(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の固体酸化物型セルユニットから構成したセルスタックを有する燃料電池、そのセルスタックに初期性能改善用電流を通電処理するための通電処理装置、及びそのセルスタックのセル電圧を検出するための電圧検出装置を備えた燃料電池システムであって、
外部負荷に燃料電池を接続する前に、上記セルスタックに所要値の初期性能改善用電流を通電処理装置によって増減通電させる通電手段と、
セルスタックに所要値の初期性能改善用電流を通電しているときに、電圧検出装置によって検出した電圧の変化を測定する電圧変化測定手段と、
測定した電圧変化が所定の閾値以下であるか否かを判定する電圧変化判定手段と、
測定した電圧変化が上記所定の閾値以下であると判定したときには、上記所定の閾値超の電圧変化となる値に初期性能改善用電流を減少させる通電電流増減調整手段とを有していることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
複数の固体酸化物型セルユニットから構成したセルスタックを有する燃料電池、そのセルスタックを構成する一部の固体酸化物型セルユニット毎に初期性能改善用電流を通電処理するための通電処理装置、及び当該一部の固体酸化物型セルユニット毎のセル電圧を検出するための電圧検出装置を備えた燃料電池システムであって、
外部負荷に燃料電池を接続する前に、上記一部の固体酸化物型セルユニット毎に所要値の初期性能改善用電流を通電処理装置によって増減通電させる通電手段と、
当該一部の固体酸化物型セルユニット毎に所要値の初期性能改善用電流を通電しているときに、電圧検出装置によって検出した電圧の変化を測定する電圧変化測定手段と、
検出した電圧変化が所定の閾値以下であるか否かを判定する電圧変化判定手段と、
検出した電圧変化が上記所定の閾値以下であると判定したときには、検出した電圧変化が上記所定の閾値超となる値に初期性能改善用電流を減少させる通電電流増減調整手段とを有していることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
通電電流増減調整手段は、初期性能改善用電流の値を段階的に減少させることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
検出した電圧変化が上記所定の閾値超であると判定したとき、通電電流調整手段は、通電電流を段階的に増加させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
通電電流増減調整手段は、セルスタック全体のセル電圧が安定するまでの一定時間にわたる通電を継続することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
複数の固体酸化物型セルユニットから構成したセルスタックを有する燃料電池、そのセルスタックに初期性能改善用電流を通電処理するための通電処理装置、及びそのセルスタックのセル電圧を検出するための電圧検出装置を備えた燃料電池システムの通電処理方法であって、
外部負荷に燃料電池を接続する前に、上記セルスタックに所要値の初期性能改善用電流を通電処理装置によって増減通電させる通電ステップと、
セルスタックに所要値の初期性能改善用電流を通電しているときに、電圧検出装置によって検出した電圧の変化を測定する電圧変化測定ステップと、
測定した電圧変化が所定の閾値以下であるか否かを判定する電圧変化判定ステップと、
測定した電圧変化が上記所定の閾値以下であると判定したときには、上記所定の閾値超の電圧変化となる値に初期性能改善用電流を減少させる通電電流増減調整ステップとを有していることを特徴とする燃料電池システムの通電処理方法。
【請求項７】
複数の固体酸化物型セルユニットから構成したセルスタックを有する燃料電池、そのセルスタックを構成する一部の固体酸化物型セルユニット毎に初期性能改善用電流を通電処理するための通電処理装置、及び当該一部の固体酸化物型セルユニット毎のセル電圧を検出するための電圧検出装置を備えた燃料電池システムの通電処理方法であって、
外部負荷に燃料電池を接続する前に、上記一部の固体酸化物型セルユニット毎に所要値の初期性能改善用電流を通電処理装置によって増減通電させる通電ステップと、
当該一部の固体酸化物型セルユニット毎に所要値の初期性能改善用電流を通電しているときに、電圧検出装置によって検出した電圧の変化を測定する電圧変化測定ステップと、
検出した電圧変化が所定の閾値以下であるか否かを判定する電圧変化判定ステップと、
検出した電圧変化が上記所定の閾値以下であると判定したときには、検出した電圧変化が上記所定の閾値超となる値に初期性能改善用電流を減少させる通電電流増減調整ステップとを有していることを特徴とする燃料電池システムの通電処理方法。
【請求項８】
複数の固体酸化物型セルユニットから構成したセルスタックに初期性能改善用電流を通電処理するための通電処理装置、及びそのセルスタックのセル電圧を検出するための電圧検出装置を用い、当該セルスタックを有する燃料電池の初期性能を改善するために通電処理する初期性能改善用電流の最適値を探出する燃料電池の初期性能改善用電流値探出方法であって、
上記セルスタックに所要値の初期性能改善用電流を増減通電させる通電ステップと、
そのセルスタックに所要値の初期性能改善用電流を通電しているときに、電圧検出装置によって検出した電圧の変化を測定する第一の電圧変化測定ステップと、
測定した電圧変化が所定の閾値以下であるか否かを判定する第一の電圧変化判定ステップと、
検出した電圧変化が上記所定の閾値以下であると判定したときには、検出した電圧変化が上記所定の閾値超となる値に初期性能改善用電流を減少させる通電電流増減調整ステップと、
上記所定の閾値超となる値に減少させた初期性能改善用電流を通電しているときに、電圧検出装置によって検出した電圧の変化を測定する第二の電圧変化測定ステップと、
上記所定の閾値超となる値に減少させた初期性能改善用電流を通電しているときに、電圧検出装置によって検出した電圧に変化がないか否かを判定する第二の電圧変化判定ステップと、電圧検出装置によって検出した電圧に変化がないと判定した初期性能改善用電流の値を最適値として設定する最適値設定ステップとを含むことを特徴とする燃料電池の初期性能改善用電流値探出方法。
【請求項９】
固体酸化物型セルユニット毎に初期性能改善用電流を通電処理するための通電処理装置、及びその固体酸化物型セルユニット毎のセル電圧を検出するための電圧検出装置を用い、複数の固体酸化物型セルユニットを有する燃料電池の初期性能を改善するために通電する初期性能改善用電流の最適値を探出する燃料電池の初期性能改善用電流値探出方法であって、
上記固体酸化物型セルユニット毎に所要値の初期性能改善用電流を増減通電させる通電ステップと、
その固体酸化物型セルユニット毎に所要値の初期性能改善用電流を通電しているときに、電圧検出装置によって検出した電圧の変化を測定する第一の電圧変化測定ステップと、
検出した電圧変化が所定の閾値以下であるか否かを判定する第一の電圧変化判定ステップと、
検出した電圧変化が上記所定の閾値以下であると判定したときには、検出した電圧変化が上記所定の閾値超となる値に初期性能改善用電流を減少させる通電電流増減調整ステップと、
上記所定の閾値超となる値に減少させた初期性能改善用電流を通電しているときに、電圧検出装置によって検出した電圧の変化を測定する第二の電圧変化測定ステップと、
上記所定の閾値超となる値に減少させた初期性能改善用電流を通電しているときに、電圧検出装置によって検出した電圧に変化がないか否かを判定する第二の電圧変化判定ステップと、電圧検出装置によって検出した電圧に変化がないと判定した初期性能改善用電流の値を最適値として設定する最適値設定ステップとを含むことを特徴とする燃料電池の初期性能改善用電流値探出方法。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載した燃料電池の初期性能改善用電流値探出方法によって、初期性能改善用電流の最適値が互いに同等の固体酸化物型セルユニットを探出しておき、
探出した初期性能改善用電流の最適値が互いに同等の固体酸化物型セルユニットにより構成したセルスタックを有することを特徴とする燃料電池。
【請求項１１】
請求項１０に記載した燃料電池、これのセルスタックに初期性能改善用電流を通電処理するための通電処理装置、及びそのセルスタックのセル電圧を検出するための電圧検出装置を備えた燃料電池システムの通電処理方法であって、
外部負荷に燃料電池を接続する前に、上記燃料電池のセルスタックに上記探出した値の初期性能改善用電流を通電することを特徴とする燃料電池システムの通電処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の固体電解質型セルユニットから構成したセルスタックを有する燃料電池システム、燃料電池システムの通電処理方法、燃料電池の初期性能改善用電流値探出方法及び燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の燃料電池システムとして、「固体酸化物形燃料電池の運転方法」とした名称において特許文献１に開示された構成のものがある。
上記従来の固体酸化物形燃料電池の運転方法は、空気極として、鉄をドープしたニッケル酸ランタン（ＬａＮｉ（Ｆｅ）Ｏ３）を、電解質として、スカンジア安定化ジルコニア（Ｚｒ（Ｓｃ）Ｏ２）もしくは金属酸化物をドープしたスカンジア安定化ジルコニア（（Ｚｒ（Ｓｃ，Ｙ）Ｏ２；ただしＹはＡｌ２Ｏ３，ＣｅＯ２，Ｙ２Ｏ３のいずれか）を備えた固体酸化物形燃料電池の運転に先立ち、セル電圧が０．１〜０．２５Ｖで安定するまで段階的に電流を増加し定電流運転処理を施すことを内容としたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４０２４１６４号公報明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載された固体酸化物形燃料電池の運転方法では、限りなく０Ｖ付近での通電処理を行うことができず、従ってまた、通電範囲が限定されるため、短時間での性能復帰処理を行う必要がある。
また、当該燃料電池の一部に破損や不良があるときにも、これに対応することができないという未解決の課題がある。
【０００５】
そこで本発明は、通電電流の範囲を限られることなく、また、燃料電池の初期性能を向上させられるとともに、その燃料電池の破損や不良に対応した通電処理を行うことができる燃料電池システム、燃料電池システムの通電処理方法、燃料電池の初期性能改善用電流値探出方法、及び燃料電池の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の燃料電池システムは、複数の固体酸化物型セルユニットから構成したセルスタックを有する燃料電池、そのセルスタックに初期性能改善用電流を通電処理するための通電処理装置、及びそのセルスタックのセル電圧を検出するための電圧検出装置を備えた構成のものであり、外部負荷に燃料電池を接続する前に、上記セルスタックに所要値の初期性能改善用電流を通電処理装置によって増減通電させる通電手段と、セルスタックに所要値の初期性能改善用電流を通電しているときに、電圧検出装置によって検出した電圧の変化を測定する電圧変化測定手段と、測定した電圧変化が所定の閾値以下であるか否かを判定する電圧変化判定手段と、測定した電圧変化が上記所定の閾値以下であると判定したときには、上記所定の閾値超の電圧変化となる値に初期性能改善用電流を減少させる通電電流増減調整手段とを有している。
【０００７】
同上の目的を達成するための本発明の燃料電池システムの通電処理方法は、複数の固体酸化物型セルユニットから構成したセルスタックを有する燃料電池、そのセルスタックに初期性能改善用電流を通電処理するための通電処理装置、及びそのセルスタックのセル電圧を検出するための電圧検出装置を備えた燃料電池システムに関するものであり、外部負荷に燃料電池を接続する前に、上記セルスタックに所要値の初期性能改善用電流を通電処理装置によって増減通電させる通電ステップと、セルスタックに所要値の初期性能改善用電流を通電しているときに、電圧検出装置によって検出した電圧の変化を測定する電圧変化測定ステップと、測定した電圧変化が所定の閾値以下であるか否かを判定する電圧変化判定ステップと、測定した電圧変化が上記所定の閾値以下であると判定したときには、上記所定の閾値超の電圧変化となる値に初期性能改善用電流を減少させる通電電流増減調整ステップとを有している。
【０００８】
同上の目的を達成するための本発明の燃料電池の初期性能改善用電流値探出方法は、複数の固体酸化物型セルユニットから構成したセルスタックに初期性能改善用電流を通電処理するための通電処理装置、及びそのセルスタックのセル電圧を検出するための電圧検出装置を用い、複数の固体酸化物型セルユニットから構成したセルスタックを有する燃料電池の初期性能を改善するために通電処理する初期性能改善用電流の最適値を探出するものであり、上記セルスタックに所要値の初期性能改善用電流を増減通電させる通電ステップと、そのセルスタックに所要値の初期性能改善用電流を通電しているときに、電圧検出装置によって検出した電圧の変化を測定する第一の電圧変化測定ステップと、測定した電圧変化が所定の閾値以下であるか否かを判定する第一の電圧変化判定ステップと、検出した電圧変化が上記所定の閾値以下であると判定したときには、検出した電圧変化が上記所定の閾値超となる値に初期性能改善用電流を減少させる通電電流増減調整ステップと、上記所定の閾値超となる値に減少させた初期性能改善用電流を通電しているときに、電圧検出装置によって検出した電圧の変化を測定する第二の電圧変化測定ステップと、上記所定の閾値超となる値に減少させた初期性能改善用電流を通電しているときに、電圧検出装置によって検出した電圧に変化がないか否かを判定する第二の電圧変化判定ステップと、電圧検出装置によって検出した電圧に変化がないと判定した初期性能改善用電流の値を最適値として設定する最適値設定ステップとを含んでいる。
【０００９】
同上の目的を達成するための本発明の燃料電池は、初期性能改善用電流の最適値が互いに同等の固体酸化物型セルユニットを上記した燃料電池の初期性能改善用電流値探出方法によって探出しておき、探出した初期性能改善用電流の最適値が互いに同等の固体酸化物型セルユニットによりセルスタックを構成している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、通電範囲を限られることなく、また、燃料電池の初期性能を向上させられるとともに、その燃料電池の破損や不良に対応した通電処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】一実施形態に係る燃料電池システムの通電処理動作を示すフローチャートである。
【図３】（Ａ）は、セル電圧と初期性能改善用電流との関係を示すグラフ、（Ｂ）は、セル電圧と通電時間との関係を示すグラフである。
【図４】燃料電池の初期性能改善用電流値探出方法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】
【００１２】
以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池システムの全体構成を示すブロック図である。
本発明の一実施形態に係る燃料電池システムＡは、燃料電池１０、通電処理装置２０、電圧検出装置３０及びコントロールユニット４０を有して構成されている。
なお、燃料電池１０には、負荷接断スイッチを含む接続回路（図示しない）を介して、モータ等の外部負荷１４が接続されるようになっている。
【００１３】
燃料電池１０は、複数の固体酸化物型セルユニット１１…から構成したセルスタック１２をケース１３に収容した構成のものである。
固体酸化物型セルユニット（以下、単に「セルユニット」という。）１１…は、電解質の両側にアノードとカソードとを配設した固体酸化物型セル（いずれも図示しない）を有する円盤形のものであり、それら各アノードとカソードとに、水素含有ガスと酸素含有ガスをそれぞれ流接させることによる発電を行うようになっている。
セルスタック１２は、それらセルユニット１１…を共通の軸線Ｏを中心として同軸的に整列積層させた構造の略円柱形になっている。
【００１４】
通電処理装置２０は、セルスタック１２に所要値の初期性能改善用電流を通電処理する機能を有するものである。
「セルスタック１２に所要値の初期性能改善用電流を通電処理する」とは、セルスタック１２をなす全てのセルユニット１１…を一体にしての意味であり、さらには、互いに直列接続されたセルユニット１１のうち、最両側に配列されたセルユニット１１，１１のカソードとアノードに通電するように結線されている。
【００１５】
「所要値の初期性能改善用電流」は、燃料電池１０を外部負荷１４に接続する前において、その燃料電池１０に予め通電させることによって、その燃料電池１０の、従ってまた、セルユニット１１…の初期性能を改善させるためのものであり、たとえば数十アンペアほどのものである。
【００１６】
本実施形態においては、セルスタック１２を構成する一体のセルユニット１１…に所要値の初期性能改善用電流を通電処理する機能を有するものを例として説明したが、一部のセルユニット１１毎に初期性能改善用電流を通電処理するとともに、下記の電圧検出装置３０によって当該一部のセルユニット１１毎のセル電圧を検出するようにしてもよい。
【００１７】
「一部のセルユニット１１」は、例えば一つのセルユニット又は二つ若しくは三つのセルユニット毎にの意味であり、一部のセルユニット１１を１グループとしたとき、複数のグループから構成することができる。
特に、各一のセルユニット毎に所要値の初期性能改善用電流を通電処理するように結線したときには、不良や破損等が生じているセルユニットを特定することもできる。
【００１８】
電圧検出装置３０は、セルスタック１２のセル電圧を検出する機能を有するものである。
本実施形態においては、セルスタック１２を構成する一体のセルユニット１１…に所要値の初期性能改善用電流を通電処理する機能を有するものを例としているが、一部のセルユニット１１毎に初期性能改善用電流を通電処理するときには、当該一部のセルユニット１１毎のセル電圧を検出するようにする。
【００１９】
コントロールユニット４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、インターフェース回路等（いずれも図示しない）からなるものであり、所要のプログラムの実行により以下の各機能を発揮する。
【００２０】
・外部負荷１４に燃料電池１０を接続する前に、セルスタック１２に所要値の初期性能改善用電流を通電処理装置２０によって増減通電させる機能。この機能を「通電手段４０ａ」という。
本実施形態においては、セルスタック１２に所要値の初期性能改善用電流を増減通電させるようにしているが、一部のセルユニット毎に所要値の初期性能改善用電流を増減通電させるようにしてもよい。
上述したように、一部の固体酸化物型セルユニットを複数のグループとしている場合には、各グループ毎に互いに異なる所要値の初期性能改善用電流を増減通電することができる。
【００２１】
・セルスタック１２に所要値の初期性能改善用電流を通電しているときに、電圧検出装置３０によって検出したセル電圧の変化を測定する機能。この機能を「電圧変化測定手段４０ｂ」という。
【００２２】
・測定した電圧変化が所定の閾値以下であるか否かを判定する機能。この機能を「電圧変化判定手段４０ｃ」という。
「所定の閾値」は、例えばセルユニット１１の破損や不良を判別できる程度の電圧値である。
すなわち、いずれかのセルユニットに破損や不良等による異常が発生しなければ電圧はほとんど変化せず、セル電圧の変化ΔＶ／Δｔ＝０と考えることができる。
しかし、高い電流値側になると燃料ガスの供給不足等により、性能の低いセルユニットは急激な電圧低下を起こすことがある。このような急激な電圧低下が発生し、負の電位で保持されるとセルユニットの性能低下を引き起こす可能性がある。
従って、単位時間あたりの電圧変化量ΔＶ／Δｔと予め設定した所定の閾値ｋ（ｋ＜０）との間でｋ≧ΔＶ／Δｔの関係が成り立つとき、セルユニットを異常とみなして初期性能改善用電流値を減少させるのである。
【００２３】
・測定した電圧変化が所定の閾値以下であると判定したときには、この所定の閾値超の電圧変化となる値に通電処理装置２０によって初期性能改善用電流を減少させる機能。この機能を「通電電流増減調整手段４０ｄ」という。
本実施形態においては、検出した電圧変化が上記所定の閾値超であると判定したとき、初期性能改善用電流の値を段階的に増加させている。また、セルスタック１２全体の電圧が安定するまで一定時間通電する。
すなわち、最適電流値を決定することにより、セルスタック１２の最も性能の低いセルユニット１１が転極（電位反転）を起こすことなく通電が可能であり、セルスタック１２全体に通電効果を与えることができる。
【００２４】
また、検出した電圧変化が上記所定の閾値未満であると判定したときには、通電電流を段階的に増加させている。
初期性能改善用電流値を増加させて、より通電効果の大きい電流値にして通電処理を行うことにより、短時間で初期性能を向上させることができる。
【００２５】
上記した「段階的に」の意味するところは、各段が所定の閾値以上の電圧変化となる値の他、所定の閾値以上の電圧変化とならない値を含む。
具体的には、例えば数アンペアの一定の電流値毎に増減させているが、以下のようにしてもよい。
【００２６】
ｉ）初期性能改善用電流の電流値が相対的に低いときには一定の電流値の幅を大きくして、当該電流値を増加させる一方、初期性能改善用電流の電流値が相対的に高いときには一定の電流値の幅を小さくして、当該電流値を増加させる。これにより、通電処理をより早く的確に行うことができるとともに、電圧降下が生じることが想定される電流値近傍においては、細かな電流値の増減を行える。
【００２７】
ｉｉ）初期性能改善用電流の電流値を高くするときには一定の電流値の幅を大きくする一方、初期性能改善用電流の電流値を低くするときには一定の電流値の幅を小さくする。これにより、処理をより早く行うことができる。
【００２８】
ｉｉｉ）電圧降下が生じることが想定される電流値近傍においてのみ、初期性能改善用電流の値を段階的に増減する。
【００２９】
上記した構成からなる一実施形態に係る燃料電池システムの通電処理方法について説明する。
まず、本発明に係る燃料電池システムの通電処理方法の概要は、通電ステップ、電圧変化測定ステップ、電圧変化判定ステップ、及び通電電流増減調整ステップとを有している。
【００３０】
通電ステップは、外部負荷に燃料電池を接続する前に、上記セルスタックに所要値の初期性能改善用電流を通電処理装置によって増減通電させる処理を行うことを内容としている。
電圧変化測定ステップは、セルスタックに所要値の初期性能改善用電流を通電しているときに、電圧検出装置によって検出した電圧の変化を測定する処理を行うことを内容としている。
電圧変化判定ステップは、測定した電圧変化が所定の閾値以下であるか否かを判定する処理を行うことを内容としている。
通電電流増減調整ステップは、測定した電圧変化が上記所定の閾値以下であると判定したときには、上記所定の閾値超の電圧変化となる値に初期性能改善用電流を減少させる処理を行うことを内容としている。
【００３１】
上記した通電処理方法の詳細を示すと、図２に示すとおりである。図２は、一実施形態に係る燃料電池システムの通電処理動作を示すフローチャート、また、図３（Ａ）は、セル電圧と初期性能改善用電流との関係を示すグラフ、（Ｂ）は、セル電圧と通電時間との関係を示すグラフである。
【００３２】
なお、図３（Ａ）には、セルスタックが３つのセルユニットＡ〜Ｃからなり、かつ、それら各セルユニット毎に通電処理と電圧変化の測定を行う場合を例として示し、また、同図（Ｂ）は、それらセルユニットのうちの一つのもののセル電圧と通電時間との関係を示している。
また、以下に示す各ステップに示す処理を行う場合、燃料電池のアノードとカソードには、それぞれ所要流量の燃料ガス（水素含有ガス）と空気（酸素含有ガス）とを流通させておくものとする。
【００３３】
ステップ１：初期性能改善用電流Ｘｎをセルスタックに通電する。なお、図２においてはステップ１を「Ｓ１」と略記し、以下の各ステップについても同様に表記する。
Ｘｎは、ある段階ｎにおける初期性能改善用電流の値を示し、また、Ｙｎは初期性能改善用電流Ｘｎのときのセル電圧を示している。
【００３４】
ステップ２：図３（Ａ）に示すように、セルスタックに所要値の初期性能改善用電流Ｘｎを通電しているときに、電圧検出装置３０によって検出した電圧の変化を測定する。具体的には、セルスタックのセル電圧の変化ΔＶ／Δｔを検出して、ステップ３に進む。
【００３５】
ステップ３：測定した電圧変化が所定の閾値以下であるか否かを判定する。具体的には、閾値ｋとセル電圧の変化ΔＶ／Δｔの間に、ｋ≧ΔＶ／Δｔの関係が成立するか否かを判定し、検出した電圧変化が閾値以下であると判定したときにはステップ４に進み、そうでなければステップ５に進む。
図３（Ａ）においては、セルスタックＣの電圧変化が閾値以上である場合を示している。
【００３６】
ステップ４：所定の閾値超の電圧変化となる値に初期性能改善用電流を減少させる。具体的には、初期性能改善用電流Ｘｎ−１を通電する。
「Ｘｎ−１」は、ある段階Ｘｎの一つ前の段階における初期性能改善用電流の値を示し、また、Ｙｎ−１は初期性能改善用電流Ｘｎ−１のときのセル電圧を示している。
ステップ５：所定の閾値超の電圧変化であると判定されたので、電流Ｘｎ＋１を通電する。
「Ｘｎ+１」は、ある段階Ｘｎの一つ後の段階における初期性能改善用電流の値を示している。
【００３７】
上記した燃料電池システムにおいては、セルスタック１２を構成する複数のセルユニット１１が、これらの各初期性能改善用電流に互いにばらつきがあることを想定したものであるが、次のようにしてもよい。
【００３８】
すなわち、セルスタック１２を構成する前のセルユニット１２単体の状態において、それら各セルユニット１１の初期性能改善用電流の最適値を探出するとともに、探出した初期性能改善用電流の最適値が互いに同等の固体酸化物型セルユニットによりセルスタックを構成する。
この場合、上記した電圧検出装置３０と通電処理装置２０と同等のものを用いるが、それらの装置は、通電ステップ、第一の電圧変化測定ステップ、第一の電圧変化判定ステップ、通電電流増減調整ステップ、第二の電圧変化測定ステップ、及び最適値設定ステップを実現するための機能を有している。
【００３９】
一実施形態に係る燃料電池の初期性能改善用電流値探出方法は、複数の固体酸化物型セルユニットから構成したセルスタックを有する燃料電池の初期性能を改善するために通電処理する初期性能改善用電流の最適値を探出するものであり、次の各ステップを有している。
すなわち、燃料電池の初期性能改善用電流値探出方法は、通電ステップ、第一の電圧変化測定ステップ、第一の電圧変化判定ステップ、通電電流増減調整ステップ、第二の電圧変化測定ステップ、及び最適値設定ステップを含んでいる。
【００４０】
通電ステップは、上記セルスタックに所要値の初期性能改善用電流を増減通電させる処理を行う。
第一の電圧変化測定ステップは、そのセルスタックに所要値の初期性能改善用電流を通電しているときに、電圧検出装置によって検出した電圧の変化を測定する処理を行う。
【００４１】
第一の電圧変化判定ステップは、測定した電圧変化が所定の閾値以下であるか否かを判定する処理を行う。
通電電流増減調整ステップは、検出した電圧変化が所定の閾値以下であると判定したときには、検出した電圧変化が所定の閾値超となる値に初期性能改善用電流を減少させる処理を行う。
【００４２】
第二の電圧変化測定ステップは、上記所定の閾値超となる値に減少させた初期性能改善用電流を通電しているときに、電圧検出装置によって検出した電圧の変化を測定する処理を行う。
第二の電圧変化判定ステップは、上記所定の閾値超となる値に減少させた初期性能改善用電流を通電しているときに、電圧検出装置によって検出した電圧に変化がないか否かを判定する処理を行う。
最適値設定ステップは、電圧検出装置によって検出した電圧に変化がないと判定した初期性能改善用電流の値を最適値として設定する処理を行う。
【００４３】
具体的には、次のとおりである。図４は、燃料電池の初期性能改善用電流値探出方法を示すフローチャートである。
ステップ１：セルスタックに通電する初期性能改善用電流を増加する。なお、図４においてはステップ１を「Ｓａ１」と略記し、以下の各ステップについても同様に表記する。
ステップ２：セルスタックに所要値の初期性能改善用電流を通電しているときに、電圧検出装置によって検出した電圧の変化を測定する処理を行う。
【００４４】
ステップ３：測定した電圧変化が所定の閾値以下であるか否かを判定する処理を行う。具体的には、閾値ｋとセル電圧の変化ΔＶ／Δｔの間に、ｋ≧ΔＶ／Δｔの関係が成立するか否かを判定し、検出した電圧変化が閾値以下であると判定したときにはステップ４に進み、そうでなければステップ１に戻る。
【００４５】
ステップ４：初期性能改善用電流の値を下げる処理をして、ステップ５に進む。
ステップ５：値を下げた初期性能改善用電流を通電しているときの電圧変化を測定する。
ステップ６：所定の閾値超となる値に減少させた初期性能改善用電流を通電しているときに、電圧変化がないか否かを判定する処理を行う。具体的には、ｋ≒ΔＶ／Δｔの関係が成立するか否かを判定する。
ステップ７：初期性能改善用電流の最適値として設定する。これにより、各セルユニットの初期性能改善用電流の最適値を知得することができる。
【００４６】
上述した初期性能改善用電流値探出方法によって探出した初期性能改善用電流の最適値が互いに同等の固体酸化物型セルユニットによりセルスタックを構成したときには、すなわち、外部負荷に燃料電池を接続する前に、上記燃料電池のセルスタックに上記探出した値の通電処理電流を通電することを内容とする燃料電池システムの通電処理方法を採用することができる。
これにより、最適な電流値の揃ったセルスタックによってスタックを構成できるために、より最適な通電処理を行うことができる。
【００４７】
なお、本発明は上述した実施形態に限るものではなく、次のような変形実施が可能である。
・上述した実施形態においては、燃料電池に一のセルスタックを配設した構成を例として説明したが、二以上のセルスタックを配設した構成であっても適用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０      燃料電池
１１      固体酸化物型セルユニット
１２      セルスタック
１４      外部負荷
２０      電圧検出装置
３０      通電処理装置
４０ａ    通電手段
４０ｂ    電圧変化測定手段
４０ｃ    電圧変化判定手段
４０ｄ    通電電流増減調整手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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