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JP6023403B2 - Fuel cell system and its operation stop method - Google Patents
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Description

本発明は、電解質膜の両側にカソード電極及びアノード電極が設けられる電解質膜・電極構造体を有する燃料電池と、前記燃料電池のカソード側に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、前記燃料電池のアノード側に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置とを備える燃料電池システム及びその運転停止方法に関する。   The present invention provides a fuel cell having an electrolyte membrane / electrode structure in which a cathode electrode and an anode electrode are provided on both sides of an electrolyte membrane, an oxidant gas supply device for supplying an oxidant gas to the cathode side of the fuel cell, BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell system including a fuel gas supply device that supplies fuel gas to the anode side of the fuel cell, and an operation stop method thereof.

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の両側に、それぞれアノード電極及びカソード電極を設けた電解質膜・電極構造体(MEA)を、一対のセパレータによって挟持している。一方のセパレータと電解質膜・電極構造体との間には、アノード電極に燃料ガスを供給するための燃料ガス流路が形成されるとともに、他方のセパレータと前記電解質膜・電極構造体との間には、カソード電極に酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス流路が形成されている。   For example, in a polymer electrolyte fuel cell, an electrolyte membrane / electrode structure (MEA) provided with an anode electrode and a cathode electrode on both sides of an electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane is sandwiched between a pair of separators. Yes. A fuel gas passage for supplying fuel gas to the anode electrode is formed between one separator and the electrolyte membrane / electrode structure, and between the other separator and the electrolyte membrane / electrode structure. Is formed with an oxidant gas flow path for supplying an oxidant gas to the cathode electrode.

燃料電池は、通常、複数積層されて燃料電池スタックを構成するとともに、定置用の他、車載用として燃料電池車両に組み込まれることにより、車載用燃料電池システムとして使用されている。   In general, a plurality of fuel cells are stacked to form a fuel cell stack, and are used as an in-vehicle fuel cell system by being incorporated in a fuel cell vehicle for in-vehicle use as well as for stationary use.

この種の燃料電池では、発電時に水が生成されており、発電が停止されると、酸化剤ガス流路及び燃料ガス流路の下流側に生成水が滞留し易い。そして、燃料電池の停止時に、酸化剤ガス流路及び燃料ガス流路に空気による掃気が行われる場合、起動時に、特に前記酸化剤ガス流路の下流側で高電位によりカソード側電極の劣化が惹起されるという問題がある。   In this type of fuel cell, water is generated during power generation, and when power generation is stopped, the generated water tends to stay on the downstream side of the oxidant gas channel and the fuel gas channel. When the fuel cell is stopped, when scavenging with air is performed on the oxidant gas flow path and the fuel gas flow path, the cathode side electrode is deteriorated due to the high potential at the start-up, particularly at the downstream side of the oxidant gas flow path. There is a problem of being triggered.

具体的には、図10に示すように、固体高分子電解質膜1がカソード電極2及びアノード電極3に挟持された電解質膜・電極構造体4には、前記カソード電極2側に酸化剤ガス流路5が設けられる一方、前記アノード電極3側に燃料ガス流路6が設けられている。発電停止時には、酸化剤ガス流路5及び燃料ガス流路6に空気による掃気が行われている。   Specifically, as shown in FIG. 10, the electrolyte membrane / electrode structure 4 in which the solid polymer electrolyte membrane 1 is sandwiched between the cathode electrode 2 and the anode electrode 3 has an oxidant gas flow to the cathode electrode 2 side. While a passage 5 is provided, a fuel gas passage 6 is provided on the anode electrode 3 side. When power generation is stopped, scavenging with air is performed in the oxidant gas passage 5 and the fuel gas passage 6.

そこで、酸化剤ガス流路5の上流側から下流側に酸化剤ガス(空気)が供給される一方、燃料ガス流路6の上流側から下流側に燃料ガス(水素ガス)が供給されると、反応A、反応B、反応C及び反応Dの順に電位挙動が発生する。   Therefore, when the oxidant gas (air) is supplied from the upstream side to the downstream side of the oxidant gas flow path 5, while the fuel gas (hydrogen gas) is supplied from the upstream side to the downstream side of the fuel gas flow path 6. , Potential behavior occurs in the order of reaction A, reaction B, reaction C and reaction D.

すなわち、燃料ガス流路6の上流側では、燃料ガスが供給されることにより、H→2H+2eの反応Aが惹起され、この2Hは、電解質膜・電極構造体4を透過して酸化剤ガス流路5側に移動する。酸化剤ガス流路5では、酸化剤ガスが供給されており、1/2O+2H+2e→HOの反応Bが発生する。 That is, on the upstream side of the fuel gas flow path 6, by supplying the fuel gas, a reaction A of H 2 → 2H + + 2e is induced, and this 2H + passes through the electrolyte membrane / electrode structure 4. And move to the oxidant gas flow path 5 side. In the oxidant gas flow path 5, the oxidant gas is supplied, and the reaction B of 1 / 2O 2 + 2H + + 2e → H 2 O occurs.

酸化剤ガス流路5の下流側では、残存している水分により、HO→1/2O+2H+2e及びHO+1/2C(電極触媒層中のC)→1/2CO+2H+2eの反応Cが惹起される。一方、燃料ガス流路6の下流側では、酸化剤ガス流路5の下流側から透過する2Hにより、1/2O+2H+2e→HOの反応Dが発生する。反応Cは、律速段階となっており、水分が多くなることによって全ての反応A〜反応Dが促進され、高電位が発生する。 Downstream of the oxidizing gas channel 5, the water remaining, H 2 O → 1 / 2O 2 + 2H + + 2e - and H 2 O + 1 / 2C ( C electrode catalyst layer) → 1 / 2CO 2 + 2H + + 2e - reaction C is induced. On the other hand, on the downstream side of the fuel gas channel 6, a reaction D of 1 / 2O 2 + 2H + + 2e → H 2 O occurs due to 2H + permeating from the downstream side of the oxidant gas channel 5. Reaction C is a rate-determining step, and all the reactions A to D are promoted by increasing the water content, and a high potential is generated.

従って、カソード電極2から白金が溶出し、溶出した前記白金が固体高分子電解質膜1中で還元されて金属に戻り、白金バンドが形成される。このため、白金バンド上で固体高分子電解質膜1を透過して水素分子と酸素分子とが反応することにより、例えば、ヒドロキシラジカル(OHラジカル)が発生し、前記固体高分子電解質膜1を劣化させるという問題がある。   Accordingly, platinum is eluted from the cathode electrode 2, and the eluted platinum is reduced in the solid polymer electrolyte membrane 1 to return to the metal, thereby forming a platinum band. For this reason, when hydrogen molecules and oxygen molecules react with each other through the solid polymer electrolyte membrane 1 on the platinum band, for example, hydroxy radicals (OH radicals) are generated, and the solid polymer electrolyte membrane 1 is deteriorated. There is a problem of making it.

