WO2012091034A1 - 燃料電池システム - Google Patents

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WO2012091034A1
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flow rate
cathode gas
gas
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佳亮 金子
丈 井深
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Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell system.
  • the conventional fuel cell system is constructed so that the properties of the fuel supplied to the cell stack are constant. For this reason, when the fuel cell system is installed in an environment where the properties of the fuel fluctuate, there is a risk of causing deterioration of the heat balance in the system and progress of deterioration of the cell stack.
  • a measurement unit that measures the composition of the fuel is provided, and a control parameter is set according to the measured composition.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of detecting a change in fuel properties with a simple configuration.
  • a fuel cell system includes a hydrogen generation unit that generates a hydrogen-containing gas using a fuel containing hydrogen, a cell stack that generates power using the hydrogen-containing gas, and A fuel cell system comprising: a supply unit that supplies a cathode gas to the cell stack; and a combustion unit that burns off-gas supplied from the cell stack, and a combustion unit temperature detection unit that detects a temperature of the combustion unit; A flow rate detection unit that detects the flow rate of the cathode gas, a cathode gas temperature detection unit that detects the temperature of the cathode gas, an operation state determination unit that determines whether or not the fuel cell system is in a constant output operation state, When the state determination unit determines that the fuel cell system is in a constant output operation state, the flow rate of the cathode gas detected by the flow rate detection unit and the cathode A target temperature acquisition unit that acquires a target temperature of the combustion unit relative to the temperature of the cath
  • the temperature of the combustion section detected by the combustion section temperature detection section is monitored in a constant output operation state such as rated operation, and the temperature of the combustion section is set to the target temperature.
  • the flow rate of the cathode gas is controlled to reach Then, the property of the fuel is determined based on the fluctuation value of the flow rate of the cathode gas that has fluctuated until the temperature of the combustion section reaches the target temperature and the temperature of the cathode gas detected by the cathode gas temperature detection section. Therefore, compared with the conventional method of measuring a plurality of factors relating to the fuel property, the configuration necessary for determining whether or not the property of the fuel has changed can be simplified.
  • a fuel cell system includes a hydrogen generation unit that generates a hydrogen-containing gas using a fuel containing hydrogen, a cell stack that generates power using the hydrogen-containing gas, and a cell stack.
  • a fuel cell system comprising: a supply unit that supplies cathode gas; and a combustion unit that burns off-gas supplied from a cell stack, and detects a temperature of a power generation unit including a hydrogen generation unit, a cell stack, and a combustion unit
  • a power generation unit temperature detection unit a flow rate detection unit that detects the flow rate of the cathode gas, a cathode gas temperature detection unit that detects the temperature of the cathode gas, and whether or not the fuel cell system is in a constant output operation state
  • Operating state determination unit and the operation state determination unit to determine whether the fuel cell system is in a constant output operation state.
  • a target temperature acquisition unit for acquiring a target temperature of the power generation unit with respect to a cathode gas flow rate and a cathode gas temperature detected by the cathode gas temperature detection unit; and a temperature detected by the power generation unit temperature detection unit;
  • a flow rate control unit that controls the flow rate of the cathode gas so that the gas reaches the target temperature, a fluctuation value of the flow rate of the cathode gas that is changed by the flow rate control unit, and a temperature of the cathode gas that is detected by the cathode gas temperature detection unit
  • a property determining unit for determining the property of the fuel.
  • the temperature of the power generation unit detected by the power generation unit temperature detection unit is monitored in a constant output operation state such as rated operation where the sweep current of the cell stack is constant.
  • the cathode gas flow rate is controlled so that the temperature of the power generation unit reaches the target temperature.
  • the property of the fuel is determined based on the fluctuation value of the flow rate of the cathode gas that has fluctuated until the temperature of the power generation unit reaches the target temperature and the temperature of the cathode gas detected by the cathode gas temperature detection unit. Therefore, compared with the conventional method of measuring a plurality of factors relating to the fuel properties, the configuration necessary for determining the presence or absence of changes in the fuel properties can be simplified.
  • a fuel cell system includes a hydrogen generation unit that generates a hydrogen-containing gas using a fuel containing hydrogen, a cell stack that generates power using the hydrogen-containing gas, and a cell stack.
  • a fuel cell system comprising: a supply unit that supplies a cathode gas to a gas stack; and a combustion unit that burns off-gas supplied from the cell stack, wherein the cell stack temperature detection unit detects the temperature of the cell stack; A flow rate detection unit for detecting a flow rate, a cathode gas temperature detection unit for detecting the temperature of the cathode gas, an operation state determination unit for determining whether or not the fuel cell system is in a constant output operation state, and an operation state determination unit When it is determined that the fuel cell system is in a constant output operation state, the flow rate of the cathode gas detected by the flow rate detection unit is selected.
  • a target temperature acquisition unit that acquires a target temperature of the stack, a flow rate control unit that monitors the temperature detected by the cell stack temperature detection unit, and controls the flow rate of the cathode gas so that the temperature of the cell stack reaches the target temperature; And a property determining unit that determines the property of the fuel based on the fluctuation value of the flow rate of the cathode gas changed by the flow rate control unit and the temperature of the cathode gas detected by the cathode gas temperature detection unit.
  • the temperature of the cell stack detected by the cell stack temperature detector is monitored in a constant output operation state such as rated operation, and the temperature of the cell stack is set to the target temperature.
  • the flow rate of the cathode gas is controlled to reach Then, the property of the fuel is determined based on the fluctuation value of the flow rate of the cathode gas that has fluctuated until the temperature of the cell stack reaches the target temperature and the temperature of the cathode gas detected by the cathode gas temperature detector. Therefore, compared with the conventional method of measuring a plurality of factors relating to the fuel property, the configuration necessary for determining whether or not the property of the fuel has changed can be simplified.
  • This fuel cell system can detect changes in fuel properties with a simple configuration.
  • FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a fuel cell system according to the present invention. It is a figure which shows the functional component of a control part. It is a figure showing the mode of acquisition of the target temperature by the target temperature acquisition part. It is a figure showing the mode of control of cathode gas by a flow control part. It is a figure showing the mode of the judgment of the property of the fuel by the property judgment part. It is a flowchart which shows an example of the diagnostic process by a control part.
  • the fuel cell system 1 includes a desulfurization unit 2, a water vaporization unit 3, a hydrogen generation unit 4, a cell stack 5, an off-gas combustion unit 6, a hydrogen-containing fuel supply unit 7, The water supply part 8, the oxidizing agent supply part 9, the power conditioner 10, and the control part 11 are provided.
