JP2007193964A - Fuel cell power generating device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell power generating device equipped with a stack and a power generating system substantially restraining performance degradation of the stack during the period from a state of storage before its loading on the power generation system to its connection with the system. <P>SOLUTION: The device is provided with stack connecting parts 41 to 44 airtightly sealing the stack so as not to have oxygen mixed in before its loading on the power generating system and releasing it the instant it is connected with the power generating system, and a system connecting part releasing the sealing of the stack at the same time as its connection with the system. Even if a storage period from the storage state to the loading is prolonged, the stack is airtightly sealed, connected to the power generating system to have both communicated with each other so that even a faint volume of oxygen mixed into the stack is prevented from infiltrating. Therefore, performance degradation of the stack due to oxidation of a remnant solvent or the like remaining on electrode catalyst can well be restrained to obtain a fuel cell power generating device with high reliability. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、保存および接続時に混入する酸素による燃料電池の電圧低下の抑制または燃料電池の耐久性の向上を図った燃料電池発電装置に関するものである。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fuel cell power generator that suppresses a voltage drop of a fuel cell due to oxygen mixed during storage and connection or improves the durability of the fuel cell.

従来の一般的な固体高分子電解質型燃料電池の構成および動作について図５を参照しながら説明する。図５において１は水素イオン伝導性を有するパーフルオロカーボンスルフォン酸からなる固体高分子電解質であり、電解質１の両面には一対の電極としてアノード２１およびカソード２２が形成されている。アノード２１およびカソード２２は、多孔質カーボンに白金などの貴金属を担持した触媒および水素イオン伝導性を有する高分子電解質との混合物からなる電極触媒層と、電極触媒層の上に積層した通気性および電子伝導性を有するガス拡散層を備えている。また、アノード２１およびカソード２２の周囲にはガスの混合やリークを防止する一対のガスケットが配置され、アノード２１に少なくとも水素を含む燃料ガスを供給および排出し、カソード２２に少なくとも酸素を含む酸化剤ガスを供給および排出するガス流路を有する一対の導電性のセパレータ板３１および３２で狭持されている。   The configuration and operation of a conventional general solid polymer electrolyte fuel cell will be described with reference to FIG. In FIG. 5, reference numeral 1 denotes a solid polymer electrolyte made of perfluorocarbon sulfonic acid having hydrogen ion conductivity. An anode 21 and a cathode 22 are formed as a pair of electrodes on both surfaces of the electrolyte 1. The anode 21 and the cathode 22 are composed of an electrode catalyst layer made of a mixture of a catalyst in which noble metal such as platinum is supported on porous carbon and a polymer electrolyte having hydrogen ion conductivity, and air permeability laminated on the electrode catalyst layer. A gas diffusion layer having electron conductivity is provided. A pair of gaskets for preventing gas mixing and leakage are disposed around the anode 21 and the cathode 22, a fuel gas containing at least hydrogen is supplied to and discharged from the anode 21, and an oxidizing agent containing at least oxygen is supplied to the cathode 22. It is sandwiched between a pair of conductive separator plates 31 and 32 having gas flow paths for supplying and discharging gas.

以上の構成からなる単セルを複数積層締結したものをスタックとし、単セルまたはスタックを総称して燃料電池とする。   A stack obtained by laminating a plurality of single cells having the above configuration is referred to as a stack, and the single cell or the stack is collectively referred to as a fuel cell.

アノード２１およびカソード２２にそれぞれ燃料ガスおよび酸化剤ガスを供給して負荷を接続すると、アノード２１に供給された燃料ガス中に含まれる水素はアノード２１と電解質１の界面で電子を放って水素イオンとなる（化１）。   When a fuel gas and an oxidant gas are supplied to the anode 21 and the cathode 22, respectively, and a load is connected, hydrogen contained in the fuel gas supplied to the anode 21 emits electrons at the interface between the anode 21 and the electrolyte 1 to generate hydrogen ions. (Chemical formula 1)

（化１）
Ｈ２ → ２Ｈ＋ ＋ ２ｅ−
水素イオンは電解質１を通ってカソード２２へと移動し、カソード２２と電解質１の界面で電子を受け取り、カソード２２に供給された酸化剤ガス中に含まれる酸素と反応し、水を生成する（化２）。 (Chemical formula 1)
H 2 → 2H + + 2e −
The hydrogen ions move to the cathode 22 through the electrolyte 1, receive electrons at the interface between the cathode 22 and the electrolyte 1, react with oxygen contained in the oxidant gas supplied to the cathode 22, and generate water ( 2).

（化２）
１／２Ｏ２ ＋ ２Ｈ＋ ＋２ｅ− → Ｈ２Ｏ
全反応を（化３）に示す。 (Chemical formula 2)
1 / 2O 2 + 2H + + 2e − → H 2 O
The total reaction is shown in (Chemical Formula 3).

（化３）
Ｈ２ ＋ １／２Ｏ２ → Ｈ２Ｏ
このとき負荷を流れる電子の流れを直流の電気エネルギーとして利用することができる。また、一連の反応は発熱反応であるため、反応熱および発生するジュール熱を熱エネルギーとして利用することができる。 (Chemical formula 3)
H 2 + 1 / 2O 2 → H 2 O
At this time, the flow of electrons flowing through the load can be used as direct current electric energy. Further, since the series of reactions is an exothermic reaction, reaction heat and generated Joule heat can be used as heat energy.

燃料ガスは、都市ガスなどの原料ガスを改質して供給される。原料ガスは脱硫部７に供給され、付臭剤などに含まれる硫黄化合物が吸着除去（脱硫）される。そして、燃料処理部８で改質され水素を含む燃料ガスとなり、燃料電池のアノード２１に供給される。燃料処理部８は、メタンなどを改質する改質器８１と、発生する一酸化炭素（ＣＯ）を変成するＣＯ変成器８２と、さらにＣＯを除去するＣＯ除去器８３を備えている。   The fuel gas is supplied by reforming a source gas such as city gas. The raw material gas is supplied to the desulfurization unit 7, and sulfur compounds contained in the odorant and the like are adsorbed and removed (desulfurized). Then, it is reformed by the fuel processing unit 8 to become a fuel gas containing hydrogen, and is supplied to the anode 21 of the fuel cell. The fuel processing unit 8 includes a reformer 81 that reforms methane and the like, a CO converter 82 that converts generated carbon monoxide (CO), and a CO remover 83 that further removes CO.

原料ガスにメタンを用いた場合、改質器８１では、水蒸気を伴って（化４）で示した反
応が起こり、水素とともに約１０％のＣＯが発生する。 When methane is used as the source gas, the reformer 81 undergoes the reaction shown in (Chemical Formula 4) with water vapor, and about 10% of CO is generated together with hydrogen.

