JPH04174975A - 積層型燃料電池 - Google Patents
積層型燃料電池Info
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- JPH04174975A JPH04174975A JP2312673A JP31267390A JPH04174975A JP H04174975 A JPH04174975 A JP H04174975A JP 2312673 A JP2312673 A JP 2312673A JP 31267390 A JP31267390 A JP 31267390A JP H04174975 A JPH04174975 A JP H04174975A
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- 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】
［産業上の利用分野コ
この発明は、積層型燃料電池に関し、特に反応ガスの不
足を素早く検出することにより電池に生じる劣化を未然
に防止する積層型燃料電池の保護装置に関するものであ
る。
足を素早く検出することにより電池に生じる劣化を未然
に防止する積層型燃料電池の保護装置に関するものであ
る。
［従来の技術］
従来の積層型燃料電池では、特定セルの劣化あるいは不
動作により誘発される電池全体の性能低下あるいは事故
発生を防止するため、幾つかの従来例が開示されている
。例えば、特開昭６３−２６４８７５号公報では、ガス
クロスやガス欠陥等による電池カーボンの酸化劣化を電
池本体の上・下流で一酸化炭素あるいは二酸化炭素の濃
度を計測し、所定値以上の濃度を検出したら運転を停止
することを開示している。これと類似したものは特開昭
６０−５４１７６号公報に見られる。この特開昭６０−
５４１７６号公報では初期運転時あるいは運転中の定期
点検時に最低の電圧を示した単位電池あるいはその単位
電池を含む複数電池よりなるブロックの電圧を監視し、
限界値を下回ったとき運転を停止させることを開示して
いる。
動作により誘発される電池全体の性能低下あるいは事故
発生を防止するため、幾つかの従来例が開示されている
。例えば、特開昭６３−２６４８７５号公報では、ガス
クロスやガス欠陥等による電池カーボンの酸化劣化を電
池本体の上・下流で一酸化炭素あるいは二酸化炭素の濃
度を計測し、所定値以上の濃度を検出したら運転を停止
することを開示している。これと類似したものは特開昭
６０−５４１７６号公報に見られる。この特開昭６０−
５４１７６号公報では初期運転時あるいは運転中の定期
点検時に最低の電圧を示した単位電池あるいはその単位
電池を含む複数電池よりなるブロックの電圧を監視し、
限界値を下回ったとき運転を停止させることを開示して
いる。
第３図は例えば特開昭６３−２６４８７５号公報に示さ
れた従来の燃料電池の発電システムを示す系統図である
６図において、（１）は一対のガス拡散電極間に電解質
を保持した単電池から構成される電池本体、（２）、（
３）はこの電池本体（１）に酸化剤及び燃料を給排する
酸化剤の給排系及び燃料の給排系である。（４）はこれ
らの給排系（２）、（３）に接続されたガス濃度検出装
置で、燃料の給排系（３）の電池本体（１）の上、下流
側に、又酸化剤の給排系（２）の電池本体（１）の下流
側に接続されている。
れた従来の燃料電池の発電システムを示す系統図である
６図において、（１）は一対のガス拡散電極間に電解質
を保持した単電池から構成される電池本体、（２）、（
３）はこの電池本体（１）に酸化剤及び燃料を給排する
酸化剤の給排系及び燃料の給排系である。（４）はこれ
らの給排系（２）、（３）に接続されたガス濃度検出装
置で、燃料の給排系（３）の電池本体（１）の上、下流
側に、又酸化剤の給排系（２）の電池本体（１）の下流
側に接続されている。
次に、第３図に示した従来の燃料電池の発電システムの
動作について説明する。電池本体（１）に酸化剤及び燃
料の給排系（２）、（３）を通して酸化剤と燃料が供給
され、電気化学的な反応により発電する。電池が劣化あ
るいはガスクロス、ガス欠乏等を起こすと、リン酸型燃
料電池では電極のカーボン質が酸化される現象が生じる
可能性があり、この結果として電池本体（１）の下流側
の排ガス中に一酸化炭素あるいは二酸化炭素を排出する
。ガス濃度検出装置（４）はこの電池にとって異常反応
の生成物である一酸化炭素あるいは二酸化炭素を検出し
、異常と判断したとき電池の運転を停止する。更に、燃
料ガスには通常−酸化炭素や二酸化炭素が含まれており
、燃料給排系については電池本体（１）の上・下流側よ
りガス濃度検出装置（４）に接続することにより、電池
の異常反応による一酸化炭素や二酸化炭素と燃料中に含
まれるそれらと分離評価される。
動作について説明する。電池本体（１）に酸化剤及び燃
料の給排系（２）、（３）を通して酸化剤と燃料が供給
され、電気化学的な反応により発電する。電池が劣化あ
るいはガスクロス、ガス欠乏等を起こすと、リン酸型燃
料電池では電極のカーボン質が酸化される現象が生じる
可能性があり、この結果として電池本体（１）の下流側
の排ガス中に一酸化炭素あるいは二酸化炭素を排出する
。ガス濃度検出装置（４）はこの電池にとって異常反応
の生成物である一酸化炭素あるいは二酸化炭素を検出し
、異常と判断したとき電池の運転を停止する。更に、燃
料ガスには通常−酸化炭素や二酸化炭素が含まれており
、燃料給排系については電池本体（１）の上・下流側よ
りガス濃度検出装置（４）に接続することにより、電池
の異常反応による一酸化炭素や二酸化炭素と燃料中に含
まれるそれらと分離評価される。
［発明が解決しようとする課題］
従来の積層型燃料電池は以上のように構成されているの
で、−酸化炭素や二酸化炭素のガス濃度を迅速に感度良
く検出する装置が必要で、たとえ単体で迅速かつ感度良
く検出する装置があっても電池で反応し発生したガスを
サンプリングし検出するまでには時間がかかり、従って
ガスを検出した時点では実際に電池中のカーボン質の酸
化損耗が発生しており、異常反応を事前に防止すること
が出来ない等の問題点があった。
で、−酸化炭素や二酸化炭素のガス濃度を迅速に感度良
く検出する装置が必要で、たとえ単体で迅速かつ感度良
く検出する装置があっても電池で反応し発生したガスを
サンプリングし検出するまでには時間がかかり、従って
ガスを検出した時点では実際に電池中のカーボン質の酸
化損耗が発生しており、異常反応を事前に防止すること
が出来ない等の問題点があった。
又、特開昭６０−５４１７６号公報では事前に総ての単
電池若しくは複数電池よりなる多数のブロックの電圧計
測線を設置しておかなければならねいという問題点があ
った。
電池若しくは複数電池よりなる多数のブロックの電圧計
測線を設置しておかなければならねいという問題点があ
った。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、運転中の酸化剤不足に起因する例えば上記の
ような電池の損耗を受ける前に簡便な装置で異常を検出
し、運転を停止出来る積層型燃料電池を得ることを目的
とする。
たもので、運転中の酸化剤不足に起因する例えば上記の
ような電池の損耗を受ける前に簡便な装置で異常を検出
し、運転を停止出来る積層型燃料電池を得ることを目的
とする。
［課題を解決するための手段］
この発明に係る積層型燃料電池は、多数の単電池に共通
のガス供給ヘッダで反応ガスの供給を行う積層型燃料電
池において、最上部あるいは上方部分のいずれかの単電
池あるいは同部分の複数電池の電圧測定装置を備え、該
電圧測定装置の測定電圧があらかじめ設定した値よりも
低下した場合に上記燃料電池の運転を停止するようにし
たものである。
のガス供給ヘッダで反応ガスの供給を行う積層型燃料電
池において、最上部あるいは上方部分のいずれかの単電
池あるいは同部分の複数電池の電圧測定装置を備え、該
電圧測定装置の測定電圧があらかじめ設定した値よりも
低下した場合に上記燃料電池の運転を停止するようにし
たものである。
［作用］
この発明においては、燃料ガスの不足により電池の最上
部あるいは上方部分のいずれかの単電池あるいは同部分
の複数電池の電圧が他の部分に比べ素早く低下を示す。
部あるいは上方部分のいずれかの単電池あるいは同部分
の複数電池の電圧が他の部分に比べ素早く低下を示す。
この部分の電圧低下を検出し、電池が異常反応を起こす
前に運転を停止する。
前に運転を停止する。
［実施例］
まず、この発明の第１の要点は、負荷に対する差ガスの
流量が減った場合、つまり酸素利用率が高くなった場合
積層した各単電池に対し共通のガスヘッダでガス供給を
受ける電池の最上部あるいは上方部分の電圧低下が大き
くなる点にある。このことは実験で確認出来る。
流量が減った場合、つまり酸素利用率が高くなった場合
積層した各単電池に対し共通のガスヘッダでガス供給を
受ける電池の最上部あるいは上方部分の電圧低下が大き
くなる点にある。このことは実験で確認出来る。
例えば、共通のガスヘッダを持ついくつかの単電池を積
層してなる積層型燃料電池で酸化剤には空気を使い、酸
素利用率を変化させて即ち酸化剤ガス流量を変化させて
積層方向の電池電圧の変化の分布を調べた。酸素利用率
を上昇させて行った場合、第２図に示すような電池電圧
変化の分布が感度よく認められる。
層してなる積層型燃料電池で酸化剤には空気を使い、酸
素利用率を変化させて即ち酸化剤ガス流量を変化させて
積層方向の電池電圧の変化の分布を調べた。酸素利用率
を上昇させて行った場合、第２図に示すような電池電圧
変化の分布が感度よく認められる。
また、この発明の第２の要点は、これらの変化が電池電
圧で、ガス濃度検出等に比べ極めて速い応答を示すこと
にある。
圧で、ガス濃度検出等に比べ極めて速い応答を示すこと
にある。
更に、この発明の第３の要点は、検知する電圧値の管理
により、異常反応を生じる前に検知することが出来るこ
とにある。
により、異常反応を生じる前に検知することが出来るこ
とにある。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示す系統図であり、（１）〜
（３）は前述と同様のものである。
図はこの発明の一実施例を示す系統図であり、（１）〜
（３）は前述と同様のものである。
（５）は電池本体（１）より取り出された電気出力線、
（６）はこの電気出力線（５）に接続された負荷、（７
）は電池本体（１）の最上部あるいは上方部分の単電池
を含む複数の電池電圧を測る電圧測定装置、（８）はこ
の電圧測定装置（７）に接続された制御装置である。
（６）はこの電気出力線（５）に接続された負荷、（７
）は電池本体（１）の最上部あるいは上方部分の単電池
を含む複数の電池電圧を測る電圧測定装置、（８）はこ
の電圧測定装置（７）に接続された制御装置である。
次に、第１図に示したこの発明の一実施例の動作につい
て説明する。電池本体（１）に酸化剤及び燃料の給排系
（２）及び（３）を通して酸化剤と燃料が供給され、電
気化学的な反応により発電する。発電された電力は電気
出力線（５）を通り負荷（６）に供給される。発電シス
テムの不整動作等により負荷に対する酸化剤のガス流量
が減少し、電池本体（１）での実質の酸素利用率が異常
に高くなると最上部あるいは上方１／３部分の単電池を
含む複数電池の電圧を測る電圧測定装置（７）が、又、
他の実施例では最上部あるいは上方部分の単電池の電圧
を測る電圧測定装Ｗ（７）が全体の電圧変化に比べ素早
く電圧低下を検出する。
て説明する。電池本体（１）に酸化剤及び燃料の給排系
（２）及び（３）を通して酸化剤と燃料が供給され、電
気化学的な反応により発電する。発電された電力は電気
出力線（５）を通り負荷（６）に供給される。発電シス
テムの不整動作等により負荷に対する酸化剤のガス流量
が減少し、電池本体（１）での実質の酸素利用率が異常
に高くなると最上部あるいは上方１／３部分の単電池を
含む複数電池の電圧を測る電圧測定装置（７）が、又、
他の実施例では最上部あるいは上方部分の単電池の電圧
を測る電圧測定装Ｗ（７）が全体の電圧変化に比べ素早
く電圧低下を検出する。
電圧測定装置（７）で測定された電圧は制御装置（８）
に供給され、あらかじめ設定された電圧値と比較判断さ
れ、必要に応じ発電システムの運転停止の制御を行う。
に供給され、あらかじめ設定された電圧値と比較判断さ
れ、必要に応じ発電システムの運転停止の制御を行う。
尚、上述の実施例では電圧測定装置は電池本体の最上部
あるいは上方部分の単電池もしくは同部分の複数の電池
電圧を測定する場合について説明したが、両方を組み合
わせて検出の信頼性を向上させることも可能である。更
に、上記実施例では、１つの積層された電池本体につい
て説明したが、複数の積層された電池本体を含む発電シ
ステムに適用しても良く、上記実施例と同様の効果を奏
する。又、上記実施例では電池本体の最上部あるいは上
方部分に電圧測定装置を設けた場合について説明したが
、これに代えてガス濃度検出装置を設けてもよく、ガス
排気若しくは給・排気ヘッダ内の同部位近傍にガス濃度
検出用サンプルボートを設け、電池積層方向にローカル
なガス濃度検出を行っても良い。
あるいは上方部分の単電池もしくは同部分の複数の電池
電圧を測定する場合について説明したが、両方を組み合
わせて検出の信頼性を向上させることも可能である。更
に、上記実施例では、１つの積層された電池本体につい
て説明したが、複数の積層された電池本体を含む発電シ
ステムに適用しても良く、上記実施例と同様の効果を奏
する。又、上記実施例では電池本体の最上部あるいは上
方部分に電圧測定装置を設けた場合について説明したが
、これに代えてガス濃度検出装置を設けてもよく、ガス
排気若しくは給・排気ヘッダ内の同部位近傍にガス濃度
検出用サンプルボートを設け、電池積層方向にローカル
なガス濃度検出を行っても良い。
［発明の効果］
以上のようにこの発明によれば、共通のガスヘッダで反
応ガスを供給する積層型燃料電池で、電池の最上部ある
いは上方部分の単電池又は同部分の複数電池の電圧を測
定し、あらかじめ設定した値よりも低下した場合に運転
を停止するように構成したので、装置が簡単で安価にで
き、又酸化剤不足による異常反応を事前に検知し防止出
来る積層型燃料電池が得られる効果がある。
応ガスを供給する積層型燃料電池で、電池の最上部ある
いは上方部分の単電池又は同部分の複数電池の電圧を測
定し、あらかじめ設定した値よりも低下した場合に運転
を停止するように構成したので、装置が簡単で安価にで
き、又酸化剤不足による異常反応を事前に検知し防止出
来る積層型燃料電池が得られる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例を示す系統図、第２図は酸
素利用率を高くしたときの電圧変化の電池積層方向に対
する分布の説明図、第３図は従来の燃料電池の発電シス
テムを示す系統図である。 図において、（１）は電池本体、（７）は電圧測定装置
である。 尚、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
素利用率を高くしたときの電圧変化の電池積層方向に対
する分布の説明図、第３図は従来の燃料電池の発電シス
テムを示す系統図である。 図において、（１）は電池本体、（７）は電圧測定装置
である。 尚、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (2)
- （１）多数の単電池に共通のガス供給ヘッダで反応ガス
の供給を行う積層型燃料電池において、最上部あるいは
上方部分の単電池を含む複数電池の電圧測定装置を備え
、 該電圧測定装置の測定電圧があらかじめ設定した値より
も低下した場合に上記燃料電池の運転を停止することを
特徴とする積層型燃料電池。 - （２）多数の単電池に共通のガス供給ヘッダで反応ガス
の供給を行う積層型燃料電池において、最上部あるいは
上方部分の単電池のいずれかの電圧測定装置を備え、 該電圧測定装置の測定電圧があらかじめ設定した値より
も低下した場合に上記燃料電池の運転を停止することを
特徴とする積層型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2312673A JPH0824052B2 (ja) | 1990-08-29 | 1990-11-20 | 積層型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22519590 | 1990-08-29 | ||
| JP2-225195 | 1990-08-29 | ||
| JP2312673A JPH0824052B2 (ja) | 1990-08-29 | 1990-11-20 | 積層型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04174975A true JPH04174975A (ja) | 1992-06-23 |
| JPH0824052B2 JPH0824052B2 (ja) | 1996-03-06 |
Family
ID=26526490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2312673A Expired - Lifetime JPH0824052B2 (ja) | 1990-08-29 | 1990-11-20 | 積層型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0824052B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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