JPH08293312A - Fuel cell system - Google Patents

Fuel cell system

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JPH08293312A
JPH08293312A JP7120708A JP12070895A JPH08293312A JP H08293312 A JPH08293312 A JP H08293312A JP 7120708 A JP7120708 A JP 7120708A JP 12070895 A JP12070895 A JP 12070895A JP H08293312 A JPH08293312 A JP H08293312A
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hydrogen
gas
rich gas
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良和 遠畑
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PURPOSE: To avoid or suppress the CO poisoning of a catalyst in a fuel cell. CONSTITUTION: A fuel cell system 10 has a CO transformer 48, a temperature sensor 50, a CO sensor 52 and a passage selector valve 60 from a reforming device 20 side on a hydrogen gas feed line 44 between the reforming device 26 for generating hydrogen rich gas and a fuel cell 40. The passage selector valve 60 is provided in the branched position of a hydrogen gas refluxing line 62 branched from the hydrogen gas feed line 62 and extended to the burner 24 of the reforming device 26 to switch both the lines. When either of the detected temperature βt and the detected CO concentration αt by the temperature sensor 50 and the CO sensor 62 is out of the allowable temperature range or allowable CO concentration in the steady state of the fuel cell 40 when the fuel cell 40 is started, the designation of hydrogen rich gas from the reforming device 20 is switched from the fuel cell 40 to the burner 24, so that no hydrogen rich gas containing a high concentration CO is supplied to the fuel cell 40.

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、供給を受けた炭化水素
化合物を改質反応に供して水素リッチガスを生成する改
質装置と、該生成された水素リッチガスを燃料ガスとし
て供給を受ける燃料電池とを有する燃料電池システムに
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reformer for supplying a supplied hydrocarbon compound to a reforming reaction to produce a hydrogen-rich gas, and a fuel cell supplied with the produced hydrogen-rich gas as a fuel gas. And a fuel cell system having:

【0002】[0002]

【従来の技術】水素リッチガスを燃料ガスとする燃料電
池は、水素イオンをH+ x2O)の水和状態で透過す
る電解質と電極とを有し、この電解質を電極で挟持して
備える。このような燃料電池は、用いる電解質の種類に
より種々のもの(例えば、固体高分子型燃料電池,りん
酸型燃料電池等)があるが、アノード,カソードの両電
極において進行する電極反応は、以下の通りである。
2. Description of the Related Art A fuel cell using hydrogen-rich gas as a fuel gas has an electrolyte and an electrode that permeate hydrogen ions in a hydrated state of H + ( x H 2 O), and the electrolyte is sandwiched between the electrodes. Prepare Although there are various types of such fuel cells (for example, polymer electrolyte fuel cells, phosphoric acid fuel cells, etc.) depending on the type of electrolyte used, the electrode reactions that proceed at both the anode and cathode electrodes are as follows. Is the street.

【0003】アノード:2H2 →4H+ +4e- … カソード:4H+ +4e- +O2 →2H2O …[0003] The anode: 2H 2 → 4H + + 4e - ... cathode: 4H + + 4e - + O 2 → 2H 2 O ...

【0004】そして、アノードに水素ガスが供給される
と、アノードではの反応式が進行して水素イオンが生
成する。この生成した水素イオンがH+ x2O)の水
和状態で電解質(固体高分子型燃料電池であれば固体高
分子電解質膜)を透過(拡散)してカソードに至り、こ
のカソードに酸素含有ガス、例えば空気が供給されてい
ると、カソードではの反応式が進行する。この,
の電極反応が各極で進行することで、燃料電池は起電力
を呈することになる。
When hydrogen gas is supplied to the anode, the reaction formula in the anode proceeds and hydrogen ions are generated. The generated hydrogen ions permeate (diffuse) the electrolyte (a solid polymer electrolyte membrane in the case of a solid polymer electrolyte fuel cell) in the hydrated state of H + ( x H 2 O), and reach the cathode. When an oxygen-containing gas such as air is supplied, the reaction formula at the cathode proceeds. this,
The fuel cell exhibits an electromotive force by the electrode reaction of (1) proceeding at each electrode.

【0005】上記した,の電極反応を円滑に進行さ
せる上では、白金等の触媒の存在が不可欠であり、電解
質と電極との間にはこの触媒を担持した触媒層を介在さ
せる構成が採られている。
The presence of a catalyst such as platinum is indispensable for the smooth progress of the above electrode reaction, and a catalyst layer carrying this catalyst is interposed between the electrolyte and the electrode. ing.

【0006】ところで、燃料電池への水素リッチガスの
供給源となる改質装置では、炭化水素化合物を改質して
水素(ガス)を生成する際に、その改質反応の過程にお
いて、微量の一酸化炭素(CO)が中間生成物として生
成されてしまうることがよく知られている。このCOは
水素ガスとともに燃料電池のアノードに供給されるの
で、アノードの触媒層における触媒のCO被毒を招く。
By the way, in the reformer which is a supply source of the hydrogen rich gas to the fuel cell, when the hydrocarbon compound is reformed to generate hydrogen (gas), a small amount of a trace amount is generated in the process of the reforming reaction. It is well known that carbon oxide (CO) is produced as an intermediate product. Since this CO is supplied to the anode of the fuel cell together with hydrogen gas, it causes CO poisoning of the catalyst in the catalyst layer of the anode.

【0007】このような事態に到ると、触媒の機能が低
下するのでアノードの電極反応の進行が緩慢となり起
電力の低下、延いては発電の停止を招来する。このた
め、従来からこの触媒のCO被毒を回避する種々の技術
が提案されている。例えば、特開平5−251104で
は、燃料電池の手前にCO変成器に加えメタン化反応器
を設置する技術が提案されている。このCO変成器は、
COを酸素の存在下の所定温度にて触媒(例えば、Ru
触媒やPt触媒等)により二酸化炭素(CO2 )に酸化
して、通過する水素ガス中の一酸化炭素を低減するもの
であり、一般的に燃料電池の手前に配置される。また、
メタン化反応器は、COを所定温度にて触媒(例えば、
Ru触媒やPt触媒等)によりガス中の水素と反応させ
てメタン(CH4 )に還元して、通過する水素ガス中の
一酸化炭素を低減する。つまり、特開平5−25110
4では、このようにガス中のCOの低減を通してアノー
ドの触媒層における触媒のCO被毒の防止が図られてい
る。
When such a situation occurs, the function of the catalyst deteriorates, and the electrode reaction of the anode slows down, resulting in a decrease in electromotive force and eventually a stop of power generation. Therefore, various techniques for avoiding CO poisoning of this catalyst have been conventionally proposed. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-251104 proposes a technique of installing a methanation reactor in front of a fuel cell in addition to a CO shift converter. This CO transformer
CO at a given temperature in the presence of oxygen is used as a catalyst (eg Ru
It is used to oxidize carbon dioxide (CO 2 ) by a catalyst or Pt catalyst) to reduce carbon monoxide in passing hydrogen gas, and is generally arranged in front of the fuel cell. Also,
In the methanation reactor, CO is used as a catalyst (for example, at a predetermined temperature).
(Ru catalyst, Pt catalyst, etc.) to react with hydrogen in the gas and reduce it to methane (CH 4 ) to reduce carbon monoxide in the passing hydrogen gas. That is, JP-A-5-25110
4, in this way, the CO poisoning of the catalyst in the catalyst layer of the anode is prevented by reducing the CO in the gas.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】燃料電池は、NOx等
の環境に好ましくないガスをエネルギ取得に際して放出
しない。よって、環境保護の観点から、燃料電池は、大
型プラントとしての発電プラントや、内燃機関に替わる
車両等のエネルギ源として急速に普及しつつある。この
場合、発電プラントであれば、燃料電池はもとより改質
装置にあってもいわゆる終日運転され、その運転停止
は、プラントの保守・点検時等にのみ行なわれるに過ぎ
ない。これに対して、燃料電池を車両等に搭載してエネ
ルギ源として用いた場合には、燃料電池の運転・停止は
頻繁に行なわれる。このため、燃料電池の運転・停止が
頻繁な燃料電池システムでは、CO変成器やメタン化反
応器が運転停止の間に冷却されて今だ所定温度に昇温し
ていない運転開始初期の期間において、これらCO変成
器とメタン化反応器とによるCO低減が不十分なまま改
質装置から水素リッチガスが燃料電池に供給されてしま
う。よって、運転開始初期の間に触媒が被毒され、その
後の電極反応が阻害され出力の低下を招く。
The fuel cell does not emit environmentally unfriendly gases such as NOx during energy acquisition. Therefore, from the viewpoint of environmental protection, fuel cells are rapidly becoming widespread as an energy source for power plants as large plants and vehicles replacing internal combustion engines. In this case, in the case of a power plant, so-called all-day operation is performed not only in the fuel cell but also in the reformer, and the operation is stopped only during maintenance / inspection of the plant. On the other hand, when the fuel cell is mounted on a vehicle or the like and used as an energy source, the fuel cell is frequently operated and stopped. For this reason, in a fuel cell system in which the fuel cell is frequently operated and stopped, the CO shift converter and the methanation reactor are cooled during the operation stop and are not yet heated to a predetermined temperature during the initial operation start period. The hydrogen-rich gas is supplied to the fuel cell from the reformer while the CO reduction by the CO shifter and the methanation reactor is insufficient. Therefore, the catalyst is poisoned during the initial stage of the operation, and the electrode reaction thereafter is hindered, resulting in a decrease in output.

【0009】もっとも、燃料電池の停止期間中にあって
もCO変成器とメタン化反応器とを常時所定の温度に維
持しておけば、上記した運転開始初期であってもCO低
減を図ることができる。しかし、温度維持のための機器
やその制御が必要となるため現実的な解決とはならな
い。
However, if the CO shift converter and the methanation reactor are constantly maintained at a predetermined temperature even during the period when the fuel cell is stopped, CO reduction can be achieved even at the initial stage of the operation described above. You can However, this is not a practical solution because it requires equipment for temperature maintenance and its control.

【0010】また、運転開始初期のように燃料電池が定
常状態にない場合ばかりか、燃料電池の運転状態が定常
状態にある場合でも、触媒の被毒による弊害が起き得
る。燃料電池の運転状態が定常状態にある場合に何らか
の原因、例えば燃料電池に接続されているモータ等の負
荷が変動すると、改質装置ではこの負荷変動に応じて改
質反応の進行状況を抑制又は促進させる。この過渡的な
間には、水素リッチガス中のCOの量も変動する。この
CO変動に対処するために、CO変成器やメタン化反応
器では、COの低減促進を図る必要がある場合がある。
このような場合には、CO変成器への酸素の供給が増し
てこの酸素と水素リッチガス中の水素との反応の機会が
増加する。このため、CO変成器でのCO低減効率が低
下する。その一方、メタン化反応器ではCOと水素の反
応が促進されるので、燃料電池に供給される水素リッチ
ガス中の水素量が減少して、燃料電池に供給される水素
量と負荷の変動との対応が崩れる。
Further, not only when the fuel cell is not in a steady state as in the initial stage of operation, but also when the fuel cell is in a steady state, poisoning of the catalyst may cause harmful effects. When the operating condition of the fuel cell is in a steady state, for example, if the load of the motor or the like connected to the fuel cell fluctuates, the reforming device suppresses the progress of the reforming reaction in accordance with the fluctuation of the load or Promote. During this transition, the amount of CO in the hydrogen rich gas also changes. In order to deal with this CO fluctuation, it may be necessary to promote the reduction of CO in the CO shift converter and the methanation reactor.
In such a case, the supply of oxygen to the CO shifter increases, and the chances of reaction between this oxygen and hydrogen in the hydrogen-rich gas increase. For this reason, the CO reduction efficiency in the CO transformer is reduced. On the other hand, since the reaction between CO and hydrogen is promoted in the methanation reactor, the amount of hydrogen in the hydrogen-rich gas supplied to the fuel cell is reduced, and the amount of hydrogen supplied to the fuel cell and fluctuations in load are reduced. Correspondence collapses.

【0011】従って、燃料電池の運転状態が定常状態に
ある場合に過渡的にCO量が変動しても、CO変成器や
メタン化反応器でCO量変動に応じて一律にCO低減の
促進を図ることができない。このため、水素リッチガス
中のCOにより触媒層における触媒の被毒が起きる虞が
あった。
Therefore, even if the CO amount transiently fluctuates when the operating state of the fuel cell is in a steady state, the CO shifter or the methanation reactor uniformly promotes the CO reduction in accordance with the CO amount fluctuation. I can't plan. Therefore, CO in the hydrogen-rich gas may poison the catalyst in the catalyst layer.

【0012】本発明は、上記問題点を解決するためにな
され、燃料電池における触媒のCO被毒を回避若しくは
抑制することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to avoid or suppress CO poisoning of a catalyst in a fuel cell.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めの請求項1記載の燃料電池システムで採用した手段
は、供給を受けた炭化水素化合物を改質反応に供して水
素リッチガスを生成する改質装置と、該生成された水素
リッチガスを燃料ガスとして供給を受ける燃料電池とを
有する燃料電池システムであって、前記燃料電池の運転
状態を検出する運転状態検出手段と、前記燃料電池に供
給される水素リッチガスの性状を検出するガス性状検出
手段と、前記検出した運転状態が定常運転状態になく前
記検出したガス性状が前記燃料電池の定常運転時におけ
るガス性状と相違する場合には、前記生成された水素リ
ッチガスの供給先を前記燃料電池以外に切り換える切換
手段と、を備えることをその要旨とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the means adopted in the fuel cell system according to claim 1 is a modification for producing a hydrogen rich gas by subjecting a supplied hydrocarbon compound to a reforming reaction. A fuel cell system having a quality device and a fuel cell supplied with the produced hydrogen-rich gas as a fuel gas, the operating state detecting means detecting an operating state of the fuel cell, and the fuel cell being supplied to the fuel cell. A gas property detecting means for detecting the property of the hydrogen-rich gas, and the detected operating condition is not in a steady operating condition, and the detected gas property is different from the gas property during steady operation of the fuel cell, the generation And a switching means for switching the supply destination of the hydrogen-rich gas thus supplied to other than the fuel cell.

【0014】また、請求項2記載の燃料電池システムで
採用した手段は、供給を受けた炭化水素化合物を改質反
応に供して水素リッチガスを生成する改質装置と、該生
成された水素リッチガスを燃料ガスとして供給を受ける
燃料電池とを有する燃料電池システムであって、前記燃
料電池の運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記
燃料電池に供給される水素リッチガス中の一酸化炭素濃
度を検出する濃度検出手段と、前記燃料電池の手前にて
分岐し、前記生成された水素リッチガスを前記燃料電池
以外に導入するガス分岐導入手段と、該ガス分岐導入手
段に流入する水素リッチガスの流量と前記燃料電池に供
給される水素リッチガスの流量との流量比を調整する流
量調整手段と、前記検出した運転状態が定常運転状態に
あり前記検出した一酸化炭素濃度が所定濃度を越える場
合には、前記ガス分岐導入手段に流入する水素リッチガ
スの流量が増加する側に前記流量調整手段を制御する流
量制御手段と、を備えることをその要旨とする。
Further, the means adopted in the fuel cell system according to claim 2 is to provide a reformer for producing the hydrogen-rich gas by subjecting the supplied hydrocarbon compound to the reforming reaction, and the produced hydrogen-rich gas. A fuel cell system having a fuel cell supplied as fuel gas, the operating state detecting means detecting an operating state of the fuel cell, and detecting a carbon monoxide concentration in a hydrogen-rich gas supplied to the fuel cell. Concentration detecting means, a gas branch introducing means for branching in front of the fuel cell, and introducing the generated hydrogen rich gas other than the fuel cell, a flow rate of the hydrogen rich gas flowing into the gas branch introducing means, and Flow rate adjusting means for adjusting the flow rate ratio with the flow rate of the hydrogen-rich gas supplied to the fuel cell, and the detected operating state is a steady operating state When the carbon oxides concentration exceeds a predetermined concentration, and its gist in that it comprises a flow control means the flow rate for controlling the flow rate adjusting means on the side of increasing the hydrogen rich gas flowing into the gas branch introduction means.

【0015】請求項3記載の燃料電池システムで採用し
た手段は、供給を受けた炭化水素化合物を改質反応に供
して水素リッチガスを生成する改質装置と、該生成され
た水素リッチガスを燃料ガスとして供給を受ける燃料電
池とを有する燃料電池システムであって、前記燃料電池
の運転負荷を検出する運転負荷検出手段と、前記燃料電
池の手前にて分岐し、前記生成された水素リッチガスを
前記燃料電池以外に導入するガス分岐導入手段と、該ガ
ス分岐導入手段に流入する水素リッチガスの流量と前記
燃料電池に供給される水素リッチガスの流量との流量比
を調整する流量調整手段と、前記検出した運転負荷が変
動した場合には、前記ガス分岐導入手段に流入する水素
リッチガスの流量が増加する側に前記流量調整手段を制
御する流量制御手段と、を備えることをその要旨とす
る。
The means adopted in the fuel cell system according to claim 3 are a reformer for producing a hydrogen-rich gas by subjecting the supplied hydrocarbon compound to a reforming reaction, and the produced hydrogen-rich gas as a fuel gas. A fuel cell system supplied with the fuel cell as a fuel cell system, wherein the fuel cell system has an operating load detecting means for detecting an operating load of the fuel cell and a branch in front of the fuel cell to generate the hydrogen-rich gas as the fuel. The gas branch introducing means introduced into other than the cell, the flow rate adjusting means adjusting the flow rate ratio of the flow rate of the hydrogen rich gas flowing into the gas branch introducing means and the flow rate of the hydrogen rich gas supplied to the fuel cell, When the operating load fluctuates, the flow rate control means for controlling the flow rate adjusting means on the side where the flow rate of the hydrogen rich gas flowing into the gas branch introducing means increases. When, as its gist in that it comprises.

【0016】請求項4記載の燃料電池システムでは、前
記切換手段により切り換えられる燃料電池以外の水素リ
ッチガスの供給先と前記ガス分岐導入手段により導入さ
れる燃料電池以外の水素リッチガスの導入先を、前記改
質装置での改質反応用のバーナとした。
In the fuel cell system according to a fourth aspect, the hydrogen rich gas supply destination other than the fuel cell switched by the switching means and the hydrogen rich gas introduction destination other than the fuel cell introduced by the gas branch introducing means are set to The burner was used for the reforming reaction in the reformer.

【0017】請求項5記載の燃料電池システムでは、前
記ガス性状検出手段を、前記燃料電池に供給される水素
リッチガス中の一酸化炭素濃度を検出する濃度検出手段
と該水素リッチガスのガス温度を検出する温度検出手段
の少なくとも一方を有するものとした。
In the fuel cell system according to the present invention, the gas property detecting means includes a concentration detecting means for detecting a carbon monoxide concentration in the hydrogen-rich gas supplied to the fuel cell and a gas temperature of the hydrogen-rich gas. It has at least one of the temperature detecting means.

【0018】[0018]

【作用】以上した構成を有する請求項1記載の燃料電池
システムでは、運転状態検出手段の検出した燃料電池の
運転状態が定常運転状態にない場合に、ガス性状検出手
段の検出した水素リッチガスの性状が燃料電池の定常運
転時におけるガス性状と相違すると、切換手段により水
素リッチガスの供給先は燃料電池からそれ以外に切り換
えられる。よって、燃料電池の定常運転状態にふさわし
くない性状の水素リッチガスは、燃料電池の運転状態が
定常運転状態にない場合にあっては燃料電池に供給され
ない。
According to the fuel cell system of the present invention having the above-mentioned structure, the hydrogen-rich gas property detected by the gas property detection unit is detected when the operation condition of the fuel cell detected by the operation condition detection unit is not a steady operation condition. Is different from the gas property during the steady operation of the fuel cell, the switching means switches the supply destination of the hydrogen-rich gas from the fuel cell to another. Therefore, the hydrogen-rich gas having a property not suitable for the steady operation state of the fuel cell is not supplied to the fuel cell when the operation state of the fuel cell is not the steady operation state.

【0019】請求項2記載の燃料電池システムでは、運
転状態検出手段にて燃料電池の運転状態を検出しつつ、
濃度検出手段にて水素リッチガス中の一酸化炭素濃度を
検出する。そして、運転状態が定常運転状態にありなが
ら一酸化炭素濃度が所定濃度を越えた場合には、燃料電
池の手前にて分岐したガス分岐導入手段への水素リッチ
ガスの流入量を、流量制御手段による流量調整手段の制
御を通して増加させる。このため、一酸化炭素濃度が高
まって触媒のCO被毒を招き得る状況では、燃料電池に
供給される水素リッチガスの供給量そのものを、ガス分
岐導入手段への流入量の分だけ減少させ、燃料電池に到
る一酸化炭素の総量を低減する。
According to another aspect of the fuel cell system of the present invention, the operating state detecting means detects the operating state of the fuel cell,
The concentration detecting means detects the concentration of carbon monoxide in the hydrogen-rich gas. When the carbon monoxide concentration exceeds the predetermined concentration while the operation state is the steady operation state, the flow rate control means controls the inflow amount of the hydrogen-rich gas into the gas branch introduction means branched in front of the fuel cell. It is increased through the control of the flow rate adjusting means. Therefore, in a situation in which the concentration of carbon monoxide increases and CO poisoning of the catalyst may be caused, the supply amount of the hydrogen-rich gas supplied to the fuel cell itself is reduced by the amount of the inflow to the gas branch introducing means, Reduce the total amount of carbon monoxide reaching the battery.

【0020】請求項3記載の燃料電池システムでは、運
転負荷検出手段により燃料電池の運転負荷を検出し、そ
の運転負荷が変動した場合には、燃料電池の手前にて分
岐したガス分岐導入手段への水素リッチガスの流入量
を、流量制御手段による流量調整手段の制御を通して増
加させる。このため、運転負荷の変動に伴い一酸化炭素
濃度の上昇が予想され触媒のCO被毒を招き得る状況で
は、燃料電池に供給される水素リッチガスの供給量その
ものを、ガス分岐導入手段への流入量の分だけ減少さ
せ、燃料電池に到る一酸化炭素の総量の低減を通して触
媒のCO被毒を抑制する。
In the fuel cell system according to the third aspect, the operating load detecting means detects the operating load of the fuel cell, and when the operating load changes, the gas branch introducing means branched in front of the fuel cell. The inflow amount of the hydrogen-rich gas is increased by controlling the flow rate adjusting means by the flow rate controlling means. Therefore, in a situation in which the carbon monoxide concentration is expected to increase with a change in the operating load and CO poisoning of the catalyst may be caused, the supply amount of the hydrogen-rich gas supplied to the fuel cell itself is supplied to the gas branch introduction means. CO poisoning of the catalyst is suppressed by reducing the total amount of carbon monoxide reaching the fuel cell.

【0021】請求項4記載の燃料電池システムでは、切
換手段やガス分岐導入手段を介して燃料電池に供給され
なくなった水素リッチガスを、改質装置での改質反応用
のバーナに供給若しくは導入する。よって、この水素リ
ッチガス中の水素はもとより一酸化炭素をもこのバーナ
の燃料として燃焼させる。
In the fuel cell system according to the fourth aspect, the hydrogen-rich gas that has not been supplied to the fuel cell through the switching means or the gas branch introducing means is supplied or introduced into the burner for the reforming reaction in the reformer. . Therefore, not only hydrogen in the hydrogen-rich gas but also carbon monoxide is burned as fuel for the burner.

【0022】請求項5記載の燃料電池システムでは、ガ
ス性状検出手段の検出する水素リッチガスの性状とし
て、濃度検出手段の検出する水素リッチガス中の一酸化
炭素濃度と温度検出手段の検出する水素リッチガスのガ
ス温度の少なくとも一方とする。よって、水素リッチガ
ス中の一酸化炭素濃度や水素リッチガスのガス温度が燃
料電池の定常運転時におけるものと相違すると、水素リ
ッチガスの供給先は燃料電池からそれ以外に切り換えら
れる。水素リッチガスのガス温度が高すぎたり低すぎた
りすると、改質装置での改質反応は不安定な状態にある
と想定でき、このような場合には中間生成物として生成
される一酸化炭素が増える虞がある。このため、一酸化
炭素濃度検出とガス温度検出のいずれの場合にも、水素
リッチガスの供給先の切換を通して燃料電池には水素リ
ッチガスを供給しない。
In the fuel cell system according to the fifth aspect of the present invention, the properties of the hydrogen-rich gas detected by the gas-property detecting means include the concentration of carbon monoxide in the hydrogen-rich gas detected by the concentration detecting means and the hydrogen-rich gas detected by the temperature detecting means. At least one of the gas temperatures. Therefore, when the concentration of carbon monoxide in the hydrogen-rich gas or the gas temperature of the hydrogen-rich gas differs from that during the steady operation of the fuel cell, the supply destination of the hydrogen-rich gas is switched from the fuel cell to another. If the gas temperature of the hydrogen-rich gas is too high or too low, it can be assumed that the reforming reaction in the reformer is in an unstable state.In such a case, carbon monoxide produced as an intermediate product is generated. May increase. Therefore, in both cases of detecting the carbon monoxide concentration and detecting the gas temperature, the hydrogen-rich gas is not supplied to the fuel cell through the switching of the supply destination of the hydrogen-rich gas.

【0023】[0023]

【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の好適な実施例について説
明する。図1は、実施例の燃料電池システム10の構成
の概略を例示するブロック図である。図示するように、
燃料電池システム10は、改質材料であるメタノールと
水との供給を所定のモル比で受け、メタノールを水蒸気
改質して水素リッチガス(以下、単に水素ガスという)
を生成する改質装置20と、水素と酸素との反応を経て
起電力を呈する固体高分子型燃料電池(以下、単に燃料
電池と略称する)40とを備える。
Preferred embodiments of the present invention will be described below in order to further clarify the structure and operation of the present invention described above. FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a fuel cell system 10 according to an embodiment. As shown
The fuel cell system 10 receives supply of reforming material methanol and water at a predetermined molar ratio, and reforms methanol with steam to produce a hydrogen rich gas (hereinafter, simply referred to as hydrogen gas).
And a solid polymer fuel cell (hereinafter simply referred to as a fuel cell) 40 that exhibits an electromotive force through a reaction between hydrogen and oxygen.

【0024】燃料電池40は、固体高分子電解質膜40
aをアノード40bとカソード40cの陽陰の電極で挟
持して備え、カソード40cへは酸素ガス供給管路42
から空気を、アノード40bへは水素ガス供給管路44
から水素ガスの供給を受ける。そして、燃料電池40
は、上記の,の電極反応を陽陰の電極で進行させて
起電力を呈し、図示しない配線を介して外部の駆動機
器、例えば電気自動車におけるモータを駆動する。
The fuel cell 40 comprises a solid polymer electrolyte membrane 40.
a is sandwiched between positive and negative electrodes of an anode 40b and a cathode 40c, and an oxygen gas supply conduit 42 is provided to the cathode 40c.
Air from the hydrogen gas supply line 44 to the anode 40b.
Hydrogen gas is supplied from. And the fuel cell 40
Generates an electromotive force by advancing the above electrode reactions of (1) and (2) with positive and negative electrodes, and drives an external drive device, for example, a motor in an electric vehicle, via a wiring (not shown).

【0025】改質装置20は、メタノール改質用の触媒
(例えば、Cu−Zn触媒等)を担持した担体が充填さ
れた改質器22と、この改質器22をメタノールの改質
反応に適した温度(約250〜300℃)に加熱するバ
ーナ24とを備える。改質器22は、図示しない圧送ポ
ンプにより改質材料供給管路15を経てメタノールと水
との供給を受ける。そして、この改質器22は、改質触
媒を介してメタノールの改質反応を進行させてメタノー
ルを水蒸気改質し、水素ガスを生成する。この生成され
た水素ガスは、水素ガス供給管路44に送り出される。
バーナ24は、アノード40bで電極反応に消費されな
かった余剰水素ガス中の水素とメタノールとを燃焼さ
せ、改質器22を加熱する。この余剰水素ガスは、燃料
電池40からの余剰ガス還流管路26から、メタノール
は、図示しない圧送ポンプにより燃焼用メタノール供給
管路28から、それぞれバーナ24に供給される。な
お、このバーナ24への余剰水素ガスとメタノールの供
給は、後述する制御装置70による圧送ポンプの駆動制
御により次のようにしてなされる。
The reformer 20 comprises a reformer 22 filled with a carrier carrying a catalyst for reforming methanol (eg, a Cu--Zn catalyst), and the reformer 22 for reforming methanol. A burner 24 for heating to a suitable temperature (about 250 to 300 ° C.). The reformer 22 receives the supply of methanol and water via the reforming material supply pipe 15 by a pump not shown. Then, the reformer 22 advances the reforming reaction of methanol through the reforming catalyst to steam reform the methanol to generate hydrogen gas. The generated hydrogen gas is sent to the hydrogen gas supply pipe line 44.
The burner 24 burns hydrogen and methanol in the excess hydrogen gas that has not been consumed in the electrode reaction at the anode 40b, and heats the reformer 22. The surplus hydrogen gas is supplied to the burner 24 from the surplus gas recirculation conduit 26 from the fuel cell 40, and the methanol is supplied to the burner 24 from a combustion methanol supply conduit 28 by a pressure feed pump (not shown). The supply of the surplus hydrogen gas and methanol to the burner 24 is performed as follows by the drive control of the pressure feed pump by the control device 70 described later.

【0026】燃料電池40の運転開始当初にあっては、
燃料電池40からは余剰水素ガスが排出されない若しく
はその量が少ないので、バーナ24にはメタノールを供
給して燃焼させ、改質器22を加熱する。しかし、燃料
電池40の運転状態が定常状態に推移して安定して余剰
水素ガスが排出されるようになると、メタノールの供給
量を徐々に減らして余剰水素ガスを燃焼させる。これに
より、メタノールの消費を抑制することができる。ま
た、燃料電池40の負荷が変動(増大)して余剰水素ガ
ス中の水素が減少した場合には、改質器22の加熱用の
熱量が不足するので、メタノールの供給量を増やし十分
な熱量を得るよう構成されている。
At the beginning of the operation of the fuel cell 40,
Since the surplus hydrogen gas is not discharged from the fuel cell 40 or the amount thereof is small, methanol is supplied to the burner 24 and burned to heat the reformer 22. However, when the operating state of the fuel cell 40 shifts to a steady state and the surplus hydrogen gas is stably discharged, the supply amount of methanol is gradually reduced to burn the surplus hydrogen gas. Thereby, consumption of methanol can be suppressed. Further, when the load of the fuel cell 40 fluctuates (increases) and the hydrogen in the surplus hydrogen gas decreases, the heat quantity for heating the reformer 22 becomes insufficient, so the supply quantity of methanol is increased and a sufficient heat quantity is obtained. Is configured to obtain.

【0027】燃料電池40と改質装置20との間の水素
ガス供給管路44の管路には、管路の水素ガス中の一酸
化炭素を低減するためのCO変成器48と、通過するガ
スの温度を検出する温度センサ50と、通過するガス中
のCO濃度を検出するCOセンサ52が設けられてい
る。CO変成器48は、微量の一酸化炭素であっても酸
素の存在下で二酸化炭素に酸化する触媒(例えば、Ru
触媒やPt触媒等)を担持した担体を備え、通過する水
素ガス中の一酸化炭素を更に低減する。CO変成器48
へは、空気導入管56から空気が導入されて空気中の酸
素が一酸化炭素の酸化に用いられ、空気導入量は空気導
入管56の流量調整バルブ58により調整される。な
お、CO変成器48は、一酸化炭素の低減に必要な反応
に適した温度に維持され、このCO変成器48への空気
導入量は、後述する制御装置70により、COセンサ5
2の検出CO濃度に応じて決定される。
A CO shifter 48 for reducing carbon monoxide in the hydrogen gas in the pipeline passes through the pipeline of the hydrogen gas supply pipeline 44 between the fuel cell 40 and the reformer 20. A temperature sensor 50 that detects the temperature of the gas and a CO sensor 52 that detects the CO concentration in the passing gas are provided. The CO shift converter 48 uses a catalyst (for example, Ru) that oxidizes a small amount of carbon monoxide into carbon dioxide in the presence of oxygen.
It further comprises a carrier carrying a catalyst, a Pt catalyst, etc.) to further reduce carbon monoxide in passing hydrogen gas. CO transformer 48
Air is introduced from the air introduction pipe 56 to oxygen in the air to oxidize carbon monoxide, and the amount of air introduced is adjusted by the flow rate adjusting valve 58 of the air introduction pipe 56. The CO shift converter 48 is maintained at a temperature suitable for the reaction required for reducing carbon monoxide, and the amount of air introduced into the CO shift converter 48 is controlled by the control device 70 described later by the CO sensor 5
2 is determined according to the detected CO concentration.

【0028】また、水素ガス供給管路44の管路には、
燃料電池40の手前に流路切換バルブ60が設けられて
おり、この流路切換バルブ60からは、バーナ24に到
る水素ガス還流管路62が設けられている。流路切換バ
ルブ60は、ガスの流路を水素ガス供給管路44と水素
ガス還流管路62のいずれかに切り換えるほか、両管路
を流れるガス流量比を変更可能に構成されている。この
ため、この流路切換バルブ60により水素ガス還流管路
62に流路が切り換えられたり、水素ガス還流管路62
のガス流量が設定されたりすると、バーナ24には、余
剰ガス還流管路26からの余剰水素ガスと燃焼用メタノ
ール供給管路28からのメタノールのほか、この水素ガ
ス還流管路62からも水素リッチガスが供給される。な
お、流路切換バルブ60による流路切換および流量比調
整の様子については後述する。
Further, in the pipeline of the hydrogen gas supply pipeline 44,
A flow path switching valve 60 is provided in front of the fuel cell 40, and a hydrogen gas recirculation pipe line 62 extending from the flow path switching valve 60 to the burner 24 is provided. The flow path switching valve 60 is configured to switch the gas flow path to either the hydrogen gas supply pipeline 44 or the hydrogen gas recirculation pipeline 62, and to change the gas flow rate ratio flowing through both pipelines. Therefore, the flow passage switching valve 60 switches the flow passage to the hydrogen gas recirculation conduit 62, or the hydrogen gas recirculation conduit 62.
Is set, the burner 24 receives excess hydrogen gas from the excess gas recirculation pipeline 26 and methanol from the combustion methanol supply pipeline 28 as well as hydrogen rich gas from the hydrogen gas recirculation pipeline 62. Is supplied. It should be noted that the flow passage switching and flow ratio adjustment by the flow passage switching valve 60 will be described later.

【0029】このほか、燃料電池システム10は、燃料
電池40の運転状態やその負荷の変動の様子を検出する
ための電圧計64とインピーダンス計66と、CPU,
ROM,RAMを中心に論理演算回路として構成された
制御装置70を備える。制御装置70は、これらとコモ
ンバスを介して相互に接続されたI/Oポートから、温
度センサ50,COセンサ52,電圧計64,インピー
ダンス計66等のセンサやそのほかの図示しないセンサ
やスイッチからの信号を入力する。そして、制御装置7
0は、これら入力信号と予め設定された制御プログラム
に従って空気導入管56の流量調整バルブ58や水素ガ
ス供給管路44の流路切換バルブ60等を駆動制御す
る。
In addition, the fuel cell system 10 includes a voltmeter 64, an impedance meter 66, a CPU, and a CPU for detecting the operating state of the fuel cell 40 and the variation of its load.
A control device 70 is provided which is mainly composed of a ROM and a RAM and is configured as a logical operation circuit. The control device 70 receives signals from I / O ports mutually connected to them via a common bus, sensors such as the temperature sensor 50, the CO sensor 52, the voltmeter 64, and the impedance meter 66, and other sensors and switches (not shown). Input the signal. And the control device 7
0 drives and controls the flow rate adjusting valve 58 of the air introducing pipe 56, the flow passage switching valve 60 of the hydrogen gas supply pipe line 44, and the like in accordance with these input signals and a preset control program.

【0030】次に、燃料電池システム10が行なう運転
制御ルーチンと運転終了制御ルーチンとについて、図2
以降のフローチャートに基づき説明する。運転制御ルー
チンは、図示しないスタートスイッチ、燃料電池システ
ム10が車両に搭載されている場合にはイグニッション
スイッチがオンされてから所定時間ごとに繰り返し実行
されるものである。そして、本ルーチンが開始される
と、図2に示すように、まず、温度センサ50,COセ
ンサ52,電圧計64,インピーダンス計66等のセン
サをスキャンし(ステップS100)、本ルーチンの実
行に必要なセンサ入力を得る。次いで、電圧計64およ
びインピーダンス計66のセンサ出力から燃料電池40
の運転状態が始動時のものか定常時のものかを判断する
(ステップS110)。ここで、始動時の運転状態であ
れば、ステップS120以降の始動時処理を行ない、定
常状態であれば、ステップS160に移行する。
Next, the operation control routine and the operation end control routine performed by the fuel cell system 10 will be described with reference to FIG.
It will be described based on the following flowcharts. The operation control routine is repeatedly executed every predetermined time after the ignition switch is turned on when the start switch (not shown) and the fuel cell system 10 are mounted on the vehicle. Then, when this routine is started, as shown in FIG. 2, first, the sensors such as the temperature sensor 50, the CO sensor 52, the voltmeter 64, and the impedance meter 66 are scanned (step S100) to execute this routine. Get the required sensor input. Then, from the sensor outputs of the voltmeter 64 and the impedance meter 66, the fuel cell 40
It is determined whether the operating state of is in the starting state or in the steady state (step S110). Here, if it is the operating state at the time of starting, the process at the time of starting from step S120 is performed, and if it is the steady state, the process proceeds to step S160.

【0031】運転状態が始動時であるとの判断に続いて
は、COセンサ52の検出CO濃度αtが所定のCO濃
度α(例えば、10ppm)を下回るか否かの判断(ス
テップS120)と、温度センサ50の検出温度βtが
所定の温度範囲内の温度であるか否かの判断(ステップ
S130)とを、順次行なう。この所定のCO濃度α
は、燃料電池40が定常運転を継続している場合にアノ
ード40bに供給される水素リッチガス中のCO濃度で
あり、このCO濃度αを下回るCO濃度であれば燃料電
池40の運転に支障はないことを意味する。換言すれ
ば、CO濃度αは、燃料電池40のアノード40bにお
ける電極の触媒層の触媒のCO被毒許容濃度でもある。
また、所定の温度範囲(下限値:β0 ,上限値:βT )
は、燃料電池40が定常運転を継続している場合にアノ
ード40bに供給される水素リッチガスのガス温度の範
囲であり、この温度範囲内であれば燃料電池40の運転
に支障はないことを意味する。換言すれば、この温度範
囲は、燃料電池40のアノード40bに供給される水素
リッチガスの許容温度範囲でもある。
Subsequent to the judgment that the operating state is at the time of starting, it is judged whether or not the detected CO concentration αt of the CO sensor 52 is below a predetermined CO concentration α (for example, 10 ppm) (step S120). It is sequentially determined whether or not the temperature βt detected by the temperature sensor 50 is within a predetermined temperature range (step S130). This predetermined CO concentration α
Is the CO concentration in the hydrogen-rich gas supplied to the anode 40b when the fuel cell 40 continues the steady operation. If the CO concentration is lower than this CO concentration α, the operation of the fuel cell 40 is not hindered. Means that. In other words, the CO concentration α is also the CO poisoning allowable concentration of the catalyst of the catalyst layer of the electrode in the anode 40b of the fuel cell 40.
In addition, the specified temperature range (lower limit: β0, upper limit: βT)
Is the range of the gas temperature of the hydrogen-rich gas supplied to the anode 40b when the fuel cell 40 continues the steady operation, and means that there is no hindrance to the operation of the fuel cell 40 within this temperature range. To do. In other words, this temperature range is also the allowable temperature range of the hydrogen-rich gas supplied to the anode 40b of the fuel cell 40.

【0032】運転状態が始動時である場合に検出CO濃
度αtと検出温度βtについて上記判断を行なうのは、
以下の理由による。つまり、この場合には、改質装置2
0の改質器22におけるメタノールの改質反応が不安定
なために、CO濃度が一時的に高かったりガス温度が低
かったりすることがあるからである。また、CO変成器
48の昇温が不十分なために、CO低減が不十分となる
ことがあるからである。
When the operating state is at the time of starting, the above-mentioned judgment is made with respect to the detected CO concentration αt and the detected temperature βt.
For the following reasons. That is, in this case, the reformer 2
Because the reforming reaction of methanol in the reformer 22 of 0 is unstable, the CO concentration may be temporarily high or the gas temperature may be low. In addition, CO reduction may be insufficient due to insufficient temperature rise of the CO shift converter 48.

【0033】上記したステップS120,130のいず
れかで否定判断した場合には、改質装置20からの水素
リッチガスのCO濃度とガス温度のいずれかが燃料電池
40の定常運転時のものではない。よって、このような
水素リッチガスは燃料電池40に供給すべきではないと
して、流路切換バルブ60を駆動制御して、水素ガス還
流管路62側に管路を切り換える(ステップS14
0)。つまり、水素ガス供給管路44を閉鎖してその流
量をゼロ(0%)とし、水素ガス還流管路62を開放し
てその流量をフル(100%)とする。これにより、改
質装置20からの水素リッチガスは、その供給先が燃料
電池40からバーナ24に切り換えられ、バーナ24
に、水素ガス還流管路62を経由して水素リッチガスが
供給される。このステップS140の実行後は、以降の
処理を行なうことなく一旦本ルーチンを終了し、上記し
たステップS100からの処理を繰り返す。よって、ス
テップS120,130で否定判断される間に亘って
は、改質装置20からの水素リッチガスは、燃料電池4
0には供給されず、バーナ24に供給されて燃焼に供さ
れ改質器22の加熱に用いられる。
When a negative determination is made in any of steps S120 and 130 described above, either the CO concentration of the hydrogen-rich gas from the reformer 20 or the gas temperature is not during steady operation of the fuel cell 40. Therefore, assuming that such a hydrogen-rich gas should not be supplied to the fuel cell 40, the flow path switching valve 60 is drive-controlled to switch the pipeline to the hydrogen gas recirculation pipeline 62 side (step S14).
0). That is, the hydrogen gas supply pipeline 44 is closed to make its flow rate zero (0%), and the hydrogen gas recirculation pipeline 62 is opened to make its flow volume full (100%). As a result, the supply destination of the hydrogen-rich gas from the reformer 20 is switched from the fuel cell 40 to the burner 24, and the burner 24
Then, the hydrogen-rich gas is supplied via the hydrogen gas reflux pipe 62. After the execution of step S140, this routine is temporarily terminated without performing the subsequent processing, and the processing from step S100 described above is repeated. Therefore, while the negative determination is made in steps S120 and 130, the hydrogen-rich gas from the reformer 20 remains in the fuel cell 4.
It is not supplied to 0, but is supplied to the burner 24 for combustion and is used for heating the reformer 22.

【0034】一方、上記したステップS120,130
で共に肯定判断した場合には、運転状態は始動時であっ
ても、改質装置20からの水素リッチガスのCO濃度と
ガス温度は許容範囲内であり燃料電池40の定常運転時
のものと一致するので、触媒のCO被毒等の支障はな
い。よって、この場合には、水素リッチガスを燃料電池
40に供給すべく、流路切換バルブ60を駆動制御して
水素ガス供給管路44側に管路を切り換える(ステップ
S150)。つまり、水素ガス還流管路62を閉鎖して
その流量をゼロ(0%)とし、水素ガス供給管路44を
開放してその流量をフル(100%)とする。これによ
り、カソード40cへの空気の供給に加えて、アノード
40bには水素リッチガスが供給されるので、上記した
,の電極反応が起き、燃料電池40は始動を開始す
る。
On the other hand, the above steps S120, 130
If both are positive, the CO concentration and the gas temperature of the hydrogen-rich gas from the reformer 20 are within the permissible range even if the operating state is at the time of starting, and the fuel cell 40 is in a steady operation. Therefore, there is no problem such as CO poisoning of the catalyst. Therefore, in this case, in order to supply the hydrogen-rich gas to the fuel cell 40, the flow path switching valve 60 is drive-controlled to switch the pipeline to the hydrogen gas supply pipeline 44 side (step S150). That is, the hydrogen gas recirculation pipeline 62 is closed to make its flow rate zero (0%), and the hydrogen gas supply pipeline 44 is opened to make its flow volume full (100%). As a result, in addition to the supply of air to the cathode 40c, the hydrogen-rich gas is supplied to the anode 40b, so the above electrode reaction occurs and the fuel cell 40 starts to start.

【0035】ステップS150に続いては、検出CO濃
度αtが所定のCO濃度αを下回るか否かの判断(ステ
ップS160)を再度行ない、燃料電池40の始動開始
の後の或いはステップS110で判断した燃料電池40
の定常運転時におけるCO濃度の良否判断を下す。ここ
で、肯定判断した場合には、改質装置20からの水素リ
ッチガスのCO濃度は許容範囲内であるので、触媒のC
O被毒等の支障はない。よって、この場合には、それ以
降の処理を行なうことなく一旦本ルーチンを終了し、上
記したステップS100からの処理を繰り返す。つま
り、ステップS120,130での肯定判断を受けて水
素ガス供給管路44に管路を切り換え、アノード40b
への水素リッチガスの供給を開始して燃料電池40を始
動した後には、改質装置20からの水素リッチガスは、
このステップS160で肯定判断される限り継続して燃
料電池40に供給される。
Subsequent to step S150, it is judged again whether the detected CO concentration αt is lower than the predetermined CO concentration α (step S160), and after the start of the fuel cell 40 or in step S110. Fuel cell 40
The quality of the CO concentration during the normal operation of is judged. Here, in the case of affirmative determination, the CO concentration of the hydrogen-rich gas from the reformer 20 is within the allowable range, so the catalyst C
O There is no problem such as poisoning. Therefore, in this case, this routine is once ended without performing the subsequent processing, and the processing from step S100 is repeated. In other words, upon receiving an affirmative judgment in steps S120 and S130, the pipeline is switched to the hydrogen gas supply pipeline 44, and the anode 40b
After starting the supply of the hydrogen rich gas to the fuel cell 40 and starting the fuel cell 40, the hydrogen rich gas from the reformer 20 is
As long as a positive determination is made in step S160, the fuel cell 40 is continuously supplied.

【0036】しかし、燃料電池40への水素リッチガス
の供給の継続中にCO濃度が何らかの原因で高くなり燃
料電池40の定常運転時のものではなくなれば、ステッ
プS160では否定判断される。そして、この場合に
は、流路切換バルブ60を駆動制御して、水素ガス供給
管路44と水素ガス還流管路62との流量比を変更する
(ステップS170)。この際、水素ガス供給管路44
におけるそれまでの流量を減らし、水素ガス還流管路6
2の流量を流量ゼロから増加させる。これにより、燃料
電池40への水素リッチガスの供給量が減少するので、
燃料電池40のアノード40bに到達するCO総量を減
らすことができ、触媒のCO被毒の程度を抑制する。こ
のステップS170の実行後は本ルーチンを終了し、上
記したステップS100からの処理を繰り返す。なお、
流路切換バルブ60による上記両管路の流量比は検出C
O濃度αtにより決定され、検出CO濃度αtが高くな
れば水素ガス還流管路62の流量が増して水素ガス供給
管路44の流量が低減するよう決定される。
However, if the CO concentration becomes high for some reason during the supply of the hydrogen-rich gas to the fuel cell 40 and the fuel cell 40 is not in the steady operation, the negative determination is made in step S160. Then, in this case, the flow path switching valve 60 is drive-controlled to change the flow rate ratio between the hydrogen gas supply conduit 44 and the hydrogen gas reflux conduit 62 (step S170). At this time, the hydrogen gas supply line 44
The flow rate up to that time in
Increase the flow rate of 2 from zero flow rate. As a result, the amount of hydrogen-rich gas supplied to the fuel cell 40 decreases,
The total amount of CO that reaches the anode 40b of the fuel cell 40 can be reduced, and the degree of CO poisoning of the catalyst can be suppressed. After the execution of this step S170, this routine is ended, and the processing from step S100 described above is repeated. In addition,
The flow rate ratio of the above two pipes by the flow passage switching valve 60 is detected C
It is determined by the O concentration αt, and if the detected CO concentration αt becomes higher, the flow rate of the hydrogen gas recirculation line 62 increases and the flow rate of the hydrogen gas supply line 44 decreases.

【0037】次に、燃料電池システム10が行なう運転
終了制御ルーチンについて説明する。この運転終了制御
ルーチンは、図示しないスタートスイッチ(車両におけ
るイグニッションスイッチ)がオフされた時に限り実行
されるものである。そして、本ルーチンが開始される
と、図3に示すように、まず、流路切換バルブ60を駆
動制御して、水素ガス還流管路62側に管路を切り換え
(ステップS200)、それまで燃料電池40に対して
継続されていた水素リッチガスの供給を停止する。これ
により、燃料電池40はその運転を停止し、スタートス
イッチのオフ後に改質装置20にて生成される水素リッ
チガスの供給先は、バーナ24に切り換えられる。
Next, the operation end control routine executed by the fuel cell system 10 will be described. This operation end control routine is executed only when a start switch (an ignition switch in the vehicle) not shown is turned off. Then, when this routine is started, as shown in FIG. 3, first, the flow path switching valve 60 is drive-controlled to switch the pipeline to the hydrogen gas recirculation pipeline 62 side (step S200), and the fuel is fed until then. The supply of the hydrogen-rich gas that has been continued to the battery 40 is stopped. As a result, the fuel cell 40 stops its operation, and the supply destination of the hydrogen rich gas generated in the reformer 20 after the start switch is turned off is switched to the burner 24.

【0038】その後は、メタノールと水の改質原料の圧
送ポンプ(改質原料用ポンプ)を所定時間(数秒〜数十
秒)に亘り駆動して改質装置20に改質原料を送り出し
(ステップS210)、改質装置20の構成部品である
熱交換器内部をメタノールと水で満たしておく。従っ
て、スタートスイッチのオフ後の所定時間(数秒〜数十
秒)においては、改質装置20にて生成される水素リッ
チガスは、バーナ24に供給されて燃焼に供される。よ
って、燃料電池40の運転停止の直前に水素リッチガス
中のCO濃度が高い場合でも、このような高CO濃度の
水素リッチガスは、燃料電池40の運転停止直後におい
て燃焼し水素ガス供給管路44内から低減される。この
ため、運転再開時における運転制御ルーチンのステップ
S140によるバーナ24へのガス供給先の切り換え期
間が短くなる。
After that, the pump for pumping the reforming raw material of methanol and water (reforming raw material pump) is driven for a predetermined time (several seconds to several tens of seconds) to send the reforming raw material to the reforming device 20 (step S210), the inside of the heat exchanger, which is a component of the reformer 20, is filled with methanol and water. Therefore, the hydrogen-rich gas generated in the reformer 20 is supplied to the burner 24 for combustion for a predetermined time (several seconds to several tens of seconds) after the start switch is turned off. Therefore, even when the CO concentration in the hydrogen-rich gas is high immediately before the operation of the fuel cell 40 is stopped, the hydrogen-rich gas having such a high CO concentration is burned immediately after the operation of the fuel cell 40 is stopped and the hydrogen-rich gas supply pipe 44 is Is reduced from. Therefore, the switching period of the gas supply destination to the burner 24 in step S140 of the operation control routine when the operation is restarted is shortened.

【0039】上記のステップS210に続いては、流路
切換バルブ60を駆動制御して水素ガス供給管路44側
に管路を切り換え(ステップS220)、本ルーチンを
終了する。つまり、水素リッチガスの供給先を燃料電池
40に復帰させて、運転再開に備える。
Subsequent to step S210, the flow path switching valve 60 is drive-controlled to switch the pipeline to the hydrogen gas supply pipeline 44 side (step S220), and this routine ends. That is, the supply destination of the hydrogen-rich gas is returned to the fuel cell 40 to prepare for restart of operation.

【0040】以上説明した実施例の燃料電池システム1
0では、燃料電池40の運転状態が定常運転状態にない
始動時にあっては、水素リッチガス中のCO濃度が高
い、或いはそのガス温度が所定温度範囲外であり水素リ
ッチガス中のCO濃度が高いと予想されると、改質装置
20からの水素リッチガスの供給先を、流路切換バルブ
60により燃料電池40からバーナ24に切り換える。
このため、燃料電池システム10によれば、燃料電池4
0の始動時には、高濃度のCOを含有する水素リッチガ
スを燃料電池40に供給しないので、燃料電池40のア
ノード40bにおける触媒のCO被毒を起こさない。
The fuel cell system 1 of the embodiment described above
At 0, the CO concentration in the hydrogen-rich gas is high or the gas temperature is outside the predetermined temperature range and the CO concentration in the hydrogen-rich gas is high at the time of start-up when the operation state of the fuel cell 40 is not in the steady operation state. As predicted, the supply destination of the hydrogen-rich gas from the reformer 20 is switched from the fuel cell 40 to the burner 24 by the passage switching valve 60.
Therefore, according to the fuel cell system 10, the fuel cell 4
At the start of 0, the hydrogen rich gas containing high concentration of CO is not supplied to the fuel cell 40, so that the catalyst in the anode 40b of the fuel cell 40 is not poisoned by CO.

【0041】また、燃料電池システム10では、水素リ
ッチガスの供給先を切り換えるに当たり、水素リッチガ
ス中のCO濃度が高い場合のみならずガス温度が所定の
範囲外である場合でも、水素リッチガスの供給先をバー
ナ24に切り換える。よって、COセンサ52に故障
(異常)が起きてCO濃度が高いにも拘らずその検出C
O濃度αtが低くような場合でも、ガス温度が所定温度
範囲外であり水素リッチガス中のCO濃度が高いと予想
される燃料電池40へは水素リッチガスを供給しない。
このため、燃料電池システム10によれば、燃料電池4
0のアノード40bにおける触媒のCO被毒を確実に回
避できる。加えて、CO濃度が低くてもガス温度が所定
の範囲外であれば、燃料電池40へは水素リッチガスを
供給しない。このため、燃料電池システム10によれ
ば、燃料電池40のアノード40bにおいて水素リッチ
ガス中の水蒸気により起きるフラッディングを回避する
ことができる。
Further, in the fuel cell system 10, when switching the supply destination of the hydrogen rich gas, the supply destination of the hydrogen rich gas is selected not only when the CO concentration in the hydrogen rich gas is high but also when the gas temperature is out of a predetermined range. Switch to burner 24. Therefore, even if the CO sensor 52 has a failure (abnormality) and the CO concentration is high, the detected C
Even when the O concentration αt is low, the hydrogen-rich gas is not supplied to the fuel cell 40 in which the gas temperature is out of the predetermined temperature range and the CO concentration in the hydrogen-rich gas is expected to be high.
Therefore, according to the fuel cell system 10, the fuel cell 4
It is possible to surely avoid CO poisoning of the catalyst in the zero anode 40b. In addition, if the gas temperature is out of the predetermined range even if the CO concentration is low, the hydrogen-rich gas is not supplied to the fuel cell 40. Therefore, according to the fuel cell system 10, it is possible to avoid flooding caused by water vapor in the hydrogen-rich gas at the anode 40b of the fuel cell 40.

【0042】また、本実施例の燃料電池システム10で
は、燃料電池40が定常運転状態にある場合でも、何ら
かの原因でCO濃度(検出CO濃度αt)が所定濃度
(許容濃度α)を越えるような事態に到ると、流路切換
バルブ60により水素ガス還流管路62への水素リッチ
ガス流量を流量ゼロから増加させ、その増加の分だけ燃
料電池40への水素リッチガスの供給量そのものを減少
させる。よって、燃料電池システム10によれば、燃料
電池40に到るCOの総量を低減して、燃料電池40の
アノード40bにおける触媒のCO被毒を抑制する。
In the fuel cell system 10 of this embodiment, the CO concentration (detected CO concentration αt) exceeds the predetermined concentration (permissible concentration α) for some reason even when the fuel cell 40 is in the steady operation state. When a situation occurs, the flow rate switching valve 60 increases the flow rate of the hydrogen rich gas to the hydrogen gas recirculation conduit 62 from zero, and the amount of the hydrogen rich gas supplied to the fuel cell 40 itself is reduced by the increase. Therefore, according to the fuel cell system 10, the total amount of CO reaching the fuel cell 40 is reduced, and CO poisoning of the catalyst in the anode 40b of the fuel cell 40 is suppressed.

【0043】更に、本実施例の燃料電池システム10で
は、燃料電池40に替えてバーナ24に供給した水素リ
ッチガスを、このバーナ24にて燃焼させる。よって、
燃料電池システム10によれば、改質装置20での改質
原料であるメタノールや水を上記の水素リッチガスの燃
焼により効率的に予熱して改質反応を促進でき、改質装
置20の改質器22での改質反応を早期の内に安定化さ
せることができる。
Further, in the fuel cell system 10 of this embodiment, the hydrogen rich gas supplied to the burner 24 instead of the fuel cell 40 is burned by the burner 24. Therefore,
According to the fuel cell system 10, the reforming reaction can be promoted by efficiently preheating the reforming raw material such as methanol and water in the reforming apparatus 20 by the combustion of the hydrogen-rich gas. The reforming reaction in the vessel 22 can be stabilized in an early stage.

【0044】また、燃料電池システム10では、燃料電
池40が定常運転状態にある場合にCO濃度が所定濃度
を越えても、既述したように燃料電池40に到るCOの
総量を低減させるので、CO変成器48によるCOの低
減促進を図るための酸素供給量の増加を最小限とするこ
とができる。よって、本実施例の燃料電池システム10
によれば、CO変成器48における酸素と水素リッチガ
ス中の水素との反応の機会の不用意な増加を招かないの
で、燃料電池40での水素不足を抑制することができ
る。
Further, in the fuel cell system 10, even if the CO concentration exceeds the predetermined concentration when the fuel cell 40 is in the steady operation state, the total amount of CO reaching the fuel cell 40 is reduced as described above. The increase of the oxygen supply amount for promoting the reduction of CO by the CO shift converter 48 can be minimized. Therefore, the fuel cell system 10 of the present embodiment
According to this, since the chance of reaction between oxygen and hydrogen in the hydrogen-rich gas in the CO shift converter 48 is not inadvertently increased, hydrogen shortage in the fuel cell 40 can be suppressed.

【0045】更に、燃料電池システム10では、燃料電
池40の運転停止後の所定時間(数秒〜数十秒)におい
て水素リッチガスをバーナ24に供給して燃焼させ、燃
料電池40の運転停止の直前に水素リッチガス中のCO
濃度が高い場合でも、このような高CO濃度の水素リッ
チガスが水素ガス供給管路44内から低減される。この
ため、燃料電池システム10によれば、運転再開時にお
ける運転制御ルーチンのステップS140によるバーナ
24へのガス供給先の切り換え期間の短縮化を通して、
運転再開時の燃料電池40の始動性を向上させることが
できる。
Further, in the fuel cell system 10, the hydrogen-rich gas is supplied to the burner 24 and burned for a predetermined time (several seconds to several tens of seconds) after the operation of the fuel cell 40 is stopped, and immediately before the operation of the fuel cell 40 is stopped. CO in hydrogen rich gas
Even when the concentration is high, the hydrogen rich gas having such a high CO concentration is reduced from the inside of the hydrogen gas supply pipe line 44. Therefore, according to the fuel cell system 10, by shortening the switching period of the gas supply destination to the burner 24 in step S140 of the operation control routine at the time of restarting the operation,
The startability of the fuel cell 40 when the operation is restarted can be improved.

【0046】また、燃料電池システム10によれば、燃
料電池40の運転開始当初にあっては、水素リッチガス
の燃焼を通してバーナ24でのメタノールの消費量を低
減でき、燃料電池40の運転状態が定常状態にある場合
には、燃料電池40からの余剰水素ガスの燃焼を通して
バーナ24でのメタノールの消費量を低減できる。
Further, according to the fuel cell system 10, at the beginning of the operation of the fuel cell 40, the consumption of methanol in the burner 24 can be reduced through the combustion of the hydrogen-rich gas, and the operating state of the fuel cell 40 becomes steady. In the state, the consumption of methanol in the burner 24 can be reduced by burning the surplus hydrogen gas from the fuel cell 40.

【0047】次に、他の実施例(第2実施例)の燃料電
池システム10について説明する。この第2実施例の燃
料電池システム10では、上記した運転制御ルーチンに
おけるステップS160,170の処理に替えて、図4
に示す処理を行なう点でその構成が相違する。つまり、
この第2実施例の燃料電池システム10では、ステップ
S150でのバルブ切換に続いて、燃料電池40の負荷
の低下の有無およびその程度を、インピーダンス計66
のセンサ出力の推移から判断する(ステップS36
0)。そして、このステップS360で負荷の低下がな
い、或いは低下の程度が小さいと判断した場合には、改
質装置20の改質器22での改質反応の進行状況には変
化がなくCOの生成量に変化はないとして、何の処理を
行なうことなく一旦本ルーチンを終了する。
Next, a fuel cell system 10 of another embodiment (second embodiment) will be described. In the fuel cell system 10 of the second embodiment, instead of the processing of steps S160 and 170 in the above-mentioned operation control routine, FIG.
The configuration is different in that the processing shown in FIG. That is,
In the fuel cell system 10 of the second embodiment, following the valve switching in step S150, the impedance meter 66 is used to determine whether or not the load on the fuel cell 40 is reduced and its extent.
Judgment from the transition of the sensor output of (step S36
0). When it is determined in step S360 that the load is not reduced or the degree of reduction is small, the progress of the reforming reaction in the reformer 22 of the reformer 20 does not change and CO is generated. Assuming that the amount does not change, this routine is temporarily terminated without any processing.

【0048】しかし、ステップS360で負荷の低下が
大きい場合には、改質装置20の改質器22での改質反
応の進行状況がこの負荷変動に応じて変化し水素リッチ
ガス中のCOの生成量が増加する虞がある。よって、こ
の場合には、流路切換バルブ60を駆動制御して、水素
ガス供給管路44と水素ガス還流管路62との流量比を
変更し(ステップS370)、本ルーチンを終了する。
この流量比の変更の際には、水素ガス供給管路44にお
けるそれまでの流量を減らし、水素ガス還流管路62の
流量を流量ゼロから増加させる。これにより、燃料電池
40への水素リッチガスの供給量が減少するので、燃料
電池40のアノード40bに到達するCO総量を減ら
す。なお、流路切換バルブ60による上記両管路の流量
比は負荷の低下の程度により決定され、低下の程度が大
きくなれば水素ガス還流管路62の流量が増して水素ガ
ス供給管路44の流量が低減するよう決定される。
However, if the load is significantly reduced in step S360, the progress of the reforming reaction in the reformer 22 of the reformer 20 changes according to this load fluctuation, and CO in hydrogen-rich gas is produced. The quantity may increase. Therefore, in this case, the flow path switching valve 60 is drive-controlled to change the flow rate ratio between the hydrogen gas supply conduit 44 and the hydrogen gas recirculation conduit 62 (step S370), and this routine is ended.
When the flow rate ratio is changed, the flow rate up to that point in the hydrogen gas supply pipeline 44 is reduced and the flow rate in the hydrogen gas recirculation pipeline 62 is increased from zero. As a result, the amount of hydrogen-rich gas supplied to the fuel cell 40 decreases, so the total amount of CO that reaches the anode 40b of the fuel cell 40 decreases. The flow rate ratio of the two flow paths by the flow path switching valve 60 is determined by the degree of decrease of the load. If the degree of decrease is large, the flow rate of the hydrogen gas recirculation line 62 is increased and the flow rate of the hydrogen gas supply line 44 is increased. The flow rate is determined to be reduced.

【0049】従って、この第2実施例の燃料電池システ
ム10によっても、燃料電池40が定常運転状態にある
場合の燃料電池40の負荷の急減時において燃料電池4
0に到るCOの総量を低減して、燃料電池40のアノー
ド40bにおける触媒のCO被毒を抑制する。
Therefore, according to the fuel cell system 10 of the second embodiment as well, when the load of the fuel cell 40 is suddenly reduced when the fuel cell 40 is in the steady operation state, the fuel cell 4
The total amount of CO reaching 0 is reduced to suppress CO poisoning of the catalyst in the anode 40b of the fuel cell 40.

【0050】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々な
る態様で実施し得ることは勿論である。
The embodiments of the present invention have been described above.
The present invention is not limited to these examples, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes without departing from the scope of the present invention.

【0051】例えば、ステップS120,160におい
て検出CO濃度αtを比較する際のCO濃度αやステッ
プS130において検出温度βtを比較する際の下限値
(下限温度)β0 ,上限値(上限温度)βT を、燃料電
池40自体の温度やその運転状態等に応じて可変に構成
することもできる。
For example, the CO concentration α when comparing the detected CO concentrations αt in steps S120 and 160 and the lower limit value (lower limit temperature) β0 and the upper limit value (upper limit temperature) βT when comparing the detection temperature βt in step S130 are set. Alternatively, the fuel cell 40 may be variably configured according to the temperature of the fuel cell 40 itself, its operating state, and the like.

【0052】また、ステップS110では、電圧計6
4,インピーダンス計66のセンサ出力に基づき燃料電
池40の運転状態を判断したが、次のように構成しても
よい。つまり、スタートスイッチがオンされてから所定
の時間にあっては、燃料電池40は始動時の運転状態に
あり当該所定の時間を経過すれば定常時の運転状態であ
ると判断する構成を採ることもできる。
Further, in step S110, the voltmeter 6
4. The operating state of the fuel cell 40 is determined based on the sensor output of the impedance meter 66, but the following configuration may be used. That is, the fuel cell 40 is in the operating state at the time of starting for a predetermined time after the start switch is turned on, and if the predetermined time has elapsed, it is determined that the fuel cell 40 is in the normal operating state. You can also

【0053】更に、燃料電池システム10は車両に搭載
されるものに限定されるものではなく、定置式の燃料電
池システムであってもよく、固体高分子型燃料電池以外
のリン酸型燃料電池を有するシステムであってもよいこ
とは勿論である。
Further, the fuel cell system 10 is not limited to one mounted on a vehicle, and may be a stationary fuel cell system, and a phosphoric acid type fuel cell other than the polymer electrolyte fuel cell may be used. Needless to say, the system may have one.

【0054】また、燃料電池40の始動時における水素
リッチガスの供給先を、バーナ24としたが、燃料電池
40への供給ガスを加湿するガス加湿器として、ガス加
湿のための熱源とすることもできる。
Although the burner 24 is used as the supply destination of the hydrogen-rich gas at the time of starting the fuel cell 40, it may also be used as a heat source for humidifying the gas as a gas humidifier for humidifying the supply gas to the fuel cell 40. it can.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上説明したように請求項1記載の燃料
電池システムでは、燃料電池の運転状態が定常運転状態
にない運転開始当初にあっては、燃料電池の定常運転状
態にふさわしくない性状の水素リッチガスを燃料電池に
供給しない。この結果、請求項1記載の燃料電池システ
ムによれば、燃料電池の運転開始当初のように運転状態
が定常運転状態にない場合には、燃料電池における触媒
のCO被毒を起こさない。
As described above, in the fuel cell system according to the first aspect, at the beginning of the operation when the operation state of the fuel cell is not in the steady operation state, the fuel cell system is not suitable for the steady operation state of the fuel cell. Do not supply hydrogen rich gas to the fuel cell. As a result, according to the fuel cell system of the first aspect, CO poisoning of the catalyst in the fuel cell does not occur when the operating state is not in the steady operating state as at the beginning of the operation of the fuel cell.

【0056】請求項2記載の燃料電池システムでは、燃
料電池の運転状態が定常運転状態にありながら一酸化炭
素濃度が所定濃度を越えた場合には、ガス分岐導入手段
への水素リッチガスの流入量の増加を通して、燃料電池
への水素リッチガスの供給量そのものを減少させる。よ
って、請求項2記載の燃料電池システムによれば、燃料
電池に到る一酸化炭素の総量を低減して、触媒のCO被
毒を抑制する。
In the fuel cell system according to the second aspect, when the carbon monoxide concentration exceeds a predetermined concentration while the operating state of the fuel cell is in the steady operating state, the amount of hydrogen rich gas flowing into the gas branch introducing means is increased. The amount of hydrogen-rich gas supplied to the fuel cell itself is decreased by increasing Therefore, according to the fuel cell system of the second aspect, the total amount of carbon monoxide reaching the fuel cell is reduced and CO poisoning of the catalyst is suppressed.

【0057】請求項3記載の燃料電池システムでは、燃
料電池の運転負荷が変動した場合には、ガス分岐導入手
段への水素リッチガスの流入量の増加を通して、燃料電
池への水素リッチガスの供給量そのものを減少させる。
よって、請求項3記載の燃料電池システムによれば、燃
料電池に到る一酸化炭素の総量を低減して、触媒のCO
被毒を抑制する。
In the fuel cell system according to the third aspect, when the operating load of the fuel cell fluctuates, the supply amount of the hydrogen rich gas to the fuel cell itself is increased by increasing the inflow amount of the hydrogen rich gas to the gas branch introducing means. To reduce.
Therefore, according to the fuel cell system of the third aspect, the total amount of carbon monoxide reaching the fuel cell is reduced, and the CO of the catalyst is reduced.
Control poisoning.

【0058】請求項4記載の燃料電池システムでは、燃
料電池に供給されなくなった水素リッチガスを改質装置
のバーナに供給若しくは導入して、水素リッチガス中の
水素と一酸化炭素とを燃焼させる。よって、請求項4記
載の燃料電池システムによれば、炭化水素化合物の予熱
や改質反応の促進を通して、改質装置での改質反応を早
期の内に安定化させることができる。
In the fuel cell system according to the fourth aspect, the hydrogen-rich gas that is no longer supplied to the fuel cell is supplied or introduced into the burner of the reformer to burn hydrogen and carbon monoxide in the hydrogen-rich gas. Therefore, according to the fuel cell system of the fourth aspect, the reforming reaction in the reforming device can be stabilized in an early stage by preheating the hydrocarbon compound and promoting the reforming reaction.

【0059】請求項5記載の燃料電池システムでは、水
素リッチガス中の一酸化炭素濃度や水素リッチガスのガ
ス温度が燃料電池の定常運転時におけるものと相違する
と、燃料電池の運転状態が定常運転状態にない運転開始
当初にあっては、このような水素リッチガスを燃料電池
に供給しない。この結果、請求項5記載の燃料電池シス
テムによれば、燃料電池の運転開始当初のように運転状
態が定常運転状態にない場合には、燃料電池における触
媒のCO被毒を起こさない。
In the fuel cell system according to the fifth aspect, when the carbon monoxide concentration in the hydrogen-rich gas and the gas temperature of the hydrogen-rich gas are different from those during the steady operation of the fuel cell, the operating state of the fuel cell becomes the steady operating state. At the beginning of no operation, such hydrogen-rich gas is not supplied to the fuel cell. As a result, according to the fuel cell system of the fifth aspect, CO poisoning of the catalyst in the fuel cell does not occur when the operating state is not in the steady operating state as at the beginning of the operation of the fuel cell.

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

【図1】実施例の燃料電池システム10の構成の概略を
例示するブロック図。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a fuel cell system 10 according to an embodiment.

【図2】燃料電池システム10が行なう運転制御ルーチ
ンを示すフローチャート。
FIG. 2 is a flowchart showing an operation control routine performed by the fuel cell system 10.

【図3】燃料電池システム10が行なう運転終了制御ル
ーチンを示すフローチャート。
FIG. 3 is a flowchart showing an operation end control routine executed by the fuel cell system 10.

【図4】第2実施例の燃料電池システム10が行なう運
転制御ルーチンの要部の処理を示すフローチャート。
FIG. 4 is a flowchart showing a process of a main part of an operation control routine performed by the fuel cell system 10 of the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…燃料電池システム 15…改質材料供給管路 20…改質装置 22…改質器 24…バーナ 26…余剰ガス還流管路 28…燃焼用メタノール供給管路 40…燃料電池 40a…固体高分子電解質膜 40b…アノード 40c…カソード 42…酸素ガス供給管路 44…水素ガス供給管路 48…CO変成器 50…温度センサ 52…COセンサ 56…空気導入管 58…流量調整バルブ 60…流路切換バルブ 62…水素ガス還流管路 64…電圧計 66…インピーダンス計 70…制御装置 10 ... Fuel cell system 15 ... Reforming material supply pipe 20 ... Reforming device 22 ... Reformer 24 ... Burner 26 ... Excess gas recirculation pipe 28 ... Combustion methanol supply pipe 40 ... Fuel cell 40a ... Solid polymer Electrolyte membrane 40b ... Anode 40c ... Cathode 42 ... Oxygen gas supply pipeline 44 ... Hydrogen gas supply pipeline 48 ... CO shifter 50 ... Temperature sensor 52 ... CO sensor 56 ... Air introduction pipe 58 ... Flow rate adjusting valve 60 ... Flow path switching Valve 62 ... Hydrogen gas recirculation pipe 64 ... Voltmeter 66 ... Impedance meter 70 ... Control device

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 供給を受けた炭化水素化合物を改質反応
に供して水素リッチガスを生成する改質装置と、該生成
された水素リッチガスを燃料ガスとして供給を受ける燃
料電池とを有する燃料電池システムであって、 前記燃料電池の運転状態を検出する運転状態検出手段
と、 前記燃料電池に供給される水素リッチガスの性状を検出
するガス性状検出手段と、 前記検出した運転状態が定常運転状態になく前記検出し
たガス性状が前記燃料電池の定常運転時におけるガス性
状と相違する場合には、前記生成された水素リッチガス
の供給先を前記燃料電池以外に切り換える切換手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
1. A fuel cell system having a reformer for producing a hydrogen-rich gas by subjecting the supplied hydrocarbon compound to a reforming reaction, and a fuel cell for receiving the produced hydrogen-rich gas as a fuel gas. The operating state detecting means for detecting the operating state of the fuel cell, a gas property detecting means for detecting the property of the hydrogen-rich gas supplied to the fuel cell, and the detected operating state is not in a steady operating state. When the detected gas property is different from the gas property at the time of steady operation of the fuel cell, switching means for switching the supply destination of the generated hydrogen-rich gas to other than the fuel cell,
A fuel cell system comprising:
【請求項2】 供給を受けた炭化水素化合物を改質反応
に供して水素リッチガスを生成する改質装置と、該生成
された水素リッチガスを燃料ガスとして供給を受ける燃
料電池とを有する燃料電池システムであって、 前記燃料電池の運転状態を検出する運転状態検出手段
と、 前記燃料電池に供給される水素リッチガス中の一酸化炭
素濃度を検出する濃度検出手段と、 前記燃料電池の手前にて分岐し、前記生成された水素リ
ッチガスを前記燃料電池以外に導入するガス分岐導入手
段と、 該ガス分岐導入手段に流入する水素リッチガスの流量と
前記燃料電池に供給される水素リッチガスの流量との流
量比を調整する流量調整手段と、 前記検出した運転状態が定常運転状態にあり前記検出し
た一酸化炭素濃度が所定濃度を越える場合には、前記ガ
ス分岐導入手段に流入する水素リッチガスの流量が増加
する側に前記流量調整手段を制御する流量制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
2. A fuel cell system having a reformer for producing a hydrogen-rich gas by subjecting the supplied hydrocarbon compound to a reforming reaction, and a fuel cell for receiving the produced hydrogen-rich gas as a fuel gas. The operating state detecting means for detecting the operating state of the fuel cell, the concentration detecting means for detecting the carbon monoxide concentration in the hydrogen-rich gas supplied to the fuel cell, and branching in front of the fuel cell And a flow ratio of the flow rate of the hydrogen rich gas flowing into the gas branch introducing means and the flow rate of the hydrogen rich gas supplied to the fuel cell, and the gas branch introducing means for introducing the generated hydrogen rich gas to other than the fuel cell. Flow rate adjusting means for adjusting the gas, and when the detected operating state is a steady operating state and the detected carbon monoxide concentration exceeds a predetermined concentration, the gas And flow control means for the flow rate of the hydrogen rich gas flowing into Toki introducing means controls the flow rate adjusting means on the side of increasing,
A fuel cell system comprising:
【請求項3】 供給を受けた炭化水素化合物を改質反応
に供して水素リッチガスを生成する改質装置と、該生成
された水素リッチガスを燃料ガスとして供給を受ける燃
料電池とを有する燃料電池システムであって、 前記燃料電池の運転負荷を検出する運転負荷検出手段
と、 前記燃料電池の手前にて分岐し、前記生成された水素リ
ッチガスを前記燃料電池以外に導入するガス分岐導入手
段と、 該ガス分岐導入手段に流入する水素リッチガスの流量と
前記燃料電池に供給される水素リッチガスの流量との流
量比を調整する流量調整手段と、 前記検出した運転負荷が変動した場合には、前記ガス分
岐導入手段に流入する水素リッチガスの流量が増加する
側に前記流量調整手段を制御する流量制御手段と、を備
えることを特徴とする燃料電池システム。
3. A fuel cell system having a reformer for producing a hydrogen-rich gas by subjecting the supplied hydrocarbon compound to a reforming reaction, and a fuel cell for receiving the produced hydrogen-rich gas as a fuel gas. Wherein the operating load detecting means for detecting an operating load of the fuel cell, and a gas branch introducing means for branching in front of the fuel cell and introducing the generated hydrogen-rich gas to other than the fuel cell, Flow rate adjusting means for adjusting the flow rate ratio of the flow rate of the hydrogen rich gas flowing into the gas branch introducing means and the flow rate of the hydrogen rich gas supplied to the fuel cell; and when the detected operating load changes, the gas branch A fuel cell system, comprising: a flow rate control means for controlling the flow rate adjusting means on the side where the flow rate of the hydrogen-rich gas flowing into the introducing means increases. .
【請求項4】 請求項1ないし請求項3のいずれか記載
の燃料電池システムであって、 前記切換手段により切り換えられる燃料電池以外の水素
リッチガスの供給先と前記ガス分岐導入手段により導入
される燃料電池以外の水素リッチガスの導入先は、前記
改質装置での改質反応用のバーナである燃料電池システ
ム。
4. The fuel cell system according to claim 1, wherein a hydrogen rich gas supply destination other than the fuel cell switched by the switching means and a fuel introduced by the gas branch introducing means. A fuel cell system in which a hydrogen-rich gas other than a battery is introduced into a burner for a reforming reaction in the reformer.
【請求項5】 請求項1記載の燃料電池システムであっ
て、 前記ガス性状検出手段は、前記燃料電池に供給される水
素リッチガス中の一酸化炭素濃度を検出する濃度検出手
段と該水素リッチガスのガス温度を検出する温度検出手
段の少なくとも一方を有する燃料電池システム。
5. The fuel cell system according to claim 1, wherein the gas property detection means detects the concentration of carbon monoxide in the hydrogen-rich gas supplied to the fuel cell and the hydrogen-rich gas. A fuel cell system having at least one of temperature detecting means for detecting a gas temperature.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09147897A (en) * 1995-11-17 1997-06-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Solid high polymer fuel cell
JP2001297788A (en) * 2000-04-11 2001-10-26 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Solid state macromolecular fuel cell device
US6329092B1 (en) 1998-10-02 2001-12-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Polymer electrolyte fuel cell and systems therefor
WO2002026620A1 (en) * 2000-09-27 2002-04-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Hydrogen forming device
US6472092B1 (en) 1998-08-12 2002-10-29 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel-reforming apparatus comprising a plate-shaped reforming catalyst
US6475655B1 (en) 1999-06-23 2002-11-05 Daihatsu Motor Co., Ltd. Fuel cell system with hydrogen gas separation
US6544675B1 (en) 1998-10-19 2003-04-08 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Fuel cell system
JP2007001798A (en) * 2005-06-22 2007-01-11 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Hydrogen fuel-supplying system and fuel cell system
WO2011158495A1 (en) * 2010-06-15 2011-12-22 パナソニック株式会社 Method for operation of fuel cell system

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09147897A (en) * 1995-11-17 1997-06-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Solid high polymer fuel cell
US6472092B1 (en) 1998-08-12 2002-10-29 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel-reforming apparatus comprising a plate-shaped reforming catalyst
US6329092B1 (en) 1998-10-02 2001-12-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Polymer electrolyte fuel cell and systems therefor
US6544675B1 (en) 1998-10-19 2003-04-08 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Fuel cell system
US6475655B1 (en) 1999-06-23 2002-11-05 Daihatsu Motor Co., Ltd. Fuel cell system with hydrogen gas separation
JP2001297788A (en) * 2000-04-11 2001-10-26 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Solid state macromolecular fuel cell device
WO2002026620A1 (en) * 2000-09-27 2002-04-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Hydrogen forming device
JP2007001798A (en) * 2005-06-22 2007-01-11 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Hydrogen fuel-supplying system and fuel cell system
WO2011158495A1 (en) * 2010-06-15 2011-12-22 パナソニック株式会社 Method for operation of fuel cell system
JP5341254B2 (en) * 2010-06-15 2013-11-13 パナソニック株式会社 Operation method of fuel cell system

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