[发明专利]燃料电池的运转方法以及燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种具备通过氢气与氧气的电化学反应来进行发电从而供给电和热的燃料电池、并基于考虑到预先设定的耐用年限和设备寿命条件所制定出的运转计划来运转燃料电池的燃料电池的运转方法以及燃料电池系统。

背景技术

在近年来日渐高涨的防止地球变暖以及抑制二氧化碳排放量这样的社会形势的背景下，开发了家庭用燃料电池热电联产系统，以作为能够从城市燃气等一次性能源高效地取出家庭所消耗的电力和热的设备。这种系统作为例如设置于各家庭中的设施商品需要具有规定的耐用年限(一般需要10年)。

但是，在使用于上述系统的燃料电池单体堆叠体中，存在与发电时间成比例的劣化特性，在当前的技术下寿命为4~5万小时。另一方面，将系统设置于家庭等时的发电时间在使能源削减优先的情况下估计在10年内为6~8万小时左右，因此无法实现作为目标的10年的耐用年限。

另外同样地，上述系统具有从由城市燃气等现有的基础设施供给的燃料气体生成氢气的燃料重整机，但是由于存在高温加热部分，因此若重复规定的启动次数则疲劳损坏的可能性变高。

在当前的技术下当重复启动4~5千次时达到寿命，另一方面，将系统设置于家庭时的启动次数即使一日一次，10年也要3650次，若假设一日启动两次以上的情况则有可能无法保持10年。解决这些二律背反是实用化时的大问题。

为了解决本问题，例如在专利文献1中公开了以下技术：进行控制使得对每单位期间的发电时间以及启动次数进行限制，从而作为设备实现10年的耐用年限。

另外，例如在专利文献2中公开了考虑到节能性等的燃料电池系统、其运转方法。

专利文献1：日本特开2007-323843号公报

专利文献2：日本特开2007-280650号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，专利文献1等所公开的现有技术是分别对发电时间和启动次数进行限制，因此有可能在与用户所期待的动作不同的情况下受到的压力大。

例如，将系统的寿命设为发电时间4万小时(耐用运转时间)，将启动次数设为4000次(耐用启动次数)。在这种情况下，平均每天的发电时间约为11小时，启动次数约为1.1次。在从清晨起开始发电的情况下，有可能到该日的傍晚之前结束发电，其后即使用户进行发电指示也不会受理。

本发明是为了解决这种现有技术的问题而完成的，其目的在于能够根据用户的要求来选择缓和限制。

用于解决问题的方案

为了达到上述目的，本发明除了制定基本运转计划以外，还制定特殊运转计划，基于选择的其中一个运转计划来运转燃料电池，其中，在该基本运转计划中，对每规定的单位期间的运转时间、启动次数设置规定的限制，从而能够在规定的耐用年限内不使运转时间达到耐用运转时间且不使启动次数达到耐用启动次数地运转燃料电池，在该特殊运转计划中，缓和针对运转时间、启动次数的规定的限制。

由此，在例如商用系统等允许与通常相比缩短可运转年数的情况、或与可运转年数的延长相比用户使一整天的发电优先的情况等下，能够以同意未达到规定的耐用年限就无法使用这样的说明为前提，来应用特殊运转计划，例如，如果用户在知道可运转年数缩短后仍希望缓和限制，则能够选择缓和限制。

发明的效果

根据本发明，除了制定基本运转计划以外，还制定特殊运转计划，基于选择的其中一个运转计划来运转燃料电池，其中，在该基本运转计划中，对每规定的单位期间的运转时间、启动次数设置规定的限制，从而能够在整个规定的耐用年限内运转燃料电池，在该特殊运转计划中，缓和针对运转时间、启动次数的规定的限制，因此，在例如商用系统等允许与通常相比缩短可运转年数的情况、或与可运转年数的延长相比用户使一整天的发电优先的情况等下，能够以同意未达到规定的耐用年限就无法使用这样的说明为前提，来应用特殊运转计划，例如，如果用户在知道可运转年数缩短后仍希望缓和限制，则能够选择缓和限制。

因此，能够响应以下的需求：用户针对基于现有的基本运转计划的燃料电池的运转，不满发电时间短，用户觉得即使缩短可运转年数也没关系，想要进一步增加发电机会。

另外，对于觉得即使缩短可运转年数也没关系而期望可以随时受理发电指示的用户，能够提供即使该日的发电结束之后也能够受理发电指示的系统。

附图说明