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JP2001313055A - Fuel cell device - Google Patents

Fuel cell device

Info

Publication number
JP2001313055A
JP2001313055A JP2000128898A JP2000128898A JP2001313055A JP 2001313055 A JP2001313055 A JP 2001313055A JP 2000128898 A JP2000128898 A JP 2000128898A JP 2000128898 A JP2000128898 A JP 2000128898A JP 2001313055 A JP2001313055 A JP 2001313055A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
stopped
water
oxidizing gas
fuel
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.)
Pending
Application number
JP2000128898A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Kato
憲二 加藤
Hideto Miyazaki
秀人 宮崎
Hitoshi Kamiya
斉 神谷
Kiyoshi Kawamoto
清 河本
Shingo Ishida
真吾 石田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Equos Research Co Ltd
Original Assignee
Equos Research Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Equos Research Co Ltd filed Critical Equos Research Co Ltd
Priority to JP2000128898A priority Critical patent/JP2001313055A/en
Publication of JP2001313055A publication Critical patent/JP2001313055A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 運転停止後に燃料電池本体に水素ガスが蓄積
されることを防止する。 【構成】 水直噴型の燃料電池装置において、燃料電池
装置の停止時に、水供給装置が停止された後、空気供給
ファンを停止して燃料電池本体の空気室から水分を除去
する。
(57) [Summary] [Purpose] To prevent accumulation of hydrogen gas in a fuel cell main body after operation stop. In a direct water injection type fuel cell device, when the fuel cell device is stopped, after the water supply device is stopped, the air supply fan is stopped to remove moisture from the air chamber of the fuel cell body.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】 この発明は燃料電池装置に
関し、詳しくは、その停止制御に関する。この発明は、
例えば高分子固体電解質膜を有するいわゆるPEM型の
燃料電池装置に好適である。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a fuel cell device, and more particularly, to a stop control thereof. The present invention
For example, it is suitable for a so-called PEM type fuel cell device having a polymer solid electrolyte membrane.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池装置の燃料電池本体は、燃料極
(水素を燃料ガスとする場合は水素極とも言う)と酸化
極(一般的には空気中の酸素が酸化ガス(反応ガス)で
あるので酸素極とも言う。また空気極ともいう)との間
に電解質が挟持された構成である。
2. Description of the Related Art A fuel cell body of a fuel cell device has a fuel electrode (also referred to as a hydrogen electrode when hydrogen is used as a fuel gas) and an oxidation electrode (generally, oxygen in the air is an oxidizing gas (reactive gas). (Also referred to as an oxygen electrode and also referred to as an air electrode).

【0003】燃料電池本体の電解質は、発電反応にとも
ないプロトンを透過させるので、充分な量の水分を含ん
でいる必要がある。ところが、燃料電池の温度が高温に
なると、電解質中の水分が放出され、電解質の抵抗が大
きくなり、運転できなくなってしまう。電解質中の水分
量を好適に維持する方法として、出願人はいわゆる水直
噴型の燃料電池装置を提案している(特願平10-378161
号、出願人整理番号:EQ97083の2、代理人整理番号:P0
6703参照)。この燃料電池装置においては、大量の水が
液体の状態で酸化極側に直接噴霧される。
[0003] The electrolyte of the fuel cell body must contain a sufficient amount of moisture since it allows protons to permeate during the power generation reaction. However, when the temperature of the fuel cell rises, moisture in the electrolyte is released, the resistance of the electrolyte increases, and operation becomes impossible. As a method for suitably maintaining the water content in the electrolyte, the applicant has proposed a so-called water direct injection type fuel cell device (Japanese Patent Application No. 10-378161).
No., applicant reference number: EQ97083-2, agent reference number: P0
6703). In this fuel cell device, a large amount of water is sprayed directly to the oxidation electrode side in a liquid state.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明者らはかかるタ
イプの燃料電池装置について更なる検討を重ねてきたと
ころ、次の課題を見出すに至った。水直噴タイプの燃料
電池装置では大量の水が酸化極側に供給されるので、こ
れを停止したときにも燃料電池本体の酸化ガス室(空気
流路)中には大量の水分が残っている。一方、燃料電池
装置を停止すべく、燃料ガス(反応ガス)の供給を止め
ても燃料電池本体の電解質中での反応を直ちに停止させ
ることは不可能であり、酸化極と燃料極との間には電圧
がかかった状態が続く。このように燃料電池本体におい
て酸化極と燃料極との間に電圧がかけられた状態でそこ
に水が存在すると、当該電圧によりこの水が電気分解さ
れて燃料電池本体の酸化ガス室内に水素ガスが溜まる惧
れがある。この水素ガスは、運転開始時に供給される酸
化ガス(空気)により排出することもできるが、燃料電
池本体内での水素ガスの発生はこれを未然に防止するこ
とが好ましい。
The inventors of the present invention have made further studies on such a type of fuel cell device, and have found the following problems. Since a large amount of water is supplied to the oxidizing electrode side in the water direct injection type fuel cell device, a large amount of water remains in the oxidizing gas chamber (air flow path) of the fuel cell body even when this is stopped. I have. On the other hand, even if the supply of the fuel gas (reactive gas) is stopped to stop the fuel cell device, it is impossible to immediately stop the reaction in the electrolyte of the fuel cell main body. Continues the state where voltage is applied. When water is present in the fuel cell body while a voltage is applied between the oxidation electrode and the fuel electrode, the water is electrolyzed by the voltage and hydrogen gas is introduced into the oxidation gas chamber of the fuel cell body. May accumulate. This hydrogen gas can be exhausted by oxidizing gas (air) supplied at the start of operation, but it is preferable to prevent the generation of hydrogen gas in the fuel cell body beforehand.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するものであり、その構成は次の通りである。即ち、
電解質と該電解質を挟持するように配置された燃料極及
び酸化極を備えた燃料電池本体と、前記燃料電池本体の
酸化ガス室に酸化ガスを供給する酸化ガス供給装置と、
前記燃料電池本体の燃料ガス室に燃料ガスを供給する燃
料ガス供給装置と、前記酸化ガス室に水を液体の状態で
供給する水供給装置と、を備えてなる燃料電池装置であ
って、該燃料電池装置の停止時に、前記水供給装置が停
止された後、前記酸化ガス供給装置が停止される、こと
を特徴とする燃料電池装置。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has the following structure. That is,
A fuel cell body including an electrolyte and a fuel electrode and an oxidation electrode arranged to sandwich the electrolyte, an oxidizing gas supply device that supplies an oxidizing gas to an oxidizing gas chamber of the fuel cell body,
A fuel cell device comprising: a fuel gas supply device that supplies a fuel gas to a fuel gas chamber of the fuel cell body; and a water supply device that supplies water to the oxidizing gas chamber in a liquid state. The fuel cell device according to claim 1, wherein when the fuel cell device is stopped, the oxidizing gas supply device is stopped after the water supply device is stopped.

【0006】このように構成された燃料電池装置によれ
ば、燃料電池装置の停止時に水供給装置から供給された
水が酸化ガス室に存在しても、酸化ガスを水の供給を停
止させた後にまで供給することによりこの水を蒸発させ
及び/又は水凝縮器まで移動させ、もって燃料電池本体
外へ排出することができる。これにより、燃料電池本体
内で水の電気分解に起因する水素発生を未然に防止でき
る。水を酸化ガス室へ直接噴霧して燃料電池本体の電解
質の湿潤状態を管理するタイプの燃料電池装置では、燃
料電池装置の停止後において多量の水が酸化ガス室内に
残存する。したがって、この発明を適用してその水を除
去することが特に好ましいが、水蒸気若しくは霧を酸化
ガス流(空気流)内へ導入して電解質の過剰乾燥を防止
するタイプの燃料電池装置に対する本発明の適用を排除
するものではない。当初明細書の請求項22は後者のタ
イプの燃料電池装置をも考慮したものである。また、当
初明細書の請求項23に記載の発明のように、燃料電池
本体に残存した水分が電気分解されて水素を発生させる
ことを予め見込んでおいて、この水素を定期的に燃料電
池本体の外部へ排出させることもできる。例えば、燃料
電池装置の停止後、0.5〜2.0時間ごとに0.1〜
5.0分間酸化ガス供給装置としての送風装置を駆動さ
せて燃料電池本体の酸化ガス室(空気室)内へ酸化ガス
(空気)を流通させる。これにより、仮に水素が発生し
ていてもこの水素は確実に系外へ排出されることとな
る。
According to the fuel cell device configured as described above, even when water supplied from the water supply device is present in the oxidizing gas chamber when the fuel cell device is stopped, the supply of the oxidizing gas to the water is stopped. By supplying the water later, the water can be evaporated and / or moved to the water condenser, and then discharged out of the fuel cell main body. This can prevent the generation of hydrogen due to the electrolysis of water in the fuel cell body. In a fuel cell device of the type in which water is sprayed directly into the oxidizing gas chamber to control the wet state of the electrolyte in the fuel cell body, a large amount of water remains in the oxidizing gas chamber after the fuel cell device is stopped. Therefore, it is particularly preferable to remove the water by applying the present invention. However, the present invention relates to a fuel cell device of a type in which steam or mist is introduced into an oxidizing gas flow (air flow) to prevent excessive drying of an electrolyte. This does not preclude the application of. Claim 22 of the original specification considers the latter type of fuel cell device. Further, as in the invention described in claim 23 of the original specification, it is anticipated that water remaining in the fuel cell body will be electrolyzed to generate hydrogen, and this hydrogen is periodically removed from the fuel cell body. Can be discharged to the outside. For example, after stopping of the fuel cell device, 0.1 to 0.5 every 2.0 hours.
The blowing device as the oxidizing gas supply device is driven for 5.0 minutes to flow the oxidizing gas (air) into the oxidizing gas chamber (air chamber) of the fuel cell body. Thereby, even if hydrogen is generated, this hydrogen is surely discharged out of the system.

【0007】燃料電池本体に残存する水分を確実に除去
してその電気分解・水素発生を未然に防止するには、燃
料電池装置を停止する際に水の供給を停止した後、所定
の風量で所定の時間酸化ガスの供給を継続する。例え
ば、酸化ガスの供給を5分間以上継続する。更に好まし
くは10分以上継続する。このときの酸化ガスの供給態
様は燃料電池装置の停止前と同様でかまわないが、水分
の除去をより一層確実にするには、単位時間当たりの酸
化ガスの供給量を増大する。なお、供給された酸化ガス
は酸化ガス室を通過して燃料電池装置の系外へ排出され
るものとする。なお、酸化ガス中に蒸発した水分は水凝
縮器等の回収装置により回収されて再利用されることが
望ましい。
In order to reliably remove water remaining in the fuel cell body and prevent its electrolysis and hydrogen generation, the supply of water is stopped when the fuel cell device is stopped, and then a predetermined air volume is applied. The supply of the oxidizing gas is continued for a predetermined time. For example, the supply of the oxidizing gas is continued for 5 minutes or more. More preferably, it lasts 10 minutes or more. At this time, the supply mode of the oxidizing gas may be the same as before the shutdown of the fuel cell device, but in order to further ensure the removal of water, the supply amount of the oxidizing gas per unit time is increased. It is assumed that the supplied oxidizing gas passes through the oxidizing gas chamber and is discharged out of the system of the fuel cell device. It is desirable that the water evaporated in the oxidizing gas be recovered by a recovery device such as a water condenser and reused.

【0008】この発明の一の局面では、燃料電池本体の
酸化ガス室中の水分が実質的に除去されたこと若しくは
水分が実質的に乾燥されたことを確認した後、酸化ガス
の供給を停止させる。そのため燃料電池本体の状態を検
出する検出装置(検出手段)が配設される。第1のタイ
プの検出装置は燃料電池装置を停止した後、燃料電池本
体の電圧を検出する。そして検出された電圧が、所定の
値以下となれば水の電気分解が実質的に無くなったもの
と判断して、酸化ガスの供給を停止する。図1は燃料電
池装置を、送風ファンを除き、停止させたときと送風フ
ァンも含めて全ての機能を停止させたとき(0時間)か
らの単セル(一の燃料電池本体)の電圧の経時変化を示
す。ファンオフの場合、燃料電池装置を停止させた直後
に一旦電圧が低下する。これは、燃料電池装置に存在す
る水(空気室(酸化ガス室)へ直接的に与えられたも
の)に電気が流れたことによると考えられる。即ち、燃
料電池装置の停止直後、装置に多量の水が存在すると、
電解質膜以外に、酸化極と燃料極との間に当該水を介し
た電気パスが形成される。そしてこのパスに電気が流れ
るとそこで水が分解されて水素を発生させることとな
る。この電気分解のピークは、図1の結果では停止後5
分ころであり、10分を経過すると当該電気分解は見ら
れなくなる。これは、酸化極と燃料極との電気パスを形
成していた水が消失したため(重力による落下、乾燥、
電気分解などによる)と考えられる。一方、ファンを継
続して回転させている場合は、かかる電圧の低下は観測
されないので、水の電気分解は殆ど発生していないと考
えられる。従って、ファンは燃料電池停止後、即ち水の
供給を停止した後、5分以上連続して回転させることが
好ましい。更に好ましくは10分以上である。更に更に
好ましくは15分以上である。なお、燃料電池装置停止
後暫く高い電圧が維持されるのは、電解質膜中にプロト
ンが存在するためであり、このプロトンが消費されるに
つれ電圧は次第に低下する。電圧の低下を促進する意味
では、燃料電池装置の停止後(少なくとも燃料ガスの停
止後)、送風ファン20分以上駆動させることが好まし
い。更に好ましくは、35分以上である。
In one aspect of the present invention, the supply of the oxidizing gas is stopped after confirming that the moisture in the oxidizing gas chamber of the fuel cell body has been substantially removed or the moisture has been substantially dried. Let it. Therefore, a detection device (detection means) for detecting the state of the fuel cell main body is provided. The first type of detection device detects the voltage of the fuel cell main body after stopping the fuel cell device. When the detected voltage becomes equal to or less than a predetermined value, it is determined that the electrolysis of water has substantially disappeared, and the supply of the oxidizing gas is stopped. FIG. 1 shows the time course of the voltage of a single cell (one fuel cell main body) from when the fuel cell device was stopped except for the blower fan and when all functions including the blower fan were stopped (0 hour). Indicates a change. In the case of the fan-off, the voltage temporarily drops immediately after stopping the fuel cell device. This is considered to be due to electricity flowing into water (directly supplied to the air chamber (oxidizing gas chamber)) existing in the fuel cell device. That is, immediately after stopping the fuel cell device, if a large amount of water exists in the device,
In addition to the electrolyte membrane, an electric path is formed between the oxidation electrode and the fuel electrode via the water. When electricity flows through this path, water is decomposed there and hydrogen is generated. The peak of this electrolysis was 5
The electrolysis is no longer observed after 10 minutes. This is because the water that formed the electrical path between the oxidizing electrode and the fuel electrode disappeared (drops due to gravity, drying,
Due to electrolysis). On the other hand, when the fan is continuously rotated, such a decrease in voltage is not observed, and it is considered that electrolysis of water hardly occurs. Therefore, it is preferable that the fan be continuously rotated for 5 minutes or more after the fuel cell is stopped, that is, after the supply of water is stopped. More preferably, it is 10 minutes or more. More preferably, it is 15 minutes or more. The reason why the high voltage is maintained for a while after the fuel cell device is stopped is that protons are present in the electrolyte membrane, and the voltage gradually decreases as the protons are consumed. In terms of promoting the voltage drop, it is preferable to drive the blower fan for 20 minutes or more after the fuel cell device is stopped (at least after the fuel gas is stopped). More preferably, it is 35 minutes or more.

【0009】第2のタイプの検出装置は燃料電池装置を
停止した後、燃料電池本体から排出される酸化ガス中の
水素濃度を検出する。排出ガス中の水素濃度が所定の値
以下となれば水の電気分解が実質的に無くなったものと
判断して、酸化ガスの供給を停止する。第3のタイプの
検出装置は燃料電池装置を停止した後、燃料電池本体の
温度を直接的に若しくは間接的に検出する。例えば、燃
料電池本体から排出される酸化ガスの温度を検出するこ
とにより間接的に燃料電池本体の温度が検出される。酸
化ガス室で水が電気分解して発生した水素は容易に電解
質中、少なくとも酸化極の触媒層に侵入する。一方、電
解質中には水分と酸素が存在するので発生した水素と反
応して発熱すると考えられる。したがって、燃料電池本
体の温度をモニターしてその温度が所定の値以下となれ
ば水の電気分解が実質的に無くなったものと判断して、
酸化ガスの供給を停止する。第4のタイプの検出装置は
燃料電池装置を停止した後、燃料電池本体の排出ガス中
又は燃料電池本体の空気室内の湿度(水蒸気量)を検出
する。この湿度が所定の値以下となれば燃料電池本体か
ら水が充分に除去されたものと判断して、酸化ガスの供
給を停止する。第5のタイプの検出装置は燃料電池装置
を停止した後、燃料電池本体より排出される酸化ガスか
ら回収される水の量を検出する。例えば、単位時間当た
りに回収される水の量が所定の値以下となれば燃料電池
本体から水が充分に除去されたものと判断して、酸化ガ
スの供給を停止する。又は、水供給系は閉じられた系で
あるので、水タンクの水位が所定の値になったとき燃料
電池本体から充分水が回収されたと判断して、酸化ガス
の供給を停止する。上記第1〜第5のタイプの検出装置
の2つ以上を併用して酸化ガスの供給制御、即ち燃料電
池本体の少なくとも酸化ガス室の強制乾燥制御をするこ
とが可能である。
The second type of detecting device detects the concentration of hydrogen in the oxidizing gas discharged from the fuel cell body after stopping the fuel cell device. When the hydrogen concentration in the exhaust gas becomes equal to or less than a predetermined value, it is determined that the electrolysis of water has substantially disappeared, and the supply of the oxidizing gas is stopped. The third type of detection device directly or indirectly detects the temperature of the fuel cell body after stopping the fuel cell device. For example, the temperature of the fuel cell main body is indirectly detected by detecting the temperature of the oxidizing gas discharged from the fuel cell main body. Hydrogen generated by electrolysis of water in the oxidizing gas chamber easily enters at least the catalyst layer of the oxidizing electrode in the electrolyte. On the other hand, since water and oxygen are present in the electrolyte, it is considered that the electrolyte reacts with the generated hydrogen to generate heat. Therefore, if the temperature of the fuel cell body is monitored and the temperature falls below a predetermined value, it is determined that the electrolysis of water has been substantially eliminated,
Stop supplying the oxidizing gas. After stopping the fuel cell device, the fourth type of detection device detects the humidity (water vapor amount) in the exhaust gas of the fuel cell body or in the air chamber of the fuel cell body. If the humidity falls below a predetermined value, it is determined that the water has been sufficiently removed from the fuel cell body, and the supply of the oxidizing gas is stopped. The fifth type of detection device detects the amount of water recovered from the oxidizing gas discharged from the fuel cell main body after stopping the fuel cell device. For example, when the amount of water collected per unit time becomes equal to or less than a predetermined value, it is determined that the water has been sufficiently removed from the fuel cell body, and the supply of the oxidizing gas is stopped. Alternatively, since the water supply system is a closed system, when the water level in the water tank reaches a predetermined value, it is determined that sufficient water has been recovered from the fuel cell main body, and the supply of the oxidizing gas is stopped. The supply control of the oxidizing gas, that is, the forced drying control of at least the oxidizing gas chamber of the fuel cell body can be performed by using two or more of the first to fifth types of detecting devices in combination.

【0010】以下、この発明の各要素について説明を加
えておく。水の潜熱を効率良く利用する手段として、酸
化ガス室に供給される水の粒径は50μm〜500μm
とすることが好ましい。燃料電池本体の電解質膜の厚さ
は20μm〜200μmであることが望ましい。水の潜
熱を効率良く利用する結果、燃料電池本体のスタックか
ら冷却板を間引いたりこれを省略することができる。充
分な量の水の蒸発が確保できないおそれのある場合を考
慮して、冷却板若しくは冷却パイプその他の冷却装置を
燃料電池本体のスタックに備えておくことが好ましい。
かかる冷却装置へ流通する熱媒体(通常は水)によりス
タックの熱を外部に取り出し、車内の暖房などに利用す
ることができる(いわゆるコジェネとしての利用)。本
発明が好適に適用される水直噴型の燃料電池装置におい
ては、供給する水の量及び供給する酸化ガスの量(送風
量)の少なくとも一方を制御して燃料電池装置の動作状
態を常に良好に保つようにすることが好ましい。両者を
制御する場合は、それぞれ独立に制御することが好まし
い。水の供給量及び/又は酸化ガス供給量(送風量)は
燃料電池装置の温度、出力、排出ガス成分などに基づい
て制御することができる。なお、水直噴型の燃料電池装
置においては酸化ガス室に常に充分な量の水が供給され
ているものとする。即ち、燃料電池本体の熱により蒸発
するものがあっても、酸化ガス室には、燃料電池装置の
運転中は常に液体状の水が存在しているものとする。上
記において、酸化ガスは実質的に圧縮されずに酸化極に
供給されるものである。なお、この発明は加圧された酸
化ガス供給系を備えるタイプの燃料電池装置に適用する
こともできる。酸化ガス供給系に酸化ガスの圧縮機が備
えられる場合はもとより、ガス配管の管路抵抗によって
系内が大気圧より高い圧力となる場合も当該加圧された
酸化ガス供給系に含まれる。燃料電池本体の温度は当該
燃料電池本体に温度計を付設してこれを測定できること
は勿論であるが、排出される酸化ガスの温度を測定する
ことによりその温度を間接的に測定することも可能であ
る。この場合、燃料電池本体から排出された直後の酸化
ガスの温度を測定することが好ましい。これらの温度に
基づき燃料電池本体の運転状況を検出する。温度計が運
転状況検出手段となる。
Hereinafter, each element of the present invention will be described. As means for efficiently using the latent heat of water, the particle diameter of water supplied to the oxidizing gas chamber is 50 μm to 500 μm.
It is preferable that It is desirable that the thickness of the electrolyte membrane of the fuel cell body be 20 μm to 200 μm. As a result of using the latent heat of water efficiently, the cooling plate can be thinned out or omitted from the stack of the fuel cell body. It is preferable to provide a cooling plate, a cooling pipe, or another cooling device in the stack of the fuel cell main body in consideration of a case where evaporation of a sufficient amount of water may not be ensured.
The heat of the stack is taken out to the outside by a heat medium (usually water) flowing to such a cooling device and can be used for heating the interior of the vehicle (so-called cogeneration). In the water direct injection type fuel cell device to which the present invention is suitably applied, the operation state of the fuel cell device is always controlled by controlling at least one of the amount of supplied water and the amount of supplied oxidizing gas (blowing amount). It is preferable to keep good. When controlling both, it is preferable to control each independently. The supply amount of water and / or the supply amount of oxidizing gas (blowing amount) can be controlled based on the temperature, output, exhaust gas component, and the like of the fuel cell device. In a water injection type fuel cell device, a sufficient amount of water is always supplied to the oxidizing gas chamber. That is, it is assumed that liquid water is always present in the oxidizing gas chamber during the operation of the fuel cell device, even if there is one that evaporates due to the heat of the fuel cell body. In the above, the oxidizing gas is supplied to the oxidizing electrode without being substantially compressed. The present invention can also be applied to a fuel cell device of a type having a pressurized oxidizing gas supply system. The pressurized oxidizing gas supply system includes not only the case where the oxidizing gas supply system is provided with the oxidizing gas compressor but also the case where the pressure inside the system becomes higher than the atmospheric pressure due to the resistance of the gas pipe. The temperature of the fuel cell body can of course be measured by attaching a thermometer to the fuel cell body, but the temperature can also be measured indirectly by measuring the temperature of the oxidized gas discharged. It is. In this case, it is preferable to measure the temperature of the oxidizing gas immediately after being discharged from the fuel cell body. The operating state of the fuel cell body is detected based on these temperatures. The thermometer serves as the operating condition detecting means.

【0011】[0011]

【実施例】次ぎに、この発明の実施例について説明をす
る。図2は実施例の燃料電池装置1の概略構成を示す。
図2に示すように、この装置1は燃料電池本体10のス
タック、燃料ガスとしての水素ガスを供給する水素ガス
供給系20、酸化ガスとしての空気を供給する空気供給
系40、水供給系50、出力系70から概略構成され
る。
Next, embodiments of the present invention will be described. FIG. 2 shows a schematic configuration of the fuel cell device 1 of the embodiment.
As shown in FIG. 2, the apparatus 1 includes a stack of a fuel cell body 10, a hydrogen gas supply system 20 for supplying hydrogen gas as a fuel gas, an air supply system 40 for supplying air as an oxidizing gas, and a water supply system 50. , An output system 70.

【0012】図3は燃料電池本体10の単位ユニットの
概略構成を示す。燃料電池本体10の単位ユニットは空
気極11と燃料極13とで固体高分子電解質膜12を挟
持した構成である。実際の装置ではこの単位ユニットが
複数枚積層されて燃料電池スタックとなっている。図3
に示すように、上記空気極11−固体高分子電解質膜1
2−燃料極13の単位ユニットは薄い板状であり、一対
のカーボン製コネクタ板16、17により挟持されてい
る。空気極11に対向するコネクタ板16の面には空気
を流通させるための溝18が複数条形成されている。各
溝18は上下方向に形成されてマニホールド14と第1
のダクト43に連通している。その結果、ノズル51よ
り供給される霧状の水は当該溝18に沿って空気極11
の下側部分まで達する。この溝18の周面及び空気極1
1の表出面により空気室(酸化ガス室)Aが構成され
る。空気室Aの図示上側開口部が送風の入口(上流側開
口部)であり、図示下側の開口部が送風の出口(下流側
開口部)である。この出口の排気温度を検出するように
温度計を設けることが好ましい。実施例では水などの液
体を上流側開口部に対して直接噴出させて供給する構成
であるが、水などの液体は下流側開口部から供給するこ
とも可能である。更には、コネクタ板に図示左右方向の
貫通孔を形成し、ここから空気室Aへ水などの液体を供
給することも出来る。このようにして供給された水は空
気室Aを構成する面(溝18の周面及び空気極11の表
出面:これらは比較的高温になり易い)において専ら蒸
発する。同様に、燃料極13に対向するコネクタ板17
の面には水素ガスを流通させるための溝19が形成され
ている。実施例ではこの溝19を水平方向に複数条形成
した。この溝19の周面とコネクタ板17の表出面とで
燃料室(酸化ガス室)Bが形成される。この燃料室Bに
対して、既述の空気室Aと同様な方法で水を供給するこ
とも出来る。
FIG. 3 shows a schematic configuration of a unit of the fuel cell main body 10. The unit of the fuel cell body 10 has a configuration in which a solid polymer electrolyte membrane 12 is sandwiched between an air electrode 11 and a fuel electrode 13. In an actual device, a plurality of these unit units are stacked to form a fuel cell stack. FIG.
As shown in the figure, the air electrode 11-the solid polymer electrolyte membrane 1
2- The unit unit of the fuel electrode 13 has a thin plate shape and is sandwiched between a pair of carbon connector plates 16 and 17. A plurality of grooves 18 for circulating air are formed on the surface of the connector plate 16 facing the air electrode 11. Each groove 18 is formed in the up-down direction so that the manifold 14 and the first
Is connected to the duct 43 of FIG. As a result, the atomized water supplied from the nozzle 51 flows along the groove 18 along the air electrode 11.
To the lower part of. The peripheral surface of the groove 18 and the air electrode 1
An air chamber (oxidizing gas chamber) A is constituted by the exposed surface 1. The upper opening in the figure of the air chamber A is an air inlet (upstream opening), and the lower opening in the figure is an air outlet (downstream opening). It is preferable to provide a thermometer so as to detect the exhaust gas temperature at the outlet. In the embodiment, the liquid such as water is ejected directly to the upstream opening and supplied. However, the liquid such as water can be supplied from the downstream opening. Furthermore, a through-hole in the left-right direction in the figure can be formed in the connector plate, and a liquid such as water can be supplied to the air chamber A from this. The water supplied in this manner evaporates exclusively on the surface constituting the air chamber A (the peripheral surface of the groove 18 and the exposed surface of the air electrode 11: these are likely to be relatively hot). Similarly, the connector plate 17 facing the anode 13
Is formed with a groove 19 for flowing hydrogen gas. In the embodiment, a plurality of the grooves 19 are formed in the horizontal direction. A fuel chamber (oxidizing gas chamber) B is formed by the peripheral surface of the groove 19 and the exposed surface of the connector plate 17. Water can be supplied to the fuel chamber B in the same manner as in the air chamber A described above.

【0013】空気極11には水が供給されるのでこれは
耐水性のある材料で形成される。また、そこに水の膜が
できると空気極11の実効面積が減少するので空気極1
1の材料には高い撥水性も要求される。かかる材料とし
て、カーボンクロスを基材として(C+PTFE)をぬ
りこんだガス拡散層を使用した。固体高分子電解質膜1
2には汎用的なナフィオン(商品名:デュポン社)の薄
膜を使用した。尚、膜の厚さは空気極側からの生成水の
逆浸透が可能であればよく、例えば20〜200μmと
する。燃料極13は空気極11と同じ構造である。燃料
極13と空気極11とで構造を変化させてもよい。
Since the air electrode 11 is supplied with water, it is formed of a water-resistant material. Further, if a water film is formed thereon, the effective area of the air electrode 11 is reduced.
Material 1 is also required to have high water repellency. As such a material, a gas diffusion layer in which (C + PTFE) was applied using carbon cloth as a base material was used. Solid polymer electrolyte membrane 1
A thin film of general-purpose Nafion (trade name: DuPont) was used for 2. The thickness of the membrane is not particularly limited as long as it allows reverse osmosis of the generated water from the air electrode side, and is, for example, 20 to 200 μm. The fuel electrode 13 has the same structure as the air electrode 11. The structure between the fuel electrode 13 and the air electrode 11 may be changed.

【0014】空気極11、及び燃料極13において電解
質膜12と接触する方の面には、ある程度の厚さでもっ
て酸素と水素の反応を促進するために用いられる周知の
白金系触媒がそれぞれ均一に分散されていて、空気極1
1及び燃料極13における触媒層として形成される。
On the side of the air electrode 11 and the fuel electrode 13 which is in contact with the electrolyte membrane 12, a well-known platinum-based catalyst used to promote the reaction between oxygen and hydrogen with a certain thickness is uniformly applied. Dispersed in the air electrode 1
1 and a catalyst layer in the fuel electrode 13.

【0015】空気室Aの上方に形成されるマニホールド
14には複数の水噴射ノズル51が取り付けられてい
る。空気室Aの上流側開口部に向けてノズル51から水
が直接噴射される。空気室Aの上流側開口部に向けて直
接噴射された水の大部分は空気室Aの周面に一旦付着
し、これから熱を奪い取り蒸発する(潜熱による冷
却)。蒸発した水分により電解質からの水分の蒸発が調
節される。空気室Aの周壁に付着した水は重力及び空気
流により下流側へ移動する。マニホールド14において
水噴射ノズル51の取りつけ位置は特に限定されるもの
ではないが、ノズル51から噴射された水がスタックを
構成する各燃料電池本体10の空気室Aへ均等に行き渡
るものとする。
A plurality of water injection nozzles 51 are attached to the manifold 14 formed above the air chamber A. Water is directly injected from the nozzle 51 toward the upstream opening of the air chamber A. Most of the water directly sprayed toward the upstream opening of the air chamber A once adheres to the peripheral surface of the air chamber A, removes heat therefrom and evaporates (cooling by latent heat). The evaporation of water controls the evaporation of water from the electrolyte. Water adhering to the peripheral wall of the air chamber A moves downstream due to gravity and air flow. The mounting position of the water injection nozzle 51 in the manifold 14 is not particularly limited, but it is assumed that the water injected from the nozzle 51 uniformly spreads to the air chamber A of each fuel cell main body 10 constituting the stack.

【0016】ノズル51は空気室Aの上流側開口部へ向
けて直接水を噴射することが好ましい。これにより空気
供給量の如何に拘わらず、所望の量の水を空気極側に供
給することが出来る。即ち、空気の供給量と水の供給量
とを独立して制御可能となる(独立供給タイプ)。かか
る独立供給タイプによれば、起動時など大きな空気供給
量(風量)の状態においても所望量の水を確実に空気極
側に供給できる。よって、起動時間の短縮が図れる。空
気流中に水滴を放出して、これを空気流にのせて空気極
側へ供給するタイプでは空気供給量と水供給量とを独立
して制御できない(非独立供給タイプ)。空気供給量の
変更と水供給量の変更とは常に同時に要求されるわけで
はなく、独立してそれらの変更が必要となる場合があ
る。例えば、空気の供給量のみの変更が必要な場合に水
の供給量までもが変更されてしまうと、燃料電池本体の
制御のレスポンスが遅くなり、ひいては燃料電池装置の
出力低下を招くおそれがある。これに対し、本実施例の
採用する独立供給タイプでは、必要なタイミングで必要
な量の水及び/又は空気を供給できるので、燃料電池本
体を効率良く制御できる。また、水と空気の供給を独立
して制御することにより、無駄な空気及び無駄な水の供
給を避けられる。この点においても、燃料電池本体の稼
動が効率的なる。更には、無駄な水や無駄な空気の供給
を避けることにより、凝縮器の容量も小さくすることが
出来る。
It is preferable that the nozzle 51 directly sprays water toward the upstream opening of the air chamber A. Thus, a desired amount of water can be supplied to the air electrode side regardless of the air supply amount. That is, the supply amount of air and the supply amount of water can be controlled independently (independent supply type). According to the independent supply type, a desired amount of water can be reliably supplied to the air electrode side even in a state of a large air supply amount (air volume) such as at the time of startup. Therefore, the start-up time can be reduced. In a type in which water droplets are discharged into an air flow and supplied to the air electrode side while being placed on the air flow, the air supply amount and the water supply amount cannot be independently controlled (non-independent supply type). The change in the air supply and the change in the water supply are not always required at the same time, and may need to be changed independently. For example, when only the supply amount of air needs to be changed, if the supply amount of water is also changed, the response of control of the fuel cell main body becomes slow, which may lead to a decrease in output of the fuel cell device. . On the other hand, in the independent supply type employed in this embodiment, a required amount of water and / or air can be supplied at a required timing, so that the fuel cell main body can be efficiently controlled. Further, by independently controlling the supply of water and air, it is possible to avoid supply of useless air and useless water. Also in this respect, the operation of the fuel cell main body becomes efficient. Furthermore, the capacity of the condenser can be reduced by avoiding the supply of waste water and waste air.

【0017】水素ガス供給系20の水素供給源として、
この実施例では水素吸蔵合金21を収納した水素ボンベ
を利用する。その他、液体水素の水素ボンベ、水/メタ
ノール混合液等の改質原料を改質器にて改質反応させて
水素リッチな改質ガスを生成させ、この改質ガスをタン
クに貯留しておいてこれを水素源とすることもできる。
燃料電池装置1を室内で固定して使用する場合には、水
素配管を水素源とすることができる。水素吸蔵合金21
と燃料極13とは水素供給調圧弁23及び水素供給電磁
弁24を介して水素ガス供給路22により接続されてい
る。調圧弁23は燃料極13に供給する水素ガスの圧力
を調整するものであり、汎用的な構成のものを利用でき
る。電磁弁24は水素ガス供給路22を開閉するもので
ある。
As a hydrogen supply source of the hydrogen gas supply system 20,
In this embodiment, a hydrogen cylinder containing the hydrogen storage alloy 21 is used. In addition, a reforming reaction of a reforming raw material such as a hydrogen cylinder of liquid hydrogen or a water / methanol mixture is performed in a reformer to generate a hydrogen-rich reformed gas, and the reformed gas is stored in a tank. This can be used as a hydrogen source.
When the fuel cell device 1 is used while being fixed indoors, a hydrogen pipe can be used as a hydrogen source. Hydrogen storage alloy 21
The fuel electrode 13 is connected to the fuel electrode 13 via a hydrogen supply pressure regulating valve 23 and a hydrogen supply solenoid valve 24 via a hydrogen gas supply path 22. The pressure regulating valve 23 regulates the pressure of the hydrogen gas supplied to the fuel electrode 13 and may be of a general configuration. The solenoid valve 24 opens and closes the hydrogen gas supply path 22.

【0018】水素吸蔵合金21のタンクには水素残量計
25が取りつけられている。この水素残量計25とし
て、水素吸蔵合金をバインダで結合してその電気抵抗値
を測定するタイプのものを用いることができる(特願平
11−162279号、出願人整理番号:EQ99042、代
理人整理番号:P0148参照)。汎用的な水素ガス圧セン
サが水素1次圧センサ27、水素2次圧センサ28とし
てそれぞれ調圧弁23の上流側と電磁弁24の下流側に
設けられている。
A hydrogen storage gauge 25 is attached to the tank of the hydrogen storage alloy 21. As the hydrogen fuel gauge 25, a type in which a hydrogen storage alloy is bonded with a binder to measure its electric resistance value can be used (Japanese Patent Application No. 11-162279, applicant's serial number: EQ99042, agent) Reference number: P0148). General-purpose hydrogen gas pressure sensors are provided as a hydrogen primary pressure sensor 27 and a hydrogen secondary pressure sensor 28 on the upstream side of the pressure regulating valve 23 and on the downstream side of the electromagnetic valve 24, respectively.

【0019】水素吸蔵合金21に対する水素の充填は、
充填バルブを外部水素ガス源に取りつけ、リリーフ弁3
2、パージ弁33及び水素供給電磁弁24を閉じ、パー
ジ電磁弁34を開いて行う。水素吸蔵合金21のタンク
には水を噴射する吸蔵ノズル61が取りつけられてい
る。ノズル61から供給される水により水素吸蔵合金2
1を冷却することにより水素吸蔵合金21の水素吸蔵能
力が向上する。水素吸蔵合金21には汎用的なものを使
用できる。例えば、例えばTi−Fe系合金、Ti−M
n系合金、La系合金、Mn系合金、V系合金などを用
いることができる。
The filling of hydrogen into the hydrogen storage alloy 21 is as follows:
Attach the filling valve to the external hydrogen gas source and set the relief valve 3
2. The purge valve 33 and the hydrogen supply electromagnetic valve 24 are closed, and the purge electromagnetic valve 34 is opened. A storage nozzle 61 for spraying water is attached to the tank of the hydrogen storage alloy 21. Hydrogen storage alloy 2 with water supplied from nozzle 61
By cooling 1, the hydrogen storage capacity of the hydrogen storage alloy 21 is improved. A general-purpose hydrogen storage alloy 21 can be used. For example, for example, Ti-Fe alloy, Ti-M
An n-based alloy, a La-based alloy, a Mn-based alloy, a V-based alloy, or the like can be used.

【0020】水素ガス排出系35において、水素排気電
磁弁37が所定の規則にしたがって開閉する。水素排気
電磁弁37を閉じるのは、水素ガスの流れをとめて電解
質膜12が燃料極13側から不必要に乾燥することを防
止するためである。水素排気電磁弁37を閉じたままで
は燃料極13周囲の水素ガスが消費されてしまうので、
所定の規則に従いこれを開いて燃料極13へフレッシュ
な水素ガスを供給する。符号36は、水素排気電磁弁3
7を開いたとき、外部の空気が燃料極13へ回り込まな
いようにするための逆止弁である。
In the hydrogen gas discharge system 35, a hydrogen discharge solenoid valve 37 opens and closes according to a predetermined rule. The hydrogen exhaust solenoid valve 37 is closed to stop the flow of the hydrogen gas and to prevent the electrolyte membrane 12 from being unnecessarily dried from the fuel electrode 13 side. If the hydrogen exhaust solenoid valve 37 is closed, hydrogen gas around the fuel electrode 13 will be consumed.
It is opened according to a predetermined rule to supply fresh hydrogen gas to the fuel electrode 13. Reference numeral 36 denotes a hydrogen exhaust solenoid valve 3
7 is a check valve for preventing external air from flowing into the fuel electrode 13 when the valve 7 is opened.

【0021】空気供給系40は酸化ガスとしての空気を
外気から取り込み燃料電池本体10の空気室Aへ送りこ
むものである。フィルタ41により粉塵が除去された空
気は空気供給ファン42により空気マニホールド14へ
送り込まれる。この空気供給ファン42はサーボモータ
により駆動され、その風量が任意に制御できるものとし
た。空気マニホールド14に送り込まれた空気は燃料電
池本体10の空気室Aへ入り、ここで空気極(酸化極)
11へ必要な酸素を供給する。そして、空気室Aを抜け
て反応により温まった空気が第1のダクト43を介して
水素吸蔵合金21のタンクを通過してこれを加熱する。
これにより水素吸蔵合金21の水素放出効率が向上す
る。その後、第2のダクト44を介して水凝縮器65へ
送られて水蒸気成分が凝縮回収される。符号45はフィ
ルタであり、燃料電池装置の運転停止時に、外部からの
ゴミ、埃の浸入を防止する。第1のダクト43には温度
センサ46が取りつけられて、燃料電池本体10か排出
される排気空気の温度が測定される。第2のダクト44
にも温度センサ47が取りつけられて、水凝縮器65か
ら排出される排気空気の温度が測定される。
The air supply system 40 takes in air as oxidizing gas from outside air and sends it to the air chamber A of the fuel cell main body 10. The air from which dust has been removed by the filter 41 is sent into the air manifold 14 by the air supply fan 42. The air supply fan 42 is driven by a servomotor, and its air volume can be arbitrarily controlled. The air sent into the air manifold 14 enters the air chamber A of the fuel cell body 10, where the air electrode (oxidation electrode)
Supply necessary oxygen to 11. Then, the air warmed by the reaction through the air chamber A passes through the tank of the hydrogen storage alloy 21 through the first duct 43 and heats it.
Thereby, the hydrogen release efficiency of the hydrogen storage alloy 21 is improved. After that, the water vapor component is sent to the water condenser 65 through the second duct 44 and condensed and recovered. Reference numeral 45 denotes a filter, which prevents entry of dust and dirt from the outside when the operation of the fuel cell device is stopped. A temperature sensor 46 is attached to the first duct 43, and the temperature of the exhaust air discharged from the fuel cell main body 10 is measured. Second duct 44
The temperature sensor 47 is also attached to measure the temperature of the exhaust air discharged from the water condenser 65.

【0022】水供給系50は水を燃料電池本体10の空
気極11側へ直接供給して、電解質膜12の蒸発制御及
び/又は燃料電池本体10の温度制御を行う。水タンク
55に貯蔵された水は水直噴ポンプ54により所定の水
圧が掛けられて水直噴ノズル51より噴出する。図中の
符号53は直噴水電磁弁53であり、水供給系50がオ
フの時にはこれが閉じられて水の不要な蒸発が防止され
る。フィルタ52は異物が燃料電池本体10内に入るの
を未然に防止する。水タンク55には水位センサ56が
付設されており、水位が所定の範囲を下まわったとき、
図示しないアラーム手段(アラーム灯、アラーム音等)
により利用者に水不足を知らせる。このような水不足の
ときには、給水電磁弁68を開いて給水口67より水を
水タンク55へ注入する。他方、水位が所定の範囲を超
えたときには水のオーバーフローを防ぐため、制御装置
が動作して水凝縮器65の水回収能力を低下させる。
The water supply system 50 supplies water directly to the air electrode 11 side of the fuel cell body 10 to control the evaporation of the electrolyte membrane 12 and / or the temperature of the fuel cell body 10. The water stored in the water tank 55 is given a predetermined water pressure by the water direct injection pump 54 and is jetted from the water direct injection nozzle 51. Numeral 53 in the figure denotes a direct-fountain solenoid valve 53, which is closed when the water supply system 50 is off to prevent unnecessary evaporation of water. The filter 52 prevents foreign matter from entering the fuel cell body 10 before it occurs. A water level sensor 56 is attached to the water tank 55, and when the water level falls below a predetermined range,
Alarm means not shown (alarm light, alarm sound, etc.)
Informs the user of water shortage. When such a water shortage occurs, the water supply electromagnetic valve 68 is opened and water is injected from the water supply port 67 into the water tank 55. On the other hand, when the water level exceeds the predetermined range, in order to prevent water overflow, the control device operates to reduce the water recovery capacity of the water condenser 65.

【0023】水直噴ノズル51より空気マニホールド1
4へ噴出された水は水勢により上流側開口部から燃料電
池本体10の空気室Aへ直接入る。水は空気室Aにおい
て周囲の空気、電極表面、さらにはセパレータ表面から
潜熱を奪って優先的に蒸発する。これにより、電解質膜
12の水分の過剰蒸発が防止される。潜熱を奪うことに
より燃料電池本体10を冷却する効果もある。このよう
に供給された水は重力及び空気流に押されて第1のダク
ト43→水素吸蔵合金21のタンク→第2のダクト44
→水凝縮器65と移動する。水凝縮器65に達した水は
直噴水電磁弁66を介して水タンク55へ戻される。水
凝縮器65は排出空気中に含まれる水蒸気を露結して回
収する。
Air manifold 1 from water direct injection nozzle 51
The water jetted to 4 directly enters the air chamber A of the fuel cell main body 10 from the upstream opening by the water force. Water evaporates preferentially in the air chamber A by removing latent heat from the surrounding air, the electrode surface, and the separator surface. Thereby, excessive evaporation of the water in the electrolyte membrane 12 is prevented. There is also an effect of cooling the fuel cell main body 10 by removing latent heat. The water supplied in this manner is pushed by gravity and airflow, and the first duct 43 → the tank of the hydrogen storage alloy 21 → the second duct 44
→ Move to the water condenser 65. The water that has reached the water condenser 65 is returned to the water tank 55 via the direct fountain solenoid valve 66. The water condenser 65 condenses and collects the water vapor contained in the discharged air.

【0024】水直噴ポンプ54からの水は、吸蔵電磁弁
62を介して、吸蔵ノズル61にも供給される。このノ
ズル61は水素吸蔵合金のタンクに設けられた冷却フィ
ンに向けて水を噴霧し、これを冷却する。ノズル61か
ら放出された水は第2のダクト44を介して水凝縮器6
5へ送られて水タンク55へ戻される。なお、このよう
な水素吸蔵合金21の冷却はこれへ水素を吸蔵させると
きのみに行われる。燃料電池装置1の通常の運転状態に
おいて吸蔵電磁弁62は閉じられている。
The water from the water direct injection pump 54 is also supplied to the storage nozzle 61 via the storage electromagnetic valve 62. The nozzle 61 sprays water toward cooling fins provided in a hydrogen storage alloy tank and cools the water. The water discharged from the nozzle 61 is passed through the second duct 44 to the water condenser 6.
5 and returned to the water tank 55. The cooling of the hydrogen storage alloy 21 is performed only when hydrogen is stored in the alloy. In the normal operation state of the fuel cell device 1, the storage solenoid valve 62 is closed.

【0025】出力系70は燃料電池本体10のスタック
からの出力を外部へ取り出すものである。図2の例で
は、リレースイッチ71とダイオード72を介して2次
電池74と外部モータ77へ送られる。符号75はリレ
ースイッチ、符号76はインバータである。燃料電池本
体10のスタックには全体の出力電圧を検出するFC電
圧センサ78とその中のモジュール(燃料電池本体10
の複数枚からなるサブスタック)毎の出力電圧を検出す
るモジュール電圧センサ79が備えられている。
The output system 70 is for taking out the output from the stack of the fuel cell body 10 to the outside. In the example of FIG. 2, the power is sent to the secondary battery 74 and the external motor 77 via the relay switch 71 and the diode 72. Reference numeral 75 is a relay switch, and reference numeral 76 is an inverter. The stack of the fuel cell body 10 has an FC voltage sensor 78 for detecting the entire output voltage and a module therein (the fuel cell body 10).
A module voltage sensor 79 for detecting an output voltage for each of a plurality of sub-stacks is provided.

【0026】次ぎに、実施例の燃料電池装置1の動作を
説明する。図4は燃料電池装置1の動作を制御するとき
に関与する主たる要素を示したブロック図である。図5
は燃料電池装置1の制御を示すメインフローである。図
4において、制御装置80及びメモリ83は燃料電池装
置1のコントロールボックス(図1に示されていない)
に収納されている。メモリ83にはコンピュータからな
る制御装置80の動作を規定するコントロールプログラ
ム及び各種制御を実行するときのパラメータやルックア
ップテーブルが収納されている。
Next, the operation of the fuel cell device 1 according to the embodiment will be described. FIG. 4 is a block diagram showing main elements involved when controlling the operation of the fuel cell device 1. FIG.
Is a main flow showing the control of the fuel cell device 1. In FIG. 4, the control device 80 and the memory 83 are a control box (not shown in FIG. 1) of the fuel cell device 1.
It is stored in. The memory 83 stores a control program that regulates the operation of the control device 80 composed of a computer, and parameters and lookup tables for executing various controls.

【0027】まず、図5のステップ1で実行される水素
ガス供給系20の動作について説明する。起動時には、
水素排気電磁弁37を閉に保持しておいて、爆発限界以
下の所定の濃度で水素ガスが燃料極13に供給されるよ
うに水素調圧弁23を調整する。水素排気電磁弁37を
閉じた状態で燃料電池装置1を運転すると、空気極より
透過するN、Oあるいは生成水の影響で燃料極13
で消費される水素の分圧が徐々に低下するためこれに伴
って出力電圧も低下し、安定した電圧が得られなくな
る。
First, the operation of the hydrogen gas supply system 20 performed in step 1 of FIG. 5 will be described. At startup,
With the hydrogen discharge electromagnetic valve 37 kept closed, the hydrogen pressure regulating valve 23 is adjusted so that hydrogen gas is supplied to the fuel electrode 13 at a predetermined concentration lower than the explosion limit. When the fuel cell apparatus 1 is operated with the hydrogen exhaust solenoid valve 37 closed, the fuel electrode 13 is affected by N 2 , O 2, or generated water that passes through the air electrode.
As the partial pressure of hydrogen consumed in the process gradually decreases, the output voltage also decreases, and a stable voltage cannot be obtained.

【0028】そこで、予め定めれた規則に基づいて排気
弁37を解放して水素分圧の低下したガスを排気し、燃
料極13の雰囲気ガスをリフレッシュする。予め定めら
れた規則はメモリ83に保存されており、排気電磁弁3
7の開閉及び調圧弁23の調整は制御装置80が当該規
則をメモリ83から読み出して実行する。この実施例で
は、FC電圧センサ78でスタック全体の出力電圧をモ
ニタし、当該出力電圧が所定の閾値を超えて低下したら
所定の時間(例えば1秒間)排気電磁弁37を解放す
る。あるいは、排気電磁弁37を閉とした状態で燃料電
池装置1を運転したときに出力電圧が低下し始める時間
間隔を予め計測しておき、その時間間隔と実質的に同一
又は若干短い周期で排気電磁弁37を解放するように、
排気電磁弁37を間欠的に開閉制御する。この実施例の
ように、水素ガスの流通を間欠的とすることにより、電
解質膜12の燃料極13側における乾燥を可及的に低減
させることができる。これにより、水素ガス供給系に加
湿装置を付加する必要がなくなる。
Therefore, the exhaust valve 37 is opened based on a predetermined rule to exhaust the gas having a reduced hydrogen partial pressure, and the atmosphere gas of the fuel electrode 13 is refreshed. The predetermined rules are stored in the memory 83, and the exhaust solenoid valve 3
The opening and closing of the valve 7 and the adjustment of the pressure regulating valve 23 are executed by the control device 80 by reading the rules from the memory 83. In this embodiment, the output voltage of the entire stack is monitored by the FC voltage sensor 78, and when the output voltage drops below a predetermined threshold, the exhaust solenoid valve 37 is opened for a predetermined time (for example, one second). Alternatively, a time interval at which the output voltage starts to decrease when the fuel cell device 1 is operated with the exhaust electromagnetic valve 37 closed is measured in advance, and the exhaust gas is exhausted at a cycle substantially equal to or slightly shorter than the time interval. To release the solenoid valve 37,
The opening and closing of the exhaust solenoid valve 37 is controlled intermittently. By making the flow of the hydrogen gas intermittent as in this embodiment, the drying of the electrolyte membrane 12 on the fuel electrode 13 side can be reduced as much as possible. This eliminates the need to add a humidifier to the hydrogen gas supply system.

【0029】次ぎに、図5のステップ3で実行される空
気供給系30の動作について説明する。燃料電池本体1
0から排出された直後の排気空気の温度を温度センサ4
6により検出する。その温度が例えば80℃を超えてい
ると、燃料電池本体10が焼きつくおそれがあるので、
ファン42の回転数を増して風量を増大しもって熱発生
源である空気極11の温度を下げる。検出された温度が
80℃以下の場合には、燃料電池本体10の負荷を検出
する。本実施例の場合はFC電圧センサ78を用いてス
タックの出力電圧が検出される。制御装置80は検出さ
れた電圧値を予めメモリ83に保存されている関係に照
らしてその風量が最適となるように調節する。風量調節
は空気供給ファン42の回転数を制御することにより行
われる。
Next, the operation of the air supply system 30 executed in step 3 of FIG. 5 will be described. Fuel cell body 1
The temperature of the exhaust air immediately after being discharged from
6 to detect. If the temperature exceeds, for example, 80 ° C., the fuel cell body 10 may be burned.
The rotation speed of the fan 42 is increased to increase the air volume, thereby lowering the temperature of the air electrode 11 which is a heat generation source. When the detected temperature is equal to or lower than 80 ° C., the load of the fuel cell main body 10 is detected. In the case of this embodiment, the output voltage of the stack is detected using the FC voltage sensor 78. The control device 80 adjusts the detected voltage value so as to optimize the air volume based on the relationship stored in the memory 83 in advance. The air volume is adjusted by controlling the rotation speed of the air supply fan 42.

【0030】次ぎに、図5のステップ5で実行される水
供給系50の動作について説明する。タンク55の水が
ポンプ54で圧送される。そして、水噴射ノズル51か
ら噴霧される。これにより、水が液体の状態(霧の状
態)で燃料電池本体10の空気室Aに供給されることと
なる。空気室Aに対する供給量はポンプ54の出力を制
御することにより行う。
Next, the operation of the water supply system 50 executed in step 5 of FIG. 5 will be described. The water in the tank 55 is pumped by the pump 54. Then, the water is sprayed from the water injection nozzle 51. As a result, the water is supplied to the air chamber A of the fuel cell main body 10 in a liquid state (fog state). The supply amount to the air chamber A is controlled by controlling the output of the pump 54.

【0031】水の供給量は燃料電池本体の温度に応じて
予め定められいる。即ち、燃料電池本体をその温度に維
持するために必要な最小量の水が供給される。ポンプ4
6による動力損をできる限り少なくするためである。な
お、燃料電池本体が所定の温度(例えば30℃)以下に
なれば、水の供給を止めることもできる。また、他の所
定温度のとき(例えば50℃以下、30℃を越えると
き)、水の供給を間欠的にすることもできる。燃料電池
本体10の温度とそのときに供給すべき水量との関係は
メモリ83に保存されている。その他、所定の時間経過
(例えば5〜10秒)ごとに、水供給系50を稼働させ
て水の供給を間欠的としても良い。
The supply amount of water is determined in advance according to the temperature of the fuel cell body. That is, the minimum amount of water required to maintain the fuel cell body at that temperature is supplied. Pump 4
This is for minimizing the power loss due to 6. When the temperature of the fuel cell body falls below a predetermined temperature (for example, 30 ° C.), the supply of water can be stopped. Further, at another predetermined temperature (for example, at a temperature of 50 ° C. or less and exceeding 30 ° C.), the supply of water can be intermittent. The relationship between the temperature of the fuel cell body 10 and the amount of water to be supplied at that time is stored in the memory 83. In addition, the water supply system 50 may be operated every predetermined time (for example, 5 to 10 seconds) to intermittently supply water.

【0032】次ぎに、実施例の燃料電池装置1の起動時
の動作について、図6を参照しながら、説明する。イグ
ニッションスイッチ(図示せず)がオンとなると(ステ
ップ11)、ポンプ54をオンとする(ステップ1
3)。そして、燃料電池本体10の運転状況(運転温
度)に無関係に、所定の水噴射量となるようにノズル5
1より水が噴射される(ステップ15)。異常反応から
燃料電池本体10を守るために空気極11へ噴射される
水量は最大量とすることが望ましい。その後、空気供給
系40をオンにする(ステップ17)。このときファン
42の風量も最大として燃料電池本体10を冷却し、異
常反応の防止を図る。引き続いて水素供給系20をオン
にする(ステップ19)。燃料電池本体10のスタック
に所望の出力電圧が確認されたら、電力を外部に出力す
る。
Next, the operation of the fuel cell device 1 of the embodiment at the time of startup will be described with reference to FIG. When an ignition switch (not shown) is turned on (step 11), the pump 54 is turned on (step 1).
3). Then, regardless of the operating condition (operating temperature) of the fuel cell main body 10, the nozzle 5 is controlled to have a predetermined water injection amount.
Water is injected from step 1 (step 15). In order to protect the fuel cell body 10 from an abnormal reaction, it is desirable that the amount of water injected into the air electrode 11 be the maximum amount. Thereafter, the air supply system 40 is turned on (step 17). At this time, the air volume of the fan 42 is also maximized to cool the fuel cell main body 10 and prevent an abnormal reaction. Subsequently, the hydrogen supply system 20 is turned on (step 19). When a desired output voltage is confirmed in the stack of the fuel cell body 10, power is output to the outside.

【0033】上記において、空気供給系40の稼動は水
供給系50の稼動前であっても良い。また、水素供給系
20の稼動の後に空気供給系40を稼動させても良い。
ただし、水素供給系20を稼動させる前に水供給系50
を稼動させる必要がある。空気供給系40の稼動の有無
にかかわらず燃料電池本体1には空気が存在しているの
で、電解質膜12が乾燥した状態で水素を供給すると、
異常燃焼の発生する可能性がある。つまり、この異常熱
が発生したとき、燃料電池本体1がダメージを被らない
ように、水素を供給する前に水を噴射して予め空気極1
1を濡らしておく。こうすることで、異常熱を水の蒸発
熱に換え、更には電解質膜12の湿潤を促進して、燃料
電池本体1のダメージを未然に防止する。
In the above, the operation of the air supply system 40 may be performed before the operation of the water supply system 50. Further, the air supply system 40 may be operated after the hydrogen supply system 20 is operated.
However, before operating the hydrogen supply system 20, the water supply system 50
It is necessary to operate. Since air is present in the fuel cell main body 1 regardless of whether the air supply system 40 is operating or not, if hydrogen is supplied while the electrolyte membrane 12 is dry,
Abnormal combustion may occur. In other words, when this abnormal heat is generated, water is injected before the hydrogen is supplied so that the fuel cell body 1 is not damaged so that the fuel cell body 1 is not damaged.
Keep 1 wet. By doing so, the abnormal heat is converted to the heat of evaporation of water, and further, the wetting of the electrolyte membrane 12 is promoted, thereby preventing the fuel cell body 1 from being damaged.

