JPH0370347B2 - - Google Patents
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- JPH0370347B2 JPH0370347B2 JP59067736A JP6773684A JPH0370347B2 JP H0370347 B2 JPH0370347 B2 JP H0370347B2 JP 59067736 A JP59067736 A JP 59067736A JP 6773684 A JP6773684 A JP 6773684A JP H0370347 B2 JPH0370347 B2 JP H0370347B2
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- 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
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- Y02E60/50—Fuel cells
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は燃料電池装置に係り、特に複数並設さ
れた燃料電池のパージに関する。
れた燃料電池のパージに関する。
燃料電池は一般に、燃料極と、この燃料極より
隔置された酸化剤極と、これらの電極間にそれら
に接触して配置された電解質、集電板を兼用する
セパレータおよび燃料極、酸化剤極とセパレータ
との間にそれぞれ形成された燃料ガス流路と酸化
剤流路を単電池の基本構成としている。そしてこ
の単電池を複数個積層して積層電池本体を構成し
ている。この場合、積層電池本体の温度をコント
ロールするために、液体冷却式あるいはガス冷却
式の冷却板ガンの積層電池本体内に挿入されるこ
とがある。このような積層電池本体に燃料ガスお
よび酸化剤ガスを供給するために、この積層電池
本体の外部周囲あるいは内部周縁部にマニホール
ドが設けられる。さらに積層電池本体内の単電池
の締付圧力を保持するためにスペースおよび上部
の締付金具を締付ロツドを用いて締付けて積層電
池を構成し、これを圧力容器に収納し不活性ガス
で圧力バランスさせている。
隔置された酸化剤極と、これらの電極間にそれら
に接触して配置された電解質、集電板を兼用する
セパレータおよび燃料極、酸化剤極とセパレータ
との間にそれぞれ形成された燃料ガス流路と酸化
剤流路を単電池の基本構成としている。そしてこ
の単電池を複数個積層して積層電池本体を構成し
ている。この場合、積層電池本体の温度をコント
ロールするために、液体冷却式あるいはガス冷却
式の冷却板ガンの積層電池本体内に挿入されるこ
とがある。このような積層電池本体に燃料ガスお
よび酸化剤ガスを供給するために、この積層電池
本体の外部周囲あるいは内部周縁部にマニホール
ドが設けられる。さらに積層電池本体内の単電池
の締付圧力を保持するためにスペースおよび上部
の締付金具を締付ロツドを用いて締付けて積層電
池を構成し、これを圧力容器に収納し不活性ガス
で圧力バランスさせている。
かかる燃料電池において、燃料および酸化剤ガ
スを供給すると、燃料ガスおよび酸化剤ガスが電
解質を介して他方のガス側へ移動するガスクロス
現象が現われる。このガスクロスによつて燃料ガ
スおよび酸化剤ガスの成分が爆燃可能範囲になる
と、引火により爆燃して電池あるいは周辺機器を
損傷する危険がある。この爆燃を防止するため
に、これらのガスの成分濃度を検出し、所定の成
分濃度に達したときに電池および周辺機器を不活
性ガスでパージするようにしている。しかしこの
ためにパージに必要な量の不活性ガスを常時準備
しておかねばならず、特に燃料電池が複数個並設
されている場合には設備容量が大きくなると共に
ガス圧力整合が必要で取り扱いが面倒であつた。
スを供給すると、燃料ガスおよび酸化剤ガスが電
解質を介して他方のガス側へ移動するガスクロス
現象が現われる。このガスクロスによつて燃料ガ
スおよび酸化剤ガスの成分が爆燃可能範囲になる
と、引火により爆燃して電池あるいは周辺機器を
損傷する危険がある。この爆燃を防止するため
に、これらのガスの成分濃度を検出し、所定の成
分濃度に達したときに電池および周辺機器を不活
性ガスでパージするようにしている。しかしこの
ためにパージに必要な量の不活性ガスを常時準備
しておかねばならず、特に燃料電池が複数個並設
されている場合には設備容量が大きくなると共に
ガス圧力整合が必要で取り扱いが面倒であつた。
本発明の目的は、燃料電池が複数個並設された
ものであつてもパージ用の不活性アス設備容量を
低減することができ、しかも正常なパージガスに
てパージでき、かつその取り扱いが簡単な燃料電
池装置を提供することにある 〔発明の概要〕 すなわち本発明は夫々の燃料電池の不活性ガス
