(57)【要約】【課題】燃料オフガスを燃料ガスに再利用し、燃料オフガスを周期的に外部に排出する燃料電池システムにおいて、燃料オフガスを十分に希釈した状態で排出することと、燃料電池の発電性能低下や耐久性低下を抑制することとを両立させる。【解決手段】制御部１４が、温度センサー１３が検知した温度を基に、冷却水の入口温度及び冷却水の出口温度が、燃料オフガスを燃料オフガス排出経路５から外部に排出したときも、燃料オフガスを外部に排出する前と同じ温度を維持するように、冷却水循環装置９によって燃料電池１５に供給する冷却水の流量と放熱器１２によって冷却水から放熱する放熱量を調節することにより、冷却水の入口温度及び出口温度が水素オフガスを燃料オフガス排出経路５から水素オフガスを外部に排出したときも、水素オフガスを外部に排出する前と同じ温度に維持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガス流路に供給される燃料ガス及び、酸化剤ガス流路に供給される酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と、
前記燃料電池から排出される燃料オフガスを前記燃料ガス流路に戻すための燃料オフガス循環経路と、
前記酸化剤ガス流路に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、
前記酸化剤オフガスを外部に排出するための酸化剤オフガス排出経路と、
前記燃料ガス流路に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置と、
前記燃料オフガスを外部に排出するための燃料オフガス排出経路と、
前記燃料オフガス排出経路と前記燃料オフガス循環経路を切り替える切替え弁と、
前記燃料オフガス排出経路に流れた前記燃料オフガスを前記燃料電池から排出される前記酸化剤オフガスと混合して希釈する希釈装置と、
冷却水を前記燃料電池に循環させる冷却水循環装置と、
前記冷却水から放熱するための放熱器と、
前記燃料電池に供給する前記冷却水の入口温度及び、前記燃料電池から排出される前記冷却水の出口温度を検知する温度センサーと、
前記燃料オフガスを前記燃料オフガス排出経路から外部に排出する際に、外部に排出される前記燃料オフガスに含まれる水素ガス濃度が所定濃度以下になるように、前記酸化剤ガス供給装置の酸化剤ガス供給量を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記冷却水の入口温度及び前記冷却水の出口温度が、前記燃料オフガスを前記燃料オフガス排出経路から外部に排出したときも、前記燃料オフガスを外部に排出する前と同じ温度を維持するように制御することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記温度センサーが検知した温度を基に、前記冷却水の入口温度及び前記冷却水の出口温度が、前記燃料オフガスを前記燃料オフガス排出経路から外部に排出したときも、前記燃料オフガスを外部に排出する前と同じ温度を維持するように、前記冷却水循環装置によって前記燃料電池に供給する前記冷却水の流量と前記放熱器によって冷却水から放熱する放熱量を調節することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
燃料ガス流路に供給される燃料ガス及び、酸化剤ガス流路に供給される酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と、
前記燃料電池から排出される燃料オフガスを前記燃料ガス流路に戻すための燃料オフガス循環経路と、
前記酸化剤ガス流路に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、
前記酸化剤オフガスを外部に排出するための酸化剤オフガス排出経路と、
前記燃料ガス流路に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置と、
前記燃料オフガスを外部に排出するための燃料オフガス排出経路と、
前記燃料オフガス排出経路と前記燃料オフガス循環経路を切り替える切替え弁と、
前記燃料オフガス排出経路に流れた前記燃料オフガスを前記燃料電池から排出される前記酸化剤オフガスと混合して希釈する希釈装置と、
冷却水を前記燃料電池に循環させる冷却水循環装置と、
前記冷却水から放熱するための放熱器と、
前記燃料電池に供給する前記冷却水の入口温度及び、前記燃料電池から排出される前記冷却水の出口温度を計測する温度センサーと、を備え、
前記燃料オフガスを前記燃料オフガス排出経路から外部に排出する際に、外部に排出される前記燃料オフガスに含まれる水素ガス濃度が所定濃度以下になるように、前記酸化剤ガス供給量を調整する燃料電池システムの運転方法であって、
前記冷却水の入口温度及び前記冷却水の出口温度を、前記燃料オフガスを前記燃料オフ
ガス排出経路から外部に排出したときも、前記燃料オフガスを外部に排出する前と同じ温度に維持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、燃料ガスを酸化剤ガスと反応させて、電力及び熱を生み出す燃料電池システム及びその運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子型燃料電池システムは、電解質膜を水素極と空気極とで挟んだ燃料電池セルを、複数個積層させた燃料電池を備えている。
【０００３】
この燃料電池は、例えば、水素極に、燃料ガス供給装置によって水素タンクから純水素ガスを供給すると共に、空気極に、酸化剤ガス供給装置によって空気を供給することにより、電力と熱を発生させる。そして、燃料電池で発生した熱は、燃料電池セル間に設けられた冷却水流路を流れる冷却水や酸化剤ガスを通じて回収される。
【０００４】
水素循環型の燃料電池システムでは、燃料電池システムの発電効率を高めるために、発電に使用されなかった燃料オフガスを、再び燃料ガスの供給側に戻すように燃料オフガス循環経路を設けている。
【０００５】
このような水素循環型の燃料電池システムでは、運転を継続すると酸化剤ガスに含まれる窒素ガスが空気極側から電解質膜を透過して水素極側に移動することで、燃料ガスにも窒素ガスが存在する状態になる。そして、燃料ガス中に窒素ガスが混入し続け、水素濃度が低下すると、燃料電池の発電電圧が低下したり、燃料電池が発電できなくなるなど、燃料電池の発電性能が低下する。
【０００６】
そこで、燃料ガス中の窒素濃度を一定以上に上昇させないように、燃料オフガス循環経路に、発電に使用されなかった燃料オフガスを排出するための燃料オフガス排出経路を設け、燃料オフガス循環経路に流通する窒素ガスを含んだ燃料オフガスを、一時的に排出することで燃料ガス中の窒素濃度を上昇させないようにしている。
【０００７】
さらに、燃料オフガスを排出する際は、燃焼下限濃度未満の水素ガス濃度で燃料電池システムから排出されるように、燃料電池に供給する酸化剤ガスの流量を増やすことで、酸化剤ガスのうち発電に使用されずに燃料電池から排出される酸化剤オフガス量を増やし、燃料オフガスを酸化剤オフガスで希釈してから排出することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４６００７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の燃料電池システムでは、燃料オフガスを排出する際に、燃料オフガスの希釈に用いる酸化剤オフガス量を増やすので、燃料オフガスを排出する際に、燃料電池で発電した熱が、冷却水よりも酸化剤オフガスの方に移動しやすくなることがある。このような場合には、燃料オフガスを排出する前に比べ、冷却水への熱移動が少なくなる。
【００１０】
これにより、燃料電池に供給する冷却水の入口温度が略一定である場合には、燃料電池
から排出される冷却水の出口温度が低下すると共に、燃料電池に供給する冷却水の入口温度と燃料電池から排出される冷却水の出口温度の差が小さくなる。
【００１１】
このため、発電で発生した生成水が凝縮し燃料電池内で生成水が滞留しやすくなる。これによって、酸化剤ガスの供給が滞り、燃料電池の発電性能低下や耐久性低下が起こるという課題を有していた。
【００１２】
本発明は、上記従来技術の課題に鑑み、燃料電池から排出される燃料オフガスを燃料ガスとして再利用する燃料オフガス循環経路を備え、燃料オフガスに含まれる窒素ガスを周期的に燃料オフガスと共に外部に排出する燃料電池システムにおいて、燃料オフガスに含まれる水素ガス濃度を十分に希釈した状態で排出することと、燃料電池の発電性能低下や耐久性低下を抑制することとを両立させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の燃料電池システムは、冷却水を燃料電池に循環させる冷却水循環装置と、燃料電池に供給する冷却水の入口温度及び、燃料電池から排出される冷却水の出口温度を測定する温度センサーと、冷却水からの放熱を行う放熱器と、冷却水の入口温度及び冷却水の出口温度が、燃料オフガスを燃料オフガス排出経路から外部に排出したときも、燃料オフガスを外部に排出する前と同じ温度を維持するように制御する制御部と、を備えるのである。
【００１４】
これによって、燃料電池に供給する冷却水の入口温度及び、燃料電池から排出される冷却水の出口温度を維持するように冷却水流量及び、冷却水からの放熱量を調節することが出来るため、燃料オフガスを燃料オフガス排出流路から外部に排出したときも、燃料オフガスを外部に排出する前と同じ冷却水の入口温度及び出口温度を維持することができる。
【００１５】
また、上記目的を達成するために、本発明の燃料電池システムの運転方法は、冷却水を燃料電池に循環させる冷却水循環装置と、燃料電池に供給する冷却水の入口温度及び、燃料電池から排出される冷却水の出口温度を測定する温度センサーと、冷却水からの放熱を行う放熱器と、を備えた燃料電池システムの運転方法であって、冷却水の入口温度及び冷却水の出口温度を、燃料オフガスを燃料オフガス排出経路から外部に排出したときも、燃料オフガスを外部に排出する前と同じ温度に維持するのである。
【００１６】
これによって、燃料電池に供給する冷却水の入口温度及び、燃料電池から排出される冷却水の出口温度を維持するように冷却水流量及び、冷却水からの放熱量を調節することが出来るため、燃料オフガスを燃料オフガス排出流路から外部に排出したときも、燃料オフガスを外部に排出する前と同じ冷却水の入口温度及び出口温度を維持することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の燃料電池システム及び燃料電池システムの運転方法は、燃料電池の冷却水の入口温度と出口温度を一定に保ち、燃料電池の発電性能や耐久性を確保した上で、燃料オフガスに含まれる水素ガス濃度を十分に希釈した状態で排出することが可能となり、燃料電池システムを安定して運転することが可能となるとともに、燃料電池システムが劣化して寿命が短くなることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１における燃料電池システムの概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
第１の発明は、燃料ガス流路に供給される燃料ガス及び、酸化剤ガス流路に供給される
酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と、燃料電池から排出される燃料オフガスを燃料ガス流路に戻すための燃料オフガス循環経路と、酸化剤ガス流路に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、燃料ガス流路に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置と、燃料オフガスを外部に排出するための燃料オフガス排出経路と、燃料オフガス排出経路と燃料オフガス循環経路を切り替える切替え弁と、燃料オフガス排出経路に流れた燃料オフガスを燃料電池から排出される酸化剤オフガスと混合して希釈する希釈装置と、冷却水を燃料電池に循環させる冷却水循環装置と、冷却水から放熱するための放熱器と、燃料電池に供給する冷却水の入口温度及び、燃料電池から排出される冷却水の出口温度を検知する温度センサーと、燃料オフガスを燃料オフガス排出経路から外部に排出する際に、外部に排出される燃料オフガスに含まれる水素ガス濃度が所定濃度以下になるように、酸化剤ガス供給装置の酸化剤ガス供給量を制御する制御部と、を備えた燃料電池システムであって、制御部は、冷却水の入口温度及び出口温度が、燃料オフガスを燃料オフガス排出経路から外部に排出したときも、燃料オフガスを外部に排出する前と同じ温度を維持するように制御することを特徴とする。
【００２０】
これによって、冷却水の入口温度及び出口温度が、燃料オフガスを燃料オフガス排出経路から外部に排出したときも、燃料オフガスを外部に排出する前と同じ温度を維持するので、燃料電池内の温度分布が一定となり、燃料電池の発電性能や耐久性を確保した上で、燃料オフガスに含まれる水素ガス濃度を十分に希釈した状態で燃料オフガスを排出することができる。
【００２１】
第２の発明は、特に、第１の発明における、制御部が、温度センサーが検知した温度を基に、冷却水の入口温度及び冷却水の出口温度が、燃料オフガスを燃料オフガス排出経路から外部に排出したときも、燃料オフガスを外部に排出する前と同じ温度を維持するように、冷却水循環装置によって燃料電池に供給する冷却水の流量と放熱器によって冷却水から放熱する放熱量を調節することを特徴とする。
【００２２】
これによって、燃料オフガスを燃料オフガス排出経路から外部に排出したときも、燃料オフガスを外部に排出する前と同じ冷却水の入口温度及び出口温度を維持することがより正確に出来るようになり、燃料電池の発電性能や耐久性をより確保しやすくなる。
【００２３】
第３の発明は、燃料ガス流路に供給される燃料ガス及び、酸化剤ガス流路に供給される酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と、燃料電池から排出される燃料オフガスを燃料ガス流路に戻すための燃料オフガス循環経路と、酸化剤ガス流路に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、燃料ガス流路に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置と、燃料オフガスを外部に排出するための燃料オフガス排出経路と、燃料オフガス排出経路と燃料オフガス循環経路を切り替える切替え弁と、燃料オフガス排出経路に流れた燃料オフガスを燃料電池から排出される酸化剤オフガスと混合して希釈する希釈装置と、冷却水を燃料電池に循環させる冷却水循環装置と、冷却水から放熱するための放熱器と、燃料電池に供給する冷却水の入口温度及び、燃料電池から排出される冷却水の出口温度を計測する温度センサーと、を備え、燃料オフガスを燃料オフガス排出経路から外部に排出する際に、外部に排出される燃料オフガスに含まれる水素ガス濃度が所定濃度以下になるように、酸化剤ガス供給量を調整する燃料電池システムの運転方法であって、冷却水の入口温度及び出口温度が、燃料オフガスを燃料オフガス排出経路から外部に排出したときも、燃料オフガスを外部に排出する前と同じ温度に維持するように運転を行うことを特徴とする。
【００２４】
これによって、燃料電池内の温度分布が一定となり、燃料電池の発電性能や耐久性を確保した上で、燃料オフガスに含まれる水素ガス濃度を十分に希釈した状態で排出する運転を行うことができる。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における燃料電池システムの概略構成を示すものである。
【００２７】
図１において、燃料電池１５は、電解質膜を水素極（アノード）と空気極（カソード）とで挟んだ燃料電池セルを複数個積層させて構成された固体高分子型燃料電池である。
【００２８】
酸化剤ガス流路１は、燃料電池１５の空気極に空気を供給する流路である。酸化剤ガス供給装置７は、制御部１４によって作動制御され、酸化剤ガス流路１に空気（酸化剤ガス）を供給する。酸化剤オフガス排出経路６は、燃料電池１５の空気極に供給された空気のうち発電に使用されずに空気極から排出された空気（空気オフガス）を燃料電池システム１６の外部に排出する経路である。
【００２９】
燃料ガス流路２は、燃料電池１５の水素極に水素ガスを供給する流路である。燃料ガス供給装置８は、制御部１４によって作動制御され、燃料ガス流路２に水素タンク（図示しない）から水素ガスを供給する。燃料オフガス循環経路４は、燃料電池１５の水素極に供給された水素ガスのうち発電に使用されずに排出された水素オフガスを再び燃料電池１５へ供給する経路である。
【００３０】
燃料オフガス排出経路５は、燃料電池１５から発電に使用されず排出された水素オフガスを燃料電池システム１６外に排出するためのガス経路であり、そのガス経路には切替え弁１０が備えられている。この切替え弁１０は制御部１４によって作動制御されており、水素オフガスを燃料オフガス循環経路４と燃料オフガス排出経路５の、どちらの経路に導くかを決定する。
【００３１】
さらに、燃料オフガス排出経路５には希釈装置１１が備えられており、燃料オフガス排出経路５に導かれた水素オフガスは、発電に使用されず酸化剤オフガス排出経路６に排出された空気オフガスと混合・希釈し、大気へ排出される。
【００３２】
冷却水循環流路３は、燃料電池１５を冷却する冷却水が循環する流路である。冷却水循環装置９は、制御部１４によって作動制御され、冷却水循環流路３の冷却水を循環させて燃料電池１５に供給する。
【００３３】
放熱器１２は、制御部１４によって作動制御され、冷却水循環流路３の冷却水から放熱するものであり放熱量を調節できる。放熱器１２の放熱量の調整は、例えば、放熱器１２を介して冷却水と熱交換する熱媒体の流量（放熱器１２が空冷であれば、放熱器１２の送風機の送風量）を増減することによって行うことができる。
【００３４】
制御部１４には、温度センサー１３で検知する燃料電池１５に供給する冷却水の入口温度及び、燃料電池１５から排出される冷却水の出口温度が入力される。
【００３５】
制御部１４は、燃料電池システム１６の運転中に、温度センサー１３が検知した温度を基に、燃料電池１５に供給する冷却水の入口温度及び、燃料電池１５から排出される冷却水の出口温度が一定となるよう冷却水循環装置９と放熱器１２とを作動制御する。
【００３６】
以上のように構成された本実施の形態の燃料電池システム１６について、以下、その動作、作用を説明する。
【００３７】
まず、制御部１４は、酸化剤ガス供給装置７と燃料ガス供給装置８とを駆動し、酸化剤ガスとして空気を、酸化剤ガス流路１を通じて燃料電池１５の空気極に、燃料ガスとして水素ガスを、燃料ガス流路２を通じて燃料電池１５の水素極に、それぞれ供給する。
【００３８】
燃料電池１５は、燃料電池１５内に酸化剤ガス流路１、燃料ガス流路２を通じて供給された空気、水素ガスのガス拡散の性能などから、供給された空気、水素ガスを全て発電に使用することが困難であり、燃料電池１５からは発電に使用されなかったガスが、空気オフガス、水素オフガスとして、それぞれ排出される。
【００３９】
この排出された水素オフガスを捨ててしまうと、水素ガスを無駄にしてしまうため、燃料電池システム１６の効率が低下してしまう。そこで、燃料電池１５から排出された水素オフガスを、燃料オフガス循環経路４を通じて再び燃料電池１５に供給することで、水素ガスの無駄をなくして、燃料電池システム１６の高効率化を図っている。
【００４０】
しかしながら、燃料電池システム１６では、水素ガスを燃料オフガス循環経路４にて循環させた状態で運転を継続すると、空気に含まれる窒素ガスが、空気極側から電解質膜を透過して水素極側に移動し、水素ガス中の水素濃度が低下してくる。
【００４１】
このように、水素ガス中の水素濃度が低下すると燃料電池１５の発電を阻害する原因となり、発電時の燃料電池１５の電圧が低下して、燃料電池システム１６の発電効率が低下する。さらに、水素ガス中の窒素濃度によっては燃料電池１５が発電できなくなり、燃料電池システム１６が運転できなくなってしまう。
【００４２】
そこで、水素濃度の低下を抑制するために、一定時間が経過すると切替え弁１０によって、水素オフガスの経路を燃料オフガス循環経路４から燃料オフガス排出経路５に切り替え、窒素ガスを含んだ水素オフガスを、酸化剤オフガス排出経路６に排出された空気オフガスと共に、希釈装置１１で混合・希釈し、排出する。
【００４３】
その際、希釈装置１１から排出する混合・希釈後の水素オフガスに含まれる水素ガスの濃度が所定濃度以下（燃焼下限濃度未満）となるように、燃料電池１５から排出される空気オフガス量を増やし、水素オフガスと希釈装置１１で混合・希釈する。空気オフガス量は燃料電池１５に供給する空気量によって決定されるため、制御部１４にて酸化剤ガス供給装置７が燃料電池１５に供給する空気量を増やす作動制御を行う。
【００４４】
このとき冷却水の流量が、水素オフガスを排出する前と同じであると、燃料電池１５で発生した熱が、空気オフガス側に移動しやすくなり、冷却水の燃料電池１５から排出される冷却水の出口温度が低くなる。
【００４５】
また、燃料電池１５から排出された冷却水は循環され、燃料電池１５に再び供給されるため、燃料電池１５入り口の冷却水温度も低下する。これを回避するために、制御部１４によって温度センサー１３が検知した燃料電池１５に供給する冷却水の入口温度を基に、放熱器１２の作動制御を行い、冷却水からの放熱量を減らす。
【００４６】
それによって、燃料電池１５に供給する冷却水の入口温度を燃料オフガス排出経路５から水素オフガスを外部に排出したときも、水素オフガスを外部に排出する前と同じ温度に維持する。
【００４７】
さらに、制御部１４によって温度センサー１３が検知した燃料電池１５に供給する冷却水の入口温度と、燃料電池１５から排出される冷却水の出口温度の差を基に、冷却水循環装置９の作動制御を行い、燃料電池１５内を流通する冷却水流量を減少させる。
【００４８】
それによって、燃料電池１５に供給する冷却水の入口温度と、燃料電池１５から排出される冷却水の出口温度の差を燃料オフガス排出経路５から水素オフガスを外部に排出したときも、水素オフガスを外部に排出する前と同じ温度差に維持する。
【００４９】
以上のように、本実施の形態の燃料電池システム１６は、燃料ガス流路２に供給される水素ガス（燃料ガス）及び、酸化剤ガス流路１に供給される空気（酸化剤ガス）を用いて発電する燃料電池１５と、燃料電池１５から排出される水素オフガス（燃料オフガス）を燃料ガス流路２に戻すための燃料オフガス循環経路４と、酸化剤ガス流路１に空気（酸化剤ガス）を供給する酸化剤ガス供給装置７と、空気オフガス（酸化剤オフガス）を外部に排出するための酸化剤オフガス排出経路６と、燃料ガス流路２に水素ガス（燃料ガス）を供給する燃料ガス供給装置８と、水素オフガス（燃料オフガス）を外部に排出するための燃料オフガス排出経路５と、燃料オフガス排出経路５と燃料オフガス循環経路４の分岐点に設けられ燃料電池１５から排出される水素オフガス（燃料オフガス）を、燃料オフガス循環経路４を経由して燃料ガス流路２に戻すか、燃料オフガス排出経路５を経由して外部に排出するかを切り替える切替え弁１０と、燃料オフガス排出経路５に流れた水素オフガス（燃料オフガス）を燃料電池１５から酸化剤オフガス排出経路６によって排出される空気オフガス（酸化剤オフガス）と混合して希釈する希釈装置１１と、燃料電池１５を冷却する冷却水が循環する冷却水循環流路３と、冷却水循環流路３の冷却水を燃料電池１５に循環させる冷却水循環装置９と、冷却水循環流路３の冷却水から放熱するための放熱器１２と、燃料電池１５に供給する（流入する）冷却水の入口温度及び、燃料電池１５から排出される（流出する）冷却水の出口温度を検知する温度センサー１３と、温度センサー１３と接続されて酸化剤ガス供給装置７と燃料ガス供給装置８と冷却水循環装置９と切替え弁１０と放熱器１２を制御する制御部１４を備える。
【００５０】
制御部１４は、水素オフガス（燃料オフガス）を燃料オフガス排出経路５から外部に排出する際に、外部に排出される水素オフガス（燃料オフガス）に含まれる水素ガス濃度が燃焼下限濃度未満（所定濃度以下）になるように、酸化剤ガス供給装置７の空気供給量（酸化剤ガス供給量）を制御すると共に、温度センサー１３が検知した温度を基に、冷却水の入口温度及び冷却水の出口温度が、水素オフガス（燃料オフガス）を燃料オフガス排出経路５から外部に排出したときも、水素オフガス（燃料オフガス）を外部に排出する前と同じ温度を維持するように、冷却水循環装置９によって燃料電池１５に供給する冷却水の流量と放熱器１２によって冷却水から放熱する放熱量を調節するように構成されている。
【００５１】
本実施の形態の燃料電池システム１６は、制御部１４が、温度センサー１３が検知した温度を基に、冷却水の入口温度及び冷却水の出口温度が、水素オフガス（燃料オフガス）を燃料オフガス排出経路５から外部に排出したときも、水素オフガス（燃料オフガス）を外部に排出する前と同じ温度を維持するように、冷却水循環装置９によって燃料電池１５に供給する冷却水の流量と放熱器１２によって冷却水から放熱する放熱量を調節することにより、冷却水の入口温度及び出口温度が水素オフガスを燃料オフガス排出経路５から水素オフガスを外部に排出したときも、水素オフガスを外部に排出する前と同じ温度に維持されるため、燃料電池１５の発電性能や耐久性を確保した上で、水素オフガスに含まれる水素ガス濃度を十分に希釈した状態で水素オフガスを排出することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上のように、本発明にかかる燃料電池システムは、燃料電池から排出される燃料オフガスを燃料ガスとして再利用する燃料オフガス循環経路を備え、燃料オフガスに含まれる窒素ガスを周期的に燃料オフガスと共に外部に排出する燃料電池システムにおいて、燃料オフガスに含まれる水素ガス濃度を十分に希釈した状態で排出することと、燃料電池の発電性能低下や耐久性低下を抑制することとを両立させることができるので、燃料電池から
排出される燃料オフガスを燃料ガスとして再利用する燃料オフガス循環経路を備え、燃料オフガスに含まれる窒素ガスを周期的に燃料オフガスと共に外部に排出する燃料電池システムで、長期にわたり安定した発電を行いたい用途、例えば、家庭用燃料電池や業務用燃料電池、燃料電池車両等の用途に好適である。
【符号の説明】
【００５３】
１    酸化剤ガス流路
２    燃料ガス流路
３    冷却水循環流路
４    燃料オフガス循環経路
５    燃料オフガス排出経路
６    酸化剤オフガス排出経路
７    酸化剤ガス供給装置
８    燃料ガス供給装置
９    冷却水循環装置
１０  切替え弁
１１  希釈装置
１２  放熱器
１３  温度センサー
１４  制御部
１５  燃料電池
１６  燃料電池システム
【図１】
2018085246.tif 000003