JPWO2013137017A1 - 燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
燃料電池は電解質膜をアノード電極(燃料極)とカソード電極(酸化剤極)とで挟み、アノード電極に水素を含有するアノードガス(燃料ガス)、カソード電極に酸素を含有するカソードガス(酸化剤ガス)を供給することによって発電する。アノード電極及びカソード電極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。
アノード電極 : 2H2 →4H+ +4e- …(1)
カソード電極 : 4H+ +4e- +O2 →2H2O …(2)
第1の実施形態における燃料電池システムでは、下げ過渡運転に入ると、開口面積が大きい方のパージ弁40を開いた。しかしながら、下げ過渡運転に入った最初のうちは、アノードガス濃度の低下が小さいため、バッファタンク36からのアノードオフガスの逆流がほとんどなく、パージ弁40を開く必要性は低い。
ステップS100で下げ過渡運転になったと判定するとステップS200に進む。
図12は、第3の実施形態における燃料電池システム1Aの概略構成図である。図2に示す燃料電池システム1の構成と異なるのは、パージ弁40とカソードガス供給通路45との間に設けられていた逆止弁46が省かれている点と、カソードガス供給通路45にカソードガスの圧力(以下「カソード圧」という)を検出するための圧力センサ47が設けられている点である。
ステップS100で下げ過渡運転になったと判定するとステップS300に進む。
Claims (8)
- アノードガスおよびカソードガスを供給し、外部負荷に応じて発電する燃料電池と、前記燃料電池に供給するアノードガスの圧力を制御する調圧弁と、前記燃料電池から排出されるアノードオフガスの排出量を制御するパージ弁とを備えた燃料電池システムにおいて、
前記パージ弁は、開口面積を少なくとも2段階で変更可能に構成され、
燃料電池内のアノードガス圧力を、負荷が低いときより負荷が高いときの方が高くなると共に、所定の負荷において周期的に増減圧するように前記調圧弁を制御する脈動運転制御手段と、
下げ過渡運転の時に使用する前記パージ弁の開口面積を他の運転の時よりも大きくするパージ弁制御手段と、
を備える燃料電池システム。 - 請求項1に記載の燃料電池システムにおいて、
前記パージ弁は、第1のパージ弁と、前記第1のパージ弁よりも開口面積の大きい第2のパージ弁とから構成されており、
前記パージ弁制御手段は、前記下げ過渡運転ではない時には前記第1のパージ弁を開閉するように制御し、前記下げ過渡運転時には、前記第2のパージ弁を開くように制御する、
燃料電池システム。 - 請求項1に記載の燃料電池システムにおいて、
前記パージ弁は、第1のパージ弁および第2のパージ弁から構成されており、
前記パージ弁制御手段は、前記下げ過渡運転ではない時には前記第1のパージ弁を開閉するように制御し、前記下げ過渡運転時には、前記第1のパージ弁および前記第2のパージ弁を開くように制御する、
燃料電池システム。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の燃料電池システムにおいて、
アノードガス圧力の降下量を算出するアノードガス圧力降下量算出手段をさらに備え、
前記パージ弁制御手段は、前記下げ過渡運転時において、前記アノードガス圧力の降下量が所定量以上の場合に、前記パージ弁の開口面積を、前記下げ過渡運転ではない時における前記パージ弁の開口面積よりも大きくする、
燃料電池システム。 - 請求項2または請求項3に記載の燃料電池システムにおいて、
前記第2のパージ弁の一端は、カソードガスを燃料電池に供給するカソードガス供給通路に接続されている、
燃料電池システム。 - 請求項5に記載の燃料電池システムにおいて、
前記第2のパージ弁と、前記カソードガス供給路との間に、前記第2のパージ弁から前記カソードガス供給通路の方向にのみガスを流すことができる逆止弁を設けた、
燃料電池システム。 - 請求項5に記載の燃料電池システムにおいて、
アノードガス圧力を検出するアノードガス圧力検出手段と、
カソードガス圧力を検出するカソードガス圧力検出手段と、
をさらに備え、
前記パージ弁制御手段は、前記アノードガス圧力が前記カソードガス圧力より低い場合には、前記下げ過渡運転時であっても、前記第2のパージ弁の開放を禁止する、
ことを特徴とする燃料電池システム。 - アノードガスおよびカソードガスを供給し、外部負荷に応じて発電する燃料電池と、前記燃料電池に供給するアノードガスの圧力を制御する調圧弁と、開口面積を少なくとも2段階で変更可能に構成され、前記燃料電池から排出されるアノードオフガスの排出量を制御するパージ弁とを備えた燃料電池システムの制御方法において、
前記燃料電池内のアノードガス圧力を、負荷が低いときより負荷が高いときの方が高くなると共に、所定の負荷において周期的に増減圧するように前記調圧弁を制御する工程と、
下げ過渡運転の時に使用する前記パージ弁の開口面積を他の運転の時よりも大きくする工程と、
を備える燃料電池システムの制御方法。
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