の配管系に、不活性ガスの供給、排出を行う弁を
設け、燃料電池の異常時、この弁を制御すること
により、正常な電池容器内の不活性ガスを、異常
に生じている燃料電池のパージガスとして用いる
ようになし所期の目的を達成するようにしたもの
である。
ものであつてもパージ用の不活性アス設備容量を
低減することができ、しかも正常なパージガスに
てパージでき、かつその取り扱いが簡単な燃料電
池装置を提供することにある 〔発明の概要〕 すなわち本発明は夫々の燃料電池の不活性ガス
の配管系に、不活性ガスの供給、排出を行う弁を
設け、燃料電池の異常時、この弁を制御すること
により、正常な電池容器内の不活性ガスを、異常
に生じている燃料電池のパージガスとして用いる
ようになし所期の目的を達成するようにしたもの
である。
第1図〜第3図を参照して本発明の一実施例を
説明する。第2図にその配管系を示す燃料電池装
置は、2つの燃料電池ユニツトで構成された系列
が3つ並列に設置されたものであり、各系列およ
び各系列における2つの燃料電池ユニツトは同一
構成であるので、参照符号の末尾にユニツト番号
を( )で表示し、第1ユニツトを詳細に説明す
る。
説明する。第2図にその配管系を示す燃料電池装
置は、2つの燃料電池ユニツトで構成された系列
が3つ並列に設置されたものであり、各系列およ
び各系列における2つの燃料電池ユニツトは同一
構成であるので、参照符号の末尾にユニツト番号
を( )で表示し、第1ユニツトを詳細に説明す
る。
積層電池1(1)における複数の単電池および冷却
用セルからなる積層電池本体2(1)はベース3(1)上
に設置され、その周囲に水素供給マニホールド4
a(1)、水素排出マニホールド4b(1)、空気供給マ
ニホールド5a(1)、空気排出マニホールド5b(1)
が取り付けられている。積層電池本体2(1)の上部
には締付金具6(1)が取り付けられ、ベース3(1)と
締付金具6(1)の間に配置されたボルト7(1)により
積層電池本体2(1)に適切な締付圧力を与えてい
る。この積層電池1(1)は更に図示せざる集電部を
備えており、これらは圧力容器8(1)に収納すると
共に負荷(図示せず)に接続される。マニホール
ド4a(1),5a(1)および圧力容器8(1)にはそれぞ
れ配管9a(1),10a(1),11a(1)を介して水
素、空気、窒素を供給し、マニホールド4b(1),
5b(1)および圧力容器8(1)からそれぞれ配管9b
(1),10b(1),11b(1)を介して水素、空気、窒
素を排出しており、この排出用配管9b(1),10
b(1),11b(1)にはガス成分センサー12(1)が接
続されている。また、配管9a(1),10a(1)と配
管11a(1)の間にはパージガス供給用配管13
(1),14(1)が接続され、配管9b(1),10b(1),
11b(1)にはそれぞれパージガス排出用配管15
(1),16(1),17(1)が接続される。そしてこれら
の各配管9a(1)〜11b(1),13(1)〜17(1)の途
中には遮断弁18(1)〜29(1)がそれぞれ図示のよ
うに設けられている。
用セルからなる積層電池本体2(1)はベース3(1)上
に設置され、その周囲に水素供給マニホールド4
a(1)、水素排出マニホールド4b(1)、空気供給マ
ニホールド5a(1)、空気排出マニホールド5b(1)
が取り付けられている。積層電池本体2(1)の上部
には締付金具6(1)が取り付けられ、ベース3(1)と
締付金具6(1)の間に配置されたボルト7(1)により
積層電池本体2(1)に適切な締付圧力を与えてい
る。この積層電池1(1)は更に図示せざる集電部を
備えており、これらは圧力容器8(1)に収納すると
共に負荷(図示せず)に接続される。マニホール
ド4a(1),5a(1)および圧力容器8(1)にはそれぞ
れ配管9a(1),10a(1),11a(1)を介して水
素、空気、窒素を供給し、マニホールド4b(1),
5b(1)および圧力容器8(1)からそれぞれ配管9b
(1),10b(1),11b(1)を介して水素、空気、窒
素を排出しており、この排出用配管9b(1),10
b(1),11b(1)にはガス成分センサー12(1)が接
続されている。また、配管9a(1),10a(1)と配
管11a(1)の間にはパージガス供給用配管13
(1),14(1)が接続され、配管9b(1),10b(1),
11b(1)にはそれぞれパージガス排出用配管15
(1),16(1),17(1)が接続される。そしてこれら
の各配管9a(1)〜11b(1),13(1)〜17(1)の途
中には遮断弁18(1)〜29(1)がそれぞれ図示のよ
うに設けられている。
このように構成された第1の燃料電池ユニツト
は第2の燃料電池ユニツトと共に系列水素母管3
0a,30b、系列空気母管31a,31b、系
列窒素母管32a,32bに並列に接続されて1
つの燃料電池系列を構成する。なお、系列窒素母
