JP2002280038A

JP2002280038A - 燃料電池発電システム

Info

Publication number: JP2002280038A
Application number: JP2001079917A
Authority: JP
Inventors: Junji Niikura; 順二新倉; Eiichi Yasumoto; 栄一安本; Yoshiaki Yamamoto; 義明山本; Kazuhito Hado; 一仁羽藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2002-09-27

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料電池発電システムの停止にあたり、安全
確保のために不活性ガスによるパージを行うことが望ま
しいが、不活性ガスをボンベ等に頼らずにどのように供
給するかが問題。【解決手段】遷移金属の酸化反応により空気中に含ま
れる酸素を除去し、燃料電池発電システムのパージガス
として用いる。生成した遷移金属酸化物は水素生成装置
から得られた還元性ガスにより還元再生し、酸素除去に
再使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池発電シス
テムの停止に際し、前記システム内の燃料電池および水
素生成装置の少なくとも一部を不活性ガスでパージする
ことを目的とする、燃料電池発電システムのパージ手段
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、燃料電池、特に高分子電解質を用
いた燃料電池の開発が進展し、従来と比較すると広範な
用途への燃料電池の展開が図られようとしている。その
用途は自動車用等の大出力のものから、家庭用電源、ロ
ボット用電源、ノートパソコン、携帯電話用等の小出力
電源に至るまで広範な用途が考えられている。一般に燃
料電池では、燃料として水素を主とする可燃性気体やメ
タノール、ジメチルエーテル等の液体または蒸気を用い
ている。

【０００３】特に規模が大きなシステムの場合には、燃
料電池を停止させる場合、配管系や水素生成系、燃料電
池本体内部に残留している燃料を、不活性ガスでパージ
することが望ましいと考えられている。この理由として
は二つの理由がある。

【０００４】一つは安全確保のためである。これは燃料
電池の内部および水素生成部の内部にある空間に、水素
等の可燃性ガスが滞留した状態で停止させておくことが
問題があるためである。つまり、燃料電池および水素生
成系内部には電極触媒や水素生成用触媒として白金等の
高活性触媒が存在しており、その空間に可燃性ガスが滞
留した状態で保持すると、万一外部から空気が侵入した
場合に爆発や燃焼が起きる可能性があるためである。パ
ージを行う場合は必ず不活性ガスで行う必要がある理由
もここにある。

【０００５】もう一つの理由は、燃料電池や水素生成部
に含まれる触媒等の保護のためである。前述のように燃
料電池および水素生成部の内部には、電極触媒や水素生
成用触媒として白金や遷移金属等を用いた触媒が存在し
いる。白金系触媒は比較的酸化に耐性があるものの、一
般に変性触媒に使用される銅系触媒等は、酸化に対する
耐性が低く、水素生成系に酸素が混入すると、触媒が高
温されて活性が著しく低下する問題が発生する。また動
作温度が２００℃前後以下の燃料電池においては、電極
触媒としてカーボン担体を用いる場合が殆どであるが、
燃料電池内部に燃料ガスが残留し、しかも無負荷状態に
置かれると電池電圧は開回路電圧に近い値となる。開回
路電圧においては空気極側の触媒は、電位的に高い電位
となるために担体のカーボンが腐食され、触媒性能が低
下する事が知られている。このような事態を避けるため
には、空気側、燃料側の双方を不活性ガスでパージする
ことが望ましい。

【０００６】前述のような理由により、従来から燃料電
池発電システムにおいては、システムの停止に際し前記
システム内の燃料電池および水素生成装置を、窒素等の
不活性ガスでパージすることが行われている。このパー
ジに用いる不活性ガスはコストの安い窒素が一般的であ
り、高圧窒素ボンベから供給される場合が多い。また不
活性ガスによるパージを行う代わりにガス給排口を完全
に封止することで外気の侵入を極力低減する等の対策が
講じられる場合もあるが望ましい形態とは言い難い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のような高圧窒素
ボンベを用いてパージ用窒素ガスを確保する方法は、大
型の燃料電池発電システムの場合には定期的メンテナン
ス等も必須となる場合が多いため、ボンベからの供給で
も大きな問題は無いとも言える。また比較的小規模の燃
料電池発電システムであっても、例えば工場や事業所な
どではボンベの設置スペース確保や、ボンベの補充の問
題はあまり顕著と言えないとも言える。

【０００８】しかし、近年注目されている家庭用途の出
力規模数がｋＷ以下の小型燃料電池発電システムでは、
設置場所が一般家屋の直近となる場合が殆どである。こ
のため、ボンベ設置用のスペースを確保する事が難し
い。さらに定期的に高圧ボンベを交換する事も、取扱に
も慣れた人員を必要としたりコストがかかるほかにも、
高圧ガスボンベに関する規制等の問題があるため、実際
上は一般家庭等にパージ用の高圧ガスボンベを設置する
ことは極めて困難である。

【０００９】しかし前述したように、安全を確保するた
めには不活性ガスによるパージを行うことが望ましく、
不活性ガスをボンベ等に頼らずにどのように供給するか
が問題となっていた。こうした不活性ガスの供給問題
も、家庭用燃料電池コージェネレーションシステムなど
の小出力燃料電池の普及の障害の一つとなっている。本
発明はこうした状況を打開することを目指し、燃料電池
発電システムのパージ用に用いる不活性ガスを簡単に供
給でき、かつ部材の交換などの不要なメンテナンス性の
高い燃料電池発電システムのパージ手段を提供するもの
である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め本発明の燃料電池発電システムは、水素を含有する燃
料ガスを生成する水素生成手段と、前記燃料ガスと酸化
剤ガスとで電力を発生する燃料ガスと、大気中の空気を
取り込み前記空気中に含まれる酸素を除去する再生可能
な酸素除去手段と、前記燃料ガスが流通する燃料ガス流
通配管または前記酸化剤ガスが流通する酸化剤ガス流通
配管の少なくとも一方に前記酸素除去手段で得られた窒
素を主成分とするガスを所定時に供給する手段とを有す
る燃料電池発電システムであって、前記燃料電池の運転
停止に際し、前記燃料電池および前記水素生成手段の少
なくとも一部を前記窒素を主成分とするガスで充填する
ことを特徴とする。

【００１１】このとき、空気中に含まれる酸素を除去す
る手段は、遷移金属の酸化反応による酸素除去効果を用
い、前記の酸素除去過程で生成された遷移金属酸化物を
水素生成手段から得られた燃料ガスにより還元再生する
ことが有効である。

【００１２】また、空気中に含まれる酸素を除去する酸
素除去手段が水素生成手段の内部または直近に配置さ
れ、水素生成手段が発生する熱の少なくとも一部を前記
の酸素を除去する反応および遷移金属酸化物の還元再生
反応に利用することが有効である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の燃料電池発電システムの
パージ手段は、空気中に含まれる酸素を除去する再生可
能な酸素除去手段と、この手段により得られた窒素を主
成分とするガスを、所定時に燃料ガスおよび／または酸
化剤ガス配管系に供給する手段を有し、燃料電池発電シ
ステムの停止に際し前記システム内の燃料電池および水
素生成装置の少なくとも一部を前記窒素を主成分とする
ガスでパージする機能をもつ。空気中の酸素を除去する
手段としては遷移金属の酸化反応による酸素除去効果を
用い、前記酸素除去過程で生成された遷移金属酸化物は
水素生成装置から得られた還元性ガスにより還元再生
し、酸素除去に再使用する。

【００１４】さらに空気中に含まれる酸素を除去する手
段が水素生成装置の内部または直近に配置することで水
素生成装置からの熱の一部を酸素除去反応および還元再
生反応の促進に利用する構成とする。また燃料電池発電
システムの停止に際し、窒素を主成分とするガスを燃料
電池スタックのガス排出側から導入することによってパ
ージを行い、最小限のパージガス量で最大限の効果を得
る。

【００１５】本発明による燃料電池発電システムのパー
ジ手段の主要な構成要素は、再生可能な酸素除去手段で
あって、この要素によってパージに用いることが可能な
窒素を主成分とするガスを供給することができる。具体
的には前記再生可能な酸素除去手段は、比較的大きな表
面積を有する遷移金属、例えばＣｕ、Ｆｅ、Ｎｉ等の多
孔体を例えば長円筒状等の容器に充填し、これら遷移金
属の表面に望ましくは３００℃以上の温度で空気を接触
させ、遷移金属の酸化反応によって酸素を消費、除去す
る効果を利用している。

【００１６】メンテナンスフリーでパージガスを生成さ
せるためには、酸素の除去過程で生成された遷移金属酸
化物を再生する必要がある。この再生には燃料電池発電
システム内の水素生成装置から得られた還元性ガス、望
ましくは水素を主成分とする水分の少ない還元性ガスを
前記容器に供給し、３００℃以上の温度で遷移金属酸化
物に接触させて還元再生し、次回の燃料電池発電システ
ム停止時のパージ過程での酸素除去に再使用する。

【００１７】ここで温度を上げて使用するのは、反応速
度を上げるためである。数１００回以上の酸化、還元反
応を繰り返しても保持・再現できる多孔性あるいは表面
積には自ずと限度があり、条件にもよるが数ｍ²／ｇ以
下の低いレベルとなる。こうした低いレベルの表面積で
反応を開始させ、実用的な速度で反応を進行させるため
には温度を上げる必要がある。遷移金属が触媒として用
いられるような、レベルの高比表面積を有するならば、
室温程度であっても表面活性が極めて高いために、酸化
反応が開始し酸素を除去できる。しかしこの場合は反応
熱によって自然に温度が上昇し、制御も難しいため場合
によっては燃焼に近い状態で酸化される可能性が大き
い。

【００１８】激しく酸化反応が起こった場合には微構造
が崩れ、還元しても高比表面積の再現は不可能で、再生
後の活性は室温ではほとんど無いに等しい状態となる。
この点、複数回の酸化、還元反応を繰り返した後に安定
的に得られるような数ｍ²／ｇ以下の表面積であれば、
温度を上げることで実用レベルの反応速度が得られ、燃
焼に近いような激しい反応も起こらない。さらに還元再
生時も特に細心の注意を払わずとも酸化前と同等の表面
積を得ることが容易である。

【００１９】前述のように酸素除去および再生過程で
は、温度を上げて反応させることが望ましい。温度を上
げるために無論、電気ヒータを使用することも可能であ
るが、燃料電池発電システム内には水素生成装置があ
り、これを一つの熱源として利用することが可能であ
る。このため酸素除去カラムを水素生成系の構成要素の
一部として、熱的に合体させることで新たに過熱手段を
設ける必要はなくなる。酸素除去部の温度領域としては
３００〜４００℃前後が望ましい。水蒸気改質器は作動
温度が７００℃前後と高いが、実質は燃料ガスの予熱等
に有効利用する構造となっていることが多いため、改質
部の外殻に近い部分等に配置することで望ましい温度に
まで加熱することが可能となる。なお変性部においても
内部は３５０℃前後で作動しており、配置によって充分
な加熱を行う事が可能である。

【００２０】このようにして燃料電池システムが作動し
ている間中、脱酸素部を反応に有利な温度にまで昇温保
持することができる。燃料電池発電システムを停止する
際には、大気中から空気を取り込み、脱酸素カラムを通
過させる。この時、空気中の酸素が遷移金属の表面と接
触し、酸化物を形成することで消費される。カラムの充
填量、空間速度の設定により、カラム通過後の酸素濃度
を０．１％以下にまで低減することが可能である。この
ようにして酸素濃度を著しく低減させ、窒素が主成分と
なった脱酸素ガスはパージに用いる不活性ガスとして使
用可能なもので、源燃料供給停止後、水素生成系、燃料
電池スタックに前記の脱酸素ガスを供給し、内部に残留
する水素等の燃料ガスを水素生成系および燃料電池に使
用されている各種触媒に劣化をきたすことなく、安全に
パージすることができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の燃料電池発電システムのパー
ジ手段について図面を参照して述べる。

【００２２】（実施例１）まず、全体の構成を図１に従
って説明する。本実施例では定格出力１ｋＷ前後の都市
ガスを原燃料として作動する燃料電池発電システムを例
にしている。図において１は燃料電池スタック、２は内
部に遷移金属の多孔体を充填した脱酸素カラムで、本発
明の燃料電池用パージガス生成装置の主要な構成要素で
ある。このカラムは内径２８ｍｍ、全長３５ｃｍのステ
ンレス管で、周囲に電気ヒータと保温材が装備されてお
り、後に述べるシステム停止時、脱酸素カラムの再生時
には前記ヒータに通電されて、カラム温度を３５０℃内
外に保持することができる。本実施例ではこの脱酸素カ
ラムを４本並列に使用している。

【００２３】ここで脱酸素カラム内の充填物に関して記
述する。本例では遷移金属として銅を選び、これを多孔
体として用いている。この銅多孔体充填物は以下のよう
な過程により作成した。まず直径、長さとも２ｍｍの円
柱状の金属銅のペレットを用意し、これを空気雰囲気
下、約９００℃で１２時間酸化させる。この酸化過程に
おいて前記銅ペレットは内部まで完全に酸化されるとと
もに、酸化による体積膨張によって多孔質となる。これ
を３５０℃内外の温度で水素雰囲気で還元処理すると再
び金属状態に還元される。ペレットは多孔質となってい
るため、その表面積は当初のペレットと比較すると大幅
に増加しており、さらに水素で還元された状態にあるた
めその表面の反応活性は通常の空気雰囲気に放置された
銅よりも大きく改善された状態になっている。こうして
得られた銅の多孔質ペレットを前記の内径２８ｍｍのス
テンレスカラム内に有効長さ３０ｃｍとなるように充填
し、脱酸素カラムを製作した。

【００２４】本実施例では酸素を除去する遷移金属とし
て銅を用いたが、これは他の遷移金属、例えば鉄、ニッ
ケルなども用いることができる。これらの遷移金属も銅
の場合と同様に、一度高温で完全に酸化した後、再度水
素で還元することにより高活性の多孔体を得ることがで
きる。しかし鉄、ニッケルに関してはペレット状では銅
の場合と比較して酸化しにくく、表面積を増大させるこ
ともやや困難であるため、当初から表面積が大きく、中
心部まで完全に酸化され易いような顆粒や粉末を用いる
ことが望ましい。これら遷移金属の表面活性は酸化、還
元の処理条件によって大きく異なってくるが、本例にお
ける使用条件、つまり酸化、還元温度ともに約３５０℃
の条件において酸化、還元を約２０回行ない、多孔性、
表面積等が定常状態に達した段階でその反応活性を比較
すると鉄、ニッケルは若干、銅に劣っていた。なお充填
物を粉末とすると、若干圧力損失が大きくなるという欠
点が出てくる。

【００２５】次に本実施例に関する他の構成要素につい
て説明する。３は改質器で、原燃料である都市ガスある
いはプロパンガス等に水蒸気を添加して水蒸気改質を行
う。４は変成器で改質ガス中に含まれる一酸化炭素を水
素と二酸化炭素に変性する。５は一酸化炭素浄化部で、
一酸化炭素の選択酸化触媒を用いている。空気供給ブロ
ア６は通常は燃料電池に空気を送る目的で使用されてい
るが、システム停止シークエンスにおいては脱酸素カラ
ム２に空気が送られる。

【００２６】以下に燃料電池発電システムが停止するこ
ととなった場合の停止シークエンスの一例に従い、本実
施例の燃料電池発電システムパージ手段がどのように機
能するか説明する。なお脱酸素カラム内の充填物は、す
でに還元されて金属状態にあるとする。システム停止に
向けて、まず脱酸素カラムのヒータに通電され、昇温が
開始される。続く約５分間の間に水素生成系に供給され
る原燃料流量は約１／４に絞られるとともに、燃料電池
からの出力も低減される。５分後、カラム温度が約２５
０℃に達すると原燃料バルブ８が閉じられ、原燃料供給
および改質器バーナ燃焼が完全に停止する。同時に流路
変更バルブ７が作動し、空気供給ブロア６からの空気は
脱酸素カラム２に送られる。本実施例の脱酸素カラムは
３５０℃内外を設定値として制御されるが、これは脱酸
素過程および後に述べる再生過程に共通の動作温度とな
っている。

【００２７】脱酸素カラムによって酸素を除去された窒
素を主成分とするパージガスは、水素生成系を経て燃料
電池の燃料側出口に至るルートと、燃料電池の空気側入
り口に直接至るルートの２つのルートに分かれて流れ
る。脱酸素カラム４本から得られるパージガスは約３Ｌ
／ｍｉｎの流量で、前記２つのルートへの流量は約３：
１となるように、それぞれの配管途中にオリフィスを設
置して流量調整している。パージガスを約１５分間流し
続ける間に、水素生成系と燃料電池双方の内部は完全に
パージされるとともに、水素生成系は放熱等により冷却
される。１５分経過後、空気供給ブロアを停止して停止
シークエンスを終了する。

【００２８】なお、前記脱酸素カラムを用いた場合、カ
ラム１本当たり空気流量０．７５Ｌ／ｍｉｎで供給処理
した場合、出口酸素濃度の実測値は０．０５％以下であ
った。また、１本で累計約３０Ｌの窒素を主成分とする
不活性ガスを生成することができる。ただし処理可能量
を超えると酸素含有量が徐々に増加するため、パージガ
スとしては使用に適さなくなる。次に脱酸素カラムの
再生時の作動について図（ｂ）に従って説明する。脱酸
素カラムの再生は、燃料電池発電システムが起動し、通
常運転に移行完了した時点で燃料電池発電システムの制
御部に組み込まれたプログラムに従い、以下の手順で開
始される。まず脱酸素カラムに通電し３５０℃内外の温
度にまで昇温する。次いで水素生成系出口側配管から水
素を主成分とする改質ガスをバルブ９の操作により分取
する。流量は約０．４Ｌ／ｍｉｎ前後である。これを空
冷フィンによる除湿部１０を通過させて改質ガス中に含
まれる水分の多くを除去した後、脱酸素カラムに供給す
る。

【００２９】脱酸素カラムにおいては温度３５０℃下で
水素を主成分とするガスが供給されるため、酸化銅は容
易に還元されて元の多孔質な金属銅に戻る。脱酸素カラ
ムから出た水素を含むガスは水素生成系の改質器の原燃
料供給配管に戻され、原燃料に混入される。還元再生処
理を約１．５時間続けた段階で還元は完全に終了し、バ
ルブ９は水素生成系出口側配管に対して閉となる。同時
に脱酸素カラムへの通電を停止し、還元再生は終了す
る。

【００３０】以上、実施例に沿って説明したが、システ
ムの構成、作動手順、温度などの諸条件はあくまでも一
例であって、他の構成や形態、手順、条件、材料を用い
ていても良い。

【００３１】（実施例２）次に第２の実施例について図
２に従って説明する。本例では、脱酸素部の熱源として
水素生成系の熱を利用するため、脱酸素部は改質器２１
の内部に設置されている。改質器２１の基本形状は円筒
形を成しており、最も高温となるバーナー火炎の周囲に
は改質触媒を充填した改質部２２が火炎周囲を囲む形で
配置され、そのさらに外周部には原燃料の予熱部２３が
配置されている。脱酸素部２４の形状は実施例１とは異
なり、内部に空間を有する帯状の形状で、前記原燃料予
熱部２３のさらに外周部に直径約２５ｃｍで同心円状に
取り囲む形状で配置されている。有効高さは約１８ｃ
ｍ、厚み１．０ｃｍである。脱酸素部２４内は内部に実
施例１記載の手法で作成した銅多孔体が充填されてお
り、充填総量は実施例１に記載した脱酸素カラム４本分
にほぼ相当する。

【００３２】脱酸素、再生時の操作は基本的には実施例
１と同様である。以下にシステム停止時、および還元再
生時のシークエンスを説明する。まずシステム停止時に
は実施例１同様、水素生成系および燃料電池の出力を絞
る。ただし本実施例においては、脱酸素部は改質器の内
分に配置されているために、運転中にすでに４００℃程
度にまで加熱されている。このため実施例１においては
必要であった脱酸素カラムの昇温待ちが必要無く、当然
ながら昇温用の電気ヒータも電力も不要となる。こうし
た点で実施例１に対して優れた構成となっている。昇温
の時間待ちが不要なため、出力を絞る速度も大きくする
ことが可能であり、必要であれば、瞬時に原燃料ガス供
給を停止することもできる。原燃料ガス供給停止と同時
に流路変更バルブ２５が作動し空気ブロア６からの空気
は脱酸素部２４に送られ、窒素を主成分とするパージガ
スが生成される。

【００３３】パージガスは実施例１と同様に２つのルー
トに分かれて流される。この時のパージガスの流量、両
ルートへの流量比も実施例１と同様である。パージガス
を約１５分間流し続ける間に、水素生成系と燃料電池双
方の内部は完全にパージされるとともに、水素生成系は
放熱等により冷却される。１５分経過後、または脱酸素
部２４の温度が２５０℃にまで低下した時点で空気供給
ブロアを停止して停止シークエンスを終了する。脱酸素
部の温度が２５０℃に低下した時点で空気供給を停止す
るのは、これ以下の温度では脱酸素反応が速やかに進ま
ず、酸素が除去しきれなくなり、パージガスとして不適
となるためである。

【００３４】次に脱酸素カラムの再生時の作動について
説明する。脱酸素カラムの再生は、燃料電池発電システ
ムが起動し、通常運転に移行完了した時点に開始され
る。すでに改質器が通常動作しているため、脱酸素部は
４００℃内外の温度にまで昇温されている。ここで水素
生成系出口側配管から水素を主成分とする改質ガスをバ
ルブ２６の操作により分取する。流量は約０．４Ｌ／ｍ
ｉｎ前後である。これを空冷フィンによる除湿部１０を
通過させて改質ガス中に含まれる水分の多くを除去した
後、脱酸素カラムに供給し、前回のシステム停止時の脱
酸素過程で酸化された銅を還元する。脱酸素カラムから
出た水素を含むガスは水素生成系の改質器の原燃料供給
配管に戻され、原燃料に混入される。還元再生処理を約
１．５時間続けた段階で還元は完全に終了し、バルブ２
６は水素生成系出口側配管に対して閉とする。

【００３５】なお、バルブ２６は再生処理完了後も定期
的に短時間、例えば３０分毎に３０秒間だけ開け、水素
を含むガスを脱酸素部に送ることが望ましい。理由は、
前記本実施例の脱酸素部は比較的高温に長時間保持され
るために、微小なリークで空気が入り込んだ場合にも酸
化が進行する上、脱酸素部配管の出口側は改質器の原燃
料供給配管に結合しているため、長時間の間には原燃料
が微量入り込むことがあり、銅表面が劣化する可能性が
あるためである。前記の定期的、短時間の水素含有ガス
の送入により、これら問題が解決される。なお、定期的
なバルブ操作でなくとも、オリフィスの利用により、微
小流量で常時、水素含有ガスを流していても良い。

【００３６】本実施例では改質部に脱酸素部を内蔵させ
た形態としたが、本発明の実施においては形態、配置等
に限定されるものではなく、どのようなもので有っても
良い。例えば本例では改質部の熱を利用しているが、こ
れは他の水素生成部の熱、例えば変性部の熱等を利用し
ても良い。また脱酸素部の形状も管状であっても良く、
配管接続も、例えば再生還元に使用した水素含有ガス
を、改質器のバーナ部に排出して燃焼させるような配管
としても良いし、バルブ配置をはじめ、脱酸素、再生還
元の手順等も本実施例以外のものであっても良い。また
脱酸素部に充填する遷移金属に関しても、本実施例では
銅の場合についてのみ記述しているが、鉄、ニッケルな
ど他の遷移金属で有っても良く、その形態もペレット状
に限らず、粉末、発泡状多孔体、焼結多孔体、細線状等
いかなる形状、形態であって良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の第１の実施例における燃料電池
用パージガス生成装置のパージ時の動作を示す図（ｂ）同再生時の動作を示す図

【図２】（ａ）本発明の第２の実施例における燃料電池
用パージガス生成装置のパージ時の動作を示す図（ｂ）同再生時の動作を示す図

【符号の説明】

１燃料電池２脱酸素カラム３改質器４変性器５一酸化炭素浄化部６空気供給ブロア７流路変更バルブ８原燃料バルブ９バルブ１０除湿部１１原燃料昇圧ポンプ２１改質器２２改質部２３原燃料予熱部２４脱酸素部２５流路変更バルブ２６バルブ

フロントページの続き (72)発明者山本義明大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者羽藤一仁大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 4G040 EA02 EA03 EA06 EB41 EB47 4G140 EA02 EA03 EA06 EB41 EB47 5H027 AA02 BA20 BC06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水素を含有する燃料ガスを生成する水素
生成手段と、前記燃料ガスと酸化剤ガスとで電力を発生
する燃料ガスと、大気中の空気を取り込み前記空気中に
含まれる酸素を除去する再生可能な酸素除去手段と、前
記燃料ガスが流通する燃料ガス流通配管または前記酸化
剤ガスが流通する酸化剤ガス流通配管の少なくとも一方
に前記酸素除去手段で得られた窒素を主成分とするガス
を所定時に供給する手段とを有する燃料電池発電システ
ムであって、前記燃料電池の運転停止に際し、前記燃料電池および前
記水素生成手段の少なくとも一部を前記窒素を主成分と
するガスで充填することを特徴とする燃料電池発電シス
テム。
【請求項２】空気中に含まれる酸素を除去する手段
は、遷移金属の酸化反応による酸素除去効果を用い、前
記の酸素除去過程で生成された遷移金属酸化物を水素生
成手段から得られた燃料ガスにより還元再生することを
特徴とする請求項１項記載の燃料電池発電システム。
【請求項３】空気中に含まれる酸素を除去する酸素除
去手段が水素生成手段の内部または直近に配置され、水
素生成手段が発生する熱の少なくとも一部を前記の酸素
を除去する反応および遷移金属酸化物の還元再生反応に
利用することを特徴とする請求項２記載の燃料電池発電
システム。