JPH01176668A - 燃料電池の起動方法 - Google Patents
燃料電池の起動方法Info
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- JPH01176668A JPH01176668A JP62335388A JP33538887A JPH01176668A JP H01176668 A JPH01176668 A JP H01176668A JP 62335388 A JP62335388 A JP 62335388A JP 33538887 A JP33538887 A JP 33538887A JP H01176668 A JPH01176668 A JP H01176668A
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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、燃料電池のセルスタックを起動待加熱する燃
料電池の起動方法に関する。
料電池の起動方法に関する。
燃料電池はその本体部を形成する単電池が積層されたセ
ルスタックに反応ガスである健料ガスと酸化剤ガスとし
ての空気とを供給してセルスタック内の単電池に電気化
学反応を起こさせて発電する。この際、電気化学反応に
伴って熱が発生するので、セルスタックの複数の単電池
の積層ごとに冷却板を介挿し、この冷却板に通流する液
体状の冷却媒体により前記熱を除去して運転温度に保持
している。なお、この冷却板は、燃料電池を室温からの
起動時、セルスタックを昇温するためのｎｎ熱用として
用いられる。この場合、冷却媒体を加熱して熱媒体とし
、この熱媒体を冷却板に通流してセルスタックを加熱し
ている。
ルスタックに反応ガスである健料ガスと酸化剤ガスとし
ての空気とを供給してセルスタック内の単電池に電気化
学反応を起こさせて発電する。この際、電気化学反応に
伴って熱が発生するので、セルスタックの複数の単電池
の積層ごとに冷却板を介挿し、この冷却板に通流する液
体状の冷却媒体により前記熱を除去して運転温度に保持
している。なお、この冷却板は、燃料電池を室温からの
起動時、セルスタックを昇温するためのｎｎ熱用として
用いられる。この場合、冷却媒体を加熱して熱媒体とし
、この熱媒体を冷却板に通流してセルスタックを加熱し
ている。
第２図は上記のような冷却板を備えたセルスタックを有
する燃料電池の系統図である。図において１は模式的に
示した燃料電池としてのりん酸形燃料電池のセルスｌ、
りであり、りん酸の電解液を含浸保持したマトリ、クス
２と、これを挾持する燃料電極３と酸化剤電極４と、燃
料電極３に燃料ガスを供給する燃料ガス室５および酸化
剤電極４に酸化剤ガスとしての空気を供給する酸化剤ガ
ス室６と、冷熱媒体が通流する流路７を内蔵する冷却板
８とから構成されている。なお１０ 、１１はそれぞれ
燃料ガスを燃料ガス室５に給排する供給管路と排出管路
であり、１２ 、１３はそれぞれ空気を酸化剤ガス室６
に給排する図示しないプロワを有する供給管路と排出管
路である。
する燃料電池の系統図である。図において１は模式的に
示した燃料電池としてのりん酸形燃料電池のセルスｌ、
りであり、りん酸の電解液を含浸保持したマトリ、クス
２と、これを挾持する燃料電極３と酸化剤電極４と、燃
料電極３に燃料ガスを供給する燃料ガス室５および酸化
剤電極４に酸化剤ガスとしての空気を供給する酸化剤ガ
ス室６と、冷熱媒体が通流する流路７を内蔵する冷却板
８とから構成されている。なお１０ 、１１はそれぞれ
燃料ガスを燃料ガス室５に給排する供給管路と排出管路
であり、１２ 、１３はそれぞれ空気を酸化剤ガス室６
に給排する図示しないプロワを有する供給管路と排出管
路である。
冷却板８には流路７に水を循環して通流するポンプ１５
を備えた循環管路１４が接続され、循環管路１４には起
動用バーナ熱交換器１６が介挿設置されている。起動用
バーナ熱交換器１６は起動用バーナ１７と、循還管路１
４の一部を形成する伝熱管１８を囲む炉容器１９とから
構成され、起動用バーナ１７には、メタノール等の燃料
を蓄えた燃料タンク加とポンプ２１とを備え、燃料タン
ク２０から燃料を起動用バーナ１７に供給する燃料供給
管路ｎと、ブロワ乙を備え、燃焼空気を起動用バーナ１
７に供給する燃焼空気供給管路列とが接続されている。
を備えた循環管路１４が接続され、循環管路１４には起
動用バーナ熱交換器１６が介挿設置されている。起動用
バーナ熱交換器１６は起動用バーナ１７と、循還管路１
４の一部を形成する伝熱管１８を囲む炉容器１９とから
構成され、起動用バーナ１７には、メタノール等の燃料
を蓄えた燃料タンク加とポンプ２１とを備え、燃料タン
ク２０から燃料を起動用バーナ１７に供給する燃料供給
管路ｎと、ブロワ乙を備え、燃焼空気を起動用バーナ１
７に供給する燃焼空気供給管路列とが接続されている。
なお５は起動用バーナ１７での燃料の燃焼による燃焼ガ
スを排出する排出管である。
スを排出する排出管である。
このような構成において燃料電池はセルスタック１に燃
料ガスが供給管路１０を経て燃料ガス室５に、また空気
が供給管路１２を経て酸化剤ガス室６に供給されて電池
反応を起こして発電する。なお、この際、電池反応に寄
与しない燃料ガスと空気はそれぞれ排出管路１１ 、１
３を経て外部に排出される。
料ガスが供給管路１０を経て燃料ガス室５に、また空気
が供給管路１２を経て酸化剤ガス室６に供給されて電池
反応を起こして発電する。なお、この際、電池反応に寄
与しない燃料ガスと空気はそれぞれ排出管路１１ 、１
３を経て外部に排出される。
ところで燃料電池の発電時、電池反応により発生する熱
はポンプ１５により伝熱管１８を経て冷却板８の流路７
を通流して循還管路１４を循環する冷却水により冷却板
８を介して除去される。この際、除熱のため高温になっ
て伝熱管１８を流れる冷却水は、起動用バーナ熱交換器
１６に燃焼空気供給管路２４を経てブロワ乙により起動
用バーナ１７を通過して炉容器１９内に送気された室温
の空気により伝熱管１８を介して冷却されて低温の冷却
水となって冷却板８に流入する。このようにして循ｍｓ
路１４を循還する冷却水により冷却板８を介して冷却作
用が行なわれる。この冷却作用により燃料電池のセルス
タ、り１は運転温度の約２００℃に保持される。
はポンプ１５により伝熱管１８を経て冷却板８の流路７
を通流して循還管路１４を循環する冷却水により冷却板
８を介して除去される。この際、除熱のため高温になっ
て伝熱管１８を流れる冷却水は、起動用バーナ熱交換器
１６に燃焼空気供給管路２４を経てブロワ乙により起動
用バーナ１７を通過して炉容器１９内に送気された室温
の空気により伝熱管１８を介して冷却されて低温の冷却
水となって冷却板８に流入する。このようにして循ｍｓ
路１４を循還する冷却水により冷却板８を介して冷却作
用が行なわれる。この冷却作用により燃料電池のセルス
タ、り１は運転温度の約２００℃に保持される。
ところで燃料電池を室温から起動する時にはあらかじめ
セルスタ、り１を加熱して発電できる状態にまで昇温す
る必要がある。この場合にはポンプ２１により燃料供給
管路ηを経て燃料タンク加から燃料を、またブロワ乙に
より燃焼空気供給管路列を経て空気を起動用バーナ熱交
換器１６の起動用バーナ１７に送液、送気して燃料を燃
焼させ、その燃焼ガスにより炉容器１９内の伝熱管１８
を加熱する。
セルスタ、り１を加熱して発電できる状態にまで昇温す
る必要がある。この場合にはポンプ２１により燃料供給
管路ηを経て燃料タンク加から燃料を、またブロワ乙に
より燃焼空気供給管路列を経て空気を起動用バーナ熱交
換器１６の起動用バーナ１７に送液、送気して燃料を燃
焼させ、その燃焼ガスにより炉容器１９内の伝熱管１８
を加熱する。
この際、循還管路１４を循環する冷却水は伝熱管１８に
て加熱されて高温の熱媒体としての加熱水となり、この
加熱水が冷却板８の流路７を通流することにより冷却板
８を介してセルスタ、りを加熱する。そして冷却板８か
ら低温になって排出される加熱水は伝熱管１８に流入し
て加熱される。このようにして循還する加熱水により冷
却板８を介してセルスタ、り１を発電できる温度まで昇
温する。
て加熱されて高温の熱媒体としての加熱水となり、この
加熱水が冷却板８の流路７を通流することにより冷却板
８を介してセルスタ、りを加熱する。そして冷却板８か
ら低温になって排出される加熱水は伝熱管１８に流入し
て加熱される。このようにして循還する加熱水により冷
却板８を介してセルスタ、り１を発電できる温度まで昇
温する。
燃料電池は上記のように室温からの起動時、セルスタッ
クエを発電できる温度まで昇温する必要がある。このた
めセルスタ、りｌ内の冷却板８に熱媒体としての加熱水
を通流して冷却板８を介してセルスタ、り１を加熱して
いる。しかし、セルスタ、り１は一般に複数の単電池を
積み重ねるごとに冷却板８を介挿して構成されているの
で、起動時の加熱に長時間かかるという欠点がある。な
お、この欠点を解決するため冷却板を単電池ごとに介挿
して、冷却板を通流する加熱水により加熱することも考
えられるが、この方法はセルスタ。
クエを発電できる温度まで昇温する必要がある。このた
めセルスタ、りｌ内の冷却板８に熱媒体としての加熱水
を通流して冷却板８を介してセルスタ、り１を加熱して
いる。しかし、セルスタ、り１は一般に複数の単電池を
積み重ねるごとに冷却板８を介挿して構成されているの
で、起動時の加熱に長時間かかるという欠点がある。な
お、この欠点を解決するため冷却板を単電池ごとに介挿
して、冷却板を通流する加熱水により加熱することも考
えられるが、この方法はセルスタ。
りが大きくなり、コスト高になるので通常採用されない
。
。
本発明の目的は、単電池を複数積み重ねるごとに冷却板
を介挿してなるセルスタ、りを有する燃料電池の起動時
の加熱時間を短縮できる燃料電池の起動方法を提供する
ことである。
を介挿してなるセルスタ、りを有する燃料電池の起動時
の加熱時間を短縮できる燃料電池の起動方法を提供する
ことである。
上記問題点を解決するために、本発明によればバーナと
、このバーナでの燃焼による燃焼ガスにより加熱する伝
熱管とを有する起動用バーナ熱交換器の伝熱管に通流す
る液体状の熱媒体を、単電池と冷却板とを積層してなる
燃料電池のセルスタ、りの冷却板に通流してセルスタ、
りを加熱して燃料電池を起動する方法において、前記熱
媒体によるセルスタ、りの加熱によりセルスタ、りの温
度が起動用バーナ熱交換器からの燃焼排ガスの露点以上
に達した後に、この燃焼排ガスをセルスタ、りに供給す
るものとする。
、このバーナでの燃焼による燃焼ガスにより加熱する伝
熱管とを有する起動用バーナ熱交換器の伝熱管に通流す
る液体状の熱媒体を、単電池と冷却板とを積層してなる
燃料電池のセルスタ、りの冷却板に通流してセルスタ、
りを加熱して燃料電池を起動する方法において、前記熱
媒体によるセルスタ、りの加熱によりセルスタ、りの温
度が起動用バーナ熱交換器からの燃焼排ガスの露点以上
に達した後に、この燃焼排ガスをセルスタ、りに供給す
るものとする。
セルスタ、りを冷却板を通流する熱媒体により加熱する
とともに、この加熱によりセルスタ、りの温度が起動用
熱交換器からの燃焼排ガスの露点以上に達した後、燃焼
排ガスをセルスタ、りに供給してこれを加熱するように
したので、燃焼排ガスは結露しないため燃料電池に悪影
響を与えずに起動時間を短縮できる。
とともに、この加熱によりセルスタ、りの温度が起動用
熱交換器からの燃焼排ガスの露点以上に達した後、燃焼
排ガスをセルスタ、りに供給してこれを加熱するように
したので、燃焼排ガスは結露しないため燃料電池に悪影
響を与えずに起動時間を短縮できる。
以下図面に基づいて本発明の実施例について説明する。
第１図は本発明の実施例による燃料電池の起動方法を行
なう際の系統図である。なお、第１図において第２図の
従来例と同一部品には同じ符号を付し、その説明を省略
する。第１図において第２図の系統図と異なるのは起動
用バーナ熱交換器１６の排気管５から空気の供給管路鴛
に接続する三方弁ｎを備えた燃焼排ガス供給管路四を設
け、三方弁釘の他方の弁通路に燃焼排ガスの排出管路四
を設けたことである。このような構成により、燃料電池
としてのりん酸形燃料電池を起動する時には、まず、前
述のように起動用バーナ熱交換器１６番こより加熱され
た熱媒体としての加熱水が冷却板８を通流して冷却板８
を介してセルスタック１を加熱するとともに起動用バー
ナ熱交換器１６からの燃焼排ガスを三方弁υを弁作動し
て燃焼排ガス供給管路四と供給管路１２とを経て酸化剤
ガス室６に供給してセルスタ、り１を加熱して発電でき
る温度まで昇温する。加熱後の燃焼排ガスは排出管路１
３から外部に排出される。なお、セルスタ、りの昇温終
了後は燃焼排ガスを三方弁ｒの弁切換えにより外部に放
出して燃料電池の運転に入る。ここで燃焼排ガスによる
セルスタック１の加熱は、加熱水によるセルスタ、り１
の温度が燃焼排ガスの露点以上の温度に達した後行なう
ものとする。
なう際の系統図である。なお、第１図において第２図の
従来例と同一部品には同じ符号を付し、その説明を省略
する。第１図において第２図の系統図と異なるのは起動
用バーナ熱交換器１６の排気管５から空気の供給管路鴛
に接続する三方弁ｎを備えた燃焼排ガス供給管路四を設
け、三方弁釘の他方の弁通路に燃焼排ガスの排出管路四
を設けたことである。このような構成により、燃料電池
としてのりん酸形燃料電池を起動する時には、まず、前
述のように起動用バーナ熱交換器１６番こより加熱され
た熱媒体としての加熱水が冷却板８を通流して冷却板８
を介してセルスタック１を加熱するとともに起動用バー
ナ熱交換器１６からの燃焼排ガスを三方弁υを弁作動し
て燃焼排ガス供給管路四と供給管路１２とを経て酸化剤
ガス室６に供給してセルスタ、り１を加熱して発電でき
る温度まで昇温する。加熱後の燃焼排ガスは排出管路１
３から外部に排出される。なお、セルスタ、りの昇温終
了後は燃焼排ガスを三方弁ｒの弁切換えにより外部に放
出して燃料電池の運転に入る。ここで燃焼排ガスによる
セルスタック１の加熱は、加熱水によるセルスタ、り１
の温度が燃焼排ガスの露点以上の温度に達した後行なう
ものとする。
この理由は、次の通りである。りん酸形燃料電池ではり
ん酸電解質として１００％近くの濃燐酸が使用されてセ
リ、このりん酸は非常に吸湿性である。
ん酸電解質として１００％近くの濃燐酸が使用されてセ
リ、このりん酸は非常に吸湿性である。
したがってセルスタ、り１の温度が燃焼排ガスの露点以
下の時に燃焼排ガスをセルスタ、りに供給すると、燃焼
排ガス中の水分が重電池内にて結露し、りん酸濃度を希
釈し、このため電解液の体積が膨張するので電極が電解
液によりぬれて電池性能が劣化するおそれがある。
下の時に燃焼排ガスをセルスタ、りに供給すると、燃焼
排ガス中の水分が重電池内にて結露し、りん酸濃度を希
釈し、このため電解液の体積が膨張するので電極が電解
液によりぬれて電池性能が劣化するおそれがある。
ところで燃焼排ガスの温度は加熱水の温度より高く、ま
たセルスタ、り１は各単電池ごとに酸化剤ガス室を有し
ているので熱交換面積が大きいため、燃焼排ガスの熱は
セルスタ、りｌに有効に伝達される。
たセルスタ、り１は各単電池ごとに酸化剤ガス室を有し
ているので熱交換面積が大きいため、燃焼排ガスの熱は
セルスタ、りｌに有効に伝達される。
本実施例では燃焼排ガスを酸化剤ガス室に供給している
が、燃料ガス室に供給しても良いし、また酸化剤ガス室
と溶料ガス室とに供給しても同じ作用が得られる。
が、燃料ガス室に供給しても良いし、また酸化剤ガス室
と溶料ガス室とに供給しても同じ作用が得られる。
以上の説明で明らかなように、本発明によれば燃料電池
の起動時、セルスタ、り内の冷却板を通流する液体状の
熱媒体により冷却板を介してセルスタ、りを加熱すると
ともに、起動用バーナ熱交換器からの燃焼排ガスを、セ
ルスタックの温度が前記熱媒体の加熱により燃焼排ガス
の露点以上に達した後、セルスタ、りに供給してセルス
タ、りを加熱してセルスタ、りが発電できる温度まで昇
温するようにしたことにより、熱媒体と、この熱媒体よ
り温度が高く、セルスタ、りへの熱伝達の良好な燃焼排
ガスとによりセルスタ、りを加熱するので、燃料電池の
起動時間が短縮される。
の起動時、セルスタ、り内の冷却板を通流する液体状の
熱媒体により冷却板を介してセルスタ、りを加熱すると
ともに、起動用バーナ熱交換器からの燃焼排ガスを、セ
ルスタックの温度が前記熱媒体の加熱により燃焼排ガス
の露点以上に達した後、セルスタ、りに供給してセルス
タ、りを加熱してセルスタ、りが発電できる温度まで昇
温するようにしたことにより、熱媒体と、この熱媒体よ
り温度が高く、セルスタ、りへの熱伝達の良好な燃焼排
ガスとによりセルスタ、りを加熱するので、燃料電池の
起動時間が短縮される。
第１図は本発明の実施例による燃料電池の起動方法を行
なう時の燃料電池の系統図、第２図は従来の燃料電池の
起動方法を行なう時の燃料電池の系統図である。 １：セルスタ、り、８：冷却板、１６：起動用バーナ熱
交換器、１８：伝熱管。
なう時の燃料電池の系統図、第２図は従来の燃料電池の
起動方法を行なう時の燃料電池の系統図である。 １：セルスタ、り、８：冷却板、１６：起動用バーナ熱
交換器、１８：伝熱管。
Claims (1)
- バーナと、このバーナでの燃焼により生じる燃焼ガスに
より加熱される伝熱管とを有する起動用バーナ熱交換器
の伝熱管を通流する液体状の熱媒体を、単電池と冷却板
とを積層してなる燃料電池のセルスタックの冷却板に通
流してセルスタックを加熱して燃料電池を起動する方法
において、前記熱媒体によるセルスタックの加熱により
セルスタックの温度が起動用バーナ熱交換器からの燃焼
排ガスの露点以上に達した後に、この燃焼排ガスをセル
スタックに供給することを特徴とする燃料電池の起動方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62335388A JPH01176668A (ja) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | 燃料電池の起動方法 |
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| JP62335388A JPH01176668A (ja) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | 燃料電池の起動方法 |
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Family
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| JP (1) | JPH01176668A (ja) |
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-
1987
- 1987-12-29 JP JP62335388A patent/JPH01176668A/ja active Pending
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