OHラジカル反応は、触媒上での水素分子と酸素分子との反応により発生するものであり、上記の白金バンドの他、例えば、アノード側ガスライン系内から膜透過した水素分子が、カソード電極中で酸素分子と反応して発生するものがある。また、カソード側ガスライン系内から膜透過した酸素分子が、アノード電極中で水素分子と反応して発生するものがある。   The OH radical reaction is generated by a reaction between hydrogen molecules and oxygen molecules on the catalyst. In addition to the platinum band, for example, hydrogen molecules that have passed through the membrane from the anode side gas line system are transferred to the cathode electrode. Some of them are generated by reacting with oxygen molecules. In some cases, oxygen molecules that permeate from the cathode gas line system react with hydrogen molecules in the anode electrode.

そこで、この種のOHラジカル反応を抑制するために、例えば、特許文献1に開示されているシステムが知られている。このシステムでは、図11に示すように、アノード触媒1aに隣接して流れるように水素燃料を導くためのアノード流路2aが、前記アノード触媒1aと流体連通し、燃料電池3aのカソード触媒4aに隣接して流れるように酸化剤を導くためのカソード流路5aが、前記カソード触媒4aに流体連通している。   Therefore, in order to suppress this kind of OH radical reaction, for example, a system disclosed in Patent Document 1 is known. In this system, as shown in FIG. 11, an anode flow path 2a for guiding hydrogen fuel to flow adjacent to the anode catalyst 1a is in fluid communication with the anode catalyst 1a and is connected to the cathode catalyst 4a of the fuel cell 3a. A cathode channel 5a for guiding the oxidant to flow adjacently is in fluid communication with the cathode catalyst 4a.

水素燃料は、アノード流路2aとカソード流路5aの間で移送されている。燃料電池3aの動作の間に水素を受け入れ、且つ、貯蔵し、前記燃料電池3aが運転停止されるときは、常に、水素を該燃料電池3aに放出させるために水素貯蔵器6aがアノード流路2aと流体連通して取り付けられている。   The hydrogen fuel is transferred between the anode channel 2a and the cathode channel 5a. Whenever the fuel cell 3a receives and stores hydrogen during operation of the fuel cell 3a and the fuel cell 3a is shut down, the hydrogen reservoir 6a is connected to the anode flow path to release the hydrogen to the fuel cell 3a. Mounted in fluid communication with 2a.

特表2007−534108号公報Special table 2007-534108 gazette

しかしながら、上記の特許文献1では、燃料電池3aの運転が停止されるときに、アノード流路2a及びカソード流路5aに水素が供給されている。このため、水素が無駄に消費されてしまい、不経済であるとともに、前記運転停止時に供給された水素を希釈して大気に放出させる必要がある。このため、希釈構造が大型且つ複雑化するという問題がある。   However, in Patent Document 1 described above, when the operation of the fuel cell 3a is stopped, hydrogen is supplied to the anode channel 2a and the cathode channel 5a. For this reason, hydrogen is consumed wastefully, which is uneconomical, and it is necessary to dilute the hydrogen supplied at the time of the operation stop and release it to the atmosphere. For this reason, there exists a problem that a dilution structure becomes large and complicated.

本発明は、この種の問題を解決するものであり、経済的な構成及び工程で、電極面内の酸素濃度分布を低減させることができ、電解質膜の劣化を可及的に抑制することが可能な燃料電池システム及びその運転停止方法を提供することを目的とする。   The present invention solves this type of problem, and can reduce the oxygen concentration distribution in the electrode surface and suppress the deterioration of the electrolyte membrane as much as possible with an economical configuration and process. It is an object of the present invention to provide a possible fuel cell system and a method for stopping the fuel cell system.

本発明は、電解質膜の両側にカソード電極及びアノード電極が設けられる電解質膜・電極構造体を有する燃料電池と、前記燃料電池のカソード側に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、前記燃料電池のアノード側に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置とを備える燃料電池システム及びその運転停止方法に関するものである。   The present invention provides a fuel cell having an electrolyte membrane / electrode structure in which a cathode electrode and an anode electrode are provided on both sides of an electrolyte membrane, an oxidant gas supply device for supplying an oxidant gas to the cathode side of the fuel cell, The present invention relates to a fuel cell system including a fuel gas supply device that supplies fuel gas to an anode side of the fuel cell, and an operation stop method thereof.

この運転停止方法は、酸化剤ガス供給装置を構成する酸化剤ガス供給配管から燃料電池に酸化剤ガスを供給する一方、燃料ガス供給装置を構成する燃料ガス供給配管から前記燃料電池に燃料ガスを供給して発電を行うとともに、前記燃料電池から前記酸化剤ガス供給装置を構成する酸化剤ガス排出配管に前記酸化剤ガスを排出する一方、前記燃料電池から前記燃料ガス供給装置を構成する燃料ガス排出配管に前記燃料ガスを排出する発電工程と、前記燃料電池の運転が停止された後、前記酸化剤ガス供給装置による前記酸化剤ガスの供給を停止するとともに、前記燃料ガス供給装置による前記燃料ガスの供給を停止し、その後、前記酸化剤ガス排出配管及び前記酸化剤ガス供給配管を大気に開放する大気開放工程とを有している。 The shutdown method, while supplying an oxygen-containing gas to the fuel cell from the oxidant gas supply pipe constituting the oxidizing gas supply device, the fuel gas to the fuel cell from the fuel gas supply pipe constituting the fuel gas supplying device To generate power and discharge the oxidant gas from the fuel cell to an oxidant gas discharge pipe constituting the oxidant gas supply device, while the fuel cell constitutes the fuel gas supply device a generator step of discharging the fuel gas to the gas discharge pipe, with the operation of the prior SL fuel cell after being stopped, to stop the supply of the oxidant gas by the oxidizing gas supplying device, by the fuel gas supply device An atmosphere release step of stopping the supply of the fuel gas and then opening the oxidant gas discharge pipe and the oxidant gas supply pipe to the atmosphere.

また、この運転停止方法では、酸化剤ガス供給配管に配設される開閉弁を開放することにより、前記酸化剤ガス供給配管を大気に開放することが好ましい。   In this operation stop method, it is preferable that the oxidant gas supply pipe is opened to the atmosphere by opening an on-off valve provided in the oxidant gas supply pipe.

さらに、この運転停止方法では、酸化剤ガス排出配管は、バイパス流路を介して酸化剤ガス供給配管に連通することにより、前記酸化剤ガス供給配管を大気に開放することが好ましい。   Furthermore, in this operation stop method, it is preferable that the oxidant gas discharge pipe communicates with the oxidant gas supply pipe through the bypass flow path to open the oxidant gas supply pipe to the atmosphere.

さらにまた、この燃料電池システムでは、燃料ガス供給装置は、燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給配管と、前記燃料電池から前記燃料ガスを排出する燃料ガス排出配管とを備えている。   Furthermore, in this fuel cell system, the fuel gas supply device includes a fuel gas supply pipe for supplying fuel gas to the fuel cell, and a fuel gas discharge pipe for discharging the fuel gas from the fuel cell.

そして、酸化剤ガス供給装置は、燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給配管と、前記燃料電池から前記酸化剤ガスを排出するとともに、前記燃料電池の運転が停止された後、大気に開放される酸化剤ガス排出配管と、前記燃料電池の運転が停止された後、前記酸化剤ガス供給装置による前記酸化剤ガスの供給を停止するとともに、前記燃料ガス供給装置による前記燃料ガスの供給を停止し、その後、前記酸化剤ガス排出配管及び前記酸化剤ガス供給配管を大気に開放する大気開放手段とを備えている。 The oxidant gas supply device includes an oxidant gas supply pipe for supplying an oxidant gas to the fuel cell, and discharges the oxidant gas from the fuel cell, and after the operation of the fuel cell is stopped, An oxidant gas discharge pipe that is open to the atmosphere, and after the operation of the fuel cell is stopped , the supply of the oxidant gas by the oxidant gas supply device is stopped, and the fuel gas by the fuel gas supply device , And thereafter, the oxidant gas discharge pipe and the oxidant gas supply pipe are opened to the atmosphere.

さらに、この燃料電池システムでは、大気開放手段は、酸化剤ガス供給配管に配設される開閉弁を備えることが好ましい。   Furthermore, in this fuel cell system, it is preferable that the air release means includes an on-off valve disposed in the oxidant gas supply pipe.

さらにまた、この燃料電池システムでは、大気開放手段は、酸化剤ガス排出配管と酸化剤ガス供給配管とを連通させるバイパス流路を備えることが好ましい。   Furthermore, in this fuel cell system, it is preferable that the air release means includes a bypass flow path that connects the oxidant gas discharge pipe and the oxidant gas supply pipe.

本発明では、燃料電池の運転が停止された後、酸化剤ガス排出配管及び酸化剤ガス供給配管が、大気に開放される。このため、燃料電池の入口側と出口側とに、電解質膜の膜劣化反応を分散させることが可能になる。しかも、含水量が多い下流側の劣化を抑制することができる。従って、簡単且つ経済的な構成及び工程で、電極面内の酸素濃度分布を低減させることができ、電解質膜の劣化を可及的に抑制することが可能になる。   In the present invention, after the operation of the fuel cell is stopped, the oxidant gas discharge pipe and the oxidant gas supply pipe are opened to the atmosphere. For this reason, it is possible to disperse the membrane deterioration reaction of the electrolyte membrane between the inlet side and the outlet side of the fuel cell. In addition, it is possible to suppress deterioration on the downstream side with a large water content. Therefore, the oxygen concentration distribution in the electrode surface can be reduced with a simple and economical configuration and process, and deterioration of the electrolyte membrane can be suppressed as much as possible.

本発明の第1の実施形態に係る燃料電池システムの概略構成説明図である。1 is an explanatory diagram of a schematic configuration of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention. 前記燃料電池システムによる第1の実施形態に係る運転停止方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation stop method which concerns on 1st Embodiment by the said fuel cell system. 前記運転停止方法を行った際、酸化剤ガス流路における酸素濃度及び膜劣化量の関係図である。FIG. 6 is a relationship diagram of oxygen concentration and film deterioration amount in an oxidant gas flow path when the operation stop method is performed. 従来方法を行った際、前記酸化剤ガス流路における酸素濃度及び膜劣化量の関係図である。FIG. 6 is a relationship diagram of oxygen concentration and film deterioration amount in the oxidant gas flow path when a conventional method is performed. 本発明の第2の実施形態に係る燃料電池システムの概略構成説明図である。It is a schematic structure explanatory drawing of the fuel cell system concerning the 2nd Embodiment of this invention. 前記燃料電池システムによる第2の実施形態に係る運転停止方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation stop method which concerns on 2nd Embodiment by the said fuel cell system. 前記運転停止方法を行った際、前記酸化剤ガス流路における酸素濃度及び膜劣化量の関係図である。FIG. 6 is a relationship diagram of oxygen concentration and film deterioration amount in the oxidant gas flow path when the operation stop method is performed. 本発明の第3の実施形態に係る燃料電池システムの概略構成説明図である。It is schematic structure explanatory drawing of the fuel cell system which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 前記燃料電池システムによる第3の実施形態に係る運転停止方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation stop method which concerns on 3rd Embodiment by the said fuel cell system. 起動時の燃料電池内部の電位挙動の説明図である。It is explanatory drawing of the electric potential behavior inside the fuel cell at the time of starting. 特許文献1に開示されているシステムの概略説明図である。1 is a schematic explanatory diagram of a system disclosed in Patent Document 1. FIG.

図1に示すように、本発明の第1の実施形態に係る燃料電池システム10は、例えば、車載用燃料電池システムを構成し、燃料電池電気自動車(図示せず)に搭載される。   As shown in FIG. 1, the fuel cell system 10 according to the first embodiment of the present invention constitutes, for example, an in-vehicle fuel cell system and is mounted on a fuel cell electric vehicle (not shown).

燃料電池システム10は、燃料電池12と、前記燃料電池12に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置14と、前記燃料電池12に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置16と、前記燃料電池12に冷却媒体を供給するための冷却媒体供給装置(図示せず)と、前記燃料電池システム10全体の制御を行うコントローラ18とを備える。   The fuel cell system 10 includes a fuel cell 12, an oxidant gas supply device 14 that supplies an oxidant gas to the fuel cell 12, a fuel gas supply device 16 that supplies a fuel gas to the fuel cell 12, and the fuel cell. 12 is provided with a cooling medium supply device (not shown) for supplying a cooling medium to 12 and a controller 18 for controlling the entire fuel cell system 10.

燃料電池12は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜20をカソード電極22とアノード電極24とで挟持した電解質膜・電極構造体(MEA)26を備える。   The fuel cell 12 includes, for example, an electrolyte membrane / electrode structure (MEA) 26 in which a solid polymer electrolyte membrane 20 in which a thin film of perfluorosulfonic acid is impregnated with water is sandwiched between a cathode electrode 22 and an anode electrode 24.

