JPH0256865A - シフトコンバータ用触媒の状態監視が可能な燃料電池発電システム - Google Patents

シフトコンバータ用触媒の状態監視が可能な燃料電池発電システム

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Publication number
JPH0256865A
JPH0256865A JP63207800A JP20780088A JPH0256865A JP H0256865 A JPH0256865 A JP H0256865A JP 63207800 A JP63207800 A JP 63207800A JP 20780088 A JP20780088 A JP 20780088A JP H0256865 A JPH0256865 A JP H0256865A
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JP
Japan
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fuel cell
carbon monoxide
fuel
shift converter
catalyst
Prior art date
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Pending
Application number
JP63207800A
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English (en)
Inventor
Tetsuo Take
武 哲夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel 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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は燃料電池本体に供給する燃料電池発電システム
、特にシフトコンバータ触媒の状態監視が可能な燃料電
池発電システムに関するものである。
(従来の技術) 従来の燃料電池発電システムでは第2図の従来の燃料電
池発電システムの系統図に示すように、天然ガス等の化
石燃料A(アルファベットで示す符号は燃料等及びその
経路等を指示する。以下他も同様とする。)を改質して
得た水素を燃料電池本体12の燃料極13に供給して、
燃料電池を運転している。化石燃料Aは熱交換器1で昇
温された後、脱硫装置2で触媒の被毒による改質装置6
の効率低下及び燃料電池の特性低下の原因となる硫黄を
除去する。化石燃料Aが硫黄を含んでいない場合はこの
脱硫過程は必要としない、脱硫ガスは、蒸気発生器20
からの水蒸気Gと混合され熱交換器3でさらに昇温され
た後、改質装置6の反応部4に流入し、水素を多量に含
むガスに改質される。この改質ガスが一酸化炭素を含む
場合、改質ガスは熱交w1器7で降温された後、シフト
コンバータ8に流入し、燃料極13の触媒の被毒を防ぐ
ためにここでガス中の一酸化炭素は二酸化炭素に転化さ
れる。その後、改質ガスは熱交換器9で冷却された後、
気水分離器10に流入して水分が除去される。
この水分が除去された水素を多量に含む改質ガスは熱交
換器11で昇温された後、燃料電池本体12の燃料極1
3に供給される。燃料電池本体12は、燃料極13.電
解質14.酸化剤極15から構成されており、電池反応
により得られる直流電力には直交変換装置16で交流電
力りに変換される。なお、電池反応は発熱反応なので、
冷却水0で燃料電池本体12を冷却する。燃料極13か
ら流出する排ガスFは、熱交換器21で昇温された補助
燃料Bとともに加熱燃料Cとして改質装置6のバーナ5
に供給され、改質反応に必要な燃焼熱を得るのに使用さ
れる。
空気Jは熱交換器17を通して燃料電池本体12の酸化
剤極15に供給され酸化剤として使われるとともに、改
質袋M6にも供給され、燃焼空気りとして使われる。酸
化剤極15から流出する排ガスMは熱交換器18で冷却
され、次いで気水分離器19に流入して水分を除去され
た後、大気中に放出される。
また、改質装置6より流出する排ガスEは、熱交換器2
1で補助燃料Bの予熱に使われた後、大気中に放出され
る。なお、気水分離器10及び19で分離された生成水
HとIは、蒸気発生器20に供給され加熱Nをうけ水蒸
気Gとなり、燃料の改質に利用される。
(発明が解決しようとする課B) 上述した従来の燃料電池発電システムでは、運転中にシ
フトコンバータ8の触媒に劣化が生じると、燃料極13
に供給される改質ガス中に一酸化炭素が含まれるように
なり、電極触媒の被毒が起こり燃料電池の出力が低下す
るが、燃料電池運転時にシフトコンバータ8の触媒の状
態を直接的あるいは間接的に監視することができないの
で、燃料電池出力の低下からその原因をシフトコンバー
タ8の触媒の劣化に特定することが困難であった。
そのため、触媒劣化時に速やかに触媒の交換を行うこと
ができないという欠点があることが容易に理解できる。
これは燃料電池発電システムの信頼性を確保する上で、
解決すべき大きな課題である。
本発明は、上記の従来技術の欠点を解消し、シフトコン
バータ触媒の状態監視が可能な燃料電池発電システムを
提供することを目的とするものである。
(課題を解決するための手段) 本発明は上記目的を達成するために、燃料電池本体、燃
料供給系、空気供給系、冷却系及び付属装置からなり、
燃料電池用水素を化石燃料の改質によって得、さらに燃
料電池本体の燃料極触媒の被毒を防ぐために燃料改質の
際に生成し、あるいは化石燃料中に含まれていた改質ガ
ス中の一酸化炭素をシフトコンバータで二酸化炭素に転
化して燃料電池に供給する燃料電池発電システムにおい
て、シフトコンバータ触媒の性能劣化を監視し、前記燃
料供給系のシフトコンバータと燃料電池本体との間に一
酸化炭素センサーを内蔵する一酸化炭素濃度監視装置を
設けたことを特徴とするシフトコンバータ用触媒の状態
監視が可能な燃料電池発電システムを要旨とする。
(実施例) 以下、図面に沿って本発明の実施例について説明する。
なお、実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸
脱しない範囲で種々の変更あるいは改良を行いうること
は言うまでもない。
第1図は本発明の一実施例を示す一酸化炭素濃度監視装
置を設けた燃料電池発電システムの系統図である。第1
図の符号のうち、第2図の従来例で示した符号と同一の
ものは第2図と同じ部分を表し、同一構成についての説
明を省略する。
第1図の本発明は、燃料極13.電解質14.酸化剤極
15からなる燃料電池本体12、化石燃料Aを供給する
改質装置6.シフトコンバータ8.気水分層器10等を
含む燃料供給系、空気Jを供給する空気供給系、冷却水
0の冷却系及び付属供給装置において、シフトコンバー
タ8と燃料電池本体12との間に一酸化炭素センサーを
内蔵した一酸化炭素濃度監視装置22が設けられている
。−酸化炭素濃度監視装置22は、燃料極13に供給さ
れる改質ガス中の一酸化炭素濃度を測定する作用を行う
、−酸化炭素センサーの例としては、−酸化炭素の吸着
による半導体の電気電導度の変化から一酸化炭素濃度を
測定するSnug系半導体による半導体型−酸化炭素セ
ンサー −酸化炭素の吸着による仕事関数の変化が原因
でひき起こされるしきい値電圧のシフトから一酸化炭素
濃度を測定するMISFET(絶縁ゲート形電界効果ト
ランジスタ)型−酸化炭素センサー、ガス成分の拡散が
律速となるように、また特定電極反応のみが選択的に起
こるように電極と電解質溶液間の電位差すなわち電極電
位を一定値に設定して、作用電極に一酸化炭素ガスを送
りこんで電極面で電極反応を行わせその時の限界電流か
ら一酸化炭素濃度を測定する定電位電解式−酸化炭素セ
ンサー等が挙げられる。
次に本実施例の作用について説明する。シフトコンバー
タ8のシフトコンバータ触媒が劣化スると、改質ガス中
の一酸化炭素の二酸化炭素への転化率が低下し、シフト
コンバータの出口側での改質ガス中の一酸化炭素濃度が
増加する。そこで、−酸化炭素濃度監視装置22でシフ
トコンバータの出口側での改質ガス中の一酸化炭素濃度
を測定することによってシフトコンバータ触媒の状態監
視が可能であり、−酸化炭素濃度、−酸化炭素濃度の増
加速度等からシフトコンバータ触媒の取替時期を予測す
ることができる。なお、本実施例では一酸化炭素濃度監
視装置を気水分離器1oと熱交換器11の間に設けたが
、シフトコンバータ8と燃料電池本体12の間であれば
、どこに設けても差支えない。
(発明の効果) 以上説明したように本発明によれば、燃料電池本体、燃
料供給系、空気供給系、冷却系及び付属装置からなり、
燃料電池用水素を化石燃料の改質によって得、さらに燃
料電池本体の燃料極触媒の被毒を防ぐために燃料改質の
際に生成し、あるいは化石燃料中に含まれていた改質ガ
ス中の一酸化炭素をシフトコンバータで二酸化炭素に転
化して燃料電池に供給する燃料電池発電システムにおい
て、シフトコンバータ触媒の性能劣化を監視し、前記燃
料供給系のシフトコンバータと燃料電池本体との間に一
酸化炭素センサーを内蔵する一酸化炭素濃度監視装置を
設けたことにより、−酸化炭素センサーを内蔵した一酸
化炭素濃度監視装置を設けることによって、燃料電池発
電システムのシフトコンバータ触媒の状態監視を行うこ
とができるので、シフトコンバータ触媒の取替時期を容
易に予測することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す一酸化炭素濃度監視装
置を設けた燃料電池発電システムの系統図、第2図は従
来の燃料電池発電システムの系統図である。 6・・・・改質装置 8・・・・シフトコンバータ 12・・・・燃料電池本体 22・・・・−酸化炭素濃度監視装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 燃料電池本体、燃料供給系、空気供給系、冷却系及び付
    属装置からなり、燃料電池用水素を化石燃料の改質によ
    って得、さらに燃料電池本体の燃料極触媒の被毒を防ぐ
    ために燃料改質の際に生成し、あるいは化石燃料中に含
    まれていた改質ガス中の一酸化炭素をシフトコンバータ
    で二酸化炭素に転化して燃料電池に供給する燃料電池発
    電システムにおいて、シフトコンバータ触媒の性能劣化
    を監視し、前記燃料供給系のシフトコンバータと燃料電
    池本体との間に一酸化炭素センサーを内蔵する一酸化炭
    素濃度監視装置を設けたことを特徴とするシフトコンバ
    ータ用触媒の状態監視が可能な燃料電池発電システム。
JP63207800A 1988-08-22 1988-08-22 シフトコンバータ用触媒の状態監視が可能な燃料電池発電システム Pending JPH0256865A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0710996A1 (en) * 1994-11-02 1996-05-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell generator with control and measuring system of the carbon monoxide amount in the fuel gas

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0710996A1 (en) * 1994-11-02 1996-05-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell generator with control and measuring system of the carbon monoxide amount in the fuel gas

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