JP2009076398A - Fuel cell system and operation method of fuel cell system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system capable of enhancing utilization efficiency of the system by reducing downtime and to provide the operation method of the fuel cell system. <P>SOLUTION: The fuel cell system 1 is equipped with a hydrogen production device 10 producing hydrogen-rich reformed gas by reforming a hydrogen producing raw material; a fuel cell 20 conducting power generation by utilizing produced reformed gas; a supply line L1 sending reformed gas from the hydrogen production device 10 to the fuel cell 20; an evacuation line L2 sending the reformed gas from the hydrogen production device 10 to a burner 12; a voltage detecting device 30 detecting output voltage V of the fuel cell under charging; and a control device 40 stopping supply of the reformed gas from the supply line L1 to the fuel cell 20 when the output voltage V is lowered than a threshold value V<SB>th1</SB>, and switching a passage so that the reformed gas flows in the evacuation line L2. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、燃料電池システム及び燃料電池システムの運転方法に関する。   The present invention relates to a fuel cell system and a method for operating the fuel cell system.

燃料電池システムとして、例えば特許文献１に開示されてものがある。このような燃料電池システムは、水素製造装置と燃料電池とを備えている。水素製造装置は、灯油等の水素製造用原料を改質して水素リッチな改質ガスを生成する改質部と、改質部からの改質ガスに含まれる一酸化炭素を選択酸化する選択酸化部とを有する。   For example, Patent Document 1 discloses a fuel cell system. Such a fuel cell system includes a hydrogen production apparatus and a fuel cell. A hydrogen production device reforms a raw material for hydrogen production such as kerosene to generate a hydrogen-rich reformed gas, and a selection to selectively oxidize carbon monoxide contained in the reformed gas from the reforming unit. And an oxidation part.

燃料電池は、電池セルが積層されてなり、アノード側に水素製造装置で生成された水素リッチな改質ガスが供給され、カソード側に空気が供給されることで、酸素と水素との電気化学的な反応により発電を行う。
特開２００５−６０１７２号公報 A fuel cell is formed by stacking battery cells, the hydrogen-rich reformed gas generated by the hydrogen production device is supplied to the anode side, and the air is supplied to the cathode side. Electric power is generated by a natural reaction.
JP 2005-60172 A

このような燃料電池システムにおいては、燃料電池に供給される改質ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）が増えたり、燃料電池において水詰まりが生じたりすることで、電池出力が大きく低下することがあるが、従来のシステムでは、このような大きな出力低下が生じた場合、システム全体を停止させていたため、再起動に時間を要してダウンタイムが長くなり、システムの利用効率が悪くなるという問題があった。   In such a fuel cell system, carbon monoxide (CO) in the reformed gas supplied to the fuel cell increases or water clogging occurs in the fuel cell, so that the battery output may be greatly reduced. However, in the conventional system, when such a large output drop occurs, the entire system is stopped, so it takes a long time to restart and the downtime becomes long, and the system usage efficiency deteriorates. was there.

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、ダウンタイムを少なくしてシステムの利用効率を高めることができる燃料電池システム及び燃料電池システムの運転方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system and a method of operating the fuel cell system that can reduce the downtime and increase the utilization efficiency of the system.

本発明に係る燃料電池システムは、水素製造用原料を改質して水素リッチな改質ガスを製造する水素製造装置と、生成した改質ガスを利用して発電を行う燃料電池と、水素製造装置から燃料電池に改質ガスを送る供給ラインと、水素製造装置から所定の退避場所に改質ガスを送る退避ラインと、発電中における燃料電池の出力電圧又はその低下速度を検出する電圧検出手段と、出力電圧が閾値を下回った場合、又はその低下速度が閾値を上回った場合に、供給ラインから燃料電池への前記改質ガスの供給を停止すると共に、退避ラインに改質ガスが流れるように流路を切替制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。   A fuel cell system according to the present invention includes a hydrogen production apparatus that reforms a raw material for hydrogen production to produce a hydrogen-rich reformed gas, a fuel cell that generates power using the generated reformed gas, and hydrogen production A supply line for sending reformed gas from the apparatus to the fuel cell, a evacuation line for sending the reformed gas from the hydrogen production apparatus to a predetermined evacuation location, and a voltage detection means for detecting the output voltage of the fuel cell during power generation or its rate of decrease When the output voltage falls below the threshold value or when the rate of decrease thereof exceeds the threshold value, the supply of the reformed gas from the supply line to the fuel cell is stopped and the reformed gas flows through the retreat line. And a control means for switching and controlling the flow path.

このシステムでは、燃料電池の出力電圧又はその低下速度を検出することで、燃料電池の出力低下を検知した場合に、供給ラインから燃料電池への改質ガスの供給を停止することで、燃料電池による発電を中止すると共に、退避ラインに改質ガスを流して水素製造装置の運転を継続することができる。このように、水素製造装置を稼動した状態で燃料電池の運転を停止することができるため、燃料電池にダメージが生じる前に燃料電池の運転を停止し、水詰まりなど燃料電池の側に問題がある場合においては燃料電池を所定時間だけ休ませた後、また水素製造装置側に問題がある場合においては水素製造装置の運転を継続させた状態で様子見したり必要に応じてメンテナンスしたりした後、すぐにシステムを立ち上がらせることができ、システム全体を停止させる場合と比べて、ダウンタイムが少なくなってシステムの利用効率を高めることができる。   In this system, by detecting the output voltage of the fuel cell or the rate of decrease thereof, when the output decrease of the fuel cell is detected, the supply of the reformed gas from the supply line to the fuel cell is stopped. It is possible to continue the operation of the hydrogen production apparatus by stopping the power generation by the flow and flowing the reformed gas through the retreat line. As described above, since the operation of the fuel cell can be stopped while the hydrogen production apparatus is in operation, the operation of the fuel cell is stopped before the fuel cell is damaged, and there is a problem on the fuel cell side such as water clogging. In some cases, after the fuel cell was rested for a predetermined time, and in the case where there was a problem with the hydrogen production equipment, the state of the hydrogen production equipment was continued and maintenance was performed as necessary Thereafter, the system can be started up immediately, and downtime can be reduced and the utilization efficiency of the system can be improved as compared with the case where the entire system is stopped.

水素製造装置は、改質ガス中の一酸化炭素を一酸化炭素除去触媒により除去する一酸化炭素除去部を有し、制御手段は、出力電圧が閾値を下回った場合、又はその低下速度が閾値を上回った場合に、一酸化炭素除去部の温度を還元に適した温度範囲まで上昇させることを特徴としてもよい。このようにして、改質ガス中の一酸化炭素濃度の増加が燃料電池の出力低下の要因である場合に、一酸化炭素除去部を還元に適した温度に上昇させて改質ガスにより還元することで、一酸化炭素除去触媒を復元させることができる。   The hydrogen production apparatus has a carbon monoxide removal unit that removes carbon monoxide in the reformed gas with a carbon monoxide removal catalyst, and the control means is configured such that when the output voltage falls below the threshold value or the rate of decrease thereof is the threshold value. The temperature of the carbon monoxide removal unit may be raised to a temperature range suitable for reduction when the temperature exceeds the value. In this way, when the increase in the carbon monoxide concentration in the reformed gas is the cause of a decrease in the output of the fuel cell, the carbon monoxide removal unit is raised to a temperature suitable for reduction and reduced by the reformed gas. Thus, the carbon monoxide removal catalyst can be restored.

一酸化炭素除去部は、改質ガス中の一酸化炭素を選択酸化して低減させる選択酸化部を有し、制御手段は、出力電圧が閾値を下回った場合、又はその低下速度が閾値を上回った場合に、選択酸化部への空気の供給量を低減させることを特徴としてもよい。このようにすれば、酸素源を減らすことで、選択酸化部における選択酸化触媒の還元を促進することができる。   The carbon monoxide removal unit has a selective oxidation unit that selectively oxidizes and reduces carbon monoxide in the reformed gas, and the control means is configured to reduce the output voltage when the output voltage falls below the threshold value or when the output voltage falls below the threshold value. In this case, the amount of air supplied to the selective oxidation unit may be reduced. In this way, the reduction of the selective oxidation catalyst in the selective oxidation unit can be promoted by reducing the oxygen source.

水素製造装置は、改質のための熱源としてのバーナを有しており、所定の退避場所はバーナを含み、退避ラインはバーナと接続されていることを特徴としてもよい。このようにすれば、改質ガスをバーナの燃料として利用することができ、改質ガスを無駄にすることなく有効利用が図られる。   The hydrogen production apparatus may have a burner as a heat source for reforming, the predetermined evacuation site may include the burner, and the evacuation line may be connected to the burner. In this way, the reformed gas can be used as fuel for the burner, and the reformed gas can be effectively used without being wasted.

本発明に係る燃料電池システムの運転方法は、水素製造装置において水素製造用原料を改質して水素リッチな改質ガスを製造し、生成した改質ガスを利用して燃料電池において電気化学反応によって発電を行う燃料電池システムの運転方法であって、発電中における燃料電池の出力電圧が閾値を下回った場合、又はその低下速度が閾値を上回った場合に、燃料電池への改質ガスの供給を停止して発電を中止すると共に、水素製造装置からの改質ガスを所定の退避場所に送ることを特徴とする。   The operation method of the fuel cell system according to the present invention is to produce a hydrogen-rich reformed gas by reforming a raw material for hydrogen production in a hydrogen production apparatus, and to perform an electrochemical reaction in the fuel cell using the generated reformed gas. A method of operating a fuel cell system that generates power by supplying a reformed gas to the fuel cell when the output voltage of the fuel cell during power generation falls below a threshold value or when the rate of decrease thereof exceeds a threshold value And the power generation is stopped, and the reformed gas from the hydrogen production apparatus is sent to a predetermined retreat location.

この運転方法では、燃料電池の出力電圧が閾値を下回り、又はその低下速度が閾値を上回り、燃料電池の出力低下を検知した場合に、供給ラインから燃料電池への改質ガスの供給を停止することで、燃料電池による発電を中止すると共に、退避ラインに改質ガスを流して水素製造装置の運転を継続することができる。このように、水素製造装置を稼動した状態で燃料電池の運転を停止することができるため、燃料電池にダメージが生じる前に燃料電池の運転を停止し、水詰まりなど燃料電池の側に問題がある場合においては燃料電池を所定時間だけ休ませた後、また水素製造装置側に問題がある場合においては水素製造装置の運転を継続させた状態で様子見したり必要に応じてメンテナンスしたりした後、すぐにシステムを立ち上がらせることができ、システム全体を停止させる場合と比べて、ダウンタイムが少なくなってシステムの利用効率を高めることができる。   In this operation method, when the output voltage of the fuel cell falls below the threshold value or the rate of decrease thereof exceeds the threshold value and the output drop of the fuel cell is detected, the supply of the reformed gas from the supply line to the fuel cell is stopped. As a result, power generation by the fuel cell can be stopped and the operation of the hydrogen production apparatus can be continued by flowing the reformed gas through the evacuation line. As described above, since the operation of the fuel cell can be stopped while the hydrogen production apparatus is in operation, the operation of the fuel cell is stopped before the fuel cell is damaged, and there is a problem on the fuel cell side such as water clogging. In some cases, after the fuel cell was rested for a predetermined time, and in the case where there was a problem with the hydrogen production equipment, the state of the hydrogen production equipment was continued and maintenance was performed as necessary Thereafter, the system can be started up immediately, and downtime can be reduced and the utilization efficiency of the system can be improved as compared with the case where the entire system is stopped.

本発明によれば、ダウンタイムを少なくしてシステムの利用効率を高めることができる燃料電池システム及び燃料電池システムの運転方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the operating method of a fuel cell system and a fuel cell system which can reduce downtime and can improve the utilization efficiency of a system can be provided.

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図１は、第１実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。図１に示すように、燃料電池システム１は、水素製造装置（ＦＰＳ）１０、燃料電池２０、電圧検出装置３０、制御装置４０、バーナ燃料供給装置５０、水素製造用原料供給装置６０、冷却水供給装置７０、及び空気供給装置８０を備えている。   FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the fuel cell system according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the fuel cell system 1 includes a hydrogen production device (FPS) 10, a fuel cell 20, a voltage detection device 30, a control device 40, a burner fuel supply device 50, a hydrogen production raw material supply device 60, and cooling water. A supply device 70 and an air supply device 80 are provided.

