JPH04115467A - リン酸型燃料電池発電プラント - Google Patents
リン酸型燃料電池発電プラントInfo
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- JPH04115467A JPH04115467A JP2230735A JP23073590A JPH04115467A JP H04115467 A JPH04115467 A JP H04115467A JP 2230735 A JP2230735 A JP 2230735A JP 23073590 A JP23073590 A JP 23073590A JP H04115467 A JPH04115467 A JP H04115467A
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- cathode electrode
- fuel cell
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- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 title 1
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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
- 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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-
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- 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
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- 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】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、好適な待機状態を維持することができるよう
に改良を施したリン酸型燃料電池発電プランドに関する
ものである。
に改良を施したリン酸型燃料電池発電プランドに関する
ものである。
(従来の技術)
従来のリン酸型燃料電池発電プラントの概略構成を、第
2図を参照して説明する。即ち、燃料電池本体1は、背
面に水素等の燃料を接触させたアノード電極2と、背面
に酸素等の酸化剤を接触させたカソード電極3とを、電
解質を含浸したマトリックスを挟んで両側に配置して構
成されている。
2図を参照して説明する。即ち、燃料電池本体1は、背
面に水素等の燃料を接触させたアノード電極2と、背面
に酸素等の酸化剤を接触させたカソード電極3とを、電
解質を含浸したマトリックスを挟んで両側に配置して構
成されている。
また、前記アノード電極2には、天然ガス8と水蒸気9
との混合ガスが、改質装置10において水蒸気改質反応
により水素リッチガスとされて供給される。一方、前記
カソード電極3には圧縮空気11が供給される。そして
、アノード電極2に供給された水素リッチガスは、カソ
ード電極3に供給された圧縮空気11と電気化学的に反
応して、電気、水及び熱となる。さらに、アノード電極
2を出たガスは、アノード出口リン酸吸着器12、アノ
ード出口凝縮器13及び改質器バーナ14を介して、大
気15に放出される。一方、カソード電極3を出たガス
は、カソード出ロリン酸吸着器16及びカソード出口凝
縮器17を介して、人気に放出される。また、アノード
電極2及びカッド電極3内のガスは、アノードリサイク
ルブロワ18及びカソードリサイクルブロワ19により
、それぞれ循環され、再利用される。なお、20゜21
及び22は、それぞれアノード燃料供給弁、カソード空
気供給弁及び大気遮断弁である。
との混合ガスが、改質装置10において水蒸気改質反応
により水素リッチガスとされて供給される。一方、前記
カソード電極3には圧縮空気11が供給される。そして
、アノード電極2に供給された水素リッチガスは、カソ
ード電極3に供給された圧縮空気11と電気化学的に反
応して、電気、水及び熱となる。さらに、アノード電極
2を出たガスは、アノード出口リン酸吸着器12、アノ
ード出口凝縮器13及び改質器バーナ14を介して、大
気15に放出される。一方、カソード電極3を出たガス
は、カソード出ロリン酸吸着器16及びカソード出口凝
縮器17を介して、人気に放出される。また、アノード
電極2及びカッド電極3内のガスは、アノードリサイク
ルブロワ18及びカソードリサイクルブロワ19により
、それぞれ循環され、再利用される。なお、20゜21
及び22は、それぞれアノード燃料供給弁、カソード空
気供給弁及び大気遮断弁である。
ところで、リン酸型燃料電池発電プラントの運転にあた
り、速やかに発電に移行できる待機状態を維持すること
は、発電プラントの高効率運転に大きく影響する。即ち
、運転指令に伴ない、所定の起電力を短時間に得ること
が望まれている。ここで、待機状態とは、発電プラント
のバランス」−1両電極2.3間の差圧制御上及びプラ
ント効率−トから考慮されたもので、電池としては出力
のない状態であり、且つ、両電極2.3に使用されてい
る触媒のシンタリングを防止できる起電力以下に抑えた
状態をいう。なお、この待機状態から発電に移行する時
、またはその逆において、両電極2゜3間に差圧が生じ
ないことが好ましい。
り、速やかに発電に移行できる待機状態を維持すること
は、発電プラントの高効率運転に大きく影響する。即ち
、運転指令に伴ない、所定の起電力を短時間に得ること
が望まれている。ここで、待機状態とは、発電プラント
のバランス」−1両電極2.3間の差圧制御上及びプラ
ント効率−トから考慮されたもので、電池としては出力
のない状態であり、且つ、両電極2.3に使用されてい
る触媒のシンタリングを防止できる起電力以下に抑えた
状態をいう。なお、この待機状態から発電に移行する時
、またはその逆において、両電極2゜3間に差圧が生じ
ないことが好ましい。
1−記の様な従来のリン酸型燃料電池発電プラントにお
ける待機状態は、アノード電極2には燃料を供給し、カ
ソード電極3にはN2カス等の不活性ガスを封入したも
のである。これにより、発電移行時には、カソード電極
3へ空気を供給することで、速やかに、且つ、転極に至
ることなく負荷を得ることができるとともに、両電極2
.3間の差圧を容易に抑えることができる。
ける待機状態は、アノード電極2には燃料を供給し、カ
ソード電極3にはN2カス等の不活性ガスを封入したも
のである。これにより、発電移行時には、カソード電極
3へ空気を供給することで、速やかに、且つ、転極に至
ることなく負荷を得ることができるとともに、両電極2
.3間の差圧を容易に抑えることができる。
(発明が解決しようとする課題)
ところで、待機状態時に、アノード電極2へ供給される
燃料の約70%は水素であるため、アノード電極2とカ
ソード電極3間に、マトリックスを介して水素濃度勾配
が存在する。この時、アノード電極2の水素は、マトリ
ックス内を濃度拡散してカソード電極3へ移動する性質
を有する。この結果、待機状態中、アノード電極2から
拡散した水素は、カソード電極3に封入された不活性ガ
ス内に蓄積され、ついには水素爆発下限界を超える濃度
に達する。この状態下で、発電へ移行するためにカソー
ド電極3へ空気を供給すると、爆発する危険性が非常に
高かった。
燃料の約70%は水素であるため、アノード電極2とカ
ソード電極3間に、マトリックスを介して水素濃度勾配
が存在する。この時、アノード電極2の水素は、マトリ
ックス内を濃度拡散してカソード電極3へ移動する性質
を有する。この結果、待機状態中、アノード電極2から
拡散した水素は、カソード電極3に封入された不活性ガ
ス内に蓄積され、ついには水素爆発下限界を超える濃度
に達する。この状態下で、発電へ移行するためにカソー
ド電極3へ空気を供給すると、爆発する危険性が非常に
高かった。
本発明は、上記の様な従来技術の問題点を解決するため
に提案されたもので、その目的は、好適な待機状態を維
持することかできるリン酸型燃料電池発電プラントを提
供することにある。
に提案されたもので、その目的は、好適な待機状態を維
持することかできるリン酸型燃料電池発電プラントを提
供することにある。
[発明の構成コ
(課題を解決するための手段)
本発明のリン酸型燃料電池発電プラントは、カソード電
極の入口側に、不活性ガス供給弁を介して不活性ガス供
給ラインを接続し、また、カソード電極に、その内部の
水素濃度を測定するガス検知器を配設し、このガス検知
器に、その測定値に応じて前記不活性ガス供給弁の弁開
度を制御する制御装置を接続したことを特徴とするもの
である。
極の入口側に、不活性ガス供給弁を介して不活性ガス供
給ラインを接続し、また、カソード電極に、その内部の
水素濃度を測定するガス検知器を配設し、このガス検知
器に、その測定値に応じて前記不活性ガス供給弁の弁開
度を制御する制御装置を接続したことを特徴とするもの
である。
(作用)
本発明のリン酸型燃料電池発電プラントによれば、アノ
ード電極からカソード電極に拡散した水素は、カソード
電極に供給されるN2によりパージされるため、カソー
ド電極内の水素濃度は爆発下限界を超えることはなく、
待機状態から運転状態への移行か安全に、また、確実に
行える。
ード電極からカソード電極に拡散した水素は、カソード
電極に供給されるN2によりパージされるため、カソー
ド電極内の水素濃度は爆発下限界を超えることはなく、
待機状態から運転状態への移行か安全に、また、確実に
行える。
(実施例)
以下、本発明の一実施例を第1図を参照して具体的に説
明する。なお、第2図に示した従来型と同一の部分につ
いては同一の符号を付して、説明は省略する。
明する。なお、第2図に示した従来型と同一の部分につ
いては同一の符号を付して、説明は省略する。
本実施例においては、第1図に示した様に、カソード電
極3の圧縮空気供給側に、不活性ガス供給弁であるN2
供給弁30を介して、不活性ガス供給ラインであるN2
供給ライン31が接続されている。また、カソード電極
3には、内部の水素濃度を測定する水素ガス検知器32
が配設され、この水素ガス検知器32の出力端が、その
測定値に応じて前記N2供給弁30の弁開度を制御する
制御袋M33に接続されている。
極3の圧縮空気供給側に、不活性ガス供給弁であるN2
供給弁30を介して、不活性ガス供給ラインであるN2
供給ライン31が接続されている。また、カソード電極
3には、内部の水素濃度を測定する水素ガス検知器32
が配設され、この水素ガス検知器32の出力端が、その
測定値に応じて前記N2供給弁30の弁開度を制御する
制御袋M33に接続されている。
この様な構成を有する本実施例のリン酸型燃料電池発電
プラントは、以下に述べる様に動作する。
プラントは、以下に述べる様に動作する。
即ち、リン酸型燃料電池発電プラントの運転状態におい
ては、アノード燃料供給弁20.カソード空気供給弁2
1及び大気遮断弁22が開いている。
ては、アノード燃料供給弁20.カソード空気供給弁2
1及び大気遮断弁22が開いている。
これにより、アノード電極2には、天然ガス8と水蒸気
9との混合カスを改質装置10により改質した水素リッ
チカス(約70%)が燃料として供給される。一方、カ
ソード電極3には、圧縮空気11かカソード空気供給弁
21を介して酸化剤として供給される。そして、アノー
ド電極2に供給された水素と圧縮空気とか反応して所定
の電力が得られる。
9との混合カスを改質装置10により改質した水素リッ
チカス(約70%)が燃料として供給される。一方、カ
ソード電極3には、圧縮空気11かカソード空気供給弁
21を介して酸化剤として供給される。そして、アノー
ド電極2に供給された水素と圧縮空気とか反応して所定
の電力が得られる。
次に、リン酸型燃料電池発電プラントの待機状態におい
ては、アノード燃料供給弁20は開いており、アノード
電極2には、運転状態の場合と同様に、改質装置10に
よって改質された水素リッチガス(約70%)が燃料と
して供給される。
ては、アノード燃料供給弁20は開いており、アノード
電極2には、運転状態の場合と同様に、改質装置10に
よって改質された水素リッチガス(約70%)が燃料と
して供給される。
方、カソード電極3においては、カソード空気供給弁2
1が閉じられ、空気の供給が遮断された状態で、N2供
給ライン31より、N2供給弁3゜を介してN2が供給
される。また、それと同時に、カソード電極3中の水素
濃度が水素カス検知器32で測定され、この水素ガス検
知器32の出力が制御装置33に人力される。そして、
カソード電極3中の水素濃度か、水素爆発下限界(4v
o1%水素)を超える場合には、制御装置33の指令に
より、N2供給弁30の弁開度を大きくして、カソード
電極3内へのN2供給量を増加することで、カソード電
極3内の水素濃度を水素爆発下限界以下に抑制する。
1が閉じられ、空気の供給が遮断された状態で、N2供
給ライン31より、N2供給弁3゜を介してN2が供給
される。また、それと同時に、カソード電極3中の水素
濃度が水素カス検知器32で測定され、この水素ガス検
知器32の出力が制御装置33に人力される。そして、
カソード電極3中の水素濃度か、水素爆発下限界(4v
o1%水素)を超える場合には、制御装置33の指令に
より、N2供給弁30の弁開度を大きくして、カソード
電極3内へのN2供給量を増加することで、カソード電
極3内の水素濃度を水素爆発下限界以下に抑制する。
この様に、本実施例によれば、リン酸型燃料電池発電プ
ラントの待機状態において、カソード電極3に不活性ガ
スであるN2を供給しているため、アノード電極2に約
70%水素の燃料を供給し続けることができる。また、
この水素がアノード電極2からカソード電極3に拡散し
ても、カソード電極3内はN2でパージされているため
、カソード電極3内の水素濃度は、水素爆発下限界を超
えることがなく、燃料電池本体1が爆発することを防止
できるので、待機状態から運転状態への移行か安全に行
える。
ラントの待機状態において、カソード電極3に不活性ガ
スであるN2を供給しているため、アノード電極2に約
70%水素の燃料を供給し続けることができる。また、
この水素がアノード電極2からカソード電極3に拡散し
ても、カソード電極3内はN2でパージされているため
、カソード電極3内の水素濃度は、水素爆発下限界を超
えることがなく、燃料電池本体1が爆発することを防止
できるので、待機状態から運転状態への移行か安全に行
える。
[発明の効果]
以上述べた様に、本発明によれば、カソード電極の人口
側に、不活性ガス供給弁を介して不活性ガス供給ライン
を接続し、また、カソード電極に、その内部の水素濃度
を測定するガス検知器を配設し、このカス検知器に、そ
の測定値に応じて不活性ガス供給弁の弁開度を制御する
制御装置を接続することによって、好適な待機状態を維
持することができるリン酸型燃料電池発電プラントを提
供することができる。
側に、不活性ガス供給弁を介して不活性ガス供給ライン
を接続し、また、カソード電極に、その内部の水素濃度
を測定するガス検知器を配設し、このカス検知器に、そ
の測定値に応じて不活性ガス供給弁の弁開度を制御する
制御装置を接続することによって、好適な待機状態を維
持することができるリン酸型燃料電池発電プラントを提
供することができる。
第1図は本発明のリン酸型燃料電池発電プラントの一実
施例を示す概略構成図、第2図は従来のリン酸型燃料電
池発電プラントの一例を示す概略構成図である。 1・・・燃料電池本体、2・・・アノード電極、3・・
・カソード電極、8・・・天然ガス、9・・・水蒸気、
10・・・改質装置、11・・・圧縮空気、12・・・
アノード出口リン酸吸着器、13・・・アノード出口凝
縮器、14・・・改質器バーナ、15・・・大気、16
・・・カソード出ロリン酸吸着器、17・・・カソード
出口凝縮器、18・・・アノードリサイクルブロワ、1
9・・・カソードリサイクルブロワ、20・・・アノー
ド燃料供給弁、21・・・カソード空気供給弁、22・
・・大気遮断弁、30・・・N2供給弁、31・・・N
2供給ライン、32・・・水素ガス検知器、33・・制
御装置。
施例を示す概略構成図、第2図は従来のリン酸型燃料電
池発電プラントの一例を示す概略構成図である。 1・・・燃料電池本体、2・・・アノード電極、3・・
・カソード電極、8・・・天然ガス、9・・・水蒸気、
10・・・改質装置、11・・・圧縮空気、12・・・
アノード出口リン酸吸着器、13・・・アノード出口凝
縮器、14・・・改質器バーナ、15・・・大気、16
・・・カソード出ロリン酸吸着器、17・・・カソード
出口凝縮器、18・・・アノードリサイクルブロワ、1
9・・・カソードリサイクルブロワ、20・・・アノー
ド燃料供給弁、21・・・カソード空気供給弁、22・
・・大気遮断弁、30・・・N2供給弁、31・・・N
2供給ライン、32・・・水素ガス検知器、33・・制
御装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 燃料及び酸化剤をそれぞれアノード電極及びカソード電
極に導き、これら燃料及び酸化剤の電気化学的反応によ
って電気を得るリン酸型燃料電池発電プラントにおいて
、 前記カソード電極の入口側に、不活性ガス供給弁を介し
て不活性ガス供給ラインを接続し、また、前記カソード
電極に、その内部の水素濃度を測定するガス検知器を配
設し、このガス検知器に、その測定値に応じて前記不活
性ガス供給弁の弁開度を制御する制御装置を接続したこ
とを特徴とするリン酸型燃料電池発電プラント。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2230735A JPH04115467A (ja) | 1990-09-03 | 1990-09-03 | リン酸型燃料電池発電プラント |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2230735A JPH04115467A (ja) | 1990-09-03 | 1990-09-03 | リン酸型燃料電池発電プラント |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04115467A true JPH04115467A (ja) | 1992-04-16 |
Family
ID=16912481
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2230735A Pending JPH04115467A (ja) | 1990-09-03 | 1990-09-03 | リン酸型燃料電池発電プラント |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04115467A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0697747A1 (en) | 1994-07-21 | 1996-02-21 | Sharp Kabushiki Kaisha | Carbon electrode for nonaqueous secondary battery, fabrication method for the same and nonaqueous secondary battery using the same |
US6497970B1 (en) | 1999-10-15 | 2002-12-24 | General Motors Corporation | Controlled air injection for a fuel cell system |
JP2005190824A (ja) * | 2003-12-25 | 2005-07-14 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
JP2019145224A (ja) * | 2018-02-16 | 2019-08-29 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 燃料電池システム |
Citations (1)
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 |
-
1990
- 1990-09-03 JP JP2230735A patent/JPH04115467A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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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 |
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