JPH08255625A - Method for stopping power generation of fuel cell - Google Patents

Method for stopping power generation of fuel cell

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JPH08255625A
JPH08255625A JP7084534A JP8453495A JPH08255625A JP H08255625 A JPH08255625 A JP H08255625A JP 7084534 A JP7084534 A JP 7084534A JP 8453495 A JP8453495 A JP 8453495A JP H08255625 A JPH08255625 A JP H08255625A
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JP
Japan
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fuel cell
electrode
cathode electrode
power generation
purge gas
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Application number
JP7084534A
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Japanese (ja)
Inventor
Tadahiko Taniguchi
忠彦 谷口
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH08255625A publication Critical patent/JPH08255625A/en
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
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Abstract

PURPOSE: To prevent the lack of hydrogen during the time when a switch of a power consuming means is closed, and to prevent the over-voltage after cutting the power consuming means, and to restrict the lowering of the fuel cell characteristic at the time of stopping the power generation. CONSTITUTION: When a command for stopping the power generation of a fuel cell is output, the fuel cell is cut from an external load. In the case where flow quality of the purge gas to the anode electrode is expressed with Wa, flow quantity of the purge gas to the cathode electrode is expressed with Wc, and total volume of the purge gas from the supplying point to the inlet of the anode electrode is expressed with Va, and total capacity of the purge gas from the supplying point to the inlet of the cathode electrode is expressed with Vc, the purge gas is supplied to the anode electrode and the cathode electrode so as to satisfy the formula Wa<(Va/Vc).Wc. A power consuming means is connected to the fuel cell so as to consume the excessive power, and when the battery voltage of the fuel cell is lowered to the predetermined lower limit voltage, the power consuming means is cut, and the fuel cell is stopped.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池の停止の際に
アノード電極及びカソード電極にパージガスを供給する
と共に、燃料電池を電力消費手段に接続して燃料電池を
停止するようにした燃料電池の発電停止方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell in which a purge gas is supplied to an anode electrode and a cathode electrode when a fuel cell is stopped and the fuel cell is connected to a power consumption means to stop the fuel cell. Regarding the method of stopping power generation.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、燃料電池は燃料と酸化剤ガスと
の電気化学的反応を利用して電気を得るものであり、そ
の燃料の変換効率の良さや環境への安全性などに優れて
いることから最近では広く注目されている。このような
燃料電池には、その電極構造や材質などの相違により各
種のものがあるが、なかでも電解質としてリン酸を使用
したリン酸型燃料電池は最も実用化が進んでいる。
2. Description of the Related Art Generally, a fuel cell obtains electricity by utilizing an electrochemical reaction between a fuel and an oxidant gas, and has excellent fuel conversion efficiency and safety to the environment. Therefore, it has been widely noticed recently. There are various types of such fuel cells depending on differences in their electrode structures and materials, but among them, phosphoric acid fuel cells using phosphoric acid as an electrolyte are most practically used.

【0003】このリン酸型燃料電池を使用した燃料電池
発電プラントの概略構成を図6に示す。燃料電池本体1
は、背面に水素等の燃料を接触させるためのアノード電
極2と背面に酸素等の酸化剤を接触させるためのカソー
ド電極3とを電解質であるリン酸を含んだマトリクスを
挟んで両側に配置してなる単セルを複数個積層して構成
されている。
FIG. 6 shows a schematic structure of a fuel cell power generation plant using this phosphoric acid fuel cell. Fuel cell body 1
Arranges an anode electrode 2 for contacting a fuel such as hydrogen on the back surface and a cathode electrode 3 for contacting an oxidant such as oxygen on the back surface on both sides with a matrix containing phosphoric acid being an electrolyte therebetween. It is configured by laminating a plurality of single cells formed as described above.

【0004】アノード電極2の前段には改質器4が設け
られ、ここに供給された天然ガスと水蒸気との混合ガス
が改質反応によって水素リッチガスとなり、その下流に
配した流量制御弁5を介してアノード電極2に供給され
る。また、カソード電極3の前段には、圧縮機から供給
された圧縮空気が流量制御弁6を介して供給される。こ
のようにして燃料電池本体1に供給された燃料と空気
は、アノード電極2及びカソード電極3で電気化学反応
を生じ、電気や生成水及び熱となる。
A reformer 4 is provided in front of the anode electrode 2, and the mixed gas of natural gas and steam supplied therein becomes hydrogen-rich gas by the reforming reaction, and a flow control valve 5 arranged downstream thereof is provided. It is supplied to the anode electrode 2 via. Further, the compressed air supplied from the compressor is supplied to the front stage of the cathode electrode 3 through the flow control valve 6. The fuel and air thus supplied to the fuel cell main body 1 cause an electrochemical reaction in the anode electrode 2 and the cathode electrode 3 to become electricity, generated water and heat.

【0005】アノード電極2を出たアノード排ガスは、
アノード出口リン酸吸着器7及びアノード出口凝縮器8
を介して改質器バーナー9に供給される。一方、カソー
ド電極3を出たカソード排ガスは、カソード出口リン酸
吸着器10及びカソード出口凝縮器11を通って同じく
改質器バーナー9に流入する。改質器バーナー9におい
ては、これらアノード排ガス及びカソード排ガスを混合
して、アノード排ガス中の水素などの可燃性ガスを燃焼
させる。この燃焼反応によりアノード排ガスに含まれる
可燃性ガスが消費され、残留ガスは大気へ放出される。
The anode exhaust gas discharged from the anode electrode 2 is
Anode outlet phosphoric acid adsorber 7 and anode outlet condenser 8
And is supplied to the reformer burner 9 via. On the other hand, the cathode exhaust gas that has exited the cathode electrode 3 also flows into the reformer burner 9 through the cathode outlet phosphoric acid adsorber 10 and the cathode outlet condenser 11. In the reformer burner 9, the anode exhaust gas and the cathode exhaust gas are mixed to burn combustible gas such as hydrogen in the anode exhaust gas. The combustible gas contained in the anode exhaust gas is consumed by this combustion reaction, and the residual gas is released to the atmosphere.

【0006】このような燃料電池発電プラントにおいて
は、燃料電池本体1の特性劣化が極力生じないように発
電運転を行い、また発電停止を行うことが必要である。
特に燃料電池本体1の特性が劣化しないような発電停止
方法が検討されている。
In such a fuel cell power generation plant, it is necessary to perform power generation operation and stop power generation so that characteristic deterioration of the fuel cell body 1 does not occur as much as possible.
In particular, a method of stopping power generation that does not deteriorate the characteristics of the fuel cell body 1 has been studied.

【0007】例えば、特開平3−81970号公報に示
されるように、燃料電池発電プラントの停止指令がある
と、燃料電池を外部負荷から遮断し、燃料電池のカソー
ド電極に酸化剤のパージガスを供給すると共に、燃料電
池に電力消費手段を接続して余剰電力を消費し、燃料電
池の電池電圧が予め定めた下限電圧になると電力消費手
段を遮断し、アノード電極に燃料のパージガスを供給す
るようにして、燃料電池の発電停止時に電池電圧が過電
圧にならないように、燃料電池を停止するようにした燃
料電池発電プラントの発電停止方法がある。
For example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-81970, when a fuel cell power plant stop command is issued, the fuel cell is shut off from an external load, and a purge gas of an oxidizer is supplied to the cathode electrode of the fuel cell. At the same time, the power consumption means is connected to the fuel cell to consume the surplus power, and when the cell voltage of the fuel cell reaches a predetermined lower limit voltage, the power consumption means is shut off and the fuel purge gas is supplied to the anode electrode. Then, there is a method of stopping the power generation of the fuel cell power plant in which the fuel cell is stopped so that the cell voltage does not become an overvoltage when the power generation of the fuel cell is stopped.

【0008】この発電停止方法は、図7に示すように、
発電停止信号を時刻t1にあったとすると、これに伴い
燃料電池発電プラントは外部負荷を切り離す。このまま
の状態を継続すると、燃料電池の電極電圧は急上昇して
通常0.8Vセル以上となり、電極触媒のシンクタンク
現象が急速に進み電池の特性劣化が進む。そこで、外部
負荷との切り離しと同時にカソード電極に不活性ガスを
供給すると共に電力消費手段(ダミー抵抗)を燃料電池
に接続する。これによって、カソード電極の残留酸素を
ガスパージし、電力消費手段により燃料電池の電極電圧
が高電圧となるのを抑制する。
This power generation stopping method is as shown in FIG.
Assuming that the power generation stop signal is at time t1, the fuel cell power plant disconnects the external load accordingly. If this state is continued, the electrode voltage of the fuel cell rapidly rises to usually 0.8 V cell or more, the sink tank phenomenon of the electrode catalyst rapidly progresses, and the characteristics of the cell deteriorate. Therefore, at the same time as disconnection from an external load, an inert gas is supplied to the cathode electrode and a power consuming means (dummy resistor) is connected to the fuel cell. As a result, residual oxygen in the cathode electrode is gas-purged and the electrode voltage of the fuel cell is prevented from becoming a high voltage by the power consumption means.

【0009】この状態ではカソード電極に残存する酸素
とアノード電極に供給されている水素とが反応してカソ
ード電極での酸素濃度は徐々に低下する。この反応によ
り発生した電力は電力消費手段で消費されることにな
る。したがって、電極電圧は徐々に低下する。
In this state, oxygen remaining in the cathode electrode reacts with hydrogen supplied to the anode electrode, and the oxygen concentration in the cathode electrode gradually decreases. The power generated by this reaction is consumed by the power consumption means. Therefore, the electrode voltage gradually decreases.

【0010】そして、電極電圧が低下して、電極電圧が
時刻t2に電力消費手段(ダミー抵抗)遮断条件電圧V
1(以下下限電圧という)まで降下したとすると、電力
消費手段を燃料電池から切り離す。この時点でカソード
電極にまだ残存している酸素は、引き続きカソード電極
を不活性ガスでパージして除去することになる。この時
刻t2からアノード電極に不活性ガスを供給開始してア
ノード電極のガスパージを開始することになる。
Then, the electrode voltage lowers, and the electrode voltage changes to the power consumption means (dummy resistor) cutoff condition voltage V at time t2.
If the voltage drops to 1 (hereinafter referred to as the lower limit voltage), the power consumption means is disconnected from the fuel cell. Oxygen still remaining on the cathode electrode at this point will be subsequently removed by purging the cathode electrode with an inert gas. From this time t2, the supply of the inert gas to the anode electrode is started to start the gas purging of the anode electrode.

【0011】ここで、時刻t2で電力消費手段を切り離
すと、電極電圧は数100mV程度上昇する。これは、
電力消費手段の投入では消費できなかった残留酸素がカ
ソード電極へ拡散し、カソード電極の表面の酸素濃度が
上昇するためである。
When the power consuming means is disconnected at time t2, the electrode voltage rises by several hundred mV. this is,
This is because residual oxygen that could not be consumed by turning on the power consumption means diffuses into the cathode electrode, and the oxygen concentration on the surface of the cathode electrode rises.

【0012】すなわち、カソード電極における残存酸素
の燃料電池での電気化学反応により発生する電力を電力
消費手段の投入によって消費する場合は、酸化剤を供給
する溝から電極の反応面までの拡散経路において、酸素
の濃度勾配が生じており、電気化学反応が起こっている
反応面で一番濃度が低く、溝の方向つまり酸素の供給源
の方向が高くなっている。この状態で電力消費手段が切
り離されて電流が遮断されると、酸素ガスは濃度勾配に
したがって拡散し、濃度の低かった反応面では濃度が上
昇し、濃度の高かった溝や電極基板の細孔内では濃度は
低下し均一になろうとする。このため、電力消費手段の
切り離し後は、電力電圧はしばらく上昇し続けることに
なる。一方、電力消費手段が切り離されて電流が遮断さ
れると、電極抵抗による電圧ドロップと活性化分極によ
る電圧ドロップもなくなるので、急激に電極電圧は上昇
することになる。そこで、一般には、電力消費手段を何
度か繰返し投入して、上昇した電圧を許容値以下に抑制
するような発電停止方法が取られている。
That is, when the electric power generated by the electrochemical reaction of the residual oxygen in the cathode electrode in the fuel cell is consumed by turning on the electric power consuming means, in the diffusion path from the groove for supplying the oxidant to the reaction surface of the electrode. The concentration gradient of oxygen is generated, the concentration is the lowest on the reaction surface where the electrochemical reaction is occurring, and the direction of the groove, that is, the direction of the oxygen supply source is high. In this state, when the power consumption means is disconnected and the current is cut off, oxygen gas diffuses according to the concentration gradient, the concentration increases on the reaction surface where the concentration was low, and the groove where the concentration was high or the pores of the electrode substrate Inside, the concentration decreases and tries to become uniform. Therefore, the power voltage continues to rise for a while after the power consuming means is disconnected. On the other hand, when the power consuming means is disconnected and the current is cut off, the voltage drop due to the electrode resistance and the voltage drop due to the activation polarization also disappear, so that the electrode voltage rises rapidly. Therefore, in general, a power generation stopping method is adopted in which the power consumption means is repeatedly turned on several times to suppress the increased voltage to be equal to or less than an allowable value.

【0013】また、商用電力向けの燃料電池発電プラン
トの運転停止や待機運転では、アノード電極に燃料であ
る水素を絶えず供給したまま、電力消費手段の入り切り
で電力電圧を制御している。アノード電極に水素を供給
した状態で電力消費手段を投入するのは、以下の理由に
よる。まず、電力消費手段投入時に流れる電流によっ
て、水素が欠乏状態となることのないようにするためで
あり、高さが数mにも及ぶ積層された燃料電池本体では
上下方向のガス排流が懸念されるので、水素ガスは最低
流量供給されなければならないためである。
Further, when the fuel cell power plant for commercial power is stopped or in standby, the power voltage is controlled by turning on and off the power consuming means while continuously supplying hydrogen as fuel to the anode electrode. The reason for turning on the power consumption means while supplying hydrogen to the anode electrode is as follows. First, hydrogen is not deficient due to the current flowing when the power consumption means is turned on. In the stacked fuel cell main body having a height of several meters, vertical gas discharge may occur. Therefore, the hydrogen gas must be supplied at the lowest flow rate.