ＦＰＳ１０は、水素製造用原料供給装置６０からの水素製造用原料を利用して、水素リッチな改質ガスを生成する。水素製造用原料としては、水蒸気改質により水素を含む改質ガスを得られる物質であれば使用できる。例えば、炭化水素類、アルコール類、エーテル類など分子中に炭素と水素を有する化合物を用いることができる。工業用あるいは民生用に安価に入手できる原料として、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル、メタン、都市ガス、ＬＰＧ（液化石油ガス）を挙げることができ、また石油から得られるガソリン、ナフサ、灯油、軽油など炭化水素油を挙げることができる。これらの中でも、液体原料が好ましく、特に灯油は入手容易でありその取扱が容易であるため好ましい。   The FPS 10 generates hydrogen-rich reformed gas using the raw material for hydrogen production from the raw material supply device 60 for hydrogen production. As a raw material for hydrogen production, any substance that can obtain a reformed gas containing hydrogen by steam reforming can be used. For example, compounds having carbon and hydrogen in the molecule, such as hydrocarbons, alcohols, and ethers, can be used. Examples of raw materials that can be obtained inexpensively for industrial or consumer use include methanol, ethanol, dimethyl ether, methane, city gas, LPG (liquefied petroleum gas), and carbonized gasoline, naphtha, kerosene, light oil obtained from petroleum, etc. Mention may be made of hydrogen oil. Among these, liquid raw materials are preferable, and kerosene is particularly preferable because it is easily available and easy to handle.

このＦＰＳ１０は、改質部１１、バーナ１２、シフト部１３、及び選択酸化部１４を有している。改質部１１は、改質用水を用いて水素製造用原料を水蒸気改質し、水素リッチな改質ガスを生成する。水蒸気改質のための改質触媒としては、例えば、ニッケル系、ルテニウム系、ロジウム系等の金属をアルミナやジルコニア等からなる担体に担持させたものが挙げられる。バーナ１２は、吸熱反応である水蒸気改質に必要な熱を供給する。このバーナ１２は、システム１の起動時には、バーナ燃料供給装置５０からの燃料を燃焼させる。また、システム１の通常運転時には、燃料電池２０で使用されずに排出された改質ガスの余剰分であるオフガスを燃焼させる。また、システム１の異常時には、ＦＰＳ１０で製造した改質ガスを燃焼させる。これについては後述する。   The FPS 10 includes a reforming unit 11, a burner 12, a shift unit 13, and a selective oxidation unit 14. The reforming unit 11 steam reforms the raw material for hydrogen production using the reforming water, and generates a hydrogen-rich reformed gas. Examples of the reforming catalyst for steam reforming include a catalyst in which a nickel, ruthenium, or rhodium metal is supported on a carrier made of alumina, zirconia, or the like. The burner 12 supplies heat necessary for steam reforming, which is an endothermic reaction. The burner 12 burns fuel from the burner fuel supply device 50 when the system 1 is started. Further, during normal operation of the system 1, off-gas that is a surplus of reformed gas discharged without being used in the fuel cell 20 is burned. When the system 1 is abnormal, the reformed gas produced by the FPS 10 is burned. This will be described later.

シフト部１３は、シフト触媒を用いて水性シフト反応により改質ガス中のＣＯを数千ｐｐｍ程度まで除去する。シフト触媒としては、例えば、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｃｒ等をアルミナやジルコニア等からなる担体に担持させたものが挙げられる。シフト触媒による水性シフト反応が活性化される温度範囲は、触媒の種類により異なるものの、凡そ２００〜５００℃の範囲である。   The shift unit 13 removes CO in the reformed gas to about several thousand ppm by an aqueous shift reaction using a shift catalyst. Examples of the shift catalyst include a catalyst in which Cu, Zn, Fe, Cr or the like is supported on a carrier made of alumina, zirconia, or the like. The temperature range in which the aqueous shift reaction by the shift catalyst is activated is approximately 200 to 500 ° C., although it varies depending on the type of catalyst.

選択酸化部１４は、選択酸化触媒を用いて選択酸化により改質ガス中のＣＯを数十ｐｐｍ程度まで除去する。選択酸化触媒としては、例えば、Ｐｔ、Ｒｕ等をアルミナやジルコニア等からなる担体に担持させたものが挙げられる。選択酸化触媒による選択酸化反応が活性化される温度範囲は、触媒の種類により異なるものの、凡そ１２０〜１８０℃の範囲である。また、選択酸化触媒の還元が促進される温度範囲は、触媒の種類により異なるものの、凡そ２００〜２５０℃の範囲である。   The selective oxidation unit 14 removes CO in the reformed gas to about several tens of ppm by selective oxidation using a selective oxidation catalyst. As the selective oxidation catalyst, for example, a catalyst in which Pt, Ru or the like is supported on a carrier made of alumina, zirconia or the like can be mentioned. The temperature range in which the selective oxidation reaction by the selective oxidation catalyst is activated is approximately 120 to 180 ° C., although it varies depending on the type of catalyst. Further, the temperature range in which the reduction of the selective oxidation catalyst is promoted is approximately 200 to 250 ° C., although it varies depending on the type of catalyst.

空気供給装置８０は、選択酸化部１４における選択酸化反応に必要な酸素源としての空気を、選択酸化部１４に供給する。   The air supply device 80 supplies air as an oxygen source necessary for the selective oxidation reaction in the selective oxidation unit 14 to the selective oxidation unit 14.

冷却水供給装置７０は、発熱反応である水性シフト反応を行うシフト部１３、及び発熱反応である選択酸化反応を行う選択酸化部１４を冷却するための冷却水を供給する。   The cooling water supply device 70 supplies cooling water for cooling the shift unit 13 that performs an aqueous shift reaction that is an exothermic reaction and the selective oxidation unit 14 that performs a selective oxidation reaction that is an exothermic reaction.

燃料電池２０は、固体高分子形（ＰＥＦＣ）の電池スタックであり、複数の電池セルが積み重ねられて構成され、ＦＰＳ１０で生成された改質ガスを用いて発電する。電池セルは、アノードと、カソードと、アノード及びカソード間に配置された電解質である高分子のイオン交換膜とを有しており、アノード側に改質ガスを導入させると共に、カソード側に空気を導入させることで、各電池セルにおいて電気化学的な発電反応が行われる。   The fuel cell 20 is a polymer stack (PEFC) battery stack, which is configured by stacking a plurality of battery cells, and generates power using the reformed gas generated by the FPS 10. The battery cell has an anode, a cathode, and a polymer ion exchange membrane that is an electrolyte disposed between the anode and the cathode, and introduces a reformed gas to the anode side and air to the cathode side. By introducing, an electrochemical power generation reaction is performed in each battery cell.

改質ガス供給ラインＬ１は、ＦＰＳ１０の選択酸化部１４と燃料電池２０とを接続し、ＦＰＳ１０で生成された改質ガスを燃料電池２０に供給する。この改質ガス供給ラインＬ１上には、改質ガスの流量を調整するための第１調整弁９１が設けられている。   The reformed gas supply line L1 connects the selective oxidation unit 14 of the FPS 10 and the fuel cell 20, and supplies the reformed gas generated by the FPS 10 to the fuel cell 20. A first adjustment valve 91 for adjusting the flow rate of the reformed gas is provided on the reformed gas supply line L1.

退避ラインＬ２は、ＦＰＳ１０の選択酸化部１４とバーナ（所定の退避場所）１２とを接続し、ＦＰＳ１０で生成された改質ガスをバーナ１２に供給する。この退避ラインＬ２上には、改質ガスの流量を調整するための第２調整弁９２が設けられている。   The retreat line L <b> 2 connects the selective oxidation unit 14 of the FPS 10 and the burner (predetermined retreat location) 12, and supplies the reformed gas generated by the FPS 10 to the burner 12. A second adjustment valve 92 for adjusting the flow rate of the reformed gas is provided on the retreat line L2.

オフガスラインＬ３は、燃料電池２０とバーナ１２とを接続し、燃料電池２０で使用されずに余った改質ガスをバーナ１２に供給する。このオフガスラインＬ３上には、改質ガスの流量を調整するための第３調整弁９３が設けられている。   The off gas line L <b> 3 connects the fuel cell 20 and the burner 12, and supplies the reformed gas that is not used in the fuel cell 20 to the burner 12. A third adjustment valve 93 for adjusting the flow rate of the reformed gas is provided on the off gas line L3.

電圧検出装置３０は、燃料電池２０における発電により生じた出力電圧Ｖを検出する。制御装置４０は、この燃料電池システム１の全体を制御する。特に、制御装置４０は、電圧検出装置３０で検出された出力電圧Ｖに基づいて、第１〜第３調整弁９１〜９３を開閉制御し、改質ガス及びオフガスの流路を切替制御する。これについては後述する。また、制御装置４０は、バーナ燃料供給装置５０からのバーナ燃料の供給量や、水素製造用原料供給装置６０からの水素製造用原料の供給量Ｆを制御する。更に、制御装置４０は、冷却水供給装置７０からの冷却水の供給量Ｌや、空気供給装置８０からの空気の供給量Ｄを制御する。   The voltage detection device 30 detects the output voltage V generated by the power generation in the fuel cell 20. The control device 40 controls the entire fuel cell system 1. In particular, the control device 40 controls the opening and closing of the first to third regulating valves 91 to 93 based on the output voltage V detected by the voltage detection device 30, and switches and controls the flow paths of the reformed gas and the off gas. This will be described later. Further, the control device 40 controls the supply amount of the burner fuel from the burner fuel supply device 50 and the supply amount F of the raw material for hydrogen production from the raw material supply device 60 for hydrogen production. Further, the control device 40 controls the cooling water supply amount L from the cooling water supply device 70 and the air supply amount D from the air supply device 80.

次に、上記した燃料電池システム１の運転方法について、図２のフローチャートを参照して説明する。   Next, an operation method of the fuel cell system 1 described above will be described with reference to the flowchart of FIG.

通常運転時においては、図１に示すように、水素製造用原料供給装置６０から改質部１１に灯油などの水素製造用原料が供給され、改質用水を用いて水蒸気改質により、水素リッチな改質ガスが生成される。改質部１１で生成された改質ガスは、シフト部１３に送られて水性シフト反応により改質ガス中の一酸化炭素が数千ｐｐｍ程度まで除去される。更に、シフト部１３から改質ガスが選択酸化部１４に送られ、選択酸化反応により改質ガス中の一酸化炭素が数十ｐｐｍ程度まで除去される。このとき、選択酸化部１４には空気供給装置８０から選択酸化反応に必要な空気が供給される。また、これらシフト部１３や選択酸化部１４における水性シフト反応や選択酸化反応は発熱反応であるため、シフト触媒や選択酸化触媒の活性化に好適な温度範囲に温度調整するために、冷却水供給装置７０から所定流量の冷却水が供給される。   During normal operation, as shown in FIG. 1, a hydrogen production raw material such as kerosene is supplied from the hydrogen production raw material supply device 60 to the reforming unit 11, and hydrogen reforming is performed by steam reforming using the reforming water. A reformed gas is generated. The reformed gas generated in the reforming unit 11 is sent to the shift unit 13 where carbon monoxide in the reformed gas is removed to about several thousand ppm by an aqueous shift reaction. Furthermore, the reformed gas is sent from the shift unit 13 to the selective oxidation unit 14, and carbon monoxide in the reformed gas is removed to about several tens of ppm by the selective oxidation reaction. At this time, air necessary for the selective oxidation reaction is supplied to the selective oxidation unit 14 from the air supply device 80. In addition, since the aqueous shift reaction and the selective oxidation reaction in the shift unit 13 and the selective oxidation unit 14 are exothermic reactions, in order to adjust the temperature to a temperature range suitable for the activation of the shift catalyst and the selective oxidation catalyst, supply of cooling water A predetermined amount of cooling water is supplied from the device 70.

選択酸化部１４において数十ｐｐｍ程度まで一酸化炭素が除去された改質ガスは、改質ガス供給ラインＬ１を通して燃料電池２０に送られる。このとき、改質ガス供給ラインＬ１上の第１調整弁９１は開けられている一方、第２調整弁９２は閉じられている。また、オフガスラインＬ３上の第３調整弁９３は開けられている。   The reformed gas from which carbon monoxide has been removed to about several tens of ppm in the selective oxidation unit 14 is sent to the fuel cell 20 through the reformed gas supply line L1. At this time, the first regulating valve 91 on the reformed gas supply line L1 is opened, while the second regulating valve 92 is closed. Further, the third adjustment valve 93 on the off gas line L3 is opened.

燃料電池２０では、アノード側に改質ガスが導入されると共に、カソード側に空気が導入されることで、各電池セルにおいて電気化学的な発電反応が行われる。そして、燃料電池２０において使用されずに余った改質ガスが、オフガスとしてオフガスラインＬ３を通してバーナ１２に送られる。これにより、バーナ１２でオフガスが燃焼され、改質部１１における吸熱反応に必要な熱が供給される。   In the fuel cell 20, the reformed gas is introduced to the anode side and air is introduced to the cathode side, whereby an electrochemical power generation reaction is performed in each battery cell. Then, the remaining reformed gas that is not used in the fuel cell 20 is sent to the burner 12 through the offgas line L3 as offgas. As a result, the off-gas is burned by the burner 12 and heat necessary for the endothermic reaction in the reforming unit 11 is supplied.

このような通常運転時において、図１及び図２に示すように、まず、電圧検出装置３０により燃料電池２０の出力電圧Ｖを検出する（ステップＳ２０１）。次に、制御装置４０において、検出した出力電圧Ｖが閾値Ｖth1以上であると判定されると、異常は発生していないとして通常の運転を続ける（ステップＳ２０２）。 During such normal operation, as shown in FIGS. 1 and 2, first, the output voltage V of the fuel cell 20 is detected by the voltage detection device 30 (step S201). Next, when the control device 40 determines that the detected output voltage V is equal to or higher than the threshold value V th1 , normal operation is continued assuming that no abnormality has occurred (step S202).

一方、ステップＳ２０２において、検出した出力電圧Ｖが閾値Ｖth1を下回ると判定されると、図３（ａ）及び図３（ｆ）に示すように、ＦＰＳ１０からの改質ガス中の一酸化炭素濃度Ｎの増加や燃料電池２０の水詰まりなど不具合が発生したと判断する。そして、ステップＳ２０２における判定がＹＥＳである場合は、制御装置４０は、第１調整弁９１を閉じて改質ガス供給ラインＬ１から燃料電池２０への改質ガスの供給を停止する。これと同時に、退避ラインＬ２に改質ガスが流れるように、退避ラインＬ２上の第２調整弁９２を開けると共にオフガスラインＬ３上の第３調整弁９３を閉じる（ステップＳ２０３）。これにより、図３（ａ）に示すように、時刻Ｔ１において燃料電池２０の発電が中止され、出力電圧Ｖがゼロになる。 On the other hand, when it is determined in step S202 that the detected output voltage V is lower than the threshold value V th1 , as shown in FIGS. 3A and 3F, carbon monoxide in the reformed gas from the FPS 10 is obtained. It is determined that a malfunction such as an increase in concentration N or water clogging of the fuel cell 20 has occurred. When the determination in step S202 is YES, the control device 40 closes the first adjustment valve 91 and stops the supply of the reformed gas from the reformed gas supply line L1 to the fuel cell 20. At the same time, the second regulating valve 92 on the withdrawal line L2 is opened and the third regulating valve 93 on the off-gas line L3 is closed so that the reformed gas flows through the withdrawal line L2 (step S203). As a result, as shown in FIG. 3A, the power generation of the fuel cell 20 is stopped at time T1, and the output voltage V becomes zero.

これと併せて、図３（ｂ）に示すように、制御装置４０は、ＦＰＳ１０の熱バランスを維持するために水素製造用原料の供給量Ｆを通常量Ｆｎから所定量ＦＲまで減らす（ステップＳ２０４）。また、制御装置４０は、冷却水供給装置７０からの冷却水の供給量Ｌを通常量Ｌｎから所定量ＬＲまで減らす（ステップＳ２０５）。これにより、選択酸化部１４の選択酸化触媒において還元が促進される温度範囲まで温度が上昇される。なお、図３（ｄ）には、選択酸化部１４の温度Ｔが通常温度Ｔｎから所定温度ＴＲまで上昇する様子が示されている。更に、選択酸化部１４での選択酸化触媒の還元を促進すべく、制御装置４０は、空気供給装置８０からの空気の供給量Ｄを通常量Ｄｎから所定量ＤＲまで減らす（ステップＳ２０６）。ここで、空気の供給量Ｄは、通常時の１／１０以下まで低減されると好ましく、更に１％以下まで低減されるとより好ましい。本実施形態では、所定量ＤＲをゼロとしている。しかしながら、極微量の空気を供給すれば、燃焼熱により触媒層の温度を上昇させることが可能である。したがって、触媒層を還元に適した温度まで上昇させるために必要なバーナ若しくはヒーターなどのエネルギーを低減することが可能となるため、空気の供給量は必ずしもゼロとする必要はない。 Together with this, as shown in FIG. 3 (b), the controller 40 reduces the supply amount F of the raw material for hydrogen production from the normal amount F n in order to maintain the thermal balance of FPS10 to a predetermined amount F R ( Step S204). The controller 40 reduces the supply amount L of the cooling water from the cooling water supply device 70 from the normal amount L n to a predetermined amount L R (step S205). Thereby, the temperature is raised to a temperature range in which the reduction is promoted in the selective oxidation catalyst of the selective oxidation unit 14. Incidentally, in FIG. 3 (d) shows a state in which the temperature T of the selective oxidation unit 14 is raised from the normal temperature T n to a predetermined temperature T R. Furthermore, in order to promote the reduction of the selective oxidation catalyst in the selective oxidation unit 14, the control unit 40 reduces the supply amount D of the air from the air supply unit 80 from the normal amount D n to a predetermined amount D R (Step S206) . Here, the air supply amount D is preferably reduced to 1/10 or less of the normal time, more preferably 1% or less. In the present embodiment, it is set to zero a predetermined amount D R. However, if a very small amount of air is supplied, the temperature of the catalyst layer can be increased by the combustion heat. Therefore, it is possible to reduce energy such as a burner or a heater necessary for raising the catalyst layer to a temperature suitable for reduction, and therefore the amount of air supply need not necessarily be zero.

この状態で、改質部１１で生成した改質ガスを選択酸化部１４に通すことで、選択酸化触媒が還元され、触媒が再活性化される。このとき、選択酸化部１４を出た改質ガスは、退避ラインＬ２を通してバーナ１２に送られ、そこで燃焼される。   In this state, by passing the reformed gas generated in the reforming unit 11 through the selective oxidation unit 14, the selective oxidation catalyst is reduced and the catalyst is reactivated. At this time, the reformed gas exiting the selective oxidation unit 14 is sent to the burner 12 through the evacuation line L2 and burned there.

次に、制御装置４０は、還元に必要な所定時間（Ｔ３−Ｔ２）が経過したか否かを判定し（ステップＳ２０７）、所定時間が経過していれば、還元が完了したとして、制御装置４０は、図３（ｃ）に示すように、冷却水供給装置７０からの冷却水の供給量Ｌを通常量Ｌｎに戻す（ステップＳ２０８）。これにより、選択酸化部１４の選択酸化触媒が一酸化炭素除去のため活性化される温度範囲まで冷却される。なお、図３（ｄ）には、選択酸化部１４の温度Ｔが通常温度Ｔｎまで温度低下する様子が示されている。また、制御装置４０は、図３（ｅ）に示すように、選択酸化部１４への空気供給量Ｄを通常量Ｄｎに戻す（ステップＳ２０９）。また、制御装置４０は、図３（ｂ）に示すように、水素製造用原料供給装置６０からの水素製造用原料の供給量Ｆを通常量Ｆｎに戻す（ステップＳ２１０）。 Next, the control device 40 determines whether or not a predetermined time (T3-T2) required for the reduction has elapsed (step S207). If the predetermined time has elapsed, the control device 40 determines that the reduction has been completed. 40, as shown in FIG. 3 (c), returning the supply amount L of the cooling water from the cooling water supply device 70 to the normal amount L n (step S208). Thereby, the selective oxidation catalyst of the selective oxidation unit 14 is cooled to a temperature range that is activated for carbon monoxide removal. Incidentally, in FIG. 3 (d) shows a state in which the temperature T of the selective oxidation unit 14 is temperature drops to normal temperature T n. Further, the control unit 40, as shown in FIG. 3 (e), return air supply amount D to the selective oxidation unit 14 to the normal amount D n (step S209). Further, the control unit 40, as shown in FIG. 3 (b), returning the supply amount F of the hydrogen-producing feedstock from hydrogen production for raw material supply device 60 to the normal amount F n (step S210).

この状態においては、選択酸化触媒が還元により再活性化されているため、図３（ｆ）に示すように、閾値Ｎth1まで増加していた改質ガス中の一酸化炭素濃度Ｎが、通常量Ｎｎまで低減されている。 In this state, since the selective oxidation catalyst is reactivated by reduction, as shown in FIG. 3 (f), the carbon monoxide concentration N in the reformed gas that has increased to the threshold value Nth1 is The amount is reduced to N n .

そして、制御装置４０は、第２調整弁９２を閉じて退避ラインＬ２からバーナ１２への改質ガスの供給を停止する。これと同時に、改質ガス供給ラインＬ１に改質ガスが流れるように、改質ガス供給ラインＬ１上の第１調整弁９１を開けると共にオフガスラインＬ３上の第３調整弁９３を開ける（ステップＳ２１１）。これにより、図３（ａ）に示すように、時刻Ｔ４から燃料電池２０での発電が開始され、その後、水素製造用原料の供給量を規定の量まで増加させることにより、出力電圧Ｖが徐々に通常の出力電圧Ｖｎまで戻る。 Then, the control device 40 closes the second regulating valve 92 and stops the supply of the reformed gas from the retreat line L2 to the burner 12. At the same time, the first regulating valve 91 on the reformed gas supply line L1 is opened and the third regulating valve 93 on the offgas line L3 is opened so that the reformed gas flows through the reformed gas supply line L1 (step S211). ). As a result, as shown in FIG. 3 (a), power generation in the fuel cell 20 is started from time T4, and then the output voltage V is gradually increased by increasing the supply amount of the raw material for hydrogen production to a prescribed amount. to return to the normal output voltage V n.

なお、上記実施形態では、改質ガス供給ラインＬ１から燃料電池２０への改質ガスの供給を停止する工程において、流路を即時に切替える場合について説明したが、燃料電池２０の耐久性を考慮して、供給量を徐々に低減することが好ましい。そして、退避ラインＬ２への流路の切り替えは、ＦＰＳ１０の熱バランスを維持するため、発電量が十分に低減されてから切り替えることが好ましい。このように、燃料電池２０への改質ガスの供給を徐々に低減した後流路を切替える場合は、流路を即時に切替える図３の場合と異なり、図４（ａ）に示すように、電池電圧は一度上昇した後でゼロになる。一方で電池電流は、図４（ｇ）に示すように、漸次減少する。また、ガス量が減少することで、図４（ｄ）に示すように、ＰＲＯＸ温度は一度減少する。なお、冷却水流量は、図４（ｃ）に示すように、Ｔ１からＴ２の間は一定に維持しておく。   In the above embodiment, the case where the flow path is immediately switched in the step of stopping the supply of the reformed gas from the reformed gas supply line L1 to the fuel cell 20 has been described. However, the durability of the fuel cell 20 is considered. Thus, it is preferable to gradually reduce the supply amount. The switching of the flow path to the retreat line L2 is preferably performed after the power generation amount is sufficiently reduced in order to maintain the heat balance of the FPS 10. Thus, when the flow path is switched after gradually reducing the supply of the reformed gas to the fuel cell 20, unlike FIG. 3 where the flow path is switched immediately, as shown in FIG. The battery voltage rises once and then becomes zero. On the other hand, the battery current gradually decreases as shown in FIG. Further, as the gas amount decreases, the PROX temperature decreases once as shown in FIG. The cooling water flow rate is kept constant from T1 to T2, as shown in FIG. 4 (c).

以上詳述したように、第１実施形態の燃料電池システム１では、燃料電池２０の出力電圧Ｖを検出することで、燃料電池２０の出力低下を検知した場合に、改質ガス供給ラインＬ１から燃料電池２０への改質ガスの供給を停止することで、燃料電池２０による発電を中止すると共に、退避ラインＬ２に改質ガスを流してＦＰＳ１０の運転を継続することができる。このように、ＦＰＳ１０を稼動した状態で燃料電池２０の運転を停止することができるため、燃料電池２０にダメージが生じる前に燃料電池２０の運転を停止し、燃料電池２０の出力電圧Ｖが閾値Ｖth1を下回る場合のように、水詰まりなど燃料電池２０の側に問題がある場合においては、燃料電池２０を所定時間だけ休ませた後、またＣＯ濃度の増加などＦＰＳ１０側に問題がある場合においてはＦＰＳ１０の運転を継続させた状態で様子見したり必要に応じてメンテナンスしたりした後、すぐにシステム１を立ち上がらせることができ、システム１全体を停止させる場合と比べて、ダウンタイムが少なくなってシステム１の利用効率を高めることができる。 As described above in detail, in the fuel cell system 1 of the first embodiment, when the output voltage V of the fuel cell 20 is detected to detect a decrease in the output of the fuel cell 20, the reformed gas supply line L1 By stopping the supply of the reformed gas to the fuel cell 20, the power generation by the fuel cell 20 can be stopped, and the reformed gas can be allowed to flow through the retreat line L2 to continue the operation of the FPS 10. As described above, since the operation of the fuel cell 20 can be stopped while the FPS 10 is in operation, the operation of the fuel cell 20 is stopped before the fuel cell 20 is damaged, and the output voltage V of the fuel cell 20 is equal to the threshold value. When there is a problem on the side of the fuel cell 20 such as clogging, such as when it is below V th1 , there is a problem on the FPS 10 side such as an increase in CO concentration after resting the fuel cell 20 for a predetermined time In this case, the system 1 can be started up immediately after the state of the FPS 10 is continued and maintenance is performed as necessary. Compared with the case where the entire system 1 is stopped, the downtime is reduced. As a result, the utilization efficiency of the system 1 can be increased.

また、燃料電池２０の出力電圧Ｖが閾値Ｖth1を下回り、改質ガス中の一酸化炭素濃度Ｎの増加が燃料電池２０の出力低下の要因であってＦＰＳ１０側に問題がある場合においては、選択酸化部１４の温度を還元に適した温度範囲まで上昇させるため、選択酸化部１４の触媒を改質ガスにより還元することで触媒を復元させることができる。その後で、すぐにシステム１を立ち上がらせることができるため、システム１全体を停止させる場合と比べて、ダウンタイムが少なくなってシステム１の利用効率を高めることができる。 Further, when the output voltage V of the fuel cell 20 is lower than the threshold value V th1, and the increase in the carbon monoxide concentration N in the reformed gas is a factor of the output decrease of the fuel cell 20 and there is a problem on the FPS 10 side, In order to raise the temperature of the selective oxidation unit 14 to a temperature range suitable for reduction, the catalyst can be restored by reducing the catalyst of the selective oxidation unit 14 with the reformed gas. After that, since the system 1 can be started up immediately, compared to the case where the entire system 1 is stopped, the downtime is reduced and the utilization efficiency of the system 1 can be increased.

また、還元時において選択酸化部１４への空気の供給量Ｄを低減させるため、酸素源を減らすことで、選択酸化部１４における選択酸化触媒の還元を促進することができる。   In addition, the reduction of the selective oxidation catalyst in the selective oxidation unit 14 can be promoted by reducing the oxygen source in order to reduce the air supply amount D to the selective oxidation unit 14 during the reduction.

また、異常時に改質ガスを退避させる退避ラインＬ２はバーナ１２と接続されているため、異常時に改質ガスの流路を切り替えて、改質ガスをバーナ１２の燃料として利用することができ、改質ガスを無駄にすることなく有効利用することができる。   Further, since the retreat line L2 for retreating the reformed gas at the time of abnormality is connected to the burner 12, the reformed gas flow path can be switched at the time of abnormality to use the reformed gas as fuel for the burner 12. The reformed gas can be effectively used without being wasted.

なお、上記した第１実施形態では、電圧検出装置３０において燃料電池２０の出力電圧Ｖを検出し、これに基づいて制御装置４０における制御を行っていたが、電圧検出装置３０において燃料電池２０の出力電圧の低下速度Ｗを検出し、これに基づいて制御装置４０における制御を行ってもよい。すなわち、図６のフローチャートに示すように、ステップＳ５０１において燃料電池２０の出力電圧の低下速度Ｗを検出し、検出した低下速度Ｗが閾値Ｗth1を下回るか否か判定して、以降の制御を行ってもよい。ここで、出力電圧の低下速度Ｗは正の値で示され、出力電圧の減少度合いが小さいほど低下速度が大きくなる。 In the first embodiment described above, the output voltage V of the fuel cell 20 is detected by the voltage detection device 30 and control is performed by the control device 40 based on this. However, the control of the fuel cell 20 by the voltage detection device 30 is performed. The control device 40 may perform control based on the output voltage decrease rate W detected. That is, as shown in the flowchart of FIG. 6, in step S501, the decrease rate W of the output voltage of the fuel cell 20 is detected, and it is determined whether or not the detected decrease rate W is lower than the threshold value W th1. You may go. Here, the decrease rate W of the output voltage is a positive value, and the decrease rate increases as the decrease degree of the output voltage decreases.

このように、この変形例では、出力電圧の低下速度Ｗに基づいて制御するのであるが、燃料電池２０の水詰まり、燃料不足などの不具合等による突発的な出力低下は、出力電圧の低下速度Ｗとして顕著に現れるため、出力電圧Ｖよりも早期に確実に検知することが可能となる。すなわち、図５に示すように、突発的な出力低下が生じる場合は、出力電圧が閾値Ｖth1を下回るまで待つ必要はなく、出力電圧の低下速度Ｗが閾値Ｗth1を下回った場合に、速やかに改質ガス供給ラインＬ１から燃料電池２０への改質ガスの供給を停止することで、燃料電池２０による発電を中止すると共に、退避ラインＬ２に改質ガスを流してＦＰＳ１０の運転を継続することができるため、システムの利用効率を高めるためには、より有効な制御となる。なお、図６におけるステップＳ５０３〜ステップＳ５１１までの処理は、それぞれ図２のフローチャートにおける、テップＳ２０３〜ステップＳ２１１までの処理と同様である。 As described above, in this modification, control is performed based on the output voltage decrease rate W. However, sudden output decrease due to problems such as water clogging or fuel shortage in the fuel cell 20 is caused by the output voltage decrease rate. Since it appears prominently as W, it can be reliably detected earlier than the output voltage V. That is, as shown in FIG. 5, when a sudden output drop occurs, there is no need to wait until the output voltage falls below the threshold value V th1, and when the output voltage drop rate W falls below the threshold value W th1 , In addition, by stopping the supply of the reformed gas from the reformed gas supply line L1 to the fuel cell 20, the power generation by the fuel cell 20 is stopped and the reformed gas is allowed to flow through the retreat line L2 to continue the operation of the FPS 10. Therefore, the control is more effective for increasing the utilization efficiency of the system. Note that the processing from step S503 to step S511 in FIG. 6 is the same as the processing from step S203 to step S211 in the flowchart of FIG.

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記した実施形態では、退避ラインＬ２をバーナ１２に接続し、改質ガスをバーナ１２の燃料として利用していたが、燃料電池２０の停止中は改質ガスをバーナ１２以外の他の場所に送って貯蔵等してもよい。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible. For example, in the above-described embodiment, the retreat line L2 is connected to the burner 12 and the reformed gas is used as the fuel for the burner 12. However, the reformed gas is used as a fuel other than the burner 12 while the fuel cell 20 is stopped. It may be sent to a place for storage.

また、上記した実施形態では、異常時における選択酸化部１４の温度調整を冷却水量Ｌを調整することで行っていたが、冷却水量Ｌの調整以外に、ヒータ等の加熱手段により温度調整してもよい。   In the above-described embodiment, the temperature of the selective oxidation unit 14 at the time of abnormality is adjusted by adjusting the cooling water amount L. In addition to the adjustment of the cooling water amount L, the temperature is adjusted by a heating means such as a heater. Also good.

第１実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the fuel cell system which concerns on 1st Embodiment. 図１の燃料電池システムの運転方法を示すフローチャートである。2 is a flowchart showing an operation method of the fuel cell system of FIG. 1. 流路を即時に切替える場合の、燃料電池の出力電圧、原料供給量、冷却水量、ＰＲＯＸ温度、空気供給量、及び改質ガス中のＣＯ濃度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship of the output voltage of a fuel cell, raw material supply amount, cooling water amount, PROX temperature, air supply amount, and CO density | concentration in reformed gas in the case of switching a flow path immediately. 改質ガスの供給を徐々に低減した後流路を切替える場合の、燃料電池の出力電圧、原料供給量、冷却水量、ＰＲＯＸ温度、空気供給量、改質ガス中のＣＯ濃度、及び電池電流の関係を示すグラフである。When switching the flow path after gradually reducing the supply of the reformed gas, the output voltage of the fuel cell, the raw material supply amount, the cooling water amount, the PROX temperature, the air supply amount, the CO concentration in the reformed gas, and the battery current It is a graph which shows a relationship. 燃料電池の出力電圧の低下とその回復を示すグラフである。It is a graph which shows the fall of the output voltage of a fuel cell, and its recovery. 図１の燃料電池システムの運転方法の変形例を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing a modification of the operation method of the fuel cell system of FIG. 1.

符号の説明Explanation of symbols

１，１０１…燃料電池システム、１０…水素製造装置（ＦＰＳ）、１１…改質部、１２…バーナ、１３…シフト部、１４…選択酸化部（一酸化炭素除去部）、２０…燃料電池、３０…電圧検出装置（電圧検出手段）、４０…制御装置(制御手段)、５０…バーナ燃料供給装置、６０…水素製造用原料供給装置、７０…冷却水供給装置、８０…空気供給装置、９１…第１調整弁、９２…第２調整弁、９３…第３調整弁、Ｌ１…改質ガス供給ライン（供給ライン）、Ｌ２…退避ライン、Ｌ３…オフガスライン。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 ... Fuel cell system, 10 ... Hydrogen production apparatus (FPS), 11 ... Reforming part, 12 ... Burner, 13 ... Shift part, 14 ... Selective oxidation part (carbon monoxide removal part), 20 ... Fuel cell, DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Voltage detection apparatus (voltage detection means), 40 ... Control apparatus (control means), 50 ... Burner fuel supply apparatus, 60 ... Raw material supply apparatus for hydrogen production, 70 ... Cooling water supply apparatus, 80 ... Air supply apparatus, 91 ... 1st adjustment valve, 92 ... 2nd adjustment valve, 93 ... 3rd adjustment valve, L1 ... Reformed gas supply line (supply line), L2 ... Retreat line, L3 ... Off gas line.

Claims (5)

水素製造用原料を改質して水素リッチな改質ガスを製造する水素製造装置と、
生成した改質ガスを利用して発電を行う燃料電池と、
前記水素製造装置から前記燃料電池に前記改質ガスを送る供給ラインと、
前記水素製造装置から所定の退避場所に前記改質ガスを送る退避ラインと、
発電中における前記燃料電池の出力電圧又はその低下速度を検出する電圧検出手段と、
前記出力電圧が閾値を下回った場合、又はその低下速度が閾値を上回った場合に、前記供給ラインから前記燃料電池への前記改質ガスの供給を停止すると共に、前記退避ラインに前記改質ガスが流れるように流路を切替制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。 A hydrogen production apparatus for producing a hydrogen-rich reformed gas by reforming a raw material for hydrogen production;
A fuel cell that generates electricity using the generated reformed gas; and
A supply line for sending the reformed gas from the hydrogen production device to the fuel cell;
A retreat line for sending the reformed gas from the hydrogen production apparatus to a predetermined retreat location;
Voltage detection means for detecting the output voltage of the fuel cell during power generation or a rate of decrease thereof; and
When the output voltage falls below a threshold value, or when the rate of decrease thereof exceeds a threshold value, the supply of the reformed gas from the supply line to the fuel cell is stopped, and the reformed gas is sent to the retreat line. Control means for switching and controlling the flow path so as to flow,
A fuel cell system comprising: 前記水素製造装置は、前記改質ガス中の一酸化炭素を一酸化炭素除去触媒により除去する一酸化炭素除去部を有し、
前記制御手段は、前記出力電圧が閾値を下回った場合、又はその低下速度が閾値を上回った場合に、前記一酸化炭素除去部の温度を還元に適した温度範囲まで上昇させることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。 The hydrogen production apparatus has a carbon monoxide removal unit that removes carbon monoxide in the reformed gas with a carbon monoxide removal catalyst,
The control means increases the temperature of the carbon monoxide removal unit to a temperature range suitable for reduction when the output voltage falls below a threshold value or when the rate of decrease thereof exceeds a threshold value. The fuel cell system according to claim 1. 前記一酸化炭素除去部は、前記改質ガス中の一酸化炭素を選択酸化して低減させる選択酸化部を有し、
前記制御手段は、前記出力電圧が閾値を下回った場合、又はその低下速度が閾値を上回った場合に、前記選択酸化部への空気の供給量を低減させることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。 The carbon monoxide removal unit has a selective oxidation unit that selectively oxidizes and reduces carbon monoxide in the reformed gas,
The said control means reduces the supply amount of the air to the said selective oxidation part, when the said output voltage is less than a threshold value, or when the fall rate exceeds a threshold value. Fuel cell system. 前記水素製造装置は、前記改質のための熱源としてのバーナを有しており、
前記所定の退避場所は前記バーナを含み、前記退避ラインは前記バーナと接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池システム。 The hydrogen production apparatus has a burner as a heat source for the reforming,
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, wherein the predetermined retreat location includes the burner, and the retreat line is connected to the burner. 水素製造装置において水素製造用原料を改質して水素リッチな改質ガスを製造し、生成した改質ガスを利用して燃料電池において電気化学反応によって発電を行う燃料電池システムの運転方法であって、
発電中における前記燃料電池の出力電圧が閾値を下回った場合、又はその低下速度が閾値を上回った場合に、前記燃料電池への前記改質ガスの供給を停止して発電を中止すると共に、前記水素製造装置からの改質ガスを所定の退避場所に送ることを特徴とする燃料電池システムの運転方法。 This is a method for operating a fuel cell system in which a hydrogen-rich reformed gas is produced by reforming a raw material for hydrogen production in a hydrogen production apparatus, and electric power is generated by an electrochemical reaction in the fuel cell using the produced reformed gas. And
When the output voltage of the fuel cell during power generation falls below the threshold, or when the rate of decrease thereof exceeds the threshold, the supply of the reformed gas to the fuel cell is stopped to stop power generation, and A method for operating a fuel cell system, comprising sending reformed gas from a hydrogen production apparatus to a predetermined retreat location.
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