JP2011129395A - Solid polymer fuel cell power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体高分子形燃料電池発電システムに関する。 The present invention relates to a polymer electrolyte fuel cell power generation system.
従来の固体高分子形燃料電池発電システムの概略構成を図10に示す。
図10に示すように、プロトン伝導性を有する固体高分子膜をガス透過性及び導電性を有する燃料極及び酸化極で挟んだセルを複数積層したスタック11の燃料ガス供給部には、燃料ガスである水素ガス2を送給する水素ガスボンベ21が圧調弁29aを介して接続されている。上記圧調弁29aと上記スタック11の燃料ガス供給部との間には、水素ガス2を加湿する加湿器22が配設されている。上記加湿器22と上記スタック11の燃料ガス供給部との間には、接続弁29bが介在している。
A schematic configuration of a conventional polymer electrolyte fuel cell power generation system is shown in FIG.
As shown in FIG. 10, the fuel gas supply section of the
前記スタック11の酸化ガス供給部には、酸化ガスである酸素ガス3を送給する酸素ガスボンベ31が圧調弁39aを介して接続されている。上記圧調弁39aと上記スタック11の酸化ガス供給部との間には、酸素ガス3を加湿する加湿器32が配設されている。上記加湿器32と上記スタック11の酸化ガス供給部との間には、接続弁39bが介在している。
An
前記スタック11の燃料ガス排出部には、ドレンポット23が接続弁29cを介して接続されている。上記スタック11の酸化ガス排出部には、ドレンポット33が接続弁39cを介して接続されている。
A
前記スタック11の燃料ガス供給部と前記接続弁29bとの間には、不活性ガスである窒素ガス4を送給する窒素ガスボンベ41が圧調弁49aを介して接続されている。上記圧調弁49aと上記スタック11の燃料ガス供給部との間には、窒素ガス4を加湿する加湿器42が配設されている。上記加湿器42と上記スタック11の燃料ガス供給部との間には、接続弁49bが介在している。
A
前記スタック11の酸化ガス供給部と前記接続弁39bとの間には、窒素ガスボンベ51が圧調弁59aを介して接続されている。上記圧調弁59aと上記スタック11の酸化ガス供給部との間には、窒素ガス4を加湿する加湿器52が配設されている。上記加湿器52と上記スタック11の酸化ガス供給部との間には、接続弁59bが介在している。
A
このような従来の固体高分子形燃料電池発電システム10の作動を次に説明する。
発電運転を行う場合には、前記圧調弁29aで圧調して前記接続弁29b,29cを開放することにより、前記水素ガスボンベ21から水素ガス2が送出されて、前記加湿器22内の水1中へ送給されて飽和状態にまで加湿された後、前記スタック11の燃料ガス供給部へ供給されると共に、前記圧調弁39aで圧調して前記接続弁39b,39cを開放することにより、前記酸素ガスボンベ31から酸素ガス3が送出されて、前記加湿器32内の水1中へ送給されて飽和状態にまで加湿された後、前記スタック11の酸化ガス供給部へ供給され、当該水素ガス2と当該酸素ガス3とが当該スタック11内で電気化学的に反応して、電力が得られる。
Next, the operation of the conventional polymer electrolyte fuel cell power generation system 10 will be described.
When performing the power generation operation, the
前記スタック11内で上記電気化学反応に関与しなかった残余の水素ガス2は、上記電気化学反応によって生じた余剰の水1等と共に当該スタック11の燃料ガス排出部から排出され、前記ドレンポット23で上記水1を除去された後、再利用等される。また、前記スタック11内で上記電気化学反応に関与しなかった残余の酸素ガス3は、上記電気化学反応によって生じた余剰の水1等と共に当該スタック11の酸化ガス排出部から排出され、前記ドレンポット33で上記水1を除去された後、再利用等される。
The
そして、発電運転を停止する場合には、前記弁29a,29b,39a,39bを閉鎖して、前記スタック11内への前記水素ガスボンベ21からの水素ガス2及び前記酸素ガスボンベ31からの酸素ガス3の供給を停止した後、前記圧調弁49a,59aで圧調して前記接続弁49b,59bを開放して、前記窒素ガスボンベ41,51から窒素ガス4を送給し、前記加湿器42,52内の水1中へ送給して飽和状態にまで加湿した後、前記スタック11の燃料ガス供給部及び酸化ガス供給部へ供給し、当該スタック11内に残存する水素ガス2及び酸素ガス3を燃料ガス排出部及び酸化ガス排出部からパージすると共に、当該スタック11内を窒素ガス4に置換したら、前記弁29c,39c,49a,49b,59a,59bを閉鎖して、当該スタック11内を飽和水蒸気の窒素ガス4の雰囲気とすることにより、セルの固体高分子膜の乾燥を防止しつつ、残存する水素ガス2及び酸素ガス3による余計な反応に伴う固体高分子膜や電極中の触媒等の劣化を抑制するようにしている(例えば、下記特許文献1等参照)。
When stopping the power generation operation, the
前述したような従来の固体高分子形燃料電池発電システム10においては、発電運転を停止した後に、スタック11内に残存している水素ガス2及び酸素ガス3を窒素ガス4でパージして、当該スタック11内を窒素ガス4に置換するため、発電運転を停止するにあたって、窒素ガス4を大量に使用してしまうことから(スタック11の前記ガス2,3の流路系の容積の約4〜5倍)、発電運転の起動と停止とを長期にわたって頻繁に繰り返すような場合、窒素ガス4の使用量が非常に多くなり、ランニングコストが高くなってしまうと共に、窒素ガスボンベ41,51を多数本設置したり、窒素ガスボンベ41,51の大容量化を図ったりしなければならず、多大な設置スペースが必要になってしまう。
In the conventional polymer electrolyte fuel cell power generation system 10 as described above, after stopping the power generation operation, the
このようなことから、本発明は、発電運転の停止時に使用する不活性ガスの使用量を大幅に低減して、設置スペースを小さくすることができる固体高分子形燃料電池発電システムを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a polymer electrolyte fuel cell power generation system that can greatly reduce the amount of inert gas used when power generation operation is stopped to reduce the installation space. With the goal.
前述した課題を解決するための、第一番目の発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、固体高分子膜を燃料極及び酸化極で挟んだセルが複数積層されて当該燃料極へ供給する燃料ガスの供給部及び排出部を有すると共に当該酸化極へ供給する酸化ガスの供給部及び排出部を有するスタックと、前記スタックの前記燃料ガス供給部へ弁を介して接続されて前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、前記スタックの前記酸化ガス供給部へ弁を介して接続されて前記酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段と、前記スタックの前記燃料ガス排出部へ弁を介して接続されて当該スタック内から前記ガスを当該スタックの外部へ排気する燃料ガス排気手段と、前記スタックの前記酸化ガス排出部へ弁を介して接続されて当該スタック内から前記酸化ガスを当該スタックの外部へ排気する酸化ガス排気手段と、前記スタックの前記酸化極側の圧力を計測する酸化極側圧力計測手段と、前記スタックの酸化極側の前記酸化ガスを消費させるように当該スタックの内部での当該酸化ガスと前記燃料ガスとの電気化学的反応を生じさせる自己消費手段と、発電運転停止信号に基づいて、前記スタックの前記酸化極側への前記酸化ガスの供給を停止するように前記酸化ガス供給手段の前記弁を閉鎖制御すると共に、当該スタックの当該酸化極側からの前記酸化ガスの排気を停止するように前記酸化ガス排気手段の前記弁を閉鎖制御した後、当該スタックの当該酸化極側の前記酸化ガスを消費させるように前記自己消費手段を作動制御し、前記酸化極側圧力計測手段からの情報に基づいて、当該スタックの当該酸化極側の圧力POが当該スタックの周辺雰囲気の圧力PAよりも小さい酸化極側規定値PO1になると、当該スタックの前記燃料極側への前記燃料ガスの供給を停止するように前記燃料ガス供給手段の上記弁を閉鎖制御すると共に、当該スタックの当該酸化極側からの前記燃料ガスの排気を停止するように前記燃料ガス排気手段の前記弁を閉鎖制御する制御手段とを備えていることを特徴とする。 The solid polymer fuel cell power generation system according to the first invention for solving the above-described problem is a plurality of cells in which a solid polymer film is sandwiched between a fuel electrode and an oxidation electrode and are supplied to the fuel electrode. A fuel gas supply unit and a discharge unit, and a stack having an oxidation gas supply unit and a discharge unit for supplying the fuel gas to the oxidation electrode, and the fuel gas connected to the fuel gas supply unit of the stack via a valve A fuel gas supply means for supplying the oxidizing gas supply means connected to the oxidizing gas supply section of the stack via a valve and a valve for supplying the oxidizing gas to the fuel gas discharge section of the stack A fuel gas exhaust means connected to exhaust the gas from the stack to the outside of the stack, and connected to the oxidant gas discharge section of the stack via a valve and connected to the front from the stack; An oxidizing gas exhausting means for exhausting the oxidizing gas to the outside of the stack, an oxidizing electrode side pressure measuring means for measuring the pressure on the oxidizing electrode side of the stack, and the oxidizing gas on the oxidizing electrode side of the stack are consumed. The self-consumption means for causing an electrochemical reaction between the oxidizing gas and the fuel gas inside the stack, and the supply of the oxidizing gas to the oxidation electrode side of the stack based on the power generation operation stop signal The valve of the oxidizing gas supply means is controlled to be closed, and the valve of the oxidizing gas exhaust means is controlled to be closed so as to stop the exhaust of the oxidizing gas from the oxidation electrode side of the stack. Thereafter, the self-consumption means is operated and controlled to consume the oxidation gas on the oxidation electrode side of the stack, and based on the information from the oxidation electrode side pressure measurement means, When the pressure P O of the oxidizing electrode side of the tuck is a pressure P A small oxidizing electrode side specified value P O1 than the atmosphere around the stack, to stop the supply of the fuel gas to the fuel electrode side of the stack Control means for controlling the closing of the valve of the fuel gas supply means, and closing the valve of the fuel gas exhaust means so as to stop the exhaust of the fuel gas from the oxidation electrode side of the stack. It is characterized by having.
第二番目の発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、第一番目の発明において、前記スタックの前記燃料極側の圧力を計測する燃料極側圧力計測手段を備えると共に、前記制御手段が、前記スタックの前記酸化極側の前記酸化ガスを消費させるように前記自己消費手段を作動制御した後、さらに、前記酸化極側圧力計測手段及び前記燃料極側圧力計測手段からの情報に基づいて、当該スタックの前記燃料極側の圧力PHを当該スタックの前記酸化極側の圧力POよりも大きくしつつ当該燃料極側の圧力PHと当該酸化極側の圧力POとの差圧ΔPを規定値以下とするように、前記燃料ガス供給手段からの前記燃料ガスの供給を制御するものであることを特徴とする。 A polymer electrolyte fuel cell power generation system according to a second aspect of the invention is the first aspect of the invention, comprising a fuel electrode side pressure measuring means for measuring the pressure on the fuel electrode side of the stack, and the control means After controlling the operation of the self-consumption means so that the oxidizing gas on the oxidation electrode side of the stack is consumed, and based on information from the oxidation electrode side pressure measurement means and the fuel electrode side pressure measurement means The differential pressure between the pressure P H on the fuel electrode side and the pressure P O on the oxidation electrode side while making the pressure P H on the fuel electrode side of the stack larger than the pressure P O on the oxidation electrode side of the stack The supply of the fuel gas from the fuel gas supply means is controlled so that ΔP is equal to or less than a specified value.
第三番目の発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、第二番目の発明において、前記スタックの前記燃料ガス供給部へ接続されて不活性ガスを供給する燃料極用不活性ガス供給手段を備えると共に、前記制御手段が、前記スタックの前記燃料極側への前記燃料ガスの供給を停止するように前記燃料ガス供給手段の前記弁を閉鎖制御すると共に、当該スタックの当該燃料極側からの前記燃料ガスの排気を停止するように前記燃料ガス排気手段の前記弁を閉鎖制御した後、さらに、前記燃料極側圧力計測手段からの情報に基づいて、当該スタックの当該燃料極側の圧力PHを当該スタックの前記周辺雰囲気の圧力PAとするように、前記燃料極用不活性ガス供給手段からの前記不活性ガスの供給を制御するものであることを特徴とする。 The polymer electrolyte fuel cell power generation system according to a third aspect of the present invention is the solid polymer fuel cell power generation system according to the second aspect, wherein the inert gas supply means for the fuel electrode is connected to the fuel gas supply section of the stack and supplies an inert gas And the control means controls the closing of the valve of the fuel gas supply means so as to stop the supply of the fuel gas to the fuel electrode side of the stack, and from the fuel electrode side of the stack. After closing the valve of the fuel gas exhaust means so as to stop the exhaust of the fuel gas, and further, based on the information from the fuel electrode side pressure measuring means, the pressure on the fuel electrode side of the stack the P H to the pressure P a of the surrounding atmosphere of the stack, and characterized in that for controlling the supply of the inert gas from the inert gas supply means for the fuel electrode.
第四番目の発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、第二番目の発明において、前記制御手段が、前記スタックの前記酸化極側の圧力POが前記酸化極側規定値PO1になると、さらに、前記燃料極側圧力計測手段からの情報に基づいて、当該スタックの前記燃料極側の圧力PHを当該スタックの前記周辺雰囲気の圧力PAとするように、前記燃料ガス供給手段からの前記燃料ガスの供給を制御するものであることを特徴とする。 Polymer electrolyte fuel cell power generation system according to a fourth invention, in the second invention, the control means, the pressure P O is the oxidizing electrode side specified value P O1 of the oxidizing electrode side of the stack comprising the further based on information from the fuel electrode side pressure measuring means, the pressure P H of the fuel electrode side of the stack so that the pressure P a of the surrounding atmosphere of the stack, the fuel gas supply means It is characterized by controlling the supply of the fuel gas from.
第五番目の発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、第一番目の発明において、前記スタックの前記燃料極側の圧力を計測する燃料極側圧力計測手段を備えると共に、前記制御手段が、前記スタックの前記酸化極側の前記酸化ガスを消費させるように前記自己消費手段を作動制御した後、さらに、前記酸化極側圧力計測手段及び前記燃料極側圧力計測手段からの情報に基づいて、当該スタックの前記燃料極側の圧力PHを当該スタックの前記酸化極側の圧力POよりも大きくしつつ当該スタックの前記周辺雰囲気の圧力PAとなるように、前記燃料ガス供給手段からの前記燃料ガスの供給を制御するものであることを特徴とする。 A polymer electrolyte fuel cell power generation system according to a fifth aspect of the present invention includes, in the first aspect of the invention, provided with fuel electrode side pressure measuring means for measuring the pressure on the fuel electrode side of the stack, and the control means includes After controlling the operation of the self-consumption means so that the oxidizing gas on the oxidation electrode side of the stack is consumed, and based on information from the oxidation electrode side pressure measurement means and the fuel electrode side pressure measurement means , the pressure P H of the fuel electrode side of the stack so that the pressure P a of the surrounding atmosphere of the stack while greater than the pressure P O of the oxidizing electrode side of the stack, from the fuel gas supply means The fuel gas supply is controlled.
第六番目の発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、第一番目から第五番目の発明のいずれかにおいて、前記スタックの前記酸化ガス供給部へ接続されて不活性ガスを供給する酸化極用不活性ガス供給手段を備えると共に、前記制御手段が、前記スタックの前記酸化極側の圧力POが前記酸化極側規定値PO1になると、前記酸化極側圧力計測手段からの情報に基づいて、さらに、当該酸化極側の圧力POを当該スタックの前記周辺雰囲気の圧力PAとするように、前記酸化極用不活性ガス供給手段からの不活性ガスの供給を制御するものであることを特徴とする。 The polymer electrolyte fuel cell power generation system according to a sixth aspect of the present invention is the oxidation system according to any one of the first to fifth aspects, wherein the oxidation gas is connected to the oxidizing gas supply section of the stack and supplies an inert gas. In addition to the electrode inert gas supply means, when the pressure P O on the oxidation electrode side of the stack reaches the oxidation electrode side specified value P O1 , the control means includes information from the oxidation electrode side pressure measurement means. based on further, those in which the pressure P O of the oxidizing electrode side to the pressure P a of the surrounding atmosphere of the stack, controls the supply of the inert gas from the inert gas supply means for the oxidizing electrode It is characterized by being.
第七番目の発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、第一番目から第六番目の発明のいずれかにおいて、前記酸化極側規定値PO1が、前記スタックの温度における飽和水蒸気圧であることを特徴とする。 The polymer electrolyte fuel cell power generation system according to a seventh aspect of the present invention is the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to any one of the first to sixth aspects, wherein the oxidation electrode side specified value P O1 is a saturated water vapor pressure at the stack temperature. It is characterized by being.
第八番目の発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、第一番目から第七番目の発明のいずれかにおいて、前記スタックの前記周辺雰囲気の圧力PAが、大気圧であることを特徴とする。 Polymer electrolyte fuel cell power generation system according to the 8th invention, characterized in that in any one of the seventh inventions FIRST, pressure P A of the surrounding atmosphere of the stack, is at atmospheric pressure And
本発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムによれば、発電運転停止後に、酸化ガス供給手段及び酸化ガス排気手段の前記弁を閉鎖することにより、スタックの酸化極側を外部から遮断するように封じ切り、スタックの酸化極側に残存する水素ガスを自己消費手段で消費、すなわち、スタックの酸化極側に残存する水素ガスを当該スタック内で酸素ガスと電気化学的に反応させて消費させて、当該スタックの酸化極側から水素ガスを除去した後に、燃料ガス供給手段及び燃料ガス排気手段の前記弁を閉鎖することにより、スタックの燃料極側を封じ切ることから、スタック内から酸素ガスをパージするにあたって、使用する不活性ガスの量を従来よりも大幅に少なくすることができるので、発電運転の起動と停止とを長期にわたって頻繁に繰り返すような場合であっても、不活性ガスの使用量を大幅に抑えることができ、ランニングコストを低減させることができると共に、設置スペースを小さくすることができる。 According to the polymer electrolyte fuel cell power generation system of the present invention, the oxidation electrode side of the stack is shut off from the outside by closing the valves of the oxidation gas supply means and the oxidation gas exhaust means after the power generation operation is stopped. The hydrogen gas remaining on the oxidation electrode side of the stack is consumed by self-consumption means, that is, the hydrogen gas remaining on the oxidation electrode side of the stack is consumed by electrochemical reaction with oxygen gas in the stack. Then, after removing the hydrogen gas from the oxidation electrode side of the stack, the fuel gas supply means and the fuel gas exhaust means are closed to close the fuel electrode side of the stack. When purging the battery, the amount of inert gas used can be greatly reduced compared to the conventional method. Even when repeated, can be suppressed using amount of the inert gas significantly, it is possible to reduce the running cost, it is possible to reduce the installation space.
本発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムの実施形態を図面に基づいて以下に説明するが、本発明は、図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。 Embodiments of a polymer electrolyte fuel cell power generation system according to the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments described with reference to the drawings.
[第一番目の実施形態]
本発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムの第一番目の実施形態を図1,2に基づいて説明する。
[First embodiment]
A first embodiment of a polymer electrolyte fuel cell power generation system according to the present invention will be described with reference to FIGS.
図1に示すように、プロトン伝導性を有する固体高分子膜をガス透過性及び導電性を有する燃料極及び酸化極で挟んだセルを複数積層したスタック111の燃料ガス供給部には、燃料ガスである水素ガス2を送給する水素ガスボンベ121が圧調弁129aを介して接続されている。上記圧調弁129aと上記スタック111の燃料ガス供給部との間には、水素ガス2を加湿する加湿器122が配設されている。上記加湿器122と上記スタック111の燃料ガス供給部との間には、接続弁129bが介在している。
As shown in FIG. 1, a fuel gas supply section of a
前記スタック111の酸化ガス供給部には、酸化ガスである酸素ガス3を送給する酸素ガスボンベ131が圧調弁139aを介して接続されている。上記圧調弁139aと上記スタック111の酸化ガス供給部との間には、酸素ガス3を加湿する加湿器132が配設されている。上記加湿器132と上記スタック111の酸化ガス供給部との間には、接続弁139bが介在している。
An
前記スタック111の燃料ガス排出部には、ドレンポット123が接続弁129cを介して接続されている。上記スタック111の酸化ガス排出部には、ドレンポット133が接続弁139cを介して接続されている。
A
前記スタック111の燃料ガス供給部と前記接続弁129bとの間には、不活性ガスである窒素ガス4を送給する窒素ガスボンベ141が圧調弁149a及び接続弁149bを介して接続されている。前記スタック111の酸化ガス供給部と前記接続弁139bとの間には、窒素ガスボンベ151が圧調弁159a及び接続弁159bを介して接続されている。
A
前記スタック111には、各種の外部負荷L及び自己消費用の抵抗181が切換スイッチ182を介して電気的に接続されており、当該切換スイッチ182は、上記スタック111に対する上記外部負荷Lと当該抵抗181との電気的な接続を切り換えることができるようになっている。
Various external loads L and a self-consuming
また、前記スタック111の燃料ガス供給部と前記接続弁129b,149bとの間には、燃料極側圧力計測手段である圧力計192aが配設されている。前記スタック111の酸化ガス供給部と前記接続弁139b,159bとの間には、酸化極側圧力計測手段である圧力計192bが配設されている。これら圧力計192a,192bは、制御手段である制御装置191の入力部にそれぞれ電気的に接続している。
A
前記制御装置191の出力部は、前記弁1129a〜129c,139a〜139c,149a,149b,159a,159b及び前記切換スイッチ182に電気的に接続しており、当該制御装置191は、上記圧力計192a,192bからの情報等に基づいて、上記弁129a〜129c,139a〜139c,149a,149b,159a,159bの開閉作動及び上記切換スイッチ182の切換作動等を制御することができるようになっている(詳細は後述する)。
The output unit of the
なお、本実施形態においては、前記水素ガスボンベ121、前記加湿器122、前記圧調弁129a、前記接続弁129b等により、本発明に係る燃料ガス供給手段を構成し、前記酸素ガスボンベ131、前記加湿器132、前記圧調弁139a、前記接続弁139b等により、本発明に係る酸化ガス供給手段を構成し、前記ドレンポット123、前記接続弁129c等により、本発明に係る燃料ガス排気手段を構成し、前記ドレンポット133、前記接続弁139c等により、本発明に係る酸化ガス排気手段を構成し、前記窒素ガスボンベ141、前記圧調弁149a、前記接続弁149b等により、本発明に係る燃料極用不活性ガス供給手段を構成し、前記窒素ガスボンベ151、前記圧調弁159a、前記接続弁159b等により、本発明に係る酸化極用不活性ガス供給手段を構成し、前記抵抗181、切換スイッチ182等により、本発明に係る自己消費手段を構成している。
In the present embodiment, the
このような本実施形態に係る固体高分子形燃料電池発電システム100の作動を次に説明する。 Next, the operation of the polymer electrolyte fuel cell power generation system 100 according to this embodiment will be described.
発電運転を開始する旨の信号が制御装置191に入力されると、当該制御装置191は、前記スタック111を外部負荷Lに接続するように前記切換スイッチ182を切換制御すると共に、前記圧力計192a,192bからの情報に基づいて、前記スタック111内に水素ガス2及び酸素ガス3を規定の運転圧力PD(例えば、約100〜600kPa(abs))で供給するように、前記圧調弁129a,139aの圧調制御及び前記接続弁129b,129c,139b,139cを開放制御する。
When a signal to start the power generation operation is input to the
これにより、前記水素ガスボンベ121から送出された水素ガス2は、前記加湿器122内の水1中へ供給されて飽和状態にまで加湿され、前記スタック111の燃料ガス供給部へ供給されると共に、前記酸素ガスボンベ131から送出された酸素ガス3は、前記加湿器132内の水1中へ供給されて飽和状態にまで加湿され、前記スタック111の酸化ガス供給部へ供給されて、当該水素ガス2と当該酸素ガス3とが当該スタック111内で電気化学的に反応し、当該スタック111から外部負荷Lに対して給電することができる。
Thereby, the
そして、前記スタック111内で上記電気化学反応に関与しなかった残余の水素ガス2は、上記電気化学反応によって生じた余剰の水1等と共に当該スタック111の燃料ガス排出部から排出され、前記ドレンポット123で上記水1を除去された後、再利用等される。また、前記スタック111内で上記電気化学反応に関与しなかった残余の酸素ガス3は、上記電気化学反応によって生じた余剰の水1等と共に当該スタック111の酸化ガス排出部から排出され、前記ドレンポット133で上記水1を除去された後、再利用等される。
Then, the remaining
このようにして発電運転を行なっている際に、発電運転を停止する旨の信号が前記制御装置191に入力されると、当該制御装置191は、前記弁139a〜139cを閉鎖するように制御して、前記スタック111の酸化極側への前記酸素ガスボンベ131からの酸素ガス3の供給を停止すると共に、当該スタック111の酸化極側からの酸素ガス3の排気を停止することにより、当該スタック111の酸化極側(酸素ガス3の流通系統)を外部から遮断し、さらに、当該スタック111を前記抵抗181に接続するように前記切換スイッチ182を切換制御する。
When a power generation operation stop signal is input to the
これにより、前記スタック111の酸化極側に残存する酸素ガス3は、スタック111内で水素ガス2と電気化学的反応を生じて上記抵抗181で電力消費されることで消費されて減少し、これに併せて、図2に示すように、当該スタック111の酸化極側の圧力Poも減少する。
As a result, the
すると、前記制御装置191は、前記圧力計192a,192bからの情報に基づいて、前記スタック111の燃料極側の圧力PHを当該スタック111の酸化極側の圧力POよりも大きくしつつ(PH>PO)当該燃料極側の圧力PHと当該酸化極側の圧力POとの差圧ΔP(PH−PO)を規定値(例えば、20kPa(abs))以下とするように、前記圧調弁129aの圧調制御を行って、前記水素ガスボンベ121からの水素ガス2の供給を制御する。
Then, the
このようにして前記スタック111の酸化極側の酸素ガス3を自己消費していき、当該スタック111の酸化極側に残存する酸素ガス3がほぼすべて(99%以上)消費されて、当該スタック111の酸化極側の圧力POが当該スタック111の周辺雰囲気の圧力PA(例えば、大気圧(約100kPa(abs)))よりも小さい酸化極側規定値PO1(例えば、スタック111の温度(約10〜80℃)における飽和水蒸気圧(約1〜50kPa(abs))程度)になると、前記制御装置191は、前記圧力計192a,192bからの情報に基づいて、前記スタック111の燃料極側への前記水素ガスボンベ141からの水素ガス2の供給を停止するように前記弁129a,129bを閉鎖制御する。
In this way, the
続いて、前記制御装置191は、前記圧力計192a,192bからの情報に基づいて、前記スタック111の燃料極側及び酸化極側に前記窒素ガスボンベ131,141からの窒素ガス4を供給するように、前記圧調弁149a,159aを圧調制御すると共に、前記接続弁149b,159bを開放制御する。
Subsequently, the
そして、前記スタック111の燃料極側の圧力PH及び酸化極側の圧力POが窒素ガス4により当該スタック111の周辺雰囲気の圧力PA(例えば、大気圧(約100kPa(abs)))にまで達すると、前記制御装置191は、前記圧力計192a,192bからの情報に基づいて、前記弁149a,149b,159a,159bを閉鎖制御し、当該スタック111の燃料極側及び酸化極側を当該スタック111の上記周辺雰囲気の圧力PAで窒素ガス4に置換(窒素ガス雰囲気化)する。
The pressure P H on the fuel electrode side and the pressure P O on the oxidation electrode side of the
つまり、従来は、発電運転停止後に、スタック11内に窒素ガス4を送給して当該スタック11内に残存する水素ガス2及び酸素ガス3を外部へパージすることにより、当該スタック11内から上記ガス2,3を除去すると同時に当該スタック11内を窒素ガス4で置換するようにしていたが、本実施形態では、発電運転停止後に、スタック111の酸化極側を外部から遮断するように封じ切って当該スタック111の酸化極側に残存する酸素ガス3を自己消費、すなわち、スタック111の酸化極側に残存する酸素ガス3を当該スタック111内で水素ガス2と電気化学的に反応させて消費させることにより、当該スタック111の酸化極側から酸素ガス3を除去すると共に、当該酸素ガス3の自己消費に伴う当該スタック111の酸化極側の圧力低下に合わせて、当該スタック111の燃料極側へ供給する水素ガス2の圧力も低下させることにより、当該スタック111の燃料極側からも水素ガス2を除去した後、当該スタック111の酸化極側及び燃料極側に窒素ガス4を供給して当該スタック111内を窒素ガス4で置換するようにしたのである。
That is, conventionally, after the power generation operation is stopped, the
このため、本実施形態においては、前記スタック111内に供給する窒素ガス4の量を従来よりも大幅に少なくすることができる(スタック111の前記ガス2,3の流路系の容積の1〜1.5倍程度)ので、発電運転の起動と停止とを長期にわたって頻繁に繰り返すような場合であっても、窒素ガス4の使用量を大幅に抑えることができ、ランニングコストを低減させることができると共に、窒素ガスボンベ141,151を省スペースで設置することができる。
For this reason, in the present embodiment, the amount of
したがって、本実施形態によれば、発電運転の停止時に使用する窒素ガス4の使用量を大幅に低減することができると共に、設置スペースを小さくすることができる。
Therefore, according to the present embodiment, the amount of
また、前記スタック111内に窒素ガス4を流通させて水素ガス2及び酸素ガス3をパージする必要がなく、当該スタック111への窒素ガス4の供給量を必要最小限量で抑えることができるので、当該スタック111へ供給する窒素ガス4を加湿しなくても、当該スタック111のセルの固体高分子膜を乾燥させて劣化させてしまうことがない。このため、従来のような窒素ガス4用の加湿器42,52等を省略することができるので、設置スペースのさらなるコンパクト化を図ることができる。
Further, it is not necessary to circulate the
また、ブロア等の補器動力を利用することなく酸素ガス3等を自己消費させることができることから、装置コストの上昇を抑えることができると共に、自己消費に要する電力を不要とすることができるので、システム全体の消費電力を削減することができ、システム全体の効率を高めることができる。
In addition, since
また、前記スタック111の燃料極側の圧力PHを当該スタック111の酸化極側の圧力POよりも大きくしつつ水素ガス2の供給量を減少させるようにしたことから、当該スタック111内で生成した前記水1の有無等による当該スタック111の燃料極側及び酸化極側の容積のそれぞれの変化に左右されることなく燃料極側の水素ガス2の量を酸化極側の酸素ガス3の量よりも常に多くしながら減少させることができるので、当該スタック111での前記電気化学反応(2H2+O2→2H2O)による上記酸化極側からの酸素ガス3の除去をより確実に行うことができ(99%以上除去)、当該酸化極側に残留する酸素ガス3が水素極側に拡散することによる発電運転起動時の不適合(セル内に高電位箇所が局所的に発生して触媒に電気腐食を生じさせるおそれ)を未然に防止することが簡単にできる。
Further, since the supply amount of the
[第二番目の実施形態]
本発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムの第二番目の実施形態を図3,4に基づいて説明する。ただし、前述した実施形態の場合と同様な部分については、前述した実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した実施形態での説明と重複する説明を省略する。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to the present invention will be described with reference to FIGS. However, for the same parts as those in the above-described embodiment, the same reference numerals as those used in the description of the above-described embodiment are used, thereby omitting the description overlapping with the description in the above-described embodiment.
図3に示すように、本実施形態に係る固体高分子形燃料電池発電システム200は、前述した第一番目の実施形態に係る固体高分子電解質形燃料電池発電システム100において、前記窒素ガスボンベ141、前記圧調弁149a、前記接続弁149b等の燃料極用不活性ガス供給手段を省くと共に、前記制御装置191に代えて、前記圧力計192a,192bからの情報等に基づいて、前記弁129a〜129c,139a〜139c,159a,159bの開閉作動及び前記切換スイッチ182の切換作動等の制御を行う(詳細は後述する)制御手段である制御装置291を設けるようにしたものである。
As shown in FIG. 3, the polymer electrolyte fuel cell power generation system 200 according to the present embodiment is the same as that of the solid polymer electrolyte fuel cell power generation system 100 according to the first embodiment described above. The fuel gas inert gas supply means such as the pressure regulating valve 149a and the connection valve 149b is omitted, and the
このような本実施形態に係る固体高分子形燃料電池発電システム200においては、発電運転を開始する旨の信号が前記制御装置291に入力されると、当該制御装置291が前述した第一番目の実施形態に係る固体高分子形燃料電池発電システム100の場合と同様な制御を行って、前記スタック111から外部負荷Lに対して給電する。
In such a polymer electrolyte fuel cell power generation system 200 according to this embodiment, when a signal to start power generation operation is input to the
このようにして発電運転を行なっている際に、発電運転を停止する旨の信号が前記制御装置291に入力されると、当該制御装置291は、前述した第一番目の実施形態に係る固体高分子形燃料電池発電システム100の場合と同様な制御を行って、前記スタック111の酸化極側への酸素ガスボンベ131からの酸素ガス3の供給を停止すると共に、当該スタック111の酸化極側からの酸素ガス3の排気を停止することにより、当該スタック111の酸化極側(酸素ガス3の流通系統)を外部から遮断し、さらに、当該スタック111を前記抵抗181に接続するように前記切換スイッチ182を切換制御する。
When a power generation operation stop signal is input to the
これにより、前記スタック111の酸化極側に残存する酸素ガス3は、スタック111内で水素ガス2と電気化学的反応を生じて上記抵抗181で電力消費されることで消費されて減少し、これに併せて、図4に示すように、当該スタック111の酸化極側の圧力Poも減少する。
As a result, the
すると、前記制御装置291は、前記圧力計192a,192bからの情報に基づいて、前記スタック111の燃料極側の圧力PHを当該スタック111の酸化極側の圧力POよりも大きくしつつ(PH>PO)当該スタック111の前記周辺雰囲気の圧力PA(例えば、大気圧(約100kPa(abs)))となるように、前記圧調弁129aの圧調制御を行って、前記水素ガスボンベ121からの水素ガス2の供給を制御する。
Then, the
このようにして前記スタック111の酸化極側の酸素ガス3を自己消費していき、当該スタック111の酸化極側に残存する酸素ガス3がほぼすべて(99%以上)消費されて、当該スタック111の酸化極側の圧力POが当該スタック111の前記周辺雰囲気の圧力PA(例えば、大気圧(約100kPa(abs)))よりも小さい酸化極側規定値PO1(例えば、スタック111の温度(約10〜80℃)における飽和水蒸気圧(約1〜50kPa(abs))程度)になると、前記制御装置291は、前記圧力計192bからの情報に基づいて、前記スタック111の酸化極側に前記窒素ガスボンベ131から窒素ガス4を供給するように、前記圧調弁159aを圧調制御すると共に、前記接続弁159bを開放制御する。
In this way, the
そして、前記スタック111の酸化極側の圧力POが窒素ガス4により当該スタック111の前記周辺雰囲気の圧力PA(例えば、大気圧(約100kPa(abs)))にまで達すると、前記制御装置191は、前記圧力計192bからの情報に基づいて、前記弁159a,159bを閉鎖制御し、当該スタック111の酸化極側を当該スタック111の前記周辺雰囲気の圧力PAで窒素ガス4に置換(窒素ガス雰囲気化)する。
Then, the pressure P A of the surrounding atmosphere of the
また、前記制御装置291は、これと併せて、前記圧力計192a,192bからの情報に基づいて、前記スタック111の燃料極側への前記水素ガスボンベ121からの水素ガス2の供給を停止するように前記弁129a,129bを閉鎖制御することにより、当該スタック111の燃料極側を当該スタック111の前記周辺雰囲気の圧力PA(例えば、大気圧(約100kPa(abs)))で水素ガス2に置換(水素ガス雰囲気化)する。
In addition, the
つまり、前述した第一番目の実施形態に係る固体高分子形燃料電池発電システム100では、スタック111の燃料極側の水素ガス2を酸化極側の酸素ガス3の減少に合わせて減少させた後に、当該燃料極側に窒素ガス4を供給して当該燃料極側を前記圧力PAで窒素ガス4の雰囲気に保持するようにしたが、本実施形態に係る固体高分子形燃料電池発電システム200では、スタック111の燃料極側の水素ガス2を前記圧力PAで維持しながら酸化極側の酸素ガス3を消費させることにより、当該燃料極側を前記圧力PAで水素ガス2の雰囲気のままに保持するようにしたのである。
That is, in the polymer electrolyte fuel cell power generation system 100 according to the first embodiment described above, the
このため、本実施形態においては、前述した第一番目の実施形態の場合よりも、前記スタック111内に供給する窒素ガス4の量をさらに少なくすることができる。
For this reason, in this embodiment, the amount of
したがって、本実施形態によれば、前述した第一番目の実施形態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、前述した第一番目の実施形態の場合よりも、発電運転の停止時に使用する窒素ガス4の使用量をさらに低減することができ、設置スペースをさらに小さくすることができる。
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment described above, as well as the power generation operation than the case of the first embodiment described above. The amount of
また、前記スタック111の燃料極側を水素ガス2の雰囲気(還元雰囲気)で保持するようにしたので、空気中の酸素等の酸化ガスが系外から当該スタック111の燃料極側に拡散したとしても、当該酸化ガスによる燃料極側の電極触媒等の劣化を未然に防止することができる。
Further, since the fuel electrode side of the
[他の実施形態]
なお、前述した第一番目の実施形態においては、前記スタック111の燃料極側と酸化極側とにそれぞれ異なる窒素ガスボンベ141,151から窒素ガス4を供給するようにしたが、他の実施形態として、例えば、前記スタック111の燃料極側と酸化極側とに同一の窒素ガスボンベから窒素ガス4を供給するようにすることも可能である。
[Other Embodiments]
In the first embodiment described above, the
また、前述した第一番目の実施形態においては、酸素ガス3の自己消費に伴う前記スタック111の酸化極側の圧力低下に合わせて、当該スタック111の燃料極側へ供給する水素ガス2の圧力も低下させて、当該スタック111の燃料極側から水素ガス2を除去した後、当該スタック111の酸化極側及び燃料極側の両方に窒素ガス4をそれぞれ送給して当該スタック111の酸化極側及び燃料極側の両方を窒素ガス4の雰囲気とするようにしたが、他の実施形態として、例えば、酸素ガス3の自己消費に伴う前記スタック111の酸化極側の圧力低下に合わせて、当該スタック111の燃料極側へ供給する水素ガス2の圧力も低下させて、当該スタック111の燃料極側から水素ガス2を除去した後、当該スタック111の酸化極側に窒素ガス4を送給して当該スタック111の酸化極側を窒素ガス4の雰囲気とする一方、当該スタック111の燃料極側に水素ガス2を送給して当該スタック111の燃料極側を水素ガス2の雰囲気とするようにすることも可能である。
In the first embodiment described above, the pressure of the
また、前述した第二番目の実施形態においては、前記スタック111の酸化極側に残存する酸素ガス3を当該スタック111内で水素ガス2と電気化学的反応を生じさせて自己消費させて減少させるにあたって、図4に示したように、前記スタック111の燃料極側の圧力PHを当該スタック111の周辺雰囲気の圧力PAとするように水素ガスボンベ121からの水素ガス2の供給を調整するようにしたが、他の実施形態として、例えば、図5に示すように、前記スタック111の酸化極側に残存する酸素ガス3を当該スタック111内で水素ガス2と電気化学的反応を生じさせて自己消費させて減少させるにあたって、前記スタック111の燃料極側の圧力PHをそのまま変化させることなく水素ガスボンベ121から水素ガス2を供給して、当該スタック111の燃料極側を水素ガス2の雰囲気でそのままの圧力に保持するようにすることも可能である。
In the second embodiment described above, the
しかしながら、前述した第二番目の実施形態の場合のように、前記スタック111の燃料極側の圧力PHを当該スタック111の周辺雰囲気の圧力PAとするように水素ガスボンベ121からの水素ガス2の供給を調整する方が、安全性の観点から好ましい。
However, as in the case of the second embodiment described above, the hydrogen gas pressure P H of the fuel electrode side of the
また、前述した実施形態においては、図2,4,5に示したように、前記スタック111の酸化極側から酸素ガス3を除去した後、当該スタック111の酸化極側に窒素ガス4を送給して当該スタック111の酸化極側を窒素ガス4の雰囲気とするようにしたが、他の実施形態として、例えば、図6〜8に示すように、前記スタック111の酸化極側から酸素ガス3を除去した後、当該スタック111の酸化極側に窒素ガス4を供給することなくそのまま封じ切ってしまうようにすると、窒素ガスの使用量をさらに削減することが可能となる。
In the above-described embodiment, as shown in FIGS. 2, 4, and 5, after removing the
さらに、図9に示しているように、前記スタック111の燃料極側から水素ガス2を除去した後、当該スタック111の酸化極側に水素ガス2や窒素ガス4を供給することなくそのまま封じ切ってしまうようにすることも可能である。
Further, as shown in FIG. 9, after removing the
また、前述した実施形態においては、前記スタック111に切換スイッチ182を介して抵抗181を接続するようにしたが、他の実施形態として、例えば、スタック111のセルが多数積層されている場合には、各セル毎に切換スイッチ182を介して抵抗181をそれぞれ接続すると好ましい。
In the above-described embodiment, the
また、前述した実施形態においては、前記スタック111に切換スイッチ182を介して抵抗181を電気的に接続することにより、当該スタック111内に残存する酸素ガス3を消費させる自己消費手段を構成するようにしたが、他の実施形態として、例えば、前記スタック111に電流を印加する電流印加手段や、前記スタック111に電圧を印加する電圧印加手段等によって、当該スタック111内に残存する酸素ガス3を消費させる自己消費手段を構成することも可能である。
Further, in the above-described embodiment, a self-consuming means for consuming the
また、前述した実施形態においては、前記ガス2,3を充填した前記ガスボンベ121,131から当該ガス2,3を送給するようにしたが、他の実施形態として、例えば、前記ガス2,3を発生させる発生装置で当該ガス2,3を発生させて送給するようにすることも可能である。
In the above-described embodiment, the
また、前述した実施形態においては、不活性ガスとして窒素ガス4を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、ヘリウムガスやアルゴンガス等のような他の不活性ガスを適用することも可能である。しかしながら、不活性ガスとして窒素ガス4を適用すると、最も低コスト化を図ることができるので、最も好ましい。
In the above-described embodiment, the case where the
また、前述した実施形態においては、水素ガス2を燃料ガスとして適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、天然ガスや灯油等の炭化水素を改質して水素ガスを含有させたもの等のように、水素ガスを含有する燃料ガスであれば、前述した実施形態の場合と同様にして適用することができる。しかしながら、前述した実施形態のように、燃料ガスが水素ガス2の場合であると、本発明による効果を最も顕著に得ることができるため、非常に好ましい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the
また、前述した実施形態においては、酸素ガス3を酸化ガスとして適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、空気等のように、酸素ガスを含有する酸化ガスであれば、前述した実施形態の場合と同様にして適用することができる。しかしながら、前述した実施形態のように、酸化ガスが酸素ガス3の場合であると、本発明による効果を最も顕著に得ることができるため、非常に好ましい。
In the above-described embodiment, the case where the
また、本発明は、前述した実施形態のみに限らず、前述した実施形態を必要に応じて適宜組み合わせて適用することも可能である。 Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the above-described embodiment can be applied in appropriate combination as necessary.
本発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、不活性ガスの使用量を大幅に抑えることができ、ランニングコストを低減させることができると共に、設置スペースを小さくすることができるので、産業上、極めて有益に利用することができる。 The polymer electrolyte fuel cell power generation system according to the present invention can greatly reduce the amount of inert gas used, reduce the running cost, and reduce the installation space. Can be used very beneficially.
L 外部負荷
1 水
2 水素ガス
3 酸素ガス
4 窒素ガス
100 固体高分子形燃料電池発電システム
111 スタック
121 水素ガスボンベ
122 加湿器
123 ドレンポット
129a 圧調弁
129b,129c 接続弁
131 酸素ガスボンベ
132 加湿器
133 ドレンポット
139a 圧調弁
139b,139c 接続弁
141,151 窒素ガスボンベ
149a,159a 圧調弁
149b,159b 接続弁
181 抵抗
182 切換スイッチ
191 制御装置
192a,192b 圧力計
200 固体高分子形燃料電池発電システム
291 制御装置
Claims (8)
前記スタックの前記燃料ガス供給部へ弁を介して接続されて前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、
前記スタックの前記酸化ガス供給部へ弁を介して接続されて前記酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段と、
前記スタックの前記燃料ガス排出部へ弁を介して接続されて当該スタック内から前記ガスを当該スタックの外部へ排気する燃料ガス排気手段と、
前記スタックの前記酸化ガス排出部へ弁を介して接続されて当該スタック内から前記酸化ガスを当該スタックの外部へ排気する酸化ガス排気手段と、
前記スタックの前記酸化極側の圧力を計測する酸化極側圧力計測手段と、
前記スタックの酸化極側の前記酸化ガスを消費させるように当該スタックの内部での当該酸化ガスと前記燃料ガスとの電気化学的反応を生じさせる自己消費手段と、
発電運転停止信号に基づいて、前記スタックの前記酸化極側への前記酸化ガスの供給を停止するように前記酸化ガス供給手段の前記弁を閉鎖制御すると共に、当該スタックの当該酸化極側からの前記酸化ガスの排気を停止するように前記酸化ガス排気手段の前記弁を閉鎖制御した後、当該スタックの当該酸化極側の前記酸化ガスを消費させるように前記自己消費手段を作動制御し、前記酸化極側圧力計測手段からの情報に基づいて、当該スタックの当該酸化極側の圧力POが当該スタックの周辺雰囲気の圧力PAよりも小さい酸化極側規定値PO1になると、当該スタックの前記燃料極側への前記燃料ガスの供給を停止するように前記燃料ガス供給手段の上記弁を閉鎖制御すると共に、当該スタックの当該酸化極側からの前記燃料ガスの排気を停止するように前記燃料ガス排気手段の前記弁を閉鎖制御する制御手段と
を備えていることを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。 A plurality of cells having a solid polymer membrane sandwiched between a fuel electrode and an oxidation electrode are stacked and have a fuel gas supply unit and a discharge unit for supplying the cell to the fuel electrode, and an oxidation gas supply unit and a discharge unit for supplying to the oxidation electrode A stack having
Fuel gas supply means connected to the fuel gas supply part of the stack via a valve to supply the fuel gas;
An oxidizing gas supply means connected to the oxidizing gas supply section of the stack via a valve to supply the oxidizing gas;
Fuel gas exhaust means connected to the fuel gas discharge portion of the stack via a valve and exhausting the gas from the stack to the outside of the stack;
An oxidizing gas exhaust means connected to the oxidizing gas discharge section of the stack via a valve and exhausting the oxidizing gas from the stack to the outside of the stack;
An oxidation electrode side pressure measuring means for measuring the pressure on the oxidation electrode side of the stack;
Self-consuming means for causing an electrochemical reaction between the oxidizing gas and the fuel gas inside the stack so as to consume the oxidizing gas on the oxidation electrode side of the stack;
Based on the power generation operation stop signal, the valve of the oxidizing gas supply means is closed to stop the supply of the oxidizing gas to the oxidizing electrode side of the stack, and from the oxidizing electrode side of the stack After controlling the closing of the valve of the oxidizing gas exhaust means to stop the exhaust of the oxidizing gas, the self-consuming means is controlled to consume the oxidizing gas on the oxidizing electrode side of the stack, Based on the information from the oxidation electrode side pressure measuring means, when the pressure P O on the oxidation electrode side of the stack reaches the oxidation electrode side specified value P O1 smaller than the pressure P A in the ambient atmosphere of the stack, The valve of the fuel gas supply means is closed to stop the supply of the fuel gas to the fuel electrode side, and the exhaust of the fuel gas from the oxidation electrode side of the stack is stopped. And a control means for controlling the closing of the valve of the fuel gas exhaust means so as to stop.