【0014】また、カソード電極電圧を正確に測定する
ためである。シンタリングによる触媒の劣化を防止する
ためには、カソード電極電圧を水素標準電極を基準とし
た電圧に対して、0.8V以下に抑制することが必要で
ある。したがって、アノード電極電圧を水素標準電極電
位とほぼ等しい状態とするか、又は水素標準電極に対す
る電位を正確に求めることが必要である。これは水素濃
度を一定に制御した燃料を供給し、その燃料流量を濃度
分極を無視できる程度の十分多く供給することで達成さ
れる。
It is also for accurately measuring the cathode electrode voltage. In order to prevent deterioration of the catalyst due to sintering, it is necessary to suppress the cathode electrode voltage to 0.8 V or less with respect to the voltage based on the hydrogen standard electrode. Therefore, it is necessary to make the anode electrode voltage almost equal to the hydrogen standard electrode potential, or to accurately determine the potential with respect to the hydrogen standard electrode. This is achieved by supplying the fuel whose hydrogen concentration is controlled to be constant and supplying the fuel flow rate at a sufficiently large amount that the concentration polarization can be ignored.

【0015】このように、商用電力の燃料電池発電プラ
ントは発電停止や待機運転において、アノード電極に水
素を供給できる構成になっているが、オンサイト型燃料
電池発電プラントでは、通常、発電停止信号と同時に燃
料の供給を停止するようにしている。これは、オンサイ
ト型燃料電池は都市のビル内に設置することを想定して
おり、特に安全性については十分な対策が必要であるか
らである。
As described above, the commercial power fuel cell power generation plant is configured to be able to supply hydrogen to the anode electrode during power generation stoppage or standby operation. At the same time, the fuel supply is stopped. This is because the on-site fuel cell is supposed to be installed in a city building, and sufficient measures are necessary especially for safety.

【0016】すなわち、発電の停止により燃料の電力へ
の変換量が急激に減少すると、消費されなかった水素量
が急激に増加し、発電停止後はアノード出口の水素量が
急増することになる。これにより、改質器バーナーにお
ける燃焼反応の発熱量も急増し、改質器のバーナーの温
度が急上昇して、改質器に用いられている触媒の劣化機
器配管の損傷を招くおそれがあるからである。このよう
に、オンサイト型燃料電池では発電停止と同時に燃料を
遮断することで安全性を確保している。
That is, when the amount of conversion of fuel into electric power sharply decreases due to the stop of power generation, the amount of unconsumed hydrogen increases sharply, and after the power generation stops, the amount of hydrogen at the anode outlet increases sharply. As a result, the calorific value of the combustion reaction in the reformer burner also sharply increases, and the temperature of the burner of the reformer sharply rises, which may lead to deterioration of the catalyst used in the reformer and damage to equipment pipes. Is. In this way, the on-site fuel cell secures safety by shutting off the fuel when power generation is stopped.

【0017】そこで、オンサイト型燃料電池では、発電
停止直後の電力消費手段の投入時には、アノード電極に
必要な水素を確保するために、アノードリサイクルフロ
ーで水素濃度を維持したり、燃料の改質器の上段から不
活性ガスでパージして改質器や一酸化炭素変成器に残留
している水素を確保することが提案されている。
Therefore, in the on-site fuel cell, when the power consumption means is turned on immediately after the power generation is stopped, the hydrogen concentration is maintained by the anode recycle flow or the fuel is reformed in order to secure the hydrogen required for the anode electrode. It has been proposed to purge hydrogen with an inert gas from the upper stage of the reactor to secure hydrogen remaining in the reformer and the carbon monoxide shift converter.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】ところが、オンサイト
型燃料電池発電プラントのように発電停止後に速やかに
燃料の供給が停止されるプラントでは、燃料電池に流入
する水素ガス濃度が時間と共に低下するので、ガスパー
ジによって残留する水素を確保したとしても、電力消費
手段投入中に消費される水素を供給できる時間には限度
がある。また、アノードリサイクルフローを設けた場合
には設備が複雑になると共に高価になる。
However, in a plant such as an on-site type fuel cell power generation plant in which the fuel supply is quickly stopped after the power generation is stopped, the hydrogen gas concentration flowing into the fuel cell decreases with time. Even if the residual hydrogen is secured by the gas purging, there is a limit to the time during which the hydrogen consumed during the charging of the power consumption means can be supplied. Further, when the anode recycle flow is provided, the equipment becomes complicated and expensive.

【0019】また、上述したように、カソード電極では
電力消費手段によって酸素が消費され、電力消費手段が
切り離された後は、電極抵抗による電圧ドロップと活性
化分極による電圧ドロップの消失による電極電圧の上昇
と電極表面の酸素濃度の上昇による電極電圧の上昇が発
生する。
Further, as described above, in the cathode electrode, oxygen is consumed by the power consuming means, and after the power consuming means is disconnected, the electrode voltage due to the disappearance of the voltage drop due to the electrode resistance and the voltage drop due to the activation polarization disappears. An increase in the electrode voltage occurs due to the increase in the oxygen concentration on the electrode surface.

【0020】そこで、電極電圧が過電圧にならないよう
に電力消費手段を複数回投入することも考えられるが、
パージ時間と共に電極の積層方向あるいは電極の平面方
向について局所的に水素不足状態になることが予想され
る。つまり、アノード電極に存在する水素が不足する
と、電力消費手段を投入したとしてもカソード電圧は高
電圧に維持されることになる。カソード電圧が高い状態
で燃料電池本体が停止及び保管されると、その間に触媒
のシンタリングや触媒層の濡れが進行し、電極電圧が低
下してしまうという問題点があった。
Therefore, it is possible to turn on the power consumption means a plurality of times so that the electrode voltage does not become an overvoltage.
It is expected that hydrogen shortage will occur locally in the electrode stacking direction or the electrode plane direction with the purge time. That is, when the hydrogen existing in the anode electrode is insufficient, the cathode voltage is maintained at a high voltage even if the power consumption means is turned on. When the fuel cell main body is stopped and stored in a state where the cathode voltage is high, there is a problem that the sintering of the catalyst and the wetting of the catalyst layer progress during that time, and the electrode voltage decreases.

【0021】本発明の目的は、電力消費手段投入中の水
素欠乏を防止し、電力消費手段遮断後の電圧が過電圧と
なることを防止することにより、発電停止における燃料
電池特性の低下を抑制する燃料電池の発電停止方法を提
供することである。
An object of the present invention is to prevent a hydrogen deficiency during the turning on of the electric power consuming means and prevent the voltage after the electric power consuming means is cut off from becoming an overvoltage, thereby suppressing the deterioration of the fuel cell characteristics when the power generation is stopped. A method of stopping power generation of a fuel cell is provided.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、燃料
電池への発電停止指令があると燃料電池を外部負荷から
遮断し、所定時間のアノード電極へのパージガス流量を
Wa、同所定時間のカソード電極へのパージガス流量を
Wcとするとともに、パージガスの供給点からアノード
電極入口までの供給ライン全容積をVa、パージガスの
供給点からカソード電極の入口までの供給ライン全容積
をVcとしたとき、Wa<(Va/Vc)・Wcを満た
すように、アノード電極及びカソード電極にパージガス
を供給するとともに、燃料電池に電力消費手段を接続し
て余剰電力を消費させ、燃料電池の電池電圧が予め定め
た下限電圧になる電力消費手段を開離して燃料電池の発
電停止を行うものである。
According to a first aspect of the present invention, when there is a power generation stop command to the fuel cell, the fuel cell is cut off from an external load, the purge gas flow rate to the anode electrode for a predetermined time is Wa, and the purge gas flow rate for the predetermined time is Wa. When the flow rate of the purge gas to the cathode electrode is Wc, the total volume of the supply line from the purge gas supply point to the anode electrode inlet is Va, and the total volume of the supply line from the purge gas supply point to the cathode electrode inlet is Vc. , Wa <(Va / Vc) · Wc is satisfied, the purge gas is supplied to the anode electrode and the cathode electrode, and the power consumption means is connected to the fuel cell to consume the surplus power. The electric power consuming means that becomes the defined lower limit voltage is opened to stop the power generation of the fuel cell.

