JPH0224971A - アルカリ型燃料電池の発電運転開始装置 - Google Patents
アルカリ型燃料電池の発電運転開始装置Info
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- JPH0224971A JPH0224971A JP63173440A JP17344088A JPH0224971A JP H0224971 A JPH0224971 A JP H0224971A JP 63173440 A JP63173440 A JP 63173440A JP 17344088 A JP17344088 A JP 17344088A JP H0224971 A JPH0224971 A JP H0224971A
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- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 24
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- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 3
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- 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
-
- 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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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、小型燃料電池発電装置などその始動時に電
源を必要としないアルカリ型燃料電池の発電運転開始装
置に関する。
源を必要としないアルカリ型燃料電池の発電運転開始装
置に関する。
アルカリ型燃料電池は、燃料ガスと酸化剤ガスを供給す
ることにより常温でも発電運転が可能なために、非常用
または移動用の小型発電装置として開発が進められてい
る。これらの装置の中には燃料ガスおよび酸化剤ガスそ
れぞれの供給弁を手動操作して燃料電池を始動すること
により、始動電源を必要とせず、したがって構成が簡単
で小型化された発電装置が知られている。ただし、始動
後は燃料電池の発電電力を利用して反応ガスの供給量と
発電電力の制御が行われるため、これら制御装置または
補機に一定電圧の電力を供給するための定電圧電源が燃
料電池の出力側に設けられる。
ることにより常温でも発電運転が可能なために、非常用
または移動用の小型発電装置として開発が進められてい
る。これらの装置の中には燃料ガスおよび酸化剤ガスそ
れぞれの供給弁を手動操作して燃料電池を始動すること
により、始動電源を必要とせず、したがって構成が簡単
で小型化された発電装置が知られている。ただし、始動
後は燃料電池の発電電力を利用して反応ガスの供給量と
発電電力の制御が行われるため、これら制御装置または
補機に一定電圧の電力を供給するための定電圧電源が燃
料電池の出力側に設けられる。
Ｃ発明が解決しようとする課題〕
燃料電池の発電電圧と発電電流との関係は第３図に示す
ように、発電電流の増加に伴なって発電電圧が低下する
ことが知られている。ことに、アルカリ型燃料電池を１
０℃オーダの低温で無負荷状態か′ら定格電流に急増さ
せた場合、その発電電圧は半分程度にまで低下し、かつ
始動から電流急増までの待機時間が短かい場合にはさら
に著しい低下を示す。
ように、発電電流の増加に伴なって発電電圧が低下する
ことが知られている。ことに、アルカリ型燃料電池を１
０℃オーダの低温で無負荷状態か′ら定格電流に急増さ
せた場合、その発電電圧は半分程度にまで低下し、かつ
始動から電流急増までの待機時間が短かい場合にはさら
に著しい低下を示す。
第４図は始動後の燃料電池出力電圧−時間特性線図であ
り、時刻ｔ１で反応ガスの供給を開始して燃料電池を始
動すると、無負荷状態の燃料電池の出力電圧Ｖは徐々に
上昇して飽和曲線を示す、この状態を一般に待機状態（
期間）と呼ぶ、出力電圧■がＶ、に到達した時点ｔ、で
定電圧電源を接続し燃料電池が電流を出力する発電を開
始すると出力電圧Ｖは低下する。出力電圧Ｖが定電圧電
源が定格電力を出力するに必要な下限許容電圧値Ｖ、を
下廻る電圧にまで低下すると、定電圧装置はその出力電
力を保持するために過大な電流を要求するので、益々出
力電圧Ｖが低下して定電圧電源の入力電流が増加し、両
者がバランスする電圧■２でやっと平衡する。この傾向
は発電の待機期間に関係し、待機期間が短かい場合には
定電圧電源の入力電流がその定格値を超える非常に大き
な値となり、定電圧ａ源が損傷する事態が発生する。
り、時刻ｔ１で反応ガスの供給を開始して燃料電池を始
