JPH03108268A - 燃料電池の反応ガス供給制御装置 - Google Patents
燃料電池の反応ガス供給制御装置Info
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- JPH03108268A JPH03108268A JP1246108A JP24610889A JPH03108268A JP H03108268 A JPH03108268 A JP H03108268A JP 1246108 A JP1246108 A JP 1246108A JP 24610889 A JP24610889 A JP 24610889A JP H03108268 A JPH03108268 A JP H03108268A
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- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 4
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
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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
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- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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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
第２図は燃料電池の反応ガス供給構成を示す概略平面図
で、１は多数の単電池が積層された発電主体としての電
池スタック、２は燃料ガスの入口管、３は入口管２に挿
入された燃料ガス流量調整用のオリフィス、４は電池ス
タック１の各単電池に燃料ガスを導く給気マニホルド、
５は各単電池から未反応の燃料ガスを集める排気マニホ
ルド、６は集められた燃料ガスを次のプラント系統に送
り出す燃料ガスの出口管である。同様に、７は空気の入
口管、８は空気流量調整用のオリフィス、９は空気の給
気マニホルド、１０は空気の排気マニホルド、１１は空
気の出口管で、これらの空気経路は上記燃料ガス経路に
直交するように構成されている。 第３図は同一の反応ガス供給系統に複数基（図示の場合
は２基）の上記電池スタック１ （１−１゜１−２）を
並列に接続した燃料電池の系統図である。図において、
各電池スタック１の燃料ガス入口管２ （２−１，２−
２）は共通の燃料ガス供給弁１２を介して燃料ガス供給
管１３に接続され、また空気入口管７ （７−１，７−
２）は共通の空気供給弁１４を介して空気供給管１５に
接続されている。１６は流量制御器で、発電負荷に応じ
た反応ガス流量の設定信号１７に基づいて燃料ガス供給
弁１２及び空気供給弁１４を制御し、２基の電池スタッ
ク１の反応ガス流量を調整する。 ところで、電池スタック１の内部を反応ガスが通過する
と、その入口と出口で圧力差が発生するが、この圧力差
は電池スタックｌごとに異なり、各電池スタック１に一
律に反応ガスを供給してもそれぞれの流量は均一になら
ない。そこで、従来は上記圧力差よりも大きい圧力損失
を生じさせるオリフィス３及び８をすでに述べたように
燃料ガス入口管２及び空気入口管７にそれぞれ挿入し、
電池スタック１間の上記圧力差のアンバランスを打ち消
して反応ガスを等分に供給するようにしている。
で、１は多数の単電池が積層された発電主体としての電
池スタック、２は燃料ガスの入口管、３は入口管２に挿
入された燃料ガス流量調整用のオリフィス、４は電池ス
タック１の各単電池に燃料ガスを導く給気マニホルド、
５は各単電池から未反応の燃料ガスを集める排気マニホ
ルド、６は集められた燃料ガスを次のプラント系統に送
り出す燃料ガスの出口管である。同様に、７は空気の入
口管、８は空気流量調整用のオリフィス、９は空気の給
気マニホルド、１０は空気の排気マニホルド、１１は空
気の出口管で、これらの空気経路は上記燃料ガス経路に
直交するように構成されている。 第３図は同一の反応ガス供給系統に複数基（図示の場合
は２基）の上記電池スタック１ （１−１゜１−２）を
並列に接続した燃料電池の系統図である。図において、
各電池スタック１の燃料ガス入口管２ （２−１，２−
２）は共通の燃料ガス供給弁１２を介して燃料ガス供給
管１３に接続され、また空気入口管７ （７−１，７−
２）は共通の空気供給弁１４を介して空気供給管１５に
接続されている。１６は流量制御器で、発電負荷に応じ
た反応ガス流量の設定信号１７に基づいて燃料ガス供給
弁１２及び空気供給弁１４を制御し、２基の電池スタッ
ク１の反応ガス流量を調整する。 ところで、電池スタック１の内部を反応ガスが通過する
と、その入口と出口で圧力差が発生するが、この圧力差
は電池スタックｌごとに異なり、各電池スタック１に一
律に反応ガスを供給してもそれぞれの流量は均一になら
ない。そこで、従来は上記圧力差よりも大きい圧力損失
を生じさせるオリフィス３及び８をすでに述べたように
燃料ガス入口管２及び空気入口管７にそれぞれ挿入し、
電池スタック１間の上記圧力差のアンバランスを打ち消
して反応ガスを等分に供給するようにしている。
ところが、このような従来構成では各電池スタック１へ
の流量配分の均一化が不十分なため、燃料電池の特性低
下が計画値よりも大きくなる問題が発生している。 すなわち、第４図は反応ガス流量の定格流量に対する割
合（横軸）と電池スタック１の入口と出口の圧力差（縦
軸）との関係を示すものであるが、この図から分かるよ
うに運転範囲で反応ガス流量が変化すると、これに伴っ
て圧力差も大きく変化するため、１個の固定オリフィス
３，８では負荷の全般にわたって配分不良を解消するこ
とが困難である。それに、上記圧力差は反応ガスの温度
、組成、湿度の変化により時々刻々変化するため、現象
は更に複雑となっている。これらのことから、従来は限
定された運転範囲内でしか反応ガス供給の均一化が実現
できない。 この発明はこのような状況に鑑みてなされたもので、全
運転範囲にわたって各電池スタックへの反応ガスの配分
精度を向上させた燃料電池の反応ガス供給制御装置を提
供することを目的とするものである。
の流量配分の均一化が不十分なため、燃料電池の特性低
下が計画値よりも大きくなる問題が発生している。 すなわち、第４図は反応ガス流量の定格流量に対する割
合（横軸）と電池スタック１の入口と出口の圧力差（縦
軸）との関係を示すものであるが、この図から分かるよ
うに運転範囲で反応ガス流量が変化すると、これに伴っ
て圧力差も大きく変化するため、１個の固定オリフィス
３，８では負荷の全般にわたって配分不良を解消するこ
とが困難である。それに、上記圧力差は反応ガスの温度
、組成、湿度の変化により時々刻々変化するため、現象
は更に複雑となっている。これらのことから、従来は限
定された運転範囲内でしか反応ガス供給の均一化が実現
できない。 この発明はこのような状況に鑑みてなされたもので、全
運転範囲にわたって各電池スタックへの反応ガスの配分
精度を向上させた燃料電池の反応ガス供給制御装置を提
供することを目的とするものである。
上記目的を達成するために、この発明は、同一の反応ガ
ス供給系統に複数基の電池スタックが並列に接続された
燃料電池において、電池スタックの入口と出口の反応ガ
スの圧力差を検出する差圧センサと、発電負荷に応じて
入力される反応ガス流量の設定信号と前記差圧センサか
らの信号で求められる反応ガス流量とを比較して両者の
差がなくなるように反応ガス供給弁を制御する流量制御
器とを電池スタックごとに設けるとともに、各電池スタ
ックの前記差圧センサからの信号を基準値と比較して一
定値以上の圧力差が発生している前記電池スタックの前
記流量制御器に対して反応ガス流量の補正信号を出力す
る差圧比較器を設けるものとする。
ス供給系統に複数基の電池スタックが並列に接続された
燃料電池において、電池スタックの入口と出口の反応ガ
スの圧力差を検出する差圧センサと、発電負荷に応じて
入力される反応ガス流量の設定信号と前記差圧センサか
らの信号で求められる反応ガス流量とを比較して両者の
差がなくなるように反応ガス供給弁を制御する流量制御
器とを電池スタックごとに設けるとともに、各電池スタ
ックの前記差圧センサからの信号を基準値と比較して一
定値以上の圧力差が発生している前記電池スタックの前
記流量制御器に対して反応ガス流量の補正信号を出力す
る差圧比較器を設けるものとする。
燃料電池の全運転範囲における反応ガス流量と電池スタ
ックの入口と出口の圧力差との関係は製造者の過去の実
績から、例えば第４図に示すように構造設計段階で判明
している。そこで、上記関係を記憶させた流量制御器と
、実際の上記圧力差を常時検出する差圧センサとを電池
スタックごとに設け、発電負荷に応じて入力される反応
ガス流量の設定信号に基づいて上記関係から求められる
圧力差と差圧センサからの現実の圧力差との差がなくな
るように、流量制御器に反応ガス供給弁をフィードバッ
ク制御させる。これにより、発電負荷及び並列接続され
る電池スタックの台数に関係なく、流量調整を個別に精
度よく行うことができる。 更に加えて、各電池スタックの実際の圧力差を基準値と
比較して一定値以上の圧力差が発生している電池スタッ
クの前記流量制御器に対して反応ガス流量の補正信号を
出力する差圧比較器を設ける。これにより、特性劣化な
どにより反応ガスの消費量が他より特に大きい電池スタ
ックに対して許容範囲内で反応ガスを自動的に多く供給
することが可能となる。
ックの入口と出口の圧力差との関係は製造者の過去の実
績から、例えば第４図に示すように構造設計段階で判明
している。そこで、上記関係を記憶させた流量制御器と
、実際の上記圧力差を常時検出する差圧センサとを電池
スタックごとに設け、発電負荷に応じて入力される反応
ガス流量の設定信号に基づいて上記関係から求められる
圧力差と差圧センサからの現実の圧力差との差がなくな
るように、流量制御器に反応ガス供給弁をフィードバッ
ク制御させる。これにより、発電負荷及び並列接続され
る電池スタックの台数に関係なく、流量調整を個別に精
度よく行うことができる。 更に加えて、各電池スタックの実際の圧力差を基準値と
比較して一定値以上の圧力差が発生している電池スタッ
クの前記流量制御器に対して反応ガス流量の補正信号を
出力する差圧比較器を設ける。これにより、特性劣化な
どにより反応ガスの消費量が他より特に大きい電池スタ
ックに対して許容範囲内で反応ガスを自動的に多く供給
することが可能となる。
第１図はこの発明の実施例の系統図で、従来例と実質的
に同一の部分には同一の符号を付は説明を省略する。 図において、共通の燃料ガス供給管１３及び空気供給管
１５に、２基の電池スタック１ （１−１゜１−２）が
各別の燃料ガス供給弁１２ （１２−１゜１２−２）及
び空気供給弁１４ （１４−１，１４＝２）を介して並
列に接続されている。そして、図示の場合、燃料ガス及
び空気の入口管２及び７からオリフィスが取り除かれ、
電池スタック２における入口と出口の燃料ガス及び空気
の圧力差を検出する差圧センサ１Ｂ （１８−１，１８
−２）及び１９ （１９−１，１９−２）がそれぞれ設
けられている。 ２０ （２０−１，２Ｏ−２）は電池スタック２ごとに
設けられた流量制御器で、図示しないメモリには第４図
に示すような反応ガス流量と電池スタック１の入口と出
口の圧力差との関係が記憶され、発電負荷に応じた反応
ガス流量の設定信号１７が与えられると、記憶された上
記関係から求められる圧力差と差圧センサ１Ｂ、１９か
らの信号とを比較して、両者の差が無くなるように反応
ガス供給弁１２．１４をフィードバック制御する。 また、２１は差圧比較器で、差圧センサ１８及び１９か
らの信号をそれぞれ基準値と比較して一定値以上の差が
発生している電池スタック１の流量制御器２０に反応ガ
ス流量の補正信号を出力する。 このような構成によれば、０〜１００％の全運転範囲に
おいて、電池スタック１ごとに均一性の高い反応ガス配
分が可能となる。また、特性劣化などにより反応ガスの
消費量が多くなっている電池スタック１には反応ガスを
多く供給して電池寿命を延ばすことができる。更に、電
池スタック１の内部のガス通路がなんらかの原因で閉塞
に近くなる事故が発生した場合にも、差圧比較器２１に
異常信号を発生させて大事故を未然に防止することもで
きる。
に同一の部分には同一の符号を付は説明を省略する。 図において、共通の燃料ガス供給管１３及び空気供給管
１５に、２基の電池スタック１ （１−１゜１−２）が
各別の燃料ガス供給弁１２ （１２−１゜１２−２）及
び空気供給弁１４ （１４−１，１４＝２）を介して並
列に接続されている。そして、図示の場合、燃料ガス及
び空気の入口管２及び７からオリフィスが取り除かれ、
電池スタック２における入口と出口の燃料ガス及び空気
の圧力差を検出する差圧センサ１Ｂ （１８−１，１８
−２）及び１９ （１９−１，１９−２）がそれぞれ設
けられている。 ２０ （２０−１，２Ｏ−２）は電池スタック２ごとに
設けられた流量制御器で、図示しないメモリには第４図
に示すような反応ガス流量と電池スタック１の入口と出
口の圧力差との関係が記憶され、発電負荷に応じた反応
ガス流量の設定信号１７が与えられると、記憶された上
記関係から求められる圧力差と差圧センサ１Ｂ、１９か
らの信号とを比較して、両者の差が無くなるように反応
ガス供給弁１２．１４をフィードバック制御する。 また、２１は差圧比較器で、差圧センサ１８及び１９か
らの信号をそれぞれ基準値と比較して一定値以上の差が
発生している電池スタック１の流量制御器２０に反応ガ
ス流量の補正信号を出力する。 このような構成によれば、０〜１００％の全運転範囲に
おいて、電池スタック１ごとに均一性の高い反応ガス配
分が可能となる。また、特性劣化などにより反応ガスの
消費量が多くなっている電池スタック１には反応ガスを
多く供給して電池寿命を延ばすことができる。更に、電
池スタック１の内部のガス通路がなんらかの原因で閉塞
に近くなる事故が発生した場合にも、差圧比較器２１に
異常信号を発生させて大事故を未然に防止することもで
きる。
この発明によれば、同一反応ガス系統に多数基の電池ス
タックが並列接続されたシステムでも広い運転範囲で反
応ガス配分の均一化を精度よ（行うことができ、燃料電
池の発電効率の向上と電池スタックの劣化の防止を図る
ことができる。
タックが並列接続されたシステムでも広い運転範囲で反
応ガス配分の均一化を精度よ（行うことができ、燃料電
池の発電効率の向上と電池スタックの劣化の防止を図る
ことができる。
第１図はこの発明の実施例の系統図、第２図は従来の電
池スタックにおける反応ガスの供給構成を示す概略平面
図、第３図は第２図の電池スタックを並列接続した従来
例の系統図、第４図は反応ガス流量と電池スタックの人
口と出口の圧力差との関係を示す線図である。 １・・・電池スタック、１２．１４・・・反応ガス供給
弁、１８．１９・・・差圧センサ、２０・・・流量制御
器、２１・・・差圧比較器。 ！ ４ 図 代臥弁理士駒田喜英
池スタックにおける反応ガスの供給構成を示す概略平面
図、第３図は第２図の電池スタックを並列接続した従来
例の系統図、第４図は反応ガス流量と電池スタックの人
口と出口の圧力差との関係を示す線図である。 １・・・電池スタック、１２．１４・・・反応ガス供給
弁、１８．１９・・・差圧センサ、２０・・・流量制御
器、２１・・・差圧比較器。 ！ ４ 図 代臥弁理士駒田喜英
Claims (1)
- １）同一の反応ガス供給系統に複数基の電池スタックが
並列に接続された燃料電池において、電池スタックの入
口と出口の反応ガスの圧力差を検出する差圧センサと、
発電負荷に応じて入力される反応ガス流量の設定信号と
前記差圧センサからの信号で求められる反応ガス流量と
を比較して両者の差がなくなるように反応ガス供給弁を
制御する流量制御器とを電池スタックごとに設けるとと
もに、各電池スタックの前記差圧センサからの信号を基
準値と比較して一定値以上の圧力差が発生している前記
電池スタックの前記流量制御器に対して反応ガス流量の
補正信号を出力する差圧比較器を設けたことを特徴とす
る燃料電池の反応ガス供給制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1246108A JPH03108268A (ja) | 1989-09-21 | 1989-09-21 | 燃料電池の反応ガス供給制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1246108A JPH03108268A (ja) | 1989-09-21 | 1989-09-21 | 燃料電池の反応ガス供給制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03108268A true JPH03108268A (ja) | 1991-05-08 |
Family
ID=17143602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1246108A Pending JPH03108268A (ja) | 1989-09-21 | 1989-09-21 | 燃料電池の反応ガス供給制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03108268A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100322563B1 (ko) * | 1998-03-20 | 2002-06-26 | 윤종용 | 습식인쇄기의크리닝장치 |
| JP2006032290A (ja) * | 2004-07-21 | 2006-02-02 | Kyocera Corp | 燃料電池発電装置 |
| FR2915835A1 (fr) * | 2007-05-03 | 2008-11-07 | Renault Sas | Procede et systeme de gestion d'un systeme de pile a combustible |
| EP2276096A1 (en) * | 2005-12-12 | 2011-01-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system in a vehicle |
| JP2016526774A (ja) * | 2013-06-28 | 2016-09-05 | ヌヴェラ・フュエル・セルズ・インコーポレーテッド | 燃料電池パワーシステムにおいて空気流動を制御するための方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62154472A (ja) * | 1985-12-26 | 1987-07-09 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
-
1989
- 1989-09-21 JP JP1246108A patent/JPH03108268A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62154472A (ja) * | 1985-12-26 | 1987-07-09 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100322563B1 (ko) * | 1998-03-20 | 2002-06-26 | 윤종용 | 습식인쇄기의크리닝장치 |
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| US8071249B2 (en) | 2005-12-12 | 2011-12-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system and mobile article |
| FR2915835A1 (fr) * | 2007-05-03 | 2008-11-07 | Renault Sas | Procede et systeme de gestion d'un systeme de pile a combustible |
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| US10033055B2 (en) | 2013-06-28 | 2018-07-24 | Nuvera Fuel Cells, LLC | Method for controlling air flow in a fuel cell power system |
| US11695132B2 (en) | 2013-06-28 | 2023-07-04 | Nuvera Fuel Cells, LLC | Method for controlling air flow in a fuel cell power system |
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