JP2760147B2 - りん酸型燃料電池排ガス系の洗浄方法および洗浄装置 - Google Patents
りん酸型燃料電池排ガス系の洗浄方法および洗浄装置Info
- Publication number
- JP2760147B2 JP2760147B2 JP2304438A JP30443890A JP2760147B2 JP 2760147 B2 JP2760147 B2 JP 2760147B2 JP 2304438 A JP2304438 A JP 2304438A JP 30443890 A JP30443890 A JP 30443890A JP 2760147 B2 JP2760147 B2 JP 2760147B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- phosphoric acid
- cleaning
- gas system
- stack
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、反応済のオフガス，オフ空気等の排ガス
に混じって排ガス系に排出されるりん酸ミストが、排ガ
ス系，殊に可とう絶縁継ぎ手の内壁に付着堆積し、燃料
電池の対地絶縁性能を低下させるのを防止するために行
う排ガス系の洗浄方法，および洗浄装置に関する。
に混じって排ガス系に排出されるりん酸ミストが、排ガ
ス系，殊に可とう絶縁継ぎ手の内壁に付着堆積し、燃料
電池の対地絶縁性能を低下させるのを防止するために行
う排ガス系の洗浄方法，および洗浄装置に関する。
第５図はりん酸型燃料電池の水平方向の概略断面図、
第６図は排ガス系の垂直断面図である。図において、１
は単電池51の積層体からなるスタックであり、単電池51
は電解質としてのりん酸を保持したマトリックス52を挟
んでその両側に燃料電極53,空気電極54が配され、さら
にその両側に互いに直交する方向に燃料ガス通路55,空
気通路56が形成されており、このように構成された単電
池複数層が要所に冷却板を介して積層され、所定の面圧
を加えられることにより、一体化したスタック１が形成
される。
第６図は排ガス系の垂直断面図である。図において、１
は単電池51の積層体からなるスタックであり、単電池51
は電解質としてのりん酸を保持したマトリックス52を挟
んでその両側に燃料電極53,空気電極54が配され、さら
にその両側に互いに直交する方向に燃料ガス通路55,空
気通路56が形成されており、このように構成された単電
池複数層が要所に冷却板を介して積層され、所定の面圧
を加えられることにより、一体化したスタック１が形成
される。
また、スタック１の四方の側壁には、絶縁シール材９
を介して一対の入口マニホールド3A,3Bと、5A,5B一対の
出口マニホールド５とが気密に取り付けられる。入口マ
ニホールドのうち3Aは絶縁シール材４で電気的に絶縁し
た状態で大地電位に保持された反応空気の供給配管2Aに
気密に連結され、3Bは同様に燃料ガスの供給配管2Fに連
結される。一方、一対の出口マニホールド５のうち5A
は、可とう絶縁継ぎ手６で電気的に絶縁されて、大地電
位に保持された排気管７に気密に連結され、5Bも同様に
排気管７に連結される。そして、出口マニホールド５
と、可とう絶縁継ぎ手６と、排気管７とからなる排ガス
系８が、燃料ガス系，反応空気系それぞれに形成され、
また、排気管７は図示しない次の工程系に連結される。
を介して一対の入口マニホールド3A,3Bと、5A,5B一対の
出口マニホールド５とが気密に取り付けられる。入口マ
ニホールドのうち3Aは絶縁シール材４で電気的に絶縁し
た状態で大地電位に保持された反応空気の供給配管2Aに
気密に連結され、3Bは同様に燃料ガスの供給配管2Fに連
結される。一方、一対の出口マニホールド５のうち5A
は、可とう絶縁継ぎ手６で電気的に絶縁されて、大地電
位に保持された排気管７に気密に連結され、5Bも同様に
排気管７に連結される。そして、出口マニホールド５
と、可とう絶縁継ぎ手６と、排気管７とからなる排ガス
系８が、燃料ガス系，反応空気系それぞれに形成され、
また、排気管７は図示しない次の工程系に連結される。
このように構成された燃料電池において、入口マニホ
ールド3A,3Bを介して供給した燃料ガスおよび反応空気
（以下併せて反応ガスとも呼ぶ）は、反応ガス通路55ま
たは56を通って排ガス系８に至る過程で、ガス透過性を
有する電極基材層中を拡散透過して電極53,54の触媒層
に供給され、電極触媒粒子との界面で燐酸との固，気，
液３相界面を形成して電気化学反応に基づく発電が170
℃から190℃程度の運転温度を保持して行われる。上記
電気化学反応は、全体として水素１分子と酸素二分の一
分子が反応して空気電極側に水を生成する反応であり、
生成した水は水蒸気となって反応済のオフ空気とともに
排ガス系８を介して次工程へと排出されるが、その際極
微量のりん酸が高温の水蒸気に溶け込み、排ガス系８で
冷却されて結露し、器壁に付着する。また、生成水の一
部は濃度差による拡散によってオフガス側にも水蒸気と
なって放出され、さらに極微量のりん酸が溶け込んだ水
蒸気が燃料側排ガス系の内壁面にも付着する。
ールド3A,3Bを介して供給した燃料ガスおよび反応空気
（以下併せて反応ガスとも呼ぶ）は、反応ガス通路55ま
たは56を通って排ガス系８に至る過程で、ガス透過性を
有する電極基材層中を拡散透過して電極53,54の触媒層
に供給され、電極触媒粒子との界面で燐酸との固，気，
液３相界面を形成して電気化学反応に基づく発電が170
℃から190℃程度の運転温度を保持して行われる。上記
電気化学反応は、全体として水素１分子と酸素二分の一
分子が反応して空気電極側に水を生成する反応であり、
生成した水は水蒸気となって反応済のオフ空気とともに
排ガス系８を介して次工程へと排出されるが、その際極
微量のりん酸が高温の水蒸気に溶け込み、排ガス系８で
冷却されて結露し、器壁に付着する。また、生成水の一
部は濃度差による拡散によってオフガス側にも水蒸気と
なって放出され、さらに極微量のりん酸が溶け込んだ水
蒸気が燃料側排ガス系の内壁面にも付着する。
一方、大容量の燃料電池では、単電池の積層数が多く
なるので、一つの入口マニホールドで反応ガスを全ての
単電池に均等に配分することが困難になる。そこで、入
口マニホールドおよび出口マニホールドをスタックの積
層方向に複数分割し、ガス配分を均等化する対策が採ら
れる。この場合、各マニホールドとスタックとの間の電
気的絶縁は、マニホールドの分割数に応じた耐電圧と
し、対地絶縁はマニホールドの出入口に配された可とう
絶縁継ぎ手６および絶縁シール材４によって保持するよ
う構成される。
なるので、一つの入口マニホールドで反応ガスを全ての
単電池に均等に配分することが困難になる。そこで、入
口マニホールドおよび出口マニホールドをスタックの積
層方向に複数分割し、ガス配分を均等化する対策が採ら
れる。この場合、各マニホールドとスタックとの間の電
気的絶縁は、マニホールドの分割数に応じた耐電圧と
し、対地絶縁はマニホールドの出入口に配された可とう
絶縁継ぎ手６および絶縁シール材４によって保持するよ
う構成される。
この場合、反応ガス供給側の絶縁シール材４が反応ガ
スで汚損されることはないが、排気系８は排気中に含ま
れる微量のりん酸を含む水蒸気が付着することによって
汚損され、対地絶縁性能の低下が予想されるので、沿面
距離の長い可とう絶縁継ぎ手６を用いてその表面汚損に
よる絶縁性能の低下を阻止するよう構成される。すなわ
ち、可とう絶縁継ぎ手６は、一対のフランジ6C,6Dと、
フランジ6Cに端部が結合し，他方端がフランジ6Dを内側
から覆うつば状となって排気管７のフランジとの間に気
密に挟み込まれた絶縁ボース6Aと、フランジ6Dにのみ結
合されて絶縁ホース6Aを覆い，フランジ6C側に絶縁距離
を保持した可とうシース6Bとで構成され、絶縁ホース6A
で気密性および対地絶縁性能を保持し、可とうシース6B
で絶縁ホースを機械的に保護するよう構成され、絶縁ホ
ースの長さが対地絶縁距離（汚損沿面絶縁距離）とな
る。
スで汚損されることはないが、排気系８は排気中に含ま
れる微量のりん酸を含む水蒸気が付着することによって
汚損され、対地絶縁性能の低下が予想されるので、沿面
距離の長い可とう絶縁継ぎ手６を用いてその表面汚損に
よる絶縁性能の低下を阻止するよう構成される。すなわ
ち、可とう絶縁継ぎ手６は、一対のフランジ6C,6Dと、
フランジ6Cに端部が結合し，他方端がフランジ6Dを内側
から覆うつば状となって排気管７のフランジとの間に気
密に挟み込まれた絶縁ボース6Aと、フランジ6Dにのみ結
合されて絶縁ホース6Aを覆い，フランジ6C側に絶縁距離
を保持した可とうシース6Bとで構成され、絶縁ホース6A
で気密性および対地絶縁性能を保持し、可とうシース6B
で絶縁ホースを機械的に保護するよう構成され、絶縁ホ
ースの長さが対地絶縁距離（汚損沿面絶縁距離）とな
る。
りん酸は極めて吸湿性が高いので、配ガス系８の内壁
に付着したりん酸ミストは吸湿して導電性を持つ。した
がって、運転時間の経過とともに付着するりん酸量が増
加すると、ことに絶縁ホース6Aの表面抵抗が大幅に低く
なり、接地された排気管７に漏れる電流が増し、そのジ
ュール熱によって絶縁ホースが劣化するため、ガス漏れ
を生じたり、さらには地絡事故にまで進展するという事
態が発生する。
に付着したりん酸ミストは吸湿して導電性を持つ。した
がって、運転時間の経過とともに付着するりん酸量が増
加すると、ことに絶縁ホース6Aの表面抵抗が大幅に低く
なり、接地された排気管７に漏れる電流が増し、そのジ
ュール熱によって絶縁ホースが劣化するため、ガス漏れ
を生じたり、さらには地絡事故にまで進展するという事
態が発生する。
このような事態を回避するために従来技術では、漏れ
電流の増加を漏電遮断器等の作動により検知すると、燃
料電池の運転を停止し、排ガス系を分解して洗浄する方
法が採られており、その分解，再組立に長時間を要する
ため、例えば数100kwの大型燃料電池の場合10ないし15
日におよぶ長期間の運転停止を余儀なくされるととも
に、作業中に各単電池が吸湿するのを防ぐために、高温
の乾燥した窒素を流し続けたり、さらには燃料電池を空
気調節室に収納して作業する等の対策が必要になり、経
済的不利益を招く欠点がある。
電流の増加を漏電遮断器等の作動により検知すると、燃
料電池の運転を停止し、排ガス系を分解して洗浄する方
法が採られており、その分解，再組立に長時間を要する
ため、例えば数100kwの大型燃料電池の場合10ないし15
日におよぶ長期間の運転停止を余儀なくされるととも
に、作業中に各単電池が吸湿するのを防ぐために、高温
の乾燥した窒素を流し続けたり、さらには燃料電池を空
気調節室に収納して作業する等の対策が必要になり、経
済的不利益を招く欠点がある。
この発明の目的は、大掛かりな分解を行うことなく、
簡単な操作で排ガス系を洗浄し対地絶縁性能を回復でき
る洗浄方法および洗浄装置を得ることにある。
簡単な操作で排ガス系を洗浄し対地絶縁性能を回復でき
る洗浄方法および洗浄装置を得ることにある。
上記課題を解決するために、この発明によれば、りん
酸を保持するマトリックスの両面に燃料電極および酸化
剤電極を密着して配した単電池の積層体からなるスタッ
クが、前記各単電池に反応ガスを供給する一対の入口マ
ニホールドと、反応済排ガスを排出する一対の出口マニ
ホールドとを備え、この出口マニホールドと排気管とが
可とう絶縁継ぎ手を介して連結されたものにおいて、前
記可とう絶縁継ぎ手を含む排ガス系の内壁面に付着した
りん酸ミストを洗浄する方法であって、前記スタックの
発電運転を停止し、前記出口マニホールドをスタック側
および排ガス系側の２室に画成した後、排ガス系側区画
室にスチームを噴射してその凝縮水に前記りん酸ミスト
を溶解し、しかる後凝縮水を排ガス系の外に排出するこ
ととする。また、凝縮水を排ガス系の外に排出した後、
排ガス系側区画室に乾燥気体を通流し、残留水分を排ガ
ス系の外に排出することとする。さらに、スチームによ
る洗浄作業の終了を、可とう絶縁継ぎ手の電気抵抗の上
昇を監視することにより判定することを含むこととし、
また採取した凝縮水の電気抵抗を逐次測定することによ
り判定することを含むこととする。
酸を保持するマトリックスの両面に燃料電極および酸化
剤電極を密着して配した単電池の積層体からなるスタッ
クが、前記各単電池に反応ガスを供給する一対の入口マ
ニホールドと、反応済排ガスを排出する一対の出口マニ
ホールドとを備え、この出口マニホールドと排気管とが
可とう絶縁継ぎ手を介して連結されたものにおいて、前
記可とう絶縁継ぎ手を含む排ガス系の内壁面に付着した
りん酸ミストを洗浄する方法であって、前記スタックの
発電運転を停止し、前記出口マニホールドをスタック側
および排ガス系側の２室に画成した後、排ガス系側区画
室にスチームを噴射してその凝縮水に前記りん酸ミスト
を溶解し、しかる後凝縮水を排ガス系の外に排出するこ
ととする。また、凝縮水を排ガス系の外に排出した後、
排ガス系側区画室に乾燥気体を通流し、残留水分を排ガ
ス系の外に排出することとする。さらに、スチームによ
る洗浄作業の終了を、可とう絶縁継ぎ手の電気抵抗の上
昇を監視することにより判定することを含むこととし、
また採取した凝縮水の電気抵抗を逐次測定することによ
り判定することを含むこととする。
一方、排気系の洗浄装置としては、りん酸を保持する
マトリックスの両面に燃料電極および酸化剤電極を密着
して配した単電池の積層体からなるスタックが、前記単
電池に反応ガスを供給する一対の入口マニホールドと、
反応済排ガスを排出する一対の出口マニホールドとを備
え、この出口マニホールドと排気管とが可とう絶縁継ぎ
手を介して連結されたものにおいて、前記出口マニホー
ルドの壁面のうち、前記スタックに接する壁面のいずれ
かに設けられた貫通孔を介して挿入されて、該マニホー
ルドを前記スタック側と前記排気管側とに気密に区画す
る箱状体を有し、前記箱状体は、スチームおよび乾燥気
体の供給口と凝縮水の排出口とを設けてなり、かつ、前
記排気管側の区画室に対向する面に複数の噴射孔が形成
されてなるものとし、かつ噴射孔が可とう絶縁継ぎ手の
入口に対向する部分に密に，他の部分に疎に分布して形
成されたものを含むこととする。
マトリックスの両面に燃料電極および酸化剤電極を密着
して配した単電池の積層体からなるスタックが、前記単
電池に反応ガスを供給する一対の入口マニホールドと、
反応済排ガスを排出する一対の出口マニホールドとを備
え、この出口マニホールドと排気管とが可とう絶縁継ぎ
手を介して連結されたものにおいて、前記出口マニホー
ルドの壁面のうち、前記スタックに接する壁面のいずれ
かに設けられた貫通孔を介して挿入されて、該マニホー
ルドを前記スタック側と前記排気管側とに気密に区画す
る箱状体を有し、前記箱状体は、スチームおよび乾燥気
体の供給口と凝縮水の排出口とを設けてなり、かつ、前
記排気管側の区画室に対向する面に複数の噴射孔が形成
されてなるものとし、かつ噴射孔が可とう絶縁継ぎ手の
入口に対向する部分に密に，他の部分に疎に分布して形
成されたものを含むこととする。
〔作用〕 この発明の構成において、運転を停止した燃料電池の
出口マニホールドをスタック側と可とう絶縁継ぎ手を含
む排ガス系側とに区画した後、排ガス系側区画室にスチ
ームを噴射し、器壁に付着したりん酸を凝縮水に溶解
し、この凝縮水を外部に放出するよう構成したことによ
り、スタックが大気に曝される時間が少なく防湿対策を
大幅に簡単化できるとともに、スチーム温度と雰囲気温
度との差を利用して排ガス系の内壁に水蒸気を結露さ
せ、付着したりん酸を凝縮水に溶解して余剰のスチーム
とともに外部に排出することにより、排気系を分解する
ことなく排ガス系を容易に洗浄することができる。
出口マニホールドをスタック側と可とう絶縁継ぎ手を含
む排ガス系側とに区画した後、排ガス系側区画室にスチ
ームを噴射し、器壁に付着したりん酸を凝縮水に溶解
し、この凝縮水を外部に放出するよう構成したことによ
り、スタックが大気に曝される時間が少なく防湿対策を
大幅に簡単化できるとともに、スチーム温度と雰囲気温
度との差を利用して排ガス系の内壁に水蒸気を結露さ
せ、付着したりん酸を凝縮水に溶解して余剰のスチーム
とともに外部に排出することにより、排気系を分解する
ことなく排ガス系を容易に洗浄することができる。
また、洗浄の終了は採取した凝縮液または可とう絶縁
継ぎ手の電気抵抗を監視することにより、その飽和傾向
から容易に判定できる。
継ぎ手の電気抵抗を監視することにより、その飽和傾向
から容易に判定できる。
さらに、洗浄作業の終了後、排ガス系側区画室に乾燥
した空気または窒素を供給し、出口マニホールドおよび
可とう絶縁継ぎ手出口に設けた排出弁から放出すれば、
残留水分を除去して運転可能な状態に復帰できる。
した空気または窒素を供給し、出口マニホールドおよび
可とう絶縁継ぎ手出口に設けた排出弁から放出すれば、
残留水分を除去して運転可能な状態に復帰できる。
一方、排ガス系の洗浄装置が、排ガス系側区画室に分
布して開口した噴射孔を有する箱状体を有し、これを気
密かつ脱着可能に出口マニホールドに収納し、出口マニ
ホールド内を２室に区画する構成としたことにより、出
口マニホールドの区画作業，スチーム洗浄作業，および
乾燥作業を排気系を分解することなく容易に実施でき
る。また、排出弁またはドレーン弁をマニホールド底部
および可とう絶縁継ぎ手の出口側にあらかじめ設置して
おげば、スチームおよび乾燥気体の通流状態を良好に保
持して作業を効率良く行うことができる。
布して開口した噴射孔を有する箱状体を有し、これを気
密かつ脱着可能に出口マニホールドに収納し、出口マニ
ホールド内を２室に区画する構成としたことにより、出
口マニホールドの区画作業，スチーム洗浄作業，および
乾燥作業を排気系を分解することなく容易に実施でき
る。また、排出弁またはドレーン弁をマニホールド底部
および可とう絶縁継ぎ手の出口側にあらかじめ設置して
おげば、スチームおよび乾燥気体の通流状態を良好に保
持して作業を効率良く行うことができる。
さらに、可とう絶縁継ぎ手に対向する部分に噴射口を
多く形成すれば、可とう絶縁継ぎ手に多量のスチームを
供給して洗浄効果を高められる。
多く形成すれば、可とう絶縁継ぎ手に多量のスチームを
供給して洗浄効果を高められる。
以下、この発明を実施例に基づいて説明する。
第１図はこの発明の実施例になるりん酸型燃料電池排
ガス系の洗浄装置を示す側断面図、第２図は噴射装置を
示す斜視図、第３図は収納部を示す斜視断面図であり、
従来の装置と同じ部分には同一参照符号を用いるととも
に、図に基づいて洗浄方法および洗浄装置を併せて説明
する。図において、オフガス，オフ空気それぞれの出口
マニホールド５には、第３図に示すように３方の内壁面
に渡ってコ字状に形成された凹溝23と、残る一方の壁に
凹溝の端をつなぐよう形成された貫通孔22とからなる収
納部21が設けられる。噴射装置11は貫通孔22を介して収
納部21に気密に挿入可能な偏平な箱状に形成され、燃料
電池の運転を停止した状態で噴射装置を収納部に挿入
し、フランジ13をパッキング14を介して出口マニホール
ドにねじ止めすることにより、出口マニホールド５はス
タック１側の区画室25Aと、排ガス系側の区画室25Bとに
区画される。なお、両区画室間の気密は、凹溝と噴射装
置の嵌め合いにより保持してよく、また凹溝内に設けた
Ｏリング溝24にＯリングを配するようにしてもよく、こ
れにより、洗浄作業をスタック１に何らの影響を及ぼさ
ずに実施することができる。
ガス系の洗浄装置を示す側断面図、第２図は噴射装置を
示す斜視図、第３図は収納部を示す斜視断面図であり、
従来の装置と同じ部分には同一参照符号を用いるととも
に、図に基づいて洗浄方法および洗浄装置を併せて説明
する。図において、オフガス，オフ空気それぞれの出口
マニホールド５には、第３図に示すように３方の内壁面
に渡ってコ字状に形成された凹溝23と、残る一方の壁に
凹溝の端をつなぐよう形成された貫通孔22とからなる収
納部21が設けられる。噴射装置11は貫通孔22を介して収
納部21に気密に挿入可能な偏平な箱状に形成され、燃料
電池の運転を停止した状態で噴射装置を収納部に挿入
し、フランジ13をパッキング14を介して出口マニホール
ドにねじ止めすることにより、出口マニホールド５はス
タック１側の区画室25Aと、排ガス系側の区画室25Bとに
区画される。なお、両区画室間の気密は、凹溝と噴射装
置の嵌め合いにより保持してよく、また凹溝内に設けた
Ｏリング溝24にＯリングを配するようにしてもよく、こ
れにより、洗浄作業をスタック１に何らの影響を及ぼさ
ずに実施することができる。
また、噴射装置11は排気系側の区画室25B側に分布し
て形成された噴射孔12を備え、スチーム弁15を介して10
0ないし150℃程度のスチームを供給することにより、区
画室25B内に噴射したスチームが器壁で結露し、りん酸
を凝縮水に溶解する洗浄作用が行われる。なお、噴射装
置および出口マニホールドの底部にはドレーン弁17,18
がもうけられ、凝縮した水が排出される。また、可とう
絶縁継ぎ手６に連結された排気管７にはらあかじめ止め
弁7Aと排出弁19とが設けられ、余剰のスチームおよびり
ん酸を溶解した凝縮水が排出される。
て形成された噴射孔12を備え、スチーム弁15を介して10
0ないし150℃程度のスチームを供給することにより、区
画室25B内に噴射したスチームが器壁で結露し、りん酸
を凝縮水に溶解する洗浄作用が行われる。なお、噴射装
置および出口マニホールドの底部にはドレーン弁17,18
がもうけられ、凝縮した水が排出される。また、可とう
絶縁継ぎ手６に連結された排気管７にはらあかじめ止め
弁7Aと排出弁19とが設けられ、余剰のスチームおよびり
ん酸を溶解した凝縮水が排出される。
さらに、噴射装置には給気弁16が設けられ、スチーム
弁15を閉じ，給気弁16を開いて区画室25Bに乾燥した空
気または窒素を送り、排出弁19,ドレーン弁17,18から外
部に放出すれば、洗浄作業で漏れた排ガス系の内部を乾
燥し、燃料電池を発電運転可能な状態に回復させること
ができる。
弁15を閉じ，給気弁16を開いて区画室25Bに乾燥した空
気または窒素を送り、排出弁19,ドレーン弁17,18から外
部に放出すれば、洗浄作業で漏れた排ガス系の内部を乾
燥し、燃料電池を発電運転可能な状態に回復させること
ができる。
さらにまた、スチームによる洗浄作業中排出される凝
縮水の電気抵抗、または可とう絶縁継ぎ手６の電気抵抗
を監視すれば、洗浄の進行に伴って溶解するりん酸量が
減り、抵抗値が上昇して飽和傾向を示すので、排ガス系
の洗浄の終了を容易に判定できる。
縮水の電気抵抗、または可とう絶縁継ぎ手６の電気抵抗
を監視すれば、洗浄の進行に伴って溶解するりん酸量が
減り、抵抗値が上昇して飽和傾向を示すので、排ガス系
の洗浄の終了を容易に判定できる。
第４図は実施例における噴射装置を取り除いた状態を
示す断面図であり、収納部21の貫通孔22を双板31で気密
に塞ぎ、ドレーン弁の取り付け孔を栓32,33で塞ぐこと
により、排ガス系８の機能を容易に復帰させ、スタック
１を容易に運転できる状態に回復できる。また、これと
逆の操作によって噴射装置11を収納部21にセットすれ
ば、出口マニホールドの区画工程，スチーム洗浄工程，
および乾燥工程からなる一連の工程を直ちに実施できる
状態にできるので、大掛かりな分解作業を必要とせず、
かつ、一連の工程をスタックの吸湿を懸念せずに実施で
きる。
示す断面図であり、収納部21の貫通孔22を双板31で気密
に塞ぎ、ドレーン弁の取り付け孔を栓32,33で塞ぐこと
により、排ガス系８の機能を容易に復帰させ、スタック
１を容易に運転できる状態に回復できる。また、これと
逆の操作によって噴射装置11を収納部21にセットすれ
ば、出口マニホールドの区画工程，スチーム洗浄工程，
および乾燥工程からなる一連の工程を直ちに実施できる
状態にできるので、大掛かりな分解作業を必要とせず、
かつ、一連の工程をスタックの吸湿を懸念せずに実施で
きる。
なお、大容量の燃料電池でマニホールドが複数に分割
されている場合、噴射装置複数台を用意してその着脱作
業と一連の工程とを交互に行えば、作業を一層効率化で
きる利点が得られる。また、この場合、出口マニホール
ドに設ける収納部は、その貫通孔の位置を上方，側方等
噴射装置の挿入が容易な位置に形成してよい。
されている場合、噴射装置複数台を用意してその着脱作
業と一連の工程とを交互に行えば、作業を一層効率化で
きる利点が得られる。また、この場合、出口マニホール
ドに設ける収納部は、その貫通孔の位置を上方，側方等
噴射装置の挿入が容易な位置に形成してよい。
この発明は前述のように、りん酸型燃料電池排ガス系
の洗浄方法を、燃料電池の運転を停止した後、出口マニ
ホールドを区画する工程と、排ガス系にスチームを噴射
して行う洗浄工程と、洗浄後排ガス系に乾燥気体を通流
して行う乾燥工程からなる一連の工程により実施するよ
う構成した。また、洗浄装置を一方の面側にのみスチー
ムおよび乾燥気体の噴射孔を有する箱状に形成した噴射
装置を有し、これを気密かつ着脱可能に収納して出口マ
ニホールド内をスタック側，排ガス系側二つの区画室に
区分する構成とした。その結果、出口マニホールドを区
画する工程が噴射装置を収納部にセットする簡単な操作
で済むので、排ガス系の分解，再組立が不要になり、従
来これに要した準備日数を十分の一程度に短縮できると
ともに、出口マニホールドや排気管を度々取り外すこと
による反応ガスのシール性能の低下を回避できる。ま
た、区画工程を設けたことにより洗浄工程および乾燥工
程をスタックに影響を及ぼさずに実施できるので、従来
スタックの防湿対策として必要とした乾燥窒素の通流期
間を大幅に短縮して使用窒素量を低減できるとともに、
燃料電池を空調室に搬入して作業する必要もなくなるの
で、運転停止日数が短く、補修経費の少ないりん酸型燃
料電池排ガス系の洗浄方法および装置を提供することが
できる。
の洗浄方法を、燃料電池の運転を停止した後、出口マニ
ホールドを区画する工程と、排ガス系にスチームを噴射
して行う洗浄工程と、洗浄後排ガス系に乾燥気体を通流
して行う乾燥工程からなる一連の工程により実施するよ
う構成した。また、洗浄装置を一方の面側にのみスチー
ムおよび乾燥気体の噴射孔を有する箱状に形成した噴射
装置を有し、これを気密かつ着脱可能に収納して出口マ
ニホールド内をスタック側，排ガス系側二つの区画室に
区分する構成とした。その結果、出口マニホールドを区
画する工程が噴射装置を収納部にセットする簡単な操作
で済むので、排ガス系の分解，再組立が不要になり、従
来これに要した準備日数を十分の一程度に短縮できると
ともに、出口マニホールドや排気管を度々取り外すこと
による反応ガスのシール性能の低下を回避できる。ま
た、区画工程を設けたことにより洗浄工程および乾燥工
程をスタックに影響を及ぼさずに実施できるので、従来
スタックの防湿対策として必要とした乾燥窒素の通流期
間を大幅に短縮して使用窒素量を低減できるとともに、
燃料電池を空調室に搬入して作業する必要もなくなるの
で、運転停止日数が短く、補修経費の少ないりん酸型燃
料電池排ガス系の洗浄方法および装置を提供することが
できる。
一方、洗浄工程はスチーム温度と雰囲気温度の差によ
り器壁に結露した凝縮水にりん酸を溶解し、ドレーン
弁，排出弁から余剰のスチームとともに外部に排出する
自動化した作業で効率よく実施でき、かつ洗浄の終了は
電気抵抗を監視することで容易に判定できる。また、乾
燥工程も乾燥気体を同じ噴射装置を介して通流する自動
化した工程として容易に実施できる。したがって、省力
化，省時間化した一連の工程により、りん酸ミストが可
とう絶縁継ぎ手の内面に付着することにより生じた対地
絶縁性能の低下を、発電運転可能な状態に回復できるり
ん酸型燃料電池排ガス系の洗浄方法および洗浄装置を提
供することができる。
り器壁に結露した凝縮水にりん酸を溶解し、ドレーン
弁，排出弁から余剰のスチームとともに外部に排出する
自動化した作業で効率よく実施でき、かつ洗浄の終了は
電気抵抗を監視することで容易に判定できる。また、乾
燥工程も乾燥気体を同じ噴射装置を介して通流する自動
化した工程として容易に実施できる。したがって、省力
化，省時間化した一連の工程により、りん酸ミストが可
とう絶縁継ぎ手の内面に付着することにより生じた対地
絶縁性能の低下を、発電運転可能な状態に回復できるり
ん酸型燃料電池排ガス系の洗浄方法および洗浄装置を提
供することができる。
さらに、発明の方法は、従来のような大掛かりな分解
を必要としないので、燃料電池の定期点検時に併せて実
施することが容易であり、これにより対地絶縁性能の低
下を防止できるとともに、腐食性が極めて強いりん酸が
付着することにより生ずる金属部分の劣化をも防止でき
るので、燃料電池の長寿命化に貢献できる利点が得られ
る。
を必要としないので、燃料電池の定期点検時に併せて実
施することが容易であり、これにより対地絶縁性能の低
下を防止できるとともに、腐食性が極めて強いりん酸が
付着することにより生ずる金属部分の劣化をも防止でき
るので、燃料電池の長寿命化に貢献できる利点が得られ
る。
第１図はこの発明の実施例になるりん酸型燃料電池排ガ
ス系の洗浄装置を示す要部の側断面図、第２図は実施例
における噴射装置部分の斜視図、第３図は実施例におけ
る収納部を示す斜視断面図、第４図は実施例装置の作業
終了後の状態を示す断面図、第５図はりん酸型燃料電池
の一般的構成を示す水平方向の断面図、第６図は従来の
排ガス系を示す側断面図である。 １……スタック、3A,3B……入口マニホールド、4,9……
絶縁シール材、5,5A,5B……出口マニホールド、６……
可とう絶縁継ぎ手、6A……絶縁ホース、７……排気管、
８……排ガス系、10A……オフ空気、10F……オフガス、
11……噴射装置、12……噴射孔、13……フランジ、15…
…スチーム弁、16……給気弁、17,18……ドレーン弁、1
9……排出弁、21……収納部、22……貫通孔、23……凹
溝、32,33……栓。
ス系の洗浄装置を示す要部の側断面図、第２図は実施例
における噴射装置部分の斜視図、第３図は実施例におけ
る収納部を示す斜視断面図、第４図は実施例装置の作業
終了後の状態を示す断面図、第５図はりん酸型燃料電池
の一般的構成を示す水平方向の断面図、第６図は従来の
排ガス系を示す側断面図である。 １……スタック、3A,3B……入口マニホールド、4,9……
絶縁シール材、5,5A,5B……出口マニホールド、６……
可とう絶縁継ぎ手、6A……絶縁ホース、７……排気管、
８……排ガス系、10A……オフ空気、10F……オフガス、
11……噴射装置、12……噴射孔、13……フランジ、15…
…スチーム弁、16……給気弁、17,18……ドレーン弁、1
9……排出弁、21……収納部、22……貫通孔、23……凹
溝、32,33……栓。
Claims (6)
- 【請求項１】りん酸を保持するマトリックスの両面に燃
料電極および酸化剤電極を密着して配した単電池の積層
体からなるスタックが、前記各単電池に反応ガスを供給
する一対の入口マニホールドと、反応排ガスを排出する
一対の出口マニホールドとを備え、この出口マニホール
ドと排気管とが可とう絶縁継ぎ手を介して連結されたも
のにおいて、前記可とう絶縁継ぎ手を含む排ガス系の内
壁面に付着したりん酸ミストを洗浄する方法であって、
前記スタックの発電運転を停止し、前記出口マニホール
ドをスタック側および排ガス系側の２室に画成した後、
排ガス系側区画室にスチームを噴射してその凝縮水に前
記りん酸ミストを溶解し、しかる後凝縮水を排ガス系の
外に排出することを特徴とするりん酸型燃料電池排ガス
系の洗浄方法。 - 【請求項２】凝縮水を排ガス系の外に排出した後、排ガ
ス系側区画室に乾燥気体を通流し、残留水分を排ガス系
の外に排出することを特徴とする請求項１記載のりん酸
型燃料電池排ガス系の洗浄方法。 - 【請求項３】スチームによる洗浄作業の終了を、可とう
絶縁継ぎ手の電気抵抗の上昇を監視することにより判定
することを特徴とする請求項１記載のりん酸型燃料電池
排ガス系の洗浄方法。 - 【請求項４】スチームによる洗浄作業の終了を、採取し
た凝縮水の電気抵抗を逐次測定することにより判定する
ことを特徴とする請求項１記載のりん酸型燃料電池排ガ
ス系の洗浄方法。 - 【請求項５】りん酸を保持するマトリックスの両面に燃
料電極および酸化剤電極を密着して配した単電池の積層
体からなるスタックが、前記単電池に反応ガスを供給す
る一対の入口マニホールドと、反応済排ガスを排出する
一対の出口マニホールドとを備え、この出口マニホール
ドと排気管とが可とう絶縁継ぎ手を介して連結されてな
る排ガス系を洗浄する装置において、 前記出口マニホールドの壁面のうち、前記スタックに接
する壁面のいずれかに設けられた貫通孔を介して挿入さ
れて、該マニホールドを前記スタック側と前記排気管側
とに気密に区画する箱状体を有し、 前記箱状体は、スチームおよび乾燥気体の供給口と凝縮
水の排出口とを設けてなり、かつ、前記排気管側の区画
室に対向する面に複数の噴射孔が形成されてなることを
特徴とするりん酸型燃料電池排ガス系の洗浄装置。 - 【請求項６】噴射孔が可とう絶縁継ぎ手の入口に対向す
る部分に密に、他の部分に疎に分布して形成されてなる
ことを特徴とする請求項５記載のりん酸型燃料電池排ガ
ス系の洗浄装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2304438A JP2760147B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | りん酸型燃料電池排ガス系の洗浄方法および洗浄装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2304438A JP2760147B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | りん酸型燃料電池排ガス系の洗浄方法および洗浄装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04179062A JPH04179062A (ja) | 1992-06-25 |
| JP2760147B2 true JP2760147B2 (ja) | 1998-05-28 |
Family
ID=17933011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2304438A Expired - Lifetime JP2760147B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | りん酸型燃料電池排ガス系の洗浄方法および洗浄装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2760147B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009151973A (ja) * | 2007-12-19 | 2009-07-09 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
| KR102097615B1 (ko) * | 2018-06-01 | 2020-04-06 | 주식회사 포스코 | 스팀 공급관의 수격 현상 방지 장치 |
-
1990
- 1990-11-09 JP JP2304438A patent/JP2760147B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04179062A (ja) | 1992-06-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7803499B2 (en) | Super-hydrophobic composite bipolar plate | |
| CN101542810B (zh) | 高分子电解质型燃料电池及高分子电解质型燃料电池中的单电池的电压测量方法 | |
| US11031612B2 (en) | Fuel cell system having integrated gas connections for connection to an external test gas supply | |
| US11489177B2 (en) | Humidifier and motor vehicle with a fuel cell device having a humidifier | |
| US20120094197A1 (en) | Humidifier for fuel cell and fuel cell system using the same as auxiliary humidifier | |
| US11434795B2 (en) | Silencer for fuel cell vehicles | |
| JP2004515889A (ja) | 燃料電池内の気密漏れの検出方法 | |
| CN103137989A (zh) | 燃料电池系统及其增湿设备 | |
| CN101399358A (zh) | 燃料电池系统和启动方法 | |
| JP2760147B2 (ja) | りん酸型燃料電池排ガス系の洗浄方法および洗浄装置 | |
| US20120123620A1 (en) | Purging device and method for improving cold-startability of fuel cell | |
| US7531100B2 (en) | Method of making a fuel cell component using an easily removed mask | |
| KR101955677B1 (ko) | 다채널 연료 전지 성능 평가 스테이션 | |
| US6874352B2 (en) | Method and apparatus for locating internal transfer leaks within fuel cell stacks | |
| CN114171759B (zh) | 一种燃料电池电堆的低温吹扫系统及其方法 | |
| JP6092028B2 (ja) | 燃料電池車両 | |
| Liu et al. | Non-active area water mitigation in PEM fuel cells via bipolar plate surface energy modification | |
| US7638217B2 (en) | Non-circulating coolant PEM fuel cell power plant assembly with low thermal mass | |
| KR20240071382A (ko) | 메인 장치 및 보조 장치를 포함하는 엔드 플레이트를 포함하는 연료 전지, 연료 전지 샤프트에 접근하기 위한 방법 | |
| KR101585454B1 (ko) | 연료전지 시험평가장치 | |
| JPH041655Y2 (ja) | ||
| JP2003083837A (ja) | 漏洩試験方法 | |
| JPS62271354A (ja) | 燃料電池 | |
| JP7725716B2 (ja) | 媒体合流装置および複数の燃料電池システム内の燃料含有量を検出する方法 | |
| US8771900B2 (en) | Super-hydrophobic composite bipolar plate including a porous surface layer |