前記スタックの前記燃料極側の圧力を計測する燃料極側圧力計測手段を備えると共に、
前記制御手段が、前記スタックの前記酸化極側の前記酸化ガスを消費させるように前記自己消費手段を作動制御した後、さらに、前記酸化極側圧力計測手段及び前記燃料極側圧力計測手段からの情報に基づいて、当該スタックの前記燃料極側の圧力PHを当該スタックの前記酸化極側の圧力POよりも大きくしつつ当該燃料極側の圧力PHと当該酸化極側の圧力POとの差圧ΔPを規定値以下とするように、前記燃料ガス供給手段からの前記燃料ガスの供給を制御するものである
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。 In the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to claim 1,
Comprising fuel electrode side pressure measuring means for measuring the pressure on the fuel electrode side of the stack,
After the control means operates and controls the self-consumption means so that the oxidizing gas on the oxidation electrode side of the stack is consumed, the control means further includes the oxidation electrode side pressure measurement means and the fuel electrode side pressure measurement means. based on the information, the pressure P O in the pressure P H and the oxidizing electrode side of the fuel electrode side while the pressure P H of the fuel electrode side of the stack to be larger than the pressure P O of the oxidizing electrode side of the stack The solid polymer fuel cell power generation system is characterized in that the supply of the fuel gas from the fuel gas supply means is controlled such that the differential pressure ΔP between the fuel gas and the fuel gas is less than a specified value.
前記スタックの前記燃料ガス供給部へ接続されて不活性ガスを供給する燃料極用不活性ガス供給手段を備えると共に、
前記制御手段が、前記スタックの前記燃料極側への前記燃料ガスの供給を停止するように前記燃料ガス供給手段の前記弁を閉鎖制御すると共に、当該スタックの当該燃料極側からの前記燃料ガスの排気を停止するように前記燃料ガス排気手段の前記弁を閉鎖制御した後、さらに、前記燃料極側圧力計測手段からの情報に基づいて、当該スタックの当該燃料極側の圧力PHを当該スタックの前記周辺雰囲気の圧力PAとするように、前記燃料極用不活性ガス供給手段からの前記不活性ガスの供給を制御するものである
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。 The polymer electrolyte fuel cell power generation system according to claim 2,
An inert gas supply means for a fuel electrode that is connected to the fuel gas supply unit of the stack and supplies an inert gas;
The control means controls the closing of the valve of the fuel gas supply means so as to stop the supply of the fuel gas to the fuel electrode side of the stack, and the fuel gas from the fuel electrode side of the stack. After closing the valve of the fuel gas exhaust means so as to stop the exhaust of the fuel gas, the pressure P H on the fuel electrode side of the stack is further determined based on the information from the fuel electrode side pressure measuring means. A solid polymer fuel cell power generation system characterized in that the supply of the inert gas from the inert gas supply means for the fuel electrode is controlled so that the pressure P A of the ambient atmosphere of the stack is set. .
前記制御手段が、前記スタックの前記酸化極側の圧力POが前記酸化極側規定値PO1になると、さらに、前記燃料極側圧力計測手段からの情報に基づいて、当該スタックの前記燃料極側の圧力PHを当該スタックの前記周辺雰囲気の圧力PAとするように、前記燃料ガス供給手段からの前記燃料ガスの供給を制御するものである
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。 The polymer electrolyte fuel cell power generation system according to claim 2,
When the pressure P O on the oxidation electrode side of the stack reaches the oxidation electrode side specified value P O1 , the control means further performs the fuel electrode of the stack based on information from the fuel electrode side pressure measurement means. the pressure P H of the side so that the pressure P a of the surrounding atmosphere of the stack, a solid polymer electrolyte fuel cell, characterized in that for controlling the supply of the fuel gas from the fuel gas supply means Power generation system.
前記スタックの前記燃料極側の圧力を計測する燃料極側圧力計測手段を備えると共に、
前記制御手段が、前記スタックの前記酸化極側の前記酸化ガスを消費させるように前記自己消費手段を作動制御した後、さらに、前記酸化極側圧力計測手段及び前記燃料極側圧力計測手段からの情報に基づいて、当該スタックの前記燃料極側の圧力PHを当該スタックの前記酸化極側の圧力POよりも大きくしつつ当該スタックの前記周辺雰囲気の圧力PAとなるように、前記燃料ガス供給手段からの前記燃料ガスの供給を制御するものである
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。 In the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to claim 1,
Comprising fuel electrode side pressure measuring means for measuring the pressure on the fuel electrode side of the stack,
After the control means operates and controls the self-consumption means so that the oxidizing gas on the oxidation electrode side of the stack is consumed, the control means further includes the oxidation electrode side pressure measurement means and the fuel electrode side pressure measurement means. Based on the information, the fuel PH side pressure P H of the stack is set to be higher than the pressure P O of the stack side oxidation pole side pressure P A in the ambient atmosphere of the stack. A solid polymer fuel cell power generation system characterized by controlling supply of the fuel gas from a gas supply means.
前記スタックの前記酸化ガス供給部へ接続されて不活性ガスを供給する酸化極用不活性ガス供給手段を備えると共に、
前記制御手段が、前記スタックの前記酸化極側の圧力POが前記酸化極側規定値PO1になると、前記酸化極側圧力計測手段からの情報に基づいて、さらに、当該酸化極側の圧力POを当該スタックの前記周辺雰囲気の圧力PAとするように、前記酸化極用不活性ガス供給手段からの不活性ガスの供給を制御するものである
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。 In the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to any one of claims 1 to 5,
An oxidant electrode inert gas supply means for supplying an inert gas connected to the oxidant gas supply part of the stack;
When the pressure P O on the oxidation electrode side of the stack reaches the oxidation electrode side specified value P O1 , the control unit further determines the pressure on the oxidation electrode side based on information from the oxidation electrode side pressure measurement unit. the P O to the pressure P a of the surrounding atmosphere of the stack, a solid polymer electrolyte fuel, wherein the controls the supply of the inert gas from the oxidizing electrode inert gas supply means Battery power generation system.
前記酸化極側規定値PO1が、前記スタックの温度における飽和水蒸気圧である
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。 In the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to any one of claims 1 to 6,
The oxidation pole side specified value P O1 is a saturated water vapor pressure at the temperature of the stack.
前記スタックの前記周辺雰囲気の圧力PAが、大気圧である
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。 In the polymer electrolyte fuel cell power generation system according to any one of claims 1 to 7,
The pressure P A of the surrounding atmosphere is a solid polymer fuel cell power generation system which is a large pressure of the stack.
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- 2009-12-18 JP JP2009287377A patent/JP2011129395A/en active Pending
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