JP2000285944A - 燃料電池発電装置の運転方法及び燃料電池発電装置 - Google Patents
燃料電池発電装置の運転方法及び燃料電池発電装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガス生成部をパージするためのパージ用ガス
の補給作業にかかわる負担を軽減し得る燃料電池発電装
置の運転方法、及び、その運転方法を実行することがで
きる燃料電池発電装置を提供する。 【解決手段】 炭化水素を原料として水素含有ガスを生
成するガス生成部Rと、そのガス生成部Rにて生成され
た水素含有ガスを用いて、高分子電解質層を備えたセル
にて発電する発電部NCが設けられた燃料電池発電装置
において、セルの発電が停止された発電停止状態におい
て、セルに供給されている水分を電気分解するための電
流をセルに流す電流通流手段Sと、セルにおいて電気分
解により発生した水素ガスを、ガス生成部Rにパージ用
として供給するパージ用ガス供給手段Pが設けられてい
る燃料電池発電装置。
の補給作業にかかわる負担を軽減し得る燃料電池発電装
置の運転方法、及び、その運転方法を実行することがで
きる燃料電池発電装置を提供する。 【解決手段】 炭化水素を原料として水素含有ガスを生
成するガス生成部Rと、そのガス生成部Rにて生成され
た水素含有ガスを用いて、高分子電解質層を備えたセル
にて発電する発電部NCが設けられた燃料電池発電装置
において、セルの発電が停止された発電停止状態におい
て、セルに供給されている水分を電気分解するための電
流をセルに流す電流通流手段Sと、セルにおいて電気分
解により発生した水素ガスを、ガス生成部Rにパージ用
として供給するパージ用ガス供給手段Pが設けられてい
る燃料電池発電装置。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭化水素を原料と
して水素含有ガスを生成するガス生成部と、そのガス生
成部にて生成された水素含有ガスを用いて、高分子電解
質層を備えたセルにて発電する発電部が設けられた燃料
電池発電装置の運転方法及び燃料電池発電装置に関す
る。
して水素含有ガスを生成するガス生成部と、そのガス生
成部にて生成された水素含有ガスを用いて、高分子電解
質層を備えたセルにて発電する発電部が設けられた燃料
電池発電装置の運転方法及び燃料電池発電装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】かかる燃料電池発電装置において、ガス
生成部は、例えば、炭化水素系の原料を触媒を用いて水
素含有ガスに改質処理するように構成するが、ガス生成
部内の触媒が、セルの発電が停止された発電停止状態の
間に失活するのを防止するために、発電停止状態におい
て、ガス生成部を不活性ガス等のパージ用ガスを用いて
パージする必要がある。そこで、従来では、パージ用ガ
スを充填したパージ用ガス容器(ボンベ等)を設けてい
た。
生成部は、例えば、炭化水素系の原料を触媒を用いて水
素含有ガスに改質処理するように構成するが、ガス生成
部内の触媒が、セルの発電が停止された発電停止状態の
間に失活するのを防止するために、発電停止状態におい
て、ガス生成部を不活性ガス等のパージ用ガスを用いて
パージする必要がある。そこで、従来では、パージ用ガ
スを充填したパージ用ガス容器(ボンベ等)を設けてい
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は、パージ用ガス容器を設ける必要があるため、燃料電
池発電装置の小型化の面で改善の余地があり、又、パー
ジ用ガスの補給のために、パージ用ガス容器内にパージ
用ガスを充填したり、新しいパージ用ガス容器に交換し
たりする必要があるので、パージ用ガスの補給作業にか
かわる負担が重いという問題があった。
は、パージ用ガス容器を設ける必要があるため、燃料電
池発電装置の小型化の面で改善の余地があり、又、パー
ジ用ガスの補給のために、パージ用ガス容器内にパージ
用ガスを充填したり、新しいパージ用ガス容器に交換し
たりする必要があるので、パージ用ガスの補給作業にか
かわる負担が重いという問題があった。
【0004】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、ガス生成部をパージするための
パージ用ガスの補給作業にかかわる負担を軽減し得る燃
料電池発電装置の運転方法、及び、その運転方法を実行
することができる燃料電池発電装置を提供することにあ
る。
のであり、その目的は、ガス生成部をパージするための
パージ用ガスの補給作業にかかわる負担を軽減し得る燃
料電池発電装置の運転方法、及び、その運転方法を実行
することができる燃料電池発電装置を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】〔請求項1記載の発明〕
請求項1に記載の特徴構成は、前記セルの発電が停止さ
れた発電停止状態において、前記セルに電流を流して、
前記セルに供給されている水分を電気分解し、発生した
水素ガスを前記ガス生成部にパージ用として供給するパ
ージ運転を実行することにある。
請求項1に記載の特徴構成は、前記セルの発電が停止さ
れた発電停止状態において、前記セルに電流を流して、
前記セルに供給されている水分を電気分解し、発生した
水素ガスを前記ガス生成部にパージ用として供給するパ
ージ運転を実行することにある。
【0006】発電停止状態においてパージ運転を実行す
ると、セルに供給されている水が電気分解され、その電
気分解において発生した水素ガスがガス生成部に供給さ
れて、ガス生成部がパージされる。従って、ガス生成部
をパージするためのパージ用ガスを補給する必要がなく
なるので、パージ用ガスの補給作業にかかわる負担を軽
減し得る燃料電池発電装置の運転方法を提供することが
できるようになった。又、従来の如きパージ用ガス容器
が不要となることにより、燃料電池発電装置の小型化を
図ることができる。
ると、セルに供給されている水が電気分解され、その電
気分解において発生した水素ガスがガス生成部に供給さ
れて、ガス生成部がパージされる。従って、ガス生成部
をパージするためのパージ用ガスを補給する必要がなく
なるので、パージ用ガスの補給作業にかかわる負担を軽
減し得る燃料電池発電装置の運転方法を提供することが
できるようになった。又、従来の如きパージ用ガス容器
が不要となることにより、燃料電池発電装置の小型化を
図ることができる。
【0007】又、起動直前にパージ運転を実行するよう
にすると、セルは水の電気分解による発熱により温度が
上昇するので、起動に要する時間を短縮することができ
る。
にすると、セルは水の電気分解による発熱により温度が
上昇するので、起動に要する時間を短縮することができ
る。
【0008】又、パージ運転によってセルで発生した水
素ガスにより、セル自体がパージされるので、セルに備
えられている電極触媒の失活を防止することができるよ
うになり、セルの発電性能の低下を抑制して、燃料電池
発電装置の耐久性を向上することができるようになっ
た。
素ガスにより、セル自体がパージされるので、セルに備
えられている電極触媒の失活を防止することができるよ
うになり、セルの発電性能の低下を抑制して、燃料電池
発電装置の耐久性を向上することができるようになっ
た。
【0009】〔請求項2記載の発明〕請求項2に記載の
特徴構成は、前記セルの発電が停止された発電停止状態
において、前記セルに供給されている水分を電気分解す
るための電流を前記セルに流す電流通流手段と、前記セ
ルにおいて電気分解により発生した水素ガスを、前記ガ
ス生成部にパージ用として供給するパージ用ガス供給手
段が設けられていることにある。
特徴構成は、前記セルの発電が停止された発電停止状態
において、前記セルに供給されている水分を電気分解す
るための電流を前記セルに流す電流通流手段と、前記セ
ルにおいて電気分解により発生した水素ガスを、前記ガ
ス生成部にパージ用として供給するパージ用ガス供給手
段が設けられていることにある。
【0010】請求項2に記載の特徴構成によれば、電流
通流手段により、セルの発電が停止された発電停止状態
において、セルに供給されている水分を電気分解するた
めの電流がセルに流され、パージ用ガス供給手段によ
り、セルにおいて電気分解により発生した水素ガスがガ
ス生成部にパージ用として供給されて、ガス生成部がパ
ージされる。従って、ガス生成部をパージするためのパ
ージ用ガスを補給する必要がなくなるので、パージ用ガ
スの補給作業にかかわる負担を軽減し得るパージ運転の
実行が可能な燃料電池発電装置を提供することができる
ようになった。又、燃料電池発電装置において、従来の
如きパージ用ガス容器が不要となることにより、燃料電
池発電装置の小型化を図ることができるようになった。
通流手段により、セルの発電が停止された発電停止状態
において、セルに供給されている水分を電気分解するた
めの電流がセルに流され、パージ用ガス供給手段によ
り、セルにおいて電気分解により発生した水素ガスがガ
ス生成部にパージ用として供給されて、ガス生成部がパ
ージされる。従って、ガス生成部をパージするためのパ
ージ用ガスを補給する必要がなくなるので、パージ用ガ
スの補給作業にかかわる負担を軽減し得るパージ運転の
実行が可能な燃料電池発電装置を提供することができる
ようになった。又、燃料電池発電装置において、従来の
如きパージ用ガス容器が不要となることにより、燃料電
池発電装置の小型化を図ることができるようになった。
【0011】又、起動直前にパージ運転を実行するよう
にすると、セルは電気分解による発熱により温度が上昇
するので、起動に要する時間を短縮することができる。
にすると、セルは電気分解による発熱により温度が上昇
するので、起動に要する時間を短縮することができる。
【0012】又、電流通流手段による電流の通流によっ
てセルで発生した水素ガスにより、セル自体がパージさ
れるので、セルに備えられている電極触媒の失活を防止
することができるようになり、セルの発電性能の低下を
抑制して、燃料電池発電装置の耐久性を向上することが
できるようになった
てセルで発生した水素ガスにより、セル自体がパージさ
れるので、セルに備えられている電極触媒の失活を防止
することができるようになり、セルの発電性能の低下を
抑制して、燃料電池発電装置の耐久性を向上することが
できるようになった
【0013】〔請求項3記載の発明〕請求項3に記載の
特徴構成は、前記電流通流手段が、外部電源装置にて構
成されていることにある。
特徴構成は、前記電流通流手段が、外部電源装置にて構
成されていることにある。
【0014】従って、パージ運転用の電流通流手段とし
て、新たに専用のもの設計製作するのではなく、広く普
及している市販の安価な外部電源装置にて構成すること
ができるので、本発明を実施するためのコストを低減す
ることができる。
て、新たに専用のもの設計製作するのではなく、広く普
及している市販の安価な外部電源装置にて構成すること
ができるので、本発明を実施するためのコストを低減す
ることができる。
【0015】〔請求項4記載の発明〕請求項4に記載の
特徴構成は、前記発電部が複数設けられ、それら複数の
発電部が、その一部を前記発電停止状態として、その発
電停止状態の発電部に対して、他の発電状態の発電部に
て発電された発電電流を電気分解のために供給する状態
に切り換え自在に構成されて、前記発電部が前記電流通
流手段に兼用されるように構成され、前記パージ用ガス
供給手段が、前記セルにおいて電気分解により発生した
水素ガスを一時的に貯蔵しておいて、全ての発電部が前
記発電停止状態になった状態で、前記ガス生成部にパー
ジ用として供給するように構成されていることにある。
特徴構成は、前記発電部が複数設けられ、それら複数の
発電部が、その一部を前記発電停止状態として、その発
電停止状態の発電部に対して、他の発電状態の発電部に
て発電された発電電流を電気分解のために供給する状態
に切り換え自在に構成されて、前記発電部が前記電流通
流手段に兼用されるように構成され、前記パージ用ガス
供給手段が、前記セルにおいて電気分解により発生した
水素ガスを一時的に貯蔵しておいて、全ての発電部が前
記発電停止状態になった状態で、前記ガス生成部にパー
ジ用として供給するように構成されていることにある。
【0016】請求項4に記載の特徴構成によれば、電流
通流手段として専用のものを設けることなくパージ運転
の実行が可能な具体構成を提供することができるように
なったので、燃料電池発電装置の小型化並びに本発明の
実施コスト低減の面での効果を一層顕著なものにするこ
とができる。尚、発電部に対する電気負荷は変動するの
が通常であるので、例えば、電気負荷が、複数の発電部
のうちの一部を発電停止状態にできる程度にまで小さく
なったときに、一部の発電部を発電停止状態として、そ
の発電停止状態の発電部に対して、他の発電部の発電電
流を電気分解のために供給する状態に切り換えるように
する。そうすることにより、パージ運転を実行している
ために電気負荷に対応できなくなるといった不具合を回
避することができるので、好ましい。
通流手段として専用のものを設けることなくパージ運転
の実行が可能な具体構成を提供することができるように
なったので、燃料電池発電装置の小型化並びに本発明の
実施コスト低減の面での効果を一層顕著なものにするこ
とができる。尚、発電部に対する電気負荷は変動するの
が通常であるので、例えば、電気負荷が、複数の発電部
のうちの一部を発電停止状態にできる程度にまで小さく
なったときに、一部の発電部を発電停止状態として、そ
の発電停止状態の発電部に対して、他の発電部の発電電
流を電気分解のために供給する状態に切り換えるように
する。そうすることにより、パージ運転を実行している
ために電気負荷に対応できなくなるといった不具合を回
避することができるので、好ましい。
【0017】〔請求項5記載の発明〕請求項5に記載の
特徴構成は、前記高分子電解質層を湿らせるための水分
を前記セルに供給する加湿用水分供給手段にて、電気分
解用の水分が前記セルに供給されるように構成されてい
ることにある。
特徴構成は、前記高分子電解質層を湿らせるための水分
を前記セルに供給する加湿用水分供給手段にて、電気分
解用の水分が前記セルに供給されるように構成されてい
ることにある。
【0018】つまり、かかる燃料電池発電装置において
は、高分子電解質層にイオン導電性を備えさせるために
高分子電解質層を湿らせる必要があるので、本来、高分
子電解質層を湿らせるための水分をセルに供給するため
の加湿用水分供給手段を設けてある。そこで、加湿用水
分供給手段を用いて、電気分解用の水分をセルに供給す
ることができる。従って、電気分解用の水分をセルに供
給するための手段を新たに設けることなく本発明を実施
することができるので、本発明を実施するためのコスト
を低減することができるようになった。
は、高分子電解質層にイオン導電性を備えさせるために
高分子電解質層を湿らせる必要があるので、本来、高分
子電解質層を湿らせるための水分をセルに供給するため
の加湿用水分供給手段を設けてある。そこで、加湿用水
分供給手段を用いて、電気分解用の水分をセルに供給す
ることができる。従って、電気分解用の水分をセルに供
給するための手段を新たに設けることなく本発明を実施
することができるので、本発明を実施するためのコスト
を低減することができるようになった。
【0019】
【発明の実施の形態】〔第1実施形態〕以下、図1ない
し図7に基づいて、本発明の第1の実施の形態を説明す
る。図1に示すように、燃料電池発電装置は、炭化水素
を原料として水素含有ガスを生成するガス生成部R、及
び、そのガス生成部Rにて生成された水素含有ガスと送
風機11から供給される空気とを用いて、高分子膜1
(高分子電解質層に相当する)を備えたセルC(図2参
照)にて発電するセルスタックNC(発電部に相当す
る)を設けてある。セルスタックNCで発電された電力
は、負荷装置Lにて消費される。
し図7に基づいて、本発明の第1の実施の形態を説明す
る。図1に示すように、燃料電池発電装置は、炭化水素
を原料として水素含有ガスを生成するガス生成部R、及
び、そのガス生成部Rにて生成された水素含有ガスと送
風機11から供給される空気とを用いて、高分子膜1
(高分子電解質層に相当する)を備えたセルC(図2参
照)にて発電するセルスタックNC(発電部に相当す
る)を設けてある。セルスタックNCで発電された電力
は、負荷装置Lにて消費される。
【0020】本発明においては、セルCの発電が停止さ
れた発電停止状態において、セルCに供給されている水
分を電気分解するための電流をセルCに流す電流通流手
段Sと、セルCにおいて電気分解により発生した水素ガ
スを、ガス生成部Rにパージ用として供給するパージ用
ガス供給手段Pを設けてある。
れた発電停止状態において、セルCに供給されている水
分を電気分解するための電流をセルCに流す電流通流手
段Sと、セルCにおいて電気分解により発生した水素ガ
スを、ガス生成部Rにパージ用として供給するパージ用
ガス供給手段Pを設けてある。
【0021】図2ないし図6に基づいて、セルスタック
NCについて説明を加える。先ず、セルCについて説明
を加える。セルCは、高分子膜1の一方の面に酸素極
2、集電板4及び酸素極側セパレータ5を配置し、且
つ、他方の面に燃料極3、集電板4及び燃料極側セパレ
ータ6を配置して構成してある。そして、そのようなセ
ルCの複数を、積層状態に並置し、並びに、積層方向の
両端部夫々に電力取り出し用の集電部7を設けて、セル
スタックNCを構成してある。
NCについて説明を加える。先ず、セルCについて説明
を加える。セルCは、高分子膜1の一方の面に酸素極
2、集電板4及び酸素極側セパレータ5を配置し、且
つ、他方の面に燃料極3、集電板4及び燃料極側セパレ
ータ6を配置して構成してある。そして、そのようなセ
ルCの複数を、積層状態に並置し、並びに、積層方向の
両端部夫々に電力取り出し用の集電部7を設けて、セル
スタックNCを構成してある。
【0022】酸素極側セパレータ5は、酸素極2側の面
に、酸素極側ガスを通流させる酸素極側流路を形成する
酸素極側ガス通流溝5sを形成し、反対側の面に、冷却
水流路を形成する冷却水通流溝5wを形成してある。燃
料極側セパレータ6は、燃料極3側の面に、燃料極側ガ
スを通流させる燃料極側流路を形成する燃料極側ガス通
流溝6fを形成し、反対側の面に、酸素極側セパレータ
5の冷却水通流溝5wと面対称となる冷却水流路形成用
の冷却水通流溝6wを形成してある。
に、酸素極側ガスを通流させる酸素極側流路を形成する
酸素極側ガス通流溝5sを形成し、反対側の面に、冷却
水流路を形成する冷却水通流溝5wを形成してある。燃
料極側セパレータ6は、燃料極3側の面に、燃料極側ガ
スを通流させる燃料極側流路を形成する燃料極側ガス通
流溝6fを形成し、反対側の面に、酸素極側セパレータ
5の冷却水通流溝5wと面対称となる冷却水流路形成用
の冷却水通流溝6wを形成してある。
【0023】更に、高分子膜1、酸素極側セパレータ5
及び燃料極側セパレータ6の夫々には、それらを重ねた
ときに夫々が積層方向に連なる状態で、厚さ方向に貫通
する6個の孔1h,5h,6hを形成してある。積層方
向視において、高分子膜1、酸素極側セパレータ5及び
燃料極側セパレータ6の夫々に形成する6個の孔1h,
5h,6hのうち、2個は酸素極側ガス通流溝5sの通
流経路の両端部に各別に重なり、別の2個は燃料極側ガ
ス通流溝6fの通流経路の両端部に各別に重なり、残り
の2個は冷却水通流溝5w,6wの通流経路の両端部に
各別に重なる。
及び燃料極側セパレータ6の夫々には、それらを重ねた
ときに夫々が積層方向に連なる状態で、厚さ方向に貫通
する6個の孔1h,5h,6hを形成してある。積層方
向視において、高分子膜1、酸素極側セパレータ5及び
燃料極側セパレータ6の夫々に形成する6個の孔1h,
5h,6hのうち、2個は酸素極側ガス通流溝5sの通
流経路の両端部に各別に重なり、別の2個は燃料極側ガ
ス通流溝6fの通流経路の両端部に各別に重なり、残り
の2個は冷却水通流溝5w,6wの通流経路の両端部に
各別に重なる。
【0024】従って、セルスタックNCには、高分子膜
1、酸素極側セパレータ5及び燃料極側セパレータ6夫
々の孔1h,5h,6hが積層方向に連なって形成され
る通路が6本形成されるが、それらのうちの2本は、各
酸素極側ガス通流溝5sの通流経路の両端部に各別に連
通し、別の2本は、各燃料極側ガス通流溝6sの通流経
路の両端部に各別に連通し、残りの2本は、各冷却水通
流溝5w,6wの通流経路の両端部に各別に連通してい
る。尚、各酸素極側ガス通流溝5sの通流経路の両端部
に各別に連通する2本の通路を、酸素極側連通路Ts
と、各燃料極側ガス通流溝6fの通流経路の両端部に各
別に連通する2本の通路を燃料極側連通路Tfと、各冷
却水通流溝5w,6wの通流経路の両端部に各別に連通
する2本の通路を冷却水側連通路Twと夫々称する。
1、酸素極側セパレータ5及び燃料極側セパレータ6夫
々の孔1h,5h,6hが積層方向に連なって形成され
る通路が6本形成されるが、それらのうちの2本は、各
酸素極側ガス通流溝5sの通流経路の両端部に各別に連
通し、別の2本は、各燃料極側ガス通流溝6sの通流経
路の両端部に各別に連通し、残りの2本は、各冷却水通
流溝5w,6wの通流経路の両端部に各別に連通してい
る。尚、各酸素極側ガス通流溝5sの通流経路の両端部
に各別に連通する2本の通路を、酸素極側連通路Ts
と、各燃料極側ガス通流溝6fの通流経路の両端部に各
別に連通する2本の通路を燃料極側連通路Tfと、各冷
却水通流溝5w,6wの通流経路の両端部に各別に連通
する2本の通路を冷却水側連通路Twと夫々称する。
【0025】高分子膜1は、フッ素樹脂系のイオン交換
膜(ナフィオン等)にて形成してある。酸素極2及び燃
料極3は、カーボンから成る多孔状の導電材にて形成
し、白金から成る電極触媒を担持してある。集電板4
は、多孔状のカーボンペーパ等にて形成し、酸素極側セ
パレータ5はカーボン等から成る気密性の導電材にて形
成し、燃料極側セパレータ6は、カーボン等から成る多
孔状の導電材にて形成してある。そして、冷却水通流溝
5w,6wにて形成される冷却水流路を通流する冷却水
の圧力が、燃料極側ガス通流溝6fにて形成される燃料
極側流路を通流する燃料極側ガスの圧力よりも高くなる
ようにして、図7にも示すように、冷却水流路を通流す
る冷却水の一部を燃料極側流路側に燃料極側セパレータ
6を通過させ、そのように燃料極側セパレータ6を通過
させた水によって高分子膜1を湿らせるようにしてあ
る。
膜(ナフィオン等)にて形成してある。酸素極2及び燃
料極3は、カーボンから成る多孔状の導電材にて形成
し、白金から成る電極触媒を担持してある。集電板4
は、多孔状のカーボンペーパ等にて形成し、酸素極側セ
パレータ5はカーボン等から成る気密性の導電材にて形
成し、燃料極側セパレータ6は、カーボン等から成る多
孔状の導電材にて形成してある。そして、冷却水通流溝
5w,6wにて形成される冷却水流路を通流する冷却水
の圧力が、燃料極側ガス通流溝6fにて形成される燃料
極側流路を通流する燃料極側ガスの圧力よりも高くなる
ようにして、図7にも示すように、冷却水流路を通流す
る冷却水の一部を燃料極側流路側に燃料極側セパレータ
6を通過させ、そのように燃料極側セパレータ6を通過
させた水によって高分子膜1を湿らせるようにしてあ
る。
【0026】更に、図6に示すように、セルスタックN
Cの積層方向の両端部夫々に端板9を設けてある。一方
の端板9には、2本の酸素極側連通路Tsのうちの一方
の端部に連通接続する酸素極側ガス用接続部8s、2本
の燃料極側連通路Tfのうちの一方の端部に連通接続す
る燃料極側ガス用接続部8f、及び、2本の冷却水連通
路Twのうちの一方の端部に連通接続する冷却水用接続
部8wを備えてある。又、他方の端板9には、2本の酸
素極側連通路Tsのうちの他方の端部に連通接続する酸
素極側ガス用接続部8s、2本の燃料極側連通路Tfの
うちの他方の端部に連通接続する燃料極側ガス用接続部
8f、及び、2本の冷却水連通路Twのうちの他方の端
部に連通接続する冷却水用接続部8wを備えてある。
Cの積層方向の両端部夫々に端板9を設けてある。一方
の端板9には、2本の酸素極側連通路Tsのうちの一方
の端部に連通接続する酸素極側ガス用接続部8s、2本
の燃料極側連通路Tfのうちの一方の端部に連通接続す
る燃料極側ガス用接続部8f、及び、2本の冷却水連通
路Twのうちの一方の端部に連通接続する冷却水用接続
部8wを備えてある。又、他方の端板9には、2本の酸
素極側連通路Tsのうちの他方の端部に連通接続する酸
素極側ガス用接続部8s、2本の燃料極側連通路Tfの
うちの他方の端部に連通接続する燃料極側ガス用接続部
8f、及び、2本の冷却水連通路Twのうちの他方の端
部に連通接続する冷却水用接続部8wを備えてある。
【0027】尚、2個の酸素極側ガス用接続部8sのう
ち、一方は酸素極側ガスの供給用として、他方は酸素極
側ガスの排出用として用い、2個の燃料極側ガス用接続
部8fのうち、一方は燃料極側ガスの供給用として、他
方は燃料極側ガスの排出用として用い、並びに、2個の
冷却水用接続部8wのうち、一方は冷却水の供給用とし
て、他方は冷却水の排出用として用いる。
ち、一方は酸素極側ガスの供給用として、他方は酸素極
側ガスの排出用として用い、2個の燃料極側ガス用接続
部8fのうち、一方は燃料極側ガスの供給用として、他
方は燃料極側ガスの排出用として用い、並びに、2個の
冷却水用接続部8wのうち、一方は冷却水の供給用とし
て、他方は冷却水の排出用として用いる。
【0028】そして、供給用の酸素極側ガス用接続部8
sから酸素極側ガスを、供給用の燃料極側ガス用接続部
8fから燃料極側ガスを、並びに、供給用の冷却水用接
続部8wから冷却水を夫々供給する。すると、酸素極側
ガスは、各図中において実線矢印にて示すように、一方
の酸素極側連通路Tsから各セルCの酸素極側流路に供
給され、酸素極側流路を通流してから、他方の酸素極側
連通路Tsに流出し、その酸素極側連通路Tsを通流し
て排出用の酸素極側ガス用接続部8sから排出される。
又、冷却水は、各図中において一点鎖線矢印にて示すよ
うに、一方の冷却水連通路Twから各セルCの冷却水流
路に供給されて、冷却水流路を通流し、その一部は燃料
極側セパレータ6を燃料極側流路側に通過し(図6及び
図7参照)、残部が他方の冷却水連通路Twに流出し、
その冷却水連通路Twを通流して排出用の冷却水用接続
部8wから排出される。又、燃料極側ガスは、各図中に
おいて二点鎖線矢印にて示すように、一方の燃料極側連
通路Tfから各セルCの燃料極側流路に供給されて、燃
料極側流路を通流し、燃料極側セパレータ6を通過して
きた冷却水とともに、他方の燃料極側連通路Tfに流出
し、冷却水と共に、その燃料極側連通路Tfを通流して
排出用の燃料極側ガス用接続部8fから排出される。
sから酸素極側ガスを、供給用の燃料極側ガス用接続部
8fから燃料極側ガスを、並びに、供給用の冷却水用接
続部8wから冷却水を夫々供給する。すると、酸素極側
ガスは、各図中において実線矢印にて示すように、一方
の酸素極側連通路Tsから各セルCの酸素極側流路に供
給され、酸素極側流路を通流してから、他方の酸素極側
連通路Tsに流出し、その酸素極側連通路Tsを通流し
て排出用の酸素極側ガス用接続部8sから排出される。
又、冷却水は、各図中において一点鎖線矢印にて示すよ
うに、一方の冷却水連通路Twから各セルCの冷却水流
路に供給されて、冷却水流路を通流し、その一部は燃料
極側セパレータ6を燃料極側流路側に通過し(図6及び
図7参照)、残部が他方の冷却水連通路Twに流出し、
その冷却水連通路Twを通流して排出用の冷却水用接続
部8wから排出される。又、燃料極側ガスは、各図中に
おいて二点鎖線矢印にて示すように、一方の燃料極側連
通路Tfから各セルCの燃料極側流路に供給されて、燃
料極側流路を通流し、燃料極側セパレータ6を通過して
きた冷却水とともに、他方の燃料極側連通路Tfに流出
し、冷却水と共に、その燃料極側連通路Tfを通流して
排出用の燃料極側ガス用接続部8fから排出される。
【0029】そして、各セルCにおいては、燃料極側セ
パレータ6を燃料極側流路に通過してきた冷却水によっ
て高分子膜1が湿らされる状態で、酸素極側ガス中の酸
素と燃料極側ガス中の水素との電気化学反応により発電
される。又、冷却水の通流により、各セルCの温度が所
定の温度に維持される。
パレータ6を燃料極側流路に通過してきた冷却水によっ
て高分子膜1が湿らされる状態で、酸素極側ガス中の酸
素と燃料極側ガス中の水素との電気化学反応により発電
される。又、冷却水の通流により、各セルCの温度が所
定の温度に維持される。
【0030】尚、各セルCの酸素極側流路を通流して、
酸素極側ガス用接続部8sから排出される酸素極側ガス
には、各セルCでの発電反応により生じた水蒸気が含ま
れている。詳細は後述するが、排出用の冷却水用接続部
8wから排出される水、排出用の酸素極側ガス用接続部
8sから排出される酸素極側ガスから回収した水、及
び、排出用の燃料極側ガス用接続部8fから排出される
水を、冷却水供給路25を通じて、供給用の冷却水用接
続部8wから各セルCに冷却用並びに高分子膜1の加湿
用として循環供給するようにしてある。
酸素極側ガス用接続部8sから排出される酸素極側ガス
には、各セルCでの発電反応により生じた水蒸気が含ま
れている。詳細は後述するが、排出用の冷却水用接続部
8wから排出される水、排出用の酸素極側ガス用接続部
8sから排出される酸素極側ガスから回収した水、及
び、排出用の燃料極側ガス用接続部8fから排出される
水を、冷却水供給路25を通じて、供給用の冷却水用接
続部8wから各セルCに冷却用並びに高分子膜1の加湿
用として循環供給するようにしてある。
【0031】図1に示すように、供給用の酸素極側ガス
用接続部8sに酸素極側ガスとして空気を供給すべく、
送風機11と供給用の酸素極側ガス用接続部8sとを酸
素極側ガス供給路12にて接続してある。ガス生成部R
にて生成された水素含有ガスを燃料極側ガスとして供給
用の燃料極側ガス用接続部8fに供給すべく、ガス生成
部Rと供給用の燃料極側ガス用接続部8fとを燃料極側
ガス供給路13にて接続してある。
用接続部8sに酸素極側ガスとして空気を供給すべく、
送風機11と供給用の酸素極側ガス用接続部8sとを酸
素極側ガス供給路12にて接続してある。ガス生成部R
にて生成された水素含有ガスを燃料極側ガスとして供給
用の燃料極側ガス用接続部8fに供給すべく、ガス生成
部Rと供給用の燃料極側ガス用接続部8fとを燃料極側
ガス供給路13にて接続してある。
【0032】図1に示すように、ガス生成部Rは、原燃
料供給路14を通じて供給される原燃料ガスとしての天
然ガスを脱硫処理する脱硫器15、その脱硫器15から
排出される脱硫原燃料ガスと水蒸気路16を通じて供給
される水蒸気とを改質処理して水素ガスと一酸化炭素ガ
スを生成する改質器17、その改質器17から排出され
るガス中の一酸化炭素ガスと水蒸気とを変成処理して水
素ガスと二酸化炭素ガスを生成する変成器18、及び、
その変成器18から排出されるガス中から一酸化炭素ガ
スを除去するCO除去器19を備えて構成してある。そ
して、一酸化炭素ガスの含有量の少ない水素含有ガスを
生成するように構成してある。改質器17には、改質反
応用の熱を与えるためのバーナ17bを備えてある。
尚、CO除去器19は、一酸化炭素ガスのみを選択的に
酸化するように構成したり、一酸化炭素ガスのみを選択
的にメタン化するように構成する。
料供給路14を通じて供給される原燃料ガスとしての天
然ガスを脱硫処理する脱硫器15、その脱硫器15から
排出される脱硫原燃料ガスと水蒸気路16を通じて供給
される水蒸気とを改質処理して水素ガスと一酸化炭素ガ
スを生成する改質器17、その改質器17から排出され
るガス中の一酸化炭素ガスと水蒸気とを変成処理して水
素ガスと二酸化炭素ガスを生成する変成器18、及び、
その変成器18から排出されるガス中から一酸化炭素ガ
スを除去するCO除去器19を備えて構成してある。そ
して、一酸化炭素ガスの含有量の少ない水素含有ガスを
生成するように構成してある。改質器17には、改質反
応用の熱を与えるためのバーナ17bを備えてある。
尚、CO除去器19は、一酸化炭素ガスのみを選択的に
酸化するように構成したり、一酸化炭素ガスのみを選択
的にメタン化するように構成する。
【0033】次に、図1に基づいて、排出用の冷却水用
接続部8wから排出される水、排出用の酸素極側ガス用
接続部8sから排出される酸素極側ガスから回収した
水、及び、排出用の燃料極側ガス用接続部8fから排出
される水を、冷却水供給路25を通じて、供給用の冷却
水用接続部8wから各セルCに冷却用並びに高分子膜1
の加湿用として循環供給するための構成について説明を
加える。
接続部8wから排出される水、排出用の酸素極側ガス用
接続部8sから排出される酸素極側ガスから回収した
水、及び、排出用の燃料極側ガス用接続部8fから排出
される水を、冷却水供給路25を通じて、供給用の冷却
水用接続部8wから各セルCに冷却用並びに高分子膜1
の加湿用として循環供給するための構成について説明を
加える。
【0034】水蒸気を凝結させて水を回収する凝結器2
0を設け、その凝結器20の気相部と排出用の酸素極側
ガス用接続部8sとを酸素極側ガス排出路21にて接続
し、前記気相部と排出用の冷却水用接続部8wとを冷却
水排出路22にて接続し、前記気相部と排出用の燃料極
側ガス用接続部8fとを燃料極側ガス排出路24にて接
続し、その燃料極側ガス排出路24に気液分離器23を
介装してある。凝結器20の液相部と供給用の冷却水用
接続部8wとを冷却水供給路25にて接続するととも
に、その冷却水供給路25に冷却水ポンプ26を設けて
ある。冷却水供給路25には、そこを通流する冷却水の
流量を調節する流量調節弁Bを設けてある。
0を設け、その凝結器20の気相部と排出用の酸素極側
ガス用接続部8sとを酸素極側ガス排出路21にて接続
し、前記気相部と排出用の冷却水用接続部8wとを冷却
水排出路22にて接続し、前記気相部と排出用の燃料極
側ガス用接続部8fとを燃料極側ガス排出路24にて接
続し、その燃料極側ガス排出路24に気液分離器23を
介装してある。凝結器20の液相部と供給用の冷却水用
接続部8wとを冷却水供給路25にて接続するととも
に、その冷却水供給路25に冷却水ポンプ26を設けて
ある。冷却水供給路25には、そこを通流する冷却水の
流量を調節する流量調節弁Bを設けてある。
【0035】又、気液分離器23で分離された燃料極側
ガスを改質装置17のバーナ17bに供給すべく、気液
分離器23の気相部とバーナ17bとを燃焼用ガス路2
7にて接続し、並びに、凝結器20で分離された空気を
バーナ17bに供給すべく、凝結器20の気相部とバー
ナ17bとを燃焼用空気路28にて接続してある。燃料
用ガス路27には、燃焼ガス用開閉弁Vbを設けてあ
る。更に、凝結器20を通じて純水を冷却水として補給
すべく、純水タンク29と凝結器20とを補給水路30
にて接続してある。
ガスを改質装置17のバーナ17bに供給すべく、気液
分離器23の気相部とバーナ17bとを燃焼用ガス路2
7にて接続し、並びに、凝結器20で分離された空気を
バーナ17bに供給すべく、凝結器20の気相部とバー
ナ17bとを燃焼用空気路28にて接続してある。燃料
用ガス路27には、燃焼ガス用開閉弁Vbを設けてあ
る。更に、凝結器20を通じて純水を冷却水として補給
すべく、純水タンク29と凝結器20とを補給水路30
にて接続してある。
【0036】つまり、排出用の冷却水用接続部8wから
排出された冷却水を冷却水排出路22を通じて凝結器2
0に供給して、その液相部で貯留し、排出用の酸素極側
ガス用接続部8sから排出された酸素極側ガスを酸素極
側ガス排出路21を通じて凝結器20の気相部に供給し
て、そこで酸素極側ガス中に含まれる水蒸気を凝結させ
て、その凝結水を液相部で貯留し、排出用の燃料極側ガ
ス用接続部8fから排出された燃料極側ガスと冷却水を
気液分離器23で気液分離して、冷却水を燃料極側ガス
排出路24を通じて凝結器20に供給して、その液相部
で貯留し、並びに、凝結器20に貯留されている冷却水
を冷却水ポンプ26によって冷却水供給路25を通じ
て、供給用の冷却水用接続部8wに圧送して、各セルC
に供給するのである。
排出された冷却水を冷却水排出路22を通じて凝結器2
0に供給して、その液相部で貯留し、排出用の酸素極側
ガス用接続部8sから排出された酸素極側ガスを酸素極
側ガス排出路21を通じて凝結器20の気相部に供給し
て、そこで酸素極側ガス中に含まれる水蒸気を凝結させ
て、その凝結水を液相部で貯留し、排出用の燃料極側ガ
ス用接続部8fから排出された燃料極側ガスと冷却水を
気液分離器23で気液分離して、冷却水を燃料極側ガス
排出路24を通じて凝結器20に供給して、その液相部
で貯留し、並びに、凝結器20に貯留されている冷却水
を冷却水ポンプ26によって冷却水供給路25を通じ
て、供給用の冷却水用接続部8wに圧送して、各セルC
に供給するのである。
【0037】気液分離器23で分離された燃料極側ガス
を燃焼用ガス路27にて改質装置17のバーナ17bに
供給し、並びに、凝結器20で分離された空気を燃焼用
空気路28にてバーナ17bに供給し、バーナ17bに
おいて、各セルCから排出された燃料極側ガスを各セル
Cから排出された酸素極側ガスにより燃焼させて、改質
反応用の熱を与えるのである
を燃焼用ガス路27にて改質装置17のバーナ17bに
供給し、並びに、凝結器20で分離された空気を燃焼用
空気路28にてバーナ17bに供給し、バーナ17bに
おいて、各セルCから排出された燃料極側ガスを各セル
Cから排出された酸素極側ガスにより燃焼させて、改質
反応用の熱を与えるのである
【0038】次に、図1に基づいて、セルCの発電が停
止された発電停止状態において、セルCに電流を流し
て、セルCに供給されている水分を電気分解し、発生し
た水素ガスをガス生成部Rにパージ用として供給するパ
ージ運転を実行するための構成について、説明する。各
セルCにおいて直流電流が高分子膜1を酸素極2側から
燃料極3側へ流れるように、直流の外部電源装置31を
スイッチ32を介して一対の集電部7に接続してある。
つまり、電流通流手段Sは、外部電源装置31にて構成
してある。
止された発電停止状態において、セルCに電流を流し
て、セルCに供給されている水分を電気分解し、発生し
た水素ガスをガス生成部Rにパージ用として供給するパ
ージ運転を実行するための構成について、説明する。各
セルCにおいて直流電流が高分子膜1を酸素極2側から
燃料極3側へ流れるように、直流の外部電源装置31を
スイッチ32を介して一対の集電部7に接続してある。
つまり、電流通流手段Sは、外部電源装置31にて構成
してある。
【0039】気液分離器23の気相部をパージ用ガス供
給路33にて原燃料供給路14に接続し、そのパージ用
ガス供給路33にパージガス用開閉弁Vpを設けて、後
述するように、各セルCでの水の電気分解により発生し
た水素ガスと電解されなかった水を気液分離器23にて
気液分離して、分離された水素ガスを原燃料供給路14
を通じてガス生成部Rにパージ用として供給するように
構成してある。つまり、燃料極側ガス排出路24、気液
分離器23、パージ用ガス供給路33及びパージガス用
開閉弁Vpにより、パージ用ガス供給手段Pを構成して
ある。
給路33にて原燃料供給路14に接続し、そのパージ用
ガス供給路33にパージガス用開閉弁Vpを設けて、後
述するように、各セルCでの水の電気分解により発生し
た水素ガスと電解されなかった水を気液分離器23にて
気液分離して、分離された水素ガスを原燃料供給路14
を通じてガス生成部Rにパージ用として供給するように
構成してある。つまり、燃料極側ガス排出路24、気液
分離器23、パージ用ガス供給路33及びパージガス用
開閉弁Vpにより、パージ用ガス供給手段Pを構成して
ある。
【0040】次に、パージ運転を実行するための操作方
法について説明する。通常の発電状態では、燃焼ガス用
開閉弁Vbを開弁し、パージガス用開閉弁Vpを閉弁
し、原燃料供給路14を通じて原燃料ガスを供給し、ガ
ス生成部R、送風機11及び冷却水ポンプ26夫々を作
動させ、スイッチ32をオフ状態とする。従って、上述
のように、各セルCに、酸素極側ガス、燃料極側ガス及
び冷却水が供給されて、各セルCにて発電される。セル
Cでの発電を停止させて、発電停止状態にするには、原
燃料供給路14を通じての原燃料ガスを供給を停止し、
ガス生成部R、送風機11及び冷却水ポンプ26夫々を
停止して、各セルCへの酸素極側ガス、燃料極側ガス及
び冷却水の供給を停止する。
法について説明する。通常の発電状態では、燃焼ガス用
開閉弁Vbを開弁し、パージガス用開閉弁Vpを閉弁
し、原燃料供給路14を通じて原燃料ガスを供給し、ガ
ス生成部R、送風機11及び冷却水ポンプ26夫々を作
動させ、スイッチ32をオフ状態とする。従って、上述
のように、各セルCに、酸素極側ガス、燃料極側ガス及
び冷却水が供給されて、各セルCにて発電される。セル
Cでの発電を停止させて、発電停止状態にするには、原
燃料供給路14を通じての原燃料ガスを供給を停止し、
ガス生成部R、送風機11及び冷却水ポンプ26夫々を
停止して、各セルCへの酸素極側ガス、燃料極側ガス及
び冷却水の供給を停止する。
【0041】パージ運転を実行するには、上記の発電停
止状態において、燃焼ガス用開閉弁Vbを閉弁し、パー
ジガス用開閉弁Vpを開弁し、冷却水ポンプ26を作動
させ、スイッチ32をオン状態にする。そして、外部電
源装置31の調節により、セルCに所定の電気分解用の
電流を流し、並びに、流量調節弁Bの調節により、セル
Cに所定流量の電気分解用の水を供給する。尚、凝結器
20内の水が不足すると、純水タンク29から補給す
る。
止状態において、燃焼ガス用開閉弁Vbを閉弁し、パー
ジガス用開閉弁Vpを開弁し、冷却水ポンプ26を作動
させ、スイッチ32をオン状態にする。そして、外部電
源装置31の調節により、セルCに所定の電気分解用の
電流を流し、並びに、流量調節弁Bの調節により、セル
Cに所定流量の電気分解用の水を供給する。尚、凝結器
20内の水が不足すると、純水タンク29から補給す
る。
【0042】そして、上述のように、冷却水流路を通流
する水の一部が燃料極側セパレータ6を燃料極流路側に
通過することにより、高分子膜1に保持される水分が、
高分子膜1を流れる電流によって電気分解されて、燃料
極3側に水素ガスが発生し、酸素極2側に酸素ガスが発
生する。各セルCの燃料極3側に発生した水素ガスは電
解されなかった水と共に、燃料極側連通路Tfを通流し
て排出用の燃料極側ガス用接続部8fから排出され、気
液分離器23にて気液分離され、そこで分離された水素
ガスは、パージ用ガス供給路33及び原燃料供給路14
を通じて、ガス生成部Rにパージ用として供給される。
パージ用の水素ガスは、脱硫器15、改質器17、変成
器18、及び、CO除去器19を順次通流して、それら
がパージされるので、脱硫器15、改質器17、変成器
18及びCO除去器19夫々に備えられている触媒の失
活が防止されるとともに、活性化されるのである。
する水の一部が燃料極側セパレータ6を燃料極流路側に
通過することにより、高分子膜1に保持される水分が、
高分子膜1を流れる電流によって電気分解されて、燃料
極3側に水素ガスが発生し、酸素極2側に酸素ガスが発
生する。各セルCの燃料極3側に発生した水素ガスは電
解されなかった水と共に、燃料極側連通路Tfを通流し
て排出用の燃料極側ガス用接続部8fから排出され、気
液分離器23にて気液分離され、そこで分離された水素
ガスは、パージ用ガス供給路33及び原燃料供給路14
を通じて、ガス生成部Rにパージ用として供給される。
パージ用の水素ガスは、脱硫器15、改質器17、変成
器18、及び、CO除去器19を順次通流して、それら
がパージされるので、脱硫器15、改質器17、変成器
18及びCO除去器19夫々に備えられている触媒の失
活が防止されるとともに、活性化されるのである。
【0043】つまり、高分子膜1を湿らせるための水分
をセルCに供給する加湿用水分供給手段は、冷却水供給
路25及び冷却水ポンプ26にて構成してあり、その加
湿用水分供給手段にて、電気分解用の水分をセルCに供
給するように構成してある。
をセルCに供給する加湿用水分供給手段は、冷却水供給
路25及び冷却水ポンプ26にて構成してあり、その加
湿用水分供給手段にて、電気分解用の水分をセルCに供
給するように構成してある。
【0044】パージ運転は、発電停止状態において行う
が、例えば、発電を停止させた直後に行うと、触媒を活
性な状態に維持させた状態で停止させることができる。
又、起動直前に行うと、触媒の活性化を促進させること
ができることに加えて、下記のように、起動時間を短縮
することができる。即ち、セルCは電気分解による発熱
により温度が上昇している。ちなみに、図8は、電気分
解の継続時間とセル温度の室温からの上昇との関係を計
測した結果を示し、8分程度で、セル温度は運転温度に
近い70°C程度にまで上昇することが分かる。又、上
述のガス生成部Rのように、天然ガスを改質処理して水
素含有ガスを生成する構成では、生成ガス中には、微量
であるが一酸化炭素ガスが含有されている。従って、電
極触媒の被毒を防止するために、セル温度を適切な温度
(例えば、80°C程度)にまで上昇させてから、ガス
生成部Rからのガス供給を開始する必要がある。これに
対して、起動直前に行うと、ガス生成部R内にはパージ
用ガスである高純度の水素ガスが充満していて、ガス生
成部Rからのガス供給開始当初は、内部に充満している
高純度の水素ガスがセルCに供給されるので、従来より
も低い温度で発電を開始しても、電極触媒の被毒を防止
することができる。従って、セルCの温度が電気分解に
よる発熱により上昇していること、及び、ガス供給開始
当初は高純度の水素ガスを供給できることの相乗効果に
より、起動時間を大幅に短縮することができる。
が、例えば、発電を停止させた直後に行うと、触媒を活
性な状態に維持させた状態で停止させることができる。
又、起動直前に行うと、触媒の活性化を促進させること
ができることに加えて、下記のように、起動時間を短縮
することができる。即ち、セルCは電気分解による発熱
により温度が上昇している。ちなみに、図8は、電気分
解の継続時間とセル温度の室温からの上昇との関係を計
測した結果を示し、8分程度で、セル温度は運転温度に
近い70°C程度にまで上昇することが分かる。又、上
述のガス生成部Rのように、天然ガスを改質処理して水
素含有ガスを生成する構成では、生成ガス中には、微量
であるが一酸化炭素ガスが含有されている。従って、電
極触媒の被毒を防止するために、セル温度を適切な温度
(例えば、80°C程度)にまで上昇させてから、ガス
生成部Rからのガス供給を開始する必要がある。これに
対して、起動直前に行うと、ガス生成部R内にはパージ
用ガスである高純度の水素ガスが充満していて、ガス生
成部Rからのガス供給開始当初は、内部に充満している
高純度の水素ガスがセルCに供給されるので、従来より
も低い温度で発電を開始しても、電極触媒の被毒を防止
することができる。従って、セルCの温度が電気分解に
よる発熱により上昇していること、及び、ガス供給開始
当初は高純度の水素ガスを供給できることの相乗効果に
より、起動時間を大幅に短縮することができる。
【0045】又、10分間程度のパージ運転の実行で、
ガス生成部Rをパージするのに充分な量の水素ガスを生
成することができることが分かった。
ガス生成部Rをパージするのに充分な量の水素ガスを生
成することができることが分かった。
【0046】〔第2実施形態〕以下、図9に基づいて、
本発明の第2の実施の形態を説明する。第2実施形態に
おいては、上述の第1実施形態と同様に構成したセルス
タックNCを3台設け、それら3台のセルスタックNC
を負荷装置Lに対して並列接続してある。各セルスタッ
クNCに対して、負荷装置Lとの電気的な接続を断続す
るスイッチ34を設けてある。
本発明の第2の実施の形態を説明する。第2実施形態に
おいては、上述の第1実施形態と同様に構成したセルス
タックNCを3台設け、それら3台のセルスタックNC
を負荷装置Lに対して並列接続してある。各セルスタッ
クNCに対して、負荷装置Lとの電気的な接続を断続す
るスイッチ34を設けてある。
【0047】3台のセルスタックNCを燃料極側ガス供
給路13にてガス生成部Rに並列接続すると共に、セル
スタックNC夫々に対して、燃料極側ガス供給を断続す
る燃料極側ガス用開閉弁Vfを設けてある。又、3台の
セルスタックNCを酸素極側ガス供給路12にて送風機
11に並列接続すると共に、セルスタックNC夫々に対
して、酸素極側ガス供給を断続する酸素極側ガス用開閉
弁Vsを設けてある。更に、3台のセルスタックNCを
冷却水供給路25にて凝結器20に並列接続すると共
に、セルスタックNC夫々に対して、冷却水の供給量を
調節する流量調節弁Bを設けてある。冷却水ポンプ26
は、冷却水を3台のセルスタックNCに並行して供給で
きるように冷却水供給路25に設けてある。
給路13にてガス生成部Rに並列接続すると共に、セル
スタックNC夫々に対して、燃料極側ガス供給を断続す
る燃料極側ガス用開閉弁Vfを設けてある。又、3台の
セルスタックNCを酸素極側ガス供給路12にて送風機
11に並列接続すると共に、セルスタックNC夫々に対
して、酸素極側ガス供給を断続する酸素極側ガス用開閉
弁Vsを設けてある。更に、3台のセルスタックNCを
冷却水供給路25にて凝結器20に並列接続すると共
に、セルスタックNC夫々に対して、冷却水の供給量を
調節する流量調節弁Bを設けてある。冷却水ポンプ26
は、冷却水を3台のセルスタックNCに並行して供給で
きるように冷却水供給路25に設けてある。
【0048】3台のセルスタックNC夫々に接続した酸
素極側ガス排出路21を凝結器20の気相部に接続し、
3台のセルスタックNC夫々に接続した冷却水排出路2
2を凝結器20の気相部に接続し、並びに、3台のセル
スタックNC夫々に接続した燃料極側ガス排出路24を
発電用気液分離器23の気相部に接続すると共に、その
発電用気液分離器23の液相部を燃料極側ガス排出路2
4にて凝結器20の気相部に接続してある。第1実施形
態と同様に、発電用気液分離器23の気相部とガス生成
部Rの改質器17のバーナ17bとを燃焼用ガス路27
にて接続し、並びに、凝結器20の気相部とバーナ17
bとを燃焼用空気路28にて接続し、純水タンク29を
補給水路30にて凝結器20に接続してある。
素極側ガス排出路21を凝結器20の気相部に接続し、
3台のセルスタックNC夫々に接続した冷却水排出路2
2を凝結器20の気相部に接続し、並びに、3台のセル
スタックNC夫々に接続した燃料極側ガス排出路24を
発電用気液分離器23の気相部に接続すると共に、その
発電用気液分離器23の液相部を燃料極側ガス排出路2
4にて凝結器20の気相部に接続してある。第1実施形
態と同様に、発電用気液分離器23の気相部とガス生成
部Rの改質器17のバーナ17bとを燃焼用ガス路27
にて接続し、並びに、凝結器20の気相部とバーナ17
bとを燃焼用空気路28にて接続し、純水タンク29を
補給水路30にて凝結器20に接続してある。
【0049】つまり、セルスタックNC毎に、燃料極側
ガス、酸素極側ガス及び冷却水の供給を断続可能にし
て、セルスタックNC毎に発電状態と発電停止状態とに
切り換え自在に構成してある。又、各スイッチ34のオ
ンオフ操作により、発電状態のセルスタックNCの発電
電流を電気分解用として、発電停止状態のセルスタック
NCに供給する状態に切り換え自在に構成してある。
ガス、酸素極側ガス及び冷却水の供給を断続可能にし
て、セルスタックNC毎に発電状態と発電停止状態とに
切り換え自在に構成してある。又、各スイッチ34のオ
ンオフ操作により、発電状態のセルスタックNCの発電
電流を電気分解用として、発電停止状態のセルスタック
NCに供給する状態に切り換え自在に構成してある。
【0050】3台のセルスタックNC夫々に接続した燃
料極側ガス排出路24夫々に、三方弁Tを介してパージ
用ガス回収路35を接続し、それら3本のパージ用ガス
回収路35をパージ用気液分離器36の気相部に接続
し、そのパージ用気液分離器36の気相部をパージ用ガ
ス供給路33にて原燃料供給路14に接続し、並びに、
パージ用気液分離器36の液相部を水回収路37にて凝
結器20に接続してある。更に、パージ用ガス供給路3
3の途中には、通流ガスを貯蔵するパージ用ガス貯蔵部
38を設け、パージ用ガス供給路33において、パージ
用ガス貯蔵部38よりも下流側にパージガス用開閉弁V
pを設け、上流側に逆止弁39を設けてある。
料極側ガス排出路24夫々に、三方弁Tを介してパージ
用ガス回収路35を接続し、それら3本のパージ用ガス
回収路35をパージ用気液分離器36の気相部に接続
し、そのパージ用気液分離器36の気相部をパージ用ガ
ス供給路33にて原燃料供給路14に接続し、並びに、
パージ用気液分離器36の液相部を水回収路37にて凝
結器20に接続してある。更に、パージ用ガス供給路3
3の途中には、通流ガスを貯蔵するパージ用ガス貯蔵部
38を設け、パージ用ガス供給路33において、パージ
用ガス貯蔵部38よりも下流側にパージガス用開閉弁V
pを設け、上流側に逆止弁39を設けてある。
【0051】つまり、各セルCでの水の電気分解により
発生した水素ガスと電解されなかった水をパージ用気液
分離器36にて気液分離して、分離された水素ガスをパ
ージ用ガス貯蔵部38にて一時的に貯蔵しておいて、必
要時に、ガス生成部Rにパージ用として供給するように
構成してある。又、パージ用気液分離器36にて分離さ
れた水は、水回収路37を通じて凝結器20に供給して
回収するように構成してある。
発生した水素ガスと電解されなかった水をパージ用気液
分離器36にて気液分離して、分離された水素ガスをパ
ージ用ガス貯蔵部38にて一時的に貯蔵しておいて、必
要時に、ガス生成部Rにパージ用として供給するように
構成してある。又、パージ用気液分離器36にて分離さ
れた水は、水回収路37を通じて凝結器20に供給して
回収するように構成してある。
【0052】従って、パージ用ガス供給手段Pは、3台
のセルスタックNC夫々に接続した三方弁Tと、それら
3個の三方弁T夫々に接続したパージ用ガス回収路35
と、それら3本のパージ用ガス回収路35に接続したパ
ージ用気液分離器36と、そのパージ用気液分離器36
の気相部と原燃料供給路14とに接続したパージ用ガス
供給路33と、そのパージ用ガス供給路33に設けた逆
止弁39、パージ用ガス貯蔵部38及びパージガス用開
閉弁Vpとにより構成してある。
のセルスタックNC夫々に接続した三方弁Tと、それら
3個の三方弁T夫々に接続したパージ用ガス回収路35
と、それら3本のパージ用ガス回収路35に接続したパ
ージ用気液分離器36と、そのパージ用気液分離器36
の気相部と原燃料供給路14とに接続したパージ用ガス
供給路33と、そのパージ用ガス供給路33に設けた逆
止弁39、パージ用ガス貯蔵部38及びパージガス用開
閉弁Vpとにより構成してある。
【0053】次に、パージ運転を実行するための操作方
法について説明する。3台のセルスタックNCを発電状
態にして、3台のセルスタックNCの発電電力を負荷装
置Lに供給するときは、以下のように操作する。即ち、
ガス生成部R、送風機11及び冷却水ポンプ26夫々を
作動させ、3個の燃料極側ガス用開閉弁Vf及び3個の
酸素極側ガス用開閉弁Vsを開弁状態とし、3個の三方
弁Tを発電用気液分離器23側の流路に切り換え、3個
のスイッチ34をオン状態とする。従って、3台のセル
スタックNC夫々に、酸素極側ガス、燃料極側ガス及び
冷却水が供給されて、3台のセルスタックNCにて発電
され、3台のセルスタックNCの発電電力が負荷装置L
に供給される。
法について説明する。3台のセルスタックNCを発電状
態にして、3台のセルスタックNCの発電電力を負荷装
置Lに供給するときは、以下のように操作する。即ち、
ガス生成部R、送風機11及び冷却水ポンプ26夫々を
作動させ、3個の燃料極側ガス用開閉弁Vf及び3個の
酸素極側ガス用開閉弁Vsを開弁状態とし、3個の三方
弁Tを発電用気液分離器23側の流路に切り換え、3個
のスイッチ34をオン状態とする。従って、3台のセル
スタックNC夫々に、酸素極側ガス、燃料極側ガス及び
冷却水が供給されて、3台のセルスタックNCにて発電
され、3台のセルスタックNCの発電電力が負荷装置L
に供給される。
【0054】3台のセルスタックNC夫々の冷却水用接
続部8wから排出された冷却水、及び、3台のセルスタ
ックNC夫々の排出用の酸素極側ガス用接続部8sから
排出された酸素極側ガスは凝結器20の気相部に供給さ
れ、3台のセルスタックNC夫々の排出用の燃料極側ガ
ス用接続部8fから排出された燃料極側ガスと冷却水は
発電用気液分離器23で気液分離され、分離された冷却
水は凝結器20に供給され、並びに、凝結器20に貯留
されている冷却水が冷却水ポンプ26によって3台のセ
ルスタックNC夫々に供給される。又、発電用気液分離
器23で分離された燃料極側ガス、及び、凝結器20で
分離された空気がガス生成部Rの改質器17のバーナ1
7bに供給され、そこで、燃料極側ガスが燃焼する。
続部8wから排出された冷却水、及び、3台のセルスタ
ックNC夫々の排出用の酸素極側ガス用接続部8sから
排出された酸素極側ガスは凝結器20の気相部に供給さ
れ、3台のセルスタックNC夫々の排出用の燃料極側ガ
ス用接続部8fから排出された燃料極側ガスと冷却水は
発電用気液分離器23で気液分離され、分離された冷却
水は凝結器20に供給され、並びに、凝結器20に貯留
されている冷却水が冷却水ポンプ26によって3台のセ
ルスタックNC夫々に供給される。又、発電用気液分離
器23で分離された燃料極側ガス、及び、凝結器20で
分離された空気がガス生成部Rの改質器17のバーナ1
7bに供給され、そこで、燃料極側ガスが燃焼する。
【0055】電気負荷が小さくなって、3台のセルスタ
ックNCのうちの1台を発電停止状態にするときは、以
下のように操作する。即ち、発電停止状態にするセルス
タックNCに対応するスイッチ34をオフ状態にし、燃
料極側ガス用開閉弁Vf及び酸素極側ガス用開閉弁Vs
を閉弁状態にする。従って、セルスタックNCに対する
燃料極側ガス及び酸素極側ガスの供給が停止するので、
発電停止状態となる。
ックNCのうちの1台を発電停止状態にするときは、以
下のように操作する。即ち、発電停止状態にするセルス
タックNCに対応するスイッチ34をオフ状態にし、燃
料極側ガス用開閉弁Vf及び酸素極側ガス用開閉弁Vs
を閉弁状態にする。従って、セルスタックNCに対する
燃料極側ガス及び酸素極側ガスの供給が停止するので、
発電停止状態となる。
【0056】発電停止状態のセルスタックNCを用いて
水を電気分解するときは、以下のように操作する。即
ち、発電停止状態のセルスタックNCに対応する三方弁
Tを、パージ用気液分離器36側の流路に切り換え、パ
ージガス用開閉弁Vpを閉弁状態とし、スイッチ34を
オン状態とする。すると、発電停止状態のセルスタック
NCにおいては、継続して冷却水が供給され、並びに、
他の発電状態のセルスタックNCの発電電流が流れ、そ
の電流によって、高分子膜1に保持されている水分が電
気分解されて、燃料極3側に水素ガスが発生し、酸素極
2側に酸素ガスが発生する。各セルCの燃料極3側にて
発生した水素ガスと電解されなかった水は共に、燃料極
側連通路Tfを通流して排出用の燃料極側ガス用接続部
8fから排出され、三方弁T及びパージ用ガス回収路3
5を経てパージ用気液分離器36に供給されて、そこで
気液分離され、分離された水素ガスは、パージ用ガス供
給路33を通流してパージ用ガス貯蔵部38で貯蔵され
る。
水を電気分解するときは、以下のように操作する。即
ち、発電停止状態のセルスタックNCに対応する三方弁
Tを、パージ用気液分離器36側の流路に切り換え、パ
ージガス用開閉弁Vpを閉弁状態とし、スイッチ34を
オン状態とする。すると、発電停止状態のセルスタック
NCにおいては、継続して冷却水が供給され、並びに、
他の発電状態のセルスタックNCの発電電流が流れ、そ
の電流によって、高分子膜1に保持されている水分が電
気分解されて、燃料極3側に水素ガスが発生し、酸素極
2側に酸素ガスが発生する。各セルCの燃料極3側にて
発生した水素ガスと電解されなかった水は共に、燃料極
側連通路Tfを通流して排出用の燃料極側ガス用接続部
8fから排出され、三方弁T及びパージ用ガス回収路3
5を経てパージ用気液分離器36に供給されて、そこで
気液分離され、分離された水素ガスは、パージ用ガス供
給路33を通流してパージ用ガス貯蔵部38で貯蔵され
る。
【0057】電力需要がなくなって、3台のセルスタッ
クNC全てを発電停止状態にするには、以下のように操
作する。即ち、原燃料供給路14を通じての原燃料ガス
を供給を停止し、ガス生成部R、送風機11及び冷却水
ポンプ26夫々を停止して、3台のセルスタックNCへ
の酸素極側ガス、燃料極側ガス及び冷却水の供給を停止
する。
クNC全てを発電停止状態にするには、以下のように操
作する。即ち、原燃料供給路14を通じての原燃料ガス
を供給を停止し、ガス生成部R、送風機11及び冷却水
ポンプ26夫々を停止して、3台のセルスタックNCへ
の酸素極側ガス、燃料極側ガス及び冷却水の供給を停止
する。
【0058】そして、3台のセルスタックNCの全てが
発電停止状態になっている状態で、パージガス用開閉弁
Vpを開弁状態に切換えると、パージ用ガス貯蔵部38
内の水素ガスは、原燃料供給路14を通じてガス生成部
Rにパージ用として供給されて、ガス生成部Rがパージ
される。
発電停止状態になっている状態で、パージガス用開閉弁
Vpを開弁状態に切換えると、パージ用ガス貯蔵部38
内の水素ガスは、原燃料供給路14を通じてガス生成部
Rにパージ用として供給されて、ガス生成部Rがパージ
される。
【0059】〔別実施形態〕次に別実施形態を説明す
る。 (イ) 上記の各実施形態においては、セルCに対する
電気分解用の水の供給は、冷却水流路により行う場合に
ついて例示したが、燃料極側流路又は酸素極側流路によ
り行っても良い。 (ロ) 電気分解用としてセルに供給する水分として
は、上記の各実施形態で例示した水の他に、水蒸気でも
良い。 (ハ) 上記の各実施形態においては、パージ運転を実
行するに当たって、電気分解用として新たにセルCに水
分を供給する場合について例示した。これに代えて、パ
ージ運転を実行するに当たって、電気分解用として新た
にセルCに水分を供給せずに、発電の停止時にセルCに
残留している水分を用いても良い。
る。 (イ) 上記の各実施形態においては、セルCに対する
電気分解用の水の供給は、冷却水流路により行う場合に
ついて例示したが、燃料極側流路又は酸素極側流路によ
り行っても良い。 (ロ) 電気分解用としてセルに供給する水分として
は、上記の各実施形態で例示した水の他に、水蒸気でも
良い。 (ハ) 上記の各実施形態においては、パージ運転を実
行するに当たって、電気分解用として新たにセルCに水
分を供給する場合について例示した。これに代えて、パ
ージ運転を実行するに当たって、電気分解用として新た
にセルCに水分を供給せずに、発電の停止時にセルCに
残留している水分を用いても良い。
【0060】(ニ) 上記の各実施形態においては、電
気分解により発生した水素ガスにてガス生成部Rをパー
ジするに当たっては、水素ガスを原燃料供給路14から
供給して、脱硫器15、改質器17、変成器18及びC
O除去器19の全てをパージする場合について例示し
た。これに代えて、例えば、水素ガスを改質器17から
供給して、改質器17、変成器18及びCO除去器19
をパージするようにしても良い。
気分解により発生した水素ガスにてガス生成部Rをパー
ジするに当たっては、水素ガスを原燃料供給路14から
供給して、脱硫器15、改質器17、変成器18及びC
O除去器19の全てをパージする場合について例示し
た。これに代えて、例えば、水素ガスを改質器17から
供給して、改質器17、変成器18及びCO除去器19
をパージするようにしても良い。
【0061】(ホ) 上記の第1実施形態において、第
2実施形態のように、電気分解により発生した水素ガス
を一次貯蔵するパージ用ガス貯蔵部38を設けても良
い。 (ヘ) 上記の第2実施形態においては、セルスタック
NCの設置台数は、3台に限定されるものではない。
又、同時に電気分解用として作動させるセルスタックN
Cの台数は、1台に限定されるものではなく、設置して
いる複数のセルスタックNCのうちの一部であれば、複
数台でも良い。
2実施形態のように、電気分解により発生した水素ガス
を一次貯蔵するパージ用ガス貯蔵部38を設けても良
い。 (ヘ) 上記の第2実施形態においては、セルスタック
NCの設置台数は、3台に限定されるものではない。
又、同時に電気分解用として作動させるセルスタックN
Cの台数は、1台に限定されるものではなく、設置して
いる複数のセルスタックNCのうちの一部であれば、複
数台でも良い。
【0062】(ト) 上記の各実施形態において、指令
に基づいて、パージ運転を実行するための各部(ガス生
成部R、送風機11、冷却水ポンプ26、スイッチ類、
開閉弁類等)の作動制御を自動的に実行する制御装置を
設けて、操作性の向上を図っても良い。
に基づいて、パージ運転を実行するための各部(ガス生
成部R、送風機11、冷却水ポンプ26、スイッチ類、
開閉弁類等)の作動制御を自動的に実行する制御装置を
設けて、操作性の向上を図っても良い。
【0063】(チ) 上記の各実施形態においては、電
気分解用の電流を、高分子膜1を酸素極2側から燃料極
3側へ流す場合について例示したが、逆向きに流しても
良い。但し、この場合は、酸素極側ガス排出路21に気
液分離器を設ける必要がある。
気分解用の電流を、高分子膜1を酸素極2側から燃料極
3側へ流す場合について例示したが、逆向きに流しても
良い。但し、この場合は、酸素極側ガス排出路21に気
液分離器を設ける必要がある。
【0064】(リ) 本発明は、上記の実施形態におい
て例示した如き、高分子膜1を加湿するための水を直接
にセルCに供給するように構成した内部加湿方式の燃料
電池以外にも、種々の型式の燃料電池に適用することが
できる。例えば、以下に説明するように構成した内部加
湿方式の燃料電池にも適用することができる。即ち、燃
料極側セパレータ6は気密状に形成する。そして、高分
子膜1の一方の側に水の流路を、且つ、他方の側に燃料
極側ガスの流路を備えた燃料極側ガス加湿部と、高分子
膜1の一方の側に水の流路を、且つ、他方の側に酸素極
側ガスの流路を備えた酸素極側ガス加湿部とをセルスタ
ックNCの積層方向の端部に設ける。更に、燃料極側ガ
ス加湿部及び酸素極側ガス加湿部の各水流路の流入側夫
々を、排出用の冷却水側連通路Twの終端部に連通接続
し、燃料極側ガス加湿部における燃料極側流路の流出部
を、供給用の燃料極側連通路Tfの始端部に連通接続
し、並びに、酸素極側ガス加湿部における酸素極側流路
の流出部を、供給用の酸素極側連通路Tsの始端部に連
通接続する。そして、供給用の酸素極側ガス用接続部8
sを前記酸素極側ガス加湿部における酸素極側流路の流
入部に対して接続し、供給用の燃料極側ガス用接続部8
fを前記燃料極側ガス加湿部における燃料極側流路に対
して接続する。
て例示した如き、高分子膜1を加湿するための水を直接
にセルCに供給するように構成した内部加湿方式の燃料
電池以外にも、種々の型式の燃料電池に適用することが
できる。例えば、以下に説明するように構成した内部加
湿方式の燃料電池にも適用することができる。即ち、燃
料極側セパレータ6は気密状に形成する。そして、高分
子膜1の一方の側に水の流路を、且つ、他方の側に燃料
極側ガスの流路を備えた燃料極側ガス加湿部と、高分子
膜1の一方の側に水の流路を、且つ、他方の側に酸素極
側ガスの流路を備えた酸素極側ガス加湿部とをセルスタ
ックNCの積層方向の端部に設ける。更に、燃料極側ガ
ス加湿部及び酸素極側ガス加湿部の各水流路の流入側夫
々を、排出用の冷却水側連通路Twの終端部に連通接続
し、燃料極側ガス加湿部における燃料極側流路の流出部
を、供給用の燃料極側連通路Tfの始端部に連通接続
し、並びに、酸素極側ガス加湿部における酸素極側流路
の流出部を、供給用の酸素極側連通路Tsの始端部に連
通接続する。そして、供給用の酸素極側ガス用接続部8
sを前記酸素極側ガス加湿部における酸素極側流路の流
入部に対して接続し、供給用の燃料極側ガス用接続部8
fを前記燃料極側ガス加湿部における燃料極側流路に対
して接続する。
【0065】つまり、燃料極側ガス加湿部において、高
分子膜1を透過した水蒸気により、燃料極側ガスが加湿
され、そのように加湿された燃料極側ガスが、燃料極側
連通路Tfを通じて各セルCの燃料極側流路に供給され
て、各セルCの高分子膜1が加湿される。並びに、酸素
極側ガス加湿部において、高分子膜1を透過した水蒸気
により、酸素極側ガスが加湿され、そのように加湿され
た酸素極側ガスが、酸素極側連通路Tsを通じて各セル
Cの酸素極側流路に供給されて、各セルCの高分子膜1
が加湿される。
分子膜1を透過した水蒸気により、燃料極側ガスが加湿
され、そのように加湿された燃料極側ガスが、燃料極側
連通路Tfを通じて各セルCの燃料極側流路に供給され
て、各セルCの高分子膜1が加湿される。並びに、酸素
極側ガス加湿部において、高分子膜1を透過した水蒸気
により、酸素極側ガスが加湿され、そのように加湿され
た酸素極側ガスが、酸素極側連通路Tsを通じて各セル
Cの酸素極側流路に供給されて、各セルCの高分子膜1
が加湿される。
【0066】あるいは、セルスタックNCの外部で加湿
した燃料極側ガスや酸素極側ガスをセルスタックNCに
供給して、燃料極側ガスや酸素極側ガスに含まれる水分
により高分子膜1を加湿する外部加湿方式の燃料電池に
も適用することができる。但し、これらの場合は、セル
Cに対する電気分解用の水の供給は、燃料極側流路又は
酸素極側流路により行う必要がある。
した燃料極側ガスや酸素極側ガスをセルスタックNCに
供給して、燃料極側ガスや酸素極側ガスに含まれる水分
により高分子膜1を加湿する外部加湿方式の燃料電池に
も適用することができる。但し、これらの場合は、セル
Cに対する電気分解用の水の供給は、燃料極側流路又は
酸素極側流路により行う必要がある。
【0067】(ヌ) 燃料極側ガスとして用いる水素含
有ガスは、上記の実施形態において例示した天然ガス以
外に、アルコール等種々の炭化水素系の原料を改質処理
して生成することができる。
有ガスは、上記の実施形態において例示した天然ガス以
外に、アルコール等種々の炭化水素系の原料を改質処理
して生成することができる。
【図1】第1実施形態にかかる燃料電池発電装置の全体
構成を示すブロック図
構成を示すブロック図
【図2】セルの分解斜視図
【図3】セルスタックの要部の分解斜視図
【図4】セルスタックの要部の分解斜視図
【図5】セルスタックの要部の分解斜視図
【図6】セルスタックの全体概略構成を示す図
【図7】セルスタックの要部のセル積層方向での断面図
【図8】電気分解の継続時間とセル温度の上昇との関係
を示す図
を示す図
【図9】第2実施形態にかかる燃料電池発電装置の全体
構成を示すブロック図
構成を示すブロック図
1 高分子電解質層 25,26 加湿用水分供給手段 31 外部電源装置 C セル NC 発電部 P パージ用ガス供給手段 R ガス生成部 S 電流通流手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 越後 満秋 大阪府大阪市中央区平野町四丁目1番2号 大阪瓦斯株式会社内 Fターム(参考) 5H026 AA06 CC03 CC08 5H027 AA06 BA01 BA09 BA10 BA17 BA20 BC06 CC06 MM01 MM26
Claims (5)
- 【請求項1】 炭化水素を原料として水素含有ガスを生
成するガス生成部と、 そのガス生成部にて生成された水素含有ガスを用いて、
高分子電解質層を備えたセルにて発電する発電部が設け
られた燃料電池発電装置の運転方法であって、 前記セルの発電が停止された発電停止状態において、前
記セルに電流を流して、前記セルに供給されている水分
を電気分解し、発生した水素ガスを前記ガス生成部にパ
ージ用として供給するパージ運転を実行する燃料電池発
電装置の運転方法。 - 【請求項2】 炭化水素を原料として水素含有ガスを生
成するガス生成部と、 そのガス生成部にて生成された水素含有ガスを用いて、
高分子電解質層を備えたセルにて発電する発電部が設け
られた燃料電池発電装置であって、 前記セルの発電が停止された発電停止状態において、前
記セルに供給されている水分を電気分解するための電流
を前記セルに流す電流通流手段と、 前記セルにおいて電気分解により発生した水素ガスを、
前記ガス生成部にパージ用として供給するパージ用ガス
供給手段が設けられている燃料電池発電装置。 - 【請求項3】 前記電流通流手段が、外部電源装置にて
構成されている請求項2記載の燃料電池発電装置。 - 【請求項4】 前記発電部が複数設けられ、 それら複数の発電部が、その一部を前記発電停止状態と
して、その発電停止状態の発電部に対して、他の発電状
態の発電部にて発電された発電電流を電気分解のために
供給する状態に切り換え自在に構成されて、前記発電部
が前記電流通流手段に兼用されるように構成され、 前記パージ用ガス供給手段が、前記セルにおいて電気分
解により発生した水素ガスを一時的に貯蔵しておいて、
全ての発電部が前記発電停止状態になった状態で、前記
ガス生成部にパージ用として供給するように構成されて
いる請求項2記載の燃料電池発電装置。 - 【請求項5】 前記高分子電解質層を湿らせるための水
分を前記セルに供給する加湿用水分供給手段にて、電気
分解用の水分が前記セルに供給されるように構成されて
いる請求項2〜4のいずれか1項に記載の燃料電池発電
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11092069A JP2000285944A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 燃料電池発電装置の運転方法及び燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11092069A JP2000285944A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 燃料電池発電装置の運転方法及び燃料電池発電装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000285944A true JP2000285944A (ja) | 2000-10-13 |
Family
ID=14044186
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11092069A Pending JP2000285944A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 燃料電池発電装置の運転方法及び燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000285944A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003031254A (ja) * | 2001-07-16 | 2003-01-31 | Fuji Electric Co Ltd | 固体高分子電解質型燃料電池発電装置とその運転方法 |
JP2006147250A (ja) * | 2004-11-17 | 2006-06-08 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池発電システムとその停止保管方法、停止保管プログラム |
WO2007020819A1 (ja) * | 2005-08-16 | 2007-02-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池システム |
JP2007273300A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Daido Metal Co Ltd | 空気吸込み式燃料電池 |
JP2010118204A (ja) * | 2008-11-12 | 2010-05-27 | Toshiba Corp | 燃料電池発電システムおよびその運転方法 |
JP2014234322A (ja) * | 2013-05-31 | 2014-12-15 | 株式会社神戸製鋼所 | 水素製造装置の停止方法及び水素製造装置 |
-
1999
- 1999-03-31 JP JP11092069A patent/JP2000285944A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003031254A (ja) * | 2001-07-16 | 2003-01-31 | Fuji Electric Co Ltd | 固体高分子電解質型燃料電池発電装置とその運転方法 |
JP4665353B2 (ja) * | 2001-07-16 | 2011-04-06 | 富士電機ホールディングス株式会社 | 固体高分子電解質型燃料電池発電装置とその運転方法 |
JP2006147250A (ja) * | 2004-11-17 | 2006-06-08 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池発電システムとその停止保管方法、停止保管プログラム |
WO2007020819A1 (ja) * | 2005-08-16 | 2007-02-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池システム |
KR101012736B1 (ko) | 2005-08-16 | 2011-02-09 | 도요타 지도샤(주) | 연료전지시스템 |
US8187757B2 (en) | 2005-08-16 | 2012-05-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system including a gas-liquid separator and a circulation device |
JP2007273300A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Daido Metal Co Ltd | 空気吸込み式燃料電池 |
JP2010118204A (ja) * | 2008-11-12 | 2010-05-27 | Toshiba Corp | 燃料電池発電システムおよびその運転方法 |
JP2014234322A (ja) * | 2013-05-31 | 2014-12-15 | 株式会社神戸製鋼所 | 水素製造装置の停止方法及び水素製造装置 |
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