JP2003272675A - Fuel cell and its control method - Google Patents
Fuel cell and its control methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池及びその
制御方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fuel cell and a control method thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、燃料電池は、膜電極接合体（Ｍｅ
ｍｂｒａｎｅ ＥｌｅｃｔｒｏｄｅＡｓｓｅｍｂｌｙ、
以下ＭＥＡという）を２つのセパレータで挟み込んで構
成されている単セルを構成要素としている。ＭＥＡは、
固体電解質膜と、この固体電解質膜を挟み込むアノード
及びカソードとから構成されている。２つのセパレータ
のうち、一方の電極であるアノードに面するセパレータ
には燃料ガスとしての水素ガスが供給され、もう一方の
電極であるカソードには酸化ガスとしてのエアが供給さ
れる。また、ＭＥＡは、供給される燃料ガスと酸化ガス
とが混合しないように隔膜としても機能している。この
単セルで進行する電気化学反応は下記数１式の通りであ
る。数１における（１）式はアノード側における反応
を、（２）式はカソード側における反応を、（３）式は
電池全体の反応を示す。2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel cell has a membrane electrode assembly (Me).
mbrane ElectrodeAssembly,
MEA) is sandwiched between two separators to form a single cell. MEA
It is composed of a solid electrolyte membrane and an anode and a cathode that sandwich the solid electrolyte membrane. Of the two separators, hydrogen gas as a fuel gas is supplied to a separator facing the anode, which is one electrode, and air as an oxidizing gas is supplied to the cathode, which is the other electrode. The MEA also functions as a diaphragm so that the supplied fuel gas and oxidizing gas do not mix. The electrochemical reaction that proceeds in this single cell is represented by the following formula 1. The formula (1) in Formula 1 shows the reaction on the anode side, the formula (2) shows the reaction on the cathode side, and the formula (3) shows the reaction of the entire battery.
【０００３】[0003]
【数１】 Ｈ2 →２Ｈ+＋２ｅー …（１） （１／２）Ｏ2＋２Ｈ+＋２ｅー→Ｈ2Ｏ …（２） Ｈ2 ＋（１／２）Ｏ2→Ｈ2Ｏ …（３）[Equation 1] H 2 → 2H + + 2e- (1) (1/2) O 2 + 2H + + 2e- → H 2 O (2) H 2 + (1/2) O 2 → H 2 O (( 3)
【０００４】ところで、固体電解質膜は通常湿潤状態で
良好なプロトン伝導性電解質として機能するが、アノー
ド側で上記（１）式が進行する際、生じたプロトンは水
分子と水和した状態で固体電解質膜をカソード側に向か
って移動するため、固体電解質膜のアノード側では水が
不足しやすい。したがってプロトン伝導性を良好に維持
するために、燃料ガスを予め加湿したうえでアノードに
供給している。ここで水素ガスがＭＥＡを透過してカソ
ード側に漏洩した場合は、漏洩した水素とカソード側の
酸素とが急激に反応を起こして発熱するというおそれが
ある。この点に鑑み、特開平６−２２３８５０号公報で
は、水素ガス検知器によりカソード側の漏洩水素を検知
した場合、燃料ガスの供給を遮断し燃料電池の運転を停
止するシステムが開示されている。By the way, the solid electrolyte membrane normally functions as a good proton-conducting electrolyte in a wet state, but when the above formula (1) proceeds on the anode side, the generated protons are solid in a state of being hydrated with water molecules. Since the electrolyte membrane moves toward the cathode side, water tends to run short on the anode side of the solid electrolyte membrane. Therefore, in order to maintain good proton conductivity, the fuel gas is humidified in advance and then supplied to the anode. If hydrogen gas permeates the MEA and leaks to the cathode side, the leaked hydrogen and oxygen on the cathode side may react rapidly to generate heat. In view of this point, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-223850 discloses a system that shuts off the supply of fuel gas and stops the operation of the fuel cell when leak hydrogen on the cathode side is detected by a hydrogen gas detector.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者が鋭意研究を重ねたところ、漏洩水素が検知されても
運転を続行可能な範囲があることが判明し、前出の公報
ではそのような範囲であっても燃料電池の運転が停止さ
れるという不都合が起きていた。However, as a result of extensive research conducted by the present inventor, it was found that there is a range in which the operation can be continued even if leaked hydrogen is detected. Even if it is within the range, there is a problem that the operation of the fuel cell is stopped.
【０００６】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、燃料ガスの透過量に応じた適切な運転制御が可能で
ある燃料電池を提供することを目的とする。また、この
ような燃料電池の制御方法を提供することを別の目的と
する。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell capable of performing appropriate operation control according to the amount of fuel gas permeation. Another object is to provide such a fuel cell control method.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために
以下の手段を採った。MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS AND ACTIONS AND EFFECTS THEREOF The present invention has adopted the following means in order to achieve at least a part of the above objects.
【０００８】すなわち、本発明の燃料電池は、アノード
とカソードとにより挟み込まれた電解質膜を有する単セ
ルと、前記単セルのアノード側に燃料ガスを供給する燃
料ガス供給手段と、前記単セルのカソード側に酸化ガス
を供給する酸化ガス供給手段と、前記単セルのアノード
側から前記電解質膜を経てカソード側に透過してきた燃
料ガスの透過量を測定する透過量測定手段と、前記透過
量測定手段により測定された前記透過量が予め定められ
た許容範囲に入るか否かを判定する透過量判定手段と前
記透過量判定手段により前記透過量が前記許容範囲に入
ると判定されたときには燃料電池の運転を続行する運転
制御手段とを備えたものである。That is, the fuel cell of the present invention comprises a unit cell having an electrolyte membrane sandwiched between an anode and a cathode, a fuel gas supply means for supplying a fuel gas to the anode side of the unit cell, and a unit cell for the unit cell. Oxidizing gas supply means for supplying oxidizing gas to the cathode side, permeation amount measuring means for measuring the permeation amount of the fuel gas that has permeated from the anode side of the single cell through the electrolyte membrane to the cathode side, and the permeation amount measurement And a fuel cell when the permeation amount is determined by the permeation amount determination unit and the permeation amount determination unit to determine whether the permeation amount measured by the means falls within a predetermined permissible range. And operation control means for continuing the operation of.
