JPH06223856A - 燃料電池発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】燃料ガス中に含有する不純物ガスにより電極触
媒の受ける被毒の度合いを軽減することの可能な燃料電
池発電装置を提供する。 【構成】酸化剤電極１ｂと燃料電極１ａを持つりん酸型
燃料電池単位セルを積層した集積体である燃料電池本体
１と、燃料電極１ａに改質ガス３を供給する改質ガス供
給装置２と、改質ガス３に含有される一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）濃度を検出して出力信号５ａを出力する不純物ガス
濃度検出手段５と、燃料電池本体１の温度を検出して出
力信号６ａを出力する熱電対６と、燃料電池本体１の負
荷量に対応する改質ガスと反応用空気の供給量に関する
信号７ａを出力する反応ガス供給量制御装置７と、出力
信号５ａ，６ａを入力し、許容改質ガス中ＣＯ濃度値を
求め改質ガス３中のＣＯ濃度が前記許容値と異なってい
る場合に、その差異に応じて改質ガス供給量を増減させ
る出力信号８ａを制御装置７に出力する燃料ガス供給量
制御装置８とで構成され。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池発電装置に係
わり、燃料ガス中に含まれる燃料電極の活性を低下させ
る不純物ガスの影響を低減するよう改良した構成に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池、特に最近の大容量の発電装置
用として採用されているりん酸型燃料電池においては、
燃料ガスとして純水素を使用することは経済的に不利で
あることから、天然ガス等の炭化水素系の原燃料を水素
分に富んだガスに改質した改質ガスを燃料ガスとして使
用している。このような改質ガスには、水素ガス以外に
二酸化炭素あるいは一酸化炭素等の不純物ガスが含有さ
れている。

【０００３】ところで、りん酸型燃料電池の電極触媒に
は、白金触媒あるいは白金に白金以外の成分を加えた白
金合金触媒が使用されている。これらの電極触媒は、燃
料ガス中に一酸化炭素が含有されていると、この一酸化
炭素が吸着することで燃料電極における分極が大きくな
り、その結果燃料電池の発生電圧が低下するという問題
を有している。特に、燃料電池の運転温度が低い場合に
おいては、発生電圧が極端に低下することが知られてい
る。

【０００４】この対策として、従来装置においては、以
下のような対策が取られている。まず、原燃料を水素分
に富んだガスに改質する燃料改質系を２段の燃料改質器
で構成し、初段の燃料改質器において原燃料を水素に富
んだガスに改質する。しかしながら、この改質ガスに
は、二酸化炭素，一酸化炭素等の不純物ガスが多量に含
有されている。特に、一酸化炭素については、１０％程
度とかなり高濃度に含有される場合が有りうる。この初
段の燃料改質器で得られた改質ガスを２段目の燃料改質
器（この装置は、シフトコンバータとも呼ばれてい
る。）に供給し、この燃料改質器で一酸化炭素を除去す
ることで改質ガス中の一酸化炭素の濃度を低減するもの
である。

【０００５】一方、燃料電極および酸化剤電極にそれぞ
れ改質ガスおよび酸化剤ガスとしての反応用空気の供給
を受けて直流電力を発生する燃料電池本体では、改質ガ
ス中に含まれる一酸化炭素に対処するために、燃料電極
に用いる電極触媒に、白金─ルテニウムなどの一酸化炭
素の被毒を受けにくい触媒を採用するようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術によ
る燃料電池発電装置においては、一酸化炭素による被毒
の問題はかなり解決されてはいるが、なお次記の問題が
残存している。すなわち、まず、初段の燃料改質装置に
おける原燃料に対する水蒸気の添加率を大きくすること
で、一酸化炭素の濃度をある程度低減することが可能で
あるが、実際の装置においては２段の燃料改質器で構成
したとしても、改質ガス中の一酸化炭素濃度は０．５％
程度にまで低減するのが限界である。また、燃料電極に
一酸化炭素の被毒に対して有効な触媒を用いたとして
も、一酸化炭素濃度が高くなると燃料電極における分極
が大きくなることは避けられないのが現状である。ま
た、燃料電池発電装置の効率を高めるためには、改質ガ
スの供給量を極力低減し、燃料電池本体が発電に必要と
する水素量を僅かに上回る水素量に対応する量の改質ガ
ス供給量にすることが望ましいのであるが、この場合に
は、燃料電池本体の改質ガスの入口側では許容値よりも
低い一酸化炭素濃度であっても、燃料電池本体中におい
て電気化学反応により順次水素が消費されることで、燃
料電池本体の改質ガスの出口側においては、改質ガス中
の一酸化炭素濃度が許容値を超過してしまうことが有り
うる。高い一酸化炭素濃度が発生すると、燃料電極面に
おける電流密度が不均一となり大きな電流密度となる部
分が発生したり、場合によっては燃料電極を構成してい
るカーボン材料が腐食する等の問題が発生する。さらに
また、一酸化炭素による被毒は低温となるほどその影響
を受けるもので、特に、１６０℃以下の温度領域になる
と、その影響が大きくなってくる。このため、燃料電池
発電装置を室温状態の低温から起動する起動段階におい
ては、一酸化炭素による被毒の問題がとりたてて大きな
問題となる。

【０００７】本発明は、前述の従来技術の問題点に鑑み
なされたものであり、その目的は、燃料ガス中に含有さ
れる不純物ガスにより電極触媒の受ける被毒の度合いを
軽減することの可能な燃料電池発電装置を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では前述の目的
は、 １）燃料電極および酸化剤電極にそれぞれ燃料ガスおよ
び酸化剤ガスの供給を受けて直流電力を発電する燃料電
池本体を備えた燃料電池発電装置において、燃料ガス中
に含まれる燃料電極の活性を低下させる不純物ガスの濃
度を検出して前記不純物ガスの濃度に対応した出力信号
を出力する不純物ガス濃度検出手段と、燃料電極への燃
料ガスの供給量を調整する燃料ガス供給量調整手段と、
不純物ガス濃度検出手段の出力信号を入力して不純物ガ
ス濃度に応じて燃料ガスの供給量を増減させる信号を燃
料ガス供給量調整手段に出力する燃料ガス供給量制御手
段を備えた構成とすること、また、 ２）燃料電極および酸化剤電極にそれぞれ燃料ガスおよ
び酸化剤ガスの供給を受けて直流電力を発電する燃料電
池本体を備えた燃料電池発電装置において、燃料ガス中
に含まれる燃料電極の活性を低下させる不純物ガスの濃
度を検出して前記不純物ガスの濃度に対応した出力信号
を出力する不純物ガス濃度検出手段と、不純物ガス濃度
検出手段の下流側に配設された燃料ガスの主供給路と、
この燃料ガスの主供給路に対して並列して設置された燃
料ガスのバイパス供給路と、燃料ガスの主供給路および
燃料ガスのバイパス供給路に配設されて，燃料ガスが通
流する経路を切り換える燃料ガス通流経路切換手段と、
燃料ガスのバイパス供給路に配設された前記不純物ガス
を除去する不純物ガス除去手段と、不純物ガス濃度検出
手段の出力信号を入力して，不純物ガス濃度が許容値を
越えた場合に燃料ガス通流経路切換手段に対して燃料ガ
スをバイパス供給路に通流させるようにする出力信号を
出力する不純物ガス濃度制御手段を備えた構成とするこ
と、により達成される。

【０００９】

【作用】本発明においては、燃料電池発電装置におい
て、 燃料ガス中に含まれる燃料電極の活性を低下させる不
純物ガス（例えば、一酸化炭素）の濃度を検出して前記
不純物ガスの濃度に対応した出力信号を出力する不純物
ガス濃度検出手段と、燃料電極への燃料ガスの供給量を
調整する燃料ガス供給量調整手段と、不純物ガス濃度検
出手段の出力信号を入力して不純物ガス濃度に応じて燃
料ガスの供給量を増減させる信号を燃料ガス供給量調整
手段に出力する燃料ガス供給量制御手段を備えた構成と
することにより、不純物ガス濃度検出手段の出力する不
純物ガス濃度に対応する出力信号が、不純物ガス濃度の
増大を示すようになるに従い、燃料ガス供給量制御手段
は燃料ガス供給量を増大させる方向の出力信号を出力す
る。燃料ガス供給量制御手段からの出力信号を基にした
燃料ガス供給量信号を入力した燃料ガス供給量調整手段
は、燃料ガス供給量信号に対応させて燃料ガス供給量を
順次増大させる。これにより、燃料電極の燃料ガス出口
側における燃料ガス中の不純物ガス濃度を、許容値レベ
ルに維持するものである。

【００１０】燃料ガス中に含まれる燃料電極の活性を
低下させる不純物ガスの濃度を検出して前記不純物ガス
の濃度に対応した出力信号を出力する不純物ガス濃度検
出手段と、不純物ガス濃度検出手段の下流側に配設され
た燃料ガスの主供給路と、この燃料ガスの主供給路に対
して並列して設置された燃料ガスのバイパス供給路と、
燃料ガスの主供給路および燃料ガスのバイパス供給路に
配設されて，燃料ガスが通流する経路を切り換える燃料
ガス通流経路切換手段と、燃料ガスのバイパス供給路に
配設された前記不純物ガスを除去する不純物ガス除去手
段と、不純物ガス濃度検出手段の出力信号を入力して，
不純物ガス濃度が許容値を越えた場合に燃料ガス通流経
路切換手段に対して燃料ガスをバイパス供給路に通流さ
せるようにする出力信号を出力する不純物ガス濃度制御
手段を備えた構成とすることにより、不純物ガス濃度検
出手段の検出した不純物ガス濃度が増大して許容値を超
過した場合には、不純物ガス濃度制御手段は、燃料ガス
通流経路切換手段に対して燃料ガスがバイパス供給路を
経由して通流させる信号を出力する。バイパス供給路を
経由して通流するようになった燃料ガスは、不純物ガス
除去手段において不純物ガスを除去されるか，あるいは
少なくとも不純物ガス濃度が低減される。これにより、
燃料電極の燃料ガス出口側における燃料ガス中の不純物
ガス濃度を、許容値以下に低減するものである。

【００１１】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して詳細に
説明する。 実施例１；図１は、請求項１に対応する本発明の一実施
例による燃料電池発電装置の要部の回路図である。図１
において、１は、燃料電池本体、２は、燃料電池本体１
に燃料ガスとしての改質ガス３を供給する改質ガス供給
装置、４は、燃料電池本体１に酸化剤ガスとして供給さ
れる反応用空気である。５は、改質ガス３中に含まれる
燃料電極の活性を低下させる不純物ガスとしての一酸化
炭素の濃度を検出し、この不純物ガスの濃度に対応した
出力信号５ａを出力する不純物ガス濃度検出手段、６
は、燃料電池本体１の要部の温度を検出し、この温度に
対応した出力信号６ａを出力する温度検出手段としての
熱電対、７は、燃料電池本体１の電気負荷量に対応して
必要となる改質ガス供給量および反応用空気供給量に関
する信号を出力する反応ガス供給量制御装置である。

【００１２】８は、出力信号５ａと出力信号６ａとを入
力して、出力信号６ａに対応する改質ガス３中の一酸化
炭素濃度許容値（この値は、燃料電池本体１中における
水素の消費を考慮して、後記する燃料電極１ａの性能に
従う燃料電池本体１の出口側における改質ガスの許容一
酸化炭素濃度の値よりも低い値に定められる。）を求
め、かつ、出力信号５ａを前記許容改質ガス中一酸化炭
素濃度値と比較して、改質ガス３中の一酸化炭素濃度が
この許容改質ガス中一酸化炭素濃度値と異なっている場
合に、その差異に応じて改質ガス供給量を増減させる出
力信号８ａを反応ガス供給量制御装置７に出力する燃料
ガス供給量制御手段としての燃料ガス供給量制御装置で
ある。

【００１３】図１中において、模式的に示した燃料電池
本体１は、電解質としてのりん酸が含浸された層１ｃを
一対の燃料電極１ａおよび酸化剤電極１ｂで挟持したり
ん酸型燃料電池単位セルを複数層積層した集積体として
構成されている。両電極１ａ，１ｂには共に白金系の触
媒が使用されているが、特に、燃料電極１ａには一酸化
炭素の被毒を受け難い白金系の触媒が使用されている。
酸化剤電極１ｂには、図示しない空気供給源から反応用
空気４が供給され、燃料電極１ａには、改質ガス供給装
置２から改質ガス３が供給される。また、集積体の端末
に位置する燃料電極１ａからは直流発電源としてのプラ
ス極１Ａが、端末に位置する酸化剤電極１ｂからはマイ
ナス極１Ｂがそれぞれ取り出される。各単位セルの一対
の両電極１ａ，１ｂ間において電気化学反応に基づく直
流発電が行われ、これによる直流電流は、プラス極１Ａ
とマイナス極１Ｂとの間に接続された図示しない電気負
荷に供給される。なお、改質ガス３は、燃料電池本体１
で水素が消費されて残存水素を低減されたオフガス３ａ
となって燃料電池本体１から排出されるが、このオフガ
ス３ａは、後記する燃料改質器２３の初段の燃料改質器
が備える水蒸気改質用触媒の加熱用に利用される。ま
た、反応用空気４は、燃料電池本体１で酸素が消費され
て残存酸素を低減されたオフガス４ａとなって燃料電池
本体１から排出されるが、燃料電池本体１において電気
化学反応に基づいて生成された発電生成水を回収した後
に系外に排出される。

【００１４】改質ガス供給装置２は、図示しない原燃料
供給源から供給される天然ガス等の炭化水素系の原燃料
２１に、図示しない水蒸気供給源から供給される水蒸気
２２を添加したものを改質原料とし、これを水蒸気改質
用触媒を備えた初段の燃料改質器において水蒸気改質を
行って水素に富んだガスに改質する。初段の燃料改質器
で得られたガスは一酸化炭素を高濃度で含んでいるの
で、初段の燃料改質器の下流側に一酸化炭素を除去する
一酸化炭素除去触媒を備えた２段目の燃料改質器（この
装置は、シフトコンバータとも呼ばれている。）を設置
して改質ガス中の一酸化炭素の濃度を低減する。２段目
の燃料改質器においては、一酸化炭素除去触媒として、
高濃度の一酸化炭素の除去に適した銅─亜鉛系の一酸化
炭素除去触媒を使用して、水蒸気添加により一酸化炭素
と水蒸気とを二酸化炭素と水素に転換して、一酸化炭素
を除去することが好ましいものである。図１中において
は、初段の燃料改質器および２段目の燃料改質器とを合
わせて、燃料改質器２３として示している。従って燃料
改質器２３は、改質原料を改質して水素に富みしかも一
酸化炭素濃度の低い改質ガス３としてりん酸形燃料電池
１の燃料電極１ａに供給するものであると言うことがで
きる。

【００１５】不純物ガス濃度検出手段５としては、一酸
化炭素を検出対象としたものであれば任意の検出装置を
採用することが可能であるが、現時点ではよく知られて
いる赤外線吸収型ガス分析計が好ましい検出装置であ
る。反応ガス供給量制御装置７は、燃料ガス（改質ガ
ス）供給量制御装置７１と、酸化剤ガス（反応用空気）
反応ガス供給量制御装置７２とを備えており、各制御装
置７１，７２には、前記電気負荷で消費されている電気
量に対応した、従って、燃料電池本体１で発生するべき
電気量に対応した信号７ｃが入力される。燃料ガス供給
量制御装置７１は、信号７ｃに対応ししかも燃料電池本
体１中での水素の消費量を考慮した改質ガス３の量が改
質ガス供給装置２から供給されるようにするべく、信号
７ｃに従う弁開度を演算し、その結果を燃料ガス供給量
信号としての信号７ａとして、原燃料２１の供給経路に
介挿された制御弁２４１と，水蒸気２２の供給経路に介
挿された制御弁２４２とに出力する。また、酸化剤ガス
反応ガス供給量制御装置７２は、信号７ｃに対応する反
応用空気４の量が供給されるようにするべく、信号７ｃ
に従う弁開度を演算しその結果を信号７ｂとして、反応
用空気４の供給経路に介挿された制御弁４１に出力す
る。これにより、燃料電池本体１は電気負荷が必要とす
る電気量を過不足無く供給することが可能となる。

【００１６】燃料ガス供給量制御装置８は、燃料電池本
体１の温度とこれに対応する許容改質ガス中一酸化炭素
濃度値との関係のプログラムを備えており、熱電対６か
ら受け取った出力信号６ａ，従って燃料電池本体１の温
度の実際値に基づき、改質ガス３が有していることが必
要である許容改質ガス中一酸化炭素濃度値を求める。こ
の許容改質ガス中一酸化炭素濃度値と、改質ガス３中の
一酸化炭素濃度の実際値である不純物ガス濃度検出手段
５の出力信号５ａとから、燃料電池本体１の改質ガスの
出口側における一酸化炭素濃度値を、許容濃度値レベル
に維持するに必要な改質ガス３の増量倍数（当然、燃料
電池本体１の温度および改質ガス３の一酸化炭素濃度の
実際値とによっては、低減倍数となる場合も有りうる
が、ここでは、それらを一括して増量倍数と表現す
る。）を演算し、出力信号８ａとして、燃料ガス供給量
制御装置７１に出力する。出力信号８ａを受け取った燃
料ガス供給量制御装置７１は、信号７ｃに従う改質ガス
３の量に対して出力信号８ａによる増量倍数だけ増量さ
れた改質ガス３が改質ガス供給装置２から供給されるよ
うにするべく改めた弁開度を演算し、その結果を信号７
ａとして、制御弁２４１、２４２に出力する。

【００１７】２４は、制御弁２４１と制御弁２４２とを
合わせた燃料ガス供給量調整手段である。本発明では前
述の構成としたので、例えば改質ガス３中に含有する不
純物ガスとしての一酸化炭素の濃度が増大すると、一酸
化炭素濃度の増大に従い、不純物ガス濃度検出手段５の
出力信号５ａは改質ガス３の供給量を増大させる方向の
信号となる。一方、りん酸型の燃料電池本体１は、電極
に使用されている白金系の触媒の特性により、定常時に
おいては１９０℃程度の温度で運転され、その許容一酸
化炭素濃度は１９０℃程度において１％程度であるが、
低温となるほど許容一酸化炭素濃度は低い値となるもの
である。燃料電池発電装置の起動段階においては、燃料
電池本体１の温度は室温状態の低温から立ち上がること
となるので、一酸化炭素による被毒の影響を受け易い低
温状態を経過せざるをえない。しかしこれに対しては、
熱電対６から受け取る出力信号６ａを基にして、燃料ガ
ス供給量制御装置８は、燃料ガス供給量制御装置７１に
対して改質ガス３供給量を増大させる方向の出力信号８
ａを出力し、改質ガス３の供給量を増大させることで、
燃料電池本体１内で電気化学反応により水素が消費され
たとしても、燃料電池本体１の改質ガス３の出口側にお
ける一酸化炭素濃度を低減するように対処させる。

【００１８】改質ガス３中の一酸化炭素濃度が、前記の
許容改質ガス中一酸化炭素濃度値よりも増大した場合に
は、燃料ガス供給量制御装置８は、改質ガス３の供給量
を増大させる方向の出力信号５ａを入力することとな
り、改質ガス３中の一酸化炭素濃度の増大に応じて、改
質ガス３の供給量を増大させる出力信号８ａを燃料ガス
供給量制御装置７１に対して出力する。その際、燃料電
池本体１の温度がまだ低温である場合には、低温である
ことによる要因と、改質ガス３中の一酸化炭素濃度が増
大したことによる要因の両要因により、改質ガス３の供
給量が増大されることとなる。

【００１９】これらにより、燃料電池本体１の温度が低
温状態であったり、あるいは燃料改質器２３出口におけ
る改質ガス３中の一酸化炭素濃度が許容改質ガス中一酸
化炭素濃度値よりも高くなった場合であっても、燃料電
極１ａの改質ガス出口側における改質ガス中の一酸化炭
素濃度を、許容濃度値レベルに維持することが可能とな
る。

【００２０】実施例２；図２は、請求項２に対応する本
発明の一実施例による燃料電池発電装置の要部の回路図
である。図２において、図１に示した請求項１に対応す
る本発明の一実施例による燃料電池発電装置と同一部分
には同じ符号を付し、その説明を省略する。図２におい
て、３Ａは、不純物ガス濃度検出手段５の下流側に配設
された燃料ガスである改質ガス３の主供給路であり、３
Ｂは、主供給路３Ａに対して並列して設置された改質ガ
ス３のバイパス供給路である。１０は、バイパス供給路
３Ｂに配設される不純物ガス除去手段としての一酸化炭
素除去装置であり、改質ガス３中に含まれる燃料電極１
ａの活性を低下させる不純物ガスとしての一酸化炭素を
除去する装置である。１１１は、主供給路３Ａに設置さ
れて、主供給路３Ａ中を通流する改質ガス３の通流をオ
ン／オフする制御弁であり、１１２は、バイパス供給路
３Ｂに設置されて、バイパス供給路３Ｂ中を通流する改
質ガス３の通流をオン／オフする制御弁である。１１
は、制御弁１１１と制御弁１１２とを合わせた燃料ガス
通流経路切換手段である。１２は、一酸化炭素除去装置
１０に、酸化剤としての空気１０ａの供給をオン／オフ
する制御弁である。

【００２１】９は、不純物ガス濃度制御手段としての不
純物ガス濃度制御装置である。不純物ガス濃度制御装置
９は、燃料電池本体１の温度とこれに対応する改質ガス
３中の許容一酸化炭素濃度の値（この値は、実施例１に
おける燃料ガス供給量制御装置８の場合と同一であ
る。）との関係のプログラムを備えており、熱電対６か
ら受け取った出力信号６ａ，従って燃料電池本体１の温
度の実際値に基づき、前記の許容改質ガス中一酸化炭素
濃度値を求める。この許容改質ガス中一酸化炭素濃度値
と、不純物ガス濃度検出手段５から受け取った改質ガス
３の一酸化炭素濃度の実際値である出力信号５ａの値と
を比較して、改質ガス３中の一酸化炭素濃度が許容改質
ガス中一酸化炭素濃度値に対し異なっている場合には、
制御弁１１１，１１２，１２を動作させる出力信号９ａ
を出力する。不純物ガス濃度制御装置９の出力する出力
信号９ａは、改質ガス３中の一酸化炭素濃度が許容改質
ガス中一酸化炭素濃度値を上回った場合には、制御弁１
１１をオフし、制御弁１１２と制御弁１２をオンさせる
内容となる。また、改質ガス３中の一酸化炭素濃度が前
記改質ガス中一酸化炭素濃度値を下回った場合には、制
御弁１１１をオンし、制御弁１１２と制御弁１２をオフ
させる内容となる。

【００２２】一酸化炭素除去装置１０としては、一酸化
炭素を除去することができるものであれば適宜の除去装
置を採用することが可能であるが、燃料改質器２３にお
いてある程度一酸化炭素濃度を低減されている改質ガス
３中の一酸化炭素濃度をさらに低減するための除去装置
としては、一酸化炭素除去用触媒として白金系の触媒を
用いて、一酸化炭素を酸化することで除去するようにし
た除去装置が、燃料電池本体１の燃料電極１ａが必要と
する低い一酸化炭素濃度レベルを容易に達成することが
できることから好適である。

【００２３】本発明では前述の構成としたので、実施例
１において説明したところと同様に、低温となるほど低
い値となる許容一酸化炭素濃度の値に対して、例えば、
改質ガス３中の一酸化炭素濃度が増大して出力信号６ａ
に対応する許容改質ガス中一酸化炭素濃度値を上回る
と、不純物ガス濃度制御手段９がこのことを判別して、
制御弁１１１，１１２，１２を動作させる出力信号９ａ
を出力する。制御弁１１１，１１２，１２が動作するこ
とにより、主供給路３Ａを通流していた改質ガス３は、
バイパス供給路３Ｂを通流することに切り換えられる。
バイパス供給路３Ｂを通流する改質ガス３は、一酸化炭
素除去装置１０を通流することになるので、一酸化炭素
除去装置１０により含有している一酸化炭素を除去ある
いは低減される。このようにして、一酸化炭素濃度を許
容改質ガス中一酸化炭素濃度値あるいはそれ以下に低減
された改質ガス３が、再び主供給路３Ａに戻り、燃料電
池本体１に供給される。これにより、燃料電池本体１の
温度が低温状態であったり、あるいは燃料改質器２３出
口における改質ガス３中の一酸化炭素濃度が許容改質ガ
ス中一酸化炭素濃度値よりも高くなった場合であって
も、燃料電極１ａの改質ガス３の出口側における一酸化
炭素濃度を、許容濃度値レベルに維持することが可能と
なる。

【００２４】なお、燃料改質器２３出口における改質ガ
ス３中の一酸化炭素濃度が許容改質ガス中一酸化炭素濃
度値を下回ると、不純物ガス濃度制御手段９がこのこと
を判別して、改質ガス３がバイパス供給路３Ｂを通流せ
ずに直接主供給路３Ａを通流するように制御弁１１１，
１１２，１２を動作させる出力信号９ａを出力する。こ
れにより、以降、改質ガス３は主供給路３Ａのみを通流
する定常運転状態を続けることとなる。

【００２５】ところで、燃料改質器２３出口における改
質ガス３中の一酸化炭素濃度が許容改質ガス中一酸化炭
素濃度値を上回る状態となるのは、燃料電池発電装置の
起動時以外には起こり難い。これは、燃料電池発電装置
の起動時においては、燃料電池本体１の温度が室温状
態の低温から立ち上がることとなり、燃料電極１ａの要
求する許容一酸化炭素濃度値が定常運転時よりも低い値
となる．燃料改質器２３も低温から運転を開始するの
で、その動作が安定していないことが有り、改質ガス３
中の一酸化炭素濃度が定常運転時よりも高くなることが
有る．ためである。従って、一酸化炭素除去装置１０
は、燃料電池発電装置の定常運転時においては動作待機
状態のままで運転を継続する必要は必ずしも無く、燃料
電池発電装置の起動時のみ，あるいは必要がある場合に
は起動時に加えて停止時に運転を行うようにしてもよい
ものである。

【００２６】実施例２における今までの説明では、燃料
ガス通流経路切換手段１１の備える制御弁１１１，１１
２は、不純物ガス濃度制御装置９からの出力信号９ａを
受けて、改質ガス３の全量を主供給路３Ａとバイパス供
給路３Ｂとのいずれかに通流させるように動作するとし
てきたが、これに限定されるものではなく、例えば、制
御弁１１１，１１２を適度の弁開度とし、改質ガス３を
主供給路３Ａとバイパス供給路３Ｂとに分流させてもよ
いものである。その場合、制御弁１２も、バイパス供給
路３Ｂに通流する改質ガス３の量に対応する量の空気１
０ａの量とすべく、適度の弁開度に設定してもよいもの
である。

【００２７】

【発明の効果】本発明においては、 燃料ガス中に含まれる燃料電極の活性を低下させる不
純物ガス（例えば、一酸化炭素）の濃度を検出して前記
不純物ガスの濃度に対応した出力信号を出力する不純物
ガス濃度検出手段と、燃料電極への燃料ガスの供給量を
調整する燃料ガス供給量調整手段と、不純物ガス濃度検
出手段の出力信号を入力して不純物ガス濃度に応じて燃
料ガスの供給量を増減させる信号を燃料ガス供給量調整
手段に出力する燃料ガス供給量制御手段を備えた構成と
することにより、燃料ガスに含有される不純物ガスの濃
度が、燃料ガス中に許容される不純物ガス濃度値を上回
ったとしても、燃料ガス供給量が増大されるために、燃
料電極の燃料ガス出口側における燃料ガス中の不純物ガ
ス濃度は、電極触媒に望ましい濃度レベルに維持される
ことで、不純物ガスによる電極触媒の受ける被毒の度合
いを軽減することが可能となる。

【００２８】燃料ガス中に含まれる燃料電極の活性を
低下させる不純物ガスの濃度を検出して前記不純物ガス
の濃度に対応した出力信号を出力する不純物ガス濃度検
出手段と、不純物ガス濃度検出手段の下流側に配設され
た燃料ガスの主供給路と、この燃料ガスの主供給路に対
して並列して設置された燃料ガスのバイパス供給路と、
燃料ガスの主供給路および燃料ガスのバイパス供給路に
配設されて，燃料ガスが通流する経路を切り換える燃料
ガス通流経路切換手段と、燃料ガスのバイパス供給路に
配設された前記不純物ガスを除去する不純物ガス除去手
段と、不純物ガス濃度検出手段の出力信号を入力して，
不純物ガス濃度が許容値を越えた場合に燃料ガス通流経
路切換手段に対して燃料ガスをバイパス供給路に通流さ
せるようにする出力信号を出力する不純物ガス濃度制御
手段を備えた構成とすることにより、燃料ガスに含有さ
れる不純物ガスの濃度が、燃料ガス中に許容される不純
物ガス濃度値を上回ったとしても、不純物ガス除去手段
により燃料ガス中の不純物ガスが除去あるいは低減され
るために、燃料電極の燃料ガス出口側における燃料ガス
中の不純物ガス濃度は、電極触媒に望ましい濃度レベル
に維持されることで、不純物ガスによる電極触媒の受け
る被毒の度合いを軽減することが可能となる。

【００２９】その際、不純物ガス除去手段は、燃料ガス
に含有される不純物ガスの濃度が許容濃度値を上回った
時のみに不純物ガスを除去処理することとなるので、不
純物ガス除去手段に用いられる触媒の寿命を延長するこ
とが可能となる。また、不純物ガス除去手段を設置する
ことにより、２段目の燃料改質器の不純物ガス除去能力
に燃料電池発電装置の起動時を考慮しての余裕を設ける
必要が無くなり、燃料改質器を小型にすることが可能と
なる。さらにまた、不純物ガス除去手段を、燃料電池発
電装置の起動時のみ，あるいは起動時と停止時に運転を
行うようにすると、定常運転時の燃料電池発電装置の運
転効率を向上することができる、との効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に対応する本発明の一実施例による燃
料電池発電装置の要部の回路図

【図２】請求項２に対応する本発明の一実施例による燃
料電池発電装置の要部の回路図

【符号の説明】

１ 燃料電池本体 １ａ 燃料電極 １ｂ 酸化剤電極 ２ 改質ガス供給装置 ２４ 燃料ガス供給量調整手段 ３ 燃料ガス（改質ガス） ３Ａ 主供給路 ３Ｂ バイパス供給路 ４ 酸化剤ガス（反応用空気） ５ 不純物ガス濃度検出手段 ５ａ 出力信号 ６ 熱電対 ６ａ 出力信号 ７ 反応ガス供給量制御装置 ７ａ 信号 ８ 燃料ガス供給量制御手段（燃料ガス供給量制御装
置） ８ａ 出力信号 ９ 不純物ガス濃度制御手段（不純物ガス濃度制御装
置） １０ 不純物ガス除去手段（一酸化炭素除去装置） １１ 燃料ガス通流経路切換手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料電極および酸化剤電極にそれぞれ燃料
   ガスおよび酸化剤ガスの供給を受けて直流電力を発電す
   る燃料電池本体を備えた燃料電池発電装置において、 燃料ガス中に含まれる燃料電極の活性を低下させる不純
   物ガスの濃度を検出して前記不純物ガスの濃度に対応し
   た出力信号を出力する不純物ガス濃度検出手段と、燃料
   電極への燃料ガスの供給量を調整する燃料ガス供給量調
   整手段と、不純物ガス濃度検出手段の出力信号を入力し
   て不純物ガス濃度に応じて燃料ガスの供給量を増減させ
   る信号を燃料ガス供給量調整手段に出力する燃料ガス供
   給量制御手段を備えたことを特徴とする燃料電池発電装
   置。
2. 【請求項２】燃料電極および酸化剤電極にそれぞれ燃料
   ガスおよび酸化剤ガスの供給を受けて直流電力を発電す
   る燃料電池本体を備えた燃料電池発電装置において、 燃料ガス中に含まれる燃料電極の活性を低下させる不純
   物ガスの濃度を検出して前記不純物ガスの濃度に対応し
   た出力信号を出力する不純物ガス濃度検出手段と、不純
   物ガス濃度検出手段の下流側に配設された燃料ガスの主
   供給路と、この燃料ガスの主供給路に対して並列して設
   置された燃料ガスのバイパス供給路と、燃料ガスの主供
   給路および燃料ガスのバイパス供給路に配設されて，燃
   料ガスが通流する経路を切り換える燃料ガス通流経路切
   換手段と、燃料ガスのバイパス供給路に配設されて前記
   不純物ガスを除去する不純物ガス除去手段と、不純物ガ
   ス濃度検出手段の出力信号を入力して，不純物ガス濃度
   が許容値を越えた場合に燃料ガス通流経路切換手段に対
   して燃料ガスをバイパス供給路に通流させるようにする
   出力信号を出力する不純物ガス濃度制御手段を備えたこ
   とを特徴とする燃料電池発電装置。