JP3349284B2 - 固体高分子燃料電池 - Google Patents
固体高分子燃料電池Info
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- 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
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- Fuel Cell (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は改質装置、等の外部装置
に発電に伴い発生した熱を供給可能とした固体高分子燃
料電池の運転方法及び燃料電池に関する。
に発電に伴い発生した熱を供給可能とした固体高分子燃
料電池の運転方法及び燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体高分子燃料電池は従来より宇宙船等
に用いられ、電解質として固体高分子膜を用い、燃料と
して水素、酸化剤として酸素を用いて作動させている。
近年様々な研究・開発がなされ、改質器等と組み合わせ
た発電システムが試験的に発電を行う状況となりつつあ
る。しかし、それら発電システムの中で燃料電池の温度
を検出し、系の圧力を調節するシステムを備え、温度に
より系の圧力を制御する制御方法を用いているものは未
だに見当らない。
に用いられ、電解質として固体高分子膜を用い、燃料と
して水素、酸化剤として酸素を用いて作動させている。
近年様々な研究・開発がなされ、改質器等と組み合わせ
た発電システムが試験的に発電を行う状況となりつつあ
る。しかし、それら発電システムの中で燃料電池の温度
を検出し、系の圧力を調節するシステムを備え、温度に
より系の圧力を制御する制御方法を用いているものは未
だに見当らない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】固体高分子燃料電池の
特徴は低温（常温）で作動することが可能であること
や、電解質が高分子膜であるため取り扱いが簡単である
ことなどである。このため、常温作動による急速起動の
可能な発電システムや急速停止・冷態放置可能な発電シ
ステムとして実用化が進められている。
特徴は低温（常温）で作動することが可能であること
や、電解質が高分子膜であるため取り扱いが簡単である
ことなどである。このため、常温作動による急速起動の
可能な発電システムや急速停止・冷態放置可能な発電シ
ステムとして実用化が進められている。
【０００４】一方、低温で作動させることにより、急速
起動することは可能となるが、電池反応により生じる熱
を利用することが作動温度が低温であるため、難しくな
るという欠点があった。特に改質装置と組み合わせた発
電システムにおいては、改質反応に必要とされる蒸気用
の熱を燃料電池から供給可能な場合の発電効率とそうで
ない場合の発電効率では大きな差があった。そのため、
低温で作動する固体高分子燃料電池においても、外部の
装置や改質装置に必要な熱を燃料電池から得ることが望
まれていた。
起動することは可能となるが、電池反応により生じる熱
を利用することが作動温度が低温であるため、難しくな
るという欠点があった。特に改質装置と組み合わせた発
電システムにおいては、改質反応に必要とされる蒸気用
の熱を燃料電池から供給可能な場合の発電効率とそうで
ない場合の発電効率では大きな差があった。そのため、
低温で作動する固体高分子燃料電池においても、外部の
装置や改質装置に必要な熱を燃料電池から得ることが望
まれていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するために、燃料電池として、固体高分子燃料電
池本体、本体に燃料を供給する改質装置、電池本体を冷
却する冷却系及び冷却系ポンプ、その熱を取出す熱水系
及び熱水系ポンプ、更に電池本体の温度検出部、燃料排
出系に設けられた燃料系圧力検出部及び圧力調節弁、酸
化剤排出系に設けられた酸化剤系圧力検出部及び圧力調
節弁を設け、これら各温度、圧力検出部からの信号を入
力し、燃料系と酸化剤系の各圧力調節弁、冷却系ポンプ
及び熱水系ポンプを制御する制御装置を設けた構成とす
る。又、燃料電池本体の温度、燃料排出系及び酸化剤排
出系の各圧力を定常運転時に所定の値に維持する構成も
提供する。更に、前述の燃料電池の構成として外部の熱
利用装置を設け、熱を供給する構成も提供する。
を解決するために、燃料電池として、固体高分子燃料電
池本体、本体に燃料を供給する改質装置、電池本体を冷
却する冷却系及び冷却系ポンプ、その熱を取出す熱水系
及び熱水系ポンプ、更に電池本体の温度検出部、燃料排
出系に設けられた燃料系圧力検出部及び圧力調節弁、酸
化剤排出系に設けられた酸化剤系圧力検出部及び圧力調
節弁を設け、これら各温度、圧力検出部からの信号を入
力し、燃料系と酸化剤系の各圧力調節弁、冷却系ポンプ
及び熱水系ポンプを制御する制御装置を設けた構成とす
る。又、燃料電池本体の温度、燃料排出系及び酸化剤排
出系の各圧力を定常運転時に所定の値に維持する構成も
提供する。更に、前述の燃料電池の構成として外部の熱
利用装置を設け、熱を供給する構成も提供する。
【０００６】即ち、本発明は、次の（１）〜（３）の手
段を提供する。
段を提供する。
【０００７】（１）燃料電池の発明として、燃料供給系
から供給される燃料と酸化剤供給系から供給される酸化
剤とを反応させて発電を行う固体高分子燃料電池本体
と、前記燃料供給系に燃料を供給する改質装置と、前記
燃料電池本体を冷却する冷却系及び冷却系ポンプと、同
冷却系より熱水を取出し、前記改質装置へ熱を供給する
熱水系及び熱水系ポンプと、前記燃料電池本体の温度を
検出する温度検出部と、前記燃料電池本体の燃料排出系
に設けられた燃料系圧力検出部および圧力調節弁と、前
記燃料電池本体の酸化剤排出系に設けられた酸化剤系圧
力検出部および圧力調節弁と、前記温度検出部、燃料系
圧力検出部及び酸化剤系圧力検出部からの各検出信号を
入力し、あらかじめ設定された前記燃料電池本体の温度
及び燃料排出系と酸化剤排出系の圧力値とに基づいて定
常運転時に前記設定温度及び設定圧力を維持するように
前記燃料系圧力調節弁、酸化剤系圧力調節弁、前記冷却
系ポンプ及び前記熱水系ポンプを制御する制御装置とを
備えたことを特徴とする固体高分子燃料電池を提供す
る。
から供給される燃料と酸化剤供給系から供給される酸化
剤とを反応させて発電を行う固体高分子燃料電池本体
と、前記燃料供給系に燃料を供給する改質装置と、前記
燃料電池本体を冷却する冷却系及び冷却系ポンプと、同
冷却系より熱水を取出し、前記改質装置へ熱を供給する
熱水系及び熱水系ポンプと、前記燃料電池本体の温度を
検出する温度検出部と、前記燃料電池本体の燃料排出系
に設けられた燃料系圧力検出部および圧力調節弁と、前
記燃料電池本体の酸化剤排出系に設けられた酸化剤系圧
力検出部および圧力調節弁と、前記温度検出部、燃料系
圧力検出部及び酸化剤系圧力検出部からの各検出信号を
入力し、あらかじめ設定された前記燃料電池本体の温度
及び燃料排出系と酸化剤排出系の圧力値とに基づいて定
常運転時に前記設定温度及び設定圧力を維持するように
前記燃料系圧力調節弁、酸化剤系圧力調節弁、前記冷却
系ポンプ及び前記熱水系ポンプを制御する制御装置とを
備えたことを特徴とする固体高分子燃料電池を提供す
る。
【０００８】又、（２）の発明では、（１）の発明にお
いて、燃料電池本体の温度を起動時から定常運転時まで
はその発電反応による熱で上昇させ、それ以降は所定の
温度を維持させると共に前記燃料電池の燃料排出系の圧
力と酸化剤排出系の圧力を前記温度変化に応じて上昇さ
せ、それ以降は所定の圧力に維持させることを特徴とす
る固体高分子燃料電池を提供する。更に、（３）前述の
（１）の発明において、前記熱水供給系には外部の熱利
用装置を設け、前記冷却系から得られる熱水を同外部の
熱利用装置に供給することを特徴とする固体高分子燃料
電池も提供する。
いて、燃料電池本体の温度を起動時から定常運転時まで
はその発電反応による熱で上昇させ、それ以降は所定の
温度を維持させると共に前記燃料電池の燃料排出系の圧
力と酸化剤排出系の圧力を前記温度変化に応じて上昇さ
せ、それ以降は所定の圧力に維持させることを特徴とす
る固体高分子燃料電池を提供する。更に、（３）前述の
（１）の発明において、前記熱水供給系には外部の熱利
用装置を設け、前記冷却系から得られる熱水を同外部の
熱利用装置に供給することを特徴とする固体高分子燃料
電池も提供する。
【０００９】
【作用】本発明はこのような手段により、その（１）の
発明においては、次のような作用となる。
発明においては、次のような作用となる。
【００１０】（１）の発明においては、燃料電池の発明
であり、燃料電池本体の温度が温度検出部で検出され、
燃料系圧力検出部、酸化剤系圧力検出部で検出された各
系の圧力値と共に制御装置に入力される。制御装置では
燃料電池本体内が定常運転時に維持される温度、燃料排
出系及び酸化剤排出系が保持しなければならない圧力値
が設定されている。制御装置は温度検出部、燃料系圧力
検出部及び酸化剤系圧力検出部で検出された温度及び各
圧力と設定された温度、圧力値とを比較し、定常運転に
必要な電池本体の温度、燃料排出系及び酸化剤排出系の
各圧力を維持するように冷却系ポンプと熱水系ポンプの
流量を制御すると共に両排出系の圧力調節弁を制御す
る。
であり、燃料電池本体の温度が温度検出部で検出され、
燃料系圧力検出部、酸化剤系圧力検出部で検出された各
系の圧力値と共に制御装置に入力される。制御装置では
燃料電池本体内が定常運転時に維持される温度、燃料排
出系及び酸化剤排出系が保持しなければならない圧力値
が設定されている。制御装置は温度検出部、燃料系圧力
検出部及び酸化剤系圧力検出部で検出された温度及び各
圧力と設定された温度、圧力値とを比較し、定常運転に
必要な電池本体の温度、燃料排出系及び酸化剤排出系の
各圧力を維持するように冷却系ポンプと熱水系ポンプの
流量を制御すると共に両排出系の圧力調節弁を制御す
る。
【００１１】これにより、固体高分子燃料電池の低温作
動による急速起動が可能であり、かつ、運転に伴って発
生する熱を利用することにより、１００℃以上での運転
を行い、その発生する熱を改質装置の運転に用いること
が可能となる。又、排出系の圧力制御により、系を加圧
しなければ、電解質である高分子膜に含まれる水分が蒸
発してしまい、１００℃以上での発電は不可能となる
が、これを防止するものである。
動による急速起動が可能であり、かつ、運転に伴って発
生する熱を利用することにより、１００℃以上での運転
を行い、その発生する熱を改質装置の運転に用いること
が可能となる。又、排出系の圧力制御により、系を加圧
しなければ、電解質である高分子膜に含まれる水分が蒸
発してしまい、１００℃以上での発電は不可能となる
が、これを防止するものである。
【００１２】（２）の発明では、上記（１）の発明にお
いて、まず、燃料電池の温度を起動時の常温からその発
電による反応熱で徐々に上昇させ、あらかじめ設定され
た温度まで上昇すると定常運転に入る。又、系の圧力
は、この温度の変化と共に上昇し、その温度の飽和蒸気
圧以上で、定常運転に入り、その所定の温度、圧力を維
持するように冷却系及び熱水系を制御してその温度を維
持せしめると共に各系の圧力も制御して所定の圧力に維
持せしめる。これにより、低温作動による急速起動が可
能となり、かつ、１００℃以上での運転を可能とし、こ
の発生した熱を改質装置に利用することを可能とするも
のである。更に、（３）の発明では（１）の発明の構成
の熱水系に外部の熱利用装置を設けて、この装置に熱を
供給するようにしたので、前述と同様の作用、効果を奏
すると共に、改質用への供給に加え、コ・ジェネレーシ
ョン、等に用いる際の熱の供給が従来の固体高分子燃料
電池より容易に行える。
いて、まず、燃料電池の温度を起動時の常温からその発
電による反応熱で徐々に上昇させ、あらかじめ設定され
た温度まで上昇すると定常運転に入る。又、系の圧力
は、この温度の変化と共に上昇し、その温度の飽和蒸気
圧以上で、定常運転に入り、その所定の温度、圧力を維
持するように冷却系及び熱水系を制御してその温度を維
持せしめると共に各系の圧力も制御して所定の圧力に維
持せしめる。これにより、低温作動による急速起動が可
能となり、かつ、１００℃以上での運転を可能とし、こ
の発生した熱を改質装置に利用することを可能とするも
のである。更に、（３）の発明では（１）の発明の構成
の熱水系に外部の熱利用装置を設けて、この装置に熱を
供給するようにしたので、前述と同様の作用、効果を奏