カソード電極22及びアノード電極24は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金(又はRu等)が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成された電極触媒層とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜20の両面に形成される。   The cathode electrode 22 and the anode electrode 24 have a gas diffusion layer made of carbon paper or the like, and porous carbon particles having platinum alloy (or Ru or the like) supported on the surface are uniformly applied to the surface of the gas diffusion layer. And an electrode catalyst layer formed. The electrode catalyst layers are formed on both surfaces of the solid polymer electrolyte membrane 20.

燃料電池12は、電解質膜・電極構造体26のカソード電極22に沿って酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガス(以下、空気ともいう)を供給するための酸化剤ガス流路28と、前記電解質膜・電極構造体26のアノード電極24に沿って燃料ガス、例えば、水素含有ガス(以下、水素ガスともいう)を供給するための燃料ガス流路30とを有する。   The fuel cell 12 includes an oxidant gas channel 28 for supplying an oxidant gas, for example, an oxygen-containing gas (hereinafter also referred to as air), along the cathode electrode 22 of the electrolyte membrane / electrode structure 26, and the electrolyte. A fuel gas flow path 30 for supplying a fuel gas, for example, a hydrogen-containing gas (hereinafter also referred to as hydrogen gas), is provided along the anode electrode 24 of the membrane / electrode structure 26.

酸化剤ガス流路28の入口側には、酸化剤ガス入口連通孔32aが連通するとともに、前記酸化剤ガス流路28の出口側には、酸化剤ガス出口連通孔32bが連通する。燃料ガス流路30の入口側には、燃料ガス入口連通孔34aが連通するとともに、前記燃料ガス流路30の出口側には、燃料ガス出口連通孔34bが連通する。   An oxidant gas inlet communication hole 32 a communicates with the inlet side of the oxidant gas flow path 28, and an oxidant gas outlet communication hole 32 b communicates with the outlet side of the oxidant gas flow path 28. A fuel gas inlet communication hole 34 a communicates with the inlet side of the fuel gas flow path 30, and a fuel gas outlet communication hole 34 b communicates with the outlet side of the fuel gas flow path 30.

なお、酸化剤ガス流路28及び燃料ガス流路30は、それぞれセパレータ(図示せず)により形成されるとともに、複数の燃料電池12が積層されて燃料電池スタックを構成している。   The oxidant gas passage 28 and the fuel gas passage 30 are each formed by a separator (not shown), and a plurality of fuel cells 12 are stacked to constitute a fuel cell stack.

酸化剤ガス供給装置14は、大気からの空気を圧縮して供給するエアポンプ(又はスーパーチャージャ)36を備え、前記エアポンプ36は、酸化剤ガス供給配管38に配設される。酸化剤ガス供給配管38は、燃料電池12の酸化剤ガス入口連通孔32aに連通するとともに、前記酸化剤ガス入口連通孔32aの近傍で分岐配管40が分岐する。分岐配管40には、開閉弁42が配設されており、大気開放手段43が構成される。   The oxidant gas supply device 14 includes an air pump (or supercharger) 36 that compresses and supplies air from the atmosphere, and the air pump 36 is disposed in an oxidant gas supply pipe 38. The oxidant gas supply pipe 38 communicates with the oxidant gas inlet communication hole 32a of the fuel cell 12, and the branch pipe 40 branches near the oxidant gas inlet communication hole 32a. The branch pipe 40 is provided with an on-off valve 42 and constitutes an air release means 43.

酸化剤ガス供給装置14は、燃料電池12の酸化剤ガス出口連通孔32bに連通する酸化剤ガス排出配管44を備える。この酸化剤ガス排出配管44には、保圧弁46が配設される。保圧弁46は、燃料電池12の運転停止時(ソーク時)に開弁されることにより、酸化剤ガス排出配管44を大気圧に開放する。   The oxidant gas supply device 14 includes an oxidant gas discharge pipe 44 that communicates with the oxidant gas outlet communication hole 32 b of the fuel cell 12. A pressure holding valve 46 is disposed in the oxidant gas discharge pipe 44. The pressure holding valve 46 is opened when the operation of the fuel cell 12 is stopped (during soak), thereby opening the oxidant gas discharge pipe 44 to atmospheric pressure.

燃料ガス供給装置16は、高圧水素を貯留する水素タンク(Hタンク)48を備える。この水素タンク48は、燃料ガス供給配管50を介して燃料電池12の燃料ガス入口連通孔34aに連通する。燃料ガス供給配管50には、エゼクタ52が設けられる。 The fuel gas supply device 16 includes a hydrogen tank (H 2 tank) 48 that stores high-pressure hydrogen. The hydrogen tank 48 communicates with the fuel gas inlet communication hole 34 a of the fuel cell 12 through the fuel gas supply pipe 50. An ejector 52 is provided in the fuel gas supply pipe 50.

燃料ガス供給装置16は、燃料電池12の燃料ガス出口連通孔34bに連通する燃料ガス排出配管54を備える。燃料ガス排出配管54には、パージ弁56が配設されるとともに、前記パージ弁56の上流側とエゼクタ52とには、循環配管58が接続される。   The fuel gas supply device 16 includes a fuel gas discharge pipe 54 that communicates with the fuel gas outlet communication hole 34 b of the fuel cell 12. A purge valve 56 is disposed in the fuel gas discharge pipe 54, and a circulation pipe 58 is connected to the upstream side of the purge valve 56 and the ejector 52.

エゼクタ52は、水素タンク48から供給される水素ガスを、燃料ガス供給配管50を通って燃料電池12に供給するとともに、燃料電池12で使用されなかった未使用の水素ガスを含む排ガスを、循環配管58から吸引して、再度、前記燃料電池12に燃料ガスとして供給する。   The ejector 52 supplies hydrogen gas supplied from the hydrogen tank 48 to the fuel cell 12 through the fuel gas supply pipe 50 and circulates exhaust gas containing unused hydrogen gas that has not been used in the fuel cell 12. The air is sucked from the pipe 58 and supplied again to the fuel cell 12 as fuel gas.

このように構成される燃料電池システム10の動作について、第1の実施形態に係る運転停止方法との関連で、図2に示すフローチャートに沿って、以下に説明する。   The operation of the fuel cell system 10 configured as described above will be described below along the flowchart shown in FIG. 2 in relation to the operation stop method according to the first embodiment.

先ず、燃料電池システム10は、通常運転される(ステップS1)。通常運転時には、図1に示すように、酸化剤ガス供給装置14を構成するエアポンプ36を介して、酸化剤ガス供給配管38に空気が送られる。この空気は、燃料電池12の酸化剤ガス入口連通孔32aから酸化剤ガス流路28に沿って移動することにより、カソード電極22に供給される。   First, the fuel cell system 10 is normally operated (step S1). During normal operation, as shown in FIG. 1, air is sent to the oxidant gas supply pipe 38 via the air pump 36 that constitutes the oxidant gas supply device 14. The air is supplied to the cathode electrode 22 by moving along the oxidant gas flow path 28 from the oxidant gas inlet communication hole 32 a of the fuel cell 12.

使用済みの空気は、酸化剤ガス出口連通孔32bから酸化剤ガス排出配管44に排出され、保圧弁46により供給圧力が保持された状態で、外部に排出される。   The used air is discharged from the oxidant gas outlet communication hole 32b to the oxidant gas discharge pipe 44 and discharged to the outside while the supply pressure is maintained by the pressure holding valve 46.

一方、燃料ガス供給装置16では、水素タンク48から燃料ガス供給配管50に水素ガスが供給される。この水素ガスは、燃料ガス供給配管50を通って燃料電池12の燃料ガス入口連通孔34aに供給される。燃料電池12内に供給された水素ガスは、燃料ガス流路30に沿って移動することにより、アノード電極24に供給される。   On the other hand, in the fuel gas supply device 16, hydrogen gas is supplied from the hydrogen tank 48 to the fuel gas supply pipe 50. The hydrogen gas is supplied to the fuel gas inlet communication hole 34 a of the fuel cell 12 through the fuel gas supply pipe 50. The hydrogen gas supplied into the fuel cell 12 is supplied to the anode electrode 24 by moving along the fuel gas flow path 30.

使用済み(未反応の水素ガスを含む)の水素ガス(以下、水素オフガスともいう)は、燃料ガス出口連通孔34bから燃料ガス排出配管54に排出される。この水素オフガスは、循環配管58を介してエゼクタ52に吸引され、燃料ガスとして、再度、燃料電池12に供給される。従って、カソード電極22に供給される空気中の酸素とアノード電極24に供給される水素ガスとが、電気化学的に反応して発電が行われる。   Used (including unreacted hydrogen gas) hydrogen gas (hereinafter also referred to as hydrogen off-gas) is discharged from the fuel gas outlet communication hole 34b to the fuel gas discharge pipe 54. This hydrogen off-gas is sucked into the ejector 52 through the circulation pipe 58 and is supplied again to the fuel cell 12 as fuel gas. Therefore, oxygen in the air supplied to the cathode electrode 22 and hydrogen gas supplied to the anode electrode 24 react electrochemically to generate power.

一方、循環配管58を循環する水素オフガスには、不純物が蓄積し易い。このため、不純物を混在する水素オフガスは、パージ弁56が開放されることによって排出される。   On the other hand, impurities tend to accumulate in the hydrogen off-gas circulating through the circulation pipe 58. For this reason, the hydrogen off gas mixed with impurities is discharged when the purge valve 56 is opened.

次いで、燃料電池12の運転が停止されると(ステップS2中、YES)、酸化剤ガス供給装置14による酸化剤ガスの供給が停止されるとともに、燃料ガス供給装置16による燃料ガスの供給が停止される。   Next, when the operation of the fuel cell 12 is stopped (YES in step S2), the supply of the oxidant gas by the oxidant gas supply device 14 is stopped and the supply of the fuel gas by the fuel gas supply device 16 is stopped. Is done.

さらに、酸化剤ガス供給装置14に設けられている保圧弁46が開放されて保圧が停止される(ステップS3)。そして、ステップS4に進んで、大気開放手段43を構成する開閉弁42が開放される。従って、分岐配管40から外部空気が吸気され、酸化剤ガス供給配管38から燃料電池12の酸化剤ガス入口連通孔32aに前記外部空気が導入される。   Further, the pressure holding valve 46 provided in the oxidant gas supply device 14 is opened to stop the pressure holding (step S3). And it progresses to step S4 and the on-off valve 42 which comprises the air release means 43 is open | released. Accordingly, external air is sucked from the branch pipe 40, and the external air is introduced from the oxidant gas supply pipe 38 to the oxidant gas inlet communication hole 32 a of the fuel cell 12.

一方、酸化剤ガス排出配管44では、保圧弁46が開放されている。このため、酸化剤ガス排出配管44には、外部空気が導入され、この外部空気は、燃料電池12の酸化剤ガス出口連通孔32bから導入される。   On the other hand, the holding valve 46 is opened in the oxidant gas discharge pipe 44. Therefore, external air is introduced into the oxidant gas discharge pipe 44, and this external air is introduced from the oxidant gas outlet communication hole 32 b of the fuel cell 12.

従って、燃料電池12の内部では、入口側及び出口側の酸素濃度が中央部の酸素濃度に比べて高くなり、酸化剤ガス流路28(Ca経路)では、図3に示す酸素濃度となる。さらに、この酸素濃度に追随して、酸素と水素との反応量、すなわち、膜劣化量が入口側と出口側とで略均等化する。   Therefore, in the fuel cell 12, the oxygen concentration on the inlet side and the outlet side is higher than the oxygen concentration in the central portion, and the oxygen concentration shown in FIG. 3 is obtained in the oxidant gas flow path 28 (Ca path). Further, following the oxygen concentration, the reaction amount of oxygen and hydrogen, that is, the film deterioration amount is substantially equalized on the inlet side and the outlet side.

これに対して、大気開放手段43を設けずに、運転停止時に酸化剤ガス出口連通孔32bのみから外気が導入される従来方式では、図4に示すように、酸化剤ガス流路28の出口側の酸素濃度及び膜劣化量が他の部位に比べて相当に大きな値となっている。このため、従来方式(出口のみ開放)では、固体高分子電解質膜20の膜劣化が著しくなる。   On the other hand, in the conventional system in which the outside air is introduced only from the oxidant gas outlet communication hole 32b when the operation is stopped without providing the atmosphere opening means 43, as shown in FIG. 4, the outlet of the oxidant gas flow path 28 is provided. The oxygen concentration and the film deterioration amount on the side are considerably larger than those of other parts. For this reason, in the conventional method (only the outlet is opened), the membrane degradation of the solid polymer electrolyte membrane 20 becomes significant.