【０００９】この燃料電池では、アノード側から電解質
膜を経てカソード側に透過してきた透過量が許容範囲内
の時には、燃料電池の運転を続行する。このようにカソ
ード側に燃料ガスが透過してきたとしても燃料ガス透過
量が許容範囲内であれば運転が停止されず続行される。
したがって、燃料電池を徒に運転停止することなく燃料
ガスの透過量に応じて適切に運転することができる。In this fuel cell, the operation of the fuel cell is continued when the amount of permeation from the anode side through the electrolyte membrane to the cathode side is within the allowable range. Even if the fuel gas permeates to the cathode side as described above, if the fuel gas permeation amount is within the allowable range, the operation is continued without being stopped.
Therefore, the fuel cell can be appropriately operated according to the permeation amount of the fuel gas without shutting down the fuel cell.
【００１０】ここで「許容範囲」とは、例えばカソード
側に透過してくる燃料ガスとカソード側に供給される酸
化ガスとが直接反応することによる不具合は燃料ガスの
透過量が増加するに伴い深刻化するため、その不具合の
程度に応じて燃料ガスの透過量の上限値を定めてもよ
い。The term "permissible range" as used herein means that, for example, a problem caused by a direct reaction between the fuel gas permeating to the cathode side and the oxidizing gas supplied to the cathode side is accompanied by an increase in the permeation amount of the fuel gas. In order to make the situation serious, the upper limit of the permeation amount of the fuel gas may be set according to the degree of the problem.
【００１１】本発明の燃料電池において、前記燃料ガス
供給手段により供給される前記燃料ガスを加湿する燃料
ガス加湿手段を備え、前記運転制御手段は、前記透過量
測定手段により測定された前記透過量に応じて前記燃料
ガス加湿手段の加湿量を制御してもよい。こうすれば、
燃料ガスの透過量は電解質膜の含水量の指標となるパラ
メータであるため、燃料ガスの透過量に応じて燃料ガス
の加湿量ひいては電解質膜の含水量を適切に制御するこ
とができる。In the fuel cell of the present invention, the fuel gas humidifying means for humidifying the fuel gas supplied by the fuel gas supplying means is provided, and the operation control means has the permeation amount measured by the permeation amount measuring means. The amount of humidification of the fuel gas humidifying means may be controlled according to the above. This way
Since the permeation amount of the fuel gas is a parameter that serves as an index of the water content of the electrolyte membrane, the humidification amount of the fuel gas and thus the water content of the electrolyte membrane can be appropriately controlled according to the permeation amount of the fuel gas.
【００１２】本発明の燃料電池において、前記運転制御
手段は、前記透過量測定手段により測定された前記透過
量に応じて前記電解質膜の含水量が予め定められた適正
範囲となるように前記燃料ガス加湿手段の加湿量を制御
してもよい。こうすれば、燃料ガスの透過量が許容範囲
内において電解質膜の含水量が適正範囲になるように燃
料ガスの加湿量の制御をすることができる。In the fuel cell of the present invention, the operation control means controls the fuel so that the water content of the electrolyte membrane falls within a predetermined appropriate range in accordance with the permeation amount measured by the permeation amount measuring means. The humidifying amount of the gas humidifying means may be controlled. This makes it possible to control the humidification amount of the fuel gas so that the water content of the electrolyte membrane falls within an appropriate range within the permissible range of the fuel gas.
【００１３】本発明の燃料電池において、前記運転制御
手段は、前記透過量測定手段により測定された前記透過
量に応じて前記燃料ガス加湿手段の加湿量を制御する場
合、前記許容範囲は、前記透過量の値が決まると前記電
解質膜の含水量の値がただ一つ決まる範囲であってもよ
い。この範囲であれば、透過量に対して含水量が一義的
に決まるため、透過量に応じて燃料ガスの加湿ひいては
電解質膜の含水量を適切に制御しつつ燃料電池の運転を
続行することができる。In the fuel cell of the present invention, when the operation control means controls the humidifying amount of the fuel gas humidifying means in accordance with the permeation amount measured by the permeation amount measuring means, the allowable range is The water content of the electrolyte membrane may be determined only once when the value of the permeation amount is determined. Within this range, the water content is uniquely determined with respect to the permeation amount, so it is possible to continue the operation of the fuel cell while appropriately controlling the humidification of the fuel gas and thus the water content of the electrolyte membrane according to the permeation amount. it can.
【００１４】本発明の燃料電池において、前記運転制御
手段は、前記透過量測定手段により測定された前記透過
量に応じて前記燃料ガス加湿手段の加湿量を制御する場
合、前記許容範囲は、前記透過量が増加するに従って前
記電解質膜の含水量が増加する範囲であってもよい。こ
の範囲であれば、透過量に対して含水量が一義的に決ま
るため、透過量に応じて燃料ガスの加湿量ひいては電解
質膜の含水量を適切に制御しつつ燃料電池の運転を続行
することができる。In the fuel cell of the present invention, when the operation control means controls the humidification amount of the fuel gas humidification means according to the permeation amount measured by the permeation amount measurement means, the allowable range is The range may be such that the water content of the electrolyte membrane increases as the permeation amount increases. In this range, the water content is uniquely determined with respect to the permeation amount, so the fuel cell operation should be continued while appropriately controlling the humidification amount of the fuel gas and thus the water content of the electrolyte membrane according to the permeation amount. You can
【００１５】本発明の燃料電池において、前記運転制御
手段は、前記透過量測定手段により測定された前記透過
量に応じて前記燃料ガス加湿手段の加湿量を制御する場
合、前記許容範囲は、透過量が０．０１ｍｌ／ｓｅｃ・
ｃｍ3以下であってもよい。燃料ガスの透過量が０．０
１ｍｌ／ｓｅｃ・ｃｍ3以下の場合には、燃料ガスの透
過量が増加するに従って電解質膜の含水量が増加するた
め、透過量に応じて燃料ガスの加湿量ひいては電解質膜
の含水量を適切に制御しつつ燃料電池の運転を続行する
ことができる。In the fuel cell of the present invention, when the operation control means controls the humidifying amount of the fuel gas humidifying means in accordance with the permeation amount measured by the permeation amount measuring means, the allowable range is The amount is 0.01 ml / sec
It may be cm 3 or less. Permeation amount of fuel gas is 0.0
If it is 1 ml / sec · cm 3 or less, the water content of the electrolyte membrane increases as the fuel gas permeation rate increases. Therefore, depending on the permeation rate, the humidification amount of the fuel gas and thus the water content of the electrolyte membrane should be adjusted appropriately. It is possible to continue the operation of the fuel cell while controlling.
