JP5197581B2 - 燃料電池システム及びその運転方法 - Google Patents
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Description
先ず、本発明の実施の形態1に係る燃料電池システムの構成について、図1及び図2を参照しながら説明する。
(1/2)O2 + 2H+ + 2e- → H2O ・・・化学式(2)
又、図1に示すように、触媒反応層2a及び触媒反応層2cの高分子電解質膜1に接していない面には、ガス拡散層3a及びガス拡散層3cが、各々が対向するようにして着設されている。これらのガス拡散層3a及びガス拡散層3cは、燃料ガス及び酸化剤ガスの通気性と導電性とを兼ね備えており、触媒反応層2a及び触媒反応層2cの表面に各々電気的に接続するように着設されている。
先ず、本発明の実施の形態2に係る燃料電池システムの構成について、図5を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態3に係る燃料電池システムの構成は、図5に示す実施の形態2に係る燃料電池システム200の構成と同様である。従って、ここでは、本実施の形態に係る燃料電池システムの構成に関する説明は省略する。
本発明の実施の形態4に係る燃料電池システムの構成は、図2に示す実施の形態1に係る燃料電池システム100の構成と同様である。従って、ここでは、本実施の形態に係る燃料電池システムの構成に関する説明は省略する。
2a,2c 触媒反応層
3a,3c ガス拡散層
4a アノード
4c カソード
5 MEA(膜/電極接合体)
6a 燃料ガス流路
6c 酸化剤ガス流路
7a,7c セパレータ
8a,8c 冷却水流路
9a,9c ガスケット
10 ガスケット
11 燃料電池(高分子電解質形燃料電池)
12 燃料ガス供給部
13 酸化剤ガス供給部
14 燃料ガス排出部
15 酸化剤ガス排出部
16 燃料ガス供給装置
17 酸化剤ガス供給装置
18 加湿器
18a,18c 加湿器
19 温度制御装置
20 制御装置
21a,21c 露点センサ
22 温度センサ
23 制御器
24 露点制御装置
25 三方弁
101 燃料電池(要部)
102 単電池(セル)
100〜200 燃料電池システム
Claims (26)
- 水素を含む燃料ガス及び酸素を含む酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と、
前記燃料電池に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置と、
前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、
前記燃料電池、前記燃料ガス供給装置及び前記酸化剤ガス供給装置を少なくとも制御する制御装置と、を備え、
前記燃料電池の温度を制御する温度制御装置、並びに、前記燃料電池に供給する前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスの少なくとも一方を加湿する加湿装置の少なくとも何れかを更に備え、
前記制御装置は、前記燃料電池の発電時に、前記温度制御装置及び前記加湿装置の少なくとも一方を制御して前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスの一方の露点を前記燃料電池の温度以上としかつその他方の露点を前記燃料電池の温度未満とし、
その後、前記燃料電池と負荷との電気的な接続を切断する前に、前記温度制御装置及び前記加湿装置の少なくとも一方を制御して前記燃料電池の温度と前記他方の露点とを少なくとも一致させ、その後、前記燃料電池と前記負荷との電気的な接続を切断するように構成されている、燃料電池システム。 - 水素を含む燃料ガス及び酸素を含む酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と、
前記燃料電池に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置と、
前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、
前記燃料電池、前記燃料ガス供給装置及び前記酸化剤ガス供給装置を少なくとも制御する制御装置と、を備え、
前記燃料電池の温度を制御する温度制御装置、並びに、前記燃料電池に供給する前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスの少なくとも一方を加湿する加湿装置の少なくとも何れかを更に備え、
前記制御装置は、前記燃料電池の発電時に、前記温度制御装置及び前記加湿装置の少なくとも一方を制御して前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスの一方の露点を前記燃料電池の温度以上とし、かつ、その他方の露点を前記燃料電池の温度未満とし、
その後、前記燃料電池と負荷との電気的な接続を切断する前に、前記温度制御装置及び前記加湿装置の少なくとも一方を制御して前記他方の露点が前記燃料電池の温度以上となるように制御し、その後、前記燃料電池と前記負荷との電気的な接続を切断するように構成されている、燃料電池システム。 - 前記制御装置は、前記燃料電池と負荷との電気的な接続を切断する前に、前記他方の露点を前記燃料電池の温度以上とするよう、前記温度制御装置及び前記加湿装置の少なくとも一方を制御する、請求項1記載の燃料電池システム。
- 前記制御装置は、前記温度制御装置を制御して前記燃料電池の温度を低下させて該燃料電池の温度と前記他方の露点とを一致させる、請求項1記載の燃料電池システム。
- 前記制御装置は、前記温度制御装置を制御して前記燃料電池の温度を低下させて前記他方の露点が前記燃料電池の温度以上となるように制御する、請求項2記載の燃料電池システム。
- 前記制御装置は、前記低下させる際に前記燃料電池の出力電流密度を前記発電時における出力電流密度以下に制御する、請求項4記載の燃料電池システム。
- 前記制御装置は、前記燃料電池の温度を低下させる際に該燃料電池の出力電流密度を前記発電時における出力電流密度以下に制御する、請求項2記載の燃料電池システム。
- 前記制御装置は、前記温度制御装置内の冷媒の流量及び温度の少なくとも一方を制御して前記燃料電池の温度を低下させる、請求項4記載の燃料電池システム。
- 前記制御装置は、前記温度制御装置内の冷媒の流量及び温度の少なくとも一方を制御して前記燃料電池の温度を低下させる、請求項2記載の燃料電池システム。
- 前記制御装置は、前記加湿装置を制御して前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスの少なくとも一方の露点を上昇させて前記燃料電池の温度と前記他方の露点とを一致させる、請求項1記載の燃料電池システム。
- 前記制御装置は、前記加湿装置を制御して前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスの少なくとも一方の露点を上昇させて前記他方の露点が前記燃料電池の温度以上となるように制御する、請求項2記載の燃料電池システム。
- 前記制御装置は、前記上昇させる際に前記燃料電池の出力電流密度を前記発電時における出力電流密度以下に制御する、請求項10記載の燃料電池システム。
- 前記制御装置は、前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスの少なくとも一方の露点を上昇させる際に前記燃料電池の出力電流密度を前記発電時における出力電流密度以下に制御する、請求項11記載の燃料電池システム。
- 前記制御装置は、前記加湿装置内の加湿器の温度を前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスの少なくとも一方の流量及び温度の少なくとも一方により制御して前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスの少なくとも一方の露点を上昇させる、請求項10記載の燃料電池システム。
- 前記制御装置は、前記加湿装置内の加湿器の温度を前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスの少なくとも一方の流量及び温度の少なくとも一方により制御して前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスの少なくとも一方の露点を上昇させる、請求項11記載の燃料電池システム。
- 水素を含む燃料ガス及び酸素を含む酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と、
前記燃料電池に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置と、
前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、を備える燃料電池システムの運転方法であって、
前記燃料電池の発電時に、前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスの一方の露点を前記燃料電池の温度以上としかつその他方の露点を前記燃料電池の温度未満とし、
その後、前記燃料電池と負荷との電気的な接続を切断する前に、前記燃料電池の温度と前記他方の露点とを少なくとも一致させ、その後、前記燃料電池と前記負荷との電気的な接続を切断する、燃料電池システムの運転方法。 - 水素を含む燃料ガス及び酸素を含む酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と、
前記燃料電池に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置と、
前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、を備える燃料電池システムの運転方法であって、
前記燃料電池の発電時に、前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスの一方の露点を前記燃料電池の温度以上としかつその他方の露点を前記燃料電池の温度未満とし、
その後、前記燃料電池と負荷との電気的な接続を切断する前に、前記他方の露点が前記燃料電池の温度以上とし、その後、前記燃料電池と前記負荷との電気的な接続を切断する、燃料電池システムの運転方法。 - 前記燃料電池と負荷との電気的な接続を切断する前に、前記他方の露点を前記燃料電池の温度以上とする、請求項16記載の燃料電池システムの運転方法。
- 前記燃料電池の温度を低下させて該燃料電池の温度と前記他方の露点とを一致させる、請求項16記載の燃料電池システムの運転方法。
- 前記燃料電池の温度を低下させて前記他方の露点を前記燃料電池の温度以上とする、請求項17記載の燃料電池システムの運転方法。
- 前記低下させる際に前記燃料電池の出力電流密度を前記発電時における出力電流密度以下に制御する、請求項19記載の燃料電池システムの運転方法。
- 前記燃料電池の温度を低下させる際に該燃料電池の出力電流密度を前記発電時における出力電流密度以下にする、請求項20記載の燃料電池システムの運転方法。
- 前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスの少なくとも一方の露点を上昇させて前記燃料電池の温度と前記他方の露点とを一致させる、請求項16記載の燃料電池システムの運転方法。
- 前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスの少なくとも一方の露点を上昇させて前記他方の露点を前記燃料電池の温度以上とする、請求項17記載の燃料電池システムの運転方法。
- 前記上昇させる際に前記燃料電池の出力電流密度を前記発電時における出力電流密度以下に制御する、請求項23記載の燃料電池システムの運転方法。
- 前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスの少なくとも一方の露点を上昇させる際に前記燃料電池の出力電流密度を前記発電時における出力電流密度以下にする、請求項24記載の燃料電池システムの運転方法。
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