JPH01176667A - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
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- JPH01176667A JPH01176667A JP63000392A JP39288A JPH01176667A JP H01176667 A JPH01176667 A JP H01176667A JP 63000392 A JP63000392 A JP 63000392A JP 39288 A JP39288 A JP 39288A JP H01176667 A JPH01176667 A JP H01176667A
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- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 16
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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
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
-
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- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
- H01M8/04022—Heating by combustion
-
- 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
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、燃料電池発電システムの改良に係り、特に低
負荷運転時における燃料電池の電圧の抑制に関するもの
である。
負荷運転時における燃料電池の電圧の抑制に関するもの
である。
酸性電解液としてリン酸を用いた燃料電池においては、
電池内に白金または白金系の貴金属触媒が使用されてい
るが、この触媒は酸性電解液中の高電位雰囲気において
貴金属粒子が凝集し、劣化を生じることが知られている
。
電池内に白金または白金系の貴金属触媒が使用されてい
るが、この触媒は酸性電解液中の高電位雰囲気において
貴金属粒子が凝集し、劣化を生じることが知られている
。
また、燃料電池はその電圧−電流特性上、電流の小さい
領域つまり低負荷領域において電圧が高くなる特性を有
しており、所定の値以下に負荷が低下すると触媒が高電
位にさらされ、電池性能の著しい低下をもたらすことに
なる。
領域つまり低負荷領域において電圧が高くなる特性を有
しており、所定の値以下に負荷が低下すると触媒が高電
位にさらされ、電池性能の著しい低下をもたらすことに
なる。
所で、燃料電池はその特性として電池の運転圧力、運転
温度、空気極部へ供給する空気中の酸素濃度、燃料極部
へ供給する燃料中の水素濃度、電池内における酸素およ
び水素の利用率等により電圧が変化することが知られて
おり、この特性を利用して低負荷運転時に電圧を抑制す
る手段が種々提案されてきた。
温度、空気極部へ供給する空気中の酸素濃度、燃料極部
へ供給する燃料中の水素濃度、電池内における酸素およ
び水素の利用率等により電圧が変化することが知られて
おり、この特性を利用して低負荷運転時に電圧を抑制す
る手段が種々提案されてきた。
然しながら、従来これらの抑制手段のうち燃料電池の空
気極部へ供給する空気中の酸素濃度を変化させる方法が
、応答性、電池性能への影響等の面から最も好ましいと
されており、その具体的な方法としては、例えば特公昭
６０−１ｏ４ｚｓ号公報により開示されているように、
空気極部出口の排気通路と空気供給通路を結ぶ再循環通
路を設け、送風機を用いて低酸素濃度の排気を空気極部
の入口へ再循環させて酸素濃度を低下させる方法が知ら
従来の燃料電池の低負荷運転時における電圧抑制の方法
では、空気極部の排気を空気供給通路へ再循環させるた
めの通路、送風機等の補機類および制御機器が必要とな
るが、高温、高圧ガスを取扱うため特殊な仕様が要求さ
れ、またこれらの機器を保護し安全に運転するための制
御システムも複雑になる等の問題があった。
気極部へ供給する空気中の酸素濃度を変化させる方法が
、応答性、電池性能への影響等の面から最も好ましいと
されており、その具体的な方法としては、例えば特公昭
６０−１ｏ４ｚｓ号公報により開示されているように、
空気極部出口の排気通路と空気供給通路を結ぶ再循環通
路を設け、送風機を用いて低酸素濃度の排気を空気極部
の入口へ再循環させて酸素濃度を低下させる方法が知ら
従来の燃料電池の低負荷運転時における電圧抑制の方法
では、空気極部の排気を空気供給通路へ再循環させるた
めの通路、送風機等の補機類および制御機器が必要とな
るが、高温、高圧ガスを取扱うため特殊な仕様が要求さ
れ、またこれらの機器を保護し安全に運転するための制
御システムも複雑になる等の問題があった。
本発明は、特殊仕様が要求されない簡単な機器構成と、
簡略化された制御システムにより低負荷運転時に燃料電
池の電圧を制御し、これを所定の許容値以下に抑えるこ
とができる燃料電池発電シ本発明では、空気供給装置と
空気極部を結ぶ通路に介在し、燃料の燃焼により上記空
気極部へ送る空気中の酸素濃度を変化させるようにした
燃焼器と、該燃焼器への燃料および空気の供給量を調整
することにより低負荷運転時における上記燃料電池の電
圧を所定の許容値以下に抑えるように制御する電池電圧
制御装置とを設けたことを特徴とする。
簡略化された制御システムにより低負荷運転時に燃料電
池の電圧を制御し、これを所定の許容値以下に抑えるこ
とができる燃料電池発電シ本発明では、空気供給装置と
空気極部を結ぶ通路に介在し、燃料の燃焼により上記空
気極部へ送る空気中の酸素濃度を変化させるようにした
燃焼器と、該燃焼器への燃料および空気の供給量を調整
することにより低負荷運転時における上記燃料電池の電
圧を所定の許容値以下に抑えるように制御する電池電圧
制御装置とを設けたことを特徴とする。
本発明では、燃料電池の空気極部へ空気を送る通路に燃
焼器を介在させ、燃焼器における燃焼により上記空気極
部へ供給される空気中の酸素濃度を変化させるようにし
た。
焼器を介在させ、燃焼器における燃焼により上記空気極
部へ供給される空気中の酸素濃度を変化させるようにし
た。
従って、低負荷運転時に燃料電池の電圧が所定の許容値
を越えて上昇すると、電池電気制御装置は電圧を許容値
以下に抑えるのに必要な空気中の酸素濃度を算出し、そ
れに基づいて燃焼器への燃料および空気の供給量を制御
弁により調整する。
を越えて上昇すると、電池電気制御装置は電圧を許容値
以下に抑えるのに必要な空気中の酸素濃度を算出し、そ
れに基づいて燃焼器への燃料および空気の供給量を制御
弁により調整する。
このようにして、燃料器に供給する燃料および空気の流
量を制御することにより低負荷運転時における燃料電池
の電圧の抑制が可能となる。
量を制御することにより低負荷運転時における燃料電池
の電圧の抑制が可能となる。
以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明す
る。
る。
第１図は本実施例による燃料電池発電システムの系統構
成図である６図において、１は燃料電池、２は去の空気
極部、３は燃料極部、４は冷却部で休 ある。５は空気供給装置、６は燃焼器、７は猫交極部２
に供給される。８〜１０は空気供給装置５より空気極部
２に供給する空気の流量を調節する制御弁、１１は燃料
器６へ供給する原燃料の流量を調節する制御弁、１．２
は燃料供給装置で、制御弁１３を介して原燃料が供給さ
れ、これより改質された燃料が制御弁１４を介して燃料
電池１の燃料極部３に供給される。１５は冷却水ポンプ
、１６は水蒸気分離器で、冷却水ポンプ１５より送り出
される冷却水は燃料電池１の冷却部４に供給され、燃料
電池１を冷却後、その排水は熱交換器７を経由して水蒸
気分離器１６に送られ、水蒸気と水を分離し、分離後の
蒸気は燃料供給装置１２へ送られる。１７はこの蒸気を
外部へ導出する制御弁、１８は燃料電池１の電気出力を
計測する出力計、１９は燃料電池１の電圧を計測する電
圧計、 。
成図である６図において、１は燃料電池、２は去の空気
極部、３は燃料極部、４は冷却部で休 ある。５は空気供給装置、６は燃焼器、７は猫交極部２
に供給される。８〜１０は空気供給装置５より空気極部
２に供給する空気の流量を調節する制御弁、１１は燃料
器６へ供給する原燃料の流量を調節する制御弁、１．２
は燃料供給装置で、制御弁１３を介して原燃料が供給さ
れ、これより改質された燃料が制御弁１４を介して燃料
電池１の燃料極部３に供給される。１５は冷却水ポンプ
、１６は水蒸気分離器で、冷却水ポンプ１５より送り出
される冷却水は燃料電池１の冷却部４に供給され、燃料
電池１を冷却後、その排水は熱交換器７を経由して水蒸
気分離器１６に送られ、水蒸気と水を分離し、分離後の
蒸気は燃料供給装置１２へ送られる。１７はこの蒸気を
外部へ導出する制御弁、１８は燃料電池１の電気出力を
計測する出力計、１９は燃料電池１の電圧を計測する電
圧計、 。
２０は電池電圧制御装置、２１は燃料電池１の空気極部
２の入口の温度を計測する温度計、２２は空気供給装置
５よりの空気の流量を計測する流量計、２３は燃焼器６
へ供給される原燃料の流量を計測する流量計である。
２の入口の温度を計測する温度計、２２は空気供給装置
５よりの空気の流量を計測する流量計、２３は燃焼器６
へ供給される原燃料の流量を計測する流量計である。
通常運転時において、燃料電池１は燃料供給装置１２よ
りの燃料が燃料極部３に供給され、また空気供給袋ｅ５
よりの空気が空気極部２に供給されて、所定の電圧範囲
内で作動し、その出力は出力計１８により計測され、そ
の出力に見合う量の空気が空気極部２に供給されている
。
りの燃料が燃料極部３に供給され、また空気供給袋ｅ５
よりの空気が空気極部２に供給されて、所定の電圧範囲
内で作動し、その出力は出力計１８により計測され、そ
の出力に見合う量の空気が空気極部２に供給されている
。
また、燃料電池１の電圧は電圧計１９により計測されて
電池電圧制御装置２ｏへ送られており、この電圧が所定
の許容値より低い場合は、制御弁１１の開度を最小に設
定し燃焼器６への原燃料の供給を最低に抑えている、 燃料電池１の出力が低負荷となり電圧計１９により測定
された電圧が所定の許容値を越えた場合、電池電圧制御
装置２０は燃料電池１の電圧を所定の許容値まで低下さ
せるに必要な空気中の酸素濃度を算出し、それに基づい
て燃焼器６へ供給する空気および原燃料の流量を制御す
る制御弁８．１１を調整する。空気中の酸素は燃焼器６
内での原燃料の燃焼により消費され、所定の酸素濃度と
なった空気は空気極部２へ供給されるが、その一部は熱
交換器７を経由する。一方、空気極部２の入口の温度は
温度計２１により測定され、制御弁９゜１０により最適
な温度となるように空気流量が制御されている。
電池電圧制御装置２ｏへ送られており、この電圧が所定
の許容値より低い場合は、制御弁１１の開度を最小に設
定し燃焼器６への原燃料の供給を最低に抑えている、 燃料電池１の出力が低負荷となり電圧計１９により測定
された電圧が所定の許容値を越えた場合、電池電圧制御
装置２０は燃料電池１の電圧を所定の許容値まで低下さ
せるに必要な空気中の酸素濃度を算出し、それに基づい
て燃焼器６へ供給する空気および原燃料の流量を制御す
る制御弁８．１１を調整する。空気中の酸素は燃焼器６
内での原燃料の燃焼により消費され、所定の酸素濃度と
なった空気は空気極部２へ供給されるが、その一部は熱
交換器７を経由する。一方、空気極部２の入口の温度は
温度計２１により測定され、制御弁９゜１０により最適
な温度となるように空気流量が制御されている。
このようにして、本発明によれば、低負荷運転時に空気
極部２への空気供給通路に設けた燃焼器６への原燃料お
よび空気の流量制御のみで燃料電池１の電圧を制御する
ことができ、特殊仕様が要求されない簡単な機器構成と
、簡略化された制御システムにより所期の目的を達成す
ることが可能となる。
極部２への空気供給通路に設けた燃焼器６への原燃料お
よび空気の流量制御のみで燃料電池１の電圧を制御する
ことができ、特殊仕様が要求されない簡単な機器構成と
、簡略化された制御システムにより所期の目的を達成す
ることが可能となる。
本発明によれば、燃料電池発電システムにおいて、特殊
仕様が要求されない簡単な機器構成と、簡略化された制
御システムにより低負荷運転時に燃料電池の電圧を制御
し、これを所定の許容値以下に抑えることが可能となる
。
仕様が要求されない簡単な機器構成と、簡略化された制
御システムにより低負荷運転時に燃料電池の電圧を制御
し、これを所定の許容値以下に抑えることが可能となる
。
第１図は本発明の燃料電池発電システムの一実施例を示
す系統構成図である。 １・・・燃料電池、２・・・空気極部、３・・・燃料極
部、４・・・冷却部、５・・・空気供給装置、６・・・
燃焼器、７・・・熱交換器、８〜１１・・・制御弁、１
２・・・燃料供給装置、１５・・・冷却水ポンプ、１６
・・・水蒸気分離器、１８・・・出力計、１９・・・電
圧計、２０・・・電池電圧制御装置、２１・・・温度計
、−
す系統構成図である。 １・・・燃料電池、２・・・空気極部、３・・・燃料極
部、４・・・冷却部、５・・・空気供給装置、６・・・
燃焼器、７・・・熱交換器、８〜１１・・・制御弁、１
２・・・燃料供給装置、１５・・・冷却水ポンプ、１６
・・・水蒸気分離器、１８・・・出力計、１９・・・電
圧計、２０・・・電池電圧制御装置、２１・・・温度計
、−
Claims (1)
- １、燃料極部と空気極部を有する燃料電池と、原燃料を
改質し改質した燃料を上記燃料極部に供給する燃料供給
装置と、上記空気極部に空気を供給する空気供給装置と
を有する燃料電池発電システムにおいて、上記空気供給
装置と上記空気極部を結ぶ通路に介在し、燃料の燃焼に
より上記空気極部へ送る空気中の酸素濃度を変化させる
ようにした燃焼器と、該燃焼器への燃料および空気の供
給量を調整することにより低負荷運転時における上記燃
料電池の電圧を所定の許容値以下に抑えるように制御す
る電池電圧制御装置とを設けたことを特徴とする燃料電
池発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63000392A JPH01176667A (ja) | 1988-01-06 | 1988-01-06 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63000392A JPH01176667A (ja) | 1988-01-06 | 1988-01-06 | 燃料電池発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01176667A true JPH01176667A (ja) | 1989-07-13 |
Family
ID=11472532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63000392A Pending JPH01176667A (ja) | 1988-01-06 | 1988-01-06 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01176667A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5178969A (en) * | 1990-07-06 | 1993-01-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fuel cell powerplant system |
| US20180375127A1 (en) * | 2015-12-25 | 2018-12-27 | Nissan Motor Co., Ltd. | Solid oxide fuel cell system and method of controlling the same |
-
1988
- 1988-01-06 JP JP63000392A patent/JPH01176667A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5178969A (en) * | 1990-07-06 | 1993-01-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fuel cell powerplant system |
| US20180375127A1 (en) * | 2015-12-25 | 2018-12-27 | Nissan Motor Co., Ltd. | Solid oxide fuel cell system and method of controlling the same |
| US10547068B2 (en) * | 2015-12-25 | 2020-01-28 | Nissan Motor Co., Ltd. | Solid oxide fuel cell system and method of controlling the same |
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