【００１６】本発明の燃料電池の制御方法は、アノード
とカソードとにより挟み込まれた電解質膜を有する単セ
ルと、前記単セルのアノード側に燃料ガスを供給する燃
料ガス供給手段と、前記単セルのカソード側に酸化ガス
を供給する酸化ガス供給手段とを備えた燃料電池の制御
方法であって、前記単セルのアノード側から前記電解質
膜を経てカソード側に透過してきた燃料ガスの透過量が
予め定められた許容範囲に入るときには燃料電池の運転
を続行するように制御するものである。こうすれば、燃
料電池を徒に運転停止することなく燃料ガスの透過量に
応じて適切に運転することができる。The fuel cell control method of the present invention comprises a unit cell having an electrolyte membrane sandwiched between an anode and a cathode, a fuel gas supply means for supplying a fuel gas to the anode side of the unit cell, and the unit cell. A method of controlling a fuel cell comprising an oxidizing gas supply means for supplying an oxidizing gas to the cathode side, wherein the amount of fuel gas that has permeated from the anode side of the single cell through the electrolyte membrane to the cathode side is When the fuel cell is within a predetermined allowable range, the fuel cell is controlled to continue to operate. In this way, the fuel cell can be operated appropriately according to the amount of permeation of the fuel gas without shutting down the fuel cell.
【００１７】本発明の燃料電池の制御方法において、前
記単セルのアノード側から前記電解質膜を経て前記単セ
ルのカソード側に透過してきた前記透過量が予め定めら
れた許容範囲に入るときには、前記透過量に応じて前記
単セルのアノード側に供給する燃料ガスの加湿量を制御
してもよい。こうすれば、燃料ガスの透過量は電解質の
含水量の指標となるパラメータであるため、燃料ガスの
透過量に応じて燃料ガスの加湿量ひいては電解質膜の含
水量を適切に制御することができる。In the fuel cell control method of the present invention, when the permeation amount permeating from the anode side of the unit cell through the electrolyte membrane to the cathode side of the unit cell falls within a predetermined allowable range, The humidification amount of the fuel gas supplied to the anode side of the single cell may be controlled according to the permeation amount. In this way, since the permeation amount of the fuel gas is a parameter that serves as an index of the water content of the electrolyte, the humidification amount of the fuel gas and thus the water content of the electrolyte membrane can be appropriately controlled according to the permeation amount of the fuel gas. .
【００１８】本発明の燃料電池の制御方法において、前
記透過量に応じて前記電解質膜の含水量が予め定められ
た適正範囲となるように前記単セルのアノード側に供給
する燃料ガスの加湿量を制御してもよい。こうすれば、
燃料ガスの透過量が許容範囲内において電解質膜の含水
量が適正範囲になるように燃料ガスの加湿量の制御をす
ることができる。In the fuel cell control method of the present invention, the amount of humidification of the fuel gas supplied to the anode side of the single cell is adjusted so that the water content of the electrolyte membrane is within a predetermined appropriate range according to the permeation amount. May be controlled. This way
It is possible to control the humidification amount of the fuel gas so that the water content of the electrolyte membrane falls within an appropriate range within the permissible range of the fuel gas.
【００１９】本発明の燃料電池の制御方法において、前
記運転制御手段は、前記透過量測定手段により測定され
た前記透過量に応じて前記燃料ガス加湿手段の加湿量を
制御する場合、前記許容範囲は、前記透過量の値が決ま
ると前記電解質膜の含水量の値がただ一つ決まる範囲で
あってもよい。この範囲であれば、透過量に対して含水
量が一義的に決まるため、透過量に応じて燃料ガスの加
湿ひいては電解質膜の含水量を適切に制御しつつ燃料電
池の運転を続行することができる。In the fuel cell control method of the present invention, when the operation control means controls the humidification amount of the fuel gas humidification means in accordance with the permeation amount measured by the permeation amount measurement means, the allowable range May be in a range in which the value of the water content of the electrolyte membrane is determined only once when the value of the permeation amount is determined. Within this range, the water content is uniquely determined with respect to the permeation amount, so it is possible to continue the operation of the fuel cell while appropriately controlling the humidification of the fuel gas and thus the water content of the electrolyte membrane according to the permeation amount. it can.
【００２０】本発明の燃料電池の制御方法において、前
記運転制御手段は、前記透過量測定手段により測定され
た前記透過量に応じて前記燃料ガス加湿手段の加湿量を
制御する場合、前記許容範囲は、前記透過量が増加する
に従って前記電解質膜の含水量が増加する範囲であって
もよい。この範囲であれば、透過量に対して含水量が一
義的に決まるため、透過量に応じて燃料ガスの加湿量ひ
いては電解質膜の含水量を適切に制御しつつ燃料電池の
運転を続行することができる。In the fuel cell control method of the present invention, when the operation control means controls the humidification amount of the fuel gas humidification means in accordance with the permeation amount measured by the permeation amount measuring means, the allowable range is May be in a range in which the water content of the electrolyte membrane increases as the permeation amount increases. In this range, the water content is uniquely determined with respect to the permeation amount, so the fuel cell operation should be continued while appropriately controlling the humidification amount of the fuel gas and thus the water content of the electrolyte membrane according to the permeation amount. You can
【００２１】本発明の燃料電池の制御方法において、前
記運転制御手段は、前記透過量測定手段により測定され
た前記透過量に応じて前記燃料ガス加湿手段の加湿量を
制御する場合、前記許容範囲は、透過量が０．０１ｍｌ
／ｓｅｃ・ｃｍ3以下であってもよい。こうすれば、燃
料ガスの透過量が０．０１ｍｌ／ｓｅｃ・ｃｍ3以下の
場合には、燃料ガスの透過量が増加するに従って電解質
膜の含水量が増加するため、透過量に応じて燃料ガスの
加湿量ひいては電解質膜の含水量を適切に制御しつつ燃
料電池の運転を続行することができる。In the fuel cell control method of the present invention, when the operation control means controls the humidification amount of the fuel gas humidification means in accordance with the permeation amount measured by the permeation amount measuring means, the allowable range Has a permeation rate of 0.01 ml
It may be less than / sec · cm 3 . In this way, when the permeation amount of the fuel gas is 0.01 ml / sec · cm 3 or less, the water content of the electrolyte membrane increases as the permeation amount of the fuel gas increases. It is possible to continue the operation of the fuel cell while appropriately controlling the humidification amount, and thus the water content of the electrolyte membrane.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】次に、本発明を一層明らかにする
ために、本発明の好適な実施形態について図面を参照し
ながら以下に説明する。図１は、本実施形態の燃料電池
１０とその電気的接続を表す概略ブロック図である。図
２は、加湿装置７０の概略図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, in order to further clarify the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram showing the fuel cell 10 of the present embodiment and its electrical connection. FIG. 2 is a schematic diagram of the humidifier 70.
【００２３】図１に示すように、燃料電池１０は、後述
するＭＥＡ３０を備えている単セル２０と、単セル２０
のアノード側に水素リッチな燃料ガスを供給する燃料ガ
ス供給装置５０と、燃料ガス供給装置５０により供給さ
れる燃料ガスを加湿する加湿装置７０と、単セル２０の
カソード側に酸化ガスとしての空気を供給する酸化ガス
供給装置６０と、単セル２０のアノード側から後述する
ＭＥＡ３０を経てカソード側に透過してきた水素の透過
量を測定する透過量測定装置８０と、加湿装置７０等を
制御する制御装置９０とを備えている。なお、図１にお
いて、便宜上１つの単セル１０のみを図示しているが、
燃料電池は複数の単セルで構成されるスタックの構成を
採る。As shown in FIG. 1, the fuel cell 10 includes a unit cell 20 having an MEA 30 described later, and a unit cell 20.
A fuel gas supply device 50 for supplying a hydrogen-rich fuel gas to the anode side, a humidification device 70 for humidifying the fuel gas supplied by the fuel gas supply device 50, and air as an oxidizing gas for the cathode side of the unit cell 20. Control device for controlling the humidifying device 70 and the like, an oxidizing gas supply device 60 for supplying hydrogen, a permeation amount measuring device 80 for measuring the permeation amount of hydrogen that has permeated from the anode side of the single cell 20 to the cathode side via the MEA 30 described later. And a device 90. Although only one single cell 10 is shown in FIG. 1 for convenience,
The fuel cell has a stack structure composed of a plurality of single cells.
【００２４】単セル２０は、ＭＥＡ３０と、単セル内の
燃料ガス通路２１における燃料ガスの入り口である燃料
ガス供給口１１と、未反応の燃料ガス等の排出口となる
アノード側排出口１２と、単セル内の酸化ガス通路２２
における酸化ガスの入り口である酸化ガス供給口１６
と、未反応の酸化ガス等の排出口となるカソード側排出
口１７とを備えている。The unit cell 20 includes an MEA 30, a fuel gas supply port 11 which is an inlet of a fuel gas in a fuel gas passage 21 in the unit cell, and an anode side outlet 12 which is an outlet of unreacted fuel gas and the like. , The oxidizing gas passage 22 in the single cell
Gas supply port 16 which is the entrance of the oxidizing gas in
And a cathode-side outlet 17 that serves as an outlet for unreacted oxidizing gas and the like.
【００２５】ＭＥＡ３０は、電解質膜３１をアノード３
２とカソード３３とで挟みこんだ膜電極接合体である。
ここで電解質膜３１は、固体高分子材料、例えばフッ素
系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜
（例えばデュポン社製のナフィオン膜）であり、湿潤状
態で良好なプロトン伝導性を示す。電解質膜３１の両面
には、白金又は白金と他の金属からなる合金を塗布する
ことにより触媒電極３４，３５が形成され、更にその外
側には、ガス拡散電極３６，３７が配置されている。そ
して、触媒電極３４とガス拡散電極３６とがアノード３
２，触媒電極３５とガス拡散電極３７とがカソード３３
を構成する。なお、ガス拡散電極３６，３７はカーボン
クロスのほか、炭素繊維からなるカーボンペーパー又は
カーボンフェルトによって形成してもよく、十分なガス
拡散性及び導電性を有していればよい。The MEA 30 has the electrolyte membrane 31 as the anode 3
It is a membrane electrode assembly sandwiched between 2 and the cathode 33.
Here, the electrolyte membrane 31 is a proton conductive ion exchange membrane (for example, Nafion membrane manufactured by DuPont) formed of a solid polymer material such as a fluorine resin, and exhibits good proton conductivity in a wet state. Catalyst electrodes 34 and 35 are formed on both surfaces of the electrolyte membrane 31 by applying platinum or an alloy of platinum and another metal, and gas diffusion electrodes 36 and 37 are arranged further outside thereof. The catalyst electrode 34 and the gas diffusion electrode 36 form the anode 3
2, the catalyst electrode 35 and the gas diffusion electrode 37 are the cathode 33
Make up. In addition to the carbon cloth, the gas diffusion electrodes 36 and 37 may be formed of carbon paper or carbon felt made of carbon fiber as long as they have sufficient gas diffusibility and conductivity.
【００２６】図２に示すように、加湿装置７０は、所定
量の水を蓄えた貯水槽７２と、貯水槽７２の水を温める
ヒータ７１と、燃料ガスが貯水槽７２の水中を通過する
ように燃料ガス供給装置５０から燃料ガスを供給させる
ための供給口７８と、加湿した燃料ガスを貯水槽７２か
ら排出し単セル２０のアノード側に供給するための排出
口７５とを備える。なお、供給口７８には図示していな
いが水が燃料ガス供給装置５０へ逆流するのを防止する
ための逆止弁が取り付けられている。As shown in FIG. 2, the humidifying device 70 has a water tank 72 storing a predetermined amount of water, a heater 71 for warming the water in the water tank 72, and a fuel gas so that the fuel gas passes through the water in the water tank 72. And a discharge port 75 for discharging the humidified fuel gas from the water storage tank 72 and supplying it to the anode side of the unit cell 20. A check valve (not shown) for preventing water from flowing back to the fuel gas supply device 50 is attached to the supply port 78.
【００２７】加湿装置７０の供給口７８から供給された
燃料ガスは、貯水槽７２の水中を通過することにより加
湿される。このとき、貯水槽７２の水の温度である加湿
温度をヒータ７１により高温にするに従って、水中を通
過した燃料ガスの加湿量が増加することになる。このヒ
ータ７１は、制御装置９０によってオンオフが制御され
る。The fuel gas supplied from the supply port 78 of the humidifying device 70 is humidified by passing through the water in the water storage tank 72. At this time, as the humidification temperature, which is the temperature of the water in the water storage tank 72, is increased by the heater 71, the amount of humidification of the fuel gas passing through the water increases. The heater 71 is on / off controlled by the controller 90.
【００２８】透過量測定装置８０は、質量分析法を応用
した測定装置で四重極質量分析計（Ｑｕａｄｒｕｐｏｌ
ｅ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ、以下ＱＭＳ
という）である。このＱＭＳは、水素だけを選別できる
ため、単セル２０のアノード側からＭＥＡ３０を経てカ
ソード側に透過してきた水素の透過量のみを測定するこ
とができる。The transmission amount measuring device 80 is a measuring device applying a mass spectrometry method, and is a quadrupole mass spectrometer (Quadrupol).
e Mass Spectrometer, hereafter QMS
That is). Since this QMS can select only hydrogen, only the amount of hydrogen permeated from the anode side of the single cell 20 to the cathode side via the MEA 30 can be measured.