この場合、第1の実施形態では、固体高分子電解質膜20の膜劣化の集中を阻止することができる。すなわち、図3及び図4から諒解されるように、燃料電池12全体としての水素と酸素との反応量は、従来方式と変化しないものの、酸素濃度の偏りが低減されるため、固体高分子電解質膜20の膜劣化反応を分散させることが可能になる。これにより、簡単且つ経済的な構成及び工程で、電極面内の酸素濃度分布を低減させることができ、固体高分子電解質膜20の劣化を可及的に抑制することが可能になるという効果が得られる。   In this case, in the first embodiment, concentration of film deterioration of the solid polymer electrolyte membrane 20 can be prevented. That is, as can be understood from FIGS. 3 and 4, the reaction amount of hydrogen and oxygen in the fuel cell 12 as a whole is not different from that in the conventional method, but the bias in the oxygen concentration is reduced, so that the solid polymer electrolyte is reduced. The film deterioration reaction of the film 20 can be dispersed. Thereby, it is possible to reduce the oxygen concentration distribution in the electrode surface with a simple and economical configuration and process, and to suppress deterioration of the solid polymer electrolyte membrane 20 as much as possible. can get.

図2に示すように、開閉弁42が所定の時間だけ開放された後、燃料電池12のソーク(運転停止状態)に移行する(ステップS5)。これにより、燃料電池システム10の運転停止処理が終了する。   As shown in FIG. 2, after the on-off valve 42 is opened for a predetermined time, the operation shifts to the soak (operation stop state) of the fuel cell 12 (step S5). Thereby, the operation stop process of the fuel cell system 10 is completed.

図5は、本発明の第2の実施形態に係る燃料電池システム70の概略構成説明図である。なお、第1の実施形態に係る燃料電池システム10と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。   FIG. 5 is a schematic configuration explanatory diagram of a fuel cell system 70 according to the second embodiment of the present invention. Note that the same components as those of the fuel cell system 10 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

燃料電池システム70は、酸化剤ガス供給装置72を備える。酸化剤ガス供給装置72は、酸化剤ガス供給配管38と酸化剤ガス排出配管44とを連通させるバイパス流路74を備えるとともに、前記バイパス流路74には、開閉弁76が配設される。バイパス流路74及び開閉弁76により大気開放手段77が構成される。   The fuel cell system 70 includes an oxidant gas supply device 72. The oxidant gas supply device 72 includes a bypass passage 74 that allows the oxidant gas supply pipe 38 and the oxidant gas discharge pipe 44 to communicate with each other, and an on-off valve 76 is disposed in the bypass passage 74. The bypass passage 74 and the opening / closing valve 76 constitute an air release means 77.

このように構成される燃料電池システム70の運転停止方法について、図6に示すフローチャートに沿って以下に説明する。   A method of stopping the operation of the fuel cell system 70 configured as described above will be described below along the flowchart shown in FIG.

燃料電池システム70は、通常運転走行を行うとともに(ステップS101)、燃料電池12がアイドル状態か否かが判断される(ステップS102)。アイドル状態とは、例えば、イグニッションスイッチがオンされた状態で、車両走行用モータの電気的負荷が所定時間、所定値以下である状態をいう。例えば、走行用モータの回転数が、ゼロを含む所定の低速回転数である状態、燃料電池電気自動車の減速時に回生制御力を発生している状態、自動的に速度を一定に保持する走行を行っている状態等が該当する。   The fuel cell system 70 performs normal driving (step S101), and determines whether the fuel cell 12 is in an idle state (step S102). The idle state refers to, for example, a state where the ignition switch is turned on and the electric load of the vehicle travel motor is below a predetermined value for a predetermined time. For example, a state in which the rotational speed of the motor for driving is a predetermined low speed rotational speed including zero, a state in which a regenerative control force is being generated when the fuel cell electric vehicle is decelerated, and a traveling that automatically keeps the speed constant. Applicable status.

アイドル状態であると判断されると(ステップS102中、YES)、ステップS103に進んで、アイドル停止制御が行われる。このアイドル停止制御は、アノード側に燃料ガスを流通させながら、走行可能な電力が得られる通常発電時に供給される酸化剤ガス量未満の所定量の酸化剤ガスを、カソード側に供給して発電するとともに、発電電流を外部負荷に電流を供給することによりディスチャージする。このため、燃料電池12では、水素と酸素との電気化学的な反応が遂行され、酸化剤ガス出口連通孔32bから酸化剤ガス排出配管44に排出される酸化剤オフガスは、酸素濃度が低く、窒素ガスで満たされたガスとなる。   If it is determined that the engine is in the idle state (YES in step S102), the process proceeds to step S103, and idle stop control is performed. In this idle stop control, fuel gas is circulated to the anode side, and a predetermined amount of oxidant gas, which is less than the amount of oxidant gas supplied during normal power generation to obtain power that can be traveled, is supplied to the cathode side for power generation. At the same time, the generated current is discharged by supplying current to the external load. For this reason, in the fuel cell 12, the electrochemical reaction between hydrogen and oxygen is performed, and the oxidant off-gas discharged from the oxidant gas outlet communication hole 32b to the oxidant gas discharge pipe 44 has a low oxygen concentration. The gas is filled with nitrogen gas.

さらに、燃料電池12の停止が判断されて(ステップS104中、YES)、反応ガス供給停止及び保圧停止が行われた後(ステップS105)、ステップS106に進む。このステップS106では、開閉弁76が開放され、酸化剤ガス排出配管44に残存する酸素濃度の低いガスが、バイパス流路74から酸化剤ガス供給配管38を通って、燃料電池12の酸化剤ガス入口連通孔32aに供給される。   Further, it is determined that the fuel cell 12 is stopped (YES in step S104), and after the reaction gas supply stop and the pressure holding stop are performed (step S105), the process proceeds to step S106. In this step S106, the on-off valve 76 is opened, and the gas having a low oxygen concentration remaining in the oxidant gas discharge pipe 44 passes through the oxidant gas supply pipe 38 from the bypass flow path 74 and passes through the oxidant gas supply pipe 38. It is supplied to the inlet communication hole 32a.

この場合、第2の実施形態では、酸化剤ガス排出配管44には、低酸素濃度のガスが残存しており、この低酸素濃度のガスは、燃料電池12の酸化剤ガス出口連通孔32bと、バイパス流路74を介して酸化剤ガス入口連通孔32aとに供給されている。   In this case, in the second embodiment, a low oxygen concentration gas remains in the oxidant gas discharge pipe 44, and this low oxygen concentration gas passes through the oxidant gas outlet communication hole 32 b of the fuel cell 12. The oxidant gas inlet communication hole 32a is supplied via the bypass channel 74.

従って、酸化剤ガス流路28では、図7に示すように、入口側及び出口側の酸素濃度が通常の酸素濃度に比べて低減されるため、水素と酸素との反応量、すなわち、膜劣化量を全体として低減させることができる。   Therefore, in the oxidant gas flow path 28, as shown in FIG. 7, the oxygen concentration on the inlet side and the outlet side is reduced as compared with the normal oxygen concentration. The amount can be reduced as a whole.

