JPH01251560A - アルカリ型燃料電池発電装置 - Google Patents
アルカリ型燃料電池発電装置Info
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- JPH01251560A JPH01251560A JP63192321A JP19232188A JPH01251560A JP H01251560 A JPH01251560 A JP H01251560A JP 63192321 A JP63192321 A JP 63192321A JP 19232188 A JP19232188 A JP 19232188A JP H01251560 A JPH01251560 A JP H01251560A
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- 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
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、電解液循環装置を持たないアルカリ型燃料
電池発電装置、ことに発電運転によって生ずる生成水に
よって電解液が希釈されることを防止する機能を備えた
装置に関する。
電池発電装置、ことに発電運転によって生ずる生成水に
よって電解液が希釈されることを防止する機能を備えた
装置に関する。
単位電池の積層体からなるアルカリ型燃料電池は、その
単位電池の部材構成を第５図の斜視図に示すように、電
解液室枠３に包囲された電解液室４と、電解液室４をそ
の両側から覆う水素電極１および酸素電橋２と、ガス不
透過性のカーボン板からなり水素電極１に面する側に水
素室８．酸素電橋２に面する側に酸素室９を有する一対
のバイポーラ板５および６との積層体として単位電池１
０が構成される。また、液室枠３およびバイポーラ板５
および６の周縁には部材相互に連通ずる位置に水素の給
徘通路８Ａ、８Ｂ 、酸素の給排通路９Ａ、９Ｂ。
単位電池の部材構成を第５図の斜視図に示すように、電
解液室枠３に包囲された電解液室４と、電解液室４をそ
の両側から覆う水素電極１および酸素電橋２と、ガス不
透過性のカーボン板からなり水素電極１に面する側に水
素室８．酸素電橋２に面する側に酸素室９を有する一対
のバイポーラ板５および６との積層体として単位電池１
０が構成される。また、液室枠３およびバイポーラ板５
および６の周縁には部材相互に連通ずる位置に水素の給
徘通路８Ａ、８Ｂ 、酸素の給排通路９Ａ、９Ｂ。
電解液としての水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ，濃度３
５ないし５０％）の給徘通路４Ａ、４Ｂが形成され、そ
れぞれ水素室８．酸素室９．および電解液室４に連通ず
る。
５ないし５０％）の給徘通路４Ａ、４Ｂが形成され、そ
れぞれ水素室８．酸素室９．および電解液室４に連通ず
る。
上述の単位電池１０の＃ｌｌＮ体からなるアルカリ型燃
料電池（以下スタックと略称する）には第３図にその配
管系を簡略化して示すように、スタック１１の水素室８
に連通ずる水素給徘系１８．酸素室９に連通ずる酸素（
または空気）給徘系１９．および電解液室に連通する循
環ポンプ１６． ！解液槽１５を有する電解液２ａ環系
１４とが連結されて反応ガスとしてのＨ２およびＯＮの
給排により発電ｊ更転が行われる。なお図には省略した
が発電生成熱の冷却装置を備えることは周知の通りであ
る。
料電池（以下スタックと略称する）には第３図にその配
管系を簡略化して示すように、スタック１１の水素室８
に連通ずる水素給徘系１８．酸素室９に連通ずる酸素（
または空気）給徘系１９．および電解液室に連通する循
環ポンプ１６． ！解液槽１５を有する電解液２ａ環系
１４とが連結されて反応ガスとしてのＨ２およびＯＮの
給排により発電ｊ更転が行われる。なお図には省略した
が発電生成熱の冷却装置を備えることは周知の通りであ
る。
ところで、アルカリ型燃料電池においては、その作動温
度が１００℃以下であるために電気化学反応に伴って生
ずる生成水が排出される反応ガスによってスタック外部
に十分排出されず、その一部が電解液に溶解して電解液
としての水酸化カリウム水溶液が希釈されてその濃度が
徐々に低下するという問題が発生する。このような不都
合を回避するために従来装置においては電解液槽１５を
有する電解液循環系１４を設けて電解液濃度を一定に保
つ対策がとられている。しかしながら、電解液循環系１
４を設けることによって装置が大型化するというデメリ
ットがあること、ならびに電解液の給排通路４Ａおよび
４Ｂ内の電気抵抗の低い電解液によって隣接する単位電
池１０相互間に漏れ電流通路（液絡とよぶ）が発生する
ため、装置の発を総合効率の低下を招くと同時に漏れ電
流により電池構成材料が腐食するという欠点がある。
度が１００℃以下であるために電気化学反応に伴って生
ずる生成水が排出される反応ガスによってスタック外部
に十分排出されず、その一部が電解液に溶解して電解液
としての水酸化カリウム水溶液が希釈されてその濃度が
徐々に低下するという問題が発生する。このような不都
合を回避するために従来装置においては電解液槽１５を
有する電解液循環系１４を設けて電解液濃度を一定に保
つ対策がとられている。しかしながら、電解液循環系１
４を設けることによって装置が大型化するというデメリ
ットがあること、ならびに電解液の給排通路４Ａおよび
４Ｂ内の電気抵抗の低い電解液によって隣接する単位電
池１０相互間に漏れ電流通路（液絡とよぶ）が発生する
ため、装置の発を総合効率の低下を招くと同時に漏れ電
流により電池構成材料が腐食するという欠点がある。
このような課題を排除するために、電解液の給排通路４
Ａ、４Ｂを含む電解液循環系１４の代わりに各単位電池
ｌＯに電解液室枠３を貫通して電解液室４に連通ずる緩
衝室を設け、スタック１１の温度変化に基づく電解液の
体積変化を吸収するよう構成したものが知られている。
Ａ、４Ｂを含む電解液循環系１４の代わりに各単位電池
ｌＯに電解液室枠３を貫通して電解液室４に連通ずる緩
衝室を設け、スタック１１の温度変化に基づく電解液の
体積変化を吸収するよう構成したものが知られている。
このように構成することによって液絡や装置の大型化を
回避できるが、包蔵電解液が生成水によって希釈される
現象を排除することはできないので、緩衝室内の液面レ
ベルが徐々に上昇して電解液の漏洩を起こすので、これ
を回避するために発電運転時間が制約されるという欠点
がある。
回避できるが、包蔵電解液が生成水によって希釈される
現象を排除することはできないので、緩衝室内の液面レ
ベルが徐々に上昇して電解液の漏洩を起こすので、これ
を回避するために発電運転時間が制約されるという欠点
がある。
この発明の目的は、緩衝室および反応ガスの給排系を利
用して電解液の希釈状況の検知と生成水排出の促進とを
可能にし、これによって電解液循環系を用いずに連続運
転できるアルカリ型燃料電池装置を得ることにある。
用して電解液の希釈状況の検知と生成水排出の促進とを
可能にし、これによって電解液循環系を用いずに連続運
転できるアルカリ型燃料電池装置を得ることにある。
上記課題を解決するために、この発明によれば、電解液
室に連通して液量変化を吸収する緩衝室を有する単位電
池を積層したアルカリ型燃料電池において、前記緩衝室
に配されて発電生成水に基づく液量増加を液面の下限レ
ベルおよび上限レベルで検出する液面センサと、この液
面センサの出力側に配され前記液面が上限レベルを上廻
ったときオンとなり、下限レベルを下廻ったときオフと
なる出力電流を発する制御回路と、前記アルカリ型燃料
電池の水素ガス室、酸化ガス室の少なくとも一方側に連
結された循環ブロワおよびコンデンサを含む循環回路か
らなり循環ブロワが前記制御回路によりオン・オフ制御
されて前記電解液室からの水分の蒸発をうながす過剰反
応ガスを循環する電解液量制御部とを備えるものとし、
具体的には液面センサが上限レベル領域で対向した一対
の白金電極を有する上限レベルセンサ、および下限レベ
ル領域で対向した一対の白金電極を有する下限レベルセ
ンサとからなるもの、または液面センサが上限レベルお
よび下限レベルを含む領域で対向した一対の白金線電極
を有するもの、あるいは電解液室が光３３過性材料から
なり、液面センサが少なくとも一つの前記電解液室をそ
の外壁面側から挟んで対向するよう配された発光部およ
び受光部を有する上限レベル光センサおよび下限レベル
光センサからなるものとする。
室に連通して液量変化を吸収する緩衝室を有する単位電
池を積層したアルカリ型燃料電池において、前記緩衝室
に配されて発電生成水に基づく液量増加を液面の下限レ
ベルおよび上限レベルで検出する液面センサと、この液
面センサの出力側に配され前記液面が上限レベルを上廻
ったときオンとなり、下限レベルを下廻ったときオフと
なる出力電流を発する制御回路と、前記アルカリ型燃料
電池の水素ガス室、酸化ガス室の少なくとも一方側に連
結された循環ブロワおよびコンデンサを含む循環回路か
らなり循環ブロワが前記制御回路によりオン・オフ制御
されて前記電解液室からの水分の蒸発をうながす過剰反
応ガスを循環する電解液量制御部とを備えるものとし、
具体的には液面センサが上限レベル領域で対向した一対
の白金電極を有する上限レベルセンサ、および下限レベ
ル領域で対向した一対の白金電極を有する下限レベルセ
ンサとからなるもの、または液面センサが上限レベルお
よび下限レベルを含む領域で対向した一対の白金線電極
を有するもの、あるいは電解液室が光３３過性材料から
なり、液面センサが少なくとも一つの前記電解液室をそ
の外壁面側から挟んで対向するよう配された発光部およ
び受光部を有する上限レベル光センサおよび下限レベル
光センサからなるものとする。
上記手段において、緩衝室に生成水による電解液量の増
加を液面の上限レベルおよび下限レベルで検出する液面
センサを設けるとともに、液面が上限レベルを超えたと
きオンとなり下限レベルを下廻ったときオフとなる制御
回路を設け、水素給排系、酸素給徘系の少なくとも一方
に設けられたコンデンサおよびｖＩｇ環プロワを含む循
環回路の循環ブロワを前記制御回路によりオン・オフ制
御して、電解液室からの水分の蒸発をうながす過剰な反
応ガスを循環する電解液量制御部とを設けたことにより
、電解液の希釈を上限レベル側のセンサで検出して循環
ポンプを駆動してコンデンサで水分が除去されて乾いた
発電に必要なガス号を超えろ反応ガスを各華位ＴＬ池の
ガス室に富速で循環させることにより、ガス室に接した
ガス透過性を有する電極基材表面からの水分の蒸発が促
進され、これに伴って電解液室中の水分の電極側への浸
透が促進されるので、電解液４度は徐々に高まり、これ
に伴って緩衝室内の液面が低下する。この液面低下を下
限レベル側センサによって検出して循環ポンプを停止さ
せることにより、電解液濃度を液面レベル差によってほ
ぼ決まる所定濃度範囲に保持できるとともに、液面が上
限レベル以下に保持されて電解液の漏れを阻止できるの
で、電解液の循環系を用いることなく長時間運転可能な
アルカリ型燃料電池発′：１装置が得られる。
加を液面の上限レベルおよび下限レベルで検出する液面
センサを設けるとともに、液面が上限レベルを超えたと
きオンとなり下限レベルを下廻ったときオフとなる制御
回路を設け、水素給排系、酸素給徘系の少なくとも一方
に設けられたコンデンサおよびｖＩｇ環プロワを含む循
環回路の循環ブロワを前記制御回路によりオン・オフ制
御して、電解液室からの水分の蒸発をうながす過剰な反
応ガスを循環する電解液量制御部とを設けたことにより
、電解液の希釈を上限レベル側のセンサで検出して循環
ポンプを駆動してコンデンサで水分が除去されて乾いた
発電に必要なガス号を超えろ反応ガスを各華位ＴＬ池の
ガス室に富速で循環させることにより、ガス室に接した
ガス透過性を有する電極基材表面からの水分の蒸発が促
進され、これに伴って電解液室中の水分の電極側への浸
透が促進されるので、電解液４度は徐々に高まり、これ
に伴って緩衝室内の液面が低下する。この液面低下を下
限レベル側センサによって検出して循環ポンプを停止さ
せることにより、電解液濃度を液面レベル差によってほ
ぼ決まる所定濃度範囲に保持できるとともに、液面が上
限レベル以下に保持されて電解液の漏れを阻止できるの
で、電解液の循環系を用いることなく長時間運転可能な
アルカリ型燃料電池発′：１装置が得られる。
使用する液面センサとしては、上限レベル側。
下限レベル側それぞれに一対の白金電極を設け、白金電
極間の導電路がアルカリ電解液によりオン・オフ制御さ
れることによって液面レベルを検知する方式とすること
により、アルカリ電解液の導電性を利用して液面センサ
を小型に形成することが可能となる。また、一対の白金
電極を上限レベルおよび下限レベルを包含する長さを有
する白金線電極とし、液面レベルによって変化する電極
間電流の大きさにより液面レベルを検出する方式とする
ことにより、一つの液面センサで上限レベルおよび下限
レベルの両方を検知できる。さらに、緩衝室を例えばア
クリル樹脂等の光透過性材料で形成し、この緩衝室をそ
の外側から挟む発光部および受光部からなる光センサを
上限レベル側、下限レベル側それぞれに設け、アルカリ
電解液の液面変化を光景変化として検出する方式とする
ことにより、複数の緩衝室の液面レベルの変化をその最
大値または平均値により検知できる。
極間の導電路がアルカリ電解液によりオン・オフ制御さ
れることによって液面レベルを検知する方式とすること
により、アルカリ電解液の導電性を利用して液面センサ
を小型に形成することが可能となる。また、一対の白金
電極を上限レベルおよび下限レベルを包含する長さを有
する白金線電極とし、液面レベルによって変化する電極
間電流の大きさにより液面レベルを検出する方式とする
ことにより、一つの液面センサで上限レベルおよび下限
レベルの両方を検知できる。さらに、緩衝室を例えばア
クリル樹脂等の光透過性材料で形成し、この緩衝室をそ
の外側から挟む発光部および受光部からなる光センサを
上限レベル側、下限レベル側それぞれに設け、アルカリ
電解液の液面変化を光景変化として検出する方式とする
ことにより、複数の緩衝室の液面レベルの変化をその最
大値または平均値により検知できる。
以下この発明を実施例に基づい“て説明する。
第１図はこの発明の実施例装置を示す構成図である。図
において、一部破砕断面図で示すアルカリ型燃料電池ス
タック２０は複数の単位電池１０４，１０８等の積層体
からなり、各単位電池の電解液室４を包囲する液室枠３
には、その上方に突出した枠体２３により電解液室４に
連通した緩衝室２４が形成され、緩衝室２４内に液面２
７Ａを有する電解液としての水酸化カリウム水溶液２７
が包蔵される。また、各単位電池の酸素室９に連通ずる
酸化ガスとしての酸素（Ｏりまたは空気の給排通路９Ａ
、 ９Ｂには酸化ガスの給徘系１９が、水素室８に連
通ずる水素の給徘通路８Ａ、８Ｂ間には水素の給排系１
８が連結されるとともに、水素給徘系１８には循環ブロ
ワ３２およびコンデンサ３４．循環通路３３を含む電解
液量制御部３１が設けられる。また、緩衝室２４には液
面２７Ａの下限レベルＨ５および上限レベルＨ！にそれ
ぞれ露出した一対の電極３６Ａ 、 ３７Ａを持ち他の
部分が絶縁被覆されたそれぞれ一対の白金線からなる液
面センサ３６（下限側）および３７（上限側）が設けら
れ、それぞれ制御回路３９に導電接続される。液面セン
サ３６および３７は露出した白金電１３６Ａ、３７Ａが
電解液２７に触れることによって２本の白金線相互間に
導電路が形成されるものであり、導電路の形成を制御回
路３９が検知してその出力電ｉ１ｊ！ｊＩをオン・オフ
制御することにより制御回路３９の負荷回路に配された
循環ブロワ３２を駆動または停止させることができる。
において、一部破砕断面図で示すアルカリ型燃料電池ス
タック２０は複数の単位電池１０４，１０８等の積層体
からなり、各単位電池の電解液室４を包囲する液室枠３
には、その上方に突出した枠体２３により電解液室４に
連通した緩衝室２４が形成され、緩衝室２４内に液面２
７Ａを有する電解液としての水酸化カリウム水溶液２７
が包蔵される。また、各単位電池の酸素室９に連通ずる
酸化ガスとしての酸素（Ｏりまたは空気の給排通路９Ａ
、 ９Ｂには酸化ガスの給徘系１９が、水素室８に連
通ずる水素の給徘通路８Ａ、８Ｂ間には水素の給排系１
８が連結されるとともに、水素給徘系１８には循環ブロ
ワ３２およびコンデンサ３４．循環通路３３を含む電解
液量制御部３１が設けられる。また、緩衝室２４には液
面２７Ａの下限レベルＨ５および上限レベルＨ！にそれ
ぞれ露出した一対の電極３６Ａ 、 ３７Ａを持ち他の
部分が絶縁被覆されたそれぞれ一対の白金線からなる液
面センサ３６（下限側）および３７（上限側）が設けら
れ、それぞれ制御回路３９に導電接続される。液面セン
サ３６および３７は露出した白金電１３６Ａ、３７Ａが
電解液２７に触れることによって２本の白金線相互間に
導電路が形成されるものであり、導電路の形成を制御回
路３９が検知してその出力電ｉ１ｊ！ｊＩをオン・オフ
制御することにより制御回路３９の負荷回路に配された
循環ブロワ３２を駆動または停止させることができる。
上述のように構成された実施例装置において、循環ブロ
ワ３２が停止した状態（緩衝室２４内の液面２７Ａが上
限レベルＨ８より下にある状態）で水素給排系１８．酸
素給排系１９から反応ガスを燃料電池スタックに給排す
ることにより燃料電池装置の発電運転が行われる０発電
運転に伴って主に水素室８側に放出される生成水は水素
給徘系１８側に設けられたコンデンサ３４によって分離
されるが、スタック２０の温度が１００℃以下と低く、
ことに温度の低い燃料電池の始動時には生成水の一部は
電解液２７に溶は込んで電解液濃度を低下させるので、
緩衝室２４内の液面２７Ａは上限レベルＨ８に向かって
徐々に上昇する。液面２７Ａが上限レベルＨ２に到達す
ると液面センサ３７の一対の白金電極３７Ａ相互間が電
解液２７を介してｉｔ路を形成するので、スイッチ回路
で構成される制御回路３９がこれを検知してオン状態と
なり、出力電流■によって循環ブロワ３２が駆動され、
発電に必要なＨ８ガス量を上田る過剰Ｈ２をｉ環通路３
３およびコンデンサ３４を含む電解液量制御部３１と各
単位電池の水素室８との間に循環させる。ｖ＆環水素は
例えば水冷されるコンデンサ３４によって生成水が分離
されて乾いた状態となり、各電位電池の水素電橋１の基
材表面を通常より速い流速で流れるので、ガス透過性を
有する電橋基材を通して循環水素中に放出される水分量
が増加し、電解液２７に溶は込んだ生成水は徐々に減少
して液面２７＾が徐々に低下し、上限側の液面センサ３
７の導電路が遮断され、さらに下限側の液面センサ３６
の導電路が遮断される。これを検知した制？１部３９は
オフ状態となり、出力電流■の遮断によって循環ブロワ
３２は運転を停止するので、スタックは通常の発電運転
状態に復帰する。このような動作を繰返し行うことによ
って電解液２７の濃度と液面２７Ａのレベルを緩衝室の
容積と液面レベル差とによって決まる所定の範囲Ｈｚ
Ｈ＋に制御することができる。また、循環水素は循環
ブロワの停止中電解液量制御部３１内に滞溜した状態と
なり、電解液量の制御に繰返し利用される。
ワ３２が停止した状態（緩衝室２４内の液面２７Ａが上
限レベルＨ８より下にある状態）で水素給排系１８．酸
素給排系１９から反応ガスを燃料電池スタックに給排す
ることにより燃料電池装置の発電運転が行われる０発電
運転に伴って主に水素室８側に放出される生成水は水素
給徘系１８側に設けられたコンデンサ３４によって分離
されるが、スタック２０の温度が１００℃以下と低く、
ことに温度の低い燃料電池の始動時には生成水の一部は
電解液２７に溶は込んで電解液濃度を低下させるので、
緩衝室２４内の液面２７Ａは上限レベルＨ８に向かって
徐々に上昇する。液面２７Ａが上限レベルＨ２に到達す
ると液面センサ３７の一対の白金電極３７Ａ相互間が電
解液２７を介してｉｔ路を形成するので、スイッチ回路
で構成される制御回路３９がこれを検知してオン状態と
なり、出力電流■によって循環ブロワ３２が駆動され、
発電に必要なＨ８ガス量を上田る過剰Ｈ２をｉ環通路３
３およびコンデンサ３４を含む電解液量制御部３１と各
単位電池の水素室８との間に循環させる。ｖ＆環水素は
例えば水冷されるコンデンサ３４によって生成水が分離
されて乾いた状態となり、各電位電池の水素電橋１の基
材表面を通常より速い流速で流れるので、ガス透過性を
有する電橋基材を通して循環水素中に放出される水分量
が増加し、電解液２７に溶は込んだ生成水は徐々に減少
して液面２７＾が徐々に低下し、上限側の液面センサ３
７の導電路が遮断され、さらに下限側の液面センサ３６
の導電路が遮断される。これを検知した制？１部３９は
オフ状態となり、出力電流■の遮断によって循環ブロワ
３２は運転を停止するので、スタックは通常の発電運転
状態に復帰する。このような動作を繰返し行うことによ
って電解液２７の濃度と液面２７Ａのレベルを緩衝室の
容積と液面レベル差とによって決まる所定の範囲Ｈｚ
Ｈ＋に制御することができる。また、循環水素は循環
ブロワの停止中電解液量制御部３１内に滞溜した状態と
なり、電解液量の制御に繰返し利用される。
なお、実施例装置においては電解液量制御部３１を水素
給徘系側にのみ設けた例を示したが、酸素給排系のみ、
あるいは両方に設けてもよく、燃料電池スタック２０の
冷却のためにコンデンサおよび循環ブロワを含む循環回
路を備えた燃料電池装置においてはこれを電解液量制御
部として利用できる。
給徘系側にのみ設けた例を示したが、酸素給排系のみ、
あるいは両方に設けてもよく、燃料電池スタック２０の
冷却のためにコンデンサおよび循環ブロワを含む循環回
路を備えた燃料電池装置においてはこれを電解液量制御
部として利用できる。
と
第２図はこの発明の異なる実施例装置才示す要部の拡大
図であり、液面センサ４１はＯＩＪソング５を介在させ
て緩衝室２４の枠体２３に取付けられた支持体４３と、
支持体４３に所定の間隔を保持して互いに平行に緩衝室
２４内に挿入された絶縁被覆を有する一対の白金線４３
．４４ とからなり、一対の白金線４３゜４４はその下
端部側がアルカリ電解液２７の液面２７Ｍの上限レベル
Ｈ１５下限レベルＨ１を含む所定の長さにわたって絶縁
被覆がはぎ取られ、露出した一対の白金線電極４３Ａお
よび４４Ａが形成されるとともに、一対の白金線４３お
よび４４は制御回路４９に導電接続され、制御回路４９
から一対の白金ｖＡ電極間に電位差が与えられる。した
がって、液面２７Ａの上昇とともに一対の白金線電極４
３Ａ、４４Ａがアルカリ電解液２７中に没する長さが変
化し、主権間に印加された電位差に基づいてｔ掻間に流
れるセンサ電ｆＬｔの値が第３図にセンサ電流と液面レ
ベルＨとの関係を特性曲線１０１で示すように変化する
。すなわち、センサ電流ｉは白金線電極の浸漬深さに比
例して増加するので、制御回路４９が上限レベルＨ２に
相応するセンサを流ｊ、を検知してオン状態となり、出
力電流Ｉが循環ブロワ３２またはその駆動回路に向けて
出力され、また、液面２７＾が下限レベルＨ７に相応す
るセンサ電流１１以下に低下したとき制御回路４９がオ
フ状態となり、出力ｉ！ ？！Ｌ Ｉの出力を停止する
ことにより、循環ブロワ３２が停止するので、一つの液
面センサ４１によって生成水の排除を前述の実施例と同
様に行うことができる。
図であり、液面センサ４１はＯＩＪソング５を介在させ
て緩衝室２４の枠体２３に取付けられた支持体４３と、
支持体４３に所定の間隔を保持して互いに平行に緩衝室
２４内に挿入された絶縁被覆を有する一対の白金線４３
．４４ とからなり、一対の白金線４３゜４４はその下
端部側がアルカリ電解液２７の液面２７Ｍの上限レベル
Ｈ１５下限レベルＨ１を含む所定の長さにわたって絶縁
被覆がはぎ取られ、露出した一対の白金線電極４３Ａお
よび４４Ａが形成されるとともに、一対の白金線４３お
よび４４は制御回路４９に導電接続され、制御回路４９
から一対の白金ｖＡ電極間に電位差が与えられる。した
がって、液面２７Ａの上昇とともに一対の白金線電極４
３Ａ、４４Ａがアルカリ電解液２７中に没する長さが変
化し、主権間に印加された電位差に基づいてｔ掻間に流
れるセンサ電ｆＬｔの値が第３図にセンサ電流と液面レ
ベルＨとの関係を特性曲線１０１で示すように変化する
。すなわち、センサ電流ｉは白金線電極の浸漬深さに比
例して増加するので、制御回路４９が上限レベルＨ２に
相応するセンサを流ｊ、を検知してオン状態となり、出
力電流Ｉが循環ブロワ３２またはその駆動回路に向けて
出力され、また、液面２７＾が下限レベルＨ７に相応す
るセンサ電流１１以下に低下したとき制御回路４９がオ
フ状態となり、出力ｉ！ ？！Ｌ Ｉの出力を停止する
ことにより、循環ブロワ３２が停止するので、一つの液
面センサ４１によって生成水の排除を前述の実施例と同
様に行うことができる。
第４図はこの発明の他の実施例装置を示す要部の拡大図
であり、アルカリ型燃料電池スタック２０の各単位電池
ｌＯごとに設けられた緩衝室２４の枠体５３は例えばア
クリル樹脂等の光透過性材料で構成され、複数の枠体５
３を挟んでその一方側の上限しベルＨ！３下限レベルＨ
８に相応する位置に発光素子５６Ａ、５７Ａが、これに
対向する他方側には受光素子５６Ｂ、 ５７Ｂが配され
ることにより、下限レベル光センサ５６（５６Ａ、５６
Ｂ） と、上限レベル光センサ５７ （５７Ａ。
であり、アルカリ型燃料電池スタック２０の各単位電池
ｌＯごとに設けられた緩衝室２４の枠体５３は例えばア
クリル樹脂等の光透過性材料で構成され、複数の枠体５
３を挟んでその一方側の上限しベルＨ！３下限レベルＨ
８に相応する位置に発光素子５６Ａ、５７Ａが、これに
対向する他方側には受光素子５６Ｂ、 ５７Ｂが配され
ることにより、下限レベル光センサ５６（５６Ａ、５６
Ｂ） と、上限レベル光センサ５７ （５７Ａ。
５７Ｂ）が形成される。
制御回路５９からの駆動電流によって定常的に発光する
発光素子５６Ａ、５７Ａの出射光は光学系によって細く
絞られており、各緩衝室２４内のアルカリ電解液を透過
して受光素子５６Ｂ、５７Ｂにそれぞれ到達し、それぞ
れの出力信号５６Ｓ、 り７Ｓが制御回路５９に入力さ
れる。この状態で電解液２７が生成水によって希釈され
、その液面２７Ａが発光素子５７Ａの出射ビーム７０を
横切る上限レベルＨ２に到達すると、出射ビーム７０は
液面で乱反射して受光素子５７Ｂへの入射光量が遮断ま
たは低下するので、入力信号５７Ｓの低下を検知した制
御回路５９が出力電流■を循環ブロワ３２またはその駆
動回路に向けて出力することにより、生成水の排除が行
われる。また液面２７Ａが下限レベルＨ，にまで低下す
ると、発光素子５６Ａおよび受光素子５６Ｂからなる下
限レベル光センサ５６が動作して電流Ｉの出力を停止す
ることにより循環ブロワ３２も停止する。
発光素子５６Ａ、５７Ａの出射光は光学系によって細く
絞られており、各緩衝室２４内のアルカリ電解液を透過
して受光素子５６Ｂ、５７Ｂにそれぞれ到達し、それぞ
れの出力信号５６Ｓ、 り７Ｓが制御回路５９に入力さ
れる。この状態で電解液２７が生成水によって希釈され
、その液面２７Ａが発光素子５７Ａの出射ビーム７０を
横切る上限レベルＨ２に到達すると、出射ビーム７０は
液面で乱反射して受光素子５７Ｂへの入射光量が遮断ま
たは低下するので、入力信号５７Ｓの低下を検知した制
御回路５９が出力電流■を循環ブロワ３２またはその駆
動回路に向けて出力することにより、生成水の排除が行
われる。また液面２７Ａが下限レベルＨ，にまで低下す
ると、発光素子５６Ａおよび受光素子５６Ｂからなる下
限レベル光センサ５６が動作して電流Ｉの出力を停止す
ることにより循環ブロワ３２も停止する。
このように構成された実施例装置においては、２組の光
センサ５６，５７によって複数の緩衝室の液面レベルを
同時に監視することが可能になるとともに、光センサが
緩衝室の外部に配されることにより、メンテナンスを容
易化できる利点が得られる。
センサ５６，５７によって複数の緩衝室の液面レベルを
同時に監視することが可能になるとともに、光センサが
緩衝室の外部に配されることにより、メンテナンスを容
易化できる利点が得られる。
（発明の効果〕
この発明は前述のように、アルカリ型燃料電池スタック
の各単位電池に設けられた緩衝室に電解液の増減を液面
の上限レベルおよび下限レベルで検出する液面センサと
、液面が上限レベルを超えたときオンとなり下限レベル
を下廻ったときオフとなる出力電流を発する制御回路と
、この制御回路の出力電流によりオン・オフ制御される
循環ブロワおよびコンデンサを含む反応ガスの循環回路
からなる電解液量制御部とを備えるよう構成した。
の各単位電池に設けられた緩衝室に電解液の増減を液面
の上限レベルおよび下限レベルで検出する液面センサと
、液面が上限レベルを超えたときオンとなり下限レベル
を下廻ったときオフとなる出力電流を発する制御回路と
、この制御回路の出力電流によりオン・オフ制御される
循環ブロワおよびコンデンサを含む反応ガスの循環回路
からなる電解液量制御部とを備えるよう構成した。
その結果、発電生成水の熔は込みによる電解液量の増加
は上限側液面センサによって検知され、制御回路がオン
してＷｉ環ブロワを駆動し、コンデンサにより水分が分
離されて乾燥した過剰な反応ガスが各単位電池を循環す
ることによって電解液中の水分の蒸発がうながされ、電
解液濃度の上昇とともに緩衝室内の液面が低下するので
、これを下限側液面センサで検知して循環ブロワが停止
する。
は上限側液面センサによって検知され、制御回路がオン
してＷｉ環ブロワを駆動し、コンデンサにより水分が分
離されて乾燥した過剰な反応ガスが各単位電池を循環す
ることによって電解液中の水分の蒸発がうながされ、電
解液濃度の上昇とともに緩衝室内の液面が低下するので
、これを下限側液面センサで検知して循環ブロワが停止
する。
この動作を繰返し行うことによって緩衝室内の液面レベ
ルおよび電解液濃度は所定の範囲内に制御されるので、
従来技術で問題となった電解液の溢れ出しや、これを防
ぐために発電運転時間が制約されるなどの不都合が排除
され、安定した発電運転を連続して行えるアルカリ型燃
料電池装置を提供することができる。また、この発明装
置は電解液４度を保持するための電解液循環系を必要と
しないので燃料電池発電装置の小形化に貢献できるとと
もに、液絡に基づく漏れ電流による構成材料の腐食や総
合効率の低下を抑制できる利点が得られる。さらに、Ｗ
Ｉ環反応ガスを反復使用できるので省資源効果も期待で
きる。
ルおよび電解液濃度は所定の範囲内に制御されるので、
従来技術で問題となった電解液の溢れ出しや、これを防
ぐために発電運転時間が制約されるなどの不都合が排除
され、安定した発電運転を連続して行えるアルカリ型燃
料電池装置を提供することができる。また、この発明装
置は電解液４度を保持するための電解液循環系を必要と
しないので燃料電池発電装置の小形化に貢献できるとと
もに、液絡に基づく漏れ電流による構成材料の腐食や総
合効率の低下を抑制できる利点が得られる。さらに、Ｗ
Ｉ環反応ガスを反復使用できるので省資源効果も期待で
きる。
さらに、液面センサとしてアルカリ電解液の導電性を利
用したことにより、小型かつ耐アルカリ性に優れた液面
センサが得られ、緩衝室を大型化することなく液面レベ
ルを検出できるとともに、光センサとすることにより複
数の緩衝室の液面レベルを同時に監視できる利点が得ら
れる。
用したことにより、小型かつ耐アルカリ性に優れた液面
センサが得られ、緩衝室を大型化することなく液面レベ
ルを検出できるとともに、光センサとすることにより複
数の緩衝室の液面レベルを同時に監視できる利点が得ら
れる。
第１図はこの発明の実施例装置を示す一部破砕断面を含
む構成図、第２図はこの発明の異なる実施例装置を示す
要部の拡大断面図、第３図は第２図に示す異なる実施例
装置におけるセンサ電流−液面レベル特性線図、第４図
はこの発明の他の実施例装置を示す構成図、第５図は一
般的な単位電池の構成図、第６図は従来装置を示す構成
図である。 １０：単位電池、１１．２０：アルカリ型燃料電池スタ
ック、１９：酸素供給系、１日：水素供給系、２４；緩
衝室、２３．５３ ：枠体、２７：アルカリ電解液、
２７Ａ液面、３６，３７，４１ ：液面センサ、３６Ａ
、３７Ａ、４３Ａ。 ４４Ａ：白金（線）電極、３９，４９．５９ ：制御回
路、３１：電解液量制御部、３２：ＷＩ環ブロワ、３３
：循環通路、３４：コンデンサ、５６Ａ 、 ５７＾
：発光素子、５６Ｂ、５７８ ：受光素子、Ｈ２：上
限レベル、Ｉ、：下限レベル、Ｉ：出力電流、ｌ ＋１
＋＋Ｉｚ ’センサ電流。 第１図 第２図 り面レベルＨ−→ 第３図 第４図
む構成図、第２図はこの発明の異なる実施例装置を示す
要部の拡大断面図、第３図は第２図に示す異なる実施例
装置におけるセンサ電流−液面レベル特性線図、第４図
はこの発明の他の実施例装置を示す構成図、第５図は一
般的な単位電池の構成図、第６図は従来装置を示す構成
図である。 １０：単位電池、１１．２０：アルカリ型燃料電池スタ
ック、１９：酸素供給系、１日：水素供給系、２４；緩
衝室、２３．５３ ：枠体、２７：アルカリ電解液、
２７Ａ液面、３６，３７，４１ ：液面センサ、３６Ａ
、３７Ａ、４３Ａ。 ４４Ａ：白金（線）電極、３９，４９．５９ ：制御回
路、３１：電解液量制御部、３２：ＷＩ環ブロワ、３３
：循環通路、３４：コンデンサ、５６Ａ 、 ５７＾
：発光素子、５６Ｂ、５７８ ：受光素子、Ｈ２：上
限レベル、Ｉ、：下限レベル、Ｉ：出力電流、ｌ ＋１
＋＋Ｉｚ ’センサ電流。 第１図 第２図 り面レベルＨ−→ 第３図 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）電解液室に連通して液量変化を吸収する緩衝室を有
する単位電池を積層したアルカリ型燃料電池において、
前記緩衝室に配されて発電生成水に基づく液量増加を液
面の下限レベルおよび上限レベルで検出する液面センサ
と、この液面センサの出力側に配され前記液面が上限レ
ベルを上廻ったときオンとなり、下限レベルを下廻った
ときオフとなる出力電流を発する制御回路と、前記アル
カリ型燃料電池の水素ガス室、酸化ガス室の少なくとも
一方側に連結された循環ブロワおよびコンデンサを含む
循環回路からなり循環ブロワが前記制御回路によりオン
・オフ制御されて前記電解液室からの水分の蒸発をうな
がす過剰反応ガスを循環する電解液量制御部とを備えた
ことを特徴とするアルカリ型燃料電池発電装置。 ２）液面センサが上限レベル領域で対向した一対の白金
電極を有する上限レベルセンサ、および下限レベル領域
で対向した一対の白金電極を有する下限レベルセンサと
からなることを特徴とする請求項１記載のアルカリ型燃
料電池発電装置。 ３）液面センサが上限レベルおよび下限レベルを含む領
域で対向した一対の白金線電極を有することを特徴とす
る請求項１記載のアルカリ型燃料電池発電装置。 ４）電解液室が光透過性材料からなり、液面センサが少
なくとも一つの前記電解液室をその外壁面側から挟んで
対向するよう配された発光部および受光部を有する上限
レベル光センサおよび下限レベル光センサからなること
を特徴とする請求項１記載のアルカリ型燃料電池発電装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63192321A JPH01251560A (ja) | 1987-11-10 | 1988-08-01 | アルカリ型燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28383387 | 1987-11-10 | ||
| JP62-283833 | 1987-11-10 | ||
| JP63192321A JPH01251560A (ja) | 1987-11-10 | 1988-08-01 | アルカリ型燃料電池発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01251560A true JPH01251560A (ja) | 1989-10-06 |
Family
ID=26507248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63192321A Pending JPH01251560A (ja) | 1987-11-10 | 1988-08-01 | アルカリ型燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01251560A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2788170A1 (fr) * | 1999-01-05 | 2000-07-07 | Air Liquide | Procede de purge de circuit de gaz de pile a combustible, et dispositif de mise en oeuvre de ce procede |
| JP2004227805A (ja) * | 2003-01-20 | 2004-08-12 | Ricoh Co Ltd | 携帯用電子機器 |
| WO2005060018A3 (en) * | 2003-12-19 | 2006-04-27 | Itm Fuel Cells Ltd | Method of performing electrochemical reaction |
-
1988
- 1988-08-01 JP JP63192321A patent/JPH01251560A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2788170A1 (fr) * | 1999-01-05 | 2000-07-07 | Air Liquide | Procede de purge de circuit de gaz de pile a combustible, et dispositif de mise en oeuvre de ce procede |
| EP1018774A1 (fr) * | 1999-01-05 | 2000-07-12 | L'air Liquide Société Anonyme pour l'étude et l'exploitation des procédés Georges Claude | Procédé de purge de circuit de gaz de pile à combustible, et dispositif de mise en oeuvre de ce procédé |
| JP2004227805A (ja) * | 2003-01-20 | 2004-08-12 | Ricoh Co Ltd | 携帯用電子機器 |
| JP4564231B2 (ja) * | 2003-01-20 | 2010-10-20 | 株式会社リコー | 携帯用電子機器 |
| WO2005060018A3 (en) * | 2003-12-19 | 2006-04-27 | Itm Fuel Cells Ltd | Method of performing electrochemical reaction |
| EA010580B1 (ru) * | 2003-12-19 | 2008-10-30 | Ай Ти Эм ФЬЮЭЛ СЕЛЛЗ ЛТД. | Способ осуществления электрохимической реакции |
| US8460832B2 (en) | 2003-12-19 | 2013-06-11 | Itm Power (Research) Limited | Method of performing electrochemical reaction |
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