JPH0218869A - 燃料電池の運転停止方法 - Google Patents
燃料電池の運転停止方法Info
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- JPH0218869A JPH0218869A JP63168586A JP16858688A JPH0218869A JP H0218869 A JPH0218869 A JP H0218869A JP 63168586 A JP63168586 A JP 63168586A JP 16858688 A JP16858688 A JP 16858688A JP H0218869 A JPH0218869 A JP H0218869A
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- Y02E60/50—Fuel cells
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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〕
この発明は、燃料電池の運転停止時に燃料電池本体内部
に残留する反応ガスをパージガスと置換する燃料電池と
その１転方法に関する。
に残留する反応ガスをパージガスと置換する燃料電池と
その１転方法に関する。
周知のように燃料電池は電解質を挟持した一対の燃料電
極と酸化剤電極とからなる単電池を複数個積層してスタ
ックを構成し、このスタックに水素を含む燃料ガスと空
気もしくは酸素の酸化剤を供給して発電を行うものであ
り、この場合に使用する電解質１作動温度の相違により
りん酸型、アルカリ型、溶融炭酸塩型等各種の燃料電池
に分類される。一方、これら燃料電池に対してその起動
。
極と酸化剤電極とからなる単電池を複数個積層してスタ
ックを構成し、このスタックに水素を含む燃料ガスと空
気もしくは酸素の酸化剤を供給して発電を行うものであ
り、この場合に使用する電解質１作動温度の相違により
りん酸型、アルカリ型、溶融炭酸塩型等各種の燃料電池
に分類される。一方、これら燃料電池に対してその起動
。
停止（緊急停止も含む）時には、安全操作のために燃料
電池本体を含む燃料ガスの供給、排出系統を不活性ガス
、例えば窒素ガスでガス置換する操作が従来よりた一般
に行われている。すなわち停止状態にある燃料電池を起
動する場合に、燃料電池内部の燃料系統内に空気ないし
酸素が残っている状態で水素リッチな燃料ガスを供給す
ると爆鳴気が形成されて爆発が生じる危険があり、また
逆に燃料電池を停止する場合には、燃料電池本体内部に
燃料ガスが残ったまま放置すると燃料電池の内部放電あ
るいは温度変化等による燃料ガスの圧力が低下し、系外
がら空気が燃料側に侵入して爆鳴気を形成するおそれが
あり、このために前記したガス置換を行って安全を図る
ようにしている。
電池本体を含む燃料ガスの供給、排出系統を不活性ガス
、例えば窒素ガスでガス置換する操作が従来よりた一般
に行われている。すなわち停止状態にある燃料電池を起
動する場合に、燃料電池内部の燃料系統内に空気ないし
酸素が残っている状態で水素リッチな燃料ガスを供給す
ると爆鳴気が形成されて爆発が生じる危険があり、また
逆に燃料電池を停止する場合には、燃料電池本体内部に
燃料ガスが残ったまま放置すると燃料電池の内部放電あ
るいは温度変化等による燃料ガスの圧力が低下し、系外
がら空気が燃料側に侵入して爆鳴気を形成するおそれが
あり、このために前記したガス置換を行って安全を図る
ようにしている。
ところで従来の燃料電池設備では上記したガスＷ喚を行
うためには、燃料１酸化剤供給系統とは別に不活性ガス
を圧カボンブ等の貯蔵タンク内に貯蔵して管理し、燃料
電池の運転起動１停止の都度貯蔵タンクから燃料電池の
反応ガス系統へ供給するようにしている。しかしながら
この方式では燃料の管理とは別に不活性ガスに関して常
時より不活性ガス貯蔵タンク内のガス残量の監視、予備
分を含めた不活性ガスの在庫確保、および購入調達等、
手間の掛かる管理を必要とするので厄介であるし、特に
移動を源設備では大形の不活性ガス貯蔵タンクを搭載し
なければならず設備が大形化する。
うためには、燃料１酸化剤供給系統とは別に不活性ガス
を圧カボンブ等の貯蔵タンク内に貯蔵して管理し、燃料
電池の運転起動１停止の都度貯蔵タンクから燃料電池の
反応ガス系統へ供給するようにしている。しかしながら
この方式では燃料の管理とは別に不活性ガスに関して常
時より不活性ガス貯蔵タンク内のガス残量の監視、予備
分を含めた不活性ガスの在庫確保、および購入調達等、
手間の掛かる管理を必要とするので厄介であるし、特に
移動を源設備では大形の不活性ガス貯蔵タンクを搭載し
なければならず設備が大形化する。
この発明はこのような従来技術の問題点を解決して簡易
にパージガス置換ができる燃料電池とその運転方法を提
供することにある。
にパージガス置換ができる燃料電池とその運転方法を提
供することにある。
上記課題を解決するために、この発明によれば、燃料電
池としては燃料ガス改質器より燃料ガスが燃料電極に、
空気ブロワァより酸化剤としての空気が空気ｔａｘ８ｉ
に供給されて、これらの反応ガスが電解質を介して電気
化学反応して発電する燃料電池において、燃料電池の運
転停止時に、燃料電池本体内に残留している反応ガスを
パージガスと置換するために、前記燃料１ｉ８ｉから出
るオフガスの管路と燃料電極の燃料ガス入口管路とをポ
ンプと弁とを介して結合する燃料ガスＷＩ環管路と、こ
のｖａ環管路で前記オフガスの管路と前記ポンプとの間
に弁を介して空気取り入口とを配備する。そしてそのｊ
！転転注法してはその運転停止時に燃料電極のオフガス
管路側の弁と燃料ガス入口管路側の弁とを閉じ、燃料電
池本体内に残留している燃料ガスを前記燃料ガスｖＩｉ
ｙＪ管路にて循環させ、この燃料ガス循環管路に配され
た弁を徐々に開いて空気をこの循環管路に導入し、燃料
電池のｔ種触媒燃焼反応により前記燃料ガス循環管路内
のガスに含まれる可燃性ガス成分を低減して燃ｌｉ１池
内に充填するものとする。
池としては燃料ガス改質器より燃料ガスが燃料電極に、
空気ブロワァより酸化剤としての空気が空気ｔａｘ８ｉ
に供給されて、これらの反応ガスが電解質を介して電気
化学反応して発電する燃料電池において、燃料電池の運
転停止時に、燃料電池本体内に残留している反応ガスを
パージガスと置換するために、前記燃料１ｉ８ｉから出
るオフガスの管路と燃料電極の燃料ガス入口管路とをポ
ンプと弁とを介して結合する燃料ガスＷＩ環管路と、こ
のｖａ環管路で前記オフガスの管路と前記ポンプとの間
に弁を介して空気取り入口とを配備する。そしてそのｊ
！転転注法してはその運転停止時に燃料電極のオフガス
管路側の弁と燃料ガス入口管路側の弁とを閉じ、燃料電
池本体内に残留している燃料ガスを前記燃料ガスｖＩｉ
ｙＪ管路にて循環させ、この燃料ガス循環管路に配され
た弁を徐々に開いて空気をこの循環管路に導入し、燃料
電池のｔ種触媒燃焼反応により前記燃料ガス循環管路内
のガスに含まれる可燃性ガス成分を低減して燃ｌｉ１池
内に充填するものとする。
この発明の構成によると、燃料電池を運転停止させる際
に、燃料電池本体から給電している負荷を遮断したあと
、弁の開閉と燃料ガス循環管路のポンプを動作させて、
前記燃料電極への燃料ガスの供給を断って、前記燃料Ｔ
４捲内のガスを前記燃料ガスｔｉｉｌ管路と燃料電極と
の間で循環させる。
に、燃料電池本体から給電している負荷を遮断したあと
、弁の開閉と燃料ガス循環管路のポンプを動作させて、
前記燃料電極への燃料ガスの供給を断って、前記燃料Ｔ
４捲内のガスを前記燃料ガスｔｉｉｌ管路と燃料電極と
の間で循環させる。
このガスが循環している状態で、前記空気取り入れ口に
配した弁を徐々に開き、この循環しているガスの中へ空
気を供給して、燃料電池本体の電極触媒燃焼反応により
前記燃料電極内のガスに含まれる可燃性ガス成分を低減
して、前記燃料電極内の燃料ガスを不燃性ガスに変えて
、燃料電池のパージガスとして燃料電極内に１換えるこ
とができる。
配した弁を徐々に開き、この循環しているガスの中へ空
気を供給して、燃料電池本体の電極触媒燃焼反応により
前記燃料電極内のガスに含まれる可燃性ガス成分を低減
して、前記燃料電極内の燃料ガスを不燃性ガスに変えて
、燃料電池のパージガスとして燃料電極内に１換えるこ
とができる。
〔実施例］
以下この発明を実施例に基づいて説明する。第１図はこ
の発明の実施例による燃料電池発電装置の反応ガス供給
系統図を示すものであり、図において１は略示的にあら
れしたり、・酸型の燃料電池本体、１１は燃料電池本体
の燃料’ｌｉ、１２は空気電極、１３は電解質を含浸保
持したマトリックスである。かかる燃料電池本体１にお
いてその燃料を掻１１の入口出口にあるオフガス管路４
１と燃料ガス入口管路４３との間には弁２２を介してポ
ンプ３が接続され燃料ガス循環管路２が構成されている
。さらに前記燃料電極１１の入口側には弁２１を介して
改質器５が接続され、出口側は弁２３に接続されている
。
の発明の実施例による燃料電池発電装置の反応ガス供給
系統図を示すものであり、図において１は略示的にあら
れしたり、・酸型の燃料電池本体、１１は燃料電池本体
の燃料’ｌｉ、１２は空気電極、１３は電解質を含浸保
持したマトリックスである。かかる燃料電池本体１にお
いてその燃料を掻１１の入口出口にあるオフガス管路４
１と燃料ガス入口管路４３との間には弁２２を介してポ
ンプ３が接続され燃料ガス循環管路２が構成されている
。さらに前記燃料電極１１の入口側には弁２１を介して
改質器５が接続され、出口側は弁２３に接続されている
。
ここで改質器５は天然ガス、メタノール等の原燃料に水
を添加した原料を水素リッチな燃料ガスに転喚するもの
で、燃料電池の運転時には弁２１を開いて燃料ガスを燃
料電池本体１の燃料電極１１に供給する。一方、燃料電
池本体ｌの空気電極１２には空気ブロワァロにより酸化
剤となる空気が供給される。
を添加した原料を水素リッチな燃料ガスに転喚するもの
で、燃料電池の運転時には弁２１を開いて燃料ガスを燃
料電池本体１の燃料電極１１に供給する。一方、燃料電
池本体ｌの空気電極１２には空気ブロワァロにより酸化
剤となる空気が供給される。
かかる構成において、燃料電池の発電時には弁２２は閉
じた状態でポンプ３も停止しており、燃料ガスは改質器
５から弁２１を介して燃料電池本体Ｉの燃料１を極１１
に供給され、一方空気ブロワァロから燃料電池本体１の
空気電極１２に空気が供給され、これにより燃料電池が
発電する。
じた状態でポンプ３も停止しており、燃料ガスは改質器
５から弁２１を介して燃料電池本体Ｉの燃料１を極１１
に供給され、一方空気ブロワァロから燃料電池本体１の
空気電極１２に空気が供給され、これにより燃料電池が
発電する。
燃料電池を停止する際には、まず燃料電池本体の図示さ
れていない電気負荷を４断して弁２１．弁２３を閉じて
燃料電池本体１の燃料電極１１への燃料ガスの供給を停
止し燃料ガスを燃料電極１１に封し込む６次に弁２２を
開いてポンプ３を動作させ燃料電極中の燃料ガスを燃料
ガス循環管路２にて循環させる。この状態で弁２４を開
くと空気取り入れ口４より空気が燃料ガス循環管路２に
入り燃料電池本体ｌの燃料電極１１の雪掻触媒上で燃料
ガス中の可燃性ガス成分と酸素とが触媒反応する。この
際、燃料ガス循環管路２には反応した可燃性ガスと酸素
とに見合う量の空気が大気から流入する。空気の流入流
量は可燃性ガスと酸素との反応；２Ｈｚ＋０□−２Ｈ，
Ｏにより反応前後で体積が減少する分だけ燃料ガス循環
管路２の圧力が大気に対して減圧となり、大気と燃料ガ
スＷｉ環管路２との差圧と空気取り入れ口の流体１圧抗
とで決まる流量となる。
れていない電気負荷を４断して弁２１．弁２３を閉じて
燃料電池本体１の燃料電極１１への燃料ガスの供給を停
止し燃料ガスを燃料電極１１に封し込む６次に弁２２を
開いてポンプ３を動作させ燃料電極中の燃料ガスを燃料
ガス循環管路２にて循環させる。この状態で弁２４を開
くと空気取り入れ口４より空気が燃料ガス循環管路２に
入り燃料電池本体ｌの燃料電極１１の雪掻触媒上で燃料
ガス中の可燃性ガス成分と酸素とが触媒反応する。この
際、燃料ガス循環管路２には反応した可燃性ガスと酸素
とに見合う量の空気が大気から流入する。空気の流入流
量は可燃性ガスと酸素との反応；２Ｈｚ＋０□−２Ｈ，
Ｏにより反応前後で体積が減少する分だけ燃料ガス循環
管路２の圧力が大気に対して減圧となり、大気と燃料ガ
スＷｉ環管路２との差圧と空気取り入れ口の流体１圧抗
とで決まる流量となる。
従って、流体抵抗を大きくすれば、流量する空気流量は
少なくなる。この結果可燃性ガス中の酸素分圧を爆発限
界以下とすることが容易に可能であり、又単位時間当た
りの反応量を規制出来るので反応に伴って発生する発熱
量も規制出来、燃料電池本体の冷却系（図示していない
）を作動させておけば容易に発生した熱を除去出来て燃
料電池本体の温度を許容値以下に保つことが可能である
。
少なくなる。この結果可燃性ガス中の酸素分圧を爆発限
界以下とすることが容易に可能であり、又単位時間当た
りの反応量を規制出来るので反応に伴って発生する発熱
量も規制出来、燃料電池本体の冷却系（図示していない
）を作動させておけば容易に発生した熱を除去出来て燃
料電池本体の温度を許容値以下に保つことが可能である
。
さらに燃料ガスＩＩ環管路２中の可燃性ガスが反応によ
り消費されて非反応成分が蓄積された後は空気取り入れ
口から空気は流入しなくなり、この時つ、で燃料ガスＷ
ｉ環管路２中のガス成分は燃料ガス中に含まれていた二
酸化炭素等の不燃性ガスおよび大気から取り入れた空気
中の窒素となる。この時点で燃料電極のガス置換操作を
完了してポンプ３を停止し弁２２．弁２４を閉しれば燃
料電極は不燃性のガスで封止される。
り消費されて非反応成分が蓄積された後は空気取り入れ
口から空気は流入しなくなり、この時つ、で燃料ガスＷ
ｉ環管路２中のガス成分は燃料ガス中に含まれていた二
酸化炭素等の不燃性ガスおよび大気から取り入れた空気
中の窒素となる。この時点で燃料電極のガス置換操作を
完了してポンプ３を停止し弁２２．弁２４を閉しれば燃
料電極は不燃性のガスで封止される。
以上説明したように、この発明によれば燃料電池本体と
前記燃料電池本体の燃料電極を含む燃料ガスＷｉ環系統
と前記燃料ガス循環管路に接続され開閉可能な空気取り
入れ口と前記燃料１！極に燃料ガスを供給する開閉可能
な燃料ガス供給系統とを装備した燃料電池発１１装置と
その運転停止方法において、停止時には燃料ガスの供給
を断って前記燃料電極中のガスを前記燃料ガス循環系統
に循環した状態で前記空気取り入れ口から空気を供給し
て燃料電池本体の電極触媒作用により燃料ガス中の可燃
性ガス成分と空気中の酸素とが触媒燃焼反応により消費
され、燃料電極中の可燃性ガスを不燃性ガスに置換する
ようにしたため、従来方式で必要とされていた窒素など
の不活性ガスを使用することなしに燃！４電池を安全に
停止することが出来る。また特に移動用燃料電池発電装
置では、不活性ガスを貯蔵する大型の貯蔵タンクを設け
ることが不用となり装置をコンパクトにでき、さらに不
活性ガスの管理も不要となるので装置の運転管理が簡略
でき、また不活性ガスを消費することがないので運転コ
ストを低減出来るという利点が得られる。
前記燃料電池本体の燃料電極を含む燃料ガスＷｉ環系統
と前記燃料ガス循環管路に接続され開閉可能な空気取り
入れ口と前記燃料１！極に燃料ガスを供給する開閉可能
な燃料ガス供給系統とを装備した燃料電池発１１装置と
その運転停止方法において、停止時には燃料ガスの供給
を断って前記燃料電極中のガスを前記燃料ガス循環系統
に循環した状態で前記空気取り入れ口から空気を供給し
て燃料電池本体の電極触媒作用により燃料ガス中の可燃
性ガス成分と空気中の酸素とが触媒燃焼反応により消費
され、燃料電極中の可燃性ガスを不燃性ガスに置換する
ようにしたため、従来方式で必要とされていた窒素など
の不活性ガスを使用することなしに燃！４電池を安全に
停止することが出来る。また特に移動用燃料電池発電装
置では、不活性ガスを貯蔵する大型の貯蔵タンクを設け
ることが不用となり装置をコンパクトにでき、さらに不
活性ガスの管理も不要となるので装置の運転管理が簡略
でき、また不活性ガスを消費することがないので運転コ
ストを低減出来るという利点が得られる。
第１図は本発明の実施例を示す系統図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）燃料ガス改質器より燃料ガスが燃料電極に、空気ブ
ロワァより酸化剤としての空気が空気電極に供給されて
、これらの反応ガスが電解質を介して電気化学反応して
発電する燃料電池において、燃料電池の運転停止時に、
燃料電池本体内に残留している反応ガスをパージガスと
置換するために、前記燃料電極から出るオフガスの管路
と燃料電極の燃料ガス入口管路とをポンプと弁とを介し
て結合する燃料ガス循環管路と、この循環管路で前記オ
フガスの管路と前記ポンプとの間に弁を介して空気取り
入口とを配備したことを特徴とする燃料電池。 ２）請求項１記載の燃料電池において、その運転停止時
に燃料電極のオフガス管路側の弁と燃料ガス入口管路側
の弁とを閉じ、燃料電池本体内に残留している燃料ガス
を前記燃料ガス循環管路にて循環させ、この燃料ガス循
環管路に配された弁を徐々に開いて空気をこの循環管路
に導入し、燃料電池の電極触媒燃焼反応により前記燃料
ガス循環管路内のガスに含まれる可燃性ガス成分を低減
して燃料電池内に充填することを特徴とする燃料電池の
運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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