しかも、酸化剤ガス出口連通孔32bのみを大気開放する従来例に比べて、固体高分子電解質膜20の劣化集中が良好に抑制される。これにより、固体高分子電解質膜20の劣化が可及的に抑制されるという効果が得られる。   Moreover, compared with the conventional example in which only the oxidant gas outlet communication hole 32b is opened to the atmosphere, the concentration of deterioration of the solid polymer electrolyte membrane 20 is satisfactorily suppressed. Thereby, the effect that deterioration of the solid polymer electrolyte membrane 20 is suppressed as much as possible is obtained.

図8は、本発明の第3の実施形態に係る燃料電池システム90の概略構成説明図である。なお、第1の実施形態に係る燃料電池システム10及び第2の実施形態に係る燃料電池システム70と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。   FIG. 8 is a schematic configuration explanatory view of a fuel cell system 90 according to the third embodiment of the present invention. The same components as those of the fuel cell system 10 according to the first embodiment and the fuel cell system 70 according to the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

燃料電池システム90は、酸化剤ガス供給装置92を備えるとともに、この酸化剤ガス供給装置92は、大気開放手段43、77を併用する。   The fuel cell system 90 includes an oxidant gas supply device 92, and the oxidant gas supply device 92 uses air release means 43 and 77 in combination.

このように構成される燃料電池システム90による運転停止方法は、図9に示すフローチャートに沿って、行われる。   The operation stopping method by the fuel cell system 90 configured as described above is performed in accordance with the flowchart shown in FIG.

この第3の実施形態では、実質的に、上記の第2の実施形態と同様に、ステップS201〜ステップS206が行われた後、ステップS207に進む。このステップS207では、大気開放手段43を構成する開閉弁42が開放されることにより、燃料電池12の酸化剤ガス入口連通孔32aに外部空気が導入される。   In the third embodiment, substantially the same as in the second embodiment, after step S201 to step S206 are performed, the process proceeds to step S207. In step S207, the open / close valve 42 constituting the atmosphere release means 43 is opened, so that external air is introduced into the oxidant gas inlet communication hole 32a of the fuel cell 12.

すなわち、第3の実施形態では、先ず、大気開放手段77を構成する開閉弁76が開放されることにより、酸化剤ガス排出配管44に残存された低酸素濃度の窒素ガスが、バイパス流路74から燃料電池12の酸化剤ガス入口連通孔32aに供給されている。次いで、開閉弁42の開放作用下に、酸化剤ガス入口連通孔32aに外部空気が導入されている。   That is, in the third embodiment, first, the open / close valve 76 constituting the atmosphere opening means 77 is opened, so that the low oxygen concentration nitrogen gas remaining in the oxidant gas discharge pipe 44 is passed through the bypass flow path 74. To the oxidant gas inlet communication hole 32a of the fuel cell 12. Next, outside air is introduced into the oxidant gas inlet communication hole 32 a under the opening action of the on-off valve 42.

このため、燃料電池12では、入口及び出口の酸素濃度が低下されて電極面内の酸素濃度分布が低減された後、入口側及び出口側共に大気開放されている。これにより、第3の実施形態では、上記の第1及び第2の実施形態と同様の効果が得られる。   For this reason, in the fuel cell 12, after the oxygen concentration at the inlet and the outlet is lowered to reduce the oxygen concentration distribution in the electrode surface, both the inlet side and the outlet side are opened to the atmosphere. Thereby, in 3rd Embodiment, the effect similar to said 1st and 2nd embodiment is acquired.

10、70、90…燃料電池システム 12…燃料電池
14…酸化剤ガス供給装置 16…燃料ガス供給装置
18…コントローラ 20…固体高分子電解質膜
22…カソード電極 24…アノード電極
26…電解質膜・電極構造体 28…酸化剤ガス流路
30…燃料ガス流路 32a…酸化剤ガス入口連通孔
32b…酸化剤ガス出口連通孔 34a…燃料ガス入口連通孔
34b…燃料ガス出口連通孔 36…エアポンプ
38…酸化剤ガス供給配管 40…分岐配管
42、76…開閉弁 43…大気開放手段
44…酸化剤ガス排出配管 46…保圧弁
48…水素タンク 50…燃料ガス供給配管
52…エゼクタ 54…燃料ガス排出配管
58…循環配管 72、92…酸化剤ガス供給装置
74…バイパス流路 77…大気開放手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 70, 90 ... Fuel cell system 12 ... Fuel cell 14 ... Oxidant gas supply device 16 ... Fuel gas supply device 18 ... Controller 20 ... Solid polymer electrolyte membrane 22 ... Cathode electrode 24 ... Anode electrode 26 ... Electrolyte membrane electrode Structure 28 ... Oxidant gas flow path 30 ... Fuel gas flow path 32a ... Oxidant gas inlet communication hole 32b ... Oxidant gas outlet communication hole 34a ... Fuel gas inlet communication hole 34b ... Fuel gas outlet communication hole 36 ... Air pump 38 ... Oxidant gas supply pipe 40 ... Branch pipes 42, 76 ... Open / close valve 43 ... Air release means 44 ... Oxidant gas discharge pipe 46 ... Holding pressure valve 48 ... Hydrogen tank 50 ... Fuel gas supply pipe 52 ... Ejector 54 ... Fuel gas discharge pipe 58 ... circulation piping 72, 92 ... oxidant gas supply device 74 ... bypass passage 77 ... air release means

Claims (6)

電解質膜の両側にカソード電極及びアノード電極が設けられる電解質膜・電極構造体を有する燃料電池と、
前記燃料電池のカソード側に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、
前記燃料電池のアノード側に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置と、
を備える燃料電池システムの運転停止方法であって、
前記酸化剤ガス供給装置を構成する酸化剤ガス供給配管から前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する一方、前記燃料ガス供給装置を構成する燃料ガス供給配管から前記燃料電池に前記燃料ガスを供給して発電を行うとともに、
前記燃料電池から前記酸化剤ガス供給装置を構成する酸化剤ガス排出配管に前記酸化剤ガスを排出する一方、前記燃料電池から前記燃料ガス供給装置を構成する燃料ガス排出配管に前記燃料ガスを排出する発電工程と、
前記燃料電池の運転が停止された後、前記酸化剤ガス供給装置による前記酸化剤ガスの供給を停止するとともに、前記燃料ガス供給装置による前記燃料ガスの供給を停止し、その後、前記酸化剤ガス排出配管及び前記酸化剤ガス供給配管を大気に開放する大気開放工程と、を有し、
前記大気開放工程では、
前記酸化剤ガス供給配管と大気との間に配設される開閉弁を開放することにより、前記酸化剤ガス供給配管を前記大気に開放することを特徴とする燃料電池システムの運転停止方法。
A fuel cell having an electrolyte membrane / electrode structure in which a cathode electrode and an anode electrode are provided on both sides of the electrolyte membrane;
An oxidant gas supply device for supplying an oxidant gas to the cathode side of the fuel cell;
A fuel gas supply device for supplying fuel gas to the anode side of the fuel cell;
A method for stopping operation of a fuel cell system comprising:
The oxidant gas is supplied to the fuel cell from an oxidant gas supply pipe constituting the oxidant gas supply apparatus, and the fuel gas is supplied to the fuel cell from a fuel gas supply pipe constituting the fuel gas supply apparatus. Power generation,
The oxidant gas is discharged from the fuel cell to an oxidant gas discharge pipe constituting the oxidant gas supply apparatus, and the fuel gas is discharged from the fuel cell to a fuel gas discharge pipe constituting the fuel gas supply apparatus. Power generation process,
After the operation of the fuel cell is stopped, the supply of the oxidant gas by the oxidant gas supply device is stopped, the supply of the fuel gas by the fuel gas supply device is stopped, and then the oxidant gas the discharge pipe and the oxidizing gas supply pipe is closed and the air release step for releasing to the atmosphere, and
In the air release step,
A method for stopping operation of a fuel cell system , comprising: opening an on-off valve disposed between the oxidant gas supply pipe and the atmosphere to open the oxidant gas supply pipe to the atmosphere .
請求項1に記載の運転停止方法において、
前記大気開放工程では、
前記酸化剤ガス供給配管と大気との間に配設される前記開閉弁を開放することにより、前記酸化剤ガス供給配管を前記大気に開放するとともに
前記酸化剤ガス排出配管が、他の開閉弁が配設されたバイパス流路を介して前記酸化剤ガス供給配管に連通され、前記他の開閉弁が開放されることにより、前記酸化剤ガス供給配管を前記大気に開放することを特徴とする燃料電池システムの運転停止方法。
The operation stop method according to claim 1,
In the air release step,
By opening the on-off valve disposed between the oxidant gas supply pipe and the atmosphere, the oxidant gas supply pipe is opened to the atmosphere, and
The oxidant gas discharge pipe is communicated with the oxidant gas supply pipe via a bypass flow path in which another on-off valve is disposed, and the other on-off valve is opened to thereby supply the oxidant gas. A method for stopping operation of a fuel cell system, characterized in that piping is opened to the atmosphere .
請求項1又は2に記載の運転停止方法において、前記燃料電池の内部では、入口側及び出口側の酸素濃度が中央部の酸素濃度に比べて高くなることを特徴とする燃料電池システムの運転停止方法。   3. The operation stop method according to claim 1, wherein the oxygen concentration at the inlet side and the outlet side is higher than the oxygen concentration at the central portion inside the fuel cell. 4. Method. 請求項記載の運転停止方法において、前記バイパス流路を開放する前に、前記燃料電池からの発電電流を外部負荷に供給してディスチャージを行うことを特徴とする燃料電池システムの運転停止方法。 4. The operation stop method according to claim 3 , wherein the discharge is performed by supplying the generated current from the fuel cell to an external load before opening the bypass flow path. 電解質膜の両側にカソード電極及びアノード電極が設けられる電解質膜・電極構造体を有する燃料電池と、
前記燃料電池のカソード側に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、
前記燃料電池のアノード側に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置と、
を備える燃料電池システムであって、
前記燃料ガス供給装置は、前記燃料電池に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給配管と、
前記燃料電池から前記燃料ガスを排出する燃料ガス排出配管と、
を備え、
前記酸化剤ガス供給装置は、前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給配管と、
前記燃料電池から前記酸化剤ガスを排出するとともに、前記燃料電池の運転が停止された後、大気に開放される酸化剤ガス排出配管と、
前記燃料電池の運転が停止された後、前記酸化剤ガス供給装置による前記酸化剤ガスの供給を停止するとともに、前記燃料ガス供給装置による前記燃料ガスの供給を停止し、その後、前記酸化剤ガス排出配管及び前記酸化剤ガス供給配管を大気に開放する大気開放手段と、を備え
前記大気開放手段は、前記酸化剤ガス供給配管と大気との間に配設される開閉弁を備え、前記開閉弁が開放されることにより前記酸化剤ガス供給配管を大気に開放することを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell having an electrolyte membrane / electrode structure in which a cathode electrode and an anode electrode are provided on both sides of the electrolyte membrane;
An oxidant gas supply device for supplying an oxidant gas to the cathode side of the fuel cell;
A fuel gas supply device for supplying fuel gas to the anode side of the fuel cell;
A fuel cell system comprising:
The fuel gas supply device includes a fuel gas supply pipe for supplying the fuel gas to the fuel cell;
A fuel gas discharge pipe for discharging the fuel gas from the fuel cell;
With
The oxidant gas supply device includes an oxidant gas supply pipe for supplying the oxidant gas to the fuel cell;
Discharging the oxidant gas from the fuel cell, and after the operation of the fuel cell is stopped, an oxidant gas discharge pipe opened to the atmosphere;
After the operation of the fuel cell is stopped, the supply of the oxidant gas by the oxidant gas supply device is stopped, the supply of the fuel gas by the fuel gas supply device is stopped, and then the oxidant gas Air release means for opening the discharge pipe and the oxidant gas supply pipe to the atmosphere ,
The atmosphere opening means includes an on-off valve disposed between the oxidant gas supply pipe and the atmosphere, and the oxidant gas supply pipe is opened to the atmosphere by opening the on-off valve. A fuel cell system.
請求項に記載の燃料電池システムにおいて、
前記大気開放手段は、
前記酸化剤ガス供給配管と大気との間に配設される前記開閉弁が開放されることにより前記酸化剤ガス供給配管を大気に開放するとともに、
前記酸化剤ガス排出配管と前記酸化剤ガス供給配管とを連通させる他の開閉弁が配設されたバイパス流路を備え、前記他の開閉弁が開放されることにより、前記酸化剤ガス供給配管を前記大気に開放することを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 5 , wherein
The air release means is
Opening the oxidant gas supply pipe to the atmosphere by opening the on-off valve disposed between the oxidant gas supply pipe and the atmosphere,
The oxidant gas supply pipe is provided with a bypass flow path in which another open / close valve is provided for communicating the oxidant gas discharge pipe and the oxidant gas supply pipe, and the other open / close valve is opened. Is opened to the atmosphere .
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