CN103392253A - 燃料电池*** - Google Patents

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CN103392253A CN2012800104086A CN201280010408A CN103392253A CN 103392253 A CN103392253 A CN 103392253A CN 2012800104086 A CN2012800104086 A CN 2012800104086A CN 201280010408 A CN201280010408 A CN 201280010408A CN 103392253 A CN103392253 A CN 103392253A
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Abstract

将负极气体和正极气体供给到燃料电池来进行发电的燃料电池***具备：缓冲罐，其蓄积从燃料电池排出的负极废气；控制阀，其控制向燃料电池供给的负极气体的压力；以及负极气体压力控制单元，其控制控制阀，使得要求输出越大则负极气体压力越上升。在要求输出变小的下降过渡运转时，负极气体压力控制单元将控制阀的开度调节为规定的开度，一边使负极气体的压力减小一边供给负极气体。

Description

燃料电池***
技术领域
本发明涉及燃料电池***。
背景技术
日本JP2007-517369A所记载的燃料电池***在负极气体供给通路上设置有常闭电磁阀，在负极气体排出通路上从上游起依次设置有常开电磁阀和再循环罐(缓冲罐)。该燃料电池***是不使排出到负极气体排出通路的未使用的负极气体返回负极气体供给通路的负极气体非循环型的燃料电池***，将常闭电磁阀和常开电磁阀周期性地开闭。
发明内容
当前，在我们开发的负极气体非循环型的燃料电池***中，要求输出越大，考虑到发电效率而使负极气体的压力越大。在该***中，在燃料电池堆的要求输出变小的过渡运转时(以下称为“下降过渡运转时”)，随着负极系的压力急剧下降，会从缓冲罐大幅地反流负极废气。随着继续发电，负极废气中会包含很多从正极系交叉泄漏的氮等杂质，因此可知会产生以下问题：在燃料电池堆内部的负极气体流路内局部地产生负极气体浓度降低的部分。
本发明是着眼于这种问题而完成的，其目的在于在下降过渡运转时抑制负极气体流路内局部地产生负极气体浓度降低的部分。
为了达成上述目的，根据本发明的某个方式，提供了如下一种燃料电池***，该燃料电池***具备：缓冲罐，其蓄积从上述燃料电池排出的负极废气；控制阀，其控制向上述燃料电池供给的负极气体的压力；以及负极气体压力控制单元，其控制上述控制阀，使得要求输出越大则负极气体压力越上升，其中，在要求输出变小的下降过渡运转时，上述负极气体压力控制单元将上述控制阀的开度调节为规定的开度，一边使负极气体的压力减小一边供给负极气体。
参照附图，在下面详细说明本发明的实施方式、本发明的优点。
附图说明
图1是燃料电池的概要立体图。
图2是图1的燃料电池的剖面图。
图3是本发明的一个实施方式的负极气体非循环型的燃料电池***的概要结构图。
图4是说明稳定运转时的脉动运转的图。
图5是说明本发明的一个实施方式的脉动运转控制的流程图。
图6是说明本发明的一个实施方式的通常运转处理的流程图。
图7是说明本发明的一个实施方式的下降过渡运转处理的流程图。
图8是说明本发明的一个实施方式的净化阀的控制的流程图。
图9是说明本发明的一个实施方式的脉动运转控制的动作的时序图。
图10是说明本发明的一个实施方式的脉动运转控制的效果的图。
图11是表示在下降过渡运转时将压力调节阀完全闭合以使负极压力降低到下限压力的情况下的负极压力的变化的时序图。
图12是说明在负极气体流路的内部局部产生负极气体浓度低于其它部分的理由的图。
具体实施方式
燃料电池通过用负极(anode)电极(燃料极)和正极(cathode)电极(氧化剂极)夹持电解质膜并向负极电极供给含氢的负极气体(燃料气体)、向正极电极供给含氧的正极气体(氧化剂气体)来进行发电。在负极电极和正极电极这两个电极处进行的电极反应如下。
负极电极：2H2→4H++4e-    …(1)
正极电极：4H++4e-+O2→2H2O…(2)
通过该(1)和(2)的电极反应，燃料电池产生1伏特左右的电动势。
图1和图2是说明本发明的一个实施方式的燃料电池10的结构的图。图1是燃料电池10的概要立体图。图2是图1的燃料电池10的II-II剖面图。
燃料电池10构成为以下结构：在膜电极接合体(Membrane ElectrodeAssembly，以下称为“MEA”)11的表里两面配置负极隔板12和正极隔板13。
MEA11具备电解质膜111、负极电极112以及正极电极113。MEA11在电解质膜111的其中一面上具有负极电极112，在另一面上具有正极电极113。
电解质膜111是由氟基树脂形成的质子传导性的离子交换膜。电解质膜111在湿润状态下表现出良好的电传导性。
负极电极112具备催化剂层112a和气体扩散层112b。催化剂层112a与电解质膜111接触。催化剂层112a由铂或承载有铂等的炭黑粒子形成。气体扩散层112b设置于催化剂层112a的外侧(电解质膜111的相反侧)，与负极隔板12接触。气体扩散层112b由具有充分的气体扩散性和导电性的部件形成，例如由用包括碳纤维的线织成的碳布形成。
正极电极113也与负极电极112同样地具备催化剂层113a和气体扩散层113b。
负极隔板12与气体扩散层112b接触。负极隔板12在与气体扩散层112b接触的一侧具有用于向负极电极112供给负极气体的多个槽状的负极气体流路121。
正极隔板13与气体扩散层113b接触。正极隔板13在与气体扩散层113b接触的一侧具有用于向正极电极113供给正极气体的多个槽状的正极气体流路131。
在负极气体流路121中流动的负极气体和在正极气体流路131中流动的正极气体相互平行地流向同一方向。也可以相互平行地流向相反方向。
在将这种燃料电池10用作汽车用动力源的情况下，由于所要求的电力大，因此作为将数百块燃料电池10层叠而得到的燃料电池堆来使用。然后，向燃料电池堆供给负极气体和正极气体来构成燃料电池***，取出用于驱动车辆的电力。
图3是本发明的一个实施方式的负极气体非循环型的燃料电池***1的概要结构图的。
燃料电池***1具备燃料电池堆2、负极气体供给装置3以及控制器4。
燃料电池堆2是层叠多块燃料电池10而得到的，接受负极气体和正极气体的供给来进行发电，发出驱动车辆所需的电力(例如驱动电动机所需的电力)。
向燃料电池堆2供给正极气体或从燃料电池堆2排出正极气体的正极气体供排装置以及对燃料电池堆2进行冷却的冷却装置不是本发明的主要部分，因此为了易于理解而省略了其图示。在本实施方式中将空气用作正极气体。
负极气体供给装置3具备高压罐31、负极气体供给通路32、压力调节阀33、压力传感器34、负极气体排出通路35、缓冲罐36、净化通路37以及净化阀38。
高压罐31将要向燃料电池堆2供给的负极气体保持为高压状态来贮存。
负极气体供给通路32是用于将从高压罐31排出的负极气体供给到燃料电池堆2的通路，一个端部与高压罐31连接，另一个端部与燃料电池堆2的负极气体入口孔21连接。
压力调节阀33设置在负极气体供给通路32上。压力调节阀33将从高压罐31排出的负极气体调节为期望的压力来供给到燃料电池堆2。压力调节阀33是能够连续地或阶段地调节开度的电磁阀，其开度由控制器4来进行控制。
压力传感器34设置在负极气体供给通路32中的压力调节阀33下游。压力传感器34检测在压力调节阀33下游的负极气体供给通路32中流动的负极气体的压力。在本实施方式中，将利用该压力传感器34检测出的负极气体的压力代用作包括燃料电池堆内部的各负极气体流路121和缓冲罐36在内的负极系整体的压力(以下称为“负极压力”。)。
负极气体排出通路35的一个端部与燃料电池堆2的负极气体出口孔22连接，另一个端部与缓冲罐36的上部连接。电极反应中未被使用的剩余的负极气体与从正极侧交叉泄漏到负极气体流路121的氮、水蒸气等杂质气体的混合气体(以下称为“负极废气”。)被排出到负极气体排出通路35。
缓冲罐36暂时蓄积通过负极气体排出通路35流过来的负极废气。负极废气中的水蒸气的一部分在缓冲罐36内凝结而成为液态水，从负极废气分离出来。
净化通路37的一个端部与缓冲罐36的下部连接。净化通路37的另一个端部为开口端。积存在缓冲罐36中的负极废气和液态水通过净化通路37从开口端排出到外部大气。
净化阀38设置在净化通路37上。净化阀38是能够连续地或阶段地调节开度的电磁阀，其开度由控制器4来进行控制。通过调节净化阀38的开度，来调节从缓冲罐36经由净化通路37排出到外部大气的负极废气的量，从而以使缓冲罐36内的负极气体浓度为固定浓度以下的方式进行调节。这是由于，当缓冲罐36内的负极气体浓度过高时，从缓冲罐36通过净化通路37排出到外部大气的负极气体量变多，造成浪费。
控制器48由具备中央运算装置(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)以及输入输出接口(I/O接口)的微计算机构成。
除了前述的压力传感器34以外，检测燃料电池堆2的输出电流的电流传感器41、检测对燃料电池堆2进行冷却的冷却水的温度(以下称为“冷却水温”)的温度传感器42、检测加速踏板的踏下量(以下称为“加速操作量”)的加速行程传感器43等用于检测燃料电池***1的运转状态的信号也被输入到控制器4。
控制器4基于这些输入信号来周期性地开闭压力调节阀33，进行使负极压力周期性地增减的脉动运转，并且，控制器4调节净化阀38的开度来调节从缓冲罐36排出的负极废气的流量，将缓冲罐36内的负极气体浓度保持为固定浓度以下。
在负极气体非循环型的燃料电池***1的情况下，当保持打开压力调节阀33来继续从高压罐31向燃料电池堆2供给负极气体时，包含从燃料电池堆2排出的未使用的负极气体的负极废气会继续从缓冲罐36经由净化通路37排出到外部大气，因此造成浪费。
因此，在本实施方式中周期性地开闭压力调节阀33，进行使负极压力周期性地增减的脉动运转。通过进行脉动运转，能够将交叉泄漏到燃料电池堆内的发电区域(负极气体流路121)的氮、水蒸气等杂质气体积存到缓冲罐36。由此，能够将发电区域的负极气体浓度维持为较高，并且减少排出到外部大气的负极气体量，从而能够杜绝浪费。
下面，参照图4来说明脉动运转，并且说明负极压力减少时积存到缓冲罐36的负极废气向燃料电池堆2反流的理由。
图4是说明燃料电池***1的运转状态为固定的稳定运转时的脉动运转的图。
如图4的(A)所示，控制器4基于燃料电池***1的运转状态来计算燃料电池堆2的目标输出，设定与目标输出相应的负极压力的上限值和下限值。然后，使负极压力在所设定的负极压力的上限值与下限值之间周期性地增减。此外，后面参照图5的流程图(步骤S3)来叙述负极压力的上限值和下限值的设定的详情。
在脉动运转中，实施基于目标压力和实际压力的反馈控制。具体地说，如果在时刻t1负极压力达到下限值，则将上限值设定为负极压力的目标压力，实施向目标压力的反馈控制。由此，如图4的(B)所示，将压力调节阀33打开到至少能够使负极压力增加到上限值的开度。在该状态时，负极气体从高压罐31供给到燃料电池堆2，排出到缓冲罐36。
如果在时刻t2负极压力达到上限值，则将下限值设定为目标压力，实施向目标压力的反馈控制。由此，如图4的(B)所示，压力调节阀33被设为完全闭合，停止从高压罐31向燃料电池堆2供给负极气体。这样，通过前述的(1)的电极反应，残留在燃料电池堆内部的负极气体流路121中的负极气体随着时间经过而被消耗，因此负极压力降低了与负极气体的消耗量相当的部分。若将负极压力的上升速度与下降速度进行比较，则上升时由于从高压罐31供给负极气体因此负极压力迅速上升，而下降速度则依赖于那时的发电量(=氢消耗量)。
另外，当残留在负极气体流路121中的负极气体被消耗时，缓冲罐36的压力会暂时高于负极气体流路121的压力，因此负极废气从缓冲罐36反流到负极气体流路121。其结果，残留在负极气体流路121中的负极气体和反流到负极气体流路121的负极废气中的负极气体随着时间经过而被消耗，负极压力进一步降低。
如果在时刻t3负极压力达到下限值，则与时刻t1时同样地打开压力调节阀33。然后，如果在时刻t4负极压力再次达到上限值，则使压力调节阀33完全闭合。
在此，在实施这种脉动运转的情况下，当燃料电池***1的运转状态变化时，具体地说，当燃料电池堆2的输出降低而使负极压力与输出降低相应地降低的下降过渡运转时，已知会产生如下的问题：在负极气体流路121的内部局部地产生负极气体浓度低于其它部分。以下，参照图11和图12来说明该问题。
图11是表示下降过渡运转时仅实施负极压力的反馈控制的情况下的负极压力的变化的时序图。
在时刻t11，例如当加速操作量减少而燃料电池堆2的目标输出降低时，如图11的(A)所示，设定与所降低的目标输出相应的负极压力的上限值和下限压力。
此时，将目标输出降低后的下限值设定为负极压力的目标压力，因此如图11的(A)和图11的(B)所示，通过反馈控制在时刻t11将压力调节阀33设为完全闭合。然后，当在使压力调节阀33完全闭合的状态下使负极压力降低到下限值时(时刻t12)，在负极气体流路121的内部局部地产生负极气体浓度低于其它部分。参照图12来说明其理由。
图12是说明在负极气体流路121的内部局部地产生负极气体浓度低于其它部分的理由的图。图12的(A)是表示下降过渡运转时使压力调节阀33完全闭合时的负极气体流路121内的负极气体和负极废气的流动的图。图12的(B)是与时间经过相应地示出下降过渡运转时使压力调节阀33完全闭合时的负极气体流路121内的负极气体的浓度分布的图。
如图12的(A)所示，当使压力调节阀33完全闭合时，残留在负极气体流路121中的负极气体在惯性下流向缓冲罐36侧。然后，当残留在负极气体流路121中的负极气体被消耗时，缓冲罐36的压力暂时高于负极气体流路121的压力，因此负极废气从缓冲罐36侧反流到负极气体流路121。
这样，在从缓冲罐36侧反流到负极气体流路121的负极废气与在负极气体流路121中流向缓冲罐36侧的负极气体的合流部中，产生各自的气体流速变为零的滞点。
当在负极气体流路121内产生这种滞点时，在前述的(1)的电极反应中不使用的、负极废气中的氮随着时间经过而在滞点附近积存。在此，从高压罐31侧供给浓度100%的负极气体，但是从缓冲罐36侧供给负极气体的浓度为规定浓度(例如70%)的负极废气。其结果，比滞点稍微靠近缓冲罐36侧的位置的氮浓度随着时间经过而变得高于其它位置，如图12的(B)所示那样，滞点附近的负极气体浓度随着时间经过而变得低于其它位置。
这样，当在负极气体流路121的内部负极气体浓度局部地变得低于其它位置时，有可能会在该部分阻碍前述的(1)和(2)的电极反应而电压转为负电压，从而成为燃料电池10劣化的原因。
因此在本实施方式中，在下降过渡运转时，不使通过反馈控制而设定的压力调节阀33完全闭合，而是打开到后述的规定的下降过渡时用开度，从而一边向燃料电池堆2供给负极气体，一边使负极压力降低到下限压力。以下，说明本实施方式的脉动运转控制。
图5是说明控制器4所实施的本实施方式的脉动运转控制的流程图。控制器4在燃料电池***1运转过程中以规定的运算周期(例如10ms)执行本例程。
在步骤S1中，控制器4读入前述的各种传感器的检测值，检测燃料电池***1的运转状态。
在步骤S2中，控制器4基于燃料电池***1的运转状态来计算燃料电池堆2的目标输出。基本上来说，加速操作量越大则目标输出越大。
在步骤S3中，控制器4基于燃料电池堆2的目标输出，计算以该目标输出进行脉动运转的情况下的负极压力的上限值和下限值。设定为目标输出越大则负极压力的上限值和下限值越高。脉动的振幅(脉动幅度)是由该负极压力的上限值和下限值决定的。对负极压力的上限值和下限值进行设定，使得通过脉动将发电过程中交叉泄漏到负极气体流路121的杂质气体从发电区域压入缓冲罐36来保持发电区域的氢分压。因而，负极压力的上限值和下限值与要求输出相应地变大，并且脉动幅度也变大。此外，也可以根据冷却水温来校正负极压力的上限值和下限值。具体地说，以冷却水温越高则目标输出越大的方式进行校正。
步骤S4到步骤S6是用于判定当前的燃料电池***1的运转状态是稳定运转时、是下降过渡运转时、还是使燃料电池堆2的输出向目标输出增大的过渡运转时(以下称为“上升过渡运转时”)的步骤。如果是稳定运转时或上升过渡运转时，则最终进入步骤S7的处理，如果是下降过渡运转时，则最终进入步骤S8的处理。
在步骤S4中，控制器4判断本次计算出的目标输出是否大于前次计算出的目标输出。如果本次计算出的目标输出大于前次计算出的目标输出，则控制器4进行步骤S7的处理，否则进行步骤S5的处理。
在步骤S5中，控制器4判定下降过渡运转中标志f是否为1。下降过渡运转中标志f的初始值为0，在下降过渡运转过程中变为1。如果下降过渡运转中标志是1，则控制器4进行步骤S8的处理，如果不是0则进行步骤S6的处理。
在步骤S6中，控制器4判定本次计算出的目标输出是否小于前次计算出的目标输出。如果本次计算出的目标输出小于前次计算出的目标输出，则控制器4进行步骤S8的处理，否则进行步骤S7的处理。
在步骤S7中，控制器4实施通常运转处理。参照图6来在后面叙述通常运转处理的详情。
在步骤S8中，控制器4实施下降过渡运转处理。参照图7来在后面叙述下降过渡运转处理的详情。
图6是说明通常运转处理的流程图。通常运转处理在稳定运转时和上升过渡运转时实施。此外，基本上来说是基于负极压力的上限值和下限值的反馈控制，但是在本例程中利用标志来对减压控制和升压控制进行切换。
在步骤S71中，控制器4判定负极压力减压中标志F是否为1。负极压力减压中标志F是如下标志：初始值为0，在负极压力达到上限压力之后并在负极压力下降到下限压力之前被设定为1。如果负极压力减压中标志F为0，则控制器4进行步骤S72的处理。另一方面，如果负极压力减压中标志F为1，则进行步骤S77的处理。
在步骤S72中，控制器4基于负极压力的上限值来设定压力调节阀33的开度，使得负极压力至少上升到该上限值。
在步骤S73中，控制器4将压力调节阀33打开到在步骤S72中设定的开度。
在步骤S74中，控制器4判定负极压力是否已变为上限值以上。如果负极压力已变为上限值以上，则控制器4进行步骤S75的处理。另一方面，如果负极压力未达到上限值，则进行步骤S77的处理。
在步骤S75中，控制器4使压力调节阀33完全闭合。
在步骤S76中，控制器4将负极压力减压中标志F设定为1。
在步骤S77中，控制器4判定负极压力是否已变为下限值以下。如果负极压力已变为下限值以下，则控制器4进行步骤S78的处理。另一方面，如果负极压力大于下限值则结束本次的处理。
在步骤S78中，控制器4将负极压力减压中标志F设定为0。
图7是说明下降过渡运转处理的流程图。
在步骤S81中，控制器4将压力调节阀33的开度设定为规定的下降过渡时用开度。通常，负极压力在通过反馈控制而达到上限之后，对该负极压力进行控制以使其变为下限压力。具体地说，进行控制以使压力调节阀33完全闭合。在下降过渡时，能够将压力调节阀33的开度打开至负极气体流路121的发电区域内不会产生使用图12说明的负极气体浓度变为最低的位置的程度的规定开度来供给氢，由此抑制减压的速度。
另外，负极压力基本上是基于压力调节阀33的开度和燃料电池堆内部的电极反应所消耗的负极气体量而决定的。因而，对压力调节阀33的下降过渡时用开度进行设定，使得从高压罐31供给到燃料电池堆2的负极气体量少于燃料电池堆内部的电极反应所消耗的负极气体量，以使至少在下降过渡运转时负极压力降低。
此外，当下降过渡时用开度过大时，压力降低速度会变得过快，因此通过实验等来求出能够高效地抑制负极废气从缓冲罐36的反流并且迅速起效的开度。另外，也可以决定目标的降低速度以能够高效地抑制反流。通过基于该目标值来实施反馈控制，也能够实现与上述同样的控制。
在步骤S82中，控制器4将压力调节阀33打开到下降过渡时用开度。
在步骤S83中，控制器4判定负极压力是否已变为下限压力以下。如果负极压力已变为下限压力以下，则控制器4进行步骤S84的处理。另一方面，如果负极压力大于下限压力，则进行步骤S85的处理。
在步骤S84中，控制器4将下降过渡运转中标志f设定为0。
在步骤S85中，控制器4将下降过渡运转中标志f设定为1。
这样，通过在下降过渡时设定为比通常控制所决定的压力调节阀33的开度(完全闭合)大的开度，能够抑制相对于缓冲罐36的发电区域的压力降低速度。因此，在此期间，能够通过慢慢进行净化来抑制氮入侵发电区域。此外，在本实施方式中，在通常控制下设为完全闭合，但是只要是小于下降过渡时的压力调节阀33的开度的开度即可，也可以不是完全闭合。
图8是说明与脉动运转控制分别地实施的净化阀38的控制的流程图。
在步骤S101中，控制器4读入前述的各种传感器的检测值，检测燃料电池***1的运转状态。
在步骤S102中，控制器4基于燃料电池***1的运转状态来计算燃料电池堆2的目标输出。
在步骤S103中，控制器4基于目标输出和冷却水温来计算负极废气的基本排出量。目标输出越大、冷却水温越高，则负极废气的基本排出量被设定为越多。
在步骤S104中，控制器4基于负极压力来对负极废气的基本排出量进行校正，计算目标排出量。进行校正使得负极压力越低目标排出量越少，这是由于，需要将缓冲罐36的内压保持为规定以上，使缓冲罐内的负极气体浓度(分压)为固定浓度以下。
在步骤S105中，控制器4控制净化阀的开度，使得从缓冲罐36经由净化通路37排出到外部大气的负极废气量为负极废气的目标排出量。
图9是说明本实施方式的脉动运转控制的动作的时序图。为了使与流程图之间的对应关系明确，将流程图的步骤号一并记载来进行说明。
在时刻t11，当例如加速操作量减少而燃料电池堆2的目标输出降低时，设定与所降低的目标输出相应的负极压力的上限值和下限压力(图9的(A)，S1～S3)。然后，在时刻t11计算出的燃料电池堆2的目标输出小于前次计算出的燃料电池堆2的目标输出，另外，下降过渡运转中标志f被设定为初始值0，因此实施下降过渡运转处理(S4：“否”、S5：“否”、S6：“是”、S8)。
当实施下降过渡运转处理时，压力调节阀33被打开到规定的下降过渡时用开度(图9的(B)，S81、S82)，下降过渡运转中标志f被设定为1(S83：“No”、S85)。
通过在下降过渡运转时将压力调节阀33调节至下降过渡时用开度，能够在下降过渡运转时将虽然与燃料电池堆内部的电极反应所消耗的负极气体量相比少但是用于补充该消耗量的一部分的负极气体从高压罐31供给到燃料电池堆2，并且使负极压力降低到下限压力(图9的(A))。
这样，在本实施方式中，在下降过渡运转时从高压罐31向燃料电池堆2供给负极气体。因此，如图9的(A)中以虚线示出的那样，与使压力调节阀33完全闭合来使负极压力降低到下限压力的情况相比，负极压力降低到下限压力的时间变长。也就是说，在本实施方式中，与使压力调节阀33完全闭合来使负极压力降低到下限压力的情况相比，使负极压力降低到下限压力时的下降线的斜度的绝对值变小。
此外，在如从全输出状态转变为空转这样的下降过渡时，在使压力调节阀33完全闭合时负极压力降低到下限压力的时间(时刻t11～时刻12)为10秒左右。另一方面，如本实施方式那样，将压力调节阀33打开到规定的下降过渡时用开度来使负极压力降低到下限压力的时间(时刻t11～时刻13)为20～30秒左右。此外，图12因篇幅关系而改变了刻度。
直到负极压力达到下限压力的时刻t13为止，目标输出都是固定的，但是下降过渡运转中标志f被设定为1，因此继续实施下降过渡运转处理(S4：“否”、S5：“是”、S8)。
图10是说明本实施方式的脉动运转控制的效果的图。图10的(A)是表示下降过渡运转时将压力调节阀33打开到规定的下降过渡时用开度时的负极气体流路121内的负极气体和负极废气的流动的图。图10的(B)是表示与时间经过相应地示出下降过渡运转时将压力调节阀33打开到规定的下降过渡时用开度时的负极气体流路121内的负极气体的浓度分布的图。
在本实施方式中，在下降过渡运转时将压力调节阀33打开到规定的下降过渡时用开度。由此，能够将虽然比燃料电池堆内部的电极反应所消耗的负极气体量少但是用于补充该消耗量的一部分的负极气体从高压罐31供给到燃料电池堆2。
因此，在下降过渡运转时，能够减小负极气体流路121与缓冲罐36之间产生的压力差，因此能够抑制从缓冲罐36反流到负极气体流路121的负极废气的流量。
其结果，如图10的(A)所示，能够抑制在负极气体流路121内产生负极气体与负极废气合流的滞点。因此，如图10的(B)所示，能够抑制在负极气体流路121的内部局部地产生负极气体浓度低于其它部分，因此能够抑制燃料电池10的劣化。由此，能够提高燃料电池***1的可靠性和耐久性。
以上，说明了本发明的实施方式，但是上述实施方式不过是示出了本发明的应用例的一部分，其宗旨并不在于将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体结构。
例如，在上述实施方式中，将下降过渡运转时的压力调节阀的开度调节为规定的下降过渡时用开度，但是可以事先根据燃料电池***1的运转状态而通过运算等来掌握从正极侧交叉泄漏到负极气体流路121的氮量、缓冲罐36内的氮量，根据这些氮量来可变地调节下降过渡时用开度。即，也可以根据燃料电池***1的运转状态来改变在下降过渡运转时使负极压力降低到下限压力时的下降线的斜度。
本申请主张2011年2月23日向日本专利局申请的特愿2011-37675号的优先权，通过参照将该申请的全部内容引入本说明书中。

Claims (4)

1.一种燃料电池***，将负极气体和正极气体供给到燃料电池来进行发电，具备：
缓冲罐，其蓄积从上述燃料电池排出的负极废气；
控制阀，其控制向上述燃料电池供给的负极气体的压力；以及
负极气体压力控制单元，其控制上述控制阀，使得要求输出越大则负极气体压力越上升，
其中，在要求输出变小的下降过渡运转时，上述负极气体压力控制单元将上述控制阀的开度调节为规定的开度，一边使负极气体的压力减小一边供给负极气体。
2.根据权利要求1所述的燃料电池***，其特征在于，
上述负极气体压力控制单元调节上述控制阀的开度，使得下降过渡运转时供给到上述燃料电池的负极气体量少于下降过渡运转时上述燃料电池所消耗的负极气体的消耗量。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池***，其特征在于，
具备通常运转单元，该通常运转单元在稳定运转过程中，利用上述控制阀的控制以及伴随电力消耗的减压来使负极气体的压力周期性地增减。
4.一种燃料电池***，将负极气体和正极气体供给到燃料电池来进行发电，具备：
缓冲罐，其蓄积从上述燃料电池排出的负极废气；
控制阀，其控制向上述燃料电池供给的负极气体的压力；
目标压力设定部，其根据要求输出来增大目标压力；以及
负极气体压力控制部，其基于上述目标压力和实际压力来控制上述控制阀以控制负极气体压力，
其中，在要求输出变小的下降过渡运转时，上述负极气体压力控制部使上述控制阀的开度大于由上述负极气体压力控制部设定的该控制阀的开度。
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