JP2016029623A - Fuel cell system and method for operating the same - Google Patents
Fuel cell system and method for operating the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016029623A JP2016029623A JP2014151776A JP2014151776A JP2016029623A JP 2016029623 A JP2016029623 A JP 2016029623A JP 2014151776 A JP2014151776 A JP 2014151776A JP 2014151776 A JP2014151776 A JP 2014151776A JP 2016029623 A JP2016029623 A JP 2016029623A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- temperature
- partial pressure
- oxygen partial
- air electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
本発明は、固体電解質型の燃料電池を備えた燃料電池システム及びその運転方法に関するものである。 The present invention relates to a fuel cell system including a solid electrolyte fuel cell and an operation method thereof.
従来において、固体電解質型の燃料電池としては、例えば、特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載の固体電解質型燃料電池は、空気極と燃料極と固体電解質体とを有する少なくとも１つのセルを備えており、空気極の組成比を調整して、熱膨張率を固体電解質体の熱膨張率に近づけることにより、温度変化に伴う熱応力を緩和し固体電解質層との剥離を抑制する空気極、すなわち固体電解質体とのマッチングに優れた空気極を持つものとしている。
Conventionally, as a solid electrolyte type fuel cell, there is one described in
ところで、上記したような燃料電池では、近年の研究により、空気極や固体電解質体に互いに異なる酸素空孔量の変化が存在し、この酸素空孔量の変化による応力が熱応力と同等若しくはそれ以上であることが判明した。これに対して、上記した対策では、酸素空孔量の変化に伴う空気極と電解質の体積膨張差によって発生する空気極の引張応力を抑制することはできなかった。 By the way, in the fuel cell as described above, due to recent research, there are different oxygen vacancy changes in the air electrode and the solid electrolyte body, and the stress due to the oxygen vacancy change is equal to or equal to the thermal stress. It turned out to be above. On the other hand, the above-described countermeasures could not suppress the tensile stress of the air electrode generated by the difference in volume expansion between the air electrode and the electrolyte accompanying the change in the amount of oxygen vacancies.
ここで、酸素空孔とは、酸化物イオンの導電パスで、燃料電池の電極や電解質中に存在し、ドーピングの電荷補償で大気との平衡反応により生じるものである。酸素空孔は、温度や雰囲気により増減して、材料の膨張及び収縮をもたらす。そして、燃料電池では、運転温度の昇降時、一般的な固体電解質材料の酸素空孔量の変化に対し、空気極材料の酸素空孔量の変化が大きい。このため、空気極は、固体電解質に対して大きく収縮し、その収縮を妨げる方向に引張応力がかかる。とくに、空気極のようなセラミックス材料は引張応力に弱いので、固体電解質から剥離し易くなる。 Here, oxygen vacancies are conductive paths of oxide ions, which are present in fuel cell electrodes and electrolytes, and are generated by an equilibrium reaction with the atmosphere by doping charge compensation. The oxygen vacancies increase and decrease depending on the temperature and atmosphere, and cause expansion and contraction of the material. In the fuel cell, when the operating temperature is increased or decreased, the change in the oxygen vacancy amount of the air electrode material is larger than the change in the oxygen vacancy amount of a general solid electrolyte material. For this reason, the air electrode contracts greatly with respect to the solid electrolyte, and a tensile stress is applied in a direction that prevents the contraction. In particular, since a ceramic material such as an air electrode is weak against tensile stress, it is easily peeled off from the solid electrolyte.
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたものであって、燃料電池の運転温度と酸素空孔量との関係、酸素分圧と酸素空孔量との関係に一定の増減関係があること着目し、運転温度の昇降時に生じる空気極の引張応力を緩和し、固体電解質層からの空気極の剥離を未然に防止することができる燃料電池システム及びその運転方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and there is a certain increase / decrease relationship in the relationship between the operating temperature of the fuel cell and the amount of oxygen vacancies, and the relationship between the oxygen partial pressure and the amount of oxygen vacancies. It is an object of the present invention to provide a fuel cell system that can relieve the tensile stress of the air electrode that occurs when the operating temperature rises and falls, and prevent the air electrode from peeling off from the solid electrolyte layer, and its operating method. It is said.
本発明に係わる燃料電池システムは、固体電解質層を燃料極と空気極とで挟んだ構造を有する単セルを積層して成る燃料電池スタックと、燃料電池スタックに燃料ガスを供給する燃料供給系と、燃料電池スタックに空気を供給するための空気供給系と、これらを制御する制御装置とを備えたものである。 A fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell stack formed by stacking single cells having a structure in which a solid electrolyte layer is sandwiched between a fuel electrode and an air electrode, and a fuel supply system for supplying fuel gas to the fuel cell stack. And an air supply system for supplying air to the fuel cell stack, and a control device for controlling them.
そして、燃料電池システムは、空気極の酸素分圧を計測する酸素分圧計測手段と、燃料電池スタックの温度を計測する電池温度計測手段と、空気極の酸素分圧を調整するための酸素分圧調整手段とを備え、制御装置が、相対的に高温である第１温度と相対的に低温である第２温度との間で運転温度を昇降させる際に、空気極の酸素分圧を定格運転時の酸素分圧よりも低減させるように酸素分圧調整手段を制御すること特徴としている。 The fuel cell system includes an oxygen partial pressure measuring means for measuring the oxygen partial pressure of the air electrode, a battery temperature measuring means for measuring the temperature of the fuel cell stack, and an oxygen content for adjusting the oxygen partial pressure of the air electrode. Pressure regulator, and the control device is configured to rate the oxygen partial pressure of the air electrode when raising or lowering the operating temperature between the relatively high temperature of the first temperature and the relatively low temperature of the second temperature. The oxygen partial pressure adjusting means is controlled so as to be lower than the oxygen partial pressure during operation.
本発明に係わる燃料電池システムの運転方法は、上記の燃料電池システムにおいて、燃料電池スタックの運転温度を相対的に高温である第１温度から相対的に低温である第２温度に降温させるに際し、Ｓ１．温度移行を決定する工程と、Ｓ２．燃料電池スタックを降温させる工程と、Ｓ３．空気極の酸素分圧を設定する工程と、Ｓ４．空気極の酸素分圧を定格運転時の酸素分圧よりも低減する工程と、Ｓ５．空気極の酸素分圧が設定値か否かを判断する工程と、Ｓ６．燃料電池スタックの温度を計測する工程と、Ｓ７．燃料電池スタックの温度が所定値か否かを判断する工程とを備えている。そして、運転方法は、燃料電池スタックの温度が所定値に到るまで上記Ｓ２〜Ｓ７の工程を繰り返すことを特徴としている。 In the fuel cell system according to the present invention, in the above fuel cell system, when the operating temperature of the fuel cell stack is lowered from the relatively high first temperature to the relatively low second temperature, S1. Determining the temperature transition; S2. Lowering the temperature of the fuel cell stack; S3. Setting the oxygen partial pressure of the air electrode; S4. Reducing the oxygen partial pressure of the air electrode below the oxygen partial pressure during rated operation; and S5. Determining whether the oxygen partial pressure of the air electrode is a set value; S6. Measuring the temperature of the fuel cell stack; S7. Determining whether or not the temperature of the fuel cell stack is a predetermined value. The operation method is characterized in that the steps S2 to S7 are repeated until the temperature of the fuel cell stack reaches a predetermined value.
さらに、本発明に係わる燃料電池システムの運転方法は、上記の燃料電池システムにおいて、燃料電池スタックの運転温度を相対的に低温である第２温度から相対的に高温である第１温度に昇温させる場合に際し、Ｓ１１．温度移行を決定する工程と、Ｓ１２．空気極の酸素分圧を設定する工程と、Ｓ１３．空気極の酸素分圧を定格運転時の酸素分圧よりも低減する工程と、Ｓ１４．空気極の酸素分圧が設定値か否かを判断する工程と、Ｓ１５．燃料電池スタックを昇温する工程と、Ｓ１６．燃料電池スタックの温度を計測する工程と、Ｓ１７．燃料電池スタックの温度が所定値か否かを判断する工程とを備えている。そして燃料電池スタックの温度が所定値に到るまで上記Ｓ１２〜Ｓ１７の工程を繰り返すことを特徴としている。 Further, according to the fuel cell system operating method of the present invention, in the fuel cell system described above, the operating temperature of the fuel cell stack is raised from a relatively low second temperature to a relatively high first temperature. In the case of making S11. Determining the temperature transition; and S12. Setting the oxygen partial pressure of the air electrode; S13. Reducing the oxygen partial pressure of the air electrode below the oxygen partial pressure during rated operation; and S14. Determining whether the oxygen partial pressure of the air electrode is a set value; S15. Raising the temperature of the fuel cell stack; S16. Measuring the temperature of the fuel cell stack; S17. Determining whether or not the temperature of the fuel cell stack is a predetermined value. The steps S12 to S17 are repeated until the temperature of the fuel cell stack reaches a predetermined value.
本発明に係わる燃料電池システム及びその運転方法によれば、運転温度の昇降時に空気極の酸素分圧を低減することで空気極の酸素空孔量を増加させ、これにより空気極の引張応力を緩和し、固体電解質層からの空気極の剥離を未然に防止することができる。 According to the fuel cell system and the operation method thereof according to the present invention, the oxygen partial pressure of the air electrode is reduced when the operating temperature is raised and lowered, thereby increasing the amount of oxygen vacancies in the air electrode, thereby reducing the tensile stress of the air electrode. It can be mitigated and the separation of the air electrode from the solid electrolyte layer can be prevented beforehand.
〈第１実施形態〉
図１（Ａ）に示す燃料電池システムは、複数の単セルを積層してなる燃料電池スタック１と、燃料電池スタック１に燃料ガスを供給する燃料供給系と、燃料電池スタック１に空気を供給する空気供給系と、これらを制御する制御装置２を備えている。燃料電池スタック１には、モーター等の外部負荷Ｅと、バッテリーＢが接続してある。
<First Embodiment>
The fuel cell system shown in FIG. 1A is a
燃料電池スタック１を構成する単セルは、詳細な図示を省略したが、固体電解質層を燃料極と空気極とで挟んだ構造を有し、このほか、夫々の電極に対して燃料ガス及び空気（酸化剤ガス）の流路を気密的に形成するセパレータを備えたものである。ここで、材料の一例として、固体電解質層は、Ｃｅ０．８Ｇｄ０．２Ｏ２（ＧＤＣ）であり、空気極は、Ｌａ０．６Ｓｒ０．４Ｃｏ０．８Ｆｅ０．２Ｏ３−δ（ＬＳＣＦ）である。また、燃料極は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）＋イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）のサーメットである。
The unit cell constituting the
燃料供給系は、燃料供給配管３に、調整バルブ４、ポンプ５、及び改質器６を備えたものであって、例えば炭化水素系燃料を水素含有の燃料ガスに改質し、これを燃料電池スタック１における各単セルの燃料極に供給する。空気供給系は、空気供給配管７に、調整バルブ８、ブロア９、及び予熱器１０を備えたものであって、燃料電池スタック１における各単セルの空気極に空気を供給する。本発明では、空気極に空気を供給するとしているが、厳密には、空気極に酸素含有ガス若しくは酸素を供給する。
The fuel supply system includes a
また、図示の燃料電池システムは、燃料電池スタック１の排気側に、各単セルの燃料極から排出した排出燃料ガスを流通させる燃料排出配管１１と、各単セルの空気極から排出した排出空気を流通させる空気排出配管１２と、排出燃料ガス及び排出空気を混合燃料させる燃焼器１３を備えている。排出燃料ガス及び排出空気には、未反応の水素ガス及び酸素ガスが夫々含まれているので、燃焼器１３において混合燃焼させることができる。
Further, the illustrated fuel cell system includes a
さらに、燃料排出配管１１には、三方弁１４が配置され、この三方弁１４には、燃料供給配管３におけるポンプ４と改質器６との間に排出燃料ガスを還流させる還流経路１５が設けてある。さらに、燃焼器１３の排気管１６には、別の三方弁１７が配置され、この三方弁１７には、予熱器１０を経て外部に到る排出管１８が設けてある。これにより、予熱器１０は、燃焼器１３の排気ガスの熱を利用して空気を予熱する。
Further, a three-
また、燃料電池システムは、空気極の酸素分圧を計測する酸素分圧計測手段（例えば圧力センサ）Ｐと、燃料電池スタック１の温度を計測する電池温度計測手段（例えば温度センサ）Ｔと、空気極の酸素分圧を調整するための酸素分圧調整手段とを備えている。この実施形態の酸素分圧調整手段は、空気供給系に配置され且つ燃料電池スタック１への空気の供給量を調整する調整バルブであり、先述した空気供給系を構成する調整バルブ８である。
The fuel cell system includes an oxygen partial pressure measuring means (for example, a pressure sensor) P for measuring the oxygen partial pressure of the air electrode, a battery temperature measuring means (for example, a temperature sensor) T for measuring the temperature of the
制御装置２は、燃料電池スタック１、バッテリーＢ、各調整バルブ４，８、及び三方弁１４，１７を制御すると共に、酸素分圧計測手段Ｐや電池温度計測手段Ｔからの計測データが入力され、相対的に高温である第１温度と相対的に低温である第２温度との間で運転温度を昇降させる際に、空気極の酸素分圧を定格運転時の酸素分圧よりも低減させるように酸素分圧調整手段である調整バルブ８を制御する。
The
また、制御装置２は、酸素分圧調整手段である調整バルブ８を制御するに際し、ソフトウエアとして、燃料電池スタック１を降温させる機能、燃料電池スタック１を昇温させる機能、空気極の酸素分圧を設定する機能、空気極の酸素分圧が設定値か否かを判断する機能、燃料電池スタック１の温度が所定値か否かを判断する機能を含むものである。
Further, when controlling the
本発明の燃料電池システム及びその運転方法において、温度昇降とは、外部負荷の出力要求に応じた運転温度の変更である。本発明の燃料電池システムでは、燃料電池スタック１を降温させるには、例えば、温度の低い空気の供給量を増加させるか、温度の高い燃料ガスの供給量を減少させる制御を行う。また、燃料電池スタック１を昇温させるには、降温時と逆に、温度の低い空気の供給量を減少させるか、温度の高い燃料ガスの供給量を増加させる制御を行う。
In the fuel cell system and the operation method thereof according to the present invention, the temperature increase / decrease is a change in the operation temperature according to the output demand of the external load. In the fuel cell system of the present invention, in order to lower the temperature of the
ここで、燃料電池システムの運転方法では、燃料電池スタック１の運転温度を、相対的に高温である第１温度から相対的に低温である第２温度に降温させるには、温度移行を決定した後、先に燃料電池スタック１の降温を行ってから、空気極の酸素分圧を低減させるようにする。これとは逆に、燃料電池スタック１の運転温度を、相対的に低温である第２温度から相対的に降温である第１温度に昇温させるには、温度移行を決定した後、先に空気極の酸素分圧を低減させてから、燃料電池スタック１の昇温を行うようにする。
Here, in the operation method of the fuel cell system, in order to lower the operation temperature of the
燃料電池システムの運転方法では、上述の如く、降温と昇温とで制御の順序が異なっている。すなわち、降温過程では、先ず燃料電池スタック１を冷却する。燃料電池スタック１を冷却するには、低温である空気の供給量を増加させるが、流量が大きいガス（空気）による濃度調整は効率が悪いため、制御開始とともに空気の供給量を増加させて冷却を行い、温度が下がってから酸素分圧を低減させる制御を行う。これに対して、昇温過程では、温度を上げるために低温の空気の供給量を減少させることが可能なため、制御開始とともに空気極の酸素分圧を低減させる制御を行うことができる。こうすることで、効率よく温度の昇高温と空気極の酸素分圧の調整を行うことが可能となり、燃料電池システムの温度昇降時間を短縮することができる。
In the operation method of the fuel cell system, as described above, the order of control differs between the temperature drop and the temperature rise. That is, in the temperature lowering process, the
以下、図１（Ｂ）〜（Ｄ）及び図２に示すフローチャートに基づいて、燃料電池システムの運転方法を説明する。この実施形態では、燃料電池スタック１の運転温度を、相対的に高温である第１温度から相対的に低温である第２温度に降温させる場合を説明する。
Hereinafter, the operation method of the fuel cell system will be described based on the flowcharts shown in FIGS. 1 (B) to 1 (D) and FIG. In this embodiment, a case will be described in which the operating temperature of the
すなわち、燃料電池システムの運転方法は、図１（Ｂ）に示すように、温度移行を決定する工程Ｓ１と、燃料電池スタック１を降温させる工程Ｓ２と、空気極の酸素分圧を設定する工程Ｓ３と、空気極の酸素分圧を定格運転時の酸素分圧よりも低減する工程Ｓ４とを備えている。また、同運転方法は、空気極の酸素分圧が設定値か否かを判断する工程Ｓ５と、燃料電池スタックの温度を計測する工程Ｓ６と、燃料電池スタックの温度が所定値か否かを判断する工程Ｓ７とを備え、燃料電池スタック１の温度が所定値に到るまで上記工程Ｓ２〜Ｓ７を繰り返す。
That is, as shown in FIG. 1B, the operation method of the fuel cell system includes a step S1 for determining the temperature shift, a step S2 for lowering the temperature of the
図１（Ｂ）に示す空気極の酸素分圧を設定する工程Ｓ３は、図１（Ｃ）に詳細を示すように、酸素分圧の設定を開始する工程Ｓ３１、酸素分圧計測手段Ｐにより空気極の酸素分圧を計測する工程Ｓ３２、電池温度計測手段Ｔにより燃料電池スタック１の温度を計測する工程Ｓ３３、内部データを参照する工程Ｓ３４、空気極の酸素分圧を設定する工程Ｓ３５を備えている。
The step S3 for setting the oxygen partial pressure of the air electrode shown in FIG. 1B is performed by the step S31 for starting the setting of the oxygen partial pressure and the oxygen partial pressure measuring means P as shown in detail in FIG. Step S32 of measuring the oxygen partial pressure of the air electrode, Step S33 of measuring the temperature of the
ここで、空気極の酸素分圧を設定する工程Ｓ３において、内部データを参照する工程Ｓ３４では、空気極の酸素空孔と温度、空気極の酸素空孔と酸素分圧、酸素空孔と歪、酸素空孔と空気極の応力の関係を含む内部データに基づくと共に、燃料電池スタック１の運転状況に応じて空気極の酸素分圧を設定する。このように空気極の酸素分圧を設定することで、温度変化とともに徐々に酸素分圧を変えることが可能になり、空気極にかかる応力を急激に変えることなく制御することができ、空気極への負担を軽減することができる。
Here, in step S3 for setting the oxygen partial pressure of the air electrode, in step S34 for referring to the internal data, the oxygen vacancies and temperature of the air electrode, the oxygen vacancies and oxygen partial pressure of the air electrode, the oxygen vacancies and strain are set. The oxygen partial pressure of the air electrode is set according to the internal data including the relationship between the oxygen vacancies and the stress of the air electrode, and according to the operating state of the
また、空気極の酸素分圧を設定する工程Ｓ３では、より好ましい実施形態として、設定する酸素分圧の下限値が、予め実験で求めた空気極材料の導電性に基づく値（導電性が劣化しない値）であるものとすることができる。これにより、必要以上に還元に振りすぎて空気極を壊さないためのフェールセーフ機能が働くこととなる。 In step S3 for setting the oxygen partial pressure of the air electrode, as a more preferred embodiment, the lower limit value of the oxygen partial pressure to be set is a value based on the conductivity of the air electrode material obtained in advance by experiment (the conductivity deteriorates). Value). As a result, a fail-safe function for preventing the air electrode from being broken by excessively shaking the reduction is necessary.
さらに、空気極の酸素分圧を設定する工程Ｓ３では、より好ましい実施形態として、設定する酸素分圧の下限値が、燃料電池システムの運転条件の最低の酸素分圧値であるものとすることができる。これにより、必要以上に還元に振りすぎてシステム効率が悪化するのを未然に阻止することができる。 Further, in step S3 for setting the oxygen partial pressure of the air electrode, as a more preferred embodiment, the lower limit value of the oxygen partial pressure to be set is the lowest oxygen partial pressure value of the operating conditions of the fuel cell system. Can do. As a result, it is possible to prevent the system efficiency from deteriorating due to excessive reduction.
図１（Ｂ）に示す酸素分圧を低減する工程Ｓ４は、図１（Ｄ）に詳細を示すように、空気極の酸素分圧の低減を開始する工程Ｓ４１と、酸素分圧調整手段である調整バルブ８の開度を小さくして空気（酸化剤ガス）の供給量を低減させる工程Ｓ４２と、燃料電池スタック１の出力を調整する工程Ｓ４３とを備えている。つまり、空気極の酸素分圧の低減は、調整バルブ８による空気の供給量制御、及び燃料電池スタックの出力制御により、空気（酸素）を消費することにより行う。
Step S4 for reducing the oxygen partial pressure shown in FIG. 1 (B) includes, as shown in detail in FIG. 1 (D), a step S41 for starting reduction of the oxygen partial pressure at the air electrode and an oxygen partial pressure adjusting means. A step S42 for reducing the supply amount of air (oxidant gas) by reducing the opening of a
図１（Ｂ）に示す空気極の酸素分圧が設定値か否かを判断する工程Ｓ５は、図２に詳細を示すように、酸素分圧の判断を開始する工程Ｓ５１と、酸素分圧計測手段Ｐにより空気極の酸素分圧を計測する工程Ｓ５２と、計測した酸素分圧が所定値であるか否かを判断する工程Ｓ５３と、前工程（Ｓ５３）で酸素分圧の所定値が現在値よりも小さい場合には酸素分圧を低減する工程Ｓ５４と、前工程（Ｓ５３）で酸素分圧の所定値が現在値よりも大きい場合には空気（酸化剤ガス）の供給量を増大させる工程Ｓ５５とを備えている。 Step S5 for determining whether or not the oxygen partial pressure of the air electrode shown in FIG. 1 (B) is a set value, step S51 for starting the determination of the oxygen partial pressure, as shown in detail in FIG. The step S52 of measuring the oxygen partial pressure of the air electrode by the measuring means P, the step S53 of determining whether or not the measured oxygen partial pressure is a predetermined value, and the predetermined value of the oxygen partial pressure in the previous step (S53). If the oxygen partial pressure is smaller than the current value, the oxygen partial pressure is reduced in step S54, and if the predetermined value of the oxygen partial pressure is larger than the current value in the previous step (S53), the supply amount of air (oxidant gas) is increased. Step S55.
そして、燃料電池システムの運転方法は、図１（Ｂ）に示す燃料電池スタック１の温度が所定値か否かを判断する工程Ｓ７において、燃料電池スタック１の温度が所定値でない場合（ＮＯ）には、燃料電池スタック１を降温させる工程Ｓ２に戻って、それ以下の工程Ｓ３〜Ｓ７を繰り返し、燃料電池スタック１の温度が所定値である場合（ＹＥＳ）には、燃料電池スタック１の運転温度が第１温度から第２温度に降温したものとして制御を終了する。
Then, in the operation method of the fuel cell system, when the temperature of the
ここで、図３（Ａ）には、空気極材料の酸素空孔量の温度依存性を示し、破線の矢印が、第１温度から第２温度への降温を示している。図３中のマークは、菱形（◆）が通常の空気（Ａｉｒ；酸素（Ｏ２）２０％）を示し、四角（■）が酸素１０％を示し、三角（▲）が酸素５％を示している。同図により、空気極の酸素分圧が低いほど、酸素空孔量が少ないことがわかる。第１温度及び第２温度のいずれにおいても、酸素分圧が低いほど酸素空孔量が少ない。 Here, FIG. 3A shows the temperature dependence of the amount of oxygen vacancies in the air electrode material, and the dashed arrow shows the temperature drop from the first temperature to the second temperature. In FIG. 3, the diamond (♦) indicates normal air (Air; oxygen (O 2 ) 20%), the square (■) indicates 10% oxygen, and the triangle (▲) indicates 5% oxygen. ing. From the figure, it can be seen that the lower the oxygen partial pressure of the air electrode, the smaller the amount of oxygen vacancies. At both the first temperature and the second temperature, the lower the oxygen partial pressure, the smaller the amount of oxygen vacancies.
また、図３（Ｂ）には、運転温度と空気極の応力との関係を示し、破線の矢印が、第１温度から第２温度への降温を示している。同図により、空気極の酸素分圧が低いほど、空気極の応力（引張応力）が小さいことがわかる。 FIG. 3B shows the relationship between the operating temperature and the stress of the air electrode, and the broken arrow indicates the temperature drop from the first temperature to the second temperature. From the figure, it can be seen that the lower the oxygen partial pressure of the air electrode, the smaller the stress (tensile stress) of the air electrode.
つまり、上記実施形態の燃料電池システム及びその運転方法では、燃料電池スタック１の運転温度を、相対的に高温である第１温度から相対的に低温である第２温度に降温させる場合に、空気極の酸素分圧を低減することで、空気極の酸素空孔量を増加させる。これにより、固体電解質層に対して、相対的に酸素空孔の変化による収縮の大きい空気極の収縮を小さく抑えることで、空気極にかかる引張応力を緩和し、固体電解質層からの空気極の剥離を未然に防止することができる。
That is, in the fuel cell system and the operation method thereof in the above embodiment, when the operating temperature of the
具体的な一例を挙げると、第１温度を８００℃とし、第２温度を７００℃とした場合、温度昇降時に 空気→Ｏ２ ５％に調整すると、空気極にかかる引張応力を１０−２０ＭＰａ緩和させることができる。
As a specific example, if the first temperature is set to 800 ° C. and the second temperature is set to 700 ° C., the tensile stress applied to the air electrode is relaxed by 10-20 MPa when the temperature is increased and decreased from air to
また、燃料電池システム及びその運転方法では、運転時の酸素分圧から急激に酸素分圧を低減させると、空気極の応力分布が急激に変化して、空気極が劣化する場合がある。その際、図１（Ｂ）中の工程Ｓ２〜Ｓ７に示すフィードバック制御を行わずに酸素分圧を一気に調整してしまうと、空気極に大きな応力変化が生じるため、固体電解質層から剥離するなどの可能性がある。そこで、上記実施形態の燃料電池システム及びその運転方法では、上記工程Ｓ２〜Ｓ７に示すフィードバック制御により、温度変化とともに段階的に酸素分圧を決定及び調整を行うことで、空気極の応力変化を抑制し、耐久性を上げることができる。このようなフィードバック制御を行うことは、空気極を保護する観点でより望ましい。 Further, in the fuel cell system and its operation method, when the oxygen partial pressure is rapidly reduced from the oxygen partial pressure during operation, the stress distribution of the air electrode may change abruptly and the air electrode may deteriorate. At that time, if the oxygen partial pressure is adjusted at once without performing the feedback control shown in steps S2 to S7 in FIG. 1B, a large stress change occurs in the air electrode, so that the solid electrolyte layer is peeled off. There is a possibility. Therefore, in the fuel cell system and the operation method thereof according to the above-described embodiment, the stress control of the air electrode is performed by determining and adjusting the oxygen partial pressure stepwise along with the temperature change by the feedback control shown in the steps S2 to S7. It can be suppressed and durability can be increased. It is more desirable to perform such feedback control from the viewpoint of protecting the air electrode.
ここで、図４は、運転温度の昇降時における時間と空気極の応力との関係から本願発明の効果を説明するグラフである。図４中に破線で示すように、温度移行の間では、定格の酸素分圧が通常の空気のまま変化するのに対して、図４中に実線で示す本実施形態の制御では、空気極にかかる引張応力を時間的に緩和することができる。 Here, FIG. 4 is a graph for explaining the effect of the present invention from the relationship between the time when the operating temperature is raised and lowered and the stress of the air electrode. As indicated by a broken line in FIG. 4, the rated oxygen partial pressure changes as normal air during the temperature transition, whereas in the control of the present embodiment indicated by the solid line in FIG. The tensile stress applied to can be relaxed in terms of time.
ただし、温度昇降後に再び運転を開始する場合、最終的には再度通常の空気に戻すことになり、応力が通常の空気の状態と同じになるが、その際、通常の空気に戻す時間は、図４中に破線の矢印Ｐで示すように、温度昇降の時間スケールに対して小さい。このため、燃料電池スタック１のライフタイムでみると、本実施形態の制御により空気極に引張応力がかかる時間を短縮することができる。とくに、車載用のシステムのように、出力変動で運転温度の昇降を頻繁に繰り返す燃料電池システムでは、空気極が高い引張応力下に曝される時間が短くなり、耐久性が向上する。
However, if the operation is started again after the temperature rises, it will eventually be returned to normal air again, and the stress will be the same as the normal air state, but at that time, the time to return to normal air is As indicated by the broken arrow P in FIG. 4, the temperature scale is small with respect to the time scale. For this reason, when it sees by the lifetime of the
また、上記の燃料電池システム及びその運転方法では、空気極の酸素分圧を定格運転時の酸素分圧よりも低減する工程において、酸素分圧調整手段である調整バルブ８による空気の供給量制御と、燃料電池スタック１の出力制御とによって空気極の酸素分圧を低減させるので、空気供給系を備えた既存のシステムで実施することができる。
Further, in the fuel cell system and the operation method thereof, in the step of reducing the oxygen partial pressure of the air electrode from the oxygen partial pressure during the rated operation, the air supply amount control by the
以下、図５〜図９に基づいて、第２〜第６の実施形態を説明する。なお、第２〜第６の実施形態において、第１実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。 Hereinafter, the second to sixth embodiments will be described with reference to FIGS. Note that in the second to sixth embodiments, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
〈第２実施形態〉
図５（Ａ）に示す燃料電池システムは、第１実施形態と同等の基本構成を備えたものであるが、空気極の酸素分圧を調整するための酸素分圧調整手段が、燃焼器１３の排気ガスを空気供給系側に還流させる還流経路１９と、空気供給系に対して還流経路１９を開閉する還流バルブ２０とを備えている。還流流路１９は、第１実施形態の排出管（１８）、すなわち燃焼器１３の排気管１６に設けた三方弁１７から、予熱器１０を経て外部に到る排出管（１８）を利用したものである。そして、還流流路１９は、予熱器１０の下流側に、空気供給系の空気供給配管７との間を開閉する還流バルブ（三方弁）２０を備えている。
Second Embodiment
The fuel cell system shown in FIG. 5A has a basic configuration equivalent to that of the first embodiment, but the oxygen partial pressure adjusting means for adjusting the oxygen partial pressure of the air electrode is a
以下、図５（Ｂ）〜（Ｄ）に示すフローチャートに基づいて、燃料電池システムの運転方法を説明する。この実施形態では、燃料電池スタック１の運転温度を、相対的に高温である第１温度から相対的に低温である第２温度に降温させる場合を説明する。
Hereinafter, the operation method of the fuel cell system will be described based on the flowcharts shown in FIGS. In this embodiment, a case will be described in which the operating temperature of the
すなわち、燃料電池システムの運転方法は、図５（Ｂ）に示すように、温度移行を決定する工程Ｓ１と、燃料電池スタック１を降温させる工程Ｓ２と、空気極の酸素分圧を設定する工程Ｓ３と、空気極の酸素分圧を定格運転時の酸素分圧よりも低減する工程Ｓ４とを備えている。また、同運転方法は、空気極の酸素分圧が設定値か否かを判断する工程Ｓ５と、燃料電池スタック１の降温を継続する工程Ｓ５ａと、燃料電池スタックの温度を計測する工程Ｓ６と、燃料電池スタックの温度が所定値か否かを判断する工程Ｓ７とを備え、燃料電池スタック１の温度が所定値に到るまで上記工程Ｓ５ａ〜Ｓ７を繰り返す。
That is, as shown in FIG. 5B, the operation method of the fuel cell system includes a step S1 for determining the temperature shift, a step S2 for lowering the temperature of the
図５（Ｂ）に示す空気極の酸素分圧を設定する工程Ｓ３は、図５（Ｃ）に詳細を示すように、酸素分圧の設定を開始する工程Ｓ３０１、酸素分圧を入力する工程Ｓ３０２を備えている。ここで、空気極の酸素分圧を設定する工程Ｓ３において、酸素分圧を入力する工程Ｓ３０２では、予め規定した値を用いて空気極の酸素分圧を設定する。このように、予め規定した値を用いることで、複雑なプログラムが不要になり、シンプルな制御を行うことができる。 The step S3 for setting the oxygen partial pressure of the air electrode shown in FIG. 5B is a step S301 for starting the setting of the oxygen partial pressure, and the step of inputting the oxygen partial pressure, as shown in detail in FIG. S302 is provided. Here, in step S3 of setting the oxygen partial pressure of the air electrode, in step S302 of inputting the oxygen partial pressure, the oxygen partial pressure of the air electrode is set using a predetermined value. In this way, by using a predetermined value, a complicated program becomes unnecessary and simple control can be performed.
次に、図５（Ｂ）に示す酸素分圧を低減する工程Ｓ４は、図５（Ｄ）に詳細を示すように、空気極の酸素分圧の低減を開始する工程Ｓ４０１と、酸素分圧調整手段により空気（酸化剤ガス）の供給量を低減させる工程Ｓ４０２と、排気ガスを導入する工程Ｓ４０３とを備えている。この実施形態では、排気ガスを導入する工程Ｓ４０３において、酸素分圧調整手段である還流流路１９及び還流バルブ２０により、空気供給系に燃焼器１３の排気ガスを還流させて導入する。これにより、燃料電池スタック１に供給する空気に排気ガスを混合させることで酸素分圧を低減させる。
Next, step S4 for reducing the oxygen partial pressure shown in FIG. 5B includes step S401 for starting the reduction of the oxygen partial pressure of the air electrode, as shown in detail in FIG. A step S402 for reducing the supply amount of air (oxidant gas) by the adjusting means and a step S403 for introducing exhaust gas are provided. In this embodiment, in step S403 for introducing exhaust gas, the exhaust gas of the
空気極の酸素分圧が設定値か否かを判断する工程Ｓ５では、第１実施形態の図２に示す工程を用いることができる。そして、この実施形態では、燃料電池スタック１に排気ガスを含む空気を導入し続けることで、燃料電池スタック１の降温を継続する（工程Ｓ５ａ）。そして、図５（Ｂ）に示す燃料電池スタック１の温度判断の工程Ｓ７において、燃料電池スタック１の温度が所定値でない場合（ＮＯ）には、燃料電池スタック１の降温を継続し（工程Ｓ５ａ）、燃料電池スタック１の温度が所定値である場合（ＹＥＳ）には、燃料電池スタック１の運転温度が第２温度に達したものとして制御を終了する。
In step S5 for determining whether or not the oxygen partial pressure of the air electrode is a set value, the step shown in FIG. 2 of the first embodiment can be used. And in this embodiment, the temperature fall of the
上記実施形態の燃料電池システム及びその運転方法によれば、先の実施形態と同様に、燃料電池スタック１の運転温度を降温させる場合に、空気極の酸素分圧を低減して酸素空孔量を増加させ、空気極の引張応力を緩和して固体電解質層からの剥離を未然に防止することができる。また、上記の運転方法によれば、燃料電池スタック１の運転温度が第２温度に達するまで空気極の降温を継続させれば良いので、制御がシンプルなものになる。
According to the fuel cell system and the operating method of the above embodiment, as in the previous embodiment, when the operating temperature of the
〈第３実施形態〉
図６（Ａ）に示す燃料電池システムは、第１実施形態と同等の基本構成を備えたものであるが、空気極の酸素分圧を調整するための酸素分圧調整手段が、空気供給系に希釈ガスを供給する希釈ガス供給装置２１を備えている。希釈ガス供給装置２１は、希釈ガスボンベ２２と、希釈ガスボンベ２２から空気供給配管７に到る希釈ガス配管２３と、希釈ガス配管２３の中間を開閉する開閉バルブ２４を備えている。希釈ガスは、とくに限定されないが、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスであることがより望ましい。
<Third Embodiment>
The fuel cell system shown in FIG. 6 (A) has a basic configuration equivalent to that of the first embodiment, but the oxygen partial pressure adjusting means for adjusting the oxygen partial pressure of the air electrode is an air supply system. A dilution
以下、図６（Ｂ）〜（Ｄ）に示すフローチャートに基づいて、燃料電池システムの運転方法を説明する。この実施形態では、燃料電池スタック１の運転温度を、相対的に高温である第１温度から相対的に低温である第２温度に降温させる場合を説明する。
Hereinafter, the operation method of the fuel cell system will be described based on the flowcharts shown in FIGS. In this embodiment, a case will be described in which the operating temperature of the
すなわち、燃料電池システムの運転方法は、第１実施形態（図１参照）と同様に、図６（Ｂ）に示すように、温度移行を決定する工程Ｓ１と、燃料電池スタック１を降温させる工程Ｓ２と、空気極の酸素分圧を設定する工程Ｓ３と、空気極の酸素分圧を定格運転時の酸素分圧よりも低減する工程Ｓ４とを備えている。また、同運転方法は、空気極の酸素分圧が設定値か否かを判断する工程Ｓ５と、燃料電池スタックの温度を計測する工程Ｓ６と、燃料電池スタックの温度が所定値か否かを判断する工程Ｓ７とを備え、燃料電池スタック１の温度が所定値に到るまで上記工程Ｓ２〜Ｓ７を繰り返す。
That is, the operation method of the fuel cell system is similar to the first embodiment (see FIG. 1), as shown in FIG. 6B, the step S1 for determining the temperature shift and the step of lowering the temperature of the
図６（Ｂ）に示す空気極の酸素分圧を設定する工程Ｓ３は、図６（Ｃ）に詳細を示すように、酸素分圧の設定を開始する工程Ｓ３０１、酸素分圧を入力する工程Ｓ３０２を備えている。酸素分圧を入力する工程Ｓ３０２では、予め規定した値を用いて空気極の酸素分圧を設定し、予め規定した値を用いることで制御をシンプルにしている。 The step S3 for setting the oxygen partial pressure of the air electrode shown in FIG. 6B is a step S301 for starting the setting of the oxygen partial pressure, and the step of inputting the oxygen partial pressure, as shown in detail in FIG. 6C. S302 is provided. In step S302 for inputting the oxygen partial pressure, the oxygen partial pressure of the air electrode is set using a predetermined value, and the control is simplified by using the predetermined value.
次に、図６（Ｂ）に示す酸素分圧を低減する工程Ｓ４は、図６（Ｄ）に詳細を示すように、空気極の酸素分圧の低減を開始する工程Ｓ４０１と、酸素分圧調整手段により空気（酸化剤ガス）の供給量を低減させる工程Ｓ４０２と、希釈ガスを導入する工程Ｓ４１３とを備えている。この実施形態では、希釈ガスを導入する工程Ｓ４１３において、酸素分圧調整手段である希釈ガス供給手段２０により、空気供給系に希釈ガスを導入する。これにより、燃料電池スタック１に供給する空気に希釈ガスを混合させることで酸素分圧を低減させる。
Next, the step S4 for reducing the oxygen partial pressure shown in FIG. 6B is the same as the step S401 for starting the reduction of the oxygen partial pressure in the air electrode, as shown in detail in FIG. A step S402 for reducing the supply amount of air (oxidant gas) by the adjusting means and a step S413 for introducing a dilution gas are provided. In this embodiment, in step S413 for introducing a dilution gas, the dilution gas is introduced into the air supply system by the dilution gas supply means 20 that is an oxygen partial pressure adjusting means. Thereby, the oxygen partial pressure is reduced by mixing the dilution gas into the air supplied to the
空気極の酸素分圧が設定値か否かを判断する工程Ｓ５では、第１実施形態の図２に示す工程を用いることができる。そして、この実施形態では、図６（Ｂ）に示す燃料電池スタック１の温度判断の工程Ｓ７において、燃料電池スタック１の温度が所定値でない場合（ＮＯ）には、燃料電池スタック１を降温させる工程Ｓ２に戻って、それ以下の工程Ｓ３〜Ｓ７を繰り返し、燃料電池スタック１の温度が所定値である場合（ＹＥＳ）には、燃料電池スタック１の運転温度が第２温度に降温したものとして制御を終了する。
In step S5 for determining whether or not the oxygen partial pressure of the air electrode is a set value, the step shown in FIG. 2 of the first embodiment can be used. In this embodiment, if the temperature of the
上記実施形態の燃料電池システム及びその運転方法によれば、先の実施形態と同様に、燃料電池スタック１の運転温度を降温させる場合に、空気極の酸素分圧を低減して酸素空孔量を増加させ、空気極の引張応力を緩和して固体電解質層からの剥離を未然に防止することができる。また、この実施形態の燃料電池システムの運転方法では、上記工程Ｓ２〜Ｓ７に示すフィードバック制御により、温度変化とともに段階的に酸素分圧を決定及び調整を行うことで、空気極の応力変化を抑制し、耐久性を上げることができる。
According to the fuel cell system and the operating method of the above embodiment, as in the previous embodiment, when the operating temperature of the
〈第４実施形態〉
図７（Ａ）に示す燃料電池システムは、第１実施形態（図１参照）に示すものと同様であり、空気極の酸素分圧を調整するための酸素分圧調整手段として、空気供給系に配置され且つ燃料電池スタック１への空気の供給量を調整する調整バルブ８を備えている。
<Fourth embodiment>
The fuel cell system shown in FIG. 7A is the same as that shown in the first embodiment (see FIG. 1), and an air supply system is used as an oxygen partial pressure adjusting means for adjusting the oxygen partial pressure of the air electrode. And an
以下、図７（Ｂ）〜（Ｄ）に示すフローチャートに基づいて、燃料電池システムの運転方法を説明する。第１〜第３の実施形態では、燃料電池スタック１の運転温度を降温させる場合を例示したが、この実施形態では、燃料電池スタック１の運転温度を、相対的に低温である第２温度から相対的に高温である第１温度に昇温させる場合を説明する。
Hereinafter, the operation method of the fuel cell system will be described based on the flowcharts shown in FIGS. In the first to third embodiments, the case where the operating temperature of the
すなわち、燃料電池システムの運転方法は、図７（Ｂ）に示すように、温度移行を決定する工程Ｓ１１と、空気極の酸素分圧を設定する工程Ｓ１２と、空気極の酸素分圧を定格運転時の酸素分圧よりも低減する工程Ｓ１３と、空気極の酸素分圧が設定値か否かを判断する工程Ｓ１４とを備えている。そして、運転方法は、燃料電池スタック１を昇温する工程Ｓ１５と、燃料電池スタック１の温度を計測する工程Ｓ１６と、燃料電池スタック１の温度が所定値か否かを判断する工程Ｓ１７とを備え、燃料電池スタック１の温度が所定値に到るまで上記Ｓ１２〜Ｓ１７の工程を繰り返す。
That is, as shown in FIG. 7B, the operating method of the fuel cell system includes a step S11 for determining the temperature shift, a step S12 for setting the oxygen partial pressure of the air electrode, and the oxygen partial pressure of the air electrode. A step S13 for reducing the oxygen partial pressure during operation and a step S14 for determining whether or not the oxygen partial pressure of the air electrode is a set value are provided. The operation method includes a step S15 for raising the temperature of the
図７（Ｂ）に示す空気極の酸素分圧を設定する工程Ｓ１２は、第１実施形態（図１（Ｃ）参照）と同様である。すなわち、図７（Ｃ）に詳細を示すように、酸素分圧の設定を開始する工程Ｓ３１、酸素分圧計測手段Ｐにより空気極の酸素分圧を計測する工程Ｓ３２、電池温度計測手段Ｔにより燃料電池スタック１の温度を計測する工程Ｓ３３、内部データを参照する工程Ｓ３４、空気極の酸素分圧を設定する工程Ｓ３５を備えている。
Step S12 for setting the oxygen partial pressure of the air electrode shown in FIG. 7B is the same as in the first embodiment (see FIG. 1C). That is, as shown in detail in FIG. 7C, the step S31 of starting the setting of the oxygen partial pressure, the step S32 of measuring the oxygen partial pressure of the air electrode by the oxygen partial pressure measuring means P, and the battery temperature measuring means T A step S33 for measuring the temperature of the
内部データを参照する工程Ｓ３４では、空気極の酸素空孔と温度、空気極の酸素空孔と酸素分圧、酸素空孔と歪、酸素空孔と空気極の応力の関係を含む内部データに基づくと共に、燃料電池スタック１の運転状況に応じて空気極の酸素分圧を設定する。このように空気極の酸素分圧を設定することで、温度変化とともに徐々に酸素分圧を変えることが可能になり、空気極にかかる応力を急激に変えることなく制御することができ、空気極への負担を軽減することができる。
In step S34 for referring to the internal data, internal data including the relationship between the oxygen vacancies and temperature of the air electrode, the oxygen vacancies and oxygen partial pressure of the air electrode, the oxygen vacancies and strain, and the stress of the oxygen vacancies and the air electrode And the oxygen partial pressure of the air electrode is set in accordance with the operation status of the
図７（Ｂ）に示す酸素分圧を低減する工程Ｓ１３は、第１実施形態（図１（Ｄ）参照）と同様である。すなわち、図７（Ｄ）に詳細を示すように、空気極の酸素分圧の低減を開始する工程Ｓ４１と、酸素分圧調整手段である調整バルブ８の開度を小さくして空気（酸化剤ガス）の供給量を低減させる工程Ｓ４２と、燃料電池スタック１の出力を調整する工程Ｓ４３とを備えている。
Step S13 for reducing the oxygen partial pressure shown in FIG. 7B is the same as that in the first embodiment (see FIG. 1D). That is, as shown in detail in FIG. 7D, the step S41 for starting the reduction of the oxygen partial pressure of the air electrode and the opening of the
つまり、空気極の酸素分圧の低減は、調整バルブ８による空気の供給量制御、及び燃料電池スタックの出力制御により、空気（酸素）を消費することにより行う。図７（Ｂ）に示す空気極の酸素分圧が設定値か否かを判断する工程Ｓ１４は、第１実施形態の図２に示す工程を用いることができる。
That is, the oxygen partial pressure of the air electrode is reduced by consuming air (oxygen) by controlling the amount of air supplied by the
そして、燃料電池システムの運転方法は、燃料電池スタック１を昇温する工程Ｓ１５、及び燃料電池スタック１の温度を計測する工程Ｓ１６を経たのち、燃料電池スタック１の温度を判断する工程Ｓ１７において、燃料電池スタック１の温度が所定値でない場合（ＮＯ）には、酸素分圧を設定する工程Ｓ１２に戻って、それ以下の工程Ｓ１３〜Ｓ１７を繰り返し、燃料電池スタック１の温度が所定値である場合（ＹＥＳ）には、燃料電池スタック１の運転温度が第２温度から第１温度に昇温したものとして制御を終了する。
The operation method of the fuel cell system includes a step S15 for raising the temperature of the
ここで、第１実施形態で説明した図３（Ａ）では、実線の矢印が、第２温度から第１温度への昇温を示している。空気極材料の酸素空孔量の温度依存性は、第１温度及び第２温度のいずれにおいても、酸素分圧が低いほど酸素空孔量が少ない。また、図３（Ｂ）では、実線の矢印が、第２温度から第１温度への昇温を示している。運転温度と空気極の応力との関係は、空気極の酸素分圧が低いほど、空気極の応力（引張応力）が小さい。 Here, in FIG. 3A described in the first embodiment, a solid arrow indicates a temperature increase from the second temperature to the first temperature. Regarding the temperature dependence of the oxygen vacancy amount of the air electrode material, the oxygen vacancy amount is smaller as the oxygen partial pressure is lower at both the first temperature and the second temperature. In FIG. 3B, a solid line arrow indicates a temperature increase from the second temperature to the first temperature. Regarding the relationship between the operating temperature and the stress of the air electrode, the lower the oxygen partial pressure of the air electrode, the smaller the stress (tensile stress) of the air electrode.
つまり、上記実施形態の燃料電池システム及びその運転方法では、燃料電池スタック１の運転温度を、相対的に低温である第２温度から相対的に高温である第１温度に昇温させる場合でも、降温時同様に、空気極の酸素分圧を低減することで、空気極の酸素空孔量を増加させる。これにより固体電解質層に対して、相対的に酸素空孔の変化による収縮の大きい空気極の収縮を小さく抑えることで、空気極にかかる引張応力を緩和し、固体電解質層からの空気極の剥離を未然に防止することができる。
That is, in the fuel cell system and the operation method thereof according to the above embodiment, even when the operating temperature of the
また、上記の燃料電池システム及びその運転方法では、第１実施形態と同様に、空気極の酸素分圧を定格運転時の酸素分圧よりも低減する工程において、酸素分圧調整手段である調整バルブ８による空気の供給量制御と、燃料電池スタック１の出力制御とによって空気極の酸素分圧を低減させるので、空気供給系を備えた既存のシステムで実施することができる。
Further, in the fuel cell system and the operation method thereof, as in the first embodiment, in the step of reducing the oxygen partial pressure of the air electrode below the oxygen partial pressure during the rated operation, the adjustment is an oxygen partial pressure adjusting means. Since the oxygen partial pressure of the air electrode is reduced by the air supply amount control by the
さらに、この実施形態のように、燃料電池スタック１の運転温度を第２温度から第１温度に昇温させる場合には、発電に伴う発熱で昇温のエネルギーが得られ、これにより昇温時間が短縮できるため、空気供給量を制御した後に燃料電池スタック１の出力調整を行うことが望ましい。
Further, when the operating temperature of the
なお、発熱量を稼ぐために大出力で発電する場合には、酸素消費の増大とともに酸素分圧が急激に下がり易いので、酸素分圧の下限値を設けておくと良い。この酸素分圧の下限値は、第１実施形態で説明したように、予め実験で求めた空気極材料の導電性に基づく値（導電性が劣化しない値）や、燃料電池システムの運転条件の最低の酸素分圧値とするのが望ましい。 In addition, when generating electric power with a large output in order to earn a calorific value, the oxygen partial pressure tends to decrease rapidly as the oxygen consumption increases, so it is preferable to provide a lower limit value of the oxygen partial pressure. As described in the first embodiment, the lower limit value of the oxygen partial pressure is a value based on the conductivity of the air electrode material obtained in advance in an experiment (a value that does not deteriorate the conductivity) or the operating condition of the fuel cell system. The lowest oxygen partial pressure value is desirable.
さらに、上記実施形態の燃料電池システム及びその運転方法によれば、第１実施形態と同様に、上記工程Ｓ１２〜Ｓ１７に示すフィードバック制御により、温度変化とともに段階的に酸素分圧を決定及び調整を行うことで、空気極の応力変化を抑制し、耐久性を上げることができる。 Furthermore, according to the fuel cell system and the operation method thereof according to the above embodiment, the oxygen partial pressure is determined and adjusted step by step with the temperature change by the feedback control shown in the above steps S12 to S17 as in the first embodiment. By doing so, the stress change of the air electrode can be suppressed and the durability can be improved.
〈第５実施形態〉
図８（Ａ）に示す燃料電池システムは、第２実施形態と同等の基本構成を備えたものであり、空気極の酸素分圧を調整するための酸素分圧調整手段が、燃焼器１３の排気ガスを空気供給系側に還流させる還流経路１９と、空気供給系に対して還流経路１９を開閉する還流バルブ２０とを備えている。
<Fifth Embodiment>
The fuel cell system shown in FIG. 8A has a basic configuration equivalent to that of the second embodiment, and an oxygen partial pressure adjusting means for adjusting the oxygen partial pressure of the air electrode is provided in the
以下、図８（Ｂ）〜（Ｄ）に示すフローチャートに基づいて、燃料電池システムの運転方法を説明する。この実施形態では、燃料電池スタック１の運転温度を、相対的に低温である第２温度から相対的に高温である第２温度に昇温させる場合を説明する。
Hereinafter, the operation method of the fuel cell system will be described based on the flowcharts shown in FIGS. In this embodiment, a case will be described in which the operating temperature of the
この実施形態の燃料電池システムの運転方法は、基本的に第４実施形態（図７（Ｂ）参照）と同様である。すなわち、燃料電池システムの運転方法は、図８（Ｂ）に示すように、温度移行を決定する工程Ｓ１１と、空気極の酸素分圧を設定する工程Ｓ１２と、空気極の酸素分圧を定格運転時の酸素分圧よりも低減する工程Ｓ１３と、空気極の酸素分圧が設定値か否かを判断する工程Ｓ１４とを備えている。そして、運転方法は、燃料電池スタック１を昇温する工程Ｓ１５と、燃料電池スタック１の温度を計測する工程Ｓ１６と、燃料電池スタック１の温度が所定値か否かを判断する工程Ｓ１７とを備え、第４実施形態とは異なる構成として、燃料電池スタック１の温度が所定値に到るまで上記Ｓ１５〜Ｓ１７の工程を繰り返す。
The operation method of the fuel cell system of this embodiment is basically the same as that of the fourth embodiment (see FIG. 7B). That is, as shown in FIG. 8B, the operating method of the fuel cell system is a step S11 for determining the temperature shift, a step S12 for setting the oxygen partial pressure of the air electrode, and the oxygen partial pressure of the air electrode. A step S13 for reducing the oxygen partial pressure during operation and a step S14 for determining whether or not the oxygen partial pressure of the air electrode is a set value are provided. The operation method includes a step S15 for raising the temperature of the
図８（Ｂ）に示す空気極の酸素分圧を設定する工程Ｓ１２は、第２実施形態（図５（Ｃ）参照）と同様である。すなわち、図８（Ｃ）に詳細を示すように、酸素分圧の設定を開始する工程Ｓ３０１、酸素分圧を入力する工程Ｓ３０２を備えている。ここで、酸素分圧を入力する工程Ｓ３０２では、予め規定した値を用いて空気極の酸素分圧を設定する。このように、予め規定した値を用いることで、複雑なプログラムが不要になり、シンプルな制御を行うことができる。 Step S12 for setting the oxygen partial pressure of the air electrode shown in FIG. 8B is the same as in the second embodiment (see FIG. 5C). That is, as shown in detail in FIG. 8 (C), a step S301 for starting the setting of the oxygen partial pressure and a step S302 for inputting the oxygen partial pressure are provided. Here, in step S302 of inputting the oxygen partial pressure, the oxygen partial pressure of the air electrode is set using a predetermined value. In this way, by using a predetermined value, a complicated program becomes unnecessary and simple control can be performed.
次に、図８（Ｂ）に示す酸素分圧を低減する工程Ｓ１３は、第２実施形態（図５（Ｄ）参照）と同様である。すなわち、図８（Ｄ）に詳細を示すように、空気極の酸素分圧の低減を開始する工程Ｓ４０１と、酸素分圧調整手段により空気（酸化剤ガス）の供給量を低減させる工程Ｓ４０２と、排気ガスを導入する工程Ｓ４０３とを備えている。 Next, step S13 for reducing the oxygen partial pressure shown in FIG. 8B is the same as in the second embodiment (see FIG. 5D). That is, as shown in detail in FIG. 8D, a step S401 for starting to reduce the oxygen partial pressure of the air electrode, and a step S402 for reducing the supply amount of air (oxidant gas) by the oxygen partial pressure adjusting means. And step S403 for introducing exhaust gas.
この実施形態では、排気ガスを導入する工程Ｓ４０３において、酸素分圧調整手段である還流流路１９及び還流バルブ２０により、空気供給系に燃焼器１３の排気ガスを還流させて導入する。これにより、燃料電池スタック１に供給する空気に排気ガスを混合させることで酸素分圧を低減させる。
In this embodiment, in step S403 for introducing exhaust gas, the exhaust gas of the
空気極の酸素分圧が設定値か否かを判断する工程Ｓ１４では、第１実施形態の図２に示す工程を用いることができる。 In step S14 for determining whether or not the oxygen partial pressure of the air electrode is a set value, the step shown in FIG. 2 of the first embodiment can be used.
そして、燃料電池システムの運転方法は、燃料電池スタック１を昇温する工程Ｓ１５、及び燃料電池スタック１の温度を計測する工程Ｓ１６を経たのち、燃料電池スタック１の温度を判断する工程Ｓ１７において、燃料電池スタック１の温度が所定値でない場合（ＮＯ）には、燃料電池スタック１を昇温する工程Ｓ１５に戻り、燃料電池スタック１の温度が所定値である場合（ＹＥＳ）には、燃料電池スタック１の運転温度が第２温度から第１温度に昇温したものとして制御を終了する。
The operation method of the fuel cell system includes a step S15 for raising the temperature of the
上記実施形態の燃料電池システム及びその運転方法によれば、先の実施形態と同様に、燃料電池スタック１の運転温度を昇温させる場合に、空気極の酸素分圧を低減して酸素空孔量を増加させ、空気極の引張応力を緩和して固体電解質層からの剥離を未然に防止することができる。また、上記の運転方法によれば、燃料電池スタック１の運転温度が第１温度に達するまで空気極の昇温を継続させれば良いので、複雑なプログラムが不要であり、制御がシンプルなものになる。
According to the fuel cell system and the operation method thereof in the above embodiment, as in the previous embodiment, when the operating temperature of the
〈第６実施形態〉
図９（Ａ）に示す燃料電池システムは、第３実施形態と同等の基本構成を備えたものであるが、空気極の酸素分圧を調整するための酸素分圧調整手段が、空気供給系に希釈ガスを供給する希釈ガス供給装置２１を備えている。希釈ガス供給装置２１は、希釈ガスボンベ２２と、希釈ガスボンベ２２から空気供給配管７に到る希釈ガス配管２３と、希釈ガス配管２３の中間を開閉する開閉バルブ２４を備えている。
<Sixth Embodiment>
The fuel cell system shown in FIG. 9A has the same basic configuration as that of the third embodiment, but the oxygen partial pressure adjusting means for adjusting the oxygen partial pressure of the air electrode is an air supply system. A dilution
以下、図９（Ｂ）〜（Ｄ）に示すフローチャートに基づいて、燃料電池システムの運転方法を説明する。この実施形態では、燃料電池スタック１の運転温度を、相対的に低温である第２温度から相対的に高温である第１温度に昇温させる場合を説明する。
Hereinafter, the operation method of the fuel cell system will be described based on the flowcharts shown in FIGS. In this embodiment, a case will be described in which the operating temperature of the
すなわち、燃料電池システムの運転方法は、第４実施形態と同様である。すなわち、図９（Ｂ）に示すように、温度移行を決定する工程Ｓ１１と、空気極の酸素分圧を設定する工程Ｓ１２と、空気極の酸素分圧を定格運転時の酸素分圧よりも低減する工程Ｓ１３と、空気極の酸素分圧が設定値か否かを判断する工程Ｓ１４とを備えている。そして、運転方法は、燃料電池スタック１を昇温する工程Ｓ１５と、燃料電池スタック１の温度を計測する工程Ｓ１６と、燃料電池スタック１の温度が所定値か否かを判断する工程Ｓ１７とを備え、燃料電池スタック１の温度が所定値に到るまで上記Ｓ１２〜Ｓ１７の工程を繰り返す。
That is, the operation method of the fuel cell system is the same as that of the fourth embodiment. That is, as shown in FIG. 9B, the step S11 for determining the temperature shift, the step S12 for setting the oxygen partial pressure of the air electrode, and the oxygen partial pressure of the air electrode are set to be higher than the oxygen partial pressure during the rated operation. A step S13 for reducing and a step S14 for determining whether or not the oxygen partial pressure of the air electrode is a set value are provided. The operation method includes a step S15 for raising the temperature of the
図９（Ｂ）に示す空気極の酸素分圧を設定する工程Ｓ１２は、第３実施形態（図６（Ｃ）参照）と同様である。すなわち、図９（Ｃ）に詳細を示すように、酸素分圧の設定を開始する工程Ｓ３０１、酸素分圧を入力する工程Ｓ３０２を備えている。酸素分圧を入力する工程Ｓ３０２では、予め規定した値を用いて空気極の酸素分圧を設定し、予め規定した値を用いることで制御をシンプルにしている。 Step S12 for setting the oxygen partial pressure of the air electrode shown in FIG. 9B is the same as that in the third embodiment (see FIG. 6C). In other words, as shown in detail in FIG. 9C, a step S301 for starting the setting of the oxygen partial pressure and a step S302 for inputting the oxygen partial pressure are provided. In step S302 for inputting the oxygen partial pressure, the oxygen partial pressure of the air electrode is set using a predetermined value, and the control is simplified by using the predetermined value.
図９（Ｂ）に示す酸素分圧を低減する工程Ｓ１１は、第３実施形態（図６（Ｄ）参照）と同様である。すなわち、 図９（Ｄ）に詳細を示すように、空気極の酸素分圧の低減を開始する工程Ｓ４０１と、酸素分圧調整手段により空気（酸化剤ガス）の供給量を低減させる工程Ｓ４０２と、希釈ガスを導入する工程Ｓ４１３とを備えている。この実施形態では、希釈ガスを導入する工程Ｓ４１３において、酸素分圧調整手段である希釈ガス供給手段２０により、空気供給系に希釈ガスを導入する。これにより、燃料電池スタック１に供給する空気に希釈ガスを混合させることで酸素分圧を低減させる。
Step S11 for reducing the oxygen partial pressure shown in FIG. 9B is the same as that in the third embodiment (see FIG. 6D). That is, as shown in detail in FIG. 9D, a step S401 for starting to reduce the oxygen partial pressure of the air electrode, and a step S402 for reducing the supply amount of air (oxidant gas) by the oxygen partial pressure adjusting means. Step S413 for introducing a dilution gas. In this embodiment, in step S413 for introducing a dilution gas, the dilution gas is introduced into the air supply system by the dilution gas supply means 20 that is an oxygen partial pressure adjusting means. Thereby, the oxygen partial pressure is reduced by mixing the dilution gas into the air supplied to the
そして、燃料電池システムの運転方法は、燃料電池スタック１を昇温する工程Ｓ１５、及び燃料電池スタック１の温度を計測する工程Ｓ１６を経たのち、燃料電池スタック１の温度を判断する工程Ｓ１７において、燃料電池スタック１の温度が所定値でない場合（ＮＯ）には、酸素分圧を設定する工程Ｓ１２に戻って、それ以下の工程Ｓ１３〜Ｓ１７を繰り返し、燃料電池スタック１の温度が所定値である場合（ＹＥＳ）には、燃料電池スタック１の運転温度が第２温度から第１温度に昇温したものとして制御を終了する。
The operation method of the fuel cell system includes a step S15 for raising the temperature of the
上記実施形態の燃料電池システム及びその運転方法によれば、先の実施形態と同様に、燃料電池スタック１の運転温度を昇温させる場合に、空気極の酸素分圧を低減して酸素空孔量を増加させ、空気極の引張応力を緩和して固体電解質層からの剥離を未然に防止することができる。また、この実施形態の燃料電池システムの運転方法では、上記工程Ｓ１２〜Ｓ１７に示すフィードバック制御により、温度変化とともに段階的に酸素分圧を決定及び調整を行うことで、空気極の応力変化を抑制し、耐久性を上げることができる。
According to the fuel cell system and the operation method thereof in the above embodiment, as in the previous embodiment, when the operating temperature of the
本発明に係わる燃料電池システム及びその運転方法は、詳細な構成が上記各実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成を適宜変更することが可能である。 The detailed configuration of the fuel cell system and the operation method thereof according to the present invention is not limited to the above embodiments, and the configuration can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention.
とくに、酸素分圧調整手段としては、空気供給系に配置され且つ燃料電池スタック１への空気の供給量を調整する調整バルブ８を備えた構成（第１，４実施形態）、燃焼器の排気ガスを空気供給系側に還流させる還流経路と、空気供給系に対して還流経路を開閉する還流バルブとを備えた構成（第２，５実施形態）、空気供給系に希釈ガスを供給する希釈ガス供給装置を備えた構成（第３，６実施形態）を説明したが、これらの構成適宜組み合わせることも可能であり、これにより酸素分圧の調整をより迅速に行うことができる。
In particular, the oxygen partial pressure adjusting means includes an
１ 燃料電池スタック
２ 制御装置
８ 調整バルブ（酸素分圧調整手段）
１３ 燃焼器
１９ 還流経路
２０ 還流バルブ（酸素分圧調整手段）
２１ 希釈ガス供給装置（酸素分圧調整手段）
Ｐ 酸素分圧計測手段
Ｔ 電池温度計測手段
DESCRIPTION OF
13 Combustor 19
21 Dilution gas supply device (oxygen partial pressure adjusting means)
P Oxygen partial pressure measuring means T Battery temperature measuring means
Claims (13)
空気極の酸素分圧を計測する酸素分圧計測手段と、
燃料電池スタックの温度を計測する電池温度計測手段と、
空気極の酸素分圧を調整するための酸素分圧調整手段とを備え、
制御装置が、相対的に高温である第１温度と相対的に低温である第２温度との間で運転温度を昇降させる際に、空気極の酸素分圧を定格運転時の酸素分圧よりも低減させるように酸素分圧調整手段を制御すること特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell stack formed by laminating a single cell having a structure in which a solid electrolyte layer is sandwiched between a fuel electrode and an air electrode, a fuel supply system for supplying fuel gas to the fuel cell stack, and supplying air to the fuel cell stack A fuel cell system including an air supply system for controlling the air supply system and a control device for controlling the air supply system,
An oxygen partial pressure measuring means for measuring the oxygen partial pressure of the air electrode;
Battery temperature measuring means for measuring the temperature of the fuel cell stack;
An oxygen partial pressure adjusting means for adjusting the oxygen partial pressure of the air electrode,
When the control device raises or lowers the operating temperature between the relatively high temperature of the first temperature and the relatively low temperature of the second temperature, the oxygen partial pressure of the air electrode is determined from the oxygen partial pressure during the rated operation. A fuel cell system, wherein the oxygen partial pressure adjusting means is controlled so as to reduce the amount of oxygen.
酸素分圧調整手段が、燃焼器の排気ガスを空気供給系側に還流させる還流経路と、空気供給系に対して還流経路を開閉する還流バルブとを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池システム。 Comprising a combustor for mixing and burning exhaust fuel gas and exhaust air discharged from the fuel cell stack;
The oxygen partial pressure adjusting means includes a recirculation path for recirculating exhaust gas of the combustor to the air supply system side, and a recirculation valve for opening and closing the recirculation path with respect to the air supply system. Or the fuel cell system of 2.
Ｓ１．温度移行を決定する工程と、
Ｓ２．燃料電池スタックを降温させる工程と、
Ｓ３．空気極の酸素分圧を設定する工程と、
Ｓ４．空気極の酸素分圧を定格運転時の酸素分圧よりも低減する工程と、
Ｓ５．空気極の酸素分圧が設定値か否かを判断する工程と、
Ｓ６．燃料電池スタックの温度を計測する工程と、
Ｓ７．燃料電池スタックの温度が所定値か否かを判断する工程とを備え、
燃料電池スタックの温度が所定値に到るまで上記Ｓ２〜Ｓ７の工程を繰り返すことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。 In the fuel cell system according to any one of claims 1 to 4, when the operating temperature of the fuel cell stack is lowered from a first temperature that is relatively high to a second temperature that is relatively low,
S1. Determining the temperature transition; and
S2. A step of lowering the temperature of the fuel cell stack;
S3. Setting the oxygen partial pressure of the air electrode;
S4. Reducing the oxygen partial pressure at the air electrode below the oxygen partial pressure during rated operation;
S5. Determining whether the oxygen partial pressure of the air electrode is a set value;
S6. Measuring the temperature of the fuel cell stack;
S7. Determining whether the temperature of the fuel cell stack is a predetermined value,
A method of operating a fuel cell system, wherein the steps S2 to S7 are repeated until the temperature of the fuel cell stack reaches a predetermined value.
Ｓ１．温度移行を決定する工程と、
Ｓ２．燃料電池スタックを降温させる工程と、
Ｓ３．空気極の酸素分圧を設定する工程と、
Ｓ４．空気極の酸素分圧を定格運転時の酸素分圧よりも低減する工程と、
Ｓ５．空気極の酸素分圧が設定値か否かを判断する工程と、
Ｓ５ａ．燃料電池スタックの降温を継続する工程と、
Ｓ６．燃料電池スタックの温度を計測する工程と、
Ｓ７．燃料電池スタックの温度が所定値か否かを判断する工程とを備え、
燃料電池スタックの温度が所定値に到るまで上記Ｓ５ａ〜Ｓ７の工程を繰り返すことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。 In the fuel cell system according to any one of claims 1 to 4, when the operating temperature of the fuel cell stack is lowered from a first temperature that is relatively high to a second temperature that is relatively low,
S1. Determining the temperature transition; and
S2. A step of lowering the temperature of the fuel cell stack;
S3. Setting the oxygen partial pressure of the air electrode;
S4. Reducing the oxygen partial pressure at the air electrode below the oxygen partial pressure during rated operation;
S5. Determining whether the oxygen partial pressure of the air electrode is a set value;
S5a. A process of continuously lowering the temperature of the fuel cell stack;
S6. Measuring the temperature of the fuel cell stack;
S7. Determining whether the temperature of the fuel cell stack is a predetermined value,
A method of operating a fuel cell system, wherein the steps S5a to S7 are repeated until the temperature of the fuel cell stack reaches a predetermined value.
Ｓ１１．温度移行を決定する工程と、
Ｓ１２．空気極の酸素分圧を設定する工程と、
Ｓ１３．空気極の酸素分圧を定格運転時の酸素分圧よりも低減する工程と、
Ｓ１４．空気極の酸素分圧が設定値か否かを判断する工程と、
Ｓ１５．燃料電池スタックを昇温する工程と、
Ｓ１６．燃料電池スタックの温度を計測する工程と、
Ｓ１７．燃料電池スタックの温度が所定値か否かを判断する工程とを備え、
燃料電池スタックの温度が所定値に到るまで上記Ｓ１２〜Ｓ１７の工程を繰り返すことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。 In the fuel cell system according to any one of claims 1 to 4, when raising the operating temperature of the fuel cell stack from a relatively low second temperature to a relatively high first temperature,
S11. Determining the temperature transition; and
S12. Setting the oxygen partial pressure of the air electrode;
S13. Reducing the oxygen partial pressure at the air electrode below the oxygen partial pressure during rated operation;
S14. Determining whether the oxygen partial pressure of the air electrode is a set value;
S15. A step of raising the temperature of the fuel cell stack;
S16. Measuring the temperature of the fuel cell stack;
S17. Determining whether the temperature of the fuel cell stack is a predetermined value,
A method for operating a fuel cell system, comprising repeating the steps S12 to S17 until the temperature of the fuel cell stack reaches a predetermined value.
Ｓ１１．温度移行を決定する工程と、
Ｓ１２．空気極の酸素分圧を設定する工程と、
Ｓ１３．空気極の酸素分圧を定格運転時の酸素分圧よりも低減する工程と、
Ｓ１４．空気極の酸素分圧が設定値か否かを判断する工程と、
Ｓ１５．燃料電池スタックを昇温する工程と、
Ｓ１６．燃料電池スタックの温度を計測する工程と、
Ｓ１７．燃料電池スタックの温度が所定値か否かを判断する工程とを備え、
燃料電池スタックの温度が所定値に到るまで上記Ｓ１５〜Ｓ１７の工程を繰り返すことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。 In the fuel cell system according to any one of claims 1 to 4, when raising the operating temperature of the fuel cell stack from a relatively low second temperature to a relatively high first temperature,
S11. Determining the temperature transition; and
S12. Setting the oxygen partial pressure of the air electrode;
S13. Reducing the oxygen partial pressure at the air electrode below the oxygen partial pressure during rated operation;
S14. Determining whether the oxygen partial pressure of the air electrode is a set value;
S15. A step of raising the temperature of the fuel cell stack;
S16. Measuring the temperature of the fuel cell stack;
S17. Determining whether the temperature of the fuel cell stack is a predetermined value,
A method of operating a fuel cell system, wherein the steps S15 to S17 are repeated until the temperature of the fuel cell stack reaches a predetermined value.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014151776A JP6394866B2 (en) | 2014-07-25 | 2014-07-25 | Fuel cell system and operation method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014151776A JP6394866B2 (en) | 2014-07-25 | 2014-07-25 | Fuel cell system and operation method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016029623A true JP2016029623A (en) | 2016-03-03 |
| JP6394866B2 JP6394866B2 (en) | 2018-09-26 |
Family
ID=55435441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014151776A Expired - Fee Related JP6394866B2 (en) | 2014-07-25 | 2014-07-25 | Fuel cell system and operation method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6394866B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180036308A (en) * | 2016-09-30 | 2018-04-09 | 주식회사 엘지화학 | Method for operating solid oxide fuel cell and solid oxide fuel cell operated thereby |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06124721A (en) * | 1992-10-14 | 1994-05-06 | Ngk Insulators Ltd | Operation method for generating device |
| JPH07249413A (en) * | 1994-03-11 | 1995-09-26 | Kyocera Corp | Solid electrolytic fuel cell |
| JPH07296819A (en) * | 1994-04-28 | 1995-11-10 | Kyocera Corp | Solid electrolyte fuel cell |
| JPH0837018A (en) * | 1994-07-22 | 1996-02-06 | Kyocera Corp | Power generating method by solid electrolyte type fuel cell |
| US5747184A (en) * | 1995-04-15 | 1998-05-05 | Dornier Gmbh | Joining element on a lanthanum chromite base for high-temperature fuel cells and high-temperature electrolysis cells |
| JP2001176518A (en) * | 1999-12-14 | 2001-06-29 | Mitsubishi Materials Corp | Solid oxyde-type fuel cell |
| JP2011008990A (en) * | 2009-06-24 | 2011-01-13 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel cell system and its operation method |
-
2014
- 2014-07-25 JP JP2014151776A patent/JP6394866B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06124721A (en) * | 1992-10-14 | 1994-05-06 | Ngk Insulators Ltd | Operation method for generating device |
| JPH07249413A (en) * | 1994-03-11 | 1995-09-26 | Kyocera Corp | Solid electrolytic fuel cell |
| JPH07296819A (en) * | 1994-04-28 | 1995-11-10 | Kyocera Corp | Solid electrolyte fuel cell |
| JPH0837018A (en) * | 1994-07-22 | 1996-02-06 | Kyocera Corp | Power generating method by solid electrolyte type fuel cell |
| US5747184A (en) * | 1995-04-15 | 1998-05-05 | Dornier Gmbh | Joining element on a lanthanum chromite base for high-temperature fuel cells and high-temperature electrolysis cells |
| JP2001176518A (en) * | 1999-12-14 | 2001-06-29 | Mitsubishi Materials Corp | Solid oxyde-type fuel cell |
| JP2011008990A (en) * | 2009-06-24 | 2011-01-13 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel cell system and its operation method |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180036308A (en) * | 2016-09-30 | 2018-04-09 | 주식회사 엘지화학 | Method for operating solid oxide fuel cell and solid oxide fuel cell operated thereby |
| KR102079846B1 (en) * | 2016-09-30 | 2020-02-20 | 주식회사 엘지화학 | Method for operating solid oxide fuel cell and solid oxide fuel cell operated thereby |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6394866B2 (en) | 2018-09-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4961682B2 (en) | Fuel cell power generation apparatus and operation stop method | |
| US8497044B2 (en) | Solid oxide fuel cell device | |
| US8309261B2 (en) | Fuel cell with control unit for recirculating fuel | |
| JP7050461B2 (en) | Fuel cell system and how to stop it | |
| US10950875B1 (en) | SOFC system and method to decrease anode oxidation | |
| US20050069740A1 (en) | Fuel cell modulation and temperature control | |
| KR20190016037A (en) | Fuel cell load cycling to support the power grid | |
| JP4934950B2 (en) | Fuel cell power generator and operation control method | |
| US20140234736A1 (en) | Solid oxide fuel cell device | |
| EP3627603B1 (en) | Fuel cell system and method for operating the same, and electrochemical system and method for operating the same | |
| JP2007059359A (en) | Operation control method of solid oxide fuel cell system | |
| US8642221B2 (en) | Solid oxide fuel cell device | |
| JP6394866B2 (en) | Fuel cell system and operation method thereof | |
| KR20220034198A (en) | Fuel cell system and its control method | |
| JP6151174B2 (en) | Method for stopping fuel cell system and fuel cell system | |
| JP2014089920A (en) | Solid oxide fuel cell system | |
| WO2013069635A1 (en) | Solid-oxide fuel cell system, and method for starting same | |
| JP6304430B1 (en) | Fuel cell system and operation method thereof | |
| JP6901231B2 (en) | Fuel cell control device and fuel cell control method | |
| JP2017117550A (en) | Fuel cell cartridge, fuel cell module, and control device and control method of fuel cell cartridge | |
| JP2007200771A (en) | Reforming catalyst temperature control system and control method of fuel cell power generator | |
| JP6575621B2 (en) | Fuel cell system and operation method thereof | |
| JP2013243060A (en) | Solid oxide fuel cell system and method for stopping solid oxide fuel cell system | |
| JP2018006005A (en) | Control device and control method of fuel cell, and power generating system | |
| JP6382623B2 (en) | FUEL CELL SYSTEM, FUEL CELL SYSTEM CONTROL DEVICE, AND FUEL CELL SYSTEM CONTROL METHOD |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170330 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180125 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180130 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180327 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180801 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180814 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6394866 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |