28に与える「燃焼触媒回復処理」(ステップS21以降の処理)を実行する。これによれば、燃料電池34の起動運転中に「燃焼触媒回復処理」が実行される場合と比較して、燃料電池34の起動が遅くならない。また、燃焼触媒28の温度が燃料電池34の発電中と比較して低下している運転待機中に、燃焼触媒28が昇温されるので、燃焼触媒28の温度上昇勾配が急となり、燃焼触媒28を被覆して触媒反応を阻害するシリカ被膜はより確実に損傷する。   The control device 15 (combustion catalyst recovery unit) gives an abrupt temperature change to the combustion catalyst 28 during operation standby in which power generation in the fuel cell 34 is stopped (YES in step S12 in FIG. 3). "Recovery process" (process after step S21) is executed. According to this, the startup of the fuel cell 34 is not delayed compared to the case where the “combustion catalyst recovery process” is executed during the startup operation of the fuel cell 34. Further, since the temperature of the combustion catalyst 28 is raised during the operation standby in which the temperature of the combustion catalyst 28 is lower than that during the power generation of the fuel cell 34, the temperature rising gradient of the combustion catalyst 28 becomes steep and the combustion catalyst 28 The silica coating that coats 28 and inhibits the catalytic reaction is more reliably damaged.

(第二実施形態の燃焼触媒回復処理)
以下に、第二実施形態の「燃焼触媒回復処理」について、第一実施形態の「燃焼触媒回復処理」と異なる点について説明する。第二実施形態の「燃焼触媒回復処理」では、燃焼触媒28においてアノードオフガスに含まれる可燃成分を燃焼させて燃焼触媒28を昇温させる代わりに、燃焼触媒ヒータ28aで直接燃焼触媒28を昇温させる。
以下、図4に示すフローチャートを用いて、第二実施形態の「燃焼触媒回復処理」について詳細に説明する。
(Combustion catalyst recovery process of the second embodiment)
The difference between the “combustion catalyst recovery process” of the second embodiment and the “combustion catalyst recovery process” of the first embodiment will be described below. In the “combustion catalyst recovery process” of the second embodiment, instead of burning the combustible component contained in the anode off-gas in the combustion catalyst 28 to raise the temperature of the combustion catalyst 28, the temperature of the combustion catalyst 28 is directly raised by the combustion catalyst heater 28a. Let
Hereinafter, the “combustion catalyst recovery process” of the second embodiment will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. 4.

燃料電池システム100に電源が投入されると、図4に示すように、プログラムはステップS111に進む。ステップS111、ステップS112の処理は、それぞれ、第一実施形態の図3に示すステップS11、ステップS12の処理と同様の処理である。   When the fuel cell system 100 is powered on, the program proceeds to step S111 as shown in FIG. The processing of step S111 and step S112 is the same processing as the processing of step S11 and step S12 shown in FIG. 3 of the first embodiment, respectively.

制御装置15は、ステップS112でYESと判断すると、ステップS122において、燃焼触媒ヒータ28aをONすることにより、燃焼触媒28の表面を昇温させる昇温処理を開始させる。燃焼触媒ヒータ28aは、燃焼触媒28の表面温度が上述の第一温度勾配α以上で昇温するように、燃焼触媒28を加熱する。燃焼触媒28の表面温度が第一温度勾配α以上のような急激な温度変化で昇温すると、燃焼触媒28を被覆しているシリカ被膜が確実に損傷する。このステップS122の処理によって、燃焼触媒28は、第一温度T1以下の温度から第二温度T2(図2示)に向かって昇温する。   When the determination is YES in step S112, the control device 15 turns on the combustion catalyst heater 28a in step S122, thereby starting a temperature raising process for raising the temperature of the surface of the combustion catalyst 28. The combustion catalyst heater 28a heats the combustion catalyst 28 so that the surface temperature of the combustion catalyst 28 rises above the first temperature gradient α. When the surface temperature of the combustion catalyst 28 is increased by a rapid temperature change such as the first temperature gradient α or more, the silica coating covering the combustion catalyst 28 is surely damaged. By the process of step S122, the combustion catalyst 28 is heated from the temperature equal to or lower than the first temperature T1 toward the second temperature T2 (shown in FIG. 2).

ステップS123において、制御装置15は、出口ガス温度センサ28bの検出結果に基づいて、燃焼触媒出口ガス温度が規定昇温温度(例えば400℃)以上であると判断した場合には(ステップS123:YES)、プログラムをステップS133に進める。一方で、制御装置15は、燃焼触媒出口ガス温度が規定昇温温度より低いと判断した場合には(ステップS123:NO)、ステップS123の処理を繰り返す。なお、燃焼触媒出口ガス温度が規定昇温温度に達した場合には、燃焼触媒28の表面温度は、図2に示す第二温度T2(例えば800℃)以上に昇温している。燃焼触媒28の表面温度が、第二温度T2以上に昇温すると、燃焼触媒28の表面を被覆しているシリカ被膜が確実に損傷する。   In step S123, when the control device 15 determines that the combustion catalyst outlet gas temperature is equal to or higher than a specified temperature increase temperature (for example, 400 ° C.) based on the detection result of the outlet gas temperature sensor 28b (step S123: YES). ), The program proceeds to step S133. On the other hand, when the control device 15 determines that the combustion catalyst outlet gas temperature is lower than the specified temperature increase temperature (step S123: NO), the process of step S123 is repeated. When the combustion catalyst outlet gas temperature reaches the specified temperature rise temperature, the surface temperature of the combustion catalyst 28 is raised to a second temperature T2 (for example, 800 ° C.) or higher shown in FIG. When the surface temperature of the combustion catalyst 28 rises to the second temperature T2 or higher, the silica film covering the surface of the combustion catalyst 28 is surely damaged.

ステップS133において、制御装置15は、燃焼触媒ヒータ28aをOFFする。このステップS133の処理によって、燃焼触媒ヒータ28aによる燃焼触媒28への熱の供給が停止される。   In step S133, the control device 15 turns off the combustion catalyst heater 28a. By the process of step S133, the supply of heat to the combustion catalyst 28 by the combustion catalyst heater 28a is stopped.

ステップS134において、制御装置15は、カソードエアブロワ11c1を駆動させて、カソードエアの燃料電池34への供給を開始することにより、燃焼触媒28の表面を降温させる降温処理を開始させる。このステップS134の処理によって、カソードエアが燃焼触媒28に供給されて、燃焼触媒28の表面は冷却されて降温する。カソードエアブロワ11c1は、燃焼触媒28の表面温度が上述の第二温度勾配β未満で降温するように、カソードエアを供給する。燃焼触媒28の表面温度が第二温度勾配β未満のような急激な温度変化で降温すると、燃焼触媒28の表面を被覆しているシリカ被膜が確実に損傷する。   In step S134, the control device 15 starts the temperature lowering process for lowering the temperature of the combustion catalyst 28 by driving the cathode air blower 11c1 and starting the supply of the cathode air to the fuel cell 34. Through the processing in step S134, cathode air is supplied to the combustion catalyst 28, and the surface of the combustion catalyst 28 is cooled and the temperature is lowered. The cathode air blower 11c1 supplies the cathode air so that the surface temperature of the combustion catalyst 28 falls below the second temperature gradient β. If the temperature of the surface of the combustion catalyst 28 is lowered by a rapid temperature change such as less than the second temperature gradient β, the silica film covering the surface of the combustion catalyst 28 is surely damaged.

