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公開番号2024127788
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-20
出願番号2024023610,2023034894
出願日2024-02-20,2023-03-07
発明の名称燃料電池発電装置及び燃料電池発電システム
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 8/04746 20160101AFI20240912BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】燃料電池の劣化を抑制可能な燃料電池発電装置を提供すること。
【解決手段】燃料極と空気極を有する燃料電池と、前記燃料極に水素を供給する第1配管と、前記第1配管に不活性ガスを供給する第2配管と、前記燃料電池の発電の停止中、前記空気極に残留する酸素を消費させてから前記燃料極に不活性ガスを供給させる制御装置を備える、燃料電池発電装置。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
燃料極と空気極を有する燃料電池と、
前記燃料極に水素を供給する第１配管と、
前記第１配管に不活性ガスを供給する第２配管と、
前記燃料電池の発電の停止中、前記空気極に残留する酸素を消費させてから前記燃料極に不活性ガスを供給させる制御装置を備える、燃料電池発電装置。
続きを表示（約 940 文字）【請求項２】
前記空気極の入口と出口に開閉弁をそれぞれ備え、
前記制御装置は、前記開閉弁を閉じた状態で、前記空気極に残留する酸素を消費させる、請求項１に記載の燃料電池発電装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記開閉弁を閉じた状態で、前記燃料電池から給電される補機を動作させる、請求項２に記載の燃料電池発電装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記燃料電池の発電の停止中に、前記燃料極に残留する水素の圧力を維持したままで、前記空気極に残留する酸素を消費させる、請求項１に記載の燃料電池発電装置。
【請求項５】
前記燃料極の出口から排出される水素を前記燃料極の入口へ循環させる流路を備え、
前記制御装置は、前記流路に残留する水素を不活性ガスでパージする、請求項１に記載の燃料電池発電装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記燃料極に残留する水素を不活性ガスでパージすることで、前記燃料電池の電圧を低下させる、請求項５に記載の燃料電池発電装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記燃料電池の電圧が第１閾値電圧よりも低下するまで、前記燃料電池の発電の停止中の不活性ガスの供給と供給停止を繰り返す、請求項１から６のいずれか一項に記載の燃料電池発電装置。
【請求項８】
前記制御装置は、
前記燃料電池の発電を再開するとき、前記燃料電池の発電の停止中に不活性ガスを供給したか否かに基づいて、前記燃料極を水素でパージするか否かを制御する、請求項１から６のいずれか一項に記載の燃料電池発電装置。
【請求項９】
前記制御装置は、
前記燃料電池の発電を再開するとき、前記燃料電池の発電の停止中に不活性ガスを供給した場合、前記燃料極を水素でパージする、請求項８に記載の燃料電池発電装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、
前記燃料電池の発電を再開するとき、前記燃料電池の発電の停止中に不活性ガスを供給しなかった場合、前記燃料極を水素でパージしない、請求項８に記載の燃料電池発電装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料電池発電装置及び燃料電池発電システムに関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、燃料ガスを燃料電池のアノードに供給する供給部と、酸化剤ガスを燃料電池のカソードに供給する供給部と、不活性ガスを燃料電池のアノードに供給する供給部と、これらの供給部の動作を制御する制御器と、を備える、燃料電池システムが知られている。
【０００３】
制御器は、燃料電池の発電時間が所定の時間経過したら、アノードに供給する燃料ガスを停止し、アノードに残留した燃料ガスを不活性ガスに置換するのに必要な一定量の不活性ガスをアノードに供給する。制御器は、一定量の不活性ガスが供給されたら、不活性ガスの供給を停止する。制御器は、電池電圧（アノードとカソードとの間の電極電位差）が第１の電圧以下となったとき、アノードへ燃料ガスをカソードへ酸化剤ガスを供給し、燃料電池の発電を再開する。
【０００４】
この燃料発電システムは、不純物が蓄積すると推定される期間が経過する毎に、アノードの電極電位を上昇させて（電池電圧を低下させて）、不純物を除去し、燃料電池の劣化の抑制を図っている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０１１／１２２０１９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、停止中にカソード（空気極）に残留した酸素がアノード（燃料極）にクロスリークした状態で燃料ガスを燃料極に供給すると、空気極におけるカーボンが腐食し、燃料電池が劣化することがある。
【０００７】
本開示は、燃料電池の劣化を抑制可能な燃料電池発電装置及び燃料電池発電システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様の燃料電池発電装置は、
燃料極と空気極を有する燃料電池と、
前記燃料極に水素を供給する第１配管と、
前記第１配管に不活性ガスを供給する第２配管と、
前記燃料電池の発電の停止中、前記空気極に残留する酸素を消費させてから前記燃料極に不活性ガスを供給させる制御装置を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の一態様によれば、燃料電池の劣化を抑制可能な燃料電池発電装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１実施形態の燃料電池発電装置を備える燃料電池発電システムの構成例を示す図である。
第１実施形態の燃料電池発電装置の構成例を詳細に示す図である。
第１実施形態の燃料電池発電装置を備える燃料電池発電システムの構成例（変形例）を示す図である。
燃料電池発電装置の停止時と再起動時の動作パターンの第１例を示すフローチャートである。
燃料電池発電装置の停止時と再起動時の動作パターンの第２例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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