JP5801583B2 - 固体酸化物形燃料電池システム - Google Patents
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Description
この酸化反応は、酸素分圧が酸化するレベルにあれば高温ほど速度が大きく、ニッケル粒子の表面から進行する。固体酸化物形燃料電池(燃料電池セル)では、発電時は改質燃料ガスが送給されて燃料極側が高温・還元雰囲気に保持されるため、ニッケル粒子の酸化した部分が還元されて金属ニッケルとなる。このようなことから、燃料電池セルの燃料極や構造支持体に用いられているニッケルサーメットの酸化、還元の繰り返しにより、ニッケルサーメットの微構造の変化や寸法変化が起こり、燃料電池セルの割れや性能低下の原因となることが知られている。そのため、燃料極側の酸化、還元の繰り返しに対して耐性のある燃料電池セルの開発などが行われている。
前記制御手段は、高温異常停止状態であることを判定する異常停止判定手段と、前記燃料電池セルの燃料極の酸化を抑えながら異常停止させるための異常停止稼動モードを設定する異常停止稼動モード設定手段とを含み、前記異常停止判定手段は、前記燃料ポンプからの原燃料ガスの供給量及び/又は前記水ポンプからの改質水の供給量が異常に低下し且つ前記セルスタックの温度が前記燃料電池セルの前記燃料極の酸化が起こる酸化温度以上であるときに高温異常停止状態と判定し、前記異常停止稼動モード設定手段は、前記異常停止判定手段が高温異常停止状態と判定すると異常停止稼動モードを設定し、前記異常停止稼動モードにおいて、前記制御手段は前記混合液ポンプを作動させて前記混合液を前記改質器に供給することを特徴とする。
更に、本発明の請求項5に記載の固体酸化物形燃料電池システムによれば、メタノール及び水の混合液にエタノールが添加されているので、共沸点ができ、極端に水だけとなる状態になるおそれがなくなり、セルスタックの燃料極側に確実に還元性ガスを供給することができる。
この固体酸化物形燃料電池システム2は、燃料ガス供給系及び又は水供給系に異常状態が発生して異常停止するときに、図2に示す制御系によって作動制御される。固体酸化物形燃料電池システム2は、更に、このシステムを制御するための制御手段72を有し、この制御手段72は、例えば、マイクロプロセッサから構成される。図示の制御手段72は、作動制御手段74、異常停止判定手段76、異常停止稼動モード設定手段78及びメモリ手段80を含んでいる。作動制御手段74は、燃料ポンプ16、水ポンプ42、空気ブロア30及び混合液ポンプ60などを作動制御し、異常停止判定手段76は、後述する条件を満たしたときに異常停止状態と判定し、異常停止稼動モード設定手段78は、異常停止判定手段76が異常停止状態と判定したときに異常停止稼動モードを設定する。また、メモリ手段80には、異常停止状態と判定する際の基準温度となる酸化温度と、異常停止稼動モードの運転を終了する際の基準温度となる停止温度とが、予め記憶されている。
Claims (5)
- 原燃料ガスを水蒸気改質するための改質器と、前記改質器にて改質された改質燃料ガス及び酸化材の酸化及び還元により発電を行うための複数の燃料電池セルを備えたセルスタックと、前記改質器に原燃料ガスを供給するための燃料ポンプと、前記改質器に改質水を供給するための水ポンプと、前記改質器にメタノール及び水の混合液を供給するための混合液ポンプと、前記燃料ポンプ、前記水ポンプ及び前記混合液ポンプを制御するための制御手段とを備えた固体酸化物形燃料電池システムであって、
前記制御手段は、高温異常停止状態であることを判定する異常停止判定手段と、前記燃料電池セルの燃料極の酸化を抑えながら異常停止させるための異常停止稼動モードを設定する異常停止稼動モード設定手段とを含み、前記異常停止判定手段は、前記燃料ポンプからの原燃料ガスの供給量及び/又は前記水ポンプからの改質水の供給量が異常に低下し且つ前記セルスタックの温度が前記燃料電池セルの前記燃料極の酸化が起こる酸化温度以上であるときに高温異常停止状態と判定し、前記異常停止稼動モード設定手段は、前記異常停止判定手段が高温異常停止状態と判定すると異常停止稼動モードを設定し、前記異常停止稼動モードにおいて、前記制御手段は前記混合液ポンプを作動させて前記混合液を前記改質器に供給することを特徴とする固体酸化物形燃料電池システム。 - 前記異常停止稼動モードにおいて前記セルスタックの温度が前記酸化温度より低い停止温度まで低下すると、前記制御手段は、前記異常停止稼動モードを解除して前記混合液ポンプの作動を停止することを特徴とする請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
- 前記異常停止稼働モードにおいては、前記制御手段は、前記セルスタックの温度に基づいて前記混合液ポンプを作動制御して前記改質器に供給される混合液の供給量を調整することを特徴とする請求項1又は2に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
- 前記異常停止稼動モードにおいては、前記制御手段は、前記混合液の供給流量を抑えながら前記燃料電池セルの前記燃料極を還元状態に保つために、前記セルスタックにおける1セル当たりのセル電圧が0.75〜0.85Vより大きくなるように前記混合液ポンプを作動制御して前記改質器に供給される混合液の供給量を調整することを特徴とする請求項1又は2に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
- 前記混合液は、前記メタノール及び水に加えてエタノールを含んでいることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池システム。
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