JP2735399B2 - 積層型燃料電池 - Google Patents
積層型燃料電池Info
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- JP2735399B2 JP2735399B2 JP3084951A JP8495191A JP2735399B2 JP 2735399 B2 JP2735399 B2 JP 2735399B2 JP 3084951 A JP3084951 A JP 3084951A JP 8495191 A JP8495191 A JP 8495191A JP 2735399 B2 JP2735399 B2 JP 2735399B2
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- Japan
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- gas
- fuel cell
- fuel
- battery
- oxidant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、積層型燃料電池に関
し、特に反応ガスの不足などにより電池に生じる劣化を
未然に防止する保護装置に関するものである。
し、特に反応ガスの不足などにより電池に生じる劣化を
未然に防止する保護装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は例えば特開昭６３−２６４８７５
号公報に示された従来の積層型燃料電池を示す模式図で
ある。図において、１は一対のガス拡散電極間に電解質
を保持した単電池が多数積層された電池本体、２および
３はこの電池本体１に酸化剤および燃料を給排する酸化
剤の給排系および燃料の給排系である。４は燃料の給排
系３の電池本体１の上・下流側及び酸化剤の給排系２の
電池本体１の下流側に接続され、一酸化炭素あるいは二
酸化炭素の少なくとも一方を検出するガス濃度検出装置
である。
号公報に示された従来の積層型燃料電池を示す模式図で
ある。図において、１は一対のガス拡散電極間に電解質
を保持した単電池が多数積層された電池本体、２および
３はこの電池本体１に酸化剤および燃料を給排する酸化
剤の給排系および燃料の給排系である。４は燃料の給排
系３の電池本体１の上・下流側及び酸化剤の給排系２の
電池本体１の下流側に接続され、一酸化炭素あるいは二
酸化炭素の少なくとも一方を検出するガス濃度検出装置
である。
【０００３】次に動作について説明する。電池本体１に
酸化剤および燃料の給排系２および３を通して酸化剤と
燃料が供給され、電気化学的な反応により発電する。電
池が劣化あるいはガスクロス、ガス欠乏等を起こすと、
リン酸型燃料電池では電極のカーボン質が酸化される現
象が生じる可能性があり、この結果として電池本体１の
下流側の排ガス中に一酸化炭素あるいは二酸化炭素を排
出する。ガス濃度検出装置４はこの電池にとって異常反
応の生成物である一酸化炭素あるいは二酸化炭素を検出
し、異常と判断した時、電池の運転を停止する。さら
に、燃料ガスには通常、一酸化炭素や二酸化炭素が含ま
れており、燃料の給排系３について電池本体１の上・下
流側にガス濃度検出装置４を接続する事により、電池の
異常反応による一酸化炭素や二酸化炭素と燃料中に含ま
れるそれらと分離評価される。
酸化剤および燃料の給排系２および３を通して酸化剤と
燃料が供給され、電気化学的な反応により発電する。電
池が劣化あるいはガスクロス、ガス欠乏等を起こすと、
リン酸型燃料電池では電極のカーボン質が酸化される現
象が生じる可能性があり、この結果として電池本体１の
下流側の排ガス中に一酸化炭素あるいは二酸化炭素を排
出する。ガス濃度検出装置４はこの電池にとって異常反
応の生成物である一酸化炭素あるいは二酸化炭素を検出
し、異常と判断した時、電池の運転を停止する。さら
に、燃料ガスには通常、一酸化炭素や二酸化炭素が含ま
れており、燃料の給排系３について電池本体１の上・下
流側にガス濃度検出装置４を接続する事により、電池の
異常反応による一酸化炭素や二酸化炭素と燃料中に含ま
れるそれらと分離評価される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の積層型燃料電池
では、以上のように給排系でガス濃度を検出しようとし
ているので、電池内の少数の単電池だけが異常により一
酸化炭素や二酸化炭素を発生した場合、排気系でのガス
の濃度変化は小さく、検出感度の悪いの場所で検出しよ
うとしているため、異常を検出したときには、既に電極
のカーボン質の酸化損傷が進行しているという問題点が
あった。
では、以上のように給排系でガス濃度を検出しようとし
ているので、電池内の少数の単電池だけが異常により一
酸化炭素や二酸化炭素を発生した場合、排気系でのガス
の濃度変化は小さく、検出感度の悪いの場所で検出しよ
うとしているため、異常を検出したときには、既に電極
のカーボン質の酸化損傷が進行しているという問題点が
あった。
【０００５】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、ガス欠乏などによる電極のカ
ーボン質の酸化損傷を簡便な装置で感度よく、迅速に検
出し、損傷の進行を防止できる積層型燃料電池を得る事
を目的とする。
るためになされたもので、ガス欠乏などによる電極のカ
ーボン質の酸化損傷を簡便な装置で感度よく、迅速に検
出し、損傷の進行を防止できる積層型燃料電池を得る事
を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる積層型
燃料電池は、複数の単電池に共通のガス給排ヘッダで反
応ガスの給排を行っている燃料電池の最下部あるいは下
方１／３部分のいずれかの単電池あるいは同部分の複数
の単電池において酸化剤側の排気系の電池出口直後の一
酸化炭素あるいは二酸化炭素のガス濃度を測定し、この
測定値が所定値以上になった場合に、燃料流量を増加あ
るいは燃料電池の運転を停止する制御を行うようにした
ものである。
燃料電池は、複数の単電池に共通のガス給排ヘッダで反
応ガスの給排を行っている燃料電池の最下部あるいは下
方１／３部分のいずれかの単電池あるいは同部分の複数
の単電池において酸化剤側の排気系の電池出口直後の一
酸化炭素あるいは二酸化炭素のガス濃度を測定し、この
測定値が所定値以上になった場合に、燃料流量を増加あ
るいは燃料電池の運転を停止する制御を行うようにした
ものである。
【０００７】
【作 用】この発明においては、燃料ガスが不足した場
合、燃料電池の最下部あるいは下方１／３部分のいずれ
かの単電池あるいは同部分の複数の単電池（以後、この
部分を単に下部と呼ぶ）では、他の部分よりいち早く電
極のカーボン質の酸化損傷を受け、燃料電池の酸化剤側
で一酸化炭素や二酸化炭素を発生する特徴を持つ。従っ
て下部の電池出口では、一酸化炭素や二酸化炭素の濃度
変化が速くかつ大きくなるので、感度よく検出できる。
合、燃料電池の最下部あるいは下方１／３部分のいずれ
かの単電池あるいは同部分の複数の単電池（以後、この
部分を単に下部と呼ぶ）では、他の部分よりいち早く電
極のカーボン質の酸化損傷を受け、燃料電池の酸化剤側
で一酸化炭素や二酸化炭素を発生する特徴を持つ。従っ
て下部の電池出口では、一酸化炭素や二酸化炭素の濃度
変化が速くかつ大きくなるので、感度よく検出できる。
【０００８】
実施例 １ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。図１
はこの発明の一実施例を示す模式図である。図１におい
て、１，２，４は従来装置と同様のものである。５は電
池本体１の一方の側部に設けられた酸化ガス供給ヘッ
ダ、６は電池本体１の他方の側部に設けられた酸化ガス
排気ヘッダ、７は各単電池の流路である。本実施例では
ガス濃度検出装置４は、酸化ガス排気ヘッダ６内の最下
部の電池出口直後のガス濃度を検出するように設置され
ている。また、燃料の給排系は省略されている。
はこの発明の一実施例を示す模式図である。図１におい
て、１，２，４は従来装置と同様のものである。５は電
池本体１の一方の側部に設けられた酸化ガス供給ヘッ
ダ、６は電池本体１の他方の側部に設けられた酸化ガス
排気ヘッダ、７は各単電池の流路である。本実施例では
ガス濃度検出装置４は、酸化ガス排気ヘッダ６内の最下
部の電池出口直後のガス濃度を検出するように設置され
ている。また、燃料の給排系は省略されている。
【０００９】次に動作について説明する。電池本体１に
図示しない燃料の給排系および酸化剤の給排系２を通し
て、燃料と酸化剤が供給され電気化学的な反応により発
電する。酸化ガスはまず酸化ガス供給ヘッダ５に流入し
各単電池の流路７に分配され、酸化ガス排気ヘッダ６に
集合され、酸化剤の給排系２へ排出される。何らかの異
常で燃料ガス量が減ってくると、後述の密度差によりま
ず電池本体１の下部で燃料ガス量が不足になり、電池本
体１の下部の酸化剤側の流路で一酸化炭素や二酸化炭素
が発生する。この時酸化ガス排気ヘッダ６の下部に設置
したガス濃度検出装置４はこの下部で起こった局所的な
ガス濃度変化を感度よく検出する事ができ、必要に応じ
燃料流量を増加したり、電池の運転を停止し、電池の酸
化損傷を防止できる。
図示しない燃料の給排系および酸化剤の給排系２を通し
て、燃料と酸化剤が供給され電気化学的な反応により発
電する。酸化ガスはまず酸化ガス供給ヘッダ５に流入し
各単電池の流路７に分配され、酸化ガス排気ヘッダ６に
集合され、酸化剤の給排系２へ排出される。何らかの異
常で燃料ガス量が減ってくると、後述の密度差によりま
ず電池本体１の下部で燃料ガス量が不足になり、電池本
体１の下部の酸化剤側の流路で一酸化炭素や二酸化炭素
が発生する。この時酸化ガス排気ヘッダ６の下部に設置
したガス濃度検出装置４はこの下部で起こった局所的な
ガス濃度変化を感度よく検出する事ができ、必要に応じ
燃料流量を増加したり、電池の運転を停止し、電池の酸
化損傷を防止できる。
【００１０】ここで、ガス濃度変化を感度よく検出でき
る理由について説明する。これは、図示しない燃料の給
排系において、電池出口側のガス密度が入口側のガス密
度よりも大きい事に起因する。燃料の給排系において、
入／出口のガス密度をρｉ／ρｏ，入／出口の圧力をＰ
ｉ／Ｐｏ，給排ヘッダの高さをｈとすると、 上部では △Ｐｕｐ ＝ （Ｐｉ−Ｐｏ） 下部では △Ｐｂｔ ＝ ｛Ｐｉ−Ｐｏ−（ρｏ−ρｉ）×ｈ｝ となる。ただし、ρｏ＞ρｉであり、△Ｐｕｐ＞△Ｐｂ
ｔとなる。従って、下部では燃料ガスが流れにくく、全
体的に燃料ガスが不足してくると、まず下部で燃料ガス
が欠乏し、電極のカーボン質の酸化損傷を発生する。こ
の結果として、下部の酸化剤側では他の部分より遠く一
酸化炭素や二酸化炭素を発生する。従って、ガス濃度変
化を感度よく検出できることになる。
る理由について説明する。これは、図示しない燃料の給
排系において、電池出口側のガス密度が入口側のガス密
度よりも大きい事に起因する。燃料の給排系において、
入／出口のガス密度をρｉ／ρｏ，入／出口の圧力をＰ
ｉ／Ｐｏ，給排ヘッダの高さをｈとすると、 上部では △Ｐｕｐ ＝ （Ｐｉ−Ｐｏ） 下部では △Ｐｂｔ ＝ ｛Ｐｉ−Ｐｏ−（ρｏ−ρｉ）×ｈ｝ となる。ただし、ρｏ＞ρｉであり、△Ｐｕｐ＞△Ｐｂ
ｔとなる。従って、下部では燃料ガスが流れにくく、全
体的に燃料ガスが不足してくると、まず下部で燃料ガス
が欠乏し、電極のカーボン質の酸化損傷を発生する。こ
の結果として、下部の酸化剤側では他の部分より遠く一
酸化炭素や二酸化炭素を発生する。従って、ガス濃度変
化を感度よく検出できることになる。
【００１１】また燃料ガスの欠乏の結果として、電池電
圧の低下現象が発生するが、この傾向を示す例が特開平
２−２２５１９５号に述べられている。
圧の低下現象が発生するが、この傾向を示す例が特開平
２−２２５１９５号に述べられている。
【００１２】実施例 ２ なお、上記実施例ではガス濃度検出装置４を酸化ガス排
気ヘッダ６の最下部の１カ所に設置した例を示したが、
酸化剤の給排系２の電池本体１より上流側のガス濃度も
同時に検出するようにした例を図２に示す。酸化剤の給
排系２の電池本体１より上流側のガス濃度と酸化ガス排
気ヘッダ６の下部のガス濃度とを比較する事により電池
内部での異常と酸化剤の供給系すなわち酸化剤の給排系
２の上流側での異常を判別でき、検出の信頼性を向上す
る事ができる。
気ヘッダ６の最下部の１カ所に設置した例を示したが、
酸化剤の給排系２の電池本体１より上流側のガス濃度も
同時に検出するようにした例を図２に示す。酸化剤の給
排系２の電池本体１より上流側のガス濃度と酸化ガス排
気ヘッダ６の下部のガス濃度とを比較する事により電池
内部での異常と酸化剤の供給系すなわち酸化剤の給排系
２の上流側での異常を判別でき、検出の信頼性を向上す
る事ができる。
【００１３】実施例 ３ また図３では、酸化剤の給排系２の電池本体１より下流
側のガス濃度も同時に検出するようにした例を示す。こ
の事により上述した密度差による局所的な異常に加えて
全体的な異常も合わせて監視でき、検出の信頼性を向上
する事ができる。
側のガス濃度も同時に検出するようにした例を示す。こ
の事により上述した密度差による局所的な異常に加えて
全体的な異常も合わせて監視でき、検出の信頼性を向上
する事ができる。
【００１４】実施例 ４ また図４には、酸化ガス排気ヘッダ６の下方から１／３
の複数の単電池の出口位置にガス濃度検出装置４を設置
した例を示す。この場合下方１／３のいずれかの単電池
で異常が起こっても比較的感度よく異常が検出できる。
の複数の単電池の出口位置にガス濃度検出装置４を設置
した例を示す。この場合下方１／３のいずれかの単電池
で異常が起こっても比較的感度よく異常が検出できる。
【００１５】実施例 ５ 実施例１から４はいずれかの組み合わせでも感度よく異
常を検出できる。
常を検出できる。
【００１６】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、複数
の単電池に共通のガスヘッダで反応ガスを供給する積層
型燃料電池において、ガス濃度検出装置を異常の起こき
やすい下部の単電池のガス排気ヘッダに設置したので非
常に感度よくガス濃度の変化を検出でき、電池の酸化損
傷を防止する事ができるという効果を奏する。
の単電池に共通のガスヘッダで反応ガスを供給する積層
型燃料電池において、ガス濃度検出装置を異常の起こき
やすい下部の単電池のガス排気ヘッダに設置したので非
常に感度よくガス濃度の変化を検出でき、電池の酸化損
傷を防止する事ができるという効果を奏する。
【図１】この発明の一実施例を示す模式図である。
【図２】この発明の他の実施例を示す模式図である。
【図３】この発明の他の実施例を示す模式図である。
【図４】この発明の他の実施例を示す模式図である。
【図５】従来の積層型燃料電池を示す模式図である。
１ 電池本体 ２ 酸化剤の給排系 ３ 燃料の給排系 ４ ガス濃度検出装置 ５ 酸化ガス供給ヘッダ ６ 酸化ガス排気ヘッダ
Claims (1)
- 【請求項１】 複数の単電池に共通のガス供給ヘッダお
よびガス排気ヘッダで酸化剤および燃料の給排を行う積
層型燃料電池において、該燃料電池の最下部あるいは下
方１／３部分のいずれかの単電池あるいは同部分の複数
の単電池の酸化剤側の排ガス中の一酸化炭素もしくは二
酸化炭素の少なくとも一方のガス濃度を検出するガス濃
度検出装置を設け、上記一酸化炭素もしくは二酸化炭素
のガス濃度が所定値以上になった場合に、燃料流量を増
加、あるいは上記燃料電池の運転を停止する制御を行う
ことを特徴とする積層型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3084951A JP2735399B2 (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | 積層型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3084951A JP2735399B2 (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | 積層型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04319263A JPH04319263A (ja) | 1992-11-10 |
| JP2735399B2 true JP2735399B2 (ja) | 1998-04-02 |
Family
ID=13844946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3084951A Expired - Lifetime JP2735399B2 (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | 積層型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2735399B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10039959A1 (de) * | 2000-08-16 | 2002-03-07 | Siemens Ag | Verfahren zur Regelung der Brennstoffkonzentration in der Anodenflüssigkeit einer Brennstoffzelle und zugehörige Vorrichtung |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63264875A (ja) * | 1987-04-22 | 1988-11-01 | Hitachi Ltd | リン酸型燃料電池の発電システム |
| JP2774496B2 (ja) * | 1987-05-25 | 1998-07-09 | 株式会社東芝 | 燃料電池電圧分布制御方法 |
-
1991
- 1991-04-17 JP JP3084951A patent/JP2735399B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04319263A (ja) | 1992-11-10 |
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