JPH02226665A - 燃料電池発電装置 - Google Patents
燃料電池発電装置Info
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- JPH02226665A JPH02226665A JP1043214A JP4321489A JPH02226665A JP H02226665 A JPH02226665 A JP H02226665A JP 1043214 A JP1043214 A JP 1043214A JP 4321489 A JP4321489 A JP 4321489A JP H02226665 A JPH02226665 A JP H02226665A
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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
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04537—Electric variables
- H01M8/04544—Voltage
- H01M8/04552—Voltage of the individual fuel cell
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-
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- 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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- 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、メタノール等を直接燃料とする燃料電池に係
り、特に燃料電池の出力を安定して負荷に供給するに好
適な、燃料電池の運転方法に関する。
り、特に燃料電池の出力を安定して負荷に供給するに好
適な、燃料電池の運転方法に関する。
従来の装置は、特開昭５０−１１６９２５号に記載のよ
うに、燃料電池の出力が蓄電池を充電しながら負荷に供
給する方式が公知であり、燃料電池の発電動作中は、そ
の出力が蓄電池に充電されているから、万一燃料の供給
がストップしても所定の時間、負荷に直流電力を供給で
きるだけでなく燃料電池の起電時に定格出力が出るまで
の間、負荷に電力が供給できるものであった。
うに、燃料電池の出力が蓄電池を充電しながら負荷に供
給する方式が公知であり、燃料電池の発電動作中は、そ
の出力が蓄電池に充電されているから、万一燃料の供給
がストップしても所定の時間、負荷に直流電力を供給で
きるだけでなく燃料電池の起電時に定格出力が出るまで
の間、負荷に電力が供給できるものであった。
しかし、燃料電池の発電動作を長時間にわたり継続し、
負荷側に安定供給する点については、十分な配慮がなさ
れていなかった。
負荷側に安定供給する点については、十分な配慮がなさ
れていなかった。
上記従来技術は、燃料電池が長時間にわたり安定した出
力を供給する点について配慮がなされておらず、燃料電
池の出力低下による負荷側への供給出力の低下という問
題があった。
力を供給する点について配慮がなされておらず、燃料電
池の出力低下による負荷側への供給出力の低下という問
題があった。
本発明の目的は、上記従来技術の欠点を改善し、負荷側
へ安定した出力供給を可能とする燃料電池発電装置の運
転方法、及び、前記方法に使用する燃料電池発電装置を
提供することにある。
へ安定した出力供給を可能とする燃料電池発電装置の運
転方法、及び、前記方法に使用する燃料電池発電装置を
提供することにある。
（ＩＫ題を解決するための手段）
上記目的を達成するために、本発明の燃料電池発電装置
の運転方法において、燃料電池発電装置の燃料電池を構
成する１乃至複数のセル、モジュール、又は、ユニット
を１単位として複数単位を設定し、前記複数単位の一部
の運転を休止状態とし、その残部を運転状態とするとと
もに、前記運転状態の各単位の出力電圧を電圧検出器に
より個別に検出して、その検出値が設定値近傍乃至設定
値以下になったとき制御器からの信号に基づく切換器の
作動により、前記出力電圧の検出値が設定値近傍乃至設
定値以下になった単位の運転を休止せしめるとともに、
前記休止状態にあった単位の運転を開始せしめ、以後同
様の操作を繰り返すことによって、順次、性能の低下し
た単位の運転を休止して、性能回復した単位の運転を開
始し、常に各単位の出力を一定電圧以上に保持すること
を特徴とする。
の運転方法において、燃料電池発電装置の燃料電池を構
成する１乃至複数のセル、モジュール、又は、ユニット
を１単位として複数単位を設定し、前記複数単位の一部
の運転を休止状態とし、その残部を運転状態とするとと
もに、前記運転状態の各単位の出力電圧を電圧検出器に
より個別に検出して、その検出値が設定値近傍乃至設定
値以下になったとき制御器からの信号に基づく切換器の
作動により、前記出力電圧の検出値が設定値近傍乃至設
定値以下になった単位の運転を休止せしめるとともに、
前記休止状態にあった単位の運転を開始せしめ、以後同
様の操作を繰り返すことによって、順次、性能の低下し
た単位の運転を休止して、性能回復した単位の運転を開
始し、常に各単位の出力を一定電圧以上に保持すること
を特徴とする。
また、本発明の燃料電池発電装置は、燃料電池発電装置
が、燃料電池を構成する１乃至複数のセル、モジュール
、又は、ユニットを１単位とする複数単位を包含し、か
つ、前記各単位ごとに個別にその出力電圧源検出する電
圧検出器と、その検出器からの検出値と設定値を比較す
る制御器と、その制御器からの信号に基づいて前記各単
位の運転開示又は休止の切換えを行う切換器とを具備す
る前記単位を特徴とする。
が、燃料電池を構成する１乃至複数のセル、モジュール
、又は、ユニットを１単位とする複数単位を包含し、か
つ、前記各単位ごとに個別にその出力電圧源検出する電
圧検出器と、その検出器からの検出値と設定値を比較す
る制御器と、その制御器からの信号に基づいて前記各単
位の運転開示又は休止の切換えを行う切換器とを具備す
る前記単位を特徴とする。
本発明は、上記の構成を有するから、燃料電池発電装置
の燃料電池を構成するｌ乃至複数のセル、モジュール、
又は、ユニットを１単位とする複数単位の一部の運転を
休止状態とし、その残部を運転状態とするとともに、前
記運転状態の各単位の出力電圧を検出して、順次、性能
の低下した単位の運転を休止して、性能回復した単位の
運転を開始するようにすることにより、常に各単位の性
能を一定の出力電圧以上に保持し、かつ、燃料電池の長
寿命化を図ることができるものである。
の燃料電池を構成するｌ乃至複数のセル、モジュール、
又は、ユニットを１単位とする複数単位の一部の運転を
休止状態とし、その残部を運転状態とするとともに、前
記運転状態の各単位の出力電圧を検出して、順次、性能
の低下した単位の運転を休止して、性能回復した単位の
運転を開始するようにすることにより、常に各単位の性
能を一定の出力電圧以上に保持し、かつ、燃料電池の長
寿命化を図ることができるものである。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。本実
施例は、上記１単位が３ケのモジュールから成る燃料電
池のケースを示し、燃料電池１ａ。
施例は、上記１単位が３ケのモジュールから成る燃料電
池のケースを示し、燃料電池１ａ。
ｌｂ、ｌｃには、酸化剤としての空気を供給する空気フ
ァン３ａ、３ｂ、３ｃが設置されている。
ァン３ａ、３ｂ、３ｃが設置されている。
一方、燃料としてのアノライトの溜めであるアノライト
タンク７が併設され、アノライトポンプ４ａ、４ｂ、４
ｃにより、アノライトを燃料電池ｌａ、ｌｂ、ｌｃにそ
れぞれ供給するようになっている。
タンク７が併設され、アノライトポンプ４ａ、４ｂ、４
ｃにより、アノライトを燃料電池ｌａ、ｌｂ、ｌｃにそ
れぞれ供給するようになっている。
燃料電池１ａ、ｌｂ、ｌｃの出力は、切換器６を経て、
負荷９に供給できるようになっている。
負荷９に供給できるようになっている。
燃料電池からの出力ラインには、燃料電池の出力電圧を
検出するための電圧検出器２ａ、２ｂ、２Ｃが設けであ
る。
検出するための電圧検出器２ａ、２ｂ、２Ｃが設けであ
る。
電圧検出器２ａ、２ｂ、２ｃからの検出信号は、制御器
５に取込み、燃料電池の出力電圧が規定値を割らない電
圧として、前もって設定した設定値Ｖｓ（例えば０．３
５Ｖ／セル）と比較し、検出値が設定値以下の場合には
、別の燃料電池に切替えるように、切換器６が作動する
信号を発信するようになっている。
５に取込み、燃料電池の出力電圧が規定値を割らない電
圧として、前もって設定した設定値Ｖｓ（例えば０．３
５Ｖ／セル）と比較し、検出値が設定値以下の場合には
、別の燃料電池に切替えるように、切換器６が作動する
信号を発信するようになっている。
ところで、第１図において、切換器６の切替え状態（実
線）は、燃料電池（Ａ） １ ａ ＋ と燃料電池■ｌ
ｂとが運転状態にあり、出力が負荷６に供給されている
一方、燃料電池Ｅ）ｌｃは、休止状態にある。但し、燃
料電池（０１ｃの休止状態は、反応用酸化剤を供給する
空気ファン３ｃは停止し、アノライトポンプ４ｃが運転
状態を継続する。従って、燃料電池１ｃは、空気ファン
３ｃの停止と共に、空気側が遮断されるため、発電する
ことはない。
線）は、燃料電池（Ａ） １ ａ ＋ と燃料電池■ｌ
ｂとが運転状態にあり、出力が負荷６に供給されている
一方、燃料電池Ｅ）ｌｃは、休止状態にある。但し、燃
料電池（０１ｃの休止状態は、反応用酸化剤を供給する
空気ファン３ｃは停止し、アノライトポンプ４ｃが運転
状態を継続する。従って、燃料電池１ｃは、空気ファン
３ｃの停止と共に、空気側が遮断されるため、発電する
ことはない。
アノライト側はアノライトポンプ４ｃが運転しているた
めに、アノライト中の電解質が常に、電極を通して補給
されるため、性能回復することとなる。
めに、アノライト中の電解質が常に、電極を通して補給
されるため、性能回復することとなる。
第２図は、燃料電池の基本的な性質を表わす（Ｖ−ｔ）
特性図を示し、初期出力電圧Ｖｏであったものが、経時
的に性能低下し、ΔＴ時間后に、Ｖｔ （＜＜ｖｓ）迄
低下することを示している。
特性図を示し、初期出力電圧Ｖｏであったものが、経時
的に性能低下し、ΔＴ時間后に、Ｖｔ （＜＜ｖｓ）迄
低下することを示している。
そこで、燃料電池の出力電圧が規定値を割らないよう前
もって設定した設定値をＶｓ（例えば０．３５Ｖ／セル
）とする。
もって設定した設定値をＶｓ（例えば０．３５Ｖ／セル
）とする。
第３図において、燃料電池（Ａ）ｌａと燃料電池■１ｂ
との出力電圧ＶｏはΔＴ１時間時間段定値ＶＳに達する
。Ｖｓに達すると、燃料電池■１ａが休止状態に入り、
代わりに燃料電池Ｏ１ｃが休止から運転状態に入る。そ
こで、第１図の切換器６の２点鎖線に示す切替え状態と
なり、燃料電池■１ｂと燃料電池（Ｏｌｃとが運転状態
となり、出力が負荷６に供給される。
との出力電圧ＶｏはΔＴ１時間時間段定値ＶＳに達する
。Ｖｓに達すると、燃料電池■１ａが休止状態に入り、
代わりに燃料電池Ｏ１ｃが休止から運転状態に入る。そ
こで、第１図の切換器６の２点鎖線に示す切替え状態と
なり、燃料電池■１ｂと燃料電池（Ｏｌｃとが運転状態
となり、出力が負荷６に供給される。
ところで、第３図において、休止状態に入った燃料電池
に）１ａは通常の休止状態（アノライトポンプ４ａ停止
）ではΔｔ（−８１（ｒ）時間后に、はぼ初期出力電圧
Ｖｏに近い電圧Ｖ、ｏｔ迄、性能回復するが、本発明で
は、アノライトポンプ４ａでアノライトを強制的に循環
させるため、アノライト中の電解質が早期に電極に補給
される。従って、Δｔ’ （！＝ｉ４Ｈｒ）時間に初
期出力電圧Ｖｏにほぼ同じ電圧Ｖ ｏ ｔ’ （’ｉ
Ｖ ｏ ｔ）迄、早期（Δｔ′くくΔｔ）に性能回復す
ることとなる。
に）１ａは通常の休止状態（アノライトポンプ４ａ停止
）ではΔｔ（−８１（ｒ）時間后に、はぼ初期出力電圧
Ｖｏに近い電圧Ｖ、ｏｔ迄、性能回復するが、本発明で
は、アノライトポンプ４ａでアノライトを強制的に循環
させるため、アノライト中の電解質が早期に電極に補給
される。従って、Δｔ’ （！＝ｉ４Ｈｒ）時間に初
期出力電圧Ｖｏにほぼ同じ電圧Ｖ ｏ ｔ’ （’ｉ
Ｖ ｏ ｔ）迄、早期（Δｔ′くくΔｔ）に性能回復す
ることとなる。
更に、燃料電池■１ｂと燃料電池（Ｑｌｃとで負荷６へ
の出力供給を継続し設定値Ｖｓに達した時には、燃料電
池（０１ｃと燃料電池に）１ａとの組合せとなり、前記
と同様な動作が行われる。
の出力供給を継続し設定値Ｖｓに達した時には、燃料電
池（０１ｃと燃料電池に）１ａとの組合せとなり、前記
と同様な動作が行われる。
第４図は、上記の運転動作として場合の燃料電池の経時
特性を表わすＶ−を特性を示したもので、初期出力電圧
Ｖｏから経時的に性能低下して行き、ΔＴ１時間后設定
値Ｖｓに達すると燃料電池の切替えにより、負荷９への
出力電圧が■鵞に回復する。更に、出力電圧ｖ１から負
荷９への出力供給が行われ、ΔＴ２時間后設定値Ｖ’
ｓに達すると燃料電池の切替えが行われ、順次この動作
が繰り返される。
特性を表わすＶ−を特性を示したもので、初期出力電圧
Ｖｏから経時的に性能低下して行き、ΔＴ１時間后設定
値Ｖｓに達すると燃料電池の切替えにより、負荷９への
出力電圧が■鵞に回復する。更に、出力電圧ｖ１から負
荷９への出力供給が行われ、ΔＴ２時間后設定値Ｖ’
ｓに達すると燃料電池の切替えが行われ、順次この動作
が繰り返される。
ここで、休止中の燃料電池が性能回復する時間Δｔ′と
、運転中の燃料電池が設定値Ｖｓ迄に性能低下する時間
ΔＴｌｌΔＴ２・・・・・・・・・・ΔＴ、との関係は
６１．％〉〉Δｔ′であり、常に燃料電池の出力電圧は
設定値Ｖｓ以上に保持され、かつ、燃料電池の長寿命化
を図る効果がある 第５図は、第２図の基となる実測データの（■−Ｂ特性
図を示し、本例の燃料電池では経時的には性能低下し、
初期出力電圧０．４３Ｖ／セルあったものが、３４０時
間后に０．３３Ｖ／セル迄低下する特性を示している。
、運転中の燃料電池が設定値Ｖｓ迄に性能低下する時間
ΔＴｌｌΔＴ２・・・・・・・・・・ΔＴ、との関係は
６１．％〉〉Δｔ′であり、常に燃料電池の出力電圧は
設定値Ｖｓ以上に保持され、かつ、燃料電池の長寿命化
を図る効果がある 第５図は、第２図の基となる実測データの（■−Ｂ特性
図を示し、本例の燃料電池では経時的には性能低下し、
初期出力電圧０．４３Ｖ／セルあったものが、３４０時
間后に０．３３Ｖ／セル迄低下する特性を示している。
一方、第６図は、第４図の基となる実測データの（Ｖ−
ｔ）特性図を示し、本例の燃料電池では４８時間運転し
た后、４時間休止させたもので、明らかに休止により性
能回復しており、４回の繰り返しに再現性を示している
。
ｔ）特性図を示し、本例の燃料電池では４８時間運転し
た后、４時間休止させたもので、明らかに休止により性
能回復しており、４回の繰り返しに再現性を示している
。
二、のような実測データの（ｖ−Ｂ特性図からも燃料電
池の切替えによる運転・休止を繰り返すことで、本発明
の目的とするところの、出力電圧の長時間安定化と、燃
料電池の長寿命化を図ることが可能である。
池の切替えによる運転・休止を繰り返すことで、本発明
の目的とするところの、出力電圧の長時間安定化と、燃
料電池の長寿命化を図ることが可能である。
本発明によれば、
（１）燃料電池からの出力ラインに設けた電圧検出器に
より運転状態にある上記燃料電池を構成する各単位の出
力電圧を検出し、設定値以下の場合には、運転を休止状
態にある別の単位に切替えるように制御することができ
るので、常に上記各単位の出力電圧を一定以上に保持す
ることができる。
より運転状態にある上記燃料電池を構成する各単位の出
力電圧を検出し、設定値以下の場合には、運転を休止状
態にある別の単位に切替えるように制御することができ
るので、常に上記各単位の出力電圧を一定以上に保持す
ることができる。
（２）運転により性能低下した単位は、休止させること
により性能回復することができるので、各単位の長寿命
化が可能である。
により性能回復することができるので、各単位の長寿命
化が可能である。
（３）休止中の単位のアノライト側に、アノライトポン
プで強制的にアノライト循環させるので、電極への電解
質の補給が促進され、各単位の性能を早期に回復させる
ことができる。
プで強制的にアノライト循環させるので、電極への電解
質の補給が促進され、各単位の性能を早期に回復させる
ことができる。
（４）複数単位の運転及び休止を順次切替えることがで
きるので、長時間にわたり、変化中の少ない安定した出
力電圧を得ることができる。
きるので、長時間にわたり、変化中の少ない安定した出
力電圧を得ることができる。
第１図は本発明の一実施例の燃料電池の構成図、第２図
は本発明に係わる燃料電池の基本性能を表わす（Ｖ−ｔ
）特性図、第３図は燃料電池の休止中の性能回復状態を
示す（Ｖ−ｔ）特性図、第４図は本発明の実施例の性能
を表わす（Ｖ−ｔ）特性図、第５図は第２図の基となる
実測データの（Ｖ−ｔ）特性図、第６図は第４図の基と
なる実測データの（Ｖ−ｔ）特性図。 １ ａ、 １ ｂ、Ｉ Ｃ”・燃料電池囚、■、０．
２ ａ ＋２ｂ、２ｃ・・・電圧検出器（Ａｔ、 ｅ、
（Ｃ）、３ａ＋３ｂ。 ３ ｃ ・・・空気ファン（Ａ）、 （Ｅｌ、 （０，
４ａ ＋ ４ ｂ ＋ ４ ｃ・・・アノライトポ
ンプ囚、■、０．５・・・制御器、６・・・切換器、７
・・・アノライトタンク、８・・・燃料タンク、９・・
・負荷
は本発明に係わる燃料電池の基本性能を表わす（Ｖ−ｔ
）特性図、第３図は燃料電池の休止中の性能回復状態を
示す（Ｖ−ｔ）特性図、第４図は本発明の実施例の性能
を表わす（Ｖ−ｔ）特性図、第５図は第２図の基となる
実測データの（Ｖ−ｔ）特性図、第６図は第４図の基と
なる実測データの（Ｖ−ｔ）特性図。 １ ａ、 １ ｂ、Ｉ Ｃ”・燃料電池囚、■、０．
２ ａ ＋２ｂ、２ｃ・・・電圧検出器（Ａｔ、 ｅ、
（Ｃ）、３ａ＋３ｂ。 ３ ｃ ・・・空気ファン（Ａ）、 （Ｅｌ、 （０，
４ａ ＋ ４ ｂ ＋ ４ ｃ・・・アノライトポ
ンプ囚、■、０．５・・・制御器、６・・・切換器、７
・・・アノライトタンク、８・・・燃料タンク、９・・
・負荷
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、燃料電池発電装置の運転方法において、燃料電池発
電装置の燃料電池を構成する１乃至複数のセル、モジュ
ール、又は、ユニットを１単位として複数単位を設定し
、前記複数単位の一部の運転を休止状態とし、その残部
を運転状態とするとともに、前記運転状態の各単位の出
力電圧を電圧検出器により個別に検出して、その検出値
が設定値近傍乃至設定値以下になったとき制御器からの
信号に基づく切換器の作動により、前記出力電圧の検出
値が設定値近傍乃至設定値以下になった単位の運転を休
止せしめるとともに、前記休止状態にあった単位の運転
を開始せしめ、以後同様の操作を繰り返すことによって
、順次、性能の低下した単位の運転を休止して、性能回
復した単位の運転を開始し、常に各単位の出力を一定電
圧以上に保持することを特徴とする燃料電池発電装置の
運転方法。 ２、休止中の単位にアノライトポンプで、強制的にアノ
ライトを循環せしめることを特徴とする請求項１記載の
燃料電池発電装置の運転方法。 ３、燃料電池発電装置が、燃料電池を構成する１乃至複
数のセル、モジュール、又は、ユニットを１単位とする
複数単位を包含し、かつ、前記各単位ごとに個別にその
出力電圧を検出する電圧検出器と、その検出器からの検
出値と設定値を比較する制御器と、その制御器からの信
号に基づいて前記各単位の運転開示又は休止の切換えを
行う切換器とを具備することを特徴とする燃料電池発電
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1043214A JPH02226665A (ja) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | 燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1043214A JPH02226665A (ja) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | 燃料電池発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02226665A true JPH02226665A (ja) | 1990-09-10 |
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ID=12657667
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|---|---|---|---|
| JP1043214A Pending JPH02226665A (ja) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | 燃料電池発電装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JPH02226665A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1947727A2 (en) * | 1997-11-20 | 2008-07-23 | Relion, Inc. | A Proton exchange membrane fuel cell power system |
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| EP1273061B1 (en) | 2000-03-29 | 2016-08-10 | Dcns | Fuel cell system with load management |
-
1989
- 1989-02-27 JP JP1043214A patent/JPH02226665A/ja active Pending
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