(57)【要約】【課題】簡単な制御で、酸化剤ガス流量の変動に良好に対応することができ、カソード電極の劣化を可及的に阻止することを可能にする。【解決手段】燃料電池システム１０の運転方法は、燃料電池スタック２８の発電中に、一定の発電効率を維持するための目標運転温度Ｔ１℃を設定する工程と、前記燃料電池スタック２８の目標燃料利用率Ｕｆ１を設定する工程と、前記燃料電池スタック２８への酸化剤ガスの供給量を燃料ガスの供給量で除したＡ／Ｆ値を算出する工程と、前記燃料電池スタック２８の発電温度を測定する工程と、前記Ａ／Ｆ値を、予め設定された規定値と比較する工程と、前記Ａ／Ｆ値が前記規定値以上であると判断された際、前記酸化剤ガスの供給量を増減させて前記燃料電池スタック２８の前記発電温度を前記目標運転温度Ｔ１℃に維持する工程とを有している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池を複数積層した燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックに前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置と、
前記燃料電池スタックに前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、
前記燃料ガス供給装置からの前記燃料ガスの供給量及び前記酸化剤ガス供給装置からの前記酸化剤ガスの供給量を制御する制御装置と、
を備える燃料電池システムの運転方法であって、
前記燃料電池スタックの発電中に、一定の発電効率を維持するための目標運転温度を設定する工程と、
前記燃料電池スタックの目標燃料利用率を設定する工程と、
前記燃料電池スタックへの前記酸化剤ガスの供給量を前記燃料ガスの供給量で除したＡ／Ｆ値を算出する工程と、
前記燃料電池スタックの発電温度を測定する工程と、
前記Ａ／Ｆ値を、予め設定された規定値と比較する工程と、
前記Ａ／Ｆ値が前記規定値以上であると判断された際、前記酸化剤ガスの供給量を増減させて前記燃料電池スタックの前記発電温度を前記目標運転温度に維持する工程と、
を有することを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項２】
請求項１記載の運転方法において、前記燃料電池スタックの前記発電温度を、前記目標運転温度と比較する工程を有し、
前記発電温度が前記目標運転温度より高いと判断された際、前記酸化剤ガスの供給量を増加させる一方、
前記発電温度が前記目標運転温度より低いと判断された際、前記酸化剤ガスの供給量を減少させることを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の運転方法において、前記Ａ／Ｆ値が前記規定値未満であると判断された際、前記発電温度を、前記目標運転温度よりも低温の修正目標運転温度と比較する工程を有することを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項４】
請求項３記載の運転方法において、前記発電温度が前記修正目標運転温度より高いと判断された際、前記目標燃料利用率を維持した状態で、前記目標運転温度を、前記修正目標運転温度以上で且つ前記目標運転温度未満の温度に設定する工程を有することを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項５】
請求項３記載の運転方法において、前記発電温度が前記修正目標運転温度より低いと判断された際、前記目標燃料利用率を低く設定するとともに、前記目標運転温度を、前記修正目標運転温度に設定する工程を有することを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池を複数積層した燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックに前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置と、前記燃料電池スタックに前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、前記燃料ガス供給装置からの前記燃料ガスの供給量及び前記酸化剤ガス供給装置からの前記酸化剤ガスの供給量を制御する制御装置とを備える燃料電池システムの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）は、固体電解質に酸化物イオン導電体、例えば、安定化ジルコニアを用いており、この固体電解質の両側にアノード電極及びカソード電極を配設した電解質・電極接合体（以下、ＭＥＡともいう）を、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持している。この燃料電池は、通常、電解質・電極接合体とセパレータとが所定数だけ積層された燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