  • the fuel cell system 1 generates power in the cell stack 5 using a hydrogen-containing fuel and an oxidant.
  • the type of the cell stack 5 in the fuel cell system 1 is not particularly limited, and examples thereof include a polymer electrolyte fuel cell (PEFC), a solid oxide fuel cell (SOFC), and phosphoric acid.
  • a fuel cell (PAFC: Phosphoric Acid Fuel Cell), a molten carbonate fuel cell (MCFC: Molten Carbonate Fuel Cell), and other types can be employed. 1 may be appropriately omitted depending on the type of cell stack 5, the type of hydrogen-containing fuel, the reforming method, and the like.
  • hydrocarbon fuel a compound containing carbon and hydrogen in the molecule (may contain other elements such as oxygen) or a mixture thereof is used.
  • hydrocarbon fuels include hydrocarbons, alcohols, ethers, and biofuels. These hydrocarbon fuels are derived from conventional fossil fuels such as petroleum and coal, and synthetic systems such as synthesis gas. Those derived from fuel and those derived from biomass can be used as appropriate. Specific examples of hydrocarbons include methane, ethane, propane, butane, natural gas, LPG (liquefied petroleum gas), city gas, town gas, gasoline, naphtha, kerosene, and light oil. Examples of alcohols include methanol and ethanol. Examples of ethers include dimethyl ether. Examples of biofuels include biogas, bioethanol, biodiesel, and biojet.
  • oxygen-enriched air for example, air, pure oxygen gas (which may contain impurities that are difficult to remove by a normal removal method), or oxygen-enriched air is used.
  • the desulfurization unit 2 desulfurizes the hydrogen-containing fuel supplied to the hydrogen generation unit 4.
  • the desulfurization part 2 has a desulfurization catalyst for removing sulfur compounds contained in the hydrogen-containing fuel.
  • a desulfurization method of the desulfurization unit 2 for example, an adsorptive desulfurization method that adsorbs and removes sulfur compounds and a hydrodesulfurization method that removes sulfur compounds by reacting with hydrogen are employed.
  • the desulfurization unit 2 supplies the desulfurized hydrogen-containing fuel to the hydrogen generation unit 4.
  • the water vaporization unit 3 generates water vapor supplied to the hydrogen generation unit 4 by heating and vaporizing water.
  • heat generated in the fuel cell system 1 such as recovering the heat of the hydrogen generation unit 4, the heat of the off-gas combustion unit 6, or the heat of the exhaust gas may be used.
  • FIG. 1 only heat supplied from the off-gas combustion unit 6 to the hydrogen generation unit 4 is described as an example, but the present invention is not limited to this.
  • the water vaporization unit 3 supplies the generated water vapor to the hydrogen generation unit 4.
  • the hydrogen generation unit 4 generates a hydrogen rich gas using the hydrogen-containing fuel from the desulfurization unit 2.
  • the hydrogen generator 4 has a reformer that reforms the hydrogen-containing fuel with a reforming catalyst.
  • the reforming method in the hydrogen generating unit 4 is not particularly limited, and for example, steam reforming, partial oxidation reforming, autothermal reforming, and other reforming methods can be employed.
  • the hydrogen generator 4 may have a configuration for adjusting the properties in addition to the reformer reformed by the reforming catalyst depending on the properties of the hydrogen rich gas required for the cell stack 5.
  • the hydrogen generation unit 4 is configured to remove carbon monoxide in the hydrogen-rich gas. (For example, a shift reaction part and a selective oxidation reaction part).
  • the hydrogen generation unit 4 supplies a hydrogen rich gas to the anode 12 of the cell stack 5.
  • the cell stack 5 generates power using the hydrogen rich gas from the hydrogen generation unit 4 and the oxidant from the oxidant supply unit 9.
  • the cell stack 5 includes an anode 12 to which a hydrogen-rich gas is supplied, a cathode 13 to which an oxidant is supplied, and an electrolyte 14 disposed between the anode 12 and the cathode 13.
  • the cell stack 5 supplies power to the outside via the power conditioner 10.
  • the cell stack 5 supplies the hydrogen rich gas and the oxidant, which have not been used for power generation, to the off gas combustion unit 6 as off gas.
  • a combustion section for example, a combustor that heats the reformer
  • the hydrogen generation section 4 may be shared with the off-gas combustion section 6.
  • the off gas combustion unit 6 burns off gas supplied from the cell stack 5.
  • the heat generated by the off-gas combustion unit 6 is supplied to the hydrogen generation unit 4 and used for generation of a hydrogen rich gas in the hydrogen generation unit 4.
  • the hydrogen-containing fuel supply unit 7 supplies hydrogen-containing fuel to the desulfurization unit 2.
  • the water supply unit 8 supplies water to the water vaporization unit 3.
  • the oxidant supply unit 9 supplies an oxidant (cathode gas) to the cathode 13 of the cell stack 5.
  • the hydrogen-containing fuel supply unit 7, the water supply unit 8, and the oxidant supply unit 9 are configured by a pump, for example, and are driven based on a control signal from the control unit 11.
  • the power conditioner 10 adjusts the power from the cell stack 5 according to the external power usage state. For example, the power conditioner 10 performs a process of converting a voltage and a process of converting DC power into AC power.
  • the control unit 11 performs control processing for the entire fuel cell system 1.
  • the control unit 11 is configured by a device including a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and an input / output interface, for example.
  • the control unit 11 is electrically connected to a hydrogen-containing fuel supply unit 7, a water supply unit 8, an oxidant supply unit 9, a power conditioner 10, and other sensors and auxiliary equipment not shown.
  • the control unit 11 acquires various signals generated in the fuel cell system 1 and outputs a control signal to each device in the fuel cell system 1.
  • control executed by the control unit 11 will be described in more detail.
  • the control unit 11 is a part that outputs a control signal to each device in the fuel cell system 1, but in addition to this, the properties (heat amount, composition, etc.) of the hydrogen-containing fuel supplied from the hydrogen-containing fuel supply unit 7. Diagnosis processing for diagnosing a change in the output of the fuel cell system 1 due to the change in the value is executed.
  • control unit 11 includes a combustion unit temperature detection unit 101, a flow rate detection unit 102, a cathode gas temperature detection unit 103, and an operation state determination unit as functional components. 104, a target temperature acquisition unit 105, a flow rate control unit 106, a property determination unit 107, and a supply condition control unit 108.
  • the combustion part temperature detection part 101 is a part for detecting the temperature of the off-gas combustion part 6.
  • the combustion unit temperature detection unit 101 constantly detects the temperature of the off-gas combustion unit 6 while the fuel cell system 1 is generating power.
  • the flow rate detection unit 102 detects the flow rate of the cathode gas.
  • the flow rate detection unit 102 constantly detects the flow rate of the cathode gas supplied from the oxidant supply unit 9 to the cathode 13 of the cell stack 5 while the fuel cell system 1 is generating power.
  • the cathode gas temperature detection unit 103 is a part that detects the temperature of the cathode gas.
  • the cathode gas temperature detection unit 103 constantly detects the temperature of the cathode gas supplied from the oxidant supply unit 9 to the cathode 13 of the cell stack 5 while the fuel cell system 1 is generating power.
  • the operation state determination unit 104 is a portion that determines whether or not the fuel cell system 1 is in a constant output operation state such as rated operation.
  • the constant output operation state is an operation state in which the sweep current of the cell stack 5 is constant and the power generated by the cell stack 5 is constant.
  • the rated operation state which is one of the constant output operation states, is that the sweep current of the cell stack 5 is constant at the maximum value in the specification, and the power generated in the cell stack 5 is constant at the maximum value in the specification. It is such an operating state.
  • the operation state determination unit 104 indicates that the fuel cell system 1 is in a constant output operation state when, for example, the change in the moving average value of the voltage output from the cell stack 5 is equal to or less than the threshold value for a certain time (for example, 15 minutes). Judge. When the operation state determination unit 104 determines that the fuel cell system 1 is in a constant output operation state, the operation state determination unit 104 outputs a signal instructing the target temperature acquisition unit 105 to start operation.
  • the operation state determination unit 104 may include means for counting the time since the fuel cell system 1 has been operated. In this case, for example, when the count reaches a certain time without the fuel cell system 1 being in a constant output operation state, the fuel cell system 1 is in a forced idling state (0 W constant output power generation state in which fuel is supplied but no power is generated). ), And outputs a signal instructing the target temperature acquisition unit 105 to start the operation.
  • the target temperature acquisition unit 105 is a part that acquires the target temperature of the off-gas combustion unit 6 with respect to the flow rate of the cathode gas. More specifically, the target temperature acquisition unit 105 determines the current cathode gas detected by the flow rate detection unit 102 when the operation state determination unit 104 determines that the fuel cell system 1 is in a constant output operation state. The current temperature of the cathode gas detected by the flow rate and the cathode gas temperature detection unit 103 is acquired.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating how the target temperature acquisition unit 105 acquires the target temperature.
  • the target temperature acquisition unit 105 stores in advance the target temperature of the off-gas combustion unit 6 with respect to the flow rate and temperature of the cathode gas for each fuel property, as shown in FIG. is doing.
  • the example of FIG. 3 shows a case where the current temperature of the cathode gas detected by the cathode gas temperature detection unit 103 is Tc, and the property of the fuel set for the operation of the fuel cell system 1 is B (heat quantity). If the current flow rate of the cathode gas detected by the flow rate detection unit 102 is C1, the target temperature of the off-gas combustion unit 6 is determined to be Ts. Note that the target temperature of the off-gas combustion unit 6 with respect to the flow rate and temperature of the cathode gas as shown in FIG. 3 is preferably stored for each power generation amount in the constant output operation state.
  • the flow rate control unit 106 is a part that controls the flow rate of the cathode gas. More specifically, the flow rate control unit 106 monitors the temperature detected by the combustion unit temperature detection unit 101 and varies the flow rate of the cathode gas so that the temperature of the off-gas combustion unit 6 reaches the target temperature.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating how the cathode gas is controlled by the flow rate control unit 106. If there is no change in the fuel property, and the fuel property is set to B (heat amount: medium), the target temperature Ts and the current temperature Tp detected by the combustion part temperature detector 101 coincide. . However, when the property of the fuel has changed from B to A (amount of heat: small), the current temperature Tp detected by the combustion unit temperature detection unit 101 is smaller than the target temperature Ts. In this case, the flow rate control unit 106 decreases the flow rate of the cathode gas from C1 to C2, and matches the current temperature Tp with the target temperature Ts.
  • B heat amount
  • the current temperature Tp detected by the combustion unit temperature detection unit 101 is smaller than the target temperature Ts.
  • the flow rate control unit 106 decreases the flow rate of the cathode gas from C1 to C2, and matches the current temperature Tp with the target temperature Ts.
  • the flow rate control unit 106 increases the flow rate of the cathode gas from C1 to C3, and matches the current temperature Tp with the target temperature Ts.
  • the property determination unit 107 is a part that determines the property of the fuel based on the fluctuation value of the flow rate of the cathode gas changed by the flow rate control unit 106 and the current temperature of the cathode gas detected by the cathode gas temperature detection unit 103.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating how the property determination unit 107 determines the fuel properties.
  • the target temperature acquisition unit 105 stores in advance a characteristic table in which, for example, the fluctuation value of the flow rate of the cathode gas when the temperature is Tc is associated with each fuel property. In the example shown in FIG.
  • the property determination unit 107 determines that there is no change in the fuel property, and the variation value ⁇ C of the cathode gas flow rate is C2. If it is -C1, it is determined that the fuel property has changed from B to A. Further, the property determining unit 107 determines that the property of the fuel has changed from B to C when the fluctuation value ⁇ C of the flow rate of the cathode gas is C3-C1.
  • the supply condition control unit 108 is a part that adjusts the fuel and water supply conditions based on the determination result by the property determination unit 107.
  • the supply condition control unit 108 has the optimum fuel utilization rate and S / C (water vapor / carbon) ratio according to the property after the change. As described above, the flow rate of the fuel supplied from the hydrogen-containing fuel supply unit 7 and the flow rate of water supplied from the water supply unit 8 are adjusted.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of diagnosis processing by the control unit.
  • step S01 when the fuel cell system 1 starts power generation, counting of time from the start is started. Also, detection of the temperature of the off-gas combustion unit 6 by the combustion unit temperature detection unit 101, detection of the flow rate of the cathode gas by the flow rate detection unit 102, detection of the temperature of the cathode gas by the cathode gas temperature detection unit 103, and the like are started. Next, it is determined whether or not the constant output operation state of the fuel cell system 1 has continued for a predetermined time (step S01).
  • step S02 If the constant output operation state has not continued for a certain period of time, it is determined whether or not the count has reached a certain period of time (step S02). If the count has not reached the certain period of time, the process returns to step S01 and the constant output is again performed. It is determined that the driving state is continued. When the count has reached a certain time, the fuel cell system 1 shifts to the forced idling state (step S03).
  • step S01 when the constant output operation state continues for a certain period of time, or when the fuel cell system 1 shifts to the forced idling state in step S03, the diagnosis process is started.
  • the diagnosis process first, the current cathode gas flow rate and current cathode gas temperature are acquired (step S04), and based on the power generation amount in the constant output operation state and the acquired cathode gas flow rate and temperature.
  • a target temperature of the off-gas combustion unit 6 is determined.
  • the current temperature of the off-gas combustion unit 6 is acquired (step S05).
  • step S06 After the current temperature of the off-gas combustion unit 6 is acquired, it is determined whether or not the target temperature matches the current temperature (step S06). If the target temperature and the current temperature do not match, the cathode gas flow rate is adjusted until the two match (step S07). If the target temperature matches the current temperature, the cathode gas flow rate at the time of matching is acquired (step S08).
  • step S09 the fluctuation value of the cathode gas flow rate is acquired based on the difference between the cathode gas flow rate acquired in step S04 and the cathode gas flow rate acquired in step S08 (step S09).
  • step S10 the fuel property is determined based on the variation value of the cathode gas flow rate and the cathode gas temperature (step S10), and the fuel and water supply conditions are changed based on the determination result (step S11). ). That is, the flow rate of the fuel supplied from the hydrogen-containing fuel supply unit 7 and the flow rate of the water supplied from the water supply unit 8 are changed so that the fuel utilization rate and the S / C ratio become optimum values.
  • the temperature of the off-gas combustion unit 6 detected by the combustion unit temperature detection unit 101 in a constant output operation state such as rated operation is set. Monitoring is performed to control the flow rate of the cathode gas so that the temperature of the off-gas combustion unit 6 reaches the target temperature. Then, the property of the fuel is determined based on the fluctuation value of the flow rate of the cathode gas that has fluctuated until the temperature of the off-gas combustion unit 6 reaches the target temperature and the temperature of the cathode gas. Therefore, compared with the conventional method of measuring a plurality of factors relating to the fuel properties, the configuration necessary for determining the presence or absence of changes in the fuel properties can be simplified.
  • the temperature change of the off-gas combustion unit 6 tends to quickly follow the change in fuel properties. Therefore, it is possible to quickly detect changes in the properties of the fuel by executing the above-described diagnostic processing.
  • the fuel cell system 1 even when the fuel cell system 1 does not shift to the constant output operation state, when the count from the start of power generation reaches a certain time, the fuel cell system 1 shifts to the forced idling state. And execute diagnostic processing. As a result, regardless of the operating status of the fuel cell system 1, it is possible to periodically perform a diagnosis of the properties of the fuel.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the temperature of the off-gas combustion unit 6 is detected by the combustion unit temperature detection unit 101, but instead of this, the hydrogen generation unit 4, the cell stack 5, and the power generation unit including the off-gas combustion unit 6 are included.
  • the temperature may be detected by the power generation unit temperature detection unit, or only the temperature of the cell stack 5 may be detected by the cell stack temperature detection unit. Even in this case, the same effect as the above embodiment can be obtained.
  • the temperature is likely to be stable, detection errors can be suppressed.

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Abstract

　この燃料電池システム１では、燃料の性状を直接測定する代わりに、セルスタック５の掃引電流が一定となる定格運転などの一定出力運転状態において、燃焼部温度検出部１０１によって検出されるオフガス燃焼部６の温度を監視し、オフガス燃焼部６の温度が目標温度に到達するようにカソードガスの流量を制御している。そして、オフガス燃焼部６の温度が目標温度に到達するまでに変動したカソードガスの流量の変動値及びカソードガスの温度に基づいて燃料の性状を判断している。したがって、燃料の性状に関する複数の因子を計測する従来の手法に比べて、燃料の性状変化の有無を判断するために必要な構成を簡単化できる。

Description

燃料電池システム
　本発明は、燃料電池システムに関する。
　従来の燃料電池システムは、セルスタックに供給される燃料の性状が一定であるものとして構築されている。このため、燃料の性状が変動するような環境に燃料電池システムを設置すると、システム内の熱バランスの悪化やセルスタックの劣化の進行を引き起こすおそれがあった。このよう問題に対し、例えば特許文献１に記載の燃料電池システムでは、燃料の組成を計測する計測手段を設け、計測された組成に応じた制御パラメータを設定している。
特開２００６－４９０５６号公報
　しかしながら、上述のような従来の計測手段は複雑な構成を要するため、燃料電池システムの構成の複雑化を招いてしまうおそれがある。
　本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、簡単な構成で燃料の性状変化を検出できる燃料電池システムを提供することを目的とする。
　上記課題の解決のため、本発明の一側面に係る燃料電池システムは、水素を含有する燃料を用いて水素含有ガスを発生させる水素発生部と、水素含有ガスを用いて発電を行うセルスタックと、セルスタックにカソードガスを供給する供給部と、セルスタックから供給されるオフガスを燃焼させる燃焼部と、を備える燃料電池システムであって、燃焼部の温度を検出する燃焼部温度検出部と、カソードガスの流量を検出する流量検出部と、カソードガスの温度を検出するカソードガス温度検出部と、当該燃料電池システムが一定出力運転状態であるか否かを判断する運転状態判断部と、運転状態判断部によって燃料電池システムが一定出力運転状態であると判断された場合に、流量検出部によって検出されたカソードガスの流量及びカソードガス温度検出部によって検出されたカソードガスの温度に対する燃焼部の目標温度を取得する目標温度取得部と、燃焼部温度検出部によって検出される温度を監視し、燃焼部の温度が目標温度に到達するようにカソードガスの流量を制御する流量制御部と、流量制御部によって変動したカソードガスの流量の変動値及びカソードガス温度検出部によって検出されたカソードガスの温度に基づいて燃料の性状を判断する性状判断部と、を備える。
　この燃料電池システムでは、燃料の性状を直接測定する代わりに、定格運転などの一定出力運転状態において、燃焼部温度検出部によって検出される燃焼部の温度を監視し、燃焼部の温度が目標温度に到達するようにカソードガスの流量を制御している。そして、燃焼部の温度が目標温度に到達するまでに変動したカソードガスの流量の変動値及びカソードガス温度検出部によって検出されたカソードガスの温度に基づいて燃料の性状を判断している。したがって、燃料の性状に関する複数の因子を計測する従来の手法に比べて、燃料の性状変化の有無を判断するために必要な構成を簡単化できる。
　また、本発明の別の側面に係る燃料電池システムは、水素を含有する燃料を用いて水素含有ガスを発生させる水素発生部と、水素含有ガスを用いて発電を行うセルスタックと、セルスタックにカソードガスを供給する供給部と、セルスタックから供給されるオフガスを燃焼させる燃焼部と、を備える燃料電池システムであって、水素発生部、セルスタック、及び燃焼部を含む発電部の温度を検出する発電部温度検出部と、カソードガスの流量を検出する流量検出部と、カソードガスの温度を検出するカソードガス温度検出部と、当該燃料電池システムが一定出力運転状態であるか否かを判断する運転状態判断部と、運転状態判断部によって燃料電池システムが一定出力運転状態であると判断された場合に、流量検出部によって検出されたカソードガスの流量及びカソードガス温度検出部によって検出されたカソードガスの温度に対する発電部の目標温度を取得する目標温度取得部と、発電部温度検出部によって検出される温度を監視し、発電部の温度が目標温度に到達するようにカソードガスの流量を制御する流量制御部と、流量制御部によって変動したカソードガスの流量の変動値及びカソードガス温度検出部によって検出されたカソードガスの温度に基づいて燃料の性状を判断する性状判断部と、を備える。
　この燃料電池システムでは、燃料の性状を直接測定する代わりに、セルスタックの掃引電流が一定となる定格運転などの一定出力運転状態において、発電部温度検出部によって検出される発電部の温度を監視し、発電部の温度が目標温度に到達するようにカソードガスの流量を制御している。そして、発電部の温度が目標温度に到達するまでに変動したカソードガスの流量の変動値及びカソードガス温度検出部によって検出されたカソードガスの温度に基づいて燃料の性状を判断している。したがって、燃料の性状に関する複数の因子を計測する従来の手法に比べて、燃料の性状変化の有無を判断するために必要な構成を簡単化できる。
