JP4747515B2 - 燃料電池 - Google Patents
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Description
図1に、本発明の第1実施形態に係る燃料電池の構成図を示す。この燃料電池は、燃料電池本体1と、燃料電池本体1に燃料ガスである水素を供給する燃料タンク5と、燃料電池本体1からの燃料オフガスの排気を制御する排出弁7と、燃料電池を制御するECU(電子制御装置)3とを有している。なお、図1では、燃料電池に酸化剤ガスを供給し、排出する酸化剤ガス系の配管および装置、燃料電池本体1を冷却する冷媒系の配管および装置等は省略されている。
気極の排出ガス、水素極の排出ガス、および冷却水)を各セル10から排出する。
る制御をしてもよい。そのためには、図1に示した燃料タンク5と燃料電池本体1とを接続する水素供給経路L1上に流量制御弁または調圧弁を設け、上記電位差に応じて、燃料タンク5から供給する水素の量をECU3が制御するようにすればよい。例えば、調圧弁を設ける場合には、調圧弁から供給される水素圧力を高くすればよい。
図5を参照して本発明の第2実施形態を説明する。上記第1実施形態では、水素極セパレータ12Aの水素通路12A1の下流側に対応する位置で水素極セパレータ12Aに接触する小電極14A2と、上流側に対応する位置で水素極セパレータ12Aに接触する大電極14A1とによって集電板14Aを構成し、集電板14Aに隣接するセル10Aの水素極セパレータ12Aの電位を測定した。本実施形態では、この集電板14Aに隣接するセル10Aが燃料ガス中の不純物の拡散の影響を受けやすい形状とする燃料電池を説明する。他の構成要素および作用は第1実施形態の場合と同様である。そこで、第1実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。また、必要に応じて図1から図4の図面を参照する。
。例えば、集電板14Aに隣接するセル10Aの水素通路12A1の全体(上流から下流まで)の断面積、したがって容積が他のセル10に比較して小さくなるように構成してもよい。
図6を参照して本発明の第3実施形態を説明する。上記第1実施形態では、水素極セパレータ12Aの水素通路12A1の下流側に対応する位置で水素極セパレータ12Aに接触する小電極14A2と、上流側に対応する位置で水素極セパレータ12Aに接触する大電極14A1とによって集電板14Aを構成し、集電板14Aに隣接するセル10Aの水素極セパレータ12Aの電位を測定した。本実施形態では、水素極側に加えて、さらに、空気極側においても、下流側に対応する位置で空気極セパレータ12Bに接触する小電極14B2と上流側に対応する位置で空気極セパレータ12Bに接触する大電極14B1とを設け、水素通路12A1の下流側と上流側の電位差を監視し、排出弁7からの燃料オフガスの排出を制御する例を示す。他の構成要素および作用は第1実施形態の場合と同様である。そこで、第1実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。また、本実施形態の構成要素と第2実施形態で説明した図5の構成要素を組み合わせてもよい。そのため、本実施形態の説明において、必要に応じて図1から図5の図面を参照する。
図7を参照して本発明の第4実施形態を説明する。上記第1実施形態等では、水素極セパレータ12Aの水素通路12A1下流側に対応する位置で水素極セパレータ12Aに接触する小電極14A2と、上流側に対応する位置で水素極セパレータ12Aに接触する大電極14A1とによって集電板14Aを構成し、集電板14Aに隣接するセル10Aの水素極セパレータ12Aの電位を測定した。本実施形態では、大電極14A1に代えて、小さな電極で水素通路12A1の上流側に対応する位置で電位を測定する例を示す。他の構成
要素および作用は第1実施形態から第3実施形態の場合と同様である。そこで、上記各実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。また、必要に応じて図1から図6の図面を参照する。
3 ECU
5 燃料タンク
7 排出弁
9 締め具
10 セル
11 膜−電極接合体
12A 水素極セパレータ
12B 空気極セパレータ
14A、14B 集電板
14A1 大電極
14A2 小電極
14A4 上流側電極
21A、21B 孔部
Claims (5)
- 燃料ガスを反応させて発電するセルを1以上含む燃料電池本体と、
前記セルに燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、
前記セルから外部に排出される排出ガスのガス量を調整する排出ガス調整手段と、
前記セルの入口部から出口部に向かって燃料ガスの流路を構成しセル内に燃料ガスを供給するセル燃料ガス通路と、
前記燃料電池内の少なくとも1つのセルにおいて前記セル燃料ガス通路上でセル入口側に近い所定位置に対応する前記セル上の第1基準点の電位とセル出口側に近い所定位置に対応する前記セル上の第2基準点の電位との電位差を検出する電位差検出手段と、
前記電位差検出手段により検出された電位差が所定の範囲にないときに前記排出ガス調整手段により排出ガスを燃料電池本体外部に排出する排出ガス制御手段とを備え、
前記電位差検出手段により電位差が検出されるセルでは、セル燃料ガス通路の前記第2基準点に対応する所定位置近傍の断面積が、当該セル燃料ガス通路の他の部分の断面積と比較して小さくなっていることを特徴とする燃料電池。 - 酸化剤ガスを供給されるカソード側電極と燃料ガスを供給されるアノード側電極とを有し酸化剤ガスと燃料ガスとを反応させて発電するセルを1以上含む燃料電池本体と、
前記セルに燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、
前記セルから外部に排出される排出ガスのガス量を調整する排出ガス調整手段と、
前記セルの入口部から出口部に向かって燃料ガスの流路を構成しセル内に燃料ガスを供給するセル燃料ガス通路と、
前記燃料電池本体または前記燃料電池本体に含まれる少なくとも1つのセル上で、前記セル燃料ガス通路の上流側の所定位置に対応する第1基準点において前記カソード側電極とアノード側電極との電位差である第1電圧を測定する第1電圧測定手段と、
前記燃料電池本体または前記燃料電池本体に含まれる少なくとも1つの前記セル上で、前記セル燃料ガス通路の下流側の所定位置に対応する第2基準点において前記カソード側電極とアノード側電極との電位差である第2電圧を測定する第2電圧測定手段と、
前記第1電圧と第2電圧との差分よって前記第1基準点と第2基準点との電位差を検出する電位差検出手段と、
前記電位差検出手段により検出された電位差が所定の範囲にないときに前記排出ガス調整手段により排出ガスを燃料電池本体外部に排出する排出ガス制御手段とを備え、
前記電位差検出手段により前記第1基準点と第2基準点との電位差が検出されるセルでは、セル燃料ガス通路の前記第2基準点に対応する所定位置近傍の断面積が、当該セル燃料ガス通路の他の部分の断面積と比較して小さくなっていることを特徴とする燃料電池。 - 請求項1または2に記載の燃料電池において、
前記電位差検出手段により電位差が検出されるセルのセル燃料ガス通路の断面積の少なくとも一部が電位差を検出されないセルのセル燃料ガス通路に比べて小さくなっていることを特徴とする燃料電池。 - 請求項1に記載の燃料電池において、
さらに、前記燃料電池本体を両側面から挟み込むエンドプレートを備え、
前記電位差検出手段により電位差が検出されるセルは前記エンドプレートに隣接したセルであることを特徴とする燃料電池。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の燃料電池において、前記第1基準点と第2基準点とは前記セルが有する電極上で絶縁されていることを特徴とする燃料電池。
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