ステップS141において、制御装置15は、出口ガス温度センサ28bの検出結果に基づいて、燃焼触媒出口ガス温度が規定降温温度(例えば250℃)以下であると判断した場合には(ステップS141:YES)、プログラムをステップS142に進める。一方で、制御装置15は、燃焼触媒出口ガス温度が規定降温温度よりも高いと判断した場合には(ステップS141:NO)、ステップS141の処理を繰り返す。なお、燃焼触媒出口ガス温度が規定降温温度に達した場合には、燃焼触媒28の表面温度は、図2に示す第一温度T1(例えば250℃)以下に降温する。燃焼触媒28の表面温度が、第一温度T1以下に降温すると、燃焼触媒28の表面を被覆しているシリカ被膜が確実に損傷する。   In step S141, when the control device 15 determines that the combustion catalyst outlet gas temperature is equal to or lower than a specified temperature drop temperature (for example, 250 ° C.) based on the detection result of the outlet gas temperature sensor 28b (step S141: YES). Then, the program proceeds to step S142. On the other hand, when it is determined that the combustion catalyst outlet gas temperature is higher than the specified temperature drop temperature (step S141: NO), the control device 15 repeats the process of step S141. When the combustion catalyst outlet gas temperature reaches the specified temperature drop temperature, the surface temperature of the combustion catalyst 28 is lowered to a first temperature T1 (for example, 250 ° C.) or less shown in FIG. When the surface temperature of the combustion catalyst 28 falls below the first temperature T1, the silica coating covering the surface of the combustion catalyst 28 is surely damaged.

ステップS142、ステップS143、ステップS144の処理は、それぞれ、第一実施形態の図3に示すステップS42、ステップS43、ステップS44の処理と同様の処理である。但し、ステップS143において、カウンタが規定回数を超えた場合には、プログラムはステップS111に戻り、カウンタが規定回数を越えていない場合には、プログラムは、ステップS144に進む。このような、ステップS142〜ステップS144の処理によって、ステップS122〜ステップS141の処理が規定回数繰り返される。これにより、燃焼触媒28の表面が急激な昇温と降温を繰り返し、燃焼触媒28の表面を被覆しているシリカ被膜が十分に損傷する。この結果、このシリカ被膜に亀裂が入り、又はこのシリカ被膜が燃焼触媒28の表面から剥がれ落ちる。   The processes of step S142, step S143, and step S144 are the same as the processes of step S42, step S43, and step S44 shown in FIG. 3 of the first embodiment, respectively. However, in step S143, if the counter exceeds the specified number of times, the program returns to step S111. If the counter does not exceed the specified number of times, the program proceeds to step S144. By such processing of step S142 to step S144, the processing of step S122 to step S141 is repeated a specified number of times. As a result, the surface of the combustion catalyst 28 is repeatedly heated and lowered repeatedly, and the silica coating covering the surface of the combustion catalyst 28 is sufficiently damaged. As a result, the silica coating is cracked or the silica coating is peeled off from the surface of the combustion catalyst 28.

以上の説明から明らかなように、制御装置15(燃焼触媒回復部)は、燃焼触媒ヒータ28aによって燃焼触媒28を加熱することにより、燃焼触媒28を昇温させる。これによれば、燃焼触媒28は確実に昇温し、燃焼触媒28を被覆して触媒反応を阻害するシリカ被膜は確実に損傷する。また、電気式の燃焼触媒ヒータ28aによって、燃焼触媒28を昇温させているので、燃焼触媒28を昇温させるために改質用原料が消費されない。また、電気料金が安い時間帯の電力、例えば、深夜電力を燃焼触媒ヒータ28aに用いれば、低コストで燃焼触媒28の触媒反応を回復させることができる。   As is apparent from the above description, the control device 15 (combustion catalyst recovery unit) heats the combustion catalyst 28 by the combustion catalyst heater 28a, thereby raising the temperature of the combustion catalyst 28. According to this, the temperature of the combustion catalyst 28 is reliably increased, and the silica coating that covers the combustion catalyst 28 and inhibits the catalytic reaction is surely damaged. Further, since the temperature of the combustion catalyst 28 is raised by the electric combustion catalyst heater 28a, the reforming raw material is not consumed to raise the temperature of the combustion catalyst 28. Moreover, if electric power in a time zone with a low electricity bill, for example, midnight electric power, is used for the combustion catalyst heater 28a, the catalytic reaction of the combustion catalyst 28 can be recovered at low cost.