この種の燃料電池スタックの運転を制御するために、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池システムが知られている。この燃料電池システムは、燃料電池スタックに発生する温度差を抑制するために、前記燃料電池スタックの入口において空気と燃料の温度差を測定し、その温度差が小さくなるようにフィードバック制御を行っている。
【０００４】
また、特許文献２に開示されている固体酸化物形燃料電池システムは、空気極に向けて流れる空気を分配して送給するための空気分配送給手段を備えており、前記空気分配送給手段は、中央送給流路部及び端送給流路部を有し、空気流路を流れる空気の流量が多くなると、前記空気分配送給手段は、前記空気流路を流れる全空気流量に対する前記端送給流路部に分配送給される分配空気流量の分配比率が小さくなるように空気を分配送給している。
【０００５】
さらにまた、特許文献３に開示されている固体酸化物形燃料電池の運転方法では、運転中に負荷変動させる場合でも、ハンチングの発生を防止し、スタック内部の温度を発電反応に適した一定の温度に維持するため、発電反応に伴って発電セルに流れる電流量を検出するとともに、この電流量の検出値に応じて酸化剤ガスの供給温度を制御している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−０７１９１３号公報
【特許文献２】特開２００８−１５９３６２号公報
【特許文献３】特開２００４−３４９２１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ＳＯＣの運転中には、カソード電極に対してエアポンプの駆動作用下に酸化剤ガスが供給されている。その際、エアポンプの停止等によって酸化剤ガスの供給量が急激に低下すると、アノード電極側からの燃料ガスを含む排ガスが、カソード電極側に向かって逆流するおそれがある。このため、カソード電極は、急激な還元雰囲気下に曝されてしまい、前記カソード電極の構成材料が劣化あるいは損傷するという問題がある。
【０００８】
しかしながら、上記の特許文献１〜３では、酸化剤ガス供給量が規定量以下に低下することによるカソード電極の劣化に、良好に対応することができないという問題がある。
【０００９】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単な制御で、酸化剤ガス流量の変動に良好に対応することができ、カソード電極の劣化を可及的に阻止することが可能な燃料電池システムの運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池を複数積層した燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックに前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置と、前記燃料電池スタックに前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、前記燃料ガス供給装置からの前記燃料ガスの供給量及び前記酸化剤ガス供給装置からの前記酸化剤ガスの供給量を制御する制御装置とを備える燃料電池システムの運転方法に関するものである。
【００１１】
この運転方法は、燃料電池スタックの発電中に、一定の発電効率を維持するための目標運転温度を設定する工程と、前記燃料電池スタックの目標燃料利用率を設定する工程と、前記燃料電池スタックへの酸化剤ガスの供給量を燃料ガスの供給量で除したＡ／Ｆ値を算出する工程と、前記燃料電池スタックの発電温度を測定する工程と、前記Ａ／Ｆ値を、予め設定された規定値と比較する工程と、前記Ａ／Ｆ値が前記規定値以上であると判断された際、前記酸化剤ガスの供給量を増減させて前記燃料電池スタックの前記発電温度を前記目標運転温度に維持する工程とを有している。
【００１２】
また、この運転方法は、燃料電池スタックの発電温度を、目標運転温度と比較する工程を有し、前記発電温度が前記目標運転温度より高いと判断された際、酸化剤ガスの供給量を増加させる一方、前記発電温度が前記目標運転温度より低いと判断された際、前記酸化剤ガスの供給量を減少させることが好ましい。