【００２９】制御装置９０は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、
ＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータにより構成さ
れ、図１に示すように、要求出力に応じたガス量を単セ
ル２０に供給するように燃料ガス供給装置５０と酸化ガ
ス供給装置６０に制御信号を出力し、加湿装置７０のヒ
ータ７１にオンオフ信号を出力し、透過量測定装置８０
から透過量に応じた検出信号を入力するように接続され
ている。The control device 90 includes a well-known CPU, ROM,
As shown in FIG. 1, the microcomputer is equipped with a RAM and the like, and outputs a control signal to the fuel gas supply device 50 and the oxidizing gas supply device 60 so as to supply the gas amount according to the required output to the single cell 20. Then, an on / off signal is output to the heater 71 of the humidifying device 70, and the transmission amount measuring device 80
Is connected so as to input a detection signal according to the transmission amount.
【００３０】次に、水素透過量が所定値以下の場合の加
湿温度と水素透過量との関係について、図３のグラフに
基づいて説明する。このグラフは、図１の構成におい
て、加湿温度つまり加湿装置７０の水温を徐々に上昇さ
せていったときに、燃料ガスである水素ガスが単セル内
の燃料ガス通路２１からＭＥＡ３０を経て単セル内の酸
化ガス通路２２に透過してきた透過量がどのように変化
したかの実験結果を表している。このグラフから明らか
なように、少なくとも水素の透過量が０．０１ｍｌ／ｓ
ｅｃ・ｃｍ3以下の範囲では、加湿温度が上昇するのに
従って水素透過量も上昇した。つまり、水素の透過量が
０．０１ｍｌ／ｓｅｃ・ｃｍ3以下の範囲では、加湿温
度が高温になり燃料ガスの加湿量が増加して固体電解質
膜３１の含水量が大きくなるほど、水素透過量が大きく
なった。このため、水素の透過量を測定することにより
固体電解質膜３１の含水量を求めることができ、例えば
水素の透過量の測定値から導かれる固体電解質膜３１の
含水量が多すぎるときには燃料ガスの加湿量が少なくな
るよう加湿装置７０の水温を低下させればよいことにな
る。Next, the relationship between the humidification temperature and the amount of hydrogen permeation when the amount of hydrogen permeation is below a predetermined value will be described with reference to the graph of FIG. This graph shows that, in the configuration of FIG. 1, when the humidification temperature, that is, the water temperature of the humidification device 70 is gradually increased, hydrogen gas, which is the fuel gas, passes from the fuel gas passage 21 in the single cell through the MEA 30 to the single cell. The experimental results show how the amount of permeation that has permeated the inside of the oxidizing gas passage 22 changes. As is clear from this graph, at least hydrogen permeation rate of 0.01 ml / s
In the range of ec · cm 3 or less, the amount of hydrogen permeation increased as the humidification temperature increased. That is, in the range where the amount of hydrogen permeation is 0.01 ml / sec · cm 3 or less, the amount of hydrogen permeation increases as the humidification temperature rises and the amount of humidification of fuel gas increases and the water content of the solid electrolyte membrane 31 increases. It got bigger. Therefore, the water content of the solid electrolyte membrane 31 can be obtained by measuring the hydrogen permeation amount. For example, when the water content of the solid electrolyte membrane 31 derived from the measured hydrogen permeation amount is too high, It suffices to lower the water temperature of the humidifying device 70 so that the amount of humidification decreases.
【００３１】次に、制御装置９０による加湿装置７０の
加湿制御について、図４のフローチャートに基づいて説
明する。制御装置９０は、この加湿制御が開始されると
加湿装置７０のヒータ７１をオンにして燃料ガスの加湿
を行い（ステップＳ１００）、透過量測定装置８０で測
定した単セル２０のアノード側からＭＥＡ３０を経てカ
ソード側に透過してきた水素の透過量を読み込み（ステ
ップＳ１１０）、透過量が許容範囲内であるか否かを判
定し（ステップＳ１２０）、透過量が許容範囲内でない
ときには、燃料電池の運転を停止し（ステップＳ１３
０）、このプログラムを終了する。本実施形態で「許容
範囲」とは、０．０１ｍｌ／ｓｅｃ・ｃｍ 3以下の範囲
であり、図３によれば少なくともこの範囲においては透
過量が増加するに従って燃料ガスの加湿量ひいては固体
電解質膜３１の含水量が増加する。一方、ステップＳ１
２０で透過量が許容範囲内である時には、透過量が所定
範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。
本実施形態で「所定範囲」は次のようにして定めること
ができる。即ち、水素の透過量と固体電解質膜３１の含
水量との間には相関関係があることから、予め経験的に
この相関関係を求めると共に同じく経験的に固体電解質
膜３１の含水量の適正範囲を求めておき、この固体電解
質膜３１の含水量の適正範囲に対応する水素透過量をそ
の相関関係から求め、これを水素透過量の所定範囲とす
る。ステップＳ１４０で透過量が所定範囲内でないとき
には、透過量が所定範囲より大きい値か否かを判定し
（ステップＳ１５０）、透過量が所定範囲より大きいと
きには、加湿装置７０のヒータ７１をオフにして加湿量
が減るように制御して加湿し（ステップＳ１６０）、ス
テップＳ１１０に戻る。この結果、透過量が０．０１ｍ
ｌ／ｓｅｃ・ｃｍ3以下で且つ所定範囲より大きいと
き、つまり固体電解質膜３１の含水量が適正範囲を超え
ているときには、加湿装置７０のヒータ７１をオフにし
て加湿量を減少させることにより、固体電解質膜３１の
含水量が適正範囲に入るように制御する。Next, the humidifier 70 of the controller 90
Humidification control is explained based on the flowchart of FIG.
Reveal The controller 90 starts the humidification control.
The heater 71 of the humidifier 70 is turned on to humidify the fuel gas.
(Step S100) and measure with the transmission amount measuring device 80.
From the anode side of the specified single cell 20 through the MEA 30.
Read the amount of hydrogen permeated to the sword side (see
Up S110), determine whether the transmission amount is within the allowable range.
Set (step S120) and the transmission amount is not within the allowable range.
Sometimes, the operation of the fuel cell is stopped (step S13
0), this program ends. In this embodiment, "acceptable"
“Range” means 0.01 ml / sec · cm 3The following range
According to FIG. 3, at least in this range, the transparency is
As the excess amount increases, the fuel gas humidification amount
The water content of the electrolyte membrane 31 increases. On the other hand, step S1
If the transmission amount is within the allowable range at 20, the transmission amount is
It is determined whether it is within the range (step S140).
In this embodiment, the "predetermined range" is defined as follows.
You can That is, the amount of permeation of hydrogen and the content of the solid electrolyte membrane 31.
Since there is a correlation with the amount of water,
In addition to finding this correlation, empirically the solid electrolyte
The proper range of the water content of the membrane 31 is obtained, and the solid electrolytic
The hydrogen permeation amount corresponding to the appropriate range of the water content of the membrane 31 is measured.
It is determined from the correlation of
It When the transmission amount is not within the predetermined range in step S140
To determine whether the amount of transmission is greater than the specified range.
(Step S150), if the transmission amount is larger than the predetermined range
First, the heater 71 of the humidifying device 70 is turned off and the humidifying amount is increased.
Control to reduce the amount of moisture (step S160), and
Return to step S110. As a result, the transmission amount is 0.01m.
l / sec · cm3Below and greater than the given range
That is, the water content of the solid electrolyte membrane 31 exceeds the proper range.
The heater 71 of the humidifier 70 is turned off
By reducing the amount of humidification by
Control the water content so that it falls within the appropriate range.
【００３２】一方、ステップＳ１４０で透過量が所定範
囲内であるときや、ステップＳ１５０で透過量が所定範
囲より小さいときには、ステップＳ１００に戻り加湿装
置７０のヒータ７１をオンにして燃料ガスを加湿する。
この結果、透過量が０．０１ｍｌ／ｓｅｃ・ｃｍ3以下
で且つ所定範囲より小さいとき、つまり固体電解質膜３
１の含水量が適正範囲を下回っているときには、加湿装
置７０のヒータ７１をオンにして加湿量を増加させるこ
とにより、固体電解質膜３１の含水量が適正範囲に入る
ように制御する。また、透過量が０．０１ｍｌ／ｓｅｃ
・ｃｍ3以下で且つ所定範囲内のとき、つまり固体電解
質膜３１の含水量が適正範囲内のときにも、加湿装置７
０のヒータ７１をオンにして加湿量を増加させることに
より、固体電解質膜３１の含水量が適正範囲内で徐々に
増加するように制御する。On the other hand, when the permeation amount is within the predetermined range in step S140 or when the permeation amount is smaller than the predetermined range in step S150, the process returns to step S100 to turn on the heater 71 of the humidifying device 70 to humidify the fuel gas. .
As a result, when the permeation amount is 0.01 ml / sec · cm 3 or less and smaller than the predetermined range, that is, the solid electrolyte membrane 3
When the water content of 1 is below the appropriate range, the heater 71 of the humidifying device 70 is turned on to increase the amount of humidification so that the water content of the solid electrolyte membrane 31 is controlled to fall within the appropriate range. The permeation rate is 0.01 ml / sec.
The humidifying device 7 is also used when the content is not more than cm 3 and within a predetermined range, that is, when the water content of the solid electrolyte membrane 31 is within a proper range.
By turning on the heater 71 of 0 to increase the humidification amount, the water content of the solid electrolyte membrane 31 is controlled to gradually increase within an appropriate range.
【００３３】以上詳述した本実施形態によれば、単セル
２０のアノード側からＭＥＡ３０を経てカソード側に透
過してきた透過量が許容範囲内のとき、即ち透過量が
０．０１ｍｌ／ｓｅｃ・ｃｍ3以下の範囲のときには、
燃料ガスである水素の透過量が増加するに従って固体電
解質膜３１の含水量が増加するため、透過量に応じて燃
料ガスの加湿量ひいては固定電解質膜３１の含水量を適
切に制御しつつ燃料電池１０の運転を続行することがで
きる。このようにカソード側に燃料ガスが透過してきた
としても透過量が許容範囲内であれば運転が停止されず
続行される。したがって、燃料電池１０を徒に運転停止
することなく燃料ガスの透過量に応じて適切に運転する
ことができる。According to this embodiment described in detail above, when the permeation amount transmitted from the anode side of the unit cell 20 to the cathode side through the MEA 30 is within the allowable range, that is, the permeation amount is 0.01 ml / sec.cm. When the range is 3 or less,
Since the water content of the solid electrolyte membrane 31 increases as the permeation amount of hydrogen, which is the fuel gas, increases, the fuel cell is controlled while appropriately controlling the humidification amount of the fuel gas and hence the water content of the fixed electrolyte membrane 31 according to the permeation amount. 10 operations can be continued. Thus, even if the fuel gas permeates to the cathode side, the operation is continued without being stopped if the permeation amount is within the allowable range. Therefore, the fuel cell 10 can be appropriately operated according to the amount of permeation of the fuel gas without stopping the operation.
【００３４】また、燃料電池１０は、透過量測定装置８
０により測定された透過量に応じて加湿装置７０の加湿
量を制御しているが、透過量はＭＥＡ３０の湿潤状態の
指標となるパラメータであるため、透過量に応じて燃料
ガスの加湿量ひいては固体電解質膜３１の含水量を適切
に制御することができる。Further, the fuel cell 10 includes a permeation amount measuring device 8
Although the humidification amount of the humidifying device 70 is controlled according to the permeation amount measured by 0, since the permeation amount is a parameter that is an index of the wet state of the MEA 30, the humidification amount of the fuel gas, and therefore the humidification amount, depending on the permeation amount. The water content of the solid electrolyte membrane 31 can be appropriately controlled.
【００３５】なお、本発明は上述した実施形態に何等限
定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り
種々なる態様で実施し得ることは勿論である。The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes within the technical scope of the present invention.
【００３６】例えば、上述した実施形態において、加湿
装置７０は燃料ガスが水中を通過することにより加湿さ
せ、その水温をヒータ７１により制御することで加湿量
を制御していたが、加湿量を制御することができる加湿
装置であればどのようなものであってもよい。例えば、
インジェクタにより水を燃料ガスに噴射させ加湿し、噴
射量をデューティ制御等で制御することにより加湿量を
制御する加湿装置でもよい。For example, in the above-described embodiment, the humidifying device 70 controls the humidifying amount by humidifying the fuel gas as it passes through water and controlling the temperature of the water by the heater 71. However, the humidifying amount is controlled. Any humidifying device can be used. For example,
A humidifier may be used in which water is injected into the fuel gas by an injector to humidify the fuel gas, and the amount of injection is controlled by duty control or the like to control the amount of humidification.