すると共に、改質用への供給に加え、コ・ジェネレーシ
ョン、等に用いる際の熱の供給が従来の固体高分子燃料
電池より容易に行える。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。図１は本発明の一実施例に係る固体高分
子燃料電池の制御装置の全体系統図である。図におい
て、１は固体高分子燃料電池、２は改質装置で燃料とし
てメタン６を入れ、燃料として水素を得るもので、改質
装置２に必要な水分をポンプ９で冷却水タンク１１から
の熱水１３から得るものである。３は燃料系で、改質装
置２から改質された水素の燃料を固体高分子燃料電池１
へ供給するもの、５は空気コンプレッサで空気系４より
空気を酸化剤として固体高分子燃料電池１へ供給してい
る。７は水で冷却水タンク１１に供給し、ここで熱を得
て、熱水系１３からポンプ９で改質装置２に供給され
る。８は水７のラインと熱水１３のライン間に設けられ
た水バイパス弁である。１２は冷却系で、ポンプ１０に
より冷却水タンク１１から固体高分子燃料電池１間に冷
却水を循環させている。
的に説明する。図１は本発明の一実施例に係る固体高分
子燃料電池の制御装置の全体系統図である。図におい
て、１は固体高分子燃料電池、２は改質装置で燃料とし
てメタン６を入れ、燃料として水素を得るもので、改質
装置２に必要な水分をポンプ９で冷却水タンク１１から
の熱水１３から得るものである。３は燃料系で、改質装
置２から改質された水素の燃料を固体高分子燃料電池１
へ供給するもの、５は空気コンプレッサで空気系４より
空気を酸化剤として固体高分子燃料電池１へ供給してい
る。７は水で冷却水タンク１１に供給し、ここで熱を得
て、熱水系１３からポンプ９で改質装置２に供給され
る。８は水７のラインと熱水１３のライン間に設けられ
た水バイパス弁である。１２は冷却系で、ポンプ１０に
より冷却水タンク１１から固体高分子燃料電池１間に冷
却水を循環させている。
【００１４】燃料系３からの水素は燃料電池１内で反応
した後、排気口３０より排出され、又、空気系４は燃料
電池１で反応後、排気口３１より外部へ排出される。こ
のような構成で固体高分子燃料電池１は水素を燃料と
し、空気を酸化剤とし、電解質としては固体高分子膜を
用いて発電を行うものである。
した後、排気口３０より排出され、又、空気系４は燃料
電池１で反応後、排気口３１より外部へ排出される。こ
のような構成で固体高分子燃料電池１は水素を燃料と
し、空気を酸化剤とし、電解質としては固体高分子膜を
用いて発電を行うものである。
【００１５】２０は制御装置であり、２１は固体高分子
燃料電池１本体の温度を検出する温度検出器、２２は燃
料排出系の燃料反応後の系の圧力を検出する圧力検出
器、２４はその系の圧力調節弁、２３は空気排出器の圧
力検出器、２５はその系の圧力調節弁である。これら検
出器２１，２２，２３及び圧力調節弁２４，２５はすべ
て制御装置２０へ接続されている。又、制御装置２０は
これら検出器２１，２２，２３の信号を入力し、ポンプ
９，１０のモータを制御し、それらの流量も調整する構
成となっている。
燃料電池１本体の温度を検出する温度検出器、２２は燃
料排出系の燃料反応後の系の圧力を検出する圧力検出
器、２４はその系の圧力調節弁、２３は空気排出器の圧
力検出器、２５はその系の圧力調節弁である。これら検
出器２１，２２，２３及び圧力調節弁２４，２５はすべ
て制御装置２０へ接続されている。又、制御装置２０は
これら検出器２１，２２，２３の信号を入力し、ポンプ
９，１０のモータを制御し、それらの流量も調整する構
成となっている。
【００１６】このような構成において、燃料電池１の本
体には、温度検出器２１が取り付けられており、温度の
状況が制御装置２０に送られている。燃料系３、空気４
とも圧力検出器２２，２３が設けられ、それらの検出し
た圧力信号は制御装置２０に送られ、圧力調節弁２４，
２５には制御装置２０からの指令が送られ、弁を調節し
て各系の圧力を調節できる機構となっている。又、制御
装置２０は燃料系３と空気系４との間の差圧管理も行
う。
体には、温度検出器２１が取り付けられており、温度の
状況が制御装置２０に送られている。燃料系３、空気４
とも圧力検出器２２，２３が設けられ、それらの検出し
た圧力信号は制御装置２０に送られ、圧力調節弁２４，
２５には制御装置２０からの指令が送られ、弁を調節し
て各系の圧力を調節できる機構となっている。又、制御
装置２０は燃料系３と空気系４との間の差圧管理も行
う。
【００１７】燃料電池１で発電とともに発生する反応熱
はポンプ１０により冷却系１２を循環する水により電池
外へ持ち出される。持ち出された熱水を熱水系１３とポ
ンプ９で改質装置２へ供給する系統も設置されている。
この冷却系１２のポンプ１０、熱水系１３のポンプ９は
共に制御装置２０からの信号により流量が制御されて、
燃料電池本体１の温度を制御するものである。
はポンプ１０により冷却系１２を循環する水により電池
外へ持ち出される。持ち出された熱水を熱水系１３とポ
ンプ９で改質装置２へ供給する系統も設置されている。
この冷却系１２のポンプ１０、熱水系１３のポンプ９は
共に制御装置２０からの信号により流量が制御されて、
燃料電池本体１の温度を制御するものである。
【００１８】図２は上記の実施例の系統を稼動させたと
きの諸条件（温度、圧力）が時間とともにどのように変
わるのかを示したものである。（ａ）は電池内温度と時
間、（ｂ）は系圧力と時間の関係を示した特性図であ
る。この図に基づいて本実施例の作用を説明する。ま
ず、時刻ｔ1 の起動によって改質装置２の立ち上げが始
まり、改質装置２から燃料系３へ水素が放出されると、
燃料電池１による発電が時刻ｔ2 で開始される。このと
き燃料電池１の温度は（ａ）に示すように１００℃以下
であり、運転時間の経過とともに電池反応による発熱に
より、燃料電池１の本体の温度は上昇し、時刻ｔ3 にお
いて１００℃以上である定常運転温度Ｔに到達する。こ
の温度の制御は温度検出器２１の検出値に基づいて制御
装置２０が温度Ｔを維持するように熱水系１３のポンプ
９、冷却系１２のポンプ１０の流量を制御して行われ
る。
きの諸条件（温度、圧力）が時間とともにどのように変
わるのかを示したものである。（ａ）は電池内温度と時
間、（ｂ）は系圧力と時間の関係を示した特性図であ
る。この図に基づいて本実施例の作用を説明する。ま
ず、時刻ｔ1 の起動によって改質装置２の立ち上げが始
まり、改質装置２から燃料系３へ水素が放出されると、
燃料電池１による発電が時刻ｔ2 で開始される。このと
き燃料電池１の温度は（ａ）に示すように１００℃以下
であり、運転時間の経過とともに電池反応による発熱に
より、燃料電池１の本体の温度は上昇し、時刻ｔ3 にお
いて１００℃以上である定常運転温度Ｔに到達する。こ
の温度の制御は温度検出器２１の検出値に基づいて制御
装置２０が温度Ｔを維持するように熱水系１３のポンプ
９、冷却系１２のポンプ１０の流量を制御して行われ
る。
【００１９】（ｂ）に示すように、系の圧力も温度と同
様に時刻ｔ1 からｔ2 を経過し、発電が開始されると徐
々に上昇し、時刻ｔ3 以降、この間空気系４、燃料系３
は燃料電池１本体温度の飽和蒸気圧以上の圧力に制御さ
れている。この圧力の制御は圧力検出器２２，２３の検
出値に基づいて制御装置２０が各系の圧力調節弁２４，
２５を制御して行われる。
様に時刻ｔ1 からｔ2 を経過し、発電が開始されると徐
々に上昇し、時刻ｔ3 以降、この間空気系４、燃料系３
は燃料電池１本体温度の飽和蒸気圧以上の圧力に制御さ
れている。この圧力の制御は圧力検出器２２，２３の検
出値に基づいて制御装置２０が各系の圧力調節弁２４，
２５を制御して行われる。
【００２０】時刻ｔ3 での定常運転温度到達後、時刻ｔ
4 において改質装置２へ熱水の供給を開始し、システム
効率の向上をはかっている。
4 において改質装置２へ熱水の供給を開始し、システム
効率の向上をはかっている。
【００２１】以上、説明の状態を次の〔表１〕にまとめ
て示す。
て示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】このように温度と圧力を制御することによ
り、燃料電池１の低温作動による急速起動が可能であ
り、かつ、運転に伴って発生する熱により１００℃での
運転を行い、その発生する熱を改質装置２の運転い用い
ることが可能となる。又、排出系の圧力制御により系を
加圧しなければ、電解質である高分子膜に含まれる水分
が蒸発してしまい、１００℃以上での発電は不可能であ
る。そのために、本実施例のように１００℃以上で作動
させることが可能となり、改質装置２用の蒸気や、コ・
ジェネレーションに用いる際の熱の供給が従来の固体高
分子燃料電池より容易に行える。
り、燃料電池１の低温作動による急速起動が可能であ
り、かつ、運転に伴って発生する熱により１００℃での
運転を行い、その発生する熱を改質装置２の運転い用い
ることが可能となる。又、排出系の圧力制御により系を
加圧しなければ、電解質である高分子膜に含まれる水分
が蒸発してしまい、１００℃以上での発電は不可能であ
る。そのために、本実施例のように１００℃以上で作動
させることが可能となり、改質装置２用の蒸気や、コ・
ジェネレーションに用いる際の熱の供給が従来の固体高
分子燃料電池より容易に行える。
【００２４】
【発明の効果】以上、具体的に説明したように、本発明
においては、燃料電池として、固体高分子燃料電池本
体、本体に燃料を供給する改質装置、電池本体を冷却す
る冷却系及び冷却系ポンプ、その熱を取出す熱水系及び
熱水系ポンプ、更に電池本体の温度検出部、燃料排出系
に設けられた燃料系圧力検出部及び圧力調節弁、酸化剤
排出系に設けられた酸化剤系圧力検出部及び圧力調節弁
を設け、これら各温度、圧力検出部からの信号を入力
し、燃料系と酸化剤系の各圧力調節弁、冷却系ポンプ及
び熱水系ポンプを制御する制御装置を設けた構成とす
る。又、燃料電池本体の温度、燃料排出系及び酸化剤排
出系の各圧力を定常運転時に所定の値に維持する構成を
提供する。更に、前述の燃料電池の構成として外部の熱
利用装置を設け、熱を供給する構成としたので次のよう
な効果を奏するものである。 （１）起動時は電池本体温度が低い状態のまま発電がで
き、定常運転時は電解質膜が乾燥することなく、１００
℃以上の温度を維持して発電ができるようになる。 （２）そのため改質装置に１００℃以上の熱水が供給で
き、蒸気用の熱源として活用され、又、他の熱源、例え
ば、コ・ジェネレーションの熱源としても利用可能とな
り、システム全体としての発熱効率が向上する。
においては、燃料電池として、固体高分子燃料電池本
体、本体に燃料を供給する改質装置、電池本体を冷却す
る冷却系及び冷却系ポンプ、その熱を取出す熱水系及び
熱水系ポンプ、更に電池本体の温度検出部、燃料排出系
に設けられた燃料系圧力検出部及び圧力調節弁、酸化剤
排出系に設けられた酸化剤系圧力検出部及び圧力調節弁
を設け、これら各温度、圧力検出部からの信号を入力
し、燃料系と酸化剤系の各圧力調節弁、冷却系ポンプ及
び熱水系ポンプを制御する制御装置を設けた構成とす
る。又、燃料電池本体の温度、燃料排出系及び酸化剤排
出系の各圧力を定常運転時に所定の値に維持する構成を
提供する。更に、前述の燃料電池の構成として外部の熱
利用装置を設け、熱を供給する構成としたので次のよう
な効果を奏するものである。 （１）起動時は電池本体温度が低い状態のまま発電がで
き、定常運転時は電解質膜が乾燥することなく、１００
℃以上の温度を維持して発電ができるようになる。 （２）そのため改質装置に１００℃以上の熱水が供給で
き、蒸気用の熱源として活用され、又、他の熱源、例え
ば、コ・ジェネレーションの熱源としても利用可能とな
り、システム全体としての発熱効率が向上する。
【図１】本発明の一実施例に係る固体高分子燃料電池の
全体の系統図である。
全体の系統図である。
【図２】本発明の一実施例に係る固体高分子燃料電池の
特性図で、（ａ）は電池温度と時間の関係を、（ｂ）は
系圧力と時間の関係をそれぞれ示している。
特性図で、（ａ）は電池温度と時間の関係を、（ｂ）は
系圧力と時間の関係をそれぞれ示している。
１ 固体高分子燃料電池 ２ 改質装置 ３ 燃料系 ４ 空気系 ５ 空気コンプレッサ ６ メタン ７ 水 ９，１０ ポンプ １２ 冷却系 １３ 熱水系 ２０ 制御系 ２１ 温度検出器 ２２，２３ 圧力検出器 ２４，２５ 圧力調節弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 8/04 H01M 8/00 H01M 8/10
Claims (3)
- 【請求項１】 燃料供給系から供給される燃料と酸化剤
供給系から供給される酸化剤とを反応させて発電を行う
固体高分子燃料電池本体と、前記燃料供給系に燃料を供
給する改質装置と、前記燃料電池本体を冷却する冷却系
及び冷却系ポンプと、同冷却系より熱水を取出し、前記
改質装置へ熱を供給する熱水系及び熱水系ポンプと、前
記燃料電池本体の温度を検出する温度検出部と、前記燃
料電池本体の燃料排出系に設けられた燃料系圧力検出部
および圧力調節弁と、前記燃料電池本体の酸化剤排出系
に設けられた酸化剤系圧力検出部および圧力調節弁と、
前記温度検出部、燃料系圧力検出部及び酸化剤系圧力検
出部からの各検出信号を入力し、あらかじめ設定された
前記燃料電池本体の温度及び燃料排出系と酸化剤排出系
の圧力値とに基づいて定常運転時に前記設定温度及び設
定圧力を維持するように前記燃料系圧力調節弁、酸化剤
系圧力調節弁、前記冷却系ポンプ及び前記熱水系ポンプ
を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする固体高
分子燃料電池。 - 【請求項２】 前記制御装置は前記燃料電池本体の温度
を起動時から定常運転時まではその発電反応による熱で
上昇させ、それ以降は所定の温度を維持させると共に前
記燃料電池の燃料排出系の圧力と酸化剤排出系の圧力を
前記温度変化に応じて上昇させ、それ以降は所定の圧力
に維持させるように前記燃料系圧力調節弁、酸化剤系圧
力調節弁、前記冷却系ポンプ及び前記熱水系ポンプを制
御することを特徴とする請求項１記載の固体高分子燃料
電池。 - 【請求項３】 前記熱水供給系には外部の熱利用装置を
設け、前記冷却系から得られる熱水を同外部の熱利用装
置に供給することを特徴とする請求項１記載の固体高分
子燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31034794A JP3349284B2 (ja) | 1994-12-14 | 1994-12-14 | 固体高分子燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31034794A JP3349284B2 (ja) | 1994-12-14 | 1994-12-14 | 固体高分子燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08167422A JPH08167422A (ja) | 1996-06-25 |
| JP3349284B2 true JP3349284B2 (ja) | 2002-11-20 |
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ID=18004145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31034794A Expired - Fee Related JP3349284B2 (ja) | 1994-12-14 | 1994-12-14 | 固体高分子燃料電池 |
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| JP (1) | JP3349284B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4824853B2 (ja) | 2000-07-18 | 2011-11-30 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池用ガス供給装置 |
| CN109873179B (zh) * | 2017-12-04 | 2022-03-08 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种燃料电池系统及低温快速启动方法 |
-
1994
- 1994-12-14 JP JP31034794A patent/JP3349284B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH08167422A (ja) | 1996-06-25 |
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