JP5463704B2 - りん酸形燃料電池のりん酸凍結防止方法及びりん酸凍結防止装置 - Google Patents
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Description
前記りん酸形燃料電池に加湿ガスを流通させ、りん酸形燃料電池に導入する加湿ガスの流量と、りん酸形燃料電池に導入する加湿ガスの露点と、りん酸形燃料電池から排出される加湿ガスの露点とを連続的に測定し、この測定値に基づいてりん酸形燃料電池内に残存する水分量を求め、該水分量に基づいてりん酸濃度を算出し、
前記りん酸電解質層の温度が、算出された前記りん酸濃度におけるりん酸凍結温度に対して所定値だけ高い設定温度を超える場合は、前記りん酸形燃料電池を冷却する制御を行って、前記りん酸形燃料電池の温度を降下させ、
算出された前記りん酸濃度が所定値に達したら前記加湿ガスの供給を停止することを特徴とする。
本発明のりん酸形燃料電池のりん酸凍結防止方法は、前記りん酸電解質層の温度が、算出されたりん酸濃度におけるりん酸凍結温度を下回る場合は前記りん酸形燃料電池を加温する制御を行うことが好ましい。
りん酸電解質層を燃料極電極層及び酸化剤電極層で挟持したりん酸形燃料電池のりん酸凍結防止装置において、
加湿ガス生成装置と、
前記加湿ガス生成装置から生成される加湿ガスを、前記りん酸形燃料電池に導入する加湿ガス導入路と、
前記加湿ガス生成装置から生成される加湿ガスを、前記りん酸形燃料電池から排出する加湿ガス排出路と、
前記加湿ガス導入路に配置された流量計及び第1露点計と、
前記加湿ガス排出路に配置された第2露点計と、
前記りん酸形燃料電池の温度を制御する温度調整装置と、
りん酸形燃料電池発電装置の停止時において、前記りん酸形燃料電池に前記加湿ガス生成装置で生成された加湿ガスを流通させ、前記流量計で計測される加湿ガスの流量と、前記第1露点計で計測されるりん酸形燃料電池に導入前の加湿ガスの露点と、前記第2露点計で計測されるりん酸形燃料電池から排出される加湿ガスの露点とに基づいて、りん酸形燃料電池内に残存する水分量を求め、該水分量に基づいてりん酸濃度を算出し、前記りん酸電解質層の温度が、算出されたりん酸濃度におけるりん酸凍結温度に対して所定値だけ高い設定温度を超える場合は、前記温度調整装置により前記りん酸形燃料電池を冷却して前記りん酸形燃料電池の温度を降下させ、算出されたりん酸濃度が所定値に達したら前記加湿ガスの供給を停止するように制御を行う制御装置と、を備えることを特徴とする。
本発明のりん酸形燃料電池のりん酸凍結防止装置の前記制御装置は、前記りん酸電解質層の温度が前記りん酸凍結温度を下回る場合は、前記温度調整装置により前記りん酸形燃料電池を加温する制御を行なうことが好ましい。
このように、りん酸形燃料電池10の温度を調整しながら加湿を継続し、ステップS14で算出されたりん酸濃度と、あらかじめ定めた設定値とを比較して(ステップS19)、該設定値を下回ったら加湿器21を停止させ(ステップS20)、開閉弁V3,V4を閉じてりん酸形燃料電池10を封止する(ステップS21)。
図8において、線Aは、加湿器による累積投入水分量の変化を示し、線Bは、累積排出水分量の変化を示し、線Cは、セル内残留水分量の変化を示し、線Dは、セル内りん酸濃度の変化を示している。
図8に示されるように、燃料電池内の残留水分量が3.8kgとなった約10時間で加湿作業を完了したところ、りん酸濃度を約75質量%に希釈でき、運転を停止してもりん酸が凍結することが無かった。
11:電解質
12:燃料電極
13:空気電極
21:加湿器
22:流量計
23:第1露点計
24:第2露点計
25:温度計
26:温度調整装置
30,30’:制御装置
L1〜L4:配管
V1〜V4:開閉弁
Claims (4)
- りん酸電解質層を、燃料極電極層及び酸化剤電極層で挟持したりん酸形燃料電池の停止時におけるりん酸凍結防止方法であって、
前記りん酸形燃料電池に加湿ガスを流通させ、りん酸形燃料電池に導入する加湿ガスの流量と、りん酸形燃料電池に導入する加湿ガスの露点と、りん酸形燃料電池から排出される加湿ガスの露点とを連続的に測定し、この測定値に基づいてりん酸形燃料電池内に残存する水分量を求め、該水分量に基づいてりん酸濃度を算出し、
前記りん酸電解質層の温度が、算出された前記りん酸濃度におけるりん酸凍結温度に対して所定値だけ高い設定温度を超える場合は、前記りん酸形燃料電池を冷却する制御を行って、前記りん酸形燃料電池の温度を降下させ、
算出された前記りん酸濃度が所定値に達したら前記加湿ガスの供給を停止することを特徴とするりん酸形燃料電池のりん酸凍結防止方法。 - 前記りん酸電解質層の温度が、算出されたりん酸濃度におけるりん酸凍結温度を下回る場合は前記りん酸形燃料電池を加温する制御を行う請求項1に記載のりん酸形燃料電池のりん酸凍結防止方法。
- りん酸電解質層を燃料極電極層及び酸化剤電極層で挟持したりん酸形燃料電池のりん酸凍結防止装置において、
加湿ガス生成装置と、
前記加湿ガス生成装置から生成される加湿ガスを、前記りん酸形燃料電池に導入する加湿ガス導入路と、
前記加湿ガス生成装置から生成される加湿ガスを、前記りん酸形燃料電池から排出する加湿ガス排出路と、
前記加湿ガス導入路に配置された流量計及び第1露点計と、
前記加湿ガス排出路に配置された第2露点計と、
前記りん酸形燃料電池の温度を制御する温度調整装置と、
りん酸形燃料電池発電装置の停止時において、前記りん酸形燃料電池に前記加湿ガス生成装置で生成された加湿ガスを流通させ、前記流量計で計測される加湿ガスの流量と、前記第1露点計で計測されるりん酸形燃料電池に導入前の加湿ガスの露点と、前記第2露点計で計測されるりん酸形燃料電池から排出される加湿ガスの露点とに基づいて、りん酸形燃料電池内に残存する水分量を求め、該水分量に基づいてりん酸濃度を算出し、前記りん酸電解質層の温度が、算出されたりん酸濃度におけるりん酸凍結温度に対して所定値だけ高い設定温度を超える場合は、前記温度調整装置により前記りん酸形燃料電池を冷却して前記りん酸形燃料電池の温度を降下させ、算出されたりん酸濃度が所定値に達したら前記加湿ガスの供給を停止するように制御を行う制御装置と、を備えることを特徴とするりん酸形燃料電池のりん酸凍結防止装置。 - 前記制御装置は、前記りん酸電解質層の温度が前記りん酸凍結温度を下回る場合は、前記温度調整装置により前記りん酸形燃料電池を加温する制御を行なう請求項3記載のりん酸形燃料電池のりん酸凍結防止装置。
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