【００３７】また、上述した実施形態において、透過量
測定装置はＱＭＳを使用したが、水素の透過量のみを測
定できる測定装置か、又は水素の透過量が所定値に至っ
たときに反応するセンサ等であればどのようなものであ
ってもよい。例えば、接触燃焼方式のガスセンサにおい
て、透過量が０．０１ｍｌ／ｓｅｃ・ｃｍ3を超えると
きにオン信号を出力し、透過量が０．０１ｍｌ／ｓｅｃ
・ｃｍ3以下のときにはオフ信号を出力するように設定
し、図４のステップＳ１２０でこのガスセンサからオフ
信号が検知されると透過量が許容範囲内であるとし、オ
ン信号が検知されると透過量が許容範囲外であるとして
もよい。In the above-described embodiment, the QMS is used as the permeation amount measuring device, but a measuring device capable of measuring only the permeation amount of hydrogen or a sensor that reacts when the permeation amount of hydrogen reaches a predetermined value. And so on. For example, in a catalytic combustion type gas sensor, an ON signal is output when the amount of permeation exceeds 0.01 ml / sec · cm 3, and the amount of permeation is 0.01 ml / sec.
When the off signal is set to be output when cm 3 or less, when the off signal is detected from this gas sensor in step S120 of FIG. 4, the permeation amount is considered to be within the allowable range, and when the on signal is detected, the permeation amount is transmitted. The amount may be outside the allowable range.
【００３８】更に、上述した実施形態では、水素透過量
の許容範囲を０．０１ｍｌ／ｓｅｃ・ｃｍ3以下の範囲
としたが、例えば透過してくる水素が多くなると単セル
内酸化ガス通路２２で水素と酸素とが直接反応して発熱
により運転に支障が生じるほど高温になる可能性がある
ため、予め経験的にこのように支障が生じるような水素
透過量を求めておき、その水素透過量以下の範囲として
もよい。この場合、例えば０．０１ｍｌ／ｓｅｃ・ｃｍ
3を超えたとしても許容範囲になることがある。Further, in the above-mentioned embodiment, the permissible range of hydrogen permeation amount is set to 0.01 ml / sec · cm 3 or less. Since hydrogen and oxygen may directly react with each other and the temperature may rise to such an extent that operation will be hindered by heat generation, empirically, the amount of hydrogen permeation that will cause such an obstruction should be empirically calculated in advance. The following range is also possible. In this case, for example, 0.01 ml / sec · cm
Even if it exceeds 3 , it may be within the allowable range.
【００３９】更にまた、上述した実施形態では、透過量
が０．０１ｍｌ／ｓｅｃ・ｃｍ3以下で且つ所定範囲内
のとき、つまり固体電解質膜３１の含水量が適正範囲内
のときには、加湿装置７０のヒータ７１をオンにして加
湿量を増加させることにより固体電解質膜３１の含水量
が適正範囲内で徐々に増加するように制御したが、この
ように制御する代わりに、その時の加湿装置７０の水温
をそのまま維持するようにヒータ７１のオンオフを制御
することにより固体電解質膜３１の含水量をそのまま維
持するように制御してもよい。具体的には、加湿装置７
０に貯留された水温を測定する水温センサを取付、制御
装置９０がこの水温センサからの検出信号を入力するよ
うに構成したうえで、制御装置９０は透過量が０．０１
ｍｌ／ｓｅｃ・ｃｍ3以下で且つ所定範囲内の時に水温
センサからの検出信号である水温を読み込み、この水温
を維持するようにヒータ７１のオンオフをフィードバッ
ク制御してもよい。Furthermore, in the above-described embodiment, the humidifier 70 is used when the permeation rate is 0.01 ml / sec · cm 3 or less and within the predetermined range, that is, when the water content of the solid electrolyte membrane 31 is within the proper range. The heater 71 is turned on to increase the amount of humidification so that the water content of the solid electrolyte membrane 31 is gradually increased within an appropriate range. Instead of performing such control, the humidifier 70 at that time is controlled. The water content of the solid electrolyte membrane 31 may be controlled as it is by controlling the on / off of the heater 71 so as to maintain the water temperature as it is. Specifically, the humidifier 7
A water temperature sensor for measuring the water temperature stored in 0 is attached, and the control device 90 is configured to input a detection signal from the water temperature sensor.
You may read the water temperature which is a detection signal from a water temperature sensor when it is less than ml / sec * cm < 3 > and it is in a predetermined range, and may carry out feedback control of ON / OFF of the heater 71 so that this water temperature may be maintained.
【００４０】そしてまた、上述した実施形態では、加湿
装置７０は燃料ガスを貯水槽７２の水中を通過させて加
湿させていたが、燃料ガスを加湿することができるもの
であればどのような加湿装置であってもよい。例えば、
超音波振動子のような振動子を用いて水を霧状にして燃
料ガスに噴霧することにより加湿する加湿装置であって
もよい。Further, in the above-described embodiment, the humidifying device 70 humidifies the fuel gas by passing it through the water in the water storage tank 72, but any humidifier can be used as long as it can humidify the fuel gas. It may be a device. For example,
It may be a humidifying device that humidifies by atomizing water using a vibrator such as an ultrasonic vibrator and spraying it into the fuel gas.
【図１】燃料電池とその電気的接続を表す概略ブロック
図である。FIG. 1 is a schematic block diagram showing a fuel cell and its electrical connection.
【図２】加湿装置の概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a humidifier.
【図３】加湿温度と水素透過量との関係を表したグラフ
である。FIG. 3 is a graph showing the relationship between humidification temperature and hydrogen permeation amount.
【図４】燃料ガスの加湿制御のフローチャートである。FIG. 4 is a flow chart of fuel gas humidification control.
１０…燃料電池、１１…燃料ガス供給口、１２…アノー
ド側排出口、１６…酸化ガス供給口、１７…カソード側
排出口、２０…単セル、２１…燃料ガス通路、２２…酸
化ガス通路、３０…ＭＥＡ、３１…電解質膜、３２…ア
ノード、３３…カソード、３４，３５…触媒電極、３
６，３７…ガス拡散電極、５０…燃料ガス供給装置、６
０…酸化ガス供給装置、７０…加湿装置、７１…ヒー
タ、７２…貯水槽、７５…排出口、７８…供給口、８０
…加湿装置、９０…制御装置。10 ... Fuel cell, 11 ... Fuel gas supply port, 12 ... Anode side discharge port, 16 ... Oxidation gas supply port, 17 ... Cathode side discharge port, 20 ... Single cell, 21 ... Fuel gas passage, 22 ... Oxidation gas passage, 30 ... MEA, 31 ... Electrolyte membrane, 32 ... Anode, 33 ... Cathode, 34, 35 ... Catalyst electrode, 3
6, 37 ... Gas diffusion electrode, 50 ... Fuel gas supply device, 6
0 ... Oxidizing gas supply device, 70 ... Humidification device, 71 ... Heater, 72 ... Water tank, 75 ... Discharge port, 78 ... Supply port, 80
... humidifier 90, control device.