【００１３】
このため、酸化剤ガスの供給量を増減させるという簡単な制御で、燃料電池スタックの発電温度を、最適な目標運転温度に維持することができ、効率的な運転が遂行可能になる。
【００１４】
さらに、この運転方法は、Ａ／Ｆ値が規定値未満であると判断された際、発電温度を、目標運転温度よりも低温の修正目標運転温度と比較する工程を有することが好ましい。従って、燃料電池スタックに供給される酸化剤ガス流量の減少を確認することができる。これにより、燃料電池スタックの運転温度を下げることにより、カソード電極の劣化を防止し且つ最小限の効率低下に抑制して、前記燃料電池スタックの運転を継続させることが可能になる。
【００１５】
さらにまた、この運転方法は、発電温度が修正目標運転温度より高いと判断された際、目標燃料利用率を維持した状態で、目標運転温度を、前記修正目標運転温度以上で且つ前記目標運転温度未満の温度に設定する工程を有することが好ましい。このため、カソード電極の劣化を抑制するとともに、燃料利用率を高く維持し且つ燃料電池スタックの効率の低下を最小限に抑制して、前記燃料電池スタックを運転することができる。
【００１６】
また、この運転方法は、発電温度が修正目標運転温度より低いと判断された際、目標燃料利用率を低く設定するとともに、目標運転温度を、前記修正目標運転温度に設定する工程を有することが好ましい。従って、カソード電極の劣化を抑制するとともに、燃料電池スタックの効率の低下を最小限に抑制して、前記燃料電池スタックを継続して運転することが可能になる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、燃料電池スタックの発電運転中に、所望の発電温度及び燃料利用率を維持することができ、高効率な発電が確実に遂行される。しかも、カソード電極に劣化が生じない条件の下、酸化剤ガスの供給量を増減させたり、作動温度や燃料利用率を調整したりするという簡単な制御で、燃料電池スタックの発電温度を、最適な目標運転温度に維持することができ、効率的な運転が遂行可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係る運転方法が適用される燃料電池システム１０の機械系回路を示す概略構成説明図であり、図２は、前記燃料電池システム１０の回路図である。
【００１９】
燃料電池システム１０は、定置用の他、車載用等の種々の用途に用いられている。燃料電池システム１０は、燃料ガス（水素ガスにメタン、一酸化炭素が混合した気体）と酸化剤ガス（空気）との電気化学反応により発電する燃料電池モジュール（ＳＯＦＣモジュール）１２と、前記燃料電池モジュール１２に原燃料（例えば、都市ガス）を供給する原燃料供給装置（燃料ガスポンプを含む）１６と、前記燃料電池モジュール１２に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置（空気ポンプを含む）１８と、前記燃料電池モジュール１２に水を供給する水供給装置（水ポンプを含む）２０と、前記燃料電池モジュール１２で発生した直流電力を要求仕様電力に変換する電力変換装置２２と、前記燃料電池モジュール１２の発電量を制御する制御装置２４とを備える。
【００２０】
燃料電池モジュール１２は、複数の固体酸化物形の燃料電池２６が鉛直方向に積層される固体酸化物形の燃料電池スタック２８を備える。燃料電池２６は、例えば、安定化ジルコニア等の酸化物イオン導電体で構成される電解質の両面に、カソード電極及びアノード電極が設けられた平板状の電解質・電極接合体（ＭＥＡ）を備える。
【００２１】
図２に示すように、燃料電池スタック２８の中心部には、燃料ガス供給連通孔３０が積層方向（矢印Ａ方向）に延在して設けられ、前記燃料ガス供給連通孔３０から各燃料電池２６のアノード電極に燃料ガスが供給される。
【００２２】
燃料電池スタック２８の中央縁部には、燃料ガス供給連通孔３０を中心に同心円上に複数の酸化剤ガス供給連通孔３２が設けられ、この酸化剤ガス供給連通孔３２から各燃料電池２６のカソード電極に空気が供給される。酸化剤ガス供給連通孔３２は、アノード電極で使用された燃料ガス及びカソード電極で使用された空気を排出する排ガス連通孔３４を兼用する。
【００２３】
図１に示すように、燃料電池スタック２８の積層方向上端側（又は積層方向下端側）には、酸化剤ガスを前記燃料電池スタック２８に供給する前に加熱する熱交換器３６と、原燃料と水蒸気との混合燃料を生成するために、水を蒸発させる蒸発器３８と、前記混合燃料を改質して改質ガスを生成する改質器４０とが配設される。
【００２４】
燃料電池スタック２８の積層方向下端側（又は積層方向上端側）には、前記燃料電池スタック２８を構成する燃料電池２６に積層方向（矢印Ａ方向）に沿って締め付け荷重を付与するための荷重付与機構４２が配設される（図２参照）。
【００２５】
改質器４０は、都市ガス（原燃料）中に含まれるエタン（Ｃ2Ｈ6）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）及びブタン（Ｃ4Ｈ10）等の高級炭化水素（Ｃ2+）を、主としてメタン（ＣＨ4）、水素、ＣＯを含む燃料ガスに水蒸気改質するための予備改質器であり、数百℃の作動温度に設定される。
【００２６】
燃料電池２６は、作動温度が数百℃と高温であり、電解質・電極接合体では、燃料ガス中のメタンが改質されて水素、ＣＯが得られ、この水素、ＣＯがアノード電極に供給される。
【００２７】
熱交換器３６は、燃料電池スタック２８から排出される使用済み反応ガス（以下、排ガスともいう）を流すための排ガス通路４４と、被加熱流体である空気を排ガスと対向流に流すための空気通路４６とを有する。空気通路４６の上流側は、空気供給管４８に連通するとともに、前記空気通路４６の下流側は、燃料電池スタック２８の酸化剤ガス供給連通孔３２に連通する。
【００２８】
蒸発器３８には、原燃料通路５０と水通路５２とが設けられる。原燃料通路５０は、原燃料供給装置１６に接続されるとともに、改質器４０は、燃料ガス供給連通孔３０に連通する。水通路５２は、水供給装置２０に接続される一方、酸化剤ガス供給装置１８は、空気供給管４８に接続される。
【００２９】
原燃料供給装置１６、酸化剤ガス供給装置１８及び水供給装置２０は、制御装置２４により制御されるとともに、前記制御装置２４には、燃料ガスを検知する検知器５６が電気的に接続される。電力変換装置２２には、例えば、商用電源５８（又は、負荷や２次電池等）が接続される（図２参照）。
【００３０】
図１及び図２に示すように、燃料電池システム１０は、燃料電池スタック２８の温度を検出する温度センサ６０、原燃料供給装置１６から蒸発器３８に供給される原燃料（燃料ガス）の流量を検出する第１流量センサ６２ａ、及び酸化剤ガス供給装置１８から熱交換器３６に供給される空気（酸化剤ガス）の流量を検出する第２流量センサ６２ｂを備える。
【００３１】
温度センサ６０、第１流量センサ６２ａ及び第２流量センサ６２ｂは、制御装置２４に接続される。制御装置２４は、原燃料供給装置１６からの燃料ガスの供給量及び酸化剤ガス供給装置１８からの空気の供給量を制御する機能も有する。
【００３２】
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、以下に説明する。
【００３３】
図１及び図２に示すように、原燃料供給装置１６の駆動作用下に、原燃料通路５０には、例えば、都市ガス（ＣＨ4、Ｃ2Ｈ6、Ｃ3Ｈ8、Ｃ4Ｈ10を含む）等の原燃料が供給される。一方、水供給装置２０の駆動作用下に、水通路５２には、水が供給されるとともに、空気供給管４８には、酸化剤ガス供給装置１８を介して酸化剤ガスである、例えば、空気が供給される。
【００３４】
蒸発器３８では、原燃料に水蒸気が混在されて混合燃料が得られ、この混合燃料は、改質器４０に供給される。混合燃料は、改質器４０内で水蒸気改質され、Ｃ2+の炭化水素が除去（改質）されてメタンを主成分とする改質ガスが得られる。この改質ガスは、燃料電池スタック２８の燃料ガス供給連通孔３０に供給される。
【００３５】
一方、空気供給管４８から熱交換器３６に供給される空気は、この熱交換器３６の空気通路４６に沿って移動する際、排ガス通路４４に沿って移動する後述する排ガスとの間で熱交換が行われ、所望の温度に予め加温されている。熱交換器３６で加温された空気は、燃料電池スタック２８の酸化剤ガス供給連通孔３２に供給される。
【００３６】
従って、各燃料電池２６のアノード電極に燃料ガスが供給されるとともに、カソード電極に空気が供給され、化学反応により発電が行われる。反応に使用された燃料ガス及び空気を含む排ガスは、オフガスとして排ガス通路４４を介して燃料電池スタック２８から排出される。
【００３７】
次いで、本実施形態に係る運転方法について、図３に示すフローチャートに沿って説明する。
【００３８】
先ず、制御装置２４では、燃料電池システム１０による目標運転温度Ｔ１℃が設定される（ステップＳ１）。燃料電池スタック２８の温度と発電効率とは、図４に示す関係を有しており、スタック温度Ｔ１℃で所望の発電効率が得られる一方、スタック温度Ｔ２℃までは効率の低下分が比較的少なく、このスタック温度Ｔ２℃未満では、効率低下が著しくなる。ここで、スタック温度Ｔ１℃は、例えば、７５０℃〜８００℃であり、スタック温度Ｔ２℃は、例えば、７００℃である。
【００３９】
次に、ステップＳ２に進んで、目標燃料利用率Ｕｆ１が設定される。燃料利用率Ｕｆは、出力電流／供給燃料が持つ理論電流から算出され、この燃料利用率Ｕｆと発電効率とは、図５に示す関係を有する。目標燃料利用率Ｕｆ１は、アノード電極にレドックス反応が発生しない条件で且つ高効率を維持し得る値に設定される。
【００４０】
燃料電池モジュール１２では、原燃料供給装置１６から原燃料が供給されるとともに、酸化剤ガス供給装置１８から空気が供給されている。そして、燃料電池モジュール１２に供給される原燃料の供給量は、第１流量センサ６２ａを介して検出され（ステップＳ３）、前記燃料電池モジュール１２に供給される空気の供給量は、第２流量センサ６２ｂを介して検出される（ステップＳ４）。
【００４１】
制御装置２４では、検出された原燃料供給量と空気供給量とを用いてＡ／Ｆ（空気供給量／原燃料供給量）を算出するとともに（ステップＳ５）、燃料電池スタック２８の発電温度が温度センサ６０を介して検出される（ステップＳ６）。
【００４２】
検出されたＡ／Ｆは、規定値と比較される（ステップＳ７）。このＡ／Ｆの規定値は、空気供給量が減少してカソード電極が還元雰囲気に曝されて劣化することがない値に設定される。そして、検出されたＡ／Ｆが規定値以上であると判断されると（ステップＳ７中、ＹＥＳ）、ステップＳ８に進む。
【００４３】
ステップＳ８では、検出された発電温度が、目標運転温度Ｔ１℃と比較される。検出された発電温度が、目標運転温度Ｔ１℃よりも高いと判断されると（ステップＳ８中、ＹＥＳ）、ステップＳ９に進んで、空気の供給量が増加される。このため、燃料電池スタック２８では、空気流量の増加によって冷却され、発電温度が低下する。そして、ステップＳ１０に進み、運転が終了するまで上記の処理が行われる。
【００４４】
ステップＳ８において、発電温度が、目標運転温度Ｔ１℃未満であると判断されると（ステップＳ８中、ＮＯ）、ステップＳ１１に進んで、空気の供給量が減少される。このため、燃料電池スタック２８では、冷却機能を有する空気供給量が減少することにより、発電温度が上昇し、この発電温度は、目標運転温度Ｔ１℃以上に維持される。
【００４５】
一方、ステップＳ７において、算出されたＡ／Ｆが、規定値未満であると判断されると（ステップＳ７中、ＮＯ）、ステップＳ１２に進んで、発電温度がスタック温度Ｔ２℃と比較される。このスタック温度Ｔ２℃は、図４に示すように、効率の低下が比較的少ない温度に設定される。
【００４６】
そこで、発電温度が、スタック温度Ｔ２℃以上であると判断されると（ステップＳ１２中、ＹＥＳ）、ステップＳ１３に進んで、スタック温度Ｔ２℃よりも高い発電温度（Ｔ２℃≦発電温度＜Ｔ１℃）が、修正目標運転温度に設定される。その際、目標燃料利用率Ｕｆ１が維持される。この修正目標運転温度に基づいて、燃料電池スタック２８が運転される。
【００４７】
また、ステップＳ１２において、発電温度が、スタック温度Ｔ２℃未満であると判断されると（ステップＳ１２中、ＮＯ）、ステップＳ１４に進む。このステップＳ１４では、低い目標燃料利用率Ｕｆ２（図５参照）に設定される。燃料利用率が低下されることにより、排ガス通路４４に排出される燃料ガス濃度が高くなり、未反応ガスが燃焼することから排ガス温度が高くなってスタック温度が上昇する。従って、燃料電池スタック２８の温度を高く維持することができる。
【００４８】
さらに、ステップＳ１４では、修正目標運転温度Ｔ２℃が設定される。最低限の効率低下に維持するためである。そして、目標燃料利用率Ｕｆ２及び修正目標運転温度Ｔ２℃に基づいて、燃料電池スタック２８が運転される。
【００４９】
この場合、本実施形態では、燃料電池スタック２８の発電中に、一定の発電効率を維持するための目標運転温度Ｔ１℃を設定する工程（ステップＳ１）と、前記燃料電池スタック２８の目標燃料利用率Ｕｆ１を設定する工程（ステップＳ２）と、前記燃料電池スタック２８への酸化剤ガスの供給量を燃料ガスの供給量で除したＡ／Ｆ（空気供給量／燃料ガス供給量）値を算出する工程（ステップＳ５）と、前記燃料電池スタック２８の発電温度を測定する工程（ステップＳ６）と、前記Ａ／Ｆ値を、予め設定された規定値と比較する工程（ステップＳ７）と、前記Ａ／Ｆ値が前記規定値以上であると判断された際（ステップＳ７中、ＹＥＳ）、前記酸化剤ガスの供給量を増減（ステップＳ９、Ｓ１１）させて、前記燃料電池スタック２８の前記発電温度を前記目標運転温度Ｔ１℃に維持する工程とを有している。
【００５０】
