JPH0272563A - 燃料電池のパージガス置換装置 - Google Patents
燃料電池のパージガス置換装置Info
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- JPH0272563A JPH0272563A JP63148982A JP14898288A JPH0272563A JP H0272563 A JPH0272563 A JP H0272563A JP 63148982 A JP63148982 A JP 63148982A JP 14898288 A JP14898288 A JP 14898288A JP H0272563 A JPH0272563 A JP H0272563A
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Classifications
-
- 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
- H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
- H01M8/04231—Purging of the reactants
-
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- 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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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
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パージガス
置換装置に関する。
に残留する反応ガスをパージガスと置換するパージガス
置換装置に関する。
りん酸型燃料電池は電解液であるりん酸を含浸したマト
リックスとこのマトリックスを挾持した一対の燃料電極
と酸化剤電極からなる単位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リッチな燃料ガスと酸
化剤としての空気を供給して電気化学反応を起させて発
電する。この際燃料電池は発熱するので、水または油等
の冷媒により適宜冷却を行い通常１９０℃程度の連転温
度に保たれている。
リックスとこのマトリックスを挾持した一対の燃料電極
と酸化剤電極からなる単位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リッチな燃料ガスと酸
化剤としての空気を供給して電気化学反応を起させて発
電する。この際燃料電池は発熱するので、水または油等
の冷媒により適宜冷却を行い通常１９０℃程度の連転温
度に保たれている。
燃料電池の運転を停止する場合、運転休止中に燃料電池
本体内部で反応を起させないために、燃料電池内に残留
する燃料ガスや酸化剤ガスをパージして、代りのガスに
置換する必要がある。このため従来は冷媒の供給系に窒
素ガスを封入したボンベあるいは液体窒素貯蔵タンクを
設け、このボンベあるいはタンクより乾燥窒素ガスを燃
料電極と酸化剤電極に供給し１反応ガスをパージしてい
た。
本体内部で反応を起させないために、燃料電池内に残留
する燃料ガスや酸化剤ガスをパージして、代りのガスに
置換する必要がある。このため従来は冷媒の供給系に窒
素ガスを封入したボンベあるいは液体窒素貯蔵タンクを
設け、このボンベあるいはタンクより乾燥窒素ガスを燃
料電極と酸化剤電極に供給し１反応ガスをパージしてい
た。
ところでこのような乾燥窒素ガスを供給するためのボン
ベは普通その容積が小さ（燃料電池内の反応ガスを充分
にパージするためにはボンベそのものを太き（するか複
数個のボンベを必要とすること、また液体窒素貯蔵タン
クを使用する場合には、液体窒素を乾燥窒素ガスにする
ため大がかりな設備を要することなどの問題があり、特
に小形化が望まれる燃料電池や移動用燃料電池にはこの
ような置換ガス供給方式は適当でない。
ベは普通その容積が小さ（燃料電池内の反応ガスを充分
にパージするためにはボンベそのものを太き（するか複
数個のボンベを必要とすること、また液体窒素貯蔵タン
クを使用する場合には、液体窒素を乾燥窒素ガスにする
ため大がかりな設備を要することなどの問題があり、特
に小形化が望まれる燃料電池や移動用燃料電池にはこの
ような置換ガス供給方式は適当でない。
そこで置換ガスとして空気を使用することが考えられる
が、燃料電池のマトリックスに含浸される電解液である
りん酸は吸湿性が強く、もし水分を含んだ空気と接触す
ると温度が１９０℃から５０℃に低下する間に、水分を
吸収してりん酸の体積が約５０％も増加し、このりん酸
の体積変化によって、りん酸が燃料電極や酸化剤電極を
過剰に濡らしたり又は不足したりして、燃料電池の出力
の低下をまねくおそれがあった。
が、燃料電池のマトリックスに含浸される電解液である
りん酸は吸湿性が強く、もし水分を含んだ空気と接触す
ると温度が１９０℃から５０℃に低下する間に、水分を
吸収してりん酸の体積が約５０％も増加し、このりん酸
の体積変化によって、りん酸が燃料電極や酸化剤電極を
過剰に濡らしたり又は不足したりして、燃料電池の出力
の低下をまねくおそれがあった。
この発明はこのような従来技術の問題点を解決して小形
で保守の簡易な燃料電池のパージガス置換装置を提供す
ることＫある。
で保守の簡易な燃料電池のパージガス置換装置を提供す
ることＫある。
〔課題を解決するためＱ〕手手段
上記課題を解決するために、この発明によれば、燃料ガ
ス生成器より燃料ガスが、空気送風機より酸化剤として
の空気が供給されて、これらの反応ガスが電気化学反応
によって発電する燃料電池本体と、この燃料電池本体内
に発１！に伴って発生する熱を外部へ搬出するため冷媒
供給器より供給される冷媒を前記燃料電池本体を通じて
循環させる冷媒循環路とを備えた燃料電池において、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だめのパージガス置換
装置であって、前記冷媒循環路に配設される熱交換器内
に乾燥剤を配備し、この乾燥剤を通して置換ガス供給器
より燃料電池本体内部にパージガスを供給し、このガス
を前記燃料電池本体内に残留している反応ガスと置換す
るものとする。
ス生成器より燃料ガスが、空気送風機より酸化剤として
の空気が供給されて、これらの反応ガスが電気化学反応
によって発電する燃料電池本体と、この燃料電池本体内
に発１！に伴って発生する熱を外部へ搬出するため冷媒
供給器より供給される冷媒を前記燃料電池本体を通じて
循環させる冷媒循環路とを備えた燃料電池において、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だめのパージガス置換
装置であって、前記冷媒循環路に配設される熱交換器内
に乾燥剤を配備し、この乾燥剤を通して置換ガス供給器
より燃料電池本体内部にパージガスを供給し、このガス
を前記燃料電池本体内に残留している反応ガスと置換す
るものとする。
この発明の構成によると、燃料電池の運転中燃料電極に
供給される燃料ガスと、酸化剤電極に供給される空気と
がマトリックス内に含浸された電解液によって電気化学
反応をおこし発電する際、燃料電池内で発熱するが、こ
の熱は冷媒循環路中を循環する冷媒に伴なわれて冷媒循
環路中の熱交換器に入る。この熱交換器内部には乾燥剤
が配備されているが、前記、冷媒により運ばれてきた熱
くよりこの乾燥剤は乾燥される。
供給される燃料ガスと、酸化剤電極に供給される空気と
がマトリックス内に含浸された電解液によって電気化学
反応をおこし発電する際、燃料電池内で発熱するが、こ
の熱は冷媒循環路中を循環する冷媒に伴なわれて冷媒循
環路中の熱交換器に入る。この熱交換器内部には乾燥剤
が配備されているが、前記、冷媒により運ばれてきた熱
くよりこの乾燥剤は乾燥される。
燃料電池が運転を停止する場合、燃料を電車体内にある
前記燃料ガスと空気よりなる反応ガスは、前記乾燥剤を
通して置換ガス供給器によって空気が燃料電池本体の内
部に送り込まれ、これと置換される。この際この空気は
乾燥された乾燥剤により充分に水分が除去されているの
で、燃料電池本体内のマトリックスに含浸されているり
ん酸が水分を吸収することはない。
前記燃料ガスと空気よりなる反応ガスは、前記乾燥剤を
通して置換ガス供給器によって空気が燃料電池本体の内
部に送り込まれ、これと置換される。この際この空気は
乾燥された乾燥剤により充分に水分が除去されているの
で、燃料電池本体内のマトリックスに含浸されているり
ん酸が水分を吸収することはない。
以下この発明を実施例に基づいて説明する。第１図はこ
の発明の詳細な説明するための系統図で、燃料電池本体
１には、燃料ガス生成器１１より弁１４配管４を通って
燃料ガスが供給され配管５よりオフガスとなって排出さ
れる。同様に空気送風機１０より酸化剤としての空気が
弁１３配管２を通って燃料電池本体１内に入り、さぎの
燃料ガス中の水素と電気化学反応をして発電に供された
あと配管３より排出される。前記燃料電池本体内部では
前述の電気化学反応により発熱して温度上昇するため、
冷媒供給器１２によって燃料電池本体内に送り込まれた
冷媒が熱をともなって冷媒循環路６の中に入る。この冷
媒循環路中には熱交換器８が配されている。この燃料電
池内よりもたらされた熱は熱交換器８で冷媒が通る管の
外側に配された乾燥剤９に与えられ、乾燥剤９は乾燥さ
れる。この熱交換器８で熱を失った冷媒は再び冷媒供給
器１２にもどって循環して使用される。
の発明の詳細な説明するための系統図で、燃料電池本体
１には、燃料ガス生成器１１より弁１４配管４を通って
燃料ガスが供給され配管５よりオフガスとなって排出さ
れる。同様に空気送風機１０より酸化剤としての空気が
弁１３配管２を通って燃料電池本体１内に入り、さぎの
燃料ガス中の水素と電気化学反応をして発電に供された
あと配管３より排出される。前記燃料電池本体内部では
前述の電気化学反応により発熱して温度上昇するため、
冷媒供給器１２によって燃料電池本体内に送り込まれた
冷媒が熱をともなって冷媒循環路６の中に入る。この冷
媒循環路中には熱交換器８が配されている。この燃料電
池内よりもたらされた熱は熱交換器８で冷媒が通る管の
外側に配された乾燥剤９に与えられ、乾燥剤９は乾燥さ
れる。この熱交換器８で熱を失った冷媒は再び冷媒供給
器１２にもどって循環して使用される。
燃料電池本体１が運転を停止した場合には、すみやかに
運転中に供された前記反応ガスをパージして、置換ガス
と置換しなければならないが、本実施例ではまず弁１３
．１４を閉じて反応ガスの供給を止め、弁１５を開いて
置換ガス供給器１６によって空気を供給し、この空気に
含まれる水分を除去するために熱交換器８内に送りこむ
。この空気は熱交換器８内で燃料電池本体１の運転中に
排熱によって乾燥された前記乾燥剤９によって水分を除
去されたあと、配管２，４を通って燃料電池本体ｌに供
給され、前記反応ガスをパージして置換される。
運転中に供された前記反応ガスをパージして、置換ガス
と置換しなければならないが、本実施例ではまず弁１３
．１４を閉じて反応ガスの供給を止め、弁１５を開いて
置換ガス供給器１６によって空気を供給し、この空気に
含まれる水分を除去するために熱交換器８内に送りこむ
。この空気は熱交換器８内で燃料電池本体１の運転中に
排熱によって乾燥された前記乾燥剤９によって水分を除
去されたあと、配管２，４を通って燃料電池本体ｌに供
給され、前記反応ガスをパージして置換される。
この燃料電池本体１σ）運転休止中に水分を吸湿した乾
燥剤９は、燃料電池１の運転再開とともに再び前述した
排熱を利用して乾燥される。
燥剤９は、燃料電池１の運転再開とともに再び前述した
排熱を利用して乾燥される。
この発明は前述のように燃料電池の運転中に出る排熱を
利用して乾燥剤を乾燥し、燃料電池の停止時に前記乾燥
剤で水分を除去した空気をパージ置換ガスとするり）で
、パージガス置換装置が小形かつ簡素化され、また水分
を除去した空気を使用することで、反応ガスのパージ置
換後に電解液のりん酸の体積の変化を最小限に留めるこ
とができて運転再開に支障のない燃料電池を実現できる
。
利用して乾燥剤を乾燥し、燃料電池の停止時に前記乾燥
剤で水分を除去した空気をパージ置換ガスとするり）で
、パージガス置換装置が小形かつ簡素化され、また水分
を除去した空気を使用することで、反応ガスのパージ置
換後に電解液のりん酸の体積の変化を最小限に留めるこ
とができて運転再開に支障のない燃料電池を実現できる
。
第１図はこの発明の実施例を示す系統図である。
ｌ・・・燃料電池、２，３，４，５，６，７・・・配管
、８・・・熱交換器、９・・・乾燥剤、１０・・・空気
送風機、１１・・・燃料ガス生成器、１２・・・冷媒供
給器、１３．１４．１５・・・弁、１６・・・置換ガス
供給器。
、８・・・熱交換器、９・・・乾燥剤、１０・・・空気
送風機、１１・・・燃料ガス生成器、１２・・・冷媒供
給器、１３．１４．１５・・・弁、１６・・・置換ガス
供給器。
Claims (1)
- １）燃料ガス生成器より燃料ガスが、空気送風機より酸
化剤としての空気が供給されて、これらの反応ガスが電
気化学反応によって発電する燃料電池本体と、この燃料
電池本体内に発電に伴って発生する熱を外部へ搬出する
ため冷媒供給器より供給される冷媒を前記燃料電池本体
を通じて循環させる冷媒循環路とを備えた燃料電池にお
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のパージ
ガス置換装置であって、前記冷媒循環路に配設される熱
交換器内に乾燥剤を配備し、この乾燥剤を通して置換ガ
ス供給器より燃料電池本体内部にパージガスを供給し、
このガスを前記燃料電池本体内に残留している反応ガス
と置換することを特徴とする燃料電池のパージガス置換
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63148982A JPH0272563A (ja) | 1988-06-16 | 1988-06-16 | 燃料電池のパージガス置換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63148982A JPH0272563A (ja) | 1988-06-16 | 1988-06-16 | 燃料電池のパージガス置換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0272563A true JPH0272563A (ja) | 1990-03-12 |
Family
ID=15465047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63148982A Pending JPH0272563A (ja) | 1988-06-16 | 1988-06-16 | 燃料電池のパージガス置換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0272563A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0422071A (ja) * | 1990-05-17 | 1992-01-27 | Fuji Electric Co Ltd | リン酸型燃料電池の保管方法 |
| AT508692B1 (de) * | 2009-09-10 | 2015-05-15 | Fronius Int Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur energieumwandlung sowie schweissgerät |
-
1988
- 1988-06-16 JP JP63148982A patent/JPH0272563A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0422071A (ja) * | 1990-05-17 | 1992-01-27 | Fuji Electric Co Ltd | リン酸型燃料電池の保管方法 |
| AT508692B1 (de) * | 2009-09-10 | 2015-05-15 | Fronius Int Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur energieumwandlung sowie schweissgerät |
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