（化４）
ＣＨ４ ＋ Ｈ２Ｏ → ＣＯ ＋ ３Ｈ２
その後、発生したＣＯは（化５）で示すようにＣＯ変成器８２で二酸化炭素に酸化され、約５０００ｐｐｍまで減少する。後流のＣＯ除去器８３ではＣＯだけでなく、燃料ガスの水素まで酸化してしまうので、ＣＯ変成器８２でできるだけＣＯ濃度を低下させる必要がある。 (Chemical formula 4)
CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2
Thereafter, the generated CO is oxidized to carbon dioxide by the CO converter 82 as shown in (Chemical Formula 5), and is reduced to about 5000 ppm. The downstream CO remover 83 oxidizes not only the CO but also the hydrogen of the fuel gas, so the CO converter 82 needs to reduce the CO concentration as much as possible.

（化５）
ＣＯ ＋ Ｈ２Ｏ → ＣＯ２ ＋ Ｈ２
さらに残ったＣＯは（化６）で示すようにＣＯ除去器８３で空気中に含まれる酸素と反応して酸化され、その濃度は約１０ｐｐｍ以下まで低下する。 (Chemical formula 5)
CO + H 2 O → CO 2 + H 2
Further, the remaining CO is oxidized by reacting with oxygen contained in the air in the CO remover 83 as shown in (Chemical Formula 6), and its concentration is reduced to about 10 ppm or less.

（化６）
ＣＯ ＋ １／２Ｏ２ → ＣＯ２
全反応式を（化７）に示す。 (Chemical formula 6)
CO + 1 / 2O 2 → CO 2
The overall reaction formula is shown in (Chemical Formula 7).

（化７）
ＣＨ４ ＋ ２Ｈ２Ｏ → ＣＯ２ ＋ ４Ｈ２
燃料電池の動作温度域においてアノード２１に含まれる白金はＣＯにより被毒しその触媒活性が劣化するため、通常アノード２１には、白金−ルテニウムなどの耐ＣＯ性を有する触媒が用いられる。 (Chemical formula 7)
CH 4 + 2H 2 O → CO 2 + 4H 2
Since platinum contained in the anode 21 is poisoned by CO and its catalytic activity deteriorates in the operating temperature range of the fuel cell, a catalyst having resistance to CO such as platinum-ruthenium is usually used for the anode 21.

酸化剤ガスは、大気中に含まれる酸素をコンプレッサー、ポンプ、ファン、ブロワなどの酸化剤ガス供給手段９を用い、不純物除去フィルタ１０を介して供給される。   As the oxidant gas, oxygen contained in the atmosphere is supplied through an impurity removal filter 10 using an oxidant gas supply means 9 such as a compressor, a pump, a fan, and a blower.

アノード２１に燃料ガス、カソード２２に酸化剤ガスを供給することにより、発電することができるが、負荷を取らない状態、あるいはガスの供給を停止した状態、あるいは大気開放でスタック内部に酸素を共存させた状態が保持されると、アノード２１やカソード２２、あるいはセパレータ３１および３２が空気中の酸素により酸化されるために、発電性能が低下することがある。したがって、発電を停止した状態でスタックに悪影響を与える酸素を排除する必要がある。   Electric power can be generated by supplying fuel gas to the anode 21 and oxidant gas to the cathode 22, but oxygen is not present in the stack when no load is applied or when the gas supply is stopped, or when the gas is released to the atmosphere. If the maintained state is maintained, the anode 21, the cathode 22, or the separators 31 and 32 are oxidized by oxygen in the air, so that the power generation performance may be lowered. Therefore, it is necessary to exclude oxygen that adversely affects the stack when power generation is stopped.

従来は、例えば、停止時に燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給を遮断すると同時に、スタック内に残存する酸素を窒素などの不活性ガスを用いてパージすることにより、酸素を排除していた（特許文献１参照）。   Conventionally, for example, the supply of fuel gas and oxidant gas is shut off at the time of stopping, and at the same time, oxygen remaining in the stack is purged with an inert gas such as nitrogen to eliminate oxygen (Patent Document) 1).

また、停止中においても酸素がスタック内に侵入しないように酸化剤ガス流路および燃料ガス流路に不活性ガスなどを充填していた（特許文献２参照）。   In addition, an inert gas or the like is filled in the oxidant gas channel and the fuel gas channel so that oxygen does not enter the stack even during stoppage (see Patent Document 2).

これによって、スタック内のアノード２１およびカソード２２などの酸化が防止され、発電性能の低下を抑制することができる。
特開平６−２５１７８８号公報 特開平７−２７２７３８号公報 As a result, oxidation of the anode 21 and the cathode 22 in the stack is prevented, and a decrease in power generation performance can be suppressed.
JP-A-6-251788 Japanese Patent Laid-Open No. 7-272738

しかしながら、この種の発電システムに搭載されるスタックは、スタックを製造してから発電システム本体に搭載されるまでに保管される場合があり、発電開始前であっても、
保管期間が長くなると、保管から搭載までの間に侵入する酸素による酸化状態によっては、所定の発電性能が得られないという課題があり、全ての発電システムにおいて十分な信頼性を得るには改善の余地があった。本発明者らが鋭意検討した結果、このような性能低下の原因の一つは、電極触媒上に残存する残留溶媒が酸化するためであることを見出した。 However, the stack mounted on this type of power generation system may be stored from the time the stack is manufactured until it is mounted on the power generation system body.
If the storage period is long, there is a problem that the predetermined power generation performance cannot be obtained depending on the oxidation state of oxygen entering from storage to mounting, and improvement is necessary to obtain sufficient reliability in all power generation systems. There was room. As a result of intensive studies by the present inventors, it has been found that one of the causes of such performance deterioration is that the residual solvent remaining on the electrode catalyst is oxidized.

前記した従来の燃料電池発電装置の構成には、発電開始前における性能低下に関する記載はなく、停止時に不活性ガスをパージする方法は、発電開始後の性能低下を抑制するものであり、発電開始前の電極触媒の劣化を防止するものではなかった。   The configuration of the above-described conventional fuel cell power generation apparatus has no description regarding the performance degradation before the start of power generation, and the method of purging the inert gas at the time of stopping suppresses the performance degradation after the start of power generation. It did not prevent deterioration of the previous electrode catalyst.

また、スタックを発電システム本体のシステム配管に接続した後、そのシステム配管を介して不活性ガスを供給する構造であるので、スタックを発電システムに搭載する前の保管の状態から、運搬、さらに発電システムに接続するまでの作業の間におけるスタックの性能低下の抑制には適用することができなかった。   In addition, since the stack is connected to the system piping of the power generation system main body and then inert gas is supplied through the system piping, the stack is transported from the storage state before being mounted on the power generation system, and further power generation is performed. It could not be applied to suppress the degradation of the stack performance during the work up to the connection to the system.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、特にスタックを発電システムに搭載する前の保管の状態から、発電システムに接続するまでの間におけるスタックの性能低下を十分に抑制するスタックおよび発電システムを備えた燃料電池発電装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and in particular, a stack and a power generation that sufficiently suppress a deterioration in the performance of the stack from the storage state before mounting the stack to the power generation system until the stack is connected to the power generation system. It is an object of the present invention to provide a fuel cell power generator equipped with a system.

前記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池発電装置は、スタックを発電システム本体搭載前は酸素が混入しないよう気密的に封止し、発電システム本体接続時と同時に封止が解除されるスタック接続部、およびスタックの接続時と同時にスタックの封止を解除するシステム接続部を備えた構成であり、本発明者らが鋭意検討した結果、前記本発明の目的を達成する上で前記構成は極めて有効であることを見出した。   In order to solve the above-mentioned conventional problems, the fuel cell power generator of the present invention hermetically seals the stack so that oxygen does not enter before the power generation system main body is mounted, and the sealing is released at the same time when the power generation system main body is connected. In order to achieve the object of the present invention, the present inventors have intensively studied and, as a result of intensive investigations, It has been found that the above configuration is extremely effective.

以上説明したように、本発明の燃料電池発電装置によれば、発電開始前のスタックで、保管から搭載までの保管期間が長くなっても、スタックを気密よく封止し、スタックの発電システム本体に接続すると同時にスタックと発電システム本体を連通させ、スタックに混入する微量の酸素をも侵入させないので、電極触媒上に残存する残留溶媒などの酸化によるスタックの性能低下を十分に抑制することができ、高い信頼性を有する燃料電池発電装置を得ることができる。   As described above, according to the fuel cell power generation device of the present invention, even if the storage period from storage to mounting is long in the stack before the start of power generation, the stack is hermetically sealed, and the power generation system main body of the stack At the same time, the stack and the power generation system main body are connected to each other, so that a trace amount of oxygen mixed in the stack does not enter, so that deterioration of the stack performance due to oxidation of residual solvent remaining on the electrode catalyst can be sufficiently suppressed. A fuel cell power generator having high reliability can be obtained.

第１の発明は、電解質と、前記電解質を挟む一対の電極と、前記電極の一方に少なくとも水素を含む燃料ガスを供給排出し、他方に少なくとも酸素を含む酸化剤ガスを供給排出するガス流路を有する一対のセパレータ板を有するセルを少なくとも一つ有するスタックと、前記スタックの前記ガス流路の出入口に設けられ、前記スタックの発電システム本体搭載前は酸素が混入しないよう前記ガス流路を気密的に封止し、前記スタックの前記発電システム本体接続時と同時に封止が解除され、前記スタックと前記発電システム本体を連通するスタック接続部を備え、保管から搭載までの保管期間が長くなっても、スタックを気密よく封止し、スタックを発電システム本体に接続すると同時にスタックと発電システム本体を連通させ、スタックに混入する微量の酸素をも侵入させないので、電極触媒上に残存する残留溶媒などの酸化によるスタックの性能低下を十分に抑制することができ、高い信頼性を有する燃料電池発電装置を得ることができる。   A first invention is a gas flow path for supplying and discharging an electrolyte, a pair of electrodes sandwiching the electrolyte, and supplying and discharging a fuel gas containing at least hydrogen to one of the electrodes, and an oxidant gas containing at least oxygen to the other of the electrodes A stack having at least one cell having a pair of separator plates, and an air inlet and outlet of the gas flow path of the stack, and the gas flow path is hermetically sealed so that oxygen is not mixed before the power generation system main body of the stack is mounted. The stack is released at the same time when the power generation system main body of the stack is connected, and includes a stack connection portion that communicates the stack and the power generation system main body, and the storage period from storage to mounting becomes longer. However, the stack is hermetically sealed, and the stack is connected to the power generation system body. Therefore, the deterioration of the stack performance due to the oxidation of the residual solvent remaining on the electrode catalyst can be sufficiently suppressed, and a highly reliable fuel cell power generator can be obtained. .

第２の発明は、電解質と、前記電解質を挟む一対の電極と、前記電極の一方に少なくとも水素を含む燃料ガスを供給排出し、他方に少なくとも酸素を含む酸化剤ガスを供給排出
するガス流路を有する一対のセパレータ板を有するセルを少なくとも一つ有するスタックと、発電システム本体に設けられ、前記スタックの前記発電システム本体接続時と同時に前記スタックの封止を解除して、前記スタックと前記発電システム本体を連通するシステム接続部を備え、スタックが発電システム本体に接続されると同時にスタックと発電システム本体を連通させ、スタックの発電システム本体接続時においてもスタックに酸素が混入することを抑制するので、電極触媒上に残存する残留溶媒などの酸化によるスタックの性能低下を十分に抑制することができ、高い信頼性を有する燃料電池発電装置を得ることができる。 According to a second aspect of the present invention, an electrolyte, a pair of electrodes sandwiching the electrolyte, and a gas flow path for supplying and discharging a fuel gas containing at least hydrogen to one of the electrodes and supplying and discharging an oxidant gas containing at least oxygen to the other of the electrodes A stack having at least one cell having a pair of separator plates and a power generation system body, and the stack and the power generation are released simultaneously with the connection of the power generation system body to the stack. A system connection that communicates with the system main body is provided, and at the same time the stack is connected to the power generation system main body, the stack and the power generation system main body are communicated to prevent oxygen from entering the stack even when the power generation system main body of the stack is connected. Therefore, the deterioration of the stack performance due to oxidation of residual solvent remaining on the electrode catalyst is sufficiently suppressed. Can, it is possible to obtain a fuel cell power plant having a high reliability.

第３の発明は、スタック接続部は、スタック配管と、前記スタック配管の出入口に酸素が混入しないよう接着した酸素遮断性フィルムを備え、酸素遮断性フィルムがスタックに侵入する空気中の酸素を遮断するので、スタックが長期保管されても電極触媒上に残存する残留溶媒などの酸化によるスタックの性能低下を十分に抑制することができ、高い信頼性を有する燃料電池発電装置を得ることができる。   According to a third aspect of the present invention, the stack connecting portion includes a stack pipe and an oxygen-blocking film bonded so that oxygen does not enter the entrance and exit of the stack pipe, and the oxygen-blocking film blocks oxygen in the air entering the stack. Therefore, even if the stack is stored for a long period of time, the deterioration of the stack performance due to oxidation of the residual solvent remaining on the electrode catalyst can be sufficiently suppressed, and a highly reliable fuel cell power generator can be obtained.

第４の発明は、酸素遮断性フィルムは、金属箔と樹脂フィルムのラミネート構造で、樹脂フィルムだけでは空気中の酸素を透過させてしまうが、金属箔を備えるので、空気中の酸素は酸素遮断性フィルムを透過することができず、電極などが酸化されるのを防止することができ、それによるスタックの性能低下を十分に抑制することができる。   In the fourth invention, the oxygen barrier film is a laminate structure of a metal foil and a resin film. The resin film alone allows oxygen in the air to permeate, but since the metal foil is provided, the oxygen in the air blocks oxygen. It is possible to prevent the electrode and the like from being oxidized, and the deterioration of the stack performance can be sufficiently suppressed.

第５の発明は、システム接続部は、システム配管と、前記システム配管の内部に形成された針を備え、スタックを発電システム本体に接続する際にシステム配管の針がスタック配管の入口に設けられた酸素遮断性フィルムを突き刺し、貫通孔を形成し、スタックと発電システムを連通させるので、従来接続時にスタックに侵入していた空気中の酸素の混入を防ぐことができ、電極などの酸化によるスタックの性能低下を十分に抑制することができる。   According to a fifth aspect of the present invention, the system connection portion includes system piping and a needle formed inside the system piping, and the needle of the system piping is provided at the inlet of the stack piping when the stack is connected to the power generation system body. The oxygen barrier film is pierced, a through hole is formed, and the stack and the power generation system are communicated with each other. The performance degradation can be sufficiently suppressed.

第６の発明は、針は、貫通孔を有し、システムの発電時は貫通孔を介して酸化剤ガスあるいは燃料ガスを供給排出するので、酸素遮断性フィルムの位置や形状によらず、安定して確実に酸化剤ガスあるいは燃料ガスを供給排出することができる。   In the sixth aspect of the invention, the needle has a through hole, and the oxidant gas or the fuel gas is supplied and discharged through the through hole at the time of power generation of the system. Therefore, the needle is stable regardless of the position and shape of the oxygen barrier film. Thus, the oxidant gas or the fuel gas can be reliably supplied and discharged.

第７の発明は、スタックを発電システム本体に接続すると同時にシステム接続部の針がスタック接続部の酸素遮断性フィルムを貫通し、前記スタックと前記発電システム本体を連通し、従来発電システムにスタックを接続する際に混入していた空気中の酸素を最小限に抑制することができるので、電極などの酸化によるスタックの性能低下を防ぐことができる。   In a seventh aspect of the invention, the stack is connected to the power generation system main body, and at the same time, the needle of the system connection portion penetrates the oxygen barrier film of the stack connection portion, the stack and the power generation system main body are communicated, and the stack is connected to the conventional power generation system. Oxygen in the air that has been mixed in when connecting can be suppressed to a minimum, so that it is possible to prevent deterioration in the performance of the stack due to oxidation of electrodes and the like.

第８の発明は、スタック接続部は、スタック配管と、前記スタック配管の内部に形成された弁を備え、スタック配管の弁が内部の電極などが空気中の酸素に暴露されることを防止するので、スタックが長期保管されても電極触媒上に残存する残留溶媒などの酸化によるスタックの性能低下を十分に抑制することができ、高い信頼性を有する燃料電池発電装置を得ることができる。   According to an eighth aspect of the present invention, the stack connection portion includes a stack pipe and a valve formed inside the stack pipe, and the valve of the stack pipe prevents an internal electrode or the like from being exposed to oxygen in the air. Therefore, even if the stack is stored for a long period of time, the deterioration of the stack performance due to oxidation of the residual solvent remaining on the electrode catalyst can be sufficiently suppressed, and a highly reliable fuel cell power generator can be obtained.

第９の発明は、システム接続部は、システム配管と前記システム配管の内部に形成された弁押棒を備え、スタックを発電システム本体に接続する際にシステム配管の弁押棒がスタック配管の内部に設けられた弁を押し下げ、スタックと発電システムを連通させるので、従来接続時に侵入していた空気中の酸素の混入を防ぐことができ、電極などの酸化によるスタックの性能低下を十分に抑制することができる。   In a ninth aspect of the invention, the system connection portion includes a system pipe and a valve push rod formed inside the system pipe, and the system pipe valve push rod is provided inside the stack pipe when the stack is connected to the power generation system body. The valve is pushed down to allow the stack and the power generation system to communicate with each other, preventing the entry of oxygen in the air that had invaded the conventional connection, and sufficiently suppressing deterioration of the stack's performance due to oxidation of the electrodes, etc. it can.

第１０の発明は、スタックを発電システム本体に接続すると同時にシステム接続部の弁
押棒がスタック接続部の弁を押し下げて、前記スタックと前記発電システム本体を連通し、従来発電システムにスタックを接続する際に混入していた空気中の酸素を最小限に抑制することができるので、電極などの酸化によるスタックの性能低下を防ぐことができる。 In a tenth aspect of the invention, the stack is connected to the power generation system body, and at the same time, the valve push rod of the system connection part pushes down the valve of the stack connection part to connect the stack and the power generation system body, thereby connecting the stack to the conventional power generation system. Since the oxygen in the air mixed at the time can be suppressed to the minimum, the deterioration of the stack performance due to the oxidation of the electrodes and the like can be prevented.

第１１の発明は、発電システム本体に搭載する前のスタックの内部は酸素濃度が低減されており、電極触媒上に残存する残留溶媒などの酸化を防止するので、スタックの性能低下を抑制することができ、高い信頼性を有する燃料電池発電装置を得ることができる。   In the eleventh aspect of the invention, the oxygen concentration inside the stack before being mounted on the power generation system main body is reduced, and oxidation of residual solvent remaining on the electrode catalyst is prevented, so that deterioration of the stack performance is suppressed. Therefore, a fuel cell power generator having high reliability can be obtained.

第１２の発明は、発電システム本体に搭載する前のスタックは、酸素遮断性を有する包材で覆われ、包材内部は酸素濃度が低減されており、空気中の酸素がスタックに侵入するのを二重に防止するので、より確実にスタックの性能低下を抑制することができる。   According to a twelfth aspect of the invention, the stack before being mounted on the power generation system main body is covered with a packaging material having an oxygen barrier property, the oxygen concentration is reduced inside the packaging material, and oxygen in the air enters the stack. This prevents double deterioration of the stack performance more reliably.

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the present embodiment.

（実施の形態１）
図１は、本発明の燃料電池発電装置のスタックの構成図を示すものである。図１において、１は水素イオン伝導性を有するパーフルオロカーボンスルフォン酸ポリマからなる膜状の固体高分子電解質であり、電解質１の両面には一対の電極、アノード２１およびカソード２２が形成されている。電解質１は、水分を取り込むことにより、電解質１内のスルフォン酸基の水素イオンが解離して電荷担体となり、スルフォン酸基がいくつか凝集して形成される逆ミセル構造の中を通過することで水素イオン伝導性を示す。含水率が下がると電解質１の導電率が低下するため、ガスは加湿して供給し、電解質１膜などの乾燥を防いだ。 (Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration diagram of a stack of a fuel cell power generator according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a membrane-shaped solid polymer electrolyte made of a perfluorocarbon sulfonic acid polymer having hydrogen ion conductivity. A pair of electrodes, an anode 21 and a cathode 22 are formed on both surfaces of the electrolyte 1. When the electrolyte 1 takes in moisture, the hydrogen ions of the sulfonic acid groups in the electrolyte 1 are dissociated to become charge carriers, and the electrolyte 1 passes through a reverse micelle structure formed by aggregation of several sulfonic acid groups. Shows hydrogen ion conductivity. When the water content decreased, the conductivity of the electrolyte 1 decreased. Therefore, the gas was supplied by humidification to prevent drying of the electrolyte 1 film and the like.

アノード２１およびカソード２２は、多孔質カーボンに白金などの貴金属を担持した触媒および水素イオン伝導性を有する高分子電解質との混合物からなる電極触媒層と、電極触媒層の上に積層した通気性および電子伝導性を有するガス拡散層からなる。アノード２１には、耐ＣＯ性を有する白金−ルテニウムなどの合金触媒を用いた。また、ガス拡散層には撥水処理を施したカーボンペーパーあるいはカーボンクロスを用いた。   The anode 21 and the cathode 22 are composed of an electrode catalyst layer made of a mixture of a catalyst in which noble metal such as platinum is supported on porous carbon and a polymer electrolyte having hydrogen ion conductivity, and air permeability laminated on the electrode catalyst layer. It consists of a gas diffusion layer having electron conductivity. For the anode 21, an alloy catalyst such as platinum-ruthenium having CO resistance was used. Moreover, carbon paper or carbon cloth subjected to water repellent treatment was used for the gas diffusion layer.

次に、アノード２１およびカソード２２の周囲にガスの混合やリークを防止する一対のガスケットをそれぞれ配置し、さらに、アノード２１およびカソード２２にそれぞれ燃料ガスおよび酸化剤ガスを供給および排出するガス流路を有する一対の導電性のセパレータ板３１および３２を用いて狭持した。以上のように構成される単セルが発生する電圧は約０．７５Ｖであり、必要とする電圧分の複数の単セルを直列に積層して所望出力のスタックを形成することができる。   Next, a pair of gaskets for preventing gas mixing and leakage are arranged around the anode 21 and the cathode 22, respectively, and further, a gas flow path for supplying and discharging fuel gas and oxidant gas to the anode 21 and cathode 22, respectively. A pair of conductive separator plates 31 and 32 having n The voltage generated by the single cell configured as described above is about 0.75 V, and a plurality of single cells corresponding to the required voltage can be stacked in series to form a stack with a desired output.

また、セパレータ板３１および３２の両端には集電板と、絶縁板および端板を配置し、締結ロッドで固定した。そして、スタックに燃料ガスおよび酸化剤ガスを供給排出するガス流路の出入口にスタック接続部としてスタック配管４１〜４４を設けた。さらに、集電板に負荷および電圧検出部を接続し、一定電流を流したときのスタックの電圧を検出できる構成とした。   In addition, current collector plates, insulating plates, and end plates were disposed at both ends of the separator plates 31 and 32 and fixed with fastening rods. And stack piping 41-44 was provided as a stack connection part in the entrance / exit of the gas flow path which supplies and discharges fuel gas and oxidant gas to a stack. Further, a load and a voltage detection unit are connected to the current collector plate, and the stack voltage when a constant current is passed can be detected.

この種の燃料電池発電装置は、発電中、アノード２１あるいはカソード２２などの電極触媒層が触媒活性温度に達している状況において、空気などに含まれている酸素に接触すると電極触媒層が酸化し、性能が低下する。さらに、発電開始前であってもそれまでの期間が長くなると、出力電圧の低下などの性能の劣化、特に出力電圧の電圧降下率の劣化が進行することがある。これは、電極触媒層においてアルコールなどの残留溶媒と酸素が反応して酢酸などの酸化物が生成され、この酸化物により触媒が被毒され、この被毒が長期
に亘ると電極触媒層が変質し、電極触媒層の性能が劣化するものと考えられる。 In this type of fuel cell power generation device, when the electrode catalyst layer such as the anode 21 or the cathode 22 reaches the catalyst activation temperature during power generation, the electrode catalyst layer is oxidized when it comes into contact with oxygen contained in air or the like. , Performance decreases. Further, even before the start of power generation, if the period up to that time becomes longer, performance degradation such as a reduction in output voltage, particularly degradation of the voltage drop rate of the output voltage may progress. This is because oxygen and other residual solvents such as alcohol react with each other in the electrode catalyst layer to produce an oxide such as acetic acid, which poisons the catalyst. If this poisoning lasts for a long time, the electrode catalyst layer is altered. However, it is considered that the performance of the electrode catalyst layer deteriorates.

本発明の実施例では、こうした劣化を防ぐために、図２（ａ）に示したように、発電システムの搭載前においてもスタックに酸素が混入しないようスタック配管４の出入口にガス流路を気密的に封止する酸素遮断性フィルム５を設けた。酸素遮断性フィルム５は、アルミニウム箔などの金属箔とこれを間に挟持する高密度ポリエチレン、ポリ塩化ビリニデン、ポリエチレンビニルアルコールなどからなる樹脂フィルムで構成される。樹脂フィルムだけでは空気中の酸素は透過してしまうが、金属箔を備えるので、空気中の酸素は酸素遮断性フィルム５を透過することができず、電極触媒層などが酸化されるのを防止することができる。   In the embodiment of the present invention, in order to prevent such deterioration, as shown in FIG. 2A, a gas flow path is provided at the entrance and exit of the stack pipe 4 so that oxygen does not enter the stack even before the power generation system is mounted. An oxygen barrier film 5 for sealing was provided. The oxygen barrier film 5 is composed of a resin film made of a metal foil such as an aluminum foil and high-density polyethylene, polyvinylidene chloride, polyethylene vinyl alcohol or the like sandwiching the metal foil. Oxygen in the air will permeate only with the resin film, but since the metal foil is provided, oxygen in the air cannot permeate the oxygen barrier film 5 and prevent the electrode catalyst layer and the like from being oxidized. can do.

あらかじめスタックの内部は窒素などの不活性ガスが充填されており、内部の酸素濃度が低く保持されている。こうすることにより、電極触媒層などの酸化が防止され、スタックの性能を損なうことなく保持することができる。   The inside of the stack is previously filled with an inert gas such as nitrogen, and the oxygen concentration inside is kept low. By doing so, oxidation of the electrode catalyst layer and the like can be prevented, and the stack performance can be maintained without deteriorating.