このため、燃料電池スタック２８の発電運転中に、所望の発電温度（Ｔ１℃）、燃料利用率（Ｕｆ１）及びＡ／Ｆ値を維持することができ、高効率な発電が確実に遂行される。しかも、カソード電極に劣化が生じない条件の下、酸化剤ガスの供給量を増減させたり、作動温度や燃料利用率を調整したりするという簡単な制御で、燃料電池スタック２８の発電温度を、最適な目標運転温度（Ｔ１℃）に維持することができ、効率的な運転が遂行可能になるという効果が得られる（図６中、第１領域参照）。
【００５１】
また、この運転方法は、燃料電池スタック２８の発電温度を、目標運転温度（Ｔ１℃）と比較する工程（ステップＳ８）を有し、前記発電温度が前記目標運転温度（Ｔ１℃）より高いと判断された際（ステップＳ８中、ＹＥＳ）、酸化剤ガスの供給量を増加させる一方（ステップＳ９）、前記発電温度が前記目標運転温度（Ｔ１℃）より低いと判断された際、前記酸化剤ガスの供給量を減少させている（ステップＳ１１）。
【００５２】
従って、酸化剤ガスの供給量を増減させるという簡単な制御で、燃料電池スタック２８の発電温度を、最適な目標運転温度（Ｔ１℃）に維持することができ、効率的な運転が遂行可能になる。
【００５３】
さらに、この運転方法は、Ａ／Ｆ値が規定値未満であると判断された際（ステップＳ７中、ＮＯ）、発電温度を、目標運転温度よりも低温の修正目標運転温度（Ｔ２℃）と比較する工程を有している（ステップＳ１２）。このため、燃料電池スタック２８に供給される酸化剤ガス流量の減少を確認して、前記燃料電池スタック２８の運転温度を下げることができる。これにより、カソード電極の劣化を防止し且つ最小限の効率低下に抑制して、燃料電池スタック２８の運転を継続させることが可能になる。
【００５４】
さらにまた、この運転方法は、発電温度が修正目標運転温度（Ｔ２℃）より高いと判断された際（ステップＳ１２中、ＹＥＳ）、目標燃料利用率（Ｕｆ１）を維持した状態で、目標運転温度を、前記修正目標運転温度（Ｔ２℃）以上で且つ前記目標運転温度（Ｔ１℃）未満の温度に設定する工程を有している（ステップＳ１３）。
【００５５】
従って、Ａ／Ｆを一定に保つことによってカソード電極の劣化を抑制するとともに、燃料利用率を高く維持し且つ燃料電池スタック２８の効率の低下を最小限に抑制して、前記燃料電池スタック２８を運転することができる（図６中、第２領域参照）。
【００５６】
また、この運転方法は、発電温度が修正目標運転温度（Ｔ２℃）より低いと判断された際（ステップＳ１２中、ＮＯ）、目標燃料利用率（Ｕｆ２）を低く設定するとともに、目標運転温度を、前記修正目標運転温度に設定する工程を有している（ステップＳ１４）。
【００５７】
このため、低い目標燃料利用率（Ｕｆ２）により排ガス温度を高くして燃料電池スタック２８を昇温させ、前記燃料電池スタック２８の発電温度を修正目標運転温度（Ｔ２℃）に維持することができる。これにより、Ａ／Ｆを一定に保つことによってカソード電極の劣化を抑制するとともに、燃料電池スタック２８の効率の低下を最小限に抑制して、前記燃料電池スタック２８を継続して運転することが可能になる（図６中、第３領域参照）。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態に係る運転方法が適用される燃料電池システムの機械系回路を示す概略構成説明図である。
【図２】前記燃料電池システムの回路図である。
【図３】前記運転方法を説明するフローチャートである。
【図４】スタック温度と発電効率との関係説明図である。
【図５】燃料利用率と発電効率との関係説明図である。
【図６】出力とＡ／Ｆ値との関係説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０…燃料電池システム              １２…燃料電池モジュール
１６…原燃料供給装置                １８…酸化剤ガス供給装置
２０…水供給装置                    ２２…電力変換装置
２４…制御装置                      ２６…燃料電池
２８…燃料電池スタック              ３６…熱交換器
３８…蒸発器                        ４０…改質器
６０…温度センサ                    ６２ａ、６２ｂ…流量センサ
【図１】
2010123374.tif 000003
【図２】
2010123374.tif 000004
【図３】
2010123374.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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