JP6151174B2 - 燃料電池システムの停止方法および燃料電池システム - Google Patents
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Description
本実施形態に係る燃料電池システムは、固体酸化物形燃料電池(SOFC)システムが適用されている。SOFCシステムは、1つまたは複数の円筒形状のセルスタックと、燃料ガス供給経路と、酸化剤ガス供給経路と、燃料極不活性ガス供給経路と、冷却ガス供給経路と、制御部とを備えている。複数のセルスタックがある場合は、各セルスタックが電気的に並列に接続されている。
セルスタック101は、円筒形状の基体管103と、基体管103の外周面に複数形成された燃料電池セル105と、隣り合う燃料電池セル105の間に形成されたインターコネクタ107とを有する。燃料電池セル105は、燃料極109と固体電解質111と空気極113とが順に積層して形成されている。セルスタック101は、基体管103の外周面に形成された複数の燃料電池セル105の内、基体管103の軸方向において最も端に形成された燃料電池セル105の空気極113に、インターコネクタ107を介して電気的に接続されたリード膜115を有する。セルスタック101は、両端に被支持部位を有する。燃料電池セル105は、発電室(不図示)内に収納されている。
(ステップ1)
SOFCシステムの通常停止時または緊急停止時には、まず、燃料極側への燃料ガスの供給および空気極側への酸化剤ガスの供給を停止する。
ステップ1の後、燃料極側に不活性ガスを供給する。不活性ガスは、窒素(N2)ガス、アルゴン(Ar)ガス、He(ヘリウム)ガス、または燃焼排ガスなどである。不活性ガスは、N2ガスおよびH2ガスの混合ガスであってもよい。不活性ガスに含まれるH2ガスは、空気極側から拡散してきた酸素(O2)と反応する。よって、不活性ガスにH2ガスを含ませることで、拡散してきた酸素が燃料極の材料と反応するのを防止できる。一方、不活性ガスにH2ガスを含ませた場合、SOFC停止時に燃料極側に供給する不活性ガスが大量になると、コストが高くなる。よって、コストを低く抑えたい場合には、H2ガスを含ませなくてもよい。
ステップ1の後、ステップ2と並行して、空気極側に冷却ガスを供給する。冷却ガスは、酸素を含む。冷却ガスの温度は、発電に用いられる酸化剤ガスよりも低い。冷却ガスは、外気(常温の空気)などが好適である。常温とは、15℃〜25℃程度の温度を指す。
本実施形態に係るSOFCシステムは、空気極側に冷却ガスとともに不活性ガスを供給する空気極不活性ガス供給経路を備えていることを特徴とする。それ以外の構成は、第1実施形態と同様である。
103 基体管
105 燃料電池セル
107 インターコネクタ
109 燃料極
111 固体電解質
113 空気極
115 リード膜
Claims (4)
- 燃料極、固体電解質、および空気極が順に形成された燃料電池セルを複数備えたセルスタックを有し、燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給を受けて前記固体電解質で発電する燃料電池システムの停止方法であって、
燃料極側への前記燃料ガスの供給、および、空気極側への前記酸化剤ガスの供給を停止する工程と、該工程の後、
前記燃料極側に不活性ガスを供給する工程と、
前記空気極側に酸素を含む冷却ガスを供給する工程と、
を備え、
前記燃料極側へ前記不活性ガスを供給するとともに、前記空気極へ前記冷却ガスを供給し、前記燃料電池セルの温度に応じて前記空気極側の雰囲気に含まれる酸素量および前記空気極側の雰囲気の酸素分圧を制御する燃料電池システムの停止方法。 - 前記空気極側に前記冷却ガスとともに不活性ガスを供給し、
前記酸素分圧を1.0×10−15atm以上1.0×10−13atm以下とする請求項1に記載の燃料電池システムの停止方法。 - 燃料極と固体電解質と空気極とが順に形成された燃料電池セルを複数有するセルスタックと、
前記燃料極側に、燃料ガスを供給する燃料ガス供給経路と、
前記空気極側に、酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給経路と、
前記燃料極側に、不活性ガスを供給する燃料極不活性ガス供給経路と、
前記空気極側に、冷却ガスを供給する冷却ガス供給経路と、
前記燃料極側への燃料ガスの供給、および前記空気極側への酸化剤ガスの供給を停止した後、前記燃料極側へ前記不活性ガスを供給するとともに、前記空気極へ前記冷却ガスを供給し、前記燃料電池セルの温度に応じて前記空気極側の雰囲気に含まれる酸素量および前記空気極側の雰囲気の酸素分圧を制御する制御部と、
を備えた燃料電池システム。 - 前記空気極側に前記冷却ガスとともに不活性ガスを供給する空気極不活性ガス供給経路を備えている請求項3に記載の燃料電池システム。
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