管32aの途中には遮断弁37が設けられる。
は第2の燃料電池ユニツトと共に系列水素母管3
0a,30b、系列空気母管31a,31b、系
列窒素母管32a,32bに並列に接続されて1
つの燃料電池系列を構成する。なお、系列窒素母
管32aの途中には遮断弁37が設けられる。
そしてこのように構成された第1の燃料電池系
列は、同様に構成された第2、第3の系列と共に
システム水素母管34a,34b、システム空気
母管35a,35b、システム窒素母管36a,
36bに並列接続される。
列は、同様に構成された第2、第3の系列と共に
システム水素母管34a,34b、システム空気
母管35a,35b、システム窒素母管36a,
36bに並列接続される。
制御装置33は前記した各燃料電池ユニツトに
設けられたガス成分センサ12(1)……からのデー
タを入力して以下に述べるように各遮断弁18(1)
……および送電回路を制御する。
設けられたガス成分センサ12(1)……からのデー
タを入力して以下に述べるように各遮断弁18(1)
……および送電回路を制御する。
定常運転時は、第1の燃料電池ユニツトについ
て説明すると、遮断弁18(1),19(1),20(1),
21(1),22(1),23(1),24(1)が開放、遮断弁
25(1),26(1),27(1),28(1),29(1)が閉合
である。第2の燃料電池ユニツトの遮断弁も同様
状態にあり、更に系列窒素母管32aの途中に設
けられた遮断弁37は開放である。これにより、
両燃料電池には水素ガス、空気、窒素ガスが供給
されて発電作用が行なわれる。第2系列、第3系
列も同様である。
て説明すると、遮断弁18(1),19(1),20(1),
21(1),22(1),23(1),24(1)が開放、遮断弁
25(1),26(1),27(1),28(1),29(1)が閉合
である。第2の燃料電池ユニツトの遮断弁も同様
状態にあり、更に系列窒素母管32aの途中に設
けられた遮断弁37は開放である。これにより、
両燃料電池には水素ガス、空気、窒素ガスが供給
されて発電作用が行なわれる。第2系列、第3系
列も同様である。
このようにして燃料電池が運転されている状態
で、第1ユニツトのガス成分センサ12(1)が配管
10b(1)および配管11b(1)の少なくとも一方の
ガス成分として所定値以上の水素を検出すると、
検出信号がこのガス成分センサ12(1)から制御装
置33に供給される。制御装置33は、この検出
信号を受信すると第1の燃料電池ユニツトの送電
回路を負荷から切り離すと共に遮断弁18(1),1
9(1),20(1),21(1),22(1),24(1)を閉合す
る。そして更に制御装置33は、ガス成分センサ
12(1)から受信した検出信号により得られる配管
10b(1),11b(1)中の水素ガス濃度と配管10
a(1),10b(1)中の酸素濃度から、圧力容器8(1)
内の窒素ガスで前記配管9a(1),9b(1),10a
(1),10b(1)および積層電池本体2(1)内の水素ガ
スおよび空気をパージしたときの配管9a(1),9
b(1),10a(1),10b(1)および積層電池本体2
(1)内に生じるガス成分を計算して予測する。
で、第1ユニツトのガス成分センサ12(1)が配管
10b(1)および配管11b(1)の少なくとも一方の
ガス成分として所定値以上の水素を検出すると、
検出信号がこのガス成分センサ12(1)から制御装
置33に供給される。制御装置33は、この検出
信号を受信すると第1の燃料電池ユニツトの送電
回路を負荷から切り離すと共に遮断弁18(1),1
9(1),20(1),21(1),22(1),24(1)を閉合す
る。そして更に制御装置33は、ガス成分センサ
12(1)から受信した検出信号により得られる配管
10b(1),11b(1)中の水素ガス濃度と配管10
a(1),10b(1)中の酸素濃度から、圧力容器8(1)
内の窒素ガスで前記配管9a(1),9b(1),10a
(1),10b(1)および積層電池本体2(1)内の水素ガ
スおよび空気をパージしたときの配管9a(1),9
b(1),10a(1),10b(1)および積層電池本体2
(1)内に生じるガス成分を計算して予測する。
この計算によつて予測されるガス成分が第3図
に示すような水素の爆燃可能範囲外であれば、制
御装置33は、遮断弁23(1),25(1),26(1),
27(1),28(1)を開放して圧力容器8(1)内の窒素
ガスで配管9a(1),9b(1),10a(1),10b(1)
および積層電池本体2(1)内をパージする。
に示すような水素の爆燃可能範囲外であれば、制
御装置33は、遮断弁23(1),25(1),26(1),
27(1),28(1)を開放して圧力容器8(1)内の窒素
ガスで配管9a(1),9b(1),10a(1),10b(1)
および積層電池本体2(1)内をパージする。
前記計算によつて予測されるガス成分が水素の
爆燃可能範囲内であるときは、制御装置33は更
に第2の燃料電池ユニツトの送電回路を負荷から
切り離すと共に遮断弁18(2),19(2),20(2),
21(2),24(2),37を閉合し、遮断弁25(2),
26(2),27(2),28(2)を開放して第2の燃料電
池をもパージ状態にすると共に、第1の燃料電池
ユニツトのパージのためには遮断弁22(1),23
(1),25(1),26(1),27(1),28(1),29(1)を
開放し、該第1の燃料電池ユニツトのパージ用ガ
スとして系列窒素母管32aおよび第2の燃料電
池ユニツト内の窒素ガスをも供給する。
爆燃可能範囲内であるときは、制御装置33は更
に第2の燃料電池ユニツトの送電回路を負荷から
切り離すと共に遮断弁18(2),19(2),20(2),
21(2),24(2),37を閉合し、遮断弁25(2),
26(2),27(2),28(2)を開放して第2の燃料電
池をもパージ状態にすると共に、第1の燃料電池
ユニツトのパージのためには遮断弁22(1),23
(1),25(1),26(1),27(1),28(1),29(1)を
開放し、該第1の燃料電池ユニツトのパージ用ガ
スとして系列窒素母管32aおよび第2の燃料電
池ユニツト内の窒素ガスをも供給する。
このようなパージ方法によれば、パージのため
に特別なパージ用ガスを用意しておく必要がな
く、またパージのために運転を停止する燃料電池
ユニツトは1つまたは2つですむことになる。
に特別なパージ用ガスを用意しておく必要がな
く、またパージのために運転を停止する燃料電池
ユニツトは1つまたは2つですむことになる。
以上のように本発明は、正常な燃料電池圧力容
器内の不活性ガスを利用してパージを行うように
したので、複数の燃料電池を並設したものであつ
ても、パージ用のガスを特別に用意しておく必要
がないので設備容量が低減でき、しかもこのガス
はパージされる積層電池と同一燃料電池の圧力容
器および系統内にあるので圧力容器とマニホール
ド間のガス圧差が小さくガスの取り扱いが容易で
ある。
器内の不活性ガスを利用してパージを行うように
したので、複数の燃料電池を並設したものであつ
ても、パージ用のガスを特別に用意しておく必要
がないので設備容量が低減でき、しかもこのガス
はパージされる積層電池と同一燃料電池の圧力容
器および系統内にあるので圧力容器とマニホール
ド間のガス圧差が小さくガスの取り扱いが容易で
ある。
図面は本発明の一実施例を示すもので、第1図
は燃料電池の縦断側面図、第2図は全体配管図、
第3図は混合ガス爆焼成分特性図である。 1(1)……積層電池、2(1)……積層電池本体、4
a(1)……水素供給マニホールド、4b(1)……水素
排出マニホールド、5a(1)……空気供給マニホー
ルド、5b(1)……空気排出マニホールド、8(1)…
…圧力容器、9a(1),9b(1)……水素給排用の配
管、10a(1),10b(1)……空気給排用の配管、
11a(1),11b(1)……窒素給排用の配管、12
(1)……ガス成分センサ、13(1),14(1)……パー
ジガス供給用の配管、15(1),16(1),17(1)…
…パージガス排出用の配管、18(1),19(1),2
0(1),21(1),22(1),24(1)……水素、空気、
窒素給排用の遮断弁、23(1),25(1),26(1),
27(1),28(1),29(1)……パージ用の遮断弁、
33……制御装置。
は燃料電池の縦断側面図、第2図は全体配管図、
第3図は混合ガス爆焼成分特性図である。 1(1)……積層電池、2(1)……積層電池本体、4
a(1)……水素供給マニホールド、4b(1)……水素
排出マニホールド、5a(1)……空気供給マニホー
ルド、5b(1)……空気排出マニホールド、8(1)…
…圧力容器、9a(1),9b(1)……水素給排用の配
管、10a(1),10b(1)……空気給排用の配管、
11a(1),11b(1)……窒素給排用の配管、12
(1)……ガス成分センサ、13(1),14(1)……パー
ジガス供給用の配管、15(1),16(1),17(1)…
…パージガス排出用の配管、18(1),19(1),2
0(1),21(1),22(1),24(1)……水素、空気、
窒素給排用の遮断弁、23(1),25(1),26(1),
27(1),28(1),29(1)……パージ用の遮断弁、
33……制御装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 燃料極と酸化剤極の間に電解質を有する単電
池を積層して積層電池本体を形成し、この積層電
池本体の側部に、燃料及び酸化剤を給排する燃料
マニホールド及び酸化剤マニホールドを備え、か
つこれら全体を、それぞれ圧力容器内に収納した
複数個の燃料電池と、 前記それぞれの燃料電池の燃料マニホールドに
結合され、燃料電池へ燃料を給排する燃料配管系
と、 前記それぞれの酸化剤マニホールドに結合さ
れ、燃料電池へ酸化剤を給排する酸化剤配管系
と、 前記それぞれの圧力容器に結合され、圧力容器
の内部へ不活性ガスを給排する不活性ガス配管系
と、 前記圧力容器内の不活性ガスで前記燃料配管系
と前記酸化剤配管系の内部をパージするパージ配
管系と、 前記燃料配管系、酸化剤配管系および不活性ガ
ス配管系内のガス成分を分析するガス成分分析装
置と、 該ガス成分分析装置の信号により前記パージ配
管系を制御する制御装置と、 を備えた燃料電池装置において、 前記燃料電池の圧力容器相互間に、該圧力容器
内部同志が連通可能に形成された配管装置を設
け、かつ、 前記パージ配管系の制御装置は、さらに前記ガ
ス成分分析装置の信号により、前記配管装置を連
通作動するものである燃料電池装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59067736A JPS60212966A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 燃料電池装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59067736A JPS60212966A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 燃料電池装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60212966A JPS60212966A (ja) | 1985-10-25 |
JPH0370347B2 true JPH0370347B2 (ja) | 1991-11-07 |
Family
ID=13353535
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59067736A Granted JPS60212966A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 燃料電池装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60212966A (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01239772A (ja) * | 1988-03-18 | 1989-09-25 | Hitachi Ltd | 燃料電池の保護装置及びその運転方法 |
JPH0398267A (ja) * | 1989-09-12 | 1991-04-23 | Hitachi Ltd | 溶融炭酸塩型燃料電池の運転方法と装置 |
US6461751B1 (en) | 1999-12-06 | 2002-10-08 | Ballard Power Systems Inc. | Method and apparatus for operating a fuel cell |
US6852434B2 (en) | 1999-12-23 | 2005-02-08 | Ballard Power Systems Inc. | Fuel cell assembly with an improved gas sensor |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5211021A (en) * | 1975-07-16 | 1977-01-27 | Olympus Optical Co Ltd | Cassette tape winding system |
JPS54144935A (en) * | 1978-05-04 | 1979-11-12 | Fuji Electric Co Ltd | Apparatus for detecting abnormalty of fuel battery |
JPS58163182A (ja) * | 1982-03-23 | 1983-09-27 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池 |
-
1984
- 1984-04-06 JP JP59067736A patent/JPS60212966A/ja active Granted
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS58163182A (ja) * | 1982-03-23 | 1983-09-27 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS60212966A (ja) | 1985-10-25 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |