JP4519225B2 - Fuel cell system and control method thereof - Google Patents
Fuel cell system and control method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP4519225B2 JP4519225B2 JP29682399A JP29682399A JP4519225B2 JP 4519225 B2 JP4519225 B2 JP 4519225B2 JP 29682399 A JP29682399 A JP 29682399A JP 29682399 A JP29682399 A JP 29682399A JP 4519225 B2 JP4519225 B2 JP 4519225B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- hydrogen
- separation membrane
- cell system
- hydrogen separation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素分離膜を用いた燃料電池システム及びその制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、開発が進められている燃料電池システムは、水素と、酸素又は空気とを反応させて発電する固体高分子電解質型燃料電池(PEFC)が主に用いられており、通常、燃料電池システムの停止と同時に、燃料電池の発電が停止することが求められている。
また、固体高分子電解質型燃料電池の場合、1モルのH2と1/2モルのO2とが反応して1モルのH2Oが生成する。
これにより、燃料電池の酸化極側の空気(酸素)と比較して、燃料電池の燃料極側の水素の消費量が大きくなり、燃料電池システムの停止時に、燃料極側の圧力が相対的に大きく低下するため、電解質層を挟む燃料極側と酸化極側との間に大きな圧力差が発生し、燃料電池の電池構成要素が劣化してしまうという問題点があった。
【0003】
これらの点を解消するため、例えば、特開平7−272740号公報では、燃料電池システム停止時に、燃料電池内の反応ガス(主に、水素)を不活性ガス(例えば、N2等)や反応済空気で置換することが開示されており、また、特開平11−111319号公報では、不活性ガスの浪費を防止するため、不活性ガスによる置換完了を温度センサーで検知するシステムが開示されている。
【0004】
また、上記燃料電池で用いる反応ガスは、主成分である水素の濃度が高ければ、高いほど燃料電池の発電効率を向上させることができるだけでなく、被毒作用があるCOを除去するため、特開平4−121973号公報のように、改質ガスを水素分離膜を用いて精製、CO除去した純水素ガスを燃料電池へ供給するシステムが開示されている。
【0005】
しかしながら、燃料電池システムに水素分離膜を適用した場合、水素雰囲気下で降温すると、水素分離膜が劣化してしまうため、燃料電池システム停止時に、水素分離膜内から水素を除去する必要があった。
このため、従来の燃料電池システム(特開平7−272740号公報及び特開平11−111319号公報参照)に水素分離膜を組み込む場合、水素分離膜の改質ガス側と透過側の両方から水素を除去しなければならないため、燃料電池システムが煩雑になり、コストも高くなるという問題点があった。
また、特開平4−121973号公報では、燃料電池システムの停止と同時に、燃料電池の発電を停止させることについて十分考慮がなされていなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃料電池システムの停止時に、不活性ガスを用いることなく、水素分離膜の劣化の原因となる水素分離膜内の水素を確実且つ簡便に除去することができるとともに、燃料電池の電池構成要素の劣化を引き起こす燃料電池の両極間の圧力差の発生を抑制することができる水素分離膜を用いた燃料電池システム及びその制御方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明によれば、水素と酸素又は空気とを反応させることにより発電する燃料電池システムであって、燃料と空気から改質ガスを生成する改質器と、該改質器により生成された改質ガスから水素のみを分離する水素分離膜と、該水素分離膜から精製された水素を燃料電池に供給する水素供給ラインと、改質器に空気を供給する空気供給ラインと、燃料電池に酸素又は空気を供給する酸素供給ラインと、水素分離膜及び燃料電池の排気ラインに接続された燃焼器とを備え、燃料電池システムの停止時に、改質器への燃料の供給を停止するとともに、水素供給ラインの開閉弁を閉弁し、水素分離膜の改質ガス側に空気を導入することにより、水素分離膜の改質ガス側及び透過側の水素を除去することを特徴とする燃料電池システムが提供される。
このとき、燃料電池システムの停止時に、改質器への燃料の供給を停止するとともに、水素供給ラインの開閉弁を閉弁し、水素分離膜の改質ガス側に空気を導入することにより、水素分離膜の透過側の水素は、水素分離膜の改質ガス側に逆透過させることが好ましい。
【0008】
尚、本発明では、燃料電池内の水素を、燃料電池システム停止時に、空気で置換することが好ましく、燃料電池の燃料極側と酸素極側との圧力を、ほぼ等しくなるようにすることが好ましい。
【0009】
また、本発明によれば、水素と酸素又は空気とを反応させることにより発電する水素分離膜を用いた燃料電池システムの制御方法であって、燃料電池システムの停止時に、水素分離膜の改質ガス側に空気を導入し、水素分離膜の透過側の水素を水素分離膜の改質ガス側に逆透過させることにより、水素分離膜内の水素を除去することを特徴とする燃料電池システムの制御方法が提供される。
【0010】
更に、本発明によれば、水素と酸素又は空気とを反応させることにより発電する水素分離膜を用いた燃料電池システムの制御方法であって、燃料電池システムの停止時に、燃料電池内の水素を空気で置換するとともに、水素分離膜の改質ガス側に空気を導入し、水素分離膜の透過側の水素を水素分離膜の改質ガス側に逆透過させることにより、水素分離膜内の水素を除去することを特徴とする燃料電池システムの制御方法が提供される。
このとき、本発明では、燃料電池の燃料極側と酸素極側との圧力を、ほぼ等しくなるように制御することが好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の燃料電池システムは、燃料電池システムの停止時に、改質器への燃料の供給を停止するとともに、水素供給ラインの開閉弁を閉弁し、水素分離膜の改質ガス側に空気を導入することにより、水素分離膜の改質ガス側及び透過側の水素を除去するものである。
これにより、燃料電池システムの停止時に、水素分離膜の劣化の原因となる水素分離膜内の水素を確実且つ簡便に除去することができるとともに、不活性ガスを用いることなく、燃料電池の電池構成要素の劣化を引き起こす燃料電池の両極間の圧力差の発生を抑制することができる。
【0012】
ここで、本発明の燃料電池システムの主な特徴は、水素分離膜内の水素を除去する際に、水素分離膜の改質ガス側に残存する水素を空気で置換することにより、水素分離膜の改質ガス側の水素分圧を低下させ、水素分離膜の透過側の水素を水素分離膜の改質ガス側に逆透過させることにある。
これにより、水素分離膜の透過側にパージラインを設けることなく、水素分離膜の改質ガス側に空気を導入するだけで、降温時における水素分離膜の劣化の原因となる水素分離膜内の水素を確実且つ簡便に除去することができる。
【0013】
また、本発明の燃料電池システムは、燃料電池システム停止時に、燃料電池内の水素を空気で置換することが好ましい。
これにより、燃料電池システム停止時に、燃料電池の発電を直ちに停止することができるだけでなく、燃料電池の電池構成要素の劣化を引き起こす燃料電池の両極(燃料極と酸化極)間の圧力差の発生を抑制することができる。
尚、燃料電池の燃料極側と酸素極側との圧力は、ほぼ等しくなるように制御することが好ましい。
【0014】
更に、本発明の燃料電池システムは、置換用ガスとして、不活性ガスの代わりに空気を用いることが好ましい。
これにより、不活性ガスを貯蔵するボンベが不要であるため、燃料電池システムの軽量化及びランニングコストの低減に寄与することができる。
【0015】
以下、図面に基づき本発明を更に詳細に説明する。
図1は、本発明の燃料電池システムの一例を示した概略構成図である。
本発明の燃料電池システムの一例は、図1に示すように、燃料と空気から改質ガスを生成する改質器10と、改質器10により生成された改質ガスから水素のみを分離する水素分離膜20と、水素分離膜20から精製された水素を燃料電池30に供給する水素供給ライン24と、改質器10及び燃料電池30に空気を供給する空気供給ライン16,18と、水素分離膜20及び燃料電池30の排気ライン26,32に接続された燃焼器40とを備えたものである。
尚、燃焼器40は、改質燃料と空気との燃焼雰囲気中に、改質器10、水素分離膜20及び燃料電池30からの排気ガスを導入することにより、排気ガス中の余剰な水素や酸素等を処理するものである。
また、燃焼器40への改質燃料供給ライン14は、必ずしも必要でなく、排気ライン26から供給される改質ガスの未透過ガスの燃焼により改質器10の運転温度が保持されれば問題ない。
【0016】
ここで、上記に示す燃料電池システムは、燃料電池システムを停止させる場合、以下のような手順で行なわれる。
まず、燃料供給ライン12の第1開閉弁50を閉弁し、改質器10への燃料供給を停止すると同時に、水素供給ライン24の第5開閉弁54を閉弁し、燃料電池30への水素供給を停止する。
【0017】
次に、第4開閉弁53と第6開閉弁55を開弁し、改質器10内及び水素分離膜20の改質ガス側21に空気を導入し、改質器10内の改質ガス、水素分離膜20内及び燃料電池30内の水素を空気で置換することにより、改質器10及び燃料電池30の機能を停止させる。
このとき、水素分離膜20の改質ガス側21の水素分圧の低下により、水素分離膜20の透過側22の水素は、水素分離膜20の改質ガス側21へ逆透過するため、水素分離膜20内の水素を実質0に近い水素分圧まで除去することができる。
尚、改質器10、水素分離膜20及び燃料電池30から排出された排気ガスは、燃焼器40で燃焼処理された後、系外に排出される。
【0018】
最後に、第4開閉弁53、第6開閉弁55及び第7開閉弁56を閉弁した後、改質燃料供給ライン14の第2開閉弁51と空気供給ライン16の第3開閉弁52を閉弁し、燃焼器40を停止させ、燃料電池システムを降温させる。
【0019】
尚、それぞれの開閉弁50〜56、燃料供給ライン12に接続された燃料ポンプ(図示せず)、改質燃料供給ライン14に接続された改質燃料ポンプ(図示せず)及び空気供給ライン16,18に接続されたコンプレッサ(図示せず)は、電気的に接続され、これらの動作が制御手段(図示せず)でコントロールされている。
【0020】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。
(実施例)
本発明の燃料電池システムにおける水素分離膜内の水素除去方法を検証するため、図2に示す装置を用いて実験を行った。
反応管64(ステンレス製、内容積:0.5l)に水素分離膜60を設置した後、反応管64を電気炉62で400℃に加熱した。
次に、バルブV1を開け、マスフローコントローラM1を用いて、8気圧(ゲージ圧)、6l/minのメタノール改質模擬ガス(水素:65%、二酸化炭素:23%、一酸化炭素:2%、水蒸気10%)を反応器64内に供給した。
尚、供給ガスラインは、水蒸気が凝縮しないように、リボンヒーターにて130℃に加熱した。
【0021】
このとき、透過水素量は、流量計M3で測定した結果、3l/minであり、水素回収率は、80%であった。
尚、上記測定時は、バルブV1,V3,V4が開放状態であった。
【0022】
更に、図2に示す装置を上記の実験条件で1時間運転した後、バルブV4を開けた状態で、バルブV1,V3を閉じ、バルブV2を開けて、空気をゲージ圧:0.2気圧、マスフローコントローラM2で10l/minで反応器64内に導入した。
このとき、反応管64内に空気を導入すると、圧力計Pが示すように、水素分離膜60の透過側の圧力が下がり始め、1min以内に絶対圧でほとんど0気圧となった。
【0023】
以上のことから、水素分離膜60内の水素除去は、水素分離膜60の改質ガス側の水素分圧を著しく低下させ、水素分離膜60の透過側に大気圧で残存していた水素ガス(濃度:ほぼ99%以上)を水素分離膜60の改質ガス側に逆透過させることにより行われていることを確認した。
尚、上記水素分離膜は、外径:17mm、長さ:100mmのアルミナ多孔質基体(細孔径:0.6μm)の表面に、メッキ法で5μmのPd薄膜を成膜したものを用いた。
【0024】
【発明の効果】
本発明の燃料電池システム及びその制御方法は、燃料電池システムの停止時に、不活性ガスを用いることなく、水素分離膜の劣化の原因となる水素分離膜内の水素を確実且つ簡便に除去することができるとともに、燃料電池の電池構成要素の劣化を引き起こす燃料電池の両極間の圧力差の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の燃料電池システムの一例を示す概略構成図である。
【図2】 本発明の燃料電池システムにおける水素分離膜内の水素除去実験装置の一例を示す概略模式図である。
【符号の説明】
10…改質器、12…燃料供給ライン、14…改質燃料供給ライン、16…空気供給ライン,18…空気供給ライン(酸素供給ライン)、20…水素分離膜、21…改質ガス側(水素分離膜)、22…透過側(水素分離膜)、24…水素供給ライン、26…排気ライン、30…燃料電池、32…排気ライン、40…燃焼器、50…第1開閉弁、51…第2開閉弁、52…第3開閉弁、53…第4開閉弁、54…第5開閉弁、55…第6開閉弁、56…第7開閉弁、60…水素分離膜、62…電気炉、64…反応管、V1〜V4…バルブ、M1〜M2…マスフローコントローラ、M3…流量計、P…圧力計。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel cell system using a hydrogen separation membrane and a control method thereof.
[0002]
[Prior art]
Currently, the fuel cell system being developed is mainly a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) that generates electricity by reacting hydrogen with oxygen or air. Simultaneously with the stoppage, it is required that the power generation of the fuel cell stop.
In the case of a solid polymer electrolyte fuel cell, 1 mol of H 2 reacts with 1/2 mol of O 2 to produce 1 mol of H 2 O.
As a result, the amount of hydrogen consumed on the fuel electrode side of the fuel cell is larger than the air (oxygen) on the oxidation electrode side of the fuel cell, and the pressure on the fuel electrode side is relatively reduced when the fuel cell system is stopped. Since it is greatly reduced, there is a problem that a large pressure difference is generated between the fuel electrode side and the oxidation electrode side sandwiching the electrolyte layer, and the cell components of the fuel cell are deteriorated.
[0003]
In order to eliminate these points, for example, in JP-A-7-272740, when the fuel cell system is stopped, the reaction gas (mainly hydrogen) in the fuel cell is changed to an inert gas (for example, N 2 or the like) or the reaction. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 11-111319 discloses a system for detecting the completion of substitution with an inert gas by a temperature sensor in order to prevent waste of the inert gas. Yes.
[0004]
In addition, the higher the concentration of hydrogen as the main component of the reaction gas used in the fuel cell, the higher the power generation efficiency of the fuel cell can be improved. As disclosed in Japanese Laid-Open Patent Application No. 4-121973, there is disclosed a system for supplying pure hydrogen gas obtained by purifying reformed gas using a hydrogen separation membrane and removing CO to a fuel cell.
[0005]
However, when a hydrogen separation membrane is applied to the fuel cell system, if the temperature is lowered in a hydrogen atmosphere, the hydrogen separation membrane deteriorates. Therefore, it is necessary to remove hydrogen from the hydrogen separation membrane when the fuel cell system is stopped. .
For this reason, when a hydrogen separation membrane is incorporated into a conventional fuel cell system (see Japanese Patent Laid-Open Nos. 7-272740 and 11-111319), hydrogen is supplied from both the reformed gas side and the permeate side of the hydrogen separation membrane. Since the fuel cell system must be removed, the fuel cell system becomes complicated and the cost increases.
In Japanese Patent Laid-Open No. 4-121973, sufficient consideration has not been given to stopping the power generation of the fuel cell simultaneously with the stop of the fuel cell system.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a hydrogen separation membrane that causes deterioration of the hydrogen separation membrane without using an inert gas when the fuel cell system is stopped. And a fuel cell system using a hydrogen separation membrane that can reliably and easily remove hydrogen and suppress the generation of a pressure difference between the electrodes of the fuel cell, which causes deterioration of the cell components of the fuel cell, and It is in providing the control method.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
That is, according to the present invention, there is provided a fuel cell system that generates electric power by reacting hydrogen with oxygen or air, a reformer that generates reformed gas from fuel and air, and a reformer that is generated by the reformer. A hydrogen separation membrane that separates only hydrogen from the reformed gas, a hydrogen supply line that supplies purified hydrogen from the hydrogen separation membrane to the fuel cell, an air supply line that supplies air to the reformer, and a fuel cell An oxygen supply line for supplying oxygen or air to the fuel cell and a combustor connected to the hydrogen separation membrane and the exhaust line of the fuel cell, and when the fuel cell system is stopped, the supply of fuel to the reformer is stopped A fuel characterized by removing hydrogen on the reformed gas side and permeate side of the hydrogen separation membrane by closing the on-off valve of the hydrogen supply line and introducing air to the reformed gas side of the hydrogen separation membrane Battery system provided That.
At this time, when the fuel cell system is stopped, the supply of fuel to the reformer is stopped, the open / close valve of the hydrogen supply line is closed, and air is introduced to the reformed gas side of the hydrogen separation membrane, Hydrogen on the permeate side of the hydrogen separation membrane is preferably reversely permeated to the reformed gas side of the hydrogen separation membrane.
[0008]
In the present invention, it is preferable to replace the hydrogen in the fuel cell with air when the fuel cell system is stopped, so that the pressures on the fuel electrode side and the oxygen electrode side of the fuel cell are substantially equal. preferable.
[0009]
Further, according to the present invention, there is provided a control method for a fuel cell system using a hydrogen separation membrane that generates electricity by reacting hydrogen with oxygen or air, and reforming the hydrogen separation membrane when the fuel cell system is stopped. A fuel cell system characterized by removing hydrogen in a hydrogen separation membrane by introducing air to the gas side and reversely permeating hydrogen on the permeation side of the hydrogen separation membrane to the reformed gas side of the hydrogen separation membrane. A control method is provided.
[0010]
Furthermore, according to the present invention, there is provided a control method for a fuel cell system using a hydrogen separation membrane that generates electricity by reacting hydrogen with oxygen or air, wherein the hydrogen in the fuel cell is reduced when the fuel cell system is stopped. Hydrogen in the hydrogen separation membrane is replaced by air, introduced into the reformed gas side of the hydrogen separation membrane, and reversely permeated hydrogen on the permeation side of the hydrogen separation membrane to the reformed gas side of the hydrogen separation membrane. A control method for a fuel cell system is provided.
At this time, in the present invention, it is preferable to control the pressures on the fuel electrode side and the oxygen electrode side of the fuel cell to be substantially equal.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The fuel cell system of the present invention stops the supply of fuel to the reformer when the fuel cell system is stopped, closes the open / close valve of the hydrogen supply line, and supplies air to the reformed gas side of the hydrogen separation membrane. By introducing, hydrogen on the reformed gas side and permeate side of the hydrogen separation membrane is removed.
Thereby, when the fuel cell system is stopped, the hydrogen in the hydrogen separation membrane that causes deterioration of the hydrogen separation membrane can be reliably and easily removed, and the cell configuration of the fuel cell without using an inert gas It is possible to suppress the occurrence of a pressure difference between the two electrodes of the fuel cell that causes deterioration of the elements.
[0012]
Here, the main feature of the fuel cell system of the present invention is that, when removing hydrogen in the hydrogen separation membrane, the hydrogen remaining on the reformed gas side of the hydrogen separation membrane is replaced with air, so that the hydrogen separation membrane The hydrogen partial pressure on the reformed gas side is reduced, and the hydrogen on the permeate side of the hydrogen separation membrane is reversely permeated to the reformed gas side of the hydrogen separation membrane.
As a result, without introducing a purge line on the permeation side of the hydrogen separation membrane, it is only necessary to introduce air into the reformed gas side of the hydrogen separation membrane, so that the hydrogen separation membrane in the hydrogen separation membrane is deteriorated when the temperature is lowered. Hydrogen can be removed reliably and easily.
[0013]
In the fuel cell system of the present invention, it is preferable to replace hydrogen in the fuel cell with air when the fuel cell system is stopped.
As a result, when the fuel cell system is stopped, not only can the power generation of the fuel cell be stopped immediately, but also the generation of a pressure difference between the electrodes of the fuel cell (the fuel electrode and the oxidation electrode) that causes deterioration of the cell components of the fuel cell. Can be suppressed.
In addition, it is preferable to control so that the pressure of the fuel electrode side and the oxygen electrode side of a fuel cell may become substantially equal.
[0014]
Furthermore, the fuel cell system of the present invention preferably uses air instead of the inert gas as the replacement gas.
Thereby, since the cylinder which stores an inert gas is unnecessary, it can contribute to the weight reduction of a fuel cell system, and the reduction of a running cost.
[0015]
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a fuel cell system of the present invention.
As shown in FIG. 1, an example of the fuel cell system of the present invention is a
The
Further, the reformed
[0016]
Here, the fuel cell system described above is performed in the following procedure when the fuel cell system is stopped.
First, the first on-off
[0017]
Next, the fourth on-off
At this time, since the hydrogen partial pressure on the reformed
The exhaust gas discharged from the
[0018]
Finally, after the fourth on-off
[0019]
Each on-off
[0020]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail using an Example, this invention is not restrict | limited to these Examples.
(Example)
In order to verify the hydrogen removal method in the hydrogen separation membrane in the fuel cell system of the present invention, an experiment was conducted using the apparatus shown in FIG.
After the
Next, the valve V1 is opened, and using the mass flow controller M1, 8 atmospheres (gauge pressure), 6 l / min methanol reforming simulation gas (hydrogen: 65%, carbon dioxide: 23%, carbon monoxide: 2%,
The supply gas line was heated to 130 ° C. with a ribbon heater so that water vapor was not condensed.
[0021]
At this time, the amount of permeated hydrogen was 3 l / min as a result of measurement with the flow meter M3, and the hydrogen recovery rate was 80%.
At the time of the above measurement, the valves V1, V3 and V4 were in an open state.
[0022]
Further, after operating the apparatus shown in FIG. 2 for 1 hour under the above experimental conditions, with the valve V4 opened, the valves V1 and V3 are closed, the valve V2 is opened, and the air is supplied with a gauge pressure of 0.2 atm. The mass flow controller M2 was introduced into the reactor 64 at 10 l / min.
At this time, when air was introduced into the reaction tube 64, as indicated by the pressure gauge P, the pressure on the permeate side of the
[0023]
From the above, the hydrogen removal in the
The hydrogen separation membrane used was a Pd thin film with a thickness of 5 μm formed by plating on the surface of an alumina porous substrate (pore diameter: 0.6 μm) having an outer diameter of 17 mm and a length of 100 mm.
[0024]
【The invention's effect】
The fuel cell system and the control method thereof according to the present invention reliably and easily remove hydrogen in the hydrogen separation membrane that causes deterioration of the hydrogen separation membrane without using an inert gas when the fuel cell system is stopped. In addition, it is possible to suppress the occurrence of a pressure difference between the two electrodes of the fuel cell, which causes deterioration of the battery components of the fuel cell.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a fuel cell system of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of an apparatus for removing hydrogen from a hydrogen separation membrane in the fuel cell system of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (7)
燃料と空気から改質ガスを生成する改質器と、
該改質器により生成された改質ガスから水素のみを分離する水素分離膜と、
該水素分離膜から精製された水素を燃料電池に供給する水素供給ラインと、
改質器に空気を供給する空気供給ラインと、
燃料電池に酸素又は空気を供給する酸素供給ラインと、
水素分離膜及び燃料電池の排気ラインに接続された燃焼器と、
を備え、燃料電池システムの停止時に、改質器への燃料の供給を停止するとともに、水素供給ラインの開閉弁を閉弁し、水素分離膜の改質ガス側に空気を導入することにより、水素分離膜の改質ガス側及び透過側の水素を除去することを特徴とする燃料電池システム。A fuel cell system that generates electricity by reacting hydrogen with oxygen or air,
A reformer that generates reformed gas from fuel and air; and
A hydrogen separation membrane for separating only hydrogen from the reformed gas generated by the reformer;
A hydrogen supply line for supplying hydrogen purified from the hydrogen separation membrane to the fuel cell;
An air supply line for supplying air to the reformer;
An oxygen supply line for supplying oxygen or air to the fuel cell;
A combustor connected to the hydrogen separation membrane and the exhaust line of the fuel cell;
When stopping the fuel cell system, the supply of fuel to the reformer is stopped, the open / close valve of the hydrogen supply line is closed, and air is introduced into the reformed gas side of the hydrogen separation membrane, A fuel cell system for removing hydrogen on a reformed gas side and a permeate side of a hydrogen separation membrane.
燃料電池システムの停止時に、水素分離膜の改質ガス側に空気を導入し、水素分離膜の透過側の水素を水素分離膜の改質ガス側に逆透過させることにより、水素分離膜内の水素を除去することを特徴とする燃料電池システムの制御方法。A control method for a fuel cell system using a hydrogen separation membrane that generates electricity by reacting hydrogen with oxygen or air,
When the fuel cell system is stopped, air is introduced into the reformed gas side of the hydrogen separation membrane, and hydrogen on the permeate side of the hydrogen separation membrane is reversely permeated to the reformed gas side of the hydrogen separation membrane, thereby A method for controlling a fuel cell system, comprising removing hydrogen.
燃料電池システムの停止時に、燃料電池内の水素を空気で置換するとともに、水素分離膜の改質ガス側に空気を導入し、水素分離膜の透過側の水素を水素分離膜の改質ガス側に逆透過させることにより、水素分離膜内の水素を除去することを特徴とする燃料電池システムの制御方法。A control method for a fuel cell system using a hydrogen separation membrane that generates electricity by reacting hydrogen with oxygen or air,
When the fuel cell system is stopped, the hydrogen in the fuel cell is replaced with air, air is introduced into the reformed gas side of the hydrogen separation membrane, and the hydrogen on the permeate side of the hydrogen separation membrane is replaced with the reformed gas side of the hydrogen separation membrane. A method for controlling a fuel cell system, wherein hydrogen in the hydrogen separation membrane is removed by reverse permeation into the fuel cell.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29682399A JP4519225B2 (en) | 1999-10-19 | 1999-10-19 | Fuel cell system and control method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29682399A JP4519225B2 (en) | 1999-10-19 | 1999-10-19 | Fuel cell system and control method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001118594A JP2001118594A (en) | 2001-04-27 |
| JP4519225B2 true JP4519225B2 (en) | 2010-08-04 |
Family
ID=17838627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29682399A Expired - Lifetime JP4519225B2 (en) | 1999-10-19 | 1999-10-19 | Fuel cell system and control method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4519225B2 (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4923371B2 (en) * | 2001-09-21 | 2012-04-25 | トヨタ自動車株式会社 | Start-up method of hydrogen generator equipped with hydrogen separation membrane |
| JP4561035B2 (en) * | 2003-02-25 | 2010-10-13 | 株式会社エクォス・リサーチ | Fuel cell system |
| JP4055639B2 (en) | 2003-04-28 | 2008-03-05 | トヨタ自動車株式会社 | Operation control of power supply system with fuel cell |
| JP4633354B2 (en) | 2003-12-19 | 2011-02-16 | 本田技研工業株式会社 | How to stop the fuel cell |
| KR100821771B1 (en) | 2006-10-27 | 2008-04-14 | 현대자동차주식회사 | An anode-side hydrogen / oxygen interface formation suppressing device in a fuel cell vehicle |
| WO2013039092A1 (en) | 2011-09-13 | 2013-03-21 | 日立金属株式会社 | Hydrogen separation device and method for operating same |
| KR101646403B1 (en) | 2014-12-09 | 2016-08-08 | 현대자동차주식회사 | Control method of fuel cell system |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6217001A (en) * | 1985-07-16 | 1987-01-26 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | Purification device for gaseous hydrogen |
| JPS6481177A (en) * | 1987-09-24 | 1989-03-27 | Hitachi Ltd | Fuel cell plant |
| JP2887346B2 (en) * | 1988-07-06 | 1999-04-26 | 富士電機 株式会社 | Fuel cell generator |
| JP3035038B2 (en) * | 1991-11-25 | 2000-04-17 | 三菱重工業株式会社 | Hydrogen production method |
| JP3082796B2 (en) * | 1992-01-21 | 2000-08-28 | 三菱重工業株式会社 | Steam reforming reactor |
| JP3625487B2 (en) * | 1993-08-19 | 2005-03-02 | 日本碍子株式会社 | Fuel cell system |