また、本実施例のスタックを発電システム本体に接続するまでの保管中は、酸素遮断性を有する包材で覆った。包材には、酸素遮断性フィルム５と同様の樹脂フィルム、および金属箔をラミネートしたものを用い、包材の封止は熱融着により行った。包材内部は酸素濃度が低減されており、空気中の酸素がスタックに侵入するのを二重に防止するので、より確実にスタックの性能低下を抑制することができる。   Further, during storage until the stack of this example was connected to the power generation system main body, it was covered with a packaging material having oxygen barrier properties. As the packaging material, a resin film similar to the oxygen barrier film 5 and a laminate of metal foil were used, and the packaging material was sealed by thermal fusion. Since the oxygen concentration inside the packaging material is reduced and oxygen in the air is double prevented from entering the stack, it is possible to more reliably suppress deterioration of the stack performance.

また、発電システム本体には、図２（ｂ）に示したように、スタックを接続して、燃料ガスおよび酸化剤ガスを供給排出するシステム接続部としてシステム配管６が設けられている。システム配管６の内部には針６１が備えられ、図２（ｃ）に示したようにスタックの発電システムの接続時と同時にスタック配管４に設けられた酸素遮断性フィルム５を突き刺し、貫通孔を形成し、スタックと発電システムを連通させるので、従来、接続時に侵入していた空気中の酸素の混入も防ぐことができ、電極触媒層などの酸化によるスタックの性能低下を抑制することができる。   In addition, as shown in FIG. 2B, the power generation system main body is provided with a system pipe 6 as a system connection part for connecting the stack and supplying and discharging the fuel gas and the oxidant gas. A needle 61 is provided inside the system pipe 6 and, as shown in FIG. 2 (c), the oxygen barrier film 5 provided in the stack pipe 4 is pierced at the same time when the stack power generation system is connected, and the through hole is formed. Since the stack and the power generation system are communicated with each other, it is possible to prevent contamination of oxygen in the air that has been invaded at the time of connection, and to suppress deterioration of the performance of the stack due to oxidation of the electrode catalyst layer or the like.

また、針６１には貫通孔６２が形成されており、貫通孔６２を介して酸化剤ガスあるいは燃料ガスを供給排出する。突き刺された後の酸素遮断性フィルム５の位置や形状によらず、安定して確実に酸化剤ガスおよび燃料ガスを供給排出することができる。   Further, the needle 61 is formed with a through hole 62, and oxidant gas or fuel gas is supplied and discharged through the through hole 62. Regardless of the position and shape of the oxygen barrier film 5 after being pierced, the oxidant gas and the fuel gas can be supplied and discharged stably and reliably.

また、燃料ガスは、脱硫したメタン、エタン、プロパンおよびブタンを主成分とする都市ガス１３Ａなどを改質する改質器と、発生するＣＯを変成するＣＯ変成器と、残ったＣＯをさらに除去するＣＯ除去器からなる燃料処理部を用い、改質反応により生成した水素ガスを含む燃料ガスを燃料電池に供給する構成とした。   The fuel gas is a reformer that reforms the city gas 13A mainly composed of desulfurized methane, ethane, propane, and butane, a CO converter that transforms the generated CO, and the remaining CO is further removed. A fuel processing unit including a CO remover is used to supply fuel gas containing hydrogen gas generated by the reforming reaction to the fuel cell.

また、酸化剤ガスは、大気からファンやポンプおよび空気ブロワなどの酸化剤ガス供給手段を用い、流量制御手段により所定の流量で供給する構成とした。   The oxidant gas is supplied from the atmosphere at a predetermined flow rate by the flow rate control means using an oxidant gas supply means such as a fan, a pump, and an air blower.

上記構成からなる燃料電池発電装置の性能を確認するため、本発明のスタックを発電システムに搭載する前に温度２０℃、相対湿度３０％の雰囲気に約３ヶ月間放置したもの用い、発電システムに搭載したときの発電性能について調べた。また、従来との比較のため、窒素などの不活性ガスで置換もせず、酸素遮断性フィルムもない以外は同じ構成のスタックを約３ヶ月放置した場合についても同じ構成の発電システムに搭載し、同様の発電試験を行った。   In order to confirm the performance of the fuel cell power generation device having the above-described configuration, the stack of the present invention is left in an atmosphere of a temperature of 20 ° C. and a relative humidity of 30% for about 3 months before being mounted on the power generation system. The power generation performance when installed was investigated. In addition, for comparison with the conventional case, the stack of the same configuration is installed in the power generation system of the same configuration when the stack of the same configuration is left for about three months except that it is not replaced with an inert gas such as nitrogen and there is no oxygen barrier film, A similar power generation test was conducted.

放置後の各スタックをそれぞれの発電システムにおいて温度７５℃に保持し、露点７５℃に加湿された燃料ガス（８０％水素＋２０％二酸化炭素＋１０ｐｐｍ一酸化炭素）を燃
料ガス流路に供給し、同じく露点７５℃に加湿した空気を酸化剤ガス流路に供給し、発電を行った。このときの燃料利用率は８０％、酸素利用率は３０％、電流密度は０．３Ａ／ｃｍ２とした。 Each stack after standing is maintained at a temperature of 75 ° C. in each power generation system, and fuel gas (80% hydrogen + 20% carbon dioxide + 10 ppm carbon monoxide) humidified to a dew point of 75 ° C. is supplied to the fuel gas flow path. Air humidified to a dew point of 75 ° C. was supplied to the oxidant gas flow path to generate electricity. At this time, the fuel utilization rate was 80%, the oxygen utilization rate was 30%, and the current density was 0.3 A / cm 2 .

図３に各スタックの平均セル電圧の経時変化を示す。図３より窒素で置換し、酸素遮断性フィルム５で封止していた本発明の実施例のスタックおよびなにもせず大気に放置しただけの従来例のスタックの電圧降下率はそれぞれ１．２および４．６μＶ／ｈであった。   FIG. 3 shows the change with time of the average cell voltage of each stack. From FIG. 3, the voltage drop rates of the stack of the embodiment of the present invention that was replaced with nitrogen and sealed with the oxygen-blocking film 5 and the stack of the conventional stack that was left in the atmosphere without doing anything were 1.2. And 4.6 μV / h.

また、平均セル電圧も本発明の実施例のスタックは従来例のものよりも高かった。これは、従来型のスタックは保管中に空気中の酸素により電極触媒上の残留した溶媒が酸化し、その酸化物により電極が被毒されたため、電圧が低くなったものと考えられる。一方、本発明の実施例のスタックは保管中、酸素遮断性フィルム５により酸素に曝されることなく、発電システムに接続される際も、接続と同時に酸素遮断性フィルム５の封止が解除され、発電システムと連通させたので、酸化物による被毒がほとんどなく、電圧低下も小さかったものと考えられる。   Further, the average cell voltage of the stack of the example of the present invention was higher than that of the conventional example. This is considered to be because the voltage of the conventional stack was lowered because the residual solvent on the electrode catalyst was oxidized by oxygen in the air during storage and the electrode was poisoned by the oxide. On the other hand, when the stack of the embodiment of the present invention is connected to the power generation system without being exposed to oxygen by the oxygen barrier film 5 during storage, the sealing of the oxygen barrier film 5 is released simultaneously with the connection. Because it was in communication with the power generation system, it is thought that there was almost no poisoning due to oxides and the voltage drop was small.

したがって、本発明の燃料電池発電装置によれば、電圧低下を抑制することができ、信頼性の高い燃料電池発電装置を得ることができる。   Therefore, according to the fuel cell power generator of the present invention, a voltage drop can be suppressed, and a highly reliable fuel cell power generator can be obtained.

（実施の形態２）
図４（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ本発明の実施の形態２の燃料電池発電装置のスタック配管４、システム配管６およびスタック配管４とシステム配管の接続状態の構成図である。実施の形態１の燃料電池発電装置と異なる点は、スタック配管４の内部に弁４５を形成し、システム配管６の内部に弁押棒６３を形成した点であり、それ以外の構成は実施の形態１と同じである。 (Embodiment 2)
4A, 4B, and 4C are configuration diagrams of the connection state of the stack piping 4, the system piping 6, and the stack piping 4 and the system piping of the fuel cell power generator according to Embodiment 2 of the present invention, respectively. is there. The difference from the fuel cell power generator of Embodiment 1 is that a valve 45 is formed inside the stack pipe 4 and a valve push rod 63 is formed inside the system pipe 6, and the other configuration is the embodiment. Same as 1.

図４（ａ）に示したようにスタック配管４は、弁４５を内部に備え、スタックを発電システム本体に接続する前などの保管時はＯリング４６などのシール材により封止されており、電極触媒層などが酸素に曝されることを防止している。   As shown in FIG. 4A, the stack pipe 4 includes a valve 45 inside, and is sealed with a sealing material such as an O-ring 46 during storage before the stack is connected to the power generation system body. The electrode catalyst layer and the like are prevented from being exposed to oxygen.

一方、システム配管６は、弁押棒６３を内部に備え、スタックを発電システム本体に接続する際に、弁押棒６３がスタック配管４の弁４５を押し下げ、スタックの封止を解除する。また、スタックを発電システム本体から取り外す時は、スタック配管４の弁４５はばね４７により再び押し戻され、スタックが空気に曝されないように封止する構成となっている。   On the other hand, the system pipe 6 includes a valve push rod 63 therein, and when the stack is connected to the power generation system main body, the valve push rod 63 pushes down the valve 45 of the stack pipe 4 to release the sealing of the stack. Further, when the stack is removed from the power generation system main body, the valve 45 of the stack pipe 4 is pushed back again by the spring 47 to seal the stack so that it is not exposed to air.

また、スタック配管４とシステム配管６を接続する際、システム配管６の球６４がスタック配管４の溝４８に嵌まり込み、容易に離脱しないよう確実に接続が行なわれる構造となっている。   Further, when the stack pipe 4 and the system pipe 6 are connected, the ball 64 of the system pipe 6 is fitted into the groove 48 of the stack pipe 4 so that the connection is surely performed so as not to be easily detached.

また、接続時はシステム配管６のＯリング６５などのシール材がスタック配管４との隙間を封止し、ガスが外部に漏れないような機構になっている。   Further, when connected, a sealing material such as an O-ring 65 of the system pipe 6 seals the gap with the stack pipe 4 so that gas does not leak to the outside.

本発明の実施例の構成によれば、スタック配管４の弁４５が内部の電極触媒層などが空気中の酸素に暴露されることを防止するので、スタックが長期保管されても電極触媒上に残存する残留溶媒などの酸化によるスタックの性能低下を十分に抑制することができ、高い信頼性を有する燃料電池発電装置を得ることができる。   According to the configuration of the embodiment of the present invention, the valve 45 of the stack pipe 4 prevents the internal electrode catalyst layer and the like from being exposed to oxygen in the air, so that even if the stack is stored for a long time, it remains on the electrode catalyst. The performance degradation of the stack due to oxidation of remaining residual solvent or the like can be sufficiently suppressed, and a highly reliable fuel cell power generator can be obtained.

また、スタックを発電システム本体に接続すると同時にシステム配管６の弁押棒６３がスタック配管４の弁４５を押し下げて、前記スタックと前記発電システム本体を連通し、
従来発電システムにスタックを接続する際に混入していた空気中の酸素を最小限に抑制することができるので、電極触媒層などの酸化によるスタックの性能低下を防ぐことができる。 Further, at the same time when the stack is connected to the power generation system body, the valve push rod 63 of the system pipe 6 pushes down the valve 45 of the stack pipe 4 so that the stack communicates with the power generation system body.
Since oxygen in the air, which has been mixed when the stack is connected to the conventional power generation system, can be suppressed to a minimum, it is possible to prevent deterioration of the stack performance due to oxidation of the electrode catalyst layer and the like.

また、簡単かつ迅速に着脱できる構造であるため、スタックの設置、交換などの作業性が向上するだけでなく、燃料電池発電装置を設置した現場での交換が可能となり、メンテナンス性が飛躍的に向上する。   In addition, the structure that can be easily and quickly attached and removed improves not only the workability of stack installation and replacement, but also enables on-site replacement of the fuel cell power generation system, dramatically improving maintenance. improves.

また、燃料電池発電装置を設置する際、スタックと発電システム本体を別々に分けて運搬することができるので、一人当たりが負担する重量が軽くなり、作業性が向上する。   Further, when installing the fuel cell power generation device, the stack and the power generation system main body can be separately transported, so that the weight per person is reduced and workability is improved.

本発明の燃料電池発電装置は、スタックを発電システムに搭載する前の保管の状態から、発電システムに接続するまでの間におけるスタックの性能低下を抑制するという効果を有し、高分子型固体電解質膜を用いた発電装置、デバイスに有用である。   The fuel cell power generation device of the present invention has an effect of suppressing deterioration in the performance of the stack from the state of storage before mounting the stack to the power generation system until the stack is connected to the power generation system. It is useful for power generators and devices using membranes.

本発明の実施の形態１の燃料電池発電装置のスタックの概略構成図1 is a schematic configuration diagram of a stack of a fuel cell power generator according to Embodiment 1 of the present invention. （ａ）同装置のスタック接続部の概略構成図（ｂ）同装置のシステム接続部の概略構成図（ｃ）同装置のスタック接続部とシステム接続部の接続状態の概略構成図(A) Schematic configuration diagram of stack connection section of the apparatus (b) Schematic configuration diagram of system connection section of the apparatus (c) Schematic configuration diagram of connection state of stack connection section and system connection section of the apparatus 同装置の平均セル電圧の経時的変化を示す図The figure which shows the change with time of the average cell voltage of the same device （ａ）本発明の実施の形態２の燃料電池発電装置のスタック接続部の概略構成図（ｂ）同装置のシステム接続部の概略構成図（ｃ）同装置のスタック接続部とシステム接続部の接続状態の概略構成図(A) Schematic configuration diagram of the stack connection portion of the fuel cell power generator according to Embodiment 2 of the present invention (b) Schematic configuration diagram of the system connection portion of the device (c) The stack connection portion and the system connection portion of the device Schematic diagram of connection status 従来の燃料電池発電装置の概略構成図Schematic configuration diagram of a conventional fuel cell power generator

符号の説明Explanation of symbols

１ 電解質
２１ 電極（アノード）
２２ 電極（カソード）
３１、３２ セパレータ板
４、４１〜４４ スタック接続部（スタック配管）
４５ 弁
５ 酸素遮断性フィルム
６ システム接続部（システム配管）
６１ 針
６２ 貫通孔
６３ 弁押棒 1 Electrolyte 21 Electrode (Anode)
22 electrode (cathode)
31, 32 Separator plate 4, 41-44 Stack connection (stack piping)
45 Valve 5 Oxygen barrier film 6 System connection (system piping)
61 Needle 62 Through hole 63 Valve push rod

Claims (12)

電解質と、前記電解質を挟む一対の電極と、前記電極の一方に少なくとも水素を含む燃料ガスを供給排出し、他方に少なくとも酸素を含む酸化剤ガスを供給排出するガス流路を有する一対のセパレータ板を有するセルを少なくとも一つ有するスタックと、前記スタックの前記ガス流路の出入口に設けられ、前記スタックの発電システム本体搭載前は酸素が混入しないよう前記ガス流路を気密的に封止し、前記スタックの前記発電システム本体接続時と同時に封止が解除され、前記スタックと前記発電システム本体を連通するスタック接続部とを備えた燃料電池発電装置。 A pair of separator plates having an electrolyte, a pair of electrodes sandwiching the electrolyte, and a gas flow path for supplying and discharging a fuel gas containing at least hydrogen to one of the electrodes and supplying and discharging an oxidant gas containing at least oxygen to the other A stack having at least one cell having a gas flow path, and the gas flow path of the stack is hermetically sealed so that oxygen is not mixed before the power generation system body is mounted on the stack, A fuel cell power generator comprising a stack connection portion that is released from sealing at the same time when the power generation system body is connected to the stack and that communicates with the stack and the power generation system body. 電解質と、前記電解質を挟む一対の電極と、前記電極の一方に少なくとも水素を含む燃料ガスを供給排出し、他方に少なくとも酸素を含む酸化剤ガスを供給排出するガス流路を有する一対のセパレータ板を有する少なくとも一つのセルからなるスタックと、発電システム本体に設けられ、前記スタックの前記発電システム本体接続時と同時に前記スタックの封止を解除して、前記スタックと前記発電システム本体を連通するシステム接続部とを備えた燃料電池発電装置。 A pair of separator plates having an electrolyte, a pair of electrodes sandwiching the electrolyte, and a gas flow path for supplying and discharging a fuel gas containing at least hydrogen to one of the electrodes and supplying and discharging an oxidant gas containing at least oxygen to the other A stack composed of at least one cell having a structure, and a system for releasing the sealing of the stack at the same time when the power generation system main body is connected to the stack and communicating the stack with the power generation system main body A fuel cell power generator comprising a connecting portion. スタック接続部は、スタック配管と、前記スタック配管の出入口に酸素が混入しないよう接着した酸素遮断性フィルムを備えた請求項１に記載の燃料電池発電装置。 2. The fuel cell power generator according to claim 1, wherein the stack connecting portion includes a stack pipe and an oxygen-blocking film bonded so that oxygen does not enter the entrance and exit of the stack pipe. 酸素遮断性フィルムは、金属箔と樹脂フィルムのラミネート構造である請求項３に記載の燃料電池発電装置。 The fuel cell power generator according to claim 3, wherein the oxygen barrier film has a laminate structure of a metal foil and a resin film. システム接続部は、システム配管と、前記システム配管の内部に形成された針を備えた請求項２に記載の燃料電池発電装置。 The fuel cell power generator according to claim 2, wherein the system connection portion includes a system pipe and a needle formed inside the system pipe. 針は、貫通孔を有する請求項５に記載の燃料電池発電装置。 The fuel cell power generator according to claim 5, wherein the needle has a through hole. スタックを発電システム本体に接続すると同時にシステム接続部の針がスタック接続部の酸素遮断性フィルムを貫通し、前記スタックと前記発電システム本体を連通する請求項１または２または３または５に記載の燃料電池発電装置。 The fuel according to claim 1, 2, 3, or 5, wherein the needle of the system connection portion penetrates the oxygen-blocking film of the stack connection portion at the same time as the stack is connected to the power generation system main body, and the stack and the power generation system main body are communicated. Battery power generator. スタック接続部は、スタック配管と、前記スタック配管の内部に形成された弁を備えた請求項１に記載の燃料電池発電装置。 The fuel cell power generator according to claim 1, wherein the stack connecting portion includes a stack pipe and a valve formed inside the stack pipe. システム接続部は、システム配管と前記システム配管の内部に形成された弁押棒を備えた請求項２に記載の燃料電池発電装置。 The fuel cell power generator according to claim 2, wherein the system connection unit includes a system pipe and a valve push rod formed inside the system pipe. スタックを発電システム本体に接続すると同時にシステム接続部の弁押棒がスタック接続部の弁を押し下げて、前記スタックと前記発電システム本体を連通する請求項１または２または８または９に記載の燃料電池発電装置。 10. The fuel cell power generation according to claim 1, wherein the stack is connected to the power generation system main body, and at the same time, a valve push rod of the system connection portion pushes down a valve of the stack connection portion to communicate the stack with the power generation system main body. apparatus. 発電システム本体に搭載する前のスタックの内部は酸素濃度が低減されている請求項１に記載の燃料電池発電装置。 The fuel cell power generator according to claim 1, wherein an oxygen concentration is reduced inside the stack before being mounted on the power generation system main body. 発電システム本体に搭載する前のスタックは、酸素遮断性を有する包材で覆われ、包材内部は酸素濃度が低減されている請求項１に記載の燃料電池発電装置。 The fuel cell power generator according to claim 1, wherein the stack before being mounted on the power generation system body is covered with a packaging material having an oxygen barrier property, and the oxygen concentration is reduced inside the packaging material.
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