　また、本発明の更に別の側面に係る燃料電池システムは、水素を含有する燃料を用いて水素含有ガスを発生させる水素発生部と、水素含有ガスを用いて発電を行うセルスタックと、セルスタックにカソードガスを供給する供給部と、セルスタックから供給されるオフガスを燃焼させる燃焼部と、を備える燃料電池システムであって、セルスタックの温度を検出するセルスタック温度検出部と、カソードガスの流量を検出する流量検出部と、カソードガスの温度を検出するカソードガス温度検出部と、当該燃料電池システムが一定出力運転状態であるか否かを判断する運転状態判断部と、運転状態判断部によって燃料電池システムが一定出力運転状態であると判断された場合に、流量検出部によって検出されたカソードガスの流量に対するセルスタックの目標温度を取得する目標温度取得部と、セルスタック温度検出部によって検出される温度を監視し、セルスタックの温度が目標温度に到達するようにカソードガスの流量を制御する流量制御部と、流量制御部によって変動したカソードガスの流量の変動値及びカソードガス温度検出部によって検出されたカソードガスの温度に基づいて燃料の性状を判断する性状判断部と、を備える。
　この燃料電池システムでは、燃料の性状を直接測定する代わりに、定格運転などの一定出力運転状態において、セルスタック温度検出部によって検出されるセルスタックの温度を監視し、セルスタックの温度が目標温度に到達するようにカソードガスの流量を制御している。そして、セルスタックの温度が目標温度に到達するまでに変動したカソードガスの流量の変動値及びカソードガス温度検出部によって検出されたカソードガスの温度に基づいて燃料の性状を判断している。したがって、燃料の性状に関する複数の因子を計測する従来の手法に比べて、燃料の性状変化の有無を判断するために必要な構成を簡単化できる。
　この燃料電池システムによれば、簡単な構成で燃料の性状変化を検出できる。
本発明に係る燃料電池システムの一実施形態を示す図である。 制御部の機能的な構成要素を示す図である。 目標温度取得部による目標温度の取得の様子を表す図である。 流量制御部によるカソードガスの制御の様子を表す図である。 性状判断部による燃料の性状の判断の様子を表す図である。 制御部による診断処理の一例を示すフローチャートである。
　以下、図面を参照しながら、本発明に係る燃料電池システムの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
　図１に示されるように、燃料電池システム１は、脱硫部２と、水気化部３と、水素発生部４と、セルスタック５と、オフガス燃焼部６と、水素含有燃料供給部７と、水供給部８と、酸化剤供給部９と、パワーコンディショナー１０と、制御部１１と、を備えている。燃料電池システム１は、水素含有燃料及び酸化剤を用いて、セルスタック５にて発電を行う。燃料電池システム１におけるセルスタック５の種類は特に限定されず、例えば、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ：Polymer　Electrolyte　Fuel　Cell）、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ：Solid　Oxide　Fuel　Cell）、リン酸形燃料電池（ＰＡＦＣ：Phosphoric　Acid　Fuel　Cell）、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ：Molten　Carbonate　Fuel　Cell）、及び、その他の種類を採用することができる。なお、セルスタック５の種類、水素含有燃料の種類、及び改質方式等に応じて、図１に示す構成要素を適宜省略してもよい。
　水素含有燃料として、例えば、炭化水素系燃料が用いられる。炭化水素系燃料として、分子中に炭素と水素とを含む化合物（酸素等、他の元素を含んでいてもよい）若しくはそれらの混合物が用いられる。炭化水素系燃料として、例えば、炭化水素類、アルコール類、エーテル類、バイオ燃料が挙げられ、これらの炭化水素系燃料は従来の石油・石炭等の化石燃料由来のもの、合成ガス等の合成系燃料由来のもの、バイオマス由来のものを適宜用いることができる。具体的には、炭化水素類として、メタン、エタン、プロパン、ブタン、天然ガス、ＬＰＧ（液化石油ガス）、都市ガス、タウンガス、ガソリン、ナフサ、灯油、軽油が挙げられる。アルコール類として、メタノール、エタノールが挙げられる。エーテル類として、ジメチルエーテルが挙げられる。バイオ燃料として、バイオガス、バイオエタノール、バイオディーゼル、バイオジェットが挙げられる。
　酸化剤として、例えば、空気、純酸素ガス（通常の除去手法で除去が困難な不純物を含んでもよい）、酸素富化空気が用いられる。
　脱硫部２は、水素発生部４に供給される水素含有燃料の脱硫を行う。脱硫部２は、水素含有燃料に含有される硫黄化合物を除去するための脱硫触媒を有している。脱硫部２の脱硫方式として、例えば、硫黄化合物を吸着して除去する吸着脱硫方式や、硫黄化合物を水素と反応させて除去する水素化脱硫方式が採用される。脱硫部２は、脱硫した水素含有燃料を水素発生部４へ供給する。
　水気化部３は、水を加熱し気化させることによって、水素発生部４に供給される水蒸気を生成する。水気化部３における水の加熱は、例えば、水素発生部４の熱、オフガス燃焼部６の熱、あるいは排ガスの熱を回収する等、燃料電池システム１内で発生した熱を用いてもよい。また、別途ヒータ、バーナ等の他熱源を用いて水を加熱してもよい。なお、図１では、一例としてオフガス燃焼部６から水素発生部４へ供給される熱のみ記載されているが、これに限定されない。水気化部３は、生成した水蒸気を水素発生部４へ供給する。
　水素発生部４は、脱硫部２からの水素含有燃料を用いて水素リッチガスを発生させる。水素発生部４は、水素含有燃料を改質触媒によって改質する改質器を有している。水素発生部４での改質方式は、特に限定されず、例えば、水蒸気改質、部分酸化改質、自己熱改質、その他の改質方式を採用できる。なお、水素発生部４は、セルスタック５に要求される水素リッチガスの性状によって、改質触媒により改質する改質器の他に性状を調整するための構成を有する場合もある。例えば、セルスタック５のタイプが固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）やリン酸形燃料電池（ＰＡＦＣ）であった場合、水素発生部４は、水素リッチガス中の一酸化炭素を除去するための構成（例えば、シフト反応部、選択酸化反応部）を有する。水素発生部４は、水素リッチガスをセルスタック５のアノード１２へ供給する。
　セルスタック５は、水素発生部４からの水素リッチガス及び酸化剤供給部９からの酸化剤を用いて発電を行う。セルスタック５は、水素リッチガスが供給されるアノード１２と、酸化剤が供給されるカソード１３と、アノード１２とカソード１３との間に配置される電解質１４と、を備えている。セルスタック５は、パワーコンディショナー１０を介して、電力を外部へ供給する。セルスタック５は、発電に用いられなかった水素リッチガス及び酸化剤をオフガスとして、オフガス燃焼部６へ供給する。なお、水素発生部４が備えている燃焼部（例えば、改質器を加熱する燃焼器など）をオフガス燃焼部６と共用してもよい。
　オフガス燃焼部６は、セルスタック５から供給されるオフガスを燃焼させる。オフガス燃焼部６によって発生する熱は、水素発生部４へ供給され、水素発生部４での水素リッチガスの発生に用いられる。
　水素含有燃料供給部７は、脱硫部２へ水素含有燃料を供給する。水供給部８は、水気化部３へ水を供給する。酸化剤供給部９は、セルスタック５のカソード１３へ酸化剤（カソードガス）を供給する。水素含有燃料供給部７、水供給部８、及び酸化剤供給部９は、例えばポンプによって構成されており、制御部１１からの制御信号に基づいて駆動する。
　パワーコンディショナー１０は、セルスタック５からの電力を、外部での電力使用状態に合わせて調整する。パワーコンディショナー１０は、例えば、電圧を変換する処理や、直流電力を交流電力へ変換する処理を行う。
　制御部１１は、燃料電池システム１全体の制御処理を行う。制御部１１は、例えばＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、及び入出力インターフェイスを含んで構成されたデバイスによって構成される。制御部１１は、水素含有燃料供給部７、水供給部８、酸化剤供給部９、パワーコンディショナー１０、その他、図示されないセンサや補機と電気的に接続されている。制御部１１は、燃料電池システム１内で発生する各種信号を取得すると共に、燃料電池システム１内の各機器へ制御信号を出力する。
　続いて、制御部１１が実行する制御について更に詳細に説明する。
　制御部１１は、燃料電池システム１内の各機器へ制御信号を出力する部分であるが、これに加えて、水素含有燃料供給部７から供給される水素含有燃料の性状（熱量や組成など）の変化に起因する燃料電池システム１の出力の変化を診断する診断処理を実行する。
　この診断処理に関し、制御部１１は、図２に示すように、機能的な構成要素として、燃焼部温度検出部１０１と、流量検出部１０２と、カソードガス温度検出部１０３と、運転状態判断部１０４と、目標温度取得部１０５と、流量制御部１０６と、性状判断部１０７と、供給条件制御部１０８とを備えている。
　燃焼部温度検出部１０１は、オフガス燃焼部６の温度を検出する部分である。燃焼部温度検出部１０１は、燃料電池システム１が発電を行っている間、オフガス燃焼部６の温度を常時検出する。また、流量検出部１０２は、カソードガスの流量を検出する。流量検出部１０２は、燃料電池システム１が発電を行っている間、酸化剤供給部９からセルスタック５のカソード１３に供給されるカソードガスの流量を常時検出する。また、カソードガス温度検出部１０３は、カソードガスの温度を検出する部分である。カソードガス温度検出部１０３は、燃料電池システム１が発電を行っている間、酸化剤供給部９からセルスタック５のカソード１３に供給されるカソードガスの温度を常時検出する。
　運転状態判断部１０４は、燃料電池システム１が定格運転などの一定出力運転状態であるか否かを判断する部分である。一定出力運転状態とは、セルスタック５の掃引電流が一定であり、セルスタック５で発電される電力が一定となるような運転状態である。一定出力運転状態の一つである定格運転状態とは、セルスタック５の掃引電流が仕様上の最大値で一定であり、セルスタック５で発電される電力が仕様上の最大値で一定となるような運転状態である。運転状態判断部１０４は、例えばセルスタック５から出力される電圧の移動平均値の変化が一定時間（例えば１５分）にわたって閾値以下であった場合に、燃料電池システム１が一定出力運転状態であると判断する。運転状態判断部１０４は、燃料電池システム１が一定出力運転状態であると判断した場合には、目標温度取得部１０５に対して動作の開始を指示する信号を出力する。
　また、運転状態判断部１０４は、セルスタック５から出力される電圧の監視のほか、燃料電池システム１が稼動してからの時間をカウントする手段を備えていてもよい。この場合、例えば燃料電池システム１が一定出力運転状態にならないままカウントが一定時間に到達したときに、燃料電池システム１を強制アイドリング状態（発電はしないが燃料が供給されている０Ｗ一定出力発電状態）に移行させ、目標温度取得部１０５に対して動作の開始を指示する信号を出力する。
　目標温度取得部１０５は、カソードガスの流量に対するオフガス燃焼部６の目標温度を取得する部分である。より具体的には、目標温度取得部１０５は、運転状態判断部１０４によって燃料電池システム１が一定出力運転状態であると判断された場合に、流量検出部１０２によって検出されたカソードガスの現在の流量及びカソードガス温度検出部１０３によって検出されたカソードガスの現在の温度を取得する。
　図３は、目標温度取得部１０５による目標温度の取得の様子を表す図である。目標温度取得部１０５は、燃料電池システム１が一定出力運転状態である場合において、図３に示すように、カソードガスの流量及び温度に対するオフガス燃焼部６の目標温度を燃料の性状ごとに予め記憶している。図３の例では、カソードガス温度検出部１０３によって検出されたカソードガスの現在の温度がＴｃである場合を示しており、燃料電池システム１の運転に設定されている燃料の性状がＢ（熱量：中）である場合に、流量検出部１０２によって検出されたカソードガスの現在の流量がＣ１であれば、オフガス燃焼部６の目標温度はＴｓであると決定される。なお、図３に示すようなカソードガスの流量及び温度に対するオフガス燃焼部６の目標温度は、一定出力運転状態における発電量ごとにそれぞれ記憶されていることが好ましい。
　流量制御部１０６は、カソードガスの流量を制御する部分である。より具体的には、流量制御部１０６は、燃焼部温度検出部１０１によって検出される温度を監視し、オフガス燃焼部６の温度が目標温度に到達するようにカソードガスの流量を変動させる。
　図４は、流量制御部１０６によるカソードガスの制御の様子を表す図である。燃料の性状に変化がない場合、燃料の性状がＢ（熱量：中）に設定されているのであれば、目標温度Ｔｓと燃焼部温度検出部１０１によって検出される現在の温度Ｔｐとは一致する。しかしながら、燃料の性状がＢからＡ（熱量：小）に変化してしまっている場合、燃焼部温度検出部１０１によって検出される現在の温度Ｔｐは目標温度Ｔｓに比べて小さくなる。この場合、流量制御部１０６は、カソードガスの流量をＣ１からＣ２に減少させ、現在の温度Ｔｐを目標温度Ｔｓに一致させる。
　一方、燃料の性状がＢからＣ（熱量：大）に変化してしまっている場合、燃焼部温度検出部１０１によって検出される現在の温度Ｔｐは目標温度Ｔｓに比べて大きくなる。この場合、流量制御部１０６は、カソードガスの流量をＣ１からＣ３に増大させ、現在の温度Ｔｐを目標温度Ｔｓに一致させる。
　性状判断部１０７は、流量制御部１０６によって変動したカソードガスの流量の変動値及びカソードガス温度検出部１０３によって検出されたカソードガスの現在の温度に基づいて燃料の性状を判断する部分である。図５は、性状判断部１０７による燃料の性状の判断の様子を表す図である。図５に示すように、目標温度取得部１０５は、例えば温度がＴｃの場合におけるカソードガスの流量の変動値を燃料の性状ごとに関連付けた特性テーブルを予め記憶している。図５に示す例において、性状判断部１０７は、カソードガスの流量の変動値ΔＣが０である場合には、燃料の性状に変化はないと判断し、カソードガスの流量の変動値ΔＣがＣ２－Ｃ１である場合には、燃料の性状がＢからＡに変化したと判断する。また、性状判断部１０７は、カソードガスの流量の変動値ΔＣがＣ３－Ｃ１である場合には、燃料の性状がＢからＣに変化したと判断する。
　供給条件制御部１０８は、性状判断部１０７による判断結果に基づいて、燃料及び水の供給条件を調整する部分である。供給条件制御部１０８は、性状判断部１０７によって燃料の性状が変化したと判断された場合に、変化後の性状に応じて燃料利用率やＳ／Ｃ（水蒸気／カーボン）比が最適値となるように、水素含有燃料供給部７から供給される燃料の流量や、水供給部８から供給される水の流量を調整する。
　次に、制御部１１の動作について説明する。図６は、制御部による診断処理の一例を示すフローチャートである。
　まず、燃料電池システム１が発電を開始すると、開始からの時間のカウントが開始される。また、燃焼部温度検出部１０１によるオフガス燃焼部６の温度の検出、流量検出部１０２によるカソードガスの流量の検出、及びカソードガス温度検出部１０３によるカソードガスの温度の検出などが開始される。次に、燃料電池システム１の一定出力運転状態が一定時間継続したか否かが判断される（ステップＳ０１）。
　一定出力運転状態が一定時間継続していない場合、カウントが一定時間に到達したか否かが判断され（ステップＳ０２）、カウントが一定時間に到達していなければ、ステップＳ０１に戻って再び一定出力運転状態の継続が判断される。また、カウントが一定時間に到達している場合には、燃料電池システム１が強制アイドリング状態に移行する（ステップＳ０３）。
　ステップＳ０１において一定出力運転状態が一定時間継続している場合、又は、ステップＳ０３により燃料電池システム１が強制アイドリング状態に移行した場合、診断処理が開始される。診断処理では、まず、現在のカソードガスの流量及び現在のカソードガスの温度の取得が行われ（ステップＳ０４）、一定出力運転状態における発電量と、取得したカソードガスの流量及び温度とに基づいてオフガス燃焼部６の目標温度が決定される。次に、オフガス燃焼部６の現在の温度の取得がなされる（ステップＳ０５）。
　オフガス燃焼部６の現在の温度が取得された後、目標温度と現在の温度とが一致しているか否かが判断される（ステップＳ０６）。目標温度と現在の温度とが不一致である場合、両者が一致するまでカソードガスの流量の調整が行われる（ステップＳ０７）。目標温度と現在の温度とが一致している場合、この一致した時点でのカソードガスの流量の取得が行われる（ステップＳ０８）。
　次に、ステップＳ０４で取得されたカソードガスの流量と、ステップＳ０８で取得されたカソードガスの流量との差に基づいて、カソードガスの流量の変動値が取得される（ステップＳ０９）。続いて、カソードガスの流量の変動値及びカソードガスの温度に基づいて燃料の性状の判断がなされ（ステップＳ１０）、判断結果に基づいて、燃料及び水の供給条件の変更がなされる（ステップＳ１１）。すなわち、燃料利用率やＳ／Ｃ比が最適値となるように、水素含有燃料供給部７から供給される燃料の流量や、水供給部８から供給される水の流量の変更がなされる。なお、上記診断処理を実行中に燃料電池システム１が一定出力運転状態でなくなった場合には、カウンタをリセットすることなくステップＳ０１に戻り、以降の処理を再度実行させることが好ましい。
　以上説明したように、この燃料電池システム１では、燃料の性状を直接測定する代わりに、定格運転などの一定出力運転状態において、燃焼部温度検出部１０１によって検出されるオフガス燃焼部６の温度を監視し、オフガス燃焼部６の温度が目標温度に到達するようにカソードガスの流量を制御している。そして、オフガス燃焼部６の温度が目標温度に到達するまでに変動したカソードガスの流量の変動値及びカソードガスの温度に基づいて燃料の性状を判断している。したがって、燃料の性状に関する複数の因子を計測する従来の手法に比べて、燃料の性状変化の有無を判断するために必要な構成を簡単化できる。
　また、オフガス燃焼部６の温度変化は、燃料の性状の変化に対して迅速に追従する傾向にある。したがって、上述の診断処理の実行により、迅速に燃料の性状の変化を検出することが可能となる。
　さらに、本実施形態では、燃料電池システム１が一定出力運転状態に移行しない場合であっても、発電開始からのカウントが一定時間に到達した場合には、燃料電池システム１を強制アイドリング状態に移行させ、診断処理を実行する。これにより、燃料電池システム１の稼動状況にかかわらず、燃料の性状の診断を定期的に実施できる。
　本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、燃焼部温度検出部１０１によってオフガス燃焼部６の温度を検出しているが、これに代えて、水素発生部４、セルスタック５、及びオフガス燃焼部６を含む発電部の温度を発電部温度検出部によって検出してもよく、セルスタック５の温度のみをセルスタック温度検出部によって検出してもよい。この場合であっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。また、温度が安定しやすいため、検出誤差を抑えることも可能である。
　１…燃料電池システム、４…水素発生部、５…セルスタック、６…オフガス燃焼部、９…酸化剤供給部、１０１…燃焼部温度検出部、１０２…流量検出部、１０３…燃焼部温度検出部、１０４…運転状態判断部、１０５…目標温度取得部、１０６…流量制御部、１０７…性状判断部、１０８…供給条件制御部。

Claims (3)

  1. 　水素を含有する燃料を用いて水素含有ガスを発生させる水素発生部と、
    　前記水素含有ガスを用いて発電を行うセルスタックと、
    　前記セルスタックにカソードガスを供給する供給部と、
    　前記セルスタックから供給されるオフガスを燃焼させる燃焼部と、を備える燃料電池システムであって、
    　前記燃焼部の温度を検出する燃焼部温度検出部と、
    　前記カソードガスの流量を検出する流量検出部と、
    　前記カソードガスの温度を検出するカソードガス温度検出部と、
    　当該燃料電池システムが一定出力運転状態であるか否かを判断する運転状態判断部と、
    　前記運転状態判断部によって前記燃料電池システムが一定出力運転状態であると判断された場合に、前記流量検出部によって検出された前記カソードガスの流量及び前記カソードガス温度検出部によって検出された前記カソードガスの温度に対する前記燃焼部の目標温度を取得する目標温度取得部と、
    　前記燃焼部温度検出部によって検出される温度を監視し、前記燃焼部の温度が前記目標温度に到達するように前記カソードガスの流量を制御する流量制御部と、
    　前記流量制御部によって変動した前記カソードガスの流量の変動値及び前記カソードガスの温度に基づいて前記燃料の性状を判断する性状判断部と、を備える燃料電池システム。
  2. 　水素を含有する燃料を用いて水素含有ガスを発生させる水素発生部と、
    　前記水素含有ガスを用いて発電を行うセルスタックと、
    　前記セルスタックにカソードガスを供給する供給部と、
    　前記セルスタックから供給されるオフガスを燃焼させる燃焼部と、を備える燃料電池システムであって、
    　前記水素発生部、前記セルスタック、及び前記燃焼部を含む発電部の温度を検出する発電部温度検出部と、
    　前記カソードガスの流量を検出する流量検出部と、
    　前記カソードガスの温度を検出するカソードガス温度検出部と、
    　当該燃料電池システムが一定出力運転状態であるか否かを判断する運転状態判断部と、
    　前記運転状態判断部によって前記燃料電池システムが一定出力運転状態であると判断された場合に、前記流量検出部によって検出された前記カソードガスの流量及び前記カソードガス温度検出部によって検出された前記カソードガスの温度に対する前記発電部の目標温度を取得する目標温度取得部と、
    　前記発電部温度検出部によって検出される温度を監視し、前記発電部の温度が前記目標温度に到達するように前記カソードガスの流量を制御する流量制御部と、
    　前記流量制御部によって変動した前記カソードガスの流量の変動値及び前記カソードガスの温度に基づいて前記燃料の性状を判断する性状判断部と、を備える燃料電池システム。
  3. 　水素を含有する燃料を用いて水素含有ガスを発生させる水素発生部と、
    　前記水素含有ガスを用いて発電を行うセルスタックと、
    　前記セルスタックにカソードガスを供給する供給部と、
    　前記セルスタックから供給されるオフガスを燃焼させる燃焼部と、を備える燃料電池システムであって、
    　前記セルスタックの温度を検出するセルスタック温度検出部と、
    　前記カソードガスの流量を検出する流量検出部と、
    　前記カソードガスの温度を検出するカソードガス温度検出部と、
    　当該燃料電池システムが一定出力運転状態であるか否かを判断する運転状態判断部と、
    　前記運転状態判断部によって前記燃料電池システムが一定出力運転状態であると判断された場合に、前記流量検出部によって検出された前記カソードガスの流量に対する前記セルスタックの目標温度を取得する目標温度取得部と、
    　前記セルスタック温度検出部によって検出される温度を監視し、前記セルスタックの温度が前記目標温度に到達するように前記カソードガスの流量を制御する流量制御部と、
    　前記流量制御部によって変動した前記カソードガスの流量の変動値及び前記カソードガスの温度に基づいて前記燃料の性状を判断する性状判断部と、を備える燃料電池システム。
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