JP3519841B2 - Method and apparatus for detecting combustion in solid polymer electrolyte fuel cell - Google Patents
Method and apparatus for detecting combustion in solid polymer electrolyte fuel cellInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池に関し、
一層詳細には、固体高分子電解質型燃料電池の燃焼検出
方法およびその装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fuel cell,
More specifically, the present invention relates to a combustion detection method and apparatus for a solid polymer electrolyte fuel cell.
【０００２】[0002]
【従来の技術】固体高分子電解質型燃料電池は、固体高
分子電解質膜の両側に触媒電極を接合した多数のセルを
積層し、これらのセルを直列に接続して構成されてい
る。この種の燃料電池で所望の出力を得るために、前記
触媒電極に燃料ガスと酸化剤ガス、例えば、主として水
素と酸素（または空気）を供給し、前記固体高分子電解
質膜でイオン交換することにより発電作用を営ませるも
のである。この種の固体高分子電解質型燃料電池の先行
技術として、例えば、特開平２−２６０３７１号公報、
特開平３−１０２７７４号公報、特開平６−２３１７９
３号公報、米国特許第４１７５１６５号公報等、幾多の
特許出願がなされ、あるいは特許されるに至っている。2. Description of the Related Art A solid polymer electrolyte fuel cell is constructed by stacking a large number of cells having catalyst electrodes bonded to both sides of a solid polymer electrolyte membrane and connecting these cells in series. In order to obtain a desired output in this type of fuel cell, fuel gas and oxidant gas, for example, mainly hydrogen and oxygen (or air) are supplied to the catalyst electrode, and ion exchange is performed in the solid polymer electrolyte membrane. To generate electricity. As a prior art of this type of solid polymer electrolyte fuel cell, for example, JP-A-2-260371,
JP-A-3-102774, JP-A-6-23179
Many patent applications have been made or have been patented, such as Japanese Patent No. 3 and U.S. Pat. No. 4,175,165.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の燃
料電池においては、その作動中に何らかの原因に依拠し
て固体高分子電解質膜中を燃料ガスと酸化剤ガスとがク
ロスオーバーし、あるいはセルスタック中のガスシール
部材からリークする燃料ガス、酸化剤ガス等の作動ガス
が急激に増加し、触媒電極または固体高分子電解質膜中
で燃焼を起こし、当該電極および電解質膜が燃焼してし
まう場合がある。In this type of fuel cell, however, the fuel gas and the oxidant gas cross over in the solid polymer electrolyte membrane due to some cause during operation, or the cell When the working gas such as fuel gas, oxidant gas, etc. leaking from the gas seal member in the stack suddenly increases and burns in the catalyst electrode or the solid polymer electrolyte membrane, and the electrode and the electrolyte membrane burn. There is.
【０００４】この燃焼に際して、前記の電極中の触媒が
燃焼触媒として作用するため、所謂、触媒燃焼が比較的
低温で発生するに至る。この種の固体高分子電解質型燃
料電池の前記の如き燃焼異常に対して、従来、殆ど検討
が行われておらず、従って、解決策も見出されていな
い。本発明は、前記の不都合を克服するためになされた
ものであって、燃料電池を構成するセルから得られる電
圧の低下、セル中の温度、酸化剤ガス、燃料ガスのセル
スタックの入口と出口のガス温度の検出、電解質膜を透
過し、あるいは漏洩する酸化剤ガス、燃料ガスの濃度の
検出等を行うことによってセル自体が燃焼するに至るこ
とを可及的速やかに検知し、燃焼がシステム全体への大
きなトラブルへと発展することを回避するための固体高
分子電解質型燃料電池の燃焼検出方法およびその装置を
提供することにある。During this combustion, the catalyst in the electrode acts as a combustion catalyst, and so-called catalytic combustion occurs at a relatively low temperature. The above combustion abnormality of this type of solid polymer electrolyte fuel cell has not been studied so far, and therefore no solution has been found. The present invention has been made to overcome the above-mentioned inconveniences, and is to reduce the voltage obtained from the cells constituting the fuel cell, the temperature in the cells, the oxidant gas, and the inlet and outlet of the cell stack of the fuel gas. By detecting the gas temperature of the cell, detecting the concentration of the oxidant gas or fuel gas that permeates or leaks through the electrolyte membrane, it will be detected as soon as possible that the cell itself will burn, and the system will burn. It is an object of the present invention to provide a method for detecting combustion in a solid polymer electrolyte fuel cell and an apparatus thereof for avoiding the development of a big trouble to the whole.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明に係る固体高分子電解質型燃料電池の燃焼
検出方法では、固体高分子電解質膜と、前記固体高分子
電解質膜の一方と他方の側面にそれぞれ当接し、あるい
は一体的に形成されたアノード電極とカソード電極とか
ら燃料電池セルを構成し、前記アノード電極とカソード
電極間の電位差を検出するとともに、少なくとも前記固
体高分子電解質膜、アノード電極、カソード電極のいず
れか一つについて、燃料電池作動中の温度を検出し、前
記検出された電位差が予め設定されている基準値よりも
下降した場合に異常状態であると判定し、異常状態であ
ると判定された場合に、前記検出された温度と、予め設
定されて作動温度よりも高い基準値とを比較し、前記検
出された温度が前記基準値以上であるとき、当該燃料電
池セルが燃焼していると判定することを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, in a combustion detection method for a solid polymer electrolyte fuel cell according to the present invention, one of a solid polymer electrolyte membrane and the solid polymer electrolyte membrane is used. And a fuel cell comprising an anode electrode and a cathode electrode that are in contact with or integrally formed with the other side surface, respectively, and detect a potential difference between the anode electrode and the cathode electrode, and at least the solid polymer electrolyte. For any one of the membrane, the anode electrode, and the cathode electrode, the temperature during the operation of the fuel cell is detected, and when the detected potential difference falls below a preset reference value, it is determined to be in an abnormal state. When it is determined that the temperature is abnormal, the detected temperature is compared with a preset reference value higher than the operating temperature, and the detected temperature is When it is more than the reference value, characterized in that the fuel cell is determined to be burned.
【０００６】また、本発明に係る固体高分子電解質型燃
料電池の燃焼検出装置では、固体高分子電解質膜と、前
記固体高分子電解質膜の一方と他方の側面にそれぞれ当
接し、あるいは一体的に形成されたアノード電極とカソ
ード電極と、前記アノード電極とカソード電極との間の
電位差を検出するための第１センサと、前記固体高分子
電解質膜、アノード電極、カソード電極の少なくともい
ずれか一つについて、燃料電池作動中の温度を検出する
ための第２センサと、前記第１センサによって検出され
た電位差が予め設定されている基準値よりも下降した場
合に異常状態であると判定する異常判定手段と、前記異
常判定手段によって異常状態であると判定された場合
に、前記第２センサによって検出された温度と、予め設
定されて作動温度よりも高い基準値とを比較し、前記検
出された温度が前記基準値以上であるとき、前記固体高
分子電解質膜、アノード電極、カソード電極のいずれか
が燃焼していると判定する燃焼判定手段と、を有するこ
とを特徴とする。Further, in the solid polymer electrolyte fuel cell combustion detection apparatus according to the present invention, the solid polymer electrolyte membrane and one or the other side surfaces of the solid polymer electrolyte membrane are brought into contact with each other or integrally. Regarding the formed anode electrode and cathode electrode, a first sensor for detecting a potential difference between the anode electrode and the cathode electrode, and at least one of the solid polymer electrolyte membrane, the anode electrode, and the cathode electrode A second sensor for detecting the temperature during operation of the fuel cell, and an abnormality determining means for determining an abnormal state when the potential difference detected by the first sensor falls below a preset reference value. And the temperature detected by the second sensor and the preset operating temperature when the abnormality determining unit determines that the state is abnormal. Also compares the high reference value, when the detected temperature is equal to or larger than the reference value, the solid polymer electrolyte membrane, and a determining combustion determination unit anode electrode, either cathode electrode is burning , Are included.
【０００７】さらにまた、本発明に係る固体高分子電解
質型燃料電池の燃焼検出装置では、固体高分子電解質膜
と、前記固体高分子電解質膜の一方と他方の側面にそれ
ぞれ当接し、あるいは一体的に形成されたアノード電極
とカソード電極と、前記アノード電極とカソード電極と
の間の電位差を検出するための第１センサと、前記アノ
ード電極またはカソード電極から排出される未反応ガス
中の水分量を検出するための第２センサと、前記第１セ
ンサによって検出された電位差が予め設定されている基
準値よりも下降した場合に異常状態であると判定する異
常判定手段と、前記異常判定手段によって異常状態であ
ると判定された場合に、前記第２センサによって検出さ
れた水分量と、予め設定された基準水分量とを比較し、
前記検出された水分量が前記基準水分量以上であると
き、前記固体高分子電解質膜、アノード電極、カソード
電極のいずれかが燃焼していると判定する燃焼判定手段
と、を有することを特徴とする。Further, in the combustion detecting device for a solid polymer electrolyte fuel cell according to the present invention, the solid polymer electrolyte membrane and one or the other side surfaces of the solid polymer electrolyte membrane are brought into contact with each other or integrally formed. An anode electrode and a cathode electrode formed on the first electrode; a first sensor for detecting a potential difference between the anode electrode and the cathode electrode; and a water content in the unreacted gas discharged from the anode electrode or the cathode electrode. A second sensor for detecting, an abnormality determining unit that determines an abnormal state when the potential difference detected by the first sensor falls below a preset reference value, and an abnormality by the abnormality determining unit. When it is determined to be in a state, the water content detected by the second sensor is compared with a preset reference water content,
And a combustion determination unit that determines that one of the solid polymer electrolyte membrane, the anode electrode and the cathode electrode is burning when the detected water content is equal to or more than the reference water content. To do.
【０００８】前記の本発明によれば、アノード電極とカ
ソード電極間の電位差を検出して、この電位差が所定の
基準値よりも低いと判断した時にさらに固体高分子電解
質膜、アノード電極、カソード電極のいずれかから得ら
れる検出温度が基準温度と比較される。この検出された
温度が当該基準温度よりも所定値以上高いと判断した
時、燃料電池セルに燃焼状態が惹起していると判定す
る。そして、この燃焼を停止させるための制御を行えば
よい。この場合、第２センサは温度検出センサに代え
て、アノード電極またはカソード電極から排出される未
反応ガス中の水分量を検出するセンサであってもよい。According to the present invention, the potential difference between the anode electrode and the cathode electrode is detected, and when it is determined that the potential difference is lower than a predetermined reference value, the solid polymer electrolyte membrane, the anode electrode and the cathode electrode are further added. The detected temperature obtained from either of the above is compared with the reference temperature. When it is determined that the detected temperature is higher than the reference temperature by a predetermined value or more, it is determined that the fuel cell is in a combustion state. Then, control for stopping this combustion may be performed. In this case, the second sensor may be a sensor that detects the amount of water in the unreacted gas discharged from the anode electrode or the cathode electrode, instead of the temperature detection sensor.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】本発明に係る固体高分子電解質型
燃料電池の燃焼検出方法について、それを実施する装置
との関係において好適な実施の形態を挙げ、添付の図面
を参照しながら以下詳細に説明する。先ず、固体高分子
電解質型燃料電池の構成について説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The combustion detection method for a solid polymer electrolyte fuel cell according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings, with reference to preferred embodiments in relation to an apparatus for carrying out the method. Explained. First, the structure of the solid polymer electrolyte fuel cell will be described.
【００１０】該燃料電池セル１０は、図１および図２に
示すように、基本的には発電部１２とセパレータ１４と
から構成される。前記セパレータ１４は全てカーボン等
の電子導電性材料で構成されている。具体的には、該セ
パレータ１４は、比較的厚みのある第１板体１６と、第
２板体１８と、第３板体２０とを含み、前記第１板体１
６と第２板体１８との間に第１隔壁２２が介装され、一
方、第２板体１８と第３板体２０との間に第２隔壁２４
が介装され、前記第１板体１６、第１隔壁２２、第２板
体１８、第２隔壁２４、第３板体２０の順序で積層され
て構成される。なお、図中、参照符号２８は、第１板体
１６の一面に係着される第１ガスケットを示し、参照符
号３０は、第３板体２０の一面に係着される第２ガスケ
ットを示す。As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel cell unit 10 basically comprises a power generation section 12 and a separator 14. All of the separators 14 are made of an electronically conductive material such as carbon. Specifically, the separator 14 includes a relatively thick first plate body 16, a second plate body 18, and a third plate body 20.
The first partition wall 22 is interposed between the second plate body 6 and the second plate body 18, while the second partition wall 24 is disposed between the second plate body 18 and the third plate body 20.
The first plate body 16, the first partition wall 22, the second plate body 18, the second partition wall 24, and the third plate body 20 are laminated in this order. In the drawings, reference numeral 28 indicates a first gasket attached to one surface of the first plate body 16, and reference numeral 30 indicates a second gasket attached to one surface of the third plate body 20. .
【００１１】そこで、第１板体１６について説明する。
図１並びに図２から諒解される通り、第１板体１６の中
央部には略正四角形状の大孔３２が画成され、この大孔
３２を囲繞するように、前記第１板体１６の上枠１６ａ
には直方体状の貫通孔３４が画成され、また、下枠１６
ｂには貫通孔３６が画成されている。この場合、貫通孔
３４は大孔３２と複数の細孔３８を介して連通し、一
方、貫通孔３６も同様に、複数の細孔４０を介して大孔
３２と連通している。Therefore, the first plate 16 will be described.
As can be seen from FIGS. 1 and 2, a large hole 32 having a substantially square shape is defined in the central portion of the first plate body 16, and the first plate body 16 is surrounded by the large hole 32. Upper frame 16a
A rectangular parallelepiped through hole 34 is defined in the lower frame 16 and
A through hole 36 is defined in b. In this case, the through hole 34 communicates with the large hole 32 through the plurality of pores 38, while the through hole 36 similarly communicates with the large hole 32 through the plurality of pores 40.
【００１２】前記第１板体１６の側枠１６ｃには、前記
貫通孔３４、３６と同様な直方体状の貫通孔４２が画成
され、一方、側枠１６ｄにも、前記貫通孔４２と同様な
直方体状の貫通孔４４が画成されている。第１板体１６
の上枠１６ａと側枠１６ｄとによって形成される隅角部
には連通孔４６が画成され、また、下枠１６ｂと側枠１
６ｃとによって画成される隅角部には連通孔４８が画成
されている。The side frame 16c of the first plate member 16 is formed with a rectangular parallelepiped through hole 42 similar to the through holes 34 and 36, while the side frame 16d is also similar to the through hole 42. A rectangular parallelepiped through hole 44 is defined. First plate 16
A communication hole 46 is defined in a corner portion formed by the upper frame 16a and the side frame 16d, and the lower frame 16b and the side frame 1 are formed.
A communication hole 48 is defined in a corner portion defined by 6c.
【００１３】次に、第２板体１８について説明する。第
２板体１８の中央部には前記第１板体１６と同様の大孔
５０が画成され、その上枠１８ａには貫通孔５２が、ま
た、その下枠１８ｂには貫通孔５４が画成されている。
一方、第２板体１８の側枠１８ｃには貫通孔５６が、ま
た、側枠１８ｄには貫通孔５８が画成されている。前記
上枠１８ａと側枠１８ｄとによって形成される隅角部に
は連通孔６０が画成され、下枠１８ｂと側枠１８ｃとに
よって画成される隅角部には連通孔６２が画成されてい
る。それぞれの連通孔６０、６２は大孔５０と孔６４、
６６（図３参照）によって連通されている。なお、この
第２板体１８には前記第１板体１６に設けられている細
孔３８、４０に対応する細孔は存在しない。Next, the second plate 18 will be described. A large hole 50 similar to that of the first plate body 16 is defined in the center of the second plate body 18, a through hole 52 is formed in the upper frame 18a thereof, and a through hole 54 is formed in the lower frame 18b thereof. Well defined.
On the other hand, a through hole 56 is defined in the side frame 18c of the second plate body 18, and a through hole 58 is defined in the side frame 18d. A communication hole 60 is defined at a corner formed by the upper frame 18a and the side frame 18d, and a communication hole 62 is defined at a corner formed by the lower frame 18b and the side frame 18c. Has been done. The communication holes 60 and 62 are the large holes 50 and the holes 64,
66 (see FIG. 3). It should be noted that the second plate body 18 has no pores corresponding to the pores 38 and 40 provided in the first plate body 16.
【００１４】さらに、第３板体２０について説明する。
第３板体２０には、その中央部に第１板体１６、第２板
体１８と同様の大孔７０が画成され、その大孔７０を囲
繞するように、上枠２０ａには直方体状の貫通孔７２が
画成され、また、その下枠２０ｂにも同様に貫通孔７４
が画成されている。側枠２０ｃには貫通孔７６が画成さ
れ、さらに、側枠２０ｄには貫通孔７８が画成されてい
る。この第３板体２０では、大孔７０と貫通孔７６とは
複数の細孔８０によって連通されており、一方、該大孔
７０と貫通孔７８とは、同様に、複数の細孔８２によっ
て連通されている。第３板体２０の上枠２０ａと側枠２
０ｄとによって形成される隅角部には連通孔８４が画成
され、下枠２０ｂと側枠２０ｃとによって画成される隅
角部には、第１板体１６の連通孔４８、第２板体１８の
連通孔６２と対応する位置に図示しない連通孔が設けら
れている。Further, the third plate body 20 will be described.
A large hole 70 similar to the first plate body 16 and the second plate body 18 is defined in the central portion of the third plate body 20, and a rectangular parallelepiped is formed on the upper frame 20a so as to surround the large hole 70. -Shaped through-hole 72 is defined, and the through-hole 74 is similarly formed in the lower frame 20b.
Is defined. A through hole 76 is defined in the side frame 20c, and a through hole 78 is defined in the side frame 20d. In the third plate body 20, the large hole 70 and the through hole 76 are communicated with each other by a plurality of pores 80, while the large hole 70 and the through hole 78 are similarly formed by a plurality of pores 82. It is in communication. Upper frame 20a and side frame 2 of the third plate body 20
Communication hole 84 is defined in a corner portion formed by 0d and the communication hole 48 of the first plate member 16 is formed in the corner portion defined by the lower frame 20b and the side frame 20c. A communication hole (not shown) is provided at a position corresponding to the communication hole 62 of the plate body 18.
【００１５】次いで、第１と第２の隔壁２２、２４につ
いて説明する。これらの第１と第２の隔壁２２、２４は
水透過性の多孔質または緻密質で構成されたカーボンか
らなり、図４に示すように、前記第１板体１６、第２板
体１８、第３板体２０のそれぞれの上枠、下枠、側枠に
画成された貫通孔に対応する貫通孔９０、９２、９４、
９６を備え、さらに、連通孔４６、６０、８４に対応す
る連通孔９８が一方の隅角部に画成され、連通孔４８、
６２および第３板体２０の側枠２０ｃと下枠２０ｂとに
よって形成される隅角部に画成された図示しない連通孔
に対応する連通孔１００が画成されている。Next, the first and second partition walls 22 and 24 will be described. These first and second partition walls 22 and 24 are made of water-permeable porous or dense carbon, and as shown in FIG. 4, the first plate body 16, the second plate body 18, Through holes 90, 92, 94 corresponding to the through holes defined in the upper frame, the lower frame, and the side frame of the third plate body 20, respectively.
96, and a communication hole 98 corresponding to the communication holes 46, 60, 84 is defined at one corner, and the communication hole 48,
62 and a communication hole 100 corresponding to a communication hole (not shown) defined in a corner formed by the side frame 20c of the third plate body 20 and the lower frame 20b.
【００１６】前記のように構成される第１板体１６、第
１隔壁２２、第２板体１８、第２隔壁２４および第３板
体２０は、互いに積層されてセパレータ１４として形成
された時、前記第１隔壁２２と第２隔壁２４との間で冷
却室１０４（図２参照）が画成される。次に、発電部１
２について説明する。発電部１２は、基本的には、一組
の集電体１１０、１１２と、前記集電体１１０、１１２
の間で挟持される電極一体型電解質膜体１２４とから構
成される。集電体１１０、１１２は、多孔質カーボンか
らなる剛体として形成される。When the first plate body 16, the first partition wall 22, the second plate body 18, the second partition wall 24 and the third plate body 20 configured as described above are stacked on each other to form the separator 14. A cooling chamber 104 (see FIG. 2) is defined between the first partition 22 and the second partition 24. Next, the power generation unit 1
2 will be described. The power generation unit 12 basically includes a pair of current collectors 110 and 112 and the current collectors 110 and 112.
And an electrode-integrated electrolyte membrane 124 sandwiched between the two. The current collectors 110 and 112 are formed as rigid bodies made of porous carbon.
【００１７】前記集電体１１０は、セパレータ１４を構
成する第１板体１６の大孔３２に若干の隙間をもって嵌
合すべく略正方形状でかつ前記第１板体１６と略同じ厚
さの板体からなる。前記集電体１１０には、図１に示す
ように、前記第１板体１６の細孔３８、４０と連通し且
つ反応ガスを流通するために表面積を拡大すべく複数の
溝１１４が形成される。従って、前記集電体１１０が第
１板体１６の大孔３２に嵌合されると、溝１１４が細孔
３８、４０を介してそれぞれ貫通孔３４と貫通孔３６と
に連通するとともに、第１隔壁２２に押圧されると、第
１板体１６の大孔３２内で溝１１４の延在方向と直交す
る方向に前記集電体１１０が変位可能である。The current collector 110 has a substantially square shape so as to fit into the large hole 32 of the first plate body 16 constituting the separator 14 with a slight gap and has a thickness substantially the same as that of the first plate body 16. It consists of a plate. As shown in FIG. 1, the current collector 110 is formed with a plurality of grooves 114 that communicate with the pores 38 and 40 of the first plate 16 and have a large surface area to allow a reaction gas to flow therethrough. It Therefore, when the current collector 110 is fitted into the large hole 32 of the first plate body 16, the groove 114 communicates with the through hole 34 and the through hole 36 through the small holes 38 and 40, respectively. When pressed by the one partition wall 22, the current collector 110 can be displaced in the large hole 32 of the first plate body 16 in a direction orthogonal to the extending direction of the groove 114.
【００１８】集電体１１２は、第３板体２０の大孔７０
に対応する略正方形状でかつこの第３板体２０と略同じ
厚さの板体からなる。前記集電体１１２には、該第３板
体２０に画成されている細孔８０、８２に連通する複数
の溝１１６が画成されている。従って、前記集電体１１
２が第３板体２０の大孔７０に嵌合されると、溝１１６
が細孔８０、８２を介してそれぞれ貫通孔７６、７８に
連通するとともに、第２隔壁２４に押圧されると、第３
板体２０の大孔７０内で溝１１６の延在方向と直交する
方向に前記集電体１１２が変位可能である。The current collector 112 is the large hole 70 of the third plate 20.
And a plate body having a substantially square shape and having substantially the same thickness as the third plate body 20. The current collector 112 is formed with a plurality of grooves 116 communicating with the pores 80 and 82 defined in the third plate body 20. Therefore, the current collector 11
When 2 is fitted into the large hole 70 of the third plate body 20, the groove 116
Are communicated with the through holes 76 and 78 through the pores 80 and 82, respectively, and are pressed by the second partition wall 24, the third
The current collector 112 can be displaced in the large hole 70 of the plate body 20 in a direction orthogonal to the extending direction of the groove 116.
【００１９】前記電極一体型電解質膜体１２４は、固体
高分子電解質膜１２６の一面にアノード側電極触媒層１
２８ａを備え、他面にカソード側電極触媒層１２８ｂを
備えている。この場合、前記電解質膜１２６は電極触媒
層１２８ａ、１２８ｂを分離構成してもよい。第１板体
１６に関連して説明すると、前記固体高分子電解質膜１
２６のその大きさは貫通孔３４、３６、４２および４４
の内側端縁と略同様であり、一方、電極触媒層１２８
ａ、１２８ｂの大きさは集電体１１０、１１２と略同様
である。In the electrode-integrated electrolyte membrane body 124, the anode side electrode catalyst layer 1 is formed on one surface of the solid polymer electrolyte membrane 126.
28a and the cathode side electrode catalyst layer 128b on the other surface. In this case, the electrolyte membrane 126 may separate the electrode catalyst layers 128a and 128b. The solid polymer electrolyte membrane 1 will be described with reference to the first plate body 16.
The size of 26 is through holes 34, 36, 42 and 44.
Of the electrode catalyst layer 128.
The sizes of a and 128b are substantially the same as those of the current collectors 110 and 112.
【００２０】図５にガスケット２８、３０の構造を示
す。前記ガスケット２８、３０は、図２に示すように、
第１板体１６と第３板体２０との間で挟持され、隣接す
るガスケット２８、３０間で電極一体型電解質膜体１２
４を挟む。前記ガスケット２８、３０には、後述するよ
うに、圧力流体が燃料電池セル１０として積層された第
１乃至第３の板体１６、１８、２０の間で通流可能なよ
うに、かつ集電体１１０、１１２が電極一体型電解質膜
体１２４に当接可能なように、貫通孔１３０ａ〜１３０
ｄ、連通孔１３２、１３４および大孔１３６が画成され
ている。FIG. 5 shows the structure of the gaskets 28 and 30. The gaskets 28 and 30 are, as shown in FIG.
The electrode-integrated electrolyte membrane body 12 is sandwiched between the first plate body 16 and the third plate body 20 and between the adjacent gaskets 28 and 30.
Sandwich 4 As will be described later, the gaskets 28 and 30 allow the pressure fluid to flow between the first to third plate members 16, 18 and 20 stacked as the fuel cell unit 10, and collect current. Through holes 130 a to 130 are formed so that the bodies 110 and 112 can contact the electrode-integrated electrolyte membrane body 124.
d, communication holes 132 and 134, and a large hole 136 are defined.
【００２１】以上のように構成される発電部１２とセパ
レータ１４とは、第１板体１６の大孔３２に集電体１１
０が変位自在に嵌合し、第３板体２０の大孔７０に集電
体１１２が変位自在に嵌合し、電極触媒層１２８ａ、１
２８ｂには集電体１１０と集電体１１２の平滑な面が当
接し、電極一体型電解質膜体１２４の外部に露呈する面
はガスケット２８、３０に接する。そして、全体とし
て、第１板体１６、第１隔壁２２、第２板体１８、第２
隔壁２４、第３板体２０、ガスケット３０、電極一体型
電解質膜体１２４、ガスケット２８、第１板体１６の如
き順序で積層して燃料電池セル１０が形成される。な
お、その積層固定に際しては、図６に示すように、第１
板体１６の貫通孔３４、３６並びに貫通孔４２、４４に
連通する管継手１４０、１４２、１４４、１４６、連通
孔４６、４８に連通する管継手１４８、１５０を有する
エンドプレート１５２、および前記のような管継手が配
設されていないエンドプレート１５４をその両端に配設
し、締付ボルト１５６ａ〜１５６ｄでその四隅を強くか
つ均等に締め付けることにより構成される。この燃料電
池セル１０からの出力は、出力端子１５８、１５９から
導出される。The power generation section 12 and the separator 14 configured as described above are arranged in the large holes 32 of the first plate body 16 in the current collector 11.
0 is displaceably fitted, the current collector 112 is displaceably fitted into the large hole 70 of the third plate body 20, and the electrode catalyst layers 128a, 1
The smooth surfaces of the current collectors 110 and 112 are in contact with 28 b, and the surfaces of the electrode-integrated electrolyte membrane 124 exposed to the outside are in contact with the gaskets 28 and 30. Then, as a whole, the first plate body 16, the first partition wall 22, the second plate body 18, and the second plate body
The fuel cell 10 is formed by stacking the partition wall 24, the third plate body 20, the gasket 30, the electrode-integrated electrolyte membrane body 124, the gasket 28, and the first plate body 16 in this order. When fixing the layers, as shown in FIG.
End plates 152 having pipe joints 140, 142, 144, 146 communicating with the through holes 34, 36 and the through holes 42, 44 of the plate body 16, pipe joints 148, 150 communicating with the communication holes 46, 48, and The end plates 154 without such pipe joints are arranged at both ends thereof, and the four corners of the end plates 154 are strongly and evenly tightened by tightening bolts 156a to 156d. The output from the fuel cell unit 10 is derived from the output terminals 158 and 159.
【００２２】このように構成される燃料電池セル１０に
は、図７に示すように、前記冷却室１０４に冷媒である
水を供給する回路が外部に設けられている。すなわち、
循環する水が貯蔵されるタンク１６０、所定の圧力まで
上昇させる昇圧ポンプ１６２、さらにイオン交換樹脂１
６４が管路１６６の一方の端部に接続されている。この
場合、前記管路１６６の他端部は、水凝縮器１６８に到
達する。該水凝縮器１６８の出口側は気液分離器１７０
の出口側に接続されている管路１７２を介して前記タン
ク１６０の入口に接続されている。水凝縮器１６８の入
口側には管路１７４が接続されている。該管路１７４は
アノード側電極触媒層１２８ａに到達するが、その間
に、切換弁１７６が介装され且つ水素温度検出センサ１
７８が該管路１７４に介装されている。前記タンク１６
０は、また、気液分離器１８０の出口側に接続され、そ
の入口側には水凝縮器１８２を介装した管路１８４が接
続されている。当該管路１８４はカソード側電極触媒層
１２８ｂに到達するが、その間に、切換弁１８６が介装
され且つ酸素濃度検出センサ１８８が該管路１８４に介
装されている。前記切換弁１７６から分岐した管路１９
０と前記切換弁１８６から分岐した管路１９２にはそれ
ぞれ開閉弁１９４、開閉弁１９６が介装され、各出口側
は合流して管路１９８となって前記水凝縮器１８２の上
流側に接続される。前記水凝縮器１８２の出口側は切換
弁２００を介して燃料電池セパレータ内の冷却水路２０
２に接続され、該冷却水路２０２は管路２０１を介して
タンク１６０に接続されるが、この間に、該管路２０１
には背圧弁２０３が介装されている。As shown in FIG. 7, the fuel cell 10 thus constructed is provided with an external circuit for supplying water as a refrigerant to the cooling chamber 104. That is,
A tank 160 for storing circulating water, a booster pump 162 for raising the pressure to a predetermined pressure, and an ion exchange resin 1
64 is connected to one end of the conduit 166. In this case, the other end of the pipe line 166 reaches the water condenser 168. The outlet side of the water condenser 168 has a gas-liquid separator 170.
Is connected to the inlet of the tank 160 via a pipe 172 connected to the outlet side of the tank. A pipe line 174 is connected to the inlet side of the water condenser 168. The pipe line 174 reaches the anode-side electrode catalyst layer 128a, and the switching valve 176 is interposed between the pipe line 174 and the hydrogen temperature detection sensor 1.
78 is provided in the conduit 174. The tank 16
0 is also connected to the outlet side of the gas-liquid separator 180, and a pipe line 184 having a water condenser 182 interposed is connected to the inlet side thereof. The conduit 184 reaches the cathode-side electrode catalyst layer 128b, while the switching valve 186 and the oxygen concentration detection sensor 188 are interposed in the conduit 184. Pipe line 19 branched from the switching valve 176
0 and an opening / closing valve 194 and an opening / closing valve 196 are respectively installed in a pipe line 192 branched from the switching valve 186, and each outlet side merges to form a pipe line 198 connected to the upstream side of the water condenser 182. To be done. The outlet side of the water condenser 182 is provided with a cooling water passage 20 in the fuel cell separator through a switching valve 200.
2 and the cooling water passage 202 is connected to the tank 160 via the pipe 201, while the pipe 201
A back pressure valve 203 is installed in the.
【００２３】一方、アノード側電極触媒層１２８ａには
燃料ガス供給管路２０４が接続されるとともに、この燃
料ガス供給管路２０４に開閉弁２０６が介装される。該
燃料ガス供給管路２０４には分岐管路２０８が接続さ
れ、この分岐管路２０８は、開閉弁２１０を経て管路１
７４に接続されている。カソード側電極触媒層１２８ｂ
には酸化剤ガス供給管路２１２が接続され、この酸化剤
ガス供給管路２１２は、開閉弁２１４が介装される。該
酸化剤ガス供給管路２１２は大気側、例えば、空気ブロ
アまたは空気圧縮器２１６に接続される。なお、酸化剤
ガス供給管路２１２は分岐管路２１８と接続され、該分
岐管路２１８は管路１８４と接続される。前記分岐管路
２１８には開閉弁２２０が介装される。On the other hand, a fuel gas supply conduit 204 is connected to the anode electrode catalyst layer 128a, and an on-off valve 206 is provided in this fuel gas supply conduit 204. A branch pipeline 208 is connected to the fuel gas supply pipeline 204, and the branch pipeline 208 passes through an opening / closing valve 210 and the pipeline 1
It is connected to 74. Cathode side electrode catalyst layer 128b
An oxidant gas supply pipeline 212 is connected to the oxidant gas supply pipeline 212, and an on-off valve 214 is interposed in the oxidant gas supply pipeline 212. The oxidant gas supply line 212 is connected to the atmosphere side, for example, an air blower or an air compressor 216. The oxidizing gas supply pipeline 212 is connected to the branch pipeline 218, and the branch pipeline 218 is connected to the pipeline 184. An on-off valve 220 is installed in the branch line 218.
【００２４】この場合、気液分離器１７０、１８０、空
気圧縮器２１６は改質器２２２に接続され、さらにこの
改質器２２２はタンク１６０に接続された水供給ポンプ
２２４の出力側と接続されている。前記改質器２２２
は、さらにメタノールタンク２２６からメタノールを送
給するメタノール供給ポンプ２２８の出力側と接続され
ている。なお、前記改質器２２２の出力側にはＣＯ除去
器２３０が接続されている。従って、メタノール供給ポ
ンプ２２８を介してメタノールタンク２２６から供給さ
れるメタノールガスを改質器２２２で所定の品質となる
ように改質し、開閉弁２０６を経てアノード側電極触媒
層１２８ａに供給する。一方、カソード側電極触媒層１
２８ｂには空気圧縮器２１６から圧縮空気が送られる。In this case, the gas-liquid separators 170, 180 and the air compressor 216 are connected to the reformer 222, and the reformer 222 is connected to the output side of the water supply pump 224 connected to the tank 160. ing. The reformer 222
Is connected to the output side of a methanol supply pump 228 that further supplies methanol from the methanol tank 226. A CO remover 230 is connected to the output side of the reformer 222. Therefore, the methanol gas supplied from the methanol tank 226 via the methanol supply pump 228 is reformed by the reformer 222 so as to have a predetermined quality, and is supplied to the anode electrode catalyst layer 128a via the opening / closing valve 206. On the other hand, the cathode side electrode catalyst layer 1
Compressed air is sent from the air compressor 216 to 28b.
【００２５】以上のような構成において、燃料電池シス
テムを全体として制御するためのシステム制御部３００
に種々のセンサからの出力信号が取り込まれる。先ず、
アノード側電極触媒層１２８ａとカソード側電極触媒層
１２８ｂに電位差検出センサ３０２ａ、３０２ｂがそれ
ぞれ設けられ、それぞれのセンサ３０２ａ、３０２ｂの
出力はシステム制御部３００に取り込まれる。また、前
記アノード側電極触媒層１２８ａ、カソード側電極触媒
層１２８ｂのいずれか一方、または両方に対応する電極
の温度検出を行うセンサ３０４ａ、３０４ｂが設けら
れ、前記と同様に、その出力はシステム制御部３００に
取り込まれるように構成されている。この温度検出用セ
ンサ３０４ａ、３０４ｂのいずれか一方は、前記固体高
分子電解質膜１２６に設けてもよい。In the above structure, the system control unit 300 for controlling the fuel cell system as a whole.
The output signals from various sensors are captured by. First,
Potential difference detection sensors 302a and 302b are provided on the anode-side electrode catalyst layer 128a and the cathode-side electrode catalyst layer 128b, respectively, and the outputs of the sensors 302a and 302b are captured by the system control unit 300. Further, sensors 304a and 304b for detecting the temperature of the electrode corresponding to one or both of the anode side electrode catalyst layer 128a and the cathode side electrode catalyst layer 128b are provided, and the output thereof is system controlled as described above. It is configured to be taken into the unit 300. Either one of the temperature detecting sensors 304a and 304b may be provided on the solid polymer electrolyte membrane 126.
【００２６】なお、前記電位差検出センサ３０２ａ、３
０２ｂは、前記集電体１１０と集電体１１２にそれぞれ
設けることができる。また、温度検出用センサ３０４
ａ、３０４ｂは、集電体１１０、１１２のいずれか一
方、または両方に設けてもよく、固体高分子電解質膜１
２６、電極触媒層１２８ａ、１２８ｂの全てに設けても
よい。このように構成すれば、それぞれのセンサから得
られる検出温度を平均化して、後述する燃焼発生の判断
の際に信頼性高く利用することができる。The potential difference detecting sensors 302a, 3a, 3b
02b can be provided on each of the current collector 110 and the current collector 112. In addition, the temperature detection sensor 304
The a and 304b may be provided on either or both of the current collectors 110 and 112, and the solid polymer electrolyte membrane 1
26, the electrode catalyst layers 128a and 128b may be provided on all of them. According to this structure, the detected temperatures obtained from the respective sensors can be averaged and can be used with high reliability in the later-described determination of combustion occurrence.
【００２７】さらに、本実施の形態では、電極触媒層１
２８ａの出口側に燃料排ガスの温度を検出する燃料排ガ
ス温度検出センサ３０６ａを、また、電極触媒層１２８
ｂの出口側に酸化剤排ガスの温度を検出する酸化剤排ガ
ス温度検出センサ３０６ｂを設けている。それぞれの電
極触媒層１２８ａ、１２８ｂの内部の燃料排ガスの温
度、酸化剤排ガスの温度を検出するためである。なお、
前記燃料排ガス温度検出センサ３０６ａは、燃料排ガス
を電極触媒層１２８ａから外部へ導出するための管継手
１４２、あるいは該管継手１４２に接続される分岐管路
２０８に設けてもよく、一方、前記酸化剤排ガス温度検
出センサ３０６ｂは、酸化剤排ガスを電極触媒層１２８
ｂから外部へ導出するための管継手１４４、あるいは該
管継手１４４に接続される管路１８４に設けることがで
きる。Further, in the present embodiment, the electrode catalyst layer 1
A fuel exhaust gas temperature detection sensor 306a for detecting the temperature of the fuel exhaust gas is provided on the outlet side of 28a, and an electrode catalyst layer 128 is also provided.
An oxidant exhaust gas temperature detection sensor 306b that detects the temperature of the oxidant exhaust gas is provided on the outlet side of b. This is to detect the temperature of the fuel exhaust gas and the temperature of the oxidant exhaust gas inside the electrode catalyst layers 128a and 128b. In addition,
The fuel exhaust gas temperature detection sensor 306a may be provided in the pipe joint 142 for guiding the fuel exhaust gas from the electrode catalyst layer 128a to the outside, or in the branch pipe 208 connected to the pipe joint 142, while the oxidation is performed. The agent exhaust gas temperature detection sensor 306b detects the oxidizing agent exhaust gas from the electrode catalyst layer 128.
It can be provided in the pipe joint 144 for leading out from b to the outside, or in the pipe line 184 connected to the pipe joint 144.
【００２８】さらにまた、本実施の形態では、電極触媒
層１２８ａの入口側に供給される燃料ガスの温度を検出
するための燃料ガス温度検出センサ３０８ａを、また、
電極触媒層１２８ｂの入口側に供給される酸化剤ガスの
温度を検出するための酸化剤ガス温度検出センサ３０８
ｂを設けることができる。この場合、前記燃料ガス温度
検出センサ３０８ａは、燃料ガスを電極触媒層１２８ａ
に導入するための管継手１４０、あるいは該管継手１４
０に接続される燃料ガス供給管路２０４に設けてもよ
く、一方、前記酸化剤ガス温度検出センサ３０８ｂは、
酸化剤ガスを電極触媒層１２８ｂに導入するための管継
手１４６あるいは該管継手１４６に接続される酸化剤ガ
ス供給管路２１２に設けてもよい。Furthermore, in the present embodiment, a fuel gas temperature detection sensor 308a for detecting the temperature of the fuel gas supplied to the inlet side of the electrode catalyst layer 128a,
Oxidant gas temperature detection sensor 308 for detecting the temperature of the oxidant gas supplied to the inlet side of the electrode catalyst layer 128b.
b can be provided. In this case, the fuel gas temperature detection sensor 308a uses the fuel gas as the electrode catalyst layer 128a.
Pipe joint 140 for introduction into the pipe, or the pipe joint 14
0 may be provided in the fuel gas supply line 204, while the oxidant gas temperature detection sensor 308b is
It may be provided in the pipe joint 146 for introducing the oxidant gas into the electrode catalyst layer 128b or in the oxidant gas supply pipe line 212 connected to the pipe joint 146.
【００２９】これらの全てのセンサの出力信号は前記シ
ステム制御部３００に導入される。本実施の形態に係る
固体高分子電解質型燃料電池は、以上のように構成され
るものであり、次に、その作用並びに効果について説明
する。なお、図９においてＦＣは燃料電池を示す。燃料
電池セル１０の作動停止時には、図８に示すように、セ
パレータ１４の隔壁２２、２４は両側に隣設した集電体
１１０、１１２に対して組み立て時の状態を維持してい
る。The output signals of all these sensors are introduced into the system controller 300. The solid polymer electrolyte fuel cell according to the present embodiment is configured as described above, and the operation and effect thereof will be described next. In FIG. 9, FC indicates a fuel cell. When the operation of the fuel cell 10 is stopped, as shown in FIG. 8, the partition walls 22 and 24 of the separator 14 maintain the assembled state with respect to the current collectors 110 and 112 adjacent on both sides.
【００３０】燃料電池セル１０の作動時には、図１およ
び図６に示すように、燃料ガスが図示しない燃料ガス供
給源からエンドプレート１５２の管継手１４０、第１板
体１６の貫通孔３４、細孔３８を介して集電体１１０の
溝１１４に供給され、酸化剤ガスが図示しない酸化剤ガ
ス供給源からエンドプレート１５２の管継手１４６、第
３板体２０の貫通孔７８、細孔８２を介して集電体１１
２の溝１１６に供給される。When the fuel cell 10 is in operation, as shown in FIGS. 1 and 6, fuel gas is supplied from a fuel gas supply source (not shown) to the pipe joint 140 of the end plate 152, the through hole 34 of the first plate body 16, and the thin plate. The oxidant gas is supplied to the groove 114 of the current collector 110 through the hole 38, and the oxidant gas is supplied from the oxidant gas supply source (not shown) to the pipe joint 146 of the end plate 152, the through hole 78 of the third plate body 20, and the pore 82. Through the current collector 11
It is supplied to the second groove 116.
【００３１】これと同時に、水がエンドプレート１５２
の管継手１５０（図６参照）から連通孔６２に達し、孔
６６（図４参照）を経て冷却室１０４に流入し、前記冷
却室１０４の内圧を上昇させる。この際、図８に示すよ
うに、前記水の圧力（ＰＨ2Ｏ）はガスの圧力（Ｐ
Ｈ2 、ＰＯ2 ）よりも高く設定されているため、隔壁２
２、２４が多孔質カーボンの場合は、前記水が水透過性
である多孔質カーボンから形成された隔壁２２、２４を
透過して、多孔質カーボンから形成された集電体１１
０、１１２に浸透する。あるいは、集電体１１０、１１
２に画成された溝１１４、１１６を流れている燃料ガ
ス、あるいは酸化剤ガスを加湿する。加湿された燃料ガ
ス、酸化剤ガスは、前記集電体１１０、１１２に浸透す
る。集電体１１０、１１２に浸透した加湿された前記燃
料ガス、酸化剤ガスおよび水は、電極触媒層１２８ａ、
１２８ｂに到達して、固体高分子電解質膜１２６を加湿
する。したがって、固体高分子電解質膜１２６が適度な
湿度に維持され、固体高分子電解質膜１２６のイオン導
電抵抗および電極触媒層１２８ａ、１２８ｂ中のイオン
導電成分のイオン導電抵抗が低く抑えられる。At the same time, water is absorbed by the end plate 152.
From the pipe joint 150 (see FIG. 6) to the communication hole 62, flows into the cooling chamber 104 through the hole 66 (see FIG. 4), and increases the internal pressure of the cooling chamber 104. At this time, as shown in FIG. 8, the water pressure (PH 2 O) is equal to the gas pressure (P
Since it is set higher than H 2 and PO 2 ,
When 2 and 24 are porous carbon, the water permeates through the partition walls 22 and 24 formed of water-permeable porous carbon and the current collector 11 formed of porous carbon.
Penetrates 0 and 112. Alternatively, the current collectors 110, 11
The fuel gas or oxidant gas flowing through the grooves 114 and 116 defined in 2 is humidified. The humidified fuel gas and oxidant gas permeate the current collectors 110 and 112. The humidified fuel gas, oxidant gas, and water that have permeated the current collectors 110 and 112 are transferred to the electrode catalyst layer 128a,
After reaching 128b, the solid polymer electrolyte membrane 126 is humidified. Therefore, the solid polymer electrolyte membrane 126 is maintained at an appropriate humidity, and the ionic conductive resistance of the solid polymer electrolyte membrane 126 and the ionic conductive resistance of the ionic conductive components in the electrode catalyst layers 128a and 128b are suppressed low.
【００３２】また、冷却室１０４内の内圧が上昇するた
め、隔壁２２、２４が多孔質で且つ緻密質であるにもか
かわらず、内圧を多孔質カーボンからなる集電体１１０
へ伝達し、電極触媒層１２８ｂ側へと変位する。結局、
この変位が締め付け圧力の増加として作用するため、発
電部を構成する各材料間の電気的接触抵抗と、電極触媒
層１２８ａ、１２８ｂと電極一体型電解質膜体１２４間
のイオン導電に係る接触抵抗を低減させる。Further, since the internal pressure in the cooling chamber 104 rises, the internal pressure is made of porous carbon even though the partition walls 22 and 24 are porous and dense.
To the electrode catalyst layer 128b side. After all,
Since this displacement acts as an increase in tightening pressure, the electrical contact resistance between the materials forming the power generation unit and the contact resistance related to ionic conduction between the electrode catalyst layers 128a and 128b and the electrode-integrated electrolyte membrane body 124 are reduced. Reduce.
【００３３】さらに、燃料電池セル１０の作動が終わ
り、水の流入が停止されると、前記冷却室１０４内の水
が孔６４、連通孔６０を経て、エンドプレート１５２の
管継手１４８から外部に排出され、当該冷却室１０４の
内圧が低下する。したがって、隔壁２２、２４の集電体
１１０、１１２側への面圧力も低下し、組み立て時の圧
力に戻る。Further, when the operation of the fuel cell unit 10 is finished and the inflow of water is stopped, the water in the cooling chamber 104 passes through the hole 64 and the communication hole 60 to the outside from the pipe joint 148 of the end plate 152. After being discharged, the internal pressure of the cooling chamber 104 decreases. Therefore, the surface pressure of the partition walls 22 and 24 on the side of the current collectors 110 and 112 also decreases, and returns to the pressure at the time of assembly.
【００３４】そこで、以上のような構成において、何ら
かの原因に起因して発電部１２において異常、例えば、
初期燃焼状態が発生したとする。この場合、先ず、当該
燃焼作用によって発電部１２の出力が低下し、所定の閾
値電圧よりも下降したとする（図９ａ参照）。これは、
アノード側電極触媒層１２８ａに設けられたセンサ３０
２ａ、カソード側電極触媒層１２８ｂに設けられたセン
サ３０２ｂとの電位差出力として取り出され、システム
制御部３００で判別される。すなわち、電位差が所定範
囲よりも少なくなってきた時には所望の出力が得られな
いことから、何らかの異常が発電部１２において発生し
ていることが該システム制御部３００によって推認され
る。Therefore, in the above-mentioned configuration, the power generation section 12 is abnormal due to some cause, for example,
It is assumed that an initial combustion state has occurred. In this case, first, it is assumed that the combustion action causes the output of the power generation unit 12 to decrease and drop below a predetermined threshold voltage (see FIG. 9a). this is,
Sensor 30 provided on the anode-side electrode catalyst layer 128a
2a, output as a potential difference output from the sensor 302b provided on the cathode side electrode catalyst layer 128b, and is discriminated by the system control unit 300. That is, since the desired output cannot be obtained when the potential difference becomes smaller than the predetermined range, it is presumed by the system control unit 300 that some abnormality has occurred in the power generation unit 12.
【００３５】次に、センサ３０４ａ、３０４ｂによって
アノード側電極触媒層１２８ａ、カソード側電極触媒層
１２８ｂの温度が検出される。前記センサ３０４ａ、３
０４ｂの検出温度が所定値以上である時（図９ｂ参
照）、システム制御部３００は、略確実に発電部１２に
おいて燃焼状態に至っていると判断することができる。
このような異常状態信号に基づき、開閉弁２０６、２１
０、２１４、２２０、切換弁１７６、１８６が動作す
る。すなわち、開閉弁２０６、２１４が閉となり、燃料
電池への燃料ガスと酸化剤ガスの供給を停止させ、次い
で、開閉弁２１０、２２０が開状態となり、アノード電
極およびカソード電極の燃料ガスおよび酸化剤ガスが分
岐管路２０８および２１８を通して管路１７４および１
８４に排出可能な状態となる。Next, the temperatures of the anode side electrode catalyst layer 128a and the cathode side electrode catalyst layer 128b are detected by the sensors 304a and 304b. The sensors 304a, 3
When the detected temperature of 04b is equal to or higher than the predetermined value (see FIG. 9b), the system control unit 300 can almost certainly determine that the power generation unit 12 has reached the combustion state.
Based on such an abnormal state signal, the on-off valves 206, 21
0, 214, 220 and the switching valves 176, 186 operate. That is, the on-off valves 206 and 214 are closed to stop the supply of the fuel gas and the oxidant gas to the fuel cell, and then the on-off valves 210 and 220 are opened to make the fuel gas and the oxidant of the anode electrode and the cathode electrode. Gas passes through branch lines 208 and 218 to lines 174 and 1
It becomes a state where it can be discharged to 84.
【００３６】次に、水供給用の管路１６６に設けられて
いる切換弁２００が閉じ、開閉弁１９４、１９６が開
き、切換弁１７６、１８６が切り換わることによって、
燃料ガスおよび酸化剤ガスの排出側からアノード電極お
よびカソード電極各々に水が注水され、各々の電極内の
燃料電池作動ガスは分岐管路２０８および２１８を通じ
て排出され、発電部１２のアノード電極およびカソード
電極に冷却水が満たされてゆく。該発電部１２に冷却水
が満たされると、開閉弁２１０、２２０、１９４、１９
６は閉成されてもよい。この結果、発電部１２に多量の
冷却用水が供給保持されるために燃焼状態が抑制され、
遂には消火されるに至る。Next, the switching valve 200 provided in the water supply line 166 is closed, the opening / closing valves 194 and 196 are opened, and the switching valves 176 and 186 are switched,
Water is injected from the discharge side of the fuel gas and the oxidant gas to each of the anode electrode and the cathode electrode, and the fuel cell working gas in each electrode is discharged through the branch pipe lines 208 and 218, and the anode electrode and the cathode of the power generation unit 12 are discharged. The electrode is filled with cooling water. When the power generation section 12 is filled with cooling water, the on-off valves 210, 220, 194, 19
6 may be closed. As a result, the combustion state is suppressed because a large amount of cooling water is supplied and held in the power generation unit 12,
Eventually it will be extinguished.
【００３７】本実施の形態では、さらにアノード側電極
触媒層１２８ａから導出される燃料排ガスの温度を検出
するためのセンサ３０６ａ、カソード側電極触媒層１２
８ｂの出口側の酸化剤排ガスの温度を検出するためのセ
ンサ３０６ｂが設けられている。従って、直接、電極触
媒層１２８ａ、１２８ｂの温度を検出するセンサ３０４
ａ、３０４ｂに代えてセンサ３０６ａ、３０６ｂを用
い、これによって電極触媒層１２８ａ、１２８ｂの温度
を間接的に検出して、その温度検出データを異常判定に
用いることもできる（図９ｃ参照）。In the present embodiment, the sensor 306a for detecting the temperature of the fuel exhaust gas derived from the anode electrode catalyst layer 128a and the cathode electrode catalyst layer 12 are further used.
A sensor 306b for detecting the temperature of the oxidant exhaust gas on the outlet side of 8b is provided. Therefore, the sensor 304 that directly detects the temperature of the electrode catalyst layers 128a and 128b is used.
It is also possible to use the sensors 306a and 306b instead of a and 304b to indirectly detect the temperatures of the electrode catalyst layers 128a and 128b and use the temperature detection data for abnormality determination (see FIG. 9c).
【００３８】さらにまた、本実施の形態では、発電部１
２の燃焼によるバックファイアや熱伝導（等）に伴う燃
料電池セル入口のガス温度の検出を行うため、アノード
側電極触媒層１２８ａのセル入口の燃料ガスの温度をセ
ンサ３０８ａで検出し、また、カソード側電極触媒層１
２８ｂのセル入口の酸化剤ガス（空気）の温度をセンサ
３０８ｂによって検出してもよい。例えば、セル入口の
燃料ガス温度検出センサ３０８ａの検出温度が燃料電池
の所定の温度以上に上昇し、あるいはカソード側電極触
媒層１２８ｂに供給される酸素あるいは空気のガス温度
が燃料電池の所定の温度以上に上昇していることがセル
入口の酸化剤ガス温度検出センサ３０８ｂによって検出
された場合には、発電部１２で燃焼状態に至っているこ
とが確認される。Furthermore, in the present embodiment, the power generation unit 1
The temperature of the fuel gas at the cell inlet of the anode electrode catalyst layer 128a is detected by the sensor 308a in order to detect the gas temperature at the fuel cell inlet due to backfire or heat conduction (etc.) due to combustion of No. 2; Cathode side electrode catalyst layer 1
The temperature of the oxidant gas (air) at the cell inlet of 28b may be detected by the sensor 308b. For example, the temperature detected by the fuel gas temperature detection sensor 308a at the cell inlet rises above a predetermined temperature of the fuel cell, or the gas temperature of oxygen or air supplied to the cathode electrode catalyst layer 128b rises above a predetermined temperature of the fuel cell. When it is detected by the oxidant gas temperature detection sensor 308b at the cell inlet that the temperature rises above, it is confirmed that the power generation unit 12 has reached the combustion state.
【００３９】なお、前記の実施の形態では、発電部１２
から得られる出力電圧の異常を先ず最初に検出し、次い
で、発電部１２を構成するアノード側電極触媒層１２８
ａとカソード側電極触媒層１２８ｂの温度を検出した
り、燃料排ガス温度、酸化剤排ガス温度あるいは燃料ガ
ス温度、酸化剤ガス温度を検出したりしているが、最初
に発電部１２の温度検出、すなわち、アノード側電極触
媒層１２８ａ、カソード側電極触媒層１２８ｂの温度を
検出し、次いで、当該発電部１２の出力電圧を確認する
ことによって当該発電部１２の燃焼状態を確認してもよ
い。In the above embodiment, the power generation unit 12
The abnormality of the output voltage obtained from the first is first detected, and then, the anode-side electrode catalyst layer 128 constituting the power generation unit 12 is detected.
The temperature of a and the cathode side electrode catalyst layer 128b is detected, and the fuel exhaust gas temperature, the oxidant exhaust gas temperature or the fuel gas temperature and the oxidant gas temperature are detected. That is, you may confirm the combustion state of the said power generation part 12 by detecting the temperature of the anode side electrode catalyst layer 128a and the cathode side electrode catalyst layer 128b, and then checking the output voltage of the said power generation part 12.
【００４０】また、本実施の形態では、当該発電部１２
の燃焼を、燃料ガス中の水素および酸化剤ガス中の酸素
に起因すると考えた場合、その反応生成物である水分量
の変化で判定を行うこともできる。すなわち、アノード
側電極触媒層１２８ａからの排出ガス用の管路１７４お
よびカソード側電極触媒層１２８ｂからの排出ガス用の
管路１８４に水分検出器（湿度センサや露点計）４００
ａおよび４００ｂを設け、両方の検出器４００ａ、４０
０ｂから得られる水分量の合計値が、燃料電池の作動時
に反応によって生成される水分量と燃料ガスおよび酸化
剤ガスを予め加湿する時に加えられる水分量の合算値を
超え、所定値以上になった時に燃料電池の発電部１２に
おいて燃焼等の異常が発生した状態にあると確認しても
よい（図９ｄ参照）。Further, in the present embodiment, the power generation section 12 is
When it is considered that the combustion is caused by hydrogen in the fuel gas and oxygen in the oxidant gas, the determination can be made by the change in the amount of water as the reaction product. That is, a moisture detector (humidity sensor or dew point meter) 400 is provided in a conduit 174 for exhaust gas from the anode-side electrode catalyst layer 128a and a conduit 184 for exhaust gas from the cathode-side electrode catalyst layer 128b.
a and 400b, both detectors 400a, 40
The total value of the amount of water obtained from 0b exceeds the sum of the amount of water generated by the reaction during the operation of the fuel cell and the amount of water added when the fuel gas and the oxidant gas are humidified in advance, and is equal to or more than a predetermined value. At this time, it may be confirmed that an abnormality such as combustion has occurred in the power generation unit 12 of the fuel cell (see FIG. 9d).
【００４１】さらにまた、本実施の形態では、当該発電
部１２の燃焼を、燃料ガス中の水素および酸化剤ガス中
の酸素に起因すると考えた場合、燃料電池から排出され
る未反応ガス中の水素濃度および酸素濃度の変化によっ
て判定を行うこともできる。すなわち、アノード側電極
触媒層１２８ａからの分岐管路２０８およびカソード側
電極触媒層１２８ｂからの分岐回路２１８上にガス濃度
検出センサ（水素濃度検出センサや酸素濃度検出セン
サ）を設け、両方のセンサから得られる水素および酸素
の量が燃料電池作動時の反応によって消費された量を下
回った濃度になった時に、燃料電池の発電部１２におい
て燃焼等の異常が発生した状態にあると確認してもよい
（図９ｅ参照）。Furthermore, in the present embodiment, when it is considered that the combustion of the power generation section 12 is caused by hydrogen in the fuel gas and oxygen in the oxidant gas, the unreacted gas discharged from the fuel cell is discharged. It is also possible to make the determination based on changes in hydrogen concentration and oxygen concentration. That is, a gas concentration detection sensor (hydrogen concentration detection sensor or oxygen concentration detection sensor) is provided on the branch conduit 208 from the anode side electrode catalyst layer 128a and the branch circuit 218 from the cathode side electrode catalyst layer 128b, and both sensors are provided. Even when it is confirmed that an abnormality such as combustion has occurred in the power generation unit 12 of the fuel cell when the obtained hydrogen and oxygen have a concentration lower than the amount consumed by the reaction during the operation of the fuel cell. Good (see Figure 9e).
【００４２】なお、前記の実施の形態において、燃料ガ
スに含まれる未反応ガス中の水素ガス濃度、酸素ガス濃
度の検出に基づいて燃焼状態の検出を行っているが、こ
れに代えて種々のガスから得られる情報に基づいて燃焼
状態を検出することができる。例えば、排出される燃料
ガス中の炭酸ガス濃度、窒素ガス濃度、酸化剤ガス中の
水素ガス濃度または炭酸ガス濃度、あるいは窒素ガス濃
度も用いることができる。In the above embodiment, the combustion state is detected based on the detection of hydrogen gas concentration and oxygen gas concentration in the unreacted gas contained in the fuel gas. However, instead of this, various combustion conditions are detected. The combustion state can be detected based on the information obtained from the gas. For example, the concentration of carbon dioxide gas in the discharged fuel gas, the concentration of nitrogen gas, the concentration of hydrogen gas or the concentration of carbon dioxide in the oxidizing gas, or the concentration of nitrogen gas can also be used.
【００４３】[0043]
【発明の効果】本発明によれば、以上のように、燃料電
池を構成する発電部において、何らかの原因で燃焼状態
に至ろうとする時、当該発電部の出力電圧並びに温度、
さらには排出される未反応作動ガスの濃度等、およびそ
こに含まれる水分量等を検出することによって燃焼状態
の有無を検出し、当該燃焼をくい止めるために水等の燃
焼阻止媒体を供給する。従って、燃料電池の燃焼を必要
最小限度にくい止めることができ、装置全体としてこれ
を損壊させる等の不都合から回避できるという特有の効
果が得られる。As described above, according to the present invention, in the power generation part constituting the fuel cell, when the combustion state is about to be reached due to some cause, the output voltage and temperature of the power generation part,
Further, the presence or absence of the combustion state is detected by detecting the concentration of the unreacted working gas discharged, the amount of water contained therein, and the like, and a combustion inhibiting medium such as water is supplied to stop the combustion. Therefore, the peculiar effect that the combustion of the fuel cell can be stopped to the minimum required level, and it can be avoided from the inconvenience such as damage to the entire device, is obtained.
【図１】本発明の実施の一形態に係る燃料電池の要部分
解斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view of essential parts of a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施の一形態に係る燃料電池の縦断面
図である。FIG. 2 is a vertical sectional view of a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施の一形態に係る燃料電池の要部平
面図である。FIG. 3 is a plan view of a main part of the fuel cell according to the embodiment of the present invention.
【図４】本発明の実施の一形態に係る燃料電池の隔壁の
斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a partition wall of the fuel cell according to the embodiment of the present invention.
【図５】本発明の実施の一形態に係る燃料電池のガスケ
ットの斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a gasket of the fuel cell according to the embodiment of the present invention.
【図６】本発明の実施の一形態に係る燃料電池のスタッ
ク状態の説明図である。FIG. 6 is an explanatory view of a stack state of the fuel cell according to the embodiment of the present invention.
【図７】本発明の実施の一形態に係る燃料電池の制御系
のシステム構成説明図である。FIG. 7 is a system configuration diagram of a control system of the fuel cell according to the embodiment of the present invention.
【図８】本発明の実施の一形態に係る燃料電池の冷却水
供給に係る要部説明図である。FIG. 8 is an explanatory view of a main part relating to cooling water supply of the fuel cell according to the embodiment of the present invention.
【図９】図９ａ〜図９ｅは、本発明の実施の一形態に係
る燃料電池の燃焼状態を検出するために、発電部に配置
されたセンサ出力と燃焼状態と水供給タイミングとを示
す相関特性説明図である。9a to 9e are correlations showing a sensor output arranged in a power generation unit, a combustion state, and a water supply timing in order to detect a combustion state of a fuel cell according to an embodiment of the present invention. It is a characteristic explanatory view.
１０…燃料電池セル ２２、２４…隔
壁
１０４…冷却室 １１０、１１２
…集電体
１１４、１１６…溝 １２４…電極一
体型電解質膜体
１２６…固体高分子電解質膜 １２８ａ、１２
８ｂ…電極触媒層
１７８…水素温度検出センサ １８８…酸素濃
度検出センサ
３０２ａ、３０２ｂ…電位差検出センサ
３０４ａ、３０４ｂ…温度検出センサ
３０６ａ、３０６ｂ…排ガス温度検出センサ
３０８ａ、３０８ｂ…ガス温度検出センサ
４００ａ、４００ｂ…水分検出器10 ... Fuel cell 22, 24 ... Partition 104 ... Cooling chamber 110, 112
... Current collectors 114, 116 ... Grooves 124 ... Electrode integrated electrolyte membrane 126 ... Solid polymer electrolyte membranes 128a, 12
8b ... Electrode catalyst layer 178 ... Hydrogen temperature detection sensor 188 ... Oxygen concentration detection sensor 302a, 302b ... Potential difference detection sensor 304a, 304b ... Temperature detection sensor 306a, 306b ... Exhaust gas temperature detection sensor 308a, 308b ... Gas temperature detection sensor 400a, 400b … Moisture detector
フロントページの続き (72)発明者 山本 晃生 埼玉県和光市中央１−４−１ 株式会社 本田技術研究所内 (72)発明者 田中 一郎 埼玉県和光市中央１−４−１ 株式会社 本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 平７−272736（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−192263（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−223850（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−51061（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−94767（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−149660（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−279071（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−188674（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 8/04 H01M 8/10 Front Page Continuation (72) Inventor Akio Yamamoto 1-4-1 Chuo, Wako-shi, Saitama Honda R & D Co., Ltd. (72) Inventor Ichiro Tanaka 1-4-1 Chuo, Wako-shi, Saitama Honda R & D Co., Ltd. (56) References JP-A-7-272736 (JP, A) JP-A-4-192263 (JP, A) JP-A-6-223850 (JP, A) JP-A-63-51061 (JP, A) Pp. 58-94767 (JP, A) JP 59-149660 (JP, A) JP 61-279071 (JP, A) JP 59-188674 (JP, U) (58) Fields investigated (58) Int.Cl. 7 , DB name) H01M 8/04 H01M 8/10
Claims (16)
解質膜の一方と他方の側面にそれぞれ当接し、あるいは
一体的に形成されたアノード電極とカソード電極とから
燃料電池セルを構成し、前記アノード電極とカソード電
極間の電位差を検出するとともに、少なくとも前記固体
高分子電解質膜、アノード電極、カソード電極のいずれ
か一つについて、燃料電池作動中の温度を検出し、 前記検出された電位差が予め設定されている基準値より
も下降した場合に異常状態であると判定し、 異常状態であると判定された場合に、前記検出された温
度と、予め設定されて作動温度よりも高い基準値とを比
較し、前記検出された温度が前記基準値以上であると
き、当該燃料電池セルが燃焼していると判定することを
特徴とする固体高分子電解質型燃料電池の燃焼検出方
法。1. A fuel cell is composed of a solid polymer electrolyte membrane and an anode electrode and a cathode electrode which are in contact with one side or the other side surface of the solid polymer electrolyte membrane or are integrally formed, While detecting the potential difference between the anode electrode and the cathode electrode, at least one of the solid polymer electrolyte membrane, the anode electrode, and the cathode electrode, detects the temperature during fuel cell operation, and the detected potential difference is If it falls below a preset reference value, it is determined to be an abnormal state, and if it is determined to be an abnormal state, the detected temperature and a reference value higher than the preset operating temperature. When the detected temperature is equal to or higher than the reference value, it is determined that the fuel cell unit is burning. Combustion method of detecting the battery.
ド電極から排出される燃料ガス中の未反応水素ガス濃度
を検出し、前記未反応水素ガス濃度が所定値よりも低い
時、当該燃料電池セルが燃焼していると判定することを
特徴とする固体高分子電解質型燃料電池の燃焼検出方
法。2. The method according to claim 1, wherein the unreacted hydrogen gas concentration in the fuel gas discharged from the anode electrode is detected, and when the unreacted hydrogen gas concentration is lower than a predetermined value. A method for detecting combustion in a solid polymer electrolyte fuel cell, which comprises determining that a cell is burning.
ド電極から排出される燃料ガス中の炭酸ガス濃度が所定
値よりも高い時、当該燃料電池セルが燃焼していると判
定することを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池の
燃焼検出方法。3. The method according to claim 1, wherein when the carbon dioxide concentration in the fuel gas discharged from the anode electrode is higher than a predetermined value, it is determined that the fuel cell is burning. A method for detecting combustion in a solid polymer electrolyte fuel cell.
分子電解質膜、あるいはシール部材等から漏洩し、前記
アノード電極から排出される酸素ガス濃度または窒素ガ
ス濃度を検出し、前記酸素ガス濃度または窒素ガス濃度
が所定値よりも高い時、当該燃料電池セルが燃焼してい
ると判定することを特徴とする固体高分子電解質型燃料
電池の燃焼検出方法。4. The method according to claim 1, wherein the oxygen gas concentration or the nitrogen gas concentration leaked from the solid polymer electrolyte membrane or the seal member and discharged from the anode electrode is detected to detect the oxygen gas concentration. Alternatively, when the nitrogen gas concentration is higher than a predetermined value, it is determined that the fuel cell is burning, and a combustion detection method for a solid polymer electrolyte fuel cell.
ド電極から排出される酸化剤ガス中の未反応酸素ガス濃
度を検出し、前記酸素ガス濃度が所定値よりも低い時、
当該燃料電池セルが燃焼していると判定することを特徴
とする固体高分子電解質型燃料電池の燃焼検出方法。5. The method according to claim 1, wherein an unreacted oxygen gas concentration in the oxidant gas discharged from the cathode electrode is detected, and when the oxygen gas concentration is lower than a predetermined value,
A method for detecting combustion in a solid polymer electrolyte fuel cell, comprising determining that the fuel cell is burning.
電解質膜あるいはシール部材等から漏洩し、前記カソー
ド電極から排出される酸化剤ガス中の水素ガス濃度また
は炭酸ガス濃度を検出し、前記水素ガス濃度または炭酸
ガス濃度が所定値よりも高い時、当該燃料電池セルが燃
焼していると判定することを特徴とする固体高分子電解
質型燃料電池の燃焼検出方法。6. The method according to claim 1, wherein the hydrogen gas concentration or carbon dioxide concentration in the oxidant gas leaked from the solid polymer electrolyte membrane or the seal member and discharged from the cathode electrode is detected, A combustion detection method for a solid polymer electrolyte fuel cell, which comprises determining that the fuel cell is burning when the hydrogen gas concentration or the carbon dioxide concentration is higher than a predetermined value.
電解質膜あるいはシール部材等から漏洩し、前記カソー
ド電極から排出される酸化剤ガス中の窒素ガス濃度を検
出し、前記濃度が所定値よりも高い時、当該燃料電池セ
ルが燃焼していると判定することを特徴とする固体高分
子電解質型燃料電池の燃焼検出方法。7. The method according to claim 1, wherein the concentration of nitrogen gas in the oxidant gas leaked from the solid polymer electrolyte membrane or the seal member and discharged from the cathode electrode is detected, and the concentration is a predetermined value. When it is higher than the above, it is determined that the fuel cell is burning, and a method for detecting combustion in a solid polymer electrolyte fuel cell.
法において、燃料電池セルが燃焼していると判定した場
合、該燃料電池セルへの燃料ガスおよび酸化剤ガスの供
給を停止し、且つ前記アノード電極およびカソード電極
に冷却水を供給することを特徴とする固体高分子電解質
型燃料電池の燃焼検出方法。8. The method according to claim 1, wherein when it is determined that the fuel cell is burning, the supply of fuel gas and oxidant gas to the fuel cell is stopped. And supplying cooling water to the anode electrode and the cathode electrode, the method for detecting combustion in a solid polymer electrolyte fuel cell.
解質膜の一方と他方の側面にそれぞれ当接し、あるいは
一体的に形成されたアノード電極とカソード電極と、 前記アノード電極とカソード電極との間の電位差を検出
するための第１センサと、 前記固体高分子電解質膜、アノード電極、カソード電極
の少なくともいずれか一つについて、燃料電池作動中の
温度を検出するための第２センサと、 前記第１センサによって検出された電位差が予め設定さ
れている基準値よりも下降した場合に異常状態であると
判定する異常判定手段と、 前記異常判定手段によって異常状態であると判定された
場合に、前記第２センサによって検出された温度と、予
め設定されて作動温度よりも高い基準値とを比較し、前
記検出された温度が前記基準値以上であるとき、前記固
体高分子電解質膜、アノード電極、カソード電極のいず
れかが燃焼していると判定する燃焼判定手段と、 を有することを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池
の燃焼検出装置。9. A solid polymer electrolyte membrane, an anode electrode and a cathode electrode which are in contact with or integrally formed on one and the other side surfaces of the solid polymer electrolyte membrane, respectively, and the anode electrode and the cathode electrode. A first sensor for detecting a potential difference between the two, and a second sensor for detecting a temperature during operation of the fuel cell with respect to at least one of the solid polymer electrolyte membrane, the anode electrode, and the cathode electrode, An abnormality determining unit that determines an abnormal state when the potential difference detected by the first sensor falls below a preset reference value; and an abnormality determining unit that determines an abnormal state by the abnormality determining unit. , The temperature detected by the second sensor is compared with a preset reference value higher than the operating temperature, and the detected temperature is equal to or higher than the reference value. A combustion detecting device for a solid polymer electrolyte fuel cell, comprising: a combustion determining unit that determines that one of the solid polymer electrolyte membrane, the anode electrode, and the cathode electrode is burning.
電極またはアノード電極から燃料ガスを導出する燃料ガ
ス排出系に燃料ガス温度検出センサを設けることを特徴
とする固体高分子電解質型燃料電池の燃焼検出装置。10. The combustion apparatus for a solid polymer electrolyte fuel cell according to claim 9, wherein a fuel gas temperature detection sensor is provided in the anode electrode or a fuel gas discharge system for discharging the fuel gas from the anode electrode. Detection device.
て、カソード電極またはカソード電極から酸化剤ガスを
導出する酸化剤ガス排出系に酸化剤ガス温度検出センサ
を設けることを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池
の燃焼検出装置。11. The solid polymer electrolyte according to claim 9 or 10, wherein an oxidant gas temperature detection sensor is provided in the cathode electrode or an oxidant gas discharge system for discharging the oxidant gas from the cathode electrode. Type fuel cell combustion detection device.
の装置において、アノード電極またはアノード電極に燃
料ガスを供給する燃料ガス供給系に燃料ガス温度検出セ
ンサを設けることを特徴とする固体高分子電解質型燃料
電池の燃焼検出装置。12. A solid according to claim 9, wherein a fuel gas temperature detection sensor is provided in the anode electrode or a fuel gas supply system for supplying fuel gas to the anode electrode. Combustion detection device for polymer electrolyte fuel cells.
の装置において、カソード電極またはカソード電極に酸
化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給系に酸化剤ガス温度
検出センサを設けることを特徴とする固体高分子電解質
型燃料電池の燃焼検出装置。13. The apparatus according to claim 9, further comprising an oxidant gas temperature detection sensor in the cathode electrode or an oxidant gas supply system for supplying the oxidant gas to the cathode electrode. Combustion detection device for polymer electrolyte fuel cell.
当接し、あるいは一体的に形成されたアノード電極とカ
ソード電極と、 前記アノード電極とカソード電極との間の電位差を検出
するための第１センサと、 前記アノード電極またはカソード電極から排出される未
反応ガス中の水分量を検出するための第２センサと、 前記第１センサによって検出された電位差が予め設定さ
れている基準値よりも下降した場合に異常状態であると
判定する異常判定手段と、 前記異常判定手段によって異常状態であると判定された
場合に、前記第２センサによって検出された水分量と、
予め設定された基準水分量とを比較し、前記検出された
水分量が前記基準水分量以上であるとき、前記固体高分
子電解質膜、アノード電極、カソード電極のいずれかが
燃焼していると判定する燃焼判定手段と、 を有することを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池
の燃焼検出装置。14. A solid polymer electrolyte membrane, an anode electrode and a cathode electrode that are in contact with or integrally formed on one side surface and the other side surface of the solid polymer electrolyte membrane, respectively, and the anode electrode and the cathode electrode. A first sensor for detecting a potential difference between the two, a second sensor for detecting a water content in the unreacted gas discharged from the anode electrode or the cathode electrode, and a potential difference detected by the first sensor Is determined to be in an abnormal state when is lower than a preset reference value, and is detected by the second sensor when it is determined to be in an abnormal state by the abnormality determining means. Water content,
A preset reference water content is compared, and when the detected water content is equal to or more than the reference water content, it is determined that one of the solid polymer electrolyte membrane, the anode electrode, and the cathode electrode is burning. A combustion detecting device for a solid polymer electrolyte fuel cell, comprising:
２センサが湿度センサまたは露点計であることを特徴と
する固体高分子電解質型燃料電池の燃焼検出装置。15. The combustion detecting device for a solid polymer electrolyte fuel cell according to claim 14, wherein the second sensor is a humidity sensor or a dew point meter.
て、前記アノード電極から排出される燃料ガス中の水分
量と前記カソード電極から排出される酸化剤ガス中の水
分量の合算値が、燃料電池作動時に反応によって生成す
る水分量と燃料ガスおよび酸化剤ガスを予め加湿する時
に加えられる水分量の合算値を超え、所定値以上になっ
た時、当該燃料電池セルが燃焼していると判定すること
を特徴とする固体高分子電解質型燃料電池の燃焼検出装
置。16. The device according to claim 14, wherein the sum of the water content in the fuel gas discharged from the anode electrode and the water content in the oxidant gas discharged from the cathode electrode is the fuel cell. When the sum of the amount of water generated by the reaction during operation and the amount of water added when humidifying the fuel gas and the oxidant gas in advance exceeds the predetermined value, it is determined that the fuel cell is burning. A combustion detection device for a solid polymer electrolyte fuel cell, which is characterized in that:
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