| JPH07315801A (en) * | 1994-05-23 | 1995-12-05 | Ngk Insulators Ltd | System for producing high-purity hydrogen, production of high-purity hydrogen and fuel cell system |
| JP3721596B2 (en) * | 1995-03-01 | 2005-11-30 | トヨタ自動車株式会社 | Vehicle fuel cell control device |
| JPH1130694A (en) * | 1997-07-11 | 1999-02-02 | Hitachi Ltd | Reactor containment vessel with hydrogen gas treatment equipment |
| US6348278B1 (en) * | 1998-06-09 | 2002-02-19 | Mobil Oil Corporation | Method and system for supplying hydrogen for use in fuel cells |
| JP2000140584A (en) * | 1998-11-16 | 2000-05-23 | Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd | Restoration of hydrogen permeability of hydrogen separation membrane |
| JP3826627B2 (en) * | 1999-07-16 | 2006-09-27 | 日産自動車株式会社 | Gas separator |
-
1999
- 1999-10-19 JP JP29682399A patent/JP4519225B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001118594A (en) | 2001-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6192669B2 (en) | Equipment for producing high purity carbon monoxide | |
| KR100542551B1 (en) | Hydrogen-Selective Metal Membrane Module and Formation Method | |
| JP4800919B2 (en) | Method for producing electricity and high concentration carbon dioxide | |
| CN100373673C (en) | fuel cell system | |
| EP3875426B1 (en) | Fuel cell system and regeneration method of off-gas | |
| JP2017520685A (en) | Electrolysis method and electrolysis apparatus using recirculating cleaning medium | |
| JP2003095606A (en) | Fuel reforming system | |
| JP4519225B2 (en) | Fuel cell system and control method thereof | |
| JP2020105024A (en) | Hydrogen generation system, and operation method | |
| EP1708300B1 (en) | Fuel cell system | |
| JP3971564B2 (en) | Fuel cell system | |
| JP4008051B2 (en) | Power generation method | |
| JP6152436B1 (en) | Fuel cell system | |
| JP5183962B2 (en) | Method for producing hydrogen using selectively permeable membrane reactor | |
| US7666537B2 (en) | Fuel cell system for preventing hydrogen permeable metal layer degradation | |
| JP4523313B2 (en) | Hydrogen gas production power generation system and operation method thereof | |
| JP2003530289A (en) | Oxygen transfer membrane for silicon oxide plant | |
| JP2000140584A (en) | Restoration of hydrogen permeability of hydrogen separation membrane | |
| JP2007270256A (en) | Apparatus for producing hydrogen, method for producing hydrogen and fuel cell power generator | |
| JP5037878B2 (en) | Permselective membrane reactor and method for producing hydrogen gas | |
| JPH08321321A (en) | Fuel cell | |
| JP2008044812A (en) | Permselective membrane type reactor and method for producing hydrogen gas using the same | |
| JP2003168455A (en) | Fuel cell system | |
| JP2020066552A (en) | Hydrogen generation system and its operation method | |
| JP2005289765A (en) | Fuel reforming system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060825 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100219 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100223 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100316 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100518 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100519 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130528 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4519225 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130528 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140528 Year of fee payment: 4 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |