JP2001511590A - 燃料電池スタックを充填する方法と装置 - Google Patents

燃料電池スタックを充填する方法と装置

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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

(57)【要約】 この発明は出力要請に応じて選択的に直列あるいは並列に充填される燃料電池のスタック（１）を充填する方法とその装置に関する。ことため、個々のあるいはグループ分けされた燃料電池（２）に遮断可能なガス弁（７）のある付加的なガス導入口（６）が付属している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 この発明は、互いに直列に接続された多数の燃料電池と、少なくとも一つのガ
ス導入口と一つのガス排出口を有し、燃料電池スタックを充填する方法と装置に
関する。
【０００２】 充分大きな電圧もしくは電流を得るため、多数の同じタイプの燃料電池を纏め
て一つの燃料電池スタックにすることが知られている。これ等の燃料電池は互い
に並列および／または直列に接続され、一つの共通の導入口とガス排出口を有す
る。これ等の燃料電池スタックに純粋な動作ガスを供給しないなら、陽極側でこ
の動作ガスの濃度がガス導入口からガス排出口に向けて低下する。これは、例え
ば水素を発生するため前置接続されたメタノール改質器を運転する場合である。
この陽極ガスは、この場合、ガス導入部では約 55 ％のＨ2, 22 ％のＮ2, 22 ％
のＣＯ2 および１％のＯ2 であるが、ガス排出口ではＨ2 の濃度が 10 ％まで低
下している。これに応じて他のガスの容量成分が大きくなる。効率の高い運転で
は、つまりできる限り多量の水素が燃料電池ないで変換されるなら、動作ガスは
直列に接続された二つまたはそれ以上の燃料電池スタップを経由して利用される
全ての燃料電池に導入されるので、理想的にはガス排出部での濃度が零になる。
この場合、燃料セルの効率は陽極のところの動作ガスの濃度と共に減少する。即
ち、ガス排出部の前の燃焼電池はガス導入部の直後の第一燃料電池よりも出力が
低い。
【０００３】 高出力で運転するため全ての電池とスタックに並列にガスを供給する。排ガス
中の水素成分は最初に説明した燃料電池セルの直列接続よりも多い。
【０００４】 自動車に燃料電池を使用する場合、先ず第一に加速過程あるいは高速度で走行
するため、できる限り大きな出力を使用することが望ましく、その場合のエネル
ギ変換の効率は第二級である。他方、フル運転でない場合には、例えば一定の速
度での運転、あるいは加速度過程の少ない市街運転では、一回のタンク充填での
到達距離を高めるため、あるいは運転コストを低下させるため、できる限り高い
エネルギ変換効率を達成することが望ましい。
【０００５】 それ故、この発明の技術問題は両方の要請を自由に満たす燃料電池スタックに
充填する方法およびその装置を提供することにある。
【０００６】 この技術問題の解決は請求項１および３の構成により与えられている。制御信
号により操作できる閉鎖可能なガス弁を備えたガス導入口を個々の燃料セルもし
くはグループに纏めた燃料セルに割り当て、効率の高い動作と出力の高い動作の
間を切り換えることができる。このため、燃料電池スタックは、主に高効率で運
転し、例えば加速過程の場合のような、高出力要請の時のみガス弁を開き、燃料
電池もしくは燃料電池のグループを並列運転する。この発明の更に有利な構成は
従属請求項に与えてある。
【０００７】 以下、好適実施例に基づきこの発明をより詳しく説明する。
【０００８】 燃料電池スタック１には 12 個の燃料電池２があり、これ等の燃料電池はそれ
ぞれ４個の燃料電池２毎の三つのグループ３に構成されている。これ等の燃料電
池２は互いに直列に接続されている。第一燃料電池２にはガス導入口４があり、
最後の燃料電池２にはガス排出口５がある。各グループ３には閉鎖可能なガス弁
７を有する他のガス導入口６とガス弁９を有するガス排出口８が付属している。
その場合、第一グループ３はガス導入口４を使用し、最後のグループ３はガス排
出口５を使用する。全てのガス弁８，９を共通の制御信号で制御すると有利であ
る。
【０００９】 高効率の運転を望むなら、ガス弁８，９が付属するガス導入口６とガス排出口
８を閉ざすようにガス弁８，９を操作する。燃料電池スタック１内で変換すべき
陽極ガスはガス導入口４に導かれ、順次全ての燃料電池２を通過する。次いで、
この陽極ガスはガス排出口５を経由して燃料電池スタックから出て往く。
【００１０】 高出力の運転を望むなら、ガス弁８，９を開き、それに合わせて陽極ガスを迂
回させる。その結果、グループ３はそれぞれ並列に陽極ガスで満たされる。充分
に新鮮な陽極ガスをガス導入口４，６を経由して燃料電池２に導入するため、燃
料電池スタックの圧力降下が充分大きいなら、ガス弁８，９の制御信号は主にエ
ンジン制御装置および／またはバッテリ管理により形成され、これにより要求さ
れる出力を容易に把握できる。陰極ガスが通常の周囲のガスであれば、陰極側は
切換により影響を受けていない。他の場合、例えば純粋な酸素で運転している場
合には、陰極に対して陽極に対応するガス流の切換が用意されている。燃料電池
スタック１の電子回路はどんな処置によっても手つかずのままである。
【００１１】 この発明の有利な応用分野は、特にメタノール改質器を備えた自動車に使用す
ることにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 燃料電池スタックの模式的な側面図を示す。
【符号の説明】
１ 燃料電池スタック ２ 燃料電池 ３ グループ ４ ガス導入口 ５ ガス排出口 ６ 他のガス導入口 ７ ガス弁 ８ ガス排出口 ９ ガス弁

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 互いに直列に接続された多数の燃料電池と、少なくとも一つ
    のガス導入口と一つのガス排出口を有する燃料電池スタックにおいて、 燃料電池（２）の各々あるいはグループに閉鎖可能なガス弁（７）を有するガス
    導入口（６）が付属し、このガス弁（７）を制御信号で操作できることを特徴と
    する燃料電池スタック。
  2. 【請求項２】 燃料電池（２）の各々あるいはグループに閉鎖可能なガス弁
    （９）を有するガス排出口（８）が付属し、このガス弁（９）を制御信号で操作
    できることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池スタック。
  3. 【請求項３】 互いに直列に接続された多数の燃料電池（２）を有する燃料
    電池スタック（１）をガス導入口とガス排出口（４，５）と、燃料電池（２）の
    各々またはグループに付属するガス弁（７）のある他のガス導入口（６）により
    充填する方法において、以下の処理過程、 ａ）要求される出力に応じて制御信号を発生させ、 ｂ）要求された出力がしきい値以上または以下になると、制御信号によりガス弁
    （７）を開くまたは閉ざす、 を有することを特徴とする方法。
  4. 【請求項４】 燃料電池（２）にはガス弁（９）を有する個々のまたはグル
    ープのガス排出口（８）が付属し、これ等のガス排出口が制御信号によりガス導
    入口（６）用のガス弁（７）に接続されることを特徴とする請求項３に記載の方
    法。
  5. 【請求項５】 個々の燃料電池（２）あるいはグループにガス弁（９）を有
    するガス排出口（８）が付属し、燃料電池スタック（１）に対する圧力降下を検
    出し、圧力降下に対するしきい値に応じて制御信号を発生し、この信号がしきい
    値以上の時、ガス弁（９）を開くことを特徴とする請求項３に記載の方法。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6103409A (en) * 1998-02-10 2000-08-15 General Motors Corporation Fuel cell flooding detection and correction
US6835481B2 (en) 2000-03-29 2004-12-28 Idatech, Llc Fuel cell system with load management
JP2002216813A (ja) * 2001-01-18 2002-08-02 Toyota Motor Corp 車載用燃料電池システム、燃料電池及び水素吸蔵合金タンク
JP4516229B2 (ja) 2001-03-06 2010-08-04 本田技研工業株式会社 固体高分子型セルアセンブリ
JP4405097B2 (ja) * 2001-03-06 2010-01-27 本田技研工業株式会社 燃料電池スタックおよびその運転方法
RU2191449C1 (ru) * 2001-07-09 2002-10-20 ЗАО Индепендент Пауэр Технолоджис Способ и устройство для удаления инертных примесей
US6821668B1 (en) * 2001-08-03 2004-11-23 Utc Fuel Cells, Llc Fuel purging of cascaded fuel cell stack
JP4612977B2 (ja) * 2001-09-14 2011-01-12 本田技研工業株式会社 燃料電池スタックおよびその反応ガス供給方法
US7479333B2 (en) 2004-12-13 2009-01-20 Hyteon, Inc. Fuel cell stack with multiple groups of cells and flow passes

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3496022A (en) * 1966-10-04 1970-02-17 Gen Electric Fuel cell units with thermally responsive reactant control
US4098960A (en) * 1976-12-27 1978-07-04 United Technologies Corporation Fuel cell fuel control system
FR2442517A1 (fr) 1978-11-24 1980-06-20 Inst Francais Du Petrole Methode et dispositif pour alimenter une pile a combustible en produits reactifs
DE3043692C2 (de) 1980-11-19 1985-07-11 Ingenieurkontor Luebeck Prof. Gabler Nachf. Gmbh, 2400 Luebeck Elektrische Gleichstromquelle
JPS6127071A (ja) * 1984-07-17 1986-02-06 Mitsubishi Electric Corp 燃料電池
JPH0665053B2 (ja) * 1985-04-22 1994-08-22 株式会社日立製作所 燃料電池システム
JPS63195968A (ja) * 1987-02-06 1988-08-15 Sanyo Electric Co Ltd 燃料電池の燃料ガス供給装置
JPS6430174A (en) * 1987-07-24 1989-02-01 Hitachi Ltd Fuel cell power generating system
JPH01298653A (ja) * 1988-05-27 1989-12-01 Toshiba Corp 燃料電池
JPH04274171A (ja) * 1991-03-01 1992-09-30 Aisin Aw Co Ltd 燃料電池
JPH04274174A (ja) * 1991-03-01 1992-09-30 Aisin Aw Co Ltd 燃料電池
DE4201795A1 (de) * 1992-01-23 1993-07-29 Siemens Ag Verfahren und anlage zur leistungssteigerung einer wasserstoff/luft-brennstoffzelle
DE4322765C1 (de) * 1993-07-08 1994-06-16 Daimler Benz Ag Verfahren und Vorrichtung zur dynamischen Leistungsregelung für ein Fahrzeug mit Brennstoffzelle
JP2837625B2 (ja) 1994-03-08 1998-12-16 株式会社日立製作所 燃料電池
JP3577781B2 (ja) * 1995-05-22 2004-10-13 富士電機ホールディングス株式会社 燃料電池発電装置の出力制御装置
DE19526774A1 (de) * 1995-07-21 1997-01-23 Siemens Ag Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenanlage und Brennstoffzellenanlage zum Durchführen des Verfahrens
JP2796521B2 (ja) * 1995-09-11 1998-09-10 溶融炭酸塩型燃料電池発電システム技術研究組合 燃料電池
DE19540824C2 (de) * 1995-11-02 2001-02-22 Xcellsis Gmbh Verfahren zur dynamischen Einstellung der Leistung für ein Fahrzeug mit Brennstoffzelle
NL1004513C2 (nl) * 1996-11-13 1998-05-29 Stichting Energie Serie geschakeld brandstofcelstelsel.
US6251534B1 (en) * 1999-09-23 2001-06-26 Plug Power Inc. Fuel cell cascade flow system

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EP1008201A1 (de) 2000-06-14
WO1999005739A1 (de) 1999-02-04
DE59802365D1 (de) 2002-01-17
EP1008201B1 (de) 2001-12-05

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