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JP2008103278A - Fuel cell system - Google Patents

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JP2008103278A
JP2008103278A JP2006286818A JP2006286818A JP2008103278A JP 2008103278 A JP2008103278 A JP 2008103278A JP 2006286818 A JP2006286818 A JP 2006286818A JP 2006286818 A JP2006286818 A JP 2006286818A JP 2008103278 A JP2008103278 A JP 2008103278A
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JP
Japan
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fuel cell
unit
cumulative
reformer
cumulative operation
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006286818A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigenori Onuma
重徳 尾沼
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.)
Toyota Motor Corp
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

【課題】燃料電池の経時的な変化に対処するのに有利な燃料電池システムを提供する。
【解決手段】燃料電池システムは、燃料電池と、燃料電池の累積運転回数を求める累積運転回数決定手段と、累積運転回数決定手段で求められた燃料電池の累積運転回数に基づいて、燃料電池の発電制御を行う制御部500とを備えている。制御部500は、燃料電池の累積運転回数に基づいて、燃料電池の発電制御を行うため、燃料電池の経時変化に対応することができる。
【選択図】図1
An object of the present invention is to provide a fuel cell system that is advantageous in dealing with changes in the fuel cell over time.
A fuel cell system includes: a fuel cell; a cumulative operation number determining unit for determining a cumulative operation number of the fuel cell; and a fuel cell based on the cumulative operation number of the fuel cell determined by the cumulative operation number determining unit. And a control unit 500 that performs power generation control. Since the control unit 500 performs power generation control of the fuel cell based on the cumulative number of fuel cell operations, the control unit 500 can cope with changes in the fuel cell over time.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は燃料電池を搭載する燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system equipped with a fuel cell.

燃料電池システムでは、運転に伴い経時的な触媒活性の低下により改質率が低下していく。そこで、改質器における改質率がほぼ一定となるように、改質器の設定温度と燃料電池発電装置の累積運転時間との予め定めた相関に基づいて、改質器の設定温度を補正する燃料電池システムの運転方法が開示されている。
特開2001−126748号公報
In a fuel cell system, the reforming rate decreases due to a decrease in catalyst activity over time as the fuel cell system is operated. Therefore, the reformer set temperature is corrected based on a predetermined correlation between the reformer set temperature and the cumulative operation time of the fuel cell power generator so that the reforming rate in the reformer is substantially constant. A method for operating a fuel cell system is disclosed.
JP 2001-126748 A

上記した燃料電池システムの運転に伴い低下する経時的な触媒活性等の低下に対処することができる。しかしながら、燃料電池の経時的な変化に充分に対処するには必ずしも充分ではない。   It is possible to cope with a decrease in catalyst activity and the like over time, which decreases with the operation of the fuel cell system described above. However, it is not always sufficient to sufficiently cope with changes in the fuel cell over time.

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、燃料電池の経時的な変化に対処するのに有利な燃料電池システムを提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system that is advantageous for coping with changes over time of the fuel cell.

様相1に係る燃料電池システムは、(a)燃料電池と、(b)燃料電池の累積運転回数を求める累積運転回数決定手段と、(c)累積運転回数決定手段で求められた燃料電池の累積運転回数に基づいて、燃料電池の発電制御を行う制御部とを具備することを特徴とする。累積運転回数決定手段は燃料電池の累積運転回数を求める。燃料電池の累積運転回数は燃料電池の構成要素の経時変化に対応する。制御部は、燃料電池の累積運転回数に基づいて、燃料電池の発電制御を行うため、燃料電池の経時変化に対応することができる。   A fuel cell system according to aspect 1 includes: (a) a fuel cell; (b) cumulative operation number determination means for determining the cumulative operation number of the fuel cell; and (c) fuel cell accumulation determined by the cumulative operation number determination means. And a control unit that performs power generation control of the fuel cell based on the number of operations. The cumulative operation number determination means obtains the cumulative operation number of the fuel cell. The cumulative number of operation times of the fuel cell corresponds to changes with time in the constituent elements of the fuel cell. Since the control unit performs power generation control of the fuel cell based on the cumulative number of operation times of the fuel cell, the control unit can cope with the change with time of the fuel cell.

様相2に係る燃料電池システムは、(a)燃料電池と、(b)燃料電池の累積運転回数を求める累積運転回数決定手段と、(c)燃料電池の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段と、(d)累積運転回数決定手段で求められた燃料電池の累積運転回数と、累積運転時間決定手段で求められた燃料電池の累積運転時間とに基づいて、燃料電池の発電制御を行う制御部とを具備することを特徴とする。累積運転回数決定手段は燃料電池の累積運転回数を求める。累積運転時間決定手段は燃料電池の累積運転時間を求める。燃料電池の累積運転回数および累積運転時間は、燃料電池の構成要素の経時変化に対応する。制御部は、燃料電池の累積運転回数および燃料電池の累積運転時間の双方に基づいて、燃料電池の発電制御を行うため、燃料電池の経時変化に対応することができる。   A fuel cell system according to aspect 2 includes: (a) a fuel cell; (b) a cumulative operation number determination unit that determines the cumulative operation number of the fuel cell; and (c) a cumulative operation time determination unit that calculates the cumulative operation time of the fuel cell. And (d) control for performing power generation control of the fuel cell based on the cumulative operation number of the fuel cell determined by the cumulative operation number determination unit and the cumulative operation time of the fuel cell determined by the cumulative operation time determination unit It comprises the part. The cumulative operation number determination means obtains the cumulative operation number of the fuel cell. The accumulated operation time determining means obtains the accumulated operation time of the fuel cell. The cumulative number of operation times and the cumulative operation time of the fuel cell correspond to changes with time in the constituent elements of the fuel cell. Since the control unit performs power generation control of the fuel cell based on both the cumulative number of fuel cell operations and the cumulative operation time of the fuel cell, it can cope with changes in the fuel cell over time.

本発明によれば、経時的な変化に対処するのに有利な燃料電池システムを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fuel cell system advantageous to cope with a change with time can be provided.

燃料電池は、シート型のセルを厚み方向に積層したタイプでも、チューブ型の複数のセルを搭載するタイプでも良い。累積運転回数決定手段は燃料電池の累積運転回数(燃料電池の起動回数に相当)を求める。様相1によれば、制御部は、累積運転回数決定手段で求められた燃料電池の累積運転回数に基づいて、燃料電池の発電制御を行う。様相2によれば、累積運転回数決定手段で求められた燃料電池の累積運転回数と、累積運転時間決定手段で求められた燃料電池の累積運転時間との双方に基づいて、制御部は、燃料電池の発電制御を行う。   The fuel cell may be a type in which sheet-type cells are stacked in the thickness direction or a type in which a plurality of tube-type cells are mounted. The cumulative operation number determination means obtains the cumulative number of fuel cell operations (corresponding to the number of fuel cell activations). According to aspect 1, the control unit performs power generation control of the fuel cell based on the cumulative operation frequency of the fuel cell obtained by the cumulative operation frequency determining means. According to aspect 2, based on both the cumulative operation number of the fuel cell determined by the cumulative operation number determination means and the cumulative operation time of the fuel cell determined by the cumulative operation time determination means, the control unit Performs battery power generation control.

本明細書では、発電制御としては、燃料電池に供給されるアノードガスとなる改質用燃料の単位時間あたりの流量、アノードガスおよびカソードガスのうちの少なくとも一つの単位時間あたりの流量、燃料電池に供給されるアノードガスおよび/またはカソードガスの圧力、燃料電池の電流制御、燃料電池の電圧制御、燃料電池の電力制御、改質用燃料の単位時間あたりの供給量の制御等が例示される。この場合、制御部は、燃料電池のアノード極に供給されるアノードガスとなる改質用燃料の単位時間あたりの流量、アノードガス、カソードガスのうちの少なくとも一つの単位時間あたりの供給量について、基準供給量と補正供給量との和に基づいて、または、基準供給量と補正係数との積に基づいて制御する形態が例示される。   In the present specification, as the power generation control, the flow rate per unit time of the reforming fuel to be the anode gas supplied to the fuel cell, the flow rate per unit time of the anode gas and the cathode gas, the fuel cell Examples include pressure of anode gas and / or cathode gas supplied to fuel, current control of fuel cell, voltage control of fuel cell, power control of fuel cell, control of supply amount of reforming fuel per unit time, etc. . In this case, the control unit, regarding the flow rate per unit time of the reforming fuel to be the anode gas supplied to the anode electrode of the fuel cell, the supply amount per unit time of the anode gas, the cathode gas, Examples of the control are based on the sum of the reference supply amount and the correction supply amount, or based on the product of the reference supply amount and the correction coefficient.

また制御部は、燃料電池で発電される電流値について、基準電流値と補正電流値との和、または、基準電流値と補正係数との積に基づいて制御する形態が例示される。アノードガスとしては、水素ガス、水素含有ガスが例示される。カソードガスとしては、酸素ガス、酸素含有ガス、空気が例示される。   Further, the control unit may control the current value generated by the fuel cell based on the sum of the reference current value and the correction current value or the product of the reference current value and the correction coefficient. Examples of the anode gas include hydrogen gas and hydrogen-containing gas. Examples of the cathode gas include oxygen gas, oxygen-containing gas, and air.

本発明によれば、改質用燃料から改質ガスを生成する改質装置が設けられており、制御部は、燃料電池の発電制御および改質装置の制御を行う形態が例示される。改質装置は、改質用燃料から改質ガスを生成する改質部と、改質部を加熱する加熱部と、改質ガスに含まれる一酸化炭素を酸化して低減させるCO除去部と、CO除去部に酸素成分を供給する酸素供給部とを備えている形態が例示される。この場合、燃料電池の累積運転回数および/または燃料電池の累積運転時間に基づいて、制御部が行う改質装置の制御は、CO除去部に供給される単位時間あたりの酸素成分の供給量を制御する。具体的には、燃料電池の累積運転回数およびまたは累積運転時間が増加すれば、CO除去部の触媒が劣化していると推定されるため、CO除去部に供給される単位時間あたりの酸素成分の供給量を増加させる形態が好ましい。   According to the present invention, a reformer that generates reformed gas from the reforming fuel is provided, and the control unit is exemplified to perform power generation control of the fuel cell and control of the reformer. The reformer includes a reforming unit that generates reformed gas from the reforming fuel, a heating unit that heats the reforming unit, and a CO removal unit that oxidizes and reduces carbon monoxide contained in the reformed gas. An example is provided that includes an oxygen supply unit that supplies an oxygen component to the CO removal unit. In this case, the control of the reformer performed by the control unit based on the cumulative number of fuel cell operations and / or the cumulative operation time of the fuel cell determines the supply amount of oxygen component per unit time supplied to the CO removal unit. Control. Specifically, if the cumulative number of operations and / or the cumulative operation time of the fuel cell increase, it is estimated that the catalyst of the CO removal unit has deteriorated, so the oxygen component per unit time supplied to the CO removal unit The form which increases the supply amount of is preferable.

制御部が行う改質装置の制御は、CO除去部に担持されている触媒を再生させる触媒再生処理である形態が例示される。この場合、触媒再生処理の時間、温度が挙げられる。具体的には、燃料電池の累積運転回数およびまたは累積運転時間が増加すれば、触媒再生処理の時間を長くすること、再生温度を高くする形態が例示される。   The control of the reformer performed by the control unit is exemplified by a catalyst regeneration process for regenerating the catalyst carried on the CO removal unit. In this case, the catalyst regeneration treatment time and temperature can be mentioned. Specifically, a mode in which the catalyst regeneration process time is increased and the regeneration temperature is increased as the cumulative number of fuel cells and / or the cumulative operation time increases.

本発明によれば、改質装置の累積運転回数を求める改質装置累積運転回数決定手段が設けられており、制御部は、改質装置累積運転回数決定手段で求められた改質装置の累積運転回数に基づいて、燃料電池の発電制御および/または改質装置の制御を行う形態が例示される。   According to the present invention, the reformer cumulative operation number determining means for determining the cumulative operation frequency of the reformer is provided, and the control unit accumulates the reformer determined by the reformer cumulative operation number determination means. A mode of performing power generation control of the fuel cell and / or control of the reformer based on the number of operations is exemplified.

本発明によれば、改質装置の累積運転時間を求める改質装置累積運転時間決定手段が設けられており、制御部は、改質装置累積運転回数決定手段で求められた改質装置の累積運転回数と、改質装置累積運転時間決定手段で求められた改質装置の累積運転時間とに基づいて、燃料電池の発電制御および/または改質装置の制御を行う形態が例示される。   According to the present invention, the reformer accumulated operation time determining means for determining the accumulated operation time of the reformer is provided, and the control unit accumulates the reformer determined by the reformer accumulated operation frequency determination means. A mode of performing power generation control of the fuel cell and / or control of the reformer based on the number of operations and the cumulative operation time of the reformer determined by the reformer cumulative operation time determination unit is exemplified.

この場合、改質装置の累積運転回数および/または改質装置の累積運転時間に基づいて、制御部が行う改質装置の制御は、CO除去部に供給される単位時間あたりの酸素成分の供給量を制御する形態が例示される。具体的には、改質装置の累積運転回数および/または改質装置の累積運転時間が増加すれば、CO除去部の触媒が劣化していると推定されるため、CO除去部に供給される単位時間あたりの酸素成分の供給量を増加させる形態が好ましい。   In this case, the control of the reformer performed by the control unit based on the cumulative number of operation of the reformer and / or the cumulative operation time of the reformer is the supply of oxygen components per unit time supplied to the CO removal unit. The form which controls quantity is illustrated. Specifically, if the cumulative number of operation times of the reformer and / or the cumulative operation time of the reformer increases, it is estimated that the catalyst of the CO removal unit has deteriorated, and is supplied to the CO removal unit. A form in which the supply amount of the oxygen component per unit time is increased is preferable.

(実施例の全体説明)
以下、本発明の実施例1について図1〜図8を参照して具体的に説明する。本実施例に係る改質装置は燃料電池システムに適用したものである。図1に示すように、燃料電池1は、プロトン伝導性をもつ固体高分子膜10をアノード極11(燃料極)とカソード極12(酸化剤極)とで厚み方向に挟持する膜電極接合体13を複数組み付けて形成されている。固体高分子膜10の材質としては、炭化フッ素系樹脂(例えばパーフルオロスルホン酸樹脂)または炭化水素系樹脂が例示される。燃料電池1としては、シート状の膜電極接合体13を厚み方向に複数積層する方式でも良いし、チューブ状の膜電極接合体13を複数配置する方式でも良い。
(Overall description of examples)
Embodiment 1 of the present invention will be specifically described below with reference to FIGS. The reformer according to the present embodiment is applied to a fuel cell system. As shown in FIG. 1, a fuel cell 1 includes a membrane electrode assembly in which a solid polymer membrane 10 having proton conductivity is sandwiched between an anode 11 (fuel electrode) and a cathode 12 (oxidant electrode) in the thickness direction. 13 is formed by assembling a plurality. Examples of the material of the solid polymer film 10 include a fluorocarbon resin (for example, perfluorosulfonic acid resin) or a hydrocarbon resin. The fuel cell 1 may be a system in which a plurality of sheet-like membrane electrode assemblies 13 are stacked in the thickness direction, or a system in which a plurality of tube-shaped membrane electrode assemblies 13 are arranged.

図1に示すように、改質装置2は、燃焼バーナで形成された燃焼部30と、燃焼部30により加熱される改質部34と、燃焼部30に対面する筒状の燃焼通路32と、燃焼通路32に連通する燃焼通路33と、燃焼通路33に連通する筒状の燃焼通路35と、原料水を蒸発させる筒状の蒸発部36と、筒状のCO酸化除去部37(CO除去部)とを備えている。   As shown in FIG. 1, the reformer 2 includes a combustion section 30 formed of a combustion burner, a reforming section 34 heated by the combustion section 30, and a cylindrical combustion passage 32 facing the combustion section 30. The combustion passage 33 that communicates with the combustion passage 32, the cylindrical combustion passage 35 that communicates with the combustion passage 33, the cylindrical evaporation portion 36 that evaporates the raw material water, and the cylindrical CO oxidation removal portion 37 (CO removal) Part).

図1および図2に示すように、改質部34は燃焼通路32と燃焼通路33との間に配置されており、内通路34iと外通路34pと折返部34mとをもつ。改質部34の回りを包囲するように、筒状の燃焼通路33が配置されている。燃焼通路35は、燃焼通路33から折り返した筒状通路である。筒状の燃焼通路33,35の間には、筒状の断熱部31が配置されている。更に燃焼通路35の回りを包囲するように、筒状の蒸発部36が配置されている。燃焼通路35は蒸発部36の内周側に配置されている。蒸発部36は、燃焼通路35を通過する燃焼ガスにより加熱される。蒸発部36の回りを包囲するように、CO酸化除去部37が配置されている。従って、蒸発部36とCO酸化除去部37とは互いに熱交換される。   As shown in FIGS. 1 and 2, the reforming section 34 is disposed between the combustion passage 32 and the combustion passage 33, and has an inner passage 34i, an outer passage 34p, and a turn-up portion 34m. A cylindrical combustion passage 33 is arranged so as to surround the reforming section 34. The combustion passage 35 is a cylindrical passage that is folded back from the combustion passage 33. A cylindrical heat insulating portion 31 is disposed between the cylindrical combustion passages 33 and 35. Further, a cylindrical evaporator 36 is arranged so as to surround the combustion passage 35. The combustion passage 35 is disposed on the inner peripheral side of the evaporator 36. The evaporator 36 is heated by the combustion gas that passes through the combustion passage 35. A CO oxidation removing unit 37 is arranged so as to surround the evaporation unit 36. Therefore, the evaporation unit 36 and the CO oxidation removal unit 37 are mutually heat-exchanged.

改質装置2の定常運転時には、蒸発部36の温度よりもCO酸化除去部37の温度が高いため、CO酸化除去部37は蒸発部36に熱を与える。なお、起動運転時においてCO酸化除去部37の温度が約100℃に達するまでと、停止操作時に蒸発部36の蒸発部36の水分が全て蒸気化した後には、蒸発部36からCO酸化除去部37に熱が与えられる。CO酸化除去部37の外周には、保温用の筒状の断熱層39が配置されている。   During the steady operation of the reformer 2, the CO oxidation removing unit 37 is higher in temperature than the evaporation unit 36, so the CO oxidation removing unit 37 applies heat to the evaporation unit 36. Note that until the temperature of the CO oxidation removal unit 37 reaches about 100 ° C. during the start-up operation and after all the water in the evaporation unit 36 of the evaporation unit 36 is vaporized during the stop operation, the CO oxidation removal unit is removed from the evaporation unit 36. 37 is heated. On the outer periphery of the CO oxidation removing portion 37, a heat insulating cylindrical heat insulating layer 39 is disposed.

改質部34は、改質反応を促進させる改質触媒34eを担持するセラミックス担体を有する。改質触媒34eの活性温度域は一般的には500〜800℃であるが、これに限定されるものではない。改質部34の温度がこれの活性温度域から大きく外れると、改質部34の改質反応が損なわれるおそれがある。改質部34は下記の式(1)に基づいて、改質用燃料と水蒸気とに基づいて水蒸気改質を行い、水素を主要成分とする改質ガスを生成する。改質ガスは一酸化炭素を含む。改質部34では式(2)に基づく反応も発生している。   The reforming unit 34 includes a ceramic carrier that supports a reforming catalyst 34e that promotes a reforming reaction. The active temperature range of the reforming catalyst 34e is generally 500 to 800 ° C., but is not limited thereto. If the temperature of the reforming unit 34 deviates greatly from the activation temperature range, the reforming reaction of the reforming unit 34 may be impaired. The reforming unit 34 performs steam reforming based on the reforming fuel and steam based on the following formula (1) to generate reformed gas containing hydrogen as a main component. The reformed gas contains carbon monoxide. In the reforming part 34, the reaction based on the formula (2) also occurs.

更に、図1に示すように、改質装置2は、改質部34の下方に配置された熱交換部4と、熱交換部4の下方に配置されたCOシフト部5と、COシフト部5と熱交換部4との間に配置された暖機部47とを備えている。ここで、蒸発部36の下流に熱交換部4が設けられ、熱交換部4の下流にCOシフト部5が設けられている。   Further, as shown in FIG. 1, the reformer 2 includes a heat exchange unit 4 disposed below the reforming unit 34, a CO shift unit 5 disposed below the heat exchange unit 4, and a CO shift unit. 5 and a warm-up unit 47 disposed between the heat exchange unit 4. Here, the heat exchange unit 4 is provided downstream of the evaporation unit 36, and the CO shift unit 5 is provided downstream of the heat exchange unit 4.

COシフト部5は、下記の式(2)に基づいて、水蒸気を利用するシフト反応を促進させ、改質ガスに含まれているCOを低減させる。COシフト部5はシフト触媒5e(例えば銅−亜鉛系触媒)を担持するセラミックス担体を有する。シフト触媒5eの活性温度域は一般的には200〜300℃であるが、これに限定されるものではない。COシフト部5の温度がこれの活性温度域から大きく外れると、COシフト部5のシフト反応が損なわれ、一酸化炭素が充分に浄化されないおそれがある。COシフト部5で浄化された改質ガスに含まれているCOの濃度は、改質用燃料にもよるが、一般的にはモル比で0.2〜1%であるが、これに限られるものではない。COシフト部5は通路5iと通路5vと折返部5mとをもつ。COシフト部5の出口5pと酸化用空気配管75とは、第2合流域M2を介して浄化配管400により接続されている。   The CO shift unit 5 promotes a shift reaction using steam based on the following equation (2), and reduces CO contained in the reformed gas. The CO shift unit 5 includes a ceramic carrier that supports a shift catalyst 5e (for example, a copper-zinc catalyst). The active temperature range of the shift catalyst 5e is generally 200 to 300 ° C., but is not limited thereto. If the temperature of the CO shift unit 5 greatly deviates from the activation temperature range, the shift reaction of the CO shift unit 5 may be impaired, and carbon monoxide may not be sufficiently purified. The concentration of CO contained in the reformed gas purified by the CO shift unit 5 is generally 0.2 to 1% in terms of molar ratio, although it depends on the reforming fuel. It is not something that can be done. The CO shift unit 5 has a passage 5i, a passage 5v, and a turning portion 5m. The outlet 5p of the CO shift unit 5 and the oxidation air pipe 75 are connected by a purification pipe 400 via the second junction area M2.

図1に示すように、CO酸化除去部37は、COシフト部5の下流に配置されており、COシフト部5を通過した改質ガスに含まれているCOを二酸化炭素に下記の式(3)に基づいて、酸化させて低減させる酸化反応を促進させるものである。CO酸化除去部37は、選択酸化触媒37e(例えばルテニウム系)を担持するセラミックス担体を有する。選択酸化触媒37eの活性温度域は一般的には100〜200℃である。但しこれに限られるものではない。CO酸化除去部37の温度がこれの活性温度域から大きく外れると、CO酸化除去部37における酸化反応が損なわれるおそれがある。CO酸化除去部37で浄化された改質ガスに含まれているCOの濃度はモル比で一般的には10ppm以下である。但しこれに限られるものではない。
式(1)…CH+HO→3H+CO
式(2)…CO+HO→H+CO
式(3)…CO+1/2O→CO
As shown in FIG. 1, the CO oxidation removal unit 37 is disposed downstream of the CO shift unit 5, and CO contained in the reformed gas that has passed through the CO shift unit 5 is converted into carbon dioxide as the following formula ( Based on 3), the oxidation reaction to be reduced by oxidation is promoted. The CO oxidation removing unit 37 includes a ceramic carrier that supports a selective oxidation catalyst 37e (for example, ruthenium-based). The active temperature range of the selective oxidation catalyst 37e is generally 100 to 200 ° C. However, it is not limited to this. If the temperature of the CO oxidation removing unit 37 is greatly deviated from the activation temperature range, the oxidation reaction in the CO oxidation removing unit 37 may be impaired. The concentration of CO contained in the reformed gas purified by the CO oxidation removing unit 37 is generally 10 ppm or less in terms of molar ratio. However, it is not limited to this.
Formula (1) ... CH 4 + H 2 O → 3H 2 + CO
Formula (2) ... CO + H 2 O → H 2 + CO 2
Formula (3) ... CO + 1 / 2O 2 → CO 2

本実施例によれば、COシフト部5はCO酸化除去部37の上流に配置されているため、式(2)→式(3)の順に実行される。   According to the present embodiment, since the CO shift unit 5 is arranged upstream of the CO oxidation removal unit 37, it is executed in the order of Expression (2) → Expression (3).

次に配管系について説明する。図1に示すように、燃料供給源61に弁25aを介して繋がる燃料配管62が設けられている。燃料供給源61の燃料としては気体燃料でも、液体燃料でも、粉化燃料でも良い。具体的には、炭化水素系燃料、アルコール系燃料が例示される。例えば都市ガス、LPG、灯油、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル、バイオガスが例示される。燃料配管62は、弁25a,ポンプ27aを介して改質部34の燃焼部30に繋がる燃焼用燃料配管62と、熱交換部4の入口4iにポンプ27b、脱硫器62xおよび弁25bを介して繋がる改質用燃料配管62(改質用燃料供給部)とをもつ。空気供給源71に繋がる空気配管72(酸素供給部)が設けられている。空気配管72は、ポンプ27cを介して改質部34の燃焼部30に繋がる燃焼用空気配管73と、ポンプ27dおよび弁25dを介してCO酸化除去部37の入口37iに繋がる酸化用空気配管75とをもつ。   Next, the piping system will be described. As shown in FIG. 1, a fuel pipe 62 connected to the fuel supply source 61 via a valve 25a is provided. The fuel of the fuel supply source 61 may be gaseous fuel, liquid fuel, or pulverized fuel. Specifically, hydrocarbon fuel and alcohol fuel are exemplified. Examples include city gas, LPG, kerosene, methanol, ethanol, dimethyl ether, and biogas. The fuel pipe 62 is connected to the combustion fuel pipe 62 connected to the combustion section 30 of the reforming section 34 via the valve 25a and the pump 27a, and to the inlet 4i of the heat exchange section 4 via the pump 27b, the desulfurizer 62x and the valve 25b. A reforming fuel pipe 62 (reforming fuel supply unit) is provided. An air pipe 72 (oxygen supply unit) connected to the air supply source 71 is provided. The air pipe 72 includes a combustion air pipe 73 connected to the combustion section 30 of the reforming section 34 via the pump 27c, and an oxidation air pipe 75 connected to the inlet 37i of the CO oxidation removal section 37 via the pump 27d and the valve 25d. And have.

図1に示すように、水タンク81と蒸発部36の入口36iとを、ポンプ27mおよび弁25mを介して繋ぐ改質水配管82(改質水供給部)が設けられている。CO酸化除去部37の出口37pと燃料電池1のアノード極11の入口11iとを弁25eを介して繋ぐアノードガス配管100が設けられている。CO酸化除去部37の出口37pはCO酸化除去部37の高さ方向の上部側に形成されている。燃料電池1のアノード極11の出口11pと燃焼部30とを弁25fを介して繋ぐオフガス配管110が設けられている。オフガス配管110は発電反応後のアノードオフガスを燃焼部30に排出させる。オフガス配管110とアノードガス配管100とを弁25hを介して繋ぐバイパス配管150が設けられている。   As shown in FIG. 1, a reforming water pipe 82 (reforming water supply unit) that connects the water tank 81 and the inlet 36i of the evaporation unit 36 via a pump 27m and a valve 25m is provided. An anode gas pipe 100 that connects the outlet 37p of the CO oxidation removing unit 37 and the inlet 11i of the anode 11 of the fuel cell 1 via a valve 25e is provided. The outlet 37p of the CO oxidation removing unit 37 is formed on the upper side of the CO oxidation removing unit 37 in the height direction. An off-gas pipe 110 that connects the outlet 11p of the anode 11 of the fuel cell 1 and the combustion unit 30 via a valve 25f is provided. The off-gas pipe 110 causes the combustion part 30 to discharge the anode off-gas after the power generation reaction. A bypass pipe 150 that connects the off-gas pipe 110 and the anode gas pipe 100 via a valve 25h is provided.

図1に示すように、空気供給源71と燃料電池1のカソード極12の入口12iにポンプ27kおよび弁25kを介して連通するカソードガス配管200が設けられている。改質部34で燃焼された燃焼排ガスを外部に放出させる燃焼排ガス配管250が設けられている。蒸発部36の出口36pと改質用燃料配管62とを第1合流域M1を介して繋ぐ水蒸気配管300が設けられている。水蒸気配管300の上端部300eは出口36pに繋がる。水蒸気配管300の下端部300fは合流域M1に繋がる。   As shown in FIG. 1, a cathode gas pipe 200 communicating with an air supply source 71 and an inlet 12i of the cathode electrode 12 of the fuel cell 1 via a pump 27k and a valve 25k is provided. A combustion exhaust gas pipe 250 for releasing the combustion exhaust gas burned in the reforming unit 34 to the outside is provided. A steam pipe 300 is provided that connects the outlet 36p of the evaporation section 36 and the reforming fuel pipe 62 via the first merge region M1. The upper end portion 300e of the water vapor pipe 300 is connected to the outlet 36p. The lower end portion 300f of the steam pipe 300 is connected to the merge area M1.

図1に示すように、COシフト部5の出口5pとCO酸化除去部37の入口37iとは、浄化配管400で接続されている。COシフト部5の出口5pから吐出された改質ガス(水素および一酸化炭素を含有)は、浄化配管400を上向きに矢印W2方向に流れ、第2合流域M2を経てCO酸化除去部37の入口37iに供給される。なお、入口37iは、CO酸化除去部37の高さ方向の下部側に形成されている。   As shown in FIG. 1, the outlet 5 p of the CO shift unit 5 and the inlet 37 i of the CO oxidation removing unit 37 are connected by a purification pipe 400. The reformed gas (containing hydrogen and carbon monoxide) discharged from the outlet 5p of the CO shift unit 5 flows upward in the direction of the arrow W2 through the purification pipe 400, passes through the second merge region M2, and is discharged from the CO oxidation removal unit 37. It is supplied to the inlet 37i. The inlet 37 i is formed on the lower side in the height direction of the CO oxidation removing unit 37.

次に燃料電池システムを起動させるときについて説明する。この場合、ポンプ27cにより燃焼用空気配管73を介して燃焼用空気を燃焼部30に供給する。また、弁25aおよびポンプ27aにより燃焼用燃料配管62を介して燃焼用燃料を燃焼部30に供給する。これにより燃焼部30が着火されて加熱され、ひいては改質部34が改質反応に適するように加熱される。改質部34および蒸発部36も高温に加熱される。   Next, a case where the fuel cell system is started will be described. In this case, combustion air is supplied to the combustion unit 30 via the combustion air pipe 73 by the pump 27c. Further, the combustion fuel is supplied to the combustion unit 30 through the combustion fuel pipe 62 by the valve 25a and the pump 27a. As a result, the combustion section 30 is ignited and heated, and as a result, the reforming section 34 is heated so as to be suitable for the reforming reaction. The reformer 34 and the evaporator 36 are also heated to a high temperature.

その後、水タンク81および改質水配管82からポンプ27mおよび弁25mを介して、改質水が高温の蒸発部36の入口36iに供給される。改質水は高温の蒸発部36において水蒸気化される。生成された水蒸気は、蒸発部36の出口36pから水蒸気配管300を経て第1合流域M1に到達する。第1合流域M1は、水蒸気配管300を流れる水蒸気または凝縮水と、改質用燃料配管62を流れる改質用燃料とが合流する領域である。これに対して、改質用燃料は弁25a,ポンプ27b,弁25bにより、改質用燃料配管62および第1合流域M1を経て熱交換部4の入口4iに供給される。従って、第1合流域M1において、改質用燃料配管62の改質用燃料と水蒸気配管300の水蒸気とが合流して混合される。合流した混合流体が熱交換部4の入口4iに供給される。混合流体は熱交換部4の低温側の第1通路4aを通過する。このとき熱交換部4の高温側の第2通路4cを流れる高温の改質ガスと熱交換する。このため、改質反応前の混合流体が加熱される。混合流体は改質部34の外通路34pに流入し、矢印A1方向に流れ、折返部34mを経て内通路34iに流入し、矢印A2方向に流れる。このとき水蒸気(または凝縮水)および改質用燃料が混合した混合流体は、上記した(1)に示す改質反応により、水素リッチな改質ガスとなる。この改質ガスは一酸化炭素を含む。   Thereafter, the reformed water is supplied from the water tank 81 and the reformed water pipe 82 to the inlet 36i of the high-temperature evaporator 36 through the pump 27m and the valve 25m. The reformed water is steamed in the high temperature evaporation section 36. The generated water vapor reaches the first merge region M1 from the outlet 36p of the evaporation section 36 through the water vapor pipe 300. The first merge region M1 is a region where the steam or condensed water flowing through the steam pipe 300 and the reforming fuel flowing through the reforming fuel pipe 62 merge. On the other hand, the reforming fuel is supplied to the inlet 4i of the heat exchanging section 4 through the reforming fuel pipe 62 and the first junction region M1 by the valve 25a, the pump 27b, and the valve 25b. Accordingly, in the first merge region M1, the reforming fuel in the reforming fuel pipe 62 and the steam in the steam pipe 300 are merged and mixed. The merged mixed fluid is supplied to the inlet 4 i of the heat exchange unit 4. The mixed fluid passes through the first passage 4 a on the low temperature side of the heat exchange unit 4. At this time, heat exchange is performed with the high-temperature reformed gas flowing through the second passage 4c on the high temperature side of the heat exchange unit 4. For this reason, the mixed fluid before the reforming reaction is heated. The mixed fluid flows into the outer passage 34p of the reforming portion 34, flows in the direction of arrow A1, flows into the inner passage 34i through the turn-up portion 34m, and flows in the direction of arrow A2. At this time, the mixed fluid in which the steam (or condensed water) and the reforming fuel are mixed becomes a hydrogen-rich reformed gas by the reforming reaction shown in (1). This reformed gas contains carbon monoxide.

更に、改質反応を経た高温の改質ガスは、改質部34から熱交換部4に流入する。即ち、高温の改質ガスは、改質部34から熱交換部4の高温側の第2通路4cを通過することにより、低温側の第1通路4aの混合流体を加熱する。更に、改質ガスは、暖機部47を経て、COシフト部5の入口5iからCOシフト部5の内部に流入する。COシフト部5においては、上記した式(2)に示すように、水蒸気を利用したシフト反応が行われる。これにより改質ガスに含まれている一酸化炭素が低減されて、改質ガスは浄化される。   Further, the high-temperature reformed gas that has undergone the reforming reaction flows from the reforming section 34 into the heat exchanging section 4. That is, the high-temperature reformed gas passes through the second passage 4c on the high temperature side of the heat exchange unit 4 from the reforming unit 34, thereby heating the mixed fluid in the first passage 4a on the low temperature side. Further, the reformed gas flows into the CO shift unit 5 from the inlet 5 i of the CO shift unit 5 through the warm-up unit 47. In the CO shift unit 5, a shift reaction using water vapor is performed as shown in the above formula (2). As a result, the carbon monoxide contained in the reformed gas is reduced and the reformed gas is purified.

更に、COシフト部5において一酸化炭素が低減された改質ガスは、COシフト部5の出口5pから浄化配管400を経て矢印W2方向に流れ、第2合流域M2に至る。更にこの改質ガスは、酸化用空気配管75(酸素供給部)の酸化用空気(酸素成分,CO酸化除去部37における選択反応に使用される選択酸化用空気)と第2合流域M2において合流する。第2合流域M2は、浄化配管400を流れる改質ガスと、酸化用空気配管75を流れる酸化用空気とが合流する領域である。そして、合流した改質ガスは、入口37iからCO酸化除去部37に流入する。CO酸化除去部37においては、上記した式(3)に示すように、酸素を利用した酸化反応(CO+1/2O→CO)が行われる。この結果、改質ガスに含まれている一酸化炭素が更に低減される。酸化反応は発熱を伴う。 Further, the reformed gas in which carbon monoxide is reduced in the CO shift unit 5 flows from the outlet 5p of the CO shift unit 5 through the purification pipe 400 in the direction of the arrow W2, and reaches the second merge region M2. Further, the reformed gas joins the oxidizing air (oxygen component, selective oxidizing air used for the selective reaction in the CO oxidation removing unit 37) in the oxidizing air pipe 75 (oxygen supply unit) in the second merging zone M2. To do. The second merge region M2 is a region where the reformed gas flowing through the purification pipe 400 and the oxidation air flowing through the oxidation air pipe 75 merge. The merged reformed gas flows into the CO oxidation removing unit 37 from the inlet 37i. In the CO oxidation removing unit 37, an oxidation reaction (CO + 1 / 2O 2 → CO 2 ) using oxygen is performed as shown in the above formula (3). As a result, carbon monoxide contained in the reformed gas is further reduced. The oxidation reaction is exothermic.

このように浄化された改質ガスは、CO酸化除去部37の出口37pからアノードガスとして、アノードガス配管100,弁25eを経て燃料電池1のアノード極11の入口11iに供給される。カソードガスとして機能する空気は、ポンプ27k,弁25kによりカソ−ドガス配管200を経て燃料電池1のカソード極12の入口12iに供給される。これにより燃料電池1において発電反応が発生し、電気エネルギが生成される。アノードガスの発電反応後のオフガスは、発電反応が行われなかった水素を含むことがある。このためオフガスはオフガス配管110を経て改質部34の燃焼部30に供給されて燃焼され、燃焼部30の熱源となる。   The reformed gas purified in this way is supplied as an anode gas from the outlet 37p of the CO oxidation removing unit 37 to the inlet 11i of the anode electrode 11 of the fuel cell 1 through the anode gas pipe 100 and the valve 25e. The air functioning as the cathode gas is supplied to the inlet 12i of the cathode electrode 12 of the fuel cell 1 through the cathode gas pipe 200 by the pump 27k and the valve 25k. As a result, a power generation reaction occurs in the fuel cell 1 and electric energy is generated. The off-gas after the power generation reaction of the anode gas may include hydrogen that has not undergone the power generation reaction. For this reason, the off gas is supplied to the combustion unit 30 of the reforming unit 34 through the off gas pipe 110 and burned, and becomes a heat source of the combustion unit 30.

なお、改質装置2の起動開始時では、改質ガスの組成の安定性が必ずしも充分でないときがある。このため、改質装置2の起動開始時では、弁25e,弁25fが閉鎖されている。この状態で、CO酸化除去部37の出口37pから吐出される改質ガスは、弁25hを通過しバイパス配管150およびオフガス配管110を介して燃焼部30に送られ、燃焼部30の熱源となる。改質装置2の起動開始から時間が経過すると、改質ガスの組成が安定する。この場合、弁25hが閉鎖され、弁25e,弁25hが開放される。このため、CO酸化除去部37の出口37pから吐出される改質ガスは、アノードガスとして、アノードガス配管100,弁25eを経て燃料電池1のアノード極11の入口11iに供給され、発電反応に使用される。   In addition, at the time of starting the reforming apparatus 2, the stability of the reformed gas composition may not always be sufficient. For this reason, the valve 25e and the valve 25f are closed when the reformer 2 is started. In this state, the reformed gas discharged from the outlet 37p of the CO oxidation removal unit 37 passes through the valve 25h and is sent to the combustion unit 30 via the bypass pipe 150 and the offgas pipe 110, and becomes a heat source for the combustion unit 30. . As time elapses from the start of the reforming device 2, the composition of the reformed gas becomes stable. In this case, the valve 25h is closed and the valves 25e and 25h are opened. For this reason, the reformed gas discharged from the outlet 37p of the CO oxidation removing unit 37 is supplied as an anode gas to the inlet 11i of the anode electrode 11 of the fuel cell 1 through the anode gas pipe 100 and the valve 25e to generate a power generation reaction. used.

図1に示すように、COシフト部5のうち上流側(通路5iの入口側)の温度T11を検知するCOシフト部温度検知器55が設けられている。COシフト部5の温度T31を検知する温度検知器39が設けられている。CO酸化除去部37のうち上流側の温度T12を検知するCO酸化除去部温度検知器38が設けられている。更に、改質部34の内側部34の出口側の温度T1を検知する改質部温度検知器31tが設けられている。温度T1は、改質部34の温度を制御するものであり、かつ、燃焼部30の燃焼を制御に利用される。水蒸気と改質用燃料とが合流する第1合流域M1の温度T2を検知する温度検知器65が設けられている。   As shown in FIG. 1, a CO shift unit temperature detector 55 that detects a temperature T11 on the upstream side (inlet side of the passage 5i) of the CO shift unit 5 is provided. A temperature detector 39 for detecting the temperature T31 of the CO shift unit 5 is provided. A CO oxidation removal unit temperature detector 38 for detecting the upstream temperature T12 of the CO oxidation removal unit 37 is provided. Further, a reforming part temperature detector 31t for detecting the temperature T1 on the outlet side of the inner part 34 of the reforming part 34 is provided. The temperature T1 controls the temperature of the reforming unit 34, and is used for controlling the combustion of the combustion unit 30. A temperature detector 65 that detects the temperature T2 of the first merge region M1 where the steam and the reforming fuel merge is provided.

本実施例によれば、図3に示すように、制御部500は、入力処理回路500aと、CPU500bと、書き込みおよび読み込み可能な不揮発メモリで形成されたメモリ500cと、読み込み可能なメモリ500dと、出力処理回路500eとを備えている。燃料電池システムを起動させる起動スイッチ504が設けられている。燃料電池システムの発電運転を停止させる停止スイッチ505が設けられている。CO酸化除去部377の触媒37eを再生処理を開始する再生スイッチ506が設けられている。   According to the present embodiment, as shown in FIG. 3, the control unit 500 includes an input processing circuit 500a, a CPU 500b, a memory 500c formed of a writable / readable non-volatile memory, a readable memory 500d, And an output processing circuit 500e. An activation switch 504 that activates the fuel cell system is provided. A stop switch 505 for stopping the power generation operation of the fuel cell system is provided. A regeneration switch 506 for starting the regeneration process of the catalyst 37e of the CO oxidation removing unit 377 is provided.

起動スイッチ504、停止スイッチ505、再生スイッチ506、改質部温度検知器31t、CO酸化除去部温度検知器38、COシフト部温度検知器55、温度検知器65の信号は、制御部500に入力される。更に、制御部500は弁25a、25b、25d、25e、25f、25h、25k、25m、ポンプ27a、27b、27c、27d、27m、27kを制御する。ポンプ27a、27b、27c、27d、27m、27kは搬送源として機能する。   The signals of the start switch 504, stop switch 505, regeneration switch 506, reforming unit temperature detector 31t, CO oxidation removal unit temperature detector 38, CO shift unit temperature detector 55, and temperature detector 65 are input to the control unit 500. Is done. Further, the control unit 500 controls the valves 25a, 25b, 25d, 25e, 25f, 25h, 25k, 25m and the pumps 27a, 27b, 27c, 27d, 27m, 27k. The pumps 27a, 27b, 27c, 27d, 27m, and 27k function as a conveyance source.

さて本実施例によれば、COシフト部5の温度T11が低く、これの活性温度域よりも低い場合には、COシフト部5を昇温させることによりCOシフト部5を活性温度域に維持させるべく、制御部500が働く。制御部500は、COシフト部5の温度を調整してCOシフト部5の温度をこれの活性温度域に維持する温度調整手段として機能する。   Now, according to the present embodiment, when the temperature T11 of the CO shift unit 5 is low and lower than the activation temperature range thereof, the CO shift unit 5 is heated to maintain the CO shift unit 5 in the activation temperature range. The control unit 500 works to make it happen. The control unit 500 functions as a temperature adjusting unit that adjusts the temperature of the CO shift unit 5 and maintains the temperature of the CO shift unit 5 in the activation temperature range.

COシフト部温度検知器55が検知したCOシフト部5の温度T11の信号と、CO酸化除去部温度検知器38が検知したCO酸化除去部37の温度T12の信号と、改質部温度検知器31tが検知した改質部34の内側部34の温度T1の信号と、温度検知器65が検知した第1合流域M1の温度T2の信号が、それぞれ、制御部500に入力される。制御部500は、酸化用空気配管75(酸素供給部)からCO酸化除去部37に供給される空気(酸素含有ガス,酸素成分)の流量を制御する。これにより、CO酸化除去部37の上流に配設されているCOシフト部5の温度が制御される。   A signal of the temperature T11 of the CO shift unit 5 detected by the CO shift unit temperature detector 55, a signal of the temperature T12 of the CO oxidation removal unit 37 detected by the CO oxidation removal unit temperature detector 38, and a reforming unit temperature detector A signal of the temperature T1 of the inner part 34 of the reforming unit 34 detected by 31t and a signal of the temperature T2 of the first merge region M1 detected by the temperature detector 65 are input to the control unit 500, respectively. The controller 500 controls the flow rate of air (oxygen-containing gas, oxygen component) supplied from the oxidation air pipe 75 (oxygen supply unit) to the CO oxidation removal unit 37. Thereby, the temperature of the CO shift part 5 arrange | positioned upstream of the CO oxidation removal part 37 is controlled.

具体的には、COシフト部5の温度T11が低くてこれの活性温度域よりも低い場合には、制御部500は、酸化用空気配管75からCO酸化除去部37に供給される空気(酸素成分、酸素含有ガス)の流量を増加させるように制御する。これにより、CO酸化除去部37における反応が促進される。この反応は酸化反応であり、発熱を伴う反応であるため、CO酸化除去部37における発熱量が増加する。従って、相対的に高温のCO酸化除去部37から、相対的に低温の蒸発部36へ伝達される伝熱量が制御される。図1に示すように、CO酸化除去部37が蒸発部36の外側に位置するように、CO酸化除去部37および蒸発部36が互いに隣設しているためである。   Specifically, when the temperature T11 of the CO shift unit 5 is low and lower than the activation temperature range, the control unit 500 supplies the air (oxygen) supplied from the oxidation air pipe 75 to the CO oxidation removal unit 37. The flow rate of the component, oxygen-containing gas) is controlled to increase. Thereby, the reaction in the CO oxidation removing unit 37 is promoted. Since this reaction is an oxidation reaction and is a reaction accompanied by heat generation, the amount of heat generated in the CO oxidation removal unit 37 increases. Accordingly, the amount of heat transferred from the relatively high temperature CO oxidation removal unit 37 to the relatively low temperature evaporation unit 36 is controlled. This is because the CO oxidation removal unit 37 and the evaporation unit 36 are adjacent to each other so that the CO oxidation removal unit 37 is positioned outside the evaporation unit 36 as shown in FIG.

改質装置2の通常運転時には、蒸発部36は改質水を蒸発させるため、改質水の蒸発潜熱の影響で、蒸発部36は、一般的には100℃程度の温度領域に維持される。そして、COシフト部5を経た高温の改質ガスが、入口37iからCO酸化除去部37に供給されるため、CO酸化除去部37の温度は高くなる。このため、CO酸化除去部37は相対的に高温側となり、蒸発部36は相対的に低温側となる。故に、CO酸化除去部37が蒸発部36に与える熱量が増加する。この結果、蒸発部36において改質水へ与えられる熱量が増加する。故に蒸発部36おいて蒸気化が促進され、液相の水分比率が相対的に減少し、気相の水分の比率が相対的に増加する。   During normal operation of the reformer 2, the evaporation unit 36 evaporates the reformed water. Therefore, the evaporator 36 is generally maintained in a temperature range of about 100 ° C. due to the latent heat of evaporation of the reformed water. . And since the high temperature reformed gas which passed through the CO shift part 5 is supplied to the CO oxidation removal part 37 from the inlet 37i, the temperature of the CO oxidation removal part 37 becomes high. For this reason, the CO oxidation removal unit 37 is on the relatively high temperature side, and the evaporation unit 36 is on the relatively low temperature side. Therefore, the amount of heat that the CO oxidation removing unit 37 gives to the evaporation unit 36 increases. As a result, the amount of heat given to the reforming water in the evaporation section 36 increases. Therefore, vaporization is promoted in the evaporation section 36, the liquid phase moisture ratio is relatively decreased, and the gas phase moisture ratio is relatively increased.

ここで熱交換部4においては、第2通路4cを流れる高温の改質ガスと、第1通路4aを流れる混合流体とは、前述同様に互いに熱交換する。混合流体に含まれている気相状の水分の比率が相対的に増加している場合には、液相状の水分を蒸気化させる蒸発潜熱量が少なくなり、高温側の改質ガスから低温側の混合流体に伝達される伝熱量が減少し、結果として、熱交換部4の温度が相対的に上昇する。よって、熱交換部4の第2通路4cを経てCOシフト部5に向かう改質ガスの温度が相対的に上昇する。従って、COシフト部5の温度T11が相対的に上昇する。   Here, in the heat exchanging section 4, the high-temperature reformed gas flowing through the second passage 4c and the mixed fluid flowing through the first passage 4a exchange heat with each other as described above. When the ratio of gas-phase moisture contained in the mixed fluid is relatively increased, the amount of latent heat of vaporization for vaporizing liquid-phase moisture is reduced, and the low-temperature gas is reduced from the reformed gas on the high temperature side. The amount of heat transferred to the mixed fluid on the side is reduced, and as a result, the temperature of the heat exchange unit 4 is relatively increased. Therefore, the temperature of the reformed gas heading toward the CO shift unit 5 through the second passage 4c of the heat exchange unit 4 relatively increases. Accordingly, the temperature T11 of the CO shift unit 5 is relatively increased.

これに対して第1通路4aを流れる混合流体に含まれている液相状の水分の比率が相対的に増加している場合には、液相状の水分を蒸気化させる蒸発潜熱量が多くなり、熱交換部4において、高温側の第2通路4cの改質ガスから低温側の第1通路4aの混合流体に伝達される伝熱量が増加し、結果として、熱交換部4の温度が相対的に低下する。よって、熱交換部4の第2通路4cを経てCOシフト部5に向かう改質ガスの温度が相対的に低下する。従って、COシフト部5の温度T11が相対的に低下する。   On the other hand, when the ratio of the liquid phase moisture contained in the mixed fluid flowing through the first passage 4a is relatively increased, the amount of latent heat of vaporization for vaporizing the liquid phase moisture is large. Thus, in the heat exchange unit 4, the amount of heat transferred from the reformed gas in the second passage 4c on the high temperature side to the mixed fluid in the first passage 4a on the low temperature side increases, and as a result, the temperature of the heat exchange unit 4 increases. Relatively decreases. Therefore, the temperature of the reformed gas toward the CO shift unit 5 through the second passage 4c of the heat exchange unit 4 relatively decreases. Accordingly, the temperature T11 of the CO shift unit 5 relatively decreases.

逆に、COシフト部5の温度T11が過剰に高くこれの活性温度域を越えている場合、あるいは活性温度域の上限に近い温度の場合においても、温度T11を相対的に低下させるように制御部500が働く。即ち、COシフト部5の温度T11が過剰に高い場合、制御部500は、ポンプ27dを制御し、酸化用空気配管75からCO酸化除去部37の入口37iに供給される空気の流量を減少させる。このため、CO酸化除去部37における酸化反応が抑制され、発熱量が抑制される。従って、CO酸化除去部37が蒸発部36に与える熱量が減少する。この結果、蒸発部36において改質水へ与えられる熱量が減少する。故に蒸発部36おいて、液相状の水分の比率が相対的に増加し、気相状の水分の比率が相対的に減少する。この場合、熱交換部4において、第2通路4cを流れる高温側の改質ガスから、第1通路4aを流れる低温側の混合流体に伝達される伝熱量が増加する。この結果、熱交換部4の温度が相対的に低下する。よって、熱交換部4を経てCOシフト部5に向かう改質ガスの温度が相対的に低下し、COシフト部5の温度T11が相対的に低下する。   Conversely, when the temperature T11 of the CO shift unit 5 is excessively high and exceeds the active temperature range, or even when the temperature is close to the upper limit of the active temperature range, the temperature T11 is controlled to be relatively lowered. Part 500 works. That is, when the temperature T11 of the CO shift unit 5 is excessively high, the control unit 500 controls the pump 27d to reduce the flow rate of the air supplied from the oxidation air pipe 75 to the inlet 37i of the CO oxidation removal unit 37. . For this reason, the oxidation reaction in the CO oxidation removing unit 37 is suppressed, and the heat generation amount is suppressed. Accordingly, the amount of heat given to the evaporation unit 36 by the CO oxidation removing unit 37 is reduced. As a result, the amount of heat given to the reforming water in the evaporation section 36 is reduced. Therefore, in the evaporation part 36, the liquid-phase water ratio increases relatively, and the vapor-phase water ratio decreases relatively. In this case, in the heat exchanging unit 4, the amount of heat transferred from the high temperature side reformed gas flowing through the second passage 4c to the low temperature side mixed fluid flowing through the first passage 4a increases. As a result, the temperature of the heat exchange unit 4 is relatively lowered. Therefore, the temperature of the reformed gas that goes to the CO shift unit 5 via the heat exchange unit 4 is relatively lowered, and the temperature T11 of the CO shift unit 5 is relatively lowered.

以上説明したように本実施例によれば、COシフト部5の温度T11が低いときには、酸化用空気配管75からCO酸化除去部37に供給される空気(酸素含有ガス)の流量を増加させることにより、COシフト部5の温度T11は上昇し、COシフト部5はこれの活性温度域に適する温度に良好に維持される。またCOシフト部5の温度T11が高いときには、酸化用空気配管75からCO酸化除去部37に供給される空気(酸素含有ガス)の流量を減少させることにより、COシフト部5の温度T11は低下し、COシフト部5はこれの活性温度域に適する温度に良好に維持される。なお、空気の流量を制御するにあたり、酸化用空気配管75におけるポンプ27dの搬送能力および/または弁25dの開度を制御する。   As described above, according to this embodiment, when the temperature T11 of the CO shift unit 5 is low, the flow rate of the air (oxygen-containing gas) supplied from the oxidation air pipe 75 to the CO oxidation removal unit 37 is increased. As a result, the temperature T11 of the CO shift unit 5 rises, and the CO shift unit 5 is well maintained at a temperature suitable for its activation temperature range. When the temperature T11 of the CO shift unit 5 is high, the temperature T11 of the CO shift unit 5 is decreased by decreasing the flow rate of air (oxygen-containing gas) supplied from the oxidation air pipe 75 to the CO oxidation removal unit 37. In addition, the CO shift unit 5 is well maintained at a temperature suitable for the activation temperature range. In controlling the air flow rate, the conveying capacity of the pump 27d and / or the opening of the valve 25d in the oxidation air pipe 75 are controlled.

(実施例の要部)
さて本実施例によれば、制御部500は、燃料電池1の累積運転回数を求める累積運転回数決定手段として機能する。更に、制御部500は、燃料電池1の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段として機能する。累積運転回数決定手段で求められた燃料電池1の累積運転回数に基づいて、制御部500は、燃料電池1の発電制御を行う。具体的には、制御部500は、改質装置2の入口4iに供給される単位時間あたり改質用燃料の流量を制御し、ひいては燃料電池1のアノード極11に供給されるアノードガスの流量を制御する。
(The main part of an Example)
Now, according to the present embodiment, the control unit 500 functions as an accumulated operation number determination means for obtaining the accumulated operation number of the fuel cell 1. Further, the control unit 500 functions as a cumulative operation time determination unit that calculates the cumulative operation time of the fuel cell 1. The control unit 500 performs power generation control of the fuel cell 1 based on the cumulative number of operations of the fuel cell 1 obtained by the cumulative operation number determining means. Specifically, the control unit 500 controls the flow rate of the reforming fuel per unit time supplied to the inlet 4 i of the reformer 2, and consequently the flow rate of the anode gas supplied to the anode electrode 11 of the fuel cell 1. To control.

図4は、改質装置2に供給される改質用燃料の単位時間あたりの供給流量(供給量)について、基準供給流量Vα1(相対表示)を概念的に示す。基準供給流量Vα1は、燃料電池1の発電出力に関係しており、燃料電池1の発電運転の発電出力(250W、500W、750W、1kW)に応じて求められており、燃料電池1の累積運転回数および燃料電池1の累積運転時間に無関係で設定される。なお、発電出力が250W、500W、750W、1kWのときには直線補完する値を使用する。   FIG. 4 conceptually shows the reference supply flow rate Vα1 (relative display) with respect to the supply flow rate (supply amount) of the reforming fuel supplied to the reformer 2 per unit time. The reference supply flow rate Vα1 is related to the power generation output of the fuel cell 1 and is determined according to the power generation output (250 W, 500 W, 750 W, 1 kW) of the power generation operation of the fuel cell 1, and the cumulative operation of the fuel cell 1. It is set regardless of the number of times and the cumulative operation time of the fuel cell 1. In addition, when the power generation output is 250 W, 500 W, 750 W, and 1 kW, values for linear interpolation are used.

図5は、燃料電池1の累積起動回数(累積運転回数に相当,相対表示)と補正供給流量Vβ1(補正供給量,相対表示)を概念的に示す。図6は、燃料電池1の累積運転時間(相対表示)と補正供給流量Vβ2(補正供給量,相対表示)との関係を模式的に概念的に示す。改質装置2に供給される改質用燃料の目標供給流量Vは、基準供給流量Vα1と補正供給流量Vβ1と補正供給流量Vβ2との和に基づいて設定される(V=Vα1+Vβ1+Vβ2)。ひいては改質用燃料が改質されたアノードガスの流量を制御する。   FIG. 5 conceptually shows the cumulative number of activations of the fuel cell 1 (corresponding to the cumulative number of operations, relative display) and the corrected supply flow rate Vβ1 (corrected supply amount, relative display). FIG. 6 schematically shows the relationship between the cumulative operation time (relative display) of the fuel cell 1 and the corrected supply flow rate Vβ2 (corrected supply amount, relative display). The target supply flow rate V of the reforming fuel supplied to the reformer 2 is set based on the sum of the reference supply flow rate Vα1, the corrected supply flow rate Vβ1, and the corrected supply flow rate Vβ2 (V = Vα1 + Vβ1 + Vβ2). As a result, the flow rate of the anode gas in which the reforming fuel is reformed is controlled.

ところで、図7は、燃料電池1の累積起動回数および累積運転時間を計測するにあたり、更に改質装置2の累積起動回数および累積運転時間を計測するにあたり制御部500が実行するフローチャートの一例を示す。図7に示すように、制御部500は、燃料電池1の発電運転を開始する燃料電池システムの起動スイッチ504を読み込み(ステップS2)、起動スイッチ504が起動側に操作されているか判定する(ステップS4)。起動スイッチ504が起動側に操作されるまで制御部500は待機する。制御部500は、起動スイッチ504が起動側に起動されていれば(ステップS4のYES)、改質装置2用の累積回数カウンタNAを1回増加させ(ステップS6)、メモリ500cの所定のエリア(改質装置2用の累積回数記憶部)に書き込む(ステップS8)。   By the way, FIG. 7 shows an example of a flowchart executed by the control unit 500 in measuring the cumulative number of activations and the cumulative operation time of the fuel cell 1 and further measuring the cumulative number of activations and the cumulative operation time of the reformer 2. . As shown in FIG. 7, the control unit 500 reads the start switch 504 of the fuel cell system that starts the power generation operation of the fuel cell 1 (step S2), and determines whether the start switch 504 is operated to the start side (step S2). S4). The controller 500 waits until the start switch 504 is operated to the start side. If the activation switch 504 is activated on the activation side (YES in step S4), the control unit 500 increments the cumulative number counter NA for the reformer 2 by 1 (step S6), and a predetermined area of the memory 500c. It writes in (accumulation number storage part for reformer 2) (step S8).

更に、制御部500は、メモリ500cに書き込まれている現在までの改質装置2用の累積運転時間の累積タイマーを読み込む(ステップS10)と共に、改質装置2用の累積運転時間に累積させるように、累積運転時間の計測を開始する(ステップS12)。   Further, the control unit 500 reads the cumulative operation time accumulation timer for the reformer 2 up to the present time written in the memory 500c (step S10) and accumulates it in the accumulated operation time for the reformer 2. Then, measurement of the accumulated operation time is started (step S12).

更に制御部500は、燃料電池1のしきい値以上の発電電流を読み込むまで待機する(ステップS14、S16)。燃料電池1の発電電流がしきい値以上検知されたら、発電運転が行われたため、燃料電池1用の累積回数カウンタNBを1回増加させ(ステップS18)、メモリ500cの所定のエリア(燃料電池1用の累積回数記憶部)に書き込む(ステップS20)。   Further, the control unit 500 stands by until a generated current equal to or higher than the threshold value of the fuel cell 1 is read (steps S14 and S16). If the power generation current of the fuel cell 1 is detected to be equal to or greater than the threshold value, the power generation operation has been performed, so the cumulative number counter NB for the fuel cell 1 is increased by 1 (step S18), and a predetermined area (fuel cell) of the memory 500c 1 (accumulated number storage unit for 1) is written (step S20).

なお所定時間経過しても、燃料電池1の発電電流がしきい値以上検知されないときには、燃料電池1の発電運転が実行されないため、プログラムはステップS34に進むように設定されている。   If the generated current of the fuel cell 1 is not detected beyond the threshold value even after the predetermined time has elapsed, the power generation operation of the fuel cell 1 is not executed, so the program is set to proceed to step S34.

更に、制御部500は、メモリ500cに書き込まれている現在までの燃料電池1用の累積運転時間の累積タイマーを読み込む(ステップS22)と共に、燃料電池2用の累積運転時間に運転時間を累積させるように、累積運転時間の計測を開始する(ステップS24)。更に、制御部500は、燃料電池システムの停止スイッチ505の操作状況を読み込む(ステップS26)。燃料電池システムの停止スイッチ505が停止側に操作されているか否か判定する(ステップS28)。停止スイッチ505が停止側に操作されていなければ、操作されるまで待機する。   Further, the control unit 500 reads the accumulated timer for the accumulated operation time for the fuel cell 1 written in the memory 500c (step S22) and accumulates the operation time for the accumulated operation time for the fuel cell 2. Thus, the measurement of the cumulative operation time is started (step S24). Further, the control unit 500 reads the operation status of the stop switch 505 of the fuel cell system (step S26). It is determined whether or not the stop switch 505 of the fuel cell system is operated to the stop side (step S28). If the stop switch 505 is not operated to the stop side, it waits until it is operated.

停止スイッチ505が停止側に操作されていると(ステップS28のYES)、燃料電池システムの発電運転は終了するため、制御部500は、改質装置2用の累積運転時間の計測を終了すると共に、燃料電池1用の累積運転時間の計測を終了する(ステップS30)。次に、制御部500は、改質装置2用の累積運転時間をメモリ500cの所定のエリア(改質装置2用の累積運転時間記憶部)に書き込むと共に、燃料電池1用の累積運転時間をメモリ500cの所定のエリア(燃料電池1用の累積運転時間記憶部)に書き込む(ステップS32)。制御部500はその他の制御を行い(ステップS34)、メインルーチンにリターンする。   When the stop switch 505 is operated to the stop side (YES in Step S28), the power generation operation of the fuel cell system is ended, and thus the control unit 500 ends the measurement of the cumulative operation time for the reformer 2 and Then, the measurement of the cumulative operation time for the fuel cell 1 is ended (step S30). Next, the control unit 500 writes the cumulative operation time for the reformer 2 in a predetermined area (the cumulative operation time storage unit for the reformer 2) of the memory 500c, and the cumulative operation time for the fuel cell 1 is written. The data is written in a predetermined area (accumulated operation time storage unit for the fuel cell 1) of the memory 500c (step S32). The controller 500 performs other controls (step S34) and returns to the main routine.

ステップS2〜ステップS8は改質装置2に関する累積起動回数決定手段(累積運転回数決定手段)として機能する。ステップS14〜ステップS20は燃料電池1に関する累積起動回数決定手段(累積運転回数決定手段)として機能する。ステップS10〜ステップS32は改質装置2に関する累積運転時間決定手段として機能する。ステップS12〜ステップS32は燃料電池1に関する累積運転時間決定手段として機能する。なおフローチャートはこれに限定されるものではない。   Steps S <b> 2 to S <b> 8 function as cumulative activation number determination means (cumulative operation number determination means) regarding the reformer 2. Steps S <b> 14 to S <b> 20 function as cumulative activation number determination means (cumulative operation number determination means) related to the fuel cell 1. Steps S <b> 10 to S <b> 32 function as cumulative operation time determination means for the reformer 2. Steps S <b> 12 to S <b> 32 function as cumulative operation time determination means related to the fuel cell 1. Note that the flowchart is not limited to this.

上記した累積回数カウンタNA,NBは、所定の操作を実行しない限り、リセットされないため、改質装置2の累積起動回数、燃料電池1の累積起動回数を計測できる。同様に、上記した累積タイマーは、所定の操作を実行しない限り、リセットされないため、改質装置2の累積運転時間、燃料電池1の累積運転時間を計測できる。   The cumulative number counters NA and NB described above are not reset unless a predetermined operation is performed. Therefore, it is possible to measure the cumulative number of activations of the reformer 2 and the cumulative number of activations of the fuel cell 1. Similarly, since the cumulative timer described above is not reset unless a predetermined operation is performed, the cumulative operation time of the reformer 2 and the cumulative operation time of the fuel cell 1 can be measured.

上記したように本実施例によれば、改質装置2の累積起動回数、燃料電池1の累積起動回数は互いに独立して計測される。また改質装置2の累積運転時間、燃料電池1の累積運転時間は互いに独立して計測される。   As described above, according to this embodiment, the cumulative number of activations of the reformer 2 and the cumulative number of activations of the fuel cell 1 are measured independently of each other. The cumulative operation time of the reformer 2 and the cumulative operation time of the fuel cell 1 are measured independently of each other.

本実施例によれば、燃料電池1の発電電流がしきい値以上検知される条件が満たされるとき(ステップS14,16)、燃料電池1の累積起動回数、燃料電池の累積運転時間がカウントされる。しかしながら改質装置2が運転されたとしても、燃料電池1の発電電流がしきい値以上検知されないときには、改質装置2の累積起動回数と改質装置2の累積運転時間との双方が計測される。しかし燃料電池1の累積起動回数と燃料電池1の累積運転時間とは、カウントされない。なお、所定時間経過しても、燃料電池1の発電電流がしきい値以上検知されないときには、システムの停止操作に移行する。   According to the present embodiment, when the condition for detecting the generated current of the fuel cell 1 equal to or greater than the threshold is satisfied (steps S14 and S16), the cumulative number of activations of the fuel cell 1 and the cumulative operation time of the fuel cell are counted. The However, even if the reformer 2 is operated, if the generated current of the fuel cell 1 is not detected above the threshold value, both the cumulative number of activations of the reformer 2 and the cumulative operation time of the reformer 2 are measured. The However, the cumulative number of activations of the fuel cell 1 and the cumulative operation time of the fuel cell 1 are not counted. If the generated current of the fuel cell 1 is not detected above the threshold value even after the predetermined time has elapsed, the operation proceeds to a system stop operation.

上記したように改質装置2が運転されたとしても、燃料電池1の発電電流がしきい値以上検知されない場合としては、改質装置2が運転されるものの発電運転に至るまでに、燃料供給源61側の事情により改質用燃料の供給が停止される場合が挙げられる。あるいは、改質装置2が運転されるものの発電運転に至るまでに、燃料電池システムが停止する場合等が挙げられる。   Even when the reforming device 2 is operated as described above, if the generated current of the fuel cell 1 is not detected beyond the threshold value, the fuel supply is performed before the power generation operation is performed although the reforming device 2 is operated. There is a case where the supply of reforming fuel is stopped due to circumstances on the source 61 side. Alternatively, there is a case where the fuel cell system is stopped before the reformer 2 is operated but before generating power.

図8は燃料電池1の通常の発電運転のときに実行するフローチャートを示す。図8に示すように、制御部500は、燃料電池1の発電運転の状態を読み込み(ステップSB2)、燃料電池1が通常の発電運転か否か判定する(ステップSB4)。燃料電池1が通常の発電運転であれば(ステップSB4のYES)、制御部500は、Vα1とVβ1とVβ2Vとを加算してV(V=Vα1+Vβ1+Vβ2)を設定する(ステップSB6)。具体的には、ポンプ27bの改質用燃料の搬送能力および/または弁25a、25bの開度を制御する。   FIG. 8 shows a flowchart executed during normal power generation operation of the fuel cell 1. As shown in FIG. 8, the control unit 500 reads the state of the power generation operation of the fuel cell 1 (step SB2), and determines whether the fuel cell 1 is in a normal power generation operation (step SB4). If fuel cell 1 is in a normal power generation operation (YES in step SB4), control unit 500 adds Vα1, Vβ1, and Vβ2V to set V (V = Vα1 + Vβ1 + Vβ2) (step SB6). More specifically, the reforming fuel carrying capacity of the pump 27b and / or the opening of the valves 25a and 25b are controlled.

更に制御部500はその流量指令信号をポンプ27b,弁25a,25b等に出力し(ステップS8)、その他の処理を実行し(ステップSB10)、それに応じて、燃焼部30に供給される燃焼用燃料の単位時間あたりの流量、燃焼部30に供給される燃焼用空気の単位時間あたりの流量を制御し、メインルーチンにリターンする。なおフローチャートはこれに限定されるものではない。   Further, the control unit 500 outputs the flow rate command signal to the pump 27b, the valves 25a, 25b, etc. (step S8), executes other processing (step SB10), and accordingly, for the combustion supplied to the combustion unit 30 The flow rate per unit time of fuel and the flow rate per unit time of combustion air supplied to the combustion unit 30 are controlled, and the process returns to the main routine. Note that the flowchart is not limited to this.

本実施例によれば、改質水および改質用燃料に関するS/Cの値が規定されており、S/C=3.0〜3.3となるように設定されている。ここで、S/Cの値は、(改質水に含まれるHOのモル数)/(改質用燃料に含まれる炭素成分のモル数)を意味する。S/Cの値は、蒸発部36を介して改質部34に供給されるHOの量に対応する。ここで、蒸発部36に供給される改質水の流量が不足し、S/Cの値が適切でない場合には、改質部34等においてカーボンが析出するコーキングが発生するおそれがあり、耐久性を損なうおそれがあり、好ましくない。従って、燃料電池1の累積起動回数および燃料電池1の累積運転時間が考慮されているため、改質装置2に供給される改質用燃料の単位時間あたりの流量Vが変化すれば、S/Cの値のうちのCのパラメータが変化するため、改質装置2の蒸発部36に供給される改質水の流量もこれに対応して設定される。なお、蒸発部36に供給される改質水の流量を制御するには、ポンプ27mの搬送能力および弁25mの開度を制御する。 According to the present embodiment, the value of S / C relating to the reforming water and the reforming fuel is defined, and is set to be S / C = 3.0 to 3.3. Here, the value of S / C means (number of moles of H 2 O contained in reforming water) / (number of moles of carbon component contained in reforming fuel). The value of S / C corresponds to the amount of H 2 O supplied to the reforming unit 34 via the evaporation unit 36. Here, when the flow rate of the reforming water supplied to the evaporation unit 36 is insufficient and the value of S / C is not appropriate, there is a possibility that coking in which carbon precipitates may occur in the reforming unit 34 and the like. There is a possibility of impairing the properties, which is not preferable. Accordingly, since the cumulative number of startups of the fuel cell 1 and the cumulative operation time of the fuel cell 1 are taken into consideration, if the flow rate V per unit time of the reforming fuel supplied to the reformer 2 changes, the S / Since the C parameter of the C value changes, the flow rate of the reforming water supplied to the evaporation unit 36 of the reformer 2 is set correspondingly. In addition, in order to control the flow volume of the reforming water supplied to the evaporation part 36, the conveyance capability of the pump 27m and the opening degree of the valve 25m are controlled.

以上説明したように本実施例によれば、燃料電池1(触媒等)が経時的に変化するときであっても、改質装置2に供給される改質用燃料の単位時間あたりの流量Vについて、燃料電池1の累積起動回数および燃料電池1の累積運転時間を考慮し、V=Vα1+Vβ1+Vβ2に設定する。このため燃料電池システムの発電性能が良好に得られる。このため燃料電池1または改質装置2の経時的な変化に対処することができる。なお、改質装置2に供給される改質用燃料の単位時間あたりの流量Vについて、累積運転時間に係る補正供給流量Vβ2を廃止し、V=Vα1+Vβ1としても良い。V=Vα1+Vβ2としても良い。   As described above, according to this embodiment, even when the fuel cell 1 (catalyst, etc.) changes with time, the flow rate V per unit time of the reforming fuel supplied to the reforming device 2. Is set to V = Vα1 + Vβ1 + Vβ2 in consideration of the cumulative number of activations of the fuel cell 1 and the cumulative operation time of the fuel cell 1. For this reason, the power generation performance of the fuel cell system can be obtained satisfactorily. For this reason, it is possible to cope with changes with time of the fuel cell 1 or the reformer 2. Note that, with respect to the flow rate V per unit time of the reforming fuel supplied to the reformer 2, the corrected supply flow rate Vβ2 related to the cumulative operation time may be eliminated and V = Vα1 + Vβ1. V = Vα1 + Vβ2 may be set.

図9〜図11は実施例2を示す。本実施例は実施例1と基本的に同様の構成、作用効果を有するため、図1〜図3、図7および図8を準用する。さて本実施例においても、制御部500は、燃料電池1の累積起動回数(累積運転回数)を求める累積起動回数決定手段(累積運転回数決定手段)として機能する。更に、制御部500は、燃料電池1の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段として機能する。累積運転回数決定手段で求められた燃料電池1の累積運転回数に基づいて、制御部500は燃料電池1の発電制御を行う。具体的には、制御部500は、燃料電池1のカソード極に供給される単位時間あたりのカソードガスの流量を制御する。   9 to 11 show a second embodiment. Since the present embodiment has basically the same configuration and operational effects as the first embodiment, FIGS. 1 to 3, 7 and 8 are applied mutatis mutandis. Also in the present embodiment, the control unit 500 functions as cumulative activation number determination means (cumulative operation number determination means) for obtaining the cumulative activation number (cumulative operation number) of the fuel cell 1. Further, the control unit 500 functions as a cumulative operation time determination unit that calculates the cumulative operation time of the fuel cell 1. The control unit 500 performs power generation control of the fuel cell 1 based on the cumulative number of operations of the fuel cell 1 obtained by the cumulative operation number determining means. Specifically, the control unit 500 controls the flow rate of the cathode gas supplied to the cathode electrode of the fuel cell 1 per unit time.

図9は累積運転時間は、燃料電池1のカソード極に供給されるカソードガス(一般的には空気)の単位時間あたりの供給流量(供給量)について、基準供給流量Mα1(相対表示)を概念的に示す。基準供給流量Mα1は、燃料電池1の発電出力に関係しており、燃料電池1の発電運転の発電出力(250W、500W、750W、1kW)に応じて求められており、燃料電池1の累積運転回数および燃料電池1の累積運転時間に無関係で設定される。   In FIG. 9, the cumulative operation time is based on the reference supply flow rate Mα1 (relative display) for the supply flow rate (supply amount) per unit time of the cathode gas (generally air) supplied to the cathode electrode of the fuel cell 1. Indicate. The reference supply flow rate Mα1 is related to the power generation output of the fuel cell 1 and is determined according to the power generation output (250 W, 500 W, 750 W, 1 kW) of the power generation operation of the fuel cell 1. It is set regardless of the number of times and the cumulative operation time of the fuel cell 1.

図10は、燃料電池1の累積起動回数(累積運転回数に相当)と補正供給流量Mβ1(補正供給量,相対表示)を概念的に示す。図11は、燃料電池1の累積運転時間と補正供給流量Mβ2(補正供給量,相対表示)との関係を概念的に示す。   FIG. 10 conceptually shows the cumulative number of activations of the fuel cell 1 (corresponding to the cumulative number of operations) and the corrected supply flow rate Mβ1 (corrected supply amount, relative display). FIG. 11 conceptually shows the relationship between the cumulative operation time of the fuel cell 1 and the corrected supply flow rate Mβ2 (corrected supply amount, relative display).

燃料電池1のカソード極に供給されるカソードガスの目標供給流量Mは、基準供給流量Mα1と補正供給流量Mβ1と補正供給流量Mβ2との和に基づいて設定される(M=Mα1+Mβ1+Mβ2)。具体的には、カソードガスの供給流量Mに応じて、カソードガス配管200におけるポンプ27k、弁27kが制御される。   The target supply flow rate M of the cathode gas supplied to the cathode electrode of the fuel cell 1 is set based on the sum of the reference supply flow rate Mα1, the corrected supply flow rate Mβ1, and the corrected supply flow rate Mβ2 (M = Mα1 + Mβ1 + Mβ2). Specifically, the pump 27k and the valve 27k in the cathode gas pipe 200 are controlled according to the supply flow rate M of the cathode gas.

このように燃料電池1のカソード極に供給されるカソードガスの供給流量Mが制御されると、これに対応するように、燃料電池1のアノード極に供給されるアノードガスの供給流量が制御部500により制御される。つまり、改質装置2に供給される改質用燃料の単位時間あたりの流量、蒸発部36に供給される単位時間あたりの改質水の流量が制御される。なお場合によっては、M=Mα1+Mβ1としても良い。またM=Mα1+Mβ2としても良い。   Thus, when the supply flow rate M of the cathode gas supplied to the cathode electrode of the fuel cell 1 is controlled, the supply flow rate of the anode gas supplied to the anode electrode of the fuel cell 1 is controlled to correspond to this. 500. That is, the flow rate per unit time of the reforming fuel supplied to the reformer 2 and the flow rate of reforming water per unit time supplied to the evaporator 36 are controlled. In some cases, M = Mα1 + Mβ1. Alternatively, M = Mα1 + Mβ2 may be set.

図12〜図13は実施例3を示す。本実施例は実施例1と基本的に同様の構成、作用効果を有するため、図1〜図3、図7および図8を準用する。さて本実施例においても、制御部500は、燃料電池1の累積起動回数(累積運転回数)を求める累積起動回数決定手段(累積運転回数決定手段)として機能する。更に、制御部500は、燃料電池1の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段として機能する。累積運転回数決定手段で求められた燃料電池1の累積運転回数に基づいて、制御部500は、燃料電池1の発電制御を行う。具体的には、制御部500は、燃料電池1で発電される電流値を制御する。   12 to 13 show a third embodiment. Since the present embodiment has basically the same configuration and operational effects as the first embodiment, FIGS. 1 to 3, 7 and 8 are applied mutatis mutandis. Also in the present embodiment, the control unit 500 functions as cumulative activation number determination means (cumulative operation number determination means) for obtaining the cumulative activation number (cumulative operation number) of the fuel cell 1. Further, the control unit 500 functions as a cumulative operation time determination unit that calculates the cumulative operation time of the fuel cell 1. The control unit 500 performs power generation control of the fuel cell 1 based on the cumulative number of operations of the fuel cell 1 obtained by the cumulative operation number determining means. Specifically, the control unit 500 controls the current value generated by the fuel cell 1.

図12は、燃料電池1が発電する電流値(アンペア)について、発電出力と基準電流値Iα1との関係を概念的に示す。基準電流値Iα1は、燃料電池1の発電出力に関係するものの、燃料電池1の累積起動回数および累積運転時間に無関係で設定される。図13は、燃料電池1の累積起動回数と補正電流値Iβ1(補正電流値、相対表示)との関係を概念的に示す。図14は、燃料電池1の累積運転時間と補正電流値Iβ2(補正電流値、相対表示)との関係を概念的に示す。本実施例によれば、燃料電池1が発電する目標電流値Iは、基準電流値Iα1と補正電流値Iβ1と補正電流値Iβ2との和に基づいて設定される(I=Iα1+Iβ1+Iβ2)。   FIG. 12 conceptually shows the relationship between the power generation output and the reference current value Iα1 for the current value (ampere) generated by the fuel cell 1. Although the reference current value Iα1 is related to the power generation output of the fuel cell 1, it is set regardless of the cumulative number of activations and the cumulative operation time of the fuel cell 1. FIG. 13 conceptually shows the relationship between the cumulative number of activations of the fuel cell 1 and the correction current value Iβ1 (correction current value, relative display). FIG. 14 conceptually shows the relationship between the cumulative operation time of the fuel cell 1 and the correction current value Iβ2 (correction current value, relative display). According to this embodiment, the target current value I generated by the fuel cell 1 is set based on the sum of the reference current value Iα1, the correction current value Iβ1, and the correction current value Iβ2 (I = Iα1 + Iβ1 + Iβ2).

ここで、燃料電池1の累積起動回数および燃料電池1の累積運転時間が増加すれば、発電電圧が次第に低下し、発電される電力が低下する傾向がある。この点本実施例によれば、燃料電池1または改質装置2が経時的に変化するときであっても、燃料電池1が発電する目標電流値Iを設定するにあたり、燃料電池1の累積起動回数および燃料電池1の累積運転時間を考慮し、I=Iα1+Iβ1+Iβ2に設定し、燃料電池1の発電電流を増加させるため、必要な電力が確保される。このため、燃料電池1または改質装置2の経時的な変化に対処することができる。なお、燃料電池1の累積運転時間に関する補正電流値Iβ2を廃止し、I=Iα1+Iβ1としても良い。またI=Iα1+Iβ2としても良い。   Here, if the cumulative number of activations of the fuel cell 1 and the cumulative operation time of the fuel cell 1 increase, the power generation voltage gradually decreases and the generated power tends to decrease. In this regard, according to this embodiment, even when the fuel cell 1 or the reformer 2 changes over time, the cumulative activation of the fuel cell 1 is performed in setting the target current value I generated by the fuel cell 1. In consideration of the number of times and the cumulative operation time of the fuel cell 1, I = Iα1 + Iβ1 + Iβ2 is set and the power generation current of the fuel cell 1 is increased, so that necessary power is secured. For this reason, it is possible to cope with changes over time of the fuel cell 1 or the reformer 2. The corrected current value Iβ2 related to the cumulative operation time of the fuel cell 1 may be abolished and I = Iα1 + Iβ1. Alternatively, I = Iα1 + Iβ2.

図15〜図17は実施例4を示す。本実施例は実施例1と基本的に同様の構成、作用効果を有するため、図1〜図3、図7および図8を準用する。さて本実施例においても、制御部500は、燃料電池1の累積起動回数を求める累積起動回数決定手段として機能する。更に、制御部500は、燃料電池1の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段として機能する。累積運転回数決定手段で求められた燃料電池1の累積運転回数に基づいて、制御部500は、燃料電池1の発電制御を行うと共に、制御部500は、CO酸化除去部37に単位時間あたり供給する空気の流量を制御する。具体的には、ポンプ27dの搬送能力および弁25dの開度を制御する。   15 to 17 show a fourth embodiment. Since the present embodiment has basically the same configuration and operational effects as the first embodiment, FIGS. 1 to 3, 7 and 8 are applied mutatis mutandis. Also in the present embodiment, the control unit 500 functions as a cumulative activation number determination means for obtaining the cumulative activation number of the fuel cell 1. Further, the control unit 500 functions as a cumulative operation time determination unit that calculates the cumulative operation time of the fuel cell 1. Based on the cumulative number of operations of the fuel cell 1 determined by the cumulative number of operations determination means, the control unit 500 performs power generation control of the fuel cell 1 and the control unit 500 supplies the CO oxidation removal unit 37 to the unit of unit time. Control the flow rate of air. Specifically, the conveyance capacity of the pump 27d and the opening degree of the valve 25d are controlled.

ところで、アノードガスに含まれる一酸化炭素を低減させるためには、CO酸化除去部37に単位時間あたり供給する空気の流量を増加する方が好ましい。しかし燃料電池システムの据え付け当初では、改質装置2や燃料電池1に担持されている触媒も充分に活性化されているため、空気量を増加させるまでもない。更に、当該空気の流量を増加させると、燃料電池システムの耐用期間の平均効率が低下するおそれがある。更に、当該空気の流量を増加させると、反応速度が速い改質ガスの酸化反応は局所的に生成し易く、局所的に高温となるため、触媒の凝集つまりシンタリングの要因となるおそれがある。このため本実施例によれば、CO酸化除去部37に単位時間あたり供給する空気の流量を抑えるように設定されている。そして、改質装置2および/または燃料電池1の累積起動回数、累積運転時間が増加すると、それに応じて、CO酸化除去部37に単位時間あたり供給する空気の流量を増加するように設定されている。この結果、シンタリング劣化の進行をできるだけ遅らせることができる。更に説明を加える。   By the way, in order to reduce the carbon monoxide contained in the anode gas, it is preferable to increase the flow rate of air supplied to the CO oxidation removing unit 37 per unit time. However, at the beginning of the installation of the fuel cell system, the reformer 2 and the catalyst carried on the fuel cell 1 are also sufficiently activated, so there is no need to increase the amount of air. Furthermore, when the flow rate of the air is increased, the average efficiency of the fuel cell system may be reduced. Further, when the flow rate of the air is increased, the oxidation reaction of the reformed gas having a high reaction rate is likely to be locally generated and locally becomes high temperature, which may cause aggregation of the catalyst, that is, sintering. . For this reason, according to the present embodiment, the flow rate of air supplied to the CO oxidation removing unit 37 per unit time is set to be suppressed. When the cumulative number of activations and the cumulative operation time of the reformer 2 and / or the fuel cell 1 increase, the flow rate of air supplied to the CO oxidation removal unit 37 per unit time is increased accordingly. Yes. As a result, the progress of sintering deterioration can be delayed as much as possible. Further explanation will be added.

図15は、CO酸化除去部37に単位時間あたり供給する空気の流量について、基準流量Uα(相対表示)と発電出力との関係をが慰問的に示す。基準流量Uαは、燃料電池1の発電出力に関係するものの、燃料電池1の累積起動回数および累積運転時間に無関係で設定される。図16は、燃料電池1の累積起動回数と補正流量Uβ1(補正供給量、相対表示)との関係を概念的に示す。図17は、燃料電池1の累積運転時間と補正流量Uβ2(補正供給量、相対表示)との関係を概念的に示す。   FIG. 15 comfortably shows the relationship between the reference flow rate Uα (relative display) and the power generation output with respect to the flow rate of air supplied to the CO oxidation removing unit 37 per unit time. Although the reference flow rate Uα is related to the power generation output of the fuel cell 1, it is set regardless of the cumulative number of activations and the cumulative operation time of the fuel cell 1. FIG. 16 conceptually shows the relationship between the cumulative number of activations of the fuel cell 1 and the corrected flow rate Uβ1 (corrected supply amount, relative display). FIG. 17 conceptually shows the relationship between the cumulative operation time of the fuel cell 1 and the corrected flow rate Uβ2 (corrected supply amount, relative display).

CO酸化除去部37に単位時間あたり供給する空気の目標流量Uについては、燃料電池1の累積起動回数と燃料電池1の累積運転時間とを考慮する。即ち、空気の流量Uは、基準流量Uα2と補正流量Uβ2と補正流量Uβ3との和に基づいて設定される(U=Uα2+Uβ2+Uβ3)。空気の目標流量Uに応じて、制御部500はポンプ27dの搬送能力および/または弁25dの開度を制御する。   Regarding the target flow rate U of the air supplied to the CO oxidation removing unit 37 per unit time, the cumulative number of activations of the fuel cell 1 and the cumulative operation time of the fuel cell 1 are considered. That is, the air flow rate U is set based on the sum of the reference flow rate Uα2, the corrected flow rate Uβ2, and the corrected flow rate Uβ3 (U = Uα2 + Uβ2 + Uβ3). In accordance with the target flow rate U of air, the control unit 500 controls the conveyance capacity of the pump 27d and / or the opening of the valve 25d.

本実施例によれば、燃料電池1および/または改質装置2が経時的に変化するときであっても、CO酸化除去部37に単位時間あたり供給する空気の目標流量Uとしては、U=Uα2+Uβ2+Uβ3に設定されるため、燃料電池1または改質装置2の経時的な変化に対処することができる。なお、補正流量Uβ3を廃止し、U=Uα2+Uβ2に基づいて設定しても良い。   According to the present embodiment, even when the fuel cell 1 and / or the reformer 2 change over time, the target flow rate U of air supplied to the CO oxidation removal unit 37 per unit time is U = Since it is set to Uα2 + Uβ2 + Uβ3, it is possible to cope with a change with time of the fuel cell 1 or the reformer 2. The corrected flow rate Uβ3 may be abolished and set based on U = Uα2 + Uβ2.

図18〜図20は実施例5を示す。本実施例は実施例1と基本的に同様の構成、作用効果を有する。さて本実施例においても、制御部500は、燃料電池1の累積起動回数(累積運転回数)を求める累積起動回数決定手段(累積運転回数決定手段)として機能する。更に、制御部500は、燃料電池1の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段として機能する。累積運転回数決定手段で求められた燃料電池1の累積運転回数に基づいて、制御部500は、燃料電池1の発電制御を行う。具体的には、制御部500は温度T1を制御する。温度T1は、前記したように、改質部34の内側部34の出口側の温度である。この場合、温度T1により改質用燃料が水素に転化する転化率が変化し、生成される水素量が改質されたアノードガスの流量が制御される。   18 to 20 show the fifth embodiment. This embodiment has basically the same configuration and function as the first embodiment. Also in the present embodiment, the control unit 500 functions as cumulative activation number determination means (cumulative operation number determination means) for obtaining the cumulative activation number (cumulative operation number) of the fuel cell 1. Further, the control unit 500 functions as a cumulative operation time determination unit that calculates the cumulative operation time of the fuel cell 1. The control unit 500 performs power generation control of the fuel cell 1 based on the cumulative number of operations of the fuel cell 1 obtained by the cumulative operation number determining means. Specifically, the control unit 500 controls the temperature T1. As described above, the temperature T1 is the temperature on the outlet side of the inner portion 34 of the reforming portion 34. In this case, the conversion rate at which the reforming fuel is converted to hydrogen changes depending on the temperature T1, and the flow rate of the anode gas in which the amount of generated hydrogen is reformed is controlled.

図18は、温度T1について、発電出力と温度T1(℃)の基準値T1α1との関係を概念的に示す。基準値T1α1は、燃料電池1の発電出力に関係するものの、燃料電池1の累積起動回数および累積運転時間に無関係で設定される。図19は、燃料電池1の累積起動回数と補正値T1β1(相対表示)との関係を概念的に示す。図20は、燃料電池1の累積運転時間と補正値T1β2(相対表示)との関係を概念的に示す。本実施例によれば、温度T1は、基準値T1α1と補正値T1β1と補正値T1β2との和に基づいて設定される(T1=T1α1+T1β1+T1β2)。なお、燃料電池1の累積運転時間に関する補正電流値T1β2を廃止し、T1=T1α1+T1β1としても良い。あるいはT1=T1α1+T1β2としても良い。   FIG. 18 conceptually shows the relationship between the power generation output and the reference value T1α1 of the temperature T1 (° C.) for the temperature T1. Although the reference value T1α1 is related to the power generation output of the fuel cell 1, the reference value T1α1 is set regardless of the cumulative number of activations and the cumulative operation time of the fuel cell 1. FIG. 19 conceptually shows the relationship between the cumulative number of activations of the fuel cell 1 and the correction value T1β1 (relative display). FIG. 20 conceptually shows the relationship between the cumulative operation time of the fuel cell 1 and the correction value T1β2 (relative display). According to this embodiment, the temperature T1 is set based on the sum of the reference value T1α1, the correction value T1β1, and the correction value T1β2 (T1 = T1α1 + T1β1 + T1β2). Note that the correction current value T1β2 related to the cumulative operation time of the fuel cell 1 may be abolished and T1 = T1α1 + T1β1. Alternatively, T1 = T1α1 + T1β2.

図21〜図23は実施例6を示す。本実施例は実施例1と基本的に同様の構成、作用効果を有する。さて本実施例においても、制御部500は、燃料電池1の累積起動回数(累積運転回数)を求める累積起動回数決定手段(累積運転回数決定手段)として機能する。更に、制御部500は、燃料電池1の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段として機能する。累積運転回数決定手段で求められた燃料電池1の累積運転回数に基づいて、制御部500は、燃料電池1の発電制御を行う。具体的には、制御部500は温度T11(℃)を制御する。   21 to 23 show a sixth embodiment. This embodiment has basically the same configuration and function as the first embodiment. Also in the present embodiment, the control unit 500 functions as cumulative activation number determination means (cumulative operation number determination means) for obtaining the cumulative activation number (cumulative operation number) of the fuel cell 1. Further, the control unit 500 functions as a cumulative operation time determination unit that calculates the cumulative operation time of the fuel cell 1. The control unit 500 performs power generation control of the fuel cell 1 based on the cumulative number of operations of the fuel cell 1 obtained by the cumulative operation number determining means. Specifically, the controller 500 controls the temperature T11 (° C.).

図21は、温度T11について、発電出力と温度T11の基準値T11α1との関係を概念的に示す。基準値T11α1は、燃料電池1の発電出力に関係するものの、燃料電池1の累積起動回数および累積運転時間に無関係で設定される。図22は、燃料電池1の累積起動回数と補正値T11β1(相対表示)との関係を概念的に示す。図23は、燃料電池1の累積運転時間と補正値T11β2(相対表示)との関係を概念的に示す。本実施例によれば、温度T11は、基準値T11α1と補正値T11β1と補正値T11β2との和に基づいて設定される(T11=T11α1+T11β1+T11β2)。なお、燃料電池1の累積運転時間に関する補正電流値T11β2を廃止し、T11=T11α1+T11β1としても良い。あるいはT11=T11α1+T11β2としても良い。   FIG. 21 conceptually shows the relationship between the power generation output and the reference value T11α1 of the temperature T11 for the temperature T11. Although the reference value T11α1 is related to the power generation output of the fuel cell 1, it is set regardless of the cumulative number of activations and the cumulative operation time of the fuel cell 1. FIG. 22 conceptually shows the relationship between the cumulative number of activations of the fuel cell 1 and the correction value T11β1 (relative display). FIG. 23 conceptually shows the relationship between the cumulative operation time of the fuel cell 1 and the correction value T11β2 (relative display). According to this embodiment, the temperature T11 is set based on the sum of the reference value T11α1, the correction value T11β1, and the correction value T11β2 (T11 = T11α1 + T11β1 + T11β2). Note that the correction current value T11β2 related to the cumulative operation time of the fuel cell 1 may be abolished and T11 = T11α1 + T11β1. Alternatively, T11 = T11α1 + T11β2 may be set.

図24〜図26は実施例7を示す。本実施例は実施例1と基本的に同様の構成、作用効果を有する。さて本実施例においても、制御部500は、燃料電池1の累積起動回数(累積運転回数)を求める累積起動回数決定手段(累積運転回数決定手段)として機能する。更に、制御部500は、燃料電池1の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段として機能する。累積運転回数決定手段で求められた燃料電池1の累積運転回数に基づいて、制御部500は、燃料電池1の発電制御を行う。具体的には、制御部500は燃料電池のカソードエア利用率Mを制御する。より具体的には、カソードエア利用率M(%)を制御することにより、カソードガス(空気)の単位時間あたりの流量を制御する。
カソードガス(空気)の目標流量=電流値×所定値(初期値8000)÷カソードエア利用率
24 to 26 show a seventh embodiment. This embodiment has basically the same configuration and function as the first embodiment. Also in the present embodiment, the control unit 500 functions as cumulative activation number determination means (cumulative operation number determination means) for obtaining the cumulative activation number (cumulative operation number) of the fuel cell 1. Further, the control unit 500 functions as a cumulative operation time determination unit that calculates the cumulative operation time of the fuel cell 1. The control unit 500 performs power generation control of the fuel cell 1 based on the cumulative number of operations of the fuel cell 1 obtained by the cumulative operation number determining means. Specifically, the control unit 500 controls the cathode air utilization rate M of the fuel cell. More specifically, the flow rate per unit time of the cathode gas (air) is controlled by controlling the cathode air utilization rate M (%).
Target flow rate of cathode gas (air) = current value × predetermined value (initial value 8000) ÷ cathode air utilization rate

図24は、燃料電池のカソードエア利用率Mについて、発電出力とカソードエア利用率Mの基準値Mα1との関係を概念的に示す。基準値Mα1は、燃料電池1の発電出力に関係するものの、燃料電池1の累積起動回数および累積運転時間に無関係で設定される。図25は、燃料電池1の累積起動回数と補正値Mβ1(相対表示)との関係を概念的に示す。図26は、燃料電池1の累積運転時間と補正値Mβ2(相対表示)との関係を概念的に示す。本実施例によれば、燃料電池のカソードエア利用率Mは、基準値Mα1と補正値Mβ1と補正値Mβ2との和に基づいて設定される(M=Mα1+Mβ1+Mβ2)。なお、M=Mα1+Mβ1としても良い。あるいはM=Mα1+Mβ2としても良い。   FIG. 24 conceptually shows the relationship between the power generation output and the reference value Mα1 of the cathode air utilization rate M for the cathode air utilization rate M of the fuel cell. Although the reference value Mα1 is related to the power generation output of the fuel cell 1, it is set regardless of the cumulative number of activations and the cumulative operation time of the fuel cell 1. FIG. 25 conceptually shows the relationship between the cumulative number of activations of the fuel cell 1 and the correction value Mβ1 (relative display). FIG. 26 conceptually shows the relationship between the cumulative operation time of the fuel cell 1 and the correction value Mβ2 (relative display). According to this embodiment, the cathode air utilization rate M of the fuel cell is set based on the sum of the reference value Mα1, the correction value Mβ1, and the correction value Mβ2 (M = Mα1 + Mβ1 + Mβ2). Note that M = Mα1 + Mβ1 may be used. Alternatively, M = Mα1 + Mβ2 may be set.

図27〜図29は実施例8を示す。本実施例は実施例1と基本的に同様の構成、作用効果を有する。さて本実施例においても、制御部500は、燃料電池1の累積起動回数(累積運転回数)を求める累積起動回数決定手段(累積運転回数決定手段)として機能する。更に、制御部500は、燃料電池1の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段として機能する。累積運転回数決定手段で求められた燃料電池1の累積運転回数に基づいて、制御部500は、燃料電池1の発電制御を行う。具体的には、制御部500は燃料電池の出力側に繋がれているインバータに燃料電池から入力される入力電流最大値Kを制御する。入力電流最大値Kは所定値に対する比率とする(%)。   27-29 show Example 8. FIG. This embodiment has basically the same configuration and function as the first embodiment. Also in the present embodiment, the control unit 500 functions as cumulative activation number determination means (cumulative operation number determination means) for obtaining the cumulative activation number (cumulative operation number) of the fuel cell 1. Further, the control unit 500 functions as a cumulative operation time determination unit that calculates the cumulative operation time of the fuel cell 1. The control unit 500 performs power generation control of the fuel cell 1 based on the cumulative number of operations of the fuel cell 1 obtained by the cumulative operation number determining means. Specifically, the control unit 500 controls the maximum input current value K input from the fuel cell to an inverter connected to the output side of the fuel cell. The input current maximum value K is a ratio (%) to a predetermined value.

図27は、入力電流最大値K(%)について、発電出力と入力電流最大値Kの基準値Kα1との関係を概念的に示す。基準値Kα1は、燃料電池1の発電出力に関係するものの、燃料電池1の累積起動回数および累積運転時間に無関係で設定される。図28は、燃料電池1の累積起動回数と補正値Kβ1(相対表示)との関係を概念的に示す。図29は、燃料電池1の累積運転時間と補正値Kβ2(相対表示)との関係を概念的に示す。本実施例によれば、入力電流最大値Kは、基準値Kα1と補正値Kβ1と補正値Kβ2との和に基づいて設定される(K=Kα1+Kβ1+Kβ2)。なお、K=Kα1+Kβ1としても良い。あるいはK=Kα1+Kβ2としても良い。   FIG. 27 conceptually shows the relationship between the power generation output and the reference value Kα1 of the input current maximum value K with respect to the input current maximum value K (%). Although the reference value Kα1 is related to the power generation output of the fuel cell 1, it is set regardless of the cumulative number of activations and the cumulative operation time of the fuel cell 1. FIG. 28 conceptually shows the relationship between the cumulative number of activations of the fuel cell 1 and the correction value Kβ1 (relative display). FIG. 29 conceptually shows the relationship between the cumulative operation time of the fuel cell 1 and the correction value Kβ2 (relative display). According to this embodiment, the maximum input current value K is set based on the sum of the reference value Kα1, the correction value Kβ1, and the correction value Kβ2 (K = Kα1 + Kβ1 + Kβ2). Note that K = Kα1 + Kβ1 may be used. Alternatively, K = Kα1 + Kβ2 may be set.

(その他)
本発明は上記した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更可能である。制御部500は、基準供給量と補正供給量との和に基づいて定めるが、これに限らず、基準供給量と補正係数との積に基づいて制御することにしても良い。上記した実施例では、図1に示すように、蒸発部36およびCO酸化除去部37は、改質部34と一体化されているが、改質部34から距離的に分離されていても良い。COシフト部5は改質部34から距離的に分離されていても良い。
(Other)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified as appropriate without departing from the scope of the invention. The controller 500 is determined based on the sum of the reference supply amount and the correction supply amount, but is not limited thereto, and may be controlled based on the product of the reference supply amount and the correction coefficient. In the above-described embodiment, as shown in FIG. 1, the evaporation unit 36 and the CO oxidation removal unit 37 are integrated with the reforming unit 34, but may be separated from the reforming unit 34 in terms of distance. . The CO shift unit 5 may be separated from the reforming unit 34 in terms of distance.

本発明は例えば車両用、定置用、電子機器用、電気機器用、携帯用等の燃料電池システムに利用することができる。   The present invention can be used in, for example, fuel cell systems for vehicles, stationary devices, electronic devices, electric devices, and portable devices.

実施例1に係り、改質装置および燃料電池を有する燃料電池システムのシステム図である。1 is a system diagram of a fuel cell system according to Embodiment 1 having a reformer and a fuel cell. FIG. 実施例1に係り、改質装置付近の拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of the vicinity of the reformer according to the first embodiment. 制御部の関係を概念的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows notionally the relationship of a control part. 改質装置に供給される改質用燃料の単位時間あたりの供給流量について、基準供給流量Vα1(相対表示)を示すグラフである。It is a graph which shows reference | standard supply flow volume V (alpha) 1 (relative display) about the supply flow rate per unit time of the fuel for a reforming supplied to a reformer. 燃料電池の累積起動回数(相対表示)と補正供給流量Vβ1(相対表示)との関係を概念的に示すグラフである。6 is a graph conceptually showing the relationship between the cumulative number of fuel cell activations (relative display) and the corrected supply flow rate Vβ1 (relative display). 燃料電池の累積運転時間(相対表示)と補正供給流量Vβ2(相対表示)との関係を概念的に示すグラフである。It is a graph which shows notionally the relationship between the accumulation operation time (relative display) of a fuel cell, and correction | amendment supply flow volume V (beta) 2 (relative display). 制御部が実行する処理1を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process 1 which a control part performs. 制御部が実行する処理2を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process 2 which a control part performs. 燃料電池のカソード極に供給されるカソードガスの単位時間あたりの供給流量について、基準供給流量Mα1(相対表示)を示すグラフである。It is a graph which shows reference | standard supply flow rate M (alpha) 1 (relative display) about the supply flow rate per unit time of the cathode gas supplied to the cathode electrode of a fuel cell. 燃料電池の累積起動回数(相対表示)と補正供給流量Mβ1(相対表示)との関係を概念的に示すグラフである。6 is a graph conceptually showing the relationship between the cumulative number of fuel cell activations (relative display) and the corrected supply flow rate Mβ1 (relative display). 燃料電池の累積運転時間(相対表示)と補正供給流量Mβ2(相対表示)との関係を概念的に示すグラフである。It is a graph which shows notionally the relationship between the accumulation operation time (relative display) of a fuel cell, and correction supply flow rate Mβ2 (relative display). 燃料電池が発電する電流値について、発電出力と基準電流値(相対表示)との関係を概念的に示すグラフである。It is a graph which shows notionally the relation between a power generation output and a standard electric current value (relative display) about the electric current value which a fuel cell generates. 燃料電池の累積起動回数(相対表示)と補正電流値Iβ1(相対表示)との関係を概念的に示すグラフである。It is a graph which shows notionally the relationship between the accumulation | activation count (relative display) of a fuel cell, and correction | amendment electric current value I (beta) 1 (relative display). 燃料電池の累積運転時間(相対表示)と補正電流値Iβ2(相対表示)との関係を概念的に示すグラフである。It is a graph which shows notionally the relationship between the accumulation operation time (relative display) of a fuel cell, and correction | amendment electric current value I (beta) 2 (relative display). CO酸化除去部に単位時間あたり供給する空気の流量について、基準流量(相対表示)と発電出力との関係を概念的に示すグラフである。It is a graph which shows notionally the relation between the standard flow (relative display) and the power generation output about the flow of the air supplied to a CO oxidation removal part per unit time. 燃料電池の累積起動回数(相対表示)と補正流量Uβ1(相対表示)との関係を概念的に示すグラフである。6 is a graph conceptually showing the relationship between the cumulative number of fuel cell activations (relative display) and the corrected flow rate Uβ1 (relative display). 燃料電池の累積運転時間(相対表示)と補正流量Uβ2(相対表示)との関係を概念的に示すグラフである。It is a graph which shows notionally the relationship between the accumulation operation time (relative display) of a fuel cell, and correction | amendment flow volume U (beta) 2 (relative display). 温度T1について、基準値T1α1(相対表示)を示すグラフである。It is a graph which shows standard value T1 alpha 1 (relative display) about temperature T1. 燃料電池の累積起動回数(相対表示)と補正値T1β1(相対表示)との関係を概念的に示すグラフである。6 is a graph conceptually showing the relationship between the cumulative number of fuel cell activations (relative display) and the correction value T1β1 (relative display). 燃料電池の累積運転時間(相対表示)と補正値T1β2(相対表示)との関係を概念的に示すグラフである。It is a graph which shows notionally the relationship between the accumulation operation time (relative display) of fuel cell, and correction value T1β2 (relative display). 温度T11について、基準値T11α1(相対表示)を示すグラフである。It is a graph which shows standard value T11 alpha 1 (relative display) about temperature T11. 燃料電池の累積起動回数(相対表示)と補正値T11β1(相対表示)との関係を概念的に示すグラフである。It is a graph which shows notionally the relationship between the accumulation | activation count (relative display) of a fuel cell, and correction value T11 (beta) 1 (relative display). 燃料電池の累積運転時間(相対表示)と補正値T11β2(相対表示)との関係を概念的に示すグラフである。It is a graph which shows notionally the relationship between the cumulative operation time (relative display) of fuel cell, and correction value T11β2 (relative display). カソードエア利用率について、基準値Mα1(相対表示)を示すグラフである。It is a graph which shows standard value Malpha1 (relative display) about cathode air utilization. 燃料電池の累積起動回数(相対表示)とカソードエア利用率の補正値Mβ1(相対表示)との関係を概念的に示すグラフである。It is a graph which shows notionally the relationship between the cumulative start count (relative display) of a fuel cell, and the correction value Mβ1 (relative display) of the cathode air utilization rate. 燃料電池の累積運転時間(相対表示)とカソードエア利用率の補正値Mβ2(相対表示)との関係を概念的に示すグラフである。It is a graph which shows notionally the relationship between the cumulative operation time (relative display) of a fuel cell, and the correction value Mβ2 (relative display) of the cathode air utilization rate. 入力電流最大値について、基準値Kα1(相対表示)を示すグラフである。It is a graph which shows the reference value K (alpha) 1 (relative display) about the input current maximum value. 燃料電池の累積起動回数(相対表示)と入力電流最大値の補正値Kβ1(相対表示)との関係を概念的に示すグラフである。It is a graph which shows notionally the relationship between the cumulative start count (relative display) of the fuel cell and the correction value Kβ1 (relative display) of the maximum input current value. 燃料電池の累積運転時間(相対表示)と入力電流最大値の補正値Kβ2(相対表示)との関係を概念的に示すグラフである。It is a graph which shows notionally the relationship between the cumulative operation time (relative display) of a fuel cell, and the correction value Kβ2 (relative display) of the maximum input current value.

符号の説明Explanation of symbols

1は燃料電池、2は改質装置、30は燃焼部、31は断熱部、34は改質部、36は蒸発部、37はCO酸化除去部、4は熱交換部、5はCOシフト部、62は燃料配管、72は空気配管(酸素供給部)、81は水タンク、82は改質水配管(改質水供給部)、100はアノードガス配管、200はカソードガス配管、300は水蒸気配管、400は浄化配管、500は制御部(累積運転回数決定手段、累積運転時間決定手段)、31tは改質部温度検知器、38はCO酸化除去部温度検知器、55はCOシフト部温度検知器、65は温度検知器を示す。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 is a fuel cell, 2 is a reformer, 30 is a combustion part, 31 is a heat insulation part, 34 is a reforming part, 36 is an evaporation part, 37 is a CO oxidation removal part, 4 is a heat exchange part, 5 is a CO shift part , 62 is a fuel pipe, 72 is an air pipe (oxygen supply unit), 81 is a water tank, 82 is a reforming water pipe (reforming water supply unit), 100 is an anode gas pipe, 200 is a cathode gas pipe, and 300 is water vapor. Piping, 400 is purification piping, 500 is a control unit (cumulative operation number determination means, cumulative operation time determination means), 31t is a reforming unit temperature detector, 38 is a CO oxidation removal unit temperature detector, and 55 is a CO shift unit temperature. A detector 65 is a temperature detector.

Claims (9)

(a)燃料電池と、
(b)前記燃料電池の累積運転回数を求める累積運転回数決定手段と、
(c)前記累積運転回数決定手段で求められた燃料電池の累積運転回数に基づいて、前記燃料電池の発電制御を行う制御部とを具備することを特徴とする燃料電池システム。
(A) a fuel cell;
(B) Cumulative operation number determination means for obtaining the cumulative operation number of the fuel cell;
(C) A fuel cell system comprising: a control unit that performs power generation control of the fuel cell based on the cumulative operation frequency of the fuel cell determined by the cumulative operation frequency determining means.
(a)燃料電池と、
(b)前記燃料電池の累積運転回数を求める累積運転回数決定手段と、
(c)前記燃料電池の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段と、
(d)前記累積運転回数決定手段で求められた前記燃料電池の累積運転回数と、前記累積運転時間決定手段で求められた前記燃料電池の累積運転時間とに基づいて、前記燃料電池の発電制御を行う制御部とを具備することを特徴とする燃料電池システム。
(A) a fuel cell;
(B) Cumulative operation number determination means for obtaining the cumulative operation number of the fuel cell;
(C) cumulative operating time determining means for determining the cumulative operating time of the fuel cell;
(D) Power generation control of the fuel cell based on the cumulative operation number of the fuel cell determined by the cumulative operation number determination unit and the cumulative operation time of the fuel cell determined by the cumulative operation time determination unit A fuel cell system comprising: a control unit that performs the operation.
請求項1または2において、前記制御部は、アノードガスおよびカソードガスのうちの少なくとも一つの単位時間あたりの供給量を制御することを特徴とする燃料電池システム。   3. The fuel cell system according to claim 1, wherein the control unit controls a supply amount per unit time of at least one of the anode gas and the cathode gas. 請求項1〜3のうちの一項において、改質用燃料から改質ガスを生成する改質装置が設けられており、
前記制御部は、前記燃料電池の発電制御、前記改質装置の制御、改質用燃料の単位時間あたりの供給量の制御を行うことを特徴とする燃料電池システム。
In one of Claims 1-3, the reformer which produces | generates reformed gas from the fuel for reforming is provided,
The control unit performs power generation control of the fuel cell, control of the reformer, and control of a supply amount of reforming fuel per unit time.
請求項4において、前記改質装置は、改質用燃料から改質ガスを生成する改質部と、前記改質部を加熱する加熱部と、前記改質ガスに含まれる一酸化炭素を酸化して低減させるCO除去部と、前記CO除去部に酸素成分を供給する酸素供給部とを備えていることを特徴とする燃料電池システム。   5. The reformer according to claim 4, wherein the reforming device oxidizes carbon monoxide contained in the reformed gas, a reformer that generates reformed gas from the reforming fuel, a heating unit that heats the reformer. A fuel cell system comprising: a CO removing unit that reduces the amount of oxygen and an oxygen supply unit that supplies an oxygen component to the CO removing unit. 請求項5において、前記制御部は、前記CO除去部に送る単位時間あたりの供給量を制御することを特徴とする燃料電池システム。   6. The fuel cell system according to claim 5, wherein the control unit controls a supply amount per unit time sent to the CO removing unit. 請求項5または6において、前記改質装置の累積運転回数を求める改質装置累積運転回数決定手段が設けられており、
前記制御部は、前記改質装置累積運転回数決定手段で求められた前記改質装置の累積運転回数に基づいて、前記燃料電池の発電制御および/または前記改質装置の制御を行うことを特徴とする燃料電池システム。
In Claim 5 or 6, a reformer cumulative operation number determination means for obtaining the cumulative operation number of the reformer is provided,
The control unit performs power generation control of the fuel cell and / or control of the reformer based on the cumulative number of operations of the reformer determined by the reformer cumulative operation frequency determination unit. A fuel cell system.
請求項5〜7において、前記改質装置の累積運転時間を求める改質装置累積運転時間決定手段が設けられており、
前記制御部は、前記改質装置累積運転回数決定手段で求められた前記改質装置の累積運転回数と、前記改質装置累積運転時間決定手段で求められた前記改質装置の累積運転時間とに基づいて、前記燃料電池の発電制御および/または前記改質装置の制御を行うことを特徴とする燃料電池システム。
In Claims 5 to 7, reforming device cumulative operation time determining means for obtaining the cumulative operation time of the reforming device is provided,
The controller is configured to determine the total number of reformer operation times determined by the reformer cumulative operation number determination unit, and the total reformer operation time determined by the reformer cumulative operation time determination unit. Based on the above, the fuel cell system performs power generation control of the fuel cell and / or control of the reformer.
請求項1〜8のうちの一項において、前記制御部は、前記燃料電池に供給されるアノードガスとなる改質用燃料、アノードガスおよびカソードガスのうちの少なくとも一つの単位時間あたりの供給量について、基準供給量と補正供給量との和、または、基準供給量と補正係数との積に基づいて制御することを特徴とする燃料電池システム。   9. The supply amount per unit time according to claim 1, wherein the control unit supplies at least one of a reforming fuel, an anode gas, and a cathode gas serving as an anode gas supplied to the fuel cell. Is controlled based on the sum of the reference supply amount and the correction supply amount or the product of the reference supply amount and the correction coefficient.
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