【0034】次に、この実施例の燃料電池装置1の停止
時の制御について、図7及び図8を参照しながら、説明
する。図7はイグニッションキーがオフとされたことを
確認するためのフローを示す。ステップ21では常にイ
グニッション信号の電圧値が閾値(5.2V)より大き
いか否かがモニタされている。なお、イグニッションス
イッチを乗員(オペレータ)がオンにすると制御装置8
0のCPUが当該入力信号を検出する。この実施例の燃
料電池装置1では、イグニッションがオンの状態でイグ
ニッション信号は常に5.2Vより上に維持されてい
る。イグニッションがオンの状態であると、ステップ2
2でイグニッションカウントが0となり定常運転が続
く。イグニッションがオフとされた場合、ステップ21
においてイグニッション信号が5.2V以下となり、ス
テップ23に進む。ステップ23ではイグニッションカ
ウントの値が1つ増大する。ステップ24において、
5.2V以下の状態のイグニッション信号が3回を超え
て検出されたとき、イグニッションがオフとされたこと
を認識し、ステップ25で停止運転処理を行う。
Next, control when the fuel cell device 1 of this embodiment is stopped will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. FIG. 7 shows a flow for confirming that the ignition key has been turned off. In step 21, it is always monitored whether or not the voltage value of the ignition signal is larger than a threshold value (5.2V). When the occupant (operator) turns on the ignition switch, the control device 8
The CPU of 0 detects the input signal. In the fuel cell device 1 of this embodiment, the ignition signal is always maintained at more than 5.2 V when the ignition is turned on. If the ignition is on, step 2
At 2 the ignition count becomes 0 and the steady operation continues. If the ignition is turned off, step 21
At, the ignition signal becomes 5.2 V or less, and the routine proceeds to step 23. In step 23, the value of the ignition count is increased by one. In step 24,
When an ignition signal of 5.2 V or less is detected more than three times, it is recognized that the ignition has been turned off, and a stop operation process is performed in step 25.

【0035】停止運転処理のフローは図8に示されてい
る。運転停止処理では、まずステップ30において、リ
レースイッチ71をオフとして燃料電池装置1を負荷で
あるモータ77から切り離す。次に、水素供給電磁弁2
4を閉じて水素の供給を停止する(ステップ31)。こ
のとき、水素排気電磁弁37を解放することが好まし
い。ステップ32では空気供給ファン42以外の補機の
運転を停止する。具体的には、水供給ポンプ54の運転
を停止する。なお、水凝縮機65は運転状態とする。ス
テップ33でリレースイッチ75を外して燃料電池装置
1とバッテリー74とを切り離す。ステップ34におい
て再度イグニッションのオン・オフ状態を確認する(図
7のフローを実行する)。イグニッションがオンのとき
はシステムを再起動させる(ステップ35)。イグニッ
ションがオフの状態を確認できればステップ36に進
む。ステップ36では空気供給ファン42の動作状態を
確認し、ファン42が停止状態であればこれを駆動させ
る(ステップ37)。通常ファン42はイグニッション
停止後も駆動状態を維持している。なお、イグニッショ
ン停止後の空気供給ファン42の駆動状態(回転数)は
イグニッション停止直後の駆動状態(回転数)を維持す
るものとする。そして、ステップ38においてステップ
36から計時を開始してファン24の駆動が10分間を
経過したらステップ39に進む。ステップ39では燃料
電池本体1の各サブスタック(この実施例ではスタック
は4つのサブスタックから構成されている)の出力電圧
をモジュール電圧センサ79で測定して、全てのサブス
タックの電圧が10V以下であれば、燃料電池本体1の
空気室Aから実質的に水分が除去され、これが実質的に
乾燥されたものと判断して空気供給ファン41の回転を
停止させる(ステップ40)。
FIG. 8 shows the flow of the stop operation processing. In the operation stop processing, first, in step 30, the relay switch 71 is turned off to disconnect the fuel cell device 1 from the motor 77 as a load. Next, the hydrogen supply solenoid valve 2
4 is closed to stop the supply of hydrogen (step 31). At this time, it is preferable to release the hydrogen exhaust solenoid valve 37. In step 32, the operation of the accessories other than the air supply fan 42 is stopped. Specifically, the operation of the water supply pump 54 is stopped. Note that the water condenser 65 is in an operating state. In step 33, the relay switch 75 is removed to disconnect the fuel cell device 1 from the battery 74. In step 34, the ignition on / off state is confirmed again (the flow of FIG. 7 is executed). When the ignition is on, the system is restarted (step 35). If it can be confirmed that the ignition is off, the process proceeds to step 36. In step 36, the operation state of the air supply fan 42 is confirmed, and if the fan 42 is stopped, it is driven (step 37). Normally, the fan 42 maintains the driving state even after the ignition stops. It is assumed that the driving state (rotation speed) of the air supply fan 42 after the stop of the ignition maintains the driving state (rotation speed) immediately after the stop of the ignition. Then, in step 38, time measurement is started from step 36, and if the drive of the fan 24 has elapsed for 10 minutes, the flow proceeds to step 39. In step 39, the output voltage of each sub-stack of the fuel cell main body 1 (in this embodiment, the stack is composed of four sub-stacks) is measured by the module voltage sensor 79, and the voltage of all the sub-stacks is 10 V or less. If so, the moisture is substantially removed from the air chamber A of the fuel cell main body 1, and it is determined that the moisture has been substantially dried, and the rotation of the air supply fan 41 is stopped (step 40).

【0036】[0036]

【発明の効果】この発明の燃料電池装置によれば、装置
停止後も所定の規則に従って送風を継続するので不要な
水分が燃料電池本体、特にその空気室から除去される。
従って、水の電気分解による水素ガスの発生を確実に防
止できる。よって、安全な燃料電池装置を提供できる。
燃料電池本体から水を確実に除去するために、送風時間
を制御のパラメータとすることにより、システム設計が
簡易になる。燃料電池本体の状態を監視して水の除去の
程度を判断するようにすれば、水素ガスの発生防止がよ
り確実なものとなる。
According to the fuel cell device of the present invention, since the air blowing is continued in accordance with a predetermined rule even after the device is stopped, unnecessary moisture is removed from the fuel cell main body, especially from the air chamber.
Therefore, generation of hydrogen gas due to electrolysis of water can be reliably prevented. Therefore, a safe fuel cell device can be provided.
The system design is simplified by using the blowing time as a control parameter in order to reliably remove water from the fuel cell body. If the state of the fuel cell body is monitored to determine the degree of water removal, the generation of hydrogen gas can be more reliably prevented.

【0037】この発明は、上記発明の実施の形態及び実
施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の
範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲
で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
The present invention is not limited to the description of the above-described embodiments and examples. Various modifications are included in the present invention without departing from the scope of the claims and within the scope of those skilled in the art.

【0038】以下、次の事項を開示する。Hereinafter, the following matters will be disclosed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】燃料電池停止後(空気供給ファン回転継続)の
スタックの電圧と時間との関係を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between stack voltage and time after stopping a fuel cell (continuation of air supply fan rotation).

【図2】この発明の一の実施例の燃料電池装置の構成を
示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a fuel cell device according to one embodiment of the present invention.

【図3】同じく燃料電池本体の基本構成を示す断面図で
ある。
FIG. 3 is a sectional view showing a basic configuration of the fuel cell body.

【図4】同じく燃料電池装置の制御系を示す模式図であ
る。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a control system of the fuel cell device.

【図5】同じく燃料電池装置の動作を示すメインフロー
である。
FIG. 5 is a main flow showing the operation of the fuel cell device.

【図6】同じく燃料電池装置の起動時の制御を示すフロ
ーチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing control when the fuel cell device is started.

【図7】同じく停止時の制御を示すフローチャートであ
る。
FIG. 7 is a flowchart showing control at the time of stop.

【図8】同じく停止時の制御を示すフローチャートであ
る。
FIG. 8 is a flowchart showing control at the time of stop.

【符号の説明】 1 燃料電池装置 10 燃料電池本体 11 空気極 12 電解質膜 13 燃料極 20 水素供給系 35 水素排出系 40 空気供給系 50 水供給系 70 出力系[Description of Signs] 1 Fuel cell device 10 Fuel cell main body 11 Air electrode 12 Electrolyte membrane 13 Fuel electrode 20 Hydrogen supply system 35 Hydrogen exhaust system 40 Air supply system 50 Water supply system 70 Output system

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神谷 斉 東京都千代田区外神田2丁目19番12号 株 式会社エクォス・リサーチ内 (72)発明者 河本 清 東京都千代田区外神田2丁目19番12号 株 式会社エクォス・リサーチ内 (72)発明者 石田 真吾 東京都千代田区外神田2丁目19番12号 株 式会社エクォス・リサーチ内 Fターム(参考) 5H026 AA06 CC03 5H027 AA06 KK31 KK46 KK54 MM03 MM04  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Hitoshi Kamiya 2-19-12 Sotokanda, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Equos Research Co., Ltd. (72) Inventor Kiyoshi Kawamoto 2-19 Sotokanda, Chiyoda-ku, Tokyo No. 12 Inside Equos Research Co., Ltd. (72) Inventor Shingo Ishida 2-19-12 Sotokanda, Chiyoda-ku, Tokyo F-term inside Equos Research Co., Ltd. 5H026 AA06 CC03 5H027 AA06 KK31 KK46 KK54 MM03 MM04

Claims (23)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電解質と該電解質を挟持するように配置
された燃料極及び酸化極を備えた燃料電池本体と、 前記燃料電池本体の酸化ガス室に酸化ガスを供給する酸
化ガス供給装置と、 前記燃料電池本体の燃料ガス室に燃料ガスを供給する燃
料ガス供給装置と、 前記酸化ガス室に水を液体の状態で供給する水供給装置
と、を備えてなる燃料電池装置であって、該燃料電池装
置の停止時に、前記水供給装置が停止された後、前記酸
化ガス供給装置が停止される、ことを特徴とする燃料電
池装置。
A fuel cell body including an electrolyte and a fuel electrode and an oxidation electrode disposed so as to sandwich the electrolyte; an oxidizing gas supply device configured to supply an oxidizing gas to an oxidizing gas chamber of the fuel cell body; A fuel cell device comprising: a fuel gas supply device that supplies a fuel gas to a fuel gas chamber of the fuel cell main body; and a water supply device that supplies water to the oxidizing gas chamber in a liquid state. The fuel cell device according to claim 1, wherein when the fuel cell device is stopped, the oxidizing gas supply device is stopped after the water supply device is stopped.
【請求項2】 前記燃料電池装置の停止時において、前
記燃料ガス供給装置の停止後に前記水供給装置が停止さ
れる、ことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池装
置。
2. The fuel cell device according to claim 1, wherein, when the fuel cell device is stopped, the water supply device is stopped after the fuel gas supply device is stopped.
【請求項3】 前記燃料電池本体の空気室内から水分が
実質的に除去された後に前記酸化ガス供給装置は停止さ
れる、ことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池装
置。
3. The fuel cell device according to claim 1, wherein the oxidizing gas supply device is stopped after moisture is substantially removed from an air chamber of the fuel cell body.
【請求項4】 前記水供給装置の停止後に、前記酸化ガ
ス供給装置は5分間以上駆動しその後に停止する、こと
を特徴とする請求項1又は2に記載の燃料電池装置。
4. The fuel cell device according to claim 1, wherein, after the water supply device is stopped, the oxidizing gas supply device is driven for 5 minutes or more and then stopped.
【請求項5】 前記水供給装置の停止後に、前記酸化ガ
ス供給装置は10分間以上駆動しその後に停止する、こ
とを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料電池装置。
5. The fuel cell device according to claim 1, wherein, after the water supply device is stopped, the oxidizing gas supply device is driven for 10 minutes or more and then stopped.
【請求項6】 前記燃料電池本体の状態を検出する検出
手段が更に備えられ、前記燃料ガス供給装置及び水供給
装置の停止後に前記検出手段の検出結果に基づいて前記
酸化ガス供給手段が停止される、ことを特徴とする請求
項1に記載の燃料電池装置。
6. A detecting means for detecting a state of the fuel cell main body, wherein the oxidizing gas supplying means is stopped based on a detection result of the detecting means after the fuel gas supply device and the water supply device are stopped. The fuel cell device according to claim 1, wherein:
【請求項7】 前記検出手段は前記燃料電池本体の電圧
を検出し、検出された電圧が所定の値以下になったとき
前記酸化ガス供給手段が停止される、ことを特徴とする
請求項6に記載の燃料電池装置。
7. The fuel cell system according to claim 6, wherein the detecting means detects a voltage of the fuel cell main body, and the oxidizing gas supply means is stopped when the detected voltage becomes equal to or less than a predetermined value. 3. The fuel cell device according to item 1.
【請求項8】 前記検出手段は前記燃料電池本体の温度
を直接的に又は間接的に検出し、検出された温度が所定
の値以下になったとき前記酸化ガス供給手段が停止され
る、ことを特徴とする請求項6に記載の燃料電池装置。
8. The detecting means directly or indirectly detects the temperature of the fuel cell main body, and when the detected temperature falls below a predetermined value, the oxidizing gas supply means is stopped. The fuel cell device according to claim 6, wherein:
【請求項9】 前記検出手段は前記燃料電池本体から排
出される排気ガス中に含まれる所定の成分を検出し、該
所定の成分が所定の値以下になったとき前記酸化ガス供
給手段が停止される、ことを特徴とする請求項6に記載
の燃料電池装置。
9. The detecting means detects a predetermined component contained in the exhaust gas discharged from the fuel cell main body, and when the predetermined component falls below a predetermined value, the oxidizing gas supply means stops. The fuel cell device according to claim 6, wherein:
【請求項10】 前記所定の成分は水素又は水蒸気であ
る、ことを特徴とする請求項9に記載の燃料電池装置。
10. The fuel cell device according to claim 9, wherein the predetermined component is hydrogen or water vapor.
【請求項11】 電解質と該電解質を挟持するように配
置された燃料極及び酸化極を備えた燃料電池本体と、 前記燃料電池本体の酸化ガス室に酸化ガスを供給する酸
化ガス供給装置と、 前記燃料電池本体の燃料室に燃料ガスを供給する燃料ガ
ス供給装置と、 前記酸化ガス室に水を液体の状態で供給する水供給装置
と、を備えてなる燃料電池装置を停止する方法であっ
て、前記水の供給を停止した後、酸化ガスの供給を停止
する、ことを特徴とする燃料電池装置の停止方法。
11. A fuel cell main body including an electrolyte, a fuel electrode and an oxidation electrode disposed so as to sandwich the electrolyte, an oxidizing gas supply device for supplying an oxidizing gas to an oxidizing gas chamber of the fuel cell main body, A method for stopping a fuel cell device comprising: a fuel gas supply device that supplies a fuel gas to a fuel chamber of the fuel cell body; and a water supply device that supplies water to the oxidizing gas chamber in a liquid state. Stopping the supply of the water and then stopping the supply of the oxidizing gas.
【請求項12】 前記燃料電池装置の停止時において、
前記燃料ガス供給装置の停止後に前記水供給装置が停止
される、ことを特徴とする請求項11に記載の停止方
法。
12. When the fuel cell device is stopped,
The method according to claim 11, wherein the water supply device is stopped after the fuel gas supply device is stopped.
【請求項13】 前記燃料電池本体の空気室内から水分
が実質的に除去された後に前記酸化ガス供給装置は停止
される、ことを特徴とする請求項11に記載の停止方
法。
13. The method according to claim 11, wherein the oxidizing gas supply device is stopped after moisture is substantially removed from an air chamber of the fuel cell body.
【請求項14】 前記水供給装置の停止後に、前記酸化
ガス供給装置は5分間以上駆動しその後に停止する、こ
とを特徴とする請求項11又は12に記載の停止方法。
14. The stopping method according to claim 11, wherein the oxidizing gas supply device is driven for 5 minutes or more after the water supply device is stopped, and then stopped.
【請求項15】 前記水供給装置の停止後に、前記酸化
ガス供給装置は10分間以上駆動しその後に停止する、
ことを特徴とする請求項11又は12に記載の停止方
法。
15. After the water supply device is stopped, the oxidizing gas supply device is driven for 10 minutes or more and then stopped.
The stopping method according to claim 11, wherein:
【請求項16】 前記燃料電池本体の状態を検出する検
出手段が更に備えられ、前記燃料ガス供給装置及び水供
給装置の停止後に前記検出手段の検出結果に基づいて前
記酸化ガス供給手段が停止される、ことを特徴とする請
求項11に記載の停止方法。
16. A detecting means for detecting a state of the fuel cell main body, wherein the oxidizing gas supplying means is stopped based on a detection result of the detecting means after the fuel gas supply device and the water supply device are stopped. The stopping method according to claim 11, wherein
【請求項17】 前記検出手段は前記燃料電池本体の電
圧を検出し、検出された電圧が所定の値以下になったと
き前記酸化ガス供給手段が停止される、ことを特徴とす
る請求項16に記載の停止方法。
17. The fuel cell system according to claim 16, wherein the detecting means detects a voltage of the fuel cell main body, and the oxidizing gas supply means is stopped when the detected voltage becomes a predetermined value or less. Stop method described in.
【請求項18】 前記検出手段は前記燃料電池本体の温
度を直接的に又は間接的に検出し、検出された温度が所
定の値以下になったとき前記酸化ガス供給手段が停止さ
れる、ことを特徴とする請求項16に記載の停止方法。
18. The fuel cell system according to claim 18, wherein the detecting means directly or indirectly detects the temperature of the fuel cell main body, and the oxidizing gas supply means is stopped when the detected temperature falls below a predetermined value. 17. The stopping method according to claim 16, wherein:
【請求項19】 前記検出手段は前記燃料電池本体から
排出される排気ガス中に含まれる所定の成分を検出し、
該所定の成分が所定の値以下になったとき前記酸化ガス
供給手段が停止される、ことを特徴とする請求項16に
記載の停止方法。
19. The detecting means detects a predetermined component contained in exhaust gas discharged from the fuel cell main body,
17. The stopping method according to claim 16, wherein the oxidizing gas supply unit is stopped when the predetermined component falls below a predetermined value.
【請求項20】 前記所定の成分は水素又は水蒸気であ
る、ことを特徴とする請求項19に記載の停止方法。
20. The method according to claim 19, wherein the predetermined component is hydrogen or steam.
【請求項21】 電解質と該電解質を挟持するように配
置された燃料極及び空気極を備えた燃料電池本体と、 前記燃料電池本体の空気室に空気を供給する手段と、 前記燃料電池本体の燃料室に水素を供給する手段と、 前記燃料電池本体の空気極へ水を液体の状態で直接噴霧
する手段と、 前記燃料電池装置の停止後、前記燃料電池本体の空気室
を強制的に乾燥させる手段と、を備えてなる燃料電池装
置。
21. A fuel cell main body including an electrolyte, a fuel electrode and an air electrode arranged to sandwich the electrolyte, means for supplying air to an air chamber of the fuel cell main body, Means for supplying hydrogen to the fuel chamber; means for directly spraying water in a liquid state to the air electrode of the fuel cell main body; and forcibly drying the air chamber of the fuel cell main body after stopping the fuel cell device. Means for causing a fuel cell device.
【請求項22】 電解質と該電解質を挟持するように配
置された燃料極及び空気極を備えた燃料電池本体と、 前記燃料電池本体の空気室に空気を供給する手段と、 前記燃料電池本体の燃料室に水素を供給する手段と、 前記燃料電池本体の空気極へ水を供給する手段と、 前記燃料電池装置の停止後、前記燃料電池本体を強制的
に乾燥させる手段と、を備えてなる燃料電池装置。
22. A fuel cell main body including an electrolyte, a fuel electrode and an air electrode disposed so as to sandwich the electrolyte, means for supplying air to an air chamber of the fuel cell main body, Means for supplying hydrogen to the fuel chamber; means for supplying water to the air electrode of the fuel cell body; and means for forcibly drying the fuel cell body after the fuel cell device is stopped. Fuel cell device.
【請求項23】燃料電池本体の空気室へ水を液体の状態
で直接噴霧する燃料電池装置の運転制御方法であって、
該燃料電池装置を停止させた後、所定のタイミングで前
記空気室へ空気を流通させる、ことを特徴とする燃料電
池装置の運転制御方法。
23. A method for controlling operation of a fuel cell device, wherein water is directly sprayed into an air chamber of a fuel cell body in a liquid state,
An operation control method for a fuel cell device, comprising: circulating air to the air chamber at a predetermined timing after stopping the fuel cell device.
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