動すると、無負荷状態の燃料電池の出力電圧Ｖは徐々に
上昇して飽和曲線を示す、この状態を一般に待機状態（
期間）と呼ぶ、出力電圧■がＶ、に到達した時点ｔ、で
定電圧電源を接続し燃料電池が電流を出力する発電を開
始すると出力電圧Ｖは低下する。出力電圧Ｖが定電圧電
源が定格電力を出力するに必要な下限許容電圧値Ｖ、を
下廻る電圧にまで低下すると、定電圧装置はその出力電
力を保持するために過大な電流を要求するので、益々出
力電圧Ｖが低下して定電圧電源の入力電流が増加し、両
者がバランスする電圧■２でやっと平衡する。この傾向
は発電の待機期間に関係し、待機期間が短かい場合には
定電圧電源の入力電流がその定格値を超える非常に大き
な値となり、定電圧ａ源が損傷する事態が発生する。
この発明の目的は、待機期間中における燃料電池の出力
電圧を監視することにより、発電開始後の異常電圧低下
を防止することにある。
電圧を監視することにより、発電開始後の異常電圧低下
を防止することにある。
上記課題を解決するために、この発明によれば、反応ガ
スの供給弁を操作することにより始動する燃料電池と、
その発電電力を受けて定電圧の電力を出力する定電圧を
源とを有するものにおいて、前記燃料電池の始動後の出
力電圧を検出してその電圧値が前記定電圧電源入力側の
下限許容電圧値を所定レベル上廻ったとき通流状態とな
る判断部と、この判断部により駆動されて前記定電圧電
源を燃料電池に接続して発電運転を開始する自己保持回
路を有する開閉部とを備えてなるものとする。
スの供給弁を操作することにより始動する燃料電池と、
その発電電力を受けて定電圧の電力を出力する定電圧を
源とを有するものにおいて、前記燃料電池の始動後の出
力電圧を検出してその電圧値が前記定電圧電源入力側の
下限許容電圧値を所定レベル上廻ったとき通流状態とな
る判断部と、この判断部により駆動されて前記定電圧電
源を燃料電池に接続して発電運転を開始する自己保持回
路を有する開閉部とを備えてなるものとする。
上記手段において、判断部により始動後の発電待機期間
中の燃料電池の出力電圧を監視して、発電を開始しても
出力電圧が定電圧電源の下限許容電圧値以下に低下しな
い十分高い電圧値に到達したと判断されたとき、開閉部
を閉じて定電圧電源を燃料電池に接続して発電運転を開
始するよう構成したことにより、定電圧電源の異常を流
増加は排除され、定電圧電源の損傷を防止できる。
中の燃料電池の出力電圧を監視して、発電を開始しても
出力電圧が定電圧電源の下限許容電圧値以下に低下しな
い十分高い電圧値に到達したと判断されたとき、開閉部
を閉じて定電圧電源を燃料電池に接続して発電運転を開
始するよう構成したことにより、定電圧電源の異常を流
増加は排除され、定電圧電源の損傷を防止できる。
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０図
において、１は燃料電池、２はその出力側に配された定
電圧！＃であり、燃料電池ｌは例えば燃料ガスＩＯＡの
供給弁１１および酸化剤ガス１０Ｂの供給弁１２を手動
操作することにより発電の待機状態となる０発電運転開
始装置は判断部３と、開閉部として自己保持開閉器８を
有する主開閉器７とで構成される。判断部３は燃料電池
１の出力側に互いに直列接続された分圧抵抗３Ａおよび
可変抵抗４Ｂによって出力電圧を分圧して検出し、分圧
された電圧はツェナーダイオード５に印加される。
において、１は燃料電池、２はその出力側に配された定
電圧！＃であり、燃料電池ｌは例えば燃料ガスＩＯＡの
供給弁１１および酸化剤ガス１０Ｂの供給弁１２を手動
操作することにより発電の待機状態となる０発電運転開
始装置は判断部３と、開閉部として自己保持開閉器８を
有する主開閉器７とで構成される。判断部３は燃料電池
１の出力側に互いに直列接続された分圧抵抗３Ａおよび
可変抵抗４Ｂによって出力電圧を分圧して検出し、分圧
された電圧はツェナーダイオード５に印加される。
ツェナーダイオードはスイッチング素子６としてのトラ
ンジスタのベースに接続され、トランジスタのエミッタ
およびコレクタは開閉部としての開閉器７の駆動コイル
７Ｃおよびバラスト抵抗６Ａを介して燃料電池１の出力
端に接続される。また、燃料電池１は主開閉器７の接点
７Ａおよび７Ｂを介して定電圧電源２に接続され、接点
７Ａおよび７Ｂにそれぞれ並列接続された自己保持接点
８Ａ、８Ｂは定電圧電源の出力電圧によって駆動される
自己保持開閉器８によりオン・オフ制御される。なお、
６Ｂは駆動コイル７Ｃに並列接続されたフライホイール
ダイオードである。
ンジスタのベースに接続され、トランジスタのエミッタ
およびコレクタは開閉部としての開閉器７の駆動コイル
７Ｃおよびバラスト抵抗６Ａを介して燃料電池１の出力
端に接続される。また、燃料電池１は主開閉器７の接点
７Ａおよび７Ｂを介して定電圧電源２に接続され、接点
７Ａおよび７Ｂにそれぞれ並列接続された自己保持接点
８Ａ、８Ｂは定電圧電源の出力電圧によって駆動される
自己保持開閉器８によりオン・オフ制御される。なお、
６Ｂは駆動コイル７Ｃに並列接続されたフライホイール
ダイオードである。
上述のように構成された実施例装置において、燃料電池
ｌの出力電圧が上昇し、ツェナーダイオード５に印加さ
れる電圧がツェナーダイオード５の動作電圧を超えると
スイッチング素子６が導通となり、開閉器７が作動し、
定電圧電源２と燃料電池１とが接続される。接続後は定
電圧電源２の出力部の自己保持用の開閉器８により燃料
電池１の出力電圧が降下して接点７Ａ、７Ｂが開いても
燃料電池１と定電圧電ｉｌ！２との接続は維持される。
ｌの出力電圧が上昇し、ツェナーダイオード５に印加さ
れる電圧がツェナーダイオード５の動作電圧を超えると
スイッチング素子６が導通となり、開閉器７が作動し、
定電圧電源２と燃料電池１とが接続される。接続後は定
電圧電源２の出力部の自己保持用の開閉器８により燃料
電池１の出力電圧が降下して接点７Ａ、７Ｂが開いても
燃料電池１と定電圧電ｉｌ！２との接続は維持される。
以後の制御は定電圧電源２の出力部にマイクロプロセッ
サ等電気的な制御装置９を接続することにより、機械的
な制御のみでなく電気的な制御も可能となる。
サ等電気的な制御装置９を接続することにより、機械的
な制御のみでなく電気的な制御も可能となる。
第２図は実施例装置における発電運転開始前後の電圧特
性線図であり、判断部３の動作設定電圧を第４図の従来
レベル■、より高いＶ、とした例を示したものである１
図において、燃料電池１には時刻ｔ、で反応ガスが供給
されて発電運転の待機状態となり、出力電圧■は飽和曲
線を描いて上昇する。出力電圧■が判断部８の設定電圧
■３に到達するとツェナーダイオード５もその動作電圧
に到達してスイッチング素子６が導通し、開閉器７の接
点７Ａ、７Ｂが閉じて時刻ｔ、で発電運転が開始される
。このとき、定電圧電源に電流が供給されることによっ
て出力電圧Ｖが低下するが、燃料電池の各電極には十分
な量の反応ガスが一様に分布して供給されているので出
力電圧Ｖの低下は少く、定電圧電源２の下限許容電圧値
ｖ１を下廻らないので、定電圧電源２に異常電流が流れ
ず、したがって定電圧電源の損傷は回避される。
性線図であり、判断部３の動作設定電圧を第４図の従来
レベル■、より高いＶ、とした例を示したものである１
図において、燃料電池１には時刻ｔ、で反応ガスが供給
されて発電運転の待機状態となり、出力電圧■は飽和曲
線を描いて上昇する。出力電圧■が判断部８の設定電圧
■３に到達するとツェナーダイオード５もその動作電圧
に到達してスイッチング素子６が導通し、開閉器７の接
点７Ａ、７Ｂが閉じて時刻ｔ、で発電運転が開始される
。このとき、定電圧電源に電流が供給されることによっ
て出力電圧Ｖが低下するが、燃料電池の各電極には十分
な量の反応ガスが一様に分布して供給されているので出
力電圧Ｖの低下は少く、定電圧電源２の下限許容電圧値
ｖ１を下廻らないので、定電圧電源２に異常電流が流れ
ず、したがって定電圧電源の損傷は回避される。
なお、機械式タイマー等を併用して燃料電池１にガスを
導入してから燃料電池の発電電圧を検出する回路を動作
させるまでの時間を制御してやることにより、燃料電池
１の状態が安定になってから検出する回路を動作させる
よう構成することも可能である。
導入してから燃料電池の発電電圧を検出する回路を動作
させるまでの時間を制御してやることにより、燃料電池
１の状態が安定になってから検出する回路を動作させる
よう構成することも可能である。
この発明は前述のように、アルカリ型燃料電池に反応ガ
スが供給された始動後の出力電圧が定電圧電源入力側の
下限許容電圧値を所定レベル上廻ったとき通流状態とな
り、開閉器を駆動して定電圧電源を燃料電池に接続して
発電運転を開始する判断部を設けるよう構成した。その
結果、発電運転開始後定電圧を源に電流を供給すること
によって生ずる燃料電池の発電電圧の低下を判断部の動
作電圧の設定の仕方により軽減することが可能になり、
発電電圧が定電圧電源の下限許容電圧値を下廻ることに
より従来問題となった定電圧電源の過電流による損傷が
回避され、したがって発電運転の開始を円滑化する発電
運転開始装置を備えたアルカリ型燃料電池発電装置を提
供できる。ことに、定電圧電源の出力側に制御装置とし
てのプログラマブルコントローラや制御用マイクロプロ
セッサボード等を有する場合には、定電圧電源の動作が
安定化することにより、ＣＰＵの暴走などによる誤制御
を防止できる利点が得られる。
スが供給された始動後の出力電圧が定電圧電源入力側の
下限許容電圧値を所定レベル上廻ったとき通流状態とな
り、開閉器を駆動して定電圧電源を燃料電池に接続して
発電運転を開始する判断部を設けるよう構成した。その
結果、発電運転開始後定電圧を源に電流を供給すること
によって生ずる燃料電池の発電電圧の低下を判断部の動
作電圧の設定の仕方により軽減することが可能になり、
発電電圧が定電圧電源の下限許容電圧値を下廻ることに
より従来問題となった定電圧電源の過電流による損傷が
回避され、したがって発電運転の開始を円滑化する発電
運転開始装置を備えたアルカリ型燃料電池発電装置を提
供できる。ことに、定電圧電源の出力側に制御装置とし
てのプログラマブルコントローラや制御用マイクロプロ
セッサボード等を有する場合には、定電圧電源の動作が
安定化することにより、ＣＰＵの暴走などによる誤制御
を防止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構成図、第２図は
実施例装置における燃料電池の発電運転開始前後の出力
電圧特性線図、第３図はアルカリ型燃料電池の一最的な
電圧−電流特性線図、第４図は従来装置における発電運
転開始前後の出力電圧特性線図である。 １：アルカリ型燃料電池、２：定電圧電源、３；判断部
、４Ａ：分圧抵抗、４Ｂ：可変抵抗、５：ツェナーダイ
オード、６：スイッチング素子、７：主開閉器、７Ａ、
７８：接点、７Ｃ：駆動コイル、８：自己保持用開閉器
、８＾、８Ｂ＝自己保持用接点、９：制御装置、ＩＯＡ
、 ＩＯＢ：反応ガス、１１．１２：供第２図
実施例装置における燃料電池の発電運転開始前後の出力
電圧特性線図、第３図はアルカリ型燃料電池の一最的な
電圧−電流特性線図、第４図は従来装置における発電運
転開始前後の出力電圧特性線図である。 １：アルカリ型燃料電池、２：定電圧電源、３；判断部
、４Ａ：分圧抵抗、４Ｂ：可変抵抗、５：ツェナーダイ
オード、６：スイッチング素子、７：主開閉器、７Ａ、
７８：接点、７Ｃ：駆動コイル、８：自己保持用開閉器
、８＾、８Ｂ＝自己保持用接点、９：制御装置、ＩＯＡ
、 ＩＯＢ：反応ガス、１１．１２：供第２図
Claims (1)
- １）反応ガスの供給弁を操作することにより始動する燃
料電池と、その発電電力を受けて定電圧の電力を出力す
る定電圧電源とを有するものにおいて、前記燃料電池の
始動後の出力電圧を検出してその電圧値が前記定電圧電
源入力側の下限許容電圧値を所定レベル上廻ったとき通
流状態となる判断部と、この判断部により駆動されて前
記定電圧電源を燃料電池に接続して発電運転を開始する
自己保持回路を有する開閉部とを備えてなることを特徴
とするアルカリ型燃料電池の発電運転開始装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63173440A JPH0224971A (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | アルカリ型燃料電池の発電運転開始装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63173440A JPH0224971A (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | アルカリ型燃料電池の発電運転開始装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0224971A true JPH0224971A (ja) | 1990-01-26 |
Family
ID=15960511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63173440A Pending JPH0224971A (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | アルカリ型燃料電池の発電運転開始装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0224971A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007173206A (ja) * | 2005-11-24 | 2007-07-05 | Seiko Instruments Inc | 燃料電池システムの起動方法および燃料電池システム |
| US7655336B2 (en) | 2003-05-29 | 2010-02-02 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel-cell system |
-
1988
- 1988-07-12 JP JP63173440A patent/JPH0224971A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7655336B2 (en) | 2003-05-29 | 2010-02-02 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel-cell system |
| JP2007173206A (ja) * | 2005-11-24 | 2007-07-05 | Seiko Instruments Inc | 燃料電池システムの起動方法および燃料電池システム |
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