【0023】請求項2の発明は、燃料電池への発電停止
指令があると燃料電池を外部負荷から遮断し、所定時間
のアノード電極へのパージガス流量をWa、同所定時間
のカソード電極へのパージガス流量をWcとするととも
に、パージガスの供給点からアノード電極入口までの供
給ライン全容積をVa、パージガスの供給点からカソー
ド電極の入口までの供給ライン全容積をVc、カソード
電極における溝部の酸素が除去された後に電圧変化の生
じる時間をTrとしたとき、Va・Wc/(2Vc+W
c・Tr)<Wa<Va・Wc/Vcを満たすように、
燃料電池のカソード電極及びアノード電極にパージガス
を供給すると共に、燃料電池に電力消費手段を接続して
余剰電力を消費させ、燃料電池の電池電圧が予め定めた
下限電圧になると電力消費手段を開離して燃料電池の発
電停止を行うようにしたものである。
According to a second aspect of the present invention, when there is a power generation stop command to the fuel cell, the fuel cell is shut off from an external load, the purge gas flow rate to the anode electrode for a predetermined time is Wa, and the purge gas to the cathode electrode for the predetermined time is Wa. The flow rate is Wc, the total volume of the supply line from the purge gas supply point to the anode electrode inlet is Va, the total volume of the supply line from the purge gas supply point to the cathode electrode inlet is Vc, and the oxygen in the groove of the cathode electrode is removed. When Tr is the time during which the voltage change occurs after being applied, Va · Wc / (2Vc + W
c · Tr) <Wa <Va · Wc / Vc,
The purge gas is supplied to the cathode electrode and the anode electrode of the fuel cell, and the power consumption means is connected to the fuel cell to consume excess power, and the power consumption means is opened when the cell voltage of the fuel cell reaches a predetermined lower limit voltage. The power generation of the fuel cell is stopped.

【0024】請求項3の発明は、請求項2におけるカソ
ードにおける溝部の酸素が除去された後に電圧変化の生
じる時間Trは、10〜20秒としたものである。
According to the third aspect of the invention, the time Tr during which the voltage changes after the oxygen in the groove of the cathode is removed is 10 to 20 seconds.

【0025】請求項4の発明は、請求項1乃至請求項3
におけるカソード電極のパージ流量は、カソード電極の
溝部を流れるガスの流速が200cm/分以上としたも
のである。
The invention of claim 4 is the first to third aspects of the invention.
The purge flow rate of the cathode electrode in is that the flow rate of the gas flowing through the groove of the cathode electrode is 200 cm / min or more.

【0026】[0026]

【作用】これにより、アノード電極のパージ時間Taが
カソード電極のパージ時間Tcより長くなるようにアノ
ード電極のパージ流量Waとカソード電極のパージ流量
Wcが決定されることになるので、カソード電極パージ
時間Tcがアノード電極パージ時間Taより短くなる。
したがって、電力消費手段の投入により電極電圧が下限
電圧V1になった時点t1においてもアノード電極には
水素が確保されている。このことから、電力消費手段を
遮断した場合の電圧上昇の最大値に達した時点でもなお
水素濃度は高い状態を維持しているので、水素が欠乏す
ることを防止できる。また、この時点ではカソード電極
ではパージが完了しているので、アノード電極の水素が
電解質層を拡散してカソード電極に達し、カソード電極
の残存酸素がほぼ完全に消費され、カソード電位は時間
と共に低下することになる。したがって、電極電圧が高
電圧になることもない。
As a result, the purge flow rate Wa of the anode electrode and the purge flow rate Wc of the cathode electrode are determined so that the purge time Ta of the anode electrode becomes longer than the purge time Tc of the cathode electrode. Tc becomes shorter than the anode electrode purge time Ta.
Therefore, hydrogen is ensured in the anode electrode even at the time point t1 when the electrode voltage becomes the lower limit voltage V1 by turning on the power consumption means. From this, the hydrogen concentration is still high even at the time when the maximum value of the voltage rise when the power consumption means is cut off is reached, so that the hydrogen deficiency can be prevented. Further, at this point, the purging of the cathode electrode is completed, so the hydrogen of the anode electrode diffuses through the electrolyte layer and reaches the cathode electrode, the residual oxygen of the cathode electrode is almost completely consumed, and the cathode potential decreases with time. Will be done. Therefore, the electrode voltage does not become a high voltage.

【0027】また、アノード電極のパージ流量Waをア
ノード電極パージ時間Taがカソード電極パージ時間T
cの2倍と所定時間Tr(たとえば、10秒から20
秒)との合計時間以上となるような流量に設定すると、
電力消費手段が遮断される時点においてアノード電極に
十分な水素が確保される。
Further, the purge flow rate Wa of the anode electrode is set so that the anode electrode purge time Ta is the cathode electrode purge time T.
2 times c and a predetermined time Tr (for example, 10 seconds to 20
If the flow rate is set to be more than the total time of
Sufficient hydrogen is secured in the anode electrode at the time when the power consumption means is shut off.

【0028】[0028]

【実施例】以下本発明の実施例を説明する。まず、本発
明の第1の実施例では、燃料電池の発電停止指令がある
と、燃料電池を外部負荷から遮断する。これと同時に、
燃料電池のカソード電極への酸素の供給及びアノード電
極への水素の供給を停止する。そして、カソード電極及
びアノード電極に不活性ガスをそれぞれ供給して酸素及
び水素のパージを開始する。また、燃料電池に電力消費
手段を接続して燃料電池が発生する余剰電力を消費し、
燃料電池の電池電圧が予め定めた下限電圧になると、電
力消費手段を遮断して燃料電池を停止する。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. First, in the first embodiment of the present invention, when there is a power generation stop command for the fuel cell, the fuel cell is disconnected from the external load. At the same time,
The supply of oxygen to the cathode electrode and the supply of hydrogen to the anode electrode of the fuel cell are stopped. Then, an inert gas is supplied to each of the cathode electrode and the anode electrode to start purging of oxygen and hydrogen. In addition, the power consumption means is connected to the fuel cell to consume the surplus power generated by the fuel cell,
When the cell voltage of the fuel cell reaches a predetermined lower limit voltage, the power consumption means is cut off and the fuel cell is stopped.

【0029】この場合に、アノード電極のパージ流量W
aとカソード電極のパージ流量Wcとを次のような相互
関係で決定する。すなわち、アノード電極へのパージガ
ス流量をWa、カソード電極へのパージガス流量をW
c、パージガスの供給点からアノード電極入口までの全
容積をVa、パージガスの供給点からカソード電極の入
口までの全容積をVcとしたとき、Wa<(Va/V
c)・Wcを満たすように、アノード電極及びカソード
電極にそれぞれパージガスを供給する。
In this case, the purge flow rate W of the anode electrode
a and the purge flow rate Wc of the cathode electrode are determined by the following mutual relationship. That is, the purge gas flow rate to the anode electrode is Wa and the purge gas flow rate to the cathode electrode is W
c, where Va is the total volume from the purge gas supply point to the anode electrode inlet, and Vc is the total volume from the purge gas supply point to the cathode electrode inlet, Wa <(Va / V
c) Supplying a purge gas to each of the anode electrode and the cathode electrode so as to satisfy Wc.

【0030】アノード電極の水素パージにおいて、アノ
ード電極の水素パージにかかるパージ時間Taは、パー
ジガスの供給弁から電池本体のアノード入口ガスマニホ
ールドまでの全容積つまりパージガスの供給点からアノ
ード電極入口までの全容積をVaとし、アノード電極の
パージガス流量をWaとすると、概ね(1)式で表わす
ことができる。
In the hydrogen purge of the anode electrode, the purge time Ta required for the hydrogen purge of the anode electrode is the total volume from the purge gas supply valve to the anode inlet gas manifold of the battery body, that is, the total volume from the purge gas supply point to the anode electrode inlet. When the volume is Va and the purge gas flow rate of the anode electrode is Wa, it can be generally expressed by the equation (1).

【0031】Ta=Va/Wa …(1) 一方、カソード電極の酸素パージについても同様にパー
ジ時間Tcは、概ね(2)式で表わすことができる。
Ta = Va / Wa (1) On the other hand, also for oxygen purging of the cathode electrode, the purging time Tc can be generally expressed by the equation (2).

【0032】Tc=Vc/Wc …(2) そこで、この第1の実施例では、Ta>Tcとなるよう
に、アノード電極及びカソード電極のパージガス流量を
設定する。すなわち、(1)式と(2)式とをTa>T
cに代入すると、次の(3)式が得られる。
Tc = Vc / Wc (2) Therefore, in the first embodiment, the purge gas flow rates of the anode electrode and the cathode electrode are set so that Ta> Tc. That is, Ta> T between the equation (1) and the equation (2)
Substituting for c, the following equation (3) is obtained.

【0033】Wa<(Va/Vc)・Wc …(3) この場合、アノード電極のパージガス流量は、電力消費
手段による電流を消費できる流量が最低流量であるの
で、その場合のアノード電極のパージガス流量をWaと
する。
Wa <(Va / Vc) Wc (3) In this case, the purge gas flow rate of the anode electrode is the minimum flow rate at which the current can be consumed by the power consuming means, and therefore the purge gas flow rate of the anode electrode in that case. Be Wa.

【0034】これにより、アノード電極のパージ時間T
aがカソード電極のパージ時間Tcより長くなるように
アノード電極のパージ流量Waとカソード電極のパージ
流量Wcが決定されることになる。すなわち、カソード
電極のパージガス流量Wcは、カソード電極パージ時間
Tcがアノード電極パージ時間Taより短くなるように
(3)式で設定されることになる。
As a result, the purge time T of the anode electrode is
The purge flow rate Wa of the anode electrode and the purge flow rate Wc of the cathode electrode are determined so that a becomes longer than the purge time Tc of the cathode electrode. That is, the purge gas flow rate Wc of the cathode electrode is set by the equation (3) so that the cathode electrode purge time Tc is shorter than the anode electrode purge time Ta.

【0035】図1は、この第1の実施例による発電停止
方法を採用した場合の特性図である。すなわち、燃料電
池発の電発電停止時のアノード電極及びカソード電極の
水素濃度及び酸素濃度の経時的な特性曲線、及び電極電
圧特性曲線を示している。図1からわかるように、アノ
ード電極パージ時間Ta及びカソード電極パージ時間T
cは、水素及び酸素が完全に除去される以前となってい
る。これは、パージガスはパージガスが流れる配管や機
器等によりその流れが左右され、また、パージガスの一
部は水素や酸素と混合して排出されるからである。
FIG. 1 is a characteristic diagram when the power generation stopping method according to the first embodiment is adopted. That is, the time-dependent characteristic curves of the hydrogen concentration and the oxygen concentration of the anode electrode and the cathode electrode and the electrode voltage characteristic curve when the electric power generation from the fuel cell is stopped are shown. As can be seen from FIG. 1, the anode electrode purge time Ta and the cathode electrode purge time T
c is before the complete removal of hydrogen and oxygen. This is because the flow of the purge gas depends on the pipes, equipment, etc. through which the purge gas flows, and part of the purge gas is mixed with hydrogen and oxygen and discharged.

【0036】図1に示すように、電力消費手段(ダミー
抵抗)の投入により電極電圧が下限電圧V1になった時
点t1、つまり電力消費手段が遮断された時点t1にお
いてもアノード電極には水素が確保されている。したが
って、電力消費手段を遮断した場合の電圧上昇の最大値
(以下、再上昇電圧という)に達した時点でもなお水素
濃度は高い状態を維持している。このことから、アノー
ド電極の水素が電解質層を拡散してカソード電極に達
し、カソード電極の酸素が消費され、カソード電位は時
間と共に低下することになる。
As shown in FIG. 1, even when the electrode voltage reaches the lower limit voltage V1 by turning on the power consuming means (dummy resistor), that is, at the time t1 when the power consuming means is cut off, hydrogen is stored in the anode electrode. Has been secured. Therefore, even when the maximum value of the voltage increase (hereinafter referred to as re-increasing voltage) when the power consumption means is cut off, the hydrogen concentration is still high. From this, hydrogen of the anode electrode diffuses through the electrolyte layer and reaches the cathode electrode, oxygen of the cathode electrode is consumed, and the cathode potential decreases with time.

【0037】この第1の実施例によれば、アノード電極
のパージ流量とカソード電極のパージ流量を相互に関連
付けて決定したことにより、電力消費手段投入により流
れる電流で消費される水素量を十分に供給することがで
きるので、水素が欠乏することはない。また、十分な流
量の水素がアノード電極に供給されている状態で電力消
費手段による酸素の消費が完了する。
According to the first embodiment, the purge flow rate of the anode electrode and the purge flow rate of the cathode electrode are determined in association with each other, so that the amount of hydrogen consumed by the current flowing by turning on the power consuming means is sufficient. It can be supplied so that it is not starved of hydrogen. Further, the consumption of oxygen by the power consuming means is completed in the state where a sufficient flow rate of hydrogen is supplied to the anode electrode.

【0038】したがって、電力消費手段投入中に水素欠
乏状態となることを防止することができる。また、電力
消費手段を遮断した時点でアノード電極には水素が残存
しており、この残存水素によってカソード電極の酸素が
ほぼ完全に消費される。これにより、カソード電圧が時
間と共に低下し、十分低い電位に達し発電を停止するこ
とが可能となる。このように発電停止あるいは保管時に
おいて、カソード電圧を低く維持することができるの
で、触媒のシンタリング及び触媒層の濡れを抑制するこ
とができる。
Therefore, it is possible to prevent a hydrogen deficiency state while the power consuming means is turned on. Further, hydrogen remains in the anode electrode when the power consuming means is shut off, and the residual hydrogen consumes oxygen in the cathode electrode almost completely. As a result, the cathode voltage drops with time, reaches a sufficiently low potential, and power generation can be stopped. In this way, the cathode voltage can be kept low when power generation is stopped or stored, so that sintering of the catalyst and wetting of the catalyst layer can be suppressed.

【0039】次に本発明の第2の実施例を説明する。こ
の第2の実施例は、第1の実施例におけるアノード電極
のパージ流量Waとカソード電極のパージ流量Wcとの
相互関係を、下記の(4)式及び(5)式に示すような
相互関係で決定するようにしたものである。すなわち、
アノード電極パージ時間Taがカソード電極パージ時間
Tcより大きく、かつアノード電極パージ時間Taがカ
ソード電極パージ時間Tcの2倍と所定時間Tr との合
計時間を越えないように、アノード電極のパージ流量W
a及びカソード電極のパージ流量Wbを設定するもので
ある。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, the mutual relationship between the purge flow rate Wa of the anode electrode and the purge flow rate Wc of the cathode electrode in the first embodiment is as shown by the following equations (4) and (5). It was decided by. That is,
The purge flow rate W of the anode electrode is set so that the anode electrode purge time Ta is longer than the cathode electrode purge time Tc and the anode electrode purge time Ta does not exceed the total time of twice the cathode electrode purge time Tc and the predetermined time Tr.
A and the purge flow rate Wb of the cathode electrode are set.

【0040】Tc<Ta<2Tc+Tr …(4) この(4)式に(1)式及び(2)式を代入すると、 Va・Wc/(2Vc+Wc・Tr)<Wa<Va・Wc/Vc …(5) この場合の所定時間Trは、カソード電極における溝部
の酸素が除去された後の電圧変化の生じる時間であり、
本発明の第2の実施例では10秒から20秒間とする。
Tc <Ta <2Tc + Tr (4) Substituting the equations (1) and (2) into the equation (4), Va · Wc / (2Vc + Wc · Tr) <Wa <Va · Wc / Vc ... ( 5) The predetermined time Tr in this case is the time during which a voltage change occurs after the oxygen in the groove portion of the cathode electrode is removed,
In the second embodiment of the present invention, it is set to 10 to 20 seconds.

【0041】この第2の実施例による発電停止方法で
は、アノード電極のパージ流量Waをアノード電極パー
ジ時間Taがカソード電極パージ時間Tcの2倍と所定
時間Tr(たとえば、10秒から20秒)との合計時間
以上となるような流量に設定するので、電力消費手段が
遮断される時点においてアノード電極に十分な水素が確
保される。以下にその根拠を説明する。
In the power generation stopping method according to the second embodiment, the purge flow rate Wa of the anode electrode is set so that the anode electrode purge time Ta is twice the cathode electrode purge time Tc and a predetermined time Tr (for example, 10 to 20 seconds). Since the flow rate is set to be equal to or longer than the total time of, the sufficient hydrogen is secured in the anode electrode at the time when the power consumption means is shut off. The basis for this will be described below.

【0042】カソード電極を不活性ガスである窒素でパ
ージした場合のカソード電極に流入する酸素濃度変化を
シミュレーション計算すると、酸素濃度が1%以下に低
下するのは、カソードパージ時間Tcの約2倍の時間を
要する。
A simulation calculation of a change in the concentration of oxygen flowing into the cathode electrode when the cathode electrode was purged with nitrogen, which is an inert gas, showed that the oxygen concentration decreased to 1% or less when the cathode purge time Tc was doubled. Takes time.

【0043】一方、小型電池を用いてカソード電極を不
活性ガスである窒素でパージしたときの電圧変化を測定
すると、電極電圧は図2に示すように約10秒から20
秒で下限電圧の0.5Vに低下する。小型電池を用いた
試験におけるパージ時間は、約1秒程度であるので、こ
の約10秒から20秒の時間は、カソード電極の溝部に
おける酸素が除去された後の電圧変化時間とみなせる。
つまり、シミュレーション計算では、カソード電極に流
入する酸素濃度が1%以下になった状態とほぼ等しいと
考えられる。したがって、電力消費手段の投入時間はカ
ソード電極パージ時間Taの2倍に所定時間Trとして
この10秒から20秒を加えた時間に設定することが適
切であることになる。
On the other hand, when the voltage change when the cathode electrode was purged with nitrogen, which is an inert gas, was measured using a small battery, the electrode voltage was about 10 seconds to 20 seconds as shown in FIG.
It drops to the lower limit voltage of 0.5 V in seconds. Since the purge time in the test using the small battery is about 1 second, this time of about 10 to 20 seconds can be regarded as the voltage change time after the oxygen in the groove of the cathode electrode is removed.
That is, in the simulation calculation, it is considered that the oxygen concentration flowing into the cathode electrode is almost equal to the state where the oxygen concentration is 1% or less. Therefore, it is appropriate to set the power consuming time to twice the cathode electrode purge time Ta as the predetermined time Tr plus 10 to 20 seconds.

【0044】なお、所定時間Trは、電力消費手段に流
れる電流密度に依存する。通常の燃料電池では、電力消
費手段に流れる電流が5〜10mA/cm2 程度となる
ように抵抗値を設定しているので、この場合の所定時間
Trの10〜20秒は、この電流密度の範囲にほぼ相当
するものである。つまり、電流密度がこの範囲から外れ
ると所定時間Trも変更することになる。
The predetermined time Tr depends on the current density flowing in the power consumption means. In a normal fuel cell, the resistance value is set so that the current flowing through the power consuming means is about 5 to 10 mA / cm 2, and thus the predetermined time Tr of 10 to 20 seconds is equal to this current density. It is almost equivalent to the range. That is, when the current density is out of this range, the predetermined time Tr is also changed.

【0045】図3は、この第2の実施例による発電停止
方法を採用した場合の特性図である。すなわち、燃料電
池の発電停止時のアノード電極及びカソード電極の水素
濃度及び酸素濃度の経時的な特性曲線、及び電極電圧特
性曲線を示している。図3からわかるように、電力消費
手段(ダミー抵抗)の投入により電極電圧が下限電圧V
1になった時点t1、つまり電力消費手段が遮断された
時点t1においてもアノード電極には水素が少なからず
残っており、アノード電極には再上昇電圧に達した時点
でもなお水素はいくぶん残っている。
FIG. 3 is a characteristic diagram when the power generation stopping method according to the second embodiment is adopted. That is, the time-dependent characteristic curves of the hydrogen concentration and the oxygen concentration of the anode electrode and the cathode electrode when the power generation of the fuel cell is stopped, and the electrode voltage characteristic curve are shown. As can be seen from FIG. 3, when the power consumption means (dummy resistor) is turned on, the electrode voltage becomes the lower limit voltage V.
At time t1 when the value becomes 1, that is, at time t1 when the power consumption means is cut off, a large amount of hydrogen remains in the anode electrode, and some hydrogen still remains in the anode electrode when the re-increasing voltage is reached. .

【0046】したがって、アノード電極の水素は電解質
層を拡散したカソード電極に達し、カソード電極に残存
する酸素が消費される。この残存酸素は極少量なのでカ
ソード電圧は時間と共に低下する。なお、アノード電極
の水素がカソード電極の酸素を消費する量は水素濃度が
高いほど多いので、第1の実施例に比べてこの第2の実
施例ではカソード電圧の低下は遅くなる。
Therefore, hydrogen in the anode electrode reaches the cathode electrode diffused in the electrolyte layer, and oxygen remaining in the cathode electrode is consumed. Since this residual oxygen is extremely small, the cathode voltage decreases with time. Note that the amount of hydrogen consumed by the anode electrode consuming oxygen of the cathode electrode increases as the hydrogen concentration increases, so that the cathode voltage decreases more slowly in the second embodiment than in the first embodiment.

【0047】この第2の実施例では、第1の実施例の効
果に加え、アノード電極のパージ流量についてその上限
値を設けたので、電力消費手段によって酸素を十分に消
費する前に、水素不足状態にならないようにすることが
できる。したがって、電力消費手段投入中に水素欠乏状
態となることを防止できる。
In the second embodiment, in addition to the effect of the first embodiment, the upper limit value for the purge flow rate of the anode electrode is set, so that the hydrogen deficiency is sufficient before the oxygen is sufficiently consumed by the power consumption means. You can prevent it from going into a state. Therefore, it is possible to prevent a hydrogen deficiency state while the power consumption means is being turned on.

【0048】次に、本発明の第3の実施例を説明する。
この第3の実施例は、第1の実施例及び第2の実施例に
おけるカソード電極のパージ流量Wcの流速を、カソー
ド電極の溝に流れる流速が200cm/分となるように
したものである。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In the third embodiment, the flow rate of the purge flow rate Wc of the cathode electrode in the first and second embodiments is set so that the flow rate of the current flowing through the groove of the cathode electrode is 200 cm / min.

【0049】図4に、小型電池を用いて、カソード電極
溝部のガス流速と再上昇電圧つまり電力消費手段を遮断
した場合の電圧上昇の最大値との関係を求めた結果を示
す。一般に、電力消費手段投入時の電流は、5〜10m
A/cm2 程度に制御される。電流が大きいほど再上昇
電圧が大きくなることが図4からわかる。したがって、
再上昇電圧を確実に0.75V以下に抑制するには、電
流条件の厳しい10mA/cm2 に基づいて、ガス流速
として200cm/分以上とすることにより、電力消費
手段遮断後の上昇電圧を確実に0.75V/セル以下に
抑制することができる。
FIG. 4 shows the results of obtaining the relationship between the gas flow velocity in the groove portion of the cathode electrode and the re-increasing voltage, that is, the maximum value of the voltage increase when the power consuming means is cut off, using a small battery. Generally, the current when the power consumption means is turned on is 5 to 10 m.
It is controlled to about A / cm 2 . It can be seen from FIG. 4 that the higher the current is, the higher the re-increasing voltage is. Therefore,
In order to reliably suppress the re-increasing voltage to 0.75 V or less, by setting the gas flow rate to 200 cm / min or more based on the severe current condition of 10 mA / cm 2 , the rising voltage after shutting down the power consumption means is surely achieved. Furthermore, it can be suppressed to 0.75 V / cell or less.

【0050】図5は、この第3の実施例による発電停止
方法を採用した場合の特性図である。すなわち、燃料電
池の発電停止時のアノード電極及びカソード電極の水素
濃度及び酸素濃度の経時的な特性曲線、及び電極電圧特
性曲線を示している。図5からわかるように、電力消費
手段(ダミー抵抗)が遮断された時点t2で、アノード
電極には水素が相当量残っており、再上昇電圧に達した
時点でもなお水素は確保されている。したがって、アノ
ード電極の水素が電解質層を拡散してカソード電極に達
するので、カソード電極の残存酸素が消費され、カソー
ド電圧は時間と共に低下する。この場合、カソード電極
のパージ流量Wcの流速を200cm/分以上としてい
るので、電力消費手段遮断後の再上昇電圧は0.75V
以下となる。
FIG. 5 is a characteristic diagram when the power generation stopping method according to the third embodiment is adopted. That is, the time-dependent characteristic curves of the hydrogen concentration and the oxygen concentration of the anode electrode and the cathode electrode when the power generation of the fuel cell is stopped, and the electrode voltage characteristic curve are shown. As can be seen from FIG. 5, a considerable amount of hydrogen remains in the anode electrode at the time t2 when the power consuming means (dummy resistor) is cut off, and hydrogen is still secured even when the re-increasing voltage is reached. Therefore, hydrogen of the anode electrode diffuses through the electrolyte layer and reaches the cathode electrode, so that residual oxygen of the cathode electrode is consumed and the cathode voltage decreases with time. In this case, since the flow rate of the purge flow rate Wc of the cathode electrode is 200 cm / min or more, the re-increasing voltage after the power consuming means is cut off is 0.75V.
It becomes the following.

【0051】この第3の実施例によれば、第1の実施例
又は第2の実施例の効果に加え、電力消費手段遮断後の
再上昇電圧が0.75V以下に確実に抑制することが可
能となる。したがって、燃料電池の発電停止時におい
て、燃料電池の特性低下を抑制することができる。
According to the third embodiment, in addition to the effect of the first embodiment or the second embodiment, the re-increasing voltage after the power consuming means is cut off can be surely suppressed to 0.75V or less. It will be possible. Therefore, the characteristic deterioration of the fuel cell can be suppressed when the power generation of the fuel cell is stopped.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、燃料電池
の発電停止にあたり、アノード電極パージ時間がカソー
ド電極パージ時間よりも長くなるように、それぞれの電
極のパージ流量を相互に関係付けて、電力消費手段によ
るカソード電極の酸素の消費が十分に行われた後にアノ
ード電極の水素のパージを完了するようにしたので、電
力消費手段投入中に水素欠乏となることを防止できる。
As described above, according to the present invention, when the power generation of the fuel cell is stopped, the purge flow rates of the respective electrodes are correlated with each other so that the anode electrode purge time becomes longer than the cathode electrode purge time. Since the hydrogen purging of the anode electrode is completed after the oxygen consumption of the cathode electrode is sufficiently performed by the power consuming means, it is possible to prevent hydrogen deficiency while the power consuming means is turned on.

【0053】また、アノード電極のパージ時間がカソー
ド電極パージ時間の2倍と所定時間との合計時間を越え
るようにしたので、電力消費手段投入中の水素欠乏を確
実に防止できる。さらに、カソード電極のパージ流量は
カソード電極の溝を流れる流速が200cm/分以上と
なるようにすることにより、電力消費手段遮断後の電圧
を確実に0.75V以下に抑制できる。
Further, since the purge time of the anode electrode is set to exceed the total time of twice the cathode electrode purge time and the predetermined time, it is possible to surely prevent hydrogen deficiency while the power consumption means is being turned on. Furthermore, the purge flow rate of the cathode electrode is set such that the flow rate through the groove of the cathode electrode is 200 cm / min or more, so that the voltage after shutting off the power consumption means can be reliably suppressed to 0.75 V or less.

【0054】これにより、発電停止後の降温過程や保管
時において触媒の劣化や触媒層の濡れを抑制することが
できる。また、起動や停止における燃料電池特性の低下
を抑制できる。
As a result, deterioration of the catalyst and wetting of the catalyst layer can be suppressed during the temperature reduction process after power generation is stopped or during storage. Further, it is possible to suppress the deterioration of the fuel cell characteristics at the time of starting and stopping.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例による発電停止方法を採
用した場合の特性図。
FIG. 1 is a characteristic diagram when a power generation stopping method according to a first embodiment of the present invention is adopted.

【図2】本発明の第2の実施例における所定時間の説明
図。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a predetermined time according to the second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施例による発電停止方法を採
用した場合の特性図。
FIG. 3 is a characteristic diagram when a power generation stopping method according to a second embodiment of the present invention is adopted.

【図4】本発明の第3の実施例におけるガス流速の説明
図。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a gas flow velocity in the third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施例による発電停止方法を採
用した場合の特性図。
FIG. 5 is a characteristic diagram when a power generation stopping method according to a third embodiment of the present invention is adopted.

【図6】リン酸型燃料電池の概略構成図。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a phosphoric acid fuel cell.

【図7】従来のリン酸型燃料電池発電プラントの発電停
止方法を示すタイムチャート。
FIG. 7 is a time chart showing a power generation stopping method of a conventional phosphoric acid fuel cell power plant.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃料電池本体 2 アノード電極 3 カソード電極 4 改質器 5 アノード入口流量弁 6 カソード入口流量弁 7 アノード出口リン酸吸着器 8 アノード出口凝縮器 9 改質器バーナー 10 カソード出口リン酸吸着器 11 カソード出口凝縮器 1 Fuel Cell Main Body 2 Anode Electrode 3 Cathode Electrode 4 Reformer 5 Anode Inlet Flow Valve 6 Cathode Inlet Flow Valve 7 Anode Outlet Phosphoric Acid Adsorber 8 Anode Outlet Condenser 9 Reformer Burner 10 Cathode Outlet Phosphate Adsorber 11 Cathode Outlet condenser

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料電池への発電停止指令があると前記
燃料電池を外部負荷から遮断し、前記燃料電池のカソー
ド電極及び前記アノード電極にパージガスを供給すると
共に、前記燃料電池に電力消費手段を接続して余剰電力
を消費させ、前記燃料電池の電池電圧が予め定めた下限
電圧になると電力消費手段を開離して燃料電池の発電停
止を行う燃料電池の発電停止方法において、所定時間の
前記アノード電極へのパージガス流量をWa、同所定時
間の前記カソード電極へのパージガス流量をWcとする
とともに、前記パージガスの供給点から前記アノード電
極入口までの供給ライン全容積をVa、前記パージガス
の供給点から前記カソード電極の入口までの供給ライン
全容積をVcとしたとき、Wa<(Va/Vc)・Wc
を満たすように、前記アノード電極及び前記カソード電
極に前記パージガスを供給するようにしたことを特徴と
する燃料電池の発電停止方法。
1. When a power generation stop command is issued to the fuel cell, the fuel cell is shut off from an external load, a purge gas is supplied to the cathode electrode and the anode electrode of the fuel cell, and power consumption means is provided to the fuel cell. In the method for stopping the power generation of a fuel cell, the connection is made to consume excess power, and when the cell voltage of the fuel cell reaches a predetermined lower limit voltage, the power consumption means is opened to stop the power generation of the fuel cell. The flow rate of the purge gas to the electrode is Wa, the flow rate of the purge gas to the cathode electrode for the same predetermined time is Wc, and the total volume of the supply line from the supply point of the purge gas to the inlet of the anode electrode is Va, from the supply point of the purge gas. When the total volume of the supply line up to the inlet of the cathode electrode is Vc, Wa <(Va / Vc) · Wc
The method of stopping power generation of a fuel cell, wherein the purge gas is supplied to the anode electrode and the cathode electrode so as to satisfy the above condition.
【請求項2】 燃料電池への発電停止指令があると前記
燃料電池を外部負荷から遮断し、前記燃料電池のカソー
ド電極及び前記アノード電極にパージガスを供給すると
共に、前記燃料電池に電力消費手段を接続して余剰電力
を消費させ、前記燃料電池の電池電圧が予め定めた下限
電圧になると電力消費手段を開離して燃料電池の発電停
止を行う燃料電池の発電停止方法において、所定時間の
前記アノード電極へのパージガス流量をWa、同所定時
間の前記カソード電極へのパージガス流量をWcとする
とともに、前記パージガスの供給点から前記アノード電
極入口までの供給ライン全容積をVa、前記パージガス
の供給点から前記カソード電極の入口までの供給ライン
全容積をVc、前記カソード電極における溝部の酸素が
除去された後に電圧変化の生じる時間をTrとしたと
き、 Va・Wc/(2Vc+Wc・Tr)<Wa<Va・W
c/Vc を満たすように、前記アノード電極及び前記カソード電
極に前記パージガスを供給するようにしたことを特徴と
する燃料電池の発電停止方法。
2. When a power generation stop command is issued to the fuel cell, the fuel cell is shut off from an external load, a purge gas is supplied to the cathode electrode and the anode electrode of the fuel cell, and power consumption means is provided to the fuel cell. In the method for stopping the power generation of a fuel cell, the connection is made to consume excess power, and when the cell voltage of the fuel cell reaches a predetermined lower limit voltage, the power consumption means is opened to stop the power generation of the fuel cell. The flow rate of the purge gas to the electrode is Wa, the flow rate of the purge gas to the cathode electrode during the same predetermined time is Wc, and the total volume of the supply line from the supply point of the purge gas to the inlet of the anode electrode is Va, from the supply point of the purge gas. The total volume of the supply line up to the inlet of the cathode electrode is Vc, and the voltage after the oxygen in the groove of the cathode electrode is removed When the time of change is Tr, Va · Wc / (2Vc + Wc · Tr) <Wa <Va · W
A method of stopping power generation in a fuel cell, wherein the purge gas is supplied to the anode electrode and the cathode electrode so as to satisfy c / Vc.
【請求項3】 前記カソードにおける溝部の酸素が除去
された後に電圧変化の生じる時間Trは、10〜20秒
であることを特徴とする請求項2に記載の燃料電池の発
電停止方法。
3. The method for stopping power generation of a fuel cell according to claim 2, wherein the time Tr during which a voltage change occurs after oxygen in the groove of the cathode is removed is 10 to 20 seconds.
【請求項4】 前記カソード電極のパージ流量は、カソ
ード電極の溝部を流れるガスの流速が200cm/分以
上であることを特徴とする請求項1乃至請求項3に記載
の燃料電池の発電停止方法。
4. The method of stopping power generation of a fuel cell according to claim 1, wherein the purge flow rate of the cathode electrode is such that the gas flow rate in the groove of the cathode electrode is 200 cm / min or more. .
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008026449A1 (en) 2006-08-29 2008-03-06 Canon Kabushiki Kaisha Method for stopping power generation of fuel cell system and fuel cell system including power generation stopping unit
WO2009028340A1 (en) * 2007-08-29 2009-03-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system, and its control method
JP2009104986A (en) * 2007-10-25 2009-05-14 Honda Motor Co Ltd Fuel cell system and scavenging method therefor
US8126666B2 (en) 2003-10-31 2012-02-28 Espec Corp. Fuel cell evaluation method and fuel cell evaluation apparatus
WO2021166424A1 (en) * 2020-02-17 2021-08-26 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 Method for controlling fuel cell device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8126666B2 (en) 2003-10-31 2012-02-28 Espec Corp. Fuel cell evaluation method and fuel cell evaluation apparatus
WO2008026449A1 (en) 2006-08-29 2008-03-06 Canon Kabushiki Kaisha Method for stopping power generation of fuel cell system and fuel cell system including power generation stopping unit
US7816047B2 (en) 2006-08-29 2010-10-19 Canon Kabushiki Kaisha Method for stopping power generation of fuel cell system and fuel cell system including power generation stopping unit
WO2009028340A1 (en) * 2007-08-29 2009-03-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system, and its control method
JP2009054553A (en) * 2007-08-29 2009-03-12 Toyota Motor Corp Fuel cell system and its control method
JP2009104986A (en) * 2007-10-25 2009-05-14 Honda Motor Co Ltd Fuel cell system and scavenging method therefor
WO2021166424A1 (en) * 2020-02-17 2021-08-26 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 Method for controlling fuel cell device

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