Claims (12)
た電解質膜を有する単セルと、 前記単セルのアノード側に燃料ガスを供給する燃料ガス
供給手段と、 前記単セルのカソード側に酸化ガスを供給する酸化ガス
供給手段と、 前記単セルのアノード側から前記電解質膜を経てカソー
ド側に透過してきた燃料ガスの透過量を測定する透過量
測定手段と、 前記透過量測定手段により測定された前記透過量が予め
定められた許容範囲に入るか否かを判定する透過量判定
手段と前記透過量判定手段により前記透過量が前記許容
範囲に入ると判定されたときには燃料電池の運転を続行
する運転制御手段とを備える燃料電池。1. A unit cell having an electrolyte membrane sandwiched between an anode and a cathode, a fuel gas supply unit for supplying a fuel gas to the anode side of the unit cell, and an oxidizing gas to the cathode side of the unit cell. Oxidizing gas supply means, a permeation amount measuring means for measuring the permeation amount of the fuel gas that has permeated from the anode side of the single cell to the cathode side through the electrolyte membrane, and the permeation amount measured by the permeation amount measuring means. Amount determining means for determining whether the amount falls within a predetermined allowable range, and operation control for continuing the operation of the fuel cell when the permeating amount determining means determines that the permeation amount falls within the allowable range. And a fuel cell.
加湿する燃料ガス加湿手段を備え、 前記運転制御手段は、前記透過量判定手段により前記透
過量が前記許容範囲に入ると判定されたときには前記透
過量測定手段により測定された前記透過量に応じて前記
燃料ガス加湿手段の加湿量を制御する燃料電池。2. The fuel cell according to claim 1, further comprising a fuel gas humidifying means for humidifying the fuel gas supplied by the fuel gas supply means, wherein the operation control means comprises the permeation amount determining means. A fuel cell for controlling the humidification amount of the fuel gas humidifying means according to the permeation amount measured by the permeation amount measuring means when it is determined that the permeation amount falls within the allowable range.
段により前記透過量が前記許容範囲に入ると判定された
ときには前記透過量測定手段により測定された前記透過
量に応じて前記電解質膜の含水量が予め定められた適正
範囲となるように前記燃料ガス加湿手段の加湿量を制御
する請求項２に記載の燃料電池。3. The operation control means, when the permeation amount determination means determines that the permeation amount falls within the permissible range, the operation control means determines the permeation amount of the electrolyte membrane according to the permeation amount measured by the permeation amount measurement means. The fuel cell according to claim 2, wherein the humidification amount of the fuel gas humidifying means is controlled so that the water content falls within a predetermined appropriate range.
ると前記電解質膜の含水量の値がただ一つ決まる範囲で
ある請求項２又は３に記載の燃料電池。4. The fuel cell according to claim 2, wherein the allowable range is a range in which the value of the water content of the electrolyte membrane is determined only once the value of the permeation amount is determined.
に従って前記電解質膜の含水量が増加する範囲である請
求項２〜４のいずれかに記載の燃料電池。5. The fuel cell according to claim 2, wherein the allowable range is a range in which the water content of the electrolyte membrane increases as the permeation amount increases.
ｍｌ／ｓｅｃ・ｃｍ3以下である請求項２〜５のいずれ
かに記載の燃料電池。6. The permissible range is such that the permeation amount is 0.01
The fuel cell according to any one of claims 2 to 5, which has a flow rate of ml / sec · cm 3 or less.
た電解質膜を有する単セルと、 前記単セルのアノード側に燃料ガスを供給する燃料ガス
供給手段と、 前記単セルのカソード側に酸化ガスを供給する酸化ガス
供給手段とを備えた燃料電池の制御方法であって、 前記単セルのアノード側から前記電解質膜を経てカソー
ド側に透過してきた燃料ガスの透過量が予め定められた
許容範囲に入るときには燃料電池の運転を続行する燃料
電池の制御方法。7. A unit cell having an electrolyte membrane sandwiched between an anode and a cathode, a fuel gas supply unit for supplying a fuel gas to the anode side of the unit cell, and an oxidizing gas to the cathode side of the unit cell. A method of controlling a fuel cell, comprising: an oxidizing gas supply means for controlling the amount of fuel gas that has permeated from the anode side of the single cell to the cathode side through the electrolyte membrane within a predetermined allowable range. Sometimes a fuel cell control method that keeps the fuel cell running.
膜を経て前記単セルのカソード側に透過してきた前記透
過量が予め定められた許容範囲に入るときには、前記透
過量に応じて前記単セルのアノード側に供給する燃料ガ
スの加湿量を制御する請求項７に記載の燃料電池の制御
方法。8. When the permeation amount permeated from the anode side of the unit cell through the electrolyte membrane to the cathode side of the unit cell falls within a predetermined allowable range, the unit cell is determined according to the permeation amount. The method of controlling a fuel cell according to claim 7, wherein the humidification amount of the fuel gas supplied to the anode side of the fuel cell is controlled.
量が予め定められた適正範囲となるように前記単セルの
アノード側に供給する燃料ガスの加湿量を制御する請求
項８に記載の燃料電池の制御方法。9. The humidification amount of the fuel gas supplied to the anode side of the unit cell is controlled so that the water content of the electrolyte membrane falls within a predetermined appropriate range according to the permeation amount. Fuel cell control method.
ると前記電解質膜の含水量の値がただ一つ決まる範囲で
ある請求項８又は９に記載の燃料電池の制御方法。10. The method of controlling a fuel cell according to claim 8, wherein the allowable range is a range in which the value of the water content of the electrolyte membrane is determined only once the value of the permeation amount is determined.
るに従って前記電解質膜の含水量が増加する範囲である
請求項８〜１０のいずれかに記載の燃料電池の制御方
法。11. The fuel cell control method according to claim 8, wherein the allowable range is a range in which the water content of the electrolyte membrane increases as the permeation amount increases.
１ｍｌ／ｓｅｃ・ｃｍ3以下である請求項８〜１１のい
ずれかに記載の燃料電池の制御方法。12. The permissible range is such that the transmission amount is 0.0
The method for controlling a fuel cell according to any one of claims 8 to 11, which has a flow rate of 1 ml / sec · cm 3 or less.
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|---|---|---|---|---|
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2002
- 2002-03-14 JP JP2002070578A patent/JP2003272675A/en active Pending
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