(別の実施形態)
以上説明した第一実施形態の「燃焼触媒回復処理」では、燃焼部36においてアノードオフガスが着火しない条件を満たす場合に(図3のステップS13においてYES判断)、原料ポンプ11a2によって改質用原料を改質部33に供給して、燃焼部36においてアノードオフガスを着火させずに、燃焼触媒28においてアノードオフガスに含まれる可燃成分を燃焼させて、燃焼触媒28を昇温させている。しかし、燃焼部36においてアノードオフガスを燃焼させて、燃焼触媒28において燃焼排ガス中に含まれる可燃成分を燃焼させて、燃焼触媒28を昇温させる実施形態であっても差し支え無い。
(Another embodiment)
In the “combustion catalyst recovery process” of the first embodiment described above, when the condition that the anode off gas does not ignite in the combustion section 36 is satisfied (YES determination in step S13 in FIG. 3), the raw material for reforming is supplied by the raw material pump 11a2. The fuel is supplied to the reforming unit 33, and the combustible component is combusted in the combustion catalyst 28 without igniting the anode off-gas in the combustion unit 36, thereby raising the temperature of the combustion catalyst 28. However, there may be an embodiment in which the anode off gas is combusted in the combustion unit 36 and the combustible component contained in the combustion exhaust gas is combusted in the combustion catalyst 28 to raise the temperature of the combustion catalyst 28.

以上説明した実施形態では、燃焼触媒28の昇温と降温を規定回数繰り返して、燃焼触媒28の表面を被覆するシリカ被膜を損傷させている。しかし、燃焼触媒28の昇温と降温を1回だけ行うことにより、燃焼触媒28の表面を被覆するシリカ被膜を損傷させる実施形態であっても差し支え無い。また、燃焼触媒28の表面温度が第一温度T1以下である状態において、燃焼触媒28の表面温度を第二温度T2以上に第一温度勾配α以上の温度勾配で1回だけ昇温させて、燃焼触媒28の表面を被覆するシリカ被膜を損傷させる実施形態であっても差し支え無い。また、燃焼触媒28の表面温度が第二温度T2以上である状態において、燃焼触媒28の表面温度を第一温度T1以下に第二温度勾配β未満の温度勾配で1回だけ降温させて、燃焼触媒28の表面を被覆するシリカ被膜を損傷させる実施形態であっても差し支え無い。   In the embodiment described above, the temperature increase and the temperature decrease of the combustion catalyst 28 are repeated a specified number of times to damage the silica film covering the surface of the combustion catalyst 28. However, there is no problem even in an embodiment in which the silica film covering the surface of the combustion catalyst 28 is damaged by raising and lowering the temperature of the combustion catalyst 28 only once. Further, in a state where the surface temperature of the combustion catalyst 28 is equal to or lower than the first temperature T1, the surface temperature of the combustion catalyst 28 is raised only once with a temperature gradient equal to or higher than the first temperature gradient α to the second temperature T2 or higher, An embodiment in which the silica coating covering the surface of the combustion catalyst 28 is damaged may be used. Further, in the state where the surface temperature of the combustion catalyst 28 is equal to or higher than the second temperature T2, the surface temperature of the combustion catalyst 28 is lowered only once with a temperature gradient less than the second temperature gradient β to the first temperature T1 or less, and combustion An embodiment in which the silica film covering the surface of the catalyst 28 is damaged may be used.

改質用原料としてメタンガスを用いた実施形態であっても差し支え無い。この実施形態では、図3のステップS13における着火温度は例えば400℃であり、ステップS23における触媒活性温度は例えば400℃であり、ステップS31における規定昇温温度は例えば500℃であり、ステップS41における規定降温温度は例えば450℃である。   An embodiment using methane gas as the reforming raw material may be used. In this embodiment, the ignition temperature in step S13 of FIG. 3 is, for example, 400 ° C., the catalyst activation temperature in step S23 is, for example, 400 ° C., the specified temperature increase temperature in step S31 is, for example, 500 ° C., and in step S41 The specified temperature drop temperature is 450 ° C., for example.

以上説明した実施形態では、図3のステップS11や図4のステップS111において、燃料電池システム100の運転時間が、前回「燃焼触媒回復処理」(ステップS21やステップS122以降の処理)を実行してから規定時間を越えた場合に、プログラムがステップS12やステップS112に進み、「燃焼触媒回復処理」が実行される。しかし、燃焼触媒28の触媒反応の低下が検出された場合に、「燃焼触媒回復処理」が実行される実施形態であっても差し支え無い。この実施形態では、例えば、燃焼触媒28の出口から排気されるガス中に含まれる一酸化炭素濃度を検出する一酸化炭素濃度センサ(図示せず)によって、上記ガス中に含まれる一酸化炭素が既定値以上となった場合に、燃焼触媒28の触媒反応の低下が検出される。   In the embodiment described above, in step S11 of FIG. 3 or step S111 of FIG. 4, the operation time of the fuel cell system 100 executes the previous “combustion catalyst recovery process” (the process after step S21 or step S122). When the specified time is exceeded, the program proceeds to step S12 or step S112, and “combustion catalyst recovery process” is executed. However, there may be an embodiment in which the “combustion catalyst recovery process” is executed when a decrease in the catalytic reaction of the combustion catalyst 28 is detected. In this embodiment, for example, carbon monoxide contained in the gas is detected by a carbon monoxide concentration sensor (not shown) that detects the concentration of carbon monoxide contained in the gas exhausted from the outlet of the combustion catalyst 28. When the predetermined value is exceeded, a decrease in the catalytic reaction of the combustion catalyst 28 is detected.

以上説明した実施形態では、「燃焼触媒回復処理」は、燃料電池システム100の運転待機中に実行される。しかし、「燃焼触媒回復処理」が、燃料電池システム100の起動運転中や運転停止中に実行される実施形態であっても差し支え無い。   In the embodiment described above, the “combustion catalyst recovery process” is executed while the fuel cell system 100 is on standby. However, the “combustion catalyst recovery process” may be an embodiment that is executed during start-up operation or shutdown of the fuel cell system 100.

以上説明した実施形態では、昇温処理や降温処理において、燃焼触媒28の表面を昇温又は降温させている。しかし、昇温処理や降温処理において、燃焼触媒28の内部を昇温又は降温させることにより、燃焼触媒28の表面を昇温又は降温させる実施形態であっても差し支え無い。   In the embodiment described above, the temperature of the combustion catalyst 28 is increased or decreased during the temperature increasing process or the temperature decreasing process. However, there may be an embodiment in which the temperature of the surface of the combustion catalyst 28 is raised or lowered by raising or lowering the temperature inside the combustion catalyst 28 in the temperature raising process or the temperature lowering process.

出口ガス温度センサ28bの代わりに、燃焼触媒28の温度を直接検出する燃焼触媒温度センサ(図示せず)を設けても差し支え無い。この実施形態では、図3のステップS23において、制御装置15は、燃焼触媒温度センサからの検出結果に基づいて、燃焼触媒28の表面温度が触媒の活性温度以上であるか否かを判断する。また、図3のステップS31や図4のステップS123において、制御装置15は、燃焼触媒温度センサからの検出結果に基づいて、燃焼触媒28の表面温度が図2に示す第二温度T2以上に昇温しているか否かを判断する。また、図3のステップS41や図4のステップS141において、制御装置15は、燃焼触媒温度センサからの検出結果に基づいて、燃焼触媒28の表面温度が図2に示す第一温度T1以下に降温しているか否かを判断する。   Instead of the outlet gas temperature sensor 28b, a combustion catalyst temperature sensor (not shown) for directly detecting the temperature of the combustion catalyst 28 may be provided. In this embodiment, in step S23 of FIG. 3, the control device 15 determines whether or not the surface temperature of the combustion catalyst 28 is equal to or higher than the activation temperature of the catalyst based on the detection result from the combustion catalyst temperature sensor. In step S31 of FIG. 3 and step S123 of FIG. 4, the control device 15 increases the surface temperature of the combustion catalyst 28 to the second temperature T2 or more shown in FIG. 2 based on the detection result from the combustion catalyst temperature sensor. Determine if it is warm. Further, in step S41 of FIG. 3 or step S141 of FIG. 4, the control device 15 lowers the surface temperature of the combustion catalyst 28 below the first temperature T1 shown in FIG. 2 based on the detection result from the combustion catalyst temperature sensor. Judge whether or not.

以上の説明では、燃焼触媒28の表面を被覆するシリカ被膜を損傷させる実施形態について本発明を説明した。しかし、燃焼触媒28の表面を被覆して触媒反応を阻害する被膜であって、急激な温度変化の付与によって損傷する被膜であれば、本発明の技術的思想は適用可能である。   In the above description, the present invention has been described with respect to an embodiment in which the silica film covering the surface of the combustion catalyst 28 is damaged. However, the technical idea of the present invention can be applied to any coating that covers the surface of the combustion catalyst 28 and inhibits the catalytic reaction and is damaged by applying a sudden temperature change.

原料ポンプ11a2(改質用原料供給部)、11c1…カソードエアブロワ(酸化剤ガス供給部)、15…制御装置(燃焼触媒回復部)、28…燃焼触媒、28a…燃焼触媒ヒータ、33…改質部、33a…改質部温度センサ(改質部温度検出部)、34…燃料電池、36…燃焼部。   Raw material pump 11a2 (reforming raw material supply unit), 11c1 ... cathode air blower (oxidant gas supply unit), 15 ... control device (combustion catalyst recovery unit), 28 ... combustion catalyst, 28a ... combustion catalyst heater, 33 ... modified 33, a reforming part temperature sensor (reforming part temperature detecting part), 34 ... a fuel cell, 36 ... a combustion part.

Claims (7)

改質水と改質用原料とから改質ガスを生成する改質部と、
前記改質部に前記改質用原料を供給する改質用原料供給部と、
前記改質部によって生成された前記改質ガスと酸化剤ガスとにより発電をする燃料電池と、
前記燃料電池から排気される可燃成分を含むアノードオフガスを、酸化剤ガスで燃焼させる燃焼部と、
前記燃焼部から排気される燃焼排ガスが導入されて、前記燃焼排ガス中に含まれる可燃成分を触媒反応によって燃焼させる燃焼触媒と、
急激な温度変化を前記燃焼触媒に与えることにより、前記燃焼触媒を被覆して前記触媒反応を阻害する被膜を損傷させて、前記触媒反応を回復させる燃焼触媒回復部と、を有する燃料電池システム。
A reforming section for generating a reformed gas from the reforming water and the reforming raw material;
A reforming material supply unit for supplying the reforming material to the reforming unit;
A fuel cell that generates electric power from the reformed gas and the oxidant gas generated by the reforming unit;
A combustion section for burning an anode off-gas containing combustible components exhausted from the fuel cell with an oxidant gas;
Combustion catalyst in which combustion exhaust gas exhausted from the combustion section is introduced, and combustible components contained in the combustion exhaust gas are combusted by a catalytic reaction;
A fuel cell system comprising: a combustion catalyst recovery section that recovers the catalytic reaction by applying a rapid temperature change to the combustion catalyst to damage the coating that covers the combustion catalyst and inhibits the catalytic reaction.
前記燃焼触媒回復部は、前記改質用原料供給部によって前記改質用原料を前記改質部に供給して、前記燃焼触媒において前記アノードオフガスに含まれる前記可燃成分を燃焼させることにより、前記燃焼触媒を昇温させる昇温処理を実行して、前記急激な温度変化を前記燃焼触媒に与える請求項1に記載の燃料電池システム。   The combustion catalyst recovery unit supplies the reforming material to the reforming unit by the reforming material supply unit, and burns the combustible component contained in the anode offgas in the combustion catalyst, thereby The fuel cell system according to claim 1, wherein a temperature raising process for raising the temperature of the combustion catalyst is executed, and the sudden temperature change is given to the combustion catalyst. 前記燃焼触媒を加熱する燃焼触媒ヒータを更に有し、
前記燃焼触媒回復部は、前記燃焼触媒ヒータによって前記燃焼触媒を加熱することにより、前記燃焼触媒を昇温させる昇温処理を実行して、前記急激な温度変化を前記燃焼触媒に与える請求項1に記載の燃料電池システム。
A combustion catalyst heater for heating the combustion catalyst;
2. The combustion catalyst recovery unit performs a temperature increasing process for heating the combustion catalyst by heating the combustion catalyst with the combustion catalyst heater, and gives the sudden temperature change to the combustion catalyst. The fuel cell system described in 1.
酸化剤ガスを前記燃焼触媒に供給する酸化剤ガス供給部を更に有し、
前記燃焼触媒回復部は、前記酸化剤ガス供給部によって前記酸化剤ガスを前記燃焼触媒に供給することにより、前記燃焼触媒を降温させる降温処理を実行することにより、前記急激な温度変化を前記燃焼触媒に与える請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
An oxidant gas supply unit for supplying an oxidant gas to the combustion catalyst;
The combustion catalyst recovery unit supplies the oxidant gas to the combustion catalyst by the oxidant gas supply unit, and executes a temperature lowering process for lowering the temperature of the combustion catalyst, thereby causing the rapid temperature change to occur in the combustion The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, which is applied to the catalyst.
前記燃焼触媒回復部は、前記燃焼部において前記アノードオフガスが着火しない条件を満たす場合に、前記改質用原料供給部によって前記改質用原料を前記改質部に供給して、前記燃焼触媒において前記アノードオフガスを燃焼させて、前記燃焼触媒を昇温させる前記昇温処理を実行する請求項2に記載の燃料電池システム。   In the combustion catalyst, the combustion catalyst recovery unit supplies the reforming material to the reforming unit by the reforming material supply unit when the anode off gas does not ignite in the combustion unit. 3. The fuel cell system according to claim 2, wherein the temperature increasing process for increasing the temperature of the combustion catalyst is performed by burning the anode off gas. 前記改質部の温度を検出する改質部温度検出部を更に有し、
前記燃焼触媒回復部は、前記改質部温度検出部によって検出された前記改質部の温度が、前記改質用原料による前記改質部へのコーキングが発生しない温度である場合に、前記昇温処理を実行する請求項2又は請求項5に記載の燃料電池システム。
It further has a reforming unit temperature detection unit for detecting the temperature of the reforming unit,
The combustion catalyst recovery unit increases the temperature when the temperature of the reforming unit detected by the reforming unit temperature detection unit is a temperature at which coking of the reforming material to the reforming unit does not occur. The fuel cell system according to claim 2 or 5, wherein the temperature process is performed.
前記燃焼触媒回復部は、前記燃料電池における前記発電が停止している運転待機中に、前記急激な温度変化を前記燃焼触媒に与える請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の燃料電池システム。   The fuel according to any one of claims 1 to 6, wherein the combustion catalyst recovery unit applies the rapid temperature change to the combustion catalyst during operation standby in which the power generation in the fuel cell is stopped. Battery system.
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